DE2355336B2 - Auffänger für eine mit Flüssigkeitstropfen arbeitende Aufzeichnungsvorrichtung - Google Patents
Auffänger für eine mit Flüssigkeitstropfen arbeitende AufzeichnungsvorrichtungInfo
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Description
55
Die Erfindung bezieht sich auf einen Auffänger gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Ein solcher Auffänger ist aus der US-PS 37 01 998 bekannt. Bei diesem bekannten Auffänger verläuft die &o
Auffängeroberfläche, gegen die aufgeladene Tröpfchen gelenkt werden, genau vertikal und parallel zur
Bewegungsbahn nicht aufgeladener Tröpfchen. Es hat sich gezeigt, daß Tröpfchen, die aufgrund ihrer Ladung
zum Auffänger abgelenkt werden und auf dessen Oberfläche aufprallen, dazu neigen, beim Aufprall zu
zerplatzen. Dies führt zur Erzeugung eines Tröpfchennebels, der sich mit den Tintentröpfchen vermischt, die
auf einen Aufzeichnungsträger gelangen sollen. Der auf das Zerplatzen abgelenkter Tröpfchen zurückzuführende
Nebel führt zu einer starken Verschmutzung der Aufzeichnungsvorrichtung, die so weit gehen kann, daß
die Vorrichtung aufgrund von Kurzschlüssen zwischen stromführenden Teilen funktionsunfähig wird. Ein
weiterer Nachteil der genau vertikal verlaufenden Auffängeroberfläche ist darin zu sehen, da3 sich
abgelenkte Tröpfchen, die nach Verlassen der Tröpfchenerzeugungseinrichtung
und auch nach dem Aufprall auf der Auffängeroberfläche noch eine relativ große
vertikale Geschwindigkeitskomponente aufweisen, mit ziemlich großer Geschwindigkeit an der Auffängeroberfläche
nach unten wandern. Dies kann dazu führen, daß die sich an der Auffängeroberfläche ansammelnde
Tinte nur zum Teil vom Auffängermesser erfaßt und von der Absaugeinrichtung eingesogen wird, während ein
anderer Teil an dem Messer vorbeifliegt und in unerwünschter Weise auf einen zu bedruckenden
Aufzeichnungsträger gelangt
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Auffänger der eingangs geschilderten Art so auszugestalten,
daß auch bei hohen Tropfenströmungsgeschwindigkeiten ein sauberes und vollständiges Auffangen
und Absaugen aller abgelenkten Tropfen ermöglicht wird.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung mit den im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen
Merkmalen erreicht Durch die besondere Ausgestaltung der Auffängeroberfläche wird die Neigung der
Tropfen, beim Aufprall zu zerplatzen, herabgesetzt, und außerdem wird die Geschwindigkeit herabgesetzt mit
der sich die Tropfen unmittelbar nach dem Aufprall auf der Auffängeroberfläche nach unten bewegen. Diese
beiden Wirkungen tragen dazu bei, daß abgelenkte Tropfen sauber, d.h. ohne Erzeugung eines zu
Verschmutzungen führenden Nebels, aufgefangen und vollständig vom Auffängermesser erfaßt und von der
Absaugvorrichtung abgesaugt werden können.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnungen beispielshalber erläutert. Es zeigt
F i g. 1 eine perspektivische Explosionsdarstellung einer mit Flüssigkeitstropfen arbeitenden Aufzeichnungsvorrichtung,
das mit dem erfindungsgemäßen Auffänger ausgerüstet ist,
Fig.2 eine Draufsicht auf den erfindungsgemäßen
Auffänger,
F i g. 3 eine Vorderansicht des in F i g. 2 dargestellten Auffängers,
F i g. 4 eine Unteransicht des in F i g. 2 dargestellten Auffängers,
F i g. 5 einen vergrößerten Schnitt längs der Linie 5-5 von Fig.3,
F i g. 5A eine vergrößerte Teilansicht von F i g. 5 und
F i g. 6 einen Schnitt längs der Linie 6-6 von F i g. 5.
Eine vollständige Aufzeichnungsvorrichtung, wie sie in F i g. 1 dargestellt ist, weist eine Verteilerbaugruppe
10 auf, die in einer Einstellplatte 15 sitzt. Diese Einstellplatte 15 ist in einem inneren Kopf 16
angebracht, der seinerseits in einem Hauptkopf 17 sitzt. Die Vorrichtung enthält ferner eine Aufladungsringplatte
32, ein Ablenkband 33 und zwei Auffänger 18. Alle diese Teile sind an der unteren Fläche des Hauptkopfes
17 befestigt.
Die Verteilerbaugruppe 10 weist ein Verteilerrohr 11,
eine Deckelplatte 29, einen Lochplattenhalter 12 und
eine Lochplatte 13 auf. die wie in F i g. 1 dargestellt zusammengesetzt werden. Der Lochplattenhalter 12
sitzt in einer Aussparung in der unterer Fläche des Verteilerrohres 11. Der Lochplattenhalter 12 kann
durch nicht dargestellte Schrauben festgehauen werden, ο und eine flüssigkeitsdichte Abdichtung ist zwischen dem
Lochplattenhalter 12 und dem Verteilerrohr 11 vorgesehen, die von einem O-Ring 14 gebildet ist. Die
Lochplatte 13 ist vorzugsweise an die untere Fläche des Lochplattenhalters 12 angelötet Die Verteilerbaugruppe
ist eine Baueinheit, die vor einer Verbindung mit den elektrischen Bauteilen der Aufzeichnungsvorrichtung
zusammengesetzt und sauber gespült werden kann. Wie F i g. 1 zeigt, weisen das Verteilerrohr 11 und die
Deckelplatte 29 innere Kanäle auf, in die eine r> Farbenzuführungsleitung 20, eine Farbenrückleitung 21
und ein Schwingungserzeuger 23 und ein Luftrohranschluß 24 eingesetzt werden können. Der Schwingungserzeuger
23 weist einen Fühler auf, der so weit nach unten reicht, daß er die Lochplatte 13 b.-rührt. Die
Lochplatte 13 wird in bekannter Weise so angeregt, daß eine Reihe von wandernden Biegewellen erzeugt
werden. Der Schwingungserzeuger 23 ist einstellbar. Der Luftrohranschluß 24 wird verwendet, um eine
Strömung von Reinigungsluft in die Aufzeichnungsvorrichtung einzuführen. Luft, die von einem Gebläse oder
durch andere nicht dargestellte Einrichtungen zugeführt wird, strömt nach unten durch den LuftrohranscMuß 24
und dann in eine Luftkammer 25 in dem Verteilerrohr 11. Die Reinigungsluft strömt dann um die Lochplatte 13
herum und verläßt die Aufzeichnungsvorrichtung durch die Aufladungsringöffnungen 26 in der Aufladungsringplatte 32. Dadurch werden Fremdstoffteilchen von den
Aufladungsringöffnungen ferngehalten, und es wird ein Stabilisierungseffekt für die Flüssigkeitsstrahlen erzielt. J5
Dieser Strahlstabilisierungseffekt, der keinen Teil der Erfindung bildet, ist in der US-PS 35 96 275 beschrieben.
Wenn die Verteilerbaugruppe 10 zusammengebaut ist, wird sie in die Einstellplatte 15 eingesetzt und an dieser
mittels nicht dargestellter Schrauben befestigt. Die Einstellplatte 15 wird mit der angebauten Verteilerbaugruppe
10 nach unten in den inneren Kopf 16 eingesetzt, wobei zwischen diesen Teilen ein O-Ring 27 angeordnet
ist. Die Einstellplatte 15 kann nach oben oder unten verstellt werden; sie kann auch innerhalb des inneren
Kopfes 16 gekippt werden, um die Strahlfädenlängen in erforderlicher Weise einzustellen. Zu diesem Zweck
sind drei Hubschrauben 65 und drei Niederhalteschrauben 66 vorgesehen.
Unabhängig vom Zusammenbau der Verteilerbaugruppe 10 können die elektrischen Bauteile der
Aufzeichnungsvorrichtung als Einheit zusammengesetzt werden und an dem Hauptkopf 17 befestigt werden, wie
in F i g. 1 dargestellt ist Die Aufladungsringplatte 32 wird direkt am Hauptkopf 17 befestigt; die Auffänger 18
werden an dieser Platte 32 befestigt. Die Aufladungsringplatte 32 wird mittels einer Reihe von Schrauben
befestigt, und die Auffänger 18 werden mittels vier zylindrischer Magnete 34 befestigt, die in Aussparungen
in der unteren Oberfläche des Haupikopfes 17 «
angebracht sind. Die Magnete 34 sind an sich bekannte isolierte keramische Magnete, die im Handel erhältlich
sind. Vorzugsweise bestehen die Magnete 34 aus einem Barium-Ferrit-Keramik-Material; sie sind in ein Isolationskunststoffmaterial
eingebettet und weisen vorspringende Polstücke auf. Die Auffänger 18 bestehen vorzugsweise aus einem magnetischen rostfreien Stahl,
so daß sie fest von den Magneten 34 angezogen werden.
Eine Quereinstellung der Auffänger 18 erfolgt mittels
Einstellschrauben 35 und Einstellmuttern 36. Jede Einstellmutter 36 weist einen kleinen nach unten
vorspringenden Zapfer 37 auf, der in passende Aussparungen 62 oder 63 (Fig.4) im zugeordneten
Auffänger 18 eingreift Die Einstellschrauben 35 erstrecken sich durch öffnungen im Kopf 17 und
werden mit den Muttern 36 verschraubt Auf diese Weise können die Auffänger nach innen oder nach
außen verstellt werden, um jeden gewünschten Abstand zwischen den Auffängeroberflächen und den Oberflächen
des Ablenkbandes 33 einzustellen.
Das Ablenkband 33 ist zwischen zwei Spannblöcken 38 gespannt, die ihrerseits am Hauptkopf 17 mittels
Schrauben 39 befestigt sind. Die Spannblöcke 38 weisen Einstellschrauben 40 auf, so daß die Spannblöcke in
Längsrichtung vor und zurück eingestellt werden können. Die Einstellschrauben 40 sind anfangs so
eingestellt, daß ein leichtes Einsetzen des Ablenkbandes 33 zwischer den Spannblöcken 38 erfolgen kann.
Danach wird das Ablenkband 33 straffgezogen.
Im Betrieb sind die Auffänger mit einer gemeinsamen Spannungsquelie verbunden und das Ablenkband 33 ist
mit einer Spannungsquelle, die eine andere elektrische Spannung abgibt, verbunden, so daß zwei entgegengesetzt
gerichtete statische elektrische Felder zwischen dem Ablenkband 33 und den Oberflächen 70 der
Auffänger 18 ausgebildet wird. Tropfen der Aufzeichnungsflüssigkeit
die aufgefangen werden sollen, erhalten während ihrer Erzeugung eine elektrische Ladung
und werden auf diese Weise vom Ablenkband 33 während ihres Durchganges durch die oben erwähnten
elektrischen Felder abgelenkt Diese Ablenkung der aufgeladenen Tropfen bewirkt, daß diese gegen die eine
oder der andere der Auffängeroberflächen 70 auftreffen.
Wie F i g. 5 zeigt weisen die Auffängeroberflächen 70 eine im allgemeinen konvexe Form auf, die einen sich
der Bewegungsbahn nähernden oberen Abschnitt 56, und einen sich von der Bewegungsbahn der Tropfenstrahlen
entfernenden unteren Abschnitt 57 umfaßt. Zwischen diesen Abschnitten liegt eine Übergangsnase
61. Tropfen, die aufgefangen werden sollen, werden abgelenkt, so daß sie auf den Abschnitt 56 auftreffen und
dann längs der Krümmung der Auffängeroberfläche nach unten fließen. Die Auffängeroberflächen 70 sind
ausreichend glatt bearbeitet um ein Zerplatzen der Tropfen beim Aufschlag zu verhindern, jedoch nicht so
glatt, daß sich die nach unten strömende Aufzeichnungsflüssigkeit zu Rinnsalen sammelt. Vorzugsweise neigt
sich der Abschnitt 56 unter einem Winkel zwischen etwa 5° und 20° gegenüber der Senkrechten Es wurde
gefunden, daß ein Neigungswinkel von etwa 10° nahezu optimal für ein wirksames Tropfenauffangen ist
Nachdem die nach unten strömende Aufzeichnungsflüssigkeit um die Nase 61 herumgeströmt ist, strömt
diese über den Abschnitt 57 und dann zum Messer 51 hin. Das Messer 51 weist eine vorspringende Kante 71
auf, die sich vom Abschnitt 57 aus nach außen erstreckt, jedoch nicht so weit nach außen wie die Nase 61. Auf
diese Weise fängt das Messer 51 lediglich die Flüssigkeit auf, die längs der Auffängeroberfläche 70 nach unten
strömt und fängt keine frei fliegenden Tropfen auf.
Der untere Abschnitt 57 weist vorzugsweise eine Krümmung mit mehreren Krümmungsradien auf, wie es
im einzelnen in Fig. 5A gezeigt ist. Wie in Fig. 5A dargestellt ist ein großer Krümmungsradius A und ein
kleiner Krümmungsradius B für die Krümmung dieses
Abschnitts vorgesehen. Die Kurve mit dem größeren Krümmungsradius schließt sich an ihrem unteren Ende
tangential an die Kurve mit dem kleineren Krümmungsradius an, und sie verläuft am oberen Ende tangential
zum oberen Abschnitt 56. Die Nase 61 entsteht durch die Krümmung mit dem größeren Krümmungsradius.
Der Zweck des oben erwähnten Verlaufs mit mehreren Krümmungsradien besteht darin, den Transport
der Farbe von der Auffangoberfläche 70 zum Messer 51 optimal zu gestalten, wobei die kürzeste
praktisch mögliche senkrechte Höhe für den Abschnitt 57 beibehalten wird. Eine kurze senkrechte Höhe für
diesen Abschnitt ist von Bedeutung, um den Aufzeichnungsabstand zu vermindern, d. h. den Abstand zwischen
der Lochplatte 13 und dem darunter liegenden Papier, wodurch die Aufzeichnungsgenauigkeit verbessert
wird. Diese Höhenbedingung macht es erforderlich, daß eine Kurve mit einer Krümmung mit einem
verhältnismäßig kleinen Krümmungsradius im Bereich des Abschnitts 57 vorgesehen wird. Es tritt jedoch ein
anderes Problem auf, wenn die Krümmung der Oberfläche zu groß wird.
Wenn die Aufzeichnungsflüssigkeit anfangs durch den oberen Oberflächenabschnitt aufgefangen wird, so
strömt sie mit einer verhältnismäßig hohen Geschwindigkeit. Der nach unten strömende Film der Aufzeichnungsflüssigkeit
weist eine verhältnismäßig große Trägheit auf, die schnellen Richtungsänderungen einen
Widerstand entgegensetzt Wenn deshalb der untere Abschnitt 57 zu scharf gekrümmt ist, hat die nach unten
strömende Aufzeichnungsflüssigkeit die Neigung sich von der Auffängeroberfläche abzulösen und am Messer
51 vollständig vorbeizugenen. Demzufolge ergeben die Betrachtungen des Aufzeichnungsabstandes und die
Betrachtungen der Farbabführung einander widersprechende Bedingungen für die Krümmung der Auffängeroberfläche.
Es wurde nun gefunden, daß, wenn die Aufzeichnungsflüssigkeit längs der Auffangoberfläche 70 nach
unten strömt, diese die Neigung hat sich zu verlangsamen, so daß eine kontinuierlich zunehmende Oberflächenkrümmung
toleriert werden kann, ohne daß die Flüssigkeit die Oberfläche verläßt Dies erklärt die oben
erwähnte Ausbildung einer Krümmung mit mehreren Krümmungsradien. Die Krümmung mit dem größeren
Krümmungsradius A führt die Aufzeichnungsflüssigkeit um die Nase 61 herum und beginnt die nach innen
gerichtete Führung in der allgemeinen Richtung zum Messer 51 hin. Nachdem die Aufzeichnungsflüssigkeit
sich etwas verlangsamt hat wird sie dann scharf und die Krümmung mit dem Radius B herumgeführt und auf das
Messer abgegeben. Offensichtlich wäre eine kontinuierlich zunehmende Krümmung etwas wirkungsvoller,
jedoch wurde gefunden, daß der etwas einfachere Aufbau mit zwei Krümmungsradien gleichwertig ist Bei
einer typischen erfolgreichen Ausführungsform betrug der Radius A etwa 0,615 cm und der Radius B etwa
0,114 cm. Bei dieser Aufzeichnungsfonn war die Aufzeichnungsflüssigkeit eine Farbe auf Wasserbasis
und die Anfangsgeschwindigkeit betrug etwa 9 m/sec.
Wie die Fig.2 bis 5 zeigen, weist ein vonständiger
Auffänger 18 ein Hauptgehäuse 50, das Messer 51 und einen Einsatz 52 aus porösem Metall auf. Das
Hauptgehäuse 50 weist eine große langgestreckte Kammer 53 und eine kleine langgestreckte kammer 54
auf. Die große Kammer 53 dient als Sammelkammer für die Aufzeichnungsflüssigkeit, die längs der Auffängeroberfläche
nach unten strömt und vom Messer 51 aufgenommen wird. Das Messer 51 deckt die Unterseite
des Gehäuses 50 ab und schließt die Kammer 53. Das
ίο Messer 51 liegt fest gegen das Gehäuse 50 an und
erstreckt sich etwas nach vorne über den ausgesparten unteren Abschnitt der Auffängeroberfläche hinaus. Um
die Aufnahme der Aufzeichnungsflüssigkeit durch das Messer 51 zu ermöglichen, ist eine Reihe von Kanälen
55 vorgesehen, wie es F i g. 6 zeigt Zwei Unterdruckleitungen 41 stehen mit der Kammer 53 in Verbindung, um
die Farbe abzuziehen, die sich in dieser Kammer angesammelt hat Der über die Leitungen 41 erzeugte
Unterdruck erzeugt auch einen Druckgradienten längs der Kanäle 55 und dies bewirkt daß die Farbe von dem
Messer 51 aufgenommen wird. Theoretisch ist lediglich
ein Rohr 41 erforderlich, jedoch wurde gefunden, daß der Betrieb des Auffängers verbessert wird, wenn ein
Unterdruck an beiden Enden der Kammer 53 erzeugt wird. Wie die F i g. 5 und 5A zeigen, erstreckt sich die
Auffängeroberfläche 70 des Auffängers 18 gegenüber dem Gehäuse 50 nach außen, wie es bei 60
veranschaulicht ist
Die kleinere langgestreckte Kammer 54 erstreckt sich im wesentlichen über die volle Länge der Auffängeroberfläche
70. Diese Kammer steht mit der oberen Oberfläche des Auffängers 18 in Verbindung und wird
durch den Einsatz 52 aus porösem Metall abgeschlossen. Es ist eine Unterdruckleitung 59 vorgesehen, die mit der
;■> Kammer 54 in Verbindung steht Im normalen Betrieb
einer Aufzeichnungsvorrichtung der in F i g. 1 dargestellten Art wird unvermeidlich ein Flüssigkeitsnebel in
dem Zwischenraum zwischen den Elektroden erzeugt Dieser Nebel, der durch Tropfensatelliten oder aus
anderen Gründen erzeugt werden kann, hat die Neigung, sich an den Vorderkantenabschnitten der
oberen Oberfläche des Auffängers 18 anzusammeln. Zusätzlich zu dieser Nebeiansammiung kann sich
ebenfalls Flüssigkeit an der Oberseite des Auffängers im Falle des Auftretens eines schiefen Tropfenstrahles
ansammeln. Wenn diese Ansammlungen nicht entfernt werden, können diese zu einer Brückenbildung zur
Ladungsringplatte führen und dies bewirkt eine Beschädigung durch ein elektrolytisches Ätzen. Jede
so Flüssigkeitsansammlung an der Oberseite des Auffängers durch das poröse Metall 52 hindurch in die
Kammer 54 gesaugt Danach wird die Ansammlung von Flüssigkeit in der Kammer 54 durch das Rohr 59
abgesaugt Es besteht keine Verbindung zwischen der Kammer 54 und der Kammer 53 wegen des
unterschiedlichen Unterdruckbedarfs dieser beiden Kammern. Als Beispiel sei bemerkt, daß der Auffänger
am besten mit einem Unterdruck in der Kammer 53 von etwa 400 mbar arbeitet während ein Unterdruck in der
w Größenordnung von etwa 270 mbar für die Kammer 54 günstig ist
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (6)
1. Auffänger für eine mit Flüssigkeitstropfen arbeitende Aufzeichnungsvorrichtung mit Einrichtungen
zur Erzeugung einer Reihe aus parallelen, nach abwärts gerichteten Tropfenstrahlen, zur
selektiven Aufladung von Tröpfchen innerhalb dieser Tropfenstrahlen und zur Erzeugung eines
elektrischen Feldes, welches diejenigen Tröpfchen, die aufgeladen sind, zum Auffänger ablenkt wobei to
der Auffänger besteht aus einer im wesentlichen vertikal ausgerichteten Auffängeroberfläche, einem
unterhalb der Auffängeroberfläche angeordneten Auffängermesser und einer die Flüssigkeit vom
Messer absaugenden Absaugeeinrichtung, da- is
durch gekennzeichnet, daß die Auffängeroberfläche (70) konvex gekrümmt ist und einen
oberen Abschnitt (56) aufweist der sich der Bewegungsbahn der Tropfen^trahlen nähert und
einen unteren Abschnitt (57), der sich von der Bewegungsbahn entfernt und die Flüssigkeit von
dem oberen Abschnitt (56) zum Auffängermesser (51) führt
2. Auffänger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel des oberen
Abschnitts (56) gegenüber der Bewegungsbahn der Tropfenstrahlen im Bereich von etwa 5° bis etwa
20° Hegt
3. Auffänger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel etwa 10° beträgt.
4. Auffänger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Auffängermesser
(51) eine Kante (71) aufweist die vom unteren Abschnitt (57) aus um eine Strecke gegen
die Bewegungsbahn der Tropfenstrahlen ragt, die kleiner ist als die maximale Erstreckung der
konvexen Auffängeroberfläche (70) gegen die Bewegungsbahn der Tropfenstrahlen.
5. Auffänger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der untere
Abschnitt (57) so ausgebildet ist, daß der an das Auffängermesser (51) angrenzende Bereich einen
kleineren Krümmungsradius aufweist als der an den oberen Abschnitt (56) angrenzende Bereich.
6. Auffänger nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Krümmung des unteren Abschnitts
(57) durch zwei tangential ineinander übergehende Kurven mit unterschiedlichen Krümmungsradien (A,
B) gebildet wird, wobei die eine Kurve (Radius B) an
das Auffängermesser (51) angrenzt und die andere Kurve (Radius A) tangential an den oberen
Abschnitt (56) anschließt.
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