JP2017131854A - 液体吐出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】吐出対象部位が狭隘部を含む場合にあっても、適正に温度調整された液体を良好な状態で吐出することができる液吐出装置を提供する。【解決手段】吐出ノズル装着部９に往復移動可能に装着され、その一端部１１ｂが往復移動方向に突出した加圧部材１１と、側面と下面と上面を有して上面が吐出ノズル装着部９に密着した状態で着脱自在に装着され、上面には加圧部材１１の一端部１１ｂに臨む貯留室Ｓとなる凹部を有し、下面には下方へ突出する突出部１８を有し、貯留室Ｓに液体を導入する導入流路２８と凹部の底から突出部１８の下端部に貫通した吐出流路２１を有する吐出ノズル１９とを備え、貯留室Ｓの液体を加圧することにより液体を吐出する構成の液体吐出装置において、吐出ノズル装着部９を加熱する第１加熱部２０と、突出部１８を加熱する第２加熱部２４を備えた構成とする。【選択図】図２

Description

本発明は、液体を加圧することにより液体を吐出する液体吐出装置に関するものである。

電子機器製造分野など各種の技術分野では、接着剤やクリームはんだなどの液体を液滴状態で吐出する液体吐出装置が広く用いられている。吐出対象の液体には適正な吐出のために温度調節を必要とする高粘度のものが多いため、この種の液体を吐出対象とする液体吐出装置として、液体を吐出するニードルやノズルの近傍に温度制御手段を備えた構成が知られている（例えば特許文献１、２参照）。特許文献１に示す先行技術では、ディスペンサにおいてシリンジに加えてニードル近傍に温度制御手段を備え、ニードルの吐出孔近傍を所定温度に加熱保持する例が記載されている。また特許文献２に示す先行技術では、液体を吐出するノズルの外周面に接触するノズル加熱用筒状部材を備え、ノズル先端部の温度を目標温度に昇温保持する例が記載されている。

特開２００２−５９０５５号公報 特開２０１２−８１３７６号公報

しかしながら上述の先行技術には、液体を吐出する吐出対象部位がワークに設けられた凹状部など狭隘部である場合には、液吐出部であるニードルやノズルなどを吐出対象部位にアクセスさせることが困難で、作業適用対象が制約されるという課題があった。すなわち上述の先行技術では、ニードルやノズルに温度制御手段を付加する構成となっていることから、液吐出部の断面サイズが増大することが避けられない。このため、吐出対象部位が凹状部など狭隘部を含む場合には、液吐出部を所望の位置まで接近させることができず、適正に温度調整された液体を良好な状態で吐出することが困難であった。

そこで本発明は、吐出対象部位が狭隘部を含む場合にあっても、適正に温度調整された液体を良好な状態で吐出することができる液吐出装置を提供することを目的とする。

本発明の液体吐出装置は、液体を加圧することにより液体を吐出する液体吐出装置であって、ヘッド本体部と、前記ヘッド本体部に往復移動可能に装着され、その一端部が前記ヘッド本体部から露出している加圧部材と、前記ヘッド本体部に着脱自在であり、側面と下面と上面を有し、前記上面が前記ヘッド本体部に密着した状態で装着され、前記上面には前記加圧部材の一端部に臨む貯留室となる凹部を有し、前記下面には下方へ突出する突出部を有し、前記貯留室に液体を導入する導入流路と前記凹部の底から前記突出部の下端部に貫通した吐出流路を有する吐出ノズルと、前記加圧部材を往復移動させて前記貯留室の容積を変化させることにより前記吐出流路から液体を吐出させる駆動部と、前記ヘッド本体部を加熱する第１加熱部と、前記突出部を加熱する第２加熱部と、を備えた。

本発明によれば、吐出対象部位が狭隘部を含む場合にあっても、適正に温度調整された液体を良好な状態で吐出することができる。

本発明の一実施の形態の液体吐出装置の構成説明図 本発明の一実施の形態の液体吐出装置の吐出ヘッドの断面図 本発明の一実施の形態の液体吐出装置における吐出ノズルの分解斜視図 本発明の一実施の形態の液体吐出装置における吐出ノズルの斜視図

次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。まず図１を参照して、液体吐出装置１の全体構成を説明する。図１において、液体吐出装置１は液体を加圧することにより液体を吐出する機能を有するものであり、吐出対象の液体を供給する液体供給部２および供給された液体を吐出する吐出ヘッド３を備えている。

液体供給部２は、液体５を貯留するシリンジ形状のタンク４および空圧供給源であるエアコンプレッサ６を備えている。エアコンプレッサ６は電空レギュレータによって所定の圧力に調整された空圧をタンク４に送給する。これによりタンク４内の液体５は空圧によって押し出され、液送管７を介して吐出ヘッド３に供給される。

吐出ヘッド３は、底板部９ａを有し上側が開口したコ字形状の吐出ノズル装着部９を有しており、吐出ノズル装着部９の開口側には平板形状のベース部８が装着されている。ベース部８および吐出ノズル装着部９は、吐出ヘッド３の本体を構成するヘッド本体部１０となっている。

吐出ノズル装着部９の底板部９ａの下面には、スペーサ１６を介してノズル部材１７が装着されている。ノズル部材１７の下面１７ｂ（図２参照）には下方に突出する突出部１８が設けられており、吐出ヘッド３による液体５の吐出は突出部１８の下端面に形成された吐出口１８ａ（図２参照）を介して行われる。スペーサ１６、ノズル部材１７および突出部１８は、液体５を吐出する吐出ノズル１９を構成する。

突出部１８の外周部は、熱伝導性に優れた金属よりなる筒状部材２２によって被覆されている。筒状部材２２には突出部１８の吐出方向に延びた切欠き部２２ａ（図２参照）が設けられており、切欠き部２２ａには突出部１８の温度を検出する温度センサ２３および突出部１８を加熱する第２加熱部２４が装着されている。吐出ヘッド３による液体吐出に際しては、第２加熱部２４により突出部１８を所定の温度に加熱した状態で液体５の吐出が行われる。

吐出ノズル装着部９には、環状バネ１３を介して加圧部材１１が装着されており、さらに加圧部材１１とベース部８との間には圧電素子よりなるアクチュエータ１２が配設されている。アクチュエータ１２はアクチュエータ制御部１４によって制御されて上下方向へ伸縮動作を行い、ベース部８はアクチュエータ１２の伸張時の上向きの反力を支持する。これにより、アクチュエータ１２の下面に配設された加圧部材１１は往復移動して、液送管７およびノズル部材１７を介して貯留室Ｓ（図２参照）に供給された液体５を、以下に説明する構成により吐出させる。

吐出ノズル装着部９の側板部９ｄ（図２参照）の外側面には、第１加熱部２０が装着されている。第１加熱部２０は貯留室Ｓの液体５を加熱するためのものであり、側板部９ｄと底板部９ａからの熱伝導によりにスペーサ１６とノズル部材１７を加熱する。

次に図２を参照して、吐出ヘッド３の詳細構成を説明する。吐出ノズル装着部９は平板形状の底板部９ａの両側端部から側板部９ｄを上方に延出させた構成となっている。側板部９ｄの上端部にはベース部８が固定装着されており、側板部９ｄの外側面には第１加熱部２０が装着されている。ベース部８の下面に上面を当接させたアクチュエータ１２の下面には、加圧部材１１が配設されている。

加圧部材１１は円板形状の径大部１１ａから円柱形状の一端部１１ｂ（図４参照）を下方に突出させた形状を有している。加圧部材１１を吐出ノズル装着部９に装着した状態では、吐出ノズル装着部９の底板部９ａに設けられた円形の開口部９ｃに、一端部１１ｂが往復動可能に嵌合する。この状態では、一端部１１ｂの外周面のパッキン溝に装着された第２のパッキン２５Ｂによって、開口部９ｃと一端部１１ｂの外周面とが密封される。すなわち加圧部材１１はヘッド本体部１０にアクチュエータ１２に駆動されて往復動可能に装着され、一端部１１ｂがヘッド本体部１０からアクチュエータ１２による往復動方向に露出した構成となっている。また底板部９ａの上面と径大部１１ａの下面との間には、環状バネ１３が介在している。

吐出ノズル装着部９の装着面９ｂには、スペーサ１６の上面１６ｂが第１ガスケット２６Ａを介して密着状態で装着されている。スペーサ１６は、ヘッド本体部１０に着脱自在な所定の厚みを有する板状部材であり、スペーサ１６には開口部９ｃと同径もしくはやや小径サイズの開口部１６ａが、スペーサ１６の厚みを貫通して設けられている。加圧部材１１がヘッド本体部１０の吐出ノズル装着部９に装着された状態では、吐出ノズル装着部９から下方へ露出する一端部１１ｂは、開口部１６ａによって包囲される。

開口部１６ａの上部には、第１のパッキン２５Ａを保持するための保持部１６ｃが形成されている。保持部１６ｃに第１のパッキン２５Ａを保持させることにより、第１のパッキン２５Ａはスペーサ１６と加圧部材１１の一端部１１ｂの側面の間に位置する。これにより、貯留室Ｓの液体５が開口部９ｃの側面と一端部１１ｂの側面との間の隙間に進入するのが防止される。第１のパッキン２５Ａを保持するための保持部１６ｃを開口部１６ａの上部に設けることにより、保持部１６ｃを形成するための加工を容易にするとともに、保持部１６ｃに侵入した液体５やその他の異物の清掃を容易に行うことができる。

スペーサ１６の下面側には第２ガスケット２６Ｂを介してノズル部材１７が装着されている。ノズル部材１７は開口部１６ａを塞ぐ状態でスペーサ１６に装着され、この状態では、ノズル部材１７の装着面１７ａと一端部１１ｂの下端面との間に貯留室Ｓが形成される。すなわちスペーサ１６は加圧部材１１の一端部１１ｂを包囲するとともに貯留室Ｓとなる開口部１６ａを備えた形態となっている。

なお、ここではスペーサ１６の上面に第１ガスケット２６Ａ、下面に第２ガスケット２６Ｂを装着する例を示したが、スペーサ１６の下面の第２ガスケット２６Ｂは必須ではなく、少なくともヘッド本体部１０の吐出ノズル装着部９とスペーサ１６の間に第１ガスケット２６Ａを備えていればよい。特に、スペーサ１６がガスケット機能を有さない材料で形成されている場合は、第１ガスケット２６Ａを装着する必要がある。このように第１ガスケット２６Ａを備えることにより、洗浄液や飛び散って付着した液体５がヘッド本体部１０とスペーサ１６の間から侵入して、加圧部材１１の一端部１１ｂと底板部９ａの隙間に入り込むのを防止することができる。一方、スペーサ１６がゴム等のガスケット機能を備えた材料で形成されている場合は、第１ガスケット２６Ａと第２ガスケット２６Ｂを特別に備える必要はない。

ノズル部材１７の一方側の側面１７ｃには、図１に示す液送管７と接続され内部に入口部２７ａを有するジョイント２７が植設されている。入口部２７ａは、ノズル部材１７の内部に設けられ貯留室Ｓに液体５を導入する導入流路２８と連通している。すなわち導入流路２８はノズル部材１７の装着面１７ａに開口した出口部２８ａを介して、貯留室Ｓと連通している。出口部２８ａは貯留室Ｓに吐出対象の液体５を供給する供給孔として機能する。

ここで導入流路２８はノズル部材１７の側面に開口した入口部２７ａから出口部２８ａに向かって傾斜した形状となっている。これにより導入流路２８はノズル部材１７内部において屈曲部のない直線状に形成される。このため導入流路２８内部において残留した液体５や異物などによる目詰まりが発生しにくい構造とすることができる。さらに液体の交換時などに必要とされるメンテナンス作業において、クリーニングピンなどのツールを導入流路２８に挿通させて、容易に導入流路２８の内部を清掃することが可能となっている。

ノズル部材１７には、貯留室Ｓの底面である装着面１７ａから突出部１８の下端部の吐出口１８ａまで貫通した吐出流路２１が設けられている。ここで、吐出流路２１の位置は貯留室Ｓ内における中心位置から出口部２８ａと反対側に隔てた配置となっている。このような配置とすることにより、一端部１１ｂを貯留室Ｓ内で往復移動させる液吐出において出口部２８ａから貯留室Ｓ内に供給された液体５は、貯留室Ｓ内にエアだまりを形成することなく全体を充填し、貯留室Ｓ内にエアだまりが残留することによる吐出不良を防止することができる。

上記構成において、スペーサ１６、ノズル部材１７および突出部１８より成る吐出ノズル１９は、ヘッド本体部１０の吐出ノズル装着部９に着脱自在であり、側面１７ｃと下面１７ｂと上面１６ｂを有する形状となっている。そして吐出ノズル１９は、上面１６ｂがヘッド本体部１０に密着した状態で装着され、上面１６ｂには加圧部材１１の一端部１１ｂに臨む貯留室Ｓとなる凹部を有する構成となっている。

すなわちノズル部材１７の装着面１７ａとスペーサ１６の開口部１６ａによって包囲される空間が、貯留室Ｓとなる凹部に相当する。そして吐出ノズル１９を構成するノズル部材１７の下面１７ｂには下方へ突出する突出部１８を有し、貯留室Ｓに液体５を導入する導入流路２８と凹部の底である装着面１７ａから突出部１８の下端部まで貫通して吐出口１８ａに連通する吐出流路２１を有する構成となっている。このように、下方へ突出する突出部１８を備えることにより、吐出対象部位が凹状部など狭隘部を含む場合にあっても、吐出口１８ａを所望の位置まで接近させることができ、より良好な状態で液体５の塗布を行うことができる。

なお本実施の形態においては、ノズル部材１７とは別部材であるスペーサ１６を介してノズル部材１７を装着面９ｂに装着する構成の吐出ノズル１９の例を示したが、同様の機能を有する吐出ノズルとして、ノズル部材１７とスペーサ１６とを同一部材とした構成を用いてもよい。この場合には、ノズル部材１７とスペーサ１６とを同一部材とした吐出ノズルの上面に、貯留室Ｓとなる凹部が形成される。

ここで突出部１８に設けられた温度制御手段の構成および機能について説明する。突出部１８の外周部は筒状部材２２によって覆われており、筒状部材２２に上下方向（突出部１８の突出方向）に設けられた切欠き部２２ａには、温度センサ２３および第２加熱部２４が装着されている。すなわち突出部１８には突出部１８の温度を検出する温度センサ２３が設けられている。このように筒状部材２２に設けられた切欠き部２２ａに温度センサ２３および第２加熱部２４を装着する構成とすることにより、吐出ノズル１９における液吐出用の突出部分の外形サイズを極力小さくして、より狭い狭隘部を液吐出対象とすることが可能となっている。

液体吐出装置１は温度制御部３０を備えており、温度制御部３０は温度センサ２３で検出した突出部１８の温度に基づいて第２加熱部２４を制御する。これにより、吐出ノズル１９から吐出される液体５の温度を所定の温度に調節することが可能となっている。ここで温度センサ２３は第２加熱部２４よりも突出部１８の先端側に装着されており、吐出口１８ａから吐出される液体５の温度をより正確に検出することができるようになっている。なお本実施の形態においては、筒状部材２２の材質として突出部１８を構成する材質よりも熱伝導性に優れた材質を用いるようにしている。これにより、吐出される液体５の温度調節をより高精度で行うことができる。

液体吐出装置１による液体５の吐出に際しては、まず液体供給部２から液送管７および導入流路２８を介して貯留室Ｓ内に液体５を供給する。次いでアクチュエータ制御部１４によってアクチュエータ１２を充電し、環状バネ１３による付勢力に抗して加圧部材１１を所定のストロークだけ伸張させる。これにより貯留室Ｓの容積が変化して、吐出流路２１を介して突出部１８の下端部の吐出口１８ａから液体５が吐出される。この液吐出において、吐出ノズル１９には突出部１８が設けられていることから、吐出対象部位に障害物の隙間や凹状部の底などの狭隘部が含まれる場合にあっても、突出部１８の下端部の吐出口１８ａを所望の位置まで接近させて、適正な塗布条件で液体５を塗布することができる。

そして吐出後にはアクチュエータ１２を放電することによりアクチュエータ１２の伸張を元に戻し、環状バネ１３の付勢力により加圧部材１１が押し上げられて次回の液吐出が可能な状態となる。すなわちアクチュエータ１２、環状バネ１３、アクチュエータ制御部１４は、加圧部材１１を往復移動させて貯留室Ｓの容積を変化させることにより、吐出流路２１から液体５を吐出させる駆動部１５となっている。

この液体吐出において、吐出ノズル装着部９は第１加熱部２０によって予め所定温度まで加熱された状態にある。これにより、貯留室Ｓ内に供給された液体５は吐出ノズル装着部９から加圧部材１１およびスペーサ１６を介して伝達された熱によって加熱される。さらに突出部１８は、先端側に装着された温度センサ２３で検出した突出部１８の温度に基づいて制御される第２加熱部２４によって加熱される。これにより、液体５は予め設定された適正な温度に温度調節された状態で吐出口１８ａから吐出される。したがって、吐出対象の液体５が高粘度液体など適正な吐出に際して温度調節を要する種類のものであっても、突出部１８を備えた構成の吐出ノズル１９によって安定して液滴を塗布することができる。

図３は、吐出ノズル装着部９の装着面９ｂに組み付けられる部品を分解した斜視図を示している。すなわち、これらの部品を組み付ける際には、吐出ノズル装着部９の装着面９ｂから突出した加圧部材１１の一端部１１ｂに、第１のパッキン２５Ａを装着する。次いで、第２ガスケット２６Ｂ、スペーサ１６、第１ガスケット２６Ａおよびノズル部材１７を重ねて、ノズル部材１７の下面１７ｂに設けられた締結孔１７ｄに締結ボルト２９を挿通させて、装着面９ｂに形成されたねじ孔９ｅに螺合させてねじ締結する。これにより図４に示すように、吐出ノズル装着部９の装着面９ｂには、スペーサ１６、下面１７ｂに突出部１８を有するノズル部材１７を重ねた吐出ノズル１９（図１、図２参照）が、締結ボルト２９によりねじ締結された状態となる。

上記説明したように、本実施の形態では、ヘッド本体部１０を構成する吐出ノズル装着部９に往復移動可能に装着され、その一端部１１ｂが吐出ノズル装着部９から往復移動方向に突出した加圧部材１１と、側面と下面と上面を有して吐出ノズル装着部９に着脱自在であり、上面が吐出ノズル装着部９に密着した状態で装着され、上面には加圧部材１１の一端部１１ｂに臨む貯留室Ｓとなる凹部を有し、下面には下方へ突出する突出部１８を有し、貯留室Ｓに液体を導入する導入流路２８と凹部の底から突出部１８の下端部に貫通した吐出流路２１を有する吐出ノズル１９とを備え、貯留室Ｓの液体５を加圧することにより液体５を吐出する構成の液体吐出装置１において、吐出ノズル装着部９を加熱する第１加熱部２０と、突出部１８を加熱する第２加熱部２４とを備えた構成となっている。

これにより、液体５の吐出に際して、吐出ノズル装着部９を第１加熱部２０によって加熱し、さらに突出部１８を第２加熱部２４によって加熱して、液体５を適正な温度に温度調節することができる。したがって、吐出対象部位が狭隘部を含む場合にあっても、適正に温度調整された液体５を良好な状態で吐出することができる。

本発明の液体吐出装置は、吐出対象部位が狭隘部を含む場合にあっても、適正に温度調整された液体を良好な状態で吐出することができるという効果を有し、貯留室の液体を加圧することにより液体を吐出する分野において有用である。

１ 液体吐出装置
２ 液体供給部
３ 吐出ヘッド
４ タンク
５ 液体
８ ベース部
９ 吐出ノズル装着部
９ｃ 開口部
１０ ヘッド本体部
１１ 加圧部材
１１ｂ 一端部
１２ アクチュエータ
１３ 環状バネ
１４ アクチュエータ制御部
１５ 駆動部
１６ スペーサ
１７ ノズル部材
１８ 突出部
１９ 吐出ノズル
２０ 第１加熱部
２１ 吐出流路
２２ 筒状部材
２３ 温度センサ
２４ 第２加熱部
２７ａ 入口部
２８ 導入流路
２８ａ 出口部
Ｓ 貯留室

Claims (5)

1. 液体を加圧することにより液体を吐出する液体吐出装置であって、
   ヘッド本体部と、
   前記ヘッド本体部に往復移動可能に装着され、その一端部が前記ヘッド本体部から露出している加圧部材と、
   前記ヘッド本体部に着脱自在であり、側面と下面と上面を有し、前記上面が前記ヘッド本体部に密着した状態で装着され、前記上面には前記加圧部材の一端部に臨む貯留室となる凹部を有し、前記下面には下方へ突出する突出部を有し、前記貯留室に液体を導入する導入流路と前記凹部の底から前記突出部の下端部に貫通した吐出流路を有する吐出ノズルと、
   前記加圧部材を往復移動させて前記貯留室の容積を変化させることにより前記吐出流路から液体を吐出させる駆動部と、
   前記ヘッド本体部を加熱する第１加熱部と、
   前記突出部を加熱する第２加熱部と、を備えた液体吐出装置。
2. 前記突出部にこの突出部の温度を検出する温度センサが設けられ、
   前記温度センサで検出した前記突出部の温度に基づいて前記第２加熱部を制御する温度制御部を備えた、液体吐出装置。
3. 前記温度センサは前記第２加熱部よりも前記突出部の先端側に装着されている、請求項２記載の液体吐出装置。
4. 前記突出部の外周部に、前記突出部の突出方向に延びた切欠き部を有する筒状部材を備え、前記切欠き部に前記第２加熱部を装着した、請求項１から３のいずれかに記載の液体吐出装置。
5. 前記筒状部材は前記突出部よりも熱伝導性に優れている、請求項４記載の液体吐出装置。

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