(57)【要約】      （修正有）【課題】粘性流体吐出装置において、より安定して粘性流体を吐出させる。【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が収容される粘性流体収容室２６を有する筒状本体１２と、粘性流体収容室に先端が挿入され、粘性流体を押し出すプランジャ１６と、プランジャを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圧電駆動体１８と、筒状本体にプランジャの先端と対向して設けられ、粘性流体を吐出する吐出口４２を有するノズル２０とを備え、プランジャの先端が挿入される中空を有し、粘性流体収容室とノズルとの間にプランジャの軸周りに回転可能に配置され、粘性流体収容室ら、吐出口と連通して形成され、プランジャで粘性流体が加圧される粘性流体圧力室４６まで内周面に螺旋溝が形成された中空回転体４４と、中空回転体を回転させる回転モータ６０等とを有する。【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が収容される第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が挿入される中空を有し、前記第１室と前記ノズルとの間に前記プランジャの軸周りに回転可能に配置され、前記第１室から、前記吐出口と連通して形成され、前記プランジャで前記粘性流体が加圧される第２室まで内周面に螺旋溝が形成された中空回転体と、
前記中空回転体を回転させる回転駆動手段と、
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、
前記螺旋溝は、雌ねじ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、
前記駆動体と、前記回転駆動手段と、を制御する制御部を備え、
前記制御部は、
前記回転駆動手段を制御して、前記中空回転体を、前記第１室から前記第２室まで前記螺旋溝で前記粘性流体を搬送する回転方向に回転させて前記粘性流体を前記第２室に搬送し、
前記駆動体を制御して、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て、前記第２室に充填された前記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、
前記回転駆動手段は、回転モータと、前記回転モータからの回転駆動力を受けて回転する第１歯車と、前記第１歯車と噛合される第２歯車と、を有し、
前記中空回転体は、外周面に、前記第２歯車と噛合される環状の歯部を有す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、
前記中空回転体は、前記筒状本体の内周面に設けられる軸受で支持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８】
請求項７に記載の粘性流体吐出装置であって、
前記圧電駆動体の後端に設けられ、前記第２室の容積を調整する容積調整手段を備えることを特徴とする粘性流体吐出装置。
【請求項９】
請求項１から８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における外周面に、前記中空回転体の内周面に当接する弾性体を設けることを特徴とする粘性流体吐出装置。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか１つに記載の粘性流体吐出装置であって、
前記ノズルから吐出されるときの粘性流体の粘度は、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１１】
筒状に形成され、筒内に粘性流体が収容される第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、
前記プランジャの先端が挿入される中空を有し、前記第１室と前記ノズルとの間に前記プランジャの軸周りに回転可能に配置され、前記第１室から、前記吐出口と連通して形成され、前記プランジャで前記粘性流体が加圧される第２室まで内周面に螺旋溝が形成された中空回転体を、前記中空回転体を回転させる回転駆動手段で、前記第１室から前記第２室まで前記螺旋溝で前記粘性流体を搬送する回転方向に回転させて、前記粘性流体を前記第２室に搬送する工程と、
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と反対方向に付勢する付勢力に抗して作動させて、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１２】
請求項１１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て、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、円筒形状のケーシングと、ケーシングの一端側に形成されてケーシング内に連通する第１ポートと、ケーシングの他端側に形成されてケーシング内に連通する第２ポートと、スクリューがその周面に形成されると共にケーシングに回転可能に内嵌されるスクリュー軸部材とを備えるマイクロスクリューポンプが示されている。
【０００５】
特許文献２には、電子回路基板等の上に、半田ペーストや接着剤等の粘性媒質の小滴を噴射するための装置であって、小容量の粘性媒質を噴射する前にこの小容量の粘性媒質を入れるための放出室と、放出室と連通している放出ノズルと、放出室から放出ノズルを通して粘性媒質を噴射するための噴射手段と、粘性媒質を放出室に供給するための供給手段とを含み、粘性媒質は管状通路の中に配置された回転可能フィードスクリューを使用して供給容器から放出室へ管状通路を通じて供給されることが示されている。
【特許文献１】特開２００６−１３８２５７号公報
【特許文献２】特表２００２−５１７７３６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、従来の粘性流体吐出装置では、一般的に、粘性流体吐出ヘッド外側に置かれた粘性流体タンクから、粘性流体吐出ヘッド内側のノズル近傍に設けられた圧力室まで圧縮ポンプ等で粘性流体を搬送し、圧力室に粘性流体が充填された後にプランジャで加圧してノズルから粘性流体を吐出している。例えば、一定の時間間隔で粘性流体を吐出する場合において、粘性流体タンクから１回の吐出に必要な吐出量を圧縮ポンプで圧力室まで圧送し、圧力室に粘性流体が充填された後、プランジャで加圧してノズルから吐出させている。そして、再度、空になった圧力室に、１回の吐出に必要な吐出量だけ粘性流体タンクから圧縮ポンプで圧送される。
【０００７】
ここで、粘性流体は粘性流体タンクから圧力室まで圧縮ポンプで圧送されるので、粘性流体の搬送途中で圧力減衰等により供給の遅れが生じる可能性がある。それにより、規定された吐出量が圧力室に充填される前に、粘性流体がプランジャで加圧されてノズルから吐出する場合がある。
【０００８】
そこで本発明の目的は、粘性流体をより安定して吐出す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】
【０００９】
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が収容される第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が挿入される中空を有し、前記第１室と前記ノズルとの間に前記プランジャの軸周りに回転可能に配置され、前記第１室から、前記吐出口と連通して形成され、前記プランジャで前記粘性流体が加圧される第２室まで内周面に螺旋溝が形成された中空回転体と、前記中空回転体を回転させる回転駆動手段と、を有す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、前記螺旋溝は、雌ねじ状に形成され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。
【００１２】
本発明に係る粘性流体吐出装置において、前記駆動体と、前記回転駆動手段と、を制御する制御部を備え、前記制御部は、前記回転駆動手段を制御して、前記中空回転体を、前記第１室から前記第２室まで前記螺旋溝で前記粘性流体を搬送する回転方向に回転させて前記粘性流体を前記第２室に搬送し、前記駆動体を制御して、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て、前記第２室に充填された前記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。
【００１３】
本発明に係る粘性流体吐出装置において、前記回転駆動手段は、回転モータと、前記回転モータからの回転駆動力を受けて回転する第１歯車と、前記第１歯車と噛合される第２歯車と、を有し、前記中空回転体は、外周面に、前記第２歯車と噛合される環状の歯部を有す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、前記中空回転体は、前記筒状本体の内周面に設けられる軸受で支持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。
【００１６】
本発明に係る粘性流体吐出装置において、前記圧電駆動体の後端に設けられ、前記第２室の容積を調整する容積調整手段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装置は、前記プランジャの先端における外周面に、前記中空回転体の内周面に当接する弾性体を設けることが好ましい。
【００１８】
本発明に係る粘性流体吐出装置において、前記ノズルから吐出されるときの粘性流体の粘度は、０．１Ｐａｓから１０Ｐａｓであることを特徴とする。
【００１９】
本発明に係る粘性流体吐出方法は、筒状に形成され、筒内に粘性流体が収容される第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、前記プランジャの先端が挿入される中空を有し、前記第１室と前記ノズルとの間に前記プランジャの軸周りに回転可能に配置され、前記第１室から、前記吐出口と連通して形成され、前記プランジャで前記粘性流体が加圧される第２室まで内周面に螺旋溝が形成された中空回転体を、前記中空回転体を回転させる回転駆動手段で、前記第１室から前記第２室まで前記螺旋溝で前記粘性流体を搬送する回転方向に回転させて、前記粘性流体を前記第２室に搬送する工程と、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と反対方向に付勢する付勢力に抗して作動させて、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。
【００２０】
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て、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】
【００２１】
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、粘性流体を供給する供給流路がより短くなるので、粘性流体をより安定して吐出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
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の概略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。
【００２３】
粘性流体１４には、例えば、常温で０．１Ｐａｓから１００Ｐａｓの高粘度を有する粘性流体１４が使用される。また、ノズル２０から吐出されるときの粘性流体１４の粘度は、例えば、加熱等により０．１Ｐａｓから１０Ｐａｓに調整されることが好ましい。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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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の頭部３２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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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、粘性流体吐出装置における要部の拡大図である。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を有している。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、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。
【００３１】
ノズル２０には、吐出口４２から吐出方向と反対方向に広がる拡大部を設けてもよい。拡大部は、吐出口４２と連通し、吐出口４２の内周面から筒状本体１２の内周面に向けて拡がる傾斜面を有するように形成される。拡大部は、例えば、略円錐状に形成される。勿論、拡大部の形状は、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。
【００３２】
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。また、ノズル２０と筒状本体１２とを別体として形成する場合には、粘性流体１４をシールするシール部材が適宜設けられる。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。
【００３３】
中空回転体４４は、プランジャ１６の先端が挿入される中空を有し、筒状本体１２の筒内に設けられ、粘性流体収容室２６とノズル２０との間にプランジャ１６の軸周りに回転可能に配置される。中空回転体４４は、粘性流体収容室２６側の一端とノズル２０側の他端とが、筒状本体１２の内周面に設けられる軸受４８で支持されて、押出部３０の軸周りに回転可能に取り付けられる。中空回転体４４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。
【００３４】
図３は、中空回転体４４の構成を示す断面図である。中空回転体４４は、粘性流体収容室２６側の一端とノズル２０側の他端とに、軸受４８で支持されるための凹部４９が設けられる。中空回転体４４は、プランジャ１６の先端が挿入される中空部５０を有している。中空回転体４４の内径は、プランジャ１６における押出部３０の外径より大きく形成される。中空回転体４４は、その内周面が押出部３０の外周面と接触または近接するように形成されることが好ましい。中空部５０の断面形状は、例えば、円形状に形成されるが、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。
【００３５】
また、プランジャ１６における押出部３０の外周面には、中空回転体４４の内周面と当接する弾性体を設けることが好ましい。このように、押出部３０の外周面に中空回転体４４の内周面と当接する弾性体を設けることにより、例えば、プランジャ１６の中心軸と、中空回転体４４の中心軸とにずれが生じた場合でも、プランジャ１６と中空回転体４４との間の隙間が広がることによる粘性流体１４の吐出能力低下が抑制される。弾性体には、例えば、フッ素ゴム等のゴム材料を用いることができる。
【００３６】
中空回転体４４の内周面には、粘性流体収容室２６側の一端から、ノズル２０の吐出口４２と連通して形成され、プランジャ１６で粘性流体１４が加圧される粘性流体圧力室４６側の他端まで、螺旋溝５２が形成される。中空回転体４４を押出部３０の軸周りに回転させることにより、粘性流体収容室２６に収容された粘性流体１４を螺旋溝５２で粘性流体圧力室４６へ搬送することができる。螺旋溝５２は、雌ねじ状に形成されることが好ましい。螺旋溝５２の形状は、三角ねじ状、角ねじ状、台形ねじ状、丸ねじ状等とされ、特に、限定されることはない。また、螺旋溝５２は、例えば、ＮＣ旋盤等の旋盤により切削加工等で形成される。
【００３７】
図４は、雌ねじ状に形成された螺旋溝の一部５３を示す拡大図である。螺旋溝５２は、例えば、谷の径（Ａ）が１ｍｍから１０ｍｍとなるように形成され、断面の角度（Ｂ）が６０度となるように形成される。また、螺旋溝５２は、断面積（Ｓ）が、例えば、０．０１ｍｍ２から０．５ｍｍ２となるように形成される。ここで、断面積（Ｓ）は、谷の径（Ａ）を示す線と、内径（Ｃ）を示す線と、で囲まれた溝断面の面積である。中空回転体４４を１回転させたときの粘性流体１４の供給量Ｑは、例えば、数１に示す式により求めることができる。
【００３８】
［数１］
Ｑ＝ｋ・π・Ａ・Ｓ
ここで、係数ｋは、螺旋溝５２の断面形状や、単位時間当りの回転数である回転速度等に依存して決められる係数である。数１によれば、螺旋溝５２の谷の径（Ａ）と断面積（Ｓ）とを適宜変更することにより、中空回転体４４の１回転当りにおける粘性流体１４の供給量を変えることができる。例えば、中空回転体４４の１回転当りにおける粘性流体１４の供給量が粘性流体圧力室４６の容積と略同じとなるように、螺旋溝５２の谷の径（Ａ）と断面積（Ｓ）とを決めることができる。
【００３９】
再び、図３に戻り、中空回転体４４の外周面には、後述する歯車等と噛合される環状の歯部５４が設けられる。環状の歯部５４は、中空回転体４４の回転軸方向に対して略垂直方向に設けられ、後述する歯車と噛合される。環状の歯部５４の歯は、例えば、平歯車状に形成される。環状の歯部５４は、例えば、凹部４９の間で、中空回転体４４の回転軸方向に対して略中央に設けられる。環状の歯部５４は、中空回転体４４と一体として形成してもよいし、別体として形成した後、接合等してもよい。
【００４０】
再び、図１に戻り、回転モータ６０と、回転モータ６０の回転軸に嵌められ、回転モータからの回転駆動力を受けて回転する第１歯車６２と、第１歯車６２と噛合される第２歯車６４とは、中空回転体４４を回転させる回転駆動手段としての機能を有している。第２歯車６４の一部は、筒状本体１２に設けられた貫通溝に挿入され、中空回転体４４の歯部５４とかみ合わせられる。これにより、回転モータ６０からの回転駆動力を受けて第１歯車６２が回転し、第１歯車６２から第２歯車６４へ回転駆動力が伝達され、更に、中空回転体４４の歯部５４に回転駆動力が伝達されて、中空回転体４４を回転させることができる。第１歯車６２と第２歯車６４とには、例えば、平歯車等を用いることがきる。また、歯車の個数は、２個に限定されることはない。また、中空回転体４４の回転速度は、回転モータの制御や歯車の組み合わせにより適宜制御することができる。回転モータ６０には、一般的な回転モータ６０を使用することができる。勿論、回転駆動手段は、回転モータと歯車との組み合わせに限定されることはない。
【００４１】
マイクロメータ６６は、圧電駆動体１８の後端に設けられ、粘性流体圧力室４６の容積を調整する容積調整手段としての機能を有している。マイクロメータ６６の先端を粘性流体１４の吐出方向または吐出方向と反対方向に移動させることにより、プランジャ１６の先端が粘性流体１４の吐出方向または吐出方向と反対方向に移動するため、粘性流体圧力室４６の容積を調整することができる。例えば、マイクロメータ６６の先端を粘性流体１４の吐出方向に移動させることにより、圧電駆動体１８でプランジャ１６の頭部３２が押圧され、プランジャ１６の押出部３０が粘性流体１４の吐出方向に移動するので、粘性流体圧力室４６の容積を小さくできる。また、マイクロメータ６６の先端を粘性流体１４の吐出方向と反対方向に移動させることにより、プランジャ１６の押出部３０はコイルばね３８の付勢力で粘性流体１４の吐出方向と反対方向に移動するため、粘性流体圧力室４６の容積を大きくすることができる。粘性流体１４の吐出方向に押し出されるため、粘性流体圧力室４６の容積をより小さくすることができる。また、マイクロメータ６６に、マイクロメータ６６の先端を駆動させる図示されないアクチュエータ等を取り付けてもよい。勿論、粘性流体圧力室４６の容積調整手段は、マイクロメータ６６に限定されることはない。
【００４２】
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６８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６８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６８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。
【００４３】
制御部７０は、圧電駆動体１８と、圧縮ポンプ６８と、回転モータ６０と、を制御する機能を有している。図５は、粘性流体吐出装置１０のブロック図である。制御部７０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７０は、圧縮ポンプ６８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へ補給される粘性流体１４の補給量を制御することができる。制御部７０は、回転モータ６０の駆動（オン）及び停止（オフ）を制御することにより、中空回転体４４を回転させて粘性流体収容室２６から粘性流体圧力室４６への粘性流体１４の供給を制御することができる。また、制御部７０は、マイクロメータ６６に取り付けられるアクチュエータ等を制御することにより、マイクロメータ６６の先端を移動させて粘性流体圧力室４６の容積を制御してもよい。
【００４４】
制御部７０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７０は、圧電駆動体１８と、圧縮ポンプ６８と、回転モータ６０と、を、記憶部７２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７２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７０は、入力部７４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７４は、例えば、キーボード等で構成される。制御部７０は、出力部７６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７６は、例えば、ディスプレイ等で構成される。
【００４５】
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。
【００４６】
まず、粘性流体貯蔵タンク２２に貯蔵された粘性流体１４を粘性流体収容室２６と粘性流体圧力室４６とに充填する初期動作について説明する。図６は、初期動作時における圧縮ポンプと、圧電駆動体と、回転モータとの動作タイミングを示す図である。縦軸に、圧縮ポンプ６８のオンオフ、圧電駆動体１８のオンオフ、回転モータ６０のオンオフ、粘性流体圧力室４６に充填される粘性流体１４の充填状況を取り、横軸に時間を取り、圧縮ポンプ６８と、圧電駆動体１８と、回転モータ６０との動作状態と、粘性流体圧力室４６における粘性流体１４の充填状況とを示した。
【００４７】
制御部７０の制御で圧縮ポンプ６８を駆動（オン）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で圧縮ポンプ６８により圧送して粘性流体収容室２６に収容する。圧電駆動体１８は停止状態（オフ）であるので、プランジャ１６はコイルばね３８により粘性流体１４の吐出方向と反対方向に付勢されており、プランジャ１６の先端とノズル２０とは離れて位置している。制御部７０の制御で回転モータ６０を駆動（オン）して、中空回転体４４を粘性流体収容室２６から粘性流体圧力室４６まで螺旋溝５２で粘性流体１４を搬送する回転方向に回転させて、粘性流体収容室２６に収容された粘性流体１４を中空回転体４４で搬送し、粘性流体圧力室４６へ供給する。そして、粘性流体圧力室４６が粘性流体１４で満充填された後、圧縮ポンプ６８と回転モータ６０とを停止（オフ）する。なお、粘性流体圧力室４６の近傍に、粘性流体１４の充填状態を検知するセンサやカメラ等の検知手段を設けて、粘性流体の満充填を検知してもよい。
【００４８】
ここで、図６に示されるタイムチャートでは、制御部７０により圧縮ポンプ６８と回転モータ６０との駆動を同時に行っているが、先に圧縮ポンプ６８を駆動させて粘性流体収容室２６に粘性流体１４を十分に収容させた後に、回転モータ６０を駆動させて粘性流体収容室２６から粘性流体圧力室４６に粘性流体１４を充填してもよい。また、図６に示されるタイムチャートでは、粘性流体圧力室４６に粘性流体１４を満充填した後、圧縮ポンプ６８と回転モータ６０とを同時に停止させているが、例えば、回転モータ６０先に停止させて、粘性流体収容室２６が粘性流体１４で満充填された後に圧縮ポンプ６８を停止するようにしてもよい。
【００４９】
次に、粘性流体１４をノズル２０の吐出口４２から吐出させる通常動作について説明する。
【００５０】
通常動作は、中空回転体４４を、粘性流体収容室２６から粘性流体圧力室４６まで螺旋溝５２で粘性流体１４を搬送する回転方向に回転モータ６０で回転させて、粘性流体１４を粘性流体圧力室４６に搬送する工程と、圧電駆動体１８でプランジャ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、粘性流体圧力室４６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と、を備えている。図７は、通常動作時における圧縮ポンプと、圧電駆動体と、回転モータとの動作タイミングを示す図である。
【００５１】
まず、粘性流体収容室２６には粘性流体１４が十分に収容されているため、制御部７０の制御により圧縮ポンプ６８が停止（オフ）し、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の供給が停止している。また、圧電駆動体１８は制御部７０の制御により停止（オフ）しているので、プランジャ１６はコイルばね３８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。制御部７０の制御により回転モータ６０を駆動し（オン）して中空回転体４４を回転させて、粘性流体１４を粘性流体圧力室４６へ供給する。粘性流体圧力室４６を粘性流体１４で満充填にした後、制御部７０の制御により回転モータ６０を停止（オフ）させて中空回転体４４の回転を停止する。それにより、粘性流体圧力室４６への粘性流体１４の供給が停止する。
【００５２】
次に、制御部７０の制御により圧電駆動体１８を駆動し（オン）、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の付勢力に抗して粘性流体１４の吐出方向に作動させる。それにより、粘性流体圧力室４６に充填された粘性流体１４はプランジャ１６の押出部３０で加圧され、ノズル２０の吐出口４２から粘性流体１４が吐出される。粘性流体１４が吐出されると、粘性流体圧力室４６の中は空になる。そして、制御部７０の制御により圧電駆動体１８を停止し（オフ）、プランジャ１６をコイルばね３８の付勢力で元の位置に復帰させる。このように、制御部７０の制御により、回転モータ６０の駆動停止と、圧電駆動体１８の駆動停止とを繰り返すことにより、粘性流体圧力室４６への粘性流体１４の供給と、ノズル２０の吐出口４２からの粘性流体１４の吐出と、を繰り返し行うことができる。なお、粘性流体圧力室４６への粘性流体１４の供給と粘性流体１４の吐出とを繰り返すことにより粘性流体収容室２６に収容された粘性流体１４が減少した場合には、制御部７０の制御により圧縮ポンプ６８を駆動させることにより、粘性流体タンク２２から粘性流体収容室２６へ粘性流体１４を補給してもよい。
【００５３】
上記構成によれば、粘性流体収容室と粘性流体圧力室との間に配置された中空回転体で粘性流体を搬送するため、粘性流体を粘性流体圧力室まで搬送する距離をより短くすることができる。それにより、粘性流体に高粘度流体を用いた場合でもより安定して粘性流体を粘性流体圧力室へ供給することができるので、吐出量のばらつきが抑えられる。
【００５４】
上記構成によれば、粘性流体を粘性流体圧力室まで搬送する距離がより短くなるので、粘性流体の供給のための応答時間がより短縮される。
【００５５】
上記構成によれば、中空回転体で粘性流体を粘性流体圧力室へ供給し、プランジャで粘性流体をノズルから吐出させることにより、単一の部材で粘性流体の供給と吐出を行うよりも粘性流体吐出装置の構造をより簡素化できる。
【００５６】
上記構成によれば、中空回転体は筒状本体の筒内に設けられるので、粘性流体供給装置を筒状本体の外側に設ける場合よりも装置を小型化できる。
【００５７】
上記構成によれば、粘性流体は、中空回転体を回転させて中空回転体の内周面に形成された螺旋溝で搬送されるので、往復運動により粘性流体を搬送するよりも、中空回転体の回転方向に連続して粘性流体を搬送することができる。
【００５８】
上記構成によれば、粘性流体は、中空回転体の内周面に形成された螺旋溝で搬送することにより、中空回転体の内周面とプランジャの外周面とを接触させて搬送する必要がないので、中空回転体の内周面とプランジャの外周面との摩擦による磨耗等が抑制される。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【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概略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、粘性流体吐出装置における要部の拡大図である。
【図３】本発明に係る実施の形態において、中空回転体の構成を示す断面図である。
【図４】本発明に係る実施の形態において、螺旋溝の拡大図である。
【図５】本発明に係る実施の形態において、粘性流体吐出装置のブロック図である。
【図６】本発明に係る実施の形態において、初期動作時における圧縮ポンプと、圧電駆動体と、回転モータとの動作タイミングを示す図である。
【図７】本発明に係る実施の形態において、通常動作時における圧縮ポンプと、圧電駆動体と、回転モータとの動作タイミングを示す図である。
【符号の説明】
【００６０】
１０  粘性流体吐出装置
１２  筒状本体
１４、粘性流体
１６、プランジャ
１８  圧電駆動体
２０  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  中空回転体  
４６  粘性流体圧力室
４８  軸受
４９  凹部
５０  中空部
５２  螺旋溝
５４  歯部
６０  回転モータ
６２  第１歯車
６４  第２歯車
６６  マイクロメータ
６８  圧縮ポンプ
７０  制御部
７２  記憶部
７４  入力部
７６  出力部
【図１】
2009247928.tif 000003
【図２】
2009247928.tif 000004
【図３】
2009247928.tif 000005
【図４】
2009247928.tif 000006
【図５】
2009247928.tif 000007
【図６】
2009247928.tif 000008
【図７】
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