JPH11197571A - 吐出ガンの弁機構の開閉速度制御方法及び装置並びに液状体の吐出塗布方法 - Google Patents
吐出ガンの弁機構の開閉速度制御方法及び装置並びに液状体の吐出塗布方法Info
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Abstract
とが相対的に移動するように構成された液状体の吐出塗
布装置を用いて、液状体を基材表面に線状に吐出塗布す
る方法において、塗布終了時点で急激な塗布量の増加に
よる塗布線幅の拡大を防止し、また塗布開始時点付近に
気泡が発生することを防止し、更に吐出ガンと基材との
相対移動速度が可変速制御されても塗布線幅が一定とな
るような、塗布方法を提供することを目的とする。 【解決手段】 弁機構を有する吐出ガンを用いて、該吐
出ガンのノズルから液状体を基材表面に吐出塗布する技
術において、吐出ガンの弁機構の開閉動作を液圧アクチ
ュエータで行うように構成し、該液圧アクチュエータに
供給する液圧供給回路に流量制御手段を設け、該流量制
御手段を調節することにより前記吐出ガンの弁機構の開
閉速度を制御するように構成したことと、更に加えて、
液圧アクチュエータへの液圧供給量を吐出ガンと基材と
の相対移動速度に比例して制御し、弁機構の開度を調節
しながら塗布する、液状体の吐出塗布方法。
Description
出ガンを用いて、接着剤、シーラント剤、封止剤、コー
ティング剤等の液状体を、前記吐出ガンのノズルから基
材表面上に線状に吐出塗布する技術に関する。なお本発
明では、液状体とは、熱可塑性樹脂のごとく、加熱溶融
することにより液状体をなすものも含むものとして用い
る。
板の製造工程等において、弁機構を有する吐出ガンと、
被塗物である基材とを相対的に移動させながら、基材表
面に接着剤、シーラント剤、封止剤、コーティング剤等
の液状体を前記吐出ガンのノズルから吐出して、基材表
面上に線を描画するように吐出塗布することは、広く実
施されている行為である。
いられている、弁機構を有する吐出ガン装置の実施例と
して、実公平7−33907号公報に開示された液体微
量吐出用ディスペンサが知られている。この装置は弁機
構の開閉動作に電磁アクチュエータを用いたもので、そ
の詳細は同公報に詳述されているので、同公報を参照さ
れたい。また同公報には被塗物である基材及び基材とデ
ィスペンサとの関係の説明が欠けているが、ディスペン
サと被塗布物である基材とは、相対的に移動可能に構成
され、例えばX軸Y軸移動可能のロボット装置等によっ
て基材に対してディスペンサが移動するか、又はディス
ペンサに対して基材が移動するように構成される。
にエアアクチュエータを用いた事例を図4に示す。すな
わち図4は液状体を吐出塗布するための装置の概要を示
したもので、符号51は吐出ガンで、該吐出ガン51は
エアオペレートタイプを示す。52は液状体供給装置で
あり、53は吐出ガン51の操作用エアをオン・オフ制
御する電磁弁で、該電磁弁53は制御装置54からの制
御信号によって開閉動作が行われる。55は吐出ガン5
1の操作用のエア供給源であり、56は被塗布物である
基材を示す。
ガン51と被塗布物である基材56とは、相対的に移動
可能に構成されており、図示していないが例えばX軸Y
軸移動可能のロボット装置等によって基材56に対して
吐出ガン51が移動するか、又は吐出ガン51に対して
基材56が移動するように構成される。このように構成
された液状体の吐出塗布装置では、制御装置54からの
制御信号を受けて電磁弁53が開状態になると、エア供
給源55からの操作エアが吐出ガン51のアクチュエー
タ部51aヘ供給される。すると吐出ガン51のピスト
ン57が、ばね58の押し圧力に抗して上方へ押し上げ
られる。そして吐出ガン51の弁機構を構成するニード
ル59もピストン57に直結しているので同時に上方へ
引き上げられ、弁機構は開となる。
液状体は、吐出ガン51の弁機構の開動作によりノズル
60から吐出し、吐出ガン51に対し相対移動する基材
56の面上に線状に塗布される。符号61は基材上に塗
布された液状体を示す。塗布の終了は、制御装置54か
らの制御信号により電磁弁53が切り替わり、吐出ガン
51のピストン57を押し上げていたエア圧が大気開放
されると、ピストン57は、ばね58の力で押し下げら
れ、ニードル59が弁機構を閉じて液状体の吐出が停止
する。
示された液体微量吐出用ディスペンサ及び図2に例示し
た吐出ガンによる液状体の線状塗布における弁機構の開
閉動作と液状体の塗布パターンを図5に示す。
イミング62と塗布パターン61の関連を示す模式図で
ある。図は横軸に時間をとったもので下側に示す線図が
弁機構の開閉動作62を示し、これに同期して、上側が
液状体の塗布パターン61を示している。もちろんこの
図は模式的に拡大誇張して表したものなので、実際の液
状体塗布パターン61は、パターンの線幅Hがおよそ5
0〜150ミクロンといった極めて細い線幅で塗布され
ることも珍しいことでわない。この図5で明らかなよう
に従来の塗布方法では、塗布の開始から塗布の終了まで
弁機構は開いたままであり、また塗布終了時点Aで塗布
量が急激に増加して線幅が拡大していることが理解され
よう。
状体の塗布方法においては、次のような問題があった。
すなわち、第一の問題点は、図5に示すように塗布の終
了時点Aで、急激に塗布量が増加することである。それ
は、正常な塗布パターンの線幅Hに対して塗布終了点A
の線幅は3〜5倍にも達することもあり、これが製品の
品質低下を招いていた。例えば液晶ガラスの張り合わせ
などに接着剤やスペーサーを塗布する場合、塗布の終了
点部分だけが接着剤量が多くなるため、ガラス基板の合
わせ厚みがその部分だけ厚くなったり、あるいは接着剤
が周囲へにじみ出してしまい、品質を低下させていた。
移動速度が塗布開始から塗布終了まで一定速で移動され
る場合である。この原因は、塗布終了時点で吐出ガンの
弁機構の閉じる速度は1000〜500mm/secと
いった高速でニードルが押し下げられるため、ニードル
がピストンポンプ的な作用をして、ノズル部の液状体を
一気に押し出すためと考えられる。
B付近にしばしば気泡63が発生することである。これ
は例えばUV硬化型樹脂などのように溶存酸素を持った
材料の塗布時に顕著に現れる。この要因は、塗布開始時
に吐出ガンのニードルが前記したように高速で引き上げ
られるため、ニードル先端部で塗布液の液圧が一時的に
負圧状態となり、これによるキャビテーション現象が発
生し、溶存酸素等が微小な気泡として発生し、その気泡
が集積して徐々に大きくなり、その気泡が消滅すること
なく塗布面に現れるためと考えられる。この気泡63
は、経験的におよそ100μm径程度のものである。
著に発生し、吐出が連続して安定した状態になると発生
しなくなる。このような現象は、例えばDVD(デジタ
ル・ビデオ・ディスク)の製造工程でディスクを張り合
わせる際に、張り合わせの接着剤塗布中に発生すると、
DVDへのデータの書き込み、あるいは読みだしの際に
決定的な障害となる。
に伴い、吐出ガン51と基板56との相対移動速度が可
変速制御されながら塗布作業が行われる際に発生する問
題である。それは相対移動速度が早いところで塗布の線
幅が細くなり、相対移動速度が遅いところで塗布の線幅
が太くなることである。
すなわち、塗布の終了時点での吐出量が急激に増加する
こと及び塗布開始時点での気泡の発生は、吐出ガンの弁
機構すなわちニードルの開動作と閉動作の速度が急激で
あることに起因するもので、ニードルの開動作と閉動作
の速度をある程度緩めてやれば解決できるものと考え
た。しかし実験の結果、電磁アクチュエータ及びエアア
クチュエータにおいては、その作動速度を調整すること
はほとんど不可能であることがわかった。
や電流値を変化させても励磁力があるしきい値を越える
とアクチュエータの鉄芯は始点から止点まで一気に作動
してしまうこと、またエアアクチュエータにおいてもエ
アが圧縮性を有するため、エア圧力を徐々に変化させて
も作動開始圧力を越えると、ピストンの始点から止点ま
で一気に作動してしまうことである。
可変則移動中の塗布における塗布線幅の変化は、弁機構
の開度を移動速度に比例して制御し、吐出量を可変制御
すれば解決できるが、電磁アクチュエータ又はエアアク
チュエータにおいてもこのような制御、すなわち微小作
動させることは不可能であった。
ものであり、弁機構を有する吐出ガンと、基材とが相対
的に移動するように構成された液状体の吐出塗布装置を
用いて、液状体を基材表面に線状に吐出塗布する方法に
おいて、塗布終了時点で急激な塗布量の増加による塗布
線幅の拡大を防止し、また塗布開始時点付近に気泡が発
生することを防止し、更に吐出ガンと基板との相対移動
速度が可変速制御されても塗布線幅が一定となるよう
な、液状体の塗布技術を提供することを目的とするもの
である。
ために、本発明では次のような方法とした。すなわち弁
機構を有する吐出ガンを用いて、該吐出ガンのノズルか
ら液状体を基材表面に吐出塗布する液状体の吐出塗布方
法において、吐出ガンの弁機構の開閉動作を液圧アクチ
ュエータで行うように構成し、該液圧アクチュエータに
供給する液圧供給回路に流量制御手段を設け、該流量制
御手段を調節することにより液圧流量を制御し、これに
より前記吐出ガンの弁機構の開速度又は/及び閉速度を
制御するようにしたことを特徴とする、吐出ガンの弁機
構の開閉速度制御方法とした。
該吐出ガンのノズルから液状体を基材表面に吐出塗布す
る液状体の吐出塗布装置において、吐出ガンの弁機構の
開閉動作を液圧アクチュエータで行うように構成し、該
液圧アクチュエータに供給する液圧供給回路に流量制御
手段を設け、該流量制御手段を調節することにより液圧
流量を制御し、これにより前記吐出ガンの弁機構の開速
度又は/及び閉速度を制御するようにしたことを特徴と
する、吐出ガンの弁機構の開閉速度制御装置とした。
が相対的に移動するように構成された液状体の塗布装置
を用いて、前記吐出ガンのノズルから液状体を基材表面
に吐出塗布する方法において、吐出ガンの弁機構の開閉
動作を液圧アクチュエータで行うように構成し、該液圧
アクチュエータに供給する液圧供給回路に流量制御手段
を設け、該流量制御手段を調節することにより前記吐出
ガンの弁機構の開閉速度を制御するように構成すると共
に、液圧アクチュエータへの液圧供給量を吐出ガンと基
材との相対移動速度に比例して制御し、もって弁機構の
開度を制御しながら液状体を塗布することを特徴とす
る、液状体の吐出塗布方法とした。
る。本発明では、先ず弁機構を有する吐出ガンを用い
て、該吐出ガンのノズルから液状体を基材表面に吐出塗
布する液状体の吐出塗布装置において、吐出ガンの弁機
構の開閉動作を液圧アクチュエータで行うように構成し
た。液体は一般的に非圧縮性なので加圧しても容積変化
が起こらない。従って、液圧アクチュエーターへの液体
の供給速度に比例して液圧アクチュエータの移動速度も
決まる。従って液圧アクチュエータに供給する液圧供給
回路に流量制御手段を設け、該流量制御手段を調節する
ことにより液圧流量を制御し、前記吐出ガンの弁機構の
開閉速度を制御することができる。
状体の性状などの塗布条件に合わせて、塗布開始時点で
の気泡の発生しない弁機構の開速度及び塗布の終了時点
での吐出量の急激な増加を起こさない弁機構の閉速度
を、数回のテストにより経験則として認識し、前記流量
制御手段を該速度に適用するよう調整設定することによ
り、塗布開始時点での気泡の発生及び塗布の終了時点で
の吐出量の急激な増加を防止することができる。
弁機構の開度を調整することもできる。すなわち液圧ア
クチュエータの移動量は、液圧アクチュエータへ供給す
る液体の容積量に比例するので、液圧アクチュエータへ
供給する液体の容積量を制御することにより、弁機構の
開度を調整することができる。これは吐出ガンからの液
状体の吐出量を任意に調節することができることであ
り、この利点は大きい。すなわち吐出ガンと基材との相
対移動速度に比例して弁機構の開度を調節することによ
り、吐出ガンと基材との相対移動速度が変化しても塗布
の線幅を一定に保つことができる。
実施例を示す図と共に具体的に説明する。図1は第1実
施例、図2は第2実施例、図3は第3実施例を示す。先
ず図1の第1実施例から説明する。図1に示す第1実施
例において、符号1は吐出ガンで、該吐出ガン1には、
液圧アクチュエータを構成するシリンダ部1aが設けら
れ、シリンダ部1a内にはピストン7が内装される。2
は液状体供給装置であり公知のものが用いられる。3は
吐出ガン1の弁機構を開閉作動させるための一次エアを
オン・オフ制御する電磁弁で、該電磁弁3は制御装置4
からの制御信号によって開閉動作が行われる。5は操作
用のエア供給源であり、13はエア圧を液圧に変換する
ための空液圧変換器であり、14は流量制御弁であり、
6は被塗布物の基材を示す。
ン1と被塗布物である基材6とは、相対的に移動可能に
構成されており、図示していないが例えばX軸Y軸移動
可能のロボット装置等によって基材6に対して吐出ガン
1が移動するか、又は吐出ガン1に対して基材6が移動
するように構成される。このように構成された液状体の
吐出塗布装置では、制御装置4からの制御信号を受けて
電磁弁3が開状態になると、エア供給源5から操作エア
が空液圧変換器13に供給され、空圧から液圧へとエネ
ルギー変換され、変換された液圧は更に空液圧変換器1
3から液圧供給回路12に設けた流量制御弁14を介し
て吐出ガン1の液圧アクチュエータを構成するシリンダ
部1aヘ供給される。すると吐出ガン1のピストン7
が、ばね8の押し圧力に抗して上方へ押し上げられる。
そして吐出ガン1の弁機構を構成するニードル9もピス
トン7に直結しているので同時に上方へ引き上げられ、
弁機構は開となる。
状体11は、吐出ガン1の弁機構の開動作によりノズル
10から吐出し、吐出ガン1に対し相対移動する基材6
の面上に線状に塗布される。符号11は基材上に塗布さ
れた液状体を示す。塗布の終了は、制御装置4からの制
御信号により電磁弁3が切り替わり、空液圧変換器13
に供給されていたエア圧力が大気開放されると、吐出ガ
ン1のピストン7を押し上げていた液圧も圧力開放さ
れ、液圧供給回路12に設けた流量制御弁14を通って
空液圧変換器13に戻り、ピストン7はばね8の力で押
し下げられ、ニードル9が弁機構を閉じて液状体11の
吐出が停止する。そして流量制御弁14の調節により吐
出ガン1の弁機構の開動作と閉動作の速度が任意に調節
できる。
状体の性状などの塗布条件に合わせて、塗布開始時点で
の気泡の発生しない弁機構の開速度及び塗布の終了時点
での吐出量の急激な増加を起こさない弁機構の閉速度を
流量制御弁14を調節しながら、数回のテストにより経
験則として認識し、流量制御弁を該速度に適用するよう
調整設定することにより、塗布開始時点での気泡の発生
及び塗布の終了時点での吐出量の急激な増加を防止する
ことができる。
施例は、シリンジあるいはカートリッジと呼ばれる容器
にあらかじめ液状体が充填されて市場に流通しているも
の等を用いるのに適する構造のものである。図2に示す
第2実施例において、符号20は吐出ガン装置で、該吐
出ガン装置20と被塗布物である基材26とは、相対的
に移動可能に構成されており、図示されていないが、例
えばX軸Y軸移動可能のロボット装置等によって基材2
6に対して吐出ガン装置20が移動するか、又は吐出ガ
ン装置20に対して基材26が移動するように構成され
る。
動させるための一次エアをオン・オフ制御する電磁弁
で、該電磁弁23は制御装置24からの制御信号によっ
て開閉動作が行われる。25は操作用のエア供給源であ
り、33はエア圧を液圧に変換するための空液圧変換器
であり、34は流量制御弁を示す。
液圧アクチュエータを構成するシリンダ部21aが設け
られ、シリンダ部21a内にはピストン27が内装され
る。35は一般的にはシリンジあるいはカートリッジと
呼ばれる容器で、液状体31があらかじめ充填されて流
通する、該容器35の上部には円周方向に部分的に切り
欠きがあるフランジ部35aが設けられ、一方、ガンボ
デイ21にも容器35のフランジ部35aに対応して円
周方向に一部を切り欠いた爪部21bが設けられ、容器
35のフランジ部35aをガンボデイ21の爪部21b
に挿入して所定量回転させることにより、容器35はガ
ンボデイ21に取り付けられる。36は弾性体から成る
シール材を示す。
れており、該ねじ部35bにノズル30がねじ接合され
る。そして前記ピストン27に取り付けられたニードル
29の先端とノズル30によって吐出ガン装置20の弁
機構を構成する。28はばねで、該ばね28はピストン
27を下方に付勢する。
置では、制御装置24からの制御信号を受けて電磁弁2
3が開状態になると、エア供給源25から操作エアが空
液圧変換器33に供給され、空圧から液圧へとエネルギ
ー変換され、変換された液圧は更に空液圧変換器33か
ら液圧供給回路32に設けた流量制御弁34を介して吐
出ガン装置20の液圧アクチュエータを構成するガンボ
デイ21のシリンダ部21aヘ供給される。するとピス
トン27が、ばね28の押し圧力に抗して上方へ押し上
げられる。
るニードル29もピストン27に直結しているので同時
に上方へ引き上げられ、弁機構は開となる。そして容器
35内にあらかじめ充填されている液状体31は、エア
供給源25からの加圧エアによって常時加圧されている
ので、弁機構の開動作によりノズル30から吐出し、吐
出ガン装置20に対し相対移動する基材26の面上に線
状に塗布される。符号31は基材上に塗布された液状体
を示す。
号により電磁弁23が切り替わり、空液圧変換器33に
供給されていたエア圧力が大気開放されると、吐出ガン
装置20のピストン27を押し上げていた液圧も圧力開
放され、液圧供給回路32に設けた流量制御弁34を通
って空液圧変換器33に戻り、ピストン27は、ばね2
8の力で押し下げられ、ニードル29が弁機構を閉じて
液状体31の吐出が停止する。そして流量制御弁34の
調節により吐出ガン装置20の弁機構の開動作と閉動作
の速度を任意に調節することができる。
施例は、吐出ガン装置の液圧アクチュエーターへ供給す
る液圧供給装置として、可変容量制御ができる液圧供給
装置を用いたものである。すなわち、第3実施例は、第
2実施例における電磁弁23及び空液圧変換器33に代
えて、可変容量制御ができる液圧供給装置47を設ける
ことと、それに加えて相対移動する吐出ガン装置20と
基材26の相対移動速度を検出する速度検出装置48を
設けたことを除けば第2実施例とほぼ同様である。従っ
て第2実施例と同一機能を果たす構成部には第2実施例
と同一の符号を付して、その詳細な説明は省略する。
ー49を用いて、制御装置24からの制御信号であるパ
ルス信号に比例して液圧供給量を可変制御できる機能を
備えたものである。このように構成された液状体の吐出
塗布装置では、速度検出装置48が検出した吐出ガン装
置20と基材26との間の相対移動速度信号を入力信号
として制御装置24へ取り込むと、制御装置24の演算
機能によって演算され、速度に比例したパルス信号をス
テッピングモーター49ヘ出力し、ステッピングモータ
ー49が制御される。
動速度に比例した容量の液圧が、液圧供給回路32に設
けた流量制御弁34を介して吐出ガン装置20のシリン
ダ部21aヘ供給される。するとピストン27が、ばね
28の押し圧力に抗して供給された液圧容量分だけ上方
へ押し上げられる。
るニードル29もピストン27に直結しているので同時
に液圧容量分だけ上方へ引き上げられ、弁機構も液圧容
量分だけ開となる。そして容器35内にあらかじめ充填
されている液状体31は、エア供給源25からの加圧エ
アによって常時加圧されているので、弁機構の開動作に
よりノズル30から吐出し、吐出ガン装置20に対し相
対移動する基材26の面上に線状に塗布される。符号3
1は基材上に塗布された液状体を示す。
速度に比例して減衰した場合、シリンダ部21aの液圧
は減衰した分だけシリンダ部21aから液圧供給装置へ
戻り、弁機構の開度を調整する。これにより液状体31
の吐出量も減少する。すなわち吐出ガン装置と基材との
相対移動速度に比例して弁機構の開度を調節し、液状体
の吐出量が調節されることにより、吐出ガン装置と基材
との相対移動速度が変化しても塗布の線幅を一定に保つ
ことができる。
が検出した吐出ガン装置24と基材26との間の相対移
動速度信号を入力信号として制御装置24へ取り込んだ
が、これに代えて図示していないがX軸Y軸移動可能の
ロボット装置等からの相対移動速度信号を入力信号とし
て取り入れることも可能である。
いて述べたものであり、当該技術分野の者であれば本発
明の範囲をはずれることなく他の形への変更も容易であ
ろう。特に第1実施例から第3実施例において、大切な
ことは、吐出ガン又は吐出ガン装置において弁機構の開
閉に液圧アクチュエータを採用することであり、その他
の構成は自由な変更が可能である。例えば先に例示した
実公平7−33907号公報に開示された構成あるいは
公知の他の構成と組み合わせることは容易である。従っ
て本発明は、特許請求の範囲のみによって規定されるも
のである。
機構を有する吐出ガンと、基材とが相対的に移動するよ
うに構成された液状体の吐出塗布装置を用いて、液状体
を基材表面に線状に吐出塗布する方法において、塗布終
了時点で急激な塗布量の増加による塗布線幅の拡大を防
止し、また塗布開始時点付近に気泡が発生することを防
止し、更に吐出ガンと基材との相対移動速度が可変速制
御されても塗布線幅が一定となるような、吐出塗布技術
を提供することができる。
グと塗布のパターンの関連を示す図である。
弁、4,24…制御装置、5,25…エア供給源、6,
26…基材、10,30…ノズル、11,41…液状
体、13…空液圧変換器、14,34…流量制御弁、2
0…吐出ガン装置、35…容器、47…液圧供給装置、
48…速度検出装置。
Claims (3)
- 【請求項1】 弁機構を有する吐出ガンを用いて、該吐
出ガンのノズルから液状体を基材表面に吐出塗布する液
状体の吐出塗布方法において、吐出ガンの弁機構の開閉
動作を液圧アクチュエータで行うように構成し、該液圧
アクチュエータに供給する液圧供給回路に流量制御手段
を設け、該流量制御手段を調節することにより液圧流量
を制御し、これにより前記吐出ガンの弁機構の開速度又
は/及び閉速度を制御するようにしたことを特徴とす
る、吐出ガンの弁機構の開閉速度制御方法。 - 【請求項2】 弁機構を有する吐出ガンを用いて、該吐
出ガンのノズルから液状体を基材表面に吐出塗布する液
状体の吐出塗布装置において、吐出ガンの弁機構の開閉
動作を液圧アクチュエータで行うように構成し、該液圧
アクチュエータに供給する液圧供給回路に流量制御手段
を設け、該流量制御手段を調節することにより液圧流量
を制御し、これにより前記吐出ガンの弁機構の開速度又
は/及び閉速度を制御するようにしたことを特徴とす
る、吐出ガンの弁機構の開閉速度制御装置。 - 【請求項3】 弁機構を有する吐出ガンと、基材とが相
対的に移動するように構成された液状体の塗布装置を用
いて、前記吐出ガンのノズルから液状体を基材表面に吐
出塗布する方法において、吐出ガンの弁機構の開閉動作
を液圧アクチュエータで行うように構成し、該液圧アク
チュエータに供給する液圧供給回路に流量制御手段を設
け、該流量制御手段を調節することにより前記吐出ガン
の弁機構の開閉速度を制御するように構成すると共に、
液圧アクチュエータへの液圧供給量を吐出ガンと基材と
の相対移動速度に比例して制御し、もって弁機構の開度
を制御しながら液状体を塗布することを特徴とする、液
状体の吐出塗布方法。
Priority Applications (2)
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