JP6234773B2 - 流体ディスペンサー、及び複合材料の均一な分散を有する流体を吐出する方法 - Google Patents

Description

本発明は、包括的には、流体ディスペンサー及び流体を吐出する方法に関し、より詳細には、複合材料の分散を有する流体を保持するシリンジバレルとともに用いる流体ディスペンサー、及び複合材料の分散を有する流体を吐出する方法に関する。

シリンジバレル型の流体供給源リザーバーとともに用いる、種々のタイプの吐出弁を有する流体ディスペンサーが、流体吐出の分野では概してよく知られている。流体ディスペンサーに関する用途は多様であり、したがって、シリンジバレル内に保持される流体も多様である。これらの流体は、単一成分流体、又は複合材料を含む流体等の多成分流体を含むことができる。複合材料は、流体材料及び／又は粒子材料の任意の組合せを含むことができる。複合材料は、可変濃度よりも均一に混合された濃度を有することが好ましい。多成分流体は通常混合されて、使用時に特定の一貫した材料特性を提供するため、均一濃度が可変濃度よりも好ましい。一方で、混合されていない流体は可変する成分濃度を有し、可変する材料特性を有して流体ディスペンサーから吐出され、可変する材料特性は最終製品において許容できない変化をもたらすか又は流体をその意図した目的には使用不可能なものにする。

多成分流体は、軽量の一成分流体内に懸濁された比較的重い重量の粒子、又は異なる密度を有する複数の流体から構成される複合材料を含むことができる。したがって、これらの多成分流体は、重力の影響によって経時的に分離又は沈降する傾向がある。この沈降は、シリンジバレルを流体ディスペンサーとともに使用する前又は使用している間でさえも生じる場合がある。例えば、シリンジバレルは、発光ダイオード（ＬＥＤ）の生産において用いる蛍光体粒子を含むシリコーン封入流体を保持することができる。蛍光体粒子はシリコーン封入流体よりも重いため、重力の影響によって蛍光体粒子はシリコーン封入流体と分離して（out of）沈降する。したがって、結果として得られる流体／粒子混合物は、経時的に徐々に可変する濃度を有する。流体／粒子混合物が吐出されるにつれて、流体混合物中の粒子濃度は、各適用とともに変化する場合がある。一例として、この影響は、製造されるＬＥＤがその生産期間にわたってもたらす光において色の変化を生じさせる可能性がある。

現在、沈降傾向のある多成分流体を吐出する製造業者は、シリンジバレルを流体ディスペンサー内に据え付ける前に、積極的に複数の成分を均一に分散させることができる。このようにして、成分沈降の悪影響は、流体弁からの流体の最初の吐出時点で回避することができる。この工程によって吐出プロセスに対する時間及びコストは増える。さらに、多成分流体の分離成分の沈降又は分離は依然として、最初の吐出後に生じる可能性がある。これによって、成分の均一濃度を有する流体を吐出する時間期間が限られる。この限られた時間期間中に効果的にシリンジバレルの中身が空にならない場合、製造業者は、残りの流体を処分するか、又はシリンジバレルを取り外して均一濃度になるまで残りの流体を再び積極的に分散させなければならない。

上記で説明した課題及び性質のような現在の課題及び性質に対処する、流体ディスペンサー、及び複合材料を有する流体を吐出する方法が必要とされている。

一実施形態では、本発明は、複合材料の分散を有する流体を保持するシリンジバレルとともに用いる流体ディスペンサーを提供する。本流体ディスペンサーは概して、流体を吐出するように動作可能な吐出弁と、カップリングと、支持フレームと、電動駆動ユニットとを備える。カップリングは、シリンジバレルを吐出弁と流体接続するように吐出弁に接続される。流体ディスペンサーの支持フレームは、シリンジバレルをカップリングと位置合わせするように、吐出弁に概ね隣接したシリンジバレルを概ね水平方向の向きに回転可能に支持するものである。さらに、電動駆動ユニットは、複合材料を流体内で均一に分散させるようにシリンジバレルを回転させるように構成される。

１つの態様において、カップリングは静止部分及びピボット部分を有する。静止部分は吐出弁に固定接続されており、ピボット部分はシリンジバレルに固定接続されるものである。さらに、ピボット部分は、回転可能に支持されたシリンジバレルを吐出弁に連結するように、静止部分に対して回転可能である。

別の態様において、支持フレームは、吐出弁に固着されて吐出弁から延びる。支持フレームはまた、様々なサイズのシリンジバレルを収容するように、吐出弁に対して調整可能である。支持フレームは概して、吐出弁に動作可能に固着された主支持部材と、バレル支持部材と、モーター支持部材とを備える。バレル支持部材は、主支持部材に調整可能に取り付けられ、シリンジバレルを支持するように構成される。モーター支持部材も、電動駆動ユニットがモーター支持部材に取り付けられた状態で、主支持部材に調整可能に取り付けられる。さらに、バレル支持部材及びモーター支持部材は、種々のサイズのシリンジバレルを収容するように主支持部材に沿って長手方向に調整可能である。

流体ディスペンサーの種々の更なる態様は、電動駆動ユニットに取り付けられた駆動部材と、シリンジバレルに取り付ける被動部材とを備える。被動部材は、シリンジバレルを回転させて流体内の粒子の懸濁を維持するように、駆動部材に動作可能に係合する。電動駆動ユニットも、様々なサイズのシリンジバレルを収容するように吐出弁に対して調整可能である。

さらに、複合材料は、比較的高密度の材料及び比較的低密度の材料を含む。流体ディスペンサーは、電動駆動ユニットに動作可能に接続される制御ユニットを更に備える。制御ユニットは、重力の影響下で高密度の材料及び低密度の材料の均一な分散を促進するように、シリンジバレルを周期的な間隔で回転させるように電動駆動ユニットに指示する。回転は、高密度の材料及び低密度の材料を均一に分散させるように、反時計回り方向、時計回り方向、又はそれらの任意の組合せで周期的なものとすることができる。

本発明の実施形態を用いることに関して、シリンジバレルは、シリンジバレル及び吐出弁が流体連通するように吐出弁に連結される。シリンジバレルはまた、支持フレームに回転可能に取り付けられ、概ね水平方向の向きにある。さらに、シリンジバレルは、複合材料を流体内で均一に分散させるように電動駆動ユニットによって回転させられる。複合材料の均一な分散を有する流体は、流体ディスペンサーから吐出される。

加えて、シリンジバレルを周期的に回転させることができる。回転は、反時計回り方向、時計回り方向、又はそれらの任意の組合せ等の任意の方向とすることができる。例えば、シリンジバレルを、反時計回り方向と時計回り方向とを交互に（back and forth）周期的な間隔で回転させることができるか、又は一方向に周期的な間隔で回転させることができる。

本発明の種々の更なる目的、利点、及び特徴は、添付の図面とともに考慮される例示的な実施形態の以下の詳細な説明を検討することから明らかとなるであろう。

本発明の一実施形態による複合材料の分散を有する流体を保持するシリンジバレルとともに用いる流体ディスペンサーの正面斜視図である。 図１の分解斜視図である。 シールドカバーが取り外された状態である、図１の流体ディスペンサーの後面斜視図である。 図１の流体ディスペンサーとともに用いるシリンジバレルの概ね中心軸上で切り取られた概略断面図である。 被動歯車から係脱された駆動歯車を示す、図１の流体ディスペンサーの部分断面後面図である。 被動歯車に係合している駆動歯車を示す、図１の流体ディスペンサーの部分断面後面図である。 図１に示されるシリンジバレルの後方バレル部分及びバレルアダプターの分解斜視図である。 バレルアダプターがシリンジバレルの後方バレル部分に回転可能に据え付けられている状態である、図１に示されるシリンジバレルの後方バレル部分及びバレルアダプターの斜視図である。 バレルアダプターがシリンジバレルの後方バレル部分に据え付けられている状態である、図１に示されるシリンジバレルの後方バレル部分及びバレルアダプターの斜視図である。 本発明の第２の実施形態による複合材料の分散を有する流体を保持するシリンジバレルとともに用いる流体ディスペンサーの後面図である。 本発明の第３の実施形態による複合材料の分散を有する流体を保持するシリンジバレルとともに用いる流体ディスペンサーの後面図である。

本明細書に組み込まれるとともに本明細書の一部をなす添付の図面は、本発明の実施形態を示し、上記に示された本発明の概要及び以下に示される詳細な説明とともに本発明を説明する役割を果たす。

図１を参照すると、複合材料の分散を有する流体１４（図４を参照のこと）を保持するシリンジバレル１２とともに用いる流体ディスペンサー１０の一実施形態が、フレーム部材１６に取り付けられている。本発明の例示的な実施形態とともに用いる複合材料は、異なる密度又は異なる種類の２種以上の液体か、又は異なる密度を有する粒子の懸濁を含む１種若しくは複数種の液体とすることができる。フレーム部材１６は、フレーム部材１６の重量を軽減するフレームボア１８と、流体ディスペンサー１０が内部に取り付けられる取付けスロット２０とを更に有する。しかしながら、フレーム部材１６は概して、流体１４を吐出するように、十分に流体ディスペンサー１０を強固に固着させるように流体ディスペンサー１０を取り付けることができる任意のフレーム又は同様の構造体を表すことが理解されるであろう。例えば、フレーム部材１６は、流体ディスペンサー１０に選択的に係合して流体ディスペンサー１０を移動させるロボット（図示せず）等のあらゆる構造体に取り付けることができるか、又は流体ディスペンサー１０を備える自動システムの一部として一体化することができる。

流体ディスペンサー１０は概して、流体１４を吐出するように動作可能な吐出弁２２と、支持フレーム２４と、電動駆動ユニット２６と、シリンジバレル１２を吐出弁２２と流体接続するように吐出弁２２に接続されるカップリング２８とを備える。図１に示されているように、吐出弁２２は、支持フレーム２４に強固に固着されている。より詳細には、支持フレーム２４は、吐出弁２２から概ね長手方向に延びる。しかしながら、吐出弁２２は、代替的には、吐出弁２２及び支持フレーム２４がシリンジバレル１２を動作可能に収容するのに十分に位置決めされるように、異なるフレーム部材又は同等の構造体によって支持フレーム２４に対して固定して位置決めすることができる。本発明の例示的な実施形態は１つのシリンジバレル１２を収容するが、本発明の原理に従って複数のシリンジバレル１２を備えるカートリッジ（図示せず）を用いることもできる。したがって、本発明は、１つのシリンジバレル１２との使用に限定するように意図されるものではない。

支持フレーム２４は、シリンジバレル１２を吐出弁２２に流体接続して回転可能に連結するように、カップリング２８に対して概ね隣接した状態でシリンジバレル１２を回転可能に支持する。図１に示されているように、シリンジバレル１２は、カップリング２８から概ね長手方向に延びる。より具体的には、シリンジバレル１２は、概して、支持フレーム２４によって支持されるときに、カップリング２８と位置合わせされて連結されるように向けられる。さらに、支持フレーム２４は、様々なサイズ及び体積のシリンジバレル１２を収容するように吐出弁２２に対して調整可能である。例えば、そのような様々なサイズは、１０ｃｃのシリンジバレル、３０ｃｃのシリンジバレル、及び５５ｃｃのシリンジバレルを含むが、これらに限定されない。

電動駆動ユニット２６は、支持フレーム２４に回転可能に取り付けられるシリンジバレル１２を回転させるように構成される。したがって、電動駆動ユニット２６は、複合材料を流体１４内で均一に分散させて流体１４内での複合材料の均一な分散を維持するようシリンジバレル１２を回転させるように、シリンジバレル１２に動作可能に係合する。本発明の本実施形態によれば、シリンジバレル１２は、所定の回転量（amount：角度）を周期的な間隔で回転される。しかしながら、この回転は、連続的であってもよいし、又は流体１４を吐出するのに複合材料を流体１４内で均一に分散させるように別様に回転させてもよいことが理解されるであろう。シリンジバレル１２の回転を制御するために、ＣＰＵ等の制御ユニット２９を電動駆動ユニット２６に動作可能に接続して、シリンジバレル１２を回転させるよう電動駆動ユニット２６に指示することができる。しかしながら、シリンジバレル１２を回転させるよう電動駆動ユニット２６に指示する任意の適した機械的構造体又は電子制御部を用いることができることが理解されるであろう。さらに、電動駆動ユニット２６は、シリンジバレル１２を収容するように吐出弁２２に対して調整可能である。

図２は、本発明の一実施形態の分解斜視図を示す。流体ディスペンサー１０とともに用いられるシリンジバレル１２は、前方バレル部分３０と、流体１４の大部分を保持する中央バレル部分３２と、後方バレル部分３４とを更に含む。前方バレル部分３０は、吐出弁２２と流体連通してカップリング２８に接続するオスルアーロック３６を含む。対照的に、前方バレル部分３０の反対側にある後方バレル部分３４は、バレルアダプター３８に接続するようになっている。より詳細には、後方バレル部分３４は、一対の突出タブ４２を有する円周方向カラー４０を含む。タブ４２は、バレルアダプター３８内の一対のタブ用凹部４４に挿入されると、バレルアダプター３８に係止係合するように構成される。シリンジバレル１２に対するバレルアダプター３８の係止係合に関する更なる詳細は、以下に記載される（図６Ａ及び図６Ｂを参照のこと）。本実施形態は、本明細書において述べられるようにバレルアダプター３８を後方バレル部分３４に取り付けるが、バレルアダプター３８は、締結具、又はバレルアダプター３８をシリンジバレル１２に締結するようになっている任意の他の既知の構造体によって取り付けることができることが理解されるであろう。

シリンジバレル１２を回転可能に支持する支持フレーム２４は、電動駆動ユニット２６も支持する。支持フレーム２４は概して、コアフレーム部材４６と、主支持部材４８と、モーター支持部材５０と、バレル支持部材５２とを備える。図２の本実施形態において、また図３により詳細に示されているように、コアフレーム部材４６は、吐出弁２２及び主支持部材４８の双方の間でフレーム部材１６に取り付けられる。したがって、コアフレーム部材４６は基礎構造体であるようになっており、流体ディスペンサー１０はコアフレーム部材４６によって製造施設又は同様の環境においてフレーム部材１６又は任意の同様の構造体に取り付けられる。図２を参照すると、コアフレーム部材４６は、フレーム部材１６の取付けスロット２０内に取り付けられている。さらに、コアフレーム部材４６は複数の取付け孔５４を有しており、孔５４に対して種々の構成要素を取り付けるのに複数の締結具５６を用いることができる。複数の取付け孔５４は、コアフレーム部材４６を製造施設において所望されるように種々の構成要素の取付け箇所及び／又は取付け構成に適合させることができるように、コアフレーム部材４６全体にわたって離間している。

コアフレーム部材４６は、図２に示されているように、また図３により詳細に示されているように長手方向部分５８も含む。長手方向部分５８は、吐出弁２２から主支持部材４８まで長手方向に延びる。主支持部材４８は、円筒形状であり、コアフレーム部材４６に隣接した近位端部分６０から長手方向軸６４に沿って遠位端部分６２まで更に長手方向に延びる。さらに、ガイドボア６６が長手方向軸６４の長さに沿って主支持部材４８を通って延びる。

加えて、主支持部材４８は、シリンジバレル１２の取付け位置の方向を向いた前方部分６８と、シリンジバレル１２の取付け位置に面しない方向を向いた後方部分７０とを有する。バレル支持部材５２は、複数のバレル支持締結具７２によって主支持部材４８の後方部分７０に取り付けられる。主支持部材４８へのバレル支持部材５２の取付けはまた、様々なサイズ及び体積のシリンジバレル１２を収容するために長手方向軸６４に沿って調整可能である。

図２及び図３に示されているように、モーター支持部材５０は、前方部分６８に隣接した状態で主支持部材４８に調整可能に取り付けられる。前方部分６８は、前方部分６８を通ってガイドボア６６まで延びる、長手方向軸６４に沿った長手方向チャネル７４を有する。さらに、前方部分６８は、長手方向チャネル７４を横断して延びる、長手方向軸６４の長さに沿って位置決めされる複数のノッチ７６を有する。各ノッチ７６は、様々なサイズ及び体積のシリンジバレル１２を収容するためにモーター支持部材５０を調整可能に取り付けることができる位置になるように適合される。

バレル支持部材５２は、吐出弁２２と連結するようシリンジバレル１２を回転可能に支持するように構成される。より詳細には、バレル支持部材５２は、一方の端部が後方部分７０に対して主支持部材４８の周りに取り付けられる位置からカップリング２８と位置合わせした状態でシリンジバレルホルダー７８まで延びるように、概ねＬ字型である。本実施形態によれば、シリンジバレルホルダー７８は、シリンジバレル１２を収容するサイズになっているバレル支持部材５２を貫通する孔によって規定され、様々なサイズ及び体積のシリンジバレル１２を収容するように様々な直径を有して利用可能とすることができる。このため、シリンジバレル１２を、カップリング２８と位置合わせした状態で支持フレーム２４に回転可能に取り付けることができる。さらに、シリンジバレルホルダー７８は、使用中のシリンジバレル１２の円滑な回転を促進するように丸みを帯びている。

モーター支持部材５０は、長手方向チャネル７４のガイドボア６６を通じて主支持部材４８に調整可能に取り付けられる。モーター支持部材５０は、ガイド締結具８３（図５Ａ又は図５Ｂを参照のこと）によって取付けプレート８２に取り付けられているガイドピン８０によって規定される。ガイドピン８０は、ガイドボア６６内に嵌るとともに長手方向軸６４に沿って動作可能に摺動するサイズになっている。ガイドピン８０に取り付けられている取付けプレート８２は、ガイドボア６６から長手方向チャネル７４を通って、かつ主支持部材４８から外方に延びる。加えて、電動駆動ユニット２６は、モーター支持部材５０に取り付けられる。したがって、電動駆動ユニット２６は、様々なサイズ及び体積のシリンジバレル１２を収容するように長手方向チャネル７４の長さに沿って調整することができる。

モーター支持部材５０を固定位置に調整可能に取り付けるために、取付けプレート８２は、複数のノッチ７６のうちの任意の１つのノッチ内へ収まる（drops）か、又は別様に位置決めされる。各ノッチ７６は、上側ノッチ部分８４及び下側ノッチ部分８６を含む。一方で、モーター支持部材５０は、モーター支持部材５０に取り付けられた電動駆動ユニット２６がシリンジバレル１２に動作可能に係合することができるように下側ノッチ部分８６に位置決めされる。他方で、モーター支持部材５０は、シリンジバレル１２から電動駆動ユニット２６を動作可能に係脱させて電動駆動ユニット２６とシリンジバレル１２との間の間隙を増大させるように、上側ノッチ部分８４に位置決めされる。したがって、交換式（replacement）シリンジバレル１２の据付け及び取外しは、間隙の増大によって単純化することができる。

電動駆動ユニット２６は概して、電源（図示せず）に動作可能に連結される電気ワイヤー９２によって速度制御部９０に動作可能に連結される電気モーター８８を備える。速度制御部９０は、以下でより詳細に記載するように、シリンジバレル１２の回転を指示する制御ユニット２９とは無関係に又は制御ユニット２９とともに作動することができる。ワイヤーリテーナー９３が、ワイヤー９２をモーター支持部材５０に隣接させて保持するように、それらのワイヤー及びモーター支持部材５０上で締め付けられる。本実施形態に示されているように、電気モーター８８及び速度制御部９０は、モーター支持部材５０の前面９４に取り付けられ、前面９４を介して使用するようにアクセス可能である。しかしながら、電気モーター８８及び速度制御部９０は、モーター支持部材５０のあらゆる作動構成部（operative arrangement）に取り付けることができることが理解されるであろう。速度制御部９０は、シリンジバレル１２の回転速度を調整するように、電気モーター８８の速度を選択的に操作する。さらに、電動駆動ユニット２６はまた、動いている構成要素との意図しない接触を防ぐために、モーターカバー９６と、複数のモーターユニット締結具１００によってモーター支持部材５０に取り付けられたシールドカバー９８とを備える。

図３は、シールドカバー９８が電動駆動ユニット２６から取り外された状態である、流体ディスペンサー１０の後面斜視図を示す。これは、モーター支持部材５０の後面１０２と、電気モーター８８に動作可能に連結される駆動部材１０４と、バレルアダプター３８の一部分によって規定される被動部材１０６とを露出させている。モーター支持部材５０は、速度制御部９０、電気モーター８８、及び電気ワイヤー９２をモーター支持部材５０に更に取り付けるようになっている、速度制御部ボア１０８と、モーターシャフトボア１１０と、前面９４及び後面１０２を貫通するワイヤー溝１１１とを有する。支持フレーム２４はコアフレーム部材４６と、主支持部材４８と、モーター支持部材５０と、バレル支持部材５２とを備えるが、種々の構造の構成を本明細書において記載されるように用いることができることが理解されるであろう。したがって、支持フレーム２４は、本実施形態に限定されるように意図されるものではない。

電気モーター８８は駆動部材１０４を回転可能に駆動し、駆動部材１０４は更に、被動部材１０６を動作可能に駆動する。本実施形態に示されているように、駆動部材１０４は、被動部材１０６を回転させるために被動部材１０６に直接係合する。加えて、駆動部材１０４及び被動部材１０６の双方は歯車である。しかしながら、駆動部材１０４及び被動部材１０６に動作可能に係合する任意の方法を用いることができることが理解されるであろう。

上記で説明されたように、被動部材１０６は、バレルアダプター３８によって規定される。このため、被動部材１０６が回転するにつれ、バレルアダプター３８も回転する。バレルアダプター３８がシリンジバレル１２に強固に固着されるものと仮定すると、バレルアダプター３８は、流体１４内での複合材料の均一な分散を維持するようにシリンジバレル１２を直接回転させる。

図３及び図４に示されているように、バレルアダプター３８は、シリンジバレル１２の内部と流体連通する供給継手１１２も備える。回転可能な供給カップリング１１３が、矢印１１４によって示される第１の加圧空気をシリンジバレル１２の内部へ送達するように、一方の端部で供給継手１１２に取り付けられ、また別の端で空気供給源（図示せず）に動作可能に接続される。そのような供給カップリング１１３の１つの例が米国特許第７，４４８，６５３号に示されており、この米国特許の記載は引用することにより本明細書の一部をなす。供給カップリング１１３は、シリンジバレル１２が任意の一方向に連続的に回転することを可能にする。代替的には、回転不可能な供給カップリングを用いることもできるが、しかしながら、シリンジバレル１２は概して、両方向に交互の（back and forth）回転に限定される。したがって、バレルアダプター３８はシリンジバレル１２の後壁１１５を規定し、そのため、バレルピストン１１６を後方バレル部分３４から前方バレル部分３０に向かって押し進めるために第１の加圧空気１１４がシリンジバレル１２内で封止される。バレルピストン１１６のこの移動によって、流体１４がシリンジバレル１２からカップリング２８を通じて吐出弁２２内へ吐出される。

カップリング２８は、シリンジバレル１２ともに回転するピボット部分１１７と、静止した吐出弁２２に固定される静止部分１１８とを含む。それによって、カップリング２８は、回転式シリンジバレル１２を静止した吐出弁２２に流体接続するようになっている。より詳細には、カップリング２８は、アダプター１１９と、回転可能なルアーコネクター１２０とを備える。１つのそのようなルアーコネクター１２０は、Smiths Medical社によって部品番号Ｂ１４９７ＨＰとして製造されている。アダプター１１９は、一方の端部にはネジ山を付けられ、他方の端部にはルアーコネクター１２０に接続するメスルアーロックが設けられる。ルアーコネクター１２０は、アダプター１１９のメスルアーロックに接続するオスルアーロックを一方の端部に有する。ルアーコネクター１２０の別の端部は、そのルアーコネクター１２０のオスルアーロック端部に対して回転可能であるようになっているメスルアーロックを有する。このため、ルアーコネクター１２０のメスルアーロック端部は、シリンジバレル１２に接続されてピボット部分１１７を規定する。さらに、ルアーコネクター１２０のオスルアーロック端部及びアダプター１１９は、静止部分１１８を規定する。

吐出弁２２は概して、ディスペンサーハウジング１２１と、ソレノイド弁１２４に動作可能に接続されるアクチュエーター１２２と、ノズルモジュール１２８と流体連通するピストンアセンブリ１２６とを備える。ソレノイド弁１２４及びノズルモジュール１２８は、自己締結式アセンブリの一体形成（built-in）ネジ山を有する。複数のディスペンサー締結具１３０が、吐出弁２２をフレーム部材４６に取り付けるために、吐出弁２２を通ってフレーム部材４６まで延びる。ピストンアセンブリ１２６は、ディスペンサーハウジング１２１のピストンボア１３１及びノズルモジュール１２８内に延びる。加えて、アクチュエーター１２２は、ソレノイド弁１２４及びディスペンサーハウジング１２１内に延びる。本実施形態によれば、吐出弁２２は、矢印１３２によって示されるように、第２の加圧空気を、空気入口カップリング１３４を通じて受け取る。第２の加圧空気１３２は、アクチュエーター１２２を通過して、ディスペンサーハウジング１２１に取り付けられた止めねじアセンブリ１３８によって適所に保持される付勢バネ１３６に抗うようにピストンアセンブリ１２６を押し進める。

ピストンアセンブリ１２６がバネ１３６に当接して付勢されると、流体及び粒子材料又は２種の異なる流体等の複合材料が内部で均一に分散された流体１４は、ピストンアセンブリ１２６に動作可能に接続されるノズルモジュール１２８内へ吐出される。ノズル１２８が流体１４で十分に満たされると、ソレノイド弁１２４はアクチュエーター１２２を作動させ、そのため、バネ１３６がピストンアセンブリ１２６を流体１４に動作可能に当接して付勢させて、流体１４を流体ディスペンサー１０から吐出する。第２の加圧空気１３２は、流体ディスペンサー１０から排気口１４０を通じて動作可能に吐出される。さらに、ノズルモジュール１２８はまた、流体１４の吐出を助けるように、ノズル空気入口ポート１４２を介して加圧空気に動作可能に接続される。図示の吐出弁２２は非接触型噴射弁システムであるが、流体１４を吐出する任意の吐出弁２２を用いることができることが理解されるであろう。例えば、そのような弁は、接触型噴射弁システム、圧電作動式弁、時間−圧力（time-pressure）システム弁、噴霧システム弁、容積型システム弁、オーガー弁、及びゲート弁／スライダー弁を含むが、これらに限定されない。

図４に示されているように、駆動部材１０４は、シリンジバレル１２を、矢印１４６によって示されるように、吐出弁２２から見て反時計回りに回転させるために、矢印１４４によって示されるように回転可能である。しかしながら、シリンジバレル１２は、複合材料を流体１４内で均一に分散させるのに、時計回りで又は時計回り及び反時計回りの任意の組合せで回転させることもできることが理解されるであろう。上記で説明したように、支持フレーム２４は、シリンジバレル１２を概ね水平位置にて支持するように構成される。しかしながら、複合材料を流体１４内で効果的に均一に分散させる、水平方向の構成要素による任意の一般的な位置を用いることができる。本実施形態によれば、シリンジバレル１２は、前方バレル部分３０が後方バレル部分３４よりも僅かに低くなるように水平位置から概ね２．５度ずらして支持される。さらに、向き又は回転は、流体ディスペンサー１０とともに用いる多成分流体に応じて変化することができる。本実施形態は蛍光体を含むシリコーン封入流体であるが、他のタイプの流体は、マーキングインク又は固体ロウ付けペーストを含むことができるが、これらに限定されない。

図５Ａ及び図５Ｂは、係脱位置と係合位置との間をバレルアダプター３８に対して移動する電動駆動ユニット２６の本実施形態を示す。より詳細には、図５Ａに示されているように、ガイドピン８０は、取付けプレート８２が長手方向チャネル７４と位置合わせされるように、ガイドボア６６内に回転可能に位置決めされる。図５Ｂに示されているように、取付けプレート８２は、矢印１４８によって示されるように、枢動するように複数の下側ノッチ部分８６のうちのいずれかの１つと位置合わせされる。より詳細には、取り付けられた電動駆動ユニット２６を有するモーター支持部材５０は、駆動部材１０４が被動部材１０６に係合するまでバレルアダプター３８に向かって枢動する。

さらに、モーター支持部材５０は、図５Ｂに概略的に示されている付勢部材１５０を更に含むことができる。付勢部材１５０は、駆動部材１０４と被動部材１０６との動作係合を高めるように適合することができる。付勢部材１５０は更に、支持フレーム２４の頂部の付勢溝１５１内に取り付けることができる（図１〜図３を参照のこと）。しかしながら、駆動部材１０４を被動部材１０６へ付勢させる任意の構造体を用いることができ、その構造体は、図５Ｂに概略的に示されている実施形態に限定されないことが理解されるであろう。

図６Ａ〜図６Ｃは、バレルアダプター３８及びシリンジバレル１２の後方バレル部分３４を示す。概して、バレルアダプター３８は、外側部分１５２及び内側部分１５４を有する環状ディスクである。本実施形態によれば、外側部分１５２は、被動部材１０６を規定し、外側部分１５２の全体を囲む複数の歯１５６を含む。さらに、外側部分１５２はタブ用凹部４４を係止して収めるようになっているが、内側部分１５４は流体ディスペンサー１０とともに使用するように後方バレル部分３４を封止するようになっている。例えば、バレルアダプター３８の本実施形態は突出部１５８を含む内側部分１５４を示し、Ｏリングシール１６０が突出部１５８を包囲している。内側部分１５４は、貫通した孔が画定される供給カップリング１１２も含む（図４を参照のこと）。

より具体的には、外側部分１５２は、タブ用凹部４４と、一対のタブ用フランジ１６２と、回り止め溝１６４（図５Ａ及び図５Ｂを参照のこと）とを有する。タブ用凹部４４は、図６Ｂに示されているように、シリンジバレル１２のタブ４２を収めるようになっている。さらに、タブ４２はそれぞれが回り止め１６６を含む。タブ４２がタブ用凹部４４に挿入されると、バレルアダプター３８は、矢印１６８によって示されるように、各回り止め１６６が各回り止め溝１６４に当接して嵌まるまでシリンジバレル１２に対して強制的に回転させられる。それによって、バレルアダプター３８はシリンジバレル１２に係止係合し、内側部分１５４は、空気供給ライン１１３を介して送達される第１の加圧空気１１４を収容するように後方バレル部分３４を封止する。バレルアダプター３８がＯリングシール１６０によって後方バレル部分３４に対して封止されると、内側部分１５４は、シリンジバレル１２の後壁１１５を規定する。

図１〜図６Ｃを参照すると、シリンジバレル１２とともに用いる流体ディスペンサー１０によって流体１４を吐出する方法は、シリンジバレル１２及び吐出弁２２が流体連通するようにシリンジバレル１２を吐出弁２２に連結することを含む。シリンジバレル１２及び吐出弁２２は、オスルアーロック３６をカップリング２８のピボット部分１１７に挿入するとともに、カップリング２８の静止部分１１８を吐出弁２２に接続することによって連結される。

シリンジバレル１２は、シリンジバレル１２を支持フレーム２４に回転可能に取り付けることによって、カップリング２８と位置合わせされる。シリンジバレル１２のサイズ及び／又は体積に応じて、支持フレーム２４は、種々のサイズのシリンジバレル１２を収容するために、吐出弁２２に対して調整することができる。より詳細には、バレル支持部材５２は、シリンジバレル１２を吐出弁２２に位置合わせするように、シリンジバレル１２を回転可能に支持するように調整される。また、バレルアダプター３８は、回り止め１６６を回り止め溝１６４に係止係合させることによって、シリンジバレル１２の後方部分７０上に回転可能に据え付けられる。このため、モーター支持部材５０は、そのモーター支持部材５０に取り付けられた電動駆動ユニット２６がバレルアダプター３８に動作可能に係合してシリンジバレル１２を回転させるように調整される。

シリンジバレル１２は、流体１４内で均一に分散された複合材料を維持するように回転させられる。シリンジバレル１２のそのような回転は、周期的な回転、連続回転、又は周期的な回転及び連続回転の任意の組合せを含むことができる。いずれの場合でも、制御ユニット２９は、重力の影響下でより低密度の材料に対するより高密度の材料の均一な分散を促進するために、或る速度で及び／又は或る周期的な時間間隔でシリンジバレル１２を回転させるよう電動駆動ユニット２６に指示する。

周期的な回転は、周期的な間隔でシリンジバレル１２の回転を停止及び開始することを含む。例えば、概ね１８０度の奇数の倍数の角度の周期的な回転をもたらすことができる。周期的な回転に関するそのような奇数の倍数の角度は、概ね１８０度、５４０度、９００度等とすることができる。周期的な回転の方向は、反時計回り方向若しくは時計回り方向等の一方向であってもよいし、又は、周期的な回転中に時計回り方向と反時計回り方向とが交互であってもよい。例えば、シリンジバレル１２は、１８０度ずつ周期的な間隔で反時計回り方向等の一方向に回転することができる。同様に、シリンジバレル１２は、１８０度の周期的な間隔で反時計回りに回転し、次いで別の１８０度の周期的な間隔で時計回り方向に逆回転する（rotate back）ことができる。さらに、重力の影響下で複合材料の均一な分散を維持するように最適化される、周期的な間隔の時間が選択される。周期的な間隔のうちのそれぞれの間隔の時間は、同じであってもよいし、又は可変であってもよい。より具体的には、本実施形態によれば、シリンジバレル１２は、６秒〜１８秒ごとに１回転〜２回転を繰返し回転することができる。更により具体的には、シリンジバレル１２は、概ね１２秒ごとにほぼ１．５回転を繰返し周期的に回転することができる。

シリンジバレル１２の回転は、連続的とすることもできる。概して、連続回転は、反時計回り方向又は時計回り方向の、シリンジバレル１２のノンストップの３６０度回転である。さらに、重力の影響下で複合材料の均一な分散を維持するように最適化される回転速度が選択される。シリンジバレル１２の回転速度は、一定であってもよいし、又は可変であってもよい。例えば、シリンジバレル１２は、１分当たりほぼ５回転を連続的に回転することができる。

シリンジバレル１２の回転は、反時計回り方向及び／又は時計回り方向での周期的な間隔で生じる全回転及び／又は部分回転の任意の組合せとすることもできる。したがって、回転速度及び周期的な間隔の双方は、重力の影響下で複合材料の均一な分散を維持するように流体ディスペンサー１０に対して最適化することができる。モーター８８は、広範囲の速度及び／又は周期的な間隔にわたってシリンジバレル１２の回転を開始するか、停止するか、又は逆回転させるように、直接的に又は遠隔制御部（図示せず）によって作動することができることが理解されるであろう。このため、シリンジバレル１２の回転は、本明細書に記載される例示的な実施形態に限定されるように意図されるものではない。

さらに、流体１４は、第１の加圧空気１１４をバレルアダプター３８の供給カップリング１１２を通じて注入することによって、吐出弁２２によって吐出される。第１の加圧空気１１４が、バレルピストン１１６を流体１４に当接して移動させるようにシリンジバレル１２の内部を加圧する。それによって、流体１４は、シリンジバレル１２から吐出弁２２内へ流れて吐出される。

図７は、フレーム部材２１４に取り付けられたシリンジバレル２１２とともに用いられる流体ディスペンサー２１０の第２の実施形態の概略後面図である。流体ディスペンサー２１０は概して、吐出弁２１６と、シリンジバレル２１２を支持する、吐出弁２１６から延びる支持フレーム２１８とを備える。電動駆動ユニット２２０が、矢印２２２、２２４によってそれぞれ示されている第１の方向と第２の方向とで交互に直線的に作動させることによってシリンジバレル２１２を回転させるようになっている。加えて、電動駆動ユニット２２０は、上記に記載したようにシリンジバレル２１２の回転を指示するために、制御ユニット２９（図１を参照のこと）に動作可能に接続することができる。例えば、電動駆動ユニット２２０は、シリンジバレル２１２を周期的に第１の方向と第２の方向とを半回転ずつ回転させることができる。したがって、電動駆動ユニット２２０の駆動部材２２６は、シリンジバレル２１２に動作可能に係合する摩擦棒である。代替的には、駆動部材２２６は、シリンジバレル２１２に接続される、図１〜図６Ｃの実施形態において示されている被動部材１０６と同様の被動部材（図示せず）に動作可能に係合する歯車ラックとすることができる。

図７に示されている例示的な実施形態によれば、電動駆動ユニット２２０は、シリンジバレル２１２と係合状態すなわち接触状態になるように支持される。代替的には、フレーム部材２１４及び駆動部材２２６のうちのいずれか一方又は双方が他方に対して移動して、駆動部材２２６とシリンジバレル２１２との選択的な係合をもたらすことができる。駆動部材２２６とシリンジバレル２１２との係合に関して、フレーム部材２１４は、電動駆動ユニット２２０がシリンジバレル２１２と係合するまで移動する間は静止したままとすることができる。代替的には、流体ディスペンサー２１０はロボット（図示せず）を更に備えることができ、電動駆動ユニット２２０は静止部材（図示せず）と交換することができる。この実施形態は、ロボットを用いて、吐出弁２１６及びシリンジバレル２１２を一箇所に位置決めし、流体をワークピース又は基材上に吐出し、次いでシリンジバレル２１２を回転させるように吐出弁２１６及びシリンジバレル２１２を別の箇所に移動させる場合に有用とすることができる。シリンジバレル２１２の回転は、静止部材に沿って垂直方向にシリンジバレル２１２を移動させるロボットによって引き起こすことができる。

電動駆動ユニット２２０又は静止部材がシリンジバレル２１２と係合すると、フレーム部材２１４と電動駆動ユニット２２０又は静止部材との間の相対移動が、シリンジバレル２１２を動作可能に回転させる。電動駆動ユニット２２０の場合、電動駆動ユニット２２０は、上記で記載したようにシリンジバレル２１２に当接して直線的に作動する。静止部材の場合、ロボットが、シリンジバレル２１２を静止部材に当接させて直線的に作動させ、それによって電動駆動ユニットとしての機能を果たす。いずれの場合でも、ロボット又は電動駆動ユニット２２０がシリンジバレル２１２に係合しながらもたらす相対移動は、シリンジバレル２１２を動作可能に回転させる。電動駆動ユニット２２０又は静止部材は、シリンジバレル２１２に係合するとともにシリンジバレル２１２を回転させる摩擦棒又は歯車ラックを含むことができることも理解されるであろう。

図８は、フレーム部材３１４に取り付けられたシリンジバレル３１２とともに用いられる流体ディスペンサー３１０の第３の実施形態の概略後面図である。流体ディスペンサー３１０は概して、吐出弁３１６と、シリンジバレル３１２を支持する、吐出弁３１６から延びる支持フレーム３１８とを備える。電動駆動ユニット３２０が、矢印３２２によって示されるように駆動部材を回転させることによってシリンジバレル３１２を回転させるようになっている。加えて、電動駆動ユニット３２０は、上記で記載したようにシリンジバレル３１２の回転を指示するために、制御ユニット２９（図１を参照のこと）に動作可能に接続することができる。したがって、電動駆動ユニット３２０の駆動部材３２４は、シリンジバレル３１２に動作可能に摩擦係合する摩擦板である。摩擦板又は摩擦車（図示せず）にシリンジバレル３１２を回転させる任意の電動駆動ユニット３２０を用いることができることが理解されるであろう。

フレーム部材３１４は、シリンジバレル３１２に係合するとともにシリンジバレル３１２を回転させるように、シリンジバレル３１２及び電動駆動ユニット３２０の双方を固定位置において支持することができる。１つの代替的な選択肢として、フレーム部材３１４は、電動駆動ユニット３２０を支持するフレーム要素３１４ａと、シリンジバレル３１２を支持する別個のフレーム要素３１４ｂとから構成することもできる。したがって、流体ディスペンサー３１０は、少なくともシリンジバレル３１２又は電動駆動ユニット３２０を他方と摩擦係合させるように移動させるロボット（図示せず）を備えることができる。例えば、フレーム要素３１４ｂ及びシリンジバレル３１２が固定位置にあるものとすることができ、この場合、ロボットは、フレーム要素３１４ａ及び取り付けられた電動駆動ユニット３２０をシリンジバレル３１２と係合及び係脱するように移動させる。代替的には、フレーム要素３１４ａ及び電動駆動ユニット３２０が固定位置にあるものとすることができ、この場合、ロボットは、フレーム要素３１４ｂ及び取り付けられたシリンジバレル３１２を電動駆動ユニット３２０と係合するように移動させる。

本発明を本発明の１つ又は複数の実施形態の記載によって説明し、これらの実施形態をかなり詳細に記載したが、それらの実施形態は添付の特許請求の範囲の範囲をそのような詳細に限定するか又はいかようにも制限することは意図しない。更なる利点及び変更形態が当業者には容易に明らかとなるであろう。したがって、本発明はそのより広範な態様では、図示及び記載される特定の詳細、代表的な装置及び方法、並びに例示的な例に限定されない。したがって、包括的な発明の概念の範囲又は趣旨から逸脱することなくそのような詳細から始めることができる。

Claims (21)

1. 複合材料の分散を有する流体を保持するシリンジバレルとともに用いる流体ディスペンサーであって、
   前記流体を吐出するように動作可能な吐出弁と、
   前記シリンジバレルを前記吐出弁と流体接続するように該吐出弁に接続されるカップリングと、
   前記シリンジバレルを前記カップリングと位置合わせするように、前記吐出弁に概ね隣接した前記シリンジバレルを概ね水平方向の向きに回転可能に支持する支持フレームと、
   前記複合材料を前記流体内で均一に分散させるよう前記シリンジバレルを回転させるように構成される、電動駆動ユニットと、
   を備える、流体ディスペンサー。
2. 前記カップリングは静止部分及びピボット部分を有しており、該静止部分は前記吐出弁に固定接続されており、前記ピボット部分は前記シリンジバレルに固定接続されるものであり、前記ピボット部分は、前記回転可能に支持されたシリンジバレルを前記吐出弁に連結するように、前記静止部分に対して回転可能である、請求項１に記載の流体ディスペンサー。
3. 前記支持フレームは、前記吐出弁に固着されて該吐出弁から延びる、請求項１に記載の流体ディスペンサー。
4. 前記支持フレームは、様々なサイズのシリンジバレルを収容するように、前記吐出弁に対して調整可能である、請求項１に記載の流体ディスペンサー。
5. 前記電動駆動ユニットは、様々なサイズのシリンジバレルを収容するように、前記吐出弁に対して調整可能である、請求項１に記載の流体ディスペンサー。
6. 請求項１に記載の流体ディスペンサーであって、該流体ディスペンサーは、
   前記電動駆動ユニットに取り付けられた駆動部材であって、前記電動駆動ユニットによって動作可能に回転可能である、駆動部材と、
   前記シリンジバレルに取り付ける被動部材と、
   を更に備え、前記駆動部材は、前記シリンジバレルを回転させるのに前記被動部材に動作可能に係合する、請求項１に記載の流体ディスペンサー。
7. 前記被動部材は、前記シリンジバレルの後部に取り付ける環状ディスクであり、該環状ディスクは外側部分及び内側部分を有しており、該外側部分は、前記駆動部材に隣接しており、また前記駆動部材に動作可能に係合するようになっており、前記内側部分は、前記シリンジバレルの後壁を規定するものであり、また前記被動部材を前記シリンジバレルに取り付けるようになっている、請求項６に記載の流体ディスペンサー。
8. 前記被動部材の前記内側部分は、貫通孔によって規定される入口ポートを含み、該入口ポートは、前記シリンジバレル内の前記流体を加圧するようになっている、請求項７に記載の流体ディスペンサー。
9. 前記駆動部材は駆動歯車であり、前記被動部材は被動歯車であり、前記駆動歯車は前記被動歯車に直接係合する、請求項７に記載の流体ディスペンサー。
10. 前記電動駆動ユニットの速度は、前記シリンジバレルの回転速度を制御するように選択的に調整可能である、請求項１に記載の流体ディスペンサー。
11. 前記支持フレームは、前記吐出弁に対して調整可能なモーター支持部材を備え、前記電動駆動ユニットは、様々なサイズのシリンジバレルを収容するように前記調整可能なモーター支持部材に取り付けられる、請求項１に記載の流体ディスペンサー。
12. 請求項１に記載の流体ディスペンサーであって、前記複合材料は、比較的高密度の材料及び比較的低密度の材料を含み、該流体ディスペンサーは、前記電動駆動ユニットに動作可能に接続される制御ユニットを更に備え、該制御ユニットは、重力の影響下で前記高密度の材料及び前記低密度の材料の前記均一な分散を促進するように、前記シリンジバレルを周期的な間隔で回転させるように前記電動駆動ユニットに指示するように構成される、請求項１に記載の流体ディスペンサー。
13. 複合材料の分散を有する流体を保持するシリンジバレルとともに用いる流体ディスペンサーであって、
    前記流体を吐出するように構成される吐出弁と、
    前記シリンジバレルを前記吐出弁と流体接続するように該吐出弁に接続されるカップリングであって、該カップリングは静止部分及びピボット部分を有しており、該静止部分は、前記吐出弁に固定接続されており、前記ピボット部分は、該ピボット部分が、前記回転可能に支持されたシリンジバレルを前記吐出弁に連結するように前記静止部分に対して回転可能であるように、前記シリンジバレルに固定接続されるものである、カップリングと、
    前記シリンジバレルを前記カップリングと位置合わせするように、前記吐出弁に概ね隣接した前記シリンジバレルを概ね水平方向の向きに支持する支持フレームであって、前記吐出弁に固着されて該吐出弁から延びる、支持フレームと、
    電動駆動ユニットに取り付けられた駆動部材であって、前記電動駆動ユニットによって動作可能に回転可能である、駆動部材と、
    前記シリンジバレルに取り付ける被動部材と、
    を備え、前記駆動部材は、前記複合材料を前記流体内で均一に分散させるように前記シリンジバレルを回転させるように前記被動部材に動作可能に係合する、流体ディスペンサー。
14. 前記支持フレームは、様々なサイズのシリンジバレルを収容するように、前記吐出弁に対して調整可能である、請求項１３に記載の流体ディスペンサー。
15. 前記電動駆動ユニットは、様々なサイズのシリンジバレルを収容するように、前記吐出弁に対して調整可能である、請求項１３に記載の流体ディスペンサー。
16. 前記支持フレームは、
    前記吐出弁に動作可能に固着された主支持部材と、
    前記主支持部材に調整可能に取り付けられるとともに前記シリンジバレルを支持するように構成されるバレル支持部材と、
    前記主支持部材に調整可能に取り付けられるモーター支持部材であって、前記電動駆動ユニットが取り付けられる、モーター支持部材と、
    を更に備え、前記バレル支持部材及び前記モーター支持部材は、種々のサイズのシリンジバレルを収容するように前記主支持部材に沿って長手方向に調整可能である、請求項１３に記載の流体ディスペンサー。
17. 請求項１３に記載の流体ディスペンサーであって、前記複合材料は、比較的高密度の材料及び比較的低密度の材料を含み、該流体ディスペンサーは、前記電動駆動ユニットに動作可能に接続される制御ユニットを更に備え、該制御ユニットは、重力の影響下で前記高密度の材料及び前記低密度の材料の前記均一な分散を促進するように、前記シリンジバレルを周期的な間隔で回転させるように前記電動駆動ユニットに指示するように構成される、請求項１３に記載の流体ディスペンサー。
18. 複合材料の分散を有する流体を収容するシリンジバレルとともに用いる流体ディスペンサーによって流体を吐出する方法であって、前記流体ディスペンサーは、支持フレームに対して位置決めされる吐出弁と、駆動ユニットとを備え、該方法は、
    前記シリンジバレル及び前記吐出弁が流体連通するように該シリンジバレルを該吐出弁に連結することと、
    前記シリンジバレルを概ね水平方向の向きにして該シリンジバレルを前記支持フレームに回転可能に取り付けることと、
    前記複合材料を前記流体内で均一に分散させるのに前記電動駆動ユニットによって前記シリンジバレルを回転させることと、
    前記均一に分散された複合材料を含む前記流体を吐出することと、
    を含む、方法。
19. 前記シリンジバレルを回転させることは、該シリンジバレルの前記回転を周期的な間隔で停止及び開始することを更に含む、請求項１８に記載の方法。
20. 前記シリンジバレルを回転させることを概ね１８０度の奇数の倍数の角度ずつ周期的に繰り返すことを更に含む、請求項１９に記載の方法。
21. 様々なサイズのシリンジバレルを収容するように前記吐出弁に対して前記支持フレームを調整することを更に含む、請求項１８に記載の方法。

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