JP6127115B2 - 圧電ディスペンサーおよび圧電ディスペンサーの作動ストローク補正方法 - Google Patents

Description

本発明は、圧電ディスペンサーに係り、さらに詳しくは、圧電素子をアクチュエータとして用いて溶液（ｖｉｓｃｏｕｓ ｌｉｑｕｉｄ）をディスペンスする圧電ポンプを備える圧電ディスペンサーおよび圧電ディスペンサーの作動ストローク補正方法に関する。

水、油、レジンなどの液状の溶液を一定の量で供給するディスペンサーは、半導体工程や医療分野などの様々な分野に使われている。

特に、半導体工程においては、アンダーフィル（ｕｎｄｅｒｆｉｌｌ）工程にディスペンサーが多く使われており、半導体素子のパッケージの内部をレジンで充填する用途にもディスペンサーが多く使われている。ＬＥＤ素子の製造工程においては、蛍光物質とレジンとが混合された蛍光液をＬＥＤチップに塗布する工程にディスペンサーが使われている。

このようなディスペンサーでは、溶液の供給を受けて正確な位置に定量をディスペンスするポンプが核心装置として使用される。

ポンプの構造にはスクリューポンプやリニアポンプなどの様々な種類が存在する。最近では、高速にディスペンシング作業を行うために、半導体工程などに圧電素子をアクチュエータとして用いる圧電ポンプが開発されて使われている。

特許文献１（２０１３年８月１４日登録）には、相互分離可能に結合されるポンプボディとバルブボディを含む圧電ポンプが開示されている。ポンプボディにはヒンジ軸が設置され、横方向に延びるレバーがヒンジ軸に対して回転可能に設置される。バルブボディには垂直方向に延びるように形成されたバルブロッドが挿入されて設置される。レバーとバルブロッドとは互いに接続され、レバーがヒンジ軸に対して回転すると、バルブロッドは上下に昇降する。ポンプボディには一対の圧電アクチュエータが設置され、レバーをヒンジ軸に対して回転させる。一対の圧電アクチュエータは、電圧を印加すると、その印加電圧の電位に応じて長さが増減する構造の圧電素子から構成される。

上述したような従来の圧電ポンプは、部品の維持、保守、洗浄などのためにポンプボディからバルブボディを分離してから再び組み立てて使用する場合、溶液吐出量が初期吐出量と異なることが発生しうる。バルブボディを再び組み立てて作動させる場合、組立公差などの理由によりポンプの作動ストローク（ｓｔｒｏｋｅ）が変更されることがある。これにより、溶液吐出と初期吐出量との間に差が生ずるおそれがある。このような実際溶液吐出量と予め設定された初期溶液吐出量との差はレバーやバルブロッドなどの部品の摩耗などによっても誘発できる。

韓国登録特許第１３０１１０７号公報

本発明は、上述したような必要性を解決するためになされたもので、その目的は、使用中に組立公差や部品の摩耗などの要因により、溶液を吐き出させるバルブロッドの作動ストローク（バルブロッドの上下作動変位）が変わると、これを初期値に補正することにより、溶液ディスペンシング品質を一定に維持することができる、圧電ディスペンサーおよび圧電ディスペンサーの作動ストローク補正方法を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明に係る圧電ディスペンサーは、ポンプボディと；前記ポンプボディに設置されたヒンジ軸に対して回転可能に設置されるレバー、および前記レバーの回転に応じて昇降運動するように前記レバーに連結されるバルブロッドを有する溶液吐出機構と；電圧が印加されると、長さが長くなりながら前記レバーを加圧して前記レバーを前記ヒンジ軸を中心に回転させるように、その端部が前記レバーに接触できるように前記ポンプボディに設置される圧電アクチュエータと；前記バルブロッドの端部が挿入され且つ溶液が貯留される貯留部、前記貯留部に前記溶液が流入する流入口、および前記バルブロッドの前記貯留部における進退運動に応じて前記貯留部の溶液が排出される吐出口を備えるバルブボディと；前記ポンプボディに設置され、前記溶液吐出機構のレバーの作動変位（ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ）を測定する変位測定センサーと；前記変位測定センサーの測定値から計算された前記溶液吐出機構のバルブロッドの作動ストロークＳ＿ｏ（前記バルブロッドの上下作動変異）と予め設定された初期作動ストロークＳ＿ｉとの差を計算し、前記バルブロッドの作動ストロークをオフセット（ｏｆｆｓｅｔ）させる方法によって前記バルブロッドの作動ストロークを補正するように前記圧電アクチュエータに対する印加電圧を制御するコントローラと；を含むことに特徴がある。

一方、前記目的を達成するための本発明に係る圧電ディスペンサーの作動ストローク補正方法は、（ａ）ヒンジ軸に対して回転可能に設置されるレバーと、前記レバーの回転に応じて昇降運動するように前記レバーに連結されるバルブロッドと、電圧が印加されると、長さが長くなりながら前記レバーを加圧して前記レバーを前記ヒンジ軸を中心に回転させる圧電アクチュエータと、前記バルブロッドの端部が挿入され且つ溶液が貯留される貯留部と、前記貯留部に前記溶液が流入する流入口と、前記バルブロッドの前記貯留部における進退運動に応じて前記貯留部の溶液が吐き出される吐出口とを含む圧電ポンプの前記圧電アクチュエータに電圧を印加し、前記圧電アクチュエータによる前記レバーの作動変位を測定する段階と、（ｂ）前記レバーの作動変位から前記バルブロッドの作動ストロークＳ＿ｏ（前記バルブロッドの上下作動変位）を計算する段階と、（ｃ）前記バルブロッドの計算された作動ストロークＳ＿ｏと予め設定された初期作動ストロークＳ＿ｉとを比較する段階と、（ｄ）前記バルブロッドの作動ストロークＳ_ｏと予め設定された初期作動ストロークＳ＿ｉとの間に差があれば、前記圧電アクチュエータに対する印加電圧を制御して前記バルブロッドの作動ストロークＳ＿ｏをオフセットさせる方法によって前記バルブロッドの作動ストロークＳ＿ｏを補正する段階とを含んでなることに特徴がある。

本発明に係る圧電ディスペンサーは、使用中に様々な要因によってバルブロッドの作動ストロークが初期値と異なる場合、圧電アクチュエータに対する印加電圧を制御してバルブロッドの作動ストロークをオフセットさせる方法によってバルブロッドの作動ストロークを初期値に補正する。よって、溶液ディスペンシング性能を一定に維持することができ、部品の摩耗などによる溶液ディスペンシング品質の低下問題を減らすことができるという効果がある。

また、バルブロッドの作動ストロークを溶液ディスペンシング作業中に実時間で補正することができるため、溶液ディスペンシング品質を最適の状態に維持することができる。

本発明の第１実施例に係る圧電ディスペンサーを示す正面図である。 図１に示した圧電ディスペンサーの圧電ポンプを示す斜視図である。 本発明の第１実施例に係る圧電ディスペンサーを圧電ポンプを切断して示す図である。 本発明の第１実施例に係る圧電ディスペンサーのノズルおよびその周辺構成を抜粋して示す断面図である。 本発明の第１実施例に係る圧電ディスペンサーの作動ストローク補正方法を段階別に示すブロック図である。 本発明の第１実施例に係る圧電ディスペンサーに備えられたバルブロッドの作動ストロークが変更された例を説明するための図である。 本発明の第１実施例に係る圧電ディスペンサーの作動ストローク補正方法によってバルブロッドの作動ストロークをオフセットさせる方法を説明するための図である。 本発明の第２実施例に係る圧電ディスペンサーを示す図である。 本発明の第３実施例に係る圧電ディスペンサーを示す図である。

以下、添付図面を参照して、本発明に係る圧電ディスペンサーおよび圧電ディスペンサーの作動ストローク補正方法について詳細に説明する。

図１は本発明の第１実施例に係る圧電ディスペンサーを示す正面図、図２は図１に示した圧電ディスペンサーの圧電ポンプを示す斜視図、図３は本発明の第１実施例に係る圧電ディスペンサーを圧電ポンプを切断して示す図である。

図１〜図３に示すように、本発明の第１実施例に係る圧電ディスペンサー１０は、圧電ポンプ１２、変位測定センサー４０およびコントローラ４４を含む。圧電ポンプ１２は、ポンプボディ１５、バルブボディ２０、溶液吐出機構２５、圧電アクチュエータ３０、３１、およびポンプコントロール部３３を有する。ポンプコントロール部３３は、圧電アクチュエータ３０、３１に電圧を印加して圧電アクチュエータ３０、３１の動作を制御する。ポンプボディ１５とバルブボディ２０はボルトなどの固定部材を介して相互分離可能に結合される。溶液吐出機構２５は、ポンプボディ１５に備えられるレバー２６、およびレバー２６に連結されるようにバルブボディ２０に備えられるバルブロッド２８を含む。

バルブボディ２０は、貯留部２１、流入口２２およびノズル３４を備える。貯留部２１は、上方に開放される容器状に形成され、バルブロッド２８がその貯留部２１に挿入されて貯留部２１の上方を密閉する。流入口２２は貯留部２１に連結される。流入口２２を介して、外部から供給される溶液（ｖｉｓｃｏｕｓ ｌｉｑｕｉｄ）が貯留部２１へ伝達される。貯留部２１の溶液はノズル２３の吐出口２４を介して外部へ吐き出される。

図３を参照すると、ポンプボディ１５にはヒンジ軸１６が設置され、横方向に延びるレバー２６がヒンジ軸１６に対して回転可能に設置される。バルブボディ２０には垂直方向に延びるように形成されたバルブロッド２８が挿入されて設置される。レバー２６とバルブロッド２８とは互いに連結され、レバー２６がヒンジ軸１６に対して回転すると、バルブロッド２８は上下に昇降する。

レバー２６に連結されたバルブロッド２８は、レバー２６の回転に応じて貯留部２１に対して昇降運動する。バルブロッド２８が上昇してから下降しながら、その下部に位置する吐出口２５４に近接する方向に動くと、バルブロッド２８が貯留部２１内の溶液を加圧して吐出部２４を介して溶液を外部へディスペンスする。

レバー２６とバルブロッド２８とは様々な方法によって連結できる。本実施例において、図３に示すように、レバー２６とバルブロッド２８とは単に係合される構造で連結される。レバーの端部には、水平方向に開放される係止溝２７が形成される。すなわち、レバーの係止溝２７はＣ字状に形成される。バルブロッド２８の上端部には係止ロッド２９が備えられる。係止ロッド２９はレバー２６の係止溝２７に係合されてレバー２６に対して回転可能に連結される。すなわち、レバー２６の回転運動がバルブロッド２８の昇降運動に変換される。

係止溝２７は、水平方向に開放されるように形成されている。よって、係止ロッド２９を水平方向に係止溝２７に対して動かして係止溝２７から係止ロッド２９を脱着させることができる。また、係止溝２７が水平方向に形成されているので、レバー２６の回転によって係止溝２７が昇降しても、係止ロッド２９は係止溝２７から抜けなくなる。レバー２６とバルブロッド２８を互いに分離する必要があるときは、係止ロッド２９を係止溝２７に対して水平方向に移動させることにより容易に分離することができる。

図３に示すように、圧電アクチュエータ３０、３１はポンプボディ１５に設置される。圧電アクチュエータ３０、３１は２つ（第１圧電アクチュエータ３０および第２圧電アクチュエータ３１）が設けられ、レバー２６をヒンジ軸１６に対して回転させる。第１圧電アクチュエータ３０および第２圧電アクチュエータ３１は圧電素子からなる。電圧を印加すると、その印加電圧の電位差に応じて長さが増減する構造の圧電素子を用いて第１圧電アクチュエータ３０および第２圧電アクチュエータ３１を構成する。本実施例では、多数の圧電素子を積層して構成されるマルチスタック（ｍｕｌｔｉ ｓｔａｃｋ）タイプの圧電アクチュエータを用いて第１圧電アクチュエータ３０および第２圧電アクチュエータ３１を構成する場合を例として説明する。

第１圧電アクチュエータ３０および第２圧電アクチュエータ３１は、垂直方向に互いに並んで配置されてポンプボディ１５に設置される。第１圧電アクチュエータ３０および第２圧電アクチュエータ３１は、ヒンジ軸１６を介して、それぞれ下端部がレバー２６の上面に接触するように配置される。第１圧電アクチュエータ３０に電圧が印加されて第１圧電アクチュエータ３０の長さが増加すると、レバー２６は図３を基準に反時計方向に回転し、第２圧電アクチュエータ３１に電圧が印加されて第２圧電アクチュエータ３１の長さが増加すると、レバー２６は図３を基準に時計方向に回転する。

第１圧電アクチュエータ３０と第２圧電アクチュエータ３１に交互に電圧を印加すると、バルブロッド２８が反復的に昇降しながら連続的に吐出口２４を介して溶液をディスペンスする。ヒンジ軸１６と第１圧電アクチュエータ３０および第２圧電アクチュエータ３１との距離よりもヒンジ軸１６とバルブロッド２８との距離が一層大きいため、圧電アクチュエータ３０、３１の変形した長さ（ｄｅｆｏｒｍｅｄ ｌｅｎｇｔｈ）はレバー２６によって十分に拡大される（ｍａｇｎｉｆｉｅｄ）。圧電アクチュエータ３０、３１の長さの変化（ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｉｎ ｌｅｎｇｔｈ）によるレバー２６の動きはバルブロッド２８を十分な高さ範囲内で作動させることができる。第１圧電アクチュエータ３０および第２圧電アクチュエータ３１の作動を制御するポンプコントロール部３３は、時間の流れに応じて様々な形態のパルス波形を持つ電圧を第１圧電アクチュエータ３０および第２圧電アクチュエータ３１に印加することにより、バルブロッド２８の動的特性を制御することができる。

図２および図３を参照すると、第１圧電アクチュエータ３０および第２圧電アクチュエータ３１の上端にはそれぞれ第１位置調節器３５および第２位置調節器３６が配置される。第１位置調節器３５および第２位置調節器３６は、それぞれの端部が第１圧電アクチュエータ３０および第２圧電アクチュエータ３１の端部に接触した状態でポンプボディ１５に螺合される。第１位置調節器３５はレバー２６およびポンプボディ１５に対する第１圧電アクチュエータ３０の位置を調節し、第２位置調節器３６はレバー２６およびポンプボディ１５に対する第２圧電アクチュエータ３１の位置を調節する。すなわち、第１位置調節器３５を締め付けて第１圧電アクチュエータ３０を加圧すると、第１圧電アクチュエータ３０は下降してレバー２６に近接または密着する。第２位置調節器３６も第１位置調節器３５と同様の方法で作動する。

圧電アクチュエータ３０、３１は一般にセラミック材質で形成される。圧電アクチュエータ３０、３１は、材料的特性上、長期間使用すると、印加電圧による膨張変位が初期とは異なることもある。このような場合、第１位置調節器３５および第２位置調節器３６を用いて第１圧電アクチュエータ３０および第２圧電アクチュエータ３１の位置を調整することにより、溶液吐出機構２５の動的特性を維持することができる。

第１圧電アクチュエータ３０および第２圧電アクチュエータ３１それぞれの下部には第１復帰機構３８および第２復帰機構３９が設置される。第１復帰機構３８は、ポンプボディ１５の内部に配置され、第１圧電アクチュエータ３０を収縮させる方向に第１圧電アクチュエータ３０に力を加える。同様に、第２復帰機構３９は、ポンプボディ１５の内部に配置され、第２圧電アクチュエータ３１を収縮させる方向に第２圧電アクチュエータ３１に力を加える。第１復帰機構３８および第２復帰機構３９は、第１圧電アクチュエータ３０および第２圧電アクチュエータ３１の下部でそれぞれ第１圧電アクチュエータ３０および第２圧電アクチュエータ３１を収縮させる方向に弾性力を提供するスプリングであってもよく、流体ダクトであってもよい。

図３を参照すると、変位測定センサー４０は、溶液吐出機構３５のレバー２６の作動変位を測定し、その測定値をコントローラ４４に提供することができるようにポンプボディ１５に設置される。変位測定センサー４０はプローブ４１、およびプローブ４１が移動可能に結合されるセンサーボディ４２を含む。プローブ４１は、レバー２６の回転に連動して昇降することができるように一方の端部がレバー２６の中間に結合される。センサーボディ４２は、プローブ４１が昇降運動するときにプローブ４１の移動変位を検出することにより、レバー２６の作動変位を検出する。すなわち、センサーボディ４２はプローブ４１を介してレバー２６の作動変位を測定し、その測定値をコントローラ４４に提供する。コントローラ４４は、レバー２６の作動変位からバルブロッド２８の作動ストロークＳ＿ｏ（バルブロッドの上下作動変位）を計算することができる。

レバー２６がヒンジ軸１６に対して回転運動するので、レバー２６に結合されたプローブ４１は左右方向に多少揺動しながら上下運動する。レバー２６の回転角変位は非常に小さいため、プローブ４１の左右揺動幅も非常小さい。よって、センサーボディ４２内の構成部品とプローブ４１の配置構造を適切に設計することにより、プローブ４１がセンサーボディ４２内の構成部品に干渉することなく上下運動するようにすることができる。結果として、プローブ４１を介してレバー２６の作動変位を問題なく測定することができる。

図４を参照すると、溶液吐出機構２５のストロークは、フリー（ｆｒｅｅ）ストロークＳ＿ｆと作動ストロークＳ＿ｏがある。作動ストロークＳ＿ｏはバルブロッド２８が貯留部２１の中で実際に動く移動距離であり、フリーストロークＳ＿ｆは作動ストロークＳ＿ｏに押圧値Ｐを加えた値である。ここで、押圧値Ｐはバルブロッド２８がノズル２３内のバルブシート部２３ａに押圧される変位を意味する。ノズル２３とバルブロッド２８が剛性のある素材、例えば金属などからなるので、バルブロッド２８がノズル２３のバルブシート部２３ａを圧縮しながら入り込むのではない。押圧値Ｐはバルブロッド２８がバルブシート部２３ａに接触した状態でさらに下降する仮想の距離である。すなわち、押圧値Ｐが大きくなると、バルブシート部２３ａに対するバルブロッド２８の密着力も大きくなる。溶液吐出機構２５のストロークに押圧値Ｐを含めさせることにより、バルブロッド２８をバルブシート部２３ａに一定の圧力で圧着させることができ、溶液ディスペンシング作業が行われないとき、貯留部２１の溶液が吐出口２４を介して漏れることを防ぐことができる。押圧値Ｐは溶液の種類や粘性などによって様々な値に設定できる。

変位測定センサー４０のプローブ４１のレバー２６に対する位置は、レバー２６に対するバルブロッド２８の位置と同一ではないので、プローブ４１の移動変位とバルブロッド２８の作動変位との間には差がある。ヒンジ軸１６からプローブ４１までの距離およびプローブ４１からバルブロッド２８の係止ロッド２９までの距離は一定であるので、プローブ４１の移動変位からバルブロッド２８の作動トロークＳ＿ｏ（バルブロッドの上下移動変位）を難しくなく計算することができる。バルブロッド２８の作動ストロークＳ＿ｏは、レバー２６にバルブロッド２８を連結した状態で測定することができ、バルブロッド２８のフリーストロークＳ＿ｆはレバー２６からバルブロッド２８を分離した状態で測定することができる。

コントローラ４４は、圧電ポンプ１２における圧電アクチュエータ３０、３１を制御するポンプコントロール部３３を介して圧電アクチュエータ３０、３１が作動するように電圧を印加する。また、コントローラ４４は、変位測定センサー４０からレバー２６の作動変位の提供を受け、これからバルブロッド２８の作動ストロークＳ＿ｏを計算する。コントローラ４４には入力装置４５とディスプレイ４７とが一体型に設置される。入力装置４５は、各種入力データを入力するための複数の操作ボタン４６を含む。ユーザーは、入力装置４５の操作ボタン４６を介してバルブロッド２８の作動ストロークＳ＿ｏのオフセット値などを入力することができる。コントローラ４４は、入力装置４５を介してユーザーのバルブロッド２８の作動ストロークＳ＿ｏのオフセット値などの入力を受ける。ディスプレイ４７は、バルブロッド２８の作動ストロークＳ＿ｏやユーザーが入力した入力データなどの各種情報を表示する。入力装置４５とディスプレイ４７は、コントローラ４４と電気的に連結されるようにコントローラ４４の外部に設置されてもよい。

コントローラ４４は、変位測定センサー４０からレバー２６の作動変位に対する測定値の提供を受け、各種情報をディスプレイ４７に表示することができる。例えば、コントローラ４４は、レバー２６の作動変位、バルブロッド２８の作動ストロークＳ＿ｏ、または予め設定された初期作動ストロークＳ＿ｉと計算された作動ストロークＳ＿ｏとの差異値をディスプレイ４７に表示することもできる。また、コントローラ４４は、ユーザーが入力したオフセット値に合わせて圧電アクチュエータ３０、３１の印加電圧を制御することにより、バルブロッド２８の作動ストロークＳ＿ｏをオフセットさせることができる。ここで、バルブロッド２８の作動ストロークＳ＿ｏをオフセットさせるというのは、バルブロッド２８の上下作動変位の大きさは一定に維持しながらバルブロッド２８の動きの上限値と下限値を同一の距離だけ上昇または下降させることを意味する。このような溶液吐出機構２５の作動ストロークをオフセットさせる具体的な方法については後述する。

その他に、本実施例に係る圧電ディスペンサー１０は圧電アクチュエータ３０、３１の冷却のための冷却ライン４８、４９を含む。冷却ライン４８、４９はポンプボディ１５に設置される。冷却流体が冷却ライン４８、４９を介して圧電アクチュエータ３０、３１の周囲の空間へ流れる。圧電アクチュエータ３０、３１は、その特性上、使用中に熱が比較的多く発生する。圧電アクチュエータ３０、３１から発生する熱によって圧電アクチュエータ３０、３１の温度が上昇すると、その動作特性が低下するおそれがある。このような問題の発生を防ぐために、冷却ライン４８、４９を介して圧電アクチュエータ３０、３１の設置空間を経由してポンプボディ１５を冷却させることにより、圧電アクチュエータ３０、３１の温度上昇を防止することができる。

本実施例に係る圧電ディスペンサー１０は、ポンプボディ１５とバルブボディ２０を着脱可能に構成し、レバー２６とバルブロッド２８も連結および分離自在に構成することにより、維持、保守および洗浄が容易であり、溶液の様々な特性に合わせて圧電ポンプ１２を構成することが容易である。ポンプボディ１５とバルブボディ２０とを結合するネジを解いてバルブロッド２８の係止ロッド２９をレバー２６の係止溝２７から離脱させることにより、バルブボディ２０とバルブロッド２８をポンプボディ１５から容易に分離することができる。バルブボディ２０を分離すると、次の使用のために洗浄することが容易である。バルブボディ２０またはバルブロッド２８が破損した場合でも、上述したような方法で分離し、難しくなく新しいバルブボディ２０またはバルブロッド２８で取り替えることができる。

このように部品の維持、保守、洗浄などのためにポンプボディ１５またはバルブボディ２０を分離してから再び組み立てるか、或いはレバー２６とバルブロッド２８を分離してから再び組み立てる場合、組立公差などの理由によりバルブロッド２８の作動ストロークＳ＿ｏが変わり得る。バルブロッド２８の作動ストロークＳ＿ｏが変わると、圧電ポンプ１２の作動による溶液吐出量が初期溶液吐出量と異なり、バルブロッド２８の押圧値Ｐが変わるという問題が発生する。バルブロッド２８の作動ストロークＳ＿ｏの変化はレバー２６、バルブロッド２８、バルブシート部２３ａなどの部品の摩耗などによっても誘発できる。

このようなバルブロッド２８の作動ストロークＳ＿ｏの変化による問題は、本発明に係る圧電ディスペンサーの作動ストローク補正方法によって簡単に解決することができる。以下では、本発明に係る圧電ディスペンサーの作動ストローク補正方法について詳細に説明する。

図５に示すように、本実施例に係る圧電ディスペンサーの作動ストローク補正方法は、レバー２６の作動変位測定段階（Ｓ１０）と、バルブロッド２８の作動ストロークＳ＿ｏ計算段階（Ｓ２０）と、作動ストロークＳ＿ｏ比較段階Ｓ３０と、作動ストロークＳ＿ｏをオフセットさせる段階（Ｓ４０）とを含む。

まず、コントローラ４４は、圧電アクチュエータ３０、３１に電圧を印加して溶液吐出機構２５を作動させながら変位測定センサー４０でレバー２６の作動変位を測定する（Ｓ１０、（ａ）段階）。

コントローラ４４は、（ａ）段階で測定したレバー２６の作動変位測定値からバルブロッド２８の作動ストロークＳ＿ｏを計算する（Ｓ２０、（ｂ）段階）。

次に、コントローラ４４は、計算された作動ストロークＳ＿ｏと予め設定された初期作動ストロークＳ＿ｉとを比較する（Ｓ３０、（ｃ）段階）。初期作動ストロークＳ＿ｉは、圧電ポンプ１２の製造時または溶液の種類などに応じて予め設定された値である。図６に示すように、ノズル２３のバルブシート部２３ａが摩耗した場合を例として挙げると、上下に作動するバルブロッド２８の上限位置は同じであっても、下限位置は摩耗分だけさらに下方に位置する。よって、バルブロッド２８の作動ストロークＳ＿ｏは初期作動ストロークＳ＿ｉと異なるようになる。圧電ポンプ１２の動作の際に、バルブロッド２８が持続的にノズル２３のバルブシート部２３ａに圧着されながらバルブシート部２３ａに摩耗が発生することがある。この場合、バルブロッド２８のフリーストロークＳ＿ｆは変わらなくても、バルブロッド２８がバルブシート部２３ａの摩耗分だけさらに吐出口２４側へ移動することにより、バルブロッド２８の作動ストロークＳ＿ｏは初期作動ストロークＳ＿ｉより大きく現れる。この際、バルブロッド２８の押圧値Ｐ’は初期の押圧値Ｐに比べて小さくなる。このようにバルブロッド２８の作動ストロークＳ＿ｏおよび押圧値が変わると、溶液のディスペンス量が変わるか溶液が漏れる問題が発生するおそれがある。

このように、バルブロッド２８の作動ストロークＳ＿ｏと予め設定された初期作動ストロークＳ＿ｉとの間に差があれば、コントローラ４４は、初期作動ストロークＳ＿ｉに対するバルブロッド２８の作動ストロークＳ＿ｏの差Ｄだけバルブロッド２８の作動ストロークＳ＿ｏをオフセットさせる方法でバルブロッド２８の作動ストロークＳ＿ｏを補正する（Ｓ４０、（ｄ）段階）。バルブロッド２８の作動ストロークＳ＿ｏは、圧電アクチュエータ３０、３１に対する印加電圧を制御することによりオフセットさせることができる。

図６および図７の（ａ）を参照すると、バルブシート部２３ａが摩耗すると、上下に作動するバルブロッド２８が初期設置状態に比べてバルブシート部２３ａの摩耗分Ｄだけさらに下方（吐出口２４側）へ移動する。この場合、図７の（ｂ）に示すように、コントローラ４４は、圧電アクチュエータ３０、３１に対する印加電圧を制御してバルブロッド２８の作動ストロークＳ＿ｏを初期作動ストロークＳ＿ｉと作動ストロークＳ＿ｏとの差Ｄだけ下方にオフセットさせる。すなわち、コントローラ４４は第１圧電アクチュエータ３０に対する印加電圧を減らしてバルブロッド２８の上昇高さを初期作動ストロークＳ＿ｉと作動ストロークＳ＿ｏとの差Ｄだけ下降させ、逆に、コントローラ４４は第２圧電アクチュエータ３１に対する印加電圧を増加させてバルブロッド２８の下降高さを同一の距離だけ下降させる。このような圧電アクチュエータ３０、３１に対する印加電圧の制御によってバルブロッド２８の上下作動範囲を同一の大きさに維持しながらその上限値および下限値のみ同一の大きさに変化させることができ、バルブロッド２８の押圧値Ｐを初期状態と同一に維持することができる。

このように、バルブロッド２８の作動ストロークＳ＿ｏをオフセットさせる方法を用いたバルブロッド２８の作動ストロークＳ＿ｏの補正はユーザーによって半自動的に行われ得る。この場合、コントローラ４４は、レバー２６の作動変位からバルブロッド２８の作動ストロークＳ＿ｏを計算した後、その計算値をディスプレイ４７に表示する（（ｅ）段階）。ユーザーは、ディスプレイ４７に表示されたバルブロッド２８の作動ストロークＳ＿ｏを確認し、バルブロッド２８の作動ストロークＳ＿ｏをオフセットさせるためのオフセット値を入力する。この際、コントローラ４４は、入力されたオフセット値に応じて圧電アクチュエータ３０、３１に対する印加電圧を制御することにより、バルブロッド２８の作動ストロークＳ＿ｏをオフセットさせる方法で補正することができる。

勿論、バルブロッド２８の作動ストロークＳ＿ｏに対する補正は、ユーザーによらず自動的に行われてもよい。この場合、コントローラ４４がバルブロッド２８の作動ストロークＳ＿ｏを計算し、設定されたプログラムによってオフセット値を算出した後、それに合わせて圧電アクチュエータ３０、３１に対する印加電圧を制御することにより、バルブロッド２８の作動ストロークＳ＿ｏを自動的に補正することができる。

このようなコントローラ４４によるバルブロッド２８の作動ストロークＳ＿ｏの補正は溶液ディスペンシング工程中に実時間で行われ得る。すなわち、コントローラ４４は、レバー２６の作動変位を実時間で測定し、前述したような方法でバルブロッド２８の作動ストロークＳ＿ｏをオフセットさせる方法でバルブロッド２８の作動ストロークＳ＿ｏを実時間で補正することができる。溶液ディスペンシング工程中に、温度の変化による部品の膨張や収縮などの様々な要因によってバルブロッド２８の作動ストロークＳ＿ｏが変わることがある。よって、溶液ディスペンシング中にバルブロッド２８の作動ストロークＳ＿ｏを実時間で補正すると、周辺要因などによるバルブロッド２８の作動ストロークＳ＿ｏの変化に伴うディスペンシング品質不良の問題を減らすことができる。

上述したように、本実施例に係る圧電ディスペンサー１０は、ポンプボディ１５とバルブボディ２０を着脱可能に構成し、レバー２６とバルブロッド２８も連結および分離自在に構成することにより、維持、保守および洗浄が容易であり、溶液の様々な特性に合わせて圧電ポンプ１２を構成することが容易である。部品の維持、保守および洗浄などのためにポンプボディ１５とバルブボディ２０を分離してから再び組み立てるとき、バルブロッド２８の作動ストロークＳ＿ｏが初期値と異なることがある。また、長時間使用の際に、部品の摩耗によってもバルブロッド２８の作動ストロークＳ＿ｏは初期値と異なることがある。この場合、上述したように変位測定センサー４０で測定したレバー２６の作動変位からバルブロッド２８の作動ストロークＳ＿ｏを計算し、バルブロッド２８の作動ストロークＳ＿ｏをオフセットさせる方法によってバルブロッド２８の作動ストロークＳ＿ｏを初期値と同一になるように補正することにより、溶液ディスペンシング性能を初期状態に維持することができる。

バルブロード２８の作動ストロークＳ＿ｏの補正がポンプボディ１５とバルブボディ２０の再組立の際に行われるものと前述したが、バルブロッド２８の作動ストロークＳ＿ｏの補正は、ポンプボディ１５とバルブボディ２０の再組立以外の様々な状況で行われてもよい。例えば、バルブロッド２８の作動ストロークＳ＿ｏは部品の摩耗によっても変わり得るので、圧電ポンプ１２の一定の使用時間後に、レバー２６の作動変位を測定し、バルブロッド２８の作動ストロークＳ＿ｏを初期値に補正することができる。

本発明において、レバー２６の作動変位を測定するための変位測定センサーの具体的な構造、または溶液吐出機構２５との連結構造は様々に変更できる。例えば、図８および図９は変位測定センサーの構造が変更された圧電ディスペンサーの様々な変形例を示す。

まず、図８に示した本発明の第２実施例に係る圧電ディスペンサー５０は圧電ポンプ１２、変位測定センサー５２およびコントローラ４４を含む。ここで、圧電ポンプ１２とコントローラ４４は上述したとおりでる。

変位測定センサー５２は、レバー２６の作動変位を検出し、その検出信号をコントローラ４６に提供することができるようにポンプボディ１５に設置される。変位測定センサー５２は、プローブ５３と、プローブ５３が移動可能に結合されるセンサーボディ５５とを含む。プローブ５３は、レバー２６の回転に連動して昇降することができるように一方の端部がレバー２６の中間のピボットピン５７に回転可能に結合される。プローブ５３の端部にはピボットピン５７との結合のための結合溝５４が設けられ、ピボットピン５７が結合溝５４に挿入されて結合される。

圧電アクチュエータ３０、３１の作用によりレバー２６がヒンジ軸１６に対して回転運動するとき、プローブ５３は、レバー２６に連動してピボットピン５７に対して回転すると同時に上下移動する。センサーボディ５５の内部には、プローブ５３を左右に揺動せずに上下方向に直線移動することができるようにガイドするガイド機構が備えられる。

一方、図９に示した本発明の第３実施例に係る圧電ディスペンサー６０は、圧電ポンプ１２、変位測定センサー６２およびコントローラ４４を含む。圧電ポンプ１２とコントローラ４４は上述したとおりである。

変位測定センサー６２は、レバー２６の作動変位を検出し、その検出信号をコントローラ４４に提供することができるようにポンプボディ１５の外面に結合される。変位測定センサー６２はプローブ６３、およびプローブ６３が移動可能に結合されるセンサーボディ６５を含む。プローブ６３は、レバー２６の回転に連動して昇降することができるように、一方の端部がレバー２６の端部に延びた延長部６７の外面に接触する。プローブ６３の一方の端部にはレバー２６の表面に滑り接触する曲面型の接触曲面６４が設けられる。

以上、本発明に係る圧電ディスペンサーおよび圧電ディスペンサーの作動ストローク補正方法の実施例について説明したが、本発明の範囲が前述および図示の形態に限定されるのではない。

例えば、レバー２６とバルブロッド２８は、レバー２６の係止溝２７とバルブロッド２８の係止ロッド２９を用いた方法以外に、様々な他の方法によっても連結できる。溶液吐出機構２５は、レバー２６とバルブロッド２８を含む構造以外の他の構造に変更でき、ポンプボディ１５とバルブボディ２０とは着脱可能に結合せず、互いに一体となるように形成されてもよい。

また、レバー２６の作動変位を検出するための変位測定センサーとしては、図示の如く、いわゆるプローブセンサー以外に、接触式または非接触式でレバー２６の作動変位を検出し、その検出信号をコントローラ４４に提供することができる様々な構造のものが利用できる。

１０、５０、６０、７０ 圧電ディスペンサー
１２ 圧電ポンプ
１５ ポンプボディ
１６ ヒンジ軸
２０ バルブボディ
２１ 貯留部
２２ 流入口
２３ ノズル
２３ａ バルブシート部
２４ 吐出口
２５ 溶液吐出機構
２６ レバー
２８ バルブロッド
３０、３１ 第１、２圧電アクチュエータ
３３ ポンプコントロール部
３５、３６ 第１、２位置調節器
３８、３９ 第１、２復帰機構
４０、５２、６２、７２ 変位測定センサー
４１、５３、６３、７３ プローブ
４２、５５、６５、７５ センサーボディ
４４ コントローラ
４５ 入力装置
４６ 操作ボタン
４７ ディスプレイ
５４ ピボットピン
６４、７４ 接触曲面

Claims (9)

1. ポンプボディと；
   前記ポンプボディに設置されたヒンジ軸に対して回転可能に設置されるレバー、および前記レバーの回転に応じて昇降運動するように前記レバーに連結されるバルブロッドを有する溶液吐出機構と；
   電圧が印加されると、長さが長くなりながら前記レバーを加圧して前記レバーを前記ヒンジ軸を中心に回転させるように、その端部が前記レバーに接触できるように前記ポンプボディに設置される圧電アクチュエータと；
   前記バルブロッドの端部が挿入され且つ溶液が貯留される貯留部、前記貯留部に前記溶液が流入する流入口、および前記バルブロッドの前記貯留部における進退運動に応じて前記貯留部の溶液が排出される吐出口を備えるバルブボディと；
   前記ポンプボディに設置され、前記溶液吐出機構のレバーの作動変位（ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ）を測定する変位測定センサーと；
   前記変位測定センサーの測定値から計算された前記溶液吐出機構のバルブロッドの作動ストロークＳ＿ｏ（前記バルブロッドの上下作動範囲）と予め設定された初期作動ストロークＳ＿ｉとの差を計算し、前記バルブロッドの作動ストロークをオフセット（ｏｆｆｓｅｔ）させる方法によって前記バルブロッドの作動ストロークを補正するように前記圧電アクチュエータに対する印加電圧を制御するコントローラと；を含むことを特徴とする、圧電ディスペンサー。
2. 前記コントローラで計算された前記バルブロッドの作動ストロークＳ＿ｏを表示するディスプレイをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の圧電ディスペンサー。
3. 前記バルブロッドの作動ストロークのオフセット値をユーザーが入力するための入力装置をさらに含み、
   前記コントローラは、前記入力装置が入力を受けたオフセット値だけ前記バルブロッドの作動ストロークをオフセットさせることを特徴とする、請求項２に記載の圧電ディスペンサー。
4. 前記コントローラは、前記変位測定センサーの測定値の伝達を実時間で受けて前記バルブロッドの作動ストロークをオフセットさせる方法によって前記バルブロッドの作動ストロークを補正することを特徴とする、請求項１に記載の圧電ディスペンサー。
5. 前記変位測定センサーは、前記レバーの回転に連動して昇降することができるように一方の端部が前記レバーに接するプローブと、前記プローブが昇降可能に結合され、前記プローブを介して前記溶液吐出機構の作動ストロークを検出するセンサーボディとを含むことを特徴とする、請求項１に記載の圧電ディスペンサー。
6. （ａ）ヒンジ軸に対して回転可能に設置されるレバーと、前記レバーの回転に応じて昇降運動するように前記レバーに連結されるバルブロッドと、電圧が印加されると、長さが長くなりながら前記レバーを加圧して前記レバーを前記ヒンジ軸を中心に回転させる圧電アクチュエータと、前記バルブロッドの端部が挿入され且つ溶液が貯留される貯留部と、前記貯留部に前記溶液が流入する流入口と、前記バルブロッドの前記貯留部における進退運動に応じて前記貯留部の溶液が吐き出される吐出口とを含む圧電ポンプの前記圧電アクチュエータに電圧を印加し、前記圧電アクチュエータによる前記レバーの作動変位を測定する段階と、
   （ｂ）前記レバーの作動変位から前記バルブロッドの作動ストロークＳ＿ｏ（前記バルブロッドの上下作動変位）を計算する段階と、
   （ｃ）前記バルブロッドの計算された作動ストロークＳ＿ｏと予め設定された初期作動ストロークＳ＿ｉとを比較する段階と、
   （ｄ）前記バルブロッドの作動ストロークＳ_ｏと予め設定された初期作動ストロークＳ＿ｉとの間に差があれば、前記圧電アクチュエータに対する印加電圧を制御して前記バルブロッドの作動ストロークＳ＿ｏをオフセットさせる方法によって前記バルブロッドの作動ストロークＳ＿ｏを補正する段階とを含んでなることを特徴とする、圧電ディスペンサーの作動ストローク補正方法。
7. （ｅ）前記（ｂ）段階の後、前記バルブロッドの計算された作動ストロークＳ＿ｏをディスプレイに表示する段階をさらに含むことを特徴とする、請求項６に記載の圧電ディスペンサーの作動ストローク補正方法。
8. 前記（ｄ）段階は、前記バルブロッドの作動ストロークＳ＿ｏのオフセット値の入力を受ける段階を含むことを特徴とする、請求項６に記載の圧電ディスペンサーの作動ストローク補正方法。
9. 前記レバーの作動変位を実時間で測定し、前記バルブロッドの作動ストロークＳ＿ｏをオフセットさせる方法によって前記バルブロッドの作動ストロークＳ＿ｏを補正することを特徴とする、請求項６に記載の圧電ディスペンサーの作動ストローク補正方法。

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