JP6428278B2 - 絶縁碍子の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、絶縁碍子の製造方法に関する。

例えばスパークプラグ用の絶縁碍子は、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、碍子の表面を覆う釉薬層とを有している。印刷模様は、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、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。

碍子への印刷模様の印刷は、例えば特許文献１に記載されるように、印刷模様の鏡像となる形状の凹部が形成された刻印ローラによってインク膜を転写する方法や、インクジェット印刷機による方法などがある。

インクジェット印刷機による印刷では、碍子はセラミックスからなり表面はザラザラしているため、そのままでは印刷することができず、通常、施釉後に印刷が行われる。施釉により釉薬が下地となり、塗布された釉薬にインクが染み込むことで碍子の表面に印刷することができる。しかし、その後の焼成時に、釉薬中のインクがにじんでしまい、特に、碍子の表面の、段状の凹凸部として形成される凸部に、帯状の印刷模様を印刷する場合に、この帯状の印刷模様が凹部に流れてにじんで模様が崩れてしまう場合があった。

そこで、インクのにじみや流れ防止として、例えば、施釉前に印刷することが考えられる。しかし施釉前に印刷しようとすると、釉薬による下地がないため常温のままでは碍子表面にインクは染みこまず印刷することができない。この場合、碍子を予熱して１００℃以上の高温にしておいて、インクが碍子に付着した瞬間、インクがにじみ広がる前に蒸発させて碍子表面に印刷模様として定着させる方法が考えられる。

特開２００４−５８６１１号公報

しかし、碍子を高温にすることで、碍子とインクジェットヘッドとの間にインク溶剤の蒸気が発生する。インクジェットヘッドのインクノズルに付着した蒸気は、インクノズルの外周にやがて結露して付着する。インクノズルから吐出されるインクが結露した付着液に触れると表面張力でまっすぐ飛ばなくなり、きれいな印刷模様を印刷することができなくなる。このため、定期的にインクノズルのクリーニングを行うのが一般的であるが、クリーニングの頻度が高くなると生産効率が悪化するという問題が生じていた。

本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、インクジェット印刷機を用いた印刷において、印刷品質を向上させることが可能な絶縁碍子の製造方法を提供することにある。

本発明の絶縁碍子の製造方法は、段状に凸部（１６）と凹部（１７）とを交互に有する凹凸部（１１）が外周に形成されている絶縁碍子を予熱する予熱工程と、印刷工程と、印刷工程後に釉薬を絶縁碍子の表面に塗布する施釉工程と、施釉工程後に絶縁碍子を加熱する焼成工程と、を含む。

予熱工程後の印刷工程では、インクジェット印刷機のインクジェットヘッドに設けた複数のインクノズルからインクを吐出し、インクジェットヘッドと絶縁碍子との間に発生するインクの蒸気を気流発生手段が発生させる気流により排除しつつ、絶縁碍子の凸部に帯状の帯状印刷模様を印刷する。気流発生手段は、吐出ノズルと吸引ノズルとを有し、印刷工程において、吐出ノズルにより、インクジェットヘッドのヘッド面と平行に吸引ノズル側へエアを送風し、吸引ノズルにより、ヘッド面と絶縁碍子との間のエアを吸引し、吸引ノズルによる吸引体積流量は吐出ノズルによる吐出体積流量より多い。

本構成によれば、予熱工程により絶縁碍子を予熱することで、印刷時には絶縁碍子は少なくとも常温以上の高温になっている。このため、印刷工程時に、インクノズルから吐出されたインクは、絶縁碍子の表面に付着した瞬間、にじみ広がる前に蒸発して碍子表面に印刷模様として定着する。これにより、にじみや不鮮明さが解消されてきれいな印刷模様を形成することができる。

また、絶縁碍子が予熱工程により高温になっていることで、印刷工程時には絶縁碍子とインクジェットヘッドとの間にインク溶剤の蒸気が発生する。インク溶剤の蒸気は気流発生手段により排除されるため、蒸気がインクジェットヘッドに付着することが抑制される。これにより、鮮明な印刷模様を連続して印刷することが可能となり、生産効率を向上させることができる。

スパークプラグ用絶縁碍子の全体図。 スパークプラグ用絶縁碍子の製造方法を示す工程ブロック図。 印刷工程における装置全体を示す全体模式図。 主に吐出ノズルと吸引ノズルを示す斜視図。 主にエア処理部の構成を示す模式図。 印刷工程を施した後のスパークプラグ用絶縁碍子を示す全体図。 インクの揮発蒸気がインクノズルに付着する様子を説明する模式図。

以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。
〈第１実施形態〉
本発明の絶縁碍子の製造方法にかかる第１実施形態について、図１〜図７を参照しつつ説明する。本実施形態の絶縁碍子はスパークプラグ用絶縁碍子であって、「スパークプラグ用絶縁碍子」は、以下、単に「絶縁碍子」とも言う。

図１に示すように、本実施形態の絶縁碍子１０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。絶縁碍子は、その軸方向一端側から順に、凹凸部１１、ストレート部１２、大径部１３、小径部１４、テーパ部１５を有している。凹凸部１１は、外周面が複数の段状に凸部１６と凹部１７とを交互に有して形成されている。ストレート部１２は、外周面が滑らかな円筒状に形成されている。大径部１３は、ストレート部１２よりも径が大きく形成されている。小径部１４は、ストレート部１２よりも径が小さく形成されている。テーパ部１５は、他端側に向かって徐々に径が小さくなる略円錐台形状をなしている。

次に、絶縁碍子の製造方法について説明する。図２に示すように、本実施形態のスパークプラグ用絶縁碍子の製造方法は、予熱工程１００、印刷工程２００、施釉工程３００、乾燥工程４００、焼成工程５００の各工程を有し、この順に各工程が実行される。本実施形態では、施釉工程３００の前に印刷工程２００を行うようにしており、印刷工程２００において絶縁碍子１０の表面には釉薬による下地が形成されていない。このため、絶縁碍子１０が常温のままでは表面にインクが染みこまないため、印刷工程２００の前に予熱工程１００を実施するようにしている。なお、常温とは、概ね５℃〜３５℃の温度である。以下、各工程について詳細に説明する。

（予熱工程）
まず、予熱工程１００では、絶縁碍子１０を図示しない予熱炉により１５０℃程度まで予熱する。予熱後の絶縁碍子１０の温度は、次の印刷工程２００においてインクが絶縁碍子１０に付着した瞬間、インクがにじみ広がる前に蒸発する程度の高温とする。

（印刷工程）
次いで、印刷工程２００に移行する。印刷工程２００では、インクジェット印刷機２０により絶縁碍子１０の表面に印刷模様１８，１９（図６参照）を印刷する。まず、印刷工程２００における印刷装置１全体の構成について、図３〜図５を参照して説明する。図３に示すように、印刷装置１は、インクジェット印刷機２０と、気流発生手段３０とを備えている。

インクジェット印刷機２０は、インクを吐出するインクジェットヘッドとしてのヘッド部２１を備えている。ヘッド部２１には、ヘッド部２１の長手方向に亘って複数のインクノズル２２がヘッド面２３に開口形成されている。インクノズル２２は、２列形成され、図示しないインク供給機構に接続している。なお、各列においてインクノズル２２が複数形成される方向を「インクノズル２２の形成方向」と言い、図３において紙面手前から奥行き方向に対応する。

印刷時には、絶縁碍子１０は、ヘッド部２１の下方の印刷位置に、その軸方向がインクノズル２２の形成方向と一致するように水平に配置される。このとき、絶縁碍子１０は、テーパ部１５及び小径部１４の一部を図示しない碍子回転機構のチャックにより把持される。

そして、絶縁碍子１０を矢印Ｒに示す方向に回転させながら、インクノズル２２から微少なインク滴２５を吐出することで、絶縁碍子１０の表面に所望の印刷模様１８，１９を印刷する。本実施形態では、図６に示すように、絶縁碍子１０の凹凸部１１の凸部１６に３本の帯状の帯状印刷模様１８と、ストレート部１２に文字列からなる文字列印刷模様１９とを同時に印刷する。

図３を再び参照し、気流発生手段３０について説明する。気流発生手段３０は、ヘッド部２１と絶縁碍子１０との間に発生するインクの蒸気を排除するための機構であって、ヘッド面２３に平行な水平方向に気流を発生させる。気流発生手段３０は、吐出ノズル３１、吸引ノズル３２、駆動源としてのポンプ３３、エア処理部４０等を有している。

図３、図４に示すように、吐出ノズル３１及び吸引ノズル３２は、断面形状が長方形の扁平な管状部材である。吐出ノズル３１は、ヘッド部２１の下方の一方側に設けられている。吐出ノズル３１の吐出口３４は、ヘッド面２３の下方に開口している。吸引ノズル３２は、ヘッド部２１の下方の他方側に設けられている。吸引ノズル３２の吸引口３５は、吐出ノズル３１の吐出口３４と対向するようにヘッド面２３の下方に開口している。

吐出口３４の開口幅Ｗ１（図４参照）及び吐出口３４の開口幅Ｗ２（図４参照）は、ヘッド部２１において各列のインクノズル２２が形成されている部分の長さに対応している。吐出口３４及び吸引口３５の上面と、ヘッド面２３とは、ほぼ同じ高さ位置である。吸引ノズル３２による吸引体積流量は吐出ノズル３１による吐出体積流量の倍程度に設定されており、絶縁碍子１０の周りの空気や蒸気を確実に吸引するようにしている。また、吐出流速は、概ね０．２ｍ／ｓであり、吸入流速は、概ね０．５ｍ／ｓである。吐出口３４及び吸引口３５のそれぞれにおいて、インクノズル２２の形成方向に亘って流速が均一であることが望ましい。なお、図４における矢印Ｆ２は、吐出ノズル３１から吸引ノズル３２側へのエアの流れを示している。

エア処理部４０は、吐出ノズル３１の上流側であって、ポンプ３３の下流側に設けられており、吸引ノズル３２から吸引したエアを処理する。図５に示すように、エア処理部４０は、上流から順に、エアフィルタ４１、ミストセパレータ４２、溶剤タンク４３等を有している。溶剤タンク４３内には、インク溶剤と同成分の薄い溶液Ｓが貯留されている。ポンプ３３の駆動により、矢印Ｆ１に示すように接続管４４内を通過してきたエアは、エアフィルタ４１及びミストセパレータ４２を通過することによって、エアに含まれる埃やゴミ、水分等が除去される。さらに、ミストセパレータ４２通過後のドライエアは、溶剤タンク４３内でバブリングされることで、インク溶剤成分を含む湿ったエアに変えられ、吐出ノズル３１へと流入する。

以上説明した気流発生手段３０は、ポンプ駆動により、ヘッド部２１と絶縁碍子１０との間のエアを吸引ノズル３２から吸引し、エア処理部４０を通過させた後、吐出ノズル３１から吐出することで、絶縁碍子１０とヘッド部２１との間に気流を発生させる。すなわち、印刷時には、図３に矢印Ｆで示すように、ヘッド面２３と平行な水平方向に、インク溶剤成分を含む湿ったエアが送風される。

なお、絶縁碍子１０は、図示しない処理テーブル上に放射状に複数配置され、処理テーブルの回転により順次絶縁碍子１０が印刷位置にセットされ、複数の絶縁碍子１０が連続して印刷処理されるようになっている。

（施釉工程）
印刷工程２００の次は、施釉工程３００に移行する。施釉工程３００では、ディスペンサにより絶縁碍子１０の凹凸部１１とストレート部１２に釉薬を塗布する。

（乾燥工程）
次いで、乾燥工程４００に移行する。乾燥工程４００では、常温よりも高温に設定された乾燥炉内に絶縁碍子１０を配して、絶縁碍子１０に塗布された釉薬を乾燥させる。

（焼成工程）
次いで、焼成工程５００に移行する。焼成工程５００では、印刷工程２００と施釉工程３００を経た絶縁碍子１０を７００℃以上の焼成炉で加熱することにより、ガラス質よりなる釉薬層を絶縁碍子１０の表面に形成する。

［効果］
（１）本実施形態では、予熱工程１００により絶縁碍子１０を１５０℃程度に予熱するようにしている。このため、印刷工程において、インクノズル２２から吐出されたインクは、絶縁碍子１０の表面に付着した瞬間、にじみ広がる前に蒸発して碍子表面に印刷模様として定着する。これにより、印刷工程２００の前に施釉工程３００がなされていなくても、絶縁碍子１０の粗い表面性状に影響されることなく、印刷模様１８，１９を印刷することができる。また、にじみや不鮮明さが解消されてきれいな印刷模様１８，１９を形成することができる。

（２）絶縁碍子１０が予熱工程１００により高温になっていることで、印刷工程２００では、絶縁碍子１０とヘッド部２１との間にインク溶剤の蒸気が発生する。本実施形態では、気流発生手段３０により、インク溶剤の蒸気はヘッド面２３付近のエアと共に吸引ノズル３２により吸引されるため、蒸気がヘッド面２３に付着することが抑制される。さらに、ヘッド面２３の下に、送風されるエアによってエアカーテンが発生するため、揮発したインク溶剤がヘッド面２３側に上昇しにくく、さらに好適に蒸気のヘッド面２３への付着を抑制することができる。

図７に示すように、一般に、印刷を繰り返すうち、発生した蒸気はインクノズル２２の外周にやがて結露して付着液２６として付着する。インクノズル２２から吐出されるインクが付着液２６に触れると、インク滴２５は表面張力の影響により、図７において破線で示すようにまっすぐ飛ばなくなり、きれいな印刷模様を印刷することができなくなる。このため、定期的にインクノズル２２のクリーニングが行われる。

本実施形態では、気流発生手段３０により蒸気を排除しつつ印刷を行うため、排除仕切れなかった蒸気がインクノズル２２に蒸気が結露して付着液として付着するまでの時間を大幅に長くすることができる。このため、鮮明な印刷模様１８，１９を連続して印刷することが可能となり、クリーニング頻度を低くすることができ、生産効率を向上させることができる。

（３）本実施形態では、エア処理部４０においてドライエアを溶剤タンク４３内でバブリングさせており、印刷中発生したインク溶剤の蒸気に、インク溶剤成分を含む湿ったエアをぶつけるようにしている。これにより、ドライエアをそのまま送風する場合と比較して、溶剤の蒸気同士がくっついて蒸気の凝集が良くなり、より効率的にヘッド面２３近傍の蒸気を回収することができる。

（４）また、本実施形態の予熱工程１００では、絶縁碍子１０を１５０℃程度に予熱するようにしている。絶縁碍子１０の予熱温度があまりに高いと、印刷時に、絶縁碍子１０からの輻射熱の影響によりヘッド部２１のヘッド面２３が乾きやすくなってしまう。また、予熱温度が低すぎると、インクが絶縁碍子１０に定着する前に広がってにじんでしまう虞がある。これらの点に鑑み、予熱温度を１５０℃程度とすることで、ヘッド面２３の乾きを抑制するとともに、鮮明な印刷模様１８，１９を印刷することができる。

（５）特に、帯状印刷模様１８については、従来のように施釉、印刷、焼成の工程順で印刷した場合、凹凸部１１の凹部１７へインクが流れ崩れて外観不良となる場合があり、帯状印刷模様１８の印刷は、文字列印刷模様１９の印刷工程２００とは別工程で処理する必要があった。しかし、本実施形態では、帯状印刷模様１８についてもにじむことなく鮮明な印刷模様として印刷することが可能なため、帯状印刷模様１８と文字列印刷模様１９との２種類の印刷模様を同時に印刷することができる。

〈他の実施形態〉
上記実施形態では、溶剤タンク４３を通過させて、インクの溶剤成分を含有するエアを吹き出すようにしたが、吐出ノズル３１から吹き出すエアは、インクの溶剤成分を含有していなくても良い。例えば、インク溶剤の揮発蒸気の水分子と凝集しやすい雰囲気のエアとすることで効果的に蒸気を排除することが可能であれば、その他の液体を溶剤タンク内に貯留しても良いし、エアをバブリングせずに、適度な流速の気流を発生させることのみで蒸気を排除するようにしても良い。

上記実施形態の気流発生手段３０は、吐出ノズル３１と吸引ノズル３２とを有する構成としたが、ヘッド面２３と絶縁碍子１０との間に、ヘッド面２３と平行に流れる気流を発生させることができれば、その構成や形状は問わない。

上記実施形態の施釉工程３００では、ディスペンサにより釉薬を塗布したが、その他、スプレーや、浸漬方式による塗布でも良い。

上記実施形態の乾燥工程では、高温の乾燥炉を用いたが、その他、例えば常温で所定時間保存することで乾燥させたり、送風機等を用いて乾燥させたりしても良い。

上記実施形態では、スパークプラグ用絶縁碍子の製造方法について説明したが、絶縁碍子はスパークプラグ用に限られない。例えば、電線を保護するための絶縁碍子でも良いし、その他種々の用途における絶縁碍子でも良い。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。

１０ ・・・絶縁碍子
１８ ・・・帯状印刷模様
１９ ・・・文字列印刷模様
２０ ・・・インクジェット印刷機
２１ ・・・ヘッド部（インクジェットヘッド）
２２ ・・・インクノズル
３０ ・・・気流発生手段
１００ ・・・予熱工程
２００ ・・・印刷工程
３００ ・・・施釉工程
５００ ・・・焼成工程

Claims (2)

1. 段状に凸部（１６）と凹部（１７）とを交互に有する凹凸部（１１）が外周に形成されている絶縁碍子（１０）を予熱する予熱工程（１００）と、
   前記予熱工程後に、インクジェット印刷機（２０）のインクジェットヘッド（２１）に設けた複数のインクノズル（２２）からインクを吐出し、前記インクジェットヘッドと前記絶縁碍子との間に発生する前記インクの蒸気を気流発生手段（３０）が発生させる気流により排除しつつ、前記絶縁碍子の前記凸部に帯状の帯状印刷模様（１８）を印刷する印刷工程（２００）と、
   前記印刷工程後に釉薬を前記絶縁碍子の表面に塗布する施釉工程（３００）と、
   前記施釉工程後に前記絶縁碍子を加熱する焼成工程（５００）と、
   を含み、
   前記気流発生手段は、
   吐出ノズル（３１）と吸引ノズル（３２）とを有し、
   前記印刷工程において、前記吐出ノズルにより、前記インクジェットヘッドのヘッド面（２３）と平行に前記吸引ノズル側へエアを送風し、前記吸引ノズルにより、前記ヘッド面と前記絶縁碍子との間のエアを吸引し、前記吸引ノズルによる吸引体積流量は前記吐出ノズルによる吐出体積流量より多いことを特徴とする絶縁碍子の製造方法。
2. 前記エアは、前記インクの溶剤成分を含有していることを特徴とする請求項１に記載の
   絶縁碍子の製造方法。

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