JPH0659048U - インキの制御供給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 プリントヘッドへのインキ供給を制御する改
良した弁装置を備えたインキの制御供給装置を提供す
る。 【構成】 インキ噴射印刷装置のインキの制御供給装置
がノズルに関連して急速作動するインキ弁１８をプリン
トヘッド１４のノズルに隣接して備える。可撓性ダイヤ
フラムが弁チャンバを通る流れを加減する。ばねがダイ
ヤフラムを密封位置へ偏倚させてインキ流れを阻止す
る。マーキングシステムのインキ圧力がダイヤフラムの
密封を解かせて、インキ流れを可能にする。逆止弁とは
異なり、インキ流路外に偏倚ばねを配置するため、弁前
後間の圧力降下は最小限になる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は加圧流体系に使用する特別の弁に関するものである。更に詳細には本 考案はインキを滴又は物質流の形で種々の表面にマーキングする目的で付着する 液体マーキング装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

かかる装置は必要に応じて滴噴射又はインキ噴射マーキング又は印刷装置と称 される。典型的には、インキは加圧され、ノズルを押し出されて、滴を作り、こ れらの滴を静電式に又はその他の手法で制御して、マーク付けすべき品物に滴を 当てる場所と時間が決められる。必要に応じて滴を噴射する装置（Drop on dema nd system ）は滴を作ってそれをマーク付けすべき時にみマーク付けすべき品物 に向けて放出する。

【０００３】 説明を簡単にするため、本明細書を通じてかかる装置は、その種類に拘りなく 、インキ噴射装置と称することにする。インキ噴射印刷装置は、例えば食物・飲 料包装ラインにおける日付コーディング、あて先書きマガジンラベル等の如き多 くの工業用マーキングに使われる。かかる装置にとって重要な要件は、マーキン グ材料の滴又は流れを作るインキノズル又はオリフィスをもつプリントヘッドを インキ供給部と制御電子装置から遠く離して配置することである。従って、プリ ントヘッドは普通は１０乃至３０フィート（約３．０５〜９．１４ｍ）程の長さ の可撓性導管を経て中央インキ供給部からインキを供給される。

【０００４】 有効なインキ噴射装置はノズルへのインキ供給を急速にかつ精密に制御（オン 、オフの切り換え）することができなければならない。更に、制御装置又はしゃ 断装置は、これは通常は弁であるが、印刷の品質に悪影響を与える１つの現象を 防止しなければならない。その第一の現象は“垂れ”と称されるものである。こ れは非印刷期間中に減圧されたインキ供給ラインが有効にしゃ断されないで、ノ ズルからインキがしたたり落ちる結果、ノズルが作業を再開したとき、受入れら れない印刷物を作ることになる。第二の現象は第一のものとは逆である。背圧に よってノズル内に空気が入り、この結果情報不足を含む受入れられない作業が行 われることになる。

【０００５】 従来、ノズルへのインキの流入を制御する幾つかの試みが行われた。その従来 の試みの１つ（米国特許第４，０６７，０２０号参照）はノズルの近くに空気圧 制御弁を配置することである。分離した空気圧源によって制御されるこの弁は許 容しうるインキ流の通過制御（gating）を行うが、その寸法と構造の複雑さに起 因して、プリントヘッドの大きさを最小にするという要求を妨げる。

【０００６】 第二の従来の試みはインキ弁をプリントヘッドから遠く離して置くことである 。しかしこの試みでは、インキ供給部をノズルに連結する可撓性導管の壁に加わ る圧力を考慮する必要がある。インキ流が止まったとき、可撓性導管壁に蓄積さ れたエネルギーは消散させなければならなず、さもないとインキ垂れが生じて、 特に静電系の場合には、プリントヘッドを汚す。導管壁に蓄積したエネルギーを 処理するために、従来技術では三方弁を使用し、これはインキ流が止まったとき に逃がしポートが開き、インキがこのポートを通るようにすることによって、導 管壁中の圧力を消散させる。しかしこの試みは、ノズルに対する弁の位置を固定 したままにしなければならないので、完全に満足なものではない。もしそれを固 定したままにしなければしゃ断サイクルが遅くなり、インキの垂れ及び／又は吸 引が起こるだろう。

【０００７】 第三の従来技術（米国特許第４，２３４，８８５号参照）はインキ弁をプリン トヘッドの近くよりはむしろインキ供給部に配置している。可撓性導管壁へのエ ネルギー蓄積を防止するために、圧力ジャケットを前記導管の周囲に設ける。こ の装置は幾分複雑で、高価になる。

【０００８】 前記従来技術はすべて、前記欠点に加わえて、電気式又は空気圧式制御装置の 如き別個の制御手段を備えなければならないという欠点をもつ。

【０００９】

【考案が解決しようとする課題】

従って、本考案の目的はこれらの欠点を解消する、プリントヘッドへのインキ 供給を制御する改良した弁装置を提供することにある。詳細には、インキ噴射ノ ズルの近くに、好適にはそれに隣接して設けられる小形の高速弁を提供すること にある。かかる設計によれば、インキ導管を囲む圧力ジャケットを必要とせず、 プリントヘッドの寸法を小さくでき、このためインキ噴射マーキング装置を多く の用途に容易に使用可能となすことができる。 本考案の他の目的は、低コストであるが、高性能の小形の簡単な弁を提供する ことにある。 本考案の他の目的は、インキ噴射ノズルの近くに設けられ、別個の制御手段を 要せず、インキ供給導管内の圧力に応答して作動する如き弁を提供することにあ る。 更に他の目的は、インキ垂れを防止するための高いクラッキング圧力をもち 、弁前後間での圧力降下が無視し得る程度になる如きインキ弁を提供することに ある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

前記目的を達成するため、本考案は、遠隔の位置に配置した滴形成ノズルへイ ンキを制御可能に供給するインキの制御供給装置において、供給インキを入れる インキ容器と、インキ容器から遠隔の位置に配置されて流体導管によってそれと 連通した滴形成ノズルと、容器からノズルへのインキの送りを制御するために前 記容器を選択的に加圧、減圧する手段と、前記導管内の流体圧力が選択値より下 になったときにインキの流れとノズル垂れを防止するため及び流体圧力が前記選 択値より上になったときにインキをノズルへ流すために、流体導管内の圧力変化 のみに応答する前記ノズルに隣接した弁手段とを備え、前記弁手段は、インキが 流れる弁チャンバを含むハウジングを備え、前記チャンバは密封面を有し、イン キを運んで弁チャンバに入れる入口手段とそれを出す出口手段を備え、前記チャ ンバ上に配置されかつインキを前記チャンバを通して流す第１位置とインキの流 れを阻止するよう前記密封面に掛合する第２位置との間で撓み得る可撓性部材を 備え、前記可撓性部材を前記第２位置に偏倚させる偏倚手段を備え、前記偏倚手 段は、流体圧力が前記可撓性部材の一側のみに生じてクラッキング圧力損をかな り減らすようにインキ通路の外に配置されており、更に前記弁手段は容器から遠 隔の位置にかつノズルに隣接して配置されて、ノズル垂れの制御を最適ならしめ 、前記弁チャンバは前記密封面を含みかつ前記入口手段と出口手段のうちの一方 と連通する隆起部分と、前記隆起部分を囲みかつ前記入口手段と出口手段のうち の他方に連通する低下部分とを含んでいることを特徴とする。

【００１１】 本考案は高速・高精度でプリントヘッドへのインキ流を停止したり開始したり するインキ噴射装置に使用する弁である。この弁は簡単で、コンパクトであって 、プリントヘッドのノズルに隣接して設けられる。この弁は加圧された供給イン キが通過する入口ポートと出口ポートをもつ。入口ポートと出口ポート間に密封 状に配置した可撓性ダイヤフラムが密封面と協働してインキ流を中断させる。こ のダイヤフラムは通常は流体経路の外に置いたばねによって密封位置に偏倚せし められる。本質的に、偏倚手段は大気圧であって、この流体の流動系内の圧力変 化に影響されない。

【００１２】 弁の作動は該装置中の流動圧力を調節することによって行われ、圧力がばねの 偏倚力（これは普通は弁のクラッキング圧力と称する）を超えたとき、ダイヤフ ラムが密封面から離れて、弁を通る流れを生ぜしめる。一旦開放位置へ偏倚せし められると、ダイヤフラムの表面積が大きいために、インキ流は容易にダイヤフ ラムを開放位置に保ち、その際の圧力降下は無視し得る程度となる。弁を閉鎖す るためには、インキ導管内の圧力をクラッキング圧力又はばねの偏倚力以下に下 げるだけでよい。そのときダイヤフラムは密封面に対してぱっと閉じる。 本考案の目的と利点は以下の説明から明らかになるだろう。

【００１３】

【実施例】 第１図において、インキ滴マーキング装置は、インキ滴１６を作るノズルを用 いるプリントヘッド１４へ可撓性導管１２を経てインキを供給する遠隔装置１０ を使用する。インキ滴１６はいろいろな技術によってマークすべき表面に送られ る。これに関しては、例えば米国特許第４，１２１，２２２号及び第４，２３４ ，８８５号を参照されたい。本考案によれば、遠隔装置１０からプリントヘッド １４へのインキ供給は、好適にはプリントヘッド近くに置いた高速弁１８によっ て制御する。好適実施例では、弁１８は小さな寸法（１立方インチ程度即ち約１ ６．３９ｃｍ³ 程度）に作られて、ノズルの直ぐ上流側でプリントヘッド１４中 に置かれる。勿論前記弁は該装置中のどこに置いても、本考案の利益を得ること ができる。例えば所望に応じて、前記弁は遠隔インキ装置１０の付近に置くこと ができ、その場合は、導管にエネルギーが蓄積するのを防止するために、導管１ ２の回りに圧力ジャケットを設ける必要がある（これに関しては例えば米国特許 第４，２３４，８８５号を参照されたい）。

【００１４】 本考案の弁１８を操作するのに外部の電気制御装置又は空気圧系統を必要とし ないことは認められるだろう。この弁はとちらかといえば、インキ導管１３中の 圧力変化のみによって作動されるインキライン弁（in line valve ）である。イ ンキ噴射装置の一実施例では、インキは４０ psig （約２．８１kg/cm² ゲージ 圧）程度の圧力でプリントヘッド１４に供給する。急速応答性をもつためには、 本考案の弁は比較的高いクラッキング（cracking）圧力をもつ必要がある。例え ば、本考案の満足な弁は２０ psig （約１．４１kg/cm²ゲージ圧）程度のクラッ キング圧力（密封力）をもつように構成する。しかしながら、逆止弁とは異なり 、このクラッキング圧力は弁の前後間に実質的な圧力降下を生ぜしめない。例え ば本考案の典型的な構造では、入口側対出口側の圧力降下は１又は２ psig （約 ０．０７０３又は約０．１４１kg/cm²ゲージ圧）程度になる。

【００１５】 第２，３図は本考案の弁を用いるインキ噴射装置の特定の実施例を示す。第２ 図の装置では、インキ供給タンク２０は三方弁２４を経て圧力源２２から加圧さ れる。インキ滴をプリントヘッド１４から放出したいときには、圧力源２２がタ ンク２０を、次いで導管１２を加圧するように弁２４を配置する。導管１２内の 圧力が弁１８のクラッキング圧力を超えたとき、ダイヤフラムがぱっと開いてイ ンキをプリントヘッドへ流してインキ滴を作らせる。この流れは圧力源２２から の圧力を大気に逃がすように三方弁２４の位置を調節することによって止められ る。こうすることによって、インキ弁１８は、導管内の圧力がクラッキング圧力 以下に低下すると直ちにインキ流を中断させる。

【００１６】 第３図には別の実施例の装置を示す。タンク２０から機械ポンプ２６によって インキがくみ出される。このポンプはインキを三方弁２８を介して導管１２へ供 給する。インキ流を止めたいときは三方弁がインキをタンク２０へ戻し、導管１ ２の圧力を急速に低下させ、インキ弁１８がノズルへの流れを止めるようになす 。

【００１７】 第４図には本考案の好適実施例のインキ弁の詳細を示す。この弁は、高品位の プラスチック材料又は金属から作られ、上部ハウジング３０と下部ハウジング３ ２を有する。下部ハウジング内には入口ポート３４を出口ポート３６を配置する 。前記入口ポートと出口ポートか導管３８、弁チャンバ４０及び導管４２を経て 連通する。

【００１８】 好適には、第４図に示す弁チャンバ４０は環状の低下部分４６を囲んた中央隆 起部分又は密封面４４をもつ。導管３８は低下部分を通って前記チャンバに入り 、導管４２は隆起部分４４からチャンバを出る。

【００１９】 チャンバ４０上に配置した可撓性ダイヤフラム４８は下部ハウジングと上部ハ ウジングの間に密封状に定着する。適当なエラストマー材料で作ったこのダイヤ フラムは隆起部分４４に向かって曲がったり離れたりして、導管４２を密封し、 又はこの導管への流れを生ぜしめる。

【００２０】 好適実施例による偏倚素子は上部ハウジング３０内に設けたばね組立体とする 。このばね組立体はコイルばね５０を含み、このばねの上端はハウジングに定着 する。前記ばねを囲んだカップ形の押部材５２は適当な大きさの開口内で上部ハ ウジング３０に相対的に動く。押部材５２はダイヤフラム４８の中央部分の上に 配置し、後述の如く、上部と下部のハウジングがしっかり接合したとき、押部材 は下向きの密封力をダイヤフラム４８に及ぼす。この力の大きさはばね５０のパ ラメータの関数であり、これは注意深く種々の仕方で制御することができる。普 通は、背圧に抗して出口を十分に密封できる力をもつばねを選択するだけで十分 である。しかし必要ならば、ばね力を増す手段を用いて、例えばねじ・板組立体 を上部ハウジングの頂部に設けて、ばねを収容しているスぺースを小さくするこ とによって追加の調節を行わせることができる。

【００２１】 何れの場合にも、押部材５２はダイヤフラムを加圧して、それをチャンバ４０ の密封面４４に接触させる。かくして、前記弁は通常は閉じていて、入口ポート と出口ポート間の流れを許さない。好適には密封面４４は隆起しているが、環状 の低下部分４６と同じレベルにあって、所望の機能を果たすことができる。押部 材５２に対向するチャンバ面の部分は密封面をなす。

【００２２】 供給導管内のインキが十分に加圧されてそのクラッキング圧力（密封面４４に 作用するばね５０により生じる力）を超えたときに、弁は開く。特に、インキ圧 力が前記ばね力を超えたとき、ダイヤフラムは密封面４４から離れて、インキを ノズルへ流れさせる。ダイヤフラムの表面積は特定の入口圧力が、選択されたば ね力を打ち負かすように選択される。ダイヤフラムは入口の直ぐ近くで自由に曲 がってチャンバ４０内に入らなければならない。かくしてインキ圧力は周知の液 圧原理に従ってダイヤフラムの大部分に作用せしめられる。チャンバ４０は圧力 損失を最小にするように設計する。

【００２３】 導管内の供給インキが減圧されたとき、ダイヤフラムはぱっと閉じて、インキ の逆流を防止する。この逆流が起これば、空気がノズルに入ってインキ流を更に 前進させる結果、インキ垂れをもたらすことになる。

【００２４】 本考案の高速インキ弁は（典型的な装置では１０ psig ，即ち約０．７０３kg /cm²を超える）高いクラッキング圧力をもつが、弁前後間の圧力降下は最小にし なければならない。この弁はまた、作動していないときに垂れや吸引を起こすた めに弁を閉じたままに保つ偏倚素子をもたねばならない。

【００２５】 逆止弁の如き従来の弁はばね偏倚手段をもつが、それは加圧流体の経路内にあ る。それ故、そのばねは弁が開いた後に流体の前進流に対して無視できない程の 抵抗を与える結果、入口ポートと出口ポート間に弁のクラッキング圧力にほぼ等 しい圧力降下をもたらす。このことは、インキ噴射装置に必要な圧力は比較的安 定していなければならないという理由から、本考案の目的にとって極めて望まし くない。要するに、逆止弁は静的密封を行うためにばねを使用し、そのばね力が 圧力降下という不変の欠点をもたらし、このためプリントヘッドに所要圧力を得 るためには導管内にずっと高い圧力を必要とすることになる。このことによって インキ噴射装置は望ましくないヒステリシスをもつことになる。ばね偏倚手段の ない従来の弁は垂れ及び／又は空気吸引を防止するための高いクラッキング圧力 を与えることはできない。

【００２６】 本考案は高いクラッキング圧力を用いるが、一旦弁がぱっと開いても、このク ラッキング圧力は弁前後間にそれ程大きな圧力降下を生ぜしめない。実際上、本 考案は流体経路外にばね偏倚手段を保持する結果、チャンバ４０を介して圧力降 下は無視し得る如き高効率の弁がもたらされる。 以上、本考案の実施例につき説明したが、本考案上記実施例に限定されるもの ではなく、請求の範囲によってのみ限定されるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案のインキマーキング装置を一般化したブ
ロック図である。

【図２】図１の装置の好適実施例のブロック図である。

【図３】図１の装置の別の実施例のブロック図である。

【図４】本考案の弁の横断面図である。

【符号の説明】

１０ 遠隔装置 １２ 可撓性導管 １４ プリントヘッド １６ インキ滴 １８ 弁 ２０ タンク ２２ 圧力源 ２８ 三方弁 ３０ 上部ハウジング ３２ 下部ハウジング ３４ 入口ポート ３６ 出口ポート ３８ 導管 ４０ 弁チャンバ ４２ 導管 ４４ 隆起部分 ４６ 低下部分 ４８ 可撓性ダイヤフラム ５０ コイルばね ５２ 押部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 ジョージ アーウエイ アメリカ合衆国 イリノイ州 ノーリッヂ ウエスト アーガイル アベニュー 8260 (72)考案者 フランク エラマイティ アメリカ合衆国 イリノイ州 ハノーバー パーク バーシャイア コート 7811 (72)考案者 タン ミン フアン アメリカ合衆国 イリノイ州 エルク グ ローヴ ヴィレッジ リーズ レーン 1240

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 遠隔の位置に配置した滴形成ノズルへイ
   ンキを制御可能に供給するインキの制御供給装置におい
   て、 （ａ）供給インキを入れるインキ容器と、 （ｂ）インキ容器から遠隔の位置に配置されて流体導管
   によってそれと連通した滴形成ノズルと、 （ｃ）容器からノズルへのインキの送りを制御するため
   に前記容器を選択的に加圧、減圧する手段と、 （ｄ）前記導管内の流体圧力が選択値より下になったと
   きにインキの流れとノズル垂れを防止するため及び流体
   圧力が前記選択値より上になったときにインキをノズル
   へ流すために、流体導管内の圧力変化のみに応答する前
   記ノズルに隣接した弁手段とを備え、 前記弁手段は、 (i) インキが流れる弁チャンバを含むハウジングを備
   え、前記チャンバは密封面を有し、 (ii)インキを運んで弁チャンバに入れる入口手段とそれ
   を出す出口手段を備え、 (iii) 前記チャンバ上に配置されかつインキを前記チャ
   ンバを通して流す第１位置とインキの流れを阻止するよ
   う前記密封面に掛合する第２位置との間で撓み得る可撓
   性部材を備え、 (iv)前記可撓性部材を前記第２位置に偏倚させる偏倚手
   段を備え、前記偏倚手段は、流体圧力が前記可撓性部材
   の一側のみに生じてクラッキング圧力損をかなり減らす
   ようにインキ通路の外に配置されており、 更に前記弁手段は容器から遠隔の位置にかつノズルに隣
   接して配置されて、ノズル垂れの制御を最適ならしめ、 前記弁チャンバは前記密封面を含みかつ前記入口手段と
   出口手段のうちの一方と連通する隆起部分と、前記隆起
   部分を囲みかつ前記入口手段と出口手段のうちの他方に
   連通する低下部分とを含んでいることを特徴とするイン
   キの制御供給装置。
2. 【請求項２】 前記可撓性部材は弁チャンバ上でハウジ
   ング内に定着したエラストマー製のダイヤフラムとする
   ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 【請求項３】 偏倚手段はハウジングに対して定着され
   かつ前記可撓性部材に作用するばね部材を含むことを特
   徴とする請求項１に記載の装置。
4. 【請求項４】 偏倚手段はばねを受入れるハウジング内
   で可動の押部材を含み、前記押部材は可撓性部材に接触
   してそれを密封面に向かって偏倚させることを特徴とす
   る請求項１に記載の装置。