JP2012170879A - 静電型液体塗布装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置全体の大型化を抑制して取り扱い性を向上させる。
【解決手段】ノズル１内に設けたシム２７に被塗布材３３とは逆極性の電圧を印加し、ノズル１のノズルブレード２１，２３の一方とシム２７と間の液体吐出流路３１に供給した塗布液を、シム２７と同極性に帯電させつつノズル１の液体吐出口３から吐出して被塗布材３３に付着させ塗布する。ノズル１の液体吐出口３側を除く周囲を、被塗布材３３とは逆極性の電圧を印加したときに発生する静電界を遮蔽する樹脂製の静電界遮蔽カバー５を設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は、ノズル内に設けた導電性部材に被塗布材とは逆極性の電圧を印加し、ノズルの本体部分と導電性部材と間の液体流路に供給した塗布液を、導電性部材と同極性に帯電させつつノズルの吐出口から吐出して被塗布材に付着させ塗布する静電型液体塗布装置に関する。

従来の静電型液体塗布装置としては、例えば下記特許文献１に記載されたものが知られている。この静電型液体塗布装置は、スリットを隔てて互いに対向する一対の電気絶縁材料からなるノズルブレードを備え、このノズルブレード相互間の上記スリットに導電性材料からなるシムを配置し、ノズルブレードとシムとの間には液体流路を形成する。そして、シムに被塗布材とは逆極性の高電圧を印加し、液体流路に供給した塗布液を、シムと同極性に帯電させつつノズルの吐出口から吐出して被塗布材に付着させ塗布する。

特開２００２−７９１４４号公報

このような静電型液体塗布装置では、シムに高電圧を印加したときに、高電位の静電界が発生することから、静電型液体塗布装置に人が近づけないように、一定距離（例えば４０ｃｍ〜８０ｃｍ）の間隔を稼ぐために大きな防護カバーで覆う必要が生じていた。

このため、従来の静電型液体塗布装置では、上記した比較的大きな防護カバーを設ける分、装置全体が大型化し、取り扱い性も悪化していた。

そこで、本発明は、装置全体の大型化を抑制して取り扱い性を向上させることを目的としている。

本発明は、ノズル内に設けた導電性部材に被塗布材とは逆極性の電圧を印加し、前記ノズルの本体部分と前記導電性部材と間の液体流路に供給した塗布液を、前記導電性部材と同極性に帯電させつつ前記ノズルの吐出口から吐出して前記被塗布材に付着させ塗布する静電型液体塗布装置において、前記導電性部材に被塗布材とは逆極性の電圧を印加したときに発生する静電界を遮蔽する静電界遮蔽部材を、前記ノズルの吐出口側の少なくとも吐出口に対応する一部を除くノズルの周囲を囲むように設けたことを特徴とする。

本発明によれば、ノズル内に設けた導電性部材に電圧を印加したときに発生する静電界を遮蔽する静電気遮蔽部材を、ノズルの吐出口側の少なくとも吐出口に対応する一部を除く周囲を囲むように設けたので、静電界に人が近づけないように、一定距離を稼ぐための大きな防護カバーを設ける必要がなくなり、装置全体の大型化を抑制することができる。

（ａ）は本発明の一実施形態に係わる静電型液体塗布装置の側面図、（ｂ）は（ａ）に対して装置全体を９０度回転させた状態を示す作用説明図である。 図１の静電型液体塗布装置の正面図である。 図１の静電型液体塗布装置の平面図である。 図１の静電型液体塗布装置におけるノズルの断面図である。 図１の静電型液体塗布装置の液体回路を含む全体構成図である。 図１の静電型液体塗布装置をコンベア装置に設置した状態を示す斜視図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。

本発明の一実施形態に係わる静電型液体塗布装置は、図１〜図３に示すように、導電性の液体を吐出するノズル１を備え、このノズル１の先端（下端）の液体吐出口３側（図１（ａ）中の下方）を除くノズル１の周囲を囲むように静電界遮蔽部材としての静電界遮蔽カバー５を設けている。ノズル１は、図２に示すように、ある一定の長さを備えており、したがって静電界遮蔽カバー５もノズル１の長さに合わせて図２中で左右方向に長い直方体形状となっている。

上記した静電界遮蔽カバー５は、上壁５ａと、図１（ａ）中で右側に位置する前壁５ｂと、同左側に位置する後壁５ｃと、図２中で左右一対の側壁５ｄ，５ｅとを備え、例えば、ポリアセタール樹脂（例えば、商標登録名「デルリン」）で構成されて、各壁５ａ〜ｅの厚さはデルリンを使用した場合、１５ｍｍ〜２０ｍｍとする。

この静電界遮蔽カバー５の先端（図１（ａ）中で下端）は、ノズル１の液体吐出口３よりも前方（図１（ａ）中で下方）に位置している。なお、両側壁５ｄ，５ｅについては、その内壁に取り付けてある後述する取付具３６（図２）の先端（図１（ａ）中で下端）が、ノズル１の液体吐出口３よりも前方（図１（ａ）中で下方）に位置している。また、ノズル１は、図２中で左右両端部付近を、上壁５ａの下面に一対の支持具６を介して取り付けている。

この静電界遮蔽カバー５の上壁５ａの上に、負電位の直流電圧を発生させる電圧印加手段としての高電圧発生器７と、前記ノズル１に供給される液体が流れる液体集合部としてのマニホールド９を設置している。マニホールド９は、ノズル１の長さに合わせて図２中で左右方向に長く形成され、その長さ方向に沿って電磁弁１１を複数接続している。

電磁弁１１とノズル１とは、コイル形状とした液体供給管路となる液体供給チューブ１３で接続している。電磁弁１１は、マニホールド９の図１（ａ）中で右側に配置してあり、その下部に、液体供給チューブ１３を、静電界遮蔽カバー５の前壁５ｂに近接した状態で上下方向に向けて配置している。

液体供給チューブ１３の上流側端部は、上方に向けて突出して電磁弁１１の接続口１１ａに接続している。一方、液体供給チューブ１３の下流側端部は、静電界遮蔽カバー５の前壁５ｂに形成した貫通孔５ｂｈを通して静電界遮蔽カバー５の内部に挿入し、ノズル１の側部に形成してある液体導入口１５に接続している。なお、液体供給チューブ１３は図２、図３では省略している。

高電圧発生器７は、図３に示すように静電界遮蔽カバー５の長手方向ほぼ中央で、かつ後壁５ｃに近い側に配置してあり、図１に示すようにノズル３の液体導入口１５と反対側の側面から突出しているコネクタピン１７に接続端子１９を介して接続している。接続端子１９は、静電界遮蔽カバー５の上壁５ａに形成した貫通孔５ａｈを通して内部に突出している。符号２０は、後述する制御盤４９（図５）から高電圧発生器７に供給される電力を取り入れるターミナルである。

ノズル１は、図４に示すように、ノズルの本体部分となる一対のノズルブレード２１，２３相互間に形成してあるスリット２５に、導電性部材となる多数のシム２７を電極として配置したノズルヘッド２９を備えている。ノズルブレード２１，２３は、電気的絶縁材料で構成してあり、シム２７は、厚さが例えば０．５ｍｍのステンレス鋼板などからなる導電性材料で構成している。

また、シム２７の表面とノズルブレード２３との間には、液体吐出口３と液体導入口１５とを連通する液体流路としての液体吐出流路３１を形成している。この液体吐出流路３１は、例えばシム２７の片面に溝深さＣでエッチング加工している。

ノズルブレード２１に貫通して取り付けてあるコネクタピン１７は、その内部の先端をシム２７に接触させて電気的に導通している。したがって、図１に示した高電圧発生器７は、負電位の直流高電圧（−６０〜−７０ｋｖ前後）を、コネクタピン１７を介してシム２７に印加することになる。

シム２７に負電位が印加された状態で、液体導入口１５から導入された液体は、液体吐出流路３１を通過する間に、シム２７によって瞬時に負電位に帯電する。一方、ノズル１の前方（図１（ａ）中で下方）には、被塗布材３３（図５参照）を配置してあり、この被塗布材３３は、接地してあって正電位を有する。

負電位に帯電した液体は、同一極性の電荷が互いに反発することになるため、液体がほぼ均一粒径の微粒子として霧化されつつ、ノズルヘッド２９の先端の液体吐出口３から逆極性の被塗布材３３に向けて吐出され、被塗布材３３にほぼ均等に塗布幅Ａをもって噴霧されて塗布される。

また、図２に示すように、静電界遮蔽カバー５の左右の側壁５ｄ，５ｅの下部内壁には、ボルト３４により上下動可能に取り付けた取付具３６を介してインダクタバー３８を取り付けている。インダクタバー３８は、下部のボルト４０によって取付具３６に対して図２中で紙面に直交する方向に移動可能である。したがって、インダクタバー３８は、図２中で上下方向及び紙面に直交する方向に位置調整可能である。

このようなインダクタバー３８は、図１（ａ）中でノズル１の左右両側方の下部に位置するよう２本設けてあり、高抵抗を通して接地することによって微弱な正電位を有する。インダクタバー３８を設けることで、図４のように液体が噴霧される際の塗布幅Ａを調整する。このインダクタバー３８は、図１，図３では省略している。

なお、ここでの被塗布材３３は、例えば食パンやケーキなどの生地を載せて加熱する天板であり、本実施形態では、この天板３３に離型油となる液体を塗布液として塗布する。このような被塗布材３３は、搬送装置として例えば後述するコンベア装置１００（図６）により搬送され、この搬送中に上記した離型油が塗布される。

また、本実施形態では、図１〜図３に示すように、ノズル１を覆う静電界遮蔽カバー５、静電界遮蔽カバー５上の高電圧発生器７及びマニホールド９、電磁弁１１、液体供給チューブ１３を備える装置本体１０１の全体を外カバー１０３で覆っている。外カバー１０３は、例えばステンレス製としてあり、静電界遮蔽カバー５と同様に、液体吐出口３側（図１（ａ）中で下方）を除く装置本体１０１の周囲を囲むようにしている。すなわち、外カバー１０３は、静電界遮蔽カバー５と同様に、上壁１０３ａ、前壁１０３ｂ、後壁１０３ｃ、図２中の左右両側壁１０３ｄ，１０３ｅを備えている。

このような外カバー１０３は、接地することで静電気に対する安全性を確保しており、また高電圧発生器７やマニホールド９の外部への露出を防いで見栄えも向上することになる。

また、静電界遮蔽カバー５は、図２に示すように、上壁５ａが両側壁５ｄ，５ｅから左右に突出する突出部５ａ１を備え、この突出部５ａ１が、外カバー１０３の両側壁１０３ｄ，１０３ｅの下部に設けた開口部１０３ｄ１，１０３ｅ１を通して外部に突出している。そして、この突出部５ａ１の先端に２本ボルト１０５を介してほぼ正方形状の支持プレート１０７の上端を連結し、支持プレート１０７の下端を、ボルト１０９を介して支持ステー１１１の上端に連結している。

支持プレート１０７の上端部付近は一部を内側（側壁５ｄ，５ｅ側）に向けて屈曲させて屈曲部１０７ａを形成し、この屈曲部１０７ａ上に上壁５ａの突出部５ａ１を載せて支持させている。

外カバー１０３の両側壁１０３ｄ，１０３ｅに形成した開口部１０３ｄ１，１０３ｅ１は、正方形状の支持プレート１０７とほぼ同形状として、支持プレート１０７と支持ステー１１１の上部とで開口部１０３ｄ１，１０３ｅ１を覆っている。

上記した支持ステー１１１は、下端面が静電界遮蔽カバー５及び外カバー１０３よりも下方に突出していて、この突出した下端部を、図６に示すコンベア装置１００の両側方に設けてあるＬ字形状の取付ブラケット１１３上に設置固定している。

なお、外カバー１０３は静電界遮蔽カバー５に対して単に上方から被せて嵌合により固定している。また、この状態で、図２中で左右両側の支持プレート１０７にそれぞれ２本あるボルト１０５のうち一方（図１（ａ）中で右側の各１本）の突出部５ａ１に対する締結を解除することで、他方を回転中心として静電界遮蔽カバー５及び外カバー１０３を、図１（ｂ）のように９０度回転させることができる。

この際、上記締結を解除した側のボルト１０５に、図１（ａ）の状態で支持プレート１０７の上部中央からボルト１１４を介して回動可能につり下げてある支持バー１１５の他端の長孔１１５ａを固定する。

これにより、静電界遮蔽カバー５及び外カバー１０３の開口している側が側方（図１（ｂ）中で右側）に向くことになり、この状態で、ノズル１の液体吐出口３などの清掃を行うメンテナンス作業が可能となる。

また、外カバー１０３の下方には、ノズル１から吐出した液体の噴霧の拡散を防ぐための液体拡散防止部材１１９を設けている。液体拡散防止部材１１９は、噴霧の周囲四方を囲む側壁を有して上下方向は貫通しており、図１（ａ）、図２に示すように、外カバー１０３より僅かに外側に位置し、かつ上端が外カバー１０３の下端より僅かに上方に位置している。そして、この外カバー１０３は、図２中で左右一対の支持ステー１１１の内面にボルト１２１によって固定されている。

次に、図５を用いて静電型液体塗布装置の液体回路について説明する。マニホールド９の一端には、液体を収容する液体収容タンク３５が液体供給配管３７によって接続してあり、液体供給配管３７には液体ポンプ３９を配置している。液体ポンプ３９は液体モータ４１によって駆動し、液体収容タンク３５内の液体を液体供給配管３７を通してマニホールド９に供給する。

マニホールド９の他端には、循環電磁弁４３を備えた液体排出配管４５を介して液体収容タンク３５に接続してあり、マニホールド９に供給された一部の液体が液体収容タンク３５に戻って循環する。また、液体供給配管３７には、液体ポンプ３９または液体回路を保護するためのリリーフ弁４７を設けている。

なお、上記した図５では、マニホールド９の一端に液体供給配管３７を接続し、他端に液体排出配管４５を接続する構成としているが、実際には図３に示すように、液体供給配管３７及び液体排出配管４５を図３中で右側の同一方向に配置している。この際、図１〜図３では、マニホールド９と液体排出配管４５とを接続する外カバー１０３内の配管については省略している。

高電圧発生器７は、制御盤（操作盤）４９に設けてある制御手段となるコントローラ５１によって制御されて高電圧を発生する。

このような構成の静電型液体塗布装置は、コントローラ５１により制御される高電圧発生器７が、図４に示すコンタクトピン１７を介してシム２７に負電位の直流高電圧を印加する一方、図５に示す液体モータ４１によって液体ポンプ３９が駆動して、液体収容タンク３５内の液体をマニホールド９を介してノズル１に供給する。

ノズル１においては、液体が液体導入口１５から導入されてから液体吐出流路３１を通過する間に、シム２７によって負電位に帯電し、同一極性の電荷が互いに反発することで液体がほぼ均一粒径の微粒子として霧化される。霧化された液体の噴流は、ノズルヘッド２９の先端の液体吐出口３から逆極性の被塗布材３３に向けて吐出され、被塗布材３３にほぼ均等に噴霧され付着して塗布されることになる。

この際、本実施形態では、ノズル１の液体吐出口３側（図１（ａ）中で下部側）を除く周囲を静電界遮蔽カバー５で覆うことで、高電圧発生器７でシム２７に高電圧を印加しているときに発生する静電界の外部への進行を抑えている。

これに対し、静電界遮蔽カバー５を使用していない従来装置では、静電界が外部へ進行してしまうので、高電圧を発生させているノズル１の周囲から、一定距離（例えば４０ｃｍ〜８０ｃｍ）内に人が近づけないようにするために防護カバーで覆っている。この防護カバーは、人が近づけないようにするためのものであるため、図６に仮想線で示す防護カバー１２３のように、ノズル１や高電圧発生器７、マニホールド９などを備える装置本体１０１から充分離す必要があって、極めて大きなものとなる。すなわち、この従来使用している防護カバー１２３は、コンベア装置１００の左右両側に跨るように配置してあって、コンベア装置１００とは別体となっている。

本実施形態では、静電界の外部への進行を抑えているので、上記従来装置で使用している大きな防護カバー１２３は不要であり、単に小型の主として見栄え向上のための外カバー１０３を被せているだけであって、コンベア装置１００にも一体に取り付けることができる程度に小型化を達成している。

小型化を達成することで、それに伴い軽量化するので取り扱い性も向上し、例えば、定期的な保守・点検作業を行う際に、ユーザがコンベア装置１００から取り外し、製造元に宅配便などを利用して送ることができる。また、小型化したので、狭いスペースを利用して、図１（ａ）のようにノズル１が下向きだけでなく横向きや上向きとして使用することもできる。

また、本実施形態では、液体供給チューブ１３をコイル状に形成して静電界遮蔽カバー５の外部に配置している。液体供給チューブ１３は、長さが短すぎると、高電圧を印加したときに、ノズル１とマニホールド９との間で導電性の液体を介して電気的に短絡する恐れがあり、これを避けるためにある程度の長さが必要となる。例えば、導電率が１５，０００〜２００，０００ＰＳ（ピコシーメンス）の液体を使用した場合、液体供給チューブ１３の長さが１ｍ以上必要となる。

このため、本実施形態では、上記したように液体供給チューブ１３をコイル状として、導電性の液体が流れる距離をある程度確保し、かつコンパクトも達成している。液体供給チューブ１３をコンパクト化することで、静電型液体塗布装置のより一層の小型化を達成することができる。液体供給チューブ１３をコイル状とせず、直線状とした従来装置では、液体供給チューブ１３の延長方向に対応する上下方向の長さが長くなり、装置全体の大型化を招いてしまう。

また、本実施形態では、高電圧発生器７を静電界遮蔽カバー５の外壁である上壁５ａ上に取り付け、さらにこの高電圧発生器７に隣接する上壁５ａ上にマニホールド９も取り付けている。一方、従来装置では、静電界遮蔽カバー５を使用していないことから、これらを別途専用の取付具を介して前記した防護カバーなどに取り付けるなどの措置が必要となる。

したがって、本実施形態では、高電圧発生器７及びマニホールド９を設置する際に、従来装置のように専用の取付具が不要であり、静電界遮蔽カバー５を取付具としても兼用していることになる。このため、これら高電圧発生器７及びマニホールド９やノズル１を、静電界遮蔽カバー５を中心としてコンパクトに集約して配置することができ、装置全体のより一層の小型化を達成することができる。

なお、上記した実施形態では、静電界遮蔽カバー５をポリアセタール樹脂製としたが、静電界を遮蔽できるように、例えば１０^-7Ωｍ程度の抵抗値を備えているものであれば、他の樹脂あるいはセラミックなどの別材料であっても構わない。

１ ノズル
３ 液体吐出口（ノズルの吐出口）
５ 静電界遮蔽カバー（静電界遮蔽部材）
５ａ 静電界遮蔽カバー上壁（電圧印加手段を取り付ける静電界遮蔽部材の外壁）
７ 高電圧発生器（電圧印加手段）
９ マニホールド（液体集合部）
１３ 液体供給チューブ（液体供給管路）
２１，２３ ノズルブレード（ノズルの本体部分）
２７ シム（導電性部材）
３１ 液体吐出流路（液体流路）
３３ 天板（被塗布材）
３５ 液体収容タンク

Claims (3)

1. ノズル内に設けた導電性部材に被塗布材とは逆極性の電圧を印加し、前記ノズルの本体部分と前記導電性部材と間の液体流路に供給した塗布液を、前記導電性部材と同極性に帯電させつつ前記ノズルの吐出口から吐出して前記被塗布材に付着させ塗布する静電型液体塗布装置において、前記導電性部材に被塗布材とは逆極性の電圧を印加したときに発生する静電界を遮蔽する静電界遮蔽部材を、前記ノズルの吐出口側の少なくとも吐出口に対応する一部を除くノズルの周囲を囲むように設けたことを特徴とする静電型液体塗布装置。
2. 前記液体を収容する液体収容タンクから液体が供給される液体集合部と前記ノズルの液体流路とを連通する液体供給管路を備え、この液体供給管路をコイル状に形成して前記静電界遮蔽部材の外部に配置したことを特徴とする請求項１に記載の静電型液体塗布装置。
3. 前記導電性部材に被塗布材とは逆極性の電圧を印加する電圧印加手段を、前記静電界遮蔽部材の外壁に取り付けたことを特徴とする請求項１または２に記載の静電型液体塗布装置。

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