DE2703320A1

DE2703320A1 - Troepfchenstrahlen-aufzeichnungsvorrichtung

Info

Publication number: DE2703320A1
Application number: DE19772703320
Authority: DE
Inventors: James A Frey
Original assignee: Mead Corp
Current assignee: Eastman Kodak Co
Priority date: 1976-01-29
Filing date: 1977-01-27
Publication date: 1977-08-04
Also published as: JPS597585B2; CA1064091A; US4010477A; GB1516606A; JPS5294135A; DE2703320C2; IT1072313B

Description

Dipl.-lng. E. Prinz	Patentanwälte Dtpl.-Chem. Dr. G. Hauser	19	DipUlng. G. Leiser	270332Q
	Ernsbergerstrasse
	8 München 60
		25.
jlnspr Zeichen:	M 1386	Januar 1977

THE MEAD CORPORATION

Talbott Tower

Dayton, Ohio 45402 V.St.A.

Tröpfchenstrahlen-AufZeichnungsvorrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Tröpfchenstrahlen-Aufzeichnungsvorrichtung und insbesondere auf eine Aufzeichnungsvorrichtung mit einer binär geschalteten Feldanordnung, wie sie in der USA-Patentschrift RE 28 219 dargestellt ist. Derartige Aufzeichnungsgeräte erzeugen mehrere Tröpfchenstrahlenreihen, die einzeln aus "Druck"-Bahnen auf ⁿFang^w-Bahnen umgeschaltet werden. Eine vollständige Bedeckung eines einen Aufdruck aufnehmenden Trägers wird dadurch erzielt, daß die Strahlenreihen gegeneinander versetzt werden; dLe Deckung des Bildes wird dur-ih Umschaltverzögerungen von Zeile zu Zeile erreicht, wie in der oben erwähnten USA-Patentschrift ausführlich erläutert ist.

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Ein Hauptproblem beim Drucken mit Hilfe von Aufzeichnungsanordnungen, wie sie in der oben erwähnten USA-Patentschrift beschrieben sind, sind das genaue Auseinanderhalten und Ausrichten der verschiedenen Köpfe oder Stäbe, die die einzelnen Tröpfchenstrahlenreihen erzeugen. Eine Lösung dieses Problems ist in der USA-Patentschrift 3 580 515 beschrieben, doch ist das Einrichten und Betreiben einer großen Anzahl von Stäben entsprechend dieser Patentschrift äußerst langwierig und teuer. Außerdem erfordert eine relativ breite Trennung zwischen den Stäben ziemlich lange Schaltverzögerungen,die das Datenverarbeitungsproblem sehr schwierig machen.

Eine weitere Lösung des Zeilenabstands- und Zeilenausrichtproblems ist in der USA-Patentschrift 3 701 998 beschrieben, gemäß der die Tröpfchenstrahlenreihe mittels eines einzigen Kopfs erzeugt und geschaltet werden. Diese Anordnung ergibt sehr genaue Zellenabstände und eine sehr genaue Zeilenausrichtung bei relativ niedrigen Kosten, doch sind nur zwei Strahlenreihen vorgesehen. Auch mit relativ anspruchsvollen Herstellungsverfahren ist es schwierig, enge Abstände zwischen den Strahlen innerhalb einer der Reihen zu erhalten, so daß dieses bekannte Aufzeichnungsgerät Beschränkungen hinsichtlich des Auflösungsvermögens aufweist, das im aufgezeichneten Bild erhalten werden kann.

Mit Hilfe der Erfindung wird eine binär geschaltete, mit einer Feldanordnung ausgestattete Aufzeichnungsvorrichtung geschaffen, die eine große Anzahl von Strahlenreihen aus einem einzigen Aufzeichnungskopf erzeugt. Mit Hilfe der Erfindung kann daher in einfacher Weise und mit Kosten, die mit den bei der Aufzeichnungsvorrichtung nach der erwähnten USA-Patentschrift aufzuwendenden Kosten vergleichbar sind, ein hohes Druckauflösungsvermögen erzielt

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werden. Dieses Ergebnis wird dadurch erreicht, daß die öffnungen mit gleichmässigem Abstand längs Positionslinien angeordnet werden, die sich im Winkel zur Hauptachse des Kopfs erstrecken und die längs des Kopfs gleichmässige Abstände aufweisen. Zur Datenbehandlung wird jeder Strahl mit der gleichen Zeitverzögerung wie entsprechende Strahlen in anderen Positionslinien geschaltet, so daß eine Strahlenlinie, die von einem Strahl in jeder Positionslinie gebildet ist, eine* Strahlenreihe gemäß dem Stand der Technik entspricht .

Das- Aufladen von Tröpfchen bei einem Aufzeichnungsgerät nach der Erfindung erfolgt mit Hilfe einer Laderingplatte, die in einer Richtung mit dem Strahlenfeld liegende Laderinge aufweist, im übrigen jedoch in bekannter Weise hergestellt ist.Unterhalb der Laderingplatte ist jedoch eine Ablenkelektrodenanordnung mit neuartigem Aufbau angeordnet.Diese Anordnung ist aus einer Platte aus Isoliermaterial hergestellt, die im Winkel verlaufende Schlitze aufweist und an den Seiten der Schlitze mit Ablenkelektroden beschichtet ist. Der untere Abschnitt der Platte ist ausgefräst, damit Tintendurchführungen entstehen, die von einer geschlitzten Bodenplatte und einer leitend beschichteten Seitenplatte bedeckt sind. Von den Laderingen aufgeladene Tröpfchen werden mit Hilfe der oben erwähnten Ablenkelektroden so abgelenkt, daß sie aufgefangen und von den Tintendurchführungen abgeleitet werden. In einer anderen Ausführungsform werden jedoch die abgelenkten Tröpfchen gegen ein Druckaufnahmemedium gelenkt, während die nipht abgelenkten Tröpfchen aufgefangen und abgeleitet werden.^r

Mit Hilfe der Erfindung soll demnach ein Tröpfchenstrahlen-Aufzeichnungskopf geschaffen werden, der relativ einfach und wirtschaftlich herzustellen ist und trotzdem das Drucken

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von Bildern mit verbessertem Auflösungsvermögen erlaubt. Der mit Hilfe der Erfindung zu schaffende Aufzeichnungskopf soll ein Feld aus Tröpfchenstrahlen erzeugen, die längs in regelmässigem Abstand voneinander angebrachter und im Winkel verlaufender Positionslinien angeordnet sind.

Die Erfindung v/ird nun an Hand der Zeichnung beispielshalber erläutert. Bs zeigen:

Fig.1 eine Explosionsdarstellung eines Tintenstrahlen-Aufzeichnungskopf nach der Erfindung,

Fig.2 eine Draufsicht auf eine Ablenkelektrodenanordnung, Fig.3 einen Schnitt längs der Linie 3-3 von Fig.2, Fig.4 einen Schnitt längs der Linie 4-4 von Fig.2,

Fig.5 einen vergrößerten Teilschnitt eines Abschnitts von Fig.2,

Fig.6 eine schematische Darstellung von Tröpfchenstrahlen in der.erfindungsgemäßen Anordnung,

Fig.7 eine Draufsicht auf eine Bodenplatte für eine Auffängeranordnung und

Fig.8 eine andere Ausführungsform einer Auffängeranordnung.

Der hier zu beschreibende Tröpfchenstrahlen-Aufzeichnungskopf besteht aus einer Anordnung, wie sie in der Explosionsdarstellung von Fig.1 angegeben ist. Der Aufzeichnungskopf 10 von

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Fig.1 enthält eine Trägerschiene 12, und eine Trehnschiene 14, die mit Hilfe von Klemrastäben 16 an der Träger schiene befestigt ist. Weitere Elemente, die mit der Klemmschiene mit Hilfe von (nicht dargestellten) Maschinenschrauben befestigt sind, sind eine Filterplatte 32, ein Strömungsmittelverteiler 20, eine Laderingplatte 40 und eine Ablenkelektrodenanordnung 50. Ferner ist ein Anregungsorgan 28 mit einer Anregungssonde 30 vorhanden, die nach unten ragt, und mit einer Lochplatte 18 in Kontakt steht. Die Lochplatte 18 ist mit der unteren Fläche des Strömungsmittelverteilers 20 verschweißt oder verlötet; sie wird mit Hilfe des Wanderwellen-Anregungsverfahrens angeregt, das in der USA-Patentschrift 3 739 393 genau beschrieben ist. Damit diese Anregung erleichtert wird, sind zwei Dämpfungsglieder 22 angebracht, deren Funktion ebenfalls in dieser USA-Patentschrift erläutert ist. Die Lochplatte 18 ist mit einer Reihe von Löchern 26 versehen, die längs mehrerer, im Winkel verlaufender Positionslinien in gleichmassigen Abständen voneinander angebracht sind; dieses Positionsmuster bildet das Hauptmerkmal der Erfindung, wie noch genau beschrieben wird.

Wie Fig.1 weiter zeigt, ist zwischen den Strömungsmittelverteiler 20 und die Ablenkelektrodenanordnung 50 eine Laderingplatte 40 festgeklemmt; das Festklemmen wird durch Durchbrüche 45 in der Laderingplatte 40 und Sitze 51 in der Ablenkelektrodenanordnung 50 erleichtert. Dieses Festklemmen der Laderingplatte ist in der bereits erwähnten USA-Patentschrift 3 701 998 genauer beschrieben.

Wie in dieser USA-Patentschrift erläutert ist, kann die Laderingplatte 40 mehrere Verbindungselemente 46 zumAnschließen an Stecker, beispielsweise an Stecker 44 aufweisen, die eine Reihe von Drähten 42 tragen. Die Drähte

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übertragen Datensignale, die über gedruckte Leiterbahnen einer Reihe von Laderingen 43 zugeführt werden. Die Laderinge 43 liegen in einer Richtung mit den Löchern 26. Mit Ausnahme der geometrischen Anordnung der Löcher und der Laderinge 43 stimmen die Laderingplatte 40 und alle oben beschriebenen Elemente von Fig.1 im wesentlichen mit den entsprechenden Elementen in der erwähnten USA-Patentschrift 3 701 998 überein. Für eine genauere Beschreibung dieser Elemente sei auf diese Patentschrift Bezug genommen.

Die Ablenkelektrodenanordnung 50, die in den Figuren 2 bis genauer dargestellt ist, besteht aus einem Hauptkörper 55, einer Seitenplatte 56 und einer Bodenplatte 61. Verbindungsleitungen 52 und 53 sind zum Anlegen einer positiven Spannung bzw. des Massepotentials vorgesehen; zum Absaugen angesammelter Tinte ist eine Vakuumleitung 54 vorgesehen.

Zum besseren Verständnis der Arbeitsweise der gesamten Anordnung sei auf Fig.6 Bezug genommen. In dieser Figur ist eine Reihe von Punkten dlrgestellt, die Tröpfchenstrahlen in der Ansicht von oben auf den Aufzeichnungskopf darstellen. Es ist zu erkennen, daß die Darstellung von Fig.6 sehr schematisch ist, damit das angewendete allgemeine Prinzip verständlich wird.

Wie Fig.6 zeigt, sind die Tropfenstratlen längs einer Reihe von Positionslinien angeordnet, die Jeweils einen Winkel θ mit der Hauptachse der Lochplatte bilden. Längs einer Positionslinie können eine beliebige Anzahl von Tröpfchenstrahlen in gleichen Abständen angeordnet werden, und die Positionslinien lieger.« in einem solchen Abstand voneinander, daß in einer partllel zur Hauptachse •des Aufzeichnungskopfe verlaufenden Richtung ein gleichmassiger effektiver Tropfchenstrahlentjstand entsteht.

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Es können sieben Tröpfchenstrahlen 1a bis 7a längs einer ersten Positionslinie und eine weitere Gruppe von Tröpfchenstrahlen 1b bis 7b sowie 1c bis 7c längs weiterer paralleler Positionslinien angeordnet werden.

Aus Fig.6 ist zu erkennen, daß der tatsächliche Abstand zwischen benachbarten Tröpfchenstrahlen innerhalb einer Positionslinie der Abstand P sein kann, der in einer parallel zur Hauptachse des Aufzeichnungskopfs verlaufenden Richtung einen effektiven Abstand D ergibt. Der Abstand T zwischen Positionslinien ist so eingestellt, daß der effektive Abstand zwischen dem letzten Loch in einer Positionslinie und dem ersten Loch der nächsten Positionslinie gleich dem Abstand D ist. Ein solcher Abstand zwischen den Positionslinien ergibt einen Abstand S zwischen entsprechenden Tröpfchenstrahlen im benachbarten Positionslinien. Einander entsprechende Tröpfchenstrahlen, beispielsweise die Strahlen 1a, 1b und 1c (zusammen mit weiteren entsprechenden Strahlen in weiteren nicht dargestellten Positionslinien) definieren eine Tröpfchenstrahlenreihe, die .einer einzigen Strahlenreihe entspricht, wie sie in der USA-Patentschrift RE 28 219 dargestellt ist. Eine Anordnung, wie sie in Fig.6 dargestellt ist, kann daher so geschaltet werden, als wäre sie ein Feld aus sieben Reihen mit gegeneinander versetzten Tröpfchenstrahlen.

E s ist zu erkennen, daß es zur Erzeugung eines Tröpfchenstrahlenfeldes gemäß Fig.6 erforderlich ist, eine Lochplatte vorzusehen, die in gleicher Weise angeordnete Löcher 26 aufweist. In der Praxis wäre jedoch ein Tröpfchenstrahlenfeld mit nur sieben Strahlen in Jeder Positionslinie nicht besonders brauchbar. Eine brauchbarere Anordnung könnte größenordnungsmässig etwa 64 Tröpfchenstrahlen (oder Löcher) in gleichmässigen Abständen längs

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einer Positionslinie enthalten, die in einem Winkel θ von etwa 75,5° zur Hauptachse des Aufzeichnungskopf verläuft. Der Tropf enstrahlenabstand P kann etwa 0,4 mm betragen, so daß 64 solcher Tröpfchenstrahlen einen Streifen mit der Breite S von 6,5 mm auf einer Bahn drucken, die sich in der durch den Pfeil A angegebenen Richtung bewegt. Bei einer solchen Anordnung der Tröpfchenstrahlen beträgt der effektive Abstand D etwa 51 wm. Eine derartige Tröpfchenstrahlenanordnung in 20 parallelen Positionslinien ( nach der Darstellung der Figuren 1 und 2), ermöglicht somit das Drucken eines Streifens in einer Breite von 13 cm auf einer sich bewegenden Bahn mit einem Auflösungsvermögen von 102 um. Ein solches Tröpfchenstrahlenfeld kann dadurch erzeugt werden, daß Löcher 26 mit einem Durchmesser von etwa 32 um verwendet v/erden, und daß die Anregungsfrequenz und der Tintenzuführungsdruck entsprechend der gewünschten Dichte eingestellt werden. Typischerweise kann die Anregungsfrequenz etwa 100 kHz betragen.

Aus Fig.6 ist ferner zu erkennen, daß eine Reihe von Registern 6? vorhanden ist, von denen jedes elektrisch mit einem Ladering 43 verbunden ist. Wie in der erwähnten USA-Patentschrift RE 28 219 ausgeführt ist, muß ein Tröpfchenstrahlenfeld mit einer Schaltverzögerung von Reihe zu Reihe geschaltet werden. Die tatsächliche Verzögerung hängt von der Geschwindigkeit der sich bewegenden Bahn und vom Abstand zwischen den Reihen ab. Wie Fig.6 zeigt, ergibt sich der Abstand zwischen den Reihen aus P sin θ ; dieser Abstaid kann zur Durchführung der in der zuvor genannten USA-Patentschrift angegebenen Berechnungen benutzt werden. Für die vordere Reihe der Tröpfchenstrahlen 1a, 1b usw. ist keine Zeitverzögerung erforderlich, was durch cie Zahl 0 in den Registern angezeigt ist, die mit den Laderingen für diese Tropfenstrahlen verbunden sind. Für die aus den Tropfchen-

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strahlen 2a, 2b usw. gebildete Tröpfchenstrahlenreihe müssen jedoch die über eine zugehörige Leitung 80 aus einem (nicht dargestellten) Register dem Systam zugeführten Umschaltdaten um eine Zeitperiode verzögert werden. In gleicher Weise müssen die an die Tröpfchenstrahlen in den Reihen 3 bis 7 angelegten Daten um 2, 3 und bis zu Zeitperioden verzögert werden. Bei der oben beschriebenen Anordnung mit 64 Tröpfchenstrahlen pro Positionslinie müssen die Daten zum Schalten des letzten Tröpfchenstrahls in jeder Positionslinie um 63 Zeitperioden verzögert werden. Bei einer Bahngeschwindigkeit in der Größenordnung von etwa 183 m pro Minute stellt jede der 63 Zeitperioden eine Verzögerung von etwa 129 jus dar.

Aus den Figuren 2 bis 5 ist zu erkennen,daß an einen in die untere Fläche des Hauptkörpers 55 gefrästen Kanal 59 eine Unterdruckleitung 54 angeschlossen ist. Der Hauptkörper 55 ist durch eine Reihe von Schlitzen sägezähnförmig ausgestaltet, so daß eine Reihe von Zähnen 57 entsteht. Unter jedem Zahn 57 ist ein Kanal 60 zum Anschluß an den Kanal 59 gefräst. Die Kanäle 60 sind durch die Zähne 69 der Bodenplatte 61 bedeckt, so daß Flüssigkeitssammelkammem entstehen. Wie in Fig.4 am besten zu erkennen ist, wird diesen Kammern Flüssigkeit von Tröpfchen 70 zugeführt, die so abgelenkt werden, daß sie gegen die Flächen 68 der Zähne 57 prallen. Die Unterdruckleitung 54 bewirkt, daß solche Tröpfchen in die Kanäle und von da aus in den Kanal 59 zum Entfernen aus dem Aufzeichnungskopf gesaugt werden.Fig.7 zeigt die Ausgestaltung der Bodenplatte 61 und ihrer Zähne 69.

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Bei der bevorzugten AusfUhrungsform der Erfindung erfolgt das Drucken dadurch, daß bestimmte Tröpfchen 70 ungeladen und ohne Ablenkung durch die als Fänger wirkende Ablenkelektrodenanordnung 50 fallen. Die Tröpfchen, die nicht zum Drucken verwendet werden sollen, werden durch Anlegen einer Spannung an den entsprechenden Ladering 43 im richtigen Zeitpunkt aufgeladen. Solche Tröpfchen werden von elektrischen Feldern abgelenkt, die zwischen Elektrodenpaaren 64 und 65 erzeugt werden, die als Beschichtung auf den Zähnen 57 zu beiden Seiten der Schlitze 58 gebildet sind.

Wie in Hg.5 am besteh zu erkennen ist, sind die Elektroden 64 mit Hilfe von Elektrodenverlängerungen 63 an Masse gelegt, die um die Enden der Zähne 57 herumreichen. Die Elektrodenverlängerungen 63 stehen mit einem Leitermaterial 62 in Kontakt, das als Beschichtung längs einer Fläche auf der Seitenplatte 56 aufgebracht ist. An das Leitermaterial 62 kann mit Hilfe geeigneter Vorrichtungen die Masseleitung 53 angeschlossen sein.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann eine Ablenkelektrodenanordnung 150 angewendet werden, wie sie in dem vergrößerten und teilweise gebrochenen Schnitt von Fig.8 dargestellt ist. Die Ansicht von Fig.8 erfolgt aus der gleichen Richtung wie die Ansicht der Ablenkelektrodenanordnung 50 von Fig.4.

Die Ablenkelektrodenanordnung 150 ist allgemein ebenso wie die Ablenkelektrodenanordnung 50 ausgestaltet; sie weist demnach eine Reihe von Zähnen 157 auf, die auf ihren beiden Seiten mit Elektroden 164 und 165 beschichtet sind. Jedes Elektrodenpaar, 164, 165 erzeugt quer zu

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einem Schlitz 158 ein elektrisches Feld zum Ablenken aufgeladener Tintentröpfchen, die zwischen ihnen hindurchfallen. Tröpfchen 170, die nicht aufgeladen sind, können nicht abgelenkt werden, so daß sie auf einen porösen Körper 180 auftreffen, der in einen Kanal 160 an der Oberseite eines Zahns 169 eingepaßt ist, der im Winkel längs der Bodenplatte 161 verläuft.

Während die bevorzugte Ausführungsform nach den Figuren bis 5 aufgeladene Tröpfchen auffängt und mit ungeladenen Tröpfchen druckt, arbeitet die andere AusfUhrungsform mit einer Ablenkelektrodenanordnung nach Fig.8 genau in der entgegengesetzten Weise. Die nicht zum Drucken bestimmten Tröpfchen, die auf den porösen Körper 180 auftreffen, werden durch Anlegen eines Unterdrucks an die Kanäle 160 abgeführt, und die zum Drucken verwendeten Tröpfchen folgen der mit gestrichelten Kreisen angegebenen Bahn zur Ablagerung auf einer sich bewegenden (nicht dargestellten) Bahn.

Es sind hier zwar nur bevorzugte Ausfuhrungsbeispiele _r._y der Erfindung beschrieben worden, doch ist die Erfindung keineswegs auf diese speziellen Ausgestaltungen beschränkt; im Rahmen der Erfindung sind vielmehr ohne weiteres Abwandlungen möglich.

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Claims

Patentanspruch^

ί 1. JTröpf chenstrahlen-AufZeichnungsvorrichtung mit einem ^—' Zuführungsanschluß für eine Aufzeichnungsflüssigkeit, einer mit dem Zuführungsanschluß verbundenen länglichen Lochplatte mit mehreren Löchern, einer parallel zu der Lochplatte angebrachten Ladeplatte mit mehreren Ladeelektroden, die in einer Richtung mit den öffnungen liegen, einer Tropfenerzeugungseinrichtung, mit deren Hilfe kontinuierlich durch die Löcher strömende Aufzeichnungsflüssigkeitsstrahlen erzeugt und in Tröpfchen zum Aufladen durch die Ladeelektroden zerlegt werden, einer Ablenkelektrodeneinrichtung zum Ablenken der Tröpfchen entsprechend der an sie angelegten Ladungen und einer Fängereinrichtung zum Auffangen derjenigen Tröpfchen, die um mehr als eine vorbestimmte Strecke abgelenkt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Löcher längs mehrerer paralleler Positionslinien angeordnet sind, die im Winkel zur Hauptachse der Lochplatte verlaufen, und daß die Ablenkung in einer senkrecht zu den Positionslinien liegenden Richtung erfolgt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Löcher derart längs der Positionslinien angeordnet sind, <bß Linien aus einer Gruppe von in gleichmassigem Abstand voneinander liegenden Abstandslinien parallel zur Hauptachse der Lochplatte die Positionslinien an den Orten der Löcher schneiden.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionslinien in gleichem Abstand voneinander liegen, so daß die gesamte Löchergruppe einen gleichmässigen Seitenabstand hat.

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4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkelektrodeneinrichtung ein isolierendes Teil aufweist, das mit einer Reihe von im Winkel angeordneten Zähnen versehen ist und zu beiden Seiten der Zähne mit einem Leitermaterial beschichtet ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne derart angeordnet sind, daß sie alle
Tröpfchen auffangen, die von ihnen abgelenkt werden.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in den unteren Flächen der Zähne bedeckte Kanäle zum Sammeln und Ableiten der Flüssigkeit vorgesehen sind, die von den Zähnen abgefangen und ihnen zugeführt wird.

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