JPS6253757A - 液体ジエツト静電塗布方法およびそのための装置 - 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】 本発明Ｆｉ％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＠３，９
０９，８３１号、第４，（２１）３，０３７号、第４，
０６５，７７３号、第４，０ＳＴ，８２５号、第４，１
６４，０（２１）号、第４，１６７，１５１号、第４，
３２３，２０４号、第４，３５７，９００号、第４，３
８９，９６９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４．０６５，７
７３号、第４，０ＳＴ，８２５号、第４，３２３，２０
４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念めに、液滴荷電電位ノクルス
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「シリンド時
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）４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４，０ＳＴ，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ノ臂ルスの周波数を制
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、与えられた数のドツトの位置に付着さ
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、画素又はドツ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４て、従来技術は、変化し得る使用サイクル「プリン
ト」ノ臂ルスを発生し得る（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、ランダム液滴形成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ｆ！ｊ、ｆ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〜ｌＯ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ブ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）、ガンプリン
（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、 （１）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が記載じ
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摂動又は他の周囲条件下のラ
ンダム液滴形成を国有に用いている。）、または （ｂ）そのようなオリフィスの直線状列に沿っ念オリフ
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りの
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本許容され
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マーしいか又は必
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−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）と衡突（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−１ｌｆ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念めに多くの
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、
エネルギ一時間および資金を費さねばならないだけでな
く、しげしげ汚染空気を発生し、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ｈ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
きなげればならない。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ｔ４２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シ大きく影響される。

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ｒ　ｆ　１７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．（２１）インチ又は０．（２１）６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わかった。このようにして、比
較的小さな液滴ノ４ツク（従って小素の液体）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
に浴って放出され九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は九結果、直線状オリ
フィス列に沿う念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
かり九。

この結果は、直線状オリフィス列にわ友る測定液−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、７５−１００ｆｆイ
クロ秒のオーダーのプリント時間間隔が（０，（２１）
６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浴り之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
ロセスを用い念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エリ、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ｆ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Ｆ１２
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「ツヤツク」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−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
之増加が観察されることがわかり念。しかし、不幸にし
て、そのようが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几めに必要であることは知られてい
ない）はま次、染色又はプリントされる繊維基体の単位
面積あ念りに放出される平均全液体体ｆｆ’ｅ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念問題を避けるように含浸液体の
最適な必要ｆｉ（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衡突する。

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／ＩＰツタに供給されるので、
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
の間のよシ長い経過時間間隔（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「ノクツド」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。

一万、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念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念９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
幅を所定の最小ンペ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
液滴の単一ノ９ツクの衡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、２
Ｘ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．
４１４２Ｘ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
作ノｆラメ−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１ｏ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。流体ブレナム中には
平行な液体流又はジェットヲ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
う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１８ｎ、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
滴拡捕捉器に回収され、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１４０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
を用いな込か、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
発生電気信号の形全用いることができる。既に説明し念
ように、そのようなランダム液滴発生力は、移動基体１
４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
制御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／４’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
のグリシ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胆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。

ＷＩ、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）ｉｌｊ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はリフトン（商標）の
軸符号器（モデルム７４Ｂ１１０００−１　）ｔ’具備
し、長手方向又は縦方向における基体の０．（２１）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＃１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↓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イサ号スケーラ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２１１．３０により期間を制御可能な単安定
マルチパイブレークであってもよい。例え庁固定レジス
ター２８は、それぞれのプリント時間ノ臂ルスに対し常
に最小の持続時間があることを保証する手段を提供し、
−万可変しシスター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ノ９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Ｘｌ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ＡＣＤ４（２１）８Ｂと
して市販されているｒＮＪカウンタによる集＠　ＣＯ８
／　Ｍ０８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（ｗｃＩ図に示すようにＡＮ
Ｄ　ｆ　−）を介して）用いられ、入力／出力信号出現
比１：１（スイッチがＸｌの位置にあるとき）ないしｌ
Ｏ：ｌ（スイッチがＸＩＯの位置にあるとき）′ｆ１：
提供し、その結果０．１インチごとにｌ　ノ４ルスに対
し０．（２１）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。そのような出カッ母
ルス率は、第１図に示す例ではスイッチ２４により０．
（２１）インチの増加に調整することができる。ＦＥＴ
出力緩衡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
ヤスク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、七のとき中心間画素間隔は、（例えば不均一
なカパレッノを生ずる繊維の吸上げ特性の念め）正しく
収束しない基板上の分Ｓ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九めの制限が
存在するが、その制限は、ある限られた、４１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、繊維基体に沿っ友一定の又は可変の
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／″ｉたは中心間画素間隔を手動操作するこ
とに工り、可変分離、幅および強度の識別可能なライン
／母ターンを、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）パターンが必要な場合には、液滴
荷ｔ′ＦＩＸ極１６′ｆｒ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ノ臂ター
ンコントロールｔ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８Ｔ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５ＴＦｉＸ／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／　（’ｒ＋Ｘ
７’Ｖ　）に比例することもわかるであろう。

また、基体に吸上げ能力かなく、理論的に完全な条件を
想定するならば、マシーン方向に溢りたわずかな画素寸
法ΔＰはＴＶ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め実Ｍ！Ｊ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りた。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を越えるときく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
シ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りて０．（２１）６
インチ離間した０、００３フインチ径のオリフィスから
なシ、１．２　ｏ、、の粘度および４．５．、ｉの圧力
の分散性又は反応性染料を用いておシ、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シ小
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シ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．（
２１）６インチに）固定するが、しかしプリント時間ノ
９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
のよシ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、単位基体面積あたシ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ノぐルスを用いる
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、よシ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だめの、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）を避は、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、よシ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りて達成すること
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８Ｔとの関係を示す図、第３図は一定の放出体積
ＶＫ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ノ４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。 一一− Ｆ／　Ｇ、Ｊ （マイク０抄Ｊ　ア？ルト吟間 図面の？′Ｊ’）Ｅ’　（内容に変更なし）間ｈ　Ｏ，
（２１）６°’Ｉ’１ １１８０μｓのア１ルトパルλ 図面の浄書（１−’Ｊ６に変更なし） 間隔０．０？６”　ｌ二８１フる １０２μｓのブりントパルス 図面の浄書（内容に変更なし） ＩＧ　　７ 間ｎ　ｏ、ｏ３ｏ″＋：ｓｔｔ口 ％Ｓ

Claims (21)

【特許請求の範囲】
1. （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が、間隔時間Ｓ
   Ｔ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至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. （２）前記Ｔの所定の最小値は、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長く、前
   記Ｎは、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
   択される特許請求の範囲第１項記載の方法。
3. （３）前記Ｎは約４である特許請求の範囲第１項記載の
   方法。
4. （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. （５）基体の移動方向に垂直に配置された直線状オリフ
   ィス列に沿ってランダムに液滴を形成する工程； 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平均化するために十分長い
   期間を有するように、前記オリフィス列から前記基体に
   前記ランダムに形成された液滴がすべて到達するまでの
   反復プリント時間を制御する工程；および プリントされるべき繊維基体の単位面積あたりの制御さ
   れた液体体積Ｖを維持するように、（前記ランダムに形
   成された液滴が基体に落下しないように阻止される）前
   記プリント時間の間の間隔時間を制御する工程を具備す
   る、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。
6. （６）前記プリント時間は少なくとも約２００マイクロ
   秒である特許請求の範囲第５項記載の方法。
7. （７）前記プリント時間は、それぞれのプリント時間中
   に基体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特許請求の範囲
   第５項記載の方法。
8. （８）オリフィス列から落下液滴をランダムに発生させ
   る工程であって、液滴荷電電極ゾーンを通過する液滴は
   、もし荷電しているならば液滴捕捉構造に静電的に偏向
   され、もし荷電していないならば落下し続ける工程； 非荷電液滴が移動基体表面に落下するように、縦方向に
   前記オリフィス列の下を速度Ｖで繊維基体を移動させる
   工程；および 約２００マイクロ秒より大きい反復する所定のプリント
   時間Ｔの間に液滴が荷電しないように、かつ縦方向の基
   体に沿った所定の距離に対応する反復間隔時間ＳＴの間
   では液滴を荷電するように、その結果所望の単位面積あ
   たりの液体体積Ｖが実質的に均一に基体に塗布されるよ
   うに、前記荷電電極を制御する工程を具備する、ランダ
   ム液滴形成プロセスによる液体ジェットプリント装置を
   用いて、繊維基体に所望の単位面積あたりの液体体積ほ
   ぼ均一に塗布する方法。
9. （９）前記プリント時間Ｔおよび間隔時間ＳＴは、間隔
   時間ＳＴの変化の二乗にほぼ比例するように前記プリン
   ト時間Ｔの変化を維持することにより一定の放出液体体
   積Ｖを維持しつつ変化する特許請求の範囲第８項記載の
   方法。
10. （１０）反復プリント時間Ｔの間、基体上にランダムに
    形成された液滴パックを堆積する工程、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
    ダムな変化を実質的に平均化するに十分大きな所定の最
    小時間を備えた値に前記プリント時間Ｔを可変制御する
    工程、所望の制限された、基体単位面積あたりの放出液
    体体積を達成するために、前記基体上の前記堆積パック
    間の中心間間隔を独立に可変制御する工程、および 基体の少なくとも１部への液体の処理の均一性および一
    様性を保証するように、前記制御されたプリント時間Ｔ
    および前記制御された間隔を調整する工程を具備する、
    繊維基体の一領域のためのランダム液滴形成プロセスを
    用いて、液体ジェット静電塗布器による均一性および一
    様性を確保する方法。
11. （１１）前記最小プリント時間は約２００マイクロ秒で
    ある特許請求の範囲第１０項記載の方法。
12. （１２）基体の移動方向に不均一性を有する識別可能パ
    ターンを提供するように、前記間隔は基体の移動の関数
    として変化する特許請求の範囲第１０項記載の方法。
13. （１３）直線状オリフィス列に沿つ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
    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Ｓ
    Ｔ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。
14. （１４）前記第１の手段は、Ｔの所定の最小値を、与え
    られた液体、液圧およ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１３項記載の装置。
15. （１５）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１３項記載の装置。
16. （１６）基体の移動方向に垂直に配置された直線状オリ
    フィス列に沿って液滴をランダムに形成する手段と、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平均化するに十分長い期間を
    有するように、その間前記ランダムに形成された液滴が
    すべて前記オリフィス列から前記基体表面に到達する反
    復プリント時間を制御する第１の手段と、プリントされ
    る繊維基体の単位面積あたりの制御された液滴体積Ｖを
    維持するように、（前記ランダムに形成された液滴が基
    体に落下しないよう阻止される）前記プリント時間の間
    隔を制御する第２の手段とを具備する、移動する繊維基
    体に単位面積あたり制御された液体体積を均一に塗布す
    る装置。
17. （１７）前記プリント時間は少なくとも２００マイクロ
    秒である特許請求の範囲第１６項記載の装置。
18. （１８）前記第１の手段は、それぞれのプリント時間中
    に基体にプリントされる液体体積の予定された標準偏差
    が約０．２未満であることを保証するために前記プリン
    ト時間を選択する手段を具備する特許請求の範囲第１６
    項記載の装置。
19. （１９）オリフィス列から落下液滴をランダムに発生さ
    せるプロセスであって、液滴荷電電極ゾーンを通過する
    液滴は、もし荷電しているならば液滴捕捉構造に静電的
    に偏向され、もし荷電していないならば落下し続けるプ
    ロセスを有する液体ジェット液滴プリント装置と、非荷
    電液滴が移動基体表面に落下するように、縦方向に前記
    オリフィス列の下を速度Ｖで繊維基体を移動させる手段
    と、約２００マイクロ秒より大きい反復する所定のプリ
    ント時間Ｔの間に液滴が荷電しないように、かつ縦方向
    の基体に沿った所定の距離に対応する反復間隔時間ＳＴ
    の間では液滴を荷電するように、その結果所望の単位面
    積あたりの液体体積Ｖが実質的に均一に基体に塗布され
    るように、前記荷電電極を制御する手段とを具備する、
    ランダム液滴形成プロセスによる液体ジェットプリント
    装置を用いて、繊維基体に所望の単位面積あたりの液体
    体積Ｖをほぼ均一に塗布する装置。
20. （２０）前記プリント時間Ｔおよび間隔時間ＳＴを、間
    隔時間ＳＴの変化の二乗にほぼ比例するように前記プリ
    ント時間Ｔの変化を維持することにより一定の放出液体
    体積Ｖを維持しつつ変化させる手段を具備する特許請求
    の範囲第１９項記載の装置。
21. （２１）反復プリント時間Ｔの間、基体上にランダムに
    形成された液滴パックを堆積する第１の手段と、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実質的に平均化するに十分大きな
    所定の最小時間を越えた値に前記プリント時間Ｔを可変
    制御する第２の手段と、 所望の制限された、基体単位面積あたりの放出液体体積
    を達成するために、前記基体上の前記堆積パック間の中
    心間間隔を独立に可変制御し、かつ基体の少なくとも１
    部への液体の処理の均一性および一様性を保証するよう
    に、前記制御されたプリント時間Ｔおよび前記制御され
    た間隔を調整する第３の手段とを具備する、繊維基体の
    一領域のためのランダム液滴形成プロセスを用いて、液
    体ジェット静電塗布器による均一性および一様性を確保
    する装置。