KR102288108B1

KR102288108B1 - 액체 재료 충전 장치 및 방법

Info

Publication number: KR102288108B1
Application number: KR1020167006144A
Authority: KR
Inventors: 가즈마사 이쿠시마
Original assignee: 무사시 엔지니어링 가부시키가이샤
Priority date: 2013-10-05
Filing date: 2014-10-03
Publication date: 2021-08-09
Also published as: KR20160067088A; US10569555B2; US20200147971A1; HK1221434A1; EP3053660B1; EP3053660A4; WO2015050244A1; TWI644808B; PL3053660T3; CN105592937A; TW201529352A; EP3053660A1; US20160243839A1; US10913279B2; JP6445974B2; JPWO2015050244A1; CN105592937B

Abstract

액체 재료의 저류부(51)로부터 토출구(53)에 이르기까지의 유로의 전체 길이에 걸쳐 기포의 잔류를 없애기 위하여, 기밀 구조의 챔버(10)와, 챔버(10) 내의 압력을 조절하는 압력 조절부(70)와, 제어 장치(100)를 구비하고, 부압 공급원(71)과 챔버 연통관(90) 및 토출 장치 연통관(91)을 연통하여 챔버(10) 내 및 저류 용기 (51)의 위쪽에 있는 공간을 진공 또는 진공에 가까운 저압력으로 감압하고, 또한 일정 시간 저압력의 상태로 유지하여 액체 재료 내의 기포를 탈기하고, 저류 용기 (51)의 위쪽에 있는 공간을 가스 공급구(93)와 연통하여 가스를 유입함으로써, 챔버(10) 내보다 고압으로서 저류 용기(51) 내의 액체 재료를 토출 장치(50)에 충전하고, 저류 용기(51)의 위쪽에 있는 공간을 챔버(10) 내와 연통하여 압력 평형 상태로 한 후, 가스 공급구(92)와 연통하여 압력 개방하도록 충전하는 액체 재료 충전 장치 및 방법이다.

Description

액체 재료 충전 장치 및 방법{METHOD AND DEVICE FOR FILLING OF LIQUID MATERIAL}

본 발명은, 액체 재료 토출 장치에 액체 재료를 충전하는 액체 재료 충전 장치 및 방법에 관한 것이다. 특히, 액체 재료 토출 장치를 사용 개시하는데 있어서, 액체 재료가 충전되어 있지 않은 유로에 기포를 잔류시키지 않고 액체 재료를 충전하는 액체 재료 충전 장치 및 방법에 관한 것이다.

액체 재료를 토출하는 장치로서는, 액체 재료가 공급되는 공급구로부터 액체 재료가 토출되는 토출구에 이르는 유로 내에, 회전 이동 또는 진퇴 이동하는 축체를 설치하고, 축체의 동작에 의해 토출구로부터 액체 재료를 토출하는 것이 알려져 있다(예를 들면, 특허 문헌 1).

특허 문헌 1의 도 1에 개시되는 장치는, 실린지(syringe)에 머무는 액체 재료가, 구멍을 통하여 분배 장치 하우징에 형성된 유로에 도입되고, 샤프트의 진출 이동에 따라 노즐로부터 액체 재료가 토출되는 것이다. 여기서, 샤프트는, 유동 구멍에 삽입되어 있고, 유로는 유동 구멍에 삽입된 샤프트의 간극에서 형성된다. 또한, 샤프트는, 밀봉으로 샤프트의 구동원인 제어 기구를 향해 누출되지 않도록 구성되어 있고, 따라서, 실린지 내에 저류(貯留)된 액체 재료는 노즐의 토출구에 이르는 분배 장치 내의 유로가 모두 액체 재료로 채워지도록 구성된다.

이와 같은 구성의 토출 장치는, 유로 내에 기포가 존재하면, 장치가 토출하는 액체 재료의 양에 불균일을 일으키는 것이 알려져 있다. 또한, 사용 개시 시에 기포를 혼입하여 버리면 기포를 배제하기가 어렵고, 정밀도 양호한 토출이 저해되는 요인으로 되었다. 구체적으로는, 토출 중에 기포가 토출되어 액체 재료가 토출되지 않거나, 액체 재료가 토출되어도 액적을 형성하지 않는 등의 토출 불량이 생겼다. 그러므로, 종래에는 액체 재료가 충전된 저류 용기(실린지)에 원심탈포나 진공탈포의 처리를 행하고 나서, 토출 장치 본체에 장착하는 것이 행해졌다.

잉크젯식의 토출 장치에 있어서도, 기포의 혼입은 문제가 되고 있다. 즉, 기포의 혼입이 있으면 잉크 토출 에너지로 되는 발열에 의한 기포의 압력이나 잉크 압출을 위한 구동체의 압력이 원활하게 노즐까지 전해지지 않고, 헤드의 노즐로부터 잉크가 토출되지 않는 문제점이 발생하기 쉽다. 그래서, 예를 들면, 특허 문헌 2에서는, 기밀 구조의 챔버 내에 공작물(work-object)을 탑재하고, 챔버 내를 진공에 가깝게 감압하고, 챔버 내의 진공압과 액체를 저장한 공급 탱크 내의 대기압의 차압에 의하여, 일정량의 액체를 상기 공작물 내에 충전하는 액체 충전 방법이 제안되어 있다.

특허 문헌 1 : 일본공개특허 제2004-322099호 공보 특허 문헌 2 : 일본공개특허 제2006-248083호 공보

저류 용기(실린지) 내의 액체 재료로부터 기포를 제거할 수 있어도, 저류 용기로부터 토출 장치 본체 내의 유로에 액체 재료를 도입할 때, 유로 내에 존재하고 있던 기체가 굴곡부나 단차부에 잔류하고, 이것을 원인으로 한 새로운 기포 발생의 문제가 있었다.

특허 문헌 2에 개시되는 충전 방법은, 잉크 저장부 내의 기포를 탈기(脫氣)하는 것을 가능하게 하는 것이지만, 잉크 저장부와 캡부를 연통하는 유로 내에서 새로운 기포의 혼입이 생길 가능성이 있다. 구체적으로는, 잉크 저장부와 캡부의 사이에 있는 3방향 밸브나 유량 조정 밸브에 굴곡부나 단차부가 있으므로, 거기에 기포가 잔류할 가능성이 있다. 또한, 3방향 밸브의 전환 시에 생기는 에어 바이패스(bypass)로의 잉크의 흡입 시에 기포가 생길 가능성이 있고(동 문헌 단락 [0039] 참조), 잉크 팬으로의 잉크 배출 후에도 기포를 포함한 잉크가 유로 내에 잔류할 가능성이 있다.

그래서, 본 발명은, 액체 재료의 저류부로부터 토출구에 이르기까지의 유로의 전체 길이에 걸쳐 기포의 잔류를 없앨 수 있는 액체 재료 충전 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 액체 재료 충전 장치는, 기밀 구조의 챔버와, 챔버 내의 압력을 조절하는 압력 조절부와, 제어 장치를 구비하고, 토출구를 가지는 토출 장치의 내부 유로에 액체 재료를 충전하는 액체 재료 충전 장치에 있어서, 상기 토출 장치가, 토출구와 연통된 출구 및 커넥터를 가지는 액체 저류 용기를 포함하고, 상기 챔버 밖에 있는 도포 장치에 탑재되어 사용되는 토출 장치이며, 상기 압력 조절부가, 부압 공급원과, 챔버와 연통하는 챔버 연통관과, 상기 액체 저류 용기의 커넥터와 연통되는 토출 장치 연통관과, 챔버 연통관과 챔버에 가스를 공급하는 가스 공급구를 연통 또는 차단하는 개폐 밸브 A와, 챔버 연통관과 토출 장치 연통관을 연통 또는 차단하는 개폐 밸브 B와, 토출 장치 연통관과 액체 저류 용기에 가스를 공급하는 가스 공급구를 연통 또는 차단하는 개폐 밸브 C와, 압력계를 가지고, 상기 제어 장치가, 부압 공급원과 챔버 연통관 및 토출 장치 연통관을 연통하여 챔버 내 및 저류 용기의 위쪽에 있는 공간을 진공 또는 진공에 가까운 저압력으로 감압하는 감압 수단, 챔버 내 및 저류 용기의 위쪽에 있는 공간을 일정 시간 저압력의 상태로 유지하여 액체 재료 내의 기포를 탈기하는 탈기 수단, 상기 토출 장치의 토출구를 챔버 내 공간에 개방한 상태에서 저류 용기의 위쪽에 있는 공간을 액체 저류 용기에 가스를 공급하는 가스 공급구와 연통하여 가스를 유입함으로써 챔버 내보다 고압으로서 저류 용기 내의 액체 재료를 토출 장치에 충전하는 충전 수단, 저류 용기의 위쪽에 있는 공간을 챔버 내와 연통하여 압력 평형 상태로 하는 충전 정지 수단, 및 챔버 내 및 저류 용기의 위쪽에 있는 공간을 챔버 내에 가스를 공급하는 가스 공급구 또는 액체 저류 용기에 가스를 공급하는 가스 공급구와 연통하는 압력 개방 수단을 구비하고, 상기 챔버가 상기 토출 장치를 출입 가능하게 하는 도어를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 액체 재료 충전 장치에 있어서, 바람직하게는, 또한 챔버 연통관과 부압 공급원을 연통하는 제1 위치 및 챔버 연통관과 챔버에 가스를 공급하는 가스 공급구를 연통하는 제2 위치를 전환하는 전환 밸브를 구비하고, 상기 제어 장치가, 상기 감압 수단에 있어서 전환 밸브를 제1 위치로 하는 것, 및 상기 압력 개방 수단에 있어서 전환 밸브를 제2 위치로 하는 것을 특징으로 하고, 보다 바람직하게는, 또한 챔버 연통관과 챔버에 가스를 공급하는 가스 공급구를 연통하는 유로에 설치된 제1 유량 제어 밸브와, 토출 장치 연통관과 액체 저류 용기에 가스를 공급하는 가스 공급구를 연통하는 유로에 설치된 제2 유량 제어 밸브를 구비하는 것을 특징으로 하고, 더욱 바람직하게는 제1 유량 제어 밸브의 최대 유량이, 제2 유량 제어 밸브의 최대 유량의 3배 이상으로 설정되는 것을 특징으로 한다.

상기 액체 재료 충전 장치에 있어서, 또한 상기 토출 장치의 토출구로부터 토출된 액체 재료를 검출하고, 상기 제어 장치에 액체 검출 신호를 송신하는 센서를 구비하는 것을 특징으로 해도 된다.

본 발명의 액체 재료 충전 방법은, 챔버에 설치된 토출구를 가지는 토출 장치의 내부 유로에 액체 재료를 충전하는 방법에 있어서, 상기 토출 장치가, 토출구와 연통된 출구 및 부압이 공급되는 관이 접속된 커넥터를 가지는 액체 저류 용기를 포함하고, 상기 챔버 밖에 있는 도포 장치에 탑재되어 사용되는 토출 장치이며, 상기 챔버가 상기 토출 장치를 출입 가능하게 하는 도어를 구비하고, 챔버 내 및 저류 용기의 위쪽에 있는 공간을 진공 또는 진공에 가까운 저압력으로 감압하는 감압 공정, 챔버 내 및 저류 용기의 위쪽에 있는 공간을 일정 시간 저압력의 상태로 유지하여 액체 재료 내의 기포를 탈기하는 탈기 공정, 상기 토출 장치의 토출구를 챔버 내 공간에 개방한 상태에서 저류 용기의 위쪽에 있는 공간을 액체 저류 용기에 가스를 공급하는 가스 공급구와 연통하여 가스를 유입함으로써, 챔버 내보다 고압으로 하고, 저류 용기 내의 액체 재료를 토출 장치에 충전하는 충전 공정, 토출구로부터 액적이 유출되는 것을 검출한 후, 신속하게 저류 용기의 위쪽에 있는 공간을 챔버 내와 연통하여 압력 평형 상태로 하고, 액체 재료의 충전을 정지하는 충전 정지 공정, 및 챔버 내 및 저류 용기의 위쪽에 있는 공간을 챔버에 가스를 공급하는 가스 공급구 또는 액체 저류 용기에 가스를 공급하는 가스 공급구와 연통하여 가스를 유입하는 압력 개방 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 액체 재료 충전 방법에 있어서, 상기 감압 공정에 있어서, 유량 제어 밸브를 경시적(經時的)으로 조절하여, 챔버 및 저류 용기 내의 에어를 완만하게 배출하는 것을 특징으로 해도 된다.

상기 액체 재료 충전 방법에 있어서, 상기 충전 공정에 있어서, 유량 제어 밸브를 경시적으로 조절하면서 저류 용기 내의 위쪽에 있는 공간으로 완만하게 가스를 유입하는 것, 및 상기 압력 개방 공정에 있어서, 유량 제어 밸브를 경시적으로 조절하면서 저류 용기 내의 위쪽에 있는 공간으로 완만하게 가스를 유입하는 것을 특징으로 해도 되고, 여기서 바람직하게는, 상기 압력 개방 공정에 있어서, 상기 유량 제어 밸브의 최대 유량이, 상기 충전 공정에서의 유량 제어 밸브의 최대 유량의 3배 이상으로 설정되는 것을 특징으로 한다.

상기 액체 재료 충전 방법에 있어서, 상기 토출 장치가, 토출구와 연통하는 액체실 내에서 로드가 동작하는 토출 장치인 것을 특징으로 해도 된다.

본 발명에 의하면, 액체 재료의 저류부로부터 토출구에 이르기까지의 유로의 전체 길이에 걸쳐 기포의 잔류를 없앨 수 있는 액체 재료 충전 장치 및 방법을 제공하는 것이 가능해진다.

도 1은 본 발명의 액체 재료 충전 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 액체 재료 충전 장치 내에 토출 장치를 설치한 상태를 나타낸 사시도이다.
도 3은 제어 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 4는 토출 장치의 구성을 나타낸 주요부 단면(斷面) 측면도이다.

이하에서는, 본 발명을 실시하기 위한 형태의 일례를 도면을 참조하면서 설명한다.

<구성>

본 발명의 액체 재료 충전 장치(1)는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 챔버(10)와, 압력 조절부(70)와, 제어 장치(100)를 주요한 구성 요소로 한다. 기밀 구조의 챔버(10) 내에 토출 장치(50)가 설치되고, 충전 공정이 실시된다. 압력 조절부(70)는, 챔버(10) 및 토출 장치(50)의 저류 용기(51)의 압력을 조절하는 것이며, 제어 장치(100)에 의해 동작이 제어된다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 챔버(10)는, 힌지로 고정된 도어(11)와, 손잡이(12)와, 걸어멈춤부(13∼14)와, 기밀 부재(15)를 구비하고 있다.

도어(11)의 개폐는 손잡이(12)를 잡아 행해진다. 도어(11)를 닫아 프레임형으로 설치된 기밀 부재(15)를 가압한 상태에서, 걸어멈춤부(A13) 및 걸어멈춤부(B14)에 의해 도어(11)를 고정시킴으로써 챔버 내를 기밀하게 할 수 있다. 챔버(10)의 상부의 직육면체형의 하우징 내에는, 제어 장치(100) 및 압력 조절부(70)가 설치되어 있다. 이 하우징의 정면에는, 부압계 A(87) 및 부압계 B(88)가 배치되어 있고, 정면으로부터 육안으로 인식할 수 있다.

압력 조절부(70)는, 부압 공급원(71)과, 유량 제어 밸브(80∼82)와, 개폐 밸브(83∼85)와, 전환 밸브(86)와, 부압계(87∼88)를 구비하고 있다.

부압 공급원(71)은, 소정의 부압을 공급하는 것이며, 예를 들면, 진공 펌프에 감압 밸브를 조합하여 구성할 수 있다.

전환 밸브(86)는, 부압 공급원(71)과 개폐 밸브 A(83)를 연통하는 제1 위치와, 개폐 밸브 A(83)와 가스 공급구(92)를 유량 제어 밸브 C(82)를 통하여 연통하는 제2 위치를 전환한다.

챔버(10)에 삽통(揷通)되는 관 A(90)의 일단은, 챔버 내 공간에 개방되어 있다. 챔버(10)에 삽통되는 관 B(91)의 일단은, 저류 용기(51)의 하단 출구와 연통하고 있다. 관 A(90) 및 관 B(91)은, 도 1에 나타낸 바와 같이, 유량 제어 밸브(80∼82), 개폐 밸브(83∼85) 및 전환 밸브(86)를 통하여 가스 공급구(92, 93) 및 부압 원(71)과 연통하고 있다. 그리고, 본 실시 형태예에서는, 가스 공급구를 대기와 연통시켜 대기 가스를 공급하고 있지만, 가스 공급구를 불활성 가스 공급원과 연통시켜 불활성 가스를 공급하도록 해도 된다.

제어 장치(100)는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 액적 검지 센서(61) 및 압력 조절부(70)의 각 요소와 전기적으로 접속되어 있다. 제어 장치(100)는, 연산 장치 및 기억 장치를 구비하고, 후술하는 충전 공정에 있어서, 액적 검지 센서(61) 및 부압계(87∼88)로부터의 신호에 기초하여 전환 밸브(86) 및 개폐 밸브(83∼85)의 동작을 자동으로 제어한다. 그리고, 압력 조절부(70)의 각 요소의 동작의 제어를 시간에 따라 행하는 경우에는, 제어 장치(100)에 하드웨어 또는 소프트웨어로 실현되는 타이머를 설치해도 된다.

액적 검지 센서(61)는, 토출 장치(50)의 토출구(53)로부터 토출된 액적[또는 사상(絲狀)의 액체]을 검출하고, 검출 신호를 제어 장치(100)에 송신한다. 받이접시(62)에 액적을 계량하는 계량 장치를 설치하고, 받이접시(62)의 중량 변화에 따라 액적의 토출을 검출하도록 해도 된다.

도 4는, 토출 장치(50)의 구성을 나타낸 주요부 단면 측면도이다.

저류 용기(51)와 토출 장치 본체(52)는, 내부에 유로가 설치된 액체 이송 부재(56)를 통하여 연결되어 있다. 토출 장치 본체(52)의 한쪽의 측면에는, 전자(電磁) 밸브(57)가 고정설치되어 있다.

토출구(53)와 연통하는 액체실(54) 내에는, 연직 방향으로 연신(延伸)되는 로드(55)의 선단이 배치되어 있다. 로드(55)는, 예를 들면, 피에조(piezo) 소자로 이루어지는 로드 구동원에 의하여, 액체실(54) 내를 왕복 이동한다.

저류 용기(51)는, 하단에 출구를 가지고, 상단에 개구를 가지고 있다. 저류 용기(51)의 개구를 덮는 커버 부재(커넥터)에는 에어 튜브가 접속되고, 에어 압력 공급(58)의 에어 공급구와 연통된다. 컨트롤러(59)는, 전자 밸브(57) 및 에어 압력 공급(58)의 동작을 제어한다.

토출 장치(50)를 챔버(10) 내에 설치할 때는, 에어 압력 공급(58) 및 컨트롤러(59)와의 접속은 해제진다. 이 때, 로드(55)는 상승 위치에서 고정되어, 로드(55)가 액체실(54)과 토출구(53)를 연통되는 유로를 막지 않도록 한다. 즉, 챔버(10) 내에는, 토출구(53)와 액체 저류 용기(51)의 출구가 연통하는 상태의 토출 장치(50)를 설치한다.

토출 장치(50)는, 도포 대상물을 탑재하는 공작물 테이블과, 액체 정량 토출 장치와 공작물 테이블을 상대적으로 이동시키는 XYZ 방향 이동 장치와, XYZ 방향 이동 장치의 동작을 제어하는 제어부를 구비하는 도포 장치에 탑재되어 사용된다.

도 4에 나타낸 토출 장치(50)는 일례에 지나지 않고, 토출구와 연통하는 액체실 내에서 로드가 동작하는 모든 토출 장치에 본 발명은 적용할 수 있다. 예를 들면, 노즐과 연통하는 유로의 단부에 설치된 밸브 시트에 밸브체를 충돌시키거나 또는 밸브체를 밸브 시트에 충돌하기 직전에 정지시켜 액체 재료를 노즐 선단로부터 비상 토출시키는 제트식의 토출 장치, 선단에 노즐을 가지는 저류 용기의 내면에 밀착 슬라이딩하는 플런저(plunger)를 원하는 양 이동하여 토출하는 플런저식, 스크루의 회전에 의해 액체 재료를 토출하는 스크루식의 토출 장치에도 본 발명은 적용할 수 있다.

<충전 공정>

(준비 공정: 토출 장치의 장착 등)

작업자는, 준비 공정으로서 다음의 작업을 행한다.

(1) 챔버(10) 내에 있는 홀더(60)에 토출 장치(50)를 장착한다.

(2) 액체 재료를 저류하는 저류 용기(51)의 개구를 덮는 커버 부재에 관 B(91)을 접속하고, 저류 용기(51) 내의 위쪽으로 폐쇄 공간을 만든다.

(3) 토출 장치(50)의 토출구(53)의 아래에 받이접시(62)를 설치한다.

(4) 토출 장치(50)의 토출구(53)로부터 아래쪽으로 연장되는 수직선과, 액적 검지 센서(61)의 검지 범위가 중첩되도록 한다.

(제1 공정: 챔버 및 저류 용기의 감압)

제어 장치(100)가, 전환 밸브(86)를 부압 공급원(71)과 개폐 밸브 A(83)를 연통하는 제1 위치로 하고, 개폐 밸브 A(83) 및 개폐 밸브 B(84)를 열고, 개폐 밸브 C(85)를 닫힌 상태로 한다. 이 상태에서는, 부압 공급원(71)은 관 A(90)을 통하여 챔버(10)와 연통하고, 관 B(91)을 통하여 저류 용기(51)와 연통하고 있다. 그러므로, 부압 공급원(71)으로부터의 부압에 의해 챔버(10) 내의 압력 및 저류 용기(51) 내의 위쪽에 존재하는 기체의 압력은 감소한다.

토출 장치(50)의 토출구(53)는 챔버 내 공간에 개방되어 있으므로, 토출구(53)와 연통하는 장치 본체(52)의 내부 유로는, 챔버(10)의 압력 감소에 따라 감압된다. 이 때, 제어 장치(100)에 의해 유량 제어 밸브 A(80)를 경시적으로 조절하여, 챔버(10) 및 저류 용기(51) 내의 공기가 급격하게 배기되지 않도록 컨트롤하는 것이 바람직하다. 토출 장치(50) 내의 유로 및 저류 용기(51) 내에 급격한 압력 변화가 생기면 기포 혼입의 우려가 있고, 특히 저류 용기(51) 내의 액체 재료가 출렁거려 버리면 기포를 혼입할 우려가 상당히 높아지기 때문이다.

(제2 공정: 기포의 제거)

제어 장치(100)는, 부압계 A(87)와 부압계 B(88)가 원하는 압력(즉, 진공 또는 진공에 가까운 저압력)에 도달하였으면, 개폐 밸브 A(83)를 닫는다. 이로써, 부압 공급원(71)으로부터 챔버(10) 및 저류 용기(51)로의 부압의 공급이 정지되고, 챔버(10) 내의 압력과 저류 용기(51) 내의 압력 및 장치 본체(52)의 내부 유로의 압력이 같은 상태로 된다. 이 상태에 있어서는, 장치 본체(52)의 내부 유로는 실질적으로 진공으로 되고, 챔버(10) 내에 존재하는 모든 액체 재료로부터 기포가 제거된다. 기포를 제거하는 공정은, 미리 설정한 일정 시간 계속하여 행해진다.

(제3 공정: 액체 재료의 충전 개시)

제어 장치(100)는, 일정 시간 경과 후 개폐 밸브 B(84)를 닫고, 관 A(90)와 관 B(91)의 연통을 차단한다. 이로써, 챔버(10)와 저류 용기(51)의 위쪽 공간과의 연통이 차단된다. 이어서, 제어 장치(100)는, 유량 제어 밸브 B(81)를 닫고 나서, 개폐 밸브 C(85)를 연다. 이 때, 유량 제어 밸브 B(81)는 닫고 있으므로, 부압계 B(88)의 지시값은 변화하지 않는다.

이어서, 제어 장치(100)는, 유량 제어 밸브 B(81)를 서서히 연다. 이로써, 가스 공급구(93)로부터 개폐 밸브 C(85)를 통하여 저류 용기(51)의 위쪽 공간 내에 대기 가스가 유입된다. 이 때, 저류 용기(50) 내의 액체 재료가 급격하게 장치 본체(52)의 내부 유로에 유입되지 않도록, 제어 장치(100)에 의해 유량 제어 밸브 B(81)의 개방 정도를 조절하는 것이 바람직하다.

저류 용기(51) 내로의 대기 가스 유입량이 증가하는데 따라 저류 용기(51) 내의 압력도 상승하고, 부압계 B(88)의 지시값도 증가한다. 저류 용기(51) 내로의 대기 가스 유입(압력 상승)은, 부압계 B(88)가 원하는 압력값을 지시할 때까지 행한다. 유로 B(91)와 유로 A(90)의 연통은, 저류 용기(51) 내의 액체 재료에 의해 차단되어 있으므로, 부압계 A(87)의 지시값은 증가하지 않는다. 부압계 A(87)의 지시값과 부압계 B(88)의 지시값의 차가, 저류 용기(51)와 장치 본체(52)의 내부 유로와의 차압이 된다. 이 차압이, 저류 용기(51) 내의 액체 재료를 토출 장치의 내부 유로에 공급하기 위한 추진압으로 된다. 챔버(10) 내의 부압은, 예를 들면 -60∼-100kPa이며, 부압계 A와 부압계 B의 차압은, 예를 들면, 수10kPa∼수100kPa이다.

그리고, 상기에서는, 제어 장치(100)에 의해 개폐 밸브 C(85)를 개방한 후에 유량 제어 밸브 B(81)를 여는 방법을 설명하였으나, 제어 장치(100)에 의해 미리 유량 제어 밸브 B(81)의 개방 정도를 설정하고 나서 개폐 밸브 C(85)를 열어도 된다.

(제4 공정: 액체 재료의 충전 정지)

부압계 B(88)의 지시값이 원하는 값에 도달하였으면, 제어 장치(100)는 개폐 밸브 C(85)를 닫는다. 부압계 B(88)의 지시값 대신에, 일정 시간 경과 후에 개폐 밸브 C(85)를 닫는 것이어도 된다. 이 때, 개폐 밸브 B(84)를 닫은 상태로 함으로써, 부압계 A(87)와 부압계 B(88)의 차압이 유지된다. 따라서, 액체 재료는 저류 용기(51)로부터 장치 본체(52)의 내부 유로로 완만하게 계속 흐른다. 액적 검지 센서(61)로부터의 검출 신호에 의해 저류 용기(51)로부터 유입된 액체 재료가 토출구(53)까지 도달한 것이 확인되면, 제어 장치(100)는 개폐 밸브 B(84)를 열어, 관 A(90)와 관 B(91)을 연통한다. 이로써, 저류 용기(51) 내의 압력과 챔버(10)의 압력차가 없어지고, 저류 용기(51)로부터 장치 본체(52)의 내부 유로로의 액체 재료의 유입이 정지된다. 이 때, 부압계 A(87)와 부압계 B(88)의 지시값은 같게 되어 있다(압력 평형 상태).

(제5 공정: 챔버 내 부압의 개방)

제어 장치(100)는 전환 밸브(86)를 제2 위치에 설정하고, 개폐 밸브 A(83)와 유량 제어 밸브 C(82)를 연통시킨다. 이 때, 개폐 밸브 A(83) 및 유량 제어 밸브 C(82)는 닫은 상태에 있고, 개폐 밸브 B(84)는 연 상태에 있다. 이어서, 제어 장치(100)는 개폐 밸브 A(83)를 열고, 유량 제어 밸브 C(82)를 서서히 연다. 이로써, 가스 공급구(92)로부터 대기 가스가, 관 A(90)을 통하여 챔버(10)에 유입되고, 관 B(91)을 통하여 저류 용기(51)의 위쪽 공간 내에 유입된다. 챔버(10) 및 저류 용기(51)의 압력이 상승하고, 대기압과 같아진다.

그리고, 상기에서는, 제어 장치(100)에 의해 개폐 밸브 A(83)를 연 후에 유량 제어 밸브 C(82)를 여는 방법을 설명하였으나, 제어 장치(100)에 의해 유량 제어 밸브 C(82)의 개방 정도를 설정하고 나서 개폐 밸브 A(83)를 열어도 된다.

또한, 본 공정에 있어서, 가스 공급구(93)로부터 챔버(10) 및 저류 용기(51)의 위쪽 공간 내에 대기 가스를 유입해도 된다. 즉, 제어 장치(100)는 개폐 밸브 A(83), 개폐 밸브 C(85) 및 유량 제어 밸브 B(81)는 닫은 상태, 개폐 밸브 B(84)는 연 상태로 하고, 이어서, 개폐 밸브 C(85)를 열고, 유량 제어 밸브 B(81)를 서서히 열도록 해도 된다. 여기에서도, 제어 장치(100)에 의해 미리 유량 제어 밸브 B(81)의 개방 정도를 설정하고 나서 개폐 밸브 C(85)를 열어도 된다. 가스 공급구(93)를 경유하여 챔버 내의 부압을 개방하는 경우에는 전환 밸브(86)는 불필요해지므로, 유량 제어 밸브 A(80)와 개폐 밸브 A(83)를 직결하는 것이 가능해진다.

단, 제3 공정에서의 저류 용기(51)로의 대기 가스의 유입과 제5 공정에서의 대기 가스의 유입을 비교하면, 후자 쪽이 현저하게 유입량이 많기 때문에, 대기 가스의 유입구를 나누는 편이 좋은 경우가 있다. 즉, 전환 밸브(86)를 설치한 구성이, 가스 공급구(92)로부터는 대유량(大流量)의 밸브를 통하여 대기 가스를 유입시키고, 가스 공급구(93)로부터는 소유량(小流量)의 밸브를 통하여 대기 가스를 유입시킬 수 있으므로, 제5 공정에 있어서 신속하게 챔버 내의 부압을 개방하는 것이 가능해진다. 예를 들면, 유량 제어 밸브 C(82)의 최대 유량을 유량 제어 밸브 B(81)의 3배 이상(바람직하게는 5배 이상, 더욱 바람직하게는 10배 이상)으로 할 수도 있다.

(사후 공정: 토출 장치의 꺼냄)

작업자는, 부압계 A(87) 및 부압계 B(88)의 지시값이 대기압으로 돌아온 것을 육안으로 확인하고, 챔버(10)로부터 토출 장치(50)[저류 용기(51) 및 장치 본체(52)]를 꺼낸다.

이상에서 설명한 제1∼제5의 공정은 자동으로 행해지는 것이 원칙이지만, 그 일부 또는 전부를 수동(手動)에 의해 행하는 것도 당연히 가능하다.

이상에서 설명한 액체 재료 충전 장치(1)에 의하면, 대기가 남지 않은 진공 상태 또는 실질적으로 진공의 상태에 있어서 액체 재료의 충전을 행하므로, 저류 용기로부터 토출구에 이르는 유로의 구석구석까지 잔류 기포가 없는 액체 재료가 골고루 퍼진다. 또한, 토출 장치 그 자체가 챔버 내에서 진공 상태에 있으므로, 토출구로부터 토출 장치의 내부 유로에 기체가 유입될 우려도 없다.

본 발명에 의하면, 저류 용기로부터 토출구에 이르는 유로 내에 기포가 잔류하지 않으므로, 토출량이 안정되어, 토출 불량이 생기지 않는다는 유리한 효과를 얻을 수 있다. 또한, 잔류 기포를 원인으로 하는 토출구로부터의 액체 흘림, 뒤 흘림(after-dripping)이 없어지므로, 깨끗하게 토출할 수 있다. 나아가, 토출구로부터 액적의 상태로 토출을 행하는 토출 장치에 있어서는, 착탄 위치의 정밀도가 상승한다. 본 발명은, 특히 토출구와 연통하는 액체실 내에 작업축(로드)의 선단 부분이 배치되는 메카식 토출 장치에 매우 유효하다.

1 : 액체 재료 충전 장치
10 : 챔버
11 : 도어
12 : 손잡이
13 : 걸어멈춤부 A
14 : 걸어멈춤부 B
15 : 실링 부재
50 : 토출 장치
51 : 저류 용기(실린지)
52 : 장치 본체
53 : 토출구
54 : 액체실
55 : 로드
56 : 액체 이송 부재
57 : 전자 밸브
58 : 에어 압력 공급
59 : 컨트롤러
60 : 홀더
61 : 액적 검지 센서
62 : 받이접시
70 : 압력 조절부
71 : 부압 공급원
80 : 유량 제어 밸브 A
81 : 유량 제어 밸브 B
82 : 유량 제어 밸브 C
83 : 개폐 밸브 A
84 : 개폐 밸브 B
85 : 개폐 밸브 C
86 : 전환 밸브
87 : 부압계 A(압력계 A)
88 : 부압계 B(압력계 B)
90 : 관 A(챔버 연통관)
91 : 관 B(토출 장치 연통관)
92 : (챔버에 가스를 공급하는)가스 공급구
93 : (액체 저류 용기에 가스를 공급하는)가스 공급구
100 : 제어 장치

Claims

기밀 구조의 챔버, 상기 챔버 내의 압력을 조절하는 압력 조절부, 및 제어 장치를 구비하고, 토출구를 가지는 토출 장치의 내부 유로에 액체 재료를 충전하는 액체 재료 충전 장치에 있어서,
상기 토출 장치가, 토출구와 연통된 출구 및 커넥터를 가지는 액체 저류 용기를 포함하고, 상기 챔버 밖에 있는 도포 장치에 탑재되어 사용되는 토출 장치이며,
상기 압력 조절부가, 부압(negative pressure) 공급원, 상기 챔버와 연통하는 챔버 연통관, 상기 액체 저류 용기의 커넥터와 연통되는 토출 장치 연통관, 상기 챔버 연통관과 챔버에 가스를 공급하는 가스 공급구를 연통 또는 차단하는 개폐 밸브 A, 상기 챔버 연통관과 토출 장치 연통관을 연통 또는 차단하는 개폐 밸브 B, 상기 토출 장치 연통관과 액체 저류 용기에 가스를 공급하는 가스 공급구를 연통 또는 차단하는 개폐 밸브 C, 및 압력계를 가지고,
상기 제어 장치가, 상기 부압 공급원과 챔버 연통관 및 토출 장치 연통관을 연통하여 챔버 내 및 저류 용기 중의 액체가 저류하지 않는 공간을 감압하는 감압 수단,
상기 챔버 내 및 저류 용기 중의 액체가 저류하지 않는 공간을 일정 시간 감압 상태로 유지하여 액체 재료 내의 기포를 탈기하는 탈기 수단,
상기 토출 장치의 토출구를 챔버 내 공간에 개방한 상태에서, 상기 저류 용기 중의 액체가 저류하지 않는 공간을 액체 저류 용기에 가스를 공급하는 가스 공급구와 연통하여 가스를 유입함으로써, 챔버 내보다 고압으로서 상기 저류 용기 내의 액체 재료를 상기 토출 장치에 충전하는 충전 수단,
상기 저류 용기 중의 액체가 저류하지 않는 공간을 챔버 내와 연통하여 압력 평형 상태로 하는 충전 정지 수단, 및
상기 챔버 내 및 저류 용기 중의 액체가 저류하지 않는 공간을, 챔버에 가스를 공급하는 가스 공급구 또는 액체 저류 용기에 가스를 공급하는 가스 공급구와 연통하는 압력 개방 수단
을 구비하고,
상기 챔버가, 상기 토출 장치를 출입 가능하게 하는 도어를 구비하는,
액체 재료 충전 장치.
제1항에 있어서,
상기 챔버 연통관과 부압 공급원을 연통하는 제1 위치 및 상기 챔버 연통관과 챔버에 가스를 공급하는 가스 공급구를 연통하는 제2 위치를 전환하는 전환 밸브를 더 구비하고,
상기 제어 장치가, 상기 감압 수단에 있어서 상기 전환 밸브를 제1 위치로 하고, 상기 압력 개방 수단에 있어서 상기 전환 밸브를 제2 위치로 하는, 액체 재료 충전 장치.
제2항에 있어서,
상기 챔버 연통관과 챔버에 가스를 공급하는 가스 공급구를 연통하는 유로에 설치된 제1 유량 제어 밸브와, 상기 토출 장치 연통관과 액체 저류 용기에 가스를 공급하는 가스 공급구를 연통하는 유로에 설치된 제2 유량 제어 밸브를 더 구비하는, 액체 재료 충전 장치.
제3항에 있어서,
상기 제1 유량 제어 밸브의 최대 유량이, 상기 제2 유량 제어 밸브의 최대 유량의 3배 이상으로 설정되는, 액체 재료 충전 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 토출 장치의 토출구로부터 토출된 액체 재료를 검출하고, 상기 제어 장치에 액체 검출 신호를 송신하는 센서를 더 구비하는, 액체 재료 충전 장치.
챔버에 설치된 토출구를 가지는 토출 장치의 내부 유로에 액체 재료를 충전하는 액체 재료 충전 방법에 있어서,
상기 토출 장치가, 토출구와 연통된 출구 및 부압이 공급되는 관이 접속된 커넥터를 가지는 액체 저류 용기를 포함하고, 상기 챔버 밖에 있는 도포 장치에 탑재되어 사용되는 토출 장치이며,
상기 챔버가, 상기 토출 장치를 출입 가능하게 하는 도어를 구비하고,
상기 챔버 내 및 저류 용기 중의 액체가 저류하지 않는 공간을 감압하는 감압 공정,
상기 챔버 내 및 저류 용기 중의 액체가 저류하지 않는 공간을 일정 시간 감압 상태로 유지하여 액체 재료 내의 기포를 탈기하는 탈기 공정,
상기 토출 장치의 토출구를 챔버 내 공간에 개방한 상태에서 상기 저류 용기 중의 액체가 저류하지 않는 공간을 액체 저류 용기에 가스를 공급하는 가스 공급구와 연통하여 가스를 유입함으로써, 상기 챔버 내보다 고압으로 하고, 상기 저류 용기 내의 액체 재료를 토출 장치에 충전하는 충전 공정,
상기 토출구로부터 액적이 유출되는 것을 검출한 후, 상기 저류 용기 중의 액체가 저류하지 않는 공간을 챔버 내와 연통하여 압력 평형 상태로 하고, 액체 재료의 충전을 정지하는 충전 정지 공정, 및
상기 챔버 내 및 저류 용기 중의 액체가 저류하지 않는 공간을, 챔버에 가스를 공급하는 가스 공급구 또는 액체 저류 용기에 가스를 공급하는 가스 공급구와 연통하여 가스를 유입하는 압력 개방 공정
을 포함하는 액체 재료 충전 방법.
제6항에 있어서,
상기 감압 공정에 있어서, 유량 제어 밸브를 시간의 경과와 함께 조절하여, 상기 챔버 및 저류 용기 내의 에어를 배출하는, 액체 재료 충전 방법.
제6항 또는 제7항에 있어서,
상기 충전 공정에 있어서, 유량 제어 밸브를 시간의 경과와 함께 조절하면서 저류 용기 중의 액체가 저류하지 않는 공간으로 가스를 유입하고,
상기 압력 개방 공정에 있어서, 유량 제어 밸브를 시간의 경과와 함께 조절하면서 저류 용기 중의 액체가 저류하지 않는 공간으로 가스를 유입하는, 액체 재료 충전 방법.
제8항에 있어서,
상기 압력 개방 공정에 있어서, 상기 유량 제어 밸브의 최대 유량이, 상기 충전 공정에서의 유량 제어 밸브의 최대 유량의 3배 이상으로 설정되는, 액체 재료 충전 방법.
제6항 또는 제7항에 있어서,
상기 토출 장치가, 상기 토출구와 연통하는 액체실 내에서 로드가 동작하는 토출 장치인, 액체 재료 충전 방법.
제8항에 있어서,
상기 토출 장치가, 상기 토출구와 연통하는 액체실 내에서 로드가 동작하는 토출 장치인, 액체 재료 충전 방법.
제9항에 있어서,
상기 토출 장치가, 상기 토출구와 연통하는 액체실 내에서 로드가 동작하는 토출 장치인, 액체 재료 충전 방법.
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