JP2017023956A - 液体材料吐出装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】液体材料を貯留する容器へ供給される圧縮気体の圧力変動を抑え、吐出量のばらつきの問題を解決することができる吐出装置の提供。
【解決手段】液体材料を貯留する貯留容器と、液体材料を吐出する吐出口と、外部の圧縮気体源から供給された圧縮気体を所望の圧力に調圧する圧力制御弁と、圧力制御弁と貯留容器との連通を確立または遮断する吐出弁と、吐出弁の動作を制御する制御装置と、圧力制御弁と吐出弁とを接続する第一の配管と、吐出弁と貯留容器とを接続する第二の配管と、を備える液体材料吐出装置において、さらに、前記第一の配管から分岐する第三の配管と、前記第三の配管に接続されたリーク機構とを備え、前記リーク機構が、前記圧力制御弁により調圧された圧縮気体の一部を外部に排出する液体材料吐出装置及びその塗布装置。
【選択図】図１

Description

液体材料が貯留された容器に圧縮気体を供給することで、吐出口より液体材料を定量吐出する吐出装置に関する。
液体材料が貯留された貯留容器に圧縮気体を供給することで、吐出口より液体材料を定量吐出する、エア式ディスペンサと呼ばれる装置がある。定量吐出を実現するためには、液体材料に作用させる圧縮気体が一定の圧力となるよう制御することが重要である。エア式ディスペンサでは、この制御のため、レギュレータ（減圧弁）やリリーフ弁等の圧力制御弁を用いる。
周知のノズルフラッパ式レギュレータは、次のように動作して調圧を行う。すなわち、二次側空気圧力が設定値よりも上昇すると、フィードバック穴を通じて内部に戻された二次側空気圧力の一部によって、内部に設けられたノズルが開放されることで背圧が降下し、その作用で主弁が閉じるとともに、排気弁が開いて二次側の設定空気圧力以上に上昇した圧縮空気は大気に放出されて、空気圧力を設定値に保持する。周知のノズルフラッパ式レギュレータを用いた吐出装置としては、例えば、特許文献１には、圧力Ｐ０の気体を供給する気体供給源と、吐出口と、気体供給源および吐出口に接続されたピーク圧力生成部とを有する気体パルス吐出装置であって、ピーク生成部は、第１の圧力調整手段と第１の圧力調整手段の吐出口側に接続された第１の開閉弁とを具備し、第１の開閉弁を開放したときに第１の圧力調整手段側の気体を吐出口に放出するものであり、第１の圧力調整手段が、気体供給源から供給された気体の圧力Ｐ０を圧力Ｐ１に減少させる第１の減圧機構と、第１の減圧機構の吐出口側に接続され、第１の減圧機構の吐出口側における圧力がＰ１を上回った際に第１の減圧機構の吐出口側の気体を大気に放出する第１の圧力解放機構とを備えることを特徴とする気体パルス吐出装置、が開示される。
また、周知のリリーフ弁は、次のように動作して調圧を行う。すなわち、空圧回路内の空気圧力が、調整ばねや外部からのパイロット圧で設定される値を超えると、弁が開いて外部に空気を排出（リリーフ）することで、空圧回路内の空気圧力を設定値に保持する。周知のリリーフ弁を用いた吐出装置としては、例えば、特許文献２には、塗料容器と、塗料容器内の液面よりも低い位置に設置された定量ポンプと、ダイコータと、塗料容器の内部から延び定量ポンプの吸引側に接続された第１の塗料配管と、定量ポンプの吐出側とダイコータとを接続する第２塗料配管とからなり、上記定量ポンプにより塗料容器の塗料をダイコータに供給するダイコータ塗料供給装置において、上記塗料容器を気密容器とするとともに、上記塗料容器の液面を圧縮気体で加圧するように圧縮気体供給系を上記塗料容器に接続し、配管の途中から分岐した管の先端にリリーフ弁を備えるダイコータ塗料供給装置が開示されている。
貯留容器への圧縮気体の供給は、吐出弁により行われるが、吐出弁動作時に貯留容器と吐出弁を連通する流路に急激な圧力低下を生じるという課題があった。この圧力変動は、貯留容器と吐出弁を連通する流路に貯留容器の容積よりも十分に大きい容積を有するバッファタンクを設けることにより一定程度解消されるが、バッファタンクの容量を例えば１０倍以上大きくしないと圧力変動が解消されないという課題があった。そこで、出願人は、特許文献３において、バッファタンクを設けると共に、バッファタンクの下流側の流路の流動抵抗を、バッファタンクの上流側の流路の流動抵抗よりも大きくすることにより、吐出弁の作動時に生ずる流路の圧力低下を軽減する液体定量吐出方法を提案した。
特開２００７−１５２１６５号公報 特開平９−８５１５１号公報 特許第５４６０１３２号公報
圧縮気体源から供給された圧力が一定となるよう制御する上述のレギュレータ（減圧弁）やリリーフ弁等の圧力制御弁には、次のような問題があった。
例えば、レギュレータにおいては、二次側圧力が設定値に落ち着くまでの間、圧力を上げようとする圧縮気体の供給動作と、圧力を下げようとする圧縮気体の排出動作を振動するように繰り返すことで二次側圧力を調整する。この設定圧力調整動作は、二次側での圧縮気体の使用が、比較的長い時間であれば問題となりにくいが、ディスペンサのように一回あたりの吐出動作時間が短いものや、複数の吐出動作が短い間隔で連続する場合には、圧力変動が吐出量に影響する。この圧力変動の影響は、特にエア式ディスペンサにおいて、顕著な吐出量の変動（ばらつき）につながることとなる。
また、上記の設定圧力調整動作に伴う圧力変動は、二次側に接続された貯留容器（シリンジ）や配管（チューブ）等の機器の容積（以下、「負荷容量」と呼ぶ）が、レギュレータが供給する流量に対して小さい場合に、より顕著となる。これは、小さな負荷容量に対しては、レギュレータによる圧縮気体の供給動作や排出動作が過多となるからである。
上記のような圧力変動は、例えば、（１）ディスペンサが吐出動作を開始するとき（吐出弁が連通位置となるとき）、レギュレータから貯留容器側（二次側）へ圧縮気体が急に流れるために、調圧動作が追いつかず、二次側圧力が一時的に低下するという形で現れたり、（２）ディスペンサが吐出動作を終了するとき（吐出弁が遮断位置となるとき）、レギュレータから貯留容器（二次側）への圧縮気体が急にせき止められるために、二次側圧力が一時的に上昇するという形で現れたりする。
さらに、吐出動作を連続して繰り返した場合、吐出時間や吐出間隔によっては、上記（１）および（２）の状態が複雑に合わさって、吐出動作直前の状態が設定値に対して高かったり、低かったりという形で現れることもある。その結果、意図した吐出量と実際の吐出量との間に差が生じるという問題がある。
リリーフ弁においても、設定圧力調整動作に伴う弁の開閉によって、圧力変動に起因する同様の問題が存在する。
そこで本発明は、液体材料を貯留する容器へ供給される圧縮気体の圧力変動を抑え、吐出量のばらつきの問題を解決することができる吐出装置を提供することを目的とする。
本発明の液体材料吐出装置は、液体材料を貯留する貯留容器と、液体材料を吐出する吐出口と、外部の圧縮気体源から供給された圧縮気体を所望の圧力に調圧する圧力制御弁と、圧力制御弁と貯留容器との連通を確立または遮断する吐出弁と、吐出弁の動作を制御する制御装置と、圧力制御弁と吐出弁とを接続する第一の配管と、吐出弁と貯留容器とを接続する第二の配管と、を備える液体材料吐出装置において、さらに、前記第一の配管から分岐する第三の配管と、前記第三の配管に接続されたリーク機構とを備え、前記リーク機構が、前記圧力制御弁により調圧された圧縮気体の一部を外部に排出することを特徴とする。
上記の液体材料吐出装置において、エア式ディスペンサであることを特徴としてもよい。
上記の液体材料吐出装置において、前記リーク機構が、オリフィスを備えて構成されることを特徴としてもよく、さらに、前記リーク機構が、前記オリフィスと前記オリフィスの下流または上流に設けられた開閉弁とを接続してなるオリフィス開閉機構を備えて構成されることを特徴としてもよい。
上記のオリフィス開閉機構を備える液体材料吐出装置において、前記開閉弁が、前記制御装置により開閉される自動開閉弁であり、前記制御装置が、予め記憶した開閉条件情報に基づき前記開閉弁を開閉することを特徴としてもよく、さらに、前記リーク機構が、相互に並列に接続された前記オリフィス開閉機構を複数備えることを特徴としてもよく、この場合、前記オリフィス開閉機構が、第一のオリフィス開閉機構と、第一のオリフィス開閉機構とは異なる流量のオリフィスを有する第二のオリフィス開閉機構を含んで構成されることを特徴とすることが好ましい。
上記の液体材料吐出装置において、前記リーク機構が、前記制御装置により流量を可変できる流量制御弁を備えて構成されることを特徴としてもよい。
上記の液体材料吐出装置において、前記圧力制御弁が、前記制御装置により動作を制御される電空レギュレータであることを特徴としてもよい。
上記の液体材料吐出装置において、さらに、前記圧力制御弁、前記吐出弁、前記リーク機構、および、前記制御装置を収納する筐体を備え、前記筐体が、前記圧縮気体源と連通する配管が着脱される第一の継手、前記吐出弁と連通する配管が着脱される第二の継手を備えることを特徴としてもよい。
上記の液体材料吐出装置において、前記リーク機構が、前記第三の配管の終端に接続された負荷増強用バキューム機構を備えることを特徴としてもよい。
上記の液体材料吐出装置において、前記吐出弁内の流路に負圧を生じさせる吐出弁用バキューム機構を備えることを特徴としてもよい。
上記の液体材料吐出装置において、前記第一の配管に設けられたバッファタンクを備えることを特徴としてもよい。
本発明の塗布装置は、上記の液体材料吐出装置と、ワークを載置するワークテーブルと、前記吐出口とワークとを相対移動させる相対移動装置と、液体材料吐出装置に圧縮気体を供給する圧縮気体源とを備えることを特徴とする。
本発明によれば、圧力制御弁の設定圧力調整動作により生じる吐出量のばらつきの問題をリーク機構により解決することができる。
また、圧力制御弁の二次側圧力が設定値よりも常に低くなるため、連続吐出動作でも、ばらつきが少ない安定した吐出が実施できる。
第一実施形態に係る吐出装置の基本構成を説明するブロック図である。 第二実施形態に係る吐出装置の基本構成を説明するブロック図である。 第三実施形態に係る吐出装置の基本構成を説明するブロック図である。 第四実施形態に係る吐出装置の基本構成を説明するブロック図である。 第五実施形態に係る吐出装置の基本構成を説明するブロック図である。 第六実施形態に係る吐出装置の基本構成を説明するブロック図である。 第七実施形態に係る吐出装置の基本構成を説明するブロック図である。 第八実施形態に係る吐出装置の基本構成を説明するブロック図である。
以下に、本発明を実施するための形態例を説明する。
［第一実施形態］
図１に、第一実施形態に係る吐出装置１の基本構成を説明するブロック図を示す。
第一実施形態に係る吐出装置１は、圧縮気体を供給する圧縮気体源２、圧縮気体源２から供給された圧縮気体を所望の圧力に調圧する圧力制御弁（レギュレータ）３、圧力制御弁３と貯留容器８との連通を確立または遮断する吐出弁４、液体材料を貯留する貯留容器８、液体材料を貯留容器８から外部へ排出するための吐出口９、吐出弁４の動作を制御する制御装置１０およびリーク機構１１とから構成され、図１に示すような配置で、各機器をそれぞれ配管２１〜２６で接続される。この吐出装置は、圧縮気体の作用により液体材料を吐出するエア式ディスペンサであり、貯留容器８の内壁面と密着した状態で液体材料を押圧する砲弾形プランジャーが配置される場合もある。
圧縮気体源２は、市販の汎用的なものを交換自在に接続したものであり、例えば、乾燥空気を作り出すための圧縮機や、圧縮された空気、窒素ガスまたは不活性ガスが充填されたボンベにより構成される。
圧力制御弁３は、例えば、調整ネジやパイロット圧により圧力の調整を行う直動式電磁弁や、外部からの電気信号に応じて圧力の調整を行う電空レギュレータにより構成される。ここで、電空レギュレータを用いる場合は、制御装置１０で動作を制御するとよい。
吐出弁４は切換弁であり、例えば、電磁石により切り換えを行う電磁弁や、パイロット圧により切り換えを行うパイロット切換弁により構成される。本実施形態では、圧力制御弁３と貯留容器８とを連通する位置および貯留容器８と大気とを連通する位置とを切り換える３ポート２位置切換弁を採用した。ただし、これに限定されず、他方式の切換弁を用いてもよい。吐出弁４の切り換え動作の制御は、制御装置１０で行う。
圧縮気体源２から供給された圧縮気体は、圧力制御弁３において所望の圧力に調圧された後、吐出弁４の入力ポート５へと供給される。吐出弁４の出力ポート６には、貯留容器８へ繋がる配管が接続されており、吐出弁４が入力ポート５と出力ポート６との連通を確立すると、入力ポート５に供給された圧縮気体が貯留容器８の上部空間にと供給される。この供給された圧縮気体の作用により、貯留容器８内に貯留された液体材料が吐出口９から外部へと排出される。制御装置１０により吐出弁４が入力ポート５と出力ポート６との連通を確立する時間の長さや、圧力制御弁３で調整する圧力の大きさなどを制御することにより、液体材料の吐出口９からの吐出量を調整することができる。
貯留容器８は、市販の汎用的なシリンジにより構成される。
吐出口９を有するノズル部材は、配管２５を介して貯留容器８と連通されている。配管２５を用いず、貯留容器８に直接接続するノズル部材に吐出口９を設けてもよい。また、吐出口９を貯留容器８に直接設けてもよい。
配管２１〜２６は、硬質部材で構成される場合もあれば、可撓性部材（チューブ等）で構成される場合もある。
本実施形態におけるリーク機構１１は、圧力制御弁３と吐出弁４とを接続する配管２２から分岐した配管２３の途中にオリフィス１２を設置することで構成される。このオリフィス１２の下流側と接続される配管２６の端部は大気に開放されている。圧力制御弁３で調圧された圧縮気体の一部が、このオリフィス１２を通じて外部へ放出されることで、圧力制御弁３に対する実質的な負荷容量が大きくなるので、圧力制御弁３の二次側（主に貯留容器８）での圧力変動を小さくできる。すなわち、貯留容器８における圧力変動を小さくできるので、圧縮気体の作用で吐出される液体材料の吐出量もバラツキを少なくすことができる。
また、配管２２を通過する圧縮気体の一部が、リーク機構１１（ここではオリフィス１２）より外部へ排出されることにより、圧力制御弁３の二次側（下流側）の圧力が、設定値よりも常に下がり、圧力制御弁３は常に圧力を上げようとする動作（供給動作）をする。圧力制御弁３が供給動作と排出動作を繰り返して設定値を実現しようとする設定圧力調整動作が生じないので、吐出動作直前の状態を一定させることができ、連続吐出動作でも、ばらつきが少ない安定した吐出が実施できる。
オリフィス１２を通じて外部へ流出する圧縮気体の量は、オリフィス１２の径の大きさによって決まる。オリフィス１２の径の大きさは、負荷容量の大きさや圧力制御弁３の流量（二次側圧力）等の違いに応じて適切なものを適宜選択することが好ましい。適切な径の大きさかどうかの判断は、例えば、予め実施する実験に基づいて行う。本実施形態では、実際に負荷容量や圧力制御弁３の流量（二次側圧力）を変えていきながら、貯留容器８での圧力波形を測定する実験を行い、圧力の変動が小さくなる適切なオリフィス径を検証した。
より詳細には、貯留容器８であるシリンジのサイズを１から１００ｍＬ、圧力制御弁二次側圧力（吐出圧力）を最大５００ｋＰａ、オリフィス径をφ０．１から２ｍｍの範囲で実験を行った。その結果、例えば、シリンジサイズ１０ｍＬ、圧力制御弁二次側圧力（吐出圧力）１００ｋＰａで、φ０．４ｍｍのオリフィスを用いたとき良好な結果が得られた。ただし、上記結果はあくまでも一例であり、シリンジサイズ等が変更になった場合は、適切なオリフィス径に変更する。そこで、予め様々なバリエーションのデータを多く取得しておけば、負荷容量などの条件が変更になった際、オリフィス１２を変更しなければならなくなった場合などには、実験等をやり直すことなく、交換を円滑に行うことができる。これらのデータは、負荷容量とオリフィス径の関係を関連づけたテーブルとして制御装置１０の記憶装置に記憶しておいてもよいし、これらのデータに基づき算出した実験式を制御装置１０の記憶装置に記憶し、動的に最適なオリフィス径を算出してもよい。上記以外のパラメータを参考にしてもよく、例えば、後述のバキュームの圧力や圧縮気体の温度、液体材料の粘度などを参考とすることが考えられる。
以上に説明した第一実施形態の吐出装置１によれば、リーク機構１１により圧力制御弁３の設定圧力調整動作に伴う圧力変動を最小限とすることで、吐出量のばらつきを最小限とすることができる。
また、リーク機構１１により圧力制御弁３の二次側圧力が設定値よりも常に低くなるため、連続吐出動作でも、ばらつきが少ない安定した吐出が実施できる。
［第二実施形態］
図２に、第二実施形態に係る吐出装置１の基本構成を説明するブロック図を示す。以下では第一実施形態（図１）の構成と異なる箇所のみ説明を行い、同じ箇所については説明を省略する。
第二実施形態のリーク機構１１は、オリフィス１２の下流側に開閉弁１３を備える点で第一実施形態のリーク機構１１と異なる。この開閉弁１３は、圧力制御弁３が負荷容量に対して十分な流量を有しない場合に効果を奏する。
圧力制御弁３が負荷容量に対して十分な流量を有しない場合、吐出のために圧縮気体の供給動作を開始しても、貯留容器８に供給される圧縮気体の圧力が設定値に到達するまでの時間が長くなる。そのようなときは、開閉弁１３を「閉」状態とし、オリフィス１２からの排出をしないことで、貯留容器８に供給される圧縮気体の圧力が設定値に到達するまでの時間を短くすることができる。
一方、圧力制御弁３が負荷容量に対して十分な流量を有する場合（貯留容器８等を交換して負荷容量が小さくなる場合）は、開閉弁１３を操作して「開」状態とし、オリフィス１２から圧縮気体の一部を常時排出することで、圧力制御弁３の設定圧力調整動作に伴う圧力変動を最小限とすることができる。
開閉弁１３としては、「開」と「閉」の２位置を切り換えるものであればよく、手動で操作できる手動開閉弁（例えば、ボールバルブやコック）でもよいし、電気信号やパイロット圧などで自動で操作できる自動開閉弁（例えば、電磁弁やパイロット切換弁）でもよい。自動開閉弁を採用する場合は、制御装置１０によって開閉動作を制御する。
図２では、オリフィス１２の下流側に開閉弁１３を配置する態様を例示したが、オリフィス１２の上流側に開閉弁１３を配置することも可能である。ただし、オリフィス１２の上流側に開閉弁１３を配置した場合、開閉弁１３の抵抗とオリフィス径の関係を考慮する必要が生じるので、オリフィス１２の下流側に開閉弁１３を配置することが好ましい。
開閉弁１３を「開」状態とするか、「閉」状態とするか否かは、負荷容量の大きさや圧力制御弁３の流量（二次側圧力）等の違いに応じて、上述したオリフィス１２の径の大きさを決める実験と同様の実験を行い、「開」状態と「閉」状態との境目（閾値のようなもの）を求めておき、これに基づき決定することが好ましい。例えば、実際に負荷容量や圧力制御弁３の流量（二次側圧力）を変えていきながら、貯留容器８での圧力波形を測定する実験を行い、圧力の変動が小さくなる負荷容量（貯留容器８のサイズ等）を探す。一例を挙げると、圧力制御弁であるレギュレータの二次側圧力（吐出圧力）１００ｋＰａで、シリンジサイズ１０ｍＬのときは「開」、２０ｍＬのときは「閉」としたところ良好な結果が得られた。ただし、上記結果はあくまでも一例であり、様々なバリエーションのデータを多く取得し、制御装置１０の記憶装置に「開」状態および「閉」状態とすべき条件を格納した開閉条件テーブルを記憶しておくこと、或いは、これらのデータに基づき算出した実験式を制御装置１０の記憶装置に記憶し、動的に最適な開閉状態を算出することが好ましい。こうするとこで、負荷容量の変化に応じて（例えば、圧力制御弁の下流側圧力、圧力制御弁の流量、オリフィス１２の流量および貯留容器８の負荷容量を入力することで）、制御装置１０により自動で開閉弁１３を「開」状態または「閉」状態とすることが可能となる。
以上に説明した第二実施形態の吐出装置１によれば、リーク機構１１により貯留容器８の大きさや配管長さにより変動する負荷容量の変化を吸収することができる。
［第三実施形態］
図３に、第三実施形態に係る吐出装置１の基本構成を説明するブロック図を示す。以下では第一実施形態（図１）の構成と異なる箇所のみ説明を行い、同じ箇所については説明を省略する。
第三実施形態のリーク機構１１は、オリフィス１２の代わりに流量を可変できる流量制御弁１４を設ける点で第一実施形態のリーク機構１１と異なる。
第三実施形態では、圧力制御弁３や貯留容器８を別の種類のものに交換する必要が生じたときでも、流量制御弁１４により排出する圧縮気体の量を調整することで、圧力制御弁３の設定圧力調整動作に伴う圧力変動を最小限とすることができる。この点、オリフィス１２を設けた第一実施形態の態様（図１）では、オリフィス１２の交換が必要になる場合が生じ得る。
ここで、流量制御弁１４としては、ニードル弁やサーボ弁などが例示される。流量制御弁１４は、手動で操作できるものでも、自動で操作できるものでもよいが、制御装置１０によって動作を自動制御可能に構成することが好ましい。なお、流量制御弁１４において、開度をゼロにすると、第二実施形態のリーク機構１１の開閉弁１３を「閉」とした状態と同じ状態とすることができる。
以上に説明した第三実施形態の吐出装置１によれば、リーク機構１１により動的に貯留容器８の大きさや配管長さにより変動する負荷容量の変化を吸収したり、圧力制御弁３の交換に対応したりすることができる。
［第四実施形態］
図４に、第四実施形態に係る吐出装置１の基本構成を説明するブロック図を示す。以下では第一実施形態（図１）の構成と異なる箇所のみ説明を行い、同じ箇所については説明を省略する。
第四実施形態のリーク機構１１は、複数のオリフィス１２とオリフィス１２と同数の開閉弁１３を備えるものである。言い換えると、第二実施形態（図２）のリーク機構１１を、複数並列に並べたものともいえる。図４では、５個の開閉弁１３およびオリフィス１２のセットを設けた例を示したが、数はこれに限定されず、４個以下であってもよいし、６個以上であってもよい。
複数のオリフィス１２は、流量（径の大きさ）が相互に異なる複数のオリフィスにより構成することが好ましい。径の大きさが異なるオリフィス１２を予め用意しておくことで、圧力制御弁３や貯留容器８を別の種類のものに交換したときでも、選択した一または複数の開閉弁１３を「開」状態とすることで、負荷容量の変化に対応することができるからである。第四実施形態においても、全ての開閉弁１３を制御装置１０によって自動で開閉可能な自動開閉弁を採用することが好ましい。
以上に説明した第四実施形態の吐出装置１によれば、リーク機構１１により動的に貯留容器８の大きさや配管長さにより変動する負荷容量の変化を吸収したり、圧力制御弁３の交換に対応したりすることができる。
［第五実施形態］
図５に、第五実施形態に係る吐出装置１の基本構成を説明するブロック図を示す。以下では第一実施形態（図１）の構成と異なる箇所のみ説明を行い、同じ箇所については説明を省略する。
第五実施形態のリーク機構１１は、端部を大気に開放するだけでなく、図５に示すように、端部にバキューム機構１５を備えている。バキューム機構１５を接続することで、大気開放の場合よりも負荷容量を大きくすることができ、圧力の変動を小さくする効果を高めることができる。ここで、バキューム機構１５としては、エジェクタや真空ポンプなどが例示される。
なお、バキューム機構１５は、第一から第四実施形態までのいずれのリーク機構１１にも適用できる。
以上に説明した第五実施形態の吐出装置１によれば、バキューム機構１５により負荷容量をより増大させることで所望の負荷容量を実現することができる。
［第六実施形態］
図６に、第六実施形態に係る吐出装置１の基本構成を説明するブロック図を示す。以下では第一実施形態（図１）の構成と異なる箇所のみ説明を行い、同じ箇所については説明を省略する。
第六実施形態の吐出弁４は、排気ポート７に接続されたバキューム機構１６を備えている。バキューム機構１６により、吐出終了時に貯留容器８に負圧を印可して液切れをよくしたり、待機時に貯留容器８に負圧を印可して液だれを防止したりすることができる。ここで、バキューム機構１６としては、エジェクタや真空ポンプなどが例示される。
吐出弁４の作動自体は、第一から第五実施形態までと同様である。（１）吐出動作時には、入力ポート５と出力ポート６とを連通し、（２）吐出動作終了時には、入力ポート５と出力ポート６との連通を遮断し、出力ポート６と排気ポート７を連通して、貯留容器８に供給されていた圧縮気体を大気に放出する。
リーク機構１１は、第一から第五実施形態までのいずれの構成でも適用することが可能である。
以上に説明した第六実施形態の吐出装置１は、バキューム機構１６により、液切れをよくしたり、液だれを防止したりすることができる。また、このようなバキューム機構１６を設けた吐出装置においても、圧力制御弁３の二次側の圧力変動を最小限とし、連続吐出動作を行っても、ばらつきが少ない安定した吐出を行うことができる。
［第七実施形態］
図７に、第七実施形態に係る吐出装置１の基本構成を説明するブロック図を示す。以下では第一実施形態（図１）の構成と異なる箇所のみ説明を行い、同じ箇所については説明を省略する。
第七実施形態の吐出装置１は、図７に示すような、圧力制御弁３と吐出弁４との間にバッファタンク１７を備えて構成される。ここで、バッファタンク１７の内容積は、例えば、貯留容器８の内容積の１．５倍〜１００倍の大きさであり、装置の大きさの観点からは１．５倍以上〜１０倍未満の大きさとするのが好ましい。
バッファタンク１７を設ける場合、リーク機構１１は、圧力制御弁３とバッファタンク１７との間から分岐するとよい。この場合、バッファタンク１７の上流側の配管およびリーク機構１１を合わせた流動抵抗が、バッファタンク１７の下流側の配管の流動抵抗よりも大きくなるように構成することが好ましい。バッファタンク１７を設けた吐出装置１については、出願人の出願に係る特許第５４６０１３２号（特許文献３）に詳しい。
リーク機構１１は、第一から第五実施形態までのいずれの構成でも適用することが可能である。
以上に説明した第七実施形態の吐出装置１は、バッファタンク１７を設けることで、貯留容器８の内部圧力を急峻に上昇させることが可能となり、バッファタンクが無い構成の吐出装置と比べ、高タクトでの吐出作業が可能となる。また、このようなバッファタンク１７を設けた吐出装置においても、リーク機構１１により圧力制御弁３の二次側の圧力変動を最小限とすることができ、さらに、連続吐出動作を行っても、ばらつきが少ない安定した吐出を行うことができる。
［第八実施形態］
図８に、第八実施形態に係る吐出装置１の基本構成を説明するブロック図を示す。以下では第一実施形態（図１）の構成と異なる箇所のみ説明を行い、同じ箇所については説明を省略する。
第八実施形態の吐出装置１は、圧縮気体を供給する圧縮気体源２と、ディスペンスコントローラ２０と、液体材料を貯留する貯留容器８であるシリンジ１８と、液体材料を貯留容器８から外部へ排出するための吐出口９を有するノズル１９とを主要な構成要素とする。
ディスペンスコントローラ２０は、一つの筐体に設置された機器のまとまりであり、圧縮気体源２から供給された圧縮気体を所望の圧力に調圧する圧力制御弁３、圧縮気体を貯留するバッファタンク１７、圧力制御弁３とシリンジ１８との連通を確立または遮断する吐出弁４、吐出弁４の排気ポート７に接続し、吐出動作終了時にシリンジ１８と連通して負圧を作用させるバキューム機構１６、吐出弁４の動作を制御する制御装置１０、圧力制御弁３により調圧された圧縮気体の一部を外部に排出するリーク機構１１、とが筐体内に配置されている。ディスペンスコントローラ２０の筐体内では、図８に示すような配置で、各機器がそれぞれ配管で接続されており、圧縮気体源２およびシリンジ１８との接続部分は、継手等を設けて着脱可能に構成されている。このように継手等により、大きな設備になりがちな圧縮気体源２や、消耗品として頻繁に交換を行うシリンジ１８やノズル１９をそれぞれ着脱可能に別構成とすることで、筐体の運搬や設置、消耗品の交換など取扱いを容易としている。
圧縮気体源２から供給された圧縮気体は、圧力制御弁３において所望の圧力に調圧された後、吐出弁４の入力ポート５へと供給される。吐出弁４の出力ポート６には、シリンジ１８へ繋がる配管が接続されており、吐出弁４が入力ポート５と出力ポート６との連通を確立すると、入力ポート５に供給された圧縮気体がシリンジ１８へと供給される。この圧縮気体により、シリンジ１８内に貯留された液体材料がノズル１９の有する吐出口９から外部へと排出される。吐出弁４が入力ポート５と出力ポート６との連通を確立する時間の長さや、圧力制御弁３で調整する圧力の大きさなどを調整することにより、液体材料の吐出口９からの吐出量を調整することができる。
リーク機構１１は、第一から第五実施形態までのいずれの構成でも適用することが可能である。
ディスペンスコントローラ２０とシリンジ１８とは可撓性チューブで接続されており、シリンジ１８を作業者が手で保持することも、ＸＹＺ軸駆動装置を備える塗布装置に搭載することもできる。シリンジ１８は、ＸＹＺ軸駆動装置によりワークテーブルと相対移動され、ワーク上に液体材料を塗布する作業に用いられる。ＸＹＺ駆動装置は、例えば、公知のＸＹＺ軸サーボモータとボールネジとを備えて構成される。
本実施形態の吐出装置１もリーク機構１１により圧力制御弁３の二次側の圧力変動を最小限とすることができ、さらに、連続吐出動作を行っても、ばらつきが少ない安定した吐出を行うことができる。
１：吐出装置、２：圧縮気体源、３：圧力制御弁（レギュレータ）、４：吐出弁、５：入力ポート、６：出力ポート、７：排気ポート、８：貯留容器、９：吐出口、１０：制御装置、１１：リーク機構、１２：オリフィス、１３：開閉弁、１４：流量制御弁、１５：バキューム機構（負荷増強用）、１６：バキューム機構（吐出弁用）、１７：バッファタンク、１８：シリンジ、１９：ノズル、２０：ディスペンスコントローラ、２１〜２６：配管

Claims (14)

  1. 液体材料を貯留する貯留容器と、
    液体材料を吐出する吐出口と、
    外部の圧縮気体源から供給された圧縮気体を所望の圧力に調圧する圧力制御弁と、
    圧力制御弁と貯留容器との連通を確立または遮断する吐出弁と、
    吐出弁の動作を制御する制御装置と、
    圧力制御弁と吐出弁とを接続する第一の配管と、
    吐出弁と貯留容器とを接続する第二の配管と、を備える液体材料吐出装置において、
    さらに、前記第一の配管から分岐する第三の配管と、前記第三の配管に接続されたリーク機構とを備え、
    前記リーク機構が、前記圧力制御弁により調圧された圧縮気体の一部を外部に排出することを特徴とする液体材料吐出装置。
  2. エア式ディスペンサである請求項１に記載の液体材料吐出装置。
  3. 前記リーク機構が、オリフィスを備えて構成されることを特徴とする請求項１または２に記載の液体材料吐出装置。
  4. 前記リーク機構が、前記オリフィスと前記オリフィスの下流または上流に設けられた開閉弁とを接続してなるオリフィス開閉機構を備えて構成されることを特徴とする請求項３の液体材料吐出装置。
  5. 前記開閉弁が、前記制御装置により開閉される自動開閉弁であり、
    前記制御装置が、予め記憶した開閉条件情報に基づき前記開閉弁を開閉することを特徴とする請求項４の液体材料吐出装置。
  6. 前記リーク機構が、相互に並列に接続された前記オリフィス開閉機構を複数備えることを特徴とする請求項４または５の液体材料吐出装置。
  7. 前記オリフィス開閉機構が、第一のオリフィス開閉機構と、第一のオリフィス開閉機構とは異なる流量のオリフィスを有する第二のオリフィス開閉機構を含んで構成されることを特徴とする請求項６の液体材料吐出装置。
  8. 前記リーク機構が、前記制御装置により流量を可変できる流量制御弁を備えて構成されることを特徴とする請求項１に記載の液体材料吐出装置。
  9. 前記圧力制御弁が、前記制御装置により動作を制御される電空レギュレータであることを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の液体材料吐出装置。
  10. さらに、前記圧力制御弁、前記吐出弁、前記リーク機構、および、前記制御装置を収納する筐体を備え、
    前記筐体が、前記圧縮気体源と連通する配管が着脱される第一の継手、前記吐出弁と連通する配管が着脱される第二の継手を備えることを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の液体材料吐出装置。
  11. 前記リーク機構が、前記第三の配管の終端に接続された負荷増強用バキューム機構を備えることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれかに記載の液体材料吐出装置。
  12. 前記吐出弁内の流路に負圧を生じさせる吐出弁用バキューム機構を備えることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれかに記載の液体材料吐出装置。
  13. 前記第一の配管に設けられたバッファタンクを備えることを特徴とする請求項１ないし１２のいずかに記載の液体材料吐出装置。
  14. 請求項１ないし１３のいずれかに記載の液体材料吐出装置と、ワークを載置するワークテーブルと、前記吐出口とワークとを相対移動させる相対移動装置と、液体材料吐出装置に圧縮気体を供給する圧縮気体源とを備える塗布装置。
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