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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein
Verfahren zum Reduzieren der Aerosolverunreinigung in einem Tintenstrahldrucker
und spezieller auf eine Vorrichtung und ein Verfahren, bei denen
eine Elektrode verwendet wird, um Tintenpartikel, die Aerosol enthalten,
die von den Tintenstrahleinrichtungen eines Tintenstrahldruckers ausgestoßen werden,
induktiv aufzuladen. Die geladenen Aerosol-Partikel werden durch
ein elektrisches Feld zu einem Druckmedium hin ausgestoßen, derart,
daß dieselben
entweder zu dem Druckmedium hin angezogen werden, wo dieselben zu
dem Druckprozeß beitragen,
oder zu dem Druckkopf zurück
abgestoßen
werden, wo dieselben gesammelt und entsorgt werden können.
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Tintenstrahldrucker
sind zuverlässige
und effiziente Druckgeräte.
Typischerweise verwendet ein Tintenstrahldrucker einen Druckkopf,
der auf einem Wagen angebracht ist, der sich über ein Druckmedium, beispielsweise
Papier, rückwärts und
vorwärts bewegt.
Der Druckkopf weist üblicherweise
einen oder mehrere Tintenstrahleinrichtungen auf, die selektiv aktiviert
werden können,
um eine kleine Tintenmenge auf das Druckmedium auszustoßen. Ein Steuersystem
steuert die Bewegung des Druckkopfs und aktiviert selektiv die geeigneten
Tintendüsen, während sich
der Druckkopf über
die geeigneten Orte auf dem Druckmedium bewegt, um gewünschte Bilder
und Zeichen zu erzeugen.
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Es
gibt zwei übliche
Typen von Tintenstrahleinrichtungen, die in Druckköpfen für Tintenstrahldrucker
verwendet werden: 1) thermische Tintenstrahleinrichtungen; und 2)
piezoelektrische Tintenstrahleinrichtungen. Bei einer thermischen
Tintenstrahleinrichtung ist typischerweise eine kleine Tintenkammer mit
einem Substrat an einem Ende und einer Düse an dem anderen definiert.
Ein Heizelement, beispielsweise ein Widerstand, ist auf dem Substrat
vorgesehen. Eine Aktivierung des Heizelements erzeugt eine Blase
in der Tintenkammer, die eine kleine Tintenmenge durch die Düse und zu
dem Druckmedium ausstößt. Bei
einer piezoelektrischen Tintenstrahleinrichtung dient die mechanische
Wirkung von piezoelektrischen Elementen dazu, kleine Tintenmengen von
einer kleinen Kammer durch eine Düse und zu dem Druckmedium hin
auszustoßen.
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Bei
diesen beiden Tintenstrahleinrichtungstypen, ebenso wie bei weniger üblichen
Typen von Tintenstrahleinrichtungen, erzeugt der Ausstoß von Tinte
durch die Düse
häufig
feine Tinten-Partikel und -Fragmente zusätzlich zu relativ größeren Partikeln.
Die relativ größeren Tintenpartikel,
die als Tropfen bezeichnet werden, weisen üblicherweise eine ausreichende
Masse und ein ausreichendes Moment auf, um dieselben direkt zu dem
Druckmedium zu tragen, wo dieselben an dem gewünschten Ort aufschlagen. Kleinere
Partikel, die als Sprühnebel
bezeichnet werden, können
genügend
Masse und Moment aufweisen, um das Druckmedium zu erreichen. Jedoch
kann der Weg derselben durch Luftströme oder dergleichen verlangsamt
oder abweichend sein, so daß dieselben
nicht notwendigerweise an dem bestimmungsgemäßen Ort das Druckmedium treffen. Dies
kann die Qualität
des Bilds, das gedruckt wird, negativ beeinträchtigen. Noch kleinere Partikel,
die als Aerosol bezeichnet werden, besitzen nicht ausreichend Masse
oder Moment, um das Druckmedium zu erreichen. Vielmehr kann die
kleine Größe und Masse
dieser Partikel ermöglichen,
daß dieselben
in die verschiedenen Luftströme
in dem Drucker gelangen, bis sich dieselben auf verschiedenen Oberflächen in und
um den Drucker absetzen.
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Das
Vorliegen dieses Aerosols und des Rückstands, der eine Folge des
Absetzens des Aerosols auf verschiedenen Oberflächen ist, kann viele unerwünschte Folgen
haben. Sollte sich das Aerosol beispielsweise auf Schaltungskomponenten
absetzen, können
die verschiedenen Salze in der Tinte eine Korro sion und schließlich einen
Ausfall der Schaltung bewirken. Abscheidungen von Aerosol-Tinte
auf beweglichen Teilen, beispielsweise dem Wagenführungsstab
und dergleichen, können
die Reibung erhöhen
und sonst den ordnungsgemäßen Betrieb
des Druckers beeinträchtigen.
Dieses Problem ist verschlimmert, da derartige Tinte dazu tendiert,
Staub, Papierfasern und anderen Schmutz einzufangen, was den ordnungsgemäßen Betrieb
der beweglichen Komponenten weiter beeinträchtigt. Viele Tintenstrahldrucker
verwenden ferner optische Komponenten, um beispielsweise die Position
und die Bewegung des Druck-Kopfs oder des -Wagens zu erfassen und
zu überwachen.
Der Aufbau von Aerosol auf und um diese kritischen Komponenten kann das
Licht, das für
den ordnungsgemäßen Betrieb
derselben notwendig ist, streuen, brechen oder blockieren.
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Aerosol
kann sich ferner auf Oberflächen aufbauen,
die das Druckmedium oder den Benutzer kontaktieren. Wenn ein aufgebautes
Aerosol das Druckmedium kontaktiert, kann dasselbe unerwünschte Streu-Markierungen
oder -Verschmierungen erzeugen. In gleicher Weise kann der Aufbau von
Aerosol auf Oberflächen,
die den Benutzer kontaktieren, die Hände und die Bekleidung des
Bedieners verschmutzen.
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Viele
der Bemühungen,
die Druckqualität
in anderen Bereichen zu erhöhen,
verschlimmerten die Probleme, die der Aerosolverunreinigung zugeordnet sind.
Beispielsweise können
kleinere Düsen
verwendet werden, um die Druckerauflösung zu erhöhen. Jedoch können auch
kleinere Düsen
die erzeugte Aerosolmenge stark erhöhen. In gleicher Weise wurden
die Salzkonzentrationen in bestimmten Tinten erhöht, um die Farbe, die Farbbeständigkeit,
die Dunkelheit und andere Charakteristika der Tinte zu verbessern.
Der erhöhte
Salzgehalt macht die Tinte jedoch korrodierbarer und schädlich für die Druckerkomponenten.
Die vermehrte Verwendung von grenzflächenaktiven Stoffen in der
Tinte kann die Wanderung der Aerosoltinte, nachdem sich dieselbe auf
Druckeroberflächen
gesammelt hat, unterstützen.
Zusätzlich
können
Lösungsmittel
mit niedriger Verdampfung bewirken, daß die Aerosol-Tinte sehr langsam
trocknet, wodurch die Zeit erhöht
wird, während
der das Aerosol wandern, Schmutz sammeln und sonst das Druckerverhalten
beeinträchtigen kann.
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Es
sollte offensichtlich sein, daß Aerosol
zu jeder Zeit erzeugt werden kann, zu der Tinte aus einer Tintenstrahldüse ausgestoßen wird.
Somit kann Aerosol nicht nur während
normaler Druckoperationen erzeugt werden, sondern kann auch während eines
Ausblasens erzeugt werden, einem Betrieb, der durch bestimmte Drucker
durchgeführt
wird, während dem
Tinte aus den Düsen
ausgestoßen
wird, um Verstopfungen oder Hindernisse zu beseitigen, oder weitere
Wartungsoperationen durchzuführen.
Bestimmte Tintenstrahldrucker sind mit einer Wartungsstation versehen,
zu der der Druckkopf bewegt wird, um die verschiedenen Wartungsoperationen
durchzuführen, beispielsweise
das Ausblasen. Üblicherweise
ist die Wartungsstation mit einem Auffangbecken versehen, in das
Tinte, die aus den Düsen
ausgeblasen wird, ausgestoßen
und gesammelt wird. Um die nachteiligen Wirkungen des Aerosols,
das während
derartiger Operationen erzeugt wird, zu reduzieren, kann das Auffangbecken
so klein wie möglich
gemacht werden. Auf diese Art und Weise ist es wahrscheinlicher, daß sich das
Aerosol auf den inneren Wänden
des Auffangbeckens sammelt, und daß dasselbe in dem Auffangbecken
eingefangen werden kann. Wenn das Auffangbecken in der Praxis jedoch
zu klein gemacht wird, kann sich dasselbe mit Tinte füllen und
den bestimmungsgemäßen Zweck
nicht länger
erfüllen. Überdies
hat das Reduzieren der Größe des Auffangbeckens
keinen Einfluß auf
das Aerosol, das während
des Druckens erzeugt wird.
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Bei
einem Versuch, die Aerosolverunreinigung zu steuern, ungeachtet
dessen, ob dieselbe während
des Druckens oder des Ausblasens erzeugt wird, sind einige Drucker
mit einem Lüfter
versehen, der dazu bestimmt ist, mit Aerosol beladene Luft aus dem
Drucker zu blasen. Typischerweise leitet der Lüfter die Luft durch ein Filter,
das elektrostatische Fasern aufweisen kann, um dadurch zumindest
einen bestimmten Teil des Aerosols zu beseitigen, bevor die Luft
den Drucker verläßt. Jedoch
können
derartige Filter mit der Zeit verstopfen und können daher nur eine Kurzzeitlösung bieten. Überdies
addiert sich die Hinzufügung
des Lüfters
und der zugeordneten Komponenten desselben zu den Kosten des Druckers.
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Um
die Verhinderung der Erzeugung von Aerosol und Sprühnebelpartikel
zu unterstützen,
werden bestimmten Tinten visoelastische langkettige Polymere zugesetzt.
Es wird davon ausgegangen, daß diese
Polymere das Zusammenhalten der Tintentropfen unterstützen, während dieselben
durch die Düse ausgestoßen werden,
wodurch die Aerosol- und Sprühpartikel-Menge reduziert wird.
Jedoch können die
Polymere auch eine Düsenverstopfung
erhöhen.
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Es
ist ferner möglich,
die Bildung und die Wirkungen von Aerosol und Sprühpartikeln
zu reduzieren, indem der Abstand von der Düse zu dem Druckmedium reduziert
wird. Ein kürzerer
Abstand hat eine geringere Aerosol- und Sprühnebel-Verunreinigung zur Folge,
da weniger Gelegenheit für
Luftströme
und dergleichen besteht, um Tintenpartikel abzuleiten oder abzulenken,
bevor dieselben auf das Druckmedium treffen. Jedoch existieren praktische Begrenzungen
für die
Reduzierung des Abstands über
einen bestimmten Punkt hinaus. Beispielsweise tendieren viele Druckmedientypen
dazu, sich zu runzeln und zu kräuseln,
wenn dieselben naß werden. Wenn
der Abstand zwischen der Düse
und dem Druckmedium zu klein ist, können diese Kräuselungen
mit der Düse
zusammenstoßen,
wobei das Bild verschmiert oder das Druckmedium beschädigt wird. Ferner
sind viele Tintenstrahldrucker entworfen, um auf einer Vielzahl
von Druckmedien zu drucken. Da die verschiedenen Druckmedien unterschiedliche
Dicken aufweisen können,
kann der Abstand von der Düse
zu der Oberfläche
des Druckmediums variieren, selbst in dem gleichen Drucker. Folglich
ist der Abstand von der Düse
zu dem Druckmedium bei vielen Druckern bereits auf oder in der Nähe des praktischen
Minimums.
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Die
US-A-3,981,020 beschreibt einen Tintenstrahldrucker, bei dem Tintentropfen
durch eine Düse in
Richtung eines Aufzeichnungspapiers ausgeworfen werden. Durch den
Aufprall der Tintentropfen auf dem Papier wird ein Tintennebel erzeugt
und in verschiedene Richtungen verteilt. Um zu vermeiden, daß sich der
Tintennebel auf bestimmten Einheiten, wie z.B. einer Ablenkungseinheit,
absetzt, ist eine Elektrode, benachbart zu dem Aufzeichnungspapier angeordnet,
die vorgespannt ist, um bezüglich
des Tintennebels eine anziehende oder abstoßende elektrostatische Kraft
auszuüben.
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Die
DE 3937860 A1 betrifft
ein Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät, bei dem ein im Bereich eines
Aufzeichnungskopfes entstehender Tintennebel durch ein geladenes
Förderband
gesammelt wird, wobei ein das Aufzeichnungsmaterial tragendes Element
als elektrostatisch anziehendes Förderband benutzt wird.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein verbessertes
Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zum zuverlässigen Reduzieren einer
Aerosolverunreinigung in einem Tintenstrahldrucker zu schaffen.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 und durch eine
Vorrichtung gemäß Anspruch
2 gelöst.
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Ein
Vorteil der Erfindung besteht darin, ein System zu schaffen, das
andere Aspekte des Druckers nicht negativ beeinträchtigt und
das wenig aufwendig hergestellt und einfach in den Drucker eingebaut
werden kann.
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Gemäß diesen
und weiteren Aufgaben und Vorteilen reduziert ein System gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung die Aerosolverunreinigung, die einem
Tintenstrahldrucker zugeordnet ist, durch das induktive Aufladen
von Tinte in der Tintenstrahleinrichtung derart, daß Partikel,
einschließlich
Aerosol-Partikeln, die von der Düse
ausgestoßen
werden, aufgeladen werden. Die Partikel werden in ein elektrisches
Feld ausgestoßen,
typischerweise zwischen der Düse
und dem Druckmedium. Das elektrische Feld tritt mit den aufgeladenen
Aerosol-Partikeln in Wechselwirkung, um die Steuerung des Wegs derselben
zu unterstützen. Speziell
zieht das elektrische Feld die Aerosol-Partikel, abhängig von
der Ladung des Partikels und der Polarität des elektrischen Felds, das
Aerosol-Partikel entweder zu dem Druckmedium hin an, wo dasselbe zu
dem Drucken beitragen kann, oder dasselbe stößt das Partikel zu dem Druckkopf
hin ab, wo dasselbe gesammelt und entfernt werden kann.
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Gemäß einem
Vorteil der vorliegenden Erfindung kann die gleiche Elektrode oder
das Netzwerk von Elektroden sowohl für eine induktive Aufladung der
Tinte in der Tintenstrahleinrichtung als auch zur Erzeugung des
elektrischen Felds verwendet werden. Beispielsweise kann ein elektrisches
Potential an eine Auflageplatte angelegt werden, die das Druckmedium
trägt.
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Gemäß einem
weiteren Vorteil der Erfindung kann ein elektrisches Feld in einem
Auffangbecken erzeugt werden, um den Flug von Aerosol-Partikeln in
der Wartungsstation zu steuern. Wiederum kann eine einzelne Elektrode
oder ein Netzwerk von Elektroden, die in dem Auffangbecken oder
in der Nähe desselben
angeordnet sind, dazu dienen, sowohl die Tinte in der Tintenstrahleinrichtung
induktiv aufzuladen als auch ein elektrisches Feld in dem Auffangbecken
zu erzeugen.
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend bezugnehmend auf die
beiliegenden Zeichnungen näher
erläutert.
Es zeigen:
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1 eine
teilweise aufgeschnittene perspektivische Ansicht eines Tintenstrahldruckers,
der ein Aerosolverunreinigungs-Reduzierungssystem gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung enthält;
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2 eine
teilweise aufgeschnittene Ansicht von Teilen des Druckers von 1;
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3 einen
Querschnitt entlang der Linie 3-3 in 2;
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4 einen
Querschnitt entlang der Linie 4-4 in 2, der die
Auflageplatte in einer abgesenkten Stellung zeigt;
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5 eine
schematische Querschnittansicht einer Tintenstrahldüse, eines
Druckmediums und einer Auflageplatte von einem Drucker gemäß einem bevorzugten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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6 die
Komponenten von 5 während der anfänglichen
Phasen eines Tintenausstoßes;
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7 die
Komponenten von 6 in einer späteren Phase
des Tintenausstoßes;
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8 die
Komponenten von 7 in einer späteren Phase
des Tintenausstoßes;
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9 die
Komponenten von 8 in einer späteren Phase
des Tintenausstoßes;
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10 die
Komponenten von 9 in einer späteren Phase
des Tintenausstoßes;
und
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11 eine
perspektivische Ansicht eines Auffangbeckens von dem Drucker von 1.
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Ein
Tintenstrahldrucker, der ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des vorliegenden
Systems zum Reduzieren einer Aerosolverunreinigung verkörpert, ist
in 1 mit dem Bezugszeichen 20 bezeichnet. Der
Drucker 20 umfaßt
ein Chassis 22, das von einem Gehäuse 24 umgeben ist.
In dem Gehäuse 24 befindet
sich eine Druckersteuerung 26 (die schematisch als ein
Mikroprozessor dargestellt ist), die Befehle von einem Host-Gerät (nicht
gezeigt), beispielsweise einem Personalcomputer oder dergleichen, empfängt. Die
Steuerung 26 kann auch interne vorprogrammierte Befehle
implementieren oder Befehle durch ein Tastenfeld (nicht gezeigt)
auf dem Drucker 20 empfangen. Die Steuerung 26 steuert
dann die verschiedenen Systeme in dem Drucker 20, um die Befehle
zu implementieren.
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Beispielsweise
steuert die Steuerung 26 ein Wagensystem und ein Papierzufuhrsystem.
Das Wagensystem, das in den 1 bis 4 zu
sehen ist, umfaßt
einen Wagenführungsstab 32,
der sich transversal durch den Drucker 20 erstreckt. Der
Wagenführungsstab 32 trägt einen
Wagen 30, der sich unter der Leitung der Steuerung 26 rückwärts und
vorwärts entlang
des Wagenführungsstabs 32 bewegt.
Der Wagen 30 trägt
einen oder mehrere Tintenstifte 34, von denen jeder mit
zumindest einem Druckkopf 36 versehen ist, der zumindest
eine Tintenstrahleinrichtung 38 aufweist. Die Betätigung der
Tintenstrahlein richtungen 38 wird ebenfalls durch die Steuerung
gesteuert.
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Noch
bezugnehmend auf die 1 bis 4 dient
das Papierzufuhrsystem dazu, Druckmedienblätter 40, beispielsweise
Papier, aus einem Aufbewahrungsbehälter 42 zu entnehmen.
Wenn das Druckmedium 40 aus dem Aufbewahrungsbehälter 42 entnommen
wird, wird dasselbe zwischen mehreren Zuführungsrollen 44 und
einer Papierführung 46 in
Eingriff genommen. Die Zuführungsrollen 44 sind an
einer Antriebsachse 48 befestigt, die wiederum unter der
Leitung der Steuerung 26 gedreht werden kann, um das Druckmedium 40 unter
den Wagen weiterzubewegen. Eine Druckauflage 50 ist positioniert,
um das Druckmedium 40 in dem Bereich unterhalb des Wagens
zu tragen. Auf diese Weise steuert die Steuerung 26 die
Bewegung des Wagens 30, die Aktivierung der Tintenstrahleinrichtungen 38 und
die Weiterbewegung des Druckmediums 40, um gewünschte Bilder
zu drucken.
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Es
sollte offensichtlich sein, daß eine
Vielzahl von bekannten Tintenstrahldruckern existiert, die unterschiedliche
Typen von Steuerungen, Wagensystemen und Papierzuführungssystemen
aufweisen, die allgemein wie oben beschrieben arbeiten. In gleicher
Weise sind verschiedene Verfahren zum Aufbauen und Verwenden derartiger
Systeme für
Fachleute auf dem Gebiet von Druckern gut bekannt und müssen nicht
beschrieben werden. Die vorliegende Erfindung, von der ein bevorzugtes
Ausführungsbeispiel
nachfolgend beschrieben wird, kann in einer großen Vielzahl derartiger Drucker
implementiert sein.
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Es
sollte ferner offensichtlich sein, daß, obwohl die vorliegende Erfindung
hinsichtlich eines Tintenstrahldruckers eines Typs, der üblicherweise
für das
Drucken zu Hause oder im Büro
verwendet wird, dargelegt wird, die vorliegende Erfindung auch auf eine
große
Vielzahl von anderen Tintenstrahldruckgeräten anwendbar ist, beispielsweise
Faxgeräte, Plotter,
tragbare Druckeinheiten, Kopierer, Kameras, Videodrucker und dergleichen.
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Gemäß einem
bevorzugten Verfahren der vorliegenden Erfindung wird Tinte in einer
Tintenstrahleinrichtung induktiv aufgeladen, so daß Partikel,
einschließlich
Aerosol-Partikeln, die aus der Düse
ausgestoßen
werden, aufgeladen werden. Die induktive Aufladung der Tinte kann
erreicht werden, indem eine Elektrode oder ein Elektrodennetzwerk, das
manchmal als eine Aufladungselektrode bezeichnet wird, in der Nähe der Tintendüse plaziert wird.
Zusätzlich
wird ein elektrisches Feld über
die Tintenstrahldüse
erzeugt. Das elektrische Feld wird erzeugt, indem eine Elektrode
oder ein Elektrodennetzwerk, das manchmal als eine Feldelektrode
bezeichnet wird, angeordnet wird, um ein elektrisches Feld zwischen
der Düse
und dem Druckmedium zu erzeugen.
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Das
elektrische Feld tritt mit den aufgeladenen Aerosol-Partikeln in
Wechselwirkung, um eine Aerosolverunreinigung zu reduzieren. Speziell
wird, abhängig
von der Polarität
des Aerosol-Partikels und der Polarität des Felds, das Aerosol-Partikel entweder
zu dem Druckmedium hin angezogen, wo dasselbe auftrifft, oder wird
zu dem Druckkopf zurück
abgestoßen,
wo dasselbe gesammelt werden kann. In jedem Fall wird das Aerosol-Partikel
derart aufgenommen, daß dasselbe
nicht ungesteuert um den Drucker treibt.
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Bei
dem dargestellten Ausführungsbeispiel dient
eine einzige Elektrode sowohl als die Aufladungselektrode als auch
die Feldelektrode. Speziell dient die Auflageplatte 50 als
eine Elektrode. Die Auflageplatte ist aufgrund ihrer relativ großen Nähe sowohl
zu dem Druckmedium 40 als auch den Tintenstrahleinrichtungen 38 als
eine Elektrode besonders erwünscht.
Zusätzlich
erstreckt sich die Auflageplatte 50 transversal über den
Drucker 20 und weist allgemein die gleiche Erstreckung
wie der Druckweg des Wagens 30 auf. Selbstverständlich könnten auch
andere Elektroden oder Elektrodennetzwerke verwendet werden. Beispielsweise
können
bei anderen Ausführungsbeispielen
die Antriebsachse 48 oder der Wagenführungsstab 32 geeignet
sein. Alternativ könnte
eine anwendungsspezifische Elektrode, d.h. eine Elektrode, die keine
andere Funktion aufweist, als eine Aufladungselektrode, eine Feldelektrode oder
beides zu dem Drucker hinzugefügt
sein.
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Um
die Funktion derselben als eine Elektrode zu erleichtern, besteht
die dargestellte Auflageplatte 50 aus einem leitfähigen Material
und ist bezüglich
Masse elektrisch isoliert. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
besteht die Auflageplatte 50 aus einem mit Kohlenstoff
gefüllten
Kunststoffmaterial. Vorzugsweise weist das Kunststoffmaterial eine Kohlenstoffüllung von
zumindest 5% auf. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist das Kunststoffmaterial
eine Kohlenstoffüllung
zwischen 5% und 30% auf. Für
Fachleute ist es offensichtlich, daß auch andere Materialien geeignet
sein können.
In gleicher Weise können
viele geeignete Strukturen verwendet werden, um die Auflageplatte
von Masse elektrisch zu isolieren. Beispielsweise können nicht-leitende Laufbuchsen
oder Lager verwendet werden, um die Auflageplatte in dem Drucker
zu befestigen. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Auflageplatte 50 an
der Antriebsachse 48 befestigt, um zu ermöglichen,
daß sich
die Auflageplatte zwischen einer oberen Stellung, die in 3 gezeigt
ist, während Druckoperationen
und einer unteren Stellung, die in 4 gezeigt
ist, zu anderen Zeiten dreht. Um die Auflageplatte 50 zu
isolieren, bestehen die Laufbuchsen und Lager für die Antriebsachse 48 aus
einem isolierenden Material, beispielsweise Nylon oder Kunststoff.
Zusätzlich
umfassen die Strukturen zum Bewegen und Tragen der Auflageplatte
isolierende Materialien.
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Die
Auflageplatte 50 wird geladen, indem dieselbe mit einer
Leistungsquelle 52 verbunden wird. Bei dem dargestellten
Ausführungsbeispiel
ist die Leistungsquelle 52 eine Gleichstromquelle, die entworfen
ist, um eine Hochspannung und einen Niederstrom zu liefern. Obwohl
Fachleute erkennen werden, daß eine
große
Vielzahl von Leistungsquellen, einschließlich Wechselstrom-Leistungsquellen,
verwendet werden könnten,
umfaßt
die dargestellte Leistungsquelle einen Rück lauftransformator mit einer
sekundären
Aufwärtswindung
mit einem zugeordneten Diodengleichrichter und einem Filter. Zur Vereinfachung
der Herstellung ist die Leistungsquelle 52 bei dem dargestellten
Ausführungsbeispiel
zusammen mit der Steuerung 26 auf der Hauptlogikplatine
des Druckers angebracht.
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Die
Größe der Ladung,
die an die Auflageplatte angelegt wird, kann abhängig von der speziellen Geometrie
und den Beschränkungen
des Druckers von einem Druckertyp zu einem anderen variieren. Außerdem kann
die Stärke
des elektrischen Feldes über
die Breite des Druckers und mit dem verwendeten Druckmedientyp variieren.
Jedoch ist es bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel erwünscht, an
der Düse
ein Feld mit einer Größe zu erzeugen, die
einen Absolutwert von mehr als etwa 10 kV/Meter und vorzugsweise
zwischen etwa 100 kV/Meter und etwa 2 MV/Meter aufweist. Noch vorzugsweiser
sollte der Absolutwert der Feldgröße an der Düse etwa 100 kV/Meter betragen.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
kann, bei einem Abstand von der Auflageplatte zu den Düsen von
etwa 1 mm, ein gewünschtes
Feld erzeugt werden, indem ein Potential von etwa 100 Volt an die
Auflageplatte angelegt wird.
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Wie
am besten in den 2 bis 4 zu sehen
ist, ist die dargestellte Leistungsquelle 52 durch die
Antriebsachse 48 mit der Auflageplatte 50 verbunden.
Ein Kontakt 54 auf der Antriebsachse 48 liefert
eine elektrische Verbindung von der Leistungsquelle 52 über ein
Kabel 56 zu der Antriebsachse. Die Ladung wird aufgrund
des physikalischen Kontakts der Auflageplatte 50 mit der
Antriebsachse 48 zu der Auflageplatte übertragen. Es ist möglich, daß die Leistungsversorgung
direkt mit der Auflageplatte elektrisch gekoppelt ist. Alternativ
könnte
ein Kontakt auf dem Druckerchassis 22 positioniert werden,
derart, daß derselbe
einen elektrischen Kontakt mit der Auflageplatte herstellt, wenn
die Auflageplatte in ihrer oberen Stellung ist, und keinen Kontakt,
wenn die Druckplatte in der unteren Stellung ist. Unter Verwendung
dieser Struktur wird die Auflageplatte nur geladen, wenn dieselbe
in der oberen Stellung für
ein Drucken ist.
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Die 5 bis 10 zeigen
schematisch Darstellungen, die zeigen, wie die vorliegende Erfindung
wirksam ist, um die Aerosolverunreinigung zu reduzieren. Bezugnehmend
auf 5 weist die Tintenstrahleinrichtung 38 eine
Barrierenschicht 58 auf, die zwischen einem Substrat 60 und
einer Öffnungsplatte 62 angeordnet
ist, um eine Nukleierungskammer 64 zu definieren. Ein Widerstand 66 ist
auf dem Substrat 60 vorgesehen, während eine Düse 68 in der Öffnungsplatte
gebildet ist. Eine kleine Tintenmenge 70 ist in der Nukleierungskammer
enthalten. In der Darstellung ist die Auflageplatte 50 mit
einer positiven Ladung (die durch die Pluszeichen angezeigt ist)
versehen. Die positive Ladung auf der Auflageplatte 50 veranlaßt, daß sich die
negativen Ionen (die durch die Minuszeichen dargestellt sind) in
der Tinte 70 zu der Druckplatte 50 bewegen, während die positiven
Ionen in der Tinte von der Auflageplatte weg wandern.
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Auf
die Aktivierung der Tintenstrahleinrichtung 38 durch die
Steuerung 26 hin wird ein Strom an den Widerstand 66 angelegt,
der die benachbarte Tinte erwärmt
und verdampft, um eine Treiberblase 72 zu erzeugen, wie
in 6 dargestellt ist, die eine kleine Tintenmenge
aus der Nukleierungskammer 64 und durch die Düse 68 treibt.
Auf das Entfernen des Stroms von dem Widerstand 66 hin
kollabiert die Treiberblase 72, wie in 7 gezeigt
ist. Die kollabierende Treiberblase 72 zieht die Tinte
in die Nukleierungskammer 64 zurück und ergibt einen Tintentropfen 74,
wie in 8 gezeigt ist. Aufgrund der Ladungsverteilung
in der Tintenstrahltinte 70 ist der Tintentropfen 74 induktiv
geladen. Überdies
ist die Verteilung von Ionen in dem Tintentropfen 74 nicht gleichmäßig. Wie
dargestellt ist, sind negative Ionen an dem Kopf konzentriert, während positive
Ionen in der Nähe
des Schwanzes konzentriert sind.
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Während des
Flugs des Tintentropfens 74 zu dem Druckmedium 40 entwickelt
derselbe "Abschnürungspunkte" 76 oder
Kontrak tionen, die in 9 zu sehen sind. Die Oberflächenspannung
bewirkt, daß einige
dieser Abschnürungspunkte 76 den
Schwanz des Tintentropfens 74 in kleinere Fragmente 78a bis 78c fragmentieren,
wie in 10 gezeigt ist. Aufgrund der
ungleichmäßigen Ladungsverteilung
in dem Tropfen werden die kleineren Fragmente 78a bis 78c geladen
sein.
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Der
Tintentropfen 74 weist ausreichend Masse und Moment auf,
um denselben zu dem Druckmedium zu tragen, wo derselbe auftrifft,
um einen Teil des gedruckten Bilds zu bilden. Es ist jedoch möglich, daß die kleineren
Fragmente 78a bis 78c nicht ausreichend Masse
aufweisen. Beim Fehlen eines elektrischen Felds würden einige
der Fragmente 78a bis 78b, die als Sprühnebelpartikel
bezeichnet werden, durch Luftströme
oder dergleichen abgelenkt werden, bevor sie das Druckmedium erreichen,
während andere
Fragmente 78c, die als Aerosol-Partikel bezeichnet werden, durch Luftströme oder
dergleichen weggetragen werden können
und niemals das Papiermedium erreichen. Jedoch hilft das Vorliegen
des elektrischen Feldes dabei, dies zu verhindern. Da die Fragmente
geladen sind, werden dieselben entweder zu dem Druckmedium hin angezogen
oder von dem Druckmedium abgestoßen, abhängig von der Ladung derselben.
Beispielsweise weist das Fragment 78c, ein geladenes Aerosol-Partikel,
eine positive Ladung auf und würde
von dem Druckmedium zurück zu
dem Druckkopf abgestoßen
werden. Das Fragment 78c würde wahrscheinlich auf der Öffnungsplatte
des Druckkopfs auftreffen, wo dasselbe während periodischer Wisch- und
Ausblas-Prozeduren, die üblicherweise
durchgeführt
werden, um den Druckkopf zu warten, beseitigt werden könnte. Auf
diese Weise wird die Aerosolverunreinigung reduziert, indem die
Aerosol-Partikel induktiv geladen werden, und indem dieselben durch
ein elektrisches Feld geleitet werden.
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Es
wird ferner angenommen, daß das
vorliegende System die Verhinderung der Bildung von Aerosol-Partikeln
unterstützen
kann. Speziell existiert, da der Tropfen 74 entgegengesetzt
geladene Enden aufweist, eine Anziehungskraft zwischen dem Kopf des
Tropfens und dem Schwanz des Tropfens. Diese Anziehungskraft kann
dabei helfen, den Tropfen zusammenzuhalten und eine Fragmentierung
zu verhindern oder zu reduzieren. Diese Anziehungskraft kann auch
bewirken, daß Fragmente,
die gebildet werden, an dem entgegengesetzt geladenen Tropfen wieder
anhaften, oder dem entgegengesetzt geladenen Tropfen zu dem Druckmedium
zu folgen.
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Bei
dem oben beschriebenen System dient die Auflageplatte sowohl als
Aufladungselektrode als auch als Feldelektrode. Bei diesem System
wird ein Tintentropfen in einem Weg direkt zu der Feldelektrode
hin ausgestoßen.
Folglich wird der Tropfen entweder zu dem Medium hin angezogen oder
von dem Druckmedium weg abgestoßen,
entgegengesetzt zu einer lateralen Ablenkung des Tintentropfens.
Es sollte jedoch offensichtlich sein, daß zwei getrennte Elektroden
oder Elektrodennetzwerke verwendet werden können, um diese Funktionen durchzuführen. Beispielsweise
könnte
eine Aufladungselektrode mit einer speziellen Polarität an einem
Ende des Wagenführungsstabs 32 positioniert
sein, so daß dieselbe
in eine enge Nachbarschaft zu den Tintenstrahleinrichtungen 38 kommt,
jedesmal wenn sich der Wagen 30 zu diesem Ende des Führungsstabs
bewegt. Dies würde
dazu dienen, die Tinte in den Tintenstrahleinrichtungen induktiv
zu beladen. Eine getrennte Feldelektrode, beispielsweise die Auflageplatte
oder eine anwendungsspezifische Elektrode oder ein Elektrodennetzwerk,
könnten
in der Nähe des
Druckmediums vorgesehen sein, um das elektrische Feld zu erzeugen.
Eine Option, die durch ein solches System geboten wird, besteht
darin, daß die Polarität der Ladungselektrode
entgegengesetzt zu der der Feldelektrode sein kann.
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Überdies
ist es nicht notwendig, daß das elektrische
Feld zu jeder Zeit oder entlang der gesamten Breite des Druckers
existiert. Vielmehr muß das
Feld nur während
Druckoperationen benachbart zu dem Druckkopf existieren. Folglich
kann es erwünscht
sein, die Feldelektrode zu entladen, wenn nicht gedruckt wird, oder
nur einen Teil der Feldelektrode, die benachbart zu dem Druckkopf
ist, zu jeder gegebenen Zeit zu aktivieren.
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Die
obige Beschreibung richtet sich primär auf die Reduzierung einer
Aerosolverunreinigung, die während
eines Druckens bewirkt wird. Jedoch können die gleichen Konzepte
verwendet werden, um Aerosol, das während Ausblasoperationen erzeugt
wird, zu steuern. Beispielsweise ist der in 1 dargestellte
Drucker 20 mit einer Wartungsstation 80 versehen,
wie in 1 gezeigt ist. Der Wagen 30 wird periodisch
für Wartungsprozeduren,
beispielsweise ein Ausblasen, zu dieser Wartungsstation 80 bewegt.
Die Wartungsstation 80, wie am besten in 11 zu
sehen ist, umfaßt
ein Auffangbecken zum Aufnehmen von Tinte, die aus dem Druckkopf 36 ausgeblasen
wird. Während
einer typischen Ausblasoperation wird der Wagen bewegt, so daß der Druckkopf über dem
Auffangbecken positioniert wird, und Tinte aus den Druckkopfdüsen in das
Auffangbecken ausgestoßen
wird. Größere Tintentropfen
und Sprühpartikel
fallen auf den Grund des Auffangbeckens, wo dieselben gesammelt
werden. Jedoch kann Aerosol, das während der Ausblasoperationen erzeugt
wird, in dem Auffangbecken schweben oder zu anderen Bereichen des
Druckers oder der Umgebung schweben. Um dies zu steuern, ist das
dargestellte Auffangbecken mit einer Auffangbeckenelektrode 84 versehen,
um die Aerosolpartikel auf die gleiche oben beschriebene Art und
Weise zu Orten zu leiten, an denen dieselben gesammelt werden können. Die
Leistungsversorgung und die Spannung für die Auffangbeckenelektrode 84 können ähnlich denen,
die vorher beschrieben sind, sein. Alternativ ist es für Fachleute
offensichtlich, daß viele
geeignete Variationen für
die Leistungsversorgung verwendet werden können.