(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、ピストンの外側に設けられ前記ハウジングに固定されたスリーブとで形成される空間に粉流体を供給し、吐出ノズルから前記粉流体を吐出する流体供給方法において、前記スリーブの吐出側端面とその対向面との隙間をδｓ，前記ハウジングと前記スリーブとで形成される空間のうちピストンの径方向の隙間をＤとした時、δｓとＤとの関係はＤ＞δｓであり、かつ、前記ピストンを前記ハウジングに対して非接触に軸方向運動させることで吐出ノズルから吐出する粉流体の遮断と開放を制御することを特徴とする流体供給方法。
【請求項２】
粉流体の粒径をｄ，ピストンとその対向面との隙間をＸｍｉｎとした時、δｓとｄとの関係はδｓ＞ｄであり、かつ、ＸｍｉｎをＸｍｉｎ＞ｄで変化させることを特徴とする請求項１に記載の流体供給方法。
【請求項３】
ピストンとハウジングとで形成される空間に粉流体を供給し、吐出ノズルから前記粉流体を吐出する流体供給方法において、前記ピストンと前記ハウジングとで形成される空間のうちピストンの径方向の隙間に前記ピストンの外周面と前記ハウジングの内周面とで形成される絞り部を有し、かつ、前記ピストンを前記ハウジングに対して非接触に軸方向運動させることで吐出ノズルから吐出する粉流体の遮断と開放を制御することを特徴とする流体供給方法。
【請求項４】
絞り部のうちピストンの径方向の間隔をＬ，粉流体の粒径をｄ，前記ピストンとその対向面との隙間をＸｍｉｎとした時、Ｌとｄとの関係はＬ＞ｄであり、かつ、ＸｍｉｎをＸｍｉｎ＞ｄで変化させることを特徴とする請求項３に記載の流体供給方法。
【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、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供給装置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様になっている。
【０００３】
また、たとえばＣＲＴ、ＰＤＰなどのディスプレイ面に蛍光体を均一に塗布するための、新たな流体塗布手段開発の要望も大きい。
【０００４】
表面実装（ＳＭＴ）の分野を例にとれば、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
▲３▼  吐出時間の短縮  …高速吐出遮断及び開始ができる
▲４▼  高粘度の粉流体に対応できる
である。従来、微少流量の液体を吐出させるために、エアパルス方式、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。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前述した従来先行例のうち、図５に示す様なエア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７００（シリンダ）内にパルス的に印加させ、シリンダ７００内の圧力の上昇分に対応する一定量の液体をノズルから吐出させるものである。
【０００６】
エアーパルスの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よるものである。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でき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、吐出開始にたとえば0.07〜0.1秒程度の時間遅れを見込まねばならない。
【０００７】
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。
【０００８】
しかしこの場合、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材あるいは蛍光体塗布等への適用は困難な場合が多い。
【０００９】
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、ノズル抵抗に依存にくいポンプ特性を選ぶことができるため、連続吐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あるいは開放する。
【００１０】
（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。
【００１１】
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、しかし最短時間でも0.05秒程度が限界であった。
【００１２】
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、塗布精度にも限界があった。
【００１３】
微少流量の流体を吐出することを目的として、積層型の圧電素子を利用したマイクロポンプが開発されている。このマイクロポンプには、通常機械式の受動的な吐出弁，吸入弁が用いられる。
【００１４】
しかし、バネとボールから構成され圧力差によって吐出弁，吸入弁を開閉させる上記ポンプでは、流動性の悪い、数万〜数十万センチポワズの高粘度のレオロジー流体を、高い流量精度でかつ高速（0.1秒以下）で間欠吐出させることは極めて困難である。
【００１５】
さて、近年益々高精度化、超微細化していく回路形成の分野、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の分野において、微細塗布技術に関する、次のような要望が強い。
【００１６】
▲１▼連続吐布後、すばやく塗布を止め、短い時間をおいて連続塗布を急峻に開始できること。そのためには、たとえば0.01秒のオーダーで流量制御できることが理想である。
【００１７】
▲２▼粉流体に対応できること。たとえば流路の機械的な遮断により、粉体の圧搾破損、流路の詰まりなどのトラブルがないこと。
【００１８】
本発明は、上述した粉流体の微少流量塗布に係る流体供給方法を提供するものであって、特に粉流体の圧搾破損による流路の詰まりを起こすことがなく、かつ、高精度で高速に紛流体を供給することが可能な流体供給装置及び方法を提供することを目的とする。
【００１９】
すなわち、吐出通路に形成される狭い閉空間の容積を高速アクチェータを用いて急峻に変化させることにより、その圧力の急降下を利用して、シンプルな構成で、切れ味のよい流量制御を可能としたものである。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の流体供給方法は、ハウジングと、ピストンの外側に設けられ前記ハウジングに固定されたスリーブとで形成される空間に粉流体を供給し、吐出ノズルから前記粉流体を吐出する流体供給方法において、前記スリーブの吐出側端面とその対向面との隙間をδｓ，前記ハウジングと前記スリーブとで形成される空間のうちピストンの径方向の隙間をＤとした時、δｓとＤとの関係はＤ＞δｓであり、かつ、前記ピストンを前記ハウジングに対して非接触に軸方向運動させることで吐出ノズルから吐出する粉流体の遮断と開放を制御することを特徴とする。
【００２１】
また、本発明の第２の流体供給方法は、ピストンとハウジングとで形成される空間に粉流体を供給し、吐出ノズルから前記粉流体を吐出する流体供給方法において、前記ピストンと前記ハウジングとで形成される空間のうちピストンの径方向の隙間に前記ピストンの外周面と前記ハウジングの内周面とで形成される絞り部を有し、かつ、前記ピストンを前記ハウジングに対して非接触に軸方向運動させることで吐出ノズルから吐出する粉流体の遮断と開放を制御することを特徴とする。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を大きく次の２つに分けて説明する。
【００２３】
Ｉ．限定された時間内で吐出流量をON,OFFさせる方法
ＩＩ．任意のタイミングで吐出流量をON,OFFさせる方法
まず、上記Ｉから説明する。
【００２４】
以下、本発明の第１の実施の形態について、図１〜図２を用いて説明する。
【００２５】
本実施例は量産現場における塗布行程においては、連続吐布停止後、塗布を再開させるまでの時間が、極めて短い時間しか許されないという量産上の制約条件を逆に利用したものである。吐布の対象によっては、たとえば量産行程におけるCRTの蛍光体、PDPのRGB間のリブ形成のように、ある一定時間の連続吐布後、瞬時の間だけ塗布行程を遮断したい場合がある。
【００２６】
すなわち、この短い有限の時間のみ有効な流体の制御手段を、ディスペンサーに導入することにより、前述したディスペンサーに係る要請を満足する極めて切れ味のよい流量制御を可能としたものである。
【００２７】
図１において１は直動型のアクチュエータであり、超磁歪素子等による電磁歪型のアクチュエータ、静電型アクチュエータあるいは電磁ソレノイド等より構成される。実施例では、高粘度流体を高速で間欠的に微少量かつ高精度に吐出するために、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。
【００２８】
２は第１のアクチュエータ１によって駆動されるピストン、３はこのピストン２を吐出側端部で収納するスリーブ、４はアクチュエータ１を収納するハウジング、５はスリーブ３を吐出側で固定する下部ハウジングである。
【００２９】
６は超磁歪材料から構成される円筒形状の超磁歪ロッドであり、この超磁歪ロッド６はバイアス永久磁石（Ａ）７、（Ｂ）８を上下に挟んだ形で、上部ヨーク９とヨーク材を兼ねたスリーブ３の間に固定されている。
【００３０】
１０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、１１は円筒形状のヨークでありハウジング４に収納されている。
【００３１】
前記永久磁石（Ａ）、（Ｂ）は、超磁歪ロッド６に予めに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。６→７→９→１１→３→８→６により、超磁歪ロッド６の伸縮を制御する閉ループ磁気回路を形成している。すなわち、部材６〜１１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量を制御できる超磁歪アクチュエータ１を構成している。
【００３２】
超磁歪材料は希土類元素と鉄の合金であり、たとえば、ＴｂＦｅ2，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。
【００３３】
ピストン２は円筒形状をした上部ヨーク９と一体化して上方向にも伸びており、上部スリーブ１２に収納されている。ピストン２はこの上部スリーブ１２に対して、軸方向に移動可能なように、軸受部１３によって支持されている。
【００３４】
上部スリーブ１２と上部ヨーク９の間には、超磁歪ロッド６に機械的な軸方向与圧を与えるバイアスバネ１４が設けられている。このバイアスバネ１４によって、超磁歪ロッド６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。
【００３５】
上部スリーブ１２の上端の中心部には、ピストン２の端面位置を検出する変位センサー１５が調節自在に配置されている。
【００３６】
１６はピストン２の小径部であるピストン細径軸、１７は下部ハウジング５に形成された吸入口、１８はノズル部、１９はこのノズル部１８に形成された吐出ノズルである。吸入口１７から流入した加圧流体は、スリーブ３と下部ハウジング５で形成される流体輸送室２０に流入し、さらに後述する流体絞り部２１を経て、吐出ノズル１９に流入する。
【００３７】
ピストン細径軸１６の吐出側端面とその対向面及び下部ハウジング５の間で、吐出流量を制御する流量制御部２２が構成されている。
【００３８】
図２は前述した流量制御部２２近傍の拡大図であり、２３はピストン細径軸１６（ピストン２）の吐出側端面、２４はスリーブ３の吐出側端面、２５は２３，２４の対向面である。２６はピストン細径軸１６とスリーブ３の内面の間に設けられた流体シールである。２８は吐出ノズルの入口部に形成された液溜まり部である。
【００３９】
ピストン細径軸１６の吐出側端面２３とその対向面２５により、ピストン２の上昇・下降によって、容積の変化する内部空間２７を形成している。
【００４０】
超磁歪素子の入力電流と出力変位は比例関係にあるために、入力電流を変えることにより、ピストン２のストローク制御（吐出側端面２３の位置と速度の制御）は可能である。しかし本実施例のような位置検出手段１５を設けてフィードバック制御をすれば、より高い精度の制御ができる。
【００４１】
また、微少流量を扱うポンプでは、ピストン２の軸方向変位は数μｍ〜数１０μｍの微少変位でよい。この微量変位で良いことを利用すれば、超磁歪素子のストロークの限界は問題とならない。
【００４２】
図３〜５は本実施例の作動プロセスを示すものである。すなわち、ピストン細径軸１６の端面２３およびその対向面２５の間隔を急速に増大させることにより、逆スクイーズ効果とも言うべき粘性流体の動圧効果によって、吐出ノズルの上流側の内部空間２７の圧力を急降下させて、吐出ノズルからの流体の流出をすみやかに遮断させるプロセスを示すものである。
【００４３】
本発明の明細文では、原理を分かりやすく説明するために、各部材間の隙間、部材の位置変化を大きく図示しているが、実施例ではせいぜい数十ミクロンから数百ミクロンのオーダーである。
【００４４】
図３は吐出遮断直前の状態にあり、ピストン細径軸１６は静止しており、またその吐出側端面２３は最下端の位置にある。この段階では、流体輸送室２０内の加圧流体は、スリーブ３の吐出側端面２４とその対向面２５で形成される狭い隙間（流体絞り部２１）を通過し、吐出ノズル１９を経て外部に吐出される。
【００４５】
図４は吐出遮断中の状態を示し、図の矢印のごとくピストン細径軸１６は上昇中である。ピストン細径軸１６の端面２３およびその対向面２５の間隔：hが急峻に変化することにより、内部空間２７の圧力は急降下する。内部空間２７の圧力:Pに対して、大気圧をP0としたとき、P＜P0となれば流体の流出は遮断される。
【００４６】
ピストン細径軸１６が最上段に到達し上昇速度がゼロになると、内部空間２７の圧力は急速に復帰し、吐出が始まる。
【００４７】
図５は連続塗布が復帰した状態を示す。短時間の急峻な吐出遮断という所定の任務を終了し、ピストン細径軸１６はゆっくりと降下中である。このとき、ピストン細径軸１６の降下はその降下速度が小さいために、内部空間２７の圧力、すなわち吐出流量にはほとんど影響は与えない。端面２３が初期（図３）の位置までくると、下降は停止する。
【００４８】
さて本発明の原理と効果を理論解析を用いてもう少し詳しく説明する。対向して配置された平面間の狭い隙間に粘性流体が介在し、かつその隙間の間隔が時間と共に変化する場合の流体圧力は、スクイーズ作用（Squeeze action）の項を持つ次の極座標におけるReynolds方程式を解くことにより得られる。
【００４９】
【数式１】
0003747764.tif 000002
【００５０】
（１）式において、Pは圧力、μは流体の粘性係数、ｈは対向面間の隙間、ｒは半径方向位置、ｔは時間である。また右辺が、隙間が変化するときに発生するスクイーズアクション効果をもたらす項である。
【００５１】
さらに吐出ノズル入口部に液溜り部２８を設けた場合について、液溜り部の圧力、すなわちノズルの上流側圧力Pnは、流体の圧縮性を考慮して、
【００５２】
【数式２】
0003747764.tif 000003
【００５３】
（２）式において、Qsはスクイーズ作用によって、液溜り部から排出される効果を考慮した流入量、Qnは液溜り部から吐出ノズル１９を経て大気に排出される流出量である。また、ｋは流体の体積弾性係数、Vは液溜り部２８の容積である。
【００５４】
吐出流量を求めるのに必要なノズルの上流側圧力Pnは、上記(1)(2)の方程式を連立して解くことにより求められる。
【００５５】
以下、流体の粘度：μ＝10,000cps、体積弾性係数：K＝300kg/cm2、境界部（流体絞り部２１の外周部）圧力：Pｓ＝20kg/cm2として、流体制御部２２が下記表１の条件で構成された場合について、吐出流量を求める解析をおこなった。
【００５６】
【表１】
0003747764.tif 000004
【００５７】
上記条件下で得られる吐出流量の解析結果を図６に示す。
【００５８】
（１）解析のスタート段階（ｔ＝０）では、流量（圧力）の初期値を適当な値を仮定しているが、すみやかに一定値に収束する。０＜ｔ＜0.03秒の間は連続描画の状態にある。
【００５９】
（２）ｔ＝0.03秒でピストンが上昇を始めると、吐出流量は急速に低下し、開始から0.003sec（3msec）程度の立下り時間でたちまち吐出は遮断される。
【００６０】
（３）0.03<t<0.08秒の区間では、吐出流量はゼロである。この区間はピストンは一定の速度で上昇中である。表１から、実施例ではピストンストローク：Xst＝50μｍ、ピストン動作時間：Tp=0.05secであるため、ピストンの上昇速度：v=50μm/0.05sec=1.0mm/secである。
【００６１】
（４）t=0.08秒でピストンが停止すると、以降0.01sec程度の立ち上がり時間で連続塗布の状態にすみやかに復帰する。
【００６２】
以上の結果から、応答性の優れたアクチュエータを用いて、吐出流路の内部空間を急峻に増大させる実施例の方法により、0.01秒あるいはそれ以下のオーダーの極めて応答性の優れた流量制御ができることがわかる。
【００６３】
但し、吐出流量がゼロである時間はピストンが上昇している間だけである。この遮蔽時間は、アクチュエータの限界ストロークと上昇速度により決まる。
超磁歪素子を用いたアクチェータの場合、素子１０ｍｍの長さでほぼ１０μｍの変位が得られる。圧電素子を採用するならば、ほぼその半分の変位となる。
【００６４】
したがって図１の実施例において、表１の条件下では、たとえば、５０ｍｍの長さの超磁歪素子のロット６をもちいれば、Tp=0.05秒の間、吐出量をOFFにできる。
【００６５】
上記解析では、液溜り部２８の容積を大きく設定し、また液溜り部の流体の圧縮性を考慮しているが、非圧縮性に近い流体ならば、前述した立ちあがり・立下り時間は、アクチュエータの応答性の限界に近いところまで小さくできる。
【００６６】
ちなみに、超磁歪素子、圧電素子などの電磁歪素子の場合、通常、１０―4secのオーダーの応答性が得られる。
【００６７】
電磁ソレノイド等のアクチェータも適用可能であり、電磁歪素子と比べて応答性は一桁程悪くなるが、ストロークの制約（すなわち許容停止時間）は大幅に緩和される。
【００６８】
本発明の原理を直感的に理解しやすくするために、図２の流量制御部２２を図７のような電気回路モデルに置き換えてみる。
【００６９】
図７において、Psは流体絞り部２１の境界圧力、R0は流体絞り部２１の流体抵抗、Rnは吐出ノズル１９の流体抵抗、Qpはピストン細径軸１６の上昇速度とピストン面積で決まる流量源の大きさ、Qnは吐出ノズル１９を通過する流量を示す。ここで、吐出ノズル１９を通過する流量Qnは
【００７０】
【数式３】
0003747764.tif 000005
【００７１】
Qn<0のとき、すなはち、次の条件のとき吐出は遮断される。
【００７２】
【数式４】
0003747764.tif 000006
【００７３】
上記（４）式から、流量制御を可能にするためには、流体絞り部２１がある値以上の流体抵抗を持つことが必要ということが分かる。
【００７４】
図８に本実施例のディスペンサーの適用対象を示す。１００は塗布の対象であり、水平方向に走行するディスペンサーは、塗布対象の枠から外れた直後：t=tsで吐出流量を遮断する。さらにディスペンサーは、Uターン後、t=teで連続塗布を開始する。遮断から開始にいたる時間の間隔が、許容停止時間Tpの範囲内ならば、任意の時点で塗布開始ができる。塗布を開始するためには、図９に示すように、t=te1, t=te2などの任意の時点でピストンの上昇をストップすればよい。
【００７５】
再び連続塗布が始まれば、次に吐出流量を遮断するまでには十分な時間があるために、図１０で示すように、ピストンをゆっくりと初期の位置まで下降させればよい。式（１）のスクイーズアクションの項：dh/dtが十分に小さければ、吐出流量の変化は許容流量誤差の範囲に収めることができる。
【００７６】
さて、本発明では吐出遮断の状態でも、流路面積が減少する区間はないために、粉流体を流量制御する際の次のようなトラブルは一切発生しない。
【００７７】
▲１▼粉体の圧搾破損による流路の詰まり
▲２▼粉体破損による流体の特性変化
上記▲２▼は、たとえば回路実装の分野で、硬化を促進する材料をカプセル状に接着材に封入したとき、カプセルが機械的に破壊された場合に起こるトラブルである。本発明の実施例では、表１に示すように最も狭い区間は、スリーブの端面とその対向面の隙間：δs ＝30μｍであり、粉体の平均粒径よりも十分に大きく設定した。
【００７８】
なを連続塗布の状態で、ピストン１６の最下点における対向面との隙間（表１のXmin）を変えることにより、ピストン１６と吐出ノズル１９の平行２平面間の流体抵抗の変化を利用して、ある範囲の流量を任意に制御できる。
【００７９】
流体抵抗の変化と流量変化の関係は、時間遅れ要素を持たないために、高速アクチュエータのレスポンスで決まる極めて応答性の優れた流量制御ができる。
【００８０】
たとえば、４角平面のコーナーに沿ってラインを描画する場合、コーナー部分での塗布はディスペンサーの移動速度の関係で、一定幅のラインを描画するのは困難な場合が多い。本ディスペンサーの場合、変位センサー１５によるピストン位置検出をしながら、流量を少し増やしたい時はピストン１６を上昇させ、流量を減らしたい時はピストン１６を下降させればよい。
【００８１】
以下、本発明の第２の実施例について説明する。
【００８２】
図１１は、積層型の圧電素子をアクチェータとして用いて本発明を適用した場合を示す。
【００８３】
５０はピストン、５１はこのピストンの吐出側に形成されたピストン径大部、５２はピストンの上部に設けられたフランジ部、５３はシリンダ、５４はフランジ部とシリンダ５３の間に矜持されて設けられた積層型の圧電素子、５５は上部スリーブ、５６は上部スリーブに形成されたピストン５０を支えるための軸受部、５７はピストン５０の軸方向位置を検知するための変位センサーである。
【００８４】
５８はシリンダの吐出側に形成された吸入口、５９は吐出部、６０は吐出ノズルである。また、６１はピストン５０の外周面とシリンダの内周面で形成される流体絞り部である。６２はフランジ部５２と上部スリーブ５５の間に配置され、圧電素子５４に与圧を与えるためのバイアスバネ，６３は流体シールである。
【００８５】
積層型の圧電素子の場合、超磁歪素子と比べて、同一長さに対するストロークは小さくなるが、電磁コイルが不要なため外径を小さくできる。したがってマルチノズル化を図るときに有利となる。
【００８６】
以上、本発明の実施例として、「限定された時間内で吐出流量をON,OFFさせる方法」について説明した。以下、「任意のタイミングで吐出流量をON,OFFさせる方法」の実施例について説明する。
【００８７】
すなわち、以下示す本発明の第３実施例は、吐出通路に形成される閉空間の容積変化をもたらす第１のアクチュエータと、通路面積を遮蔽・開放する第２のアクチュエータの組み合わせにより、吐出流量を任意のタイミングでON,OFFできる切れ味のよい流量制御を可能としたものである。
【００８８】
図１２において１０１は第１のアクチュエータであり、実施例では超磁歪素子等による電磁歪型のアクチュエータをもちいた。１０２は第１のアクチュエータ１によって駆動されるピストン、１０３はこのピストン１０２を吐出側で収納するスリーブ、１０４はアクチュエータ１０１を収納するハウジングである。
【００８９】
１０５は超磁歪材料から構成される円筒形状の超磁歪ロッドであり、この超磁歪ロッド１０５はバイアス永久磁石（Ａ）１０６、（Ｂ）１０７を上下に挟んだ形で、上部ヨーク１０８とヨーク材を兼ねたスリーブ１０２の間に固定されている。
【００９０】
１０９は超磁歪ロッド１０５の長手方向に磁界を与えるための磁界コイル、１１０は円筒形状のヨークでありハウジング１０４に収納されている。
【００９１】
ピストン１０２とスリーブ１０３の間には、超磁歪ロッド１０５に機械的な軸方向与圧を与えるバイアスバネ１１１が設けられている。
【００９２】
１１２は部材１０８、１０６、１０５、１０７、１０２を貫通して設けられたシール軸、１１３はこのシール軸を軸方向に駆動する直動型である第２のアクチェータである。実施例では、この直動型のアクチェータ１１３に大きなストロークが得られるボイスコイル型リニア・アクチェータを用いた。
【００９３】
１１４はスリーブ１０３に形成された吸入口、１１５はノズル部、１１６はこのノズル部１１５に形成された吐出ノズルである。
【００９４】
１１７はスリーブ１０３とピストン１０２で形成される流体輸送室であり、ピストン１０２及びシール軸１１２の吐出側端面とその対向面及びスリーブ１０３の間で、吐出流量を制御する流量制御部１１８が構成されている。
【００９５】
図１３〜１６は本実施例のディスペンサーの作動プロセスの原理図を、流量制御部１１８近傍の拡大図と共に示すものである。
【００９６】
１１９はピストン１０２の吐出側端面、１２０はシール軸の吐出側端面に形成された円錐形状の凸部、１２１はその対向面であり、吐出ノズル側に形成された円錐形状の凹部である。ピストン１０２の吐出側端面１１９、スリーブ１０３の内面、部材１１９、１２０の対向面１２２により、ピストン１０２の上昇・下降によって、容積の変化する内部空間１２３を形成している。
【００９７】
また円錐形状の凸部１２０と凹部１２１の組み合わせにより、シール軸１１２の上昇・下降によって、吐出流量を開放・遮断する吐出バルブ１２４を構成している。１２５はピストン１０２の吐出側外周面とスリーブ１０３内面で形成された流体絞り部である。
【００９８】
図１４は吐出遮断直前の状態にあり、ピストン１０２は静止しており、またその吐出側端面１１９は最下端の位置にある。またシール軸先端の凸部１２０は、上方の位置にあり、ピストン１０２に収納されている。
【００９９】
この段階では、流体輸送室１１７内の加圧流体は、流体絞り部１２５を通過し、内部空間１２３から吐出ノズル１１６を経て外部に吐出される。
【０１００】
図１５は吐出遮断中の状態を示し、図の矢印のごとくピストン１０２は上昇中である。ピストン１０２の端面１１９およびその対向面の間隔が急峻に変化することにより、内部空間１２３の圧力は急降下する。内部空間１２３の圧力:Pに対して、大気圧をP0としたとき、P＜P0となれば流体の流出は遮断される。
【０１０１】
この段階で、吐出ノズル１１６、円錐形状の凸部１２０、凹部１２１近傍にある流体は、遠心方向に流動していく。
【０１０２】
図１４の始めの段階では、シール軸１１２はまだ下降せず初期の位置にある。凸部１２０、凹部１２１近傍にある流体が、吐出ノズル１１６から逆流してきた空気と入れ替わった時、シール軸１１２はすみやかに下降を開始する。
【０１０３】
細径のシール軸１１２が急降下しても、シール軸１１２周辺には空気以外の流体はないため、内部空間１２３の圧力にはなんら影響を与えない。
【０１０４】
たとえばスクイーズ圧力の発生は無く、吐出流量はゼロの状態を保つ。
【０１０５】
図１５は吐出流量が遮蔽された状態を示す。吐出バルブ１２４は機械的にギャップがゼロの状態になるが、粉流体が本ディスペンサーの輸送流体の場合でも、粉流体そのものが近傍に存在しないため、
▲１▼粉体の圧搾破損による流路の詰まり
▲２▼粉体破損による流体の特性変化
等のトラブルは発生しない。
【０１０６】
ピストン１０２が最上段に到達し上昇速度がゼロになると、内部空間１２３の圧力は急速に元の高い圧力に復帰し、一度遠心方向に流動した流体は再度中心部に引き戻される。しかしこの段階では、円錐形状の凸部１２０、凹部１２１は既に噛み合っており、吐出通路は完全に遮蔽されている。
【０１０７】
さて本実施例の効果を正確に把握するために、第１の実施例の場合と同様に理論解析をおこなった。第１の実施例と異なる解析条件のみを、表２に示す。また上記条件下で得られる時間に対する吐出流量の解析結果を図１６に示す。
【０１０８】
（１）解析のスタート段階（ｔ＝０）で、流量（圧力）の初期値を適当な値を仮定しているが、すみやかに一定値に収束する。０＜ｔ＜0.03秒の間は連続描画の状態にある。
【０１０９】
（２）ｔ＝0.03秒でピストンが上昇を始めると、吐出流量は急速に低下し、0.01秒程度の立下り時間で吐出は遮断される。
【０１１０】
（３）t>0.04秒以降、吐出流量は完全に遮断された状態を保つ。t=0.06秒までピストンは上昇中である。
【０１１１】
図１７、図１８に、ピストン端面１１９とその対向面間の流体の流速ベクトルの解析結果を示す。
【０１１２】
流体絞り部１２４は、実施例ではピストン１０２の外周部とシリンダ１０３の内面の間に形成しているが、解析モデルでは、ピストン端面１１９と同一平面上にあると仮定している。
【０１１３】
図１７は連続塗布中の状態（図１３）を示し、ピストン端面にあるすべての流体は、吐出ノズルのある中心部に向かって流動している。
【０１１４】
図１８は吐出遮断中の状態（図１４）を示し、図中の矢印のごとく、吐出ノズルから出た流体は、遠心方向に逆流していることがわかる。
【０１１５】
【表２】
0003747764.tif 000007
【０１１６】
以下、図１９を用いてピストン１０２とシール軸１１２の位置・速度の制御方法の一例について補足説明する。
【０１１７】
ステップaの段階で、連続塗布していた吐出遮断の指令が入ると、ピストン１０２は上昇を開始する。しかしシール軸１１２は、吐出ノズル１２４近傍（円錐形状の凸部１２０、凹部１２１で構成）の流体が完全に排除されて無くなるステップｂの段階まで、下降を開始しない。ステップｂの段階になると、シール軸１１２はステップｃまで急降下し、以降ステップｄまで緩やかに下降する。
【０１１８】
この理由は、流体制御部の凸部１２０と凹部１２１間の衝撃的な機械接触による磨耗紛の発生などを回避するためである。ピストン１０２は、シール軸１１２が停止してもまだ上昇中であるが、ステップｅの段階で停止する。
【０１１９】
なを、シール軸１１２が下降を開始する前段階（ステップaとｂの区間）で、既に吐出は遮断されているため、ステップｂ以降のピストン１０２とシール軸１１２に必要な操作は、本ディスペンサーの流量遮断の「切れ味のよさ」になんら影響を与えない。
【０１２０】
ステップｆの段階で吐出開始の指令が入ると、ピストン１０２は急速に下降を開始する。ピストン１０２が急降下すると、スクイーズ効果により流体制御部近傍の圧力は急上昇する。しかしピストン１０２の移動速度がゼロとなるステップgの段階で、圧力は瞬時に定常状態に復帰する。このステップgの段階で、シール軸１１２は上昇を開始し、吐出通路は開放されるため、ピストン１０２の急降下による圧力上昇が吐出流量に影響を与えることは無い。
【０１２１】
なを、吐出遮断の状態（ステップeからｆの区間）で、予めピストン１０２を定常位置まで下降させておいてもよい。
【０１２２】
シール軸１１２は、第２のアクチュエータの応答性の許される範囲の高速で急上昇すれば、極めて短い立ち上がり時間で吐出開始ができる。
【０１２３】
実施例では、第２のアクチュエータにボイスコイル型リニア・アクチェータを用いたが、適用対象に用いるアクチェータのストロークが小さくて良い場合は、超磁歪素子などの電磁歪素子を用いても良い。あるいは、応答性がさほど要求されない適用対象ならば、第１、第２のアクチュエータを共にボイスコイル型等を用いてもよい。
【０１２４】
以下、本発明の第４実施例について図２０を用いて説明する。
【０１２５】
前述した第３実施例では、第１と第２の２つの独立したアクチュエータを用いて、ピストンとシール軸を駆動した。以下示す第４実施例では、ディスペンサー構造の簡素化を図るために、一個のアクチュエータの両出力端を利用して、ピストンとシール軸のそれぞれを逆位相で駆動させたものである。
【０１２６】
図２０において２０１は第１と第２のアクチュエータを兼ねた超磁歪素子による直動型アクチュエータである。２０２は前記アクチュエータによって駆動されるピストン、２０３はこのピストン２０２を吐出側で収納するスリーブ、２０４はアクチュエータ２０１を収納するハウジングである。
【０１２７】
２０５は超磁歪材料から構成される円筒形状の超磁歪ロッドである。この超磁歪ロッド２０５はバイアス永久磁石（Ａ）２０６、（Ｂ）２０７を上下に挟んだ形で、上部ヨーク２０８とヨーク材を兼ねたスリーブ２０２の間に固定されている。
【０１２８】
２０９は超磁歪ロッド２０５の長手方向に磁界を与えるための磁界コイル、２１０は円筒形状のヨークでありハウジング２０４に収納されている。
【０１２９】
２１１は上部ヨーク２０８と一体化したシール軸であり、超磁歪ロッド２０５を貫通して設けられている。またこのシール軸２１１は、バイアス永久磁石（Ａ）２０６を中間に挟持した形で、超磁歪ロッド２０５の上端に固定されている。シール軸２１１は上方にも伸びており、上部ハウジング２１２に設けられた軸受部２１３により上端で支持されている。
【０１３０】
またピストン２０２は、シール軸２１１同様に、バイアス永久磁石（Ｂ）２０７を中間に挟持した形で、超磁歪ロッド２０５の下端に固定されている。
【０１３１】
上部ヨーク２０８と上部ハウジング２１２の間、及びピストン２０２とスリーブ２０３の間には、超磁歪ロッド２０５に機械的な軸方向与圧を与えるバイアスバネ２１４，２１５が設けられている。
【０１３２】
２１６はスリーブ２０３に形成された吸入口、２１７はノズル部、２１８はこのノズル部に形成された吐出ノズルである。
【０１３３】
２１９はスリーブ２０３とピストン２０２で形成される流体輸送室である。また、ピストン２０２の吐出側端面とその対向面及びスリーブ２０３の間で、ピストン２０２の上昇・下降により容積が変化する内部空間２２０を形成している。
【０１３４】
上記構成により、超磁歪素子の電磁コイル２０９に電流を印加すると、超磁歪ロッド２０５は印加電流の大きさに比例して伸縮する。このとき、超磁歪ロッド２０５の両端の変位は、超磁歪ロッドに軸方向与圧を与える２つのバイアスバネ２１４、２１５の剛性の大きさで決まる。もし２つのバイアスバネ２１４、２１５の剛性が等しければ、超磁歪ロッド２０５の両端は逆位相でかつ同一の変位量だけ移動する。すなわち、超磁歪ロッド２０５の両端に固定されたピストン２０２とシール軸２１１は、互いに逆方向に同一の変位量だけ移動する。
【０１３５】
ピストン２０２とシール軸２１１のストロークを変える場合は、２つのバイアスバネ２１４、２１５の剛性比を変えればよい。
【０１３６】
この点を利用して、本実施例では一個の超磁歪アクチュエータにより、吐出ON,OFFの機能を持たせることができる。
【０１３７】
図２１(イ)(ロ)は、連続塗布から吐出遮断の状態への以降を示すものである。実施例では、中空の超磁歪ロッドを用いたが、中空にできるならば、たとえば積層型の圧電素子を用いてもよい。
【０１３８】
以上、本発明の実施例を、Ｉ．限定された時間内で吐出流量をON,OFFさせる方法、ＩＩ．任意のタイミングで吐出流量をON,OFFさせる方法、の２つに分けて説明した。以下示す実施例は、上記Ｉ、ＩＩのいずれにも適用できるものである。
【０１３９】
図２２は、本発明の第５実施例を示すもので、外部圧力源に頼らずに、ディスペンサー自身に圧力発生源を持たせたものである。
【０１４０】
すなわち、第５実施例では、超磁歪素子を用いてピストンとシール軸を軸方向に駆動すると共に、非接触で電力供給できる超磁歪素子の特徴を利用して、モータを用いて、このピストンとシール軸を共に回転させたものである。
【０１４１】
図２２において３０１は直動型アクチュエータであり、超磁歪素子等による電磁歪型のアクチュエータ、静電型アクチュエータあるいは電磁ソレノイド等より構成される。実施例では、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。
【０１４２】
３０２はアクチュエータ３０１によって駆動されるピストン、３０３はこのピストン３０２を吐出側で収納する固定スリーブ、３０４は前記アクチュエータ１を収納するハウジングである。
【０１４３】
３０５は超磁歪材料から構成される円筒形状の超磁歪ロッドである。この超磁歪ロッド３０５はバイアス永久磁石（Ａ）３０６、（Ｂ）３０７を上下に挟んだ形で、上部ヨーク３０８とヨーク材を兼ねたピストン３０２の間に固定されている。
【０１４４】
３０９は超磁歪ロッド３０５の長手方向に磁界を与えるための磁界コイル、３１０は円筒形状のヨークでありハウジング３０４に収納されている。
【０１４５】
前記永久磁石Ａ、Ｂは、超磁歪ロッド３０５に予めに磁界をかけて磁界の動作点を高めるもので、３０５→３０６→３０８→３１０→３０２→３０７→３０５により、超磁歪ロッド３０５の伸縮を制御する閉ループ磁気回路を形成している。すなわち、部材３０５〜３１０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３０１を構成している。
【０１４６】
３１１は上部ヨーク３０８と一体化したシール軸であり、超磁歪ロッド３０５を貫通して設けられている。またこのシール軸３１１は、バイアス永久磁石（Ａ）３０６を中間に挟持した形で、超磁歪ロッド３０５の上端に固定されている。
【０１４７】
シール軸３１１は上方にも伸びており、上部ハスリーブ３１２に設けられた軸受部３１３により上端で支持されている。
【０１４８】
またこの上部スリーブ３１２は、玉軸受３１４を介在して中間ハウジング３１５により回転自在に支持されている。
【０１４９】
またピストン３０２は、シール軸３１１同様に、バイアス永久磁石（Ｂ）３０７を中間に挟持した形で、超磁歪ロッド３０５の下端に固定されている。
【０１５０】
上部ヨーク３０８と上部スリーブ３１２の間、及びピストン３０２と下部スリーブ３１６の間には、超磁歪ロッド３０５に機械的な軸方向与圧を与えるバイアスバネ３１７，３１８が設けられている。
【０１５１】
上記構成により、超磁歪素子の電磁コイル３０９に電流を印加すると、超磁歪ロッド３０５は印加電流の大きさに比例して伸縮する。このとき、超磁歪ロッド３０５の両端の変位は、超磁歪ロッドに軸方向与圧を与える２つのバイアスバネ３１７、３１８の剛性の大きさで決まる。ピストン３０２とシール軸３１１のストロークを変える場合は、第４実施例同様に、２つのバイアスバネ３１７、３１８の剛性比を変えればよい。
【０１５２】
この点を利用して、本実施例では一個の超磁歪アクチュエータにより、吐出ON, 吐出OFFの両方の機能を持たせることができる。
【０１５３】
シール軸３１１は円筒形状をした上部スリーブ３１２を貫通して、さらに上方向にも伸びている。３１９はシール軸３１１に回転運動を与えるモータであり、実施例ではＤＣサーボモータを用いており、３２０はモータロータ、３２１はモータステータ、３２２はモータステータを収納する上部ハウジングである。
【０１５４】
上部ハウジング３２２の上部には、シール軸３１１の回転速度を検出するためのエンコーダ３２３が設けられている。さらにその上部中心位置に、中心軸の端面位置を検出する変位センサー３２４が配置されている。
【０１５５】
ピストン３０２の吐出側の一部を収納する下部スリーブ３１６は、ハウジング３０４との間に設けられた玉軸受３２５によって回転自在に支持されている。
【０１５６】
３２６はピストン３０２とシール軸３１１の連結部である。
【０１５７】
３２７は固定スリーブ３０３に形成された吸入口、３２８はノズル部、３２９はこのノズル部３２８に形成された吐出ノズル、３３０はピストン３０２と固定スリーブ３０３の相対移動面に形成された流体を圧送するねじ溝である。
【０１５８】
部材３０２、３０３により、流体を外部から吸入し吐出側に圧送する流体輸送室３３１を形成している。またピストン３０２外周部の吐出側端部と固定スリーブ３０３の内面の間で、他と比べて隙間の狭い流体絞り部３３２が形成されている。
【０１５９】
この流体絞り部３３２は、ねじ溝ポンプの隙間が狭い場合は、形成しなくてもよい。また、ピストン３０２の吐出側端面とその対向面及び固定スリーブ３０３の間で、ピストン３０２の上昇・下降により容積が変化する内部空間３３３を形成している。
【０１６０】
シール軸３１１の吐出側端部とその対向面の間で、シール軸３１１の上昇・下降により、吐出通路面積を可変できる吐出バルブ３３４を構成している。
【０１６１】
すなわち、この内部空間３３３と吐出バルブ３３４により、任意のタイミングで吐出流量をON,OFFさせる流量制御部３３５を構成している。
【０１６２】
ちなみに、シール軸３１１に与えられた回転運動は、図２３に示すようなピストン３０２とシール軸３１１の連結部３２６によって、ピストン３０２に与えられる。すなわち、シール軸３１１はピストン３０２に対して、回転のみを伝達し、相対的な直線運動はフリーとなるような連結部形状（角型断面）となっている。
【０１６３】
上記構成により、本実施例の流体供給装置では、ピストン３０２とシール軸３１１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。
【０１６４】
さらに実施例では、直動型アクチュエータ３０１に超磁歪素子を用いたために、超磁歪ロッド３０５（及びピストン３０２とシール軸３１１）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。すなわち、本構成のディスペンサーでは、モータを回転させたままで、数メガヘルツの周波数特性を持つ電磁歪素子の特徴を活かし、高いレスポンスで吐出流量の制御ができる。
【０１６５】
実施例では、アクチュエータ３０１（超電磁歪素子）の上部にモータを配置したが、この逆の配置の構成でもよい。
【０１６６】
本実施例のディスペンサーを用いれば、外部の圧力源を用いないで、第４実施例（図２０）と同様な用途に適用できる。すなわち、「任意のタイミングで吐出流量をON,OFFさせる方法」として、塗布行程に適用できる。
【０１６７】
生産工場内に装備されたエアー圧力源の圧力の大きさには制約があるが、本実施例のねじ溝ポンプの最大圧力は、回転数、隙間、ねじ溝形状などのパラメータの選択で自在に設定できる。工場配管の圧力の基準が、５kg/cm2程度であるのに対して、ねじ溝ポンプでは、数１０〜１００kg/cm2の圧力を得ることも可能である。その結果、圧力条件の制約が解除され、たとえば小径ノズルによる大流量吐出もできる。
【０１６８】
シール軸３１１が回転できることを利用して、シール軸３１１の吐出側端面とその対向面の相対移動面に、図２４で示すようなスラスト動圧シール３３６を設ければ、非接触の状態で吐出を遮断することができる。図の黒く塗りつぶした部分がスパイラルグルーブの溝３３７である。
【０１６９】
図２４において、曲線(イ)は動圧シールの隙間に対する発生圧力特性の一例を示す。
【０１７０】
動圧シールの外径が小さい場合、隙間δに対する発生圧力（シール圧）Pの特性は非線形であり、かつ隙間→０としたとき、急激にその発生圧力は上昇する。一方、ねじ溝ポンプの発生圧力は、隙間δの変化に依存しない。したがって、図２４の例では、δ＜δ1（≒2.5μｍ）のとき、吐出は遮蔽されることがわかる。
【０１７１】
図２５は、吐出遮蔽中の状態をモデル的に示したものである。
【０１７２】
流体３３８中に分散している粉体３３９の流径をたとえばdf=10μｍとし、シール軸３１１とその対向面の間隙部３４０の隙間をたとえばδ=2.5μｍとする。このように、δ＜dfであったとしても、本実施例では、粉体３３９の機械的な圧搾・破壊は生じない。図２５の状態では、動圧シール３３６のポンピング作用によって、間隙部３４０の流体は常に遠心方向の力を受けており、粉体は外周部からこの部分に侵入することはない。
【０１７３】
一方、シール軸３１１がまだ下降中であり、間隙部３４０の隙間δがまだ大きい時も粉体の圧搾・破壊は生じない。その理由は第３、第４の実施例で説明したように、閉空間３３３の容積の急峻な増大とそれに追従する圧力効果により、シール軸３１１が最下端に到達した時点では、吐出バルブ３３４近傍には粉流体は既に存在しないからである。
【０１７４】
以上の実施例により、本発明の次の効果
▲１▼高速流量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
すなわち、上記▲１▼▲２▼の両方を満足する塗布行程を実現できる。
【０１７５】
実施例では、吐出バルブ近傍の粉流体を排除するために、▲１▼内部空間に急峻な容積変化を与える、▲２▼吐出バルブを開閉させる、上記▲１▼▲２▼の動作を逆位相で与えるアクチェータを利用した。
【０１７６】
さて、本実施例がサーボモータを用いていることを利用し、次のような方法でも本発明を適用することができる。
【０１７７】
すなわち、（１）モータの回転数制御による流量制御方法と、（２）閉空間の容積を高速アクチェータを用いて急峻に変化させる方法、の上記(1)(2)を組み合わせても、両者の長所を活かして、かつ短所を解消する流量制御を実現することができる。この場合は、シール軸とピストンのいずれかは上下動の機能を省略してもよい。たとえば、図２２においてピストンは回転するだけで上下動は行わず、シール軸のみが上昇・下降を行うものとする。この場合のシール軸は、図２２のピストンに代わる役割を担うため、外径は大きめに設定すればよい。
【０１７８】
たとえば、吐出遮断時には
（１）シール軸３１１の上昇開始と同時にモータ３１９を回転停止させる。前述したように、シール軸３１１の上昇により、0.01秒あるいはそれ以下のオーダーで吐出流量は遮断される。但し、モータの回転停止までには、たとえば、0.05秒程度を必要とするが、その間はシール軸３１１は上昇中の状態にさせる。
【０１７９】
（２）モータ３１９が停止すると、すみやかに緩やかな逆転を開始させる。ねじ溝ポンプの作用により、流量制御部３３５近傍に停留していた流体は吸入口３２７に向かって逆流する。流量制御部３３５近傍の紛流体が無くなり、吐出ノズル３２９から流入した空気と入れ替わったとき、シール軸３１１を下降させ、吐出ノズル３２９の開口部を遮蔽する。
【０１８０】
また、吐出開始時には、
（３）予めモータ３１９の回転を開始させておく。モータの回転数が定常状態になっていることをエンコーダ３２３信号から確認して、シール軸３１１を急上昇かつ急停止させる。急停止すれば、すみやかに吐出は開始される。
【０１８１】
その他、粉体の圧搾破損を発生させない方法として、
▲１▼吸入口に繋がる圧力供給源の圧力を負圧に急変させる。
【０１８２】
▲２▼外部に設置した負圧源と流量制御部を、高速で開閉するバルブを介して連絡する。
【０１８３】
上記いずれの方法でも、粉体の圧搾・破壊を生じないで、吐出バルブを完全遮蔽あるいは粉体の流径以下の隙間で動圧シールを構成することができる。
【０１８４】
動圧シールを構成する場合はモータ駆動は必要だが、完全遮蔽の場合は使用しなくてよい。
【０１８５】
なを本発明の明細文において、ピストン、シール軸、シリンダなどの表現は円柱形状、円筒形状の部材を連想するが、本発明の適用範囲はこれらの特定形状に制約されるものではない。たとえば、ピストンはダイヤフラムのような薄板形状でもよい。シール軸とその対向面で構成される吐出バルブは、通路面積を遮蔽・開放あるいは変化させることができる部材ならば、どのような形状の組み合わせでもよい。
【０１８６】
実施例において、内部空間の容積変化による急峻な圧力変化は、数ミクロンから数百ミクロンの狭い隙間を変化させることによって生じるスクイーズ圧力によるものである。
【０１８７】
このスクイーズ圧力と、通常、たとえばエアーシリンダのピストンを圧縮・収縮させることによる圧力変化とは原理が異なる。
【０１８８】
後者は流体の圧縮性に依存し、体積の変化に対して圧力の変化が時間遅れを伴う。
【０１８９】
前述したエアーパルス方式のディスペンサーの応答性に限界があるのは、この流体の圧縮性に依存するからである。
【０１９０】
それに対して、前者のスクイーズ圧力は粘性流体の動圧効果によるものであり、体積の変化に対する時間遅れはない。すなわち隙間の変化に即座に圧力が増減するのである。
【０１９１】
実施例では、このように即座に圧力が増減することを利用して、流量制御部を構成している。本発明は流体の圧縮・膨張を利用することもできるが、スクイーズ圧力を利用する方が、応答性の点で好ましい。
【０１９２】
さて、もう一度本発明の第１，２の実施例である「限定された時間内で吐出流量をON,OFFさせる方法」に戻り、その欠点をカバーする実施例について説明する。前記実施例は、吐出通路に繋がる閉空間に急峻な容積変化を与えることにより、その鋭敏な圧力降下を利用して、吐出遮蔽を行うものであった。しかし吐出遮蔽が有効な時間は閉空間の容積が増大中の間のみである。
【０１９３】
そこで以下示す２つの流量制御手段、すなわち、
▲１▼第１の流量制御手段  …内部空間の容積を増減させる方法で、高速レスポンスであるが、遮蔽時間は有限である。
【０１９４】
▲２▼第２の流量制御手段  …第１の流量制御手段よりも応答性は低いが、遮蔽時間に制約はない。
【０１９５】
すなわち、上記▲１▼▲２▼の組み合わせにより、それぞれの長所を活かし、欠点を解消するディスペンサーが実現できる。
【０１９６】
図２６は、第２の流量制御手段に流路切り替えバルブ４００を用いた第６実施例を示すもので、吐出ノズルの中間部にこのバルブ４００を配置したものである。
【０１９７】
４０１はピストン、４０２は固定スリーブ、４０３はハウジング、４０４は吐出部、４０５は下流側吐出ノズル、４０６はバイパス通路、４０７は内部空間４０８を含む流量制御部である。
【０１９８】
上記構成において、第１の流量制御手段の許容遮蔽時間をT1とし、第２の流量制御手段の立ち上がり時間をT2とする。たとえば、第１の実施例の具体仕様で、ピストンストローク：Xst＝50μｍ、ピストンの上昇速度：v=1.0mm/secとすれば、T1＝0.05秒であった。流路切り替えバルブ４００は、たとえばDCサーボモータ、あるいは揺動モータなどを用いれば、0.03<T2<0.05秒であった。
したがって、T1＞T2のため、本実施例の適用条件を満足できる。
【０１９９】
（１）まず吐出遮蔽時には、ピストン４０１の上昇（第１の流量制御手段）と流路切り替えバルブ４００を同時に動作する。動作開始から、ｔ＝0.01秒以下で吐出は遮蔽される。さらにｔ＝0.03〜0.05秒で、流路切り替えバルブ４００により、大気に繋がる吐出通路は遮蔽される。その後、圧力が高圧に復帰した流体はバイパス通路を通じて外部へ流出していく。
【０２００】
（２）吐出開始時には、ピストン４０１を予め所定の位置にまで下降させておく。流路切り替えバルブ４００の応答時間は分かっているため、その待ち時間を予測した上で吐出を開始する。
【０２０１】
以上、本発明の明細文では、「任意のタイミングで吐出流量をON,OFFさせる方法」と「限定された時間内で吐出流量をON,OFFさせる方法」の２つに分けて、その実施例を説明した。しかし、この２つは組み合わせて用いてもよい。たとえば、シール軸の駆動によって、流量遮断できる機能をもっているが、さらに第２の流量制御手段を用いることにより、吐出遮蔽をより確実にするような使用方法でもよい。
【０２０２】
以下、本発明をマルチノズルのディスペンサーに適用した第７実施例について説明する。
【０２０３】
５０１は第１のアクチュエータ（図示せず）によって駆動されるピストン、５０２は第２のアクチュエータ（図示せず）によって駆動されるシールプレート、５０３はこれらの部材を収納するハウジング、５０４はハウジング５０３内部に形成され吸入口（図示せず）、吐出口５０５と連絡する流体輸送室、５０６は流体絞り部である。
【０２０４】
たとえば吐出遮蔽時には、ピストン５０１とシールプレート５０２は矢印の方向に移動し、吐出開放時には共に逆方向に移動する。本ディスペンサーの動作原理は、第３、第４実施例と同様である。
【０２０５】
上記実施例は、「任意のタイミングで吐出流量をON,OFFさせる方法」の一例であるが、第１、第２実施例で示したような、「限定された時間内で吐出流量をON,OFFさせる方法」の場合も同様にマルチノズル化ができる。
【０２０６】
以下、本発明の第８実施例を図２８に示す。
【０２０７】
この実施例は、本発明のディスペンサーの流路の上段側に、吸入側流体の供給圧の確保と低粘度化を目的として、ねじ溝ポンプを設けたものである。
【０２０８】
搬送流体にレオロジー流体を扱う場合、流体の粘度は温度と流体が受けるせん断速度により決まる。本実施例は、レオロジー流体のチクソトロピー性流体挙動により、一度低粘度化した流体は、元の粘度に回復するまで通常ある程度の時間を必要とする、という点を利用している。すなわち、本発明の超小型ディスペンサーに流体を供給する直前の段階で、まずねじ溝ポンプの回転により、流体にせん断作用を与えて流体を低粘度化させるのである。
【０２０９】
複数個の超小型ディスペンサーに対して、外径寸法の大きなねじ溝ポンプは一台でよいため、マルチノズル化した流体供給システムの配置上の支障にはならない。
【０２１０】
６００はマスターポンプであるねじ溝ポンプであり、回転軸６０１、モータロータ６０２、モータステータ６０３、回転軸６０１に形成されたねじ溝６０４、吸入口６０５、吐出口６０６、ハウジング６０７より構成される。
【０２１１】
６０８は本発明の流体供給装置である小型ディスペンサーであり、ねじ溝ポンプ６００と小型ディスペンサー６０８は供給パイプ６０９を介して連絡している。
【０２１２】
本発明による小型ディスペンサー（第１から第６実施例）を、複数本並列配置させて流体供給システムを構成すれば、たとえば平板上に蛍光体材料等を塗布させるプロセスにも適用できる。この場合、塗布材料の吸入側吐出通路は共通でよい。
【０２１３】
各ノズルの吐出量（及びＯＮ，ＯＦＦ）は、各ディスペンサーを個別に制御できるため、自由度が高く、塗布材料の損失が少ない平板面の塗布が可能となる。
【０２１４】
あるいは、共通のハウジングに複数本のディスペンサーの中身を収納するように構成すれば、よりシンプルな構成のマルチノズルを有する塗布装置ができる（図示せず）。
【０２１５】
【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．シンプルな構成のため、マルチノズル化が容易である。
４．さらに以下示す特徴を、本発明のポンプは合わせ持つことができる。
【０２１６】
▲１▼高粘度流体の高速塗布ができる。
【０２１７】
▲２▼超微少量を高精度で吐出できる。
【０２１８】
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】本発明の第１の実施例によるディスペンサーを示す正面断面図
【図２】上記実施例の吐出部の拡大断面図
【図３】上記実施例の吐出遮蔽のプロセスを示す図
【図４】上記実施例の吐出遮蔽のプロセスを示す図
【図５】上記実施例の吐出遮蔽のプロセスを示す図
【図６】上記実施例の流量特性を示す解析結果を示す図
【図７】上記実施例の電気回路モデル図
【図８】上記実施例の塗布対象を示す図
【図９】上記実施例の塗布開始のタイミングを示す図
【図１０】上記実施例のピストン位置と時間の関係を示す図
【図１１】本発明の第２の実施例によるディスペンサーを示す正面断面図
【図１２】本発明の第３の実施例によるディスペンサーを示す正面断面図
【図１３】上記実施例の吐出遮蔽のプロセスを示す図
【図１４】上記実施例の吐出遮蔽のプロセスを示す図
【図１５】上記実施例の吐出遮蔽のプロセスを示す図
【図１６】上記実施例の流量特性を示す解析結果を示す図
【図１７】上記実施例の流速ベクトル解析結果を示す図
【図１８】上記実施例の流速ベクトル解析結果を示す図
【図１９】上記実施例のストロークと時間の関係を示す図
【図２０】本発明の第４の実施例によるディスペンサーを示す正面断面図
【図２１】上記実施例の吐出遮蔽のプロセスを示す図
【図２２】本発明の第５の実施例によるディスペンサーを示す正面断面図
【図２３】上記実施例の連結部を示す図
【図２４】上記実施例の動圧シールの発生圧力と隙間の関係を示す図
【図２５】上記実施例のシール軸先端のモデル図
【図２６】本発明の第６の実施例による吐出部拡大図
【図２７】本発明の第７の実施例によるディスペンサーを示すもので
（イ）は斜視図
（ロ）はノズル部を示す図
【図２８】本発明の第８の実施例のモデル図
【図２９】従来のエアーパルス方式のディスペンサーを示す図
【符号の説明】
１    アクチュエータ
２    ピストン
３    シリンダ
２０  流体輸送室
２７  内部空間
１７  吸入孔
１９  吐出孔
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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