JP2868756B1 - 超磁歪素子を用いたマーキング装置 - Google Patents
超磁歪素子を用いたマーキング装置Info
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Abstract
【要約】
【課題】 定圧加圧の必要がなく、低価格で、ノズルの
位置に制約がなく、比較的大きく離れた位置にある被マ
ーク面にでもマーキングすることができる装置。 【解決手段】 ノズル１前端が該ノズル１と通じ、後端
３´が、液体が充満されている液体室２に向いて開いて
いる液体通路３、液体室２内にあり、その前端４´が液
体通路３の後端３´に対向している被振動体４、被振動
体４の後端に結合されている超磁歪素子５、及び超磁歪
素子５の軸方向を取り囲んで配置されているソレノイド
コイル６とで構成され、かつ液体通路３の他端３´と被
振動体４の一端４´との間に、液体通路の後端３´の開
口を取り囲んでゴム弾性体７が設けられる。
位置に制約がなく、比較的大きく離れた位置にある被マ
ーク面にでもマーキングすることができる装置。 【解決手段】 ノズル１前端が該ノズル１と通じ、後端
３´が、液体が充満されている液体室２に向いて開いて
いる液体通路３、液体室２内にあり、その前端４´が液
体通路３の後端３´に対向している被振動体４、被振動
体４の後端に結合されている超磁歪素子５、及び超磁歪
素子５の軸方向を取り囲んで配置されているソレノイド
コイル６とで構成され、かつ液体通路３の他端３´と被
振動体４の一端４´との間に、液体通路の後端３´の開
口を取り囲んでゴム弾性体７が設けられる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、液体を噴出させて
マークを印すマーキング装置に関する。
マークを印すマーキング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】液体を噴出させてマークを印すマーキン
グ装置として、大別して加圧・弁開閉方式と圧力パルス
方式とが知られている。
グ装置として、大別して加圧・弁開閉方式と圧力パルス
方式とが知られている。
【０００３】加圧・弁開閉方式は、常時加圧されている
液体を弁の開閉により吐出させるものである。つまり、
液体を吐出させる力は、液体に常時加えられている圧力
である。従って、常時一定の圧力で液体を加圧する必要
があり、そのための装置コストがかかる。また、常に加
圧しているため、弁を閉じている間に弁から液体の濡洩
が生じることがあり、長時間の弁閉鎖の間に洩れた液体
（液体、インク）がノズル先端で乾燥してスケールを生
じ、次の吐出時に液体の飛翔方向又は形状をゆがめてし
まう。
液体を弁の開閉により吐出させるものである。つまり、
液体を吐出させる力は、液体に常時加えられている圧力
である。従って、常時一定の圧力で液体を加圧する必要
があり、そのための装置コストがかかる。また、常に加
圧しているため、弁を閉じている間に弁から液体の濡洩
が生じることがあり、長時間の弁閉鎖の間に洩れた液体
（液体、インク）がノズル先端で乾燥してスケールを生
じ、次の吐出時に液体の飛翔方向又は形状をゆがめてし
まう。
【０００４】一方、圧力パルス方式では、圧電素子など
によって振動板、振動棒などを振動させることにより圧
力波を作って液滴を作る。この方式では弁構造がないの
で閉じた構造でなく、従ってノズルと液面との相対位値
（重力方向に対する）を自由に選ぶことは出来ない。ま
た、圧力波による力は比較的弱いので、比較的短い距離
（１〜２ｍｍ）のみ液体を飛翔させうる。従って、プリ
ンターでの使用には適している。また、吐出させうる液
体の量も小さいので、小さいドット（０．１〜０．５ｍ
ｍ）のマークにのみ用いられうる。
によって振動板、振動棒などを振動させることにより圧
力波を作って液滴を作る。この方式では弁構造がないの
で閉じた構造でなく、従ってノズルと液面との相対位値
（重力方向に対する）を自由に選ぶことは出来ない。ま
た、圧力波による力は比較的弱いので、比較的短い距離
（１〜２ｍｍ）のみ液体を飛翔させうる。従って、プリ
ンターでの使用には適している。また、吐出させうる液
体の量も小さいので、小さいドット（０．１〜０．５ｍ
ｍ）のマークにのみ用いられうる。
【０００５】
（１）定圧加圧の必要がなく、（２）低価格であり、
（３）ノズルの位置・方向に制約がなく、（４）比較的
大きく離れた位置にある被マーク面にでもマーキングす
ることができ、（５）比較的大きなドットをマークする
ことができるマーキング装置を提供することを、本発明
は目的とする。
（３）ノズルの位置・方向に制約がなく、（４）比較的
大きく離れた位置にある被マーク面にでもマーキングす
ることができ、（５）比較的大きなドットをマークする
ことができるマーキング装置を提供することを、本発明
は目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、液体を噴出さ
せてマークを印すところのマーキング装置において、ノ
ズル（１）、前端が該ノズル（１）と通じ、後端（３
´）が、液体が充満されている液体室（２）に向いて開
いている液体通路（３）、液体室（２）内にあり、その
前端（４´）が液体通路（３）の該後端（３´）に対向
している被振動体（４）、該被振動体（４）の後端に結
合されている超磁歪素子（５）、及び該超磁歪素子
（５）の軸方向を取り囲んで配置されているソレノイド
コイル（６）、を該装置が有し、かつ上記液体通路
（３）の後端（３´）と上記被振動体（４）の前端（４
´）との間に、液体通路の該後端（３´）の開口を取り
囲んでゴム弾性体（７）が設けられ、ソレノイドコイル
（６）に通電されていない状態において被振動体の上記
前端（４´）がゴム弾性体（７）に密着して液体通路
（３）を閉じており、ソレノイドコイル（６）に通電し
て磁界を生じると、超正磁歪素子（５）の軸方向寸法が
増加することにより、被振動体（４）の前端（４´）が
ゴム弾性体（７）を押圧して更にへこませ、従ってノズ
ル（１）の先端から液体が吐出し、次にソレノイドコイ
ル（６）への通電を切ると、超磁歪素子（５）の寸法が
元に戻ることにより被振動体（４）の前端（４´）が元
の位置へと復帰し、この際、ゴム弾性体（７）の変形戻
りの速さよりも速く被振動体（４）を動作させることに
よってゴム弾性体（７）と被振動体（４）との間に間隙
を生じさせ、該間隙を通して液体が液体通路（３）に補
給されることを特徴とする装置である。
せてマークを印すところのマーキング装置において、ノ
ズル（１）、前端が該ノズル（１）と通じ、後端（３
´）が、液体が充満されている液体室（２）に向いて開
いている液体通路（３）、液体室（２）内にあり、その
前端（４´）が液体通路（３）の該後端（３´）に対向
している被振動体（４）、該被振動体（４）の後端に結
合されている超磁歪素子（５）、及び該超磁歪素子
（５）の軸方向を取り囲んで配置されているソレノイド
コイル（６）、を該装置が有し、かつ上記液体通路
（３）の後端（３´）と上記被振動体（４）の前端（４
´）との間に、液体通路の該後端（３´）の開口を取り
囲んでゴム弾性体（７）が設けられ、ソレノイドコイル
（６）に通電されていない状態において被振動体の上記
前端（４´）がゴム弾性体（７）に密着して液体通路
（３）を閉じており、ソレノイドコイル（６）に通電し
て磁界を生じると、超正磁歪素子（５）の軸方向寸法が
増加することにより、被振動体（４）の前端（４´）が
ゴム弾性体（７）を押圧して更にへこませ、従ってノズ
ル（１）の先端から液体が吐出し、次にソレノイドコイ
ル（６）への通電を切ると、超磁歪素子（５）の寸法が
元に戻ることにより被振動体（４）の前端（４´）が元
の位置へと復帰し、この際、ゴム弾性体（７）の変形戻
りの速さよりも速く被振動体（４）を動作させることに
よってゴム弾性体（７）と被振動体（４）との間に間隙
を生じさせ、該間隙を通して液体が液体通路（３）に補
給されることを特徴とする装置である。
【０００７】本発明を図１を参照して説明する。図１
は、本発明の一実施態様の横断面を示す。図中の１はノ
ズルであり、その内径は所望のドット大きさなどにより
決めることができ、一般に０．０５〜０．２ｍｍ、特に
約０．１ｍｍが好ましい。０．０５ｍｍ未満では流体抵
抗が大きく、０．２ｍｍより大きいと、後述するゴム弾
性体の変形戻り時の液体供給時にノズル先端から空気を
吸い込みやすく、ドットパターンが乱れる。ノズルの一
末端は開放されており、そこから液体（たとえば通常の
ペイント、インキなど）が液滴となって吐出される。ノ
ズルの他端は、液体通路（３）の前端と通じている。液
体通路の形状は、好ましくは円筒形であり、かつその径
はノズル内径と同じである（しかし、これらに限定され
ない）。液体通路（３）の後端（３´）は、液体室
（２）に向いて開いている。
は、本発明の一実施態様の横断面を示す。図中の１はノ
ズルであり、その内径は所望のドット大きさなどにより
決めることができ、一般に０．０５〜０．２ｍｍ、特に
約０．１ｍｍが好ましい。０．０５ｍｍ未満では流体抵
抗が大きく、０．２ｍｍより大きいと、後述するゴム弾
性体の変形戻り時の液体供給時にノズル先端から空気を
吸い込みやすく、ドットパターンが乱れる。ノズルの一
末端は開放されており、そこから液体（たとえば通常の
ペイント、インキなど）が液滴となって吐出される。ノ
ズルの他端は、液体通路（３）の前端と通じている。液
体通路の形状は、好ましくは円筒形であり、かつその径
はノズル内径と同じである（しかし、これらに限定され
ない）。液体通路（３）の後端（３´）は、液体室
（２）に向いて開いている。
【０００８】液体室（２）には液体が充満されており、
管（１０）を介して液体が供給される。
管（１０）を介して液体が供給される。
【０００９】液体室（２）の内に被振動体（４）があ
り、その前端（４´）が液体通路（３）の上記後端（３
´）に対向している。被振動体（４）の後端には、超磁
歪素子（５）が結合されている。超磁歪素子自体は公知
であり、駆動磁界に対して寸法が増加する正の超磁歪素
子、及び寸法が減少する負の磁歪素子がある（たとえ
ば、工業材料、１９９６年１０月号、ｖｏｌ．４４，Ｎ
ｏ．１１）。本発明では正の超磁歪素子を用いる。素子
の形状は、円柱、角柱、円筒などであることができ、円
柱が好ましい。超磁歪素子の後端は、装置に対して相対
的に固定される。
り、その前端（４´）が液体通路（３）の上記後端（３
´）に対向している。被振動体（４）の後端には、超磁
歪素子（５）が結合されている。超磁歪素子自体は公知
であり、駆動磁界に対して寸法が増加する正の超磁歪素
子、及び寸法が減少する負の磁歪素子がある（たとえ
ば、工業材料、１９９６年１０月号、ｖｏｌ．４４，Ｎ
ｏ．１１）。本発明では正の超磁歪素子を用いる。素子
の形状は、円柱、角柱、円筒などであることができ、円
柱が好ましい。超磁歪素子の後端は、装置に対して相対
的に固定される。
【００１０】超磁歪素子の軸方向を取り囲んでソレノイ
ドコイル（６）が配置されており、ソレノイドコイルに
通電すると超磁歪素子の軸方向寸法が増大し、通電を切
ると寸法が元に戻る。従って、ソレノイドコイルへの通
電をオン・オフすることによって、被振動体を振動させ
ることができる。
ドコイル（６）が配置されており、ソレノイドコイルに
通電すると超磁歪素子の軸方向寸法が増大し、通電を切
ると寸法が元に戻る。従って、ソレノイドコイルへの通
電をオン・オフすることによって、被振動体を振動させ
ることができる。
【００１１】一方、液体通路（３）の後端（３´）と被
振動体（４）の前端（４´）との間に、液体通路の該後
端（３´）の開口を取り囲んでゴム弾性体（７）が設け
られている。該ゴム弾性体は、典型的にはＯリングの形
状である。あるいは、リングの断面の形状が円でなく
て、半円、だ円又は他の形状であってもよい。ゴム弾性
体の材質は、繰返しの変形に耐え、変形戻りが早く、か
つ使用する液体（たとえばペイント、インク）により劣
化されることが少ないものが好ましく、たとえばフッ素
ゴム、シリコーンゴム、バイトンなどを使用できる。
振動体（４）の前端（４´）との間に、液体通路の該後
端（３´）の開口を取り囲んでゴム弾性体（７）が設け
られている。該ゴム弾性体は、典型的にはＯリングの形
状である。あるいは、リングの断面の形状が円でなく
て、半円、だ円又は他の形状であってもよい。ゴム弾性
体の材質は、繰返しの変形に耐え、変形戻りが早く、か
つ使用する液体（たとえばペイント、インク）により劣
化されることが少ないものが好ましく、たとえばフッ素
ゴム、シリコーンゴム、バイトンなどを使用できる。
【００１２】液体通路（３）の後端（３´）、被振動体
（４）の後端（４´）、及びゴム弾性体の位置関係は、
次のように設定される。ソレノイドコイルに通電されて
いない状態において、被振動体の前端（４´）がゴム弾
性体に密着して液体通路（３）を閉じる。この際、被振
動体の前端（４´）がゴム弾性体を押して少しへこませ
ていることが好ましい。ソレノイドコイルに通電する
と、上述したように超磁歪素子（５）が軸方向に伸長す
る。従って、被振動体（４）がゴム弾性体（７）を押圧
して更にへこませ、ノズル（１）の先端から液体が吐出
される。次に、ソレノイドコイルへの通電を切ると、超
磁歪素子（５）の寸法が元に戻ることにより、被振動体
（４）の前端（４´）が元の位置へと復帰する。この
際、ゴム弾性体の変形戻りの速さよりも速く被振動体を
動作させることによってゴム弾性体と被振動体の前端の
間に間隙が生じる。従って、この間隙を通して、次の吐
出のために液体が液体通路（３）に補給される。現在入
手できる超磁歪素子とシリコーンゴムＯリングは、この
ために必要な応答速度を十分に満たす。
（４）の後端（４´）、及びゴム弾性体の位置関係は、
次のように設定される。ソレノイドコイルに通電されて
いない状態において、被振動体の前端（４´）がゴム弾
性体に密着して液体通路（３）を閉じる。この際、被振
動体の前端（４´）がゴム弾性体を押して少しへこませ
ていることが好ましい。ソレノイドコイルに通電する
と、上述したように超磁歪素子（５）が軸方向に伸長す
る。従って、被振動体（４）がゴム弾性体（７）を押圧
して更にへこませ、ノズル（１）の先端から液体が吐出
される。次に、ソレノイドコイルへの通電を切ると、超
磁歪素子（５）の寸法が元に戻ることにより、被振動体
（４）の前端（４´）が元の位置へと復帰する。この
際、ゴム弾性体の変形戻りの速さよりも速く被振動体を
動作させることによってゴム弾性体と被振動体の前端の
間に間隙が生じる。従って、この間隙を通して、次の吐
出のために液体が液体通路（３）に補給される。現在入
手できる超磁歪素子とシリコーンゴムＯリングは、この
ために必要な応答速度を十分に満たす。
【００１３】被振動体（又は超磁歪素子）にスプリング
（１１）によって戻り方向に付勢して、戻り速度を増す
ことができる。付勢する力は、素子断面積に依存し、６
０Ｋｇｆ／ｃｍ2 程度が好ましい。従って３ｍｍ直径の
素子の場合に、スプリングの力は好ましくは４．２Ｋｇ
ｆ／ｃｍ2 である。このようにすると、素子の戻りが速
く、かつ変位量も大きい。そして超磁歪素子の後端は、
ネジによって前進後退可能な支持片（１２）により位置
を決められる。支持片（１２）を前進又は後退させるこ
とによって、ゴム弾性体（７）と被振動体（４）との相
対的距離を調節できる。
（１１）によって戻り方向に付勢して、戻り速度を増す
ことができる。付勢する力は、素子断面積に依存し、６
０Ｋｇｆ／ｃｍ2 程度が好ましい。従って３ｍｍ直径の
素子の場合に、スプリングの力は好ましくは４．２Ｋｇ
ｆ／ｃｍ2 である。このようにすると、素子の戻りが速
く、かつ変位量も大きい。そして超磁歪素子の後端は、
ネジによって前進後退可能な支持片（１２）により位置
を決められる。支持片（１２）を前進又は後退させるこ
とによって、ゴム弾性体（７）と被振動体（４）との相
対的距離を調節できる。
【００１４】超磁歪素子の変位量は、磁界１ｋＯｅで
１，０００ｐｐｍのオーダーである。従って、素子の長
さを３０ｍｍとする変位量は３０μｍである。超磁歪素
子の変位は磁場の変化速度にほぼ追随できる（応答遅れ
はナノ秒オーダーである）。磁界の立ち上り変化時間を
１００μ秒とすると、変位速度は３０μｍ／１００μ秒
＝０．３ｍ／秒となる。
１，０００ｐｐｍのオーダーである。従って、素子の長
さを３０ｍｍとする変位量は３０μｍである。超磁歪素
子の変位は磁場の変化速度にほぼ追随できる（応答遅れ
はナノ秒オーダーである）。磁界の立ち上り変化時間を
１００μ秒とすると、変位速度は３０μｍ／１００μ秒
＝０．３ｍ／秒となる。
【００１５】ゴム弾性体がＯリングであるとして、その
内径をＤとする。ノズルの内径をｄとし、ノズルから吐
出される液体の所望速度をｖ（ｍ／秒）とすると、下記
式が成立する。
内径をＤとする。ノズルの内径をｄとし、ノズルから吐
出される液体の所望速度をｖ（ｍ／秒）とすると、下記
式が成立する。
【００１６】
【数１】 （πｄ2 ／４）×ｖ＝（πＤ2 ／４）×０．３ ｄ2 ｖ＝Ｄ2 ×０．３ Ｄ／ｄ＝（ｖ／０．３）1/2 液体の吐出速度は、好ましくは３〜１５ｍ／秒、特に４
〜１０ｍ／秒である。すると、吐出された液体の散りが
なく、かた飛翔中の方向変化が少ないことが判ってい
る。
〜１０ｍ／秒である。すると、吐出された液体の散りが
なく、かた飛翔中の方向変化が少ないことが判ってい
る。
【００１７】 ｖ＝３のとき、Ｄ／ｄ＝３．２ ｖ＝１５のとき、Ｄ／ｄ＝７．１ 実際には、単位時間当りの振動数を増した時には、磁場
の変化時間はもっと短かくなるのでノズルと弾性体の内
径比はもっと小さくなる。大きなドット径が必要な場合
には、磁場の変化時間を遅くして、ノズルと弾性体の内
径比を大きくすることが好ましい。従って、好ましいＤ
／ｄの範囲は２〜２０である。
の変化時間はもっと短かくなるのでノズルと弾性体の内
径比はもっと小さくなる。大きなドット径が必要な場合
には、磁場の変化時間を遅くして、ノズルと弾性体の内
径比を大きくすることが好ましい。従って、好ましいＤ
／ｄの範囲は２〜２０である。
【００１８】上記では磁界の変化時間を１００μ秒とし
たが、磁界の変化時間を変えることにより、超磁歪素子
の変位速度も同様に変わり、従って液体の吐出速度が変
わる。好ましい立ち上り変化時間は、８０〜４００μ秒
である。好ましい吐出速度は、マークされる表面の状
態、ノズルから該表面までの距離、液体の粘度などに依
存するが、上述のように特に４〜１０ｍ／秒である。よ
り詳しくは、 １．マークされるドットの所望の径が大きい程（つま
り、吐出される液体の量が大きい程）、吐出速度を遅く
する必要がある。そうしなければ、吐出された液滴が分
散されてしまう、 ２．インクの粘度が大きい程、吐出速度を速くする必要
がある。そうしないと、吐出された液滴の飛翔方向が一
定せず、マーク上での曲がりが発生しやすい。そこで、
吐出速度を可変にすると、小さなドットから大きなドッ
トまで、同じ装置でマーキングできることになる。吐出
速度を変え、つまり磁界の立ち上がり変化速度を変える
手段としては、たとえば １．コイルへの印加電圧を高く又は低くすると、変化速
度は速く又は遅くなる、 ２．コイルとは別のインダクタンスを設け、このインダ
クタンスを変えることにより変化速度を変える、あるい
は ３．コイル近傍にマグネットを置き、このマグネットの
位置を変えることにより、変化速度を変えることができ
る。
たが、磁界の変化時間を変えることにより、超磁歪素子
の変位速度も同様に変わり、従って液体の吐出速度が変
わる。好ましい立ち上り変化時間は、８０〜４００μ秒
である。好ましい吐出速度は、マークされる表面の状
態、ノズルから該表面までの距離、液体の粘度などに依
存するが、上述のように特に４〜１０ｍ／秒である。よ
り詳しくは、 １．マークされるドットの所望の径が大きい程（つま
り、吐出される液体の量が大きい程）、吐出速度を遅く
する必要がある。そうしなければ、吐出された液滴が分
散されてしまう、 ２．インクの粘度が大きい程、吐出速度を速くする必要
がある。そうしないと、吐出された液滴の飛翔方向が一
定せず、マーク上での曲がりが発生しやすい。そこで、
吐出速度を可変にすると、小さなドットから大きなドッ
トまで、同じ装置でマーキングできることになる。吐出
速度を変え、つまり磁界の立ち上がり変化速度を変える
手段としては、たとえば １．コイルへの印加電圧を高く又は低くすると、変化速
度は速く又は遅くなる、 ２．コイルとは別のインダクタンスを設け、このインダ
クタンスを変えることにより変化速度を変える、あるい
は ３．コイル近傍にマグネットを置き、このマグネットの
位置を変えることにより、変化速度を変えることができ
る。
【００１９】一方、ソレノイドコイルによる磁界の強さ
を変えることにより、超磁歪素子の変位量が変わり、従
って１回当りの液体吐出量を変えることができる。所定
タイミングでソレノイドコイルに所定の電流（Ａ）を流
すように制御することにより、所望の量の液体を吐出で
き、所望の大きさのドットを印すことができる。
を変えることにより、超磁歪素子の変位量が変わり、従
って１回当りの液体吐出量を変えることができる。所定
タイミングでソレノイドコイルに所定の電流（Ａ）を流
すように制御することにより、所望の量の液体を吐出で
き、所望の大きさのドットを印すことができる。
【００２０】あるいは超磁歪素子の長さを長くすれば、
変位量が大きくなり、多くの液体を吐出することができ
る。しかし、印字ヘッドの寸法・重量が大きくなり、あ
まり得策ではない。ゴム弾性体の内径及びノズル内径を
大きくすることにより、吐出速度及び単位時間の振動数
を変えずに、大きなドット径を得ることができる。しか
し、ノズル内径を大きくすると、超磁歪素子が収縮する
時にノズル内が負圧となり、ノズル先端から空気が多量
に吸込まれてしまう。そこで、液体室内の液体に常時圧
力をかけておくことにより、この空気の吸込みを防止で
きる。
変位量が大きくなり、多くの液体を吐出することができ
る。しかし、印字ヘッドの寸法・重量が大きくなり、あ
まり得策ではない。ゴム弾性体の内径及びノズル内径を
大きくすることにより、吐出速度及び単位時間の振動数
を変えずに、大きなドット径を得ることができる。しか
し、ノズル内径を大きくすると、超磁歪素子が収縮する
時にノズル内が負圧となり、ノズル先端から空気が多量
に吸込まれてしまう。そこで、液体室内の液体に常時圧
力をかけておくことにより、この空気の吸込みを防止で
きる。
【００２１】上記したように、ソレノイドコイルへの電
流を切って超磁歪素子の先端が元の位置へ戻る速さと、
ゴム弾性体の変形戻りの速さの違いにより生じる、超磁
歪素子先端とゴム弾性体との間の間隙を通して、次回の
吐出のために液体が供給される。この際、液体室内の液
体に格別圧力をかけていなくても、上記間隙を通る液体
の供給が進む。しかし所望により、上記したように液体
室内の液体に常時圧力をかけておくことができ、それに
より液体の供給速度及び従って供給量を上げることがで
き、高速マーキングを可能にする。圧力は、好ましくは
２〜１０Ｋｇｆ／ｃｍ2 である。圧力を常時正確に一定
に保持する必要はない。従来技術の説明で述べた加圧・
弁開閉方式の装置では、液体室内の液体にかかる圧力
が、液体を吐出する直接的な駆動力になっているのに対
し、本発明ではそうでないからである。従来の圧電素子
を使った印字ヘッドは弁構造を持たず、表面張力による
流路抵抗のみで液体を保持している。そのインクに圧力
をかけると、もはやインクを支えきれず、ノズルからイ
ンクが出てしまう。
流を切って超磁歪素子の先端が元の位置へ戻る速さと、
ゴム弾性体の変形戻りの速さの違いにより生じる、超磁
歪素子先端とゴム弾性体との間の間隙を通して、次回の
吐出のために液体が供給される。この際、液体室内の液
体に格別圧力をかけていなくても、上記間隙を通る液体
の供給が進む。しかし所望により、上記したように液体
室内の液体に常時圧力をかけておくことができ、それに
より液体の供給速度及び従って供給量を上げることがで
き、高速マーキングを可能にする。圧力は、好ましくは
２〜１０Ｋｇｆ／ｃｍ2 である。圧力を常時正確に一定
に保持する必要はない。従来技術の説明で述べた加圧・
弁開閉方式の装置では、液体室内の液体にかかる圧力
が、液体を吐出する直接的な駆動力になっているのに対
し、本発明ではそうでないからである。従来の圧電素子
を使った印字ヘッドは弁構造を持たず、表面張力による
流路抵抗のみで液体を保持している。そのインクに圧力
をかけると、もはやインクを支えきれず、ノズルからイ
ンクが出てしまう。
【００２２】なお、超磁歪素子を用いたインク噴射装置
は知られているが、いずれも従来の電歪素子と同様の作
用をさせているにすぎない。たとえば、特開昭４９−８
４３３０号公報においては、一対の磁歪素子を互いに逆
方向に振動させて、インク溜部の内容積を変化させるこ
とによりインクを噴射させる。特開昭５５−５９９７３
号公報に記載されている従来技術においては、オリフィ
ス（ノズル）が磁歪材料で作られ、磁場をかけるとオリ
フィス径が変化してインク滴が発生する。この公報で特
許請求されている発明では、ノズルに通じる流体管路を
磁歪材料から成る二層の積層管とすることにより、イン
ク滴の発生とならんでインク供給のポンプ作用もさせて
いる。これら構成は、本発明と全く違っている。
は知られているが、いずれも従来の電歪素子と同様の作
用をさせているにすぎない。たとえば、特開昭４９−８
４３３０号公報においては、一対の磁歪素子を互いに逆
方向に振動させて、インク溜部の内容積を変化させるこ
とによりインクを噴射させる。特開昭５５−５９９７３
号公報に記載されている従来技術においては、オリフィ
ス（ノズル）が磁歪材料で作られ、磁場をかけるとオリ
フィス径が変化してインク滴が発生する。この公報で特
許請求されている発明では、ノズルに通じる流体管路を
磁歪材料から成る二層の積層管とすることにより、イン
ク滴の発生とならんでインク供給のポンプ作用もさせて
いる。これら構成は、本発明と全く違っている。
【図１】本発明の装置の横断面図。
１：ノズル ２：液体室 ３：液体通路 3'：液体通路の後端 ４：被振動体 4'：被振動体の前端 ５：超磁歪素子 ６：ソレノイドコイル ７：ゴム弾性体 10：管 11：スプリング 12：支持片
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小野 武 神奈川県横須賀市船倉町２−６−１ マ ークテック株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−247050（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B41J 2/015 B41J 2/045 B41J 2/055
Claims (6)
- 【請求項１】 液体を噴出させてマークを印すところの
マーキング装置において、 ノズル（１）、 前端が該ノズル（１）と通じ、後端（３´）が、液体が
充満されている液体室（２）に向いて開いている液体通
路（３）、 液体室（２）内にあり、その前端（４´）が液体通路
（３）の該後端（３´）に対向している被振動体
（４）、 該被振動体（４）の後端に結合されている超磁歪素子
（５）、及び該超磁歪素子（５）の軸方向を取り囲んで
配置されているソレノイドコイル（６）、 を該装置が有し、かつ上記液体通路（３）の後端（３
´）と上記被振動体（４）の前端（４´）との間に、液
体通路の該後端（３´）の開口を取り囲んでゴム弾性体
（７）が設けられ、ソレノイドコイル（６）に通電され
ていない状態において被振動体の上記前端（４´）がゴ
ム弾性体（７）に密着して液体通路（３）を閉じてお
り、 ソレノイドコイル（６）に通電して磁界を生じると、超
正磁歪素子（５）の軸方向寸法が増加することにより、
被振動体（４）の前端（４´）がゴム弾性体（７）を押
圧して更にへこませ、従ってノズル（１）の先端から液
体が吐出し、 次にソレノイドコイル（６）への通電を切ると、超磁歪
素子（５）の寸法が元に戻ることにより被振動体（４）
の前端（４´）が元の位置へと復帰し、この際、ゴム弾
性体（７）の変形戻りの速さよりも速く被振動体（４）
を動作させることによってゴム弾性体（７）と被振動体
（４）との間に間隙を生じさせ、該間隙を通して液体が
液体通路（３）に補給されることを特徴とする装置。 - 【請求項２】 ノズル内径が０．０５〜０．２ｍｍであ
る請求項１の装置。 - 【請求項３】 ノズル内径とゴム弾性体の内径の比が
１：２〜１：２０である請求項１又は２の装置。 - 【請求項４】 液体を吐出させる際にソレノイドコイル
により得る磁界の強さを制御でき、従って１回の吐出当
りの液体の吐出量を可変とする請求項１〜３のいずれか
一つの装置。 - 【請求項５】 生じる磁界の立ち上り変化速度を制御で
き、従って液体の吐出速度を可変とする請求項１〜４の
いずれか一つの装置。 - 【請求項６】 液体室内の液体に常時圧力がかけられて
おり、従ってソレノイドコイルへの通電が切られて被振
動体が元の位置に復帰する際に被振動体とゴム弾性体と
の間に生じる間隙を通しての液体の補給が迅速に進み、
もってより高周波数での吐出の繰返しが可能である請求
項１〜５のいずれか一つの装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3682398A JP2868756B1 (ja) | 1998-02-03 | 1998-02-03 | 超磁歪素子を用いたマーキング装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3682398A JP2868756B1 (ja) | 1998-02-03 | 1998-02-03 | 超磁歪素子を用いたマーキング装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2868756B1 true JP2868756B1 (ja) | 1999-03-10 |
| JPH11216858A JPH11216858A (ja) | 1999-08-10 |
Family
ID=12480485
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3682398A Expired - Fee Related JP2868756B1 (ja) | 1998-02-03 | 1998-02-03 | 超磁歪素子を用いたマーキング装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2868756B1 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101186786B1 (ko) | 2010-10-20 | 2012-09-27 | 충남대학교산학협력단 | 자기 변형 잉크젯 헤드 |
-
1998
- 1998-02-03 JP JP3682398A patent/JP2868756B1/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11216858A (ja) | 1999-08-10 |
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