JPH04215868A - 液滴発生装置、液滴吐出ノズル及びそのノズルの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は空調機器、所謂エアコン
等に組み込まれ、居住空間やオフィス空間の香り環境を
コントロールできるようにした香り発生装置等に適用さ
れる液滴発生装置、液滴吐出ノズルおよびその製造方法
に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】エアコン等に香り発生装置を組み込み、
香り環境をコントロールするようにした空気調和装置と
しては、例えば特開平１−１２７８２８号公報に開示さ
れた装置がある。 【０００３】また、微量液体の吐出方法としては、ドロ
ップ・オン・デマインド型インクジェットヘッド等に使
用されているピエゾ駆動のインク液滴吐出装置がある。 【０００４】次に、図２３及び図２４について、香り発
生装置に適用される従来の液滴発生装置を簡単に説明す
る。 【０００５】図２３は従来の香りの発生装置の全体を示
し、香りの発生装置は複数の香りを充填したボンベ５０
を有し、制御回路５３によってボンベ５０の配管５１途
中に設けた電気的に作動する噴霧量制御弁５２を開閉し
、所望の香りの種類と噴霧量を制御する。 【０００６】次に、図２４はピエゾ駆動型のインク液滴
吐出ヘッドであり、振動板５４に接着されたピエゾ板５
５の両面に電気信号５６を印加すると、ピエゾ板５５が
変位し、これと協動する振動板５４の変位によって供給
通路５７を介して供給された、圧力室５８内のインクに
急激な圧力上昇を生じ、圧力室５８の壁面野一部に設け
られたノズル５９より微小インク液滴が吐出される。 【０００７】 【発明が解決しようとする課題】前述した従来の液滴発
生装置は、例えば所定の芳香液を吐出する香り発生装置
に適用した場合には、その対象空間をオフィスビルとし
ており、装置としてかなり大掛かりで、一般には香りの
集中管理を目的とするものである。このため装置も大型
で高価であり、また各個人の好みについても対応できな
いという課題を有していた。 【０００８】また、ピエゾ振動子を用いた従来のインク
液滴吐出ヘッドは、例えば前述の香り吐出装置として利
用できるが、液滴発生部分の液体のメニスカスの保持が
悪く不用な液垂れが発生し、又気泡の吸入が発生し易い
傾向にある。また一旦気泡を吸入すると吐出不能となる
という課題を有していた。 【０００９】更に気泡を吸入した場合に単に外部に排出
したのでは、排出された芳香液からの香りの漏出が意図
する所望の香り環境を阻害するという課題がある。 【００１０】本発明の目的は、手軽な価格で小型化を図
るとともに、液滴発生部分に基本的に液垂れがなく気泡
が吸入されにくい構造を有する液滴発生装置、液滴吐出
ノズル及びそのノズルの製造方法を提供することにある
。 【００１１】更に本発明の目的は、万が一にも気泡を吸
入した場合においても、周囲の香り環境に何ら悪影響を
与えることなく気泡を排出することの可能な液滴発生装
置、液滴吐出ノズル及びそのノズルの製造方法を提供す
ることにある。 【００１２】 【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の液滴発生装置は所定の液体を収納する収
納室を有する収納容器と、収納室内の液体の液面よりも
低い位置にある圧力室と、収納室と圧力室とを連絡し収
納室内の液体を圧力室に連絡するための液体供給通路と
、その表面に撥油性物質被膜が形成され圧力室から供給
された液体を外部に吐出する液滴吐出ノズルと、圧力室
内の液体に急激な圧力上昇を生じさせる圧力発生手段と
から成る。 【００１３】本発明の更なる液滴発生装置は所定の液体
を収納する収納室を有する収納容器と、収納室内の液体
の液面よりも低い位置にある圧力室と、収納室と圧力室
とを連絡し収納室内の液体を圧力室に連絡するための液
体供給通路と、その表面に撥油性物質被膜が形成され圧
力室から供給された液体を外部に吐出する液滴吐出ノズ
ルと、圧力室内の液体に急激な圧力上昇を生じさせる圧
力発生手段と、収納室と圧力室とを連絡し圧力室内に侵
入した気泡を収納室に移動させる気泡除去通路とから成
る。 【００１４】また本発明の液滴吐出ノズルは、化学吸着
単分子膜で形成されている撥油性物質被膜を有する。 【００１５】また本発明の液滴吐出ノズルの製造方法は
、成形加工の終了した所定の液体を吐出するためのノズ
ルを用意し、よく洗浄した後、一端にクロロシラン基（
ＳｉＣｌｎＸ３−ｎ基、ｎ＝１，２，３，Ｘは官能基）
を有し、他の一端に直鎖状フッ化炭素基を有するクロロ
シラン系界面活性剤を溶解した有機溶媒中に前記ノズル
を浸漬し、前記活性剤より成る化学吸着単分子膜をノズ
ル表面全体または一部に形成する工程を含む。 【００１６】更に本発明の液滴吐出ノズルの製造方法は
、成形加工の終了した所定の液体を吐出するためのノズ
ルを用意し、よく洗浄した後、クロロシリル基を複数個
含む物質を混ぜた非水系溶媒に接触させて、前記ノズル
表面の水酸基と前記クロロシリル基とを反応させて前記
クロロシリル基を複数個含む物質を前記ノズル表面に析
出させる工程と、非水系有機溶媒を用いて前記ノズル表
面上に残った余分なクロロシリル基を複数個含む物質を
洗浄除去した後、水と反応させて、前記ノズル表面上に
シラノール基を複数個含む物質よりなる単分子膜を形成
する工程と、一端にクロロシラン基（ＳｉＣｌｎＸ３−
ｎ基、ｎ＝１，２，３，Ｘは官能基）を有し他の一端に
直鎖状フッ化炭素基を含むクロロシラン系界面活性剤を
ノズル表面上に化学吸着し単分子吸着膜を形成する工程
とを含む。 【００１７】 【作用】前述した本発明の液滴発生装置の構成によると
、収納容器内の液体は供給通路を通って圧力室に供給さ
れる。このとき吐出ノズルの位置は収納容器内の液体の
液面より低位置にあるため、吐出ノズルに正の静圧が作
用するが、その表面には撥油性被膜が施されているので
、吐出ノズルからの液垂れはない。この状態において圧
力発生手段を作用させると、圧力室内の液体は急激な圧
力上昇を生じ、吐出ノズルより液体の液滴が吐出する。 【００１８】またその後の圧力減少時においても、吐出
ノズルに生じる負圧と液体の正の静圧が相殺し気泡の吸
入は発生しない。 【００１９】更に万が一圧力室内に気泡が吸入したとき
には、この気泡は気泡除去通路を通して収納容器内に移
動し、圧力室の気泡が除去される。 【００２０】また本発明の液滴吐出ノズル及びその製造
方法によると、きわめて薄いナノメータレベルの膜厚の
フッ化炭素系単分子膜をノズル表面に形成するため、そ
の形成によりノズル径を変化させたりノズルを詰まらせ
ることがない。また、このフッ化炭素系単分子膜はフッ
素系樹脂膜等と同等の撥油性を有しているため、液垂れ
しない。また、ノズル表面と化学的に強固に結合してい
るため傷が付きにくく、振動によっても剥離しにくい。 【００２１】 【実施例】以下、図１から図３を用いて本発明の実施例
を詳細に説明する。 【００２２】なお、以下に詳述する実施例は、本発明の
液滴発生装置を香り発生装置に適用した例である。 【００２３】図１は本発明の第１の実施例における香り
発生装置を示し、各々が着脱自在のカセット型香り発生
装置１は、内部に芳香液等の所定溶液が収納される収納
容器３と、前記芳香液の微小液滴を吐出するノズル４を
有する本体部５とから構成される。そしてこの香り発生
装置１は、図示していないエアコンの一部に取り付けら
れたリード電極取り出し用接点を兼ねたカセット用のホ
ルダー２と、図示していないピエゾ電極からのリード取
り出し用接点と底板を兼ねたＰＣ板６とによって挟持さ
れ、ホルダー２のバネ圧によってエアコンに固定される
。 【００２４】次に、図２は図１に示したカセット型香り
発生装置１要部を示し、前記香り発生装置１は、休止時
における香りの漏出を最小限におさえ、かつ、液の消費
に伴う容積変化、温度や気圧の変化による収納容器内の
圧力変化を芳香液の静圧のみにするため、その頂部に微
小な通気孔７を形成した金属製の収納容器３を有し、こ
の収納容器３に芳香液８、例えば花の香りを有する各種
エステルや、その混合液等が収納されている。 【００２５】また、収納容器３の底部には芳香液８の微
小液滴を電気信号９に応じて吐出させるための駆動部と
して、金属性の本体部５が芳香液８の供給通路１０を介
して接続してある。前記本体部５には前記供給通路１０
を頂部に有する円錐状や角錐状等の圧力室１１が形成さ
れており、その底部には金属性の振動板１２が接合され
、その反対側の面にはピエゾ板１３が接合されている。 【００２６】そして、前記圧力室１１の壁面の一部に前
記芳香液８の微小液滴を吐出するためのノズル４が設け
られており、このノズル４の空気に接する外側の面（ノ
ズル表面４２）には、撥油性物質（撥液性物質）、特に
テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共
重合体（通称ＦＥＰ）、テトラフルオロエチレン重合体
（通称ＰＴＦＥ）、またはテトラフルオロエチレン−パ
ーフルオロアルキルビニルエーテル（通称ＰＦＡ）等の
フッ素系樹脂から形成されるコーティング被膜や化学吸
着単分子膜による撥油性被膜（撥液性被膜）１４が施さ
れている。このノズル４の空気に接する側の面は前記本
体部５に形成された凹部１５の底となるように配されこ
の凹部中に保護されるため、接触等により傷付けられる
ことはない。前記本体部５の底部には、ピエゾ板１３か
らの電極を取り出すため、例えば片面銅張り積層板で形
成したリード電極板１６の絶縁材側を本体部５に接着し
、ピエゾ板１３の電極面からボンディングによって引き
出したリード線１７の他端を前期リード電極板１６の銅
泊側にボンディングしてある。 【００２７】ここで化学吸着単分子膜について詳細に説
明する。ＦＥＰ等のフッ素系樹脂のコーティングはスプ
レー等によるため非常に工数がかかるうえ、厚みのコン
トロールや耐久性の均一化が難しい処理方法である。そ
のためノズルのコストが高く、また、ノズル径にばらつ
きを生じたり、樹脂がノズル内に詰まるおそれがある。 さらには、ノズル径が５０μｍ前後と小さいため樹脂塗
膜を非常に薄くしなければならず樹脂膜自体も柔らかい
ため傷付きやすく、ピエゾ振動子の動作によるノズル部
の振動により塗膜が剥がれることも考えられる。 【００２８】しかしこれらのフッ素系樹脂に代え化学吸
着単分子による被膜を以下の手順で形成すれば、本発明
の液滴発生装置のノズルに用いるものとしてより好適な
撥油性被膜が得られる。 【００２９】ノズル材として、ニッケル、ステンレスス
チール、アルミニウム等の金属、シリコン、酸化物セラ
ミック、感光性ガラス等で代表される材料を用いた吐出
用ノズルがあるが、代表例としてガラスノズルとニッケ
ルノズルを取り上げ順に説明する。 【００３０】まず、図３に見られるようにノズル加工の
終了したガラス製ノズル板４１を用意し、アセトン、ト
リクロルエタン等の有機溶媒で洗浄した後、直鎖状のフ
ッ化炭素基及びクロロシラン基を含む物質、例えば、Ｃ
Ｆ３（ＣＦ２）７（ＣＨ２）２ＳｉＣｌ３を１重量％程
度の濃度で非水系の溶媒（８０重量％ｎ−ヘキサデカン
（トルエン、キシレン、ジシクロヘキシルでもよい）、
１２重量％四塩化炭素、８重量％クロロホルム）に溶か
した溶液を調整し、前記ノズル板を２時間程度浸漬する
と、ノズル板の表面はガラスの成分である酸化物が露出
しており（酸化物セラミックでも同様）、その酸化物表
面には水酸基が多数含まれているので、フッ化炭素基お
よびクロロシラン基を含む物質のＳｉＣｌ基と前記水酸
基が反応し脱塩酸反応が生じる。これによりノズル表面
４２全体において以下の化学式で示される結合が生成さ
れる。 【００３１】 【化１】 【００３２】すなわち図４に示されるようにフッ素を含
む単分子膜４３がノズルの表面と化学結合した状態でお
よそ１５Åの膜厚で形成できた。この単分子膜４３は極
めて強固に化学結合しているので全く剥離することがな
かった。またノズルの材質はニッケル、ステンレススチ
ール、アルミニウム等の金属やシリコンでも、表面は自
然酸化膜で覆われているので当然水酸基が含まれており
、上述と同様の単分子膜を吸着時間を調整するのみで同
様の方法を用い形成できた。 【００３３】このノズルを用い実使用を試みたが、前記
フッ素樹脂コーティングノズルに比べて芳香液に対する
撥液性（液垂れ防止効果等）には何等の遜色もなく、ま
た処理面をプラスチックス片や紙等で擦っても傷は全く
付かず剥離も発生しなかった。 【００３４】次に、親水性ではあるが水酸基を含む割合
が少ないニッケル製ノズル板（ステンレススチール、ア
ルミニウム等の金属も同様）の場合、トリクロロシリル
基を複数個含む物質（例えば、ＳｉＣｌ４，ＳｉＨＣｌ
３，ＳｉＨ２Ｃｌ２，またはＣｌ−（ＳｉＣｌ２Ｏ）ｎ
−ＳｉＣｌ３（ｎは整数）。特に、ＳｉＣｌ４を用いれ
ば、分子が小さく水酸基に対する活性も大きいので、ノ
ズル表面を均一に親水化する効果が大きい）を混ぜた非
水系溶液（例えばクロロホルム溶媒に１重量％程度溶解
した溶液）に３０分間程度浸漬すると、ノズル表面４２
には親水性のＯＨ基４４が多少とも存在する（図５（ａ
））ので表面で脱塩酸反応が生じトリクロロシリル基を
複数個含む物質のクロロシラン単分子膜が形成される。 【００３５】例えば、トリクロロシリル基を複数個含む
物質としてＳｉＣｌ４を用いれば、ノズル表面には少量
の親水性のＯＨ基が露出されているので、表面で脱塩酸
反応が生じ以下の化学式のように分子が−ＳｉＯ−結合
を介して表面に固定される。 【００３６】 【化２】 【００３７】その後、非水系の溶媒、例えばクロロホル
ムで洗浄して、さらに水で洗浄し反応させると、基材と
反応していないＳｉＣｌ４分子は除去され、ノズル表面
に以下の化学式等で示されるシラノール基を複数個含む
シロキサン単分子膜４５が得られる（図５（ｂ））。 【００３８】 【化３】 【００３９】なお、このときできた単分子膜４５はノズ
ルとは−ＳｉＯ−の化学結合を介して完全に結合されて
いるので剥離することは全く無い。また、得られた単分
子膜は表面にＳｉＯＨ結合を数多く持つ。当初の水酸基
のおよそ３倍程度の数が生成される。 【００４０】さらに、直鎖状のフッ化炭素基及びクロロ
シラン基を含む物質を混ぜた非水系の溶媒、例えば、Ｃ
Ｆ３（ＣＦ２）７（ＣＨ２）２ＳｉＣｌ３を用い、１重
量％程度の濃度で溶かした８０重量％ｎ−ヘキサデカン
、１２重量％四塩化炭素、８重量％クロロホルム溶液を
調整し、前期表面にＳｉＯＨ結合を数多く持つ単分子膜
の形成されたノズル板を１時間程度浸漬すると、ノズル
表面に（化１）の結合が生成され、フッ素を含む単分子
膜４６が下層のシロキサン単分子膜と化学結合した状態
で、ノズル表面全体にわたりおよそ１５Åの膜厚で形成
できた（図５（ｃ））。なお、単分子膜は剥離試験、磨
耗試験を行っても全く剥離することがなかった。さらに
また、上記実施例では、フッ化炭素系界面活性剤として
、ＣＦ３（ＣＦ２）７（ＣＨ２）２ＳｉＣｌ３を用いた
が、アルキル鎖部分にＣ＝ＣやＣＣ基を付加したり組み
込んでおけば、単分子膜形成後５メガラド程度の電子線
照射で架橋できるのでさらに単分子膜の硬度を向上させ
ることも可能である。 【００４１】なお、フッ化炭素系界面活性剤として上記
のもの以外にもＣＦ３ＣＨ２Ｏ（ＣＨ２）１５ＳｉＣｌ
３，ＣＦ３（ＣＨ２）Ｓｉ（ＣＨ３）２（ＣＨ２）１５
ＳｉＣｌ３，Ｆ（ＣＦ２）８（ＣＨ２）２Ｓｉ（ＣＨ３
）２（ＣＨ２）９ＳｉＣｌ３，ＣＦ３ＣＯＯ（ＣＨ２）
１５ＳｉＣｌ３，ＣＦ３（ＣＦ２）５（ＣＨ２）２Ｓｉ
Ｃｌ，ＣＦ３（ＣＦ２）７（ＣＨ２）２（ＣＨ３）Ｓｉ
（ＣＨ２）９ＳｉＣｌ３，ＣＦ３（ＣＦ２）３（ＣＨ２
）２（ＣＨ３）２Ｓｉ（ＣＨ２）９ＳｉＣｌ３やＣＦ３
（ＣＨ２）２（ＣＨ３）２Ｓｉ（ＣＨ２）１５ＳｉＣｌ
３等が利用できた。さらに、芳香液吐出用ノズルは板状
のものに限定されるものではなく細管状ノズル等にも適
用できることは勿論である。 【００４２】次に、以上のように構成された香り発生装
置１の動作について説明する。香り発生装置１が図示し
ていないエアコンの側に取り付けられているホルダー２
とＰＣ板６間にセットされると、ノズル４部の位置が芳
香液８の液面より低いため、ノズル４開口部には正の静
圧ｈが作用するが、ノズル４表面にはＦＥＰ等の撥油性
コーティング１４を施しているため、表面張力が２５ｄ
ｙｎｅ／ｃｍ前後（２０〜３５ｄｙｎｅ／ｃｍ）と小さ
な芳香液であっても、ノズル４からの液垂れは発生せず
、ノズル４開口部に凸状のメニスカスを形成した状態が
保持される。 【００４３】このような状態において、図示していない
リモコン等を介したエアコン内の駆動制御回路によって
電気信号９がホルダー２とＰＣ板６を介してピエゾ板１
３に印加されると、ピエゾ板１３、及びこれと協動する
振動板１２の変位によって圧力室１１に急激な圧力上昇
を生じる。これによってノズル４からは電気信号９に応
じた微小な芳香液滴が空中に吐出され、図示していない
液滴受けまたは加熱板等に付着、蒸発することにより香
りを発生させる。芳香液８の圧力室への供給は芳香液８
の静圧と振動板１２とピエゾ板１３が元の位置に復帰す
る作用によって供給通路１０よりなされるが、振動板１
２の復帰時に生じる負圧と芳香液８の静圧が相殺するた
め、ノズル４部のメニスカスに作用する圧力は極めて小
さい。このため、メニスカスの復帰が早く、気泡の吸入
や不要な吐出は起こらない。 【００４４】次に、図６は本発明の第２の実施例を示し
、同構造は図２に示したものと基本的な構成、作用及び
動作は同様であるので、重複を避けるため、詳細な説明
は省略する。図２に示す実施例の構成との差異は、ノズ
ル４が振動板１２の中央部に設けられて真下を向いてお
り、振動板１２と、これに接合するピエゾ板１３の中央
部には、ノズル４の直径よりも大きな直径の孔が形成さ
れた簡便な構成となっている点にある。 【００４５】また、ノズル４に対向して、ピエゾ板１３
を保護する目的でプロテクタ１８が本体部５に取り付け
られており、かつ、プロテクタ１８の外側にはフラット
ケーブル１９が貼られ、本体側に設けられたＰＣ板６と
電気的接触をとるようになっている。 【００４６】次に、図７を参照しながら本発明の第３実
施例について説明する。この実施例においても第１実施
例と同様に液滴発生装置を香り発生装置に適用したもの
であり、基本的には同様の構成を有する。すなわちこの
香り発生装置１は休止時における香りの漏出を最小限に
おさえ、かつ、液の消費に伴う容積変化、温度や気圧の
変化による収納容器内の圧力変化を芳香液の静圧のみに
するため、その頂部に微小な通気孔７を形成した金属製
の収納容器３を有し、この収納容器３に芳香液８、例え
ば果物や花の香りを有する各種エステルや、その混合液
等が収納されている。 【００４７】また、収納容器３の底部には芳香液８の微
小液滴を電気信号９に応じて吐出させるための駆動部と
して、金属製の本体部５が第１、第２の供給通路１０ａ
、１０ｂを介して接続され、前記本体部５には円錐状や
角錐状等の圧力室１１が形成されている。 【００４８】つまり本実施例の構成上の差異は前記圧力
室１１の頂部に第１の供給通路１０ａが形成され、また
底部には第２の供給通路１０ｂが形成されていることに
ある。 【００４９】そして前記底部に金属製の振動板１２が接
合され、その反対側の面にはピエゾ板１３が接合され、
前記圧力室１１の壁面の凹部１５の底に、前記芳香液８
の微小液滴を吐出するためのノズル４が設けられており
、このノズル４の空気に接する側の面にはＦＥＰ、化学
吸着単分子等の撥油性物質被膜が形成されている点やリ
ード電極板１６、リード線１７の構成等は第１実施例と
同様である。 【００５０】次に、以上のように構成された香り発生装
置１の動作について説明する。香り発生装置１が図示し
ていないエアコン側に取り付けられているホルダー２と
ＰＣ板６間にセットされると、ノズル４部の位置が芳香
液８の液面より低いため、ノズル４開口部には正の静圧
が作用するが、ノズル４表面にはＦＥＰ等の撥油性コー
ティング１４を施しているため、表面張力が２５ｄｙｎ
ｅ／ｃｍ前後の芳香液であっても、ノズル４からの液垂
れは発生せず、ノズル４開口部に凸状のメニスカスを形
成した状態が保持される。 【００５１】このような状態において、図示していない
リモコン等を介したエアコン内の駆動制御回路によって
電気信号９がホルダー２とＰＣ板６を介してピエゾ板１
３に印加されると、ピエゾ板１３、及びこれと協動する
振動板１２の変位によって圧力室１１に急激な圧力上昇
を生じる。これによって、ノズル４からは電気信号９に
応じた微小な芳香液滴が空中に吐出され、図示していな
い液滴受けまたは加熱板等に付着、蒸発することにより
香りを発生させる。本実施例においては、芳香液８の圧
力室への供給は芳香液８の静圧と振動板１２とピエゾ板
１３が元の位置に復帰する作用によって第１、第２の供
給通路１０ａ、１０ｂよりなされることに差異がある。 しかしながら、振動板１２の復帰時に生じる負圧と芳香
液８の静圧が同様に相殺するため、ノズル４部のメニス
カスに作用する圧力は極めて小さいため、メニスカスの
復帰が早く、気泡の吸入や不要な芳香液の吐出は起こら
ない。 【００５２】また、何等かの原因で気泡を吸入した場合
でも気泡は圧力室１１の頂部に集まり、第１の供給通路
１０ａを通って収納容器３側に容易に移動する。この場
合、第１の供給通路１０ａの大きさが小さいと、気泡が
通過する際に、この第１の供給通路１０ａが一時的に気
泡が塞がれるが、他方の第２の供給通路１０ｂより芳香
液８が供給されるので、圧力室１１内の圧力変化（負圧
）は生じず、気泡はスムーズに収納容器３側に移動し除
去される。 【００５３】図８は本発明の第４の実施例によるカセッ
ト型香り発生装置を示すが、本実施例の構成は、図７に
示した第３実施例のものと基本的に構成、作用及び動作
については同様であるので重複を避けるため、詳細な説
明は省略する。また構成上の差異は第２実施例の第１実
施例への差異と同様であり、ノズル４が振動板１２の中
央部に設けられて真下を向いており、振動板１２と、こ
れに接合するピエゾ板１３の中央部には、ノズル４の直
径よりも大きな直径の孔が形成された簡便な構造となっ
ており、第２実施例と同様にフラットケーブル１９が貼
られたプロテクタ１８が本体部５に取り付けられている
ことによりピエゾ板１３を確実に保護することができる
。 【００５４】以下図９から図１５を用いて本発明の第５
から第８実施例について詳細に説明する。　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　 【００５５】なお、以下に詳述する実施例は、本発明の
液滴発生装置を香り発生装置に適用した例を示す。 【００５６】図９は本発明の第５の実施例における香り
発生装置の全体であり、各々が着脱自在のカセット型香
り発生装置１は内部に芳香液が収納される収納容器３と
、前記芳香液の微小液滴を吐出するノズル４を有する本
体部５とから構成される。そして、この香り発生装置１
は、図示していないエアコンの一部に取り付けられた、
リード電極取り出し用接点を兼ねたカセット用のホルダ
ー２と、図示していないピエゾ電極からのリード取り出
し用接点と底板を兼ねたＰＣ板６とによって挟持され、
ホルダー２のバネ圧によってエアコンに固定される。 【００５７】次に、図１０において、金属製の収納容器
３には芳香液８、例えば果物や花の香りを有する各種エ
ステルやそれらの混合液等が収納されており、収納容器
３の底部には芳香液８の微小液滴を電気信号９に応じて
吐出さるための駆動部として、金属製の本体部５が接続
されている。 【００５８】前記本体部５には上部が錘状になった圧力
室１１が形成されており、前記圧力室１１には前記収納
容器３の底部から芳香液８を供給する供給通路１０によ
って連通している。また、前記圧力室１１の頂部に形成
された気泡除去通路２０を介して前記収納容器３と連通
できる。 【００５９】また前記収納容器３の頂部に設けた通気孔
７から前記芳香液８及び前記気泡除去通路２０を通して
圧力室１１まで達するロッド２２が設けられ、その先端
には２重円錐形状の閉止部材２３が形成されている。そ
して、前記頂部にはコイルバネ２１が取り付けられてお
り、ロッド２２を常時上方に付勢している。これにより
、前記閉止部材２３が前記気泡除去通路２０で係止され
、通常状態において気泡除去通路２０を閉止する。 【００６０】前記圧力室１１の底部には、金属製の振動
板１２が接合され、その反対側の面にはピエゾ板１３が
接合される。 【００６１】また、前記圧力室１１の壁面の一部に前記
芳香液８の微小液滴を吐出するためのノズル４が設けら
れ、このノズル４の空気に接する側の面には、第１から
第４実施例と同様に撥油性物室から形成される被膜が付
加されている。このノズル４面は前記本体部５に形成さ
れた凹部１５の底となるように配され、ノズル４面を外
力から保護するようになっている。またリード電極板１
６、リード線１７の構成等は第１および第３実施例と同
様である。 【００６２】次に、以上のように構成された香り発生装
置１の動作について説明する。香り発生装置１が図示し
ていないエアコン側に取り付けられているホルダー２と
ＰＣ板６間にセットされると、ノズル４の位置が芳香液
８の液面より低いためノズル４開口部には正の静圧が作
用するが、ノズル４表面には前記撥油性被膜１４を施し
ているため、表面張力が２５ｄｙｎｅ／ｃｍ前後の芳香
液であっても、ノズル４からの液垂れは発生せず、ノズ
ル４開口部に凸状のメニスカスを形成した安定な状態が
同様に保持される。 【００６３】このような状態において、図示していない
リモコン等を介した駆動制御回路によって電気信号９が
ホルダー２とＰＣ板６を介してピエゾ板１３の両電極面
に印加されると、ピエゾ板１３及びこれと協動する振動
板１２の変位によって圧力室１１内に急激な圧力上昇を
生じる。これによってノズル４からは電気信号９に応じ
た微小な芳香液滴が空中に吐出され、そのまま空気中で
蒸発するか、図示していない液受けや加熱板等に不着後
蒸発して香りを発生させる。 【００６４】芳香液８の圧力室への供給は芳香液８の静
圧と振動板１２とピエゾ板１３が元の位置に復帰する作
用によって供給通路１０よりなされるが、振動板１２の
復帰時に生じる負圧と芳香液８の静圧が相殺するためノ
ズル４部のメニスカスに作用する圧力は同様に極めて小
さい。このため、メニスカスの復帰が速く、気泡の吸入
や不要な吐出は起こらない。 【００６５】なお、前記収納容器３の頂部に開けられか
つ前記ロッド２２が挿入されている孔の径は、前記ロッ
ド２２径よりも僅かに大きく、前記ロッド２２が滑る程
度の隙間となっている。この小さな隙間は香り発生装置
１の休止時における香りの漏出を最小限におさえ、かつ
、芳香液８の消費に伴う容積変化、温度や気圧による収
納容器３内の圧力変化を芳香液８の静圧のみにするため
の通気孔７として機能する。 【００６６】つぎに、図１１に示すように、なんらかの
原因で圧力室１１に気泡２４が吸入した場合、気泡２４
は芳香液８より軽いため圧力室１１内を上昇し、閉止部
材２３で閉止された気泡除去通路２０近傍に溜まるので
、ロッド２２の頭部を指等で下に押すと、ロッド２２は
コイルバネ２１に抗して下降し、図１２のようにその先
端に設けられた閉止部材２３は圧力室１１内に下降する
。すると、圧力室１１の頂部に形成された気泡除去通路
２０が大きく開放され、気泡２４は浮力により容易に気
泡除去通路２０を通過して収納容器３側に移動し、圧力
室１１から除去される。その後、ロッド２２を押さえて
いた指をはなすと、ロッド２２はコイルバネ２１の付勢
作用で元の位置に戻り、同時にロッド２２の先端に設け
られた閉止部材２３が気泡除去通路２０を閉止し、図１
０に示した元の正常な状態に復帰する。 【００６７】次に、図１３は本発明の第６実施例を示し
、この香り発生装置は球状の閉止部材２３に直接供給通
路１０を形成した構成である。そして、図１４は閉止部
材２３を円錐を重ね合わせた本発明の第７実施例であり
、この閉止部材２３に直接供給通路１０を形成した香り
発生装置の部分断面である。また、図１５は本発明の第
８実施例による香り発生装置であり、この香り発生装置
においては、ロッド２２に上向きの付勢力を与えるコイ
ルバネ２１を収納容器３内に設けたものの断面を示す。 【００６８】即ち、第６から第８実施例の構成、動作及
び作用等は、基本的に前記図１０から図１２において説
明したものと同様であるので、重複を避けるためここで
の説明は省略する。 【００６９】以下、図１６から図２２を用いて本発明の
さらなる実施例を詳細に説明する。図１６に示すように
、本発明の第９実施例では金属製の収納容器３内には芳
香液８、例えば果物や花の香りを有する各種エステルや
、それらの混合液等が収納されており、収納容器３の底
部には芳香液８の微小液滴を電気信号９に応じて吐出さ
せるエンジン部である、金属製の本体部５が接合される
。 【００７０】前記本体部５には上部が円錐状やドーム状
になった圧力室１１が形成され、前記圧力室１１は供給
通路１０を介して前記収納容器３の底部に連通している
。また、前記圧力室１１はその頂部に形成された気泡除
去通路２０を介して前記収納容器３と連通できるが、同
気泡除去通路２０は前記収納容器３内に収納された球状
の閉止部材２３によって通常は閉止されている。 【００７１】前記圧力室１１の底部には金属製の振動板
１２が接合され、その反対側の面にはピエゾ板１３が接
合される。 【００７２】また、前記圧力室１１の壁面の凹部１５の
底には、前記芳香液８の微小液滴を吐出するためのノズ
ル４が設けられ、このノズル４面には、第１実施例から
第８実施例と同様に撥油性物質から形成される被膜１４
が付加される。リード電極板１６およびリード線１７の
構成は、第１実施例等と同様である。 【００７３】次に、以上の構成でつくられた香り発生装
置１の動作について説明する。香り発生装置１が図示し
ていないエアコン側についているホルダー２とＰＣ板６
間にセットされると、ノズル４の位置が芳香液８の液面
より低いため、ノズル４開口部には正の静圧が作用する
が、ノズル４表面には前記撥油性被膜１４が施してある
ため、表面張力が２５ｄｙｎｅ／ｃｍ前後の芳香液であ
っても、ノズル４からの液垂れは発生せず、ノズル４開
口部に凸状のメニスカスの安定状態が保持される。 【００７４】因みに、香りの成分であるエステルに対し
ての撥油性被膜１４の接触角は６０度前後もあり、ノズ
ル径が５０ミクロンメータでのメニスカス保持力は計算
値では１７０ｍｍＡｇ以上である。これは、１７０ｍｍ
Ａｇ以下の静圧では、ノズルからの液垂れは発生しない
ことを意味している。 【００７５】図示していないリモコン等を介した駆動制
御回路から電気信号９が、ホルダー２とＰＣ板６を介し
てピエゾ板１３の両電極面に印加されると、ピエゾ板１
３と振動板１２の変位によって圧力室１１内に急激な圧
力上昇が生じ、これによってノズル４からは電気信号９
に応じた微小な芳香液滴が空中に吐出され、そのまま空
気中で蒸発するか、図示していない液受けや加熱板等に
不着後蒸発して香りを発生させる。 【００７６】芳香液８の圧力室への供給は、芳香液８の
静圧と振動板１２とピエゾ板１３が元の位置に復帰する
作用によって供給通路１０よりなされるが、振動板１２
の復帰時に生じる負圧と芳香液８の静圧が相殺するため
、ノズル４部のメニスカスに作用する圧力は極めて小さ
い。このため、メニスカスの復帰が速く、気泡の吸入や
不要な吐出は起こらない。 【００７７】なお、前記収納容器３の頂部に開けられた
通気孔７は、香り発生装置１の休止時における香りの漏
出を最小限におさえ、かつ、芳香液８の消費に伴う容積
変化、温度変化や気圧変化があっても、収納容器３内の
圧力状態を芳香液８の静圧のみに保つ。 【００７８】図１７および図１８に示すように、なんら
かの原因で圧力室１１に気泡２４が吸入された場合、気
泡２４は芳香液８より軽いため、圧力室１１内を上昇し
、閉止部材２３で閉止された気泡除去通路２０近傍に溜
まる。したがって、香り発生装置１の頭部を指で摘んで
手前に引いて傾斜させると、球状の閉止部材２３は気泡
除去通路２０から外れて収納容器３内の壁面に移動する
。すると、圧力室１１の頂部に形成された気泡除去通路
２０が大きく開放されるから、気泡２４は浮力により容
易に気泡除去通路２０を通過して収納容器３側に移動し
、圧力室１１から除去される。 【００７９】その後、香り発生装置１の頭部を元のホル
ダー２部に押し込むと、閉止部材２３は転がって移動し
、気泡除去通路２０が閉止されるので、図１６に示した
元の正常な状態に復帰する。 【００８０】次に、図１９は前記供給通路１０が前記気
泡除去通路２０の壁面に形成された溝と前記球状の閉止
部材２３とが接触する本発明の第１０実施例であり、図
２０から理解されるように、気泡除去通路２０の壁面に
は供給通路１０となる溝が切られる。また、図２１は前
記供給通路１０が前記気泡除去通路２０の壁面に設けら
れた突起と前記球状の閉止部材２３と接触することによ
って生ずる隙間で形成される本発明の第１１実施例であ
り、図２２から理解されるように、この実施例では、気
泡除去通路２０の壁面に小さな突起２５が形成される。 【００８１】図１９から図２２の各実施例の基本的な構
成、動作および作用は、前記図１６から図１８について
説明したものと同様であるので、重複を避けるため、説
明は省略する。 【００８２】なお、香り発生装置の構成材料、特に芳香
液の収納容器３は、金属の他、プラスチックス、ガラス
、セラミック等の透明材料を使用することによって、芳
香液８の残量を目で確認することができる。また、型成
形によりコストダウンも可能となる。勿論、前述の香り
発生装置はカセット式なので芳香液の種類を数多く揃え
ることにより各人の好みにあった香りを選択することも
できる。 【００８３】なお、本発明は、前記香り発生装置のみに
限定されるものではなく、高速反応性を要求されるイン
クジェット記録装置等の液滴発生装置としても使用でき
ることは改めて指摘するまでもない。 【００８４】 【発明の効果】以上のように本発明の液滴発生装置によ
れば、小型化を図ることができ、また安価に構成するこ
とができる。また液滴発生部分における気泡の吸入を防
止することができる。 【００８５】また本発明の液滴発生装置によると、収納
容器内の液面位置より低位置に撥油性コーティングした
ノズルを設け、かつ、収納容器内に収納した移動自在な
閉止部材により、万が一気泡が混入した場合でも圧力室
の頂部に設けた気泡除去通路から、所望のときの非常に
簡単な操作で気泡の除去が可能であり、信頼性の高いピ
エゾ駆動型の液滴発生装置を提供できる。 【００８６】さらに本発明の化学吸着単分子膜を形成さ
れた液滴吐出ノズルおよびその製造方法によれば、簡便
な工程で膜厚の均一化と結合力の強い被膜を実現し、ノ
ズルの詰まりや吐出力の変化を防止し耐久性、耐磨耗性
をも向上させることができる。 【００８７】そして本発明の液滴発生装置を特に芳香液
を用いた香り発生装置として適用する場合には、カセッ
ト式なので芳香液の種類を多く揃えることによって、家
庭やオフィスでの各部屋を各人の好みにあった香り空間
を選択、演出することも可能で精神の安定と高揚を図る
ことができ、オフィスワークの効率を向上させることが
できる。また本発明の液滴発生装置からなる香り発生装
置は熱交換器と送風機を備えた空気調和装置に着脱自在
に取り付けることにより、居住空間等の香り環境を制御
できる。 【００８８】なお、本発明は前記香り発生装置のみに限
定利用されるものではなく、高速応答性を要求されるイ
ンクジェット記録装置等の液滴発生装置としても使用で
きることは勿論である。 【００８９】また以上の実施例ではノズル表面の全体に
単分子膜を形成したが、ニーズに応じ所望の部分のみ形
成することも可能である。　　　　　　　　　

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液滴発生装置を香り発生装置に適用し
た場合である第１実施例の斜視図

【図２】本発明の第１実施例の装置の断面図

【図３】本
発明の吐出ノズルを形成するための代表例である円板状
ノズル材の斜視図

【図４】本発明の吐出ノズルのノズル表面を分子レベル
まで拡大した断面概念図

【図５】本発明の吐出ノズルのノズル表面を分子レベル
まで拡大した断面工程概念図

【図６】本発明の液滴発生装置を香り発生装置に適用し
た第２実施例の断面図

【図７】本発明の液滴発生装置を香り発生装置に適用し
た第３実施例の断面図

【図８】本発明の液滴発生装置を香り発生装置に適用し
た第４実施例の断面図

【図９】本発明の液滴発生装置を香り発生装置に適用し
た第５実施例の斜視図

【図１０】本発明の第５実施例の装置の断面図

【図１１
】圧力室に気泡が入った状態を示す第５実施例の装置の
部分断面図

【図１２】圧力室から気泡を除去する際の状態を示す第
５実施例の装置の断面図

【図１３】本発明の液滴発生装置を香り発生装置に適用
した第６実施例の断面図

【図１４】本発明の液滴発生装置を香り発生装置に適用
した第７実施例の拡大部分断面図

【図１５】本発明の液滴発生装置を香り発生装置に適用
した第８実施例の断面図

【図１６】本発明の液滴発生装置を香り発生装置に適用
した第９実施例の断面図

【図１７】圧力室に気泡が入った状態を示す第９実施例
の装置の部分断面図

【図１８】圧力室から気泡を除去する際の状態を示す第
９実施例の装置の断面図

【図１９】本発明の液滴発生装置を香り発生装置に適用
した第１０実施例の拡大部分断面図

【図２０】本発明の第１０実施例の装置の要部平面図

【
図２１】本発明の液滴発生装置を香り発生装置に適用し
た第１１実施例の拡大部分断面図

【図２２】本発明の第１１実施例の装置の要部平面図

【
図２３】従来の香り発生装置の全体図

【図２４】従来の
インクジェットヘッドの断面図

【符号の説明】

１　　香り発生装置 ２　　ホルダー ３　　収納容器 ４　　ノズル ５　　本体部 ６　　ＰＣ板 ７　　通気孔 ８　　芳香液 ９　　電気信号 １０　　供給通路 １１　　圧力室 １２　　振動板 １３　　ピエゾ板 １４　　撥油性被膜 １５　　凹部 １６　　リード電極板 １７　　リード線 １８　　プロテクタ １９　　フラットケーブル ２０　　気泡除去通路 ２１　　コイルバネ ２２　　ロッド ２３　　閉止部材 ２４　　気泡 ２５　　突起 ４１　　ノズル板 ５０　　ボンベ ５１　　配管

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所定の液体を収納する収納室を有する収納
   容器と、前記収納室内の液体の液面よりも低い位置にあ
   る圧力室と、前記収納室と圧力室とを連絡し収納室内の
   液体を前記圧力室に連絡するための液体供給通路と、そ
   の表面に撥油性物質被膜が形成され前記圧力室から供給
   された液体を外部に吐出する液滴吐出ノズルと、前記圧
   力室内の液体に急激な圧力上昇を生じさせる圧力発生手
   段とを備える液滴発生装置。
2. 【請求項２】収納室と圧力室とを連絡し前記圧力室内に
   侵入した気泡を収納室に移動させる気泡除去通路を備え
   る請求項１記載の液滴発生装置。
3. 【請求項３】液体供給通路と気泡除去通路が実質的に共
   通である請求項１または２記載の液滴発生装置。
4. 【請求項４】気泡を移動する場合に気泡除去通路を開放
   し、気泡を移動しない場合には前記気泡除去通路を閉鎖
   する閉止部材を備える請求項２または３記載の液滴発生
   装置。
5. 【請求項５】撥油性物質被膜がテトラフルオロエチレン
   −ヘキサフルオロプイレン共重合体で形成されている請
   求項１記載の液滴発生装置。
6. 【請求項６】撥油性物質被膜がフッ素を含む化学吸着単
   分子膜で形成されている請求項１記載の液滴発生装置。
7. 【請求項７】フッ素を含む化学吸着単分子膜がその表面
   に形成された所定の液体を吐出するための液滴吐出ノズ
   ル。
8. 【請求項８】液滴吐出ノズル表面に形成されたフッ素を
   含む化学吸着単分子膜が、シロキサン系単分子膜を介し
   て表面に形成される請求項７記載の液滴吐出ノズル。
9. 【請求項９】金属製、セラミック製、ガラス製、シリコ
   ン製で代表される請求項７または８記載の液滴吐出ノズ
   ル。
10. 【請求項１０】成形加工の終了した所定の液体を吐出す
    るためのノズルを用意し、よく洗浄した後、一端にクロ
    ロシラン基（ＳｉＣｌｎＸ３−ｎ基、ｎ＝１，２，３，
    Ｘは官能基）を有し、他の一端に直鎖状フッ化炭素基を
    有するクロロシラン系界面活性剤を溶解した有機溶媒中
    に前記ノズルを浸漬し、前記活性剤より成る化学吸着単
    分子膜をノズル表面全体または一部に形成する工程を含
    む液滴吐出ノズルの製造方法。
11. 【請求項１１】成形加工の終了した所定の液体を吐出す
    るためのノズルを用意し、よく洗浄した後、クロロシリ
    ル基を複数個含む物質を混ぜた非水系溶媒に接触させて
    、前記ノズル表面の水酸基と前記クロロシリル基とを反
    応させて前記クロロシリル基を複数個含む物質を前記ノ
    ズル表面に析出させる工程と、非水系有機溶媒を用いて
    前記ノズル表面上に残った余分なクロロシリル基を複数
    個含む物質を洗浄除去した後、水と反応させて、前記ノ
    ズル表面上にシラノール基を複数個含む物質よりなる単
    分子膜を形成する工程と、一端にクロロシラン基（Ｓｉ
    ＣｌｎＸ３−ｎ基、ｎ＝１，２，３，Ｘは官能基）を有
    し他の一端に直鎖状フッ化炭素基を含むクロロシラン系
    界面活性剤をノズル表面上に化学吸着し単分子吸着膜を
    形成する工程とを含む液滴吐出ノズルの製造方法。
12. 【請求項１２】クロロシリル基を複数個含む物質として
    ＳｉＣｌ４，ＳｉＨＣｌ３，ＳｉＨ２Ｃｌ２，またはＣ
    ｌ−（ＳｉＣｌ２Ｏ）ｎ−ＳｉＣｌ３（ｎは整数）を用
    いる請求項１１記載の液滴吐出ノズルの製造方法。
13. 【請求項１３】一端にクロロシラン基を有し他の一端に
    直鎖状フッ化炭素基を含むクロロシラン系界面活性剤と
    してＣＦ３−（ＣＦ２）ｎ−Ｒ−ＳｉＸｐＣｌ３−ｐ（
    ｎは０または整数、Ｒはアルキル基やＣ＝Ｃ，ＣＣまた
    はシリコンや酸素原子を含む置換基を表すが、なくとも
    よい、ＸはＨまたはアルキル基等の置換基、ｐは０，１
    、または２の整数）を用いる請求項１０または１１記載
    の液滴吐出ノズルの製造方法。
14. 【請求項１４】所定の液体は芳香液である請求項１記載
    の液滴発生装置。
15. 【請求項１５】所定の液体は芳香液である請求項７記載
    の液滴吐出ノズル。
16. 【請求項１６】所定の液体は芳香液である請求項１０ま
    たは１１記載の液滴吐出ノズルの製造方法。