(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体塗布対象の媒体表面に対して所定のギャップを開けて上側から対峙させたノズルの液体流出口から、ナノリットルオーダーからピコリットルオーダーまでの範囲の微量液体を流出させる微量液体流出方法であって、
容積形ポンプの吐出口から送り出される液体を前記ノズルに供給する液体供給路を形成し、
前記容積形ポンプのポンプ室内において前記吐出口に向けて送り出される前記液体の一部を、前記吐出口に向かう方向とは異なる方向に分岐させて、前記ポンプ室から外部に排出する液体分岐路を形成し、
前記容積形ポンプを駆動して、前記ポンプ室内において前記吐出口に向けて一定の第１流量で連続して液体を送り出す動作を行わせることによって、前記液体分岐路を通って、一定の第２流量で連続して排出される液体分岐流を形成すると共に、前記吐出口から前記液体供給路に、ナノリットルオーダーからピコリットルオーダーまでの範囲の微小流量である一定の第３流量で送り出される液体送出流を形成して、
前記ノズルの前記液体流出口から前記微量液体を一定の前記第３流量で連続して流出させ、
前記液体分岐路として、
前記ポンプ室の内周面に開口している流路部分、
前記ポンプ室の前記内周面に沿って摺動して液体の送り出し動作を行う摺動部材に形成した流路部分、および、
前記ポンプ室の前記内周面と前記摺動部材の間に形成した流路部分
のうちのいずれか一つを形成することを特徴とする微量液体流出方法。
【請求項２】
液体塗布対象の媒体表面に対して所定のギャップを開けて上側から対峙させたノズルの液体流出口から、ナノリットルオーダーからピコリットルオーダーまでの範囲の微量液体を流出させる微量液体流出方法であって、
容積形ポンプの吐出口から送り出される液体を前記ノズルに供給する液体供給路を形成し、
前記容積形ポンプのポンプ室内において前記吐出口に向けて送り出される前記液体の一部を、前記吐出口に向かう方向とは異なる方向に分岐させて、前記ポンプ室から外部に排出する液体分岐路を形成し、
前記容積形ポンプを駆動して、前記ポンプ室内において前記吐出口に向けて一定の第１流量で断続して液体を送り出す動作を行わせることによって、断続して送り出される液体の断続送出に同期して、前記液体分岐路を通って、一定の第２流量で断続して排出される液体分岐流を形成すると共に、前記吐出口から前記液体供給路に、ナノリットルオーダーからピコリットルオーダーまでの範囲の微小流量である一定の第３流量で断続して送り出される液体送出流を形成して、
前記ノズルの前記液体流出口から前記微量液体を一定の前記第３流量で断続して流出させ、
前記液体分岐路として、
前記ポンプ室の内周面に開口している流路部分、
前記ポンプ室の前記内周面に沿って摺動して液体の送り出し動作を行う摺動部材に形成した流路部分、および、
前記ポンプ室の前記内周面と前記摺動部材の間に形成した流路部分
のうちのいずれか一つを形成することを特徴とする微量液体流出方法。
【請求項３】
液体塗布対象の媒体表面に対して所定のギャップを開けて上側から対峙させたノズルの液体流出口から、ナノリットルオーダーからピコリットルオーダーまでの範囲の微量液体を流出させる微量液体ディスペンサであって、
内径が５００μｍ以下のノズルと、
前記ノズルに液体を供給する液体供給路と、
所定の加圧状態の液体を、ポンプ室から吐出口を介して前記液体供給路に供給する容積形ポンプと、
前記容積形ポンプの内部に形成され、前記ポンプ室内において前記吐出口に向かう前記液体の一部を当該吐出口に向かう方向とは異なる方向に分岐させて前記ポンプ室から外部に排出する液体分岐路と、
前記容積形ポンプを駆動して、前記ポンプ室内において前記吐出口に向けて一定の第１流量で連続して液体を送り出す動作を行わせることによって、前記液体分岐路を通って、一定の第２流量で連続して排出される液体分岐流を形成すると共に、前記吐出口から前記液体供給路に、ナノリットルオーダーからピコリットルオーダーまでの範囲の微小流量である一定の第３流量で送り出される液体送出流を形成して、前記ノズルの前記液体流出口から前記微量液体を一定の前記第３流量で連続して流出させる動作制御を行う制御部と、を有しており、
前記液体分岐路は、
前記ポンプ室の内周面に開口している分岐路部分、
前記ポンプ室の前記内周面に沿って摺動して液体の送り出し動作を行う摺動部材に形成した分岐路部分、および、
前記ポンプ室の前記内周面と前記摺動部材の間に形成した分岐路部分
のうちのいずれか一つであることを特徴とする微量液体ディスペンサ。
【請求項４】
液体塗布対象の媒体表面に対して所定のギャップを開けて上側から対峙させたノズルの液体流出口から、ナノリットルオーダーからピコリットルオーダーまでの範囲の微量液体を流出させる微量液体ディスペンサであって、
内径が５００μｍ以下のノズルと、
前記ノズルに液体を供給する液体供給路と、
所定の加圧状態の液体を、ポンプ室から吐出口を介して前記液体供給路に供給する容積形ポンプと、
前記容積形ポンプの内部に形成され、前記ポンプ室内において前記吐出口に向かう前記液体の一部を当該吐出口に向かう方向とは異なる方向に分岐させて前記ポンプ室から外部に排出する液体分岐路と、
前記容積形ポンプを駆動して、前記ポンプ室内において前記吐出口に向けて一定の第１
流量で断続して液体を送り出す動作を行わせることによって、断続して送り出される液体の断続送出に同期して、前記液体分岐路を通って、一定の第２流量で断続して排出される液体分岐流を形成すると共に、前記吐出口から前記液体供給路に、ナノリットルオーダーからピコリットルオーダーまでの範囲の微小流量である一定の第３流量で断続して送り出される液体送出流を形成して、前記ノズルの前記液体流出口から前記微量液体を一定の前記第３流量で断続して流出させる動作制御を行う制御部と
を有しており、
前記液体分岐路は、
前記ポンプ室の内周面に開口している分岐路部分、
前記ポンプ室の前記内周面に沿って摺動して液体の送り出し動作を行う摺動部材に形成した分岐路部分、および、
前記ポンプ室の前記内周面と前記摺動部材の間に形成した分岐路部分
のうちのいずれか一つであることを特徴とする微量液体ディスペンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば０．５ｍｍ以下の微小径のノズルを用いて、ナノリットルオーダー、さらにはピコリットルオーダーの微量液体の吐出、滴下等が可能な微量液体流出方法および、当該方法を用いて微量液体を流出する微量液体ディスペンサに関する。なお、ノズルからの液体の連続した吐出、断続的な吐出、連続した滴下、断続的な滴下などの各種の液体流出形態を纏めて「流出」と呼ぶものとする。
【背景技術】
【０００２】
基板表面等に液体を滴下あるいは吐出する機構としては空圧式の液体ディスペンサが知られている。液体ディスペンサでは、ポンプ等の加圧子を用いて液体を加圧して、所定径のノズルから液体を滴下あるいは吐出して、対象の基板表面等に液体を塗布する。特許文献１〜３には、このような液体ディスペンサが記載されている。
【０００３】
一方、半導体製造工程等における微細パターニングは、空圧式の液体ディスペンサを用いて行うことは困難であり、静電吐出方式の液体吐出ヘッド等が用いられている。このような液体吐出ヘッドは、本発明者等によって特許文献４において提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−５７８６６号公報
【特許文献２】特許第３５６４３６１号公報
【特許文献３】特開２００５−７９７号公報
【特許文献４】特開２０１０−６４３５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
静電吐出方式の液体吐出ヘッドの場合には、ヘッドと対象基板の間に生じる静電気力を利用している。したがって、吐出対象の素材が非導電性素材（誘電性あるいは誘電性の高い素材）に限定されるという制約がある。ピエゾ駆動式等の他の駆動形式の液体吐出ヘッドを用いることも可能であるが、これらは粘性の高い液体を吐出あるいは滴下することが困難である。例えば、ＵＶ硬化樹脂等の高粘度樹脂液材、Ａｇペースト等の高粘度金属ペーストを、ナノリットルオーダーあるいはピコリットルオーダーで吐出、滴下することが困難である。
【０００６】
そこで、空圧式等の液体ディスペンサのノズル径を０．５ｍｍ以下、例えば、０．１ｍｍ以下の微小径とし、微小液滴を吐出すること、微細幅で線画を描くこと等が考えられる。しかしながら、このような微小径ノズルから液体を、一定の微小流量で吐出させること（断続して流出させること）、あるいは、一定の微小流量で連続して流出させることは困難である。
【０００７】
すなわち、微小径のノズルから微小量の液体を流出させるためには、ノズルから流出する微小量の液体に等しい液体を正確にノズルに向けて供給する必要がある。しかも、微小径のノズルから微小量の液体が正確に流出するように、精度良く管理された圧力で液体をノズルに供給する必要がある。
【０００８】
例えば、ノズルに供給される液体の加圧力が低い場合には、ノズルから液体を吐出、あるいは流出させることができない。液体の加圧力を高めると、一度に多量の液体がノズルから吐出あるいは流出し、その後はノズル内の液体圧力が一時的に下がるので、液体の吐出あるいは流出が不安定になる。これが繰り返されてしまい、連続して一定の微細幅で線画等を描くことができない。また、ノズルに対する塗れ上がりにより塗布量が不安定になってしまう。
【０００９】
ここで、静電吐出式の液体吐出ヘッド等とは異なり、液体ディスペンサにおける液体流量の制御精度、液体圧力の制御精度は、ナノリットルオーダーからピコリットルオーダーの微量液体をノズルから流出させることができる程には高くない。すなわち、液体を定量供給するために容積形ポンプが一般に使用されている。容積形ポンプを用いてナノリットルオーダー以下の微量の液体を精度良く吐出するためには、ポンプ室を小容量にし、ポンプ室から液体を吐出させるためのプランジャ、スクリューなどの摺動部材とポンプ室の内周面との間のシール性を高い精度で確保する必要がある。しかしながら、このような微量の液体吐出精度を備えたポンプを入手することは困難である。
【００１０】
本発明の課題は、このような点に鑑みて、例えば０．５ｍｍ以下の微小径のノズルを用いて、ナノリットルオーダー、さらにはピコリットルオーダーの微量液体を精度良く流出可能な微量液体流出方法、および、当該方法を用いて微量液体を流出する微量液体ディスペンサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決するために、本発明は、液体塗布対象の媒体表面に対して所定のギャップを開けて上側から対峙させたノズルの液体流出口から、ナノリットルオーダーからピコリットルオーダーまでの範囲の微量液体を流出させる微量液体流出方法であって、
容積形ポンプの吐出口から送り出される液体を前記ノズルに供給する液体供給路を形成し、
前記容積形ポンプのポンプ室内において前記吐出口に向けて送り出される前記液体の一部を、前記吐出口に向かう方向とは異なる方向に分岐させて、前記ポンプ室から外部に排出する液体分岐路を形成し、
前記容積形ポンプを駆動して、前記ポンプ室内において前記吐出口に向けて一定の第１流量で連続して液体を送り出す動作を行わせることによって、前記液体分岐路を通って、一定の第２流量で連続して排出される液体分岐流を形成すると共に、前記吐出口から前記液体供給路に、一定の第３流量で送り出される液体送出流を形成して、
前記ノズルの前記液体流出口から前記微量液体を一定の前記第３流量で連続して流出させることを特徴としている。
【００１２】
また、本発明は、液体塗布対象の媒体表面に対して所定のギャップを開けて上側から対峙させたノズルの液体流出口から、ナノリットルオーダーからピコリットルオーダーまでの範囲の微量液体を流出させる微量液体流出方法であって、
容積形ポンプの吐出口から送り出される液体を前記ノズルに供給する液体供給路を形成し、
前記容積形ポンプのポンプ室内において前記吐出口に向けて送り出される前記液体の一部を、前記吐出口に向かう方向とは異なる方向に分岐させて、前記ポンプ室から外部に排出する液体分岐路を形成し、
前記容積形ポンプを駆動して、前記ポンプ室内において前記吐出口に向けて一定の第１流量で断続して液体を送り出す動作を行わせることによって、断続して送り出される液体の断続送出に同期して、前記液体分岐路を通って、一定の第２流量で断続して排出される液体分岐流を形成すると共に、前記吐出口から前記液体供給路に、一定の第３流量で断続して送り出される液体送出流を形成して、
前記ノズルの前記液体流出口から前記微量液体を一定の前記第３流量で断続して流出させることを特徴としている。
【００１３】
本発明者等は、精度良く定量の微量液体を微小径のノズルから流出させるために、容積形ポンプを小型化し、各構成部分を高精度に製作するという従来の考え方、換言すると、液体漏れを完全に無くして高精度に微量液体を吐出できるようにするという考え方とは逆に、ポンプ室内において積極的に液体漏れを生じさせ、吐出口を介してノズル側に向かう液体量と、吐出口に至ることなくポンプ室外に排出される漏れ液体量との割合を調整することで、結果として、微量液体を精度良く吐出口から吐出させてノズルに供給でき、これによって、ノズルから微量液体を精度良く流出させることができるという着想を得た。
【００１４】
この着想に基づき、本発明では、容積形ポンプに、液体漏れを積極的に生じさせる液体分岐路を設けている。例えば、ポンプ吐出容量を１００とすると、ポンプに設けた液体分岐路から分岐して排出される分岐流量（積極的な液体漏れ量）を９９となるように設定すれば、実質的に、容量が１の微量液体を吐出口から送り出して、ノズルに向けて供給することができる。
【００１５】
詳しく説明すると、微小量の液体を送り出すためには、極めて小さなサイズのピストンポンプ、モーノポンプなどの容積形ポンプを製作し、それらのピストン、ねじの液体送り出し部材（摺動部材）を極微量で高精度に動作制御することが必要になる。しかしながら、そのような微小なサイズのポンプを精度良く製作すること、および、微小な分解能、精度で液体送り出し部材を駆動制御することは現状では極めて困難である。
【００１６】
これに対して、本発明では、上記のように積極的にポンプ内から吐出口を経由せずに、外部に漏れ出る液体分岐流を形成している。これにより、現在入手可能なサイズの容積形ポンプを用いて実現可能な分解能、精度で液体送り出し部材を駆動制御して、微量液体をノズルに向けて送り出すことができる。例えば、ポンプ吐出容量を１００とすると、ポンプに設けた液体分岐路から分岐して排出される分岐流量（積極的な液体漏れ量）を９９となるように設定すれば、実質的に、容量が１の微量液体をノズルに向けて送り出すことができる。
【００１７】
また、ポンプ室内周面と液体送り出し部材の間の液体漏れ量、液体送り出し部材の駆動機構の制御誤差、変動などに起因して生じる液体送り出し量の変動（誤差）も、吐出口から吐き出される吐出量が１／１００であるので、１／１００に低減される。よって、吐出容量１００で液体を送り出す場合における制御誤差等に起因する吐出量変動率と実質的に同一の変動率で、吐出容量１で液体を送り出すことができる。すなわち、吐出容量１００のポンプの誤差に起因する吐出量の変動率が１％であるとすると、本発明によれば、同一の吐出容量１００のポンプを用いて吐出容量１で液体を送り出す場合の変動率も当該吐出容量１に対して実質的に１％になり、精度良く微量液体を送り出すことができる。
【００１８】
このため、現在入手可能な容積形ポンプの構成部品の精度、その制御機構の制御精度等を高めることなく、液体分岐流路を設けて分岐流量を適切に設定することにより、微量液体を液体供給路に送り出すことができる。換言すると、ポンプの微小容量化、高精度化を追求することなく、微量液体を送出可能な液体送出機構を構築でき、ノズルから微量液体を安定して流出させることが可能になる。
【００１９】
さらに詳しく説明すると、ノズルの液体流出口が０．５ｍｍ以下、例えば０．１ｍｍ以下と微小径の場合には、ノズル内の流路抵抗が大きく、液体の供給圧力を高めないと、微量液体をノズルから流出させることができない。液体の供給圧力が高くなり過ぎると、ノズルの液体流出口から一度に液体が多量に流出し、液体の流出状態が不安定になる。このため、液体が塗布される媒体の表面に、一定の微細幅の線画を安定して描くことができず、また、一定の微量の液滴ドットを安定して吐出できない。
【００２０】
本発明では、容積形ポンプのポンプ室内において吐出口に向けて送り出される液体流の一部を分岐させて、当該ポンプ室から外部に排出する。例えば、ポンプ室から吐出口を経由して液体供給路に向けて送り出される液体の流路抵抗を、ポンプ室から排出される液体分岐流が流れる液体分岐通路の流路抵抗に対して適切に設定して、容積形ポンプから液体供給路に送り出されてノズルの液体流出口に向かう液体流量と、容積形ポンプに設けた液体分岐路から外部に排出される液体分岐流の分岐流量との割合を調整する。
【００２１】
これにより、例えば、容積形ポンプのポンプ室内において吐出口に向けて送り出される液体のうちのごく一部のみを、吐出口を介して液体供給路に供給でき、それ以外を液体分岐流として、液体供給路に送り出すことなく、容積形ポンプから外部に排出することができる。
【００２２】
この結果、容積形ポンプから微小流量の液体を送出できなくても、換言すると、容積形ポンプから液体供給路に向けて送り出し可能な最小送り出し流量が、必要とされる微小流量に比べて大幅に多い場合であっても、ノズルの液体流出口から流出させる微量流量に等しい微小流量の液体を、吐出口から流出させて液体供給路を介してノズルに供給できる。よって、精度良く微量液体をノズルの液体流出口から流出させて、塗布対象の媒体表面に塗布することができる。
【００２３】
本発明者等によれば、従来においては不可能であった、０．１ｍｍ以下の微細径の液体流出口（ノズル口）から、一定の微量流量で液体を流出させることができ、例えば、０．１ｍｍ以下の線画あるいは微細パターンを、塗布対象の媒体表面に精度良く形成できることが確認された。
【００２４】
本発明において、前記液体分岐路は、
前記ポンプ室の内周面に開口している流路部分、
前記ポンプ室の前記内周面に沿って摺動して液体の送り出し動作を行う摺動部材に形成した流路部分、および、
前記ポンプ室の前記内周面と前記摺動部材の間に形成した流路部分
のうちのいずれか一つを備えた構成とすることができる。
【００２５】
また、前記ポンプ室内において前記吐出口に向かう液体流量と、当該ポンプ室内から前記液体分岐路を介して排出される分岐流量との割合を調整して、前記液体分岐流の前記第２流量を調整することができる。
【００２６】
通常は、前記液体分岐路に配置した流量調整弁によって、前記液体分岐流の前記第２流量を調整することが望ましい。液体供給路に流量調整弁を配置することも場合によっては可能である。
【００２７】
次に、本発明は、液体塗布対象の媒体表面に対して所定のギャップを開けて上側から対峙させたノズルの液体流出口から、ナノリットルオーダーからピコリットルオーダーまでの範囲の微量液体を流出させる微量液体ディスペンサであって、
内径が５００μｍ以下のノズルと、
前記ノズルに液体を供給する液体供給路と、
所定の加圧状態の液体を、ポンプ室から吐出口を介して前記液体供給路に供給する容積形ポンプと、
前記容積形ポンプの内部に形成され、前記ポンプ室内において前記吐出口に向かう前記液体の一部を当該吐出口に向かう方向とは異なる方向に分岐させて前記ポンプ室から外部に排出する液体分岐路と、
前記容積形ポンプを駆動して、前記ポンプ室内において前記吐出口に向けて一定の第１流量で連続して液体を送り出す動作を行わせることによって、前記液体分岐路を通って、一定の第２流量で連続して排出される液体分岐流を形成すると共に、前記吐出口から前記液体供給路に、一定の第３流量で送り出される液体送出流を形成して、前記ノズルの前記液体流出口から前記微量液体を一定の前記第３流量で連続して流出させる動作制御を行う制御部と
を有していることを特徴としている。
【００２８】
また、本発明は、液体塗布対象の媒体表面に対して所定のギャップを開けて上側から対峙させたノズルの液体流出口から、ナノリットルオーダーからピコリットルオーダーまでの範囲の微量液体を流出させる微量液体ディスペンサであって、
内径が５００μｍ以下のノズルと、
前記ノズルに液体を供給する液体供給路と、
所定の加圧状態の液体を、ポンプ室から吐出口を介して前記液体供給路に供給する容積形ポンプと、
前記容積形ポンプの内部に形成され、前記ポンプ室内において前記吐出口に向かう前記液体の一部を当該吐出口に向かう方向とは異なる方向に分岐させて前記ポンプ室から外部に排出する液体分岐路と、
前記容積形ポンプを駆動して、前記ポンプ室内において前記吐出口に向けて一定の第１流量で断続して液体を送り出す動作を行わせることによって、断続して送り出される液体の断続送出に同期して、前記液体分岐路を通って、一定の第２流量で断続して排出される液体分岐流を形成すると共に、前記吐出口から前記液体供給路に、一定の第３流量で断続して送り出される液体送出流を形成して、前記ノズルの前記液体流出口から前記微量液体を一定の前記第３流量で断続して流出させる動作制御を行う制御部と
を有していることを特徴としている。
【００２９】
ここで、前記液体分岐路に流量調整弁を配置して、前記流量調整弁によって、前記液体分岐流の前記第２流量を調整することができる。
【００３０】
また、前記液体分岐路は、
前記ポンプ室の内周面に開口している分岐路部分、
前記ポンプ室の前記内周面に沿って摺動して液体の送り出し動作を行う摺動部材に形成した分岐路部分、および、
前記ポンプ室の前記内周面と前記摺動部材の間に形成した分岐路部分
のうちのいずれか一つを備えていればよい。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明を適用した液体ディスペンサの全体構成図である。
【図２】図１の液体ディスペンサの一部を示す説明図である。
【図３】容積形ポンプおよび液体分岐路の別の例を示す説明図である。
【図４】容積形ポンプおよび液体分岐路の別の例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下に、図面を参照して、本発明を適用した液体ディスペンサの実施の形態を説明する。
【００３３】
図１は、本発明を適用した実施の形態に係る液体ディスペンサの全体構成図である。液体ディスペンサ１は、液体ディスペンサ用微小径ノズル２（以下、単に「ノズル２」と呼ぶ場合もある。）と、このノズル２を３軸方向に移動させる移動機構３と、ノズル２に対向配置されたワークステージ４とを備えている。また、液体貯留タンク５および当該液体貯留タンク５の液体６を液体供給路７に送り出す容積形ポンプ８を備えている。
【００３４】
ノズル２は、ノズル内通路２ａと、ノズル内通路２ａの液体供給方向の下流端に開口し、ワークステージ４に載置されるワークＷの表面Ｗａに液体を流出させるノズル口２ｂ（液体流出口）とを備えている。ノズル２は垂直に配置され、ノズル口２ｂは下側のワークステージ４に載置されるワークＷの表面Ｗａに対して上側から微小なギャップを開けて対峙可能である。
【００３５】
容積形ポンプ８としては、プランジャポンプ等の往復動ポンプ、モーノポンプ等の回転ポンプを用いることができる。本例ではモーノポンプを用いている。液体貯留タンク５の液体供給口５ａから、容積形ポンプ８、液体供給路７、ノズル内通路２ａを経由してノズル口２ｂに至る液体通路が形成されている。
【００３６】
容積形ポンプ８には、そのポンプ室内において吐出口に向けて送り出される液体の大部分を、吐出口に向かう方向とは異なる方向に分岐させてポンプ室外に排出させる液体分岐路１０が設けられている。液体分岐路１０は容積形ポンプ８の内部に形成されているポンプ内分岐路部分１１と、ポンプ外に引き出されているポンプ外分岐路部分１２とを備えている。
【００３７】
液体分岐路１０のポンプ外分岐路部分１２には、液体分岐路１０を通って排出される液体の排出量（分岐流量）を調整可能な調整機構としての流量調整弁１３が、必要に応じて配置される。液体分岐路１０を経由して排出される液体は、液体回収部１４に回収される。回収された液体を再利用することも可能である。
【００３８】
また、液体ディスペンサ１は、コンピュータを中心に構成されるコントローラー１５を備えている。コントローラー１５によって、移動機構３、容積形ポンプ８、流量調整弁１３等の各部の駆動が制御され、ワークＷの表面Ｗａに沿ってノズル２を移動させて微細幅の線画を描く等の塗布動作が行われる。なお、図１においては、二重線により液体の経路を示し、単線によって制御信号の経路を示してある。
【００３９】
図２は、容積形ポンプ８および液体分岐路１０を示す説明図である。容積形ポンプ８は、例えば、モーノポンプ（回転容量式一軸偏心ねじポンプ）であり、ポンプハウジング２１の内部には、雄ねじが外周面に形成された偏心ねじ２２が配置されている。偏心ねじ２２と、ポンプハウジング２１の内周面に形成した雌ねじ部２３との間には、密閉されたキャビティ２４が形成される。
【００４０】
液体貯留タンク５から、吸入口２５に連通するキャビティ２４（ポンプ室）に液体が供給される。偏心ねじ２２がモータ２６によって回転すると、キャビティ２４が密閉状態を維持したまま軸線方向に移動する。偏心ねじ２２の回転に伴って、吐出口２７に至ったキャビティ２４の部分から、定量の液体が吐出口２７に向けて送り出され、吐出口２７から液体供給路７の側に供給される。
【００４１】
ポンプハウジング２１には、吐出口２７の近傍位置に、キャビティ２４に連通する液体排出口２８が形成されている。液体排出口２８には、ポンプハウジング２１に形成したポンプ内分岐路部分１１が繋がっている。ポンプ内分岐路部分１１の他方の端は、ポンプハウジング２１の外周面に開口しており、そこには、ポンプ外分岐路部分１２が接続されている。
【００４２】
ポンプ外分岐路部分１２は液体回収部１４に繋がっている。必要に応じて、ポンプ外分岐路部分１２には、液体分岐流量（液体排出流量）を調整可能な流量調整弁１３が取り付けられる。ポンプ内分岐路部分１１、ポンプ外分岐路部分１２から構成される液体分岐路１０を介して排出される液体は液体回収部１４に回収可能である。
【００４３】
この構成の液体ディスペンサ１において、ノズル２のノズル内通路２ａには、容積形ポンプ８から一定流量（第３流量）、一定圧力で塗布用の液体６が供給される。液体６は液体供給路７を経由して、ノズル内通路２ａに供給されてノズル口２ｂに向けて流れる。
【００４４】
容積形ポンプ８の吐出口２７から吐出される前に、キャビティ２４内において吐出口２７に向けて送り出される液体流６ａの大部分が、ポンプハウジング２１の内周面（ポンプ室内周面）に開口している液体分岐路１０を介して外部に排出される液体分岐流６ｂとして分岐する。液体分岐路１０から排出される液体は液体回収部１４に回収される。
【００４５】
キャビティ２４から吐出口２７を介して液体供給路７に至る流路の流路抵抗と、キャビティ２４から液体分岐路１０を介して液体回収部１４に向かう流路の流路抵抗との比によって、液体排出口２８から排出される液体分岐流量（液体排出流量）が決まる。また、流量調整弁１３を備えている場合には、当該流量調整弁１３を制御することによって、液体排出口２８から排出される液体分岐流量（液体排出流量）を調整できる。液体分岐流量（第２流量）を適切に調整することにより、容積形ポンプ８の吐出口２７から液体供給路７に、ノズル２のノズル口２ｂから流出する微小流量の液体に等しい一定の微小流量（第３流量）の液体を連続して供給できる。
【００４６】
この結果、微小径のノズル口２ｂから、連続して一定の微小流量（第３流量）の液体を精度良く流出させることができる。例えば０．１ｍｍ以下の線幅でワーク表面に液体を塗布できる。
【００４７】
また、容積形ポンプ８の偏心ねじ２２を断続して回転させ、キャビティ２４から吐出口２７に向けて一定流量（第１流量）で断続した液体の流れを形成すると、この液体の断続供給に同期して、液体排出口２８から一定流量（第２流量）で断続して排出される液体分岐流が形成される。これにより、吐出口２７から液体供給路７には、一定の微小流量（第３流量）で断続して液体が送り出されるので、液体供給路７を介してノズル２には一定の微小流量（第３流量）で断続して液体が供給される。この結果、ナノリットルオーダーからピコリットルオーダーの一定の微小量（第３流量）の液滴をノズル口２ｂから断続して吐出させることができる。
【００４８】
微量の液体を定量吐出させるための容積形ポンプ、例えば、ナノリットルオーダー以下の微量の液体を高い精度で定量吐出するポンプを製作することは一般に困難である。本例では、ナノリットルオーダーよりも多い定量吐出用の容積形ポンプ８を製作し、容積形ポンプ８を駆動して、第１流量で液体を吐出する動作を行わせる。これと同時に、流量調整弁１３を備えている場合には、これを制御して、液体分岐路１０から排出される排出量を調整する。
【００４９】
これにより、実際に、容積形ポンプ８の吐出口２７から吐き出される液体吐出量は微小な第３流量（＝第１流量−第２流量）となる。厳密には、第３流量は容積形ポンプ８の製造誤差、動作制御誤差に起因する誤差流量分だけ変動する。しかし、先に述べたように、この誤差流量は、第２流量と第３流量の比に応じて、それぞれの流量に影響する。第２流量に比べて第３流量が大幅に少ないので、第３流量に対する誤差流量の影響も僅かである。
【００５０】
例えば、液体の定量吐出容量（第１流量）が１０００ナノリットルの場合に、液体分岐流量（第２流量）が９００ナノリットルとなるように設定され、あるいは調整されるものとする。この場合には、定量吐出容量が１０００ナノリットルの容積形ポンプ８を駆動して、その１／１０の１００ナノリットルの定量吐出を行うことのできるポンプが実質的に得られる。この結果、微小径のノズル２から一定の微小量（第３流量）の液体を精度良く、連続して、あるいは断続的に、流出させることが可能になる。
【００５１】
ここで、液体分岐路１０を、ポンプハウジング２１の中を密閉状態で摺動する摺動部材である偏心ねじ２２に形成することができる。また、ポンプハウジング２１の内周面と偏心ねじ２２との間に形成することもできる。
【００５２】
図３は、容積形ポンプ８としてプランジャポンプを用いる場合の一例を示す説明図である。この図に示すように、プランジャポンプ３０において、シリンダ３１の内周面と、内周面を密閉状態で摺動するプランジャ３２の外周面との間に、液体分岐路３３が形成される。プランジャ３２を一定のストロークだけ押し出す１回の動作によって減少するポンプ室の容積（定量吐出量）をΔＶ０とする。また、吐出口３０ａからノズル側に実際に送り出される液体吐出量をΔＶ１、液体分岐路３３を介して排出される液体排出量をΔＶ２とする。この場合、液体排出量ΔＶ２を液体吐出量ΔＶ１に比べて大幅に多くなるように設定すれば、定量吐出量に比べて格段に少ない微量の液体をノズルに向けて供給できる。
【００５３】
なお、液体分岐路３３は、プランジャ３２に設けることもできる。この場合には、図４（ａ）に示すように、プランジャ３２に、プランジャ３２の押し込み方向に貫通して延びる、１本あるいは複数本の液体分岐路３３Ａ（図において２本の液体分岐路を形成した場合を示してある。）を形成しておけばよい。
【００５４】
また、図４（ｂ）に示すように、プランジャ３２のヘッド部分３２ａおよび中心シャフト部分３２ｂ内に液体分岐路３３Ｂを形成してもよい。液体分岐路３３Ｂは、ヘッド部分３２ａの前端面に開口してポンプ室３５に連通している。また、液体分岐路３３Ｂの後端は、ポンプ外液体分岐路部分３６に連通している。ポンプ外液体分岐路部分３６に流量調整弁３７を配置することができる。
【００５５】
なお、モーノポンプの偏心ねじの送り速度（回転速度）、プランジャポンプにおけるプランジャの送り速度を制御し、これに応じて第２、第３流量を調整することにより、一定の相対速度で媒体表面に対して移動するノズルによって形成される線画の太さを調整できる。容積形ポンプの駆動速度が一定の場合には、媒体表面に対するノズルの相対速度を調整することにより、線画の太さを調整できる。
【００５６】
また、塗布対象の液体として、半田ペースト、フィラー入り樹脂、スラリー等の液体を用いることができる。特に、本発明は、粘性の高い液体を流出させるために適している。
【符号の説明】
【００５７】
１  液体ディスペンサ、２  ノズル、２ａ  ノズル内通路、２ｂ  ノズル口、３  ノズル移動機構、４  ワークステージ、５  液体貯留タンク、６  液体、７  液体供給路、８  容積形ポンプ、１０  液体分岐路、１１  ポンプ内分岐路部分、１２  ポンプ外分岐路部分、１３  流量調整弁、１４  液体回収部、２０  コントローラー、２１  ポンプハウジング、２２  偏心ねじ、２３  雌ねじ部、２４  キャビティ、２５  吸入口、２６  モータ、２７  吐出口、２８  液体排出口、３０  プランジャポンプ、３１  シリンダ、３２  プランジャ、３２ａ  ヘッド部分、２３ｂ  中心シャフト部分、３３  液体分岐路、３３Ａ  液体分岐路、３３Ｂ  液体分岐路、３５  ポンプ室、３６  ポンプ外液体分岐路部分、３７  流量調整弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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