JP2018523574A - プログレッシブキャビティポンプによる供給部を含む噴射ディスペンシングシステム及び関連方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、2015年8月5日出願の米国仮出願第62/201,224の優先権を主張するものである。当該仮出願の全体の内容は、この参照によって、本明細書に組み込まれる(incorporated by reference)。
本発明は、全体として、流体材料のディスペンシングシステム及び方法に関している。特には、基材上に液滴を形成するための噴射システムに関している。
Claims (28)
- 基材上に流体の液滴をディスペンシングする噴射システムであって、
流体チャンバ、前記流体チャンバと連通する流体入口及びディスペンシング出口、並びに、前記流体入口及び前記ディスペンシング出口の間の前記流体チャンバ内に規定されたバルブシート、を含む噴射ディスペンサ本体と、
前記流体チャンバ内に延在するバルブ要素と、
前記バルブ要素を前記バルブシートと係合及び係合解除させるべく移動して、それによって前記ディスペンシング出口から液滴を強制排出するための噴射ディスペンシング周期を規定する、というように前記バルブ要素と動作可能に結合されたバルブアクチュエータと、
前記噴射ディスペンサ本体と結合され、前記噴射ディスペンサ本体の前記流体入口に流体源から流体を供給するプログレッシブキャビティポンプを含む、流体供給アセンブリと、
を備えたことを特徴とする噴射システム。 - 前記プログレッシブキャビティポンプは、更に、
細長い長さに沿って導管を規定するポンプハウジングと、
前記導管を通って延びる中央駆動部材と、
を有しており、
前記導管は、輪郭付けられた周縁を有しており、
前記中央駆動部材は、当該中央駆動部材と前記輪郭付けられた周縁との間に複数の分離したキャビティを規定しており、
前記中央駆動部材は、前記導管の前記長さに沿って前記流体入口に向けて複数の分離したキャビティを伝播するよう回転して、当該複数の分離したキャビティの各々における流体の移動力が、前記導管の前記長さの全体に沿って適用される
ことを特徴とする請求項1に記載の噴射システム。 - 前記プログレッシブキャビティポンプは、当該噴射システムにおける一連の噴射ディスペンシング周期の間、連続的に動作して、前記噴射ディスペンサ本体の前記流体チャンバ内の流入流体圧を常に維持する
ことを特徴とする請求項2に記載の噴射システム。 - 前記バルブアクチュエータは、前記流体チャンバ内の流入流体圧が噴射ディスペンシング周期毎に一定の体積を有する液滴をもたらすように、噴射ディスペンシング周期を制御する
ことを特徴とする請求項3に記載の噴射システム。 - 前記プログレッシブキャビティポンプは、各噴射ディスペンシング周期中に除かれた流体と等価な体積で前記流体チャンバを再充填するように動作する
ことを特徴とする請求項4に記載の噴射システム。 - 前記バルブアクチュエータ及び前記プログレッシブキャビティポンプに動作可能に結合されたコントローラ
を更に備え、
前記コントローラは、前記プログレッシブキャビティポンプを作動させて、前記バルブアクチュエータの起動毎に一定の設定インクリメント量だけ前記中央駆動部材を回転させる
ことを特徴とする請求項2に記載の噴射システム。 - 前記流体入口と前記流体チャンバとの間の流路内に位置決めされ、当該流路内の流入流体圧を測定するように構成された圧力センサと、
前記プログレッシブキャビティポンプに動作可能に結合されたコントローラと、
を備え、
前記コントローラは、流入流体圧を維持するべく、前記圧力センサからのフィードバックに基づいて前記プログレッシブキャビティポンプの起動を調整する
ことを特徴とする請求項1に記載の噴射システム。 - 前記圧力センサは、
前記流体入口と前記流体チャンバとの間の前記流路と連通して前記噴射ディスペンサ本体に位置され、当該流路内の流体圧力を受けるダイヤフラムと、
前記ダイヤフラムに結合され、当該ダイヤフラムから伝送される流体圧力に基づく力を測定して当該流体圧力が一定であることを確認するべく構成されたロードセンサと、
を有することを特徴とする請求項7に記載の噴射システム。 - 前記プログレッシブキャビティポンプに動作可能に結合され、当該プログレッシブキャビティポンプを作動させて、少なくとも7bargの流入流体圧で前記流体入口に流体を供給するコントローラ
を更に備えたことを特徴とする請求項1に記載の噴射システム。 - 前記コントローラは、前記バルブアクチュエータにも動作可能に結合されていて、前記バルブ要素が1秒あたり500回の噴射ディスペンシング周期で作動するように、前記バルブアクチュエータを作動する
ことを特徴とする請求項9に記載の噴射システム。 - 前記バルブアクチュエータは、前記バルブ要素の往復移動を生成するべく、前記バルブ要素に動作可能に結合されたピエゾ圧電素子を含む
ことを特徴とする請求項9に記載の噴射システム。 - 前記コントローラは、前記バルブアクチュエータにも動作可能に結合されていて、前記バルブ要素が1秒あたり3000回の噴射ディスペンシング周期で作動するように、前記バルブアクチュエータを作動する
ことを特徴とする請求項11に記載の噴射システム。 - 噴射ディスペンサ本体と、バルブアクチュエータと、プログレッシブキャビティポンプを含む流体供給アセンブリと、を備えた噴射システムを用いて、基材上に流体の複数の液滴をディスペンシングする方法であって、
前記プログレッシブキャビティポンプによって流体源から前記噴射ディスペンサ本体の流体入口へと流体をポンプ駆動する工程と、
前記噴射ディスペンサ本体の前記流体入口から、ディスペンシング出口と連通して前記流体入口と前記ディスペンシング出口との間にバルブシートを規定する流体チャンバへ、前記流体を通流する工程と、
前記流体チャンバ内に延在するバルブ要素を、前記バルブシートに対して係合解除ないし係合するように、前記バルブアクチュエータによって作動させ、それによって液滴をディスペンシング出口から基材に向けた飛行のため強制排出する噴射ディスペンシング周期を規定する工程と、
を備えたことを特徴とする方法。 - 前記噴射システムによってディスペンスされる流体は、粘度において様々であり、
前記方法は、前記流体の粘度の変化に拘わらず、噴射ディスペンシング周期毎に一定の体積を有する液滴を排出する工程を更に備えている
ことを特徴とする請求項13に記載の方法。 - 前記プログレッシブキャビティポンプによって流体をポンプ駆動する工程は、更に、各噴射ディスペンシング周期中に除かれた流体の等価量だけ前記流体チャンバを再充填する工程を有する
ことを特徴とする請求項14に記載の方法。 - 前記バルブ要素を作動させる工程は、時間経過による流速プロファイルを規定する前記バルブシートに対する前記流体の移動を引き起こし、
前記流速プロファイルは、略一定であって、前記ディスペンシング出口を介して排出される任意の液滴において、前記ディスペンシング出口から最初に出る流体の速度が、前記ディスペンシング出口を最後に出る当該流体の速度に近い
ことを特徴とする請求項13に記載の方法。 - 前記基材への飛行中の前記液滴の開花(blossoming)ないし回転乱流(rotational tumbling)動作を回避するように、前記ディスペンシング出口を出る前記流体の速度の時間経過を制御する工程
を更に備えたことを特徴とする請求項16に記載の方法。 - 前記プログレッシブキャビティポンプによって流体をポンプ駆動する工程は、当該プログレッシブキャビティポンプによって設定される流入流体圧に前記噴射ディスペンサ本体内の流体を維持する工程を更に有する
ことを特徴とする請求項13に記載の方法。 - 前記バルブ要素を作動させる工程は、前記バルブ要素を前記バルブシートと係合させて閉塞する工程を有しており、これは、前記流体チャンバ内での圧力スパイクをもたらし、
当該方法は、更に、前記流体チャンバ内での前記圧力スパイクを最小化して当該圧力スパイクによって引き起こされ得る流体の粒子の損傷を最小化するように、前記プログレッシブキャビティポンプによって流入流体圧を十分に高く設定する工程を備える
ことを特徴とする請求項18に記載の方法。 - 前記プログレッシブキャビティポンプによって流入流体圧を設定する工程は、更に、少なくとも7bargの流入流体圧をもたらすべく前記プログレッシブキャビティポンプを作動させる工程を有する
ことを特徴とする請求項19に記載の方法。 - 前記バルブ要素を作動させる工程は、更に、1秒あたり500回までのディスペンシング周期を実施するべく、前記バルブアクチュエータによって前記バルブ要素を起動する工程を有する
ことを特徴とする請求項13に記載の方法。 - 前記バルブアクチュエータは、前記バルブ要素を作動させるべく、前記バルブ要素に動作可能に結合されたピエゾ圧電素子を含む
ことを特徴とする請求項13に記載の方法。 - 前記バルブ要素を作動させる工程は、更に、1秒あたり3000回までのディスペンシング周期を実施するべく、前記バルブアクチュエータによって前記バルブ要素を起動する工程を有する
ことを特徴とする請求項22に記載の方法。 - 前記プログレッシブキャビティポンプは、
細長い長さに沿って導管を規定するポンプハウジングと、
前記導管を通って延びる中央駆動部材と、
を有しており、
前記中央駆動部材は、当該中央駆動部材と前記ポンプハウジングとの間に複数の分離したキャビティを規定しており、
前記プログレッシブキャビティポンプによって流体をポンプ駆動する工程は、更に、前記中央駆動部材を回転させて、前記導管の前記長さに沿って前記流体入口に向けて前記複数の分離したキャビティ及びそれらの内部の流体を伝播させて、移動力を前記長さの全体に沿って前記流体に適用する工程を有する
ことを特徴とする請求項13に記載の方法。 - 前記プログレッシブキャビティポンプによって流体をポンプ駆動する工程は、更に、前記噴射システムにおける一連の噴射ディスペンシング周期の間、連続的に前記中央駆動部材を回転させて、前記噴射ディスペンサ本体の前記流体チャンバ内の流入流体圧を常に維持する工程を有する
ことを特徴とする請求項24に記載の方法。 - 前記プログレッシブキャビティポンプによって流体をポンプ駆動する工程は、更に、前記バルブアクチュエータによる前記バルブ要素の起動毎に設定インクリメント量だけ前記中央駆動部材を回転させる工程を有する
ことを特徴とする請求項24に記載の方法。 - ダイヤフラム及びロードセンサを用いて、前記噴射ディスペンサ本体の前記流体入口及び前記流体チャンバの少なくとも一方に隣接した流体圧を検出して、流入流体圧が一定であることを確認する工程と、
前記流体チャンバ内の流入流体圧を維持するべく、前記ロードセンサからのフィードバックに基づいて前記プログレッシブキャビティポンプの起動を調整する工程と、
を更に備えたことを特徴とする請求項13に記載の方法。 - 前記プログレッシブキャビティポンプ及び前記噴射ディスペンシング周期を用いて前記噴射ディスペンサ本体内に流体をポンプ駆動することは、集約的に、噴射ディスペンシング周期毎に一定体積を有する液滴を排出することに帰結する
ことを特徴とする請求項13に記載の方法。
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