(57)【要約】【課題】接着剤のような粘性流体を、広い面積の被塗布物上に任意のパターンで短い時間で塗布できるようにする。塗布パターンの変更も複数の塗布ノズルの塗布状態を制御する制御プログラムの変更のみで容易に対処できるようにする。【解決手段】吐出タイミングがコンピュータ制御される塗布ノズル３を被塗布物の塗布面に平行なＸ軸方向に複数個配列し、該塗布ノズル３を被塗布物Ｂに対してＹ軸方向に移動しながら、予め設定した制御プログラム７により各塗布ノズル３の吐出タイミングを制御して塗布していく。その際に、各塗布ノズルからの粘性流体の吐出タイミングの最後に、加圧エア源９からの加圧エアをノズルから吐出させる。それにより、粘性流体のノズル先端からの切れを確実にする。【選択図】  図１
2004230333.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被塗布物に粘性流体を塗布する方法であって、吐出タイミングがコンピュータ制御される塗布ノズルを被塗布物の塗布面に平行なＸ軸方向に複数個配列しておき、該複数個の塗布ノズルを被塗布物に対して塗布面に平行でありＸ軸に交叉するＹ軸方向に被塗布物に対して相対変位させながら、予め設定した制御プログラムにより各塗布ノズルの吐出タイミングを制御すると共に、各塗布ノズルの各粘性流体の吐出タイミングは少なくとも最後の工程としてエアを吐出する工程を含むようにし、それにより、粘性流体を被塗布物の上に制御プログラムに応じた任意のパターンで塗布することを特徴とする粘性流体の塗布方法。
【請求項２】
Ｘ軸方向の第１のフレームと、Ｘ軸に交叉するＹ軸方向の第２のフレームと、第１のフレームに沿って配置された複数個の塗布ノズルと、第１のフレームを第２のフレームに沿って移動させる駆動手段と、個々の塗布ノズルの吐出タイミングを制御するコンピュータによる制御機構と、すべての塗布ノズルに共通の粘性流体溜まりと、すべての塗布ノズルに共通の圧力エア源とを備え、各塗布ノズルは制御機構からの信号により粘性流体溜まり内の粘性流体の吐出と非吐出とを行う機構を備えると共に、少なくとも粘性流体の吐出の直後に圧力エア源からのエアを吐出する機構をさらに備えることを特徴とする粘性流体の塗布装置。
【請求項３】
粘性流体溜まり内の粘性流体の吐出と非吐出とを行う機構は、圧力エアで作動するピストンと該ピストンの移動に連動して移動し塗布ノズルの吐出口を開閉するニードル弁とを少なくとも備えており、該ニードル弁は内部にエア通路を有しており、かつ、少なくとも粘性流体の吐出の直後に圧力エア源からのエアを吐出する機構は、圧力エア源からの圧力エアをニードル弁に形成された該エア通路に供与する機構を少なくとも備えることを特徴とする請求項２記載の粘性流体の塗布装置。
【請求項４】
複数個の塗布ノズルは単一のマニホルド内に組み込まれており、圧力エア源からピストンまでのエア経路およびニードル弁に形成されたエア通路までのエア経路は該マニホルド内に形成されていることを特徴とする請求項３記載の粘性流体の塗布装置。
【請求項５】
第２のフレームの端部近傍には枢支点が形成されており、そこを支点として全体が上方に向けて回動できるようになっていることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の粘性流体の塗布装置。
【請求項６】
粘性流体溜まりに連通する粘性流体の吐出口と、吐出口を開閉するニードル弁と、ニードル弁を吐出口に対して上下移動させるピストン機構と、圧力エア源とを少なくとも備えており、該ニードル弁は内部にエア通路を有しており、圧力エア源からの圧力エアを前記エア通路に案内するためのエア経路をさらに備えることを特徴とする粘性流体の塗布ノズル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は粘性流体の塗布方法と装置および粘性流体用の塗布ノズルに関し、特に、粘性が１００００ｃｐ以上であるような高粘性の液体を実質的に平面でありかつ比較的広い面積である被塗布物に任意のパターンで塗布することができるようにした塗布方法と装置および粘性流体用の塗布ノズルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
接着剤やシーリング剤のように粘性の高い液体を塗布ノズルから迅速かつ切れよく吐出させることは容易でない。そのために、特許文献１（特開平１０−４０９号公報）あるいは特許文献２（特開２００１−４６９３７号公報）には、改良された粘性流体塗布ノズルとその使用方法が提案されている。
【０００３】
特許文献１（特開平１０−４０９号公報）に記載の粘性流体塗布ノズルは、粘性流体溜まり（接着剤容器）の先端に排出口を設け、排出口を開閉できる筒状部材を容器内に配置し、さらに、該筒状部材内にピストンとして機能する棒状部材を上下動するように配置している。この塗布ノズルはＸＹロボットに取り付けられ、被塗布物上の任意の位置に移動する。接着剤を点着すべき位置において、塗布ノズルは排出口先端が被塗布物にほぼ接触するまで下降し、球状に付着している接着剤を被塗布物に点着した後、上昇しての接着剤を塗布ノズルから分離する。そのときに、ピストンとして機能する棒状部材を下降させて接着剤を射出することもできる。その後、ＸＹロボットは塗布ノズルを次の点着位置に移動させる。接着剤の塗布量は棒状部材の移動量によって主に規制される。
【０００４】
特許文献２（特開２００１−４６９３７号公報）には、上記のような塗布ノズルの上下動作を伴う点着と、上下動作をなくしてノズルから接着剤を被塗布部に連続的に吐出するいわゆる描画塗布態様とを、選択的に切り換えうるようにした塗布ノズルが記載されている。ここでも、塗布ノズルはＸＹロボットに取り付けられ、被塗布物上の任意の位置に移動する。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１０−４０９号公報
【特許文献２】
特開２００１−４６９３７号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来技術のように、ＸＹロボットに単一の塗布ノズルを取り付け、ロボット操作により塗布ノズルを被塗布物上で移動させることにより、接着剤のような粘性流体を被塗布物上の任意の位置に点着あるいは線状に描画することはできる。しかし、ロボットの移動速度に塗布速度は規制されるので、広い面積に多くの点着を行う場合、あるいは長い経路の線状パターンを描く場合などには、長い処理時間を必要とし、生産性を向上させることは難しい。
【０００７】
また、粘着性の高い物質を塗布するのに、上記のような噴射あるいは吐出形式のノズルではノズル先端と粘性流体との分離性が悪い（粘着性材料の自己分離性にもっぱら依存している）ことから、被塗布物に粘性流体を一旦接着した状態とした後、塗布ノズルを上昇させて両者の分離を計ることが必要であり、一回の塗布に時間を要する。このことからも生産性向上は難しい。粘性流体を加圧しておき、塗布ノズルをＸＹ方向に連続的に移動して線状パターンを描く場合でも、最後の段階では塗布ノズルを上昇させる必要があり、そこで引き上げられた分の粘性流体は引き上げ位置に残されることから、その部分に塊状部分（いわゆる、ダマ）が生じる。中断した部分を多く持つ線状パターンを描くことが必要な場合には、中断位置ごとにこのダマが発生する。そのような理由から、流体流路のシール部等はみ出しを嫌う製品のように接着剤の塗布量や塗布厚みについて高い精度が求められる製品について、上記のような形態の従来の吐出装置を用いることは困難になりつつある。
【０００８】
スクリーン印刷のような手法を用いることにより、広い面積の被塗布物に接着剤のような粘性流体を所要のパターンでかつ短時間で塗布することは可能であり、塗布量や塗布厚みも比較的調整が容易である。しかし、塗布パターンごとに多量のスクリーンを製作することが必要であり、パターン変更に対する自由度が少ない。スクリーンの保管あるいは管理作業も必要となる。さらに、ロボットによる塗布装置のように閉鎖系ではなく開放系であることから、塗布剤である粘性流体に異物が混入しないように細心の注意を必要とする。
【０００９】
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、被塗布物である粘性流体を、所定量および所定厚みで広い面積の被塗布物上に任意のパターンで、しかも、従来の塗布装置と比較してきわめて短い時間で、塗布することのできる粘性流体の塗布方法と装置、および粘性流体用の塗布ノズルを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明による粘性流体の塗布方法は、吐出タイミングがコンピュータ制御される塗布ノズルを被塗布物の塗布面に平行なＸ軸方向に複数個配列しておき、該複数個の塗布ノズルを被塗布物に対して塗布面に平行でありＸ軸に交叉するＹ軸方向に被塗布物に対して相対変位させながら、予め設定した制御プログラムにより各塗布ノズルの吐出タイミングを制御すると共に、各塗布ノズルの各粘性流体の吐出タイミングは少なくとも最後の工程としてエアを吐出する工程を含むようにし、それにより、粘性流体を被塗布物の上に制御プログラムに応じた任意のパターンで塗布することを特徴とする。
【００１１】
上記の方法では、複数の塗布ノズルを被塗布物上の一方端から他方端に向けて非接触状態で一回移動させる（ワンパス）のみで粘性流体の塗布を終えることができ、塗布ノズルの上下動を伴うこともないので、塗布時間は大幅に短縮される。また、塗布パターンはコンピュータに読み込ませた制御プログラムにより複数の塗布ノズルの吐出タイミングを個々に制御することにより得られるので、任意の形状の塗布パターンを容易に得ることができる。さらに、塗布パターンの変更は制御プログラムを変更することのみで可能であり、パターン変更に対する自由度はきわめて大きい。
【００１２】
また、各塗布ノズルにおける吐出タイミングは少なくとも最後の工程としてエアを吐出する工程を含むようにしているので、塗布流体が粘性の高いもの（例えば、１０００００ｃｐ以上）であっても、確実にノズル先端から分離させて被塗布物上に飛ばすことができる。エアの吐出は、吐出タイミングの最後の工程に限ることはなく、塗布ノズルから粘性流体が吐出されている間にも行われ、それが前記した「最後の工程としてエアを吐出」に継続するようにしてもよい。
【００１３】
本発明の方法において、一回の吐出タイミングでの粘性流体の塗布量は、従来の塗布ノズルと同様に、ノズル孔径、粘性流体にかかる圧力、ノズルの開放時間、ノズル先端の温度などの条件等を適宜設定することにより任意に調整可能であり、これらの条件を複数の塗布ノズルですべて同じとすることにより、ワンパスで、広い面積の被塗布物上に任意のパターンで、しかも、所定量および所定厚みで粘性流体を塗布することが可能となり、塗布に要する時間を従来のものと比較して大幅に短縮できる。
【００１４】
本発明は、上記の塗布方法を実施するのに好適な装置として、Ｘ軸方向の第１のフレームと、Ｘ軸に交叉するＹ軸方向の第２のフレームと、第１のフレームに沿って配置された複数個の塗布ノズルと、第１のフレームを第２のフレームに沿って移動させる駆動手段と、個々の塗布ノズルの吐出タイミングを制御するコンピュータによる制御機構と、すべての塗布ノズルに共通の粘性流体溜まりと、すべての塗布ノズルに共通の圧力エア源とを備え、各塗布ノズルは制御機構からの信号により粘性流体溜まり内の粘性流体の吐出と非吐出とを行う機構を備えると共に、少なくとも粘性流体の吐出の直後に圧力エア源からのエアを吐出する機構をさらに備えることを特徴とする粘性流体の塗布装置、をも開示する。
【００１５】
この装置の使用態様は上記方法の説明において記載したとおりである。特に、上記装置では、複数の塗布ノズルの移動に、ＸＹロボットを必要とせず、単に第１のフレームを第２のフレームに沿って移動させる駆動手段を備えればよく、全体の機構は簡素化される。また、個々の塗布ノズルの吐出タイミングを制御するコンピュータによる制御機構は、従来例えばインクジェットプリンタでのインクの吐出、非吐出のタイミングを制御するのに採用されているような従来知られた制御機構を用いればよい。
【００１６】
第１のフレームに沿って配置される複数個の塗布ノズルは、１段のみであってもよく、第１フレームの移動方向に沿って２段以上とされていてもよい。後者の場合に、各段での塗布ノズルの位置をオフセットさせることにより、全体としての各塗布ノズル同士の間隔を狭いものとすることができ、より精緻かつ均一な塗布パターンを得ることができる。
【００１７】
さらに、粘性流体溜まりはすべての塗布ノズルに共通のものとされており、所要に加圧された粘性流体を粘性流体溜まりに貯留しておけば、簡単な構成でありながら、複数ある塗布ノズルの選択された任意のノズルから所要の粘性流体を吐出させることができる。また、少なくとも粘性流体の吐出の直後に圧力エア源からのエアを吐出する機構を備えており、塗布流体が粘性の高いものであっても、ノズル先端から分離は確実に行われる。前記した方法での場合と同様、この装置においても、エアの吐出は、粘性流体の吐出の直後に限ることはなく、塗布ノズルから粘性流体が吐出されている間にもエアが吐出しており、それが前記した「粘性流体の吐出の直後に圧力エア源からのエアを吐出する機構」によるエアの吐出に継続するようにしてもよい。後者の場合には、エアを断続するバルブ機構を省略することができ、構成が簡素化される。
【００１８】
この装置を使用することにより、方法の発明において既に説明したように、ワンパスで、広い面積の被塗布物上に任意のパターンで、しかも、所定量および所定厚みで粘性流体を塗布することが可能となり、塗布に要する時間は従来のものと比較して大きく低減される。
【００１９】
本発明の装置において、「粘性流体溜まり内の粘性流体の吐出と非吐出とを行う機構」および「少なくとも粘性流体の吐出の直後に圧力エア源からのエアを吐出する機構」の具体的構成は任意であり特に制限はないが、装置の簡素化と良好なレスポンス性を得るために、前者として、圧力エアで作動するピストンと該ピストンの移動に連動して移動し塗布ノズルの吐出口を開閉するニードル弁とを少なくとも備え、かつ、該ニードル弁は内部にエア通路を有する構成とし、後者としては、圧力エア源からの圧力エアをニードル弁に形成された該エア通路に供与する機構を少なくとも備えるようにすることは、好ましい態様である。
【００２０】
作動流体がエアの場合、圧縮性であるために、作動部までのエア流路に可撓性チューブなどが存在するとレスポンスの遅れが生じやすい。本発明の装置のように複数の塗布ノズルにおける個々の吐出・非吐出をプログラムされた順序で行うことによって所望の塗布パターンを得るものにおいて、個々の塗布ノズルにおけるレスポンスの遅れはパターンの乱れに繋がるので好ましくない。それを回避するために、本発明の装置の好ましい態様では、複数個の塗布ノズルは単一のマニホルド内に組み込まれており、圧力エア源からピストンまでのエア経路およびニードル弁に形成されたエア通路までのエア経路はすべて該マニホルド内に形成するようにされる。この態様とすることにより、バルブ開閉など作動部のレスポンス遅れを極力回避できるので、所期どおりの塗布パターンを迅速に得ることが可能となる。さらに、複数個の塗布ノズルを単一のマニホルド内に組み込み、該マニホルド内に共通の粘性流体溜まりを設置することにより、ノズルピッチを最少化することができると共に、必要な配管数なども最小化することができる。
【００２１】
さらに好ましくは、本発明の装置において、前記第２のフレームの端部近傍には枢支点が形成されており、そこを支点として全体が上方に向けて回動できるようにされる。この態様では、枢支点を支点として第２のフレームを上方に回動することにより、複数個の塗布ノズルをノズル先端側からアクセスすることが可能となり、装置のメンテナンスが容易となる。
【００２２】
本発明は、限定されるものではないが、上記の装置に用いるのに好適な粘性流体の塗布ノズルとして、適宜の粘性流体溜まりに連通する粘性流体の吐出口と、吐出口を開閉するニードル弁と、ニードル弁を吐出口に対して上下移動させるピストン機構と、圧力エア源とを少なくとも備えており、該ニードル弁は内部にエア通路を有しており、圧力エア源からの圧力エアを前記エア通路に案内するためのエア経路をさらに備えることを特徴とする塗布ノズルをも開示する。
【００２３】
なお、本発明において、粘性流体としては、接着剤、シール剤、グリスなどを挙げることでき、被塗布部材としては、燃料電池のモジュールの製造に用いられるセパレータ、あるいは精密流体機器、電子部品のようなものを挙げることができる。
【００２４】
以下、図面を参照しながら本発明を実施の形態に基づいて説明する。図１は本発明による粘性流体の塗布装置を説明する概略図である。この例において、塗布装置Ａは、Ｘ軸方向の第１のフレーム１、Ｘ軸に直交するＹ軸方向の第２のフレーム２を備え、第１のフレーム１にはＸ軸に沿うようにして複数個の塗布ノズル３・・が所定ビッチで配置されている。塗布ノズル３・・は一列の配置でもよいが、より精緻な塗布パターンを得るために通常２列以上に配置される。
【００２５】
第１のフレーム１は第２のフレーム２沿って往復動できるようにされており、第２のフレーム２一端にはそのための駆動モータ４が取り付けてある。駆動モータ４を作動することにより、第１のフレーム１は塗布ノズル３と共に第２のフレーム２に沿って往復動を行う。第２のフレーム２の駆動モータ４を取り付けた側は、固定機枠５に対して枢支点６により回動自在に支持されており、装置全体が、図１に実線で示す水平状態である作動位置と、仮想線で示す揚上状態である非作動位置の２位置に選択的に切り換え可能となっている。
【００２６】
塗布装置Ａは、さらに、個々の塗布ノズル３やエアバルブの吐出タイミングを制御するコンピュータによる制御機構７と、すべての塗布ノズル３に共通の粘性流体溜まりに粘性流体を圧送する粘性流体タンク８と、すべての塗布ノズル３に共通の圧力エア源９とを備える。各塗布ノズル３は、後で詳記するように、制御機構７からの信号により粘性流体溜まり内の粘性流体の吐出と非吐出とを行うと共に、少なくとも粘性流体の吐出の直後に圧力エア源９からのエアを吐出するようにされている。
【００２７】
塗布作業に際しては、図１に示すように、第１のフレーム１（塗布ノズル３）が第２のフレーム２の一方端から他方端に向けて移動する領域内に、被塗布物Ｂ（例えば、燃料電池でのセパレータ）が塗布ノズル３の移動方向に平行な姿勢で置かれる。第１のフレーム１が第２のフレーム２に沿って移動する過程で、制御機構７からの信号を受け、各塗布ノズル３は粘性流体の吐出と非吐出とを反復して行う。制御機構７内には予め被塗布物Ｂの上に描くべき粘着流体の塗布パターンＣに対応したプログラムが入力されており、第１のフレーム１の一回の移動（ワンパス）で、被塗布物Ｂ上にはプログラムに従った所望の塗布パターンＣが描かれる。
【００２８】
各塗布ノズル３・・には粘性流体タンク８から後記する共通の粘性流体溜まりを経て加圧された粘性流体が送り込まれており、制御機構７からの信号により圧力エア源９からの圧力エアがエアバルブを介して塗布ノズル３に送られると、開閉弁（例えば、ニードル弁）が開きノズル先端から粘性流体が噴出する。エアの供給が停止すると開閉弁は閉じる。閉じた直後にノズル先端から圧力エア源９からの圧力エアを吐出するさせる。それにより、ノズル内に溜まった粘性流体は強制的に排出され、確実にノズル先端から被塗布物上に飛ばすことができる。
【００２９】
以下、図２〜図６を参照して、より詳細に説明する。図２は本発明による粘性流体の塗布装置の一例を示す平面図、図３はその側面図、図４は左側面図である。図３に示すように、固定機枠５に対して枢支点６を介して左右の可動機枠１１、１１が回動可能に取り付けてあり、該回動機枠１１、１１に対して、第２のフレーム２ａ、２ｂが取り付けられる。第２のフレーム２ａの枢支点６側の端部には１軸駆動モータ４が取り付けられ、該モータ４の回転軸に駆動連結する回転軸１２が第２のフレーム２ａに沿って他方端まで延出している。第２のフレーム２ａ，２ｂに直交して第１のフレーム１が設けられ、該第１のフレーム１は、その両端に取り付けた支持板１３，１３を介して、第２のフレーム２ａ，２ｂに沿って摺動できるようになっている。支持板１３は前記回転軸１２にねじ連結１４している。なお、１６は支持板１３を第２のフレーム２ａ，２ｂに沿って摺動自在に支持しているガイドローラであり、図示しないが、支持板２ａ側にも同様なガイドローラが取り付けてある。従って、１軸駆動モータ４の回転は回転軸１２を介して第１のフレーム１に伝達され、モータ４の回転方向に応じて、第１のフレーム１は第２のフレーム２ａ，２ｂに沿って図で左右方向に往復移動する。なお、第２のフレーム２ａ，２ｂの水平度はストッパーとして作用するボルト１５のねじ込み量により調整される。
【００３０】
第１のフレーム１には塗布ガン装置２０が取り付けられる。塗布ガン装置２０は多数の塗布ノズル３・・を所定ピッチで配列したマニホルド２１を有する。図２に示すように、この例では、塗布ノズル３は１列２６個×２列で計５２個、マニホルド２１に収容されている。各列の塗布ノズル３は図示のようにオフセットして配置されており、左右方向（図１でＸ軸方向）の塗布ノズルのビッチを狭めている。２列に限らす、３列以上に配置してもよく、より狭いノズルピッチを得ることができる。なお、図２において、２２は後記する塗布ノズル３のピストン棒のストロークを規制するストッパーとして機能するネジであり、２３はネジ２２に係合するナットを示している。
【００３１】
マニホルド２１の背部にはエアバルブを収容した箱体２４ａ、２４ｂが取り付けてある。上段の箱体２４ａには一列目の２６個の塗布ノズル３への加圧エアの送りを制御するエアバルブが収容され、下端の箱体２４ｂには２列目の塗布ノズル１０のためのエアバルブが収容される。エアバルブ用箱体２４ａ，２４ｂとマニホルド２１の間には第２のマニホルド２５が配置されており、そこには、すべての塗布ノズル３に共通の圧力エア源９（図１参照）に接続するポート２６が設けてある。該ポート２６からの流入する加圧エアは、第２のマニホルド２５内のエア通路２７・・を通り、エアバルブ用箱体２４ａ、２４ｂ内のエアバルブを経由して、マニホルド２１内の第１のエア通路３０ａに至る。また、第２のマニホルド２５内の他のエア通路２８を介して、マニホルド２１内の第２のエア通路３０ｂに至る。第１、第２のエア通路３０ａ、３０ｂについては後記する。
【００３２】
マニホルド２１の下端近傍には水平に貫通孔３１が形成されており、すべての塗布ノズル３に共通な粘性流体溜まりとされる。該貫通孔（粘性流体溜まり）３１の一端は閉鎖されており、他端の開放端側は配管３２を介して前記した粘性流体タンク８に接続している。図で３３は加圧された粘性流体のための加圧ピストンを備えたアキュムレータであり、塗布ノズル３から噴射する粘性流体の吐出圧を一定に保持する。
【００３３】
塗布ノズル３とその作用について、図５、図６を参照して説明する。マニホルド２１には塗布ノズル３が挿入される縦穴４１が所要個数（この例では、１列２６個×２列で計５２個）形成されている。すべての縦穴４１の一部は前記した粘性流体溜まり３１に開放している。縦穴４１の下端である噴出端には噴射ノズル４２が留めビス４３により着脱自在に取り付けられる。噴射ノズル４２は上に拡開した逆円錐状であり、上端部４４は縦穴４１内に気密に挿入している。縦穴４１の上方域にはシリンダライナ４５が挿入されており、該シリンダライナ４５の下端には小径の縦孔４６を形成するようにしてブロック群４７が位置している。
【００３４】
塗布ノズル３はピストン棒５１を有し、そこに形成されたピストン５２がシリンダライナ４５の内周面に沿って摺動する。ピストン５２より上方の伸びるピストン棒５１ａの先端はマニホルド２１の上端面よりもわずかに飛び出ている。マニホルド２１の上端面には閉鎖ブロック５３が取り付けてあり、閉鎖ブロック５３の前記ピストン棒５１ａに対向する位置には、ストッパーとして機能するネジ２２がナット２３により上下方向に位置調整可能に取り付けてある。閉鎖ブロック５３の底面とピストン５２の上面との間にはスプリング５４が介装されており、ピストン棒５１を下方に向けて常時押圧している。
【００３５】
ピストン５２より下方に伸びるピストン棒５１ｂは、ブロック群４７に形成された縦孔４６を気密に通過してさらに下方に延出する。その先端５５は噴射ノズル４２の傾斜した内周面に密着するように上広がりの円錐面とされており、ニードル弁として機能する。前記スプリング５４の作用でピストン棒５１が下方に押圧されると、先端５５は噴射ノズル４２の内周面に密着した状態とされ（図５の状態）、ニードル弁は閉状態となる。その状態では、前記粘性流体溜まり３１内に加圧状態で収容されている粘性流体は、噴射ノズル４２から噴出することはない。
【００３６】
ブロック群４７に形成された縦孔４６の上方部分は径が広くされており、そこを通過するピストン棒５１との間に隙間５６が形成される。該隙間５６に連通するようにしてブロック群４７には横穴５７が形成され、該横穴５７はマニホルド２１に形成した前記エア通路３０ａに接続している。従って、制御機構７により箱体２４ａ（２４ｂ）に収容したエアバルブを操作すると、第２のマニホルド２５内のエア通路２７，２８、マニホルド２１内の第１のエア通路３０ａを通過して、圧力エア源９からの加圧エアが前記隙間５６内に供給され、それにより、ピストン５２を上方に押し上げる。その揚上距離はピストン棒５１ａの先端がネジ２２の下端面に当接するまでの距離により規制される。
【００３７】
ピストン５２の揚上により、ピストン棒５１ｂの下方側の先端５５も揚上し、噴射ノズル４２の内周面との密着状態は開放される。すなわち、ニードル弁が開いた状態となる（図６の状態）。それにより、粘性流体溜まり３１内の粘性流体は、自分の圧力により、ブロック群４７よりも下方における縦穴４１を通り、ピストン棒５１ｂの先端５５と噴射ノズル４２の内周面との間を通過して、噴射ノズル４２から噴出する。制御機構７によりエアバルブが操作されてエアの供給が途絶えると、スプリング５４の作用でピストン棒５１が下方に押圧され、再度ニードル弁を閉状態とする。それにより粘性流体の噴出は停止する。
【００３８】
上記のように、この装置では、エア通路はその殆どがマニホルド２１、２５内に形成されており、可撓管のような流路を用いることなく、配管距離を短縮することができるので、エアバルブへの応答性がよくなり、制御機構からの信号とニードル弁の開閉動作を精緻に行うことが可能となり、塗布精度が向上する。
【００３９】
さらに、この装置において、前記隙間５６よりも下方領域におけるピストン棒５１ｂには、ピストン棒５１ｂの下方側先端５５まで達する軸方向のエア通路６０が形成されている。該エア通路６０の上端側は閉鎖されており、閉鎖端近傍には横穴６１が形成されている。ブロック群４７の内周面における前記横穴６１が上下方向に移動する領域は径が大きくされており、隙間６３を形成している。該隙間６３に連通する横穴６４がブロック群４７に形成されており、該横穴６４はマニホルド２１に形成した第２のエア通路３０ｂに連通している。それにより、制御機構７によって箱体２４（２４ａ）に収容したエアバルブを操作すると、圧力エア源９からの加圧エアは、第２のマニホルド２５内のエア通路２８・・、マニホルド２１内の第２のエア通路３０ｂを通過して前記隙間６３内に送られ、さらに、エア通路６０を通り、ピストン棒５１ｂの下方側先端５５から噴射ノズル４２を通って、機外に排出される。従って、もし、塗装の過程で、噴射ノズル４２内に粘性流体が滞留してしまうような場合でも、エア通路６０から供給される加圧エアにより、該滞留した粘性流体は確実に外部に排出される。
【００４０】
このエア通路６０からの加圧エアの排出は、常時排出するように設定してもよく、ニードル弁が閉鎖すると同時にあるいはその直後にのみ排出するように設定してもよい。これらの設定は、制御機構７でのエアバルブの開閉制御プログラムを適宜調整することにより容易に行うことができる。いずれの場合でも、塗布ノズルにおける吐出タイミングの少なくとも最後の工程としてエアを吐出する工程をまぜることは必要である。
【００４１】
上記のようであり、本発明による塗布ノズルを用いることにより、塗布しようとする塗布流体が粘性の高いものであっても、確実に噴射ノズル４２の先端から分離させて被塗布物Ａの上に飛ばすことが可能となり、従来の装置のように、被塗布物に粘性流体を一旦接着した状態とした後、塗布ノズルを上昇させて両者の分離を計るような操作はまったく不要となる。そのために、一回の塗布に要する時間が短縮されるばかりでなく、引き上げられた分の粘性流体により塊状部分（いわゆる、ダマ）が生じるような不都合も完全に回避できる。そのために、本発明による塗布装置では、接着剤の塗布量や塗布厚みについて高い精度が求められる例えば燃料電池のセパレータのような部材に、精緻なパターンで接着剤を迅速に塗布することが可能となる。
【００４２】
なお、特に図示しないが、マニホルド近傍にエアアキュムレータを設け、さらにはエアの出側に流量調整弁あるいは固定オリフィスを設け、そこから各塗布ノズルに加圧エアを送ることは好ましい態様であり、エアの圧力と流量を一層安定させることができる。また、噴射ノズル先端を図示のようにテーパ状とし、平面が限りなくゼロになるような寸法とすることにより、ノズル先端への材料の付着をなくすことができ、塗布の方向性が安定しメンテナンスの工程も大幅に低減することができる。
【００４３】
【発明の効果】
本発明による粘性流体の塗布方法と装置および粘性流体用の塗布ノズルを用いることにより、被塗布物である粘性流体を、所定量および所定厚みで広い面積の被塗布物上に任意のパターンで、しかも、従来の塗布装置と比較してきわめて短い時間で、塗布することのが可能となる。そのために、例えば燃料電池のセパレータに対して所定のパターンで接着剤を迅速にかつ安定して塗布することが可能となり、結果的に燃料電池の電極製造を効率化することができる。塗布パターンの変更も、複数の塗布ノズルの塗布状態を制御する制御プログラムの変更のみで容易に対処することができ、仕様変更に対する追従が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による粘性流体の塗布装置を説明する概略図。
【図２】本発明による粘性流体の塗布装置の一例を示す概略平面図。
【図３】図２に示す装置の概略側面図。
【図４】図２に示す装置の概略左側面図。
【図５】塗布ノズルを説明するための断面図であり、ノズルが閉じた状態を示す。
【図６】塗布ノズルを説明するための断面図であり、ノズルが開いた状態を示す。
【符号の説明】
Ａ…本発明による粘性流体の塗布装置、Ｂ…被塗布物、Ｃ…塗布パターン、１…第１のフレーム、２…第２のフレーム、３…塗布ノズル、４…駆動モータ、６…枢支点、７…制御機構、８…粘性流体タンク、９…圧力エア源、２０…塗布ガン装置、２１…マニホルド、２４ａ、２４ｂ…エアバルブを収容した箱体、２５…第２のマニホルド、３０ａ…第１のエア通路、３０ｂ…第２のエア通路、３１…水平に貫通孔（粘性流体溜まり）、４２…噴射ノズル、４７…ブロック群、５１…ピストン棒、５２…ピストン、５４…スプリング
【図１】
2004230333.tif 000003
【図２】
2004230333.tif 000004
【図３】
2004230333.tif 000005
【図４】
2004230333.tif 000006
【図５】
2004230333.tif 000007
【図６】
2004230333.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成15年3月7日(2003.3.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の詳細な説明
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は粘性流体の塗布方法と装置および粘性流体用の塗布ノズルに関し、特に、粘性が１００００ｃｐ以上であるような高粘性の液体を実質的に平面でありかつ比較的広い面積である被塗布物に任意のパターンで塗布することができるようにした塗布方法と装置および粘性流体用の塗布ノズルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
接着剤やシーリング剤のように粘性の高い液体を塗布ノズルから迅速かつ切れよく吐出させることは容易でない。そのために、特許文献１（特開平１０−４０９号公報）あるいは特許文献２（特開２００１−４６９３７号公報）には、改良された粘性流体塗布ノズルとその使用方法が提案されている。
【０００３】
特許文献１（特開平１０−４０９号公報）に記載の粘性流体塗布ノズルは、粘性流体溜まり（接着剤容器）の先端に排出口を設け、排出口を開閉できる筒状部材を容器内に配置し、さらに、該筒状部材内にピストンとして機能する棒状部材を上下動するように配置している。この塗布ノズルはＸＹロボットに取り付けられ、被塗布物上の任意の位置に移動する。接着剤を点着すべき位置において、塗布ノズルは排出口先端が被塗布物にほぼ接触するまで下降し、球状に付着している接着剤を被塗布物に点着した後、上昇しての接着剤を塗布ノズルから分離する。そのときに、ピストンとして機能する棒状部材を下降させて接着剤を射出することもできる。その後、ＸＹロボットは塗布ノズルを次の点着位置に移動させる。接着剤の塗布量は棒状部材の移動量によって主に規制される。
【０００４】
特許文献２（特開２００１−４６９３７号公報）には、上記のような塗布ノズルの上下動作を伴う点着と、上下動作をなくしてノズルから接着剤を被塗布部に連続的に吐出するいわゆる描画塗布態様とを、選択的に切り換えうるようにした塗布ノズルが記載されている。ここでも、塗布ノズルはＸＹロボットに取り付けられ、被塗布物上の任意の位置に移動する。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１０−４０９号公報
【特許文献２】
特開２００１−４６９３７号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来技術のように、ＸＹロボットに単一の塗布ノズルを取り付け、ロボット操作により塗布ノズルを被塗布物上で移動させることにより、接着剤のような粘性流体を被塗布物上の任意の位置に点着あるいは線状に描画することはできる。しかし、ロボットの移動速度に塗布速度は規制されるので、広い面積に多くの点着を行う場合、あるいは長い経路の線状パターンを描く場合などには、長い処理時間を必要とし、生産性を向上させることは難しい。
【０００７】
また、粘着性の高い物質を塗布するのに、上記のような噴射あるいは吐出形式のノズルではノズル先端と粘性流体との分離性が悪い（粘着性材料の自己分離性にもっぱら依存している）ことから、被塗布物に粘性流体を一旦接着した状態とした後、塗布ノズルを上昇させて両者の分離を計ることが必要であり、一回の塗布に時間を要する。このことからも生産性向上は難しい。粘性流体を加圧しておき、塗布ノズルをＸＹ方向に連続的に移動して線状パターンを描く場合でも、最後の段階では塗布ノズルを上昇させる必要があり、そこで引き上げられた分の粘性流体は引き上げ位置に残されることから、その部分に塊状部分（いわゆる、ダマ）が生じる。中断した部分を多く持つ線状パターンを描くことが必要な場合には、中断位置ごとにこのダマが発生する。そのような理由から、流体流路のシール部等はみ出しを嫌う製品のように接着剤の塗布量や塗布厚みについて高い精度が求められる製品について、上記のような形態の従来の吐出装置を用いることは困難になりつつある。
【０００８】
スクリーン印刷のような手法を用いることにより、広い面積の被塗布物に接着剤のような粘性流体を所要のパターンでかつ短時間で塗布することは可能であり、塗布量や塗布厚みも比較的調整が容易である。しかし、塗布パターンごとに多量のスクリーンを製作することが必要であり、パターン変更に対する自由度が少ない。スクリーンの保管あるいは管理作業も必要となる。さらに、ロボットによる塗布装置のように閉鎖系ではなく開放系であることから、塗布剤である粘性流体に異物が混入しないように細心の注意を必要とする。
【０００９】
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、被塗布物である粘性流体を、所定量および所定厚みで広い面積の被塗布物上に任意のパターンで、しかも、従来の塗布装置と比較してきわめて短い時間で、塗布することのできる粘性流体の塗布方法と装置、および粘性流体用の塗布ノズルを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明による粘性流体の塗布方法は、吐出タイミングがコンピュータ制御される塗布ノズルを被塗布物の塗布面に平行なＸ軸方向に複数個配列しておき、該複数個の塗布ノズルを被塗布物に対して塗布面に平行でありＸ軸に交叉するＹ軸方向に被塗布物に対して相対変位させながら、予め設定した制御プログラムにより各塗布ノズルの吐出タイミングを制御すると共に、各塗布ノズルの各粘性流体の吐出タイミングは少なくとも最後の工程としてエアを吐出する工程を含むようにし、それにより、粘性流体を被塗布物の上に制御プログラムに応じた任意のパターンで塗布することを特徴とする。
【００１１】
上記の方法では、複数の塗布ノズルを被塗布物上の一方端から他方端に向けて非接触状態で一回移動させる（ワンパス）のみで粘性流体の塗布を終えることができ、塗布ノズルの上下動を伴うこともないので、塗布時間は大幅に短縮される。また、塗布パターンはコンピュータに読み込ませた制御プログラムにより複数の塗布ノズルの吐出タイミングを個々に制御することにより得られるので、任意の形状の塗布パターンを容易に得ることができる。さらに、塗布パターンの変更は制御プログラムを変更することのみで可能であり、パターン変更に対する自由度はきわめて大きい。
【００１２】
また、各塗布ノズルにおける吐出タイミングは少なくとも最後の工程としてエアを吐出する工程を含むようにしているので、塗布流体が粘性の高いもの（例えば、１０００００ｃｐ以上）であっても、確実にノズル先端から分離させて被塗布物上に飛ばすことができる。エアの吐出は、吐出タイミングの最後の工程に限ることはなく、塗布ノズルから粘性流体が吐出されている間にも行われ、それが前記した「最後の工程としてエアを吐出」に継続するようにしてもよい。
【００１３】
本発明の方法において、一回の吐出タイミングでの粘性流体の塗布量は、従来の塗布ノズルと同様に、ノズル孔径、粘性流体にかかる圧力、ノズルの開放時間、ノズル先端の温度などの条件等を適宜設定することにより任意に調整可能であり、これらの条件を複数の塗布ノズルですべて同じとすることにより、ワンパスで、広い面積の被塗布物上に任意のパターンで、しかも、所定量および所定厚みで粘性流体を塗布することが可能となり、塗布に要する時間を従来のものと比較して大幅に短縮できる。
【００１４】
本発明は、上記の塗布方法を実施するのに好適な装置として、Ｘ軸方向の第１のフレームと、Ｘ軸に交叉するＹ軸方向の第２のフレームと、第１のフレームに沿って配置された複数個の塗布ノズルと、第１のフレームを第２のフレームに沿って移動させる駆動手段と、個々の塗布ノズルの吐出タイミングを制御するコンピュータによる制御機構と、すべての塗布ノズルに共通の粘性流体溜まりと、すべての塗布ノズルに共通の圧力エア源とを備え、各塗布ノズルは制御機構からの信号により粘性流体溜まり内の粘性流体の吐出と非吐出とを行う機構を備えると共に、少なくとも粘性流体の吐出の直後に圧力エア源からのエアを吐出する機構をさらに備えることを特徴とする粘性流体の塗布装置、をも開示する。
【００１５】
この装置の使用態様は上記方法の説明において記載したとおりである。特に、上記装置では、複数の塗布ノズルの移動に、ＸＹロボットを必要とせず、単に第１のフレームを第２のフレームに沿って移動させる駆動手段を備えればよく、全体の機構は簡素化される。また、個々の塗布ノズルの吐出タイミングを制御するコンピュータによる制御機構は、従来例えばインクジェットプリンタでのインクの吐出、非吐出のタイミングを制御するのに採用されているような従来知られた制御機構を用いればよい。
【００１６】
第１のフレームに沿って配置される複数個の塗布ノズルは、１段のみであってもよく、第１フレームの移動方向に沿って２段以上とされていてもよい。後者の場合に、各段での塗布ノズルの位置をオフセットさせることにより、全体としての各塗布ノズル同士の間隔を狭いものとすることができ、より精緻かつ均一な塗布パターンを得ることができる。
【００１７】
さらに、粘性流体溜まりはすべての塗布ノズルに共通のものとされており、所要に加圧された粘性流体を粘性流体溜まりに貯留しておけば、簡単な構成でありながら、複数ある塗布ノズルの選択された任意のノズルから所要の粘性流体を吐出させることができる。また、少なくとも粘性流体の吐出の直後に圧力エア源からのエアを吐出する機構を備えており、塗布流体が粘性の高いものであっても、ノズル先端から分離は確実に行われる。前記した方法での場合と同様、この装置においても、エアの吐出は、粘性流体の吐出の直後に限ることはなく、塗布ノズルから粘性流体が吐出されている間にもエアが吐出しており、それが前記した「粘性流体の吐出の直後に圧力エア源からのエアを吐出する機構」によるエアの吐出に継続するようにしてもよい。後者の場合には、エアを断続するバルブ機構を省略することができ、構成が簡素化される。
【００１８】
この装置を使用することにより、方法の発明において既に説明したように、ワンパスで、広い面積の被塗布物上に任意のパターンで、しかも、所定量および所定厚みで粘性流体を塗布することが可能となり、塗布に要する時間は従来のものと比較して大きく低減される。
【００１９】
本発明の装置において、「粘性流体溜まり内の粘性流体の吐出と非吐出とを行う機構」および「少なくとも粘性流体の吐出の直後に圧力エア源からのエアを吐出する機構」の具体的構成は任意であり特に制限はないが、装置の簡素化と良好なレスポンス性を得るために、前者として、圧力エアで作動するピストンと該ピストンの移動に連動して移動し塗布ノズルの吐出口を開閉するニードル弁とを少なくとも備え、かつ、該ニードル弁は内部にエア通路を有する構成とし、後者としては、圧力エア源からの圧力エアをニードル弁に形成された該エア通路に供与する機構を少なくとも備えるようにすることは、好ましい態様である。
【００２０】
作動流体がエアの場合、圧縮性であるために、作動部までのエア流路に可撓性チューブなどが存在するとレスポンスの遅れが生じやすい。本発明の装置のように複数の塗布ノズルにおける個々の吐出・非吐出をプログラムされた順序で行うことによって所望の塗布パターンを得るものにおいて、個々の塗布ノズルにおけるレスポンスの遅れはパターンの乱れに繋がるので好ましくない。それを回避するために、本発明の装置の好ましい態様では、複数個の塗布ノズルは単一のマニホルド内に組み込まれており、圧力エア源からピストンまでのエア経路およびニードル弁に形成されたエア通路までのエア経路はすべて該マニホルド内に形成するようにされる。この態様とすることにより、バルブ開閉など作動部のレスポンス遅れを極力回避できるので、所期どおりの塗布パターンを迅速に得ることが可能となる。さらに、複数個の塗布ノズルを単一のマニホルド内に組み込み、該マニホルド内に共通の粘性流体溜まりを設置することにより、ノズルピッチを最少化することができると共に、必要な配管数なども最小化することができる。
【００２１】
さらに好ましくは、本発明の装置において、前記第２のフレームの端部近傍には枢支点が形成されており、そこを支点として全体が上方に向けて回動できるようにされる。この態様では、枢支点を支点として第２のフレームを上方に回動することにより、複数個の塗布ノズルをノズル先端側からアクセスすることが可能となり、装置のメンテナンスが容易となる。
【００２２】
本発明は、限定されるものではないが、上記の装置に用いるのに好適な粘性流体の塗布ノズルとして、適宜の粘性流体溜まりに連通する粘性流体の吐出口と、吐出口を開閉するニードル弁と、ニードル弁を吐出口に対して上下移動させるピストン機構と、圧力エア源とを少なくとも備えており、該ニードル弁は内部にエア通路を有しており、圧力エア源からの圧力エアを前記エア通路に案内するためのエア経路をさらに備えることを特徴とする塗布ノズルをも開示する。
【００２３】
なお、本発明において、粘性流体としては、接着剤、シール剤、グリスなどを挙げることでき、被塗布部材としては、燃料電池のモジュールの製造に用いられるセパレータ、あるいは精密流体機器、電子部品のようなものを挙げることができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明を実施の形態に基づいて説明する。図１は本発明による粘性流体の塗布装置を説明する概略図である。この例において、塗布装置Ａは、Ｘ軸方向の第１のフレーム１、Ｘ軸に直交するＹ軸方向の第２のフレーム２を備え、第１のフレーム１にはＸ軸に沿うようにして複数個の塗布ノズル３・・が所定ビッチで配置されている。塗布ノズル３・・は一列の配置でもよいが、より精緻な塗布パターンを得るために通常２列以上に配置される。
【００２５】
第１のフレーム１は第２のフレーム２沿って往復動できるようにされており、第２のフレーム２一端にはそのための駆動モータ４が取り付けてある。駆動モータ４を作動することにより、第１のフレーム１は塗布ノズル３と共に第２のフレーム２に沿って往復動を行う。第２のフレーム２の駆動モータ４を取り付けた側は、固定機枠５に対して枢支点６により回動自在に支持されており、装置全体が、図１に実線で示す水平状態である作動位置と、仮想線で示す揚上状態である非作動位置の２位置に選択的に切り換え可能となっている。
【００２６】
塗布装置Ａは、さらに、個々の塗布ノズル３やエアバルブの吐出タイミングを制御するコンピュータによる制御機構７と、すべての塗布ノズル３に共通の粘性流体溜まりに粘性流体を圧送する粘性流体タンク８と、すべての塗布ノズル３に共通の圧力エア源９とを備える。各塗布ノズル３は、後で詳記するように、制御機構７からの信号により粘性流体溜まり内の粘性流体の吐出と非吐出とを行うと共に、少なくとも粘性流体の吐出の直後に圧力エア源９からのエアを吐出するようにされている。
【００２７】
塗布作業に際しては、図１に示すように、第１のフレーム１（塗布ノズル３）が第２のフレーム２の一方端から他方端に向けて移動する領域内に、被塗布物Ｂ（例えば、燃料電池でのセパレータ）が塗布ノズル３の移動方向に平行な姿勢で置かれる。第１のフレーム１が第２のフレーム２に沿って移動する過程で、制御機構７からの信号を受け、各塗布ノズル３は粘性流体の吐出と非吐出とを反復して行う。制御機構７内には予め被塗布物Ｂの上に描くべき粘着流体の塗布パターンＣに対応したプログラムが入力されており、第１のフレーム１の一回の移動（ワンパス）で、被塗布物Ｂ上にはプログラムに従った所望の塗布パターンＣが描かれる。
【００２８】
各塗布ノズル３・・には粘性流体タンク８から後記する共通の粘性流体溜まりを経て加圧された粘性流体が送り込まれており、制御機構７からの信号により圧力エア源９からの圧力エアがエアバルブを介して塗布ノズル３に送られると、開閉弁（例えば、ニードル弁）が開きノズル先端から粘性流体が噴出する。エアの供給が停止すると開閉弁は閉じる。閉じた直後にノズル先端から圧力エア源９からの圧力エアを吐出するさせる。それにより、ノズル内に溜まった粘性流体は強制的に排出され、確実にノズル先端から被塗布物上に飛ばすことができる。
【００２９】
以下、図２〜図６を参照して、より詳細に説明する。図２は本発明による粘性流体の塗布装置の一例を示す平面図、図３はその側面図、図４は左側面図である。図３に示すように、固定機枠５に対して枢支点６を介して左右の可動機枠１１、１１が回動可能に取り付けてあり、該回動機枠１１、１１に対して、第２のフレーム２ａ、２ｂが取り付けられる。第２のフレーム２ａの枢支点６側の端部には１軸駆動モータ４が取り付けられ、該モータ４の回転軸に駆動連結する回転軸１２が第２のフレーム２ａに沿って他方端まで延出している。第２のフレーム２ａ，２ｂに直交して第１のフレーム１が設けられ、該第１のフレーム１は、その両端に取り付けた支持板１３，１３を介して、第２のフレーム２ａ，２ｂに沿って摺動できるようになっている。支持板１３は前記回転軸１２にねじ連結１４している。なお、１６は支持板１３を第２のフレーム２ａ，２ｂに沿って摺動自在に支持しているガイドローラであり、図示しないが、支持板２ａ側にも同様なガイドローラが取り付けてある。従って、１軸駆動モータ４の回転は回転軸１２を介して第１のフレーム１に伝達され、モータ４の回転方向に応じて、第１のフレーム１は第２のフレーム２ａ，２ｂに沿って図で左右方向に往復移動する。なお、第２のフレーム２ａ，２ｂの水平度はストッパーとして作用するボルト１５のねじ込み量により調整される。
【００３０】
第１のフレーム１には塗布ガン装置２０が取り付けられる。塗布ガン装置２０は多数の塗布ノズル３・・を所定ピッチで配列したマニホルド２１を有する。図２に示すように、この例では、塗布ノズル３は１列２６個×２列で計５２個、マニホルド２１に収容されている。各列の塗布ノズル３は図示のようにオフセットして配置されており、左右方向（図１でＸ軸方向）の塗布ノズルのビッチを狭めている。２列に限らす、３列以上に配置してもよく、より狭いノズルピッチを得ることができる。なお、図２において、２２は後記する塗布ノズル３のピストン棒のストロークを規制するストッパーとして機能するネジであり、２３はネジ２２に係合するナットを示している。
【００３１】
マニホルド２１の背部にはエアバルブを収容した箱体２４ａ、２４ｂが取り付けてある。上段の箱体２４ａには一列目の２６個の塗布ノズル３への加圧エアの送りを制御するエアバルブが収容され、下端の箱体２４ｂには２列目の塗布ノズル１０のためのエアバルブが収容される。エアバルブ用箱体２４ａ，２４ｂとマニホルド２１の間には第２のマニホルド２５が配置されており、そこには、すべての塗布ノズル３に共通の圧力エア源９（図１参照）に接続するポート２６が設けてある。該ポート２６からの流入する加圧エアは、第２のマニホルド２５内のエア通路２７・・を通り、エアバルブ用箱体２４ａ、２４ｂ内のエアバルブを経由して、マニホルド２１内の第１のエア通路３０ａに至る。また、第２のマニホルド２５内の他のエア通路２８を介して、マニホルド２１内の第２のエア通路３０ｂに至る。第１、第２のエア通路３０ａ、３０ｂについては後記する。
【００３２】
マニホルド２１の下端近傍には水平に貫通孔３１が形成されており、すべての塗布ノズル３に共通な粘性流体溜まりとされる。該貫通孔（粘性流体溜まり）３１の一端は閉鎖されており、他端の開放端側は配管３２を介して前記した粘性流体タンク８に接続している。図で３３は加圧された粘性流体のための加圧ピストンを備えたアキュムレータであり、塗布ノズル３から噴射する粘性流体の吐出圧を一定に保持する。
【００３３】
塗布ノズル３とその作用について、図５、図６を参照して説明する。マニホルド２１には塗布ノズル３が挿入される縦穴４１が所要個数（この例では、１列２６個×２列で計５２個）形成されている。すべての縦穴４１の一部は前記した粘性流体溜まり３１に開放している。縦穴４１の下端である噴出端には噴射ノズル４２が留めビス４３により着脱自在に取り付けられる。噴射ノズル４２は上に拡開した逆円錐状であり、上端部４４は縦穴４１内に気密に挿入している。縦穴４１の上方域にはシリンダライナ４５が挿入されており、該シリンダライナ４５の下端には小径の縦孔４６を形成するようにしてブロック群４７が位置している。
【００３４】
塗布ノズル３はピストン棒５１を有し、そこに形成されたピストン５２がシリンダライナ４５の内周面に沿って摺動する。ピストン５２より上方の伸びるピストン棒５１ａの先端はマニホルド２１の上端面よりもわずかに飛び出ている。マニホルド２１の上端面には閉鎖ブロック５３が取り付けてあり、閉鎖ブロック５３の前記ピストン棒５１ａに対向する位置には、ストッパーとして機能するネジ２２がナット２３により上下方向に位置調整可能に取り付けてある。閉鎖ブロック５３の底面とピストン５２の上面との間にはスプリング５４が介装されており、ピストン棒５１を下方に向けて常時押圧している。
【００３５】
ピストン５２より下方に伸びるピストン棒５１ｂは、ブロック群４７に形成された縦孔４６を気密に通過してさらに下方に延出する。その先端５５は噴射ノズル４２の傾斜した内周面に密着するように上広がりの円錐面とされており、ニードル弁として機能する。前記スプリング５４の作用でピストン棒５１が下方に押圧されると、先端５５は噴射ノズル４２の内周面に密着した状態とされ（図５の状態）、ニードル弁は閉状態となる。その状態では、前記粘性流体溜まり３１内に加圧状態で収容されている粘性流体は、噴射ノズル４２から噴出することはない。
【００３６】
ブロック群４７に形成された縦孔４６の上方部分は径が広くされており、そこを通過するピストン棒５１との間に隙間５６が形成される。該隙間５６に連通するようにしてブロック群４７には横穴５７が形成され、該横穴５７はマニホルド２１に形成した前記エア通路３０ａに接続している。従って、制御機構７により箱体２４ａ（２４ｂ）に収容したエアバルブを操作すると、第２のマニホルド２５内のエア通路２７，２８、マニホルド２１内の第１のエア通路３０ａを通過して、圧力エア源９からの加圧エアが前記隙間５６内に供給され、それにより、ピストン５２を上方に押し上げる。その揚上距離はピストン棒５１ａの先端がネジ２２の下端面に当接するまでの距離により規制される。
【００３７】
ピストン５２の揚上により、ピストン棒５１ｂの下方側の先端５５も揚上し、噴射ノズル４２の内周面との密着状態は開放される。すなわち、ニードル弁が開いた状態となる（図６の状態）。それにより、粘性流体溜まり３１内の粘性流体は、自分の圧力により、ブロック群４７よりも下方における縦穴４１を通り、ピストン棒５１ｂの先端５５と噴射ノズル４２の内周面との間を通過して、噴射ノズル４２から噴出する。制御機構７によりエアバルブが操作されてエアの供給が途絶えると、スプリング５４の作用でピストン棒５１が下方に押圧され、再度ニードル弁を閉状態とする。それにより粘性流体の噴出は停止する。
【００３８】
上記のように、この装置では、エア通路はその殆どがマニホルド２１、２５内に形成されており、可撓管のような流路を用いることなく、配管距離を短縮することができるので、エアバルブへの応答性がよくなり、制御機構からの信号とニードル弁の開閉動作を精緻に行うことが可能となり、塗布精度が向上する。
【００３９】
さらに、この装置において、前記隙間５６よりも下方領域におけるピストン棒５１ｂには、ピストン棒５１ｂの下方側先端５５まで達する軸方向のエア通路６０が形成されている。該エア通路６０の上端側は閉鎖されており、閉鎖端近傍には横穴６１が形成されている。ブロック群４７の内周面における前記横穴６１が上下方向に移動する領域は径が大きくされており、隙間６３を形成している。該隙間６３に連通する横穴６４がブロック群４７に形成されており、該横穴６４はマニホルド２１に形成した第２のエア通路３０ｂに連通している。それにより、制御機構７によって箱体２４（２４ａ）に収容したエアバルブを操作すると、圧力エア源９からの加圧エアは、第２のマニホルド２５内のエア通路２８・・、マニホルド２１内の第２のエア通路３０ｂを通過して前記隙間６３内に送られ、さらに、エア通路６０を通り、ピストン棒５１ｂの下方側先端５５から噴射ノズル４２を通って、機外に排出される。従って、もし、塗装の過程で、噴射ノズル４２内に粘性流体が滞留してしまうような場合でも、エア通路６０から供給される加圧エアにより、該滞留した粘性流体は確実に外部に排出される。
【００４０】
このエア通路６０からの加圧エアの排出は、常時排出するように設定してもよく、ニードル弁が閉鎖すると同時にあるいはその直後にのみ排出するように設定してもよい。これらの設定は、制御機構７でのエアバルブの開閉制御プログラムを適宜調整することにより容易に行うことができる。いずれの場合でも、塗布ノズルにおける吐出タイミングの少なくとも最後の工程としてエアを吐出する工程をまぜることは必要である。
【００４１】
上記のようであり、本発明による塗布ノズルを用いることにより、塗布しようとする塗布流体が粘性の高いものであっても、確実に噴射ノズル４２の先端から分離させて被塗布物Ａの上に飛ばすことが可能となり、従来の装置のように、被塗布物に粘性流体を一旦接着した状態とした後、塗布ノズルを上昇させて両者の分離を計るような操作はまったく不要となる。そのために、一回の塗布に要する時間が短縮されるばかりでなく、引き上げられた分の粘性流体により塊状部分（いわゆる、ダマ）が生じるような不都合も完全に回避できる。そのために、本発明による塗布装置では、接着剤の塗布量や塗布厚みについて高い精度が求められる例えば燃料電池のセパレータのような部材に、精緻なパターンで接着剤を迅速に塗布することが可能となる。
【００４２】
なお、特に図示しないが、マニホルド近傍にエアアキュムレータを設け、さらにはエアの出側に流量調整弁あるいは固定オリフィスを設け、そこから各塗布ノズルに加圧エアを送ることは好ましい態様であり、エアの圧力と流量を一層安定させることができる。また、噴射ノズル先端を図示のようにテーパ状とし、平面が限りなくゼロになるような寸法とすることにより、ノズル先端への材料の付着をなくすことができ、塗布の方向性が安定しメンテナンスの工程も大幅に低減することができる。
【００４３】
【発明の効果】
本発明による粘性流体の塗布方法と装置および粘性流体用の塗布ノズルを用いることにより、被塗布物である粘性流体を、所定量および所定厚みで広い面積の被塗布物上に任意のパターンで、しかも、従来の塗布装置と比較してきわめて短い時間で、塗布することのが可能となる。そのために、例えば燃料電池のセパレータに対して所定のパターンで接着剤を迅速にかつ安定して塗布することが可能となり、結果的に燃料電池の電極製造を効率化することができる。塗布パターンの変更も、複数の塗布ノズルの塗布状態を制御する制御プログラムの変更のみで容易に対処することができ、仕様変更に対する追従が容易となる。