FI96495C - Painovärisuihkusuutin painovärisuihkupainolaitetta varten - Google Patents

Description

96496

Painovärisuihkusuutin painovärisuihkupainolaitetta varten Käsiteltävä keksintö koskee painovärisuihkusuutinta painovärisuihkupainolaitetta varten.

5 Painovärisuihkupainolaitteissa on yleensä ainakin yksi painovärisuihkusuutin ja painovärin syöttöjärjestel-mä, joka syöttää painoväriä sopivalla paineella painoväri-suihkusuuttimeen. Painoväri pakotetaan ulos poistoaukosta ja suihkutetaan samankokoisista pienistä pisaroista koos-10 tuvana ryhmänä alustaan, esimerkiksi paperiarkkiin. Paino- väripisarat siirtyvät varauselektrodiin, jossa pisarat saavat selektiivisesti sähkövarauksen ja menevät sitten ohjauslevyparin kautta. Varatut pisarat muuttuvat suunnaltaan ohjauslevyihin kohdistettavan jännitteen vaikutukses-15 ta, niin että pisarat joko kohdistuvat alustaan tai poik keavat suunnasta ja kerätään talteen. Kerätty painoväri voidaan kierrättää uudestaan syöttöjärjestelmään.

Painovärisuihkupainolaitteet voivat toimia kahden erilaisen periaatteen mukaan, toisin sanoen yhtäjaksoista 20 painovärisuihkua koskevan periaatteen ja pisara tarvit taessa -periaatteen mukaan. Yhtäjaksoista painovärisuihkua ’ koskevan periaatteen mukaan painovärisuihku saadaan aikaan pakottamalla painoväri suurella paineella painovärisuihku-suuttimen läpi. Paine on 20 - 60 baaria. Tämä saa aikaan • 25 painovärisuihkun, joka muutetaan kiihdytyksellä pienistä painoväripisaroista koostuvaksi ryhmäksi pisaroiden kohdistuessa alustaan tällöin suurella nopeudella. Syntyvien pisaroiden määrä on 100 000 - 2 000 000 pisaraa sekunnissa. Pisara tarvittaessa -periaatteen mukaan painovärisuih-30 ku ei synny suurella paineella, vaan erillisiä pisaroita muodostetaan ja syötetään alustaan. Tälle menetelmälle on tunnusomaista alhainen paine (2-10 baaria), joka syötetään sykäyksinä. Pisaroiden määrä on tällöin 1 000 -30 000 pisaraa sekunnissa.

35

9649B

2

Yhtäjaksoista painovärisuihkua koskevan periaatteen mukaan toimivissa painovärisuihkusuuttimissa pisaroiden muodostumista stimuloidaan yleensä ultraäänivärähtelyele-mentillä, joka saa aikaan suurtaajuusvärähtelyn. Pisaran 5 muodostumiseen tarvittava painesykäys on 0,1 % työpainees ta. 30 baarin työpainetta varten se on yleensä 0,03 baaria, joka on hyvin pieni paine verrattaessa sitä pisara tarvittaessa periaatteella toimiviin painovärisuihkupaino-laitteisiin, jossa painesykäykset ovat sata kertaa suurem-10 mat.

IBM:n teknisessä julkaisussa, osa 20, numero 11A, huhtikuu 1978, sivu 4485 "Inkjet nozzle fabrication", J.M. Huellemeier ynnä muut, esitellään painovärisuihkupainolai-tetta varten tarkoitettu painovärisuihkusuutin, joka kä-15 sittää kotelon, joka on tehty pääasiassa muodoltaan muuttumattomasta materiaalista ja jossa on painovärin syöttökanava, joka on poistopäästään suljettu päätyseinä-mällä, joka on kiinnitetty koteloon ja jossa on painovärin poistokanava samassa linjassa painovärin syöttökanavan 20 kanssa. Tässä jo tunnetussa painovärisuihkusuuttimessa ei ole värähtelyelementtiä eikä julkaisussa mainita painovärin poistokanavan kokoa.

Keksinnön tavoitteena on saada aikaan painoväri-suihkupainolaitetta varten parannettu painovärisuihkusuu-25 tin, joka toimii yhtäjaksoista painovärisuihkua koskevalla periaatteella.

Keksinnön mukaan tähän tavoitteeseen päästään sellaisella painovärisuihkusuuttimella, jossa on kotelo, joka on tehty pääasiassa muodoltaan muuttumattomasta materiaa-30 lista ja jossa on painovärin syöttökanava, joka on poisto- päästään suljettu päätyseinämällä, joka on samassa linjassa painovärin syöttökanavan kanssa, jolloin painovärisuih-kusuuttimen kotelo on pääasiassa lohkotyyppiä, poistokanavan halkaisija on 3 - 30 mikronia (pm) ja kanavan pituus 35 3-30 kertaa sen halkaisijaa suurempi ja kotelo on lähel- 3 96495 lä painovärin syöttökanavan poistopäätä varustettu ultraääni värähtelyelementillä .

Keksinnön mukainen painovärisuihkusuutin on tukeva, rakenteeltaan kompakti ja stabiili käytössä. Sitä käytet-5 täessä se synnyttää stabiilin painovärisuihkun, joka koos tuu lukuisista pienistä painoväripisaroista, jotka voidaan reprodusoida. Painovärisuihkusuutin on myös luotettava ja helppo puhdistaa.

Patenttijulkaisussa US-A-4 228 440 on kuvattu pai-10 novärisuihkusuutin painovärisuihkupainolaitetta varten, joka suutin käsittää kotelon, jossa on painovärin syöttö-kanava, joka on poistopäästä suljettu päätyseinämällä, joka on kiinnitetty koteloon ja joka on varustettu painovärin poistokanavalla, joka on samassa linjassa painovärin 15 syöttökanavan kanssa. Painovärisuihkusuutin on lisäksi varustettu useilla ultraäänivärähtelijöillä. Värähtelijöitä ei ole sijoitettu lähelle painovärin syöttökanavan poistopäätä. Julkaisussa ei mainita painovärin poisto-kanavan kokoa.

20 Käsiteltävän keksinnön mukaisen painovärisuih- kusuuttimen suositettavat rakenteet esitetään epäitsenäisissä patenttivaatimuksissa.

Keksintöä selostetaan nyt yksityiskohtaisemmin seu-raavassa rakenne-esimerkissä viittaamalla piirustuksiin, 25 jossa kuvio 1 on pituusleikkaus keksinnön mukaisesta pai-novärisuihkusuuttimesta, kuvio 2 on etukuva kuvion 1 painovärisuihkusuutti-mesta nuolen II suunnassa, 30 kuvio 3 esittää suurennettuna detaljia III kuvion 1 mukaisesta painovärisuihkusuuttimesta poistokanavassa, ja kuvio 4 esittää päätyosaa keksinnön mukaisen paino-värisuihkusuuttimen eräästä rakennemuunnelmasta.

Kuvioissa 1 ja 2 esitetty painovärisuihkusuutin, 35 joka on tarkoitettu painovärisuihkupainolaitetta varten ja 964% 4 toimii yhtäjaksoista painovärisuihkua koskevan periaatteen mukaan, käsittää jonkin verran pitkänomaisen, lieriön muotoisen kotelon 1, johon on sijoitettu samankeskisesti painovärin syöttökanava 2. Painovärin syöttökanavan 2 halkai-5 sija pienenee asteittain syöttöpäästä 3 poistopäähän 4.

Syöttöpäässä 3 painovärin syöttökanava 2 on varustettu esimerkiksi sisäkierteillä 5, niin että painovärisuihku-suutin voidaan kiertää painovärin syöttöjohtoon (ei esitetty tässä). Painovärin syöttökanavassa 2 on suodatin 6 10 kanavan läpi virtaavan painovärin suodattamiseksi.

Painovärin.syöttökanavan 2 poistopäähän 4 on järjestetty päätyseinämä, joka on erillinen ohut levy 7, joka on kiinnitetty koteloon 1 ja varustettu halkaisijaltaan hyvin pienellä poistokanavalla 8, joka on sijoitettu suun-15 nilleen samankeskisesti painovärin syöttökanavaan 2 näh den. Painovärin syöttökanavan 2 halkaisijan on oltava pieni poistopäässä 4 levyyn 7 kohdistuvien voimien pitämiseksi mahdollisimman pieninä suutinta käytettäessä. Tämä halkaisija on mieluimmin 0,2-1 mm. Painovärin syöttökanavan 20 2 halkaisija on poistopäässä 4 kuitenkin monta kertaa suu rempi kuin poistokanavan 8 halkaisija (katso myös kuviota 3). Poistokanavan 8 halkaisija on esimerkiksi 3-30 mikronia, mutta mieluimmin se on noin 6-20 mikronia. Poistokanavan 8 on oltava riittävän pitkä painovärisuihkun 25 suunnan pitämiseksi stabiilina. Toisaalta poistokanavan 8 on oltava mahdollisimman lyhyt, niin että estetään suur-taajuusvärähtelyjen, jotka - kuten seuraavassa selostetaan yksityiskohtaisemmin - siirtyvät pisaroiden muodostamiseksi poistokanavan läpi virtaavaan painoväriin, liian suuri 30 vaimentaminen, mikä vaikuttaisi epäedullisesti pisaranmuo- dostuksen toistettavuuteen.

Suihkusuuttimen kotelo 1 valmistetaan mieluimmin ruostumattomasta teräksestä. Kotelo 1 voidaan kuitenkin tehdä myös vähemmän syöpymistä kestävästä materiaalista, 35 ' jos'se päällystetään sisäpuolelta esimerkiksi sellaisella 9649b 5 pinnoitteella, joka kiinnitetään kemiallisesti haihdutus-menetelmällä. Pinnoitteen on peitettävä pinta kokonaan, siinä ei saa olla reikiä ja sen on oltava syöpymisen kestävä. Lisäksi tämä pinnoite ei saa vaikuttaa painovärin 5 ominaisuuksiin. Kotelo voidaan mahdollisesti tehdä laa- jenemattomasta muovista. Lisäksi myös keraamista materiaalia voidaan käyttää.

Esitetyssä suihkusuuttimessa kotelo on jonkin verran pitkänomainen lieriö. Kotelo voi kuitenkin olla myös 10 muunlainen. Se voidaan myös varustaa asennuspinnalla (ei esitetty tässä) suihkusuuttimen suuntaamista varten ja tämä asennuspinta voidaan tehdä kotelon ulkoseinämään hiomalla. Kotelo 1 on esimerkiksi 20 mm pitkä ja halkaisijaltaan 8 mm.

15 Suodatin 6 tehdään mieluimmin ruostumattomasta te räksestä, jonka transmissiokerroin on 3 mikronia. Suodatin 5 voidaan tarvittaessa tehdä myös polytetrafluorieteenistä tai lasista.

Ohut levy 7 tehdään mieluimmin laista, mutta se 20 voidaan tehdä myös kaikenlaisista muista materiaaleista kuten rubiinista, safiirista, ruostumattomasta teräksestä, nikkelistä, platinasta ynnä muusta. Levyn 7 vahvuus on esimerkiksi noin 100 mikronia (0,1 mm).

Painovärin syöttökanavan 2 pienestä halkaisijasta 25 johtuen poistokanavan 8 käsittävä levy on asennettava hy vin tarkasti. Levy 7 on yhdistettävä koteloon 1 niin, että levyyn 7 kohdistuvat voimat ovat suutinta käytettäessä mahdollisimman pieniä. Suuret voimat aiheuttavat levyn 7 deformaation, mikä synnyttää takaisinkimmahduksia suihkun 30 suuntaan nähden tai aiheuttaa jopa levyn halkeamisen tai murtumisen.

«

Kuvioissa 1 ja 2 esitetyssä rakenteessa levy 7 on sijoitettu keskelle syvennystä ja kiinnitetty koteloon 1 esimerkiksi kuumassa kovettuvalla kaksikomponenttiepoksi-35 liimalla. Liimakerroksen on oltava hyvin ohut, koska lii-

9 6 4 9 F

6 mättävän kotelon 1 pinnan ja levyn 7 pinnan on oltava hyvin tasaisia. Liima on annostettava hyvin tarkasti, jotta - voidaan estää liiman pääseminen painovärin syöt-tökanavaan 2 ja poistokanavan tukkeutuminen ja 5 - pitää levyn 7 liimaamaton pinta, johon kohdistuu suuria paineita, mahdollisimman pienenä.

Kuvion 4 esittämässä rakenteessa levy 7 on keski-öity kannella 9, johon levy 7 on sijoitettu ja jossa on aukko 10, joten levyn 7 poistokanava 8 on vapaa. Kansi 9 10 on kiinnitetty koteloon 1.

Kuvion 4 mukainen rakenne on vaihtoehto kuvion 1 kiinnitysmuodolle. Suurelle paineelle alttiina olevan levyn 7 pinta-alan on nytkin oltava mahdollisimman pieni. Jos levy 7 tehdään muodoltaan muuttumattomasta materiaa-15 lista, esimerkiksi lasista, sitä ei voida puristaa kiinni, vaan se on kiinnitettävä liimalla. Tässä tapauksessa liimausta koskevat samat vaatimukset kuin kuvion 1 esittämässä rakenteessa.

Kuvioiden 1 ja 2 mukaisessa suihkusuuttimessa kote-20 loon 1 on muodostettu lähellä painovärin syöttökanavan poistopäätä 4 syvennys 11, johon on sijoitettu ultraääni-värähtelyelementti,' esimerkiksi pietsosähköinen kide 12. Tätä värähtelyelementtiä käytetään poistoaukosta 8 tulevan painovärisuihkun saamiseksi värähtelyliikkeeseen. Pietso-25 sähköinen kide voi olla esimerkiksi lyijy-/sirkonaatti-/ titanaattikide, jonka halkaisija on 5 mm ja vahvuus 1 mm. Pietsosähköinen kide 12 on varustettu sähköjohdoilla 13. Lämmössä kovettuvaa kaksikomponenttiepoksiliimaa voidaan käyttää pietsosähköisen kiteen 12 kiinnittämiseen koteloon 30 1. Syvennys 11 voidaan myös täyttää täyteaineella 14, esi merkiksi epoksilla.

Kotelon 1 jäykästä rakenteesta johtuen ultraäänivä-rähtelyelementti 12 voidaan sijoittaa yhdensuuntaiseksi painovärin syöttökanavan 2 kanssa kuvion 1 esittämällä ta-35 valla. Näin saadaan seuraavat edut sellaiseen ultraääni- 9649? 7 elementtiin verrattuna, joka on sijoitettu painovärin syöttökanavan ympäri1le: - Ultraäänivärähtelyelementin 12 ja kotelon 1 välinen liimaliitäntä voidaan tehdä hyvin reprodusoitavana, 5 koska liimattavat pinnat voidaan puristaa toisiinsa erit täin hyvin. Ultraäänivärähtely siirtyy näin ollen käytännöllisesti katsoen vaimentamattomana liimaliitännän kautta koteloon. (Itse asiassa liimakerros toimii tässä vaimenti-mena.) Liimaliitännän hyvä toistettavuus on tärkeää hyvin 10 pisaranmuodostuksen kannalta.

- Ultraäänivärähtelyelementtiin ei tarvitse tehdä reikää, mikä on välttämätöntä silloin, kun elementti sijoitetaan sama-akselisesti painovärin syöttökanavaan nähden.

15 Keksinnön mukaiseen suihkusuuttimeen liittyy seu- raavia etuja: - Se on kompakti ja lyhyt.

- Se on tukeva (mikä on käsittelyn ja puhdistuksen kannalta edullista).

20 - Se on suhteellisen huokea valmistaa.

- Se pystyy kestämään erittäin suurta painetta (esimerkiksi 120 baaria) - Etusivu on helppo kiillottaa, mikä on puhdistuksen kannalta edullista ja parantaa kostutusominaisuuksia 25 nimenomaan lasilevyä käytettäessä.

- Metallikoteloa käytettäessä painovärin sähkösuo-jus (sähköstaattisia kenttiä vastaan, jotka häiritsevät varausta) on erittäin hyvä.

- Ruostumattoman teräksen (tai muiden kotelon val- 30 mistukseen käytettävien materiaalien) helppous työstettä- vyydestä johtuen, muotoa (suuntauspintojen) on helppo • muuttaa; hyvin pienikokoisia rakenteita voidaan myös teh dä.

- Aikaan nähden painovärisuihkun suunta on hyvin 35 stabiili; säädön jälkeen ei tarvita enää uudelleensuun- tausta.

9 6 4 9 Hr 8 - Mekaaninen stabiliteetti on erittäin hyvä.

- Painovärin syöttökanavan muodosta johtuen painoväri jäänne on hyvin helppo poistaa, mikäli painoväriä on päässyt kuivumaan kanavaan.

5 Keksinnön mukaisen suihkusuuttimen kokonaisraken teen huomattavana etuna on, että yhdessä sekunnissa muodostuneiden pisaroiden lukumäärä on, jos oletetaan, että ultraäänivärähtelyelementtiin kohdistuu sama sähkövärähte-ly, sama toleranssien ollessa erilaisissa suihkusuuttimis-10 sa hyvin pieniä.

i· · m t a:iu n j ai

Claims (9)

9649F

1. Painovärisuihkupainolaitetta varten tarkoitettu painovärisuihkusuutin, joka käsittää kotelon (1), joka on 5 tehty pääasiassa muodoltaan muuttumattomasta materiaalista ja käsittää painovärin syöttökanavan (2), joka on poisto-päästään (4) suljettu päätyseinämällä (7), joka on kiinnitetty koteloon (1) ja varustettu painovärin poisto-kanavalla (8), joka on samassa linjassa painovärin syöttö-10 kanavan kanssa, tunnettu siitä, että painoväri suihkusuutin on pääasiassa lohkotyyppinen, poistokanavan (8) halkaisija on 3 - 30 mikronia (pm) ja pituus 3-30 kertaa sen halkaisijaa suurempi, ja että lähellä painovärin syöttökanavan (2) poistopäätä (4) kotelossa (1) on 15 ultraäänivärähtelyelementti (12).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen painovärisuihkusuutin, tunnettu siitä, että poistokanavan (8) halkaisija on 6 - 20 mikronia (pm) ja poistokanavan (8) pituuden ja halkaisijan välinen suhde on 4 - 20.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen painovärisuihku suutin, tunnettu siitä, että painovärin syöttö-kanavan- (2) halkaisija on poistopäässä (4) 0,2 - 1 mm.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen painovärisuihkusuutin, tunnettu siitä, että kotelo (1) on tehty ,25 mieluimmin ruostumattomasta teräksestä.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen painovärisuihkusuutin, tunnettu siitä, että painovärin syöttökanavan (2) päätyseinämä on muodostettu erillisenä, ohuena levynä (7), joka on kiinnitetty koteloon (1) painovärin 30 syöttökanavan (2) poistopäähän (4).

6. Patenttivaatimuksen 3 mukainen painovärisuihkusuutin, tunnettu siitä, että levy (7) on liitetty koteloon liimakiinnityksenä.

7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen painovärisuihku- 35 suutin, tunnettu siitä, että ultraäänivärähtely- 9649B elementti (12) on sijoitettu lähelle painovärin syöttö-kanavaa (2) ja sen kanssa yhdensuuntaiseksi.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen painovärisuihku-suutin, tunnettu siitä, että ultraäänivärähtely- 5 elementti (12) on kiinnitetty liimalla kotelossa (1) ole vaan syvennykseen.

9. Jonkin patenttivaatimuksen 1-8 mukainen paino-värisuihkusuutin, tunnettu siitä, että kotelo (1) on varustettu asennuspinnalla painovärisuihkusuuttimen 10 suuntaamista varten. w 96 4 9 F