(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口部の全周に設けられた第１パッキン部材と、この第１パッキン部材に全周が当接するシリンダ状の第１封止部材と、この第１封止部材の内部に軸方向進退自在に設けられたプランジャと、このプランジャ及び前記第１封止部材と前記第１パッキン部材との間への液体の流通を許容する吸入路とを有し、この吸入路から吸入した液体を前記開口部へ送る第１バルブと、
吐出部である開口部の全周に設けられた第２パッキン部材と、この第２パッキン部材に当接する第２封止部材と、前記第１バルブの開口部と連通し前記第２封止部材と前記第２パッキン部材との間への液体の流通を許容する吸入路とを有し、この吸入路から吸入した液体を前記吐出部へ送る第２バルブと、を備え、
前記第１バルブ及び前記第２バルブの少なくとも一方にシール構造を設け、このシール構造は開口部の全周に設けられ弾性変形可能なパッキン部材と、このパッキン部材に全周が当接する封止部材とを備え、この封止部材の前記パッキン部材と当接する部分には全周部に渡ってリップ形成用凹部が連続して形成され、
前記シール構造が設けられた第１バルブ及び／又は第２バルブは、前記封止部材又は前記プランジャが進退自在に設けられるシールリングを備え、このシールリングには前記封止部材又は前記プランジャが外気と接触することを防ぐ流体を供給する流体供給装置が接続されていることを特徴とする液体吐出装置。
【請求項２】
請求項１記載の液体吐出装置において、前記リップ形成用凹部は多重に形成されていることを特徴とする液体吐出装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の液体吐出装置において、前記第２バルブから液体が吐出される対象物に対して前記第１バルブ及び前記第２バルブを所定速度で相対移動させる移動手段と、この移動手段の移動速度と前記第２バルブの液体吐出速度とを一定の比率に調整する制御手段とを備えたことを特徴とする液体吐出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、バルブ等に用いられるシール構造を利用した液体吐出装置に関するもので、対象物の表面に各種液体を精密に吐出する作業等に利用できる。
【０００２】
【背景技術】
従来より、集積回路のパッケージ等の樹脂成形品を製造する際に原料樹脂スラリーを型内に一定量づつ充填することが行われているが、このために各種液体吐出装置が利用されている。
この液体吐出装置として、従来では、吐出する液体を貯蔵する容器と、この容器の底部内面に先端開口を接触離隔されるシリンダと、このシリンダ内に軸方向進退自在に設けられるプランジャと、前記容器の底部内面にシリンダ先端開口で覆われる位置に配置されて外部に連通される吐出口とを備え、磨耗性の液体にも使用できる液体吐出装置がある（特開平４−５０４７８  号）。この液体吐出装置では、吐出口が形成された吐出ブッシュとこの吐出ブッシュに先端が当接するシリンダとでシール構造が構成される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の液体吐出装置では、シリンダあるいは吐出ブッシュの加工誤差等により、シリンダの先端部と吐出ブッシュとの間に隙間が生じることがあり、この隙間は、シリンダの先端部を吐出ブッシュに強い押圧力で押しつけてもなくならない。従来の液体吐出装置では、この隙間から液体が漏れることがあり、精密な液体吐出に限界があった。
そのため、従来より、液体吐出装置に利用されるシール構造をはじめ、種々のシール構造において、液漏れがなく密封性が高い構造のものが望まれている。
【０００４】
本発明の目的は、密封性が高いシール構造を利用した液体吐出装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
そのため、本発明は、パッキン部材と封止部材とを備えてシール構造を構成し、パッキン部材を弾性変形可能とし、封止部材にパッキン部材との間でリップを形成するための凹部を設けて前記目的を達成しようとするものである。
具体的には、本発明の液体吐出装置は、開口部の全周に設けられた第１パッキン部材と、この第１パッキン部材に全周が当接するシリンダ状の第１封止部材と、この第１封止部材の内部に軸方向進退自在に設けられたプランジャと、このプランジャ及び前記第１封止部材と前記第１パッキン部材との間への液体の流通を許容する吸入路とを有し、この吸入路から吸入した液体を前記開口部へ送る第１バルブと、吐出部である開口部の全周に設けられた第２パッキン部材と、この第２パッキン部材に当接する第２封止部材と、前記第１バルブの開口部と連通し前記第２封止部材と前記第２パッキン部材との間への液体の流通を許容する吸入路とを有し、この吸入路から吸入した液体を前記吐出部へ送る第２バルブと、を備え、前記第１バルブ及び前記第２バルブの少なくとも一方にシール構造を設け、このシール構造は開口部の全周に設けられ弾性変形可能なパッキン部材と、このパッキン部材に全周が当接する封止部材とを備え、この封止部材の前記パッキン部材と当接する部分には全周部に渡ってリップ形成用凹部が連続して形成され、前記シール構造が設けられた第１バルブ及び／又は第２バルブは、前記封止部材又は前記プランジャが進退自在に設けられるシールリングを備え、このシールリングには前記封止部材又は前記プランジャが外気と接触することを防ぐ流体を供給する流体供給装置が接続されていることを特徴とする。
前記パッキン部材はテフロン等の弾性変形可能な材質から形成され、封止部材はステンレス等の金属から形成される。
ここで、前記リップ形成用凹部は多重に形成されているものでもよい。
【０００７】
ここで、前記第２バルブから液体が吐出される対象物に対して前記第１バルブ及び前記第２バルブを所定速度で相対移動させる移動手段と、この移動手段の移動速度と前記第２バルブの液体吐出速度とを一定の比率に調整する制御手段とを備えた構成でもよい。
【０００８】
【作用】
本発明のシール構造では、封止部材をパッキン部材に押圧すると、封止部材に形成されたリップ形成用凹部にパッキン部材が弾性変形して入り込み、リップが形成される。このリップによってシール面積が大きくなり、かつ、内外圧差によりリップが封止部材のリップ形成用凹部に押しつけられる。これにより、開口部への液体の流入が阻止され、シール構造の密封性が向上する。
ここで、リップ形成用凹部を多重にすれば、シール面積がより大きくなり、シール構造の密封性が一層向上する。
【０００９】
また、本発明の液体吐出装置では、第２バルブを閉じた状態にしておき、第１バルブの第１封止部材及びプランジャをともに後退させて吸入路から液体を吸入し、さらに、第１封止部材を前進させて液体の計量をする。その後、第２バルブを開くとともに、第１バルブのプランジャを前進させて、液体を前記第１バルブの開口部及び第２バルブの吸入路を通して吐出部から吐出する。
この状態では、第１バルブ及び／又は第２バルブに設けられたシール構造により、バルブの密閉性が向上し、液体が漏れることがなく、正確な量の液体を吐出することができる。
【００１０】
ここで、液体吐出装置を、対象物に対して両バルブを所定速度で相対移動させる移動手段と、この移動手段の移動速度と第２バルブの液体吐出速度とを一定の比率に調整する制御手段とを備えた構成とすれば、制御手段により、対象物に吐出される液体が均一化され、精密な液体吐出が可能となる。
また、前記シール構造が設けられたバルブを封止部材又はプランジャが進退自在に設けられるシールリングを備えて構成し、このシールリングに封止部材又はプランジャが外気と接触することを防ぐ流体を供給する流体供給装置を接続した構造とすれば、封止部材やプランジャの可動部分が外気に触れることによる不都合、例えば、吐出液体が硬化して封止部材やプランジャの進退動が制限されることを回避できる。
【００１１】
【実施例】
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明の一実施例の液体吐出装置の全体構成を示す斜視図である。
図１において、本実施例の液体吐出装置１は、液体を偏平長尺状の対象物２の表面に精密吐出する作業を自動化する装置であり、箱型のケース３内に自動精密吐出を行うための各構成を備えている。この液体吐出装置１で吐出される液体は、例えば、微粉末状の潤滑剤を混合した揮発性の液体、樹脂スラリー、液晶や半導体部品の接着剤、薬剤等であり、その具体的性質等は問われない。
【００１２】
ケース３内には、対象物２を保持する保持手段４と、液体を所定速度で吐出するポンプ５と、このポンプ５を保持手段４に保持された対象物２に対して所定速度で相対移動させる移動手段６と、この移動手段６の移動速度とポンプ５の液体の吐出速度とを一定の比率に調整する制御手段７とが設置されている。
ケース３は、基部８の上面に作業台９を有し、この作業台９は前面側を開放されているが、両側面及び背面の三方を遮蔽板１０で囲われている。遮蔽板１０は透明とされ、外部から作業台９上の状態を視認可能である。
【００１３】
基部８には、その前面に形成された棚状部に制御手段７が設置されている。この制御手段７からの電源や制御用等の配線（図示せず）は基部８内を通して作業台９上のポンプ５や移動手段６に接続されている。
作業台９には、奥側に移動手段６が設置され、この移動手段６によりポンプ５が支持されている。
移動手段６は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各軸移動機構１１，１２，１３を備えたロボットアームであり、各々は既存のボールねじ送り機構やリニアモータ、流体シリンダ等の適宜な直線駆動手段（図示せず）により、各軸方向に高精度で移動可能である。
【００１４】
Ｘ軸移動機構１１は作業台９の奥側に間口方向に配置され、Ｙ軸移動機構１２はＸ軸移動機構１１に支持されて作業台９の手前に延びている。Ｚ軸移動機構１３はＹ軸移動機構１２に支持され、ポンプ５を支持している。このような移動手段６は制御手段７の制御により三軸移動を行い、これにより、任意の平面位置の任意高さへ三次元的に移動される。
【００１５】
ポンプ５の構成が図２から図７に示されている。図２はポンプ５の全体を示す断面図であり、図３はその側面図である。
全体構成を示す図２において、ポンプ５は、ケーシング１４にそれぞれ設けられた第１バルブ１５、第１バルブ駆動機構１６、第２バルブ１７及び第２バルブ駆動機構１８を備えて構成され、第１バルブ１５と第２バルブ１７との間には連通路１９がケーシング１４に形成されている。
【００１６】
第１バルブ１５は、連通路１９の一端側開口部１９Ａの全周に設けられた第１パッキン部材２０と、この第１パッキン部材２０に全周が当接するシリンダ状の第１封止部材２１と、この第１封止部材２１の内部に軸方向進退自在に設けられたプランジャ２２と、このプランジャ２２及び第１封止部材２１と第１パッキン部材２０との間への液体の流通を許容するためケーシング１４に形成された吸入路２３とを有する構成であり、この吸入口２３は液体をポンプ５に送る供給タンク２４に接続されている。
第１パッキン部材２０と第１封止部材２１とは第１シール構造２５を構成する。第１パッキン部材２０は耐薬品性が高く弾性を有するテフロン等の部材から厚肉の略リング状に形成されている。第１封止部材２１は耐薬品性が高いスレンレス等の材質から形成されている。
【００１７】
第１封止部材２１の詳細な構造が図４及び図５に示されている。図４に示される通り、第１封止部材２１は、本体２１Ａとフランジ部２１Ｂとを有する構造である。図５に示される通り、本体２１Ａの第１パッキン部材２０と当接する部分には全周部に渡ってリップ形成用凹部２６が連続して形成され、このリップ形成用凹部２６はそれぞれ大きさの異なる多重（３重）とされている。
図２に示される通り、第１封止部材２１の略中央部には軸方向に進退自在に第１シールリング２７が設けられ、プランジャ２２の第１パッキン部材２０とは反対側には軸方向進退自在に第２シールリング２８が設けられている。これらのシールリング２７，２８には第１封止部材２１、プランジャ２２が外気と接触することを防ぐ流体、例えば、窒素、有機溶剤等の流体を供給する流体供給装置２９が接続されている。
【００１８】
第１バルブ駆動機構１６は、第１封止部材２１を第１パッキン部材２０に対して進退動するシリンダ駆動機構３０とプランジャ２２を第１パッキン部材２０に対して進退動するプランジャ駆動機構３１とから構成されている。
シリンダ駆動機構３０は、図２及び図３に示されている通り、プランジャ２２に取り付けられたプレート３２と、このプレート３２の両側に取り付けられ、かつ、それぞれチューブ状の保持部材３３に進退自在に保持された２本のロッド３４と、これらのロッド３４に連結板３５を介して連結されたシリンダ装置３６とを備えて構成されている。なお、本実施例では、シリンダ駆動機構３０は、この構成に限定されるものではなく、例えば、ボールねじ送り機構を採用してもよい。
【００１９】
プランジャ駆動機構３１は、図２に示される通り、プランジャ２２の端部に連結リング３７を介して連結されたブロック体３８と、このブロック体３８をプランジャ２２の進退方向と平行に案内する２本のガイドロッド３９と、ブロック体３８の内部に固定されたナット部材４０と、このナット部材４０に螺合されたボールねじ軸４１と、このボールねじ軸４１を回転させるステッピングモータ４２と、ブロック体３８を介してプランジャ２２の位置を検出する位置検出センサ４３とを備えて構成されている。なお、本実施例では、プランジャ駆動機構３１は、この構成に限定されるものではなく、例えば、シリンダ機構を採用してもよい。
【００２０】
第２バルブ１７は吐出部である開口部４４の全周に設けられた第２パッキン部材４５と、この第２パッキン部材４５に当接する第２封止部材４６と、第１バルブ１５の開口部１９Ａと連通する連通路１９とを有する構成である。連通路１９は第２封止部材４６と第２パッキン部材４５との間への液体の流通を許容する吸入路である。
第２パッキン部材４５と第２封止部材４６とは第２シール構造４７を構成する。第２パッキン部材４５は耐薬品性が高く弾性を有するテフロン等の部材から厚肉の略リング状に形成されている。開口部４４は先細り状にノズル部４８に設けられている。第２封止部材４６は耐薬品性が高いステンレス等の材質から形成されている。
【００２１】
第２封止部材４６の詳細な構造が図６及び図７に示されている。図６に示される通り、第２封止部材４６は、円柱部材４６Ａと、ノズル部４８の開口部４４に挿入されるテーパ部材４６Ｂとを有し、円柱部材４６Ａの段部には、第２パッキン部材４５に当接する当接部４６Ｃが形成されている。この当接部４６Ｃは、図７に示される通り、全周部に渡ってリップ形成用凹部２６が連続して形成され、このリップ形成用凹部２６はそれぞれ大きさの異なる多重（３重）とされている。
図２に示される通り、第２封止部材４６の円柱部材４６Ａには軸方向に進退自在に第３シールリング４９が設けられている。第３シールリング４９は流体供給装置２９と接続されている。
第２バルブ駆動機構１８は第２封止部材４６を第２パッキン部材４５に対して進退動するシリンダ装置から構成されている。
【００２２】
次に、本実施例の作用を図８及び図９に基づいて説明する。
本実施例の液体吐出装置１により液体を吐出するには、所定の対象物２を保持手段４に保持し、これらの対象物２や液体のデータ及び吐出液体の所望の厚さ等の条件を制御手段７にセットする。この状態で制御手段７をスタートさせると、液体吐出装置１による自動吐出動作が行われる。
制御手段７は移動手段６によりポンプ５と対象物２とを相対移動させながらポンプ５に吐出動作を行わせる。
【００２３】
まず、図８（Ａ）に示される通り、第１バルブ駆動機構１６及び第２バルブ駆動機構１８により、第１バルブ１５及び第２バルブ１７を閉じた状態にする。その後、図８（Ｂ）に示される通り、第２バルブ１７を閉じたままで、第１バルブ駆動機構１６により第１バルブ１５の第１封止部材２１及びプランジャ２２をともに第１パッキン部材２０から後退させて吸入路２３から液体を吸入し、さらに、図８（Ｃ）に示される通り、第１バルブ駆動機構１６により第１封止部材２１を前進させて液体の計量をする。
【００２４】
ここで、第１パッキン部材２０と第１封止部材２１とから第１シール構造２５が構成されるが、図９（Ａ）に示される通り、第１パッキン部材２０から離隔されている第１封止部材２１は、第１バルブ駆動機構１６により、図９（Ｂ）に示される通り、第１パッキン部材２０を押圧する。すると、第１封止部材２１に形成されたリップ形成用凹部２６に第１パッキン部材２０が弾性変形して入り込み、リップが多重に形成される。これらのリップにより吸入路２３から送られる液体の流入が阻止される。
【００２５】
その後、図８（Ｄ）に示される通り、第２バルブ駆動機構１８により第２封止部材４６を後退させて第２バルブ１７を開くとともに、第１バルブ駆動機構１６により第１バルブ１５のプランジャ２２を前進させて、液体を第２バルブ１７の吐出部である開口部４４から吐出する。
液体を開口部４４から吐出したら、第２バルブ駆動機構１８により第２封止部材４６を前進させて第２バルブ１７を閉じた状態とする（図８（Ａ）参照）。ここで、第２パッキン部材４５と第２封止部材４６とから第２シール構造４７が構成されるが、第２封止部材４６が第２パッキン部材４５に押圧されると、図９に示される第１パッキン部材２０と同様に、第２封止部材４５に形成されたリップ形成用凹部２６に第２パッキン部材４５が弾性変形して入り込み、リップが多重に形成される。これらのリップにより連通路１９から送られる液体の流入が阻止される。
また、各バルブ２５，４７が開放されると、封止部材２１，４６がパッキン部材２０，４５から離されるが、この状態では、各パッキン部材２０，４５は図９（Ａ）に示される元の状態に復帰する。
【００２６】
従って、本実施例によれば、開口部の全周に設けられ弾性変形可能なパッキン部材２０，４５と、これらのパッキン部材２０，４５に全周が当接する封止部材２１，４６とを備えてシール構造２５，４７が構成され、これらの封止部材２１，４６のパッキン部材２０，４５と当接する部分には全周部に渡ってリップ形成用凹部２６が連続して形成されているので、このリップ形成用凹部２６でパッキン部材２０，４５に形成されたリップによってシール面積が大きくなり、かつ、内外圧差によりリップが封止部材２１，４６のリップ形成用凹部２６に押しつけられることにより、シール構造２５，４７の密封性が向上する。
さらに、本実施例では、リップ形成用凹部２６を多重にしたから、シール面積がより大きくなり、シール構造２５，４７の密封性が一層向上する。
【００２７】
また、本実施例では、第１バルブ１５及び第２バルブ１７を備えて液体吐出装置１を構成し、第１バルブ１５を、第１パッキン部材２０と、シリンダ状の第１封止部材２１と、この第１封止部材２１の内部に軸方向進退自在に設けられたプランジャ２２と、このプランジャ２２及び第１封止部材２１と第１パッキン部材２０との間への液体の流通を許容する吸入路２３とを有する構成とし、第２バルブ１７を、吐出部である開口部４４の全周に設けられた第２パッキン部材４５と、この第２パッキン部材４５に当接する第２封止部材４６と、第１バルブ１５の開口部１９Ａと連通し第２封止部材４６と第２パッキン部材４５との間への液体の流通を許容する吸入路１９とを有する構成とし、第１バルブ１５に第１シール構造２５を設け、第２バルブ１７に第２シール構造４７を設けたので、各バルブ１５，１７の密閉性が向上し、液体が漏れることがなく、正確な量の液体を吐出することができる。
【００２８】
さらに、対象物２に対して両バルブ１５，１７を所定速度で相対移動させる移動手段６と、この移動手段６の移動速度と第２バルブ１７の液体吐出速度とを一定の比率に調整する制御手段７とを備えた構成とすれば、制御手段７により、対象物２に吐出される液体が均一化され、精密な液体吐出が可能となる。
また、シール構造２５，４７が設けられたバルブ１５，１７は封止部材２１，４６やプランジャ２２が進退自在に設けられるシールリング２７，２８，４９を備えて構成され、これらのシールリング２７，２８，４９に封止部材２１，４６やプランジャ２２が外気と接触することを防ぐ流体を供給する流体供給装置２９が接続されたので、封止部材２１，４６やプランジャ２２が外気に触れることによる不都合、例えば、吐出液体が硬化して封止部材やプランジャの進退動が制限されることを回避できる。
【００２９】
さらに、第２バルブ１７の第２封止部材４６は、円柱部材４６Ａと、ノズル部４７の吐出口４７Ａに挿入されるテーパ部材４６Ｂとを有する構成であるから、第２パッキン部材４５に第２封止部材４６が押圧される際に、吐出口４７Ａの内部に残る液体の量を少なくすることができる。
【００３０】
なお、本発明は前述の実施例に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲であれば次に示す変形例を含むものである。
例えば、第２バルブ１７はピンチバルブ等の他の構成のバルブでもよい。
さらに、リップ形成用凹部２６を多重にしたが、本発明では、必ずしもリップ形成用凹部２６を多重にすることを要しない。
【００３１】
また、対象物２に対して両バルブ１５，１７を手動で移動させるものでもよく、さらに、シールリング２７，２８，４８を必ずしも設けることを要しない。
また、前記実施例では、第２バルブ１７の第２封止部材４６は、円柱部材４６Ａと、ノズル部４７の吐出口４７Ａに挿入されるテーパ部材４６Ｂとを有する構成であるが、本発明では、テーパ部材４６Ｂを設けないで円柱部材４６Ａのみから第２封止部材４６を構成してもよい。
【００３２】
【発明の効果】
以上の通り、本発明によれば、開口部の全周に設けられ弾性変形可能なパッキン部材と、このパッキン部材に全周が当接する封止部材とを備えてシール構造が構成され、この封止部材のパッキン部材と当接する部分には全周部に渡ってリップ形成用凹部が連続して形成されているので、このリップ形成用凹部でパッキン部材に形成されたリップによってシール面積が大きくなり、かつ、内外圧差によりリップが封止部材のリップ形成用凹部に押しつけられることになり、シール構造の密封性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の液体吐出装置の全体構成を示す斜視図である。
【図２】前記実施例の要部を示す断面図である。
【図３】前記実施例の要部を示す側面図である。
【図４】第１封止部材を示す断面図である。
【図５】第１封止部材のリップ形成用凹部を示す断面図である。
【図６】第２封止部材を示す断面図である。
【図７】第２封止部材のリップ形成用凹部を示す断面図である。
【図８】前記実施例の動作を説明するための断面図である。
【図９】リップ形成用凹部によりリップが形成される状態を説明するための断面図である。
【符号の説明】
１          液体吐出装置
２          対象物
４          保持手段
５          ポンプ
６          移動手段
７          制御手段
１５        第１バルブ
１６        第１バルブ駆動機構
１７        第２バルブ
１８        第２バルブ駆動機構
１９        吸入路（連通路）
１９Ａ      開口部
２０        第１パッキン部材
２１        第１封止部材
２２        プランジャ
２５        第１シール構造
２６        リップ形成用凹部
２７        第１シールリング
２８        第２シールリング
２９        流体供給装置
４４        吐出部である開口部
４５        第２パッキン部材
４６        第２封止部材
４７        第２シール構造
４９        第３シールリング
【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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