JP2010104965A

JP2010104965A - 吐出装置

Info

Publication number: JP2010104965A
Application number: JP2008282138A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Murata; 真朗村田; Takahiro Miyata; 貴裕宮田; Tomoshi Shiba; 智志柴; Mitsuru Yahagi; 充矢作
Original assignee: Ulvac Inc
Current assignee: Ulvac Inc
Priority date: 2008-10-31
Filing date: 2008-10-31
Publication date: 2010-05-13

Abstract

【課題】吐出不良が生じない吐出装置を提供する。
【解決手段】タンク５内に複数の吐出機構を設けた回転体２を配置し、タンク５の底面に吐出先端部２０を配置し、天井に押圧装置２５を配置し、回転体２を回転させたときに、押圧装置２５により、吐出先端部２０上に位置する吐出機構から吐出液を吐出先端部２０に供給し、吐出孔２０ｂから吐出させる。吐出先端部２０上から吐出機構９が移動すると、その吐出機構の貫通孔１１₁〜１１₃の内部に、底面１４間の吐出液が吸引される。回転体２が一回転する間、吐出機構の数だけ吐出することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は一定量を精度よく高速に吐出できる液体滴下ヘッドに関する。

液体を一定量吐出する滴下ヘッドは、液体の供給と排出に逆止弁を利用したものがある。
図５(ａ)、(ｂ)、図６(ｃ)、(ｄ)の符号１００は、従来技術の滴下ヘッドを示しており、液体１２０の吐出はシリンダ１１９に組み込まれたプランジャ１１１の往復動作によって行われる。

図５(ａ)を参照し、シリンダ１１９への液体の供給は、液体供給口１１２を通して行われ、一回に吐出する体積分だけ、シリンダ１１９内に取り込まれる。このとき、液体供給口１１２の開閉は、バネ１１４によって押しつけられたボールバルブ１１３によって行われる。

即ち、プランジャ１１１が引き上げられると、シリンダ１１９の内圧が下がり、このときバネ１１４によって、閉じられていたボールバルブ１１３が内圧によってシリンダ１１９側に引き込まれ、同時に供給口が開かれるため、液体がシリンダ１１９内に供給される。

次に、図５(ｂ)に示すように、プランジャ１１１が下がるとシリンダ１１９内の圧力が高くなり、バネ１１６によって閉じられていたノズル１１５側のボールバルブ１１７が押し下げられ、同時にノズル１１５側が解放され、液体がノズル１１５側に流れる。

次に、図６(ｃ)に示すように、更にプランジャ１１１が押し下げられると、ノズル１１５から液体１２０が吐出される。
次いで、図６(ｄ)に示すように、再びプランジャ１１１が引き上げられると、ノズル１１５側のボールバルブ１１７が閉じて、液体供給口１１２のボールバルブ１１３が開き、液体がシリンダ１１９内に供給される。
特開２００８ー７１７号公報

このように、液体の供給と排出に逆止弁を利用したヘッドでは、構造が簡単で、吐出タイミングの長い定量吐出には適しているが、吐出のタイミングが早まると、バネの復元速度が追いつかなくなる。そのため、吐出不良が発生する。

上記課題を解決するため、本発明は、吐出液が配置されるタンクと、前記タンクの底面に配置され、前記タンクの底面上に突出する先端部本体と、前記タンクの内部に配置され、前記先端部本体の前記底面上の部分と接触する回転体と、前記回転体に接続され、前記回転体を回転させる回転軸と、前記回転体に設けられ、前記回転体の回転によって回転し、前記先端部本体の内部の吐出孔と連通する位置を通過する複数の貫通孔と、前記各貫通孔内に配置された押圧軸と、複数の前記貫通孔のうち、前記吐出孔と連通する前記貫通孔の内部の前記押圧軸を前記吐出孔方向に移動させる押圧装置と、前記押圧装置によって前記吐出孔側に移動された押圧軸を、前記吐出孔とは反対側に移動させるバネ部材とを有する吐出装置である。
また、本発明は、前記押圧軸は前記回転体の前記底面とは反対側の面上に突出され、前記バネ部材は、前記押圧軸の突出された部分の端部に設けられたフランジ部と前記回転体の間に配置された吐出装置である。
また、本発明は、前記押圧装置は、前記押圧軸が伸びる方向と同方向に伸びる可動軸と、前記可動軸を上下移動させる駆動部を有する吐出装置である。

吐出の間隔が短いので、生産効率が向上する。
バネ部材の復元時間が長くなるので、吐出ミスが生じない。
吐出液の吸引に弁を用いないので、吸引も早くなる。

図１、２の符号１は、本発明の吐出装置を示している。
この吐出装置１はタンク５を有しており、タンク５の内部には、回転体２が配置されている。回転体２は円形の下側底面４を有しており、その周辺の縁に沿って円周の側面を有している。ここでは回転体２の上側底面も円形であり、回転体２は円盤状又は円柱形状となっている。

タンク５の外部には、モータ８が配置されている。モータ８はタンク５の上方に配置されており、モータ８には回転軸６の根本側が取り付けられており、その回転軸６の先端側はタンク５に気密に挿入されており、回転軸６は、回転体２の下側底面４の中心を通り、側面と平行な回転体２の回転軸線と、回転軸６の回転軸線が一致するように、回転体２に取り付けられている。回転体２の下側底面４は、回転体２の回転軸線と垂直である。

回転体２は回転軸６によって持ち上げられており、回転体２の下側底面４と、該下側側面に面するタンク５の底面１４とは離間され、隙間ができるようにされている。

回転体２の側面と上方の底面も、タンク５の側面や天井の壁面から離間して配置されており、モータ８が動作し、回転軸６がその回転軸線の廻りに回転すると、回転体２も回転軸６の回転軸線廻りに回転するようにされている。回転体２の下側底面４と、該下側底面４に面するタンク５の底面１４とは平行に配置されており、平行状態を維持しながら回転する。
なお、回転軸６の回転軸線と、回転体２の中心軸線は一致するように配置されているから、回転体２の側面は、同一の円周軌道上を回転移動する。

回転体２には、複数の貫通孔１１₁〜１１₃（ここでは３個）が、その中心軸線が回転体２の下側底面４（及びタンク５の底面)に対して垂直になるように形成されている。
従って、回転体２の下側底面４を水平にすると、各貫通孔１１₁〜１１₃の中心軸線はそれぞれ鉛直になる。

各貫通孔１１₁〜１１₃は同じ大きさに形成されており、また、各貫通孔１１₁〜１１₃の中心軸線は、回転軸６の回転軸線（又は回転体２の中心軸線）からの距離が、それぞれ等しくなるように配置されている。従って、各貫通孔１１₁〜１１₃は同一の円周軌道上を回転移動するようにされている。

各貫通孔１１₁〜１１₃の回転体２の上側底面の開口の周囲には、螺旋の径が貫通孔１１₁〜１１₃の開口よりも大きいバネ部材１７₁〜１７₃が、中心軸線が一致するようにそれぞれ配置されている(図１ではバネ部材１７₁〜１７₃は省略)。

貫通孔１１₁〜１１₃とバネ部材１７₁〜１７₃には、上端部にフランジ部１３₁〜１３₃が形成された押圧軸１２₁〜１２₃が、その反対側の下端部から挿入され、バネ部材１７₁〜１７₃の内部と貫通孔１１₁〜１１₃の上部に押圧軸１２₁〜１２₃が位置し、押圧軸１２₁〜１２₃の下端は、貫通孔１１₁〜１１₃の下端よりも上方に位置している。

フランジ部１３₁〜１３₃はバネ部材１７₁〜１７₃の径よりも大きくされており、バネ部材１７₁〜１７₃は回転体２の上部表面とフランジ部１３₁〜１３₃の間に挟まれている。

フランジ部１３₁〜１３₃が上部から押圧されると、バネ部材１７₁〜１７₃が圧縮変形される。このとき、押圧軸１２₁〜１２₃は、貫通孔１１₁〜１１₃の壁面と密着しながら、貫通孔１１₁〜１１₃の内部を下方に移動する。

タンク５の天井の上には、押圧装置２５が配置されている。この押圧装置２５は電磁ソレノイドであり、電磁コイルが配置された駆動部２５ａと、一端が駆動部２５ａ内部に挿入され、他端がタンク５内部に挿入された可動軸２５ｂを有している。

可動軸２５ｂは、駆動部２５ａの電磁コイルへの電圧印加によって、可動軸２５ｂを中心軸線が伸びる方向に沿って下方に移動、又は下方と上方に移動できるように構成されている。

可動軸２５ｂは回転体２の上方に配置され、下方に移動したときは回転体２に近づくように延伸し、上方に移動したときは駆動部２５ａ側に収縮する。
各押圧軸１２₁〜１２₃の中心軸線は貫通孔１１₁〜１１₃の中心軸線と一致している。

また、貫通孔１１₁〜１１₃は、各貫通孔１１₁〜１１₃の中心軸線と回転軸６の回転軸線の間の距離がそれぞれ等しくなる位置に形成されており、可動軸２５ｂの中心軸線と回転軸６の回転軸線との間の距離は、各貫通孔１１₁〜１１₃の中心軸線と回転軸６の回転軸線の間の距離と等しくなるように形成されている。

可動軸２５ｂの下端は、可動軸２５ｂの下端以外の部分よりも大径な形状にされている。符号２３はその下端を示している。
バネ部材１７₁〜１７₃と、バネ部材１７₁〜１７₃内に位置する押圧軸１２₁〜１２₃の部分と、押圧軸１２₁〜１２₃の上端のフランジ部１３₁〜１３₃とは、容器１５₁〜１５₃に納められている。

可動軸２５ｂが収縮しているときには、可動軸２５ｂの下端２３の高さは、容器１５₁〜１５₃の上端部の高さやフランジ部１３₁〜１３₃の高さよりも高くなるように設定されており、従って、可動軸２５ｂが収縮しているときには、回転体２が回転しても、可動軸２５ｂは容器１５₁〜１５₃やフランジ部１３₁〜１３₃とは衝突せず、回転体２は回転軸線を中心にして回転移動することができる。

可動軸２５ｂが延伸すると、可動軸２５ｂの下端２３の高さは、容器１５₁〜１５₃の上端部の高さやフランジ部１３₁〜１３₃の高さよりも低くなるように設定されている。

容器１５₁〜１５₃の上部には、可動軸２５ｂの下端２３よりも大きな開口１８₁〜１８₃が形成されており、回転体２の回転により、収縮した可動軸２５ｂの下方に開口１８が位置するときに可動軸２５ｂが延伸すると、可動軸２５ｂの下端２３は開口１８₁〜１８₃から容器１５₁〜１５₃の内部に進入する。

このとき、可動軸２５ｂの下方位置にフランジ部１３₁〜１３₃が位置すれば、可動軸２５ｂの下端２３はフランジ部１３₁〜１３₃に当接される。

可動軸２５ｂが延伸される際には、駆動部２５ａは、バネ部材１７₁〜１７₃が圧縮される際の反発力よりも大きな力を可動軸２５ｂに印加しており、下端２３はフランジ部１３₁〜１３₃に当接された後、更に可動軸２５ｂが延伸されると、バネ部材１７₁〜１７₃はフランジ部１３₁〜１３₃の下方移動によって圧縮される。バネ部材１７₁〜１７₃の圧縮と共に押圧軸１２₁〜１２₃は下方に移動される。

可動軸２５ｂの真下位置には、吐出先端部２０が配置されている。
吐出先端部２０は、先端部本体２０ａと、先端部本体２０ａに形成された吐出孔２０ｂを有している。

先端部本体２０ａの上端は、タンク５の内部に突出されており、下端はタンク５の底面からタンク５の外部に突出されており、タンク５の内部は吐出孔２０ｂによってタンク５の外部に接続されている。
回転体２の下側底面４は、先端部本体２０ａと接触しており、接触しながら回転する。

吐出孔２０ｂの中心軸線は、可動軸２５ｂの中心軸線と一致するように配置されており、従って、吐出孔２０ｂの中心軸線と、回転軸６の回転軸線との間の距離は、貫通孔１１₁〜１１₃の中心軸線と、回転軸６の回転軸線との間の距離とは等しくなっている。従って、いずれかの貫通孔１１₁〜１１₃が吐出孔２０ｂの真上に位置するとき、真上に位置する貫通孔１１₁〜１１₃と吐出孔２０ｂは連通する。

押圧軸１２₁〜１２₃は貫通孔１１₁〜１１₃の内壁面と密着し、回転体２の下側底面４は、先端部本体２０ａと密着している。

貫通孔１１₁〜１１₃の外周は、先端部本体２０ａの外周よりも小さく形成されており、貫通孔１１₁〜１１₃の内周は、先端部本体２０ａの外周の内側に配置されることができる。

従って、その間、いずれかの貫通孔１１₁〜１１₃と吐出孔２０ｂは連通でき、連通された貫通孔１１₁〜１１₃と吐出孔２０ｂはタンク５の内部空間から遮断される。

吐出液が貫通孔１１₁〜１１₃と吐出孔２０ｂの内部に充満していた場合、可動軸２５ｂの下方への移動により、連通する貫通孔１１₁〜１１₃の内部で押圧軸１２₁〜１２₃が下方に移動すると、移動量に応じて連通する貫通孔１１₁〜１１₃内の吐出液が吐出孔２０ｂに移動され、吐出孔２０ｂ内部の吐出液が吐出孔２０ｂの先端からタンク５の外部に吐出される。下方に移動しても、押圧軸１２₁〜１２₃の下端は、吐出孔２０ｂ内には進入しないようになっている。

なお、タンク５の上部には、吐出液供給口２６が設けられており、吐出液供給装置２７が吐出液供給口２６に接続され、タンク５の内部に吐出液を蓄液可能に構成されている。

図３の符号１０はタンク５の内部の吐出液を示している。吐出液１０は、回転体２の下側底面４よりも上の位置まで蓄液する必要がある。

タンク５の上部には、真空排気系２９が接続されており、吐出孔２０ｂの先端を閉塞させ、真空排気系２９からタンク５内部を真空排気した後、吐出液１０がタンク５内部に供給されると、貫通孔１１₁〜１１₃の内部に吐出液１０を進入させることができ、複数回吐出動作を行うことで、吐出孔２０ｂ内部にも吐出液１０を進入させることができる。

このように、貫通孔１１₁〜１１₃と、貫通孔１１₁〜１１₃に挿入された押圧軸１２₁〜１２₃と、押圧軸１２₁〜１２₃上端位置のフランジ部１３₁〜１３₃と、押圧されたフランジ部１３₁〜１３₃を押圧軸１２₁〜１２₃と共に上方に戻すバネ部材１７₁〜１７₃とで吐出液を吐出する吐出機構９₁〜９₃が形成されている。

回転体２に設けられた吐出機構９₁〜９₃が可動軸２５ｂの下方に位置するときに押圧装置２５を動作させる場合、回転体２が一回転する間、回転体２に設けられた吐出機構９₁〜９₃の個数の回数だけ吐出液を吐出させることができる。

回転する回転体２と吐出機構９₁〜９₃の相互の位置関係と吐出のタイミングを説明すると、吐出液１０の記載は図中では省略するが、先ず、図４(ａ)のように、可動軸２５ｂと吐出孔２０ｂの間の位置に貫通孔１１₁〜１１₃が位置しないとき、可動軸２５ｂは収縮されており、押圧軸１２₁〜１２₃は可動軸２５ｂによって押圧されていない。

吐出機構９₁〜９₃の位置と、押圧装置２５又は先端部本体２０との間の位置関係は測定制御装置（不図示）によって測定されており、回転体２の回転により、いずれかの貫通孔１１₁〜１１₃の内周が、先端部本体２０ａの外周よりも内側に位置し、その貫通孔１１₁〜１１₃が吐出孔２０ｂと連通した連通状態は検出され、連通状態になると測定制御装置によって、押圧装置２５が動作され、貫通孔１１₁〜１１₃の中心軸線と吐出孔２０ｂの中心軸線が一致する前に、可動軸２５ｂに下方に移動する力を印加し、押圧軸１２₁〜１２₃のフランジ部１３₁〜１３₃の部分に当接させ、押圧軸１２₁〜１２₃を下方に移動させ始める。貫通孔１１₁〜１１₃と吐出孔２０ｂが連通している間に、押圧軸１２₁〜１２₃を所定の距離だけ下方に移動させる。

同様に吐出液１０の記載を図中では省略するが、連通状態にあり、押圧軸１２₁〜１２₃が下方に移動した状態は図４(ｂ)に示す。

次に、回転体２の回転によって、貫通孔１１₁〜１１₃が先端部本体２０aからはみ出し、貫通孔１１₁〜１１₃がタンク５内の吐出液が蓄液された空間と接続されると、測定制御装置は可動軸２５ｂに印加する下向きの力を無くし、上向きの力に変更し、押圧軸１２₁〜１２₃の押圧を解除し、可動軸２５ｂを開口１８₁〜１８₃から引き抜き、容器１５₁〜１５₃の上方に位置される。

押圧の解除により、フランジ部１３₁〜１３₃には、ばね部材１７₁〜１７₃の復元力によって上向きの力が印加される。このとき、貫通孔１１₁〜１１₃が回転体２の下側底面４とタンク５の底面１４との間に露出されると、その底面間に位置する吐出液が吸引可能な状態になり、フランジ部１３₁〜１３₃に印加された上向きの力によって、それに接続された押圧軸１２₁〜１２₃が上方に引き上げられ、貫通孔１１₁〜１１₃内に底面間の吐出液１０が吸引される。

押圧力が解除され、フランジ部１３₁〜１３₃が上方に移動すると、フランジ部１３₁〜１３₃は容器１５₁〜１５₃の天井に当接したところで停止する。

可動軸２５ｂは、押圧軸１２₁〜１２₃の押圧後、連通状態が維持される間、押圧軸１２₁〜１２₃を押圧する場合は、回転体２が回転しても、下端２３とフランジ部１３₁〜１３₃の接触が維持されるように、開口１８₁〜１８₃が形成されている。

吐出液１０は回転体２を回転させながら吸引されるため、貫通孔１１₁〜１１₃内に吐出液１０が吸引される間、又は吸引された後、次の吐出機構９₁〜９₃が可動軸２５ｂの下方に位置するときに、測定制御装置はその吐出機構９₁〜９₃によって吐出液を吐出することができる。

各各吐出機構９₁〜９₃は、押圧された押圧軸１２₁〜１２₃が、再度吐出する位置に戻るまでに、貫通孔１１₁〜１１₃内に吐出液を吸引していればよい。
以上のように、回転体２が一回転する間に、各吐出機構９₁〜９₃から吐出液を吐出させることができるから、吐出間隔は、一回転の期間Ｔを吐出機構９₁〜９₃の数Ｎで除した値Ｔ／Ｎとなる。

各吐出機構９₁〜９₃の貫通孔１１₁〜１１₃の中心軸線と回転軸６の回転軸線とが成す角度を等しくし、回転体２を一定速度で回転させれば一定の時間間隔で吐出液を吐出することができる。

なお、上記実施例では吐出機構９₁〜９₃は３個であったが、３個に限定されるものではなく、２個以上の場合が本発明に含まれる。

本発明の吐出装置の内部斜視図断面図吐出液を配置した断面図 (ａ)：連通状態にない吐出先端部と押圧装置の関係を説明するための断面図 (ｂ)：連通状態にある吐出先端部と押圧装置の関係を説明するための断面図 (ａ)、(ｂ)：従来技術の滴下ヘッドの動作を説明するための断面図 (１) (ｃ)、(ｄ)：従来技術の滴下ヘッドの動作を説明するための断面図 (２)

符号の説明

２……回転体
４……回転体の底面
５……タンク
６……回転軸
１０……吐出液
１１₁〜１１₃……貫通孔
１２₁〜１２₃……押圧軸
１３₁〜１３₃……フランジ部
１７₁〜１７₃……バネ部材
２０ａ……先端部本体
２０ｂ……吐出孔
２５ｂ……可動軸

Claims

吐出液が配置されるタンクと、
前記タンクの底面に配置され、前記タンクの底面上に突出する先端部本体と、
前記タンクの内部に配置され、前記先端部本体の前記底面上の部分と接触する回転体と、
前記回転体に接続され、前記回転体を回転させる回転軸と、
前記回転体に設けられ、前記回転体の回転によって回転し、前記先端部本体の内部の吐出孔と連通する位置を通過する複数の貫通孔と、
前記各貫通孔内に配置された押圧軸と、
複数の前記貫通孔のうち、前記吐出孔と連通する前記貫通孔の内部の前記押圧軸を前記吐出孔方向に移動させる押圧装置と、
前記押圧装置によって前記吐出孔側に移動された押圧軸を、前記吐出孔とは反対側に移動させるバネ部材とを有する吐出装置。
前記押圧軸は前記回転体の前記底面とは反対側の面上に突出され、
前記バネ部材は、前記押圧軸の突出された部分の端部に設けられたフランジ部と前記回転体の間に配置された請求項１記載の吐出装置。
前記押圧装置は、前記押圧軸が伸びる方向と同方向に伸びる可動軸と、前記可動軸を上下移動させる駆動部を有する請求項１又は請求項２のいずれか１項記載の吐出装置。