KR101700256B1 - 기포 혼입 방지 기구 및 상기 기구를 구비하는 액체 재료 토출 장치 및 액체 재료 토출 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 계량부 내에 액체 재료를 충전하는 경우에 있어서, 부가적 장치를 필요로 하지 않고, 불균일이 없는 일정한 충전 상태를 얻을 수 있는, 기포 혼입(混入) 방지 기구 및 상기 기구를 구비하는 액체 재료 토출(吐出) 장치 및 액체 재료 토출 방법을 제공한다. 즉, 노즐과 연통되는 유로(流路)를 가지는 계량부와, 계량부의 유로 내를 왕복 이동하는 플런저(plunger)를 구비한 토출 장치에 있어서, 그 계량부의 노즐과 반대측의 단부(端部)에 장착 가능한 기포 혼입 방지 기구로서, 계량부의 유로와 연통되고, 그 내부를 상기 플런저가 왕복 이동하는 제1 구멍과, 제1 구멍의 노즐측의 단부에 설치된 제1 실링 부재와, 제1 구멍의 노즐과 반대측의 단부에 설치된 제2 실링 부재와, 제1 구멍의 측면과 연통되는 제2 구멍을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 기포 혼입 방지 기구 및 상기 기구를 구비하는 액체 재료 토출 장치 및 액체 재료 토출 방법을 제공한다.

Description

기포 혼입 방지 기구 및 상기 기구를 구비하는 액체 재료 토출 장치 및 액체 재료 토출 방법{AIR BUBBLE INGRESS PREVENTION MECHANISM, LIQUID MATERIAL DISCHARGE DEVICE PROVIDED WITH THE SAME, AND LIQUID MATERIAL DISCHARGE METHOD}

본 발명은, 액체 재료로 채워진 계량부 내를 플런저(plunger)가 진출 이동함으로써 노즐로부터 액체 재료를 정량(定量) 토출(吐出)하는 기술에서의 기포 혼입(混入) 방지 기구(機構) 및 상기 기구를 구비하는 액체 재료 토출 장치 및 액체 재료 토출 방법에 관한 것이다.

각종 액체 재료를 정밀하게 정량 토출하는 장치의 하나로서, 플런저(또는 피스톤)가 액체 재료로 채워진 계량부[또는 시린지(syringe)] 내를 진출 이동함으로써 노즐로부터 액체 재료를 정량 토출하는 플런저식 토출 장치가 알려져 있다. 상기 방식의 토출 장치는, 플런저를 진출 이동시킨 체적의 분만큼 노즐로부터 토출하므로, 다른 방식의 토출 장치로부터도 고정밀도로 안정된 토출을 실현할 수 있으므로, 전자 부품의 수지 봉지(封止), 전지의 전해액 주입 등 다양한 분야에서 사용되고 있다.

그런데, 플런저식 토출 장치는, 토출을 행하기 전, 특히 빈 상태의 계량부 내에 액체 재료를 충전하는 경우에, 계량부 내에 액체 재료를 충전하는 조작을 행한다. 이 충전 조작을 행하면, 플런저가 후퇴 이동하는 것에 의한 압력 저하로 인하여 계량부 내에 기포가 발생하거나, 코너부 등의 액체 재료로 채워지지 않은 부분에 기포가 잔류하거나 하는 현상이 자주 일어나고 있었다. 계량부 내의 액체 재료에 기포가 혼입되어 있으면, 기포의 압축성의 영향을 받으므로, 플런저 진출량에 대한 토출되는 액체 재료의 양이 일정하지 않아, 정밀한 정량 토출이 행해지지 않는다.

기포 혼입의 문제에 대하여, 현재까지 다양한 제안이 행해져 왔다. 예를 들면, 특허 문헌 1에는, 액재(液材)가 저류(貯留)된 액재 공급 용기와, 상기 액재 공급 용기의 개구에 접속 가능한 공급구와, 액재를 토출하는 토출구와, 공급구로부터 토출구와 연통되는 유로(流路)와, 유로의 도중에 배치된 플런저와, 공급구 및 토출구를 각각 개폐하는 개폐 기구를 가지는 액재 토출 장치를 구비한 디스펜서 내의 에어 제거 방법으로서, 상하 반전된 액재 공급 용기의 개구에 상하 반전된 액재 토출 장치의 공급구를 접속하는 단계와, 액재 공급 용기로부터의 액재를 유로에 충전하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스펜서의 에어 제거 방법이 개시되어 있다.

한편, 특허 문헌 2에는, 시린지의 구멍 바닥에 피스톤 실링 부재와 간극을 형성하는 도피공을 형성하고, 피스톤을 그 도피공에 돌입(突入)시킨 상태에서 액체를 시린지 토출구로부터 주입하고, 실링부와 도피공으로 형성하는 간극을 통해 외부에 공기를 배출시키고 나서, 피스톤을 약간 인입(引入)하여 실링을 작용시켜 간극을 막아 액체를 외부에 배출시키지 않고, 액체를 내부에 충전하는 시린지가 개시되어 있다.

일본공개특허 제2005―183787호 공보 일본실용신안등록출원공개 제1996―1064호 공보 WO2007/046495

특허 문헌 1에 기재된 기술은, 기포 혼입 방지라는 일정한 효과는 얻을 수 있지만, 작업성이 현저하게 나빴다. 즉, 특허 문헌 1에 기재된 방법에서는, 토출 장치를 상하 반전하지 않으면 안되므로, 토출 장치 및 액재 공급 용기의 장착, 분리 등의 작업이 번잡했다. 또한, 분기(分岐)되어 있는 관에 대해서는 액재 공급 용기에 대한 가압(加壓)에 더하여 토출구에서의 진공 흡인이 필요했다. 또한, 상하 반전이라는 조작이 필요하기 때문에 자동화가 어려웠다.

한편, 특허 문헌 2에 기재된 시린지에서는, 액체가 실링부까지 충전된 것을 검지하는 수단은 육안 관찰에 의해 행하므로 작업자에 따라 불균일이 있어, 자동화하는 것이 어려웠다. 또한, 피스톤을 인입한 후의 조작을 잘못하면, 노즐로부터 기포가 흡입되거나, 압력의 저하에 의해 내부에 기포가 발생하는 경우가 있었다.

도 8에 개략을 나타낸 특허 문헌 3에 관한 종래의 플런저식 토출 장치에 있어서는, 액체 재료를 계량부에 충전할 때, 플런저를 빼내고 나서, 액체 재료를 흘러넘치게 함으로써 계량부 내의 공기를 배제하고, 충전 종료를 검지하고 있었으므로, 계량부의 상단은 액체 재료 충전마다 오염되게 되어 있었다. 그 후, 플런저를 꽂을 때, 기포가 말려드는 문제점이 있었다. 또한, 넘쳐 나온 액체 재료를 닦아내거나 플런저를 꽂거나 하는 조작은 수작업이었기 때문에, 시간이 걸려, 작업자에 의해 충전 상태에 불균일이 발생하는 문제점이 있었다.

그래서, 본 발명은, 계량부 내에 액체 재료를 충전하는 경우에 있어서, 부가적 장치를 필요로 하지 않고, 불균일이 없는 일정한 충전 상태를 얻을 수 있는, 기포 혼입 방지 기구 및 상기 기구를 구비하는 액체 재료 토출 장치 및 액체 재료 토출 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자는, 플런저의 후퇴 이동에 따른 계량부 내의 압력 저하의 문제나 플런저의 진출 이동에 따른 잔류 공기의 말려들기의 문제 등을 해소할 수 있도록, 계량부의 유로 형상과 플런저 위치의 제어를 예의(銳意) 연구하여, 본 발명을 이루었다. 즉,

제1 발명은, 노즐과 연통되는 유로를 가지는 계량부와, 계량부의 유로 내를 왕복 이동하는 플런저를 구비한 토출 장치에 있어서, 그 계량부의 노즐과 반대측의 단부에 장착 가능한 기포 혼입 방지 기구로서, 계량부의 유로와 연통되고, 그 내부를 상기 플런저가 왕복 이동하는 제1 구멍과, 제1 구멍의 노즐측의 단부에 설치된 제1 실링 부재와, 제1 구멍의 노즐과 반대측의 단부에 설치된 제2 실링 부재와, 제1 구멍의 측면과 연통되는 제2 구멍을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 기포 혼입 방지 기구이다.

제2 발명은, 제1 발명에 있어서, 상기 제1 구멍의 내주가, 상기 플런저의 외주보다 큰 것을 특징으로 한다.

제3 발명은, 제1 또는 제2 발명에 있어서, 상기 제1 및 제2 실링 부재의 내주가, 상기 플런저의 외주와 실질적으로 같은 크기이며, 상기 제1 및 제2 실링 부재의 외주가, 상기 제1 구멍의 내주보다 큰 것을 특징으로 한다.

제4 발명은, 제1 내지 제3의 발명 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 제2 구멍의 내주가, 상기 제1 구멍의 내주와 비교하여 작은 것을 특징으로 한다.

제5 발명은, 제1 내지 제4의 발명 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 제2 구멍의 상기 제1 구멍과는 반대측의 단부에 액받이부를 가지는 것을 특징으로 한다.

제6 발명은, 제1 내지 제5의 발명 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 플런저의 최후퇴 위치에 있어서, 상기 플런저의 선단과 상기 제2 구멍이 상기 제1 구멍과 연통되는 단부의 상단 위치의 수평면이 구성하는 공간 a와 비교하여, 상기 플런저가 상기 제1 실링 부재와 맞닿은 위치에 있어서, 상기 제1 구멍 내주면, 상기 플런저의 외주면, 상기 제1 실링 부재 및 상기 제2 구멍이 상기 제1 구멍과 연통되는 단부의 상단 위치의 수평면과 구성하는 공간 b가 커지도록 구성하는 것을 특징으로 한다.

제7 발명은, 제1 내지 제6의 발명 중 어느 하나의 발명에 관한 기포 혼입 방지 기구와, 액체 재료를 공급하는 액체 재료 공급원과, 노즐과 연통되는 유로를 가지는 계량부와, 계량부의 유로 내를 왕복 이동하는 플런저와, 액체 재료가 토출되는 토출구를 가지는 노즐과, 액체 재료 공급원과 계량부와의 연통 또는 계량부와 노즐과의 연통을 전환하는 전환 밸브을 구비한 액체 재료 토출 장치이다.

제8 발명은, 제7 발명에 관한 액체 재료 토출 장치를 사용한 액체 재료 토출 방법으로서, 상기 계량부에 액체 재료를 충전하는 충전 공정과, 상기 플런저를 진출 이동시켜 상기 계량부 내의 액체 재료를 노즐로부터 토출하는 토출 공정을 가지고, 상기 충전 공정은, 상기 플런저를 상기 제2 구멍이 상기 제1 구멍과 연통되는 단부의 상단 위치와 상기 제2 실링 부재와의 사이까지 후퇴 이동시키는 제1 단계, 적어도 상기 제2 구멍의 상기 제1 구멍과는 반대측의 단부로부터 액체 재료가 흘러넘칠 때까지 상기 계량부에 액체 재료를 공급하는 제2 단계, 상기 플런저를 상기 제1 실링 부재와 맞닿기까지 진출 이동시키는 제3 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 재료 토출 방법이다.

제9 발명은, 제8 발명에 있어서, 상기 제2 단계에 있어서 액체 재료의 공급을 정지하지 않고 상기 제3 단계를 실행하는 것을 특징으로 한다.

제10 발명은, 제8 또는 제9 발명에 있어서, 상기 제3 단계에서의 플런저의 진출 이동 속도를, 상기 토출 공정에서의 플런저의 진출 이동 속도와 비교하여 저속으로 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 유로의 형상과 플런저 위치의 제어에 의해 충전을 행하므로, 진공 흡인 장치 등의 부가적 장치를 필요로 하지 않으므로, 계량부 내로의 기포의 혼입을 방지할 수 있다.

또한, 충전 동작이 단순하므로, 작업에 숙련되지 않은 사람이라도 용이하게 조작이 가능하여, 작업 시간의 단축을 도모할 수 있다.

또한, 충전 동작이 단순하고, 또한 충전 동작을 자동으로 행할 수 있으므로, 작업자에 의한 충전 상태의 불균일을 최소한으로 억제할 수 있다.

도 1은 본 발명에 관한 기포 혼입 방지 기구의 확대 단면도이다.
도 2는 본 발명에 관한 기포 혼입 방지 기구 내에 형성되는 공간의 태양(態樣)을 설명하는 설명도이다.
도 3은 본 발명에 관한 기포 혼입 방지 방법의 액체 재료 공급 공정을 설명하는 설명도이다.
도 4는 본 발명에 관한 기포 혼입 방지 방법의 플런저 초기 하강 공정을 설명하는 설명도이다.
도 5는 실시예에 관한 토출 장치의 정면도 및 측면도이다.
도 6은 실시예에 관한 토출 장치의 측면 주요부 단면도이다.
도 7은 실시예에 관한 토출 장치를 탑재한 도포 장치를 나타낸 개략 사시도이다.
도 8은 종래의 플런저식 토출 장치를 설명하는 주요부 단면도이다.

이하에, 본 발명을 실시하기 위한 형태를 설명한다.

그리고, 이하에서는, 기포 혼입 방지 기구 측을 「위」, 계량부 측을 「아래」라고 하는 경우가 있다. 또한, 플런저의 이동 방향에 대하여, 하방향으로의 이동을 「진출」이동, 상방향으로의 이동을 「후퇴」이동이라고 하는 경우가 있다.

[기포 혼입 방지 기구]

본 실시형태에 관한 기포 혼입 방지 기구의 주요부 단면도를 도 1에 나타낸다. 도 1에 있어서 해칭을 행한 부분이 단면이다.

기포 혼입 방지 기구(1)는, 계량부(6)의 상단부에 설치된 본체 블록(7)과, 계량공(61)과 연통되고, 본체 블록(7)에 관통 형성되는 제1 구멍(2)과, 제1 구멍(2)의 측면과 연통하도록 본체 블록(7)에 천설(穿設)되는 제2 구멍(3)과, 제1 구멍(2)의 하부에 설치되는 제1 실링 부재(4)와, 제1 구멍(2)의 상단부에 설치되는 제2 실링 부재(5)로 구성된다.

제1 구멍(2)은, 계량공(61)과 동축(同軸)으로 되도록 본체 블록(7)에 관통 형성되어 있고, 그 내경(內徑; 내주)는 플런저(8)의 외경(外徑; 외주)보다 크게 되어 있다. 한편, 제1 구멍(2)의 상하 단부에 설치된 실링 부재(4, 5)의 내경은, 제1 구멍(2)의 내경보다 작고, 플런저(8)와 대략 같은 직경으로 되어 있다. 즉, 플런저(8)는, 제1 구멍(2)의 내주면에 접하지 않고, 제1 구멍(2)의 양단에 설치된 실링 부재(4, 5)의 내주면에 밀접하게 슬라이드 이동한다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 플런저(8)가 제1 실링 부재(4)의 위치까지 하강했을 때, 제1 구멍(2)에는, 제1 구멍의 내측면(9), 플런저의 외측면(10), 제1 실링 부재의 외면(11) 및 제2 실링 부재의 외면(12)의 일부에 의해 에워싸인 원통형의 공간 a(17)가 형성되도록 되어 있다[도 2의 (a) 참조]. 기포 혼입 방지 방법의 단락에서 후술하는 바와 같이, 이 공간이 기포 혼입 방지에 기여한다.

본 실시형태에 있어서의 실링 부재는, 고무나 수지로 이루어지는 O링을 사용하고 있다. 실링 부재의 종류나 재료는, 액체 재료에 대한 내성이나 플런저의 이동 속도 등에 따라 적절히 선택할 수 있다. 그리고, 제1 실링 부재(4)는, 계량부(6)와 본체 블록(7)과의 사이에 협지(挾持)되어 고정되고, 제2 실링 부재(5)는, 본체 블록(7)과 실링 가압판(13)과의 사이에 협지되어 고정되어 있다.

제2 구멍(3)은, 한쪽의 단부가 제1 실링 부재(4)와 제2 실링 부재(5)와의 사이에서 제1 구멍(2)과 연통하도록 본체 블록(7)에 천설된다. 본 실시형태에서는, 제2 구멍(3)의 방향은 제1 구멍(2)에 대하여 직각으로 되어 있지만, 상방향이나 하방향으로 경사진 방향으로 천설되어 있어도 된다. 제2 구멍(3)의 내경(내주)은, 제1 구멍(2)의 내경(내주)보다 작아지게 되어 있다. 제2 구멍(3)의, 제1 구멍(2)과 연통된 측과는 반대측의 단부인 개방단(22)은 개방되어 있고, 거기에 액받이부(14)가 설치되어 있다. 액받이부(14)는, 후술하는 액체 재료의 충전 시에, 제2 구멍(3)으로부터 넘쳐 나오는 액체 재료(20)를 받는 용기의 역할을 완수하여, 기포 혼입 방지 기구(1)나 토출 장치(25)의 아래쪽으로 흘러내리는 것을 막고 있다. 본 실시형태에서는, 액받이부(14)의 상면은 개방되어 있다.

제2 구멍(3)의 제1 구멍(2)과 연통되는 측의 단부는, 공간 b(18)가 공간 c(19)와 비교하여 작아지는 한, 제1 실링 부재(4)와 제2 실링 부재(5) 사이의 어떤 위치에 설치해도 된다. 즉, 도 2의 (b)에 나타낸 플런저(8)가 가장 상승한 위치(최후퇴 위치)에 있어서, 플런저 선단면(15)과, 제2 구멍의 상단(16)의 위치의 수평면이 구성하는 원기둥형의 공간 b(18)와, 도 2의 (c)에 나타낸 플런저(8)가 제1 실링 부재(4)의 위치까지 하강했을 때에 있어서, 제1 구멍의 내측면(9), 플런저의 외측면(10), 제1 실링 부재의 외면(11)의 일부 및 제2 구멍의 상단(16)에 평행한 평면에 의해 에워싸인 원통형의 공간 c(19)를 비교했을 때, 공간 b(18)보다 공간 c(19)의 체적 쪽이 커지도록 제2 구멍(3)의 위치를 결정하면 된다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 기포 혼입 방지 방법의 단락에서 후술하는 바와 같이, 기포 혼입 방지 기구(1) 내에 공기가 잔류하고 있어도, 플런저(8)의 하강 시에 제1 실링 부재(4)의 아래쪽에 위치하는 계량부(6) 내에 기포가 침입하지 않는다. 여기서, 공간 c(19)의 크기는, 공간 b(18)의 1.2배 이상인 것이 바람직하고, 1.5배 이상인 것이 보다 바람직하다.

그리고, 본 실시형태에서는, 원기둥 형상의 플런저(8)에 의해 설명하였으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 플런저(8)를 육각 기둥형으로 구성해도 되고, 플런저(8)의 선단도 평면이 아니어도 된다.

이상과 같이 구성되는 기포 혼입 방지 기구에 액체 재료를 충전하는 수순을 다음에 설명한다.

[기포 혼입 방지 방법]

본 실시형태에 관한 기포 혼입 방지 방법은, 플런저(8)를 후퇴 이동시켜 액체 재료(20)를 저류 용기(26)로부터 제1 구멍(2)에 송급(送給)하는 액체 재료 공급 공정과, 플런저(8)를 진출 이동시킴으로써 계량부(6) 내의 액체 재료(20)를 토출 가능한 상태로 하는 플런저 초기 하강 공정의 2단계로 이루어진다.

(1) 액체 재료 공급 공정(도 3)

먼저, 플런저(8)를 제2 실링 부재(5)와 제2 구멍의 상단(16)과의 사이의 위치까지 상승시킨다. 이 위치를 플런저(8)가 가장 상승한 위치(최후퇴 위치)로 한다. 그 다음에, 저류 용기(26)에 압축 기체원(27)으로부터의 압력을 인가하고, 액체 재료(20)를 계량부(6)의 계량공(61)을 통해 제1 구멍(2)으로 압송한다[도 3의 (a)]. 그대로 압송을 계속하면 액면(液面)이 상승하여, 제2 구멍의 하단(21)을 넘게 되면, 액체 재료(20)는 제2 구멍(3)으로 유입되기 시작한다[도 3의 (b)]. 또한, 압송을 계속하면, 액면이 제2 구멍의 상단(16)에 도달하게 되고, 액면의 상승은 플런저 선단과의 사이에 간극을 두고 멈추는 한편, 제2 구멍(3)으로의 액체 재료(20)의 유입은 여전히 계속된다[도 3의 (c)]. 다시 압송을 계속하고, 제2 구멍의 개방단(22)으로부터 액체 재료(20)가 흘러넘쳤을 때 압송을 정지한다[도 3의 (d)]. 압송의 정지는, 액받이부(14)에 센서 등을 설치하여 액체 재료(20)를 검지하도록 하여 행해도 되고, 미리 제2 구멍(3)으로부터 액체 재료(20)가 넘쳐 나올 때까지의 시간을 계측하여 두고 그 시간동안 압력을 인가하도록 해도 된다. 그렇게 함으로써 자동화할 수 있다.

(2) 플런저 초기 하강 공정(도 4)

액체 재료(20)의 액면이 제2 구멍의 상단(16)에 도달하고, 또한 제2 구멍(3)의 전체에 골고루 퍼질 때까지 충전이 종료되면, 토출이 가능한 상태로 하기 위해 플런저(8)를 진출 이동시킨다. 도 4의 (a)에 나타낸 충전이 종료된 상태로부터, 플런저(8)의 하강 동작을 개시하면, 플런저(8)가 그 선단의 아래쪽에 있는 잔류 공기(23)를 가압하면서 제1 구멍(2) 내를 하강하여 간다[도 4의 (b)]. 이 때, 진입한 플런저(8)의 용적에 상당하는 잔류 공기(23)가 배제되지만, 제2 구멍(3)이 제1 구멍(2)보다 직경이 작게 형성되어 있으므로, 잔류 공기(23)는 저항이 적은 제1 구멍(2)의 아래쪽을 향한다. 그리고, 플런저(8)가 하강하여 제2 구멍(3)을 통과하게 되면, 플런저(8)의 선단 아래쪽에 있는 잔류 공기(23)는, 제1 구멍 내면과 플런저 외면으로 에워쌀 수 있는 공간(24)으로 돌아들어가고, 플런저(8)의 선단 아래쪽에 있는 잔류 공기(23)는 적게 되어 온다[도 4의 (c)]. 또한 플런저(8)가 하강하고, 제1 구멍 내면과 플런저 외면으로 에워쌀 수 있는 공간(24)이 점차로 커져, 공간 b(18)의 크기와 대략 같아지게 되고, 플런저(8)의 선단은 액면에 접한다. 이 때, 공간 c(19)의 크기를 공간 b(18)보다 크게 형성하고 있으므로, 플런저(8)의 선단이 액면에 접하는 위치는, 플런저(8)가 제1 실링 부재(4)에 도달하는 위치의 항상 바로 앞으로 된다. 그 후, 플런저(8)는 액체 재료(20)에 몰입하면서 제1 실링 부재(4)에 도달한다[도 4의 (d)]. 이로써, 플런저(8)를 진출 이동시킴으로써 계량부(6) 내의 액체 재료의 토출이 가능한 상태로 된다.

이와 같이, 본 발명에서는, 제1 구멍(2)의 수평 단면적(斷面績)(직경)을 플런저(8)의 수평 단면적(직경)과 비교하여 크게 구성하고, 또한 공간 c(19)를 공간 b(18)보다 크게 형성함으로써, 플런저가 제1 실링 부재(4)에 도달하기 전에, 잔류 공기(23)를 플런저(8)의 주위의 공간에 감아넣어, 계량부(6) 내에 잔류 공기(23)가 침입하는 것을 방지하는 것을 가능하게 하고 있다. 또한, 종래 장치와 같이, 계량공(61) 내의 압력 저하에 의한 기포의 발생의 염려도 없다.

또한, 이 플런저(8)의 동작은, 단순한 왕복 동작을 행할뿐이므로, 자동화는 용이하다. 단, 플런저(8)의 초기 하강 속도[제1 실링 부재(4)에 도달할 때까지의 속도]는 토출 시의 하강 속도[계량공(61) 내에서의 하강 속도]에 비해 저속인 것이 바람직하다. 왜냐하면, 초기 하강 속도가 너무 빠르면, 액면이 불필요하게 물결치게 되어 플런저(8)의 선단에 기포가 말려들 우려가 있기 때문이다. 구체적인 예를 들면, 토출 시의 플런저의 하강 속도가 약 10~24 mm/s일 때, 초기 하강 속도는 약 1~5 mm/s이다.

또한, 상기 액체 재료 공급 공정에 있어서, 액체 재료 공급 공정의 종료 시에 압송을 정지시키지 않고, 플런저 초기 하강 공정을 행하도록 해도 된다. 압송은 계량공(61)으로부터 제1 구멍(2)을 향하는 흐름(상방향의 흐름)을 낳기 때문에, 계량공(61)에 침입하도록 하는 기포를 배출하는 작용을 얻을 수 있으므로, 기포 혼입 방지의 효과가 높아지기 때문이다.

이상에서 설명한 본 발명의 기포 방지 혼입 기구에 의하면, 진공 흡인 장치 등의 부가적 장치를 필요로 하지 않는다. 또한, 기포 혼입 방지 방법을 포함하는 토출 동작을 자동으로 행하므로, 작업자에 의한 충전 상태의 불균일을 해소할 수 있다.

이하에서는, 본 발명의 상세를 실시예에 의해 설명하지만, 본 발명은 어떤 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1]

[토출 장치]

실시예 1에 관한 기포 혼입 방지 기구가 설치되는 토출 장치를 도 5 및 도 6에 나타낸다. 도 5의 (a)는 토출 장치의 정면도를 나타내고, (b)는 측면도를 나타낸다. 또한, 도 6은 기포 혼입 방지 기구 및 토출 기구의 부분을 나타낸 주요부 단면도이다. 도 6에 있어서 해칭을 행한 부분이 단면이다.

토출 장치(25)는, 액체 재료(20)를 공급하는 액체 재료 공급원[시린지(26)]과, 토출하기 위한 액체 재료(20)가 충전되는 계량부(6)와, 계량부(6) 내를 진퇴(進退) 이동하는 플런저(8)와, 액체 재료(20)가 토출되는 토출구를 가지는 노즐(38)과, 액체 재료 공급원과 계량부(6)와의 연통 또는 계량부(6)와 노즐(38)과의 연통을 전환하는 전환 밸브(39)와, 기포 혼입 방지 기구(1)를 구비한다.

본 실시예에서는, 액체 재료 공급원으로서, 액체 재료(20)를 저류하는 용기인 시린지(26)를 사용하고 있다. 시린지(26)의 상단은, 시린지(26) 내에 저류되는 액체 재료(20)를 기포 혼입 방지 기구(1)나 계량부(6)에 압송하기 위한 압축 기체원(27)에 접속되어 있다. 시린지(26)의 하단은, 배관 튜브(28)를 통해서 밸브 블록(29)에 접속되어 있다. 시린지(26)는, 베이스판(30)으로부터 연장되어 있는 고정 부재(31)에 의해 하단과 중앙 부근의 2개소가 고정되어 있다. 본 실시예에서는, 액체 재료 공급원을 시린지(26)에 의해 구성하였지만, 이에 한정되지 않고, 예를 들면, 토출 장치(25)의 부근에 별도의 탱크에 의해 구성해도 된다.

계량부(6)는, 토출하는 액체 재료(20)가 충전되는 관형(管形)의 부재로 이루어지고, 그 내부에 형성된 계량공(61) 내를, 계량공(61)의 내경보다 소경(小徑)의 플런저(8)가 상하 방향으로 이동 가능하다. 플런저(8)는, 연결부(32)를 통하여 플런저 구동 기구(33)에 접속되고, 플런저 구동 기구(33)를 구동시킴으로써 상하 이동시킬 수 있다. 토출 장치(25)를 이동시킬 때는, 연결부(32)가 슬라이드 레일(34)에 고정됨으로써, 플런저(8)가 경사지거나, 진동하거나 하는 경우가 없는 상태로 이동할 수 있다. 본 실시예에서는, 플런저 구동 기구(33)로서, 예를 들면, 리니어 액추에이터가 사용된다.

계량부(6)의 상단에는, 기포 혼입 방지 기구(1)가 설치되어 있다. 기포 혼입 방지 기구(1)의 구조는, 전술한 도 1에서 설명한 것과 같으며, 본체 블록(7)과, 계량공(61)과 연통되고, 본체 블록(7)에 관통 형성되어 제1 구멍(2)과, 제1 구멍(2)의 측면과 연통하도록 본체 블록(7)에 천설되는 제2 구멍(3)과, 제1 구멍(2)의 하부에 설치되는 제1 실링 부재(4)와, 제1 구멍(2)의 상단부에 설치되는 제2 실링 부재(5)로 구성된다. 기포 혼입 방지 기구(1)의 정면측에는, 제2 구멍(3)으로부터 넘쳐 나오는 액체 재료(20)를 받는 액받이부(14)가 설치된다. 액받이부(14)는 계량부(6)를 협지하도록 설치되어 있다. 계량부(6)의 하단은 밸브 블록(29)에 접속되고, 계량공(61)은 제2 유로(36)와 연통된다.

도 6에 나타낸 바와 같이, 밸브 블록(29)에는, 전환 밸브(39)가 설치되어 있다. 전환 밸브(39)는, 그 내부에 액체 재료 공급원과 연통되는 제1 유로(35)와, 계량공(61)과 연통되는 제2 유로(36)와, 노즐(38)과 연통되는 제3 유로(37)가 형성되어 있고, 제1 유로(35)와 제2 유로(36)와의 연통과, 제2 유로(36)와 제3 유로(37)와의 연통을 전환한다. 본 실시예의 전환 밸브(39)는, 원기둥형의 부재이며, 그 표면에 제1 유로(35)와 제2 유로(35)를 연통시키기 위한 오목홈(40)이 중심축과 평행한 방향으로 형성되고, 중심축에 직각으로 측면으로부터 중심축을 지나 반대측 면으로 빠지는 관통공(41)이 천설된다. 이 전환 밸브(39)를 밸브 구동 기구(42)에 의해 회전시킴으로써 연통되는 유로를 전환한다. 그리고, 전환 밸브(39)는, 원기둥형의 부재에 한정되는 것이 아니고, 오목홈(40)과 관통공(41)을 병설한 판형의 부재를 슬라이드시키는 방식이어도 된다.

전환 밸브 구동 기구(42)로서는, 예를 들면, 로터리 액추에이터나 모터 등이 사용된다. 본 실시예에서는, 전환 밸브 구동 기구(42)와 전환 밸브(39)는 도시하지 않은 동력 전달 기구에 의해 연결될 수 있고, 전환 밸브 구동 기구(42)는 전환 밸브(39)로부터 이격된 장소에 플런저 구동 기구(33) 등과 연결될 수 있다. 도시하지 않은 동력 전달 기구는, 베이스판(30)에 홈을 오목하게 형성하여 상기 홈 내에 설치할 수 있고, 예를 들면, 체인이나 벨트 등이 사용된다(동력 전달 기구를 사용하고, 밸브 구동 기구와 플런저 구동 기구를 연결하는 구성은, 출원인의 특허 출원에 관한 특허 문헌 3에 상세하게 기재되어 있다). 여기서, 밸브 구동 기구(42)의 구성은 본 실시예의 것에 한정되는 것은 아니고, 동력 전달 기구를 이용하지 않고, 전환 밸브(39)의 근방에 전환 밸브 구동 기구(42)를 설치하여 직접 구동하도록 해도 된다.

전환 밸브 구동 기구(42) 및 플런저 구동 기구(33)는, 각 기구를 구동시키기 위한 동력원(43)에 접속되어 있다. 동력원(43)은 각 기구의 종류에 맞추어 압축 기체원이나 전원 등으로 할 수 있다.

토출 장치(25)는, 상기 각 기기의 동작의 제어를 행하는 제어부(도시하지 않음)를 가지고 있다. 제어부는, 압축 기체원(27)으로부터 공급되는 압력의 크기나 인가 시간, 플런저(8)의 이동 거리나 이동 속도, 밸브(39)의 전환 등을 제어한다.

[토출 동작]

상기한 바와 같이 구성되는 토출 장치(25)는, 다음과 같이 동작한다.

(1) 초기 충전 동작

먼저, 빈 상태의 계량부(6) 및 전환 밸브(39)에 액체 재료(20)가 채워진 시린지(26)를 접속한다. 그 다음에, 기포 혼입 방지 기구(1) 내의 제2 실링 부재(5)와 제2 구멍의 상단(16) 사이까지 플런저(8)를 후퇴 이동시킨다[도 3의 (a) 참조]. 그리고, 전환 밸브(39)의 오목홈(40)에 의해 제1 유로(35)와 제2 유로(36)가 연통되도록, 전환 밸브(39)의 위치를 회전시켜 전환한다. 그 다음에, 시린지(26)에 접속되어 있는 압축 기체원(27)으로부터의 압축 기체의 공급을 개시하고, 액체 재료(20)의 압송을 행한다. 액체 재료(20)가, 배관 튜브(28)로부터 제1 유로(35), 오목홈(40), 제2 유로(36), 계량공(61)을 경유하여, 기포 혼입 방지 기구(1)로 이송되어, 기포 혼입 방지 기구(1)의 제2 구멍의 개방단(22)으로부터 액체 재료(20)가 넘쳐 나오면, 압축 기체원(27)으로부터의 압축 기체의 공급을 정지하고, 압송을 멈춘다. 그 다음에, 플런저(8)를 진출 이동시켜, 기포 혼입 방지 기구(1) 내의 제1 실링 부재(4)에 삽입한다. 여기까지에 의해 초기 충전 동작은 완료한다.

(2) 토출 동작

초기 충전 동작을 끝낸 후, 전환 밸브(39)의 관통공(41)에 의해 제2 유로(36)와 제3 유로(37)가 연통되도록 전환 밸브(39)의 위치를 회전시켜 전환한다. 그 다음에, 원하는 토출량에 맞추어, 소정 거리 플런저(8)를 진출 이동시킴으로써, 플런저(8)의 진출 거리에 대응하는 양의 액체 재료(20)가 노즐(38)로부터 토출된다. 그리고, 초기 충전 동작 직후에는, 전환 밸브(39)로부터 노즐(38)까지의 유로에는 액체 재료(20)가 이송되고 있지 않으므로, 도포 대상물(49)로부터 이격된 장소로 이동하거나, 여분의 액체 재료(20)를 받는 용기 등을 설치한 후, 노즐(38)로부터 액체 재료(20)가 토출될 때까지 플런저(8)를 하강시키는 동작을 행하고, 상기 노즐(38)까지의 유로를 액체 재료(20)로 채우고 나서 토출을 개시한다.

(3) 통상 충전 동작

토출 동작을 계속하고, 플런저(8)가 소정의 위치까지 하강하여, 계량공(61) 내에 토출에 필요한 양의 액체 재료(20)가 없어져 버렸을 때, 계량부(6) 내로 다시 액체 재료(20)를 충전하는 동작을 행한다.

먼저, 전환 밸브(39)의 오목홈(40)이 제1 유로(35)와 제2 유로(36)를 연통하도록 전환 밸브(39)의 위치를 회전시켜 전환한다. 그 다음에, 시린지(26)에 접속되어 있는 압축 기체원(27)으로부터의 압축 기체의 공급을 개시하여, 플런저(8)를 후퇴 동작시킨다. 플런저(8)의 후퇴 이동에 의한 압력의 저하와 압축 기체 공급에 의한 압력에 의해, 계량부(6) 내는 액체 재료(20)로 채워져 간다. 플런저(8)의 후퇴 이동 시의 속도는 초기 충전 동작의 속도(예를 들면, 약 1~5 mm/s)와 동 등한 것이 바람직하다. 그리고, 플런저(8)가 기포 혼입 방지 기구(1)의 제1 실링 부재(4)의 아래쪽까지 도달하였으면, 플런저(8)의 이동을 정지시켜, 압축 기체의 공급을 정지한다. 여기까지에 의해 통상 충전 동작이 완료한다.

상기 (2) 및 (3)의 동작을 시린지(26) 내의 액체 재료(20)가 없어질 때까지 반복하여 토출을 행한다.

[실시예 2]

[도포 장치]

상기 실시예 1에 관한 토출 장치를 탑재한 도포 장치를 도 7에 나타낸다.

본 실시예에 관한 도포 장치(44)는, 부호 "54" 방향으로 이동 가능하게 하는 X 구동 기구(45), 부호 "55" 방향으로 이동 가능하게 하는 Y 구동 기구(46), 부호 "56" 방향으로 이동 가능하게 하는 Z 구동 기구(47)를 구비한다. 토출 장치(25)는 Z 구동 기구(47)에 설치되고, Z 구동 기구(47)는 X 구동 기구(45)에 설치된다. 또한, Y 구동 기구(46)에는 도포 대상물(49)을 탑재하는 테이블(48)이 설치되어 있다. 이상의 구동 기구를 구비함으로써, 토출 장치(25)를 도포 대상물(49)에 대하여 XYZ 방향(54, 55, 56)으로 상대 이동시킬 수 있다.

제어부(50)를 통해서, 토출 장치(25)에는, 압축 기체 라인(51)으로부터 액체 재료(20)를 압송하기 위한 압축 기체가 공급되고, 동력 라인(52)으로부터 플런저나 밸브를 구동시키기 위한 동력이 공급된다. 또한, 제어부(50)는, 토출 장치(25)의 플런저(8)의 이동 거리나 이동 속도 등을 제어하여 토출량을 제어할 수 있다. 또한, 제어부(50)는, XYZ 구동 기구의 제어부(도시하지 않음)와도 제어 라인(53)에 의해 접속되어 있으므로, XYZ 구동 기구(45, 46, 47)의 동작에 맞추어, 토출을 행할 수 있다.

1: 기포 혼입 방지 기구, 2: 제1 구멍, 3: 제2 구멍, 4: 제1 실링 부재, 5: 제2 실링 부재, 6: 계량부, 7: 본체 블록, 8: 플런저, 9: 제1 구멍 내측면, 10: 플런저의 외측면, 11: 제1 실링 부재의 외면, 12: 제2 실링 부재의 외면, 13: 실링 가압판, 14: 액받이부, 15: 플런저 선단면, 16: 제2 구멍 상단, 17: 공간 a, 18: 공간 b, 19: 공간 c, 20: 액체 재료, 21: 제2 구멍 하단, 22: 제2 구멍의 개방단, 23: 잔류 공기, 24: 제1 구멍 내면과 플런저 외면으로 에워싸일 수 있는 공간, 25: 토출 장치, 26: 저류 용기, 시린지, 27: 압축 기체원, 28: 배관 튜브, 29: 밸브 블록, 30: 베이스판, 31: 고정 부재, 32: 연결부, 33: 플런저 구동 기구, 34: 슬라이드 레일, 35: 제1 유로, 36: 제2 유로, 37: 제3 유로, 38: 노즐, 39: 전환 밸브, 40: 오목홈, 41: 관통공, 42: 전환 밸브 구동 기구, 43: 동력원, 44: 도포 장치, 45: X 구동 기구, 46: Y 구동 기구, 47: Z 구동 기구, 48: 테이블, 49: 도포 대상물, 50: (토출 장치의)제어부, 51: 압축 기체 라인, 52: 동력 라인, 53: 제어 라인, 54: X 이동 방향, 55: Y 이동 방향, 56: Z 이동 방향, 57: 실링 부재, 61: 계량공

Claims (10)

1. 노즐과 연통되는 유로(流路)를 가지는 계량부와, 상기 계량부의 상기 유로 내를 왕복 이동하는 플런저(plunger)를 구비한 토출(吐出) 장치에 있어서, 상기 계량부의 노즐과 반대측의 단부(端部)에 장착 가능한 기포 혼입(混入) 방지 기구로서,
   상기 계량부의 유로와 연통되고, 그 내부를 상기 플런저가 왕복 이동하는 제1 구멍과, 상기 제1 구멍의 노즐측의 단부에 설치된 제1 실링(sealing) 부재와, 상기 제1 구멍의 노즐과 반대측의 단부에 설치된 제2 실링 부재와, 상기 제1 구멍의 측면과 연통되는 제2 구멍을 포함하여 구성되고,
   상기 제1 구멍의 내주는, 상기 플런저의 외주보다 큰,
   기포 혼입 방지 기구.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1 실링 부재 및 제2 실링 부재의 내주는, 상기 플런저의 외주와 실질적으로 같은 크기이며, 상기 제1 실링 부재 및 제2 실링 부재의 외주는, 상기 제1 구멍의 내주보다 큰, 기포 혼입 방지 기구.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 제2 구멍의 내주는, 상기 제1 구멍의 내주와 비교하여 작은, 기포 혼입 방지 기구.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 제2 구멍의 상기 제1 구멍과는 반대측의 단부에 액받이부를 가지는, 기포 혼입 방지 기구.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 플런저의 최후퇴 위치에 있어서, 상기 플런저의 선단과 상기 제2 구멍이 상기 제1 구멍과 연통되는 단부의 상단 위치의 수평면이 구성하는 공간 b와 비교하여,
   상기 플런저가 상기 제1 실링 부재와 맞닿은 위치에 있어서, 상기 제1 구멍의 내주면, 상기 플런저의 외주면, 상기 제1 실링 부재 및 상기 제2 구멍이 상기 제1 구멍과 연통되는 단부의 상단 위치의 수평면과 구성하는 공간 c가 커지도록 구성하는, 기포 혼입 방지 기구.
6. 제1항 또는 제2항에 기재된 기포 혼입 방지 기구;
   액체 재료를 공급하는 액체 재료 공급원;
   노즐과 연통되는 유로를 가지는 계량부;
   상기 계량부의 유로 내를 왕복 이동하는 플런저;
   상기 액체 재료가 토출되는 토출구를 가지는 노즐; 및
   상기 액체 재료 공급원과 상기 계량부와의 연통 또는 상기 계량부와 상기 노즐과의 연통을 전환하는 전환 밸브
   를 포함하는 액체 재료 토출 장치.
7. 제6항에 기재된 액체 재료 토출 장치를 사용한 액체 재료 토출 방법으로서,
   상기 계량부에 액체 재료를 충전하는 충전 공정과, 상기 플런저를 진출 이동시켜 상기 계량부 내의 액체 재료를 노즐로부터 토출하는 토출 공정을 포함하고,
   상기 충전 공정은,
   상기 플런저를 상기 제2 구멍이 상기 제1 구멍과 연통되는 단부의 상단 위치와 상기 제2 실링 부재와의 사이까지 후퇴 이동시키는 제1 단계,
   적어도 상기 제2 구멍의 상기 제1 구멍과는 반대측의 단부로부터 액체 재료가 흘러넘칠 때까지 상기 계량부에 액체 재료를 공급하는 제2 단계,
   상기 플런저를 상기 제1 실링 부재와 맞닿기까지 진출 이동시키는 제3 단계
   를 포함하는, 액체 재료 토출 방법.
8. 제7항에 있어서,
   상기 제2 단계에 있어서 액체 재료의 공급을 정지하지 않고 상기 제3 단계를 실행하는, 액체 재료 토출 방법.
9. 제7항에 있어서,
   상기 제3 단계에서의 플런저의 진출 이동 속도를, 상기 토출 공정에서의 플런저의 진출 이동 속도와 비교하여 저속으로 하는, 액체 재료 토출 방법.
10. 삭제

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