(57)【要約】【課題】塗料を用いた上向き印字用ガンを提供する【解決手段】外周にソレノイドコイルを有している円筒状ソレノイドボビンの中空内の一部にソレノイドボビンの内壁と液密封に嵌め込まれた固定鉄芯と、当該ソレノイドボビンの中空内にソレノイドボビンの内壁と間隙を保つように配置され、かつ、一方の端面が固定鉄芯の一方の端面と向い合い、かつ間隙を保って配置された可動鉄芯と、可動鉄芯の他方の端面から延在する先細部の先端部分と係合するバルブ受けと、バルブに接続されたノズルとを有する印字用ガンであって、可動鉄芯はソレノイドコイルに電流を付加したときに発生する電磁力により移動し、その移動方向がノズルの塗料吐出方向と略直角となる様にノズルを構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
顔料成分を含む液体塗料を吐出して印字する印字用ガンであって、外周にソレノイドコイルを有している円筒状ソレノイドボビンの中空内の一部に前記ソレノイドボビンの内壁と液密封に嵌め込まれた固定鉄芯と、前記ソレノイドボビンの中空内に前記ソレノイドボビンの内壁と間隙を保つように配置され、かつ、一方の端面が前記固定鉄芯の一方の端面と向い合い、かつ間隙を保って配置された可動鉄芯と、前記可動鉄芯の他方の端面から延在する先細部の先端部分と係合してバルブを構成するバルブ受けを有する印字ヘッド本体と、前記バルブに接続されたノズルとを有し、前記ソレノイドコイルに電流を付加して発生する電磁力による可動鉄芯の運動方向とノズルの塗料吐出方向とが略直角となる様に前記ノズルを構成した印字用ガン。
【請求項２】
前記ノズルが、ノズルブロック内部に該ノズルブロックを貫通する塗料通路を有し、前記塗料通路の一端がノズル吐出口に連通し、他端が前記バルブに連通するように前記ノズルブロックを前記印字ヘッド本体に結合した、請求項１に記載の印字用ガン。
【請求項３】
前記印字用ガンが複数個のノズルを有し、該ノズルがそれぞれ前記ノズルブロックを貫通する塗料通路を有し、各塗料通路の一端に連通する各ノズル吐出口が略同一方向に塗料を吐出する、請求項２に記載の印字用ガン。
【請求項４】
前記塗料通路が、前記ノズルブロック内部で略９０度方向転換している、請求項２又は３に記載の印字用ガン。
【請求項５】
複数の前記塗料通路のそれぞれの一端に対応した塗料吐出口を有する洗浄プレートを、該塗料吐出口を前記塗料通路の一端にそれぞれ整合させ、かつ、前記洗浄プレートと前記ノズルブロックとの間に０．２ｍｍ〜２ｍｍの間隙を設けて配置し、前記間隙に、洗浄剤および圧縮空気を供給する供給源を接続した、請求項２乃至４のいずれかに記載の印字用ガン。
【請求項６】
前記ノズルは、略９０度折れ曲がった管であり、その管の一端が前記バルブに連通し、他端が塗料吐出口に連通する、請求項１記載の印字用ガン。
【請求項７】
前記可動鉄芯が筒状である、請求項１乃至６のいずれかに記載の印字用ガン。
【請求項８】
前記可動鉄芯の内部に空洞率が２０〜８０％の空洞を形成し、前記可動鉄芯と印字ヘッド本体との間に形成される塗料流路の前記バルブ受けまでの長さを１ｍｍ以上とした、請求項１乃至６のいずれかに記載の印字用ガン
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工業用オンデマンド型ドット印字装置に使用するソレノイド式印字用ガンに関し、特に上向き印字用ガンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
工業用オンデマンド型ドット印字は、材質、規格等を表す製品印字、工場内の製品管理を行う管理印字等に広く使われている。この様な印字装置の多くは、上方から下方に塗料を吐出して吹き付ける印字方式であり、次に多いのが横方向から塗料を吐出して吹き付ける印字方式である。
塗料を使用したソレノイド式ドット印字装置の例が特開平２‐１３１１６４号に記載されている。このようなドット印字装置の印字用ガンでは、弁の開閉は弁体に係合された可動鉄芯をソレノイドコイルの電磁力により吸引し、ばねの作用により復帰することにより行う。弁を開くと、加圧液体塗料が弁開口から吐出する。
そのような印字用ガンを用いて、プレートのような、板状の対象物の表と裏に印字を行う場合、最初の工程で上方から印字し、次の工程で材料を反転して、再度上方から印字する方法が行われているが、この方法は労力と時間が多くかかる問題があった。
そのような方法によって印字した理由は、プレートの下から上向きに塗料を吐出して印字する印字用ガンで実用に耐えるものが無いためであった。
顔料を含む塗料は耐候性があり長期間安定した塗膜を保持するが、欠点として顔料の沈降がある。この顔料の沈降が印字用ガン可動部の動作に影響を与えるまでには１ケ月以上かかるとは言え、生産現場では許容される期間ではない。
また、従来の印字用ガンのノズルを上方に向けて使用すると空気中の埃、ゴミがノズルに堆積し、塗料の吐出を妨げ、印字動作を阻害していた。
図５は、従来のソレノイド方式印字用ガンを用いてノズル１０を上向きに塗料を吐出して印字する場合を模式的に示したものである。可動鉄芯２と固定鉄芯３との間隙は塗料流路が行き止まりとなっているので、可動鉄心２に対して固定鉄芯３が下側にあると、沈降した顔料８が堆積して可動鉄芯２の動きを妨げる問題がある。可動鉄芯２の動きで、堆積した顔料成分を再分散させることができるが、可動鉄芯２の移動量が３０〜１５０μｍと僅かなため不充分である。また、可動鉄芯２の移動量を大きくすると、高速でバルブの開閉を行うことが出来なくなり、高速印字が出来なくなる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上向きに印字するのに使用する印字用ガンにおいて、塗料中の顔料の堆積による可動部の動作不良を防止することを目的とするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、外周にソレノイドコイルを有している円筒状ソレノイドボビンの中空内の一部にソレノイドボビンの内壁と液密封に嵌め込まれた固定鉄芯と、当該ソレノイドボビンの中空内にソレノイドボビンの内壁と間隙を保つように配置され、かつ、一方の端面が固定鉄芯の一方の端面と向い合い、かつ間隙を保って配置された可動鉄芯と、可動鉄芯の他方の端面から延在する先細部の先端部分と係合してバルブを構成するバルブ受けを有する印字ヘッド本体と、バルブに接続されたノズルとを有する印字用ガンであって、前記可動鉄芯は前記ソレノイドコイルに電流を付加したときに発生する電磁力により移動し、その移動方向がノズルの塗料吐出方向と略直角となる様にノズルを構成する。この構成により、ノズルが上を向いていても可動鉄芯が水平方向に存在するので、可動鉄心の下方には極少量の顔料しか堆積せず、可動鉄芯の動きを妨げることはない。
このように印字用ガンを構成すると、印字ヘッド本体内の塗料流路内で、塗料は循環するため、略水平方向に存在する可動鉄芯の下方に堆積した顔料は、塗料の流れにより撹拌されるので再分散する。このため、ソレノイドの中で顔料の沈降が累積しないので、可動鉄芯の動作は妨げられない。
【０００５】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施例による印字用ガンの概略断面図である。ソレノイドボビン４の中空内の一部にソレノイドボビン４の内壁と液密封に嵌め込まれた固定鉄芯３が配置されている。ソレノイドボビン４の中空内にソレノイドボビンの内壁と間隙を保つように配置され、かつ、一方の端面が固定鉄芯３の一方の端面と向い合い、かつ間隙を保って可動鉄芯２が配置されている。可動鉄芯２の他方の端面から延在する先細部２ａの先端部分と係合してバルブを構成するバルブ受け１ａが印字ヘッド本体１に形成されている。バルブからノズル１０に塗料を送出する塗料流路７が内部に形成されているノズルブロック１１が印字ヘッド本体１に結合されている。バルブが開いたときに、加圧された塗料が通路を介してノズル１０から吐出される。ノズルの塗料吐出方向と可動鉄芯運動方向とが略直角となる様にノズルを構成する。
【０００６】
この実施例では、バルブをノズルに連通する塗料流路７を略９０度方向転換するために、ノズルを印字ヘッド本体１とは別個の固体部材（ノズルブロック）１１に形成し、そのブロック１１を印字ヘッド本体１にネジ止め等で固定する。これにより、ノズル詰まりが発生してもノズルブロック１１を交換するだけで、短時間で復旧作業を行うことが出来る。また、ノズルブロックは、バルブ構造とは別個に形成されているためノズルブロックを外しても塗料がバルブから漏出することはない。通常、ノズルブロック１１には複数のノズル１０が設けられ、それに対応して接続されたバルブがあるので、ノズルブロック１１と印字ヘッド本体１との間の接合面には、ノズル毎にシール用Ｏリング１６を設け、塗料が他のノズル及び外部に漏れないようにするのが好ましい。
【０００７】
印字ヘッド本体１にあるバルブ受け１ａは流体抵抗を小さくするために、オリフィス部の直線距離を短くして、ノズル側はテーパーを形成するのが好ましい。また、バルブ受け１ａは唯一可動鉄芯２が接触する個所なので耐摩耗性がある材料で形成することが好ましい。具体的には、セラミック、超鋼及びＴｉＮコーティング等の表面処理を施したものがよい。なお、通常のドット印字装置の印字用ガンと同様、バルブの開閉は、ソレノイドコイル５に印加した電流により発生する電磁力により可動鉄芯２を吸引してバルブを開き、スプリング（図示せず）の作用と共に塗料の差圧を利用して可動鉄心を復帰することによりバルブを閉じる。
【０００８】
また、前記実施例では、内部に通路を設けたノズルブロック１１を用いているが、バルブからノズルに至る流路を略９０度方向転換するための構造として、ノズルブロック以外にも、略９０度曲げた管を用いたノズルを使用することも出来る。
【０００９】
なお、印字用ガンのソレノイドコイル５を水平にして使用する場合、可動鉄芯２が重力により下に落ちることで、印字ヘッド本体１やソレノイドボビン４と接触すると摺動抵抗が発生し、可動鉄芯の動作を妨げる惧れがある。また、摺動することにより可動鉄芯、印字ヘッド本体、ソレノイドボビンが摩耗し耐久性が著しく損なわれる惧れもある。
【００１０】
この問題を解決する一方法は、可動鉄芯を軽くすることにより、流れる塗料中で可動鉄心に浮力を与え、可動鉄芯を塗料の流れ中にあたかも浮かんでいるようにして、可動鉄芯の姿勢に関係なく常に同じ状態を保たせるのである。図２を参照して、その原理を説明する。図２に示すように可動鉄芯２が下方に下がった場合、下側の流路が狭くなりこの部分を通る塗料の流速が遅くなる。一方、上側の流路は広がり流速が速くなる。この結果、可動鉄芯２は流速の速い上側に引き上げられ、結果として、上側と下側の流路がほぼ同じところ、つまり中央部に浮かんでいるようになる。図２において、可動鉄芯２と印字ヘッド本体１との間に形成される流路のバルブ受け１ａまでの長さＬは１ｍｍ以上にするのが好ましい。
【００１１】
この場合、可動鉄芯の重量が大きくなって、その重力が流体による浮力より大となると下に落ちてしまう。しかし、可動鉄芯の重量は軽ければ軽い方が良いのではなく、軽すぎるとソレノイドによる推力が弱くなり過ぎてしまい、結果として可動鉄芯の動作が不安定になる。可動鉄心を軽くする一方法は、可動鉄心の内部に空洞を設けることである。その場合、可動鉄芯内の空洞率は２０〜８０％が良い。
【００１２】
可動鉄芯の肉厚は、ソレノイドコイル５に入っている部分は厚く、ソレノイドコイルから出ている部分は極力薄い方がよい。ソレノイドコイルに入っている部分の可動鉄芯肉厚は、可動鉄芯直径の約１／４まで薄くしても推力はほとんど変わらない。これは、ソレノイドコイルにパルス電流を流しているので、表皮効果により磁束が可動鉄芯の表面部分しか存在しないためである。ソレノイドコイルから出ている可動鉄心の部分は推力にほとんど影響しないので、軽量化のために肉厚は薄い方がよい。このため、ソレノイドコイルから出ている部分が短い場合は可動鉄芯内の空洞率は２０％以上、ソレノイドコイルから出ている部分が長い場合は可動鉄芯内の空洞率は８０％以下とするのが好ましい。
【００１３】
可動鉄芯内の空洞率が約８０％を越すと、ソレノイドコイルから出ている部分が長くなりすぎて可動鉄芯が横向きで、かつ塗料が流れていないときに、塗料と大気圧との圧力差である差圧により中央部に保持されていた可動鉄芯の保持が困難となり結果的に、可動鉄芯の動作不良が発生する。
【００１４】
いずれにしろ、可動鉄芯を中空とすることで見かけ上の比重が軽くなり、安定した動作を行うことが可能となった。可動鉄芯を中空構造とするためには、図３に示すように、全長が長い場合は円筒状のものに両端から蓋をしたり（図３（ａ））、全長が長くない場合は底付きの円筒状のものを組合せても良い（図３（ｂ））。また、ソレノイドコイルの中に入っている部分の端面は肉厚と同じくらいの厚みが有れば良い。円筒状のものを組合せる方法は、ねじ止め、圧入等の方法がある。圧入は寸法精度が必要になるが、可動鉄芯の軽量化には有効な方法である。図３に示すものは圧入を行った場合である。
【００１５】
上述した印字用ガンを用いて上向き印字を行う場合、使用する塗料は超速乾性を要求される。これは、搬送コンベア、搬送ローラー等に触れる前に塗料が乾燥しないとローラーによる転写等の問題が発生するためである。このことは、塗料を吐出するノズルについても同様であるが、ノズル先端は空気と接しているので塗料の乾燥が速い。しかし、この乾燥した塗料及び空気中の埃・ゴミが堆積したものを除去するために洗浄を行う必要がある。印字ヘッドには、塗料の他に、塗料を溶解する洗浄剤、洗浄剤及び埃・ゴミを除去するための圧縮空気が供給されるが、それぞれをノズル近傍に供給できる構造とする。そのため図４に示すように、複数のノズル１０のそれぞれに対応した塗料吐出口を有する洗浄プレート１２を、各塗料吐出口を各ノズルにそれぞれ整合させ、かつ、洗浄プレートとノズルブロックとの間に間隙を設けて配置した構造にするのが好ましい。
【００１６】
図４（ａ）に示すように、ノズル近傍には、洗浄プレート１２で区切られた小さな空間があり、この僅かな空間に少量の洗浄剤を供給、放置することで乾燥した塗料を再溶解させる。
【００１７】
洗浄プレート１２で区切られた空間の厚み（間隙）は、洗浄シート１５の厚みで調整することが可能な構造とし、この間隙が薄いほど洗浄剤の使用量は少なくできる。しかし洗浄剤の供給制御を行う電磁弁に市販のものを使用した場合、応答性の関係で洗浄剤の１回当たり使用量は約０．１〜１ｍＬとなる。
【００１８】
また、洗浄プレートで区切られた間隙が薄い場合は、次の除去工程である圧縮空気の流速が遅くなり、十分な除去作用が出来なくなる。このため、洗浄プレートで区切られた空間の厚み、すなわち、洗浄プレート１２とノズルブロック１１との間隙は０．２〜２ｍｍとするのが好ましい。
【００１９】
図４（ａ）に示すように、洗浄プレート１２には、塗料が通過できるノズル１０と同じ数の小さな孔が開いており、また、この孔を通して洗浄液、圧縮空気、埃等が排出される。洗浄プレートの厚みは厚くない方が好ましく、圧縮空気の圧力に耐えられる厚みで有ればよい。通常は、０．３〜３ｍｍの厚みのプレートを用いる。
【００２０】
図４（ｂ）は複数のノズルから吐出する塗料が、洗浄プレートに明けられた各ノズルに対応する孔を通して吐出する様子を表わしている。
【００２１】
【発明の効果】
本発明によれば、上向き印字を長期間安定して行えるようになった。
【００２２】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例による印字用ガンの概略断面図
【図２】塗料流が印字用ガンの可動鉄心に浮力を与える原理を示す図。
【図３】本発明による印字用ガンに適した可動鉄心で、内部に空洞を有する構成を示す概略断面図。
【図４】本発明による印字用ガンに適したノズルブロックに、塗料吐出口を有する洗浄プレートをノズルブロックとの間に間隙を設けて配置した構造を示し、図（ａ）は洗浄剤を供給してノズルを洗浄する場合を、図（ｂ）は塗料をノズルから吐出して印字する場合を示す図。
【図５】従来の印字用ガンを上向きにして印字した場合の概略断面図。
【符号の説明】
１　印字ヘッド本体
１ａ　バルブ受け
２　可動鉄芯
２ａ　可動鉄芯の先細部
３　固定鉄芯
４　ソレノイドボビン
５　ソレノイドコイル
６　塗料供給孔
７　ノズルブロック内の塗料通路
８　堆積した顔料
１０　ノズル
１１　ノズルブロック
１２　洗浄プレート
１５　洗浄シート
１６　シール用Ｏリング
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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