(57)【要約】【課題】  構造を簡易にできて小型化が容易であり、かつ液体の吐出量の精度を向上できる液体吐出装置を提供すること。【解決手段】  液体吐出装置１は、連通孔３１，３２および摺接面３３を有するシールディスク３０と、摺接面４１およびプランジャ８０が挿入される３本のプランジャ挿入孔４２を有するバルブディスク４０と、カムフォロワが挿入される３本の貫通孔６２を有するカムフォロワガイドブロック６０と、ブロック６０を回転駆動するモータ３と、端面カム５とを備える。カムフォロワは、略半球状の凹部７１が形成されたボール保持部材７０と、凹部に配置されてカム面５Ａに当接するボール７５とを有する。ボール７５とカム面５Ａとの摩擦係数に比べて、ボールと凹部７１との摩擦係数を小さく設定する。ボール７５をカム面に当接して転動させてカムフォロワを軸方向に進退し、各プランジャ８０を進退駆動する。【選択図】  図３
2004316634.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体が供給される吸入ポートおよび液体が吐出される吐出ポートを有し、かつ、前記吸入ポートおよび吐出ポートにそれぞれ連通する開口が形成された面を有するポート部材と、
前記ポート部材に対して回転自在に配置されるとともに、回転軸に沿って形成されかつ回転に伴って前記各ポートの開口にそれぞれ連通可能に設けられた３本のプランジャ挿入孔を有するバルブ部材と、
前記バルブ部材を回転駆動する回転駆動手段と、
所定形状のカム面を有する端面カムと、
前記バルブ部材の各プランジャ挿入孔にそれぞれ軸方向進退自在に挿入された３本のプランジャ部材とを備え、
前記各プランジャ部材の端面カム側の端部には略半球状の凹部が形成され、この凹部には前記カム面に当接可能なボールが配置され、
このカム面とボールとの摩擦係数に比べて、ボールと前記凹部との摩擦係数が小さく設定され、
前記バルブ部材を回転駆動すると、前記カム面にボールが当接しながらカム面に沿って転動することで、カム面の形状に応じて各プランジャ部材が軸方向に進退駆動されるとともに、
前記ポート部材において各ポートが開口された面には、前記各開口に連通される吸入側円弧溝および吐出側円弧溝がそれぞれ形成され、
各円弧溝の長さおよび位置は、前記３つのプランジャ挿入孔のうちの１つのプランジャ挿入孔は各円弧溝に連通せず、他の２つのプランジャ挿入孔が各円弧溝にそれぞれ連通される状態と、
前記２つのプランジャ挿入孔が吸入側円弧溝に連通し、他の１つのプランジャ挿入孔が吐出側円弧溝に連通される状態と、
前記１つのプランジャ挿入孔が吸入側円弧溝に連通し、他の２つのプランジャ挿入孔が吐出側円弧溝に連通される状態とを、前記バルブ部材の回転に伴い、切替可能に形成され、
前記カム面は、吸入側円弧溝に１つのプランジャ挿入孔のみが連通されている場合には、そのプランジャ挿入孔に挿通されたプランジャ部材をバルブ部材の回転角度に対する移動量が一定となるように吸入ポートから離れる方向に移動させ、
吐出側円弧溝に１つのプランジャ挿入孔のみが連通されている場合には、そのプランジャ挿入孔に挿通されたプランジャ部材をバルブ部材の回転角度に対する移動量が一定となるように吐出ポートに近づく方向に移動させ、
吸入側円弧溝に２つのプランジャ挿入孔が連通されている場合には、各プランジャ挿入孔に挿通されたプランジャ部材を吸入ポートから離れる方向に移動させるとともに、バルブ部材の回転角度に対する各プランジャ部材の移動量の合計が、前記１つのプランジャ挿入孔のみが吸入側円弧溝に連通されている場合のプランジャ部材の移動量と同一となるように設定され、
吐出側円弧溝に２つのプランジャ挿入孔が連通されている場合には、各プランジャ挿入孔に挿通されたプランジャ部材を吐出ポートに近づく方向に移動させるとともに、バルブ部材の回転角度に対する各プランジャ部材の移動量の合計が、前記１つのプランジャ挿入孔のみが吐出側円弧溝に連通されている場合のプランジャ部材の移動量と同一となるように設定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に記載の液体吐出装置において、
前記ポート部材は、前記吸入ポートおよび吐出ポートにそれぞれ連通する開口が形成された摺接面を有し、
前記バルブ部材は、前記ポート部材の摺接面に当接可能でかつ前記プランジャ挿入孔が開口された摺接面を有し、かつこの摺接面が前記ポート部材の摺接面に当接された状態で回転自在に配置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に記載の液体吐出装置において、
前記ポート部材は、前記バルブ部材が回転可能に挿入されるバルブ部材挿入孔を有し、このバルブ部材挿入孔の内周面に前記吸入ポートおよび吐出ポートにそれぞれ連通する開口が形成され、
前記バルブ部材に形成された各プランジャ挿入孔は、バルブ部材の一端側の端面からバルブ部材の軸方向中間部に渡って形成されたプランジャ挿入部と、プランジャ挿入部からバルブ部材の外周面まで貫通された連通部とを備えて構成され、
この連通部のバルブ部材外周面の開口は、バルブ部材の回転に伴いポート部材の内周面に形成された前記各開口に連通可能な位置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４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の液体吐出装置において、
前記バルブ部材は、
回転軸に沿って穿設され、かつ回転軸を中心とする円周方向の位置が等間隔に配置された３本のプランジャ挿入孔を有するバルブディスクと、
このバルブディスクと一体的に回転可能に設けられ、前記３本のプランジャ挿入孔と同軸に形成された３本のプランジャ挿入孔を有するプランジャガイドブロックと、
前記バルブディスクおよびプランジャガイドブロックと一体的に回転自在に配置されるとともに、前記回転軸に沿って穿設され、かつ、回転軸を中心とする円周方向の位置が等間隔に配置された３本のガイド孔を有するカムフォロワガイドブロックとを備えて構成され、
前記プランジャ部材は、
前記バルブディスクおよびプランジャガイドブロックの各３本のプランジャ挿入孔にそれぞれ軸方向進退自在に挿入された３本のプランジャと、
前記カムフォロワガイドブロックの３本のガイド孔にそれぞれ軸方向進退自在に挿入された３本のカムフォロワとを備えて構成され、
前記各カムフォロワは、一端側が前記３本のプランジャに当接可能に配置され、他端側には略半球状の凹部が形成されたカムフォロワ本体と、前記凹部に配置されて前記カム面に当接可能な前記ボールとを有し、
このカム面とボールとの摩擦係数に比べて、ボールと前記凹部との摩擦係数が小さく設定され、
前記カムフォロワガイドブロック、プランジャガイドブロックおよびバルブディスクを回転駆動すると、前記カム面にボールが当接しながらカム面に沿って転動することで、カム面の形状に応じて各カムフォロワが軸方向に進退し、各カムフォロワの進退に応じて前記各プランジャが進退駆動されることを特徴とする液体吐出装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の液体吐出装置において、
前記プランジャ部材をカム面側に付勢して前記ボールをカム面に当接させる第１の付勢手段を有することを特徴とする液体吐出装置。
【請求項６】
請求項４に記載の液体吐出装置において、
前記プランジャをカム面側に付勢してカムフォロワに当接させ、さらにカムフォロワのボールをカム面に当接させる第１の付勢手段を有することを特徴とする液体吐出装置。
【請求項７】
請求項２に記載の液体吐出装置において、
前記バルブ部材をポート部材側に付勢して、バルブ部材およびポート部材の各摺接面を圧接させる第２の付勢手段を有することを特徴とする液体吐出装置。
【請求項８】
請求項４または請求項６に記載の液体吐出装置において、
前記カムフォロワガイドブロックは、小径部および大径部を有する段付き円柱状に形成され、小径部および大径部を貫通して前記回転駆動手段の駆動軸が固定される貫通孔が形成され、前記大径部の前記貫通孔の周囲に前記各ガイド孔が形成され、前記小径部の周囲に端面カムのカム面が配置されていることを特徴とする液体吐出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プランジャの往復動を利用して液体を吸入、吐出するプランジャポンプに関し、特に公転する３本のプランジャの往復動と液の流れを切り替えるバルブによって、回転量に比例した液の移動を行うプランジャポンプ式の液体吐出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
極微量の液体を高精度に吐出でき、半導体製造工程における接着剤吐出等に利用されるプランジャポンプ式の液体吐出装置（ディスペンサ）が知られている（例えば特許文献１）。
この液体吐出装置は、吸入ポートおよび吐出ポートに連通する連通孔が開口された摺接面を有するバルブブロックと、このバルブブロックの摺接面に一端の摺接面を当接された状態でボディに回転自在に支持されるとともに、前記バルブブロックの連通孔の開口に連通可能にされた状態で軸方向に穿設された３本のプランジャ挿入孔を有するポンプブロックとを備え、ポンプブロックをバルブブロック側に付勢しながら回転駆動してプランジャ挿入孔を順次連通孔に連通させるとともに、各プランジャ挿入孔内のプランジャを軸方向にそれぞれ駆動して液体の吸引および吐出を順次繰り返すものである。これにより、極微量の液体を無脈動でかつ一定量毎、吐出することができるという優れた特性を有している。
【０００３】
【特許文献１】特開平６−１２９３４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、前記液体吐出装置は、各プランジャを公転させながら往復動させるため、端面カムを設けるとともに、このカムに当接するローラをカムフォロワとして用い、プランジャを駆動するロッドに取り付けていた。
しかしながら、カムフォロワにローラを用いた場合、ローラと端面カムの接触面を平面とすると、ローラは回転（自転）しながら公転するため、ローラの公転半径の外周側と内周側とでは速度に差が出るため、横滑りは避けられない。従って、横滑りによって摩耗しにくいように、従来はカムを含油樹脂などで製作していた。このような含油樹脂を利用すると、負荷によってカム面が変形し、作動精度つまりは液体吐出量の精度が低下するという問題があった。
【０００５】
また、この横滑りを防止するには、ローラを円錐面にすればよいが、この場合、スラスト方向の力が発生し、その力を処理しなければならず、構造が複雑になるという問題もあった。
さらに、ロッドからローラの回転軸を突出させ、この回転軸にローラを回転自在に配置するため、ローラの公転半径をあまり小さくできず、液体吐出装置の小型化にも限度があるという問題があった。
【０００６】
このような問題は、前述のようなバルブブロックおよびポンプブロックの端面同士を接触させてバルブの切替を行う面バルブ方式の液体吐出装置に限らない。例えば、バルブブロックを略円筒状に形成し、その内周面に各ポートに連通される開口を形成し、ポンプブロックを略円柱状に形成してバルブブロック内に回転可能に挿入し、その外周面にプランジャ挿入孔に連通される連通孔を形成し、ポンプブロックを回転させることで各ポートとプランジャ挿入孔との連通を切り換えてバルブの切替を行う円筒バルブ方式の液体吐出装置でも同様の問題が生じていた。
【０００７】
本発明の目的は、構造を簡易にできて小型化が容易であり、かつ液体の吐出量の精度を向上できる液体吐出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の液体吐出装置は、液体が供給される吸入ポートおよび液体が吐出される吐出ポートを有し、かつ、前記吸入ポートおよび吐出ポートにそれぞれ連通する開口が形成された面を有するポート部材と、前記ポート部材に対して回転自在に配置されるとともに、回転軸に沿って形成されかつ回転に伴って前記各ポートの開口にそれぞれ連通可能に設けられた３本のプランジャ挿入孔を有するバルブ部材と、前記バルブ部材を回転駆動する回転駆動手段と、所定形状のカム面を有する端面カムと、前記バルブ部材の各プランジャ挿入孔にそれぞれ軸方向進退自在に挿入された３本のプランジャ部材とを備え、前記各プランジャ部材の端面カム側の端部には略半球状の凹部が形成され、この凹部には前記カム面に当接可能なボールが配置され、このカム面とボールとの摩擦係数に比べて、ボールと前記凹部との摩擦係数が小さく設定され、前記バルブ部材を回転駆動すると、前記カム面にボールが当接しながらカム面に沿って転動することで、カム面の形状に応じて各プランジャ部材が軸方向に進退駆動されるとともに、前記ポート部材において各ポートが開口された面には、前記各開口に連通される吸入側円弧溝および吐出側円弧溝がそれぞれ形成され、各円弧溝の長さおよび位置は、前記３つのプランジャ挿入孔のうちの１つのプランジャ挿入孔は各円弧溝に連通せず、他の２つのプランジャ挿入孔が各円弧溝にそれぞれ連通される状態と、前記２つのプランジャ挿入孔が吸入側円弧溝に連通し、他の１つのプランジャ挿入孔が吐出側円弧溝に連通される状態と、前記１つのプランジャ挿入孔が吸入側円弧溝に連通し、他の２つのプランジャ挿入孔が吐出側円弧溝に連通される状態とを、前記バルブ部材の回転に伴い、切替可能に形成され、前記カム面は、吸入側円弧溝に１つのプランジャ挿入孔のみが連通されている場合には、そのプランジャ挿入孔に挿通されたプランジャ部材をバルブ部材の回転角度に対する移動量が一定となるように吸入ポートから離れる方向に移動させ、吐出側円弧溝に１つのプランジャ挿入孔のみが連通されている場合には、そのプランジャ挿入孔に挿通されたプランジャ部材をバルブ部材の回転角度に対する移動量が一定となるように吐出ポートに近づく方向に移動させ、吸入側円弧溝に２つのプランジャ挿入孔が連通されている場合には、各プランジャ挿入孔に挿通されたプランジャ部材を吸入ポートから離れる方向に移動させるとともに、バルブ部材の回転角度に対する各プランジャ部材の移動量の合計が、前記１つのプランジャ挿入孔のみが吸入側円弧溝に連通されている場合のプランジャ部材の移動量と同一となるように設定され、吐出側円弧溝に２つのプランジャ挿入孔が連通されている場合には、各プランジャ挿入孔に挿通されたプランジャ部材を吐出ポートに近づく方向に移動させるとともに、バルブ部材の回転角度に対する各プランジャ部材の移動量の合計が、前記１つのプランジャ挿入孔のみが吐出側円弧溝に連通されている場合のプランジャ部材の移動量と同一となるように設定されていることを特徴とするものである。
【０００９】
このような本発明においては、カム面に当接するカムフォロワを、ボールおよびこのボールを保持する凹部を有するプランジャ部材で構成したので、従来のローラを用いた場合に比べ、液体吐出装置の直径を小さくでき、液体吐出装置を小型化することができる。すなわち、ローラを用いた場合には、バルブ部材に軸方向進退自在に配置されたプランジャ部材から外周に向かってローラ軸を突設し、このローラ軸にローラを回転自在に配置しなければならないため、カム面に沿って公転するローラの移動軌跡の直径も大きくなり、端面カムの直径もローラの移動軌跡に対応して大きくしなければならない。
これに対し、本発明では、プランジャ部材の凹部にボールを配置すればよく、プランジャ部材から外周側に突出する部分もないため、ボールの移動軌跡の直径を小さくでき、液体吐出装置の構造を簡易にできて容易に小型化することができる。
【００１０】
さらに、本発明では、カム面とボール間の摩擦係数に比べて、ボールとこのボールを保持する凹部間の摩擦係数を低く設定しているので、公転に伴いボールに対して回転軸直交方向等の力が加わっても、その力はプランジャ部材の凹部とボールとが滑ることで吸収される。このため、カム面とボールとの間では横滑り等が発生せず、カム面に対して滑ることなくボールを転動させることができる。従って、カム面を従来のように摩擦を考慮して含油樹脂などで形成する必要が無く、金属等の硬い部材で形成でき、かつボールも硬い部材で構成できるので、プランジャ部材のストローク量の誤差を減少でき、液体の吐出精度を向上させることができる。
【００１１】
また、本発明では、３本のプランジャ部材を設けるとともに、ポート部材の各ポートが開口された面に円弧溝を形成し、各円弧溝に対して同時に２本のプランジャ挿入孔が連通できるように設定し、かつ、カム面を所定形状に設定することで、１本のプランジャ挿入孔が各円弧溝に連通している場合のプランジャ部材の移動量と、２本のプランジャ挿入孔が各円弧溝に連通している場合の２本のプランジャ部材の移動量の合計量とが常に一致するように設定したので、各プランジャ部材を作動させた際の液体の吐出量および吸入量を、バルブ部材の回転角度に比例させることができる。このため、バルブ部材を一定速度で回転させていれば、一定の吐出量で連続して液体を吐出することができ、無脈動の連続ポンプを構成することができる。さらに、回転速度を制御することで、一定時間の吐出量を増減することができ、吐出量の制御も容易に行うことができる。
【００１２】
ここで、前記ポート部材は、前記吸入ポートおよび吐出ポートにそれぞれ連通する開口が形成された摺接面を有し、前記バルブ部材は、前記ポート部材の摺接面に当接可能でかつ前記プランジャ挿入孔が開口された摺接面を有し、かつこの摺接面が前記ポート部材の摺接面に当接された状態で回転自在に配置されているものでもよい。
このような本発明では、前記ポート部材の摺接面と、バルブ部材の摺接面とを摺接させており、各摺接面を摺接させながらポート部材に対してバルブ部材を回転させることでポートの切替、つまりバルブ切替操作を行っているので、液が滞留するデッドスペースを小さくでき、極微量であっても高精度の液体吐出を行うことができる。
【００１３】
また、前記ポート部材は、前記バルブ部材が回転可能に挿入されるバルブ部材挿入孔を有し、このバルブ部材挿入孔の内周面に前記吸入ポートおよび吐出ポートにそれぞれ連通する開口が形成され、前記バルブ部材に形成された各プランジャ挿入孔は、バルブ部材の一端側の端面からバルブ部材の軸方向中間部に渡って形成されたプランジャ挿入部と、プランジャ挿入部の底面からバルブ部材の外周面まで貫通して形成された連通部とを備え、この連通部のバルブ部材外周面の開口は、バルブ部材の回転に伴いポート部材の内周面に形成された前記各開口に連通可能な位置に形成されているものでもよい。
【００１４】
このような本発明では、ポート部材のバルブ部材挿入孔内にバルブ部材を挿入しているため、つまりいわゆる円筒バルブ方式であるため、バルブ部材挿入孔およびバルブ部材間に僅かな隙間を設けてバルブ部材を回転可能にする必要がある。このため、前述のようにポート部材およびバルブ部材の各面を摺接させている場合に比べて僅かな漏れがあり、多少精度が低下するが、実用的には極微量の液であっても十分な精度で吐出できる。
また、例えば、液体吐出装置の吐出側にチューブを連結した場合等、液圧が高くなってバルブ部材に吐出側から圧力が加わることがある。この際、バルブ部材挿入孔の内周面に各ポートに連通される開口が形成されているので、バルブ部材の外周面に液圧が加わることになる。この際、バルブ部材の外周面はバルブ部材挿入孔の内周面でガイドされているので、バルブ部材に液圧が加わっても、その圧力をポート部材で支持することができ、面バルブ方式の液体吐出装置に比べて耐圧性能の高い液体吐出装置にすることができる。
【００１５】
なお、ポート部材およびバルブ部材の各摺接面を摺接させている面バルブ方式の場合には、前記ポート部材の摺接面に、前記各連通孔の開口部に連通される円弧溝を形成すればよい。従って、この円弧溝は、ポート部材の摺接面においてバルブ部材の回転方向に沿った円弧、つまりバルブ部材の回転軸を中心とする同心円に沿った円弧形状とすればよい。
一方、ポート部材のバルブ部材挿入孔内にバルブ部材を挿入した円筒バルブ方式の場合には、バルブ部材挿入孔の内周面に沿った長溝により円弧溝を形成すればよい。すなわち、円周面においてその円周方向に長溝を形成することで、平面視つまりポート部材の軸直交面における長溝の形状は円弧形状となる。
なお、各プランジャ挿入孔は、回転軸を中心とする円周方向の位置が等間隔に配置されていることが好ましい。
【００１６】
さらに、前記バルブ部材は、回転軸に沿って穿設され、かつ回転軸を中心とする円周方向の位置が等間隔に配置された３本のプランジャ挿入孔を有するバルブディスクと、このバルブディスクと一体的に回転可能に設けられ、前記３本のプランジャ挿入孔と同軸に形成された３本のプランジャ挿入孔を有するプランジャガイドブロックと、前記バルブディスクおよびプランジャガイドブロックと一体的に回転自在に配置されるとともに、前記回転軸に沿って穿設され、かつ、回転軸を中心とする円周方向の位置が等間隔に配置された３本のガイド孔を有するカムフォロワガイドブロックとを備えて構成され、前記プランジャ部材は、前記バルブディスクおよびプランジャガイドブロックの各３本のプランジャ挿入孔にそれぞれ軸方向進退自在に挿入された３本のプランジャと、前記カムフォロワガイドブロックの３本のガイド孔にそれぞれ軸方向進退自在に挿入された３本のカムフォロワとを備えて構成され、前記各カムフォロワは、一端側が前記３本のプランジャに当接可能に配置され、他端側には略半球状の凹部が形成されたカムフォロワ本体と、前記凹部に配置されて前記カム面に当接可能な前記ボールとを有し、このカム面とボールとの摩擦係数に比べて、ボールと前記凹部との摩擦係数が小さく設定され、前記カムフォロワガイドブロック、プランジャガイドブロックおよびバルブディスクを回転駆動すると、前記カム面にボールが当接しながらカム面に沿って転動することで、カム面の形状に応じて各カムフォロワが軸方向に進退し、各カムフォロワの進退に応じて前記各プランジャが進退駆動されることが好ましい。
【００１７】
このように構成されていれば、バルブ部材を吐出液が接触するバルブディスクと、吐出液が接触しないプランジャガイドブロックおよびカムフォロワガイドブロックとに分離できるので、バルブディスク部分はセラミックなどの耐薬品性に優れた材質にする一方、プランジャガイドブロックやカムフォロワガイドブロックは低コストで製造できる合成樹脂を利用できる。このため、コスト増加を抑えつつ、取り扱える移送流体の種類を増やすことができ、接着剤、各種溶剤等の様々な液体の吐出に利用することができる。
また、プランジャ部材を、プランジャと、プランジャとは別体のカムフォロワとで構成されているので、接液部分を有するプランジャは所定の金属などの耐薬品性等を考慮して材質を選定でき、カムフォロワはボールとの摩擦形成を考慮して材質を選定でき、各々の特性に応じて最適な材質を選定することができる。
さらに、プランジャが挿入されるプランジャガイドブロックと、カムフォロワが挿入されるカムフォロワガイドブロックとを別体に構成したので、部品の加工や組立作業性を向上できる。
【００１８】
この際、前記ポート部材は、液体が供給される吸入ポートおよび液体が吐出される吐出ポートを備えたケース体と、このケース体内に配置され、前記吸入ポートおよび吐出ポートにそれぞれ連通する連通孔を有し、かつこの連通孔が開口された摺接面を有するシールディスクとを備えて構成されていてもよい。
【００１９】
また、前記プランジャ部材をカム面側に付勢して前記ボールをカム面に当接させる第１の付勢手段を有することが好ましい。
このような第１の付勢手段を備えていれば、第１の付勢手段の付勢力を適宜設定することで、ボールとカム面との当接力を適切に調整できる。
【００２０】
ここで、プランジャ部材がプランジャおよびカムフォロワで構成されている場合には、前記プランジャをカム面側に付勢してカムフォロワに当接させ、さらにカムフォロワのボールをカム面に当接させる第１の付勢手段を有することが好ましい。
カムフォロワのボールをカム面に当接させるための付勢手段と、プランジャをカムフォロワに当接させるための付勢手段とを別々に設けることもできるが、本発明によれば、これらの各付勢手段を第１の付勢手段で兼用することができ、部品点数を少なくできてコストを低減できる。
なお、第１の付勢手段としては、例えば、プランジャガイドブロック部分のプランジャ挿入孔内に配置されるコイルバネ等の弾性部材が利用できる。このコイルバネによって、プランジャガイドブロックに対してプランジャをカム面側に付勢してカムフォロワの端部に当接させ、さらにカムフォロワのボールを前記カム面に当接させることができる。
さらに、第１の付勢手段が、バルブ部材とプランジャとの間に介装されていれば、その付勢力によって、バルブ部材をポート部材に当接させることができ、第１の付勢手段の付勢力を適宜設定することで、バルブ部材およびポート部材の各摺接面の当接力も調整できる。
【００２１】
また、前記バルブ部材をポート部材側に付勢して、バルブ部材およびポート部材の各摺接面を圧接させる第２の付勢手段を有することが好ましい。
バルブ部材をポート部材側に付勢する付勢手段としては、前記第１の付勢手段をそのまま利用することもできる。これに対し、第１の付勢手段とは別の第２の付勢手段が設けられていれば、バルブ部材およびポート部材の各摺接面における圧接力を第１および第２の付勢手段によって設定でき、その圧接力をより高めることができる。
【００２２】
さらに、前記カムフォロワガイドブロックは、小径部および大径部を有する段付き円柱状に形成され、小径部および大径部を貫通して前記回転駆動手段の駆動軸が固定される貫通孔が形成され、前記大径部の前記貫通孔の周囲に前記各ガイド孔が形成され、前記小径部の周囲に端面カムのカム面が配置されていることが好ましい。
このような構成においては、端面カムをカムフォロワガイドブロックの小径部の周囲に配置でき、省スペース化を図ることができる。
【００２３】
また、本発明の液体吐出装置は、液体が供給される吸入ポートおよび液体が吐出される吐出ポートを有し、かつ、前記吸入ポートおよび吐出ポートにそれぞれ連通する開口が形成された摺接面を有するポート部材と、前記ポート部材の摺接面に当接可能な摺接面を有し、かつこの摺接面が前記ポート部材の摺接面に当接された状態で回転自在に配置されるとともに、回転軸に沿って穿設され、かつ回転軸を中心とする円周方向の位置が等間隔に配置された３本のプランジャ挿入孔を有するバルブ部材と、前記バルブ部材を回転駆動する回転駆動手段と、所定形状のカム面を有する端面カムと、前記バルブ部材の３本のプランジャ挿入孔にそれぞれ軸方向進退自在に挿入された３本のプランジャ部材とを備え、前記各プランジャ部材の端面カム側の端部には略半球状の凹部が形成され、この凹部には前記カム面に当接可能なボールが配置され、このカム面とボールとの摩擦係数に比べて、ボールと前記凹部との摩擦係数が小さく設定され、前記バルブ部材を回転駆動すると、前記カム面にボールが当接しながらカム面に沿って転動することで、カム面の形状に応じて各プランジャ部材が軸方向に進退駆動されることを特徴とするものでもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下に、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１には、本発明の一実施形態の液体吐出装置（ディスペンサ、ポンプ）１の正面図が示されている。
液体吐出装置１は、ケース体であるボディ１０と、端面カム５と、モータケース２とを備えている。ボディ１０は、主筒１１と、この主筒１１の一端に接続された接続筒１２と、接続筒１２に接続されたポートブロック２０とを備えて構成されている。
このボディ１０の主筒１１の他端側には、端面カム５を介してモータケース２が配置されている。モータケース２には、モータ及び減速ギアを有するギヤドモータが内蔵されている。
【００２５】
なお、ポートブロック２０、主筒１１、接続筒１２、端面カム５、モータケース２は、それぞれ略角柱状に形成されており、ポートブロック２０、主筒１１、接続筒１２、端面カム５の各四隅には貫通孔が形成されている。そして、ポートブロック２０から挿通され、前記各貫通孔を介してモータケース２にねじ込まれる固定ネジ（図示略）により、ポートブロック２０、主筒１１、接続筒１２、端面カム５、モータケース２は一体化されている。
【００２６】
主筒１１および接続筒１２内には、図２に示すように、断面略円形の貫通孔１１Ａ，１２Ａが形成され、この貫通孔１１Ａ，１２Ａ部分には、ポートブロック２０側から端面カム５に向かって、シールディスク３０、バルブディスク４０、プランジャガイドブロック５０、カムフォロワガイドブロック６０がそれぞれ配置されている。なお、バルブディスク４０、プランジャガイドブロック５０およびカムフォロワガイドブロック６０により、本発明のバルブ部材が構成されている。
【００２７】
ポートブロック２０には、図３に示すように、雌ねじが形成された吸入ポート２１及び吐出ポート２２が形成されている。吸入ポート２１には、液体供給部材２３が螺合されている。液体供給部材２３には、接着剤等の吐出液体が収納された容器を直接装着したり、吐出液体が収納されたタンクからの配管を装着でき、これにより吐出液体を吸入ポート２１に供給可能とされている。
一方、吐出ポート２２には、吐出ノズル２４が固定ネジ２５を利用して着脱可能に取り付けられている。これにより、吐出ポート２２から吐出された液体が吐出ノズル２４から吐出されるようになっている。
【００２８】
シールディスク３０は、アルミナセラミック等の硬質材で成形され、かつ接続筒１２の貫通孔１２Ａ内に、図示しないピン等によって回り止めされた状態で配置されている。シールディスク３０には、ポートブロック２０の吸入ポート２１及び吐出ポート２２に連通された吸入側連通孔３１及び吐出側連通孔３２が形成され、これらの連通孔３１，３２はシールディスク３０のポートブロック２０に当接された端面と反対側に形成された平滑な摺接面３３にそれぞれ開口されている。
これらの各連通孔３１，３２の摺接面３３における開口部は、図４，５に示されるように、それぞれ円弧状の吸入側円弧溝３４、吐出側円弧溝３５とされている。
従って、摺接面３３に形成されて吸入ポート２１、吐出ポート２２に連通された開口は吸入側円弧溝３４、吐出側円弧溝３５と連通されており、吸入ポート２１および吐出ポート２２が形成されたポートブロック２０および摺接面３３が形成されたシールディスク３０によって本発明のポート部材が構成されている。
【００２９】
バルブディスク４０は、シールディスク３０に隣接して配置されている。このバルブディスク４０は、アルミナセラミック等の硬質材で略円筒状に形成されている。バルブディスク４０の一端には、前記シールディスク３０の摺接面３３に摺接する摺接面４１が形成されている。
また、バルブディスク４０には、バルブディスク４０を貫通して３本のプランジャ挿入孔４２が形成され、このプランジャ挿入孔４２は、摺接面４１側の小径部４２Ａと、摺接面４１とは反対側に形成された大径部４２Ｂとを備えて構成されている。
【００３０】
プランジャガイドブロック５０は、含油ＰＯＭ（ポリアセタール）等の合成樹脂で形成され、バルブディスク４０に隣接して配置されている。プランジャガイドブロック５０は、図３，６に示すように、小径部５０Ａおよび大径部５０Ｂを有する段付きの略円柱形状に形成されている。そして、小径部５０Ａおよび大径部５０Ｂを貫通し、かつ、バルブディスク４０のプランジャ挿入孔４２に対応した位置つまり同軸位置に形成されたプランジャ挿入孔としての３本のプランジャガイド孔５２を有している。
【００３１】
バルブディスク４０とプランジャガイドブロック５０とは、各ディスク４０、ブロック５０の互いに当接する当接面に、１２０度等配間隔で形成された各３つの溝４５および孔に、それぞれ連結ピン４９を嵌挿することによって一体的に回転可能とされている。さらに、プランジャガイドブロック５０の外周面には凹溝が形成され、Ｏリング等のシール材５９が配置されている。
【００３２】
プランジャガイドブロック５０のカムフォロワガイドブロック６０側の端面つまり大径部５０Ｂの部分には、図３，６に示すように、端面の軸方向中心から外周側に向かって１２０度間隔で形成された溝５３が形成されている。この溝５３の底面に前記プランジャガイド孔５２が開口されている。
【００３３】
カムフォロワガイドブロック６０は、プランジャガイドブロック５０に隣接して配置されている。カムフォロワガイドブロック６０は、プランジャガイドブロック５０と同じ含油ＰＯＭ（ポリアセタール）等の合成樹脂等で構成され、大径部６０Ａおよび小径部６０Ｂを有する段付きの略円柱状に形成されている。カムフォロワガイドブロック６０は、中心軸部分に貫通孔６１が形成され、その周囲に３本のガイド孔としての貫通孔６２が形成されている。すなわち、貫通孔６１は、小径部６０Ｂおよび大径部６０Ａを貫通して形成され、貫通孔６２は、大径部６０Ａにおいて貫通孔６１の周囲に形成されている。但し、小径部６０Ｂの周面において、貫通孔６２の延長上に位置する部分は切り欠かれており、貫通孔６２の内面がそのまま段差無く延長されている。
さらに、プランジャガイドブロック５０とカムフォロワガイドブロック６０とは、各ブロック５０，６０の互いに当接する当接面に、１２０度等配間隔で各３つの孔が形成され、これらの各孔にそれぞれ連結ピン６９を嵌挿することによって一体的に回転可能とされている。
【００３４】
カムフォロワガイドブロック６０の貫通孔６１には、モータケース２内に配置されたモータ３の出力軸３Ａが嵌合され、この出力軸３Ａとカムフォロワガイドブロック６０とはビス６７で固定されている。
従って、モータ３が駆動されて出力軸３Ａが回転されると、カムフォロワガイドブロック６０、プランジャガイドブロック５０、バルブディスク４０が、各連結ピン４９，６９によって一体的に回転される。
ここで、モータ３は、本実施形態では減速ギアを内蔵したギヤドモータであるが、サーボモータやステッピングモータなどの各種モータが利用可能である。
【００３５】
また、前記貫通孔６１には、コイルバネ６５および押圧部材６６が配置されている。押圧部材６６は、出力軸３Ａに対してコイルバネ６５を介して配置されており、コイルバネ６５によってポートブロック２０側に常時付勢されている。
この押圧部材６６は、プランジャガイドブロック５０の端面に当接されており、プランジャガイドブロック５０を介してバルブディスク４０を前記シールディスク３０側に付勢している。このため、前記シールディスク３０の摺接面３３とバルブディスク４０の摺接面とは、所定の押圧力で常時接触されており、コイルバネ６５によって本発明の第２の付勢手段が構成されている。
【００３６】
カムフォロワガイドブロック６０の各貫通孔６２には、円柱状のボール保持部材７０がされている。このボール保持部材７０は、各貫通孔６２内を軸方向に進退可能に挿入されている。ボール保持部材７０の端面カム５側の端面には、略半球状の凹部７１が形成され、この凹部７１にはボール７５が収納されている。
一方、ボール保持部材７０のポートブロック２０側の端面には、押板７３が取り付けられている。
押板７３は、ステンレス等の金属製等であり、側面略Ｌ字状に形成され、その先端部は、前記プランジャガイドブロック５０の溝５３内の貫通孔（プランジャガイド孔５２）上方に配置されている。
本実施形態では、ボール保持部材７０および押板７３によってカムフォロワ本体が構成され、このカムフォロワ本体つまりボール保持部材７０および押板７３と、ボール７５とでカムフォロワが構成されている。
【００３７】
前記プランジャガイドブロック５０の各プランジャガイド孔５２内には、プランジャ８０が配置されている。このプランジャ８０の後端は前記押板７３に当接され、先端はバルブディスク４０のプランジャ挿入孔４２内に配置されている。
プランジャ８０の後端側（カムフォロワガイドブロック６０側）には大径部８１が形成されている。大径部８１は、前記プランジャガイド孔５２の内径と略同一外径とされ、前記プランジャガイド孔５２に沿って軸方向にガイドされている。この大径部８１にはシール溝８２が形成され、Ｏリングなどのシール材８３が配置されている。
【００３８】
プランジャ８０の先端側には、先端側から順に、凸シール材９１、凹シール材９２、リング状のバネ押さえ部材９３が嵌挿されている。そして、バネ押さえ部材９３と前記プランジャ８０の大径部８１間には、第１の付勢手段としてのコイルバネ９５が介在されている。
【００３９】
凸シール材９１および凹シール材９２は、バルブディスク４０のプランジャ挿入孔４２の大径部４２Ｂ内に配置されている。
凸シール材９１は円錐状に形成され、前記大径部４２Ｂの段部底面に当接され、かつ、その中心軸に形成された貫通孔に前記プランジャ８０が挿通されている。凹シール材９２は略円筒状に形成され、前記凸シール材９１が嵌合される略テーパ状（円錐状）の凹部が形成されている。さらに、凹シール材９２の中心軸に形成された貫通孔には前記プランジャ８０が挿通されている。
【００４０】
ここで、各シール材９１，９２は、前記コイルバネ９５によりバネ押さえ部材９３を介して前記大径部４２Ｂの底面側（小径部４２Ａ側）に付勢されている。この付勢力によって、前記凸シール材９１の端面が前記大径部４２Ｂの底面に密着されて、プランジャ挿入孔４２および凸シール材９１間の隙間がシールされている。また、前記付勢力によって、凹シール材９２が前記凸シール材９１に密着されると、前記凹シール材９２の凹部と凸シール材９１との嵌合によって前記凸シール材９１は内側に向かって付勢され、これにより前記凸シール材９１と前記プランジャ８０とが密着され、その間のシール性能が確保されている。
なお、プランジャ挿入孔４２に設けられるシールとしては、Ｏリング等の一般的なシールを用いてもよいし、プランジャ挿入孔４２からリップ状に形成されたシールを用いてもよい。
【００４１】
前記コイルバネ９５は、バネ押さえ部材９３を先端側（バルブディスク４０側）に付勢すると共に、前記プランジャ８０の大径部８１を後端側（カムフォロワガイドブロック６０側）に付勢している。このため、大径部８１は前記押板７３に常時当接されている。
従って、前記押板７３が固定されたボール保持部材７０は、前記コイルバネ９５の付勢力によって常時基端側に付勢され、ボール７５は端面カム５のカム面５Ａに常時当接されている。
従って、モータ３の駆動によってカムフォロワガイドブロック６０、プランジャガイドブロック５０、バルブディスク４０が回転すると、前記端面カム５のカム面５Ａの形状に沿って、前記ボール７５およびボール保持部材７０は軸方向に進退する。このボール保持部材７０の進退が前記押板７３を介して前記プランジャ８０に伝達されるようになっている。従って、ボール保持部材７０、押板７３およびボール７５は、カムフォロワとして機能しており、カムフォロワであるボール７５、ボール保持部材７０、押板７３と、プランジャ８０とで本発明のプランジャ部材が構成されている。
【００４２】
ここで、ボール保持部材７０とボール７５との摩擦係数は、ボール７５とカム面５Ａとの摩擦係数よりも低くなるように、各ボール保持部材７０、ボール７５、端面カム５の材質、コーティング処理の有無、コーティング方法等が設定されている。
具体的には、ボール７５はタングステンカーバイト等の超硬質合金等で構成された硬質ボールとされている。また、端面カム５も焼き入れ研磨された炭素工具鋼等の金属等で構成され、カム面５Ａは硬質なものとされている。
一方、各ボール保持部材７０は、樹脂などで構成されたものが利用できる。ここで、各ボール保持部材７０は、通常、ボール７５に比べて軟質な樹脂材で構成されるが、その表面をＤＬＣコーティング等でボール７５と同程度の硬度としたものを利用しても良い。要するに、ボール７５との摩擦係数が、カム面５Ａに比べて各ボール保持部材７０側が低くなるように、各材質等が選定されていればよい。なお、各ボール保持部材７０は、軟質といってもボール７５に比較してのことであり、カム面５Ａの変位をボール７５および各ボール保持部材７０を介してプランジャ８０に伝達しなければならないため、そのような当接によって変形しないような強度は確保されている。
【００４３】
バルブディスク４０の各プランジャ挿入孔４２の摺接面４１側の開口は、前記シールディスク３０の２つの吸入側円弧溝３４、吐出側円弧溝３５に対向可能な位置に形成されている。そして、各プランジャ挿入孔４２に挿入されるプランジャ８０が吸入あるいは吐出動作をしているとき、すなわちプランジャ８０が軸方向に進退しているときには、そのプランジャ８０が挿入されているプランジャ挿入孔４２は溝（吸入側円弧溝、吐出側円弧溝）３４，３５のいずれかに連通され、プランジャ８０が軸方向に移動していないときには、プランジャ挿入孔４２が溝３４，３５のいずれにも連通しない位置に位置できるように、各プランジャ挿入孔４２や溝３４，３５の大きさ、位置が設計されている。
【００４４】
さらに、前記シールディスク３０の摺接面３３と、バルブディスク４０の摺接面４１とは、接触面積が最小限になるように設定されている。すなわち、摺接面３３に形成された溝３４，３５に関しては、その溝３４，３５の周囲に摺接面４１が接触すれば、溝３４，３５部分を区画（シール）でき、液漏れを防止あるいは最小限に抑えることができる。
また、バルブディスク４０の摺接面４１に開口されたプランジャ挿入孔４２の開口４２Ｃに関しては、その開口４２Ｃの周囲に前記摺接面３３が接触すれば、開口４２Ｃ部分をシールできる。
【００４５】
従って、バルブディスク４０の摺接面４１部分は、図５に示すように、開口４２Ｃの周囲に所定幅の接触面部４１Ａが形成されるように、バルブディスク４０本体から突出されており、かつ、摺接面４１の中心軸部分には、開口４２Ｃの外周から所定寸法離れた凹部４３が形成されている。
また、摺接面４１において、各開口４２Ｃ同士の間には、前記溝３４，３５が接触された際にその溝３４，３５の外周側および内周側に所定幅の接触面部４１Ｂが形成されるように、その摺接面４１の外周形状および前記凹部４３の外周形状が設定されている。
すなわち、図４にも示すように、摺接面４１の外周形状は、各開口４２Ｃの外周部分は、各開口４２Ｃの外周に対して一定幅離れて円弧状に形成され、各開口４２Ｃの間は、前記シールディスク３０の摺接面３３が摺接された際に、溝３４，３５の外周に対して一定幅離れて円弧状に形成されている。また、凹部４３の外周形状は、各開口４２Ｃの内周部分は、各開口４２Ｃの内周に対して一定幅離れて円弧状に形成され、各開口４２Ｃの間は、前記シールディスク３０の摺接面３３が摺接された際に、溝３４，３５の内周に対して一定幅離れて略円弧状に形成されている。
【００４６】
一方、前記シールディスク３０の摺接面３３は、少なくとも摺接面４１の各接触面部４１Ａ，４１Ｂに接触可能な形状、大きさに構成されている。具体的には、摺接面３３の外周は円形とされ、摺接面３３の中心軸から外周までの半径は、摺接面４１の中心軸から最外周までの半径以上とされている。
【００４７】
なお、摺接面３３と摺接面４１とで密着し続ける部分があるとリンキングが生じやすい。ここで、図５に示すように、摺接面４１には凹部４３が形成されているので、摺接面３３において凹部４３の外周軌跡４３Ａ内に位置する部分は、バルブディスク４０の回転に伴い、必ず凹部４３に面して摺接面４１との密着が解除される状態が存在する。同様に、摺接面３３において摺接面４１の接触面部４１Ｂの外周軌跡４１Ｄの外側に位置する部分は、バルブディスク４０の回転に伴い、必ず接触面部４１Ｂの外側に位置して摺接面４１との密着が解除される状態が存在する。さらに、摺接面３３において軌跡４３Ａおよび４１Ｄ間に位置する部分は、バルブディスク４０の回転に伴い、必ずプランジャ挿入孔４２の開口４２Ｃに面して摺接面４１との密着が解除される状態が存在する。
従って、摺接面３３において摺接面４１と密着する部分は、バルブディスク４０の回転に伴って必ずその密着が解除される状態が存在するため、各摺接面３３，４１は、シール性能を維持しながら、リンキングが起こりにくくされている。
なお、図５に示すように、溝３４，３５の一部分と、開口４２Ｃとは、前記シールディスク３０、バルブディスク４０の中心軸に対して同心円上に配置され、バルブディスク４０の回転に伴い、プランジャ挿入孔４２と溝３４，３５とが連通可能に構成されている。
【００４８】
なお、各シール材９１，９２，５９は合成樹脂やゴム等の適宜な材質のもので形成され、特に直接液体に接する一次シールとなる凸シール材９１は耐薬品性能等を有するとともに、変形し難くて液体の計量に誤差が生じ難いガラス入の四フッ化エチレン共重合体等で形成されるのがよい。一方、液体の漏洩のみを防止する２次シールには変形等による精度低下等は不要なため、安価なゴム等を用いることも可能である。
【００４９】
ここにおいて、モータ３によってカムフォロワガイドブロック６０を回転駆動する回転駆動手段が構成されている。そして、各連結ピン４９，６９により、カムフォロワガイドブロック６０が伝えられた回転は、プランジャガイドブロック５０を介してバルブディスク４０に伝達され、モータ３の回転がバルブディスク４０に円滑に伝達されるようになっている。
【００５０】
また、端面カム５は、図７にも示すように、モータ３の出力軸３Ａが配置される貫通孔６を有する。そして、端面カム５の端面にカム面５Ａが形成されており、立体カムが形成されている。このカム面５Ａは、図８に示すようなカム線図となるように形成されている。
【００５１】
次に、本実施形態の作用について説明する。
本実施形態の液体吐出装置１を作動させる前に、液体供給部材２３に液体が収納された容器を取り付ける。なお、液体供給部材２３に液体タンクに連結されたチューブを取り付けることもできる。但し、本実施形態の液体吐出装置１を、半導体製造装置等におけるロボットアームの先端に取り付けて移動させる場合には、チューブが連結されているとロボットアームの自由な移動が制限されるため、接着剤等の吐出液体を収納した容器を前記液体供給部材２３に取り付けて使用することが好ましい。
【００５２】
このような状態で、モータ３を駆動すると、出力軸３Ａの回転は、カムフォロワガイドブロック６０、プランジャガイドブロック５０を介してバルブディスク４０に伝達され、バルブディスク４０をシールディスク３０と摺接した状態で回転させる。
【００５３】
この回転に伴い、カムフォロワガイドブロック６０内に介装されたボール保持部材７０は、カムフォロワガイドブロック６０とともに回転するため、ボール保持部材７０に保持されたボール７５は、前記コイルバネ９５の作用により、カム面５Ａに当接したまま、カム面５Ａの軸方向変位に沿って進退する。この際、ボール７５はカム面５Ａとの間の摩擦係数に比べて凹部７１との間の摩擦係数のほうが小さいため、カム面５Ａに対しては転動し、凹部７１に対しては滑りながら回転することになる。
【００５４】
ボール保持部材７０の進退は、押板７３を介してプランジャ８０に伝達され、プランジャ８０は、バルブディスク４０のプランジャ挿入孔４２内で軸方向に進退する。
このプランジャ８０の進退は、カム面５Ａの形状を適宜な形状に設定することにより、プランジャ８０が吸入ポート２１に対向している位置では、吸入ポート２１側から離れる方向、すなわち、図３中上方（後端側であるモータ３側）に移動される。このプランジャ８０の移動により、プランジャ挿入孔４２に形成される空間に負圧が生じ、この負圧により吸入ポート２１及び連通孔３１、溝３４を介して移送すべき液体が前記空間に吸入される。
【００５５】
このプランジャ８０の後端側への移動が完了する地点において、プランジャ挿入孔４２は、連通孔３２に連通された吸入側円弧溝３４の位置から外れ、吐出ポート２２の連通孔３２の溝３５側に向って移動することとなる。この移動の途中においては、カム面５Ａは軸方向の変位がないフラットな形状とされているため、プランジャ８０は軸方向に進退することなく、そのままの位置を保った状態で吐出側円弧溝３５側へと移動する。
【００５６】
図３に示すように、プランジャ挿入孔４２が吐出ポート２２側の吐出側円弧溝３５に連通する位置にくると、カム面５Ａの作用により、ボール７５およびボール保持部材７０は先端側（ポートブロック２０側）へ移動され、このボール保持部材７０の移動に伴い、押板７３を介してプランジャ８０は同じく先端側へ移動され、その移動量に伴い前記吸引した液体をプランジャ挿入孔４２内から押出し、連通孔３２を介して吐出ポート２２内へと吐出する。
【００５７】
このプランジャ８０による液体の吐出動作は、プランジャ挿入孔４２が円弧状の吐出側円弧溝３５に連通している間に行われ、この溝３５からプランジャ挿入孔４２が外れる前に完了し、プランジャ挿入孔４２が溝３５から外れた位置にくると、プランジャ８０の軸方向の移動は停止される。このプランジャ８０の停止状態は、カム面５Ａの作用によりプランジャ挿入孔４２が再び吸入ポート２１側の溝３４の位置にくるまで保持される。
【００５８】
このようにして、プランジャ挿入孔４２が再び吸入ポート２１の溝３４側にくると、前記カム面５Ａの作用により、プランジャ８０は再び後端側に移動され、吸入ポート２１から液体を吸入する吸入動作へと移動し、以下同様の作用を繰り返し、一つのプランジャ挿入孔４２のバルブディスク４０の回転に伴う各一回転により、液体の吸入、吐出動作が１サイクルずつ行われることとなる。
この際、プランジャ挿入孔４２は、バルブディスク４０の回転に伴い、溝３４に連通した状態と、溝３５に連通した状態と、溝３４，３５のいずれとも連通しない状態とを順次繰り返してバルブの切換が行われる。
【００５９】
プランジャ８０の進退に伴う吸入、吐出動作は、各プランジャ挿入孔４２毎に同様に行われ、図５から判るように、隣接する二つのプランジャ挿入孔４２は、その吸入あるいは吐出動作の途中において、溝３４や溝３５に同時に二つが連通可能とされているため、各プランジャ挿入孔４２へ吸入され、あるいはプランジャ挿入孔４２から吐出される液体は、連続して吸入あるいは吐出され、一定の流量を保持するようになっている。
しかも、カム面５Ａの形状を適宜に設定することにより、各プランジャ挿入孔４２に吸入され、あるいは吐出される液体の合計の流量は常に一定となるようにされているため、脈動のない吸入及び吐出が行える。
【００６０】
すなわち、カム面５Ａは、図８に示すカム線図に応じたカム形状を有している。このカム線図のｙ軸は、カム面５Ａが最もモータ３側に近い部分をカム最低位置（ｙ＝０）、最も遠い部分をカム最高位置（本実施形態の一例では、例えばｙ＝１．６８mm）に設定されている。一方、ｘ軸は、カム最低位置（ｙ＝０）にボール７５が当接されている状態を０°とし、その位置からのカムフォロワガイドブロック６０の回転角度つまりボール７５に対するカム面５Ａの相対回転角度が表されている。なお、カム線図には、ボール７５の中心位置の移動軌跡も記載されている。
【００６１】
このカム線図に記載したように、カムフォロワガイドブロック６０の回転角度が０°から１６°まではカム面５Ａは最低位置（ｙ＝０）の状態のままであり、ボール７５およびプランジャ８０は、プランジャ８０の軸方向には移動しない。１６°から４４°までのカム面５Ａは、ボール７５およびプランジャ８０が等加速度運動で軸方向先端側（ポートブロック２０側）に移動するように設定されている。さらに、４４°から１３６°までのカム面５Ａは、ボール７５およびプランジャ８０が等速度運動で軸方向先端側（ポートブロック２０側）に移動するように設定されている。また、１３６°から１６４°までのカム面５Ａは、ボール７５およびプランジャ８０が等加速度運動で軸方向先端側（ポートブロック２０側）に移動するように設定されている。さらに、１６４°から１９６°まではカム面５Ａはカム最高位置の状態のままであり、ボール７５およびプランジャ８０は、プランジャ８０の軸方向には移動しない。
【００６２】
また、１９６°から２２４°までのカム面５Ａは、ボール７５およびプランジャ８０が等加速度運動で軸方向後端側（モータ側）に移動するように設定されている。さらに、２２４°から３１６°までのカム面５Ａは、ボール７５およびプランジャ８０が等速度運動で軸方向後端側に移動するように設定されている。また、３１６°から３４４°までのカム面５Ａは、ボール７５およびプランジャ８０が等加速度運動で軸方向後端側に移動するように設定されている。さらに、３４４°から３６０°まではカム面５Ａは最低位置（ｙ＝０）の状態のままであり、ボール７５およびプランジャ８０はプランジャ８０の軸方向には移動しない。
【００６３】
従って、各ボール７５およびプランジャ８０は、前記カム面５Ａに各ボール７５が当接し、自転しながら、カム面５Ａに沿って移動（公転）することで、バルブディスク４０やプランジャガイドブロック５０によって回転しながら、軸方向に進退移動する。この際、前記シールディスク３０の摺接面３３に開口された溝３４，３５が円弧状に形成されていることで、３本の各プランジャ８０は次のように動作する。
【００６４】
すなわち、第１のボール７５がカム面５Ａの４４°から１３６°の間を移動している場合、このボール７５によって進退される第１のプランジャ８０は、このプランジャ８０が挿通される第１のプランジャ挿入孔４２のみが、連通孔３２を介して吐出ポート２２に通じる溝３５に連通されるように設定されている。このため、等速度運動で第１のプランジャ８０が軸先端側に移動すると、その移動に伴い第１のプランジャ挿入孔４２内に吸引されていた液体が、連通孔３２、吐出ポート２２、吐出ノズル２４を介して吐出する。この際、第１のプランジャ８０は等速運動をしているので、ボール７５つまりカムフォロワガイドブロック６０の回転角度に対する第１のプランジャ８０の移動量も一定である。このため、カムフォロワガイドブロック６０つまりはモータ３の回転角度に対して一定量毎の液体が吐出されることになる。
【００６５】
第１のボール７５がカム面５Ａの１３６°から１６４°の間を移動している場合、第１のプランジャ挿入孔４２だけでなく、第２のプランジャ８０が挿通される第２のプランジャ挿入孔４２も、前記溝３５に連通されるようになる。ここで、３本の各プランジャ８０つまりボール７５は、回転軸中心に対する角度が互いに１２０度間隔で配置されているので、第１のボール７５がカム面５Ａの１３６°から１６４°の間を移動している場合、第２のボール７５はカム面５Ａの１６°から４４°の間を移動することになる。
ここで、この部分の各カム面は等加速度運動となるように設定されており、１６°から４４°の間では、回転角度に対してボール７５つまり第２のプランジャ８０の移動量が増加するようにされており、１３６°から１６４°の間では、第１のプランジャ８０の移動量が減少するようにされている。そして、第１および第２のプランジャ８０の移動量の合計は、常に、ボール７５が４４°から１３６°の位置を移動している場合と一致するように、カム面５Ａが設定されている。このため、２つのプランジャ挿入孔４２が溝３５に連通されている場合も、２本のプランジャ８０の移動量の合計が一定であるため、回転角度に対する吐出量はプランジャ８０が等速度運動をしている場合と同一となり、一定量の吐出は継続されることになる。
【００６６】
第１のボール７５がカム面５Ａの１６４°から１９６°を移動している場合、第１のプランジャ８０が挿通されたプランジャ挿入孔４２は、溝３５から外れ、何れの溝３４，３５にも連通されていない状態となる。従って、第１のプランジャ挿入孔４２に対しては、吐出、吸入の何れのポート２２，２１も連通されていないため、バルブが閉じられた状態となる。
この際、第２のボール７５は、カム面５Ａの４４°から１３６°（具体的には７４°）の間に位置するため、第２のプランジャ８０の等速度運動によって、吐出ノズル２４からの一定量毎の吐出は継続されている。
【００６７】
第１のボール７５がカム面５Ａの１９６°から２２４°を移動している場合、第１のプランジャ８０が挿通されたプランジャ挿入孔４２は、吸入ポート２１に連通されている溝３４に連通されるようになる。
そして、第１のプランジャ８０は、第１のボール７５がカム面５Ａに沿って等加速度運動によってモータ３側つまり吸入ポート２１から離れる方向に移動する。このため、第１のプランジャ挿入孔４２部分は負圧となり、プランジャ８０の移動量に応じて吸入ポート２１、連通孔３１、溝３４を介して第１のプランジャ挿入孔４２に液体が吸入される。なお、この間、第２のボール７５は、カム面５Ａの７６°（＝１９６°−１２０°）から１０４°（＝２２４°−１２０°）を移動し、第２のプランジャ８０は等速度運動で吐出ポート２２側に移動し、一定量ずつの液体吐出は継続されている。
【００６８】
第１のボール７５がカム面５Ａの２２４°から３１６°を移動している場合、第１のプランジャ８０が挿通されたプランジャ挿入孔４２のみが、吸入ポート２１に連通されている溝３４に連通される。この際、第１のボール７５およびプランジャ８０は等速度運動によって、吸入ポート２１から離れる方向に移動する。従って、第１のプランジャ８０の移動による液体の吸入も継続される。この際、第１のプランジャ８０は等速度運動で移動するので、回転角度に対する液体の吸入量も一定となる。
【００６９】
なお、第１のボール７５が２５６°の位置に達すると、第２のボール７５は１３６°の位置に達し、さらに第３のボール７５が１６°の位置に達することになる。そして、第１のボール７５が２５６°から２８４°を移動して、第１のプランジャ８０による一定量毎の液体吸入が行われている際に、第２のボール７５は１３６°から１６４°を移動し、第３のボール７５は１６°から４４°を移動する。従って、前述の第１および第２のプランジャ８０の場合と同じく、第２および第３のプランジャ８０の協働によって一定量ずつの液体吐出が継続される。
【００７０】
第２のボール７５が１６４°から１９６°を移動している場合には、第２のプランジャ８０が挿入される第２のプランジャ挿入孔４２は、各溝３４，３５から隔離された位置になり、バルブが閉じられた状態となる。
一方で、第１のプランジャ８０は等速度で吸入ポート２１から離れる方向に移動し、第１のプランジャ挿入孔４２に一定量ずつ液体を吸入する。第３のプランジャ８０は等速度で吐出ポート２２に近づく方向に移動し、吐出ノズル２４から液体を吐出する。この吐出量は回転角度に対して一定量を維持している。
【００７１】
第１のボール７５が３１６°から３４４°を移動している場合、第２のボール７５は１９６°から２２４°を移動し、第１のプランジャ挿入孔４２だけでなく、第２のプランジャ８０が挿通される第２のプランジャ挿入孔４２も、前記溝３４に連通されるようになる。
ここで、この部分のカム面は等加速度運動となるように設定されており、１９６°から２２４°の間では、回転角度に対してボール７５つまり第２のプランジャ８０の移動量が増加するようにされており、３１６°から３４４°の間では、第１のプランジャ８０の移動量が減少するようにされている。そして、第１および第２のプランジャ８０の移動量の合計は、常に、ボール７５が２２４°から３１６°の位置を移動している場合と一致するように、カム面５Ａが設定されている。このため、２つのプランジャ挿入孔４２が溝３４に連通されている場合も、２本のプランジャ８０の移動量の合計が一定であるため、回転角度に対する吸入量はプランジャ８０が等速度運動をしている場合と同一となり、一定量の吸入も継続されることになる。
なお、この際、第３のボール７５およびプランジャ８０は等速度運動中であり、回転角度に対する一定量毎の吐出は継続されている。
【００７２】
第１のボール７５がカム面５Ａの３４４°から３６０°を移動している場合、第１のプランジャ８０が挿通されたプランジャ挿入孔４２は、溝３４から外れ、何れの溝３４，３５にも連通されていない状態となる。従って、第１のプランジャ挿入孔４２に対しては、吐出、吸入の何れのポート２２，２１も連通されていないため、バルブが閉じられた状態となる。
この際、第２のボール７５およびプランジャ８０は吸入ポート２１から等速度で離れているので、吸入ポート２１から一定量毎の吸入は継続されている。
さらに、第３のボール７５およびプランジャ８０は吐出ポート２２に等速度で近づいているので、吐出ノズル２４からの一定量毎の吐出も継続されている。
【００７３】
以上により、第１のボール７５がカム面５Ａの０°に戻るため、以上に説明した各ボール７５、プランジャ８０と同じ動作を繰り返すことで、一定量の液体が連続的に吐出および吸引され、無脈動で連続する吸入及び吐出が行われる。
【００７４】
このような液体吐出装置（プランジャポンプ）１の動作において、バルブディスク４０は、第１の付勢手段であるコイルバネ９５によってバネ押さえ部材９３、各シール材９２，９１を介して加えられるばね力と、第２の付勢手段としてのコイルバネ６５によりプランジャガイドブロック５０を介して加えられるばね力とでシールディスク３０側に付勢され、両摺接面３３，４１が所定の接触圧で当接されている。
この接触圧により、両摺接面３３，４１間のシールが十分になされている。この際、前述したように、各摺接面３３，４１間は密着し続ける部分が無いため、リンキングなども起こらないようにされている。
【００７５】
このような本実施形態によれば、次のような効果がある。
（１）カム面５Ａに当接するカムフォロワを、ボール保持部材７０と、このボール保持部材７０の凹部７１に保持されたボール７５とを備えて構成したので、カム５やカムフォロワで構成される駆動部分を小型化することができる。すなわち、従来のローラを用いた場合には、ローラを回転自在に支持する回転軸が必要となり、この回転軸はプランジャ８０を駆動するロッド等から外周方向に突出させなければならないため、このローラのカム面に沿った移動（公転）軌跡の直径も大きくなる。これに対し、本実施形態ではボール７５を用いているので、ローラ軸を不要にでき、その分、移動軌跡の直径を小さくできて液体吐出装置１を小型化することができる。
【００７６】
（２）ローラを用いた場合には、平面カムとローラとの間で横滑りが生じるため、平面カムを含油樹脂で形成してローラの摩耗を減少させる必要があり、このため、ローラとの圧接時の含油樹脂の変形によって、プランジャのストローク量の誤差が生じ、液体の吐出精度が低下する。
これに対し、本実施形態では、カム面５Ａにボール７５を当接させており、カム面５Ａとボール７５間の摩擦係数に比べてボール保持部材７０とボール７５間の摩擦係数を低く設定しているので、公転に伴いボール７５に対し円周方向等の力が加わっても、その力はボール保持部材７０の凹部７１とボール７５とが滑ることで吸収される。このため、カム面５Ａとボール７５との間では横滑り等が発生せず、ボール７５はカム面５Ａに対して滑ることなく転動することができる。従って、カム面５Ａを従来のように摩擦を考慮して含油樹脂などで形成する必要が無く、金属等の硬い部材で形成でき、かつボール７５も硬い部材で構成できるので、プランジャ８０のストローク量の誤差を減少でき、液体の吐出精度を向上させることができる。
さらに、プランジャ８０の進退は、ボール保持部材７０、ボール７５を介したカム５のカム面５Ａの形状により一義的に設定されるから、カム面５Ａの形状を適宜に設定することにより、プランジャ８０の動きを正確に制御でき、脈動のない正確な吐出を行うことができる。
【００７７】
（３）さらに、ボール保持部材７０は、樹脂などのボール７５に比べて柔らかい部材で構成されるが、ボール７５の約半球部分を収納可能な半球状の凹部７１でボール７５を保持しているので、ボール７５および凹部７１間で滑りが生じる場合、その滑りによって生じる力を凹部７１の広い面積で支持することができるので、ボール保持部材７０の変形を防止することができる。これにより、プランジャ８０の移動量の誤差を発生させることがなく、プランジャ８０の動きを正確に制御できる。従って、３本のプランジャ８０を配置し、カム面５Ａの形状や溝３４，３５と各プランジャ挿入孔４２との位置関係を所定の関係に設定することで、液体の吸入量および吐出量をモータ３の回転つまりカムフォロワガイドブロック６０やバルブディスク４０の回転角度に比例させることができ、モータ３を一定速度で回転させれば一定量の液体を無脈動で連続して吐出できる。
従って、従来の斜板ポンプと比べても非常に優れた特性の液体吐出装置１とすることができる。すなわち、斜板ポンプは、斜板に沿ってプランジャを駆動するため、斜板とのスライド部は平面接触、プランジャ（ピストン）との接続部は球面ブッシュとなっている。この斜板ポンプでは、カム（斜板）が平面に限定されるので、吐出量を回転角度に比例させて一定量毎吐出させることができない。また、斜板とのスライド部等に給油して摩耗、摩擦を減少させる必要があるため、給油しながら使用しなければならず、取扱いが煩雑である。
これに対し、本実施形態の液体吐出装置１では、立体カムを利用できるので、回転角度に応じて一定量毎の液体を吐出でき、かつ、ボール７５を利用し、摩擦係数を所定の関係に設定しているので、ボール７５等の摩耗が生じにくくなり、給油等も不要にできる。
また、単位時間当たりの吐出量は、モータ３の回転速度で設定できるので、モータ３のスピードコントローラによって正確にかつ容易に吐出量を制御することができ、取扱いの容易な液体吐出装置１にすることができる。
【００７８】
（４）また、本実施形態では、ボール保持部材７０とボール７５との２部材でカムフォロワを構成できるので、ローラ軸を利用した場合に比べて構成を簡易にでき、コストも低減できる。
【００７９】
（５）さらに、前記実施形態では、バルブディスク４０の摺接面４１の外周形状を工夫したり、摺接面４１に凹部４３を設けることで、各摺接面３３，４１において密着し続ける部分を無くしているので、各面３３，４１を圧接しながら摺動させた場合でもリンキングなどが生じず、スムーズに摺動させることができる。
【００８０】
（６）また、バルブディスク４０の中心部に凹部４３を設けたので、特にバルブディスク４０の不動部分である中心軸部分に塵等が進入しても、凹部４３内に排出できるため、各摺接面３３，４１の密着性が低下することがなく、確実にシールすることができる。
【００８１】
（７）プランジャ８０をボール保持部材７０に当接させ、ボール７５をカム面５Ａに当接させるためのコイルバネ９５と、各摺接面３３，４１を圧接するためのコイルバネ６５とを独立して設けたので、各当接部分の圧力の設定を個別に行うことができてその設定が容易になる。特に、コイルバネ６５を設けることで、摺接面３３，４１の圧接力を容易に大きくすることができ、十分な圧接力で各摺接面３３，４１の密着することができる。
さらに、凸シール材９１、凹シール材９２はコイルバネ９５で付勢されるから、凸シール材９１およびプランジャ８０間、凸シール材９１および小径部４２Ａ間のシール性能を向上でき、移送流体のシールを完全に行うことができる。
【００８２】
（８）さらに、シールディスク３０及びバルブディスク４０は、それぞれ硬質材であるアルミナセラミック製とされているので、弾性樹脂を用いた場合のように変形することがなく、吐出量を極めて高精度に制御できる。
また、シールディスク３０及びバルブディスク４０はアルミナセラミック製とされ、接液するのはこのセラミック製の各ディスク３０，４０と、プランジャ８０、凸シール材９１、ポートブロック２０程度なので、これらの部品材質を適宜選択することで、耐薬品性に優れた液体吐出装置１を比較的低コストで実現することができる。このため、取り扱える移送流体が限定されず、薬液、接着剤、各種溶剤等の様々な液体の吐出に利用することができる。
【００８３】
（９）シールディスク３０に対してバルブディスク４０を摺接させた状態で回転し、摺接面３３に形成された吐出開口、吸入開口の切替を行う平面バルブプランジャポンプ方式を採用しているので、プランジャ８０は、プランジャ挿入孔４２内を進退移動するだけでよい。従って、Ｄカットプランジャポンプのように、それ自身の回転で切替を行う必要がなく、プランジャ８０の直径を非常に細くできる。このため、プランジャ８０の直径とそのストロークで設定される液体の吐出量を非常に小さくでき、数マイクロリットルさらには数ナノリットルといった極微量の液体吐出を容易に実現できる。
【００８４】
（10）プランジャ８０をボール保持部材７０の押板７３に当接させるための付勢手段と、ボール７５をカム面５Ａに当接させるための付勢手段とを、１つのコイルバネ９５で兼用しているため、部品点数を少なくでき、コストを低減できる。
【００８５】
（11）シールディスク３０の連通孔３１、３２は、軸直交方向の端面で摺接する摺接面３３，４１によりシールされるから、この部分においてもＯリング等のゴム製品を必要とすることなく、十分にシール可能である。従って、シール材の変形による吐出量の変動を無くすことができ、極微量の液体であっても高精度の吐出が行える。
【００８６】
次に、本発明の第２実施形態について、図９から図１１を参照して説明する。なお、本実施形態において前記第１実施形態と同一または同様の構成には同一符号を付し、説明を省略または簡略する。
本実施形態の液体吐出装置１００は、いわゆる面バルブ方式を採用した第１実施形態の液体吐出装置１に対し、円筒バルブ方式を採用している点が相違し、そのため、主にバルブ部材のバルブディスク４００と、ポート部材の構成が前記液体吐出装置１と相違するものである。
【００８７】
液体吐出装置１００は、主筒１１０、カバー部材１２０、端面カム５、モータケース２を備えている。主筒１１０は、カバー部材１２０側が厚肉とされてフランジ１１１が形成されている点が相違するが、その他の構成は前記液体吐出装置１の主筒１１と同様である。この主筒１１０には、カバー部材１２０が図示しないネジによって固定されている。
一方、端面カム５やモータ３が内蔵されたモータケース２は前記液体吐出装置１と同一のものである。
【００８８】
主筒１１０内には、プランジャガイドブロック５０、カムフォロワガイドブロック６０がモータ３によって回転自在に配置されている。これらの構成は、液体吐出装置１と同一であるため説明を略す。
一方、バルブディスク４００は、略円柱状に形成され、連結ピン４９によってプランジャガイドブロック５０と一体に回転される点は液体吐出装置１と同じであるが、プランジャ挿入孔４２０はバルブディスク４００を軸方向に貫通せず、バルブディスク４００のプランジャガイドブロック５０側の端面からその軸方向中間部まで形成され、さらにバルブディスク４００の外周面４０１に貫通されている。すなわち、プランジャ挿入孔４２０は、バルブディスク４００の回転軸方向に平行に形成されたプランジャ挿入部４２１と、このプランジャ挿入部４２１の底面から外周面４０１まで貫通された連通部４２２とを備えて構成されている。従って、外周面４０１には、その円周方向に沿った間隔が等間隔な３カ所に連通部４２２の開口が形成されている。
【００８９】
なお、プランジャ挿入部４２１も、液体吐出装置１のプランジャ挿入孔４２と同様に、バルブディスク４００の端面に開口された側が大径部とされ、先端側（連通部４２２側）が小径部とされている。
プランジャ挿入部４２１の大径部には、バルブディスク４００とプランジャガイドブロック５０との間隔を保持するフランジが形成され、かつプランジャ８０が挿入される貫通孔を有し、プランジャ８０をガイドするスペーサ４３０が配置されている。このスペーサ４３０とプランジャ挿入部４２１の大径部底面との間には、Ｏリング等のシール材４３１が配置され、プランジャ挿入孔４２０からの液漏れを防止している。
また、バルブディスク４００は、段付きの略円柱状に形成され、その小径部に配置されたボールベアリング４０５によって主筒１１０、カバー部材１２０に対して回転自在に支持されている。
【００９０】
一方、カバー部材１２０内には、主筒１１０、カバー部材１２０で挟持されたポート部材２００が配置されている。ポート部材２００は、略円筒状に形成され、その中心軸部分を貫通するバルブ部材挿入孔２０１に前記バルブディスク４００が回転自在に挿入されている。
ポート部材２００には、ポート部材２００の外周面から内周面（バルブ部材挿入孔２０１）まで貫通する吸入ポート２１０および吐出ポート２２０が形成されている。
【００９１】
これらの各ポート２１０，２２０のバルブ部材挿入孔２０１に形成された各開口は、ポート部材２００のバルブ部材挿入孔２０１の中心軸を挟んで対向配置されている。さらに、バルブ部材挿入孔２０１には、図１０，１１にも示すように、その孔２０１の内周面に沿って延長された長溝２１１，２２１が形成されている。ここで、長溝２１１により、前記吸入ポート２１０の開口に連通された吸入側円弧溝が形成され、長溝２２１により、吐出ポート２２０の開口に連通された吐出側円弧溝が形成されている。従って、バルブディスク４００のプランジャ挿入孔４２０は、バルブディスク４００がポート部材２００に対して回転していても、所定の回転角度範囲では各長溝２１１，２２１に連通した状態を維持できるようになっている。
ポート部材２００の外周面に形成された各ポート２１０，２２０の開口は、ポート部材２００の外周面に形成された凹部２１２，２２２の底面に形成されている。
【００９２】
カバー部材１２０には、前記凹部２１２，２２２に対応する位置に貫通孔１２１，１２２が形成されている。貫通孔１２１，１２２の内周面には雌ねじが形成され、蝶ボルト１３０がそれぞれ螺合されている。各蝶ボルト１３０には貫通孔１３１が形成され、貫通孔１３１には液供給チューブ１４１，液吐出チューブ１４２の一端がそれぞれ係合されている。
液供給チューブ１４１の他端には、吐出液が溜められた容器（図示略）が接続可能にされ、容器から液供給チューブ１４１を介して吸入ポート２１０に液を供給可能に構成されている。
一方、液吐出チューブ１４２の他端には、液吐出用のノズル１４３が取り付けられ、吐出ポート２２０から吐出された液が、液吐出チューブ１４２を介してノズル１４３の先端から吐出されるように構成されている。
【００９３】
ここで、バルブディスク４００は、バルブ部材挿入孔２０１に対して回転駆動されるため、バルブディスク４００の外周面４０１およびバルブ部材挿入孔２０１の内周面間には僅かな隙間が設けられている。この隙間は、ポート部材２００、バルブディスク４００の加工精度によって設定され、例えば、バルブディスク４００をセラミック製とし、ポート部材２００をセラミック製とした場合、特にセラミック製のバルブディスク４００やポート部材２００の加工精度を高めれば１μｍ程度にでき、通常の加工精度であれば５μｍ程度である。隙間寸法が１μｍ程度と狭くできれば、低粘度の液体であっても、隙間部分を介して液が漏れることを殆ど無くすことができ、低粘度の液体の吐出を精度よく行うことができる。一方、隙間寸法が５μｍ程度となると、低粘度の液体では隙間部分を介して液が漏れるおそれがあるが、接着剤等の比較的粘度の高い液体であれば隙間部分からの液漏れを極めて少なくできる。従って、使用する液体の種類に応じて前記隙間寸法を設計すればよい。なお、隙間寸法が５μｍ程度であっても、別途隙間を塞ぐＯリングなどのシール材を設けることで、低粘度の液体の漏れを防止して低粘度の液体の吐出を行うこともできる。
【００９４】
このような本実施形態においても、モータ３を駆動すると、カムフォロワガイドブロック６０、プランジャガイドブロック５０、バルブディスク４００が中心軸を回転中心として回転する。この際、各プランジャ８０は前記第１実施形態と同様に、コイルバネ９５によってモータ３側に付勢され、押板７３、ボール保持部材７０を介して各ボール７５はカム面５Ａに当接されているので、カム面５Ａに応じて軸方向に進退駆動される。
【００９５】
ここで、端面カム５は前記第１実施形態と同一であるため、カム面５Ａによるプランジャ８０の進退駆動も第１実施形態の液体吐出装置１と同一となる。すなわち、プランジャ挿入孔４２０が長溝（吸入側円弧溝）２１１に連通されている場合、そのプランジャ挿入孔４２０に挿入されたプランジャ８０はモータ３側に移動し、つまり吸入ポート２１０から離れる方向に移動し、その移動によって形成されたプランジャ挿入孔４２０内の空間に吸入ポート２１０を介して液が吸入される（吸入工程）。
バルブディスク４００の回転に伴い、プランジャ挿入孔４２０が長溝２１１から外れると、プランジャ８０はカム面５Ａの設定により進退駆動せず、プランジャ挿入孔４２０は各ポート２１０，２２０から区画される。これにより、プランジャ挿入孔４２０内の液が計量されることになる（計量工程）。
さらに、バルブディスク４００が回転して、プランジャ挿入孔４２０が長溝（吐出側円弧溝）２２１に連通されると、カム面５Ａの設定によりプランジャ８０がモータ３から離れる方向つまり吐出ポート２２０に近づく方向に移動し、その移動によってプランジャ挿入孔４２０内の液が吸入ポート２１０、液吐出チューブ１４２、ノズル１４３を介して吐出される（吐出工程）。
さらに、バルブディスク４００の回転に伴い、プランジャ挿入孔４２０が長溝２２１から外れると、プランジャ８０はカム面５Ａの設定により進退駆動せず、バルブの切替が行われる。その後、バルブディスク４００の回転に伴い、プランジャ挿入孔４２０が長溝２１１に連通されると、前述の吸入工程に戻り、以降、同様の動作を繰り返す。
【００９６】
また、３本の各プランジャ８０は、前記第１実施形態と同じく、２本のプランジャ挿入孔４２０が吸入ポート２１０や吐出ポート２２０に連通されている場合の各プランジャ８０の移動量の合計と、１本のプランジャ挿入孔４２０のみが吸入ポート２１０や吐出ポート２２０に連通されている場合のプランジャ８０の移動量とが同一となるように設定されているので、脈動のない液体を連続して一定量吐出し続けることができる。
【００９７】
本実施形態においても、前記第１実施形態と同じ作用効果を奏することができる。
さらに、プランジャ挿入孔４２０をバルブディスク４００の外周面４０１に開口させ、バルブディスク４００を回転させることで、前記プランジャ挿入孔４２０を各ポート２１０，２２０に順次連通させる円筒バルブ方式を採用したので、前記液体吐出装置１に比べて液圧が高い場合にも吐出液の精度の低下を防止できる。すなわち、液体吐出装置１のような面バルブ方式の場合、例えば、高粘度の液を吐出するために液が圧送されている場合や、液体吐出装置１にチューブを接続して離れた位置から液を吐出する場合には、バルブディスク４０に加わる液圧が高くなる。このため、吐出液によって加わる圧力が、バルブディスク４０をシールディスク３０に押し付ける付勢力よりも大きくなって各摺接面間に隙間が生じると、その隙間部分から液が漏れて吐出液の精度も低下する。一方、前記高圧に対応できるようにするため、シールディスク３０、バルブディスク４０の各材料の許容ＰＶ値、許容荷重近くまで押し付け力（付勢力）を大きくすると、各摺接面の摩耗が多くなり、かつ、面バルブ部分の摩擦力増加によりバルブディスク４０を回転駆動させるための必要トルクも大きくなり、効率が低下してモータ３も大きくしなければならず、液体吐出装置１の構造を必要以上に頑丈にかつ重くしなければならない。
これに対し、本実施形態では、ポート部材２００内にバルブディスク４００が配置され、各ポート２１０，２２０をバルブディスク４００の側面４０１に面して形成しているので、バルブディスク４００に高い液圧が加わってもポート部材２００でバルブディスク４００を支持できるので、液圧によってポート部材２００およびバルブディスク４００間に大きな隙間が生じることもなく、吐出液の精度の低下も抑えることができる。
【００９８】
なお、本発明は前述の各実施形態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の変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、シールディスク３０、バルブディスク４０、バルブディスク４００は、前記各実施例のようにアルミナセラミック製のものに限らず、窒化珪素等の他の材質のセラミックでもよいし、超硬合金等の金属製でもよい。
他のポート部材２００等の材質も、セラミックなど前記実施形態で用いたものに限定されず、ステンレス等の他の材質でもよく、適宜選択すればよい。
【００９９】
端面カム５のカム面５Ａの形状は、前記実施形態のカム線図のものに限らない。例えば、２つのプランジャ挿入孔４２，４２０が同じ溝３４，３５，２１１，２２１に連通している際に各プランジャ８０が等加速度運動とされるカム面部分を、サインカーブのカム面などとしてもよく、要するに２つのプランジャ８０の移動量の合計が一定となるように各カム面を設計すればよい。
また、一定量の液体を無脈動で連続して吐出する必要がない液体吐出装置１の場合には、その吐出動作に応じたカム面５Ａに設計すればよい。要するに、カム面５Ａの形状は、液体吐出装置に要求される液体の吐出動作に応じて設計すればよく、このような液体吐出装置においても、カムフォロワ部分にボール７５を用いることで、小型でかつ高精度の吐出が行える液体吐出装置を実現できる。
【０１００】
コイルバネ６５は必ずしも必要ではなく、第１の付勢手段であるコイルバネ９５を第２の付勢手段としても兼用してもよい。すなわち、コイルバネ９５の付勢力は、バネ押さえ部材９３と、各シール材９２，９１やスペーサ４３０を介してバルブディスク４０，４００にも作用し、この力でバルブディスク４０の摺接面４１を摺接面３３に圧接させたり、バルブディスク４００のプランジャ挿入孔４２０の開口高さ位置を設定すればよい。但し、前記実施形態のほうが、各摺接面３３，４１の圧接力を容易に高めることができる点で有利である。
また、ボール７５をカム面５Ａに当接させるための付勢手段と、プランジャ８０をボール保持部材７０に当接させるための付勢手段とを別々に設けてもよい。
【０１０１】
さらに、シールディスク３０の摺接面３３に形成された溝３４，３５は前記実施形態のような円弧状の溝に限らず、例えば楕円形状等のプランジャ挿入孔４２との間で前記のような連通状態を実現可能な形状であればよい。
同様に、バルブディスク４０の摺接面４１の外周形状や、凹部４３の形状、さらには凹部４３の有無なども実施にあたって適宜設定すればよい。例えば、バルブディスク４０の摺接面４１の外周をバルブディスク４０の円形状の外周と一致させ前記実施形態のような段部を無くしてもよい。
【０１０２】
バルブ部材を構成するバルブディスク４０，４００、プランジャガイドブロック５０、カムフォロワガイドブロック６０は一体に成形してもよいが、特に、バルブディスク４０，４００と、プランジャガイドブロック５０およびカムフォロワガイドブロック６０とは別体にしたほうが、接液部分となるバルブディスク４０，４００を小型化でき、耐薬品性に優れた高価な材料でバルブディスク４０，４００を製造する際にコストを低減できる利点がある。
【０１０３】
さらに、プランジャガイドブロック５０およびカムフォロワガイドブロック６０は一体に成形してもよい。例えば、前記実施形態では、出力軸３Ａの直径に比べて各プランジャ８０の移動軌跡の直径が小さいため、プランジャ８０とカムフォロワであるボール保持部材７０とを偏心させる必要があったが、これらを同軸に配置できる場合には、プランジャガイドブロック５０およびカムフォロワガイドブロック６０も一体に形成できる。この場合、プランジャ部材を構成するプランジャ８０およびボール保持部材７０も同軸上に配置できるので、一体化してもよい。
【０１０４】
また、前記第１実施形態では、ポートブロック２０とシールディスク３０とでポート部材を構成していたが、ポートブロック２０に摺接面を形成し、このポートブロック２０に直接バルブ部材を当接させることで、ポート部材をポートブロック２０のみで形成してもよい。すなわち、ポート部材を液体吐出装置のケース部分で構成してもよい。なお、ポートブロック２０全体をシールディスク３０と同様なアルミナセラミック等の硬質材で構成するとコストが高くなるが、摺接面部分にＤＬＣコーティング等を施せば、一般的な金属材等を利用でき、シールディスク３０を不要にできる分、デッドスペースを少なくできる。
【０１０５】
また、各付勢手段はコイルバネに限らず、例えば皿ばね等の他の形式のばねでもよい。さらに、モータ３としては、ステッピングモータ、サーボモータ、シンクロナスモータ、ＤＣモータ、インダクションモータ、レバーシブルモータ、エアモータ等の種々のモータを利用することができる。
また、これら以外の部分の形状、構造等も前記実施例に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。
【０１０６】
なお、本発明の液体吐出装置１は、一定流量を所定時間流し続ける定流量用に用いられるだけでなく、例えばモータ３を適宜制御して液体を所定パターンで吐出したり、所定の液体が流れているラインの流量計測値等に応じて微量の液をライン内に吐出して混合したり、ラインからサンプリングしたりする場合に利用できる。
【０１０７】
さらに、所定の液体が流れているラインにプランジャポンプを介在させてポンプ前後のラインの圧力等が平衡状態となるようにモータ３を作動させ、その平衡状態のモータ３の回転量やパルス数等から流量を測定してもよい。特に、本発明のプランジャポンプは、極微量の液体を吸引・吐出することに適しているので極微量流量計としても利用できる。
【産業上の利用可能性】
【０１０８】
本発明は、極微量の液体であっても高精度に吐出できる液体吐出装置に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１０９】
【図１】本発明の第１実施形態を示す正面図である。
【図２】本発明の第１実施形態の要部を示す断面図である。
【図３】図２のIII −III 線に沿った断面図である。
【図４】シールディスクおよびバルブディスクを示す斜視図である。
【図５】シールディスクおよびバルブディスクの摺接面を示す概略図である。
【図６】プランジャガイドブロックおよびカムフォロワガイドブロックを示す斜視図である。
【図７】端面カムを示す断面図である。
【図８】端面カムのカム線図である。
【図９】本発明の第２実施形態の要部を示す断面図である。
【図１０】第２実施形態におけるポート部材およびバルブディスクを示す斜視図である。
【図１１】第２実施形態におけるポート部材およびバルブディスクを示す平断面図である。
【符号の説明】
【０１１０】
１…液体吐出装置
３…回転駆動手段であるモータ
３Ａ…駆動軸である出力軸
５…端面カム
５Ａ…カム面
１０…ケース体であるボディ
２０…ポートブロック
２１…吸入ポート
２２…吐出ポート
２４…吐出ノズル
３０…シールディスク
３１…吸入側連通孔
３２…吐出側連通孔
３３，４１…摺接面
３４…吸入側円弧溝
３５…吐出側円弧溝
４０…バルブディスク
４２…プランジャ挿入孔
５０…プランジャガイドブロック
５２…プランジャガイド孔
６０…カムフォロワガイドブロック
６０Ａ…大径部
６０Ｂ…小径部
６１…貫通孔
６２…ガイド孔である貫通孔
６５…第２の付勢手段であるコイルバネ
７０…ボール保持部材
７１…凹部
７３…押板
７５…ボール
８０…プランジャ
９５…第１の付勢手段であるコイルバネ
１００…液体吐出装置
１２０…カバー部材
１２１，１２２…貫通孔
１４１…液供給チューブ
１４２…液吐出チューブ
２００…ポート部材
２０１…バルブ部材挿入孔
２１０…吸入ポート
２１１…吸入側円弧溝である長溝
２２０…吐出ポート
２２１…吐出側円弧溝である長溝
４００…バルブディスク
４２０…プランジャ挿入孔
４２１…プランジャ挿入部
４２２…連通部
【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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