JPH05503326A - 計量した量の流体を送出する方法および装置 - 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】 計量した量の流体を送出する方法および装置本発明は、計量した量の流体を送出 する装置および方法に関する。

ＥＰ−Ａｌ−０，３０６，５６８にウェブ材料またはシート材料に液体媒剤を塗 布する方法と装置、特にカーペット布地やタイルのような織物材料やタフテッド ウェブ材料などに模様を付ける方法と材料が開示されている。装置は、電気機械 式弁によってそれぞれ制御される１列のジェットからなる。材料はジェットの下 を通過し、コンピュータの制御で弁が開閉したときに離散液滴がジェットから材 料に直接吹き付けられる。このようなジェットを数列装備して、複数の色を適用 することができる。

ジェットは穴径がＱ、２ｍｍから２ｍｍまでの中空針または毛細管からなり、０ ．５ないし１５ミリ秒のパルス幅で作動して液体を吹き付ける。この持続時間は その他のパラメータ、例えば液体の圧力とその粘性、材料の通過速度および各パ ルスによってカバーしたい面積の程度などに合わせて変化させる。

ＥＰ−Ａｌ−０，３０６，５６８に記載された装置は、カーペットやカーペット タイルなどに適したパターン模様を、そうした品目に模様を付ける他の従来の方 法に比較して妥当な速度で印刷するには抜群に適しているが、アパレル布地やカ ーテン、椅子、ソファ−などに使用される家庭用布地に要求される、より繊細な 細部を印刷するように適用することも、こうした布地を染色する従来の方法に匹 敵する速度で作動するように適用することも容易にはできない。

本発明は、そうした装置をそのように適用させることのできる方法および装置を 提供する。

本発明は、計量した量の流体を送出する方法を含む。この方法は、弁端と送出し 端を有する毛管出口を持つ弁に加圧流体を供給し、弁の開閉を制御して離散量の 流体を連続して弁端へ送り、それによって同じ離散量を送出し端から連続して吐 き出させることからなる。弁が開いている時間の長さは、毛管出口へ送られる流 体の量、従って毛管出口から吐き出される流体の量が、その時間の長さに線形的 に依存する時間の長さの範囲内である。

本発明はまた、弁端と送出し端をそれぞれに有する複数の毛管出口用の弁に加圧 流体を供給し、弁の開閉を制御して離散量の流体を連続して弁端へ送り、それに よって同じ離散量を連続して送出し端から吐き出させることからなる、異なる特 徴を有する複数の毛管出口から計量した量の流体を送出する方法を含む。弁が開 いている時間の長さは、毛管出口へ送られる流体の量、従って毛管出口から吐き 出される流体の量が、毛管出口の特性に依存しない長さとする。

前記離散量は体積で０．０１ないし０．０５マイクロリツトルとすることができ る。

本発明はさらに、上述の方法で複数の弁付き毛管出口により流体の量を計量する ことからなる、着色剤などの流体をウエブ材料に塗布する方法を含む。前記出口 は、ウェブに流体を１ｃｍ当たり３０本間隔の線として塗布することができるよ うに間隔を置いて配置することができる。出口の配置は、相対的に走行するウェ ブに対して梯状配置とし、ウェブに塗布する流体の線の間隔を出口の間隔より密 にすることができる。

本発明はまた、１平方メートル当たり１，０００，０００滴のバッキング密度で 液滴を行うことができるように配列し制御した出口から、選択的に１滴０．０１ ないし０．０５マイクロリツトルの体積の液滴として着色剤を塗布することから なる、着色剤などの流体を織物ウェブに塗布する方法を含む。

離敢量を連続して毎秒２，５００ないし４，０００滴の速度とすることができる 。流体は、粘性の低い液体とすることができる。

本発明はまた、終端部を〜列に並べた毛管出口を持つ複数の弁に加圧液体を供給 する手段と、ウェブを相対的に走行させる手段とからなり、出口の間隔より密な 間隔で流体をウェブに塗布することができるように、前記列の出口を相対的走行 方向に対し、ある角度に配置することを特徴とする流体をウェブに塗布する装置 を含む。

本発明はさらに、毛管出口がボードで支持された弁を介して入口につながってい るボードの一方の縁に沿って配列されていることを特徴とする、ボードからなる 液体をウェブに塗布する装置を含む。前記ボードは積層構造とし、毛管出口を合 わせ部材の間の溝によって形成することができる。この構造は中心平面を軸にし て概して対称とすることができ、前記一方の縁に２１　列の出口を設けることが できる。弁は電気的に作動し、印刷配線板に搭載することができる。弁はプラン ジャーまたはダイアグラムからなることができる。

驕　ボードは、相対的に移動するウェブの隣接部にボードを取り付ける支持部か ら容易に取り外したり、支持部に戻すことがでｉ　きるように適応させることが できる。

ｐ　ボードは、流体用の入口マニホルドを装備することができ、ｊ　またマニホ ルドと出口の間に弁を取り付けることができる。弁は、マニホルドの分岐管上に まとめて配線することができ、また４個１組として各組を方形構成に配置し、そ の組の上にかぶせて中心部の固定具でボードに固定するエンドキャップで弁をボ ードに保持することもできる。ボードは両面ボードを使用し、入口マニホルドを 中心に配置し、弁を両面に配置することができる。

装置は、弁の動作を制御する制御手段を含むことができ、また０”と“１”の論 理状態を持っ答弁の駆動装置と論理状態を駆動装置に割り当てる弁選択手段と、 始動信号をボード上の全ての弁に同時に送信する始動手段を含むことができる。

これらの弁はそれぞれの駆動装置の論理状態が１”のときに始動し、”０”のと きは信号を受信しても始動しない。

弁駆動装置は、オプトアイソレータによって弁選択手段に接続することができる 。

この装置は１毛管圧口の列ごとに、前記列の出口と弁とその弁駆動装置を含むボ ード、および前記弁選択手段を含む前記ボード用のボード処理装置を含むことが できる。前記処理装置はトランスピユータで構成することができる。

退京有効な広さの幅をカバーする基本的装置配列は、このようなボードを多数含 み、またパターン命令をボード処理装置に割り当てる制御コンピュータを含む。

以下に、本発明による計量した流体を送出する装置と方法の実施例を添付の図面 を参照しながら説明する。

図１は、本発明による装置の１つの実施例の部分切取り正面図である。

図２は、図１の矢印２の方向の側面図である。

図３は、図１の線ＩＩＩ−ＩＩＩにおける広大部分断面図である。

図４は、別のタイプの弁の細部を示す、図３と同様の断面図である。

図５は、図４の弁のダイヤフラムの正面図である。

図６は、ウェブ印刷配列の一部分の正面図である。

図７は、制御装置の回路図である。

図８は、ボード接続配列である。

図１ないし６に示す装置は、終端部を１列に並べた毛管出口１３を有する複数の 弁１２に加圧液体を供給する手段１１と、前記列の出口１３を通過するようにウ ェブを走行させる手段１４（図６）からなる。出口１３の列は、隣接出口１３ど うしの間隔゛°Ｓ”より密な間隔で液体がウェブに塗布されるように、ウェブの 走行方向に対し、ある角度で配置するＣ図１参照）。

出口１３は、ボード１７の一方の縁１６に沿って配置する。弁１２はボード１７ に搭載し、ボードは積層構造とし、毛管出口１３は合わせ部材の間の溝によって 形成する。ボードの構造は中央平面１８を軸として対称であり（図２−４）　、 前記縁１６に沿って２列の出口１３を設ける。　弁１２は電気的に作動し、印刷 配線板１９に搭載する。印刷配線板１９は積層板の外側の層を形成し、またボー ドの縁１６と反対側の縁２２にあるコネクタ２１に弁１２を接続する印刷回路を 搭載する。

図１ないし３に示す実施例の印刷配線板１９は、弁１２の位置に凹部２３ａを有 する合成材料板２３に隣接配置する。弁１２は、４個１組の弁の上にそれぞれか ぶせるキャップ２５の中央部に配置したネジで凹部２３ａに固定する。ボードの １７の両面にそれぞれ６４個の弁１２を配置する。コネクタ２１は、６４の制御 線および共同帰線の６５ビンのコネクタである。

弁１２は出口穴２７と入口穴２８を持つ、例えば弾性ゴムの挿入部２６に看座し 、入口穴２７は、積層板の中央アルミ板３２に隣接配置した板２３の浅い溝３１ によって形成したチャネル２９に接続される。チャネル２９は、ボード１７の縁 ２２にある入口マニホルド３３を介して供給部１１に接続される。

挿入部２６の中央にある出口穴２８は通常、弁１２のプランジャ３４によって閉 じており、中央板３２の溝３６によって形成される毛管チャネル３５に対して開 いている。挿入部２６における弁１２の交換可能な弾性着座は、環状空間３７が 残るように行い、プランジャ３４が出口穴２８におけるその座から上昇すると、 その環状空間３７が２つの穴を接続するので、加圧されだ液体の供給部が毛管出 口に接続される。

図４と２５は、ダイヤフラム弁を用いた別の構成を示す。ダイヤフラム５１の上 面図を図５に示す。これは、スロット５２を有する円板からなり、中央部５３は フレキシブルスポーク５５によって外側リング部５４に接続されている。中央部 ５３は通常、アルミ板４２にある弁受容凹部４１で出口穴２８を閉じており、ソ レノイド４４が起動すると、鉄プランジャによって負荷がかかり、そこから上昇 する。アルミ板４２は弁側部から離れた位１に、積層アッセンブリの中心の腐食 ニッケル板４５に隣接配置した平坦面を有し、チャネル４６によって毛管出口が 得られる。

上述のどちらのタイプの弁も、例えば最高６０００Ｈｚまでの非常に高い速度で 作動させることができ、毎週１０億サイクルで２ないし３年使用できる耐久性を 有する。１例として、ダイアフラム５１の中央部５３の総屈曲運動（ｔｏｔａｌ 　ｆｌｅｘｉｎｇｍｏｖｅｍｅｎｔ）は０．１２ｍｍとすることができる。

チャネル３５（図３）および４６によって形成される毛管出口は一般に、断面が 約０．１ｍｍ”かまたはこの大きさまで先細りになっており、それよりかなり小 さい内部断面の中空針挿入部で終端するが、毛管をより小さい断面まで先細りに すると、針挿入部は不要とすることができる。このような細い通路は、特に顔料 ペーストからなり、かなりの粘性および通路の壁との摩擦相互作用を持つ織物印 刷に一般的に使用されるような液体の場合は、液体の流れにかなりの抵抗がかか る。このような構造は、必ず通路が様々な長さを持ち、従って様々な程度の流れ 抵抗を持つということを意味する。

相対的に移動する織物に２本の実線を引くために、毛管出口の２つに開けたまま にしたそれぞれの弁によって液体を連続的に供給する場合、また出口の一方が他 方よりかなり長い場合には、抵抗の増加によって流量が低下するので、より細い 線が引かれるという結果になる。　しかし、任意の供給圧力、任意の形状の毛管 出口、および任意の液体の特性において、毛管出口からの送出し量が範囲全体に わたって、弁解放持続時間に対して線形依存し、かつ特に毛管出口の長さに依存 しないという結果が得られる弁解放持続時間の範囲がある。

従って、短いパルスによって弁を作動して、これらの短時間だけ加圧液体を毛管 出口に送ると、弁端から出口端までの長さにかかわらず、各出口は等量の液体を 正確に毎パルスによって送り出す。

従って、高周波弁を備えた装置は、相対的に走行するウェブの幅方向にも長さ方 向にも微細な分解能が得られるだけでなく、弁に対する毛管の出口端の位置に関 係なく、非常に規則正しく液体を送り出すことも可能である。

各パルスの持続時間が、送出する量が持続時間に線形的に依存する範囲内であれ ば、パルス持続時間を変化させることによって、送出する量を効果的に制御する ことができる。しかし、制御の観点からいうと、パルスの持続時間を均等にし、 パルス繰返し数を制御することによって送出し量を制御する方が簡単である。パ ルスは時間的に非常に密であるので、液滴がウェブ表面をカバーするときに液滴 間に隙間ができないということ、あるいは逆に選択した最大パルス周波数で、液 滴はウェブの連続面積に作用することが必要である。

図示した機構により、液滴軌跡を相対的に密に配列することが可能なので、ウェ ブへ液体を塗布したときに、隣接する液滴軌跡間に隙間が残らず、また梯状配置 および達成可能なパルス繰返し数によって、繊細な効果的な間隔を取ることがで きるので、繊度が８０メツシユスクリーンのプリント細部をエミュレートするこ とができる。ボードの角度配置により構造誤差がかなり軽減されるので、構成梯 状配置は液滴軌跡の間隔の精度を向上する。特に高度の梯状配置の場合、つまり ボードの縁とウェブ走行方向の間の角度が高度の鋭角である場合にはそうである 。

長さ２６９ｍｍ、幅４０ｍｍ　（弁のキャップを含む）の両面ボードでは、例え ば１２８個の毛管出口２列を配列することができる。これらのボードを図６に示 すように、それぞれウェブ走行方向に８°５０′の角度で７５枚並べることによ って、幅３メートルの織物を９６００個の毛管出口でカバーすることができる。

このような機構は単独印刷スクリーンと同等であり、ロータリースクリーンと実 質的に同一空間を占めるので、スクリーンの代わりに既存のスクリーン印刷機に 嵌め込むこともできる。

印刷機は、印刷する色の数と同じ数のそうした機構を構成することができる。

通常の繰返しデザインパターンば４ないし５００万ドツトを様々な色（２色から ２４色）に配分し、ドツト生産率は最高４．０００ドツト／秒に達する。弁への 命令を超高速並列送信するための制御機構を装備する。　各ボード（図７）の制 御機構は、単独基板の中央処理装置（ＣＰＵ）７１、トランジスタ・トランジス タ・ロジック（ＴＴＬ）ラッチボード７２、および弁駆動装置ボード７３からな る。

ＣＰＵ７１は、トランスピユータを使用したＲＯＭとＲＡＭを含む単独基板コン ピュータ７４からなり、アドレスラッチ７４ａ付きアドレスバス７６、データバ ス７８、および入出力制御信号路７４ｂ、７４ｃを装備する。中央処理装置７１ の目的は、１つの色彩配合のための弁の始動のタイミングとシーケンスを制御す ることである。パターンは、始動、停止などのコマンドによって標準コンピュー タからダウンロードされる。長さ方向に８０メツシユの間隔を達成するには、始 動間の時間間隔を移動する布地の速度に従属するように調整する。タイミング制 御の１つの方法は、駆動ベルトに取り付けたタコメータ（シャフトエンコーダ） から信号を送出することである。

パターンをダウンロードすると、これをＣＰＵのＲＡＭに記憶し、必要ならば記 憶拡張基板（図示せず）にも記憶する。

各ＴＴＬラッチボード７２は搭載アドレスデコードチップ７７を含み、ＰＣＢバ ックブレーン７９（図８）、および３２ビツトアドレスバス７６．３２ピツチデ ータバス７８、および制御信号バス７８ａを含むバックブレーンコネクタ８２を 介してＣＰＵに接続する。各ラッチボード７２は、３２ビツトデータ線路と２本 の電源線路をそれぞれに含む５個の３４線路リボンケーブル８０を介して弁駆動 装置ボードに接続する。

弁駆動装置ボード７３は、ボード１７上の各弁用のオプトアイソレータ８４、ダ ーリントン駆動装置８５、および弁コイル８６からなる。

弁は、０．３アンペア、８０Ｖを弁８６のコイルに切り替えることのできる、“ オーブンコレクタ”ダーリントントランジスタ駆動装置８５のベースに（ＴＴＬ ）レベル信号を送ることによって始動／停止を行う。８０メツシユで幅が２メー トルの場合、６３００個の弁がある。トランスピユータ７４のデータバス７８の 幅は３２ビツトであるので、全ての弁を同時に始動すると、答弁の始動情報（１ ビツト）は多重化され、一度に３２のパケット単位で答弁に送られる。全ての弁 がそれぞれの情報をラッチし、正しい始動時間がくるまで、これは保持（ラッチ ）され、使用禁止される。時間が来ると、使用許可信号が全てのラッチ７５に出 力され、ラッチ７５の論理レベルによって、各ダーリントン駆動装置８５はその コイル８６を起動するか、あるいは休止状態に維持する。

ラッチ７５および走行回路機構は、ダーリントン駆動装置８５とは別個の電源を 有する。弁コイル８６が全部同時に起動すると、１．５ｋＨｚ以上で８０ボルト で約２，０００アンペアを消費する。

従って、別個のラッチチップ７５を用いてオプトリアイソレータチップ８４に出 力し、ここからさらにダーリントン駆動装置８５に出力する。各ラッチボードは 、１２８個の駆動装置に供給する１６個の８進ラツチＩＣを保持している。各弁 ボード駆動装置７３は、３２個のカッドダーリントン駆動装置ＩＣ８５および３ ２個のカッドオプトアイソレータＩＣ８４を含む。

染色パターンを８０メツシユ間隔で布地に塗布するために、布地が前方に移動す るときに弁の開閉を切り替える。

これは、マスターコントロールコンピュータおよび各色彩配合の別個の制御機構 によって制御される。コントロールコンピュータの機能はコマンドを出し、パタ ーンを各色彩配合制御機構にダウンロードすることである。コントロールコンピ ュータで実行されるソフトウェアは、「人間インターフェース」プログラムおよ びパターン翻訳プログラムである。人間インターフェースプログラムは、オペレ ータがパターンをロードしたり、印刷を始動、停止、中断することなどを可能に する。パターン翻訳プログラムは、複合ファイルまたは個別色ファイルに含まれ るパターンデザインを取り出し、それらを各色彩配合のためのビットパターンに 翻訳する。翻訳プロセスの最初の部分は、パターンを各色彩の空間ビットパター ンに分離することである。第２の部分は、これを始動シーケンスパターンに変形 し、弁が布地の幅に対し直線上に編成されていないことを考慮することである。

プロトコルが分かれば、どのデータソースでも翻訳ソフトウェアの最初の部分に よって作動することができる。例えば、カラースキャナで、写真、絵画、文書な どの走査画像を入力することができる。コントロールコンピュータは、誤りを記 憶したり、故障診断を実行するためにも使用することができる。比較的簡単な画 像解析システムで各色の個別空間ビットパターンを使用して、品質管理手段とし て仕上り染色布地をオリジナルパターンと比較したり、故障した弁を単離するこ ともできる。

従来のスクリーン印刷およびローラ印刷を凌ぐ主要な利点は、機械を停止するこ となくプログラミングを変更することによって、パターンや色を変更することが でき、施設が長期生産を中断することなく、例えばサンプリングのために、短期 運転パターンを生産しなければならないときなどに、機械の効率が非常に大きく 向上する（従来の機械の３０−５０％の効率が、本発明では９５％程度になる） 。

このシステムの液体在庫量は非常に少量なので、色の変更を容易にしかも迅速に 実施することができ、洗浄水の利用量が少なく、廃棄物と廃液が非常に大きく減 少する。

補正書の写しく翻訳文）提出（特許法第１８４条の８）　劇平成４年５月１８日

Claims (27)

【特許請求の範囲】
1. １．弁端と送出端とを有する毛管出口を有する弁に加圧流体を供給し、前記弁の 開閉を制御して離散量の流体を連続して前記弁端へ送り、それによって同じ離散 量を送出し端から連続して吐き出し、前記弁が開いている時間の長さを、前記毛 管出口に送られる流体の量、したがって前記毛管出口から吐き出される流体の量 が前記時間の長さに線形的に依存する時間の長さの範囲内に限定したことを特徴 とする計量した量の流体を送出する方法。
2. ２．弁端と送出し端とをそれぞれに有する複数の毛管出口用の弁に加圧流体を供 給し、弁の開閉を制御し離散量の流体を連続して前記弁端へ送り、それによって 同じ離散量を連続して送出し端から吐き出し、弁が開いている時間の長さを、毛 管出口に送られる流体の量、したがって毛管出口から吐き出される流体の量が毛 管出口の特性に依存しない時間の長さに限定することを特徴とする異なる特性を 有する複数の毛管出口から計量した量の流体を送出する方法。
3. ３．前記離散量が体積で０．０１ないし０．０５マイクロリットルである請求項 １または２に記載の方法。
4. ４．計量した量の流体を複数の弁付き毛管出口から送り出す、織物ウェブ材料に 着色材などの流体を塗布するための請求項１ないし３のいずれかに記載の方法。
5. ５．前記出口を、ウェブに流体を１ｃｍ間隔当たり３０本間隔の線として塗布す ることができるような間隔で配置した請求項４に記載の方法。
6. ６．ウェブに塗布する流体の線の間隔が出口の間隔より密になるように、出口の 配置が相対的に走行するウェブに対して梯状に配置された請求項４または５に記 載の方法。
7. ７．１平方メートル当たり１，０００，０００滴のパッキング密度で液滴を行う ことができるように配列し制御した出口から選択的に０．０１ないし０．０５マ イクロリットルの体積の液滴として流体を塗布する、着色剤などの流体を織物ウ ェブに塗布する方法。
8. ８．離散量を連続して毎秒２，５００ないし４，０００滴の速度とする請求項１ ないし７のいずれかに記載の方法。
9. ９．流体が低粘性の液体からなる請求項１ないし８のいずれかに記載の方法。
10. １０．毛管出口が一列となって終端する複数の弁に加圧液体を供給する手段と、 ウェブを相対的に走行させる手段とから成り、液体を出口の間隔より密な間隔で ウェブに塗布するために、前記出口の列を相対的走行方向に対しある角度に配置 した流体をウェブに塗布する装置。
11. １１．弁を介して入口に接続されている一方の縁に沿って毛管出口を配置したボ ードから成り、前記弁がボードに搭載されている液体ウェブに塗布する装置。
12. １２．前記ボードが積層構造であり、毛管出口が合わせ部材間の溝によって形成 される請求項１１に記載の装置。
13. １３．構造が中心面のまわりに概して対称的であり、前記一方の縁に２列の出口 を設ける請求項１２に記載の装置。
14. １４．前記弁が電気的に作動され且つ印刷配線板に搭載された請求項１０ないし １３のいずれかに記載の装置。
15. １５．前記弁がプランジャから成る請求項１０ないし１４のいずれかに記載の装 置。
16. １６．前記弁がダイヤフラムから成る請求項１０ないし１４のいずれかに記載の 装置。
17. １７．毛管出口を相対的に移動するウェブの隣接位置に取り付けるための支持部 から容易に取り外したり、該支持部へ戻したりできるようにした毛管出口を組み 込んだボードから成る請求項１１ないし１６のいずれかに記載の装置。
18. １８．流体用の入口マニホルドを装備し、前記マニホルドと前記出口との間に前 記弁を取り付けたボードから成る請求項１０ないし１７のいずれかに記載の方法 。
19. １９．前記弁を前記マニホルドの分岐管にまとめて配置した請求項１８に記載の 装置。
20. ２０．前記弁を４個１組として各組を方形構成に配置しその組の上にかぶせて中 心部の固定具でボードに固定するエンドキャップで弁をボードに保持する請求項 １９に記載の装置。
21. ２１．ボードが両面ボードであり、入口マニホルドを中心に配置し、弁を両面に 配置した請求項１８ないし２０のいずれかに記載の装置。
22. ２２．弁の動作を制御する制御手段から成る請求項１０なし、し２１のいずれか に記載の装置。
23. ２３．“０”と“１”の論理状態を有する各弁の駆動装置と、論理状態を駆動装 置に割り当てる弁選択手段と、ボード上のすべての弁に同時に始動信号を送信す る始動手段から成り、これらの弁はその駆動装置の論理状態が“１”のときに始 動し、その駆動装置が“０”の状態のときは始動信号を受信しても始動しない請 求項２２に記載の装置。
24. ２４．オプトアイソレータによって弁駆動装置が弁選択手段に接続された請求項 ２３に記載の装置。
25. ２５．毛管出口の列ごとに、前記出口列と弁とその弁駆動装置を含むボードと、 前記弁選択手段を含む前記ボード用のボード処理装置とから成る請求項２２ない し２４のいずれかに記載の装置。
26. ２６．前記処理装置がトランスピュータから成る請求項２５に記載の装置。
27. ２７．複数のボードから成り、かつパターン命令をボード処理装置に割り当てる 制御コンピュータから成る請求項２５または２６に記載の装置。