WO2017145978A1 - 固体粒子を含有する液体材料の吐出装置および吐出方法並びに塗布装置 - Google Patents

固体粒子を含有する液体材料の吐出装置および吐出方法並びに塗布装置 Download PDF

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生島　和正
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Definitions

  • the present invention relates to an apparatus and a method for stirring a liquid material containing solid particles and applying the liquid material in a dispersed state.
  • a “dispenser” that has a container for storing liquid material and discharges from the nozzle by a predetermined amount by the action of gas pressure or mechanical pressure from a nozzle connected to the container.
  • the device is known.
  • the nozzle disclosed in Patent Document 1 is filled with liquid material to be discharged by retreating a plunger slidingly contacting the inner wall of the measurement hole, and the nozzle is advanced by advancing the plunger.
  • a dispenser that discharges the liquid material from.
  • the stirring of the liquid is generally performed by providing a stirring device in the container.
  • a stirring device in the container.
  • sedimentation of the solid particles occurs in the middle of the pipe connecting the container and the discharge mechanism, and in many cases, the discharge cannot be performed with the solid particles dispersed.
  • the following methods and apparatuses have been proposed so far.
  • Patent Document 2 applies a pressure of 0.001 MPa to 10 MPa to a liquid containing solid particles filled in at least one of two or more containers, while the liquid in the remaining at least one container
  • a discharge passage having a substantially uniform inner diameter is provided at the lower end of a container for a liquid material containing filler, and a through passage is provided in the vicinity of the discharge port in the discharge passage.
  • This is a discharge device for a liquid material containing filler, in which a valve having a rotary valve body is disposed and a reciprocating pump is connected to the discharge passage on the upstream side of the valve.
  • Patent Document 2 and Patent Document 3 in a discharge device that discharges by applying a back pressure to a container that stores a liquid material, the discharge control conditions change in a complex manner with the change in the remaining amount in the container. Therefore, it has been difficult to accurately discharge a desired amount.
  • an object of the present invention is to provide an apparatus and a method for accurately and quantitatively discharging a liquid containing solid particles in a state where the solid particles are dispersed.
  • the discharge device for a liquid material containing solid particles includes a first storage container for storing a liquid material containing solid particles, and a first pneumatic pressure for supplying pressurized air to the first storage container.
  • a switching valve having a first position that communicates with the metering hole and a second position that communicates the metering hole and the nozzle, a first liquid feed pipe that communicates the metering unit and the switching valve, and
  • a liquid material discharge device comprising: a plunger driving device that moves the plunger forward and backward; and a switching valve driving device that switches a first position and a second position of the switching valve; and a second storage that stores the liquid material.
  • a container and said A second pneumatic supply pipe for supplying pressurized air to the second storage container, a branch part provided at an upper part of the measuring hole and having a branch flow path, the branch flow path and the second storage container, A second liquid feed pipe that communicates with the second storage container, and an open / close mechanism that communicates or blocks the second storage container and the metering hole, wherein the switching valve is in the first position, and the open / close mechanism is in the open position.
  • the switching valve is in the first position, and the open / close mechanism is in the open position.
  • a volume ratio of the first storage container to the second storage container may be 1: 0.5 to 1 or 0.5 to 1: 1.
  • the discharge device further includes a discharge control device including a processor and a storage device storing a discharge control program, wherein the discharge control program sets the switching valve to a first position and the opening / closing mechanism to an open position.
  • the liquid material in the second storage container is supplied to the first storage container by supplying pressurized air from the second pneumatic supply pipe with the opening / closing mechanism in the open position.
  • a tip of the plunger may be positioned above the branch flow path.
  • the discharge control program ends the execution of the continuous transfer step after completion of the second transfer step, sets the open / close mechanism to a closed position, and sets the switching valve to a second position.
  • the pressurized air of a constant pressure is continuously supplied from the first pneumatic pressure supply pipe, and the pressurized air of a constant pressure is continuously supplied from the second pneumatic pressure supply pipe.
  • the pressurized air is supplied from the first pneumatic supply pipe for a predetermined time, and the predetermined time is supplied from the second pneumatic supply pipe.
  • pressurized air may be supplied.
  • the first liquid sensor disposed in the first storage container or the first liquid feeding pipe, and the second liquid may be provided.
  • a second liquid sensor disposed in the storage container or the second liquid feed pipe, and in the first transfer step, until the first liquid sensor detects the absence of liquid.
  • Supplying pressurized air, and in the second transfer step, the second Until the liquid sensor detects the absence of the liquid may also be characterized by supplying pressurized air.
  • the discharge device further includes a seal provided at a lower portion of the branch portion and having an opening with which the plunger is slidably contacted, and the open position of the opening / closing mechanism positions the tip of the plunger above the seal.
  • the closing position of the opening / closing mechanism may be realized by positioning the distal end of the plunger below the seal.
  • the opening / closing mechanism may be constituted by an opening / closing valve.
  • the coating apparatus of the present invention includes a liquid material discharge device containing the solid particles, a work table on which an object to be coated is placed, and a relative movement device that relatively moves the liquid material discharge device and the object to be coated. It is characterized by providing.
  • the method for discharging a liquid material containing solid particles according to the present invention is a method using a discharge device for a liquid material containing solid particles, wherein the switching valve is in the first position and the opening / closing mechanism is in the open position.
  • the first transfer step of transferring the liquid material in the first storage container to the second storage container by supplying pressurized air from the first pneumatic supply pipe In the state where the switching valve is in the first position and the open / close mechanism is in the open position, pressurized air is supplied from the second pneumatic supply pipe to the first storage container in the second storage container.
  • a second transfer step of transferring the liquid material a discharge preparation step in which the open / close mechanism is in the closed position and the switching valve is in the second position, and the liquid material in the metering hole is lowered by a desired amount
  • a discharging step of discharging In the above discharge method, the solid particles may include solid particles having a specific gravity greater than that of the liquid material.
  • the solid particles may be LED phosphors.
  • the solid particles may be LED phosphors.
  • the first transfer step 60% or more of the liquid material in the first storage container is transferred to the second storage container, and in the second transfer step, the second 60% or more of the liquid material in the storage container may be transferred to the first storage container.
  • a liquid material containing solid particles can be accurately discharged in a state where the solid particles are dispersed. Further, since the agitation is performed by reversing the flow of the liquid material in the same flow path, the solid particle deposition in the flow path can be minimized. Furthermore, since the measuring hole is provided in the middle of the flow path connecting the two storage containers, the stirring in the measuring hole can be sufficiently performed.
  • liquid material used in the present specification is a liquid material containing solid particles unless otherwise specified.
  • FIG. 1 is a side view of a discharge device according to Embodiment 1, and a cross-sectional portion is hatched.
  • the discharge device 1 communicates the storage container (11, 12) that stores the liquid material, the communication between the storage container (11, 12) and the measuring unit 3, or the communication between the measuring unit 3 and the nozzle 5.
  • a switching valve unit 2 for switching, a metering unit 3 filled with the liquid material to be discharged, a plunger 4 that moves forward and backward in the metering unit 3, a nozzle 5 having a discharge port for discharging the liquid material, and a storage container (11 , 12) and a base body 7 are configured.
  • the storage container A11 and the storage container B12 are configured by syringes having the same capacity, and both are held by a holder 6 connected to the base body 7. Although the storage container A11 and the storage container B12 do not necessarily have the same capacity, the stirring efficiency increases when most of the liquid material stored in one storage container can be transferred to the other storage container.
  • the volume ratio of the other storage container is preferably 1: 0.5 to 1, more preferably the volume ratio is 1: 0.6 to 1, and the volume ratio is 1: 0.7 to 1. More preferably.
  • a stirring device may be separately provided in the storage container (11, 12).
  • a liquid feed pipe A13 is detachably connected to the outlet provided at the lower end of the storage container A11, and a liquid feed pipe B14 is detachably connected to the outlet provided at the lower end of the storage container B12. Yes.
  • a connector A15 is detachably attached to a collar provided at the upper end of the storage container A11, and receives supply of pressurized air from a pressurized air supply source A71 via a pneumatic pressure supply pipe A17.
  • a connector B16 is detachably attached to a collar provided at the upper end of the storage container B12, and receives supply of pressurized air from a pressurized air supply source B72 via an air pressure supply pipe B18.
  • air is not used in a meaning limited to air, but is used in a meaning including other gases (for example, nitrogen gas).
  • the liquid feeding pipe A13 communicates with the switching valve unit 2 and communicates with the measuring hole 31 through a communication groove 211 provided on the peripheral surface of the switching valve 21.
  • the liquid feeding pipe B14 communicates with the second area 38 of the branch portion 35.
  • the liquid feeding pipe A13 and the liquid feeding pipe B14 can be constituted by a pipe made of any material, and may be constituted by a flexible pipe or a joint member.
  • the switching valve unit 2 includes a switching valve 21 and a valve block 22.
  • the switching valve 21 is a cylindrical rotary valve, and includes a long and narrow communication groove 211 provided on the peripheral surface, and a through hole 212 provided so as not to overlap the communication groove 211.
  • the switching valve 21 is rotationally driven by a switching valve driving device 23 which will be described later, and the nozzle 5 and the measuring hole 31 communicate with each other through the through-hole 212. Take the second position.
  • a nozzle connecting member 51 is disposed below the valve block 22, and the measuring unit 3 is disposed above the valve block 22.
  • the nozzle connecting member 51 is screwed to the valve block 22 and includes a straight discharge passage having a center on the same straight line as the center of the measuring hole 31.
  • a nozzle 5 having a discharge port is detachably attached to the lower end of the nozzle connecting member 51, and the center of the discharge port is located on the same straight line as the center of the measuring hole 31 and the discharge flow path.
  • the measuring part 3 is a cylindrical member having a measuring hole 31 inside, and a branch part 35 is provided at the upper part.
  • the measuring hole 31 is a straight cylindrical flow path and is configured to have a larger diameter than the plunger 4.
  • the branch portion 35 is formed with a T-shaped cross section including a first area 37 and a second area 38.
  • the first area 37 has the same diameter as the measuring hole 31, and the second area 38, which is a branch flow path, has a smaller diameter than the first area.
  • a first seal 33 is disposed at the upper end of the first area 37 extending vertically, and a second seal 34 is disposed at the lower end.
  • the first seal 33 and the second seal 34 are annular elastic members (for example, an O-ring and a spring load seal), and have an opening with a size that allows the plunger 4 to slide.
  • the second seal 34 constitutes an opening / closing mechanism in cooperation with the plunger 4 as described later.
  • the plunger 4 is a rod-shaped member, and is moved in the vertical direction by the plunger driving device 43 and the slider 41. During a stirring operation described later, the tip of the plunger 4 is positioned between the upper end of the second area 38 and the lower end of the first seal 33 (see FIG. 1). During the discharge operation described later, the distal end of the plunger 4 moves forward in the measuring hole 31 below the lower end of the second seal 34 (see FIG. 2). When the plunger 4 enters the measurement hole 31, the volume of the measurement hole 31 decreases, and the liquid material is discharged from the discharge port that opens downward.
  • the plunger 4 may be moved to the lowest position by one advance operation, or may be moved to the lowest position by repeating the advance operation and the stop operation a plurality of times.
  • the entire amount of the liquid material in the measurement hole 31 may be discharged once, or may be discharged in a plurality of times.
  • tip part of the plunger 4 can be made into arbitrary shapes other than the plane of illustration, For example, it is disclosed that it is set as the shape where the protrusion was provided in the bullet shape, spherical shape, or the front-end
  • the slider 41 is movably attached to a slide rail 42 extending vertically.
  • the upper end portion of the slider 41 is connected to the connecting member 44 of the plunger driving device 43 and is moved up and down by driving the plunger driving device 43.
  • the plunger driving device 43 is fixed to the base body 7, and is constituted by, for example, an electric actuator or a linear actuator.
  • a switching valve driving device 23 is disposed at the top of the base body 7.
  • the driving force of the switching valve drive device 23 is transmitted by a power transmission member (not shown) to rotate the switching valve 21.
  • a power transmission member an annular chain, a belt, etc. are used, for example (refer patent document 1).
  • the discharge control device 100 includes a processor and a storage device that stores a discharge control program. When the discharge control program is executed, a discharge operation and an agitation operation of the present invention described later are automatically executed.
  • the discharge control device 100 is connected to the drive devices (23, 43) and the pressurized air supply sources (71, 72) by control wiring (partially omitted), and signals for control are communicated. Is done.
  • pressurized air is supplied from the pressurized air supply source B72 to the storage container B12 through the pneumatic supply pipe B18 for a set time.
  • the liquid material flows in the order of the liquid feeding pipe B14, the second area 38, the first area 37, the measuring hole 31, the communication groove 211 of the switching valve 21, and the liquid feeding pipe A13, and a certain amount of liquid material flows into the storage container A11. Is returned.
  • the discharge control program may monitor the execution state of the discharge operation, and a function of reducing the time for supplying the pressurized air according to the consumption amount of the liquid material may be programmed.
  • the plunger driving device 43 is driven to lower the plunger 4 so that the tip of the plunger 4 is positioned slightly below the lower end of the second seal 34 (see arrow i in FIG. 2). That is, the plunger 4 is lowered to a position where the first seal 33 exhibits sufficient sealing performance with respect to the plunger 4. Thereby, the outer peripheral surface of the plunger 4 comes into contact with the inner peripheral surface of the opening of the second seal 34, and the communication between the storage container A11 and the storage container B12 is blocked (that is, the second seal 34 and the plunger 4 are disconnected). It plays the role of an opening / closing mechanism that blocks communication between the storage container A11 and the storage container B12).
  • the switching valve driving device 23 is driven to switch the nozzle 5 and the metering hole 31 to the second position where they communicate with each other through the through hole 212 (see the arrow ii in FIG. 2). 3) The liquid material is discharged from the nozzle 5 by driving the plunger driving device 43 to lower the plunger 4 by a desired amount.
  • the plunger 4 may be moved and discharged to the lowest position by one advance operation, or may be moved to the lowest position by repeating the advance operation and the stop operation a plurality of times.
  • the switching valve driving device 23 is driven to connect the switching valve 21 to the first position where the liquid feeding pipe A13 (storage container A11) communicates with the measuring hole 31.
  • the plunger driving device 43 is driven to raise the plunger 4 so that the tip of the plunger 4 is positioned slightly below the lower end of the second seal 34.
  • pressurized air may be supplied to the liquid material in the storage container A11 via the air pressure supply pipe A17 so that the filling operation is performed quickly.
  • pressurized air may be supplied to the liquid material in the storage container A11 via the air pressure supply pipe A17 so that the filling operation is performed quickly.
  • the discharge control program is programmed to perform the above-described stirring operation at a preset timing (for example, between the discharge operation and the discharge operation).
  • the stirring operation may be enhanced by performing the discharging operation after performing the stirring operation, and may be programmed to repeatedly execute the stirring operation while not discharging.
  • the discharge control device 100 is provided with a timer for detecting that the operation command is not received for a certain period of time (for example, the time when the particle sedimentation problem set by the pre-measurement occurs). When the progress is detected, it may be programmed to execute one or more stirring operations (this timer is realized by hardware or software).
  • a program that detects the timing at which the agitation operation is performed in a certain period until the next ejection operation is executed, and performs the agitation operation once or a plurality of times at that timing May be.
  • the ejection device 1 is mounted on the coating head of the coating device, and moves the coating head (ejection device 1) and the work table relative to each other by an XYZ axis driving device to apply a liquid material on the workpiece.
  • 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 discharge device 1 to an arbitrary position of the workpiece at an arbitrary speed.
  • the ejection device and method of the present embodiment are applied to a liquid material containing solid particles having a specific gravity greater than that of the liquid material, for example, a liquid material in which phosphors (which correspond to solid particles) are mixed. It is used in the process of applying on the element.
  • the liquid material used in the application process to the LED element is, for example, an epoxy resin, a silicone resin, or an acrylic resin, and the phosphor includes a nitride, an oxynitride, an oxide, and a sulfide. Phosphors are included.
  • the phosphor include a YAG-based phosphor (chemical formula Y 3 Al 5 O 12 : Ce), which is a yellow phosphor in which a garnet structure crystal composed of a complex oxide of yttrium and aluminum is mixed, and a chemical formula Lu 3 Al 5 O 12 : LuAG-based phosphor that is a green phosphor represented by Ce, chemical formula (Sr, Ca) AlSiN 3 : SCASN-based phosphor that is a red phosphor represented by Eu, chemical formula CaAlSiN 3 : A CASN phosphor which is a red phosphor represented by Eu, an LSN phosphor which is a yellow phosphor represented by a chemical formula La 3 Si 6 N 11 : Ce, and a green fluorescence represented by a chemical formula CaSc 2 O 4 : Ce. Scandium oxide phosphors, and sialon phosphors, which are green phosphors represented by the chemical formula SiAlON: Eu.
  • the discharge device 1 of the first embodiment described above can perform the discharge operation in a state where the solid particles are dispersed by stirring the liquid material containing the solid particles by the stirring operation.
  • the stirring in the measuring hole cannot be sufficiently performed.
  • the measuring hole 31 is connected to the storage container A11. Since it is located in the middle of the flow path communicating with the storage container B12, the inside of the measurement hole 31 can be sufficiently stirred.
  • the discharge method discharges the volume of liquid material removed by the plunger 4 moving forward, a desired amount of liquid material can be accurately obtained compared to a discharge method in which the discharge amount is controlled by the opening / closing time of the on-off valve. It is possible to discharge. Furthermore, in the filling operation and the inflow operation, the solid particles precipitated in the forward flow may be rolled up in the reverse flow by reversing the flow direction of the liquid material. The effect that deposition is hard to occur is produced.
  • Embodiment 2 The discharge device 1 according to the second embodiment is mainly different from the first embodiment in that it includes an opening / closing valve 39 that functions as an opening / closing mechanism. Below, it demonstrates centering around the structure which concerns on a different point, and omits description about a coincidence point.
  • FIG. 3 is a side view of the ejection device according to the second embodiment, and a cross-sectional portion is hatched.
  • the discharge device 1 according to the second embodiment is provided with the first seal 33 at the branch portion 35, but does not include the second seal 34 provided in the first embodiment.
  • an opening / closing valve 39 is provided at the end of the liquid feeding pipe B14 on the branching portion 35 side.
  • the on-off valve 39 can be provided at any position in the flow path that connects the storage container B12 and the first area 37 of the branch portion 35. However, during the agitation operation, air enters the liquid feeding pipe B14 and residual air is generated. Since this may occur, it is preferable that the second area 38 be provided at or near the open end.
  • the head position (liquid level) does not reach the on-off valve 39 during the stirring operation, it opens and closes at the end of the liquid feed pipe B14 far from the storage container B12 or at the second area 38. It is preferable to provide a valve.
  • the on-off valve 39 is connected to the discharge control device 100 by control wiring (not shown), and is opened and closed by the discharge control device 100.
  • the branch portion 35 and the measuring portion 3 are integrally formed, but the branch portion 35 may be formed of a separate part and joined to the measuring portion 3.
  • the discharge control program is programmed to perform the operations described later.
  • Other configurations are the same as those of the first embodiment.
  • pressurized air is supplied from the pressurized air supply source B72 to the storage container B12 through the pneumatic supply pipe B18 for a set time. Thereby, a fixed amount of liquid material is returned to the storage container A11. 6) The operation of the pressurized air supply source B72 is stopped, and the supply of pressurized air via the pneumatic pressure supply pipe B18 is stopped. Thereby, the liquid material which was flowing toward the storage container A11 stops its flow. 7) Repeat 3) to 6) above. During this time, the on-off valve 39 remains in the open position.
  • the on-off valve 39 is set to the closed position. Thereby, the communication between the liquid feeding pipe B14 and the measuring hole 31 is blocked. 2)
  • the switching valve driving device 23 is driven to switch the nozzle 5 and the metering hole 31 to the second position where they communicate with each other through the through hole 212.
  • the liquid material is discharged from the nozzle 5 by driving the plunger driving device 43 to lower the plunger 4 by a desired amount.
  • the plunger 4 may be moved and discharged to the lowest position by one advance operation, or may be moved to the lowest position by repeating the advance operation and the stop operation a plurality of times. Since the on-off valve 39 is in the closed position, the liquid material does not flow back to the liquid feeding pipe B14 even if the plunger 4 is lowered.
  • the switching valve driving device 23 is driven to connect the switching valve 21 to the first position where the liquid feeding pipe A13 (storage container A11) communicates with the measuring hole 31.
  • the plunger driving device 43 is driven to raise the plunger 4, and the tip of the plunger 4 is positioned in the first area 37 of the branch portion 35 (preferably the tip of the plunger 4 is positioned above the second area 38). To do so.)
  • the liquid material in the storage container A11 is filled in the measuring hole 31.
  • the on-off valve 39 remains in the closed position.
  • Embodiment 3 The discharge device 1 according to the third embodiment is mainly different from the first embodiment in that it includes a joint member 141 that supports the storage container B12. Below, it demonstrates centering around the structure which concerns on a different point, and omits description about a coincidence point.
  • FIG. 4A is a left side view of the ejection device 1 according to Embodiment 3
  • FIG. 4B is a front view
  • FIG. 4C is a right side view.
  • a dotted line is given to the transmission part.
  • the storage container A11 is disposed on the front side
  • the storage container B12 is disposed on the right side.
  • the holder 6 whose body is supported by a holder 6 fixed to the base body 7 is provided with an L-shaped tube support member 61 in a side view. I support it.
  • the liquid feeding tube A13 is formed of a thin tube as in the first embodiment.
  • the liquid feeding pipe B14 of the present embodiment is configured by a thick pipe having sufficient strength to support the storage container B12 filled with liquid.
  • the liquid feeding pipe B ⁇ b> 14 extends in the horizontal direction from the branch portion 35 and is connected to the joint member 141.
  • a connecting portion 142 is provided on the upper portion of the joint member 141, and the storage container B12 is detachably attached to the connecting portion 142.
  • the storage container A and the storage container B12 are arranged at different heights, but there is no influence on the stirring ability.
  • a connecting tool A15 is detachably attached to a collar provided at the upper end of the storage container A11, and is supplied with pressurized air from a pressurized air supply source A71 via a pneumatic pressure supply pipe A17.
  • a connector B16 is detachably attached to a collar provided at the upper end of the storage container B12, and receives supply of pressurized air from a pressurized air supply source B72 via an air pressure supply pipe B18.
  • the operation of each driving device (23, 43) and the pressurized air supply source (71, 72) is controlled by the discharge control device 100 as in the first embodiment.
  • the storage container B12 may be disposed on the left side.
  • the pressurized air supply source A71 and the pressurized air supply source B72 may be realized by a combination of one pressurized air supply source and a switching valve. That is, using a switching valve having a first position that communicates the pressurized air supply source and the pneumatic pressure supply pipe A17 and a second position that communicates the pressurized air supply source and the pneumatic pressure supply pipe B18, You may supply pressurized air to two storage containers (11, 12) from a pressurized air supply source.
  • Embodiment 4 The ejection device 1 according to the fourth embodiment is mainly different from the third embodiment in that it includes liquid sensors (81, 82). Below, it demonstrates centering around the structure which concerns on a different point, and omits description about a coincidence point.
  • FIG. 5A is a left side view of the discharge device 1 according to Embodiment 4, FIG. 5B is a front view, and FIG. 5C is a right side view.
  • the liquid sensors (81, 82) are respectively disposed below the storage containers (11, 12), and are configured by, for example, optical sensors or ultrasonic sensors.
  • the liquid sensors (81, 82) are connected to the ejection control device 100 by control wiring (not shown), and transmit detection signals to the ejection control device 100. More specifically, it detects whether or not the liquid material is present at the detection position, transmits a liquid presence signal to the ejection control device 100 when the liquid material is present, and outputs a liquid no signal when the liquid material does not exist. It transmits to the discharge control apparatus 100.
  • the discharge control device 100 determines that the head position (liquid level) of the storage container (11, 12) has decreased, and the pressurized air supply source ( 71, 72) is controlled.
  • the detection operation by the liquid sensors (81, 82) is linked with the pressurization operation of the pressurized air supply sources (71, 72), and the detection operation is performed only for the liquid sensors (81, 82) related to the pressurization operation. May be performed.
  • the switching valve driving device 23 is provided on the back surface of the valve block 22 with the base body 7 interposed therebetween. Also in the fourth embodiment, by disposing the switching valve driving device 23 and the plunger driving device 43 in the vertical direction, the discharge device 1 can be configured to be narrow.
  • the discharge control program is programmed to perform the operations described later. Other configurations are the same as those of the third embodiment.
  • liquid sensor is not necessarily installed in the storage container (11, 12), and may be installed in the liquid feeding pipe (13, 14).
  • the switching valve driving device 23 is driven to switch the switching valve 21 to the first position where the liquid feeding pipe A13 (storage container A11) and the measuring hole 31 communicate with each other.
  • the plunger driving device 43 is driven to raise the plunger 4 to the highest position, and the tip of the plunger 4 is positioned between the upper end of the second area 38 and the lower end of the first seal 33.
  • the liquid sensor A81 detects whether the liquid material is present at the detection position, and transmits a detection signal to the ejection control device 100.
  • the liquid material flows in the order of the liquid feed pipe A13, the communication groove 211 of the switching valve 21, the measuring hole 31, the first area 37, the second area 38, and the liquid feed pipe B14, and the liquid material is supplied to the storage container B12.
  • the 5) When a liquid non-signal is transmitted from the liquid sensor A81 to the ejection control device 100, the supply of pressurized air from the pressurized air supply source A71 is stopped.
  • the liquid sensor B 82 detects whether a liquid material is present at the detection position, and transmits a detection signal to the ejection control device 100.
  • Pressurized air is supplied at a constant pressure from the pressurized air supply source B72 to the storage container B12 via the pneumatic supply pipe B18. Thereby, the liquid material flows in the order of the liquid feeding pipe B14, the second area 38, the first area 37, the measuring hole 31, the communication groove 211 of the switching valve 21, and the liquid feeding pipe A13, and the liquid material is returned to the storage container A11. . 8)
  • the supply of pressurized air from the pressurized air supply source B72 is stopped.
  • the pressurization time for transferring the liquid material from one storage container to the other storage container during the stirring operation is set in advance. Even if it is not, it is possible to detect the remaining amount of the liquid material by the liquid sensors (81, 82), and to carry out sufficient stirring by transferring a sufficient amount of the liquid material.

Abstract

課題：固体粒子を含有する液体を、固体粒子が分散した状態で精度良く定量吐出するための装置および方法の提供。 解決手段：第１の貯留容器と、第１の空圧供給管と、計量孔を有する計量部と、計量孔内を進退移動するプランジャと、ノズルと、第一位置および第二位置を有する切換弁と、プランジャ駆動装置と、切換弁駆動装置と、を備え、さらに、第２の貯留容器と、第２の空圧供給管と、計量孔の上部に設けられ、分岐流路を有する分岐部と、第２の貯留容器と計量孔とを連通または遮断する開閉機構と、を備え、第２の貯留容器に第１の貯留容器内の液体材料を移送できること、第１の貯留容器に第２の貯留容器内の液体材料を移送できることを特徴とする固体粒子を含有する液体材料の吐出装置および同装置を用いた吐出方法。

Description

固体粒子を含有する液体材料の吐出装置および吐出方法並びに塗布装置
　本発明は、固体粒子を含有する液体材料を攪拌し、固体粒子が分散した状態で塗布するための装置および方法に関する。
　各種液体材料を所定量ずつ分配する装置として、液体材料を貯留する容器を有し、この容器と接続するノズルから気体圧力または機械的圧力の作用により所定量ずつノズルから吐出を行う「ディスペンサ」という装置が知られている。出願人が提案するディスペンサとしては、例えば、特許文献１に開示される、計量孔内壁に摺接するプランジャを後退させることで吐出する液体材料を計量孔内に充填し、プランジャを進出させることでノズルから液材を吐出するディスペンサがある。
　ディスペンサで吐出を行う様々な種類の液体材料の中でも、特に、液体よりも比重の大きい固体粒子を混合した液体を吐出しようとした場合、時間が経過するにつれ固体粒子が容器の底部や流路の凹みへ沈降するなどの問題が発生してしまう。また、固体粒子の分散が不十分であると、ノズルに詰まりが発生して吐出できなくなるなどの不具合が起きる。これを防ぐためには、固体粒子が液体内で分散した状態を保つように攪拌を行う必要がある。
　近年、固体粒子を混合した液体（例えば、ＬＥＤ用蛍光体を混入した透光性樹脂）を吐出するのに、特許文献１に開示されるような構造を有するディスペンサが多く用いられるようになっているが、特許文献１のディスペンサは液体を攪拌するための手段を有していないため、攪拌を行うための手段が必要となる。
　液体の攪拌は、容器に攪拌装置を設けて実施することが一般的である。しかし、容器に攪拌装置を設けても、容器と吐出機構とをつなぐ配管の途中で固体粒子の沈降などが発生してしまい、固体粒子が分散した状態で吐出をできないことが多い。かかる問題を解決すべく、これまで、次のような方法や装置が提案されてきた。
　特許文献２は、二つ以上の容器のうち少なくとも一つの容器内に充填されている固形粒子を含む液体に０．００１ＭＰａ乃至１０ＭＰａの圧力をかけ、一方、残りの少なくとも一つの容器内の液体の圧力を前記容器内の液体の圧力よりも小さくすることにより前記二つ以上の容器の間で前記液体を流通路を通して流しつつ前記流通路内の前記液体の流量を流量調整手段により調整する調整工程と、前記流通路からの前記液体を弁により吐出する吐出工程とを含むことを特徴とする液体吐出方法である。
　特許文献３は、フィラー入り液体材料の収容容器の下端に、吐出口に至るまでほぼ均一の内径を有する吐出通路を設け、その吐出通路の、前記吐出口の近傍位置に、貫通通路を設けた回転弁体を有する弁を配設するとともに、その弁より上流側で、前記吐出通路に往復ポンプを接続してなるフィラー入り液体材料の吐出装置である。
特許第４７７４４０７号公報 特開２００３－３０００００号公報 特開平８－８０４６４号公報
　固体粒子を含有する液体材料を、簡易な機器構成により攪拌し、固体粒子が分散した状態で精度良く定量吐出するための技術手段が求められていた。
　特許文献２や特許文献３のように、液体材料を貯留する容器に背圧を印加して吐出する方式の吐出装置においては、容器内の残量の変化と共に吐出制御条件が複雑に変化するため、所望量の吐出を精度良く行うことが難しかった。
　そこで、本発明は、固体粒子を含有する液体を、固体粒子が分散した状態で精度良く定量吐出するための装置および方法を提供することを目的とする。
　本発明の固体粒子を含有する液体材料の吐出装置は、固体粒子を含有する液体材料を貯留する第１の貯留容器と、前記第１の貯留容器に加圧エアを供給する第１の空圧供給管と、前記液体材料が充填される計量孔を有する計量部と、前記計量孔内を進退移動するプランジャと、前記液体材料を吐出する吐出口を有するノズルと、前記第１の貯留容器と前記計量孔とを連通する第一位置および前記計量孔と前記ノズルとを連通する第二位置を有する切換弁と、前記計量部と前記切換弁とを連通する第１の液送管と、前記プランジャを進退移動させるプランジャ駆動装置と、前記切換弁の第一位置および第二位置を切り換える切換弁駆動装置と、を備える液体材料の吐出装置において、さらに、前記液体材料を貯留する第２の貯留容器と、前記第２の貯留容器に加圧エアを供給する第２の空圧供給管と、前記計量孔の上部に設けられ、分岐流路を有する分岐部と、前記分岐流路と前記第２の貯留容器とを連通する第２の液送管と、前記第２の貯留容器と前記計量孔とを連通または遮断する開閉機構と、を備え、前記切換弁を第一位置とし、前記開閉機構を開位置とした状態で、前記第１の空圧供給管から加圧エアを供給することで前記第２の貯留容器に前記第１の貯留容器内の液体材料を移送できること、前記切換弁を第一位置とし、前記開閉機構を開位置とした状態で、前記第２の空圧供給管から加圧エアを供給することで前記第１の貯留容器に前記第２の貯留容器内の液体材料を移送できることを特徴とする。
　上記吐出装置において、前記第１の貯留容器と前記第２の貯留容器の容積比が、１：０．５～１または０．５～１：１であることを特徴としてもよい。
　上記吐出装置において、さらに、プロセッサおよび吐出制御プログラムが記憶された記憶装置を備える吐出制御装置を備え、前記吐出制御プログラムが、前記切換弁を第一位置とし、前記開閉機構を開位置とした状態で、前記第１の空圧供給管から加圧エアを供給することで前記第２の貯留容器に前記第１の貯留容器内の液体材料を移送する第１の移送ステップと、前記切換弁を第一位置とし、前記開閉機構を開位置とした状態で、前記第２の空圧供給管から加圧エアを供給することで前記第１の貯留容器に前記第２の貯留容器内の液体材料を移送する第２の移送ステップと、前記第１の移送ステップと前記第２の移送ステップとを交互に実行する連続移送ステップを備えることを特徴としてもよい。
　上記吐出制御プログラムを備える吐出装置において、前記第１および第２の移送ステップにおいて、前記プランジャの先端が前記分岐流路よりも上方に位置した状態とすることを特徴としてもよい。
　上記吐出制御プログラムを備える吐出装置において、前記吐出制御プログラムが、前記連続移送ステップの実行を前記第２の移送ステップ完了後に終了し、前記開閉機構を閉位置とし、前記切換弁を第二位置とする吐出準備ステップと、前記プランジャを所望量下降させて前記計量孔内の液体材料を吐出する吐出ステップと、を備えることを特徴としてもよく、この場合、前記吐出ステップにおいて、前記プランジャの下降および停止を複数回繰り返すことにより複数回にわたり前記計量孔内の液体材料を吐出することを特徴としてもよい。
　上記吐出装置において、前記第１の空圧供給管から一定圧力の加圧エアを継続して供給すること、前記第２の空圧供給管から一定圧力の加圧エアを継続して供給することを特徴としてもよく、この場合、前記第１の空圧供給管から、予め定められた時間の間、加圧エアを供給すること、前記第２の空圧供給管から、予め定められた時間の間、加圧エアを供給することを特徴としてもよく、或いは、さらに、前記第１の貯留容器または前記第１の液送管に配設された第１の液体センサと、前記第２の貯留容器または前記第２の液送管に配設された第２の液体センサと、を備え、前記第１の移送ステップにおいて、前記第１の液体センサが液体の不存在を検知するまでの間、加圧エアを供給すること、前記第２の移送ステップにおいて、前記第２の液体センサが液体の不存在を検知するまでの間、加圧エアを供給することを特徴としてもよい。
　上記吐出装置において、さらに、前記分岐部の下部に設けられ、前記プランジャが摺接する開口を有するシールを備え、前記開閉機構の開位置が、前記プランジャの先端を前記シールよりも上方に位置させることにより実現され、前記開閉機構の閉位置が、前記プランジャの先端を前記シールよりも下方に位置させることにより実現されることを特徴としてもよい。
　上記吐出装置において、前記開閉機構が、開閉弁により構成されることを特徴としてもよい。
　本発明の塗布装置は、上記固体粒子を含有する液体材料の吐出装置と、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。
　本発明の固体粒子を含有する液体材料の吐出方法は、上記固体粒子を含有する液体材料の吐出装置を用いた吐出方法であって、前記切換弁を第一位置とし、前記開閉機構を開位置とした状態で、前記第１の空圧供給管から加圧エアを供給することで前記第２の貯留容器に前記第１の貯留容器内の液体材料を移送する第１の移送工程と、前記切換弁を第一位置とし、前記開閉機構を開位置とした状態で、前記第２の空圧供給管から加圧エアを供給することで前記第１の貯留容器に前記第２の貯留容器内の液体材料を移送する第２の移送工程と、前記開閉機構を閉位置とし、前記切換弁を第二位置とする吐出準備工程と、前記プランジャを所望量下降させて前記計量孔内の液体材料を吐出する吐出工程と、を有することを特徴とする。
　上記吐出方法において、前記固体粒子が、前記液体材料よりも比重の大きい固体粒子を含むことを特徴としてもよく、この場合、前記固体粒子が、ＬＥＤ用蛍光体であることを特徴としてもよい。
　上記吐出方法において、前記第１の移送工程において、前記第１の貯留容器内の液体材料の６割以上を前記第２の貯留容器に移送すること、前記第２の移送工程において、前記第２の貯留容器内の液体材料の６割以上を前記第１の貯留容器に移送することを特徴としてもよい。
　本発明によれば、固体粒子を含有する液体材料を、固体粒子が分散した状態で精度良く定量吐出することができる。
　また、同一流路内における液体材料の流れを逆転して攪拌を行うので、流路内での固体粒子の沈着を最小限とすることができる。
　さらに、二つの貯留容器を連通する流路の途中に計量孔が設けられているため、計量孔内の攪拌を十分に行うことができる。
実施形態例１に係る吐出装置の攪拌動作時の側面図である。 実施形態例１に係る吐出装置の吐出動作時の側面図である。 実施形態例２に係る吐出装置の側面図である。 （ａ）は実施形態例３に係る吐出装置の左側面図であり、（ｂ）は正面図であり、（ｃ）は右側面図である。 （ａ）は実施形態例４に係る吐出装置の左側面図であり、（ｂ）は正面図であり、（ｃ）は右側面図である。
　以下に、本発明を実施するための形態例を説明する。なお、本明細書中で用いる「液体材料」は、特に断りのない限り、固体粒子を含有する液体材料とする。
《実施形態例１》
（１）構成
　図１は、実施形態例１に係る吐出装置の側面図であり、断面部分にハッチングを施している。
　実施形態例１に係る吐出装置１は、液体材料を貯留する貯留容器（１１、１２）と、貯留容器（１１、１２）と計量部３との連通または計量部３とノズル５との連通を切り換える切換バルブユニット２と、吐出される液体材料が充填される計量部３と、計量部３内を進退移動するプランジャ４と、液体材料を吐出する吐出口を有するノズル５と、貯留容器（１１、１２）を保持するホルダー６と、ベース体７とを備えて構成される。
　貯留容器Ａ１１と貯留容器Ｂ１２とは、同一容量のシリンジにより構成され、いずれもベース体７に連結されたホルダー６により保持されている。貯留容器Ａ１１と貯留容器Ｂ１２とを同一容量とする必然性は無いが、一方の貯留容器に貯留される液体材料の大部分を他方の貯留容器に移送できると攪拌効率が高まるため、一方の貯留容器と他方の貯留容器の容積比が１：０．５～１となることが好ましく、容積比が１：０．６～１となることがより好ましく、容積比が１：０．７～１となることがさらに好ましい。本実施形態例とは異なり、貯留容器（１１、１２）内に攪拌装置を別途設けてもよい。
　貯留容器Ａ１１の下端に設けられた流出口には液送管Ａ１３が着脱自在に接続されており、貯留容器Ｂ１２の下端に設けられた流出口には液送管Ｂ１４が着脱自在に接続されている。貯留容器Ａ１１の上端に設けられたつばには接続具Ａ１５が着脱自在に装着されており、空圧供給管Ａ１７を介して加圧エア供給源Ａ７１から加圧エアの供給を受ける。貯留容器Ｂ１２の上端に設けられたつばには接続具Ｂ１６が着脱自在に装着されており、空圧供給管Ｂ１８を介して加圧エア供給源Ｂ７２から加圧エアの供給を受ける。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。
　液送管Ａ１３は、切換バルブユニット２と連通しており、切換弁２１の周面上に設けられた連通溝２１１を介して計量孔３１と連通される。液送管Ｂ１４は、分岐部３５の第２エリア３８と連通している。液送管Ａ１３および液送管Ｂ１４は、任意の材質の管により構成することができ、可撓性の管により構成してもよいし、継手部材を設けてもよい。
　切換バルブユニット２は、切換弁２１と、バルブブロック２２とを備えている。切換弁２１は、円柱状の回転弁であり、周面上に設けられた細長い連通溝２１１と、連通溝２１１と重ならないように設けられた貫通孔２１２とを備えている。切換弁２１は、後述の切換弁駆動装置２３により回転駆動され、液送管Ａ１３と計量孔３１とを連通溝２１１により連通する第一位置とノズル５と計量孔３１とを貫通孔２１２により連通する第二位置をとる。
　バルブブロック２２の下方にはノズル連結部材５１が配設され、上方には計量部３が配設されている。
　ノズル連結部材５１は、バルブブロック２２に螺合接続されており、計量孔３１の中心と同一直線上に中心を有する真っ直ぐな吐出流路を備えている。ノズル連結部材５１の下端には、吐出口を有するノズル５が着脱自在に装着されており、吐出口の中心は計量孔３１および吐出流路の中心と同一直線上に位置している。
　計量部３は、内部に計量孔３１を有する円筒状の部材であり、上部に分岐部３５が設けられている。計量孔３１は真っ直ぐな円柱状の流路であり、プランジャ４より大径に構成されている。分岐部３５には、第１エリア３７および第２エリア３８からなる断面Ｔ字形の流路が形成されている。第１エリア３７は計量孔３１と同径であり、分岐流路である第２エリア３８は第１エリアよりも小径である。上下に延びる第１エリア３７の上端部には第１シール３３が配設され、下端部には第２シール３４が配設されている。第１シール３３および第２シール３４は、環状の弾性部材（例えば、Ｏリング、スプリング荷重シール）であり、プランジャ４が摺接する大きさの開口を有している。第２シール３４は、後述するように、プランジャ４と協働して開閉機構を構成する。
　プランジャ４は、ロッド状の部材であり、プランジャ駆動装置４３およびスライダー４１により、上下方向に移動される。後述の攪拌動作時には、第２エリア３８の上端と第１シール３３の下端との間にプランジャ４の先端が位置する（図１参照）。後述の吐出動作時には、プランジャ４の先端は、第２シール３４の下端より下方の計量孔３１内で進出動作する（図２参照）。
　プランジャ４が計量孔３１内に侵入することで計量孔３１の容積が減少し、下方に開口する吐出口から液体材料が吐出される。プランジャ４は、一回の進出動作により最下降位置まで移動させてもよいし、進出動作および停止動作を複数回繰り返すことにより最下降位置まで移動させてもよい。すなわち、計量孔３１内の液体材料を一回で全量吐出してもよいし、複数回に分けて吐出してもよい。
　なお、プランジャ４の先端部の形状は図示の平面以外の任意の形状とすることができ、例えば、砲弾形、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。
　スライダー４１は、上下に延びるスライドレール４２に移動自在に取り付けられている。スライダー４１の上端部は、プランジャ駆動装置４３の連結部材４４と連結されており、プランジャ駆動装置４３を駆動させることにより上下動される。プランジャ駆動装置４３は、ベース体７に固設されており、例えば、電動アクチュエータ、リニアアクチュエータにより構成される。
　ベース体７の最上部には、切換弁駆動装置２３が配設されている。切換弁駆動装置２３の駆動力は、図示しない動力伝達部材により伝達され、切換弁２１を回転動作させる。ここで、動力伝達部材としては、例えば、環状のチェーンやベルトなどが用いられる（特許文献１参照）。切換弁駆動装置２３およびプランジャ駆動装置４３を鉛直方向に配置することにより、吐出装置１を幅細に構成することを可能としている。
　吐出制御装置１００は、プロセッサと、吐出制御プログラムが記憶された記憶装置とを備えてなり、吐出制御プログラムを実行すると、後述する本発明の吐出動作および攪拌動作が自動で実行される。吐出制御装置１００と前記各駆動装置（２３、４３）および加圧エア供給源（７１、７２）との間は制御配線（一部図示省略）で接続されており、制御のための信号が通信される。
（２）動作
（２－１）攪拌動作
　上記構成の吐出装置１において、液体材料の攪拌を行うときは、吐出制御プログラムにより次の動作が実施される。液体材料は、貯留容器Ａ１１にのみ貯留されているものとする。
　１）まず、切換弁駆動装置２３を駆動して、切換弁２１を液送管Ａ１３（貯留容器Ａ１１）と計量孔３１とが連通する第一位置に切り換える（図１のｉの矢印参照）。
　２）プランジャ駆動装置４３を駆動してプランジャ４を最上昇位置まで上昇させ、プランジャ４の先端を第２エリア３８上端と第１シール３３下端の間に位置させる（図１のｉｉの矢印参照）。
　３）貯留容器Ａ１１に空圧供給管Ａ１７を介して加圧エア供給源Ａ７１から加圧エアを一定圧力で設定された時間供給する。これにより液体材料が、液送管Ａ１３、切換弁２１の連通溝２１１、計量孔３１、第１エリア３７、第２エリア３８、液送管Ｂ１４の順に流れ、貯留容器Ｂ１２に一定量の液体材料が供給される。
　４）加圧エア供給源Ａ７１の動作を停止し、空圧供給管Ａ１７を介しての加圧エアの供給を停止する。加圧エアの供給を停止すると、貯留容器Ａ１１内の圧力が加圧エア供給前の圧力まで低下し、貯留容器Ｂ１２に向かって流動していた液体材料が、その流動を停止する。
　５）次に、貯留容器Ｂ１２に空圧供給管Ｂ１８を介して加圧エア供給源Ｂ７２から加圧エアを一定圧力で設定された時間供給する。これにより液体材料が、液送管Ｂ１４、第２エリア３８、第１エリア３７、計量孔３１、切換弁２１の連通溝２１１、液送管Ａ１３の順に流れ、貯留容器Ａ１１に一定量の液体材料が戻される。ここで、吐出制御プログラムに吐出動作の実行状況を監視させ、液体材料の消費量に応じて加圧エアを供給する時間を減少させる機能をプログラムしてもよい。
　６）加圧エア供給源Ｂ７２の動作を停止し、空圧供給管Ｂ１８を介しての加圧エアの供給を停止する。加圧エアの供給を停止すると、貯留容器Ｂ１２内の圧力が加圧エア供給前の圧力まで低下し、貯留容器Ａ１１に向かって流動していた液体材料が、その流動を停止する。
　７）上記３）～６）を繰り返す。上記３）および５）では、一方の貯留容器内に貯留される液体材料の大部分（例えば、５割以上、好ましくは６割以上、より好ましくは７割以上）を他方の貯留容器に移送することが、十分な攪拌を得るためには好ましい。また、一方の貯留容器に貯留される液体材料の殆どすべてをもう一方の貯留容器に移送して攪拌することもできるが、バルブユニット２や計量孔３１にまでエアが到達すると残留エアの問題が生じるため、液送管（１３、１４）内に水頭位置（液面）が収まる範囲で移送をすることが好ましい。
（２－２）吐出動作
　上記構成の吐出装置１において、ノズル５から液体材料の吐出を行うときは、吐出制御プログラムにより次の動作が実施される。以下では、攪拌動作が終了し、切換弁２１は第一位置にあり、計量孔３１、第１エリア３７および貯留容器Ａ１１に液体材料が充填されている状態（但し、貯留容器Ｂ１２に少量の液体材料が残っていてもよい）から、吐出動作に移行する場合の例を説明する。
　１）まず、プランジャ駆動装置４３を駆動してプランジャ４を下降させ、プランジャ４の先端を第２シール３４の下端より少し下に位置にさせる（図２のｉの矢印参照）。すなわち、第一シール３３がプランジャ４に対し十分なシール性を発現する位置までプランジャ４を下降させる。これにより、プランジャ４の外周面が第２シール３４の開口の内周面と当接した状態となり、貯留容器Ａ１１と貯留容器Ｂ１２の連通が遮断される（すなわち、第２シール３４とプランジャ４が貯留容器Ａ１１と貯留容器Ｂ１２の連通を遮断する開閉機構の役割を奏する。）。このとき、切換弁２１は第一位置にあるので、プランジャ４を下降移動させてもノズル５からの不要な液体材料が漏出することはない。
　２）切換弁駆動装置２３を駆動して、ノズル５と計量孔３１とを貫通孔２１２により連通する第二位置に切り換える（図２のｉｉの矢印参照）。
　３）プランジャ駆動装置４３を駆動してプランジャ４を所望量だけ下降させることにより、ノズル５から液体材料を吐出する。ここで、プランジャ４を一回の進出動作により最下降位置まで移動して吐出してもよいし、進出動作および停止動作を複数回繰り返すことにより最下降位置まで移動させてもよい。
　４）計量孔３１に液体材料を充填するには、まず、切換弁駆動装置２３を駆動して、切換弁２１を液送管Ａ１３（貯留容器Ａ１１）と計量孔３１とが連通する第一位置に切り換える。
　５）プランジャ駆動装置４３を駆動してプランジャ４を上昇させ、プランジャ４の先端を第２シール３４の下端より少し下に位置にさせる。これにより、貯留容器Ａ１１内の液体材料が計量孔３１に充填される。このとき、貯留容器Ａ１１内の液体材料に空圧供給管Ａ１７を介して加圧エアを供給して、充填作業を速やかに行うようにしてもよい。
　６）上記２）～５）を繰り返すことにより、連続吐出が可能となる。
（３）吐出制御プログラム
　吐出制御プログラムには、上述の攪拌動作を、予め設定したタイミング（例えば、吐出動作と吐出動作の合間）で実施するようプログラムされている。攪拌動作を実施してから吐出動作をすることで攪拌作用を高めてもよく、吐出しない間は、攪拌動作を繰り返し実行するようにプログラムしてもよい。より詳細には、吐出制御装置１００に、動作指令を一定時間（例えば、予めの計測により設定された粒子沈降の問題が生じる時間）以上受信しないことを検知するタイマーを設け、タイマーが一定時間の経過を検知した場合に一又は複数回の攪拌動作を実行するようにプログラムしてもよい（このタイマーは、ハードウェアまたはソフトウェアにより実現される。）。
　吐出などのタイミングによらず、一定の周期で、次の吐出動作の実行までに攪拌動作を実行する時間があるタイミングを検出し、当該タイミングに１回ないし複数回の攪拌動作を行うようにプログラムしてもよい。
（４）塗布装置
　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、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。
（５）用途
　本実施形態例の吐出装置および方法は、液体材料より比重の大きい固体粒子が含有する液体材料の塗布工程、例えば、蛍光体（これが固体粒子に相当）を混合した液体材料をＬＥＤ素子の上に塗布する工程で用いられる。ＬＥＤ素子への塗布工程で用いられる液体材料は、例えば、エポキシ系樹脂、シリコーン系樹脂、アクリル系樹脂であり、蛍光体には、窒化物系、酸窒化物系、酸化物系、硫化物系の蛍光体が含まれる。蛍光体の具体例としては、イットリウム、アルミニウムの複合酸化物からなるガーネット構造の結晶に他の元素を混合した黄色蛍光体であるＹＡＧ系蛍光体（化学式Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ）、化学式Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅで表される緑色蛍光体であるＬｕＡＧ系蛍光体、化学式（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕで表される赤色蛍光体であるＳＣＡＳＮ系蛍光体、化学式ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕで表される赤色蛍光体であるＣＡＳＮ系蛍光体、化学式Ｌａ３Ｓｉ６Ｎ１１：Ｃｅで表される黄色蛍光体であるＬＳＮ系蛍光体、化学式ＣａＳｃ２Ｏ４：Ｃｅで表わされる緑色蛍光体であるスカンジウム酸化物蛍光体、化学式ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕで表される緑色蛍光体であるサイアロン系蛍光体が挙げられる。
（６）作用効果
　以上に説明した実施形態例１の吐出装置１は、固体粒子を含有する液体材料を攪拌動作で攪拌することにより、固体粒子が分散した状態で吐出動作を行うことができる。従来の吐出装置では、計量孔の上端部が流路の終端となっていたため、計量孔内の攪拌を十分に行うことができなかったが、実施形態例１では計量孔３１が貯留容器Ａ１１と貯留容器Ｂ１２を連通する流路の途中に位置することから、計量孔３１内を十分に攪拌することが可能である。
　また、進出移動するプランジャ４により排除された体積分の液体材料を吐出する吐出方式であるので、開閉弁の開閉時間で吐出量を制御する吐出方式と比べ、所望の量の液体材料を精度良く吐出することが可能である。
　さらに、充填動作と流入動作とでは、液体材料の流れの向きが逆転することにより正方向の流れで沈殿した固体粒子が逆方向の流れで巻き上げられる場合があるため、流路内に固体粒子の沈着が生じにくいという作用効果が奏される。
《実施形態例２》
　実施形態例２に係る吐出装置１は、開閉機構として機能する開閉弁３９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。
（１）構成
　図３は、実施形態例２に係る吐出装置の側面図であり、断面部分にハッチングを施している。
　実施形態例２に係る吐出装置１は、分岐部３５に第１シール３３は設けられているものの、実施形態例１で設けられていた第２シール３４は備えていない。本実施形態例では、液送管Ｂ１４の分岐部３５側の端部に開閉弁３９を備えている。開閉弁３９は貯留容器Ｂ１２と分岐部３５の第１エリア３７とを連通する流路中の任意の位置に設けることができるが、攪拌動作時にエアが液送管Ｂ１４に侵入して残留エアが生じることも想定されることから、第２エリア３８の開口端またはその近傍に設けることが好ましい。言い換えれば、攪拌動作時には、水頭位置（液面）が開閉弁３９に到達しないようにすることが好ましいことから、貯留容器Ｂ１２から遠い側の液送管Ｂ１４の端部または第２エリア３８に開閉弁を設けることが好ましい。開閉弁３９は、吐出制御装置１００と制御配線（図示せず）により接続されており、吐出制御装置１００により開閉される。
　本実施形態例では、分岐部３５と計量部３とを一体的に形成しているが、分岐部３５を別部品により構成し、計量部３と接合してもよい。
　吐出制御プログラムは、後述の動作を行うようプログラムされている。
　その他の構成は、実施形態例１と同様である。
（２）動作
（２－１）攪拌動作
　上記構成の吐出装置１において、液体材料の攪拌を行うときは、吐出制御プログラムにより次の動作が実施される。液体材料は、貯留容器Ａ１１にのみ貯留されているものとする。
　１）まず、切換弁駆動装置２３を駆動して、切換弁２１を液送管Ａ１３（貯留容器Ａ１１）と計量孔３１とが連通する第一位置に切り換える（図３のｉの矢印参照）。開閉弁３９は、開位置とする。
　２）プランジャ駆動装置４３を駆動してプランジャ４を最上昇位置まで上昇させ、プランジャ４の先端を第２エリア３８上端と第１シール３３下端の間に位置させる（図３のｉｉの矢印参照）。
　３）貯留容器Ａ１１に空圧供給管Ａ１７を介して加圧エア供給源Ａ７１から加圧エアを一定圧力で設定された時間供給する。これにより、貯留容器Ｂ１２に一定量の液体材料が供給される。
　４）加圧エア供給源Ａ７１の動作を停止し、空圧供給管Ａ１７を介しての加圧エアの供給を停止する。これにより、貯留容器Ｂ１２に向かって流動していた液体材料が、その流動を停止する。
　５）次に、貯留容器Ｂ１２に空圧供給管Ｂ１８を介して加圧エア供給源Ｂ７２から加圧エアを一定圧力で設定された時間供給する。これにより、貯留容器Ａ１１に一定量の液体材料が戻される。
　６）加圧エア供給源Ｂ７２の動作を停止し、空圧供給管Ｂ１８を介しての加圧エアの供給を停止する。これにより、貯留容器Ａ１１に向かって流動していた液体材料が、その流動を停止する。
　７）上記３）～６）を繰り返す。この間、開閉弁３９は、開位置のままとする。
（２－２）吐出動作
　上記構成の吐出装置１において、ノズル５から液体材料の吐出を行うときは、吐出制御プログラムにより次の動作が実施される。以下では、攪拌動作が終了し、切換弁２１は第一位置にあり、計量孔３１、第１エリア３７および貯留容器Ａ１１に液体材料が充填されている状態（但し、貯留容器Ｂ１２に少量の液体材料が残っていてもよい）から、吐出動作に移行する場合の例を説明する。
　１）まず、開閉弁３９を閉位置とする。これにより、液送管Ｂ１４と計量孔３１との連通が遮断される。
　２）切換弁駆動装置２３を駆動して、ノズル５と計量孔３１とを貫通孔２１２により連通する第二位置に切り換える。
　３）プランジャ駆動装置４３を駆動してプランジャ４を所望量だけ下降させることにより、ノズル５から液体材料を吐出する。ここで、プランジャ４を一回の進出動作により最下降位置まで移動して吐出してもよいし、進出動作および停止動作を複数回繰り返すことにより最下降位置まで移動させてもよい。開閉弁３９は閉位置にあるので、プランジャ４が下降動作しても液送管Ｂ１４に液体材料が逆流することはない。
　４）計量孔３１に液体材料を充填するには、まず、切換弁駆動装置２３を駆動して、切換弁２１を液送管Ａ１３（貯留容器Ａ１１）と計量孔３１とが連通する第一位置に切り換える。
　５）プランジャ駆動装置４３を駆動してプランジャ４を上昇させ、プランジャ４の先端を分岐部３５の第１エリア３７に位置させる（好ましくはプランジャ４の先端が、第２エリア３８の上方に位置するようにする。）。これにより、貯留容器Ａ１１内の液体材料が計量孔３１に充填される。
　６）上記２）～５）を繰り返すことにより、連続吐出が可能となる。この間、開閉弁３９は、閉位置のままとする。
（３）作用効果
　以上に説明した実施形態例２の吐出装置１によっても、実施形態例１と同様の作用効果が奏される。
《実施形態例３》
　実施形態例３に係る吐出装置１は、貯留容器Ｂ１２を支持する継手部材１４１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。
（１）構成
　図４（ａ）は実施形態例３に係る吐出装置１の左側面図であり、（ｂ）は正面図であり、（ｃ）は右側面図である。図４（ａ）中、透過部分に点線を施している。
　本実施形態例では、貯留容器Ａ１１が正面側に配置され、貯留容器Ｂ１２が右側面側に配置されている。貯留容器Ａ１１は、ベース体７に固設されたホルダー６により胴部を支持されているホルダー６は側面視Ｌ字形の管支持部材６１を備えており、管支持部材６１により液送管Ａ１３を支持している。液送管Ａ１３は、実施形態例１と同様、細管により構成されている。
　本実施形態例の液送管Ｂ１４は、液体が充填された貯留容器Ｂ１２を支持するのに十分な強度を持った太管により構成されている。液送管Ｂ１４は、分岐部３５から水平方向に延出され、継手部材１４１に連結されている。継手部材１４１の上部には接続部１４２が設けられており、接続部１４２に貯留容器Ｂ１２が着脱自在に装着される。貯留容器Ａおよび貯留容器Ｂ１２は、異なる高さに配置されているが、攪拌性への影響は無い。
　貯留容器Ａ１１の上端に設けられたつばには接続具Ａ１５が着脱自在に装着されており、空圧供給管Ａ１７を介して加圧エア供給源Ａ７１から加圧エアの供給を受ける。貯留容器Ｂ１２の上端に設けられたつばには接続具Ｂ１６が着脱自在に装着されており、空圧供給管Ｂ１８を介して加圧エア供給源Ｂ７２から加圧エアの供給を受ける。各駆動装置（２３、４３）および加圧エア供給源（７１、７２）の動作が、吐出制御装置１００により制御される点は実施形態例１と同様である。
　その他の構成は、実施形態例１と同様である。
　本実施例とは異なり、貯留容器Ｂ１２を左側面側に配置してもよい。
　本実施例とは異なり、加圧エア供給源Ａ７１および加圧エア供給源Ｂ７２を、一つの加圧エア供給源と切換弁の組み合わせにより実現してもよい。すなわち、加圧エア供給源と空圧供給管Ａ１７とを連通する第一位置と加圧エア供給源と空圧供給管Ｂ１８とを連通する第二位置とを有する切換弁を用いて、一つの加圧エア供給源から二つの貯留容器（１１、１２）に加圧エアを供給してもよい。
（２）動作
　攪拌動作および吐出動作は、実施形態例１と同様である。
（３）作用効果
　以上に説明した実施形態例３の吐出装置１によっても、実施形態例１と同様の作用効果が奏される。
《実施形態例４》
　実施形態例４に係る吐出装置１は、液体センサ（８１、８２）を備える点で、実施形態例３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。
（１）構成
　図５（ａ）は実施形態例４に係る吐出装置１の左側面図であり、（ｂ）は正面図であり、（ｃ）は右側面図である。
　液体センサ（８１、８２）は、それぞれ貯留容器（１１、１２）の下部に配置されており、例えば、光学センサや超音波センサにより構成される。液体センサ（８１、８２）は、制御配線（図示せず）により吐出制御装置１００と接続されており、検出信号を吐出制御装置１００に送信する。より詳細には、検出位置に液体材料が存在するかを検出し、液体材料が存在する場合には液有信号を吐出制御装置１００に送信し、液体材料が存在しない場合には液無信号を吐出制御装置１００に送信する。
　吐出制御装置１００は、検出位置における液有信号が液無信号に変化した場合には、貯留容器（１１、１２）の水頭位置（液面）が低下したと判定し、加圧エア供給源（７１、７２）の動作を制御する。ここで、液体センサ（８１、８２）による検出動作を加圧エア供給源（７１、７２）の加圧動作と連動させ、加圧動作と関係のある液体センサ（８１、８２）にのみ検出動作を行わせるようにしてもよい。
　切換弁駆動装置２３は、ベース体７を挟んでバルブブロック２２の背面に設けられている。実施形態例４でも、切換弁駆動装置２３およびプランジャ駆動装置４３を鉛直方向に配置することにより、吐出装置１を幅細に構成することを可能としている。
　吐出制御プログラムは、後述の動作を行うようプログラムされている。
　その他の構成は、実施形態例３と同様である。
　本実施形態例では、一つの貯留容器に一つの液体センサを配置する構成を開示したが、一つの貯留容器の上方と下方に二つの液体センサを配置し、水頭位置が二つの液体センサの間で上下する条件で攪拌動作を行うようにしてもよい。また、液体センサは、貯留容器（１１、１２）に設置する必然性はなく、液送管（１３、１４）に設置するのでもよい。
（２）動作
（２－１）攪拌動作
　上記構成の吐出装置１において、液体材料の攪拌を行うときは、吐出制御プログラムにより次の動作が実施される。液体材料は、貯留容器Ａ１１にのみ貯留されているものとする。
　１）まず、切換弁駆動装置２３を駆動して、切換弁２１を液送管Ａ１３（貯留容器Ａ１１）と計量孔３１とが連通する第一位置に切り換える。
　２）プランジャ駆動装置４３を駆動してプランジャ４を最上昇位置まで上昇させ、プランジャ４の先端を第２エリア３８上端と第１シール３３下端の間に位置させる。
　３）液体センサＡ８１は、検出位置に液体材料が存在するかを検出し、吐出制御装置１００に検出信号を送信する。
　４）貯留容器Ａ１１に空圧供給管Ａ１７を介して加圧エア供給源Ａ７１から加圧エアを一定圧力で供給する。これにより液体材料が、液送管Ａ１３、切換弁２１の連通溝２１１、計量孔３１、第１エリア３７、第２エリア３８、液送管Ｂ１４の順に流れ、貯留容器Ｂ１２に液体材料が供給される。
　５）液体センサＡ８１から吐出制御装置１００に液無信号が送信されると、加圧エア供給源Ａ７１からの加圧エアの供給を停止する。
　６）液体センサＢ８２は、検出位置に液体材料が存在するかを検出し、吐出制御装置１００に検出信号を送信する。
　７）貯留容器Ｂ１２に空圧供給管Ｂ１８を介して加圧エア供給源Ｂ７２から加圧エアを一定圧力で供給する。これにより液体材料が、液送管Ｂ１４、第２エリア３８、第１エリア３７、計量孔３１、切換弁２１の連通溝２１１、液送管Ａ１３の順に流れ、貯留容器Ａ１１に液体材料が戻される。
　８）液体センサＢ８２から吐出制御装置１００に液無信号が送信されると、加圧エア供給源Ｂ７２からの加圧エアの供給を停止する。
　９）上記３）～８）を繰り返す。上記５）において、液体センサＡ８１による検出動作を停止し、上記８）において、液体センサＡ８１による検出動作を開始してもよい。同様に、上記８）において、液体センサＢ８２による検出動作を停止し、上記５）において、液体センサＢ８２による検出動作を開始してもよい。
（２－２）吐出動作
　吐出動作は、実施形態例１および２と同様であるので、説明を割愛する。吐出動作の際に、液体センサ（８１、８２）により液体材料の残量を検出させてもよい。
（３）作用効果
　以上に説明した実施形態例４の吐出装置１によれば、攪拌動作時において、一方の貯留容器から他方の貯留容器に液体材料を移送する際の加圧時間を予め設定しなくとも、液体センサ（８１、８２）により液体材料の残量を検出し、過不足ない量の液体材料を移送して十分な攪拌を行うことが可能となる。
１：吐出装置、２：切換バルブユニット、３：計量部、４：プランジャ、５：ノズル、６：ホルダー、７：ベース体、１１：貯留容器Ａ（第１の貯留容器）、１２：貯留容器Ｂ（第２の貯留容器）、１３：液送管Ａ、１４：液送管Ｂ、１５：接続具Ａ、１６：接続具Ｂ、１７：空圧供給管Ａ（第１の空圧供給管）、１８：空圧供給管Ｂ（第２の空圧供給管）、２１：切換弁、２２：バルブブロック、２３：切換弁駆動装置、３１：計量孔、３３：第１シール、３４：第２シール、３５：分岐部、３７：第１エリア、３８：第２エリア（分岐流路）、３９：開閉弁、４１：スライダー、４２：スライドレール、４３：プランジャ駆動装置、５１：ノズル連結部材、６１：管支持部材、７１：加圧エア供給源Ａ、７２：加圧エア供給源Ｂ、８１：液体センサＡ（第１の液体センサ）、８２：液体センサＢ（第２の液体センサ）、１００：吐出制御装置

Claims (16)

  1. 　固体粒子を含有する液体材料を貯留する第１の貯留容器と、
    　前記第１の貯留容器に加圧エアを供給する第１の空圧供給管と、
    　前記液体材料が充填される計量孔を有する計量部と、
    　前記計量孔内を進退移動するプランジャと、
    　前記液体材料を吐出する吐出口を有するノズルと、
    　前記第１の貯留容器と前記計量孔とを連通する第一位置および前記計量孔と前記ノズルとを連通する第二位置を有する切換弁と、
    　前記計量部と前記切換弁とを連通する第１の液送管と、
    　前記プランジャを進退移動させるプランジャ駆動装置と、
    　前記切換弁の第一位置および第二位置を切り換える切換弁駆動装置と、を備える液体材料の吐出装置において、
    　さらに、前記液体材料を貯留する第２の貯留容器と、
    　前記第２の貯留容器に加圧エアを供給する第２の空圧供給管と、
    　前記計量孔の上部に設けられ、分岐流路を有する分岐部と、
    　前記分岐流路と前記第２の貯留容器とを連通する第２の液送管と、
    　前記第２の貯留容器と前記計量孔とを連通または遮断する開閉機構と、を備え、
    　前記切換弁を第一位置とし、前記開閉機構を開位置とした状態で、前記第１の空圧供給管から加圧エアを供給することで前記第２の貯留容器に前記第１の貯留容器内の液体材料を移送できること、
    　前記切換弁を第一位置とし、前記開閉機構を開位置とした状態で、前記第２の空圧供給管から加圧エアを供給することで前記第１の貯留容器に前記第２の貯留容器内の液体材料を移送できることを特徴とする固体粒子を含有する液体材料の吐出装置。
  2. 　前記第１の貯留容器と前記第２の貯留容器の容積比が、１：０．５～１または０．５～１：１であることを特徴とする請求項１に記載の固体粒子を含有する液体材料の吐出装置。
  3. 　さらに、プロセッサおよび吐出制御プログラムが記憶された記憶装置を備える吐出制御装置を備え、前記吐出制御プログラムが、前記切換弁を第一位置とし、前記開閉機構を開位置とした状態で、前記第１の空圧供給管から加圧エアを供給することで前記第２の貯留容器に前記第１の貯留容器内の液体材料を移送する第１の移送ステップと、
    前記切換弁を第一位置とし、前記開閉機構を開位置とした状態で、前記第２の空圧供給管から加圧エアを供給することで前記第１の貯留容器に前記第２の貯留容器内の液体材料を移送する第２の移送ステップと、
    　前記第１の移送ステップと前記第２の移送ステップとを交互に実行する連続移送ステップを備えることを特徴とする請求項１または２に記載の固体粒子を含有する液体材料の吐出装置。
  4. 　前記第１および第２の移送ステップにおいて、前記プランジャの先端が前記分岐流路よりも上方に位置した状態とすることを特徴とする請求項３に記載の固体粒子を含有する液体材料の吐出装置。
  5. 　前記吐出制御プログラムが、前記連続移送ステップの実行を前記第２の移送ステップ完了後に終了し、前記開閉機構を閉位置とし、前記切換弁を第二位置とする吐出準備ステップと、
    　前記プランジャを所望量下降させて前記計量孔内の液体材料を吐出する吐出ステップと、を備えることを特徴とする請求項３または４に記載の固体粒子を含有する液体材料の吐出装置。
  6. 　前記吐出ステップにおいて、前記プランジャの下降および停止を複数回繰り返すことにより複数回にわたり前記計量孔内の液体材料を吐出することを特徴とする請求項５に記載の固体粒子を含有する液体材料の吐出装置。
  7. 　前記第１の空圧供給管から一定圧力の加圧エアを継続して供給すること、
    　前記第２の空圧供給管から一定圧力の加圧エアを継続して供給す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固体粒子を含有する液体材料の吐出装置。
  8. 　前記第１の空圧供給管から、予め定められた時間の間、加圧エアを供給すること、
    　前記第２の空圧供給管から、予め定められた時間の間、加圧エアを供給することを特徴とする請求項７に記載の固体粒子を含有する液体材料の吐出装置。
  9. 　さらに、前記第１の貯留容器または前記第１の液送管に配設された第１の液体センサと、
    　前記第２の貯留容器または前記第２の液送管に配設された第２の液体センサと、を備え、
    　前記第１の空圧供給管から、前記第１の液体センサが液体の不存在を検知するまでの間、加圧エアを供給すること、
    　前記第２の空圧供給管から、前記第２の液体センサが液体の不存在を検知するまでの間、加圧エアを供給することを特徴とする請求項７に記載の固体粒子を含有する液体材料の吐出装置。
  10. 　さらに、前記分岐部の下部に設けられ、前記プランジャが摺接する開口を有するシールを備え、
    　前記開閉機構の開位置が、前記プランジャの先端を前記シールよりも上方に位置させることにより実現され、
    　前記開閉機構の閉位置が、前記プランジャの先端を前記シールよりも下方に位置させることにより実現され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固体粒子を含有する液体材料の吐出装置。
  11. 　前記開閉機構が、開閉弁により構成され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固体粒子を含有する液体材料の吐出装置。
  12. 　請求項１ないし１１のいずれかに記載の固体粒子を含有する液体材料の吐出装置と、
    　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。
  13. 　請求項１ないし１１のいずれかに記載の固体粒子を含有する液体材料の吐出装置を用いた吐出方法であって、
    　前記切換弁を第一位置とし、前記開閉機構を開位置とした状態で、前記第１の空圧供給管から加圧エアを供給することで前記第２の貯留容器に前記第１の貯留容器内の液体材料を移送する第１の移送工程と、
    　前記切換弁を第一位置とし、前記開閉機構を開位置とした状態で、前記第２の空圧供給管から加圧エアを供給することで前記第１の貯留容器に前記第２の貯留容器内の液体材料を移送する第２の移送工程と、
    　前記開閉機構を閉位置とし、前記切換弁を第二位置とする吐出準備工程と、
    　前記プランジャを所望量下降させて前記計量孔内の液体材料を吐出する吐出工程と、を有する固体粒子を含有する液体材料の吐出方法。
  14. 　前記固体粒子が、前記液体材料よりも比重の大きい固体粒子を含むことを特徴とする請求項１３に記載の固体粒子を含有する液体材料の吐出方法。
  15. 　前記固体粒子が、ＬＥＤ用蛍光体であることを特徴とする請求項１４に記載の固体粒子を含有する液体材料の吐出方法。
  16. 　前記第１の移送工程において、前記第１の貯留容器内の液体材料の６割以上を前記第２の貯留容器に移送すること、
    　前記第２の移送工程において、前記第２の貯留容器内の液体材料の６割以上を前記第１の貯留容器に移送することを特徴とする請求項１３ないし１５のいずれかに記載の固体粒子を含有する液体材料の吐出方法。
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