DE60027979T2

DE60027979T2 - SELBSTREINIGENDES tINTENSTRAHLDRUCKSYSTEM MIT UMKEHRBARER FLÜSSIGKEITSSTRÖMUNG UND ROTIEREDER WALZE UND VERFAHREN FÜR DESSEN MONTAGE

Info

Publication number: DE60027979T2
Application number: DE60027979T
Authority: DE
Inventors: Eastman Kodak Company Ravi Rochester Sharma; Eastman Kodak Company John A. Rochester Quenin; Eastman Kodak Company Walter S. Rochester Stevens
Original assignee: Eastman Kodak Co
Current assignee: Eastman Kodak Co
Priority date: 1999-09-28
Filing date: 2000-09-18
Publication date: 2007-01-04
Anticipated expiration: 2020-09-19
Also published as: JP2001130016A; US6290323B1; EP1088665A1; EP1088665B1; DE60027979D1

Description

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Tintenstrahl-Drucker und -Verfahren und insbesondere auf ein selbstreinigendes Tintenstrahldrucksystem mit umkehrbarer Flüssigkeitsströmung und rotierender Walze sowie ein Verfahren zu dessen Montage.
Tintenstrahldrucker erzeugen Bilder auf einem Empfangsmaterial dadurch, dass sie Tintentropfen bildweise auf ein Empfangsmaterial ausstoßen. Die breite Akzeptanz, die Tintenstrahldrucker im Markt gefunden haben, beruht weitgehend auf den Vorteilen der berührungsfreien, geräuscharmen und energiesparenden Arbeitsweise und des kostengünstigen Betriebes sowie der Fähigkeit des Druckers, auf normales Papier zu drucken.
Dabei arbeiten "kontinuierliche" Tintenstrahldrucker mit elektrostatischen Ladetunnels, die benachbart zu jenen Positionen angeordnet sind, von denen Tintentropfen in Form eines Tintenstroms ausgestoßen werden. Durch die Ladetunnels werden ausgewählte Tintentropfen elektrisch geladen. Die geladenen Tropfen werden durch vorhandene Umlenkplatten, die untereinander eine vorbestimmte elektrische Differentialspannung aufweisen, abwärts umgelenkt. Zum Auffangen der geladenen Tropfen kann eine Rinne vorgesehen sein, während die nicht geladenen Tropfen frei auf das Empfangsmedium auftreffen können.
Andererseits ist bei "DOD"-Tintenstrahldruckern an jeder Ausstoßöffnung ein Druckbetätigungsmittel vorgesehen, das den Tintentropfen erzeugt. Dabei können eine von zwei Arten von Betätigungselementen eingesetzt werden, nämlich thermische Betätigungselemente oder piezoelektrische Betätigungselemente. Bei thermischen Betätigungselementen heizt ein an einer zweckmäßigen Stelle vorgesehenes Heizelement die Tinte auf, so dass eine bestimmte Menge der Tinte die Phase wechselt und eine gasförmige Dampfblase ausbildet und der Tin teninnendruck dadurch so stark ansteigt, dass ein Tintentropfen in Richtung des Empfangsmediums ausgestoßen wird. Bei piezoelektrischen Betätigungselementen wird ein piezoelektrisches Material eingesetzt, dessen piezoelektrische Eigenschaften derart gewählt sind, dass ein elektrisches Feld erzeugt wird, wenn eine mechanische Spannung angelegt wird. Auch das Gegenteil trifft zu, d.h. ein angelegtes elektrisches Feld erzeugt eine mechanische Spannung im Material. Einige natürlich vorkommende Materialien, die diese Eigenschaften aufweisen, sind Quarz und Turmalin. Die am häufigsten hergestellten piezoelektrischen Keramikmaterialien sind Bleizirkonat-Titanat, Bariumtitanat, Bleititanat und Bleimetaniobat.
Tinten für Hochleistungs-Tintenstrahldrucker müssen, unabhängig davon, ob es sich im "kontinuierliche" oder "DOD"-Drucker handelt, eine Reihe besonderer Eigenschaften aufweisen. Zum Beispiel sollte die Tinte eine nicht trocknende Eigenschaft haben, so dass das Trocknen der Tinte in der Tintenausstoßkammer verhindert oder soweit verlangsamt wird, dass die Hohlräume und entsprechenden Öffnungen auch bei gelegentlichem "Spritzen" von Tintentropfen frei bleiben. Durch die Zugabe von Glykol wird der freie Durchfluss der Tinte durch die Tintenstrahlkammer erleichtert.
Außerdem ist der Tintenstrahldruckkopf den Umgebungsbedingungen ausgesetzt, unter denen der Tintenstrahldruck stattfindet. Die zuvor erwähnten Öffnungen und die Druckkopfoberfläche sind daher verunreinigenden Partikeln der unterschiedlichsten Art ausgesetzt. Diese Verunreinigungen können sich auf den um die Öffnungen herum ausgebildeten Oberflächen und auch in den Öffnungen und den Kammern selbst ansammeln. Ferner kann die Tinte sich mit diesen verunreinigenden Partikeln verbinden und einen störenden Grat ausbilden, der die Öffnung blockiert oder die Oberflächenbenetzung derart verändert, dass die ordnungsgemäße Ausbildung des Tintentropfens verhindert wird. Um die ordnungsgemäße Ausbildung der Tintentropfen wieder herzustellen, müssen die abgelagerten Partikel natürlich von der Oberfläche und der Öffnung entfernt werden. Nach dem Stand der Technik erfolgt diese Reinigung üblicherweise durch Bürsten, Abwischen, Besprühen, Absaugen und/oder das bereits erwähnte "Durchspritzen" der Öffnung mit Tinte.
Das Abstreifen der die Düsenöffnungen umgebenden Druckkopfoberfläche verursacht jedoch Abnutzungserscheinungen an der Oberfläche und dem Abstreifer. Außerdem erzeugt der Abstreifer selbst Partikel, die die Düsenöffnung verstopfen.
Wie bereits erwähnt, sind Reiniger für Druckköpfe bekannt. Ein Tintenstrahldruckkopfreiniger dieser Art ist in US-A-4 970 535 mit dem Titel "Reiniger für Tintenstrahldruckkopf-Oberflächen", erteilt am 13. November 1990 an James C. Oswald, beschrieben. Dieses Patent beschreibt einen Oberflächenreiniger für einen Tintenstrahldruckkopf, bei dem eine kontrollierte Luftführung durch ein an der Druckkopfoberfläche anliegendes Gehäuse vorgesehen ist. Durch einen Einlass wird Luft in einen Hohlraum in dem Gehäuse geleitet. Die in en Hohlraum eintretende Luft wird an den Tintenstrahlöffnungen auf der Druckkopfoberfläche vorbei und dann durch einen Auslass herausgeführt. Mit dem Auslass ist eine Unterdruckquelle verbunden, die in dem Hohlraum einen Unterdruck erzeugt. Unterhalb des Auslasses sind eine Sammelkammer und ein ausziehbares Fach vorgesehen, um die Beseitigung der entfernten Tinte zu erleichtern. Zwar beschreibt das Oswald-Patent keine Verwendung von Bürsten oder Wischern, und auch die Verwendung flüssiger Lösungsmittel zum Entfernen der Tinte wird in dem Oswald-Patent nicht beschrieben; stattdessen beruht die Oswald-Technik auf dem Einsatz von erwärmter Luft zum Entfernen der Tinte. Der Einsatz erwärmter Luft ist jedoch weniger reinigungswirksam als die Verwendung eines flüssigen Lösungsmittels. Außerdem können durch die erwärmte Luft empfindliche elektronische Schaltungen auf der Druckkopfoberfläche beschädigt werden. Ferner scheint das Oswald-Patent auch die "Hin- und Her"-Bewegung von Luftströmen oder flüssigem Lösungsmittel über die Druckkopfoberfläche nicht zu beschreiben, die sonst die Effektivität der Reinigung verbessern könnte.
Eine Reinigungsvorrichtung für einen Tintenstrahl-Druckkopf ist in US-A-5 559 536 beschrieben. Diese Reinigungsvorrichtung weist ein Kappenelement auf, das vor einem Bereich des Druckkopfs angeordnet wird, mit einer darin vorgesehenen Austrittsöffnung, einer Förderbahn zum Zuführen einer Flüssigkeit in das Kappenelement, die dann entlang des Bereichs der Austrittsöffnung fließt, und einer Austrittsbahn zum Abführen der Flüssigkeit aus dem Kappenelement. Der Flüssigkeitsstrom in dem Kappenelement ist durch einen vorspringenden Bereich im Kappenelement eingegrenzt.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein selbstreinigendes Drucksystem bereitzustellen, das die Probleme des vorstehend beschriebenen Standes der Technik überwindet.
Im Hinblick auf diese Aufgabe ist die Erfindung durch die verschiedenen hier beiliegenden Ansprüche definiert.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung weist der selbstreinigende Drucker einen Druckkopf auf, in dem eine Vielzahl von Tintenkanälen ausgebildet ist, wobei jeder Tintenkanal in einer Öffnung endet. Außerdem weist der Druckkopf eine alle Öffnungen umgebende Oberfläche auf. Der Druckkopf kann Tintentropfen durch die Öffnung ausstoßen, die dann auf ein Empfangsmedium (z.B. Papier oder transparentes Material) gelangen, das auf einer angrenzend an den Druckkopf angeordneten Auflagewalze aufgenommen ist. Allerdings können sich auf der Oberfläche Verunreinigungen, etwa eine ölige filmartige Ablagerung oder Schmutzpartikel, ablagern und die Öffnung vollständig oder teilweise blockieren. Der ölige Film kann zum Beispiel aus Fett bestehen, die Partikel aus Schmutz-, Staub-, Metallpartikeln und/oder aus Verkrustungen angetrockneter Tinte.
Das Vorhandensein von Partikeln stört den ordnungsgemäßen Ausstoß der Tintentropfen aus ihren jeweiligen Öffnungen und kann daher zu unerwünschten Bildartefakten, etwa zu "Streifenbildung", führen. Es ist daher wünschenswert, die Partikel von der Oberfläche und/oder den Öffnungen zu entfernen.
Deshalb ist eine zum Drucksystem gehörende Reinigungsanordnung so bezüglich der Oberfläche und/oder der Öffnung angeordnet, dass ein Flüssigkeitsstrom entlang der Oberfläche und/oder über die Öffnung gelenkt wird, um die Partikel von der Oberfläche und/oder der Öffnung zu entfernen. Wie hierin im einzelnen beschrieben wird, ist die Reinigungsanordnung als Ventilsystem ausgebildet, das einen Flüssigkeitsstrom in Vorwärtsrichtung über die Oberfläche und/oder die Öffnung und dann zurück über die Oberfläche und/oder die Öffnung führt. Diese Vor- und Zurückbewegung verbessert die Effektivität der Reinigung. Die Reinigungsanordnung weist hierzu einen Leitungskreislauf mit einem ersten Leitungssegment und einem zweiten Leitungssegment zum Hindurchleiten der Flüssigkeit auf. Das zweite Leitungssegment ist mit einem ersten Flüssigkeitsdurchlass verbunden, das erste Leitungssegment mit einem zweiten Flüssigkeitsdurchlass. Die ersten und zweiten Flüssigkeitsdurchlässe sind im Druckkopf ausgebildet und enden jeweils in einer Öffnung in der Druckkopfoberfläche. Die zu reinigende Oberfläche und/oder Öffnung befinden sich zwischen den Öffnungen der ersten und zweiten Flüssigkeitsdurchlässe. Die Flüssigkeit strömt durch das erste Leitungssegment, tritt in den ersten Flüssigkeitsdurchlass ein und tritt dann aus der dem ersten Flüssigkeitsdurchlass zugeordneten Öffnung aus. Danach fließt die Flüssigkeit über die zu reinigende Oberfläche und/oder Öffnung und tritt durch die dem zweiten Flüssigkeitsdurchlass zugeordnete Öffnung in den zweiten Flüssigkeitsdurchlass ein. An diesem Punkt tritt die Flüssigkeit in das zweite Leitungssegment ein, um mittels des zuvor erwähnten Ventilsystems entweder entsorgt, in derselben Strömungsrichtung zurückgeführt oder in der entgegengesetzten Strömungsrichtung zurückgeführt zu werden.
Ferner kann die Reinigungsanordnung eine gegenüber der Oberfläche und/oder Öffnung angeordnete und mit dieser einen Spalt ausbildende rotierende Walze aufweisen. Der Spalt ist so bemessen, dass die Flüssigkeit durch den Spalt zu strömen vermag. Durch die Anwesenheit der rotierenden Walze sowie die Rotation der Walze wird die Flüssigkeitsströmung im Spalt derart beschleunigt, dass in der Flüssigkeit eine hydrodynamische Scherkraft entsteht. Diese Scherkraft wirkt auf die Verunreinigung und entfernt diese von der Oberfläche und/oder der Öffnung. Durch die Kombination der vorstehend beschriebenen Hin- und Herbewegung und der Beschleunigung des Flüssigkeitsstroms durch den Spalt (durch die rotierende Walze) wird eine effiziente und zufrieden stellende Reinigung der Oberfläche und/oder der Öffnung bewirkt. Außerdem ist eine mit dem Spalt in Flüssigkeitsverbindung stehende Pumpe vorgesehen, die die Flüssigkeit durch den Spalt pumpt. Ein des weiteren vorgesehener Filter filtert die Verunreinigungen aus der Flüssigkeit aus, so dass diese später wieder verwendet werden kann.
Ein Merkmal der Erfindung besteht in der Anordnung einer gegenüber der Oberfläche und/oder Öffnung vorgesehenen und mit dieser einen Spalt ausbildenden rotierenden Walze, die in der Lage ist, eine hydrodynamische Scherkraft in der Reinigungsflüssigkeit im Spalt zu erzeugen, welche Verunreinigungen von der Oberfläche und/oder der Öffnung entfernt.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung sind ein Leitungskreislauf und ein Ventilsystem vorgesehen, die den Flüssigkeitsstrom in einer ersten Richtung durch den Spalt leiten und ihn dann in eine gegenüber der ersten Richtung entgegengesetzte zweite Richtung durch den Spalt umlenken.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung sind im den Druckkopf integrierte erste und zweite Durchlässe vorgesehen, die die Reinigungsflüssigkeit zur Druckkopfoberfläche leiten und die Reinigungsflüssigkeit und die Verunreinigungen während des Reinigungsprozesses von der Druckkopfoberfläche abführen.
Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die zur Erfindung gehörende Reinigungsanordnung die Verunreinigungen ohne Einsatz von berührenden Bürsten oder Wischern oder von erwärmter Luft von der Druckkopfoberfläche und/oder der Öffnung entfernt, da alle diese Verfahren die Oberfläche und/oder die Öffnung sowie die unter Umständen auf der Druckkopfoberfläche vorhandenen empfindlichen elektronischen Schaltungen beschädigen könnten.
Diese und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden dem Fachmann beim Lesen der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen, in denen beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung dargestellt und beschrieben sind, offenkundig.
Die Beschreibung schließt zwar mit Ansprüchen, in denen der Gegenstand der Erfindung im einzelnen dargestellt und klar beansprucht wird, aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen dürfte die Erfindung wohl aber besser verständlich werden.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
In den Zeichnungen zeigen:
1 eine Ansicht eines erfindungsgemäßen selbstreinigenden Tintenstrahldruckers mit einem seitenbreiten Druckkopf;
2A eine vertikal geschnittene Detailansicht des Druckkopfs entlang der Linie 2A-2A in 1, wobei am Druckkopf eine Oberfläche und im Druckkopf eine Vielzahl von Tintenkanälen und auf jeder Seite der Kanäle ein Flüssigkeitsdurchlass ausgebildet sind, die jeweils in einer Öffnung enden;
2B eine Schnittansicht entlang der Linien 2B-2B in 2A;
3 eine senkrecht geschnittene Detailansicht des Druckkopfs, wobei in dieser Ansicht die Druckkopfoberfläche und einige der Öffnungen mit Verkrustungen von zu entfernenden Verunreinigungen dargestellt sind;
4 eine Seitenansicht einer Reinigungsanordnung zum Entfernen der Verunreinigungen;
5 einen Vertikalschnitt der Reinigungsanordnung entlang der Linie 5-5 in 4, wobei die Reinigungsanordnung eine gegenüber der Öffnung vorgesehene und einen Spalt zwischen der Öffnung und der Walze ausbildende rotierende Walze aufweist, wobei in der Darstellung ferner ein in Vorwärtsrichtung fließender Strom aus Reinigungsflüssigkeit zu erkennen ist;
6 einen Vertikalschnitt der Reinigungsanordnung, wobei die Reinigungsanordnung die gegenüber der Öffnung vorgesehene und einen Spalt zwischen der Öffnung und der Walze ausbildende rotierende Walze aufweist, wobei in der Darstellung ferner ein in Rückwärtsrichtung fließender Strom aus Reinigungsflüssigkeit zu erkennen ist;
7A eine vergrößerte, vertikal geschnittene Detailansicht der Reinigungsanordnung, wobei in der Ansicht auch die Entfernung der Verunreinigungen von der Oberfläche und der Öffnung zu erkennen ist, indem die Flüssigkeit bei im Uhrzeigersinn rotierender Walze in Vorwärtsrichtung durch den Spalt und bei im Gegenuhrzeigersinn rotierender Walze in Rückwärtsrichtung durch den Spalt strömt;
7B eine geschnittene vergrößerte Detailansicht einer ersten alternativen Ausführungsform der Walze;
7C eine geschnittene vergrößerte Detailansicht einer zweiten alternativen Ausführungsform der Walze;
7D eine geschnittene vergrößerte Detailansicht einer dritten alternativen Ausführungsform der Walze;
8 eine vertikal geschnittene Ansicht einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, wobei die Reinigungsanordnung einen ersten unter Druck stehenden Gasvorrat aufweist, der in Strömungsverbindung mit dem Spalt steht, um Gasblasen in die Flüssigkeit im Spalt zu leiten, wobei in dieser Ansicht auch zu erkennen ist, dass bei im Uhrzeigersinn rotierender Walze die Flüssigkeit in Vorwärtsrichtung strömt;
9 eine vertikal geschnittene Ansicht einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, wobei die Reinigungsanordnung einen zweiten unter Druck stehenden Gasvorrat aufweist, der in Strömungsverbindung mit dem Spalt steht, um Gasblasen in die Flüssigkeit im Spalt zu leiten, wobei in dieser Ansicht zu erkennen ist, dass bei im Gegenuhrzeigersinn rotierender Walze die Flüssigkeit in Rückwärtsrichtung strömt;
10 eine vertikal geschnittene Ansicht einer dritten Ausführungsform der Erfindung, wobei die Reinigungsanordnung einen mechanischen Druckimpulsgenerator aufweist, der in Strömungsverbindung mit dem Spalt steht, um eine Vielzahl von Druckwellen in der Flüssigkeit im Spalt zu erzeugen, wobei in dieser Ansicht zu erkennen ist, dass bei im Uhrzeigersinn rotierender Walze die Flüssigkeit in Vorwärtsrichtung strömt;
11 eine vertikal geschnittene Ansicht einer dritten Ausführungsform der Erfindung, wobei die Reinigungsanordnung den mechanischen Druckimpulsgenerator auf weist, der in Strömungsverbindung mit dem Spalt steht, um eine Vielzahl von Druckwellen in der Flüssigkeit im Spalt zu erzeugen, wobei in dieser Ansicht zu erkennen ist, dass bei im Gegenuhrzeigersinn rotierender Walze die Flüssigkeit in Rückwärtsrichtung strömt;
12 eine vertikal geschnittene Ansicht einer vierten Ausführungsform der Erfindung, wobei die Reinigungsanordnung einen akustischen Druckimpulsgenerator aufweist, der in Strömungsverbindung mit dem Spalt steht, um eine Vielzahl von akustischen Druckwellen in der Flüssigkeit im Spalt zu erzeugen, wobei in dieser Ansicht zu erkennen ist, dass bei im Uhrzeigersinn rotierender Walze die Flüssigkeit in Vorwärtsrichtung strömt;
13 eine vertikal geschnittene Ansicht einer vierten Ausführungsform der Erfindung, wobei die Reinigungsanordnung den akustischen Druckimpulsgenerator aufweist, der in Strömungsverbindung mit dem Spalt steht, um eine Vielzahl von akustischen Druckwellen in der Flüssigkeit im Spalt zu erzeugen, wobei in dieser Ansicht zu erkennen ist, dass bei im Gegenuhrzeigersinn rotierender Walze die Flüssigkeit in Rückwärtsrichtung strömt;
14 eine vertikal geschnittene Ansicht einer fünften Ausführungsform der Erfindung, bei der die Flüssigkeitsdurchlässe seitlich in einer zum Druckkopf gehörenden Deckplatte ausgebildet sind;
15 eine vergrößerte, vertikal geschnittene Detailansicht der fünften Ausführungsform der Erfindung;
16 eine vergrößerte, vertikal geschnittene Detailansicht einer sechsten Ausführungsform der Erfindung, bei der an Stelle der Flüssigkeitsdurchlässe eine Vielzahl von Rinnen (d.h. Durchlässen) vorgesehen sind, die auf der Außenfläche der Abdeckplatte ausgebildet sind, wobei in jeder Rinne eine mit dem Spalt in Strömungsverbindung stehende Flüssigkeitsleitung aufgenommen ist;
17 eine vertikal geschnittene Ansicht einer siebten Ausführungsform der Erfindung, bei der an Stelle der Walze eine in Schwingung versetzbare Membran vorgesehen ist und in dieser Ansicht die Flüssigkeit in Vorwärtsrichtung strömt, während die Membran von einer Seite zur anderen schwingt;
18A eine vertikal geschnittene Ansicht einer siebten Ausführungsform der Erfindung, bei der an Stelle der Walze eine in Schwingung versetzbare Membran vorgesehen ist und in dieser Ansicht die Flüssigkeit in der entgegengesetzten Strömungsrichtung strömt , während die Membran von einer Seite zur anderen schwingt;
18B eine vergrößerte Detailansicht der in Schwingung versetzbaren, von einer Seite zur anderen schwingenden Membran; und
19 eine vertikal geschnittene Ansicht einer achten Ausführungsform der Erfindung, wobei die Membran fehlt und ein Reinigungsflüssigkeitsstrom bei in Vorwärtsrichtung strömender Flüssigkeit durch eine Kanalöffnung in den Tintenkanal geleitet wird.
Die Beschreibung richtet sich insbesondere auf jene Elemente, die Teil der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind oder unmittelbarer mit ihr zusammenwirken. Es versteht sich, dass nicht besonders dargestellte oder beschriebene Elemente in unterschiedlicher, dem Fachmann bekannter Weise ausgebildet sein können.
1 zeigt daher einen allgemein mit 10 bezeichneten selbstreinigenden Drucker zum Drucken eines Bildes 20 auf ein Empfangsmedium 30, bei dem es sich um ein Reflexions-Empfangsmedium (z.B. Papier) oder ein Transmissions-Empfangsmedium (z.B. ein Transparent) handeln kann. Das Empfangsmedium 30 ist auf einer Auflagewalze 40 aufgenommen, die durch einen mit der Auflagewalze 40 in Eingriff befindlichen Auflagewalzen-Motor 50 angetrieben werden kann. Wenn der Auflagewalzen-Motor 50 die Auflagewalze 40 antreibt, wird daher das Empfangsmedium 30 in einer durch den ersten Pfeil 55 angedeuteten Richtung transportiert.
In 1, 2A und 2B weist das Drucksystem 10 einen "seitenbreiten", im Allgemeinen rechteckig geformten, angrenzend an die Auflagewalze 40 angeordneten Druckkopf 60 auf. Der Druckkopf 60 umfasst einen Druckkopf-Körper 65 der Länge "L" mit einer Vielzahl von in einer Reine ausgerichteten und in Längsrichtung des Druckkopfs beabstandeten Tintenkanälen 70, wobei jeder Tintenkanal 70 in einem Kanalauslass 75 endet. Im Druckkopf-Körper 65 sind aus im Folgenden noch zu beschreibenden Gründen auf jeder Seite der Reihe von Tintenkanälen 70 (d.h. flankierend dazu) ein erster Flüssigkeitsdurchlass 76a und ein zweiter Flüssigkeitsdurchlass 76b angeordnet. Alternativ brauchen der erste Flüssigkeitsdurchlass 76a und der zweite Flüssigkeitsdurchlass 76b auch nicht im Druckkopfkörper 65 ausgebildet zu sein. In jedem Fall sind die Flüssigkeitsdurchlässe 76a/b oder Kanäle im Druckkopfkörper 65 integriert.
Betrachtet man nochmals 1, 2B und 2B, so ist zu erkennen, dass jeder Kanal 70, in dem ein Tintenkörper 77 vorhanden sein kann, durch ein Paar sich gegenüberliegender Seitenwände 79a und 79b definiert ist. Am Druckkopf-Körper 65 ist – zum Beispiel mittels eines geeigneten Klebers – eine Abdeckplatte 80 mit einer Vielzahl darin ausgebildeter Öffnungen 85 angebracht, die jeweils bezüglich eines der Kanalauslässe 75 in einer Linie ausgerichtet sind. Eine Oberfläche 90 der Abdeckplatte 80 umgibt alle Öffnungen 85 und ist dem Empfangsmedium 30 zugewandt. Um ein Bild 20 auf das Empfangsmedium 30 zu drucken, muss sich natürlich ein Tintentropfen 100 von der Öffnung 85 in Richtung des Empfangsmediums 30 lösen, so dass der Tropfen 100 auf das Empfangsmedium 20 auftreffen kann. Hierzu kann der Druckkopf-Körper 65 zum Erzeugen eines "piezoelektrischen Tintenstrahls" aus einem piezoelektrischen Material, etwa Bleizirkoniumtitanat (PZT), bestehen. Ein solches piezoelektrisches Material reagiert mechanisch auf elektrische Reize, so dass bei elektrischer Stimulation die Wände 79a/b sich gleichzeitig einwärts verformen, das Volumen des Kanals 70 sich verringert und ein Tintentropfen 100 aus dem Kanal 70 ausgestoßen wird. Der Tintentropfen 100 wird vorzugsweise entlang einer zur Öffnung 85 senkrechten ersten Achse 107 ausgestoßen. Natürlich wird den Kanälen 70 die Tinte aus einem Tintenvorratsbehälter 109 zugeführt. Auch wird der Vorratsbehälter 109 vorzugsweise derart unter Druck gesetzt, dass der Druck der dem Druckkopf 60 zugeführten Tinte durch einen Tintendruckregler 110 geregelt wird.
Ferner ist in 1, 1A und 2B zu erkennen, dass die Bewegung des Empfangsmediums 30 bezüglich des seitenbreiten Druckkopfs 60 durch Rotation der Auflagewalze 40 erfolgt, die mittels eines Papiertransport-Steuersystems 120 elektronisch gesteuert wird. Das Papiertransport-Steuersystem 120 seinerseits wird durch eine Steuerung 130 gesteuert. Dabei hat das Papiertransport-Steuersystem 120 natürlich den Zweck, das Empfangsmaterial 30 während des Druckvorgangs am stationären Druckkopf 60 vorbei zu führen. Die mit dem Motor 50 der Auflagewalze, dem Tintendruckregler 110 und der Reinigungsanordnung verbundene Steuerung 130 ermöglicht die steuerbare Durchführung des Druckvorgangs und der Druckkopf-Reinigung. Dabei kann die Steuerung 130 eine Steuerung Modell "CompuMotor" der Parker Hannifin, Incorporated in Rohnert Park, California, USA, sein.
Es soll nun 3 betrachtet werden. Dabei wurde beobachtet, dass die Abdeckplatte 80 durch Verunreinigungen 140 verschmutzt werden kann. Die Verunreinigung 140 kann zum Beispiel aus einem öligen Film oder Schmutzpartikeln bestehen, die sich auf der Oberfläche 90 ablagert haben. Die verunreinigende Substanz kann zum Beispiel aus Schmutz-, Staub-, Metallpartikeln und/oder Verkrustungen aus getrockneter Tinte bestehen. Der ölige Film kann aus Fett oder dergleichen bestehen. Die Verunreinigung 140 kann die Öffnung 85 ganz oder teilweise blockieren. Verunreinigungen 140 sind unerwünscht, denn wenn die Verunreinigung 140 die Öffnung 85 vollständig blockiert, kann kein Tropfen 100 mehr aus der Öffnung 85 ausgestoßen werden. Auch wenn die Verunreinigung 140 die Öffnung 85 nur teilweise verschließt, kann die Flugbahn des Tintentropfens 100 gegenüber der Achse 107 entlang einer zweiten Achse 145 (wie dargestellt) umgelenkt werden. Wenn der Tintentropfen 100 sich entlang der zweiten Achse 145 bewegt, landet er an einer nicht vorgesehenen Position auf dem Empfangsmedium 30. Auf diese Weise führt ein vollständiger oder teilweiser Verschluss der Öffnung 85 zu Druckartefakten, zum Beispiel einer "Streifenbildung", und dies Ergebnis ist höchst unerwünscht. Das Vorhandensein der Verunreinigungen 140 kann auch die Oberflächenbenetzung verändern und die ordnungsgemäße Ausbildung des Tropfens 100 auf der Oberfläche 90 in der Nähe der Öffnung 85 verhindern und damit zu derartigen Druckartefakten führen. Es ist daher wünschenswert, die Verunreinigungen 140 zu beseitigen (d.h. zu entfernen), um Druckartefakte zu verhindern.
Gemäß 1, 4, 5, 6 und 7A ist daher benachbart zur Oberfläche 90 eine allgemein mit 170 bezeichnete Reinigungsanordnung angeordnet, die einen Strom einer Reinigungsflüssigkeit entlang der Oberfläche 90 und über die Öffnung 85 hinweg leiten kann, um die Verunreini gung 140 von diesen Elementen zu entfernen. Die Reinigungsanordnung 170 ist von einer von der Oberfläche 90 beabstandeten ersten Position oder einer "Ruhe"-Position 172a in eine an der Oberfläche 90 angreifende zweite Position oder "Arbeits"-Position 172b bewegbar (in 1 gestrichelt dargestellt). Diese Bewegung wird mit Hilfe einer Hubvorrichtung 175 bewirkt, die mit der Reinigungsanordnung 170 verbunden und mit der Steuerung 130 gekoppelt ist, die die Bewegung der Hubvorrichtung 175 steuert. Die Reinigungsanordnung 170 kann aus den im Folgenden zu beschreibenden Gründen ein Gehäuse 180 aufweisen. Im Gehäuse 180 ist eine im Allgemeinen rechteckige Wanne 190 mit einem offenen Ende 195 vorgesehen. Die Wanne 190 definiert einen mit dem offenen Ende 195 in Verbindung stehenden Hohlraum 197. Mit dem offenen Ende 195 etwa mittels eines geeigneten Klebers verbunden ist eine elastomere Dichtung 200, etwa aus Gummi oder dergleichen, die so bemessen ist, dass sie die Reihe von Öffnungen 85 umgibt und dichtend an der Oberfläche 90 anliegt. In dem Hohlraum 197 ist gegenüber jeder Öffnung 85 ein vorzugsweise senkrecht ausgerichtetes Drehelement, zum Beispiel eine lang gestreckte rotierende Walze 210 der Länge "L", angeordnet, die sich entweder im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn drehen kann. Die Walze 210 weist eine äußere Umfangsfläche 215 auf, die in ihrer Position gegenüber den Öffnungen 85 einen Spalt 220 einer vorbestimmten Größe zwischen den Öffnungen 85 und der Oberfläche 215 ausbildet. Alternativ kann die Oberfläche 215 der Walze 210 auch nicht gegenüber der Öffnung 85, sondern gegenüber einem Bereich der Oberfläche 90 angeordnet sein, so dass der Spalt 220 zwischen der Druckkopfoberfläche 90 und der Walzenoberfläche 215 ausgebildet wird, wenn dies erwünscht ist. Wie im Folgenden noch im Einzelnen besprochen wird, ist die Größe des Spalts 220 derart gewählt, dass eine Flüssigkeit durch ihn hindurchströmen kann, um eine Verunreinigung 140 mit Hilfe der rotierenden Walze 210 von der Oberfläche 90 und/oder der Öffnung 85 zu entfernen. Zum Beispiel kann die Geschwindigkeit der Flüssigkeit im Spalt 220 etwa 1 bis 20 m/s betragen, wobei diese Angabe nur als Beispiel und nicht einschränkend zu verstehen ist. Ebenfalls als Beispiel und nicht einschränkend zu verstehen ist die Angabe, dass der Spalt 220 eine Höhe von etwa 3 bis 30 Tausendstel eines Zolls aufweisen kann, während der Durchmesser der Walze 210 etwa 0,5 cm bis 1 cm betragen kann. Die Rotationsgeschwindigkeit der Walze 210 kann etwa 10 Upm. (Umdrehungen pro Minute) bis 10.000 Upm betragen, wobei diese Angabe nur als Beispiel und nicht einschränkend zu verstehen ist. Darüber hinaus kann der zumindest teilweise auf das Vorhandensein der Membran 210 zurückzuführende hydrodynamische Druck der Flüssigkeit im Spalt etwa 1 bis 40 psi (lbs./Zoll²) betragen.
In 7B, 7C und 7D sind alternative Ausbildungen der Walze 210 dargestellt, wobei die Oberfläche 215 der Walze 210 eine unregelmäßige Kontur aufweist. Dabei kann die Oberfläche 215 der Walze 210 eine Vielzahl von Vorsprüngen 225 (siehe 7B), Einkerbungen 227 oder Borsten 229 aufweisen. Jede dieser alternativen Ausbildungen der Walze 210 verbessert die Reinigung der Oberfläche 90 und/oder der Öffnung 85 durch Verstärkung der Turbulenz in der Flüssigkeit im Spalt 220.
Wie aus 1, 4, 5 und 6 ferner ersichtlich ist, werden der erste Flüssigkeitsdurchlass 76a und der zweite Flüssigkeitsdurchlass 76b durch einen geschlossenen Leitungskreislauf 250 verbunden. Es ist ersichtlich, dass der Leitungskreislauf 250 mit dem Spalt 220 in Flüssigkeitsverbindung steht, um die Flüssigkeit durch den Spalt 220 umzuwälzen und zurückzuführen. Dabei weist der Leitungskreislauf 250 ein erstes Leitungssegment 260 auf, das sich vom zweiten Flüssigkeitsdurchlass 76b zu einem den Flüssigkeitsvorrat enthaltenden Behälter 270 erstreckt. Ferner weist der Leitungskreislauf 250 ein zweites Leitungssegment 280 auf, das sich vom Behälter 270 zum ersten Flüssigkeitsdurchlass 76a erstreckt. Im zweiten Leitungssegment 280 befindet sich aus Gründen, die im Folgenden noch besprochen werden, eine Umwälzpumpe 290. In der Betriebsart "Vorwärtsströmung" pumpt die Pumpe 290 Flüssigkeit vom Behälter 270 durch das zweite Leitungssegment 280, in den ersten Durchlass 76a, durch den Spalt 220, in den zweiten Durchlass 76b, durch das erste Leitungssegment 260 und zurück in den Behälter 270, wie dies durch eine Vielzahl zweiter Pfeile 295 angedeutet ist. Im ersten Leitungssegment 260 kann ein auswechselbarer erster Filter 300, im zweiten Leitungssegment 280 ein zweiter auswechselbarer Filter 310 angeordnet sein, die während des Umpumpens der Flüssigkeit durch das Leitungssystem 250 die Verunreinigungen 140 aus der Flüssigkeit herausfiltern (d.h. entfernen).
Wie am besten in 1 und 5 zu erkennen ist, ist während der Vorwärtsströmung an einer vorbestimmten Position im ersten Leitungssegment 260 vorzugsweise ein erstes Ventil 320 vorgesehen, das derart betätigt werden kann, dass der Durchfluss der Flüssigkeit durch das erste Leitungssegment 260 blockiert wird. Außerdem ist an einer vorbestimmten Position im zweiten Leitungssegment 280 vorzugsweise ein zweites Ventil 330 vorgesehen, das derart betätigt werden kann, dass der Durchfluss der Flüssigkeit durch das zweite Leitungssegment 280 blockiert wird. Aus Gründen, die im Folgenden noch beschrieben werden, sind das erste Ventil 320 und das zweite Ventil 330 derart im ersten Leitungssegment 260 bzw. im zweiten Leitungssegment 280 angeordnet, dass sie den Hohlraum 197 gegenüber dem Behälter 270 abtrennen. Ein drittes Leitungssegment 340 ist mit einem offenen Ende mit dem ersten Leitungssegment 260 verbunden und mit dem anderen offenen Ende in einen Sumpf 350 geführt. Aus Gründen, die im Folgenden noch beschrieben werden, steht mit dem Sumpf 350 eine Saugpumpe (d.h. eine Vakuumpumpe) 360 in Verbindung. Mittels der Saugpumpe 360 werden die Wanne 190 und die zugehörigen Leitungen von Reinigungsflüssigkeit entleert, bevor die Wanne abgenommen und in die erste Position 172a zurückgeführt wird. Außerdem ist im dritten Leitungssegment 340 ein drittes Ventil 370 vorgesehen, das derart betätigt werden kann, dass der Leitungskreislauf 250 gegenüber dem Sumpf 350 getrennt wird.
Gemäß 5 und 6 erlaubt die Erfindung eine Rückwärtsströmung sowie eine Vorwärtsströmung der Reinigungsflüssigkeit durch die Wanne 190 und den Spalt 220. Hierzu ist im Leitungskreislauf 250 eine Abzweigung, etwa ein 4-Wege-Ventil (zum Beispiel ein Steuerschieber) 380 angeordnet. Wenn sich das 4-Wege-Ventil 380 in einer ersten Position oder einem ersten Betriebszustand (in 5 dargestellt) befindet, fließt die Reinigungsflüssigkeit in einer durch die Pfeile 295 angedeuteten ersten Richtung (d.h. in Vorwärtsrichtung). Wenn sich das 4-Wege-Ventil 380 in einer zweiten Position oder einem zweiten Betriebszustand (in 6 dargestellt) befindet, fließt die Reinigungsflüssigkeit in einer durch dritte Pfeile 385 angedeuteten zweiten Richtung (d.h. in Rückwärtsrichtung). Die zuvor erwähnte Steuerung 130 kann mit dem 4-Wege-Ventil 380 verbunden sein und das 4-Wege-Ventil 380 jeweils in geeigneter Weise steuern, um eine Strömung in Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung zu erreichen. Außerdem kann die Steuerung 130 mit einem Entlüftungsventil 382 verbunden sein und dieses Entlüftungsventil 382 während der Rückwärtsströmung öffnen, um im Leitungskreislauf 250 gefangene Luft zu entlüften. Durch die Vorwärts- und Rückwärtsströmung der Reinigungsflüssigkeit durch den Spalt 220 wird die Effizienz der Reinigung effektiv verbessert. Dabei kann die Strömung nach dem gewünschten Grad der Reinigung mehrere Male umgekehrt werden. Aus vorstehender Beschreibung ist ersichtlich, dass die hier beschriebenen Betriebsarten mit Vorwärts- und Rückwärtsströmung sowohl bei einem so genannten "abtastenden" Druckkopf als auch bei dem hier beschriebenen seitenbreiten Druckkopf 60 zum Einsatz kommen können. Das 4-Wege-Ventil 380 dient somit als Ventilsystem, das eine Strömung sowohl in Vorwärts- als auch in Rückwärtsrichtung durch den Leitungskreislauf 250 ermöglicht. Selbst verständlich sind für den Fachmann basierend auf den hierin enthaltenen Lehren auch andere Verfahren zur Umkehrung der Strömung denkbar.
Betrachtet man 5, 6 und 7A, so ist auf der Grundlage der hierin enthaltenen Lehren ersichtlich, dass während der Funktion der Reinigungsanordnung 170 mit "Vorwärtsströmung" das erste Ventil 320 und das zweite Ventil 310 geöffnet sind, während das dritte Ventil 370 geschlossen ist. Außerdem befindet sich dabei das 4-Wege-Ventil 380 in seiner ersten Position oder seinem ersten Betriebszustand. Die Umwälzpumpe 290 saugt dann die Flüssigkeit aus dem Behälter 270 in den ersten Durchlass 76a. Die Flüssigkeit strömt dann durch den Spalt 220. Während die Flüssigkeit durch den Spalt 220 fließt, baut sich jedoch in der Flüssigkeit wegen der Anwesenheit des Endbereichs 215 der Membran 210 eine hydrodynamische Scherkraft auf. Es wird davon ausgegangen, dass diese Scherkraft ihrerseits durch eine sich in der Flüssigkeit ausbildende hydrodynamische Spannung verursacht wird, die eine zur Oberfläche 90 (oder der Öffnung 85) senkrecht wirkende "senkrechte" Komponente δ_n und eine entlang der Oberfläche 90 (oder über die Öffnung 85 hinweg) wirkende "Scher"-Komponente τ aufweist. Die die senkrechte Spannungskomponente δ_n und die Scherspannungs-Komponente τ repräsentierenden Vektoren sind am besten in 7 zu sehen. Die zuvor erwähnten hydrodynamischen Scherkraft-Komponenten δ_n und τ wirken derart auf die Verunreinigungen 140 ein, dass die Verunreinigungen 140 von der Oberfläche 90 und/oder der Öffnung 85 entfernt und von der durch den Spalt 220 strömenden Flüssigkeit weggespült werden. Während die Verunreinigung 140 auf diese Weise von der Oberfläche 90 und der Öffnung 85 entfernt werden, strömt die Flüssigkeit mit der von ihr mitgenommenen Verunreinigung 140 in den zweiten Durchlass 76b und von dort in das erste Leitungssegment 260. Bei weiterer Tätigkeit der Pumpe 290 strömt die Flüssigkeit mit der darin weggespülten Verunreinigung 140 in den Behälter 270, von wo aus sie in das zweite Leitungssegment 280 gepumpt wird. Vorzugsweise sollte jedoch die Verunreinigung 140 beim Umwälzen der Flüssigkeit durch den Leitungskreislauf 250 aus der Flüssigkeit entfernt werden. Dies ist deshalb bevorzugt, damit die Verunreinigung 140 sich nicht erneut auf der Oberfläche 90 und an der Öffnung 85 ablagert. Daher sind ein erster Filter 300 und ein zweiter Filter 310 vorgesehen, die die Verunreinigung 140 aus Flüssigkeit herausfiltern, während diese durch den Leitungskreislauf 250 umgepumpt wird.
Auf diese Weise sorgt das 4-Wege-Ventil 380 dafür, dass die Flüssigkeit während einer vorgegebenen Zeitspanne in Vorwärtsrichtung fließt. Nach dieser vorgegebenen Zeitspanne der Vorwärtsströmung wird das 4-Wege-Ventil 380 dann in seine zweite Position oder seinen zweiten Betriebszustand umgeschaltet, so dass die Flüssigkeit in Richtung der dritten Pfeile 385, d.h. in umgekehrter Strömungsrichtung, fließt. Nachdem eine gewünschte Menge der Verunreinigung 140 von der Oberfläche 90 und/oder der Öffnung 85 entfernt wurde, wird die Umwälzpumpe 290 abgeschaltet, und das erste Ventil 320 und das zweite Ventil 330 werden geschlossen, so dass der Hohlraum 197 vom Behälter 270 getrennt wird. Jetzt wird das dritte Ventil 370 geöffnet, und die Saugpumpe 360 wird betätigt, so dass sie die Flüssigkeit aus dem ersten Leitungskreislauf 260, dem zweiten Leitungssegment 280 und dem Hohlraum 187 absaugt. Diese abgesaugte Flüssigkeit fließt zur späteren Entsorgung in einen Sumpf 350. Allerdings ist die in den Sumpf 350 fließende Flüssigkeit wegen der vorhandenen Filter 300/310 im Wesentlichen frei von Verunreinigungen 140 und kann somit auf Wunsch auch in den Behälter 270 zurückgeführt werden.
Gemäß 1 kann die Hubeinrichtung 175 mit der Reinigungswanne 190 verbunden werden, um die Wanne 190 so anzuheben, dass die Dichtung 200 dichtend an der Oberfläche 90 angreift, wenn sich der Druckkopf 60 in seiner zweiten Position 172b befindet. Hierzu ist die Hubeinrichtung 175 vorzugsweise mit der Steuerung 130 verbunden, so dass die Funktion der Hubeinrichtung 175 durch die Steuerung 130 gesteuert wird. Natürlich kann die Hubeinrichtung 175 nach Abschluss des Reinigungsvorgangs so abgesenkt werden, dass die Dichtung nicht mehr an der Oberfläche 90 angreift.
Wie am besten in 1 zu erkennen ist, muss die Auflagewalze 40 zum Reinigen des seitenbreiten Druckkopfs 60 mittels der Reinigungsanordnung 170 bewegt werden, damit die Wanne 190 an die zum Druckkopf 60 gehörende Abdeckplatte 80 angelegt werden kann. Dazu betätigt ein von der Steuerung 130 kommendes elektronisches Signal einen motorbetätigten Mechanismus (nicht dargestellt), der die Auflagewalze 40 in Richtung des ersten Doppelpfeils 387 bewegt und dadurch Raum für eine Abwärtsbewegung der Wanne 190 schafft. Wie bereits erwähnt wurde, steuert die Steuerung 130 auch die Hubeinrichtung 175, so dass diese die Wanne 190 von ihrer ersten Position 172a, in der sie nicht an der Abdeckplatte 80 des Druckkopfs anliegt, in ihre zweite Position 172b (gestrichelt dargestellt) bewegt, in der sie an der Abdeckplatte 80 des Druckkopfs anliegt. Wenn die Wanne 190 an der Abdeckplatte 80 des Druckkopfs anliegt, zirkuliert die Reinigungsanordnung 170 Flüssigkeit durch die Reinigungswanne 190 und über die Abdeckplatte 80 des Druckkopfs. Wird der Druckkopf 60 zum Drucken benötigt, zieht die Hubeinrichtung 175 die Wanne 190 in das Gehäuse 180 und in die erste Ruheposition 172a zurück. Dabei wird die Wanne 190 vom Gehäuse 180 aus in Richtung des zweiten Doppelpfeils 388 auswärts vorgeschoben und wieder einwärts eingezogen.
8 und 9 zeigen eine zweite Ausführungsform der Erfindung. Bei dieser zweiten Ausführungsform der Erfindung steht ein unter Druck stehender Gasvorrat 390a mit einem daran angebrachten Gasförderventil 393a mit einem ersten Leitungssegment 260 in Strömungsverbindung. Ferner steht ein zweiter unter Druck stehender Gasvorrat 390b mit einem daran angebrachten Gasförderventil 393b mit dem zweiten Leitungssegment 280 in Strömungsverbindung. Zum Einleiten von unter Druck sehendem Gas in die Wanne 220 stehen die ersten und zweiten Gasvorräte 390a/b mit der Wanne 220 in Strömungsverbindung. Das Gas bildet eine Vielzahl von Gasblasen 395 in der Flüssigkeit aus, die die Beseitigung von Verunreinigungen 140 von der Oberfläche 90 und/oder der Öffnung 85 verbessern. Dabei ist bei in Vorwärtsrichtung strömender Flüssigkeit das Ventil 393b des zweiten Gasvorrats geöffnet und das Ventil 393a des ersten Gasvorrats geschlossen. Desgleichen ist bei in Rückwärtsrichtung strömender Flüssigkeit das Ventil 393a des ersten Gasvorrats offen und das Ventil 393b des zweiten Gasvorrats geschlossen. Alternativ können auch eines oder beide der Gasvorratsventile 393a/b abwechselnd geöffnet werden, so dass Blasen in rascher Folge in entgegengesetzten Richtungen durch den Spalt 220 strömen und die Effizienz der Reinigung durch eine Verstärkung der Bewegung der Flüssigkeit im Spalt 220 verbessern.
10 und 11 zeigen eine dritte Ausführungsform der Erfindung. Bei dieser dritten Ausführungsform der Erfindung steht ein mechanischer Druckimpulsgenerator, etwa eine allgemein mit 400 bezeichnete Kolbenanordnung, mit dem Hohlraum 197 in Strömungsverbindung. Die Kolbenanordnung 400 weist einen sich hin und her bewegenden Kolben 410 auf, der eine Vielzahl von Druckimpulswellen im Hohlraum 197 erzeugt, die sich in der Flüssigkeit im Hohlraum 197 ausbreiten und in den Spalt 220 eintreten. Der Kolben 410 bewegt sich zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position hin und her, wobei die zweite Position gestrichelt dargestellt ist. Die Wirkung der Druckwellen besteht darin, dass die Entfernung von Verunreini gungen 140 von der Oberfläche 90 und/oder der Öffnung 85 durch die Kraft der Druckwellen verbessert wird.
12 und 13 zeigen eine vierte Ausführungsform der Erfindung. Bei dieser vierten Ausführungsform der Erfindung steht ein akustischer Druckimpulsgenerator, etwa eine allgemein mit 412 bezeichnete Wandleranordnung, in Strömungsverbindung mit dem Hohlraum 197. Die Wandleranordnung 412 besteht aus einem Schall- oder Ultraschallwandler 414, der eine Vielzahl von akustischen Druckimpulswellen im Hohlraum 197 erzeugt, die sich in der Flüssigkeit im Hohlraum 197 ausbreiten und in den Spalt 220 eintreten. Die Wirkung der akustischen Druckwellen besteht darin, dass sie die Entfernung der Verunreinigungen 140 von der Oberfläche 90 und/oder der Öffnung 85 durch die Kraft der Druckwellen verbessern. Die akustischen Druckwellen können zum Beispiel eine Frequenz von etwa 17 KHz oder darüber aufweisen, wobei diese Angabe nur als Beispiel und nicht einschränkend zu verstehen ist.
14 und 15 zeigen eine fünfte Ausführungsform der Erfindung. Bei dieser fünften Ausführungsform der Erfindung sind Endbereiche des ersten Leitungssegments 250 und des zweiten Leitungssegments 260 passend in einer ersten Bohrung 418 bzw. einer zweiten Bohrung 419 aufgenommen, die seitlich in einer Deckplatte 80 ausgebildet sind. Die ersten und zweiten Bohrungen 418/419 haben dieselbe Funktion wie die ersten und zweiten Durchlässe 76a/b.
16 zeigt eine sechste Ausführungsform der Erfindung. Bei dieser sechsten Ausführungsform der Erfindung sind die Endabschnitte des ersten Leitungssegments 260 und des zweiten Leitungssegments 280 passend in einer ersten Rinne 418' bzw. einer zweiten Rinne 419' aufgenommen, welche seitlich in der Oberfläche 90 der Abdeckplatte 80 ausgebildet sind.
17, 18A und 18B zeigen eine siebte Ausführungsform der Erfindung. Bei dieser siebten Ausführungsform der Erfindung ist statt der Walze 210 eine in rasche Schwingungen versetzbare Membran 416 der Länge "L" vorgesehen, so dass die Verunreinigungen 140 durch die rasche Hin- und Herschwingung der Membran 416 von der Oberfläche 90 und/oder der Öffnung 85 entfernt werden. Dabei schwingt die Membran 416 zwischen einer ersten Position 416a und einer zweiten Position 416b. Um die hin und her gehende Schwingungsbewegung zu erreichen, kann die Membran 416 aus einem piezoelektrischen Material hergestellt sein, das sich bei elekt rischer Stimulation verformt. Diese Ausführungsform der Erfindung ist besonders nützlich, wenn im Spalt 220 eine höchstmögliche Turbulenz erzeugt werden soll, um eine möglichst hohe Scherkraft auf die Oberfläche 90 und/oder die Öffnung 85 auszuüben.
19 zeigt eine achte Ausführungsform der Erfindung, die mit "Vorwärtsströmung" arbeitet. Zwar ist diese achte Ausführungsform der Erfindung in der Betriebsart "Vorwärtsströmung" dargestellt, es ist jedoch ersichtlich, dass sie ebenso gut auch in der Betriebsart "Rückwärtsströmung" eingesetzt werden kann. Bei dieser achten Ausführungsform der Erfindung ist keine Membran 210 vorhanden, und die Verunreinigungen 140 werden von den Seitenwandungen 79a/b des Kanals 70 entfernt, ohne dass hierfür eine Membran 210 benötigt wird. In diesem Fall weist der Leitungskreislauf 250 ein flexibles viertes Leitungssegment 415 (z.B. einen Schlauch) auf, das den Kanal 70 mit dem ersten Leitungssegment 260 verbindet. Dabei ist das vierte Leitungssegment 415 so lang und flexibel, dass es eine ungehinderte Bewegung des Druckkopfs 60 während des Druckvorgangs erlaubt. Gemäß dieser achten Ausführungsform der Erfindung weist der Leitungskreislauf 250 ein in einem ersten Leitungssegment 260 angeordnetes viertes Ventil 417 und ein mit dem Kanal 70 in Strömungsverbindung stehendes fünftes Ventil 420 auf. Ferner ist ein sechstes Ventil 430 im vierten Leitungssegment 415 zwischen dem fünften Ventil 420 und dem ersten Leitungssegment 260 angeordnet. Im Betrieb sind das vierte Ventil 470, das dritte Ventil 330 und das fünfte Ventil 420 geschlossen, während das sechste Ventil 430 und das zweite Ventil 330 geöffnet sind. Dann wird die Umwälzpumpe 290 betätigt, so dass sie die Reinigungsflüssigkeit in den Hohlraum 197 pumpt. Die Reinigungsflüssigkeit wird somit in der durch die Vielzahl der zweiten Pfeile 295 angedeuteten Weise umgepumpt.
Die durch das sechste Ventil 430 austretende Flüssigkeit wird durch das vierte Leitungssegment 415 und in das erste Leitungssegment 260 gepumpt.
Gemäß 19 wird die durch das sechste Ventil 430 austretende Flüssigkeit zunächst noch mit Verunreinigungen 140 belastet sein. Es ist daher wünschenswert, diese Flüssigkeit im Sumpf 350 zu sammeln und nicht umzuwälzen. Daher wird diese verunreinigte Flüssigkeit in den Sumpf 350 geleitet, indem während des Betriebes der Saugpumpe 360 das zweite Ventil 330 geschlossen und das dritte Ventil 370 geöffnet wird. Dann ist die Flüssigkeit frei von Verunreinigungen 140 und kann durch Schließen des dritten Ventils 370 und Öffnen des zweiten Ventils 330 umgewälzt werden. Um zu bestimmen, wann die Flüssigkeit sauber genug ist, um zurückgeführt zu werden, kann ein Detektor 440 im ersten Leitungssegment 260 vorgesehen werden. Die vom Detektor 440 kommende Information kann verarbeitet und zum Betätigen der Ventile 320, 330, 370 und 380 verwendet werden, um Flüssigkeit entweder in den Sumpf 350 zu leiten oder der Rückführung zuzuleiten. Dabei kann es sich bei dem Detektor 440 um einen spektrofotometrischen Detektor handeln. Gemäß dieser achten Ausführungsform der Erfindung wird nach Abschluss des Reinigungsprozesses die Saugpumpe 360 betätigt und das dritte Ventil 370 geöffnet, um etwaige noch zwischen dem zweiten Ventil 330 und dem ersten Ventil 320 vorhandene zurückgehaltene Tinte in den Sumpf 360 zu saugen. Durch dieses Verfahren wird verhindert, dass Flüssigkeit beim Abnehmen der Reinigungsanordnung 170 von der Abdeckplatte 80 überläuft. Außerdem bleibt bei diesem Verfahren die Abdeckplatte 80 im Wesentlichen trocken, so dass der Druckkopf 60 von Flüssigkeitstropfen, die sonst in der Nähe der Öffnungen 85 zurückbleiben könnten, unbehindert arbeiten kann. Um den Druckvorgang wieder aufzunehmen, wird das sechste Ventil 430 geschlossen und das fünfte Ventil 420 geöffnet, damit wieder Tinte in den Kanal 70 gelangen kann. Die Saugpumpe 360 wird erneut betätigt, und das dritte Ventil 370 wird geöffnet, um etwaige in der Wanne 190 noch vorhandene Flüssigkeit abzusaugen. Alternativ kann die Wanne 190 abgenommen und ein besonderer Spritznapf (nicht dargestellt) am Druckkopf 60 ausgerichtet werden, um Tintentropfen, die während des Anlaufens des Druckkopfs 60 aus dem Kanal 70 ausgestoßen werden, zu sammeln.
Die Reinigungsflüssigkeit kann aus jedem beliebigen flüssigen Lösungsmittel bestehen, etwa Wasser, Isopropanol, Diethylenglykol, Diethylenglykol-Monobutylether, Oktan, Säuren und Basen, oberflächenaktiven Lösungen und Kombinationen dieser Mittel. Verwendbar sind auch komplex zusammengesetzte Flüssigkeiten, wie Mikroemulsionen, mizellare oberflächenaktive Lösungen, in Flüssigkeit dispergierte blasenbildende Mittel und Feststoffe.
Aus der vorstehenden Beschreibung ist ersichtlich, dass ein Vorteil der Erfindung darin besteht, dass die Reinigungsanordnung 170 die Verunreinigungen 140 von der Oberfläche 90 und/oder der Öffnung 85 ohne Verwendung von Bürsten oder Wischern entfernt, die sonst die Oberfläche 90 und/oder die Öffnung 85 beschädigen könnten. Denn die Membran 210 erzeugt in der durch den Spalt 220 fließenden Flüssigkeit eine Scherkraft, die die Verunreinigungen 140 von der Oberfläche 90 und/oder der Öffnung 85 entfernt.
Aus der vorstehenden Beschreibung ist ersichtlich, dass ein weiterer Vorteil der Erfindung in der Verbesserung der Effizienz der Reinigung liegt. Denn die Betätigung des 4-Wege-Ventils 380 bewirkt eine hin und her gehende Bewegung der Reinigungsflüssigkeit im Spalt und damit eine größere Bewegung der mit der Verunreinigung 140 in Kontakt kommenden Flüssigkeit im Vergleich zu den bekannten Vorrichtungen. Durch diese Bewegung der Flüssigkeit wird wiederum die Verunreinigung 140 bewegt, um sie zu lösen.
Die Erfindung wurde vorstehend unter besonderer Bezugnahme auf ihre bevorzugten Ausführungsformen beschrieben; für den Fachmann versteht es sich jedoch, dass die einzelnen Elemente der bevorzugten Ausführungsformen in unterschiedlicher Weise verändert oder durch gleichwertige Elemente ersetzt werden können, ohne vom Rahmen der Erfindung abzuweichen. Zum Beispiel kann im Behälter 270 ein Heizelement zum Erwärmen der im Behälter vorhandenen Flüssigkeit vorgesehen werden, um die Reinigungswirkung auf der Oberfläche 90, im Kanal 70 und/oder der Öffnung 85 zu verbessern. Dies ist besonders nützlich, wenn bei der verwendeten Reinigungsflüssigkeit die Reinigungswirkung durch Erhöhung der Temperatur der Flüssigkeit verbessert wird. Als weiteres Beispiel könnten bei einem Mehrfarbendrucker, der eine Vielzahl von jeweils einer von mehreren Farben entsprechenden Druckköpfen aufweist, für jede Farbe eine oder mehrere besondere Reinigungsanordnungen eingesetzt werden, um eine gegenseitige Verunreinigung der Druckköpfe durch Tinten anderer Farben zu verhindern. Gemäß einem weiteren Beispiel könnte mit der Reinigungsanordnung 170 ein Verunreinigungs-Detektor verbunden sein, der erkennt, wann eine Reinigung nötig ist. Bei einem solchen Verunreinigungs-Detektor könnte es sich um einen mit der Tinte in den Kanälen 70 in Flüssigkeitsverbindung stehenden Druckwandler handeln, der einen Anstieg des Tintenrückstaudrucks erkennt, der entsteht, wenn teilweise oder vollständig blockierte Kanäle 70 versuchen, Tintentropfen 100 auszustoßen. Ein solcher Verunreinigungs-Detektor könnte auch aus einem mit den Tintenkanälen 70 in Flüssigkeitsverbindung stehenden Strömungs-Detektor bestehen, der einen zu geringen Tintenstrom erkennt, wenn teilweise oder vollständig blockierte Kanäle 70 versuchen, Tintentropfen 100 auszustoßen. Als Verunreinigungs-Detektor könnte auch ein optischer Detektor gewählt werden, der mit der Oberfläche 90 und den Öffnungen 85 in optischer Verbindung steht und die Anwesenheit von Verunreinigungen 140 anhand der Reflexion oder des Emissionsgrades erkennt. Schließlich könnte ein solcher Verunreinigungs-Detektor auch aus einer Vorrichtung bestehen, die die Tintenmenge misst, die während des Durchspülens der Kanäle 70 in regelmäßigen Abständen in einen spritznapfartigen Behälter abgegeben wird. In diesem Fall würde dann die in den spritznapfartigen Behälter abgegebene Tintenmenge von dem Gerät gemessen und mit einer bekannten Tintenmenge verglichen, die bei nicht durch Verunreinigungen 140 blockierten Öffnungen in den spritznapfartigen Behälter abgegeben werden sollte.
Bereitgestellt wird daher ein selbstreinigendes Drucksystem mit Rückwärtsströmung und rotierender Walze und ein Verfahren für die Montage desselben.

Claims

Selbstreinigendes Drucksystem mit: einem eine Oberfläche (90) mit einer Reihe von darin ausgebildeten Tintenkanälen aufweisenden Druckkopf (60), der einen ersten und zweiten, einstückig mit dem Druckkopf ausgebildeten Flüssigkeitsdurchlass (76a, 76b) umfasst, wobei die Durchlässe mit der Oberfläche in Verbindung stehen, um einen Strom von Reinigungsflüssigkeit durch die Durchlässe hindurch bis hin zur Oberfläche zu leiten, und wobei sich die Reihe von Tintenkanälen zwischen dem ersten und zweiten Flüssigkeitsdurchlass befindet, gekennzeichnet durch a) ein Drehelement (210), das der Oberfläche gegenüber angeordnet ist und dazwischen einen Spalt (220) bildet, welcher derart bemessen ist, dass Flüssigkeit durch den Spalt zu strömen vermag, und das die Flüssigkeitsströmung derart beschleunigt, dass im Flüssigkeitsstrom eine Scherkraft entsteht, die gegen die Oberfläche wirkt, während sie im Flüssigkeitsstrom erzeugt wird, wodurch die Oberfläche gereinigt wird, während die Scherkraft gegen die Oberfläche wirkt; und b) einen mit dem Spalt verbundenen Anschluss (380) zum Umwandeln der Flüssigkeitsströmungsrichtung durch den Spalt von einer ersten in eine der ersten Richtung entgegengesetzte zweite Richtung.
Selbstreinigendes Drucksystem nach Anspruch 1, mit einer Pumpe (290), die sich in Strömungsverbindung mit dem Spalt befindet, um die Flüssigkeit durch den Spalt zu pumpen.
Selbstreinigendes Drucksystem nach Anspruch 1, mit einem Gasvorrat (390a, 390b), der in Strömungsverbindung mit dem Spalt steht, um ein Gas in den Spalt zu leiten und eine Gasblase (395) im Flüssigkeitsstrom zu erzeugen und dadurch die Reinigung der Oberfläche zu verbessern.
Selbstreinigendes Drucksystem nach Anspruch 1, mit einem mechanischen Druckimpulsgenerator (400, 410), der in Strömungsverbindung mit dem Spalt steht, um eine Druckwelle im Flüssigkeitsstrom zu erzeugen und dadurch die Reinigung der Oberfläche zu verbessern.
Selbstreinigendes Drucksystem nach Anspruch 1, mit einem akustischen Druckimpulsgenerator (412, 414), der in Strömungsverbindung mit dem Spalt steht, um eine Druckwelle im Flüssigkeitsstrom zu erzeugen und dadurch die Reinigung der Oberfläche zu verbessern.
Selbstreinigendes Drucksystem nach Anspruch 1, worin der Anschluss ein Ventil (380) umfasst.
Selbstreinigendes Drucksystem nach Anspruch 1, mit einer Kolbenanordnung (400), die in Strömungsverbindung mit dem Spalt steht, um eine Druckwelle im Flüssigkeitsstrom zu erzeugen und dadurch die Reinigung der Oberfläche zu verbessern.
Selbstreinigendes Drucksystem nach Anspruch 1, mit einer Wandleranordnung (412), die in Strömungsverbindung mit dem Spalt steht, um eine Druckwelle im Flüssigkeitsstrom zu erzeugen und dadurch die Reinigung der Oberfläche zu verbessern.
Selbstreinigendes Drucksystem nach Anspruch 1, worin das Drehelement einen Vorsprung (225) aufweist zum Umrühren der Flüssigkeit im Spalt.
Selbstreinigendes Drucksystem nach Anspruch 1, worin das Drehelement eine Vertiefung (227) aufweist zum Umrühren der Flüssigkeit im Spalt.
Selbstreinigendes Drucksystem nach Anspruch 1, worin das Drehelement eine Borste (229) aufweist zum Umrühren der Flüssigkeit im Spalt.
Selbstreinigender Drucker nach Anspruch 1, mit einem geschlossenen Leitungskreislauf (250), der mit dem Spalt in Strömungsverbindung steht zum Rückführen des Flüssigkeitsstroms durch den Spalt.
Selbstreinigender Drucker nach Anspruch 1, mit einem Filter (300; 310), der mit dem Leitungskreislauf verbunden ist zum Filtern des Flüssigkeitsstroms.
Verfahren zum Zusammenbauen eines selbstreinigenden Druckersystems, mit den Schritten: Ausbilden eines Durchlasses für Reinigungsflüssigkeit, wobei der Durchlass mit einem Druckkopf einstückig ausgebildet ist und in Verbindung steht mit einer gegenüberliegenden Oberfläche des Druckkopfs, der eine Reihe im Druckkopf ausgebildeter Tintenkanäle zum Leiten des Flüssigkeitsstroms zur Oberfläche umfasst, gekennzeichnet durch die Schritte: a) Anordnen eines Drehelements, das der Oberfläche des Druckkopfs gegenüber derart angeordnet ist, dass zwischen dem Drehelement und der Oberfläche ein Spalt entsteht, welcher derart bemessen ist, dass ein Strom von Reinigungsflüssigkeit durch den Spalt zu strömen vermag, wobei das Drehelement den Flüssigkeitsstrom derart beschleunigt, dass im Flüssigkeitsstrom eine Scherkraft entsteht, die gegen die Oberfläche wirkt, während sie im Flüssigkeitsstrom erzeugt wird, wodurch die Oberfläche gereinigt wird, während die Scherkraft gegen die Oberfläche wirkt; und b) Verbinden eines Anschlusses mit dem Spalt zum Umwandeln der Flüssigkeitsströmungsrichtung durch den Spalt von einer ersten in eine der ersten Richtung entgegengesetzte zweite Richtung.
Verfahren nach Anspruch 14, mit dem Schritt des Anordnens einer Pumpe, die sich in Strömungsverbindung mit dem Spalt befindet, um die Flüssigkeit durch den Spalt zu pumpen.
Verfahren nach Anspruch 14, mit dem Schritt des Bereitstellens eines Gasvorrats, der in Strömungsverbindung mit dem Spalt steht, um ein Gas in den Spalt zu leiten und eine Gasblase im Flüssigkeitsstrom zu erzeugen und dadurch die Reinigung der Oberfläche zu verbessern.
Verfahren nach Anspruch 14, mit dem Schritt des Anordnens eines mechanischen Druckimpulsgenerators, der in Strömungsverbindung mit dem Spalt steht, um eine Druckwelle im Flüssigkeitsstrom zu erzeugen und dadurch die Reinigung der Oberfläche zu verbessern.
Verfahren nach Anspruch 14, mit dem Schritt des Anordnens eines akustischen Druckimpulsgenerators, der in Strömungsverbindung mit dem Spalt steht, um eine Druckwelle im Flüssigkeitsstrom zu erzeugen und dadurch die Reinigung der Oberfläche zu verbessern.
Verfahren nach Anspruch 14, worin der Schritt des Verbindens eines Anschlusses mit dem Spalt den Schritt des Anschließens eines Ventils an den Spalt umfasst.
Verfahren nach Anspruch 14, mit dem Schritt des Anordnens einer Kolbenanordnung, die in Strömungsverbindung mit dem Spalt steht, um eine Druckwelle im Flüssigkeitsstrom zu erzeugen und dadurch die Reinigung der Oberfläche zu verbessern.
Verfahren nach Anspruch 14, mit dem Schritt des Anordnens einer Wandleranordnung, die in Strömungsverbindung mit dem Spalt steht, um eine Druckwelle im Flüssigkeitsstrom zu erzeugen und dadurch die Reinigung der Oberfläche zu verbessern.
Verfahren nach Anspruch 14, worin der Schritt des Anordnens einer Reinigungseinheit den Schritt des Anordnens der Reinigungseinheit mit dem Drehelement umfasst, das einen Vorsprung zum Umrühren der Flüssigkeit im Spalt aufweist.
Verfahren nach Anspruch 14, worin der Schritt des Anordnens einer Reinigungseinheit den Schritt des Anordnens der Reinigungseinheit mit dem Drehelement umfasst, das eine Vertiefung zum Umrühren der Flüssigkeit im Spalt aufweist.
Verfahren nach Anspruch 14, worin der Schritt des Anordnens einer Reinigungseinheit den Schritt des Anordnens der Reinigungseinheit mit dem Drehelement umfasst, das eine Borste zum Umrühren der Flüssigkeit im Spalt aufweist.
Verfahren nach Anspruch 14, mit dem Schritt des Bereitstellens eines geschlossenen Leitungskreislaufs, der mit dem Spalt in Strömungsverbindung steht zum Rückführen des Flüssigkeitsstroms durch den Spalt.
Verfahren nach Anspruch 14, mit dem Schritt des Verbindens eines Filters mit dem Leitungskreislauf zum Filtern des Flüssigkeitsstroms.