液体材料を所望のパターンで噴射する装置及び方法
液体材料を所望のパターンで噴射する装置１０は、液体材料１２の供給源に連結可能な噴射モジュール１８を備える。ピストン４６は、モジュール１８内に高圧を急速に発生させることによって液体材料１２がパターン板７０から所望のパターンで噴射されるように、内部室４２内で移動するように配置されている。
【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及び方法に関し、より詳細には、高粘性液体を所望のパターンで噴射する装置及び方法に関する。
【０００２】
［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６１／２９４，９５１号（係属中）の優先権の利益を主張し、該出願の開示内容は、この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及び表面実装接着剤等の流体を噴射する液体ディスペンサーが当該技術分野において既知であり、液体ディスペンサーは、一般的に、弁座を弁部材と迅速に接触させて、ディスペンサー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、ディスペンサー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、又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、個別の液体塊がディスペンサー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及び図１Ｂは、従来の噴射ディスペンサー１０の動作を示す。図１Ａにおいて、弁部材１２が、流体通路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、通路１４内の液体材料２０が弁先端部１２ａの周りに流れる。図１Ｂは、弁先端部１２ａが弁座１６と接触する瞬間の噴射ディスペンサー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から噴出させる圧力パルスが生成される。ともに本願の出願人に譲渡されているSmith他への特許文献１及びMesserly他への特許文献２は、噴射ディスペンサーに関するものである。
【０００５】
従来の噴射ディスペンサーは、一貫した量の液体材料がディスペンサー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、液体材料がディスペンサー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、噴射ディスペンサー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。したがって、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へ供給するため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、２．７５８Ｍ Ｐａ〜６．８９５ Ｍ Ｐａ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。
【０００６】
従来の噴射ディスペンサーは、また、液体材料を個々の液滴として噴射するように一般的には構成されている。特定の用途では、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特定のパターンで吐出することが望ましい場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第５，７４７，１０２号明細書
【特許文献２】米国特許第６，２５３，９５７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、ホットメルト接着剤等の高粘性材料を、個別の少量で、かつ所望のパターンで吐出し、従来の吐出システムのこれらの不都合点及び他の不都合点を克服する、方法及び装置が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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所望のパターンで吐出するのに用いられる既知の吐出システムの前述及び他の欠点及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、変更形態及び均等物を含む。
【００１０】
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である噴射モジュールと、供給源から液体材料を受け入れる噴射モジュール内の内部室とを含む。パターン板が内部室と流体連通しており、液体材料を所望のパターンで噴射する少なくとも１つの出口を有する。内部室内に配置されているピストンが、液体材料が内部室内に入る位置から、次いで、高圧がピストンに近接して発生して個別量の液体材料をパターン板から出口を通して噴射させる第２の位置へ迅速に移動可能である。
【００１１】
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室を有する噴射モジュールを含む。ピストン先端部を有するピストンは、液体室内に移動可能に配置されている。液体室及び液体通路と連通している凹部は、ピストン先端部の形状と相補的である形状を有することによって、ピストン先端部を凹部内に受け入れることができる。ピストンは、ピストン先端部が凹部から離間している位置から、ピストン先端部が凹部を効果的に密封する位置へ、次いで、ピストン先端部が凹部内に受け入れられて個別量の液体材料を凹部から通路を通して移動させる位置まで移動可能である。本装置は、液体材料を所望のパターンで噴射するように通路と連通している少なくとも１つの液体出口を有するパターン板を更に含む。
【００１２】
本発明の上記の目的及び利点並びに他の目的及び利点は、添付の図面及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】
【００１３】
【図１Ａ】従来の噴射ディスペンサーの動作を示す図である。
【図１Ｂ】従来の噴射ディスペンサーの動作を示す図である。
【図２】粘性液体を所望のパターンで噴射する例示的な噴射ディスペンサーの斜視図である。
【図３】図２の噴射ディスペンサーの部分断面立面図である。
【図４】図２の噴射ディスペンサーの噴射モジュールの分解斜視図である。
【図５】図４のノズル組立体及びパターン板の分解斜視図である。
【図６Ａ】噴射ディスペンサーの動作を示す、図３の噴射モジュールの部分断面図である。
【図６Ｂ】噴射ディスペンサーの動作を示す、図３の噴射モジュールの部分断面図である。
【図６Ｃ】噴射ディスペンサーの動作を示す、図３の噴射モジュールの部分断面図である。
【図６Ｄ】噴射ディスペンサーの動作を示す、図３の噴射モジュールの部分断面図である。
【図７】図２に示されている噴射モジュールと同様の別の噴射モジュールの部分断面図である。
【図８】図７の噴射モジュールと同様の別の例示的な噴射モジュールの部分分解図である。
【図９】本開示による別の例示的な噴射モジュールの部分断面図である。
【図１０】図９の噴射モジュールの部分断面図である。
【図１１】別のパターン板が設けられた図８の噴射モジュールの部分断面図である。
【図１２】液体材料を所望のパターンで噴射する例示的なノズルの斜視図である。
【図１３】図１２の噴射ノズルの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図２及び図３は、本開示による例示的な噴射ディスペンサー１０であって、ディスペンサー１０の下を移動している基材１４にホットメルト接着剤等の高粘性材料１２を所望のパターンで吐出する、例示的な噴射ディスペンサー１０を示す。例えば、噴射ディスペンサー１０を用いて、約０．１Ｐａｓ〜約２０Ｐａｓの範囲の粘度を有する材料を吐出することができる。別の態様では、噴射ディスペンサー１０を用いて、約０．１Ｐａｓ〜約２５Ｐａｓの範囲の粘度を有する材料を吐出することができる。ディスペンサー１０は、好適な支持構造部１６によって基材１４から上方に或る距離に位置付けられる。支持構造部１６は、本明細書では単純なフレーム状構成部材を含むものとして示されているが、例えばロボットマニピュレーター等の可動構造体を含む種々の他の構造を代替的に用いてディスペンサー１０を支持し得ることが理解されるであろう。図２に示される実施形態では、噴射ディスペンサー１０は、複数の支持ロッド２０によって支持構造部１６に取り付けることができる噴射モジュール１８を含む。ディスペンサー１０は、加圧空気を噴射モジュール１８に供給する空気供給部２２を更に含むことができる。空気供給部２２は、アクチュエーターロッド２８を迅速に作動させて空気供給部２２に出入りさせるよう移動させるようにそれぞれの空気管路２６ａ、２６ｂに連結されている第１のマニホルド２４ａと第２のマニホルド２４ｂとを含むことができる。
【００１５】
引き続き図２及び図３を参照し、図４及び図５を更に参照すると、噴射モジュール１８は、その第１端部３４に形成されている中心に位置する凹部３２と、第２端部３８を通して形成されているとともに凹部３２と連通している開口３６とを有するハウジング３０を備える。凹部３２は、ノズル本体４０を少なくとも部分的に内部に受け入れるように構成されており、ハウジング３０の第１端部３４に形成されている凹部３２とノズル本体４０に形成されている対応する凹部４４との間に、内部室４２を画定する。ピストン４６が内部室４２内に配置されており、ハウジング３０の開口３６を通って延在する第１端部４８を有する。ピストン４６の第１端部４８は、空気供給部２２のアクチュエーターロッド２０に形成されている対応するねじ山５２を受け入れて係合するようになっているねじ穴５０を含む。ピストン４６の第１端部４８の外面５４も、第１ナット５６ａ及び第２ナット５６ｂをその上に受け入れるようにねじが切られていて、以下でより完全に説明するように、内部室４２内でのピストン４６の第２端部５８の変位を制限する。
【００１６】
ピストン４６の第２端部５８は、ハウジングの凹部３２とノズルの凹部４４とによって画定されている内部室４２内にぴったりと嵌まるように構成されている概ね円筒形のピストンヘッド６０を画定している。ピストンヘッド６０に形成されているＯリング溝６２は、ハウジングの凹部３２の一部と密封係合するＯリング６４を支持し、内部室４２からハウジング３０の開口３６を通る流体連通を防止する。噴射モジュール１８は、ノズル本体４０に連結されているパターン板７０を更に含む。以下でより完全に説明するように、噴射モジュール１８の内部室４２内に受け入れられた液体材料は、内部室４２からノズル本体４０及びパターン板７０を通って移動する。
【００１７】
図示の実施形態では、ノズル本体４０とパターン板７０とは、ノズル本体の開口６７とパターン板７０の開口６８とを通して受け入れられる締結具６６によってハウジング３０に連結される。ノズル本体４０の周方向溝７１は、ノズル本体４０とハウジング３０との間を密封するＯリング７５ａを支持する。同様に、パターン板７０の周方向溝７３は、パターン板７０とノズル本体４０との間を密封するＯリング７５ｂを支持する。
【００１８】
図３〜図５を参照すると、液体材料は、供給源（図示せず）から、ハウジング入口７６に受け入れられる適切な管継手７４によってハウジング３０に連結される低圧導管７２を通して内部室４２へ供給される。非限定的な例として、低圧導管７２は、約３４．４８ｋＰａ〜約２７５．８ｋ Ｐａの範囲の圧力、又は液体材料を内部室４２へ供給するのに好適な他の圧力範囲の圧力に対応するように構成することができる。入口７６は、入口通路７８を介して内部室４２と流体連通している。液体材料は、ハウジングの凹部３２とノズル本体の凹部４４とによって画定されている内部室４２を充填するのに十分な圧力で供給部から供給される。ピストンヘッド６０に形成されている周方向溝８０は、ピストンヘッド６０に形成されている複数の液体通路８２に連通し、そして、ノズル本体４０に形成されている複数のノズル通路８４に連通し、パターン板７０の第１面８８に形成されている分配通路８６まで到達している。分配通路８６は、半径方向に延在する経路を画定しており、それらの経路は、パターン板７０を貫く出口通路９０のそれぞれと連通し、そして、パターン板７０の第２面９４内に形成されている環状凹部９２と連通している。パターン板７０の第２面９４に連結されている輪状インサート９６は、環状凹部９２内に受け入れられて、パターン板７０の第２面９４に外側環状出口９８ａと内側環状出口９８ｂとを画定し、これらの外側環状出口９８ａ及び内側環状出口９８ｂを通して液体材料１２が噴射されて基材１４上に同心円の輪形状パターンを形成する。輪状インサートは、パターン板７０の開口９７及び輪状インサート９６の開口９９内にそれぞれ受け入れられる締結具９５によってパターン板に連結される。
【００１９】
噴射モジュール１８は、噴射モジュール１８を通る液体材料１２の動きを制御するために、ピストン４６の第２端部５８に連結される第１リード弁１００と、ノズル本体４０の第２面１０４に連結される第２リード弁１０２とを更に含む。第１リード弁１００は、ピストン４６の第２端部５８に形成されているねじ孔１０８内に受け入れられる対応するねじ山付き締結具１０６ａによってピストン４６に連結される。同様に、第２リード弁１０２は、ノズル本体４０の中央ねじ孔１１０内に受け入れられるねじ山付き締結具１０６ｂによってノズル本体４０に固定される。第１リード弁１００と第２リード弁１０２とは、噴射モジュール１８の動作を示すために図６Ａ〜図６Ｄを参照して記載するように、ピストンヘッド６０に形成されている液体通路８２と、ノズル本体４０に形成されているノズル通路８４とを覆うために、半径方向外方に延在する複数の裂片１１２を備える。
【００２０】
図３及び図６Ａを参照すると、液体材料は、供給源からハウジング入口７６と入口通路７８とを通って、ハウジングの凹部３２とノズル本体の凹部４４とによって画定されている内部室４２に供給されている。ピストン４６を内部室４２内で移動させるようにディスペンサー１０が数サイクル動作した後で、噴射モジュール１８は、ノズル本体４０及びパターン板７０の通路全体にわたって液体材料が注入される。加圧空気が空気供給部２２（図２）の管路２６ａ、２６ｂに供給されることで、アクチュエーターロッド２８を、図６Ａに示される伸張位置から図６Ｂに示される後退位置にピストン４６を後退させる方向に駆動する。この変位の結果として、図６Ｂに示されるように、内部室４２内の液体材料は、強制的にピストンヘッド６０の液体通路８２内に通され、第１リード弁１００の裂片１１２を撓ませるとともにノズル通路８４を充填する。第２リード弁１０２の裂片１１２がノズル本体４０と接触したままであることで、ピストン４６が空気供給部２２へ向かう方向に移動するときに分配通路８６及び出口通路９０からの液体材料の逆流を防止する。
【００２１】
次いで、加圧空気を空気供給部２２に供給して、ピストン４６をノズル本体４０へ向かう方向に移動させる。ピストン４６がノズル本体４０へ向かって移動し始めると、第１リード弁１００の裂片１１２が液体通路８２の上に閉じられ、ピストン４６の第１端部５８と接触したままとなることで、ピストンヘッド６０の液体通路８２を通る液体材料の逆流を防止する。ノズル本体４０へ向かうピストンヘッド６０の移動によって、液体が強制的にノズル通路８４に通されることで、第２リード弁１０２の裂片１１２が撓み、それによって、液体材料が、分配通路８６内に強制的に入り、出口通路９０と、パターン板７０の第２面９４に形成されている環状凹部９２とを通って、パターン板７０に連結されている輪状インサート９６によって形成されている外側環状出口９８ａ及び内側環状出口９８ｂを通して吐出される。ノズル本体４０へ向かうピストンヘッド６０の移動は、内部室４２内に高圧を急速に発生させ、個別量の液体材料１２をパターン板７０の外側環状出口９８ａ及び内側環状出口９８ｂから噴射して、基材１４上に図６Ｄに示されるような同心円輪形状パターンを形成する。一実施形態では、内部室４２内で発生する圧力は、約２．７５８Ｍ Ｐａ〜約１７．２４ＭＰａの範囲であるものとすることができる。
【００２２】
ピストン４６は、アクチュエーターロッド２８によって駆動されて内部室４２の相対寸法により許容される全行程にわたって移動することができるが、ピストン４６の行程は代替的には、ピストン４６の第１端部４８に螺合している第１ナット５６ａ及び第２ナット５６ｂを調整することによって制限してもよく、それによって噴射ディスペンサー１０が吐出する液体材料の量を選択的に調整することができる。
【００２３】
図７は、図３の噴射モジュール１０と同様の別の例示的な噴射モジュール１２０を示し、この場合、ピストン１２２は、液体材料の流れを制御するリード弁を含まない。モジュール１２０は、ハウジング１２４とノズル本体１２６とを含み、これらはそれぞれ、ノズル本体１２６がハウジング１２４に連結されると内部室１３２を画定するそれぞれの凹部１２８、１３０を有する。ノズル本体１２６のノズル通路１３４は、ノズル本体１２６とパターン板１３８との間に画定されている半径方向通路１３６と連通している。この実施形態では、パターン板１３８は、単一の環状出口１４０を画定しており、ピストン１２２がノズル本体１２６へ向かう方向に迅速に移動すると、単一の環状出口１４０を通して液体材料１４２が噴射されて、上述したやり方と同様のやり方で基材１４４上に単一のリング状パターンを形成する。パターン板１３８は、環状出口１４０を形成するように、締結具１４６ａ、１４６ｂによってノズル本体１２６に固定されている外側板部分１３８ａと内側板部分１３８ｂとを備える。
【００２４】
図８は、図７に示されるパターン板１３８と同様の別の例示的なパターン板１５０とともにノズル本体１２６の分解斜視図を示す。この実施形態では、パターン板１５０は、液体材料が複数の個別の液滴１５４として所望のパターンで噴射されるように、パターン板１５０とノズル本体１２６との間に画定されている半径方向通路１３６と連通する、パターン板１５０に形成されている複数の出口通路１５２を有する。液滴１５４は、基材１５６上に受け入れられた後、個別量の液体材料のままであることができるか、又は代替的には融合して所望のパターンを形成することもできる。図２〜図８を参照して図示及び記載した実施形態は、基材に噴射されるパターンが円環の形状である実施形態を示しているが、液体材料は、所望である場合は、パターン板の適切な変更によって種々の他の形状で噴射することができることが理解されるであろう。
【００２５】
図９及び図１０は、個別量の液体材料を円形パターン等の所望のパターンで噴射する更に別の例示的な噴射モジュール１６０を示す。ここで図９及び図１０を参照すると、噴射モジュール１６０は、液体室１６４が内部に形成されているモジュール本体１６２を含む。液体供給通路１６６は、液体材料を接着剤供給部（図示せず）からマニホルド１６８を通して液体室１６４へ供給するように液体室１６４と連通している。図示の実施形態では、マニホルド１６８の中に形成されている液体通路１７０がモジュール本体１６２の液体供給通路１６６と連通しており、それによって、液体材料が液体供給通路１７０からモジュール本体１６２の供給通路１６６を通って液体室１６４へ流れる。図示の実施形態では、ホットメルト接着剤は、（約３４．４８ｋＰａ〜約２７５．８ｋＰａの範囲の）低圧で、液体通路１７０を通ってモジュール１６０へ供給される。種々の他の配置及び構成を代替的に用いてホットメルト接着剤又は他の材料をモジュール１６０へ供給してもよいことが理解されるであろう。
【００２６】
モジュール本体１６２は、開口している第１端部１７２を含み、開口している第１端部１７２は、液体室１６４と連通しているとともにノズル１７４を受け入れるようになっている。噴射モジュール１６０は、第１端部１７８を有するピストンロッド１７６を更に含み、ピストンロッド１７６は、液体室１６４内で往復動可能である。ピストン先端部１８０は、ピストンロッド１７６の第１端部１７８に連結されている。ピストンロッド１７６の第２端部１８２は、空気ピストン１８４に連結されており、空気ピストン１８４は、モジュール本体１６２内に形成されているピストン空洞１８６内で摺動可能である。液体室１６４とピストン空洞１８６との間に配置されているシール１８８ａ、１８８ｂは、液体室１６４をピストン空洞１８６から密封しながらピストンロッド１７６の摺動を可能にする。ノズル１７４がモジュール本体１６２の第１端部１７２に連結されると、圧縮ばね１９０は、シール１８８ｂをモジュール本体１６２に対して付勢して液体室１６４を密封する。空気源（図示せず）からの加圧空気が空気供給通路１９２、１９４を通ってピストン空洞１８６へ供給されることで、空気ピストン１８４と、したがってピストンロッド１７６及びピストン先端部１８０とを、ノズル１７４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、空気供給通路１９２、１９４は、マニホルド１６８内の空気通路１９６、１９７と流体連通しており、そして、空気通路１９６、１９７は、空気源に動作可能に連結されている。空気供給通路１９２を通って供給される加圧空気は、ピストンをノズル１７４から離れる方向に駆動し、一方、空気供給通路１９４を通って供給される加圧空気は、ピストンをノズル１７４へ向かう方向に駆動する。加圧空気をピストン空洞１８６へ供給する種々の他の方法及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１６０は、ピストンロッド１７６のサイクルごとにモジュール１６０により噴射される液体材料の量を変えることを容易にするために、ピストンロッド１７６の行程を選択的に調整する調整つまみ１９８を更に含む。
【００２７】
ノズル１７４は、モジュール本体１６２の開口している第１端部１７２に連結されている。ノズル１７４は、ピストン先端部１８０の形状と相補的である形状に形成されている凹部２０２を有するノズル本体２００を含み、それによって、ピストン先端部１８０を凹部２０２内に受け入れることができる。図示の実施形態では、ピストン先端部１８０は、半球状であり、凹部２０２は、概ね半球状の相補的な形状を有する。しかし、ノズル先端部１８０と凹部２０２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。ノズル本体２００は、ノズル通路２０６を介して凹部２０２と連通している出口２０４を更に含み、それによって、ピストン先端部１８０が凹部２０２内に受け入れられると液体室１６４内の液体材料が強制的にノズル通路２０６とノズル出口２０４とへ通される。ノズル１７４は、開口している第１端部１７２においてモジュール本体１６２に対して密封するＯリング２０８を更に含むことができる。
【００２８】
パターン板２１０は、ノズル出口２０４に近接してノズル本体２００に連結されている。パターン板２１０に形成されている凹部は、ノズル本体２００とパターン板２１０との間に分配通路２１２を形成している。分配通路２１２は、ノズル出口２０４と、パターン板２１０を貫通して形成されている複数の出口通路２１４とを流体連通し、複数の出口通路２１４を通って、液体材料が出口２１６から所望のパターンで基材へ噴射される。
【００２９】
動作時には、加圧空気が空気供給通路１９２を通ってピストン空洞１８６へ供給され、ピストンロッド１７６をノズル１７４から離れる方向に移動させ、それによって、ピストン先端部１８０が凹部２０２から後退することにより液体材料が流体室１６４へ入って流体室１６４及び凹部２０２を充填する。液体材料は、流体室１６４及び凹部２０２を充填するには十分であるが液体材料をパターン板２１０の出口２１６から吐出させない圧力で、マニホルド１６８から供給通路１６６を通って供給される。次いで、加圧空気が空気供給通路１９４を通ってピストン空洞１８６へ供給され、それによって、ピストンロッド１７６がピストン先端部１８０をノズル１７４へ向かう方向に迅速に移動させる。ピストン先端部１８０が凹部２０２に入り始めると、ピストン先端部１８０は、凹部２０２を上縁２１８に沿って実質的に密封して、ピストン先端部１８０と凹部２０２との間に個別量の液体を画定する。ピストン先端部１８０と凹部２０２の上縁２１８との間には、ピストン先端部１８０を凹部２０２に対して固着させることなく凹部２０２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、ピストン先端部１８０と凹部２０２との間を実質的に密封するとは、ピストン先端部１８０と凹部２０２の上縁２１８との間の隙間が、液体材料がピストン先端部１８０の周りを単に移動するのではなく、ピストン先端部１８０によって強制的にノズル通路２０６とノズル出口２０４とを通って移動するほど十分に小さいことを意味する。
【００３０】
ピストンロッド１７６は、ノズル１７４へ向かう方向に移動し続け、それによって、ピストン先端部１８０が凹部２０２に入り続けて凹部２０２内の液体材料をノズル通路２０６及びノズル出口２０４を通して移動させる。ピストン先端部１８０は、上述したように凹部２０２を効果的に密封するため、個別量の液体材料が画定され、ピストン先端部１８０が凹部２０２に入り続けるにつれて、ピストン先端部１８０と凹部２０２との間に高圧が発生する。生成される圧力は、約２．７５８ＭＰａ〜約１７．２４ＭＰａの範囲であるものとすることができる。個別量の液体材料は、強制的にノズル出口２０４を通って分配通路２１２に入れられ、そして、出口通路２１４を通って出口２１６から所望のパターンで噴射される。
【００３１】
ピストン先端部１８０が凹部２０２内で完全に着座して凹部２０２内の実質的に全量の液体材料を吐出するやり方でモジュール１６０の動作を記載及び例示したが、ピストン１７６の移動の範囲は、ピストン先端部１８０がピストン１７６の各行程の終端で凹部２０２内に完全には着座せず、それによって、凹部２０２内の液体材料の全量よりも少ない量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。
【００３２】
図９及び図１０に関して図示及び記載した実施形態は、液体材料を概ね円形のパターンで噴射するように構成されているパターン板２１０を示すが、液体材料は、パターン板の適切な変更によって種々の他のパターンで代替的に噴射してもよいことが理解されるであろう。例えば、図１１は、図９及び図１０に関して図示及び記載した噴射モジュールと同様の別の例示的な噴射モジュールを示すが、ここでは、パターン板２１０ａは、概ね矩形のパターンで配置されている複数の出口２１６ａを有する。
【００３３】
図８〜図１１の噴射モジュール１６０を、１つ又は複数の出口２１６、２１６ａが所望のパターンで配置されているパターン板２１０、２１０ａとともに上述したが、本開示による噴射モジュールは、液体材料を所望のパターンで噴射するように出口がノズル本体に直接形成されているように代替的に構成してもよい。そのような実施形態では、液体材料は、付加的なパターン板を必要とすることなく所望のパターンで噴射することができる。
【００３４】
図１２及び図１３は、図９を参照して図示及び記載したモジュール１６０とともに用いることができるノズル２２０の例示的な一実施形態を示し、この場合、ノズル本体２２４は、液体材料を所望のパターンで噴射するように配置及び構成されている１つ又は複数のノズル出口２２６を含む。使用時に、モジュール１６０は、上述したように動作するが、液体材料は、ノズル出口２２６から基材へ直接噴射される。図１２及び図１３は、ノズル出口２２６が液体材料を概ね円形のパターンで噴射するように配置及び構成されている実施形態を示すが、種々の他のパターンで代替的に噴射してもよいことが理解されるであろう。
【００３５】
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又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及び記載される種々の特徴は、単独で又は任意の組み合わせで用いることができる。更なる利点及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、図示及び記載される特定の詳細、代表的な装置及び方法、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及び方法に関し、より詳細には、高粘性液体を所望のパターンで噴射する装置及び方法に関する。
【０００２】
［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６１／２９４，９５１号（係属中）の優先権の利益を主張し、該出願の開示内容は、この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及び表面実装接着剤等の流体を噴射する液体ディスペンサーが当該技術分野において既知であり、液体ディスペンサーは、一般的に、弁座を弁部材と迅速に接触させて、ディスペンサー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、ディスペンサー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、又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、個別の液体塊がディスペンサー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及び図１Ｂは、従来の噴射ディスペンサー１０の動作を示す。図１Ａにおいて、弁部材１２が、流体通路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、通路１４内の液体材料２０が弁先端部１２ａの周りに流れる。図１Ｂは、弁先端部１２ａが弁座１６と接触する瞬間の噴射ディスペンサー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から噴出させる圧力パルスが生成される。ともに本願の出願人に譲渡されているSmith他への特許文献１及びMesserly他への特許文献２は、噴射ディスペンサーに関するものである。
【０００５】
従来の噴射ディスペンサーは、一貫した量の液体材料がディスペンサー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、液体材料がディスペンサー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、噴射ディスペンサー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。したがって、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へ供給するため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、２．７５８Ｍ Ｐａ〜６．８９５ Ｍ Ｐａ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。
【０００６】
従来の噴射ディスペンサーは、また、液体材料を個々の液滴として噴射するように一般的には構成されている。特定の用途では、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特定のパターンで吐出することが望ましい場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第５，７４７，１０２号明細書
【特許文献２】米国特許第６，２５３，９５７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、ホットメルト接着剤等の高粘性材料を、個別の少量で、かつ所望のパターンで吐出し、従来の吐出システムのこれらの不都合点及び他の不都合点を克服する、方法及び装置が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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所望のパターンで吐出するのに用いられる既知の吐出システムの前述及び他の欠点及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、変更形態及び均等物を含む。
【００１０】
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である噴射モジュールと、供給源から液体材料を受け入れる噴射モジュール内の内部室とを含む。パターン板が内部室と流体連通しており、液体材料を所望のパターンで噴射する少なくとも１つの出口を有する。内部室内に配置されているピストンが、液体材料が内部室内に入る位置から、次いで、高圧がピストンに近接して発生して個別量の液体材料をパターン板から出口を通して噴射させる第２の位置へ迅速に移動可能である。
【００１１】
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室を有する噴射モジュールを含む。ピストン先端部を有するピストンは、液体室内に移動可能に配置されている。液体室及び液体通路と連通している凹部は、ピストン先端部の形状と相補的である形状を有することによって、ピストン先端部を凹部内に受け入れることができる。ピストンは、ピストン先端部が凹部から離間している位置から、ピストン先端部が凹部を効果的に密封する位置へ、次いで、ピストン先端部が凹部内に受け入れられて個別量の液体材料を凹部から通路を通して移動させる位置まで移動可能である。本装置は、液体材料を所望のパターンで噴射するように通路と連通している少なくとも１つの液体出口を有するパターン板を更に含む。
【００１２】
本発明の上記の目的及び利点並びに他の目的及び利点は、添付の図面及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】
【００１３】
【図１Ａ】従来の噴射ディスペンサーの動作を示す図である。
【図１Ｂ】従来の噴射ディスペンサーの動作を示す図である。
【図２】粘性液体を所望のパターンで噴射する例示的な噴射ディスペンサーの斜視図である。
【図３】図２の噴射ディスペンサーの部分断面立面図である。
【図４】図２の噴射ディスペンサーの噴射モジュールの分解斜視図である。
【図５】図４のノズル組立体及びパターン板の分解斜視図である。
【図６Ａ】噴射ディスペンサーの動作を示す、図３の噴射モジュールの部分断面図である。
【図６Ｂ】噴射ディスペンサーの動作を示す、図３の噴射モジュールの部分断面図である。
【図６Ｃ】噴射ディスペンサーの動作を示す、図３の噴射モジュールの部分断面図である。
【図６Ｄ】噴射ディスペンサーの動作を示す、図３の噴射モジュールの部分断面図である。
【図７】図２に示されている噴射モジュールと同様の別の噴射モジュールの部分断面図である。
【図８】図７の噴射モジュールと同様の別の例示的な噴射モジュールの部分分解図である。
【図９】本開示による別の例示的な噴射モジュールの部分断面図である。
【図１０】図９の噴射モジュールの部分断面図である。
【図１１】別のパターン板が設けられた図８の噴射モジュールの部分断面図である。
【図１２】液体材料を所望のパターンで噴射する例示的なノズルの斜視図である。
【図１３】図１２の噴射ノズルの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図２及び図３は、本開示による例示的な噴射ディスペンサー１０であって、ディスペンサー１０の下を移動している基材１４にホットメルト接着剤等の高粘性材料１２を所望のパターンで吐出する、例示的な噴射ディスペンサー１０を示す。例えば、噴射ディスペンサー１０を用いて、約０．１Ｐａｓ〜約２０Ｐａｓの範囲の粘度を有する材料を吐出することができる。別の態様では、噴射ディスペンサー１０を用いて、約０．１Ｐａｓ〜約２５Ｐａｓの範囲の粘度を有する材料を吐出することができる。ディスペンサー１０は、好適な支持構造部１６によって基材１４から上方に或る距離に位置付けられる。支持構造部１６は、本明細書では単純なフレーム状構成部材を含むものとして示されているが、例えばロボットマニピュレーター等の可動構造体を含む種々の他の構造を代替的に用いてディスペンサー１０を支持し得ることが理解されるであろう。図２に示される実施形態では、噴射ディスペンサー１０は、複数の支持ロッド２０によって支持構造部１６に取り付けることができる噴射モジュール１８を含む。ディスペンサー１０は、加圧空気を噴射モジュール１８に供給する空気供給部２２を更に含むことができる。空気供給部２２は、アクチュエーターロッド２８を迅速に作動させて空気供給部２２に出入りさせるよう移動させるようにそれぞれの空気管路２６ａ、２６ｂに連結されている第１のマニホルド２４ａと第２のマニホルド２４ｂとを含むことができる。
【００１５】
引き続き図２及び図３を参照し、図４及び図５を更に参照すると、噴射モジュール１８は、その第１端部３４に形成されている中心に位置する凹部３２と、第２端部３８を通して形成されているとともに凹部３２と連通している開口３６とを有するハウジング３０を備える。凹部３２は、ノズル本体４０を少なくとも部分的に内部に受け入れるように構成されており、ハウジング３０の第１端部３４に形成されている凹部３２とノズル本体４０に形成されている対応する凹部４４との間に、内部室４２を画定する。ピストン４６が内部室４２内に配置されており、ハウジング３０の開口３６を通って延在する第１端部４８を有する。ピストン４６の第１端部４８は、空気供給部２２のアクチュエーターロッド２０に形成されている対応するねじ山５２を受け入れて係合するようになっているねじ穴５０を含む。ピストン４６の第１端部４８の外面５４も、第１ナット５６ａ及び第２ナット５６ｂをその上に受け入れるようにねじが切られていて、以下でより完全に説明するように、内部室４２内でのピストン４６の第２端部５８の変位を制限する。
【００１６】
ピストン４６の第２端部５８は、ハウジングの凹部３２とノズルの凹部４４とによって画定されている内部室４２内にぴったりと嵌まるように構成されている概ね円筒形のピストンヘッド６０を画定している。ピストンヘッド６０に形成されているＯリング溝６２は、ハウジングの凹部３２の一部と密封係合するＯリング６４を支持し、内部室４２からハウジング３０の開口３６を通る流体連通を防止する。噴射モジュール１８は、ノズル本体４０に連結されているパターン板７０を更に含む。以下でより完全に説明するように、噴射モジュール１８の内部室４２内に受け入れられた液体材料は、内部室４２からノズル本体４０及びパターン板７０を通って移動する。
【００１７】
図示の実施形態では、ノズル本体４０とパターン板７０とは、ノズル本体の開口６７とパターン板７０の開口６８とを通して受け入れられる締結具６６によってハウジング３０に連結される。ノズル本体４０の周方向溝７１は、ノズル本体４０とハウジング３０との間を密封するＯリング７５ａを支持する。同様に、パターン板７０の周方向溝７３は、パターン板７０とノズル本体４０との間を密封するＯリング７５ｂを支持する。
【００１８】
図３〜図５を参照すると、液体材料は、供給源（図示せず）から、ハウジング入口７６に受け入れられる適切な管継手７４によってハウジング３０に連結される低圧導管７２を通して内部室４２へ供給される。非限定的な例として、低圧導管７２は、約３４．４８ｋＰａ〜約２７５．８ｋ Ｐａの範囲の圧力、又は液体材料を内部室４２へ供給するのに好適な他の圧力範囲の圧力に対応するように構成することができる。入口７６は、入口通路７８を介して内部室４２と流体連通している。液体材料は、ハウジングの凹部３２とノズル本体の凹部４４とによって画定されている内部室４２を充填するのに十分な圧力で供給部から供給される。ピストンヘッド６０に形成されている周方向溝８０は、ピストンヘッド６０に形成されている複数の液体通路８２に連通し、そして、ノズル本体４０に形成されている複数のノズル通路８４に連通し、パターン板７０の第１面８８に形成されている分配通路８６まで到達している。分配通路８６は、半径方向に延在する経路を画定しており、それらの経路は、パターン板７０を貫く出口通路９０のそれぞれと連通し、そして、パターン板７０の第２面９４内に形成されている環状凹部９２と連通している。パターン板７０の第２面９４に連結されている輪状インサート９６は、環状凹部９２内に受け入れられて、パターン板７０の第２面９４に外側環状出口９８ａと内側環状出口９８ｂとを画定し、これらの外側環状出口９８ａ及び内側環状出口９８ｂを通して液体材料１２が噴射されて基材１４上に同心円の輪形状パターンを形成する。輪状インサートは、パターン板７０の開口９７及び輪状インサート９６の開口９９内にそれぞれ受け入れられる締結具９５によってパターン板に連結される。
【００１９】
噴射モジュール１８は、噴射モジュール１８を通る液体材料１２の動きを制御するために、ピストン４６の第２端部５８に連結される第１リード弁１００と、ノズル本体４０の第２面１０４に連結される第２リード弁１０２とを更に含む。第１リード弁１００は、ピストン４６の第２端部５８に形成されているねじ孔１０８内に受け入れられる対応するねじ山付き締結具１０６ａによってピストン４６に連結される。同様に、第２リード弁１０２は、ノズル本体４０の中央ねじ孔１１０内に受け入れられるねじ山付き締結具１０６ｂによってノズル本体４０に固定される。第１リード弁１００と第２リード弁１０２とは、噴射モジュール１８の動作を示すために図６Ａ〜図６Ｄを参照して記載するように、ピストンヘッド６０に形成されている液体通路８２と、ノズル本体４０に形成されているノズル通路８４とを覆うために、半径方向外方に延在する複数の裂片１１２を備える。
【００２０】
図３及び図６Ａを参照すると、液体材料は、供給源からハウジング入口７６と入口通路７８とを通って、ハウジングの凹部３２とノズル本体の凹部４４とによって画定されている内部室４２に供給されている。ピストン４６を内部室４２内で移動させるようにディスペンサー１０が数サイクル動作した後で、噴射モジュール１８は、ノズル本体４０及びパターン板７０の通路全体にわたって液体材料が注入される。加圧空気が空気供給部２２（図２）の管路２６ａ、２６ｂに供給されることで、アクチュエーターロッド２８を、図６Ａに示される伸張位置から図６Ｂに示される後退位置にピストン４６を後退させる方向に駆動する。この変位の結果として、図６Ｂに示されるように、内部室４２内の液体材料は、強制的にピストンヘッド６０の液体通路８２内に通され、第１リード弁１００の裂片１１２を撓ませるとともにノズル通路８４を充填する。第２リード弁１０２の裂片１１２がノズル本体４０と接触したままであることで、ピストン４６が空気供給部２２へ向かう方向に移動するときに分配通路８６及び出口通路９０からの液体材料の逆流を防止する。
【００２１】
次いで、加圧空気を空気供給部２２に供給して、ピストン４６をノズル本体４０へ向かう方向に移動させる。ピストン４６がノズル本体４０へ向かって移動し始めると、第１リード弁１００の裂片１１２が液体通路８２の上に閉じられ、ピストン４６の第１端部５８と接触したままとなることで、ピストンヘッド６０の液体通路８２を通る液体材料の逆流を防止する。ノズル本体４０へ向かうピストンヘッド６０の移動によって、液体が強制的にノズル通路８４に通されることで、第２リード弁１０２の裂片１１２が撓み、それによって、液体材料が、分配通路８６内に強制的に入り、出口通路９０と、パターン板７０の第２面９４に形成されている環状凹部９２とを通って、パターン板７０に連結されている輪状インサート９６によって形成されている外側環状出口９８ａ及び内側環状出口９８ｂを通して吐出される。ノズル本体４０へ向かうピストンヘッド６０の移動は、内部室４２内に高圧を急速に発生させ、個別量の液体材料１２をパターン板７０の外側環状出口９８ａ及び内側環状出口９８ｂから噴射して、基材１４上に図６Ｄに示されるような同心円輪形状パターンを形成する。一実施形態では、内部室４２内で発生する圧力は、約２．７５８Ｍ Ｐａ〜約１７．２４ＭＰａの範囲であるものとすることができる。
【００２２】
ピストン４６は、アクチュエーターロッド２８によって駆動されて内部室４２の相対寸法により許容される全行程にわたって移動することができるが、ピストン４６の行程は代替的には、ピストン４６の第１端部４８に螺合している第１ナット５６ａ及び第２ナット５６ｂを調整することによって制限してもよく、それによって噴射ディスペンサー１０が吐出する液体材料の量を選択的に調整することができる。
【００２３】
図７は、図３の噴射モジュール１０と同様の別の例示的な噴射モジュール１２０を示し、この場合、ピストン１２２は、液体材料の流れを制御するリード弁を含まない。モジュール１２０は、ハウジング１２４とノズル本体１２６とを含み、これらはそれぞれ、ノズル本体１２６がハウジング１２４に連結されると内部室１３２を画定するそれぞれの凹部１２８、１３０を有する。ノズル本体１２６のノズル通路１３４は、ノズル本体１２６とパターン板１３８との間に画定されている半径方向通路１３６と連通している。この実施形態では、パターン板１３８は、単一の環状出口１４０を画定しており、ピストン１２２がノズル本体１２６へ向かう方向に迅速に移動すると、単一の環状出口１４０を通して液体材料１４２が噴射されて、上述したやり方と同様のやり方で基材１４４上に単一のリング状パターンを形成する。パターン板１３８は、環状出口１４０を形成するように、締結具１４６ａ、１４６ｂによってノズル本体１２６に固定されている外側板部分１３８ａと内側板部分１３８ｂとを備える。
【００２４】
図８は、図７に示されるパターン板１３８と同様の別の例示的なパターン板１５０とともにノズル本体１２６の分解斜視図を示す。この実施形態では、パターン板１５０は、液体材料が複数の個別の液滴１５４として所望のパターンで噴射されるように、パターン板１５０とノズル本体１２６との間に画定されている半径方向通路１３６と連通する、パターン板１５０に形成されている複数の出口通路１５２を有する。液滴１５４は、基材１５６上に受け入れられた後、個別量の液体材料のままであることができるか、又は代替的には融合して所望のパターンを形成することもできる。図２〜図８を参照して図示及び記載した実施形態は、基材に噴射されるパターンが円環の形状である実施形態を示しているが、液体材料は、所望である場合は、パターン板の適切な変更によって種々の他の形状で噴射することができることが理解されるであろう。
【００２５】
図９及び図１０は、個別量の液体材料を円形パターン等の所望のパターンで噴射する更に別の例示的な噴射モジュール１６０を示す。ここで図９及び図１０を参照すると、噴射モジュール１６０は、液体室１６４が内部に形成されているモジュール本体１６２を含む。液体供給通路１６６は、液体材料を接着剤供給部（図示せず）からマニホルド１６８を通して液体室１６４へ供給するように液体室１６４と連通している。図示の実施形態では、マニホルド１６８の中に形成されている液体通路１７０がモジュール本体１６２の液体供給通路１６６と連通しており、それによって、液体材料が液体供給通路１７０からモジュール本体１６２の供給通路１６６を通って液体室１６４へ流れる。図示の実施形態では、ホットメルト接着剤は、（約３４．４８ｋＰａ〜約２７５．８ｋＰａの範囲の）低圧で、液体通路１７０を通ってモジュール１６０へ供給される。種々の他の配置及び構成を代替的に用いてホットメルト接着剤又は他の材料をモジュール１６０へ供給してもよいことが理解されるであろう。
【００２６】
モジュール本体１６２は、開口している第１端部１７２を含み、開口している第１端部１７２は、液体室１６４と連通しているとともにノズル１７４を受け入れるようになっている。噴射モジュール１６０は、第１端部１７８を有するピストンロッド１７６を更に含み、ピストンロッド１７６は、液体室１６４内で往復動可能である。ピストン先端部１８０は、ピストンロッド１７６の第１端部１７８に連結されている。ピストンロッド１７６の第２端部１８２は、空気ピストン１８４に連結されており、空気ピストン１８４は、モジュール本体１６２内に形成されているピストン空洞１８６内で摺動可能である。液体室１６４とピストン空洞１８６との間に配置されているシール１８８ａ、１８８ｂは、液体室１６４をピストン空洞１８６から密封しながらピストンロッド１７６の摺動を可能にする。ノズル１７４がモジュール本体１６２の第１端部１７２に連結されると、圧縮ばね１９０は、シール１８８ｂをモジュール本体１６２に対して付勢して液体室１６４を密封する。空気源（図示せず）からの加圧空気が空気供給通路１９２、１９４を通ってピストン空洞１８６へ供給されることで、空気ピストン１８４と、したがってピストンロッド１７６及びピストン先端部１８０とを、ノズル１７４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、空気供給通路１９２、１９４は、マニホルド１６８内の空気通路１９６、１９７と流体連通しており、そして、空気通路１９６、１９７は、空気源に動作可能に連結されている。空気供給通路１９２を通って供給される加圧空気は、ピストンをノズル１７４から離れる方向に駆動し、一方、空気供給通路１９４を通って供給される加圧空気は、ピストンをノズル１７４へ向かう方向に駆動する。加圧空気をピストン空洞１８６へ供給する種々の他の方法及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１６０は、ピストンロッド１７６のサイクルごとにモジュール１６０により噴射される液体材料の量を変えることを容易にするために、ピストンロッド１７６の行程を選択的に調整する調整つまみ１９８を更に含む。
【００２７】
ノズル１７４は、モジュール本体１６２の開口している第１端部１７２に連結されている。ノズル１７４は、ピストン先端部１８０の形状と相補的である形状に形成されている凹部２０２を有するノズル本体２００を含み、それによって、ピストン先端部１８０を凹部２０２内に受け入れることができる。図示の実施形態では、ピストン先端部１８０は、半球状であり、凹部２０２は、概ね半球状の相補的な形状を有する。しかし、ノズル先端部１８０と凹部２０２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。ノズル本体２００は、ノズル通路２０６を介して凹部２０２と連通している出口２０４を更に含み、それによって、ピストン先端部１８０が凹部２０２内に受け入れられると液体室１６４内の液体材料が強制的にノズル通路２０６とノズル出口２０４とへ通される。ノズル１７４は、開口している第１端部１７２においてモジュール本体１６２に対して密封するＯリング２０８を更に含むことができる。
【００２８】
パターン板２１０は、ノズル出口２０４に近接してノズル本体２００に連結されている。パターン板２１０に形成されている凹部は、ノズル本体２００とパターン板２１０との間に分配通路２１２を形成している。分配通路２１２は、ノズル出口２０４と、パターン板２１０を貫通して形成されている複数の出口通路２１４とを流体連通し、複数の出口通路２１４を通って、液体材料が出口２１６から所望のパターンで基材へ噴射される。
【００２９】
動作時には、加圧空気が空気供給通路１９２を通ってピストン空洞１８６へ供給され、ピストンロッド１７６をノズル１７４から離れる方向に移動させ、それによって、ピストン先端部１８０が凹部２０２から後退することにより液体材料が流体室１６４へ入って流体室１６４及び凹部２０２を充填する。液体材料は、流体室１６４及び凹部２０２を充填するには十分であるが液体材料をパターン板２１０の出口２１６から吐出させない圧力で、マニホルド１６８から供給通路１６６を通って供給される。次いで、加圧空気が空気供給通路１９４を通ってピストン空洞１８６へ供給され、それによって、ピストンロッド１７６がピストン先端部１８０をノズル１７４へ向かう方向に迅速に移動させる。ピストン先端部１８０が凹部２０２に入り始めると、ピストン先端部１８０は、凹部２０２を上縁２１８に沿って実質的に密封して、ピストン先端部１８０と凹部２０２との間に個別量の液体を画定する。ピストン先端部１８０と凹部２０２の上縁２１８との間には、ピストン先端部１８０を凹部２０２に対して固着させることなく凹部２０２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、ピストン先端部１８０と凹部２０２との間を実質的に密封するとは、ピストン先端部１８０と凹部２０２の上縁２１８との間の隙間が、液体材料がピストン先端部１８０の周りを単に移動するのではなく、ピストン先端部１８０によって強制的にノズル通路２０６とノズル出口２０４とを通って移動するほど十分に小さいことを意味する。
【００３０】
ピストンロッド１７６は、ノズル１７４へ向かう方向に移動し続け、それによって、ピストン先端部１８０が凹部２０２に入り続けて凹部２０２内の液体材料をノズル通路２０６及びノズル出口２０４を通して移動させる。ピストン先端部１８０は、上述したように凹部２０２を効果的に密封するため、個別量の液体材料が画定され、ピストン先端部１８０が凹部２０２に入り続けるにつれて、ピストン先端部１８０と凹部２０２との間に高圧が発生する。生成される圧力は、約２．７５８ＭＰａ〜約１７．２４ＭＰａの範囲であるものとすることができる。個別量の液体材料は、強制的にノズル出口２０４を通って分配通路２１２に入れられ、そして、出口通路２１４を通って出口２１６から所望のパターンで噴射される。
【００３１】
ピストン先端部１８０が凹部２０２内で完全に着座して凹部２０２内の実質的に全量の液体材料を吐出するやり方でモジュール１６０の動作を記載及び例示したが、ピストン１７６の移動の範囲は、ピストン先端部１８０がピストン１７６の各行程の終端で凹部２０２内に完全には着座せず、それによって、凹部２０２内の液体材料の全量よりも少ない量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。
【００３２】
図９及び図１０に関して図示及び記載した実施形態は、液体材料を概ね円形のパターンで噴射するように構成されているパターン板２１０を示すが、液体材料は、パターン板の適切な変更によって種々の他のパターンで代替的に噴射してもよいことが理解されるであろう。例えば、図１１は、図９及び図１０に関して図示及び記載した噴射モジュールと同様の別の例示的な噴射モジュールを示すが、ここでは、パターン板２１０ａは、概ね矩形のパターンで配置されている複数の出口２１６ａを有する。
【００３３】
図８〜図１１の噴射モジュール１６０を、１つ又は複数の出口２１６、２１６ａが所望のパターンで配置されているパターン板２１０、２１０ａとともに上述したが、本開示による噴射モジュールは、液体材料を所望のパターンで噴射するように出口がノズル本体に直接形成されているように代替的に構成してもよい。そのような実施形態では、液体材料は、付加的なパターン板を必要とすることなく所望のパターンで噴射することができる。
【００３４】
図１２及び図１３は、図９を参照して図示及び記載したモジュール１６０とともに用いることができるノズル２２０の例示的な一実施形態を示し、この場合、ノズル本体２２４は、液体材料を所望のパターンで噴射するように配置及び構成されている１つ又は複数のノズル出口２２６を含む。使用時に、モジュール１６０は、上述したように動作するが、液体材料は、ノズル出口２２６から基材へ直接噴射される。図１２及び図１３は、ノズル出口２２６が液体材料を概ね円形のパターンで噴射するように配置及び構成されている実施形態を示すが、種々の他のパターンで代替的に噴射してもよいことが理解されるであろう。
【００３５】
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又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及び記載される種々の特徴は、単独で又は任意の組み合わせで用いることができる。更なる利点及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、図示及び記載される特定の詳細、代表的な装置及び方法、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】
液体材料を所望のパターンで噴射する装置であって、
液体材料の供給源に連結されている噴射モジュールと、
前記モジュール内の内部室と、
前記内部室内に少なくとも部分的に配置されているピストンと、
前記内部室と流体連通しているとともに液体材料を所望のパターンで噴射するように構成されている少なくとも１つの出口を有するパターン板と、
を備え、
前記ピストンは、前記内部室内で、前記供給源からの液体材料を前記内部室内に入らせる第１の位置から、次いで、前記ピストンに近接して高圧を発生させて個別量の液体材料を前記少なくとも１つの出口を通して前記パターン板から噴射させる第２の位置へ迅速に移動可能である装置。
【請求項２】
前記ピストンは、概ね平坦な面を有する請求項１に記載の装置。
【請求項３】
液体材料を所望のパターンで噴射する装置であって、
液体室を含み、液体材料の供給源に連結可能なディスペンサー本体と、
ピストン先端部を有し、前記液体室内に移動可能に配置されているピストンと、
前記液体室及び液体通路と流体連通し、前記ピストン先端部を受け入れるように前記ピストン先端部と相補的な形状に形成されている凹部と、
を備え、
前記ピストンは、前記ピストン先端部が前記凹部から離間している第１の位置から、前記ピストン先端部が前記凹部を効果的に密封して前記ピストン先端部と前記凹部との間に個別量を画定する第２の位置へ、次いで、前記ピストン先端部が前記凹部内に受け入れられて前記個別量を前記凹部から前記液体通路を通して移動させる第３の位置まで移動可能であり、
前記液体材料の前記所望のパターンを画定する少なくとも１つの液体出口を含み、前記液体通路と連通しているパターン板と、
を備える装置。
【請求項４】
前記パターン板は、前記所望のパターンに概ね対応するように配置されている複数の液体出口を含む請求項３に記載の装置。
【請求項５】
液体材料を所望のパターンで吐出する方法であって、
液体室を液体材料で充填するには十分であるが前記液体材料を前記液体室から吐出させるには十分でない圧力で、前記液体材料を前記液体室へ供給することと、
凹部に近接して個別量の液体材料を効果的に密封することと、
前記凹部において高圧を生成して、少なくとも１つの出口から前記個別量の液体材料を液体材料の前記所望のパターンで噴射することと、
を含む方法。
【請求項６】
吐出される液体材料の前記所望のパターンを画定するように配置されている複数の出口から、液体材料を噴射する請求項５に記載の方法。
【請求項７】
生成される前記圧力は、約２．７５８Ｍ Ｐａ〜約１７．２４ＭＰａの範囲である請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記凹部において高圧を生成することは、ピストンを短い距離にわたって迅速に移動させることを含む請求項５に記載の方法。
【請求項９】
前記個別量の液体材料は、複数の個々の量の液体材料として噴射される請求項５に記載の方法。
【請求項１０】
前記個々の量を融合させて一体のパターンを形成することを更に含む請求項９に記載の方法。
【請求項１】
液体材料を所望のパターンで噴射する装置であって、
液体材料の供給源に連結されている噴射モジュールと、
前記モジュール内の内部室と、
前記内部室内に少なくとも部分的に配置されているピストンと、
前記内部室と流体連通しているとともに液体材料を所望のパターンで噴射するように構成されている少なくとも１つの出口を有するパターン板と、
を備え、
前記ピストンは、前記内部室内で、前記供給源からの液体材料を前記内部室内に入らせる第１の位置から、次いで、前記ピストンに近接して高圧を発生させて個別量の液体材料を前記少なくとも１つの出口を通して前記パターン板から噴射させる第２の位置へ迅速に移動可能である装置。
【請求項２】
前記ピストンは、概ね平坦な面を有する請求項１に記載の装置。
【請求項３】
液体材料を所望のパターンで噴射する装置であって、
液体室を含み、液体材料の供給源に連結可能なディスペンサー本体と、
ピストン先端部を有し、前記液体室内に移動可能に配置されているピストンと、
前記液体室及び液体通路と流体連通し、前記ピストン先端部を受け入れるように前記ピストン先端部と相補的な形状に形成されている凹部と、
を備え、
前記ピストンは、前記ピストン先端部が前記凹部から離間している第１の位置から、前記ピストン先端部が前記凹部を効果的に密封して前記ピストン先端部と前記凹部との間に個別量を画定する第２の位置へ、次いで、前記ピストン先端部が前記凹部内に受け入れられて前記個別量を前記凹部から前記液体通路を通して移動させる第３の位置まで移動可能であり、
前記液体材料の前記所望のパターンを画定する少なくとも１つの液体出口を含み、前記液体通路と連通しているパターン板と、
を備える装置。
【請求項４】
前記パターン板は、前記所望のパターンに概ね対応するように配置されている複数の液体出口を含む請求項３に記載の装置。
【請求項５】
液体材料を所望のパターンで吐出する方法であって、
液体室を液体材料で充填するには十分であるが前記液体材料を前記液体室から吐出させるには十分でない圧力で、前記液体材料を前記液体室へ供給することと、
凹部に近接して個別量の液体材料を効果的に密封することと、
前記凹部において高圧を生成して、少なくとも１つの出口から前記個別量の液体材料を液体材料の前記所望のパターンで噴射することと、
を含む方法。
【請求項６】
吐出される液体材料の前記所望のパターンを画定するように配置されている複数の出口から、液体材料を噴射する請求項５に記載の方法。
【請求項７】
生成される前記圧力は、約２．７５８Ｍ Ｐａ〜約１７．２４ＭＰａの範囲である請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記凹部において高圧を生成することは、ピストンを短い距離にわたって迅速に移動させることを含む請求項５に記載の方法。
【請求項９】
前記個別量の液体材料は、複数の個々の量の液体材料として噴射される請求項５に記載の方法。
【請求項１０】
前記個々の量を融合させて一体のパターンを形成することを更に含む請求項９に記載の方法。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図６Ｃ】
【図６Ｄ】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１Ｂ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図６Ｃ】
【図６Ｄ】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公表番号】特表２０１３−５１７１２４（Ｐ２０１３−５１７１２４Ａ）
【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２０１２−５４８９７９（Ｐ２０１２−５４８９７９）
【出願日】平成２３年１月７日（２０１１．１．７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１１／０２０４７４
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０８７９６０
【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／ＵＳ２０１１／０２０４７４
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０８７９６０
【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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