JPH11105274A

JPH11105274A - マーキング装置

Info

Publication number: JPH11105274A
Application number: JP28623197A
Authority: JP
Inventors: Hidefumi Matsukawa; 英文松川
Original assignee: Marktec Corp
Current assignee: Marktec Corp
Priority date: 1997-10-03
Filing date: 1997-10-03
Publication date: 1999-04-20

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】インク通路のシールが良く、従って正確な印
字が可能な装置を提供する。【解決手段】１つの室１当り１以上のノズル２及び対
応する数の開閉機構を有し、開閉機構の夫々が、強磁性
物質よりなる略長方形の板体４、板体の長手方向の一端
を把持する手段、他方の自由端をノズル方向に押圧し
て、通路３を閉じる機械的バネ手段５、板体に関しノズ
ル側と反対側に、板体に近接して配置されているコア８
及びそれを巻くソレノイドコイル７を含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、マーキング装置に関
し、特にインクを吐出してドットマトリクス印字を行う
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】インクを吐出してドットマトリクス印字
を行う方式として、荷電制御方式が知られている。ある
いは、加圧されたインクを充満されている室に近接して
連結されているノズルを有し、ノズルへの通路を球形の
バルブの後退前進で開閉することによりインクを吐出す
るガンが知られており（実開昭５８−１２８６５８
号）、これの複数を一列に配置したオンデマンド方式の
装置が実用されている。これら２つの方式には夫々一長
一短がある。

【０００３】前者の方式において、一箇所から絶えず吐
出されるインク液滴の飛翔方向角度を、液滴の静電気帯
電量に依存して変えることによりマトリクスを構成して
いるので、印字ヘッドと印字対象物との距離によって文
字大きさが変ってしまう。常にインクを吐出させなが
ら、不要のインクは大きな角度で曲げて回収するので、
この過程で溶剤の多くが揮発し、ランニングコストが高
い。また、この過程でゴミの混入が起りやすく、使用環
境が悪いと不具合が生じやすい。

【０００４】後者の方式において、球形バルブの前進時
にバルブ先端が中心からズレやすく、従ってバルブによ
るインク通路のシールが不良になり、ひいては印字が正
確でなくなるという欠点があった。また、１列のｎ個の
ドットの夫々に対応して１つのガンが備えられる。従っ
て、ｎセットの部品が必要となり、コスト高である。ま
た、マトリクス印字装置を小型化するには、夫々のガン
を小型化する必要があるが、それには限界がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】後者の方式によるマー
キング装置において、シールが良く、部品の点数を小さ
くし、かつ小型化が容易な装置を提供することを、本発
明は目的とする。

【０００６】

【課題を解決する手段】本発明は、加圧されているイン
クを充満されている室（１）を成す壁（１１）、該室
（１）に近接して連結されているノズル（２）、及び該
室と該ノズルとの間の通路（３）を開閉する機構を含
み、該通路を開けることによりインクを噴出させてマー
クを印するところのマーキング装置において、１つの室
当り１以上のノズル及び対応する数の開閉機構を有し、
該開閉機構の夫々が、強磁性物質よりなる略長方形の板
体（４）、該板体の長手方向の一端を把持する手段（１
０）、他方の自由端をノズル方向に押圧して、通路
（３）を閉じる機械的バネ手段（５）、該板体に関しノ
ズル側と反対側に、該板体に近接して配置されているコ
ア（８）及びそれを巻くソレノイドコイル（７）を含
み、上記板体（４）の自由端側が加圧されたインクを充
満されている室（１）中にあり、上記ソレノイドコイル
（７）に通電して該板体（４）の自由端をコア（８）側
に引くことにより通路が開き、通電を止めると上記バネ
手段の付勢により通路が閉じるところのマーキング装
置。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明において「インク」とは、
顔料を含まない狭義のインクのみならず、顔料を含むペ
イント、あるいは他の任意の液状物を包含する。

【０００８】図１（Ａ）は、本発明の好ましい実施態様
の横断面を示す。図１（Ｂ）は、図１（Ａ）の矢印Ａ−
Ａ′方向における断面図である。図において、壁（１
１）で区画される室（１）には加圧されているインクが
充満されている。室（１）は、インク管（１２）を介し
て図示されていないインク溜り及び加圧ポンプと通じて
おり、それによって加圧インクが常時供給される。イン
クを吐出するためのノズル（２）は、室（１）に出来る
だけ近接して連結される。ノズル（２）と室（１）との
間の通路が長いと、応答速度が遅れたり、圧力の損失が
大きくなるので、通路は短い方が好ましい。図１におい
て、ノズル（２）は、室（１）に開口している通路
（３）によって、室（１）と連絡されている。ノズルが
室に直接に結合されていてもよく、その場合には通路は
両者の境界である。

【０００９】強磁性物質よりなる略長方形の板体（４）
の一端が把持されて室（１）に相対的に固定されてい
る。把持は、ボルトナット（１０）、あるいは溶接など
の任意の手段で行われる。板体（４）の角度を調節でき
るように、ネジで固定されていることが好ましい。板体
（４）の他端（自由端）は、コイルバネ（５）によっ
て、通路（３）と板体（４）の間に設けられた弁座
（６）に向かって押圧されており、もって通路（３）を
閉じる。あるいは、板体（４）をバネ弾性を持つ物質か
ら作り、板体（４）をノズル方向にたわませて付勢した
状態で板体を取付けることにより、通路を閉じることも
できる。開閉の応答連度を速くするためには、前者が好
ましい。高速応答のためには、高速で（強い力で）板体
を閉位置に戻す必要がある。コイルバネを用いずに板体
のたわみ付勢のみでこれを行おうとすると、複数の板体
を有する装置においては板体の取付のバラツキが板体の
動作のバラツキとして増幅されやすい。従って、コイル
バネで全板体を均一に付勢することが好ましい。弁座
（６）は、好ましくはゴム弾性を有する物質、たとえ
ば、天然ゴム、合成ゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム
などからなる。ゴムの弾性変形によりシール性が良いの
みならず、後述するようにインク通路の体積変化が生じ
て他の利点を与えるからである。弁座の形は、好ましく
はｏリング状、あるいはｏリングの上半分の形である。
しかし、角形など任意の形状であってもよい。図１で
は、ノズル及び弁座の直上にコイルバネを配している
が、ノズル及び弁座をあるいはコイルバネを板体（４）
の固定端方向に移行して配置することもできる。しか
し、これらが、板体（４）の中央よりも自由端側にある
ことが好ましい。

【００１０】板体（４）に関しノズル（２）と反対側
で、板体（４）に近接してソレノイドコイル（７）が配
置される。コイルの中心に強磁性体のコア（８）が置か
れる。好ましくは、コアは、上記板体（４）の方向に開
いた略コの字形であり、ソレノイドコイルに通電したと
きに上記（４）と一緒になって磁気閉回路をつくる。こ
れにより、強い力で板体（４）をコイルの方向に吸引す
ることができる。通常、コア（８）の脚部（８′，
８″）は室（１）内でインク中に没し、かつ板体（４）
と対向する。

【００１１】ソレノイドコイル（７）に通電して板体
（４）を該コイル側に引いた時に板体（４）と弁座
（６）との間に適宜の間隙（変位）、好ましくは１０〜
５０μｍ、特に２０〜４０μｍの間隙が生じるように、
無通電時におけるソレノイドコイル及びコアの脚部
（（８′，８″）と板体（４）との間隙を設定すべきで
ある。１０〜５０μｍの間隙を０．１ミリ秒のオーダー
で開けるだけで、必要な量のインクを吐出できる。板体
（４）の長さは一般に１２〜５０ｍｍ好ましくは１０〜
３０ｍｍであり、その固定されている部分から、ノズル
の中心に対向する個所までの長さ（自由長）は、一般に
１０〜４０ｍｍ好ましくは８〜２５ｍｍである。変位と
自由長の比は、好ましくは１：２００〜１：３，００
０、より好ましくは１：５００〜１：２，０００、特に
１：７００〜１：１５００である。つまり、自由長に比
べて変位は、微小である。ソレノイドコイルに通電した
ときに板体が「引く」と上記で表現したが、この変位
は、拡大図においてさえ直線としか見えない程に僅かな
ものである。たとえば、上記の比が１：１，０００の場
合、自由長を１００ｍｍに拡大すると変位は０．１ｍｍ
である。従って、このほとんど真直ぐなかつ平坦な板が
弁座（６）に当接することによって、通路（３）は完全
にシールされうる。

【００１２】従来の技術で述べた後者の方式において
は、円錐形の先端を有する球形バルブを前進又は後退さ
せて、円錐形のインク通路を閉じる又は開いている。し
かし、可動の球形バルブを前進させるとき、バルブの先
端又はバルブに連なるロッドの後端が中心線をズレ、従
ってバルブ先端が円錐系通路の壁に当たりながらバルブ
が前進することが起りがちである。すると、通路のシー
ルが瞬時には完了せず、液洩れが生じ、ノズル先端から
液がはみ出す。この状態で暫時、インクの吐出を行わな
いでいるとインクが乾燥して、ノズル先端に固形物がこ
びりつく。次にインクの吐出を行うと、インク液滴は、
この固形物の存在する側に方向をねじ曲げられて噴出し
てゆくことになる。そこで、ノズル先端を洗う為の部材
を備えたりしていた。

【００１３】本発明においては、平坦な板を弁座にピタ
リと押し付けるだけで瞬時に通路が閉じられ、板と弁座
の間にスキ間は残らない。従って、本発明において、液
モレがなく、他の部材を要せずに正確な印字が可能であ
る。

【００１４】図３を参照して後述するように、複数の板
体（４）を一枚の板から一体に作った場合、板体（４）
のすべてが正確に所定の位置に置かれ、かつ正確に同じ
動作特性を持つ。また、すべての通路を壁（１１）の作
製と同時に一体的に作ると（たとえば鋳造、射出成形に
より）、その位置及び高さが正確に設定される。する
と、夫々の開閉機構は正確に同じ特性を有することにな
る。従来のように複数の開閉機構を夫々独立に作り上げ
ると、その特性を合わせるために正確な工作及び微妙な
調節が必要であった。しかし、本発明においては、それ
は不要となる。

【００１５】液状のインク中に浸っている板体（４）を
短い動作時間で動かして高速で印字できるためには、特
別の工夫をすることが好ましいことが判った。すなわ
ち、ソレノイドコイルに通電して弁体（４）がコアの脚
部（８′，８″）に接触する又は極接近するときに、板
体（４）と脚部との間の極狭い空間をインクが流れなけ
ればならず、インクの粘性による抵抗のために動作時間
が永くなる。ソレノイドコイルへの通電を停止して弁体
をコイルから離すときにも同様のことが生じる。そこ
で、脚部及び／又は板体の少なくとも該接触部分を平滑
でなくて凹凸をつけることにより、インクの逃げ道を用
意することが好ましい。好ましくは、板体の自由端方向
に対して４５〜１３５度の角度で延びる溝を設ける。た
とえば、図２に示すパターンの溝であることができる。

【００１６】図２の（ａ）の上図は板体の一部の平面図
であり、下図はその断面図である。図において、矢印Ｌ
で示す自由端方向に９０度の角度で、凸部（２０）と凹
部（２１）が交互に繰返す。図２の（ｂ）において、自
由端方向に４５度の角度で、凸部（２０）と凹部（２
１）が交互に繰返す。図２の（ｃ）において凹部（２
１）が自由端方向に９０度の角度で存在すると共に、自
由端方向に１８０℃の角度でも存在し、凸部（２０）は
孤立した島となっている。図において、凹凸の縮尺は正
確でない。たとえば凹部の深さは５０〜１００μであ
り、凹部の幅は１００〜１，０００μであり、凸部の幅
は１００〜１，０００μである。

【００１７】コアの脚部又は板体の接触部分に凹凸をつ
けることは、別の効果も生む。強磁性体からなるコア
と、同じく強磁性体の板体とが接触して磁化されると、
次に電流を切っても残留磁気が大きいのでコアと板体と
が離れにくい。従って、高速応答がさまたげられる。し
かし上記のように接触部分に凹凸をつけることによって
接触面積が小さくなり、両者が離れやすくなる。接触部
分に非磁性物質を介在させる、たとえば接触部分をメッ
キすることによっても、残留磁気の悪影響を小さくでき
る。凹凸をつけ、凹凸部にメッキをすることが、更に好
ましい。

【００１８】図１では、１つの室（１）の中に１つのノ
ズル（２）及び１つの開閉機構が備えられている。好ま
しくは本発明の装置において、１つの室（１）の中に複
数（たとえば５〜１００好ましくは７〜４８）のノズル
及び対応する数の開閉機構が備えられる。複数（ｎ）の
開閉機構におけるｎ個の板体（４）の夫々は、独立して
把握固定されていてもよいが、好ましくは１枚の板から
一体に作られたものである。すなわち図３の（ａ）に示
すように、一枚の強磁性体の板の１つの辺に切り込みを
入れて、ｎ個の短冊状の板体（４、４´、４″…）を構
成し、板の対向する辺における基部には切り込みを入れ
ず、穴（３０）にたとえばネジまたはリベットを通して
該基部を把握固定する。インク通路は、３で示した円の
下方にある。あるいは、この変形として、図３の（ｂ）
に示すように、上記（ａ）のようなｎ個の板体の夫々の
自由端側の角を落とし、該一体形板体の２群を互いに対
向してかつ互い違いに入れ込み、対応する２ｎ個又は
（２ｎ−１）個のノズル（２）を１直線に配置すること
ができる。あるいは図４に示すように、一枚の板の中央
部に切り込みを入れて、互いに対向してかつ互い違いに
入れ込んで配置された２列の合計２ｎ個又は（２ｎ−
１）個の板体を全体として一体で作ることができる。

【００１９】本発明において、複数の板体（４）（従来
技術における弁に相当する）が一体となって構成されか
つ１つのインク室に収容されている。従って、構成が簡
単であり、部品点数が少ない。また、一体であることに
より、取付けが簡単であるばかりでなく、調節が容易で
ある。上記図３の（ｂ）及び図４で示した実施態様にお
いては、図３の（ａ）と同一の板体幅でもって２倍の密
度でノズルを配することができる。通電時にソレノイド
コイルによる十分な吸引力を得るためには、板体の大き
さに下限があるので、このことは利点である。

【００２０】なお、特開昭６３−２５６４５６号公報に
おいて、複数の可動切片（Ｆｉｇ３）を有する印字ヘッ
ドが開示されている。そこでは、夫々の可動切片に印字
素子（凸部、Ｆｉｇ１の１４）が結合されており、該印
字素子がカーボンペーパーをたたくことによって印字が
行われる。従って、加圧インクを開閉機構により吐出さ
せる本発明とは、基本的構成が全く異なっている。

【００２１】図５は、図１の（Ｂ）と同じ断面におい
て、インクが吐出される状況を示す。図５の（ａ）は，
ソレノイドコイルに通電して板体が図の上方に引かれて
通路が開き、インクが柱状になって吐出される瞬時を示
す。図５の（ｂ）は、ソレノイドコイルへの通電を止
め、コイルバネの付勢によって板体が高速で下方に移動
して、弾性弁座を押しつぶして通路を閉じた瞬間を示
す。次に、板体は、弾性弁座の反発力とコイルバネの力
とが釣り合った位置で停止する。これを図５の（ｃ）に
示す。図５の（ｂ）から（ｃ）へ移行する間に、通路‐
ノズルの体積が増す。この間に、通路は閉じたままであ
るので、増えた体積の分だけ、ノズル先端にインクのな
い空所が出来る。すると、インク吐出の停止中における
ノズル先端でのインクの乾燥がなく、ノズル先端に固形
物がこびりつくことがない。本発明におけるこの弁座の
弾性変形による効果は上述した板体による完全なシール
と相まって、正確な印字を可能とする。この弁座の弾性
変形による効果を生むために、図５の（ｃ）の状態にお
いて、弁座の開口断面積がノズルの断面積の２５倍以
上、特に１００倍以上であることが好ましい。つまり、
円形弁座の直径がノズル直径の５倍以上、特に１０倍以
上である。弁座の直径が１．２ｍｍ、ノズル直径が０．
１２μであり、従って、断面積の比が１００である場
合、図５の（ｂ）から（ｃ）において板体の変位が１０
μであれば、ノズル先端におけるインク先端の吸い込み
長さは１ｍｍとなる。

【００２２】本発明の装置において、１つの板体は、た
とえば自由長２０〜３０ｍｍ、幅３〜４ｍｍ、厚さ０．
５〜２ｍｍである。板体の幅を３．５ｍｍとし、板体と
板体の間の間隙を０．５ｍｍとし、かつ上記図３の
（ｂ）又は図４の構成をとると、ノズル間の間隔は２ｍ
ｍとなる。ノズル径は、たとえば０．１〜０．４ｍｍで
ある。インクにかける圧力は、たとえば０．５〜２Ｋｇ
ｆ／ｃｍ² で十分である。本発明の装置は高速で動作可
能であり、１つのノズルからドットを連続的に打つとき
のサイクルを、ミリ秒オーダー、好ましくは０．５〜１
ミリ秒とすることができる。ノズルをたとえば８個又は
それ以上直列に並べ、これを横方向に移動させながら、
各開閉機構をオンデマンドで開くことによりドットマト
リクス印字を高速で行うことができる。従来の加圧イン
ク吐出方式では、装置の小形化に限界があり、あるいは
コスト高になっていたが、ドット間隔２ｍｍを本発明で
は容易に達成できる。

【００２３】

【発明の効果】本発明の装置において、インク通路のシ
ールが良く、従って、正確な印字が可能である。また構
成が簡単であり、部品点数が少ない。取付が簡単であ
り、調節が容易である。かつ、従来と同程度の高速印字
が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の装置の断面図。

【図２】板体の表面のパターン。

【図３】複数の板体を一体として有する板。

【図４】複数の板体を対向して有する一体の板。

【図５】インクが吐出される状況を示す図。

【符号の説明】

１：インク室２：ノズル３：インク通路４：板体５：スプリングバネ６：弁座７：ソレノイドコイル８：コア８′及び８″：コアの脚部１０：ネジ１１；インク室壁１２：インク管

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】加圧されているインクを充満されている
室（１）を成す壁（１１）、該室（１）に近接して連結
されているノズル（２）、及び該室と該ノズルとの間の
通路（３）を開閉する機構を含み、該通路を開けること
によりインクを噴出させてマークを印するところのマー
キング装置において、１つの室当り１以上のノズル及び
対応する数の開閉機構を有し、該開閉機構の夫々が、強
磁性物質よりなる略長方形の板体（４）、該板体の長手
方向の一端を把持する手段（１０）、他方の自由端をノ
ズル方向に押圧して、通路（３）を閉じる機械的バネ手
段（５）、該板体に関しノズル側と反対側に、該板体に
近接して配置されているコア（８）及びそれを巻くソレ
ノイドコイル（７）を含み、上記板体（４）の自由端側
が加圧されたインクを充満されている室（１）中にあ
り、上記ソレノイドコイル（７）に通電して該板体
（４）の自由端をコア（８）側に引くことにより通路が
開き、通電を止めると上記バネ手段の付勢により通路が
閉じるところのマーキング装置。
【請求項２】上記ソレノイドコイル（７）に通電して
板体（４）をコア（８）側に引くことにより生じる、通
路（３）の間隙の大きさ（変位）と、板体（４）の固定
されている部分から、ノズルの中心に対向する個所まで
の長さ（自由長）の比が、１：２００〜１：５，０００
である請求項１の装置。
【請求項３】比が１：５００：１：２，０００である
請求項２の装置。
【請求項４】変位が、１０〜１００μｍである請求項
２又は３の装置。
【請求項５】変位が２０〜６０μｍである請求項４の
装置。
【請求項６】自由長が１０〜４０ｍｍである請求項２
〜５のいずれか１つに記載の装置。
【請求項７】１つの室当り５〜１００のノズル及び対
応する数の開閉機構を有する請求項１〜６のいずれか１
つに記載の装置。
【請求項８】上記ソレノイドコイル（７）に通電して
板体の自由端が引かれたとき、板体（４）とコア（８）
とが接触しまたは実質上接触し、ここで該接触する又は
実質上接触する板体の部分及びコア脚部（８′，８″）
の一方又は双方の表面が凹凸を有し、もって、板体と脚
部とが接近する際及び離隔する際におけるインクの逃げ
道が用意されている請求項１〜７のいずれか１つの装
置。
【請求項９】凹凸が、板体の自由端方向に対して４５
〜１３５度の角度で延びる溝である請求項１〜８のいず
れか１つの装置。
【請求項１０】機械的バネ手段（５）が、上記板体が
バネ弾性を有しかつ該板体をノズル方向にたわませて付
勢した状態で該板体の一端を把持したことにより備えら
れるか、又は別途備えられるコイルバネである請求項１
〜９のいずれか１項の装置。
【請求項１１】ソレノイドコイル（７）が、上記板体
の方向に開いた略コの字型の強磁性体コア（８）を有
し、ソレノイドコイルに通電したときに該コアと上記板
体とが一緒になって磁気閉回路をつくる請求項１〜１０
のいずれか１項の装置。
【請求項１２】複数の板体は、１枚の板の１辺に切り
込みを入れ、対向する辺にある基部には切り込みを入れ
ないことにより一体に作られたものであり、該切り込み
のない基部が把持されている請求項１〜１１のいずれか
１項の装置。
【請求項１３】請求項１２記載の一体に作られた複数
の板体の夫々の自由端側の角を落とし、該一体型板体の
２群を互いに対向してかつ互い違いに入れ込んで配置し
て、板体の数に対応する数のノズルを一直線に配列して
なる請求項１２の装置。
【請求項１４】一板の板の中央部に切り込みを入れて
作られた、互いに対向してかつ互い違いに入れ込んで配
置された２列の板体を備え、板体の数に対応する数のノ
ズルを一直線に配列してなる請求項１２の装置。
【請求項１５】通路（３）と板体（４）との間にゴム
弾性物質からなる弁座（６）があり、板体（４）が閉じ
る位置にあるときに弁座（６）を押圧して通路（３）を
閉じ、その際の弁座（６）の開口断面積がノズル（２）
の断面積の２５倍以上である請求項１〜１４のいずれか
１つの装置。