(57)【要約】  噴射ディスペンシングシステムは、流体チャンバとバルブ要素を有するディスペンサ本体と、流体チャンバ内に流体を供給するプログレッシブキャビティポンプと、を備える。プログレッシブキャビティポンプは、細長い長さに沿って流体の複数の区分されたキャビティを伝播して、ディスペンサ本体の流体入口及び流体チャンバにおける流入流体圧を生成して維持する。従って、噴射ディスペンシング周期におけるバルブ要素の動作から生成される液滴は、流体粘度のばらつきや噴射ディスペンシングシステムの動作速度のばらつきに拘わらず、一定体積の流体を規定し得る。更に、ディスペンサ本体を出る流体の流速プロファイルは、流体粒子を損傷させ得る及び／または基材に向かう飛行中の液滴の回転乱流ないし開花を引き起こし得る流速変化を回避するべく、より一定であり得る。
2018523574.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材上に流体の液滴をディスペンシングする噴射システムであって、
流体チャンバ、前記流体チャンバと連通する流体入口及びディスペンシング出口、並びに、前記流体入口及び前記ディスペンシング出口の間の前記流体チャンバ内に規定されたバルブシート、を含む噴射ディスペンサ本体と、
前記流体チャンバ内に延在するバルブ要素と、
前記バルブ要素を前記バルブシートと係合及び係合解除させるべく移動して、それによって前記ディスペンシング出口から液滴を強制排出するための噴射ディスペンシング周期を規定する、というように前記バルブ要素と動作可能に結合されたバルブアクチュエータと、
前記噴射ディスペンサ本体と結合され、前記噴射ディスペンサ本体の前記流体入口に流体源から流体を供給するプログレッシブキャビティポンプを含む、流体供給アセンブリと、
を備えたことを特徴とする噴射システム。
【請求項２】
前記プログレッシブキャビティポンプは、更に、
細長い長さに沿って導管を規定するポンプハウジングと、
前記導管を通って延びる中央駆動部材と、
を有しており、
前記導管は、輪郭付けられた周縁を有しており、
前記中央駆動部材は、当該中央駆動部材と前記輪郭付けられた周縁との間に複数の分離したキャビティを規定しており、
前記中央駆動部材は、前記導管の前記長さに沿って前記流体入口に向けて複数の分離したキャビティを伝播するよう回転して、当該複数の分離したキャビティの各々における流体の移動力が、前記導管の前記長さの全体に沿って適用される
ことを特徴とする請求項１に記載の噴射システム。
【請求項３】
前記プログレッシブキャビティポンプは、当該噴射システムにおける一連の噴射ディスペンシング周期の間、連続的に動作して、前記噴射ディスペンサ本体の前記流体チャンバ内の流入流体圧を常に維持する
ことを特徴とする請求項２に記載の噴射システム。
【請求項４】
前記バルブアクチュエータは、前記流体チャンバ内の流入流体圧が噴射ディスペンシング周期毎に一定の体積を有する液滴をもたらすように、噴射ディスペンシング周期を制御する
ことを特徴とする請求項３に記載の噴射システム。
【請求項５】
前記プログレッシブキャビティポンプは、各噴射ディスペンシング周期中に除かれた流体と等価な体積で前記流体チャンバを再充填するように動作する
ことを特徴とする請求項４に記載の噴射システム。
【請求項６】
前記バルブアクチュエータ及び前記プログレッシブキャビティポンプに動作可能に結合されたコントローラ
を更に備え、
前記コントローラは、前記プログレッシブキャビティポンプを作動させて、前記バルブアクチュエータの起動毎に一定の設定インクリメント量だけ前記中央駆動部材を回転させる
ことを特徴とする請求項２に記載の噴射システム。
【請求項７】
前記流体入口と前記流体チャンバとの間の流路内に位置決めされ、当該流路内の流入流体圧を測定するように構成された圧力センサと、
前記プログレッシブキャビティポンプに動作可能に結合されたコントローラと、
を備え、
前記コントローラは、流入流体圧を維持するべく、前記圧力センサからのフィードバックに基づいて前記プログレッシブキャビティポンプの起動を調整する
ことを特徴とする請求項１に記載の噴射システム。
【請求項８】
前記圧力センサは、
前記流体入口と前記流体チャンバとの間の前記流路と連通して前記噴射ディスペンサ本体に位置され、当該流路内の流体圧力を受けるダイヤフラムと、
前記ダイヤフラムに結合され、当該ダイヤフラムから伝送される流体圧力に基づく力を測定して当該流体圧力が一定であることを確認するべく構成されたロードセンサと、
を有することを特徴とする請求項７に記載の噴射システム。
【請求項９】
前記プログレッシブキャビティポンプに動作可能に結合され、当該プログレッシブキャビティポンプを作動させて、少なくとも７ｂａｒｇの流入流体圧で前記流体入口に流体を供給するコントローラ
を更に備えたことを特徴とする請求項１に記載の噴射システム。
【請求項１０】
前記コントローラは、前記バルブアクチュエータにも動作可能に結合されていて、前記バルブ要素が１秒あたり５００回の噴射ディスペンシング周期で作動するように、前記バルブアクチュエータを作動する
ことを特徴とする請求項９に記載の噴射システム。
【請求項１１】
前記バルブアクチュエータは、前記バルブ要素の往復移動を生成するべく、前記バルブ要素に動作可能に結合されたピエゾ圧電素子を含む
ことを特徴とする請求項９に記載の噴射システム。
【請求項１２】
前記コントローラは、前記バルブアクチュエータにも動作可能に結合されていて、前記バルブ要素が１秒あたり３０００回の噴射ディスペンシング周期で作動するように、前記バルブアクチュエータを作動する
ことを特徴とする請求項１１に記載の噴射システム。
【請求項１３】
噴射ディスペンサ本体と、バルブアクチュエータと、プログレッシブキャビティポンプを含む流体供給アセンブリと、を備えた噴射システムを用いて、基材上に流体の複数の液滴をディスペンシングする方法であって、
前記プログレッシブキャビティポンプによって流体源から前記噴射ディスペンサ本体の流体入口へと流体をポンプ駆動する工程と、
前記噴射ディスペンサ本体の前記流体入口から、ディスペンシング出口と連通して前記流体入口と前記ディスペンシング出口との間にバルブシートを規定する流体チャンバへ、前記流体を通流する工程と、
前記流体チャンバ内に延在するバルブ要素を、前記バルブシートに対して係合解除ないし係合するように、前記バルブアクチュエータによって作動させ、それによって液滴をディスペンシング出口から基材に向けた飛行のため強制排出する噴射ディスペンシング周期を規定する工程と、
を備えたことを特徴とする方法。
【請求項１４】
前記噴射システムによってディスペンスされる流体は、粘度において様々であり、
前記方法は、前記流体の粘度の変化に拘わらず、噴射ディスペンシング周期毎に一定の体積を有する液滴を排出する工程を更に備えている
ことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記プログレッシブキャビティポンプによって流体をポンプ駆動する工程は、更に、各噴射ディスペンシング周期中に除かれた流体の等価量だけ前記流体チャンバを再充填する工程を有する
ことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記バルブ要素を作動させる工程は、時間経過による流速プロファイルを規定する前記バルブシートに対する前記流体の移動を引き起こし、
前記流速プロファイルは、略一定であって、前記ディスペンシング出口を介して排出される任意の液滴において、前記ディスペンシング出口から最初に出る流体の速度が、前記ディスペンシング出口を最後に出る当該流体の速度に近い
ことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
前記基材への飛行中の前記液滴の開花（ｂｌｏｓｓｏｍｉｎｇ）ないし回転乱流（ｒｏｔａｔｉｏｎａｌ  ｔｕｍｂｌｉｎｇ）動作を回避するように、前記ディスペンシング出口を出る前記流体の速度の時間経過を制御する工程
を更に備えたことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記プログレッシブキャビティポンプによって流体をポンプ駆動する工程は、当該プログレッシブキャビティポンプによって設定される流入流体圧に前記噴射ディスペンサ本体内の流体を維持する工程を更に有する
ことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１９】
前記バルブ要素を作動させる工程は、前記バルブ要素を前記バルブシートと係合させて閉塞する工程を有しており、これは、前記流体チャンバ内での圧力スパイクをもたらし、
当該方法は、更に、前記流体チャンバ内での前記圧力スパイクを最小化して当該圧力スパイクによって引き起こされ得る流体の粒子の損傷を最小化するように、前記プログレッシブキャビティポンプによって流入流体圧を十分に高く設定する工程を備える
ことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記プログレッシブキャビティポンプによって流入流体圧を設定する工程は、更に、少なくとも７ｂａｒｇの流入流体圧をもたらすべく前記プログレッシブキャビティポンプを作動させる工程を有する
ことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記バルブ要素を作動させる工程は、更に、１秒あたり５００回までのディスペンシング周期を実施するべく、前記バルブアクチュエータによって前記バルブ要素を起動する工程を有する
ことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項２２】
前記バルブアクチュエータは、前記バルブ要素を作動させるべく、前記バルブ要素に動作可能に結合されたピエゾ圧電素子を含む
ことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項２３】
前記バルブ要素を作動させる工程は、更に、１秒あたり３０００回までのディスペンシング周期を実施するべく、前記バルブアクチュエータによって前記バルブ要素を起動する工程を有する
ことを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記プログレッシブキャビティポンプは、
細長い長さに沿って導管を規定するポンプハウジングと、
前記導管を通って延びる中央駆動部材と、
を有しており、
前記中央駆動部材は、当該中央駆動部材と前記ポンプハウジングとの間に複数の分離したキャビティを規定しており、
前記プログレッシブキャビティポンプによって流体をポンプ駆動する工程は、更に、前記中央駆動部材を回転させて、前記導管の前記長さに沿って前記流体入口に向けて前記複数の分離したキャビティ及びそれらの内部の流体を伝播させて、移動力を前記長さの全体に沿って前記流体に適用する工程を有する
ことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項２５】
前記プログレッシブキャビティポンプによって流体をポンプ駆動する工程は、更に、前記噴射システムにおける一連の噴射ディスペンシング周期の間、連続的に前記中央駆動部材を回転させて、前記噴射ディスペンサ本体の前記流体チャンバ内の流入流体圧を常に維持する工程を有する
ことを特徴とする請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記プログレッシブキャビティポンプによって流体をポンプ駆動する工程は、更に、前記バルブアクチュエータによる前記バルブ要素の起動毎に設定インクリメント量だけ前記中央駆動部材を回転させる工程を有する
ことを特徴とする請求項２４に記載の方法。
【請求項２７】
ダイヤフラム及びロードセンサを用いて、前記噴射ディスペンサ本体の前記流体入口及び前記流体チャンバの少なくとも一方に隣接した流体圧を検出して、流入流体圧が一定であることを確認する工程と、
前記流体チャンバ内の流入流体圧を維持するべく、前記ロードセンサからのフィードバックに基づいて前記プログレッシブキャビティポンプの起動を調整する工程と、
を更に備えたことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項２８】
前記プログレッシブキャビティポンプ及び前記噴射ディスペンシング周期を用いて前記噴射ディスペンサ本体内に流体をポンプ駆動することは、集約的に、噴射ディスペンシング周期毎に一定体積を有する液滴を排出することに帰結する
ことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願の参照］
本出願は、２０１５年８月５日出願の米国仮出願第６２／２０１，２２４の優先権を主張するものである。当該仮出願の全体の内容は、この参照によって、本明細書に組み込まれる（ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ  ｂｙ  ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ）。
【０００２】
［技術分野］
本発明は、全体として、流体材料のディスペンシングシステム及び方法に関している。特には、基材上に液滴を形成するための噴射システムに関している。
【背景技術】
【０００３】
噴射システムは、基材上に流体材料の微小量を適用（塗布）するためのディスペンシング分野において周知である。この目的のため、「噴射システム」は、基材上に着地するべき材料の液滴をディスペンサから放出ないし「噴射」する装置である。当該液滴は、ディスペンサノズルから十分な速度で解放されて、それ自身の運動量によって分離する。これにより、噴射タイプのディスペンサでは、液滴は、ノズルから材料を引っ張って離すための基材からの表面張力に頼らない。また、噴射システムは、バルブ要素の往復移動によって流体を圧縮して当該流体をディスペンサから強制的に排出することで、予測可能な液滴の形成を発生させる。この目的のため、バルブ要素の移動は、ディスペンサからある量の流体を押し出して液滴としてディスペンサから分離するのに要求される力（高圧で短い持続時間の爆発（ｂｕｒｓｔ））の有意な部分を発生させる。
【０００４】
非接触式の噴射ディスペンサの実装において、液滴材料は、基材と接触する前に、ディスペンサノズルから離れる。これにより、非接触式の噴射ディスペンサにおいては、ディスペンスされた液滴は、ディスペンサと基材との間で「飛行状態」となり、ディスペンサと基材との間の距離の少なくとも一部においてディスペンサにも基材にも接触していない。非接触式の噴射ディスペンサの幾つかの利用例では、ディスペンサが基材に非常に近接して位置決めされ得て、ディスペンスされた液滴を基材及びディスペンサと瞬間的に接触状態に維持させ得る。噴射ディスペンサの他のタイプにおいては、材料のストリーム（流れ）がディスペンサから生成されて、当該材料のストリームは、ディスペンシング動作の少なくとも一部においてディスペンサ及び基材の両方と接触を維持する。
【０００５】
特に電子機器産業では、下地埋め材料、カプセル化剤、表面接着剤、はんだペースト、導電性接着剤、はんだマスク材料、はんだ溶剤、及び、熱材料、をディスペンスする噴射システムにおいて、膨大な用途が存在している。噴射システムの用途のタイプが変わる時、噴射システムのタイプもまた、当該用途の変化に対応するよう適合する必要がある。噴射システムの１つのタイプは、選択的にバルブシートと係合するように構成された先端を有するニードルの形態のバルブ要素を含んでいる。噴射動作中、噴射システムのニードルは、バルブアクチュエータとも称される駆動機構によって、バルブシートに対して相対的に移動される。ニードルの先端とバルシートとの間の接触が、流体材料が圧力供給される流体チャンバからの排出路を遮蔽する。従って、流体材料の液滴をディスペンスするためには、流体材料の微小量が新たに形成された間隙を通過して排出路内に流れ込むことを許容するべく、バルブ要素がバルブシートとの接触から撤退される。その後、ニードルの先端は、バルブシートに向かって迅速に移動されて当該間隙を閉鎖する。これは、排出路を通る微小量の流体材料を加速させる圧力を生成し、当該材料の液滴を排出路の出口から放出ないし噴射させる。
【０００６】
噴射システムは、基材上での制御された移動用に構成されて、流体材料は、基材の意図された適用（塗布）領域上に着地するように噴射される。材料を連続的に「オン・ザ・フライ」で（すなわち、噴射システムの移動中に）迅速に噴射することによって、ディスペンスされた液滴は連続のラインを形成するべく結合され得る。噴射システムは、従って、流体材料の所望のパターンをディスペンスするべく、容易にプログラムされ得る。この多用途性は、噴射システムを、エレクトロニクス産業における幅広い用途にとって好適なものとしている。例えば、下地埋め材料は、チップの１または複数の端縁に近接して流体材料をディスペンスする噴射システムを用いて適用（塗布）され得る。当該材料は、毛細管現象によってチップに下方に流れていく。
【０００７】
ディスペンサの移動、及び、バルブ要素の往復の移動ないし速度は、基材上で所望のパターンをもたらすべく慎重にプログラムされるので、ディスペンサの一周期中にディスペンスされる各液滴は、体積が一定で予測可能であることが望ましい。この目的に関して、ディスペンスされる液滴毎の体積の変動は、形成される流体のパターンに不利な影響を与え得る。従来の噴射システムでは、空気圧式シリンジが、噴射ディスペンサに流体を供給するための供給システムとして典型的に用いられている。このようなシリンジベースの供給システムの一例が、米国特許第５，７４７，１０２号に示されている。これは、本願の出願人に譲渡されている。もっとも、そのような空気圧ベースのシステムは、典型的には、流入する流体を約６〜７ｂａｒｇ（バール）（約８７．０２ｐｓｉｇ（ポンド／平方インチ）〜１０１．５３ｐｓｉｇ）まで圧縮するのみである。これは、典型的な産業用圧縮空気圧システムと圧縮ガスに関する安全要件とによって制限されたものである。また、当該圧力は、シリンジ内の充填量に依存して、少なくとも少量を変化させる傾向がある。流体に適用されるこの相対的な低圧と、生じ得るその変動とは、特にシリンジ供給周期の始めと終わりの間で、噴射システムによって噴射される液滴の体積の小さな変動をもたらす。液滴サイズのそのような変動は、前述の理由の通り望ましくない。
【０００８】
シリンジベースの供給システムによって流体に提供され得る低圧は、更に別の欠点がある。これについて、図７が、前述の従来の噴射システムの時間に対する、特には１回の噴射ディスペンシング周期に対する、流体移動（噴射システムのバルブシートまたはディスペンシング出口に対して）の概略プロット図を示している。プロット上の点Ａ、Ｅは、バルブ先端がバルブシートと係合されている時間である。例えば、バルブ要素をバルブシートから離すべく上方移動することでバルブ先端が撤退される直前と、バルブ先端がバルブシートとの係合状態に戻された直後である。流体は、一時的なスナッフバック（ｓｎｕｆｆ−ｂａｃｋ）効果を受けて、点Ａ、Ｂ間のバルブ先端の撤退の結果として、バルブシートから離れる。これは、水平ゼロ軸より下を移動する流体移動線によって図示されている。点Ｂ、Ｄ間で、バルブ要素は、バルブアクチュエータによって一時的に解放位置に維持され、シリンジによって適用される圧縮が流体をバルブシートに戻させ、点Ｃでディスペンサからの液滴の押し出しが始まる。流体移動線の傾斜は、この時間窓に亘って略一定である。バルブ先端は、点Ｄ、Ｅ間の時間に亘ってバルブシートとの係合状態に戻され、図７に示されるように、この圧縮スパイクは、流体の最後部がバルブシート及び／または出口を通ってディスペンサから出る時の流体速度の有意な増大をもたらす。
【０００９】
図７のプロットに図示された非線形の速度プロファイルは、従来のシリンジベースの噴射システムにおいて典型的であり、点Ｃ（流体がディスペンサを出始める）と点Ｅ（液滴がディスペンサから分離する）との間での有意な傾斜ないし速度差は、ディスペンサを出る最後の流体の方が、ディスペンサを出る最初の流体よりも、速度がずっと速いことを意味している。従って、最後の材料は、より遅く移動する流体に当たって、液滴の開花（ｂｌｏｓｓｏｍｉｎｇ）ないし回転乱流（ｒｏｔａｔｉｏｎａｌ  ｔｕｍｂｌｉｎｇ）を引き起こす。この液滴の乱れは、基材上で予測可能な液滴として適用（塗布）されるように飛行中の液滴を制御することを困難にし得る。この速度変化を引き起こす有意な圧力スパイクは、ディスペンスされる流体において過酷（ｈａｒｓｈ）である傾向もあり、液滴内の流体の幾つかが構造的に損傷され得ることを意味する。これらの結果の両方共が不所望であるが、従来の噴射システムでは大部分が不可避である。
【００１０】
従来の噴射システムにおけるシリンジベースの供給システムは、流体速度の変動に敏感である。これは、一定の（一貫した）液滴を生成するべく噴射システムの制御をプログラムすることの複雑性を増大させている。これらの問題の幾つかに対処する努力において、あるタイプの噴射システムの供給システムは、米国特許出願公開第２０１３／００４８７５９号において、デュアルの交互の容積移動ポンプを含むように変更された。当該特許出願は、本願の出願人に譲渡されており、その開示内容の全体が、この参照によって、本明細書に組み込まれる（ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ  ｂｙ  ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ）。そのような配置の交互のポンプは、一方のポンプ室が流体源によって充填されながら他方のポンプ室が噴射ディスペンサへの供給ポンプとしてポンプ駆動されることを許容する。ポンプ室の周期的な充填と、流体供給源として一方のポンプ室から他方へと切り替えることは、２つのポンプの切り替え時の「ウィンク」効果、例えば噴射ディスペンサへの流体供給の圧力ないし体積の不連続、のような不利な効果を潜在的にもたらす。以上のようなシリンジベースのシステムの説明から理解されるように、そのような小さな変動が、噴射システムの一定でない圧縮をもたらし得て、噴射システムから解放され最終的に噴射される液滴の一定でない体積をもたらし得る。
【００１１】
従来の噴射システムは、それらの意図された目的にとって十分であることが証明されているが、様々な粘度を有する流体を用いる用途を含む様々な噴射用途のために噴射システムをより容易に構成可能とする付加的な柔軟性の程度を導入しつつ、各噴射液滴のより一定の体積及び制御可能な飛行という必要性に対処する改良された噴射システムが望まれている。
【発明の概要】
【００１２】
一実施形態によれば、噴射システムが、基材上に流体の液滴をディスペンシングするために提供される。当該噴射システムは、流体チャンバと、当該流体チャンバと連通する流体入口及びディスペンシング出口と、が設けられた噴射ディスペンサ本体を備えている。バルブシートが、流体入口とディスペンシング出口との間の流体チャンバ内に規定されている。当該噴射システムは、また、流体チャンバ内に延在するバルブ要素と、バルブ要素をバルブシートと係合及び係合解除させるべく移動して、それによってディスペンシング出口から液滴を強制排出するための噴射ディスペンシング周期を規定する、というようにバルブ要素と動作可能に結合されたバルブアクチュエータと、を含んでいる。流体供給アセンブリが、噴射ディスペンサ本体と結合されており、噴射ディスペンサ本体の流体入口に流体源から流体を供給するプログレッシブキャビティポンプを含んでいる。この構成は、噴射ディスペンシング周期中に排出される一定体積の液滴に帰結し得る。
【００１３】
一つの例示的な動作において、プログレッシブキャビティポンプは、ある流入流体圧で噴射ディスペンサ本体に流体を提供する。従って、流体チャンバ内の圧力は一定であるように維持される。これは、噴射ディスペンシング周期中にシステムから解放される流体の一定の体積の液滴に帰結することを助け得る。更に、プログレッシブキャビティポンプは、噴射ディスペンシング周期の各々の間に除かれた流体の等価な体積で流体チャンバを再充填するように動作する。典型的な産業用の圧縮空気源は、７ｂａｒｇ（約１０１．５３ｐｓｉｇ）に制限されているが、プログレッシブキャビティポンプは、当該ポンプの出口部において３０ｂａｒｇ（約４３５．１１ｐｓｉｇ）までの流体供給圧力を提供可能であり、一方、供給部には低圧のみ要求する。これは、高圧の流体供給を要求するディスペンシング用途における高圧の空気圧システムの必要性を除去する。
【００１４】
ある特徴において、当該噴射システムのプログレッシブキャビティポンプは、更に、ポンプハウジングと中央駆動部材とを有している。ポンプハウジングは、細長い長さに沿って導管を規定しており、当該導管は、輪郭付けられた周縁を有している。中央駆動部材は、当該中央駆動部材と前記輪郭付けられた周縁との間に複数の分離したキャビティを規定するべく、前記導管内に延在している。中央駆動部材の回転が、前記導管の前記長さに沿って前記流体入口に向けて前記複数の分離したキャビティの伝播を引き起こし、当該複数の分離したキャビティの各々における流体の移動力が、前記導管の前記長さの全体に沿って適用される。この目的のため、プログレッシブキャビティポンプは、噴射システムが連続的に「オン・ザ・フライ」で動作している時に、噴射ディスペンサ本体の流体チャンバ内の流入流体圧を常に維持するべく、連続的に動作する。前述の通り、バルブアクチュエータは、噴射ディスペンシング周期を制御して、流入流体圧は、噴射ディスペンシング周期毎に一定の体積を有して解放される液滴に帰結し得る。
【００１５】
別の特徴において、当該噴射システムは、圧力が噴射ディスペンサ本体において供給されていて維持されていることを確認するための圧力センサを含む。例えば、当該システムは、流体入口と流体チャンバとの間の流路と連通して噴射ディスペンサ本体に位置されたダイヤフラムを備え得る。当該ダイヤフラムは、流入流体圧を受ける。前記ダイヤフラムに結合されたロードセンサが、前記流体によって当該ダイヤフラムに伝送された圧力に基づく力を測定して、当該ニュウニュウ流体圧力が一定であることを確認する。当該噴射システムは、また、そのような実施形態において、前記圧力センサ（例えば前記ロードセンサ）からのフィードバックに基づいてプログレッシブキャビティポンプの起動を調整して、流入流体圧を維持するコントローラを更に備える。代替的に、あるいは付加的に、当該コントローラは、前記プログレッシブキャビティポンプを作動させて、前記バルブアクチュエータの起動毎に一定の設定インクリメント量だけ回転ないし移動し得る。
【００１６】
別の特徴において、当該噴射システムは、プログレッシブキャビティポンプを作動させて、５ｂａｒｇ（約７．２５ｐｓｉｇ）と３０ｂａｒｇ（約４３５．１１ｐｓｉｇ）との間、好適には１〜２ｂａｒ（約１４．５〜２９．００ｐｓｉｇ）、の流入流体圧で流体入口に流体を供給するコントローラを備える。更に、幾つかの実施形態では、バルブ要素が１秒あたり５００回までの噴射ディスペンシング周期で作動するように、コントローラがバルブアクチュエータを作動させる。別の実施形態では、バルブ要素が１秒あたり３０００回までの噴射ディスペンシング周期で作動するように、コントローラがバルブアクチュエータを作動させ、バルブアクチュエータは、圧電素子を有する。液滴は、プログレッシブキャビティポンプの制御された流体供給のおかげで、噴射ディスペンシング周期の速度に拘わらず、また、流体速度の変動に拘わらず、一定を維持し得る。
【００１７】
本明細書で説明される別の実施形態に従って、基材上に流体の複数の液滴をディスペンシングする方法が提供される。本方法は、プログレッシブキャビティポンプによって流体源から噴射ディスペンサ本体の流体入口へと流体をポンプ駆動して当該流体を噴射ディスペンサ本体に投入する工程を備える。当該流体は、前記流体入口から、ディスペンシング出口と連通して前記流体入口と当該ディスペンシング出口との間にバルブシートを規定する噴射ディスペンサ本体の流体チャンバへ、通流する。本方法は、更に、流体チャンバ内に延在するバルブ要素を、バルブシートに対して係合解除ないし係合するように、バルブアクチュエータによって作動させ、それによって液滴をディスペンシング出口から基材に向けた飛行のため強制排出する噴射ディスペンシング周期を規定する工程を備える。プログレッシブキャビティポンプによる流体の噴射ディスペンサ本体へのポンプ駆動と噴射ディスペンシング周期とは、集約的に、ディスペンシング周期毎の一定体積を有する液滴の排出に帰結し得る。
【００１８】
本方法は、１または複数の付加的な特徴を含み得る。例えば、本方法は、流体の粘度の変化に拘わらず、噴射ディスペンシング周期毎に一定の体積を有する液滴を排出する工程を含み得る。バルブ要素の作動は、時間経過によるバルブシートに対する流体の移動を引き起こし、時間経過による流速プロファイルを規定する。流速プロファイルは、略一定であって、任意の液滴において、ディスペンシング出口から最初に出る流体の速度が、ディスペンシング出口を最後に出る当該液滴の流体の速度に近い。これに関して、基材への飛行中の前記液滴の開花（ｂｌｏｓｓｏｍｉｎｇ）ないし回転乱流（ｒｏｔａｔｉｏｎａｌ  ｔｕｍｂｌｉｎｇ）動作を回避するように、ディスペンシング出口を出る流体の速度の時間経過が制御される。
【００１９】
流速プロファイルは、流体チャンバ内の流体の高圧の結果として略一定である。従って、バルブ要素をバルブシートに係合させた閉塞時にバルブ要素の動作が圧力スパイクを引き起こす場合でさえ、プログレッシブキャビティポンプによって維持される流入流体圧は、流体チャンバ内の圧力スパイクを最小化するのに十分に高い。この最小化された圧力スパイクは、圧力スパイクによって引き起こされ得る流体の粒子の最小化された損傷に帰結する。これらの利点は、例えば、少なくとも７ｂａｒｇの流入流体圧をもたらすべくプログレッシブキャビティポンプを作動させることで、達成され得る。
【００２０】
前述のように、本方法は、１秒あたり５００回までのディスペンシング周期を実施するべく、バルブ要素を起動する工程を有し得る。他の実施形態では、バルブ要素は、１秒あたり３０００回までのディスペンシング周期を実施するべく、起動され得る。これは、特に、バルブ要素がピエゾ圧電アクチュエータを介して起動される実施形態の場合にそうである。プログレッシブキャビティポンプは、また、噴射システムが「オン・ザ・フライ」で連続動作する時にポンプハウジングに対して連続回転される中央駆動部材を含み、分離したキャビティを流体入口に向けて伝播させて、流入流体圧を常時維持する。この圧力は、様々な実施形態において流入流体圧が一定であることを確認してプログレッシブキャビティポンプの動作を調整するために、ロードセンサまたは他のタイプの圧力センサによって検出され得る。もちろん、プログレッシブキャビティポンプは、他の実施形態において、バルブアクチュエータの起動毎に、設定インクリメント量だけ移動ないし回転され得る。
【００２１】
本発明のこれら及び他の目的及び利点が、添付の図面と関連して以下の詳細な説明を参酌することで、より容易に明らかとなるであろう。  
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の様々な実施形態による噴射システムの概略図である。当該噴射システムは、プログレッシブキャビティポンプによって供給される。
【００２３】
【図２】一実施形態の噴射システムの斜視図である。当該噴射システムは、バルブアクチュエータと噴射ディスペンサ本体の多くと当該噴射ディスペンサ本体に供給するプログレッシブキャビティポンプとを取り囲む外側ハウジングを備える。
【００２４】
【図２Ａ】図２と同様の斜視図である。噴射システムの外側ハウジングは、更に詳細に幾つかの内部要素を示すべく、取り除かれている。
【００２５】
【図３】図２Ａの３−３線による、図２Ａの噴射システムの断面図である。
【００２６】
【図３Ａ】図２の噴射システムのバルブアクチュエータとして利用され得る、圧電駆動モジュールの一部の図である。
【００２７】
【図３Ｂ】バルブ要素、バルブシート及びディスペンシング出口の周辺を特に示す、別の実施形態の噴射システムの図である。
【００２８】
【図３Ｃ】バルブ要素、バルブシート及びディスペンシング出口の周辺を特に示す、更に別の実施形態の噴射システムの図である。
【００２９】
【図４】図３に示された噴射システムの一部の拡大断面図である。
【００３０】
【図５】図２の噴射システムと共に用いられるプログレッシブキャビティポンプの斜視図である。
【００３１】
【図６】その内部要素を示すための、図５の６−６線による、図５のプログレッシブキャビティポンプの断面図である。
【００３２】
【図７】従来の噴射ディスペンサのバルブシートに対する流体移動の時間変化、特に１回の噴射ディスペンシング周期での変化、の概略図である。
【００３３】
【図８】図１の噴射システムのバルブシートに対する流体移動の時間変化、特に１回の噴射ディスペンシング周期での変化、の概略図である。図７の従来の場合との比較目的の図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
噴射ディスペンシングシステム１０の幾つかの実施形態が、図１乃至図６に図示されている。当該システム１０は、各液滴が一定の体積の流体を規定するように、基材上に複数の液滴を噴射／ディスペンス可能である。電子機器（エレクトロニクスアセンブリ）のような技術分野では、これは、基材の不所望の領域上に溢れること無しで、噴射された液滴が狭い溝及び空間内により予測可能に適用（塗布）されることを可能にする。更に、噴射ディスペンシングシステム１０は、ディスペンスされる流体の粘度変化のような幾つかの動作上のパラメータ変化に拘わらず、一定体積の液滴のディスペンシングを継続するように構成されている。また、噴射ディスペンシングシステム１０を出る流体の速度プロファイルは、略一定に維持され、基材に向かって飛行中の液滴の流体粒子を損傷したり及び／または当該液滴の回転乱流（ｒｏｔａｔｉｏｎａｌ  ｔｕｍｂｌｉｎｇ）ないし開花（ｂｌｏｓｓｏｍｉｎｇ）を引き起こしたりし得る流体速度の変化を引き起こすことを回避する。
【００３５】
最初に図１を参照して、本明細書の実施形態に従う噴射ディスペンシングシステム１０の概略ブロック図が図示されている。噴射ディスペンシングシステム１０は、流体チャンバ（図１では不図示）及びバルブ要素（図１では不図示）を有する噴射ディスペンサ本体１２と、流体を流体源１６から噴射ディスペンサ本体１２の流体チャンバへと供給するプログレッシブキャビティポンプ１４と、を備えている。プログレッシブキャビティポンプ１４は、噴射ディスペンシングシステム１０のコントローラ１８によって起動され、当該コントローラ１８は、また、基材２４に向けて流体の液滴２２を送り出すための噴射ディスペンシング周期を生成するような噴射ディスペンサ本体１２内のバルブ要素の移動を引き起こすバルブアクチュエータ２０を作動させるように構成されている。プログレッシブキャビティポンプ１４は、その細長い長さに沿って流体の複数の分離したキャビティを伝播して、噴射ディスペンサ本体１２において一定の流入流体圧を維持する。従って、バルブアクチュエータ２０を用いて噴射ディスペンシング周期でバルブ要素を作動させることから生じる液滴２２は、流体粘度のばらつきや噴射ディスペンシングシステム１０の動作速度のばらつきに拘わらず、各々が流体の一定体積を規定する。
【００３６】
以下に更に詳述されるように、噴射ディスペンサ本体１２及びバルブアクチュエータ２０の様々なタイプが、本発明に従う様々な実施形態において利用され得る。また、コントローラ１８は、他の実施形態では、本発明の範囲から逸脱することなく、プログレッシブキャビティポンプ１４及びバルブアクチュエータ２０のために、２つの分離したコントローラないしコントローラ要素を含み得る。以下に詳述される幾つかの実施形態は、例示的な目的でのみ提供され、結果としてのシステムが噴射ディスペンサ本体１２に供給するプログレッシブキャビティポンプ１４を含んで、本明細書を通して説明される複数の機能的な利益及び利点を達成する限りにおいて、それらの特徴は任意の態様で組み合わされ得る。
【００３７】
図２、図２Ａ、図３及び図３Ａを参照して、噴射ディスペンシングシステム１０の一つの例示的な実施形態が、更に詳細に図示されている。本実施形態の噴射ディスペンシングシステム１０は、本願の出願人であるノードソン・コーポレーションから商業的に入手可能な噴射システムのインテリジェット（Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｔ）（登録商標）の製品ラインの更なる発展タイプである。より詳しくは、この噴射ディスペンシングシステム１０は、米国特許出願公開第２０１３／００４８７５９号において説明されたシステムと類似の多くの要素を含み、結果的に、噴射ディスペンシングシステム１０は、当該先行特許出願に規定されたのと同一の機能的な利益の多くを達成する。もっとも、噴射ディスペンシングシステム１０は、前述のようにプログレッシブキャビティポンプ１４を含み、そのことが、例えば電子機器のアセンブリ及び製造分野において、流体噴射時に複数の付加的な機能上の利益及び利点をもたらす。以下の説明は、本明細書で規定される発明の一実施形態の包括的な描写を提供するべく、先行特許出願に類似した要素と新しい要素との両方に関している。
【００３８】
これらの図に示されたように、噴射ディスペンシングシステム１０は、流体モジュールを備えており、その大部分は、外側カバー２６内に含まれている。同様に、バルブアクチュエータ２０は、圧電駆動モジュールの形態であって、それもまた外側カバー２６内に実質的に包含されている。流体モジュールは、以下に詳述される噴射ディスペンサ本体１２と他の要素とを含んでいる。外側カバー２６は、本実施形態では薄いシート状の金属からなり、従来の締結具によって噴射ディスペンシングシステム１０の主要な支持構造２７に締結されている。以下に更に詳述されるように、主要な支持構造２７は、流体モジュール及び圧電駆動モジュールの様々な要素のための接続点として作用する複数の要素を含んでいる。これらの複数の要素は、少なくとも、下方構造部材１１５、上方構造部材１１３、並びに、当該上方及び下方構造部材１１３、１１５間で延びてそれらを結合する支持壁１１１、を含んでいる（これらの要素は、図２Ａに最もよく図示されている）。噴射ディスペンシングシステム１０は、また、流体供給アセンブリを含んでいる。それは、本実施形態では、プログレッシブキャビティポンプ１４と流体源１６との両方を含んでいる。従って、最も広い意味では、流体供給アセンブリからの流体が流体モジュールに差し向けられ、当該流体を基材２４に向かって飛ぶ液滴２２としてディスペンスするべく圧電駆動モジュールが流体モジュールの要素を起動する。
【００３９】
図３を参照して、流体モジュールが更に詳述される。流体モジュールは、ノズル２８と、噴射ディスペンサ本体１２と、噴射ディスペンサ本体１２の流体入口３２を規定する流体接続インタフェース３０と、を含む。本実施形態の流体接続インタフェース３０は、プログレッシブキャビティポンプ１４から延びる出口管体または導管に接続されるよう構成されたルアー式締結具を含んでいる。これにより、プログレッシブキャビティポンプ１４及び流体供給アセンブリは、全体として、必要な時に、流体モジュールから迅速かつ容易に接続解除され得る。他のタイプの流体接続インタフェースも、本発明の範囲から逸脱することなく、他の実施形態において利用され得る。
【００４０】
流体チャンバ３４は、流体入口３２とノズル２８の近傍に設けられたディスペンシング出口３６との間で連通するように、噴射ディスペンサ本体１２内に規定されている。噴射ディスペンサ本体１２の第１区分４０は、（流体接続インタフェース３０の）流体入口３２と、流体入口３２を流体チャンバ３４に結合する流路を規定する通路４２と、を含んでいる。噴射ディスペンサ本体１２の第２区分４２は、ノズル２８を支持するように構成されている。第２区分４４内に挿入されたセンタリング片４６が、ノズル２８内のディスペンシング出口３６を、噴射ディスペンサ本体１２の第２区分４４を通って延びる中央通路５０に整列している。バルブシート５２が、流体入口３２とディスペンシング出口３６との間、特には流体チャンバ３４の底端とノズル２８との間、に位置決めされている。バルブシート５２は、ディスペンシング出口３６と流体連通する開口５４を有している。センタリング片４６は、ノズル２８内のディスペンシング出口３６、噴射ディスペンサ本体１２の第２区分４４の中央通路５０、及び、バルブシート５２の開口５４、を略同軸の整列状態に維持する。特に、図示の実施形態では、第２区分４４は、中央通路５０の一部に肩部を含んでおり、当該肩部が、センタリング片４６、ノズル２８及びバルブシート５２の各々を所望の位置に支持している。これらの要素４４、４６、５２及び２８は、本実施形態では個別に形成されていて、それらの間の接着剤によって互いに対して所定位置に保持され得る。
【００４１】
あるいは、これらの要素４４、４６、５２及び２８の幾つかまたは全ては、単一の統合／一体部品として製造され得る。そのような変形例の一例として、図３Ｂは、第２区分４４、センタリング片４６及びバルブシート５２が単一の統合片２００として製造されて置換された実施形態を図示している。ノズル２８は、例えば接着剤または螺合によって、「バルブシート」に隣接した統合片２００に取り付けられている。他の代替的な分離形成や一体形成が、流体モジュール内で説明された複数の要素のために利用され得ることが、明らかである。
【００４２】
図３に図示された実施形態に戻って、バルブ要素５６は、バルブシート５２と係合解除及び係合する移動のために位置決めされるべく、流体チャンバ３４内に位置している。バルブ要素５６は、バルブアクチュエータ２０（例えば圧電駆動モジュール）によって駆動され、以下に詳述されるような往復移動を実施する。バルブ要素５６は、移動可能要素６０内の流体モジュール内に取り付けられている。移動可能要素６０は、更に、受容体によって上下側で境界付けられた横壁６２の形態のストライク板を規定する。これらの受容体の一方が、バルブ要素５６を受容し、他方の受容体が可動ニードルまたは駆動ピン５８の先端５８ａを受容する。この目的のため、駆動ピン５８の先端５８ａは、可動要素６０の壁５２に隣接して当該壁５２のバルブ要素５６から反対の側に位置している。これらの図において示されたように、駆動ピン５８は、バルブアクチュエータ２０への接続のために流体モジュールから延出する要素である。
【００４３】
噴射ディスペンサ本体１２は、更に、インサート７０を保持する第３区分６６を含んでいる。これらの要素は、集約的に、噴射ディスペンサ本体１２の第２区分４４に面していて、流体チャンバ３４の反対側の上部端を規定している。第３区分６６及びインサート７０は、集約的に、駆動ピン５８及び可動要素６０がそれを貫いて延びる孔６６ａを規定している。バネのような付勢要素６８が、可動要素６０とインサート７０との間に位置している。付勢要素６８は、可動要素６０及びバルブ要素５６をバルブシート５２との接触から離れるように付勢する軸方向力を提供している。
【００４４】
シールリング６４が、インサート７０と可動要素６０の外部との間のシール係合を提供している。シールリング６４は、可動要素６０の移動に伴って撓むＯリングか、あるいは、可動要素６０がそれに対して摺動し得る動的シールのような何らかの他の代替的なシールを含み得る。シールリング６４の下方の可動要素６０の一部が、流体チャンバ３４の境界の一部を規定する。バルブ要素５６が、可動要素６０に取り付けられていて、可動要素６０の壁６２とバルブシート５２との間の位置で流体チャンバ３４の内側に位置している。可動要素６０は、駆動ピン５８の移動をバルブ要素５６の移動に伝達する。あるいは、流体モジュールの当該部分において共に組み付けられた複数の分離要素（バルブ要素５６及び可動要素６０）は、図３Ｃの代替的な実施形態に図示されるように、単一の統合された可動要素として製造されてもよい。
【００４５】
図３Ｃを参照して、統合された可動要素３００が用いられる実施形態では、当該要素３００が、駆動ピン５８に面する上部３０２と流体チャンバ３４に面する下端３０４とを含む。駆動ピン５８は、要素３００の上部３０２に接触して、それを選択的に下方に移動して、下端３０４をバルブシートに接触させて、流体の液滴を噴射する。図３Ｃに示されているように、他の実施形態と同様に、要素３００の外面がシールリング６４に対してシールされて、付勢要素６８が要素３００に付勢力を提供する。これにより、一般的な動作は、要素の幾つかが図３Ｂ及び図３Ｃの実施形態に示される統合部品２００、３００に共に組み合わされているか否か、あるいは、他の潜在的な同様の組合せ及び代替品であるか否かに拘わらず、変化しない。
【００４６】
図３に戻って、流体モジュールの部品の組み付け（アセンブリ）は、以下のように行われる。噴射ディスペンサ本体１２の第３区分６６が、摩擦係合によってインサート７０の頂部に取り付けられ得る。噴射ディスペンサ本体１２の第２区分４４が、その後、噴射ディスペンサ本体１２の第１区分４０に摩擦係合によって取り付けられ、流体モジュールの他の全ての構成要素を囲い込む。例えば、インサート７０は、当該インサート７０の上下に位置する第１区分４０及び第２区分４４の部分よりも断面積が大きいため、噴射ディスペンサ本体１２の第１区分４０及び第２区分４４の摩擦係合がインサート７０を流体モジュール内の所定位置に捕捉する、ないし、挟み込む。インサート７０は、幾つかの実施形態では、その底側に沿っても、第２区分４４と強制的に摩擦係合し得る。全体的に、第１区分４０及び第２区分４４は、流体モジュールのこれらの部分：ノズル２８、バルブシート５２、センタリング片４６、バルブ要素５６、可動要素６０、シールリング６４、付勢要素６８、インサート７０、及び、噴射ディスペンサ本体１２の第３区分６６、を実質的に囲い込むように共に押圧される。これにより、好適な実施形態では、流体モジュールは、前述の部分の組み付け（アセンブリ）に倣うこれらの要素の各々からなる。流体モジュールの構成要素の幾つかは、摩擦係合によって接続されると説明されたが、これら構成要素間の摩擦係合は、螺合によって置換され得て、異なる態様で分解されて再組み付けされることを許容する。これらの部品間の他の接続方法もまた、本発明の範囲内であり得る。
【００４７】
前述され図３に図示された組み付け位置では、流体チャンバ３４と流体連通するべく流体入口３２に結合する通路４２が、以下のように提供される。通路４２の第１部分は、噴射ディスペンサ本体１２の第１区分４０内を完全に延びている。通路４２の環状部分が、前記第１部分と連通して、噴射ディスペンサ本体１２の第１区分４０と第３区分６６との間に設けられた空間によって生成されている。通路４２は、その後、インサート７０と第２区分４４との間の環状部分から流体チャンバ３４へと下方へ連続する。インサート７０が流体モジュールの組み付け中に第２区分４４の内側に摩擦係合される実施形態では、インサート７０にその外周に沿って幾つかの溝が設けられ、通路４２の最終部分を規定する。インサート７０に貫通孔をドリル穿孔する等、別の方法も同様に提供され得る（別の実施形態のインサート７０が第２区分４４と螺合されている場合、これが十分である）。従って、噴射ディスペンサ本体１２が完全に組付けられる時、流体流路は、流体接続インタフェース３０の流体入口３２から通路４２を通って流体チャンバ３４まで規定され、その後、バルブシート５２の開口５４を通ってディスペンシング出口３６まで規定される。
【００４８】
図３に図示された流体モジュールの湿潤部におけるバルブ要素の動作が、簡潔に説明される。駆動ピン５８が可動要素６０を介して間接的にバルブ要素５６と結合されており、圧電駆動モジュールの構成要素として作動する。駆動ピン５８及びバルブ要素５６は、結合して、噴射ディスペンシングシステム１０からの噴射によって流体材料をディスペンスするべく協調する。バルブ要素５６をバルブシート５２に接触させるべく駆動ピン５８が移動される時、駆動ピン５８の先端５８ａが、可動要素６０の壁６２を打ちつけることによって、ハンマーの動作と非常に類似した動作をし、その力及び運動量を壁６２に伝達する。そして当該壁６２によって、バルブ要素５６が迅速にバルブシート５２を打ちつけ、噴射システムから材料の液滴を噴射する。具体的には、駆動ピン５８に直接的には接続されていないバルブ要素５６が、起動される駆動ピン５８の先端５８ａによって可動要素６０の壁６２に与えられる衝撃によってバルブシート５２と接触するように移動されるべく構成されている。結果として、駆動ピン５８が起動されて、所定量の流体材料が流体チャンバ３４から噴射されるが、先端５８ａを含みそれに限定されない駆動ピン５８のあらゆる部分が流体材料によって湿潤されない。駆動ピン５８と壁６２との間の接触が除去される時、付勢要素６８によって適用されている軸方向力が作用して、駆動ピン５８の長手方向軸に整列した方向においてバルブ要素５６及び可動要素６０をバルブシート５２から離れるように移動させる。駆動ピン５８及びバルブ要素５６の各往復サイクルが、流体材料の液滴を噴射する。当該サイクル（周期）は、要求に応じて、流体材料の連続的な液滴を噴射するべく繰り返される。更に、幾つかの実施形態では、バルブアクチュエータ２０が、これらの噴射ディスペンシング周期が１秒あたり５００回まで繰り返されることを可能にするように構成される。他の実施形態では、バルブアクチュエータ２０が圧電アクチュエータを有する実施形態では特に、バルブアクチュエータ２０が１秒あたり３０００回の噴射ディスペンシング周期まで提供するように構成される。バルブが開放している時の流体の流れが、図４の矢印によって明瞭に図示されている。図４は、図３に図示されて前述された流体モジュールの拡大図である。
【００４９】
バルブシート５２に面するバルブ要素５６の表面は、開口５４を取り囲むバルブシート５２の表面の曲率ないし形状に合致する曲率を有し得る。形状の合致の結果として、噴射中にバルブ要素５６がバルブシート５２と接触関係を有する時、流体シールが一時的に形成される。バルブ要素５６の移動中に流体シールを確立することは、流体チャンバ３４からバルブシート５２を通る流体材料の流れを止めて、これらの要素の衝撃がディスペンシング出口３６から液滴を分離させる力ないし圧力を適用する傾向となる。
【００５０】
バルブ要素５６が流体チャンバ３４の内側に収容された流体材料に曝されている間、駆動ピン５８を収容する孔６６ａは、流体チャンバ３４内の流体材料から隔離されている（例えばシールリング６４によって）。これにより、駆動ピン５８は、流体材料によって濡らされない。結果として、噴射ディスペンシングシステム１０の構成は、駆動ピン５８のための駆動ないし起動機構（例えば圧電駆動モジュール）を流体チャンバ３４内の流体材料から隔離しながら駆動ピン５８の駆動移動を許容する従来の流体シールを省略することができる。これは、噴射ディスペンシングシステム１０の組み付け及び動作を簡略化する。
【００５１】
噴射ディスペンシングシステム１０を用いて噴射され得る流体の１つは、接着剤である。当該接着剤は、典型的には、噴射プロセス中、加熱された状態に維持することが必要である。結果的に、図２、図２Ａ及び図３に図示されたような実施形態では、熱伝達部材として作動する本体部８０を有するヒータ７６が設けられている。ヒータ７６は、流体モジュールを少なくとも部分的に取り囲んでいる。ヒータ７６は、本体部８０内に規定された孔内に位置するカートリッジ様式の抵抗加熱要素のような、従来の加熱要素（不図示）を含み得る。ヒータ７６は、抵抗熱デバイス（ＲＴＤ）、サーミスタまたは熱電対のような、従来の温度センサ（不図示）をも装備され得る。それは、ヒータ７６に供給される電力を調整する際、温度コントローラ（コントローラ１８であり得る）による使用のためのフィードバック信号を提供する。ヒータ７６は、温度センサへの信号路を提供するため、及び、ヒータ７６及び温度センサに電力を伝送する電流路を提供するため、アクチュエータ本体部７４（以下に説明される）に関連するそれぞれの柔軟な導電接点７２と接触するピン７９を含んでいる。噴射ディスペンサ本体１２の第２区分４４とインサート７０とを含む流体モジュールの少なくとも一部が、ヒータ７６内に着座している。ヒータ７６がリテーナアームによってアクチュエータ本体部７４に対して引き入れられる時、流体モジュールはヒータ７６とアクチュエータ本体部７４との間での圧縮によって所定位置に効果的に保持される。
【００５２】
図２乃至図３Ａを参照して、一実施形態では、圧電駆動モジュールは、バルブアクチュエータ２０とも呼ばれるが、流体モジュールのバルブ要素５６を起動するために利用される。ディスペンシングバルブのための圧電駆動は、知られており、一つの例示的な駆動部ないし駆動モジュールが、以下に更に詳述される。それらの詳細を説明する前に、バルブアクチュエータ２０は、図２Ａ及び図３に示されるように、アクチュエータ本体部７４を含んでいる。アクチュエータ本体部７４は、流体モジュール及びヒータ７６と対になっていて、それらの直上に着座している。この目的のため、アクチュエータ本体部７４は、噴射ディスペンサ本体１２の第１区分４０及び第３区分６６の上端と接触して位置決めされ得る。アクチュエータ本体部７４は、ヒータ７６とも接触されて良いが、ヒータ本体部８０は、これらの要素間に位置する断熱ブロック８２と共に設計されるか、図３に示されるように隙間が残される。これは、ヒータ７６からの熱伝達を、アクチュエータ本体部７４の代わりに流体モジュール内へと集中させる。これは、その場所こそ熱エネルギを必要とする流体が位置する場所であるので、有利である。流体モジュールの反対側では、アクチュエータ本体部７４が、支持壁１１１の下方構造部材１１５に取り付けられている（少なくとも１つの棒状接続部が、例えば図２Ａにおいてこれら要素間に図示されている）。これにより、アクチュエータ本体部７４は、流体モジュールと一旦係合されると、バルブアクチュエータ２０の他の要素と流体モジュールとの構造的支持を提供する。
【００５３】
本願の図面においては詳細に図示されていないが、流体モジュールは、アクチュエータ本体部７４及び支持壁１１１に対する迅速な接続及び接続解除のために構成され得る。この目的のため、引き出しバー（不図示）が、噴射ディスペンサ本体１２と係合され得て、当該引き出しバーは、ロッドまたは他の構造を介して、解放レバー８６に接続されている。解放レバー８６は、図２及び図２Ａに示されるように、上方構造部材１１３に隣接して位置している。解放レバー８６は、回動軸８８回りに回転して、カム移動を生き起こし、当該カム移動が、引き出しバーを上方に支持壁１１１に向けて引っ張るか、引き出しバーを下方に押し下げる。例えば解放レバー８６を図面内の位置に置くことによって引き出しバーが上方に引かれる時、噴射ディスペンサ本体１２を含む流体モジュールは、前述のようにアクチュエータ本体部７４と接触するように上方に引かれる。これにより、米国特許出願公開第２０１３／００４８７５９号に記載されたのと同様、流体モジュール及びヒータ７６は、所望の場合、迅速かつ容易に解放されて取り外され得る。
【００５４】
バルブアクチュエータ２０は、圧電駆動モジュールとして実装され、圧電スタック９２ａ、９２ｂ、プランジャ９３及び非対称撓み部９４を含んでいる。本実施形態では２つの圧電スタック９２ａ、９２ｂが提供されているが、本発明の範囲から逸脱することなく、他の実施形態では、唯一の圧電スタックが利用されてもよいし、３以上のスタックが利用されてもよい。撓み部９４は、本実施形態では、アクチュエータ本体部７４の一体部分として形成されており、一側に沿って結合要素９７を含んでいる。当該結合要素９７が、撓み部９４をプランジャ９３に接続している（反対側がアクチュエータ本体部７４の残部と一体的に接続されている）。撓み部９４は、駆動ピン５８から大きくオフセットされて位置しており、それら両側の間にアーム９５を含んでいる。当該アーム９５は、以下に詳述される目的のため、駆動ピン５８に向かって横方向に延びている。バネ９６が、プランジャ９３及び圧電スタック９２ａ、９２ｂにバネ力を適用して、それらを圧縮状態に維持している。圧電駆動モジュールのこれらの要素は、例示的な実施形態において図２Ａ及び図３に図示されている。これらの要素の機能及び動作が、以下に更に詳述される。
【００５５】
図３Ａを参照して、付加的な詳細が、バルブアクチュエータ２０及び圧電要素の囲繞支持部に関して図示されている。これに関して、圧電スタック９２ａ、９２ｂ、プランジャ９３及びバネ９６は、上下の延長部１０６、１０８を有するＣ型ブラケット１０４によって提供される機械的制約部間で一つのアセンブリとして閉じ込められている。ブラケット１０４は、図２Ａでは仮想線で示されているが、下方構造部材１１５と、上方構造部材１１３に取り付けられた少なくとも１つの延長支持部材１１１ａと、の間に支持されている。特には、図３Ａに示されたブラケット１０４の上方延長部１０６は、圧電スタック９２ａ、９２ｂの頂部に剛性の支持部を提供するべく、延長支持部材１１１ａに接続されている。ブラケット１０４の下方延長部１０８は、下方構造部材１１５に結合されて、その頂上に着座し、圧電スタック９２ａ、９２ｂの底部、特にはバネ９６、に剛性の支持部を提供している。プランジャ９３は、ブラケット１０４の下方延長部１０８及び下方構造部材１１５を貫いて突出する下方部を有しており、それは結合要素９７において撓み部９４に結合され得る。反対の上端部では、プランジャ９３は、バネ９６の上端と係合する拡大肩部を有している。バネ９６の下端はブラケット９４の下方延長部１０８の頂部に載っているので、バネ９６はプランジャ９３を上方に押し上げて、常時圧電スタック９２ａ、９２ｂを圧縮状態に維持する。図３Ａ及び他の図面に図示されたアクチュエータ要素の構造支持及びレイアウトは、他の実施形態では修正され得る。
【００５６】
プランジャ９３は、圧電スタック９２ａ、９２ｂを非対称撓み部９４と接続する機械的インタフェースとして機能する。バネ９６は、アセンブリ内で圧縮されて、バネ９６によって生成されるバネ力は、一定の負荷を圧電スタック９２ａ、９２ｂに適用する。これが、圧電スタック９２ａ、９２ｂの予負荷となる。図３に最も明瞭に示されているように、非対称撓み部９４のアーム９５は、金属から製造され得るが、駆動ピン５８の先端５８ａとは反対側の駆動ピン５８の一端に物理的に固定される。非対称撓み部９４は、レバー状の機械的増幅器として機能して、圧電スタック９２ａ、９２ｂの比較的小さい変位を、駆動ピン５８のより大きい有用な変位に変換する。それは、圧電スタック９２ａ、９２ｂの元の変位よりもずっと大きい。
【００５７】
圧電駆動モジュールの圧電スタック９２ａ、９２ｂは、従来技術と同様、導電体の層と交互の圧電セラミックの層からなる積層体である。バネ９６のバネ力は、圧電スタック９２ａ、９２ｂの積層体を圧縮安定状態に維持する。圧電スタック９２ａ、９２ｂにおける導電体が、駆動回路１２０に電気的に結合される。これは、当業者によく知られた態様で、パルス幅変調、周波数変調またはそれらの組合せによって、電流制限された出力信号を供給する。電力が駆動回路１２０から周期的に供給される時、電界が確立され、圧電スタック９２ａ、９２ｂ内の圧電セラミック層の寸法を変える。
【００５８】
圧電スタック９２ａ、９２ｂによって経験される寸法変化は、非対称撓み部９４によって機械的に増幅され、駆動ピン５８をその長手方向軸と平行な方向に直線的に移動させる。圧電スタック９２ａ、９２ｂの圧電セラミック層が拡張する時、バネ９６が当該拡張力によって圧縮されて、非対称撓み部９４が固定された回動軸回りに回動して、駆動ピン５８の先端５８ａの図３で上向きの可動要素６０の壁６２から離れる移動を引き起こす。これは、付勢要素６８が可動要素６０及びバルブ要素５６をバルブシート５２から離れるように移動させることを許容する。起動力が除去されて、圧電スタック９２ａ、９２ｂの圧電セラミック層の収縮が許容される時、バネ９６が拡張して、非対称撓み部９４が回動して、図３の下向きに駆動ピン５８を移動させる。これにより、先端５８ａが壁６２と接触し、バルブ要素５６をバルブシート５２に接触させ、液滴を噴射させる。従って、エネルギ除去状態では、圧電スタックアセンブリは、バルブを正常な閉鎖位置に維持する。正常な動作において、高速で液滴を噴射するべく駆動ピン５８の先端５８ａを可動要素６０の壁６２との接触に関して移動させるように圧電スタック９２ａ、９２ｂがエネルギ付与ないしエネルギ除去される時、非対称撓み部９４は、固定された回動軸回りに反対方向に間欠的に揺動する。
【００５９】
バルブアクチュエータ２０の駆動回路９８は、コントローラ１８によって制御される。当該コントローラ１８は、前述のように、プログレッシブキャビティポンプ１４を起動して作動させるのと同じコントローラ１８であり得る。コントローラ１８は、１または複数の入力に基づいて１または複数の変数を制御するように構成された任意の電気制御装置を含み得る。コントローラ１８は、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、マイクロコンピュータ、デジタル信号プロセッサ、中央処理装置、フィールドプログラマブルゲートアレイ、プログラマブルロジック装置、ステートマシン、ロジック回路、アナログ回路、デジタル回路、及び／または、メモリに記憶された動作指令に基づいて信号（アナログまたはデジタル）を操作する任意の他の装置、から選択される、少なくとも１つのプロセッサを用いて実装され得る。当該メモリは、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、揮発性メモリ、非揮発性メモリ、スタティックランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）、フラッシュメモリ、キャッシュメモリ、及び／または、デジタル情報を記憶できる任意の他の装置、を含むが、それらに限定はされない、単一の記憶装置または複数の記憶装置であり得る。コントローラ１８は、また、様々なタイプのマスストレージ装置や、ユーザと相互作用するためのヒューマンマシンインタフェースをも含み得る。
【００６０】
コントローラ１８のプロセッサは、オペレーティングシステムの制御下で動作して、様々なコンピュータソフトウェアアプリケーション、構成要素（コンポーネント）、プログラム、オブジェクト、モジュール、データ構造など、において具現化されたコンピュータプログラムコードを実行するか頼りにする。メモリ内に存在しマスストレージ装置に記憶されたプログラムコードは、プロセッサでの実行時にバルブアクチュエータ２０の動作を制御して、特には圧電駆動モジュールを駆動するための制御信号を駆動回路９８に提供する制御アルゴリズムを含む。コンピュータプログラムコードは、典型的には、メモリ内で様々な時に存在して、プロセッサでの実行時に本発明の様々な実施形態及び特徴を具現化する工程ないし要素を実行するのに必要な工程をコントローラ１８に実施させる、１または複数の指示を備える。
【００６１】
例えば、コントローラ１８によって実行されるコンピュータプログラムコードは、１秒あたり５００回まで、あるいは、１秒あたり３０００回まで、圧電スタック９２ａ、９２ｂを拡張及び収縮させるべく、起動信号を提供し得る。それは、それぞれ、１秒あたり５００回までの噴射ディスペンシング周期、または、１秒あたり３０００回までの噴射ディスペンシング周期に帰結するであろう。もっとも、特定のコンピュータプログラムコード及び動作機能は、本開示との一貫性を維持しつつ、他の実施形態において修正され得ることが、理解されるであろう。
【００６２】
本実施形態のコントローラ１８は、また、噴射ディスペンシングシステム１０の動作をサポートする付加的な装置の動作を制御するためにも利用される。これに関して、コントローラ１８は、流体チャンバ３４に供給される流体の力ないし圧力を測定して噴射ディスペンサ本体１２への流体供給動作を制御するために利用される圧力センサに動作可能に結合されている。特には、一実施形態において、以下に説明されるように、コントローラ１８は、ロッド１２６によるダイヤグラム１２４との接続を介して圧力測定値を生成するロードセル（不図示）と通信する。ダイヤフラム１２４は、プログレッシブキャビティポンプ１４によって流体入口３２に適用される一定の流入流体圧を受容するように位置している。従って、これらの圧力測定値は、噴射ディスペンシングシステム１０のプログレッシブキャビティポンプ１４の動作の閉ループ制御で利用するためのフィードバックとして、コントローラ１８に通信される。コントローラ１８は、噴射ディスペンシングシステム１０内の任意の数の要素からのフィードバックを制御ないし受容するために利用され得る。少なくとも、コントローラ１８（または協調する複数の制御要素）は、バルブアクチュエータ２０における圧電駆動モジュールとプログレッシブキャビティポンプ１４における供給装置とを起動して、一定の高圧の流体を噴射ディスペンサ本体１２に供給させ、噴射ディスペンシングシステム１０から基材２４に向けて飛行する液滴として噴射させる。圧力センサは、本明細書で詳細に説明された特定のダイヤフラム式センサに限定されないで、例えば、抵抗トランスデューサ、ダイレクト圧電ロードセル、または、流体圧を測定可能、好適には流体圧を電気信号に変換可能、な任意の他のタイプのセンサ、の形態でも具現化され得る、ということが理解されるであろう。
【００６３】
圧力センサの一般的な機能と、そのコントローラ１８との動作接続が説明されたが、一つの可能性ある構成の詳細が更に説明される。図３及び図４を参照して、流体接続インタフェース３０を流体チャンバ３４に接続する流体入口３２及び通路４２が、様々な長さ及び方向の複数の相互接続区分を含んでいる。流体材料が流体接続インタフェース３０を通過した後すぐ、流体入口３２に流れ込む流体材料はダイヤフラム１２４と相互作用する。ダイヤフラム１２４は、堅固に固定された周縁リングと、当該周縁リングによってその周縁を囲まれた薄い半剛性膜と、を含む。ダイヤフラム１２４の膜の前面側は、流体入口３２の流体材料によって濡らされているが、膜の背面側は濡らされていない。ダイヤフラム１２４の膜の両側に亘る流体圧差は、ダイヤフラム１２４に流体材料が適用する流体圧量に比例して、当該膜を撓ませる。流体入口３２の流体圧が増大すると、より大きな撓みの量を引き起こし得る。図示の実施形態では、ダイヤフラム１２４は、噴射ディスペンサ本体１２の第１区分４０と当該第１区分４０に接続されたダイヤフラム係止部材１２８との間に挟まれている。ダイヤフラム係止部材１２８は、アクチュエータ本体部７４内でロッド１２６を保持する孔内に部分的に適合するよう、図示のように延長され得る。これにより、流体モジュールがアクチュエータ本体部７４と係合される時、ダイヤフラム係止部材１２８を通って延びることによって、ロッド１２６はダイヤフラム１２４と接触するであろう。
【００６４】
簡単に前述されたように、ロッド１２６は、ダイヤフラム１２４の膜の裏側から延びて、ロードセル（不図示）に接触している。ダイヤフラム１２４の膜の変形は、流体圧に比例して変化する。流体圧が変わる時、ダイヤフラム１２４は、当該流体圧に比例する力を、仲介ロッド１２６を介してロードセルに伝達する。ロードセルは、圧力測定値を噴射ディスペンシングシステム１０のコントローラ１８に伝達する。この態様で、ダイヤフラム１２４及びロードセルが協調して、噴射ディスペンシングシステム１０（特にはプログレッシブキャビティポンプ１４）の動作制御に利用するための流体入口３２内の流体圧を測定して評価する圧力センサを形成する。必要な場合、プログレッシブキャビティポンプ１４の動作ないし起動は、ロードセルからの信号に基づいて、一定の流入流体圧が流体チャンバ３４内で維持されることを保証するように、コントローラ１８によって調整され得る。これは、噴射ディスペンシング周期において取り出されるのと等価量の流体で流体チャンバ３４を再充填することで引き起こされる。
【００６５】
あるいは、噴射ディスペンシングシステム１０の幾つかの実施形態は、異なるタイプのフィードバックに基づいて、コントローラ１８を動作させ得る。これは、幾つかの例では、圧力センサの必要性を省略させ得る。ある特定の実施形態では、コントローラ１８は、バルブアクチュエータ２０に動作可能に接続され得て、バルブアクチュエータ２０が噴射ディスペンシング周期によって噴射ディスペンシングシステム１０から流体の液滴を排出する時点を示す信号を受容し得る。バルブアクチュエータ２０ないし噴射ディスペンシング周期の各起動毎に、プログレッシブキャビティポンプ１４は、各噴射ディスペンシング周期のための設定インクリメント量だけ移動するように動作される。設定インクリメント量は、バルブアクチュエータ２０の起動によって引き起こされる液滴ディスペンシングによって取り出されたのと等価な量の流体を流体チャンバ３４内に供給するように、構成される。以下に更に詳述されるプログレッシブキャビティポンプ１４の例では、設定インクリメント量の移動は、各噴射ディスペンシング周期のための所定の回転角度だけの中央駆動部材１４２の回転を含み得る。この制御構成は、コントローラ１８の別の実施形態利用での、開ループ制御において、より当てはまる。噴射ディスペンシングシステム１０によって可能とされる特定のタイプの制御に拘わらず、プログレッシブキャビティポンプ１４は、流体が噴射ないしディスペンシング処理で取り出されるのと同一の流速の流体（例えば高圧流体）で流体チャンバ３４を再充填するように、制御される。
【００６６】
図２及び図２Ａに図示されるように、噴射ディスペンサ本体１２の流体接続インタフェース３０は、プログレッシブキャビティポンプ１４との接続によって流体供給される。プログレッシブキャビティポンプ１４の例示的な実施形態が、以下に詳述される。予備的な事項として、プログレッシブキャビティポンプ１４は、任意の知られたタイプの流体源によって、その入口に流体供給される。その一例が、図２及び図２Ａにおいて、圧縮シリンジ１３２として図示されている。これらの図に示された流体源１６のシリンジ１３２は、従来設計の噴射ディスペンシングシステムに直接流体供給するために利用されていたシリンジと類似するように構成され得る。例えば、シリンジ１３２は、プログレッシブキャビティポンプ１４の入口に向けて流体材料を流すべく、圧縮空気を利用し得る。プログレッシブキャビティポンプ１４が、流体モジュールの流体チャンバ３４に流体供給する。シリンジ１３２に含まれる流体材料の上方の頭部空間に供給される圧力は、０．５ｂａｒｇ（約７．２５ｐｓｉｇ）から４ｂａｒｇ（約５８．０２ｐｓｉｇ）の範囲であり得る。プログレッシブキャビティポンプ１４の入口内に供給される特定の流体圧は、決定的ではない。なぜなら、プログレッシブキャビティポンプ１４は、特定のディスペンシング用途によって要求される場合、本発明の有利な利点の幾つかを享受し得るのに十分な高圧を流体に提供し得るからである。異なるタイプの流体源１６が、当該説明と合致する他の実施形態で、プログレッシブキャビティポンプ１４に流体供給するように利用され得る。
【００６７】
図５及び図６を参照して、噴射ディスペンシングシステム１０の例示的な実施形態と共に利用されるプログレッシブキャビティポンプ１４が、更に詳細に示されている。プログレッシブキャビティポンプ１４及び流体源１６は、集約的に、流体供給アセンブリを規定している。プログレッシブキャビティポンプ１４は、ポンプハウジング１４０と、中央駆動部材１４２と、を含んでおり、それらの各々が図５においてポンプハウジング１４０の入口端１４４において視認可能である。図６においてより良く視認されるように、ポンプハウジング１４０は、入口端１４４から当該入口端１４４と反対側の出口端１４６まで、細長い長さに沿って延びている。入口端１４４は、図５において、中央駆動部材１４２の端部と隣接して開放して示されているが、入口は、図２及び図２Ａのレイアウトで示されるような他の実施形態では、ポンプハウジング１４０の側壁から外側に突出する径方向通路によって規定されてもよい。ポンプハウジング１４０は、その細長い長さに沿った流体流れのための導管１４８を規定して、当該導管１４８は、中央駆動部材１４２によって部分的に充填されている。少なくとも導管１４８のポンプ部１５０に沿って、ポンプハウジング１４０が導管１４８の最外範囲を規定する輪郭周辺１５２を規定する。この輪郭周辺１５２は、例示的な実施形態では、断面で見られる時、複数の波状部ないしうねり輪郭として形成される。この形状は、別個の流体キャビティを生成するべく、中央駆動部材１４２の対応する輪郭形状と対応（噛み合う）するように構成されている。
【００６８】
中央駆動部材１４２は、典型的には、その外側面１５４に沿った二重螺旋形状を規定する中実の螺旋形状を規定している。複数の要素は異なるタイプの材料から形成され得るが、例示的な実施形態では、ポンプハウジング１４０は、ポンプ部１５０及び輪郭周辺１５２を規定するゴムないし他の弾性体のスリーブ１５６を含み、中央駆動部材１４２は、鋼鉄のような剛性材料から形成される。中央駆動部材１４２が回転する時、スリーブ１５６のゴム材料に対して螺旋形状が回転して、互いにシールされた一連の区分された別個のキャビティ１５８が生成される。当該キャビティ１５８は、全体的には同様に螺旋形状であるが、両端部が先細状であって、中央駆動部材１４２によって規定されるロータとは反対の側において、あるキャビティ１５８の始期が他のキャビティの終期と重なっている。このため、区分されたキャビティ１５８の一つが出口端１４６に到達して先細になり始めると、出口端１４６により少ない流れを供給して、次のキャビティが当該出口端１４６に向けて開き始める。これによって、全体の流量及び圧力が、中央駆動部材１４２が回転を継続する間、略一定に維持される。このため、プログレッシブキャビティポンプ１４によって供給される圧力に周期的に悪影響を及ぼし得る「ポンプウィンク」作用ないし再充填周期が存在しない。複数のキャビティ１５８は、全体的に、全て同じサイズ及び形状であり、キャビティ１５８が導管１４８に沿って移動しても変化しない一定量の流体容積を含んでいる。
【００６９】
導管１４８の細長い長さを貫く開放流路が無いことは、プログレッシブキャビティポンプ１４によって供給される体積流速が、中央駆動部材１４２の回転速度に直接比例することを意味する。従って、これが、流体源１６によって供給される特定の入口圧力が重要でない理由である。なぜなら、プログレッシブキャビティポンプ１４は、中央駆動部材１４２の回転速度（従ってキャビティ１５８の対応する長手方向移動速度）にのみ基づいて、出口部での設定圧力及び流速をもたらすからである。キャバティ１５８の各々は、中央駆動部材１４２の回転中、当該中央駆動部材１４２回りで螺旋状に効果的に回転して、導管１４８の長さに沿って移動する時に流体に適用される剪断力のレベルが大変低いかゼロである。結果的に、流体上の剪断作用が利用される他のタイプのポンプにおいて引き起こされ得る流体粒子の損傷が、プログレッシブキャビティポンプ１４の動作のおかげで、本実施形態では回避され得る。これに関して、プログレッシブキャビティポンプ１４は、他の従来のポンプ設計より、噴射ディスペンサ本体１２へのより穏やかな流体ポンプ動作を提供する。また、中央駆動部材１４２周りで導管１４８の長さに沿ってキャビティ１５８を移動する変位力は、ポンプ部１５０の全長に沿って適用される。このため、プログレッシブキャビティポンプ１４は、中央駆動部材１４２の各一定の回転ないし移動毎に一定量の材料を変位させる際に、容積移送式ポンプのように機能する。
【００７０】
プログレッシブキャビティポンプ１４の幾つかの設計において、中央駆動部材１４２の外側面１５４の動きは、遊星ギヤシステムの小ギヤの動きに類似した、輪郭周辺１５２に対するうねり動作である。中央駆動部材１４２は、従って、導管１４８周りを動いて回転するように、プログレッシブキャビティポンプ１４内に取り付けられ得る。ハイポサイクロイドの形態の偏心動作である。中央駆動部材１４２は、ポンプハウジング１４０内での移動を許容するために、１または複数のユニバーサルジョイントないし他の公知の軸受部材を含み得る。中央駆動部材１４２の他の設計ないし具体的な移動パターンが、プログレッシブキャビティポンプ１４の他の実施形態において可能であるが、選択される移動ないし取り付けの方法に拘わらず、中央駆動部材１４２は常に、当該中央駆動部材１４２が回転する度に導管１４８の長さに沿って伝播する流体の区分された別個のキャビティに帰結する。
【００７１】
プログレッシブキャビティポンプ１４は、簡単に前述されたように、コントローラ１８に動作可能に結合されている。特には、プログレッシブキャビティポンプ１４は、中央駆動部材１４２に接続されて当該中央駆動部材１４２を制御可能な可変速度で回転する何らかの形態の駆動部１６０（モータ等）を含んでいる。コントローラ１８は、噴射ディスペンシングシステム１０の正常動作中、中央駆動部材１４２の一定回転速度でプログレッシブキャビティポンプ１４を動作するように、駆動部１６０に動作信号を送る。圧力センサ（例えば、ダイヤフラム１２４、ロッド１２６及びロードセンサによって規定される圧力センサ）が噴射ディスペンサ本体１２の流体圧が所望の値でないことを検出する場合、中央駆動部材１４２の回転速度が圧力の不備を訂正するべくコントローラ１８によって調整される。
【００７２】
要するに、コントローラ１８は、流体入口３２及び流体チャンバ３４で一定の流入流体圧を提供するべくプログレッシブキャビティポンプ１４を作動させる。この圧力は、従来のシリンジベースの圧力供給よりもずっと高いことが可能である。例えば、プログレッシブキャビティポンプ１４によって供給される一定の流入流体圧は、１０ｂａｒｇ（約１４５．０４ｐｓｉｇ）よりも大きくてよいが、シリンジベースの供給アセンブリは、最大で約６〜７ｂａｒｇ（約８７．０２ｐｓｉｇ〜約１０１．５２ｐｓｉｇ）である。プログレッシブキャビティポンプ１４のより高い潜在的な圧力出力は、ポンプ部１５０の導管１４８の全長に沿ったキャビティ１５８に移動力を適用する結果である。このより高い圧力は、３０ｂａｒｇ（約４３５．１１ｐｓｉｇ）以上にまで上昇することができ、噴射ディスペンサ本体１２からの流体噴射時に付加的な利点を提供し得る。このため、噴射ディスペンシング周期が同一である時（例えば圧電スタック９２ａ、９２ｂが各噴射ディスペンシング周期で同じ時間だけ起動される時）、流体チャンバ３４内のより高い一定圧力が、各噴射液滴が一定の流体体積を規定することを可能にする。同じサイズの液滴の生成は、流体の粘度のばらつきにも拘わらず、プログレッシブキャビティポンプ１４の供給を用いることで達成される。これは、当該噴射ディスペンシングシステム１０を用いた本件出願人によって実施された研究室テストで証明されている。更に、より多量の実質的体積の液滴が、噴射ディスペンシングシステム１０をより速い周期で作動することによって、もたらされ得る。幾つかの実施形態では、１秒あたり５００液滴までのオーダーであり、他の実施形態では、１秒あたり３０００液滴までのオーダーであり、圧電アクチュエータによって起動される。仮想的に、噴射ディスペンシング周期の増大される周波数は、より低いバルブ要素速度で実現され得るであろう。これは、時間経過による摩耗損傷を制限し、噴射ディスペンシングシステム１０の可動部を交換したりメンテナンスしたりする必要性を低減する。
【００７３】
本実施形態の噴射ディスペンシングシステム１０におけるプログレッシブキャビティポンプ１４の利用の別の利点が、図８に示されている。図８は、（噴射ディスペンシングシステム１０のディスペンシング出口３６に対する）流体移動の時間変化、特に１回の噴射ディスペンシング周期での変化、の概略図である。これは、比較の目的で、従来の噴射設計のために図７に図示されたのと同様の噴射ディスペンシング周期である。もっとも、以下に説明されるように、流体移動の時間変化も速度の時間変化も、本発明の噴射ディスペンシングシステム１０では、ずっと均一である。
【００７４】
かくして、プロット上の点Ａ、Ｅは、バルブ要素５６がバルブシート５２と係合されている時間である。例えば、バルブ要素５６をバルブシート５２から離すべく上方移動することでバルブ要素５６が撤退される直前と、バルブ要素５６がバルブシート５２との係合状態に戻された直後である。流体は、一時的なスナッフバック（ｓｎｕｆｆ−ｂａｃｋ）効果を受けて、点Ａ、Ｂ間のバルブ要素５６の撤退の結果として、バルブシート５２から離れて流体チャンバ３４内に戻る。これは、水平ゼロ軸より下を移動する流体移動線によって図示されている。点Ｂ、Ｄ間で、バルブ要素５６は、バルブアクチュエータ２０によって一時的に解放位置に維持され、プログレッシブキャビティポンプ１４によって適用される圧縮が流体をバルブシート５２に戻させ、点Ｃで噴射ディスペンサ本体１２からの液滴の押し出しが始まる。流体移動線の傾斜は、この時間窓に亘って略一定である（そして、流体チャンバ３４内の流体のより高い適用圧の結果として、図７の傾斜よりも大きい）。バルブ要素５６は、点Ｄ、Ｅ間の時間に亘ってバルブシート５２との係合状態に戻されるが、従来設計とは異なり、傾斜すなわち流速は、点Ｂ、Ｄ間と同じ略一定値に留まり続ける。この相違を明確化するべく、図７からのプロットラインが、図８上でも仮想線で再現されており、流体移動の時間変化のこれらの相異がより明瞭である。
【００７５】
実質的に等しい流速が、従って、噴射ディスペンサ本体１２からの流体排出の開始時と流体排出の終了時との両方で、本実施形態の噴射ディスペンシングシステム１０を用いる時、あらゆる液滴のため、維持される。この等しい流速が、飛行中の液滴の一部が当該液滴の他部よりも速く移動することを回避するため、基材２４への飛行中、液滴の回転乱流（ｒｏｔａｔｉｏｎａｌ  ｔｕｍｂｌｉｎｇ）ないし開花（ｂｌｏｓｓｏｍｉｎｇ）動作が典型的には生じない。これは、システム１０によってディスペンスされる液滴２２を、より予測可能にしてより制御可能にする。これは、流体の適用（塗布）が精密でなければならない所定の用途において望まれていることである。例えば、これらの分野は、カメラモジュールアセンブリを含み得る。そこでは、エポキシ接着剤が、９０マイクロメーターのスロット内に噴射されなければならない。また、これらの分野は、ＲＦ（無線周波数）遮蔽アタッチメントを含み得る。そこでは、高い粘度のはんだペーストが、３００マイクロメーターのビード内に噴射されなければならない。流体粘度に対して感度を欠くことは、はんだペーストと作業する時でさえ、及び、カメラモジュールアセンブリ分野やチップ下地埋め分野のような、より小さい幾何寸法内に液滴を噴射する必要がある場合でさえ、噴射ディスペンシングシステム１０がこれらの機能的な利点を提供することを許容する。
【００７６】
一般的に言えば、噴射ディスペンシングシステム１０は、基材２４上に流体材料を間欠的に噴射するための機械ないしシステム（不図示）内に設置され得て、所定量の流体材料が噴射される時に基材２４に対して移動され得る。噴射ディスペンシングシステム１０は、流体材料の一連の噴射量ないし液滴２２が、間隔を空けた材料ドットの線（ビード内に合体し得る）として基材２４上に堆積されるように、動作され得る。「オン・ザ・フライ」動作とも呼ばれるこのような連続的な一連の噴射ディスペンシング周期の間、プログレッシブキャビティポンプ１４が連続的に動作して、流体チャンバ３４内において一定の流入流体圧を常時維持する。噴射ディスペンシングシステム１０によってターゲットにされる基材２４は、エレクトロニクス部品に取り付けられる様々な表面を支持し得る。それは、微小量の流体材料の非接触の迅速な噴射を必要とし、また、基材２４上の目標位置に流体材料を堆積させる際の正確な配置（ｐｌａｃｅｍｅｎｔ）も必要とする。
【００７７】
前述のように、噴射ディスペンシングシステム１０は、少なくとも部分的に、プログレッシブキャビティポンプ１４によって流体モジュール内に導入される一定の流入流体圧のおかげで、そのような正確な配置（ｐｌａｃｅｍｅｎｔ）を可能にし得る。このため、噴射ディスペンシングシステム１０が噴射ディスペンシング周期を実施する度に、同一量の流体が一定圧力で強制排出されて液滴２２を形成し、プログレッシブキャビティポンプ１４が各周期毎に流体チャンバ３４内に同量を確実に再充填する。このため、プログレッシブキャビティポンプ１４は、流体チャンバ３４から流体が除去される時、同一量の流体を供給するべく開ループまたは閉ループで動作して、流体チャンバ３４内を略高圧に維持する。これらの利点は、ディスペンスされる流体の粘度及び圧縮性に拘わらず実現され、当該装置を、はんだペーストのような高粘性流体を噴射するための有用なシステムにする。また、流体モジュールは、噴射ディスペンシングシステム１０の底部から工具無しでの簡単な取り外しのためにアクセス可能である。噴射ディスペンシングシステム１０は、様々なタイプの流体のより一貫した体積で予測可能な液滴２２を提供する。これによって、従来の噴射装置の欠点の幾つかに対処する。
【００７８】
本発明は、例示的な実施形態についての記述によって説明され、当該実施形態は、かなり詳しく説明されたが、添付の特許請求の範囲の請求項の範囲を、そのような詳細に制限することや、何らかの態様で限定することは、本件出願人の意図ではない。付加的な利点及び修正は、当業者にとって容易に理解できる。例えば、圧電起動がバルブアクチュエータ２０のために前述されているが、バルブ要素５６が他の公知のタイプのアクチュエータによって動作され得ることも、理解される。それは、駆動ピン５８を圧縮空気で移動させる電気空圧式駆動部（ピストン等で作用する）を含み、機械的なモータベースの駆動部を含み、他の公知のアクチュエータを含む。ここで説明された様々な特徴は、ユーザの必要性や好みに依存して、単独または任意の組合せで用いられ得る。本発明は、現在知られている本発明を実施する好適な方法に沿って、説明された。しかしながら、本発明は、添付の特許請求の範囲によってのみ、規定されるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図２Ａ】
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【図３】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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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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【国際調査報告】
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