JPH11114467A

JPH11114467A - 霧化装置及び霧化装置の駆動方法並びに霧化方法

Info

Publication number: JPH11114467A
Application number: JP9278351A
Authority: JP
Inventors: Masaya Nagata; 昌也永田; Hisahiro Tamura; 壽宏田村
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1997-10-13
Filing date: 1997-10-13
Publication date: 1999-04-27

Abstract

(57)【要約】【課題】数１０μｍの大きさの液滴を作製する方法と
して、高圧気体、超音波振動子、インクジェットヘッ
ド、表面弾性波発生素子を用いた方法があるが、さらに
小粒径の粒子を均一かつ安定に作製することは困難であ
った。【解決手段】第一の液滴吐出装置装置１と、該第一の
液滴吐出装置装置１により吐出された液滴をさらに微粒
子化するための第二の液滴吐出装置装置２とから構成さ
れており、該第一の液滴吐出装置装置１は液滴を安定か
つ均一に供給するためにインクジェットユニットを用
い、第二の液滴吐出装置装置２は表面弾性波エネルギー
が利用出来る表面弾性波発生素子を用いることを特徴と
する霧化装置を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水、薬液、オイ
ル、各種処理液、インク等の液体を用いて、微細なミス
ト状粒子を作製する装置及びその方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、微粒子を作製する方法としては、
高圧の液体を微細な吐出孔が開けられたノズルから噴出
する方法、あるいは、高圧の気体（ガス）を霧化させた
い液体に衝突させることにより霧化する方法がある。例
えば、特開平７−２１９７２号公報では、加圧された液
体をアルゴンガス等の気体が送出される噴出口に供給す
ることによって液体試料の霧化を行っている。特開平６
−２３８２１１号公報では、液体流の出口付近に超音速
の気体流を生じさせることにより、その気体流を衝撃波
として液体流に衝突させ、液体を効率よく霧化する方法
が開示されている。

【０００３】また、鼻腔や口腔等の治療に使用される吸
入器においては、１〜１０μｍ程度の大きさのミスト状
の微粒子を作製する方法として、圧電素子を利用したも
のがある。例えば、特開平４−２１５７６５号公報に開
示されているものは、多数の微小孔を有するメッシュ部
材が設けられており、圧電素子を数１０ｋＨｚ程度の超
音波で駆動することにより、１〜１０μｍ程度の大きさ
の微粒子を作製するものである。

【０００４】また、画像記録分野においては、液体とし
て着色インクを用い、直径数十μｍ程度の小さいノズル
からインクを押し出してインク粒子を形成して飛翔させ
て、被記録物上に文字や画像を得る方法がある。インク
を吐出させる方法としては、以下の方式に分類される。
特許第２５９６６２９号公報に開示されているものは、
圧電素子を用いて着色インクに機械的振動または変位を
与えることによりインクの吐出を実現している。特開平
５−１６３７１号公報に開示されているものは、熱エネ
ルギーを用いて、液体としてのインクを加熱して発泡さ
せる圧力を利用することによりインクの吐出を実現して
いる。文献「テレビジョン学会技術報告Ｖｏｌ．７，Ｎ
ｏ．１８，１９８３／９」では、数１００ｋＨｚという
従来よりも高周波数で圧電素子を駆動することにより、
大径粒子とそれよりも小径のマイクロドット粒子を交互
に作製し、その内マイクロドット粒子のみを選択的に利
用するインクジェット記録方式が開示されている。

【０００５】また、文献「日本音響学会春季講演論文集
３−Ｐ−７，１９８９／３」に開示されているものは、
ＬｉＮｂＯ₃等の圧電素子表面にＡｌ等で形成した櫛歯
状の電極（ＩｎｔｅｒＤｉｇｉｔａｌＴｒａｎｓｄ
ｕｃｅｒ：以下ＩＤＴ）に交流電圧を印加することによ
り、該圧電素子表面上に弾性表面波が生じ、その表面上
に存在する水等の液滴に飛翔エネルギーを与えることに
よって、該液滴から数１０〜数１００μｍ程度の大きさ
の微粒子を作製する方法である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術においては以下の問題点を各々有している。

【０００７】特開平７−２１９７２号公報、及び特開平
６−２３８２１１号公報の方法においては、液体を加圧
し、かつ高速なガスを必要とすることから、装置が複雑
化、大型化してしまう。

【０００８】特開平４−２１５７６５号公報の方法にお
いては、１０μｍ以下の微粒子の作製は可能ではある
が、微粒子作製部材としてのメッシュ部材が破損し易
く、また、目詰まりを生じることにより、霧化不能とな
る問題点を有している。

【０００９】特許第２５９６６２９号公報の方法におい
ては、さらなる微粒子化を行うためには、ヘッドをさら
に微細加工する必要があり、その加工精度により作製さ
れる粒子の大きさが影響を受け、安定かつ均一な粒径を
得ることは困難である。また、主滴だけでなくサテライ
トと呼ばれる主滴よりも滴径が小さい不要な滴が発生す
るなど、均一な滴径の粒子を生成することは困難であ
る。

【００１０】特開平５−１６３７１号公報の方法も同様
に、加工技術の困難さから、作製粒子径としては数十μ
ｍが限界である。

【００１１】「テレビジョン学会技術報告Ｖｏｌ．７，
Ｎｏ．１８，１９８３／９」の方法においては、上記２
つの方法に比べ、１／２〜１／４の大きさの微小粒子を
作製することは出来るが、印字に用いられない大きな粒
子も同時に作製されるので、利用効率が悪くなる。さら
に、不要粒子の回収装置が必要となることから、装置が
大型化、複雑化してしまう。

【００１２】以上のインクジェットヘッドを用いる方法
においては、単一の吐出孔から吐出する微小粒子量は少
量であるので、霧化量を増加させるためには、上記ヘッ
ドに多数の吐出部を高密度に配設しなければならない問
題点を有している。

【００１３】一方、「日本音響学会春季講演論文集３−
Ｐ−７，１９８９／３」の方法においては、装置の構
造、作製が簡単であり、また、数〜数１０μｍの微小粒
子の作製が行える。反面、圧電素子表面上の液体の量、
濡れ方、液体の物性値等により、霧化状態及び霧化粒子
径が大きく変動するという問題点を有している。つま
り、目的とする霧化状態の安定化及び霧化粒子径の均一
化を行うためには、液体を再現性よくかなり薄層に形成
しなければならないが、圧電素子表面上の液体の量、濡
れ方、使用する液体の物性値等の違いにより、一義的に
薄層形成することは出来なかった。

【００１４】本発明は、上記問題点を解決するためにな
されたものであり、微小かつ均一な液体粒子を安定して
作製することを可能とする霧化装置及び霧化方法を提供
することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
霧化装置は、液滴を粒子で吐出する第一の液滴吐出装置
と、該液滴粒子をさらに微粒子化するための第二の液滴
吐出装置からなり、第二の液滴吐出装置は表面弾性波を
発生する手段を有していることを特徴とする。

【００１６】本発明の請求項２に係る霧化装置は、請求
項１に係る霧化装置において、第二の液滴吐出装置は表
面弾性波を発生及び伝播する基板上に櫛形電極（ＩＤ
Ｔ）が形成されており、電極ピッチ８０μｍ、電極線幅
２０μｍとして、約５０ＭＨｚで駆動し、該電極交差幅
３．５ｍｍ以下、電極長さ３．５ｍｍ以下であることを
特徴とする。

【００１７】本発明の請求項３に係る霧化装置は、請求
項１乃至２のいずれかに係る霧化装置において、第一の
液滴吐出装置は圧電素子による圧力変化を利用して液滴
を粒子で吐出させるヘッド部を含むインクジェットユニ
ットを用いることを特徴とする。

【００１８】本発明の請求項４に係る霧化装置は、請求
項１乃至２のいずれかに係る霧化装置において、第一の
液滴吐出装置は液体に熱エネルギーを与えて液滴を粒子
で吐出させるヘッド部を含むインクジェットユニットを
用いることを特徴とする。

【００１９】本発明の請求項５に係る霧化装置は、請求
項１乃至４のいずれかに係る霧化装置において、第二の
液滴吐出装置は液体粒子伝播及び吐出部分は親水性処理
がなされていることを特徴とする。

【００２０】本発明の請求項６に係る霧化装置は、請求
項１乃至５のいずれかに係る霧化装置において、第二の
液滴吐出装置は表面弾性波を発生及び伝播する基板上に
形成されたＩＤＴの表面には絶縁性の保護膜が形成され
ていることを特徴とする。

【００２１】本発明の請求項７に係る霧化装置は、請求
項１乃至６のいずれかに係る霧化装置において、第二の
液滴吐出装置は該第二の液滴吐出装置の液体粒子伝播及
び吐出部分とＩＤＴが形成された表面弾性波発生部分と
の間は疎水性処理がなされていることを特徴とする。

【００２２】本発明の請求項８に係る霧化装置は、請求
項１乃至７のいずれかに係る霧化装置において、第一の
液滴吐出装置により生成される液滴粒子の吐出方向は、
第二の液滴吐出装置上の表面弾性波の進行方向と略９０
゜〜１８０°の角度をもって、該第二の液滴吐出装置に
入射することを特徴とする。

【００２３】本発明の請求項９に係る霧化装置は、請求
項１乃至７のいずれかに係る霧化装置において、第一の
液滴吐出装置により生成される液滴粒子の大きさは、第
二の液滴吐出装置上に着弾した時、１滴当り１〜３５０
０マイクロメータ［μｍ］の外径を有するものであるこ
とを特徴とする。

【００２４】本発明の請求項１０に係る霧化装置は、請
求項１乃至７のいずれかに係る霧化装置において、第一
の液滴吐出装置により生成される液滴粒子の体積は、１
滴当り１０ピコリットル［ｐｌ］〜１００マイクロリッ
トル［μｌ］の範囲であることを特徴とする。

【００２５】本発明の請求項１１に係る霧化装置は、請
求項１乃至７のいずれかに係る霧化装置において、第一
の液滴吐出装置により生成される液滴粒子の粘度は、１
０センチストークス［ｃＳｔ］以下であることを特徴と
する。

【００２６】本発明の請求項１２に係る霧化装置は、請
求項１乃至８のいずれかに係る霧化装置において、第一
の液滴吐出装置により生成される液滴粒子の表面張力
は、３０〜５０ｄｙｎ／ｃｍの範囲であることを特徴と
する。

【００２７】本発明の請求項１３に係る液滴吐出装置の
駆動方法は、請求項１乃至１２のいずれかに係る霧化装
置において、第一の液滴吐出装置を制御する第一の液滴
吐出ステップにより時刻ｔ１，ｔ２，…，ｔｉ，…（た
だし、ｔ１＜ｔ２＜…ｔｉ＜…，ｉ＝１，２，３，…）
に第一の液滴吐出装置で生成された粒子をｐ１（ｔ
１），ｐ１（ｔ２），…，ｐ１（ｔｉ），…とし、第二
の液滴吐出装置を制御する第二の液滴吐出ステップにて
前記それぞれの粒子を霧化するのに要する第二の液滴吐
出装置での霧化時間をｔＭ（＝一定）とした時、Ｍｉｎ｛ｔｉ＋１−ｔｉ｝≧ｔＭ（ｉ＝１，
２，３，…）となるように、第一の液滴吐出装置の駆動パルス周期ｔ
ｉ＋１−ｔｉを制御することを特徴とする。

【００２８】本発明の請求項１４に係る液滴吐出装置の
駆動方法は、第一の液滴吐出装置により吐出される液滴
粒子の吐出回数をカウントするカウント手段及び該カウ
ント数が既定値に達したかの判定を行う判定手段を有す
る請求項１乃至１２のいずれか記載の霧化装置におい
て、第一の液滴吐出装置のみを駆動させ、一次粒子を規
定量だけ生成し、既定値に達した場合には第一の液滴吐
出装置を停止するとともに第二の液滴吐出装置を規定時
間だけ駆動させ、また、既定値に達しない場合には引き
続き第一の液滴吐出装置を駆動させることを特徴とす
る。

【００２９】本発明の請求項１５に係る液滴吐出装置の
駆動方法は、第一の液滴吐出装置により吐出される液滴
粒子の吐出回数をカウントするカウント手段及び該カウ
ント数が既定値に達したかの判定を行う判定手段を有す
る請求項１乃至１２のいずれか記載の霧化装置におい
て、第一及び第二の液滴吐出装置を駆動させ、第一の液
滴吐出装置から供給される一次粒子をその都度第二の液
滴吐出装置により霧化させるとともに、第一の液滴吐出
装置の吐出回数をカウントし、該カウント数が既定値に
達したかの判定を行い、既定値に達した場合には第一の
液滴吐出装置を停止し、また、既定値に達しない場合に
は引き続き第一の液滴吐出装置を駆動させることを特徴
とする。

【００３０】本発明の請求項１６に係る液滴吐出装置の
駆動方法は、請求項１３乃至１５のいずれかに係る液滴
吐出装置の駆動方法において、第二の液滴吐出装置の駆
動電圧のパルス幅を可変するパルス幅可変手段を有する
請求項１乃至１２のいずれか記載の霧化装置において、
該パルス幅可変手段により、ｔｗ＝Δｔ＋ｎ・δｔ（ｎ＝１，２，３，…）なる関係より求められるパルス幅ｔｗの間だけ第二の液
滴吐出装置を駆動させることを特徴とする。

【００３１】本発明の請求項１７に係る液滴吐出装置の
駆動方法は、請求項１３乃至１５のいずれかに係る液滴
吐出装置の駆動方法において、第二の液滴吐出装置の駆
動電圧を可変する駆動電圧可変手段を有する請求項１乃
至１２のいずれか記載の霧化装置において、該駆動電圧
可変手段により、Ｖ＝ΔＶ＋ｎ・δＶ（ｎ＝１，２，３，…）なる関係より求められる電圧値で第二の液滴吐出装置を
駆動させることを特徴とする。

【００３２】本発明の請求項１８に係る霧化方法は、第
一の液滴吐出装置から液滴粒子を吐出させる第一の液滴
吐出ステップと、該液滴粒子を第二の液滴吐出装置によ
ってさらに微粒子化させるための第二の液滴吐出ステッ
プからなり、該第二の液滴吐出ステップは表面弾性波エ
ネルギーを利用することを特徴とする。

【００３３】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の霧化装置及び霧
化方法における実施形態及び実施例を図面及び表を用い
て説明する。

【００３４】（実施例１）図１は、本発明における霧化
装置の全体構成図である。

【００３５】第一の液滴吐出装置１は、市販の卓上型デ
ィスペンサーであり、第二の液滴吐出装置２上に一定量
の液体が滴下するように配置されている。第二の液滴吐
出装置２は、表面弾性波（ＳｕｒｆａｃｅＡｃｏｕｓ
ｔｉｃＷａｖｅ：以下ＳＡＷ）エネルギーを利用した
表面弾性波発生素子からなる超音波霧化器であり、表面
弾性波を発生及び伝播する基板２１と放熱板２２とから
構成されている。さらに詳細に説明すると、１２８°回
転Ｙ板Ｘ伝播ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ₃）基板２
１上に、櫛形電極（ＩｎｔｅｒＤｉｇｉｔａｌＴｒ
ａｎｓｄｕｃｅｒ：以下ＩＤＴ）３が形成されている。
ＩＤＴ３は電気抵抗が小さく伝播体との密着性が良好な
耐電力性のある薄膜であり、ここではスパッタ法によっ
て３０００Å（オングストローム）の９５％Ａｌ−５％
Ｔｉ合金を用い、基板全面に薄膜を形成し、フォトリソ
グラフィー法、酸のウェットエッチングによって、ＩＤ
Ｔ３を作製した。

【００３６】ここで本発明におけるＩＤＴからなる表面
弾性波発生素子（以下ＳＡＷ素子）の条件の抽出を行
う。実験に用いたＳＡＷ素子は３種類であり、代表的な
寸法は表１に示す通りである。まず、Ａタイプは、外形
５ｍｍ×９ｍｍ×０．５ｍｍであり、図２に示すよう
に、線幅Ｌｅ＝２０μｍ、電極ピッチＰ＝８０μｍ、交
差幅Ｗｅ＝２．４ｍｍ、電極長さＬｐ＝２．５ｍｍ、電
極対数２０のＩＤＴを設けている。このＩＤＴ３を５０
ＭＨｚの電圧で駆動することにより、波長約８０μｍの
表面弾性波が励振される。表面弾性波の伝播波長λは、
位相速度（伝播速度）をｖｆ、ＩＤＴ共振周波数をｆｒ
とすると、 λ＝ｆｒ／ｖｆで表される。

【００３７】次に、Ｂタイプは、外形９ｍｍ×１７ｍｍ
×０．５ｍｍであり、線幅Ｌｅ＝２０μｍ、電極ピッチ
Ｐ＝８０μｍ、交差幅Ｗｅ＝４．９ｍｍ、電極長さＬｐ
＝５ｍｍ、電極対数２０のＩＤＴを設けている。このＩ
ＤＴ３を５０ＭＨｚの電圧で駆動することにより、Ａタ
イプと同様、波長約８０μｍの表面弾性波が励振され
る。Ａタイプに比べ、ＩＤＴのサイズ及び基板サイズが
縦横２倍（面積比４倍）となっている。

【００３８】さらに、Ｃタイプは、外形はＡタイプと同
じで５ｍｍ×９ｍｍ×０．５ｍｍであり、線幅Ｌｅ＝１
０μｍ、電極ピッチＰ＝４０μｍ、交差幅Ｗｅ＝２．４
ｍｍ、電極長さＬｐ＝２．５ｍｍ、電極対数２０のＩＤ
Ｔを設けている。このＩＤＴ３を１００ＭＨｚの電圧で
駆動することにより、波長約４０μｍの表面弾性波が励
振される。

【００３９】

【表１】

【００４０】上記実験において、吐出のための液体とし
て水道水に極少量の中性洗剤を混ぜたものを用い、ディ
スペンサーから２μｌ（マイクロリットル）を第二の液
滴吐出装置２上に滴下した時の霧化特性を評価した結果
を表２に示す。同表において、霧化が行えた場合を○、
霧化が行えなかった場合を×で示した。

【００４１】

【表２】

【００４２】以上により、素子タイプＡと素子タイプＣ
の比較から、ＩＤＴ３の共振周波数は５０ＭＨｚが好ま
しく、また、素子タイプＡと素子タイプＢの比較から、
ＩＤＴ３の共振周波数が５０ＭＨｚにおけるＩＤＴの寸
法は、交差幅２．４ｍｍ以下、電極長さ２．５ｍｍ以下
が好ましい。

【００４３】したがって、以下の実施例においてはすべ
て、ＡタイプのＳＡＷ素子を用いた第二の液滴吐出装置
からなる霧化装置にて実験を行った。

【００４４】（実施例２）本実施例では、前記実施例１
での霧化装置を使用して、２μｌ以下の微小量の液滴の
吐出を行うために、第一の液滴吐出装置１としては、前
記実施例１で用いたディスペンサーに代えて、圧電素子
を用いたインクジェットヘッドを用いて前記実施例１と
同内容の実験を行った。試作したインクジェットヘッド
からは、１滴当り数１０ｐｌ（ピコリットル）〜数１０
０ｐｌのインクの吐出が可能であった。吐出量の測定
は、インクジェットヘッドを繰り返して駆動した時の、
吐出液滴の個数と実験前後におけるヘッド内の液量の差
とから求めた。また、インクジェットヘッドからの吐出
粒子が、第二の液滴吐出装置２の液滴伝播部分に着弾す
るように両者間の距離及び角度を調整した。前記実施例
１の場合と同様に、水の霧化を行うことが出来るととも
に、より小さな粒子を作製することが出来た。また、霧
化粒子の分布にも均一化の傾向が認められた。さらに、
インクジェットヘッドを繰り返して駆動することによ
り、連続した霧化を行うことが出来た。

【００４５】以上の結果より、より小さな液滴の霧化を
行うためには、第一の液滴吐出装置１から吐出される液
滴量が小さいほど良いことがわかった。

【００４６】本実施例においては、第一の液滴吐出装置
１としては圧電素子を用いたインクジェットヘッドを用
いたが、液体に熱エネルギーを与えて液滴を吐出させる
ヘッド部を含むインクジェットヘッドであっても良い。
また、第一の液滴吐出装置１としてはこれらに限ること
はない。

【００４７】（実施例３）本実施例では、前記実施例１
乃至２のいずれかで使用した霧化装置において、第一の
液滴吐出装置１から吐出される液体粒子の吐出方向は、
第二の液滴吐出装置２による表面弾性波の進行方向に対
し、９０°〜１８０°の範囲であるとより効果的である
ことがわかったことを説明する。

【００４８】まず、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、
基板面２１１上における１次粒子４の着弾点４２ａを原
点としたｘｙｚ直交座標系を考え、基板面２１１内にあ
って表面弾性波が進行する方向をｘ軸、基板面２１１内
にあってｘ軸と直交する方向をｙ軸、基板法線方向をｚ
軸とする。この時、１次粒子４の吐出方向はｘ−ｚ平面
内にあり、ｘ−ｙ平面とのなす角度をθとすると、特
に、θ〜０°の時、１次粒子４が基板面２１１上に着弾
した後、着弾点（ｘ＝ｙ＝ｚ＝０）４２ａをずれて、Ｉ
ＤＴ３が形成された部分４２ｂに及び、ＩＤＴがショー
トしてしまう場合があった。また、０°＜θ＜９０°の
場合、着弾の際に１次粒子４はより小さな粒子に分割さ
れ、その一部がＩＤＴ３が形成された電極部分に降りか
かり、同様に、電極間がショートしてしまう場合があっ
た。

【００４９】また、本実施例においては、着弾点４２ａ
が座標原点であり、表面弾性波は＋ｘ軸方向に進行する
ので、霧化は０＜ｘとなる地点で生ずる。０°＜θ＜９
０°という条件は、０＜ｘとなる地点に第一の液滴吐出
装置１があることなので、第一の液滴吐出装置１に霧化
粒子が付着してしまい、霧化粒子を有効に取り出せない
といった不具合があった。

【００５０】これに対し、図４（ａ）、（ｂ）に示すよ
うに、入射角度が９０°≦θ＜１８０°の場合、１次粒
子４が第二の液滴吐出装置２の着弾点４２ａに着弾する
際に、より小さな粒子が生じたとしても、表面弾性波の
進行方向は＋ｘ軸方向であるので、ＩＤＴ３上に降り注
ぐ恐れはない。また、霧化発生場所には、上述のような
阻害物がないので、霧化粒子を有効に取り出すことが出
来、また、装置の霧化粒子吐出孔を配設することが出来
る。

【００５１】また、図５に示すように、第一の液滴吐出
装置１が略水平方向に吐出するように配設され、第二の
液滴吐出装置２に対する液滴の入射角度が９０°≦θ＜
１８０°となるように第二の液滴吐出装置２が配設され
た構成であっても良い。この時、使用する液滴の表面張
力γが約３０ｄｙｎ／ｃｍ以上であれば、第二の液滴吐
出装置２を傾けて配設しても、液滴がＩＤＴ３の方向に
流れ落ちる心配はない。また、使用する液滴の表面張力
γが３０ｄｙｎ／ｃｍ以上であれば、上記のような配設
構成の場合であっても、第一の液滴吐出装置１のノズル
から液滴が漏れ落ちることはない。

【００５２】（実施例４）本実施例では、前記実施例１
乃至３のいずれかで使用した霧化装置において、吐出の
ための液体として水道水に極少量の中性洗剤を混ぜたも
のを用い、第一の液滴吐出装置１からの吐出量を変化さ
せた場合のＳＡＷ素子２の霧化特性を調べた結果につい
て説明する。その結果を表３に示す。ここで１滴当り２
μｌ〜１００μｌの液滴を作製するには、ディスペンサ
ーを用い、１滴当り１０ｐｌ〜２μｌの範囲の液滴を作
製するには、インクジェットヘッドを用いた。表３にお
いて、第二の液滴吐出装置２から霧化が行え、かつ吐出
粒子径が２０μｍ以下の場合の結果を○○、第二の液滴
吐出装置から霧化が行え、かつ吐出粒子径が２０μｍ〜
１００μｍの場合の結果を○、第二の液滴吐出装置から
霧化が行え、かつ吐出粒子径が１００μｍ以上の場合の
結果を△、第二の液滴吐出装置から霧化が行えない場合
の結果を×とした。

【００５３】

【表３】

【００５４】以上より、１００μｌ以上になると、表面
張力により液体微粒子が結集し、表面弾性波エネルギー
が該液体粒子に伝わり難くなるので、霧化が生じない。
このため、本発明における霧化装置では第一の液滴吐出
装置１から吐出される液体の体積としては、１滴当り１
０ｐｌ〜１００ｐｌの範囲のものが好ましいことがわか
った。

【００５５】（実施例５）本実施例では、前記実施例１
乃至４のいずれかで使用した霧化装置において、粘度の
異なる数種類のシリコーンオイルを用いて、霧化特性を
測定した結果について説明する。実験に用いたシリコー
ンオイルは信越化学工業製のジメチルシリコーンオイル
ＫＦ９６であり、１〜１００ｃＳｔ（センチストーク
ス）の粘度を有するものを用いた。表４において、霧化
が行われた場合を○、部分的に霧化が生じた場合を△、
霧化が生じなかった場合を×で示した。

【００５６】

【表４】

【００５７】これより、本発明における霧化装置での液
体の粘度としては、１〜１０ｃＳｔのものが好ましいこ
とがわかった。

【００５８】（実施例６）本実施例では、前記実施例１
乃至５のいずれかで使用した霧化装置において、表面張
力の異なる液体を用いて、霧化特性を測定した結果につ
いて説明する。実験に用いた液体は表５に示した４種類
の液体であり、３０〜７０ｄｙｎ／ｃｍの表面張力を有
する。また、第一の液滴吐出装置１には、インクジェッ
トヘッドを用い、吐出量は１００ｐｌ程度であった。表
５において、吐出及び霧化が行われた場合を○、条件に
より吐出及び霧化が生じた場合を△、吐出及び霧化が生
じなかった場合を×で示した。

【００５９】

【表５】

【００６０】第一の液滴吐出装置１の吐出特性として
は、３０ｄｙｎ／ｃｍ以下の低表面張力の液体の場合、
吐出孔からの液漏れが生じた。一方、第二の液滴吐出装
置２の吐出特性としては、５０ｄｙｎ／ｃｍ以上の高表
面張力を有する液体の場合、霧化が行われなかった。こ
れより、総合評価として、本発明の霧化装置における液
体の表面張力としては、３０〜５０ｄｙｎ／ｃｍのもの
が好ましいことがわかった。

【００６１】（実施例７）本実施例では、前記実施例１
乃至６のいずれかで使用した霧化装置において、第二の
液滴吐出装置上に吐出する液滴の径を変化させた時の、
霧化特性を測定した結果について説明する。液体として
は純水を用い、それに添加する中性洗剤の量をコントロ
ールすることで、液滴の径を変化させた。表６におい
て、第二の液滴吐出装置から霧化が行え、かつ吐出粒子
径が５０μｍ以下の場合の結果を○、第二の液滴吐出装
置から霧化が行えるが、吐出粒子径が数１００μｍ以上
の大きな粒子も生成される場合の結果を△、第二の液滴
吐出装置から霧化が行えない場合の結果を×とした。
尚、吐出粒子径の測定には高速度カメラを使用した。

【００６２】

【表６】

【００６３】ここで、第一の液滴吐出装置１としてイン
クジェットヘッドを用いた場合、インクジェットヘッド
からの吐出径が数１０〜１００μｍ程度となり、ＳＡＷ
素子２から数μｍ径の液体粒子の霧化が行えた。尚、図
９に示すように、水の接触角を９０°とし、第二の液滴
吐出装置上の液滴の半径をｒとすれば、該液滴の体積Ｖ
ｄは、Ｖｄ＝（１／２）・（４／３・π・ｒ³） …（１）となる。上記式（１）において、Ｖｄ＝５［μｌ］を代
入すると、ｒ≒１．３［ｍｍ］が得られ、実験結果と合
致した（∵φ＝２・ｒ）。

【００６４】（実施例８）本実施例では、前記実施例１
乃至７のいずれかで使用した霧化装置において、第二の
液滴吐出装置２の表面弾性波伝播面上を親水化処理を行
うことによる効果を確認した。図６に示すように、表面
弾性波の伝播面上６に親水処理を施した。液体としては
純水を用い、第一の液滴吐出装置１としてはディスペン
サーを用いて、５マイクロリットルを供給した。表７に
おいて、霧化が行われた場合を○、場合により霧化が生
じた場合を△、霧化が生じなかった場合を×で示した。

【００６５】

【表７】

【００６６】親水処理を行わない場合、表面張力により
水は滴状となり、液滴は振動するのみで霧化は生じなか
った。一方、親水処理を行った場合、液は薄層状に形成
され、霧化が生じた。また、液体量を１μｌにして、親
水処理を行った場合は同様に、液は薄層状に形成され、
霧化が生じた。親水処理を行わなかった場合、表面張力
により水は滴状となるが、量が少ないので液滴も小さく
形成され、一部霧化が生じる場合があった。以上のよう
に、表面弾性波伝播面上を親水化処理を行うことによ
り、表面張力の大きな純水を霧化することが出来るよう
になった。

【００６７】（実施例９）前記実施例１乃至８のいずれ
かで使用した霧化装置においては、ＩＤＴ３上に液滴が
付着すると、該ＩＤＴがショートしてしまうという問題
点を有している。特に、前記実施例８のように、霧化特
性を良くするために液滴の基板に対する濡れ性を向上さ
せると、接触角が０°に近くなるので、基板上の液滴は
薄層に形成される。この時、薄層に形成された液滴は、
表面弾性波の進行方向とは逆向き、すなわち、ＩＤＴ３
が形成された方向（−ｘ方向）に進行するので、該ＩＤ
Ｔがショートしてしまう危険性がある。また、液滴が水
以外の例えば、薬液、各種処理液、インク等のように多
くの不純物を有している場合には、該不純物によって、
ＩＤＴ３が腐食することにより電極が断線される。ある
いは、ＩＤＴ３上に不純物が堆積されていくと、表面弾
性波の振動エネルギーが該堆積物に吸収されて伝わりに
くくなり、霧化量が変動及び劣化するという問題が発生
する。

【００６８】そのため、本実施例では、以下の２通りの
方法にて前記問題点を解決した。一つの方法では、図７
に示すように、ＩＤＴ３上に絶縁性の保護膜８を薄層に
形成することにより、表面弾性波の振動エネルギーを減
衰することなく、液滴の付着によるＩＤＴ３の腐食、シ
ョート、断線といった問題を発生させないようにするこ
とが出来た。別の方法では、図８に示すように、ＩＤＴ
３が形成された基板表面部分と表面弾性波が伝播する基
板表面部分との間を疎水処理を行うことにより、液滴の
移動が起こらないように出来るとともに、図７のように
ＩＤＴ３上に保護膜８を作製する方法に比べて、表面弾
性波の振動エネルギーの減衰を生じさせなくすることが
出来た。

【００６９】上記対策の効果を確認した結果を表８に示
す。

【００７０】

【表８】

【００７１】対策を行わなかった場合、ＳＡＷ素子２を
連続駆動することによる加速度試験を行ったところ、２
０分でＩＤＴ３は破損した。これに対し、上記対策を行
った場合には、ＳＡＷ素子２を連続駆動してもＩＤＴ３
の破損は生じず、また、霧化状態の変化も認められなか
った。

【００７２】尚、前記実施例８での表面弾性波伝播面上
を親水化処理を行う方法、本実施例の１つの方法である
ＩＤＴ上に絶縁性の保護膜を薄層を形成する方法、本実
施例の別の方法であるＩＤＴが形成された基板表面部分
と表面弾性波が伝播する基板表面部分との間を疎水処理
を行う方法に関しては、コストパフォーマンスを考慮し
た上で各方法を単独で使用しても、あるいは組み合わせ
て使用しても良い。

【００７３】（実施例１０）本実施例では、前記実施例
１乃至９のいずれかで使用した霧化装置において、連続
して霧化を行う場合における霧化特性を最大限良くする
ための霧化装置の制御方法について図１０を用いて説明
する。

【００７４】ＳＡＷ素子２に供給した液滴粒子を全て霧
化するには、ある程度の時間を有する。この霧化時間
は、液滴の供給量、物性値、ＳＡＷ素子２を駆動する電
圧値及びその印加時間等によって大きく変化する。そこ
で、該霧化時間をｔＭとし、ｔＭ時間内に別の液滴粒子
がＳＡＷ素子２に供給される場合を考えると、霧化性能
よりも供給量が上回るので、等価的により多くの体積を
有する液滴を供給したことになる。前記実施例４におい
て説明したように、液滴の体積が既定値よりも大きくな
ると、霧化が生じにくくなり、さらには霧化が生じなく
なる。したがって、この問題点を解決するために本実施
例においては、以下のような制御を行う。

【００７５】図１０では、第一の液滴吐出装置１により
時刻ｔ１，ｔ２，…，ｔｉ，…（ただし、ｔ１＜ｔ２
＜…ｔｉ＜…，ｉ＝１，２，３，…）に生成された粒子
をｐ１（ｔ１），ｐ１（ｔ２），…，ｐ１（ｔｉ），…
とした関係を示している。また、それらは生成された時
刻のみが異なり、体積、大きさ等は全て均一と仮定し
て、その霧化時間をｔＭ（＝一定）とする。第一の液滴
吐出装置１を同一周波数ｆで連続駆動する時の周期Ｔ
は、Ｔ＝１／ｆ＝ｔ２−ｔ１＝ｔ３−ｔ２＝ … ＝ｔｉ＋１−ｔｉ（ｉ＝１，２，３，…） …（２）となる。この時、Ｔ≧ｔＭ …（３）となるように、第一の液滴吐出装置１の駆動パルス周期
Ｔを調整するような制御を行う。これにより、液滴の供
給能力よりも霧化能力が上回るので、連続して霧化を行
う場合に、霧化性能が劣化することがない。

【００７６】一方、第一の液滴吐出装置１を駆動する周
期が同一周期でない場合、即ち、周期Ｔが、Ｔ＝１／ｆ＝ｔ２−ｔ１≠ｔ３−ｔ２≠ … ≠ｔｉ＋１−ｔｉ（ｉ＝１，２，３，…） …（４）の場合には、Ｍｉｎ｛ｔｉ＋１−ｔｉ｝≧ｔＭ …（５）となるように、第一の液滴吐出装置１の駆動パルス周期
を調整するような制御を行う。ここで、Ｍｉｎ｛ｔｉ＋
１−ｔｉ｝は、ｔｉ＋１−ｔｉの最小値を表す。

【００７７】（実施例１１）本実施例では、前記実施例
１乃至９のいずれかで使用した霧化装置において、連続
して霧化を行う場合における霧化特性を最大限良くする
ための前記実施例１０の霧化装置の制御方法とは別の制
御方法について図１１及び１２を用いて説明する。

【００７８】まず、霧化装置に駆動信号が入力される
と、第一の液滴吐出装置１が駆動される。また、該霧化
装置は、第一の液滴吐出装置１が吐出した液滴の数をカ
ウントするカウント手段を有しており、第一の液滴吐出
装置１の液滴吐出回数Ｎをカウントする。次に、該カウ
ント数Ｎを既定値Ｎ’と比較する比較手段に入力され、
Ｎ＝Ｎ’かＮ≠Ｎ’かの判定を行う。この結果、Ｎ≠
Ｎ’の場合には、引き続き第一の液滴吐出装置１を駆動
させ、吐出回数をＮ＝Ｎ＋１とし、前記判定結果がＮ＝
Ｎ’になるまで同様の動作を繰り返す。一方、Ｎ＝Ｎ’
の場合には、第一の液滴吐出装置１を停止し、第二の液
滴吐出装置２を規定時間ｔｍだけ駆動させ、一連の動作
を終了させる。ここで本制御を行うに当り、カウント既
定値Ｎ’及び第二の液滴吐出装置２を駆動する規定時間
ｔｍをあらかじめ決定しておく必要がある。

【００７９】以下に上記値を決定するための方法につい
て説明する。第一の液滴吐出装置１から吐出した液滴の
１滴当りの体積をｖｄ、第二の液滴吐出装置２が霧化出
来る液滴量の最大値をｖ２とした時、カウント既定値
Ｎ’は、Ｎ’＝ｖ２／ｖｄ …（６）で求める。例えば、ｖｄ＝１００［ｐｌ］，ｖ２＝１
［μｌ］の場合、Ｎ’＝１×１０⁴となる。

【００８０】また、第二の液滴吐出装置２が液滴量ｖ２
を全て霧化させるのに要する時間をもとにｔｍを設定す
る。例えば、使用液体として水を用い、ｖ２＝１［μ
ｌ］、第二の液滴吐出装置２を駆動する駆動電圧がＶｐ
-ｐ＝５０［Ｖ］の時、霧化に要する時間が５００［ｍ
ｓ］であれば、ｔｍ≧５００［ｍｓ］となるように設定
する。本制御を行うことにより、必要時だけ第二の液滴
吐出装置２を駆動することが出来るので消費電力の低減
を行うことが出来る。また、比較的多くの液滴を瞬時に
霧化する必要がある時には有用な方法である。

【００８１】（実施例１２）本実施例では、前記実施例
１乃至９のいずれかで使用した霧化装置において、連続
して霧化を行う場合における霧化特性を最大限良くする
ための前記実施例１０または１１の霧化装置の制御方法
とは別の制御方法について図１３及び１４を用いて説明
する。尚、前記実施例１１と重複する部分の説明は省略
する。

【００８２】まず、霧化装置に駆動信号が入力される
と、第一の液滴吐出装置１及び第二の液滴吐出装置２が
駆動される。また、該霧化装置は、第一の液滴吐出装置
１が吐出した液滴の数をカウントするカウント手段を有
しており、第一の液滴吐出装置１の液滴吐出回数Ｎをカ
ウントする。次に、該カウント数Ｎを既定値Ｎ’と比較
する比較手段に入力され、Ｎ＝Ｎ’かＮ≠Ｎ’かの判定
を行う。この結果、Ｎ≠Ｎ’の場合には、引き続き第一
の液滴吐出装置１を駆動させて、吐出回数をＮ＝Ｎ＋１
とし、前記判定結果がＮ＝Ｎ’になるまで同様の動作を
繰り返す。一方、Ｎ＝Ｎ’の場合には、第一の液滴吐出
装置１を停止し、さらに第二の液滴吐出装置１を停止し
て、一連の動作を終了させる。

【００８３】本実施例のメリットは、前記実施例１１の
方法に比べ、比較的少量の液滴を霧化する必要がある時
に有用な方法である。また、特別な場合として、第一の
液滴吐出装置１が単位時間に吐出する液滴量Ｖが、第二
の液滴吐出装置２が単位時間当たりに霧化する霧化量Ｖ
ｍ以下である場合、第二の液滴吐出装置２に供給される
液滴は累積していくことなく霧化されていくので、第一
の液滴吐出装置１を休止させる必要がない。したがっ
て、このような場合にはカウント手段は必要なくなる。
しかし、経時変化あるいは環境温度の上昇により第二の
液滴吐出装置２の霧化性能の劣化が生じると、Ｖ＞Ｖｍ
となるので、第一の液滴吐出装置１の駆動を制限して、
Ｖ≦Ｖｍとする必要がある。この場合には、霧化量ある
いは環境温度等をモニタしておき、その値をもとに、カ
ウント手段及び判定手段を適宜動作させるような制御を
行うようにする。

【００８４】（実施例１３）本実施例では、前記実施例
１乃至９のいずれかで使用した霧化装置において、霧化
量を調整する方法について図１５及び１６を用いて説明
する。

【００８５】ＳＡＷ素子２により表面弾性波を発生させ
るには、ＩＤＴ３の設計にて決められた共振周波数でＳ
ＡＷ素子２を駆動する。例えば、試作したＡタイプの素
子の場合、約５０ＭＨｚの高周波電圧を印加することに
なる。図１５は駆動波形の一例を示したものである。こ
こでは繰り返し周期をＴｓとし、高周波電圧の印加時間
をｔｗするバースト駆動を行う。この高周波電圧が印加
される間だけ表面弾性波が発生し、霧化を行うことが出
来る。したがって、高周波電圧の印加時間ｔｗを制御す
ることによって、霧化量Ｍを制御することが出来る。

【００８６】この時の、高周波電圧の印加時間ｔｗと霧
化量Ｍの関係を図１６に示す。時刻Δｔまでは霧化は生
じない。これより、両者間には、ｔ≧Δｔにおいて、Ｍ＝Ａ・（ｔｗ − Δｔ） …（７）＝Ａ・ｔｗ − Ｂなる関係があることがわかる。ここで、Ａは単位時間当
たりの霧化量であり、例えば、［μｌ／分］の単位であ
る。したがって、霧化量を細かく制御したい場合には、
上記式（７）を満足するように印加時間ｔｗを制御すれ
ば良い。即ち、δｔを最小の制御時間、ｎを制御回数と
した時、ｔｗ＝ Δｔ＋ｎ・δｔ（ｎ＝１，２，…，ｍ） …（８）となるようにｔｗを制御する。例えば、ｍ＝６４であれ
ば、ｎを１〜６４の範囲で変化させることにより、印加
時間ｔｗを６４段階に制御することが出来る。

【００８７】一般に、Ａの値は、液体の物性値、吐出
量、環境温度等によって、大きく変わるので、霧化装置
が複数の液体を霧化する必要がある場合、あるいは、環
境温度変化が激しい場合には、それに応じたＡの値を用
いて上記式（７）から、印加時間ｔｗを算出する。これ
らのパラメータは、ＲＯＭ（ｒｅａｄｏｎｌｙｍｅ
ｍｏｒｙ）等の半導体メモリに記憶させておき、動作時
に値を読み出すようにしておけば良い。さらに、メモリ
の種類として、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュ
メモリ等の書き換え可能なメモリを使用すれば、駆動条
件等の内容の変更が簡単に行うことが出来る。

【００８８】また、ΔｔあるいはＢの値はＳＡＷ素子個
々の特性及びＳＡＷ素子２の駆動回路の特性によっても
左右されるので、出荷前に霧化装置ごとに、Δｔあるい
はＢを調整することにより、霧化量の製品間のばらつき
を抑えることが出来る。

【００８９】以上のように、第二の液滴吐出装置２の駆
動パルス幅を制御することにより、霧化量を正確に制御
することが可能となる。また、第二の液滴吐出装置２の
駆動周期Ｔを制御することによっても、霧化量を制御す
ることが出来る。

【００９０】（実施例１４）本実施例では、前記実施例
１乃至９のいずれかで使用した霧化装置において、霧化
量を調整する別の方法について図１５及び１７を用いて
説明する。尚、前記実施例１３と重複する部分について
の説明は省略する。

【００９１】高周波電圧の印加時間ｔｗを一定にした状
態で、印加電圧を変化させることによっても霧化量を変
化させることが出来る。正確には、前記式（７）におい
て、単位時間当たりの霧化量Ａを変化させることにな
る。図１７に印加電圧Ｖと霧化量Ｍの特性を示す。これ
より、図１５と同様な特性であることがわかる。したが
って、高周波電圧の印加電圧Ｖを制御することによっ
て、霧化量Ｍを制御することが出来る。即ち、δＶを
最小の制御電圧単位、ｎを制御回数とした時、Ｖ＝ ΔＶ＋ｎ・δＶ（ｎ＝１，２，…，ｍ） …（９）となるようにＶを制御する。例えば、ｍ＝１０であれ
ば、印加電圧Ｖを１０段階に制御することになり、した
がって、霧化量Ｍも１０段階に制御することが出来る。

【００９２】以上のように、前記各実施例において使用
した霧化装置及びその霧化方法は、単独でも良いし、コ
ストパフォーマンスを考慮して、組み合わせて実施する
ことも可能である。

【００９３】また、前記各実施例において使用した第二
の液滴吐出装置２は、表面弾性波発生素子を用いたが、
これに限らず、超音波振動子、圧電素子等を用いて表面
弾性波を発生させ伝播させる手段を有するものであれば
良い。

【００９４】さらに、表面弾性波を発生及び伝播させる
ための基板２１は、板状の１２８°ＹカットＬｉＮｂＯ
₃圧電結晶板を使用したが、他に、Ｂｉ₁₂ＳｉＯ₂₀、Ｂ
ｉ₁₂ＧｅＯ₁₂、ＬｉＴａＯ₃、ＫＮｂＯ₃等の圧電性単結
晶やＰｂＴｉＯ₃、Ｐｂ（Ｚｒ−Ｔｉ）Ｏ₃、ＢａＴｉＯ
₃、ＰｂＮｂ₂Ｏ₆等の圧電性セラミックスを用いること
も出来る。

【００９５】また、ＩＤＴ３の電極材料としては、Ｃ
ｕ，Ａｌ，Ｔｉ，Ａｕ，Ａｇ，Ｎｉ，Ｔａ等の金属、あ
るいはそれらの合金を用いることが出来る。

【００９６】

【発明の効果】以上のように本発明の霧化装置及び霧化
装置の駆動方法並びに霧化方法では、各請求項において
以下の効果が得られる。

【００９７】本発明の請求項１においては、１次の粒子
を作製する第一の液滴吐出装置と該１次の粒子をさらに
細分化するための第二の液滴吐出装置とから構成されて
おり、第二の液滴吐出装置は表面弾性波を発生及び伝播
させる手段を有する素子からなり、表面弾性波による振
動エネルギーを用いて液体粒子を霧化させるので、装置
自体の製作が簡単であり、微細加工、製造上の複雑さが
ない利点がある。

【００９８】本発明の請求項２においては、第二の液滴
吐出装置は表面弾性波を発生及び伝播する基板上に櫛形
電極（ＩＤＴ）が形成され、その電極ピッチが８０μ
ｍ、電極線幅２０μｍとして、該ＩＤＴを約５０ＭＨｚ
で駆動させ、該電極の交差幅３．５ｍｍ以下、電極長さ
３．５ｍｍ以下であるように設計しているので、微小液
滴の霧化を容易に行うことが出来る利点がある。

【００９９】本発明の請求項３においては、第一の液滴
吐出装置として、圧電振動子を用いたインクジェットヘ
ッドを用いているので、微小粒子の液滴の作製が簡単に
行え、第二の液滴吐出装置による霧化性能が安定して行
うことが出来る利点がある。

【０１００】本発明の請求項４においては、第一の液滴
吐出装置として、熱エネルギーを利用したインクジェッ
トヘッドを用いているので、前記請求項３記載の霧化装
置の効果と同様に、微小粒子の液滴の作製が簡単に行
え、第二の液滴吐出装置による霧化性能が安定して行う
ことが出来る利点がある。

【０１０１】本発明の請求項５においては、第二の液滴
吐出装置の液滴伝播及び吐出部分は親水性処理がなされ
ているので、表面張力の大きな液体であっても第二の液
滴吐出装置による霧化は可能であり、使用する液体の選
択範囲を大きくすることが出来る利点がある。

【０１０２】本発明の請求項６においては、第二の液滴
吐出装置のＩＤＴ上に絶縁性の保護膜が形成されている
ので、液滴の付着によるＩＤＴのショートを防止するこ
とが出来る利点がある。

【０１０３】本発明の請求項７においては、第二の液滴
吐出装置の液滴伝播及び吐出部分とＩＤＴが形成された
表面弾性波発生部分との間は疎水性処理がなされている
ので、薄層に形成された液体がＩＤＴ部分に流入するこ
とを防止することが出来る利点がある。そのため、液滴
の付着によるＩＤＴのショートを防止することが出来
る。

【０１０４】尚、前記請求項５、請求項６、請求項７の
各手段に関しては、コストパフォーマンスを考慮した上
で各手段を単独で使用しても、あるいは組み合わせて使
用しても良いことから、より効果を高めることが出来る
利点がある。

【０１０５】本発明の請求項８においては、第一の液滴
吐出装置により吐出される液滴粒子の吐出方向は、第二
の液滴吐出装置上の表面弾性波による粒子の移動方向と
略９０゜〜１８０°の角度をもって該第二の液滴吐出
装置に入射するように構成されているので、第一の液滴
吐出装置により吐出された液滴粒子が着弾点をずれてＩ
ＤＴ部分に移動して、電気的ショートを引き起こすこと
がなくなる。また、霧化部分に第一の液滴吐出装置等の
障害物がないので、生成した霧化粒子を有効に取り出す
ことが出来る。

【０１０６】本発明の請求項９においては、第一の液滴
吐出装置にて生成される液滴粒子の大きさは、第二の液
滴吐出装置上に着弾した時、１滴当り１〜３５００μｍ
の外径を有するようにしたので、第二の液滴吐出装置に
て該液滴粒子をすべて霧化することが出来る。

【０１０７】本発明の請求項１０においては、第一の液
滴吐出装置にて生成される液滴粒子の体積は、１滴当り
１０ｐｌ〜１００μｌの範囲であるようにしたので、第
二の液滴吐出装置にて該液滴粒子をすべて霧化すること
が出来る。

【０１０８】本発明の請求項１１においては、第一の液
滴吐出装置にて生成される液滴粒子の粘度は、１０ｃＳ
ｔ以下であるようにしたので、第二の液滴吐出装置にて
該液滴粒子をすべて霧化することが出来る。

【０１０９】本発明の請求項１２においては、第一の液
滴吐出装置にて生成される液滴粒子の表面張力は、３０
〜５０ｄｙｎ／ｃｍの範囲であるようにしたので、第一
の液滴吐出装置から液漏れを生ずることなく、第二の液
滴吐出装置にて該液滴粒子をすべて霧化することが出来
る。また、前記請求項５の霧化装置と組み合わせること
により、第二の液滴吐出装置の性能を向上することが出
来、３０〜７５ｄｙｎ／ｃｍの範囲の表面張力を有する
液体の霧化が可能となる利点がある。

【０１１０】本発明の請求項１３においては、第一の液
滴吐出装置により連続的に吐出される粒子の吐出タイミ
ングが、第二の液滴吐出装置の霧化時間よりも長くなる
ような制御を行っているので、第二の液滴吐出装置に供
給された液滴をすべて霧化することが出来る。

【０１１１】本発明の請求項１４においては、第一の液
滴吐出装置により吐出される液滴粒子の吐出回数をカウ
ントするカウント手段及び該カウント数が既定値に達し
たかの判定を行う判定手段を有し、第一の液滴吐出装置
のみを駆動させて一次粒子を規定量だけ生成し、既定値
に達した場合には該第一の液滴吐出装置を停止させると
ともに第二の液滴吐出装置を規定時間だけ駆動させるよ
うな制御を行っているので、供給された液滴をまとめて
霧化させることが出来る。したがって、比較的多量の液
体を短時間で霧化させる場合に大変有用な制御方法であ
る。

【０１１２】本発明の請求項１５においては、第一の液
滴吐出装置により吐出される液滴粒子の吐出回数をカウ
ントするカウント手段及び該カウント数が既定値に達し
たかの判定を行う判定手段を有し、第一及び第二の液滴
吐出装置を駆動させて、第一の液滴吐出装置から供給さ
れる一次粒子をその都度第二の液滴吐出装置により霧化
するとともに、第一の液滴吐出装置の吐出回数をカウン
トし、該カウント数が既定値に達したかの判定を行い、
既定値に達した場合には第一の液滴吐出装置を停止させ
るような制御を行っているので、供給された液滴を即時
に霧化させることが出来る。したがって、比較的少量の
液体を継続的に霧化させる場合に大変有用な制御方法で
ある。

【０１１３】本発明の請求項１６においては、第二の液
滴吐出装置の駆動方法に関わり、第二の液滴吐出装置の
駆動電圧のパルス幅を可変するパルス幅可変手段を有
し、該パルス幅可変手段により、ｔｗ＝Δｔ＋ｎ・δｔ（ｎ＝１，２，３，…）なる関係より求められるパルス幅ｔｗの間だけ、第二の
液滴吐出装置を駆動させるように制御しているので、霧
化量をきめ細かく変化させることが出来る。また、パル
ス幅を制御していることから、制御装置自体の構成が簡
単である。また、制御パラメータ値あるいは制御ソフト
ウエア全体を書き換え可能なＲＯＭに記憶させることに
より、制御ソフトウエア自体についても作成、変更等が
簡単に行える利点がある。

【０１１４】本発明の請求項１７においては、第二の液
滴吐出装置の駆動方法に関わり、第二の液滴吐出装置の
駆動電圧を可変する駆動電圧可変手段を有し、該駆動電
圧可変手段により、Ｖ＝ΔＶ＋ｎ・δＶ（ｎ＝１，２，３，…）なる関係より求められる電圧値で第二の液滴吐出装置を
駆動させているので、単位時間当りの霧化量を変化させ
ることが出来る。この場合も、前記請求項１６と同様
に、制御パラメータ値あるいは制御ソフトウエア全体を
書き換え可能なＲＯＭに記憶させることにより、制御ソ
フトウエア内容の変更、追加等が簡単に行える利点があ
る。また、前記請求項１６の駆動方法と併用することが
可能であり、より細かな制御を行うことが出来る。

【０１１５】本発明の請求項１８においては、１次の粒
子を作製する第一の液滴吐出ステップと該１次の粒子を
さらに細分化するための第二の液滴吐出ステップとを含
み、段階的に微粒子化を行うようにしたので、単一の霧
化装置により霧化を行う場合に比べて、構造が簡単であ
り、安定かつ均一に霧化を行うことが出来る利点があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による霧化装置の実施形態の一例を示し
た全体図である。

【図２】本発明によるＩＤＴの実施形態の一例を示した
要部斜視図である。

【図３】本発明による霧化装置の改善前の問題点を説明
するための図である。

【図４】本発明による霧化装置の実施例を示した図であ
る。

【図５】本発明による霧化装置の別の実施例を示した図
である。

【図６】本発明による霧化装置の別の実施例を示した図
である。

【図７】本発明による霧化装置の別の実施例を示した図
である。

【図８】本発明による霧化装置の別の実施例を示した図
である。

【図９】本発明による第二の液滴吐出装置上の液滴の体
積と径の関係を示すための図である。

【図１０】本発明による霧化装置の駆動方法のタイミン
グチャートを示した図である。

【図１１】本発明による霧化装置を用いた霧化方法のタ
イミングチャートを示した図である。

【図１２】本発明による霧化装置を用いた霧化方法のフ
ローチャートを示した図である。

【図１３】本発明による霧化装置を用いた霧化方法の別
のタイミングチャートを示した図である。

【図１４】本発明による霧化装置を用いた霧化方法の別
のフローチャートを示した図である。

【図１５】本発明による第二の液滴吐出装置の駆動電圧
波形の一例を示した図である。

【図１６】本発明による霧化装置の電圧印加時間と霧化
量の関係を示した図である。

【図１７】本発明による霧化装置の印加電圧と霧化量の
関係を示した図である。

【符号の説明】

１第一の液滴吐出装置２第二の液滴吐出装置３ＩＤＴ４第一の液滴吐出装置から吐出された１次粒子５第二の液滴吐出装置により霧化された２次粒子６親水処理部分７疎水処理部分８保護膜９高周波電圧源

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液滴を粒子で吐出する第一の液滴吐出装
置と、該液滴粒子をさらに微粒子化するための第二の液
滴吐出装置からなり、第二の液滴吐出装置は表面弾性波
を発生する手段を有していることを特徴とする霧化装
置。
【請求項２】第二の液滴吐出装置は表面弾性波を発生
及び伝播する基板上に櫛形電極（ＩＤＴ）が形成されて
おり、電極ピッチ８０μｍ、電極線幅２０μｍとして、
約５０ＭＨｚで駆動し、該電極交差幅３．５ｍｍ以下、
電極長さ３．５ｍｍ以下であることを特徴とする前記請
求項１記載の霧化装置。
【請求項３】第一の液滴吐出装置は圧電素子による圧
力変化を利用して液滴を粒子で吐出させるヘッド部を含
むインクジェットユニットを用いることを特徴とする前
記請求項１乃至２のいずれか記載の霧化装置。
【請求項４】第一の液滴吐出装置は液体に熱エネルギ
ーを与えて液滴を粒子で吐出させるヘッド部を含むイン
クジェットユニットを用いることを特徴とする前記請求
項１乃至２のいずれか記載の霧化装置。
【請求項５】第二の液滴吐出装置は液体粒子伝播及び
吐出部分は親水性処理がなされていることを特徴とする
前記請求項１乃至４のいずれか記載の霧化装置。
【請求項６】第二の液滴吐出装置は表面弾性波を発生
及び伝播する基板上に形成されたＩＤＴの表面には絶縁
性の保護膜が形成されていることを特徴とする前記請求
項１乃至５のいずれか記載の霧化装置。
【請求項７】第二の液滴吐出装置は該第二の液滴吐出
装置の液体粒子伝播及び吐出部分とＩＤＴが形成された
表面弾性波発生部分との間は疎水性処理がなされている
ことを特徴とする前記請求項１乃至６のいずれか記載の
霧化装置。
【請求項８】第一の液滴吐出装置により生成される液
滴粒子の吐出方向は、第二の液滴吐出装置上の表面弾性
波の進行方向と略９０゜〜１８０°の角度をもって、該
第二の液滴吐出装置に入射することを特徴とする前記請
求項１乃至７のいずれか記載の霧化装置。
【請求項９】第一の液滴吐出装置により生成される液
滴粒子の大きさは、第二の液滴吐出装置上に着弾した
時、１滴当り１〜３５００マイクロメータ［μｍ］の外
径を有するものであることを特徴とする前記請求項１乃
至７のいずれか記載の霧化装置。
【請求項１０】第一の液滴吐出装置により生成される
液滴粒子の体積は、１滴当り１０ピコリットル［ｐｌ］
〜１００マイクロリットル［μｌ］の範囲であることを
特徴とする前記請求項１乃至７のいずれか記載の霧化装
置。
【請求項１１】第一の液滴吐出装置により生成される
液滴粒子の粘度は、１０センチストークス［ｃＳｔ］以
下であることを特徴とする前記請求項１乃至７のいずれ
か記載の霧化装置。
【請求項１２】第一の液滴吐出装置により生成される
液滴粒子の表面張力は、３０〜５０ｄｙｎ／ｃｍの範囲
であることを特徴とする前記請求項１乃至８のいずれか
記載の霧化装置。
【請求項１３】前記請求項１乃至１２のいずれか記載
の霧化装置において、第一の液滴吐出装置を制御する第一の液滴吐出ステップ
により時刻ｔ１，ｔ２，…，ｔｉ，…（ただし、ｔ１＜
ｔ２＜…ｔｉ＜…，ｉ＝１，２，３，…）に第一の液滴
吐出装置で生成された粒子をｐ１（ｔ１），ｐ１（ｔ
２），…，ｐ１（ｔｉ），…とし、第二の液滴吐出装置
を制御する第二の液滴吐出ステップにて前記それぞれの
粒子を霧化するのに要する第二の液滴吐出装置での霧化
時間をｔＭ（＝一定）とした時、Ｍｉｎ｛ｔｉ＋１−ｔｉ｝≧ｔＭ（ｉ＝１，
２，３，…）となるように、第一の液滴吐出装置の駆動パルス周期ｔ
ｉ＋１−ｔｉを制御することを特徴とする液滴吐出装置
の駆動方法。
【請求項１４】第一の液滴吐出装置により吐出される
液滴粒子の吐出回数をカウントするカウント手段及び該
カウント数が既定値に達したかの判定を行う判定手段を
有する前記請求項１乃至１２のいずれか記載の霧化装置
において、第一の液滴吐出装置のみを駆動させ、一次粒子を規定量
だけ生成し、既定値に達した場合には第一の液滴吐出装
置を停止するとともに第二の液滴吐出装置を規定時間だ
け駆動させ、また、既定値に達しない場合には引き続き
第一の液滴吐出装置を駆動させることを特徴とする液滴
吐出装置の駆動方法。
【請求項１５】第一の液滴吐出装置により吐出される
液滴粒子の吐出回数をカウントするカウント手段及び該
カウント数が既定値に達したかの判定を行う判定手段を
有する前記請求項１乃至１２のいずれか記載の霧化装置
において、第一及び第二の液滴吐出装置を駆動させ、第一の液滴吐
出装置から供給される一次粒子をその都度第二の液滴吐
出装置により霧化させるとともに、第一の液滴吐出装置
の吐出回数をカウントし、該カウント数が既定値に達し
たかの判定を行い、既定値に達した場合には第一の液滴
吐出装置を停止し、また、既定値に達しない場合には引
き続き第一の液滴吐出装置を駆動させることを特徴とす
る液滴吐出装置の駆動方法。
【請求項１６】第二の液滴吐出装置の駆動電圧のパル
ス幅を可変するパルス幅可変手段を有する前記請求項１
乃至１２のいずれか記載の霧化装置において、該パルス幅可変手段により、ｔｗ＝Δｔ＋ｎ・δｔ（ｎ＝１，２，３，…）なる関係より求められるパルス幅ｔｗの間だけ第二の液
滴吐出装置を駆動させることを特徴とする前記請求項１
３乃至１５のいずれか記載の液滴吐出装置の駆動方法。
【請求項１７】第二の液滴吐出装置の駆動電圧を可変
する駆動電圧可変手段を有する前記請求項１乃至１２の
いずれか記載の霧化装置において、該駆動電圧可変手段により、Ｖ＝ΔＶ＋ｎ・δＶ（ｎ＝１，２，３，…）なる関係より求められる電圧値で第二の液滴吐出装置を
駆動させることを特徴とする前記請求項１３乃至１５の
いずれか記載の液滴吐出装置の駆動方法。
【請求項１８】第一の液滴吐出装置から液滴粒子を吐
出させる第一の液滴吐出ステップと、該液滴粒子を第二
の液滴吐出装置によってさらに微粒子化させるための第
二の液滴吐出ステップからなり、該第二の液滴吐出ステ
ップは表面弾性波エネルギーを利用することを特徴とす
る霧化方法。