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公開番号2021014787
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210212
出願番号2017188839
出願日20170928
発明の名称液剤塗布装置
出願人日本電産株式会社,国立大学法人埼玉大学
代理人個人,個人,個人,個人
主分類F04B 43/04 20060101AFI20210115BHJP(液体用容積形機械;液体または圧縮性流体用ポンプ)
要約【課題】簡素な構成でスムーズに液剤を吐出可能な液剤吐出装置を提供する。
【解決手段】液剤塗布装置10は、液剤貯留部11の内部容積を変化させるダイヤフラム12と、ダイヤフラム12の上に位置する駆動部13とを備える。駆動部13は、駆動用圧電素子20と、加振用圧電素子21と、ホーン22とを有する。駆動用圧電素子20は、第1駆動電圧信号の印加に応じて振動する。加振用圧電素子21は、第1駆動電圧信号よりも振幅が小さく、かつ、第1駆動電圧信号よりも周波数の高い第2駆動電圧信号の印加に応じて振動する。ホーン22は、加振用圧電素子21とともに振動する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
液剤吐出口を有する液剤貯留部と、
前記液剤貯留部の内部容積を変化させるダイヤフラムと、
前記ダイヤフラムの上に位置する駆動部と、
を備え、
前記駆動部は、
第1駆動電圧信号の印加に応じて振動する駆動用圧電素子と、
前記第1駆動電圧信号よりも振幅が小さく、かつ、前記第1駆動電圧信号よりも周波数の高い第2駆動電圧信号の印加に応じて振動する加振用圧電素子と、
前記加振用圧電素子とともに振動するホーンと、
を有する、
液剤塗布装置。
続きを表示(約 1,000 文字)【請求項2】
前記ホーンは、前記加振用圧電素子に接続されている、
請求項1に記載の液剤塗布装置。
【請求項3】
前記加振用圧電素子は、前記ホーンと前記ダイヤフラムとの間に配置される、
請求項1又は2に記載の液剤塗布装置。
【請求項4】
前記加振用圧電素子は、前記ホーンと前記駆動用圧電素子との間に配置される、
請求項3に記載の液剤塗布装置。
【請求項5】
前記駆動用圧電素子は、前記ダイヤフラムと接触する、
請求項3に記載の液剤塗布装置。
【請求項6】
前記ホーンは、前記駆動用圧電素子と前記ダイヤフラムとの間に配置される、
請求項1又は2に記載の液剤塗布装置。
【請求項7】
前記ホーンは、前記ダイヤフラムと接触する、
請求項6に記載の液剤塗布装置。
【請求項8】
前記駆動用圧電素子は、前記ホーンと前記加振用圧電素子との間に配置される、
請求項7に記載の液剤塗布装置。
【請求項9】
前記ホーンは、前記加振用圧電素子に締結されている、
請求項1乃至5のいずれかに記載の液剤塗布装置。
【請求項10】
前記駆動部の前記ダイヤフラムと反対側の端部は、固定端である、
請求項1乃至9のいずれかに記載の液剤塗布装置。
【請求項11】
前記ホーンの固有周波数は、前記加振用圧電素子の駆動限界周波数以下である、
請求項1乃至10のいずれかに記載の液剤塗布装置。
【請求項12】
前記ホーンの固有周波数は、前記第2駆動電圧信号の周波数と同じである、
請求項11に記載の液剤塗布装置。
【請求項13】
前記駆動部の前記ダイヤフラムと反対側に配置される予圧バネをさらに備え、
前記予圧バネのうち前記駆動部と反対側の端部は、固定端である、
請求項1乃至12のいずれかに記載の液剤塗布装置。
【請求項14】
前記駆動部と前記ダイヤフラムとの間に配置される中間部材をさらに備え、
前記中間部材は、前記駆動部と面接触し、かつ、前記ダイヤフラムと点接触する、
請求項1乃至13のいずれかに記載の液剤塗布装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、液剤塗布装置に関する。
続きを表示(約 4,100 文字)【背景技術】
【0002】
圧電効果によって電気エネルギから機械エネルギへのエネルギ変換を行う圧電素子は、応答性に優れているため、半導体、印刷、化学薬品などの広い分野において、液体を対象物の表面に液滴として吐出する液滴吐出装置に利用されている。
【0003】
しかしながら、圧電素子の変位量は微小であるため、液剤に十分な圧力を加えられずスムーズに吐出できない場合がある。
【0004】
そこで、圧電素子の変位量を大きくするための変位拡大機構を設ける手法や(特許文献1及び特許文献2参照)、液体の粘度を低下させるための加熱装置を設ける手法が提案されている(特許文献3及び特許文献4参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
特開2005−349387号公報
特開2008−54492号公報
特開2003−103207号公報
特開2000−317371号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、特許文献1〜4の手法では、液剤吐出装置の構成が複雑化又は大型化してしまう。
【0007】
本発明は、上述の状況を鑑みてなされたものであり、簡素な構成でスムーズに液剤を吐出可能な液剤吐出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明の一つの態様に係る液剤塗布装置は、液剤貯留部と、ダイヤフラムと、駆動部とを備える。液剤貯留部は、液剤吐出口を有する。ダイヤフラムは、液剤貯留部の内部容積を変化させる。駆動部は、ダイヤフラムの上に位置する。駆動部は、駆動用圧電素子と、加振用圧電素子と、ホーンとを有する。駆動用圧電素子は、第1駆動電圧信号の印加に応じて振動する。加振用圧電素子は、第1駆動電圧信号よりも振幅が小さく、かつ、第1駆動電圧信号よりも周波数の高い第2駆動電圧信号の印加に応じて振動する。ホーンは、加振用圧電素子とともに振動する。
【発明の効果】
【0009】
本発明の一つの態様によれば、簡素な構成でスムーズに液剤を吐出可能な液剤吐出装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
第1実施形態に係る液剤塗布装置の構成を示す模式図である。
第2実施形態に係る液剤塗布装置の構成を示す模式図である。
第3実施形態に係る液剤塗布装置の構成を示す模式図である。
締結具による駆動用圧電素子及び加振用圧電素子の固定方法を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態に係る液剤塗布装置について説明する。ただし、本発明の範囲は、以下の実施の形態に限定されず、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、各構造における縮尺および数等を、実際の構造における縮尺および数等と異ならせる場合がある。
【0012】
本明細書において、「接続」とは、2つの部材が互いに固定又は連結されている状態を意味する。従って、2つの部材が接続されている場合、両者は常に一緒に動作する。また、「接触」とは、2つの部材が直接的に接する状態にはあるものの、2つの部材は互いに固定又は連結されていない状態を意味する。2つの部材が接触している場合、両者が一緒に動作するときと、両者が一緒に動作しないときがある。また、本明細書において、各部材の「端部」とは、圧電素子の伸縮方向における端部を意味する。
【0013】
(第1実施形態)
図1は、第1実施形態に係る液剤塗布装置10の構成を示す模式図である。
【0014】
液剤塗布装置10は、液剤貯留部11、ダイヤフラム12、駆動部13、固定部材14及び制御部15を備える。液剤貯留部11、ダイヤフラム12、駆動部13、及び固定部材14は、ヘッド16を構成している。
【0015】
(1)液剤貯留部11
液剤貯留部11は、ハウジング11a及びノズル11bを有する。
【0016】
ハウジング11aは、中空状に形成される。本実施形態において、ハウジング11aは筒状に形成されているが、これに限られない。ハウジング11aは、例えば合金材料、セラミックス材料、及び合成樹脂材料などによって構成することができ、後述する駆動部13による加圧力の印加に対して変形しないような剛性を高めた設計にしている。ハウジング11aの剛性は、構成材料に応じた厚みの適正化によって適宜調整することができる。また、ハウジング11aを成形及び鋳造などで製作する場合には、外周面にリブを設けることによってハウジング11aの剛性を効果的に向上させることができる。
【0017】
ハウジング11aの内部には、圧力室11cが形成される。圧力室11cには、液剤が貯留される。液剤としては、半田、熱硬化性樹脂、インク、機能性薄膜(配向膜、レジスト、カラーフィルタ、有機エレクトロルミネッセンスなど)を形成するための塗布液などが挙げられるが、これに限られない。
【0018】
ハウジング11aの側壁には、液剤供給口11dが形成される。図示しない液剤供給装置から供給される液剤は、液剤供給口11dを通過して圧力室11c内に補充される。
【0019】
ノズル11bは、板状に形成される。ノズル11bは、ハウジング11aの一端開口を塞ぐように配置される。ノズル11bには、吐出口11eが形成される。圧力室11c内の液剤は、吐出口11eから液滴となって外部に吐出される。
【0020】
(2)ダイヤフラム12
ダイヤフラム12は、ハウジング11aの他端開口を塞ぐように配置される。ダイヤフラム12は、後述する圧電素子13から加圧振動が加えられると弾性的に振動する。これにより、ダイヤフラム12は、液剤貯留部11内に形成された圧力室11cの容積を変化させる。
【0021】
ダイヤフラム12が圧力室11cの内部に向かって凸状に湾曲すると、圧力室11cの容積は小さくなる。これにより、吐出口11eから液剤が吐出される。その後、ダイヤフラム12が自身の弾性によって定常状態に復帰すると、圧力室11cの容積も元に戻る。この際、液剤供給口11dから圧力室11cに液剤が補充される。
【0022】
ダイヤフラム12の構成材料は特に制限されないが、例えば合金材料、セラミックス材料、及び合成樹脂材料などを用いることができる。
【0023】
(3)駆動部13
駆動部13は、ダイヤフラム12を伸縮駆動させるための部材である。駆動部13は、ダイヤフラム12の上に位置する。駆動部13は、ダイヤフラム12と固定部材14との間に配置される。駆動部13は、ダイヤフラム12と固定部材14とによって挟まれている。
【0024】
駆動部13のうちダイヤフラム12と反対側の第1端部13pは、固定部材14に接続される。すなわち、駆動部13の第1端部13pは、固定部材14に固定されている。従って、駆動部13の第1端部13pは、固定端である。駆動部13の第1端部13pは、例えばエポキシ樹脂などの接着剤を介して固定部材14に接続することができる。本実施形態において、駆動部13の第1端部13pは、後述する加振用圧電素子21の一部である。
【0025】
駆動部13のうちダイヤフラム12側の第2端部13qは、ダイヤフラム12に接触している。すなわち、駆動部13の第2端部13qは、ダイヤフラム12に固定されていない。本実施形態において、駆動部13の第1端部13pは、後述する駆動用圧電素子20の一部である。
【0026】
駆動部13は、駆動用圧電素子20と加振用圧電素子21とホーン22とを有する。
【0027】
駆動用圧電素子20は、ダイヤフラム12の上に位置する。駆動用圧電素子20は、ダイヤフラム12と加振用圧電素子21との間に配置される。駆動用圧電素子20は、ダイヤフラム12と加振用圧電素子21とによって挟まれている。
【0028】
駆動用圧電素子20は、加振用圧電素子21に接続される。駆動用圧電素子20は、例えばエポキシ樹脂などの接着剤を介して加振用圧電素子21に接続することができる。
【0029】
駆動用圧電素子20は、ダイヤフラム12に接触している。すなわち、駆動用圧電素子20は、ダイヤフラム12に接続されていない。ただし、駆動用圧電素子20は、ダイヤフラム12に接続されていてもよい。
【0030】
駆動用圧電素子20は、複数の圧電体20a、複数の内部電極20b、及び一対の側面電極20c,20cを有する。各圧電体20aと各内部電極20bは、交互に積層されている。各圧電体20aは、例えばジルコン酸チタン酸鉛(PZT)などの圧電セラミックスによって構成される。各内部電極20bは、一対の側面電極20c,20cのうちいずれか一方と電気的に接続される。すなわち、一方の側面電極20cと電気的に接続された内部電極20bは、他方の側面電極20cから電気的に絶縁されている。このような構造は、一般に部分電極構造と称される。ただし、駆動用圧電素子20は、1つの圧電体と一対の電極とを少なくとも備えていればよく、駆動用圧電素子20としては周知の種々の圧電素子を用いることができる。
(【0031】以降は省略されています)

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