JP5661186B2 - 工具無しで分解組立可能な低吐出量用液体材料噴射バルブ - Google Patents

工具無しで分解組立可能な低吐出量用液体材料噴射バルブ Download PDF

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Description

本発明は、半導体シリコンチップ、ガラス基板、各種樹脂基板、及び金属部材等の被塗布物に対し、液状フォトレジスト剤、表面保護膜や機能性塗布剤等の液体材料、特に粒状物質が入った液体材料（以下フィラー入り液体材料という）を極微細に霧化させて、薄い成膜を形成するための低吐出量用液体材料噴射バルブに関する。
半導体シリコンチップやガラス基板及び各種部材に、導電ペースト含有溶融剤や、蛍光体材料含有の液体材料を成膜する場合、ディスペンサーによる成膜や、スクリーン印刷による成膜等の塗布技術が既に利用されている。
フィラー入り液体材料は、高粘度液体材料でないとフィラーの沈降や凝集がおきてしまうため、希釈溶剤等を混入させ低粘度にしてのスプレーや、ディスペンサー及びその他の塗布工法での薄膜塗布が不可能であった。
そのためそれらの材料は、フィラーの沈降防止のため、高粘度の液体材料に含有させて塗布することになる。この高粘度材料ではスプレーは、低吐出量の安定霧化が不可能なため、フィラーが沈降しない５００ＣＰＳ以上の高粘度域の材料を、例えばディスペンサーや、スクリーン印刷方式で、チップが搭載された５ｍｍ角サイズ〜１０ｍｍ角サイズのＬＥＤデバイスなどの表面全体に塗布する方法がとられる。
その場合、混合撹拌にはバブルの発生がないように真空脱泡しながら混合撹拌する必要がある。さらに塗布する際にも均等にフィラー材が成膜面に均一に分散積層されていなければならないため、吐出量管理、粘度管理等に費用がかさみ、また生産外での塗布機器の接液部の分解洗浄など多大なメンテナンス費用、稼働時間外の浪費が必要であった。
例えば蛍光体は、ＧａＮまたはＩｎＧａＮの半導体で出来た２ｍｍ角サイズ〜３ｍｍ角サイズ相当のＬＥＤチップの表面上に直接、接触させたほうが発光効率面では良いため、蛍光体粉末を溶剤などに混合させ、半導体チップ面に薄く直接塗布し、その後溶剤を蒸発させるのが望ましい。蛍光体粉末を溶剤又は一部絶縁材料も含んだ溶剤などに混合させた低粘度塗布材料を、沈降、凝集させずに撹拌させながら塗布する吐出バルブが考えられるが、スプレーガン自身で十分な撹拌をしながらスプレー出来る機器としては構造的に不可能である。そのため撹拌効果が得られる方法として低粘度液体を循環させる方法があるが、スプレーを制御する吐出ノズルとニードルの近くに循環回路を用意することも構造面で不可能であった。
そこで、超音波霧化やエアブラシスプレイ方式で超微粒子形成するレベルと同等以上の液体や溶融体の微粒子を形成させ、所望される量の少量又は微量の液体の供給調整を容易かつ確実に行うことができ、また、被塗物に効率的に塗布付着することができ、半導体シリコンウェーハやガラス基板及び各種透明部材等の被塗物に、液状フォトレジスト剤や表面保護膜及び機能性塗布剤等の液体又は溶融体をスプレイ塗布で均一に薄く成膜する少量液体の噴霧装置が提案されている（特許文献１）。
しかしながら、上述したような少量液体の噴霧装置は、フィラー入り液体材料を扱うため、目詰まりがし易く、一旦目詰まりが発生した場合、部品点数が多いため、分解して清掃や洗浄などのメンテナンス作業を行うのが大変であった。
また、上述したような少量液体の噴霧装置は、産業用ロボットアームに取り付けて使用することが多いため、分解して清掃や洗浄などのメンテナンス作業を行うのはさらに大変であった。
このように、従来２流体式エアスプレーバルブやエアブラシ型スプレーバルブにおいて、特に溶融液体を霧化微粒子に発生させるために圧縮エアを用いて遠隔動作させて断続動作での円形状パターンや連続的動作での線状パターンを形成する自動スプレーガンと呼ばれる自動噴射するバルブ（以下自動ガンと呼ぶ）は、機密性、機械的強度を保持するために幾種類かの締付ねじを使用し固定組付されていた。そのため塗布液の接液部の清掃をするためには固定用締付ねじをはずすことに時間を要し、さらに締付ねじ等の繰り返し動作による消耗劣化や、部品点数の多さによる部品紛失も生じるなどで保守性、コスト面等で難点があった。
特開２００９−２８７０１
本発明は、上記した従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、工具無しで容易に分解組立が可能であり、清掃や洗浄などのメンテナンス作業のし易い低吐出量用液体材料噴射バルブを提供することを目的とする。
本発明者は、このような問題を解決するために鋭意検討した結果、エアスプレーでも特殊なスプレー方式であるエアブラシと呼ばれるスプレー方式に、ドライバーやレンチなどの工具を使わずにワンタッチで分解、組立が出来る低吐出量用液体材料噴射バルブとすることによって、上記課題を解決することを見出し、本発明を完成させた。
上記課題を解決するために、本発明の工具無しで分解組立可能な低吐出量用液体材料噴射バルブは、ピストン体を上下動可能に内装してなるシリンダ部と、前記シリンダ部の基端側に嵌着せしめられ、前記ピストン体を上下動せしめるためのマイクロアジャストメント機構を有するアジャスタ部と、前記シリンダ部の先端側に嵌着せしめられ、液体材料源からの液体材料を流入せしめる液体材料流入部と圧縮空気源からの圧縮空気を流入せしめるエアー流入部とを有するフルイドボディ部と、前記フルイドボディ部に連通して取り付けられ、開口部を有する吐出ノズルと、前記ピストン体の軸心に嵌挿せしめられ、先端が前記吐出ノズルの開口部まで到達するニードル体と、を備えた液体材料噴射バルブ本体と、前記アジャスタ部とフルイドボディ部がシリンダ部から外れるのを防止するため、アジャスタ部とフルイドボディ部とを固定するための抑え部材と、を含んでなり、前記アジャスタ部と前記フルイドボディ部とが円環状の外周を有し、前記円環状の外周に凹部を設けるとともに、前記抑え部材が前記凹部に係着する係着部材を有し、前記係着部材を前記凹部に係着せしめることで、前記液体材料噴射バルブ本体が前記抑え部材に嵌着支持されることを特徴とする。
本明細書において、前記低吐出量とは、毎分０．１ｃｃ〜５ｃｃ程度の吐出量をいう。
上記のように構成することで、工具無しで容易に分解組立をすることができるので、清掃や洗浄などのメンテナンス作業がし易いという利点がある。
さらに、前記抑え部材が、ベース部と、前記ベース部に下端部が回動自在に支持される第一及び第二Ｕ字状係着部材と、を有し、前記第一及び第二Ｕ字状係着部材の下端部の隙間に前記液体材料噴射バルブ本体を挿入して前記第一及び第二Ｕ字状係着部材の下端部を前記フルイドボディ部の円環状の外周の凹部に係着し、前記第一及び第二Ｕ字状係着部材の上端部を前記アジャスタ部の円環状の外周の凹部に係着せしめることにより、前記液体材料噴射バルブ本体を抑え部材に嵌着支持せしめる構成とするのが好ましい。
さらにまた、前記フルイドボディ部に液体材料排出部を設け、前記液体材料流入部と前記液体材料排出部とを連通せしめ、前記液体材料流入部から流入した液体材料の余剰分が前記液体材料排出部から排出せしめられ、前記液体材料源へと戻すことで、液体材料が循環供給されるようにしてなる構成とすることもできる。
また、前記液体材料が、フィラー入り液体材料であり、前記フィラー入り液体材料を噴射するための低吐出量用液体材料噴射バルブであって、前記ニードル体が先端先細状とされ、前記吐出ノズルが前記ニードル体の先端の傾斜に対応する当接面を有する当接環状シート体をその先端に備え、前記ニードル体の先端が前記吐出ノズル先端から突出可能とされてなり、前記ニードル体の引き代を調節することにより、前記フィラー入り液体材料の吐出量を調整可能としてなるようにするのが好適である。かかる構成は、特にフィラーサイズの平均粒径が８〜１０μｍ前後であり最大粒径が３０μｍの場合に特に好適に用いられる。また、この場合、前記ニードル体の先端角度が５°〜３０°であるのが好適である。なお、フィラーの粒度分布については、動的光散乱式粒子径分布測定装置などを用いて動的光散乱法によって測定することができる。
前記液体材料が、フィラー入り液体材料であり、前記フィラー入り液体材料を噴射するための低吐出量用液体材料噴射バルブであって、前記ニードル体が先端先細状とされ、前記吐出ノズルが、前記ニードル体の先端の傾斜に対応する当接部を有する当接環状リング体を備え、前記ニードル体の先端が前記吐出ノズル先端から突出不能とされてなり、前記ニードル体の引き代を調節することにより、前記フィラー入り液体材料の吐出量を調整可能としてなる構成とすることもできる。かかる構成は、特にフィラーサイズの平均粒径が２０〜３０μｍ前後であり最大粒径が８０μｍの場合に特に好適に用いられる。また、この場合、前記ニードル体の先端角度が４５°〜１２０°であるのが好適である。
前記吐出ノズルの開口部の下方に、圧縮空気の流路を規制するためのエアーキャップが設けられ、前記液体材料が吐出される際に霧状のエアーの流れが形成されてなるようにするのが好ましい。
前記霧状のエアーの流れは、前記エアーキャップの内壁面に形成された内壁流路によって発生せしめられるのが好適である。
そして、前記内壁流路が、５つ以上形成された溝であり、前記溝が、前記エアーキャップの出口開口部に向かって集束せしめられてなり、前記出口開口部には、前記溝に対応した切り込みが形成されてなるのが好適である。
また、前記霧状のエアーの流れは、前記エアーキャップの出口開口部の周囲に形成された周囲流路によって発生せしめられるようにしてもよい。
さらに、前記エアーキャップが、内側キャップと外側キャップとを備え、前記内側キャップの外周面に外周流路が放射状に形成され、前記外周流路が前記出口開口部に向かって集束せしめられてなるようにしてもよい。
前記霧状のエアーが旋回しながら前記エアーキャップの出口開口部からの液体材料と混ざり合って噴出せしめられるのがさらに好適である。
本発明の低吐出量用液体材料噴射バルブを用いることで、半導体シリコンチップ、ガラス基板、各種樹脂基板、及び金属部材等の被塗布物に対し、液状フォトレジスト剤、表面保護膜や機能性塗布剤等の液体材料、特に粒状物質が入ったフィラー入り液体材料を極微細に霧化させて、薄い成膜を形成することができる。
例えばＬＥＤを利用した白色照明技術においても、ＧａＮまたはＩｎＧａＮチップを実装したＬＥＤデバイスに対して、沈降しやすいＹＡＧ蛍光体含有液体材料を液体循環しながら塗布することで白色ＬＥＤを製作することができ、照明効率のアップ、品質改善及び生産性の向上に大きく貢献する。
このようなフィラー入り液体材料を塗布する際、液体材料噴射スプレーバルブの動作終了後には、接液回路部分を洗浄液による押し出し洗浄することが、詰まり防止のために必要であり、さらに接液部を分解して、接液部の凹部箇所を念入りに清掃する必要がある。本発明の低吐出量用液体材料噴射バルブでは、その清掃を工具無しで容易に短時間で分解、組付けが出来ることにより、塗布作業以外のメンテナンスの低減とスループット向上に役立つという利点がある。
本発明の工具無しで分解組立可能な低吐出量用液体材料噴射バルブによれば、工具無しで容易に分解組立が可能であり、清掃や洗浄などのメンテナンス作業のし易い低吐出量用液体材料噴射バルブを提供することができるという著大な効果を奏する。
また、本発明の工具無しで分解組立可能な低吐出量用液体材料噴射バルブによれば、部品点数を少なくして各部品の組立に必要とする固定用ねじを極力無くし、人間の手作業によってワンタッチで分解組立が出来るという効果がある。
さらに本発明の工具無しで分解組立可能な低吐出量用液体材料噴射バルブによれば、半導体シリコンチップやガラス基板及び各種部材へ、特に導電ペースト含有溶融剤や、ＬＥＤを形成する際に使用する蛍光体を含有した絶縁性液体材料などを、スプレー塗布で均一に薄く直径１０ｍｍ以下、特に２ｍｍ〜９ｍｍ程度の円形状パターンや１０ｍｍ幅以下、特に１ｍｍ〜９ｍｍ程度の線状パターンの成膜を形成することができる。
本発明の工具無しで分解組立可能な低吐出量用液体材料噴射バルブの一つの実施の形態を示す斜視図である。 本発明の工具無しで分解組立可能な低吐出量用液体材料噴射バルブの一つの実施の形態を示す分解斜視図である。 図１に示した工具無しで分解組立可能な低吐出量用液体材料噴射バルブの分解組立説明図である。 図１に示した工具無しで分解組立可能な低吐出量用液体材料噴射バルブの分解組立説明図である。 図１に示した低吐出量用液体材料噴射バルブの抑え部材を除いた断面図である。 バルブ動作を示すブロック図である。 本発明の工具無しで分解組立可能な低吐出量用液体材料噴射バルブを用いた使用状態概略図である。 液体材料を塗布した後の測定結果を示すグラフであり、塗布幅と膜厚の関係を示すグラフである。 本発明の工具無しで分解組立可能な低吐出量用液体材料噴射バルブの別の実施の形態を示す断面図であって、抑え部材を除いた断面図である。 本発明の低吐出量用液体材料噴射バルブに用いられるエアーキャップの一つの実施の形態を正面側からみた斜視図である。 本発明の低吐出量用液体材料噴射バルブに用いられるエアーキャップの一つの実施の形態を裏面側からみた斜視図である。 本発明の低吐出量用液体材料噴射バルブに用いられるエアーキャップの別の実施の形態を示す平面図である。 本発明の低吐出量用液体材料噴射バルブに用いられるエアーキャップのさらに別の実施の形態を示す平面図である。 本発明の低吐出量用液体材料噴射バルブに用いられるエアーキャップの他の実施の形態を示す平面図である。 本発明の低吐出量用液体材料噴射バルブに用いられるエアーキャップのさらに他の実施の形態を示す斜視図であって、内側キャップを示す。 図１５に示したエアーキャップの内側キャップに外側キャップを取り付けた状態を示す斜視図である。
以下に本発明の実施の形態を説明するが、これら実施の形態は例示的に示されるもので、本発明の技術思想から逸脱しない限り種々の変形が可能なことはいうまでもない。
図において、符号１０は本発明の工具無しで分解組立可能な低吐出量用液体材料噴射バルブの一つの実施の形態を示す。
低吐出量用液体材料噴射バルブ１０は、図１及び図２によく示される如く、ピストン体１２を上下動可能に内装してなるシリンダ部１４と、前記シリンダ部１４の基端側に嵌着せしめられ、前記ピストン体１２を上下動せしめるためのマイクロアジャストメント機構を有するアジャスタ部１６と、前記シリンダ部１４の先端側に嵌着せしめられ、液体材料源からの液体材料を流入せしめる液体材料流入部１８と圧縮空気源からの圧縮空気を流入せしめるエアー流入部２０とを有するフルイドボディ部２２と、前記フルイドボディ部２２に連通して取り付けられ、開口部７７を有する吐出ノズル７４と、前記ピストン体１２の軸心に嵌挿せしめられ、先端が前記吐出ノズル７４の開口部７７まで到達するニードル体２６と、を備えた液体材料噴射バルブ本体２８と、前記アジャスタ部１６とフルイドボディ部２２がシリンダ部１４から外れるのを防止するため、アジャスタ部１６とフルイドボディ部２２とを固定するための抑え部材３０と、を含む構成とされている。
前記アジャスタ部１６は、図２によく示される如く、アジャストリング３２に嵌挿されるアジャストスクリュー３４と、前記アジャストスクリュー３４をＯリング３６を介して受け入れるアッパーボディ部３８と、を備えており、マイクロアジャストメント機構によってマイクロアジャストが可能とされている。
前記アジャスタ部１６の下端部にある前記アッパーボディ部３８は円環状の外周４０を有しており、前記円環状の外周４０には凹部４２が設けられている。なお、符号４４は、組み付けを強固にするためのインターロックリングである。
シリンダ部１４は、図２によく示される如く、ニードル体２６を保持するためのニードルリテイナー４６と、スプリング４８が外挿せしめられるピストン体１２と、Ｏ大リング５０が取り付けられ、前記ピストン体１２が収容されるシリンダ体５２と、前記シリンダ体５２に螺着又は嵌着せしめられ、エアーを前記ピストン体１２の下部に供給し、前記ピストン体１２を上方へ付勢するためのミドルボディ部５４と、を有している。
前記ミドルボディ部５４は、中央部に開口部５３を有しており、ニードル体２６は、ニードルリテイナー４６を介してピストン体１２の軸心へと挿通され、Ｏ小リング５６を介してミドルボディ部５４へと挿通される。
前記ミドルボディ部５４には、圧縮空気の入口継手５８が取り付けられており、圧縮空気供給源からの圧縮空気によって、ピストン体１２は上方に付勢される。このようにして、圧縮空気の供給量を調節することで、ピストン体１２が上下動可能とされている。
前記シリンダ部１４の先端側である前記ミドルボディ部５４の下端部には、フルイドボディ部２２が嵌着せしめられる。前記フルイドボディ部２２の側面には、液体材料の戻り菅を接続するための入口継手６０が取り付けられるほか、前記液体材料流入部１８には、シールリング６２、締付ナット６４を介して、液循環用継手６６が螺着され、前記液循環用継手６６には嵌着されたＲアダプタ６８を介して、塗布する液体材料を収容するための液容器７０が取り付けられる。
また、フルイドボディ部２２には液体材料排出部９２を設け、液体材料流入部１８と液体材料排出部９２とは流路９４によって連通せしめられており、液体材料流入部１８から流入した液体材料の余剰分が液体材料排出部９２から排出せしめられ、液体材料源へと戻されることで、液体材料が循環供給されるように構成されている。
また、前記フルイドボディ部２２の側面に設けられたエアー流入部２０には、圧縮空気のためのエア継手７２が取り付けられており、圧縮空気供給源から圧縮空気が供給される。
前記フルイドボディ部２２の下面中央には、中央にニードル体２６が挿通され、前記液体材料がエアーとともに吐出される吐出ノズル７４及びニードル体２６をカバーするニードルカバー２４、そして圧縮空気の流路を規制するためのエアーキャップ７８がそれぞれ螺着せしめられる。
前記抑え部材３０は、ベース部８０と、前記ベース部８０に下端部が回動自在に支持される第一Ｕ字状係着部材８２及び第二Ｕ字状係着部材８４と、を有し、前記第一Ｕ字状係着部材８２及び第二Ｕ字状係着部材８４の下端部の隙間８６に前記液体材料噴射バルブ本体２８を挿入して前記第一Ｕ字状係着部材８２及び第二Ｕ字状係着部材８４の下端部を前記フルイドボディ部２２の円環状の外周の凹部８８に係着し、前記第一Ｕ字状係着部材８２及び第二Ｕ字状係着部材８４の上端部を前記アジャスタ部１６の円環状の外周の凹部４２に係着せしめることにより、前記液体材料噴射バルブ本体２８が抑え部材３０に嵌着支持せしめられる。なお、抑え部材３０は、取付用ボルト９０によって、所望の場所に取り付けられる。
次に、上述した本発明の低吐出量用液体材料噴射バルブ１０の組立て例を図３及び図４に示す。
吐出ノズル７４やニードルカバー２４とエアーキャップ７８がねじ込まれたフルイドボディ部２２をミドルボディ部５４と嵌着して組み合わせて、抑え部材３０の第一Ｕ字状係着部材８２及び第二Ｕ字状係着部材８４の下端部の隙間８６に挿入して前記第一Ｕ字状係着部材８２及び第二Ｕ字状係着部材８４の下端部を前記フルイドボディ部２２の円環状の外周の凹部８８に係着し、固定する（図３（ａ）及び（ｂ））。
そして、ピストン体１２及びスプリング４８をシリンダ体５２に挿入してミドルボディ部５４と嵌着して組付け、続けてアッパーボディ部３８を嵌着して組付ける（図３（ｃ）〜（ｅ））。
次に、抑え部材３０の第一Ｕ字状係着部材８２及び第二Ｕ字状係着部材８４の上端部をアジャスタ部１６の円環状の外周の凹部４２に係着せしめる（図３（ｆ）及び（ｇ））。
ニードル体２６をニードルリテイナー４６によりピストン体１２に固定した後、ピストン体１２を上下動させて液体材料の液量調整を行うためのアジャスタ部１６をシリンダ部１４にねじ込みして組付ける（図３（ｈ）〜（ｋ））。
このように、嵌着又は螺着することによりすべての部品を組み付けることができ、また、部品点数も少ないため組立が容易であり、一連の組立作業が２分以内で完了する。
当然、分解も組付けと逆の順序のプロセスにて、作業することで進められる。分解作業時間も組付け時間の半分の時間（およそ１分程度）で終えることが可能となった。
また、図示したフルイドボディ部２２は、循環タイプのものを示した。吐出ノズル７４の手前のフルイドボディ部２２に入口継手６０を介して細い循環回路を接続させることで、フィラー入り液体材料の沈降防止効果が図られている。エアブラシは、よくプラスチック模型部品や、小型商品を塗装する時に使用する小型スプレー手持ちバルブとして利用されている方式である。
その吐出ノズル７４の開口部直径は０．５ｍｍ以下で、塗料の噴出制御に使用されるニードル体２６は針形状を有しており、針形状のニードル体２６に沿って塗液（液体材料）が流れ出す時に、まわりの圧縮空気のエゼクター効果により霧化する（図５（ａ）及び図５（ｂ）など参照）。
液体材料の吐出量は、手作業で行うニードル体２６の引き加減により可能で、定量的な制御調整には、かなりの熟練を要し、塗布した霧化パターンの幅は、吐出ノズル７４先端と被塗面間との距離が２０〜４０ｍｍ前後の場合で１０ｍｍ前後と狭い。
しかし、吐出量としては毎分１ｃｃ以下に絞ることができ、吐出ノズル７４の先端を１０ｍｍ前後まで被塗面に近づけても、１０μｍ以下の液体微細粒子の形成も可能であり、塗着効率は吐出ノズル７４が近いため８０％以上の高効率で被塗物に塗装することが可能である。
本発明では、上記した手塗り作業用エアブラシの方式を自動塗布ノズル機構に利用し、またその吐出ノズル７４の手前に細くて小さい循環回路を追加して、例えば沈降しやすいフィラー入り液体材料を均一スプレー塗布することに成功した。
例えば、粘度５０ＣＰＳ 以下の希釈溶剤が含有された樹脂に、体積比で約３０％前後に混合させて作られた低粘度液体材料でも、塗着効率を下げずに直径１０ｍｍ以下の円形状パターンや１０ｍｍ幅以下の線状パターンの成膜をも可能となる。
また、本発明の低吐出量用液体材料噴射バルブ１０では、直径０．５ｍｍ穴径以下の吐出ノズル７４に対し、液体材料吐出を制御する機構としての役割であるニードル体２６の先端部が角度１０°以下の鋭角な構造を有しており、吐出ノズル７４の出口穴のニードルカバー２４の中心穴にまで突き出させ、液体材料を吐出させる際、ニードル体２６の引き代としての開度を１０μｍ単位で調整可能な構造にしてエアー霧化をするようにしている。
このように、１０μｍ単位でニードル体２６の引き代が調整可能なアジャストスクリュー３４を取付ける事によりバルブ開閉毎の吐出量の再現性が確保され、安定吐出が得られる。
液体材料の吐出は、極細のニードル体２６の先端部に沿って液体材料がにじみ出るとき、その周囲の０．２ＭＰａ以下の圧縮空気流により負圧効果で液体材料が霧化されて、穴径０．５ｍｍ以下の吐出ノズル７４から噴出され、口径２．０ｍｍ以下のニードルカバー２４から圧縮圧０．２Ｍｐａ以下の旋回型空気流により衝突拡散によってさらなる液体材料の微粒化促進と霧化パターン領域を拡散出来るようにもした。
また、図５の例では、ニードル体２６の先端は先細状とされ、先端角度θ１は５°とされており、吐出ノズル７４は、ニードル体２６の先端角度θ１に対応する当接面を有する当接環状シート体７５をその先端に備えてなり、前記ニードル体２６の先端が前記吐出ノズル７４の先端から突出可能とされてなり、前記ニードル体２６の引き代を調節することにより、フィラー入り液体材料の吐出量を調整可能としてなる（図５（ｃ）及び図５（ｄ））。かかる構成は、液体材料がフィラー入り液体材料であり、フィラーサイズが小さい場合、とりわけフィラーサイズの平均粒径が８〜１０μｍ前後であり最大粒径が３０μｍの場合に特に好適に用いられる。
図６に示すように、低吐出量用液体材料噴射バルブ１０は、電磁スターラー９６により常に撹拌遊動されたフィラー入り液体材料が入った液体材料源である液体材料タンク９８から、貯蔵された液体材料を液体材料定量供給ポンプ１００により定量供給されるための液体材料供給管１０２を有し、常に液体材料を液体材料タンク９８に戻すための液体材料戻り管１０４が用意され、低吐出量用液体材料噴射バルブ１０の動作に関係なく常に液体材料は液体材料タンク９８に戻される。液体材料供給管１０２は、液容器７０に接続されており、液体材料戻り管１０４は入口継手６０を介して液体材料排出部９２に接続されている。
低吐出量用液体材料噴射バルブ１０で吐出する際の吐出圧力は、液体材料定量供給ポンプ１００の圧力に液体材料戻り配管の抵抗圧力も加わった圧力になる。更に、低吐出量用液体材料噴射バルブ１０のミドルボディ部５４には、入口継手５８を介してバルブ動作用圧縮空気供給配管１０６が接続され、且つフルイドボディ部２２には、エア継手７２を介して霧化用圧縮空気供給配管１０８が接続され、それぞれの空気調圧器にて圧縮空気圧力が調整可能となっている。
それぞれの電磁弁の動作順序としては、例えば、通常霧化用電磁弁では、動作開始後約１００ｍｓ後にバルブ動作用電磁弁が作動開始され、吐出を終える場合はバルブ動作用電磁弁を先に作動終了させ、約５０ｍｓ後に霧化用電磁弁を動作終了するという順序が、液体材料の最適霧化に適している。
低吐出量用液体材料噴射バルブ１０は、バルブ動作用電磁弁が動作することにより、バルブ動作用圧縮空気供給配管１０６からピストン体１２が挿入されたシリンダ体５２の中に圧縮空気が流れ、ピストン体１２をアジャストスクリュー３４側に動作せしめ、ピストン体１２と連結されているニードル体２６の後端部がアジャストスクリュー３４に突き当てられてニードル体２６のストロークが定位置で停止される。
そして、ニードル体２６の先端部が、吐出ノズル７４から離れフルイドボディ部２２内の液体材料供給部１１０にある液体材料が、液体材料定量供給ポンプ１００の圧送圧力により、液体材料の沈降防止のために管内液体材料流速を秒速３０００ｍｍ〜６０００ｍｍに設定可能なように、フルイドボディ部２２内の液体材料供給部１１０の流路７３は直径１．５ｍｍ以下の細管にされており、吐出ノズル７４内部からニードル体２６の先端部表面に押出されると同時に、バルブの霧化用圧縮空気供給配管１０８から流れ出る霧化用圧縮空気のエゼクター効果により、ニードル体２６の先端部表面の液体材料は、図７に示すように、エアーキャップ７８の中心出口へ霧化用圧縮空気流１１２とともに霧化されて霧化パターンが形成される。
このようにして、図７に示すように、ＬＥＤデバイス１１４内部の特にＬＥＤ チップ１１６に付着される。塗布されない液体材料は、直径１．０ｍｍ前後の細管で作られた液体材料戻り管１０４に入り液体材料タンク９８に戻る。
霧化された粒子は、ＬＥＤ デバイス１１４内部に設けてあるＬＥＤ チップ１１６に付着することはもちろんのこと、その周囲に構成されている接続用細線ワイヤーやリフレクターと呼ばれる反射板等にスプレーの端部のオーバースプレー分が薄く付着される。この成膜範囲は霧化用圧縮空気供給圧力と霧化パターン用圧縮空気供給圧力（又は流量）によって調整が可能である。
霧化パターン径を狭くしたい場合は霧化パターン用圧縮空気供給圧力（又は流量）を少なくし、低吐出量用液体材料噴射バルブ１０との被塗物間距離を狭くし、広くしたい場合は霧化パターン用圧縮空気供給圧力（又は流量）を大きくし低吐出量用液体材料噴射バルブ１０との被塗物間距離を広くする。
成膜量、すなわち吐出量の調整は、低吐出量用液体材料噴射バルブ１０の後端部に設けてあるアジャストスクリュー３４の開閉量に関係する。アジャストスクリュー３４を開くと吐出量が多くなり、閉め込むと吐出量は少なくなる。
図５によく示されるように、図示例として示した低吐出量用液体材料噴射バルブ１０は、液体材料を循環させて使用する循環タイプであり、上述したように、液体材料がフィラー入り液体材料であり、フィラーサイズが小さい場合、とりわけフィラーサイズの平均粒径が８〜１０μｍ前後であり最大粒径が３０μｍの場合に特に好適に用いられる。
一方、液体材料がフィラー入り液体材料であり、フィラーサイズが大きい場合、とりわけフィラーサイズの平均粒径が２０〜３０μｍ前後であり最大粒径が８０μｍの場合に好適に用いられる低吐出量用液体材料噴射バルブを図９に示す。
図９において、符号１１８は、低吐出量用液体材料噴射バルブの別の実施の形態を示す。低吐出量用液体材料噴射バルブ１１８は、ニードル体１２０が先端先細状とされているが、前記ニードル体１２０の先端角度が低吐出量用液体材料噴射バルブ１０のニードル体２６よりも大きくされている。図９の例では、前記ニードル体１２０の先端角度θ２が４５°の例を示した。
低吐出量用液体材料噴射バルブ１１８は、開口部１２３を有する吐出ノズル１２２が、前記ニードル体１２０の先端の傾斜に対応する当接部を有する当接環状リング体１２４（図示例ではＯリング）を備え、前記ニードル体１２０の先端が前記吐出ノズル１２２の先端から突出不能とされてなり、前記ニードル体１２０の引き代を調節することにより、フィラー入り液体材料の吐出量を調整可能としてなる（図９（ｃ）及び図９（ｄ））。
前記フルイドボディ部２２の下面中央には、中央にニードル体１２０が挿通され、前記液体材料がエアーとともに吐出される吐出ノズル１２２が取り付けられ、ニードルカバー兼エアーキャップであるカバー部材１２６が螺着せしめられている。
低吐出量用液体材料噴射バルブ１１８は、その他の構成については、上述した低吐出量用液体材料噴射バルブ１０と同様の構成であるため、再度の詳細な説明は省略する。
次に、本発明の低吐出量用液体材料噴射バルブ１０，１１８に用いられるエアーキャップ７６又はカバー部材１２６として好ましい実施の形態を示す。なお、カバー部材１２６はニードルカバー兼エアーキャップであるので、エアーキャップの作用を果たす限り、本願明細書にいうエアーキャップに含まれる。
図１０及び図１１に、本発明の低吐出量用液体材料噴射バルブ１０，１１８に用いられるエアーキャップの一つの実施の形態を示す。エアーキャップ１２８は、前記吐出ノズル７４，１２２の開口部の下方に設けられ、圧縮空気の流路を規制するためのエアーキャップであり、前記液体材料が吐出される際に前記液体材料と共に霧状のエアーの流れが形成されてなるようにされている。
図示例では、エアーキャップ１２８は、ベース部１３０と、ベース部１３０に設けられた凸部１３２と、前記凸部１３２に開穿された出口開口部１３４と、を有している。そして、図１０によく示される如く、出口開口部１３４は星形とされており、切り込み１３６が５つ形成されている。
そして、その裏面側には、図１１によく示される如く、内壁流路１３８が形成されている。この内壁流路１３８は、前記切り込み１３６と対応した溝となっており、前記エアーキャップ１２８の出口開口部１３４に向かって集束せしめられてなる。前記出口開口部１３４には、前記溝に対応した切り込み１３６とされている。図１１の例では、内壁流路１３８である溝が５つ形成されている。このため、前記液体材料が吐出される際に前記液体材料と共に、圧縮空気源からの霧化されたエアーが、内壁流路１３８を伝って、切り込み１３６から吐出されることで、前記液体材料と共に霧状のエアーの流れが形成されてなるように構成されている。そして、前記霧状のエアーが旋回しながら前記エアーキャップ１２８の出口開口部１３４からの液体材料と混ざり合って噴出せしめられる。
なお、図１０及び図１１の例では、切り込み１３６及び内壁流路１３８がそれぞれ５つ形成された星形の例を示したが、切り込み及び内壁流路が形成される限り、例えば、図１２や図１３のような形態でも適用可能である。
図１２において、エアーキャップ１４０は、ベース部１４２と、ベース部１４２に設けられた凸部１４４と、前記凸部１４４に開穿された出口開口部１４６と、を有している。そして、図１２によく示される如く、出口開口部１４６は、切り込み１４８が８つ形成されている。そして、その切り込み１４８に対応して内壁流路が形成されている。このように、内壁流路である溝が５つ以上形成され、それに対応して５つ以上の切り込みが形成されるのが好適である。
図１３において、エアーキャップ１５０は、ベース部１５２と、ベース部１５２に設けられた凸部１５４と、前記凸部１５４に開穿された出口開口部１５６と、を有している。そして、図１３によく示される如く、出口開口部１５６は、切り込み１５８が５つ形成されている。切り込み１５８は、矩形状の切り込みが放射状に拡がった形をしているが、このような形状の切り込みでも、適用可能である。そして、その切り込み１５８に対応して内壁流路が形成されている。このように、内壁流路である溝が５つ以上形成され、それに対応して５つ以上の切り込みが形成されるのが好適である。
次に、図１４に、本発明の低吐出量用液体材料噴射バルブ１０，１１８に用いられるエアーキャップの他の実施の形態を示す。
エアーキャップ１６０は、ベース部１６２と、ベース部１６２に設けられた出口開口部１６４と、出口開口部１６４の周囲に形成された複数の周囲流路１６６と、を有している。前記霧状のエアーの流れが、エアーキャップ１６０の出口開口部１６４の周囲に形成された複数の周囲流路１６６によって発生せしめられる。これにより、前記液体材料と共に霧状のエアーの流れが形成されてなるように構成されている。そして、前記霧状のエアーが旋回しながら前記エアーキャップ１６０の出口開口部１６４からの液体材料と混ざり合って噴出せしめられる。
次に、図１５及び図１６に、本発明の低吐出量用液体材料噴射バルブ１０，１１８に用いられるエアーキャップの他の実施の形態を示す。
エアーキャップ１７０は、内側キャップ１７２と外側キャップ１８４とを備え、前記内側キャップ１７２の外周面に外周流路１７４が放射状に形成され、前記外周流路１７４が内側出口開口部１７６に向かって集束せしめられている。内側キャップ１７２は、ベース部１７８と、ベース部１７８に設けられた複数の放射状凸部１８０と、その外周面に形成された外周流路１７４と、から構成されている。外側キャップ１８４は、その中央に外側出口開口部１８２を備える。そして、外側キャップ１８４を嵌合せしめることで、圧縮空気の流路が規制される。これにより、前記液体材料と共に霧状のエアーの流れが形成されてなるように構成されている。そして、前記霧状のエアーが旋回しながら前記エアーキャップ１７０の内側出口開口部１７６及び外側出口開口部１８２からの液体材料と混ざり合って噴出せしめられる。
塗布する液体材料は、低吐出量用液体材料噴射バルブのニードル体の後部から静電気を印加させることにより、スプレー後の微粒化した液体粒子サイズがさらに微細化される。上記説明した本発明に係る低吐出量用液体材料噴射バルブは、ニードル体以外の部品を、体積固有抵抗値１０１３Ω・ｃｍ以上の絶縁性部品で製作して、ニードル体の後部から、ＤＣ−１００００Ｖの直流高電圧を印加させるための高電圧被覆配線を接続させて、特にフィラー入りでない液体材料を１０６Ω・ｃｍ以下の体積固有抵抗値以下に設定させるよう極性溶剤を加え、導電率を１０ｍＳ／ｃｍ以下にすることで、静電気を有した低吐出量塗布が可能となった。液体材料の小さい液体粒子は、固形分含有量が大幅に上がるため、被塗布物に対しては付着しづらい欠点があったが、静電気力により、付着されやすくなり、塗着効率が良好になった。静電印加した場合としない場合の塗着効率の差は５〜１０％程度となった。
また、液体材料が体積固有抵抗値として１０Ω・ｃｍ以下の水性材料でも、導電率を５ｍＳ／cm以下にすることで微細粒子の飛散が抑えられた。
上記のように構成された低吐出量用液体材料噴射バルブ１０の測定実験結果を下記に説明する。
（実施例１）霧化パターンの流量分布の測定（１） 液体材料の粘度を３０ＣＰＳに設定した。重量比１のシリコーン封止剤原液（ＮＶ値１００％で粘度３０００ＣＰＳ）に対し重量比４の希釈溶剤（メチルエチルケトンとトルエンの重量比１：１の混合溶剤）を加え、重量比１のＹＡＧ蛍光体を加えて固形分比率３０％（約体積ＮＶ値１７％）で粘度３０ＣＰＳの液体材料を得た。
（２）液体材料の比重は１．３であった。
（３）液体材料定量供給ポンプ１００はチューブポンプで液圧０ ．０１ Ｍｐａ、吐出量は６０ｃｃ／分とした。
（４）吐出ノズル７４から被塗物（２００ｍｍ角サイズのフラットガラス板）までの距離は２０ｍｍとした。
（５）霧化用圧縮空気圧力を０．１Ｍｐａ〜０．２Ｍｐａにそれぞれ変化させた。
（６） 吐出時間は１００ｍｓとした。
（７） 低吐出量用液体材料噴射バルブのアジャストスクリュー３４によるニードル体２６のストローク量を１ｍｍにし、吐出量を０．００２ｍｇとした。
（８） 低吐出量用液体材料噴射バルブを固定して、直下の膜厚分布を測定実施した。結果を図８に示す。
図８中のＡ〜Ｃにおける塗布条件を下記に示す。
上記の諸条件による実験の結果は、図８に示すように、いずれも幅１０ｍｍ以内で膜厚２５μｍ以下となり、所望する良い塗布状態が得られた。
（実施例２）導電性基板への塗布性能評価
（１）被塗布材料：表面電気抵抗値１０６Ω・ｃｍ２にした導電性基板
（２）塗布した液体材料：固形分が２６．２％（容積比）の水性エマルジョンである水性液状防湿絶縁剤材料（日東シンコー（株）製）
（３）液体材料粘度：１０ｍＰａｓ
（４）液体材料導電率：２ｍＳ／ｃｍ
（５）エマルジョン粒子サイズ：０．２〜６μｍ微小球
（６）低吐出量用液体材料噴射バルブ吐出量：４．６ｃｃ／ｍｉｎ
（７）低吐出量用液体材料噴射バルブの移動速度：２００ｍｍ／秒基準
（８）１ストローク時の塗布幅：８±０．５ｍｍ（飛散ほとんどなし）
（９）低吐出量用液体材料噴射バルブと基板面との距離３０ｍｍ基準
（１０）コーティング塗り重ねピッチ：７．５ｍｍ
（１１）ニードル体の後部から印加した静電圧：ＤＣ−１００００Ｖ、短絡電流値６０μＡ
上記した条件で、液体材料を導電性基板に塗布したところ、膜厚１１〜１３μｍの平滑なコーティング面が得られた。また、塗着効率は９５％であった。
１０，１１８：工具無しで分解組立可能な低吐出量用液体材料噴射バルブ、１２：ピストン体、１４：シリンダ部、１６：アジャスタ部、１８：液体材料流入部、２０：エアー流入部、２２：フルイドボディ部、２４：ニードルカバー、２６，１２０：ニードル体、２８：液体材料噴射バルブ本体、３０：抑え部材、３２：アジャストリング、３４：アジャストスクリュー、３６：Ｏリング、３８：アッパーボディ部、４０：外周、４２，８８：凹部、４４：インターロックリング、４６：ニードルリテイナー、４８：スプリング、５０：Ｏ大リング、５２：シリンダ体、５３，７７，１２３：開口部、５４：ミドルボディ部、５６：Ｏ小リング、５８，６０：入口継手、６２：シールリング、６４：締付ナット、６６：液循環用継手、６８：Ｒアダプタ、７０：液容器、７２：：エア継手、７３：流路、７４，１２２：吐出ノズル、７５：当接環状シート体、７８，１２８，１４０，１５０，１６０，１７０：エアーキャップ、８０：ベース部、８２：第一Ｕ字状係着部材、８４：第二Ｕ字状係着部材、８６：隙間、９０：取付用ボルト、９２：液体材料排出部、９４：流路、９６：電磁スターラー、９８：液体材料タンク、１００：液体材料定量供給ポンプ、１０２：液体材料供給管、１０４：液体材料戻り管、１０６：バルブ動作用圧縮空気供給配管、１０８：霧化用圧縮空気供給配管、１１０：液体材料供給部、１１２：霧化用圧縮空気流、１１４：デバイス、１１６：チップ、１２４：当接環状リング体、１２６：カバー部材、１３０，１４２，１５２，１６２，１７８：ベース部、１３０、１３２，１４４，１５４：凸部、１３４，１４６，１５６，１６４：出口開口部、１３６，１４８，１５８：切り込み、１３８：内壁流路、１６６：周囲流路、１７２：内側キャップ、１７４：外周流路、１７６：内側出口開口部、１８０：放射状凸部、１８２：外側出口開口部、１８４：外側キャップ。

Claims (13)

  1. ピストン体を上下動可能に内装してなるシリンダ部と、前記シリンダ部の基端側に嵌着せしめられ、前記ピストン体を上下動せしめるためのマイクロアジャストメント機構を有するアジャスタ部と、前記シリンダ部の先端側に嵌着せしめられ、液体材料源からの液体材料を流入せしめる液体材料流入部と圧縮空気源からの圧縮空気を流入せしめるエアー流入部とを有するフルイドボディ部と、前記フルイドボディ部に連通して取り付けられ、開口部を有する吐出ノズルと、前記ピストン体の軸心に嵌挿せしめられ、先端が前記吐出ノズルの開口部まで到達するニードル体と、を備えた液体材料噴射バルブ本体と、前記アジャスタ部とフルイドボディ部がシリンダ部から外れるのを防止するため、アジャスタ部とフルイドボディ部とを固定するための抑え部材と、を含んでなり、前記アジャスタ部と前記フルイドボディ部とが円環状の外周を有し、前記円環状の外周に凹部を設けるとともに、前記抑え部材が前記凹部に係着する係着部材を有し、前記係着部材を前記凹部に係着せしめることで、前記液体材料噴射バルブ本体が前記抑え部材に嵌着支持されることを特徴とする工具無しで分解組立可能な低吐出量用液体材料噴射バルブ。
  2. 前記抑え部材が、ベース部と、前記ベース部に下端部が回動自在に支持される第一及び第二Ｕ字状係着部材と、を有し、前記第一及び第二Ｕ字状係着部材の下端部の隙間に前記液体材料噴射バルブ本体を挿入して前記第一及び第二Ｕ字状係着部材の下端部を前記フルイドボディ部の円環状の外周の凹部に係着し、前記第一及び第二Ｕ字状係着部材の上端部を前記アジャスタ部の円環状の外周の凹部に係着せしめることにより、前記液体材料噴射バルブ本体を抑え部材に嵌着支持せしめるようにしたことを特徴とする請求項１記載の工具無しで分解組立可能な低吐出量用液体材料噴射バルブ。
  3. 前記フルイドボディ部に液体材料排出部を設け、前記液体材料流入部と前記液体材料排出部とを連通せしめ、前記液体材料流入部から流入した液体材料の余剰分が前記液体材料排出部から排出せしめられ、前記液体材料源へと戻すことで、前記液体材料が循環供給されるようにしてなることを特徴とする請求項１又は２記載の工具無しで分解組立可能な低吐出量用液体材料噴射バルブ。
  4. 前記液体材料が、フィラー入り液体材料であり、前記フィラー入り液体材料を噴射するための低吐出量用液体材料噴射バルブであって、前記ニードル体が先端先細状とされ、前記吐出ノズルが前記ニードル体の先端の傾斜に対応する当接面を有する当接環状シート体をその先端に備え、前記ニードル体の先端が前記吐出ノズル先端から突出可能とされてなり、前記ニードル体の引き代を調節することにより、前記フィラー入り液体材料の吐出量を調整可能としてなることを特徴とする請求項１〜３いずれか１項記載の工具無しで分解組立可能な低吐出量用液体材料噴射バルブ。
  5. 前記ニードル体の先端角度が５°〜３０°であることを特徴とする請求項４記載の工具無しで分解組立可能な低吐出量用液体材料噴射バルブ。
  6. 前記液体材料が、フィラー入り液体材料であり、前記フィラー入り液体材料を噴射するための低吐出量用液体材料噴射バルブであって、前記ニードル体が先端先細状とされ、前記吐出ノズルが、前記ニードル体の先端の傾斜に対応する当接部を有する当接リング体を備え、前記ニードル体の先端が前記吐出ノズル先端から突出不能とされてなり、前記ニードル体の引き代を調節することにより、前記フィラー入り液体材料の吐出量を調整可能としてなることを特徴とする請求項１〜３いずれか１項記載の工具無しで分解組立可能な低吐出量用液体材料噴射バルブ。
  7. 前記ニードル体の先端角度が４５°〜１２０°であることを特徴とする請求項６記載の工具無しで分解組立可能な低吐出量用液体材料噴射バルブ。
  8. 前記吐出ノズルの開口部の下方に、出口開口部を有し、圧縮空気の流路を規制するためのエアーキャップが設けられ、前記液体材料が吐出される際に霧状のエアーの流れが形成されてなることを特徴とする請求項１〜７いずれか１項記載の工具無しで分解組立可能な低吐出量用液体材料噴射バルブ。
  9. 前記霧状のエアーの流れは、前記エアーキャップの内壁面に形成された内壁流路によって発生せしめられることを特徴とする請求項８記載の工具無しで分解組立可能な低吐出量用液体材料噴射バルブ。
  10. 前記内壁流路が、５つ以上形成された溝であり、前記溝が、前記エアーキャップの出口開口部に向かって集束せしめられてなり、前記出口開口部には、前記溝に対応した切り込みが形成されてなることを特徴とする請求項９記載の工具無しで分解組立可能な低吐出量用液体材料噴射バルブ。
  11. 前記霧状のエアーの流れは、前記エアーキャップの出口開口部の周囲に形成された周囲流路によって発生せしめられることを特徴とする請求項８記載の工具無しで分解組立可能な低吐出量用液体材料噴射バルブ。
  12. 前記エアーキャップが、内側キャップと外側キャップとを備え、前記内側キャップの外周面に外周流路が放射状に形成され、前記外周流路が前記出口開口部に向かって集束せしめられてなることを特徴とする請求項８記載の工具無しで分解組立可能な低吐出量用液体材料噴射バルブ。
  13. 前記霧状のエアーが旋回しながら前記エアーキャップの出口開口部からの液体材料と混ざり合って噴出せしめられることを特徴とする請求項８〜１２いずれか１項記載の工具無しで分解組立可能な低吐出量用液体材料噴射バルブ。
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