NO823317L - Innretning og fremgangsmaate for paafoering av vaeske i form av uregelmessige smaa draaper - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår ikke-kontakt fluidumsmarke-ringsanordninger som vanligvis er kjent som "farvepåførings"-anordninger, nærmer bestemt angår foreliggende oppfinnelse en væskestråleanordning for trykking av den art som angitt i innledningen til krav 1, samt en fremgangsmåte for selektivt å påføre et seg bevegende substrat små dråper av trykksatt væske som angitt i innledningen til krav 5.

Farvepåføringsanordninger er generelt vist i US-patent nr. 3.373.437, nr. 3.560.988, nr. 3.579.721, nr. 3.596.275. Ved alle disse anordningene blir stråler (svært tettliggende strømmer) dannet ved å presse en tilførsel med oppteg-ningsfluidum eller farve fra en samleledning gjennom en rekke med fine åpninger eller dyser. Kammeret som inneholder farven eller åpningene ved hjelpav hvilke stråler blir dannet blir vibrert eller "stimulert" slik at strålene brytes opp i små dråper med jevn størrelse og med regelmessig mellomrom. Hver strøm med dråper blir dannet i nærheten til en tilknyttet selektiv ladeelektrode som etablerer elektriske ladninger på dråpene når de blir dannet. Dråpenes bane mot et mottagelsessubstrat blir styrt ved hjelp av påvirkning av et elektrostatisk avbøyningsfelt gjennom hvilke dråpene passerer, som selektivt avbøyer dem i en bane motsubstratet eller mot en farvesamlings- og resirkulasjonsinnretning (vanligvis kalt en "avløpsrenne") som forhindrer dem fra å berøre substratet.

Mens det har vært kjent at en fin væskestråle vil bli brukket opp i diskre små dråper i løpet av dens iboende termiske og akustiske bevegelse selv i fravær av ytre forstyrrelse, det har av denne grunn generelt blitt antatt at spesielle kalibrerte separate perturbasjoner ved eller nær den naturlige forekomsten av dråpedannelsen var en praktisk nødvendighet for å frembringe små dråper som har regelmessig mellomrom, størrelse og taktet over åpningsrekken for å bevirke en riktig bruk av innretningen. Skriving med ladede dråper krever relativt nøyaktig styring av dråpebanene til den endelige posisjonen på mottagelsessubstratei, og dråpestørrelsen, mellomrom og ladningsnlvå har generelt blitt ansett som kritiske faktorer. US-patent nr. 3596275 krever således forperturbasjonsinnretninger for sikring av at smådråpene i strømmen forekommer i avstand med regelmessige intervaller og har en jevn størrelse.

Som bemerket i dette patentet har strømmen en naturlig tendens til å brytes i etterhverandre følgende små dråper ikke minst på grunn av overflatespenningen til fluidumet. Mens som det lett kan sees ved en vannstråle, som sprøytes gjennom en hageslangedyse, er dråpene vanligvis ikke jevne da med hensyn til størrelse eller forekomst. For å sikre at dråpene vil være i hovedsaken jevne i størrelse og forekomst frembringer overfor nevnte patent innretning for å tilveiebringe det som det der henvises til som "regelmessig med avstand anordnede varikøsiteter" i strømmen. Dissse varikøsi-tetene tilveiebringer bølger i tverrsnittsstørrelsen på strålestrømmen som går ut fra dysen. Det sørges for at de forekommer ved eller nær den naturlige forekomsten av dannelsen av smådråpene. Som nevnt i dette patentet kan -hyppigheten være i størrelsesorden av 120.000 perioder pr. sekund.

Et stort utall varikøsitetsinduserende innretninger er kjent på området. US-patent nr. 35608988 beskriver f.eks. en ultralydvibrator i rørledningen gjennom hvilke farve blir tilført fra kilden til anordningen og i US-patent nr. 3579721 blir farve støtt ut gjennom åpninger dannet i en perforert plate som blir vibrert kontinuerlig ved en resonansfrekvens.

Siden anordningen ifølge US-patent nr. 3596275 fremkom har ikke-kontaktmarkeringsanordninger som benytter fluidumsdråpe-strømmer blitt kommersielt utviklet. Det har imidlertid vært et karakteristisk kjennetegn ved farvejetstråleanordninger at alle benytter en eller annen type varikøsitetsinduserende innretning eller "stimulator" for å frembringe regelmessige vibrasjoner i strømmen for å tilveiebringe regelmessig og jevne små dråper.

Som bemerket i US-patent nr. 3.882.508 har en egnet stimulering vært et av de mest vanskelige problemene ved driften av strålingsdråpeopptegnere. For opptegning med høy kvalitet har det vært nødvendig at alle strålene blir stimulert ved samme frekvens og med nesten samme effekt for å bevirke opp brytning av strømmen til dråper med jevn størrelse og regelmessig avstand.

Det er dessuten nødvendig at dråpefrembringelsen ikke er beheftet med frembringelse av "satelittdråpe" og at oppbrytninger av strømmen i dråper forekommer ved et forutbestemt sted i nærheten av ladeelektroden, idet begge deler er avhengig av utleveringseffekten til hver stråle. Det nevnte patentet viser innretning for frembringelse av en vandrebølge langs lengden av en farvetilførselssamleledning, på hvilken en åpningsplate danner en side. Bølgelederen dannet på denne måten er avsmalnet eller progressivt redusert i bredde langs dens lengde for å motvirke og redusere den naturlige tendensen mot dempning av dråpestimulerende bøyebølger når de beveger seg nedover åpningsplatens lengde.

U.S.-patent nr. 3484793 beskriver også en væskestråle hvor dråpene frembringes med hjelp av et jevnt eller pulserende trykk på væsker, valgfritt modulert mekaniske vibrasjoner, ultralyd-oscillasjoner eller lignende. Samme problemene som nevnt ovenfor vil også finnes ved anordningen ifølge dette U.S.-patentet. Det vil således være nødvendig med et riktig pulset trykk og det underliggende kravet er også her at det skal være en jevn dråpedannelse.

I praksis er det ofte et uønsket samvirke mellom stimulatoren og farveleveringssystemet. Denne ugunstige virkningen kan vise seg som en tendens for hele systemet for å tilveiebringe en ikke-jevn stimulering over åpningsrekken på grunn av reflekterte og interfererende bølger (som nevnt i US-patent nr. 3882508) slik at visse åpninger ikke mottar egnet stimulering mens andre får for mye. Systemet har således "spisser" eller nullpunkter som blir reflektert som degrade-ring i kvaliteten på dråpeavsetningen. Disse variasjoner i effekten medfører at satelittdråper eller svært små dråper har en tendens til å dannes mellom hver av de store dråpene og bevirke vanskeligheter i systemet ved at disse fine dråpene tenderer til å unnslippe og bli spredt i det omgivende området eller under det godtagbare målområdets grenser. Satelittdråpedannelsen er en følsomhetsfunksjon på egenskapene til farven eller behandlingsvæsken som blir benyttet slik at stimuleringsproblemet kompliseres ytter-1igere.

En annen og hovedbegrensningsfaktor ved kjente farvepå-føringssystemer av perturbasjonstypen som resulterer fra stimulatoren er den med seg bevegende bølger frembrakt ved hjelp av eksterne eller kunstige perturbasjonsinnretninger i det vesentlige begrenser lengden på disse anordninger. Ut fra et praktisk standpunkt er slik kjente anordninger begrenset til tverr-maskinens åpningsplatelengder ikke større enn 26,67 cm hvor det er 120 stråler pr. tomme og den kunstige perturbasjonsinnretningen blir drevet ved 48 kilocykler. Ved høyere frekvenser blir den mulige lengden for hullplatene redusert mens ved lavere frekvenser kan lengden bli forlen-get .

Det er et utall ulemper forbundet med slike hullplatebegrens-ninger. Den primære ulempen er påtruffet ved å forsøke å bygge et perturbert hullsystem egnet for behandling av kontinuerlig lange, brede gjenstander, f.eks. innbefattende de på tekstilområdet, bølgepapp, papir eller andre kontinuer-lige lange, brede bredder av gjenstander eller ved kontinuerlig eller periodisk tilførte former av andre brede substrater eller materialer hvor et hvert annet slikt gods, substrat eller materialområde i bredde på omkring 30 cm til omkring flere meter. Erfaringer viser at det er ekstremt vanskelig å praktisk talt nesten umulig å kombinere to eller flere av begrensede lengdeperturberte åpningsplater over den nødven-dige avstanden på en måte som vil bevirke jevn kontinuerlig behandling av slikt gods eller materiale tilstrekkelig for å maskere separasjonen mellom de forstyrrede hullplateseksjon-ene og/eller å maskere virkningen av deres felles forskjellige operasjonsmønster. Det blir vanskeligere å tilveiebringe et tilfredsstillende resultat da antall slike korte lengder med perturberte hullplater blir øket for å spenne over den økede bredden med gods som skal bli behandlet.

Med foreliggende oppfirmelse^_/iltæli^Ba^e,-^ . er der imidlertid ikke ^=noen—VTrkiel ig begrensning på lengden av hullplaten eller graden over hvilke slike huller kan bli gjort tilgjengelig for bruk over bredden til et bredt eller smalt substrat eller mottagelsesmedium. Tekstilpapir eller andre substrat som har bredder varierende fra 61 cm til mange meter kan således bli behandlet slik som de blir beveget eller på annen måte ført under en enkel maskinbred hullkonstruksjon. Flere slike maskinbrede åpninger kan naturligvis bli drevet parvis eller på en eller annen forutbestemt måte eller sekvens for å tilveiebringe ethvert ønsket resultat.

Det har blitt funnet at selv om dråpeoppbrytningen ved et ikke-perturbert, kontinuerlig strålesystem er en uregelmessig prosess, er fordelingen av uregelmessige dråpestørrelser og mellomrom ikke desto mindre heller snevert. Det har også blitt funnet at ved mindre åpningsstørrelser og større fluidumstrykk kan variasjonene blant uregelmessig frembrakte dråper bli tilstrekkelig smalt, slik at den resulterende uregelmessige dråpestrømmen blir nyttig f.eks. ved påføring av f arvemønster eller enhver type av behandl i-ngsmiddel eller midler på tekstiler eller for påføring av merker eller behandlinger av forskjellige andre overflater ved anvendelse av forskjellige væsker. — Ifølge foreliggende oppfinnelse er det tilveiebrakt en væskestråleanordning av den innledningsvis nevnte art, hvis karakteristiske trekk fremgår av krav 1, samt en fremgangsmåte for selektivt å påføre et seg bevegende substrat små dråper av trykksatt væske av den innledningsvis nevnte art, hvis karakteristiske trekk fremgår av krav 5. Ytterligere trekk ved anordningen og fremgangsmåten fremgår av kravene.

Den "smale uregelmessige fordelingseffekten" kan benyttes ved en innretning som har: en kilde for å behandle væske som skal bli påført under høyere trykk enn det normalt benyttet for ekvivalent nøyaktighet av dråpeanbringelsen, en rekke med stråleåpninger med mindre diameter enn vanlig for ekvivalent dråpeanbringelsesnøyaktighet, gjennom hvilke åpninger behandlingsvæsken eller farvemediumet blir presset som fine strømmer som brytes uregelmessig i diskret dråpe, elektrode-innretning for påføring av elektrostatisk ladning for dråpene når de blir dannet, og avbøyningsinnretning for å dirigere banen med valgte dråper i strømmen mot et mottagelsessubstrat eller mot en avløpsrenne eller annen samleinnretning. Ladeelektroden er dessuten mer utstrakt enn ved et stimulert system siden avbruddspunktet kan variere mer i både rom og tid.

Hverken innretningen eller fremgangsmåten har perturbasjonsinnretning som vil gi en regelmessig syklisk vibrering eller bevirke at væsken som blir tilført brytes i dråper jevnere enn ved ikke-perturbert uregelmessig størrelsesfordeling.

For å tilveiebringe en gitt nøyaktig anbringelse av dråpene eller "dråpefeilreguleringsverdi" krever et ikke-perturbert system med samme strømningshastighet enn annen åpningsstør-relse og trykk enn et perturbert system. Åpningsstørrelsen, dvs. størrelsen må være mindre enn den ville være benyttet med samme nøyaktighet ved et vanlig perturbert system i alminnelighet ikke mer enn omkring 70$ av åpningsdiameteren til perturbert system som har samme nøyaktighet som dråpeanbringelsen eller dråpefeilregistreringsverdien. Væske-hovedtrykket er altså alternativt, hovedsakelig høyere fortrinnsvis minst omkring fire ganger det til et forstørret system med tilsvarende nøyaktighet. Det er dessuten ønskelig at ladespenningen er høyere med en faktor på omkring minst 1,5 ganger.

Uttrykket "dråpefeilregistreringsverdi eller feilregistreringsfeil" defineres som forskjøven avstand eller variasjon fra en rett linje, målt i en retning perpendikulært på bevegelsesretningen til substratet, til en markering på substratet når alle strålene er i en rekke perpendikulært på bevegelsesretningentil substratet og blir slått på samtidig fra den blir fanget opp av avløpsrennen for å bli avlevert på substratet.

Perturbasjonen som forårsaker dråpeavbrytning ved ikke-stimulerte stråler oppstår generelt fra omgivelsen i hvilket systemet blir anbrakt. Denne fluktasjonen blir generelt frembrakt ved normal lyd og akustisk bevegelse som er iboende i fluidumet. Ved noe "støyende" omgivelser kan imidlertid uønskede ytre perturbasjon, som f.eks. fabrikkfløyter, vibrasjoner fra veslinger og andre maskinbevegelser og også lydvibrasjoner fra menneskestemmer ha en innvirkning og bevirke en endring i oppbrytningspunktet til strålene ved et ikke-stimulert system. Systemet kan bli uregelmessig stimulert som ved en støykilde som frembringer uregelmessige vibrasjoner. Det antaes at dette kan være fordelaktig når innretningen skal benyttes i et støyfylt område. Ved en slik omgivelse vil anvendelsen av uregelmessig støyvibrasjon overraskende frembringe mer regelmessig resultat fra stråle til stråle enn anvendelsen av regelmessig syklisk vibrasjon.

Andre formål, trekk og kjennetegn med foreliggende oppfinnelse så vel som dens fremgangsmåte og drift og funksj-on til beslektede elementer og kombinasjoner av deler og økonomien ved fremstillingen vil bli mer innlysende ut fra følgende beskrivelse og kravene med henvisning til medfølgende tegninger, hvor alle deler har"likt henvisningstall på korresponderende deler på de forskjellige figurene, og hvor: Fig. 1 viser et diagrammessig tverrsnitt av en binær kontinuerlig fluidums- eller væskestrålings-innretning M^^ ms^ e^ iff& é---epp-f^iiffe^l^s^enf. Fig. 2 viser et diagrammessig perspektiv av dråpelade-innretningen og dråpeavbøyningsinnretningen. Fig. 3 viser en Jio& i~ f" Ts:& ¥^ utførelse av oppfinnelsen hvor innretningen blir stimulert ved. hjelp av en uregelmessig støygenerator som driver et akustisk horn. Fig. 4 vise diagrammessig en annen utførelsesform av et uregelmessig støyperturbert system i samsvar med oppfinnelsen, hvor en rekke piezoelektriske krystaller tilfører uregelmessig støyperturba-sjon mot en fluidumsvegg eller væsketilførsels-samleledningen eller kammeret.

Mens oppfinnelsen kan være lik tidligere kjente farvepå-føringsopptegningsinnretninger ved at lignende resultat kan bli tilveiebrakt gir hovedprinsippene ved foreliggende oppfinnelse forskjeller fra slike farvepåføringsoppteg-ningssystemer.

Som vist diagrammessig på fig. 1 og 2 innbefatter innretningen en tilførselsvæske eller kilde med behandlingsvæske 10 under trykk i en samleledning eller et -kammer som er tilknyttet en åpningsplate 12 som har flere stråleåpninger 14. Strømmer eller stråler med væske 16 presses gjennom åpningen 14 som passerer gjennom elektrostatisk dråpelad- ningsinnretningen 18, 18 som selekttivt gir væsken ladninger som blir fastholdt på dråpene når strømmen brytes til diskret dråper.

Ladeplatene 18, 18 må være tilstrekkelig lange og ha en størrelse bred nok i retning av strålestrømmen for å lade dråpene uten hensyn til de uregelmessige punktene ved hvilke oppbrytningen forekommer. Ved tidligere kjente innretninger bevirket perturbasjonsinnretninger oppbrytning i en snever sone nedstrøms av åpningene. Uten den uregelmessige eller separate, kunstige eller ytre perturbasjonen vil oppbrytningspunktet variere mer. For å sikre at alle sene oppbryt-ningsdråper blir ladet må ribbelignende ladeplater 18, 18 tilføre et felt som strekker seg til området av oppbrytningen av slike dråper. De ribbelignende ladeplatene skulle i praksis fortrinnsvis ha en størrelse på omkring 100*d cm i retning av strålestrømmen hvor d er åpningsdiameteren i centimeter. Bredden eller størrelsen på retningen av dråpstrømmen kunne være fra større enn omkring 30 *d til mindre enn omkring 300*d. Ladespenningen for å lade platene 18, 18 fortrinnsvis fra 50 til omkring 200 volt.

Etter ladingen passerer dråpene i fluktbanen en avbøynings-ribbe eller innretning 20 som dirigerer banen med ladede dråper mot en egnet avløpsrenne eller samler 22. Uladede dråperr fortsetter mot et mottagelsessubstrat 24, som er understøttet av og kan bli transportert på en forutbestemt måte ved hjelp av ikke vist innretning relativt i forhold til innretningen i retning av pilen 26. Avbøyningsribben eller innretningen 20 er fortrinnsvis drevet ved spenninger som går fra omkring 1000 til omkring 3000 volt.

Det skal henvises til kjente farvestråleanordninger for ytterligere detaljer angående konstruksjonselementer egnet for bruk ved slike innretninger.

Konstruksjonen ifølge foreliggende oppfinnelse adskiller seg fra tidligere kjente ved at strømmene brytes opp til dråper som følge av fire forskjellige faktorer innbefattende indre faktorer slik som overflatespenninger, indre akustisk bevegelse og termisk bevegelse mer enn uregelmessig ytre perturbasjon. Ingen regulær variakøse indusert innretning blir benyttet i motsetning til hva som tidligere var ment å være vesentlig. Dråpeformasjonene finner sted uregelmessig.

Lord Rayleigh undersøkte dynamikken til fluidumstråler rundt begynnelsen av det 20. århundre. Han fant at en fluidumstrøm som går ut uner trykk fra en stråleåpning brytes i separate små dråper ved dråpe-til-dråpeintervaller som statistisk som frembringer strålen. Dråpediametrene er gjennomsnittlig omkring 2,ll*d. Disse mellomrommene og størrelsen er imidlertid kun gjennomsnitt. Virkelige oppbrytninger er en uregelmessig prosess, idet de virkelige dråpestørrelsene og mellomrom varierer. Den virkelige størrelsen og mellomrommet følger normalt fordelelseskurver rundt- innretningen definert av Rayleighs formel og ved eksperimenter av oppfinneren siden Lord Rayleighs arbeid er det blitt funnet at gjennomsnitts-mellomrommet er nå bedre representert ved uttrykket 4,51*d med 4,51 som et observert eller målt tall. Ved innretningen som har et farvepåføringstrykk på P lik 0,8436 kg/cm<2>manometertrykk og en åpningsdiameter på omkring 0,051 cm er hoveddråpestørrelsen omkring 0,0102 cm. Det normaliserte standardavviket til dråpestørrelsen, (dvs. standardavviket til dråpestørrelsen delt med hoveddråpestørrelsen) er omkring 0,1, dvs. 68$ av dråpene er innenfor 0,0010 cm til hoved-dråpestørrelsen på 0,0102 cm. Oppbrytningspunktet varierer dessuten fra stråle til stråle med opptil 6 dråpemellomrom. Disse forskjellene er f6r store for benyttelse ved mange anvendelser. Når det er ment å skrive en horisontal linje over et substrat blir alle strålene kommandert til å skrive samtidig ved å fjerne spenningen fra ladeplaten ved alle strålestillingene. Det skal bemerkes at dersom alle strålene brytes opp i dråper ved samme tidspunkt og samme avstand fra åpningsplaten vil systemet samtidig bevirke at alle strålene starter og å slippe ut uladede dråper og disse dråpene vil fortsette til papiret i trinn.

For det normaliserte standardavviket til dråpestørrelse på omtrent 0,1, som er tilfelles i praksis, tilsvarer dette omkring en 32% sjanse for at dråpene vil være større eller mindre ved den mengden, og punktstørrelsen på substratet vil variere tilsvarende. Dette frembringer variasjoner ved den fremkomne jenvheten til en horisontal linje. Denne virkning vil være mindre, ved at for et avvik på 0,1 med en dråpestør-relse på 0,0102 i diameter vil variasjonen imidlertid være omkring 0,0025 cm.

I banen fra oppbrytningspunktet vil større dråper ha mer masse enn mindre dråper proporsjonalt med det tredje effektforholdet til deres diameter. Fluidumsdynamikkraften fra passasjen gjennom luften som tenderer til å redusere dråpenes hastighet er proporsjonal med kvadratet på forholdet av deres diameter slik at store dråper tenderer mot å opprettholde sin store hastighet i bevegelsen mot substratet. Under antagelse at alle strålene brytes opp samtidig ved en åpningsdiameter på 0,0076 cm, en avstand til substratet på 2,54 cm, en strålehastighet på 1000 cm/sek. og et avvik på 0,,254 cm dråpediameter vil imidlertid feilregistrasjonen på substratet være mindre enn 0,0051 cm.

Dersom en stråle brytes av tettere opp mot stråleplaten enn hovedavbruddspunktet til alle strålene ved et antall n av hoveddråpemellomrom (halvdelen av totale spredninger) vil resulterende dråper (som skal kalles "sen dråpe") ha en større avstand som de må tilbakelegge til substratet enn en dråpe fra hovedbrytningspunktet (som skal kalles "hoved-dråpe"). Til nå er den totale spredningen på _dråpemellomrommene som har blitt observert omkring 6 eller +3 og -3 omkring hoveddråpen. Dråpemellomrommene kan imidlertid variere fra dette f.eks. fra omkring 2 til omkring 8, men vil generelt være større enn omkring 1. Dersom V er strålehastigheten i cm/sek., d åpningsdiameteren i cm, og V bevegelseshas-tigheten til substratet i cm/sek. vil ankomsten av sen dråpe ved substratet være omkring n (4,51 d/V) sekunder etter ankomsten av hoveddråpen. I løpet av dette tidsintervallet vil det bevegelige substratet ha beveget seg en avstand på n (4,51 d) V/V cm. Ved hjelp av et eksempel ved en sub-strathastighet på 152,4 cm/sek. (tilsvarende et substrat som beveger seg 91,44 m/min.) en strålehastighet på 2032 cm/sek., en åpningsdiameter på 0,0076 cm, n = 6 vil feilregistrerings-feilen være 0,0155 cm. Det skal bemerkes at dersom d var \ I2 større og V to ganger mindre ville feilen være 2\/2 større eller omkring 0,0432 cm. Bruken av mindre diameter på åpningen og høyere fluidumstrykk ved det ustimulerte systemet kan således tilveiebringe mindre feilregistreringsfeil enn et perturbert system med vanlig åpningsdiameter og trykk.

Ved tidligere kjente anordninger har perturbasjonsinnretninger vært nødvendig for å innsnevre fordelingen i dråpe-størrelsen til hovedsakelig lik 0 for å tilveiebringe godtagbare feilregistreringsfeil. Man har imidlertid funnet av feil på grunn av fordeling av dråpestørrelsen kan bli vesentlig redusert ved visse betingelser. Dette fremgår .av følgende analyse. Det normaliserte standardavviket for dråpestørrelsen forblir konstant når diameteren til åpningen blir gjort mindre og også når trykket P økes og i fravær av perturbasjonsinnretningen. Dersom åpningsdiameteren reduseres med f.eks. en faktor i størrelsen av en kvadratrot av to (\/2) vil åpningsområdet følgelige reduseres med en faktor lik to. Dersom strømningshastigheten samtidig økes med en faktor lik to forblir nettostrømmen fra åpningen konstant.

For lignende lade- og avbøyningsfelt forblir dråpebanene konstant, men den naturlige frekvensen er nå 2\/2 høyere og der er nå 2\/2 så mange dråper dannet pr. tidsenhet og flukttiden (banetiden) til substratet blir halvert. Dersom oppbrytningspunktet med en fulldimensjonert stråle varierte med seks dråper mellomrom på grunn av uregelmessigheten ved oppbrytningen som ofte err tilfelle, ville en skrivefeil forekomme seks ganger avbruddstidsintervallet ganger hastigheten til substratet. Med den mindre strålen med høyere trykk vil samme feilen i avbruddsavstanden medføre en feil kun l/2\/2 så stor, dvs 2,12 i stedet for seks eller kun 35$ av feilen ovenfor. Fluktasjonen i tetthet vil dessuten nå være gjennomsnittlig over 272 dråper, dersom der er en 32% sjanse for at dråperadiusen for det større åpningstilfellet varierer 10% med en tilsvarende volumvariasjon på 33$ vil der kun være 9% sjanse for at det mindre åpningssystemet vil variere således.

Selv om et stimulert system i prinsippet kan være konstruert til å avlevere dråper med høy hastighet, forekommer i praksis feil med opptil to dråpers mellomrom. Med et ustimulert system kan oppbrytningspunktet variere over seks til syv dråpers mellomrom, men ved å redusere åpningsstørrel-sen og øke trykket kan denne feilen reduseres til den til et stimulert system med større åpningsstørrelse, slik at fremdeles gis fordelen med en vesentlig ubegrenset åpningsplatelengde.

For dette formålet kan åpningsstørrelsen generelt være i området på 0,0008 til 0,05 cm og fluidums- eller væsketrykket kan være i området fra 0,14 til 35 kg/cm<2>manometertrykk. Dråpeverdifeilregistreringsfeilen kan være mindre enn omkring 0,254 cm for anvendelse på substrater som har en relativt glatt overflate, mens for anvendelser på substratet som har relativt ikke-glatte, rue eller fiberaktige flater, kan dråpefeilregistreringsfeilen være mindre enn omkring 1,016 cm eller også 2,3 cm hvor slik feilregistrering kunne være godtagbar, slik som hvor skriving eller bildet kun skal bli betraktet på avstand.

Nærmere bestemt har man funnet at generell anvendelse av en væske for å behandle et substrat krever en åpningsdiameter på omkring 0,0102 cm med senter til sentermellomrom til åpningene på omkring 0,0406 cm. Hovedvæsketrykkene bak åpningene kan variere fra omkring 0,14 til 2,1 kg/cm<2>manometertrykk. Det foretrukne trykkområdet varierer imidlertid fra omkring 0,2 til 0,5 kg/cm<2>manometertrykk. Substratet kan beveges ved en hastighet (V) på omkring 0 til 1300 cm/sek. med et foretrukkett snevrere område varierende fra omkring 12 til 380 cm/sek. og hvor den foretrukne hastigheten er omkring 152,4 cm/sek. eller 91,44 cm/min.

Mer generelle områder for de involverte parametrene, som innbefatter åpnings- og trykkområder, er en strålehastighet (V) som strekker seeg fra 500 til 8200 cm/sek. med foretrukket hastighetsområde fra omkring 500 til 1300 cm/sek. for væskepåføring av generelle formål og den foretrukne strålehastigheten er på omkring 1000 cm/sek. Også ved visse tilfeller kan substratet bli beveget ved en hastighet større enn 1300 cm/sek. slik at hastigheter på 2000 til 2600 cm/sek. og denne innretningen kunne bli anvendt for å skrive med slike substratmatehastigheter.

Fin skriving, farving og/eller billedpåføring på substrater lignende de resultater som kan tilveiebringes ved et perturbert system kan bli tilveiebrakt med foreliggende oppfinnelse ved å benytte en åpning som har en diameter på omkring 0,0033 cm med egnet senter til sentermellomrom. Trykkene vil være større enn ved den generelle påføringsom-stendigheten ovenfor og vil strekke seg fra omkring 1 til 5 kg/cm<2>manometertrykk med foretrukket trykk på omkring 2 kg/cm<2>manometertrykk. Strålehastigheten vil fortrinnsvis variere fra omkring 1500 til 2500 cm/sek. med den foretrukne hastigheten på omkring 2000 cm/sek.

Farveviskositeten, farveevnen eller behandlingsvæsken blir begrenset kun av egenskapene til den spesielle behandlingsvæsken eller farveleggingsmediumet relativt i forhold til åpningsstørrelsen. Ut fra et praktisk standpunkt vil -væsken eller mediumet generelt ha en viskositet mindre enn omkring 100 eps og fortrinnsvis omkring 1 til omkring 25 eps.

Siden foreliggende oppfinnelse kan tilveiebringe påførings-innretninger av nesten enhver åpningsplatelengde, som beskrevet tidligere, er anvendelsesområdet, ulik tidligere beskrevne perturberte systemer, ekstremt stort. Dette er på grunn av at stråleåpningene kan ikke bare bli konstruert i svært korte lengder, slik som et par cm, men de kan også strekke seg i enhver ønsket avstand, f.eks. 0,0254 til 460 cm eller lengre. Foreliggende oppfinnelse er følgelig egnet for bruk ved brede vevninger eller hvor relativt store flater skal bli farvet eller beskrevet med merker av en eller annen type. Et eksempel er skriving, farvelegging eller på annen måte anbringelse av bilder på tekstiler, men det skal bemerkes at dette ikke er den eneste anvendelsen av oppfinnelsen. På lignende måte kan egenskapene til mottagelses-substratet variere i stor grad.

Ved tekstilanvendelser farves alle tekstiler og farvestoffer og farvemidler kan bli benyttet, som enten er naturlige eller syntetiske så lenge de kan forenes med materialet fra hvilke substraten er konstruert slik som rustfritt stål eller andre motstandsdyktige materialer mot kjemikalier eller kombinasjoner av disse og som likeledes er forenelig med åpnings-størrelsen som det er ønskelig å benytte. (Materialer med store partikler kan bevirke uønsket sammenklumpning). Egnet tekstilfarving innbefatter reaktive, farvekjele, sprede-innretning, dirigerer, syre, base, alizarin, azoic, naftol, pigment og svovelfarver. Innbefattet blant egnede farvemidler er blekk, farver, plantefarver, lakkfarver, beis og mineral-farver.

Innbefattet blant behandlingstypene er enhver-ønsket skrive-, farving- eller bildedannelsesmiddel eller medium, innbefattende fiksering, dispergerlngsmidler, salter, reduktantmid-ler, oksyderingsmidler, blekere, motstandsmidler, fluorise- rende lysningsmidler og klebestoff så vel som andre kjente kjemiske bearbeidelsesmidler slik som forskjellige harpikser og reaktanter og komponenter derav i tillegg til ytterligere additiver og modif iseringsmidle.r. Det er antatt at alle slike materialer kunne bli virksomt anvendt ifølge foreliggende oppfinnelse for å tilveiebringe ønskede virkninger på et utall substrater som f.eks. alle typer papir og papirlignende produkter, klær og tekstilvevninger av forskjellige vevet, strikket, sydd, knytt, filtede, vatt, spunnet og andre ikke-vevde typer, metallfolier, plast, glass, gips og lignende sammensatte plater, forskjellige laminater innbefattende kryssfiner, sponflater og forskjellige fibre og harpikssam-mensatt lignende masonitt eller andre materialer så vel osm et utall overflater innbefattende flate, buede, glatte, rue eller forskjellige andre former.

^ hnxuzj& X& rir& f^^ . 1 og- -' 2 -^'r^i^fk^e^p^-t-u^b^r-^^ Som tidligere nevnt kan bakgrunns- eller andre vibrasjoner i området i seg selv noen ganger virke som perturbasjonsinnretninger og frembringe uønskede variable resul tate-E,. /lFig. 3-,ogn, 4 viser£?a?=føG&L£2!!§&& utførelsesfornK av i n n r e t n i rig e nvyrnv o f*— systemet ikke blir regelmessig perturbert, men underlagt uregelmessig, eller støyperturbasjon som overskrider eller maskerer slike bakgrunnsvibrasjoner.

På fig. 3 innbefatter støykilden en forsterker 30 som tilfører støy fra en motstands- eller annen elektrisk kilde 32 til en transduktor slik som et akustisk horn 34. Hornet avgir støyvibrasjonen til fluidumet eller samleledningen. Disse uregelmessige perturbasjonene kan bli tilført fluidumet som benytter kjente transduktorer, men perturbasjonen de her tilfører er uregelmessig og ikke regelmessig.

På fig. 4 er støytransduktoren et sett med piezoelektriske krystaller 40 som er anordnet på veggen 42 til fluidums-samleledningen 12. Andre typer transduktorer kan bli benyttet som er kjent på området Forskjellen er at de blir drevet i smalt område av uregelmessige frekvenser, ikke-regelmessige frekvenser.

Det er beskrevet at mldtfrekvenseri til støyen tilnærmet den naturlige frekvensen til dråpeoppbrytningen. Denne er omkring V/4,51 d sykluser pr. sekund hvor d er strålediameteren i cm og V er hastigheten til strålen cm/-sek. Båndbredden er fortrinnsvis mindre enn omkring 12000 sykluser/sek. slik at de uregelmessige vibrasjonene er mest virksomme ved til-veiebringelsen av avbrytning.

Claims (1)

1. <\>

   Væskestråleanordning for trykking, av den type hvor dråper av trykksatt væske (^ 10), som strømmer ut fra en rekke med åpninger (14), blir, selektivt styrt for å treffe eller ikke treffe en substratflate (24),/og hvor åpningsrekken (14) strekker seg i en redning (tverr-maskinretning) på tvers av substratets bevegelsesretning (26), karakt eriser^t ved

   tilfeldig perturbasjonsinnretning innbefattende en generator (32, 30) for \ tilfeldige signaler som driver en elektroakustisk transdusor (34, 40) koplet med væsken (10) for kunstig å indusere tilfeldige dråpedannelsesprosesser i væskestrømmene (16) fra dé nevnte åpninger (14)y/ved i det vesentlige å unngå vandrebølger eller andre ikke jevne stimuleringseffekter over lengden på åpningsrekken forbundet med regelmessig periodisk pérturbasjon som ville, dersom regelmessig periodisk perturbasjon ble anvendt, begrense den maksimale tverrmaskinstørrelsen.

   2. \

   Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at den innbefatter:

   ladeelektroder (18) anbrakt nedstrøms av åpningene (14) og som strekker seg over sonen med tilfeldig dråpedannelse for selektivt å gi elektrisk ladning til\ dråpene når de blir tilfeldig dannet, og \

   avbøyningselektrode (20) anbrakt nedstrøms av ladeelektroden (18) for å avbøye elektrisk ladede små dråper bort fra substratets (24) overflate.

   3.

   Anordning Ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at kilden for tilfeldig perturbasjon innbefatter:

   en. støykilde (32 , 30) som tilveiebringer \^ elektriske støysignaler ved en utgang; \

   \

   et selektivt båndpassfilter^(smalbåndsfilter ) forbundet med støykildeutgangen for å motta nevnte elektriske støy-signaler fra støykilden (32, 30^) og for å slippe ut ved filterets utgang kun den delen av slike signaler som forekommer innenfor et på forhånd bestemt frekvensbånd; og

   en elektro-akustisk transducer G40) forbundet med utgangen til filteret for å motta nevnte filtrerte utgangssignaler og for å omforme disse for å tilsvare mekaniske vibrasjoner.

   Anordning ifølge krav 1, 2 eller 3, karakterisert ved at som elektro-akustisk transducer (40) anvendes en som bruker kun et forutbestemt bånd med signal-frekvenser innenfor en båndbredde på mindre enn omkring 12000 Hz.

   5.

   Fremgangsmåte for selektivt å påførte et seg bevegende substrat (.24) små dråper av trykksatt vasske (10) utstrålende fra en rekke med <åpninger> ( <14> ) som strekker seg i en retning (tverr-maskinretningen) på tvers av bevegelsesretningen (26) til substratet (24),/ karakterisert ved at en tilfeldig dråpedannelsesprosess induseres kunstig i væskestrømmene fra nevnte åpninger (14)\ ved hjelp av en generator (30, 34; 40) for tilfeldige akustiske signaler/ved i det vesentlige unngå vandrebølger eller\ andre ikke jevne stimulerende effekter over lengden på åpninWsrekken tilknyttet regelmessige periodiske perturbasjonen som ville, om regelmessige perturbasjoner ble anvendt A begrense den maksimale tverr-maskinstørrelsen.

   6.

   Fremgangsmåte ifølge krav 5, karakterisert

   \ ved at dråpene som dannes tilfeldig tilføres effektivt elektriske ladninger og at slike ladede små dråper avbøyes fra substratets overflate (24).

   7.

   Fremgangsmåte ifølge krav 5 eller 6, karakterisert ved' at det genereres elektriske støysignaler, at det slippes gjennom til en elektrisk utgangsterminal kun de støysignalene som forekommer Innenfor et forutbestemt frekvensbånd, og at de gj ennomslupne støysignalene omformes til akustiske vibrasjoner som er koblet for å virke på fluidet.

   8.

   Fremgangsmåte Ifølge krav 5, 6 eller 7, karakterisert ved at det akustiske signalet som anvendes forekommer innenfor en båndbredde på mindre enn omkring 12000 Hz.

   9.

   Fremgangsmåte ifølge krav 5, 6, 7 eller 8, karakterisert ved at det som substrat anvendes et som innbefatter en kontinuerlig lengde med tekstilmateriale som beveges på tvers av maskinens tverretning.