DE2355336C3 - Auffänger für eine mit Flüssigkeitstropfen arbeitende Aufzeichnungsvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Auffänger gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs I.

Ein solcher Auffänger ist aus der US-PS 37 01 998 bekannt. Bei diesem bekannten Auffänger verläuft die 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 Tröpfchenncbels, 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, aaß 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 Auffänger-Dberfläche nach unten wandern. Dies kann dazu führen, ii 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 /Tfaßt 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

Fig. 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,

Fig. 4 eine Unteransicht des in Fig. 2 dargestellten Auffängers,

F i g. 5 einen vergrößerten Schnitt längs der Linie 5-5 von F i g. 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 Fig. 1 dargestellt ist. weist eine Verteilerbaugruppe 10 auf, die in einer Einstellplatte iS sitzt. Diese Einstellplatte 15 ist in einem inneren Kopf 16 angebracht, der seinerseits in einem Hauptkopf 17 sit/.t. 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 Fig. 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 festgehalten werden, und eine (lüssigkeitsdichte Abdichtung ist zwischen dem Lochplattenhalter 12 und dem Verteilerrohr Il vorgesehen, die von einem O-Ring 14 gebildet ist. Die Lochplatte 13 ist vorzugsweise an die untere Fläche des Lochplattenhalters 12 angelötet. Die Verteilerbaugrup- in pe ist eine Baueinheit, die vor einer Verbindung mit den elektrischen Bauteilen der Aufzeichnungsvorrichtung zusammengesetzt und sauber gespült werden kann. Wie Fig. 1 zeigt, weisen das Verteilerrohr 11 und die Deckelplatte 29 innere Kanäle auf, in die eine ι j 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 berührt. Die Lochplatte 13 wird in bekannter Weise so angeregt, oaß 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 Luftrohranschluß 24 und dann in eine Luftkammer 25 in dem Verteilerrohr 11. Die Reinigungsluft strömt dann um die Lochplatte 13 M herum und verläßt die Aufzeichnungsvorrichtung durch die Aufiadungsringöffnungen 26 in der Aufladungsringplatte 32. Dadurch werden Fremdstoffteilchen von den Aufladungsringöffnungen ferngehalten, und es wird ein Stabilisierungseffekt für die Flüssigkeitsstrahlen erzielt. i~> 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 d'"; 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 Verteilerbau- so gruppe 10 können die elektrischen Bauteile der Aufzeichnungsvorrichtung als Einheit zusammengesetzt werden und an dem Hauptkopf 17 befestigt werden, wie in Fig. 1 dargesteift 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 Hauptkopfes 17 &ü 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 vor- *5 springend« Polstücke auf Die Auffänger 18 bestehen vorzugsweise aus einem magnetischen rostfreien Stahl, so daß sie lest von den Magneten 34 angezogen werden.

Eine Quereinstellung der Auffänger 18 erfolgt mittels Einstellschrauben 35 und Einstellmuttern 36. |ede 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 Absiand 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 Einsetzer ⁴.es Ablenkbandes .33 ^wischer den Spannblöcken $/< erfolgen kann Danach wird das Ablenkband 33 straffgezogen.

Im Betrieb sind die Auffänger mit einer gemeinsamen Spannungsquelle verbunden und das Ablenkbano 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 Ablcnkband 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 solleü, werden abgelenkt, so daß sie auf den Abschnitt 5C 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 Tropfenauffanger 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 5< 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 F.nde tangential an die Kurve mit dem kleineren Krümmungsradius an. und sie verläuft am oberen Finde tangential /um 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 /um 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 Auf/eichntingsabstand /u vermindern, d. h. den Abstand /wischen 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 vorbeizugehen. 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 de-.,ν 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 Aufzeichnungsform war die Aufzeichnungsflüssigkeit eine Farbe auf Wasserbasis und die Anfangsgeschwindigkeit betrug etwa 9 m/sec.

Wie die F i g. 2 bis 5 zeigen, weist ein vollständiger Auffänger 18 ein I lauptgehäusc 50. das Messer 51 und einen Finsatz 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 Auffangeroberfläche nach unten strömt und vom Messer 51 aufgenommen wird. Das Messer 51 deckt die Unterseile des Gehäuses 50 ab und schließt die Kammer 53. Das

in Messer 51 liegt fest gegen das Gehäuse 50 an und erstreckt sich etwas nach vorne über den ausgesparten unleren 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 iangs

-'o 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

Γ-, wird. Wie die Fig. 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

so im wesentlichen über die volle Länge der Auffängeroberfläche 70. Diese Kammer sieht 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 Fig. 1 dargestellten Art wird unvermeidlich ein Flüssigkeitsnebel in dem Zwischenraum zwischen den Elektroden erzeugt. Dieser Nebel, der durch Tropfensatelliten oder aus

■to anderen Gründen erzeugt werden kann, hat die Neigung, sich an den Vorderkantenabschnitten der oberen Oberfläche des Auffängers 18 anzusammeln. Zusätzlich zu dieser Nebelansammlung kann sich ebenfalls Flüssigkeit an der Oberseite des Auffängers im

4i 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

5n 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

fco Größenordnung von etwa 270 mbar für die Kammer 54 günstig ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Auffanger 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 der Auffänger besteht aus einer im wesentlichen vertikal ausgerichteten Auffängeroberfläche, einem unterhalb der Auffängeroberfläche angeordneten Auffängermesser und einer die Flüssigkeit vom Messer absaugenden Absaugeeinrichtung, d a durch gekennzeichnet, daß die Auffängeroberfläche (70) konvex gekrümmt ist und einen oberen Abschnitt (56) aufweist, der sich der Bewegungsbahn der Tropfenstrahlen 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° liegt.

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 ine 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, ß^gebildet wird, wobei die eine Kurve (Radius B)an das Auffängermesscr (51) angrenzt und die andere Kurve (Radius A) tangential an den oberen Abschnitt (56) anschließt.