JPS6058865A - 高効率弁構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明は７ＪＩ］　Ｉｉ−流体系に使用するＩｊｒ別の
り「ｅこ関１−るものである。更に詳細には本発８Ａ４
″ｔインキを小滴又鉱物質流の形で種々の表面にマーキ
ングする目的で何着する液体マーキング装ｆＰｊＫ関す
るものである。かかる装（（′ｔは必要に応じた小滴噴
射又はインキ噴射マーキング又は印刷装置と称２！れる
。

典型的には、インキは加圧さ７１　、ノズルを押出され
て、小滴を作り、これらの小滴を靜ｆｉｔ式にｙ、＃ｉ
その他の手法′℃制御して、マーク付けすべき品物に小
滴を当てる場所と時間が決められる。必要に応じて小滴
を噴射する装ｆｊｌ　（Ｄｒｏｐ　ｏｎ　ｄｅｍａｎｄ
ｓｙｓｔｅｍ　）は小滴を作ってそれをマーク付けすべ
き時にのみマーク付けすべき品物に向けて放出する。

説明を簡単にするため１本明＃ｌ−を通じてかかる装置
は、その扉類に拘りなく、インキＩＱ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、あて先き書きマガ
ジンラベル等の如キ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、マーキンク拐石の
小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ｌＯ乃至８０フイート（約８．０５〜９．１１１
）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。

有効な・ｆンギ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、オフの切替え）することがで
きなけれはならない。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ＩＪＩＬ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。その第一の現象は何垂れ秤と称され
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なわれ
る仁とになる。

従来、ノズルへのインキの流入を制御する幾つかの試み
が行なわれた。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つるインキ流の通過制御（［ａｔ
ｉｎｇ　）を行なうが、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。

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【ヒまったとき、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しポートカ開キ、インキ
がこのボ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筐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。

第三の従来技術（米国特許１！　４．２８４．８８５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、高価に々る
。

前記従来技術はすべて、前記欠点に加えて、電気式又は
空気圧式制御装置の如き別個の制御手段を具えなければ
ならないという欠点をもつ。

従って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が望まれる。詳細に
は１本発明の目的は、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、この友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。更に別個の
制御手段を必要としない弁の開発が望まれる。

従って本発明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。

本発明の他の目的は、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。

本発明の更に他の目的は、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、弁筒側間の圧力降下は無
視し得る程度である如きインキ弁を提供することＫある
。

本発明の他の目的と利点は以下の説明から明らかになる
だろう。

発明の要約 本発明は高速、高精度でプリントヘッドへのインキＤ１
［１を停市したり開始したりするインキ噴射装置６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、プリントへ、ラドのノズルに隣接して設けられる。

このうＰは加圧された供給インキが通過する入口ボート
と出口ボートをもつ。入口ボートと出口ボート間に密封
状に配置した可撓性ダイヤフラノ・が密封面と協動して
インキ流を中断させる。このダイヤフラムは通當は流体
経路の外に置いたばねＫよってｗイ封位置に偏倚せしめ
られている。本質的に、偏倚手段は大気圧にあって、こ
の流体の流動系内の圧力変化に形作されない。

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
行なわれ、圧力（これは普通は弁のクランキング圧力と
称する）がばねの偏倚力を超えたとき、ダイヤフラムが
密封面から陪れて、弁を通る流れを生せしめる。一旦開
放位１＾１へ偏倚せしめられると、ダイヤフラムの表面
積が太きいために。

インキ流は容易にダイヤフラムを１１Ｊ放位置に保ち。

その際の圧力降下は無視し得る程度である。弁を閉鎖す
るためＫは、インキ導管内の出力をクラッキング圧力又
はばねの偏倚刀身１に「げるだけでよい。そのときダイ
ヤスラムは密封面に対してばっと閉じる。

実施例の説明 第１図において、インキ滴７−＝Ｖンク装置は。

インキ流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系装置ｌ
Ｏを使用する。インキＷｉｉｏＩｒＪ、いろいろな技術
によってマークすべき表面に送らり、る。

これに関しては、例えは米国’１ｔｉｔ’Ｂ１１．１２
１．２２２号及び第４．２８４．８８５号を参照いれた
い。不発ｑｌＪによれば、遠隔装置ｌＯ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け小さな寸法（１立方インチ程度。

即ち約１（１，８９ｃＩｎ程度）Ｋ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１本発明の利益を’Ｇ
ｆることができる。例えば所望に応じて、前記弁ｔｉ遠
隔イイン装置ｌＯＯ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「１−するために
、導管１２の回りに圧力ジャケットを股りる必要がある
。（これに関しては例えば米国１１イｉ’１第４．２８
４．８８５号を参照されたい。〕本発明の弁１８を操作
するのに外部の電気制御装置１゛（又は空気圧系締、を
必要としないことは認められるプころう。この弁はとち
らかといえば、インキｊ”ｌ；’１７１２中の圧力変化
のみ［，１：つて作動されるインライン弁（ｉｎ　１ｉ
ｎｅ　ｖａｌ、ｖｅ　）である。インキ噴射装置の一実
施例では、インキは４０　ｐｓｊ−ｇ　（約２　、　Ｂ
　１　＋ｃ１７ｃｍゲージ圧〕程庇のｈ−力でプリント
ヘッド１４に供給する。急速応答特性をもつために：ｆ
ｉ。

本発明の弁は比較的高いクラッキング（ｃｒａｃｋｉｎ
ｇ　）圧力をもつ必要がある。例えば、本発明の満足な
弁は２０　ｐｓｊ−ｇ（約１．４１ｋｐ／ｃｒｎゲージ
圧）程度のクラッキング圧力（密封力）をもつよう（て
（１イ成する。しかしながら、逆上弁とは異なり、この
クラッキング圧力は弁の両側開に実質的な圧力降下を生
ぜしめない。例えば本発明の典型的斤構造で６゜入口対
出口の圧力降下は１又はＺ　ｐＳｉｇ　（約１１．１１
７０８又は約帆１４１　ｋｙ／ｃｒｎ　ゲージ比）程度
になる。

第２，８図は本発明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ｒｔでは・インキ供給タ
ンク２０は三方弁２番を経てＬｌ力υ９２２から加圧さ
れる。インキ流をプリントヘッド１番から放出したいと
きには、１１・力源２ｚがタンク２ｏｔ、次イテ７邦管
１ｚを力！ｌ　ＩＩ　−ｔ　、’＋　ｊ：う゛に１１２
番を配置ｉ’４　ｉる。導管１２内の１１力がグｆ１８
のクラッキング圧力を超えたとき、ダイヤフラノ・がば
つと開いてインキをプリントヘッドへ流してインキ流を
作らせる。この流れｌ−ｉ圧力源２２７）・らのＩｔ−
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【ヒめられる。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。

第８南［は別の実施例の装置を示す。タンク２０から機
械ポンプ２６に裏ってインキがくみ出さｔｌ、る。この
ポンプはインキを三方弁２８を介して４’％ｆｆ１２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２ｏへ戻し、導管１２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ＩＬめるようになす。

第４図には本発明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８ｏと下部□ハウジング８２ｆ有
する。下部ハウジング内には入口ポート８４と出口ボー
ト８６を配置する。前記入口ボートと出口ボートは導管
８８、弁チャンバ４０及び導管４２を経て連通する。

好適には、第４図に示す弁チャンバ４ｏは環状の低下部
分４６で取囲んだ中央隆起部分又は密封面４４をもつ。

導管８８１ｄ低下部分を通って前記チャンバに入り、導
管４Ｂは隆起部分４４からチャンバを出る。

チャンバ４０上に配置した可撓性ダイヤフラム４８は下
部−・ウジングと上部・・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プラ
ムは隆起部分４・４に向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せしめる
。

好適実施例による偏倚素子は」二部）・ウシフグ８０内
に設けたばね組立体とする。このばね組立体はコイルに
ね５０を含み、このは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・・ウジ□ング３ｏｒｃ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つかジ接
合したとき。

押部材は下向きの密封力をダイヤフラノ、番８に及はす
。この力の太きさけばね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、例えばねし・板組立体を土
部ハウジングの頂部に設けて、ばねを収容しているスペ
ースを小さく１゛ることによって追刀口の調節を行なわ
せることができる。

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。

入口ボートと出口ボ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、Ｆ！ｌ状の低下部分４
６と同レベルにあって、所望の機能を果すことができる
。押部材５９ｒに対向するチャンバ面の部分は密封面を
なす。

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
）１超え几ときに、弁は開く。特に、インキ圧力が前記
はね力を超えたとき、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Ｊ７させる。ダイヤフラムの
茨面積は％？の入口圧力が、選択されたばね力を打負か
すように選択される。ダイヤス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役割する。

４管内の供給インキが減圧されたとき、ダイヤフラノ・
はげつと閉じて、インキの逆流を防「ヒする。

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
。

本発明の高速インキ弁は（ＪＩ４型的な装置りで１０ｐ
ｓｉ、即ち約（１，７０８ｋｇ／ｃ１ｎを超える）高い
クラッキング圧力をもつが、弁両側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１作動していない
ときに垂れや吸引を防止するために弁を閉じたままに保
つ偏倚素子をもたねはならない。

逆【ヒ弁の如き従来の弁はげ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、入口ボートと出口ボート間に弁のクランキ
ング圧力にほぼ等しい圧力降゛下をもｔらず。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、本発明の目的にとって
極めて望ましくない。四するに、逆上弁は静的密封を行
な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１ノコ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１しくないヒステリシ］ヲモつことになる。ばね
偏倚手段のない従来の弁は垂れ及び／又ｆ′ｉ空猟吸引
を防■卜するための高いクラッキング圧力を与えること
ができない。

本発明は高いクラッキング圧力を用いるが、一旦弁がば
っと開いても、このクラッキング圧力は弁両側間にそれ
程大きな圧力降下を生ぜしめない。

実際上、本発明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、本発明の実施例につき説明したが、本発明は前記
実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲によ
っての；ｌ−限定さノ１−るものである。

【図面の簡単な説明】

ｍ１図は本発明のインキマーキング装置を一般化したブ
ロック図； 第２図は第１図の装置の好適実施例のブロック・・図； 纂８図は第１図の装置の別の実施例のブロック図； 第４図は本発明の弁の柳断面図である。 ｌＯ・・・遠隔装置　１２・・・可（４１性ｙ！ｆｔ′
ｆ１４・・・プリントヘッド　Ｊ６・・・インキ滴１８
・・・弁　２１）・・・タンク ！・・・圧力源　２８・・・三方弁 ８０・・・上部ハウジング　８２・・・下部ハウジング
８４・・・入口ボート　８６・・・出口ボート’Ｒ８・
・・導管　伺・・・弁チャンバ手２・・・導管　４４・
・・隆起部分 ４・６・・・低下部分 伺“・・・回線性ダイヤフラム ５０・・・コイルばね　５２・・・押部材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｌ　流体系内の圧力変化のみによって作動される高効率
   弁構＠において、下記の（ａ＞乃至（ｄ）の構成を具え
   、即ち （ａ）流体が貫流しかつ密封面をもった弁チャンバを有
   するハウジングを具え； ■）流体を弁チャンバに入れ、出しする入口手段と出口
   手段を具え； （０）前記チャンバを通して流体を流す第一位置と前記
   流体の流れを阻止する７ｔめに前記密封面に掛合する第
   二位置間で曲がυ得る。前記チャンバ上に配置した可撓
   性部材を具え；（ｃｌ）前記可撓性部材を前記第二位置
   へ偏倚せしめる手段を具え、前記偏倚手段鉱流体経路外
   に配置して、流体圧力が前記可撓性部材の一側にのみ加
   わり、クランキング圧力の降下をかなり減らすようにな
   し；かくして、偏倚手段のクラッキング圧力より上か又
   はそれ以下の大きさの流体圧力で夫々弁の開閉を夫々市
   ＩＪ御するように構成したことを特徴とする高効率弁構
   造。 ９、　特許請求の範囲第１頂記載の弁構造において、前
   記弁チャンバが、（ａ）前記密封面を有しかつ前記入口
   手段と出口手段の９ちの一方に連通ずる隆起部分と；　
   （ｂ）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（ｔｉｌｌ方に連通ずる低下部分；とを含むこ
   とを特徴とする弁構造。 ＆　特許請求の範囲第１項記載の弁構造において、前記
   可撓性部材は弁チャンノく上でＩ・ウジング内に定着し
   たエラストマー製ターイヤ・フラムとすることを特徴と
   する弁構造。 表　特許請求の範囲第１項記載の弁構造において、偏倚
   手段は）・ウジングに対して定着し、前記可撓性部材に
   作用するばね部材を有することを特徴とする弁構造。 ４　特許請求の範囲第１項記載の弁構造において、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
   に向って偏倚させることを特徴とする弁構造。 ＆　流体系内の圧力変化のみによって作動される高効率
   弁構造において、下記の（川乃至（＋１）のオＮ成を具
   え、即ち （ａ）　ｇＭ封面をもつ弁チャンバを画成するハウジン
   グを具え； （ｂ）流体を弁チャンバに入れ、出しする入口手段と出
   口手段を具え； （Ｃ）前記チャンバ上に密封状に配置され、かつ第一位
   置と第二位置間で前記チャンバを通る流体の流れ方向に
   対して横に曲がり得る可撓性部材を具え、前記部材に前
   記第二位置で前記密封面に掛合して流体の流れを阻止し
   ；（ｄ）可撓性部材を前記第二位置へ偏倚させる手段を
   具え、前記偏倚手段は弁部材の外に配置して、流体圧力
   が前記可撓性部材の一側にのみ加わり、クラッキング圧
   力損をかなり減らずようになし；かくして、偏倚手段の
   クラッキング圧力より上又はそれ以下の大きさの流体圧
   力で夫々弁の開閉を制御するように構成しｍことを特徴
   とする高効率弁構造。 １、　特許請求の範囲第６項記載の弁構造において、前
   記弁チャンバが、（ａ）前記密封面を有しかつ前記入口
   手段と出口手段のうちの一方に連通ずる隆起部分と；（
   ｂ）前記隆起部分を囲みかつ前記入口手段と出口手段や
   うちの他方に連通する低下部分；とを含むことを特徴と
   する弁構造。 ＆　特許請求の範囲第６項記載の弁構造において、前記
   可撓性部材は弁チャンバ上にノ・クジング内で定着した
   エラストマー製ダイヤフラムとすることを特徴とする弁
   構造。 ９、　特許請求の範囲第６項記載の弁Ｓ造において、偏
   倚手段はＩ・ウジングに対して定着し、前記可撓性部材
   に作用する杜ね部材を有することを特徴とする弁構造。 １Ｇ、特許請求の範囲第９項記載の弁構造において、偏
   倚手段はばねを受入れる／・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
   面に向って偏倚させることを特徴とする弁構造。 ＩＬ　インキ供給部と、前記供給部を加圧する手段と、
   インキ滴を作るための遠隔配置したプリントヘッドと、
   インキを前記供給部からプリントヘッドへ送る導管とを
   有するインキ滴マーキング装置において、インキ供給部
   の圧力変化のみによって作動される弁を含み、前記弁が
   下記の（ａ）乃至（ｄ）の構成を具え、即ち（ａ）流体
   が貫流しかつ密封面をもった弁チャンバｋ　；ｏ　する
   ハウジングを具え； （ｂ）流体を弁チャンバに入れ、出しする入口手段と出
   口手段を具え； Ｕ前記チャンバを辿して流体を流′ｆ第一位置と前記流
   体の流れを阻止するために前記密封面に掛合する第二位
   置間で曲が、！７得る、前記チャンバ上に密封状に配置
   した可撓性部材を具え； （（１）前記可撓性部材を前記易二位置へ偏倚せしめる
   手段を具え、前記偏倚手段は浦体経路外に配置して、流
   体圧力が前記可撓性部材の一側にのみ加わり、クランキ
   ング圧力の降下をかなり減らずようになし；かくして偏
   倚手段のクランキング圧力より上又はそれ以下の大きさ
   の流体圧力で夫々弁の開閉を制御するようにｔｎ成した
   ことを特徴とするインキ滴マーキング装埴、。