JP6866042B2 - 液体の吐出方法 - Google Patents
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Description
本発明は、液体を吐出するための吐出バルブに関する。
水、油、レジン等の液体を一定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。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。また、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吐出バルブが核心装置として使用される（例えば特許文献１を参照）。
液体を高精度で定量吐出することのできる定量吐出バルブでも、一定期間バルブを遮蔽していた直後に吐出した場合には、設定していた液量よりも多量の液体が吐出される傾向がある。これは吐出バルブが液体を遮蔽する際に、ステンレス製の弁が液体のリークを防ぐために、比較的強い圧力で弁を弁座に押し付けており、弁座における弁と接する箇所がわずかに弾性変形して凹み、直後の吐出では、液体流路がその凹みの分設定よりも広くなるためであると考えられる。すなわち、通常、液体を吐出する状態では、図２（ａ）に示すように、弁座１２と弁１１との間には、所定の幅の流路が形成され、遮蔽した状態では図２（ｂ）に示すように、弁座１２が弁１１に押し付けられた状態が維持される。そして、遮蔽状態が一定期間続いてから吐出状態へと移行した直後においては、図２（ｃ）に示すように、弁座１２における弁１１と接する箇所１２ａが弾性変形して、その弾性変形から復帰するまでの間、流路が所定の幅よりも広い状態となり、所望より多量の液体が吐出される。
弁の引上げ量を少なくして液体流路を狭くして、送圧を高く設定した場合、液体流路のゲート幅に対して弁座の変形量が占める割合が大きくなるので、液量の変動が大きくなる傾向にある。一方、送圧を低くして、弁の引上げ量を多くして液体流路を広く設定した場合には、弁の動作量が大きくなり液体流路に気体を巻き込むリスクが高くなる。したがって、精密吐出を行うためには、吐出初期時の予備吐出作業が必要となるが、これは作業性を悪化させ、吐出材料を無駄にすることになる。
本発明は上記の課題に鑑み成されたもので、吐出量の変動の少ない吐出バルブを提供することを目的とする。
本発明者らの鋭意検討の結果、弁座の材質を弾性変形のしにくい材料にすることによって、弁が押し付けられることよる弁座の変形が小さく、特に、液体の吐出を再開する際など吐出初期時の吐出量の変動を抑制できることを見出した。
すなわち、以下の吐出バルブである。
〔１〕弁と弁座が接することで流体を閉鎖する吐出バルブであって、弁座における弁と接する箇所は、引張弾性率が２ＧＰａ以上である材料から成ることを特徴とする吐出バルブ。
〔１〕弁と弁座が接することで流体を閉鎖する吐出バルブであって、弁座における弁と接する箇所は、引張弾性率が２ＧＰａ以上である材料から成ることを特徴とする吐出バルブ。
〔２〕弁と弁座が接することで流体を閉鎖する吐出バルブであって、弁座における弁と接する箇所は、圧縮弾性率が２ＧＰａ以上である材料から成ることを特徴とする吐出バルブ。
〔３〕弁がニードル弁であることを特徴とする〔１〕又は〔２〕に記載の吐出バルブ。
〔４〕定量吐出バルブであることを特徴とする〔１〕から〔３〕の何れかに記載の吐出バルブ。
〔５〕弁座における弁と接する箇所を構成する材料は、ポリエーテルエーテルケトン、ポリイミド、ステンレスの群から選ばれる１種の材料であることを特徴とする〔１〕から〔４〕の何れかに記載の吐出バルブ。
本発明の吐出バルブによれば、液体の吐出量の変動を抑制することができ、液体の精密吐出が可能となる。また、精密吐出のために従来必要とされていた吐出初期時の予備吐出作業が不要になり、作業性の向上、吐出材料の節約が可能となる。
図１は、本発明の実施形態に係る吐出バルブ１の構造を示す模式的断面図である。すなわち、吐出バルブ１は、バルブ本体１０の内部に弁１１と弁座１２とを備え、弁１１と弁座１２とが接することで供給口１３と吐出口１４との間の流体の流路を閉鎖する。本実施形態の吐出バルブ１は、弁座１２おける弁１１と接する箇所１２ａが、引張弾性率が２ＧＰａ以上である材料から成ることを特徴とする。
また、吐出バルブ１は、弁１１と弁座１２とが接することで流体を閉鎖する吐出バルブであって、弁座１２における弁１１と接する箇所１２ａが、圧縮弾性率が２ＧＰａ以上である材料から成ることを特徴とする。
弁１１は、ニードル弁であることが好ましい。また、吐出バルブ１は、定量吐出バルブであることが好ましい。
弁座１２における弁１１と接する箇所１２ａの材質は、引張弾性率が２ＧＰａ以上の材料であれば特に限定されないが、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリイミド、ステンレスの群から選ばれる１種の材料であることが好ましい。
弁座１２における弁１１と接する箇所１２ａの引張弾性率は、３ＧＰａ以上であることが好ましく、４ＧＰａ以上であることがより好ましく、１００ＧＰａ以上であることがさらに好ましい。弁座１２における弁１１と接する箇所１２ａの引張弾性率は、大きい方が変形しづらいため好ましいが、弁１１を損傷させないために、弁１１における弁座１２と接する箇所の引張弾性率以下の引張弾性率である材料であることが好ましい。
弁座１２は、単一の材料から成ってもよく、複数の材料を組み合わせてもよい。例えば、弁座１２における弁１１と接する箇所１２ａ以外には、引張弾性率が２ＧＰａ未満の材料を用いてもよい。
なお、樹脂材料の引張弾性率は、ＡＳＴＭ Ｄ６５１に規定される。また、金属材料の引張弾性率は、ＪＩＳ Ｚ ２２８０：１９９３に規定される。ここでの引張弾性率は室温での値である。
弁座１２における弁１１と接する箇所１２ａの材質は、圧縮弾性率が２ＧＰａ以上の材料であれば特に限定されないが、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリイミド、ステンレスの群から選ばれる１種の材料であることが好ましい。
弁座１２における弁１１と接する箇所１２ａの圧縮弾性率は、３ＧＰａ以上であることが好ましく、４ＧＰａ以上であることがより好ましく、１００ＧＰａ以上であることがさらに好ましい。弁座１２における弁１１と接する箇所１２ａの圧縮弾性率は、大きい方が変形しづらいため好ましいが、弁１１を損傷させないために、弁１１における弁座１２と接する箇所の圧縮弾性率以下の圧縮弾性率である材料であることが好ましい。
弁座１２は、単一の材料から成ってもよく、複数の材料を組み合わせてもよい。例えば、弁座１２における弁１１と接する箇所１２ａ以外は、圧縮弾性率が２ＧＰａ未満の材料を用いてもよい。
なお、樹脂材料の圧縮弾性率は、ＡＳＴＭ Ｄ６９５に規定される。ここでの圧縮弾性率は室温での値である。
弁座１２の弁１１と接する箇所１２ａは、引張弾性率が２ＧＰａ以上で、かつ、圧縮弾性率が２ＧＰａ以上の材料から成ることが好ましい。
弁座１２は、リング形状に形成され、吐出口１４と弁１１との間に配置されることが好ましい。なお、弁１１、弁座１２、吐出口１４の中心は、同一直線上に配置されることが好ましい。
以下、本発明を実施例及び参考例に基づき説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。
〈実施例１〉 岩下エンジニアリングの液体精密吐出用バルブＡＶ５０２の弁（ＳＵＳ３０４）が押し付けられるポリプロピレン（ＰＰ）製のリング状弁座を、同形状に成形したＰＥＥＫ（ビクトレックス社製、引張弾性率：３．７ＧＰａ、圧縮弾性率：４．１ＧＰａ）製弁座と交換した。
ＡＶ５０２バルブの液体投入孔にシリコーン樹脂を送圧０．３０ＭＰａで供給した。１０秒間の液体吐出量が０．３ｇ程度になるようにＡＶ５０２上部の調整用バーニアハンドルを調整し、シリンダーの開度を設定した。
１時間バルブを閉めて液体が遮断された状態にした後、ＡＶ５０２にバルブ開閉用のエアーを供給し液体を吐出させた。１０秒間の液体吐出量を、１分間隔で７回測定したところ、液体吐出量は最大で０．３２ｇ、最小で０．２７ｇであり、その変動量は０．０５ｇであった。
〈実施例２〉 岩下エンジニアリングの液体精密吐出用バルブＡＶ５０２の弁（ＳＵＳ３０４）が押し付けられるポリプロピレン（ＰＰ）製のリング状弁座を、同形状に成形したポリイミド（デュポン社製べスペル、引張弾性率：３．２ＧＰａ、圧縮弾性率：２．４ＧＰａ）製弁座と交換した。
ＡＶ５０２バルブの液体投入孔にシリコーン樹脂を送圧０．３０ＭＰａで供給した。１０秒間の液体吐出量が０．３ｇ程度になるようにＡＶ５０２上部の調整用バーニアハンドルを調整し、シリンダーの開度を設定した。
１時間バルブを閉めて液体が遮断された状態にした後、ＡＶ５０２にバルブ開閉用のエアーを供給し液体を吐出させた。１０秒間の液体吐出量を、１分間隔で７回測定したところ、液体吐出量は最大で０．３３ｇ、最小で０．２７ｇであり、その変動量は０．０６ｇであった。
〈実施例３〉岩下エンジニアリングの液体精密吐出用バルブＡＶ５０２の弁が押し付けられるポリプロピレン（ＰＰ）製のリング状弁座を、同形状に成形したステンレス（ＳＵＳ３０４、引張弾性率：１９３ＧＰａ、圧縮弾性率：１７０ＧＰａ）製弁座と交換した。
ＡＶ５０２バルブの液体投入孔にシリコーン樹脂を送圧０．３０ＭＰａで供給した。１０秒間の液体吐出量が０．３ｇ程度になるようにＡＶ５０２上部の調整用バーニアハンドルを調整し、シリンダーの開度を設定した。
１時間バルブを閉めて液体が遮断された状態にした後、ＡＶ５０２にバルブ開閉用のエアーを供給し液体を吐出させた。１０秒間の液体吐出量を、１分間隔で７回測定したところ、液体吐出量は最大で０．３１ｇ、最小で０．２９ｇであり、その変動量は０．０２ｇであった。
〈比較例１〉岩下エンジニアリングの液体精密吐出用バルブＡＶ５０２の弁が押し付けられるポリプロピレン（ＰＰ、引張弾性率：１．５ＧＰａ、圧縮弾性率：１．５ＧＰａ）製のリング状弁座をそのまま使用した。 ＡＶ５０２バルブの液体投入孔にシリコーン樹脂を送圧０．３０ＭＰａで供給した。１０秒間の液体吐出量が０．３ｇ程度になるようにＡＶ５０２上部の調整用バーニアハンドルを調整し、シリンダーの開度を設定した。
１時間バルブを閉めて液体が遮断された状態にした後、ＡＶ５０２にバルブ開閉用のエアーを供給し液体を吐出させた。１０秒間の液体吐出量を、１分間隔で７回測定したところ、液体吐出量は最大で０．５７ｇ、最小で０．２６ｇであり、その変動量は０．３１ｇであった。
表１に示すように、本発明による実施例１〜３を用いることで、比較例と比較すると、吐出量の変動を抑制することができる。
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
１ 吐出バルブ
１０ バルブ本体
１１ 弁
１２ 弁座
１３ 供給口
１４ 吐出口
１０ バルブ本体
１１ 弁
１２ 弁座
１３ 供給口
１４ 吐出口
Claims (4)
- 弁と弁座が接することで流体を閉鎖する吐出バルブを使用した液体の吐出方法であって、
前記弁座における前記弁と接する箇所は、引張弾性率が２ＧＰａ以上である材料から成り、予備吐出作業をすることなく液体を吐出し、
前記弁がニードル弁であることを特徴とする液体の吐出方法。 - 弁と弁座が接することで流体を閉鎖する吐出バルブを使用した液体の吐出方法であって、
前記弁座における前記弁と接する箇所は、圧縮弾性率が２ＧＰａ以上である材料から成り、予備吐出作業をすることなく液体を吐出し、
前記弁がニードル弁であることを特徴とする液体の吐出方法。 - 定量吐出バルブであることを特徴とする請求項１または２に記載の液体の吐出方法。
- 前記弁座の前記弁と接する箇所を構成する材料は、ポリエーテルエーテルケトン、ポリイミド、ステンレスの群から選ばれる１種の材料であることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の液体の吐出方法。
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