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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein Verfahren zum Bestimmen des Verhaltens einer Filmschicht aus
Drucktinte gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1. Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 16, die zum Durchführen
eines solchen Verfahrens vorgesehen ist.
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Ein solches Verfahren und eine solche
Vorrichtung sind aus der deutschen Patentanmeldung
DE 34 10393A des Anmelders
bekannt.
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Bei Verwendung einer solchen Vorrichtung erfolgt
die Veränderung
des Gehalts der in Frage stehenden Komponente durch Aufnehmen der
Komponente, deren Gehalt verändert
werden soll (in diesem Fall Wasser), mit einer Wasserauftragswalze,
auf die Wasser aufgebracht ist, und Zuführen des Wassers mittels der
Walze auf die Filmschicht aus Drucktinte, die auf eine umlaufende
Fläche
in Form einer sich drehenden Fläche
einer mittigen Walze aufgebracht ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,
zu ermöglichen,
dass bei der Veränderung
des Gehalts der Komponente oder der Komponenten die Veränderungen
auf eine homogenere Weise durchgeführt werden, um repräsentativere
Ergebnisse zu erzielen.
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Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt
erfindungsgemäß durch
Durchführen
eines Verfahrens des oben beschriebenen Typs gemäß dem kennzeichnenden Teil
von Anspruch 1. Zur Durchführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens
stellt die Erfindung ferner eine Vorrichtung nach Anspruch 16 bereit.
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Aufgrund der Tatsache, dass die Filmschicht aus
einem Tintenvorrat in einem Behälter
gebildet wird und mit der sich drehenden, die Filmschicht tragenden Fläche in Kontakt
steht und der Gehalt der Komponente oder der Komponenten in diesem
Tintenvorrat in dem Behälter
verändert
wird, werden repräsentativere
Ergebnisse erzielt als in dem Fall, in dem der Gehalt der Komponente
durch Hinzufügen oder
Entfernen über
eine nach außen
weisende freie Fläche
der filmförmigen
Tintenschicht verändert
wird. Ferner wird jedes Mal beim Durchlaufen des Tintenvorrats in
dem Behälter
der Tintenfilm zumindest teilweise zerstört und neu gebildet, so dass
eine konstante und gleichmäßige Struktur
des Tintenfilms auch bei längeren
Tests aufrechterhalten werden kann.
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Besondere Ausführungsformen der Erfindung
sind in den Unteransprüchen
festgelegt.
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Weitere Aufgaben, strukturelle Aspekte, Auswirkungen
und Details der Erfindung sind aus den Patentansprüchen und
der nachfolgenden Beschreibung ersichtlich, in der auf die beiliegenden Zeichnungen
Bezug genommen wird. Es zeigen:
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1 eine
geschnittene Seitenansicht eines Beispiels für eine erfindungsgemäße Vorrichtung
entlang der Linie I–I
aus 2;
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2 eine
Vorderansicht der in 1 gezeigten
Vorrichtung, gesehen von der rechten Seite der in 1 gezeigten Darstellung; und
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3 eine
schematischere Draufsicht mit einem teilweise ausgenommenen Bereich
einer Walzenanordnung der in 1 und 2 gezeigten Vorrichtung.
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Die Vorrichtung, die beispielhaft
in den Zeichnungen gezeigt und nachstehend beschrieben ist, und
das damit durchzuführende
Verfahren, das ebenfalls beispielhaft beschrieben ist, stellen zurzeit die
bevorzugtesten Ausführungsformen
der Erfindung dar.
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Die vorgeschlagene Vorrichtung dient
zum Bestimmen des Verhaltens einer Drucktinte bei unterschiedlichen
Gehalten an mindestens einer Komponente, wie z. B. einem Lösungsmittel,
Wasser, einer wässrigen
Substanz (z. B. mit Alkohol), einem Pigment oder einer weiteren
Tintenkomponente. Bei dem vorliegenden Beispiel wird das oben Genannte anhand
von Tests zum Bestimmen des Verhaltens einer Offset-Drucktinte bei
Veränderung
des Wassergehalts beschrieben, was einen der Haupteinsatzbereiche
der vorgeschlagenen Vorrichtung und des vorgeschlagenen Verfahrens
ist. Die Fähigkeit
zum Aufnehmen und Ausstoßen
von Wasser ist hinsichtlich der Verarbeitungseigenschaften einer
Drucktinte von besonderer Bedeutung. In der Praxis, wenn die Struktur
der Filmschicht gleich bei der Herstellung homogen ist, stellt sich
ihr Verhalten als viel repräsentativer
für das
Verhalten der Tinte heraus, als wenn der Gehalt an Wasser in Drucktinte,
die in einen Film aufgeteilt wird, direkt verändert wird.
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Die Vorrichtung weist zwei drehbare
Flächen zum
Tragen einer Filmschicht aus Drucktinte auf, welche in Form von
Metall- (Stahl-) Umfangsflächen 1,2 von
Zylindern 3,4 ausgebildet sind, die zum Drehen
um Mittellinien in vertikale Flansche 12 eines Hauptrahmens 11 der
Vorrichtung eingehängt
sind.
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Zum Durchführen von Tests an der Filmschicht
sind zwei Instrumentensätze
vorgesehen.
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Erstens ist ein Instrumentensatz
zum Messen der Klebrigkeit einer Tintenschicht vorgesehen. Bei diesem
Beispiel weist dieser Instrumentensatz unter anderem eine Messwalze 5,
deren sich drehende Fläche 6 im
Betriebszustand über
die Umfangsfläche 1 der
Walze 3 oder zumindest über
eine auf dieser Umfangsfläche 1 ausgebildete
Tintenschicht rollt, und blattfederförmige Leistungssensoren auf,
die per se bekannt sind und nur schematisch gezeigt sind und die über Arme 8 mit
der Messwalze 5 verbunden sind. Die Messwalze 5 ist zum
Drehen um ihre Achse in die Arme 8 eingehängt.
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Zweitens ist ein Instrumentensatz
vorgesehen, der ein Mitdrehen einer Druckplattenwalze, die eine
Druckplatte mit einer teilweise hydrophilen und einer teilweise
hydrophoben Fläche
trägt,
und einer Versuchs-Druckwalze, die sich wiederum zusammen mit der
Druckplattenwalze dreht, bewirkt.
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Zu diesem Zweck ist ein schwenkbarer
Walzenträger 9 vorgesehen,
der relativ zu dem Hauptrahmen 11 der Vorrichtung um eine
Achse 10 schwenkbar ist. Eine Tintenübertragungswalze 13, deren
Umfangsfläche 14 aus
Gummi gefertigt ist, und eine Druckplattenwalze 15, deren
Außenfläche aus einer
Druckplatte 16 mit einer teilweise hydrophilen und einer
teilweise hydrophoben Fläche
gebildet ist, sind drehbar in den schwenkbaren Walzenträger 9 eingehängt. Eine
Feder 17 einer einstellbaren Spanneinrichtung 18 greift
im Betriebszustand an dem schwenkbaren Walzenträger 9 an, um diesen
auf der Seite der Feder 17 nach unten zu drücken, wodurch dieser
auf der Seite der Tintenübertragungswalze 13 nach
oben gedrückt
wird und die Tintenübertragungswalze 13 gegen
einen der Zylinder 4 gedrückt wird. Ferner ist ein Hebel 19 vorgesehen,
der relativ zu dem Rahmen 11 der Vorrichtung um eine Achse 20 schwenkbar
ist. Der Hebel 19 ist mit einen Vorsprung 21 gekoppelt,
welcher wiederum gegenüber einer
Schulter 22 des Walzenträgers 9 angeordnet ist.
Durch Betätigen
des Hebels 19 derart, dass der Vorsprung 21 des
Walzenträgers 9 an
der Stelle der Schulter 22 nach oben drückt, wird der Walzenträger 9 gegen
eine von der Feder 17 aufgebrachte Kraft geschwenkt, und
die Tintenübertragungswalze 13 löst sich
von dem Zylinder 4. Die Druckplattenwalze 15 ist
zum Verschieben relativ zu der Tintenübertragungswalze 13 aufgehängt, so
dass die Distanz zwischen den Achsen der Druckplattenwalze 15 und
der Tintenübertragungswalze 13 variabel
ist. Zwischen den Achsenansätzen 23 der
Druckplattenwalze 15 und des Walzenträgers 9 sind Federn 24 gespannt, die
die Druckplattenwalze 15 mit konstantem Druck gegen die
Tintenübertragungswalze 13 drücken.
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Durch Bewirken, dass sich die Tintenübertragungswalze 13 und
die Druckplattenwalze 15 zusammen mit dem Zylinder 4 drehen,
kann z. B. das Klarwerden der hydrophilen Fläche bei unterschiedlichen Wassergehalten
beobachtet wer den. Somit kann z. B. die Empfindlichkeit der Tinte
gegenüber
Veränderungen
in dem Wassergehalt getestet werden.
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Ferner trägt der Walzenträger 9 einen
Einzelarm 26, der um eine Achse 25 schwenkbar
ist und eine drehbar aufgehängte
Versuch-Druckwalze 27, die eine Außenfläche 28 aufweist, trägt. Durch Schwenken
des Arms 26 nach unten kann die Außenfläche 28 der Versuchs-Druckwalze 27 gegen
die Außenfläche 16 der
Druckplattenwalze 15 gedrückt werden, so dass ein auf
der Druckplattenwalze 15 ausgebildetes Tintenmuster auf
die Versuchs-Druckwalze übernommen
wird. Ein Arbeitsarm 29 verläuft in einer Linie mit dem
Arm 26, wodurch die Versuchs-Druckwalze 27 betätigt werden
kann. Ein Achsenansatz der Versuchs-Druckwalze 27 ist mittels
eines Rändelknopfs 42 an
dem Arm 26 angebracht. Durch Lösen des Rändelknopfs 42 kann
die Versuchs-Druckwalze 27 leicht von dem Arm 26 abgenommen
werden. Durch nachfolgendes Einbauen der Versuchs-Druckwalze 27 in
eine Versuchs-Druckmaschine kann auf einem Substrat, wie z. B. Papier,
ein Abzug zum Untersuchen der Schärfe und Dichte eines Abdrucks
eines von der Druckplattenwalze 15 entnommenen Musters
oder Bereichs erstellt werden. Aufgrund des einseitigen Anbringens der
Versuchs-Druckwalze 27 an dem Einzelarm 26 kann
diese auf einfache Weise montiert und demontiert werden.
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Mittels des Arms 29 ist
die Versuchs-Druckwalze 27 ferner um den Drehpunkt 25 in
eine gegen die Umfangsfläche 2 des
Zylinders 4 gerichtet Position schwenkbar, wie durch die
strichpunktierten Linien in 2 gezeigt.
Dies ermöglicht
das Aufnehmen von Tinte zum direkten Erstellen eines Abzugs von der
Umfangsfläche 2 des
Zylinders 4 und entsprechend zum Erstellen von festen Abzügen ohne
Zwischenschaltung einer Druckplatte auf der Walze 15. Abzüge, bei
denen es nicht auf die Bildschärfe
ankommt, können
somit schneller und effizienter erstellt werden.
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Die Zylinder 3 und 4 bilden
zusammen einen Behälter
zum Aufnehmen eines Tintenvorrats 30, der mit Bereichen
der drehbaren Flächen 1,2 in
Kontakt steht, während
sich die drehbaren Flächen 1,2,
die sich parallel zu den Teilen dieser Flächen in dem Behälter bewegen,
durch den Behälter
bewegbar sind. Zum Halten des Tintenvorrats 30 zwischen
den Zylindern 3,4 ist der Zylinder 3 mit
Flanschen 31 versehen, die abdichtend an Endflächen 32 des
Zylinders 4 anliegen.
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Zum Gewährleisten einer adäquaten Abdichtung
zwischen den Flanschen 31 und den Endflächen 32, die beim
Betrieb aneinander entlang gleiten, ist der Zylinder 4 mehrteilig
ausgebildet und über
eine sehr kleine Distanz durch ein Federelement 35, das zwischen
den Teilen 33,34 (siehe 3) angeordnet ist, axial dehnbar. Somit
liegen die Endflächen 32 mit einer
gewissen Vorspannung an den einander zugewandten Flächenteilen
der Flansche 31 an.
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Zwischen den drehbaren Flächen 1,2 der Walzen 3,4,
die nebeneinander aufgehängt
sind, ist ein Spalt 36 von vorzugsweise 5–1000 μm für Tinte mit
normaler Viskosität,
vorzugsweise von 10–80 μm und insbesondere
20–40 μm ausgebildet,
so dass bei Drehung der Walzen 3,4 in der von
den Pfeilen 37,38 angegebenen Drehrichtung ein
Film mit der gewünschten
Dicke in dem Bereich des Spalts 36 ausgebildet und der
Tintenvorrat 30 über
dem Spalt 36 aufgenommen wird. Obwohl die Breite des Spalts 36 flexibel
sein kann, wird sie vorzugsweise im wesentlichen starr bei der gewünschten
Breite gehalten, um eine akkurate Kontrolle der Dicke der Filmschicht
zu ermöglichen.
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Zum Antreiben der Walzen 3,4 ist
die Walze 4 mit einem Antriebsmotor 39 gekoppelt.
Die Walze 3 wird von der angetriebenen Walze 4 bewegt.
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Im Betrieb ist ein Tintenvorrat 30 über dem Spalt 36 zwischen
den Walzen 3,4 vorhanden, und bei Drehung der
Walzen 3,4 werden Filmschichten aus der Drucktinte
auf den umlaufenden Außenflächen 1,2 der
Zylinder 3,4 ausgebildet. Mit den oben beschriebenen
Instrumentensätzen
werden nachfolgend Tests an den Filmschichten durchgeführt, um die
Charakteristiken der Drucktinte zu bestimmen. Durch Verändern des
Wassergehalts der Tinte, aus der die Filmschicht gebildet ist, und
Durchführen
von Tests an der Filmschicht mit dem veränderten Wassergehalt kann die
Auswirkung der unterschiedlichen Wassergehalte auf die Klebrigkeit
und die Druckeigenschaften der Tinte sehr schnell bestimmt werden. Da
die Filmschicht aus dem mit der sich drehenden Fläche 1,2 in
Kontakt stehenden Tintenvorrat 30 gebildet ist und der
Wassergehalt in dem Tintenvorrat verändert wird, wird das Ausbilden
einer homogenen Filmstruktur unterstützt und ein Verhalten der Tinte realisiert,
das in hohem Maße
für das
Verhalten von Tinte bei praktischen Anwendungen repräsentativ
ist. Ferner wird jedes Mal, wenn die sich drehende Fläche 1,2,
auf der sich der Tintenfilm befindet, den Tintenvorrats durchläuft, der
Tintenfilm zumindest teilweise zerstört und neu gebildet, so dass
auch dann, wenn die Vorrichtung über
einen längeren
Zeitraum ohne Unterbrechung läuft,
eine gleichmäßige und kontrollierte
Zusammensetzung der Tintenschicht aufrechterhalten wird.
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Obwohl die Veränderung des Wassergehalts z.
B. durch Verdampfen des Wassers aus der Tinte (sowohl aus der Tinte
in Form eines Films als auch aus der Tinte in dem Vorrat 30)
bei Betrieb der Vorrichtung oder durch Hinzufügen von Wasser zu dem Tintenvorrat 30 mittels
einer Pipette o. ä.
für einen
effizienten, benutzerfreundlichen und kontrollierten Betrieb der
Vorrichtung erfolgen kann, ist es vorteilhaft, dass eine Auslassstruktur
mit Zuführleitungen 40 und Düsen 41 für die dosierte
Zuführung
von Wasser und, falls gewünscht,
anderen Komponenten zu dem Behälter
für die
Aufnahme eines Tintenvorrats 30 vorgesehen ist.
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Durch Hinzufügen von Wasser zu dem Tintenvorrat 30 oder
einer anderen Komponente, deren Gehalt verändert werden soll, wird erreicht,
dass die hinzugefügte
Komponente zunächst über den
Tintenvorrat verteilt wird und der Tintenfilm dann direkt aus der
Tinte mit dem größeren Gehalt
an der in Frage stehenden Komponente gebildet wird.
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Akkurat dosiertes Hinzufügen einer
Komponente kann auf einfachste . Weise erfolgen, wenn es sich bei
der Komponente um eine Flüssigkeit
handelt.
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Da die drehbaren Flächen 1,2 hinsichtlich des
Ausmaßes
an Anziehung oder Abstoßung
von Wasser gleichmäßig ausgebildet
sind, kann die Klebrigkeit einer auf einer der Flächen ausgebildeten
Tintenschicht gemessen und als Hinweis auf die Wasseraufnahmekapazität der Tinte
verwendet werden. Sobald eine solche Menge an Wasser einer Tinte
hinzugefügt
worden ist, dass die Tinte kein Wasser mehr aufnehmen kann, verringert
sich die Klebrigkeit plötzlich
drastisch. Es hat sich herausgestellt, dass diese Art der Bestimmung
der Wasseraufnahmekapazität zu
einer besseren Vorhersage bezüglich
des Wasseraufnahmeverhaltens in der Praxis führt, als bekannte Arten der
Bestimmung der Wasseraufnahmekapazität anhand einer Viskositätsmessung.
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Hinsichtlich der Verwendung einer
drehbaren Offset-Druckplatte zum Aufnehmen von Tinte von der drehbaren
Fläche
und der Verwendung einer Versuchs-Druckwalze zum Erstellen von Abzügen direkt oder
indirekt ausgehend von dem ausgebildeten Tintenfilm hat sich ferner
herausgestellt, dass diese auch in vorteilhafter Weise in einer
Vorrichtung zum Messen der Klebrigkeit verwendet werden können, in der
keine Vorkehrungen zum Ausbilden der Filmschicht aus einem Tintenvorrat,
durch den die drehbare Fläche
läuft,
getroffen worden sind. Die Verwendung des Tintenvorrats in Kombination
mit der Übertragung
von Tinte auf eine Offset-Druckplatte ist jedoch besonders vorteilhaft,
da in diesem Fall der Tintenfilm schnell aufgefüllt wird, um die Menge an aufgenommener
Tinte und aufgenommenem Wasser auszugleichen, und ferner Störungen in
dem Gehalt an einer oder mehreren Komponenten der Tintenschicht 30 aus
dem Tintenvorrat 30 wieder beseitigt werden.
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Da der Behälter für den Tintenvorrat 30 teilweise
aus gegenüberliegenden
Bereichen zweier sich drehender Flächen 1,2 gebildet
ist, wird der Tintenfilm gleichzeitig auf zwei sich drehenden Flächen ausgebildet.
Dies bietet den Vorteil, dass zwei Tests gleichzeitig an Tintenfilmen
mit gleicher Zusammensetzung durchgeführt werden können, ohne
dass sich die Test gegenseitig wesentlich beeinflussen.
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Der von den Zylindern 3,4 gebildete
Auslassspalt des Behälters
zum Aufnehmen des Tintenvorrats, der von Teilen der sich drehenden
Flächen 1,2 begrenzt
wird, bietet den Vorteil, dass der Tintenfilm kontrolliert ausgebildet
wird und dass in dem Bereich des Spalts eine wesentliche Scherung
stattfindet, so dass bei Ausbildung des Tintenfilms eine endgültige intensive
Durchmischung der Tinte in dem Spalt 36 erfolgt.
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Da der Spalt 36 ebenfalls
auf zwei gegenüberliegenden
Seiten von zwei gegenüberliegenden Teilen
der sich drehenden Flächen 1,2 begrenzt
ist, werden die Tintenfilme auf beiden Flächen 1,2 in demselben
Spalt 36 ausgebildet. Somit werden die Unterschiede in
der Art und Weise, wie die Tintenfilme ausgebildet werden, als mögliche Ursache
für die Unterschiede
zwischen den Tintenfilmen auf den Flächen 1,2 eliminiert.
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Für
eine kontrollierte Ausbildung des Tintenfilms ist es ferner von
Vorteil, dass sich die im Bereich des Spalts 36 befindlichen
Teile der sich drehenden Flächen 1,2 von
dem Tintenvorrat 30 fortbewegen, aufgrund dessen die Ausbildung
des Tintenfilms in dem Spalt 36 erfolgt.
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Zum Realisieren identischer Tintenfilme
auf sich drehenden Flächen 1,2 ist
es ferner vorteilhaft, dass diese sich mit im wesentlichen identischen
Geschwindigkeiten und in im wesentlichen identischen Bewegungsrichtungen
durch den Spalt 36 bewegen. Ferner ist ein Getriebe 43 zwischen
den Zylinder 3,4 vorgesehen, um sicherzustellen,
dass diese sich mit der gleichen Geschwindigkeit durch den Spalt 36 bewegen.
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Es ist ferner möglich, das Getriebe 43 derart zu
konfigurieren, dass sich die sich drehenden Flächen 1,2 mit
unterschiedlichen Geschwindigkeiten durch den Spalt bewegen. Dadurch
kann zusätzlich eine
starke Scherwirkung und eine entsprechend erhöhte Mischwirkung in dem Bereich
des Spalts 36 erzielt werden, was bei einigen Anwendungen
und insbesondere für
einen schnellen Aufbau des Films vorteilhaft ist. Wahlweise kann
zuerst oder nach jeder Veränderung
der Zusammensetzung der Tinte eine Drehung mit unterschiedli chen
Geschwindigkeiten der Flächen 1,2 erfolgen,
um einen schnellen und gleichmäßigen Filmaufbau
zu erreichen, um dann zu gleichen Umfangsgeschwindigkeiten umzuschalten, um
die Filme auf beiden Flächen
auf gleiche Betriebsbedingungen zu bringen.
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Da der Tintenvorrat 30 oberhalb
des Spalts 36 gehalten wird und der Spalt 36 die
Unterseite des Tintenvorrats 30 begrenzt, kann leicht gewährleistet werden,
dass die Tinte immer vor dem Spalt 36 präsent ist,
selbst wenn der Tintenvorrat 30 klein ist.
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Es ist für Fachleute auf dem Sachgebiet
offensichtlich, dass im Rahmen der Erfindung zahlreiche alternative
Möglichkeiten
vorstellbar sind. Somit können
z. B. statt umlaufender Flächen
von Zylindern sich drehende Riemen als eine oder mehrere die Tintenschicht
tragenden umlaufende Flächen
verwendet werden, und können
diese Riemen in der Drehrichtung oder quer zu dieser in Bereichen,
in denen der Tintenvorrat aufgenommen wird, flach oder gebogen ausgebildet
sein. Zum Aufnehmen des Tintenvorrats ist es ferner möglich, z.
B. ein Behälterteil
mit offener Unterseite zu verwenden, das mit einer umlaufenden Fläche verbunden
ist und eine Quetscheinrichtung zum Ausbilden eines Films auf der
umlaufenden Fläche
aufweist. Anstelle einer Anzahl von Düsen zum Einbringen von Tinte,
die über
die Breite des Behälters
zum Aufnehmen eines Tintenvorrats verteilt sind, kann z. B. eine
Einzeldüse
vorgesehen sein, die in einer festen Position oder zum Vor- und
Zurückbewegen
angebracht sein kann, wie der Kopf eines Tintenstrahldruckers.