JP2002102768A

JP2002102768A - 流体供給装置及び流体供給方法

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Publication number: JP2002102768A
Application number: JP2000303338A
Authority: JP
Inventors: Teruo Maruyama; 照雄丸山
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2000-10-03
Filing date: 2000-10-03
Publication date: 2002-04-09
Anticipated expiration: 2020-10-03
Also published as: JP3858585B2

Abstract

(57)【要約】【課題】電子部品、家電製品などの分野における生産
工程において、接着剤、クリーンハンダ、蛍光体、グリ
ース、ペイント、ホットメルト、薬品、食品などの各種
液体を、間欠、連続を問わず高速かつ高精度に定量吐出
・供給する。【解決手段】ピストンとシリンダの間に相対的な軸方
向変位を与える直線運動と、回転変位を与える回転運動
の組み合わせから構成される容積式ポンプにおいて、吐
出行程時に形成される密閉空間だけを圧縮するようにポ
ンプ部を構成することにより、吐出量の高精度化を図
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電子部品、家電製品
などの分野における生産工程において、接着剤、クリー
ムハンダ、蛍光体、グリース、ペイント、ホットメル
ト、薬品、食品などの各種液体を定量に吐出・吐出する
ための、あるいは、ＣＲＴ、ＰＤＰなどのディスプレイ
面の蛍光体を均一に塗布するための流体吐出装置および
吐出方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】液体吐出装置（ディスペンサー）は従来
から様々な分野で用いられているが、近年の電子部品の
小形化・高記録密度化のニーズにともない、微少量の流
体材料を高精度でかつ安定して吐出制御する技術が要請
される様になっている。

【０００３】また、ＣＲＴ、ＰＤＰなどのディスプレイ
面の蛍光体を均一に塗布するための流体吐出方法の要望
も大きい。

【０００４】たとえば表面実装（ＳＭＴ）の分野を例に
とれば、実装の高速化、微小化、高密度化、高品位化、
無人化のトレンドの中で、ディスペンサーの課題を要約
すれば、塗布量の高精度化吐出時間の短縮１回の塗布量の微小化である。従来、液体吐出装置として、図６に示す様なエ
アパルス方式によるディスペンサーが広く用いられてお
り、例えば「自動化技術′９３．２５巻７号」等にその
技術が紹介されている。この方式によるディスペンサー
は、定圧源から供給される定量の空気を容器１５０（シ
リンダ）内にパルス的に印加させ、シリンダ１５０内の
圧力の上昇分に対応する一定量の液体をノズル１５１か
ら吐出させるものである。

【０００５】また、微少流量の流体を吐出することを目
的として、圧電素子を利用したマイクロポンプが開発さ
れている。例えば「超音波ＴＥＣＨＮＯ，６月号，′５
９」には次の様な内容が紹介されている。図６は原理
図、図７はその具体構造を示している。積層圧電アクチ
ュエータ２００に電圧を印加すると機械的伸びが発生
し、この伸びは変位拡大機構２０１の働きで拡大され
る。更に突き上げ棒２０２を介してダイヤフラム２０３
は図中上方に押し上げられ、ポンプ室２０４の容積は減
少する。この時吸入口２０５の逆止弁２０６は閉じ、吐
出口２０７の逆止弁２０８が開き、ポンプ室２０４内流
体は吐出される。次に印加電圧を減少させると、電圧の
減少と共に機械的伸びは縮少する。ダイヤフラム２０３
はコイルバネ２０９（戻し作用）により下方に引き戻さ
れ、ポンプ室２０４内容積が増大し、ポンプ室２０４内
圧力は負圧になる。この負圧により吸入口逆止弁２０６
が開き、流体がポンプ室２０４内に満たされる。この時
吐出口逆止弁２０８は閉ざされている。なおコイルバネ
２０９はダイヤフラム２０３を引き戻す作用の他に、変
位拡大機構２０１を介して積層圧電アクチュエータ２０
０に機械的予圧を加えるという重要な役割を果たしてい
る。以下この繰り返し動作となる。

【０００６】上記圧電アクチュエータを用いた構成によ
り、小型で流量精度の優れた微少流量のポンプが実現可
能と思われる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前述した従来先行例の
うち、エアーパルスの方式のディスペンサーは次の問題
点があった。

【０００８】（１）吐出圧脈動による吐出量のばらつき（２）水頭差による吐出量のばらつき（３）液体の粘度変化による吐出量変化上記（１）の現象は、タクトが短く吐出時間が短い程顕
著に表れる。そのため、エアーパルスの高さを均一化す
るための安定化回路を施すなどの工夫がなされている。

【０００９】上記（２）は、シリンダ内の空隙部１５２
の容積が液体残量Ｈによって異なるため、一定量の高圧
エアーを吐出した場合、空隙部１５２内の圧力変化の度
合上記Ｈによって大きく変化してしまうというのがその
理由である。液体残量が低下すれば、塗布量が例えば最
大値と比べて５０〜６０％程度減少してしまうという問
題点があった。そのために、吐出毎に液体残量Ｈを検知
し、吐出量が均一になる様にパルスの時間幅を調整する
等の方策がなされている。

【００１０】上記（３）は、例えば多量の溶剤を含んだ
材料が時間とともに粘度が変化した場合に発生する。そ
のための対策として、時間軸に対する粘度変化の傾向を
あらかじめコンピュータにプログラミングしておき、粘
度変化の影響を補正する様に例えばパルス幅を調節する
等の方策がなされていた。

【００１１】上記課題に対するいずれの方策も、コンピ
ュータを含む制御系が繁雑化し、また不規則な環境条件
（温度等）の変化に対する対応は困難であり、抜本的な
解決案にはならなかった。

【００１２】また、前述した図７、８に示す積層圧電ア
クチュエータを用いたピエゾポンプを表面実装等の分野
で用いられる高粘度流体の高速間欠塗布に用いようとし
た場合、次の様な問題点が予想される。

【００１３】表面実装の分野では、近年例えば０．１ｍ
ｇ以下の接着剤（粘度１０万〜１００万ＣＰＳ）を０．
１秒以下で瞬時に塗布するディスペンサーが要望されて
いる。そのため、ポンプ室２０４内は、高い流体圧を発
生させる必要があり、またこのポンプ室２０４と連絡す
る吸入弁２０６と吐出弁２０８には高い応答性が必要で
あることが予想される。しかし、受動的な吐出弁、吸入
弁を伴う上記ポンプでは、極めて流動性の悪い高粘度の
レオロジー流体を、高い流量精度でかつ高速で間欠吐出
させることは極めて困難である。

【００１４】上述したエアーパルス方式あるいは積層圧
電アクチュエータを用いたピエゾ方式等の欠点を解消す
るために、本発明者によって、以下に示す微少流量ポン
プが既に提案（特開平１０−１２８２１７号）されてい
る。

【００１５】これは、ピストンとシリンダの間に相対的
な直線と回転運動をそれぞれ独立したアクチュエータに
より与えると共に、各アクチュエータの運転を電気的に
同期制御することにより、ポンプの吸入作用あるいは吐
出作用を得るものである。

【００１６】図９において、３０１は積層型の圧電素子
により構成される第１のアクチュエータである。３０２
は第１のアクチュエータ１によって駆動されるピストン
であり、ポンプの直動部分に相当する。このピストン３
０２と下部ハウジング３０３の間で、ピストン３０２の
軸方向の移動によって容量が変化するポンプ室３０４を
形成している。また下部ハウジング３０３には、ポンプ
室３０４と連絡する吸入孔３０５と吐出孔３０６ａ，３
０６ｂが形成されている。

【００１７】３０７は第２のアクチュエータであり、ピ
ストン３０２と下部ハウジング３０３の間に相対的な回
転・揺動を与えるもので、パルスモータ、ＤＣサーボモ
ータなどから構成される。３０８は前記第２のアクチュ
エータ３０７を構成するモータロータ、３０９はステー
タである。

【００１８】回転部材３１０は、ピストン３０２と円盤
形状の板バネ３１１を介して連結されている。また第１
のアクチュエータ３０１である圧電素子の軸方向の伸縮
を、ピストン３０２に伝えるため、板バネ３１１は軸方
向に弾性変形しやすい形状になっている。回転部材３１
０の回転は板バネ３１１を介してピストン３０２に伝達
される。この構成により、ポンプのピストン３０２は回
転運動と直線運動を同時に、かつ独立して行うことがで
きる。

【００１９】３１２は回転運動をする第１のアクチュエ
ータ３０１に、外部から電力を吐出するためのカップリ
ング・ジョイントである。

【００２０】下部ハウジング３０３の下端部には、先端
に吐出ノズル３１３を有する吐出用スリーブ３１４が装
着されている。この吐出用スリーブ３１４の内面に、吐
出孔３０６ａ，３０６ｂと吐出ノズル３１３を連絡する
流通路３１５が形成されている。下部ハウジング３０３
とピストン３０２の相対移動面には、この２つの部材の
相対的な回転運動により、ポンプ室３０４と吸入孔３０
５及びポンプ室３０４と吐出孔３０６ａ，３０６ｂが交
互に繋がるような流通溝３１６ｂ，３１７ｂが形成され
ている。これらの流通溝は、通常のポンプの吸入弁・吐
出弁の役割を担っている。

【００２１】３１８は変位センサー、３１９はピストン
３０２に固定された回転円盤である。この変位センサー
３１８、回転円盤３１９によりピストン３０２の軸方向
位置を検出する。

【００２２】前述した図９に示すディスペンサーの場
合、直動運動には圧電型アクチュエータ、回転運動に
は、モータが用いられる。

【００２３】この場合、回転運動する圧電素子の電極に
は、伝導ブラシ（カップリングジョイント）を介在して
電気・機械エネルギ変換のための電力を与える必要があ
る。圧電素子の駆動には、通常数百〜千ボルトの高い電
圧を必要とするため、大径のカップリングジョイントが
必要であり、部品点数も多く、装置が煩雑化する問題点
があった。また伝導ブラシは機械的摺動を伴うため、回
転数アップの大きな制約となる。

【００２４】上記ディスペンサーの特許明細文の中で、
伝導ブラシを省略するために、圧電素子を固定側に配置
し、ピストン側のみを回転させ、圧電素子の軸方向変位
をピボット軸受を介在してピストン側に伝達する方法が
提案されている。

【００２５】しかしこの場合、ピボット部の磨耗による
軸方向位置の経年変化が大きな課題となる。

【００２６】さて本発明者は既に、微少流量ディスペン
サーに係る従来実施例及び考案例の欠点を大幅に改良す
る、流体吐出装置を提案し出願中（特願2000-061471
号）である。

【００２７】上記提案は、ピストンとシリンダの間に相
対的な直線運動と回転あるいは揺動運動をそれぞれ独立
したアクチュエータにより与えると共に、非接触の電気
・機械変換手段を用いて、固定側から運動側に電力を吐
出することにより、ポンプの吸入作用あるいは吐出作用
を得るものである。

【００２８】上記発明により、例えば流動性の悪い超微
少量の高粘度流体を、極めて高い信頼性のもとで、高精
度かつ高速に、かつ必要ならば間欠的に吐出・塗布でき
る小径・コンパクトな流体吐出装置を得ることができ
る。

【００２９】本発明は上記提案をさらに改良するもの
で、直線運動と回転運動の組み合わせから構成される容
積式ポンプにおいて、吐出行程時に形成される密閉空間
だけを圧縮するようにポンプ部を構成することにより、
吐出量の高精度化を図るものである。

【００３０】

【課題を解決するための手段】本発明の流体吐出装置
は、第１のアクチェータによって直線方向に駆動される
ピストンと、このピストンを収納するハウジングと、こ
のハウジングに形成された流体の吸入孔及び吐出孔と、
前記ピストンと前期ハウジングの間に相対的な回転運動
を与える第２のアクチェータと、前記ピストンと前記ハ
ウジングの間に形成され前記吸入孔及び吐出孔と連絡し
たポンプ室と、前記ピストンの直線運動によって前記ポ
ンプ室にポンプ作用が与えられるように構成された流体
供給装置において、前記ピストンの吐出孔側に配置され
た小径軸と、前記ピストンの回転運動だけを前期小径軸
に伝達させる手段と、この小径軸の回転によって前期吐
出孔を開閉する流路が形成されている。

【００３１】また、本発明の流体吐出方法は、電磁歪型
アクチュエータによって駆動されるピストンと、このピ
ストンを収納するハウジングとの間に相対的な回転運動
を与える手段を用いて流通路の吸入口あるいは吐出口を
開閉すると共に、外部から電気磁気的な非接触の電力吐
出手段によって前記電磁歪型アクチュエータを伸縮させ
て流体を吸入・吐出することを特徴とする。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図１から図４を用いて説明する。

【００３３】図１は、本発明を電子部品の表面実装用デ
ィスペンサーに適用した実施形態を示し、図１において
１は第１のアクチュエータであり、超磁歪素子等による
電磁歪型のアクチュエータ、静電型アクチュエータある
いは電磁ソレノイド等より構成される。

【００３４】実施例では、高粘度流体を高速で間欠的に
微少量かつ高精度に吐出するために、高い位置決め精度
が得られ、高い応答性を持つと共に大きな発生荷重が得
られる超磁歪素子を用いた。

【００３５】２は第１のアクチュエータ１によって駆動
されるピストンであり、レシプロ式（直動式）のポンプ
の直動部分に相当する。前記第１のアクチュエータは、
ハウジング３に収納されており、このハウジングの下端
部に、ピストン２を収納するシリンダ４が装着されてい
る。このピストン２とシリンダ４の間で、ピストン２の
軸方向の移動によって容量が変化するポンプ室５を形成
している。またシリンダ４には、ポンプ室５と連絡する
吸入孔６と吐出孔７が形成されている。８はシリンダの
下端部に装着された吐出ノズルである。

【００３６】９は第２のアクチュエータであり、ピスト
ン２とシリンダ４の間に相対的な回転運動を与えるもの
で、パルスモータ、ＤＣサーボモータ、あるいはレゾナ
ントスキャナなどから構成される。

【００３７】実施例では、第２のアクチュエータは揺動
型モータを用いており、この揺動運動の応答性を高める
ために、図２（図１のＡＡ断面図）に示すような扁平形
状の永久磁石を有する慣性モーメントの小さなロータ１
０と、固定側電磁石１１から構成される公知のスキャニ
ングモータを用いた。

【００３８】なお本明細文では、回転運動とは一方向の
回転、回転の方向が変化する揺動運動のいずれも含むこ
とにする。

【００３９】ロータ１０は揺動軸１２に固着され、また
ステータ１１はハウジング１３に収納されている。この
揺動軸１２は上部スリーブ２９に固定され、この上部ス
リーブ２９は玉軸受１４に回転自在に支持されている。
また、この玉軸受１４の外輪側はハウジング１５に収納
されている。

【００４０】１６は超磁歪素子から構成される超磁歪ロ
ッド、１７は超磁歪ロッド１６の長手方向に磁界を与え
るための磁界コイル、１８a,１８ｂはバイアス磁界を与
えるための永久磁石であり、上下で超磁歪ロッド１６を
矜持する形で配置されている。

【００４１】この永久磁石１８a,１８ｂは、超磁歪ロッ
ド１６に予めに磁界をかけて磁界の動作点を高めるもの
で、この磁気バイアスにより磁界の強さに対する超磁歪
の線形性が改善できる。１９は円筒形状のヨーク材、２
０は薄いスラスト円盤２１を有する下部ヨークであり、
ピストン２と一体化した構造になっている。

【００４２】１６→１８a→２４→１９→２０→１８b→
１６により、超磁歪ロッド１６の伸縮を制御する閉ルー
プ磁気回路を形成している。

【００４３】すなわち、部材１６〜２４により、磁界コ
イルに与える電流で超磁歪ロッドの軸方向の伸縮を制御
できる超磁歪アクチュエータ１を構成している。

【００４４】超磁歪材料は希土類元素と鉄の合金であ
り、たとえば、ＴｂＦｅ2，ＤｙＦｅ2，ＳｍＦｅ2など
が知られおり、近年急速に実用化が進められている。

【００４５】２２は超磁歪ロッド１６、ピストン２を貫
通して設けられた中心軸であり、２３はこの中心軸の細
径部である。この中心軸２２は上端で上部ヨーク２４と
固定され、この上部ヨーク２４は上部スリーブ２９とボ
ルト（図示せず）で締結されている。

【００４６】超磁歪ロッド１６の内面と中心軸２２の外
周部は十分な大きさの隙間が設けられている。超磁歪ロ
ッド１６は伸縮と共に回転するが、中心軸２２は回転運
動だけなので、この隙間により両者の摺動を防止する。

【００４７】この中心軸２２は、吐出側でピストン２よ
りも下方に伸びており、後述するように吐出弁の役割を
担っている。

【００４８】２５は玉軸受２６の内輪側に圧入されたス
リーブである。ピストン２はスリーブ２５に相対的に回
転自在、かつ軸方向に移動可能に支持されている。この
スリーブ２５はまた玉軸受２６に回転自在に支持され、
この玉軸受２６の外輪側はハウジング３に収納されてい
る。

【００４９】２７はスリーブ２６と下部ヨーク２０の間
に装着されたバイアスバネである。

【００５０】このバイアスバネ２７によって、超磁歪ロ
ッド１６には常に軸方向（図１の上部方向）に圧縮応力
が加わるため、繰り返し応力が発生した場合に、引っ張
り応力に弱い超磁歪素子の欠点が解消される。

【００５１】モータ９によって与えられた回転動力は、
揺動軸１２から中心軸２２を経て、連結部３０を介して
ピストン２に伝達される。

【００５２】図３はその連結部の断面形状を示し、中心
軸２２とピストン２の間は相対的に軸方向移動は可能だ
が、回転運動は伝達できる構造になっている。

【００５３】上記構成により、本発明の流体回転装置で
は、ポンプのピストン２は回転運動と微少変位の直線運
動の制御を同時に、かつ独立して行うことができる。

【００５４】またピストン２を貫通して設けられた中心
軸２２は、回転運動はするが軸方向には移動しない構成
となっている。

【００５５】また実施例では、第１のアクチュエータに
超磁歪素子を用いたために、超磁歪ロッド１６（及びピ
ストン２）を直線運動させるための動力を、外部から非
接触で与えることができる。

【００５６】３１はハウジング３に装着された変位セン
サーであり、この変位センサー３１と下部ヨーク２０に
設けられたスラスト円盤２１により、ピストン２の軸方
向の絶対位置を検出する。３２は揺動軸１２の上を部に
配置された、軸の回転角度を検出するエンコーダであ
る。

【００５７】超磁歪素子を第１のアクチュエータ１とし
た場合、素子の入力電圧と変位は比例するため、変位セ
ンサーなしのオープンループ制御でも前記ピストン２の
ストローク制御（流量制御）は可能である。しかし本実
施例のような位置検出手段を設けてフィードバック制御
をすれば、より高い精度の流量制御ができる。

【００５８】また、微少流量を扱うポンプでは、ピスト
ンの軸方向変位は数μｍ〜数１０μｍの微少変位でよ
い。この微量変位で良いことを利用すれば、超磁歪素子
のストロークの限界は問題とならない。

【００５９】また、高粘度流体を高速で吐出させる場
合、第１のアクチュエータ１には高い流体圧に抗する大
きな推力が要求される。この場合、数百〜数千Ｎの力が
容易に出せる電磁歪型アクチュエータが好ましい。

【００６０】さて流体を吸入し、定量吐出するためのポ
ンプ作用を理想的に行うためには、吸入時には吐出通
路を遮断する、吐出時には吸入通路を遮断する、の２
つの操作ができることが望ましい。

【００６１】図４及び図５は、本発明の第１の実施形態
の図１のポンプ部の詳細図であり、またディスペンサー
としての吸入行程（図４）、吐出行程（図５）を示すも
のである。３３ａ，３３ｂはピストン２に形成された上
部流通溝、３４ａ，３４ｂはシリンダ４側に形成された
上部流通溝、３５ａ，３５ｂは中心軸細径部２３の下端
面に形成された下部流通溝、３６ａ，３６ｂはシリンダ
４側に形成された下部流通溝である。また、３７は流体
が流動するポンプ室５の上流側間隙部、３８は吐出ノズ
ル８の開口部、３９はシール部材である。

【００６２】図４の吸入行程において、ピストン２とシ
リンダ４の相対的な角度を一定に保ちながら、ピストン
２を矢印（図４（ａ））の方向に上昇させる。ポンプ室
５に着目すると、図４（ｃ）に示すごとくポンプ室５の
出口側は密閉状態となり、入口側は図４（ｂ）に示すご
とく開放状態となるため、流体は図４（ａ）の矢印の様
にポンプ室５に流入する。

【００６３】吸入行程が終了した状態で、ピストン２を
回転すると、吐出行程開始直後の状態となる。なを上述
したピストン２の回転位置と軸方向位置及び両位置のタ
イミングは、エンコーダ３２と変位センサー３１からの
出力をもとに、外部制御装（図示せず）により制御され
る。

【００６４】図５の吐出行程において、ピストンを図５
（ａ）のごとく下降させる。

【００６５】ポンプ室５の入口側は図５（ｂ）で示すよ
うに遮断されており、逆に出口側は開放［図５（ｃ）］
されている。したがって、ポンプ室５に封じ込められて
いた流体は、ピストン２の下降量に比例した分だけ、吐
出ノズル８側へ流出する。

【００６６】さて本発明の流体回転装置では、回転運動
と直線運動の制御が独立してなされるピストン２と、回
転運動はするが軸方向には移動しない中心軸２２の二つ
の動作の組み合わせにより、次のような効果が得られ
る。

【００６７】吸入行程時、ポンプ室からみて吸入側は
開放されるが、吐出側は遮断される。その結果、吸入行
程時のポンプ室５の容積増大によりポンプ室５の圧力が
大気圧以下に低下しても、吐出ノズルを経由して流体が
ポンプ室５に逆流することはない。

【００６８】吐出行程時、ポンプ室５からみて吸入側
は遮断され、吐出側は開放される。このときピストン２
のみが下降し、ポンプ室５の容積は減少する。ピストン
２の変位をΔL、ピストン２の断面積をSとすれば、ポン
プ室５の容積の減少量：ΔV＝S×ΔLである。したがっ
て吐出量をΔQとすれば、本実施例の構成では、ピスト
ン２が下降することによるポンプ室の容積の減少量ΔV
だけ、流体は確実に吐出するため、ΔV＝ΔQとなる。

【００６９】もし、ピストン２が本発明のような2重構
造ではなく、ピストン２と中心軸２２が一体で作られて
いる場合を考える。吐出行程時、ピストン２が下降する
ことによってポンプ室の容積がΔVだけ減少する点は変
わりがないが、中心軸も同様に下降するために、吐出ノ
ズル８内部の流体も大気側に押し出されることになる。
したがって、この場合はΔV＜ΔQとなる。本発明ではピ
ストン２のストロークさえ制御すれば、所定の吐出量が
確実に得られるのに対して、本発明を適用しない場合
は、吐出量に誤差要因を含むことになる。

【００７０】さて、以上の実施例では、第１のアクチュ
エータ（直線運動）と第２のアクチュエータ（回転運
動）は同時に動作させるのではなく、直線運動→回転運
動→直線運動のように、各アクチュエータを順次切り換
えて作動させる場合について説明した。しかし、吐出ス
ピードアップを図るために、第２のアクチュエータ（モ
ータ）を常に回転させながら、第１のアクチュエータの
直線運動を行うことも可能である。この場合、回転運動
は実施例で示したような揺動運動でもいいが、一方向回
転でもよい。そのためには、ピストン、中心軸、シリン
ダに形成する流通溝は円周方向に長めに形成すればよい
（図示せず）。

【００７１】またモータの回転速度は一定速でなくても
よく、プロセスの条件に合わせて回転速度を任意に可変
してもよい。

【００７２】ピストン２とシリンダ４内面の相対移動面
の吸入口６上部に、浅いねじ溝を形成しておけば、流体
を輸送する効果と、外部への流体の漏洩防止の効果の両
方を兼ねることができる（図示せず）。

【００７３】また、たとえば、吐出行程が終了した段階
で、ピストンを若干量上昇させれば、負圧発生の効果に
より、液ダレ防止もできる（図示せず）。

【００７４】また吐出開始直前の状態で吐出流通路を密
閉状態のままピストンを若干量下降させ、流体を圧縮さ
せた状態で吐出通路を開放すれば、吐出流体を大きく飛
翔させることができる（図示せず）。

【００７５】実施例では、第１のアクチュエータ（超電
磁歪素子）の上部に第２のアクチュエータ（モータ）を
配置したが、この逆の配置の構成でもよい。あるいは、
第２のアクチュエータの内側に第１のアクチュエータが
収納されるような構成でもよい。

【００７６】ポンプの形態は容積型に限るものではな
く、たとえばピストンとシリンダ間の相対的な回転を利
用してねじ溝ポンプ（粘性ポンプ）を構成し、ピストン
の上下運動により、吸入弁と吐出弁の作用を得る構成で
もよい。この場合、第１と第２アクチュエータの役割は
実施例とは逆になる（図示せず）。

【００７７】本発明を用いれば、従来提案（特願０８−
２８９５４３）と比べて、稼動部の慣性モーメントを極
力小さくできる。本発明を微少流量ポンプとして適用す
れば、ピストンを小径にできるため、ピストンがポンプ
側から受ける軸方向と回転方向の負荷抵抗も小さくでき
る。また伝導ブラシも省略できることから、モータ（第
２のアクチュエータ）の負荷が軽減でき、回転のための
レスポンスを充分高めることができる。電磁歪素子は、
数ＭＨｚ以上の充分に高い応答性を持っているため、直
線運動、回転運動共に高い応答性を持つことになる。そ
の結果、従来いかなる手段でも不可能だった、高粘度流
体を高速で間欠吐出できる高精度ディスペンサーが実現
できる。

【００７８】モータはポリゴンミラーなどに用いられる
スキャニングモータを用いれば、モータロータの慣性モ
ーメントをさらに小さくできる。スキャニングモータと
して、たとえば、ムービングコイル型を適用すれば、慣
性モーメントは一層小さくできるため、モータの回転負
荷を軽減できる（図示せず）。

【００７９】本発明からなる複数本のディスペンサーを
並列配置すれば、たとえば平板上に蛍光体材料等を塗布
させるプロセスにも適用できる。この場合、塗布材料の
吸入側吐出通路は共通でよいが、吐出流量（及びＯＮ，
ＯＦＦ）は各ディスペンサーを個別に制御できるため、
自由度の高い平板面の塗布が可能となる。

【００８０】あるいは、共通のハウジングに複数本のデ
ィスペンサーの中身を収納するように構成すれば、より
シンプルな構成のマルチノズルを有する塗布装置（図示
せず）ができる。

【００８１】さらに、本発明の原理を適用し、一定容積
に対して発生荷重の大きな静電アクチュエータを第１と
第２のアクチュエータ双方あるいはいずれかに用いれ
ば、本体を大幅に小型化できる。すなわち、マイクロマ
シーン、ミニマシーンの領域で初めて容積型のマイクロ
ポンプが実現可能である。

【００８２】

【発明の効果】本発明を用いた流体回転装置により、次
の効果が得られる。１．極めて小径・小型の微少量・定量・高精度ディスペ
ンサーが実現できる。２．摺動磨耗等による性能劣化がなく、高い信頼性を持
つ。３．超高速の間欠塗布ができる。稼動部の慣性モーメン
トを小さくできるためにポンプ部の機械的レスポンスを
高くできる。例えば１Ｄｏｔあたり０．１秒程度が限界
だった従来エアーパルス方式と比較し、その一桁から二
桁以下（０．０１〜０．００１秒オーダー）の間欠塗布
ができる。４．さらに以下示す特徴を、本発明のポンプは合わせ持
つことができる。

【００８３】高粘度流体の高速塗布ができる。

【００８４】ストローク制御により吐出量が可変であ
る。また液ダレ防止等も容易にできる。

【００８５】容量制御式のため、環境温度の変化（粘
度の変化）、あるいはノズルと吐布面間のギャップに吐
出量が依存しない。

【００８６】ピストン部分は非接触なため、微少な微
粒子が混合した粉粒体にも対応できる。

【００８７】本発明を例えば表面実装のディスペンサ
ー、ＰＤＰ，ＣＲＴディスプレイの蛍光体塗布等に用い
れば、その長所をいかんなく発揮でき、効果は絶大なも
のがある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態によるディスペンサ
ーを示す正面断面図

【図２】上記実施例のモータ部のＡＡ断面図

【図３】上記実施例のピストンの締結部を示す図

【図４】上記実施例のポンプ部の吸入行程を示す図

【図５】上記実施例のポンプ部の吐出行程を示す図

【図６】従来のエアーパルス方式のディスペンサーを示
す図

【図７】従来のピエゾポンプの原理図

【図８】図６の従来ピエゾポンプの正面断面図

【図９】従来の微少流量ポンプの断面図

【符号の説明】

１第１のアクチュエータ２ピストン４シリンダ６吸入孔７吐出孔９第２のアクチュエータ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１のアクチェータによって直線方向に
駆動されるピストンと、このピストンを収納するハウジ
ングと、このハウジングに形成された流体の吸入孔及び
吐出孔と、前記ピストンと前期ハウジングの間に相対的
な回転運動を与える第２のアクチェータと、前記ピスト
ンと前記ハウジングの間に形成され前記吸入孔及び吐出
孔と連絡したポンプ室と、前記ピストンの直線運動によ
って前記ポンプ室にポンプ作用が与えられるように構成
された流体供給装置において、前記ピストンを貫通して
吐出孔側まで伸びた小径軸と、前記ピストンの回転運動
だけを前期小径軸に伝達させる手段と、この小径軸の回
転によって前期吐出孔を開閉する流路が前記小径軸と前
記ハウジングの間に形成されていることを特徴とする流
体供給装置。
【請求項２】第１のアクチェータは外部から電気磁気
的な非接触の電力供給手段によって移動もしくは伸縮す
る機能を有することを特徴とする請求項１記載の流体供
給装置。
【請求項３】前記ピストンの移動によって容量が変化
するポンプ室を構成したことを請求項１記載の流体供給
装置。
【請求項４】前記第１のアクチェタの稼動部と前記ピ
ストンは一体で構成されていることを特徴とする請求項
１記載の流体供給装置。
【請求項５】前記第１のアクチェータには外部から非
接触で電力が供給されることを特徴とする請求項１記載
の流体供給装置。
【請求項６】前記第１のアクチェータは超磁歪素子で
あることを特徴とする請求項１記載の流体供給装置。
【請求項７】前記ポンプ室と前記吸入孔あるいは前記
ポンプ室と前記吐出孔が連絡することにより、ポンプの
吸入作用あるいはポンプの吐出作用を与える流通溝が前
記ハウジングと前記ピストンあるいは前記シリンダの相
対移動面に形成されていることを特徴とする請求項１記
載の流体供給装置。
【請求項８】前記第１のアクチェータの直線運動は第
２のアクチェータの回転運動と電気信号により同期して
与えられることを特徴とする請求項１記載の流体供給装
置。
【請求項９】前記第２のアクチェータによる回転は揺
動運動であることを特徴とする請求項１記載の流体供給
装置。
【請求項１０】前記第２のアクチェータはスキャニン
グモータであることを特徴とする請求項１記載の流体供
給装置。
【請求項１１】電磁歪型アクチェータによって駆動さ
れるピストンとのピストンを収納するハウジングとの間
に相対的な回転運動を与える手段を用いて流通路の吸入
口あるいは吐出口を開閉すると共に、外部から電気磁気
的な非接触の電力供給手段によって前記電磁歪型アクチ
ェータを伸縮させて流体を吸入・吐出することを特徴と
する流体の供給方法。
【請求項１２】電磁歪型アクチェータは超磁歪素子よ
り構成されることを特徴とする請求項１０記載の流体の
供給方法。
【請求項１３】電磁歪型アクチェータから構成される
ピストンは、軸方向の伸縮を規制する固定側と、軸方向
に伸縮可能なように構成された可動側を有し、かつこの
可動側に設けられたピストンの中空軸に小径軸が収納さ
れており、この小径軸のポンプ室側の反対側は前記電磁
歪型アクチェータの前記固定側に装着されていることを
特徴とする請求項１０記載の流体の供給方法。