(57)【要約】【課題】高処理量で高効率のジェッティングディスペンサを提供する。【解決手段】ジェッティングディスペンサ（10）は流体チャネル（14）及び流体チャネル出口（18）を備えたディスペンサ本体（12）を有する。弁部材（22）が弁座（20）と選択的に接触可能に流体チャネル内で動くことができる。噴出ノズル（80）がディスペンサ本体に結合されるようになっており、この噴出ノズルはノズル本体（82）を有し、ノズル本体はノズル本体を通る複数の流体通路（94,96 ）を介して流体チャネル出口と流体連通状態にある複数のノズル出口（90,92 ）を有する。弁部材は弁駆動装置によって動かされて弁座に接触し、それによりディスペンサに供給された液体材料に運動量を与えて液体材料の複数個の液滴（６）が複数のノズル出口から同時に噴出されるようになっている。【選択図】図２
2007167844.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体材料源に連結可能なディスペンサ本体を有し、前記ディスペンサ本体は、流体チャネル、前記流体チャネルと連通した流体チャネル出口及び前記流体チャネル出口の近くに設けられた弁座を有し、
前記弁座に選択的に接触可能に前記流体チャネル内に可動的に設けられた弁部材を有し、
前記弁部材に作動的に結合されていて、前記弁部材を選択的に動かして前記弁座に接触させたり離脱させることができる弁駆動装置を有し、
前記チャネル出口に隣接して前記ディスペンサ本体に結合された噴出ノズルを有し、前記噴出ノズルは、ノズル本体と、前記ノズル本体に設けられていて、前記流体チャネル出口と連通した複数のノズル出口とを有し、
前記弁部材は、前記弁座との接触時に、前記複数のノズル出口から複数の液滴を同時に迅速に噴出させるのに十分な運動量を前記流体チャネル出口内の液体材料に与える、ジェッティングディスペンサ。
【請求項２】
前記ノズル本体を貫通して設けられていて、前記流体チャネル出口と前記ノズル出口を流体連通させる複数の流体通路を更に有する、請求項１記載のジェッティングディスペンサ。
【請求項３】
前記流体通路のうちの少なくとも１つは、他の前記流体通路のうちの少なくとも１つとは異なる断面積を有する、請求項２記載のジェッティングディスペンサ。
【請求項４】
前記流体通路のうちの少なくとも１つは、他の前記流体通路のうちの少なくとも１つとは異なる長さを有する、請求項２記載のジェッティングディスペンサ。
【請求項５】
前記複数の流体通路は、実質的に互いに平行である、請求項２記載のジェッティングディスペンサ。
【請求項６】
前記流体通路のうちの少なくとも１つは、他の前記流体通路のうちの少なくとも１つに対して斜めの方向沿いに延びている、請求項２記載のジェッティングディスペンサ。
【請求項７】
前記複数の流体通路は、前記流体チャネル出口と連通した少なくとも１つの幹通路及び前記幹通路から延びる少なくとも１つの枝通路を有する、請求項２記載のジェッティングディスペンサ。
【請求項８】
前記ノズル本体に形成されていて、前記ジェッティングノズルを前記ディスペンサ本体に結合すると、前記流体チャネル出口と前記ノズル本体の前記複数の流体通路を流体連通させる凹部を更に有する、請求項２記載のジェッティングディスペンサ。
【請求項９】
前記流体通路のうちの少なくとも１つは、第１の通路長さ分及び第２の通路長さ分を有し、前記第１の通路長さ分は、前記第２の通路の長さ分とは異なる断面積を有する、請求項２記載のジェッティングディスペンサ。
【請求項１０】
前記流体通路のうちの少なくとも１つは、他の流体通路のうちの少なくとも１つの第１の通路長さ分とは異なる第１の通路長さ分を有し、前記他の流体通路のうちの前記少なくとも１つは、前記第１の通路長さ分及び第２の通路長さ分を有する、請求項９記載のジェッティングディスペンサ。
【請求項１１】
前記第１の通路長さ分の前記断面積は、前記第２の通路長さ分の前記断面積よりも大きい、請求項９記載のジェッティングディスペンサ。
【請求項１２】
前記ノズル本体に設けられた小出し面と、
前記小出し面から突き出ていて、前記ノズル出口のうちの少なくとも１つを包囲する少なくとも１つの隆起ランドとを更に有する、請求項１記載のジェッティングディスペンサ。
【請求項１３】
前記隆起ランドは、その関連のノズル出口の断面積とは異なる幾何学的形状を有する、請求項１２記載のジェッティングディスペンサ。
【請求項１４】
前記小出し面から突き出ていて、前記ノズル出口を包囲する隆起リムを更に有する、請求項１２記載のジェッティングディスペンサ。
【請求項１５】
液体材料を小出しする方法であって、
複数の液体材料出口を備えたジェッティングディスペンサに液体材料を供給するステップと、
運動量を前記ディスペンサ内の或る量の液体材料に与えるステップと、
前記液体材料に与えられた前記運動量に応答して複数の液滴を前記液体材料出口から同時に噴出させるステップと、を有する方法。
【請求項１６】
前記複数の液滴を実質的に一様なサイズの状態で噴出させるステップを更に有する、請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
前記複数の液滴のうちの少なくとも１つを他の前記複数の液滴のうちの少なくとも１つとは異なるサイズで噴出させるステップを更に有する、請求項１５記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に、液体材料小出し装置に関し、特に、別々の量の液体材料を基板に対して小出しする非接触型ジェッティングディスペンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
液体小出しシステムは、アンダーフィル、封入剤、はんだフラックス、表面実装接着剤、コンフォーマル被膜及び他の材料を基板、例えばプリント回路板に被着させるエレクトロニクス製造方法の一体部分になっている。エレクトロニクス製造方法で用いられる各液体小出しシステムは、主として基板上への所望の液体小出しパターン、小出しされる材料の液体流量及び（又は）液体粘度、小出しシステムによる所望の電子部品組立て処理量（スループット）によって決定される特定の小出し特性を有する。
【０００３】
例えば、セラミック又は難燃性のガラスエポキシ織物状（ＦＲ−４）基板へのボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）及び他の電子部品の実装の際、電子部品を基板にはんだ付けして必要な電気的相互接続部を形成する必要がある。各電子部品は基板上に所定の面積を占めるので、液体小出しシステムは、液体又は粘稠材料を制御された仕方で選択された部品領域内に小出しする能力を備えなければならない。典型的には、液体ディスペンサは、マシンビジョンシステムの助けを借りて基板に対して三次元の液体ディスペンサの自動化され且つ正確な運動を可能にする可動プラットホームに取り付けられる。変形例として、液体ディスペンサを定位置に固定し、基板を動かして基板上への液体材料の配置を定めてもよい。
【０００４】
電気的相互接続部を形成する部品はんだ付けプロセスに先立って、はんだフラックスの層を各電子部品と関連した特定の領域内で基板上に小出しすることが必要な場合が多く、或いはそのようにすることが少なくとも望ましい。この能力をもたらすため、はんだフラックスの充填シリンジ又はリザーバ及び小出し弁を用いてフラックス材料の液滴を基板上に制御された仕方で、代表的なディスペンサプラットホームに関し１時間当たり最高２５，０００〜４０，０００個の流体のドット又は小滴の状態で小出しする小出し弁を用いる液体材料ディスペンサが開発された。「ドットジェッティング」ディスペンサと呼ばれているこれら液体ディスペンサは、粘稠液体又は材料液滴のアレイを各選択された領域内に小出しするようプログラムされる。次に、液滴は、流れて互いに接触し、それにより部品領域内に全体として薄いフラックス層を形成することができるようになる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来型ジェッティングディスペンサの処理量は、基板に噴出される液体材料の液滴を生じさせる作動機構の機械速度により制限される。したがって、現行のジェッティングディスペンサと関連した問題を解決して高い処理量をもたらすと共にエレクトロニクス製造方法の効率及び出力を増大させるジェッティングディスペンサが要望されている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、液体材料の多数の液滴を同時に噴出させることができる液体小出しシステム又はジェッティングディスペンサを提供する。液滴を基板に小出しして、液滴が互いに分離されたままの状態であるようにするのがよく、或いは、液滴が合体し又は凝集して液体材料のビード又は層を形成することが望ましい場合がある。したがって、本発明の原理に従って構成されたジェッティングディスペンサは、従来型ジェッティングディスペンサと比較して短いサイクル時間及び何倍もの処理量並びに（或いは）他の望ましい結果を達成できる。
【０００７】
例えば、噴出された液滴の品質及び基板上の液滴の配置精度は、液体材料の液滴を噴出させるためのディスペンサの作動速度と関連している。一般に、作動速度が遅ければ、その結果として高品質の液滴が得られると共により正確な配置が得られる。多数の液滴を本発明の原理に従ってディスペンサの単一のノズル本体から各作動サイクルにおいて同時に噴出させるので、作動サイクル毎に単一の液滴のみを噴出させる従来型ジェッティングディスペンサと比較して、全体的な小出し速度を維持し又は増大させた上で、作動速度を実際に減少させることができる。このように作動速度を遅くすることにより、ディスペンサは、より正確でより品質の高い液滴を作ることができる。
【０００８】
また、液体材料の多数の液滴を同時に噴出させる本発明の原理によるジェッティングディスペンサの能力の結果として、特に全ての液滴の配置をディスペンサの単一の作動の際に達成できる用途において、基板への多数の液滴の配置における良好な再現性が得られる。かかる用途の一例は、電子チップを基板に実装するのに必要な表面実装接着剤又は他の液体材料の液滴の全ての同時配置といってよい。
【０００９】
本発明の一特徴では、ジェッティングディスペンサは、流体チャネルを備えたディスペンサ本体及び流体チャネル内に可動的に設けられた弁部材を有する。弁座が、流体チャネルの出口の近くに設けられ、弁部材は、弁座に選択的に接触可能に弁駆動装置によりチャネル内で動かされる。噴出ノズル（ジェッティングノズル）が、ディスペンサ本体に結合され、この噴出ノズルは、チャネル出口と流体連通状態にある複数のノズル出口を有する。弁部材を移動させて弁座に接触させると、弁部材は、運動量を流体チャネル内の液体材料に与え、それにより液体材料の複数の液滴を複数のノズル出口から同時に迅速に噴出させる。
【００１０】
本発明の別の特徴では、複数のノズル出口は、ノズルのノズル本体内に形成された対応の複数の流体通路を介して流体チャネル出口と連通する。ノズル本体を通る複数の流体通路の幾何学的形状及びノズル出口の幾何学的形状は、複数のノズル出口から噴出される所望の液滴サイズを達成するよう選択されるのがよい。例えば、通路及び出口は、実質的に一様なサイズの液滴を達成するよう構成でき、又は、互いに異なるサイズの液滴を達成するよう構成できる。
【００１１】
本発明の更に別の特徴では、液体材料を小出しする方法は、複数の液体材料出口を備えたジェッティングディスペンサに液体材料を供給するステップと、運動量をディスペンサ内の或る量の液体材料に与えるステップと、液体材料に与えられた運動量に応答して複数の液滴を液体材料出口から同時に噴出させるステップとを有する。
【００１２】
本発明の上記特徴、利点及び目的並びに他の特徴、利点及び目的は、添付の図面と関連して例示の実施形態についての以下の詳細な説明を読むと、当業者には容易に明らかになろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本願の一部をなしてこれに組み込まれた添付の図面は、本発明の実施形態を示しており、上述の本発明の概要的説明及び以下に与えられる詳細な説明と共に、本発明の原理を説明するのに役立つ。
【００１４】
図１及び図２は、液体材料の小滴又は液滴６を基板８に噴出させるよう構成された本発明の原理による例示の液体小出しステム１０を示している。図示の実施形態では、基板８を矢印の方向に動かして基板上への液滴６の配置を制御する。しかしながら、理解されるように、変形例として、小出しシステム１０を基板８に対して動かしてもよい。かかる液体小出しシステムは、「ジェッティングディスペンサ」と通称されている。本発明の実施のために使用できるジェッティングディスペンサの一例は、国際出願第ＵＳ２００４／０２０２４７号明細書（国際公開第ＷＯ２００５／００９６２７号パンフレット）に図示されると共に記載されている。ただし、種々の他の形式のジェッティングディスペンサも用いることができ、本発明の原理は、本明細書に開示した特定のジェッティングディスペンサへの使用には限定されないことは認識されよう。
【００１５】
図１及び図２に示すジェッティングディスペンサ１０は、ディスペンサハウジング１２を有し、このハウジングを貫通して細長いボア又はチャネル１４が形成され、このハウジングに沿って中心軸線１６が定められている。ディスペンサハウジング１２は、ハウジング１２の第１の端部１９のところに設けられたチャネル出口１８及びチャネル出口１８の近くに設けられた弁座２０を更に有している。全体として細長い弁棒又は弁部材２２が、チャネル１４内に往復動可能に設けられており、この弁部材は、チャネル出口１８に向かう方向に付勢されていて、弁部材２２の第１の端部２４が常態では、弁座２０に接触するようになっている。弁部材２２は、チャネル１４に沿って設けられたブッシュ２６，２８によりチャネル１４内で摺動運動可能に支持されている。チャネル１４内に設けられたシール３０が、チャネル出口１８の近くに流体チャンバ３２を構成している。
【００１６】
弁部材２２の第２の端部４０は、ディスペンサハウジング１２内に形成されたピストンキャビティ４４内で摺動自在に動くことができるエアピストン４２に結合されている。シール４６が、ピストンキャビティ４４とチャネル１４との間に設けられ、このシールは、ピストンキャビティ４４をチャネル１４から封止した状態でこのシールを貫通する弁部材２２の摺動運動を可能にする。当該技術分野において知られているように、導管４８を介して空気源（図示せず）から供給された降圧空気は、ソレノイド弁５１によりポート５０ａ，５０ｂ，５０ｃ及び空気通路５２を通ってピストン空気キャビティ４４に出入りするよう選択的に差し向けられ、それによりエアピストン４２を、かくして弁部材２２を迅速に動かすようになっている。荷重ボタン５６を介して働く圧縮ばね５４が、弁部材２２の第２の端部４０に接触し、弁部材２２をチャネル出口１８に向かう方向に付勢している。ばね５４に加えられる予荷重の大きさは、回転可能なノブ５８により調節でき、このノブは、ばね５４を収容したスリーブ６０に螺着されている。
【００１７】
ジェッティングディスペンサ１０には、シリンジ型供給装置７０から加圧粘稠材料が供給され、この供給装置は、ディスペンサハウジング１２に取り付けられたシリンジホルダ７２によって支持されている。一般に、粘稠材料は、任意の高粘性材料であるのがよく、かかる高粘性材料としては、はんだフラックス、はんだペースト、接着剤、はんだマスク、熱成形材料、オイル、封入剤、注封材料（埋込用樹脂）、インキ及びシリコーンが挙げられるが、これらには限定されない。ジェッティングディスペンサ１０をシリンジ型液体供給装置７０を有するものとして図示すると共に本明細書において説明するが、変形例として、ジェッティングディスペンサ１０を液体材料の種々の他の源に結合してもよいことは理解されよう。シリンジ型供給源７０は、流体導管７０を介してディスペンサハウジング１２のチャネルと流体連通状態にあり、この流体導管は、液体材料を比較的低圧下で供給源７０からディスペンサハウジングチャネル１４内に形成された流体チャンバ３２に供給する。シリンジ型供給源７０からの液体材料は、チャネル１４の流体チャンバ３２に流入してこれを満たし、弁部材２２が常態では弁座２０に接触しているので、液体材料は、チャネル出口１８を通ってハウジング１２から流出するのが阻止される。
【００１８】
引き続き図１及び図２を参照すると共に更に図３及び図４を参照すると、ジェッティングディスペンサ１０は、チャネル出口１８に隣接してディスペンサハウジング１２の第１の端部１９に着脱自在に結合されたノズル組立体８０を更に有している。図示の実施形態では、ノズル組立体８０は、チャネル出口１８に隣接してディスペンサハウジング１２の第１の端部１９に密着するようになった第１の側部８４及び小出し面８８を備えた第２の端部８８を備えるノズル本体８２を有している。従来型ジェッティングディスペンサは単一のノズル出口だけを利用しているが、本発明の原理によるノズル本体は、小出し面に形成された複数のノズル出口を有し、液体材料の多数の液滴６が、かかるノズル出口を通って基板８に同時に噴出される。例えば、図３及び図４に示すノズル本体８２は、小出し面８８に設けられた第１のノズル出口９０及び第２のノズル出口９２を有する。ノズル出口９０，９２は、それぞれの第１の流体通路９４及び第２の流体通路９６によりチャネル出口１８と流体連通状態にあり、これら流体通路９４，９６は、第１の端部８４と第２の端部８６との間でノズル本体８２を貫通して延びている。この実施形態では、ノズル出口９０，９２は、小出し面８８から突き出た隆起ランドから開口しており、隆起ランドは、これらランドを包囲する隆起リム８９により保護されており、このことについては以下に詳細に説明する。
【００１９】
ノズル本体８２は、ノズル組立体８０の一部品を構成する着脱自在なカラー１００によりディスペンサハウジング１２の第１の端部１９に着脱自在に固定されている。図示の実施形態では、雌ねじ（図示せず）を備えた全体としてカップ状の部材であり、かかる雌ねじは、ディスペンサハウジング１２の第１の端部１９に形成された対応の雄ねじ（図示せず）と噛み合うことができるよう内部側壁に沿って形成されている。カラー１００の下方内側部分１０２は、ノズル本体８２に係合するよう形作られていて、ノズル本体８２の第１の端部８４をチャネル出口１８に隣接してディスペンサハウジング１２にしっかりとクランプできるようになっている。図示の実施形態では、ノズル本体８２は、小出し面８８の方向にテーパした全体として切頭円錐形の形状を有し、カラー１００の下方内側部分１０２は、ノズル本体８２のテーパに対応した勾配を持つ側壁を有する。ノズル本体８２をねじ山付きカラー１００によりディスペンサハウジング１２に着脱自在に結合可能なものとして図示すると共に説明したが、変形例として、ノズル本体をディスペンサハウジング１２に固定する種々の他の方法を利用できることは認識されよう。
【００２０】
引き続き図１〜図４を参照すると、ノズル本体８２を貫通して形成された流体通路９４，９６は、流体通路９４，９６に通じる入口１０４，１０６がディスペンサハウジング１２のチャネル出口１８に隣接して設けられるよう配置されている。液体材料を小出しすることが望ましい場合、弁部材２２を弁座２０から引っ込めて遠ざけ、比較的低圧をシリンジ型供給源７０内の液体材料に及ぼすことにより、液体材料は、導管７４を通って流体チャンバ３２内に流れ、弁部材２２により先に占められていた容積部を満たす。使用に当たり、ジェッティングディスペンサ１０のプライミング（priming）を行って液体材料が、ノズル本体８２の流体通路９４，９６内にも存在するようにする。液体材料が性質上、粘稠なので、弁部材２２を引っ込めたときに液体材料は小出しされず、シリンジ型供給源７０に加えられた圧力は、弁部材２２を引っ込めることにより作られたボイド又は空所を満たすのに十分に過ぎない。
【００２１】
図示の実施形態では、ソレノイド弁５１を作動させて上述したように高圧空気をピストンキャビティに供給し、それによりばね５４の付勢力に打ち勝つことによって弁部材２２を動かす。次に、ソレノイド５１を作動させて空気をピストンキャビティ４４から排出し、弁部材２２をばね５４の付勢力により迅速に戻して弁座２０に接触させる。この迅速な運動により、そしてその後、弁部材２２が弁座２０に当たって突然停止することにより、そのときにチャネル出口１８及び流体通路９４，９６内に存在する流体に運動量が与えられる。弁部材２２が弁座１０に当たったときに液体材料に与えられる運動量は、液体を通ってチャネル出口１８からノズル本体８２内の複数の流体通路９４，９６を通って伝わり、それにより、液体材料の個々の液滴６が互いに分離されて基板に向かう方向で複数のノズル出口９０，９２から噴出される。このように、複数の液滴６が単一のチャネル出口１８からノズル本体を通って同時に噴出される。使用に当たり、ソレノイド５１を迅速に連続して作動させ、それにより一連の噴出液滴６を各出口９０，９２から小出しするのがよい。
【００２２】
運動量が液体材料を通って伝わると、液体材料中に差圧が生じる。この圧力差は、特に複数の流体通路９４，９６の配置が必ずしも全ての入口１０４，１０６がチャネル出口１８から等距離のところにはないような配置である場合、ノズル本体８２内の各流体通路９４，９６のそれぞれの入口１０４，１０６のところでは一様ではない場合がある。ディスペンサ１２により噴出される液滴６のサイズが小さいので、圧力差が僅かであっても、かかる圧力差はそれぞれの出口９０，９２から噴出される液滴６の相対サイズに影響を及ぼす場合がある。したがって、それぞれの流体通路１０４，１０６及びノズル出口９０，９２の幾何学的形状を調節して所望の液滴サイズを達成することが望ましい場合がある。次に、本発明の原理に従って、複数の流体通路９４，９６及び出口９０，９２のそれぞれの形態に対する種々の例示の改造例につき説明する。
【００２３】
図１〜図４に示すノズル本体は、第１の液体通路９４及び第２の液体通路９６を有し、かかる第１及び第２の液体通路は、ディスペンサ１０の中心軸線１６に実質的に平行に延び、実質的に等しい断面寸法を有している。液体材料中の圧力分布が流体通路９４，９６のそれぞれの入口１０４，１０６のところで実質的に一様であるとき、ノズル本体８２のこの形態は、本発明に従って液体材料の多数の液滴６を同時に噴出させるよう利用でき、この場合、液滴６は、実質的に同一のサイズであろう。流体通路９４，９６のそれぞれの入口１０４，１０６のところの圧力が一様でない場合、それぞれのノズル出口から噴出される液滴６は、一般的には一様なサイズではないであろう。
【００２４】
図５Ａは、ノズル本体８２ａ中の第１の流体通路９４ａは、ノズル本体８２ａ中の第２の流体通路９６ａの流れ断面積よりも大きな流れ断面積を有する変形実施形態を示している。液体材料の圧力が第１及び第２の流体通路９４ａ，９６ａの入口１０４ａ，１０６ａのところで実質的に一様な場合、液体材料のサイズの異なる液滴６がノズル本体８２ａの第１及び第２の流体通路９４ａ，９６ａと関連した第１及び第２の出口９０ａ，９２ａから噴出されることは理解されよう。しかしながら、ノズル本体８２ａ中の第１及び第２の流体通路９４ａ，９６ａの入口１０４ａ，１０６ａの近くの液体材料中の圧力分布が一様ではない場合、液体の圧力のこのばらつきを計算に入れて第１及び第２の通路９４ａ，９６ａの寸法の異なる断面積を利用して噴出された液滴６のサイズを制御できるようにするのがよい。例えば、第１の流体通路９４ａの入口１０４ａのところの液体の圧力が第２の流体通路９６ａの入口１０６ａのところの液体の圧力よりも低い場合、第２の流体通路９６ａの流れ断面積よりも大きな第１の流体通路９４ａの流れ断面積と、ノズル本体８２ａのそれぞれの第１及び第２の出口９０ａ，９２ａから噴出された液滴６が実質的に同一サイズになるように選択するのがよい。
【００２５】
図５Ｂは、第１の流体通路９４ｂ、第２の流体通路９６ｂ及び第３の流体通路９８ｂを備えた本発明によるノズル本体８２ｂの別の変形実施形態を示しており、これら流体通路は、ノズル本体８２ｂの小出し面８８に設けられた関連の第１の出口９０ｂ、第２の出口９２ｂ及び第３の出口９３ｂとそれぞれ連通している。この実施形態では、第２の流体通路９６ｂは、チャネル１４（図１）の中心軸線１６に実質的に平行な方向に沿って延び、第１の流体通路９４ｂ及び第３の流体通路９８ｂは、第２の流体通路９６ｂ及びチャネル１４の中心軸線１６に対して斜めの方向に沿って延びている。この実施形態では、第１の流体通路９４ｂ及び第３の流体通路９８ｂの全長は、これらの斜め配向の結果として、第２の流体通路９６ｂの全長よりも長くなるであろう。
【００２６】
第１、第２及び第３の流体通路９４ｂ，９６ｂ，９８ｂの各々が実質的に同一の流れ断面積を有している場合、第１及び第３の流体通路９４ｂ，９８ｂは、第２の流体通路９６ｂと比較して通路長さが増大している結果として、僅かに大きな流体抵抗を示すことになろう。したがって、流体通路９４ｂ，９６ｂ，９８ｂの長さ相互間の関係は、流体通路のそれぞれの入口１０４ｂ，１０６ｂ，１０８ｂのところの液体材料の圧力が実質的に同一である場合、それぞれのノズル出口９０ｂ，９２ｂ，９３ｂから噴出される液体材料の液滴６の相対サイズを制御するよう利用できる。例えば、流体通路９４ｂ，９６ｂの流体抵抗の増大により、ノズル出口９０ｂ，９３からそれぞれ噴出された液滴６は、ノズル出口９２ｂから噴出された液滴６よりも小さいであろう。変形例として、流体通路９４ｂ，９６ｂ，９８ｂのそれぞれの相対長さは、流体通路のそれぞれの入口１０４ｂ，１０６ｂ，１０８ｂのところの液体中の圧力分布が同一ではない場合、サイズが実質的に同一の液滴６を生じさせるよう利用できる。図５Ｂに示す流体通路の形態も、単一の流体チャネル出口１８から小出しされる液体材料の噴出液滴６相互間の間隔を大きくするのにも有用である。
【００２７】
図５Ｃは、第１の流体通路９４ｃ、第２の流体通路９６ｃ及び第３の流体通路９８ｃ並びに関連の第１のノズル出口９０ｃ、第２のノズル出口９２ｃ及び第３のノズル出口９３ｃを有するノズル本体８２ｃの別の例示の実施形態を示している。ノズル本体８２ｃは、ノズル本体８２ｃの第１の端部８４に形成された凹部１１０を更に有し、それにより、流体通路９４ｃ，９６ｃ，９８ｃの各々に液体を供給するウェルが作られる。流体通路９４ｃ，９６ｃ，９８ｃは、第２の流体通路９６ｃがチャネル１４（図１）の中心軸線１６に実質的に平行な方向に延びるよう示されているが、図５Ｂを参照して上述したように、第１の流体通路９６ｃ及び第３の流体通路９８ｃがチャネル１４の中心軸線１６に対して斜めの方向に沿って延びている場合、変形例として、流体通路９４ｃ，９６ｃ，９８ｃが互いに平行であって、実質的にチャネル１４の中心軸線１６に平行な方向に沿って延びてもよいことは認識されよう。図示の実施形態では、第１及び第３の流体通路９４ｃ，９８ｃは、第２の流体通路９６ｃの長さよりも大きな長さを有し、それにより、通路９６ｃ，９６ｃ，９８ｃの長さ及びこれらの流れ断面積の相対サイズは、図５Ａ及び図５Ｂのノズル本体８２ａ，８２ｂについて上述したように液体材料の噴出された液滴６を小出しするよう選択的に構成できる。通路９４ｃ，９６ｃ，９８Ｃに対する凹部１１０の幾何学的形状及びサイズも又、それぞれのノズル出口９０ｃ，９２ｃ，９３ｃからの所望サイズの液滴６を達成する通路の調整を容易にするよう選択できる。
【００２８】
図５Ｄは、本発明によるノズル本体８２ｄの更に別の例示の実施形態を示している。この実施形態では、第１の流体通路９４ｄが、ノズル本体８２ｄの第１の端部８４と第２の端部８６との間に延びていて、第１のノズル出口９０ｄと連通している。更に、第２の流体通路９６ｄ及び第３の流体通路９８ｄが、第１の流体通路９４ｄから分岐しており、これら流体通路は、ノズル本体の第２の本体８６並びにそれぞれ関連の第２のノズル出口９２ｄ及び第３のノズル出口９３ｄまで延びている。この実施形態では、液体材料の運動量は、第１の流体通路９４ｄの単一の入口１０４ｄに入り、その後、第２の流体通路９６ｄ及び第３の流体通路９８ｄが第１の流体通路９４ｄから分岐する箇所で、第１、第２及び第３の流体通路９４ｄ，９６ｄ，９８ｄに分割される。この実施形態は、流体の運動量が流体チャネル出口１８（図１）からノズル本体８２ｄの流体通路９４ｄ，９６ｄ，９８ｄ内に伝搬しているときの流体材料中の圧力のばらつきを最小限に抑える上で有利である。さらに、流体通路９４ｄ，９６ｄ，９８ｄのそれぞれの相対長さは、上述したように、流体通路９４ｄ，９６ｄ，９８ｄの各々内の流体材料中の圧力のばらつきを計算に入れるよう選択できる。例えば、図５Ｄは、第２の流体通路９６ｄ及び第３の流体通路９８ｄが前側流体通路９４ｄ上の共通の場所から分岐する形態を示している。第２の流体通路９６ｄ及び第３の流体通路９８ｄが第１の流体通路９４ｄから分岐する箇所を変更すると、各通路について互いに異なる長さが得られることは理解されよう。通路９４ｄ，９６ｄ，９８ｄの相対流れ断面積も又、互いに同一又は異なるものであるよう選択できる。このように、流体通路９４ｄ，９６ｄ，９８ｄは、それぞれのノズル出口９０ｄ，９２ｄ，９３ｄから噴出された所望の液滴サイズを達成するよう構成できる。
【００２９】
図５Ｅは、本発明の原理によるノズル本体８２ｅの更に別の例示の実施形態を示している。この実施形態では、ノズル本体８２ｅは、第１の流体通路９４ｅ及び第２の流体通路９６ｅを有し、この場合、各流体通路９４ｅ，９６ｅは、第１の流れ断面積を持つ第１の長さ分Ｌ１，Ｌ２及び第１の流れ断面積とは異なる第２の流れ断面積を持つ第２の長さ分Ｌ３，Ｌ４を有している。図示の実施形態では、第１及び第２の通路９４ｅ，９６ｅの第１の長さ分Ｌ１，Ｌ２に沿う第１の流れ断面積は、第２の長さ分Ｌ３，Ｌ４に沿う第２の流れ断面積よりも大きいが、変形例として、第１の長さ分Ｌ１，Ｌ２に沿う第１の流れ断面積を通路９４ｅ，９６ｅの第２の長さ分Ｌ３，Ｌ４に沿う第２の流れ断面積よりも小さく寸法決めしてもよいことは認識されよう。第１及び第２の流体通路９４ｅ，９６ｅの第１の長さ分Ｌ１，Ｌ２に沿う第１の流れ断面積の相対サイズは、同一であってもよく、互いに異なっていてもよく、第１及び第２の流体通路９４ｅ，９６ｅの第２の長さ分Ｌ３，Ｌ４に沿う第２の流れ断面積も又、同一であってもよく、互いに異なっていてもよい。さらに、第１及び第２の流体通路９４ｅ，９６ｅのそれぞれの第１及び第２の長さ分Ｌ１，Ｌ２及びＬ３，Ｌ４は、同一又は互いに異なるよう作られてもよい。流体通路の幾何学的形状におけるこれら潜在的なばらつきの各々により、流体通路９４ｅ，９６ｅの各々をこれがそれぞれのノズル出口９０ｅ，９２ｅから噴出される所望液滴サイズを達成するよう調整できる。
【００３０】
複数の流体通路及び関連ノズル出口を備えたジェッティングディスペンサ１０用のノズル本体の幾つかの例示の実施形態を上述したが、これらの幾何学的形状に関する種々の他の改造例及び組み合わせが可能であり、しかも、本発明は、図示すると共に説明した特定の幾何学的形状のバリエーションには限定されないことは認識されよう。また、２つ又は３つの流体通路及び関連のノズル出口を備えた種々の例示のノズル本体を図示すると共に説明したが、これよりも更に多くの数の流体通路及び関連のノズル出口を備えたノズル本体も又、本発明の原理に従って提供できることは認識されよう。
【００３１】
ジェッティングディスペンサ１０のノズルから液体の小滴６を噴出させる場合、一般に、ノズル出口のところの出口平面が液体材料の液滴６をノズル出口からきれいな状態で噴出させることができるよう比較的小さな表面積を有することが望ましい。具体的には、出口平面の表面積が大きければ、液体材料を出口表面に沿って吸い出す傾向が生じる。出口表面上に存在するこの液体材料は、周囲環境から汚染要因物を堆積させる場合があり、これは、液体材料の噴出状態の液滴６では望ましくない場合がある。さらに、出口表面上に堆積した液体材料は、出口から噴出された液滴６の経路に対しその意図した方向から見て斜めになる場合がある。
【００３２】
図６Ａ〜図６Ｉは、複数のノズル出口を小出し面１２２に備えたノズル本体１２０ａ〜１２０ｉの種々の例示の実施形態を示している。図６Ａ及び図６Ｂは、形状が図３及び図４のノズル本体８２に類似した切頭円錐形のノズル本体１２０ａ，１２０ｂの端面図を示しているが、この場合、ノズル出口１２４の出口平面は、小出し面１２２の平面内に位置している。この実施形態では、小出し面１２２の表面積は、ノズル本体１２０ａ，１２０ｂのテーパした形状分だけ減少している。
【００３３】
図６Ｃ〜図６Ｉは、本発明の原理によるノズル本体１２０ｃ〜１２０ｉの実施形態を示しており、これらの場合、ノズル出口の出口平面の面積は、ノズル出口を包囲した状態で小出し面１２２から外方に突き出た隆起ランド分だけ更に減少している。ノズル本体は、隆起ランドを他の物体との偶発的な衝突から保護する隆起リム１３０を更に有しているが、このようにするかどうかは任意である。図６Ｃは、図１〜図４のノズル本体に類似した実施形態を示しており、かかる実施形態では、ノズル出口１２４ｃは、全体として円形の流れ断面を有し、全体として円形の環状ランド１２６ｃが、それぞれのノズル出口１２４ｃの周りに形成されている。この実施形態は、大幅に減少した出口平面の面積をもたらすが、全体として円形のランド１２６ｃは、製造するのが困難であり又は時間がかかる場合がある。図６Ｄは、ノズル出口１２４ｄが全体として円形の流れ断面を有し、ランド１２６ｄが全体として矩形の形状を有する実施形態を示している。この実施形態では、ノズル出口１２４ｄのそれぞれの出口平面の面積は、ノズル出口１２４ｃ，１２４ｄのサイズが等しい場合、図６Ｃの実施形態のランド１２４ｃにより得られる面積よりも大きいが、図６Ｄの形態は、所望のランド形状を機械加工することにより製作しやすい。
【００３４】
図６Ｅは、全体として円形のノズル出口１２４ｅが全体として六角形のランド１２６ｅにより包囲されているノズル本体１２０ｅの実施形態を示している。この実施形態は、サイズがほぼ同じノズル出口１２４ｃ，１２４ｄ，１２４ｅに関する図６Ｃ及び図６Ｄの実施形態相互の妥協の産物である。特に、図６Ｅのランド１２６ｅのサイズは、図６Ｄのランド１２６ｄの面積よりも小さいが、図６Ｃのランド１２６ｃの面積よりも僅かに大きい。しかしながら、図６Ｅのランド１２６ｅの形態は、例えばＣＮＣ機械加工により製造するのが図６Ｃの形態よりも容易であり、しかも、図６Ｄの形態と比較して製造するのがほんの僅かに困難であるに過ぎない。本発明の原理によるノズル本体は又、種々の他の方法、例えば、ダイカスト法又は例えば所望の形態を得るためにノズル本体内に押し込められ、ろう付けされ又は膠着された毛管を備える複合組立体を形成することにより製造できる。
【００３５】
図６Ｆ、図６Ｇ及び図６Ｈは、本発明の原理によるノズル本体１２０ｆ，１２０ｇ，１２０ｈの実施形態を示しており、これら実施形態では、ノズル出口１２４ｆ，１２４ｇ，１２４ｈは、非円形の流れ断面を有している。図６Ｆは、ノズル出口１２４ｆが全体として矩形の形状を有し、全体として円形の形状を有する隆起ランド１２６ｆにより包囲されている実施形態を示している。図６Ｇは、ノズル出口１２４ｇが全体として三角形の形状を有し、全体として矩形の形状を有する隆起ランド１２６ｇによって包囲されている実施形態を示している。図６Ｈは、本発明の原理による例示のノズル本体１２０ｈの別の実施形態を示しており、かかる実施形態では、ノズル出口１２４ｈ及びこれらとそれぞれ関連したランド１２６ｈは、全体として長円形又は楕円形の形状を有している。
【００３６】
ノズル出口１２４ｇの円形、長円形、矩形及び三角形の形状を図示すると共に本明細書において説明したが、種々の他の幾何学的形状も又可能であることは認識されよう。さらに、ノズル出口及びこれらとそれぞれ関連したランドの幾何学的形状における多くのバリエーションが可能であり、本発明は、図示すると共に本明細書において説明した特定の幾何学的形状には限定されない。
【００３７】
図６Ａ〜図６Ｈのノズル本体実施形態は、実質的に同一の寸法形状のノズル出口及び関連のランドを示しているが、変形例として、複数のノズル本体及び（又は）関連のランドの各々が互いに異なる形状を有するノズル本体を形成してもよいことは理解されよう。さらに、所与のノズル本体に設けられるノズル出口及び関連のランドの各々は、ノズル本体に設けられた他のノズル及び（又は）ランドとは異なるように寸法決めできる。例えば、図６Ｉは、図６Ｃのノズル本体１２０ｃに類似したノズル本体１２０ｉの実施形態を示しているが、ノズル出口１２４ｉのうちの第１のもの及びその関連のランド１２６ｉは、ノズル出口１２４ｊのうちの第２のもの及びその関連のランド１２６ｊよりも大きい。
【００３８】
本発明をその実施形態の説明により開示すると共にこの実施形態をかなり詳細に説明したが、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲をかかる細部に制限し又はいかなる意味においても限定するのではない。追加の利点及び改造は、当業者にとっては容易であると考えられる。それ故、本発明は、その広い観点において、図示すると共に説明した特定の細部、代表例としての装置及び方法並びに例示の実施例には限定されない。したがって、包括的な本発明の技術的思想の範囲又は精神から逸脱することなく、かかる細部の変形例を想到できる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の原理に従って構成された例示の液体小出しシステムの断面側面図ある。
【図２】図１の液体小出しシステムの拡大詳細図である。
【図３】図１の液体小出しシステムに用いられる例示のノズル本体の斜視図である。
【図４】図３のノズル本体の断面側面図である。
【図５Ａ】本発明の原理に従って構成されたノズル本体の例示の実施形態を示す断面側面図である。
【図５Ｂ】本発明の原理に従って構成されたノズル本体の例示の実施形態を示す断面側面図である。
【図５Ｃ】本発明の原理に従って構成されたノズル本体の例示の実施形態を示す断面側面図である。
【図５Ｄ】本発明の原理に従って構成されたノズル本体の例示の実施形態を示す断面側面図である。
【図５Ｅ】本発明の原理に従って構成されたノズル本体の例示の実施形態を示す断面側面図である。
【図６Ａ】本発明の原理に従って構成されたノズル本体の例示の実施形態を示す底面図である。
【図６Ｂ】本発明の原理に従って構成されたノズル本体の例示の実施形態を示す底面図である。
【図６Ｃ】本発明の原理に従って構成されたノズル本体の例示の実施形態を示す底面図である。
【図６Ｄ】本発明の原理に従って構成されたノズル本体の例示の実施形態を示す底面図である。
【図６Ｅ】本発明の原理に従って構成されたノズル本体の例示の実施形態を示す底面図である。
【図６Ｆ】本発明の原理に従って構成されたノズル本体の例示の実施形態を示す底面図である。
【図６Ｇ】本発明の原理に従って構成されたノズル本体の例示の実施形態を示す底面図である。
【図６Ｈ】本発明の原理に従って構成されたノズル本体の例示の実施形態を示す底面図である。
【図６Ｉ】本発明の原理に従って構成されたノズル本体の例示の実施形態を示す底面図である。
【符号の説明】
【００４０】
６  液滴
８  基板
１０  液体小出しシステム又はジェッティングディスペンサ
１２  ハウジング
１４  ボア又はチャネル
１８  出口
２２  弁部材
２６  ブッシュ
４２  エアピストン
５１  ソレノイド弁
５２  空気通路
５４  圧縮ばね
７０  液体供給源
８０  ノズル組立体
８２  ノズル本体
８８  小出し面
８９  隆起リム
９０，９２  ノズル出口
９４，９６  ノズル流体通路
１０４，１０６  ノズル入口
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図５Ｅ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図６Ｅ】
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【図６Ｆ】
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【図６Ｇ】
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【図６Ｈ】
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【図６Ｉ】
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