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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6469738
(24)【登録日】2019年1月25日
(45)【発行日】2019年2月13日
(54)【発明の名称】モジュール式射出装置
(51)【国際特許分類】
B05C 5/00 20060101AFI20190204BHJP
B05C 11/10 20060101ALI20190204BHJP
F04B 53/16 20060101ALI20190204BHJP
F04B 53/08 20060101ALI20190204BHJP
F04B 53/10 20060101ALI20190204BHJP
F16K 27/02 20060101ALI20190204BHJP
F16K 31/02 20060101ALI20190204BHJP
【ＦＩ】
B05C5/00 101
B05C11/10
F04B53/16 E
F04B53/08 A
F04B53/10 J
F16K27/02
F16K31/02 A
【請求項の数】8
【全頁数】41
(21)【出願番号】特願2017-19640(P2017-19640)
(22)【出願日】2017年2月6日
(62)【分割の表示】特願2012-184211(P2012-184211)の分割
【原出願日】2012年8月23日
(65)【公開番号】特開2017-154132(P2017-154132A)
(43)【公開日】2017年9月7日
【審査請求日】2017年2月6日
(31)【優先権主張番号】13/219,064
(32)【優先日】2011年8月26日
(33)【優先権主張国】US
(73)【特許権者】
【識別番号】391019120
【氏名又は名称】ノードソン コーポレーション
【氏名又は名称原語表記】ＮＯＲＤＳＯＮ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
(74)【代理人】
【識別番号】100094569
【弁理士】
【氏名又は名称】田中 伸一郎
(74)【代理人】
【識別番号】100088694
【弁理士】
【氏名又は名称】弟子丸 健
(74)【代理人】
【識別番号】100095898
【弁理士】
【氏名又は名称】松下 満
(74)【代理人】
【識別番号】100098475
【弁理士】
【氏名又は名称】倉澤 伊知郎
(72)【発明者】
【氏名】スタンレー クルス アギラール
(72)【発明者】
【氏名】マニ アフマディ
(72)【発明者】
【氏名】スティーヴン ラッセル デ ジャーディンズ
(72)【発明者】
【氏名】エリック フィスク
(72)【発明者】
【氏名】マーク マイヤー
(72)【発明者】
【氏名】ホレイショ キノネス
(72)【発明者】
【氏名】トーマス ラトリッジ
(72)【発明者】
【氏名】ロバート ジェームズ ライト
【審査官】
團野 克也
(56)【参考文献】
【文献】
特開２００５−３４９３８７（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２０００−３５４８１２（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特表２００１−５１３４０９（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開平０６−３００２００（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００６−０３５１４９（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００８−０６８２４５（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２０００−００２３５０（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００４−２７５８５９（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００９−１９５６６９（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
ＩＰＣ Ｂ０５Ｃ １／００− ２１／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
モジュール式射出装置であって、
アクチュエータ本体と、
前記アクチュエータ本体から延びる駆動モジュールと、
流体チャンバ、前記流体チャンバへの流体入口、弁要素、前記流体チャンバからの流体出口を備えたノズル、及び、前記弁要素と前記ノズルとの間に位置決めされている弁座、を備えた流体モジュールとを有し、
前記弁要素は、前記駆動モジュールから離隔し、前記弁要素は、前記駆動モジュールによって往復動されて前記弁座に接触するよう構成されており、
さらに、前記流体モジュールを前記アクチュエータ本体に結合する少なくとも１本のアームを含む結合機構体を有し、
前記少なくとも１本のアームは、第１の位置と第２の位置との間で前記弁要素の動きに平行に垂直方向に動くことができ、前記第１の位置においては、前記少なくとも１本のアームが前記流体モジュールを前記アクチュエータ本体に結合し、前記第２の位置においては、前記少なくとも１本のアームが前記流体モジュールと前記アクチュエータ本体との間の非接触な関係を提供し、その結果、前記流体モジュールを前記射出装置から取り外すことができる
ことを特徴とするモジュール式射出装置。
アクチュエータ本体と、
前記アクチュエータ本体から延びる駆動モジュールと、
流体チャンバ、前記流体チャンバへの流体入口、弁要素、前記流体チャンバからの流体出口を備えたノズル、及び、前記弁要素と前記ノズルとの間に位置決めされている弁座、を備えた流体モジュールとを有し、
前記弁要素は、前記駆動モジュールから離隔し、前記弁要素は、前記駆動モジュールによって往復動されて前記弁座に接触するよう構成されており、
さらに、前記流体モジュールを前記アクチュエータ本体に結合する少なくとも１本のアームを含む結合機構体を有し、
前記少なくとも１本のアームは、第１の位置と第２の位置との間で前記弁要素の動きに平行に垂直方向に動くことができ、前記第１の位置においては、前記少なくとも１本のアームが前記流体モジュールを前記アクチュエータ本体に結合し、前記第２の位置においては、前記少なくとも１本のアームが前記流体モジュールと前記アクチュエータ本体との間の非接触な関係を提供し、その結果、前記流体モジュールを前記射出装置から取り外すことができる
ことを特徴とするモジュール式射出装置。
【請求項2】
前記結合機構体は、レバーを更に備え、
前記少なくとも１本のアームは、第１のアーム及び第２のアームを含み、
前記レバーは、前記第１のアーム及び前記第２のアームによって前記流体モジュールに結合されており、
前記レバーは、前記第１のアーム及び前記第２のアームを旋回させて前記流体モジュールを前記アクチュエータ本体から当該流体モジュールを離隔する前記第２の位置まで下降させるよう構成されている
ことを特徴とする請求項１記載のモジュール式射出装置。
前記少なくとも１本のアームは、第１のアーム及び第２のアームを含み、
前記レバーは、前記第１のアーム及び前記第２のアームによって前記流体モジュールに結合されており、
前記レバーは、前記第１のアーム及び前記第２のアームを旋回させて前記流体モジュールを前記アクチュエータ本体から当該流体モジュールを離隔する前記第２の位置まで下降させるよう構成されている
ことを特徴とする請求項１記載のモジュール式射出装置。
【請求項3】
前記流体チャンバは、前記駆動モジュールによって往復動するよう構成された壁を有し、前記壁の前記往復動により、前記弁要素は、前記弁座に対して往復動する
ことを特徴とする請求項２記載のモジュール式射出装置。
ことを特徴とする請求項２記載のモジュール式射出装置。
【請求項4】
前記結合機構体は、前記少なくとも１本のアームを前記射出装置の前記他のコンポーネントから離隔した前記第２の位置まで動かすレバーを更に含み、
前記レバーは、前記流体モジュールを前記射出装置の前記他のコンポーネントに圧着するよう、前記少なくとも１本のアームを前記第１の位置まで動かすべく、圧着位置まで動くことができる
ことを特徴とする請求項１記載のモジュール式射出装置。
前記レバーは、前記流体モジュールを前記射出装置の前記他のコンポーネントに圧着するよう、前記少なくとも１本のアームを前記第１の位置まで動かすべく、圧着位置まで動くことができる
ことを特徴とする請求項１記載のモジュール式射出装置。
【請求項5】
前記圧着位置では、前記レバーの一部は、前記レバーを前記圧着位置にロックするよう前記射出装置の別の要素と接触関係におかれる
ことを特徴とする請求項４記載のモジュール式射出装置。
ことを特徴とする請求項４記載のモジュール式射出装置。
【請求項6】
前記結合機構体は、前記流体モジュールの周りに少なくとも部分的に配置された伝熱部材を更に有する
ことを特徴とする請求項２記載のモジュール式射出装置。
ことを特徴とする請求項２記載のモジュール式射出装置。
【請求項7】
前記第２のアームは、２つの第２のアームを有しており、
前記伝熱部材は、前記２つの第２のアームによって、前記流体モジュールに結合されている
ことを特徴とする請求項６記載のモジュール式射出装置。
前記伝熱部材は、前記２つの第２のアームによって、前記流体モジュールに結合されている
ことを特徴とする請求項６記載のモジュール式射出装置。
【請求項8】
前記流体チャンバへの前記流体入口に流体を供給するように構成された供給モジュール
を更に備えたことを特徴とする請求項１記載のモジュール式射出装置。
を更に備えたことを特徴とする請求項１記載のモジュール式射出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、一般に、流体材料の分野に関し、特に流体材料を射出する際に用いられる装置に関する。
【背景技術】
【0002】
射出装置は、微量の流体材料を基板上に付着させる電子工業用途における種々の形式の小出し装置に専用の種々の形式の小出し弁又は小出し弁コンポーネントを必要とする場合がある。「射出装置（jetting device）」は、ディスペンサからの材料の液滴を噴出し又は「射出」して基板上に着地させる装置であり、この場合、液滴は、ディスペンサノズルから離れ、その後、基板に接触する。かくして、射出型ディスペンサでは、小出しされた液滴は、ディスペンサと基板との間では「飛行中（in-flight ）」であり、ディスペンサと基板との間の距離の少なくとも一部に関し、ディスペンサにも基板にも接触していない。アンダーフィル（余盛不足）用材料、封入用材料、表面実装接着剤、はんだペースト、導電性接着剤並びにはんだマスク材料、はんだフラックス及び熱的配合物を小出しする射出装置について多くの用途が存在する。
【0003】
射出装置の一形式は、弁座に選択的に係合するよう構成された先端部を備えるニードルを有する。射出作業中、射出装置のニードルが、駆動機構体によって弁座に対して動かされる。ニードルの先端部と弁座との接触により、圧力下で流体材料が供給される流体チャンバからの吐出通路が封止される。かくして、流体材料の液滴を小出しするため、弁要素は、弁座との接触状態から引っ込められ、それにより、微量の流体材料が新たに作られた隙間を通って吐出通路中に流れることができる。次に、ニードルの先端部を弁座に向かって迅速に動かして隙間を閉じ、それにより微量の流体材料を吐出通路中に加速させると共に材料の液滴を吐出通路の出口から噴出させ又は射出させる圧力が生じる。
【0004】
射出装置は、基板の上方で制御された運動を行うよう構成され、流体材料は、基板の意図した付着領域に着地するよう射出される。材料を「オン・ザ・フライ（on the fly）」で（即ち、射出装置が運動中の間）迅速に射出することによって、小出しされた液滴は、互いに結合して連続した線を形成することができる。したがって、射出装置は、流体材料の所望のパターンを小出しするよう容易にプログラムされるのが良い。この多角性により、射出装置は、エレクトロニクス業界において多種多様な用途に適したものになる。例えば、流体材料をチップの１つ又は２つ以上のエッジに近いところに小出しするよう射出装置を用いてアンダーフィル材料を塗布することができ、アンダーフィル材料は、次に、毛管作用によってチップの下に流れる。
【0005】
従来型射出装置では、弁座に接触するニードル先端部は、射出された流体材料に対して露出される。このために、ニードルは、ニードルのための駆動機構体をニードル先端部が収納されている流体チャンバから流体的に隔離する種々のシールを備えなければならず、他方、ニードルの先端部が弁座に接触して流体材料の射出を生じさせなければならない。シールは、摩耗及び摩擦を促進し、他方、ニードルは、流体材料の液滴を射出するのに必要なエネルギーを発生させるほどの弁座との衝突速度を生じさせるようかなり速く移動する必要がある。
【0006】
時々、射出されている流体材料で湿潤された射出装置の内面をクリーニングすることが必要である。これら内面は、クリーニング用ツールによる接近が困難なので、従来型射出装置は又、クリーニングするのに相当長い時間がかかる。従来型射出装置のコンポーネントを分解したり再び組み立てたりすることが、多くのツールを必要とする困難なプロセスである。射出装置の複雑さの結果として、分解及び再組み立ては、高度の熟練技術者であっても時間のかかる手順である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
従来型射出装置は、これらの意図した目的にとって妥当であることが判明しているが、射出装置の保守の際の作動停止時間を短くする要望を満たす一方で、射出装置を種々の射出用途に合わせて比較的容易に構成することができるようにする追加の融通性をもたらす改良型射出装置が要望されている。
【課題を解決するための手段】
【0008】
以下の概要説明において、本発明の種々の実施形態のうちの幾つかへの読者の手引きを助けるために副表題が設けられている。
【0009】
流体供給モジュール
【0010】
一実施形態では、モジュール式射出装置は、流体チャンバ、流体チャンバへの流体入口、流体チャンバからの流体出口及び流体入口と流体出口の間に位置決めされている弁座を備えた流体モジュールを有する。モジュール式射出装置は、弁要素の少なくとも一部分を弁座に対して往復動させるよう構成された駆動モジュールを更に有する。流体インタフェースにより、種々の流体供給モジュールは、流体を流体モジュールに供給することができる。流体結合インタフェースに連結可能な第１の流体供給モジュールが加圧空気を用いて流体材料を流体モジュールの流体入口に差し向けるよう構成されるのが良い。変形例として流体結合インタフェースに連結可能な第２の流体供給モジュールが流体材料を流体モジュールの流体入口に圧送するよう構成された容積移送式ポンプを含むのが良い。第１の流体供給モジュールか第２の流体供給モジュールかのいずれか又は別の形式の流体供給モジュールが流体結合インタフェースに連結される。
【0011】
容積移送式ポンプ
【0012】
本発明の或る特定の実施形態では容積移送式ポンプを用いるのが良い。容積移送式ポンプは、流体材料を流体チャンバの流体入口に計時シーケンスで供給するよう構成された第１のピストンポンプ及び第２のピストンポンプを含むのが良い。第１の逆止弁が流体チャンバへの流体入口と第１のピストンポンプとの間の第１の流路内に設けられるのが良い。第１の逆止弁は、第１のチャンバから第１のピストンポンプへの流体材料の逆流を制御するばね押し可動本体を有するのが良い。第２の逆止弁が流体チャンバへの流体入口と第２のピストンポンプとの間の第２の流路中に設けられるのが良い。第２の逆止弁は、流体チャンバから第２のピストンポンプへの流体材料の逆流を制御するばね押し可動本体を有するのが良い。
【0013】
第２のピストンポンプと流体供給源との間で第２の流路内に設けられた第４の逆止弁を更に有し、第４の逆止弁は、第２のピストンポンプから流体供給源への流体材料の逆流を制御するばね押し可動本体を有する。
【0014】
第１及び第２の逆止弁とほぼ同じ第２の組をなす逆止弁が第１及び第２のピストンポンプと流体供給源、例えば流体充填シリンジとの間における逆流を制御するよう容積移送式ポンプに設けられるのが良い。具体的に説明すると、第３の逆止弁が流体供給源と第１のピストンポンプとの間で第１の流路内に設けられるのが良い。第３の逆止弁は、第１のピストンポンプから流体供給源への流体材料の逆流を制御するばね押し可動本体を有するのが良い。第４の逆止弁が第２のピストンポンプと流体供給源との間で第２の流路内に設けられるのが良い。第４の逆止弁は、第２のピストンポンプから流体供給源への流体材料の逆流を制御するばね押し可動本体を有するのが良い。この第２の組に属する第３の逆止弁は、第１の逆止弁と関連して開閉し、この第２の組に属する第４の逆止弁は、流体材料を小分けして第１及び第２のピストンポンプによって交互に流体供給源から流体モジュールに圧送することができるよう第２の逆止弁と関連して開閉する。
【0015】
モジュール式射出装置のピストンポンプの各々は、ピストンシリンダ、ピストンシリンダ内に設けられたピストン、ピストンシリンダに対してピストンを動かして流体材料をピストンシリンダ内に取り入れたり流体材料をピストンチャンバから吐き出したりするよう構成された電動キャリジ及びキャリジを各ポンプのピストンに解除可能に連結するようキャリジに連結されたグリッパを有するのが良い。グリッパをピストンから解除すると、ポンプを容易に取り外すことができる。
【0016】
モジュール式射出装置の流体モジュールは、流体入口を流体チャンバに結合する流体通路を有するのが良い。モジュール式射出装置は、流体通路と連絡状態にあるダイヤフラム及びダイヤフラムに結合されたロードセンサを更に有するのが良い。ダイヤフラムは、流体入口から流体チャンバまで流体通路中を流れる流体材料から圧力を受け又は検出するよう構成される。ダイヤフラムによって受け取られた圧力は、力としてロードセンサに伝えられる。
【0017】
容積移送式ポンプが用いられる好ましい一実施形態では、流体を供給するシリンジが第１の逆止弁を介して容積移送式ポンプに連結され、容積移送式ポンプは、第２の逆止弁を介して流体チャンバに結合される。
【0018】
外部駆動ピンによって作動される流体モジュール
【0019】
別の実施形態では、流体モジュールが射出装置のために設けられ、射出装置は、アクチュエータによって往復動する流体モジュールの外部に位置した駆動ピンを有する。流体モジュールは、流体出口を備えたノズル、モジュール本体、弁座、可動要素及び弁要素を有している。モジュール本体は、流体入口を備えた第１の部分、ノズルを支持するよう構成された第２の部分及び流体チャンバを有する。弁座の開口部は、流体出口と連通し、可動要素の一部は、流体チャンバの境界部を定めている。弁要素は、流体チャンバ内に収納されるのが良く、この弁要素は、可動要素に取り付けられる。変形例として、弁要素と可動要素は、単一の要素を構成しても良い。弁要素は、駆動ピンと可動要素の接触によって弁座に近づけられる。
【0020】
流体モジュールは、可動要素に接触し、可動要素に軸方向ばね力を加えるよう構成された付勢要素を更に有するのが良い。弁要素及び可動要素は、接触後、軸方向ばね力の作用を受けて弁座から遠ざかることができる。
【0021】
モジュール本体の第１の部分は、流体入口を流体チャンバに結合する流体通路を有するのが良い。流体モジュールは、流れ通路と連絡状態にあるダイヤフラムとを更に有するのが良い。ダイヤフラムは、流体チャンバへの流体入口から流体チャンバまで流体通路中を流れている流体材料から圧力を受け、この圧力を力としてロードセンサに伝えるよう構成されている。
【0022】
変形実施形態では、可動要素の上側停止部の位置及び弁の下のノズル受座の間隔を調節することができる。
【0023】
流体モジュールの結合機構体
【0024】
さらに別の実施形態では、モジュール式射出装置は、アクチュエータ本体、アクチュエータ本体から延びる駆動モジュール、流体モジュール及び流体モジュールの周りに少なくとも部分的に設けられた伝熱部材を有する。流体モジュールは、流体チャンバ、流体チャンバへの流体入口、弁要素、流体チャンバからの流体出口を備えたノズル及び弁要素とノズルとの間に位置決めされている弁座を有する。流体モジュールは、アクチュエータ本体によって支持される。弁要素は、駆動モジュールから離隔し、弁要素は、弁座に接触するよう駆動モジュールによって往復動するよう構成されている。モジュール式射出装置は、流体モジュールをアクチュエータ本体に結合する少なくとも１本のアームを含む結合機構体を更に有する。少なくとも１本のアームは、第１の位置と第２の位置との間で垂直方向に動くよう構成されている。第１の位置では、少なくとも１本のアームは、伝熱部材及び流体モジュールをアクチュエータ本体に結合する。第２の位置では、少なくとも１本のアームは、伝熱部材及び流体モジュールとアクチュエータ本体との間に非接触関係をもたらし、その結果、伝熱部材及び流体モジュールを少なくとも１本のアーム及びアクチュエータ本体から結合解除することができるようになっている。
【0025】
モジュール式射出装置の結合機構体は、例えば、少なくとも１本のアームに連結された手動で作動できるレバーを更に含む。レバーを動かすと、少なくとも１本のアームを第１の位置と第２の位置との間で動かすことができる。別の変形例として、少なくとも１本のアームにねじ連結されたねじ山付き部材に固定されているねじ山付きノブを回すと、少なくとも１本のアームを第１の位置と第２の位置との間で動かすことができる。モジュール式射出装置の流体チャンバは、駆動モジュールによって往復動するよう構成された壁を有するのが良い。壁の往復動により、弁要素は、弁座に対して往復動する。
【0026】
種々の駆動モジュールで使用できる流体モジュール
【0027】
さらに別の実施形態では、モジュール式射出装置は、流体チャンバ、流体チャンバへの流体入口、流体出口及び流体入口と流体出口との間に位置決めされている弁座並びに弁座に対して往復動できる可動要素を含む流体モジュールを有する。モジュール式射出装置は、弁要素の運動を生じさせるよう利用できる第１の駆動モジュール及び弁要素の運動を生じさせるよう交互に利用できる第２の駆動モジュールを更に有する。第２の駆動モジュールは、第１の駆動モジュールとは異なる原動力によって動作するよう構成されており、モジュール式射出装置は、第１の駆動モジュールか第２の駆動モジュールかのいずれかを用いて構成されるのが良い。
【0028】
モジュール式射出装置の第１の駆動モジュールは、圧電式駆動モジュールであるのが良く、モジュール式射出装置の第２の駆動モジュールは、電空式駆動モジュールであるのが良い。
【0029】
コントローラ
【0030】
別の実施形態では、モジュール式射出装置は、流体材料を収納するよう構成された流体チャンバ、流体チャンバへの流体入口、流体チャンバからの流体出口及び流体入口と流体出口との間に位置決めされている弁座を備えた流体モジュールを有する。モジュール式射出装置は、弁要素の少なくとも一部分を弁座に対して、弁要素の部分が弁座から引っ込められて流体材料を流体出口から吐き出すことができるようにする開放位置を有し、弁要素が弁座に係合して流体出口からの流体材料の流れを止める閉鎖位置との間で往復動するよう構成されている駆動モジュールを更に有する。モジュール式射出装置は、流体結合インタフェースに連結された流体供給モジュールを更に有する。流体供給モジュールは、流体材料を流体チャンバの流体入口に圧送するよう構成された容積移送式ポンプを含む。コントローラが、容積移送式ポンプが流体材料を流体チャンバの流体入口に所定の流量で圧送する開始時刻を示す開始時刻信号を容積移送式ポンプに送ると共に実際の流量を所望の流量と比較して流量の補正を行うよう用いられる圧送流量信号を送る。コントローラは、それと並行して、開始時刻信号をこの開始時刻信号後の所定の第１の遅延期間で弁要素を開放位置に動かすよう駆動モジュールに送って小出し作業を開始させ、次に、弁要素を小出し作業中、流量に相関された所定のサイクル速度で開放位置と閉鎖位置との間で繰り返し動かす。コントローラは、第１の終了時刻信号を容積移送式ポンプに送って流体チャンバの流体入口への流体材料の圧送を停止させる。コントローラは、それと並行して、第２の終了時刻信号を駆動モジュールに送り、それにより弁要素は、小出し作業を停止させるよう終了時刻後の所定の第２の遅延期間で閉鎖位置のままである。
【0031】
モジュール式射出装置は、圧力を測定すると共にコントローラへの信号として圧力を伝えるよう構成されたロードセンサを更に有するのが良い。ロードセンサは、流体入口を流体チャンバに結合している流体モジュールの流体通路と連絡状態にあるダイヤフラムに結合されている。ダイヤフラムは、流体チャンバへの流体入口から流体チャンバまで流体通路中を流れている流体材料から力を受け、この力をロードセンサに伝えるよう構成されている。
【0032】
容積移送式ポンプは、流体材料を流体チャンバの流体入口に計時シーケンスで供給するよう構成された第１のピストンポンプ及び第２のピストンポンプを含むのが良い。コントローラは、ロードセンサからの信号に応動して第１のピストンポンプと第２のピストンポンプとの間の移行を制御するよう構成されているのが良い。
【0033】
モジュール性の幾つかの利点
【0034】
本発明の種々の実施形態の射出装置のデザインアーキテクチャは、保守による作動停止時間を短くすると共に射出装置の融通性及び使用性を向上させる。具体的に説明すると、種々のコンポーネントモジュールを用途の要件に基づいて組み立てることができる。モジュール（又はモジュラー）設計は、機械的駆動装置から区別される湿潤経路を含み、この湿潤経路により、種々の機械的駆動装置、例えば圧電式駆動モジュール、空気圧式駆動モジュール又は電磁式駆動モジュールを互いに異なるオプションとして用いることができる。かくして、ユーザに対する特定の射出装置の製品モデルの用途及び目標特売価格に妥当な駆動モジュールを選択することができる。また、モジュール設計により、種々の流体供給モジュールに対応することができ、この場合又、ユーザに対する用途及び目標特売価格について射出装置を最適化することができる。
【0035】
射出装置の組み立てコンポーネントに提供されるモジュール性により、射出装置のための機械的駆動モジュールは、湿潤部分を含まない。換言すると、射出装置によって小出しされる流体材料は、射出装置のための駆動モジュールから区別されると共に隔離される。流体モジュールは、小出しされた流体材料のための湿潤経路を有するが、流体材料を機械的駆動モジュールから分離するよう構成されている。その結果、射出装置は、組み立て、分解、クリーニング及び保守が容易である。射出装置のコンポーネントは、容易に交換可能であり、これによっても、射出装置の組み立て、クリーニング及び保守が単純化されると共にその作動停止時間が短くなる。
【0036】
従来型射出装置に対するこれら改良により、湿潤経路内の流体材料の量が制限され、しかも、流体シールの摺動封止／摩擦／摩耗がなくなり、他方、衝撃機構体は、速く加速することができる。というのは、衝撃機構体は、流体経路の外部に位置し、従って、流体の耐運動性又は流体シールの抵抗の影響を受けないからである。本発明により、１つの流体モジュールを種々の特性、例えばサイズの異なる弁要素及び弁座並びに／或いはノズルが最適液滴サイズ及び射出作業中におけるノズルからの分離を促進するサイズの異なる吐出しオリフィスを有する流体モジュールと容易に交換することができる。
【0037】
上述したように、ポンプを容易に取り外すことができるので、これが、流体モジュールに加えて、クリーニング若しくは保守のため又は同一又は異なる流体モジュールとの交換のために容易に取り外すことができる第２の湿潤コンポーネントとなる。
【0038】
本明細書に組み込まれたその一部をなす添付の図面は、本発明の例示の実施形態を示しており、上述の本発明の実施形態の概要説明及び以下に与えられる詳細な説明と一緒になって、本発明の実施形態の原理を説明するのに役立つ。
【図面の簡単な説明】
【0039】
【図1】本発明の実施形態としてのモジュール式射出装置の斜視図である。
【図2A】圧電式駆動モジュールの一部分の図である。
【図2B】変形実施形態としてのモジュール式射出装置を示す図である。
【図2C】変形実施形態としてのモジュール式射出装置を示す図である。
【図3A】変形実施形態を示す図である。
【図4】本発明の変形実施形態としてのモジュール式射出装置の斜視図である。
【図8C】変形実施形態を示す図である。
【図13】本発明の変形実施形態としてのモジュール式射出装置の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0040】
以下の幾つかの項において、本発明の種々の実施形態、種々の特徴及び種々のコンポーネントのうちの幾つかへの読者の手引きを助けるために副表題が設けられている。
【0041】
一般に、本発明の実施形態は、主として、多くの点でモジュラーであるモジュール式射出装置の形態をした小出し弁に関する。一観点は、モジュール式射出装置の流体モジュールの内部に位置する弁を空気圧式駆動モジュール、電磁式駆動モジュール又は圧電式駆動モジュールのいずれかによって作動させることができるということにある。別の観点は、流体材料を加圧シリンジか容積移送式又は容量形ポンプかのいずれかを有する流体供給モジュールからモジュール式射出装置の流体モジュールの流体チャンバに供給できるということにある。別の観点は、モジュール式射出装置が湿潤部分の全てを弁駆動モジュールから封止する流体モジュールを有することにある。この設計の利用により、弁駆動モジュールは、流体モジュールに入り込むことがなく、これとは異なり、流体モジュール内に設けられた弁要素を往復動させるよう流体チャンバモジュールの壁又は一部分に係合する。これにより、流体モジュールをクリーニング又は点検整備のために容易に取り外すことができ或いは種々の用途のための種々の流体モジュールと交換することができる。例えば、はんだフラックス射出の小出し用途に最適な流体モジュールをこの用途のために用いることができ、アンダーフィル用途において接着剤の小出し用途に最適な別の流体モジュールをこの用途の種々の要件に合わせて用いることができる。加うるに、流体モジュールをクリーニング若しくは点検整備のためにモジュール式射出装置から迅速に解除することができ又は別の流体モジュールと交換することができるようにするクイックリリース（急速解除）結合機構体が設けられる。加うるに、ばね押しグリッパにより、ポンプを以下に詳細に説明するように容易に取り外すことができる。
【0042】
図１、図１Ａ、図２及び図３を参照すると、本発明の実施形態に従って、モジュール式射出装置１０の代表的な実施形態としての小出し弁が流体結合インタフェース２０を備えた流体モジュール１２、弁要素１４、圧電式駆動モジュール１６、圧電式駆動モジュール１６に結合された可動ニードル又は駆動ピン３６及び圧電式駆動モジュール１６を収容した外側カバー１８を有している。外側カバー１８は、薄板金で構成され、この外側カバーは、従来型締結具によってモジュール式射出装置１０のアクチュエータ本体に締結されている。モジュール式射出装置１０の主要な支持構造体は、下側部材１１５、上側部材１１３及び上側部材１１３と下側部材１１５を接合した支持壁１１１によって提供される。
【0043】
モジュール式射出装置１０にはシリンジ２２から加圧流体材料が供給され、このシリンジは、外側カバー１８の付属品として設けられたシリンジホルダ２６によって支持されている。一般に、シリンジ２２内の流体材料は、当業者によって知られている射出しやすい任意の材料又は物質であって良く、かかる流体材料としては、はんだフラックス、はんだペースト、接着剤、はんだマスク、熱的配合物、油、封入剤、注封（ポッティング）配合物、インキ及びシリコーンが挙げられるがこれらには限定されない。シリンジ２２は、モジュール式射出装置１０のための流体供給モジュールとして働く。
【0044】
モジュール式射出装置１０は、例えば流体材料を小分けして点状体又はドットとして基板、例えばプリント回路板上に間欠的に射出する機械又はシステム（図示せず）内に設置されるのが良い。モジュール式射出装置１０は、一連の射出量の流体材料が互いに間隔を置いた点状体の線として基板上に付着されるよう作動されるのが良い。モジュール式射出装置１０の標的としての基板は、種々の表面実装部品を支持するのが良く、このためには、微少量の流体材料を迅速に射出すること及び基板上の標的場所に流体材料を付着させる上で正確な配置構成が必要である。以下に詳細に説明するように、流体モジュール１２は、工具なしでモジュール式射出装置１０の底部から容易に取り外せるよう接近可能である。
【0045】
流体モジュール
【0046】
図３において最も良く見えるように、流体モジュール１２は、ノズル２８、モジュール本体３０及び流体結合インタフェース２０と連通状態にある流体チャンバ３８を有するのが良い。モジュール本体３０の第１の区分又は部分４０は、流体入口４２及び流体入口４２を流体チャンバ３８と流体連通関係をなすようこれに結合する通路４７，４７ａを有している。流体導管４４（図１及び図１Ａ）が流体モジュール１２をシリンジ２２の中に入っている流体材料と流体連通関係に配置すると共に流体材料を圧力下でシリンジ２２から流体結合インタフェース２０に供給するためにシリンジ２２から流体入口４２まで延びている。この実施形態では、流体導管４４は、代表的には、シリンジ２２の出口を流体結合インタフェース２０に直接結合する１本の管であり、これらの間には介在する構造がなんら存在しない。一実施形態では、流体結合インタフェース２０は、ルアー（Luer）継手を含む。
【0047】
シリンジ２２は、加圧空気を用いて流体材料を差し向けてこれが流体入口４２の方へ流れ、そして最終的に流体モジュール１２の流体チャンバ３８に流れるようにするよう構成されているのが良い。シリンジ２２の中に入っている流体材料の上方のヘッドスペースに供給される加圧空気の圧力は、５ｐｓｉｇ〜６０ｐｓｉｇであるのが良い。代表的には、ワイパ又はプランジャ（図示せず）がヘッドスペース内の空気圧力とシリンジ２２内の流体材料レベルとの間に配置され、密封キャップ（図示せず）が空気圧力を供給するためにシリンジバレルの開口端に固定されている。
【0048】
モジュール本体３０の第２の部分４５は、ノズル２８を支持するよう構成されている。心出し部品４６がノズル２８内の流体出口４８をモジュール本体３０の第２の部分４５を貫通して延びる通路５０に整列させる。弁座５２が流体入口４２と流体出口４８との間に設けられている。弁座５２は、流体出口４８と流体連通状態にある開口部５６を有する。心出し部品４６は、ノズル２８の流体出口４８、モジュール本体３０の第２の部分４５内の通路５０及び弁座５２の開口部５６を同心整列又は位置合わせ状態に維持する。これら部品４５，４６，５２，２８は、コンポーネント相互間の接着によって定位置に保持されるのが良い。変形例として、要素４５，４６，５２，２８のうちの幾つか又は全てが、単一の一体形部品として製作されても良い。図２Ｂは、要素４５，４６，５２の全てが単一の一体形部品４００として製作された実施形態を示しており、ノズル４０２が例えば接着剤又はねじ連結方式によって一体形部品４００に取り付けられている。
【0049】
流体モジュール１２は、可動要素６０の壁６２の形態をした受板を更に有するのが良い。可動要素６０の周囲に接触する付勢要素６８が軸方向ばね力を可動要素６０に加えるよう構成されている。
【0050】
密封リング６４がインサート６３と可動要素６０の外部との間に密封係合をもたらす。密封リング又はＯリング６４の下に位置する可動要素６０の部分は、流体チャンバ３８の境界部の一部を構成する。弁要素１４は、可動要素６０に取り付けられており、この弁要素は、可動要素６０の壁６２と弁座５２との間の場所で流体チャンバ３８の内部に配置されている。変形例として、弁要素１４及び可動要素６０は、図２Ｃに示されているように単一一体の要素として構成されても良い。
【0051】
モジュール本体の第３の区分又は部分３２は、摩擦嵌めによってインサート６３の頂部に取り付けられている。モジュール本体の第２の部分４５は、流体モジュールの他の全てのコンポーネントを包囲するよう摩擦嵌めによりモジュール本体の第１の部分４０に取り付けられている。すなわち、第１の部分４０と第２の部分４５をいったん互いに押し付けると、これら部分は、流体モジュールのこれらの部分、即ち、ノズル２８、弁座５２、心出し部品４６、弁要素１４、可動要素６０、密封リング６４、付勢要素６８、インサート６３及びモジュール本体の第３の部分３２を包囲する。かくして、好ましい実施形態では、流体モジュールは、要素４５，４０，２８，５２，４６，１４，６０，６４，６８，６３，３２で構成されている。
【0052】
流体モジュールのコンポーネントのうちの幾つかを摩擦嵌めによって連結されるものとして説明したが、これらコンポーネント相互間の摩擦嵌めに代えて、コンポーネントを分解して再び組み立てることができるようにするねじ連結方式又はねじ部を用いても良い。
【0053】
上述すると共に図３に示された組立て位置では、流体入口４２を流体チャンバ３８と流体連通関係をなすようこれに結合する通路４７，４７ａは、次のように設けられる。環状通路４７ａは、モジュール本体３０の第１の部分４０と第３の部分３２との間に設けられた空間によって作られる。通路４７は、インサート６３の外部に形成された溝又はチャネルにより提供される。インサート６３をモジュール本体３０の第２の部分４５の中に圧力嵌めすると、インサート６３の外部の溝及び第２の部分の内面は、通路４７を形成する。インサート６３を第２の部分４５にねじ込む実施形態では、流体入口４２と流体チャンバ３８との間に流れ通路をもたらすためにインサート６３に穴を設けるのが良い。
【0054】
図３Ａに示されている流体モジュールの変形実施形態では、第３の部分３２は、ねじ部３２ａによってインサート６３にねじ込まれている。このねじ係合により、可動要素６０の上側停止部である第３の部分３２の下面３２ｂの位置を調節することができる。下面３２ｂが付勢要素６８の上方に配置される距離が長ければ長いほど、弁１４のストロークがそれだけ一層長くなる。加うるに、この実施形態により、弁座３５０の位置を調節することができる。弁座３５０及びノズル３５２は、ねじ部３５６のところで第２の部分４５にねじ込まれたリテーナカップ３５４内に保持される。リテーナカップ３５４は、弁要素１４に対する弁座３５０の位置が近ければ近いほど、第２の部分４５中にそれだけ一層上方にねじ込まれる。止めナット３５８がリテーナカップ３５４を所望の距離にわたり第２の部分４５中にいったんねじ込むと、弁要素１４に対する弁座３５０の位置を固定するために設けられている。
【0055】
外部駆動ピンによる流体モジュールの作動
【0056】
駆動ピン３６は、流体モジュール本体３０の第３の部分３２中に設けられたボア６６中に突き出ている。駆動ピン３６の先端部３４は、可動要素６０の壁６２に隣接し且つ弁要素１４から見て壁６２の反対側に配置されている。
【0057】
弁要素１４は、流体チャンバ３８内に入っている流体材料にさらされるが、駆動ピン３６を収容しているボア６６は、流体チャンバ３８内の流体材料から隔離されており、従って、駆動ピン３６は、流体材料によっては湿潤されない。その結果、モジュール式射出装置１０の構成により、駆動ピン３６のための駆動又は作動機構体（例えば、圧電式駆動モジュール１６）を流体チャンバ３８内の流体材料から隔離した状態で駆動ピン３６の動力運動を可能にする従来型流体シールを省くことができる。
【0058】
駆動ピン３６は、弁要素１４に間接的に結合されており、この駆動ピンは、圧電式駆動モジュール１６又は他の駆動モジュールのコンポーネントとして働く。駆動ピン３６と弁要素１４は、互いに協働してモジュール式射出装置１０からの射出によって流体材料を小出しする。駆動ピン３６を動かして弁要素１４が弁座５２に接触するようにすると、駆動ピン３６の先端部３４は、ハンマーの動作と非常に良く似た仕方で動作し、可動要素６０の壁６２を打ってその力及び運動量を壁６２に伝え、それにより、弁要素１４は、弁座５２を迅速に突き当たって射出装置から材料の液滴を射出する。具体的に説明すると、駆動ピン３６に直接的には連結されていない弁要素１４は、作動された駆動ピン３６の先端部３４により可動要素６０の壁６２に及ぼされる衝撃によって動かされて弁座５２に接触するよう構成されている。その結果、駆動ピン３６が作動され、駆動ピン３６の任意の部分（先端部３４を含むが、これには限定されない）が射出された流体材料によって湿潤されることなく、所与の量の流体材料が流体チャンバ３８から射出される。駆動ピン３６と壁６２の接触が解除されると、付勢要素６８により及ぼされる軸方向ばね力が弁要素１４及び可動要素６０を駆動ピン３６の長手方向軸線と整列した方向に弁座５２から遠ざけるよう働く。駆動ピン３６及び弁要素１４の各往復サイクルにより、流体材料の液滴が射出される。このサイクルは、所望に応じて流体材料の液滴を順次射出するよう繰り返される。
【0059】
弁座５２に向いた弁要素１４の表面は、開口部５４を包囲した弁座５２の表面の形状に一致する曲率を有するのが良い。形状一致の結果として、弁要素１４が射出中、弁座５２と接触関係をなした場合に流体シールが一時的に形成される。弁要素１４の運動中における流体シールの実現により、弁座５２を通り過ぎる流体チャンバ３８からの流体材料の流れが止められる。
【0060】
図２Ｃに示されている一体形可動要素３００が用いられる実施形態では、駆動ピン３４は、可動要素３００の上側部分３０２に接触し、それにより下端部３０４が弁座に接触して材料の液滴を射出する。図２Ｃに示されているように、上述の実施形態の場合と同様に、可動要素３００の外面は、Ｏリング６４に密着され、ばね６８は、上向きの付勢力を可動要素３００に及ぼす。
【0061】
ヒータ
【0062】
伝熱部材として働く本体８０を有するヒータ７６が流体モジュール１２を少なくとも部分的に包囲している。ヒータ７６は、従来型発熱体（図示せず）、例えば本体８０に設けられたボア内に位置するカートリッジ型抵抗発熱体を有するのが良い。ヒータ７６は、ヒータ７６に供給される電力を調整する際に温度コントローラによる使用のためのヒートバック信号をもたらす従来型温度センサ（図示せず）、例えば抵抗型感熱装置（ＲＴＤ）、サーミスタ又は熱電対を更に備えるのが良い。ヒータ７６は、ばね押しピン７９を有し、これらばね押しピンは、温度センサのための信号経路を提供すると共に電力を発熱体及び温度センサに送るための電流経路を提供するために案内ブロック７４ｂ（後述する）と関連したそれぞれの軟質導電性接点５９に接触する。以下に詳細に説明するように、流体モジュール１２は、ヒータ７６内に納まっており、ヒータ７６をリテーナアーム（後で説明する）によって引いてこれをアクチュエータ本体７４に当てると、流体モジュールは、ヒータ７６とアクチュエータ本体７４との間に圧縮状態に保持される。
【0063】
圧電式駆動モジュール
【0064】
図１Ａ、図２及び図２Ａを参照すると、一実施形態では、圧電式駆動モジュール１６は、流体モジュール１２の弁１４を作動するために用いられる。小出し弁用の圧電式駆動装置が知られている。例えば、米国特許第５，７２０，４１７号明細書は、流体ディスペンサの弁を作動させるために用いられる圧電式駆動装置又はドライバを示しており、この米国特許を参照により引用し、全ての目的に関しその記載内容全体を本明細書の一部とする。この実施形態では、圧電式駆動モジュール１６は、圧電スタック９２ａ，９２ｂ、プランジャ９３、非対称撓み部材９４を有する。撓み部材９４は、アクチュエータ本体７４の一体部分であり、この撓み部材は、撓み部材９４をプランジャ９３に連結する結合要素９７を有している。ばね９６がばね力をプランジャ９３及び圧電スタック９２ａ，９２ｂに及ぼし、これらを圧縮状態に保つ。図１Ａ及び図４Ａに最も良く示されているように、アクチュエータ本体７４は、案内ブロック７４ａ，７４ｂ相互間にサンドイッチされており、これについては後で詳細に説明する。案内ブロック７４ａ，７４ｂは、従来型締結具によってアクチュエータ本体７４に取り付けられている。圧電スタック９２ａ，９２ｂ、プランジャ９３及びばね９６は、一組立体として、上側延長部５６及び下側延長部５８を備えたＣ字形ブラケット５５によって提供される機械的拘束部相互間に閉じ込められている。図１Ａに想像線で示されたブラケット５５は、下側部材１１５に取り付けられたロードセルパッド１１５ａと上側部材１１３に取り付けられた支持部材１１１ａとの間に支持されている。
【0065】
プランジャ９３は、圧電スタック９２を非対称撓み部材９４に連結する機械的インタフェースとして機能する。ばね９６は、ばね９６により生じるばね力が一定の荷重を圧電スタック９２に加えるよう組立体中において圧縮されており、かかる一定の荷重は、圧電スタック９２に予荷重を与える。金属で構成されるのが良い非対称撓み部材９４は、駆動ピン３６の先端部３４とは反対側の駆動ピン３６の端に物理的に固定されたアーム９５を有している。非対称撓み部材９４は、圧電スタック９２の比較的僅かな変位を圧電スタック９２の変位よりも著しく大きい駆動ピン３６にとっての有用な変位に変換する機械的増幅装置として機能する。
【0066】
圧電式駆動モジュール１６の圧電スタック９２は、当該技術分野において従来通り導体の層と交互に位置した圧電セラミックの層で構成された積層物である。ばね９６からのばね力は、圧電スタック９２の積層を定常圧縮状態に維持する。圧電スタック９２中の導体は、駆動回路又はドライバ９８に電気的に結合され、このドライバ９８は、当該技術分野において周知の仕方で、パルス幅変調、周波数変調又はこれらの組み合わせで限流出力信号を出力する。電力がドライバ９８から定期的に供給されると、磁界が作られ、この磁界は、圧電スタック９２中の圧電セラミック層の寸法を変化させる。
【0067】
非対称撓み部材９４により機械的に増幅される圧電スタック９２の受ける寸法変更により、駆動ピン３６は、その長手方向軸線に平行な方向に直線運動する。圧電スタック９２の圧電セラミック層が膨張すると、ばね９６は、膨張力によって圧縮され、非対称撓み部材９４は、固定ピボット軸線を中心として回動し、それにより、駆動ピン３６の先端部３４は、図２で見て上方に可動要素６０の壁６２から遠ざかる。これにより、付勢要素６８は、弁要素１４を弁座５２から遠ざける。作動力が除かれ、圧電スタック９２の圧電セラミック層が収縮可能になると、ばね９６が拡張し、非対称撓み部材９４が回動して駆動ピン３６を図２で見て下方に動かし、その結果、先端部３４は、壁６２に接触し、それにより弁要素１４は、弁座５２に接触して材料の液滴を射出する。かくして、消勢状態では、圧電スタック組立体は、弁を常閉位置に維持する。通常の作動では、非対称撓み部材９４は、スタック９２ａ，９２ｂを付勢したり消勢したりすると、固定ピボット軸線回りに互いに逆方向に間欠的に揺動し、それにより駆動ピン３６の先端部３４を可動要素６０の壁６２に接触させたりこれから離したりして材料の液滴を迅速な速度で射出する。
【0068】
圧電式駆動モジュール１６のドライバ９８は、コントローラ９９によって制御される。コントローラ９９は、１つ又は２つ以上の入力に基づいて１つ又は２つ以上の変数を制御するよう構成された電気制御装置であればどのようなものであっても良い。コントローラ９９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、ディ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、プログラム可能論理装置、状態機械、論理回路、アナログ回路、ディジタル回路及び／又はメモリ１７２に記憶されている動作命令に基づいて信号（アナログ及び／又はディジタル）を操作する任意他の装置から選択された少なくとも１つのプロセッサ１７０を用いて具体化されるのが良い。メモリ１７２は、単一の記憶装置であっても良く、或いは複数個の記憶装置であっても良く、かかる記憶装置としては、読み取り書き込み記憶装置（ＲＡＭ）、揮発性メモリ、不揮発性メモリ、静的ランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、動的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／又はディジタル情報を記憶することができる任意他の装置が挙げられるが、これらには限定されない。コントローラ９９は、大容量記憶装置１７４を有し、この大容量記憶装置としては、とりわけ、１つ又は２つ以上のハードディスクドライブ、フロッピー又は他の取り外し可能ディスクドライブ、直接アクセス記憶装置（ＤＡＳＤ）、光学ドライブ（例えば、ＣＤドライブ、ＤＶＤドライブ等）及び／又は磁気テープ装置が挙げられる。
【0069】
コントローラ９９のプロセッサ１７０は、オペレーティングシステム１７５の制御下で動作し、種々のコンピュータソフトウェアアプリケーション、コンポーネント、プログラム、オブジェクト、モジュール、データ構造等に具体化されたコンピュータプログラムコードを実行し又はこれを利用する。メモリ１７２内に常駐すると共に大量記憶装置１７４に記憶されたプログラムコード１７６は、プロセッサ１７０上での実行時、圧電式駆動モジュール１６の動作を制御し、特に圧電式駆動モジュール１６を駆動するドライバ９８に制御信号を提供する制御アルゴリズムを更に含む。コンピュータプログラムコードは、通常、種々の時点でメモリ１０８内にあり、プロセッサ１０６により読み取られて実行されると、コントローラ９９が本発明の種々の実施形態及び観点を具体化するステップ又は要素を実施するのに必要なステップを実行するようにする１つ又は２つ以上の命令を含む。
【0070】
本明細書において説明する種々のプログラムコードをこれが本発明の特定の実施形態において具体化されるアプリケーションに基づいて識別することができる。しかしながら、理解されるべきこととして、以下の任意特定のプログラム名称集が単に便宜上用いられ、かくして、本発明は、かかる名称集により識別されると共に／或いは示唆される任意特定の用途だけにおける使用に限定されるべきではない。さらに、コンピュータプログラムをルーチン、手順、方法、モジュール、オブジェクト等に編成することができる仕方並びにプログラム機能を代表的なコンピュータ内にある種々のソフトウェア層（例えば、オペレーティングシステム、ライブラリ、ＡＰＩ、アプリケーション、アプレット等）に割り当てることができる種々の仕方の数が一般に際限がないほど多いと仮定すると、本発明は、本明細書において説明するプログラム機能の特定の編成及び割り当てには限定されないことが理解されるべきである。
【0071】
コントローラ９９は、プロセッサ１７０に従来通り動作的に接続されたヒューマンマシンインタフェース（ＨＭＩ）を有するのが良い。ＨＭＩ（図示せず）は、オペレータからの指令又は入力を受け取ってエンターされた入力をプロセッサ１７０に伝えると共に情報をオペレータに表示することができる出力装置、例えば英数字ディスプレイ、タッチスクリーン及び他の視覚表示装置並びに入力装置及び制御装置、例えば英数字キーボード、ポインティング装置、キーパッド、プッシュボタン、操作ノブ等を有するのが良い。
【0072】
コントローラ９９は、オプションとして、本発明の実施形態のモジュール式射出装置１０を具体化する製造ツールの動作を支援する装置の動作を制御するために用いられるのが良い。例えば、コントローラ９９は、以下に説明するようにロッド１６４によってダイヤフラム１６２に連結されることにより圧力測定値の読みを生じさせるロードセル１６６に結合される。これら圧力測定値の読みを容積移送式ポンプ１０２を配備したときにモジュール式射出装置１０の動作を制御する際に用いられるフィードバックとしてコントローラ９９に送られる。
【0073】
容積移送式ポンプ
【0074】
同一参照符号が図１〜図３に示された同一の特徴を示している図４、図４Ａ、図５、図５Ａ〜図５Ｃ及び図６を参照すると、本発明の変形実施形態に従って、モジュール式射出装置１０は、シリンジ２２と流体結合インタフェース２０との間の場所で流体結合インタフェース２０に連結可能な供給モジュール１００を有するのが良い。供給モジュール１００は、容積移送式ポンプ１０２、マニホルドブロック１０３及びマニホルドブロック１０３内の流路中に設けられた複数個の逆止弁１０４，１０６，１０８，１１０を有する。往復動型容積移送式ポンプとして示されている容積移送式ポンプ１０２は、従来型締結具によって下側部材１１５に取り付けられるのが良い。
【0075】
容積移送式ポンプ１０２は、流体材料を流体モジュール１２の流体チャンバ３８の入口に圧送するよう構成されている。この目的のため、容積移送式ポンプ１０２は、流体材料を流体モジュール１２の流体結合インタフェース２０に計時シーケンスで供給するために協調方式で制御されるよう構成された第１のピストンポンプ１１２及び第２のピストンポンプ１１４を含む。コントローラ９９は、シーケンスタイミングを提供すると共に第１及び第２のピストンポンプ１１２，１１４の動作を協調させるプログラムコードを実行する。
【0076】
第１のピストンポンプ１１２は、ピストンシリンダ１１６、ピストンシリンダ１１６内に設けられたピストン１１８及びキャリジ１２０を有する。ピストン１１８の一端は、ヘッド１１９及び一組のグリッパ又はジョー１２２を有する。ジョー１２２は、キャリジ１２０に回動可能に取り付けられていて、ヘッド１１９を解除可能なクランプ作用で把持する。ジョー１２２の各々は、それぞれのフック１２１を有し、フック１２１は、ジョー１２２を閉じてヘッド１１９をクランプすると、ヘッド１１９の側縁に係合する。例えばねじりばねによって閉じ位置にばね押しされているジョー１２２を開くには、ばね付勢力に打ち勝ち、ジョー１２２を互いに離す手動力を加えるのが良い。手動力を除くと、ジョー１２２は閉じてピストン１１８のヘッド１１９をクランプする。変形例として、固定停止部（図示せず）を支持要素１１５ｃに取り付けても良い。支持要素１１５ｃは、ポンプ１０２の頂部に接触し、この支持要素は、支持壁１１１に剛性的に取り付けられている。固定停止部は、ジョー１２２を開き、ジョー１２２を動かしてこれをピストンヘッド１１９に接触させると、ピストンヘッド１１９を離すことができる。
【0077】
ピストン１１８と関連したキャリジ１２０は、直線運動拘束手段としての直線軸受１２６で支持され、このキャリジは、親ねじ１２８によって直線軸受１２６に対して直線的に動かされる。直線軸受１２６は、その下端部が支持要素１１５ｃに取り付けられ、その状端部が上側部材１１３に取り付けられている。親ねじ１２８の回転運動は、モータ１３０により駆動され、この回転運動は、キャリジ１２０の運動によってピストンシリンダ１１６内のピストン１１８の直線運動に変換される。モータ１３０をコントローラ９９からの命令によって双方向に駆動することができ、その結果、親ねじ１２８は、両方の回転方向に回され、ピストン１１８を親ねじ１２８の回転によってピストンシリンダ１１６に対して互いに逆の直線方向に動かすことができるようになっている。
【0078】
回転エンコーダ１３１という代表的な形態の検出器がモータ１３０の運動を追跡し、それにより、コントローラ９９は、親ねじ１２８の長さに沿ってキャリジ１２０の存在場所を追跡することができる。回転エンコーダ１３１により検出されて回転エンコーダ１３１からコントローラ９９に送られる（例えば、光学又は電気信号として）モータエンコーダのカウント数は、ピストン１１８の変位を効果的に追跡し、かかるカウント数を変位中の押し退けられている流体材料の量に相関させることができる。コントローラ９９は、容積移送式ポンプ１０２の動作の閉ループフィードバック制御、特に第１のピストンポンプ１１２の動作の制御のために回転エンコーダ１３１からの信号を利用することができる。
【0079】
第１のピストンポンプ１１２と同一構成であるのが良い第２のピストンポンプ１１４は、ピストンシリンダ１３２、ピストン１３４及びキャリジ１３６を有する。ピストン１３４の一端は、ヘッド１４１及びキャリジ１３６に回動可能に取り付けられていて、ヘッド１４１を解除可能なクランプ作用で把持する一組のグリッパ又はジョー１３８を有する。ジョー１３８の各々は、それぞれのフック１４３を有し、フック１４３は、ジョー１３８を閉じてヘッド１４１をクランプすると、ヘッド１４１の側縁に係合する。例えばねじりばねによって閉じ位置にばね押しされているジョー１３８を開くには、ばね付勢力に打ち勝ち、ジョー１３８を互いに離す手動力を加えるのが良い。手動力を除くと、ジョー１３８は閉じてピストン１３４のヘッド１４１をクランプする。この場合も又、変形例として、固定停止部を用いて接触時にジョー１３８を開いても良い。
【0080】
ピストン１３４と関連したキャリジ１３６は、直線運動拘束手段としての直線軸受１４０で支持され、このキャリジは、親ねじ１４２によって直線軸受１４０に対して直線的に動かされる。直線軸受１４０は、その下端部が支持要素１１５ｃに取り付けられ、その状端部が上側部材１１３に取り付けられている。親ねじ１４２の回転運動は、モータ１４４により駆動され、この回転運動は、キャリジ１３６の運動によってピストンシリンダ１３２内のピストン１３４の直線運動に変換される。モータ１４４をコントローラ９９からの命令によって双方向に駆動することができ、その結果、親ねじ１４２は、両方の回転方向に回され、ピストン１３４を親ねじ１４２の回転によってピストンシリンダ１３２に対して互いに逆の直線方向に動かすことができるようになっている。
【0081】
回転エンコーダ１４５がモータ１３０の運動を追跡し、それにより、コントローラ９９は、親ねじ１４２の長さに沿ってキャリジ１３６の存在場所を追跡することができる。回転エンコーダ１４５により検出されて回転エンコーダ１４５からコントローラ９９に送られる（例えば、光学又は電気信号として）モータエンコーダのカウント数は、ピストン１３４の変位を効果的に追跡し、かかるカウント数を変位中の押し退けられている流体材料の量に相関させることができる。コントローラ９９は、容積移送式ポンプ１０２の動作の閉ループフィードバック制御、特に第２のピストンポンプ１１４の動作の制御のために回転エンコーダ１４５からの信号を利用することができる。
【0082】
マニホルドブロック
【0083】
ピストンポンプ１１２，１１４は、マニホルドブロック１０３と関連して動作し、マニホルドブロック１０３は、アルミニウムで構成されるのが良い。ポンプ１１２，１１４は、従来型締結具（図示せず）によってマニホルドブロック１０３に取り付けられている。図５、図５Ａ〜図５Ｃ及び図６に最も良く示されているように、マニホルドブロック１０３内には、供給通路１５０、吐き出し又は放出通路１５２、第１の枝通路１５４及び第２の枝通路１５６が設けられている。放出通路１５２は、流体結合インタフェース２０と流体連通関係をなしてこれに結合されている。第１の枝通路１５４は、供給通路１５０を放出通路１５２と流体連通関係をなしてこれに結合されている。第２の枝通路１５６は、供給通路１５０を放出通路１５２と流体連通関係をなしてこれに結合されている。通路１５０，１５２，１５４は、第１のピストンポンプ１１２に結合された第１の流体経路を構成する。通路１５０，１５２，１５６は、第２のピストンポンプ１１４に結合された第２の流体経路を構成する。
【0084】
第１のピストンポンプ１１２のピストンシリンダ１１６の内容積部は、第１の枝通路１５４と流体連通している。逆止弁１０４，１０６（図５及び図５Ａ）は、ピストンシリンダ１１６と第１の枝通路１５４との間の中央に設けられた流体連結部の互いに反対側に位置決めされている。
【0085】
図５、図５Ａ及び図６に最も良く示されているように、逆止弁１０４は、シリンジ２２と第１のピストンポンプ１１２のピストンシリンダ１１６との流体連結部との間の流体経路中に設けられている。逆止弁１０４は、具体的には、供給通路１５０の出口のうちの１つから第１の枝通路１５４の入口までの移行部のところに位置決めされている。逆止弁１０４は、ばね押し可動本体１８２を有し、この可動本体は、前方流れによって受座１８３から変位可能であり、その結果、流体材料をシリンジ２２から第１のピストンポンプ１１２に移送することができ、それにより図５に示されているように第１のピストンポンプ１１２の取入れサイクル中、ピストンシリンダ１１６を流体材料で満たすことができる。図５Ａに示されている第１のピストンポンプ１１２の吐出しサイクル中、逆止弁１０４の向きは、第１のピストンポンプ１１２からシリンジ２２への流体材料の逆流を阻止する。具体的に説明すると、逆止弁１０４のばね押し可動本体１８２は、第１の枝通路１５４内の流体圧力によって受座１８３に着座し、この流体圧力は、吐出しサイクル中におけるピストンシリンダ１１６内のピストン１１８の運動によって生じる。
【0086】
逆止弁１０６は、流体チャンバ３８への流体入口４２と第１のピストンポンプ１１２のピストンシリンダ１１６との流体連結部との間の流体経路中に設けられ、従って、逆止弁１０６は又、流体結合インタフェース２０と第１のピストンポンプ１１２との間の流体経路中に配置される。逆止弁１０６は、具体的には、吐出し通路１５２への入口のうちの１つから第１の枝通路１５４の出口までの移行部のところに位置決めされている。逆止弁１０６は、ばね押し可動本体１８４を有し、この可動本体は、前方流れによって受座１８５から変位可能であり、その結果、図５Ａに示されているように、吐出しサイクル中、流体材料を第１のピストンポンプ１１２によって流体チャンバ３８に圧送することができるようになっている。図５に示されている第１のピストンポンプ１１２の取入れサイクル中、逆止弁１０６の向きは、流体チャンバ３８から第１のピストンポンプ１１２への流体材料の逆流を阻止する。具体的に説明すると、逆止弁１０６のばね押し可動本体１８４は、第１の枝通路１５４内の流体圧力によって受座１８５に着座し、この流体圧力は、取入れサイクル中におけるピストンシリンダ１１６内のピストン１１８の運動によって生じる。
【0087】
ピストン１１８は、モータ１３０により動力供給されるキャリジ１２０の運動によって、図５に示されているように供給通路１５０から流体材料を取り入れる方向１９０にピストンシリンダ１１６内で動く。ピストン１１８の運動に応動して、逆止弁１０４は、開き、流体材料は、参照符号１９２で概略的に示されているように、供給通路１５０から開いた状態の逆止弁１０４を越えて第１の枝通路１５４を通り、そしてピストンシリンダ１１６の内部中に流れる。流体材料は、ピストン１１８によって空になっているピストンシリンダ１１６内の空間を満たす。逆止弁１０６によって阻止される流体チャンバ３８からの流体材料の逆流の潜在的な原因は、ピストンシリンダ１１６が流体材料で満たされているとき及び吸引力が第１のピストンポンプ１１２の出口側に加わるときに生じる。
【0088】
ピストンシリンダ１１６が適量の流体材料を収容している場合であってストロークの終わりに、モータ１３０は、キャリジ１２０の運動を逆にする。キャリジ１２０の逆転運動により、ピストン１１８は、図５Ａに示されているように方向１９１に沿って動く。ピストンシリンダ１１６に対するピストン１１８の運動により、参照符号１９３によって概略的に示されているように、ピストンシリンダ１１６内の流体材料は圧力下で流体結合インタフェース２０に向かって追い出される。逆止弁１０６が開き、それにより流体材料は、第１の枝通路１５４を通って放出する１５２に流れることができる。逆止弁１０４が閉じてピストンシリンダ１１６からシリンジ２２への流体の逆流を阻止する。
【0089】
第２のピストンポンプ１１４のピストンシリンダ１３２の内容積部は、供給通路１５０からの出口と放出通路１５２への入口との間の場所で第２の枝通路１５６と連通している。逆止弁１０８，１１０（図５Ｂ及び図５Ｃ）が第２の枝通路１５６内に設けられている。
【0090】
図５Ｂ、図５Ｃ及び図６に最も良く示されているように、逆止弁１０８は、シリンジ２２と第２のピストンポンプ１１４のピストンシリンダ１３２との流体連結部との間の流体経路中に設けられている。逆止弁１０８は、具体的には、供給通路１５０の出口のうちの１つから第２の枝通路１５６の入口までの移行部のところに位置決めされている。逆止弁１０８は、ばね押し可動本体１８６を有し、この可動本体は、前方流れによって受座１８７から変位可能であり、その結果、流体材料をシリンジ２２から第２のピストンポンプ１１４に移送することができ、それにより図５Ｂに示されているように第２のピストンポンプ１１４の取入れサイクル中、ピストンシリンダ１３２を流体材料で満たすことができる。図５Ｃに示されている第２のピストンポンプ１１４の吐出しサイクル中、逆止弁１０８の向きは、第２のピストンポンプ１１４からシリンジ２２への流体材料の逆流を阻止する。具体的に説明すると、逆止弁１０８のばね押し可動本体１８６は、第２の枝通路１５６内の流体圧力によって受座１８７に着座し、この流体圧力は、吐出しサイクル中におけるピストンシリンダ１３２内のピストン１３４の運動によって生じる。
【0091】
逆止弁１１０は、流体チャンバ３８への流体入口４２と第２のピストンポンプ１１４のピストンシリンダ１３２との流体連結部との間の流体経路中に設けられ、従って、逆止弁１１０は又、流体結合インタフェース２０と第２のピストンポンプ１１４との間の流体経路中に配置される。逆止弁１１０は、具体的には、吐出し通路１５２への入口のうちの１つから第２の枝通路１５６の出口までの移行部のところに位置決めされ、従って、逆止弁１１０は又、流体結合インタフェース２０と第２のピストンポンプ１１４との間の流体経路中に配置される。逆止弁１１０は、ばね押し可動本体１８８を有し、この可動本体は、前方流れによって受座１８９から変位可能であり、その結果、図５Ｃに示されているように、吐出しサイクル中、流体材料を第２のピストンポンプ１１４によって流体チャンバ３８に圧送することができるようになっている。図５Ｂに示されている第２のピストンポンプ１１４の取入れサイクル中、逆止弁１１０の向きは、流体チャンバ３８から第２のピストンポンプ１１４への流体材料の逆流を阻止する。具体的に説明すると、逆止弁１１０のばね押し可動本体１８８は、第２の枝通路１５６内の流体圧力によって受座１８９に着座し、この流体圧力は、取入れサイクル中におけるピストンシリンダ１３２内のピストン１１８の運動によって生じる。
【0092】
ピストン１３４は、モータ１４４により動力供給されるキャリジ１３６の運動によって、図５Ｂに示されているように供給通路１５０から流体材料を取り入れる方向１９４にピストンシリンダ１３２内で動く。ピストン１３４の運動に応動して、逆止弁１０８は、開き、流体材料は、参照符号１９６で概略的に示されているように、供給通路１５０から開いた状態の逆止弁１０８を越えて第２の枝通路１５６を通り、そしてピストンシリンダ１３２の内部中に流れる。流体材料は、ピストン１３４によって空になっているピストンシリンダ１３２内の空間を満たす。逆止弁１１０によって阻止される流体チャンバ３８からの流体材料の逆流の潜在的な原因は、ピストンシリンダ１３２が流体材料で満たされているとき及び吸引力が第２のピストンポンプ１１４の出口側に加わるときに生じる。
【0093】
ピストンシリンダ１３２が適量の流体材料を収容している場合であってストロークの終わりに、モータ１４４は、キャリジ１３６の運動を逆にする。キャリジ１３６の逆転運動により、ピストン１３４は、図５Ｃに示されているように方向１９５に沿って動く。ピストンシリンダ１３２に対するピストン１３４の運動により、参照符号１９７によって概略的に示されているように、ピストンシリンダ１３２内の流体材料は圧力下で流体結合インタフェース２０に向かって追い出される。逆止弁１１０が開き、それにより流体材料は、第２の枝通路１５６を通って放出する１５２に流れることができる。逆止弁１０８が閉じてピストンシリンダ１３２からシリンジ２２への流体の逆流を阻止する。
【0094】
ポンプウィンクの制御
【0095】
容積移送式ポンプ１０２の第１のピストンポンプ１１２と容積移送式ポンプ１０２の第２のピストンポンプ１１４の交番により、放出通路１５２及び流体入口４２に供給される流体材料の源が切り替わる。換言すると、ピストンポンプ１１２，１１４は、取入れサイクルと吐出しサイクルとの間で交互に動作する。特段の注記がなければ、流体圧力及び流量の「ウィンク（wink）」又は減少は、容積移送式ポンプ１０２がピストンポンプ１１２からピストンポンプ１１４に切り替わるとき及び容積移送式ポンプ１０２がピストンポンプ１１４からピストンポンプ１１２に切り替わるときの取入れサイクルと吐出しサイクルとの切り替え時に起こる場合がある。取入れサイクルと吐出しサイクルの両方は、コントローラ９９によって行われるサーボ動作であり、効果的には互いに独立している。コントローラ９９は、取入れサイクルと吐出しサイクルとの間の移行中、ピストンポンプ１１２，１１４の動作を協調させるために用いられるに過ぎない。ダイヤフラム１６２、ロッド１６４及びロードセル１６６で構成された圧力センサは、容積移送式ポンプ１０２から見て下流側に且つ流体チャンバ３８から見て上流側に位置する流路中の場所の流体圧力を評価する。
【0096】
ウィンクを示す状態が正に起ころうとしているのは、ピストンポンプ１１２，１１４のうちの一方に取入れサイクルの終わりの近くのシリンダ満杯箇所で流体材料を導入し且つピストンポンプ１１２，１１４のうちの他方から吐出しサイクルの終わりの近くの補充時点箇所で流体材料がなくなっている場合である。補充時点箇所は、ピストン１１８がピストンシリンダ１１６から標的又は目標量の流体材料を吐き出したことを表す回転エンコーダ１３１からのエンコーダカウントに基づくアドレス又は別法として、ピストン１３４がピストンシリンダ１３２から標的又は目標量の流体材料を吐き出したことを表す回転エンコーダ１３５からのエンコーダカウントに基づくアドレスによって表される。これとは逆に、シリンダ満杯箇所は、回転エンコーダ１３１からのエンコーダカウントに基づくアドレスによって反映されていて、最大量の流体材料がピストンシリンダ１１６内に入れられていることを示すピストン１１８に関する位置又は回転エンコーダ１４５からのエンコーダカウントに基づくアドレスによって反映されていて、最大量の流体材料がピストンシリンダ１３２内に入れられていることを示すピストン１３４に関する位置である。ピストンポンプ１１２，１１４は各々、オプションとして補充時点又はシリンダ満杯の指標を表すために用いることができる高及び低光学リミットスイッチを有する。
【0097】
コントローラ９９が圧力センサの出力をモニタしながらピストンポンプ１１２，１１４相互間の移行が近づくのをいったん識別すると、コントローラ９９により、ピストンポンプ１１２，１１４のうちの満杯の一方がそのシリンダから流体モジュール１２に流体を追い出しはじめ、それと同時に、ピストンポンプ１１２，１１４のうちの他方を逆転させ、その結果、このピストンポンプがそのシリンダから流体モジュール１２に流体を追い出すのを停止し、この代わりにそのシリンダの補充を開始する。圧力センサは、移行中における流体圧力の増大又は流体圧力の減少を感知して測定することができ、コントローラ９９は、かかる増減を圧力センサにより伝えられた信号から感知する。移行中における流体圧力の増減に応答して、コントローラ９９は、速度補正をモニタ１３０，１４４に提供するのが良く、その目的は、一定の圧力及び一定の流量を維持することにある。コントローラ９９上で実行されるプログラムコードは、必要な速度補正を計算すると共にモータ１３０，１４４の動作を調節して速度補正を提供することができる。
【0098】
圧力センサ
【0099】
圧力センサの機能を説明したが、次に、その構造の細部について説明する。図１Ａ、図２、図５及び図６を参照すると、流体入口４２及び流体結合インタフェース２０を流体チャンバ３８に結合している通路４７は、種々の長さ及び種々の向きの多数の相互連結セグメントを含む。流体材料が流体結合インタフェース２０の通過直後、流体入口４２内を流れる流体材料は、ダイヤフラム１６２と相互作用する。ダイヤフラム１６２は、しっかりと固定された周辺リング及び周辺リングによって周囲が包囲された薄い半剛性メンブレンを有する。ダイヤフラム１６２のメンブレンの前側又は前面は、流体入口４２内を流れている流体材料によって湿潤され、ダイヤフラム１６２のメンブレンの後側又は後面は、湿潤されない。ダイヤフラム１６２のメンブレンの互いに反対の側又は面前後の流体圧力差により、メンブレンは、流体材料によってダイヤフラム１６２に加えられる流体圧力の大きさに比例して撓む。流体入口４２内の流体圧力の増加により、撓み量が多くなる。
【0100】
ロッド１６４がロードセル１６６に接触するようダイヤフラム１６２のメンブレンの後側から延びている。ダイヤフラム１６２のメンブレンの変形量は、流体圧力に比例して変化する。流体圧力が変化すると、ダイヤフラム１６２は、流体圧力に比例した力を介在ロッド１６４を介してロードセル１６６に伝える。ロードセル１６６は、圧力測定値の読みをモジュール式射出装置１０のためのコントローラ９９に伝える。このように、ダイヤフラム１６２とロードセル１６６は、モジュール式射出装置１０の動作を制御する際に用いられる流体入口４２内の流体圧力を測定してこれを評価する圧力センサとして働くよう互いに協働する。
【0101】
供給モジュールの取り外し
【0102】
ジョー１２２，１３８により、ポンプ１０２及びマニホルドブロック１０３で構成された供給モジュール１００をシリンジ２２と流体結合インタフェース２０との間の流体結合インタフェース２０から容易に切り離すことができると共にクリーニング又は保守のために射出装置１０から容易に切り離すことができる。供給モジュール１００を取り外すため、キャリジ１２０，１３６を図４Ａに示されているこれらの最も下の箇所まで押し下げてシリンダ１１６，１３２内の流体を押し出す。ジョーは、ピストンヘッド１１９，１４１を離すようこれらの最も下の箇所で、上述したように固定停止部によって自動的に開放可能であり又は手動で開放可能である。次に、雌ねじ付き流体継手２６ａ，２０ａ（図５Ｂ参照）をそれぞれ、シリンジ２２及び流体結合インタフェース２０から外す。最後に、ポンプ１０２を下側部材１１５に連結している従来型締結具（図示せず）、例えばボルトを取り外し、その結果、ポンプ１０２及びマニホルドブロック１０３で構成された供給モジュール１００を同一の供給モジュール１００との交換のため又はその湿潤面の保守及びクリーニングのためにユニットとして取り外すことができる。かくして、流体モジュール１２は、保守、クリーニング及び交換のために射出装置１０からの切り離しが容易であるだけでなく、更に、供給モジュール１００は又、保守、クリーニング及び交換のために射出装置１０からの切り離しが容易である。流体モジュール及び供給モジュールは、射出装置１０の湿潤面の全てを含んでいるので、これらコンポーネントの両方を迅速に取り外して交換することができるということは、極めて有利である。
【0103】
加うるに、供給モジュール１００を切り離すと、流体導管４４を用いてシリンジ２２を流体結合インタフェース２０と流体連通関係をなすようこれに直接連結することができ、その結果、２つの流体供給モジュールのいずれを用いても液体材料を流体モジュール１２に提供することができる。かくして、シリンジ２２は、モジュール式射出装置１０の１つの流体供給モジュール（図１〜図３）を構成するよう流体結合インタフェース２０に直接連結されるのが良い。同様に、シリンジ２２を含むモジュール式射出装置１０の供給モジュール１００（図４〜図７）は、別の流体供給モジュールを構成するよう流体結合インタフェース２０に連結されるのが良い。
【0104】
ピストンポンプと駆動モジュールの協調
【0105】
ピストンポンプ１１２，１１４の動作を互いに協調させて、ピストン１１８，１３４をそれぞれのピストンシリンダ１１６，１３２内で動かし、その結果、流体結合インタフェース２０を通って流体モジュール１２に供給された流体材料の流れが流体モジュール１２からの液体材料の射出量と実質的に同一の流量で実質的に連続且つ遮られないで流れるようにするのが良い。コントローラ９９は、容積移送式ポンプ１０２が材料を流体入口４２中に圧送し、最終的に流体チャンバ３８内に圧送する流量を示す圧送流量信号をエンコーダ１３１，１４５から受け取ることができる。
【0106】
使用にあたり、コントローラ９９は、容積移送式ポンプ１０２が流体材料を流体チャンバ３８の流体入口４２に圧送する開始時刻を示す開始時刻信号を容積移送式ポンプ１０２に送ると共に材料が流体モジュール１２から射出されるべき流量を表す所望の圧送流量信号を送る。エンコーダを用いて、実際の圧送流量を所望の圧送流量と比較して流量補正を行うことができる。コントローラ９９が開始時刻信号を容積移送式ポンプ１０２に送ると、コントローラ９９は、それと同時に、開始時刻信号を圧電式駆動モジュール１６又は図１４の実施形態（後で説明する）に示されている空気圧式駆動モジュール２０２に送って弁要素を開始時刻信号後の所定の第１の遅延期間の間、開放位置に動かし、それにより容積移送式ポンプ１０２を始動させる。次に、コントローラ９９は、弁要素１４を流量と相関関係のある所定のサイクル速度で射出作業中、開放位置と閉鎖位置との間で繰り返し動かす。コントローラ９９は又、現在の射出作業中、流体モジュール１２を通って射出されるべき材料の量を示すデータを利用し、エンコーダ１３１，１４５から定められるようにその量の材料がいったん射出されると、コントローラ９９は、終了時刻信号を容積移送式ポンプ１０２に送って流体チャンバ３８の流体入口４２への流体材料の圧送を停止させる。コントローラ９９は、それと同時に、終了時刻信号を圧電式駆動モジュール１６又は空気圧式駆動モジュール２０２に送り、それにより弁要素１４が終了時刻後の所定の第２の遅延期間の間、閉鎖位置のままであるようにし、それにより射出作業を停止させる。
【0107】
射出弁に容積移送式ポンプからの流体を供給した場合の一利点は、良好な「ショット・ツー・ショット（shot to shot）」精度が得られることである。このことは、例えば、同一サイズの点状体を例えば射出されるべき材料の粘度（温度変化により生じる）又は射出されるべき材料の流体圧力のようなパラメータの変化にもかかわらず、一貫して射出することができるということを意味している。その理由は、容積移送式圧送方式により、流体モジュールに供給される材料の全てが流体モジュールから射出されるようになるからである。かくして、流体モジュール中への材料の流量が一定であり且つ毎分の点状体の射出頻度が一定であると仮定すると、流体モジュールから射出される材料の各液滴又は点状体のサイズは、同一であるはずである。これとは対照的に、シリンジからの供給が行われる射出弁の場合、例えば、シリンジ内の圧力が増大した場合、大きな点状体が射出されることになり、シリンジ内の圧力が低下すると、小さな点状体が射出されることになる。同様に、シリンジ内の材料の温度が低下して材料の粘度が増大すると、射出される点状体は、小さくなり、シリンジ内の材料の温度が上昇して材料の粘度が減少すると、射出される点状体は大きくなる。射出される点状体又は液滴のサイズのこれらの変動は、本発明の容積移送式ポンプ実施形態により減少する。
【0108】
流体モジュール及びヒータのための解除機構体
【0109】
解除機構体に関与する射出装置１０のコンポーネントだけを示す図７、図８Ａ、図８Ｂ、図９Ａ、図９Ｂ、図１０Ａ、図１０Ｂ、図１１Ａ、図１１Ｂ、図１２Ａ、図１２Ｂを参照すると、モジュール式射出装置１０の流体モジュール１２及びヒータ７６は、ヒータ７６及び流体モジュール１２の迅速な取り付け及び取り外しを容易にする解除機構体７２と関与した状態で構成されており、この場合、モジュール式射出装置１０の他のコンポーネントを妨害することはなく、しかも、工具を用いて従来型締結具を弛めたり締め付けたりする必要がない。ヒータ７６及び流体モジュール１２は、流体モジュール１２が作動的にモジュール式射出装置１０に結合された上昇した第１の位置（図８Ａ、図９Ａ、図１０Ａ、図１１Ａ、図１２Ａ）と流体モジュール１２がモジュール式射出装置１０から取り外し可能な下降した第２の位置（図８Ｂ、図９Ｂ、図１０Ｂ、図１１Ｂ、図１２Ｂ）との間で動くことができる。
【0110】
まず最初に、図７、図８Ａ、図８Ｂ、図９Ａ、図９Ｂ、図１０Ａ、図１０Ｂ、図１１Ａ、図１１Ｂ、図１２Ａ、図１２Ｂを参照すると、解除機構体は、カム８４を備えたレバー８６及びカム８４を引っ張り棒又はドローバー８１に結合しているロッド８７を有するのが良い。レバー８６は、モジュール式射出装置１０のアクチュエータ本体の上側部材１１３で回動可能に支持されている。カム８４は、湾曲受座８５に接触すると共にレバー８６を手動でピボットピン２４８回りに第１の位置と第２の位置との間で回動させたときに湾曲受座８５で支えられて回る滑らかに湾曲した表面を有する。ロッド８７は、ピボットピン２４８の中央に結合されたねじ山付き端部及びドローバー８１に結合された別のねじ山付き端部を有している。カム８４と湾曲受座８５は、レバー８６の回転運動をロッド８７の直線運動に変換するよう協働する。ピボットピン２４８は、カム８４の幾何学的中心に対して側方にオフセットしている。レバー８６を図７及び図８Ａで見える一方向を示す矢印５３によって指示されているようにピボットピン２４８回りに第１の位置（図７、図８Ａ、図９Ａ及び図１０Ａ）から第２の位置（図７、図８Ｂ、図９Ｂ及び図１０Ｂ）に向かって手動で回し、カム８４が湾曲受座８５の端から端まで支えられて回ると、ロッド８７は、図７、図８Ａ、図９Ａ、図１０Ａで見える一方向を示す矢印によって指示されているように下方に動く。
【0111】
レバー８６を一方向を示す矢印５３とは逆の回転方向にピボットピン２４８回りに第２の位置から第１の位置に手動で回すと、ロッド８７は、矢印５１とは逆の直線方向に上方に動く。ロッド８７は、下側部材１１５に設けられたクリアランス開口部６５を貫通する。ドローバー８１と下側部材１１５との間に圧縮されたばね６９は、レバー８６を第２の位置に向かってピボットピン２４８回りに回すと、ドローバー８１を下方に動かすようにするのを助けるばね付勢力をもたらす。
【0112】
Ｌ字形アーム８８，９０がそれぞれのピボットピン７３によって下側部材１１５に回動可能に連結されると共に下側部材１１５の互いに反対側の側面に沿って設けられている。Ｌ字形アーム８８，９０は、構造が互いにほぼ同じである。Ｌ字形アーム８８，９０の各々は、下側部材１１５とのそれぞれの回動箇所から遠ざかって突き出たそれぞれのアームセグメント８９ａ，８９ｂを有している。ドローバー８１は、アームセグメント８９ａ，８９ｂ相互間に設けられ、アームセグメント８９ａ，８９ｂは、ドローバー８１の互いに反対側の側面に隣接して互いに平行に延びている。アームセグメント８９ａ，８９ｂの各々は、ドローバー８１の一部分に固定されたＣ字形フィンガ１０１を有している。ドローバー８１が下側部材１１５に対して動くと、ドローバー８１の動きにより、アーム８８，９０は、ピボットピン７３の各々によってそれぞれ定められたピボット軸線回りで同一回転方向に回動する。
【0113】
Ｌ字形アーム８８は、アームセグメント８９ａに接合されたアームセグメント９１ａを有し、Ｌ字形アーム９０は、アームセグメント８９ｂに接合されたアームセグメント９１ｂを有している。アームセグメント９１ａ，９１ｂは、アームセグメント８９ａ，８９ｂに対して横方向に互いに平行に突き出ており、アームセグメント９１ａとアームセグメント９１ｂは、ヒータ７６及び流体モジュール１２の組立体がアーム８８，９０相互間に全体として嵌まり込むことができるよう互いに間隔を置いて配置されている。図１１Ａ及び図１１Ｂに最も良く示されているように、アームセグメント９１ａは、案内部材７４ａに設けられたスロット７４ｃを貫通し、アームセグメント９１ｂは、案内部材７４ｂに設けられたスロット７４ｄを貫通している。レバー８６を第２の位置に向かって回動させると、ドローバー８１は、下側部材１１５から遠ざかり、アーム８８，９０の各々は、そのそれぞれのピボットピン７３を中心として回動し、その結果、アームセグメント９１ａ，９１ｂは、一方向を示す矢印６１（図７）によって指示されるように下方に変位するようになる。アームセグメント９１ａ，９１ｂは、後で説明するようにヒータ７６に取り付けられているので、しかも、流体モジュール１２が上述したようにヒータ７６の頂部上に載っているので、アーム８８，９０の下方変位により、流体モジュール１２及びヒータ７６は、アクチュエータ本体７４から遠ざかって下降する。特に、アクチュエータ本体７４と流体モジュール１２及びヒータ７６で構成された組立体との間には隙間Ｇが作られている。
【0114】
図１１Ａ及び図１１Ｂ並びに図１２Ａ及び図１２Ｂに最も良く示されているように、アーム８８の端部には、アームセグメント９１ａの先端部から僅かに間隔を置いて位置した切り欠き７０が設けられている。同様に、アーム９０の端部には、アームセグメント９１ｂの先端部から僅かに間隔を置いて位置した切り欠き７１が設けられている。ヒータ７６は、本体８０に形成されたスロット８２，８３及びスロット８２，８３の内部に位置したばね押しラッチ７７，７８を有している。ラッチ７７，７８は、ピボット軸線を定めるそれぞれのピボットピン１７８，１８０によって本体８０に固定されている。ラッチ７７，７８は、アーム８８，９０のアームセグメント９１ａ，９１ｂの切り欠き７０，７１と協働してヒータ７６をアーム８８，９０に固定する。流体モジュール１２及びヒータ７６を下降させてアクチュエータ本体７４から遠ざけ、それにより隙間Ｇを作った後、ラッチ７７，７８は、切り欠き７０，７１と協働関係をなして、ヒータ７６及びヒータ７６の頂部上に載っている流体モジュール１２をモジュール式射出装置１０の残部に引き続き固定する。組立体の下降は、流体モジュール１２及びヒータ７６を取り外す初期段階である。
【0115】
圧縮ばね１４８がラッチ７７をスロット８２から外方にばね押ししてこれをアーム８８のアームセグメント９１ａの切り欠き７０に係合させている。ラッチ７７は、圧縮ばね１４８により加えられるばね付勢力によってアーム８８の切り欠きも同じように強制的に係合し、ラッチ７７を切り欠き７０から外すにはこのばね付勢力よりも大きな強さの逆向きの力を手動で加えなければならない。圧縮ばね１４６がラッチ７８をスロット８３から外方にばね押ししてこれをアーム８８，９９に係合させている。ラッチ７８は、圧縮ばね１４６により加えられるばね付勢力によってアーム９０のアームセグメント９１ｂの切り欠き７１に強制的に係合し、ラッチ７８を切り欠き７１から外すにはこのばね付勢力よりも大きな強さの逆向きの力を手動で加える必要がある。ラッチ７７とアーム８８の物理的接触及びラッチ７８とアーム９０の物理的接触は、ひとまとまりとなって、Ｌ字形アーム８８，９０の回動運動による初期下降後、流体モジュール１２及びヒータ７６の組立体の解除を阻止する。
【0116】
組立体をいったん下降させてアクチュエータ本体７４から遠ざけると、流体モジュール１２及びヒータ７６が追加の手動行為を実施することによりモジュール式射出装置１０から取り外される。代表的な実施形態では、一方向を示す矢印６７（図１２Ａ）によって概略的に指示された内向きの手動力をオペレータの手の指で挟んだ又は締め付けた状態でラッチ７７，７８に加えると、ラッチ７７，７８を切り欠き７０，７１から解除することができる。ラッチ７７，７８の各々は、スロット及びスロットによって案内されるピンを有し、ラッチ７７，７８は、内向き手動力を加えると、弧を描いて動くようになっている。圧縮ばね１４６，１４８の各々によって加えられる力は、内向き手動力に対抗し、その結果、下降状態の組立体は、内向き勢力がラッチ７７，７８のばね付勢力よりも大きくなければ、圧縮ばね１４６，１４８によって保持されるようになっている。図１１Ｂ及び図１２Ｂに示されているようにこの挟み運動によりラッチ７７，７８を手動で解除すると、障害が取り除かれ、流体モジュール１２及びヒータ７６は、アーム８８，９０に対するそれ以上の下方手動運動が可能であるように自由になり、流体モジュール１２及びヒータ７６をアーム８８，９０から組立体として手動で取り外すことができる。流体モジュール１２及びヒータ７６を取り外した後、ヒータ本体８０の中央ボア内に滑り嵌め又は弱い締まり嵌め状態の流体モジュール１２をヒータ７６の本体８０から押し出してクリーニングすることができ又は同一の流体モジュール又は異なる射出用途向きの異なる流体モジュールと交換することができる。
【0117】
クリーニング後に流体モジュール１２を取り付けるため、取り外しプロセスを逆に実施する。具体的に説明すると、クリーニング済みの流体モジュール１２をヒータ７６の本体７０内に押し込む。ヒータ７６及び流体モジュール１２の組立体を圧電式駆動モジュール１６に向かって且つアーム８８，９０上に上方に動かす。ラッチ７７，７８を押してラッチ７７，７８がアーム８８，９０に対する組立体の垂直運動を妨害しないようにした状態で、ヒータ７６及び流体モジュール１２の組立体を持ち上げ、ついには、ヒータ７６がアクチュエータ本体７４に接触するようにする。ラッチ７７，７８を解除し、ラッチ７７，７８と切り欠き７０，７１の係合を、適度な下向きの力をヒータ７６に加えることによって確かめる。レバー８６を閉鎖位置まで回して流体モジュールをクランプし、これをアクチュエータ本体７４と圧縮接触状態にする。具体的に説明すると、第２の位置から第１の位置へのレバー８６の逆向きの運動により、ドローバー８１が持ち上げられ、それによりアーム８８，９０が逆回転方向に回動してヒータ７６及び流体モジュール１２を持ち上げ、そしてこの組立体をクランプしてアクチュエータ本体７４に接触させる。このクランプ位置では、ピボットピン７３と反対側に位置したアーム８９ａ，８９ｂの端部は、ばねのように下方に撓んでヒータ７６及び流体モジュール１２をきちんとアクチュエータ本体７４との接触状態に保持する。クランプ位置では、ヒータ７６のばね押しピン７９は、図９Ａに最も良く示されているように、案内ブロック７４ｂのそれぞれの柔らかい導電性接点５９に接触する。
【0118】
図８Ｃに示されているオプションとしての実施形態では、レバー８６を第１の位置までいったん回して流体モジュール１２をクランプしてこれをアクチュエータ本体に接触させると、レバー８６を第１の位置に保持するよう確動ロック特徴部を作動させることができる。例えば、ばね押しキャッチ部材４００がレバー８６に設けられたチャンバ４０２内に摺動可能に収納されるのが良い。この部材４００は、その下方側部にキャッチ４０４を有し、この部材は、図８Ｃの左側にばね４０６によって付勢される。レバー８６を第１の位置まで回すと、キャッチ４０４の丸形の下面により、キャッチ４０４は、図８Ｃにおいて右側に動き、そしてばね４０６を圧縮し、ついには、キャッチ４０４は、上側部材１１３の上面に設けられた開口部４１０を貫通するようになる。キャッチ４０４が開口部４１０を貫通した後、ばね４０６は、キャッチ４０４を図８Ｃにおいて左側に動かし、それにより上側部材１１３から突き出たタブ４０８に係合させる。この構造により、レバー８６は、第１の位置に自動的にロックされる。レバーを第１の位置から解除するためには、部材４００を図８Ｃにおいて右側に手動で押してばね４０６を圧縮し、そしてキャッチ４０４を右側に動かし、その結果キャッチ４０４が上側部材１１３の開口部４１０を貫通することができるようにする。次に、レバー８６を図８Ｃにおいて想像線で示された第２の位置に動かすと、流体モジュール１２を解除することができる。
【0119】
電空式駆動モジュール
【0120】
同一の参照符号が図１〜図１２の同一の特徴部を示している図１３、図１３Ａ及び図１４を参照すると、変形実施形態に従って、モジュール式射出装置２００が電空式駆動モジュール２０２を有し、この電空式駆動モジュールは、圧電式駆動モジュール１６とは異なる種類の原動力によって動作するよう構成されている。原動力は、所与の方向の運動を生じさせ又は引き起こす力である。この場合、原動力によって作られ又は生じる運動は、往復動であり、動かされる物体は、駆動ピン３６、弁要素１４及び／又は可動要素６０である。電空式駆動モジュール２０２の原動力は、空気圧ピストン２０４に作用する空気圧力であり、圧電式駆動モジュール１６の原動力は、圧電スタック９２中に生じる寸法変化である。射出装置１０のモデルに応じて、流体モジュール１２と共に射出装置１０には圧電式駆動モジュール１６か電空式駆動モジュール２０２かのいずれかが組み込まれる。いずれの場合においても、流体モジュール１２の設計は同一である。かくして、流体モジュール１２は、いずれの駆動モジュールにも容易に利用できる。
【0121】
電空式駆動モジュール２０２は、空気圧ピストン２０４、空気圧ピストン２０４によって互いに分離された１対の空気チャンバ２１６，２１８、第１の電磁弁２０６及び第２の電磁弁２１０を有している。空気圧ピストン２０４は、駆動ピン２３６の一端に物理的に連結されている。空気圧ピストン２０４は、空気チャンバ２１６，２１８の加圧状態の関数として動くことができ、その結果、空気チャンバ２１６，２１８の容積は、空気圧ピストン２０４の位置で決まる。電磁弁２０６，２１０は、空気チャンバ２１６，２１８の加圧状態を調節する。電磁弁２０６，２１０は各々、当業者であれば理解されるように加圧空気の流れを流路間で切り替えるよう動作する任意の三方弁又は四方弁であるのが良い。
【0122】
第１の電磁弁２０６の機械弁は、駆動モジュール２０２の本体２０１を貫通している第１の通路２０８によって空気圧ピストン２０４の一方の側に位置した空気チャンバ２１６に結合される。第１の電磁弁２０６の機械弁は、空気供給源２２２からの空気圧力を第１の通路２０８から空気チャンバ２１６に送り、そして空気チャンバ２１６から空気圧力を逃がすよう構成されている。第２の電磁弁２１０の機械弁は、駆動モジュール２０２の本体を貫通している第２の通路２１２によって空気圧ピストン２０４の反対側に位置した空気チャンバ２１６に結合される。第２の電磁弁２１０の機械弁は、空気供給源２２２からの空気圧力を第２の通路２１２から空気チャンバ２１８に送り、そして空気チャンバ２１８から空気圧力を逃がすよう構成されている。
【0123】
電磁弁２０６，２１０のコイルは、それぞれの駆動回路又はドライバ２２４，２２６によって電気的に作動され、ドライバ２２４，２２６は、コントローラ９９の管理下で動作が行われる。ドライバ２２４，２２６は、電力スイッチング回路が電気信号を電磁弁２０６，２１０にそれぞれ提供する公知設計のものである。ドライバ２２４，２２６は、電磁弁２０６，２１０の構造中に組み込まれるのが良い。ドライバ２２４から電磁弁２０６のコイルに送られる電気信号に応答して、電磁弁２０６は、機械弁内の流路を切り替えて第１の通路２０８が空気供給源２２２に結合され、加圧空気が空気供給源２２２から空気チャンバ２１６内に流れるようになる。電磁弁２０６のコイルへの電気信号が遮断されると、電磁弁２０６は、機械弁中の流路を切り替えて電磁弁２０６の排出部が第１の通路２０８に結合され、空気圧力が空気チャンバ２１６から逃がされるようになる。かくして、電磁弁２０６と関連した機械弁は、通常、ソレノイドへの電力が供給されない状態では、チャンバ２１６を大気中に空気抜きするよう設定されている。同様に、ドライバ２２６から電磁弁２１０のコイルに送られる電気信号に応答して、電磁弁２１０は、機械弁内の流路を切り替えて第２の通路２１２が空気供給源２２２に結合され、加圧空気が空気供給源２２２から空気チャンバ２１８内に流れるようになる。電磁弁２１０のコイルへの電気信号が遮断されると、電磁弁２１０は、機械弁中の流路を切り替えて電磁弁２０６の排出部が第２の通路２１２に結合され、空気圧力が空気チャンバ２１８から逃がされるようになる。かくして、電磁弁２１０と関連した機械弁は同様に、通常、ソレノイドへの電力が供給されない状態では、チャンバ２１８を大気中に空気抜きするよう設定されている。
【0124】
電磁弁２０６，２１０の動作を互いに協調させると、流体材料を流体モジュール１２から射出するためにモジュール式射出装置２００を開閉することができる。コントローラ９９は、１つの制御信号を電磁弁２０６のためのドライバ２２４に送って空気チャンバ２１６を加圧し、又、別の独立した制御信号を電磁弁２１０のためのドライバ２２６に送って空気チャンバ２１８を加圧することができる。空気チャンバ２１８の加圧により、力が空気圧ピストン２０４に加えられ、それにより、駆動ピン２３６は、可動要素６０の壁６２から遠ざけられる。空気チャンバ２１６の加圧により、力が空気圧ピストン２０４に加えられ、それにより、駆動ピン２３６は、可動要素６０の壁６２に近づく。制御信号のいずれか一方が存在しない場合、これに対応した空気チャンバ２１６，２１８のうちの一方が上述したように周囲圧力に結合される。
【0125】
圧縮ばね２２８がばねリテーナ２２９と空気圧ピストン２０４との間に捕捉されている。圧縮ばね２２８によりばねリテーナ２２９に加えられる力は、空気圧ピストン２０４及び駆動ピン２３６に、空気圧ピストン２０４に作用する空気チャンバ２１６内の空気圧力からの力と同一方向に作用する。その結果、空気圧ピストン２０４に作用する圧縮ばね２２８の力と空気圧ピストン２０４に作用する空気チャンバ２１６の加圧に由来する力は、ほぼ同一直線上に働くと共に同一方向に向く。これとは逆に、空気圧ピストン２０４に作用する圧縮ばね２２８の力と空気圧ピストン２０４に作用する空気チャンバ２１８の加圧に由来する力は、ほぼ同一直線上に働くと共に逆方向に向く。通常、電磁弁２０６，２１０の両方が消勢され、この状態で、これらのそれぞれのチャンバ２１６，２１８を排気又は排出ポートに結合するので、ばね２２８は、通常、ピストン２０４に作用する唯一の力をもたらし、ばね２２８は、ピストン２０４を押し下げて駆動ピン２３６を下方に押し、それにより弁要素１４は、閉鎖位置において弁座５２に押し付けられる。
【0126】
弁を開くために、空気圧力をピストン２０４の下のチャンバ２１８に供給し、この空気圧力は、ピストンを持ち上げ、それにより駆動ピン２３６を持ち上げてこれを壁６２との接触状態から離脱させる。これにより、流体モジュールの内部ばね６８は、弁要素１４を引っ込めてこれを弁座５２との接触状態から離脱させる。弁を閉じるため、空気圧力をピストン２０４の上方のチャンバ２１６に送り、この空気圧は、ばね２２８と一緒に作用してピストンを下方に押し、それにより駆動ピン２３６が壁６２に接触し、それにより弁要素１４を弁座に押し付けて流体材料の液滴を射出させる。弁をこのように繰り返し開閉することにより、材料の液滴を順次射出することができる。チャンバ２１８内の空気圧力が空気圧力をチャンバ２１６に加えた後、比較的迅速に逃がされる場合、ピストン２０４及び駆動ピン２３６は、比較的高い速度で動くことになる。チャンバ２１８内の空気圧力が空気圧力をチャンバ２１６に加えた後、比較的迅速に逃がされない場合、ピストン２０４及び駆動ピン２３６は、遅い速度で動くことになる。一般に、駆動ピン２３６を粘度が高い又は濃厚な材料を射出する場合、比較的速い速度で動かして材料を液滴として射出させるのに足るほどのエネルギーを供給することが最善であり、又、粘度の低い又は希薄な材料を射出する場合、駆動ピン２３６を比較的遅い速度で動かして基板上への射出液滴のはね散り又ははね掛けを回避することが最善である。
【0127】
メモリ１７２内に記憶されると共にコントローラ９９上で実行されるコンピュータプログラムコードは、電磁弁２０６，２１０を作動させる命令を含むのが良い。電空式駆動モジュール２０２は、射出装置１０から液滴を３００Ｈｚ以上で射出するよう３００Ｈｚ以上の速度で動作するのが良い。
【0128】
変形例としての解除機構体
【0129】
モジュール式射出装置２００と関連して用いられる流体モジュール１２は、モジュール式射出装置１０と関連して用いられる流体モジュール１２と同一であり、従って、上述した互換性を有する。流体モジュール１２及びヒータ７６は、変形例としての解除機構体を用いて電空式駆動モジュール２０２から解除可能である。解除機構体のこの変形実施形態では、電空式駆動モジュール２０２からの取り外しのためにアーム２８８，２９０を垂直方向に動かして流体モジュール１２及びヒータ７６を解除するためにレバー８６に代えてノブ２５０が用いられている。
【0130】
アーム２８８，２９０は、上述した解除機構体実施形態のアーム８９ａ，８９ｂの場合と同一のスロットをこれらの下端部に有している。流体モジュール１２が同一なので、スロットは、上述したのと同一の仕方でラッチ７７，７８と協働する。この変形実施形態において流体モジュール１２及びヒータ７６を下降させるため、ノブ２５０を第１の方向に回してノブ２５０に固定されているねじ山付きスクリュー２６０を回す。アーム２８８，２９０に取り付けられた雌ねじ付き部材２７０内におけるこの第１の方向のねじ山付きスクリュー２６０の回転により、アーム２８８，２９０は、垂直方向下方に動いて流体モジュール１２及びヒータ７６を本体２０１から離隔させてこれらの間に隙間を形成し、この隙間は、図９Ｂに示されている隙間Ｇとほぼ同じである。いまや、流体モジュール１２及びヒータ７６をアーム８９ａ，８９ｂに関して上述したのと同一な仕方でアーム２８８，２９０から取り外すことができる。
【0131】
同様に、流体モジュール１２及びヒータ７６をアーム８９ａ，８９ｂに関して上述したのと同一の仕方でアーム２８８，２９０に再び取り付けることができる。いったん取り付けると、ノブ２５０を逆方向に回してスクリュー２６０を雌ねじ付き部材２７０内で逆方向に回し、それによりアーム２８８，２９０を持ち上げる。流体モジュール１２がいったん本体２０１としっかりとした接触関係をなすと、ノブ２５０の回転を止める。
【0132】
例えば「垂直」、「水平」、「上側」、「下側」、「上昇」、「下降」等のような本明細書における記載は、基準系を定めるために例示として行われており、本発明を限定するものではない。当業者であれば理解されるように、本発明の実施形態を説明する目的で種々の他の基準系を用いることができ、これは均等範囲に属する。
【0133】
理解されるように、或る要素が別の要素に「取り付けられ」、「連結され」、又は「結合され」ていると説明されている場合、この要素は、他の要素に直接連結され又は結合されても良く、これとは異なり、１つ又は２つ以上の介在要素が存在しても良い。これとは対照的に、或る要素が別の要素に「直接取り付けられ」、「直接連結され」、又は「直接結合され」ていると説明されている場合、介在する要素は存在しない。或る要素が別の要素に「間接的に取り付けられ」、「間接的に連結され」、又は「間接的に結合され」ていると説明されている場合、少なくとも１つの介在要素が存在している。
【0134】
本明細書で用いられている用語は、特定の実施形態を説明する目的のために過ぎず、本発明を限定するものではない。原文明細書において用いられている単数形“ａ”、“ａｎ”及び“ｔｈｅ”は、文脈上明示の別段の指定がなければ、複数をも含む。さらに理解されるように、“comprises ”及び／又は“comprising”という用語が原文明細書において用いられている場合、言明した特徴、整数、ステップ、動作、要素及び／又はコンポーネントの存在を指定しているが、１つ又は２つ以上の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、コンポーネント及び／又はこれらの群の存在又は追加を排除するものではない。さらに、“includes”、“having”、“has”、“with”、“composing”又はこれらの変形語が原文明細書の詳細な説明又は原文特許請求の範囲に用いられている場合、かかる用語は、非限定的用語“comprising”とほぼ同様に包括的であるものとみなされる。
【0135】
本発明を種々の実施形態の説明によって説明すると共にこれら実施形態をかなり詳細に説明したが、添付の特許請求の範囲に記載された本発明の範囲をかかる詳細に制限し又は何らかの仕方で限定することは、本出願人の意図ではない。追加の利点及び改造例が当業者には容易に明らかであろう。例えば、変形実施形態では、モジュール式射出装置１０，２００と関連して用いられる駆動モジュールは、駆動ピン３６を作動させる原動力として、空気圧ピストンに作用する空気圧力又は圧電スタック内で引き起こされる寸法変化を利用することはない電気機械式アクチュエータであっても良い。電気機械式アクチュエータは、これに代えて、駆動ピン３６に結合されたアーマチュア及びアーマチュアの運動を引き起こすよう駆動される電磁石を有する。かくして、それゆえに、本発明はその広い観点において特定の細部、代表的な装置及び方法並びに図示すると共に説明した例示には限定されない。したがって、本出願人の全体的な発明の技術的思想の精神又は範囲から逸脱することなく、かかる細部の変形例を案出することができる。
【0136】
本発明は、以下のような態様であっても良い。［１］
モジュール式射出装置であって、
流体チャンバ、前記流体チャンバへの流体入口、前記流体チャンバからの流体出口及び前記流体入口と前記流体出口の間に位置決めされている弁座を備えた流体モジュールと、 弁要素と、
前記弁要素の少なくとも一部分を前記弁座に対して往復動させるよう構成された駆動モジュールと、
流体結合インタフェースと、
前記流体結合インタフェースに連結可能であって、加圧空気を用いて流体材料を前記流体モジュールの前記流体入口に差し向けるよう構成されている第１の流体供給モジュールと、
前記流体結合インタフェースに連結可能な第２の流体供給モジュールとを有し、前記第２の流体供給モジュールは、前記流体材料を前記流体モジュールの前記流体入口に圧送するよう構成された容積移送式ポンプを含み、
前記第１の流体供給モジュールか前記第２の流体供給モジュールかのいずれかが前記流体結合インタフェースに連結される、モジュール式射出装置。
［２］
前記容積移送式ポンプは、前記流体材料を前記流体チャンバの前記流体入口に計時シーケンスで供給するよう構成された第１のピストンポンプ及び第２のピストンポンプを含む、請求項１記載のモジュール式射出装置。
［３］
前記流体チャンバへの前記流体入口と前記第１のピストンポンプとの間の第１の流路内に設けられた第１の逆止弁を更に有し、前記第１の逆止弁は、前記第１のチャンバから前記第１のピストンポンプへの前記流体材料の逆流を制御するばね押し可動本体を有し、
前記流体チャンバへの前記流体入口と前記第２のピストンポンプとの間の第２の流路中に設けられた第２の逆止弁を更に有し、前記第２の逆止弁は、前記流体チャンバから前記第２のピストンポンプへの前記流体材料の逆流を制御するばね押し可動本体を有する、請求項２記載のモジュール式射出装置。
［４］
流体供給源と前記第１のピストンポンプとの間で前記第１の流路内に設けられた第３の逆止弁を更に有し、前記第３の逆止弁は、前記第１のピストンポンプから前記流体供給源への前記流体材料の逆流を制御するばね押し可動本体を有し、
前記第２のピストンポンプと前記流体供給源との間で前記第２の流路内に設けられた第４の逆止弁を更に有し、前記第４の逆止弁は、前記第２のピストンポンプから前記流体供給源への前記流体材料の逆流を制御するばね押し可動本体を有する、請求項３記載のモジュール式射出装置。
［５］
前記第１のピストンポンプは、ピストンシリンダ、前記ピストンシリンダ内に設けられたピストン、前記ピストンシリンダに対して前記ピストンを動かして前記流体材料を前記ピストンシリンダ内に取り入れたり前記流体材料を前記ピストンチャンバから吐き出したりするよう構成された電動キャリジ及び前記キャリジに連結されたグリッパを有し、前記グリッパは、前記キャリジを前記ピストンに解除可能に連結するよう構成されている、請求項２記載のモジュール式射出装置。
［６］
前記流体モジュールは、前記流体入口を前記流体チャンバに結合する流体通路を有し、前記モジュール式射出装置は、
前記流体通路と連絡状態にあるダイヤフラムを更に有し、前記ダイヤフラムは、前記流体入口から前記流体チャンバまで前記流体通路中を流れる前記流体材料から圧力を受けるよう構成され、
前記ダイヤフラムに結合されたロードセンサを更に有し、前記ロードセンサは、前記ダイヤフラムから伝えられた圧力に基づいて力を測定するよう構成されている、請求項１記載のモジュール式射出装置。
［７］
射出装置用の流体モジュールであって、前記射出装置は、前記流体モジュールの外部に設けられていて、アクチュエータにより往復動する駆動ピンを有し、前記流体モジュールは、
流体出口を備えたノズルと、
流体入口を備えた第１の部分、前記ノズルを支持するよう構成された第２の部分及び流体チャンバを備えたモジュール本体と、
前記流体出口と連通状態にある開口部を備えた弁座と、
少なくとも一部が前記流体チャンバの境界部を定める可動要素と、
前記流体チャンバ内に収納されると共に前記可動要素に取り付けられた弁要素とを有し、前記弁要素は、前記駆動ピンと前記可動要素の一部との接触によって前記弁座に向かって動かされる、流体モジュール。
［８］
前記弁座の位置は、前記弁要素に近づいたところ及び前記弁要素から遠ざかったところに調節可能である、請求項７記載の流体モジュール。
［９］
前記可動要素に接触し、前記可動要素に軸方向ばね力を加えるよう構成された付勢要素を更に有し、前記弁要素及び前記可動要素は、前記接触後、前記軸方向ばね力の作用を受けて前記弁座から遠ざかるよう構成されている、請求項７記載の流体モジュール。
［１０］
停止部を更に有し、
前記駆動ピンと前記可動要素の接触が解除された後、前記付勢要素は、前記可動要素を動かしてこれを前記停止部に押し付ける、請求項９記載の流体モジュール。
［１１］
前記停止部の位置は、調節可能である、請求項１０記載の流体モジュール。
［１２］
前記モジュール本体の前記第１の部分は、前記流体入口を前記流体チャンバに結合する流体通路を有し、前記流体モジュールは、
ロードセンサと、
前記流れ通路と連絡状態にあるダイヤフラムとを更に有し、前記ダイヤフラムは、前記流体チャンバへの前記流体入口から前記流体チャンバまで前記流体通路中を流れている前記流体材料から圧力を受け、該圧力を力として前記ロードセンサに伝えるよう構成されている、請求項７記載の流体モジュール。
［１３］
モジュール式射出装置であって、
アクチュエータ本体を有し、
前記アクチュエータ本体から延びる駆動モジュールを有し、
流体チャンバ、前記流体チャンバへの流体入口、弁要素、前記流体チャンバからの流体出口を備えたノズル及び前記弁要素と前記ノズルとの間に位置決めされている弁座を備えた流体モジュールを有し、前記弁要素は、前記駆動モジュールから離隔し、前記弁要素は、前記弁座に接触するよう前記駆動モジュールによって往復動するよう構成されており、 前記流体モジュールを前記アクチュエータ本体に結合する少なくとも１本のアームを含む結合機構体を有し、前記少なくとも１本のアームは、前記流体モジュールを前記射出装置の他のコンポーネントから間隔を置いた位置に動かすよう前記結合機構体によって垂直方向に動くことができ、その結果、前記流体モジュールを前記射出装置から取り外すことができる、モジュール式射出装置。
［１４］
前記結合機構体は、第１及び第２のアームによって伝熱部材及び前記流体モジュールに結合されたレバーを更に含み、前記レバーは、前記第１及び前記第２のアームを回動させて前記伝熱部材及び前記流体モジュールを前記アクチュエータ本体から離隔した前記位置まで下降させるよう構成されている、請求項１３記載のモジュール式射出装置。
［１５］
前記流体チャンバは、前記駆動モジュールによって往復動するよう構成された壁を有し、前記壁の前記往復動により、前記弁要素は、前記弁座に対して往復動する、請求項１４記載のモジュール式射出装置。
［１６］
前記結合機構体は、前記少なくとも１本のアームを前記射出装置の前記他のコンポーネントから離隔した前記位置まで動かすレバーを更に含み、前記レバーは、前記流体モジュールを前記射出装置の前記他のコンポーネントに圧着するよう圧着位置まで動くことができる、請求項１３記載のモジュール式射出装置。
［１７］
前記圧着位置では、前記レバーの一部は、前記レバーを前記圧着位置にロックするよう前記射出装置の別の要素と接触関係におかれる、請求項１６記載のモジュール式射出装置。
［１８］
モジュール式射出装置であって、
流体チャンバ、前記流体チャンバへの流体入口、流体出口、前記流体入口と前記流体出口との間に位置決めされている弁座、前記弁座に対して往復動できる弁要素及び可動要素を含む流体モジュールを有し、前記弁要素は、前記可動要素に取り付けられ、
駆動ピンを備えた第１の駆動モジュールを有し、前記駆動ピンは、前記第１の駆動モジュールにより第１の原動力によって往復動し、前記駆動ピンをこれが前記可動要素に接触するよう動かすことができ、それにより前記弁要素は、前記弁座に接触し、
駆動ピンを備えた第２の駆動モジュールを有し、前記駆動ピンは、第２の駆動モジュールにより、前記第１の原動力とは異なる第２の原動力によって往復動し、前記駆動ピンをこれが前記可動要素に接触するよう動かすことができ、それにより前記弁要素は、前記弁座に接触し、前記射出装置は、前記第１の駆動モジュールか前記第２の駆動モジュールかのいずれかを有するよう組み立て可能である、モジュール式射出装置。
［１９］
前記第１の駆動モジュールは、圧電式駆動モジュールであり、前記第２の駆動モジュールは、電空式駆動モジュールである、請求項１８記載のモジュール式射出装置。
［２０］
前記ポンプは、前記流体材料を前記流体チャンバの前記流体入口に計時シーケンスで供給するよう構成された第１のピストンポンプ及び第２のピストンポンプを含む容積移送式ポンプである、請求項１８記載のモジュール式射出装置。
［２１］
前記流体チャンバへの前記流体入口と前記第１のピストンポンプとの間の第１の流路内に設けられた第１の逆止弁を更に有し、前記第１の逆止弁は、前記第１のチャンバから前記第１のピストンポンプへの前記流体材料の逆流を制御するばね押し可動本体を有し、
前記流体チャンバへの前記流体入口と前記第２のピストンポンプとの間の第２の流路中に設けられた第２の逆止弁を更に有し、前記第２の逆止弁は、前記流体チャンバから前記第２のピストンポンプへの前記流体材料の逆流を制御するばね押し可動本体を有する、請求項２０記載のモジュール式射出装置。
［２２］
流体供給源と前記第１のピストンポンプとの間で前記第１の流路内に設けられた第３の逆止弁を更に有し、前記第３の逆止弁は、前記第１のピストンポンプから前記流体供給源への前記流体材料の逆流を制御するばね押し可動本体を有し、
前記第２のピストンポンプと前記流体供給源との間で前記第２の流路内に設けられた第４の逆止弁を更に有し、前記第４の逆止弁は、前記第２のピストンポンプから前記流体供給源への前記流体材料の逆流を制御するばね押し可動本体を有する、請求項２１記載のモジュール式射出装置。
［２３］
前記モジュール本体は、前記流体入口を前記流体チャンバに結合する流体通路を有し、前記流体モジュールは、
ロードセンサと、
前記流れ通路と連絡状態にあるダイヤフラムとを更に有し、前記ダイヤフラムは、前記流体チャンバへの前記流体入口から前記流体チャンバまで前記流体通路中を流れている前記流体材料から圧力を受け、該圧力を力として前記ロードセンサに伝えるよう構成されている、請求項１８記載の流体モジュール。
［２４］
モジュール式射出装置であって、
流体材料を収容するよう構成された流体チャンバ、前記流体チャンバの流体入口、前記流体チャンバの流体出口及び前記流体入口と前記流体出口との間に位置決めされている弁座を備えた流体モジュールを有し、
弁要素を有し、
前記弁要素の少なくとも一部分を前記弁座に対して、前記弁要素の前記部分が前記弁座から引っ込められて流体材料を前記流体出口から吐き出すことができるようにする開放位置を有し、前記弁要素が前記弁座に係合して前記流体出口からの前記流体材料の流れを止める閉鎖位置との間で往復動するよう構成されている駆動モジュールを有し、
流体結合インタフェースを有し、
前記流体結合インタフェースに連結された流体供給モジュールを有し、前記流体供給モジュールは、前記流体材料を前記流体チャンバの前記流体入口に圧送するよう構成された容積移送式ポンプを含み、
コントローラを有し、前記コントローラは、前記容積移送式ポンプが前記流体材料を前記流体チャンバの前記流体入口に所定の流量で圧送する開始時刻を示す開始時刻信号を前記容積移送式ポンプに送り、前記コントローラは、それと並行して、開始時刻信号を該開始時刻信号後の所定の第１の遅延期間で前記弁要素を前記開放位置に動かすよう前記駆動モジュールに送って小出し作業を開始させ、次に、前記弁要素を前記小出し作業中、前記流量に相関された所定のサイクル速度で前記開放位置と前記閉鎖位置との間で繰り返し動かし、前記コントローラは、第１の終了時刻信号を前記容積移送式ポンプに送って前記流体チャンバの前記流体入口への前記流体材料の圧送を停止させ、前記コントローラは、それと並行して、第２の終了時刻信号を前記駆動モジュールに送り、それにより前記弁要素は、前記小出し作業を停止させるよう前記終了時刻後の所定の第２の遅延期間で前記閉鎖位置のままである、モジュール式射出装置。
［２５］
前記流体モジュールは、前記流体入口を前記流体チャンバに結合する流体通路を有し、前記モジュール式射出装置は、
圧力を測定すると共に前記コントローラへの信号として前記圧力を伝えるよう構成されたロードセンサと、
前記流体通路と連絡状態にあるダイヤフラムとを更に有し、前記ダイヤフラムは、前記流体チャンバへの前記流体入口から前記流体チャンバまで前記流体通路中を流れている前記流体材料から圧力を受け、該圧力を力として前記ロードセンサに伝えるよう構成されている、請求項２４記載のモジュール式射出装置。
［２６］
前記容積移送式ポンプは、前記流体材料を前記流体チャンバの前記流体入口に計時シーケンスで供給するよう構成された第１のピストンポンプ及び第２のピストンポンプを含み、前記コントローラは、前記ロードセンサからの信号に応動して前記第１のピストンポンプと前記第２のピストンポンプとの間の移行を制御するよう構成されている、請求項２５記載のモジュール式射出装置。
［２７］
モジュール式射出装置であって、
流体入口及び流体出口を備えた流体チャンバと、
前記流体入口と前記流体出口との間に位置決めされている弁座と、
弁要素と、
前記弁要素の少なくとも一部分を往復動させて前記弁座に接触させ、それにより流体を前記流体出口から射出するよう構成された駆動モジュールと、
流体結合インタフェースと、
前記流体結合インタフェースに結合可能であり、シリンダ内にピストンを備えた容積移送式ポンプを含む流体供給モジュールとを有し、
前記ピストンは、前記流体材料を前記流体モジュールの前記流体入口に圧送するよう可動キャリジによって動くことができ、前記ピストンは、前記射出装置からの前記ポンプの取り外しを可能にするよう前記キャリジから離脱可能である、モジュール式射出装置。
［２８］
射出装置であって、
流体入口及び流体出口を備えた流体チャンバを有し、
前記流体入口と前記流体出口との間に位置決めされている弁座を有し、
弁要素を有し、
前記弁要素の少なくとも一部分を往復動させて前記弁座に接触させ、それにより材料の液滴を射出するよう構成された駆動モジュールを有し、
シリンジを有し、前記シリンジは、流体材料を前記シリンジの出口に差し向けるよう加圧空気を利用し、
前記シリンジの前記出口に連結された第１の逆止弁を有し、
前記第１の逆止弁に連結されていて、前記流体材料をポンプ出口に圧送するよう構成された容積移送式ポンプを有し、
前記ポンプ出口に連結された第２の逆止弁を有し、前記流体チャンバの前記流体入口は、前記第２の逆止弁に連結されている、射出装置。
【符号の説明】
【0137】
１０ モジュール式射出装置１４ 弁要素
１６ 圧電式駆動モジュール
２０ 流体結合モジュール
２２ シリンジ
３０ モジュール本体
３６ 駆動ピン
５２ 弁座
６０ 可動要素
７２ 解除機構体
７６ ヒータ
９２ 圧電スタック
９８ 駆動回路又はドライバ
９９ コントローラ
１００ 供給モジュール
１０２ 容積移送式ポンプ（容積形ポンプ）
１０４，１０６，１０８，１１０ 逆止弁
１１２，１１４ ピストンポンプ
１２０ キャリジ
１３０ モータ
１３１ 回転エンコーダ
３００ 一体形可動要素