特開 2024-55183 ディスペンサ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024055183

(43)【公開日】2024-04-18

(54)【発明の名称】ディスペンサ

(51)【国際特許分類】

   B05C 5/00 20060101AFI20240411BHJP

【ＦＩ】

B05C5/00 101

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022161899

(22)【出願日】2022-10-06

(71)【出願人】

【識別番号】519231500

【氏名又は名称】ハンファ精密機械株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001601

【氏名又は名称】弁理士法人英和特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】杉本 洋一郎

【テーマコード（参考）】

4F041

【Ｆターム（参考）】

4F041AB01

4F041BA02

4F041BA12

4F041BA36

(57)【要約】

【課題】アクチュエータにかかる負荷を軽減し、その寿命を延長することのできるディスペンサを提供する。
【解決手段】ノズルと、前記ノズルに液体材料を供給する供給流路と、先端部が前記供給流路内を上下方向に往復動作するタペット３４と、タペット３４に変位を与える変位拡大機構１４と、アクチュエータ１５とを備えるディスペンサである。変位拡大機構１４は、円柱形状の支点部材１４１と、支点部材１４１に接触する支点部１４２ａ、タペット３４の上端部に接触する作用点部１４２ｂ、及びアクチュエータ１５の下端部に設けられた円柱形状又は球形状の変位伝達部材１５１に接触する力点部１４２ｃを有するレバー部材１４２とを含み、アクチュエータ１５のストロークＳのいずれかの位置において、支点部材の中心１４１ａ、作用点部１４２ｂ及び変位伝達部材の中心１５１が水平線Ｌ上に位置するように構成されている。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

液体材料を吐出するノズルと、前記ノズルに液体材料を供給する供給流路と、先端部が前記供給流路内を上下方向に往復動作するタペットと、前記タペットに変位を与える変位拡大機構と、前記変位拡大機構に変位を与えるアクチュエータとを備えるディスペンサであって、
前記変位拡大機構は、円柱形状の支点部材と、前記支点部材に接触する支点部、前記タペットの上端部に接触する作用点部、及び前記アクチュエータの下端部に設けられた円柱形状又は球形状の変位伝達部材に接触する力点部を有するレバー部材とを含み、
前記力点部は、前記支点部と前記作用点部との間にあり、
前記アクチュエータのストロークのいずれかの位置において、前記支点部材の中心、前記作用点部及び前記変位伝達部材の中心が水平線上に位置するように構成されている、ディスペンサ。

【請求項2】

前記アクチュエータのストロークの中間位置において、前記支点部材の中心、前記作用点部及び変位伝達部材の中心が水平線上に位置するように構成されている、請求項１に記載のディスペンサ。

【請求項3】

前記タペットを上方に向けて弾性的に付勢する第１付勢部材と、前記レバー部材の作用点部とは反対側の端部を下方に向けて弾性的に付勢する第２付勢部材とを更に備える、請求項１に記載のディスペンサ。

【請求項4】

前記アクチュエータはピエゾ素子を含む、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のディスペンサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、液体材料を吐出するディスペンサに関する。

【背景技術】

【0002】

水、油、レジンなどの液体材料を吐出するディスペンサは、半導体工程や医療分野などの様々な分野に使われている。特に半導体工程においては、アンダーフィル工程にディスペンサが多く使われており、半導体素子のパッケージの内部をレジンで充填する用途にもディスペンサが多く使われている。ＬＥＤ素子の製造工程においては、蛍光物質とレジンとが混合された蛍光液をＬＥＤチップに塗布する工程にディスペンサが使われている。

【0003】

このように液体材料を吐出するディスペンサとしては、タペットの往復動作によってノズルから液体材料を吐出する形式のものが知られており、特許文献１では、液体材料を吐出するノズルと、ノズルに液体材料を供給する供給流路と、先端部が供給流路内を上下方向に往復動作するタペット（プランジャ）と、タペット（プランジャ）に変位を与える変位拡大機構と、変位拡大機構に変位を与えるアクチュエータとを備えるディスペンサ（液体塗布装置）が開示されている。また、特許文献１には、変位拡大機構として円柱形状の支点部材とレバー部材とを有する、いわゆるてこ機構が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１９－３０８６５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明者らが、変位拡大機構として特許文献１に開示されているようなてこ機構を含むディスペンサについて試験を行ったところ、アクチュエータにかかる負荷が大きく、その結果、アクチュエータの寿命が短いという問題のあることがわかった。

【0006】

そこで、本発明が解決しようとする課題は、アクチュエータにかかる負荷を軽減し、その寿命を延長することのできるディスペンサを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明者らが、変位拡大機構として特許文献１に開示されているようなてこ機構を含むディスペンサにおいてアクチュエータの寿命が短くなる原因について調査及び解析を行った結果、詳細は後述するが、特許文献１ではアクチュエータのストロークの全長において、レバー部材の力点部が常時、レバー部材の回転中心である支点部材の中心より上方に位置するため、アクチュエータの駆動（伸縮）に伴いそのアクチュエータに大きな横向きの力がかかり、その横向きの力によりアクチュエータへの負荷が増大することが大きな原因であることが判明した。

【0008】

本発明は上記の原因解析に基づき想到されたもので、その要旨は次の通りである。
液体材料を吐出するノズルと、前記ノズルに液体材料を供給する供給流路と、先端部が前記供給流路内を上下方向に往復動作するタペットと、前記タペットに変位を与える変位拡大機構と、前記変位拡大機構に変位を与えるアクチュエータとを備えるディスペンサであって、
前記変位拡大機構は、円柱形状の支点部材と、前記支点部材に接触する支点部、前記タペットの上端部に接触する作用点部、及び前記アクチュエータの下端部に設けられた円柱形状又は球形状の変位伝達部材に接触する力点部を有するレバー部材とを含み、
前記力点部は、前記支点部と前記作用点部との間にあり、
前記アクチュエータのストロークのいずれかの位置において、前記支点部材の中心、前記作用点部及び前記変位伝達部材の中心が水平線上に位置するように構成されている、ディスペンサ。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、アクチュエータのストロークのいずれかの位置において、支点部材の中心、作用点部及び変位伝達部材の中心が水平線上に位置するように構成されていることから、アクチュエータのストロークの全長において、アクチュエータの駆動（伸縮）に伴いそのアクチュエータにかかる横向きの力を軽減することができる。これにより、アクチュエータにかかる負荷を軽減し、その寿命を延長することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の一実施形態であるディスペンサを一側面側から見た斜視図。

【図2A】図１のディスペンサの要部の側面図。

【図2B】図１のディスペンサの要部の縦断面図。

【図3】タペット、変位拡大機構及びアクチュエータの関係を示す模式図。

【図4】本発明と従来技術との相違点を示す概念図。

【発明を実施するための形態】

【0011】

図１に、本発明の一実施形態であるディスペンサを一側面側から見た斜視図で示している。また、図２Ａ及び図２Ｂにはそれぞれ図１のディスペンサの要部を、側面図及び縦断面図として示している。
本実施形態のディスペンサＸは、ディスペンサ本体１と、ディスペンサ本体１に着脱可能に装着されるノズルブロック３とを備えている。

【0012】

ディスペンサ本体１は、メインフレーム１１の両側面がカバー１１１で覆われた形状を有し、その内部に後述する各部材が設置されている。なお、メインフレーム１１の上面部には、メインフレーム１１内に設置されている各部材へ電源を供給するための電源端子１２、並びにメインフレーム１１内に冷却用のエアを導入し排出するためのエア導入部１３Ａ及びエア排出部１３Ｂが設けられている。

【0013】

ノズルブロック３は、メインフレーム１１の下面側に着脱可能に装着されている。ノズルブロック３は、ブロック本体３１と、液体材料を吐出するノズル３２と、ノズル３２に液体材料を供給する供給流路３３と、先端部が供給流路３３内を上下方向に往復動作するタペット３４とを含む。
ノズル３２は、ノズルナット３２１により、ブロック本体３１の下面側のノズル装着部３１１に装着されている。
供給流路３３は、ブロック本体３１の上面部に設けられている液体材料導入部３１２とノズル３２とを連通するように、ブロック本体３１内に形成されている。なお、液体材料導入部３１２には、液体材料を貯留するタンク（図示省略）から液体材料が導入される。
タペット３４はタペットホルダ３４１に保持されており、このタペット３４を保持したタペットホルダ３４１が、ディスペンサ本体１のメインフレーム１１の下面部に設けられているタペット装着孔１１２に装着されており、タペットホルダ３４１に保持されているタペット３４の上端部がメインフレーム１１内に突出している。また、タペットホルダ３４１にはタペット３４を上方に向けて弾性的に付勢する第１付勢部材３４２が組み込まれている。第１付勢部材３４２としては典型的には圧縮コイルばねを用いることができる。

【0014】

図２Ｂに表れているようにディスペンサ本体１は、メインフレーム１１内に、タペット３４に変位を与える変位拡大機構１４と、変位拡大機構１４に変位を与えるアクチュエータ１５とを更に備えている。ここで、図３には、上述のタペット３４、変位拡大機構１４及びアクチュエータ１５の関係を模式的に示している。
図２Ｂ及び図３に表れているように変位拡大機構１４は、支点部材１４１とレバー部材１４２とを含む。支点部材１４１は円柱形状であり、メインフレーム１１に固定されている。レバー部材１４２は、支点部材１４１に接触する支点部１４２ａ、タペット３４の上端部に接触する作用点部１４２ｂ、及びアクチュエータ１５の下端部に設けられた変位伝達部材１５１に接触する力点部１４２ｃを有する。そして、支点部１４２ａは支点部材の曲率半径より大きい曲率半径を有する凹曲面であり、力点部１４２ｃは、支点部１４２ａと作用点部１４２ｂとの間にある。力点部１４２ｃに接触する変位伝達部材１５１は円柱形状又は球形状であり、円柱形状の場合、その中心軸１５１ａ周りに回転可能にアクチュエータ１５の下端部に取り付けられ、球形状の場合、その中心１５１ａ周りに回転自在にアクチュエータ１５の下端部に取り付けられている。なお、本発明では変位伝達部材１５１が円柱形状の場合の中心軸１５１ａを、変位伝達部材１５１が球形状の場合の中心１５１ａと特に区別することなく、両者を共に中心１５１ａという。

【0015】

引き続き図２Ｂ及び図３を参照すると、レバー部材の作用点部１４２ｂとは反対側の端部には、この端部を下方に向けて弾性的に付勢する第２付勢部材１４３が配置されている。第２付勢部材１４３としては典型的には圧縮コイルばねを用いることができる。このように変位拡大機構１４は「てこ機構」であり、タペット３４の上下方向の変位量をアクチュエータ１５の上下方向の変位量よりも拡大する機能を担っている。

【0016】

一方、アクチュエータ１５は変位拡大機構１４に上下方向の変位を与え、その結果としてタペット３４を上下方向に往復動作させるための駆動源として用いられ、モータやエア、ピエゾ素子などを含んで構成することができる。本実施形態においてアクチュエータ１５はピエゾ素子を含んで構成している。ピエゾ素子は高速で駆動（伸縮）できる点で特に好ましい。また、本実施形態においてアクチュエータ１５は図３に示しているようにストロークＳの範囲で上下方向に変位（伸縮）する。なお、図３は、アクチュエータ１５がそのストロークＳの中間位置にある状態を示している。

【0017】

このような構成において本実施形態では、図３に示しているようにアクチュエータ１５のストロークＳの中間位置において、支点部材１４１の中心１４１ａ、作用点部１４２ｂ及び変位伝達部材１５１の中心１５１ａが水平線Ｌ上に位置するように構成されている。このような構成とすることで、アクチュエータ１５のストロークの全長において、アクチュエータ１５の駆動（伸縮）に伴いアクチュエータ１５にかかる横向きの力を従来技術に比べ軽減することができる。

【0018】

このことを、図４を参照して説明する。図４は、アクチュエータ１５がストロークＳの範囲で上下方向に変位（伸縮）する際の、変位伝達部材１５１の中心１５１ａの軌跡を概念的に示している。なお、同図においてＳ１は、図３に示したようにアクチュエータ１５のストロークＳの中間位置において、支点部材１４１の中心１４１ａ、作用点部１４２ｂ及び変位伝達部材１５１の中心１５１ａが水平線Ｌ上に位置するように構成されている場合のストロークを示している（以下、この例を「実施例１」という。）。また、Ｓ２はアクチュエータ１５のストロークＳの始点位置において、支点部材１４１の中心１４１ａ、作用点部１４２ｂ及び変位伝達部材１５１の中心１５１ａが水平線Ｌ上に位置するように構成されている場合のストロークを示している（以下、この例を「実施例２」という。）。更に、Ｓ３は上述した従来技術である特許文献１のように、アクチュエータのストロークの全長においてレバー部材の力点部（変位伝達部材１５１の中心１５１ａに相当）が常時、レバー部材の回転中心である支点部材の中心１４１ａより上方に位置するように構成されている場合のストロークを示している（以下、この例を「従来例」という。）。なお、各ストロークＳ１、Ｓ２及びＳ３の長さは、図３に示したストロークＳの長さと同一である。

【0019】

レバー部材１４２は、アクチュエータ１５の駆動に伴い支点部材の中心１４１ａを回転中心として回転し、その結果、変位伝達部材１５１の中心１５１ａは図４において仮想円Ｃの円周に沿って移動する。その移動の過程において、変位伝達部材１５１の中心１５１ａは図４に示しているように、実施例１ではＷ１、実施例２ではＷ２、従来例ではＷ３の長さだけ横方向（水平方向）に変位する。この横方向の変位が大きいほど、アクチュエータにかかる横向きの力が大きくなりアクチュエータへの負荷が増大するが、図４より、Ｗ１＜Ｗ２＜＜Ｗ３となることがわかる。すなわち、実施例１、２のように、アクチュエータ１５のストロークのいずれかの位置において、支点部材の中心１４１ａ、作用点部１４２ｂ及び変位伝達部材の中心１５１ａが水平線Ｌ上に位置するように構成することで、従来例のように、アクチュエータのストロークの全長においてレバー部材の力点部（変位伝達部材１５１の中心１５１ａに相当）が常時、支点部材の中心１４１ａより上方に位置するように構成したときに比べ、アクチュエータの駆動（伸縮）に伴いそのアクチュエータにかかる横向きの力を軽減することができる。そのため、アクチュエータにかかる負荷を軽減し、その寿命を延長することができる。
なお、実施例１と実施例２との対比からわかるように、アクチュエータにかかる横向きの力を軽減する観点からは、実施例１のように、アクチュエータ１５のストロークＳの中間位置において、支点部材１４１の中心１４１ａ、作用点部１４２ｂ及び変位伝達部材１５１の中心１５１ａが水平線Ｌ上に位置するように構成することが好ましい。ここで、「ストロークの中間位置」とは厳密に中間位置である必要はなく、製造上の誤差等を含む形態で概ね中間位置であればよく、その範囲は技術常識により判断する。

【0020】

次に、ディスペンサＸの動作について説明する。
液体材料導入部３１２を介して液体材料が導入、充填されている供給流路３３内をタペット３４の先端部が上方向に移動する際にノズル３２近傍に液体材料が供給される。このとき液体材料導入部３１２に導入される液体材料には、液体材料の粘性等の性状に応じて適切な値の背圧をかけておく。
タペット３４の先端部が供給流路３３内をノズル３２に近接する方向すなわち下方向に移動する際に、ノズル３２近傍の液体材料圧力が上昇して液体材料が吐出される。
その後、タペット３４の先端部が供給流路３３内を上方向に移動すると再びノズル３２近傍に液体材料が供給され、更にその後、タペット３４の先端部が供給流路３３内を下方向に移動するとノズル３２から液体材料が吐出される。このようにタペット３４の先端部が供給流路３３内を上下方向に往復動作することで、ノズル３２から液体材料が間欠的に吐出される。

【0021】

ここで上述の通り本実施形態では、アクチュエータ１５のストロークのいずれかの位置において、支点部材の中心１４１ａ、作用点部１４２ｂ及び変位伝達部材の中心１５１ａが水平線Ｌ上に位置するように構成していることから、アクチュエータ１５の駆動（伸縮）に伴いそのアクチュエータ１５にかかる横向きの力を軽減することができる。そのため、アクチュエータ１５にかかる負荷を軽減し、その寿命を延長することができる。また本実施形態では、タペット３４を上方に向けて弾性的に付勢する第１付勢部材３４２と、レバー部材１４２の作用点部１４２ｂとは反対側の端部を下方に向けて弾性的に付勢する第２付勢部材１４３を備えていることから、その分、アクチュエータ１５には負荷がかかりやすいが、本実施形態ではその負荷を軽減できるから、寿命を延長することができる。

【0022】

なお、本実施形態では、ノズルブロック３をディスペンサ本体１に着脱可能に装着するようにしているが、ノズルブロック３の構成をディスペンサ本体１に組み込んで一体化してもよい。

【符号の説明】

【0023】

Ｘ ディスペンサ
１ ディスペンサ本体
１１ メインフレーム
１１１ カバー
１１２ タペット装着孔
１２ 電源端子
１３Ａ エア導入部
１３Ｂ エア排出部
１４ 変位拡大機構
１４１ 支点部材
１４１ａ 支点部材の中心
１４２ レバー部材
１４２ａ 支点部（凹曲面）
１４２ｂ 作用点部
１４２ｃ 力点部
１４３ 第２付勢部材
１５ アクチュエータ
１５１ 変位伝達部材
１５１ａ 変位伝達部材の中心
３ ノズルブロック
３１ ブロック本体
３１１ ノズル装着部
３１２ 液体材料導入部
３２ ノズル
３２１ ノズルナット
３３ 供給流路
３４ タペット
３４１ タペットホルダ
３４２ 第１付勢部材
Ｓ アクチュエータのストローク
Ｃ 仮想円

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4】