Aufgabe der Erfindung ist, eine Beschichtung
für einen
Druckzylinder bereitzustellen, die eine bestimmte Härte, Elastizität, elektrische
Leitfähigkeit, Foto-
oder thermische Leitfähigkeit
aufweist und einfach und schnell herstellbar ist.
Diese Aufgabe erfüllt die Erfindung mit den Merkmalen
des Verfahrensanspruchs 1 und des Vorrichtungsanspruchs 12.
Vorgesehen ist ein Verfahren zum
Herstellen einer Beschichtung für
einen Druckzylinder, wobei eine Zylinderform bereitgestellt wird,
ein hohler Zylinder zwischen einen Träger und die Zylinderform eingeführt wird
und Material zum Bilden der Beschichtung in den Zwischenraum zwischen
den Träger
und den Zylinder, den inneren Bereich, und zwischen den Zylinder
und der Zylinderform, den äußeren Bereich, eingeführt wird,
und der Zylinder mit einer bestimmten Geschwindigkeit vom Träger und
der Zylinderform entfernt wird.
Ferner ist eine Einrichtung vorgesehen
zum Herstellen einer Beschichtung für einen Druckzylinder mit einem
Träger,
einer Zylinderform und einem hohlen Zylinder zum Einführen zwischen
den Träger und
die Zylinderform, mit einer Antriebseinrichtung zum Steuern der
Geschwindigkeit des Zylinders.
Weiterbildungen der Erfindung sind
in den Unteransprüchen
aufgeführt.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird
der Zylinder mit einer konstanten Geschwindigkeit vom Träger und
von der Zylinderform entfernt, wobei gleichmäßige Eigenschaften entlang
der Dicke der Beschichtung erzielt werden. Die gleichmäßigen Eigenschaften
der Beschichtung führen
zu einem gleichmäßigen Druckbild.
Bei einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung wird der Zylinder beschleunigt vom Träger und
von der Zylinderform entfernt, wobei gezielt ungleichmäßige Eigenschaften
entlang der Länge
der Beschichtung erreicht werden. Auf diese Weise sind beispielsweise
ungleichmäßige Kraftwirkungen
an der Beschichtung ausgleichbar, Bereiche der Beschichtung, an
die höhere
Kräfte
wirken, weisen eine höhere
Härte als
Bereiche der Beschichtung auf, an die geringere Kräfte wirken.
Durch das Anwenden von Ultraschall
wird das Einführen
von Material in die Zwischenräume zwischen
den Zylinderwänden,
in den äußeren Bereich
und in den inneren Bereich, wesentlich erleichtert. Der Ultraschall
fördert
den Fluss des Materials und ermöglicht
ein gleichmäßiges Verteilen
des Materials.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform
ist die Innenfläche
der Zylinderform mit einem Trennmittel zum verbesserten Ablösen der
Zylinderform von der Beschichtung versehen, wobei das Lösen der
Beschichtung von der Innenfläche
nach dem Herstellungsvorgang erleichtert wird.
Vorteilhaft ist eine Nickelschicht
mit einer Dicke von 125 μm
vorgesehen, eine Primerschicht und eine thermisch aushärtbare Polyurethanschicht
mit einer Dicke von 10 mm.
Im Folgenden ist die Erfindung beispielhaft anhand
der Figuren in Einzelheiten beschrieben.
1 zeigt
einen qualitativen Kurvenverlauf einer Beschichtungseigenschaft
als Funktion der Dicke der Beschichtung,
2 zeigt
eine schematische Draufsicht auf eine Beschichtung für einen
Druckzylinder auf einem Träger
mit einer Zylinderform sowie einem hohlen Zylinder,
3 zeigt
einen schematischen Seitenschnitt einer Beschichtung für einen
Druckzylinder auf einem Träger
mit einer Zylinderform sowie einem hohlen Zylinder mit Ventilen
zum Einspritzen von Material,
4 zeigt
einen schematischen Seitenschnitt einer Beschichtung eines Druckzylinders
mit einer Zylinderform sowie einem hohlen Zylinder mit einer Antriebseinrichtung
zum gesteuerten Entfernen des Zylinders,
5 zeigt
eine schematische Ansicht eines speziellen Kurvenverlaufs einer
Beschichtungseigenschaft als Funktion der Länge der Beschichtung und eine
Seitenansicht eines Druckzylinders mit der Beschichtung mit einer
Darstellung einer Kraftverteilung an diesem.
1 zeigt
einen qualitativen Kurvenverlauf einer Materialeigenschaft κ einer Beschichtung 2 als Funktion
der Dicke d der Beschichtung 2. Die Beschichtung 2 entsteht
aus einem Material, das in einen inneren Bereich 8 zwischen
einem Träger 1 und einem
Zylinder 5, und einen äußeren Bereich 7,
zwischen dem Zylinder 5 und einer Zylinderform 10,
eingeführt
wird. Hierbei ist die Materialeigenschaft der Beschichtung 2 entlang
der Dicke d der Beschichtung 2 funktional aufgenommen.
Die Materialeigenschaft der Beschichtung 2 bezeichnet
die Materialhärte
der Beschichtung 2, die Elastizität, die elektrische Leitfähigkeit,
die Fotoleitfähigkeit
oder die thermische Leitfähigkeit
der Beschichtung 2. Die Kurvenverläufe sind mit den Buchstaben
a bis c bezeichnet. Die Kurve a kennzeichnet qualitativ den Verlauf
einer der vorgenannten Materialeigenschaften bei Verwendung einer
Ausführungsform
der Erfindung. Der Kurvenverlauf der Kurve a ist stetig abfallend
als Funktion der Dicke d der Beschichtung 2, dies bedeutet,
die entsprechende Materialeigenschaft weist einen kontinuierlichen
Gradienten auf. Die Kurve b bezeichnet eine ähnliche Kurve zur Kurve a,
jedoch mit einem Wendepunkt etwa bei der Dicke d1. Die Kurve c beschreibt
einen Kurvenverlauf einer Ausführungsform
der Erfindung, diese verläuft
bis zur Länge
d1 konstant und fällt
dann steil ab, nach dem Abfallen verläuft die Kurve c weiter konstant.
Der Kurvenverlauf nach c ist ein
typischer Kurvenverlauf, wenn zwei Schichten nacheinander und übereinander
auf den Zylinder 5 angebracht werden, wie beim Stand der
Technik. Die erste Schicht endet bei der Dicke d1, die zweite Schicht
beginnt hinter der Dicke d1 nach 1.
In Bezug auf die Kurvenverläufe
nach 1 erhöht sich
die Geschwindigkeit, mit welcher der Zylinder 5 entfernt
wird, von der Kurve c zur Kurve b und von der Kurve b zur Kurve
a.
2 zeigt
eine symbolische Draufsicht einer Einrichtung zum Herstellen einer
Beschichtung 2 für
einen Druckzylinder 1. Bereitgestellt ist ein Träger 1 und
eine Zylinderform 10, welche einen größeren Durchmesser als der Träger 1 aufweist,
sowie ein hohler Zylinder 5 zwischen dem Träger 1 und
der Zylinderform 10. Der Träger 1 kann massiv
oder hohl ausgebildet sein, die Zylinderform 10 ist hohl
ausgebildet. Die Beschichtung 2 kann unmittelbar auf den Druckzylinder
aufgebracht werden, so dass der Träger 1 in diesem Fall
dem Druckzylinder entspricht. Beispielsweise kann der Träger 1 ein
dünnes
elastisches Metallrohr aus Nickel, Aluminium oder einem verstärkten Polymer
umfassen. Der Träger 1 weist
einen geringeren Umfang als die äußere Zylinderform 10 auf.
Der Träger 1 und
die Zylinderform 10 sind an ihren Endseiten geschlossen
ausgebildet, wobei an der Zylinderform 10 an einer Endseite Öffnungen
vorgesehen sind, die schließbar
sind. Die Außenseite des
Trägers 1 und
die Innenseite der Zylinderform 10 weisen eine hohe Oberflächenglätte auf.
Bevorzugt weist die Außenseite
des Trägers 1 eine
Beschichtung auf. Mit gestrichelten Linien dargestellt ist ein hohler
Zylinder 5, der sich zwischen dem Träger 1 und der Zylinderform 10 befindet.
Oberhalb des Trägers 1 und
der Zylinderform 10 sind gekrümmte Schienen 15 angeordnet,
die dazu dienen, den Zylinder 5 entlang der Seitenflächen der
Schienen 15 zu führen,
wenn der Zylinder 5 vom Träger 1 und der Zylinderform 10 entfernt
wird, wie in 4 ersichtlich. Die
Schienen 15 sind derart ausgebildet, dass diese an die
Krümmung
der Außenfläche des
Zylinders 5 angepasst sind und ein Gleiten der Außenfläche des Zylinders 5 entlang
der Innenflächen
der Schienen 15 ermöglichen.
Die Schienen 15 sind bevorzugt aus Kunststoff ausgebildet.
3 zeigt
einen schematischen Seitenschnitt eines Trägers 1 und einer hohlen äußeren Zylinderform 10,
welche den innenliegenden Träger 1 umgreift.
In den Zwischenraum zwischen den Träger 1 und der Zylinderform 10 wird
ein hohler Zylinder 5 eingeführt, wie nach 3. Der Zylinder 5 trennt den Zwischenraum
zwischen dem Träger 1 und
der Zylinderform 10 in zwei Bereiche, einen inneren Bereich 8 beim
Träger 1 und
einen äußeren Bereich 7 bei
der Zylinderform 10. Am Boden des inneren Bereichs 8 und
des äußeren Bereichs 7 der äußeren Zylinderform 10 sind Öffnungen
vorhanden, bei denen Ventile 3, 3' angeordnet sind, die verschiedene
Materialien in den inneren Bereich 8 bzw. in den äußeren Bereich 7 einspritzen,
die Ventile 3 ein erstes Material in den inneren Bereich 8 und
die Ventile 3' ein
zweites Material in den äußeren Bereich 7.
Die Materialien sind flüssig
oder viskos, beispielsweise Polyethylenterephthalat oder PoIyurethan.
Das erste Material und das zweite Material sind mischbar, diese
unterscheiden sich bezüglich
ihrer Härte,
Elastizität,
elektrischen Leitfähigkeit,
Fotoleitfähigkeit
oder thermischen Leitfähigkeit.
Die verschiedenen Materialien werden solange durch die Ventile 3, 3' in den inneren Bereich 8 und
in den äußeren Bereich 7 gespritzt,
bis der innere Bereich 8 und der äußere Bereich 7 mit den
Materialien gefüllt
sind. Ein erstes Material wird vom Ventil 3 durch die Öffnung in
den inneren Bereich 8 eingespritzt und die Öffnung im
Boden des inneren Bereichs 8 der äußeren Zylinderform 10 wird geschlossen.
Gleichzeitig wird ein zweites Material vom Ventil 3' durch die Öffnung in
den äußeren Bereich 7 eingespritzt
und die Öffnung
im Boden des äußeren Bereichs 7 der äußeren Zylinderform 10 geschlossen.
Der Fluss und ein gleichmäßiges Verteilen
der Materialien wird durch Ultraschallwellen von Ultraschallerzeugern 16 unterstützt, wobei
bei diesem Beispiel zwei Ultraschallerzeuger 16 unterhalb des
Trägers 1 und
der Zylinderform 10 bereitgestellt sind, welche Ultraschallwellen
von unten zwischen den Träger 1 und
der Zylinderform 10 einleiten. Ausführbar sind auch Ultraschallerzeuger 16 oberhalb und
unterhalb der Zylinderform 10, wobei Ultraschallwellen
von oben und von unten zwischen den Träger 1 und der Zylinderform 10 eingeleitet
werden. Eine weitere Verbesserung des Materialflusses kann erzielt
werden, indem Ultraschallerzeuger 16 mit verschiedenen
Frequenzen verwendet werden.
Anschließend wird, wie in 4 gezeigt, der Zylinder 5 vom
Träger 1 und
von der Zylinderform 10 entfernt. Vorgesehen ist einer
Antriebseinrichtung 13, die über eine Vorrichtung 14 mit
dem hohlen Zylinder 5 verbunden ist. Die Antriebseinrichtung 13 treibt
den Zylinder 5 an und bewegt diesen vor dem Einführen des
ersten und zweiten Materials in Richtung des Trägers 1 und der Zylinderform 10 und
nach dem Einführen
des Materials in Richtung von diesen fort. In 3 ist ein Endzustand der Bewegung des
Zylinders 5 dargestellt, bei dem die Antriebseinrichtung 13 anhält und der
Zylinder 5 den Zwischenraum zwischen dem Träger 1 und
der Zylinderform 10 vollständig teilt, vor und während des
Füllvorgangs.
In 4 ist die Antriebseinrichtung 13 im
Betrieb, bewegt den Zylinder 5 mittels der Vorrichtung 14 nach
oben und entfernt den Zylinder 5 vom Träger 1 und der äußeren Zylinderform 10,
nach dem Füllvorgang.
Die Außenseite
des Zylinders 5 liegt hierbei an Schienen 15 an und
gleitet an den Schienen 15 entlang. Die Schienen 15 oberhalb
des Trägers 1 und
der Zylinderform 10 dienen dazu, den Zylinder 5 sicher,
genau und stabil zu führen.
Ohne Steuerung der Geschwindigkeit des hohlen Zylinders 5 werden
Materialeigenschaften der Beschichtung 2 entlang der Dicke
der Beschichtung 2 etwa gemäß der Kurve c erhalten, der Kurvenverlauf
beschreibt einen konstanten Verlauf bis zu einem steilen Abfall
der Kurve und einem anschließenden
konstanten Verlauf. Bei einer ersten Ausführungsform werden Beschichtungen 2 hergestellt,
welche eine kontinuierliche Materialeigenschaft über ihre
gesamte Dicke d aufweisen, der Kurvenverlauf steigt stetig oder
fällt stetig
ab. Um dies zu erreichen, wird die Antriebseinrichtung 13 mit
einer konstanten Geschwindigkeit betrieben. Auf diese Weise wird
etwa ein Kurvenverlauf der Materialeigenschaft gemäß der Kurve
a erreicht. Um Randeffekte auszugleichen, welche den Kurvenverlauf
an den Rändern
der Beschichtung 2 verzerren, wird die Antriebseinrichtung 13 bei
den Rändern,
beim Anfang und beim Ende des Kurvenverlaufs a, mit nicht konstanter
Geschwindigkeit betrieben, während
die Antriebseinrichtung 13 bei den übrigen Bereichen mit konstanter
Geschwindigkeit betrieben wird. Durch Antrieb der Antriebseinrichtung 13 und
Bewegen des Zylinders 5 mit einer konstanten Geschwindigkeit vom
Träger 1 und
der Zylinderform 10 fort mischen sich die zwei Materialien
des inneren Bereichs 8 und des äußeren Bereichs 7 durch
Reibkräfte
und Turbulenzen in der Weise, dass etwa ein linear abfallender Kurvenverlauf
der Materialeigenschaft
gemäß der Kurve
a erzielt wird. Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird
die Antriebseinrichtung 13 mit einer veränderlichen
Geschwindigkeit betrieben, der Zylinder 5 wird folglich
mit veränderlicher
Geschwindigkeit vom Träger 1 und
der außenliegenden Zylinderform 10 fortbewegt.
Als Folge daraus wird eine Beschichtung 2 erhalten, die
eine nicht konstante Materialeigenschaft mit einem nicht konstanten Kurvenverlauf
aufweist. Beispielsweise beschreibt die Materialeigenschaft κ die Härte der
Beschichtung 2, so ist bei allen drei Kurven a, b und c
entlang der Dicke d der Beschichtung 2 im linken Bereich des Kurvenverlaufs
eine hohe Härte
und im rechten Bereich des Kurvenverlaufs eine geringe Härte ausgebildet.
Gewünscht
ist im Allgemeinen ein kontinuierlicher Kurvenverlauf etwa der Kurve
a, bei dem die Materialeigenschaft κ über die gesamte Dicke d kontinuierlich
verläuft.
Nach dem Entfernen des Zylinders 5 wird das erste Material
und das zweite Material ausgehärtet
und getrocknet. Das Aushärten
und Trocknen kann durch ultraviolettes Licht oder durch Bestrahlung
der Beschichtung 2 mit Elektronenstrahlen unterstützt werden.
In dem Fall, dass der Träger 1 mit
dem Druckzylinder identisch ist, bleibt die Beschichtung 2 am Träger 1.
Im anderen Fall wird die Zylinderform 10 vom Träger 1 und
der Beschichtung 2 entfernt. Bei einer Ausführung wird
das erste Material und das zweite Material in der Weise gewählt, dass
die Beschichtung 2 selbsttragend ist, und die Oberflächen der
Beschichtung 2 sind nicht haftend. Die Beschichtung 2 ist
daher leicht von der Zylinderform 10 und vom Träger 1 entfernbar.
Die Beschichtung 2 mit den gewünschten Eigenschaften wird
danach auf einen Druckzylinder aufgespannt. Wie beschrieben werden
aufwendige Mehrschichttechnologien vermieden, die Beschichtung wird
im Wesentlichen in einem Herstellungsschritt gebildet. Als Ergebnis
entsteht etwa eine Manschette aus Polyethylenterephthalat als Träger 1 mit
einer mit Dampfaufbringung übertragenen
leitfähigen
Schicht und als Beschichtung 2 eine einzelne Fotorezeptorschicht, die
aus einer Mischung aus einem Elektronendonator oder Elektronenakzeptor
mit einem thermisch aushärtbaren
Polymer besteht, wobei zum Polymer ein Pigment hinzugefügt ist.
Als weitere Beispiel entsteht als Ergebnis eine Manschette aus Aluminium
als Träger 1 mit
einer 0,5 Mikrometer dicken Sperrschicht aus einem Polymer und einer
zwei Mikrometer dicken Ladungserzeugungsschicht, wobei der Träger 1 mit einer
Beschichtung 2 aus einer 20 Mikrometer dicken Ladungstransportschicht
verse hen ist, welche aus einer Mischung aus einem Elektronendonator
oder Elektronenakzeptor mit einem thermisch aushärtbaren Polymer besteht.
Vorstehend ist der Fall betrachtet,
bei dem die Eigenschaften der Beschichtung 2 entlang der
Dicke d betrachtet und beeinflusst werden. Eine weitere Möglichkeit
betrifft den Fall, wenn die Eigenschaften der zylindrischen Beschichtung 2 entlang
ihrer Achse betrachtet werden. Hierbei werden die Eigenschaften der
Beschichtung 2 entlang ihrer Länge l durch die Geschwindigkeit
der Antriebseinrichtung 13 gesteuert. Die Antriebseinrichtung 13 wird
zu diesem Zweck nicht konstant betrieben, wobei der Zylinder 5 mit nicht
konstanter Geschwindigkeit vom Träger 1 und von der
Zylinderform 10 entfernt wird. In 5 ist eine Materialeigenschaft als Funktion
der Länge
l entlang der Achse der Beschichtung 2, die in Zylinderform
ausgebildet ist, dargestellt. Der in 5 dargestellte
Kurvenverlauf ist aus folgenden Gründen vorteilhaft. Bei Walzenpaaren
oder Druckzylinderpaaren, die gegeneinander abrollen, sind die Kräfte entlang
der Längsseite
der Walzen unterschiedlich hoch. Dies kann nachteilig sein, etwa
wenn zwischen den Walzenpaaren Papier transportiert wird und wegen
der unterschiedlichen Kräfte
axial entlang der Walzen verrutscht. Der harte Bereich der Beschichtung 2,
in 5 der Bereich zwischen
l2 und l3, umspannt Bereiche der Walze oder des Druckzylinders, auf
welche lokal begrenzt hohe Kräfte
wirken, der Bereich F2 nach 5,
während
die Bereiche des mit der Beschichtung 2 umspannten Druckzylinders,
an welche geringere Kräfte
wirken, die Bereiche F1 nach 5,
mit Beschichtungsbereichen des Kurvenverlaufs nach 5 umspannt sind, die kleiner l2 und größer l3 sind.
Auf diese Weise wird ein etwa konstanter Druck entlang der Länge l des
Druckzylinders mit der Beschichtung 2 erreicht. Unterschiedliche Kräfte an verschiedenen
Bereichen der Oberfläche des
Druckzylinders mit Beschichtung 2 werden durch die derart
ausgebildete Beschichtung 2 ausgeglichen.