JP5759058B1 - 微量流体流出方法および微量流体ディスペンサ - Google Patents

Abstract

【課題】ナノリットルオーダー以下の微量流体を精度良く流出可能な微量液体ディスペンサを提供すること。【解決手段】微量液体ディスペンサ１では、液体送出機構から、液体供給管を経由して、ノズル２のノズル口２１の手前まで延びる液体通路の途中、例えば、ノズル内通路２３において、ノズル口２１に向かう液体流１３ａの一部を分岐させて、ノズル内通路２３から外部に排出する液体分岐管９を備えている。ノズル口２１に向かう液体流量と、液体分岐路９を介して外部に排出される液体分岐流１３ｂの分岐流量との割合を、流量調整弁１０ａによって調整することで、ノズル口２１から微量液体を流出させることができる。【選択図】図３

Description

本発明は、例えば０．５ｍｍ以下の微小径のノズルを用いて、ナノリットルオーダー、さらにはピコリットルオーダーの微量流体の吐出、滴下等が可能な微量流体流出方法および、当該方法を用いて微量流体を流出する微量流体ディスペンサに関する。なお、ノズルからの流体の連続した吐出、断続的な吐出、連続した滴下、断続的な滴下などの各種の流体流出形態を纏めて「流出」と呼ぶものとする。

基板表面等に液体を滴下あるいは吐出する機構としては空圧式の液体ディスペンサが知られている。液体ディスペンサでは、ポンプ等の加圧子を用いて液体を加圧して、所定径のノズルから液体を滴下あるいは吐出して、対象の基板表面等に液体を塗布する。特許文献１〜３には、このような液体ディスペンサが記載されている。

一方、半導体製造工程等における微細パターニングは、空圧式の液体ディスペンサを用いて行うことは困難であり、静電吐出方式の液体吐出ヘッド等が用いられている。このような液体吐出ヘッドは、本発明者等によって特許文献４において提案されている。

特開平１０−５７８６６号公報 特許第３５６４３６１号公報 特開２００５−７９７号公報 特開２０１０−６４３５９号公報

静電吐出方式の液体吐出ヘッドの場合には、ヘッドと対象基板の間に生じる静電気力を利用している。したがって、吐出対象の素材が非導電性素材（誘電性あるいは誘電性の高い素材）に限定されるという制約がある。ピエゾ駆動式等の他の駆動形式の液体吐出ヘッ
ドを用いることも可能であるが、これらは粘性の高い液体を吐出あるいは滴下することが困難である。例えば、ＵＶ硬化樹脂等の高粘度樹脂液材、Ａｇペースト等の高粘度金属ペーストを、ナノリットルオーダーあるいはピコリットルオーダーで吐出、滴下することが困難である。

そこで、空圧式等の液体ディスペンサのノズル径を０．５ｍｍ以下、例えば、０．１ｍｍ以下の微小径とし、微小液滴を吐出すること、微細幅で線画を描くこと等が考えられる。しかしながら、このような微小径ノズルから液体等の流体を、一定の微小流量で吐出させること（断続して流出させること）、あるいは、一定の微小流量で連続して流出させることは困難である。

すなわち、微小径のノズルから微小量の液体を流出させるためには、ノズルから流出する微小量の液体に等しい液体を正確にノズルに向けて供給する必要がある。しかも、微小径のノズルから微小量の液体が正確に流出するように、精度良く管理された圧力で液体をノズルに供給する必要がある。

例えば、ノズルに供給される液体の加圧力が低い場合には、ノズルから液体を吐出、あるいは流出させることができない。液体の加圧力を高めると、一度に多量の液体がノズルから吐出あるいは流出し、その後はノズル内の液体圧力が一時的に下がるので、液体の吐出あるいは流出が不安定になる。これが繰り返されてしまい、連続して一定の微細幅で線画等を描くことができない。また、ノズルに対する塗れ上がりにより塗布量が不安定になってしまう。

ここで、静電吐出式の液体吐出ヘッド等とは異なり、液体ディスペンサにおける流体流量の制御精度、流体圧力の制御精度は、ナノリットルオーダーからピコリットルオーダーの微量流体をノズルから流出させることができる程には高くない。例えば、液体を定量供給するために容積形ポンプが一般に使用されている。容積形ポンプを用いてナノリットルオーダー以下の微量の液体を精度良く吐出するためには、ポンプ室を小容量にし、ポンプ室から液体を吐出させるためのプランジャ、スクリュウーなどの摺動部材とポンプ室の内周面との間のシール性を高い精度で確保する必要がある。しかしながら、このような微量の液体吐出精度を備えたポンプを入手することは困難である。

本発明の課題は、このような点に鑑みて、例えば０．５ｍｍ以下の微小径のノズルを用いて、ナノリットルオーダー、さらにはピコリットルオーダーの微量流体を精度良く流出可能な微量流体流出方法、および、当該方法を用いて微量流体を流出する微量流体ディスペンサを提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明による、
ノズルの流体流出口から、ナノリットルオーダーからピコリットルオーダーまでの範囲の微量流体を流出させる微量流体流出方法（以下、「本発明の第１方法」と呼ぶ。）は、
流体送出機構から、流体を一定の第１流量で連続して送り出し、送り出された流体を、流体供給路を介して、前記ノズルに向けて流し、
前記流体送出機構から、前記流体供給路を経由して、前記ノズルの前記流体流出口の手前まで延びる流体通路において、前記流体流出口に向かう前記流体の一部を、前記流体流出口に向かう方向とは異なる方向に分岐させて、当該流体通路から外部に排出し、
前記ノズルの前記流体流出口に向かう流体流量と、前記流体通路から外部に排出される流体分岐流の分岐流量との割合を調整して、一定の第２流量で連続して排出される前記流体分岐流を形成して、
前記ノズルの前記流体流出口から前記微量流体を一定の第３流量で連続して流出させ、
前記ノズルのノズル内通路の途中に流体分岐路を接続して前記流体分岐流を形成し、
前記流体分岐流に配置した流量調整弁によって、前記流体分岐流の流量を調整することを特徴としている。

また、本発明による、
ノズルの流体流出口から、ナノリットルオーダーからピコリットルオーダーまでの範囲の微量流体を流出させる微量流体流出方法（以下、「本発明の第２方法」と呼ぶ。）は、
流体送出機構から流体を一定の第１流量で断続して送り出し、送り出された流体を、流体供給路を介して、前記ノズルに向けて流し、
前記流体送出機構から、前記流体供給路を経由して、前記ノズルの前記流体流出口の手前まで延びる流体通路において、前記流体流出口に向かう前記流体の一部を、前記流体流出口に向かう方向とは異なる方向に分岐させて、当該流体通路から外部に排出し、
前記ノズルの前記流体流出口に向かう流体流量と、前記流体通路から外部に排出される流体分岐流の分岐流量との割合を調整して、前記液体送出機構から断続して送り出される流体の断続送出に同期して、一定の第２流量で断続して排出される前記流体分岐流を形成して、
前記ノズルの前記流体流出口から、前記断続送出に同期して、一定の第３流量で断続して前記微量流体を流出させることを特徴としている。

流体送出機構から、流体供給路を経由して、微小径のノズルの流体流出口に向けて、所定の加圧状態で流体が送出されると、流体通路には、ノズルの流体流出口に向かう流体流が形成される。ノズルの流体流出口が０．５ｍｍ以下、例えば０．１ｍｍ以下と微小径の場合には、ノズル内の流路抵抗が大きく、流体の供給圧力を高めないと、流体を流出させることができない。流体の供給圧力が高くなり過ぎると、ノズルの流体流出口から一度に流体が多量に流出し、流体の流出状態が不安定になる。このため、流体が塗布される媒体の表面に、一定の微細幅の線画を安定して描くことができず、また、一定の微量の液滴ドットを安定して吐出できない。

本発明では、流体流の一部を分岐させて流体通路から外部に排出する。例えば、流体通路に沿ってノズルの流体流出口に向かう流体の流路抵抗を、流体通路から外部に排出される流体分岐流が流れる流体分岐通路の流路抵抗に対して適切に設定して、ノズルの流体流出口に向かう流体流量と、流体通路から外部に排出される流体分岐流の分岐流量との割合を調整する。

これにより、例えば、流体送出機構から送り出される流体のうちのごく一部のみをノズルの流体流出口に向けて供給し、それ以外を流体分岐流として外部に排出することができる。この結果、流体送出機構から微小流量の流体を送出できなくても、ノズルの流体流出口から流出させる微量流量に等しい微小流量の流体をノズルに供給できる。よって、精度良く微量流体をノズルの流体流出口から流出させて、塗布対象の媒体表面に塗布することができる。

すなわち、本発明の第１方法では、前記流体送出機構によって前記流体を一定の第１流量で連続して送り出し、前記流体分岐流を一定の第２流量で連続して形成することにより、前記ノズルの前記流体流出口から前記微量流体を、微小で一定の第３流量で連続して流出させることができる。これにより、流体塗布対象の媒体表面に、微細幅で線画等を描くことができる。

また、本発明の第２方法では、前記流体送出機構によって前記流体を一定の第１流量で断続して送り出し、この断続送出に同期して断続して流れる前記流体分岐流を、一定の第２流量で形成することにより、前記ノズルの前記流体流出口から前記の断続送出に同期し
た前記微量流体の断続流を微小で一定の第３流量で流出させることができる。これにより、流体塗布対象の媒体表面に、微小径のドットを連続して形成することができる。

本発明者等によれば、従来においては不可能であった、０．１ｍｍ以下の微細径の流体流出口（ノズル口）から、一定の微量流量で流体を流出させることができ、例えば、０．１ｍｍ以下の線画あるいは微細パターンを、塗布対象の媒体表面に精度良く形成できることが確認された。

本発明の第２方法においては、前記流体供給管の途中に流体分岐路を接続して前記流体分岐流を形成し、前記流体分岐路に配置した流量調整弁によって、前記流体分岐流の流量を調整することができる。

この代わりに、前記ノズルのノズル内通路の途中に流体分岐路を接続して前記流体分岐流を形成し、前記流体分岐流に配置した流量調整弁によって、前記流体分岐流の流量を調整することもできる。

次に、本発明は、上記の本発明の第２方法により、微量流体を流出する微量流体ディスペンサであって、
内径が５００μｍ以下のノズルと、
前記ノズルに流体を供給する流体供給管と、
所定の加圧状態の流体を、前記流体供給管を介して前記ノズルに向けて供給する流体供給機構と、
前記流体送出機構から、前記流体供給管を経由して、前記ノズルの流体流出口の手前まで延びる流体通路において、前記流体流出口に向かう前記流体の一部を、前記流体流出口に向かう方向とは異なる方向に分岐させて、当該流体通路から外部に排出する流体分岐路と、
前記ノズルの前記流体流出口に向かう流体流量と、前記流体分岐路を介して外部に排出される流体分岐流の分岐流量との割合を調整する調整機構と、
を有していることを特徴としている。

ここで、前記流体分岐路を、前記流体供給管の途中に接続した流体分岐管、または、前記ノズルのノズル内通路の途中に接続した流体分岐管とし、前記調整機構を、前記流体分岐管に配置した流量調整弁とすることができる。

次に、本発明は、上記の本発明の第１方法により、微量流体を流出する微量流体ディスペンサであって、
内径が５００μｍ以下のノズルと、
前記ノズルに流体を供給する流体供給管と、
所定の加圧状態の流体を、前記流体供給管を介して前記ノズルに向けて供給する流体供給機構と、
前記流体供給機構から、前記流体供給管を経由して、前記ノズルの流体流出口の手前まで延びる流体通路において、前記流体流出口に向かう前記流体の一部を、前記流体流出口に向かう方向とは異なる方向に分岐させて、当該流体通路から外部に排出する流体分岐路と、
前記ノズルの前記流体流出口に向かう流体流量と、前記流体分岐路を介して外部に排出される流体分岐流の分岐流量との割合を調整する調整機構と、
を有しており、
前記流体分岐路は、前記ノズルのノズル内通路の途中に接続した流体分岐管であり、
前記調整機構は、前記流体分岐管に配置した流量調整弁であることを特徴としている。

実施の形態１に係る液体ディスペンサの全体構成図である。 図１の液体ディスペンサ用ノズルの縦断面を示す模式図である。 図２の液体ディスペンサ用ノズル内の液体の流れを示す説明図である。 液体ディスペンサ用ノズルの別の例を示す説明図である。 実施の形態２に係る液体ディスペンサの主要部分の説明図である。 参考例に係る液体ディスペンサの主要部分の説明図、および流体分岐路の別の形成例を示す説明図である。

以下に、図面を参照して、本発明を適用した流体ディスペンサの実施の形態を説明する。

［実施の形態１］
図１は、本発明を適用した実施の形態１に係る液体ディスペンサの全体構成図である。液体ディスペンサ１は、液体ディスペンサ用微小径ノズル２（以下、単に「ノズル２」と呼ぶ場合もある。）と、このノズル２を３軸方向に移動させる移動機構３と、ノズル２に対向配置されたワークステージ４とを備えている。液体送出機構５から、液体供給管６を介して、ノズル２に液体が供給される。

液体送出機構５は、液体貯留タンク７と、容積形ポンプ８とを備えている。容積形ポンプ８としては、プランジャポンプ等の往復動ポンプ、モーノポンプ等の回転ポンプを用いることができる。ノズル２は、ノズル内通路２３と、ノズル内通路２３の液体供給方向の下流端に開口し、ワークステージ４に載置されるワークＷの表面Ｗａに液体を流出させるノズル口２１（液体流出口）とを備えている。液体貯留タンク７の液体供給口から、容積形ポンプ８、液体供給管６、ノズル内通路２３を経由してノズル口２１に至る液体通路が形成されている。

液体通路には、ノズル口２１に向けて供給される液体をノズル口２１に向かう方向とは異なる方向に分岐させて液体通路外に排出させる液体分岐路が形成されている。本例では、液体分岐路がノズル２のノズル内通路２３に配置されている。すなわち、ノズル内通路２３におけるノズル口２１とは別の部位に、液体排出口２２が形成されており、この液体排出口２２には液体分岐管９が接続されている。

液体分岐管９には、当該液体分岐管９を通って排出される液体の排出量（分岐流量）を調整可能な調整機構１０が配置されている。液体分岐管９を経由して排出される液体は液体回収部１１に回収され、ここから、液体送出機構５に還流させることが可能である。

また、液体ディスペンサ１は、コンピュータを中心に構成されるコントローラー１２を備えている。コントローラー１２によって、移動機構３、液体送出機構５、調整機構１０、液体回収部１１等の各部の駆動が制御され、ワークＷの表面Ｗａに沿ってノズル２を移動させて微細幅の線画を描く等の塗布動作が行われる。なお、図１においては、二重線により液体の経路を示し、単線によって制御信号の経路を示してある。

図２はノズル２の縦断面を示す模式図である。ノズル２は、直線状に延びる細長い円筒状のノズル本体２０を備えている。ノズル本体２０の材質としてはセラミック、金属、プラスチック等の素材を用いることができる。ノズル本体２０におけるノズル軸線２ａの方向の先端（図における下端）にはノズル口２１が開口している。ノズル本体２０の内部は、ノズル軸線２ａを中心軸線とする円形断面のノズル内通路となっており、その先端がノズル口２１である。ノズル本体２０の先端部側の外周面には円形の液体排出口２２が形成
されている。液体排出口２２はノズル口２１よりも大径の開口部としてある。

本例のノズル内通路２３は、ノズル口２１に繋がる微小内径の先端通路部分２３ａ（ノズル口側通路部分）と、この先端通路部分２３ａにおけるノズル口２１とは反対側の後端２３ｂから後方に向けて内径が漸増しているテーパー状通路部分２３ｃと、このテーパー状通路部分２３ｃの後端２３ｄから後方に延びる一定内径の後側通路部分２３ｅとを備えた形状をしている。テーパー状通路部分２３ｃと後側通路部分２３ｅとによって、ノズル２に上流側通路部分が形成されている。先端通路部分２３ａの内径寸法は０．１ｍｍ〜０．２ｍｍであり、本例ではノズル口２１の内径と同一の０．１ｍｍとされている。なお、これらの寸法は一例であり、例えば、先端通路部分２３ａ、ノズル口２１の内径寸法としては０．０１ｍｍより微小径にすることも可能である。

液体排出口２２は、後側通路部分２３ｅにおけるテーパー状通路部分２３ｃの隣接部位に開口している。液体排出口２２は、テーパー状通路部分２３ｃに開口する位置に形成することも可能である。液体排出口２２からは、ノズル２の半径方向の外方に液体分岐管９が延びている。液体分岐管９はノズル軸線２ａに直交する方向に延びているが、直交方向に対してノズル口２１に向かう方向あるいは逆方向に傾斜させることも可能である。液体分岐管９の途中位置に、流量調整弁１０ａ等を備えた調整機構１０が配置されている。

図３は、ノズル２のノズル内通路２３に供給される塗布液体の流れ状態を示す説明図である。ノズル内通路２３には、液体送出機構５から一定流量（第１流量）、一定圧力で塗布用の液体１３が連続して供給される。液体はノズル軸線２ａに沿った軸流となってノズル内通路２３の後側通路部分２３ｅをノズル口２１に向けて流れる。後側通路部分２３ｅからテーパー状通路部分２３ｃを介して微小径の先端通路部分２３ａに流れ込む液体軸流１３ａの一部は、液体排出口２２を介して液体分岐管９に排出される液体分岐流１３ｂとして分岐して、ノズル内通路２３から外部に排出される。

ここで、液体分岐管９に配置した調整機構１０の流量調整弁１０ａによって、液体排出口２２から排出される液体分岐流量（液体排出流量）を調整して、一定流量（第２流量）で連続して排出される液体分岐流を形成できる。液体分岐流量を適切に調整することにより、先端通路部分２３ａを介して同一径のノズル口２１からワーク表面Ｗａに、液体を連続して一定の微小流量（第３流量）で流出させることができる。

ノズル口２１を経由して流出する液体流量（第３流量）と等しい流量の液体軸流がノズル口２１内において形成されるように、ノズル口２１に向けて送出される液体軸流の流量と、液体排出口２２を経由して分岐される（排出される）液体分岐流量（液体排出流量）との割合を適切に設定する。換言すると、流量調整弁１０ａによって液体分岐流量を調整して、ノズル口２１から流出する微小流量の液体と等しい流量の液体が常にノズル２内において、ノズル口２１に流れるようにする。これにより、ノズル口２１を経由して、連続して一定の微小流量で液体を流出させることができる。

この結果、ノズル口２１の微小径に対応した微細幅、例えば０．１ｍｍ以下の線幅でワーク表面Ｗａに、液体を塗布できる。なお、調整機構１０としては流量調整弁１０ａの代わりに、液体吸引機構を配置し、積極的に液体排出口２２から液体を吸引して分岐させる（排出させる）ことも可能である。勿論、流量調整弁および液体吸引機構の双方を配置することも可能である。

例えば、ノズル口２１から連続して一定の微小流量で液体を吐出あるいは流出させながら、移動機構３によってノズル２をワーク表面Ｗａに沿って移動させる。これにより、液体を用いて微細幅の線画をワーク表面Ｗａ上に描くことができる。なお、ワークステージ
４の側を移動させて液体の塗布を行うことも勿論可能である。

また、ノズル内通路２３に、液体送出機構５から一定流量（第１流量）、一定圧力で塗布用の液体１３を断続して供給し、調整機構１０の流量調整弁１０ａによって、液体１３の断続供給に同期して一定流量（第２流量）で断続して排出される液体分岐流を形成することで、ノズル口２１からワーク表面Ｗａに、液体を一定の微小流量（第３流量）で断続して流出させる（吐出させる）ことができる。

一方、液体排出口２２から排出された液体は、液体回収部１１を介して回収される。液体回収部１１に回収された分流液体（排出液体）を、再び、液体送出機構５の側に戻して再使用することも可能である。なお、液体分岐管９にサックバック機構を配置して、ノズル口２１からの液体の流出を止めた後に、当該ノズル口２１からの液だれを防止してもよいことは勿論である。例えば、ノズル口２１から微量液体を断続的に吐出する場合に、液体分岐管９に、ダイヤフラム等からなる液溜まりを接続し、液体吐出動作に同期して間欠的に液体をサックバックして、ノズル内通路２３に戻すように構成することができる。

図４はノズル２の別の例を示す説明図である。図４（ａ）に示すノズル２Ａは、液体排出口２２として複数個の液体排出口が備わっている。例えば、円周方向に１８０度の間隔で２個の液体排出口あるいは９０度の等角度間隔で４個の液体排出口が備わっている。このように複数の液体排出口を等角度間隔に配置すれば、液体軸流からの液体分岐流が各方向に均等に分岐する。よって、ノズル口２１から吐出あるいは流出する液体の流量をより高い精度で管理するのに適している。

また、ノズル２の通路形状としては、上記の例に限らず、他の形状であってもよい。例えば、図４（ｂ）に示すノズル２Ｂのように、太径の後側通路部分２３ｅの先端に微小径の先端通路部分２３ａを同軸に接続した形状であってもよい。

［実施の形態２］
図５は、本発明を適用した実施の形態２に係る液体ディスペンサの液体通路の部分を示す説明図である。実施の形態２の液体ディスペンサ１００の全体構成は、図１の液体ディスペンサ１と同様であるので、それらの説明を省略する。液体ディスペンサ１００は、液体ディスペンサ１とは、液体分岐路が、液体送出機構から送出された液体をノズルに供給する液体供給路の途中に形成されている点で相違している。

液体ディスペンサ１００において、ノズル１２０を３軸方向に移動させる移動機構１０３の機構フレーム１０３ａには、液体供給路が形成された配管部品１１５、１１６が取り付けられている。配管部品１１５には上流側液体供給路１０６ａおよび液体分岐路１０９が形成され、配管部品１１６には下流側液体供給路１０６ｂが形成されている。上流側液体供給路１０６ａの上流端には、液体送出機構５の側から送出される液体１１３が供給される。上流側液体供給路１０６ａの下流端に、同軸状に、小径の下流側液体供給路１０６ｂが接続されており、これらにより液体供給路１０６が形成されている。

下流側液体供給路１０６ｂの下流端には、これに直交する方向に直線状に延びるノズル針管からなるノズル１２０が接続されている。ノズル１２０には、ノズル内通路１２３が形成され、その先端開口がノズル口１２１となっている。ノズル内通路１２３およびノズル口１２１の内径寸法は同一であり、例えば０．１ｍｍ〜０．２ｍｍである。

ここで、配管部品１１５に形成されている液体分岐路１０９は、上流側液体供給路１０６ａの途中の部位の内周面に形成した液体排出口１２２に連通している。液体分岐路１０９は、液体供給路１０６の軸線方向に直交する方向に対して、液体供給方向の上流側に僅
かに傾斜した方向に延びている。

液体分岐路１０９には、調整機構１１０として機能するニードル弁１１０ａが同軸に接続されている。液体分岐路１０９は、ニードル弁１１０ａを介して、不図示の液体回収部に繋がっている。

液体ディスペンサ１００において、ノズル１２０のノズル内通路１２３には、液体送出機構５から一定流量、一定圧力で塗布用の液体１１３が供給される。液体１１３は液体供給路１０６を経由して、ノズル内通路１２３に供給されてノズル口１２１に向けて流れる。

液体供給路１０６の上流側液体供給路１０６ａをノズル１２０に向けて流れる液体１１３ａの一部は、液体排出口１２２を介して液体分岐路１０９に排出される液体分岐流１１３ｂとして分岐し、液体供給路１０６外に排出される。

液体分岐路１０９に配置した調整機構１１０のニードル弁１１０ａによって、液体排出口１２２から排出される液体分岐流量（液体排出流量）を調整できる。液体分岐流量を適切に調整することにより、液体供給路１０６における液体排出口１２２の下流側に向けて、ノズル１２０のノズル口１２１から流出する微小流量の液体に等しい微小流量で液体を供給することができる。

この結果、微小径のノズル口１２１から、連続して一定の微小流量の液体を精度良く流出させることができる。例えば０．１ｍｍ以下の線幅でワーク表面に液体を塗布できる。あるいは、ナノリットルオーダーからピコリットルオーダーの微小量の液滴をノズル口１２１から断続的に吐出させることができる。

［参考例］
図６（ａ）は、参考例に係る液体ディスペンサの液体通路の部分を示す説明図である。本例の液体ディスペンサ２００の全体構成は、図１の液体ディスペンサ１と同様であるので、それらの説明は省略する。液体ディスペンサ２００は、液体ディスペンサ１とは、液体分岐路が、液体送出機構の容積形ポンプ内に組み込まれている点で相違している。

液体ディスペンサ２００において、液体送出機構２０５から、液体供給管２０６を介して、ノズル２０２に液体が供給される。液体送出機構２０５は、液体貯留タンク２０７と、液体貯留タンク２０７から供給される液体を定量ずつ送出する容積形ポンプ２０８とを備えている。

容積形ポンプ２０８は、例えば、モーノポンプ（回転容量式一軸偏心ねじポンプ）であり、ポンプハウジング２１５の内部には、雄ねじが外周面に形成された偏心ねじ２１６が配置されている。偏心ねじ２１６と、ポンプハウジング２１５の内周面に形成した雌ねじ部２１７との間には、密閉されたキャビティ２１８が形成される。液体貯留タンク２０７から、吸入口２１９に連通するキャビティ２１８に液体が供給される。偏心ねじ２１６がモータ２２０によって回転すると、キャビティ２１８が密閉状態を維持したまま軸線方向に移動する。吐出口２２１に至ったキャビティ２１８から、定量の液体が、吐出口２２１を介して吐き出されて液体供給管２０６の側に送り出される。

ここで、ポンプハウジング２１５には、吐出口２２１の近傍位置に、キャビティ２１８に連通する液体排出口２２２が形成されている。液体排出口２２２には、ポンプハウジング２１５に形成した液体分岐路２０９が繋がっている。液体分岐路２０９は、液体分岐流量（液体排出流量）を調整可能な調整機構２１０を介して液体回収部２１１に繋がってい
る。液体分岐路２０９を介して排出される液体は液体回収部２１１に回収可能である。

この構成の液体ディスペンサ２００において、ノズル２０２のノズル内通路２２３には、液体送出機構２０５から一定流量（第１流量）、一定圧力で塗布用の液体が供給される。液体は液体供給管２０６を経由して、ノズル内通路２２３に供給されてノズル口２２４に向けて流れる。

液体送出機構２０５において、容積形ポンプ２０８から吐出される液体流２１３ａの一部は、ポンプハウジング２１５に形成した液体分岐路２０９を介して外部に排出される液体分岐流２１３ｂとして分岐する。液体分岐路２０９から排出される液体は液体回収部２１１に回収される。

液体分岐路２０９に配置した調整機構２１０によって、液体排出口２２２から排出される液体分岐流量（液体排出流量）を調整できる。液体分岐流量（第２流量）を適切に調整することにより、容積形ポンプ２０８の吐出口２２１から液体供給管２０６に向けて、ノズル２０２のノズル口２２４から流出する微小流量の液体に等しい一定の微小流量（第３流量）の液体を連続して供給できる。

この結果、微小径のノズル口２２４から、連続して一定の微小流量の液体を精度良く流出させることができる。例えば０．１ｍｍ以下の線幅でワーク表面に液体を塗布できる。あるいは、液体送出機構２０５から一定流量（第１流量）で断続して液体を供給し、この液体の断続供給に同期させて、液体排出口２２２から一定流量（第２流量）で断続して液体を排出することにより、ナノリットルオーダーからピコリットルオーダーの一定の微小量（第３流量）の液滴をノズル口２２４から断続して吐出させることができる。

ここで、液体分岐流量（第２流量）は、液体分岐路２０９を介して排出される液体の量に加えて、容積形ポンプ２０８内において、ポンプハウジング内周面と偏心ねじ２１６との間から漏れ出る液体漏れ量も加味して調整すればよい。微量の液体を定量吐出させるための容積形ポンプ、例えば、ナノリットルオーダー以下の微量の液体を高い精度で定量吐出するポンプを製作することは一般に困難である。

本例では、容積形ポンプ２０８における流体漏れを積極的に利用して微量の液体を高い精度で定量吐出させることができる。すなわち、ナノリットルオーダーよりも多い定量吐出用のポンプを製作し、当該ポンプの漏れ量と、液体分岐路から排出される排出量とを加味して、実際に、ポンプの吐出口から吐き出される液体吐出量（第１流量−第２流量）を制御する。例えば、液体の定量吐出容量が１０００ナノリットルの場合に、液体漏れ量および液体排出量の合計（第２流量）を９００ナノリットルとなるように調整する。これにより、定量吐出容量が１０００ナノリットルのポンプを用いて、その１／１０の１００ナノリットルの定量吐出を行うことのできるポンプが実質的に得られる。これにより、微小径のノズルから一定の微小量（第３流量）の液体を連続して、あるいは断続的に、流出させることが可能になる。

液体分岐路は、ポンプハウジング以外に、ポンプハウジングの中を密閉状態で摺動する摺動部材に形成することができる。また、ポンプハウジングの内周面と摺動部材との間に形成することもできる。

例えば、図６（ｂ）に示すように、プランジャポンプ３００において、シリンダ３０１の内周面と、内周面を密閉状態で摺動するプランジャ３０２の外周面との間に、液体分岐路３０３（あるいは液体漏れ部）を形成することができる。１回の動作によってプランジャ３０２で吐出される液体量をΔＶ０、ノズル側に供給される液体吐出量をΔＶ１、液体
分岐路３０３を介して排出される液体排出量をΔＶ２とすると、液体排出量ΔＶ２を液体吐出量ΔＶ１に比べて多くなるように設定すれば、微量の液体を供給できる。

［その他の実施の形態］
上記の実施の形態は、液体を塗布する場合の例である。液体として、半田ペースト、フィラー入り樹脂、スラリー等の液体を用いることができる。特に、本発明は、粘性の高い液体を流出させるために適している。

１ 液体ディスペンサ、２ 液体ディスペンサ用微小径ノズル、
３ ノズル移動機構、４ ワークステージ、５ 液体送出機構、６ 液体供給管、
７ 液体貯留タンク、８ 容積形ポンプ、９ 液体分岐管、１０ 調整機構、
１０ａ 流量調整弁、１１ 液体回収部、１２ コントローラー、１３ 液体、
１３ａ 液体軸流、１３ｂ 液体分岐流、２０ ノズル本体、２１ ノズル口、
２２ 液体排出口、２３ ノズル内通路、２３ａ 先端通路部分、２３ｂ 後端、
２３ｃ テーパー状通路部分、２３ｄ 後端、２３ｅ 後側通路部分、
１００ 液体ディスペンサ、１０６ 液体供給路、１０６ａ 上流側液体供給路、
１０６ｂ 下流側液体供給路、１０９ 液体分岐路、１１０ 調整機構、
１１０ａ ニードル弁、１１３ 液体、１１３ａ 液体、１１３ｂ 液体分岐流、
１２０ ノズル、１２１ ノズル口、１２２ 液体排出口、１２３ ノズル内通路、
２００ 液体ディスペンサ、２０２ ノズル、２０５ 液体送出機構、
２０６ 液体供給管、２０７ 液体貯留タンク、２０８ 容積形ポンプ、
２０９ 液体分岐路、２１０ 調整機構、２１１ 液体回収部、
２１５ ポンプハウジング、２１６ 偏心ねじ、２１７ 雌ねじ部、
２１８ キャビティ、２１９ 吸入口、２２０ モータ、２２１ 吐出口、
２２２ 液体排出口、２２３ ノズル内通路、２２４ ノズル口、
３００ プランジャポンプ、３０１ シリンダ、３０２ プランジャ、
３０３ 液体分岐路

Claims (7)

1. ノズルの流体流出口から、ナノリットルオーダーからピコリットルオーダーまでの範囲の微量流体を流出させる微量流体流出方法であって、
   流体送出機構から、流体を一定の第１流量で連続して送り出し、送り出された流体を、流体供給路を介して、前記ノズルに向けて流し、
   前記流体送出機構から、前記流体供給路を経由して、前記ノズルの前記流体流出口の手前まで延びる流体通路において、前記流体流出口に向かう前記流体の一部を、前記流体流出口に向かう方向とは異なる方向に分岐させて、当該流体通路から外部に排出し、
   前記ノズルの前記流体流出口に向かう流体流量と、前記流体通路から外部に排出される流体分岐流の分岐流量との割合を調整して、一定の第２流量で連続して排出される前記流体分岐流を形成して、
   前記ノズルの前記流体流出口から前記微量流体を一定の第３流量で連続して流出させ、
   前記ノズルのノズル内通路の途中に流体分岐路を接続して前記流体分岐流を形成し、
   前記流体分岐流に配置した流量調整弁によって、前記流体分岐流の流量を調整することを特徴とする微量流体流出方法。
2. ノズルの流体流出口から、ナノリットルオーダーからピコリットルオーダーまでの範囲の微量流体を流出させる微量流体流出方法であって、
   流体送出機構から流体を一定の第１流量で断続して送り出し、送り出された流体を、流体供給路を介して、前記ノズルに向けて流し、
   前記流体送出機構から、前記流体供給路を経由して、前記ノズルの前記流体流出口の手前まで延びる流体通路において、前記流体流出口に向かう前記流体の一部を、前記流体流出口に向かう方向とは異なる方向に分岐させて、当該流体通路から外部に排出し、
   前記ノズルの前記流体流出口に向かう流体流量と、前記流体通路から外部に排出される流体分岐流の分岐流量との割合を調整して、前記流体送出機構から断続して送り出される流体の断続送出に同期して、一定の第２流量で断続して排出される前記流体分岐流を形成して、
   前記ノズルの前記流体流出口から、前記断続送出に同期して、一定の第３流量で断続して前記微量流体を流出させることを特徴とする微量流体流出方法。
3. 前記流体供給路の途中に流体分岐路を接続して前記流体分岐流を形成し、
   前記流体分岐路に配置した流量調整弁によって、前記流体分岐流の流量を調整する請求項２に記載の微量流体流出方法。
4. 前記ノズルのノズル内通路の途中に流体分岐路を接続して前記流体分岐流を形成し、
   前記流体分岐流に配置した流量調整弁によって、前記流体分岐流の流量を調整する請求項２に記載の微量流体流出方法。
5. 請求項２に記載の微量流体流出方法により、微量流体を流出する微量流体ディスペンサであって、
   内径が５００μｍ以下のノズルと、
   前記ノズルに流体を供給する流体供給管と、
   所定の加圧状態の流体を、前記流体供給管を介して前記ノズルに向けて供給する流体供給機構と、
   前記流体供給機構から、前記流体供給管を経由して、前記ノズルの流体流出口の手前まで延びる流体通路において、前記流体流出口に向かう前記流体の一部を、前記流体流出口に向かう方向とは異なる方向に分岐させて、当該流体通路から外部に排出する流体分岐路と、
   前記ノズルの前記流体流出口に向かう流体流量と、前記流体分岐路を介して外部に排出される流体分岐流の分岐流量との割合を調整する調整機構と、
   を有していることを特徴とする微量流体ディスペンサ。
6. 前記流体分岐路は、前記流体供給管の途中に接続した流体分岐管、または、前記ノズルのノズル内通路の途中に接続した流体分岐管であり、
   前記調整機構は、前記流体分岐管に配置した流量調整弁である請求項５に記載の微量流体ディスペンサ。
7. 請求項１に記載の微量流体流出方法により、微量流体を流出する微量流体ディスペンサであって、
   内径が５００μｍ以下のノズルと、
   前記ノズルに流体を供給する流体供給管と、
   所定の加圧状態の流体を、前記流体供給管を介して前記ノズルに向けて供給する流体供給機構と、
   前記流体供給機構から、前記流体供給管を経由して、前記ノズルの流体流出口の手前まで延びる流体通路において、前記流体流出口に向かう前記流体の一部を、前記流体流出口に向かう方向とは異なる方向に分岐させて、当該流体通路から外部に排出する流体分岐路
   と、
   前記ノズルの前記流体流出口に向かう流体流量と、前記流体分岐路を介して外部に排出される流体分岐流の分岐流量との割合を調整する調整機構と、
   を有しており、
   前記流体分岐路は、前記ノズルのノズル内通路の途中に接続した流体分岐管であり、
   前記調整機構は、前記流体分岐管に配置した流量調整弁であることを特徴とする微量流体ディスペンサ。

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