JP4647229B2 - 液体材料の吐出装置 - Google Patents

Description

本発明は、液体材料を滴下または飛滴させて吐出する技術分野に関し、前記液体材料を定量的に吐出する技術に関する。

特許文献１、２に示すように、液材を飛滴する技術としては、進退動作を行うプランジャーを用い、急速前進するプランジャーを弁座に当接させることにより急激に停止させ、プランジャーの前方に位置する液材に慣性力を印加し、この慣性力により液材を飛滴する技術が知られているが、この技術では、液材を飛滴させるために必要な慣性力を、停止している弁座に運動するプランジャーを当接させて、プランジャーの運動を瞬時に停止して得るために、プランジャーおよび弁座の損傷が激しく、また損傷した部材片が液材に混入・溶解してしまうという問題があった。

そこで、本出願人は、上記問題を解決すべく、液材吐出用プランジャーの先端面を液剤に密接させた後、プランジャーを高速前進させ、次いでプランジャー駆動手段を急激に停止させることにより、急速前進するプランジャーを弁座に当接させることなく急激に停止させ、プランジャーの前方に位置する液材に慣性力を印加し、この慣性力により液材を飛滴する技術を提案し、さらに、これを実施する具体的な装置として、管形状の計量部と、前記計量部に内接するプランジャーと、吐出口を備えるノズルと、前記計量部と前記ノズルとを連通する第１のバルブと、液剤を貯留する貯留容器と、前記貯留容器と前記計量部とを連通する第２のバルブと、で構成されており、前記計量部の内径と前記第１のバルブの弁体に設ける通孔とが、実質的に同径とする装置を提案した（特許文献３）。

特開２００２−２８２７４０号公報 特開２００１−２８７７９８号公報 特開２００３−１９０８７１号公報

上記先願の発明は、所期の目的は達成できたが、さらなる吐出安定性、メンテナンス性を求め、次のような改善点を見いだした。
すなわち、吐出液材を変更する際に、吐出装置の液材が接液する箇所を洗浄するが、特に、先願の特徴である「前記計量部の内径と前記第１のバルブの弁体に設ける通孔とが、実質的に同径」とするために、先願の実施例でも開示されているロータリーバルブを用いると、弁体が弁座に対して回転摺動する構造に起因して、弁体と弁座とのわずかな間隙に液材が入り込んでしまい、十分な洗浄を施すには、分解洗浄を必要とするなど非常に手間のかかる作業を要していた。

また前記間隙は、弁体の摺動を円滑にするため、弁体と弁座との間に規定量設けられて構成されており、この間隙に満たされた液材は、急峻な圧力上昇を望む吐出システムにおいては、不要な液材占有空間が広がることとなり、分解洗浄を必要とするなど非常に手間のかかる作業を要していた。また、この間隙に入り込む液材を制御することはできず吐出量の安定性を妨げる要因ともなる。

そこで、本発明は、適正な液材の飛滴流速を得ることができ、不要な液材占有空間を効果的に排除し、急峻な圧力上昇を得て、適正な飛滴圧力を得ることができ、安定した吐出を行うことができる液体材料の吐出装置を提供することを目的とする。また、洗浄作業を容易とし、クリーンな液材を飛滴することができる液体材料の吐出装置を提供することを目的とする。

本発明は、液体を吐出する吐出口を有する吐出部と、計量部の計量孔の内壁面に密接して摺動するプランジャーの後退移動により液材を計量孔に吸入し、プランジャーの進出移動により液材を前記吐出部より吐出する計量部と、液材貯留部と計量部とを連通する第一の位置、および吐出口とを連通する第二の位置、を切り替え、かつ、前記吐出部と前記計量部に密着して摺動するバルブと、からなる液体材料の吐出装置において、前記計量部を前記液材貯留部の先端部に配設することを特徴とする液体材料の吐出装置である。

前記計量部を前記液材貯留部の先端部に、連接してあるいは一体に形成して、配設することを特徴としており、その場合、本発明は、液体を吐出する吐出口を有する吐出部と、計量部の計量孔の内壁面に密接して摺動するプランジャーの後退移動により液材を計量孔に吸入し、プランジャーの進出移動により液材を前記吐出部より吐出する計量部と、液材貯留部と計量部とを連通する第一の位置、および吐出口とを連通する第二の位置、を切り替え、かつ、前記吐出部と前記計量部に密着して摺動するバルブと、からなる液体材料の吐出装置において、前記計量部を前記液材貯留部の先端部に、連接してあるいは一体に形成して、配設することを特徴とする液体材料の吐出装置である。

前記バルブはモータを駆動源とすることを特徴としており、その場合、本発明は、液体を吐出する吐出口を有する吐出部と、計量部の計量孔の内壁面に密接して摺動するプランジャーの後退移動により液材を計量孔に吸入し、プランジャーの進出移動により液材を前記吐出部より吐出する計量部と、液材貯留部と計量部とを連通する第一の位置、および吐出口とを連通する第二の位置、を切り替え、かつ、前記吐出部と前記計量部に密着して摺動するバルブと、からなる液体材料の吐出装置において、前記計量部を前記液材貯留部の先端部に配設する、具体的には連接してあるいは一体に形成して配設すること、ならびに、前記バルブはモータを駆動源とすることを特徴とする液体材料の吐出装置である。

前記計量孔は、前記計量部の内壁面に穿った少なくとも２つの孔のうち１つの孔とすること、好ましくは前記計量孔は、前記計量部の内部底面から貯留部側へ延出された管を形成することを特徴としており、その場合、本発明は、液体を吐出する吐出口を有する吐出部と、計量部の計量孔の内壁面に密接して摺動するプランジャーの後退移動により液材を計量孔に吸入し、プランジャーの進出移動により液材を前記吐出部より吐出する計量部と、液材貯留部と計量部とを連通する第一の位置、および吐出口とを連通する第二の位置、を切り替え、かつ、前記吐出部と前記計量部に密着して摺動するバルブと、からなる液体材料の吐出装置において、前記計量部を前記液材貯留部の先端部に配設すること、具体的には連接してあるいは一体に形成して配設すること、ならびに、前記計量孔は、前記計量部の内壁面に穿った少なくとも２つの孔のうち１つの孔とすること、好ましくは前記計量孔は、前記計量部の内部底面から貯留部側へ延出された管を形成すること、必要に応じ前記バルブはモータを駆動源とすること、を特徴とする液体材料の吐出装置である。

このように本発明は、弁体と弁座との間に間隙が無く、バルブ部が吐出部と計量部に密着して摺動する構成となっているから、不要な液材占有空間を効果的に排除し、急峻な圧力上昇を得て、適正な飛滴圧力を得ることができる。本計量部の構造は、貯留部から計量部に液体材料を流動させることができ、高速に繰り返して吐出することに有利である。
また、計量部から吐出口に至る流路は、吐出口に向かって常に同径または小径となっているので、適正な液材の飛滴流速を得ることができる。
さらに、前記密着して摺動する構成によって、吐出量の安定性を妨げる要因であった前記間隙に入り込む液材が無くなるため、極めて安定した吐出を行うことができ、一定した吐出量を得ることができる。
加えて、バルブ部のみを吐出装置より着脱可能に構成できるから、バルブ部の取り外しを容易とし、また、バルブ部をシンプルな構造とすることができるため、洗浄作業を容易とし、洗浄作業時間を短くすることができるだけでなく、洗い残しが無くなるため、液材の種類を交換してもコンタミすることなく、クリーンな液材を飛滴することができる。
バルブの駆動にモータを用いたので、プランジャーの動作と同期させることが容易になり、液材の高速に連続吐出することが可能になる。

液体を吐出する吐出口を有する吐出部と、計量部の内壁面に密接して摺動するプランジャーの後退移動により液材を計量部に吸入し、プランジャーの進出移動により液材を前記吐出部より吐出する計量部と、液材貯留部と計量部とを連通する第一の位置、および吐出口とを連通する第二の位置、を切り替え、かつ、前記吐出部と前記計量部に密着して摺動するバルブと、からなる液体材料の吐出装置において、前記吐出部を小径に前記液材貯留部を大径にすると共に、前記吐出部を前記液材貯留部の先端部に同芯に、連接してあるいは一体に形成して、配設する。

《全体構造》
本発明の液体材料の吐出装置は図１に示すように、平行に配置された、ベース１、板（天板）３、中間板４とそれらを結合する支柱板２とで構成した機枠と、ベース１に配設されたバルブ部と、ベース１および中間板４の間に配設され、一体に形成された液材貯留部１１と計量部１２とからなる液材供給部と、天板３と中間板４の間に配置されねじ伝導装置を用いたプランジャー駆動部と、ベース１の下方に配設されたノズルベース２５に配設された吐出部とで構成されている。
以下、各部の構成を詳細に説明する。

《液材供給部》
液材供給部は、たとえば図２に示すように、上部が中間板４に設けた保持孔に嵌め込まれる大径部で形成され、下部がベース１に設けた保持孔に嵌め込まれる小径で形成された容器状の液材貯留部１１と、液材貯留部１１の下端に一体に形成され、計量孔１８、および、計量孔１８と平行に設けられ貫通孔１９が形成された計量部１２と、計量部１２内を密接して進退移動するプランジャー１３と、プランジャー１３を駆動するプランジャー駆動用モータ１４と、プランジャー駆動用モータ１４の動力をプランジャー１３に伝える伝導機構とで構成されている。

《バルブ部》
バルブの保持部は、たとえば図２に示すように、中心に穿たれた孔により計量部１２に沿って摺動可能であり、計量部１２挿入孔に対して点対称に複数の取付孔を設けたなシャフトベース２２と、シャフトベース２２の取付孔に固定され、ベース１に配設されたブッシュ２１を貫通し下方に延びるシャフト２４と、シャフト２４の下方突端に固定されたノズルベース２５と、ブッシュ２１とシャフトベース２２と、シャフト２４を囲繞するスプリング２３と、で構成されている。

シャフトベース２２とノズルベース２５は、シャフト２４によって一体的に組立てられスプリング２３により上方（ノズルベース２５が液材貯留部１１に接触する方向）に付勢されているので、スプリング２３の付勢力に抗してシャフトベース２２、ノズルベース２５、シャフト２４の組立体をシャフト２４がブッシュ２１に沿って下方に移動させると液材貯留部１１とノズルベース２５の間に間隙ができるので、この間隙を利用してバルブ２６をバルブホルダー２７に着脱することができる。

バルブ２６は、たとえば図２、図３に示すように、上面を液材貯留部１１の下面に密接する接触面とし、下面をノズルベース２５の上面に密接する接触面とし、第１の位置で計量部１２と貫通孔（液材供給口）１９を介して貯留容器とを連通させる凹部４２と第２の位置で計量部１２とノズル３１とを連通させる（バルブの）貫通孔４１とを備えている。
また、バルブ２６の側壁に密着するバルブホルダー２７により水平方向に位置決めされ、バルブ駆動用モータ２８によるバルブ２６の進退移動に連動して移動する。このとき、バルブ２６は、前記ノズルベース２５と前記液材貯留部１１のそれぞれに密接して摺動し、スプリング２３の作用により、バルブ２６に設けられた貫通孔４１および凹部４２から液材の漏出しが無いように流路が密閉される。
なお、図示の例ではバルブ２６の外形を方形に形成したが、貫通孔４１および凹部４２の位置関係が同じであれば円形に形成しても良い。

《吐出部》
吐出部はノズルベース２５の下面に取り付けるノズル３１で構成されており、先端に吐出口３２を有し、計量部１２からノズル３１先端の吐出口３２に至る流路は、計量部１２の内径を最大径とし、前記吐出口３２の内径を最小径として構成し、計量部と吐出口の間の流路は、常に吐出口側が小径または同径となるように構成されている。
なお、上記例では、ノズルベース２５から延出したノズル３１を採用しているが、ノズルベース２５に滴下量に適した径の孔を穿って液材を吐出するようにしてもよい。
なおまた、ノズル３１の吐出口３２とバルブ２６との距離は極力小さいことが、後述のプランジャー１３の進出時に加圧すべき液材体積を最小とすることができ 、飛滴に必要な急峻な圧力上昇が得られるため好ましい。

《液材吐出作業》
上記構成の液材吐出装置を用いた液材吐出作業を説明する。
液材が全く計量部に導入されていない状態においては、バルブ駆動用モータ２８によってバルブ２６を後退移動させバルブ２６を貫通孔１９と計量部１２とが連通する第１の位置にした後に、プランジャー駆動用モータ１４を作動させてプランジャー１３を後退移動させ、液材貯留部１１から貫通孔１９、バルブ２６の凹部４２を通して計量孔１８に充填させる。
その後、プランジャー１３を進出移動させて先端を液材に密接させ、計量部の気泡を排除する。なお、このような気泡抜きは、例えば、出願人が特開２００３−１９０８７１号において既に出願済である気泡抜き機構が設けられたプランジャーを用いて行っても良い。

その後に、バルブ駆動用モータ２８によってバルブ２６を進出移動させバルブ２６を計量部１２と吐出口３２とが連通する第２の位置にし、プランジャー駆動用モータ１４を高速作動しプランジャー１３を規定量高速に進出移動させて、計量部１２に貯えた液材をノズル３１先端の吐出口３２より飛滴させる。
計量部１２から吐出口３２に至る流路は、常に吐出口３２に向かって小径となっているので、計量部１２から吐出口３２に向かう液材の流速は、計量部１２から吐出口３２に向かって高速となり、ノズル３１先端の吐出口３２においては飛滴するのに十分な液材の流速を得ることができる。
このように、計量部に吸入した液材はすべて計量部より排出する。

このように吐出作業の繰り返しにおいては、プランジャー１３の動作が吐出毎に均一となるよう、プランジャー１３の先端位置を、常に一定した位置から後退動作し、一定した位置から進出動作させる。

図４は、本実施例の液体材料の吐出装置の要部を示し、この実施例では、バルブ部と吐出部の構成は実施例１と同様であるが、液材供給部における計量部を貯留部の内部側に延出させて円筒部１６を形成することで、液材貯留部１１の下部の厚みを薄くすることができ、液送路の貯留部から計量部１２に導く流路を短くすることができ、流路抵抗を減らし速やかに計量部１２へ液材を導くことができ、これは、吐出を速やかに繰り返して行うこと（高速連続吐出）を可能にする。

図５は、本実施例の液体材料の吐出装置の要部を示し、この実施例は、実施例２をさらに改良したもので、図６に示すように、計量部１２の内周面に密接するガイド１７をプランジャー１３の定位置に取り付けることによって、装置のセットアップ時にプランジャー１３を計量部１２に挿入することを容易にし、さらに、プランジャー１３の先端が液送路に進入することを防止する。

プランジャー１３の先端面がバルブと計量部先端面とが摺接する面に位置するときにガイド１７の下端面が貯留部内に延出された先端面に当接するようにプランジャー１３に対するガイド１７の取り付け位置を調整すると、計量部１２内に吸入した液材を計量部１２から全て排出することができるので、吐出、滴下、飛滴のために加圧する液材を必要最小量とすることができ、吐出を速やかに繰り返して行うこと（高速連続吐出）を可能にする。

図７（ａ）、（ｂ）は、本実施例の液体材料の吐出装置の要部を示し、この実施例は、液材貯留部１１と計量部１２を別体に形成し、液材貯留部１１の内周に螺設した雌ねじ部に計量部１２の外周に螺設した雄ねじ部を螺合して両者を一体化する。

装置概略図である。 実施例１の液体材料の吐出装置の要部の拡大断面図である。 バルブの概略斜視図である。 実施例２の液体材料の吐出装置の要部の断面図である。 実施例３の液体材料の吐出装置の要部の断面図である。 実施例３のガイドの平面図である。 実施例４の液体材料の吐出装置の要部の断面図である。ａ：液材貯留部と計量部とを連通する第一の位置、ｂ：液材貯留部と吐出口とを連通する第二の位置

符号の説明

１ ベース
２ 支柱板
３ 板（天板）
４ 中間板
１１ 液材貯留部
１２ 計量部
１３ プランジャー
１４ プランジャー駆動用モータ
１６ 円筒部
１７ ガイド
１８ 計量孔
１９ 貫通孔（液材供給口）
２１ ブッシュ
２２ シャフトベース
２３ スプリング
２４ シャフト
２５ ノズルベース
２６ バルブ
２７ バルブホルダー
２８ バルブ駆動用モータ
３１ ノズル
３２ 吐出口
４１ （バルブの）貫通孔
４２ （バルブの）凹部

Claims (7)

1. 液体を吐出する吐出口を有する吐出部と、プランジャーが貫通される液材貯留部と、計量孔の内壁面に密接して摺動するプランジャーの後退移動により液材を計量孔に吸入し、プランジャーの進出移動により液材を前記吐出部より吐出する計量部と、液材貯留部と計量部とを連通する第一の位置、および計量部と吐出口とを連通する第二の位置、を切り替え、かつ、前記吐出部と前記計量部に密着して摺動するバルブ部と、を備え、液材を滴下または飛滴させて吐出する液体材料の吐出装置であって、
   前記プランジャーの進出移動時に、前記バルブ部を第二の位置とし、前記吐出口と前記計量孔とを連通する直線状流路を形成することを特徴とする液体材料の吐出装置。
2. 前記計量部を前記液材貯留部の先端部に連接してあるいは一体的に形成して配設することを特徴とする請求項１記載の液体材料の吐出装置。
3. 前記計量部が配設されたベース機構と、ベース機構の下方に設けられ、前記吐出部が配設されたノズルベース機構と、下端部分がノズルベース機構に固定されるシャフト（２４）と、シャフト（２４）を介してノズルベース機構を上方に付勢する付勢手段と、を設け、
   前記バルブ部は、上方に付勢された前記ノズルベース機構と前記計量部の間に、着脱可能、かつ、密着して摺動可能な状態に挟持されるバルブ（２６）を含み、
   前記バルブ（２６）は、その上面と下面とを貫通し、前記計量孔と前記吐出口とを連通する貫通孔と、前記液材貯留部と前記計量孔とを連通する流路と、を有することを特徴とする請求項２記載の液体材料の吐出装置。
4. 前記液材貯留部の内部底面に穿った２つの貫通孔を設け、１つの貫通孔を計量孔とし、他の１つの貫通孔を液材供給口とすることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか記載の液体材料の吐出装置。
5. 前記計量孔は、前記計量部の内部底面から貯留部側へ延出された管を含んで形成されることを特徴とする請求項４記載の液体材料の吐出装置。
6. 前記プランジャーは、前記管と当接してプランジャーの進出位置を規定するガイドを有することを特徴とする請求項５記載の液体材料の吐出装置。
7. 前記直線状流路は、吐出口側が小径となるように構成されていることを特徴とする請求項１から６記載のいずれかの液体材料の吐出装置。
   

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