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Klingenauftrageanordnung
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Die Erfindung richtet sich auf eine Vorrichtung und auf Verfahren
zur Verwendung der Vorrichtung. Im einzelnen bezieht sich diese Erfindung auf eine
Beschichtungsvorrichtung, die eine Klinge als Auftrageeinrichtung zum Verteilen
flüssiger Materialien verwendet. Die innere Geometrie dieser Klingenauftrageeinrichtung
ist so ausgelegt, um die wirksame Modulierung sowohl der Strömung als auch der Verteilung
der Beschichtungsmaterialien zuzulassen, wenn sie auf eine Aufnahmeunterlage Übertragen
werden. Diese Vorrichtung ist insbesondere geeignet zur Vrwendung beim Ablagern
gleichförmiger Beschichtungen mit regelmäßigen Abständen auf eine kontinuierliche
Unterlage.
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Der Stand der Technik ist voll von Vorrichtungen zum Beschichten mit
gleichförmigen Filmen aus flüssigen Zusammensetzungen. In den Drucktechnologien
beispielsweise erforlert die Verteilung von Tinten von einem Vorratsbahälter auf
Druckplatten üblicherweise die Verteilung derartiger Tinten von einer Auftrageeinrichtung
auf eine Reihe von Zwischenrollen, die ihrerseits eine gesteu-;-Tintentnenye auf
die Druckplatten auftragen. Diese Druckplatten werden dann mit einer Aufnahmebahn
in Berührung gebracht und ein: Bildinformation wird auf die Aufnahmebahn übertragen.
Die Reihe von Rollen, die zwischen der Tinten;lu ftrageeinrichtung und der Druckplatte
angeordn L sind, kann im allgemeinen eingestellt werden, um die Tietenmenge zu steuern,
die letztlich auf diese Druckplatten aufgetragen wird. Die Steuerung der Tintenmenge,
die in diese Umgebung eiiigeführt wird, wird auch durch di Modulation der Menge
erreicht, die von der Auftrageeinrichtung auf die Zwischenrollen verteilt wird,
siehe beispielsweise US-PS 3 766 856, 3 739 721 und 3 363 530.
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Die obenstehende Auflistung ist keineswegs erschöpfend und dient lediglich
zur Darstellung repräsentativer Auftragesysteme.
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Wenn zwischen einer Tintenauftrageeinrichtung und einer Druckplatte
eine Zwischenübertragungseinrichtung in der oben beschriebenen Weise verwendet wird,
dann braucht man sich nicht übi:jnäßig mit der Menge oder der Geometrie der Tintenauftragung
abzugeben, wenn sie von der Auftrageeinrichtung auf die Zwischenrollen übertragen
wird, da die Rollen bzw. Walzen dazu ausgelegt sind, Unterschiede im physischen
Charakter der Tintenablagerung vor deren Auftragung auf die Druckplatten auszugleichen.
Wie ohne weiteres verständlich ist, wird aber die Gleichförmigkeit der Zuführung
und der Menge der Tinte, die die Auftrageeinrichtuiig
vcriNflt,
hochgradig kritisch, wenn man derartige Zwischenrollen weglassen würde und die Tinte
bzw.
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Druckfarbe unmittelLar von der Auf Lrageeinrichtung auf die Druckplatte
übertragen würde. Dies trifft insbesondere dort zu, wo der Tintenverbrauch von dem
Aufnahmeelement periodisch unterbrochen wird. Wo derartige Unterbrechungen auftreten,
bringt das Tintenverteilungsmuster, das von der Auftrageklinge erzeugt wird, im
allgemeinen eine ungleichförmige, auffällige Abschlußkante hervor, die die Unterschiede
in der Menge der Tinte wiedergibt, die an den verschiedenen Punkten längs der Auftrageeinrichtung
vorteilt ist. Ähnliche. Schwierigkeiten sind beim Auftragen von Schichten flüssiger
Materialien auf einer Vielzahl von Aufnahmeunterlagen festgestellt werden. Üblicherweise
wird ein Naterialüber0chuß der Beschichtungsstelle zugeführt, und die Menge, die
auf der Aufnahmebahn verteilt wird, wird von einer Streichklinge oder einer äquivalenten
Anordnung zubemmesen. Wenn die Beschichtungstätigkeit unterbrochn wird, entweder
aufgrund der Entleerung des Vorratsbehdlters, der die Beschichtungsmaterialien enthält,
oder durch die Entnahme der Aufnahmeoberfläche vdn der Beschichtungsstation, dann
ist eine asymmetrische Endkante der Beschichtungsmaterialien das Ergebnis.
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Es ist dementsprechend das Ziel dieser Erfindung, eine Klingenauftrage.atlordnung
vorzusehen, die im wesentlichen frei ist von den oben vermerkten Nachteilen bei
derartigen Vorrichtungen im Stand der Technik.
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Im einzelnen ist es das Hauptziel dieser Erfindung, eine Klingenauftrageanordnung
vorzusehen, die in der Lage ist, flüssige bzw. fließfähige Zusammensetzungen auf
kontinuierlich Unterdann gleichförmig intcrmittierend aufzutragen.
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Es ist ein weiteres Ziel dieser Erfindung, eine Klingenauftrageanordnung
vorzusehen,
die für die Auftragung photoelektrophotetischer Tinten ohn eine änderung in der
Gleichförmigkeit der Verteilung von Partikeln in derartigen Tinten bzw. Druckfarben
geeignet ist.
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Zusätzliche Ziele dieser Erfindung umfassen das Vorsehen von Vorrichtungen,
in denen die oben erwähnte Klingenauf trageanordnung in Kombination mit anderen
Bestandteile vorliegt, wie sie typischerweise bei photoelektrophoretischen Vorrichtungen
verwendet werden.
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Die Ziele dieser Erfindung, die oben erwähnt wurden uiid auf die Bezug
genommen wurde, werden dadurch erreicht, daß man eine Klingenauftrageanordung vorsieht,
die eine geschlitzte höhlung aufweist, die parallel zur Klingenschneide verläuft.
Das Dach der geschlitzten Höhlung wird von der inneren Wand des oberen Abschnitts
der Anordnung begrenzt, und der Boden der genannten geschlitzten Höhlung wird von
der Innenwand des unteren Abschnitts der Anordnung begrenzt. Einer der oben erwähnten
Abschnitte der Anordnung wird mit mindestens einer Einlaßöffnung und mit mindestens
einem Paar Verteilerkanälen für das Besohichtungsmaterial versehen, die sich von
der Einlaßöffnung unter einem geneigten Winkel zu den offenen Enden der geschlitzten
Höhlung strahlenartig erstrecken. Der Neigungswinkel des genanntenKanalpaares und
deren jeweiliger Durchmesser stellen eine im wesentlichen gleichförmige Verteilung
des Beschichtungsmaterials längs der Schneide der Klingenanordnung sicher. Der untere
Abschnitt der Anordnung, der mit der Klingenschneide versehen ist, ist ferner für
die Auftragung des Beschichtungsmaterials auf eine Aufnahmeoberfläche mit einer
gleichförmigen
FilmstArke eingerichtet. Eine Klingenauftrageanordnung,
die mit den oben erwähnten baulichen Merkmalen übereinstimmt, ist im hohen Grade
zum Auftragen kontinuierlicher Beschichtungen und zur intermittierenden Auftragung
von Beschichtungen auf eine kontinuierliche Unterlage geeignet.
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Ein besonderer Aspekt der Erfindung liegt in einer KlingenaufEra;eanordnunx
und einer Vorrichtung, die die Klingenauftrayeanordnung verwendet, wobei die innere
Geometrie der Klingenauftrageeinrichtung die Modulation der Strömung am Beschichtungsinterial
durch die Auftrageeinrichtung und die kontrollierte Verteilung des genannten Materials
auf einer Aufnahmeunterlage ermöglicht. Diese Klingenauftrageanordriung ist insbesondere
geeignet zur Verwendung bei Bescliichtungstätigkeiten, die eine intermittierende
Auftragung von Beschichtungsmaterialien auf eine kontinuierliche Unterlage erfordern.
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Die Erfindung wird anhand der Zeichnung beispielsweise noch näher
erläutert.
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Figur la ist eine Perspektivansicht von oben her auf die erfindungsgemäße
Klingenauftrageanordnung.
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Figur 1b ist eine Perspektivansicht von oben her auf die erfindungsgemäße
Klingenauftrageanordnung mit mehreren Verteilungskammern.
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Figur 1c ist eine Perspektivansicht von oben her auf eine Klingenauftrageanordnung,
in der die Einlaßöffnung außermittig angeordnet ist und in der die sich von dieser
aus strahlenartig erstreckenden geneigten Kanäle unterschiedliche Langen aufweisen.
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Figur 2a ist eine vergrößerte Ansicht im Vertikalschnitt durch die
Klingenauftrageanordnung gemäß Figur i
an der Stelle a-a.
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Figur 2b ist eine vergrößert Ansicht eines Vertikal schnitts durch
die Klingenauftrageanordnung gemäß Figur 1 an der Stelle b-b.
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Figur 2c ist ebene vergrößerte Ansicht im Vertikalschnitt durch eine
andere Art der erfindungsgemäßen Klingenauftrageanordnung in einer Ebene, in dr
sich die Einlaßöffnung und die geneigten Kanäle treFfen.
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Figur 3 ist eine schematische Darstellung der Dimellsionsverhältnisse
der verschiedenen Kanäle, die in dem Beschichtungamaterialverteilungsabschnitt der
KlLngenauftrageanordnung enthalten sind.
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Figur 4 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht der Klingenauftrage-lnordnung
in ihrer Relativlage zu einer AuLnahmebahn.
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Es folgt: nun eine kurze Beschreibung der Erfindung sowie ihrer bevorzugten
Ausführungsbeispiele.
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Die erfindungsgemäße Klingenauftrageanordnung kann in Abhängigkeit
von den bei ihrem Bau verwendeten Materialien und der Herstellungsweise eines oder
mehrere Bestandteile aufweisen. Es wird darauf hingewiesen, daß die in den dieser
Anmeldung beigefügten Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele für die Gesamtheit
dieses Aufbaus repräsentativ sind und nicht etwa eine Einschränkung bezüglich der
Anzahl der Bestnndteile darstellen, die zum Bau der gezeigten Vorrichtung erforderlich
sind.
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In Figur 1a ist ein typisches Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Klingenauftrageanordnung 2 gezeigt (von oben her bc-trachtet). Soweit der Verteilungsabschnitt:
4 für Beschichtungsmaterialien bei dieser Anordnung das oberste Bestandteil des
Aufbaus ist, wird der untere Abschnitt
6 der Anordnilng (hier
als "Auftrageabschnitt für Beschichtungsmaterial" bezeichnet) mit Ausnahme der Vorderkante
8 dieses Bestandteils völlig gegenüber der Sicht: verdeckt. der Verteilungsabschnitt
für Materialien dieser Auftrageeinrichtung umfaßt eine Verteilungsplatte 10 mit
Mitteleinspeisung, die zwei seitliche Kanäle 12a und 12b au'weist, die sich strahlenartig
von einer Einlaßöffnung 13 unter gen-iCJten Winkeln zum offenen Ende 14 der geschlitzten
Ilöhlung 16 erstrecken. Die Einlaßöffnung in der Verteilungsplatte muß senkrecht
zum offenen Ende der geschlitzten Höhlung angeordnet sein, um die gleichmäßige Verteilurlg
dOr Beschichtung zwischen den sich strahlenartig erstreckenden Kanälen sicherzustellen.
Es wird auch vorgezogen, daß die Einiaßöffnung relativ zur hreiteren (horizonLalen)
Ebene der geichlitzten Höhlung geneigt ist. Die e geschlite Höhlung wird von dem
Raum zwischen der Innenwand 17 des Verteilungsabschnitts für die Materialien dr
Auftrageeinrichtung un der Innenwand 18 ds Auftrageabscht1itts für Materialien der
Auftrageeinrichtung begrenzt.
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Wenn flüssige Beschichtungsmaterialien (nicht gezeigt) unter Druck
von einem Zufuhr. Vorratsbehälter (nicht gezeigt) in die Klingenauftrageanordnung
durch die zentral angeordnete Einlaßöffnung der Verteilungsplatte eingeführt: werden,
dann wird die Flüssigkeit innerhalb der geschlitzten Höhlung gleichförmig verteilt,
wie in Figur 3 gezeigt, und fließt somit von der Einlaßöffnung durch diese Kanäle
nach außen durch das offene Ende der geschlitzen Höhlung, wo sie gleichförmig von
der Vorderkante des Materialverteilungsabschnitts der Klingenanordnung auf eine
Aufnahmeunterlage verteilt wird.
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Die Bezeichnung der Einlaßöffnung des Verteilungsabschnitts für Materialien
der Klingenauftrageeinrichtung als
"zentral" angeordnet, will lediglich
ihre Lage relativ zu den Kanälen bzeichen, die von hier aus Flüssigkeii zum offenen
Ende der geschlitzten Höhlung übertragen. Somit ist bei dem erfindungsgemäßen Ausfilhrungsbeispiel,
das in Figur 1b gezeigt ist, die Verteilungsplatte mit zwei untereinandr in Zusammenhang
stehenden funktioniersnden Einheiten ausgestattet, von denen jede getrennt mit einer
"zentral" angordneten Einlaßöffnung versorgt wird. Überdies, wie nach der Erörterung
der Figur 3 noch näher ersichtlich wird, erfordert: die innere Geometrie der geschlitzten
Höhlung nicht, daß die Kanäle im Verteilung3-abschnitt für Materialien der Anordnung
die gleiche Länge aufweisen. Das beim Entwurf dieser Höhlung wesentliche Erfordernis
liegt darin, daß der Neigungswinkel eines jeden Kanals relativ zur Einlaßöffnung
der gleiche-ist und daß der Neigungawinkel in Übereinstimmung mit der Er-Örterung
der Figur 3 bestimmt wird. So ist es durchaus möglich (und unter gewissen Umständen
kann dies sogar von Vorteil sein), eine Klingenauftrageanordnung zu erstellen, bei
der die Kanäle des Verteilungsabschnitts für Materialien der Anordnung unterschiedliche
Längen aufweisen und somit die außermittige Anordnung der Einlaßöffnung erfordern,
wie bei dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispicl, das in,Figur 1c dargestellt ist.
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In Figur 2a und 2b sind Querschnitte durch die Klingenauftrageeinrichtung
in der Ebene a-a bzw. b-b gezeigt. Die rückwärtige Innenwand der geschlitzten Höhlung,
die dem offenen Ende der Höhlung gegenüberliegend angeordnet ist, erstreckt sich
parallel zu den winklig geneigten Kanälen, die sich strahlenartig von der zentral
angeordneten Einlaßöffnung erstrecken. Wie in Figur 2 vermerktist,wird die rückwärtige
Innenwand von einem Abschnitt der Verteilungsplatte fÜr die Materialien begrenzt.
Diese Wand kann
allerdings auf E einem Abschnitt des Auftrageabschnitts
für Materialien der Anordnung oder von einer getrennten dünnen Pratze geeigneter
Dicke begrenzt werden.
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In Figur 2 ist ein vertikaler Querschnitt durch eine andere Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Klingenauftrageanordnung gezei<jt, die im Aufbau der vorher
dargestellung und Beschtriebenen ähnlich ist. Die geschlitzte Höhlung wird wie in
Figur 2b von einem Zwischenraum zwischen einer Inneijw;ind 17a des oberen Bestandteils
der Auftrageanordnurlg und einer Innenwand 18a de Boden- bzw. Grundbestandteils
der Auftragenanordnung begrenzt. Die Verteilung von nesclaichtungsnilterialicn wird
durch das Einführen der Besshichtungsmaterialien durch die Einlaßöffnung 13a erz:
lt, die im Grund bzw. Boden der Anordnung angeordnet: ist. fliese Materialien werden
durch Kanäle 25a und (nicht gezeigt) 25b sowie durch die Höhlung 16a gepreßt und
verlassen diese Mündung der Höhlung als gleichförmiger Beschichtungsfluß.
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Figur 3 ist eiiie schematische Darstellung der Dimensionszusammenhänge
der verschiedenen Kanäle des Verteilungsabschnitts für Beschichtungsmaterialien
der Klingenauftrageanordnung. Um einen gleichförmigen Fluß des Beschichtungsmaterials
vom offenen Ende der geschlitzten Höhlung her zu erlangen, ist es notwendig, die
Auslegung der verschiedenen Kanäle des Verteilungsabschnitts für Materialien der
Anordnung zu koordinieren, um sicherzustellen, daß Tinte bzw. Farbe, die durch die
Höhlung fließt, denselben Strömungswiderstand an jedem Punkt über die gesamte Höhlung
weg erfährt.
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Somit ist es das Ziel einer derartigen Auslegung, den selben Druckabfall
von a nach b wie von a nach c und von
b nch b' wie von c nach c'
zu erzielen. Diese Ziele können in einer Auftrageanordnung erreicht werden, in der
die nachfolgenden Gleiciiungen die verschiedenen Dimensionszusammenhänge der inneren
Kanäle der Klingenauftrageanordnung darstellen.
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1. Der Neigungswinkel der Kanäle, die sich strahlenartig von der Einlaßöffnung
aus erstrecken, kann ausgedruckt werden wie folgt:
wobei R der hydraulische Radius der geneigten Kanäle ist (gemessen in ft), q das
Volumen des Strömungsmitteldurchsatzes pro Längeneinheit ist (gemessen in ft2/sec),
Vc die Geschwindigkeit des Strömungsmittels in den geneigten Kanälen ist (gemessen
in ft/sec), und der Vertikalabstand zwischen dem Boden und der Decke der geschlitzten
Höhlung ist (gemessen in ft).
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2. Der Druck der Druckfarbe an der Einlaßöffnung der geneigten Kanäle
kann ausgedrückt werden wie folgt:
wobei q, Vc und II dieselben sind wie oben definiert, µ die Viskosität
der Flüssigkeit ist, die durch die Einlaßöffnung eingeleitet wird (gemessen in lbs#sec/ft²),
W das spezifische Gewicht der Flüssigkeit ist (gemessen in lbs/ft³), L der Abstand
vom Scheitel der geschlitzten Hhlung zum Händung der geschlitzen Höhlung ist, (gemessen
in ft), ß der Schwenkdruck bzw. der Druck aufgrund des Eingegewichts ist, (gemessen
in lbs/ft²), und g die Gravitätskonstante ist (gemessen in ft/sec²) Es können die
Maßeinheiten ft und 1b bei voller Gültigkeit der obLjen Formeln durch m und kg ersetzt
werden.
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Unter optimalen Betriebesbedingungen wird die der Klin genauftrageeinrichtung
verteilte Flüssigkeitsmenge gleich sein der zugeführten Menge. Unterstellt man,
daß die AuE-trageeinrichtung in Übereinstimmung mit den Konstruktionsüberlegungen
hergestellt ist, die durch die oben stehenden Gleichungen ausgeführt sind, dann
wird eine Unterbrechung der Strömung d£s .Strömungsrnittels am Zuführende des Flusses
zu einer gleichförmigen Unterbrechung der Beschichtung längs der gesamten Vorderschneide
bzw. Vorderkante der Klinge führen.
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Wenn die Werte von ot und dem hydraulischen Radius der sich strahlenförmig
erstreckenden Kanäle (R) verändert werden, so werden sich auch andere innere Abmessungen
der geschlitzen Höhlung ergeben. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel dieser
Erfindung ist α etwa 10°, der hydraulische Radius (R) der geneigten Kanäle
etwa 0,889 mm (:.5ll) und die nreitt= der geschlitzten Höhlung (H) im Bereich
von
etwa 0,127 bis 0,508 Irltn (5 bis 20"' ) . Das Einleiten der Beschichtungsflüssigkeit
in eine geschlitzte Höhlung, die von den oben beschriebenen Parametern definiert
ist, mit einer Geschwindigkeit im Bereich Vt!;l etwa 101,6 bis 127 mm/sec (4 bis
5"/sec) erbringt ein fleschichtungssyst:em , das für alle Ziele bzw. Aufgaben der
Erfindung geeignet ist.
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Figur 4 zeigt: das tatsächliche Aufbringen von Beschilltungsmaterialien
20 aus der Klingenuftrageanordnung 2 auf ein sich wiederholendes Teil 22. Der Neigungswinkel
der rückwärtigen bzw. nachlaufenden Kante 24 des Auftrageabschnitts der Anordnung
beträgt vorzugsweise 450 oder weniger, wobei er die Ausbuchtung der Flüssigkeit
(Meniskus) 26 aufgrund der Trennung der Beschicht:uiigsanordnung und der aufnehmenden
Oberfläche auf grund der Bewegung des einen Elements relativ zum anderen verringert.
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Wie bereits oben hervorgehoben wurde, ist die erfindungsgemäße Klingenauftrageeinrichtung
dahingehend einzigartig, daß sie die Fähigkeit zum gleichförmigen Auftragen einer
Flüssigkeitsschicht selbst dann besitzt, wenn die Zufuhr von Beschichtungsmaterialien
periodisch unterbrochen werden kann. Somit ist die Klingenauftrageanordnung insbesondere
zur Verwendung im Zusammenhang mit: Flüssigkeitszufuhreinrichtungen wie beispielsweise
einer peristaltischen Pumpe geeignet, die zur intermittierenden Unterbrechung des
Stromes der Beschichtungsmaterialien in der Lage ist. Modifizierungen der Ausführungsbei»iele
dieser Erfindung, die im einzelnen oben dargestellt und beschrieben wurden, werden
als innerhalb des Bereichs dieser Erfindung liegend betrachtet, wenn sie die geanderte
Anordnung der Einlaßöffnung aus ihrer gegenwärtigen Lage iii Figur 2a und 2c zu
dem Bestandteil der Anordnung
hin umfassen, das den geneigten Kanälen
gegenüberliegt.
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Das Verteilungsmuster der Materialien würde im wesentlichen das selbe
bleiben (Figur 3), und alle anderen oben festgestellten Erfordernisse bezüglich
der Ausrichtung der Einlaßöffnung relativ zu den anderen Bestandteilen der Anordnung
würden anwendbar sein.
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- Ansprüche -
L e e r s e i t e