(57)【要約】【課題】粘性流体吐出装置において、粘性流体をより低い圧力で加圧して吐出させることである。【解決手段】粘性流体吐出装置１０は、筒状に形成され、筒内に粘性流体１４を収容する粘性流体収容室２６を有する筒状本体１２と、粘性流体収容室２６に先端が挿入され、粘性流体１４を押し出すプランジャ１６と、プランジャ１６を粘性流体１４の吐出方向と反対方向に付勢する付勢力に抗して駆動させる圧電駆動体１８と、筒状本体１２にプランジャ１６と対向して設けられ、粘性流体１４を吐出する吐出口４２を有するノズル２０とを備え、プランジャ１６の先端と吐出口４２との間に設けられ、粘性流体収容室２６と仕切られる粘性流体圧力室５２を形成する仕切部材５０を有し、仕切部材５０は、プランジャ１６の先端より小さく形成され、粘性流体収容室２６から粘性流体圧力室５２へ粘性流体１４を供給する粘性流体供給孔５４を有している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
粘性流体を吐出する粘性流体吐出装置であって、
筒状に形成され、筒内に前記粘性流体を収容する第１室を有する筒状本体と、
前記第１室に先端が挿入され、前記粘性流体を押し出すプランジャと、
前記プランジャを前記粘性流体の吐出方向と反対方向に付勢する付勢力に抗して作動させる駆動体と、
前記筒状本体に前記プランジャの先端と対向して設けられ、前記粘性流体を吐出する吐出口を有するノズルと、
を備え、
前記プランジャの先端と前記吐出口との間に置かれ、前記第１室と仕切られる第２室を形成し、前記プランジャで押圧されて撓む仕切部材を含み、
前記仕切部材は、前記プランジャの先端と対向して前記プランジャの先端より小さく形成され、前記第１室から前記第２室へ前記粘性流体を供給する粘性流体供給孔を有することを特徴とする粘性流体吐出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の粘性流体吐出装置であって、
前記粘性流体を貯蔵する粘性流体貯蔵容器と、
前記粘性流体貯蔵容器と前記第１室とに接続され、前記粘性流体を搬送する粘性流体搬送路と、
前記粘性流体貯蔵容器に貯蔵された粘性流体を前記粘性流体搬送路で圧送する圧送手段と、
を備えることを特徴とする粘性流体吐出装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の粘性流体吐出装置であって、
前記駆動体を制御する制御部を備え、
前記制御部は、前記駆動体で前記プランジャを前記粘性流体の吐出方向と反対方向に付勢する付勢力に抗して作動させることにより、前記プランジャの先端を前記仕切部材と接触させて前記粘性流体供給孔を塞ぎ、前記プランジャで前記仕切部材を押圧して撓ませることにより、前記第２室に充填された粘性流体を加圧して前記吐出口から吐出させることを特徴とする粘性流体吐出装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１つに記載の粘性流体吐出装置であって、
前記駆動体は、前記プランジャの後端に設けられ、複数の圧電素子を積層して形成した圧電駆動体であることを特徴とする粘性流体吐出装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１つに記載の粘性流体吐出装置であって、
前記仕切部材は、前記筒状本体と前記ノズルとの間に挟持され、締結部材で取り付けられることを特徴とする粘性流体吐出装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１つに記載の粘性流体吐出装置であって、
前記仕切部材は、ステンレスシートまたはフッ素樹脂シートで形成されることを特徴とする粘性流体吐出装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１つに記載の粘性流体吐出装置であって、
前記プランジャの先端は、略球面状に形成されることを特徴とする粘性流体吐出装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１つに記載の粘性流体吐出装置であって、
前記粘性流体の粘度は、０．１Ｐａｓから１０Ｐａｓであることを特徴とする粘性流体吐出装置。
【請求項９】
筒状に形成され、筒内に粘性流体を収容する第１室を有する筒状本体と、
前記第１室に先端が挿入され、前記粘性流体を押し出すプランジャと、
前記プランジャを前記粘性流体の吐出方向と反対方向に付勢する付勢力に抗して作動させる駆動体と、
前記筒状本体に前記プランジャの先端と対向して設けられ、前記粘性流体を吐出する吐出口を有するノズルと、
を備えた粘性流体吐出装置で前記粘性流体を吐出する粘性流体吐出方法であって、
前記第１室に収容された粘性流体を、前記プランジャの先端と前記吐出口との間に置かれ、前記第１室と仕切られる第２室を形成し、前記プランジャで押圧されて撓む仕切部材に設けられ、前記プランジャの先端と対向して前記プランジャの先端より小さく形成された粘性流体供給孔から前記第２室へ供給する工程と、
前記駆動体で前記プランジャを前記粘性流体の吐出方向に作動させて、前記プランジャの先端を前記仕切部材に接触させて前記粘性流体供給孔を塞ぐ工程と、
前記駆動体で前記プランジャを前記粘性流体の吐出方向に作動させて、前記プランジャの先端で前記仕切部材を押圧して撓ませることにより、前記第２室に充填された粘性流体を加圧して前記吐出口から吐出させる工程と、
を備えることを特徴とする粘性流体吐出方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の粘性流体吐出方法であって、
前記粘性流体吐出装置は、
前記粘性流体を貯蔵する粘性流体貯蔵容器と、
前記粘性流体貯蔵容器と前記第１室とに接続され、前記粘性流体を搬送する粘性流体搬送路と、
前記粘性流体貯蔵容器に貯蔵された粘性流体を前記粘性流体搬送路で圧送する圧送手段と、
を備え、
前記粘性流体貯蔵容器に貯蔵された粘性流体を、前記圧送手段により前記粘性流体搬送路で圧送し、前記第１室へ前記粘性流体を補給する工程を含むことを特徴とする粘性流体吐出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粘性流体を吐出する粘性流体吐出装置及び粘性流体吐出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、微少量の液体（液滴）を点状にコントロールしながら飛ばすことで対称面に文字や画像を表現するインクジェット方式の印字装置や画像形成装置等が広く利用されている。これらの印字装置や画像形成装置等におけるインクジェット方式の実現メカニズムは、現在では一般的な技術として普及している。
【０００３】
また、このような印字装置や画像形成装置等におけるインクジェット方式の普及にともない、そのような分野に用いる一般的なインクの粘度に比べてより高い粘度を有する高粘度流体についても、インクジェット方式を用いて対象領域に正確に描画することが研究されつつある。
【０００４】
特許文献１には、フラックス又は表面実装接着剤などの少量の液体または粘性材料を分配するための方法であって、加圧された液体又は粘性材料が分配装置からバルブ機構に分配され、加圧された液体又は粘性材料は、バルブ機構の中で約２２℃〜約７５℃に加圧され、バルブ機構に取り付けたノズルの細長いオリフィスを通る流れとして分配され、加熱され、加圧された液体又は粘性流体の流れは、バルブ機構を急速に閉鎖することによってノズルから放出され、滴を形成し、回路基板上に液体又は粘性材料の微小な滴を形成することが示されている。
【０００５】
特許文献２には、民生商品、情報機器、ＦＡ機器、電子部品等の分野において、接着剤、クリームハンダ、蛍光体、グルース、ペイント等の各種液体を、間欠、連続を問わず高速かつ高精度に定量吐出・供給できる流体供給装置であって、ピストンとハウジングを相対的に移動させる第１のアクチュエータと、このピストンの少なくとも一部を収納し軸方向に貫通した空間を有するシリンダと、このシリンダとハウジングを相対的に移動させる第２のアクチュエータと、ピストン、シリンダ、ハウジングで形成されるポンプ室と、このポンプ室と外部を連絡する流体の吸入口と吐出口より構成されることが示されている。
【特許文献１】特許第３５０６７１６号公報
【特許文献２】特開２００２−２１７１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上述したように、ハウジング等に入れられた粘性流体は、ピストンやプランジャ等で加圧されて押し出されることによりノズルから吐出される。図８は、従来の粘性流体吐出装置におけるノズル７０の構成を示す図である。図８に示すように、プランジャ７２で粘性流体７４を加圧して押し出すときに、プランジャ７２とハウジング７６との隙間から矢印で示すように圧力が漏れるので、ノズル７０から所定量の粘性流体を吐出させるために余分に加圧しなければならないという問題がある。また、粘性流体７４を余分に加圧するために、粘性流体吐出装置の強度確保の必要性から、製造コストが高くなる可能性がある。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、粘性流体を吐出する際の圧力漏れを抑制し、その結果としてより低い圧力で加圧してノズルから吐出させることができる粘性流体吐出装置及び粘性流体吐出方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る粘性流体吐出装置は、粘性流体を吐出する粘性流体吐出装置であって、筒状に形成され、筒内に前記粘性流体を収容する第１室を有する筒状本体と、前記第１室に先端が挿入され、前記粘性流体を押し出すプランジャと、前記プランジャを前記粘性流体の吐出方向と反対方向に付勢する付勢力に抗して作動させる駆動体と、前記筒状本体に前記プランジャの先端と対向して設けられ、前記粘性流体を吐出する吐出口を有するノズルと、を備え、前記プランジャの先端と前記吐出口との間に置かれ、前記第１室と仕切られる第２室を形成し、前記プランジャで押圧されて撓む仕切部材を含み、前記仕切部材は、前記プランジャの先端と対向して前記プランジャの先端より小さく形成され、前記第１室から前記第２室へ前記粘性流体を供給する粘性流体供給孔を有することを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る粘性流体吐出装置において、前記粘性流体を貯蔵する粘性流体貯蔵容器と、前記粘性流体貯蔵容器と前記第１室とに接続され、前記粘性流体を搬送する粘性流体搬送路と、前記粘性流体貯蔵容器に貯蔵された粘性流体を前記粘性流体搬送路で圧送する圧送手段と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る粘性流体吐出装置において、前記駆動体を制御する制御部を備え、前記制御部は、前記駆動体で前記プランジャを前記粘性流体の吐出方向と反対方向に付勢する付勢力に抗して作動させることにより、前記プランジャの先端を前記仕切部材と接触させて前記粘性流体供給孔を塞ぎ、前記プランジャで前記仕切部材を押圧して撓ませることにより、前記第２室に充填された粘性流体を加圧して前記吐出口から吐出させることを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る粘性流体吐出装置において、前記駆動体は、前記プランジャの後端に設けられ、複数の圧電素子を積層して形成した圧電駆動体であることを特徴とする。
【００１２】
本発明に係る粘性流体吐出装置において、前記仕切部材は、前記筒状本体と前記ノズルとの間に挟持され、締結部材で取り付けられることを特徴とする。
【００１３】
本発明に係る粘性流体吐出装置において、前記仕切部材は、ステンレスシートまたはフッ素樹脂シートで形成されることを特徴とする。
【００１４】
本発明に係る粘性流体吐出装置において、前記プランジャの先端は、略球面状に形成されることを特徴とする。
【００１５】
本発明に係る粘性流体吐出装置において、前記粘性流体の粘度は、０．１Ｐａｓから１０Ｐａｓであることを特徴とする。
【００１６】
本発明に係る粘性流体吐出方法は、筒状に形成され、筒内に粘性流体を収容する第１室を有する筒状本体と、前記第１室に先端が挿入され、前記粘性流体を押し出すプランジャと、前記プランジャを前記粘性流体の吐出方向と反対方向に付勢する付勢力に抗して作動させる駆動体と、前記筒状本体に前記プランジャの先端と対向して設けられ、前記粘性流体を吐出する吐出口を有するノズルと、を備えた粘性流体吐出装置で前記粘性流体を吐出する粘性流体吐出方法であって、前記第１室に収容された粘性流体を、前記プランジャの先端と前記吐出口との間に置かれ、前記第１室と仕切られる第２室を形成し、前記プランジャで押圧されて撓む仕切部材に設けられ、前記プランジャの先端と対向して前記プランジャの先端より小さく形成された粘性流体供給孔から前記第２室へ供給する工程と、前記駆動体で前記プランジャを前記粘性流体の吐出方向に作動させて、前記プランジャの先端を前記仕切部材に接触させて前記粘性流体供給孔を塞ぐ工程と、前記駆動体で前記プランジャを前記粘性流体の吐出方向に作動させて、前記プランジャの先端で前記仕切部材を押圧して撓ませることにより、前記第２室に充填された粘性流体を加圧して前記吐出口から吐出させる工程と、を備えることを特徴とする。
【００１７】
本発明に係る粘性流体吐出方法において、前記粘性流体吐出装置は、前記粘性流体を貯蔵する粘性流体貯蔵容器と、前記粘性流体貯蔵容器と前記第１室とに接続され、前記粘性流体を搬送する粘性流体搬送路と、前記粘性流体貯蔵容器に貯蔵された粘性流体を前記粘性流体搬送路で圧送する圧送手段と、を備え、前記粘性流体貯蔵容器に貯蔵された粘性流体を、前記圧送手段により前記粘性流体搬送路で圧送し、前記第１室へ前記粘性流体を補給する工程を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
上記構成の粘性流体吐出装置及び粘性流体吐出方法によれば、粘性流体の吐出時における圧力漏れが抑制されるので、粘性流体をより低い圧力で加圧して吐出させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に図面を用いて本発明の実施の形態について詳細に説明する。図１は、粘性流体吐出装置１０の構成を示す図である。粘性流体吐出装置１０は、筒状に形成される筒状本体１２と、粘性流体１４を押し出すプランジャ１６と、プランジャ１６を作動させる圧電駆動体１８と、粘性流体１４を吐出するノズル２０と、粘性流体１４を貯蔵する粘性流体貯蔵タンク２２と、粘性流体１４を搬送する粘性流体配管２４と、を備えている。
【００２０】
粘性流体１４には、例えば、０．１Ｐａｓから１０Ｐａｓの高粘度を有する粘性流体が使用される。粘性流体１４には、インクジェット方式の印字装置や画像形成装置で用いられるインクペーストや、プリント配線基板等の半田付けで用いられる半田ペースト等が含まれる。勿論、粘性流体１４は、上記ペースト材料に限定されることはない。
【００２１】
筒状本体１２は、筒状に形成され、フレーム２５等に固定される。筒状本体１２は、例えば、円筒状で形成される。勿論、筒状本体１２の形状は、円筒状に限定されることはない。筒状本体１２は、耐食性を有するステンレス材料等の金属材料やフッ素樹脂等の合成樹脂で形成されることが好ましい。
【００２２】
粘性流体収容室２６は、筒状本体１２の筒内に設けられ、粘性流体１４を収容する第１室としての機能を有している。粘性流体収容室２６にはプランジャ１６の先端が挿入されるため、粘性流体収容室２６は、プランジャ１６の先端の外径よりも大きくなるように設けられる。また、粘性流体収容室２６の一端には、粘性流体１４をシールするシール部材２８が設けられる。
【００２３】
プランジャ１６は、粘性流体収容室２６にその先端が挿入され、粘性流体１４を押し出す機能を有している。プランジャ１６は、粘性流体１４を押し出す、例えば、円柱状の押出部３０と、押出部３０の後端に設けられ、押出部３０の外径より大きい外径で形成される円柱状の頭部３２と、を有している。勿論、プランジャ１６の押出部３０と頭部３２とは、円柱状に限定されることなく、角柱状等に形成されてもよい。プランジャ１６は、耐食性を有するステンレス材料等の金属材料やフッ素樹脂等の合成樹脂材料等で形成されることが好ましい。
【００２４】
圧電駆動体１８は、プランジャ１６の後端である頭部３２に設けられ、プランジャ１６を粘性流体１４の吐出方向と反対方向に付勢するコイルばね３８の付勢力に抗して作動させる駆動体としての機能を有している。圧電駆動体１８は、所定電圧を印加することにより変形する機能を有している圧電素子（ピエゾ素子）を複数個積層して構成される。圧電駆動体１８は、図示されない電源とリード線３４等で接続される。
【００２５】
圧電駆動体１８は、所定電圧が印加されると、粘性流体１４の吐出方向に凸となるように変形し、プランジャ１６の頭部３２を押圧してプランジャ１６を粘性流体１４の吐出方向に作動させることができる。そして、圧電駆動体１８に印加される電圧をより大きくすることにより、圧電駆動体１８の変形を更に大きくすることができる。また、圧電駆動体１８に印加された電圧を解除することにより、圧電駆動体１８に生じた変形を除去することができる。勿論、他の条件次第では、駆動体は、圧電駆動体１８に限定されることはない。
【００２６】
コイルばね３８は、プランジャ１６を粘性流体１４の吐出方向と反対方向に付勢する付勢力を付与する付勢手段としての機能を有している。コイルばね３８は、コイル内側にプランジャ１６の押出部３０が挿入され、筒状本体１２に設けられるコイルばね３８を支持する支持部材４０と、プランジャ１６の頭部３２と、で狭持される。コイルばね３８は、圧電駆動体１８に所定電圧が印加されたときはプランジャ１６の頭部３２で押圧されて弾性変形し、圧電駆動体１８に印加された電圧が解除された時は、圧電駆動体１８の変形が除去されるためプランジャ１６の頭部３２を押圧して元の状態に復帰する。コイルばね３８には、一般的な、金属材料で形成されたコイルばね３８等を用いることができる。勿論、付勢手段は、コイルばね３８に限定されることはなく、他の弾性体を用いてもよい。
【００２７】
ノズル２０は、筒状本体１２にプランジャ１６の先端と対向して設けられ、粘性流体１４を吐出する機能を有している。図２は、ノズル２０の構成を示す図である。ノズル２０は、所定量の内容積を有し、粘性流体１４を吐出する吐出口４２と、吐出口４２から吐出方向と反対方向に広がる拡大部４４と、を備えている。ノズル２０は、筒状本体１２と一体として形成されてもよいし、別体として形成され、筒状本体１２にネジ止め等で締結されてもよい。ノズル２０は、ステンレス材料等の金属材料やフッ素樹脂等の合成樹脂で成形加工されることが好ましい。
【００２８】
吐出口４２は、例えば、所定の吐出量に相当する粘性流体１４を一時的に保持可能な容積を有するように形成され、例えば、所定の直径と所定の長さを有する円筒状に形成される。勿論、吐出口４２の形状は円筒状に限定されることはなく、必要に応じて、円形以外の適宜の断面形状に形成してもよい。
【００２９】
拡大部４４は、吐出口４２と連通し、吐出口４２の内周面４６から筒状本体１２の内周面に向けて拡がる傾斜面４８を有するように形成される。拡大部４４は、例えば、略円錐状に形成される。勿論、拡大部４４の形状は、略円錐状に限定されることはなく、必要に応じて、円形以外の適宜の断面形状に形成してもよい。
【００３０】
仕切部材５０は、プランジャ１６の先端と吐出口４２との間に置かれ、粘性流体収容室２６と仕切られた第２室である粘性流体圧力室５２を形成し、プランジャ１６で押圧されて撓む機能を有している。
【００３１】
仕切部材５０は、プランジャ１６の先端と吐出口４２との間に置かれ、仕切部材５０の外周縁を筒状本体１２またはノズル２０の内周面に溶接や接着等で接合して取り付けられる。それにより、粘性流体収容室２６と仕切られた粘性流体圧力室５２が形成されるので、仕切部材５０はダイアフラムとしての機能を有している。図２では、粘性流体圧力室５２はノズル２０の拡大部４４と略同じ部位に設けられているが、ノズル２０の傾斜面４８に仕切部材５０を取り付けることにより、粘性流体圧力室５２の容積を拡大部４４の容積よりも小さくしてもよい。また、筒状本体１２の内周面に仕切部材５０を取り付けることにより、粘性流体圧力室５２の容積を拡大部４４の容積より大きくしてもよい。なお、仕切部材５０は、粘性流体供給孔５４と吐出口４２との距離が、例えば、１ｍｍ以下となるように設けられる。
【００３２】
仕切部材５０は、筒状本体１２とノズル２０との間に挟持され、ボルト５６等の締結部材で取り付けられてもよい。図３は、筒状本体１２とノズル２０との間に仕切部材５０を挟持して取り付けた構成を示す図である。仕切部材５０は、筒状本体１２とノズル２０との間にボルト５６等の締結部材で締結される。また、筒状本体１２と仕切部材５０との間と、ノズル２０と仕切部材５０との間には、粘性流体１４をシールするシール部材５８が各々設けられる。このように、仕切部材５０をボルト５６等で取り付けることにより、仕切部材５０を容易に交換することができる。
【００３３】
再び、図２に戻り、仕切部材５０は、プランジャ１６で押圧されると撓んで変形し、プランジャ１６による押圧が解除されると変形が除去されて元の状態に復帰する部材で形成される。仕切部材５０は、ステンレスシートまたはフッ素樹脂シートで形成されることが好ましい。これらの部材は、優れた耐食性を有するとともに、所定荷重が負荷されると弾性変形し、負荷された荷重を除去すると変形が除去されて元の状態に復帰するからである。また、弾性係数がより小さい材料で仕切部材５０を形成することにより、プランジャ１６による押圧力をより小さくすることができる。勿論、他の条件次第では、仕切部材５０は、ステンレスシートまたはフッ素樹脂シートに限定されることはない。なお、仕切部材５０の形状は、シート状が好ましいが、特に、シート状に限定されることはない。
【００３４】
仕切部材５０は、プランジャ１６と対向してプランジャ１６の先端より小さく形成され、粘性流体収容室２６から粘性流体圧力室５２へ粘性流体１４を供給する粘性流体供給孔５４を有している。粘性流体収容室２６と粘性流体圧力室５２とは粘性流体供給孔５４を介して連通しているので、粘性流体収容室２６に収容された粘性流体１４を粘性流体供給孔５４を通して供給し、粘性流体圧力室５２を粘性流体１４で充填することができる。また、粘性流体供給孔５４がプランジャ１６の先端より小さく形成されるのは、プランジャ１６で仕切部材５０を押圧する時に、粘性流体供給孔５４をプランジャ１６の押出部３０で塞いでシールしながら押圧することにより、粘性流体圧力室５２に負荷される圧力の漏れを防止するためである。なお、プランジャ１６の先端を略球面状に形成することにより、押圧時における粘性流体供給孔５４のシール性をより高めることができる。粘性流体供給孔５４の断面形状は、例えば、円形状に形成される。勿論、粘性流体供給孔５４の断面形状は、円形以外の適宜の断面形状としてもよい。粘性流体供給孔５４は、例えば、プランジャ１６の先端の中心と、吐出口４２の中心とを結んだ軸線上に、孔の中心が位置するように形成される。
【００３５】
再び、図１に戻り、粘性流体貯蔵タンク２２は、筒状に形成され、粘性流体１４を貯蔵する粘性流体貯蔵容器としての機能を有している。粘性流体配管２４は、粘性流体貯蔵タンク２２と粘性流体収容室２６とに接続され、粘性流体１４を搬送する粘性流体搬送路としての機能を有している。また、圧縮ポンプ５９は、図示されない配管で粘性流体貯蔵タンク２２または粘性流体配管２４に接続され、粘性流体貯蔵タンク２２に貯蔵された粘性流体１４を粘性流体配管２４で圧送する機能を有している。圧縮ポンプ５９には、例えば、インクペーストや半田ペーストを圧送する一般的な圧縮エアポンプが用いられる。粘性流体貯蔵タンク２２に貯蔵された粘性流体１４を圧縮ポンプ５９により粘性流体配管２４で圧送することにより粘性流体収容室２６へ粘性流体１４を補給することができる。
【００３６】
制御部６０は、圧電駆動体１８と、圧縮ポンプ５９と、を制御する機能を有している。図４は、粘性流体吐出装置１０のブロック図である。制御部６０は、圧電駆動体１８に印加する電圧の出力や、電圧の印加（オン）及び解除（オフ）を制御することにより、プランジャ１６を作動させてノズル２０からの粘性流体１４の吐出を制御することができる。また、制御部６０は、圧縮ポンプ５９を制御することにより、粘性流体貯蔵タンク２２から粘性流体収容室２６への粘性流体１４の補給を制御することができる。
【００３７】
制御部６０は、例えば、一般的なパーソナルコンピュータ等で構成される。制御部６０は、圧電駆動体１８と、圧縮ポンプ５９とを、記憶部６２に記憶された動作手順に従って動作させることができる。記憶部６２は、例えば、ハードディスク、ＲＡＭまたはＲＯＭ等で構成される。制御部６０は、入力部６４おける入力により粘性流体１４の吐出作業開始や吐出作業終了を制御することができる。入力部６４は、例えば、キーボード等で構成される。制御部６０は、出力部６６により吐出作業の進捗状況等を出力させることができる。出力部６６は、例えば、ディスプレイ等で構成することができる。
【００３８】
次に、粘性流体吐出装置１０を用いた粘性流体吐出方法について説明する。
【００３９】
粘性流体吐出装置１０を用いた粘性流体吐出方法は、粘性流体圧力室５２へ粘性流体１４を供給する供給工程と、プランジャ１６の先端を仕切部材５０に接触させて粘性流体供給孔５４を塞ぐシール工程と、プランジャ１６の先端で仕切部材５０を押圧して撓ませることにより、粘性流体圧力室５２に充填された粘性流体１４を加圧して吐出口４２から吐出させる吐出工程と、を備えている。
【００４０】
まず、粘性流体吐出装置１０は、粘性流体１４が吐出される紙や配線基板等のシート材に、例えば、ノズル２０の吐出口４２が対向するようにして配置される。制御部６０の制御により圧電駆動体１８には所定電圧が印加されていないので、プランジャ１６は、コイルばね３８の付勢力により粘性流体１４の吐出方向と反対方向に付勢されている。そのため、プランジャ１６の先端と仕切部材５０とは、接触しないで離れて位置している。プランジャ１６の先端と仕切部材５０との間の距離は、例えば、１μｍから１０μｍである。
【００４１】
供給工程は、粘性流体収容室２６に収容された粘性流体１４を、プランジャ１６の先端と吐出口４２との間に置かれ、粘性流体収容室２６と仕切られる粘性流体圧力室５２を形成し、プランジャ１６で押圧されて撓む仕切部材５０に設けられ、プランジャ１６の先端と対向してプランジャ１６の先端より小さく形成された粘性流体供給孔５４から粘性流体圧力室５２へ供給する工程である。図５は、粘性流体圧力室５２と吐出口４２とが粘性流体１４で充填された状態を示す図である。粘性流体収容室２６に収容された粘性流体１４は、仕切部材５０の粘性流体供給孔５４を通って、粘性流体圧力室５２に供給される。それにより、粘性流体圧力室５２と吐出口４２とは、粘性流体１４で充填される。なお、制御部６０で圧縮ポンプ５９を駆動させながら粘性流体１４を粘性流体圧力室５２に供給してもよい。
【００４２】
シール工程は、圧電駆動体１８でプランジャ１６を粘性流体１４の吐出方向に作動させて、プランジャ１６の先端を仕切部材５０に接触させて粘性流体供給孔５４を塞ぐ工程である。図６は、プランジャ１６の先端が仕切部材５０と接触した状態を示す図である。制御部６０の制御により圧電駆動体１８に第１電圧を印加して、圧電駆動体１８を粘性流体１４の吐出方向に凸となるように変形させる。圧電駆動体１８を変形させることにより、プランジャ１６を粘性流体１４の吐出方向と反対方向に付勢する付勢力に抗して作動させて、プランジャ１６の押出部３０を仕切部材５０に接触させる。それにより、粘性流体供給孔５４がプランジャ１６の押出部３０で塞がれる。ここで、圧電駆動体１８には、吐出口４２から粘性流体を吐出させないように小さい昇圧速度で第１電圧が印加される。
【００４３】
吐出工程は、圧電駆動体１８でプランジャ１６を粘性流体１４の吐出方向に作動させて、プランジャ１６の先端で仕切部材５０を押圧して撓ませることにより、粘性流体圧力室５２に充填された粘性流体１４を加圧して吐出口４２から吐出させる工程である。図７は、粘性流体１４を吐出口４２から吐出させた状態を示す図である。制御部６０の制御により圧電駆動体１８に第１電圧より大きい第２電圧を印加して、圧電駆動体１８を更に粘性流体１４の吐出方向に凸となるように変形させる。圧電駆動体１８を更に変形させることによりプランジャ１６の頭部３２を押圧して、プランジャ１６を更に粘性流体１４の吐出方向に押し出すように作動させる。仕切部材５０は、プランジャ１６の押出部３０で押圧されると吐出口４２の方向に凸状になるように撓むので、粘性流体圧力室５２が加圧されて粘性流体１４が吐出口４２から吐出する。ここで、圧電駆動体１８には、粘性流体１４を吐出させるために、第１電圧を印加するときの昇圧速度より大きい速度で第２電圧が印加されることが好ましい。なお、粘性流体供給孔５４は、プランジャ１６の押出部３０で塞がれているので、粘性流体圧力室５２に負荷された圧力の漏れが抑制される。
【００４４】
粘性流体１４の吐出後に、制御部６０により圧電駆動体１８に印加された第２電圧を解除して、圧電駆動体１８の変形を除去する。圧電駆動体１８の変形が除去されると、プランジャ１６はコイルばね３８の付勢力により粘性流体１４の吐出方向と反対方向に作動する。それにより、プランジャ１６の押出部３０が仕切部材５０から離れることにより押圧力が除去されるので、仕切部材５０は撓みが除去されて元の状態に復帰する。上述した工程を繰り返して行うことにより、ノズル２０から粘性流体１４が繰り返しシート材へ吐出される。なお、粘性流体収容室２６に収容された粘性流体１４が減少した場合には、制御部６０の制御により圧縮ポンプ５９を駆動させて、粘性流体貯蔵タンク２２に貯蔵された粘性流体１４を粘性流体配管２４で圧送し、粘性流体収容室２６へ粘性流体１４が補給される。
【００４５】
以上、上記構成によれば、プランジャの先端と吐出口との間に粘性流体供給孔を有する仕切部材を設け、プランジャで粘性流体供給孔を塞いで仕切部材を押圧し、仕切部材を撓ませることにより粘性流体圧力室に充填された粘性流体を加圧して吐出口から吐出させること、粘性流体圧力室からの圧力漏れを抑えて粘性流体を吐出することができる。それにより、粘性流体の加圧時における圧力漏れが抑制されるので、より低い圧力で粘性流体を加圧して吐出させることができる。
【００４６】
上記構成によれば、より低い圧力で粘性流体を加圧して吐出させるので、圧電駆動体の変形量をより小さくすることができる。それにより、圧電駆動体における高価な圧電素子の積層数を減らすことができ粘性流体吐出装置の製造コストが低減される。
【００４７】
上記構成によれば、より低い圧力で粘性流体を加圧して吐出させることができるので、従来よりも更に高粘度の粘性流体、例えば、０．１Ｐａｓから１０Ｐａｓの高粘度を有する粘性流体を吐出することができる。
【００４８】
上記構成によれば、仕切部材を、筒状本体とノズルとの間に挟持してボルト等で取り付けることにより、容易に交換することができる。
【００４９】
上記構成によれば、仕切部材をステンレスシートまたはフッ素樹脂シートで形成することにより、仕切部材の耐食性をより向上させることができる。
【００５０】
上記構成によれば、プランジャの先端を略球面状とすることにより、プランジャで仕切部材を押圧して撓ませたとき、プランジャの先端で塞がれた粘性流体供給孔のシール性をより向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明に係る実施の形態において、粘性流体吐出装置の構成を示す図である。
【図２】本発明に係る実施の形態において、ノズルの構成を示す図である。
【図３】本発明に係る実施の形態において、筒状本体とノズルとの間に仕切部材を挟持して取り付けた構成を示す図である。
【図４】本発明に係る実施の形態において、粘性流体吐出装置のブロック図である。
【図５】本発明に係る実施の形態において、粘性流体圧力室と吐出口とが粘性流体で充填された状態を示す図である。
【図６】本発明に係る実施の形態において、プランジャの先端が仕切部材と接触した状態を示す図である。
【図７】本発明に係る実施の形態において、粘性流体を吐出口から吐出させた状態を示す図である。
【図８】従来の粘性流体吐出装置におけるノズルの構成を示す図である。
【符号の説明】
【００５２】
１０  粘性流体吐出装置
１２  筒状本体
１４、７４  粘性流体
１６、７２  プランジャ
１８  圧電駆動体
２０、７０  ノズル
２２  粘性流体貯蔵タンク
２４  粘性流体配管
２５  フレーム
２６  粘性流体収容室
２８  シール部材
３０  押出部
３２  頭部
３４  リード線
３８  コイルばね
４０  支持部材
４２  吐出口
４４  拡大部
４６  吐出口の内周面
４８  拡大部の傾斜面
５０  仕切部材
５２  粘性流体圧力室
５４  粘性流体供給孔
５６  ボルト
５８  シール材
５９  圧縮ポンプ
６０  制御部
６２  記憶部
６４  入力部
６６  出力部
７６  ハウジング
【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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