JP2934224B1 - 超磁歪素子によるマーキング装置 - Google Patents

超磁歪素子によるマーキング装置

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JP2934224B1
JP2934224B1 JP8511098A JP8511098A JP2934224B1 JP 2934224 B1 JP2934224 B1 JP 2934224B1 JP 8511098 A JP8511098 A JP 8511098A JP 8511098 A JP8511098 A JP 8511098A JP 2934224 B1 JP2934224 B1 JP 2934224B1
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英文 松川
謙二 松本
正躬 本山
竜介 山口
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Abstract

【要約】 【課題】 本発明は、新しい構成の加圧・弁開閉方式の
マーキング装置であって、高速応答でき、ノズルの位置
・方向に制約がなく、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、かつ比較的
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、目的とする。 【構成】 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、加圧されているペイントを充満さ
れている室(1)を成す壁(2)、該室(1)に近接し
て通路(4)を介して室(1)に連結されているノズル
(3)、該通路(4)を開閉する弁座(5)及び該弁座
に対向する弁(6)、一端(9´)が弁座(5)に相対
的に固定されている超磁歪素子(9)及び該超磁歪素子
(9)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(10)、ならびに上記ソレノイドコイル(1
0)に通電して磁界を生じると超磁歪素子(9)が軸方
向に収縮又は伸長することにより起る超磁歪素子(9)
の他端(9″)の変位を、弁(6)を開ける方向の動き
として弁(6)に伝える伝達機構を有するマーキング装
置。

Description

【発明の詳細な説明】
【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。
【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。
【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。加圧されたペイントを充満されている室に近接
して連結されているノズルを有し、ノズルへの通路を球
形のバルブの後退前進で開閉することによりペイントを
吐出するガンが知られており(本出願人による実開昭5
8−128658号)、これの複数を一列に配置したオ
ンデマンド方式の印字装置が実用されている。
【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置
(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】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、新しい構成
の加圧・弁開閉方式のマーキング装置であって、高速応
答でき、ノズルの位置・方向に制約がなく、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、かつ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、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、加
圧されているペイントを充満されている室(1)を成す
壁(2)、該室(1)に近接して通路(4)を介して室
(1)に連結されているノズル(3)、該通路(4)を
開閉する弁座(5)及び該弁座に対向する弁(6)、一
端(9´)を弁座(5)の方向に向けかつ他端(9″)
を弁座(5)と逆方向に向けて、該一端(9´)が弁座
(5)に相対的に固定されている超磁歪素子(9)及び
該超磁歪素子(9)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(10)、ならびに素子(9)の他
端(9″)と弁(6)とを連結する可動ヨーク(7)を
有し、上記ソレノイドコイル(10)に通電して磁界を
生じると超磁歪素子(9)が軸方向に伸長することによ
り起る超磁歪素子(9)の他端(9″)の変位を、弁
(6)を開ける方向の動きとして弁(6)に可動ヨーク
(7)が伝えるところのマーキング装置である。また本
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、加圧されているペイントを充満され
ている室(1)を成す壁(2)、該室(1)に近接して
通路(4)を介して室(1)に連結されているノズル
(3)、該通路(4)を開閉する弁座(5)及び該弁座
に対向する弁(6)、一端(9´)を弁座(5)の方向
に向けかつ他端(9″)を弁座(5)と逆方向に向け
て、該一端(9´)が弁座(5)に相対的に固定されて
いる超磁歪素子(9)及び該超磁歪素子(9)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(1
0)、ならびに弁(6)に連結された可動ヨーク
(7)、該可動ヨーク(7)と素子(9)の他端
(9″)とを連結するワイア(14)、ならびに素子
(9)に通電されたときの他端(9″)の伸長の変位を
弁(6)を開ける方向への動きに偏向する任意的な偏向
部材(15)からなる伝達機構を有するマーキング装置
である。
【0007】
【発明の実施の形態】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−
84330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55−5997
3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。
【0008】図1において、管(11)を通って常時供
給される加圧されているペイント(インキ又は他の液体
を総称して、本発明ではペイントと云う)を充満されて
いる室(1)が壁(2)により構成されている。該室
(1)に近接して通路(4)を介して、たとえば内径7
0〜200μmのノズル(3)が室(1)に連通されて
いる。通路(4)は、弁座(5)及び該弁座に対向する
弁(6)により開閉される。弁(6)は可動ヨーク
(7)に連結されている。可動ヨーク(7)はスプリン
グ(8)を介して固定ヨーク(20)の位置調整により
弁(6)方向に常時付勢され、従って弁(6)は弁座を
押して閉じている。弁(6)と可動ヨーク(7)が一体
に作られていてもよい。
【0009】素子(9)の他端(9″)が弁座(6)と
逆方向に向いており、可動ヨーク(7)が、素子(9)
の他端(9″)と弁(6)とを連結する。素子(9)は
中空であり、外形はたとえば円筒形である。その一端
(9´)は弁座(5)に相対的に固定されている。素子
の他端(9″)は弁座と逆方向に向いており、固定用部
材(22)(たとえばナット)により、素子(9)の中
空部を貫通している可動ヨーク(7)と連結される。従
って、ソレノイドコイル(10)に通電したときに素子
(9)が伸長して起る他端(9″)の変位は、弁(6)
を開ける動きとなる。可動ヨーク(7)は剛性の物体で
あるが、この代わりにワイアを用いてもよい。この場
合、弁(6)がスプリング(図示していない)により弁
座方向に付勢される。本明細書でワイアとは、一本又は
複数の細長い金属線からなるもののみでなく、チェーン
などを包含し、要するに引張力に抗するものであればよ
く、その素材は金属であることが好ましいが、これに限
定されない。
【0010】別の態様を図2に示す。図2において、可
動ヨーク(7)と素子(9)の他端(9″)がワイア
(14)で連結されている。加圧ペイントの室(1)と
素子(9)のホールダー(21)とは分離されており、
但し、図示しないフレームにより相対的位置が固定され
ている。室(1)は、シール材(12)により閉じられ
ている。可動ヨークと素子とが可撓性のワイア(14)
で連結されているので、可動ヨークの動きの方向と、素
子の他端(9″)の動きの方向を一致させる必要はな
い。素子の他端(9″)による引張りの力の方向を、偏
向部材(15)たとえば上記フレームに対して固定され
たガイドローラによって、可動ヨークを引張る方向に変
えることができる。偏向部材は、ワイア(14)を収容
している円筒形ガイドであってもよい。この態様におい
ては、ノズル部と超磁歪素子部とが別れているので、夫
々を小型化でき、かつその相対的位置を自由に選べる。
従って複数のノズル部をコンパクトに密集して、小型の
印字ヘッドを構成することが容易である。
【0011】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、199
6年10月号、vol.44,No.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。
【0012】超磁歪素子の軸方向を取り囲んでソレノイ
ドコイル(10)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、弁(6)を開閉さ
せることができる。
【0013】ソレノイドコイル(10)に通電していな
い状態において、弁(6)が弁座(5)に当接して通路
を閉じる。固定ヨークをネジにより前進後退させて位置
決めできることが好ましい。ソレノイドコイル(10)
に通電すると、超磁歪素子(9)が軸方向に伸長して、
弁(6)が弁座(5)から離れる。この変位はたとえば
10μmのオーダ、好ましくは10〜40μmである。
この瞬間に、加圧されているペイントが通路の方向に流
れ、次の瞬間にソレノイドコイル(10)への通電を切
って弁(6)を閉じる。結局、液滴がノズル(3)の先
端から飛び出す。超磁歪素子は、たとえば5kHzの高
速でオンオフさせることができ、高速でオンデマンドの
マーキングが可能である。
【0014】さて、連続的マーキングにおいて、頻繁に
電流をオン・オフしてドットを印していると、コイルが
発熱し、また素子自体も振動されると発熱する。この発
熱のために素子のホルダー及び伝達機構(特に可動ヨー
ク)までも昇温して膨脹し、この故に、当初設定した弁
座と弁との間隔が変ってしまい、弁閉鎖時にペイントが
濡洩するあるいは逆に弁解放時の吐出ペイント量が不足
するという問題が生じがちであるということを本発明者
は見い出した。素子及び伝達機構の軸方向への熱膨張に
よる伸長が、ホルダーの熱膨張による伸長と略同一にな
るように、ホルダー及び伝達機構の材質を選ぶことによ
りこの問題を解決した。これを行う簡単な方法は、ホル
ダー及び伝達機構の熱膨張係数を素子の熱膨張係数と同
じに選ぶことである。しかし、これは常に容易であると
は限らない。
【0015】3者の熱膨張係数を略同一とする代わり
に、伝達機構全長のうち温度変化を受ける部分の長さ×
その熱膨張係数+素子長さ×素子熱膨張係数がホルダー
長さ×ホルダー熱膨張係数に略等しくなるように材質
(及び寸法)を決める。ここで、伝達機構全長のうち温
度変化を受ける部分とは、図1においては可動ヨーク
の、ホルダー内にある部分である。図2においてはワイ
アの、ホルダー内にある部分の熱膨張が素子の熱膨張と
略同一であればよく、従って両者の熱膨脹係数が略同一
であることが好ましい。このようにして、発熱により起
こる問題が解決される。
【0016】なお、装置の運転開始前に弁座と弁との間
隔は、固定ヨークをネジによって前進・後退させること
によって調節できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の装置の横断図。
【図2】本発明の装置の別の態様を示す横断図。
【符号の説明】
1:室 2:壁 3:ノズル 4:通路 5:弁座 6:弁 7:可動ヨーク 8、8´:スプリング 9:超磁歪素子 10:ソレノイドコイル 11:管 12:レバー 13:支点 14:ワイア 15:偏向部材 20:固定ヨーク 21:素子ホルダー 22:固定用部材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山口 竜介 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 平7−51601(JP,A) 特開 平5−263956(JP,A) 特開 平4−60285(JP,A) 特開 平8−177677(JP,A) 特開 平5−312118(JP,A) 特開 平5−263956(JP,A) 特開 平3−249964(JP,A) 特開 平5−146721(JP,A) 実開 平6−50367(JP,U) 特許2868756(JP,B1) 実公 昭62−29094(JP,Y2) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B05B 1/30

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【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、 加圧されているペイントを充満されている室(1)を成
    す壁(2)、該室(1)に近接して通路(4)を介して
    室(1)に連結されているノズル(3)、該通路(4)
    を開閉する弁座(5)及び該弁座に対向する弁(6)、 一端(9´)を弁座(5)の方向に向けかつ他端
    (9″)を弁座(5)と逆方向に向けて、該一端(9
    ´)が弁座(5)に相対的に固定されている超磁歪素子
    (9)及び該超磁歪素子(9)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(10)、ならびに素子
    (9)の他端(9″)と弁(6)とを連結する可動ヨー
    ク(7)を有し、 上記ソレノイドコイル(10)に通電して磁界を生じる
    と超磁歪素子(9)が軸方向に伸長することにより起る
    超磁歪素子(9)の他端(9″)の変位を、弁(6)を
    開ける方向の動きとして弁(6)に可動ヨーク(7)が
    伝えるところのマーキング装置。
  2. 【請求項2】 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、 加圧されているペイントを充満されている室(1)を成
    す壁(2)、該室(1)に近接して通路(4)を介して
    室(1)に連結されているノズル(3)、該通路(4)
    を開閉する弁座(5)及び該弁座に対向する弁(6)、 一端(9´)を弁座(5)の方向に向けかつ他端
    (9″)を弁座(5)と逆方向に向けて、該一端(9
    ´)が弁座(5)に相対的に固定されている超磁歪素子
    (9)及び該超磁歪素子(9)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(10)、ならびに弁
    (6)に連結された可動ヨーク(7)、該可動ヨーク
    (7)と素子(9)の他端(9″)とを連結するワイア
    (14)、ならびに素子(9)に通電されたときの他端
    (9″)の伸長の変位を弁(6)を開ける方向への動き
    に偏向する任意的な偏向部材(15)からなる伝達機構
    を有するマーキング装置。
  3. 【請求項3】 偏向部材(15)がガイドローラまた
    は、上記ワイア(14)を収容している円筒形ガイドで
    ある請求項2のマーキング装置。
  4. 【請求項4】 素子(9)の一端(9´)が素子(9)
    のホルダー(21)を介して弁座(5)に相対的に固定
    され、かつ熱膨張による素子(9)及び伝達機構のノズ
    ル方向への伸長がホルダー(21)の熱膨張による伸長
    と略同一になるようにホルダー(21)及び伝達機構の
    材質が選ばれている請求項1に記載のマーキング装置。
  5. 【請求項5】 ワイアの熱膨張係数が素子の熱膨張係数
    と略同一である請求項2又は3に記載のマーキング装
    置。
  6. 【請求項6】 素子(9)が素子ホルダー(21)内に
    収容され、かつ素子ホルダー(21)内の空間は室
    (1)と連通しており、素子(9)及び伝達機構がペイ
    ント中にあり、従って素子(9)及び伝達機構からなる
    振動部分を室(1)から区画するシール部材が存在しな
    い請求項1に記載のマーキング装置。
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