JP5678574B2 - スプレー装置 - Google Patents

Description

本発明は、金属ホーンと圧電素子とからなる超音波振動子を用い、金属ホーンの先端から発生する超音波により金属ホーンに近接して設けられたインクリボンに含浸されるインクを霧化して飛翔させることにより例えば記録用紙のような被塗装物への塗装を行えるスプレー装置に関する。

従来から、エアブラシ描画に使用されるスプレー装置として、エアガンが使用されている。このエアガンでは、塗料をエアガンの先端から飛翔させることにより、エアブラシとして描画を行うようになっている（例えば、特許文献１等参照）。

また、超音波霧化技術を使用したスプレー装置も知られている。このスプレー装置では、塗料を超音波霧化機構により噴霧ノズルから噴霧させることで、塗料を塗布するものである（例えば、特許文献２等参照）。

また、超音波霧化器を利用したスプレー装置も知られている。このようなスプレー装置は、超音波振動子を固着したホーンをもつ超音波霧化器を有し、スポンジなどで容器の液体を吸い上げて霧化し、ホーンの先端から飛翔させるものである（例えば、特許文献３等参照）。

特開平８−００１０７１号公報 特開平８−２１５６１６号公報 特開平５−２１２３３０号公報

しかし、上述した従来から知られているスプレー装置では、以下のような問題をもつものであった。

例えば、特許文献１、特許文献２に示されるようなスプレー装置では、エアガン、噴射ノズル等が使用されており、これらの該エアガン、噴射ノズルでは塗料、インク等を飛翔させるためのコンプレッサーが必要となり、装置の大型化および騒音といった問題を生じる。

また、これらの特許文献１，２による装置では、色を変更する場合は、カップ、ノズル内のインクを除去、洗浄を行わないと混色の問題が発生する。さらに、色替えのために複数個のエアガンを用意することもあるが、エアガンを複数個用意する必要があり、コストアップの原因になっている。

特許文献３のような超音波霧化器を利用したスプレー装置にあっても、上述した従来例と同様に、単色での作業しかできないという問題があり、またスポンジなどによる吸水シートの汚れによる吸水不良といった不具合をもつものである。さらに、このような吸水シートの使用は、色替えが困難であるのと同時に、吸水シートに、インクの乾燥固着の問題が生じる可能性もある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、簡単な構造により、所要の状態でインク等を飛翔させ得るとともに、その色替えを容易に行うことができるスプレー装置を得ることを目的とする。

前記目的を果たすため、本発明のスプレー装置の一態様は、圧電素子と金属ホーンとで構成されるスプレー装置において、前記金属ホーンの先端にインク供給手段を移動可能な状態で配設し、前記金属ホーンの前記先端から発生する超音波により前記インク供給手段に保持されているインクを飛翔させるように構成し、前記インク供給手段は、前記インクを含浸する含浸層と、当該含浸層を覆うとともに繊維材料で形成されている保護層と、を有するインクリボンにより構成されている、ことを特徴とする。

以上説明したように本発明に係るスプレー装置によれば、圧電素子と金属ホーンとを利用することによる超音波振動によってインク供給手段からインクを飛翔させるように構成したので、簡単な構成であるにもかかわらず、インク供給手段でのインクの色を替えることにより、簡単にしかも確実に色替えを行うことができるスプレー方式による装置を提供することができる。

このような本発明装置によれば、インク供給手段としてのインクリボン中のインクが固着しても、新たなインク層を使用することができるものであり、作業を中断することがない。

また、従来のようなスプレーガンでの色替えに必要だった、カップ、ノズル等の色替えのための洗浄が不要になる。さらに、スプレーガン方式で必要なコンプレッサーを必要としないので、装置の小型化および装置の騒音の低減が図れる。

また、従来のようなスポンジ等の吸水シートを使用した超音波スプレーでは不可能であった色替えが容易に行えるという種々優れた効果をもつものである。

本発明に係るスプレー装置の一実施形態を示し、全体の概略構成を模式的に示す概略断面図である。 図１のスプレー装置においてインクリボンの構成を説明するための概略図である。 図１のスプレー装置において用いるインクリボンにおける色替えの別の構成を説明するための概略図である。 図１のスプレー装置において用いるインクを含浸したインクリボンの詳細な構成を説明するための概略図である。

図１は本発明に係るスプレー装置の一実施形態を示す。
同図において、本実施形態では、超音波振動を使用したスプレー装置であって、該超音波振動によってインク供給手段としての塗料を含浸させたインクリボン４から所要の色のインクを飛翔させ、所要の記録パターンをインク付着対象物としての例えば記録用紙５上に作成できるような構成となっている。

これを詳述すると、このスプレー装置は、超音波振動子を備えている。この超音波振動子は、圧電体２と金属ホーン１とによって構成される。

前記圧電体２には高周波電源等の電源装置３が接続され、必要な高周波電圧を圧電体２に供給する。電源装置３には不図示のスイッチが接続されており、作業者からの指示により、圧電体２に高周波電圧がオンオフされるように構成される。

ここで、前記圧電体２は、ボルト締めランジュバン型等が使用されている。また、前記金属ホーン１は、アルミ等で構成される。

前記金属ホーン１の先端には、移動可能なインク供給手段としてのインクリボン４が接触するように配置される。このインクリボン４は、両端に巻き取り装置が配置され、記録内容に応じて、インクリボン４が移動する構成になっている。ここで、このインクリボン４は、インパクトプリンタで使用されるインクリボンとほぼ同等の構成であり、基材として布等が使用され、基材にインクが含浸されている。

作業者の指示によりスプレーを開始する場合、不図示のスイッチにより電源装置３から高周波電圧が圧電体２に印加され圧電体２に連結される金属ホーン１から超音波が発生する。圧電体２で発生した超音波は金属ホーン１を伝播し、金属ホーン１の先端に放射圧を生じる。

この金属ホーン１の先端近傍には、塗料としてのインクが含浸されているインクリボン４が配置されているので、超音波の振動により、インクリボン４中のインクが霧化し、放射圧により霧化したインクがインクリボン４より放出され、インクが飛翔しスプレー動作を行うことができる。

なお、この実施形態では、被塗装部材の一例である記録用紙５にインクが飛翔し記録が行われることを示しているが、このようなインク付着対象物は上記の記録用紙５に限らず、用途に応じて変更してもよい。

図２はインク供給手段としてのインクリボン４の構成を示し、以下に詳述する。
すなわち、インクリボン４は、両端に巻き取り装置が装着された構成になっている。このインクリボンの基材は布等で構成されインクが含浸される構造となっている。

インクリボン４は、Ｍ（マゼンタ），Ｃ（シアン），Ｙ（イエロー）の３色のインクを保持できる構成となっている。この実施形態では、Ｍ，Ｃ，Ｙの３色となっているが、色の数には制限はない。例えば、Ｍ，Ｃ，Ｙ以外にＢＫ（ブラック）を用いる場合等もあり、必要に応じて適宜設定すればよい。

インクリボン４の基材は布等で構成され、該布等にインクを含浸している。その両端の巻き取り装置には、インクが乾燥しないような密閉構造となっている。

作業者の指示により高周波電源等の電源装置３がＯＮされ、金属ホーン１の先端に放射圧が発生するとインクリボン４上のインクが超音波の振動により霧化し、霧化したインクは放射圧によってインク付着対象物である記録用紙５の方向に飛翔する。

異なる色を得たい場合、図２に示すように、インクリボン４には異なる色のインクが所定長の範囲に含浸された部分が連続して配置されているので、必要な色の部分が金属ホーン１の先端に接触するようにインクリボン４を移動させる。この動作により、異なる色も簡易な構成でスプレー塗布することが可能になる。

また、同じ色を続けて使用する場合にも、使用している色のインクが不足した場合には、新たに同じ色のインクが金属ホーン１上に配置されるようにインクリボン４を移動させる。

このように巻き取り装置によって移動可能なインクリボン４を金属ホーン１の先端に配置することにより、色替え動作が容易なスプレー装置を得ることが可能になる。

すなわち、従来のスプレー装置であるスプレーガン方式であれば、色替えをする場合にカップ内部のインクを排出し、カップおよびノズル内部のインクを洗浄する必要があり、作業性が非常に悪かったが、本発明によるスプレー装置では、色替えが簡単な構成で行うことが可能なスプレー装置を得ることができるものである。

さらに、本発明では、インクを微粒化（霧化）する手段として超音波を使用しているので、ノズルを使用していないので、ノズル目詰まりの心配もない。また、本発明では、コンプレッサーを使用しないので、装置の小型化が図れる。

また、本発明によれば、インクリボン４は移動可能であるから、何らかの不具合によりインクリボン４の一部が固着しインク飛翔が不可能になったとしても、インクリボン４の移動により新たなインクリボンが金属ホーン１の先端に供給することが可能になるので、前述した特許文献３のような吸水シートを用いることで生じていたインクの乾燥固着問題等の不具合を生じる虞れもない。

ここで、本発明で使用した圧電体２は、８５Ｋｈｚで駆動され超音波振動を発生し、金属ホーン１に接続されている。この場合、スプレー粒子サイズは、３０μｍ前後となる。また、必要な粒径は、圧電体２の共振周波数を変更することにより調整可能である。

前記インク供給手段としてのインクリボン４には、Ｙ（イエロー）インクが含浸された部分、Ｍ（マゼンタ）インクが含浸された部分、Ｃ（シアン）インクが含浸された部分が所定長さずつ繰り返し設けられ、リボンとして巻き込まれた構造となっている。したがって、色の変更に合わせて、このリボン４の巻き取り量を制御して、色を変更することになる。

スプレー作業中にも、少しずつリボン４が巻き取られ、インク吐出量が減少しないようにリボンを徐々に移動させるものである。ここで、リボン４の色の境目に来ても同じ色のスプレー作業が続く場合には、次の同じ色のインクの含浸部分までリボンをスキップ巻き取り（あるいは巻き戻し）させて同じ色の噴霧作業が可能なようにリボン巻き取り制御するようになっている。

勿論、スキップした（使用されていない色の）インク部分は、後で、巻き戻して必要な時にもう一度利用するように構成するとよい。

所定の色の作業途中で、色変更が指示された場合には、次の指定された色の含浸部分まで、リボン４を巻き取り／巻き戻し、色の切替変更を行うとよい。途中まで使った色の含浸部分は、半端な使い方でも使用済みとなって、再利用はしない構成とする。これは、使用済み部分の正確な位置を探して巻き戻し制御するのが面倒となるからである。

したがって、リボン４の色ごとの巻き取り位置が正確に分かるように、リボン４の端部などにマークが付与されており、センサーで読み取って、各色のリボンがどの辺の位置にあることは、正確に分かるように制御されている。

例えばＹ色の開始位置と終了位置と、Ｍ色の開始位置と終了位置と、Ｃ色の開始位置と終了位置とに、識別マークが設けられている。また、リボン４上で出現する各色の１回目の部分、２回目の部分・・・は、マークをカウントして識別するように制御される。このような色替え等のリボン４の制御は、例えばカラーサーマルプリンタにおけるリボン制御として従来から用いられている方法を採用すればよい。

上述した構成によるスプレー装置によれば、圧電素子２と金属ホーン１とを利用することによる超音波振動によってインク供給手段であるインクリボン４からインクを飛翔させ得ることから、インクリボンでのインクの色を替えるだけで、簡単にしかも確実に色替えを行うことができる。

さらに、このような構成では、たとえインクリボン４中のインクが固着しても、新たなインク層を使用できるから、インク飛翔によるスプレー作業を中断することがない等の利点もある。

図３はインクリボンのインクの色を切り替える別の方法を説明するためのものである。
同図において、インクリボン４は、例えば、３色の色を変える場合、３列の色の異なるリボンが並んだ形に構成され、色の指定に応じた位置に金属ホーン１の位置がスライドするように構成されることにより、色を自由に変えることができる。

勿論、これとは逆に、インクリボン４の位置を、リボン幅方向に金属ホーン１に対してシフト移動させる構成でも色の変更は可能である。

図４はインク含浸タイプのインクリボンを説明するためのものであって、同図において、このインク含浸タイプのインクリボン４は、インクを含浸する繊維状の含浸層４ｂと、その周囲を隔離する保護層４ａと、から構成されている。

そして、このインクリボン４は、リボンが図示しない巻き取りロールに巻き取られた状態で、インク液が、リボン表面にはにじみ出てこないように保護層４ａで被覆されている。また、色の異なる含浸層４ｂとも隔離するために、同じ材質の保護層４ａで、隣接する異色の含浸層４ｂと隔離されている。よって、リボン４の通常状態ではインクが混ざったり表面ににじみ出て、付着したり混濁したりしないように保護されている。

ここで、表面の保護層４ａの厚みは非常に薄く数ミクロン〜数十ミクロンの薄膜状のもので、液体は自由に透過できるように構成されている。但し、後述する理由から、自然状態では、液体は保護層内を移動しないようになっている。

このようなインク含浸タイプのインクリボン４によれば、スプレー作業の際に金属ホーン１の先端から超音波が発生すると、超音波は、インクリボン４の保護層４ａを透過し、含浸層４ｂ内のインクに作用して、インクは保護層４ａを透過して表面層から分離し、記録用紙等のインク付着対象物の塗装面方向に飛翔する動きをする。

ここで、保護層４ａは、細かい繊維材料で形成されるとともに、撥水性の材料が保護層４ａを構成する繊維に含まれているため水性インクは隔離される状態に維持される。

また、用いられるインクが油性の場合には、撥油性の材料が保護層４ａを構成する繊維に含まれており、この場合もインクを隔離することができるようになっている。しかし、スプレー作業の際には、金属ホーン１の先端から発生する超音波により、超音波が保護層４ａを通して含浸層４ｂを透過し、インク液に飛翔する力を与えるので、霧状のインク滴の飛翔を発生させることが可能となるものである。

なお、本発明は上述した実施の形態で説明した構造には限定されず、スプレー装置を構成する各部の形状、構造等を適宜変形、変更し得ることはいうまでもない。
たとえばインクリボン４に３色、つまりイエロー、マゼンダ、シアン供給部４Ｙ，４Ｍ，４Ｃを連続して並べるように形成した場合を説明したが、本発明はこれに限定されず、適宜の色を保持させたインク供給手段であってもよい。

１ 金属ホーン
２ 圧電体（圧電素子）
３ 電源装置（高周波電源）
４ インクリボン（インク供給手段）
４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ イエロー、マゼンダ、シアン供給部
４ａ 保護層
４ｂ インク含浸層
５ 記録用紙（インク付着対象物）

Claims (6)

1. 圧電素子と金属ホーンとで構成されるスプレー装置において、
   前記金属ホーンの先端にインク供給手段を移動可能な状態で配設し、
   前記金属ホーンの前記先端から発生する超音波により前記インク供給手段に保持されているインクを飛翔させるように構成し、
   前記インク供給手段は、前記インクを含浸する含浸層と、当該含浸層を覆うとともに繊維材料で形成されている保護層と、を有するインクリボンにより構成されている、
   ことを特徴とするスプレー装置。
2. 請求項１記載のスプレー装置において、
   前記インクが水性インクである場合には、撥水性の材料が前記保護層を構成する前記繊維材料に含まれていることを特徴とするスプレー装置。
3. 請求項１記載のスプレー装置において、
   前記インクが油性インクである場合には、撥油性の材料が前記保護層を構成する前記繊維材料に含まれていることを特徴とするスプレー装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか記載のスプレー装置において、
   前記金属ホーンの前記先端から発生する前記超音波は、前記インクリボンの前記保護層を透過し、前記含浸層内の前記インクを前記保護層から飛翔させることを特徴とするスプレー装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか記載のスプレー装置において、
   前記インク供給手段としての前記インクリボンは、複数色の前記インクを個々に保持するように構成されていることを特徴とするスプレー装置。
6. 請求項５記載のスプレー装置において、
   前記保護層は、色の異なる前記インクを含浸する複数の前記含浸層を互いに隔離することを特徴とするスプレー装置。

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