JP2015188873A - 塗布装置及び塗布方法 - Google Patents

Abstract

【課題】塗布すべき液体材料が高粘度のものであるときや、重力に抗する方向に液体材料を吐出するときであっても、液体材料をワークに塗布することが容易な塗布装置及び塗布方法を提供する。
【解決手段】塗布装置１０は、吐出ヘッド３２と、シリンジ３４と、コンプレッサとを有する。吐出ヘッド３２には案内孔３８が形成される。また、案内孔３８には、シリンジ３４の先端が挿入された供給通路４０が連通する。シリンジ３４から導出された液体材料（例えば、接着剤２０）は、案内孔３８と供給通路４０の交点で、液滴として一旦留まる。この液滴は、その後、該案内孔３８に導入された圧縮エアからの押圧を受け、圧縮エアとともに吐出口４２から吐出される。
【選択図】図１

Description

本発明は、ワークに対して液体材料を吐出することで、前記ワークに対して前記液体材料を塗布する塗布装置及び塗布方法に関する。

ディスペンサとも指称される塗布装置は、接着剤やペースト等の液体材料を、ワークに対して微量ながらも精度よく塗布しようとする場合に多用される。この種の塗布装置の基本的な構成は周知であり、例えば、特許文献１に記載されている。

具体的には、要部を誇張した図４に示すように、塗布装置は、吐出すべき液体材料を貯留したシリンジ１と、該シリンジ１から導出された液体材料２を貯留する液室３が形成された吐出ヘッド４と、該吐出ヘッド４に設けられた塗布用プランジャ５とを有する。この構成において、シリンジ１内の液体材料２は、供給用プランジャ６で押圧されてシリンジ１から導出され、吐出ヘッド４に形成された供給通路７を通過して液室３内に導入される。

そして、液室３内に挿入された塗布用プランジャ５が吐出口８に向かって変位し、その先端の一部がシート部９に着座する。液室３と吐出口８が連通しているため、液室３内の液体材料２が、塗布用プランジャ５が変位した分押し出され、鉛直下方に位置するワークＷに向かって、吐出口８から液滴として吐出される。

特開２０１３−８１８８４号公報

液体材料２が、その粘度が小さいものである場合には、ワークＷと吐出口８を数ｍｍ程度離間させたときであっても、図４中に液滴を仮想線で示したように、上記の動作によって液体材料２がワークＷに滴下される。すなわち、吐出ヘッド４をワークＷに接触させることなく液体材料２を塗布することができる。このため、ワークＷに傷が発生する等の懸念がない。

ところで、液体材料２として接着剤やペーストを用いるときがある。接着剤やペーストは、粘度が比較的大きな高粘度液体材料の１つであり、流動し難い。このため、塗布用プランジャ５の変位速度が小さいときには十分な吐出力が発生せず、図４中に実線で示したように吐出口８の近傍に滞留する等して、ワークＷに到達することが困難となる。

粘性抵抗に抗して高粘度液体材料をワークＷに滴下するためには、塗布用プランジャ５を高速で変位させることが必要となる。しかしながら、高粘度液体材料は塗布用プランジャ５に粘着し易く、このため、塗布用プランジャ５を高速変位させることは困難である。また、塗布用プランジャ５に大きな駆動力を付与する駆動源を用いることが考えられるが、このような駆動源は概して大型・大重量であり、塗布装置の大規模化や設備投資の高騰を招く一因となる。

これを回避するべく、吐出口８をワークＷに近接させることが想起される。しかしながら、この場合、吐出ヘッド４がワークＷに接触して該ワークＷに傷が発生する懸念がある。

加えて、この塗布装置には、特に吐出ヘッド４を小型化することが困難であるという不具合が顕在化している。吐出ヘッド４に塗布用プランジャ５を組み込む必要があるからである。従って、例えば、ワークＷに対して何らかの加工を行うための加工装置に塗布装置を付設すること等も困難である。

本発明は上記した問題を解決するためになされたもので、簡素な構造でありながら液体材料に十分な吐出力を付与することが可能であり、しかも、小型化を図り得る塗布装置及び塗布方法を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明に係る塗布装置は、液体材料を吐出する吐出口が形成された吐出ヘッドと
前記吐出ヘッドに、液体材料を供給する液体材料供給手段と、
前記吐出ヘッドに、前記吐出口から吐出されるキャリアガスを供給するガス供給手段と、
を備え、
前記吐出ヘッドに供給された液体材料を、前記キャリアガスで押圧して前記吐出口から吐出することを特徴とする。

すなわち、この塗布装置では、吐出ヘッド内を流通するキャリアガスを推力として液体材料を吐出する。キャリアガスの圧力が十分に高いため、液体材料に十分な吐出圧が付与される。従って、液体材料が高粘度のものであるときや、重力に抗する方向に液体材料を吐出するときであっても、液体材料をワークに到達させること、換言すれば、ワークを液体材料で塗布することが容易となる。

このため、吐出口をワークから十分に離間させることができる。これにより、吐出ヘッドがワークに接触することや、このことに起因して該ワークに傷が発生することが回避される。

また、キャリアガスを推力とするので、塗布用プランジャが不要となる。しかも、キャリアガスを供給するための構成は、塗布用プランジャを駆動させるための構成に比して簡素である。以上のような理由から、塗布装置、特には吐出ヘッドの簡素化、小型化ないし小規模化を図ることができる。従って、設備投資の低廉化を図ることができることに加え、塗布装置を他の設備（例えば、加工装置等）に組み込むことが容易となる。

吐出口が形成された部位は、吐出ヘッドの端部から隆起した凸部であることが好ましい。この場合、液体材料の吐出量のばらつきが小さくなる。すなわち、液体材料を略一定量で供給することができるようになるので、安定した塗布を行うことができる。

また、ガス供給手段は、キャリアガスとして圧縮エアを供給するものであることが好ましい。一層具体的には、コンプレッサ等である。このような機器は比較的安価であるので、設備投資が高騰することを抑制することができる。また、圧縮エアを生成することも容易且つ低廉であるので、低コスト化を図ることもできる。

液体材料は、吐出ヘッドの内部において、キャリアガスの流通方向に対して傾斜した方向から供給することが好ましい。この場合、液体材料の受圧面積が大きくなるので、キャリアガスが液体材料を吐出口に向かって押圧することが容易となるからである。

この塗布装置は、粘度が１０Ｐａ・ｓを超える液体材料であっても容易に吐出することができる。上記したように、推力としてキャリアガスを用いるために十分な吐出力が得られるからである。従って、例えば、接着剤等を塗布する場合に好適である。

また、本発明に係る塗布方法は、吐出口が形成された吐出ヘッドに対し、液体材料供給手段から液体材料を供給する工程と、
前記吐出ヘッドに対し、ガス供給手段からキャリアガスを供給する工程と、
前記吐出ヘッド内の前記液体材料を、前記キャリアガスで押圧して前記吐出口から吐出する工程と、
を有することを特徴とする。

このような過程を経ることにより、キャリアガスを推力として液体材料を吐出することができる。

なお、上記したように、キャリアガスとしては圧縮エアを供給することが好ましい。また、キャリアガスを推力とする上記の塗布方法によれば、粘度が１０Ｐａ・ｓを超えるような液体材料を容易に吐出することができる。

本発明によれば、吐出ヘッド内にキャリアガスを流通させ、このキャリアガスを推力として、液体材料を吐出するようにしている。これにより液体材料に十分な吐出圧が付与されるので、液体材料が高粘度のものであるときや、重力に抗する方向に液体材料を吐出するときであっても、液体材料をワークに到達させることが可能となる。すなわち、ワークに対して塗布を行うことが容易となる。

従って、先ず、吐出口をワークから十分に離間させることができる。このため、吐出ヘッドがワークに接触して該ワークに傷が発生することが回避される。

また、キャリアガスを推力とするので、塗布用プランジャが不要となる。このことに加え、キャリアガスを供給するための構成は比較的簡素である。従って、塗布装置、特に吐出ヘッドの簡素化、小型化ないし小規模化を図ることができる。このために設備投資の低廉化を図ることができ、さらに、塗布装置を加工装置に組み込むことが容易となる。

本発明の実施の形態に係る塗布装置が組み込まれた打抜加工装置の要部概略側面図である。 図２Ａは、吐出口の近傍が平坦部である吐出ヘッドの要部縦断面図であり、図２Ｂは、吐出口の近傍が凹部である吐出ヘッドの要部縦断面図である。 吐出口の近傍の形状と、液体材料の吐出量のばらつきとの関係を示すグラフである。 従来技術に係る塗布装置の要部拡大図である。

以下、本発明に係る塗布方法につき、これを実施するための塗布装置との関係で好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本実施の形態に係る塗布装置１０が付設された打抜加工装置１２の要部概略側面図である。この打抜加工装置１２は、帯状ワーク１４から単コア１６を打ち抜き、さらに、該単コア１６を積層して積層コア１８を得るためのものである。一方、塗布装置１０は、単コア１６に対し、液体材料としての接着剤２０を塗布する。

打抜加工装置１２につき先ず説明すると、該打抜加工装置１２は、位置決め固定された下型２２と、下降又は上昇することで該下型２２に対して接近又は離間する上型２４とを有する。前記帯状ワーク１４は、下型２２と上型２４の間に介在される。

上型２４には、下型２２に臨むようにして複数個のパンチ２６ａ〜２６ｄが所定間隔で離間して設けられる。パンチ２６ａ〜２６ｃは、単コア１６の内周側を打ち抜くためのものであり、パンチ２６ｄは、単コア１６を帯状ワーク１４から分離するべく、単コア１６を帯状ワーク１４から打ち抜くためのものである。なお、下型２２には、下降したパンチ２６ａ〜２６ｄの各々が挿入される進入孔が適宜の位置に形成される（いずれも図示せず）。

下型２２において、パンチ２６ｄに対向する位置には中空ダイ２８が設けられる。該中空ダイ２８の内部には、受台３０が配設される。パンチ２６ｄ及び中空ダイ２８によって打ち抜かれた単コア１６は、受台３０上に順次収集されて積層される。パンチ２６ｄは、この積層された単コア１６に加圧力を付与するためのものでもある。

打抜加工装置１２は、さらに、図示しない送り出し機構（例えば、送り出しローラ）及び図示しない受け取り機構（例えば、巻き取りローラ）を有する。帯状ワーク１４は、前記送り出し機構の作用下に、矢印Ｘ方向に間欠的に送り出される。同時に、送り出された長さに相当する長さが、前記受け取り機構により受け取られる。

塗布装置１０は、下型２２に設けられ、帯状ワーク１４の下方に位置する。次に、この塗布装置１０につき説明する。

塗布装置１０は、吐出ヘッド３２と、その内部に貯留した接着剤２０を吐出ヘッド３２に供給するシリンジ３４（液体材料供給手段）と、吐出ヘッド３２に対して圧縮エア（キャリアガス）を供給するガス供給手段としての図示しないコンプレッサとを有する。

吐出ヘッド３２の内部には、導入口３６と、該導入口３６から鉛直上方に向かって延在する案内孔３８と、水平方向に延在して該案内孔３８に連通する供給通路４０とが形成される。このため、供給通路４０は、案内孔３８に対して直交する。すなわち、９０°の角度で傾斜している。

案内孔３８の開口は、圧縮エアに押圧された接着剤２０を吐出する吐出口４２となる。この場合、吐出口４２が形成された部位は、他の部位に比してテーパー状に隆起し、略円錐台形状をなす。すなわち、吐出口４２の近傍は、吐出ヘッド３２の端部から緩やかに隆起した凸部として形成されている。

導入口３６には、コンプレッサからの圧縮エアが流通する吐出エア供給管４４が接続される。ここで、吐出エア供給管４４には第１制御弁（図示せず）が設けられる。前記第１制御弁が閉止状態であるときには、圧縮エアの流通が遮断される。一方、開放状態であると、圧縮エアが流通して吐出エア供給管４４から導出され、導入口３６から吐出ヘッド３２内に導入される。圧縮エアは、さらに、案内孔３８を経由して吐出口４２から外部に放出される。

一方、供給通路４０には、シリンジ３４の長尺且つ小径な先端が挿入される。このシリンジ３４は、シリンジ本体４６に対して供給用プランジャ４８が挿入されることで構成されている。

供給用プランジャ４８には、第２制御弁が設けられた押圧エア流通管（いずれも図示せず）が接続される。この押圧エア流通管には、前記コンプレッサからの圧縮エアが供給される。前記第２制御弁が閉止状態であると圧縮エアの流通が遮断され、一方、開放状態であると圧縮エアが流通して供給用プランジャ４８に到達する。この圧縮エアを受けた供給用プランジャ４８は、圧縮エアによって押圧され、吐出ヘッド３２側（矢印Ｘ方向側）に向かって変位する。

この変位により、シリンジ本体４６に予め貯留された接着剤２０が供給用プランジャ４８に押圧される。そして、供給用プランジャ４８の変位量に対応する体積の接着剤２０がシリンジ３４から導出され、供給通路４０を介して案内孔３８に移液される。

なお、第１制御弁及び第２制御弁の開閉は、上型２４の昇降や、前記送り出し機構及び前記受け取り機構の動作等を制御する図示しない制御回路の制御作用下に行われる。

また、接着剤２０は特に限定されるものではなく、アクリル系やシリコーン系等の市販品を用いることができる。この種の接着剤２０は、粘度が１０Ｐａ・ｓを超えていることが一般的である。

本実施の形態に係る塗布装置１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次に、その作用効果につき、本実施の形態に係る塗布方法との関係で説明する。

本実施の形態に係る塗布方法は、帯状ワーク１４に対する打抜加工の最中に遂行される。このため、該塗布方法の工程につき、打抜加工に関する工程を含めて説明する。なお、特に明記はしていないが、打抜加工及び塗布は、前記制御回路がシーケンス制御を営むことによって遂行される。

先ず、打抜加工を遂行するべく、上型２４が下降して下型２２に接近する。これにより、帯状ワーク１４におけるパンチ２６ａ〜２６ｄに対向した部位が打ち抜かれる。なお、パンチ２６ｄに対向した部位は、単コア１６として中空ダイ２８の内部に落下し、該内部に配設された受台３０上に収集される。

その後、上型２４が一旦上昇する。すなわち、パンチ２６ａ〜２６ｄが帯状ワーク１４から離間する。次に、前記送り出し機構の作用下に、帯状ワーク１４が矢印Ｘ方向に間欠的に送り出される。同時に、送り出された長さに相当する長さが前記受け取り機構により受け取られる。その結果、パンチ２６ａに対向していた部位が移動してパンチ２６ｂに対向する。同様に、パンチ２６ｂ、２６ｃに対向していた部位が移動してパンチ２６ｃ、２６ｄに対向する。また、未加工である新たな部位がパンチ２６ａに対向する。

この状態で、上型２４が再下降して下型２２に接近する。以降は上記の動作が繰り返される。このようにして帯状ワーク１４の一部がパンチ２６ａ〜２６ｃを介して順次打ち抜かれることにより、単コア１６の形状に対応する形状が帯状ワーク１４に形成される。

パンチ２６ａ〜２６ｃによる打抜加工が終了した部位は、次に、吐出ヘッド３２の上方に位置するように送り出される。すなわち、当該部位の下端面が吐出ヘッド３２に対向し、この位置で停止する。

帯状ワーク１４が停止した後、前記押圧エア流通管に設けられた前記第２制御弁が開放される。これにより、前記コンプレッサから供給された圧縮エアが供給用プランジャ４８に到達し、該供給用プランジャ４８を押圧する。この押圧を受けた供給用プランジャ４８は、吐出ヘッド３２側（矢印Ｘ方向側）に向かって所定距離だけ変位する。

シリンジ本体４６には、接着剤２０が予め貯留されている。従って、変位する供給用プランジャ４８によって接着剤２０が押圧され、供給用プランジャ４８の変位量に対応する体積だけシリンジ３４から導出される。第２制御弁が開放されてから所定の時間が経過した直後、該第２制御弁が閉止される。このようにして第２制御弁の開放から閉止に至る時間を制御することにより、接着剤２０の導出量（塗布量）が精度よく調節される。

供給通路４０が水平方向に延在しているので、接着剤２０がシリンジ本体４６を流動する際、重力の影響を受け難い。このため、粘度が大きな接着剤２０であっても、シリンジ本体４６の先端内（供給通路４０内）を比較的容易に流動する。

シリンジ３４から導出された所定量の接着剤２０は、液滴として、供給通路４０と案内孔３８の交点に留まる。そして、次に、吐出エア供給管４４に設けられた前記第１制御弁が開放される。これに伴い、前記コンプレッサから供給された圧縮エアが吐出エア供給管４４を流通し、導入口３６を経て案内孔３８に流入する。圧縮エアは、さらに、案内孔３８に案内されて吐出ヘッド３２内を上昇する。

第１制御弁が開放されてから所定の時間が経過した直後、該第１制御弁が閉止される。このように、本実施の形態では、圧縮エアは間欠的に吐出ヘッド３２内に供給される。

圧縮エアが案内孔３８と供給通路４０との交点まで上昇すると、該交点に液滴として留まっている所定量の接着剤２０が、圧縮エアによって押圧される。供給通路４０が案内孔３８に対して直交（傾斜）しているので、液滴の下方全体に圧縮エアが接触する。すなわち、圧縮エアに対する受圧面が大きい。このため、圧縮エアは、液滴を容易に押圧することができる。

圧縮エアから押圧を受けた液滴（接着剤２０）は、圧縮エアとともに案内孔３８内を上昇する。そして、液滴形状を保ちながら、案内孔３８の開口である吐出口４２から吐出される。すなわち、本実施の形態においては、圧縮エアを推力として接着剤２０を鉛直上方に向かって吐出している。

上記したように吐出ヘッド３２の上方には帯状ワーク１４の下端面が位置しているので、吐出口４２から吐出された液滴（接着剤２０）が帯状ワーク１４の下端面に付着する。すなわち、帯状ワーク１４に対して接着剤２０が塗布される。一方、液滴とともに吐出口４２から吐出された圧縮エアは、吐出口４２の上方に位置する帯状ワーク１４に衝突して拡散する。なお、帯状ワーク１４と下型２２との間は所定距離で離間しているので、圧縮エアを吐出することに伴って下型２２と帯状ワーク１４の間のガス圧が上昇することはない。

シリンジ３４から導出された接着剤２０は、帯状ワーク１４に付着するまでの間、シリンジ本体４６の内壁以外に接触することはない。従って、接着剤２０が何らかの部材等に粘着することが回避される。また、圧縮エアが高圧であるので、大きな吐出力が得られる。このため、本実施の形態のように、粘度が１０Ｐａ・ｓを超えるほど大きく、従って、粘性抵抗が大きな液体材料である接着剤２０を重力に抗して鉛直上方に吐出する場合であっても、接着剤２０を容易に帯状ワーク１４に到達させることができる。

このために帯状ワーク１４から吐出口４２を十分に離間させることが可能となるので、帯状ワーク１４が吐出ヘッド３２に接触して傷が発生する懸念を払拭することができる。なお、帯状ワーク１４と吐出口４２との離間距離は、圧縮エアの圧力にもよるが、例えば、３ｍｍ程度に設定することも可能である。

しかも、この場合、圧縮エアを供給することで接着剤２０が吐出されるので、従来技術に係る塗布装置に設けられる塗布用プランジャ５（図４参照）や、その駆動源が不要となる。従って、塗布装置１０を簡素な構成として小規模化を図ることができるとともに、設備投資の低廉化を図ることができる。

特に、塗布用プランジャ５が不要となることから、吐出ヘッド３２を小型化することが可能となる。このため、吐出ヘッド３２を含む塗布装置１０を打抜加工装置１２に組み込むことが容易となる。

以上のようにして接着剤２０が塗布された部位は、上型２４が上昇した後に送り出されてパンチ２６ｄに対向する。その後、上型２４が下降した際にパンチ２６ｄ及び中空ダイ２８によって単コア１６として打ち抜かれ、受台３０上に収集される。この収集が繰り返されることで、単コア１６同士が積層される。

パンチ２６ｄは、単コア１６を打ち抜いた後、積層された単コア１６を受台３０とともに挟持・押圧する。この押圧により、隣接する単コア１６同士が接着剤２０を介して接合される。この接合は、１枚の単コア１６の打ち抜き及び収集毎に行われる。以上により、隣接する単コア１６同士が接合された積層物である積層コア１８が得られる。

なお、中空ダイ２８に代替してスクイズリングを設置するようにしてもよい。この場合、打ち抜かれた単コア１６は、スクイズリングのガイド開口に案内されて該スクイズリングの内孔に収容され、内孔の内壁から受ける側圧によって該内孔に保持される。これが繰り返されることで単コア１６が順次積層され、積層コア１８が形成される。

本発明は、上記した実施の形態に特に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

例えば、この実施の形態では、吐出口４２が形成された部位を凸部としているが、図２Ａに示すように平坦部とするようにしてもよいし、図２Ｂに示すようにテーパー状に陥没した凹部とするようにしてもよい。吐出口４２が形成された部位の形状を、図１に示す凸部、図２Ａに示す平坦部、図２Ｂに示す凹部のいずれかとし、且つ吐出口４２の直径を変化させたときの、接着剤２０の吐出量のばらつきを図３に併せて示す。

図３から、凸部としたときに吐出量のばらつきが最小となることが分かる。ここで、図３においては、形状の相違によるばらつきの度合いを容易に認識し得るようにするべく誇張して示しているが、平坦部や凹部であるときにもばらつきを十分に抑制し得る。なお、凸部や凹部は、テーパー状に隆起ないし陥没したものに特に限定されるものではない。

また、塗布装置１０が打抜加工装置１２に付設されるものに限定されるものではないことは勿論である。さらに、吐出する液体材料も、接着剤２０以外のものであってもよい。

そして、キャリアガスも圧縮エアに限定されるものではない。例えば、圧縮窒素等を用いるようにしてもよい。

さらにまた、吐出ヘッド３２の案内孔３８にキャリアガスを常時流通させるようにしてもよい。

１、３４…シリンジ ２…液体材料
４、３２…吐出ヘッド ５…塗布用プランジャ
６、４８…供給用プランジャ ７、４０…供給通路
８、４２…吐出口 １０…塗布装置
１２…打抜加工装置 １４…帯状ワーク
１６…単コア １８…積層コア
２０…接着剤 ２２…下型
２４…上型 ２６ａ〜２６ｄ…パンチ
２８…中空ダイ ３８…案内孔
４４…吐出エア供給管

Claims (8)

1. 液体材料を吐出する吐出口が形成された吐出ヘッドと、
   前記吐出ヘッドに、液体材料を供給する液体材料供給手段と、
   前記吐出ヘッドに、前記吐出口から吐出されるキャリアガスを供給するガス供給手段と、
   を備え、
   前記吐出ヘッドに供給された液体材料を、前記キャリアガスで押圧して前記吐出口から吐出することを特徴とする塗布装置。
2. 請求項１記載の塗布装置において、前記吐出口が形成された部位が、前記吐出ヘッドの端部から隆起した凸部であることを特徴とする塗布装置。
3. 請求項１又は２記載の塗布装置において、前記ガス供給手段が、前記キャリアガスとして圧縮エアを供給するものであることを特徴とする塗布装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の塗布装置において、前記液体材料は、前記吐出ヘッドの内部にて、前記キャリアガスの流通方向に対して傾斜した方向から供給されることを特徴とする塗布装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の塗布装置において、前記液体材料として粘度が１０Ｐａ・ｓを超えるものを吐出することを特徴とする塗布装置。
6. 吐出口が形成された吐出ヘッドに対し、液体材料供給手段から液体材料を供給する工程と、
   前記吐出ヘッドに対し、ガス供給手段からキャリアガスを供給する工程と、
   前記吐出ヘッド内の前記液体材料を、前記キャリアガスで押圧して前記吐出口から吐出する工程と、
   を有することを特徴とする塗布方法。
7. 請求項６記載の塗布方法において、前記キャリアガスとして圧縮エアを供給することを特徴とする塗布方法。
8. 請求項６又は７記載の塗布方法において、前記液体材料として粘度が１０Ｐａ・ｓを超えるものを吐出することを特徴とする塗布方法。

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