CN1426853A - 流体涂布方法及流体涂布装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种流体涂布方法和流体涂布装置，在向保持间距配置的2个面间供给流体，同时通过传动装置的驱动改变所述2个面间的间距，把被填充在所述2个面间的流体间歇地排出的流体涂布方法中，通过叠加有高频成分和直流成分的输入信号，驱动所述传动装置，通过改变所述2个面间的间距，把被填充在所述2个面间的流体间歇地排出，进行流体的涂布。

Description

流体涂布方法及流体涂布装置

背景技术

本发明涉及可使用在电子部件、家电制品等领域的生产工序中的，用于将粘接剂、膏状焊锡、荧光体、油脂、涂料、热熔物质、药品、食品等各种液体按定量排出的的流体供给装置及供给方法。

液体排出装置(分配器)多年来在各个领域内使用，但是，近年来伴随着电子部件的小型化、记录高密度化的需求，对以高精度，而且稳定控制排出微量流体材料的技术同样提出了要求。

若将表面安装(SMT)领域作为实例的话，在安装的高速化、微型化、高密度化、高品位化、无人化的发展趋势中，若将分配器的课题归纳一下的话，大致是

(1)涂布量的高精度化和1次涂布的微量化；

(2)缩短排出时间，即，可进行高速的中断、排出的切换；

(3)可涂布高粘度的粉状流体。

过去为了排出微量液体，实用化的分配器有空气脉冲方式、螺旋沟式、由电磁伸缩元件形成的微型泵方式等。

在所述以往的实例中，广泛使用由图15所示空气脉冲方式形成的分配器，例如“自动化技术93、25卷7号”等中对该技术作了介绍。采用此方式的分配器，是由定压源以脉冲方式向容器200(缸体)内施加定量供入空气，与缸体200内的压力上升部分相对应，一定量的液体从喷咀201排出。

空气脉冲方式的分配器存在所谓响应性差的缺点。

该缺点是封入缸体内的空气202有压缩性，和空气脉冲通过狭窄的间隙时受到喷咀的阻挡。即，空气脉冲方式的情况是，由缸体容积：C、喷咀阻抗：R决定的流体回路的时间常数：T＝RC很大，估计施加输入脉冲后，排出开始的时间，例如要晚0.07-0.1秒。

为了消除所述空气脉冲方式的缺点，已实用的分配器，在排出喷咀的入口部分设置针形阀，通过构成该针形阀的细径阀芯沿轴向以高速移动，将排出口打开关闭。

然而，这种情况是在中断流体时，相对移动的部件间隙变为零，平均粒径数微米-数拾微米的粉体受机械挤压作用而破坏掉。其结果产生各种各样的问题，混入了粉体的粘接材料、导电性浆料或荧光体等，多数情况是很难适用于涂布。

为了同一目的，已实用化的还有粘性泵的螺旋沟式分配器。螺旋沟式的情况是，由于能够选择很难依赖喷咀阻抗的泵特性，所以连续排出涂布时，可获得好的结果，但在间歇涂布时，就粘性泵的性能则不能达到要求。为此对以往的螺旋沟式作了如下改进。

(1)在电机和泵轴之间设置了电磁离合器，在排出的ON、OFF时，连接或断开该电磁离合器；

(2)使用了DC伺服电机，可进行急速旋转或急速停止。

然而，所述任何一种情况，都是用机械体系的时间常数确定响答性，所以对高速间歇动作形成制约。虽然响应性与空气脉冲方式比较要好，然而，最短时间也仍有0.05秒的界限。

对于泵轴的过渡响应时(旋转始动时和停止时)的旋转特性仍存在很多的不确定因素，所以很难严格控制流量，涂布精度也存在一定界限。

另一方面，将排出微量流体作为目的，开发研制了一种利用积层型压电元件的微量泵，在该微量泵中通常使用了机械式的受动排出阀、吸入阀。

然而，在依靠由叶片和球构成的压力差开关排出阀、吸入阀的所述泵中，以高流量精度，而且以高速(0.1秒以下)间歇排出流动性差的，数万到数拾万厘泊的高粘度流变流体时，极其困难。

那末，近年来对高精度化、超细微化的要求越发高涨，在电路形成领域，或者在形成PDP，CRT等显像管的电极和肋，涂布液晶屏的密封材料、光盘等制造工序的领域中，关于细微涂布技术发如下的强烈要求。

(1)连续喷涂后，快速停止涂布，短时间内急速开始连续涂布。为此，最理想的流量控制，例如以0.01秒的量级。

(2)可与粉状流体相对应。例如，利用机械中断流路，不会产生粉体挤压破坏、流路堵塞等问题。

关于所述高粘度流体。粉状流体的微量涂布，近年来本发明者们根据各种要求提出了一种控制流体排出量的涂布方法，“流体供给装置和流体供给方法”，记载在申请中(特愿2000-188899号)。即，在活塞和缸体之间付与相对的直线运动和旋转运动，同时，利用旋转运动付与流体的输送方式，利用直线运动改变固定侧和旋转侧的相对间隙以控制流体排出量的方法。

发明内容

本发明提供的流体涂布方法和流体涂布装置是对所述提案的进一步改进，即，流体涂布工序中的各个步骤，例如，通过将间歇涂布形成近似的连续化，或者通过交替进行间歇涂布和连续涂布，有效利用间歇涂布和连续涂布的各种特征，可获得涂布精度的提高。

为了达到所述目的，本发明构成如下。本发明之1是一种利用流体补充装置向保持间距配置的2个面间供给流体，同时通过由传动装置的驱动改变所述2个面间间距，间歇地把被填充在所述2个面间的所述流体排出的流体涂布方法，其特征在于：

通过使用叠加有高频成分和直流成分的输入信号驱动所述传动装置，改变所述2个面间间距，而进行把被填充在所述2个面间的所述流体间歇地排出的流体涂布。本发明之2，是一种利用流体补充装置向保持间距配置的2个面间供给流体，同时通过由传动装置的驱动改变所述2个面间间距，间歇地把被填充在所述2个面间的所述流体排出，并且，在使形成在所述2面间的流出口和位于其对向面的基板进行相对移动的状态下进行流体涂布的流体涂布方法，其特征在于：

在取所述基板和所述排出口的相对移动速度为V、改变所述2个面间间距的频率为f时，选择所述速度V和频率f，使通过所述间歇排出工序在基板上涂布的描绘线形成近似的连续线，通过驱动传动装置改变所述2个面间的间距，进行把被填充在所述2个面间的流体排出的流体涂布，而形成是近似连续线的描绘线。本发明之3是一种利用流体补充装置向保持间距配置的2个面间供给流体，同时通过由传动装置的驱动改变上述2个面间间距，间歇地把被填充在所述2个面间的所述流体排出的流体涂布方法，其特征在于：包括利用高频波控制所述传动装置的驱动，通过以所述高频波改变所述间距，而把被填充在所述2个面间填充流体间歇地排出的间歇排出工序和通过控制所述传动装置的驱动而连续排出所述流体的连续排出工序，在所述流体的涂布工序中，使所述间歇排出工序和所述连续排出工序交替进行。

本发明之4，提供的流体涂布方法是在由所述流体涂布的描绘线起始端点及其附近，切换为所述间歇排出工序的本发明之3所述的流体涂布方法。

本发明之5，提供的流体涂布方法是在由所述流体涂布的描绘线起始端点及其附近，切换为所述间歇排出工序的本发明之3所述的流体涂布方法。

本发明之6，提供的流体涂布方法是在所述间歇排出工序中涂布所述流体形成的描绘线是近似连续线的本发明之3所述的流体涂布方法。

本发明之7，提供的流体涂布方法是从所述间歇排出工序向所述连续排出工序的切换时间，或者从所述连续排出工序向所述间歇排出工序的切换时间，取为t＝t₁时，在该t＝t₁附近的经过所述间歇排出工序排出的所述流体的平均流量取为Q＝Q₁，经过所述连续排出工序排出所述流体的平均流量取为Q＝Q₂时，通过增减所述间歇排出工序的高频成分输入波形近似于脉冲波形时的占空比，或所述脉冲波形的脉冲密度，或所述脉冲波形的频率、或所述脉冲波形的振幅，确定使所述平均流量Q₁和所述平均流量Q₂大体一致，所述控制传动装置驱动的本发明之6所述的流体涂布方法。

本发明之8，提供的流体涂布方法是通过所述传动装置的驱动改变所述2个面间的间隙时，利用电动机使轴与安装该轴并具有排出口的轴套作相对旋转，使所述流体从所述排出口排出的本发明之1所述的流体涂布方法。

本发明之9，提供的流体涂布方法是利用所述传动装置减小其相对面与所述轴的排出口侧端面的间隙，阻断所述流体，同时，在阻断后，把残留在所述轴和轴套的排出口侧的流体，通过在所述轴的排出口侧端面和其相对面的所述轴套的相对移动面上形成的动压密封，向排出口侧的反对侧吸引的本发明之8所述的流体涂布方法。

本发明之10，提供的流体涂布方法是通过所述传动机构的驱动改变所述2个面间的间隙时，通过使电磁伸缩元件的轴相对于安装所述轴的，具有排出口的轴套，沿轴向作进退移动，从所述排出口排出所述流体的本发明之1所述的流体涂布方法。

本发明之11，提供的流体涂布方法是将所述间歇排出工序中的排出时间取为T，将在该排出时间T的区间内所述流体的排出流量积分值取为Qsum时，将所述流体的平均排出流量Qave定义为Qave＝Qsum/T，通过调节高频成分的输入波形近似于脉冲波形时的占空比、或所述脉冲波形的脉冲密度、或所述脉冲波形的频率、或所述脉冲波形的振幅、或所述流体涂布始终端中的高频成分的包络线图形，设定所述平均排出流量Qave，所述驱动传动装置的本发明之1所述的流体涂布方法。

本发明之12，提供的流体涂布方法是所述高频成分为50-3000Hz范围的本发明之1所述的流体涂布方法。

本发明之13，提供一种流体涂布装置，其特征在于：包括轴、收容所述轴的与所述轴形成泵室，并具有连通所述泵室与外部的流体吸入口和排出口的轴套；使所述轴和所述轴套间发生在轴方向上的位移的轴向驱动装置；将流入到所述泵室内的所述流体压送到排出口侧的流体补充装置；根据涂布开始后的经过时间或排出口端部的位置信息，在涂布工序中，选择由所述轴向驱动装置改变所述轴的排出口侧端面和与其相对面的间距，把被填充在所述2个面间的流体间歇地排出的间歇排出动作，或由所述流体补充装置连续排出所述流体的连续排出动作的控制部分。

本发明之14，提供的流体涂布装置是所述轴向驱动装置具有以下部分的本发明之13所述的流体涂布装置，即，作为所述轴，将可动端作为前侧、固定端作为背面侧，装入所述轴套内的电磁伸缩元件，可支撑所述电磁伸缩元件相对所述轴套作相对自由旋转，而且可沿轴移动的装置，和向所述电磁伸缩元件付与旋转的装置。

本发明之15，提供的流体涂布装置是将所述流体补充装置作为主泵，将间歇向所述2个面间排出填充流体的装置作为微量泵，并通过流通路连通所述主泵和所述微量泵的本发明之13所述的流体涂布装置。

附图说明

从与附图相关的如下最佳实施例的阐述，会更加明确本发明这些和其他的目的和特征，该附图中，

图1是表示本发明第1种实施例的分配器的主剖面图。

图2是所述实施例的排出部分放大剖面图。

图3是表示连续涂布中活塞位移和时间的关系图。

图4是在连续涂布中使用已定方案分配器时，排出喷咀上流侧压力对时间的解析结果曲线。

图5是表示间歇涂布中活塞位移和时间的关系图。

图6是在间歇涂布中使用已定方案分配器时，排出喷咀上流侧压力对时间的解析结果曲线。

图7是表示本发明实施例的活塞位移的直流成分与时间的关系图。

图8是表示本发明实施例的活塞位移的交流成分与时间的关系图。

图9是表示本发明实施例的活塞位移与时间的关系图。

图10是本发明实施例的排出喷咀上流侧压力对时间的解析结果曲线。

图11A、11B分别表示排出喷咀的流体弯月面状态图。

图12是本发明第2实施例的排出喷咀上流侧压力对时间的解析结果曲线。

图13是表示本发明第3实施例的分配器主剖面图。

图14A、14B、14C分别表示发生推进动压密封时压力与间隙的曲线。

图15是表示现有例的空气脉冲方式图。

具体实施方式

在继续阐述本发明之前，对附图中相同部位付与了相同参照符号。

以下根据附图详细说明本发明的实施例。

以下关于适用于电子部件的表面安装用分配器的第1种实施例，用图1说明本发明的流体涂布方法的流体涂布装置。

1是第1传动装置，在第1种实施例中，为了高速、间歇地，以微量、高精度供给高粘度流体，使用了可获得很高的定位精度，并获得具有很高响应性，同时可获得大发生荷重的超磁伸缩元件。

2是由第1传动装置1驱动的中心轴。所述第1传动装置被安装在轴套3内。前侧主轴5可以自由旋转且沿轴向微微移动地，支撑在配置在该轴套3下端部上的轴套4上。6是通过前侧主轴5和螺栓7，可以自由装卸安装的，安装在缸体8中的活塞(轴)。9是螺旋沟(流体补充装置一例)，将形成在活塞6和缸体8的相对移动面上的流体压送到排出侧。10是流体密封。

在该活塞6和缸体8之间，形成螺旋沟泵的泵室11，通过螺旋沟9与其相对面的相对旋转，获得泵送作用。在缸体8上形成与泵室11连通的吸入孔12。13是安装在缸体8下端部的排出喷咀。14是包括该排出喷咀13在内的下述排出部分。

15是第2种传动装置，在活塞6和缸体8之间形成相对的旋转运动。电机转子16固定在背面侧主轴17上，而电机定子18安装在轴套19中。

20是由超磁伸缩元件构成的筒状超磁伸缩杆、21是向超磁伸缩杆16的纵向上付与磁场的磁场线圈。22，23是向超磁伸缩20付与偏置磁场的第1和第2永磁铁，以夹持形态将超磁伸缩杆20配置中间。

该第1和第2永磁铁22，23，向超磁伸缩杆20预先施加磁场以提高磁场的工作点，利用该磁编置可改善超磁伸缩对磁场强度的线形性。24是配置在超磁伸缩杆20的背面侧上，而且与背面侧主轴17形成一个整体的磁路背面侧轭铁。所述前侧主轴5也兼作磁路的轭铁材料，配置在超磁伸缩杆20的前侧上。25是与置在磁场线圈21外周部分上的圆筒状轭铁材料。

通过由超磁伸缩杆20→第1永磁铁22→背面侧轭铁24→轭铁25→前侧主轴5→第2永磁铁23→超磁伸缩杆20，形成控制超磁伸缩杆20伸缩的闭环磁路，在中心轴2上使用了非磁性材料，以便不对该磁路产生影响。即通过超磁伸缩杆20，第1和第2永磁铁22，23，磁场线圈21，构成了超磁伸缩传动装置(第1传动装置1)，可由付与磁场线圈21的电流控制超磁伸缩杆20的轴向伸缩。

超磁伸缩材料是稀土类元素和铁的合金，例如已知有bFe₂，DyFe₂，SmFe₂等，近年来已迅速进入实际应用。

所述中心轴17，由轴承26相对于轴套27以自由旋转地进行支撑。

28是安装在前侧主轴5和轴承套29之间的斜置弹簧。该轴承套29也是相对于轴套4由轴承30进行自由旋转支撑，通过由斜置弹簧28施加轴向荷重，超磁伸缩杆20借助于第1和第2偏置永磁铁22，23以挤压形式固定在上下部件5，24上。结果是，经常在轴向上向超磁伸缩杆20上施加压缩应力，所以在反复产生应力时，可消除超磁伸缩元件在拉伸应力方面较弱的缺点。

与活塞6形成一体的前面侧主轴5，相对于受轴承30限制的轴承套29，以可轴向移动装配。

由电机15传递给中心轴2的旋转动力，由设在中心轴2和前侧主轴5之间的旋转传递键31，传递到前侧主轴5上。该旋转传递键31，虽然传递旋转动力，但在轴向上是形成自由状的，呈方形断面状(未图示)。

通过所述构成，电机15的旋转动力只向中心轴2和前侧5传递，不会对脆性材料的超磁伸缩元件产生扭矩力。

32是配置在第2种传动装置的电机15上部的，检测上部中心轴17的旋转位置信息的编码器。

33，34是检测前侧5(和活塞6)轴向位移的第1位移传感器和第2位移传感器。

根据所述构成，在本发明第1实施例的流体涂布装置中，可同时，而且独立进行控制泵的活塞6作旋转运动和微微位移的直线运动。

进而在实施例中，由于在第1传动装置中使用了超磁伸缩元件，所以可从外部以非接触方式付与使超磁伸缩杆20(及活塞6)作直线运动的动力。

为了使施加给超磁伸缩元件的输入电流和位移形成比例，用没有位移传感器的开环控制，也能控制所述活塞6的在轴方向上的定位。然而，设置像本实施例的位置检测装置，若采用反馈控制，也能改进超磁伸缩元件的磁滞特性，并能进行更高精度的定位。

再有，在第1实施例中，使用活塞6的轴向定位功能，可使活塞6保持正常的旋转状态，并能任意控制活塞6的排出侧推进端面间隙的大小。通过这种功能和在活塞6端面上形成的动压密封组合，从吸入口12至排出喷咀13，在任何流路区间内，在机械的非接触状态下，都能中断，开放粉状流体。

图2是排出部分14的详细图，35是活塞6的排出侧端面，36是与缸体8的排出侧端面相接的排出板。在该缸体的排出侧端面和其相对面37的相对移动面上形成密封用推进沟38。在该推进端面35的相对面37中央部分上形成排出喷咀13的开口部分39。所述35和37是保持狭窄间隙而配置的2个面，40是位于开口部分39的中央部分的排出喷咀上流侧，在本文中将该部分的压力取为排出喷咀上流侧压力：Pn。41是推进沟的外周部，42是液滞留部。

再有，本发明的所述第1实施例，在流体涂布工序中的各个步骤中，与涂布工艺中所要求的方式相吻合，例如，通过使间歇涂布形成近似连续化，或者通过将间歇涂布和连续涂布交替进行，有效地利用了间歇涂布和连续涂布的各自特征，从而获得了涂布精度的提高。

在以下所示的第1实施例中，通过以在直流成分中重叠上高频成分的输入波形驱动活塞，从而解决了连续涂布中始终端的课题。

以下以如下顺序说明本发明所述第1实施例的流体涂布方法。

(1)在连续涂布中使用已定方案分配器的情况

关于连续涂布时出现的问题进行说明。

(2)在间歇涂布中使用已定方案分配器的情况

关于间歇涂布中使用时的特征进行说明。

(3)本发明的涂布方法

关于消除连续涂布时出现的问题的驱动方法进行说明。

首先，对最初为获得所述(1)-(3)的结论而进行理论分析的方法进行说明。

使粘性流体存在于相对配置的狭窄平面之间，而且该间隙的间距与时间同时变化时的流体压力，可通过解具有挤压作用(Squeeze action)项的如下Regnolds方程式的(1)获得。 $\frac{1}{\mathrm{\γ}}\frac{\∂}{\∂\mathrm{\γ}}\left(\mathrm{\γ}\frac{{\∂P}^2}{\∂\mathrm{\γ}}\right)=\frac{24\mathrm{\μ}}{h^3}\frac{\∂\left(\mathrm{Ph}\right)}{\∂t}.......\left(1\right)$

式(1)中，P为压力，μ为流体的粘性系数、h相对面间间距、γ为半径方向位置、t为时间，右边是改变间距时，导致发生挤压效应效果的项。

为了进行开放·中断流体，而上下移动旋转轴时，轴端面间产生压力变化，关于该压力变化对排出性能的影响，可按以下理论考查。为此，取流体的粘度：μ＝10,000cps，界面部分(推进沟外周部41)压力：PSO＝20kg/cm²(1.96MPa：恒定)，关于以下述表1的条件构成排出部分14的情况，进行求解排出压力。

表1

参数		记号	规格
				活塞外径		Dp	6mm
活塞的端面与其对向面的间距	阻断时(OFF)	δp	10μm
				开放时(OFF)	30μm
	流出喷嘴的内径		Dn			0.36mm
流出喷嘴的长度				1n	6.5mm

以所述条件得到的解析结果归纳如下。

[1]连续涂布中使已定方案分配器的情况下

(1)输出轴的位移曲线

图3中示出活塞6的位移曲线。在t＝0.005秒时，活塞11开始上升(开放排出流路)，在t＝0.025秒时，停止，在t＝0.025-0.055秒之间保持一定的位置。在t＝0.055秒时，活塞6开始下降(中断排出流路)，t＝0.075秒时，停止。

(2)压力特性

图4中示出了排出喷咀上流侧40的压力解析结果。

活塞6开始上升后，排出喷咀的上流侧压力Pn急剧下降。

压力急剧下降的原因是由于活塞6急剧上升，从推进端面产生空隙部分的外周部中心部之间，存在向心方向的流体阻抗。

由于这种流体阻抗，不能很容易地从外周部分补充流体，压力急剧降低到大气压以下。理论上讲，Reynolds方程式(式(1))的dh/dt＞0，也可以说反挤压作发挥了效果。

为了在产生负压(大气压以下)时，不使流体从排出喷咀流出，可将流出开始条件定为Pn＞1.03kg/cm²abs(大气压以上)，从发出排出开始指令后晚0.02秒。

由实验结果可知，由于产生这种负压，空气会从排出喷咀的出口流入，通常填充在排出喷咀流路中的涂布流体，一部分被空气顶替，由于这种原因，涂布流体的开始流出更晚。

以后，在0.025＜t＜0.055秒之间，保持连续涂布状态。

在T＝0.055秒时，活塞6开始下降时，排出喷咀13的上流侧压力Pn急剧上升。其原因是，dh/dt＜0时，由发生的挤压作用所引起。由于此时压力急剧上升，在中断排出之前，会排出过量的流体，而产生流体块(终端部分变粗)。

从以上的分析结果，可知使用该分配器时，在排出的开放·中断的1个循环中，排出喷咀的上流侧压力伴随着急剧下降和急剧上升。这就导致在涂布的始终端涂布精度降低。

以上是本发明者们在连续涂布中使用已定方案的分配器，以高速开始，终止涂布时的课题。

即使是以前广泛使用的空气式、螺旋式、柱塞式等分配器的情况，描绘线的始点和终点也很难形成与线中央部分相同的形状。其原因之一，就是在流体流出开始时或中断时，伴随着流体的流速达到正常状态时的时间很晚。特别是高粘度流体时，或以高速涂布时，这种时间晚的影响更加显著，具体出现的影响是涂布线的始点部分很细，间断，终点部分很粗，形成所谓滞留形状。

[2]在间歇涂布中使用已定方案分配器的情况

(1)各输出轴的位移曲线

图5中示出了活塞6的位移曲线。在t＝0.02秒时，活塞6开始上升，在t＝0.03秒时，到达顶点后，活塞6开始下降，在t＝0.04秒时，停止。

(2)压力特性

图6中示出了排出喷咀上流侧压力Pn。该情况是活塞6在t＝0.02秒时上升开始后，排出喷咀的上流侧压力Pn，和连续涂布的情况一样，急剧下降的负压。但是，如前所述，实际的流体压力不会下降到Pn＜0.0kg/cm²abs。

压力急剧下降后，由于降下活塞，压力再次急剧上升。

这种情况与连续涂布的情况不同，排出喷咀的上流侧压力瞬间从负压变成正压，存在于排出喷咀端部的流体逆流向排出喷咀的内部再次形成高压，一度被喷咀内部吸引的流体再次压回喷咀端部。急剧上升压力的峰值极高，可达到Pn max＝2.5kg/mm²(24.5MPa)。如所述，该压力是由流体轴承动压效果的一种挤压作用引起的。

通常，多数情况是一边使排出流体头和基板作相对移动，一边是流体块连续打击在基板上，这种情况，在1个循环结束后，压力再次如图所示，急剧降成负压。即，涂布开始前形成负压，随后急剧形成正压，再次变成负压，由于形成负压，排出喷咀端部的流体再次被抽吸到喷咀内部，与附着在基板上的流体形成分离。

即，通过负压→急剧正压→负压的循环，实现了极好切味的间歇涂布。

[3]本发明的涂布方法

从以上[1]和[2]的考查，可知存在的问题是在连续涂布中使用已定方案分配器，而且以高速进行流体开放·中断时，当涂布开始时涂布线始点延迟(细、或发生空的部分)，和涂布终止时流量过剩(粗、或发生液滞溜)。本发明的着眼点，是高速连续涂布时该分配器的弱点，刚好相反，是间歇涂布时的优点。

以下，关于可解决始终点问题的第1种实施例进行说明。在此实施例中，向活塞付与以下2种输入波形，以驱动活塞。

(1)在连续涂布时付与梯形波形(直流成分)

(2)涂布开始时(开始时)慢慢增大其振幅，反之，涂布终止时(下降时)，其振幅慢慢衰减的输入波形(高频成分)。

即，利用在所述(1)的直流成分中重叠上所述(2)高频成分的输入波形，以驱动活塞，进行近似的连续涂布。

图7中示出活塞位移对时间的基本输入波形的直流成分。图8示出了高频成分。图9示出了重叠了2个输入的波形。

活塞位移的基本输入波形，将开始上升时间、下降时间，0.03秒的梯形波形作为基础。在实施例中，驱动活塞的超磁伸缩元件，由于具有10^-4sec量级的极高响应，所以能准确地以付与的输入波形驱动活塞。

图10是在表1的条件下，付与图9的活塞输入波形，在求解式(1)时排出喷咀上流侧压力的分析结果。

间歇涂布的情况是，活塞驱动的频率f高到一定程度，或者排出流体头和被涂布面之间的相对速度V小到一定程度时，涂布在基板上的流体块，彼此形成连结，这就不发于间歇涂布，而且近似于连续涂布。通过将所述频率f和相对速度V设定在适宜值，间歇涂布就变成了“近似的连续化”。

将向活塞的输入波形付与梯形波形(只有直流成分)的连续排出分析结果，与本实施例的近似连续排出分析结果(图10)进行比较着。

以梯形波形输入时，由于挤压压力，在排出开始时，压力大大降低，在排出终止时，压力极大上升，所以始点侧·终点侧的压力波形形成显著的非对称。近似连续涂布时，各个压力波形的绝对值(峰值)都很高，其包络线在始点侧·终点侧形成大致对称。

在与所述分析相同的条件下，利用近似连续的涂布实验中，消除了涂布始点·终点引起的问题，描绘线断续、细，发生流体块、粗等，可描绘出精度相当高的连续线。

进而，为了使始终端的描绘线无流量差(线宽度和厚度差)，使中央部分和始终端形成光滑的描绘线，与适用工艺的各种涂布条件相吻合，有效的策略是在上升时，下降时，和中央部分时改变如下条件。

(1)使高频成分的输入波形近似于脉冲波形时的占空比(ON时间对脉冲周期的占空比)。

(2)脉冲密度(或频率)。

(3)高频成分的振幅。

(4)始终端中的高频成分的包络线图形。

(也可以是图8A、B、C、或矩形的波形)

将间歇排出工序中规定的排出时间取为T，将该时间T区间内排出流量的积分值(总流量)取为Qsum时，平均排出流量Qave可按Qave＝Qsum/T求出。

利用该分配器高速间歇进行近似连续涂布的特征，有所谓以下之点，即，涂布开始时，终止时的涂布线精度，很难受排出喷咀内部或排出喷咀端部的流体弯月形(界面)位置的影响。

例如，使用图11A、图11B考查以下2种情况着。

(1)流体的弯月形50位于排出喷咀的中间部分时，该弯月形50和喷咀端部51之间会侵入空气(图11A)；

(2)流体的弯月形50位于排出喷咀的端部时，会形成流体块(图11B)。

在所述(1)的状态下，使用以前的分配器开始连续涂布时，开始后，不能高精度地描绘出描绘线，始点部的涂布线很细，还会发生间断。与其相反，近似连续涂布时，描绘线不会间断，能描绘出光滑的描绘线。其原因如下。

将排出流体端部的弯月形50到达喷咀端部51的时间取为T1，流量取为Q1，喷咀的截面积取为A1，空气侵入部分的长度取为L，速度V1＝Q1/A1，T1＝L/V1。因此，时间达到t＞T1时，都不能以正常状态描绘出描绘线。和近似连续涂布的情况相同，将各符号取为Q2、A2、V2、T2。很明显，V1＜V2，T1＞T2。即以前的分配器，在涂布开始的起点处，不会描绘出描绘线，描绘线的始点形成缺欠状态，与此相反，近似连续涂布的情况是开始后，瞬间即可开始描绘。其原因，已作了多次讲述，这是因为由挤压压力引起的急剧上升，将涂布流体以高速送到喷咀端部。

在所述(2)的状态下，使用以前的分配器开始连续涂布时，实际上用的肉眼观察时，如下。即，流体块长到相当大时，在开始时，该流体块就会溜落在基板上，描绘精度显著受损，在开始阶段，流体块还小时，与描绘进行的同时，流体块慢慢成长，在某阶段达到一定大小时，至到该阶段，描绘线的宽度会产生微小差异。

在所述(2)的状态下，进行本发明实施例的近似连续涂布时，可消除所述问题。其原因是开始时，排出喷咀端部有流体块时，间歇涂布开始时形成负压，该流体块被抽吸到喷咀内部，将与附着在基板上的流体形成分离。

即，间歇涂布1个循环结束，喷咀端部的不稳定初期状态会消失，随后在间歇的循环中，相同的初期状态会反复再现。

正如已说明的那样，在排出喷咀的上流侧设置推进动压密封时，中断后，残存在排出喷咀13内部的流体再次被轴吸到泵的内部，由于这种作用，可进一步改善流体块对涂布精度的不良影响。

间歇涂布时的平均流量，如前所述，高频成分的输入波形近似于脉冲波形时，可选择调节所述脉冲波形的脉冲密度、活塞(脉冲波形)的振幅、间歇驱动频率(脉冲波形的频率)、脉冲为ON状态的时间宽度ΔT和1周期的时间T之比(占空比)等中的至少一种。即，选择这些参量，可使近似连续涂布与连续涂布的描绘线宽度和厚度一致。

使用由本发明形成的分配器，使间歇涂布形成近似连续化时的优点是可以极高速变动其平均流量。其原因是，如使用图5-6已作的说明，在单独发生间歇涂布时，通过负压→急剧正压→负压的循环，可进行界限分明的涂布，而且，即使在其集合体的近似连续涂布时，同样可实现高动作响应的涂布。

对间歇排出流体形成近似连续化的条件，可由“间歇驱动频率： f”和“排出流体头与被涂布面间的描绘线方向的相对速度：V”的关系来确定，可将驱动频率f提高到某一程度，增大速度：V，就生产节拍方面是有利的。因此，在驱动活塞时，若使用具有103-104Hz响应性的超磁伸缩元件、压电元件等电磁伸缩元件的话，由于其响应性很高，所以可采用充分大的所述描绘线方向的相对速度：V。因此可形成生产性很高的近似连续描绘。

为了使施加给超磁伸缩元件的输入电流和位移形成比较，使用无位移传感器的开环控制，也能控制活塞6的轴向定位。然而，设置像本实施例的位置检测装置，若采用开环控制的话，也能改善超磁伸缩元件的磁滞特性，所以可获得更高精度的定位。

也可以使用电磁螺线管等传动装置代替超磁伸缩元件、压电元件等电磁伸缩元件，与电磁伸缩元件比，虽然响应性差一个量级，但可大幅度缓和行程制约。

以下对本发明的第2实施例进行说明。

该实施例是流体涂布工序中的过渡状态，例如，在开始涂布时，进行间歇排出，在进入到正常状态的阶段中，切换到连续排出，在涂布终止时，再切换到间歇涂布，图12示出了排出喷咀水流侧压力的分析结果。

利用该方法，就能消除涂布线始点部分细、间断、或终点部分粗、发生流体块，同时，在连续涂布区间不对相对速度V形成制约方面，对涂布节拍是有利的。在实施例中，活塞位移曲线的输入波形是将上升时间、下降时间为0.015-0.025秒的梯形波形作为基本波形，在该基本波形的上升部分、下降部分上重叠上间歇波形的波形。即，

(1)涂布开始时间，从t＝0.005秒到t＝0.03秒之间，以高速进行间歇涂布。

(2)经过一定时间后，在t＝0.03秒时，停止活塞，切换成连续涂布。

在该阶段中，可充分加大排出流体头和被涂面之间的相对速度V。

(3)涂布结束前t＝0.06秒时，从连续涂布切换成由更高速间歇形成的近似连续涂布。

如所述实施例，在涂布开始时，终止时，对间歇，排出不进行切换，在描绘连续线的工序中，也可只在某限定区间内进行间歇排出。例如，在制造液晶屏的工序中，将密封材料描绘成长方形闭环时，需要涂布工艺。以前，例如，使用空气式的分配器时，存在的问题是在长方形的棱角部分，排出喷咀和其相对面的速度迅速发生变化，不能描绘均匀的线宽。

若使用本发明，可解决此类问题。即，当排出喷咀移动到棱角时，可从连续排出切换成间歇排出。

在排出喷咀和其相对面的涂布方向速度极快时，或者对间歇驱动频率有限制时，可按如下方法进行近似连续化。即，将排出侧时间迟作为要素，安装小径长管，在其端部设置排出喷咀，若按此构成，可获得低频滤波器的作用，以低频率也可形成近似连续化(未图示)。

若使用本发明，在涂布工艺工序中，可随意选择间歇涂布、近似连续涂布、连续涂布。例如，打点的间歇涂布后，进行变成微步流量(涂布线宽度、厚度)的近似续，随后，切换成由高速步骤形成的连续涂布等操作。

以下对本发明的第3实施例进行说明。

本实施例，通过将产生间歇排出压力的微量泵(假称)和设在外部的“流体压力的发生源”主泵(假称)进行组合，以极其简单的构成，解决了连续涂布中始终端的问题。图13示出了用积层型压电元件驱动的微量泵。

100是活塞，101是设在活塞上部的凸缘部分，102是缸体，103是夹持设在凸缘部分和缸体53之间的积层型压电元件，104是上部盖，105是在上部盖104上形成的支撑活塞100的轴承部分，106是检测活塞50轴向位置的位移传感器，

107是在缸体排出侧上形成的吸入口，108是排出口，109是排出喷咀，110是配置在凸缘部分101和上部盖104之间，向压电元件103付与电压的偏置弹簧。

积层型的压电元件与超磁伸缩元件相比，相对于同一长度的行程要小，由于不需要电磁线圈，外径很小。因此，有利于获得多分配器化，多喷咀化。

在所述微量泵吸入口107的上流侧，配置主泵111(以虚线示出)。

在实施例中，主要使用了螺旋沟泵，螺旋沟泵的情况具有如下特征，即(1)可以机械的非接触状态，从吸入口向排出口输送粉状流体，(2)可通过旋转数改变流量，(3)可获得恒定流量特性，(4)对流动性差的粉状流体，通过利用旋转付与剪切力，获得低粘度化，等。

作为主泵，除了螺旋沟泵之外，本发明还可使用齿轮泵、旋轮线泵、英诺泵等。利用设在外部的空气源取代泵，可以空气压力向微型分配器供给荧光材料，可大幅度简化整体涂布装置。

以上讲述的本发明实施例，如前所述，由于可利用由电磁伸缩元件产生的高频进行间歇驱动，所以能在高生产效率实现近似连续涂布。以前的空气式，螺旋沟式，响应性有界限，打点的频率界限为20Hz。以实施例的分配器进行评价的结果，利用50Hz以上的间歇驱动，与以前各式比较，可形成很高品位的近似连续涂布。频率的上限值，根据以电磁伸缩元件驱动的机械部分的传递特性界限，为3000Hz。

以下对图1、图2已说明的径向沟泵、推进动压密封，用图14A、图14B，图14C作补充说明。

已说明的径向沟11，作为螺旋沟压轴承是公知的，也可以用作螺旋沟泵、螺旋沟泵产生的泵压力，由旋转角速度、轴外径、沟深度、沟角度、沟宽度和脊宽度等进行确定。

由径向沟11形成的螺旋沟泵，在本发明中，虽然不是必要条件，但如前所述，具有可根据旋转数改变流量，获得恒定流量特性，通过利用旋转对流动性差的粉状流体付与剪切力，获得低粘度化，等特征。

密封用推进沟38，作为推进动压轴承同样是已知的。推进轴承产生的密封压力，同样由旋转角速度、推进轴承的内外径、沟深度、沟角度、沟宽度和脊宽度等进行确定(参照图14A、图14B)。

图14C的曲线图中的曲线(I)，表示在下述表2条件下，使用螺旋沟型推进沟时，相对于间距δ的密封压力PS特性。图14C的曲线图中的曲线(II)是一例表示无轴向流动时，径向沟的泵压力和轴端的间距δ的关系。该径向沟的泵压力与所述推进沟一样，可根据径向间隙、沟深度、沟角度的选择，在很宽范围内选取，然而，在定性方面，径向沟泵压力Pr不依赖于轴端空隙的大小(即，间距δ的大小)。

表2

参数		记号	设定值
				转数		N	200rpm
流体的粘性系数		μ	10000cps
				密封用推进轴承	沟的深度	hsg	10μm
半径	ro	3.0mm
			ri		105mm
	沟的角度	αs				30deg
沟的宽度			bsg		1.5mm
	隆起线的宽度	bsr				0.5mm

γ_o为推进轴承的外半径，γ_i为推进轴承的内半径。

密封用推进沟的间距δ充分大时，例如，间距δ＝15μm时，产生的压力很小，P＜0.1kg/mm²。

在旋转轴时，旋转轴的端面才接近固定侧的相对面，当间距δ＜10.0μm时，密封压力变得大于径向沟的泵压力Pr，则可中断流体从排出口侧排出。

所述图2表示中断流体流出的状态，排出喷咀开口部分39附近的流体，由于受到由推进沟38产生的离心方向泵作用(图2中箭头)，所以在开口部分39附近形成负压(大气压以下)。由于这种效果，中断后，残存在排出喷咀13内的端部，不会因表面张力形成流体块，消除了拉丝、垂涎(像流鼻涕)的现象。

在本发明的实施例中，通过使转轴的上移动5-10μm，即可自由控制流体的排出状态ON，OFF。

汇总本实施例的要点，就是利用下述之点，即，由推进沟产生的密封压力，当间距δ变小时，急剧增大，与其相反，径向沟的泵压力对间距δ的变化极其迟钝。

径向沟、推进沟、任何一个都可形在旋转侧上或固定侧上。

在涂布像含有微小粒子的粘接材料一样的粉状流体时，如下式(2)所示，可设定间距δ的最小值δmin大于微小粒子的直径φd。

δmin＞φd                         (2)

对于产生相同压力，为了获得更大的间距，可适当选择推进密封轴环31外径的大小，沟深度、沟角度等值。

以上是以即定方案公开的内容。

推进动压密封，虽不是本发明中的必须条件，但通过与本发明组合，获得了如下效果。

即，继续旋转电机，一边保持排出喷咀的流体中断状态，一边可在从涂布工序A到涂布工序B移动进行涂布工艺。

为此，不需要电机停止和起动而浪费时间，可进一步提高生产节拍。

在本实施例中，虽然在轴向驱动装置中使用了超磁伸缩元件，在使用微流量泵中，为了构成“非接触密封”，间距δ的行程要大，最好是数拾微米的量级，超磁伸缩元件、压电元件等电磁伸缩元件的行程界限不存在任何问题。

在排出高粘度流体时，可以预想到由径向沟形成的泵作用和由挤压压力，会产生很大的排出压力。这种情况，对第1传动装置1要求很大的推力以抗拒很高的流体压力，最好是容易输出数百-数千N力的电磁伸缩型传动装置。由于电磁伸缩元件具有数MHz以上的频率响应性，所以可使主轴以很高的响应性作直线运动。因此能以很高的响应高精度地控制高粘度流体的出量。

在轴向驱动装置中使用超磁伸缩元件时，与使用压电元件时比较，也可省去传递刷子，所以可减轻电机(旋转装置)的负荷，同时，由于整体结构变得极其简单，所以传动部分的惯性扭矩极小，可使分配器形成细径化。

在本发明的实施例中，虽然在轴向驱动装置中都使用了电磁伸缩元件，但在使用微流量泵中，构成“非接触密封”的间距δ行程要大，最好是数拾微米的量级，超磁伸缩元件、压电元件等电磁伸缩元件的行程界限不存在问题。

在排出高粘度流体时，可以预想到由径向沟产生的泵作用会形成很大的排出压力。这种情况，对于第1传动装置1要求更大的推力以抗拒很高的流体压力，最好是容易产生数百-数千N力的电磁伸缩型传动机构。电磁伸缩元件由于具有数MHz以上的频率响应性，所以能使主轴以很高的的响应性作直线运动。为此，能以高响应性高精度地控制高粘度流体的排出量。

在轴向驱动装置中使用超磁伸缩元件时，与使用压电元件时比较，由于省去了传递刷子所以能减轻电机(旋转装置)的负荷，同时使整体结构变得极其简单，传动部件的惯性扭矩极小，分配器可细径化。

根据使用本发明的流体涂布方法和流体涂布装置，获得如下效果。

1.可进行高速排出的中断和开始。

2.不会发生涂布开始时、终止时涂布线的始点部分细、间断、终点部分粗、滞留等，描绘出高精度的涂布线。

3.不会发生因粉体的压缩破损而堵塞流路、流体特性变化等问题。

4.进而本发明的泵可具有以下所示特征。

(1)可调整涂布高粘度的流体。

(2)可以高精度排出超微量流体。

在表面安装的分配器、PDP、CRT显示器的荧光体涂布、液晶屏的密封材料涂布等中，若使用本发明，可发挥其长处，不会造成遗憾，效果相当好。

本发明，虽然参照附图对最佳实施例作了充分的相关记载，熟练该技术的各种人都会明白，可作种种变形和修改，这样的变形和修改都不会超出本发明在权利要求中提出的范围，并能理解应包含其中。

Claims (15)

1.一种流体涂布方法，是一种利用流体补充装置向保持间距配置的2个面间供给流体，同时通过由传动装置的驱动改变所述2个面间间距，间歇地把被填充在所述2个面间的所述流体排出的流体涂布方法，其特征在于：

通过使用叠加有高频成分和直流成分的输入信号驱动所述传动装置，改变所述2个面间间距，而进行把被填充在所述2个面间的所述流体间歇地排出的流体涂布。

2.一种流体涂布方法，是一种利用流体补充装置向保持间距配置的2个面间供给流体，同时通过由传动装置的驱动改变所述2个面间间距，间歇地把被填充在所述2个面间的所述流体排出，并且，在使形成在所述2面间的流出口和位于其对向面的基板进行相对移动的状态下进行流体涂布的流体涂布方法，其特征在于：

在取所述基板和所述排出口的相对移动速度为V、改变所述2个面间间距的频率为f时，选择所述速度V和频率f，使通过所述间歇排出工序在基板上涂布的描绘线形成近似的连续线，通过驱动传动装置改变所述2个面间的间距，进行把被填充在所述2个面间的流体排出的流体涂布，而形成是近似连续线的描绘线。

3.一种流体涂布方法，是一种利用流体补充装置向保持间距配置的2个面间供给流体，同时通过由传动装置的驱动改变上述2个面间间距，间歇地把被填充在所述2个面间的所述流体排出的流体涂布方法，其特征在于：包括

利用高频波控制所述传动装置的驱动，通过以所述高频波改变所述间距，而把被填充在所述2个面间填充流体间歇地排出的间歇排出工序和通过控制所述传动装置的驱动而连续排出所述流体的连续排出工序，在所述流体的涂布工序中，使所述间歇排出工序和所述连续排出工序交替进行。

4.根据权利要求3所述的流体涂布方法，其特征在于：在所述流体涂布中的描绘线的起始端点及其附近，切换为所述间歇排出工序。

5.根据权利要求3所述的流体涂布方法，其特征在于：在所述流体涂布中的描绘线的终止端点及其附近，切换为所述间歇排出工序。

6.根据权利要求3所述的流体涂布方法，其特征在于：在所述间歇排出工序中涂布所述流体形成的描绘线是近似的连续线。

7.根据权利要求6所述的流体涂布方法，其特征在于：控制所述传动装置的驱动，形成将从所述间歇排出工序向所述连续排出工序进行切换时的时间，或从所述连续排出工序向所述间歇排出工序进行切换时的时间取为t＝t₁时，在t＝t₁附近时的经过所述间歇排出工序排出的所述流体平均流量取为Q＝Q₁，经过所述连续排出工序排出的所述流体流量取为Q＝Q₂时，通过使所述间歇排出工序中的高频成分的输入波形近似于脉冲波形时的占空比、或者所述脉冲波形的脉冲密度，或所述脉冲波形的频率、或增减所述脉冲波形的振幅，使确定的所述平均流量Q₁和所述平均流量Q₂基本一致。

8.根据权利要求1所述的流体涂布方法，其特征在于：当通过所述传动装置的驱动来改变所述2个面间间距时，通过电机使轴和安装所述轴的具有排出口的轴套作相对旋转，使所述排出口排出所述流体。

9.根据权利要求8所述的流体涂布方法，其特征在于：利用所述传动装置减小所述轴的排出侧端面和其相对面的间距，以阻断所述流体，并且在阻断后，把残留在所述轴和所述轴套的排出口侧的流体，通过在所述轴的排出口侧端面与其相对面轴套的相对移动面上形成的动压密封，向与排出口侧的相反侧进行吸引。

10.根据权利要求1所述的流体涂布方法，其特征在于：在通过所述传动装置的驱动改变所述2个面间的间距时，通过使电磁伸缩元件的轴，相对于安装所述轴并具有排出口的轴套在轴向上作进退移动，使所述流体从所述排出口排出。

11.根据权利要求1所述的流体涂布方法，其特征在于：驱动所述传动装置，在把所述间歇排出工序中的排出时间设为T、把在该排出时间T的区间内所述流体的排出流量积分值设为Qsum时，将所述流体的平均排出流量Qave定义为Qave＝Qsum/T，通过调节高频成分的输入波形近似于脉冲波形时的占空比、或所述脉冲波形的脉冲密度、或所述脉冲波形的频率、或所述脉冲波形的振幅、或所述流体涂布的始终端的高频成分包络线图形，设定所述平均排出流量为Qave。

12.根据权利要求1所述的流体涂布方法，其特征在于：所述高频率成分为50-3000Hz。

13.一种流体涂布装置，其特征在于：包括

轴，收容所述轴的与所述轴形成泵室，并具有连通所述泵室与外部的流体吸入口和排出口的轴套；

使所述轴和所述轴套间发生在轴方向上的位移的轴向驱动装置；

将流入到所述泵室内的所述流体压送到排出口侧的流体补充装置；

根据涂布开始后的经过时间或排出口端部的位置信息，在涂布工序中，选择由所述轴向驱动装置改变所述轴的排出口侧端面和与其相对面的间距，把被填充在所述2个面间的流体间歇地排出的间歇排出动作，或由所述流体补充装置连续排出所述流体的连续排出动作的控制部分。

14.根据权利要求13所述的流体涂布装置，其特征在于：所述轴向驱动装置具有，

作为所述轴，将可动端作为前侧，将固定端作为后侧，安装在所述轴套内的电磁伸缩元件、

支撑所述电磁伸缩元件的相对于所述轴套可作相对自由旋转，且可沿轴向移动的装置、

和驱动所述电磁伸缩元件旋转的装置。

15.根据权利要求13所述的流体涂布装置，其特征在于：将所述流体补充装置作为主泵，将把被填充在所述2个面间的所述流体间歇地排出的装置作为微量泵，由连通路连通所述主泵和所述微量泵。

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