JP2022024188A - 液体塗布装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単且つコンパクトな構成で、液体を吐出可能な液体塗布装置を提供する。【解決手段】液体塗布装置１は、液体を貯留する液体貯留部１０と、前記液体を外部に吐出する吐出部３０と、液室３３内の加圧信号に応じて、液体貯留部１０内に大気圧よりも大きい正圧を加圧する圧力調整部２０と、圧電素子４１に対する高周波信号の出力と圧力調整部２０に対する前記加圧信号の出力とを、所定のタイミングで行う制御部６０と、を有する。吐出部３０は、液室３３と、液体貯留部１０から液室３３内に液体を供給する流入路３４と、厚み方向の変形によって液室３３の容積を変化させるダイヤフラム３５と、吐出信号に応じてダイヤフラム３５を厚み方向に変形させるとともに、前記高周波信号に応じてダイヤフラム３５を前記吐出信号に応じて生じる変形の振幅よりも小さい振幅で厚み方向に変形させる駆動部４０と、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、液体塗布装置に関する。

液体貯留部から供給される液体を、被塗布材に吐出する液体塗布装置が知られている。このような液体塗布装置として、例えば特許文献１には、液室に貯えられた塗布液をインクジェット方式のヘッドのノズルから被塗布材に吐出塗布する塗布装置が開示されている。この塗布装置は、前記液室に貯えられた塗布液を加熱するヒータを有する。このヒータによって塗布液を加熱することにより、該塗布液の粘度を低下させることができる。よって、前記塗布装置は、常温で高い粘度を有する塗布液を、ノズルから液切れよく吐出することができる。

また、前記液体塗布装置として、例えば特許文献２には、吐出口からの液体の吐出流速が一定になるように、液体貯留容器から吐出バルブに供給する液体の圧力を制御するとともに液体の温度を制御する液体定量吐出装置が開示されている。この液体定量吐出装置は、液体貯留容器内に貯留された液体の圧力を制御することにより、ノズル内で受ける管内抵抗に勝る推進力を液体に作用させる。これにより、液体の吐出流速を一定にすることができる。また、前記液体定量吐出装置は、液体の温度を一定にすることにより、液体の粘度変化を抑制する。これにより、液体を安定して定量的に吐出することができる。

特開２００３－１０３２０７号公報 特開２０００－３１７３７１号公報

ところで、前記特許文献１、２に開示される構成のように液体を加熱する場合、液体を加熱する加熱装置が必要であるとともに、前記加熱装置を有する分、液体塗布装置が大型化する。

そのため、加熱装置を用いることになく、簡単且つコンパクトな構成で、液体を吐出可能な液体塗布装置が求められている。

本発明の目的は、簡単且つコンパクトな構成で、液体を吐出可能な液体塗布装置を提供することにある。

本発明の一実施形態に係る液体塗布装置は、液体を貯留する液体貯留部と、前記液体が供給される液室と、前記液室に繋がり且つ前記液体貯留部から前記液室内に液体を供給する流入路と、前記液室を区画する壁部の一部を構成し且つ厚み方向の変形によって前記液室の容積を変化させるダイヤフラムと、吐出信号に応じて前記ダイヤフラムを厚み方向に変形させるとともに、高周波信号に応じて前記ダイヤフラムを前記吐出信号に応じて生じる変形の振幅よりも小さい振幅で厚み方向に変形させる駆動部と、を有し、前記液室内の前記液体を外部に吐出する吐出部と、加圧信号に応じて、前記液体貯留部内に大気圧よりも大きい正圧を加圧する圧力調整部と、前記駆動部に対する前記高周波信号の出力と前記圧力調整部に対する前記加圧信号の出力とを、所定のタイミングで行う制御部と、を有する。

本発明の一実施形態に係る液体塗布装置によれば、簡単且つコンパクトな構成で、液体を吐出することができる。

図１は、実施形態に係る液体塗布装置の概略構成を示す図である。 図２は、液体塗布装置の動作の一例を示すフローチャートである。 図３は、制御部が高周波信号を圧電素子に出力するタイミングと加圧信号を圧力調整部に出力するタイミングとを含むタイミングチャートの一例である。 図４は、制御部が高周波信号を圧電素子に出力するタイミングと加圧信号を圧力調整部に出力するタイミングとを含むタイミングチャートの一例である。 図５は、制御部が、吐出信号を最後に出力した後、高周波信号を出力するタイミングを示すタイミングチャートの一例である。

以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。なお、図中の同一または相当部分については同一の符号を付してその説明は繰り返さない。また、各図中の構成部材の寸法は、実際の構成部材の寸法及び各構成部材の寸法比率等を忠実に表していない。

（液体塗布装置）
図１は、本発明の実施形態に係る液体塗布装置１の概略構成を模式的に示す図である。図２は、液体塗布装置１の動作を示すフローチャートである。

液体塗布装置１は、液体を液滴状で外部に吐出するインクジェット方式の液体塗布装置である。前記液体は、例えば、半田、熱硬化性樹脂、インク、機能性薄膜（配向膜、レジスト、カラーフィルタ、有機エレクトロルミネッセンスなど）を形成するための塗布液などである。

液体塗布装置１は、液体貯留部１０と、圧力調整部２０と、吐出部３０と、制御部６０とを備える。

液体貯留部１０は、内部に液体を貯留する容器である。液体貯留部１０は、貯留された液体を吐出部３０に供給する。すなわち、液体貯留部１０は、貯留された液体を吐出部３０に供給する流出口１０ａを有する。液体貯留部１０内の圧力は、圧力調整部２０によって調整される。なお、液体貯留部１０には、図示しない供給口から液体が供給される。

（圧力調整部）
圧力調整部２０は、液体貯留部１０内の圧力を、大気圧よりも高い正圧、大気圧よりも低い負圧、または、大気圧のいずれかに調整する。このように液体貯留部１０内の圧力を調整することにより、後述するように、吐出部３０の吐出口３２ａから液体を安定して吐出できるとともに、吐出口３２ａから液体が漏れるのを防止できる。

具体的には、圧力調整部２０は、正圧生成部２１と、負圧生成部２２と、第１切換弁２３と、第２切換弁２４と、大気開放部２５と、圧力センサ２６を有する。

正圧生成部２１は、大気圧よりも高い正圧を生成する。正圧生成部２１は、正圧発生部としての正圧用ポンプ２１ａを有する。正圧用ポンプ２１ａは、正圧を生成する。

負圧生成部２２は、大気圧よりも低い負圧を生成する。負圧生成部２２は、負圧発生部としての負圧用ポンプ２２ａと、負圧調整容器２２ｂとを有する。

負圧用ポンプ２２ａは、負圧を生成する。負圧調整容器２２ｂの内部の圧力は、負圧用ポンプ２２ａによって生成された負圧になる。負圧調整容器２２ｂは、負圧用ポンプ２２ａと第２切換弁２４との間に位置する。負圧生成部２２が負圧調整容器２２ｂを有することにより、負圧用ポンプ２２ａで生成された負圧は均一化される。

これにより、負圧用ポンプ２２ａで生じる負圧の脈動を低減できるとともに、負圧生成部２２で安定した負圧が得られる。また、後述するように、負圧用ポンプ２２ａの出力が、圧力センサ２６による液体貯留部１０内の圧力の検出結果に応じて変化する場合でも、負圧調整容器２２ｂによって、負圧用ポンプ２２ａで生じる負圧の脈動が低減され且つ変化後の負圧において均一化された圧力が得られる。よって、後述するように負圧生成部２２を液体貯留部１０に接続した際に、液体貯留部１０内の圧力を迅速に負圧にすることができる。

第１切換弁２３及び第２切換弁２４は、それぞれ、３方向弁である。すなわち、第１切換弁２３及び第２切換弁２４は、それぞれ、３つのポートを有する。第１切換弁２３の３つのポートには、液体貯留部１０、正圧生成部２１及び第２切換弁２４が接続される。第２切換弁２４の３つのポートには、負圧生成部２２、大気開放部２５及び第１切換弁２３が接続される。

第１切換弁２３及び第２切換弁２４は、それぞれの内部で、３つのポートのうち２つのポートを接続する。本実施形態では、第１切換弁２３は、液体貯留部１０に接続されるポートに対し、正圧生成部２１に接続されるポートまたは第２切換弁２４に接続されるポートを接続する。すなわち、第１切換弁２３は、液体貯留部１０に対し、正圧生成部２１に繋がる回路と第２切換弁２４に繋がる回路とを切り換えて接続する。第２切換弁２４は、第１切換弁２３に接続されるポートに対し、負圧生成部２２に接続されるポートまたは大気開放部２５に接続されるポートを接続する。すなわち、第２切換弁２４は、第１切換弁２３に対し、負圧生成部２２に繋がる回路と大気開放部２５に繋がる回路とを切り換えて接続する。

なお、第１切換弁２３及び第２切換弁２４は、制御部６０から出力される開閉信号に応じて、ポート同士の接続を切り換える。前記開閉信号は、後述する第１制御信号、第２制御信号、第３制御信号及び第４制御信号を含む。

圧力センサ２６は、液体貯留部１０内の圧力を検出する。圧力センサ２６は、検出した液体貯留部１０内の圧力を圧力信号として、制御部６０に出力する。圧力センサ２６によって検出される負圧は、液体貯留部１０内の液体残量に応じて変化する。すなわち、液体貯留部１０内の液体残量が少なくなると、圧力センサ２６によって検出される負圧は、液体残量が多い場合に比べて高くなる。なお、負圧が高くなるとは、例えば－１ｋＰａから－１．１ｋＰａに変化した状態を意味する。

後述の制御部６０は、圧力センサ２６から出力された圧力信号に応じて、負圧用ポンプ２２ａの駆動を制御する。制御部６０は、圧力センサ２６によって、液体貯留部１０内における液体残量の減少が液体貯留部１０内の高い負圧として検出されると、負圧目標値を低く設定することにより、負圧用ポンプ２２ａで発生する負圧を大気圧に近づける。

以上の構成により、圧力調整部２０は、液体貯留部１０内の圧力を正圧にする場合、すなわち液体貯留部１０内を正圧に加圧する場合には、第１切換弁２３を切り換えて、正圧生成部２１と液体貯留部１０とを接続する。これにより、液体貯留部１０から吐出部３０に液体を押し出すことができる。よって、吐出部３０に液体を安定して供給することができる。なお、この場合に、制御部６０から第１切換弁２３に入力される開閉信号が、加圧信号である。すなわち、加圧信号は、制御部６０から圧力調整部２０に入力される。

また、圧力調整部２０は、液体貯留部１０内の圧力を負圧にする場合には、第２切換弁２４を切り換えて負圧生成部２２と第１切換弁２３とを接続し且つ第１切換弁２３を切り換えて第２切換弁２４と液体貯留部１０とを接続する。これにより、液体貯留部１０内の圧力を負圧にして、吐出部３０の吐出口３２ａから液体が漏れ出すことを防止できる。

さらに、圧力調整部２０は、液体貯留部１０内の圧力を大気圧にする場合には、第２切換弁２４を切り換えて大気開放部２５と第１切換弁２３とを接続する。このとき、第１切換弁２３は、第２切換弁２４と液体貯留部１０とを接続した状態である。これにより、液体貯留部１０内の圧力を大気圧にすることができる。

（吐出部）
吐出部３０は、液体貯留部１０から供給された液体を、外部に液滴状で吐出する。具体的には、吐出部３０は、液体供給部３１と、ダイヤフラム３５と、駆動部４０とを有する。

液体供給部３１は、内部に液室３３及び流入路３４を有するベース部材３２を有する。ベース部材３２上には液体貯留部１０が位置する。ベース部材３２の流入路３４は、液体貯留部１０の流出口１０ａに接続される。流入路３４は、液室３３に接続される。すなわち、流入路３４は、液室３３に繋がり且つ液体貯留部１０から液室３３内に液体を供給する。

ベース部材３２は、液室３３に繋がる吐出口３２ａを有する。吐出口３２ａは、液室３３内に供給された液体を外部に吐出するための開口である。本実施形態では、吐出口３２ａは下方に向かって開口するため、流入路３４及び液室３３内に供給された液体は、メニスカスによって、吐出口３２ａ内において下方に突出する液面を有する。

ダイヤフラム３５は、液室３３を区画する壁部の一部を構成する。ダイヤフラム３５は、液室３３を挟んで吐出口３２ａとは反対側に位置する。ダイヤフラム３５は、厚み方向に変形可能にベース部材３２に支持される。ダイヤフラム３５は、液室３３を区画する壁部の一部を構成し且つ変形によって液室３３の容積を変化させる。ダイヤフラム３５の厚み方向の変形によって液室３３の容積が変化することで、液室３３内の液体が吐出口３２ａから外部に向かって吐出される。

駆動部４０は、ダイヤフラム３５を厚み方向に変形させる。具体的には、駆動部４０は、圧電素子４１と、第１台座４２と、第２台座４３と、プランジャ４４と、コイルばね４５と、ケーシング４６とを有する。

圧電素子４１は、所定の電圧を印加することにより、一方向に伸びる。すなわち、圧電素子４１は、前記一方向に伸縮可能である。圧電素子４１は、前記一方向に伸縮することにより、ダイヤフラム３５を厚み方向に変形させる。なお、ダイヤフラム３５を厚み方向に変形させる駆動力は、磁歪素子等の他の駆動素子によって生じさせてもよい。

本実施形態の圧電素子４１は、前記一方向に長い直方体状である。また、特に図示しないが、本実施形態の圧電素子４１は、例えばジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）などの圧電セラミックスによって構成された複数の圧電体を、前記一方向に積層した状態で電気的に接続することにより構成される。すなわち、圧電素子４１は、前記一方向に積層された複数の圧電体４１ａを有する。これにより、圧電素子４１が一つの圧電体を有する場合に比べて、前記一方向における圧電素子４１の伸縮量を大きくすることができる。なお、圧電素子の形状は直方体状に限らず、その他の形状、例えば円柱状等であってもよい。

複数の圧電体４１ａは、前記一方向と交差する方向に対向して位置する図示しない側面電極によって電気的に接続される。よって、圧電素子４１は、前記側面電極に所定の電圧を印加することにより、前記一方向に伸びる。圧電素子４１に印加される前記所定の電圧は、後述の制御部６０から入力される駆動信号である。

圧電素子４１の構成は、従来の圧電素子の構成と同様であるため、詳しい説明を省略する。なお、圧電素子４１は、１つの圧電体のみを有してもよい。

プランジャ４４は、棒状の部材である。プランジャ４４における軸線方向の一方の端部は、ダイヤフラム３５に接触する。プランジャ４４における軸線方向の他方の端部は、圧電素子４１の前記一方向の端部を覆う後述の第１台座４２に接触する。すなわち、圧電素子４１の前記一方向とプランジャ４４の軸線方向とは一致する。また、圧電素子４１とダイヤフラム３５との間にプランジャ４４が位置する。これにより、圧電素子４１の伸縮は、プランジャ４４を介して、ダイヤフラム３５に伝達される。

プランジャ４４における前記他方の端部は、半球状である。これにより、プランジャ４４の軸線方向と圧電素子４１の前記一方向とが異なる場合でも、プランジャ４４を介して、圧電素子４１の伸縮をダイヤフラム３５に伝達することができる。

第１台座４２は、圧電素子４１における前記一方向のダイヤフラム３５側の端部を覆う。第１台座４２は、プランジャ４４に接触する。第２台座４３は、圧電素子４１における前記一方向のダイヤフラム３５とは反対側の端部を覆う。第２台座４３は、後述する固定ケーシング４７の固定ケーシング底壁部４７ａに支持される。

第１台座４２及び第２台座４３は、ぞれぞれ、底部４２ａ，４３ａと、外周側に位置する縦壁部４２ｂ，４３ｂとを有する。底部４２ａ，４３ａは、それぞれ、圧電素子４１の前記一方向の端面を覆う大きさを有する。縦壁部４２ｂ，４３ｂは、それぞれ、圧電素子４１の側面の一部を覆う。

圧電素子４１は、ケーシング４６内に収容される。ケーシング４６は、固定ケーシング４７と、与圧ケーシング４８とを有する。与圧ケーシング４８は、固定ケーシング４７内に収容される。圧電素子４１は、与圧ケーシング４８内に収容される。

固定ケーシング４７は、ダイヤフラム３５側が開口する箱状である。具体的には、固定ケーシング４７は、固定ケーシング底壁部４７ａと、固定ケーシング側壁部４７ｂとを有する。固定ケーシング底壁部４７ａは、圧電素子４１を挟んでダイヤフラム３５とは反対側に位置する。固定ケーシング底壁部４７ａは、圧電素子４１の前記一方向の端部を支持する半球状の突出部４７ｃを有する。

与圧ケーシング４８は、圧電素子４１を挟んでダイヤフラム３５とは反対側が開口する箱状である。よって、与圧ケーシング４８が固定ケーシング４７内に収容された状態で、固定ケーシング底壁部４７ａの一部は、ケーシング４６内に露出する。上述の突出部４７ｃは、固定ケーシング底壁部４７ａにおいて露出した部分に位置する。

与圧ケーシング４８は、与圧ケーシング底壁部４８ａと、与圧ケーシング側壁部４８ｂとを有する。

与圧ケーシング底壁部４８ａは、ダイヤフラム３５側に位置する。与圧ケーシング底壁部４８ａは、プランジャ４４が貫通する貫通孔を有する。よって、プランジャ４４は、圧電素子４１とダイヤフラム３５との間で前記一方向に延びて与圧ケーシング底壁部４８ａを貫通し、圧電素子４１の伸縮をダイヤフラム３５に伝達する。

与圧ケーシング底壁部４８ａは、ベース部材３２の上面によって支持されている。これにより、与圧ケーシング底壁部４８ａと第１台座４２とによって挟みこまれた後述のコイルばね４５によって生じる力は、ベース部材３２によって支持されるダイヤフラム３５に作用しないか、ダイヤフラム３５に作用したとしても非常に小さい。

また、与圧ケーシング底壁部４８ａは、後述のコイルばね４５を、第１台座４２との間で保持する。

与圧ケーシング側壁部４８ｂの外面が固定ケーシング側壁部４７ｂの内面に接触し、与圧ケーシング側壁部４８ｂの内面が第１台座４２及び第２台座４３の縦壁部４２ｂ，４３ｂに接触する。これにより、与圧ケーシング側壁部４８ｂによって、第１台座４２及び第２台座４３を保持できる。したがって、圧電素子４１に所定の電圧が印加された場合でも、前記一方向と直交する方向への圧電素子４１の変形が抑制される。

以上の構成により、圧電素子４１は、プランジャ４４と、固定ケーシング底壁部４７ａの突出部４７ｃとによって、前記一方向に挟み込まれる。これにより、圧電素子４１が前記一方向に伸縮した場合に、圧電素子４１の伸縮をプランジャ４４によってダイヤフラム３５に伝達することができる。したがって、圧電素子４１の伸縮によって、ダイヤフラム３５を厚み方向に変形させることができる。なお、図１に、圧電素子４１の前記一方向の伸縮によるプランジャ４４の移動を、実線矢印で示す。

コイルばね４５は、前記一方向に螺旋状に延びるばね部材である。コイルばね４５は、第１台座４２と与圧ケーシング底壁部４８ａとによって、前記一方向に挟み込まれる。これにより、コイルばね４５は、第１台座４２を介して圧電素子４１に前記一方向に圧縮する力を付与する。

このようにコイルばね４５によって圧電素子４１を前記一方向に圧縮することにより、圧電素子４１に対して矩形波の駆動信号を入力した場合でも、圧電素子４１が伸縮によって損傷を受けることを防止できる。よって、圧電素子４１の耐久性を向上することができる。

しかも、上述のようにコイルばね４５が位置することにより、コイルばね４５の弾性復元力を与圧ケーシング底壁部４８ａによって受けることができる。よって、コイルばね４５の弾性復元力によって、ダイヤフラム３５が変形を生じることを防止できる。したがって、吐出口３２ａから液体が漏れたり、液体の吐出性能が低下したりすることを防止できる。

（制御部）
次に、以下で制御部６０の構成について説明する。

制御部６０は、液体塗布装置１の駆動を制御する。すなわち、制御部６０は、圧力調整部２０及び駆動部４０の駆動をそれぞれ制御する。

制御部６０は、圧力調整制御部６１と、駆動制御部６２とを有する。

圧力調整制御部６１は、圧力調整部２０の第１切換弁２３及び第２切換弁２４に対して、制御信号を出力する。また、圧力調整制御部６１は、正圧用ポンプ２１ａに対して、正圧用ポンプ駆動信号を出力する。さらに、圧力調整制御部６１は、負圧用ポンプ２２ａに対して、負圧用ポンプ駆動信号を出力する。圧力調整制御部６１は、第１切換弁２３及び第２切換弁２４に対して制御信号を出力することにより、液体貯留部１０内の圧力を制御する。

例えば、液体貯留部１０内に正圧を付与する場合には、圧力調整制御部６１は、第１切換弁２３に対し、正圧生成部２１と液体貯留部１０とを接続する第１制御信号を出力する。また、液体貯留部１０内に負圧を付与する場合には、圧力調整制御部６１は、第１切換弁２３に対し、第２切換弁２４と液体貯留部１０とを接続する第２制御信号を出力し、第２切換弁２４に対し、大気開放部２５と第１切換弁２３とを接続する第３制御信号を出力する。さらに、液体貯留部１０内を大気圧にする場合には、圧力調整制御部６１は、第１切換弁２３に対し、第２切換弁２４と液体貯留部１０とを接続する第２制御信号を出力し、第２切換弁２４に対し、負圧生成部２２と第１切換弁２３とを接続する第４制御信号を出力する。

圧力調整制御部６１は、圧力センサ２６から出力された圧力信号に応じて、負圧用ポンプ２２ａの駆動を制御する。すなわち、圧力調整制御部６１は、負圧用ポンプ２２ａを駆動させても圧力センサ２６で検出された圧力が負圧目標値に到達しない場合、前記負圧目標値を低く設定し、新しい負圧目標値に応じて負圧用ポンプ２２ａを駆動させる。このように、圧力調整制御部６１は、圧力センサ２６によって、液体貯留部１０内における液体残量の減少が液体貯留部１０内の高い負圧として検出されると、負圧目標値を低く設定することにより、負圧用ポンプ２２ａで発生する負圧を大気圧に近づける。

また、圧力調整制御部６１は、正圧用ポンプ２１ａの駆動も制御する。なお、正圧用ポンプ２１ａの駆動は、従来の構成と同様であるため、詳しい説明を省略する。

駆動制御部６２は、駆動部４０の圧電素子４１の駆動を制御する。すなわち、駆動制御部６２は、圧電素子４１に対して駆動信号を出力する。この駆動信号は、吐出信号及び高周波信号を含む。

前記吐出信号は、後述するように圧電素子４１を伸縮させてダイヤフラム３５を変形させることにより、液室３３内の液体を吐出口３２ａから外部に吐出させる信号である。

前記高周波信号は、前記吐出信号に応じて圧電素子４１によってダイヤフラム３５に生じさせる変形の振幅よりも小さい振幅の変形を、圧電素子４１によってダイヤフラム３５に生じさせる信号である。前記高周波信号によって圧電素子４１を駆動させることによってダイヤフラム３５に生じる変形は、ダイヤフラム３５に高周波振動を生じさせる。この高周波振動は、吐出部３０の吐出口３２ａから液体が吐出されない程度の振動である。

前記高周波信号は、連続する信号であり、前記吐出信号よりも小さい振幅を有する。前記高周波信号の周波数は、特に限定されないが、圧電素子４１の駆動周波数の２倍以上が好ましい。例えば、前記高周波信号の周波数は、２Ｈｚ～３０ｋＨｚが好ましい。

前記高周波信号を圧電素子４１に入力することにより、ダイヤフラム３５によって液室３３内の液体を加振して、該液体の流動性を向上することができる。これにより、液室３３内に液体を安定して供給することができる。なお、チクソトロピー性を示す液体の場合、一般的には、前記高周波信号の周波数が高いほど液体の流動性を向上させることができる。

また、上述のように液室３３内の液体を加振することにより、吐出口３２ａから液体を吐出した際に、該液体の曳糸性を改善することができる。

制御部６０は、駆動制御部６２によって、前記吐出信号を圧電素子４１に出力するタイミング、前記高周波信号を圧電素子４１に出力するタイミング及び前記制御信号を圧力調整部２０に出力するタイミングを制御する。

図２は、吐出部３０による液体の吐出及び圧力調整部２０による液体貯留部１０内の圧力調整の動作の一例を示すフローチャートである。まず、制御部６０の駆動制御部６２による、前記吐出信号を圧電素子４１に出力するタイミングと前記制御信号を圧力調整部２０に出力するタイミングとの制御について説明する。

図２に示すように、まず、制御部６０は、吐出を指示する外部信号が入力されたかどうかを判定する（ステップＳ１）。この外部信号は、制御部６０よりも上位のコントローラ等から制御部６０に入力される。

制御部６０に外部信号が入力された場合（ステップＳ１でＹＥＳの場合）には、ステップＳ２で、制御部６０の圧力調整制御部６１は、圧力調整部２０の第１切換弁２３において正圧生成部２１と液体貯留部１０とを接続する第１制御信号を生成して、第１切換弁２３に出力する。第１切換弁２３は前記第１制御信号に応じて駆動する。これにより、液体貯留部１０内は、正圧に加圧される。一方、制御部６０に外部信号が入力されていない場合（ステップＳ１でＮＯの場合）には、制御部６０に外部信号が入力されるまでステップＳ１の判定を繰り返す。

ステップＳ２の後、制御部６０の駆動制御部６２は、圧電素子４１に対して吐出信号を出力して、吐出部３０に吐出口３２ａから液体を吐出させる（ステップＳ３）。

なお、駆動制御部６２が圧電素子４１に対して吐出信号を出力した後、圧力調整制御部６１が前記第１制御信号を第１切換弁２３に出力してもよい。すなわち、吐出部３０の吐出を、液体貯留部１０内の正圧の加圧よりも前に行ってもよい。

その後、圧力調整制御部６１は、圧力調整部２０の第１切換弁２３において第２切換弁２４と液体貯留部１０とを接続する第２制御信号を生成して、第１切換弁２３に出力する。また、圧力調整制御部６１は、第２切換弁２４において大気開放部２５と第１切換弁２３とを接続する第３制御信号を生成して、第２切換弁２４に出力する（ステップＳ４）。第１切換弁２３は、前記第２制御信号に応じて駆動する。第２切換弁２４は、前記第３制御信号に応じて駆動する。これにより、液体貯留部１０内の圧力は、大気圧になる。

続いて、圧力調整制御部６１は、第２切換弁２４において負圧生成部２２と第１切換弁２３とを接続する第４制御信号を生成して、第２切換弁２４に出力する（ステップＳ５）。第２切換弁２４は、前記第４制御信号に応じて駆動する。これにより、液体貯留部１０内の圧力は、負圧になる。よって、吐出部３０の吐出口３２ａから液体が漏れ出るのを防止できる。その後、このフローを終了する（ＥＮＤ）。制御部６０は、必要に応じて、上述のフローを繰り返し実行する。

上述のように液体貯留部１０内の圧力を制御することにより、吐出部３０の吐出口３２ａから液体が漏れ出ることなく、適正なタイミングで液体を吐出口３２ａから安定して吐出させることができる。

本実施形態では、制御部６０は、上述のような液体貯留部１０内の圧力の制御に加えて、前記高周波信号を圧電素子４１に出力するタイミングと既述の加圧信号を圧力調整部２０に出力するタイミングも制御する。前記加圧信号は、上述の図２に示すフローの説明における第１制御信号である。

（加圧信号の出力タイミングが先の場合）
制御部６０は、前記加圧信号を圧力調整部２０に出力した後、前記高周波信号を圧電素子４１に出力する。図３は、前記高周波信号を圧電素子４１に出力するタイミングと前記加圧信号を圧力調整部２０に出力するタイミングとを含むタイミングチャートの一例である。

図３に示すように、液体塗布装置１に対し、液体の吐出を指示する外部信号が入力されると、まず、制御部６０の圧力調整制御部６１は、加圧信号を生成して、該加圧信号を圧力調整部２０の第１切換弁２３に出力する。そうすると、第１切換弁２３は、正圧生成部２１と液体貯留部１０とを接続して、液体貯留部１０内を正圧で加圧する。なお、図３では、第１切換弁２３が、正圧生成部２１と液体貯留部１０とを接続する場合をモード１とし、第２切換弁２４と液体貯留部１０とを接続する場合をモード２とする。

制御部６０の駆動制御部６２は、圧力調整制御部６１が前記加圧信号を出力してから一定時間経過後、高周波信号を圧電素子４１に出力する。駆動制御部６２は、圧電素子４１に対して前記高周波信号を一定期間出力した後、吐出信号を出力する。駆動制御部６２は、圧電素子４１に対する前記一定期間の前記高周波信号の出力と前記吐出信号の出力とを繰り返す。

なお、制御部６０は、前記高周波信号及び前記吐出信号を出力した後、圧力調整部２０に対して液体貯留部１０内を大気圧にする信号を出力する。この信号が、上述の図２に示すフローの説明における第２制御信号及び第３制御信号である。これにより、第１切換弁２３及び第２切換弁２４が駆動して、液体貯留部１０内を大気圧にする。その後、制御部６０は、圧力調整部２０に対して液体貯留部１０内を負圧にする信号を出力する。この信号が上述の図２に示すフローの説明における第２制御信号及び第４制御信号である。これにより、第１切換弁２３及び第２切換弁２４が駆動して、液体貯留部１０内を負圧にする。

図３におけるタイマ１は、制御部６０が有する図示しないタイマの動作を示すタイミングチャートである。前記タイマは、前記一定時間、動作する。

上述のタイミングで制御部６０から前記加圧信号及び前記高周波信号を出力することにより、吐出部３０の流入路３４から液室３３内に液体を安定して供給することができる。これにより、吐出部３０から液体を安定して吐出させることができる。なお、上述の信号出力のタイミングは、比較的低い粘度を有する液体を吐出部３０から吐出する場合に特に効果的である。

（高周波信号の出力タイミングが先の場合）
制御部６０は、前記高周波信号を圧電素子４１に出力した後、前記加圧信号を圧力調整部２０に出力する。図４は、前記高周波信号を圧電素子４１に出力するタイミングと前記加圧信号を圧力調整部２０に出力するタイミングとを含むタイミングチャートの一例である。

図４に示すように、液体塗布装置１に対し、液体の吐出を指示する外部信号が入力されると、まず、駆動制御部６２は、高周波信号を生成して、圧電素子４１に出力する。駆動制御部６２は、圧電素子４１に対して前記高周波信号を一定期間出力した後、吐出信号を出力する。駆動制御部６２は、圧電素子４１に対する前記一定期間の前記高周波信号の出力と前記吐出信号の出力とを繰り返す。

制御部６０の圧力調整制御部６１は、駆動制御部６２が前記高周波信号を出力してから一定時間経過後、加圧信号を生成して、該加圧信号を圧力調整部２０の第１切換弁２３に出力する。そうすると、第１切換弁２３は、正圧生成部２１と液体貯留部１０とを接続して、液体貯留部１０内を正圧で加圧する。なお、図４では、第１切換弁２３が、正圧生成部２１と液体貯留部１０とを接続する場合をモード１とし、第２切換弁２４と液体貯留部１０とを接続する場合をモード２とする。

なお、制御部６０は、前記高周波信号及び前記吐出信号を出力した後、圧力調整部２０に対して液体貯留部１０内を大気圧にする信号を出力する。この信号が、上述の図２に示すフローの説明における第２制御信号及び第３制御信号である。これにより、第１切換弁２３及び第２切換弁２４が駆動して、液体貯留部１０内を大気圧にする。その後、制御部６０は、圧力調整部２０に対して液体貯留部１０内を負圧にする信号を出力する。この信号が上述の図２に示すフローの説明における第２制御信号及び第４制御信号である。これにより、第１切換弁２３及び第２切換弁２４が駆動して、液体貯留部１０内を負圧にする。

図４におけるタイマ２は、制御部６０が有する図示しないタイマの動作を示すタイミングチャートである。前記タイマは、前記一定時間、動作する。

上述のタイミングで制御部６０から前記加圧信号及び前記高周波信号を出力することにより、吐出部３０の液室３３内の液体の流動性を向上できる。これにより、吐出部３０から液体を安定して吐出させることができる。また、上述のタイミングで制御部６０から前記加圧信号及び前記高周波信号を出力することにより、液体の曳糸性を改善することができる。なお、上述の信号出力のタイミングは、比較的高い粘度を有する液体を吐出部３０から吐出する場合に特に効果的である。

なお、制御部６０の駆動制御部６２は、前記吐出信号を最後に出力した後、前記高周波信号を出力してもよい。図５は、前記吐出信号を最後に出力した後、前記高周波信号を出力するタイミングを示すタイミングチャートの一例である。粒子を含む液体において、吐出部３０の吐出口３２ａ内の粒子密度が高まった場合に、図５に示すように、制御部６０の駆動制御部６２が前記吐出信号を最後に出力した後に前記高周波信号を出力することにより、吐出口３２ａ内の粒子密度の均一化を図れる。前記粒子を含む液体は、例えば、半田粒子を含むペースト材料などである。

図５におけるタイマ１，３は、制御部６０が有する図示しないタイマの動作を示すタイミングチャートである。前記タイマは、圧力調整制御部６１が前記加圧信号を出力してから一定時間経過、動作するとともに、前記吐出信号を最後に出力した後に前記高周波信号を出力する期間、動作する。

図５は、前記加圧信号を圧力調整部２０に出力した後、前記高周波信号を圧電素子４１に出力する場合に、前記吐出信号の出力後に前記高周波信号を出力した例であるが、図４に示すように、前記高周波信号を圧電素子４１に出力した後、前記加圧信号を圧力調整部２０に出力する場合に、前記吐出信号の出力後に前記高周波信号を出力してもよい。

制御部６０の駆動制御部６２は、前記吐出信号における立ち上がり部分及び立ち下がり部分の少なくとも一方の傾きを変更可能である。すなわち、駆動制御部６２は、前記吐出信号の立ち上がり部分において、時間に対する信号変化の割合を変更可能である。この場合、駆動制御部６２は、前記吐出信号における立ち上がり部分の傾き及び立ち下がり部分の傾きのうち少なくとも一方を変更することにより、吐出部３０の吐出口３２ａから吐出される液体の量を調整する。例えば、駆動制御部６２は、前記吐出信号の信号出力時間を変えずに前記吐出信号の立ち上がり部分の傾きを小さくすることにより、吐出部３０の吐出口３２ａから吐出される液体の量を少なくする。また、駆動制御部６２は、前記吐出信号の信号出力時間を変えずに前記吐出信号の立ち下がり部分の傾きを小さくすることにより、吐出部３０の吐出口３２ａから吐出される液体の量を少なくする。

これにより、吐出部３０の吐出口３２ａの大きさが同じであっても、吐出口３２ａから噴出する液体の量を変えることができる。

本実施形態の液体塗布装置１は、液体を貯留する液体貯留部１０と、前記液体が供給される液室３３と、液室３３に繋がり且つ液体貯留部１０から液室３３内に液体を供給する流入路３４と、液室３３を区画する壁部の一部を構成し且つ厚み方向の変形によって液室３３の容積を変化させるダイヤフラム３５と、吐出信号に応じてダイヤフラム３５を厚み方向に変形させるとともに、高周波信号に応じてダイヤフラム３５を前記吐出信号に応じて生じる変形の振幅よりも小さい振幅で厚み方向に変形させる駆動部４０と、を有し、液室３３内の前記液体を外部に吐出する吐出部３０と、加圧信号に応じて、液体貯留部１０内に大気圧よりも大きい正圧を加圧する圧力調整部２０と、駆動部４０に対する前記高周波信号の出力と圧力調整部２０に対する前記加圧信号の出力とを、所定のタイミングで行う制御部６０と、を有する。

これにより、吐出部３０から吐出する液体の粘度に応じて、液体貯留部１０内を正圧に加圧するタイミングと、液室３３内の前記液体に高周波振動を加えるタイミングとを調整することができる。

例えば前記液体の粘度が比較的低い場合（一例として、例えば５０，０００ｍＰａ・Ｓ未満）、液体塗布装置１では、液体貯留部１０内を正圧に加圧した後、液室３３内の前記液体に高周波振動を加える。すなわち、制御部６０は、前記加圧信号を圧力調整部２０に対して出力した後、前記高周波信号を駆動部４０の圧電素子４１に対して出力する。これにより、液体貯留部１０から流入路３４を介して液室３３内に前記液体を安定して供給することができる。

一方、例えば前記液体の粘度が比較的高い場合（一例として、例えば５０，０００ｍＰａ・Ｓ以上）、液体塗布装置１では、液室３３内の前記液体に高周波振動を加えた後、液体貯留部１０内を正圧に加圧する。すなわち、制御部６０は、前記高周波信号を駆動部４０の圧電素子４１に対して出力した後、前記加圧信号を圧力調整部２０に対して出力する。これにより、液室３３内の前記液体の流動性を向上して、液室３３内に前記液体を安定して供給することができる。

しかも、液室３３内の前記液体に高周波振動を加えることにより、前記液体の曳糸性を改善することができる。

したがって、本実施形態の構成により、粘度が高い液体であっても、従来のようにヒータ等を設けることなく、簡単且つコンパクトな構成で、液体を吐出することができる。

また、本実施形態では、駆動部４０は、前記吐出信号に応じて少なくとも一方向に伸縮することにより、ダイヤフラム３５を、前記高周波信号に応じた変形の振幅よりも大きい振幅で変形させる。制御部６０は、駆動部４０に対し、前記吐出信号を出力した後に前記高周波信号を出力する。

これにより、粒子を含む液体において、吐出部３０の吐出口３２ａ内の粒子密度が高まった場合に、上述のように制御部６０が前記吐出信号を出力した後に前記高周波信号を出力することにより、吐出口３２ａ内の粒子密度の均一化を図れる。これにより、吐出部３０から液体を安定して吐出することができる。

また、本実施形態では、駆動部４０は、前記吐出信号または前記高周波信号に応じて一方向に伸縮することにより、ダイヤフラム３５を厚み方向に変形させる圧電素子４１を有する。これにより、前記吐出信号または前記高周波信号に応じて圧電素子４１が前記一方向に伸縮することにより、ダイヤフラム３５を厚み方向に容易に変形させることができる。

また、本実施形態では、駆動部４０は、前記吐出信号に応じて前記一方向に伸縮することによりダイヤフラム３５を厚み方向に変形させるとともに、前記高周波信号に応じて前記一方向に伸縮することによりダイヤフラム３５を前記吐出信号に応じて生じる変形の振幅よりも小さい振幅で厚み方向に変形させる圧電素子４１を有する。

これにより、前記吐出信号に応じたダイヤフラム３５の変形と、前記高周波信号に応じたダイヤフラム３５の変形とを、圧電素子４１によって実現できる。よって、駆動部４０を簡単且つコンパクトな構成で実現できる。

（その他の実施形態）
以上、本発明の実施の形態を説明したが、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変形して実施することが可能である。

前記実施形態では、駆動部４０は、吐出信号及び高周波信号に応じてダイヤフラム３５を厚み方向に変形させる圧電素子４１を有する。しかしながら、駆動部は、前記吐出信号に応じてダイヤフラムを厚み方向に変形させる圧電素子と、前記高周波信号に応じてダイヤフラムを厚み方向に変形させる圧電素子とを有してもよい。また、駆動部は、前記吐出信号または前記高周波のいずれかに応じて、ダイヤフラムを厚み方向に変形させる圧電素子を有してもよい。駆動部は、吐出信号及び高周波信号に応じてダイヤフラムを厚み方向に変形可能な構成であれば、圧電素子以外の構成を有してもよい。

前記実施形態では、制御部６０は、加圧信号を圧力調整部２０に対して出力した後、高周波信号を圧電素子４１に対して出力する。また、制御部６０は、高周波信号を圧電素子４１に対して出力した後、加圧信号を圧力調整部２０に対して出力する。

しかしながら、制御部は、前記加圧信号と前記高周波信号とを同時に出力してもよい。制御部は、圧電素子に対する高周波信号の出力と圧力調整部に対する加圧信号の出力とを、どのようなタイミングで行ってもよい。

前記実施形態では、圧力調整部２０は、液体貯留部１０に対し、正圧生成部２１に繋がる回路と第２切換弁２４に繋がる回路とを切り換えて接続する第１切換弁２３と、第１切換弁２３に対し、負圧生成部２２に繋がる回路と大気開放部２５に繋がる回路とを切り換えて接続する第２切換弁２４とを有する。

しかしながら、圧力調整部は、液体貯留部に対し、正圧生成部、負圧生成部及び大気開放部をそれぞれ接続する切換弁を有してもよい。前記圧力調整部は、液体貯留部に対し、正圧生成部、負圧生成部及び大気開放部をそれぞれ接続可能な構成であれば、どのような構成を有してもよい。

前記実施形態では、圧力調整部２０によって、液体貯留部１０と大気開放部とが接続可能である。しかしながら、圧力調整部は、液体貯留部に対して大気開放部が接続できない構成を有してもよい。

前記実施形態では、圧力調整部２０によって、液体貯留部１０と正圧生成部２１とが接続可能である。しかしながら、液体塗布装置は、正圧生成部を有していなくてもよい。すなわち、液体塗布装置は、負圧と大気圧とによって、液体貯留部内の圧力を制御してもよい。

前記実施形態では、コイルばね４５によって、圧電素子４１を一方向に圧縮する。しかしながら、圧電素子を前記一方向に圧縮可能であれば、コイルばね以外の構成によって、前記圧電素子を圧縮してもよい。すなわち、前記実施形態では、圧縮力付与部の一例として、螺旋状のばね部材であるコイルばね４５を挙げたが、これに限らず、前記螺旋状のばね部材は、所定長さを有し且つ波形状を有する線材または平板が螺旋状に巻かれた、いわゆるコイルドウェーブスプリングなどでもよい。また、圧縮力付与部は、圧電素子を一方向に圧縮可能な構成であれば、螺旋状以外の構成を有してもよい。なお、圧縮力付与部は、どのような構成を有している場合でも、プランジャと干渉しないように配置されるのが好ましい。

本発明は、液体を吐出部から吐出する液体塗布装置に利用可能である。

１ 液体塗布装置
１０ 液体貯留部
２０ 圧力調整部
２１ 正圧生成部
２１ａ 正圧用ポンプ
２２ 負圧生成部
２２ａ 負圧用ポンプ
２２ｂ 負圧調整容器
２３ 第１切換弁
２４ 第２切換弁
２５ 大気開放部
２６ 圧力センサ
３０ 吐出部
３１ 液体供給部
３２ ベース部材
３２ａ 吐出口
３３ 液室
３４ 流入路
３５ ダイヤフラム
４０ 駆動部
４１ 圧電素子
４４ プランジャ
４５ コイルばね
４６ ケーシング
６０ 制御部

Claims (7)

1. 液体を貯留する液体貯留部と、
   前記液体が供給される液室と、
   前記液室に繋がり且つ前記液体貯留部から前記液室内に液体を供給する流入路と、
   前記液室を区画する壁部の一部を構成し且つ厚み方向の変形によって前記液室の容積を変化させるダイヤフラムと、
   吐出信号に応じて前記ダイヤフラムを厚み方向に変形させるとともに、高周波信号に応じて前記ダイヤフラムを前記吐出信号に応じて生じる変形の振幅よりも小さい振幅で厚み方向に変形させる駆動部と、
   を有し、前記液室内の前記液体を外部に吐出する吐出部と、
   加圧信号に応じて、前記液体貯留部内に大気圧よりも大きい正圧を加圧する圧力調整部と、
   前記駆動部に対する前記高周波信号の出力と前記加圧部に対する前記加圧信号の出力とを、所定のタイミングで行う制御部と、
   を有する、液体塗布装置。
2. 請求項１に記載の液体塗布装置において、
   前記制御部は、前記加圧信号を前記圧力調整部に対して出力した後、前記高周波信号を前記駆動部に対して出力する、液体塗布装置。
3. 請求項１に記載の液体塗布装置において、
   前記制御部は、前記高周波信号を前記駆動部に対して出力した後、前記加圧信号を前記圧力調整部に対して出力する、液体塗布装置。
4. 請求項１から３のいずれか一つに記載の液体塗布装置において、
   前記駆動部は、前記吐出信号に応じて、前記ダイヤフラムを、前記高周波信号に応じた振動の振幅よりも大きい振幅で変形させ、
   前記制御部は、前記駆動部に対し、前記吐出信号を出力した後に前記高周波信号を出力する、液体塗布装置。
5. 請求項１から４のいずれか一つに記載の液体塗布装置において、
   前記駆動部は、前記吐出信号または前記高周波信号に応じて一方向に伸縮することにより、前記ダイヤフラムを厚み方向に変形させる圧電素子を有する、液体塗布装置。
6. 請求項１から４のいずれか一つに記載の液体塗布装置において、
   前記駆動部は、前記吐出信号に応じて前記一方向に伸縮することにより前記ダイヤフラムを厚み方向に変形させるとともに、前記高周波信号に応じて前記一方向に伸縮することにより前記ダイヤフラムを前記吐出信号に応じて生じる変形の振幅よりも小さい振幅で厚み方向に変形させる圧電素子を有する、液体塗布装置。
7. 請求項１から６のいずれか一つに記載の液体塗布装置において、
   前記制御部は、前記吐出信号における立ち上がり部分の傾き及び立ち下がり部分の傾きのうち少なくとも一方を変更可能である、液体塗布装置。

Images