JP2013210010A - 電磁弁、及びそれを備えたインクジェット記録装置 - Google Patents
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Abstract
電磁弁の使用数量を削減し、装置の省スペース化を図り、製造コストを低減可能な電磁弁を提供し、小型かつ安価なインクジェット記録装置を提供する。
【解決手段】
電磁弁であって、外部と接続可能な複数の流体経路を備えた第1の端部と、外部と接続可能な複数の流体経路を備え、前記第1の端部の反対側に位置する第2の端部と、前記第1及び第2の端部に形成された流体経路の開閉状態を切替る切替機構と、を有し、前記切替機構は、非稼動時に前記第1の端部に形成された流体経路のうちいずれかの経路を開放するとともに、前記第2の端部に形成された流体経路のうちいずれかの経路を閉止し、稼動時に前記第1の端部の開放された流体経路のうちいずれかの経路を閉止するとともに、前記第2の端部の閉止された流体経路のうちいずれかの経路を開放することを特徴とする。
【選択図】 図4
Description
本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、電磁弁であって、「外部と接続可能な複数の流体経路を備えた第1の端部と、外部と接続可能な複数の流体経路を備え、前記第1の端部の反対側に位置する第2の端部と、前記第1及び第2の端部に形成された流体経路の開閉状態を切替る切替機構と、を有し、前記切替機構は、非稼動時に前記第1の端部に形成された流体経路のうちいずれかの経路を開放するとともに、前記第2の端部に形成された流体経路のうちいずれかの経路を閉止し、稼動時に前記第1の端部の開放された流体経路のうちいずれかの経路を閉止するとともに、前記第2の端部の閉止された流体経路のうちいずれかの経路を開放すること」を特徴とする。
図4は、本発明の電磁弁23の内部構造(通電OFF状態)を示す断面図である。まずは電磁弁23の構造について説明する。
圧入部材B90Bには、ばね溝(圧入部材)85が設けられている。また、流路ベースB80Bには圧入部材B90Bに設けられたばね溝85と対向する位置に、ばね溝(ベース)84が設けられている。そして、ばね溝(圧入部材)85とばね溝(ベース)84の間には、圧縮コイルばね91が備え付けられている。圧入部材B90Bは、圧縮コイルばね91により、圧入部材B90Bと連動して動くプランジャB88と、固定コア99が接触する位置まで押し下げられている。
樹脂83の外側には、平板状のヨークA107A、および、ヨークB107Bが対向して設置されている。
次に電磁弁23の動作について、図4の本発明の電磁弁23の内部構造(通電OFF状態)を示す断面図、および、図5の本発明の電磁弁23の内部構造(通電ON状態)を示す断面図、を用いて説明する。
電磁弁23においては、1つのコイル82にて2つの独立した流路(弁内流路A(閉側)106A、および、弁内流路B(開側)106B)の開閉を制御することができる。その結果として、従来のように、2つの電磁弁(2つのコイル)を使用して、2つの流路の開閉制御を行った場合と比べ、省スペース化、コストダウンにつながる。
図1はインクジェット記録装置300を示す斜視図である。インクジェット記録装置300には、外部には操作表示部3が備えられた本体1と印字ヘッド2が備えられており、本体1と印字ヘッド2は導管4で接続されている。
ここで図2を用いてインクジェット記録装置300の動作原理について説明する。インク容器18内のインク7Aはポンプ25に吸引、加圧されてインク柱7Bとなってノズル8から吐出される。ノズル8には、電歪素子9が備えられており、インクに所定の周波数で振動を加えてノズル8から吐出されるインク柱7Bを粒子化するようになっている。これにより生成されるインク粒子7Cの数は,電歪素子9に印加する励振電圧の周波数により決定され、その周波数と同数となる。インク粒子7Cは、印字情報に対応した大きさの電圧を帯電電極11にて印加することで電荷を与えられるようになっている。
次に、インクジェット記録装置300の実際の使用状態の一例を図3に示す。インクジェット記録装置300は、例えば、食品や飲料などが生産される工場内の生産ラインに据え付けられ、本体1は使用者が操作できる位置に設置され、印字ヘッド2はベルトコンベア15などの生産ライン上を給送される印字対象物13に近接できる位置に設置される。
図6は、インクジェット記録装置300Aの全体的な経路構成を示す説明図である。インクジェット記録装置300Aには、本体1と印字ヘッド2と、本体1と印字ヘッド2を接続している導管4で構成されている。本体1に備えられた電磁弁23A、電磁弁23B、電磁弁23C、電磁弁23Dについては、実施例1で説明した電磁弁23を用いている。
まず、本実施例のインクジェット記録装置のインク供給経路について説明する。本体1には、循環するインク7Aを保持する主インク容器18が備えられており、主インク容器18には、主インク容器18内の液体が内部に保持されるのに適正な量である基準液面レベルに達しているか否かを検知する液面センサ38が備えられている。
ノズル8吐出口の直進方向には、印字に使用されないために帯電、偏向されずに直進的に飛翔するインク粒子7Cを捕捉するためのガター14が配置されている。
次に本実施例のインクジェット記録装置のインク回収経路について説明する。
ガター14は、導管4内を通る経路161を介して本体1内に配置されているインク中に混入している異物を除去するフィルタ30と接続されており、フィルタ30は、経路162を介して経路の開閉を行う電磁弁23Bの弁内流路A(閉側)106Aに接続されている。電磁弁23Bの弁内流路A(閉側)106Aは経路163を介して分岐経路253に接続されている。分岐経路253は、経路164を介してガター14により捕捉されたインク粒子7Cを吸引するポンプ(インク回収用)25と接続されている。
次に本実施例のインクジェット記録装置の圧抜き経路について説明する。
インク供給経路の減圧弁33の下流側と、インク回収経路のポンプ(インク回収用)25の上流側との間には、残圧開放用の圧抜き経路が構成されている。圧抜き経路には、経路の開閉を行うために電磁弁23の弁内流路B(開側)106Bが接続されており、電磁弁23の弁内流路B(開側)106Bは一方を経路221を介して分岐流路252に接続し、もう一方を経路222を介して分岐流路253に接続している。
次に本実施例のインクジェット記録装置のインク補給経路について説明する。
本体1には、補充用のインクを保持する補助インク容器19が備えられており、補助インク容器19は、経路171を介して経路の開閉を行う電磁弁23Aの弁内流路A(閉側)106Aに接続されている。そして、電磁弁23Aの弁内流路A(閉側)106Aは、経路172を介して分岐経路251に接続されている。
次に本実施例のインクジェット記録装置のインク循環経路について説明する。
ノズル8には、インク供給用の経路158の他に経路201が接続されており、経路201を介してノズルに供給されるインク7Aの圧力を測定する圧力計31が備えられている。圧力計31は、経路202を介して流路の開閉を行う電磁弁22に接続されており、電磁弁22は、経路203を介して分岐流路256に接続されている。
次に本実施例のインクジェット記録装置の粘度測定経路について説明する。
主インク容器18内のインク7Aの粘度を把握するために、粘度計21が設けられている。粘度計21の一次側の流路には、経路212を介してインク7A中に混入している異物を除去するフィルタ34に接続されており、フィルタ34は、経路211を介して主インク容器18に接続されている。
次に本実施例によるインクジェット記録装置300Aの運転動作について説明する。
図7は、本実施例によるインクジェット記録装置300Aにおいて、印字操作が行われている時(ノズル8からインク噴出が行われている時)におけるインクの流れを太線で示す流体経路図である。
次に、図8はインク補給時におけるインクの流れを太線で示す流体経路図である。図8では、図7の運転動作との相違点のみ説明する。インク補給動作中においては、電磁弁23Aが通電されることで主インク容器18側の流路を閉じて、補助インク容器19側の流路を開放する。これにより、補助インク容器19に貯留されたインクがノズル8に供給されて、その後、主インク容器18に補給される動作を行っている。
図7のインク噴出状態では、経路221は加圧状態となっている。そのため、インク噴出を停止する際には、電磁弁23Bを非通電状態にして、経路221と経路222を接続して、経路内の圧を逃がす構成をとっている。そうすることで、停止中にインク循環経路中が加圧状態となることが無くなり、ダイヤフラム等の部品が劣化することを防止している。
7A…インク(主インク容器18内)、7B…インク柱、7C…インク粒子、8…ノズル、9…電歪素子、11…帯電電極、12…偏向電極、13…印字対象物、14…ガター、15…ベルトコンベア、16…エンコーダ、17…印字センサ、18…主インク容器、19…補助インク容器、20…溶剤容器、21…粘度計、22…電磁弁、23…電磁弁、23A〜H…電磁弁、24…ポンプ(インク供給用)、25…ポンプ(インク回収用)、26…ポンプ(溶剤補充用)、27…ポンプ(インク循環用)、28…フィルタ(インク供給用)、29…フィルタ(回収用)、30…フィルタ(溶剤用)、31…圧力計、32…三方電磁弁、33…減圧弁、34…フィルタ(粘度計用)、38…液面センサ、
<(本発明の)電磁弁23の構成を説明する符号>
80A…流路ベースA、80B…流路ベースB、81…ホビン、82…コイル、83…樹脂、84…ばね溝(ベース)、85…ばね溝(圧入部材)、86A…ベースA、86B…ベースB、87…プランジャA、88…プランジャB、89A…ダイヤフラムA、89B…ダイヤフラムB、90A…圧入部材A、90B…圧入部材B、91…圧縮コイルばね、92…プラグ、93A…組立用ねじA、93B…組立用ねじB、94…はんだ、95A…シール部材A、95B…シール部材B、96A…流路(IN側)A、96B…流路(IN側)B、97A…流路(OUT側)A、97B…流路(OUT側)B、98A…軸方向A、98B…軸方向B、99…固定コア、100…導線、101A…流路室A、101B…流路室B、102…雌ねじ部、103…雄ねじ部、104A…弁座A、104B…弁座B、105A…弁部A、105B…弁部B、106A…弁内流路A(閉側)、106B…弁内流路B(開側)、107A…ヨークA、107B…ヨークB、
151〜158…経路(インク供給用)、161〜166…経路(インク回収用)、
171〜172…経路(インク補給用)、181〜185…経路(溶剤供給用)、
191〜193…経路(溶剤補給用)、201〜205…経路(循環用)、
211〜214…経路(攪拌用)、221〜222…経路(圧抜き用)、
231…経路(排気用)、251〜255…分岐流路、
300…インクジェット記録装置、300A…インクジェット記録装置、
Claims (12)
- 外部と接続可能な複数の流体経路を備えた第1の端部と、
外部と接続可能な複数の流体経路を備え、前記第1の端部の反対側に位置する第2の端部と、
前記第1及び第2の端部に形成された流体経路の開閉状態を切替る切替機構と、を有し、
前記切替機構は、
非稼動時に前記第1の端部に形成された流体経路のうちいずれかの経路を開放するとともに、前記第2の端部に形成された流体経路のうちいずれかの経路を閉止し、
稼動時に前記第1の端部の開放された流体経路のうちいずれかの経路を閉止するとともに、前記第2の端部の閉止された流体経路のうちいずれかの経路を開放することを特徴とする電磁弁。 - 請求項1に記載の電磁弁であって、
前記切替機構は、
コイルと、
前記コイルの中心軸上にあって前記中心軸方向に稼動する第1のプランジャと、
前記第1のプランジャの一端に固定された第1の弁体と、
前記コイルの中心軸上にあって前記中心軸方向に稼動し、前記第1のプランジャの他の一端に固定された第2のプランジャと、
前記第2のプランジャの前記第1のプランジャと接続された一端とは反対側の他の一端に固定された第2の弁体と、
前記第2の端部と前記第2の弁体に接続され、前記第2の弁体を前記第1の端部方向に押圧する押圧部材と、
前記コイルに接続して通電可能なプラグと、
磁力により前記第1のプランジャを稼動させる固定コアと、を有し、
前記コイルの非通電時は、前記押圧部材の押圧力で前記第1のプランジャが押圧されて、前記第1の弁体により前記第1の端部に形成された流体経路のうちいずれかの経路が閉止されるとともに、前記第2の端部に形成された流体経路のうちいずれかの経路は開放され、
前記コイルの通電時は、前記押圧部材の押圧力に抗して、前記第1のプランジャが前記第2の端部方向に稼動することで、前記第1の端部に形成された流体経路のうちいずれかの経路は開放されるとともに、前記第2の弁体によって前記第2の端部に形成された流体経路のうちいずれかの経路が閉止されることを特徴とする電磁弁。 - 請求項2に記載の電磁弁であって、
前記第1の端部には、前記第1のプランジャと前記第1の端部に形成された流体経路との間を隔てる第1のダイヤフラムが設けられて、流体を貯蔵可能な第1の流路室を形成し、
前記第2の端部には、前記第2のプランジャと前記第2の端部に形成された流体経路との間を隔てる第2のダイヤフラムが設けられて、流体を貯蔵可能な第2の流路室を形成していることを特徴とする電磁弁。 - 請求項2に記載の電磁弁であって、
前記第1及び第2の弁体は、前記プランジャに圧入された圧入部材にシール部材が取り付けられて形成され、前記シール部材により流体経路を塞ぐことを特徴とする電磁弁。 - 請求項1から4のいずれか1項に記載の電磁弁であって、
前記第1及び第2の端部に形成された複数の流体経路は、外部から流体が流入する経路と、外部に流体が流出する経路を有することを特徴とする電磁弁。 - 装置本体に収納されているインクを貯留するためのインク容器と、
前記インクをインク粒子として吐出して被印字物に印字を行うためのノズルと、
前記インク容器から前記ノズルに前記インクを供給するためのインク供給流路と、
前記ノズルより吐出した前記インク粒子のうち、印字に使用しない前記インク粒子を回収するためのガターと、
前記ガターで回収した前記インク粒子を前記インク容器に回収するためのインク回収流路と、
流体経路の開閉を行うための電磁弁と、を備え、
前記電磁弁は、
流路と接続された複数の流体経路を備えた第1の端部と、
流路と接続された複数の流体経路を備え、前記第1の端部の反対側に位置する第2の端部と、
前記第1及び第2の端部に形成された流体経路の開閉状態を切替る切替機構と、を有し、
前記切替機構は、
非稼動時に前記第1の端部に形成された流体経路のうちいずれかの経路を開放するとともに、前記第2の端部に形成された流体経路のうちいずれかの経路を閉止し、
稼動時に前記第1の端部の開放された流体経路のうちいずれかの経路を閉止するとともに、前記第2の端部の閉止された流体経路のうちいずれかの経路を開放することを特徴とするインクジェット記録装置。 - 請求項6に記載のインクジェット記録装置であって、
前記切替機構は、
コイルと、
前記コイルの中心軸上にあって前記中心軸方向に稼動する第1のプランジャと、
前記第1のプランジャの一端に固定された第1の弁体と、
前記コイルの中心軸上にあって前記中心軸方向に稼動し、前記第1のプランジャの他の一端に固定された第2のプランジャと、
前記第2のプランジャの前記第1のプランジャと接続された一端とは反対側の他の一端に固定された第2の弁体と、
前記第2の端部と前記第2の弁体に接続され、前記第2の弁体を前記第1の端部方向に押圧する押圧部材と、
前記コイルに接続して通電可能なプラグと、
磁力により前記第1のプランジャを稼動させる固定コアとを有し、
前記コイルの非通電時は、前記押圧部材の押圧力で前記第1のプランジャが押圧されて、前記第1の弁体により前記第1の端部に形成された流体経路のうちいずれかの経路が閉止されるとともに、前記第2の端部に形成された流体経路のうちいずれかの経路は開放され、
前記コイルの通電時は、前記押圧部材の押圧力に抗して、前記第1のプランジャが前記第2の端部方向に稼動することで、前記第1の端部に形成された流体経路のうちいずれかの経路は開放されるとともに、前記第2の弁体によって前記第2の端部に形成された流体経路のうちいずれかの経路が閉止されることを特徴とするインクジェット記録装置。 - 請求項7に記載のインクジェット記録装置であって、
前記第1の端部には、前記第1のプランジャと前記第1の端部に形成された流体経路との間を隔てる第1のダイヤフラムが設けられて、流体を貯蔵可能な第1の流路室を形成し、
前記第2の端部には、前記第2のプランジャと前記第2の端部に形成された流体経路との間を隔てる第2のダイヤフラムが設けられて、流体を貯蔵可能な第2の流路室を形成していることを特徴とするインクジェット記録装置。 - 請求項7に記載のインクジェット記録装置であって、
前記第1及び第2の弁体は、前記プランジャに圧入された圧入部材にシール部材が取り付けられて形成され、前記シール部材により流体経路を塞ぐことを特徴とするインクジェット記録装置。 - 請求項6から9に記載のインクジェット記録装置であって、
前記第1及び第2の端部に形成された複数の流体経路は、外部から流体が流入する経路と、外部に流体が流出する経路を有することを特徴とするインクジェット記録装置。 - 請求項6に記載のインクジェット記録装置であって、
複数の前記電磁弁を備え、
第1の電磁弁は、前記第1の端部に形成された流体経路が補助インク容器と接続された流路に接続され、前記第2の端部に形成された流体経路が主インク容器と接続された流路に接続されており、
第2の電磁弁は、前記第1の端部に形成された流体経路が前記ガターに接続された流路に接続され、前記第2の端部に形成された流体経路が減圧弁に接続された流路に接続されており、
前記第1の電磁弁は通電せず、第2の電磁弁を通電することで、主インク容器のインクを循環させて印字を行うことを特徴とするインクジェット記録装置。 - 請求項6に記載のインクジェット記録装置であって、
複数の前記電磁弁を備え、
第1の電磁弁は、前記第1の端部に形成された流体経路が補助インク容器と接続された流路に接続され、前記第2の端部に形成された流体経路が主インク容器と接続された流路に接続されており、
第2の電磁弁は、前記第1の端部に形成された流体経路が前記ガターに接続された流路に接続され、前記第2の端部に形成された流体経路が減圧弁に接続された流路に接続されており、
前記第1の電磁弁及び第2の電磁弁を通電することで、補助インク容器のインクを循環させて主インク容器へインクの補充を行うことを特徴とするインクジェット記録装置。
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