JP2019535502A - 基材を被覆するための噴霧方法 - Google Patents

Abstract

基材をガス流中に微細化された物質（Ｆ）で被覆するための噴霧方法において、スプレーヘッド（２０）が、基材（Ｓ）に作用するガス流（Ｌ）を発生させるためにされる。該物質（Ｆ）は、アプリケーションチップ（１４）を備えたシリンジ様のアプリケーション容器（１０）中に存在する。該物質（Ｆ）を含むアプリケーション容器（１０）のアプリケーションチップ（１４）は、スプレーヘッド（２０）の外側で、そこから少し離れて、及びガス流（Ｌ）の流れの主方向に対して、横方向にガス流（Ｌ）に導入され、該物質（Ｆ）は、その位置で、アプリケーション容器（１０）からガス流（Ｌ）に導入される。

Description

本発明は、独立特許請求項１の前置きに従った基材を被覆するための噴霧方法、及び独立請求項１０の前置きに従った該方法を実行するために適した噴霧装置に関する。

例えば、塗料又は塗料処方の、しかしまた、例えば、接着剤又は接着剤処方の、それらの開発の間の試験の間の重要な工程は、製造された塗料又は接着剤試料を試験基材へ適用することである。試料は、所望の方法を使用して、試験基材に適用され、及びそれから、直接的に又は乾燥フェーズの後に、所望の基準（摩耗試験、比色分析、化学的及び物理的耐性試験など）に従って試験又は測定される。

試験基材として、従来から使用されている、金属（例えば、鉄又はアルミ製のプレート）、段ボール、樹木、ガラス又はプラスチック製の標準的なプレートがある。試料を適用するために又は試料を伴う試験基材を被覆するために広く使用されている方法は、試料を気流中に微細化し、生じた塗料又は接着剤の液滴が基材上に堆積し又は微細に分散する噴霧方法である。

異なる試料を用いた包括的な試験シリーズが、しばしば塗料及び接着剤の開発途中に行われる。かかる試験の間、各試料の交換とともに、試料と接触する使用された噴霧装置の部品を洗浄することは必要不可欠である。噴霧装置の洗浄などは、しばしば非常に労力のいるものであり、実際の噴霧工程が必要とするよりも比較的多くの時間を必要とする。最小可能時間で、多くの異なる試料を適用し試験するためには、アプリケーション装置を洗浄するのに必要な工程を可能な限り単純で可能な限り短いものにしておくこと、及びまた大量の洗浄剤及び溶媒の使用を減らすことが重要である。というのは、洗浄剤及び溶媒の収集及びとりわけ処分にかなりのコストがかかり、さらに、環境に有害であるためである。

低減された量の洗浄剤を必要とする噴霧装置は、米国特許出願公開第２００８／００１２１５９号に述べられている。

前記噴霧装置は、（従来の噴霧方法の場合のように）軸方向のメインノズル及び２つのホーンジェットノズルを有する圧縮空気が供給されるスプレーヘッドを有し、実質的に円錐の気流を発生させる。シリンジ様構造のアプリケーション容器は、スプレーヘッドにより発生させた気流に軸方向に導入することが可能であり、該アプリケーション容器は、それよりも前に噴霧される物質（塗料試料）を獲得している。該アプリケーション容器は、アプリケーション容器がスプレーヘッドに備えられた際に、スプレーヘッドの軸方向のメインノズルを通じて突き出すキャニュラー様のチップを備えており、その口をスプレーヘッドというよりそれらのメインノズルの外側に有する。例えば、アプリケーション容器のプランジャーをモーター制御して前進させることで、物質をアプリケーション容器のチップを通じてスプレーヘッドにより発生させた気流に導入することが可能であり、該物質はそれから微細化、すなわち気流中で霧状にされる。別々のアプリケーション容器を使用することにより、該噴霧されている物質はスプレーヘッドと接触せず、各物質／試料の交換の後にスプレーヘッドを洗浄することを要さない。シリンジ様のアプリケーション容器それ自体は、比較的少量の洗浄のみを必要とし又は使い捨て容器の形態で、各使用の後、廃棄され得る。

米国特許出願公開第２００８／００１２１５９号より公知の前記噴霧装置は、基本的に、かかる噴霧塗装方法における洗浄の問題を解決しているが、種々の他の欠点を有する。アプリケーション容器がスプレーヘッドに挿入されており、スプレーヘッド及びアプリケーショ容器が互いに構造的に適合していなければならないためである。すなわち、市販のアプリケーション容器と組み合わせて、市販のスプレーヘッドを使用することが全くできない。さらに、アプリケーション容器の挿入及び取り外しは、比較的多くの操作を必要とする。及び、最終的に、特にアプリケーション容器のスプレーヘッドへの挿入及びそれに続きそこから取り外すことは、ある状況においてはスプレーヘッドの洗浄さえ必要とし得る、重大な汚染のリスクを構成する。

欧州特許出願公開第２２１８５１３号は、静電帯電及び試料溶液をガス流に導入するための装置について明らかにしている。試料溶液を含むシリンジ（アプリケーション容器）が、ガスパイプの出口の前に配置されている。ガスパイプから流れ出すガスにより、試料溶液がシリンジから追い出され、微細化され、基材に適用される。要すれば、アプリケーション容器からのガスパイプと出口との間の相対位置を調節する手段が提供され得る。

アプリケーション容器を試料溶液で満たすために使用される方法が何であれ、その噴霧装置は、例えば、スプレーヘッド上に落下し得る又はガス流の起動時に、それによりアプリケーション容器から掃き出され、制御されない方法で基材上に堆積し得る試料溶液で、また汚染される可能性がある。

本発明の目的は、前記公知の方法の欠点を回避する改良された噴霧方法、及びそのために使用される噴霧装置を今提供することである。より具体的には、その目的は、噴霧されている物質でのスプレーヘッドの汚染を確実に回避し、該方法を扱うのが容易で装置という点で経済的に実現可能であり、市販のスプレーヘッド及びその分野で十分確立されているアプリケーション容器を使用して実行され得るという趣旨の下、一般的な種類の噴霧方法を改良することである。

本発明の根底にある問題は、独立請求項１に定義されている噴霧方法、及び特許請求項１０に定義されている噴霧装置により解決される。本発明による噴霧方法のとりわけ有利な展開及び実施形態、及び本発明による噴霧装置は、各々、従属特許請求項より明らかとなる。

前記噴霧方法に関して、本発明の中心は、次のものにある。すなわち、基材をガス流中に微細化された物質で被覆する噴霧方法において、スプレーヘッドが、該基材に作用するガス流を発生させるために使用されること。物質が、アプリケーションチップを備えたシリンジ様のアプリケーション容器中に存在し、スプレーヘッドと接触することなく、アプリケーション容器からガス流に導入され、それにより微細化されること。物質を含むアプリケーション容器のアプリケーションチップが、スプレーヘッドの外側で、そこから（少し）離れて、ガス流の流れの主方向に対して、横方向に（中央に、すなわち軸方向に）ガス流に導入されること、及び物質が、その位置でアプリケーション容器からガス流に導入されること、である。

アプリケーション容器、というよりそれらのアプリケーションチップを、スプレーヘッドの外側でガス流に横方向に導入することは、一方で確実にあらゆる種類のスプレーヘッドの汚染を回避する。特に、アプリケーションチップの外側に付着している物質の液滴はいかなるものでも、アプリケーションチップを存在するガス流に導入する間に、スプレーヘッド上へ落下することが可能となる前に、後者のものにより吹き飛ばされる。他方、市販のスプレーヘッドとアプリケーション容器との組み合わせは、いかなるものでも、互いに独立して使用することができる。さらに、アプリケーション容器、というよりそれらのアプリケーションチップをガス流に導入すること及びそれらをガス流から除くことは、操作の点で比較的単純である。

本発明による噴霧方法のさらなる利点は、微細化される物質の計測速度をガス流の速度とは独立して変更することができることである。

有利な実施形態に従うと、使い捨てのシリンジ又は使い捨てのピペットを、アプリケーション容器として使用することが可能で、結果、物質を変えても洗浄を必要としない。

有利には、アプリケーションチップを備えたアプリケーション容器は、異なるアプリケーションチップを有する一連の異なるアプリケーション容器から選択される。特に、種々のシリンジ型（例えば、細針を伴うもの、多孔性の針を伴うもの）、及びとりわけ異なるシリンジ体積のものを使用、又は互いにほとんど又は全く労力を必要とせず交換することが可能である。アプリケーション容器として、しかしまたアプリケーションチップとして、ピペット操作の分野から多くの存在する市販品を、わかりやすくするためこの本文ではさらに区別しない、非常に広範囲の形態（素材、サイズ、デザイン）で使用することが可能である。

最適な噴霧結果を達成するために、アプリケーション容器のアプリケーションチップは、有利には、ガス流の流れの主方向で測定して、軸方向のスプレーヘッドのメインノズルから０．０１〜５ｃｍ、好ましくは０．１〜５ｃｍの距離に配置されている。その距離は、例えば、適用されている処方又は物質、チップの型、外気温度、外気湿度、又は使用される噴霧の形態（ワイドジェット、ラウンドジェット）に依存し、及びそれゆえその距離を、最適な又は所望の噴霧結果を達成するために変更することが可能である場合には、有利である。

有利には、２つの内部に向けられたホーンガス流を発生させる２つの対向して置かれたホーンエアーノズルを有するスプレーヘッドが使用され、アプリケーション容器のアプリケーションチップは、２つのホーンガス流の共通部分の領域に配置されている。追加のホーンガス流によりさらに霧状化され、噴霧結果の形状（ラウンドジェット、ワイドジェット）を定める。

噴霧工程の間、すなわち微細化された物質が基材に作用している間、基材は、有利にはガス流の流れの主方向に対して、横方向に、平面に並んで１又は２次元移動する。代わりに、微細化された物質が基材に作用している間、スプレーヘッド、及びアプリケーションチップを備えたアプリケーション容器は、ガス流の流れの主方向に対して、横方向に、１又は２次元移動する。基材は、その方法で、完全に塗装され、及び均一な層の厚さを伴う。

最良の可能な噴霧結果に関して、スプレーヘッドは、有利には、１〜１０ｂａｒ、好ましくは３〜４ｂａｒの圧力、及び１００〜１０００ｌ／ｍｉｎ、好ましくは２００〜６００ｌ／ｍｉｎのガススループットで作動する。

有利な展開に従い、１つより多くのアプリケーション容器のアプリケーションチップが、同時に又は連続してガス流Ｌに導入され、及びアプリケーション容器に含まれる噴霧される異なる物質が、ガス流Ｌに供給され、連続して又は同時に微細化される。

前記噴霧方法のかかる形態により、例えば、噴霧される複数の異なる塗料処方を、すぐに次々に又は同時にさえ噴霧し、異なる塗料霧ＦＮを混合することが可能となる。このことは、例えば、２成分系の適用に有利であろうが、その点において、例えば、塗料処方に含まれる溶媒の高い外気温度での蒸発を補うために、溶媒又はいくつかの他の補助物質を、塗料処方Ｆに加えて、噴霧霧に添加することが、また可能であろう。

前記噴霧装置に関して、本発明の中心は、次のものにある。すわなち、本発明による噴霧方法を実行するための噴霧装置が、基材に作用するガス流を発生させるためのスプレーヘッド、及びガス流中に微細化される物質を保持するためのアプリケーションチップを備えたアプリケーション容器を含むこと。該スプレー装置が、さらに、貯蔵容器からアプリケーション容器を獲得し、獲得したアプリケーション容器のアプリケーションチップをスプレーヘッドにより発生させたスプレージェットに、ガス流の流れの主方向に対して、横方向に、スプレーヘッドの外側の位置で、そこから少し離れて導入するためのロボット、好ましくは多軸ロボットを含むこと、である。

本発明の文脈において、ロボット、とりわけ多軸ロボットとは、制御した方法で、対象物を掴み、それらを少なくとも２つの空間方向に移動させることが可能な把持機構を備えた、モーター駆動の、電気的に又は電子的に制御された操作手段のうちの何らかの種類のものであると解される。

前記噴霧装置は、有利には、アプリケーション容器に含まれる物質を、アプリケーション容器からスプレーヘッドにより発生させたガス流に放出するための放出手段をまた含む。

有利には、前記ロボットは、使用の後、部分的に又は十分に空のアプリケーション容器を、ガス流から除き、好ましくは廃棄物容器に投げるよう、構成されている。

前記噴霧装置は、有利には、スプレーヘッドとアプリケーションチップとの間の距離及び／又はアプリケーションチップと基材との間の距離を、自動的に又は手動で調節するよう、構成されている。これにより、非常に広範囲の作動条件への適合及び基材上のスプレーパターンの最適化が可能となる。

前記噴霧装置は、有利には、２つ以上のアプリケーション容器のアプリケーションチップをガス流に連続して又は同時に導入するよう、構成されている。これにより、２つ以上の物質を連続して又は同時に霧状化することが可能となる。

有利には、アプリケーション容器は、使用の後に処分可能な、使い捨てのシリンジ又は使い捨てのピペットであり、洗浄を要さない。

有利には、適用される物質が、ガス流にそれらの流れの主方向と直角に導入することが可能であるよう、アプリケーションチップは真っ直ぐであり、該アプリケーションチップの出口開口部は、ガス流に直角に開く。

同様に有利な変形において、アプリケーションチップは、真っ直ぐであり、そこを通って適用される物質をガス流に導入することが可能な、少なくとも１つの横の出口開口部を有する。適用される物質を、それゆえ、ガス流にそれらの流れの主方向に導入することが可能である。

代わりとなる有利な変形において、適用される物質が、ガス流にそれらの流れの主方向に平行に導入することが可能であるよう、アプリケーションチップは、斜めに曲がっており、該アプリケーションチップの出口開口部は、ガス流の方向に開く。

前記ロボットは、有利には、スプレーヘッドをアプリケーション容器とともに、ガス流の流れの主方向に対して、少なくとも１次元横方向に移動するよう、構成されている。それゆえ、基材への均一な塗装が、噴霧されるそれらの全領域に亘り、達成可能である。

代わりに又はさらに、前記噴霧装置は、基材を保持し、該基材をガス流の流れの主方向に対して、少なくとも1次元方向横方向に移動させるための、第２のロボットを有する。これにより、同様に、基材への均一な塗装が、噴霧されるそれらの全領域に亘り、達成可能となる。

前記噴霧装置は、有利には、ロボットのための、適用可能なところでは、第２のロボットのための、アプリケーション容器に含まれる物質をアプリケーション容器から放出するための放出手段のための、及びガスをスプレーヘッドに供給するための、電子制御装置を含み、該制御装置は、当該噴霧方法を実行するために必要なワークフローを自動的に制御し得るよう、プログラムされている。

有利な実施形態において、前記電子制御装置は、当該噴霧方法を実行するのに必要なワークフロー及びパラメータを繰り返し最適化するよう、プログラムされている。電子制御装置により、ワークフローの自動最適化、及びとりわけ、とりわけガス流の速度、物質放出の計測速度、スプレーヘッド、アプリケーションチップと基材との間の距離、ホーンガスフロー、など、スプレーパターンに影響を及ぼすパラメータ、が提供される。かかる目的のため、第１の噴霧工程の後、噴霧された基材を、適切な分析装置において、例えば、塗料層の色及び均一性、などの観点から、試験し、該噴霧工程を、１つ以上の改変されたパラメータで繰り返し、新しい基材を、第１の及びそれに続く試験の結果を比較することで同様に試験し、パラメータの改変が、噴霧結果に改善をもたらしたか退行をもたらしたかについて決定する。それゆえ、噴霧工程についての最適なパラメータを、複数の噴霧工程及びそれに続く噴霧結果の試験に亘り、繰り返し自動的に決定することが可能である。詳細には、かかる繰り返しの最適化工程は、このようにみえるであろう。すなわち、
１）例えば、塗料、といった物質を、パラメータセットＡを使用し、基材上に噴霧。
２）不均一性に関する、基材の分析装置での分析。該分析装置は、例えば、塗料表面上の小さな泡といった形での、例えば、不均一性を検出する。
３）噴霧方法を繰り返すが、例えば、ガス流の強度を少々低下させた、といった、制御コンピュータのソフトウェアによりパラメータセットＡと比較して少々改変されたパラメータセットＢを使用する。
４）分析を繰り返し、例えば、より低レベルでの泡の形成を示す。
５）同様に制御コンピュータのソフトウェアで採用されたパラメータセットＣ（例えば、この場合においては、塗料のガス流への放出の速度の少々の減少を伴う）を使用して、さらなる噴霧工程を実行する。
６）新たな噴霧結果をさらに分析することにより、今例えば、噴霧された塗料層が、もはやまったく不均一性を示さないことが示される。
７）電子制御装置のソフトウェアにより、最適化されたパラメータセットＣが保存され、それがさらなる噴霧工程に使用される。

本発明を、以下、より詳細に、図に示す例となる実施形態を参照して、述べるが、
図１ａ〜１ｄは、本発明による噴霧方法の例となる実施形態の図表現であり、 図２ａ〜２ｄは、本発明による噴霧方法に適したスプレーヘッドの側面図、平面図、前面図、及び断面図であり、 図３は、本発明による噴霧装置の例となる実施形態の、非稼働状態での側面図であり、 図４は、噴霧工程の準備ができている状態にある、図３の噴霧装置の平面図であり、 図５は、噴霧工程の間の、図３の噴霧装置と類似のものの側面図であり、 図６は、スプレーヘッドに関連する、基材の動きを示す略図であり、 図７ａ〜ｂは、アプリケーションチップの２つの可能な形態を示す略図であり、 図８は、図５による例となる実施形態と比較して少々改変した、例となる実施形態における噴霧装置を示す。

次の所見は、次のものに従う明細書について適用される。すなわち、該明細書においては、図をわかりやすくするため、参照記号を図に含むが、本明細書中の直接関連する部分においては言及していない。本明細書の前又は後の部分の参照記号の説明を参照されたい。逆に、図が煩雑になることを避けるために、すぐ理解する必要があるほどではない参照記号については、すべての図において含まれない。その場合は、他の図を参照されたい。

以降、基材への液体塗料処方の噴霧アプリケーションに関して、本発明を、純粋に実施例を経由して、説明する。しかしながら、本発明による方法及び対応する本発明による装置は、原則的に、塗料処方以外の物質、すなわち接着剤及び接着剤処方の噴霧アプリケーションに、疑義ある物質が、気流又は、より一般的に、ガス流においての微細化すなわち霧状化（エアロゾル形成）に適している限り、また適しているとも解されよう。液体物質と同様に、原則的に粉末状の物質もまた噴霧アプリケーションに考慮される。圧縮空気は、通常、物質の噴霧化又は霧状化に使用されるが、その目的に対し、任意の他の気体又は気体混合物を使用することもまた可能である。簡潔のため、以降の説明では、物質の霧状化又は噴霧化に使用される、適用される物質としては塗料処方に限定し、物質の霧状化すなわち噴霧に使用される気体混合物としては（圧縮）空気に限定する。

図１ａ〜１ｄは、本発明による噴霧方法の典型的な工程を示す。

適用される物質−本実施例の液体塗料処方Ｆ−は、貯蔵容器Ｖに準備されて保持されている（図１ａ）。所望の（比較的少）量の塗料処方Ｆが、貯蔵容器Ｖからアプリケーション容器１０に引き上げられる（図１ｂ）。アプリケーション容器１０は、シリンジ様であり、チャンバー１１、その中に軸方向に置くことが可能なプランジャー１２、プランジャーロッド１３及びアプリケーションチップ１４を有する。実際には、市販の使い捨てのシリンジ又は（プランジャー）ピペットが、有利には、アプリケーション容器１０として使用される。アプリケーションチップ１４は、有利には市販の測針又はキャニュラーとして構成される。

ちょうど説明したそれら２つの準備工程は、実際の噴霧方法の外部でまた行うことができ、場合によっては、異なる内容物又は同一の内容物を有する所望の数のアプリケーション容器１０が提供される。

噴霧方法について、スプレーヘッド２０は、実質的に円錐の気流（又は一般的にガス流）Ｌを発生させるのに使用され、該スプレーヘッド２０は、気流Ｌが基材Ｓに作用するよう、噴霧される（平らな）基材Ｓの前に及び少し離れて配置されている（図１ｃ）。作業の間、該スプレーヘッド２０は、供給ライン２１を経由して圧縮空気源（図示していない）と接続している。圧縮空気の圧力は、例えば、３〜４ｂａｒであり、空気の側方浸透流速は、例えば、２００〜６００ｌ／ｍｉｎである。

アプリケーション容器１０のアプリケーションチップ１４は、スプレーヘッド２０により発生させた気流Ｌに横方向に、すなわちアプリケーションチップ１４の自由端（出口開口部）が、スプレーヘッド２０から比較的小さい水平距離ｄ_ｓ（図２ｄ）で、気流のおよそ中央に（水平に）位置するよう、気流Ｌの流れの主方向に対して、横方向に導入される。

アプリケーション容器１０のチャンバー１１のプランジャー１２の軸置換により、塗料処方Ｆは、アプリケーション容器１０から微細化される気流Ｌに導入される。空気及び非常に小さい塗料液滴の混合物からなる噴霧霧は、図１ｄ中、ＦＮで示される。噴霧霧ＦＮは基材Ｓに作用し、その上で塗料ＦＳのパッチを生み出す。

アプリケーション容器１０のアプリケーションチップ１４の出口開口部は、十分に小さく、非常に微細な塗料処方Ｆの液滴を気流Ｌに供給するものでなければならない。スプレーヘッド２０、というよりそれらのメインノズル２４からのアプリケーションチップ１４までの距離ｄ_ｓは、たった数ミリメートル、典型的にはおよそ０．０１〜５ｃｍである。アプリケーションチップ１４は、チップの出口開口部が同様に気流に直角に位置するよう、図７ａの１４ａで示すように、真っ直ぐで、気流に直角に突き出していてよく、又は図７ｂに示すように、チップの出口開口部が気流に平行にあるよう、チップの前部が曲がっている、曲がったアプリケーションチップ１４ｂの形である。代わりに、アプリケーションチップは、１つ以上の横の出口開口部を伴ってまた提供され得る。アプリケーションチップの出口開口部が、気流の流れの主方向に直角又は平行以外の角度で、気流に開くこともまた可能である。

均一な塗料層を噴霧される基材Ｓの全領域に適用するために、基材Ｓは、例えば、図６中の図に示すように、その平面の１又は２方向（水平に及び／又は垂直に）に移動される。これは、塗料が、噴霧霧ＦＮをすぐに作用させ得るものよりも大きい基材Ｓの領域に適用される場合には、また有利であり得る。基材Ｓの可能な道筋は、図６中の６５に示される。基材Ｓとスプレーヘッド２０との間の水平方向の距離は一定のままであるが、有利な実施形態において、１の噴霧工程の間又は複数の噴霧工程の間にまた調節され得る。基材Ｓを動かす代わりとして、スプレーヘッド２０をアプリケーション容器１０のアプリケーションチップ１４とともに、噴霧霧ＦＮの方向に関して、１又は２次元横方向に移動させることもまた可能である。

市販のスプレーヘッドは、スプレーヘッド２０として使用することができる。好適なスプレーヘッド２０の例を、３つの図（図２ａ〜ｃ）及び断面図（図２ｄ）を示す図の図２ａ〜２ｄに示す。

スプレーヘッド２０は、ハウジング２２を有し、その一端には圧縮空気供給ライン２１（図１ｃ）の接続のための入り口２３が配置されている。ハウジングの他方の端には、軸方向のメインノズル２４及び２つの正反対に対向するホーンエアーノズル（又は、一般的に、ホーンガスノズル）２５が配置されている。軸方向メインノズル２４及び２つのホーンエアーノズル２５は、各々ダクト２６及び２７を経由して、ハウジング２２内に与えられた入り口２３と通じている。メインノズル２４及び２つのホーンエアーノズル２５は、内部に向けられた、有利には２つのホーンエアーノズル２５により発生させた調節可能なホーン気流（又は、一般的に、ホーンガス流）の結果、ワイドジェット及びラウンドジェット間を鋭敏に変えることが可能な、前記実質的に円錐のエアージェットＬをともに発生させる。

スプレーヘッド２０として、噴霧される物質のための供給口開口部（複数あり）を有する市販のスプレーヘッドを使用することがまた可能であろうが、その場合においては、しかしながら、その噴霧される物質のための供給口開口部（複数あり）は、非活性又は閉じてられているものであろう、すなわちスプレーヘッドはガス流を発生させるためだけに機能するものであろう。

図３〜５は、本発明による噴霧方法を十分に自動的に実行するのに適した、完全な噴霧装置の例となる実施形態を示す。

前記噴霧装置は、基板１上に構築されている。基板１上には第１の多軸ロボット３０、スプレーヘッド２０のための保持具４０、アプリケーション容器１０のための保持具５０、第２の多軸ロボット６０、及び噴霧チャンバー７０が配置されている。また、基板１上に置かれているのは、アプリケーション容器１０の供給のためのマガジン８１、空又は廃棄されたアプリケーション容器１０のための廃棄物容器８２、及び作業が終わった噴霧された基材Ｓを受け取るための収集容器９０である。

取り付けフレーム３１上に構築された第１の（多軸）ロボット３０は、主要素として多軸ロボットアーム３２を、アプリケーション容器１０を掴むための把持機構３３が配置されている最端に含む。保持具４０は、基本的に台である。スプレーヘッド２０は、その上端に取り付けられている。スプレーヘッドは、（装置の作業の間）供給ライン２１を経由して、圧縮空気源（示していない）と接続している。保持具５０は、同様にして、基本的に台であり、その上端に受取装置５１及びガイド５２が配置されている（図４）。この駆動装置は、ご存じのように、例えば、十分に自動的なピペット操作系由来の前進駆動であり得る。プランジャー１２、プランジャーロッド１３及び駆動装置５３は、アプリケーション容器１０中の物質をガス流Ｌに放出するための放出手段をともに形成する。

第２の多軸ロボット６０は、同様に取り付けフレーム６１上に構築されおり、主要素として、ＸＹ表と同様に、垂直に（基板１に垂直に）及び水平に（図の平面に垂直に）動くことが可能なロボットアーム６２、を含む。ロボットアーム６２の自由端では、塗布される基材Ｓのための保持装置６３が配置されている。保持装置６３は、例えば、（作業の間）ライン６４を経由して、真空源又は減圧源（示していない）と接続している真空保持装置の形であり得る。

噴霧チャンバー７０は、散在した噴霧霧の抽出装置、すなわち基材を回避し、有利にはフィルターとともに提供され、吸引チューブ７１を経由して、吸引装置（示していない）と接続している抽出装置、を形成する。

噴霧装置の説明した構成要素の相対配置は、図３（側面図）及び図４（上面からの図）からはっきりとわかる。

噴霧装置は、２つの多軸ロボット３０及び６０を作動させる電子制御装置１００、アプリケーション容器のプランジャー１２を前進させるための駆動装置５３、並びに必要なバルブ（真空、スプレーヘッド制御）をさらに含む。制御装置１００は、必ずしも基板１上に配置されることを必要としないが、例えば、適切に接続した外部コンピュータによりまた実現することが可能である。制御装置１００は、調節手段（ここでは示していない）により、アプリケーション容器のアプリケーションチップとスプレーヘッドとの間の距離及び要すればまたアプリケーション容器のアプリケーションチップと基材との間の距離を、例えば、基材上のスプレーパターンの分析に基づき、手動の命令の結果として又は自動的に調節するよう、また構成され得る。

図３は、非稼働構成での噴霧装置を示す。マガジン８１は、多くの予め満たされたアプリケーション容器１０を保持する。噴霧される基材Ｓは、第２の多軸ロボット６０の保持装置６３上に置かれて保持されている。

噴霧装置の稼働様式は、次のとおりであり、すべてのワークフローが、制御装置１００により開始され、制御される。

制御装置１００の開始命令に応答して、第１の多軸ロボット３０のアーム３２が、マガジン８１を超えて移動し、その把持機構３３とともに、その場所に準備されて保持されているアプリケーション容器１０を獲得する。アプリケーション容器１０は、多軸ロボット３０により貯蔵容器Ｖに移動され、アプリケーション容器のチップが、塗料処方Ｆにつけられる。ここで所望の（比較的少）量の塗料処方Ｆが、プランジャー１３の引きによりアプリケーション容器１０に吸引される（図１ｂを参照されたい）。多軸ロボット３０のアーム３２が、保持具５０を超えて移動し、アプリケーション容器１０とともに受取装置５１及び保持具のガイド５２に移動する（図４）。図１ｃ及び１ｄに関連して説明したように、アプリケーション容器１０のチップ１４は、スプレーヘッド２０の前に及びそこから軸方向に少し離れて、実質的にスプレーヘッド２０により発生させた気流Ｌのおよそ中心に位置している。有利には、スプレーヘッド２０とアプリケーションチップ１４との間の距離は、噴霧工程の間自動的に又は個々の噴霧工程の間、手動で、スプレーパターン（塗膜ＦＳのパッチに影響を及ぼす）が、サイズ及び塗料霧密度の点で調節され得るよう、変更され得る。

スプレーヘッド２０が作動し、前記気流が安定になると、保持具５０上の駆動装置５３が、アプリケーション容器１０のプランジャー１２にとってかわり、アプリケーション容器１０内の塗料処方Ｆを次第に後者から気流Ｌに導入し、その噴霧により、順に基材Ｓに作用する塗料処方霧ＦＮを形成する（図５）。アプリケーション容器１０のプランジャー１２の動きは、代わりに第１の多軸ロボット３０により、その把持機構３３により、また達成され得る。塗料処方Ｆが気流Ｌ及び／又は気流Ｌそれ自体に調達されるのに伴う速度（空気の量及び気流速度）を、スプレーパターンを変更するために変えることができる。

必要であれば、噴霧工程の間、図６中の図に示すように、第２の多軸ロボット６０により、基材Ｓを上下に並びに前後に動かすことも可能である。有利には、アプリケーションチップ１４及び基材Ｓとの距離は、噴霧工程の間又は個々の噴霧工程の間、手動で、スプレーパターン（塗膜ＦＳのパッチに影響を及ぼす）が、サイズ及び噴霧霧密度の点で調節され得るよう、変更され得る。

噴霧工程が終わった後、アプリケーション容器１０は、第１の多軸ロボット３０により廃棄物容器８２に投げられる。完成した噴霧された基材Ｓは、収集容器９０内に置かれる。これも、例えば、多軸ロボットが基材を掴むために適切な機構が備えられたものである限りは、第１の多軸ロボット３０により達成され得る。

必要であれば、説明したワークフローは、新しい基材及び新しいアプリケーション容器で繰り返される。

図８に示すように、本発明による噴霧装置のさらに有利な実施形態では、第１及び第２のロボットの代わりに、それら２つのロボットの機能を思わせる、単一の多機能ロボット１３０を有する。すなわち、多機能ロボット１３０が、例えば、アプリケーションチップ１４を備えたアプリケーション容器１０を獲得し、駐車ステーション１１０上に蓄えられ、多機能ロボットに獲得されることが可能な、固有のスプレーヘッド２０及び駆動部５３を含むアプリケーション容器保持具５１を有する噴霧ツール１２０にそれらを固定し（後者の２つの構成要素は図をわかりやすくするため、図８には示していない）、それからその噴霧ツール１２０を獲得し及び、噴霧工程の間、それを基材保持具６６に固定されて取り付けられた基材Ｓに沿って移動させる（図６をまた参照されたい）。

さらなる実施形態において、図には示していないが、噴霧装置は、１つより多くのアプリケーション容器１０のアプリケーションチップ１４を同時に又は連続してスプレーヘッド２０の気流Ｌに導入するよう、構成されている。これにより、複数の異なる塗料処方Ｆを直ぐに次々に又は同時にさえ噴霧することが可能となり、異なる塗料霧ＦＮを混合することが可能となる。このことは、例えば、２成分系のアプリケーションに有利であるが、その意味において、例えば、高い外気温度での塗料処方に含まれる溶媒の蒸発を補うために、溶媒又はいくつかの他の補助物質を、該塗料処方Ｆに加えて、噴霧霧に添加することが、また可能である。

Claims (22)

1. 基材をガス流中に微細化された物質（Ｆ）で被覆するための噴霧方法であって、
   スプレーヘッド（２０）が、基材（Ｓ）に作用するガス流（Ｌ）を発生させるために使用され、
   該物質（Ｆ）が、アプリケーションチップ（１４、１４ａ、１４ｂ）を備えたシリンジ様のアプリケーション容器（１０）中に存在し、該スプレーヘッド（２０）と接触することなく、該アプリケーション容器からガス流（Ｌ）に導入され、それにより微細化され、
   該物質（Ｆ）を含むアプリケーション容器（１０）のアプリケーションチップ（１４、１４ａ、１４ｂ）が、該スプレーヘッド（２０）の外側で、そこから少し（ｄ_ｓ）離れて、ガス流（Ｌ）の流れの主方向に対して、横方向に導入され、及び
   該物質（Ｆ）が、その位置でガス流（Ｌ）に導入される、ことを特徴とする、
   噴霧方法。
2. 使い捨てのシリンジ又は使い捨てのピペットが、アプリケーション容器（１０）として使用されることを特徴とする、請求項１に記載の噴霧方法。
3. 前記アプリケーションチップ（１４、１４ａ、１４ｂ）を伴うアプリケーション容器（１０）が、異なるアプリケーションチップを有する一連の異なるアプリケーション容器から選択される事を特徴とする、請求項１又は２に記載の噴霧方法。
4. 前記アプリケーション容器（１０）のアプリケーションチップ（１４、１４ａ、１４ｂ）が、ガス流（Ｌ）の流れの主方向に測定して、スプレーヘッド（２０）の軸方向のメインノズル（２４）から０．０１〜５ｃｍ、好ましくは０．１〜０．５ｃｍの距離（ｄ_ｓ）に配置されていることを特徴とする、先行する請求項のいずれか１つに記載の噴霧方法。
5. ２つの内部に向けられたホーンガス流を発生させる、２つの対向して置かれたホーンエアーノズル（２５）を有するスプレーヘッド（２０）が使用され、前記アプリケーション容器（１０）のアプリケーションチップ（１４、１４ａ、１４ｂ）が、該２つのホーンガス流の共通部分の領域に配置されていることを特徴とする、先行する請求項のいずれか１つに記載の噴霧方法。
6. 微細化された物質（Ｆ）が前記基材（Ｓ）に作用している間、ガス流（Ｌ）の流れの主方向に対して、１又は２次元横方向に移動することを特徴とする、先行する請求項のいずれか１つに記載の噴霧方法。
7. 微細化された物質（Ｆ）が前記基材（Ｓ）に作用している間、前記スプレーヘッド（２０）及び前記アプリケーションチップ（１４、１４ａ、１４ｂ）を伴うアプリケーション容器（１０）が、ガス流（Ｌ）の流れの主方向に対して、１又は２次元横方向に移動することを特徴とする、先行する請求項のいずれか１つに記載の噴霧方法。
8. 前記スプレーヘッド（２０）が、１〜１０ｂａｒ、好ましくは３〜４ｂａｒの圧力で、及び１００〜１０００ｌ／ｍｉｎ、好ましくは２００〜６００ｌ／ｍｉｎのガススループットで作動することを特徴とする、先行する請求項のいずれか１つに記載の噴霧方法。
9. 前記１つより多くのアプリケーション容器（１０）のアプリケーションチップ（１４、１４ａ、１４ｂ）が、同時に又は連続的にガス流Ｌに導入され、及びアプリケーション容器（１０）に含まれる噴霧される異なる物質が、ガス流Ｌに送られ、連続して又は同時に微細化されるものである、先行する請求項のいずれか１つに記載の噴霧方法。
10. 前記基材（Ｓ）に作用するガス流（Ｌ）を発生させるためのスプレーヘッド（２０）及びガス流中に微細化される物質（Ｆ）を保持するためのアプリケーションチップ（１４、１４ａ、１４ｂ）を備えたアプリケーション容器（１０）を有する、貯蔵容器（８１）から該アプリケーション容器（１０）を獲得し、獲得したアプリケーション容器（１０）のアプリケーションチップ（１４、１４ａ、１４ｂ）をスプレーヘッド（２０）により発生させたガス流（Ｌ）に、ガス流（Ｌ）の流れの主方向に対して、横方向に、スプレーヘッド（２０）の外側の位置で、及びそこから少し（ｄ_ｓ）離れて導入するための、ロボット（３０、１３０）を特徴とする、先行する請求項のいずれか１つに記載の噴霧方法を実行するための噴霧装置。
11. 前記アプリケーション容器（１０）に含まれる物質（Ｆ）をアプリケーション容器（１０）からスプレーヘッド（２０）により発生させたガス流（Ｌ）に放出するための放出手段（１２、１３、５３）を特徴とする、請求項１０に記載の噴霧装置。
12. 前記ロボット（３０、１３０）が、部分的に又は十分に空のアプリケーション容器（１０）を気流（Ｌ）から除き、好ましくはそれを廃棄物容器（８２）に投げるよう、構成されていることを特徴とする、請求項１０又は１１に記載の噴霧装置。
13. 前記スプレーヘッド（２０）とアプリケーションチップ（１４、１４ａ、１４ｂ）との間の距離、及び／又は前記アプリケーションチップ（１４、１４ａ、１４ｂ）と基材（Ｓ）との間の距離を、自動的に又は手動で調節するよう、構成されていることを特徴とする、請求項１０〜１２のいずれか１つに記載の噴霧装置。
14. 前記２つ以上のアプリケーション容器（１０）のアプリケーションチップ（１４、１４ａ、１４ｂ）を連続的に又は同時にガス流（Ｌ）に導入するよう、構成されていることを特徴とする、請求項１０〜１３のいずれか１つに記載の噴霧装置。
15. 前記アプリケーション容器（１０）が、使い捨てのシリンジ又は使い捨てのピペットであることを特徴とする、請求項１０〜１４のいずれか１つに記載の噴霧装置。
16. 前記適用される物質が、ガス流（Ｌ）にそれらの流れの主方向に直角に導入されるよう、前記アプリケーションチップ（１４ａ）が真っ直ぐであり、該アプリケーションチップ（１４ａ）の出口開口部が、ガス流（Ｌ）に直角に開くことを特徴とする、請求項１０〜１５のいずれか１つに記載の噴霧装置。
17. 前記アプリケーションチップが、真っ直ぐであり、そこを通って適用される物質がガス流（Ｌ）に導入されることが可能な、少なくとも１つの横の出口開口部を有することを特徴とする、請求項１０〜１５のいずれか１つに記載の噴霧装置。
18. 前記適用される物質が、ガス流（Ｌ）にそれらの流れの主方向に平行に導入されるよう、前記アプリケーションチップ（１４ｂ）が斜めに曲がっており、該アプリケーションチップ（１４ｂ）の出口開口部が、ガス流（Ｌ）の方向に開くことを特徴とする、請求項１０〜１５のいずれか１つに記載の噴霧装置。
19. 前記ロボット（１３０）が、前記スプレーヘッド（２０）をアプリケーション容器（１０）とともに、ガス流（Ｌ）の流れの主方向に対して、少なくとも１次元横方向に動くよう、構成されていることを特徴とする、請求項１０〜１８のいずれか１つに記載の噴霧装置。
20. 基材（Ｓ）を保持し、該基材をガス流（Ｌ）の流れの主方向に対して、少なくとも１方向横方向に移動させるための第２のロボット（６０）を特徴とする、請求項１０〜１９のいずれか１つに記載の噴霧装置。
21. 前記ロボット及び、適用可能であるところでは、また第２のロボット（６０）、前記アプリケーション容器（１０）に含まれる物質（Ｆ）をアプリケーション容器（１０）から放出するための放出手段（１２、１３、５３）、及び前記スプレーヘッド（２０）にガスを供給するための電子制御装置（１００）であって、該制御装置（１００）が、前記噴霧方法を実行するために必要なワークフローを自動的に制御し得るよう、プログラムされていることを特徴とする、請求項１０〜２０のいずれか１つに記載の噴霧装置。
22. 前記電子制御装置（１００）が、前記噴霧方法を実行するために必要なワークフロー及びパラメータを繰り返し最適化するよう、プログラムされている、請求項２１に記載の噴霧装置。

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