WO2017145969A1 - 増圧回路を備える液体材料吐出装置 - Google Patents

増圧回路を備える液体材料吐出装置 Download PDF

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生島　和正
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武蔵エンジニアリング株式会社
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    • F15B11/02—Systems essentially incorporating special features for controlling the speed or actuating force of an output member
    • F15B11/028—Systems essentially incorporating special features for controlling the speed or actuating force of an output member for controlling the actuating force

Definitions

  • the present invention relates to a liquid material discharge device including a pressure increase circuit, and more particularly, to a liquid material discharge device including a pressure increase circuit excellent in pressure increase action and capable of discharging a highly viscous material with high tact.
  • Patent Document 1 related to the applicant, the discharge port is opened by the retraction operation of the plunger rod by air pressure, and the droplet is discharged from the discharge port by the advance operation of the plunger rod by the elastic force of the spring or air pressure.
  • Disclosed is a method for ejecting droplets.
  • Patent Document 2 relating to the applicant has an elastic body that urges the plunger in the backward direction, and the plunger moves forward by applying a propulsive force to the piston by the pressurized gas supplied to the pressurizing chamber.
  • a liquid material ejection device is disclosed.
  • Patent Document 3 relating to the applicant discloses a plunger that is connected to a piston and moves forward and backward in a liquid chamber, an elastic body that applies a biasing force to the plunger, a piston chamber in which the piston is disposed, and a pressurized gas.
  • a liquid material discharge device comprising a plurality of solenoid valves connected to the piston chamber in parallel, the solenoid valve including an electromagnetic valve that supplies to the piston chamber or discharges pressurized gas from the piston chamber.
  • an object of the present invention is to provide a liquid material discharge device that can shorten the tact time.
  • the liquid material discharge device of the present invention communicates with a discharge port, a liquid chamber to which a liquid material is supplied, a piston formed at a rear end portion, a plunger whose front end portion moves back and forth in the liquid chamber, and a plunger
  • An elastic member for applying an urging force, a piston chamber in which a piston is provided and pressurized gas is supplied, and pressurized air exceeding the urging force of the elastic body is supplied to the piston chamber, or the pressurized air in the piston chamber is discharged.
  • a liquid material discharge device that discharges the liquid material from the discharge port by moving the plunger forward and applying an inertial force to the liquid material
  • the pressure supply device and the air supply device A pressure-increasing circuit communicating with a source, the pressure-increasing circuit having a first pressure-increasing system having a pressure-increasing valve and a pressure-reducing valve, a second pressure-increasing system having a pressure-increasing valve and a pressure-reducing valve, Booster system and second booster system Characterized in that it and a merging section for flow.
  • the first pressure increasing system has a first check valve in a flow path connected to the merging portion, and the second pressure increasing system is connected to the merging portion.
  • the flow path may include a second check valve.
  • the first pressure increasing system includes a storage tank disposed downstream of the pressure increasing valve
  • the second pressure increasing system It is preferable that the pressure increasing system includes a storage tank disposed downstream of the pressure increasing valve, and the storage tank of the first pressure increasing system includes an upstream storage tank and a downstream storage tank. More preferably, the storage tank of the second pressure-increasing system is composed of an upstream storage tank and a downstream storage tank.
  • the pressure increasing circuit may include a branching portion that branches the pressurized air supplied from the air source into a first pressure increasing system and a second pressure increasing system.
  • the first pressure increasing system is connected to a first air source
  • the second pressure increasing system may be connected to a second air source.
  • the liquid material discharge device may further include a pressure adjusting valve that is disposed downstream of the pressure increasing circuit and supplies pressurized air that is regulated to the pressure supply device.
  • the elastic body urges the piston upward, and the pressure supply device supplies pressurized air that moves the piston downward, or the elastic body moves the piston downward.
  • the pressure supply device may supply pressurized air that moves the piston upward.
  • the pressure supply device may be configured by an electromagnetic valve.
  • a storage container that communicates with the liquid chamber, a storage container pressure-reducing valve that supplies pressurized air having a desired pressure to the storage container, the storage container, and a pressure reduction for the storage container
  • An open / close valve that communicates with or shuts off the valve.
  • the liquid material discharge device further includes a branch portion that communicates the decompression valve for the storage container and the air source. It may be a feature.
  • a storage container that communicates with the liquid chamber, a storage container pressure-reducing valve that supplies pressurized air having a desired pressure to the storage container, the storage container, and a pressure reduction for the storage container
  • a switching valve having a first position that communicates with a valve and a second position that communicates between the storage container and the outside.
  • the pressure reducing valve for the storage container includes
  • the booster circuit may be connected to an air source different from the booster circuit.
  • a coating apparatus includes the above-described liquid material ejection device, a work table on which an object to be coated is placed, and a relative movement device that relatively moves the liquid material ejection device and the object to be coated. .
  • liquid material discharge device that is equipped with a pressure-intensifying circuit that is excellent in pressure-increasing action and that can perform a discharge operation with high tact time.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a liquid material discharge device according to Embodiment 1.
  • FIG. It is a block diagram of the liquid material discharge apparatus of Example 2 of an embodiment. It is a block diagram of the liquid material discharge apparatus of Example 3 of an embodiment. It is a block diagram of the liquid material discharge apparatus of Embodiment 4.
  • Embodiment 1 The discharge device 1 of Embodiment 1 shown in FIG. 1 includes a plunger 3 in which a tip 31 moves forward and backward in a liquid chamber, an elastic member 4 that urges the plunger in a forward direction, and a rear end portion of the plunger 3.
  • the piston 33 generates propulsive force by the biasing force of the elastic member 4. As a result, the plunger 3 moves forward and discharges the liquid material.
  • the driving air before pressure adjustment is supplied from the air source 71.
  • the air source 71 is configured by, for example, a factory pressure (for example, 0.4 to 0.7 [MPa]) supplied by a compressor installed in a factory, a gas pressure supplied by a cylinder or the like.
  • the discharge device 1 is often used by connecting an air source 71 and a pressure-increasing circuit 80 installed at a production site with a detachable connector (not shown).
  • the term “air” is not used in a meaning limited to air, but is used in a meaning including other gases (for example, nitrogen gas).
  • the pressure boosting circuit 80 includes a first pressure boosting system (81a to 84a) and a second pressure boosting system (81b to 84b) provided in parallel. Driving air from the air source 71 is supplied to the first pressure increasing system (81a to 84a) and the second pressure increasing system (81b to 84b) via the connecting pipe 72 having a branching portion.
  • the flow path length from the air source 71 to the first pressure boosting system (81a to 84a) and the second pressure boosting system (81b to 84b) is the same length (however, it is not always necessary to have the same length).
  • the first pressure boosting system (81a to 84a) and the second pressure boosting system (81b to 84b) are composed of the same equipment and the same length of pipe.
  • the terminal portions of the first pressure boosting system (81a to 84a) and the second pressure boosting system (81b to 84b) communicate with the joining pipe 73, and the air from each system is joined by the joining pipe 73 so that the air pressure is increased. It is supplied to the regulating valve 91.
  • the flow path length from the air source 71 to the air pressure adjusting valve 91 through the first pressure increasing system (81a to 84a), and the second pressure increasing system ( 81b to 84b) and the flow path length until reaching the air pressure regulating valve 91 is substantially the same length.
  • driving air from one air source 71 is branched into two systems by a connecting pipe 72.
  • two air sources are provided, and each air source and each pressure increasing system are connected one-to-one. May be.
  • the pressure increasing valves 81a and 81b increase the pressure of the air supplied from the air source 71 (ie, pressurize it).
  • the increased pressure (pressurized) air is adjusted to a desired pressure by the pressure reducing valves 83a and 83b provided downstream.
  • the pressure increasing valves 81a and 81b are particularly effective when a high pressure that cannot be produced by a compressor is required.
  • two pressure increasing systems are provided, but for example, 3 to 5 or 4 to 6 may be provided.
  • a number for example, 3 to 5 or 4 to 6) of air sources corresponding one-to-one with the pressure increasing system may be provided.
  • Storage tanks 82a and 82b are provided between the pressure increasing valves 81a and 81b and the pressure reducing valves 83a and 83b.
  • the storage tanks 82a and 82b are buffer tanks that hold the air increased in pressure by the pressure increasing valves 81a and 81b, and prevent supply air shortage when the driving air is continuously consumed. It is possible to supply stably.
  • Check valves 84a and 84b are provided in the vicinity of the end of each system.
  • the check valves 84a and 84b prevent air from flowing back from one system to another system. Without the check valves 84a and 84b, when a difference occurs in the secondary pressure of the pressure reducing valves 83a and 83b arranged in each system, an unnecessary air flow occurs between the systems.
  • By providing the check valves 84a and 84b it is ensured that the flow direction from the air source 71 to the merge pipe 73 is the forward direction.
  • the end of the junction pipe 73 is connected to the air pressure adjustment valve 91.
  • the air pressure adjusting valve 91 is constituted by a pressure reducing valve, for example, and communicates with the air supply port 52 of the pressure supply device 51 via the supply pipe 74.
  • the air pressure adjusting valve 91 adjusts the pressure of the air supplied from the merging pipe 73 to an optimal air pressure for driving the piston 33. That is, the air supplied from the air source 71 passes through the pressure increasing circuit 80 and the air pressure adjusting valve 91, and is adjusted to an air pressure that is optimal for driving the piston 33.
  • the pressure of the air supplied from the air pressure adjusting valve 91 to the pressure supply device 51 is always higher than the supply pressure of the air source 71, but a pressure lower than the supply pressure of the air source 71 may be supplied. Is possible.
  • the pressure supply device 51 is a switching valve that can take a first position for communicating the front piston chamber 22 and the air supply port 52 and a second position for communicating the front piston chamber 22 and the air discharge port 53. is there.
  • the pressure supply device 51 takes the first position, air is supplied from the air supply port 52 to the front piston chamber 22, and the piston 33 (that is, the plunger 3) moves backward.
  • the pressure supply device 51 takes the second position, the air in the front piston chamber 22 is discharged to the outside from the air discharge port 53, and the piston 33 (that is, the plunger 3) moves forward by the action of the elastic member 4.
  • a pipe may be connected to the air discharge port 53 and discharged to a desired position.
  • the pressure supply device 51 includes, for example, a solenoid valve and a three-way valve.
  • the pressure supply device 51 is electrically connected to the control device 50, and switches between the first position and the second position based on a position switching signal output from the control device 50 at a predetermined discharge frequency.
  • the piston chamber 20 is hermetically separated by a piston 33 having an annular seal member, and the upper side of the piston 33 is a rear piston chamber 21 and the lower side of the piston 33 is a front piston chamber 22.
  • the rear piston chamber 21 is provided with a rear stopper 41 that abuts the rear end (rear contact portion) of the piston 33 and defines the last retracted position of the piston 33.
  • the rear end of the piston 33 is not necessarily limited to the shape shown in the figure, and, for example, a protrusion facing the rear stopper 41 may be provided.
  • the rear stopper 41 is connected to a micrometer 42 that is disposed through the rear end portion of the main body 2, and these function as a stroke adjusting mechanism.
  • the stroke of the plunger can be adjusted by turning the micrometer 42 and moving the position of the tip of the rear stopper 41 in the vertical direction.
  • the elastic member 4 is disposed in the rear piston chamber 21.
  • a plunger rod portion 32 is inserted into the elastic member 4.
  • the elastic member 4 is a compression coil spring, one end of which is in contact with or fixed to the top of the rear piston chamber 21 and the other end of which is in contact with or fixed to the piston 33. Since the elastic member 4 advances and moves the piston 33 by elastic energy, the compressed air in the rear piston chamber 21 is released in a short time, so that the tact time can be shortened.
  • the rod portion 32 of the plunger is inserted through the guide 5 and is guided so as not to move left and right.
  • An annular seal 7 is provided below the guide 5 to prevent the liquid material from entering.
  • the distal end of the rod portion 32 constitutes the distal end portion 31 and moves forward and backward in the liquid chamber 13 that is wider (larger diameter) than the distal end portion 31.
  • tip part 31 of a plunger can be made into arbitrary shapes other than the cannonball shape shown in figure, for example, it is disclosed that it is set as the shape where the permite
  • the liquid chamber 13 communicates with the liquid feed path 12, and the liquid material is supplied from the storage container 8 to the liquid chamber 13 through the liquid feed pipe 9.
  • the storage container 8 of the first embodiment is a syringe in which the liquid material inside is not pressurized, and the liquid material is supplied into the liquid chamber 13 by its own weight. Any member can be used as the liquid feeding tube 9 as long as the main body and the storage container can be fluidly connected to each other.
  • the liquid feeding tube 9 does not have to be a circular tube. Also good.
  • the nozzle member 10 in which the liquid chamber 13 is formed is screwed into the lower end of the main body 2. At the center of the bottom surface of the nozzle member 10, a discharge port 11 that opens downward is provided. The forward movement of the plunger 3 is stopped when the distal end portion 31 of the plunger that moves forward is seated on the bottom surface (that is, the valve seat) of the liquid chamber 13. Unlike the first embodiment, the technical idea of the present invention can also be applied to a discharge device having a configuration in which the plunger tip 31 is not seated on the bottom surface of the liquid chamber 13 during discharge.
  • the present invention can also be applied to applications in which a very small amount of high-viscosity liquid such as cream solder that is not suitable for ink-jet ejection is ejected.
  • the high-viscosity liquid refers to, for example, a liquid having a viscosity of 1,000 to 500,000 mPa ⁇ s, and in particular, a liquid having a viscosity of 10,000 mPa ⁇ s to 500,000 mPa ⁇ s or a viscosity of 10,000 mPa ⁇ s. It refers to a liquid of up to 100,000 mPa ⁇ s.
  • the micro discharge means for example, discharge of a droplet having a landing diameter of several tens to several hundred ⁇ m or a droplet having a volume of 1 nl or less (preferably 0.1 to 0.5 nl or less).
  • droplets can be formed even with a discharge port diameter of several tens of ⁇ m or less (preferably 30 ⁇ m or less).
  • the liquid material discharge device 1 is mounted on the application head of the application device, and is used for the operation of applying the liquid material on the workpiece by relatively moving the application head (discharge device 1) and the work table 103 by the XYZ axis driving device.
  • the XYZ driving device is configured to include, for example, a known XYZ axis servo motor and a ball screw, and can move the discharge port of the liquid material discharge device 1 to an arbitrary position of the work at an arbitrary speed.
  • the air pressure is insufficient. No.
  • Embodiment 2 The liquid material discharge device 1 according to the second embodiment is mainly different from the first embodiment in that it includes a branch circuit that pressurizes the storage container 8. Below, it demonstrates centering around the structure which concerns on a different point, and omits description about a coincidence point.
  • connection pipe 72 of the second embodiment is branched into three.
  • the branch pipe 75 communicates with the storage container 8, and a pressure reducing valve 92 and an on-off valve 93 are disposed in the middle of the branch pipe 75.
  • the pressure reducing valve 92 depressurizes the pressurized air supplied from the air source 71 to a desired pressure and supplies it to the storage container 8. Since the liquid material in the storage container 8 is pressurized, even a highly viscous material can be fed into the liquid chamber 13.
  • the on-off valve 93 is opened during the discharge operation, and is closed when the storage container 8 is replaced.
  • the storage container 8 is a syringe with a lid in which an internal liquid material is pressurized. When replacing the syringe after consuming the liquid material, the pressure can be quickly replaced by reducing the pressure of the pressure reducing valve 92 to atmospheric pressure and closing the on-off valve 93. If the on-off valve 93 is not provided, the syringe must be exchanged in a state where air is blown out, the air is consumed wastefully, and the syringe exchange operation cannot be performed safely.
  • the liquid material discharge device 1 is configured to branch the air supplied from the air source 71 and pressurize the liquid material in the liquid storage container 8 via the pressure reducing valve 92, This is particularly effective when discharging a highly viscous liquid material.
  • Embodiment 3 The liquid material discharge device 1 according to the third embodiment is mainly different from the second embodiment in that the elastic member 4 is disposed above the piston 33. Below, it demonstrates centering around the structure which concerns on a different point, and omits description about a coincidence point.
  • the rod portion 32 of the plunger is composed of a large diameter portion and a small diameter portion, and the tip of the small diameter portion inserted through the guide 5 constitutes the tip portion 31. ing.
  • Other configurations are the same as those of the second embodiment.
  • the liquid material discharge device 1 is configured to be able to pressurize the liquid material in the liquid storage container 8, so that a highly viscous liquid material is discharged. Is particularly effective.
  • Embodiment 4 The liquid material ejection device 1 according to the fourth embodiment is provided with an air source for pressurizing the storage container 8, and each system of the pressure increasing circuit 80 includes two storage tanks (82, 85). This is mainly different from the second embodiment. Below, it demonstrates centering around the structure which concerns on a different point, and omits description about a coincidence point.
  • the discharge device 1 includes an air source 76 for supplying pressurized air to the storage container 8.
  • the discharge device 1 according to the fourth embodiment shown in FIG.
  • the air source 76 is provided separately from the air source 71 for driving the plunger.
  • the air source 71 uses an ordinary factory pressure as an air source, and the air source 76 supplies an inert gas such as nitrogen gas. It is disclosed that it is constituted by an air source. By separating the air source 76 from the air source 71, the gas supplied from the air source 76 can be made variable according to the type of liquid material in the storage container 8.
  • the air source 76 is communicated with the storage container 8 by a pipe 77, and a pressure reducing valve 92 and a switching valve 94 are arranged in the middle of the pipe 77.
  • the pressure reducing valve 92 is the same as in Embodiments 2 and 3, and reduces the pressurized air to a desired pressure and supplies it to the storage container 8.
  • the switching valve 94 has a first position where the storage container 8 communicates with the pressure reducing valve 92 and a second position where the storage container 8 communicates with the discharge port 78.
  • the switching valve 94 is set to the first position during the discharge operation, and the switching valve 94 is set to the second position when the storage container 8 is replaced. By setting it as the 2nd position, after exchanging gas in storage container 8 safely, exchange work can be performed.
  • the liquid material ejection device 1 is configured to pressurize the liquid material in the liquid storage container 8 with air supplied from an air source 76 different from the air source 71, and so on. This is particularly effective when performing a discharge operation of a liquid material that changes its properties upon reaction.
  • the present invention can be used for all operations for discharging a liquid material.
  • a seal coating device for example, a seal coating device, a liquid crystal dropping device, a solder paste coating device, a silver paste coating device, and an underfill coating in a liquid crystal panel manufacturing process. It can be applied to the device.
  • the present invention is a system in which a plunger (valve element) collides with a valve seat (liquid chamber inner wall) and a liquid material is ejected and discharged from a nozzle, the plunger is moved at high speed, and the plunger is rapidly moved without colliding with the valve seat. It can be applied to any of the methods in which inertial force is applied to the liquid material and the liquid material is ejected from the nozzle.

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Abstract

課題：タクトタイムを短くすることができる液体材料吐出装置の提供。 解決手段：吐出口と連通し、液体材料が供給される液室と、後端部にピストンが形成され、先端部が液室内を進退動するプランジャーと、プランジャーに付勢力を与える弾性部材と、ピストンが配設され加圧気体が供給されるピストン室と、ピストン室に弾性体の付勢力を上回る加圧エアを供給し、または ピストン室内の加圧エアを排出する圧力供給装置と、を備え、前記プランジャーを進出移動させて液体材料に慣性力を印可することにより前記吐出口から液体材料を吐出する液体材料吐出装置であって、前記圧力供給装置とエア源とを連通する増圧回路を備え、前記増圧回路が、増圧弁および減圧弁を有する第一の増圧系統と、増圧弁および減圧弁を有する第二の増圧系統と、第一の増圧系統および第二の増圧系統を合流させる合流部と、を備えることを特徴とする液体材料吐出装置。

Description

増圧回路を備える液体材料吐出装置
　本発明は、増圧回路を備える液体材料吐出装置に関し、特に、増圧作用に優れた増圧回路を備え、高粘性材料を高タクトで吐出することができる液体材料吐出装置に関する。
　従来、往復移動するプランジャーを用いて少量の液体材料を吐出口から液滴状に吐出させる吐出装置（ディスペンサーともいう）は、種々提案されており、出願人も多くの吐出装置を提案している。
　例えば、出願人に係る特許文献１には、エア圧力によるプランジャーロッドの退行動作により吐出口を開き、スプリングの弾性力あるいは空気圧による前記プランジャーロッドの進出動作により液滴を前記吐出口より吐出する液滴の吐出方法が開示される。
　出願人に係る特許文献２には、プランジャーを後退方向に付勢する弾性体を有し、加圧室に供給された加圧気体がピストンに推進力を与えることによりプランジャーを進出移動させる液体材料吐出装置が開示される。
　出願人に係る特許文献３には、ピストンと連結され、液室内を進退動するプランジャーと、プランジャーに付勢力を与える弾性体と、ピストンが配設されるピストン室と、加圧気体をピストン室に供給し、またはピストン室から加圧気体を排出する電磁弁とを備え、前記電磁弁が、ピストン室に並列接続された複数の電磁弁からなる液体材料吐出装置が開示される。
特開２００２－２８２７４０号公報 特開２０１３－０８１８８４号公報 国際公開第２０１３／１１８６６９号パンフレット
　近年、生産現場では吐出作業の生産性を上げることが求められており、プランジャーを往復動作して吐出を行う吐出装置においては、一定時間内により多くの吐出作業を行うこと、すなわち吐出装置の高タクト化が求められている。高タクトな連続吐出を実現するためには、吐出装置を駆動させるための吐出周波数を上げることが必要となる。しかしながら、既存の吐出装置において吐出周波数を上昇させると、駆動用エアの消費量も増加するため、エア圧の回復が間に合わず、プランジャーの動作が一様でなくなるという課題があった。
　特に、高粘性材料を吐出する場合は駆動用エアを高圧にする必要があるため、エア消費はさらに大きくなり、タクトタイムを短縮できないという課題が顕著であった。
　そこで、本発明は、タクトタイムを短くすることができる液体材料吐出装置を提供することを目的とする。
　本発明の液体材料吐出装置は、吐出口と連通し、液体材料が供給される液室と、後端部にピストンが形成され、先端部が液室内を進退動するプランジャーと、プランジャーに付勢力を与える弾性部材と、ピストンが配設され加圧気体が供給されるピストン室と、ピストン室に弾性体の付勢力を上回る加圧エアを供給し、またはピストン室内の加圧エアを排出する圧力供給装置と、を備え、前記プランジャーを進出移動させて液体材料に慣性力を印可することにより前記吐出口から液体材料を吐出する液体材料吐出装置であって、前記圧力供給装置とエア源とを連通する増圧回路を備え、前記増圧回路が、増圧弁および減圧弁を有する第一の増圧系統と、増圧弁および減圧弁を有する第二の増圧系統と、第一の増圧系統および第二の増圧系統を合流させる合流部と、を備えることを特徴とする。
　上記液体材料吐出装置において、前記第一の増圧系統が、前記合流部と接続される流路に第一の逆止弁を有し、前記第二の増圧系統が、前記合流部と接続される流路に第二の逆止弁を有することを特徴としてもよく、この場合、前記第一の増圧系統が、前記増圧弁の下流に配置された貯留タンクを有し、前記第二の増圧系統が、前記増圧弁の下流に配置された貯留タンクを有することを特徴とすることが好ましく、前記第一の増圧系統の貯留タンクが、上流側貯留タンクと下流側貯留タンクとから構成され、前記第二の増圧系統の貯留タンクが、上流側貯留タンクと下流側貯留タンクとから構成されることを特徴とすることがより好ましい。
　上記液体材料吐出装置において、前記増圧回路が、前記エア源から供給された加圧エアを第一の増圧系統および第二の増圧系統に分岐する分岐部を備えることを特徴としてもよい。
　上記液体材料吐出装置において、前記第一の増圧系統が、第一のエア源に接続され、
　前記第二の増圧系統が、第二のエア源に接続されることを特徴としてもよい。
　上記液体材料吐出装置において、前記増圧回路の下流に配置され、前記圧力供給装置に調圧された加圧エアを供給する圧力調整弁を備えることを特徴としてもよい。
　上記液体材料吐出装置において、前記弾性体が前記ピストンを上方に付勢し、前記圧力供給装置が前記ピストンを下方に移動させる加圧エアを供給すること、または、前記弾性体が前記ピストンを下方に付勢し、前記圧力供給装置が前記ピストンを上方に移動させる加圧エアを供給することを特徴としてもよい。
　上記液体材料吐出装置において、前記圧力供給装置が、電磁弁により構成されることを特徴としてもよい。
　上記液体材料吐出装置において、さらに、前記液室と連通される貯留容器と、前記貯留容器に所望の圧力の加圧エアを供給する貯留容器用減圧弁と、前記貯留容器と前記貯留容器用減圧弁とを連通または遮断する開閉弁と、を備えることを特徴としてもよく、この場合、上記液体材料吐出装置において、　前記貯留容器用減圧弁と前記エア源とを連通する分岐部を備えることを特徴としてもよい。
　上記液体材料吐出装置において、さらに、前記液室と連通される貯留容器と、前記貯留容器に所望の圧力の加圧エアを供給する貯留容器用減圧弁と、前記貯留容器と前記貯留容器用減圧弁とを連通する第一の位置および前記貯留容器と外界とを連通する第二の位置を有する切換弁と、を備えることを特徴としてもよく、この場合、前記貯留容器用減圧弁が、前記増圧回路とは異なるエア源に接続されることを特徴としてもよい。
　本発明の塗布装置は、上記液体材料吐出装置と、被塗布物を載置するワークテーブルと、液体材料吐出装置と被塗布物とを相対移動させる相対移動装置と、を備えることを特徴とする。
　本発明によれば、増圧作用に優れた増圧回路を備え、高タクトでの吐出作業ができる液体材料吐出装置を提供することが可能となる。
実施形態例１の液体材料吐出装置の構成図である。 実施形態例２の液体材料吐出装置の構成図である。 実施形態例３の液体材料吐出装置の構成図である。 実施形態例４の液体材料吐出装置の構成図である。
　本発明の実施形態を例示する液体材料吐出装置を説明する。以下では、説明の都合上、液体材料の吐出方向を「下」または「前」、その反対方向を「上」または「後」とよぶ場合がある。
《実施形態例１》
　図１に示す実施形態例１の吐出装置１は、先端部３１が液室内を進退動するプランジャー３と、プランジャーを前進方向に付勢する弾性部材４と、プランジャー３の後端部に形成されたピストン３３が配設されるピストン室２０と、ピストン室２０に供給する駆動用エアを増圧する増圧回路８０と、を備え、ピストン３３が弾性部材４の付勢力により推進力を得ることによりプランジャー３が進出移動し、液体材料を吐出する。
　調圧される前の駆動用エアは、エア源７１から供給される。エア源７１は、例えば、工場に設置されたコンプレッサーによって供給される工場圧（例えば、０．４～０．７［ＭＰａ］）、ボンベ等により供給されるガス圧により構成される。吐出装置１は、生産現場に設置されたエア源７１と増圧回路８０とを着脱自在なコネクタ（図示せず）により接続して使用されることが多い。なお、本明細書では「エア」の用語を空気に限定した意味で用いず、他のガス（例えば窒素ガス）も含んだ意味で用いるものとする。
　増圧回路８０は、並列に設けられた第一の増圧系統（８１ａ～８４ａ）と、第二の増圧系統（８１ｂ～８４ｂ）とから構成される。エア源７１からの駆動用エアは、分岐部を有する接続管７２を介して第一の増圧系統（８１ａ～８４ａ）および第二の増圧系統（８１ｂ～８４ｂ）に供給される。エア源７１から第一の増圧系統（８１ａ～８４ａ）および第二の増圧系統（８１ｂ～８４ｂ）までの流路長は同一長である（但し、必ずしも同一長としなくともよい。）。第一の増圧系統（８１ａ～８４ａ）および第二の増圧系統（８１ｂ～８４ｂ）は、同一の機器および同一長の管により構成されている。第一の増圧系統（８１ａ～８４ａ）および第二の増圧系統（８１ｂ～８４ｂ）の終端部は合流管７３と連通しており、合流管７３により各系統からのエアが合流されエア圧調整弁９１に供給される。
　実施形態例１では、エア源７１から第一の増圧系統（８１ａ～８４ａ）を通ってエア圧調整弁９１に到達するまでの流路長と、エア源７１から第二の増圧系統（８１ｂ～８４ｂ）を通ってエア圧調整弁９１に到達するまでの流路長とは、実質的に同一の長さとしている。図１では、一つのエア源７１からの駆動用エアを接続管７２により二つの系統に分岐しているが、二つのエア源を設け、各エア源と各増圧系統を一対一で接続してもよい。
　増圧弁８１ａ、８１ｂは、エア源７１から供給されるエアを増圧する（すなわち、加圧する）。実施形態例１では、二つの増圧弁８１ａ、８１ｂでエアを増圧することにより、一つの増圧弁で増圧する場合と比べ例えば二倍の増圧作用を実現することが可能である。増圧（加圧）されたエアは、下流に設けられた減圧弁８３ａ、８３ｂで所望の圧力に調圧される。エア源７１から供給されたエアの圧力を高めた後に減圧弁８３ａ、８３ｂで調圧することにより、エア源７１より高い所望の圧力値（例えば、１．０ＭＰａ）に精度よく保持されたエアを供給することが可能となる。増圧弁８１ａ、８１ｂは、コンプレッサーでは作ることができない高い圧力が必要な場合に特に効果的である。実施形態例１では増圧系統を２つ設けているが、例えば、３～５つ或いは４～６つ設けてもよい。同様に、増圧系統と一対一で対応する個数（例えば、３～５つ或いは４～６つ）のエア源を設けてもよい。
　増圧弁８１ａ、８１ｂと減圧弁８３ａ、８３ｂとの間には、貯留タンク８２ａ、８２ｂが設けられている。貯留タンク８２ａ、８２ｂは、増圧弁８１ａ、８１ｂで増圧したエアを保持するバッファタンクであり、駆動用エアが連続的に消費された際の供給エアの不足を防止し、一定圧力のエアを安定して供給することを可能とする。吐出動作をしていないときに増圧弁８１ａ、８１ｂを作動させ、高圧エアをストックさせておくことが好ましい。
　各系統の終端部付近には、逆止弁８４ａ、８４ｂが設けられている。逆止弁８４ａ、８４ｂは、一の系統から他の系統へエアが逆流することを防止する。逆止弁８４ａ、８４ｂが無いと、各系統に配置された減圧弁８３ａ、８３ｂの二次圧に差が生じた場合に、系統間で不要なエアの流れが発生する。逆止弁８４ａ、８４ｂが設けられていることにより、エア源７１から合流管７３までの流れの方向が正方向になることが担保される。合流管７３の終端は、エア圧調整弁９１と接続されている。
　エア圧調整弁９１は、例えば減圧弁により構成され、供給管７４を介して圧力供給装置５１のエア供給口５２と連通される。エア圧調整弁９１は、合流管７３から供給されたエアの圧力を、ピストン３３の駆動に最適なエア圧に整える。すなわち、エア源７１から供給されたエアは、増圧回路８０およびエア圧調整弁９１を通過することにより、ピストン３３の駆動に最適なエア圧に整えられる。エア圧調整弁９１から圧力供給装置５１に供給されるエアの圧力は、エア源７１の供給圧力より常に高くなるのが通常であるが、エア源７１の供給圧力より低い圧力を供給することも可能である。
　圧力供給装置５１は、前方ピストン室２２とエア供給口５２とを連通する第一の位置と、前方ピストン室２２とエア排出口５３とを連通する第二の位置を取ることができる切換弁である。圧力供給装置５１が第一の位置を取ると、エア供給口５２から前方ピストン室２２にエアが供給され、ピストン３３（すなわち、プランジャー３）が後退移動する。圧力供給装置５１が第二の位置を取ると、前方ピストン室２２のエアがエア排出口５３から外部に排出され、ピストン３３（すなわち、プランジャー３）が弾性部材４の作用により進出移動する。ここで、エア排出口５３に管を連結して所望位置に排出させるようにしてもよい。
　圧力供給装置５１は、例えば、電磁弁、三方弁により構成される。圧力供給装置５１は、制御装置５０に電気的に接続されており、制御装置５０から所定の吐出周波数で出力される位置切換信号に基づき第一の位置と第二の位置を切り換える。
　ピストン室２０は、環状シール部材を有するピストン３３により気密に分断されており、ピストン３３の上方が後方ピストン室２１となり、ピストン３３の下方が前方ピストン室２２となる。
　後方ピストン室２１には、ピストン３３の後端（後方当接部）と当接し、ピストン３３の最後退位置を規定する後方ストッパー４１が配設されている。なお、ピストン３３の後端は必ずしも図示の形状に限られず、例えば、後方ストッパー４１と対向する突起を設けてもよい。
　後方ストッパー４１は、本体２の後端部を挿通して配設されるマイクロメータ４２と連結されており、これらがストローク調節機構として機能する。すなわち、マイクロメータ４２を回し、後方ストッパー４１の先端の位置を上下方向に移動させることにより、プランジャーのストロークを調節することが可能である。
　後方ピストン室２１には弾性部材４が配設される。弾性部材４内には、プランジャーのロッド部３２が挿通されている。弾性部材４は、圧縮コイルばねであり、一端が後方ピストン室２１の天部と当接または固定され、他端がピストン３３に当接または固定される。弾性部材４が、弾性エネルギーによりピストン３３を進出移動させることにより後方ピストン室２１の圧縮エアは短時間で放出されるので、タクトタイムを短縮することが可能である。
　プランジャーのロッド部３２は、ガイド５に挿通されており、左右にぶれないようにガイドされている。ガイド５の下方には、環状のシール７が設けられており、液体材料の侵入を防止している。ロッド部３２の先端が先端部３１を構成し、先端部３１よりも幅広（大径）の液室１３内を進退動する。先端部３１が進行方向に存在する液体材料に慣性力を与えることで、吐出口１１から液体材料が液滴の状態で吐出される。なお、プランジャーの先端部３１の形状は図示の砲弾形以外の任意の形状とすることができ、例えば、平面、球状または先端に突起が設けられた形状とすることが開示される。
　液室１３は、液送路１２と連通しており、液送管９を介して貯留容器８から液体材料が液室１３に供給される。実施形態例１の貯留容器８は、内部の液体材料が加圧されないシリンジであり、自重で液室１３内に液体材料が供給される。液送管９は本体と貯留容器を流体的に接続することができれば任意の部材を用いることができ、円管状でなくてもよく、例えば、ブロック状の部材に流路を穿って形成してもよい。
　本体２の下端には、液室１３が形成されたノズル部材１０が螺挿される。ノズル部材１０の底面の中心には、下方に開口する吐出口１１が設けられている。進出移動するプランジャーの先端部３１が液室１３の底面（すなわち弁座）に着座することで、プランジャー３の進出移動が停止される。なお、実施形態例１とは異なり、吐出時にプランジャーの先端部３１が液室１３の底面に着座しない構成の吐出装置においても、本発明の技術思想は適用可能である。
　本発明は、クリーム半田のようなインクジェットでの吐出に適さない高粘度の液体を微量吐出する用途にも適用することができる。ここで、高粘度の液体とは、例えば、粘度１，０００～５００，０００ｍＰａ・ｓの液体をいい、特に、粘度１０，０００ｍＰａ・ｓ～５００，０００ｍＰａ・ｓの液体または粘度１０，０００ｍＰａ・ｓ～１００，０００ｍＰａ・ｓの液体をいう。
　また、微量吐出とは、例えば、着弾径が数十～数百μｍの液滴、或いは、体積が１ｎｌ以下（好ましくは、０．１～０．５ｎｌ以下）の液滴の吐出のことをいう。本発明は数十μｍ以下（好ましくは３０μｍ以下）の吐出口径でも、液滴を形成できる。
　液体材料吐出装置１は、塗布装置の塗布ヘッドに搭載され、塗布ヘッド（吐出装置１）とワークテーブル１０３とをＸＹＺ軸駆動装置により相対移動させ、ワーク上に液体材料を塗布する作業に用いられる。ＸＹＺ駆動装置は、例えば、公知のＸＹＺ軸サーボモータとボールネジとを備えて構成され、液体材料吐出装置１の吐出口をワークの任意の位置に、任意の速度で移動させることが可能である。
　以上に説明した実施形態例１の吐出装置１によれば、高粘度な液体を用いて、例えば、３００ショット／秒の高タクトな連続吐出を行った際でも、エア圧の不足が生じることは無い。
《実施形態例２》
　実施形態例２に係る液体材料吐出装置１は、貯留容器８を加圧する分岐回路を備える点で、実施形態例１と主に相違する。以下では相違点に係る構成を中心に説明し、一致点については説明を割愛する。
　図２に示す実施形態例２の吐出装置１は、接続管７２から分岐された枝管７５を備えている。すなわち、実施形態例２の接続管７２は、３つに分岐されている。枝管７５は貯留容器８に連通されており、枝管７５の途中には減圧弁９２と開閉弁９３とが配置されている。
　減圧弁９２は、エア源７１から供給される加圧エアを所望の圧力に減圧し、貯留容器８に供給する。貯留容器８内の液体材料は加圧されるため、高粘性材料であっても液室１３に送り込むことが可能である。開閉弁９３は、吐出作業の間は開状態とされ、貯留容器８を交換する際に閉状態とされる。貯留容器８は、内部の液体材料が加圧される蓋付きシリンジである。液体材料を消費した後にシリンジを交換する際には、減圧弁９２の圧力を大気圧まで落とし、開閉弁９３を閉止することにより、速やかに交換することができる。仮に開閉弁９３がないと、エアが吹き出した状態でシリンジを交換しなければならず、エアが無駄に消費されるし、安全にシリンジ交換作業を行うことができない。
　実施形態例２に係る吐出装置１では、圧力供給装置５１が、第一の位置を取るとエア供給口５２から後方ピストン室２１にエアが供給され、ピストン３３（すなわち、プランジャー３）が進出移動する。圧力供給装置５１が、第二の位置を取ると後方ピストン室２１のエアがエア排出口５３から外部に排出され、ピストン３３（すなわち、プランジャー３）が弾性部材４の作用により後退移動する。その他の構成は、実施形態例１と同様である。
　実施形態例２に係る液体材料吐出装置１は、エア源７１から供給されるエアを分岐し、減圧弁９２を介して液体貯留容器８内の液体材料を加圧できる構成となっているので、高粘性の液体材料の吐出作業を行う場合に特に有効である。
《実施形態例３》
　実施形態例３に係る液体材料吐出装置１は、弾性部材４がピストン３３の上方に配置されている点で、実施形態例２と主に相違する。以下では相違点に係る構成を中心に説明し、一致点については説明を割愛する。
　図３に示す実施形態例３に係る吐出装置１では、圧力供給装置５１が、第一の位置を取るとエア供給口５２から前方ピストン室２２にエアが供給され、ピストン３３（すなわち、プランジャー３）が後退移動する。圧力供給装置５１が、第二の位置を取ると前方ピストン室２２のエアがエア排出口５３から外部に排出され、ピストン３３（すなわち、プランジャー３）が弾性部材４の作用により進出移動する。
　また、実施形態例３に係る吐出装置１では、プランジャーのロッド部３２が大径部と小径部とから構成されており、ガイド５に挿通される小径部の先端が先端部３１を構成している。その他の構成は、実施形態例２と同様である。
　実施形態例３に係る液体材料吐出装置１も、実施形態例２と同様、液体貯留容器８内の液体材料を加圧できる構成となっているので、高粘性の液体材料の吐出作業を行う場合に特に有効である。
《実施形態例４》
　実施形態例４に係る液体材料吐出装置１は、貯留容器８を加圧するためのエア源を備える点、増圧回路８０の各系統がそれぞれ二つの貯留タンク（８２、８５）を備える点で、実施形態例２と主に相違する。以下では相違点に係る構成を中心に説明し、一致点については説明を割愛する。
　図４に示す実施形態例４の吐出装置１は、貯留容器８に加圧エアを供給するためのエア源７６を備えている。エア源７６は、プランジャー駆動用のエア源７１とは別に設けられており、例えば、エア源７１は通常の工場圧をエア源とし、エア源７６は窒素ガスなどの不活性ガスを供給するエア源により構成することが開示される。エア源７６をエア源７１と分離することにより、貯留容器８内の液体材料の種類に応じてエア源７６から供給するガスを可変とすることが可能となる。
　エア源７６は、管７７により貯留容器８に連通されており、管７７の途中には減圧弁９２と切換弁９４とが配置されている。減圧弁９２は、実施形態例２および３と同様であり、加圧エアを所望の圧力に減圧し、貯留容器８に供給する。
　切換弁９４は、貯留容器８を減圧弁９２と連通する第一の位置と貯留容器８を排出口７８と連通する第二の位置とを有している。吐出作業時には切換弁９４を第一の位置とし、貯留容器８の交換時には切換弁９４を第二の位置とする。第二の位置とすることで、貯留容器８内のガスを安全に抜いてから、交換作業を行うことができる。
　実施形態例４に係る液体材料吐出装置１は、エア源７１とは別のエア源７６から供給されるエアで液体貯留容器８内の液体材料を加圧する構成となっているので、空気などと反応して性質が変わる液体材料の吐出作業を行う場合に特に有効である。
　本発明は、液体材料を吐出する作業全般に利用することができ、例えば、液晶パネル製造工程におけるシール塗布装置や液晶滴下装置、プリント基板への半田ペースト塗布装置、銀ペースト塗布装置およびアンダーフィル塗布装置に適用することができる。
　本発明は、プランジャー（弁体）を弁座（液室内壁）に衝突させて液体材料をノズルより飛翔吐出させる方式、プランジャーを高速移動させ、プランジャーを弁座に衝突させることなく急激に停止することで液体材料に慣性力を与えてノズルより飛翔吐出させる方式のいずれにも適用することができる。
１：吐出装置、２：本体、３：プランジャー、４：弾性部材、５：ガイド、６：ノズル部材、７：シール、８：貯留容器（シリンジ）、９：液送チューブ、１１：吐出口、１２：液材供給路、１３：液室、１５：弁座、２０：ピストン室、２１：後方ピストン室、２２：前方ピストン室、３１：（プランジャーの）先端、３２：ロッド部、３３：ピストン、４１：後方ストッパー、４２：マイクロメータ、５０：制御装置、５１：圧力供給装置、５２：エア供給口、５３：エア排出口、７１：エア源、７２：接続管、７３：合流管、７４：供給管、７５：枝管、７６：（貯留容器加圧用）エア源、７７：管、７８：排出口、８０：増圧回路、８１：増圧弁、８２：貯留タンク、８３：減圧弁、８４：逆止弁、９１：エア圧調整弁（減圧弁）、９２：（貯留容器加圧用）減圧弁、９３：開閉弁、９４：切換弁

Claims (14)

  1. 　吐出口と連通し、液体材料が供給される液室と、
    　ピストンが形成され、先端部が液室内を進退動するプランジャーと、
    　プランジャーに付勢力を与える弾性部材と、
    　ピストンが配設され加圧気体が供給されるピストン室と、
    　ピストン室に弾性体の付勢力を上回る加圧エアを供給し、またはピストン室内の加圧エアを排出する圧力供給装置と、を備え、
    　前記プランジャーを進出移動させて液体材料に慣性力を印可することにより前記吐出口から液体材料を吐出する液体材料吐出装置であって、
    　前記圧力供給装置とエア源とを連通する増圧回路を備え、
    　前記増圧回路が、増圧弁および減圧弁を有する第一の増圧系統と、増圧弁および減圧弁を有する第二の増圧系統と、第一の増圧系統および第二の増圧系統を合流させる合流部と、を備えることを特徴とする液体材料吐出装置。
  2. 　前記第一の増圧系統が、前記合流部と接続される流路に第一の逆止弁を有し、
    　前記第二の増圧系統が、前記合流部と接続される流路に第二の逆止弁を有することを特徴とする請求項１に記載の液体材料吐出装置。
  3. 　前記第一の増圧系統が、前記増圧弁の下流に配置された貯留タンクを有し、
    　前記第二の増圧系統が、前記増圧弁の下流に配置された貯留タンクを有することを特徴とする請求項２に記載の液体材料吐出装置。
  4. 　前記第一の増圧系統の貯留タンクが、上流側貯留タンクと下流側貯留タンクとから構成され、
    　前記第二の増圧系統の貯留タンクが、上流側貯留タンクと下流側貯留タンクとから構成されることを特徴とする請求項３に記載の液体材料吐出装置。
  5. 　前記増圧回路が、前記エア源から供給された加圧エアを第一の増圧系統および第二の増圧系統に分岐する分岐部を備えることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の液体材料吐出装置。
  6. 　前記第一の増圧系統が、第一のエア源に接続され、
    　前記第二の増圧系統が、第二のエア源に接続されることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の液体材料吐出装置。
  7. 　前記増圧回路の下流に配置され、前記圧力供給装置に調圧された加圧エアを供給する圧力調整弁を備えることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の液体材料吐出装置。
  8. 　前記弾性体が前記ピストンを上方に付勢し、前記圧力供給装置が前記ピストンを下方に移動させる加圧エアを供給すること、または、
    　前記弾性体が前記ピストンを下方に付勢し、前記圧力供給装置が前記ピストンを上方に移動させる加圧エアを供給することを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の液体材料吐出装置。
  9. 　前記圧力供給装置が、電磁弁により構成されることを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の液体材料吐出装置。
  10. 　さらに、前記液室と連通される貯留容器と、
    　前記貯留容器に所望の圧力の加圧エアを供給する貯留容器用減圧弁と、
    　前記貯留容器と前記貯留容器用減圧弁とを連通または遮断する開閉弁と、を備えることを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の液体材料吐出装置。
  11. 　さらに、前記液室と連通される貯留容器と、
    　前記貯留容器に所望の圧力の加圧エアを供給する貯留容器用減圧弁と、
    　前記貯留容器と前記貯留容器用減圧弁とを連通する第一の位置および前記貯留容器と外界とを連通する第二の位置を有する切換弁と、を備えることを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の液体材料吐出装置。
  12. 　前記貯留容器用減圧弁と前記エア源とを連通する分岐部を備えることを特徴とする請求項１０または１１に記載の液体材料吐出装置。
  13. 　前記貯留容器用減圧弁が、前記増圧回路とは異なるエア源に接続されることを特徴とする請求項１０または１１に記載の液体材料吐出装置。
  14. 　請求項１ないし１３のいずれかに記載の液体材料吐出装置と、被塗布物を載置するワークテーブルと、液体材料吐出装置と被塗布物とを相対移動させる相対移動装置と、を備える塗布装置。

     
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