「同じ接着剤を使っているはずなのに、装置を入れ替えただけで吐出量がガラッと変わってしまった」

そんな経験、生産技術の現場では珍しくないはずです。私自身、これまで何度も同じ場面に遭遇してきました。

申し遅れました。生産技術の大塚義隆です。新卒で大手電機メーカーの生産技術部に12年いて、その後は中堅の自動車部品メーカーに移って今が5年目になります。前職時代から接着・シーリング・グリース塗布の自動化に何度も携わり、ディスペンサーの選定で頭を悩ませた回数は数えきれません。

そこで何度も思い知らされたのが、吐出精度を左右しているのは装置の値段でもメーカーのブランドでもなく、その装置がどんな「ポンプ方式」を採用しているか、という事実です。ポンプ方式の理解が曖昧なまま機種選定をすると、どれだけ高い装置を入れても精度が出ません。逆にここを押さえれば、安価な機種でも工程要件を満たせるケースが結構あります。

この記事では、現場で実際に触ってきた経験をベースに、ディスペンサーの吐出精度を決めているのはどの要素なのか、ポンプ方式ごとに精度の出方がどう違うのかを整理してみます。これからディスペンサーの導入や入れ替えを検討している方の判断材料になれば嬉しいです。

そもそも「吐出精度」とは何か

最初に、言葉の定義を揃えておきます。「吐出精度」と一言でいっても、現場で語られている中身は実は3種類くらいあって、これを混同していると会話がかみ合いません。

ショット精度（1回あたりの吐出量精度）

1ショットで指定した量が出るかどうかの話です。0.05ml狙いで打って、実際に何mlが出ているか。一般的にカタログに「±1%」「±3%」と書かれている数字は、このショット精度を指していることが多いです。

繰り返し精度（連続吐出のばらつき）

1万ショット連続で打ったとき、ショットごとの量がどれくらいばらつくかです。サンプル数が増えると、見えてこなかったばらつきが浮き彫りになります。実機評価では、私はだいたい1000〜5000ショット連続で打って、その分散を見ています。

経時安定性（時間経過で変動するか）

朝イチに調整した条件のまま夕方まで打ち続けたら、吐出量がどれくらい動くか。これが地味にいちばん厄介です。短時間の評価ではOKに見えても、4時間後には外れている、というのはよくあります。

要求精度を語るときは、最低限この3つを切り分けて議論しないと、選定がブレます。「精度±1%のディスペンサーを入れたのに歩留まりが上がらない」というケースは、たいてい繰り返し精度か経時安定性のどちらかが要件と合っていません。

ポンプ方式が吐出精度を決める3つの理由

ではなぜ、ポンプ方式の違いが吐出精度に直結するのか。理由は大きく3つあります。

計量原理が根本的に違う

ポンプ方式によって、液材の量を「何で測っているか」が違います。これが精度の出方に決定的な影響を与えます。

• 時間で測る方式（エアパルスなど）
• 体積で測る方式（プランジャー・ピストンなど）
• 回転量で測る方式（スクリューなど）
• 振動回数で測る方式（ピエゾジェットなど）

時間で測る方式は、液材の粘度が変わると同じ時間でも出てくる量が変わります。体積で測る方式は粘度が変わっても物理的な体積で縛られているので、出る量は基本的に同じ。これだけで精度の天井がまったく違ってきます。

圧力の伝達経路が違う

液材を押し出す力をどう伝えているかも、精度に影響します。エア式は圧縮空気をクッションのように使って間接的に押すので、立ち上がりと立ち下がりが必ずなまります。一方、プランジャー式はサーボモータで直接プランジャーを動かすので、立ち上がりがシャープで切れもいい。

ノズルから液が出始めるタイミングと、止まるタイミング。この2点が「精度よく決まるか」が、結局は吐出量のばらつきに跳ね返ります。

液材物性の影響を受ける度合いが違う

粘度、温度、密度、フィラー含有量など、液材の物性は時々刻々変わります。室温で硬化が進む二液性接着剤なら、ポットライフ内でも粘度はじわじわ動きます。シリンジ内の残量が減れば、ヘッドプレッシャーも変わります。

このような物性変動を、ポンプ方式がどれだけ吸収してくれるかが精度を決めます。物性変動の影響を受けやすい方式と、ほとんど受けない方式があるのです。

主要なポンプ方式と、それぞれの精度特性

ここから、現場でよく使われる4つの代表的なポンプ方式について、吐出精度の観点から特徴を見ていきます。

時間圧力方式（エアパルス方式）

最も普及しているのがこの方式です。シリンジに液材を入れて、上からエア圧をかけて押し出す。吐出量は「圧力 × 時間」でコントロールします。

精度を決める要因は明確で、

• エア圧の安定性
• ON/OFFタイミングの正確さ
• ノズル径
• 液材の粘度
• シリンジ内の残液量

この5つです。逆に言えば、5つすべてが安定しないと精度が出ません。エア圧は工場のコンプレッサー脈動の影響を受けますし、残量が減ればヘッドプレッシャーが変わるので吐出量も微妙に減ります。粘度の温度依存性もそのまま吐出量にきます。

ショット精度のカタログ値は±3〜5%程度が一般的ですが、現場では条件をきっちり管理して±5%、ゆるい現場だと±10%程度に収まればOK、という感覚です。低コストで導入が容易な反面、量産で±2%以内を狙うのはきつい方式と理解しておくと、選定で間違えません。

キーエンスの公式サイトでも、空圧（シリンジ）方式について「エアパルスにより塗布する材料を押し出す方式。汎用性があり最も普及している」と紹介されており、汎用性の代償として精度面の制約があることは業界共通の認識です。

容積計量方式（プランジャー・ピストン方式）

サーボモータでプランジャーを動かして、シリンダー内の液材を物理的な体積で計量する方式です。メカニカル式と呼ばれることもあります。

精度面での最大の特徴は、液材の粘度や残量の影響をほとんど受けないこと。プランジャーのストローク量さえ正確なら、吐出量は基本的に一定です。

私の経験談を一つ。前職で半導体パッケージの封止工程にこの方式を入れたとき、稼働6か月でも歩留まりがほぼぶれませんでした。それまで使っていたエア式とは別物の安定感です。1ショット数mgのレベルで、繰り返し精度±1%以内が普通に出ます。

ただし、デメリットもあります。一発ごとに液をシリンダーに充填し直すので、長いビード塗布のような連続吐出には向きません。装置の本体価格もエア式の数倍。導入時のイニシャルコストはそれなりに覚悟が必要です。

精度を最優先する量産工程、半導体・医療・車載電装などの精密分野で、この方式が選ばれる理由はそこにあります。

スクリュー方式（オーガー・モーノ方式）

ロータと呼ばれる雄ねじ形状のスクリューが、ステータと呼ばれる雌ねじの中で回転して液材を送り出す方式です。「モーノポンプ式」「オーガー式」とも呼ばれます。

精度を決めるのは、スクリューの回転数と回転時間。回転量に比例して液材が送られるので、回転数を電気的に制御することで吐出量をコントロールできます。

この方式の真価は、高粘度かつフィラー入りの液材を扱うときです。放熱グリスやクリームはんだのように、エア式では押し出せない、プランジャー式ではフィラーが詰まる、というような材料でも、スクリュー方式なら回転推進力でしっかり送れます。

ただし注意点もあって、スクリューが回転することで液材にせん断力が加わります。これが発熱を生み、結果として粘度が下がってしまうケースがあります。長時間連続運転で吐出量が徐々に増えていく現象は、たいていこのせん断発熱が原因です。

精度のオーダーとしては、ショット精度±2%程度、ビード塗布の幅安定性も高く、長尺塗布で線が途切れない強みがあります。

ジェット方式（非接触・ピエゾ式）

液材を高速でノズルから「飛ばして」吐出する方式です。ピエゾ素子の高速振動で、ロッドを上下させて液滴を打ち出します。ノズルとワークが接触しないので、非接触方式とも呼ばれます。

精度の出方が独特で、1ショットあたりの量はかなり少量（マイクロリットル〜ナノリットルオーダー）ですが、毎秒数百ショットの高速吐出が可能。1秒間に330ショット打てる機種もあります。多数の点を高速で打ち分けるような工程に強いです。

ノードソンの解説でも「ワークから離れた位置にあるノズルより、液滴を飛ばしてワークに塗布する非接触式の方式」と説明されており、段差や曲面のあるワークでも追従できる点がメリットとして挙げられています。

精度面でいうと、繰り返し精度は高いですが、対応粘度域に上限があります。最近は中〜高粘度対応のジェット機も登場していますが、超高粘度の領域はやはり苦手分野です。

ポンプ方式別の精度・粘度・適性比較表

ここまでの内容を表にまとめておきます。

方式	ショット精度の目安	対応粘度域	物性変動への強さ	主な適性
時間圧力方式	±3〜5%	1〜10万mPa·s	弱い	試作、汎用、少量多品種
容積計量方式	±1〜2%	1〜100万mPa·s超	非常に強い	精密点塗布、量産、封止
スクリュー方式	±2〜3%	数千〜数百万mPa·s	強い（発熱注意）	放熱材、ペースト、ビード
ジェット方式	±2〜3%（微量域）	低〜中粘度中心	中	高速点塗布、複雑形状

数字は機種や液材で変わるので、あくまで目安です。とはいえ、ざっくりこのスケール感を頭に入れておくと、どの方式を最初に検討すべきかの土台になります。

高粘度液材で精度を出すために押さえるべき3要素

「精度を決めるのはポンプ方式」という話をしてきましたが、実は同じ方式でも、運用次第で精度がガクッと落ちます。とくに高粘度液材の場合、現場で気をつけるポイントがあります。

残量変化と圧損

シリンジやタンクに入れた液材は、減っていきます。減ると、液面の高さ（ヘッド差）が変わり、配管内の圧損も変わります。エア式の場合、これが直接吐出量に響きます。

対策としては、残量センサーで一定量を切ったら自動補充する、あるいは加圧タンク方式にしてヘッド差の影響を最小化する、といった運用が必要です。容積計量方式やスクリュー方式は、残量の影響を受けにくいので、この点での運用負担は軽くなります。

温度と粘度の関係

高粘度液材の粘度は、温度に対して非線形に変化します。シリコン系シール材なんかは、室温20℃と28℃で粘度が体感1.5〜2倍違うことがあります。冬場と夏場で同じ条件で打っているのに、夏は塗布量が多めに出る、というのはここが原因です。

精度の高い工程では、シリンジヒーターやチラーで液温を一定にする運用が一般的です。導入コストはそれなりにかかりますが、温度を24時間±1℃で管理するだけで、ショット精度のばらつきが半分以下になることもあります。

ノズル径とポンプ方式の相性

ノズル径が小さいほど、同じ流量を出すのに必要な圧力は跳ね上がります。高粘度液材を細いノズルから出そうとすると、エア式では圧力不足で詰まる、プランジャー式ではモータが追いつかない、という問題が起きます。

私が現場で守っているルールは、「液材の粘度が10万mPa·sを超えたら、ノズル径は最低でも0.6mm以上」「100万mPa·sを超えるならスクリュー方式かプランジャー式の高圧仕様を選ぶ」というもの。経験則ですが、これに従っていればノズル詰まりトラブルはかなり減ります。

用途別に見る、精度を出しやすい方式の組み合わせ

ここまでの内容を、用途別の選定軸で整理しておきます。

試作・少量多品種の場合

エア式（時間圧力方式）が第一候補です。粘度範囲が広く、機種価格も安く、シリンジ交換だけで多品種に対応できます。要求精度が±5%程度で済むなら、わざわざ高い機種を選ぶ必要はありません。

精密点塗布の量産工程

迷わず容積計量方式（プランジャー式）です。要求精度±1〜2%、繰り返し性が必要な現場なら、この方式以外の選択肢はあまりないと言っていい。半導体パッケージ封止、センサー実装、医療デバイスの組立などが典型です。

ビード状の長尺塗布

スクリュー式かプランジャー式の連続吐出仕様。エア式でビードを引くと、起動時と停止時の量がばらついて線がムラになります。スクリュー式なら回転をかけ続ければ線が途切れず、太さも安定します。

高粘度液材の精密塗布

ここが意外と難しい領域で、エア式では圧不足、ジェット式では粘度上限に引っかかる、という板挟みが起きやすい用途です。1〜100万mPa·sクラスを精密に塗布するなら、容積計量方式の高圧仕様が候補になります。たとえばナカ液体制御のP-FLOW H型は1〜1,050,000mPa·sという広い粘度範囲をカバーする高粘度対応の精密塗布ディスペンサーで、最高圧力19.6MPaで吐出できる仕様になっており、現場で扱いに困っていた高粘度材料がスッと出てくるレベルの装置です。私は前職時代に類似スペックの機種を導入した経験がありますが、エア式で泣かされていた工程が一発で安定したので、粘度の高い材料に困っているなら一度検討する価値はあります。

充填・封入用途

容積計量方式が安定です。決められた量を正確にカップやケースに入れる用途では、ショット精度が直接歩留まりに直結するので、物性変動を吸収してくれる方式が望ましい。

ポンプ方式選定で陥りやすい3つの落とし穴

最後に、これまで現場で見てきた「やりがちな失敗」を3つ挙げておきます。

スペック表の精度値だけを信じてしまう

カタログに「±1%」と書いてあっても、それは特定条件下での値です。粘度〇〇mPa·s、温度23℃、ノズル径〇〇mm、ショット量〇〇μL、というように、いろんな前提条件のもとで測定された数字です。

実際の現場で同じ精度が出るかは、自社の液材で実機テストしないとわかりません。導入前にデモ機を借りて、自社サンプルでテストすることを強くおすすめします。ユニコントロールズの公式サイトでも「液体の定量塗布装置、およびその周辺機器」と定義した上で、導入前のテストやデモ機提供を案内しているように、テスト前提で動くのが業界の常識です。

装置の精度＝工程の精度ではない

これは見落とされがちです。装置単体のショット精度が±1%でも、ワークの位置決め精度、ロボットの停止位置誤差、ノズルからワークまでのギャップ管理、こういった周辺要素を合算すると、工程としての塗布精度はもっと甘くなります。

装置選定の前に、工程全体で何%の精度が必要なのかをまず分解して、装置に求める精度と、その他要素に求める精度を切り分ける。これをやらずに「とりあえず一番高い機種を入れた」というのは、よく見るムダ投資パターンです。

メンテ周期と精度劣化の関係を無視する

すべてのポンプ方式は、消耗品があります。エア式ならシリンジ・ノズル、容積計量式ならプランジャーシール、スクリュー式ならロータ・ステータ、ジェット式ならピエゾ周りやニードル先端。

新品時の精度はカタログ通りでも、消耗が進むと精度は確実に落ちます。導入時には、

• 消耗品の交換周期
• 交換コスト
• 段取り替え時間

までセットで評価することが大事です。「初期コストは安かったけど、月々の消耗品費がかかりすぎて結局高くついた」というのはあるあるです。

まとめ

ディスペンサーの吐出精度は、装置の値段やメーカーのブランドではなく、ポンプ方式の特性で大きく決まります。本記事で見てきた内容を簡単に振り返ると、

• 時間圧力方式は安価で汎用性が高いが、量産で±2%以内を狙うのはきつい
• 容積計量方式は粘度・残量の影響を受けにくく、精密点塗布の量産で強い
• スクリュー方式は高粘度・フィラー入り材料に強く、ビード塗布で安定
• ジェット方式は高速・微量・複雑形状に強く、生産性で他を圧倒する

という整理になります。

「どの方式が一番いいか」という問いに正解はありません。要求精度、液材の物性、生産量、コスト、すべてのバランスで決まります。ただ、ポンプ方式の特性をきちんと押さえた上で選定すれば、導入後に「こんなはずじゃなかった」という後悔はかなり減るはずです。

最終的には、自社の液材を持って、実機デモで打ち比べる。これに勝る選定方法はありません。机上のスペック比較で結論を出すのではなく、必ず実機検証のステップを踏むこと。これが現場で15年以上やってきて出した、私なりの結論です。

最終更新日 2026年5月10日 by modemee