(57)【要約】【課題】電子部品、家電製品などの分野における生産工程において、接着剤，クリームハンダ，蛍光体，グリース，ペイント，ホットメルト，薬品，食品などの各種粉流体を、粉体の圧搾／破壊なく、高速で吐出遮蔽／開始が可能な流体吐出装置及び流体吐出方法を提供すること。【解決手段】軸とシリンダの間に相対的な直線運動と回転運動を与えると共に、回転運動により流体の輸送手段を与え、直線運動を用いて固定側と回転側の相対的な隙間を変化させて流体の吐出量を制御する塗布装置において、隙間が小のときは圧送溝が有効に作用して流体を吐出し、隙間が大のときはシール溝が有効に作用して流体が遮断されるように各溝形状を形成することにより、高速かつ高精度に流体の開放・遮断ができる。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸とこの軸を収納するハウジングを相対的に回転させる手段と、前記軸の端面とその対向面間の間隙を可変させる軸方向駆動手段と、前記軸と前記ハウジングで形成されるポンプ室と外部を連絡する流体の吸入口及び吐出口から構成される流体吐出装置であって、
前記軸の端面とその対向面の相対移動面に形成され、前記ポンプ室内に流入された前記流体を吐出口側に圧送する圧送溝と、前記相対移動面に形成され前記圧送溝とは逆方向に流体を圧送するシール溝から構成され、前記間隙が小のときは前記圧送溝が流体を吐出し、前記間隙が大の場合、前記シール溝は流体が遮断されるように前記圧送溝及び前記シール溝が形成されること
を特徴とする流体吐出装置。
【請求項２】
前記圧送溝と前記シール溝のそれぞれは前記相対移動面の外周側と内周側のいずれかに形成されていること
を特徴とする請求項１記載の流体吐出装置。
【請求項３】
前記相対移動面の外周側に前記圧送溝、内周側に前記シール溝が形成されていること
を特徴とする請求項２記載の流体吐出装置。
【請求項４】
前記シール溝の溝深さは前記圧送溝のそれより大であること
を特徴とする請求項１記載の流体吐出装置。
【請求項５】
相対移動面の隙間が大のときはシール溝による流体の圧送作用が作用し、隙間が小のときは圧送溝による流体の圧送作用が作用するように前記シール溝と前記圧送溝を前記相対移動面に形成すると共に、流体の開放時には、前記隙間を狭くすることにより、前記圧送溝によって流体を吐出口から流出させ、流体の遮断時には前記シール溝によって流体を吐出口とは反対方向に流動させる作用を流体に与えて吐出を遮断させたこと
を特徴とする流体吐出方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子部品や家電製品などの分野における生産工程に用いることができ、接着剤，クリームハンダ，蛍光体，グリース，ペイント，ホットメルト，薬品，食品などの各種液体を定量に吐出／吐出するための流体吐出装置及び流体吐出方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液体吐出装置（ディスペンサー）は、従来から様々な分野で用いられているが、近年の電子部品の小形化・高記録密度化のニーズにともない、微少量の流体材料を高精度でかつ安定して吐出制御する技術が要請されるようになっている。表面実装（ＳＭＴ）の分野を例に挙げれば、実装の高速化，微小化，高密度化，高品位化，無人化のトレンドの中で、ディスペンサーの課題を要約すれば、
▲１▼　塗布量の高精度化と１回の塗布量の微小化
▲２▼　吐出時間の短縮、すなわち、高速吐出遮断及び開始が可能
▲３▼　高粘度の粉流体に対応が可能
である。従来、微少流量の液体を吐出させるために、エアーパルス方式，ねじ溝式，電磁歪素子によるマイクロポンプ方式などのディスペンサーが実用化されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−００１１９２号公報
【特許文献２】
特開２００２−１４３７４５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前述した従来技術のうち、図１０に示すようなエアーパルス方式によるディスペンサーが広く用いられており、例えば、「自動化技術′９３．２５巻７号」等にその技術が紹介されている。この方式によるディスペンサーは、定圧源から供給される定量の空気を容器（シリンダ）２００内にパルスを印加させ、シリンダ２００内の圧力の上昇分に対応する一定量の液体をノズル２０１から吐出させるものである。
【０００５】
しかしながら、このエアーパルス方式のディスペンサーは、応答性が悪いという欠点があった。この欠点は、シリンダに封じ込められた空気２０２の圧縮性と、エアーパルスを狭い隙間に通過させる際のノズル抵抗によるものである。
【０００６】
すなわち、エアーパルス方式の場合、シリンダの容積Ｃとノズル抵抗Ｒで決まる流体回路の時定数Ｔ＝ＲＣが大きく、入力パルスを印加後、吐出開始に例えば０．０７〜０．１秒程度の時間遅れを見込まねばならない。
【０００７】
さて、前述した回路形成の分野、あるいはＰＤＰ，ＣＲＴなどの映像管の電極とリブ形成、液晶パネルのシール材塗布、光ディスクなどの製造行程等の分野において、上記▲１▼〜▲３▼に加えて微細塗布技術に関する次のような要望が強い。
【０００８】
▲４▼連続吐布後、任意のタイミングで素早く塗布を止めたい。更に短い時間をおいて連続塗布を急峻に開始したい。そのためには、例えば０．０１秒のオーダで流量制御できることが理想である。
【０００９】
▲５▼上記▲４▼において、描画線の始点部の細り、切れ或いは終点部の流体塊の発生などが無きこと。
【００１０】
エアー方式の場合、エアーパルスを印加するソフト上の工夫によって始終端の補正は可能となる場合が多い。しかし、応答性の悪さが致命的であり、生産タクトの点で本質的な課題を抱えている。
【００１１】
上記エアーパルス方式の欠点を解消するために、吐出ノズルの入口部にニードルバルブを設けて、このニードルバルブを構成する細径のスプールを軸方向に高速で移動させることにより、吐出口を開閉させるディスペンサーが実用化されている。ニードルバルブを用いて、吐出の開放・遮断を行った場合、次のような課題があった。
【００１２】
開放時において、スプールの針状部（凸部）を、この凸部を収納する凹部から離脱する際に負圧が発生し、その結果、吐出開始に遅れが生じる。この傾向は高粘度流体の場合程著しく、描画線を描く際に始点部の細り、切れとなる。遮断時には、正圧の発生により描画線終点部に流体塊ができるなどの不具合があった。
【００１３】
また、上記ニードルバルブ方式の場合、流体の遮断時、相対移動する部材間の隙間はゼロとなり、数ミクロン〜数十ミクロンの平均粒径の粉体は機械的に圧搾作用を受け破壊される。その結果発生する様々な不具合のため、粉体が混入した接着剤、導電性ペースト、或いは蛍光体等の塗布への適用は難しい場合が多い。
【００１４】
また、同目的のために、粘性ポンプであるねじ溝式のディスペンサーも既に実用化されている。ねじ溝式の場合、ノズル抵抗に依存しにくいポンプ特性を選ぶことができるため、連続塗布の場合は好ましい結果が得られるが、間欠塗布は粘性ポンプの性格上不得手である。そのため従来のねじ溝式では、
（１）モータとポンプ軸の間に電磁クラッチを介在させ、吐出のＯＮ／ＯＦＦ時にこの電磁クラッチを連結或いは開放する。
【００１５】
（２）ＤＣサーボモータを用いて、急速回転開始あるいは急速停止させる。
【００１６】
しかし、上記いずれも機械的な系の時定数で応答性が決まるため、高速間欠動作には制約があった。応答性はエアーパルス方式と比較すると良好であるが、最短時間でも０．０５秒程度が限界であった。
【００１７】
また、ポンプ軸の過渡応答時（回転始動時と停止時）の回転特性に不確定要因が多いため、流量の厳密な制御は難しく、１ドット当たりの塗布精度にも限界があった。このねじ溝式を用いて連続線を高速で描く場合も、描画線の始終端を高品位で描くのは難しかった。
【００１８】
上述した高粘度流体・粉流体の微少流量塗布に係る、近年の様々な要求に応えるために、本発明者らは、特開２００２−００１１９２号公報に記載された技術のように、ピストンとシリンダの間に相対的な直線運動と回転運動を与えると共に、回転運動により流体の輸送手段を与え、直線運動を用いて固定側と回転軸側の相対的なギャップを変化させ、軸のスラスト相対移動面に形成されたスラスト動圧シールにより、流体の遮断・開放を制御する塗布手段を提案している。
【００１９】
更に本発明者らは、上記特開２００２−００１１９２号公報の中で、ピストンを２つの出力軸を持つ２重構造とし、始終端においてこの２つの出力軸を逆位相で駆動させることにより、ピストン端面の容積変化とこの容積変化に伴う圧力変化を解消する方法を提案している。
【００２０】
本発明は上記提案と比べて、よりシンプルな構成で始終端の課題を解決するものである。すなわち、２つの動圧溝を組み合わせて動圧シールを形成し、従来技術とは逆に、スラスト面とその対向面間を近接させたときは流体を開放し、逆に離反させたときには流体を遮断できるように、「隙間に対する圧力特性」を前記動圧シールに持たせたものである。
【００２１】
この構成により、塗布開始時、或いは終了時にスクイーズ効果と動圧シール効果の両方を同時に活かせることが可能になり、極めて精度の高い塗布線の始終端制御が実現できる。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本願第１の発明の流体吐出装置は、軸とこの軸を収納するハウジングを相対的に回転させる手段と、前記軸の端面とその対向面間の間隙を可変させる軸方向駆動手段と、前記軸と前記ハウジングで形成されるポンプ室と外部を連絡する流体の吸入口及び吐出口から構成される流体吐出装置であって、前記軸の端面とその対向面の相対移動面に形成され、前記ポンプ室内に流入された前記流体を吐出口側に圧送する圧送溝と、前記相対移動面に形成され前記圧送溝とは逆方向に流体を圧送するシール溝から構成され、前記間隙が小のときは前記圧送溝が流体を吐出し、前記間隙が大の場合、前記シール溝は流体が遮断されるように前記圧送溝及び前記シール溝が形成されることを特徴とする。
【００２３】
このとき、圧送溝とシール溝のそれぞれは相対移動面の外周側と内周側のいずれかに形成されていると好適である。
【００２４】
また、相対移動面の外周側に前記圧送溝、内周側に前記シール溝が形成されていると好適である。
【００２５】
更に、シール溝の溝深さは前記圧送溝のそれより大であると好適である。
【００２６】
また、本願第２の流体吐出方法は、相対移動面の隙間が大のときはシール溝による流体の圧送作用が作用し、隙間が小のときは圧送溝による流体の圧送作用が作用するように前記シール溝と前記圧送溝を前記相対移動面に形成すると共に、流体の開放時には、前記隙間を狭くすることにより、前記圧送溝によって流体を吐出口から流出させ、流体の遮断時には前記シール溝によって流体を吐出口とは反対方向に流動させる作用を流体に与えて吐出を遮断させたことを特徴とする。
【００２７】
【発明の実施の形態】
［１］本発明の原理を示すモデル図
図１は本発明の原理を示すモデル図である。
【００２８】
図１において、５１はピストンであり、固定側であるハウジングに対して軸方向及び回転方向に移動可能に収納されている。ピストン５１は軸方向駆動手段（矢印５３）と回転方向駆動手段（矢印５４）により駆動される。５５はハウジングに形成された流体の吸入口、５６は吐出ノズルである。
【００２９】
また、５７はピストンの端面、５８はその対向面である。５９はピストン端面５７とその対向面５８の相対移動面に形成された外周側スラストグルーブ（圧送溝）、６０は内周側スラストグルーブ（シール溝）である。両の黒く塗りつぶした部分が動圧グルーブの溝部、白い部分が峰部を示す。
【００３０】
また、軸方向駆動手段５３（具体的な構造は図示せず）は、ピストン５１とハウジング５２の間に設けられており、両部材５１，５２間の軸方向相対位置に変化を与える。この軸方向駆動手段５３によって、ピストン端面５７とその対向面５８間の隙間ｈを変化させることができる。ちなみに動圧グルーブの発生圧力Ｐｓは、吐出ノズル５６の上流側である６１の個所の値を示す。６２はピストン５１とハウジング５２の間に供給された塗布流体、６３はピストン５１とハウジング５２で形成されるポンプ室である。
【００３１】
［２］　　本発明の原理について
本発明は「隙間に対する発生圧力特性」の異なる２つの動圧型粘性ポンプを組み合わせることにより、
▲１▼　隙間ｈを小さくすると、主に外周側スラストグルーブ（圧送溝）５９が有効に働き、流体を求心方向に移動させ吐出を行う。
【００３２】
▲２▼　逆に隙間ｈを大きくすると、主に内周側スラストグルーブ（シール溝）６０が有効に働き、流体を遠心方向に移動させる作用が働くため、流体は遮断される。
【００３３】
上記▲１▼▲２▼を、動圧グルーブを形成した２つの対抗面を相対的に回転させながら、この対向面間の距離を制御することにより実現したものである。
【００３４】
図２は、スラスト動圧グルーブの発生圧力と隙間との関係を表１の条件下で求めた解析結果である。図２（イ）は外周側グルーブ、図２（ロ）は内周側グルーブの特性を示す。
【００３５】
外周側グルーブは、溝深さが浅くｈｇ＝１０μｍで形成される。そのため、隙間ｈが小さくなると急峻に発生圧力Ｐｏが増大する。逆に、隙間ｈが大きくなると発生圧力Ｐｏは大幅に低下する。すなわち、外周側グルーブは隙間の変化に対して発生圧力の変化が鋭敏であり、隙間の小さな領域でのみ有効な圧力が発生する。
【００３６】
一方、内周側グルーブは、溝深さが、外周側グルーブと比べて深くｈｇ＝５０μｍで形成される。そのため、隙間ｈの変化に対して発生圧力Ｐｉの変化は鈍感であり、隙間の小さな領域でも、発生圧力Ｐｉの絶対値が低い。両グルーブの発生圧力の大きさは、隙間ｈ＝１０μｍを境に逆転する。
【００３７】
図３は上記２つスラスト動圧グルーブを合成した場合について、発生圧力Ｐｓ（吐出ノズル上流側６１の圧力）と隙間ｈの関係を示すものである。外周側グルーブの発生圧力をＰｏ、内周側グルーブの発生圧力をＰｉとしたとき、合成された発生圧力Ｐｓは
【００３８】
【数１】
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【００３９】
（１）式の右辺でＰｉが負なのは、内周側グルーブ６０のグルーブ角度が外周側と比べて１８０度位相が異なっており、流体のポンピング方向が逆だからである。
【００４０】
図３から、隙間ｈ＜１０μｍの範囲ではＰｓ＞０であり、図４（イ）のごとく、流体は吐出ノズル５６から吐出する。吐出ノズル５６の流体抵抗をＲｎとすれば、吐出量Ｑ＝Ｐｓ／Ｒｎである。従って、吐出流量Ｑは圧力Ｐｓにより、すなわち、０＜ｈ＜１０μｍの区間での隙間ｈの設定により調節することができる。一方、隙間ｈ＞１０μｍの範囲ではＰｓ＜０であり、図４（ロ）のごとく流体は吐出ノズル６からの流出は遮断される。
【００４１】
本発明が、前述した特開２００２−００１１９２号公報に記載された技術と異なるのは、性格の異なる２つの動圧グルーブの組み合わせにより、対向面の隙間を近接させたときに吐出を開放し、逆に離反させたときには吐出を遮断するという点である。
【００４２】
この方法を利用して連続塗布を行えば、２つの対向面間にスクイーズ作用と、動圧シール作用の両方を得ることができ、その相乗効果により極めて切れ味のよい塗布線の始終端制御することが可能である。
【００４３】
図５は、軸方向駆動手段による隙間ｈの変位入力波形の一例、図６は図５の変位入力波形を与えたときの上流側６１の箇所における圧力特性を示す。この変位入力波形を用いて、「吐出流体の急峻な遮断」、「遮断状態の継続的維持」、「すみやかな吐出開始」を実現することができる。
【００４４】
▲１▼ｔ＝ｔ１が吐出遮断のタイミングであり、隙間をｈ＝５→２０μｍに増大させる。隙間増大による逆スクイーズ効果によって、２つの対抗面の間には大きな負圧が瞬時にして発生するため、流体の吐出は急峻に遮断される。
【００４５】
▲２▼隙間がｈ＝２０μｍに到達すると、逆スクイーズ効果による圧力発生は無くなるが、内周側動圧グルーブ６０の作用によって、流体は遠心方向にポンピング作用を受けて、吐出ノズル内部の流体は逆流を始める。
【００４６】
▲３▼ｔ＝ｔ２で隙間ｈ＝２０→１０μｍに小さくなると、図３のグラフから、動圧シールのポンピング圧力は、大気圧Ｐ＝０ＭＰａ（ゲージ圧）を保つことになる。
【００４７】
Ｐ＝０ＭＰａの状態は継続的に維持されるために、吐出ノズル５６内部の流体の流動はなくなり、流体が遮断された状態は任意の時間保つことができる。
【００４８】
また、吐出ノズル内部の大気に接した流体のメニスカスは不動の状態を保つことになる。
【００４９】
▲４▼吐出再開のｔ＝ｔ３では、比較的穏やかにピストンを下降させ、隙間ｈ＝１０→５μｍに小さくする。
【００５０】
上記▲２▼の段階で、内周側グルーブ６０の遠心方向のポンピング作用により、吐出ノズル５６の先端近傍の流通路には空隙部が形成されている。そのため、隙間ｈ＝１０→５μｍによって発生する適度な正のスクイーズ圧力は、描画線をスムーズに描き始めるのに有効である。
【００５１】
【表１】
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【００５２】
さて、粘性流体が充填された２つの対抗面間を急峻に近接させる、或いは、離すことによって生じるスクイーズ圧力について少し補足する。流体軸受の動圧効果のひとつとして知られるスクイーズ圧力は次式で表すことができる。
【００５３】
【数２】
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【００５４】
（２）式において、μは流体の粘性係数、ｈは２つの対抗面間の距離、ｄｈ／ｄｔはｈの微分（速度）、ｒ０は２つの対抗面の外径、ｒｉは２つの対抗面に例えば吐出ノズルが形成されている場合は内径である。
【００５５】
図７は、時間に対する２つの対抗面間の隙間、図８は時間に対するスクイーズ圧力特性を示すグラフである。ｔ＝ｔ１で隙間を小さくすると、正のピーク圧が発生する。（２）式からわかるように、圧力の発生区間は隙間が変化している間だけである。ｔ＝ｔ２で隙間を増大すると、負のピーク圧（逆スクイーズ効果）が発生する。
【００５６】
特開２００２−００１１９２号公報に開示された技術のごとく、流体を遮断するために動圧シールを形成した２つの対抗面を近接させると、正のスクイーズ圧力が発生する。したがって、流体の遮断時には流量が過剰となり、描画線に流体塊ができる不具合となる。逆に流体を開放させるために、２つの対抗面間の隙間を増大させると、負のスクイーズ効果が発生する。実験の結果、この負圧は始点における描画線の欠落、細りになることがわかった。
【００５７】
前述したように、ニードルバルブを構成する細径のスプールを軸方向に高速で移動させることにより、吐出口を開閉させる従来ディスペンサーの場合でも課題は同様である。
【００５８】
本発明はこの点を根底から解決するもので、性格の異なる２つの動圧グルーブの組み合わせにより、上記例とは逆に、対抗面の隙間を近接させたときに吐出を開放し、隙間を増大させたときには吐出を遮断するという点を利用している。つまり本発明では、スクイーズ圧力と動圧シールは開放時には同時に正の圧力が発生し、また遮断時には同時に負の圧力が発生する。
【００５９】
圧力発生のレスポンスは、通常スクイーズ効果の方がはるかに高く、例えば、遮断時には負のスクイーズ圧力によって瞬時に流体が遮断される。負のスクイーズ圧力が有効な区間はピストンが上昇しているときだけであるが、ほどなくしてレスポンスの遅い動圧シールが遮断を継続する。かつ動圧シールの場合、スクイーズ効果を利用する場合と異なり、遮断状態を継続して維持することができる。
【００６０】
以下、本発明を電子部品の表面実装用ディスペンサーに適用した第１の実施形態について、図９を用いて説明する。
【００６１】
図９において、１は第１のアクチュエータであり、本実施形態では、高粘度流体を高速で間欠的に微小量かつ高精度に供給するために、高い位置決め精度が得られ、高い応答性を持つと共に大きな発生荷重が得られる超磁歪素子を用いた。
【００６２】
２は第１のアクチュエータ１によって駆動される中心軸である。第１のアクチュエータ１は、ハウジング３に収納されている。このハウジング３の下端部に配置されたハウジング４に、フロント側主軸５が回転自在かつ軸方向に微少移動可能に支持されている。６はフロント側主軸５とボルト７により、着脱自在にとりつけられ、シリンダ８に収納されたピストン（軸）、９はピストン６の吐出側端面とその対向面の間に形成されたスラスト流量制御部である。
【００６３】
このスラスト流量制御部に、図１で示した内周側グルーブと外周側グルーブが形成されている（図示せず）。
【００６４】
１０は流体シール、１１はピストン６とシリンダ８内面間の隙間で吸入側と吐出側を繋ぐ流通路である。シリンダ８には、ポンプ室１１と連絡する吸入口１２が形成されている。１３はシリンダ８の下端部に装着された吐出ノズルであり、１４はこの吐出ノズル１３を含む後述する吐出部である。
【００６５】
１５は第２のアクチュエータであり、ピストン６とシリンダ８の間に相対的な回転運動を与えるものである。モータロータ１６はリア側主軸１７に固着され、またモータステータ１８はハウジング１９に収納されている。
【００６６】
２０は超磁歪素子から構成される円筒形状の超磁歪ロッド、２１は超磁歪ロッド１６の長手方向に磁界を与えるための磁界コイルである。２２、２３は超磁歪ロッド２０にバイアス磁界を与えるための永久磁石ａ，ｂであり、超磁歪ロッド２０を中間に矜持する形で配置されている。
【００６７】
この永久磁石２２，２３は、超磁歪ロッド２０に予め磁界をかけて磁界の動作点を高めるもので、この磁気バイアスにより磁界の強さに対する超磁歪の線形性が改善できる。２４は超磁歪ロッド２０のリア側に配置され、かつリア側主軸１７と一体化した磁気回路のリア側ヨークである。前述したフロント側主軸５も、磁気回路のヨーク材も兼ねており、超磁歪ロッド２０のフロント側に配置されている。２５は磁界コイル２１の外周部に配置された円筒形状のヨーク材である。
【００６８】
２０→２２→２４→２５→５→２３→２０により、超磁歪ロッド２０の伸縮を制御する閉ループ磁気回路を形成している。なお、中心軸２はこの磁気回路に影響を与えないように、非磁性材料を用いている。すなわち、超磁歪ロッド２０、永久磁石２２，２３、磁界コイル２１により、磁界コイルに与える電流で超磁歪ロッドの軸方向の伸縮を制御できる超磁歪アクチュエータ（第１のアクチュエータ１）を構成している。
【００６９】
超磁歪材料は希土類元素と鉄の合金であり、例えばｂＦｅ２，ＤｙＦｅ２，ＳｍＦｅ２などが知られおり、近年急速に実用化が進められている。上部中心軸１７は軸受２６により、ハウジング２７に対して回転自在に支持されている。
【００７０】
２８はフロント側主軸５と軸受スリーブ２９の間に装着されたバイアスバネである。この軸受スリーブ２９もまたハウジング４に対して、軸受３０によって回転自在に支持されている。バイアスバネ２８から加わる軸方向荷重により、超磁歪ロッド２０はバイアス永久磁石２２，２３を介在して、上下の部材５、２４に押圧される形で把持されている。この結果、超磁歪ロッド２０には常に軸方向に圧縮応力が加わるため、繰り返し応力が発生した場合に、引っ張り応力に弱い超磁歪素子の欠点が解消される。
【００７１】
ピストン６と一体化したフロント側主軸５は、軸受３０によって規制された軸受スリーブ２９に対して、軸方向に移動可能に収納している。
【００７２】
モータ１５から伝達された中心軸２の回転動力は、中心軸２とフロント側主軸５の間に設けられた回転伝達キー３１によって、フロント側主軸５に伝達される。この回転伝達キー３１は、回転動力は伝達するが、軸方向にはフリーとなるような角型の断面形状となっている（図示せず）。
【００７３】
上記構成により、モータ１５の回転動力は中心軸２とフロント側５のみに伝達され、脆性材料である超磁歪素子に捻りトルクは発生しない。３２は第２のアクチュエータであるモータ１５の上部に配置された上部中心軸１７の回転位置情報を検出するためのエンコーダである。
【００７４】
また、３３，３４はフロント側５（およびピストン６）の軸方向変位を検出するための変位センサーＡ及び変位センサーＢである。
【００７５】
上記構成により、本発明の流体塗布装置では、ポンプのピストン６は回転運動と微少変位の直線運動の制御を同時に、かつ独立して行うことができる。
【００７６】
更に、本実施形態では、第１のアクチュエータに超磁歪素子を用いたために、超磁歪ロッド２０（及びピストン６）を直線運動させるための動力を、外部から非接触で与えることができる。
【００７７】
超磁歪素子に加えた入力電流と変位は比例するため、変位センサーなしのオープンループ制御でも、前記ピストン６の軸方向位置決め制御は可能である。しかし本実施例のような位置検出手段を設けてフィードバック制御をすれば、超磁歪素子のヒステリシス特性も改善できるため、より高い精度の位置決めができる。
【００７８】
なお、内周側グルーブ（図１の６０）と外周側グルーブ（図１の５９）は、個別にはスラスト動圧軸受として知られているものである。これらスラスト軸受の隙間に対する圧力特性は、回転角速度、スラスト軸受の内外径、溝深さ、溝角度、グルーブ幅とリッジ幅の比などで決定される。
【００７９】
本実施形態では、外周側グルーブは隙間の変化に対して発生圧力の変化が鋭敏な特性Ａを有し、内周側グルーブは隙間の変化に対して発生圧力の変化が鈍感な特性Ｂを有するが、このＡとＢの配置方法は逆でもよい。
【００８０】
また、本実施形態では、溝深さと内外径の大きさの違いで特性Ａ，Ｂを選択したが、どのようなパラメータでＡとＢの特性を選択してもよい。また動圧溝を形成する面はピストン側、その対向面のいずれでもよい。
【００８１】
また、内周側グルーブと外周側グルーブを形成する２つの対向面の形状は、平面でなくてもよく、球面或いは円錐面などでもよい。
【００８２】
流体の遮断時、吐出ノズルの開口部６１近傍の流体は、内周側グルーブ６０の作用によって遠心方向のポンピング作用（図４の（ロ）の矢印）を受けているために、開口部６１近傍は負圧（大気圧以下）となる。この効果により、遮断後、吐出ノズル５６内部に残存していた流体は再びポンプ内部に吸引される。
【００８３】
その結果、吐出ノズル先端で表面張力による流体塊ができることはなく、糸引き、洟垂れが解消されるのである。本発明では、ポンプ内部への流体の吸引の度合いは、隙間ｈの設定により微妙に調整できるため、吸引過ぎることのない適度な状態を設定することができる。
【００８４】
また、微少粒子が含まれた接着剤のような粉流体を塗布する場合は、ギャップδの最小値δｍｉｎは微少粒子径φｄよりも大きく設定すればよい。
【００８５】
【数３】
2004141745.tif 000006
【００８６】
より大きなギャップを得るためには、ピストンの外径を大きくかつ溝深さ、溝角度等に適切な値を選べば良い。或いは、動圧溝を形成した円筒形状のツバを設けてもよい。
【００８７】
本実施形態では、圧送溝、シール溝をピストンのスラスト端面のみに形成したが、いずれかの溝のポンピング作用を補助する溝をピストン軸の円周面あるいはその対向面に形成してもよい。
【００８８】
軸方向駆動手段としては、ムービングマグネットなどのリニアモータ、電磁ソレノイド等を用いることができる。本実施例では、軸方向駆動手段に超磁歪素子を用いたが、微少流量を扱うポンプでは、「非接触シール」を構成するためのギャップδのストロークは数十ミクロンのオーダでよく、超磁歪素子、ピエゾ素子などの電磁歪素子のストロークの限界は問題とならなかった。
【００８９】
また、高粘度流体を吐出させる場合、スクイーズ作用によって大きな吐出圧の発生が予想される。この場合、第１のアクチュエータ１には高い流体圧に抗する大きな推力が要求されるため、数百〜数千Ｎの力が容易に出せる電磁歪型アクチュエータが好ましい。電磁歪素子は、数ＭＨｚ以上の周波数応答性を持っているため、主軸を高い応答性で直線運動させることができる。そのため、高粘度流体の吐出量を高いレスポンスで高精度に制御できる。
【００９０】
また、軸方向駆動手段に超磁歪素子を用いた場合、圧電素子を用いる場合と比べて、伝導ブラシも省略できることから、モータ（回転手段）の負荷を軽減できると共に、全体構成が極めてシンプルとなるため、稼動部の慣性モーメントを極力小さくでき、ディスペンサーの細径化が可能である。
【００９１】
本実施形態では、ピストンとハウジングを相対的に回転させながら、軸方向駆動手段によって、両部材を相対的に軸方向に移動させる構成にした。すなわち、この場合、ピストンはモータと超磁歪素子で構成される２自由度アクチュエータにより駆動される。
【００９２】
本実施形態のような２自由度アクチュエータではなく、軸方向駆動手段と回転手段は個別に構成してもよい。例えば、特開２００２−１４３７４５号公報に記載された技術のように、ピストンはモータによって回転のみを与えて、固定側に設けられた圧電素子などのアクチュエータでピストン端面間の隙間を制御してもよい。
【００９３】
本実施形態では、ピストンは１軸の構成であったが、前述した特開２００２−００１１９２号公報に記載された技術のように、２重ピストンの構成でもよい。この場合、ピストンとこのピストンを収納するスリーブのいずれの端面（或いはその対向面）に外周側グルーブと内周側グルーブを形成してもよい。或いは、スリーブ側だけに外周側グルーブと内周側グルーブをセットで形成してもよい。
【００９４】
【発明の効果】
本発明を用いた流体回転装置により、次の効果が得られる。
１．高速吐出遮断と開始ができる。
２．粉体の圧搾破損による流路の詰まり、流体の特性変化などのトラブルが発生しない。
３．更に以下示す特徴を、本発明のポンプは合わせ持つことができる。
【００９５】
▲１▼高粘度流体の高速塗布ができる。
【００９６】
▲２▼超微少量を高精度で吐出できる。
【００９７】
本発明を、例えば表面実装のディスペンサー、ＰＤＰ，ＣＲＴディスプレイの蛍光体塗布、液晶パネルのシール材塗布等に用いれば、その長所をいかんなく発揮でき、効果は絶大なものがある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理を示すモデル図
【図２】２つの動圧溝の発生圧力と隙間の関係の解析結果を示す図
【図３】２つの動圧溝を合成した場合の発生圧力と隙間の関係を示す図
【図４】ピストン端面部の流体の流動状態を示し、（イ）は隙間が小、（ロ）は隙間が大のときを示すモデル図
【図５】ピストン端面部の隙間と時間の関係を示す図
【図６】発生圧力と時間の関係を示す図
【図７】ピストン端面部の隙間と時間の関係を示す図
【図８】スクイーズ圧力と時間の関係を示す図
【図９】本発明の具体的に実施の形態であるディスペンサーの正面断面図
【図１０】従来のエアー式ディスペンサーの正面断面図
【符号の説明】
５１　軸
５２　ハウジング
６３　ポンプ室
５５　吸入口
５６　吐出口
５４　回転させる手段
５３　軸方向駆動手段
５９　圧送溝
６０　シール溝
【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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