JPWO2008126373A6 - 液材吐出装置および液材吐出方法 - Google Patents

Abstract

課題：少ない量の液材の吐出が要求される条件下においても、良好な飛滴吐出を行うことができる、液材吐出装置および方法の提供。
解決手段：押出部材を高速前進することにより、液室内の液材の一部を吐出口から液滴の状態で吐出する液滴吐出方法であって、液材を吐出する吐出口を有する液室と、液室より幅狭のプランジャーおよび当接部を有し、プランジャーの先端部が液室内を進退動する押出部材と、押出部材のプランジャーと反対側に隣接して配設され、ピストンおよび当接部と対向する衝突部を有する衝突部材とを設け、前記衝突部を前記当接部に衝突させることにより、前記押出部材を高速前進させて液材を吐出することを特徴とする液滴吐出方法および当該方法を実施するための液材吐出装置。

Description

本発明は、吐出口を有する液室内の液材を、押出部材を高速前進させることで、吐出口から液滴の状態で吐出する技術に関する。
本明細書における「液滴の状態」とは、液材が、吐出口およびワークなどの部材に接触せずに空間中にある状態のことをいい、好ましくは球状または滴状であるが、これに限定されず、その他の形状であってもよい。

本願の技術分野の装置としては、例えば、特許文献１のように、吐出口を有した液室内において、プランジャーを吐出口に向けて急速に前進させた後に急激に停止させることで、吐出口から液体を液滴の状態で吐出するものがある。

図５に示す従来の液材吐出装置は、プランジャーの後端にピストンが後方側からバネによって前方に付勢されるようにして固設された構成であり、ピストン室内のピストンより前方側にエアを供給してプランジャーごと後退し、ピストンより前方側のエアを大気に開放することでプランジャーを前進させ、液室内の液材の一部を吐出口から液滴の状態で吐出する。プランジャーは、液室のプランジャーの前方の内壁に当接して停止される。
このような装置においては、プランジャーは、その先端部の周面が液室内の内壁とは非接触の状態で前進するので、一部の液材はプランジャーと液室との間を後方に移動するため、プランジャー前進時の抵抗が少なく、プランジャーをスムーズに高速前進させることができる。

また、吐出原理が異なる装置ではあるが、例えば、特許文献２のように、液材が供給した計量管内に密着摺動したプランジャーを、前進して液材を押出す塗布装置がある。該塗布装置は、プランジャー上部に設けたエアピストン室によって前進するピストンロッドによってプランジャーの上部を叩いて、プランジャーを前進させる構成である。
特表２００１-５００９６２号公報 特開２００４-２２５６６６号公報

従来の液材装置において、液滴の状態で吐出する液材の量を少なくしようとすると、プランジャーの前進移動距離を短くする必要があった。しかし、前進移動距離を短くすると、プランジャーを十分な速度まで加速することが難しかった。このため、液材を液滴の状態で吐出することができず、また、液滴の状態で吐出できても意図した軌道を飛ばないという課題があった。
特許文献１の装置は、プランジャーが液室の側面に密着摺動しながら前進する構成となっており、液材を計量して吐出することを目的とするものである。すなわち、プランジャーが液室の側面に密着摺動しながら前進するため、移動した分に相当する液材が精度良く吐出される。しかし、その反面プランジャーが前進する際にプランジャーの側面が液室の内壁に接触状態であること、プランジャーの前方の液材全てを前方に移動させる必要があることから、プランジャーの高速移動には限界があった。

本発明は、少ない量の液材の吐出が要求される条件下においても、良好な飛滴吐出を行うことができる、液材吐出装置および方法を提供することを目的とする。

発明者は、押出部材とは別個の部材を十分に加速した状態で押出部材に衝突させることで、短距離で押出部材を高速に加速することを可能とした。
すなわち、第１の発明は、液材を吐出する吐出口を有する液室と、液室より幅狭のプランジャーおよび当接部を有し、プランジャーの先端部が液室内を進退動する押出部材と、押出部材のプランジャーと反対側に隣接して配設され、ピストンおよび当接部と対向する衝突部を有する衝突部材と、押出部材および衝突部材を進退動させる駆動手段とを備える液材吐出装置であって、前記衝突部を前記当接部に衝突させることにより、前記押出部材を高速前進させて液材を吐出することを特徴とする液材吐出装置である。
第２の発明は、第１の発明において、前記衝突部と前記当接部とが衝突するまでの前記衝突部材の移動距離が、前記衝突部と前記当接部が当接してから最前進位置に到達するまでの前記押出部材の移動距離と比べ、長くなるよう構成されることを特徴とする。
第３の発明は、第１または２の発明において、前記駆動手段は、前記衝突部材を前進方向に付勢する弾性体を備えることを特徴とする。
第４の発明は、第１ないし３のいずれかの発明において、前記押出部材の最後退位置を規定する後退位置規定手段を備えることを特徴とする。
第５の発明は、第４の発明において、前記後退位置規定手段は、押出部材の後退方向側の位置を規定する後方ストッパーと、押出部材を後方に付勢する押出部材付勢手段とから構成されることを特徴とする。
第６の発明は、第１ないし５のいずれかの発明において、前記押出部材の最前進位置を規定する前進位置規定手段を有することを特徴とする。
第７の発明は、第６の発明において、前記前進位置規定手段は、前記押出部材の前方側が当接する前進ストッパーにより構成されることを特徴とする。
第８の発明は、第６または７の発明において、前記前進位置規定手段は、前記プランジャーの先端部の進行方向にある前記液室の内壁であることを特徴とする。
第９の発明は、第６ないし８のいずれかの発明において、非吐出時において、前記押出部材が前記衝突部材に押圧され、前記押出部材が最前進位置にあることを特徴とする。
第１０の発明は、第８または９の発明において、前記プランジャーの先端部が、前記液室と前記吐出口との連通を遮断するように構成されることを特徴とする。
第１１の発明は、第１ないし１０のいずれかの発明において、前記駆動手段は、エア供給装置および電磁切換弁を備え、前記押出部材は、エアにより後退方向に付勢されることを特徴とする。

第１２の発明は、押出部材を高速前進することにより、液室内の液材の一部を吐出口から液滴の状態で吐出する液滴吐出方法であって、液材を吐出する吐出口を有する液室と、液室より幅狭のプランジャーおよび当接部を有し、プランジャーの先端部が液室内を進退動する押出部材と、押出部材のプランジャーと反対側に隣接して配設され、ピストンおよび当接部と対向する衝突部を有する衝突部材とを設け、前記衝突部を前記当接部に衝突させることにより、前記押出部材を高速前進させて液材を吐出することを特徴とする液滴吐出方法である。
第１３の発明は、第１２の発明において、前記衝突部と前記当接部が当接してから最前進位置に到達するまでの前記押出部材の移動距離と比べ、前記衝突部と前記当接部とが衝突するまでの前記衝突部材の移動距離を長くとることを特徴とする。
第１４の発明は、第１２または１３の発明において、前記衝突部が前記当接部に当接するときの押出部材の待機位置を吐出毎に等しくすることを特徴とする。
第１５の発明は、第１２ないし１４のいずれかの発明において、前記押出部材の最前進位置を吐出毎に等しくすることを特徴とする。
第１６の発明は、第１２ないし１５のいずれかの発明において、前記衝突部材を加速した状態で、前記衝突部を前記当接部に衝突させることを特徴とする。
第１７の発明は、第１２ないし１６のいずれかの発明において、前記押出部材は後退方向に付勢されており、吐出終了後、前記当接部と前記衝突部が当接した状態で前記衝突部材および前記押出部材が後退することを特徴とする。
第１８の発明は、第１２ないし１７のいずれかの発明において、前記衝突部材は前進方向に付勢されており、非吐出時において、前記衝突部材が前記押出部材を押圧し、前記押出部材を最前進位置に維持することにより、吐出口からの液材の漏出を防ぐことを特徴とする。

本発明によれば、押出部材の前進距離が制限されている場合でも、良好な飛滴吐出を行うことが可能となる。
また、微少量の液材を液滴の状態で吐出することが可能となった。

実施例１の液材吐出装置の外観図および要部断面図である。 実施例１の液材吐出装置における吐出作業を説明するための要部断面図（１／４）である。 実施例１の液材吐出装置における吐出作業を説明するための要部断面図（２／４）である。 実施例１の液材吐出装置における吐出作業を説明するための要部断面図（３／４）である。 実施例１の液材吐出装置における吐出作業を説明するための要部断面図（４／４）である。 実施例２の液材吐出装置の外観図および要部断面図である。 実施例３の液材吐出装置の外観図および要部断面図である。 従来の液材吐出装置の外観図および要部断面図である。 実施例４の液材吐出装置の外観図および要部断面図である。

符号の説明

図面に用いた主な符号の凡例を以下に示す。
１ 本体／３ エアチューブ／４ アダプタ／５ シリンジ／６ シリンジ吐出口／７ 吐出口／８ ノズル／９ 吐出流路／１０ 押出部材／１１ シリンダー／１２ 当接部／１３ ブランジャ／１４ 液室／１５ 凹部／１６ 貫通孔／１７ シール／１８ 後方当接部材／１９ ピストン室／２０ 衝突部材／２１ ガイド／２２ 衝突部／２３ バネ／２４ ピストン／２５ バネ室／２６ バネ／２７ 後方ストッパー／２８ マイクロメータ／３０ 前方ストッパー移動部材／３１ 前方凸部／３２ 回転ツマミ／３３ 後方凸部／３５ エア通路／４１ 駆動部側本体／４２ ノズル側本体／４３ ベース板／５１ 電磁切換弁／５２ エア供給源／５３ ポート／６１ 制御部／６２ エア供給装置／７１ シリンジ取付部／７２ シリンジ取付部材／７３ 液材供給流路／８０ 後方ストッパー移動部材／８１ 回転ツマミ／８２ 貫通孔／８３ 駆動部側シリンダー／８４ ノズル側シリンダー

最良の形態の装置は、液材を吐出する吐出口を有する液室と、その先端部および先端部の周辺が液室の内壁に対して非接触の状態で、前進・後退方向に往復自在の押出部材と、押出部材の往復方向と同方向に往復する衝突部材とを備え、衝突部材が押出部材に衝突することによって、押出部材が前進するように配置されていることを特徴とする吐出口から液体を液滴の状態で吐出する液滴吐出装置である。
好ましくは、衝突部材の衝突後に前記押出部材が前進移動する距離と比べ長い距離を衝突部材が前進移動するように構成する。衝突部材を加速して十分なエネルギーを有した状態とし、押出部材に衝突させることにより、押出部材を瞬時に高速前進させることが可能であるからである。例えば、衝突部材の前進をバネ等の弾性体の作用を用いて行う構成においては、衝突部材の後退移動により弾性体を縮めて十分なエネルギーを有した状態にしてから押出部材に衝突させることにより、押出部材を高速前進させることが可能である。
なお、衝突部材の運動量は、質量と速度によって決まるため、確保できる後退距離と衝突部材の速度、衝突部材と押出部材の質量比等の要素を考慮し、最適な設計を行うことが好ましい。衝突部材を押出部材よりも密度の大きい材料により構成してもよい。
このように、最良の形態の装置は、押出部材の前進移動距離が短くとも、押出部材を高速前進させることで液材を液滴の状態で良好に吐出することが可能である。そのため、設計の自由度が高く、装置の小型化および低価格を実現することが可能である。

また、衝突部材をバネ等の弾性体の作用によって前進するように構成することが好ましい。弾性体は縮めれば縮めるほど反発力が増すという特性を有するので、エアなどと比べ後退距離を大きく取れるという有利な効果を奏するからである。
また、押出部材の後方側が当接する後方ストッパーと、押出部材を後方に付勢する付勢手段とを有する構成であることが好ましい。押出部材の前進停止後、押出部材を速やかに後退させることで、次回の吐出を即座に開始することが可能となるからである。
さらに、弾性体は、常時衝突部材を前方に付勢するよう作用する性質があり、非吐出時に特別な操作をしなくても勝手に衝突部材を前方に付勢して押出部材を最前進位置に位置させることができるので、吐出口からの液材の液漏れを防ぐことができる。
好ましくは、弾性体が縮められた状態、すなわち自然状態になる前の状態で衝突部材が押出部材に衝突するように構成し、加速した状態の衝突部材を衝突させる。かかる構成により、衝突後も弾性体の付勢によって衝突部材ごと押出部材を前進させることで、より効果的に押出部材を加速させることができる。

また、衝突部材が衝突するときの押出部材の位置を規定する衝突位置規定手段を有することが好ましい。衝突部材が衝突するときの押出部材の待機位置を吐出毎に等しくすることにより、液滴の状態での吐出を、高い再現性をもって行うことが可能となるからである。

さらに、衝突部材の衝突によって前進移動する押出部材の停止位置を規定する前進停止位置規定手段を有することが好ましい。前進停止位置規定手段を設けることで、押出部材の前進停止位置を吐出毎に等しくさせることができるので、液滴の状態での吐出を、高い再現性をもって行うことが可能となるからである。例えば、停止位置規定手段を、押出部材の前方側が当接する液室の内壁により構成することができ、この場合には、押出部材が液室と吐出口との連通を遮断することで、液材を機械的に分断し、液滴の状態での吐出を、確実に行うことが可能となるという効果をも奏する。

また、非吐出時において、前記押出部材が前記衝突部材に押圧され、前記押出部材が最前進位置にあることが好ましい。非吐出時における液漏れを防ぐことができるからである。より好ましくは、押出部材が液室の内壁に当接した際に、押出部材が液室と外部との吐出口を介しての連通を遮断するように構成する。

最良の形態の方法は、液材を吐出する吐出口を有する液室内で、その先端部と先端部の周辺が液室の内壁に対して非接触の状態で押出部材を吐出口に向けて前進することにより、液室内の液材の一部を吐出口から液滴の状態で吐出する液滴吐出方法である。
前述の理由により、衝突部材の衝突後に前記押出部材が前進移動する距離と比べ長い距離を衝突部材が前進移動するように構成するのが好ましい。なお、衝突部材の質量は、押出部材の質量と同等以上であることが好ましい。
また、衝突部材が衝突するときの押出部材の待機位置を吐出毎に等しくすること、押出部材の前進時の停止位置を吐出毎に等しくすること、押出部材の前進停止後、押出部材を後方に付勢することで、押出部材と衝突部材との接触を維持したまま、押出部材および衝突部材を後退移動させることが好ましい。
なお、本発明では、微少量の液滴を飛滴させるので重力の影響は小さいが、高い精度が要求される場面では、ノズルに下方に向け、より好ましくはノズルを鉛直方向に向けて吐出作業を行う。

以下では、本発明の詳細を実施例により説明するが、本発明はこれらの実施例により何ら限定されるものではない。

《構成》
図１は、本実施例の装置の外観図および要部断面図である。以下では、説明の便宜上、ノズル８側を前方、マイクロメータ２８側を後方、という場合がある。
本体１は、その前方先端に形成された筒状の空間である凹部１５Ａと、凹部１５Ａの後方に形成された小径の貫通孔１６Ａと、貫通孔１６Ａと連通する空間であるシリンダー１１と、シリンダー１１の後方に形成されたシリンダー１１よりも大径の空間であるピストン室１９と、ピストン室１９の後方に形成されたピストン室１９よりも径が小さい空間であるバネ室２５とを有している。
本体１には、凹部１５Ａと連通するようにノズル８が装着される。ノズル８は、その後端側に筒状の凹部１５Ｂが形成されており、その前端に凹部１５Ｂと連通する小径の吐出流路９が形成されている。吐出流路９の前方の開口が吐出口７である。ノズル８を本体１に装着し、凹部１５Ａと凹部１５Ｂとで液室１４を構成している。

本体１の内部には、押出部材１０と衝突部材２０が、前進・後退方向に往復自在に配置されている。
押出部材１０は、前方に位置するプランジャー１３と、後方に位置する後方当接部材１８と、これらを接続する当接部１２とから構成される。
プランジャー１３は、押出部材１０の前方に設けた小径の細長い円柱状の部材であり、先端は液室１４内に、後端はシリンダー１１内に位置するように配置される。本実施例ではプランジャー１３の先端が平坦に形成されているが、先端を曲面に構成したり、突起状の部材を設けて構成してもよい。
貫通孔１６Ａの内壁には、プランジャー１３の側面と密着するようシール１７Ａが設けられている。シール１７Ａは、プランジャー１３を摺動可能にシールすることで、液室１４とシリンダー１１とを遮断している。
シリンダー１１内には、周内をプランジャー１３が貫通するバネ２３が設けられている。バネ２３は、シリンダー１１の前方の内壁面と当接部１２の前端とに挟まれるよう配置され、押出部材１０を常時後方に付勢している。かかる構成により、当接部１２と衝突部材２０が接触していない状態では、押出部材１０は後述の後方ストッパー２７に当接し付勢された状態で停止される。衝突部２２と当接部１２とが接触していない際には、押出部材１０と後方ストッパー２７とが当接状態となるよう付勢できるよう、バネ２３の強さおよび長さを調節することが好ましい。
なお、押出部材を後方に付勢するのであれば、バネ２３を当接部１２の前端以外の場所を付勢するように配置してもよい。

プランジャー１３の後端には、プランジャー１３よりも大径の円柱状ないし円盤状の当接部１２が固設されている。当接部１２は、シリンダー１１内で摺動自在に配設されている。本実施例では、当接部１２とシリンダー１１との摺動により、押出部材１０が横方向にぶれないように構成している。
当接部１２の後端には、当接部１２よりも小径の円柱状の後方当接部材１８が固設されている。後方当接部材１８は、バネ２６の周内を貫通し、バネ室２５の後方付近まで延在している。
バネ２６は、衝突部材２０を前方に付勢している。ピストン室１９の前方側の空間が大気と連通する状態において、押出部材１０をバネ２３の付勢に抗って前進停止位置に付勢できるような強さおよび長さにバネ２６を構成することが好ましい。

衝突部材２０は、前方に位置する衝突部２２と、後方に位置するピストン２４とから構成され、それらの中心軸上に貫通孔１６Ｂを有している。
衝突部２２は、シリンダー１１よりも小径の円柱状の部材で、ピストン２４の前方に同軸に設けられ、その先端はシリンダー１１内に位置している。
シリンダー１１は、その内部にシール１７Ｃとガイド２１を有している。シール１７Ｃは、衝突部２２をシリンダー１１に対して密着した状態で摺動可能にシール１７することで、シリンダー１１とピストン室１９の前方側の空間とを遮断している。ガイド２１は、衝突部２２を横方向にぶれないように衝突部２２を摺動可能に支持している。本実施例では、ガイド２１を単純な円筒の部材で構成しているが、衝突部２２と接触する部分にベアリング等を設け、衝突部２２の摺動が円滑となるよう構成してもよい。ガイド２１の位置はおよび数はこれに限定されず、例えば押出部材が横方向にぶれないようにするために貫通孔１６Ａを設けてもよい。

ピストン２４は、円筒状の部材で、ピストン室１９内に配置され、ピストン室１９を前方側空間と後方側空間に分断している。ピストン２４は、側周面にシール１７Ｂを有しており、ピストン２４はピストン室１９に密着した状態で摺動可能にシールされている。
貫通孔１６Ｂは、衝突部２２の前端からピストン２４の後端まで貫通している。貫通孔１６Ｂには、押出部材１０の後方当接部材１８が軸通されている。貫通孔１６Ｂの内径は、押出部材１０の進退動作を妨げないように、後方当接部材１８の外径よりも大きく形成されている。

ピストン室１９には、その側部にエア通路３５Ａが設けられている。エア通路３５Ａは、ピストン室１９の前方側の空間の側部から本体１の外部に設けた電磁切換弁５１に連通するよう形成されている。
電磁切換弁５１は、エア供給源５２に連通しているポート５３Ａと、大気に開放しているポート５３Ｂを有し、ピストン室１９の前方側とエア供給源５２とを連通した第１の状態と、前方ピストン室１９と大気とを連通した第２の状態とを切換可能に構成されている。
バネ室２５には、その側部に外部と連通するエア通路３５Ｂが設けられている。エア通路３５Ｂは、ピストン室１９の後方側の空間およびバネ室２５を常時大気と連通している。

ピストン２４の後端とバネ室２５の後方側の内壁面との間にはバネ２６が配置され、バネ２６によりピストン２４は前方に付勢されている。
本体１の後端には、バネ室２５に侵入する後方ストッパー２７が配設されている。後方ストッパー２７は、後方当接部材１８の後端部と当接することにより、押出部材１０の後方移動を制限するものである。後方ストッパー２７の後端は、マイクロメータ２８に接続されており、マイクロメータ２８を操作することで、後方ストッパー２７の前後位置を調整可能である。
なお、本実施例では、後方ストッパー２７と当接する後方当接部材１８を押出部材１０の後端に設けた構成としているが、当接部材１８を押出部材１０の後端以外に設ける構成としてもよい。例えば、円柱状の後方当接部材１８の途中に円盤状の部材を設け、この円盤状の部材と対向する位置に円柱状の後方ストッパー２７を設けた構成が開示される。

本体１の前方側の側部には、シリンジ取付部材７２が配設されている。シリンジ取付部材７２は、液材を貯留したシリンジ吐出口６と接続可能なシリンジ取付部７１を有している。シリンジ取付部材７２には、液材供給流路７３が形成されており、その一端は液室１４の後端部近傍の側面に設けられ、他端はシリンジ取付部７１に設けられている。液材供給流路７３により、シリンジ取付部７１に装着されたシリンジ５と液室１４とが連通される。
シリンジ５の上方にはアダプタ４を介してエアチューブ３が接続されており、エアチューブ３の他端はエア供給装置６２に接続されている。エア供給装置６２は、エアチューブ３を経由してシリンジ５内にエアを供給してシリンジ５内を所望の圧力にして、シリンジ５内の液材を液室１４に移送する。
エア供給装置６２および電磁切換弁５１は、制御部６１に接続され、制御部６１からの信号によって電磁切換弁５１の切換えおよびシリンジ内へのエアの供給が制御される。

《動作》
本実施例の装置の動作について、図２ａ〜２ｄを参照しながら説明する。
図２ａは吐出前の状態を示しており、液材供給流路７３および液室１４に液材が充填されている。この際、シリンジ５内は、シリンジ５から液室１４内への液材供給が円滑に行われるよう、エア供給装置６２によって所望の圧力に加圧されている。但し、加圧しなくても液室１４内への液材供給が十分に行える場合には、エア供給装置６２による加圧を行わないこともある。
後方ストッパー２７の位置は、マイクロメータ２８を前後移動することにより調節されている。後方ストッパー２７の位置により、衝突部２２と当接部１２とが非接触時であるときの、押出部材１０の待機位置が決定される。
電磁切換弁５１は、ピストン室１９の前方側の空間とポート５３Ｂとを連通し、ピストン室１９の前方側の空間を大気に連通した状態にある。このため、衝突部材２０は、バネ２６による付勢により当接部１２を押圧しており、その力はバネ２３による付勢よりも強いので、プランジャー１３の先端は液室１４の内壁に当接した状態が維持されている。ここで、プランジャー１３の先端は吐出流路９を塞いでるため、液室１４内の液材が吐出口７から漏れることはない。

図２ｂに示すように、ピストン室１９は、ピストン２４により前方側の空間と後方側の空間に分断されている。電磁切換弁５１を切り換えて、ピストン室１９の前方側の空間とポート５３Ａとを連通させ、ピストン室１９の前方側の空間がエア供給源５２と連通した状態にする。エア供給源５２からピストン室１９の前方側の空間にエアが供給されると、ピストン２４は前方側の空間からの加圧力を受け、衝突部材２０がバネ２６の付勢に抗って後退する。
衝突部材２０の後退時には、バネ２３による後方への付勢により、押出部材１０も当接部１２と衝突部２２との接触を維持したまま後退する。後方当接部材１８の後端が後方ストッパー２７に当接すると、押出部材１０は後退を停止し、バネ２３により後方当接部材１８が後方ストッパー２７に当接した状態に維持される。
押出部材１０の停止後も衝突部材２０はさらに後退を続け、衝突部２２と当接部１２とは離間して非接触状態となり、ピストン２４の後端がピストン室１９の後方側の内壁面に当接するまで後退する。ピストン室１９の前方側にエアが供給されている間は、衝突部材２０はピストン室１９の後方側の内壁面に当接した状態に維持される。

図２ｃに示すように、電磁切換弁５１を切り換えて、ピストン室１９の前方側の空間とポート５３Ｂとを連通させ、ピストン室１９の前方側の空間が大気と連通した状態にする。ピストン室１９の前方側の空間が大気と連通すると、ピストン２４を後方に押圧する力が無くなるので、バネ２６の付勢によって衝突部材２０は急速に加速しながら前方に前進移動する。
衝突部材２０の衝突部２２が押出部材１０の当接部１２の後端に衝突すると、衝突部材２０のエネルギーにより、押出部材１０は瞬時に加速して高速前進する。この際、当接部１２はバネ２３により後方に付勢されているが、衝突部材２０は十分なエネルギーを蓄えているので、バネ２３の押圧に抗って瞬時に押出部材１０を加速させることができる。

図２ｄに示すように、衝突部２２により押圧された押出部材１０は、プランジャー１３の先端が液室１４の内壁に当接することでその前進を停止する。プランジャー１３の先端が液室１４の内壁に当接すると、液材が機械的に分断され、液滴の状態で吐出が行われる。
プランジャー１３の先端の形状は、吐出流路９を塞ぐように構成されており、液室１４の内壁に接触して液室１４内と吐出流路９との連通を遮断するので、液材を良好に分断することができる。
以上の工程を経ることにより、一回の吐出が完了する。吐出終了後の各部品の配置は、図２ａの状態となる。上記の動作を繰り返すことで、二回目以降の吐出を行う。

以上の構成および動作を有する本実施例の装置は、十分な速度に加速した衝突部材２０を押出部材１０に衝突させることにより、押出部材１０の前進移動距離が短い場合でも押出部材１０を瞬時に加速して高速前進させることができる。そのため、微少量の液材を液滴の状態で良好に飛滴させることができる。
また、衝突部材２０を、押出部材１０に衝突するまでの移動中、常に加速した状態とすることにより、より高速な状態で押出部材１０に衝突することが好ましく、加速中の状態で衝突することがより好ましい。
また、バネ２６が自然長よりも短い状態で衝突部材が押出部材に衝突するように構成することで、加速した状態の衝突部材を衝突させることができる。衝突直後もバネ２６の付勢によって衝突部材ごと押出部材を前進させることで、より効果的に押出部材を加速させることができる。

また、衝突部材２０の前進距離を押出部材１０の前進距離よりも長くすることで、衝突部材２０を十分に加速させることが好ましい。本実施例の装置では、衝突部材２０がピストン室１９の後方の内壁面に接触し、かつ、押出部材１０が後方ストッパー２７に接触している状態において、衝突部２２の先端から当接部１２の後端までの距離が、押出部材１０のプランジャー１３の先端からプランジャー１３先端前方の液室１４の内壁までの距離よりも長くなるように構成されている。かかる構成により、衝突部材２０が押出部材１０に衝突した後に押出部材１０が前進する距離よりも長い距離を、前記衝突部材２０に前進させることを可能としている。

また、本実施例の装置では、衝突部２２の先端から当接部１２の後端までの距離および押出部材１０のプランジャー１３の先端からプランジャー１３先端前方の液室１４の内壁までの距離を、後方ストッパー２７の前後位置を調整することによって変更可能である。衝突部２２先端から当接部１２の後端までの距離が、押出部材１０のプランジャー１３の先端からプランジャー１３先端前方の液室１４の内壁までの距離よりも長くなるような位置に、後方ストッパー２７の前後方向の位置を調整できるように構成することが好ましい。

本実施例の装置は、押出部材１０と衝突部材２０という往復移動する２つの部材が存在する構成であるにもかかわらず、従来の装置と同じように一つの電磁切換弁５１を切り換えるだけで、操作することが可能である。新たな駆動源を必要としないので、従来の装置から本実施例の装置への交換が容易である。
また、プランジャー１３を液室１４より幅狭に構成し、その先端部分が常に液室１４の内壁に非接触となるよう構成されている。かかる構成により、液室１４内の液材の全てがプランジャー１３の前進によって前方に押出されるのではなく、一部の液材はプランジャー１３と液室１４との間を後方に移動するので、プランジャー１３を前進させる時の抵抗が少なく、プランジャー１３をスムーズに高速前進して吐出を行うことが可能である。そして、液室１４内における液材の移動がスムーズなので、シリンジ５からの液材の補充を迅速に行うことが可能である。

《構成》
本実施例の装置は、押出部材１０をエアによる圧力で後方移動させる点で実施例１の装置と相違する。
図３に示すように、当接部１２は、シリンダー１１を前方側の空間と後方側の空間とに分断している。当接部１２の周面には、シール１７Ｄが配設されており、当接部１２をピストン室１９に対して密着した状態で摺動可能にシールしている。
エア通路３５Ａから分岐してエア通路３５Ｃが形成されている。エア通路３５Ｃは、当接部１２により分断されたシリンダー１１の前方側の空間に連通している。シリンダー１１の前方側の空間内の圧力を変えることにより、押出部材１０を前進・後退移動させることが可能である。
その他の構成については、実施例１の装置と同様である。

《動作》
電磁切換弁５１を切り換えて、エア通路３５Ａとポート５３Ａとを連通すると、エア供給源５２からのエアがエア通路３５Ａを介してピストン室１９の前方側の空間に供給され、エア通路３５Ｃを介してシリンダー１１の前方側の空間に供給される。
エア通路３５Ｃからのエア供給により押出部材１０は後退を開始し、後方当接部材１８の後端が後方ストッパー２７に当接すると、後退を停止する。停止後もシリンダー１１の前方側の空間に供給されたエアによって、押出部材１０が後方ストッパー２７に当接した状態が維持される。
エア通路３５Ａからのエア供給により衝突部材２０が後退を開始し、押出部材１０の停止後も後退を続け、ピストン２４の後端がピストン室１９の後方内壁面に当接するまで後退する。ピストン室１９の前方側の空間に供給されたエアによって、衝突部材２０は後方ストッパーに当接した状態が維持される。

次に、電磁切換弁５１を切り換え、エア通路３５Ａとポート５３Ｂとを連通すると、ピストン室１９の前方側の空間のエアとともに、シリンダー１１の前方側の空間のエアも排出される。すると、ピストン室１９の前方側の空間のエアが衝突部材２０を後方に押圧する力が弱まり、バネ２６が衝突部材２０を前方に押圧する力により、衝突部材２０は急速に加速しながら前方に移動する。バネ２６の力は十分に強く構成され、衝突部材２０の前進移動距離も十分に設けられているので、衝突部２２が当接部１２に衝突すると、押出部材１０が瞬時に吐出に十分な速度まで加速される。本実施例の装置では、シリンダー１１の前方側の空間を大気と連通することで、当接部１２を後方に押圧する力はほぼゼロにできため、実施例１の装置と比べより迅速に押出部材１０を加速することが可能である。

本実施例の装置においても、実施例１の装置と同様に一つの電磁切換弁５１を切り換えるだけで、操作することが可能であり、新たな駆動源を必要としないので、従来の装置から本実施例の装置への交換が容易である。
また、装置構成は複雑になるが、エア供給源５２および電磁切換弁５１をピストン室１９の前方側の空間とシリンダー１１の前方側の空間に、それぞれ設けて、ピストン室１９の前方側の空間に供給されるエアとシリンダー１１の前方側の空間に供給されるエアとを独立して調整してもよい。
本実施例の装置では、衝突部材２０を後方に配置したバネにより付勢し、押出部材１０を前方からのエアの作用により付勢しているが、これに限定されず、例えば、衝突部材２０および押出部材１０の両方をエアの作用により付勢する構成、両方または一方を電磁力や圧電体を利用して付勢する構成、モータ等により駆動されるボールネジを利用した構成が開示される。
また、衝突部材２０の後退位置の規定を、ピストン室１９の後方側の内壁にピストンが当接することで行っていたが、これに限定されず、例えば、ピストン室１９の後方側内壁に衝突部材２０用のストッパーを設けて、後退位置を調節可能に構成してもよい。

《構成》
本実施例の装置は、押出部材１０が前進するときの停止位置（最前進位置）を規定可能に構成される点で他の実施例の装置と相違する。
図４に示すように、本実施例の装置は、駆動部側本体４１と、ノズル側本体４２と、それらの間に位置する前方ストッパー移動部材３０を有することを特徴とする。
駆動部側本体４１は、シリンダー１１と、ピストン室１９と、バネ室２５とを有し、ノズル側本体４２は、液室１４と、凹部１５Ｃと、貫通孔１６Ａとを有する。
駆動部側本体４１とノズル側本体４２は、相対位置が変わらないようにベース板４３に固定されている。

前方ストッパー移動部材３０は、駆動部側本体４１とノズル側本体４２との間に設けられ、押出部材１０の最前進位置を規定する役割をする。前方ストッパー移動部材３０は、円盤状の回転ツマミ３２と、回転ツマミ３２の前方に設けられた円柱状の前方凸部３１と、回転ツマミの後方に設けられた円柱状の後方凸部３３とを有している。
前方凸部３１には、外周面にネジ溝が形成されており、ノズル側本体４１のネジ溝が形成された凹部１５Ｃに螺合される。後方凸部３２は、駆動部側本体４２のシリンダー１１の内径と等しい径に構成され、シリンダー１１内に挿入される。
前方ストッパー移動部材３０の後端部には、凹部１５Ｄが形成されており、さらにその前方側から凹部１５Ｄに貫通する貫通孔１６Ｃが形成される。
プランジャー１３は、凹部１５Ｄおよび貫通孔１６Ｃに挿通されている。貫通孔１６Ｃの内径は、プランジャー１３の前進移動を妨げないように、押出部材１０のプランジャー１３の外径よりも大きく構成されている。
バネ２３は、前方ストッパー移動部材３０の後方に形成された凹部１５Ｄ内に挿着されており、当接部１２の前方側の面に接触して押出部材１０を後方に付勢している。

前方ストッパー移動部材３０の位置を調節することにより、押出部材１０の最前進位置を規定することが可能である。後方凸部３３の後方側の面に当接部１２が当接することで、押出部材１０の前進移動時の停止位置が規定されるからである。
回転ツマミ３２を回転させることで、ノズル側本体４２に螺合している前方ストッパー移動部材３０を前後に移動でき、これにより押出部材１０の前進移動時の停止位置を所望の位置にすることができる。
その他の構成については、実施例１の装置と同様である。

本実施例の装置では、衝突部材２０のピストン２４の後端がピストン室１９後方の内壁面に当接し、かつ、押出部材１０が後方ストッパー２７に当接している状態から、衝突部２２の先端が当接部１２の後端に当接するまでの衝突部材２０の移動距離が、衝突部２２の前端が当接部１２の後端に当接してから当接部１２の前端が後方凸部３３の後端と当接するまでの押出部材１０の移動距離よりも長くなるように構成されている。すなわち、前進位置規定手段と後退位置規定手段とで規定される押出部材１０の移動距離と比べ、衝突部材２０の移動距離が長くなるよう構成されている。

《動作》
実施例１と同様に、ピストン室１９の前方側の空間にエアを供給することで衝突部材を後退させ、その後ピストン室１９の前方側の空間を大気と連通する。すると、バネ２６の作用によって衝突部材２０が急速前進し、衝突部２２の前端が押出部材１０の当接部１２の後端に衝突して、押出部材１０を急速前進させる。前進移動する押出部材１０は、プランジャー１３の先端が液室１４の内壁に接する前に、押出部材１０の前方側に相当する当接部１２の前端が前方ストッパー移動部材３０の後方凸部３３の後端に当接して停止する。これによって、液室１４内の液材の一部が吐出口７から液滴の状態で吐出される。
本実施例の装置では、押出部材１０の前進移動の停止位置を、プランジャー１３の先端が液室１４の内壁面と接触しない位置にすることも可能である。プランジャー１３の先端と液室１４の内壁面を非接触とすることにより、液材中に微粒子などを含んでいる場合に、プランジャー１３先端と液室１４の内壁との間に微粒子が挟まれて、微粒子が潰れて液材が不良になることを防ぐことができる。

《構成》
本実施例の装置は、後方ストッパー２７を中間部に設け、押出部材１０が衝突部材２０を挿通しない構成にした点で他の実施例の装置と相違する。
図６に示すように、本実施例の装置は、駆動部側本体４１とノズル側本体４２と、それらの間に位置する後方ストッパー移動部材８０を有することを特徴とする。
駆動部側本体４１は、駆動部側シリンダー８３と、ピストン室１９と、バネ室２５とを有し、ノズル側本体４２は、ノズル側シリンダー８４と、液室１４と、貫通孔１６Ａとを有する。駆動部側本体部４１とノズル側本体部４２は、相対位置が変わらないようにベース板４３に固定されている。

後方ストッパー移動部材８０は、円盤状の回転ツマミ８１と、回転ツマミ８１の前方に設けられた後方ストッパー２７とを有している。また、回転ツマミ８１の後端から後方ストッパー２７の前端に向けて、内周にネジ溝を有した貫通孔８２を形成している。
駆動部側シリンダー８３は、その前方が筒状に形成され、外周面にネジ溝が形成されており、後方ストッパー移動部材の貫通孔８２が螺合される。
押出部材１０は、その後端がノズル側本体４２から露出し、大径の後方当接部材１８が固設されている。後方当接部材１８の後端には小径の当接部１２が固設されている。
衝突部材２０は、実施例1と同様にピストン２４と衝突部２２で構成されるが、実施例１のような貫通孔１６Ｂを備えていない。
また、後方ストッパー移動部材８０を中間部に設けているため、バネ室２５の後端には後方ストッパー２７およびマイクロメータ２８を備えていない。その他の構成については、実施例１と同様である。

《動作》
実施例１と同様に、ピストン室１９の前方側の空間にエアを供給することで衝突部材２０を後退させ、その後ピストン室１９の前方側の空間を大気と連通する。すると、バネ２６の作用によって衝突部材２０が急速前進し、衝突部２２の前端が押出部材１０の当接部１２の後端に衝突して、押出部材１０を急速前進させる。押出部材１０はプランジャー１３の先端が液室１４の内壁に当接することで停止する。これによって、液室１４内の液材の一部が吐出口７から液滴の状態で吐出される。
本実施例の装置では、押出部材１０の後退移動は、装置の中間に位置した後方ストッパー２７に後方当接部１８が当接することで規定される。回転ツマミ８１の回転によって後方ストッパー２７の前後位置を変化させることができ、これによって、押出部材１０の後退の規定位置を変化させることができる。

本発明の液材吐出装置および方法は、微量の液材を高精度に吐出する作業に適しており、例えば、半導体などの電機部品、或いは機械部品の製造における対象物への塗布作業に好適である。
より詳しくは、電機部品の製造における銀ペーストなどの導通剤の微小塗布、モータなどの機械部品の摺動部へのグリス塗布、部材の接着のための微小接着領域へのエポキシ樹脂等の接着剤の塗布、また、半導体製造におけるチップと基板との間に液材を充填するアンダーフィルやチップの上面を封止剤で覆う封止塗布などに好適である。
本発明の用途は上記に限定されず、例えば、ノズルが接近できないような微小領域への塗布に好適であり、また、ノズルと対象物との距離を変化させずに塗布可能であるので、複数箇所への連続塗布にも好適である。

Claims (18)

1. 液材を吐出する吐出口を有する液室と、液室より幅狭のプランジャーおよび当接部を有し、プランジャーの先端部が液室内を進退動する押出部材と、押出部材のプランジャーと反対側に隣接して配設され、ピストンおよび当接部と対向する衝突部を有する衝突部材と、押出部材および衝突部材を進退動させる駆動手段とを備える液材吐出装置であって、
   前記衝突部を前記当接部に衝突させることにより、前記押出部材を高速前進させて液材を吐出することを特徴とする液材吐出装置。
2. 前記衝突部と前記当接部とが衝突するまでの前記衝突部材の移動距離が、前記衝突部と前記当接部が当接してから最前進位置に到達するまでの前記押出部材の移動距離と比べ、長くなるよう構成されることを特徴とする請求項１の液材吐出装置。
3. 前記駆動手段は、前記衝突部材を前進方向に付勢する弾性体を備えることを特徴とする請求項１または２の液材吐出装置。
4. 前記押出部材の最後退位置を規定する後退位置規定手段を備えることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかの液材吐出装置。
5. 前記後退位置規定手段は、押出部材の後退方向側の位置を規定する後方ストッパーと、
   押出部材を後方に付勢する押出部材付勢手段とから構成されることを特徴とする請求項４の液材吐出装置。
6. 前記押出部材の最前進位置を規定する前進位置規定手段を有することを特徴とする請求項１ないし５のいずれかの液材吐出装置。
7. 前記前進位置規定手段は、前記押出部材の前方側が当接する前進ストッパーにより構成されることを特徴とする請求項６の液材吐出装置。
8. 前記前進位置規定手段は、前記プランジャーの先端部の進行方向にある前記液室の内壁であることを特徴とする請求項６または７の液材吐出装置。
9. 非吐出時において、前記押出部材が前記衝突部材に押圧され、前記押出部材が最前進位置にあることを特徴とする請求項６ないし８のいずれかの液材吐出装置。
10. 前記プランジャーの先端部が、前記液室と前記吐出口との連通を遮断するように構成されることを特徴とする請求項８または９の液材吐出装置。
11. 前記駆動手段は、エア供給装置および電磁切換弁を備え、
    前記押出部材は、エアにより後退方向に付勢されることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれかの液材吐出装置。
12. 押出部材を高速前進することにより、液室内の液材の一部を吐出口から液滴の状態で吐出する液滴吐出方法であって、
    液材を吐出する吐出口を有する液室と、液室より幅狭のプランジャーおよび当接部を有し、プランジャーの先端部が液室内を進退動する押出部材と、押出部材のプランジャーと反対側に隣接して配設され、ピストンおよび当接部と対向する衝突部を有する衝突部材とを設け、
    前記衝突部を前記当接部に衝突させることにより、前記押出部材を高速前進させて液材を吐出することを特徴とする液滴吐出方法。
13. 前記衝突部と前記当接部が当接してから最前進位置に到達するまでの前記押出部材の移動距離と比べ、前記衝突部と前記当接部とが衝突するまでの前記衝突部材の移動距離を長くとることを特徴とする請求項１２の液材吐出方法。
14. 前記衝突部が前記当接部に当接するときの押出部材の待機位置を吐出毎に等しくすることを特徴とする請求項１２または１３の液材吐出方法。
15. 前記押出部材の最前進位置を吐出毎に等しくすることを特徴とする請求項１２ないし１４のいずれかの液材吐出方法。
16. 前記衝突部材を加速した状態で、前記衝突部を前記当接部に衝突させることを特徴とする請求項１２ないし１５のいずれかの液材吐出方法。
17. 前記押出部材は後退方向に付勢されており、吐出終了後、前記当接部と前記衝突部が当接した状態で前記衝突部材および前記押出部材が後退することを特徴とする請求項１２ないし１６のいずれかの液材吐出方法。
18. 前記衝突部材は前進方向に付勢されており、非吐出時において、前記衝突部材が前記押出部材を押圧し、前記押出部材を最前進位置に維持することにより、吐出口からの液材の漏出を防ぐことを特徴とする請求項１２ないし１７のいずれかの液材吐出方法。