JP2009247928A - 粘性流体吐出装置及び粘性流体吐出方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】粘性流体吐出装置において、より安定して粘性流体を吐出させる。
【解決手段】粘性流体吐出装置10は、筒状に形成され、筒内に粘性流体14が収容される粘性流体収容室26を有する筒状本体12と、粘性流体収容室に先端が挿入され、粘性流体を押し出すプランジャ16と、プランジャを粘性流体の吐出方向と反対方向に付勢する付勢力に抗して作動させる圧電駆動体18と、筒状本体にプランジャの先端と対向して設けられ、粘性流体を吐出する吐出口42を有するノズル20とを備え、プランジャの先端が挿入される中空を有し、粘性流体収容室とノズルとの間にプランジャの軸周りに回転可能に配置され、粘性流体収容室ら、吐出口と連通して形成され、プランジャで粘性流体が加圧される粘性流体圧力室46まで内周面に螺旋溝が形成された中空回転体44と、中空回転体を回転させる回転モータ60等とを有する。
【選択図】図1
【解決手段】粘性流体吐出装置10は、筒状に形成され、筒内に粘性流体14が収容される粘性流体収容室26を有する筒状本体12と、粘性流体収容室に先端が挿入され、粘性流体を押し出すプランジャ16と、プランジャを粘性流体の吐出方向と反対方向に付勢する付勢力に抗して作動させる圧電駆動体18と、筒状本体にプランジャの先端と対向して設けられ、粘性流体を吐出する吐出口42を有するノズル20とを備え、プランジャの先端が挿入される中空を有し、粘性流体収容室とノズルとの間にプランジャの軸周りに回転可能に配置され、粘性流体収容室ら、吐出口と連通して形成され、プランジャで粘性流体が加圧される粘性流体圧力室46まで内周面に螺旋溝が形成された中空回転体44と、中空回転体を回転させる回転モータ60等とを有する。
【選択図】図1
Description
本発明は、粘性流体を吐出する粘性流体吐出装置及び粘性流体吐出方法に関する。
一般に、微少量の液体(液滴)を点状にコントロールしながら飛ばすことで対称面に文字や画像を表現するインクジェット方式の印字装置や画像形成装置等が広く利用されている。これらの印字装置や画像形成装置等におけるインクジェット方式の実現メカニズムは、現在では一般的な技術として普及している。
また、このような印字装置や画像形成装置等におけるインクジェット方式の普及にともない、そのような分野に用いる一般的なインクの粘度に比べてより高い粘度を有する高粘度流体についても、インクジェット方式を用いて対象領域に正確に描画することが研究されつつある。
特許文献1には、円筒形状のケーシングと、ケーシングの一端側に形成されてケーシング内に連通する第1ポートと、ケーシングの他端側に形成されてケーシング内に連通する第2ポートと、スクリューがその周面に形成されると共にケーシングに回転可能に内嵌されるスクリュー軸部材とを備えるマイクロスクリューポンプが示されている。
特許文献2には、電子回路基板等の上に、半田ペーストや接着剤等の粘性媒質の小滴を噴射するための装置であって、小容量の粘性媒質を噴射する前にこの小容量の粘性媒質を入れるための放出室と、放出室と連通している放出ノズルと、放出室から放出ノズルを通して粘性媒質を噴射するための噴射手段と、粘性媒質を放出室に供給するための供給手段とを含み、粘性媒質は管状通路の中に配置された回転可能フィードスクリューを使用して供給容器から放出室へ管状通路を通じて供給されることが示されている。
特開2006−138257号公報
特表2002−517736号公報
ところで、従来の粘性流体吐出装置では、一般的に、粘性流体吐出ヘッド外側に置かれた粘性流体タンクから、粘性流体吐出ヘッド内側のノズル近傍に設けられた圧力室まで圧縮ポンプ等で粘性流体を搬送し、圧力室に粘性流体が充填された後にプランジャで加圧してノズルから粘性流体を吐出している。例えば、一定の時間間隔で粘性流体を吐出する場合において、粘性流体タンクから1回の吐出に必要な吐出量を圧縮ポンプで圧力室まで圧送し、圧力室に粘性流体が充填された後、プランジャで加圧してノズルから吐出させている。そして、再度、空になった圧力室に、1回の吐出に必要な吐出量だけ粘性流体タンクから圧縮ポンプで圧送される。
ここで、粘性流体は粘性流体タンクから圧力室まで圧縮ポンプで圧送されるので、粘性流体の搬送途中で圧力減衰等により供給の遅れが生じる可能性がある。それにより、規定された吐出量が圧力室に充填される前に、粘性流体がプランジャで加圧されてノズルから吐出する場合がある。
そこで本発明の目的は、粘性流体をより安定して吐出することができる粘性流体吐出装置及び粘性流体吐出方法を提供することである。
本発明に係る粘性流体吐出装置は、粘性流体を吐出する粘性流体吐出装置であって、筒状に形成され、筒内に前記粘性流体が収容される第1室を有する筒状本体と、前記第1室に先端が挿入され、前記粘性流体を押し出すプランジャと、前記プランジャを前記粘性流体の吐出方向と反対方向に付勢する付勢力に抗して作動させる駆動体と、前記筒状本体に前記プランジャの先端と対向して設けられ、前記粘性流体を吐出する吐出口を有するノズルと、を備え、前記プランジャの先端が挿入される中空を有し、前記第1室と前記ノズルとの間に前記プランジャの軸周りに回転可能に配置され、前記第1室から、前記吐出口と連通して形成され、前記プランジャで前記粘性流体が加圧される第2室まで内周面に螺旋溝が形成された中空回転体と、前記中空回転体を回転させる回転駆動手段と、を有することを特徴とする。
本発明に係る粘性流体吐出装置において、前記螺旋溝は、雌ねじ状に形成されることを特徴とする。
本発明に係る粘性流体吐出装置において、前記粘性流体を貯蔵する粘性流体貯蔵容器と、前記粘性流体貯蔵容器と前記第1室とに接続され、前記粘性流体を搬送する粘性流体搬送路と、前記粘性流体貯蔵容器に貯蔵された粘性流体を、前記粘性流体搬送路で圧送する圧送手段と、を備えることを特徴とする。
本発明に係る粘性流体吐出装置において、前記駆動体と、前記回転駆動手段と、を制御する制御部を備え、前記制御部は、前記回転駆動手段を制御して、前記中空回転体を、前記第1室から前記第2室まで前記螺旋溝で前記粘性流体を搬送する回転方向に回転させて前記粘性流体を前記第2室に搬送し、前記駆動体を制御して、前記プランジャを前記粘性流体の吐出方向と反対方向に付勢する付勢力に抗して作動させて、前記第2室に充填された前記粘性流体を加圧して前記吐出口から吐出させることを特徴とする。
本発明に係る粘性流体吐出装置において、前記回転駆動手段は、回転モータと、前記回転モータからの回転駆動力を受けて回転する第1歯車と、前記第1歯車と噛合される第2歯車と、を有し、前記中空回転体は、外周面に、前記第2歯車と噛合される環状の歯部を有することを特徴とする。
本発明に係る粘性流体吐出装置において、前記中空回転体は、前記筒状本体の内周面に設けられる軸受で支持されることを特徴とする。
本発明に係る粘性流体吐出装置において、前記駆動体は、前記プランジャの後端に設けられ、複数の圧電素子を積層して形成した圧電駆動体であることを特徴とする。
本発明に係る粘性流体吐出装置において、前記圧電駆動体の後端に設けられ、前記第2室の容積を調整する容積調整手段を備えることを特徴とする。
本発明に係る粘性流体吐出装置は、前記プランジャの先端における外周面に、前記中空回転体の内周面に当接する弾性体を設けることが好ましい。
本発明に係る粘性流体吐出装置において、前記ノズルから吐出されるときの粘性流体の粘度は、0.1Pasから10Pasであることを特徴とする。
本発明に係る粘性流体吐出方法は、筒状に形成され、筒内に粘性流体が収容される第1室を有する筒状本体と、前記第1室に先端が挿入され、前記粘性流体を押し出すプランジャと、前記プランジャを前記粘性流体の吐出方向と反対方向に付勢する付勢力に抗して作動させる駆動体と、前記筒状本体に前記プランジャと対向して設けられ、前記粘性流体を吐出する吐出口を有するノズルと、を備えた粘性流体吐出装置で前記粘性流体を吐出する粘性流体吐出方法であって、前記プランジャの先端が挿入される中空を有し、前記第1室と前記ノズルとの間に前記プランジャの軸周りに回転可能に配置され、前記第1室から、前記吐出口と連通して形成され、前記プランジャで前記粘性流体が加圧される第2室まで内周面に螺旋溝が形成された中空回転体を、前記中空回転体を回転させる回転駆動手段で、前記第1室から前記第2室まで前記螺旋溝で前記粘性流体を搬送する回転方向に回転させて、前記粘性流体を前記第2室に搬送する工程と、前記駆動体で前記プランジャを前記粘性流体の吐出方向と反対方向に付勢する付勢力に抗して作動させて、前記第2室に充填された粘性流体を加圧して前記吐出口から吐出させる工程と、を備えることを特徴とする。
本発明に係る粘性流体吐出方法において、前記粘性流体吐出装置は、前記粘性流体を貯蔵する粘性流体貯蔵容器と、前記粘性流体貯蔵容器と前記第1室とに接続され、前記粘性流体を搬送する粘性流体搬送路と、前記粘性流体貯蔵容器に貯蔵された粘性流体を、前記粘性流体搬送路で圧送する圧送手段と、を備え、前記粘性流体貯蔵容器に貯蔵された粘性流体を、前記圧送手段により前記粘性流体搬送路で圧送して、前記第1室へ前記粘性流体を補給する工程を含むことを特徴とする。
上記構成の粘性流体吐出装置及び粘性流体吐出方法によれば、粘性流体を供給する供給流路がより短くなるので、粘性流体をより安定して吐出することができる。
以下に図面を用いて本発明の実施の形態について詳細に説明する。図1は、粘性流体吐出装置10の概略構成を示す図である。粘性流体吐出装置10は、筒状に形成される筒状本体12と、粘性流体14を押し出すプランジャ16と、プランジャ16を作動させる圧電駆動体18と、粘性流体14を吐出するノズル20と、粘性流体14を貯蔵する粘性流体貯蔵タンク22と、粘性流体14を搬送する粘性流体配管24と、を備えている。
粘性流体14には、例えば、常温で0.1Pasから100Pasの高粘度を有する粘性流体14が使用される。また、ノズル20から吐出されるときの粘性流体14の粘度は、例えば、加熱等により0.1Pasから10Pasに調整されることが好ましい。粘性流体14には、インクジェット方式の印字装置や画像形成装置で用いられるインクペーストや、プリント配線基板等の半田付けで用いられる半田ペースト等が含まれる。勿論、粘性流体14は、上記ペースト材料に限定されることはない。
筒状本体12は、筒状に形成され、フレーム25等に固定される。筒状本体12は、例えば、円筒状で形成される。勿論、筒状本体12の形状は、円筒状に限定されることはない。筒状本体12は、耐食性を有するステンレス材料等の金属材料やフッ素樹脂等の合成樹脂で形成されることが好ましい。
粘性流体収容室26は、筒状本体12の筒内に設けられ、粘性流体14を収容する第1室としての機能を有している。粘性流体収容室26にはプランジャ16の先端が挿入されるため、粘性流体収容室26は、プランジャ16の先端の外径よりも大きくなるように設けられる。また、粘性流体収容室26の一端には、粘性流体14をシールするシール部材28が設けられる。
プランジャ16は、粘性流体収容室26にその先端が挿入され、粘性流体14を押し出す機能を有している。プランジャ16は、粘性流体14を押し出す、例えば、円柱状の押出部30と、押出部30の後端に設けられ、押出部30の外径より大きい外径で形成される円柱状の頭部32と、を有している。勿論、プランジャ16の頭部32は、円柱状に限定されることなく、角柱状等に形成されてもよい。プランジャ16は、耐食性を有するステンレス材料等の金属材料やフッ素樹脂等の合成樹脂材料等で形成されることが好ましい。
圧電駆動体18は、プランジャ16の後端である頭部32に設けられ、プランジャ16を粘性流体14の吐出方向と反対方向に付勢する付勢力に抗して作動させる駆動体としての機能を有している。圧電駆動体18は、所定電圧を印加することにより変形する機能を有している圧電素子(ピエゾ素子)を複数個積層して構成される。圧電駆動体18は、図示されない電源とリード線34等で接続される。
圧電駆動体18は、所定電圧が印加されると、粘性流体14の吐出方向に凸となるように変形し、プランジャ16の頭部32を押圧してプランジャ16を粘性流体14の吐出方向に作動させることができる。そして、圧電駆動体18に印加される電圧をより大きくすることにより、圧電駆動体18の変形を更に大きくすることができる。また、圧電駆動体18に印加された電圧を解除することにより、圧電駆動体18に生じた変形を除去することができる。勿論、他の条件次第では、駆動体は、圧電駆動体18に限定されることはない。
コイルばね38は、プランジャ16を粘性流体14の吐出方向と反対方向に付勢する付勢力を付与する付勢手段としての機能を有している。コイルばね38は、コイル内側にプランジャ16の押出部30が挿入され、筒状本体12に設けられるコイルばね38を支持する支持部材40と、プランジャ16の頭部32と、で狭持される。コイルばね38は、圧電駆動体18に所定電圧が印加されたときはプランジャ16の頭部32で押圧されて弾性変形し、圧電駆動体18に印加された電圧が解除された時は、圧電駆動体18の変形が除去されるためプランジャ16の頭部32を押圧して元の状態に復帰する。コイルばね38には、一般的な、金属材料で形成されたコイルばね38等を用いることができる。勿論、付勢手段は、コイルばね38に限定されることはなく、他の弾性体を用いてもよい。
ノズル20は、筒状本体12にプランジャ16の先端と対向して設けられ、粘性流体14を吐出する機能を有している。図2は、粘性流体吐出装置における要部の拡大図である。ノズル20は、所定量の内容積を有し、粘性流体14を吐出する吐出口42を有している。吐出口42は、例えば、所定の吐出量に相当する粘性流体14を一時的に保持可能な容積を有するように形成され、所定の直径と所定の長さを有する円筒状に形成される。勿論、吐出口42の形状は円筒状に限定されることはなく、必要に応じて、円形以外の適宜の断面形状に形成してもよい。
ノズル20には、吐出口42から吐出方向と反対方向に広がる拡大部を設けてもよい。拡大部は、吐出口42と連通し、吐出口42の内周面から筒状本体12の内周面に向けて拡がる傾斜面を有するように形成される。拡大部は、例えば、略円錐状に形成される。勿論、拡大部の形状は、略円錐状に限定されることはなく、必要に応じて、円形以外の適宜の断面形状に形成してもよい。
ノズル20は、筒状本体12と一体として形成されてもよいし、別体として形成され、筒状本体12にネジ止め等で締結されてもよい。また、ノズル20と筒状本体12とを別体として形成する場合には、粘性流体14をシールするシール部材が適宜設けられる。ノズル20は、ステンレス材料等の金属材料やフッ素樹脂等の合成樹脂で成形加工されることが好ましい。
中空回転体44は、プランジャ16の先端が挿入される中空を有し、筒状本体12の筒内に設けられ、粘性流体収容室26とノズル20との間にプランジャ16の軸周りに回転可能に配置される。中空回転体44は、粘性流体収容室26側の一端とノズル20側の他端とが、筒状本体12の内周面に設けられる軸受48で支持されて、押出部30の軸周りに回転可能に取り付けられる。中空回転体44は、耐食性を有するステンレス材料等の金属材料やフッ素樹脂等の合成樹脂で形成されることが好ましい。
図3は、中空回転体44の構成を示す断面図である。中空回転体44は、粘性流体収容室26側の一端とノズル20側の他端とに、軸受48で支持されるための凹部49が設けられる。中空回転体44は、プランジャ16の先端が挿入される中空部50を有している。中空回転体44の内径は、プランジャ16における押出部30の外径より大きく形成される。中空回転体44は、その内周面が押出部30の外周面と接触または近接するように形成されることが好ましい。中空部50の断面形状は、例えば、円形状に形成されるが、必要に応じて、円形以外の適宜の断面形状に形成してもよい。
また、プランジャ16における押出部30の外周面には、中空回転体44の内周面と当接する弾性体を設けることが好ましい。このように、押出部30の外周面に中空回転体44の内周面と当接する弾性体を設けることにより、例えば、プランジャ16の中心軸と、中空回転体44の中心軸とにずれが生じた場合でも、プランジャ16と中空回転体44との間の隙間が広がることによる粘性流体14の吐出能力低下が抑制される。弾性体には、例えば、フッ素ゴム等のゴム材料を用いることができる。
中空回転体44の内周面には、粘性流体収容室26側の一端から、ノズル20の吐出口42と連通して形成され、プランジャ16で粘性流体14が加圧される粘性流体圧力室46側の他端まで、螺旋溝52が形成される。中空回転体44を押出部30の軸周りに回転させることにより、粘性流体収容室26に収容された粘性流体14を螺旋溝52で粘性流体圧力室46へ搬送することができる。螺旋溝52は、雌ねじ状に形成されることが好ましい。螺旋溝52の形状は、三角ねじ状、角ねじ状、台形ねじ状、丸ねじ状等とされ、特に、限定されることはない。また、螺旋溝52は、例えば、NC旋盤等の旋盤により切削加工等で形成される。
図4は、雌ねじ状に形成された螺旋溝の一部53を示す拡大図である。螺旋溝52は、例えば、谷の径(A)が1mmから10mmとなるように形成され、断面の角度(B)が60度となるように形成される。また、螺旋溝52は、断面積(S)が、例えば、0.01mm2から0.5mm2となるように形成される。ここで、断面積(S)は、谷の径(A)を示す線と、内径(C)を示す線と、で囲まれた溝断面の面積である。中空回転体44を1回転させたときの粘性流体14の供給量Qは、例えば、数1に示す式により求めることができる。
[数1]
Q=k・π・A・S
ここで、係数kは、螺旋溝52の断面形状や、単位時間当りの回転数である回転速度等に依存して決められる係数である。数1によれば、螺旋溝52の谷の径(A)と断面積(S)とを適宜変更することにより、中空回転体44の1回転当りにおける粘性流体14の供給量を変えることができる。例えば、中空回転体44の1回転当りにおける粘性流体14の供給量が粘性流体圧力室46の容積と略同じとなるように、螺旋溝52の谷の径(A)と断面積(S)とを決めることができる。
Q=k・π・A・S
ここで、係数kは、螺旋溝52の断面形状や、単位時間当りの回転数である回転速度等に依存して決められる係数である。数1によれば、螺旋溝52の谷の径(A)と断面積(S)とを適宜変更することにより、中空回転体44の1回転当りにおける粘性流体14の供給量を変えることができる。例えば、中空回転体44の1回転当りにおける粘性流体14の供給量が粘性流体圧力室46の容積と略同じとなるように、螺旋溝52の谷の径(A)と断面積(S)とを決めることができる。
再び、図3に戻り、中空回転体44の外周面には、後述する歯車等と噛合される環状の歯部54が設けられる。環状の歯部54は、中空回転体44の回転軸方向に対して略垂直方向に設けられ、後述する歯車と噛合される。環状の歯部54の歯は、例えば、平歯車状に形成される。環状の歯部54は、例えば、凹部49の間で、中空回転体44の回転軸方向に対して略中央に設けられる。環状の歯部54は、中空回転体44と一体として形成してもよいし、別体として形成した後、接合等してもよい。
再び、図1に戻り、回転モータ60と、回転モータ60の回転軸に嵌められ、回転モータからの回転駆動力を受けて回転する第1歯車62と、第1歯車62と噛合される第2歯車64とは、中空回転体44を回転させる回転駆動手段としての機能を有している。第2歯車64の一部は、筒状本体12に設けられた貫通溝に挿入され、中空回転体44の歯部54とかみ合わせられる。これにより、回転モータ60からの回転駆動力を受けて第1歯車62が回転し、第1歯車62から第2歯車64へ回転駆動力が伝達され、更に、中空回転体44の歯部54に回転駆動力が伝達されて、中空回転体44を回転させることができる。第1歯車62と第2歯車64とには、例えば、平歯車等を用いることがきる。また、歯車の個数は、2個に限定されることはない。また、中空回転体44の回転速度は、回転モータの制御や歯車の組み合わせにより適宜制御することができる。回転モータ60には、一般的な回転モータ60を使用することができる。勿論、回転駆動手段は、回転モータと歯車との組み合わせに限定されることはない。
マイクロメータ66は、圧電駆動体18の後端に設けられ、粘性流体圧力室46の容積を調整する容積調整手段としての機能を有している。マイクロメータ66の先端を粘性流体14の吐出方向または吐出方向と反対方向に移動させることにより、プランジャ16の先端が粘性流体14の吐出方向または吐出方向と反対方向に移動するため、粘性流体圧力室46の容積を調整することができる。例えば、マイクロメータ66の先端を粘性流体14の吐出方向に移動させることにより、圧電駆動体18でプランジャ16の頭部32が押圧され、プランジャ16の押出部30が粘性流体14の吐出方向に移動するので、粘性流体圧力室46の容積を小さくできる。また、マイクロメータ66の先端を粘性流体14の吐出方向と反対方向に移動させることにより、プランジャ16の押出部30はコイルばね38の付勢力で粘性流体14の吐出方向と反対方向に移動するため、粘性流体圧力室46の容積を大きくすることができる。粘性流体14の吐出方向に押し出されるため、粘性流体圧力室46の容積をより小さくすることができる。また、マイクロメータ66に、マイクロメータ66の先端を駆動させる図示されないアクチュエータ等を取り付けてもよい。勿論、粘性流体圧力室46の容積調整手段は、マイクロメータ66に限定されることはない。
粘性流体貯蔵タンク22は、筒状に形成され、粘性流体14を貯蔵する粘性流体貯蔵容器としての機能を有している。粘性流体配管24は、粘性流体貯蔵タンク22と粘性流体収容室26とに接続され、粘性流体14を搬送する粘性流体搬送路としての機能を有している。また、圧縮ポンプ68は、図示されない配管で粘性流体貯蔵タンク22または粘性流体配管24に接続され、粘性流体貯蔵タンク22に貯蔵された粘性流体14を粘性流体配管24で圧送する機能を有している。圧縮ポンプ68には、例えば、インクペーストや半田ペーストを圧送する一般的な圧縮エアポンプが用いられる。粘性流体貯蔵タンク22に貯蔵された粘性流体14を圧縮ポンプ68により粘性流体配管24で圧送することにより粘性流体収容室26へ粘性流体14を補給することができる。
制御部70は、圧電駆動体18と、圧縮ポンプ68と、回転モータ60と、を制御する機能を有している。図5は、粘性流体吐出装置10のブロック図である。制御部70は、圧電駆動体18に印加する電圧の出力や、電圧の印加(オン)及び解除(オフ)を制御することにより、プランジャ16を作動させてノズル20からの粘性流体14の吐出を制御することができる。また、制御部70は、圧縮ポンプ68を制御することにより、粘性流体貯蔵タンク22から粘性流体収容室26へ補給される粘性流体14の補給量を制御することができる。制御部70は、回転モータ60の駆動(オン)及び停止(オフ)を制御することにより、中空回転体44を回転させて粘性流体収容室26から粘性流体圧力室46への粘性流体14の供給を制御することができる。また、制御部70は、マイクロメータ66に取り付けられるアクチュエータ等を制御することにより、マイクロメータ66の先端を移動させて粘性流体圧力室46の容積を制御してもよい。
制御部70は、例えば、一般的なパーソナルコンピュータ等で構成される。制御部70は、圧電駆動体18と、圧縮ポンプ68と、回転モータ60と、を、記憶部72に記憶された動作手順に従って動作させることができる。記憶部72は、例えば、ハードディスク、RAMまたはROM等で構成される。制御部70は、入力部74おける入力により粘性流体14の吐出作業開始や吐出作業終了を制御することができる。入力部74は、例えば、キーボード等で構成される。制御部70は、出力部76により吐出作業の進捗状況等を出力させることができる。出力部76は、例えば、ディスプレイ等で構成される。
次に、粘性流体吐出装置10を用いた粘性流体吐出方法について説明する。
まず、粘性流体貯蔵タンク22に貯蔵された粘性流体14を粘性流体収容室26と粘性流体圧力室46とに充填する初期動作について説明する。図6は、初期動作時における圧縮ポンプと、圧電駆動体と、回転モータとの動作タイミングを示す図である。縦軸に、圧縮ポンプ68のオンオフ、圧電駆動体18のオンオフ、回転モータ60のオンオフ、粘性流体圧力室46に充填される粘性流体14の充填状況を取り、横軸に時間を取り、圧縮ポンプ68と、圧電駆動体18と、回転モータ60との動作状態と、粘性流体圧力室46における粘性流体14の充填状況とを示した。
制御部70の制御で圧縮ポンプ68を駆動(オン)させて、粘性流体貯蔵タンク22に貯蔵された粘性流体14を、粘性流体配管24で圧縮ポンプ68により圧送して粘性流体収容室26に収容する。圧電駆動体18は停止状態(オフ)であるので、プランジャ16はコイルばね38により粘性流体14の吐出方向と反対方向に付勢されており、プランジャ16の先端とノズル20とは離れて位置している。制御部70の制御で回転モータ60を駆動(オン)して、中空回転体44を粘性流体収容室26から粘性流体圧力室46まで螺旋溝52で粘性流体14を搬送する回転方向に回転させて、粘性流体収容室26に収容された粘性流体14を中空回転体44で搬送し、粘性流体圧力室46へ供給する。そして、粘性流体圧力室46が粘性流体14で満充填された後、圧縮ポンプ68と回転モータ60とを停止(オフ)する。なお、粘性流体圧力室46の近傍に、粘性流体14の充填状態を検知するセンサやカメラ等の検知手段を設けて、粘性流体の満充填を検知してもよい。
ここで、図6に示されるタイムチャートでは、制御部70により圧縮ポンプ68と回転モータ60との駆動を同時に行っているが、先に圧縮ポンプ68を駆動させて粘性流体収容室26に粘性流体14を十分に収容させた後に、回転モータ60を駆動させて粘性流体収容室26から粘性流体圧力室46に粘性流体14を充填してもよい。また、図6に示されるタイムチャートでは、粘性流体圧力室46に粘性流体14を満充填した後、圧縮ポンプ68と回転モータ60とを同時に停止させているが、例えば、回転モータ60先に停止させて、粘性流体収容室26が粘性流体14で満充填された後に圧縮ポンプ68を停止するようにしてもよい。
次に、粘性流体14をノズル20の吐出口42から吐出させる通常動作について説明する。
通常動作は、中空回転体44を、粘性流体収容室26から粘性流体圧力室46まで螺旋溝52で粘性流体14を搬送する回転方向に回転モータ60で回転させて、粘性流体14を粘性流体圧力室46に搬送する工程と、圧電駆動体18でプランジャ16を粘性流体14の吐出方向と反対方向に付勢する付勢力に抗して作動させて、粘性流体圧力室46に充填された粘性流体14を加圧して吐出口42から吐出させる工程と、を備えている。図7は、通常動作時における圧縮ポンプと、圧電駆動体と、回転モータとの動作タイミングを示す図である。
まず、粘性流体収容室26には粘性流体14が十分に収容されているため、制御部70の制御により圧縮ポンプ68が停止(オフ)し、粘性流体貯蔵タンク22から粘性流体収容室26への粘性流体14の供給が停止している。また、圧電駆動体18は制御部70の制御により停止(オフ)しているので、プランジャ16はコイルばね38により粘性流体14の吐出方向と反対方向に付勢されている。制御部70の制御により回転モータ60を駆動し(オン)して中空回転体44を回転させて、粘性流体14を粘性流体圧力室46へ供給する。粘性流体圧力室46を粘性流体14で満充填にした後、制御部70の制御により回転モータ60を停止(オフ)させて中空回転体44の回転を停止する。それにより、粘性流体圧力室46への粘性流体14の供給が停止する。
次に、制御部70の制御により圧電駆動体18を駆動し(オン)、プランジャ16を粘性流体14の吐出方向と反対方向に付勢するコイルばね38の付勢力に抗して粘性流体14の吐出方向に作動させる。それにより、粘性流体圧力室46に充填された粘性流体14はプランジャ16の押出部30で加圧され、ノズル20の吐出口42から粘性流体14が吐出される。粘性流体14が吐出されると、粘性流体圧力室46の中は空になる。そして、制御部70の制御により圧電駆動体18を停止し(オフ)、プランジャ16をコイルばね38の付勢力で元の位置に復帰させる。このように、制御部70の制御により、回転モータ60の駆動停止と、圧電駆動体18の駆動停止とを繰り返すことにより、粘性流体圧力室46への粘性流体14の供給と、ノズル20の吐出口42からの粘性流体14の吐出と、を繰り返し行うことができる。なお、粘性流体圧力室46への粘性流体14の供給と粘性流体14の吐出とを繰り返すことにより粘性流体収容室26に収容された粘性流体14が減少した場合には、制御部70の制御により圧縮ポンプ68を駆動させることにより、粘性流体タンク22から粘性流体収容室26へ粘性流体14を補給してもよい。
上記構成によれば、粘性流体収容室と粘性流体圧力室との間に配置された中空回転体で粘性流体を搬送するため、粘性流体を粘性流体圧力室まで搬送する距離をより短くすることができる。それにより、粘性流体に高粘度流体を用いた場合でもより安定して粘性流体を粘性流体圧力室へ供給することができるので、吐出量のばらつきが抑えられる。
上記構成によれば、粘性流体を粘性流体圧力室まで搬送する距離がより短くなるので、粘性流体の供給のための応答時間がより短縮される。
上記構成によれば、中空回転体で粘性流体を粘性流体圧力室へ供給し、プランジャで粘性流体をノズルから吐出させることにより、単一の部材で粘性流体の供給と吐出を行うよりも粘性流体吐出装置の構造をより簡素化できる。
上記構成によれば、中空回転体は筒状本体の筒内に設けられるので、粘性流体供給装置を筒状本体の外側に設ける場合よりも装置を小型化できる。
上記構成によれば、粘性流体は、中空回転体を回転させて中空回転体の内周面に形成された螺旋溝で搬送されるので、往復運動により粘性流体を搬送するよりも、中空回転体の回転方向に連続して粘性流体を搬送することができる。
上記構成によれば、粘性流体は、中空回転体の内周面に形成された螺旋溝で搬送することにより、中空回転体の内周面とプランジャの外周面とを接触させて搬送する必要がないので、中空回転体の内周面とプランジャの外周面との摩擦による磨耗等が抑制される。
10 粘性流体吐出装置
12 筒状本体
14、粘性流体
16、プランジャ
18 圧電駆動体
20 ノズル
22 粘性流体貯蔵タンク
24 粘性流体配管
25 フレーム
26 粘性流体収容室
28 シール部材
30 押出部
32 頭部
34 リード線
38 コイルばね
40 支持部材
42 吐出口
44 中空回転体
46 粘性流体圧力室
48 軸受
49 凹部
50 中空部
52 螺旋溝
54 歯部
60 回転モータ
62 第1歯車
64 第2歯車
66 マイクロメータ
68 圧縮ポンプ
70 制御部
72 記憶部
74 入力部
76 出力部
12 筒状本体
14、粘性流体
16、プランジャ
18 圧電駆動体
20 ノズル
22 粘性流体貯蔵タンク
24 粘性流体配管
25 フレーム
26 粘性流体収容室
28 シール部材
30 押出部
32 頭部
34 リード線
38 コイルばね
40 支持部材
42 吐出口
44 中空回転体
46 粘性流体圧力室
48 軸受
49 凹部
50 中空部
52 螺旋溝
54 歯部
60 回転モータ
62 第1歯車
64 第2歯車
66 マイクロメータ
68 圧縮ポンプ
70 制御部
72 記憶部
74 入力部
76 出力部
Claims (12)
- 粘性流体を吐出する粘性流体吐出装置であって、
筒状に形成され、筒内に前記粘性流体が収容される第1室を有する筒状本体と、
前記第1室に先端が挿入され、前記粘性流体を押し出すプランジャと、
前記プランジャを前記粘性流体の吐出方向と反対方向に付勢する付勢力に抗して作動させる駆動体と、
前記筒状本体に前記プランジャの先端と対向して設けられ、前記粘性流体を吐出する吐出口を有するノズルと、
を備え、
前記プランジャの先端が挿入される中空を有し、前記第1室と前記ノズルとの間に前記プランジャの軸周りに回転可能に配置され、前記第1室から、前記吐出口と連通して形成され、前記プランジャで前記粘性流体が加圧される第2室まで内周面に螺旋溝が形成された中空回転体と、
前記中空回転体を回転させる回転駆動手段と、
を有することを特徴とする粘性流体吐出装置。 - 請求項1に記載の粘性流体吐出装置であって、
前記螺旋溝は、雌ねじ状に形成されることを特徴とする粘性流体吐出装置。 - 請求項1または2に記載の粘性流体吐出装置であって、
前記粘性流体を貯蔵する粘性流体貯蔵容器と、
前記粘性流体貯蔵容器と前記第1室とに接続され、前記粘性流体を搬送する粘性流体搬送路と、
前記粘性流体貯蔵容器に貯蔵された粘性流体を、前記粘性流体搬送路で圧送する圧送手段と、
を備えることを特徴とする粘性流体吐出装置。 - 請求項1から3のいずれか1つに記載の粘性流体吐出装置であって、
前記駆動体と、前記回転駆動手段と、を制御する制御部を備え、
前記制御部は、
前記回転駆動手段を制御して、前記中空回転体を、前記第1室から前記第2室まで前記螺旋溝で前記粘性流体を搬送する回転方向に回転させて前記粘性流体を前記第2室に搬送し、
前記駆動体を制御して、前記プランジャを前記粘性流体の吐出方向と反対方向に付勢する付勢力に抗して作動させて、前記第2室に充填された前記粘性流体を加圧して前記吐出口から吐出させることを特徴とする粘性流体吐出装置。 - 請求項1から4のいずれか1つに記載の粘性流体吐出装置であって、
前記回転駆動手段は、回転モータと、前記回転モータからの回転駆動力を受けて回転する第1歯車と、前記第1歯車と噛合される第2歯車と、を有し、
前記中空回転体は、外周面に、前記第2歯車と噛合される環状の歯部を有することを特徴とする粘性流体吐出装置。 - 請求項1から5のいずれか1つに記載の粘性流体吐出装置であって、
前記中空回転体は、前記筒状本体の内周面に設けられる軸受で支持されることを特徴とする粘性流体吐出装置。 - 請求項1から6のいずれか1つに記載の粘性流体吐出装置であって、
前記駆動体は、前記プランジャの後端に設けられ、複数の圧電素子を積層して形成した圧電駆動体であることを特徴とする粘性流体吐出装置。 - 請求項7に記載の粘性流体吐出装置であって、
前記圧電駆動体の後端に設けられ、前記第2室の容積を調整する容積調整手段を備えることを特徴とする粘性流体吐出装置。 - 請求項1から8のいずれか1つに記載の粘性流体吐出装置であって、
前記プランジャの先端における外周面に、前記中空回転体の内周面に当接する弾性体を設けることを特徴とする粘性流体吐出装置。 - 請求項1から9のいずれか1つに記載の粘性流体吐出装置であって、
前記ノズルから吐出されるときの粘性流体の粘度は、0.1Pasから10Pasであることを特徴とする粘性流体吐出装置。 - 筒状に形成され、筒内に粘性流体が収容される第1室を有する筒状本体と、
前記第1室に先端が挿入され、前記粘性流体を押し出すプランジャと、
前記プランジャを前記粘性流体の吐出方向と反対方向に付勢する付勢力に抗して作動させる駆動体と、
前記筒状本体に前記プランジャと対向して設けられ、前記粘性流体を吐出する吐出口を有するノズルと、
を備えた粘性流体吐出装置で前記粘性流体を吐出する粘性流体吐出方法であって、
前記プランジャの先端が挿入される中空を有し、前記第1室と前記ノズルとの間に前記プランジャの軸周りに回転可能に配置され、前記第1室から、前記吐出口と連通して形成され、前記プランジャで前記粘性流体が加圧される第2室まで内周面に螺旋溝が形成された中空回転体を、前記中空回転体を回転させる回転駆動手段で、前記第1室から前記第2室まで前記螺旋溝で前記粘性流体を搬送する回転方向に回転させて、前記粘性流体を前記第2室に搬送する工程と、
前記駆動体で前記プランジャを前記粘性流体の吐出方向と反対方向に付勢する付勢力に抗して作動させて、前記第2室に充填された粘性流体を加圧して前記吐出口から吐出させる工程と、
を備えることを特徴とする粘性流体吐出方法。 - 請求項11に記載の粘性流体吐出方法であって、
前記粘性流体吐出装置は、
前記粘性流体を貯蔵する粘性流体貯蔵容器と、
前記粘性流体貯蔵容器と前記第1室とに接続され、前記粘性流体を搬送する粘性流体搬送路と、
前記粘性流体貯蔵容器に貯蔵された粘性流体を、前記粘性流体搬送路で圧送する圧送手段と、
を備え、
前記粘性流体貯蔵容器に貯蔵された粘性流体を、前記圧送手段により前記粘性流体搬送路で圧送して、前記第1室へ前記粘性流体を補給する工程を含むことを特徴とする粘性流体吐出方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008095210A JP2009247928A (ja) | 2008-04-01 | 2008-04-01 | 粘性流体吐出装置及び粘性流体吐出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008095210A JP2009247928A (ja) | 2008-04-01 | 2008-04-01 | 粘性流体吐出装置及び粘性流体吐出方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009247928A true JP2009247928A (ja) | 2009-10-29 |
Family
ID=41309114
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008095210A Pending JP2009247928A (ja) | 2008-04-01 | 2008-04-01 | 粘性流体吐出装置及び粘性流体吐出方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2009247928A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016131947A (ja) * | 2015-01-21 | 2016-07-25 | 三菱電機株式会社 | 液剤塗布方法および電子装置の製造方法ならびに液剤塗布装置 |
-
2008
- 2008-04-01 JP JP2008095210A patent/JP2009247928A/ja active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2016131947A (ja) * | 2015-01-21 | 2016-07-25 | 三菱電機株式会社 | 液剤塗布方法および電子装置の製造方法ならびに液剤塗布装置 |
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