本发明涉及一种具备增压回路的液体材料吐出装置，特别是涉及具备增压作用优异的增压回路且可以高节拍吐出高粘性材料的液体材料吐出装置。
背景技术：
一直以来，提出了各种使用往返移动的柱塞使少量的液体材料液滴状地自吐出口吐出的吐出装置(也称为分配器)，本申请人也提出了许多的吐出装置。
例如，在申请人所涉及的专利文献1中，公开了通过利用空气压力的柱塞杆的后退动作而将吐出口开启，并通过利用弹簧的弹性力或空气压的上述柱塞杆的前进动作而自上述吐出口吐出液滴的液滴的吐出方法。
在申请人所涉及的专利文献2中，公开了具有朝后退方向对柱塞施力的弹性体，并通过被供给至加压室的加压气体对活塞赋予推进力而使柱塞前进移动的液体材料吐出装置。
在申请人所涉及的专利文献3中，公开了具备：柱塞，其与活塞连结，在液室内进退移动；弹性体，其对柱塞赋予作用力；活塞室，其配设有活塞；以及电磁阀，其对活塞室供给加压气体、或自活塞室排出加压气体；上述电磁阀由被并联连接于活塞室的多个电磁阀所构成的液体材料吐出装置。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2002-282740号公报
专利文献2：日本特开2013-081884号公报
专利文献3：国际公开第2013/118669号小册子
技术实现要素：
发明所要解决的技术问题
近年来，在生产现场要求提高吐出作业的生产性，在使柱塞往返动作来进行吐出的吐出装置中，要求在一定时间内进行更多的吐出作业、即吐出装置的高节拍(tact)化。为了实现高节拍的连续吐出，需要提高用于驱动吐出装置的吐出频率。然而，若在既有的吐出装置中使吐出频率上升，则由于驱动用空气的消费量也增加，因此存在空气压来不及恢复而使柱塞的动作变得不均匀等的技术问题。
特别是在吐出高粘性材料的情况下，由于需要将驱动用空气设为高压，因此空气消费进一步变大，无法缩短节拍时间(Tact Time)这样的技术问题是显著的。
因此，本发明的目的在于，提供可缩短节拍时间的液体材料吐出装置。
解决问题的技术手段
本发明的液体材料吐出装置，其特征在于，具备：液室，其与吐出口连通，被供给液体材料；柱塞，其在后端部形成有活塞，前端部在液室内进退移动；弹性构件，其对柱塞赋予作用力；活塞室，其配设有活塞且被供给加压气体；以及压力供给装置，其对活塞室供给超过弹性体的作用力的加压空气、或者将活塞室内的加压空气排出；使上述柱塞前进移动而对液体材料施加惯性力，由此自上述吐出口吐出液体材料，具备连通上述压力供给装置与空气源的增压回路，上述增压回路具备：第一增压系统，其具有增压阀及减压阀；第二增压系统，其具有增压阀及减压阀；以及合流部，其使第一增压系统及第二增压系统合流。
在上述液体材料吐出装置中，其特征也可在于，上述第一增压系统在与上述合流部连接的流路具有第一逆止阀，上述第二增压系统在与上述合流部连接的流路具有第二逆止阀，在该情况下，优选其特征在于，上述第一增压系统具有被配置于上述增压阀的下游的贮存罐，上述第二增压系统具有被配置于上述增压阀的下游的贮存罐，更优选其特征在于，上述第一增压系统的贮存罐由上游侧贮存罐及下游侧贮存罐所构成，上述第二增压系统的贮存罐由上游侧贮存罐及下游侧贮存罐所构成。
在上述液体材料吐出装置中，其特征也可在于，上述增压回路具备分支部，该分支部将自上述空气源所供给的加压空气分支至第一增压系统及第二增压系统。
在上述液体材料吐出装置中，其特征也可在于，上述第一增压系统连接于第一空气源，上述第二增压系统连接于第二空气源。
在上述液体材料吐出装置中，其特征也可在于，具备被配置于上述增压回路的下游，且对上述压力供给装置供给调压后的加压空气的压力调整阀。
在上述液体材料吐出装置中，其特征也可在于，上述弹性体朝上方对上述活塞施力，上述压力供给装置供给使上述活塞朝下方移动的加压空气，或者，上述弹性体朝下方对上述活塞施力，上述压力供给装置供给使上述活塞朝上方移动的加压空气。
在上述液体材料吐出装置中，其特征也可在于，上述压力供给装置由电磁阀所构成。
在上述液体材料吐出装置中，其特征也可在于，进一步具备：贮存容器，其与上述液室连通；贮存容器用减压阀，其对上述贮存容器供给所期望的压力的加压空气；以及开闭阀，其将上述贮存容器与上述贮存容器用减压阀连通或截断；在该情况下，在上述液体材料吐出装置中，其特征也可在于，具备将上述贮存容器用减压阀与上述空气源连通的分支部。
在上述液体材料吐出装置中，其特征也可在于，进一步具备：贮存容器，其与上述液室连通；贮存容器用减压阀，其对上述贮存容器供给所期望的压力的加压空气；以及切换阀，其具有连通上述贮存容器与上述贮存容器用减压阀的第一位置、及连通上述贮存容器与外界的第二位置；在该情况下，其特征也可在于，上述贮存容器用减压阀连接于与上述增压回路不同的空气源。
本发明的涂布装置，其特征在于，具备：上述液体材料吐出装置；工件台，其载置被涂布物；以及相对移动装置，其使液体材料吐出装置与被涂布物相对移动。
发明的效果
根据本发明，可提供具备增压作用优异的增压回路且可以高节拍进行吐出作业的液体材料吐出装置。
附图说明
图1为实施方式例1的液体材料吐出装置的构成图。
图2为实施方式例2的液体材料吐出装置的构成图。
图3为实施方式例3的液体材料吐出装置的构成图。
图4为实施方式例4的液体材料吐出装置的构成图。
具体实施方式
对例示本发明的实施方式的液体材料吐出装置进行说明。以下，为了方便说明，有时将液体材料的吐出方向称为“下”或“前”，并将其相反方向称为“上”或“后”。
《实施方式例1》
图1所示的实施方式例1的吐出装置1具备：柱塞3，其前端部31在液室内进退移动；弹性构件4，其朝前进方向对柱塞施力；活塞室20，其配设有被形成于柱塞3的后端部的活塞33；以及增压回路80，其对供给至活塞室20的驱动用空气进行增压；活塞33通过弹性构件4的作用力得到推进力，由此使柱塞3前进移动而吐出液体材料。
被调压前的驱动用空气自空气源71被供给。空气源71由例如通过被设置于工厂的压缩机所供给的工厂压(例如，0.4～0.7[MPa])、通过储气瓶等所供给的气体压所构成。吐出装置1多通过装卸自如的连接器(未图示)连接被设置于生产现场的空气源71与增压回路80而被使用。再者，在本说明书中，不将“空气(air)”的用语以限定于空气的意思来使用，而以也包含其他气体(例如氮气)的意思来使用。
增压回路80由被并联设置的第一增压系统(81a～84a)、及第二增压系统(81b～84b)所构成。来自空气源71的驱动用空气经由具有分支部的连接管72而被供给至第一增压系统(81a～84a)及第二增压系统(81b～84b)。从空气源71至第一增压系统(81a～84a)及第二增压系统(81b～84b)的流路长度为相同长度(但也可不一定为相同长度)。第一增压系统(81a～84a)及第二增压系统(81b～84b)由相同的机器及相同长度的管所构成。第一增压系统(81a～84a)及第二增压系统(81b～84b)的终端部与合流管73连通，来自各系统的空气通过合流管73合流并被供给至空气压调整阀91。
在实施方式例1中，自空气源71通过第一增压系统(81a～84a)到达空气压调整阀91的流路长度、与自空气源71通过第二增压系统(81b～84b)到达空气压调整阀91的流路长度实质上为相同的长度。在图1中，通过连接管72将来自一个空气源71的驱动用空气分支至二个系统，但也可设置二个空气源并一对一地连接各空气源与各增压系统。
增压阀81a、81b对自空气源71所供给的空气进行增压(即加压)。在实施方式例1中，通过利用二个增压阀81a、81b对空气进行增压，相较于利用一个增压阀进行增压的情况，可实现例如两倍的增压作用。经增压(加压)的空气通过被设置于下游的减压阀83a、83b而被调压至所期望的压力。通过在提高自空气源71所供给的空气的压力后利用减压阀83a、83b进行调压，可供给精度良好地被保持为较空气源71高的所期望的压力值(例如，1.0MPa)的空气。增压阀81a、81b在需要无法利用压缩机产生的高压力的情况下特别有效。在实施方式例1中设置2个增压系统，但也可设置例如3～5个或4～6个。同样地，也可设置与增压系统一对一对应的个数(例如，3～5个或4～6个)的空气源。
在增压阀81a、81b与减压阀83a、83b之间，设置有贮存罐82a、82b。贮存罐82a、82b是保持利用增压阀81a、81b增压后的空气的缓冲罐，可防止驱动用空气被连续地消费时的供给空气的不足，从而可稳定地供给一定压力的空气。优选在未进行吐出动作时，使增压阀81a、81b动作而预先贮存高压空气。
在各系统的终端部附近，设置有逆止阀84a、84b。逆止阀84a、84b防止空气自一系统朝向另一系统逆流。若无逆止阀84a、84b，则在被配置于各系统的减压阀83a、83b的二次压产生差的情况下，在系统间产生不需要的空气的流动。通过设置逆止阀84a、84b，可确保自空气源71至合流管73的气流方向为正方向。合流管73的终端与空气压调整阀91连接。
空气压调整阀91例如由减压阀所构成，并经由供给管74而与压力供给装置51的空气供给口52连通。空气压调整阀91将自合流管73所供给的空气的压力调整为对活塞33的驱动最适当的空气压。即，自空气源71所供给的空气通过增压回路80及空气压调整阀91而被调整为对活塞33的驱动最适当的空气压。自空气压调整阀91被供给至压力供给装置51的空气的压力通常一直较空气源71的供给压力高，但也可供给较空气源71的供给压力低的压力。
压力供给装置51是可选取连通前方活塞室22与空气供给口52的第一位置、及连通前方活塞室22与空气排出口53的第二位置的切换阀。若压力供给装置51选取第一位置，则空气自空气供给口52被供给至前方活塞室22，使活塞33(即柱塞3)后退移动。若压力供给装置51选取第二位置，则前方活塞室22的空气自空气排出口53被排出至外部，使活塞33(即柱塞3)通过弹性构件4的作用而前进移动。此处，也可将管连结于空气排出口53而朝所期望位置排出。
压力供给装置51例如由电磁阀、三通阀所构成。压力供给装置51电连接于控制装置50，且根据自控制装置50以规定的吐出频率输出的位置切换信号来切换第一位置与第二位置。
活塞室20通过具有环状密封构件的活塞33而被气密性地分隔，活塞33的上方成为后方活塞室21，活塞33的下方成为前方活塞室22。
在后方活塞室21配设有与活塞33的后端(后方抵接部)抵接，且规定活塞33的最后退位置的后方止挡件41。再者，活塞33的后端不一定局限于图示的形状，例如，也可设置与后方止挡件41相对的突起。
后方止挡件41与插通于主体2的后端部而配设的测微计42连结，它们作为冲程调节机构而发挥功能。即，通过转动测微计42，使后方止挡件41的前端的位置沿上下方向移动，可调节柱塞的冲程。
在后方活塞室21配设有弹性构件4。在弹性构件4内插通有柱塞的杆部32。弹性构件4是压缩线圈弹簧，且一端与后方活塞室21的顶部抵接或固定，另一端抵接或固定于活塞33。由于弹性构件4利用弹性能使活塞33前进移动，由此短时间地释放后方活塞室21的压缩空气，因此可缩短节拍时间。
柱塞的杆部32插通于导向件5，以不朝左右偏移的方式被导向。在导向件5的下方设置有环状的密封件7，防止液体材料的侵入。杆部32的前端构成前端部31，在较前端部31宽幅(大径)的液室13内进退移动。通过前端部31对存在于行进方向的液体材料赋予惯性力，使液体材料以液滴的状态自吐出口11被吐出。再者，柱塞的前端部31的形状可设为图示的炮弹形状以外的任意形状，例如，公开了设为平面、球状或在前端设有突起的形状。
液室13与输液路12连通，且经由输液管9使液体材料自贮存容器8被供给至液室13。实施方式例1的贮存容器8是内部的液体材料未被加压的注射器，利用自重使液体材料被供给至液室13内。输液管9只要可流体性地连接主体与贮存容器，即可使用任意的构件，也可不是圆管状，例如，也可在块状的构件穿设流路而形成。
在主体2的下端螺插有形成有液室13的喷嘴构件10。在喷嘴构件10的底面的中心，设置有朝下方开口的吐出口11。通过前进移动的柱塞的前端部31就座于液室13的底面(即阀座)，可使柱塞3的前进移动停止。再者，即使在与实施方式例1不同，吐出时柱塞的前端部31不就座于液室13的底面的结构的吐出装置中，也可应用本发明的技术思想。
本发明也可应用于微量吐出焊糊那样的不适合以喷墨方式吐出的高粘度的液体的用途。此处，所谓高粘度的液体，是指例如粘度1,000～500,000mPa·s的液体，特别是指粘度10,000mPa·s～500,000mPa·s的液体、或粘度10,000mPa·s～100,000mPa·s的液体。
另外，所谓微量吐出，是指例如着陆直径为数十～数百μm的液滴、或体积为1nl以下(优选为0.1～0.5nl以下)的液滴的吐出。本发明即使为数十μm以下(优选为30μm以下)的吐出口径，也可形成液滴。
液体材料吐出装置1搭载于涂布装置的涂布头，且被使用于通过XYZ轴驱动装置使涂布头(吐出装置1)与工件台103相对移动，而将液体材料涂布于工件上的作业。XYZ驱动装置例如被构成为具备周知的XYZ轴伺服马达及滚珠螺杆，且可以任意的速度使液体材料吐出装置1的吐出口移动至工件的任意位置。
根据以上所说明的实施方式例1的吐出装置1，即使在使用高粘度的液体进行例如300吐射(shot)/秒的高节拍的连续吐出时，也不会产生空气压的不足。
《实施方式例2》
实施方式例2所涉及的液体材料吐出装置1主要在具备加压贮存容器8的分支回路的方面，与实施方式例1不同。以下，以不同点所涉及的结构为中心进行说明，对相同点省略说明。
图2所示的实施方式例2的吐出装置1具备自连接管72分支的分支管75。即，实施方式例2的连接管72分支为3个。分支管75连通于贮存容器8，并在分支管75的中途配置有减压阀92及开闭阀93。
减压阀92将自空气源71所供给的加压空气减压为所期望的压力，并供给至贮存容器8。由于贮存容器8内的液体材料被加压，因此即使为高粘度材料，也可被送入至液室13。开闭阀93在吐出作业的期间被设为开状态，并在更换贮存容器8时被设为闭状态。贮存容器8是内部的液体材料被加压的带盖的注射器。在将液体材料消费了之后对注射器进行更换时，通过将减压阀92的压力降低至大气压，并关闭开闭阀93，从而可迅速地进行更换。若假设无开闭阀93，则必须在空气被喷出的状态下更换注射器，不仅空气被无端浪费，且无法安全地进行注射器更换作业。
在实施方式例2所涉及的吐出装置1中，压力供给装置51若选取第一位置，则空气自空气供给口52被供给至后方活塞室21，使活塞33(即柱塞3)前进移动。压力供给装置51若选取第二位置，则后方活塞室21的空气自空气排出口53被排出至外部，使活塞33(即柱塞3)通过弹性构件4的作用而后退移动。其他的结构与实施方式例1相同。
实施方式例2所涉及的液体材料吐出装置1由于成为可使自空气源71所供给的空气分支，且经由减压阀92而对液体贮存容器8内的液体材料加压的结构，因此在进行高粘性的液体材料的吐出作业的情况下特别有效。
《实施方式例3》
实施方式例3所涉及的液体材料吐出装置1主要在弹性构件4被配置于活塞33的上方的方面，与实施方式例2不同。以下，以不同点所涉及的结构为中心进行说明，对相同点省略说明。
在图3所示的实施方式例3所涉及的吐出装置1中，压力供给装置51若选取第一位置，则空气自空气供给口52被供给至前方活塞室22，使活塞33(即柱塞3)后退移动。压力供给装置51若选取第二位置，则前方活塞室22的空气自空气排出口53被排出至外部，使活塞33(即柱塞3)通过弹性构件4的作用而前进移动。
另外，在实施方式例3所涉及的吐出装置1中，柱塞的杆部32由大径部及小径部所构成，且被插通于导向件5的小径部的前端构成前端部31。其他的结构与实施方式例2相同。
由于实施方式例3所涉及的液体材料吐出装置1也与实施方式例2相同，成为可加压液体贮存容器8内的液体材料的结构，因此在进行高粘性的液体材料的吐出作业的情况下特别有效。
《实施方式例4》
实施方式例4所涉及的液体材料吐出装置1主要在具备用于加压贮存容器8的空气源的方面、及增压回路80的各系统分别具备2个贮存罐(82、85)的方面，与实施方式例2不同。以下，以不同点所涉及的结构为中心进行说明，对相同点省略说明。
图4所示的实施方式例4的吐出装置1具备用于对贮存容器8供给加压空气的空气源76。空气源76与柱塞驱动用的空气源71分开设置，例如，公开了空气源71将通常的工厂压设为空气源，空气源76由供给氮气等的不活泼气体的空气源构成。通过将空气源76与空气源71分离，可根据贮存容器8内的液体材料的种类而使自空气源76供给的气体成为可变。
空气源76通过管77而被连通于贮存容器8，在管77的中途配置有减压阀92及切换阀94。减压阀92与实施方式例2及3相同，将加压空气减压为所期望的压力并供给至贮存容器8。
切换阀94具有将贮存容器8与减压阀92连通的第一位置、及将贮存容器8与排出口78连通的第二位置。在吐出作业时，将切换阀94设为第一位置，在贮存容器8的更换时将切换阀94设为第二位置。通过设为第二位置，可在安全地将贮存容器8内的气体排出之后进行更换作业。
由于实施方式例4所涉及的液体材料吐出装置1成为利用自与空气源71不同的空气源76所供给的空气加压液体贮存容器8内的液体材料的结构，因此在进行与空气等反应而改变性质的液体材料的吐出作业的情况下特别有效。
产业上的可利用性
本发明可利用于吐出液体材料的所有作业，例如，可应用于液晶面板制造工序中的密封材涂布装置或液晶滴下装置、对印刷基板的焊膏涂布装置、银膏涂布装置及底填充涂布装置。
本发明也可应用于使柱塞(阀体)与阀座(液室内壁)碰撞而使液体材料自喷嘴飞翔吐出的方式；使柱塞高速移动且不使柱塞与阀座碰撞而使其急剧地停止，由此对液体材料赋予惯性力而使其自喷嘴飞翔吐出的方式的任一方式。
符号的说明
1：吐出装置、2：主体、3：柱塞、4：弹性构件、5：导向件、6：喷嘴构件、7：密封件、8：贮存容器(注射器)、9：输液管、11：吐出口、12：液体供给路、13：液室、15：阀座、20：活塞室、21：后方活塞室、22：前方活塞室、31：(柱塞的)前端、32：杆部、33：活塞、41：后方止挡件、42：测微计、50：控制装置、51：压力供给装置、52：空气供给口、53：空气排出口、71：空气源、72：连接管、73：合流管、74：供给管、75：分支管、76：(贮存容器加压用)空气源、77：管、78：排出口、80：增压回路、81：增压阀、82：贮存罐、83：减压阀、84：逆止阀、91：空气压调整阀(减压阀)、92：(贮存容器加压用)减压阀、93：开闭阀、94：切换阀。