JPH0773913B2 - 高速スプレ−ガンの制御方法 - Google Patents
高速スプレ−ガンの制御方法Info
- Publication number
- JPH0773913B2 JPH0773913B2 JP17393987A JP17393987A JPH0773913B2 JP H0773913 B2 JPH0773913 B2 JP H0773913B2 JP 17393987 A JP17393987 A JP 17393987A JP 17393987 A JP17393987 A JP 17393987A JP H0773913 B2 JPH0773913 B2 JP H0773913B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- voltage
- valve
- piezoelectric element
- spray gun
- negative voltage
- Prior art date
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/015—Ink jet characterised by the jet generation process
- B41J2/02—Ink jet characterised by the jet generation process generating a continuous ink jet
- B41J2/03—Ink jet characterised by the jet generation process generating a continuous ink jet by pressure
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2202/00—Embodiments of or processes related to ink-jet or thermal heads
- B41J2202/01—Embodiments of or processes related to ink-jet heads
- B41J2202/05—Heads having a valve
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、圧電素子を弁として用いた小型高速スプレー
ガンの制御方法に関し、本発明はマーキング及び印字に
おいて好適に用いられる。
ガンの制御方法に関し、本発明はマーキング及び印字に
おいて好適に用いられる。
［従来の技術］ 従来、液体を噴射するスプレーガンは各種あり、バルブ
の開閉のための駆動源で分類すると、手動式、空気圧
式、およびソレノイド式が知られている。これらのう
ち、噴射の開始および停止を高速で行うことができ、か
つ小型化できるものとしてソレノイド式が用いられてい
る。本出願人は、先に特に応答速度が速い小型のスプレ
ーガンを発明し、これは印字の分野で広く実用されてい
る（実開昭58−128658）。
の開閉のための駆動源で分類すると、手動式、空気圧
式、およびソレノイド式が知られている。これらのう
ち、噴射の開始および停止を高速で行うことができ、か
つ小型化できるものとしてソレノイド式が用いられてい
る。本出願人は、先に特に応答速度が速い小型のスプレ
ーガンを発明し、これは印字の分野で広く実用されてい
る（実開昭58−128658）。
しかし、一般のソレノイド式スプレーガンは勿論、上記
改良されたスプレーガンにおいてさえ、より速い応答速
度が要求されるようになった。しかし、ソレノイド式ス
プレーガンにおける可動鉄芯はいくら小型化したとして
も比較的重いので慣性が大きく、応答速度に限界があっ
た。
改良されたスプレーガンにおいてさえ、より速い応答速
度が要求されるようになった。しかし、ソレノイド式ス
プレーガンにおける可動鉄芯はいくら小型化したとして
も比較的重いので慣性が大きく、応答速度に限界があっ
た。
また、一層の小型軽量化が望まれているが、従来のソレ
ノイド式では殆ど限界に達している。たとえば巻線コイ
ルを小さくし、かつ十分の駆動力を得るには限界があ
る。駆動部の小型化に限界があるとなれば、弁からノズ
ルを長く延すことによってスプレーガン先端部を小さく
することが考えられる。しかし、すると噴射される液体
の流路が長いので流動抵抗が大きくなり、実用できな
い。
ノイド式では殆ど限界に達している。たとえば巻線コイ
ルを小さくし、かつ十分の駆動力を得るには限界があ
る。駆動部の小型化に限界があるとなれば、弁からノズ
ルを長く延すことによってスプレーガン先端部を小さく
することが考えられる。しかし、すると噴射される液体
の流路が長いので流動抵抗が大きくなり、実用できな
い。
所定のマークまたは字を高速で印すために、複数のノズ
ルを一体にしたスプレーガンが従来知られているが、上
記の様に小型化に限界があるので、ノズル間のピッチを
小さくすることができなかった。ノズルを長めにして、
ノズル先端を密集して寄せ集めることによりピッチを小
さくできるが、上記の様に流動抵抗が大きくなり、特に
外側のノズル配管は長くなり、かつ途中で曲げられるの
で流動抵抗が大きくなる。
ルを一体にしたスプレーガンが従来知られているが、上
記の様に小型化に限界があるので、ノズル間のピッチを
小さくすることができなかった。ノズルを長めにして、
ノズル先端を密集して寄せ集めることによりピッチを小
さくできるが、上記の様に流動抵抗が大きくなり、特に
外側のノズル配管は長くなり、かつ途中で曲げられるの
で流動抵抗が大きくなる。
本願出願時は出願公開されていない本出願人に係る特願
昭61−263663号明細書には、圧力をかけられた流体を弁
の開閉により噴射するスプレーガンにおいて、圧力をか
けられた流体の充満部と噴射ノズルの境界に圧電素子よ
り成る弁が配置され、圧電素子に電圧が印加されたとき
の圧電素子の変形により弁が開閉されるところのスプレ
ーガンが記載される。そして、その特長として a.小型軽量化が可能である、 b.高速応答が可能である、 c.大電流を必要としない、 という事が挙げられている。
昭61−263663号明細書には、圧力をかけられた流体を弁
の開閉により噴射するスプレーガンにおいて、圧力をか
けられた流体の充満部と噴射ノズルの境界に圧電素子よ
り成る弁が配置され、圧電素子に電圧が印加されたとき
の圧電素子の変形により弁が開閉されるところのスプレ
ーガンが記載される。そして、その特長として a.小型軽量化が可能である、 b.高速応答が可能である、 c.大電流を必要としない、 という事が挙げられている。
［発明が解決しようとする課題］ 本発明は、上述した本願出願時に未公開の特願昭61−26
3663号明細書に記載される圧電素子を弁として用いるス
プレーガンの制御方法の改善を目的とする。
3663号明細書に記載される圧電素子を弁として用いるス
プレーガンの制御方法の改善を目的とする。
圧電素子は、電圧を印加することにより屈曲変位する。
小型スプレーガンに組み込む圧電素子の大きさは、典型
的には５〜30mmであり、これの屈曲変位の大きさは電圧
に依り、実用上数μｍから300μｍ程度、典型的には10
〜100μｍである。いずれにしろ、特定の圧電素子を選
択したとき、弁の開口を大きくするために圧電素子の実
用上可能な最大変位に近い（たとえばその数10％）振幅
で弁を振動させる。すると次に弁を急速に閉じたときに
弁が減衰振動を起し、直ちに一定に弁が閉じないことが
判った。
小型スプレーガンに組み込む圧電素子の大きさは、典型
的には５〜30mmであり、これの屈曲変位の大きさは電圧
に依り、実用上数μｍから300μｍ程度、典型的には10
〜100μｍである。いずれにしろ、特定の圧電素子を選
択したとき、弁の開口を大きくするために圧電素子の実
用上可能な最大変位に近い（たとえばその数10％）振幅
で弁を振動させる。すると次に弁を急速に閉じたときに
弁が減衰振動を起し、直ちに一定に弁が閉じないことが
判った。
本発明は、この問題を解決して、スプレーガンを良好に
制御する方法を提供することを目的とする。
制御する方法を提供することを目的とする。
［課題を解決するための手段］ 本発明は、圧力をかけられた流体の室と噴射ノズルの境
界に圧電素子より成る弁が配置され、圧電素子に電圧が
印加されたときの圧電素子の変形により弁を開閉して流
体を噴射するところのスプレーガンを制御する方法にお
いて、弁を開ける方向の電圧（以下、＋電圧という）を
印加して弁を開けた後、弁を閉じるために上記と逆方向
の電圧（以下、−電圧という）を加え、続いて＋電圧と
−電圧のサイクルを少くとも１回繰返すことにより弁の
減衰振動を制御して迅速に弁を閉じることを特徴とする
方法である。
界に圧電素子より成る弁が配置され、圧電素子に電圧が
印加されたときの圧電素子の変形により弁を開閉して流
体を噴射するところのスプレーガンを制御する方法にお
いて、弁を開ける方向の電圧（以下、＋電圧という）を
印加して弁を開けた後、弁を閉じるために上記と逆方向
の電圧（以下、−電圧という）を加え、続いて＋電圧と
−電圧のサイクルを少くとも１回繰返すことにより弁の
減衰振動を制御して迅速に弁を閉じることを特徴とする
方法である。
まず、本発明方法が適用されるスプレーガンの例につい
て説明する。これは特願昭61−263663号明細書に記載さ
れているものである。
て説明する。これは特願昭61−263663号明細書に記載さ
れているものである。
第１図は、スプレーガン側の横断面図である。第１図に
おいて、１は圧電素子であり、２及び３はそれぞれ電極
である。４は、圧力をかけられた液体、たとえばペイン
ト又はインキが充満される室であり、図示していない加
圧ポンプを含むペイント又はインキ供給部と連通してい
る。５は、流体が流出する噴射ノズルである。６は、弁
として働く圧電素子１のための弁受けである。
おいて、１は圧電素子であり、２及び３はそれぞれ電極
である。４は、圧力をかけられた液体、たとえばペイン
ト又はインキが充満される室であり、図示していない加
圧ポンプを含むペイント又はインキ供給部と連通してい
る。５は、流体が流出する噴射ノズルである。６は、弁
として働く圧電素子１のための弁受けである。
第１図のスプレーガンにおいて、たとえば電極２側を＋
50V、電極３側を0Vとして電圧をかけると、圧電素子１
が上方に反り、弁受け６と圧電素子との間に間隙が生じ
る。第２図は、この状態を示す横断面図である。間隙が
生じると同時に、圧力をかけられている流体がノズル５
を通って噴射される。
50V、電極３側を0Vとして電圧をかけると、圧電素子１
が上方に反り、弁受け６と圧電素子との間に間隙が生じ
る。第２図は、この状態を示す横断面図である。間隙が
生じると同時に、圧力をかけられている流体がノズル５
を通って噴射される。
所定の時間後（つまり所定量の流体の噴射後）に、弁を
閉じる。このためには電極２および３間の電圧を零とす
ればよいのであるが、実際には圧電素子の変形はヒステ
リシスを示し、電圧零としても変形が直ちに回復せず
に、圧電素子弁と弁受けの間に間隙（たとえば変形量の
10〜20％）が残る。この間隙を失くすために、上記とは
逆の電圧をかけると良い。たとえば電極２側を−30V、
電極３側を0Vとする。このようにして、圧電素子の変形
ヒステリシスによる間隙を失くし、また圧電素子の変形
の回復を急速に行って、ノズルの応答速度を速めること
ができる。この後、直ちに再び正方向に電圧をかけて弁
を開くこともでき、あるいは電圧を零として休止するこ
ともできる。
閉じる。このためには電極２および３間の電圧を零とす
ればよいのであるが、実際には圧電素子の変形はヒステ
リシスを示し、電圧零としても変形が直ちに回復せず
に、圧電素子弁と弁受けの間に間隙（たとえば変形量の
10〜20％）が残る。この間隙を失くすために、上記とは
逆の電圧をかけると良い。たとえば電極２側を−30V、
電極３側を0Vとする。このようにして、圧電素子の変形
ヒステリシスによる間隙を失くし、また圧電素子の変形
の回復を急速に行って、ノズルの応答速度を速めること
ができる。この後、直ちに再び正方向に電圧をかけて弁
を開くこともでき、あるいは電圧を零として休止するこ
ともできる。
ところが実際には、一端を固定されている圧電素子の自
由端は減衰振動する。第３図は、圧電素子の電圧を零か
ら＋Ｅに変えたときの圧電素子自由端の運動を示し、弁
は開いた状態で振動する。
由端は減衰振動する。第３図は、圧電素子の電圧を零か
ら＋Ｅに変えたときの圧電素子自由端の運動を示し、弁
は開いた状態で振動する。
次に第４図は、圧電素子に＋Ｅの電圧をかけて弁を開け
た後、直ちに電圧を零とした場合の自由端の運動を示
す。弁は、原点（固定端位置）を中心として振動する。
この例では弁受けを置かずに自由振動させたが、実際に
は原点近くに弁受けを置けば弁はそこで運動方向を変
え、より複雑な振動を起すことになる。
た後、直ちに電圧を零とした場合の自由端の運動を示
す。弁は、原点（固定端位置）を中心として振動する。
この例では弁受けを置かずに自由振動させたが、実際に
は原点近くに弁受けを置けば弁はそこで運動方向を変
え、より複雑な振動を起すことになる。
高速スプレーガンにおいて、弁が直ちにピタリと閉じな
いと噴射流体のテーリングが生じ、また極めて速いタイ
ミングで弁の開閉を繰返すとき応答特性が一定しない。
いと噴射流体のテーリングが生じ、また極めて速いタイ
ミングで弁の開閉を繰返すとき応答特性が一定しない。
そこで本発明においては、弁を開ける方向の電圧（＋電
圧）により弁を開けた後、弁を閉じるために逆方向の電
圧（−電圧）を印加して積極的に弁を閉じる力を加え
る。しかも続けて＋電圧と−電圧のサイクルを少くとも
１回繰返す。この繰返しは、少くとも２回以上行うのが
好ましく、通常は２回で十分である。最初の−電圧及び
繰返しの＋及び−電圧の印加時間は、弁の振動周期の約
1/8以下、特に約1/16以下であることが好ましく、この
条件で繰返しを２回行えば減衰振動を通常完全に抑止で
きる。また上記印加時間の下限は約1/50であることが好
ましく、印加時間を短くしたときは、繰返し回数を増す
ことが望ましい。なお、勿論最後の−電圧の印加は、次
の弁の明けまで継続してよい。つまり減衰振動抑止のた
めの電圧サイクルは好ましくは約1/4周期以下で終える
ことができる。従って、弁を開けるときに最大振幅に達
した少し後又は少し前に最初の−電圧を印加することに
すれば、弁の振動の１周期の間に弁の開けと完全な閉め
を達成できることになり、最に好都合である。
圧）により弁を開けた後、弁を閉じるために逆方向の電
圧（−電圧）を印加して積極的に弁を閉じる力を加え
る。しかも続けて＋電圧と−電圧のサイクルを少くとも
１回繰返す。この繰返しは、少くとも２回以上行うのが
好ましく、通常は２回で十分である。最初の−電圧及び
繰返しの＋及び−電圧の印加時間は、弁の振動周期の約
1/8以下、特に約1/16以下であることが好ましく、この
条件で繰返しを２回行えば減衰振動を通常完全に抑止で
きる。また上記印加時間の下限は約1/50であることが好
ましく、印加時間を短くしたときは、繰返し回数を増す
ことが望ましい。なお、勿論最後の−電圧の印加は、次
の弁の明けまで継続してよい。つまり減衰振動抑止のた
めの電圧サイクルは好ましくは約1/4周期以下で終える
ことができる。従って、弁を開けるときに最大振幅に達
した少し後又は少し前に最初の−電圧を印加することに
すれば、弁の振動の１周期の間に弁の開けと完全な閉め
を達成できることになり、最に好都合である。
第５図は、本発明方法に従う電圧印加のタイミングチャ
ート及び弁の変位の概念を示す。図において、−電位を
継続している時に変位がマイナスであるのは、弁受けと
して少しの弾性を有する素材を用いたからである。
ート及び弁の変位の概念を示す。図において、−電位を
継続している時に変位がマイナスであるのは、弁受けと
して少しの弾性を有する素材を用いたからである。
第６図は、実際に本発明に従ってスプレーガンを制御し
たときの電圧と弁の変位の例を示す。電圧は、極めて短
い時間に＋−に切り換えているので遅れがあり又は単に
測定計器の遅れのため、第５図に概念的に示したような
完全な波形ではなかった。弁を開いた後の最初の−電位
の印加後に＋電位と−電位のサイクルを２回繰返した。
弁は大きな振動を示すことなく停止した。弁の開けから
完全な閉じまでに約41sを要した。
たときの電圧と弁の変位の例を示す。電圧は、極めて短
い時間に＋−に切り換えているので遅れがあり又は単に
測定計器の遅れのため、第５図に概念的に示したような
完全な波形ではなかった。弁を開いた後の最初の−電位
の印加後に＋電位と−電位のサイクルを２回繰返した。
弁は大きな振動を示すことなく停止した。弁の開けから
完全な閉じまでに約41sを要した。
以上のように本願発明に従って、圧電素子を弁として用
いたスプレーガンを制御すると、弁の振動が著しく抑止
される。
いたスプレーガンを制御すると、弁の振動が著しく抑止
される。
第１図は、本発明で制御されるスプレーガンの一例の横
断面図である。第２図は、圧電素子弁が変形したときの
状態を示す横断面図である。 第３図〜第６図は、弁に印加された電圧と弁の変位の関
係を示す図であり、第５図及び第６図が本発明の実施例
を示す。 以上の図中の数字は、下記に示す。 １……圧電素子弁、２および３……電極 ４……流体室、５……ノズル ６……弁受け
断面図である。第２図は、圧電素子弁が変形したときの
状態を示す横断面図である。 第３図〜第６図は、弁に印加された電圧と弁の変位の関
係を示す図であり、第５図及び第６図が本発明の実施例
を示す。 以上の図中の数字は、下記に示す。 １……圧電素子弁、２および３……電極 ４……流体室、５……ノズル ６……弁受け
Claims (3)
- 【請求項１】圧力をかけられた流体の室と噴射ノズルの
境界に圧電素子より成る弁が配置され、圧電素子に電圧
が印加されたときの圧電素子の変形により弁を開閉して
流体を噴射するところのスプレーガンを制御する方法に
おいて、弁を開ける方向の電圧（以下、＋電圧という）
を印加して弁を開けた後、弁を閉じるために上記と逆方
向の電圧（以下、−電圧という）を加え、続いて＋電圧
と−電圧のサイクルを少くとも１回繰返すことにより弁
の減衰振動を抑制して迅速に弁を閉じることを特徴とす
る方法。 - 【請求項２】弁を閉じる際の最初の−電圧に続いて＋電
圧と−電圧のサイクルを少くとも２回繰返し、該最初の
−電圧、及び続く＋電圧と−電圧（但し、最後の−電圧
を除く）の各々の印加時間は、弁の振動周期の約1/16以
下である特許請求の範囲第１項記載の方法。 - 【請求項３】サイクルの繰返しが２回である特許請求の
範囲第２項記載の方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17393987A JPH0773913B2 (ja) | 1987-07-14 | 1987-07-14 | 高速スプレ−ガンの制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17393987A JPH0773913B2 (ja) | 1987-07-14 | 1987-07-14 | 高速スプレ−ガンの制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6418643A JPS6418643A (en) | 1989-01-23 |
| JPH0773913B2 true JPH0773913B2 (ja) | 1995-08-09 |
Family
ID=15969867
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17393987A Expired - Fee Related JPH0773913B2 (ja) | 1987-07-14 | 1987-07-14 | 高速スプレ−ガンの制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0773913B2 (ja) |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02274550A (ja) * | 1989-04-17 | 1990-11-08 | Komori Corp | 画像記録装置のヘッド制御方法 |
| JPH02274559A (ja) * | 1989-04-18 | 1990-11-08 | Komori Corp | 画像印刷装置のヘッド |
| DE19528809A1 (de) * | 1995-08-05 | 1997-02-06 | Rea Elektronik Gmbh | Tintenstrahl-Schreibkopf |
| DE19626428A1 (de) * | 1996-07-01 | 1998-01-15 | Heinzl Joachim | Tröpfchenwolkenerzeuger |
| EP1720710A1 (de) * | 2004-03-03 | 2006-11-15 | REA Elektronik GmbH | Tintenstrahl-schreibkopf |
| WO2005110759A1 (de) * | 2004-05-11 | 2005-11-24 | Rea Elektronik Gmbh | Tintenstrahl-schreibkopf |
| EP1819517B1 (de) | 2004-10-25 | 2008-05-07 | REA Elektronik GmbH | Tintenstrahl-schreibkopf |
| KR20100085698A (ko) * | 2009-01-21 | 2010-07-29 | 삼성전기주식회사 | 잉크젯 헤드 |
| US20120069100A1 (en) * | 2010-09-16 | 2012-03-22 | Poruthoor Simon K | Ink-jet Print Head with Fast-acting Valve |
| CA3099839A1 (en) | 2018-05-11 | 2019-11-14 | Matthews International Corporation | Systems and methods for sealing micro-valves for use in jetting assemblies |
| WO2019215671A2 (en) | 2018-05-11 | 2019-11-14 | Matthews International Corporation | Methods of fabricating micro-valves and jetting assemblies including such micro-valves |
| WO2019215672A1 (en) * | 2018-05-11 | 2019-11-14 | Matthews International Corporation | Systems and methods for controlling operation of micro-valves for use in jetting assemblies |
| WO2019215668A1 (en) | 2018-05-11 | 2019-11-14 | Matthews International Corporation | Micro-valves for use in jetting assemblies |
| EP3791098A1 (en) | 2018-05-11 | 2021-03-17 | Matthews International Corporation | Electrode structures for micro-valves for use in jetting assemblies |
| DE102020002351A1 (de) * | 2020-04-19 | 2021-10-21 | Exel Industries Sa | Druckkopf mit mikropneumatischer Steuereinheit |
-
1987
- 1987-07-14 JP JP17393987A patent/JPH0773913B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6418643A (en) | 1989-01-23 |
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