個別量の高粘性液体の噴射
接着剤吐出システムは、ある態様において、入口と出口とを有する吐出モジュールと、低圧に維持されるホットメルト接着剤の供給部と、供給部と吐出モジュールの入口との間を連通させる低圧液体通路とを備える。液体材料が、入口を通して低圧で受け取られ、吐出モジュールは、出口において高圧を急速に発生させて液体材料を出口から噴射する。別の態様では、液体材料を噴射する装置が、液体チャンバーを有する吐出装置本体を含む。ピストンが、液体チャンバー内に、ピストン先端が相補的な形状の窪みから離間している位置から、ピストン先端が窪みを効果的にシールする位置へ、次いで、ピストン先端が窪み内に受け入れられて個別量の液体材料を窪みから変位させる位置まで移動可能に配置されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、包括的には液体材料を吐出する装置および方法に関し、より詳細には、個別量の高粘性液体を噴射する噴射吐出装置に関する。
【０００２】
［関連出願の相互参照］
本願は、２０１０年１月１４日に出願された米国仮特許出願第６１／２９４，９７２号（係属中）の優先権の利益を主張し、該出願の開示は参照によりその全体が本明細書に援用される。
【背景技術】
【０００３】
はんだ付け用フラックス、絶縁保護コーティング、封入剤、アンダーフィル材料および表面実装接着剤等の比較的低い粘度の流体を噴射する液体吐出装置は、当該技術分野において既知であり、液体吐出装置は、一般的に、弁座を弁部材と迅速に接触させて、吐出装置から少量の液体を噴出する別個の高圧パルスを生成することによって、少量の液体材料を基材に吐出するように動作する。本明細書において用いられる場合、液体材料の噴射とは、吐出装置から液体材料の個別の塊を高速で迅速に噴出させることを指す。噴射は、液体材料が一般的に接着剤の「ビード」と称される連続的な細長いフィラメントとして吐出される押し出しと対比される。液体材料の押し出し中に弁を迅速に開閉することによって、または押し出されたビードを吐出させるときに空気を用いて粉砕することによって液滴（drop）を形成することができるが、これらのプロセスは、個別の液体塊が吐出装置から直接的に高速で迅速に噴出される噴射プロセスとは明らかに異なる。
【０００４】
図１Ａおよび図１Ｂは、従来の噴射吐出装置１０の動作を示す。図１Ａにおいて、弁部材１２が、流体チャネル１４内を、出口１８を有する弁座１６の方向へ迅速に移動する。弁部材１２が弁座１６に近づくと、チャネル１４内の液体材料２０が弁先端１２ａの周りに流れる。図１Ｂは、弁先端１２ａが弁座１６と接触する瞬間の噴射吐出装置１０を示す。弁部材１２と弁座１６との間の衝突の運動量によって、少量の液体２０ａを出口１８を通して噴出させる圧力パルスが生成される。ともに本願の譲受人に譲渡されているスミス他への特許文献１およびメッサーリー他への特許文献２は、噴射吐出装置に関するものである。
【０００５】
従来の噴射吐出装置は、一貫した量の液体材料が吐出装置から噴射されることを確実にするために正確なタイミング制御を必要とする。例えば、弁のタイミングが早すぎると、液体材料が吐出装置内に補充される十分な時間がなく、その結果として、吐出される液体は所望の量よりも少なくなる。同様に、タイミングが遅すぎると、結果として生じる液体の量が所望の量よりも多くなる。ホットメルト接着剤は、その高粘度性と、ホットメルト接着剤と噴射プロセスにおいて従来から用いられている液体材料との一般的なレオロジーの違いとに起因して、噴射吐出装置によって適切に吐出することはできないと長い間考えられてきた。これに応じて、ホットメルト接着剤は一般的に、接着剤を吐出モジュールに供給するのに高圧を用いる専用のホットメルト接着剤吐出システムによって吐出されてきた。典型的な圧力は４００ポンド毎平方インチ（psi）から１０００ポンド毎平方インチ（psi）の範囲である。吐出モジュール内の弁が開閉して、出口ノズルを通る高加圧ホットメルト接着剤の流れを調節する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第５，７４７，１０２号
【特許文献２】米国特許第６，２５３，９５７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ホットメルト接着剤等の高粘性材料を、個別の少量で吐出し、従来の吐出システムのこれらの不都合点および他の不都合点を克服する、方法および装置が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、個別の少量の液体材料、特にホットメルト接着剤等の高粘性液体材料を吐出するのに用いられる既知の接着剤吐出システムの前述および他の欠点および不都合点を克服する。本発明は特定の実施形態に関連して記載されるが、本発明はこれらの実施形態に限定されないことが理解されるであろう。むしろ、本発明は、本発明の範囲内に含めることができるものとして全ての代替形態、変更形態および均等物を含む。
【０００９】
一態様では、液体材料を噴射する吐出システムが、入口と出口とを有する接着剤吐出モジュールと、低圧に維持されるホットメルト接着剤の供給部と、該供給部と吐出モジュールの入口との間を連通させる低圧液体通路とを含む。液体材料は、低圧で入口を通して受け取られ、モジュールは高圧を急速に発生させて液体材料を出口から噴射する。
【００１０】
別の態様では、接着剤吐出モジュールは、出口および該出口に近接している窪みと連通している液体チャネルを含む。ピストンがチャネル内に配置されており、窪みはピストンの先端と相補的である形状を有する。液体材料を出口から噴射させる高圧は、ピストン先端が窪み内へ移動すると発生する。
【００１１】
一実施の形態では、ホットメルト接着剤の供給部は、ホットメルト接着剤を固体形態で収容するようになっており、吐出システムは、ホットメルト接着剤を吐出モジュールに向けて給送する螺旋刃を含む。別の実施の形態では、吐出システムは、ホットメルト接着剤を吐出モジュールに向けて給送する真空給送機構を含む。更に別の実施の形態では、吐出システムは、それぞれの第１の入口および第２の入口と第１の出口および第２の出口とを有する第１の接着剤吐出モジュールと第２の接着剤吐出モジュールとを含む。第１の入口および第２の入口は、供給部からそれぞれの第１の低圧液体通路および第２の低圧液体通路を通して同じ低い圧力で液体材料を受け取り、吐出モジュールは、それぞれの出口に近接して高圧を生成して液体材料を出口から異なる速度で噴射する。
【００１２】
別の態様では、液体材料を噴射する装置が、液体材料の供給源に連結可能な液体チャンバーを有する吐出装置本体を含み、ピストン先端を有するピストンが液体チャンバー内に移動可能に配置されている。液体チャンバーおよび液体出口と連通している窪みが、ピストン先端の形状と相補的である形状を有することによって、ピストン先端を窪み内に受容することができる。ピストンは、ピストン先端が窪みから離間している位置から、ピストン先端が窪みを効果的にシールする位置へ、次いで、ピストン先端が窪み内に受け入れられて個別量の液体材料を窪みから変位させる位置まで移動可能である。
【００１３】
一実施の形態では、本装置は、液体チャンバーと連通している、吐出装置本体の開口端に動作可能に連結されているノズルを更に含む。窪みはノズルに形成されている。別の実施の形態では、ピストン先端は球状形状を有する。
【００１４】
別の態様では、液体材料を吐出する方法が、液体チャンバーを充填するには十分であるが、該液体材料を窪みと関連するとともに液体チャンバーと連通している出口から吐出させない圧力で液体材料を液体チャンバーに供給することと、窪みに近接して個別量の液体材料を効果的にシールすることと、窪みにおいて高圧を生成することであって、出口から個別量の液体材料を噴射する、高圧を生成することとを含む。
【００１５】
本発明の上記の目的および利点並びに他の目的および利点は、添付の図面およびそれらの記載から明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１Ａ】従来の噴射吐出装置の動作を示す図である。
【図１Ｂ】従来の噴射吐出装置の動作を示す図である。
【図２】本開示による例示的な吐出システムの斜視図である。
【図３】図２の吐出システムの断面図である。
【図４】図３の吐出モジュールの拡大詳細図である。
【図５Ａ】図２の吐出システムの動作を示す拡大断面図である。
【図５Ｂ】図２の吐出システムの動作を示す拡大断面図である。
【図５Ｃ】図２の吐出システムの動作を示す拡大断面図である。
【図６】本開示による液体吐出システムの第２の例示的な実施形態を示す、図５Ａから図５Ｃと同様の断面図である。
【図７】本開示による第３の例示的な吐出システムを示す概略立面図である。
【図８】本開示による第４の例示的な吐出システムの概略立面図である。
【図９】本開示による第５の例示的な吐出システムの概略立面図である。
【図１０】本開示による第６の例示的な吐出システムの部分断面図である。
【図１１】本開示による第７の例示的な吐出システムの概略立面図である。
【図１２Ａ】図２の吐出システムとともに用いる別の例示的なノズルの動作を示す拡大断面図である。
【図１２Ｂ】図２の吐出システムとともに用いる別の例示的なノズルの動作を示す拡大断面図である。
【図１２Ｃ】図２の吐出システムとともに用いる別の例示的なノズルの動作を示す拡大断面図である。
【図１３Ａ】ピストン先端が図１２Ｂに示される位置にある状態のノズル５２Ａの断面図である。
【図１３Ｂ】ピストン先端が図１２Ｃに示される位置にある状態のノズル５２Ａの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図２は、ホットメルト接着剤等の個別の少量の高粘性材料３１を基材３３に吐出する例示的な液体吐出システム３０を示す。例えば、吐出システム３０を用いて、約１００センチポアズ（cps）から約２００００センチポアズ（cps）の範囲の粘度を有する液体材料を吐出することができる。別の態様では、噴射吐出装置１０を用いて、約１００センチポアズ（cps）から約２５０００センチポアズ（cps）の範囲の粘度を有する材料を吐出することができる。吐出システム３０は、液体材料の供給源に連結されている液体吐出モジュール３２を含む。図示の実施形態では、モジュール３２は、加熱されたホットメルト接着剤を低圧でモジュール３２に供給する接着剤マニホルド３４に連結されている。例えば、モジュール３２に供給される接着剤の圧力は、約ポンド毎平方インチ（psi）から約４０ポンド毎平方インチ（psi）の範囲、またはホットメルト接着剤をモジュール３２に供給するのに好適な他の圧力範囲であるものとすることができる。モジュール３２は、供給源（図示せず）からの加圧空気をモジュール３２に供給する空気マニホルド３６にも連結されている。
【００１８】
ここで図３および図４を参照すると、吐出モジュール３２は、液体チャンバー４０が内部に形成されているモジュール体３８を含む。液体供給通路４２が、液体材料を接着剤マニホルド３４から液体チャンバー４０に供給するように液体チャンバー４０と連通している。図示の実施形態では、空気マニホルド３６の中に形成されている液体通路４４が接着剤マニホルド３４の出口４６と連通しており、それによって、液体材料は、接着剤マニホルド３４の出口４６から、液体供給通路４４とモジュール３２の供給通路４２とを通って液体チャンバー４０に流れる。図示の実施形態では、マニホルド３４は、液体通路４４と連通しているマニホルド通路３９を通して低圧（例えば約５ポンド毎平方インチ（psi）から約４０ポンド毎平方インチ（psi）の範囲、または他の好適な圧力範囲）でホットメルト接着剤を供給する圧力源３７に連結されている液体リザーバー３５を含む。液体材料はそのような低圧で供給されるため、吐出システム３０は、ピストンポンプ、ギヤポンプ、または高圧を発生させるのに通常は必要とされる他のタイプのポンプを必要としない。低圧を提供するには単純なダイアフラムポンプまたは圧力ポットで十分である。種々の他の配置および構成を代替的に用いてホットメルト接着剤または他の材料をモジュール３２に供給してもよいことが理解されるであろう。
【００１９】
モジュール体３８は、液体チャンバー４０と連通しているとともに吐出ノズル５２を受容するようになっている、開口している第１の端５０を含む。吐出モジュール３２は、液体チャンバー４０内で往復動可能である、第１の端５６を有するピストンロッド５４を更に含む。ピストン先端５８がピストンロッド５４の第１の端５６に連結されている。ピストン先端５８は、この実施形態ではピストンロッド５４に連結されている別個の構成部材として図示および記載されているが、代替的にはピストンロッド５４と一体形成されてもよい。ピストンロッド５４の第２の端６０は、モジュール体３８内に形成されているピストンキャビティ６４内で摺動可能であるエアピストン６２に連結されている。液体チャンバー４０とピストンキャビティ６４との間に配置されているシール６６ａ、６６ｂが、液体チャンバー４０をピストンキャビティ６４からシールしながらピストンロッド５４の摺動を可能にする。ノズル５２がモジュール体３８の第１の端５０に連結されると、圧縮ばね６７がシール６６ｂをモジュール体３８に対して付勢して液体チャンバー４０をシールする。給気源（図示せず）からの加圧空気が給気通路６８、７０を通ってピストンキャビティ６４に供給されることで、エアピストン６２と、したがってピストンロッド５４およびピストン先端５８とを、ノズル５２に接離する方向に迅速に移動させる。図示の実施形態では、給気通路６８、７０は空気マニホルド３６内の空気通路６９、７１と流体連通しており、該空気通路６９、７１がさらに、給気源に動作可能に連結されている。給気通路６８を通って供給された加圧空気は、ピストンをノズル５２から離れる方向に駆動し、一方で給気通路７０を通って供給された加圧空気はピストンをノズル５２に向かう方向に駆動する。加圧空気をピストンキャビティ６４に供給する種々の他の方法および構成を代替的に用いてもよいことが理解されるであろう。モジュール３２は、ピストンロッド５４の各サイクル中にピストンロッド５８の速度を変えることを容易にするように、ピストンロッド５４のストロークを選択的に調整する調整ノブ７２を更に含む。より長いストロークはより大きな加速を可能にし、したがってピストンロッド５４のより速い速度を可能にする。
【００２０】
ノズル５２は、モジュール体３８の開口している第１の端５０に連結されている。ノズル５２は、ピストン先端５８の形状と相補的である形状に形成されている窪み７６を有するノズル体７４を含み、それによってピストン先端５８を窪み７６内に受容することができる。図示の実施形態では、ピストン先端５８は半球状であり、窪み７６は概ね半球状の相補的な形状を有する。しかし、ノズル先端５８と窪み７６とは種々の他の相補的な形状を有していてもよいことが理解されるであろう。ノズル体７４は、ノズル通路８０を介して窪み７６と連通している出口７８を更に含み、そのため、ピストン先端５８が窪み７６内に受け入れられると液体チャンバー４０内の液体材料をノズル通路８０とノズル出口７８とを通して吐出することができる。ノズル５２は、開口している第１の端５０においてモジュール体３８に対してシールするＯリング８１を更に含むことができる。
【００２１】
動作時には、加圧空気が給気通路６８を通ってピストンキャビティ６４に供給されて、ピストンロッド５４をノズル５２から離れる方向に移動させ、それによって図５Ａに概略的に示されるようにピストン先端５８が窪み７６から後退することにより液体材料が液体チャンバー４０に入って該液体チャンバー４０および窪み７６を充填する。液体材料は、液体チャンバー４０および窪み７６を充填するには十分であるが液体材料をノズル出口７８から吐出させない圧力で、接着剤マニホルド３４から供給される。次いで、加圧空気が給気通路７０を通ってピストンキャビティ６４に供給されることで、ピストンロッド５４に、ピストン先端５８をノズル５２に向かう方向に迅速に移動させるようにさせる。ピストン先端５８が窪み７６に入り始めると、ピストン先端５８は、図５Ｂに示されるように窪み７６を上縁８２に沿って実質的にシールして、ピストン先端５８と窪み７６との間に個別量の液体を画定する。ピストン先端５８と窪み７６の上縁８２との間には、ピストン先端５８を窪み７６に対して結合させることなく窪み７６に出入りさせることを可能にする幾らかの隙間が存在することが理解されるであろう。本明細書において用いる場合、ピストン先端５８と窪み７６との間を実質的にシールするとは、ピストン先端５８と窪み７６の上縁８２との間の隙間が、液体材料がピストン先端５８の周りを単に動くのではなく、ピストン先端５８によって強制的にノズル通路８０とノズル出口７８とを通って変位するほど十分に小さいことを意味する。
【００２２】
ピストンロッド５４は、図５Ｃに示されるようにピストン先端５８が窪み７６に入り続け、かつ窪み７６内の液体材料をノズル通路８０およびノズル出口７８を通して変位させるように、ノズル５２に向かう方向に移動し続ける。ピストン先端５８は上述したように窪み７６を効果的にシールするため、ピストン先端５８が窪み７６に入り続けるにつれて個別量の液体材料が画定され、ピストン先端５８と窪み７６との間に高圧が発生する。生成される圧力は約１００ポンド毎平方インチ（psi）から約２５００ポンド毎平方インチ（psi）の範囲であるものとすることができる。別の実施形態では、生成される圧力は約４００ポンド毎平方インチ（psi）から約２５００ポンド毎平方インチ（psi）の範囲であるものとすることができる。このようにして、個別量の液体材料３１はノズル出口７８から基材３３に向けて噴射される。
【００２３】
モジュール３２は、本明細書ではエアピストン６２によって駆動されるピストンロッド５４とピストン先端５８とを有するものとして記載したが、種々の他の構造および方法を代替的に用いてノズル出口付近で高圧を発生させ、該ノズル出口から個別量の液体材料を噴射してもよいことが理解されるであろう。
【００２４】
上述したように、個別量の液体材料３１をノズル出口７８から噴射した後で、加圧空気を再びピストンキャビティ６４に供給してピストンロッド５４をノズル５２から離れる方向に移動させることができ、所望である場合は、プロセス全体を繰り返して連続的な個別量の液体材料をノズル出口７８から吐出することができる。上述したような吐出システム３０の動作をコントローラーによって制御して、個別量の液体材料を、モジュール３２に対して移動する基材３３の速度に対して所望の頻度で吐出し、個別量の液体材料間に所望の間隔を設けることができることが理解されるであろう。
【００２５】
ピストン先端５８が窪み７６内に完全に着座して実質的に窪み７６内の全量の液体材料を吐出するやり方でモジュール３２の動作を記載および例示したが、ピストン５４の移動範囲は、ピストン先端５８がピストン５４の各ストロークの終端で窪み７６内に完全には着座せず、それによって窪み７６内の全量よりも少ない量の液体材料を吐出することができるように、代替的に制御してもよいことが理解されるであろう。
【００２６】
図６は、上述した液体吐出システム３０と同様の液体吐出システムの別の例示的な実施形態を示すが、ここでは、変更された吐出ノズル５２ａがモジュール体３８に連結されている。この実施形態に示されているノズル体７４ａは、個別量の液体材料を、出口７８を通して、ピストンロッド５４の移動方向に対して実質的に垂直な方向に噴射するように構成されている。吐出システムの動作は、他の点では図２から図５Ｃに関して上述した動作と同様であり、同様の特徴には同様の符号が付されている。このような実施形態は例えば、ラベル貼りの間にラベルの表面または容器の表面等の垂直な向きの表面に個別量の液体材料を噴射するのに有用であり得る。ノズル体７４ａは、液体材料をピストンロッド５４の移動方向に対して実質的に垂直な方向に噴射するように構成されている出口７８を有するものとして図示および記載したが、所与の用途に合わせて所望である場合は、ノズル体の種々の他の構成を用いて、液体材料を種々の他の方向に、または種々の他のやり方で噴射することができることが理解されるであろう。
【００２７】
図７は、ホットメルト接着剤等の個別の少量の高粘性材料１０２を基材１０４に吐出する別の例示的な液体吐出システム１００を示す。吐出システム１００は、基材１０４に対して動くように支持構造部１０８に動作可能に連結されている、上述したような吐出モジュール１０６を含む。吐出モジュール１０６は上述したモジュール３２と同様に構成されているため、モジュール１０６の詳細はここでは繰り返さない。吐出システム１００は、ホットメルト接着剤の供給部を含むとともにホットメルト接着剤を吐出モジュール１０６に低圧で供給するように構成されている圧力ポット１１０を更に含む。圧力ポット１１０は、ホットメルト接着剤を溶融し、かつ／またはホットメルト接着剤の加熱された温度を維持するように適合することができる。圧力ポット１１０は、ホース１１４または他の適切な接続部等によって低圧空気源１１２に連結されている。圧力ポット１１０は、該圧力ポット１１０の内部圧力を示すゲージ１１６を更に含む。ホットメルト接着剤は、低圧液体通路１１８によって圧力ポット１１０と吐出モジュール１０６との間で移送される。低圧液体通路１１８は、フレキシブルホース、パイプ等の剛性接続部、または任意の他の好適な構造部とすることができる。給気源１２０からの加圧空気も吐出モジュール１０６に供給されて吐出モジュール１０６を上述のように動作させる。具体的には、加圧空気を用いてピストンを迅速に移動させて、図５Ａから図５Ｃに関して上述したやり方と同様のやり方で基材に向けて液体材料を個別の少量として噴射するためにノズルの出口において高圧を発生させる。
【００２８】
図８は、ホットメルト接着剤等の、個別の少量の高粘性材料を基材に吐出する別の例示的な液体吐出システム１３０を示す。この実施形態では、第１の吐出モジュール１３２ａ、第２の吐出モジュール１３２ｂおよび第３の吐出モジュール１３２ｃが、フレキシブルホース、剛性パイプ、または任意の他の好適な構造部等のそれぞれの低圧液体通路１３６ａ、１３６ｂ、１３６ｃによって共通の圧力ポット１３４に連結されている。圧力ポット１３４は、ホットメルト接着剤を溶融し、かつ／またはホットメルト接着剤の加熱された温度を維持するように適合することができる。各モジュール１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃは、これらのそれぞれの吐出モジュール１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃを上述したようなやり方で動作させるように高圧力源１３８ａ、１３８ｂ、１３８ｃに動作可能に連結されている。モジュール１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃは、同じ圧力源に連結されてもよく、または個々の圧力源１３８ａ、１３８ｂ、１３８ｃをそれぞれのモジュール１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃ専用としてもよい。使用時には、ホットメルト接着剤等の液体材料を、圧力ポット１３４から共通の圧力でそれぞれの低圧液体通路１３６ａ、１３６ｂ、１３６ｃを通してそれぞれの吐出モジュール１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃに供給する。その後、各吐出モジュール１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃが、個別の少量の液体材料をそれぞれの基材１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃに吐出するように動作する。モジュール１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃは、個別量の液体材料を吐出する量および頻度がモジュールごとに異なり得るように互いに独立して動作することができる。例えば、図８に示されるように、第１のモジュール１３２ａは、第１の個別量１４２ａで、かつ第１の基材の移動に対して第１の頻度で液体材料を吐出することができ、それによって吐出された量１４２ａの液体材料が密に離間した配置で基材１４０ａ上に受け取られる。第２の吐出モジュール１３２ｂは、第１の吐出装置１３２ａから吐出される第１の個別量１４２ａよりも多い第２の個別量１４２ｂの液体材料を、第２の基材１４０ｂの移動に対して第２の頻度で吐出するように動作することができ、それによって個別量１４２ｂの液体材料が離間した配置で基材１４０ｂ上に受け取られる。第３の吐出モジュール１３２ｃは、第１の個別量１４２ａおよび第２の個別量１４２ｂの液体材料よりも少ない第３の個別量１４２ｃの液体材料を、第３の基材１４０ｃの移動に対し或る頻度で吐出するように動作することができ、それによって吐出された第３の個別量１４２ｃの液体材料が基材１４０ｃ上において所望の距離で離間する。
【００２９】
図９は、個別の少量の粘性材料１５２を基材１５４に吐出する更に別の例示的な液体吐出システム１５０を示す。この実施形態では、ホットメルト接着剤等の液体材料を供給する供給部１５６が、吐出モジュール１５８に直接連結されているとともに吐出モジュール１５８によって担持されている。吐出モジュール１５８は、そのような少量の液体材料１５２を吐出するように構成されているため、接着剤供給部１５６のサイズは、所与の時間期間中、例えばシフト全体で吐出するために必要とされる十分な液体材料のみを収容するように選択することができる。接着剤供給部１５６は、ホットメルト接着剤１６３等の吐出すべき材料を固体形態または粒子形態で受け取るリザーバー１６２を画定しているハウジング１６０と、リザーバー１６２上に選択的に位置決め可能である閉鎖部材１６４とを備える。リザーバー１６２は、ホットメルト接着剤を溶融し、かつ／またはホットメルト接着剤の加熱された温度を維持するように構成されている。適切な通路１６６または他の流体接続部が、リザーバー１６２と吐出モジュール１５８との間に流体連通を提供する。モジュール１５８は、加圧空気源１６８に動作可能に連結されており、上述のように動作する。接着剤をリザーバー１６２から吐出モジュール１５８に移送するように吐出システム１５０が加圧される場合に、閉鎖部材１６４は、ホットメルト接着剤をリザーバー１６２から吐出モジュール１５８に移送するのに必要な低圧に少なくとも耐えるようリザーバー１６２をシールするように構成することができる。
【００３０】
図１０は、図９に関して図示および上述した吐出システム１３０と同様であるが、接着剤供給部１７６が固体形態または粒子形態のホットメルト接着剤１８０を受け取るホッパー１７８を含む、個別の少量の高粘性材料１７２を基材１７４に吐出する更に別の例示的な液体吐出システム１７０を示す。接着剤供給部１７６は、粒状のホットメルト接着剤１８０をホッパー１７８からマニホルド１８６へ移送して該ホットメルト接着剤を溶融するとともに続いてこの溶融されたホットメルト接着剤を吐出モジュール１８８に供給する、駆動シャフト１８４によって駆動される螺旋刃１８２を更に含む。この実施形態では、ホットメルト接着剤の供給圧力は螺旋刃１８２によって与えられる。吐出モジュール１８８は、該吐出モジュール１８８を動作させる加圧空気源１９０に連結されており、吐出モジュール１８８は他の点では上記で説明したように動作する。
【００３１】
図１１は、ホットメルト接着剤等の個別の少量の高粘性材料２０２を基材２０４に吐出する別の例示的な液体吐出システム２００を示す。吐出システム２００は、マニホルド２０６と吐出モジュール２０８とを含み、吐出モジュール２０８は、該吐出モジュール２０８を上述のように動作させる加圧空気源２１０に連結されている。ホットメルト接着剤等の吐出すべき材料２１２は、通路２１８によってマニホルド２０６の入口２１６に動作可能に連結されているタンク２１４から粒子形態でマニホルド２０６に供給される。この実施形態では、タンク２１４は加圧されず、材料２１２は真空給送機構２２２の入口２２０を通して引きこまれて通路２１８を通ってマニホルド２０６まで運ばれ、その後、材料は上述したやり方と同様のやり方で溶融されて吐出モジュール２０８に方向付けられる。マニホルド２０６は、材料２１２を溶融するとともに、溶融した材料２１２をモジュール２０８に低圧で供給するように好適に構成される。タンク２１４は、液体材料２１２を保持するリザーバー２２６を覆う閉鎖部材２２４と、タンク２１４を移動させるのを容易にするホイール２２８とを含むことができる。使用時には、吐出モジュール２０８内で高圧を発生させて、個別の少量の液体材料２０２を、吐出モジュール２０８の下を移動している基材２０４に噴射する。
【００３２】
図１２Ａから図１２Ｃは、モジュール体３２ａに連結されているとともに本開示の原理に従うノズル体７４ａを含むノズル５２ａの別の例示的な実施形態を示し、同様の参照符号は同様の特徴を示す。この実施形態では、ノズル体７４ａは、図５Ａから図５Ｃに関して上述したやり方と同様のやり方でピストンロッド５４ａ上のピストン先端５８ａが窪み７６ａに出入りするときに該ピストン先端５８ａ螺旋刃イドするのを助けるように液体チャンバー４０ａに隣接する複数のローブ２３０を含む。ピストン先端５８ａが窪み７６ａから後退すると（図１２Ａ）、低圧の液体材料がローブ２３０を通って窪み７６に流れ込むことができる。ピストン先端５８ａが窪み７６ａに入ると（図１２Ｂ）、ピストン先端５８ａは、上述したやり方と同様のやり方で窪み７６ａを実質的にシールする。ピストン先端５８ａがノズル５２ａに向かう方向に移動し続けると、窪み７６ａ内の液体材料がノズル通路８０ａおよび出口７８ａを通って変位する。ピストン先端５８ａが窪み７６ａに対して完全に着座すると（図１２Ｃ）、ピストン先端５８ａは、低圧の液体材料がノズル出口７８ａから「垂れる」ことを防止する。図１３Ａは、ピストン先端５８ａが図１２Ｂに示す位置にある状態のノズル５２Ａの断面図である。図１３Ｂは、ピストン先端５８ａが図１２Ｃに示す位置にある状態のノズル５２Ａの断面図である。
【００３３】
本発明の原理に従った種々の態様を種々の実施形態の記載によって説明し、これらの実施形態をかなり詳細に記載したが、それらの実施形態は本発明の範囲をそのような詳細に限定するかまたはいかようにも制限することは意図しない。本明細書において図示および記載される種々の特徴は、単独でまたは任意の組み合わせで用いることができる。更なる利点および変更形態が当業者には容易に明らかとなるであろう。したがって、本発明はそのより広範な態様では、図示および記載される特定の詳細、代表的な装置および方法、並びに例示的な例に限定されない。したがって、包括的な発明の概念の範囲から逸脱することなくそのような詳細から逸脱することができる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、包括的には液体材料を吐出する装置および方法に関し、より詳細には、個別量の高粘性液体を噴射する噴射吐出装置に関する。
【０００２】
［関連出願の相互参照］
本願は、２０１０年１月１４日に出願された米国仮特許出願第６１／２９４，９７２号（係属中）の優先権の利益を主張し、該出願の開示は参照によりその全体が本明細書に援用される。
【背景技術】
【０００３】
はんだ付け用フラックス、絶縁保護コーティング、封入剤、アンダーフィル材料および表面実装接着剤等の比較的低い粘度の流体を噴射する液体吐出装置は、当該技術分野において既知であり、液体吐出装置は、一般的に、弁座を弁部材と迅速に接触させて、吐出装置から少量の液体を噴出する別個の高圧パルスを生成することによって、少量の液体材料を基材に吐出するように動作する。本明細書において用いられる場合、液体材料の噴射とは、吐出装置から液体材料の個別の塊を高速で迅速に噴出させることを指す。噴射は、液体材料が一般的に接着剤の「ビード」と称される連続的な細長いフィラメントとして吐出される押し出しと対比される。液体材料の押し出し中に弁を迅速に開閉することによって、または押し出されたビードを吐出させるときに空気を用いて粉砕することによって液滴（drop）を形成することができるが、これらのプロセスは、個別の液体塊が吐出装置から直接的に高速で迅速に噴出される噴射プロセスとは明らかに異なる。
【０００４】
図１Ａおよび図１Ｂは、従来の噴射吐出装置１０の動作を示す。図１Ａにおいて、弁部材１２が、流体チャネル１４内を、出口１８を有する弁座１６の方向へ迅速に移動する。弁部材１２が弁座１６に近づくと、チャネル１４内の液体材料２０が弁先端１２ａの周りに流れる。図１Ｂは、弁先端１２ａが弁座１６と接触する瞬間の噴射吐出装置１０を示す。弁部材１２と弁座１６との間の衝突の運動量によって、少量の液体２０ａを出口１８を通して噴出させる圧力パルスが生成される。ともに本願の譲受人に譲渡されているスミス他への特許文献１およびメッサーリー他への特許文献２は、噴射吐出装置に関するものである。
【０００５】
従来の噴射吐出装置は、一貫した量の液体材料が吐出装置から噴射されることを確実にするために正確なタイミング制御を必要とする。例えば、弁のタイミングが早すぎると、液体材料が吐出装置内に補充される十分な時間がなく、その結果として、吐出される液体は所望の量よりも少なくなる。同様に、タイミングが遅すぎると、結果として生じる液体の量が所望の量よりも多くなる。ホットメルト接着剤は、その高粘度性と、ホットメルト接着剤と噴射プロセスにおいて従来から用いられている液体材料との一般的なレオロジーの違いとに起因して、噴射吐出装置によって適切に吐出することはできないと長い間考えられてきた。これに応じて、ホットメルト接着剤は一般的に、接着剤を吐出モジュールに供給するのに高圧を用いる専用のホットメルト接着剤吐出システムによって吐出されてきた。典型的な圧力は４００ポンド毎平方インチ（psi）から１０００ポンド毎平方インチ（psi）の範囲である。吐出モジュール内の弁が開閉して、出口ノズルを通る高加圧ホットメルト接着剤の流れを調節する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第５，７４７，１０２号
【特許文献２】米国特許第６，２５３，９５７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ホットメルト接着剤等の高粘性材料を、個別の少量で吐出し、従来の吐出システムのこれらの不都合点および他の不都合点を克服する、方法および装置が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、個別の少量の液体材料、特にホットメルト接着剤等の高粘性液体材料を吐出するのに用いられる既知の接着剤吐出システムの前述および他の欠点および不都合点を克服する。本発明は特定の実施形態に関連して記載されるが、本発明はこれらの実施形態に限定されないことが理解されるであろう。むしろ、本発明は、本発明の範囲内に含めることができるものとして全ての代替形態、変更形態および均等物を含む。
【０００９】
一態様では、液体材料を噴射する吐出システムが、入口と出口とを有する接着剤吐出モジュールと、低圧に維持されるホットメルト接着剤の供給部と、該供給部と吐出モジュールの入口との間を連通させる低圧液体通路とを含む。液体材料は、低圧で入口を通して受け取られ、モジュールは高圧を急速に発生させて液体材料を出口から噴射する。
【００１０】
別の態様では、接着剤吐出モジュールは、出口および該出口に近接している窪みと連通している液体チャネルを含む。ピストンがチャネル内に配置されており、窪みはピストンの先端と相補的である形状を有する。液体材料を出口から噴射させる高圧は、ピストン先端が窪み内へ移動すると発生する。
【００１１】
一実施の形態では、ホットメルト接着剤の供給部は、ホットメルト接着剤を固体形態で収容するようになっており、吐出システムは、ホットメルト接着剤を吐出モジュールに向けて給送する螺旋刃を含む。別の実施の形態では、吐出システムは、ホットメルト接着剤を吐出モジュールに向けて給送する真空給送機構を含む。更に別の実施の形態では、吐出システムは、それぞれの第１の入口および第２の入口と第１の出口および第２の出口とを有する第１の接着剤吐出モジュールと第２の接着剤吐出モジュールとを含む。第１の入口および第２の入口は、供給部からそれぞれの第１の低圧液体通路および第２の低圧液体通路を通して同じ低い圧力で液体材料を受け取り、吐出モジュールは、それぞれの出口に近接して高圧を生成して液体材料を出口から異なる速度で噴射する。
【００１２】
別の態様では、液体材料を噴射する装置が、液体材料の供給源に連結可能な液体チャンバーを有する吐出装置本体を含み、ピストン先端を有するピストンが液体チャンバー内に移動可能に配置されている。液体チャンバーおよび液体出口と連通している窪みが、ピストン先端の形状と相補的である形状を有することによって、ピストン先端を窪み内に受容することができる。ピストンは、ピストン先端が窪みから離間している位置から、ピストン先端が窪みを効果的にシールする位置へ、次いで、ピストン先端が窪み内に受け入れられて個別量の液体材料を窪みから変位させる位置まで移動可能である。
【００１３】
一実施の形態では、本装置は、液体チャンバーと連通している、吐出装置本体の開口端に動作可能に連結されているノズルを更に含む。窪みはノズルに形成されている。別の実施の形態では、ピストン先端は球状形状を有する。
【００１４】
別の態様では、液体材料を吐出する方法が、液体チャンバーを充填するには十分であるが、該液体材料を窪みと関連するとともに液体チャンバーと連通している出口から吐出させない圧力で液体材料を液体チャンバーに供給することと、窪みに近接して個別量の液体材料を効果的にシールすることと、窪みにおいて高圧を生成することであって、出口から個別量の液体材料を噴射する、高圧を生成することとを含む。
【００１５】
本発明の上記の目的および利点並びに他の目的および利点は、添付の図面およびそれらの記載から明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１Ａ】従来の噴射吐出装置の動作を示す図である。
【図１Ｂ】従来の噴射吐出装置の動作を示す図である。
【図２】本開示による例示的な吐出システムの斜視図である。
【図３】図２の吐出システムの断面図である。
【図４】図３の吐出モジュールの拡大詳細図である。
【図５Ａ】図２の吐出システムの動作を示す拡大断面図である。
【図５Ｂ】図２の吐出システムの動作を示す拡大断面図である。
【図５Ｃ】図２の吐出システムの動作を示す拡大断面図である。
【図６】本開示による液体吐出システムの第２の例示的な実施形態を示す、図５Ａから図５Ｃと同様の断面図である。
【図７】本開示による第３の例示的な吐出システムを示す概略立面図である。
【図８】本開示による第４の例示的な吐出システムの概略立面図である。
【図９】本開示による第５の例示的な吐出システムの概略立面図である。
【図１０】本開示による第６の例示的な吐出システムの部分断面図である。
【図１１】本開示による第７の例示的な吐出システムの概略立面図である。
【図１２Ａ】図２の吐出システムとともに用いる別の例示的なノズルの動作を示す拡大断面図である。
【図１２Ｂ】図２の吐出システムとともに用いる別の例示的なノズルの動作を示す拡大断面図である。
【図１２Ｃ】図２の吐出システムとともに用いる別の例示的なノズルの動作を示す拡大断面図である。
【図１３Ａ】ピストン先端が図１２Ｂに示される位置にある状態のノズル５２Ａの断面図である。
【図１３Ｂ】ピストン先端が図１２Ｃに示される位置にある状態のノズル５２Ａの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図２は、ホットメルト接着剤等の個別の少量の高粘性材料３１を基材３３に吐出する例示的な液体吐出システム３０を示す。例えば、吐出システム３０を用いて、約１００センチポアズ（cps）から約２００００センチポアズ（cps）の範囲の粘度を有する液体材料を吐出することができる。別の態様では、噴射吐出装置１０を用いて、約１００センチポアズ（cps）から約２５０００センチポアズ（cps）の範囲の粘度を有する材料を吐出することができる。吐出システム３０は、液体材料の供給源に連結されている液体吐出モジュール３２を含む。図示の実施形態では、モジュール３２は、加熱されたホットメルト接着剤を低圧でモジュール３２に供給する接着剤マニホルド３４に連結されている。例えば、モジュール３２に供給される接着剤の圧力は、約ポンド毎平方インチ（psi）から約４０ポンド毎平方インチ（psi）の範囲、またはホットメルト接着剤をモジュール３２に供給するのに好適な他の圧力範囲であるものとすることができる。モジュール３２は、供給源（図示せず）からの加圧空気をモジュール３２に供給する空気マニホルド３６にも連結されている。
【００１８】
ここで図３および図４を参照すると、吐出モジュール３２は、液体チャンバー４０が内部に形成されているモジュール体３８を含む。液体供給通路４２が、液体材料を接着剤マニホルド３４から液体チャンバー４０に供給するように液体チャンバー４０と連通している。図示の実施形態では、空気マニホルド３６の中に形成されている液体通路４４が接着剤マニホルド３４の出口４６と連通しており、それによって、液体材料は、接着剤マニホルド３４の出口４６から、液体供給通路４４とモジュール３２の供給通路４２とを通って液体チャンバー４０に流れる。図示の実施形態では、マニホルド３４は、液体通路４４と連通しているマニホルド通路３９を通して低圧（例えば約５ポンド毎平方インチ（psi）から約４０ポンド毎平方インチ（psi）の範囲、または他の好適な圧力範囲）でホットメルト接着剤を供給する圧力源３７に連結されている液体リザーバー３５を含む。液体材料はそのような低圧で供給されるため、吐出システム３０は、ピストンポンプ、ギヤポンプ、または高圧を発生させるのに通常は必要とされる他のタイプのポンプを必要としない。低圧を提供するには単純なダイアフラムポンプまたは圧力ポットで十分である。種々の他の配置および構成を代替的に用いてホットメルト接着剤または他の材料をモジュール３２に供給してもよいことが理解されるであろう。
【００１９】
モジュール体３８は、液体チャンバー４０と連通しているとともに吐出ノズル５２を受容するようになっている、開口している第１の端５０を含む。吐出モジュール３２は、液体チャンバー４０内で往復動可能である、第１の端５６を有するピストンロッド５４を更に含む。ピストン先端５８がピストンロッド５４の第１の端５６に連結されている。ピストン先端５８は、この実施形態ではピストンロッド５４に連結されている別個の構成部材として図示および記載されているが、代替的にはピストンロッド５４と一体形成されてもよい。ピストンロッド５４の第２の端６０は、モジュール体３８内に形成されているピストンキャビティ６４内で摺動可能であるエアピストン６２に連結されている。液体チャンバー４０とピストンキャビティ６４との間に配置されているシール６６ａ、６６ｂが、液体チャンバー４０をピストンキャビティ６４からシールしながらピストンロッド５４の摺動を可能にする。ノズル５２がモジュール体３８の第１の端５０に連結されると、圧縮ばね６７がシール６６ｂをモジュール体３８に対して付勢して液体チャンバー４０をシールする。給気源（図示せず）からの加圧空気が給気通路６８、７０を通ってピストンキャビティ６４に供給されることで、エアピストン６２と、したがってピストンロッド５４およびピストン先端５８とを、ノズル５２に接離する方向に迅速に移動させる。図示の実施形態では、給気通路６８、７０は空気マニホルド３６内の空気通路６９、７１と流体連通しており、該空気通路６９、７１がさらに、給気源に動作可能に連結されている。給気通路６８を通って供給された加圧空気は、ピストンをノズル５２から離れる方向に駆動し、一方で給気通路７０を通って供給された加圧空気はピストンをノズル５２に向かう方向に駆動する。加圧空気をピストンキャビティ６４に供給する種々の他の方法および構成を代替的に用いてもよいことが理解されるであろう。モジュール３２は、ピストンロッド５４の各サイクル中にピストンロッド５８の速度を変えることを容易にするように、ピストンロッド５４のストロークを選択的に調整する調整ノブ７２を更に含む。より長いストロークはより大きな加速を可能にし、したがってピストンロッド５４のより速い速度を可能にする。
【００２０】
ノズル５２は、モジュール体３８の開口している第１の端５０に連結されている。ノズル５２は、ピストン先端５８の形状と相補的である形状に形成されている窪み７６を有するノズル体７４を含み、それによってピストン先端５８を窪み７６内に受容することができる。図示の実施形態では、ピストン先端５８は半球状であり、窪み７６は概ね半球状の相補的な形状を有する。しかし、ノズル先端５８と窪み７６とは種々の他の相補的な形状を有していてもよいことが理解されるであろう。ノズル体７４は、ノズル通路８０を介して窪み７６と連通している出口７８を更に含み、そのため、ピストン先端５８が窪み７６内に受け入れられると液体チャンバー４０内の液体材料をノズル通路８０とノズル出口７８とを通して吐出することができる。ノズル５２は、開口している第１の端５０においてモジュール体３８に対してシールするＯリング８１を更に含むことができる。
【００２１】
動作時には、加圧空気が給気通路６８を通ってピストンキャビティ６４に供給されて、ピストンロッド５４をノズル５２から離れる方向に移動させ、それによって図５Ａに概略的に示されるようにピストン先端５８が窪み７６から後退することにより液体材料が液体チャンバー４０に入って該液体チャンバー４０および窪み７６を充填する。液体材料は、液体チャンバー４０および窪み７６を充填するには十分であるが液体材料をノズル出口７８から吐出させない圧力で、接着剤マニホルド３４から供給される。次いで、加圧空気が給気通路７０を通ってピストンキャビティ６４に供給されることで、ピストンロッド５４に、ピストン先端５８をノズル５２に向かう方向に迅速に移動させるようにさせる。ピストン先端５８が窪み７６に入り始めると、ピストン先端５８は、図５Ｂに示されるように窪み７６を上縁８２に沿って実質的にシールして、ピストン先端５８と窪み７６との間に個別量の液体を画定する。ピストン先端５８と窪み７６の上縁８２との間には、ピストン先端５８を窪み７６に対して結合させることなく窪み７６に出入りさせることを可能にする幾らかの隙間が存在することが理解されるであろう。本明細書において用いる場合、ピストン先端５８と窪み７６との間を実質的にシールするとは、ピストン先端５８と窪み７６の上縁８２との間の隙間が、液体材料がピストン先端５８の周りを単に動くのではなく、ピストン先端５８によって強制的にノズル通路８０とノズル出口７８とを通って変位するほど十分に小さいことを意味する。
【００２２】
ピストンロッド５４は、図５Ｃに示されるようにピストン先端５８が窪み７６に入り続け、かつ窪み７６内の液体材料をノズル通路８０およびノズル出口７８を通して変位させるように、ノズル５２に向かう方向に移動し続ける。ピストン先端５８は上述したように窪み７６を効果的にシールするため、ピストン先端５８が窪み７６に入り続けるにつれて個別量の液体材料が画定され、ピストン先端５８と窪み７６との間に高圧が発生する。生成される圧力は約１００ポンド毎平方インチ（psi）から約２５００ポンド毎平方インチ（psi）の範囲であるものとすることができる。別の実施形態では、生成される圧力は約４００ポンド毎平方インチ（psi）から約２５００ポンド毎平方インチ（psi）の範囲であるものとすることができる。このようにして、個別量の液体材料３１はノズル出口７８から基材３３に向けて噴射される。
【００２３】
モジュール３２は、本明細書ではエアピストン６２によって駆動されるピストンロッド５４とピストン先端５８とを有するものとして記載したが、種々の他の構造および方法を代替的に用いてノズル出口付近で高圧を発生させ、該ノズル出口から個別量の液体材料を噴射してもよいことが理解されるであろう。
【００２４】
上述したように、個別量の液体材料３１をノズル出口７８から噴射した後で、加圧空気を再びピストンキャビティ６４に供給してピストンロッド５４をノズル５２から離れる方向に移動させることができ、所望である場合は、プロセス全体を繰り返して連続的な個別量の液体材料をノズル出口７８から吐出することができる。上述したような吐出システム３０の動作をコントローラーによって制御して、個別量の液体材料を、モジュール３２に対して移動する基材３３の速度に対して所望の頻度で吐出し、個別量の液体材料間に所望の間隔を設けることができることが理解されるであろう。
【００２５】
ピストン先端５８が窪み７６内に完全に着座して実質的に窪み７６内の全量の液体材料を吐出するやり方でモジュール３２の動作を記載および例示したが、ピストン５４の移動範囲は、ピストン先端５８がピストン５４の各ストロークの終端で窪み７６内に完全には着座せず、それによって窪み７６内の全量よりも少ない量の液体材料を吐出することができるように、代替的に制御してもよいことが理解されるであろう。
【００２６】
図６は、上述した液体吐出システム３０と同様の液体吐出システムの別の例示的な実施形態を示すが、ここでは、変更された吐出ノズル５２ａがモジュール体３８に連結されている。この実施形態に示されているノズル体７４ａは、個別量の液体材料を、出口７８を通して、ピストンロッド５４の移動方向に対して実質的に垂直な方向に噴射するように構成されている。吐出システムの動作は、他の点では図２から図５Ｃに関して上述した動作と同様であり、同様の特徴には同様の符号が付されている。このような実施形態は例えば、ラベル貼りの間にラベルの表面または容器の表面等の垂直な向きの表面に個別量の液体材料を噴射するのに有用であり得る。ノズル体７４ａは、液体材料をピストンロッド５４の移動方向に対して実質的に垂直な方向に噴射するように構成されている出口７８を有するものとして図示および記載したが、所与の用途に合わせて所望である場合は、ノズル体の種々の他の構成を用いて、液体材料を種々の他の方向に、または種々の他のやり方で噴射することができることが理解されるであろう。
【００２７】
図７は、ホットメルト接着剤等の個別の少量の高粘性材料１０２を基材１０４に吐出する別の例示的な液体吐出システム１００を示す。吐出システム１００は、基材１０４に対して動くように支持構造部１０８に動作可能に連結されている、上述したような吐出モジュール１０６を含む。吐出モジュール１０６は上述したモジュール３２と同様に構成されているため、モジュール１０６の詳細はここでは繰り返さない。吐出システム１００は、ホットメルト接着剤の供給部を含むとともにホットメルト接着剤を吐出モジュール１０６に低圧で供給するように構成されている圧力ポット１１０を更に含む。圧力ポット１１０は、ホットメルト接着剤を溶融し、かつ／またはホットメルト接着剤の加熱された温度を維持するように適合することができる。圧力ポット１１０は、ホース１１４または他の適切な接続部等によって低圧空気源１１２に連結されている。圧力ポット１１０は、該圧力ポット１１０の内部圧力を示すゲージ１１６を更に含む。ホットメルト接着剤は、低圧液体通路１１８によって圧力ポット１１０と吐出モジュール１０６との間で移送される。低圧液体通路１１８は、フレキシブルホース、パイプ等の剛性接続部、または任意の他の好適な構造部とすることができる。給気源１２０からの加圧空気も吐出モジュール１０６に供給されて吐出モジュール１０６を上述のように動作させる。具体的には、加圧空気を用いてピストンを迅速に移動させて、図５Ａから図５Ｃに関して上述したやり方と同様のやり方で基材に向けて液体材料を個別の少量として噴射するためにノズルの出口において高圧を発生させる。
【００２８】
図８は、ホットメルト接着剤等の、個別の少量の高粘性材料を基材に吐出する別の例示的な液体吐出システム１３０を示す。この実施形態では、第１の吐出モジュール１３２ａ、第２の吐出モジュール１３２ｂおよび第３の吐出モジュール１３２ｃが、フレキシブルホース、剛性パイプ、または任意の他の好適な構造部等のそれぞれの低圧液体通路１３６ａ、１３６ｂ、１３６ｃによって共通の圧力ポット１３４に連結されている。圧力ポット１３４は、ホットメルト接着剤を溶融し、かつ／またはホットメルト接着剤の加熱された温度を維持するように適合することができる。各モジュール１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃは、これらのそれぞれの吐出モジュール１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃを上述したようなやり方で動作させるように高圧力源１３８ａ、１３８ｂ、１３８ｃに動作可能に連結されている。モジュール１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃは、同じ圧力源に連結されてもよく、または個々の圧力源１３８ａ、１３８ｂ、１３８ｃをそれぞれのモジュール１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃ専用としてもよい。使用時には、ホットメルト接着剤等の液体材料を、圧力ポット１３４から共通の圧力でそれぞれの低圧液体通路１３６ａ、１３６ｂ、１３６ｃを通してそれぞれの吐出モジュール１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃに供給する。その後、各吐出モジュール１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃが、個別の少量の液体材料をそれぞれの基材１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃに吐出するように動作する。モジュール１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃは、個別量の液体材料を吐出する量および頻度がモジュールごとに異なり得るように互いに独立して動作することができる。例えば、図８に示されるように、第１のモジュール１３２ａは、第１の個別量１４２ａで、かつ第１の基材の移動に対して第１の頻度で液体材料を吐出することができ、それによって吐出された量１４２ａの液体材料が密に離間した配置で基材１４０ａ上に受け取られる。第２の吐出モジュール１３２ｂは、第１の吐出装置１３２ａから吐出される第１の個別量１４２ａよりも多い第２の個別量１４２ｂの液体材料を、第２の基材１４０ｂの移動に対して第２の頻度で吐出するように動作することができ、それによって個別量１４２ｂの液体材料が離間した配置で基材１４０ｂ上に受け取られる。第３の吐出モジュール１３２ｃは、第１の個別量１４２ａおよび第２の個別量１４２ｂの液体材料よりも少ない第３の個別量１４２ｃの液体材料を、第３の基材１４０ｃの移動に対し或る頻度で吐出するように動作することができ、それによって吐出された第３の個別量１４２ｃの液体材料が基材１４０ｃ上において所望の距離で離間する。
【００２９】
図９は、個別の少量の粘性材料１５２を基材１５４に吐出する更に別の例示的な液体吐出システム１５０を示す。この実施形態では、ホットメルト接着剤等の液体材料を供給する供給部１５６が、吐出モジュール１５８に直接連結されているとともに吐出モジュール１５８によって担持されている。吐出モジュール１５８は、そのような少量の液体材料１５２を吐出するように構成されているため、接着剤供給部１５６のサイズは、所与の時間期間中、例えばシフト全体で吐出するために必要とされる十分な液体材料のみを収容するように選択することができる。接着剤供給部１５６は、ホットメルト接着剤１６３等の吐出すべき材料を固体形態または粒子形態で受け取るリザーバー１６２を画定しているハウジング１６０と、リザーバー１６２上に選択的に位置決め可能である閉鎖部材１６４とを備える。リザーバー１６２は、ホットメルト接着剤を溶融し、かつ／またはホットメルト接着剤の加熱された温度を維持するように構成されている。適切な通路１６６または他の流体接続部が、リザーバー１６２と吐出モジュール１５８との間に流体連通を提供する。モジュール１５８は、加圧空気源１６８に動作可能に連結されており、上述のように動作する。接着剤をリザーバー１６２から吐出モジュール１５８に移送するように吐出システム１５０が加圧される場合に、閉鎖部材１６４は、ホットメルト接着剤をリザーバー１６２から吐出モジュール１５８に移送するのに必要な低圧に少なくとも耐えるようリザーバー１６２をシールするように構成することができる。
【００３０】
図１０は、図９に関して図示および上述した吐出システム１３０と同様であるが、接着剤供給部１７６が固体形態または粒子形態のホットメルト接着剤１８０を受け取るホッパー１７８を含む、個別の少量の高粘性材料１７２を基材１７４に吐出する更に別の例示的な液体吐出システム１７０を示す。接着剤供給部１７６は、粒状のホットメルト接着剤１８０をホッパー１７８からマニホルド１８６へ移送して該ホットメルト接着剤を溶融するとともに続いてこの溶融されたホットメルト接着剤を吐出モジュール１８８に供給する、駆動シャフト１８４によって駆動される螺旋刃１８２を更に含む。この実施形態では、ホットメルト接着剤の供給圧力は螺旋刃１８２によって与えられる。吐出モジュール１８８は、該吐出モジュール１８８を動作させる加圧空気源１９０に連結されており、吐出モジュール１８８は他の点では上記で説明したように動作する。
【００３１】
図１１は、ホットメルト接着剤等の個別の少量の高粘性材料２０２を基材２０４に吐出する別の例示的な液体吐出システム２００を示す。吐出システム２００は、マニホルド２０６と吐出モジュール２０８とを含み、吐出モジュール２０８は、該吐出モジュール２０８を上述のように動作させる加圧空気源２１０に連結されている。ホットメルト接着剤等の吐出すべき材料２１２は、通路２１８によってマニホルド２０６の入口２１６に動作可能に連結されているタンク２１４から粒子形態でマニホルド２０６に供給される。この実施形態では、タンク２１４は加圧されず、材料２１２は真空給送機構２２２の入口２２０を通して引きこまれて通路２１８を通ってマニホルド２０６まで運ばれ、その後、材料は上述したやり方と同様のやり方で溶融されて吐出モジュール２０８に方向付けられる。マニホルド２０６は、材料２１２を溶融するとともに、溶融した材料２１２をモジュール２０８に低圧で供給するように好適に構成される。タンク２１４は、液体材料２１２を保持するリザーバー２２６を覆う閉鎖部材２２４と、タンク２１４を移動させるのを容易にするホイール２２８とを含むことができる。使用時には、吐出モジュール２０８内で高圧を発生させて、個別の少量の液体材料２０２を、吐出モジュール２０８の下を移動している基材２０４に噴射する。
【００３２】
図１２Ａから図１２Ｃは、モジュール体３２ａに連結されているとともに本開示の原理に従うノズル体７４ａを含むノズル５２ａの別の例示的な実施形態を示し、同様の参照符号は同様の特徴を示す。この実施形態では、ノズル体７４ａは、図５Ａから図５Ｃに関して上述したやり方と同様のやり方でピストンロッド５４ａ上のピストン先端５８ａが窪み７６ａに出入りするときに該ピストン先端５８ａ螺旋刃イドするのを助けるように液体チャンバー４０ａに隣接する複数のローブ２３０を含む。ピストン先端５８ａが窪み７６ａから後退すると（図１２Ａ）、低圧の液体材料がローブ２３０を通って窪み７６に流れ込むことができる。ピストン先端５８ａが窪み７６ａに入ると（図１２Ｂ）、ピストン先端５８ａは、上述したやり方と同様のやり方で窪み７６ａを実質的にシールする。ピストン先端５８ａがノズル５２ａに向かう方向に移動し続けると、窪み７６ａ内の液体材料がノズル通路８０ａおよび出口７８ａを通って変位する。ピストン先端５８ａが窪み７６ａに対して完全に着座すると（図１２Ｃ）、ピストン先端５８ａは、低圧の液体材料がノズル出口７８ａから「垂れる」ことを防止する。図１３Ａは、ピストン先端５８ａが図１２Ｂに示す位置にある状態のノズル５２Ａの断面図である。図１３Ｂは、ピストン先端５８ａが図１２Ｃに示す位置にある状態のノズル５２Ａの断面図である。
【００３３】
本発明の原理に従った種々の態様を種々の実施形態の記載によって説明し、これらの実施形態をかなり詳細に記載したが、それらの実施形態は本発明の範囲をそのような詳細に限定するかまたはいかようにも制限することは意図しない。本明細書において図示および記載される種々の特徴は、単独でまたは任意の組み合わせで用いることができる。更なる利点および変更形態が当業者には容易に明らかとなるであろう。したがって、本発明はそのより広範な態様では、図示および記載される特定の詳細、代表的な装置および方法、並びに例示的な例に限定されない。したがって、包括的な発明の概念の範囲から逸脱することなくそのような詳細から逸脱することができる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入口と出口とを有する接着剤吐出モジュールであって、前記入口を通して低圧で液体材料を受け、前記出口において高圧を急速に発達させて前記液体材料を前記出口から噴射するようになっている接着剤吐出モジュールと、
低圧に維持されるホットメルト接着剤の供給部と、
前記接着剤吐出モジュールの前記入口と前記供給部との間を連通させる低圧液体通路と、
を備える接着剤吐出システム。
【請求項２】
請求項１に記載の接着剤吐出システムであって、
前記接着剤吐出モジュールは、
前記出口と連通している液体チャンバーおよび前記出口に近接している窪みと、
前記液体チャンバー内に配置されているピストン先端と、
を更に備え、
前記窪みは、前記ピストン先端と相補的な形状であるとともに該ピストン先端を内部に受容するようになっていて、それによって、前記ピストン先端は、前記窪み内に移動するときに前記高圧を発生させる接着剤吐出システム。
【請求項３】
請求項２に記載の接着剤吐出システムであって、
前記ピストン先端は、前記液体チャンバー内で、前記供給部からのホットメルト接着剤が前記窪みに入れられる第１の位置と、前記ピストン先端が前記液体チャンバーをホットメルト接着剤の前記供給部からシールする第２の位置と、ホットメルト接着剤が前記出口から高圧下で噴射される第３の位置との間を、往復動可能である接着剤吐出システム。
【請求項４】
請求項１に記載の接着剤吐出システムであって、
ホットメルト接着剤の前記供給部は、ホットメルト接着剤を固体形態で収容するようになっている接着剤吐出システム。
【請求項５】
請求項４に記載の接着剤吐出システムであって、
ホットメルト接着剤を前記接着剤吐出モジュールに向けて給送する螺旋刃を更に備える接着剤吐出システム。
【請求項６】
請求項４に記載の接着剤吐出システムであって、
ホットメルト接着剤を前記接着剤吐出モジュールに向けて給送する真空給送機構を更に備える接着剤吐出システム。
【請求項７】
請求項１に記載の接着剤吐出システムであって、
接着剤吐出システムは、それぞれの第１の入口および第２の入口と第１の出口および第２の出口とを有する第１の接着剤吐出モジュールと第２の接着剤吐出モジュールとを備え、前記第１の入口および前記第２の入口は、前記供給部からそれぞれの第１の低圧液体通路および第２の低圧液体通路を通して同じ低い圧力で液体材料を受け取り、前記それぞれの出口に近接して高圧を生成して液体材料を前記出口から異なる速度で噴射する接着剤吐出システム。
【請求項８】
請求項１に記載の接着剤吐出システムであって、
前記供給部は前記接着剤吐出モジュール上で支持されている接着剤吐出システム。
【請求項９】
液体材料を噴射する装置であって、
液体材料の供給源に連結可能な吐出装置本体であって、液体チャンバーを含む、吐出装置本体と、
前記液体チャンバー内に移動可能に配置されているとともにピストン先端を有する、ピストンと、
前記液体チャンバーおよび液体出口と流体連通している窪みであって、前記ピストン先端を該窪み内に受け入れ可能であるように前記ピストン先端と相補的な形状である、窪みと、
を備え、
前記ピストンは、前記ピストン先端が前記窪みから離間している第１の位置から、前記ピストン先端が前記窪みを効果的にシールして該ピストン先端と前記窪みとの間に個別量を画定する第２の位置へ、次いで、前記ピストン先端が前記窪み内に受け入れられて前記個別量を前記窪みから前記液体出口を通して変位させる第３の位置まで移動可能である、液体材料を噴射する装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の接着剤吐出装置であって、さらに、
前記吐出装置本体内の開口端であって、前記液体チャンバーと連通している開口端と、
前記吐出装置本体の前記開口端に動作可能に連結されているノズルと、
を更に備え、
前記窪みは前記ノズルに形成されている装置。
【請求項１１】
請求項９に記載の接着剤吐出装置であって、さらに、
前記ピストン先端は球状形状を有する、請求項９に記載の装置。
【請求項１２】
液体材料を吐出する方法であって、
液体材料を、液体チャンバーを充填するには十分であるが該液体材料を窪みと関連するとともに前記液体チャンバーと連通している出口から吐出させない圧力で前記液体チャンバーに供給することと、
前記窪みに近接して個別量の液体材料を効果的にシールすることと、
前記窪みにおいて高圧を生成することであって、前記出口から前記個別量の液体材料を噴射する、高圧を生成することと、
を含む、液体材料を吐出する吐出方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の吐出方法であって、
生成される前記圧力は約４００ポンド毎平方インチから約２５００ポンド毎平方インチの範囲である吐出方法。
【請求項１】
入口と出口とを有する接着剤吐出モジュールであって、前記入口を通して低圧で液体材料を受け、前記出口において高圧を急速に発達させて前記液体材料を前記出口から噴射するようになっている接着剤吐出モジュールと、
低圧に維持されるホットメルト接着剤の供給部と、
前記接着剤吐出モジュールの前記入口と前記供給部との間を連通させる低圧液体通路と、
を備える接着剤吐出システム。
【請求項２】
請求項１に記載の接着剤吐出システムであって、
前記接着剤吐出モジュールは、
前記出口と連通している液体チャンバーおよび前記出口に近接している窪みと、
前記液体チャンバー内に配置されているピストン先端と、
を更に備え、
前記窪みは、前記ピストン先端と相補的な形状であるとともに該ピストン先端を内部に受容するようになっていて、それによって、前記ピストン先端は、前記窪み内に移動するときに前記高圧を発生させる接着剤吐出システム。
【請求項３】
請求項２に記載の接着剤吐出システムであって、
前記ピストン先端は、前記液体チャンバー内で、前記供給部からのホットメルト接着剤が前記窪みに入れられる第１の位置と、前記ピストン先端が前記液体チャンバーをホットメルト接着剤の前記供給部からシールする第２の位置と、ホットメルト接着剤が前記出口から高圧下で噴射される第３の位置との間を、往復動可能である接着剤吐出システム。
【請求項４】
請求項１に記載の接着剤吐出システムであって、
ホットメルト接着剤の前記供給部は、ホットメルト接着剤を固体形態で収容するようになっている接着剤吐出システム。
【請求項５】
請求項４に記載の接着剤吐出システムであって、
ホットメルト接着剤を前記接着剤吐出モジュールに向けて給送する螺旋刃を更に備える接着剤吐出システム。
【請求項６】
請求項４に記載の接着剤吐出システムであって、
ホットメルト接着剤を前記接着剤吐出モジュールに向けて給送する真空給送機構を更に備える接着剤吐出システム。
【請求項７】
請求項１に記載の接着剤吐出システムであって、
接着剤吐出システムは、それぞれの第１の入口および第２の入口と第１の出口および第２の出口とを有する第１の接着剤吐出モジュールと第２の接着剤吐出モジュールとを備え、前記第１の入口および前記第２の入口は、前記供給部からそれぞれの第１の低圧液体通路および第２の低圧液体通路を通して同じ低い圧力で液体材料を受け取り、前記それぞれの出口に近接して高圧を生成して液体材料を前記出口から異なる速度で噴射する接着剤吐出システム。
【請求項８】
請求項１に記載の接着剤吐出システムであって、
前記供給部は前記接着剤吐出モジュール上で支持されている接着剤吐出システム。
【請求項９】
液体材料を噴射する装置であって、
液体材料の供給源に連結可能な吐出装置本体であって、液体チャンバーを含む、吐出装置本体と、
前記液体チャンバー内に移動可能に配置されているとともにピストン先端を有する、ピストンと、
前記液体チャンバーおよび液体出口と流体連通している窪みであって、前記ピストン先端を該窪み内に受け入れ可能であるように前記ピストン先端と相補的な形状である、窪みと、
を備え、
前記ピストンは、前記ピストン先端が前記窪みから離間している第１の位置から、前記ピストン先端が前記窪みを効果的にシールして該ピストン先端と前記窪みとの間に個別量を画定する第２の位置へ、次いで、前記ピストン先端が前記窪み内に受け入れられて前記個別量を前記窪みから前記液体出口を通して変位させる第３の位置まで移動可能である、液体材料を噴射する装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の接着剤吐出装置であって、さらに、
前記吐出装置本体内の開口端であって、前記液体チャンバーと連通している開口端と、
前記吐出装置本体の前記開口端に動作可能に連結されているノズルと、
を更に備え、
前記窪みは前記ノズルに形成されている装置。
【請求項１１】
請求項９に記載の接着剤吐出装置であって、さらに、
前記ピストン先端は球状形状を有する、請求項９に記載の装置。
【請求項１２】
液体材料を吐出する方法であって、
液体材料を、液体チャンバーを充填するには十分であるが該液体材料を窪みと関連するとともに前記液体チャンバーと連通している出口から吐出させない圧力で前記液体チャンバーに供給することと、
前記窪みに近接して個別量の液体材料を効果的にシールすることと、
前記窪みにおいて高圧を生成することであって、前記出口から前記個別量の液体材料を噴射する、高圧を生成することと、
を含む、液体材料を吐出する吐出方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の吐出方法であって、
生成される前記圧力は約４００ポンド毎平方インチから約２５００ポンド毎平方インチの範囲である吐出方法。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２Ａ】
【図１２Ｂ】
【図１２Ｃ】
【図１３Ａ】
【図１３Ｂ】
【図１Ｂ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２Ａ】
【図１２Ｂ】
【図１２Ｃ】
【図１３Ａ】
【図１３Ｂ】
【公表番号】特表２０１３−５１７１２５（Ｐ２０１３−５１７１２５Ａ）
【公表日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５４８９８０（Ｐ２０１２−５４８９８０）
【出願日】平成２３年１月７日（２０１１．１．７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１１／０２０４８９
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０８７９６１
【国際公開日】平成２３年７月２１日（２０１１．７．２１）
【出願人】（３９１０１９１２０）ノードソン コーポレーション (150)
【氏名又は名称原語表記】ＮＯＲＤＳＯＮ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月７日（２０１１．１．７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１１／０２０４８９
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０８７９６１
【国際公開日】平成２３年７月２１日（２０１１．７．２１）
【出願人】（３９１０１９１２０）ノードソン コーポレーション (150)
【氏名又は名称原語表記】ＮＯＲＤＳＯＮ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
【Ｆターム（参考）】
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