SE438284B - Anordning for anbringande av vetskedroppar pa en yta - Google Patents

Description

7309s7w~ei Q 10 15 20 25 30 35 förelsevis stora vätskedroppar och försvårar en tillfredsställan- de nyansering av bilden på skrivytan.

I På grund av skrivmekanismens höga arbetshastighet sprutas vätskedropparna ut på ett pappersark som är lindat runt en snabb- roterande vals. Eftersom en enda elektrisk impuls medför att en hel serie droppar sprutas ut, visa dessa droppar en benägenhet att hamna på olika ställen på skrivytan, vilket leder till att bilden blir suddig. Vidare förorsakar valsarnas höga rotations- hastighet en virvelvind, som bidrager till att sprida dropparna.

Enligt en samtidigt härmed inlämnad ansökan åstadkommes en anordning för att anbringa droppar på en yta, innefattande en vätskeanbringande enhet, som innefattar en kammare med en in- loppskanal, som är förbunden med en vätskebehållare och en ut- loppskanal, genom vilken vätskan sprutas ut, organ för att fram- kalla periodiska tryckökningar i vätskan i kammaren, varvid vätskan sprutas ut från kammaren till atmosfären i form av ett antal små droppar av avtagande storlek, samt organ-för att åstad- komma en luftström intill och parallellt med vätskedropparnas utsprutningsbana, så att_dropparna accelereras, varvid de mindre stora dropparna accelereras mer än de större, så att alla droppar komma ned på papperets yta huvudsakligen i samma ögonblick.

Ifrågavarande anordning har en kammare, som innefattar organ som dela kammaren i en luftkammare och en vätskekammare, en i uppdelningsorganet bildad utloppskanal för vätskan, en luft- utloppskanal, som ligger axiellt i linje med utloppskanalen för vätskan, en vätskeinloppskanal, som står i förbindelse med vätskekammaren för tillförsel av vätska, och en luftinlopps- kanal, som står i förbindelse med luftkammaren för tillförsel av tryckluft. Vätskekammaren står i kontakt med ett tryckalstran- de organ, som åstadkommer periodiska tryckökningar i vätskan i vätskekammaren. Vätske- och luftutloppskanalerna befinna sig mittemot det tryckalstrande organet, så att vätskedropparna genom dessa kanaler kan anbringas på en skrivyta.

Under intervall då det tryckalstrande organct icke erhåller några styrpulser kan vätskan i utloppskanalen lätt torka, så att vätskans viskositet ökar.

Föreliggande uppfinning avser ett undanröja denna olägenhet genom de i bifogade krav angivna åtgärderna. 10 l5 20 25 30 35 40 3 78095571' 8 Uppfinningen kommer nu att beskrivas närmare i anslut- ning till bifogade ritningar. Därvid visa fig. l en tvärsnittsvy av en utföringsform av en vätskean- bringande anordning, vid vilken uppfinningen kan tillämpas, _ fig. 2 en tvärsnittsvy av den vätskeanbringande anordningen enligt fig. l, där luftinloppskanalens förbindelse med luftkammaren visas, Lo.) fig. en tvärsnittsvy utmed linjen 3-3 i fig. 2, »b fig. ett schematiskt funktionsblockdiagram av en trycklufts- källa, som användes vid anordningen enligt fig. l, varvid en luftfuktare har inkopplats, fig. 5 en tvärsnittsvy av en utföringsform av en luftfuktare som avses i fig. 4, fig. 6 en tvärsnittsvy av en annan utföringsform av en luft- fuktare enligt fig. 4, ett diagram som åskådliggör sambandet mellan luft- utloppskanalens diameter och lufttrycket vid en an- ordning enligt fig. 1-4, fig. 8 ett diagram som visar sambandet mellan luft- och vätskeutloppskanalernas diametrar vid en anordning enligt fig. 1-4, fig. 9 ett diagram, som visar sambandet mellan den skivlik~ nande kammarens tjocklek och den optiska tätheten t hos en bild på skrivytan och fig. 10 en tvärsnittsvy av luftströmmen från den skivliknande kammaren enligt fig. l-3 till atmosfären.

Fig. 1 visar en anordning vid vilken uppfinningen avses att tillämpas._Den innefattar en vätskeanbringande enhet allmänt betecknad med iQ, en vätskebehållare ll och ett lufttryck- alstrande organ l2. Den vätskeanbringande enheten lg innefattar en yttre kammardel 14, en inre kammardel 15 och en luftkammare, som innefattar en luftinloppskanal 13, som är förbunden med det tryckalstrande organet 12 via en ledning 26, en ringformad kammardel 13' och en skivliknande kammardel 13" som står i förbindelse med atmosfären via en utloppskanal l9. Tjockleken hos den skivliknande kammardelen 13" är väsentligen mindre än den ringformade kammardelens 13' djup eller axiella dimension.

De yttre och inre kamrarna 14, 15 stå i förbindelse med varandra via en förbindelsekanal l6 i en delningsplatta 17, som är be- lägen mellan och delar vätskekammaren i kamrarna 14 och 15. För- , . __ POQR - i '78Û957ë 8 - L! 10 15 20 25 30 35 40 bindelsekanalen 16 är belägen i delningsplattan 17 på sådant sätt, att den står mittemot och axiellt i linje med en utloppe- kanal 18, som är anordnad vid den yttre vätskekammarens 14 yttre ände och mynnar i atmosfären från den yttre kammardelen 14 genom utloppskanalen 19. Utloppskanalen 19 ligger axiellt i linje med utloppskanalen 18. En cirkelformad metallplatta eller ett membran 20 är fäst på den inre kammardelens 15 vägg l5'. Delningsplattan 17 är försedd med en inloppskanal 21, som mynnar i den yttre vätskekammaren 14 och står i förbindelse 'med vätskebehållaren ll via en ledning 22. På grund av kapíllär- krafterna i de kanaler som stå i förbindelse med den yttre kammardelen 14»kan behållaren anordnas på en lägre nivå än utloppskanalen 18. En piezoelektrisk kristall 23 är på konven- tionellt sätt fäst på metallmembranet 20. Ledningskablarna 24 äro elektriskt kopplade den ena till metallmembranet 20 och den andra till den piezoelektriska kristallen 23. Ledningskablarna 24 förse kristallen 23 med styrpulser. Den inre vätskekammar- delen 15 uppvisar vid sin ände motsatt den yttre kammardelen 14 en utvidgning 15", som står i kontakt med metallmembranet 20.

KUt1oppskanalens 18 tvärsnittsyta är väsentligt mindre än utvidg- ningens 15" och något mindre än utloppskanalens 19 tvärsnittsyta.

När kristallen 23 påverkas av en puls, strömmar vätska 'från den inre kammardelen 15 genom förbindelsekanalen 16, genom vätskeskiktet i den yttre kammardelen 14 och vidare genom ut- loppskanalerna 18 och 19, varefter vätskan anbringas på en skrivyta. När impulsspänningen faller till noll, omkastas vätska- flödet i förbindelsekanalen 16 och insuges vätska från behålla- ren ll via inloppskanalen 21 och genom den yttre kammardelen 14. Å andra sidan föres, vid konstant tryck från det tryck- alstrande organet 12, en luftström till den ringformadn kammar- delen 13', genom inloppskanalen 13. Luftströmmen divergerar när 'den strömmar genom kammardelens 13' ringformade bana och konver- gerar när den strömmar in i den skivliknande kammardelen 13" och därefter med hög hastighet strömmar ut genom utloppskanalen 19.

Trycket vid vilket luft tillföres regleras så att trycket i den skivliknande kammardelen 13" är lika med trycket i utloppskana- ' len 18/ så att vätskan kan utsugas därifrån genom att övervinna vätskans ytspähning och viskositet (fig. 10) och att luftens hastighet vid utloppskanalens 19 utloppssida är större än hastig- 10 15 20 25 50 55 40 XS" 7080955714; heten vid vilken den utströmmande vätskan accelcreras av luft- strömmen..Eftersom den utströmmandc vätskan sönderdelas i ett antal små droppar, accelereras de mindre dropparna mer än de större, så att de nå skrivytan huvudsakligen i samma ögonblick.

Inloppskanalens 15 axialriktning kan företrädesvis vara tangentiell till den ringformade kammardelens 15' omkrets, såsom visas i fig. 2 och 5, så att en cirkelformig luftström bildas i den ringformade kammardelen 15', såsom visas av pilen i fig. 5,och så att luften strömmar in i den skivformade kammardelen 15" i en spiralform radiellt inåtriktad mot utloppskanalen 19.

Den vätskeanbringande enheten 10 kan exempelvis ha följande dimensioner, som tíllförsäka en laminär ström vid utloppskana- lens 19 utloppssida: I den ringformade kammardelens 15' ytterdiameter ... 20 mm den ringformade kammardelens 15' bredd (W) ... 1-4 mm den ringformade kammardelens 15' djup (D) ... 0,5-2 mm den skivliknande kammardelens 15" tjocklek (T) ... 10-100 pm utloppskanalens 18 diameter ... 40 pm ~ utloppskanalens 19 diameter ,.. 100-150 um ... 100-1000 mm Aq Eftersom ingen axiell komponent förekommer i den spiral- lufttryck i den skivliknande kammardelen formade luftströmmen i den skivliknande kammardelen 15", kan luften insugas i den yttre kammardelen 14 och vidare via den skivliknande kammardelens 15" utloppskanal 18 in i den inre kammar delen 15 och således hindra en tillfredsställande vätskeutsprut- ning. Denna insugning av luft förhindras genom att behållaren 11 förbindes med det tryckalstrande organet 12 via en ledning 27. t Såsom visas i fig. 4, innefattar det tryckalstrande organet 12 en pump 50, ett med pumpenhetens 50 utlopp förbundet luft- filter 51 avsett att hålla'kvar främmande partiklar och att dämpa eventuella, av pumpen 50 i luftströmmen förorsakade svängningar.

Fíltrets 51 utlopp kopplas företrädesvis till en luftfuktare 5?, vilken befuktar den luft som tillföres den vätskeanbringande en- heten ig. Luftfuktarens 52 utlopp-är även kopplat till ett tryck- regleringsorgan, exempelvis en ventil 55, varvid ventilens 55 ut- lopp är kopplat till vätskebehållaren 11 via en ledning 27.

Trycket i vätskan i vätskebehållaren 11 oeh.följaktligen i ut- loppskanalen 18 kan sàlunda.ökas och regleras manuellt medelst ventilorganet 55, så att trycket i vätskan i utloppskanalen 18 blir lika med trycket i luftkammaren 15". ir ~w -v--v -q 1- 774% . _ fiïï P.. _ =.~. 7809571-8 10 15 20 '25 30 35 40 Under de intervall då inga styrpulser tillföras kristallen 23, kan-vätskans yta i utloppskanalen 18 lätt torka, så att vätskans viskositet kommer att öka; Enligt uppfinningen upprätt- hålles emellertid vätskans flytbarhet av luftbefuktaren 32. Såsom framgår av fig. 5, innefattar luftbefuktaren 32 ett hölje 34, ett poröst organ 35, exempelvis en svamp eller ett fibermaterial, som delar höljets inre i en inloppskammare 36 och en utloppskammare 37. Ett vattenrör 38 förbindes med höljets 34 sidovägg, så att -höljets 34 nedre del kan fyllas med vatten. Det porösa organets 35 nedre del nedsänkes i vattnet, så att genom absorption hela det porösa materialet genomtränges av vatten. Inloppskammaren 336 står i förbindelse med filtret 31 via en ledning 39 och ut- loppskammaren 37 är medelst en ledning 40 förbunden med den vätskeanbringande enhetens 10 inloppskanal l3. Från filtrets 3l sida släppes tryckluft in i inloppskammaren 3ë och fuktad luft lämnar utloppskammaren 37.

Fig. 6 visar en annan utföringsform av luftbefuktaren 32 enligt uppfinningen. Höljet 41 fylles delvis med vatten som till- föres via en ledning 42. Ett poröst organ 43 av porslin eller glas anordnas vid höljets nedre del på ett visst avstånd från dess bottenväqg, Så att en nedre kammare 45 bildas. Ett poröst organ 44, såsom en svamp eller ett fibermaterial, anordnas före- trädesvis ovanför vattenytan och bildar_en övre kammare 46.

Den nedre kammaren 45 är förbunden med filtret 31 genom led- ningar 47 och 48 och den övre kammaren 46 är förbunden med in- loppskanalen 13 för enheten lg via en ledning 49 och vidare med tryckregleringsorganet 33 via en ledning 50. När luft från filt- ret 31 tränger in i den nedre kammaren 45, kommer den att tvingas ned i vattnet genom det porösa glaset 43 och avgår som bubblor upp mot vattenytan. Det porösa organet 44 kommer att ta emot stänket från de uppåtflytande luftblåsorna men att släppa igenom fuktig luft till utloppskammaren 46.

Prov ha visat att den vätskeanbringande enheten, speciellt då den är försedd med luftbefuktaren enligt uppfinningen, fungerar på ett tillfredsställande sätt.

Fig. 7 visar sambandet mellan lufttrycket och utloppskana- lens l8 diameter (d). Vid detta prov har antagits att utlopps- kanalens 19 diameter var ca 2 Q + 20 pm och att den skivliknande kammarens l3" tjocklek var 20 pm. Den nedre gränsen för det -lufttryck som fordras för att åstadkomma en lamínär luftström l0 -15 20 25 30 35 40 f, 7809571- s vid utloppskanalens 19 utlopp följer kurvan som faller på samma sätt som en exponentialkurva vid en ökning i utlopps- kanalens l8 diameter.

Fig. 8 visar sambandet mellan utloppskanalernas l8 och I9 diametrar och visar att vidare diameterområde för utlopps- kanalen 19 snarare föreligger när den inre utloppskanalens 18 diameter är liten, än när den är stor.

Fig. 9 visar sambandet mellan optisk täthet och den skiv- liknande kammarens 13" tjocklek. Det framgår av denna figur, att den optiska tätheten hos den bild som framkallas på skriv- ytan genom applicering av små droppar är mindre vid en mindre tjocklek än vid en större tjocklek. God bildgradering har åstad-_ kommits vid tjocklekar mellan 10 och 20 um. Tjocklekar inom om- rådet 40-lO0 um ha visat sig vara lämpliga för reproduktion av tvåvärdesbilder, såsom i svart-vitt dokument.

Med en laminär luftström med hög hastighet vid utlopps- kanalens 18 utlopp enligt den i fig. l-3 visade anordningen uppnår man följande fördelar: _ l. Ett antal droppar av avtagande storlek accelereras av luft- strömmen, så att de mindre dropparna tack vare sin mindre tröghet accelereras snabbare än de större dropparna. Drop- parna komma således ned på papperet huvudsakligen i samma ögonblick och på samma plats. Detta medför ökad upplösning hos den bild som framkallas. 2. Dropparnas storleksområde ökas, eftersom trycket vid ut- loppskanalens l8 utlopp är lägre än trycket hos vätskan i utloppskanalen, vilket bidrager till vätskeutsprutningen vid anbringandet av en elektrisk puls. Sålunda minskas tröskelvärdet, vid vilket de minsta dropparna sprutas ut. 3. Luftströmmen förhindrar de negativa effekter som äro för- knippade med papperstrummans eller -valsens höga rotations- hastighet genom att styra dropparna mot pappersytan med hög hastighet, i vissa fall 80 m/s. 4. Eftersom vätskedropparna styras av luftströmmen, kan drop- parnas vägsträcka ökas, så att avståndet mellan utsprut- ningsanordningen och skrivytan eventuellt kan ökas.

Anordningen enligt uppfinningen säkerställer dessa fördelar därigenom att fukten, som luftbefuktaren avger, förhindrar att vätskan i den inre utloppskanalen l8 torkar upp. ffiöül? GTJZÉLELITY

Claims (3)

3 7sa9s?1¿s io 15 20 2.5 30 PÄTENTKRAV

1. Anordning för anbringande av vätskedroppar på en yta, innefattande ett hölje med en kammare, som me- delst ett organ (17) är uppdelad i en vätske- (14, 15) och en luftkammardel (13', 13") och där vätskekammar- delen-(14, bunden med en vätskekälla (11), samt en första utlopps- 15) har en vätskeinloppskanal (21, 22), för- kanal (18) i delningsorganet (17), medan luftkammarde- ”len (13', 13") har en luftinloppskanal (13, 26), som är förbunden med en tryckluftkälla (12), och en andra utloppskanal (19), som ligger axiellt i linje med den första utloppskanalen (18), anordnad att släppa ut luft under tryck från luftkammardelen (13', 13") till atmos- fären genom den andra utloppskanalen (19) samt organ (23) för att åstadkomma periodiska tryckökningar i väts- kekammardelen (14, 15) för att släppa ut vätskan däri genom de första och andra utloppskanalerna (18 resp 19) till atmosfären i form av en serie små droppar, k ä n n e t e c k n a d av ett befuktningsorgan (32), anordnat att befukta den luft, som matas till den andra kammardelen (13"), för.att befukta området kring den andra utloppskanalens (19) mynning.

2. Anordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k - n a d därav, att nämnda luftbefuktare (32) innefattar ett hölje (34) avsett att innehålla en lämplig luftbe- fuktningsvätska, ett poröst organ (35) och en luftut- loppskammare (37) och som är delvis anordnat i den fukt- avgivande vätskan i höljets (34) inre för att absorbera vätskan, varvid inloppskammaren (36) står i förbindelse med organet för lufttillförsel (30) och utloppskammaren (37) står i förbindelse med den andra kammardelen (13") i ändamål att den av det porösa organet (35) absorbera- de vätskan befuktar den luft, som passerar genom denna från inloppskammaren (36) till utloppskammaren (37).

3. Anordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k - Lfl 10 78G§571~8 9 n a a därav, att nämnda luftbefuktare (32) innefat- tar ett hölje (41) med över-, botten- och sidoväggar, avsett att innehålla en lämplig luftbefuktningsvätska, en inloppskanal (47) förbunden med organet för lufttill- försel (30) och anordnad intill höljets (41) bottenvägg (41a) för att tillföra vätskan luft, ett poröst organ (43) anordnat i vätskan nedströms den i vätskan insläpp~ ta, luftblàsor bildande luften och en utloppskanal (49) intill höljets (41) övre vägg, som är förbunden med den (13“)- 4Ä Anordning enligt krav 3, andra kammardelen k ä n n e t e C k - n a d därav, att luftbefuktaren (32) vidare inne- fattar ett andra poröst organ (44) anordnat mellan vätskans yta och utloppskanalen (49). :Om-_ L.. ÉÜSR