DE3218342C2 - - Google Patents
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- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
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Description
Die Erfindung betrifft eine Auffangvorrichtung für einen Tinten
strahlschreiber mit einem Tintenbehälter, der an mindestens
eine Schreibdüse zum Ausstoßen eines Strahles von Tintentröpf
chen gegen eine Schreibfläche angeschlossen ist, wobei ein Teil
des Tintenstrahls zum Markieren der Schreibfläche benutzt wird
und der übrige Teil des Tintenstrahls zum Tintenbehälter mittels
einer Tintenrückleiteinrichtung zurückgeleitet wird, mit einem
Tintentröpfchen-Fänger zum Aufnehmen der nicht zum Markieren
der Schreibfläche verbrauchten Tintentröpfchen des Tinten
strahls, und mit einem Vakuumerzeuger zum Ansaugen von Luft und
Tintennebel und zum Erzeugen eines Unterdruckes zum Fördern der
durch den Tintentröpfchen-Fänger aufgenommenen Tinte in den
Tintenbehälter.
Derartige Auffangvorrichtungen und Tintenrückleiteinrichtungen
sind bei Tintenstrahlschreibern weit verbreitet (IBM, Technical
Disclosure Bulletin, Vol. 19, Nr. 6, Nov. 1976, S. 2037,
deutsche Patentschrift 23 38 017). Sie weisen gewöhnlich einen
Tintentröpfchen-fänger auf, welcher die abgelenkten, nicht auf
die Schreibfläche treffenden Tintentröpfchen zuerst auffängt
und dann an eine Rücklaufleitung abgibt, über die sie schließ
lich zur Wiederverwendung in einen Tintenbehälter zurückgelei
tet werden, aus dem die Tinte, gegebenenfalls nach Trennung von
eingeschlossener Luft oder von Trägerluft eine Rückführung zur
Schreibdüse erfolgt. Das Freispülen des Eintrittskanals des
Tintentröpfchen-Fängers von Tinte geschieht durch Absaugen,
wozu an den Tintenbehälter ein Vakuumerzeuger angeschlossen
ist. Durch das Erzeugen eines Unterdrucks in der Rückführlei
tung wird Tinte nicht nur aus dem Eintrittskanal abgesaugt,
sondern auch durch die Rückführleitung hindurch in den Tinten
behälter oder einen vorgeschalteten Rücklaufbehälter gesaugt.
Gewöhnlich wird das Unterdruckniveau so ausreichend hoch einge
stellt, daß die aus der Umgebung in den Tintentröpfchen-Fänger
angesaugte Luft auch den in der Umgebung der Mündung des
Fängers üblicherweise vorhandenen Tintennebel in den Fänger
mitreißt. Es ist wünschenswert, daß der Tintennebel in den
Fänger hineingezogen wird, um zu verhindern, daß er sich
auf benachbarte Bauteile des Tintenstrahlschreibers oder auf
die Schreibfläche niederschlägt.
In bestimmten Anwendungsfällen des Tintenstrahl-Schreib- oder
-Druckverfahrens müssen Tinten benutzt werden, die ein
Lösungsmittel, z. B. Alkohol oder Keton, enthalten. Wenn solche
Tinten Luft ausgesetzt sind, leiden sie unter einer relativ
raschen Verdunstung. Das Lösungsmittel verdunstet besonders
rasch, wenn bei Benutzung derartiger Tinten im Bereich der
Auffangvorrichtung der starke Luftstrom aufrechterhalten
wird. Der Lösungsmittelverlust macht die Tinte schließlich
unbenutzbar; die Tinte muß dann ersetzt oder durch Zugeben
von Lösungsmittel und/oder anderen Zusatzstoffen wieder auf
das richtige Mischungsverhältnis gebracht werden.
Zur Verringerung der Lösungsmittelverdunstung in der Tinten
rücklaufeinrichtung ist bei herkömmlichen Tintenstrahlschrei
bern ein Tintenseparator gemäß z. B. der US-PS 40 23 182 verwendet
worden. Die Zwischenschaltung eines Tinten/Luft-Separators
zwischen eine Auffangvorrichtung, die gewöhnlich Teil des
Schreib- oder Druckkopfes ist, und einen Tintenrücklaufbehäl
ter führt zu einer beträchtlichen Vergrößerung der Zeitdauer,
während der die Zusammensetzung der Tinte innerhalb akzep
tabler betriebsmäßiger Grenzen bleibt. Der große Luft
stromdurchsatz in der Tintenauffangvorrichtung wird jedoch
durch den Separator nicht herabgesetzt. Außerdem muß in der
Nähe des Tintenstrahl-Schreib- oder -Druckkopfes eine Halte
rung für den Separator zweckmäßigerweise so angeordnet sein,
daß zum Abscheiden der Tinte aus dem in den Separator ein
strömenden Tinten-Luft-Gemisch die Wirkung der Schwerkraft
ausgenutzt werden kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung
von vereinfachtem Aufbau zum Absaugen von Tintennebel aus
dem Bereich der Auffangvorrichtung zu schaffen, die das Ver
mischen der aufgefangenen Tinte und das Absauge-Luftstroms
zu einem einzigen Strom verhindert.
Die Lösung dieser Aufgabe ist mit ihren Ausgestaltungen in
den Patentansprüchen gekennzeichnet.
Erfindungsgemäß hat ein Tintenstrahlschreiber eine Auffang
vorrichtung, die an ihrem Eintrittskanal einen Tröpfchenfänger zum
Auffangen nicht verbrauchter Tintentröpfchen aufweist, und
in der Nähe des Fängers einen getrennten Lufteinlaß zum
Absaugen von Tintennebel aus der Umgebung des Sammelgefäßes.
Bei der erfindungsgemäßen Auffangvorrichtung ist nahezu völ
lig ausgeschlossen, daß der zum Entfernen von Tintennebel
und Tintenniederschlag aus dem Bereich der Auffangvorrichtung
benutzte Luftstrom auf die aufgefangene Tinte einwirkt.
Ein anderer Vorteil der erfindungsgemäßen Auffangvorrichtung
besteht darin, daß sie einfacher aufgebaut, nicht auf die
Wirkung der Schwerkraft angewiesen und bequem einzubauen ist.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden an
hand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 einen Tintenstrahlschreiber mit einer erfindungs
gemäßen Auffangvorrichtung,
Fig. 2 eine Schrägansicht einer erfindungsgemäßen Auffang
vorrichtung,
Fig. 3 eine Seitenansicht derselben Auffangvorrichtung,
Fig. 4 die zugehörige Vorderansicht,
Fig. 5 die zugehörige Draufsicht,
Fig. 6 den Schnitt 6-6 in Fig. 5 und
Fig. 7 eine Schrägansicht einer anderen Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Auffangvorrichtung zum Auf
fangen mehrerer Tintenstrahlen.
Der in Fig. 1 dargestellte Tintenstrahlschreiber benutzt
Tinte, die in einem Tintenvorratsbehälter 10 bereitgehalten
wird und über eine Zuführleitung 11 einem Schreibkopf 12 zu
förderbar ist. Zum Erzeugen von Druck für das Ausstoßen von
Tinte aus dem Schreibkopf 12 in Richtung einer Druck- oder
Schreibfläche 14 sind in die Zuführleitung 11 eine Pumpe 15
und ein Regler 16 eingebaut. Der Schreibkopf 12 hat an einen
Düsenauslaß 18 mit
üblicherweise kleinem Durchmesser, der bei einem praktischen
Beispiel etwa 0,0635 mm betrug.
Die unter Druck stehende Tinte wird aus der Düsenöffnung an
fänglich als kontinuierlicher Strom in Richtung der Schreib
fläche 14 ausgestoßen und zerfällt danach in einzelne Tinten
tröpfchen 19. Um Tintentröpfchen 19 von gleichmäßiger Größe
und regelmäßigem Zwischenabstand zu erhalten, kann auf den
Tintenstrom bzw. -strahl mit einer kontrollierten Störung
nach einem in der Fachwelt bekannten Verfahren eingewirkt
werden, das darin besteht, mit dem Schreibkopf 12 eine zweck
dienliche Antriebsvorrichtung zu verbinden, z. B. einen Oszil
lator 20, der mit einem nicht dargestellten piezoelektrischen
Element in dem Schreibkopf 12 gekuppelt ist. Der Flug oder
die Flugbahn der Tintentröpfchen 19 ist dadurch steuerbar,
daß bei der Ausbildung jedes einzelnen Tintentröpfchens 19
dessen elektrische Ladung mittels eines Laderinges 21 beein
flußt wird. Die Tintentröpfchen 19 fliegen durch den Lade
ring 21 hindurch und dringen in ein elektrostatisches Feld
ein, das mit einem Satz Ablenkplatten 22 und 24 erzeugbar ist.
Das elektrostatische Feld wird auf einem konstanten Niveau
gehalten, um ein Ablenkfeld zu schaffen, welches die Flug
bahn der Tintentröpfchen 19 in Abhängigkeit vom Ladungsniveau
jedes einzelnen Tintentröpfchens 19 bestimmt, das sich durch
die Wirkung des Laderinges 21 ergibt. Beim gezeigten Beispiel
folgen die Tintentröpfchen 19 mit einem höheren Ladungsniveau
einer Flugbahn, in der sie auf die Schreibfläche 14 auftreffen,
wogegen Tintentröpfchen 19 mit einem niedrigeren Ladungs
niveau oder nahezu keiner Ladung zu einer Auffangvorrichtung
25 hin gelenkt werden.
Nachdem die zur Auffangvorrichtung 25 hin gelenkten Tinten
tröpfchen 19 aufgefangen worden sind, werden sie weggesaugt,
ohne daß sie der relativ rasch strömenden Luft ausgesetzt
werden, die zum Absaugen der Tintentröpfchen und des normaler
weise in der Nähe der Auffangvorrichtung 25 auftretenden
Tintenniederschlags notwendig ist. Dies wird beim gezeigten
Beispiel durch Trennen der Strömungswege für die aufgefangene
flüssige Tinte und die Spül- bzw. Saugluft erreicht.
Die Auffangvorrichtung 25 hat eine gemeinsame Mündung oder
Eintrittskanal 26, durch den Tintentröpfchen 19 im Flug hin
durchgeleitet und Luft eingesaugt werden, und einen Tintentröpfchen-
Fänger 28 zum Auffangen der Tintentröpfchen 19 und
Wegleiten der Tintenflüssigkeit entlang einer Bahn, die von
der Bahn der Spül- oder Saugluft getrennt ist, welche einen
Lufteinlaß 29 durchströmt. Die Luftströmung oder
-förderung geschieht mittels des Eintrittskanals 26 und er
folgt durch Anschließen eines Vakuumerzeugers 30 über eine
Leitung 31 und einen Vakuumregler 32 an den Lufteinlaß 29.
Durch das Ansaugen von Luft werden die Tintentröpfchen, häufig
in Form von Tintennebel, eingesaugt, ohne daß die gegen die
Schreibfläche 14 oder gegen einen Einlaß des Tintentröpfchen-Fängers 28
gerichteten Tintentröpfchen 19 beeinflußt werden, die aufgrund
der Trägheitskraft ihre Flugrichtung beibehalten.
Um einen Tintenniederschlag am Einlaß des Tröpfchenfängers 28
zu verhindern, wird beim gezeigten Beispiel derselbe Vakuum
erzeuger 30 benutzt. Er ist über einen Regler 35, einen Tin
tenrücklaufbehälter 36 und ein Rücklaufrohr 34 an den beim
gezeigten Beispiel gemäß Fig. 2 bis 6 als Rohrleitung aus
gebildete Tröpfchenfängers 28 angeschlossen, wobei das Rücklauf
rohr 34 und der Tröpfchenfänger 28 als Fördervorrichtung dienen,
die einen Strömungsweg für die Tintenflüssigkeit bildet. Bei
Bedarf kann die an das Rücklaufrohr 34 angeschlossene Vakuum
quelle selbstverständlich getrennt von dem mit der Leitung 31
verbundenen Vakuumerzeuger 30 sein.
Die vom Tröpfchenfänger 28 aufgefangene Tintenflüssigkeit wird
durch das Rücklaufrohr 34 hindurch abgeleitet und im Tinten
rücklaufbehälter 36 aufgenommen. Anstelle einer Vakuumquelle
zum Ansaugen von Tinte durch das Rücklaufrohr 34 hindurch
kann zum selben Zweck eine in Fig. 1 mit gestrichelten Linien
dargestellte Pumpe 37 verwendet werden. Beim gezeigten Bei
spiel sind der Tintenrücklaufbehälter 36 und der Tintenvor
ratsbehälter 10 durch eine Verbindungsleitung 33 miteinander
verbunden, in die eine nicht dargestellte zweckdienliche
Pumpe und ein nicht dargestelltes Rückschlagventil als Über
tragungsvorrichtung eingebaut sind, welche Tinte aus dem
unter Unterdruck stehenden Tintenrücklaufbehälter 36 in den
unter Druck stehenden Tintenvorratsbehälter 10 fördert.
Gemäß einem Merkmal der Erfindung wird die Luftströmung am
Eintrittskanal 26 der Auffangvorrichtung 25 auf einem relativ
größeren Durchsatz gehalten als der Luftstrom im Tröpfchen
fänger 28 und im Tintenrücklaufrohr 34. Die Vakuumregler 32
und 35 sind je so eingestellt, daß, obgleich der Vakuumerzeu
ger 30 beiden gemeinsam ist, in der Leitung 31 ein relativ
größerer Luftdurchsatz aufrechterhalten wird
als im Tintenrücklaufrohr 34. Es hat sich herausgestellt,
daß eine Luftströmungsgeschwindigkeit bzw. ein Luftdurchsatz
von etwa 0,226 Nm3/h am Eintrittskanal 26 ausreicht, um in
dessen Bereich Tintennebel abzusaugen. Ferner hat sich heraus
gestellt, daß ein Tintenniederschlag am Sammelgefäß 28 ver
hindert werden kann, wenn im Tintenrücklaufrohr 34 eine Luft
strömung von etwa 0,028 Nm3/h aufrechterhalten wird.
Zur Beibehaltung des gewünschten relativ niedrigeren Luft
durchsatzes im Tröpfchenfänger 28 im Vergleich zum Luftdurchsatz
im Lufteinlaß 29 hatte bei einer praktischen Ausführungsform
das Tintenrücklaufrohr 34 einen Durchmesser von etwa 1,574 mm,
das Rohr der Leitung 31 dagegen einen solchen von etwa
3,175 mm. Form, Gestalt und Anordnung des Tröpfchenfängers 28,
des Lufteinlasses 29 und der zugehörigen Bauteile der Auf
fangvorrichtung 25 und der Rohrverbindungen dieses Ausfüh
rungsbeispiels sind in Fig. 2 bis 6 dargestellt. Die Regler
35 und 32 waren so eingestellt, daß sie im Lufteinlaß 29
einen Luftdurchsatz von etwa 0,28 Nm3/h und im Tröpfchenfänger 28
einen solchen von etwa 0,028 Nm3/h erzeugten. Durch diese
Luftdurchsätze war sichergestellt, daß Tintennebel zuverläs
sig in den Eintrittskanal 26 hineingezogen wurde und sich
nicht auf elektrische Bauteile wie die Ablenkplatten 22 und
24 oder auf die Schreibfläche 14 niederschlug. Gleichzeitig
wurde die Tintenflüssigkeit vom Tröpfchenfänger 28 aufgefangen
und unter geringstmöglicher Einwirkung von mit höheren Ge
schwindigkeiten bzw. Durchsätzen strömender Luft in den Tin
tenrücklaufbehälter 36 zurückgeleitet. Bei Benutzung z. B.
einer Tinte auf Alkoholbasis wurde eine Verdunstungsgeschwin
digkeit von etwa 49,7 Stunden je Liter erreicht. Dies stellt
eine beträchtliche Verbesserung gegenüber herkömmlichen An
ordnungen dar, bei denen die Verdunstungsgeschwindigkeiten
mit vergleichbaren Tinten etwa 39 Stunden je Liter betrugen.
Die Auffangvorrichtung 25, Tröpfchenfänger 28 und der Luft
einlaß 29 können verschieden gestaltet sein und doch ihren
Zweck erfüllen, nämlich Tintentröpfchen aufzufangen, die zum
Beschriften bzw. Bedrucken nicht verbraucht wurden, und den
Tintennebel aus dem Bereich der Auffangvorrichtung 25 zu ent
fernen und dabei die Einwirkung von größeren Luftdurchsätzen
bzw. Luftströmungsgeschwindigkeiten auf die aufgefangene
Tinte so gering wie möglich zu halten. Z. B. kann der Luftein
laß dem Tröpfchenfänger 28 für flüssige Tinte benachbart sein
oder es aufnehmen.
Bei der in Fig. 7 dargestellten anderen Ausführungsform hat
eine Auffangvorrichtung 125 einen Eintrittskanal 126, der
Tintentröpfchen aus mehreren Tintenstrahlen aufzufangen ver
mag und zum Wegspülen des Tintennebels in diesem Bereich von
einem Luftstrom durchströmt wird. Die Tintentröpfchen werden
von einem Tintentröpfchen-Fänger aufgefangen, der beim gezeigten Bei
spiel von mehreren Rohröffnungen 128a bis 128e gebildet ist,
von denen für jeden Tintenstrahl je eine vorgesehen ist. Der
Tintentröpfchen-Fänger kann auch eine langgestreckte Mulde sein, die
alle Tintenstrahlen mit einer gemeinsamen Öffnung aufzufangen
vermag. In der Nähe der den Tröpfchenfänger bildenden Rohröff
nungen 128a bis 128e ist eine beim gezeigten Beispiel lang
gestreckte Haube 129 von komplementärer Gestalt angeordnet,
die jeden Tröpfchenfänger aufnimmt. Ähnlich wie bei der Ausführungs
form gemäß Fig. 1 bis 6 sind die Rohröffnungen 128a bis 128e
des Tröpfchenfängers je an ein entsprechendes Tintenrücklauf
rohr 134a bis 134e mit niedrigerem Luftdurchsatz angeschlos
sen, wogegen der Lufteinlaß 129 mit einer Leitung 131 mit größerem
Luftdurchsatz verbunden ist. Jedes der Tintenrücklaufrohre
134a bis 134e und die Leitung 131 sind an ein Vakuumsystem
angeschlossen, das wie die Ausführungsform gemäß Fig. 1 bis
6 einen Vakuumerzeuger sowie Regler aufweist. Die Auffang
vorrichtung 125 ist in einem Tintenstrahlschreiber verwendbar,
bei dem mehrere Schreibdüsen mehrere Tintenstrahlen ausstoßen.
Es hat sich herausgestellt, daß durch die Erfindung die Kon
struktion einer Tintenauffangvorrichtung in hohem Maße ver
einfacht wird und dennoch eine nahezu vollständige Trennung
der Rücklauftinte von den großen Luftströmen erreicht
wird, die zum Wegspülen von Tintennebel aus dem Bereich der
Auffangvorrichtung notwendig sind. Bei mit einer Auffang
vorrichtung gemäß der Erfindung ausgestatteten Tintenstrahl
schreibern können die Beschränkungen wegfallen, die bei eini
gen herkömmlichen Vorrichtungen hinsichtlich der Ausrichtung
bzw. Lage der Auffangvorrichtung und der Verbindungsleitungen
bestehen. Hierbei handelt es sich um die von der Wirkung der
Schwerkraft unabhängigen Gestaltungen der Erfindung; ein Bei
spiel hierfür ist die Ausführungsform, bei der im Tintenrück
laufrohr 34 ein Vakuumerzeuger oder eine Pumpe zum Absaugen
von Tinte aus dem Eintrittskanal des Sammelgefäßes 28 ange
ordnet ist. Zum letztgenannten Zweck kann die Erfindung je
doch auch die Wirkung der Schwerkraft ausnutzen, wenn die
Tinte entsprechend fließfähig ist. Außer auf einen Tinten
strahlschreiber mit einem speziellen Verfahren für die Tinten
tröpfchenkontrolle ist die Erfindung auf andere Tintenstrahl
schreiber-Typen anwendbar, bei denen Tinte in eine Auffang
vorrichtung gelenkt wird und es wünschenswert ist, den Lösungs
mittelverlust in der Tinte so gering wie möglich zu halten.
Außerdem ist es im Rahmen der Erfindung möglich, den Tröpfchenfänger
und den Lufteinlaß verschieden zu ge
stalten.
Claims (5)
1. Auffangvorrichtung für einen Tintenstrahlschreiber mit
einem Tintenbehälter (10, 36), der an mindestens eine Schreib
düse (18) zum Ausstoßen eines Strahles von Tintentröpfchen (19)
gegen eine Schreibfläche (14) angeschlossen ist, wobei ein Teil
des Tintenstrahls zum Markieren der Schreibfläche benutzt wird
und der übrige Teil des Tintenstrahls zum Tintenbehälter mittels
einer Tintenrückleiteinrichtung (34, 134) zurückgeleitet wird,
mit einem Tintentröpfchen-Fänger (28, 128) zum Aufnehmen der
nicht zum Markieren der Schreibfläche verbrauchten Tinten
tröpfchen (19) des Tintenstrahls, und mit einem Vakuumerzeuger
(30) zum Ansaugen von Luft und Tintennebel und zum Erzeugen
eines Unterdruckes zum Fördern der durch den Tintentröpfchen-
Fänger aufgenommenen Tinte in den Tintenbehälter,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Tintentröpfchen-Fänger (28, 128) und ein Lufteinlaß
(29, 129) des Vakuumerzeugers (30) einander benachbart in einem
gemeinsamen Eintrittskanal (26, 126) der Auffangvorrichtung
(25, 125) angeordnet sind, daß der Tintentröpfchen-Fänger (28,
128) über ein Rücklaufrohr (34, 134) mit dem Tintenbehälter
(10, 36) verbunden ist, und daß der Vakuumerzeuger (30) mit
getrennt einstellbaren Vakuumniveaus mit dem Lufteinlaß (29,
129) und mit dem Tintenbehälter (10, 36) verbunden ist.
2. Auffangvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß zum Einstellen des am Tintentröpfchen-Fängers (28, 128) und
am Lufteinlaß (29, 129) zu erzeugenden Vakuumniveaus je ein
Regler (35 bzw. 32) vorgesehen ist, der an jedem Rücklauf (34,
134) eine zum Absaugen von flüssiger Tinte durch das Rücklauf
rohr (34) reichenden kleinstmöglichen Luftstrom bzw. am Luft
einlaß (29, 129) einen zum Absaugen von Tintennebel vom gemein
samen Eintrittskanal (26, 126) der Auffangvorrichtung (25, 125)
ausreichenden, relativ größeren Luftstrom erzeugt.
3. Auffangvorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Luftstrom in jeden Tintentröpfchen-Fänger (28, 128)
etwa 0,028 Nm3/h oder weniger und der Luftstrom in den Luft
einlaß (29, 129) etwa 0,226 Nm3/h oder mehr betragen.
4. Auffangvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Lufteinlaß (29) den Tintentröpfchen-Fänger (28) auf
nimmt.
5. Auffangvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß in die Auffangvorrichtung (125) mindestens mehrere
Tintentröpfchen-Fänger (128a .... 128e) münden und von einem
gemeinsamen Lufteinlaß (129) umgeben sind (Fig. 7).
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