(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の粘性流体及び第２の粘性流体によって形成される粘性混合流体材料の小ビードを吐出する装置であって、
第１の流体通路及び第２の流体通路を有する流体吐出本体と、
前記第１の流体通路内に延在する第１の計量棒及び前記第２の流体通路内に延在する第２の計量棒と、
前記第１の計量棒及び前記第２の計量棒が前記第１の流体通路及び前記第２の流体通路内へ移動されたときに前記第１の流体通路及び前記第２の流体通路から前記第１の粘性流体及び前記第２の粘性流体を受け取るように前記第１の流体通路及び前記第２の流体通路と連通し、混合器を有する混合通路と、
前記第１の計量棒及び前記第２の計量棒と前記混合通路との間に配置され、前記第１の流体通路及び前記第２の流体通路のそれぞれと前記混合通路との間の流体連通を可能にする第１の位置と、前記第１の流体通路及び前記第２の流体通路のそれぞれと前記混合通路との間の流体連通を阻止する第２の位置との間で回転可能なように取り付けられた回転弁と、
前記混合通路と流体連通し、混合された前記第１の粘性流体及び前記第２の粘性流体によって形成される粘性混合流体材料の小ビードを吐出するように構成された吐出通路と、
前記第１の計量棒及び前記第２の計量棒を引き戻すように動作する制御部と、
を備える装置。
【請求項２】
キャリッジ支持体と、
前記キャリッジ支持体に対して往復移動するように取り付けられたキャリッジと、
前記キャリッジに往復移動させるように前記キャリッジに連結された作動装置と、
を更に備え、
前記第１の計量棒及び前記第２の計量棒は、同時に往復移動するように前記キャリッジに連結され、
前記混合通路は、前記作動装置による前記キャリッジの作動により前記第１の計量棒及び前記第２の計量棒が前記第１の流体通路及び前記第２の流体通路内へ同時に移動されたときに前記第１の流体通路及び前記第２の流体通路から前記第１の粘性流体及び前記第２の粘性流体を受け取るように前記第１の流体通路及び前記第２の流体通路と連通し、
前記制御部は、前記作動装置に連結されている請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記第１の位置と前記第２の位置との間で前記回転弁を回転させる前に、前記第１の計量棒及び前記第２の計量棒を同時に引き戻すように動作する請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記第１の計量棒及び前記第２の計量棒並びに前記第１の流体通路及び前記第２の流体通路は、前記第２の粘性流体に対する前記第１の粘性流体の体積比が１を超える比率で前記第１の粘性流体及び前記第２の粘性流体を吐出するように寸法決めされている請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記体積比は、１〜１０である請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記吐出通路は、直径が０．２ｍｍ〜０．４ｍｍの前記粘性混合流体材料の微小ビードを吐出するように寸法決めされている請求項１に記載の装置。
【請求項７】
第１の粘性流体及び第２の粘性流体によって形成される粘性混合流体材料の小ビードを吐出する方法であって、
第１の計量棒及び第２の計量棒をそれぞれ第１の流体通路及び第２の流体通路内へ移動させ、前記第１の流体通路及び前記第２の流体通路から混合通路内へ前記第１の粘性流体及び前記第２の粘性流体を送ることと、
前記混合通路内の混合器によって前記第１の粘性流体と前記第２の粘性流体とを混合することと、
混合された前記第１の粘性流体及び前記第２の粘性流体によって形成された粘性混合流体材料の小ビードを吐出することと、
前記第１の計量棒及び前記第２の計量棒を引き戻すことと、
前記第１の計量棒及び前記第２の計量棒を引き戻した後、前記第１の計量棒及び前記第２の計量棒と前記混合通路との間に配置された弁を回転させ、それによって、前記第１の流体通路及び前記第２の流体通路のそれぞれと前記混合通路との間の流体連通を可能にする第１の位置から、前記第１の流体通路及び前記第２の流体通路のそれぞれと前記混合通路との間の流体連通を阻止する第２の位置へ前記弁を移動させることと、
を含む方法。
【請求項８】
前記第１の計量棒及び前記第２の計量棒を移動させることは、前記第１の計量棒及び前記第２の計量棒を同時に移動させることを含み、前記第１の計量棒及び前記第２の計量棒を引き戻すことは、前記第１の計量棒及び前記第２の計量棒を同時に引き戻すことを含む請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記第１の粘性流体及び前記第２の粘性流体は、前記第２の粘性流体に対する前記第1の粘性流体の体積比が１を超える比率で前記第１の流体通路及び前記第２の流体通路から送りだされる請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記体積比は、１〜１０である請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記粘性混合流体材料の前記小ビードは、直径が０．２ｍｍ〜０．４ｍｍである請求項７に記載の方法。
【請求項１２】
前記制御部は、吐出サイクルの終了時に前記吐出通路から外へ前記粘性混合流体材料が垂れるのを防ぐのに十分な距離だけ、前記第１の計量棒及び前記第２の計量棒を引き戻すように動作する請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
前記第１の計量棒及び前記第２の計量棒を引き戻すことは、前記小ビードの前記吐出を遮断し、前記粘性混合流体材料が垂れるのを防ぐために十分な距離だけ、前記第１の計量棒及び前記第２の計量棒を引き戻すことを含む請求項７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、包括的には、２つの粘性流体を混合及び吐出する吐出装置及び方法に関し、特に、混合された粘性材料の微小ビードを正確に吐出する吐出装置及び方法に関する。
【０００２】
［関連出願の相互参照］
本願は、２０１４年９月５日に出願された米国仮特許出願第６２／０４６４９９号及び２０１５年８月１４日に出願された米国特許出願第１４／８２６５３４号の利益を主張し、上記出願の開示内容は、この引用によりその全体が本明細書の一部を構成するものとして援用される。
【背景技術】
【０００３】
吐出分野において、吐出の直前に２つ以上の粘性流体成分を混合して混合流体を形成することが一般的である。例えば、第１の液体接着剤成分及び第２の液体接着剤成分等の第１の粘性流体及び第２の粘性流体を混合して硬化性液体接着剤を形成し、被加工物すなわち基材上に塗布することができる。上記流体は、初めは別個のカートリッジに収容しておき、僅かな圧力によってそれぞれ第１の流体通路及び第２の流体通路に向けることができる。各通路内の計量棒を用いて、第１の流体通路及び第２の流体通路から混合通路に第１の流体及び第２の流体を圧送又は導入することができる。混合通路は、ノズル内に静的混合器を含む。したがって、第１の粘性流体及び第２の粘性流体は、ノズル内の静的混合器を通って移動し、ノズルチップにおいて吐出通路から吐出され、被加工物すなわち基材上に塗布される。この特定の例では、吐出用の硬化性液体接着剤を形成するが、複数の流体成分を同様に混合して、末端使用者が使用するのに任意の種々の所望の性質を有する混合流体を生成してもよい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
材料の非常に小さいビード、すなわち微小ビードを吐出しようと試みる場合には、種々の課題が生じる。例えば、これらの材料の微小ビードは、直径が約０．２ｍｍ〜約０．４ｍｍであり、総体積が約０．０２ｃｍ３以上である場合がある。これらの粘性材料をこのような小体積で吐出する場合、高度な正確性が要求される用途では、吐出サイクルの終了時に所与のビードをきれいに切断する必要性が、吐出サイクルが終わる際に、吐出された量における望ましくない体積変化を防ぐ必要性と同様に重要である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
例示的な一実施形態において、本発明は、第１の粘性流体及び第２の粘性流体によって形成される粘性混合流体材料の小ビードを吐出する装置を提供する。本装置は、第１の流体通路及び第２の流体通路を有する流体吐出本体を備える。本装置は、第１の計量棒及び第２の計量棒を更に備え、第１の計量棒は、第１の流体通路内に延在し、第２の計量棒は、第２の流体通路内に延在するようになっている。混合通路は、混合器を有し、第１の流体通路及び第２の流体通路と連通し、第１の計量棒及び第２の計量棒が第１の流体通路及び第２の流体通路内へ動くと、第１の流体通路及び第２の流体通路から第１の粘性流体及び第２の粘性流体を受け取る。吐出通路は、混合通路と流体連通し、混合された第１の粘性流体及び第２の粘性流体によって形成される粘性混合流体材料の小ビードを吐出するように構成されている。制御部は、吐出サイクルの終了時に吐出通路から外に粘性混合流体材料が垂れるのを防ぐのに十分な距離だけ、第１の計量棒及び第２の計量棒を引き戻すように動作する。
【０００６】
本発明の実施形態は、目的及び改良を実行するのに重要となる種々の他の代替的又は付加的な態様を含む。例えば、本装置は、キャリッジ支持体と、キャリッジ支持体に対して往復移動するように取り付けられるキャリッジと、キャリッジに往復移動させるようにキャリッジに連結される作動装置とを更に備えることができる。第１の計量棒及び第２の計量棒は、同時に往復移動するようにキャリッジに連結される。混合通路は、第１の流体通路及び第２の流体通路と連通し、作動装置を備えるキャリッジの駆動により、第１の計量棒及び第２の計量棒が第１の流体通路及び第２の流体通路内へ同時に動くと、第１の流体通路及び第２の流体通路から第１の粘性流体及び第２の粘性流体を受け取る。制御部は、作動装置に連結される。更なる一例において、回転弁が第１の計量棒及び第２の計量棒と混合通路との間に配置され、回転弁は、それぞれ第１の流体通路及び第２の流体通路と混合通路との間の流体連通を可能にする第１の位置と、それぞれ第１の流体通路及び第２の流体通路と混合通路との間の流体連通を阻止する第２の位置との間で回転するように取り付けられる。制御部は、第１の位置と第２の位置との間で回転弁を回転させる前に、第１の計量棒及び第２の計量棒を同時に引き戻すように動作する。第１の計量棒及び第２の計量棒並びに第１の流体通路及び第２の流体通路は、第２の粘性流体に対する第１の粘性流体の比率が１を超える比率、より好ましくは１〜１０の比率で第１の粘性流体及び第２の粘性流体を吐出するように寸法決めされている。本装置は、非常に小さい体積の粘性材料の極微小ビードを吐出するのに特に有利である。例えば、ビードは、直径が０．２ｍｍ〜０．４ｍｍとすることができる。ビードの総吐出体積は、約０．００２ｃｍ３程度とすることができる。ビードの吐出体積に対する混合通路の上流の通路の総容積の比率は、２００以下とすることができる。
【０００７】
別の態様において、本発明は、第１の粘性流体及び第２の粘性流体によって形成される粘性混合流体材料の小ビードを吐出する方法を提供する。例えば、例示的な一実施形態において、本方法は、第１の計量棒及び第２の計量棒をそれぞれ第１の流体通路及び第２の流体通路内へ動かし、第１の流体通路及び第２の流体通路から混合通路に第１の粘性流体及び第２の粘性流体を導入することを含む。混合通路内の混合器によって第１の粘性流体と第２の粘性流体とを混合する。混合された第１の粘性流体及び第２の粘性流体によって形成される粘性混合流体材料の小ビードを吐出する。次に、小ビードの吐出を遮断し、粘性混合流体材料が垂れるのを防ぐのに十分な距離だけ、第１の計量棒及び第２の計量棒を引き戻す。１つの態様において、第１の計量棒及び第２の計量棒を、それぞれ第１の流体通路及び第２の流体通路内へ同時に動かし、第１の計量棒及び第２の計量棒を同時に引き戻す。更なる一態様として、第１の計量棒及び第２の計量棒を引き戻した後、第１の計量棒及び第２の計量棒と混合通路との間に配置されている弁を、それぞれ第１の流体通路及び第２の流体通路と混合通路との間の流体連通を可能にする第１の位置から、それぞれ第１の流体通路及び第２の流体通路と混合通路との間の流体連通を阻止する第２の位置へ回転させることができる。本発明の方法は、上記に要約した及び／又は本明細書により詳細に記載する他の態様を同様又は代替的に含むことができる。
【０００８】
本発明の種々の更なる特徴及び利点は、添付の図面と併せて例示的な実施形態の以下の詳細な説明を検討すると、当業者にはより明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の１つの例示的な実施形態に従って構成されたディスペンサーすなわち装置を示す斜視図である。
【図２Ａ】図１の線２Ａ−２Ａに略沿った断面図である。
【図２Ｂ】図２Ａの線２Ｂ−２Ｂに沿った断面図である。
【図３Ａ】開放状態の回転弁を示す、図２Ａの線３−３に沿った断面図である。
【図３Ｂ】図３Ａと同様だが、閉鎖状態の回転弁を示す断面図である。
【図４Ａ】弁の閉鎖状態を示す概略図である。
【図４Ｂ】弁の開放状態を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
全体として図１を参照すると、装置１０が示されている。装置１０は、粘性混合流体材料の微小ビードを吐出するのに特に有用である。接着剤のこのようなビードは、例えば、スマートフォン又はタブレット機器にディスプレイ画面を接着する等の電子機器製造用途に必要とされる場合がある。通常、装置１０は、キャリッジ支持体１２を備え、キャリッジ支持体１２は、例えば、ハウジング並びに取付けブロック１４及び外カバー１６等の他の支持構造部材を備えることができる。装置１０は、キャリッジ支持体１２に対して往復移動するように取り付けられるキャリッジ２０を更に備える。キャリッジ２０を往復移動させる、すなわち、図１において見た場合の上下方向に動かすように、キャリッジ２０には作動装置２２が連結されている。図２Ａ及び図２Ｂも参照すると、作動装置２２は、ボールねじ３０及びボールナット３２によってキャリッジ２０に連結され、キャリッジ２０は、軸受４０上を摺動するとともにロッド４２、４４に沿ってガイドされる。代替的に、装置１０は、２つ以上のキャリッジ２０を備えてもよい。同様に、装置１０は、２つ以上の作動装置２２を備えてもよい。例えば、装置は、第１の作動装置及び第２の作動装置にそれぞれ連結された第１のキャリッジ及び第２のキャリッジを備えることができる。流体吐出本体５０は、キャリッジ支持体１２に固定され、第１の流体通路５２及び第２の流体通路５４を有する。第１の計量棒６２及び第２の計量棒６４が、同時に往復移動するようにキャリッジ２０に固定され、第１の計量棒６２が第１の流体通路５２内に延び、第２の計量棒６４が第２の流体通路５４内に延びるようになっている。第１の流体通路５２及び第２の流体通路５４は、更なる下流通路７０ａ、７０ｂ、７０ｃ及び７２ａ、７２ｂ、７２ｃと連通し、これらの下流通路は、静的混合器等の混合要素（不図示）を保持する混合通路８０に通じている。最後に、吐出通路８２がノズルチップ８４に位置し、第１の粘性流体及び第２の粘性流体から構成された粘性混合流体材料を吐出する。
【００１１】
それぞれの静止弁部材９０ａ、９０ｃ及び回転弁部材９０ｂから構成される回転弁９０は、第１の流体通路５２及び第２の流体通路５４と混合通路８０との間に位置し、往復弁部材を用いる場合に起こりがちな回転弁９０の下流の粘性材料を押し引きすることがないように、第１の粘性流体及び第２の粘性流体の流れをオンオフ式に制御する。作動装置２２は、歯車減速機１０２に連結されたサーボモーター１００を備え、ボールねじ３０を回転させることができる。制御部１０４は、所望に応じて吐出サイクルを完了するために必要とされるようにキャリッジ２０を動かすために、サーボモーター１００を動作させる。このようにして、キャリッジ２０は、ボールナット３２を介してボールねじ３０に沿って移動し、第１の計量棒６２及び第２の計量棒６４を第１の流体通路５２及び第２の流体通路５４内へ同時に動かすか又は挿入する。回転弁部材９０ｂが図２Ａに示す吐出位置にある限り、流体は、第１の流体通路５２及び第２の流体通路５４から、回転弁９０を通り、下流通路７０ａ、７０ｂ、７０ｃ及び７２ａ、７２ｂ、７２ｃを通って混合通路８０へ向かって押し出され、流体は、最終的に、ノズルチップ８４において吐出通路８２から微小ビードとして吐出されるようになっている。上述したように、装置は、２つ以上のキャリッジ及び／又は２つ以上の作動装置を備えてもよい。装置が、例えば、第１のキャリッジ及び第２のキャリッジ並びに第１の作動装置及び第２の作動装置を備える場合、キャリッジは同時又は個別に動くように構成することができる。したがって、第１の計量棒６２及び第２の計量棒６４は、第１の流体通路５２及び第２の流体通路５４内へ同時又は個別に動くことができる。
【００１２】
図３Ａ及び図３Ｂは、回転弁部材９０ｂの２つの位置をより良く示している。すなわち、図３Ａは回転弁部材９０ｂの吐出位置を示し、この吐出位置では、流体通路５４は弁部材９０ｂの流体通路１１０と位置合わせされ、流体が通路１１２、１１４を通って下流通路７２ａに流れるようになっている。図３Ｂは、９０度回転して非吐出位置又は補充位置になった回転弁部材９０ｂを示し、この非吐出位置又は補充位置では、回転弁部材９０ｂ内の通路は下流通路１１４、７２ａとは位置がずらされている。したがって、供給カートリッジ（図示せず）からの流体が、流体通路１１２、５４へと上方に導入され、その流体通路５４を次回のビード吐出サイクルに向けて「補充」する。
【００１３】
弁９０の動作は、図４Ａ及び図４Ｂの概略図に更に示されている。図４Ａに示されているように、回転弁部材９０ｂは、非吐出位置すなわち補充位置にあり、この非吐出位置すなわち補充位置では、カートリッジ等の供給源からの流体は、流体吐出本体５０内に流体通路５４へと流れ、吐出サイクル後に、次回の吐出サイクルに向けた準備のために通路５４を追加の流体で充填又は補充する。図４Ｂは、回転して開放位置すなわち吐出位置になった回転弁部材９０ｂを示し、この開放位置すなわち吐出位置では、回転弁部材９０ｂの通路１１０は、回転弁９０の上流及び下流双方の流体通路５４、７２ａと位置合わせされている。弁部材９０ｂがこの位置にある間、計量棒６４は、流体通路５４に挿通されるか又は流体通路５４を通って動き、流体を、回転弁９０及び下流通路７２ａ、７２ｂ、７２ｃ（図２Ａ）へ通し、続いて混合通路８０へ押し出す。吐出サイクルの終了時、回転弁部材９０ｂを図２Ａ、図３Ａ、及び図４Ｂに示されている吐出位置から図３Ｂ及び図４Ａに示されている補充位置へ回転する前に、計量棒５２、５４を僅かに、例えば約０．７６２ｍｍだけ引き戻す。これにより、下流通路７０ａ、７０ｂ、７０ｃ及び７２ａ、７２ｂ、７２ｃ（図２Ａ）並びに混合通路８０及び吐出通路８２の僅かな正圧を解放し、ノズルチップ８４において流体材料を吸い戻し、吐出サイクルの終了時に流体材料が垂れるのを防ぐ。一般的に、流体材料が垂れるのは正圧に起因して起こり、極微量の流体吐出を必要とする用途では、垂れるのが極少量でもこの用途に悪影響を与える。例えば、こうした用途は、１サイクルあたりの総吐出体積が例えば０．００２ｃｍ３程度であることを必要とする用途である。
【００１４】
再び図２Ｂを参照すると、弁を回転させる組立体及び作動装置が最も良く示されている。この組立体は、エアシリンダー作動装置１２０を備え、エアシリンダー作動装置１２０は、ピストン１２２ａを保持する内部ピストンロッド１２２を備える。ピストン１２２ａは、空気圧によって上下に動き、それにより回転アームすなわち回転レバー１２４を枢動させるように動作する。このレバーは、回転弁部材９０ｂに連結され、弁部材９０ｂを前述した２つの位置間で回転させる。エアシリンダー１２０は、任意の好適な制御部１３０によって制御される。制御部１３０は、ピストン１２２ａの互いに反対側において、加圧空気を選択的に導入する加圧空気供給源１３２と連結され、それにより、上述したように、ピストン１２２ａ及びロッド１２２を対向する双方向へ往復移動させ、結果として、レバー１２４及び弁部材９０ｂを対向する双方向へ回転させる。
【００１５】
混合通路８０の上流の通路の総容積とビードの吐出体積との比は２００：１以下である。計量棒６２、６４とそれぞれの通路５２、５４との間の隙間は０．２５４ｍｍ以下であるものとする。また、あらゆる大きさの気泡を閉じ込める領域を排除するべきであり、空気は、使用前に装置１０の流体路から抜くべきである。
【００１６】
本発明を本発明の特定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、添付の特許請求の範囲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。本明細書において検討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又は趣旨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。
【図１】
0006708383.tif 000002
【図２Ａ】
0006708383.tif 000003
【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
0006708383.tif 000008