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Die
Erfindung betrifft allgemein das Gebiet digital gesteuerter kontinuierlich
arbeitender Tintenstrahldrucker und insbesondere kontinuierlich
arbeitende Tintenstrahldrucker, bei denen die Tintentropfen wahlweise
von einer quergerichteten Gasströmung
abgelenkt werden, die mit einem Lösungsmittel vorbehandelt wurde,
um das Trocknen von Tinte auf dem Druckkopf zu minimieren. Bei beiden
Verfahren werden Tintentropfen aus Düsen in einem Druckkopf auf
ein Druckmaterial ausgestoßen.
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Traditionell
gibt es für
den Farbtintenstrahldruck zwei Verfahren, die als Drucken mit Tropfen
auf Anforderung (Drop-an-Demand Printing) und Drucken mit kontinuierlichem
Strom (Continuous Stream Printing) bezeichnet werden. Beide Verfahren
erfordern für
jede Tintenfarbe ein eigenes Tintenreservoir. Tinte wird durch im
Druckkopf ausgebildete Kanäle zugeführt. Jeder
Kanal weist eine Düse
auf, aus der Tintentropfen wahlweise auf ein Druckmaterial gespritzt
werden. Typischerweise erfordern beide Verfahren ein eigenes Tintenzuführungssystem
für jede für den Druck
verwendete Tintenfarbe. Gewöhnlich werden
die drei subtraktiven Grundfarben Cyan, Gelb und Magenta verwendet,
weil mit diesen Farben bis zu mehrere Millionen wahrnehmbare Farbkombinationen
erzeugt werden können.
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Beim
Tintenstrahldruck mit Tropfen auf Anforderung, wie er beispielsweise
in
US-A-6 065 825 beschrieben
wird, werden Tintentropfen, die auf ein Druckmaterial geschleudert
werden sollen, von einem Druck erzeugenden Aktuator (thermisch,
piezoelektrisch usw.) erzeugt. Durch wahlweise Aktivierung des Aktuators
wird ein fliegender Tintentropfen gebildet und über die Entfernung zwischen
dem Druckkopf und dem Druckmaterial auf das Druckmaterial geschleudert.
Zur Erzeugung gedruckter Bilder wird die Bildung von Tintentropfen
individuell gesteuert, während
das Druckmaterial relativ zum Druckkopf transportiert wird. Typi scherweise
verhindert ein leichter Unterdruck in jedem Kanal, dass die Tinte
ungewollt aus der Düse
entweicht. Gleichzeitig bildet sich dadurch an der Düse ein leicht
konkaver Meniskus aus, der dazu beiträgt, die Düse sauber zu halten.
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Bei
herkömmlichen
mit Tropfen auf Anforderung arbeitenden Tintenstrahldruckern erzeugt
ein Druck erzeugender Aktuator den Tintentropfen an den Düsen eines
Druckkopfs. Die verwendeten Aktuatoren sind typischerweise als Thermoaktuatoren oder
als piezoelektrische Aktuatoren ausgebildet. Bei Thermoaktuatoren
bewirkt eine zweckmäßig angeordnete
Heizeinrichtung durch Erhitzen der Tinte einen Phasenübergang
einer Tintenmenge zu einer gasförmigen
Dampfblase, die den Innendruck der Tinte so stark erhöht, dass
ein Tintentropfen herausgeschleudert wird. Bei piezoelektrischen
Aktuatoren wird ein elektrisches Feld an ein piezoelektrisches Material
angelegt, in dem durch mechanische Spannung ein Bewegungsimpuls
erzeugt werden kann, sodass durch eine Pumpwirkung ein Tintentropfen herausgeschleudert
wird. Zu den am häufigsten
hergestellten piezoelektrischen Materialien zählen Keramiken, wie zum Beispiel
Bleizirkonattitanat, Bariumtitanat, Bleititanat und Bleimetaniobat.
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Bei
dem zweiten, gewöhnlich
als Drucken mit kontinuierlichem Strom (Continuous Stream Printing) oder
kontinuierlicher Tintenstrahldruck (Continuous Ink Jet Printing)
bezeichneten Verfahren erzeugt eine mit Druck beaufschlagte Tintenquelle
einen kontinuierlichen Strom von Tintentropfen. In herkömmlichen kontinuierlich
arbeitenden Tintenstrahldruckern werden elektrostatische Ladevorrichtungen
in der Nähe des
Punkts angeordnet, an dem sich der Arbeitsflüssigkeitsfaden in einzelne
Tintentropfen auflöst.
Die Tintentropfen werden elektrisch geladen und dann mittels Ablenkelektroden
mit einer großen
Potentialdifferenz zu einer geeigneten Stelle gelenkt. Wenn nicht
gedruckt werden soll, werden die Tintentropfen in eine Fangeinrichtung
(Auffangeinrichtung, Abscheider, Rinne usw.) abgelenkt und entweder
in den Kreislauf zurückgeführt oder
entsorgt. Wenn gedruckt werden soll, werden die Tintentropfen nicht abgelenkt
und können
dann auf ein Druckmaterial gelangen. Alternativ besteht die Möglichkeit,
abgelenkte Tintentropfen auf das Druckmaterial gelangen zu lassen,
während
die nicht abgelenkten Tintentropfen in der Tintenfangeinrichtung
gesammelt werden. Typischerweise sind kontinuierlich arbeitende
Tintenstrahldrucker schneller als Drucker, die mit Tropfen auf Anforderung
arbeiten, und erzeugen gedruckte Bilder und Grafiken höherer Qualität.
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Bei
anderen Verfahren des kontinuierlichen Tintenstrahldrucks wird in
der Nähe
der Tintenströme für verschiedene
Zwecke eine Luftströmung
eingesetzt. So offenbart
US-A-3
596 257 , Sweet, 1978, zum Beispiel die Verwendung einer
Luftströmung,
die sowohl kolinear als auch rechtwinklig zur Strömungsbahn
der Tropfen verlaufen kann, um die Wirkung der Nachlaufturbulenz
auf die Bahn aufeinanderfolgender Tropfen aufzuheben. Diese Arbeit
wurde in
US-A-3 972 051 , Lundquist u. a.,
US-A-4 068 241 , Yamada,
US-A-4 097 872 ,
Hendriks u. a. und
US-A-4 297
712 , Sturm, hinsichtlich der Auslegung von Exhaustoren
zur Minimierung der Tropfen-Nachlaufturbulenz weiterentwickelt.
US-A-4 106 032 ,
Miura, und
US-A-4 728
969 , Le u. a., sehen zur Unterstützung des Ausstoßens von
Tropfen aus einem mit Tropfen auf Anforderung arbeitenden Kopf eine
koaxiale Luftströmung
vor.
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Ein
bei Tintenstrahldruckern allgemein und Tintenstrahldruckern mit
Gas- oder Luftströmung
insbesondere auftretendes Problem ist das Eintrocknen der Tinte.
Eintrocknen von Tinte in der Nähe
von Druckkopfdüsen
kann zu falschen Flugbahnen der Tropfen und einer Verstopfung der
Düsen führen. Zudem
kann die Verdunstung des Tintenlösungsmittels aus
den Tropfen während
des Flugs die Viskosität der
von der Rinne aufgefangenen Tinte erhöhen und dadurch Schwierigkeiten
beim Rückführen der
Tinte verursachen, wenn die rückgeführte Tinte
durch einen Filter geleitet wird. Besonders gravierend ist dieses
Problem, wenn der Lösungsmittelverlust
in der Tinte so groß ist,
dass die Pigmente in der Tinte koagulieren.
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Das
Einführen
von Lösungsmitteln
in die Düsen
umgebende Bereiche zur Verhinderung eines Eintrocknens der Tinte
ist nicht neu. So offenbart
US-A-4
228 442 , Krull, zum Beispiel die Verwendung eines absorbierenden
oder dochtartigen Materials, das teilweise in ein flüssiges Tintenlösungsmittel
eintaucht, um durch Verdunstung von Lösungsmittel vor den Düsen oder
um diese herum ein Eintrocknen oder eine Verdickung der Tinte an
den Düsen
zu verhindern. Miura u. a. offenbaren die Verwendung befeuchteter
Luft zum Minimieren der Düsenverstopfung
in einem luftunterstützten,
mit Tropfen auf Anforderung arbeitenden Tintenstrahldruckkopf. Keine
der beschriebenen Erfindungen kann jedoch die Probleme der Lösungsmittelverdunstung
lösen,
die durch Luftströme
hoher Geschwindigkeit verursacht werden, die in Druckern, bei denen
die Luftströme
dazu dienen, Tropfen je nach Volumen entlang unterschiedlicher Flugbahnen
zu lenken, auf die Tropfenströme
einwirken.
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Es
besteht somit eindeutig ein Bedarf zum Mindern der Trocknungswirkung,
die eine Gasströmung
auf die Tintentropfenströme
in Druckern ausübt,
bei denen eine Gasströmung
während
des Druckvorgangs auf Tintentropfen einwirkt. Weil die Luftströmung in
solchen Druckern grundsätzlich
aus der unmittelbaren Nähe
der Düsen
entfernt wird, geht es dabei nicht primär um das Eintrocknen von Tinte an
den Düsen.
Die Schwierigkeit besteht vielmehr darin, dass das Eintrocknen von
Tropfen auf ihrer Flugbahn zur Tintenauffangeinrichtung die Viskosität so stark
erhöht,
dass die Tinte nicht mehr rückgeführt und
filtriert werden kann.
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Die
Erfindung schafft einen Tintenstrahldrucker, der alle der vorstehend
genannten, bei den bekannten Druckern auftretenden Probleme löst oder wenigstens
mindert. Zu diesem Zweck umfasst der erfindungsgemäße Tintenstrahldrucker
einen Tintentropfenausbildungsmechanismus zum Ausstoßen eines
Stroms von Tintentropfen, die ein ausgewähltes Volumen aus mindestens
zwei unterschiedlichen Volumina aufweisen, eine Tropfenumlenkeinrichtung zum
Erzeugen einer Gasströmung,
die mit dem Tintentropfenstrom derart zusammenwirkt, dass Tintentropfen
mit unterschiedlichen Volumina voneinander getrennt werden, und
eine Gasströmungskonditioniereinrichtung
zum Vorbehandeln der mittels der Tropfenumlenkeinrichtung erzeugten
Gasströmung mit
Lösungsmitteldampf.
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Der
Tintenstrahldrucker ist vorzugsweise ein mit kontinuierlichem Tintenstrom
arbeitender Tintenstrahldrucker, wobei die mittels der Tropfenumlenkeinrichtung
erzeugte Gasströmung
quer zum Strom von Tintentropfen ausgerichtet ist und bewirkt, dass Tropfen
mit kleinerem Volumen von Tropfen mit größerem Volumen weggelenkt werden.
Das in der Gasströmungskonditioniereinrichtung
verwendete Lösungsmittel
kann Wasser sein. Die Gasströmung ist
vorzugsweise eine Luftströmung.
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Die
Gasströmungskonditioniereinrichtung kann
einen Sensor umfassen, der auf eine Lösungsmittelkonzentration in
der Gasströmung
reagiert. Die Konditioniereinrichtung kann auch eine Steuerschaltung
aufweisen, die mit dem Sensor verbunden ist, um eine Beimischmenge
von Lösungsmittel
zur Gasströmung
derart einzustellen, dass eine ausgewählte Lösungsmittelkonzentration in
der Gasströmung
aufrechterhalten bleibt.
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Im
Betrieb wird die Lösungsmittelkonzentration
in der Gasströmung
auf einen Punkt eingestellt, der eine Erhöhung der Viskosität der Tinte
in den Tropfen im Wesentlichen verhindert. Daher können die
von der Rinne des Druckers aufgefangenen Tropfen durch den Rückführungsmechanismus
des Druckers gefiltert werden, ohne den Filter zu verstopfen oder
den Rückführungsvorgang
zu behindern.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten
bevorzugten Ausführungsbeispiels
näher erläutert.
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Es
zeigen:
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1 eine
schematische Aufsicht eines nach einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung hergestellten Druckkopfs;
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2A–F die Beziehung
zwischen der Schaltfrequenz der Heizelemente des Druckkopfs und
dem Volumen der von den Heizelementen benachbarten Düsen erzeugten
Tintentropfen;
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3 eine
schematische Seitenansicht zur Veranschaulichung der Arbeitsweise
eines nach der bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung hergestellten Tintenstrahldruckkopfs, die zeigt, wie
die Tropfenumlenkeinrichtung Tropfen mit kleinerem Volumen von Tropfen
mit größerem Volumen
weglenkt, und
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4 eine
schematische Seitenansicht eines nach einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung hergestellten Tintenstrahldruckers
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Die
folgende Beschreibung konzentriert sich auf Elemente, die Bestandteil
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
sind oder unmittelbar mit dieser zusammenwirken. Es versteht sich, dass
hier im Einzelnen nicht dargestellte oder beschriebene Elemente verschiedene,
dem Fachmann bekannte Formen annehmen können.
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Der
in 1 und 4 dargestellte mit kontinuierlichem
Strom arbeitende erfindungsgemäße Drucker
umfasst grundsätzlich
einen Tintentropfenausbildungsmechanismus in Form eines Druckkopfs 2.
Gleiche Bauteile werden in allen Darstellungen mit gleichen Bezugsziffern
bezeichnet.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung wird der Druckkopf 2 nach bekannten Halbleiterfertigungsverfahren
(Fertigungsverfahren für
CMOS-Schaltkreise, Fertigungsverfahren für mikroelektromechanische Strukturen
(MEMS) usw.) aus einem Halbleitermaterial (Silizium usw.) hergestellt.
Es ist jedoch ausdrücklich
vorgesehen und daher Bestandteil dieser Offenbarung, dass der Druckkopf 2 nach
jedem beliebigen herkömmlichen,
bekannten Herstellungsverfahren aus jedem beliebigen Material hergestellt
werden kann.
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In 1 ist
eine Vielzahl von ringförmigen Heizelementen 3 mindestens
teilweise auf dem Siliziumsubstrat 6 des Druckkopfs 2 um
entsprechende Düsen 7 herum
ausgebildet oder positioniert. Das Heizelement 3 kann zwar
jeweils mit radialem Abstand zu einem Rand einer entsprechenden
Düse 7 angeordnet
werden, wird aber vorzugsweise konzentrisch in unmittelbarer Nähe der entsprechenden Düse 7 angeordnet.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform
sind die Heizelemente 3 im Wesentlichen kreis- oder ringförmig ausgebildet.
Es ist jedoch ausdrücklich
vorgesehen, dass die Heizelemente 3 als Teilring, Rechteck
oder in einer anderen Form den Düsen 7 benachbart
ausgebildet werden können.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform
weist jedes Heizelement 3 grundsätzlich einen elektrischen Heizwiderstand
auf, der über
Leiter 18 mit Anschlussflächen 11 elektrisch
verbunden ist. Jede Düse 7 steht über einen
im Druckkopf 2 ausgebildeten Tintendurchlass (nicht dargestellt)
mit dem Tintenvorrat 14 in Flüssigkeitsverbindung. Es ist
ausdrücklich
vorgesehen, dass der Druckkopf 2 für den Farbdruck mit drei oder mehr
Tintenfarben zusätzliche
Tintenvorräte
in der Art des Vorrats 14 sowie zusätzliche entsprechende Düsen 7 aufweisen
kann. Wenn nur ein Tintenvorrat 14 und eine Düse 7 verwendet
wird, ist außerdem
ein Schwarzweiß-
oder Einfarbendruck möglich.
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Die
Leiter 18 und die Anschlussflächen 11 können mindestens
teilweise auf den Druckkopf 2 ausgebildet oder positioniert
werden und stellen eine elektrische Verbindung zwischen einem Regler 13 und
dem Heizelement 3 her. Die elektrische Verbindung zwischen
dem Regler 13 und dem Heizelement 3 kann jedoch
auch auf eine beliebige andere, bekannte Weise hergestellt werden.
Der Regler 13 kann verhältnismäßig einfach
ausgeführt
werden (als schaltbare Stromversorgung für das Heizelement 3 usw.)
oder verhältnismäßig komplex
(als Logikregler oder programmierbarer Mikroprozessor in Kombination
mit einer Stromversorgung) für
die Steuerung zahlreicher anderer Komponenten des Druckers, wie jeweils
gewünscht.
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2A–F zeigen
Beispiele elektrischer Wellenformen, mit denen der Regler 13 die
Heizelemente 3 aktiviert. Grundsätzlich entstehen bei einer
Aktivierung des Heizelements 3 mit hoher Frequenz kleinvolumige
Tropfen 23, wie in 2C und 2D gezeigt,
während
bei einer Aktivierung mit niedriger Frequenz großvolumige Tropfen 21 entstehen,
wie in 2A und 2B gezeigt.
Bei der bevorzugten Ausführungsform
sollen große
Tintentropfen zum Bedrucken des Druckmaterials verwendet werden,
während
kleinere Tropfen aufgefangen werden, um die Tinte zurückzuführen. Dieser
Vorgang könnte
jedoch auch umgekehrt werden (je nachdem, welche Anforderungen an
die Bilderzeugung gestellt werden), derart, dass die kleineren Tropfen
zum Drucken verwendet und die größeren Tropfen
in den Kreislauf zurückgeführt werden.
Ferner wird bei diesem Beispiel pro Bildpixel nur ein druckender
Tropfen bereitgestellt, sodass für
das Heizelement zwei Betätigungszustände gegeben
sind, nämlich
druckend oder nicht druckend. Die elektrische Wellenform der Betätigung des
Heizelements 3 für
große
Tintentropfen 21 ist schematisch in 2E dargestellt.
Die durch Ausstoßen
von Tinte aus der Düse 7 infolge
einer Betätigung
des Heizelements mit niedriger Frequenz erzeugten einzelnen großen Tintentropfen 21 sind schematisch
in 2B dargestellt. Die Betätigungszeit 25 des
Heizelements liegt typischerweise bei 0,1 bis 5 Mikrosekunden und
beträgt
bei diesem Beispiel 1,0 Mikrosekunde. Die Verzögerung 28 zwischen aufeinander-folgenden
Heizelementbetätigungen
beträgt
42 Mikrosekunden. Die elektrische Wellenform der Betätigung des
Heizelements 3 für
den nichtdruckenden Zustand ist schematisch in 2C dargestellt.
Der elektrische Impuls 25 hat eine Dauer von 1,0 Mikrosekunde,
die Verzögerung 32 zwischen
den Aktivierungsimpulsen beträgt
6,0 Mikrosekunden. Die in 2D dargestellten
kleinen Tropfen 23 entstehen bei Aktivierung des Heizelements 3 mit
dieser nichtdruckenden Wellenform.
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2E ist
eine schematische Darstellung einer elektrischen Wellenform einer
Heizelementaktivierung für
gemischte Bilddaten und zeigt einen Übergang von dem nicht druckenden
Zustand zu dem druckenden Zustand und zurück zum nicht druckenden Zustand.
Die schematische Darstellung in 2F zeigt
den auf diese Weise gebildeten Tropfenstrom. Ausgehend von der benötigten und
durch die entsprechende Düse 7 ausgestoßenen Tintenfarbe,
der Bewegung des Druckkopfs 17 relativ zu einem Druckmaterial
W und einem zu druckenden Bild, kann die Aktivierung des Heizelements
unabhängig gesteuert
werden. Es ist ausdrücklich
vorgesehen, dass das absolute Volumen der kleinen Tropfen 23 und
der großen
Tropfen 21 basierend auf spezifischen Druckerfordernissen,
wie zum Beispiel Art der Tinte und des Druckmaterials oder Format
und Größe des Bildes,
verändert
werden kann.
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Wie
aus 3 ersichtlich, ist der Druckkopf 2 für eine bildweise
Modulierung von Tropfen in der oben beschriebenen Art mit einer
Tropfenumlenkeinrichtung 45 gekoppelt, die mittels einer
quergerichteten Gasströmung 47 Tropfen
nach ihrem Volumen getrennt auf eine druckende oder nicht druckende Bahn
lenkt. Durch Ausstoßen
von Tinte durch die Düse 7 im
Druckkopf 2 wird ein Arbeitsflüssigkeitsfaden 96 erzeugt,
der sich im Wesentlichen senkrecht zum Druckkopf 2 entlang
der Achse X bewegt. Der physische Bereich, in dem der Arbeitsflüssigkeitsfaden
intakt ist, wird als r1 bezeichnet. Durch
wahlweise Betätigung
des Heizelements 3 mit verschiedenen Frequenzen entsprechend
den Bilddaten wird der Arbeitsflüssigkeitsfaden 96 in
einen Strom einzelner Tintentropfen aufgelöst. Bei der Bildung nicht druckender
Tropfen 21 tritt häufig
eine begrenzte Koaleszenz auf. Dieser Bereich der Strahlauflösung und Tropfenkoaleszenz
trägt die
Bezeichnung r2. In dem auf den Bereich r2 folgenden Bereich r3 ist
die Tropfenbildung abgeschlossen, sodass in dem Abstand vom Druckkopf 2,
in dem die von der Umlenkeinrichtung 45 erzeugte Gasströmung einwirkt,
Tropfen im Wesentlichen in zwei Größenklassen vorliegen: kleine
druckende Tropfen 23 und große nicht druckende Tropfen 21.
Bei der bevorzugten Ausführungsform greift
die von der Gasströmung 47 erzeugte
Kraft 46 rechtwinklig zur Achse X an. Die Kraft 46 wirkt über eine
Weglänge
L, die kleiner ist als oder gleich groß wie die Weglänge r3. Weil die Fläche im Quadrat des Halbmessers
einer Kugel zunimmt, während
sich die Masse in der dritten Potenz des Halbmessers erhöht, haben
die großen,
nicht druckenden Tropfen 21 eine größere Masse und eine größere Bewegungsenergie als
die kleinvolumigen Tropfen 23, was die infolge der kleineren
Fläche
größere Kraft
der einwirkenden Gasströmung
mehr als ausgleicht. Das Einwirken der Gaskraft 46 auf
den Tintentropfenstrom hat zur Folge, dass sich die einzelnen Tintentropfen
je nach Volumen und Masse voneinander trennen. Daher kann die Gasströmungsgeschwindigkeit
so eingestellt werden, dass die Bahn S der kleinen Tropfen von der Bahn
K der großen
Tropfen mit einem Winkel D abweicht, der ausreicht, die großen Tropfen 21 auf
das Druckmaterial W gelangen zu lassen, während die kleinen, nicht druckenden
Tropfen 23 von einer im Folgenden ausführlicher beschriebenen Tinten-Rinnenkonstruktion 60 aufgefangen
werden.
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Der
Grad der Trennung D zwischen den großen, nicht druckenden Tropfen 21 und
den kleinen, druckenden Tropfen 23 hängt nicht nur von deren relativer
Größe ab, sondern
auch von der Geschwindigkeit, Dichte und Viskosität der die
Kraft 46 erzeugenden Gasströmung, der Geschwindigkeit und
Dichte der großen,
druckenden Tropfen 21 und den kleinen nicht-druckenden Tropfen 23 und
der Weglänge
(in 3 mit L bezeichnet), über welche die großen, druckenden
Tropfen 21 und die kleinen, nicht druckenden Tropfen 23 mit
der Gasströmung 47 zusammenwirken. Ähnliche
Ergebnisse können
auch mit Gasen unterschiedlicher Dichte und Viskosität, einschließlich Luft,
Stickstoff usw., erzielt werden.
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3 und 4 zeigen
schematisch eine bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung verwendete
Druckvorrichtung (typischerweise ein Tintenstrahldrucker oder -druckkopf).
Großvolumige
Tintentropfen 21 und kleinvolumige Tintentropfen 23 werden
aus Tinte gebildet, die in einem Strom im Wesentlichen entlang der
Bahn X aus dem Druckkopf 17 ausgestoßen wird. Die Tropfenumlenkeinrichtung 45 weist
einen unteren Verteiler 40 auf, der eine laminare Gasströmung ermöglicht.
Eine Vakuumpumpe 150 steht mit dem Verteiler 40 in
Verbindung und dient als Senke für
die Gasströmung 47. Die
Tropfenumlenkeinrichtung 45 ist in der Mitte in der Nähe der Bahn
X angeordnet. Durch die von der Gasströmung 47 erzeugte Kraft 46 werden
die Tintentropfen getrennt auf eine Bahn S für kleine Tropfen und eine Bahn
K für große Tropfen
gelenkt. Ein dem Verteiler 40 gegenüber angeordneter oberer Verteiler 50 unterstützt die
laminare Gasströmung und
schützt
den Tropfenstrom entlang der Bahn X vor Störungen durch Fremdluft. Die
Pumpe 220 saugt Luft an, während der Filter 210 Staub
und Schmutzpartikel entfernt.
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Der
Drucker weist ferner eine Gasströmungskonditioniereinrichtung 55 auf,
welche die von der Tropfenumlenkeinrichtung 45 erzeugte
Gasströmung 47 mit
einer ausgewählten
Lösungsmittelkonzentration
versorgt. Die Gasströmungskonditioniereinrichtung 55 umfasst
eine Konditionierkammer 190 mit einem Vorrat an flüssigem Lösungsmittel,
das bei Verwendung wasserbasierter Tinten im Druckkopf 2 aus
Wasser bestehen kann, und eine Heizeinrichtung 200 zum
Verdampfen des Lösungsmittels
und zum Ausgleich der durch Verdampfen des Lösungsmittels erzeugten Kühlwirkung.
Unter Druck stehende Luft aus der Pumpe 220 tritt in die
Konditionierkammer 190 ein und wird dort mit verdampftem
Lösungsmittel gemischt.
Ein Trennfilter 190 verhindert, dass Lösungsmitteltropfen in den oberen
Verteiler 50 gelangen. Mit einem Differenzdrucksensor 180 wird
die Geschwindigkeit bestimmt, mit der die Luft durch den Verteiler 50 strömt. Der
Pumpe 220 wird ein Steuersignal zugeführt, sodass eine konstante
Luftströmungsgeschwindigkeit
aufrechterhalten wird. Um den Lösungsmittelverbrauch
so gering wie möglich zu
halten, wird mit Lösungsmittel
konditionierte Luft, die in der Tropfentrenneinrichtung 45 verwendet
und in die Vakuumpumpe 150 gesaugt wurde, im Kreislauf
zur Pumpe 220 zurückgeführt. Der
Sensor 160 erfasst die Lösungsmittelkonzentration in
der Luftströmung
und ist bei einer mit wasserbasierten Tinten arbeitenden bevorzugten
Ausführungsform
als kapazitiver Feuchtigkeitssensor ausgebildet, der dem Fachmann
bekannt ist. Mit einem vom Sensor 160 abgegebenen Signal
wird die Heizeinrichtung 200 gesteuert, um die Verdampfungsgeschwindigkeit
des Lösungsmittels
und damit die Lösungsmittelkonzentration
in der Luftströmung
in der Tropfentrenneinrichtung 45 einzustellen.
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Eine
Tintenrückgewinnungsleitung 70 ist
mit einer Tinten-Rinnenkonstruktion 60 versehen, deren Zweck
es ist, kleine Tintentropfen 23 abzufangen, während große Tintentropfen 21 entlang
der Bahn K für
kleine Tropfen auf das sich auf einer Druckwalze 80 befindende
Aufzeichnungsmaterial W gelangen können. Die Tintenrückgewinnungsleitung 70 steht mit
einem Tintenrückgewinnungsbehälter 90 in
Verbindung, damit nicht gedruckte Tintentropfen über eine Tintenrückgewinnungsleitung 100 für eine anschließende Wiederverwendung
rückgewonnen
werden können.
Ein offenzelliger Schwamm oder Schaumstoff 135 im Tintenrückgewinnungsbehälter verhindert
ein Schwappen der Tinte bei Anwendungen, bei denen der Druckkopf 17 in
rascher Folge abgetastet wird. Eine mit einer Unterdruckquelle gekoppelte
Unterdruckleitung 110 kann mit dem Tintenrückgewinnungsbehälter 90 kommunizieren,
um in der Tintenrückgewinnungsleitung 70 einen
Unterdruck zu erzeugen, der die Trennung der Tintentropfen und deren
Entfernung verbessert. Die Gasströmungsgeschwindigkeit in der
Tintenrückgewinnungsleitung 70 wird
jedoch so gewählt,
dass die Bahn K für
große
Tropfen nicht nennenswert gestört
wird. Der untere Verteiler 40 ist mit einem Filter 140 und
einem Abfluss 130 zum Auffangen flüssiger Tinte versehen, die
durch Tintenvernebelung oder von der Luftströmung im Verteiler 40 abgefangene
fehlgeleitete Strahlen anfällt.
Die abgefangene Tinte wird anschließend in den Rückgewinnungsbehälter 90 zurückgeführt.
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Der
Tintenrückgewinnungsbehälter 90 ist
mit einem Sensor 120 versehen, der die spezifische elektrische
Leitfähigkeit
der Tinte im Behälter 90 misst.
Bei einem Lösungsmittelverlust
durch Zusammenwirken der Tinte mit der Gasströmung steigt die Konzentration
eines ionischen Farbmittels grundsätzlich an. Dies bewirkt einen
entsprechenden Anstieg der spezifischen elektrischen Leitfähigkeit
der rückgewonnenen
Tinte. Die Heizeinrichtung 200 wird in einem Kaskadenregelkreis
mit einem von dem Sensor 120 abgegebenen Steuersignal in
Kombination mit dem von dem Lösungsmittelsensor 160 abgegebenen
Steuersignal beaufschlagt, damit die Lösungsmittelkonzentration der
Tinte sich in einem Bereich bewegt, der eine Wiederverwendung ohne
weitere Lösungsmittelzugaben
bei der Rückführung ermöglicht.
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Ferner
lenkt ein Teilabschnitt des Verteilers 50 einen kleinen
Bruchteil der von der Pumpe 220 und der Konditionierkammer 190 kommenden
Gasströmung
ab, um eine Quelle für
das Gas bereitzustellen, das in die Tintenrückgewinnungsleitung 70 gesaugt
wird. Der Gasdruck in der Tropfenumlenkeinrichtung 45 und
der Tintenrückgewinnungsleitung 70 wird
in Verbindung mit der Auslegung der Tintenrückgewinnungsleitung 70 und
des Verteilers 70 so eingestellt, dass der Gasdruck in
der Druckkopfeinheit in der Nähe
der Tinten-Rinnenkonstruktion 60 über dem Umgebungsluftdruck
in der Nähe
der Druckwalze 80 liegt. Staub und Papierfasern aus der Umgebung
können
sich daher der Tinten-Rinnenkonstruktion 60 nicht ohne
Schwierigkeiten näheren
und an dieser haften und werden außerdem daran gehindert, in
die Tintenrückgewinnungsleitung 70 zu
gelangen.
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Im
Betrieb wird das Aufzeichnungsmaterial W in bekannter Weise von
der Druckwalze 80 in einer quer zur Achse X verlaufenden
Richtung transportiert. Der Transport des Aufzeichnungsmaterials
W wird mit der Bewegung des Druckmechanismus 10 und/oder
der Bewegung des Druckkopfs 17 abgestimmt. Zu diesem Zweck
kann der Regler 13 in bekannter Weise eingesetzt werden.
Das Aufzeichnungsmaterial W kann aus den verschiedensten Materialien
bestehen, einschließlich
Papier, Vinyl, Textilien, anderen faserigen Materialien usw.
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Die
vorangehende Beschreibung enthält zahlreiche
Einzelheiten und Besonderheiten. Diese sollen die beanspruchte Erfindung
jedoch nur erläutern
und nicht begrenzen.