JPH06154663A - スプレ・ガン・ノズル用の空気補助装置 - Google Patents

スプレ・ガン・ノズル用の空気補助装置

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JPH06154663A
JPH06154663A JP5209065A JP20906593A JPH06154663A JP H06154663 A JPH06154663 A JP H06154663A JP 5209065 A JP5209065 A JP 5209065A JP 20906593 A JP20906593 A JP 20906593A JP H06154663 A JPH06154663 A JP H06154663A
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liquid
coating
atomized
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ティー． ホーガン パトリック
Bernard J Mchugh
ジェー． マックフー ベルナード
James J Turner
ジェー． ターナー ジェームズ
Takaji Shimada
隆治 島田
Tsuyoshi Nishimura
剛 西村
Bradley N Stoops
エヌ． シュトープス ブラッドレイ
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Nordson Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 空気補助スプレジェットを使用して、エアレ
ス・ノズルから放出される薄い、比較的一様な絶縁性コ
ーティング材料で印刷回路基板を被覆する装置および方
法を提供する。 【構成】 装置１０及び方法は、回路基板の被覆すべき
でない領域を被覆することなく、回路基板の選択領域を
絶縁性のコーティング材料でスプレ被覆する。液体スプ
レ装置はコーティング材料を放出し、この液体スプレ装
置に接続された空気補助アタッチメント２０は、空気ジ
ェットを液体スプレ装置から放出されたコーティング材
料に衝突するように放出して、コーティング材料を霧化
・整形されたスプレ・パターンに変形し、選択領域を被
覆させる。空気補助アタッチメント２０は不作動となる
ことが可能であり、これによってスプレ装置はコーティ
ング材料を非霧化の整形スプレ・パターンに変形し、こ
の非霧化の整形スプレ・パターンは、回路基板の被覆す
べきでない領域を被覆することなく選択領域を被覆す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、印刷回路基板を水分や
電気漏洩やほこりから保護する為に回路基板に防湿性絶
縁材料を被覆することに関する。更に詳述すると、本発
明は、被覆すべきでない領域へのコーティング材料の付
着を回避しながら、回路基板の所望領域のみを被覆する
ように、霧化スプレか非霧化スプレかのいずれかの形
で、高粘度の絶縁性コーティング材料を選択的に塗布す
る改良方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、水分や電気漏洩やほこりからの
保護を必要とする印刷回路基板は、揮発性溶剤に溶解さ
れたアクリルやポリウレタンやシリコーンやエポキシ合
成樹脂等の絶縁保護コーティング（コンフォーマル・コ
ーティング）として知られる防湿性絶縁フィルムで被覆
される。満足のいく絶縁保護コーティングの一例とし
て、ニューヨーク州のＷｏｏｄｓｉｄｅのＣｏｌｕｍｂ
ｉａ Ｃｈａｓｅ社のＨｕｍｉｓｅａｌ Ｄｉｖｉｓｉ
ｏｎから「ＨｕｍｉＳｅａｌ １Ｂ３１」の商標で販売
されているものが存在する。これは、清浄な回路基板に
塗布されると、溶剤の蒸発によって、ピンホールの存在
しない一様厚さの絶縁性樹脂フィルムとなる。
【０００３】印刷回路基板に防湿性絶縁材料のコーティ
ングを塗布するのに、これまで、以下の５つの方法が使
用されている。 （ａ）浸漬法：ひとまとめにされた複数の回路基板が防
湿性絶縁材料を収容する浸漬用タンク内に浸漬される。 （ｂ）ブラシ塗布法：防湿性絶縁材料が被覆すべき印刷
回路基板の表面にブラシによって塗布される。 （ｃ）ローラ法：防湿性絶縁材料を浸み込ませた羊毛ロ
ーラが、印刷回路基板の表面に転動されて絶縁コーティ
ングを形成する。 （ｄ）スプレ法：防湿性絶縁材料が印刷回路基板にスプ
レ塗布される。 （ｅ）スリット・ダイ法：防湿性絶縁材料が加圧されス
リット・ダイから押し出されて、印刷回路基板表面被覆
用のフィルムを吐出する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述した５方法の各々
は利点及び欠点を夫々有している。例えば、ブラシ塗布
法及び或る種のスプレ法を除いたすべての方法は、回路
基板の被覆すべきでない領域及び部品をマスキングする
必要がある。このマスキング作業、即ちマスクの取付及
び取外作業は、手作業で行わなければならないので、大
量生産工程においては障害となる。また、ブラシ塗布法
は、マスキングを必要としないが、労働集約的作業であ
り、これ以外の理由でも大量生産には不向きである。
【０００５】スプレ法は、大量生産工程では最も広く使
用される絶縁コーティング法である。このスプレ法は、
エア・スプレとエアレス・スプレとに大別することがで
き、前者のエア・スプレは、空気流を、スプレ・ノズル
から流出した液体コーティング材料流に衝突させて液体
コーティング材料を霧化するものであり、後者のエアレ
ス・スプレはコーティング材料を低圧の非霧化平坦フィ
ルム・パターンの形で吐出するものである。尚、このエ
アレス・スプレは、Ｎｏｒｄｓｏｎ社に譲渡された米国
特許第４，８８０，６６３号に開示されており、この米
国特許はこの引用により本明細書の一部を構成する。
【０００６】絶縁保護材料を回路基板にエア・スプレす
る場合、一般に約３０〜４０ポンド／平方インチ（ｐｓ
ｉ）（約２．１〜２．８ｋｇ／ｃｍ2）の圧力の空気
が、対向した空気ジェットとして、スプレ・ノズルから
一般に約２０〜１００ｐｓｉ（約１．４〜７．０ｋｇ／
ｃｍ2）の圧力で吐出される液体の絶縁保護コーティン
グ材料流に向けて放出される。これらの必要な圧力は、
絶縁保護コーティング材料の粘度や絶縁保護コーティン
グ材料の温度やノズルの大きさなどの多数のファクター
によって決定される。このようなエア・スプレ法の場
合、流量が大きいと、コーティングが厚くなり過ぎると
共に、スプレ・パターンの制御が難しくなり、この為、
スプレ作業の前にスプレしない部品を手作業でマスキン
グする必要が生ずる。これらの理由の為に、エア・スプ
レ法は特に、現代の自動化された生産設備には適さな
い。
【０００７】上述した米国特許第４，８８０，６６３号
に開示された絶縁保護コーティング材料のエアレス・ス
プレ法にあっては、コーティング材料は、平坦な非霧化
パターンの形で印刷回路基板上にスプレされる。ノズル
と回路基板とが、ノズルから放出される平坦パターンの
平面を横切る方向に、相対移動される。被覆すべきでな
い印刷回路部品や回路基板の領域に液体コーティングが
付着することを防止する為に、ノズルへのコーティング
材料の供給が間欠的に中断される。しかしながら、この
ような印刷回路基板への絶縁保護コーティングのエアレ
ス・スプレ・コーティングは、一般には溶剤をベースと
した低粘度（約６０センチポアズ以下）のコーティング
材料の場合に行われるものであった。このような材料が
約２０〜３０ポンド／平方インチ（ｐｓｉ）（約１．４
〜２．１ｋｇ／ｃｍ2）の圧力で塗布されると、高品質
のコーティングが得られた。尚、この高品質コーティン
グとは、一般に厚さが比較的一様であり、かつオーバー
スプレや液体の飛散が存在しないことである。
【０００８】最近、環境問題への関心の高まりから、高
粘度の、即ち約６０センチポアズ以上のコーティング材
料の粘度を低下させるのにこれまで使用されていた溶剤
を低減又は除去する傾向にある。上述のエアレス・スプ
レ法で高粘度の絶縁保護材料を塗布しようとした場合に
は、高粘度材料をノズルに通して所望のフィルム・パタ
ーンとする為に、塗布圧力を高圧（一般には約１００ｐ
ｓｉ（約７．０ｋｇ／ｃｍ2）以上）にする必要がある
が、しかしながら、このような高圧によって、流量も大
きくなり、この結果、回路基板上のコーティングの厚さ
が厚くなってしまう（一般に約７ミル（約０．１８ｍ
ｍ）を越える）。絶縁保護材料は高価格であり、かつ工
業標準によると、ウレタンやアクリルやエポキシ樹脂の
場合コーティング厚さが好ましくは約１〜３ミル（約
０．０２５〜０．０７６ｍｍ）が要求され、シリコーン
樹脂の場合には約２〜８ミル（約０．０５１〜０．２０
ｍｍ）が要求されるので、低溶剤のコーティングを高圧
で単純に塗布しても、満足のいく結果が得られない。
【０００９】本発明の目的は、公知のシステムの種々の
問題や制限を解決する為に、空気補助スプレジェットを
使用して、エアレス・ノズルから放出される薄い、比較
的一様な絶縁性コーティング材料で印刷回路基板を被
覆、即ちコーティングする装置及び方法を提供すること
である。
【００１０】本発明の別の目的は、少なくとも二つの動
作モードを有し、補助的な空気ジェットを使用して、エ
アレス・ノズルからスプレされる高粘度のコーティング
材料の薄くかつ比較的一様な絶縁性コーティング材料で
印刷回路基板を被覆する装置及び方法を提供することで
ある。
【００１１】本発明の別の目的は、回路基板の被覆すべ
きでない領域にコーティング材料が付着することを避け
ながら、回路基板の所望領域のみを被覆するように、液
体の絶縁性コーティング材料を霧化スプレ又は非霧化ス
プレとして選択的に塗布する装置及び方法を提供するこ
とである。
【００１２】本発明の更に別の目的は、加熱された空気
を補助的空気ジェットとして使用して、回路基板に塗布
された絶縁保護コーティング材料の流動性及び平坦性を
高めた、高粘度の絶縁性コーティング材料の選択的塗布
装置及び方法を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明によると、システ
ムは、回路基板のような基材の被覆すべきでない領域を
被覆することなく、基材の選択された領域を高粘度の液
体絶縁性コーティング材料でスプレ被覆する。このシス
テムは、送られてきた液体絶縁性コーティング材料を放
出する液体スプレ装置を具備する。このエアレス液体ス
プレ装置に接続された空気補助アタッチメントは、上記
スプレ装置から放出された液体コーティング材料に衝突
するように空気ジェットを放出して、液体コーティング
材料を、基材の選択領域の被覆に適した霧化・整形スプ
レ・パターンに変形する。空気補助アタッチメントを不
作動にする構造体によって、エアレス液体スプレ装置
は、液体コーティング材料を非霧化の整形されたフィル
ム・パターンに変形する。この非霧化の整形フィルム・
パターンは、基材の被覆すべきでない領域を被覆するこ
となく選択領域を被覆するのに適したパターンである。
【００１４】更に、本発明によると、空気補助アタッチ
メントは複数の空気通路を具備し、上記空気通路は、一
端で個々の空気流量調整器に、他端で一つの空気放出出
口に夫々接続され、各空気流量調整器からの空気流を空
気ジェットに変換し、これを空気放出出口から放出し
て、スプレ装置から放出された液体コーティング材料に
衝突させる。典型的には、これらの空気ジェットは、ス
プレ装置から放出された液体コーティング材料の両側部
に衝突して、基材被覆用の円錐形状のスプレ・パターン
を作る。しかしながら、一実施例では、空気ジェットの
うちの一本のみが液体材料の側面に向けて放出されて、
楕円形のスプレ・パターンを作る。この楕円形スプレ・
パターンは基材に取付けられた部品の下を被覆すること
ができる。
【００１５】更に、空気補助アタッチメントは、異なっ
たコーティング材料に対して空気ジェットの大きさや形
状を最適化する為にその大きさや形状を容易に変更する
手段を具備すると共に、スプレ装置から放出される絶縁
コーティング材料に向けて放出される空気ジェットを加
熱する構造体をも具備する。この空気ジェットの加熱に
よって、霧化・整形スプレ・パターンになるコーティン
グ材料の温度が上昇し、これにより、回路基板に塗布さ
れるコーティング材料の流動性や平坦性が向上する。
【００１６】本発明によると、基材の被覆すべきでない
領域を被覆することなく基材の選択された領域を高粘度
の液体絶縁性コーティング材料でスプレ被覆するマスク
不要の方法は、以下の工程を具備する。即ち、液体の絶
縁性コーティング材料がノズルから放出される。第１の
動作モードの時には、一本以上の空気ジェットがノズル
から放出された液体コーティング材料に衝突するように
放出されて、液体コーティング材料を、基材の選択領域
の被覆に適した霧化及び整形されたスプレ・パターンに
変形する。第２の動作モードの時には、空気ジェットが
停止され、流体圧が典型的には昇圧され、吐出されたコ
ーティングを非霧化の整形フィルム・パターンに変形す
る。この非霧化の整形フィルム・パターンは、基材の被
覆すべきでない領域を被覆することなく選択領域を被覆
するのに適したパターンである。
【００１７】更に、本発明の別の方法によると、第１の
動作モードの間に、コーティング材料は、片寄った又は
楕円形状のスプレ・パターンとしてスプレしてもよく、
また、スプレ・パターンに衝突する空気ジェットは加熱
してもよい。本発明の現時点での好適実施例の構成、作
用及び種々の利点は、添付の図面を参照した以下の説明
から更に明らかになるであろう。
【００１８】
【実施例】図１において、コーティング・システム１０
は、基材、典型的には回路基板を防湿性の絶縁材料で選
択的にコーティングするもので、このコーティング・シ
ステム１０はスプレガン（不図示）を具備し、このスプ
レガンは、円筒状の延長部１６とエアレス・ノズル・ア
ッセンブリ１８と、これに取付けられた空気補助アタッ
チメント２０とから構成される。スプレガンと空気源と
コーティング材料源などを具備するコーティング・シス
テム１０の全体構成は、本発明自体の一部を構成しない
ので、本明細書では簡単に述べることにする。ノズル・
アッセンブリ１８と空気補助アタッチメント２０は、例
えば、１９９０年４月１７日に出願された現在出願係属
中の米国特許出願第０７／５１０，００１号に記載され
たスプレガン１２の延長部２６のネジ付端に取付けるこ
とができるであろう。尚、上述の米国特許出願はこの引
用により本明細書の一部を構成するものである。
【００１９】円筒延長部１６は貫通孔２２を有し、この
貫通孔２２内には可動の弁軸２４が挿通している。貫通
孔２２は加圧された絶縁保護コーティング材料１４の供
給源（不図示）に接続されている。後述のように、アク
リルやポリウレタンやシリコーンやエポキシ合成樹脂の
ような絶縁保護材料は、粘性が比較的高く、少なくとも
６０ｃｐｓで、典型的には約６０〜１０００ｃｐｓであ
る。コーティング・システム１０が、空気補助アタッチ
メントと必ず一緒に作動された時には、本発明によって
塗布可能なコーティング材料の粘度は約１０００ｃｐｓ
もの高い値に達することができる。しかしながら、コー
ティング・システム１０が二つのモード、即ち空気補助
アタッチメントの作動と一緒に、及び単独で動作される
場合には、満足のいく塗布を行える絶縁保護材料の粘度
は約６０〜１５０ｃｐｓの範囲に制限される。本発明
は、溶剤を含有しない又は溶剤の割合が少ない絶縁保護
材料と共に使用した場合が最も有効であるが、しかしな
がら、業界で周知の典型的な任意の割合の溶剤を含有す
る絶縁保護コーティング材料と共に使用してもよい。更
に、必要に応じてその他の種類の粘性材料のスプレも本
発明の範囲内である。
【００２０】絶縁保護コーティング材料は、延長部１６
の一端から貫通孔２２内に導入され、弁軸２４の外側に
沿って流れて延長部１６の出口端２６に流入する。この
弁軸２４の下端は好ましくはテーパーが付いており、弁
座２８に係合するように構成されている。この弁座２８
は延長部１６の出口端２６の近傍において、貫通孔２２
の下端に形成された端ぐり３０内に配置されている。弁
軸２４は、図示の開弁位置、即ち引込位置と、伸長位置
との間で移動可能であり、弁軸２４の下端は、上記引込
位置では、弁座２８から離れて放出出口３１を開放し、
上記伸長位置では弁座２８に係合して放出出口３１を遮
断する。このような弁軸２４の移動によって、後述のよ
うに、回路基板１２のような基材に向けての、延長部１
６からのコーティング材料の放出が制御される。
【００２１】図１及び図２において、エアレス・ノズル
・アッセンブリ１８はノズル支持部材３２を具備し、こ
のノズル支持部材３２は断面がほぼ三角形であり、延長
部１６の出口端２６に螺合取付けされている。ノズル支
持部材３２は上部入口表面３４と、ノズル部材３２の幅
方向に延在した下向きの傾斜側面３６，３８とを有す
る。これらの側面３６，３８は互いに約９０°の角度を
なすように定められ、夫々の一端で上部入口表面３４に
交差し、他方の端で互いに接近して狭い出口表面４０に
交差している。前面４２と後面４４は、上部入口表面３
４と出口表面４０と傾斜側面３６，３８とに交差してい
る。二つの肩部４６，４８は、傾斜側面３６，３８から
外側に延在し、互いに実質的に平行な上方及び下方に向
いた表面５０，５２，５４，５６を夫々有する。この上
部表面５０，５４は、上部入口表面３４に交差すると共
に、その表面３４に対して約４５°の角度となるように
定められている。下部表面５２，５６は、傾斜側面３
６，３８に夫々交差し、それらの側面３６，３８にほぼ
垂直となるように定められている。
【００２２】ノズル支持部材３２は図３に示したよう
に、鉛直中心線６０を中心とする貫通孔５８を有し、こ
の鉛直中心線６０は上部入口表面３４の中心及び出口表
面４０の中心を夫々通っている。貫通孔５８は上部のネ
ジ付孔部分６２を有し、このネジ付孔部分６２は延長部
１６のオネジに螺合する。貫通孔５８は第２の孔部分６
４を有し、この第２の孔部分６４は上記ネジ付孔部分６
２の下方に位置し、かつ下方傾斜の円錐台形状の表面６
６によって上記ネジ付孔部分６２に連接している。第２
の孔部分６４は、図１に示したようにＯリング等のシー
ル６８を保持し、このシール６８は座２８に係合してそ
の間をシールしている。孔５８は、出口表面４０の方に
下降を続けると、内方に段差の付いた第３の孔部分７０
と、内方に段差の付いた第４の孔部分７２とを有する。
この第３の孔部分７０は第２の孔部分６４に交差し、第
４の孔部分７２は第３の孔部分７０に交差し、これらの
第３及び第４の孔部分７０，７２は一緒になってノズル
・ホルダ７４用の取付部を構成している。このノズル・
ホルダ７４は貫通孔７６を有し、この貫通孔７６は下端
が座７８用に端ぐり加工されている。スプレ・ノズル８
０は典型的には座７８内にろう付けされ、ノズル・ホル
ダ７４の貫通孔７６と位置的に一致した放出オリフィス
８２を具備する。ノズル８０は、米国特許第４，３４
６，８４９号に開示されたような、オハイオ州、Ａｍｈ
ｅｒｓｔのＮｏｒｄｓｏｎ社製の「Ｃｒｏｓｓ−Ｃｕｔ
（登録商標）」ノズルが好ましい。尚、上記米国特許は
この引用によって本明細書の一部を構成する。
【００２３】このように、延長部１６からスプレ・ノズ
ル８０に至までのコーティング材料の流通路が形成さ
れ、この流通路は、延長部１６の貫通孔２２と、弁座２
８の放出出口３１と、ノズル・ホルダ７４の貫通孔７６
と、ノズル８０の放出オリフィス８２などから構成され
る。この流通路を流れるコーティング材料は、弁座２８
の放出出口３１に対して引込んだ開弁位置と放出出口３
１に対して伸長した閉弁位置との間を移動する弁軸２４
によって流量制御される。
【００２４】本発明の基本的特長は、ノズル支持部材３
２と協働して、空気ジェットをスプレ・ノズル８０から
のコーティング材料に衝突するように放出する空気補助
アタッチメント２０の構造及び作用である。図１，図２
及び図３において、ノズル支持部材３２は、貫通孔５８
の両側に配置された二つの空気入口貫通孔８４，８６を
有する。各貫通孔８４，８６は、上部入口表面３４の近
傍に、空気ライン８８，９０に接続された空気入口部分
を有する。空気ライン８８，９０は片寄手段（ｓｋｅｗ
ｉｎｇ ｍｅａｎｓ）の出口ポート９２，９２Ａに接続
され、この片寄手段は公知の空気流量調整器９４，９４
Ａから構成されている。これらの空気流量調整器９４，
９４Ａは、互いに実質的に同一であり、互いに並列接続
の逆止弁９６と可変流量制限器９８とから構成されてい
る。入口ポート１００，１００Ａは流れライン１０２，
１０４によってソレノイド作動式弁１０８の出口ポート
１０６に接続され、この弁１０８の入口ポート１１０は
空気ライン１１２によって加圧ガス、典型的には空気の
供給源に接続されいる。弁１０８を外部の制御系によっ
て開閉することによって、ノズル支持部材３２からのコ
ーティング材料に衝突する空気ジェットを制御すること
ができる。
【００２５】次に、ノズル支持部材３２と一緒に組立て
られる空気補助アタッチメント２０の構造部品について
説明する。二つの実質的に同一の介在部材１１４，１１
４Ａはほぼ矩形形状であり、側面３６，３８に当接され
る。これらの介在部材１１４，１１４Ａは、その上部縁
１１６，１１６Ａが肩部４６，４８の下向き表面５２，
５６に夫々当接し、かつその下部縁１１８，１１８Ａが
ほぼ出口表面４０にまで延在するように、位置決めされ
る。細長のスロット１２０，１２０Ａが、下部縁１１
８，１１８Ａから延在し、その終端は半円形状の上部表
面１２２，１２２Ａとなっている。尚、これらのスロッ
ト１２０，１２０Ａの上部表面１２２，１２２Ａの直径
は貫通孔８４，８６の出口通路の幅にほぼ等しく定めら
れている。こうして、介在部材１１４，１１４Ａの上部
表面が下向き表面５２，５６に当接するように介在部材
１１４，１１４Ａを所定位置に位置決めした時に、半円
形の上部表面１２２，１２２Ａの直径は、出口通路８
４，８６からの空気流を遮断することのない大きさとな
っている。図４に示したように、スロット１２０，１２
０Ａの両側部１２４，１２６はその全長にわたって互い
に等間隔とすることができ、介在部材の下部縁１１８，
１１８Ａにほぼ垂直に延在することができる。
【００２６】介在部材のスロット１２０，１２０Ａの寸
法は、後述のようにノズル支持部材３２とキャップ部材
１３２，１３４との間の空気通路１２８，１３０の寸法
や形状を制御する。従って、図４に示したように、スロ
ット１２０の幅、即ち両側部１２４と１２６の間の距離
は、介在物１１４，１１４Ａを中間側部１３６，１３８
を有する介在物に代えることによって、ＡからＢ〜Ｃに
増大させることができる。尚、中間側部分１３６，１３
８は、スロットの半円形上面から所望の距離だけ外方に
拡がり、スロットの平行な側部に接続している。このよ
うにして、スロットの幅は種々のスロット幅を有する介
在物に交換することによって、種々の値に変えることが
できる。同様に、介在物は厚さを変えることによって、
空気通路１２８，１３０の寸法を増減することができ
る。具体的には、介在部材が厚くなるにつれて、空気流
の流量は増大し、その速度が低下する。逆に、介在部材
が薄くなるにつれて、空気流の流量は減少し、その速度
は増大する。更に、介在物のスロットの幾何学形状の変
更によって、空気流のパターンを変えることができる。
各介在部材１１４，１１４Ａは互いに離間した取付用の
孔１４０，１４２を有し、これらの取付用孔１４０，１
４２は、ノズル支持部材３２の傾斜表面３６，３８に穿
孔されたネジ付の取付孔１４４に一致するように位置決
めされる。
【００２７】ノズル支持部材３２に組立取付される空気
補助アタッチメント２０の構造部材について、更に説明
すると、二つの実質的に同一のキャップ部材１３２，１
３４は、その寸法及び形状が次のように定められてい
る。即ち、キャップ部材１３２，１３４は介在部材１１
４，１１４Ａを傾斜側部３６，３８との間にサンドイッ
チするように、傾斜側部３６，３８に取付けられる。各
キャップ部材１３２，１３４はほぼ矩形形状であり、ほ
ぼ平坦な内面及び外面１４６と１４８，１５０と１５２
を夫々有する。肩部１５４，１５５は夫々、内面１４
６，１５０の縁から外方に突出している。これらの互い
に離間した肩部１５４，１５５は、キャップ部材１３
２，１３４が側面３６，３８に取付けられてそれらの上
部面１５６，１５７が夫々肩部４６，４８の下向き面５
２，５６に当接した時に、ノズル支持部材３２の前後面
４２，４４に係合する。各キャップ部材１３２，１３４
に穿孔された互いに離間した取付孔１５８と１６０，１
６２と１６４は、介在部材の取付孔１４０，１４２及び
ノズル支持部材３２の傾斜面３６，３８のネジ付取付孔
１４４に位置的に一致している。キャップ部材１３２，
１３４はネジ１６６によってノズル支持部材３２に固着
される。
【００２８】図１に明示したように、キャップ部材１３
２，１３４は夫々下面１６８，１７０を有し、これらの
下面１６８，１７０は夫々外面１４８，１５２に対して
約１３５°の角度をなしている。内面１４６，１５０と
下面１６８，１７０との間には半円形状のスロット１７
２，１７４が形成され、これらの半円形状のスロット１
７２，１７４は、下面１６８，１７０の中途まで延在
し、下面１６８，１７０に対し垂直に形成されている。
図５及び図６に示したように、これらのスロット１７
２，１７４は、ノズル８０から離間しており、空気通路
１２８，１３０から外へ流出する二つの空気ジェットの
形状を決定する空気放出出口１７５を形成する。半円形
状スロット１７２，１７４からの空気ジェットは、例え
ば１０ｐｓｉ（０．７ｋｇ／ｃｍ2）のような低圧でノ
ズル・オリフィス８２から吐出されるコーティング材料
流に衝突して、図６の円錐パターンを作る（後述）。
【００２９】システム１０は、典型的には回路基板１２
に絶縁性コーティング材料１４をスプレするのに使用さ
れるもので、空気補助アタッチメント２０を備えたエア
レス・ノズル・アッセンブリ１８を具備し、二つの動作
モードでもって、絶縁性コーティング材料を回路基板の
選択領域に塗布するが、被覆すべきでない領域、即ち非
被覆領域には塗布を行わない。二つの動作モードは、以
下のような場合に特に有用である。即ち生産工程におい
て周囲環境に放出される化学的副生成物の量を低減しよ
うとする傾向に従って溶剤を含有しない又は溶剤含有量
の少ない場合のように絶縁性コーティング材料の粘度が
約６０〜約１５０ｃｐｓである時に特に有用である。動
作温度は通常の周囲温度である。更に、高品位でピンホ
ールのない、１〜３ミル（ｍｉｌ）（０．０２５〜０．
０７６ｍｍ）のような薄いコーティングを塗布すること
が非常に望ましい。尚、この厚さは現在種々の分野で標
準となっている。
【００３０】第１のモードでは、空気補助アタッチメン
ト２０は空気ジェットを放出し、この空気ジェットは、
ノズル８０から放出された低圧のコーティング材料流に
衝突し、この液体コーティング材料を破砕して小滴化
し、図６に示したように、ほぼ円錐形状の霧化スプレを
生成する。この方法を使用すると、回路基板に塗布され
る絶縁保護コーティングの厚さは、典型的には約１〜３
ミル（約０．０２５〜０．０７６ｍｍ）の範囲となる。
回路基板の大部分に塗布する場合には上記厚さは、充分
所望の範囲内となる。円錐形状スプレ・パターンによっ
て発生する、少量であるが無視出来ないオーバースプレ
及び飛散（ｓｐｌａｔｔｅｒ）は、回路基板の一般的ス
プレの場合には有効であるが、しかし、被覆を行わない
非被覆領域（典型的にはスイッチのような電気部品の
所）の極く近傍にコーティング材料をスプレする場合に
は望ましくなく、この場合には空気補助アタッチメント
２０の使用を阻止する。
【００３１】このような状況の下では、空気補助アタッ
チメント２０を不作動として第２の動作モードを行う。
しかしながら、スプレ材料は粘度が比較的大きい、即ち
約６０〜約１５０ｃｐｓであるので、コーティング材料
の塗布圧力は例えば４０ｐｓｉ（２．８ｋｇ／ｃｍ2）
まで高めて、これによりコーティング材料をノズル・オ
リフィス８２から流出させる必要がある。この結果、図
５に示したように、非霧化の本質的に平坦な扇形状のス
プレ・パターンが発生する。このパターンは、はねかけ
飛沫（ｓｐｌａｓｈ）が無いので、非被覆領域にマスキ
ングする必要がなくなる。しかしながら、高圧であるの
で、コーティングの厚さはかなり増大し約５〜９ミル
（約０．１３〜０．２３ｍｍ）以上となる。このような
厚さは回路基板全体にとっては望ましくないが、非被覆
領域に直接隣接する領域のような、或る限られた領域に
は許容できる厚さである。
【００３２】本発明の２モード・システムは、ロボット
によって自動的に制御される一本以上のスプレガンに適
用することができることは、当業者には明らかであろ
う。回路基板の或る領域に絶縁コーティングを塗布する
必要がある時には、塗布される絶縁コーティングの厚さ
が薄いので、第１モードの使用が好ましい。霧化スプレ
によって生じたオーバースプレは、一本以上のスプレガ
ンが回路基板の隣接領域のスプレの為に移動された際
に、被覆されてしまう。しかしながら、スプレすべき領
域が非被覆領域に直接隣接する時には、本システムを必
ず第２モードに切換えて、コーティングの厚さがもっと
厚くなるが、はねかけ飛沫の無いコーティングを塗布す
る。この第２モード時のコーティングは、所望の値より
も厚くなることがあるが、典型的には小さな制限領域の
みに塗布されるだけであり、コーティング工程の全体で
は大幅なコストダウンとなる。
【００３３】本システム１０の作用は以下の通りであ
る。第１モードでは、空気補助アタッチメント２０が動
作している時に、ソレノイド作動式弁１０８が最初に起
動され、これによって空気が供給源（不図示）から、空
気ライン１１２及び弁１０８を通って空気ライン１０
２，１０４に流入を開始し、流量調整器９４，９４Ａを
介して空気ライン８８，９０に流れ、更に空気入口貫通
孔８４，８６に流入し、空気通路１２８，１３０を降下
流通して空気放出出口１７５から外へ流出する。典型的
には、この第１モード時の空気圧力は約２０〜約７０ｐ
ｓｉ（約１．４〜４．９ｋｇ／ｃｍ2）で、好ましくは
約２５〜約４０ｐｓｉ（約１．８〜２．８ｋｇ／ｃ
ｍ2）である。次に、弁軸２４が弁座２８の放出出口３
１に対する伸長の閉弁位置から放出出口３１に対する引
込んだ開弁位置に移動され、これによって液体コーティ
ング材料の流れがスタートする。この液体コーティング
材料は供給源（不図示）から延長部１６の貫通孔２２に
流入し、弁座２８の放出出口３１及びノズル・ホルダ７
４の貫通孔７６を夫々流通してノズル８０の放出オリフ
ィス８２から流出する。この第１モード時の流体コーテ
ィング材料の圧力は約５〜約６０ｐｓｉ（約０．３５〜
４．２ｋｇ／ｃｍ2）であり、好ましくは約１０〜約３
０ｐｓｉ（約０．７０〜２．１ｋｇ／ｃｍ2）の範囲で
ある。
【００３４】第１動作モードでは、もし空気ジェットが
コーティング材料に衝突しないならば、コーティング材
料は流体流としてノズル８０から放出されるであろう。
しかしながら、ノズルから放出された液体材料が放出出
口１７５からの加圧空気ジェットによって両側から衝突
されると、このコーティング材料は、図６に示したよう
にほぼ円錐形状の霧化スプレ・パターンに変形する。
【００３５】ノズル８０が回路基板１２に対して約０．
２５〜約１．０インチ（約６．４〜２５．４ｍｍ）の距
離だけ離れた状態で、円錐形状パターンの霧化コーティ
ング材料が図９に示したように回路基板１２の或る領域
に塗布され、絶縁保護材料コーティングのパターンを作
る。こうして作成されたコーティングの断面形状につい
て説明すると、図１０に示したように、中央部分Ｅは、
中央部１８０の厚さが両縁部１８２に比べてほぼ２倍で
あり、またスプレされたコーティングの残部、即ち外側
部分Ｆ及びＧには、オーバースプレの範疇に属する非常
に薄いコーティングが形成されている。
【００３６】典型的なテストによると、図１０のスプレ
・パターンの中央部分Ｅの幅は約０．３７５インチ（約
９．５ｍｍ）であり、外側部分Ｆ，Ｇの幅は約０．０９
〜約０．１８８インチ（約２．３〜４．８ｍｍ）であっ
た。また中央部分１８０の厚さが約１ミル（ｍｉｌ）
（約０．０２５ｍｍ）であるとき、縁部分１８２の厚さ
は約０．５ミル（約０．０１３ｍｍ）であった。更に、
外側部分Ｆ，Ｇのコーティングの厚さは０．５ミル
（０．０１３ｍｍ）未満であり、オーバースプレの範疇
に属するものであった。
【００３７】スプレが被覆してはならない領域に接近す
ると、空気補助アタッチメントが停止されて、システム
は、はねかけ飛沫の無いコーティングを回路基板に作る
第２モードになる。この第２モードでは弁軸２４が弁座
２８の放出出口３１に対する引込んだ開弁位置から放出
出口３１に対する伸長した閉弁位置に移動することによ
って、液体コーティング材料の流れが最初にストップす
る。この後に、ソレノイド作動式弁１０８の閉弁によっ
て、空気放出出口１７５からの空気の流出が停止され
る。液体コーティング材料の圧力は、後述のように放出
オリフィス８２が液体コーティング材料を扇形パターン
に変形する為に、供給源（不図示）において約４０〜約
６０ｐｓｉ（約２．８〜４．２ｋｇ／ｃｍ2）にまで昇
圧される。この後に、前述したように、弁軸２４が弁座
２８の放出出口３１に対する伸長した閉弁位置から放出
出口３１に対する引込んだ開弁位置に移動されることに
よって、液体コーティング材料の流れが再開される。こ
の液体コーティング材料は、供給源（不図示）から延長
部１６の貫通孔２２に流入し、弁座２８の放出出口３１
及びノズル・ホルダ７４の貫通孔７６を通って、ノズル
８０の放出オリフィス８２から流出する。こうして、図
５に示したように、ノズル８０からのコーティング材料
は非霧化の平坦な扇形状フィルム・パターンに変形され
る。
【００３８】このようにして作られた非霧化の平坦な扇
形状のコーティング材料フィルム・パターンは図７に示
したように回路基板１２上の領域に塗布される。ノズル
が回路基板１２から約０．２５〜１．０インチ（約６．
４〜２５．４ｍｍ）の距離だけ離れている状態では、図
５に示した葉形状又は扇形状のフィルム・パターンは、
はねかけ飛沫が無い。このコーティングの断面は図８に
示したように、中央部分Ｈの厚さが外側部分Ｉ，Ｊの厚
さのほぼ１／２となる。例えば、中央部分の厚さが約２
ミル（約０．０５１ｍｍ）である場合、外側部分の厚さ
は約５ミル（約０．１３ｍｍ）となる。
【００３９】以上の説明では第１モードは、空気ジェッ
トがノズル８０からのコーティング材料の両側部に衝突
するものとして説明したが、本発明は空気ジェットを空
気通路の一方のみ、即ち１２８か１３０のいずれか一方
から放出するようにしてもよい。例えば、調整器９４Ａ
が閉止され、これにより空気ジェットが空気通路１２８
から放出出口１７５の右側に向けてのみ放出された場合
には、ノズル８０からの液体コーティング材料は破砕さ
れ小滴化され、図１１に示したように片寄ったほぼ楕円
形状の霧化スプレとなる。このスプレは、空気ジェット
の衝突する側の反対側では、ノズル８０を通る中心線６
０に対して約４５°の角度となる。このスプレによって
塗布されるコーティングの厚さは、空気ジェットが衝突
するノズル８０からの液体のうちで最も近い領域１９０
から、最も遠い領域１９２まで徐々に薄くなっている。
この領域１９２は、通常の円錐形パターンではスプレで
きないような部品の下方をコーティング材料でスプレで
きるという特別の利点を有する。従って、この片寄法を
使用することによって、部品の下をスプレする為にスプ
レ・ノズルを傾斜させる従来のスプレガン機構は、不要
とすることができる。また、本発明は、空気通路１２
８，１３０の空気のバランスを調整して、楕円形スプレ
の形状をその時の塗布条件に応じて制御することもでき
る。このような空気通路の空気流の制御は、流量調整器
９４，９４Ａの調整によって容易に行うことができる。
【００４０】空気補助アタッチメントを使用した第１モ
ードは約６０〜約１５０ｃｐｓの粘度のコーティング材
料と共に運転するものとして説明したが、本発明は約１
５０ｃｐｓ〜約１０００ｃｐｓの範囲の極めて高粘度の
液体コーティング材料と共に空気補助アタッチメントを
使用することもできる。このような条件の下では、空気
補助アタッチメントから放出される空気の圧力は約３０
ｐｓｉ〜約７５ｐｓｉ（約２．１〜５．３ｋｇ／ｃ
ｍ2）に昇圧される。これと共に、コーティング材料の
圧力も約３０〜約６０ｐｓｉ（約２．１〜４．２ｋｇ／
ｃｍ2）に昇圧される。しかしながら、コーティング材
料の粘度が約１５０ｃｐｓよりも大きい場合には、コー
ティング材料に空気ジェットを衝突させない第２動作モ
ードは、非霧化の平坦な扇形状フィルム・パターンを作
るのに極めて高い液体圧力を必要とするので、有効では
ない。即ち、このような高圧を使用すると、コーティン
グは本発明によるスプレ動作にとって一般に厚くなり過
ぎてしまう。従って、コーティング材料の粘度が、この
ような範囲である場合には本発明は一般にもっぱら第１
動作モードで使用される。
【００４１】本発明の上述の実施例による非常に効果的
な手段は、基材の非被覆領域を被覆することなしに、液
体絶縁性コーティング材料を被覆するが、上述のように
空気を空気弁１０８を介して空気調整器９４，９４Ａに
供給する空気ライン１１２中に加熱装置２００を配置す
ることも本発明の別の実施例である。図１に示したよう
に、加熱装置２００は任意の公知のヒータを使用するこ
とができ、空気温度を室温から約１８０°Ｆ（カ氏）
（約８２．２℃）まで昇温することができる。典型的に
は、コーティング材料の最大加熱温度は約１５０°Ｆ
（約６５．６℃）である。しかしながら、コーティング
材料は、たとえ予め加熱されていても、スプレ装置１０
を通って回路基板に流れる時に、急速に放熱するので、
このスプレノズルからのコーティング材料に加熱空気流
を衝突させることによって、コーティング材料は回路基
板に接触するまで、その温度を保持することができる。
空気温度及びコーティング材料温度は、周囲温度が変化
しても一般には変動しないので、上述のようにコーティ
ング材料を加熱することによって、予期した通りの安定
したほぼ円錐形状フィルム・パターンが得られる。ま
た、コーティング材料が溶剤を含有している場合には、
高温によってより多くの割合の溶剤がコーティング材料
から放出され、これによって溶剤の蒸発が加速される。
更に、加熱された空気は、回路基板に塗布されるコーテ
ィング材料を高温状態に長時間にわたって維持するの
で、回路基板上のコーティング材料の流動性や平坦性が
助長される。
【００４２】本発明は空気ジェットを使用した例で説明
したが、本発明は任意の種類のガスを使用することがで
きる。
【００４３】本発明による装置及び方法は、高粘度の絶
縁性コーティング材料を、回路基板の非被覆領域を被覆
することなく、選択領域にスプレして、上述した種類の
目的や手段や利点を達成する。上記装置及び方法は、第
１の動作モードではオーバースプレがあまり重要な問題
とならないような選択領域に霧化コーティング材料をス
プレし、他方、第２のモードではオーバースプレを許容
できない選択領域に非霧化のコーティング材料をスプレ
する。またスプレ・パターンを片寄らせたり空気ジェッ
トを加熱したりするその他の方法も開示される。
【００４４】本発明はその実施例と共に説明したが、当
業者には上述の説明から、種々の代替例や変更例や変形
例が明らかであろう。従って、本発明は添付の特許請求
の範囲の精神及び広い範囲内のすべての代替例や変更例
や変形例を包含するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による空気補助アタッチメントを備えた
エアレス・ノズルを有するコーティング・システムを一
部断面で示した側面図。
【図２】図１の空気補助アタッチメントを備えたエアレ
ス・ノズルを示した分解図。
【図３】ノズル支持部材の断面図。
【図４】介在部材の側面図。
【図５】エアレス・ノズルと、空気ジェット不作動時の
上記ノズルから吐出される平坦スプレ・パターンとを示
した斜視図。
【図６】空気補助アタッチメントを備えたエアレス・ノ
ズル機構と、上記ノズルからの高粘度の液体絶縁性コー
ティング材料に空気ジェットが衝突することによって作
られる円錐形状スプレ・パターンとをそれぞれ示した斜
視図。
【図７】図５のエアレス・ノズルによって平坦なスプレ
・パターンとして塗布された帯状コーティング材料と回
路基板とを示した平面図。
【図８】図７の線８−８による断面図。
【図９】図６の空気補助アタッチメントを備えたエアレ
ス・ノズルによって円錐形のスプレ・パターンとして塗
布された帯状コーティング材料と回路基板とを示した平
面図。
【図１０】図９の線１０−１０による断面図。
【図１１】空気補助アタッチメントを備えたエアレス・
ノズルと、コーティング材料に上記ノズルの一方側から
一つの空気ジェットのみを衝突させた時に発生する楕円
形のスプレ・パターンとを夫々示した斜視図。
【符号の説明】
１０ コーティングシステム １２ 回路基板 １４ コーティング材料 １８ エアレス・ノズル・アッセンブリ ２０ 空気補助アタッチメント ３２ ノズル支持部材 １１４，１１４Ａ 介在部材 １２０ スロット １３２，１３４ キャップ部材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジェームズ ジェー． ターナー アメリカ合衆国．44001 オハイオ，アム ハースト，ミドル リッジ ロード 44575 (72)発明者 島田 隆治 埼玉県川口市柳崎３−12−14 (72)発明者 西村 剛 東京都大田区中央８−40−１ ハイツえの もと ５号 (72)発明者 ブラッドレイ エヌ． シュトープス アメリカ合衆国．44140 オハイオ，ベイ ヴィレッジ，リンカーン ロード 28041

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】基材の被覆しないでおくべき領域を被覆す
    ることなく上記基材の選択された領域を液体コーティン
    グ材料でスプレ被覆するシステムであって、 送られてきた上記液体コーティング材料を放出する液体
    スプレ装置と、 上記液体スプレ装置に接続され、上記液体スプレ装置か
    ら放出された上記液体コーティング材料に衝突するよう
    に空気ジェットを放出して、上記液体コーティング材料
    を、上記基材の上記選択領域のうちのいくらかを被覆す
    るのに適した霧化及び整形されたスプレ・パターンに変
    形する空気補助手段と、 上記空気補助手段を不作動にする不作動手段と、 を具備し、上記不作動手段によって、上記液体スプレ装
    置は上記液体コーティング材料を、上記基材の被覆しな
    いでおくべき領域を被覆することなく上記選択領域のう
    ちのいくらかを被覆するのに適した非霧化の整形された
    パターンに変形することを特徴とするシステム。
  2. 【請求項２】上記空気補助手段は上記霧化及び整形され
    たスプレ・パターンを片寄らせる片寄手段を含むことを
    特徴とする請求項１に記載のシステム。
  3. 【請求項３】上記片寄手段は、上記空気補助手段に空気
    を供給して上記空気ジェットを発生させる調整可能な空
    気流量調整手段を具備することを特徴とする請求項２に
    記載のシステム。
  4. 【請求項４】上記空気補助手段は、上記スプレ装置から
    放出される上記コーティング材料に向けて放出される上
    記空気ジェットを加熱する手段を含むことを特徴とする
    請求項１に記載のシステム。
  5. 【請求項５】基材の被覆しないでおくべき領域を被覆す
    ることなく上記基材の選択された領域を液体コーティン
    グ材料でスプレ被覆するシステムであって、 送られてきた上記液体コーティング材料を放出する液体
    スプレ装置と、 上記液体スプレ装置に接続され、上記液体スプレ装置か
    ら放出された上記液体コーティング材料に衝突するよう
    に空気ジェットを放出して、上記液体コーティング材料
    を、上記基材の上記選択領域のうちの少なくともいくら
    かを被覆するのに適した霧化及び整形されたスプレ・パ
    ターンに変形する空気補助手段と、 を具備し、 上記液体スプレ装置はノズル支持部材を含み、上記空気
    補助手段は上記ノズル支持部材に取付けられ、上記空気
    補助手段は複数の空気通路を含み、上記空気通路は、一
    端が一つの加圧空気源に、他端が一つの空気放出出口に
    夫々接続され、上記加圧空気源からの空気流を空気ジェ
    ットに変換し、上記空気ジェットを上記空気放出出口か
    ら放出して、上記ノズル支持部材によって支持されたノ
    ズルから放出された上記液体コーティング材料に衝突さ
    せ、 上記ノズル支持部材は対向端に夫々、上部入口面と出口
    面とを有し、一つの貫通孔が上記対向端の間を延在し、
    上記ノズル支持部材は、更に上記上部入口面と上記出口
    面とに交差する一対の互いに接近する側面と、上記貫通
    孔の両側に配置され上記上部入口面から上記接近側面ま
    で延在した少なくとも二つの空気入口貫通孔とを有し、 上記空気補助手段は、更に上記接近側面に配置されキャ
    ップ部材によってそこに固着された複数の介在部材を含
    み、上記介在部材の各々は一つのスロットを有し、上記
    スロットは上記キャップ部材と上記接近側面との間に上
    記空気通路を形成して、上記空気入口貫通孔からの空気
    流を上記空気ジェットに変換して、上記空気放出出口に
    向けて流して、上記ノズルから放出された上記液体コー
    ティング材料に衝突させることを特徴とするシステム。
  6. 【請求項６】回路基板の被覆しないでおくべき領域を被
    覆することなく、上記回路基板の選択された領域を液体
    コーティング材料で被覆するマスク不使用の被覆方法で
    あって、 上記液体コーティング材料を液体スプレ装置から放出す
    る工程と、 第１モードで動作し、空気ジェットを上記液体スプレ装
    置から放出された上記液体コーティング材料に衝突する
    ように放出して、上記液体コーティング材料を、上記回
    路基板の上記選択領域のうちのいくらかを被覆するのに
    適した霧化及び整形されたスプレ・パターンに変形する
    工程と、 第２モードで動作し、上記回路基板の被覆しないでおく
    べき上記領域を被覆することなく上記選択領域のうちの
    いくらかを被覆するのに適した非霧化の整形フィルム・
    パターンに上記液体コーティング材料を変形する工程
    と、 を具備することを特徴とする方法。
  7. 【請求項７】上記第１モードで動作する工程は、霧化さ
    れた本質的に円錐形状のスプレ・パターンとして上記コ
    ーティング材料をスプレする工程を具備することを特徴
    とする請求項６に記載の方法。
  8. 【請求項８】上記第２モードで動作する工程は、上記コ
    ーティング材料を、非霧化の本質的に平坦な扇形状スプ
    レ・パターンとしてスプレする工程を具備することを特
    徴とする請求項６に記載の方法。
  9. 【請求項９】上記第１モードでの動作時に、上記霧化さ
    れたコーティング材料の整形スプレ・パターンを片寄せ
    るように不平衡な状態で上記空気ジェットを上記液体コ
    ーティング材料に向けて放出する工程を具備することを
    特徴とする請求項６に記載の方法。
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