JP6036477B2 - スパークプラグ用絶縁碍子の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、スパークプラグ用絶縁碍子の製造方法に関する。

スパークプラグを構成する絶縁碍子は、表面に印刷された文字、数字、マーク等からなる印刷模様と、絶縁碍子の表面を覆う釉薬層とを有している。印刷模様は、絶縁碍子の表面にインクを塗布して形成されており、印刷模様を含む絶縁碍子の表面は、ガラス質の釉薬層によって覆われている。釉薬層は、絶縁碍子における絶縁性、強度の向上、外観の見栄え向上及び印刷の保護といった役割を果たしている。
絶縁碍子への印刷模様の印刷は、例えば、特許文献１に示されたスパークプラグ用絶縁碍子の印刷装置及び印刷方法を用いて行われる。

特許文献１に示された印刷装置は、絶縁碍子の外周側面に印刷模様を形成するための転写面を有する転写ローラーと、印刷模様の鏡像となる形状の凹部からなる印刷用凹版を外周に備えた刻印ローラーとを有している。転写ローラーの転写面には、刻印ローラーによって印刷模様のインク膜が形成され、このインク膜を転写ローラーから絶縁碍子の表面へと転写することで絶縁碍子に印刷模様が印刷される。
印刷模様が印刷された絶縁碍子の表面には、粉末状の釉薬ガラスを含む釉薬スラリーが塗布される。釉薬スラリーが塗布された絶縁碍子を焼成することにより、絶縁碍子の表面を覆う釉薬層が形成される。

特開２００４−０５８６１１号公報

しかしながら、特許文献１のスパークプラグ用絶縁碍子の印刷装置及び印刷方法には以下の課題がある。
特許文献１においては、印刷模様や絶縁碍子の形状変更があった場合、刻印ローラーの組み替え、各ローラーの位置、接触圧等の各種調整を行う必要があり、段取りに多くの工数が必要となる。また、新たに印刷模様が追加された場合には、刻印ローラーを新たに製作する必要があり、種別及び費用の増大につながる。

上述の課題を改善する印刷方法としては、例えば、インクジェット印刷機を用いた方法がある。インクジェット印刷機は、種々の印刷模様に対応可能であり、コンピュータ等の制御機器によって容易に印刷模様を変更することができる。また、インクジェット印刷機は、印刷部位に対して微小なインク滴を吐出することで、インクの使用量を低減し、インクの歩留まりを向上することができるという利点がある。一方で、インクジェット印刷機に用いられるインクは粘度が低いため、セラミック等の多孔質体からなるスパークプラグ用絶縁碍子においては、インクが気孔に染み込みやすく、インクのにじみやインク本来の発色が得られない場合がある。

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、印刷の段取りを容易に行え、インクの歩留まりを向上することのできるスパークプラグ用絶縁碍子の製造方法を提供しようとするものである。

本発明の一態様は、粉末状の釉薬ガラスと、粘度調整を行うバインダーと、上記釉薬ガラス及び上記バインダーと混ぜ合わされた液状の釉薬溶剤と、を含む釉薬スラリーを絶縁碍子の表面に塗布する釉薬塗布工程と、
上記絶縁碍子における上記釉薬スラリーを塗布した部位に、インクジェット印刷機を用いてインクを吐出して印刷模様を印刷する印刷工程と、
上記釉薬塗布工程と上記印刷工程とを通過した上記絶縁碍子を加熱することにより、上記釉薬ガラスよりなる釉薬層を、上記絶縁碍子の表面に形成する焼成工程とを有することを特徴とするスパークプラグ用絶縁碍子の製造方法にある（請求項１）。

上記スパークプラグ用絶縁碍子の製造方法は、上記釉薬塗布工程、上記印刷工程及び上記焼成工程を有しており、上記絶縁碍子の表面に上記釉薬スラリーを塗布した後、該釉薬スラリー上に上記印刷模様を印刷することができる。これにより、従来では困難と考えられていた、上記絶縁碍子へのインクジェット印刷機による上記印刷模様の印刷をすることが可能となる。

すなわち、上記釉薬塗布工程において、上記絶縁碍子に上記釉薬スラリーを塗布することで、上記絶縁碍子の表面は、上記釉薬スラリーによって覆われる。上記釉薬塗布工程を経た上記絶縁碍子は、上記印刷工程において、上記絶縁碍子における上記釉薬スラリーが塗布された部位の表面に対して、インクジェット印刷機によってインク滴を吐出し上記印刷模様を印刷する。つまり、上記釉薬スラリーの表面に対して印刷模様を印刷することにより、上記絶縁碍子の表面性状に影響されることなく、上記印刷模様を印刷することができる。

上記釉薬塗布工程及び上記印刷工程を経た上記絶縁碍子は、上記焼成工程において焼成される。つまり、該焼成工程においては、上記釉薬スラリーと上記インクとが、同時に焼成される。上記釉薬スラリーに含まれる上記釉薬ガラスは、融点以上まで加熱されることで溶融してガラス質からなる上記釉薬層を形成する。このとき、上記インクは、溶融した釉薬ガラスに溶け込み、上記釉薬層の内部に浸透する。このように、上記インクが上記釉薬層に溶け込み、該釉薬層と上記印刷模様とが一体に形成されることで、印刷模様に上記釉薬層と同等の強度を付与すると共に上記印刷模様と周囲の上記釉薬層との間で凹凸のない滑らかな表面形状を得ることができる。

このように、上記スパークプラグ用絶縁碍子の製造方法においては、従来、絶縁碍子に対する印刷模様の印刷には不向きと考えられていたインクジェット印刷機による印刷が可能となる。これにより、上記インクジェット印刷機の利点を享受しながら、従来と同等の印刷品質を確保することができる。

以上のごとく、上記スパークプラグ用絶縁碍子の製造方法によれば、印刷の段取りを容易に行え、インクの歩留まりを向上することができる。

実施例１における、スパークプラグ用絶縁碍子の製造方法のブロック図。 実施例１における、釉薬スラリーを塗布した絶縁碍子を示す説明図。 実施例１における、釉薬塗布工程を示す説明図。 実施例１における、印刷模様を印刷した絶縁碍子を示す説明図。 実施例１における、印刷工程を示す部分断面図。 図５における、VI−VI矢視断面図。 実施例１における、釉薬層と印刷模様とが形成されたスパークプラグ用絶縁碍子を示す説明図。 実施例１における、スパークプラグ用絶縁碍子の断面写真（図７における、VIII−VIII矢視断面相当）。

上記スパークプラグ用絶縁碍子の製造方法における印刷模様とは、例えば、文字、数字、記号、図形やデザインのための模様等を含むものであり、種々の形状によって形成することができる。

また、上記釉薬塗布工程と上記印刷工程との間には、上記絶縁碍子に塗布された釉薬スラリーに含まれる釉薬溶剤を乾燥させる乾燥工程を備えていてもよい（請求項２）。この場合には、上記釉薬スラリーに含まれる上記釉薬溶剤を確実に乾燥させることができる。これにより、上記印刷模様のにじみをより確実に抑制し、上記印刷模様の印刷品質をより向上することができる。

また、上記印刷工程に用いられる上記インクは、複合酸化物系顔料インクであってもよい（請求項３）。この複合酸化物系顔料インクは、耐熱性に優れている。そのため、高温にさらされる上記焼成工程を経ても、上記印刷模様を確実に形成し、印刷品質を安定させることができる。

また、上記釉薬スラリーに含まれる釉薬ガラスの粒径Ｄ１と、上記インクに含まれるインク粒子の粒径Ｄ２とは、０．０２５≦Ｄ２／Ｄ１≦０．１の関係を有していてもよい（請求項４）。この場合には、上記釉薬スラリーの表面に付着した上記インクに含まれる上記インク粒子が、上記釉薬スラリーにおける上記釉薬ガラスの間に入り込みやすい。したがって、上記焼成工程よりも前の段階で上記インクの少なくとも一部が上記釉薬スラリーへ浸透し始める。これにより、上記焼成工程において、上記絶縁碍子を焼成した際に、上記釉薬層内に上記インクを確実に浸透させることができる。

（実施例１）
上記スパークプラグ用絶縁碍子の製造方法にかかる実施例について、図１〜図８を参照して説明する。
図１に示すごとくスパークプラグ用絶縁碍子１の製造方法は、釉薬塗布工程１００と、印刷工程３００と、焼成工程４００とを有している。

図２及び図３に示すごとく、釉薬塗布工程１００（図１）においては、釉薬ガラス６１を含む釉薬スラリー６を絶縁碍子５の表面に塗布する。
図４〜図６に示すごとく、印刷工程３００（図１）においては、絶縁碍子５における釉薬スラリー６を塗布した部位に対して、インクジェット印刷機３を用いてインク７を吐出して印刷模様７５を印刷する。
図７及び図８に示すごとく、焼成工程４００（図１）においては、釉薬塗布工程１００と印刷工程３００とを通過した絶縁碍子５を加熱することにより、釉薬ガラス６１よりなる釉薬層６０を絶縁碍子５の表面に形成する。

以下、さらに詳細に説明する。
図１に示すごとく、本例のスパークプラグ用絶縁碍子１の製造方法は，順次配された釉薬塗布工程１００、乾燥工程２００、印刷工程３００及び焼成工程４００の４つの工程を有しており、絶縁碍子５の表面に釉薬層６０と印刷模様７５とを形成するものである（図７）。

図２、図４及び図７に示すごとく、絶縁碍子５は，多孔質体であるアルミナセラミックスからなり、略円筒状をなしている。絶縁碍子５は、その軸方向一端側における外周面に凹凸部５１が形成されており、凹凸部５１の他端側には、滑らかな円筒状の外周面を有し、印刷模様７５が印刷される印刷部５２を有している。印刷部５２の他端側には、印刷部５２の外径よりも大きい外径を有する大径部５３が形成されており、大径部５３の他端側には、大径部５３よりも小さい外径を有する小径部５４が形成されている。小径部５４の他端側には、他端側に向かって徐々に縮径する略円錘状をなすテーパ部５５が形成されている。

図２及び図３に示すごとく、釉薬塗布工程１００においては、絶縁碍子５の外周面における、凹凸部５１及び印刷部５２に釉薬スラリー６を塗布する。
図６に示すごとく、釉薬スラリー６は、粉末状の釉薬ガラス６１と、釉薬スラリー６の粘度調整を行うバインダー６２と、釉薬ガラス６１及びバインダー６２と混ぜ合わされた液状の釉薬溶剤６３とからなり、所定の粘度を有するペースト状をなしている。釉薬ガラス６１の粒子表面には、釉薬溶剤６３に混ぜ込まれた釉薬ガラス６１が固まることなく釉薬溶剤６３内に拡散するように、分散剤６１１からなる層が形成されている。また、バインダー６２は、釉薬スラリー６の釉薬溶剤６３が揮発した際に、釉薬ガラス６１同士又は釉薬ガラス６１と絶縁碍子５とをつなぐ接着剤の役割を果たす。

図３に示すごとく、絶縁碍子５への釉薬スラリー６の塗布は、浸漬によって行われる。
浸漬は、釉薬槽２に貯留された釉薬スラリー６に絶縁碍子５を浸すことで、絶縁碍子５の表面に釉薬スラリー６を塗布する。尚、本例においては、絶縁碍子５への釉薬スラリー６の塗布を浸漬によって行うが、これに限るものではなく、例えば、ディスペンサーやスプレー等の種々の方法で塗布することもできる。

乾燥工程２００においては、絶縁碍子５に塗布された釉薬スラリー６に含まれる釉薬溶剤６３を揮発乾燥させる。
本例において、絶縁碍子５の乾燥は、常温よりも高温に設定された乾燥炉（図示略）内に絶縁碍子５を配して行う。乾燥炉内の温度は、釉薬溶剤６３の種類に応じて適宜設定される。尚、本例においては、絶縁碍子５の乾燥に乾燥炉を用いたがこれに限るものではなく、例えば、常温で所定の乾燥時間保存したり、送風機等を用いて釉薬溶剤６３を揮発乾燥させてもよい。

図５及び図６に示すごとく、印刷工程３００においては、絶縁碍子５の印刷部５２に印刷模様７５を印刷する。
印刷模様７５の印刷に用いられるインクジェット印刷機３は、インク７を吐出するヘッド部３１と、ヘッド部３１にインク７を所定量供給するインク供給機構（図示略）とを有している。
ヘッド部３１は、複数のインク吐出口３１１を備えており、インク吐出口３１１から微小なインク滴７０を吐出して、印刷模様７５を印刷可能に構成されている。ヘッド部３１に形成されたインク吐出口３１１の数は、適宜変更することができる。

図６に示すごとく、インク７は、微小な粉末状のインク粒子７１と、所定の粘度に設定されたインク溶剤とを混合してなる。本例において、インク粒子７１は複合酸化物系顔料からなる。複合酸化物系顔料とは、二以上の金属酸化物の固溶体からなる無機顔料を指すものであり、例えば、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｃｕ等を含有する複合酸化物系顔料を用いることができる。

図６に示すごとく、インク溶剤に混ぜ込まれたインク粒子７１がインク溶剤内で拡散するように、インク粒子７１の表面には、分散剤からなる層が形成されている。尚、インク７の粘度は、微小なインク滴７０を形成するのに適した粘度に適宜設定される。
また、本例において、インク粒子７１の粒径Ｄ２と釉薬ガラス６１の粒径Ｄ１とは、０．０２５≦Ｄ２／Ｄ１≦０．０３の関係を有している。
印刷模様７５を印刷する際、絶縁碍子５は、その軸方向が水平となるように、テーパ部５５及び小径部５４の一部を碍子回転機構（図示略）のチャックによって把持されている。

焼成工程４００においては、釉薬塗布工程１００と印刷工程３００とを経た絶縁碍子５を加熱することにより、釉薬ガラス６１よりなる釉薬層６０を絶縁碍子５の表面に形成する。
絶縁碍子５の加熱は、焼成炉（図示略）において行われる。焼成炉は、絶縁碍子５に塗布された釉薬スラリー６における釉薬ガラス６１の融点以上の温度まで加熱可能に構成されている。

次に、本例における絶縁碍子５への釉薬層６０及び印刷模様７５の形成手順について説明する。
まず、図２及び図３に示すごとく、釉薬塗布工程１００において絶縁碍子５の表面に釉薬スラリー６を塗布する。
絶縁碍子５における凹凸部５１から印刷部５２までの範囲を、釉薬槽２内に貯留された釉薬スラリー６に浸す。これにより、絶縁碍子５における凹凸部５１から印刷部５２までの範囲に釉薬スラリー６が塗布される。

次いで、乾燥工程２００へと移行する。
釉薬スラリー６が塗布された絶縁碍子５を、乾燥炉において乾燥させる。乾燥炉内において加熱された釉薬スラリー６は、釉薬溶剤６３が揮発乾燥し、釉薬ガラス６１は、バインダー６２によって絶縁碍子５の表面に固着する。

次いで、印刷工程３００へと移行する。
図４〜図６に示すごとく、碍子回転機構によって絶縁碍子５を回転させると共に、絶縁碍子５に対して、インクジェット印刷機３によってインク滴７０を吐出し印刷模様７５を印刷する。このとき、インク７に含まれるインク粒子７１の一部は、釉薬スラリー６内へと浸透する。

次いで、焼成工程４００へと移行する。
図７及び図８に示すごとく、釉薬スラリー６が塗布され、印刷模様７５が印刷された絶縁碍子５は、焼成炉において焼成される。図８は、焼成工程４００を経て釉薬層６０が形成されたスパークプラグ用絶縁碍子１における、印刷模様７５が形成された部位の断面の顕微鏡写真である。釉薬ガラス６１は、焼成炉において融点以上の温度に加熱され溶融すると共に、周囲の釉薬ガラス６１と結合する。そして、絶縁碍子５が焼成炉から取り出され、冷却凝固することで凹凸部５１及び印刷部５２の表面を覆う釉薬層６０を形成する。このとき、インク７は釉薬ガラス６１に溶け込み、釉薬層６０の内側に浸透する。これにより、釉薬層６０と印刷模様７５が形成されたスパークプラグ用絶縁碍子１が得られる。

次に、本例の作用効果について説明する。
本例のスパークプラグ用絶縁碍子１の製造方法は、釉薬塗布工程１００、印刷工程３００及び焼成工程４００を有しており、絶縁碍子５の表面に釉薬スラリー６を塗布した後、釉薬スラリー６上に印刷模様７５を印刷することができる。これにより、従来では困難と考えられていた、絶縁碍子５へのインクジェット印刷機３による印刷模様７５の印刷をすることが可能となる。

すなわち、釉薬塗布工程１００において、絶縁碍子５に釉薬スラリー６を塗布することで、絶縁碍子５の表面は、釉薬スラリー６によって覆われる。印刷工程３００においては、釉薬塗布工程１００を経た絶縁碍子５に対して、絶縁碍子５における釉薬スラリー６が塗布された部位の表面に対して、インクジェット印刷機３によってインク滴７０を吐出し印刷模様７５を印刷する。つまり、釉薬スラリー６の表面に対して印刷模様７５を印刷することにより、絶縁碍子５の表面性状に影響されることなく、印刷模様７５を印刷することができる。

釉薬塗布工程１００及び印刷工程３００を経た絶縁碍子５は、焼成工程４００において焼成される。焼成工程４００においては、釉薬スラリー６とインク７とは、同時に焼成される。釉薬スラリー６に含まれる釉薬ガラス６１は、融点以上まで加熱されることで溶融してガラス質からなる釉薬層６０を形成する。このとき、図８に示すごとく、インク７は、溶融した釉薬ガラス６１に溶け込み、釉薬層６０の内部に浸透する。このように、インク７が釉薬層６０に溶け込み、釉薬層６０と印刷模様７５とが一体に形成されることで、印刷模様７５に釉薬層６０と同等の強度を付与すると共に印刷模様７５と周囲の釉薬層６０との間で凹凸のない滑らかな表面形状を得ることができる。

このように、スパークプラグ用絶縁碍子１の製造方法においては、従来、絶縁碍子５への印刷模様７５の印刷には不向きと考えられていたインクジェット印刷機３による印刷が可能となる。これにより、印刷可能な印刷模様７５の自由度が高く、印刷の段取りが容易であると共にインク７の歩留まりが良いというインクジェット印刷機３の利点を享受しながら、従来と同等の印刷品質を確保することができる。

また、釉薬塗布工程１００と印刷工程３００との間には、絶縁碍子５に塗布された釉薬スラリー６に含まれる溶剤を乾燥させる乾燥工程２００を備えている。そのため、釉薬スラリー６に含まれる溶剤を確実に乾燥させることができる。これにより、印刷模様７５のにじみをより確実に抑制し、印刷模様７５の印刷品質をより向上することができる。

また、印刷工程３００に用いられるインク７は、複合酸化物系顔料インク７である。複合酸化物系顔料インクは、耐熱性に優れている。そのため、高温にさらされる焼成工程４００を経ても、印刷模様７５を確実に形成し、印刷品質を安定させることができる。

また、釉薬スラリー６に含まれる釉薬ガラス６１の粒径Ｄ１と、インク７に含まれるインク粒子７１の粒径Ｄ２とは、０．０２５≦Ｄ２／Ｄ１≦０．１の関係を満たしている。そのため、釉薬スラリー６の表面に付着したインク７に含まれるインク粒子７１が、釉薬スラリー６における釉薬ガラス６１の間に入り込みやすい。したがって、焼成工程４００よりも前の段階でインク７の少なくとも一部が釉薬スラリー６へ浸透し始め、焼成工程４００において、絶縁碍子５を焼成した際に、釉薬層６０内にインク７を確実に浸透させることができる。

以上のごとく、本例のスパークプラグ用絶縁碍子１の製造方法によれば、印刷の段取りを容易に行え、インク７の歩留まりを向上することができる。

１ スパークプラグ用絶縁碍子
１００ 釉薬塗布工程
２００ 乾燥工程
３００ 印刷工程
３ インクジェット印刷機
４００ 焼成工程
５ 絶縁碍子
６ 釉薬スラリー
６０ 釉薬層
６１ 釉薬ガラス
７ インク
７１ インク粒子
７５ 印刷模様

Claims (4)

1. 粉末状の釉薬ガラス（６１）と、粘度調整を行うバインダー（６２）と、上記釉薬ガラス（６１）及び上記バインダー（６２）と混ぜ合わされた液状の釉薬溶剤（６３）と、を含む釉薬スラリー（６）を絶縁碍子（５）の表面に塗布する釉薬塗布工程（１００）と、
   上記絶縁碍子（５）における上記釉薬スラリー（６）を塗布した部位に、インクジェット印刷機（３）を用いてインク（７）を吐出して印刷模様（７５）を印刷する印刷工程（３００）と、
   上記釉薬塗布工程（１００）と上記印刷工程（３００）とを通過した上記絶縁碍子（５）を加熱することにより、上記釉薬ガラス（６１）よりなる釉薬層（６０）を、上記絶縁碍子（５）の表面に形成する焼成工程（４００）とを有することを特徴とするスパークプラグ用絶縁碍子（１）の製造方法。
2. 請求項１のスパークプラグ用絶縁碍子（１）の製造方法において、上記釉薬塗布工程（１００）と上記印刷工程（３００）との間には、上記絶縁碍子（５）に塗布された釉薬スラリー（６）に含まれる釉薬溶剤（６３）を乾燥させる乾燥工程（２００）を備えていることを特徴とするスパークプラグ用絶縁碍子（１）の製造方法。
3. 請求項１又は２に記載のスパークプラグ用絶縁碍子（１）の製造方法において、上記印刷工程（３００）に用いられる上記インク（７）は、複合酸化物系顔料インクであることを特徴とするスパークプラグ用絶縁碍子（１）の製造方法。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載のスパークプラグ用絶縁碍子（１）の製造方法において、上記釉薬スラリー（６）に含まれる釉薬ガラス（６１）の粒径Ｄ１と、上記インク（７）に含まれるインク粒子（７１）の粒径Ｄ２とは、０．０２５≦Ｄ２／Ｄ１≦０．１の関係を有していることを特徴とするスパークプラグ用絶縁碍子（１）の製造方法。