JPH0673645B2 - 液体ジエツト静電塗布方法およびそのための装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、直線状オリフィス列に沿ったランダム液滴形
成プロセスを採用する液体ジェット静電塗布器を用い
て、基材表面への液体の均一な塗布を達成するための方
法および装置に関する。本発明は、特に、そのような塗
布器を例えば液体染料の塗布に用い、処理繊維基体の表
面および深さ方向において一様な色調（即ち染料による
処理の均一性）をもたらすように均一な塗布を必要とす
るような繊維産業の分野において、特に有用である。

従来、移動する表面への種々の物質の塗布を制御するた
めに、多くの型の制御回路が採用されてきた。そのよう
な制御機能に関する米国特許として、米国特許第3,909,
831号、第4,013,037号、第4,065,773号、第4,087,825
号、第4,164,001号、第4,167,151号、第4,323,204号、
第4,357,900号、第4,389,969号、第4,389,971号が挙げ
られる。

以上挙げた米国特許のうち、米国特許第4,065,773号、
第4,087,825号、第4,323,204号はインクジェットプリン
ト装置に関するものであり、他の米国特許よりも本発明
に近いものと思われる。例えば、米国特許第4,323,204
号では、コーティング密度制御を改良するために、液滴
荷電電位パルスを液滴刺激信号の周波数と基体の運動の
双方と同期させている。このように、米国特許第4,323,
204号には、コーティング密度を制御するために「プリ
ント時間」の使用サイクルを変化させることが記載され
ているが、そのようなプリント時間間隔の周期（即ちプ
リント時間パルス間の間隔）を変化させること、および
ランダム液滴発生プロセスが採用されるときに生ずる問
題の解決は何ら記載されていない。

米国特許第4,087,825号には、同様に、基体に沿った単
位距離あたりのプリントパルスの周波数を制御すること
もなしに、放出される液体の体積を単に調整する、周期
的な摂動系が記載されている。米国特許第4,065,773号
には、効果的に部分的液滴強度を発生させるために、与
えられた数のドットの位置に付着させる液滴の数を平均
化することによって、無彩色を生じ得るファクシミリシ
ステムについて記載されている。また、400kHzの高周波
摂動も記載されている。この引例においては、画素又は
ドット要素間の中心間間隔は比較的固定された大きさで
あるように思われる。

従って、従来技術は、変化し得る使用サイクル「プリン
ト」パルスを発生し得る（少し異なった意味において）
装置を示しているが、本発明を示していないように思わ
れる。例えば、ランダム液滴発生プロセスを比較的狭い
プリント間隔で用いるときに生ずる不均一の問題につい
て全く示していない。また、そのような問題が、基体に
付与される単位面積あたりの平均体積を制御し、例えば
繊維産業の分野において所望の結果を得るように、基体
上の増加した中心間間隔の制御とともに十分大きな最小
プリント時間間隔を維持することにより解消できること
は何ら示されていない。

もしインク（実際にはインク以外の液体も用いられる
が）ジェット静電プリント技術が繊維産業の分野で用い
られるならば、従来の一般的な規則的周期刺激による液
滴形成プロセスよりもランダム液滴形成プロセスを用い
る方が好ましいであろう。

簡単に言うと、ランダム液滴形成プロセスの必要性は、
典型的な繊維産業への用途が、規則的周期刺激による液
滴形成プロセスを意図的に用いる場合に法定のサイズの
標準書簡紙への印刷に典型的に用いられるわずか８〜10
インチの横寸法をかなり越える寸法のオリフィス列を必
要とするという事実から生ずる。８〜10インチをはるか
に越える横寸法（おそらく多くの典型的繊維産業用途に
おいては約1.8メートルまで）を必要とするとき、非ラ
ンダム液滴形成プロセスを得るための液体への規則的周
期音響刺激は、塗布器および／または液体内に定常音波
（又は他の逆現象）を生じ、横寸法に沿って印刷の品質
の不所望なバラツキを生じてしまう。例えば、放出され
た液体にカスプおよび又はナルが細長いオリフィス列に
沿って生じてしまう。そのような定常波又は他の逆現象
を避けるために（そして単一のオリフィス列の場合の横
寸法をより長くするために）、ガンブリン（Gamblin）
はランダム液形成プロセスの採用を提案した。その提案
は、 （ａ）全く刺激を用いないこと（しかし、この場合です
ら、１世紀も前にLord Rayleighが記載しているように
ランダム液滴形成を刺激するために恐らく自然に生ずる
ランダム音響振動又は他の周囲条件下のランダムプロセ
スを固有に用いている。）、または （ｂ）そのようなオリフィスの直線状列に沿ったオリフ
ィスから発する流体ジェットに意図的に非周期的（即ち
ノイズ又は疑似ランダム）刺激を発生させ、オリフィス
列に沿ってランダム液滴形成を生ぜしめることである。

系内に規則的周期性の音響エネルギーの干渉源がないの
で、定常音波の維持は必然的に避けられ（即ち、創設的
に加減し、定常圧力波パターンにカスプおよびナルを形
成するように、反対方向に移動する規則的進行波が存在
しないので）、またそのような逆現象の存在も許容され
ない。典型的には、ランダム又は疑似ランダム電気信号
が発生し、液体ジェットがオリフィスから流れるに従っ
て液体ジェットに音響的に結合する電気音響トランスジ
ューサーに供給される。

換言すると、液体ジェット静電塗布器においてランダム
液滴形成プロセスを利用することが望ましいか又は必要
な場合がある。ランダム液滴形成プロセスは全体として
自然プロセスである（人工的液滴形成（刺激）なしに）
か又はランダム化された人工的刺激プロセスの使用を伴
なう。この意味において、液体ジェットオリフィスの単
一直線状列は、ランダムな時間間隔で形成され、液滴サ
イズのランダムな分布を有する下降液滴の直線状列をラ
ンダムに発生させるために採用される。与えられた「プ
リント時間」間隔中において、荷電電極ゾーンのそばを
通る液滴は荷電されず、下降し続けて下方に位置する基
体（例えば繊維基体）と衝突（染色、プリント又は他の
処理）する。そのような「プリント時間」の間には間隔
時間が位置し、その間隔時間中に液滴は荷電され、その
結果、静電場において偏向され、液滴捕捉機構に向か
う。

液体ジェット静電塗布器が繊維産業において有利である
と思われる理由の１つは、所定の処理（例えば染色）に
おいて繊維に実際に施される液体量をかなり厳密に制御
し得ることによる。多くの公知の繊維の液体処理におい
ては、過剰の含浸液体は必然的に繊維に施される。その
ため、繊維から過剰の液体を除去するために多くの努力
と費用が費されている。例えば、過剰分の１部は繊維か
ら物理的に吸い取ることができる（例えば対向ローラ間
を通すことによって）が、その多くは加熱空気流等によ
って蒸発させねばならない。この手段は単に装置、エネ
ルギー時間および資金を費さねばならないだけでなく、
しばしば汚染空気を発生し、その汚染空気は、排気する
上で生態上安全となるまで処理されねばならない。加え
て、時には貴重な処理物質の損失があり、それらを回収
するには、更に費用、労力が必要である。

従って、繊維に必要量の液体のみを施すことができるな
らば、かなりの経済的利益を期待することができる。

同時に、多くの用途において（例えば繊維染色操作）、
もし、マーケットで通用する製品を得ようとするなら
ば、処理液体は基体全体に均一に分布していなければな
らない。更に、マーケットにおいては、それぞれ異なる
要求をもつ様々の種類の繊維への処理において均一性を
達成し得る単一の装置が望まれるであろう。

例えば、繊維への一様色を染色する場合、液体ジェット
塗布器は、繊維基体の全面に均一に流体を施すことがで
きなければならない。種々の繊維製品は、かなり異なる
繊維含量、構造、織り方および製造法を有する。これら
のパラメータは結合して、気孔率、重量、濡れ性、吸上
げ力等の物理特性を決定する。所定の繊維基体を十分に
処理するために必要な、単位面積あたりの液体体積は、
これら物理特性により大きく影響される。

液体ジェット静電塗布器において、移動する基体に施さ
れる単位面積あたりの液体体積を制御するためには、基
体速度が一定の場合、使用サイクル、又は固定された反
復全サイクル時間間隔の「プリント時間」を単に制御す
ればよいことが最初に考えられる。即ち、もし液滴パッ
クを基体上に堆積して対応するプリント画素を形成する
ための所定のプリント時間が想定されるならば、そして
もし中心間画素間隔が所定の小さな増加（例えば0.01イ
ンチ又は0.016インチ）の下に固定されているならば、
単位面積あたりに施される液体体積を制御するために、
それぞれのそのように近接した画素領域に堆積される液
体体積を制御しなければならないことが最初に考えられ
た。

しかし、実際に実験が行なわれ、施された含浸流体体積
が制御されたとき、プリント時間を比較的短かい時間
（例えば50−100マイクロ秒のオーダー）に短縮するこ
とが必要であることがあることがわかった。このように
して、比較的小さな液滴パック（従って小量の液体）の
みが繊維媒体の比較的近接した中心点に衝突し、そのた
め、予定された液滴の広がりの径（典型的には液滴の径
の10倍のオーダーの吸上げが繊維において生じ得る）
は、究極的に繊維媒体内に均一な染料の分布をもたらす
であろう。

驚くべきことに、この短絡的解決法は、均一な塗体の塗
布をもたらさなかった。その替り、直線状オリフィス列
に沿って放出された液体体積にかなりの不均一を示し
た。更に実験および統計的分析を続けた結果、直線状オ
リフィス列に沿った放出液体体積の標準偏差は、プリン
ト時間間隔が減少するに従って指数的に増加することが
わかった。この結果は、直線状オリフィス列にわたる測
定液体体積においてのみ認められるのではなく、染色又
はプリントされた繊維基体の視覚的および光学的に測定
された外観においても認められた。例えば、75−100マ
イクロ秒のオーダーのプリント時間間隔が（0.016イン
チの中心間画素間隔の場合）採用されたとき、直線状オ
リフィス列に沿った放出液体体積の変化は±25％のオー
ダーである。この問題は、ランダム液滴形成プロセスを
用いた液体ジェット静電塗布器により均一な染色を行な
う上で克服できない障害となるように思われる。

しかし、更に考察を続けることにより、プリント時間を
繊維基体に施される単位面積あたりの平均液体量を制御
可能に制限するために十分な時間減少させたときに、こ
の不均一性の問題に存在する現象をより深く理解できる
ことがわかった。例えば、「ランダム液滴形成プロセ
ス」なる語は、必然的に規則的又は周期的液滴形成の欠
如を意味するが、そのような系における液滴形成率の統
計的平均は、液体（例えばその粘度）、オリフィスに作
用する液圧、およびオリフィス径のようなシステムパラ
メーターにより予め決定される。繊維産業において関連
あると思われる系の場合、平均ランダム液滴形成率は2
0,000〜50,000毎秒（即ち20〜50マイクロ秒ごとに１
滴）である。この事実を知ると、50〜100マイクロ秒の
比較的短かいプリント時間においてわずか数滴（2,3
滴）の液体が、そのような短かいプリント時間中でのプ
リントのために選択された「パック」を平均して構成す
ることがわかる。従って、与えられたプリント時間間隔
内における液滴の数のランダムな変化（例えば一滴の追
加又は減少）は、与えられた単位プリント時間間隔中に
放出された流体の全量のかなりの変化をもたらすであろ
う。その結果、どのような与えられた時間においても直
線状オリフィス列に沿って放出され、基体に堆積された
プリント体積の不均一性が観察された。

この現象が理解されると、次に、オリフィス列に沿った
単位距離あたりの放出液体体積の改良された均一性が、
約200マイクロ秒過剰のプリント時間を用いることによ
り（例えば基体に放出される体積の標準偏差が約0.2以
下であることが予定される場合）、得ることができ、プ
リント時間間隔が増加するに従って均一性の連続した増
加が観察されることがわかった。しかし、不幸にして、
そのような増加したプリント時間間隔（直線状オリフィ
ス列に沿った単位距離あたりの放出液体体積の所望の均
一性を達成するために必要であることは知られていな
い）はまた、染色又はプリントされる繊維基体の単位面
積あたりに放出される平均全液体体積を増加させてしま
った。そのような増加は、まず第１に過剰の液体体積の
使用により生じた問題を避けるように含浸液体の最適な
必要量（例えば繊維の低い吸収量の染色）のみを提供す
る利点と直接衝突する。

中心間画素間隔が、予想される吸上げ又は他の拡散プロ
セスが画素中心間の液体の均一な分布を生ずるような距
離において与えられた繊維についてあらかじめ選択され
ていたとしても、増加した放出体積が所定の画素の位置
においてそれぞれの液滴パックに供給されるので、画素
中心を離すことにより液体の含浸なしに均一な分布を維
持できることが理論化された。即ち、プリント時間の間
のより長い経過時間間隔（即ちより大きな中心間画素間
隔）とともに、（所定のプリント時間中に直線状オリフ
ィス列に沿って生ずる液滴の数のランダムな変化を平均
化するように）比較的長い最小プリント時間を維持する
ならば、上述の問題は同時に解決できることが理論化さ
れた。更に、それぞれのプリント時間中の繊維基体上の
それぞれの画素に放出される流体の最小量は増加した
が、しかし、そのような画素間の基体上の直線間隔は、
基体表面に放出される単位面積あたりの所望の最適全体
積／重量のみを達成するように同時に増加した。（も
し、繊維基体が公知の縦方向の相対速度で移動するなら
ば、基体上の間隔時間距離は公知の時間間隔に対応する
であろう。

市販繊維の色の均一性は、単に一面上においてでなく、
表裏において、側部間において、また厚さにおいてさえ
判定される。全体の色彩は、市場において許容される製
品であるためには、これら領域のいずれにおいても均一
でなければならない。通常の「パッド」染色において、
パッド圧は染料を布の両側から内部に移動せしめる（即
ち直接接触により）。このことは、基体のすべての領域
が染料にさらされ、繊維全体にわたって均一な色彩が得
られる。

一方、非接触型である液体ジェット静電塗布は、基体へ
の色彩の分布を助けるためには何ら繊維への機械的作用
を行なわない。むしろ、繊維面の所定の位置に施される
と、流体自体の運動のみによって染色又は色彩の均一性
が達成される。繊維の分野において、そのような運動は
既述した繊維の物理特性により大部分支配される。これ
らのパラメーターは染料がどのように繊維の微構造内に
移動し得るかを決定し、その程度において染料は繊維内
に分布するに至る。そのようなパラメーターは、繊維に
より大きく異なる。

繊維の特性は大部分顧客の要求により決定されるので、
均一な着色を得るためには、装置の塗布パラメーターの
みが問題とされる。そのようなパラメーターは、例えば
オリフィスサイズ、プリントパルス幅および画素間隔で
ある。オリフィスサイズおよび流体圧等は、所定の機械
により処理される繊維の所定の範囲を覆うように、主と
して最大流体体積により設定される。本発明の実施例に
おいては、流体含浸の所望の程度（即ち、基体表面に放
出される流体の単位面積あたりの平均体積）は、同時に
中心間画素間隔の制御が必要であるが、プリントパルス
幅を所定の最小レベル以上に維持することにより制御さ
れる。このようにして、繊維の広範囲が、ランダム液滴
形成プロセスを用いた液体ジェット静電塗布器の単一の
設備により処理される。

単一のオリフィスにより発生したランダムに形成された
液滴の単一パックの衝突による染色又はプリントされる
繊維面の面積は、経験的に、選択されたプリント時間の
平方根として増加することがわかっている。即ち、2Xの
プリント時間の増加の場合、基体上の画素又はプリント
液滴パックの縦方向中心間間隔の対応する増加1.414 2X
が必要であろう。この関係は、与えられた繊維の物理特
性により影響されるものと思われるが、軽量又は中量
（１〜８オンス／ヤード）の織布について真実であるこ
とがわかった。実施例では、0.03インチの中心間画素間
隔において250マイクロ秒ないし0.04インチの中心間画
素間隔において550マイクロ秒のプリント時間および縦
方向間隔である。なお、これらの値は典型的なものでは
あるが、個々の基体は個有の操作パラメーターを必要と
するので何ら本発明を限定するものではない。

〔実施例〕

第１図は、ランダム液滴発生プロセスを用いる典型的な
流体ジェット静電塗布器を示す。この塗布器はランダム
液滴発生器10を具備している。典型的は、そのような発
生器は適切な流体プレナムとともに適切な加圧流体源を
具備する。流体プレナム中には平行な液体流又はジェッ
トを放出するように配置された単一のオリフィス列板中
に液体ジェットオリフィスの直線状列が設けられてい
る。平行な液体流又はジェットは、直線状オリフィス列
を横切る縦方向（矢印の方向）に移動する基体14の表面
に向かって下向する液滴の平行ラインに対応してランダ
ムに分れる。液滴荷電電極16は、液滴が形成される領域
に（即ちオリフィス板を通るジェット流から）静電荷電
ゾーンを形成するように配置されている。もし荷電電極
16に電圧を印加すると、そのときに荷電ゾーンに形成さ
れた液滴は静電的に荷電される。後続する下流の捕捉手
段18は、荷電液滴を捕捉器内に偏向させるための偏向静
電場を発生する。荷電液滴は捕捉器に回収され、再処理
され、流体源にリサイクルされる。このような装置で
は、荷電されなかった液滴のみが基体14の表面に落下し
続ける。

ランダム液滴発生器10は、絶対に人工的液滴刺激手段を
用いないか、又はランダム液滴刺激力を提供するように
音響的に結合された電気音響トランスジューサー等を駆
動するために、ランダム、疑似ランダム、又はノイズ発
生電気信号の形を用いることができる。既に説明したよ
うに、そのようなランダム液滴発生力は、移動基体14を
横切る直線状オリフィス列の横寸法を制限するような定
常波又は他の逆現象を避けるので好ましい。

上でも説明したように、液体の過剰の塗布およびそれに
付随する問題を避けるように、基体の単位面積あたりの
制限された液体量の均一な塗布を達成することが、（特
に繊維向の用途において）望ましい。

必要な制御および均一に処理された繊維基体を得るため
に、第１図に示す系は、直線状オリフィス列内の１つ又
はすべてのインクジェットにより均一かつ一様に染料又
は他の流体を施すように（又は単に所定のパターンに塗
布された一定の部分内における均一性を提供するよう
に）、基体の移動の長手方向又は縦方向に沿って個々の
プリント時間パルス間の中心間画素間隔を静電的に調整
するための装置を提供する。このような機能を有するこ
の装置は、比較的広範囲の市販繊維製品に用いることが
可能である。それぞれの画素の位置におけるプリント時
間中の適切な制御と組合された中心間画素間隔の調整に
より、所望の結果が得られる。

第１図に示す態様において、タコメーター20は基体の運
動と機械的に連結している。例えば、基体を移動せしめ
る移送装置の駆動ローラー（又は単なる従動ホイール
等）はタコメーター20を駆動する。第１図に示す態様で
は、タコメーター20はリットン（商標）の軸符号器（モ
デルNo.74BI1000−１）を具備し、長手方向又は縦方向
における基体の0.01インチの移動ごとに１つの信号パル
スを出力するように3.125インチの径のタコメーターホ
イールにより駆動される。基体の速度が一定ならば、そ
のような信号は規則的な時間間隔で生ずることがわか
る。従って、もし基体が常にほぼ一定の速度で移動する
ならば、当業者にとって自明なように、タコメーター20
の替りに時間駆動のクロックを用いることができよう。

このように、縦方向における基体の所定の移動量の通過
ごとに（例えば0.1インチごとに）、入力信号が、比率
を調整し得る信号スケーラ22に加えられる。

加えられる入力信号の数と信号スケーラ22からの出力信
号の数との比は（例えばスイッチ24により）調整可能で
ある。信号スケーラ22により出力信号が得られると、通
常のプリント時間コントローラ26は、荷電電極16のため
のプリント時間パルスを発生する（実際にはプリント時
間信号は、プリント時間中、荷電電極をオフに変え
る。）。プリント時間コントローラ26は、例えば、プリ
ント時間制御の形を構成する例えばポテンショメーター
28,30により期間を制御可能な単安定マルチバイブレー
タであってもよい。例えば固定レジスター28は、それぞ
れのプリント時間パルスに対し常に最小の持続時間があ
ることを保証する手段を提供し、一方可変レジスター30
は、そのような最小値を越える値においてプリント時間
パルスの持続時間を変える手段を提供する。当業者にお
いて理解されるように、発生したプリント時間パルス
は、通常、荷電電極16をオンに（プリント時間の間隔
中）およびオフに（液滴が基体14に向って通過するとき
のプリント時間中）変えるように、高電圧荷電電極供給
回路を制御するために用いられる。

スイッチ24の所定の位置において、固定された中心間画
素間隔が存在する。例えば、もしタコメーター20が基板
の0.1インチの移動ごとに１つの信号を生じ、またスイ
ッチ24がX1の位置にあると仮定すると、プリント時間コ
ントローラ26は0.1インチごとに１度刺激されるので、
中心間画素間隔もまた0.1インチであろう。

しかし、信号スケーラ22への入力はまたデジタル信号分
割回路32（例えば集積回路No.CD4018Bとして市販されて
いる「Ｎ」カウンタによる集積COS/MOS分割回路）を通
る。この分割回路32からの出力は、直接又は間接的に
（第１図に示すようにANDゲートを介して）用いられ、
入力／出力信号出現比1:1（スイッチがX1の位置にある
とき）ないし10:1（スイッチがX10の位置にあるとき）
を提供し、その結果0.1インチごとに１パルスに対し0.0
1インチごとに１パルスの割合でスケーラ22からの出力
信号率が得られる。そのような出力パルス率は、第１図
に示す例ではスイッチ24により0.01インチの増加に調整
することができる。FET出力緩衝VNOIPは、適切な時に刺
激信号パルスをプリント時間コントローラ26に通過させ
るが、信号スケーラ22とプリント時間コントローラ26と
の間の電気的絶縁を提供している。このように、縦方向
における画素の中心間間隔は、単にスイッチ24の位置を
変えることによって直ちに調整することが出来る。中心
間画素間隔と最小のプリント時間間隔の独立のしかし同
時のコントロールを達成するための多くの電気回路が知
られている。必要ならば広範囲の信号比およびより精確
な又はバーニャスケールの増加の信号比調整を用いても
よい。

もし、第１図に示す装置が基体（例えば繊維）の均一
な、一様な色彩の着色（例えば染色を達成するために用
いるならば、そのとき中心間画素間隔は、（例えば不均
一なカバレッジを生ずる繊維の吸上げ特性のため）正し
く収束しない基板上の分離されたクロスマシーンライン
を区別できるほど個々の画素間隔が大きくなるときの制
限ファクターとなる。中心間画素間隔の上限は、もちろ
ん、上述のように繊維の種々の物理特性のため、繊維ご
とに異なるであろう。

このように、均一な、一様な色彩の着色のための制限が
存在するが、その制限は、ある限られたパターニング能
力を達成するためにそれ自体生産的に利用することがで
きる。例えば、繊維基体に沿った一定の又は可変の間隔
の識別可能な個々のラインを意図的に作ることにより、
所望のパターンを得ることができる。例えば可変信号比
コントロール回路を用いることにより（例えばスイッチ
24等の変化率を手動で又は電子的手段でコントロールす
ることにより）、変化したパターンを得ることができ
る。第１図の系を用いて独立に制御されたプリント時間
および／または中心間画素間隔を手動操作することによ
り、可変分離、幅および強度の識別可能なラインパター
ンを、基体材質についての設計目的に対し、達成するこ
とができる。

もし、二次元プリントパターンが必要な場合には、液滴
荷電電極16をクロスマシーン画素寸法に分割し、これら
の複数の荷電電極に対する個々のパターンコントロール
をプリント時間コントローラー26の出力と重ね合せるこ
とができる。

プリント時間Ｔと間隔時間STとの関係が第２図のグラフ
に表わされている。既に述べたように、プリント時間Ｔ
は荷電電極16が「オフ」となったときに生ずる。縦方向
における基体の速度がＶであり、また信号スケーラ22を
所定の中心間画素間隔Ｘを生ずるように設定するなら
ば、間隔時間STはX/Vに等しい。また、既に述べたよう
に、プリント時間Ｔは、オリフィス列に沿った放出液体
体積の標準偏差を約0.2未満とするように、約200マイク
ロ秒を越える値であるべきである（第４図参照）。更
に、単位面積の基体に放出される液体の体積Ｖはプリン
ト時間の使用サイクルT/（Ｔ＋X/V）に比例することも
わかるであろう。また、基体に吸上げ能力がなく、理論
的に完全な条件を想定するならば、マシーン方向に沿っ
たわずかな画素寸法ΔＰはT_Vに等しいであろう。実際に
は、繊維産業の分野における均一染色塗布機の好ましい
実施態様では、吸上げ又は他の現象により、それぞれの
画素の位置に施された液体は、繊維基体全体に分布し、
従って最終製品の画素領域間に認識可能な描画はなされ
ないであろう。

第３図において、既に述べたように、放出された液体の
体積Ｖが一定の場合、間隔時間STはほぼプリント時間Ｔ
の平方根に比例すべきであることがわかった。この知見
は、軽量〜中量の織布（１オンス／平方ヤード〜８オン
ス／平方ヤード）について得られた。第３および４図に
示すように、約200マイクロ秒未満のプリント時間Ｔの
場合に液体塗布が不均一となることが経験上観察され
た。或いは、プリント時間Ｔに対する液体体積の標準偏
差についての第４図に示すデータからみて、そのような
標準偏差が約0.2を越えるときにも不均一が予想され
る。液体塗布が不均一から均一な状態に変化する正確な
点は、かなり主観的に決定される。しかし、経験的知見
によると、ここで述べた限界は例示した系についての操
作上の臨界値である。例示した系においては、オリフィ
ス列は20インチのクロスマシーン寸法にわたって0.016
インチ離間した0.0037インチ径のオリフィスからなり、
1.2cpsの粘度および4.5psiの圧力の分散性又は反応性染
料を用いており、約19094サイクル／秒の統計的平均お
よび約2800サイクル／秒の標準偏差を有する疑似ランダ
ム液滴刺激を伴なうものである。

観察された不均一性および／または均一性を図面や写真
により描くことは困難である。従って、第５〜８図の写
真は、通常、繊維基体においてみられるよりもかなり小
さい吸上げ能力を有する紙基体と置換された。この低い
吸上げ効果のため、基体への液体の最初の付与の不均一
性は、実際の繊維基体におけるよりもはるかに顕著であ
る。第５および６図は、基体の低い単位面積あたりの液
体含浸量を得るため、中心間画素間隔を（例えば0.016
インチに）固定するが、しかしプリント時間パルスをむ
しろ小さい値に（例えば第５図において80マイクロ秒、
第６図において102マイクロ秒）減少したときに最初に
観察された不均一性を示している。繊維のより大きな吸
上げ能力をもってさえ、第５および６図において紙基体
に描かれたこのような不均一性の程度は、繊維媒体にお
いてさえ受入れ難いものであった。

一方、第７および８図は、それにもかかわらず所望の小
さな、単位基体面積あたりの平均含浸液体量を維持する
ために、比較的長い中心間画素間隔（例えば第７図にお
いて0.030インチ、第８図において0.040インチ）ととも
に比較的長いプリント時間パルスを用いることにより、
ランダム液滴形成プロセスによってさえ達成できる、よ
り好ましい均一な塗布を示している。第７および８図の
比較的均一な塗布がより大きな吸上げ能力を有する繊維
基体に適用されるとき、既に述べた不利な点とともに繊
維基体への過剰の液体の塗布を避けつつ所望の実用的品
質の製品を得るための、実質的に均一な一様染色が達成
された。

本発明は、商業上許容し得る均一液体塗布（例えば所定
の特性を有する繊維基体への）を達成しつつ、かつ過剰
の含浸液体（例えば染料）を避け、十分な経済的利点
（例えば繊維産業の分野に適用されたとき）を提供しつ
つ、液体ジェット静電塗布器におけるランダム液滴発生
プロセスを用いることを可能とする（例えば繊維産業に
おいて、より大きな横寸法の採用を可能とする。）。こ
れらの好ましい同時の効果は、上述のように、プリント
時間コントローラ28とともに用いられた調整可能な比の
信号スケーラ22による、比較的広範囲の繊維基体のため
の単一液体ジェット静電塗布器によって達成することが
出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による、回路図を含むランダム液滴形
成プロセスを用いた液体ジェット静電塗布器を示す概略
図、第２図は第１図の装置におけるプリント時間Ｔと間
隔時間STとの関係を示す図、第３図は一定の放出体積Ｖ
におけるＴとSTとの関係を示すグラフ、第４図は放出液
体体積の標準偏差とＴとの関係を示すグラフ、第５〜８
図は種々のプリント時間パルス期間とその間の時間間隔
における紙基体の写真である。 10…ランダム液滴発生器、14…基体、20…タコメータ
ー、22…信号スケーラ、24…スイッチ、26…プリント時
間コントローラ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マイケル・アイ・グレン アメリカ合衆国、ノース・カロライナ州 27215，バーリントン、ウエスト・フロン ト・ストリート 815 (72)発明者 ジョセフ・ピー・ホルダー アメリカ合衆国、ノース・カロライナ州 27410，グリーズボロ、ドッグウッド・ド ライブ 4305 (56)参考文献 特公 昭60−12238（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】直線状オリフィス列に沿ったランダム液滴
   形成プロセスを採用し、ランダムに生じた液滴群が、間
   隔時間ST間の制御されたプリント時間Ｔにおいてのみ前
   記直線状オリフィス列から繊維基体に施されるような液
   体ジェット静電塗布器を用いて、移動する繊維基体に制
   御された単位面積あたりの液体体積Ｖを均一に塗布する
   方法であって、前記プリント時間Ｔを所定の最小値を越
   える値に維持し、かつ前記間隔時間STおよび前記液滴群
   の連続堆積の下の基体上の対応する距離を制御すること
   により前記液体体積を制御することを特徴とする液体ジ
   ェット静電塗布方法。
2. 【請求項２】前記ランダムに生じた液滴は、与えられた
   液体、液圧およびオリフィスサイズの場合に所定の液滴
   の統計平均形成率を示し、前記Ｔの所定の最小値は、前
   記液滴形成の統計平均形成率においてＮ個以上の液滴が
   形成される時間が、与えられたプリント時間Ｔ内に存在
   することを保証することによって、与えられたプリント
   時間Ｔの間に直線状オリフィス列に沿って生ずる液滴形
   成プロセスの予定されたランダムな変化を効果的に平均
   化するに十分長く、前記Ｎは、それぞれの時間Ｔの間の
   プリントされた液体体積の標準偏差が約0.2未満である
   ように選択される特許請求の範囲第１項記載の方法。
3. 【請求項３】前記Ｎは約４である特許請求の範囲第２項
   記載の方法。
4. 【請求項４】前記Ｔの所定の最小値は約200マイクロ秒
   である特許請求の範囲第１項記載の方法。
5. 【請求項５】直線状オリフィス列に沿ってランダム液滴
   形成プロセスを採用し、間隔時間ST間の制御されたプリ
   ント時間Ｔの間にのみ、ランダムに生ずる液滴が前記直
   線状オリフィス列から移動する繊維基体に到達する、液
   体ジェット静電塗布器と、前記プリント時間Ｔを所定の
   最小値を越える値に維持する第１の手段と、前記間隔時
   間STを制御することによって前記液体体積Ｖを制御する
   ための第２の手段とを具備し、移動する繊維基体に制御
   された単位面積あたりの液体体積を均一に塗布するため
   の装置。
6. 【請求項６】前記第１の手段は、Ｔの所定の最小値を、
   与えれられた液体、液圧及びオリフィスサイズの場合に
   （それぞれの時間Ｔの間にプリントされた液体体積の予
   定された標準偏差が約0.2未満であるように選択され
   る）Ｎ個以上の液滴が予定された液滴の統計平均形成率
   において形成される時間が与えられたプリント時間内に
   存在することを保証することによって、与えられたプリ
   ント時間Ｔの間に直線状オリフィス列に沿って生ずる液
   滴形成プロセスの予定されたランダムな変化を効果的に
   平均化するに十分なほど長くする手段を具備する特許請
   求の範囲第５項記載の装置。
7. 【請求項７】前記所定のＴの最小値は約200マイクロ秒
   である特許請求の範囲第５項記載の装置。