(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体貯留容器から吐出バルブまで充填された液体を定量吐出するに当り、吐出口からの液体の吐出流速が一定になるように、吐出を開始する前に液体に予め定めた特定値の圧力を加えておくことおよび／またはプランジャの進退移動を制御すること、および吐出の終了後における吐出口近傍部分の圧力が予め定めた特定値となるようにすることを特徴とする液体定量吐出方法。
【請求項２】
吐出口近傍部分の液圧を検出し、その検出結果に基づいて液体の吐出圧を自動調整する請求項１の液体定量吐出方法。
【請求項３】
液体貯留容器から吐出バルブに供給する液体の圧力の制御は、液体貯留容器に貯留された液体の圧力を制御することにより行う請求項１または２の液体定量吐出方法。
【請求項４】
貯留された液体の圧力の制御は、貯留された液体の減少する速度を制御することにより行う請求項３の液体定量吐出方法。
【請求項５】
上記の減少する速度を、一定または可変に制御する請求項４の液体定量吐出方法。
【請求項６】
液体貯留容器内と吐出バルブ内の液体温度を所望温度となるように液体の温度を制御する請求項１ないし５のいずれかの液体定量吐出方法。
【請求項７】
液体の塗布を線形状に行うことを特徴とする請求項１ないし６のいずれかの液体定量吐出方法。
【請求項８】
液体貯留容器、液体貯留容器内の液体を加圧するプランジャ、および液体貯留容器に連通する吐出バルブを具える、液体貯留容器から吐出バルブまで充填された液体を定量吐出する装置であって、プランジャおよび吐出バルブの作動を制御する作動制御手段および吐出前後の液体の吐出圧を予め定めた特定値となるよう自動調整する吐出圧制御手段を設けたことを特徴とする液体定量吐出装置。
【請求項９】
上記の吐出圧力制御手段が、入出力部、演算部、記憶部を備え、吐出口近傍部分の液圧を検出する圧力センサの検出結果に基づいて液体の吐出圧を自動調整すべく機能する請求項８の液体定量吐出装置。
【請求項１０】
吐出バルブがその吐出口の機械的開閉手段を有する請求項８または９の液体定量吐出装置。
【請求項１１】
上記のプランジャは、液体貯留容器に貯留された液体をその粘度に応じた圧力で加圧するための手段である請求項８，９または１０の液体定量吐出装置。
【請求項１２】
上記のプランジャは、貯留された液体に精密に配設された押部材である請求項１１の液体定量吐出装置。
【請求項１３】
上記押部材が、それを加圧する液体貯留容器の内径より十分大きいボア径のエアシリンダを具えたものである請求項１２の液体定量吐出装置。
【請求項１４】
上記の作動制御手段が、吐出口の近傍部分で液体圧力を検出する圧力センサと、圧力センサからの信号に基づいて前記加圧手段を作動させる手段を設けてなる請求項８ないし１３のいずれかの液体定量吐出装置。
【請求項１５】
さらに液体の温度を制御する液体温度制御手段を設ける請求項８ないし１４のいずれかの液体定量吐出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業の属する技術分野】
本発明は、液体を微量に吐出または塗布する分野において、液体の微量吐出または塗布を高速にかつ精密に制御する技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
所望の量の液体を吐出させるには液体定量吐出装置を用い、また、所望の形状に液体を塗布するには前記液体定量吐出装置とさらに被着体をまたはノズルを動かすロボットを使用する方法を用いるのが一般的である。
液体を吐出する技術には、調圧した圧縮空気を液体に所望の時間与えるＡｉｒ式とよばれる方法や、駆動源に連接した押部材を液密に配接した押部材を所望の量だけ移動させるプランジャ式とよばれる方法が知られている。
Ａｉｒ式は、圧縮空気を利用する極めてシンプルな方法であり、貯留容器を除けば圧縮空気のみが液体に接触するため、液体をクリーンな状態に保ちつつ使用することが可能であるという利点があり、非常に一般的に使用されている方法である。
一方、プランジャ式は、接液する押部材の断面積と、押部材の移動量とで吐出される液体の体積を決められる利点があり、液体の充填・分注作業や、極めて微量な液体を塗布する場合に使用されている方法である。
【０００３】
所望の形状に液体を塗布するには、貯留容器内の液体にこれら方法により液体を流動させることで吐出口であるノズル先端より液体を吐出させ、この前記装置の吐出口と被着体のどちらか一方、または両方を相対的に移動させることにより、液体を所望の形状に描画させることで行われている。しかし、これら方法は、液体が一定の流速を得るまでに時間を要するため、一定流速となるまでの時間、塗布線の描画を均一ならしめることが非常に難しかった。特に、高粘性液体を使用する場合や高速に塗布する場合には、この影響が顕著で、具体的には塗布線の始点部の細り・切れ、終点部での太り・溜まりといった形でその影響が現れる。たとえば半導体製造工程において、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従来の定量吐出装置としては、たとえば特開平４−４９１０８号公報に開示された吐出装置は、吐出口から吐出される液体の吐出量を、スクリューの回転速度、回転時間等をもってコントロールするものであり、これによれば、スクリューの回転速度と停止時期の精度良い制御によって、液体の粘度、流動性や貯留容器内の液体量に影響されることなく、連続的な吐出においても液体の吐出量を安定させ、定量吐出を果たすことができるとする。ここでは、液体の吐出および停止を、スクリューの回転および停止のそれぞれによって行うこととしており、吐出の停止時においてなお、吐出口が物理的な開放状態にあることから、とくに、液体の粘度が低い場合、貯留容器内の液体を加圧する場合、スクリューの外周面とスクリューハウジングの内周面とのクリアランスが大きい場合等には、液体の吐出停止時の液切れが悪く、また、液体の重量および液体加圧力に起因する液体の洩出があるという問題があり、この一方で、かかる問題点の解決を図るべくスクリューの外周面とスクリューハウジングの内周面とのクリアランスを小さくした場合には、たとえば電子材料中のフィラーが破壊されるという他の問題があった。
【０００４】
さらにＡｉｒ式の場合、圧縮性に優れる空気を使用するために、急速に所望の圧力を得ることは極めて難しく、この方法で線の始点や終点を線中央部と同一の形状に形成させることはさらに困難であった。加えて、周辺雰囲気の変化や、液体自身の化学反応等に応じて液体の粘度が変化するために、調圧された一定の空圧を作用させるこの方法では、液体の粘度変化に応じて吐出量が変化してしまう問題もあった。このように、粘性変化を有する液体をＡｉｒ式吐出機で繊細な形状に塗成させることは不可能であった。
【０００５】
プランジャ式の場合は、所望体積量の吐出に本質的機能があるため、所望の量を正確に分注、充填する用途が主であった。また、ピストン移動量が吐出量を決める方法であり、精密性・定量性に優れた特徴があるため、その吐出作業は極めて慎重に、ゆっくりと行われるのが一般的である。このようにこの方法は、一定量を正確に吐出・塗布するところにその技術の本質を置くため、吐出中の流速に変化が起こっても、結果として塗布量が均一となればそれで良い方法である。さらに、その方法が高粘性液体の吐出に使用することは避けられている。これは、高粘性液体を流動させるためには、非常に大きな力を液体に作用させる必要があることに起因する。この大きな力は、貯留容器やピストンの膨張・歪み、さらには弾性変形のほとんど無い液体にまで圧縮を引き起こし、これらの変形がその方法の特徴である精密性・定量性を損なわせる原因となるためである。
特に、高粘性液体を高速に塗布する場合や、低粘性液体の場合でもノズルが細い場合や長い場合は、極めて高い圧力を液体に作用される必要があるため、前記膨張・歪み・圧縮といった変形が著しく、さらに吐出口のみが大気に露出しているというその方法特有の特徴から、これら変形の影響を、液体に高い圧力を作用させるほど、また吐出口が小径であるほど受けやすかった。具体的には、吐出の遅れ・液体のタレ、線形状の塗布においては切れ・溜まり・歪みといった現象でその影響が現れていた。これらの変形は極めてわずかなものであるが、前記諸変形に依存する影響は微細な形状の塗布を行う場合や、微量な塗布の場合、さらには高速に塗布を行う場合には、この弾性変形による影響は致命的な問題であり、このように高い圧力を必要とする場合にその方法を用いることは全くナンセンスである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、液体を微量に吐出または塗布するに際し、液体の粘度に依存されず、高速にかつ精密に所望の塗布形状を形成する方法および装置の提供を目的とする。特に、高粘性液体を使用する場合や高速に塗布する場合であっても、線の始点部・終点部の線形状が極めて容易に制御でき、例えば均一な線形状の塗布は線の始点から終点に至るまで線の細り・太りがなく、均一にそろった線形状の形成ができる方法および装置を提供することを目的とする。
本発明は、フィラーの破壊のおそれなしに、吐出の停止時に液切れ性を高め、また、液体の洩れ出しを十分に防止した液体吐出方法を提供することを目的とする。本発明は、液体が一定の流速を得るまでに時間を要することなく、塗布線の描画を均一ならしめることが可能な液体の吐出または塗布方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、液体貯留容器から吐出バルブまで充填された液体を定量吐出するに当り、吐出口からの液体の吐出流速が一定になるように、吐出を開始する前に液体に予め定めた特定値の圧力を加えておくことおよび／またはプランジャの進退移動を制御すること、および吐出の終了後における吐出口近傍部分の圧力が予め定めた特定値となるようにすることを特徴とする液体定量吐出方法を要旨としている。
【０００８】
吐出口近傍部分の液圧を検出し、その検出結果に基づいて液体の吐出圧を自動調整することにより、吐出を開始する前に液体に予め定めた特定値の圧力を加えておくことおよび／またはプランジャの進退移動を制御すること、および吐出の終了後における吐出口近傍部分の圧力が予め定めた特定値となるようにしており、したがって本発明は、液体貯留容器から吐出バルブまで充填された液体を定量吐出するに当り、吐出口近傍部分の液圧を検出し、その検出結果に基づいて液体の吐出圧を自動調整することにより、吐出口からの液体の吐出流速が一定になるように、吐出を開始する前に液体に予め定めた特定値の圧力を加えておくことおよび／またはプランジャの進退移動を制御すること、および吐出の終了後における吐出口近傍部分の圧力が予め定めた特定値となるようにすることを特徴とする液体定量吐出方法を要旨としている。
【０００９】
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は、液体貯留容器に貯留された液体の圧力を制御することにより行っており、したがって本発明は、吐出口からの液体の吐出流速が一定になるように、吐出を開始する前に液体に予め定めた特定値の圧力を加えておくことおよび／またはプランジャの進退移動を制御すること、および吐出の終了後における吐出口近傍部分の圧力が予め定めた特定値となるようにする、好ましくは液体貯留容器から吐出バルブまで充填された液体を定量吐出するに当り、吐出口近傍部分の液圧を検出し、その検出結果に基づいて液体の吐出圧を自動調整することにより行っており、さら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は、液体貯留容器に貯留された液体の圧力を制御することにより行うことを特徴とする液体定量吐出方法を要旨としている。
【００１０】
液体貯留容器から吐出バルブに供給する液体の圧力の制御は、液体貯留容器に貯留された液体の圧力、好ましくは貯留された液体の減少する速度を制御することにより、好ましくは一定または可変に制御することにより行い、その場合本発明は、吐出口からの液体の吐出流速が一定になるように、吐出を開始する前に液体に予め定めた特定値の圧力を加えておくことおよび／またはプランジャの進退移動を制御すること、および吐出の終了後における吐出口近傍部分の圧力が予め定めた特定値となるようにする、好ましくは液体貯留容器から吐出バルブまで充填された液体を定量吐出するに当り、吐出口近傍部分の液圧を検出し、その検出結果に基づいて液体の吐出圧を自動調整することにより行っており、さらに液体貯留容器に貯留された液体の圧力、好ましくは貯留された液体の減少する速度を制御することにより、好ましくは一定または可変に制御することにより、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ことを特徴とする液体定量吐出方法を要旨としている。
【００１１】
液体貯留容器内と吐出バルブ内の液体温度を所望温度となるように液体の温度を制御しており、その場合本発明は、吐出口からの液体の吐出流速が一定になるように、吐出を開始する前に液体に予め定めた特定値の圧力を加えておくことおよび／またはプランジャの進退移動を制御すること、および吐出の終了後における吐出口近傍部分の圧力が予め定めた特定値となるようにする、好ましくは液体貯留容器から吐出バルブまで充填された液体定量吐出するに当り、吐出口近傍部分の液圧を検出し、その検出結果に基づいて液体の吐出圧を自動調整することにより行っており、さらに液体貯留容器に貯留された液体の圧力、好ましくは貯留された液体の減少する速度を制御することにより、好ましくは一定または可変に制御することにより、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こと、さらに液体貯留容器内と吐出バルブ内の液体温度を所望温度となるように液体の温度を制御することを特徴とする液体定量吐出方法を要旨としている。
液体の塗布を線形状に行うことを特徴としており、その場合本発明は、吐出口からの液体の吐出流速が一定になるように、吐出を開始する前に液体に予め定めた特定値の圧力を加えておくことおよび／またはプランジャの進退移動を制御すること、および吐出の終了後における吐出口近傍部分の圧力が予め定めた特定値となるようにする、好ましくは液体貯留容器から吐出バルブまで充填された液体定量吐出するに当り、吐出口近傍部分の液圧を検出し、その検出結果に基づいて液体の吐出圧を自動調整することにより行っており、さらに液体貯留容器に貯留された液体の圧力、好ましくは貯留された液体の減少する速度を制御することにより、好ましくは一定または可変に制御することにより、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こと、さらに液体貯留容器内と吐出バルブ内の液体温度を所望温度となるように液体の温度を制御すること、さらにまた液体の塗布を線形状に行うことを特徴とする液体定量吐出方法を要旨としている。
【００１２】
また、本発明は、液体貯留容器、液体貯留容器内の液体を加圧するプランジャ、および液体貯留容器に連通する吐出バルブを具える、液体貯留容器から吐出バルブまで充填された液体を定量吐出する装置であって、プランジャおよび吐出バルブの作動を制御する作動制御手段および吐出前後の液体の吐出圧を予め定めた特定値となるよう自動調整する吐出圧制御手段を設けたことを特徴とする液体定量吐出装置を要旨としている。
【００１３】
上記の吐出圧制御手段は、入出力部、演算部、記憶部を備え、吐出口近傍部分の液圧を検出する圧力センサの検出結果に基づいて液体の吐出圧を自動調整すべく機能する手段であり、したがって本発明は、液体貯留容器、液体貯留容器内の液体の加圧手段、および液体貯留容器に連通する吐出バルブを具える、液体貯留容器から吐出バルブまで充填された液体を定量吐出する装置であって、加圧手段および吐出バルブの作動を制御する作動制御手段、および入出力部、演算部、記憶部を備え、吐出口近傍部分の液圧を検出する圧力センサの検出結果に基づいて吐出前後の液体の吐出圧を予め定めた特定値となるよう自動調整すべく機能する吐出圧制御手段を設けたことを特徴とする液体定量吐出装置を要旨としている。
【００１４】
吐出バルブがその吐出口の機械的開閉手段を有しており、その場合本発明は、液体貯留容器、液体貯留容器内の液体の加圧手段、および液体貯留容器に連通して吐出口を機械的に開閉する吐出バルブを具える、液体貯留容器から吐出バルブまで充填された液体を定量吐出する装置であって、加圧手段および吐出バルブの作動を制御する作動制御手段、および液体の吐出圧を自動調整する吐出圧制御手段、好ましくは入出力部、演算部、記憶部を備え、吐出口近傍部分の液圧を検出する圧力センサの検出結果に基づいて吐出前後の液体の吐出圧を予め定めた特定値となるよう自動調整すべく機能する吐出圧制御手段を設けたことを特徴とする液体定量吐出装置を要旨としている。
【００１５】
上記のプランジャは、液体貯留容器に貯留された液体をその粘度に応じた圧力で加圧するための手段、好ましくは貯留された液体に精密に配設された押部材であり、さらに好ましくは押部材を加圧する液体貯留容器の内径より十分大きいボア径のエアシリンダを具えた押部材であり、その場合本発明は、液体貯留容器、液体貯留容器に貯留された液体をその粘度に応じた圧力で加圧するための液体の加圧手段、好ましくは貯留された液体に精密に配設された押部材、さらに好ましくは押部材を加圧する液体貯留容器の内径より十分大きいボア径のエアシリンダを具えた押部材、および液体貯留容器に連通して吐出口を機械的に開閉する吐出バルブを具える、液体貯留容器から吐出バルブまで充填された液体を定量吐出する装置であって、加圧手段および吐出バルブの作動を制御する作動制御手段、および液体の吐出圧を自動調整する吐出圧制御手段、好ましくは入出力部、演算部、記憶部を備え、吐出口近傍部分の液圧を検出する圧力センサの検出結果に基づいて吐出前後の液体の吐出圧を予め定めた特定値となるよう自動調整すべく機能する吐出圧制御手段を設けたことを特徴とする液体定量吐出装置を要旨としている。
【００１６】
上記の作動制御手段が、吐出口の近傍部分で液体圧力を検出する圧力センサと、圧力センサからの信号に基づいて前記加圧手段を作動させる手段を設けてなる手段であり、その場合本発明は、液体貯留容器、液体貯留容器内の液体の加圧手段、好ましくは液体貯留容器に貯留された液体をその粘度に応じた圧力で加圧するための液体の加圧手段、さらに好ましくは貯留された液体に精密に配設された押部材、最も好ましくは押部材を加圧する液体貯留容器の内径より十分大きいボア径のエアシリンダを具えた押部材、および液体貯留容器に連通して吐出口を機械的に開閉する吐出バルブを具える、液体貯留容器から吐出バルブまで充填された液体を定量吐出する装置であって、吐出口の近傍部分で液体圧力を検出する圧力センサと、圧力センサからの信号に基づいて前記加圧手段を作動させる手段を設けてなる加圧手段および吐出バルブの作動を制御する作動制御手段、および液体の吐出圧を自動調整する吐出圧制御手段、好ましくは入出力部、演算部、記憶部を備え、吐出口近傍部分の液圧を検出する圧力センサの検出結果に基づいて吐出前後の液体の吐出圧を予め定めた特定値となるよう自動調整すべく機能する吐出圧制御手段を設けたことを特徴とする液体定量吐出装置を要旨としている。
【００１７】
さらに液体の温度を制御する液体温度制御手段を設けてなり、その場合本発明は、液体貯留容器、液体貯留容器内の液体の加圧手段、好ましくは液体貯留容器に貯留された液体をその粘度に応じた圧力で加圧するための液体の加圧手段、さらに好ましくは貯留された液体に精密に配設された押部材、最も好ましくは押部材を加圧する液体貯留容器の内径より十分大きいボア径のエアシリンダを具えた押部材、および液体貯留容器に連通して吐出口を機械的に開閉する吐出バルブを具える、液体貯留容器から吐出バルブまで充填された液体を定量吐出する装置であって、加圧手段および吐出バルブの作動を制御する作動制御手段、好ましくは吐出口の近傍部分で液体圧力を検出する圧力センサと、圧力センサからの信号に基づいて前記加圧手段を作動させる手段を設けてなる作動制御手段、および液体の吐出圧を自動調整する吐出圧制御手段、好ましくは入出力部、演算部、記憶部を備え、吐出口近傍部分の液圧を検出する圧力センサの検出結果に基づいて吐出前後の液体の吐出圧を予め定めた特定値となるよう自動調整すべく機能する吐出圧制御手段、さらに液体の温度を制御する液体温度制御手段を設けたことを特徴とする液体定量吐出装置を要旨としている。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明は、液体貯留容器から吐出バルブを経て定量吐出するに当り、吐出口からの液体の吐出流速が一定になるように、吐出を開始する前に予め液体に圧力を加えておくことおよび／または吐出の終了後における吐出口近傍部分の圧力が予め定めた特定値となるようにすることを特徴とする方法である。
以下にこの発明の実施の形態を、液体温度制御手段を備えた態様で説明する。
上記の方法における液体の圧力の制御は、液体貯留容器に貯留された液体の圧力を制御することにより、好ましくは貯留された液体の減少する速度を一定または可変に制御することにより行う。液体の温度の制御は、液体貯留容器内と吐出バルブ内の液体温度を所望温度となるように制御することにより行う。
【００１９】
また、本発明は、加圧手段および吐出バルブの作動を制御する作動制御手段および液体の温度を制御する液体温度制御手段を設けたことを特徴とする装置である。Ａｉｒ式もプランジャ式も対象にする。以下、特に記述しない場合はプランジャ式についてあるいは共通のことについて説明するものである。
上記の吐出バルブがその吐出口の機械的開閉手段を有することを特徴とする。上記の加圧手段は、液体貯留容器に貯留された液体をその粘度に応じた圧力で加圧するための手段であり、好ましくは貯留された液体に精密に配設された押部材である。上記記の押部材は、それを加圧する液体貯留容器の内径より十分大きいボア径のエアシリンダを具えたものである。上記の作動制御手段は、吐出口の近傍部分で液体圧力を検出する圧力センサと、圧力センサからの信号に基づいて前記加圧手段を作動させる手段を設けてなることを特徴とする。上記の液体温度制御手段は、液体貯留容器内と吐出バルブ内で液体温度をそれぞれ検出する温度センサと、温度センサからの信号に基づいて所望温度となる加熱冷却ユニットを設けてなることを特徴とする。
【００２０】
上記の液体温度制御手段について説明する。
液体の粘度変化は、温度変化によるものの他に、例えば化学反応によっても起こるが、この粘度変化により吐出量が微妙なレベルでばらつく。しかし、従来法においては、スクリューの回転速度と停止時期の精度良い制御に向けられおり、液体の粘度、流動性や貯留容器内の液体量について考慮することがなかった。
本発明者らは液体の温度が変化しないよう制御することは粘度変化を起こす一要因、それも主なる要因を抑えることであり有効であるはずだという仮説を立て、幾多の実験を行い、ついに温度変化による粘度変化が起こらないように、液体の温度を一定に制御することが定量的に液体を吐出するために有効であることを証明することができた。
上記の液体の温度の制御は、方法的には、液体貯留容器内と吐出バルブ内の液体温度を所望温度となるように制御することにより行う。装置的には、液体貯留容器内と吐出バルブ内で液体温度をそれぞれ検出する温度センサと、温度センサからの信号に基づいて所望温度となる加熱冷却ユニットを設けてなることを特徴とする。
【００２１】
本発明の特徴点である、吐出を開始する前に予め液体に圧力を加えておくことおよび／または吐出の終了後における吐出口近傍部分の圧力が予め定めた特定値となるようにすること、装置的には吐出口を機械的に開閉することについて説明する。たとえば比較的少量の液体の定量吐出に当っては、吐出の終了後における流路内圧力、とくには吐出口近傍部分の圧力が予め定めた特定値となるようにすることで、その後の液体吐出を常に一定の流路条件の下にて行うことができ、従って、液体貯留容器内の液体の加圧力、加圧時間等を設定することで、それらに応じた吐出量を、高い信頼性をもって繰返し再現することができる。この一方で、比較的多量の液体を定量吐出する場合には、上述したところに加え、液体吐出中にもまた、液体圧力の検出結果に基づいて、供給液体の圧力を、たとえば検出圧力の変動が小さくなるようにすることで、所期した通りの定量吐出を行うことができる。
【００２２】
またここでは、液体貯留容器内の液体の、加圧力の増加とタイミングを合わせて吐出バルブの吐出口を機械的に開放することで液体吐出をタイムラグ無しに開始することができる。そして、吐出の終了に際しては、加圧力の増加分を除去し、併せてバルブの吐出口を機械的に閉止することで、液体の洩出のおそれなしに、高い液切れ性をもって定量吐出を終了することができる。
このようにして一回の定量吐出を終えた後の、流路内の液体圧力は、前述したように、液体圧力に応じて、予め定めた特定値となるようにコントロールされる。
【００２３】
この発明の上記の装置では、加圧手段への圧力信号および加圧時間信号に基づいて、液体貯留容器内の液体を、圧力信号に応じた圧力に、加圧時間信号に応じた時間加圧するとともに、加圧手段の作動とタイミングを合わせて吐出バルブを開放して、その吐出口から液体を吐出することで、タイムラグなしに吐出を開始することができる。ここで、加圧手段による液体の加圧時間が所定の時間に達し、これによって液体の吐出量が所定量に達したときは、吐出バルブの機械的な閉止を、加圧手段の作動停止とタイミングを合わせて行う。吐出バルブはこの閉止によって、吐出口を物理的に閉止されることから、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。このようにして一回の吐出を終えた後は、圧力センサをもって吐出近傍部分の液体圧力を検出するとともに、この時の圧力信号を制御手段へ入力する。制御手段はこの信号に基づいて、吐出口近傍部分の残圧を、予め定めた特定値とするべく、加圧手段をもって液圧の増加もしくは減少をもたらす。なおここで、検出液圧が上記特定値と一致するときは、加圧手段の再作動が不要であることはもちろんである。吐出終了後の吐出口近傍部分、ひいては、液体流路の内圧を、このように、常に一定値として流路条件の変動を除去した場合には、次回の定量吐出に際して、液体の加圧力、加圧時間等を、不確定要素を考慮することなく決定することができ、また、高精度の定量吐出を行うことができる。
ところで、液体の一回の吐出が、液体の線状塗布等のように、比較的長い時間にわたって継続される場合には、その吐出の途中においても圧力センサによる圧力検出を行ない、この検出結果に基いて、加圧手段による液体加圧力をコントロールすることが好ましい。
【００２４】
このような装置において、好ましくは、吐出バルブをニードルバルブとする。ニードルそれ自体は、十分小型化できるので、たとえば、１００〜２００ｋｇｆ／ｃｍ２程度の高圧下にても、比較的小さな駆動力によって、円滑にかつ迅速に開閉変位することができ、従って、吐出の終了時の液切れ性を高め、また、吐出の開始時のタイムラグをより有効に除去することができる。
しかも、駆動力が小さくて済むこととの関連において、吐出バルブの全体を小型化することもできる。
そして、より好ましくは、前記ニードルバルブに、液体圧力補償ピストンを設ける。
これによれば、液体圧力補償ピストンの進退変位をもって液体流路、なかでも吐出およびその近傍部分の圧力変動に、より簡単かつ迅速に、しかも的確に対処することができる。たとえば、ニードルバルブが開放作動させるときは、吐出口近傍部分に占めるニードルの体積が減少し、逆に、ニードルバルブを閉止作動させるときはニードルの占有体積が増加することになるので、前者の場合には、液体圧力補償ピストンを進出変位させることで、吐出近傍部分の液圧の低下を防止することができ、また後者の場合には、そのピストンを後退変位させることで液圧の増加を防止することができる。
従って、この液体圧力補償ピストンは、吐出の終了後における液体残圧を、予め定めた特性値とするために、前記加圧手段とともに、または、それに代えて適用することもできる。
さらに、このような装置において、ワークに対して吐出ノズルを移動させる必要がある場合には、その吐出ノズルを、たとえば直角座標型、即ち三次元方向へ変位させることができるマニピュレータに取付けることが好ましく、そして、このマニピュレータの制御を加圧手段の制御および吐出バルブの制御に同期させて制御することがさらに好ましい。
【００２５】
前記した通り、この発明の液体定量吐出装置は、Ａｉｒ型も対象にしている。以下、Ａｉｒ型装置について説明すると、前記の加圧手段が、液体貯留容器内へ進入させたプランジャの進退変位を司るエアシリンダにて構成されるとともに、このエアシリンダのボア径を、液体貯留容器の内径より大きくしたものである。この装置では、制御手段からの信号に基づいて電磁切換弁を作動させて、たとえば複動型とすることができるエアシリンダ内へ所定圧力の加圧空気を導入して、液体貯留容器内の液体をプランジャをもって加圧するとともに、これとタイミングを合わせて吐出バルブを開放することで、エアシリンダへの供給圧力と対応する圧力の液体を、バルブの吐出口から、ほとんどタイムラグなしに吐出することができる。
この一方で、液体圧力、ひいては、シリンダへの供給圧力と、吐出時間等との関連で定まる液体吐出量が所定量に達した時には、制御手段の作用下で、エアシリンダへの加圧空気の供給停止と、吐出バルブの閉止とを同時に行わせることで、これもまたほとんどタイムラグなしに、液体の吐出を停止することができ、これによって、すぐれた定量吐出精度をもたらすことができる。
しかも、ここにおける吐出の停止は、吐出バルブの機械的な閉止によって行われるので、すぐれた液切れ性を実現できることはもちろん、その後の液体の洩出を極めて効果的に防止することができる。
【００２６】
ところで、このような液体の定量吐出を、短いタクトタイムにて繰返し行って吐出作業能率を高めるためには、プランジャによる液体の加圧力を高めて単位時間当たりの吐出量を多くすることが必要となるところ、一般的な工場のライン空気圧は５〜７ｋｇｆ／ｃｍ２  程度の低圧であるので、その空気圧をそのままエアシリンダに供給するだけでは、液体圧力を所期するほどには高めることができず、従って、吐出作業能率にも自ずと限界があった。そこでこの装置では、エアシリンダのボア径を、液体貯留容器の内径より十分大きくして、そこへの供給圧力が低くてもプランジャの圧下力を十分大ならしめることで、液体圧力の所要に応じた増加を可能として定量吐出のタクトタイムの短縮を担保する。
なお、この場合の液体圧力の調整、直接的にはエアシリンダへの供給圧力の調整は、空圧系に設けた減圧弁によって行うことができる。
このような装置において好ましくは、吐出バルブの吐出口近傍部分に、液体圧力を検出する圧力センサを設けるとともに、圧力センサからの信号に基づいてエアシリンダへの供給圧力を調整する調圧手段を設ける。
これによれば、圧力センサの検出信号を制御手段に入力し、そしてこの制御手段から調圧手段、好ましくは電空レギュレータに出力される調圧信号に基づいて調圧手段を作動させることで、エアシリンダへの供給圧力を所要に応じて自動的に調整することができ、併せて、液体の吐出中の圧力変動を、迅速かつ円滑に自動補正することもできる。
【００２７】
ここでまた好ましくは、前記吐出バルブをニードルバルブとする。
ニードルそれ自体は、十分小型化できるので、たとえば、１００〜２００ｋｇｆ／ｃｍ２  程度の高い液圧下にても、比較的小さな駆動力によって、液圧にほとんど影響されることなく、円滑かつ迅速に開閉変位させることができ、従って、吐出の停止時の液切れ性を高めるとともに、吐出の開始時および停止時のタイムラグをより有効に除去することができる。
しかも、駆動力が小さくて済むこととの関連において、吐出バルブの全体を小型化することもできる。
そして、より好ましくは、前記ニードルバルブに、液体圧力補償ピストンを設ける。
これによれば、液体圧力補償ピストンの進退変位をもって流体流路、なかでも吐出口およびその近傍部分の圧力変動に、より簡単かつ迅速に、しかも的確に対処することができる。たとえば、ニードルバルブを開放作動させるときは、吐出口近傍部分に占めるニードルの体積が減少し、逆に、ニードルバルブを閉止作動させるときはニードルの占有体積が増加することになるので、前者の場合には、液体圧力補償ピストンを進出変位させることで、吐出口近傍部分の液圧の低下を防止することができ、また後者の場合には、そのピストンを後退変位させることで液圧の増加を防止することができる。
従って、この液体圧力補償ピストンは、吐出の終了後における液体残圧を、予め定めた特性値とするために、前記エアシリンダとともに、または、それに代えて適用することもできる。
【００２８】
さらに好ましくは、液体貯留容器と吐出バルブとの間の液体流路に、プランジャに貫通する上向部分を設ける。
液体貯留容器へのプランジャの進入当初には、好ましくは液体貯留容器に気密に内接するプランジャと容器内液面との間に空気が封じ込められることになるも、流体流路に、プランジャに貫通する上向部分を設けた場合には、液体の定量吐出に先立つそのプランジャの押し込みにより、液面の上方に封じ込められたその空気は、上向部分を経て液体貯留容器から円滑に排出されるので、その後の定量吐出に先立って、封入空気の圧縮性等が液体圧力の増減に及ぼす影響を十分に除去することができる。
【００２９】
【作用】
（１）方法的には、吐出を開始する前に予め液体に圧力を加えておくことおよび／または吐出の終了後における吐出口近傍部分の圧力が予め定めた特定値となるようにすることにより、装置的には、吐出バルブがその吐出口の機械的開閉手段を有することにより、たとえば比較的少量の液体の定量吐出に当っては、吐出の終了後における流路内圧力、とくには吐出口近傍部分の圧力が予め定めた特定値となるようにすることで、その後の液体吐出を常に一定の流路条件の下にて行うことができ、したがって、液体貯留容器内の液体の加圧力、加圧時間等を設定することで、それらに応じた吐出量を、高い信頼性をもって繰返し再現することができる。
液体の吐出が遅れる理由が、液体の圧力を上昇させる時間を要する点と、吐出に使われるべきエネルギーが前記変形に使用される点とにあるので、液体を与圧することは、短い時間で所望の力を液体に作用させることが可能であること、ならびに、予め前記変形を引き起こさせることは、吐出中にさらなる変形を防止させることが可能であること、のような効果をもたらし、液体を流動させるエネルギーを効果的に使用することが可能となる。与圧は吐出時に加える圧力と同等の力を与えること、ならびに、同等の力で吐出を終了させることが好ましい。
【００３０】
（２）液体の温度を一定に制御することにより、液体の粘度変化を起こす一要因、それも主たる要因を抑制することができ、液体を安定して定量的に吐出することができる。
（３）液体貯留容器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とになり、液体の吐出流速が一定になるよう制御される。
液体は描画する塗布形状に最適なノズルの内を流動して吐出されるため、少なからずノズル内で管内抵抗を受けるが、液体貯留容器に貯留された液体の圧力を制御することにより、特に、高粘性流体を吐出するような極めて高い抵抗を液体が受ける場合に有効であり、この抵抗がいかに高くとも、前記抵抗に勝る推進力を液体に作用させることになり、液体の吐出流速が一定になるよう制御される。（４）貯留された液体の圧力の制御は、貯留された液体の減少する速度を制御する、より具体的には一定または可変に制御することにより、吐出開始から吐出終了に至るまで、液体の吐出流速を一定または所望にすることができる。
貯留された液体の減少する速度を制御する、より具体的には一定または可変に制御するということは、所望の体積量に到達さえすれば時間は問わないという従来法に、時間的概念を加え、所望の体積量に到達させるその過程においても、所望の量ずつ吐出体積量を増加させることを可能としたことを意味する。これにより、液体の粘度に依存せずに塗布が可能となったことに加えて、従来好まれなかった高粘度液体を用いた吐出においても、押部材、貯留容器の弾性による影響を効果的に排除することができ、その使用を可能ならしめ、安定した塗布形状を容易に形成させることを可能とし、さらに液圧を大気圧に戻す必要が無いために作業を高速に行うことが可能となったものである。
【００３１】
（５）容器に貯留された液体に精密に配設された押部材の、移動量で液体の吐出量を、移動速度で吐出流速を制御することにより、かつ、吐出開始前には液体を一定に与圧し、吐出終了時には大気圧より高圧な液圧で、好ましくは吐出開始前の与圧と同圧となったときに、吐出を終了するよう液体を制御することにより、粘度の変化による影響を排除できることで、ノズル先端から吐出される液体の流速を常に一定になるように制御することことが可能となった。さらに、特に、従来問題となっていた線形状の塗布における始点部・終点部の形状形成を容易にならしめるものである。特に、これは線形状に塗布を行うとその効果が顕著に現れ、従来技術では不安定であった線の始点部・終点部の線形状が極めて容易に制御可能となり、例えば均一な線形状の塗布は線の始点から終点に至るまで線の細り・太りがなく、均一にそろった線形状の形成が可能となった。
（６）押部材を加圧するエアシリンダのボア径を、液体貯留容器の内径より十分大きくすることで、そこへの供給圧力が低くてもプランジャの加圧力を十分大ならしめることで、液体圧力の所要に応じた増加を可能として定量吐出のタクトタイムの短縮を担保することが可能となった。
（７）押部材を加圧する動力源としてモータを用いることにより、モータが発生するエネルギーが液体を流動させるために必要なエネルギーに比べはるかに高いため、押部材の移動速度を一定に保つことが可能である。
【００３２】
【実施例】
本発明の実施例を図面に示すところに基づいて説明する。本発明はこれらの実施例によって何ら限定されるものではない。
【００３３】
実施例１
図１〜図３に基づいて説明する。
図１、図３は、本発明の液体定量吐出装置一実施の形態を示す要部断面図である。図２は自動調圧装置の処理手順示すフローチャート図である。
図１に示す実施例は、図４の液体温度制御手段を付加する対象となる装置であり、図１中、１は液体貯留容器を、２は、吐出バルブとしてのニードルバルブをそれぞれ示す。
図４は液体温度制御手段を備えた液体定量吐出装置の説明図であり、貯留容器内と吐出バルブ内とに液体の温度を測定する温度センサーと、温度センサーからの信号を入力し加熱冷却ユニットへ信号を出力する温度制御部と、温度制御部からの信号により所望の温度となる加熱冷却ユニットとを、例えば図１の装置に付加した装置であり、加熱冷却ユニットで液体貯留容器と吐出バルブとを覆った例である。液体の温度は常に所望の温度となるよう制御されており、貯留容器内の液体温度と、吐出バルブ内の液体温度とが温度制御部により管理されている。貯留容器と吐出バルブとを連通する液送チューブの距離が長くなる場合や、吐出間隔が長く、液体の温度が変化し得るほどの時間を掛けて、液体が液送チューブを通過する場合は、液送チューブ内に温度センサーを配設し、さらに液送チューブの一部または全長に渡って加熱冷却ユニットで覆うことが望ましい。この場合、液送チューブの長さや吐出間隔に応じて、液送チューブ内に配設する温度センサーの数を決めることが望ましい。また、環境温度を所望の温度に制御可能な恒温槽内に本装置すべてを収納しても同様な効果が得られる。
【００３４】
図１に示すように、液体貯留容器１は、たとえば合成樹脂材料製とすることができるシリンジ３と、このシリンジ３に外接してそれを保持するホルダ４とからなり、ホルダ４は、シリンジ３の着脱を可能ならしめる。また、液体貯留容器１には、圧力センサ１８ａを設け、液体貯留容器１内の圧力を計測し、その計測結果を制御信号として出力すべく構成する。
そして、かかる液体貯留容器１内の液体を所要の圧力に加圧する加圧手段５は、モータ６の出力軸に取付けたボールねじ７に螺合され、ボールねじ７の回転に伴って昇降変位する雌ねじ部材８に、ロッド９を介してプランジャ１０を連結することによって構成してなり、ここでプランジャ１０は、好ましくは、シリンジ３に液密に内接する。
またここで、液体貯留容器１に、液体流路１２を介して接続したニードルバルブ２は、流路１２に連通して吐出口１３に至るアウトレットスペース１４内で進退変位して、その吐出口１３を開閉するニードル１５と、このニードル１５の進退作動をもたらす、ここでは複動型のシリンダ１６とからなり、ニードル１５をシリンダ１６のピストン１７に連結してなる。
さらにここでは、前記吐出口１３の近傍部分、図に示すところでは、ニードルバルブ２への流路１２の接続部に、その流路１２内の液体の圧力を検出する圧力センサ１８ｂを配設するとともに、この圧力センサ１８ｂによる検出信号を入力する制御手段１９を設ける。
ここにおけるこの制御手段１９は入出力部、演算部、記憶部を備え、圧力センサ１８ａ、１８ｂの検出結果に基づいて、吐出開始時の吐出圧の自動調整や、流路１２内、特には吐出口近傍部分の液圧が、吐出の停止時に、より好ましくは吐出時にもまた、予め定めた特定値となるように、モータ６の作動をコントロールする他、液体の吐出に当っての、モータ６の回転速度、回転時間等とともに、ニードルバルブ２の切換弁２０の作動をもコントロールすべく機能する。
【００３５】
以上のように構成してなる装置による液体の定量吐出に当っては、たとえば、圧力センサ１８ａ、１８ｂの検出圧力に基づき、制御手段１９をもってモータ６を作動させて、シリンジ３内のプランジャ１０を下降もしくは上昇させ、吐出開始時の吐出圧の自動調整を行い、さらには、これによって液体流路１２内の液体圧力を、予め定めた特定値として、吐出開始前の流路条件を常に一定のものとする。
その後は、制御手段１９から吐出開始信号および吐出圧力信号を出力して、モータ６の所定速度で定速回転させて、シリンジ３内の液体を所要の圧力に加圧するとともに、そのモータ６の作動とタイミングを合わせて、シリンダ１６のピストン１７、ひいては、ニードル１５の後退変位をもたらして吐出口１３を開放し、その吐出口１３からの液体の吐出を開始する。
ところで、この吐出が比較的長い時間にわたる場合には、その吐出中にもまた、圧力センサ１８ｂによる圧力検出を行ない、その結果をモータ６の作動にフィードバックして回転速度等を修正することが、定量吐出精度を高める上で好ましい。
そして、液体の所定量の吐出に見合った所定時間の経過時には、制御手段１９から、モータ６および切換弁２０のそれぞれに、吐出終了信号を出力してモータ６の回転停止と、ニードルバルブ２の閉止作動とを同時に行わせ、これによって一回の定量吐出が終了する。
この場合、特にニードルバルブ２のニードル１５は、液体圧力の大小にかかわらず、常に円滑に、かつ迅速に進出作動して吐出口１３を機械的に閉止するので、すぐれた液切れ性をもたらすとともに、吐出口１３の完全閉止を実現して不測の液洩れを十分に防止することができる。
【００３６】
図３は、この発明に係る装置の他の実施形態（図９〜図１１参照）を示す図である。
これはとくに、液体貯留容器１には、圧力センサ１８ａを設け、さらに液体圧力補償ピストン２１を設けたまたは設けないニードルバルブ２の吐出口１３の近傍部分、図ではニードルバルブ２への液体流入部に、液体圧力を検出する圧力センサ１８ｂを設けるとともに、圧力センサ１８ａおよび１８ｂのそれぞれの検出信号を制御手段１９に入力し、その制御手段１９では、エアシリンダ２７への供給圧力、ひいては液体圧力の外部設定信号３３に基づき、加圧空気供給経路に設けた調圧手段、好ましくは電空レギュレータ３４に、前記検出信号に応じた圧力調整信号を出力するべく構成したものである。
この装置では、液体の定量吐出中における圧力変動を圧力センサ１８ａまたは圧力センサ１８ｂで検出した場合に、電空レギュレータ３４の作動によって、エアシリンダ２７への供給圧力を調整することで、液体圧力の変動を、外部設定信号３３に基づいて自動的に補正することができる。
加えて、外部設定信号それ自体を変更した場合には、ニードルバルブ２に供給される液体の圧力を所要に応じて変更することができる。
【００３７】
次の上記構成の自動調圧装置の処理手順を図２のフローチャートにもとづいて説明する。
制御手段１９に吐出目標圧Ｐｍを入力して、スタートさせると、圧力センサー１８ａが吐出前の液体貯留容器１内の圧力ＰＢを検出し、検出した値を制御手段１９に送る（ステップ３）。その入力信号にもとづきニードルバルブ２の吐出口１３より短時間液を吐出し、その吐出後圧力センサ１８ａは容器内圧力ＰＡを検出し、検出した値を制御手段に送る（ステップ５）。制御手段１９の演算部は、入力された圧力値にもとづき吐出前後の液体貯留容器１内の圧力の変化を演算し（ステップ６）、両者が一致しない時には、加圧手段５に対して作動信号を発し、加圧手段５のプランジャ１０を微動させて液体貯留容器１内の圧力を微調整し、ステップ３に戻り再度液体貯留容器１内の圧力の比較を行い、その結果に応じ上記と同様の処理を行う。この処理は、圧力ＰＡと圧力ＰＢが一致するまで繰り返し行われる。
ステップ６において、吐出後の液体貯留容器１内の圧力ＰＡと吐出前の液体貯留容器１内の圧力ＰＢとが一致したと判断されると、そのときの圧力値を制御手段１９の記憶部に一時的に記憶させると共に、一致回数を計数するカウンターの数値を１にし、次いで一致信号が連続して入力され、その回数が予め定められた値に一致したかどうか判断に進む（ステップ７）が、作業開始時にはカウンターの数値は１である。ところで、予め定めた値は、圧力ＰＡと圧力ＰＢの一致が瞬間的なものなのか継続的なものかを判断するためのものであるから、その一致が瞬間的なものなのか継続的なものの一瞬なのか判断の不可能な１という値は採用することはないので、一致回数が１ということは、予め定めた値と一致しない。一定数に達していないときは、ステップ３に戻り上記の操作を繰り返し、ステップ６において両者が一致したと判定されると、そのときの圧力値が前回の圧力値と一致しているかどうか判定され、一致しているとカウンターの数値を＋１し、一致しないと判定されると、ステップ３に戻ると同時にカウンターをリセットする。このような処理を繰り返し、一致回数が予め定められた値と一致すると、そのときの容器内圧力が自動調圧目標値Ｐ（Ａ）Ｍとしてメモリーに記憶され（ステップ８）、この自動調圧目標値が決定すると次のステップに進み、ニードルバルブ２の吐出口１３近傍に設けられた圧力センサー１８ｂは吐出圧ＰＴＥＭＰを検出し、制御手段に入力し、この値を自動調圧目標値Ｐ（Ａ）Ｍと比較し、吐出圧ＰＴＥＭＰが自動調圧目標値Ｐ（Ａ）Ｍより小さいときにはプランジャを下降させるべく信号を発信し（ステップ９）、吐出圧ＰＴＥＭＰが自動調圧目標値Ｐ（Ａ）Ｍより大きいときにはプランジャを上昇させるべき信号を発信し（ステップ１０）てプランジャを規定量作動させて、吐出圧ＰＴＥＭＰが自動調圧目標値Ｐ（Ａ）Ｍに一致するまで、上記処理を繰り返し行う。また、本実施例では、ステップ１１において、吐出圧ＰＴＥＭＰと自動調圧目標値Ｐ（Ａ）Ｍとが一致するかどうかを判断して調圧をより確実なものにしている。
以上の操作で作業初期における吐出圧の調整を行うことができるが、自動調圧モードにしておくと、ステップ１２で作業中においてもステップ９〜ステップ１１の処理が行われるので、より正確な吐出圧の調整が行われる。
【００３８】
図５は、液体流路の他の構成態様を示す断面図であり、これは、液体貯留容器１の上部でプランジャ１０に貫通して延びる液体流路１２を形成したものである。この液体流路１２によれば、沈殿物が多い液体において、その沈殿物の吐出を有効に防止することができる。
【００３９】
図６は、液体流路のさらに他の構成態様を示す断面図である。
ここでは、シリンジ３のホルダ４に、シリンジ３の下端開口とニードルバルブ２とのそれぞれに連通する液体流路１２を設ける。これによれば、液体貯留容器１とニードルバルブ２とを一体的に構成することで、流路形成用のチューブを不要ならしめることができ、流路が長いことに起因する圧力応答性の低下を防止することができる。
【００４０】
図７は、ニードルバルブ２の他の構成態様を示す断面図である。
このニードルバルブ２は、アウトレットスペース１４と複動型のシリンダ１６との間に、シリンダ１６からは独立して、アウトレットスペース１４の区画に寄与する液体圧力補償ピストン２１を配設したものである。このピストン２１は、シリンダ１６側の室２２への加圧流体、たとえば加圧空気を供給してそれを進出変位させた場合には、アウトレットスペース１４の容積は低減すべく、そして、アウトレットスペース１４側の室２３へ加圧空気を供給してそれを後退変位させて場合には、アウトレットスペース１４の容積を増加させるべく機能する。
従って、圧力センサ１８で検出した、吐出口１３の近傍部分の液体圧力が、所定値より低い場合には、その圧力補償ピストン２１を幾分進出変位させることにより、また、所定値より高い場合には、圧力補償ピストン２１を幾分後退変位させることにより所期した通りの液圧を実現することが可能となる。
ちなみに、液体の吐出の開始に伴うニードル１５の後退変位によって、そのニードル１５の、アウトレットスペース１４内に占める体積が減少することに起因する液圧低下に対しては、圧力補償ピストン２１を進出させ、逆に、ニードル１５の進出変位によって吐出を停止するときの占有体積の増加に対しては、そのピストン２１を後退させることで、微妙な圧力変動を有効に吸収することができる。
【００４１】
ところで、図示のニードルバルブおよび先に述べたニードルバルブのそれぞれにおいて、吐出口１３の閉止時の液切れ性を高めるためには、吐出口１３の、ニードル１５の着座位置より下方側への突出長さを極力短くして、吐出口１３の閉止後においてなお、その吐出口１３内に残留する液体を実質的に零とすることが好ましい。
このような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、吐出バルブとしてのニードルバルブ２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、ニードルバルブ２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。図８は、かかる場合の、実施形態を示すものであり、これは、ニードルバルブ２を直角座標型の三次元マニピュレータ２５に取付け、このマニピュレータ２５を、前記制御手段１９からの信号に基づいて位置信号を出力するコントローラ２６によって作動させることで、ニードルバルブ２の吐出口１３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。
【００４２】
実施例２
図９は、本発明の液体定量吐出装置の別の一実施の形態を示す要部断面図である。図９に示す実施例は、図３の吐出圧制御手段、場合によってはさらに図４の液体温度制御手段を付加する対象となる装置であり、図中、１は液体貯留容器を、２は、吐出バルブとしてのニードルバルブをそれぞれ示す。
ここにおける液体貯留容器１は、たとえば合成樹脂材料製とすることができるシリンジ３と、このシリンジ３に外接してそれを保持するホルダ４とからなり、このホルダ４は、シリンジ３の所要に応じた着脱を自在ならしめる。
かかる液体貯留容器１内の液体を所要の圧力に加圧する加圧手段５は、ここでは、シリンジ内径の約２〜１０倍のボア径を有するエアシリンダ２７にて構成してなり、それのピストンロッド９の先端に、好ましくはシリンジ３に液密に内接してそこへ進入するプランジャ１０を取付ける。
またここでは、液体貯留容器１に、液体流路１２を介して接続したニードルバルブ２を、流路１２に連通して吐出口１３に至るアウトレットスペース１４と、このアウトレットスペース内で進退変位して、その吐出口１３を開閉するニードル１５と、このニードル１５の進退作動をもたらす、たとえば複動型のシリンダ１６とで構成してなり、ニードル１５の後端はシリンダ１６のピストン１７に連結してなる。
さらにここでは、複動型とすることができるエアシリンダおよび複動型シリンダ１６のそれぞれを、それぞれの電磁切換弁２８，２９に接続するとともに、これらの電磁切換弁２８，２９を、予め入力された時間信号に基づいて作動コントロールする制御手段１９に接続し、また、エアシリンダ２７への加圧空気の給排を司る一方の電磁切換弁２８を、たとえば手動減圧弁３０を介して加圧空気供給源３１に、そして、他方の電磁切換弁２９を加圧空気供給源３１に直接的に、それぞれ接続する。
【００４３】
このように構成してなる定量吐出装置では、液体の定量吐出に当たり、制御手段１９からそれぞれの電磁切換弁２８，２９に信号を出力して、エアシリンダ２７に、手動減圧弁３０によって設定された空気圧力を供給して、プランジャ１０を所要の力で圧下するとともに、それとタイミングを合わせてニードルバルブ２を開放して、所要の圧力に加圧された液体を、吐出口１３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することにより、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、制御手段１９から電磁切換弁２８，２９への吐出終了信号に基づいて、エアシリンダ２７への加圧空気の供給を停止すると同時に、ニードルバルブ２の吐出口１３をニードル１５をもって機械的に確実に閉止する。従って、吐出口１３からの液体の流出は、ニードルバルブ２の閉止をもって完全に停止されることになり、ニードルバルブ２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。
なお、この場合、ニードルバルブ２の、小さな寸法および堆積のニードル１５は、液体圧力の大小にかかわらず、常に円滑に、かつ迅速に後退および進出して吐出口１３の開閉を行うので、バルブ２の開閉の確実性と併せて、すぐれた応答性を実現することができる。
【００４４】
この実施の形態においても、図５は、液体流路の他の構成態様を示す断面図であり、これは、液体貯留容器１の上部でプランジャ１０に貫通して延びる上向部分を有する液体流路１２を形成したものである。
この液体流路１２によれば、沈殿物が多い液体において、その沈殿物の吐出を有効に防止することができる他、プランジャ１０のシリンジ３への挿入当初に、そのプランジャ１０と液体との間に封じ込められる空気を、液体の吐出に先立つプランジャ１０の押し込みに基づいて、液体流路１２の上向部分を経て十分に排出することができる。
【００４５】
図１０は、プランジャおよび液体流路の他の構成態様を示す図であり、これはプランジャ１０の下面の形状をシリンジ３の底部形状に近づけたものである。
これによれば、プランジャ１０をそれの下限位置まで下降させたときの、シリンジ内の残留空間を小ならしめて、液体の消費効率を高めることができる。また、図示のように、プランジャ１０の側部に液体流路１２を開口させたバルブには、封入空気の排出を一層容易に、かつ確実に行うことができる。
【００４６】
この実施の形態においても、図６は、液体流路のさらに他の構成態様を示す断面図である。
これは、液体貯留容器１とニードルバルブ２とを一体的に構成したところにおいて、シリンジ３のホルダ４に、シリンジ３の下端開口とニードルバルブ２とのそれぞれに連通する液体流路１２に設けたものである。これによれば、液体貯留容器１とニードルバルブ２とを一体的に構成することで、流路形成用のチューブを不要ならしめることができ、流路が長いことに起因する圧力応答性の低下を防止することができる。
【００４７】
図１１は、ニードルバルブの他の構成態様を示す断面図である。
このニードルバルブは、アウトレットスペース１４と複動型シリンダ１６との間に、シリンダ１６からは独立して、アウトレットスペース１４の区画に寄与する液体圧力補償ピストン２１を配設したものである。このピストン２１は、シリンダ１６側の室２２へ加圧流体、たとえば加圧空気を供給してそれを進出変位させた場合には、アウトレットスペース１４の容積を低減すべく、そして、アウトレットスペース１４側の室２３へ加圧空気を供給してそれを後退変位させた場合には、アウトレットスペース１４の容積を増加させるべく機能する。
従って、吐出口１３の近傍部分の液体圧力が、所定値より低い場合には、その圧力補償ピストン２１を幾分進出変位させることにより、また、所定値より高い場合には、圧力補償ピストン２１を幾分後退変位させることにより所期した通りの減圧を実現することが可能となる。
ちなみに、液体の吐出の開始に伴うニードル１５の後退変位によって、そのニードル１５の、アウトレットスペース１４内に占める体積が減少することに起因する液圧低下に対しては、圧力補償ピストン２１を進出させ、逆に、ニードル１５の進出変位によって吐出を停止するときの占有体積の増加に対しては、そのピストン２１を後退させることで、微妙な圧力変動を有効に吸収することができる。
ところで、図示のニードルバルブおよび先に述べたニードルバルブのそれぞれにおいて、吐出口１３の閉止時の液切れ性を高めるためには、吐出口１３の、ニードル１５の着座位置より下方側への突出長さを極力短くして、吐出口１３の閉止後においてなお、その吐出口１３内に残留する液体を実質的に零とすることが好ましい。
【００４８】
以上のような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、吐出バルブとしてのニードルバルブ２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、ニードルバルブ２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、たとえば、ニードルバルブ２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１９からの信号に基づ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、ニードルバルブ２の吐出口１３を三次元座標系の所要の位置にもたらすことができ、コンベヤにてタクト搬送等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。
【００４９】
【発明の効果】
液体の粘度に依存されず、微量の液体を高速にかつ精密に所望の塗布形状に吐出または塗布する方法および装置を提供することができる。
特に、高粘性液体を使用する場合や高速に塗布する場合であっても、線の始点部・終点部の線形状が極めて容易に制御でき、例えば均一な線形状の塗布は線の始点から終点に至るまで線の細り・太りがなく、均一にそろった線形状の形成ができる方法および装置を提供することができる。
フィラーの破壊のおそれなしに、吐出の停止時に液切れ性を高め、また、液体の洩れ出しを十分に防止した液体吐出方法および装置を提供することができる。
液体が一定の流速を得るまでに時間を要することなく、塗布線の描画を均一ならしめることが可能な液体の吐出または塗布方法および装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】吐出圧制御手段を付加する対象となる好ましい液体定量吐出装置の態様を示す要部断面図である。
【図２】自動調圧装置の処理手順示すフローチャート図である。
【図３】吐出圧制御手段を付加する対象となる好ましい液体定量吐出装置のさらに別の態様を示す要部断面図である。
【図４】液体温度制御手段を備えた液体定量吐出装置の態様を説明する図面である。
【図５】図１の装置の流体流路の他の構成態様を示す断面図である。
【図６】図１の装置の流体流路のさらに他の構成態様を示す断面図である。
【図７】図１の装置のニードルバルブの他の構成態様を示す断面図である。
【図８】吐出圧制御手段を付加する対象となる好ましい装置の他の実施の形態を示す概略的斜視図である。
【図９】図３の吐出圧制御手段を付加する対象となる好ましい装置の別の態様を示す要部断面図である。
【図１０】図９の装置のプランジャおよび液体流路の他の構成態様を示す断面図である。
【図１１】図９の装置のニードルバルブの他の構成態様を示す断面図である。
【符号の説明】
１  液体貯留容器
２  ニードルバルブ
３  シリンジ
４  ホルダ
５  加圧手段
６  モータ
７  ボールねじ
８  雌ねじ部材
９  ロッド
１０  プランジャ
１２  液体流路
１３  吐出口
１４  アウトレットスペース
１５  ニードル
１６  シリンダ
１７  ピストン
１８  圧力センサ
１９  制御手段
２０、２８、２９  （電磁部）切換弁
２１  液体圧力補償ピストン
２２、２３  室
２５  三次元マニピュレータ
２６  コントローラ
２７  エアシリンダ
３０  手動減圧弁
３１  加圧空気供給源
３３  外部設定信号
３４  電空レギュレータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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