JP2000317352A - 液体定量装置用のノズル - Google Patents

液体定量装置用のノズル

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JP2000317352A
JP2000317352A JP12709599A JP12709599A JP2000317352A JP 2000317352 A JP2000317352 A JP 2000317352A JP 12709599 A JP12709599 A JP 12709599A JP 12709599 A JP12709599 A JP 12709599A JP 2000317352 A JP2000317352 A JP 2000317352A
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liquid
valve
discharge
valve element
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Kazumasa Ikushima
和正 生島
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Musashi Engineering Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 吐出の停止時の液切れ性を高め、また、液体
の洩出を完全に防止するバルブ機構を備える液体定量吐
出装置用のノズルを提供すること。 【解決手段】 液体収容部に導入された加圧液体の吐出
および吐出停止を行う液体定量吐出装置用のノズルであ
って、液体収容部に通じるノズル本体内にバルブ機構を
備えたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、粘性流体、粘稠
物質等をも含む、あらゆる液体の定量吐出装置に用いら
れるのに好適なノズルに関するものである。
【0002】
【従来の技術】液体定量吐出装置は、たとえば半導体製
造工程において、ペースト等の電子材料を基板上に規則
的にまたは不規則にポイント塗布、線状塗布等するに当
って使用されている。このような液体定量吐出装置にお
いて、液体貯留容器からピストンのような加圧手段によ
って押し出される液体は、吐出バルブの開閉量および開
閉時間等によってその吐出量が制御されるようになって
いる。このような吐出バルブには各種タイプのものがあ
り、吐出されるべき液体の種類や単位時間当たりに吐出
されるべき液体の量等によって適切な吐出バルブが使い
分けされている。特に、ニードルバルブと呼ばれる吐出
バルブは、液室内に移動可能に設けられた鋭角な先端を
有するニードル弁体と、ニードル弁体の先端部を受ける
ように設けられ、吐出口に通じる小さな開口を中央部に
形成した弁座とを含み、ニードル弁体の先端が弁座中央
部の開口を塞ぐことによって液体吐出を停止させ、開口
から離れることによって液体吐出を行うように構成され
ているため、ニードル弁体の微小なストローク調整に対
する弁座開口の有効断面積の変化が少ないという特性を
有しており、その特性のゆえに、液体の微量吐出に好適
であるとされている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかるに、このような
ニードルバルブを用いて液体定量吐出を行う際には、種
々の吐出作業に適合するようなノズル(極細管)を吐出
口に装着した後、塗布、充填といった作業を行っている
のが現状である。このようなノズルを装着して液体定量
吐出を行う場合、とくに、中高粘度の液体吐出を行う場
合には、バルブ開閉を行って液体吐出を制御した時に、
バルブが閉鎖されているにもかかわらず、極細管の先端
から液体の吐出が継続する現象(後ダレと呼ばれる)が
顕著に見受けられる。このような現象は、液体中に気泡
が混入しているか否かに関係なく発生することが確認さ
れており、主な原因としては、弁座から、吐出末端口で
あるノズルまでの管内抵抗が、吐出に必要な液体加圧力
の残圧現象を導いて、残圧排除までの間、液体が吐出さ
れるものと考えられている。このような現象を、塗布作
業の観点から見た場合には、吐出直後の液切れの悪さと
なって現れる。とくに、高粘度液体材料を吐出させる場
合に、ある塗布ポイントから他の塗布ポイントへと極細
管を移動させる際に、糸引きと呼ばれる現象が起こり、
塗布ワークが汚れて不良品となる等の問題があった。
【0004】本発明の主たる目的は、上記ノズルを装着
して液体定量吐出を行う従来装置が抱える問題点を解消
することにあり、とくに、液体の液切れ性や洩出に伴う
問題を一挙に解決して、液体の微小吐出および停止を高
精度で行うことができる液体定量吐出装置用のノズルを
提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記目的を
達成するために鋭意研究した結果、ニードルバルブの優
れた特性を最大限に生かすためには、ノズルそれ自身に
ニードルバルブとしての機能を付与させれば、従来の液
体定量吐出装置のように、吐出端口にノズル(極細管)
を装着する必要がなくなり、液体の液切れ性や洩出等に
伴う問題を解決するとの知見を得、以下の内容を要旨構
成とする本発明に想到した。すなわち、本発明は、液体
収容部に導入された加圧液体の吐出および吐出停止を行
う液体定量吐出装置用のノズルであって、上記液体収容
部に通じるノズル本体内にバルブ機構を備えたことを特
徴とするノズルである。このような構成によれば、従来
のような液ダレや糸引きといった問題を完全になくする
ことができ、すぐれた液切れ性をもたらすとともに、そ
の後の液体の不測の洩出を完全に防止することができ
る。
【0006】上記ノズルにおいて、その本体は、液体の
吐出孔を有し、その吐出孔近傍にバルブ機構を設けるこ
とが好ましい。また、上記バルブ機構は、ノズル本体内
に移動可能に設けた弁体と、上記吐出孔近傍の内壁面に
形成された弁座とから形成されることが好ましい。さら
に、上記弁体はその先端がニードル状に形成され、その
先端部周面は、上記ノズル内壁面に対して、ほぼ円形の
接触線上で密着するように形成されていることが好まし
い。このような構成によれば、バルブの開閉位置と、液
体の吐出端口の位置とを、実質的に同じ位置に形成する
ことができるとともに、吐出端口を直接的にかつ物理的
に開閉することができるので、液体を所望の形状に、高
速かつ高精度で定量吐出することができる。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、本発明のノズルの実施形態
について、添付図面を参照にして説明する。この実施形
態は、バルブ開閉を行うニードル状の弁体をエアシリン
ダによって作動させる例である。図1は本発明にかかる
ノズルの要部を概略的に示す断面図、図2はこのノズル
を用いたバルブ装置を説明するための説明図である。図
1において、符号10は、ノズル本体を示し、その下端
部には液体の吐出孔12が設けられている。このノズル
10の内部には、上下方向に移動可能なニードル状の弁
体14が配設されるとともに、上記吐出孔12近傍の内
壁面には、弁体の先端を受ける弁座16が設けられ、弁
体14と弁座16とでバルブ機構を形成している。すな
わち、ノズル10の吐出孔12近傍の内壁面の一部に弁
座16としての機能を付与し、そこに弁体14の先端部
の周面が線接触または面接触することによって、バルブ
閉となるので、液体の吐出が停止され、一方、そのよう
な接触が解除されることによって、バルブ開の状態にな
り、液体の吐出が開始されるように構成されている。
【0008】本発明にかかるノズルにおいては、ニード
ル状の弁体14と弁座16との接触位置、すなわち、バ
ルブの開閉位置が、液体の吐出孔12の近傍に形成さ
れ、実質的には、バルブの開閉位置と吐出孔位置とがほ
ぼ同じになるように形成することができる。以下、詳細
に説明する。
【0009】上記弁体14は、その上部においては外径
dがほぼ等しい細長い円柱形をなすが、その先端部に近
づくにつれて、外径dが単調に減少するようなニードル
状をなす。また、ノズル10の内壁面は、その中央部付
近までは管状に形成されているが、そこから管径が単調
に減少するすり鉢形に形成され、吐出孔近傍の内壁面は
弁座16として機能するように形成されている。さらに
具体的には、このような弁体14およびノズル10の内
壁面が弁機能を有するためには、吐出孔12近傍のノズ
ル10の軸方向に平行な断面において、弁体14の先端
部とノズル10の内壁面とが、それぞれ軸方向に対して
なす角度が異なって形成される必要があり、この実施形
態では、弁体14の先端部が軸方向に対してなす角度
が、ノズル10の内壁面が軸方向に対してなす角度θよ
りも小さく形成され、バルブ閉の状態においては、弁体
14の外周面とノズル内壁面とが、ノズル軸方向と垂直
な平面内で、ほぼ円形の接触線または接触面上で密着す
るようになっている。また、このような弁体14の外周
面およびノズル10の内壁面の軸方向に対する角度を変
化させることによって、吐出孔12からバルブ開閉位置
としての接触面までの距離を調節することが可能であ
り、実質的には、同じ位置に形成することができる。な
お、ノズルを構成するノズル本体10およびニードル状
の弁体14の材料は、弁機能を果たすような材料であれ
ば良いが、シール性、加工精度、耐久性等の観点から適
切なものが選ばれることが望ましく、たとえば、樹脂や
黄銅のような軟質材料でノズル10または弁体14のい
ずれか一方を形成し、硬質の金属材料で他方を形成する
ことによって、シール性を高めることができる。
【0010】ここで、上記のように構成されたバルブ機
能を備えるノズル10を、液体定量吐出装置に取り付け
た一例について説明する。図2に示すように、本発明に
よるノズル10は、液体定量吐出装置のバルブ装置20
の一部として取り付けられる。このバルブ装置20に
は、液体貯留容器(図示せず)から流路を介して導入さ
れる液体の入口孔22と、ノズル10に通じる出口孔2
4とが設けられ、入口孔22からノズル先端の吐出孔1
2までの空間が液体収容部26を構成する。
【0011】本発明のノズルを構成する弁体14は、そ
の先端部がノズル10の吐出孔12の付近に位置され、
その後端部を後述するようなシリンダ28のピストン3
0に連結され、それによって、上下方向に進退変位でき
るようになっている。上記シリンダ自体は公知のもので
あり、たとえば、複動型のものを採用することができ
る。この場合、各ポートは電磁切換弁32を介してエア
ー源34に接続されている。すなわち、制御手段(図示
せず)から電磁切換弁32に送られた制御切換信号sに
よって、エアー源34から供給される加圧空気がいずれ
かのポートに供給され、それによってニードル状の弁体
14の移動が制御されるように構成される。
【0012】このように構成してなるバルブ装置では、
液体の定量吐出に当たり、図示しない制御手段から電磁
切換弁32に信号sを出力して、ニードル状の弁体14
を上方に移動させるように、下側のポートに加圧空気が
供給されるように切換が行なわれる。それによって、弁
体14が弁座16から脱座して吐出孔12が開放される
と同時に、所要の圧力に加圧された液体が吐出孔12か
ら、それの開口面積との関連で特定される一定時間吐出
され、液体の定量吐出をタイムラグなしに高い精度で行
うことができる。この一方で、定量吐出の終了に当たっ
ては、図示しない制御手段から電磁切換弁32への吐出
終了信号sに基づいて、ニードル状の弁体14を下方に
移動させるように、上側のポートに加圧空気が供給され
るように切換が行なわれる。それによって、ニードル弁
体14がすみやかに下降して弁座16に当接し、吐出孔
12はこのニードル弁体14によって機械的に確実に閉
止される。従って、吐出孔12からの液体の吐出は、ニ
ードル弁体14と弁座16との当接をもって完全に停止
されることになり、ノズルの閉止中の液洩れのおそれは
十分に除去されることになる。
【0013】このように、本発明のノズルを構成するノ
ズル本体およびニードル状の弁体は、非常に小さな寸法
と体積とを備えており、液体圧力の大小にかかわらず、
常に円滑に、かつ迅速に後退(上昇)および進出(下
降)して吐出孔12の開閉を行うので、バルブ開閉の確
実性と併せて、すぐれた応答性を実現する。また、図示
のノズルにおいて、吐出孔12の閉止時の液切れ性をよ
り高めるためには、吐出孔12の、ニードル弁体14の
着座位置より下方側への突出長さを極力短くして、吐出
孔12の閉止後においてなお、その吐出孔内に残留する
ことが予想されるわずかの液体を実質的に零とすること
が好ましい。
【0014】このようなバルブ機構を備えた液体定量吐
出装置は、液体の塗布対象物としてのワークが、液体の
吐出タイミング等との関連の下で適宜に変位する場合に
は、吐出バルブとして機能するノズルの位置を固定して
使用に供することができる。しかるに、ワークが特定位
置に位置決め固定されるものであるときは、ノズルを所
要の位置および方向へ移動させることが必要となる。か
かる場合には、ノズルを直角座標型の三次元マニピュレ
ータに取付け、このマニピュレータを、前記制御手段か
らの信号に基いて位置信号を出力するコントローラによ
って作動させることで、ノズルの吐出孔を三次元座標系
の所要の位置にもたらすものである。このような装置
は、たとえばコンベアにてタクト搬送されるワークに用
いて、すぐれた塗布効率をもたらすことができる。
【0015】このような本発明のバルブ機能を有するノ
ズルにおいて、ニードル状の弁体を作動させる手段とし
て、この実施態様では、エアシリンダーを用いたが、こ
れに限定されるべきものではなく、油圧駆動手段や、電
気的駆動手段、磁気的駆動手段等の種々の駆動手段を用
いることができ、しかもあらゆるタイプの液体定量吐出
装置に適用することができる。
【0016】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のノズルに
よれば、液体の吐出および吐出停止を行うバルブ機構を
ノズル本体内に設けたのでバルブ開閉位置と、液体の吐
出孔の位置とを、実質的に同じ位置に形成することがで
き、しかも、吐出孔を直接的にかつ物理的に開閉するこ
とができるので、すぐれた液切れ性をもって素早く吐出
を停止することができるとともに、その後の液体の不測
の洩出を完全に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のノズルの実施形態を示す概略図であ
る。
【図2】本発明のノズルを加圧エアーで作動させた例を
示す図である。
【符号の簡単な説明】
10 ノズル 12 吐出口 14 ニードル状弁体 16 弁座 20 バルブ装置 22 入口孔 24 出口孔 26 液体収容部 28 シリンダ 30 ピストン 32 電磁切換弁 34 エアー源

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 液体収容部に導入された加圧液体の吐出
    および吐出停止を行う液体定量吐出装置用のノズルであ
    って、 上記液体収容部に通じるノズル本体内にバルブ機構を備
    えたことを特徴とするノズル。
  2. 【請求項2】 上記ノズル本体は、液体の吐出孔を有
    し、上記バルブ機構は、その吐出孔近傍に設けられてい
    ることを特徴とする請求項1に記載のノズル。
  3. 【請求項3】 上記バルブ機構は、ノズル本体内に移動
    可能に設けた弁体と、上記吐出孔近傍の内壁面に形成さ
    れた弁座とからなることを特徴とする請求項1に記載の
    ノズル。
  4. 【請求項4】 上記弁体はその先端がニードル状に形成
    され、その先端部周面は、上記ノズル内壁面に対して、
    ほぼ円形の接触線上で密着するように形成されているこ
    とを特徴とする請求項3に記載のノズル。
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