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Die
Erfindung betrifft allgemein einen selbstreinigenden Tintenstrahldrucker
und Verfahren zum Reinigen desselben und insbesondere eine Wischerblattanordnung
für einen
Tintenstrahldrucker mit einer fest angeordneten Rinne mit einer Überdachung.
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Ein
Tintenstrahldrucker erzeugt durch bildweises Ausstoßen von
Tintentröpfchen
Bilder auf einem Empfangsmaterial. Tintenstrahldrucker arbeiten berührungslos,
geräuscharm,
mit geringem Energieaufwand und geringen Betriebskosten und können zudem
auf normalem Papier drucken. Vor allem wegen dieser Vorteile haben
sie eine hohe Marktakzeptanz gefunden.
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Bei
Tintenstrahldruckern mit Tropfenabgabe auf Anforderung, den so genannten „On Demand"-Tintenstrahldruckern,
wird das Tintenstrahltröpfchen
an Düsen
eines Druckkopfs mit einem Druckerzeuger erzeugt. Diese Druckerzeuger
können als
Heizelemente oder als piezoelektrische Elemente ausgebildet sein.
Als Heizelemente ausgebildete Druckerzeuger bewirken bei zweckdienlicher
Anordnung eine Erwärmung
der Tinte, sodass ein Teil der Tinte den Aggregatzustand wechselt
und eine Gasblase bildet, die den Innendruck der Tinte soweit erhöht, dass
ein Tintentröpfchen
auf das Aufzeichnungsmedium geschleudert wird. Für piezoelektrische Druckerzeuger
wird ein piezoelektrisches Material verwendet, dessen Eigenschaften
bewirken, dass bei Anlegen einer mechanischen Spannung ein elektrisches
Feld erzeugt wird. Umgekehrt erzeugt das Anlegen eines elektrischen
Feldes eine mechanische Spannung in dem Material. Zu den natürlichen
Substanzen, die diese Eigenschaften besitzen, gehören Quarz
und Turmalin. Die am häufigsten
hergestellten Piezo-Keramiken sind Bleizirkonattitanat, Bariumtitanat,
Bleititanat und Bleimetaniobat.
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Bei
Tintenstrahldruckern mit kontinuierlichem Strahl, so genannten „Continuous"-Tintenstrahldruckern,
werden elektrostatische Ladetunnel in der Nähe der Stelle angeordnet, an
der Tintentröpfchen
in Form eines Stroms ausgestoßen
werden. Ausgewählte
Tröpfchen
werden dabei von den Ladetunneln elektrisch geladen. Die aufgeladenen
Tröpfchen
werden anschließend
von Ablenkblechen, zwischen denen eine vorbestimmte elektrische
Potentialdifferenz besteht, abgelenkt. Zum Auffangen der aufgeladenen
Tröpfchen
kann eine Rinne verwendet werden, während die nicht aufgeladenen
Tröpfchen ungehindert
auf das Aufzeichnungsmedium gelangen können.
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Tinten
für schnelldruckende
Tintenstrahldrucker müssen
unabhängig
davon, ob diese Drucker „kontinuierlich" oder „piezoelektrisch" arbeiten, eine Reihe
besonderer Eigenschaften aufweisen. So sollte die Tinte beispielsweise
einen Zusatz enthalten, der das Eintrocknen der Tinte in der Tintenausstoßkammer
verhindert oder so stark verlangsamt, dass die Hohlräume und
die entsprechenden Düsen
durch ein gelegentliches kurzes Ausstoßen von Tintentröpfchen offengehalten
werden können.
Die Zugabe von Glykol erleichtert den ungehinderten Durchfluss der Tinte
durch die Tintenstrahlkammer. Der Tintenstrahldruckkopf ist natürlich den
Einflüssen
der Umgebung am Einsatzort des Tintenstrahldruckers ausgesetzt. So
sind die vorher erwähnten
Düsen beispielsweise Schwebstoffen
unterschiedlicher Art ausgesetzt. Staubpartikel können sich
an um die Düsen
herum ausgebildeten Oberflächen
und auch in den Düsen und
Kammern selbst ansammeln. Die Tinte kann sich mit solchen Staubpartikeln
zu einer störenden
Klette verbinden, welche die Düse
verstopft oder durch Änderung
der Oberflächenbenetzung
eine einwandfreie Bildung des Tintentröpfchens verhindert. Zur Wiederherstellung
einer einwandfreien Tröpfchenbildung sollten
die Staubpartikel von der Oberfläche
und aus der Düse
entfernt werden. Nach dem Stand der Technik erfolgt diese Reinigung
gewöhnlich
durch Bürsten,
Abwischen, Sprühen,
Unterdruckabsaugung und/oder kurzes Ausstoßen von Tinte durch die Düse.
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Somit
sind Tintenstrahldrucker mit folgenden Problemen behaftet: Die Tinten
neigen dazu, in den Düsen
und um die Düsen
herum auszutrocknen und die Düsen
zu verstopfen, während
das Abwischen der Düsenplatte
Verschleiß an
der Platte und am Wischer verursacht, wobei der Wischer selbst Partikel erzeugt,
welche die Düse
verstopfen. Hinzu kommt, dass das Reinigen einer Tintenstrahl-Düsenplatte, die
infolge der Platzierung einer fest angeordneten Rinne nur begrenzt
zugänglich
ist, zusätzliche
Anforderungen an die Auslegung der Reinigungselemente und der verwendeten
Verfahren stellt.
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Tintenstrahldruckkopfreiniger
sind an sich bekannt. US-A-4 296 418 offenbart ein Düsenreinigungssystem,
bei dem eine Kappe mit Düsen
in Eingriff gebracht wird und aus der Kappe Lösungsmittel zugeführt wird,
um die verschmutzte Tinte zu lösen. Bei
diesem Drucker wird ein Papierbogen zum Drucken zwischen die Düse und eine
Rinne bewegt, sodass viel Platz vorhanden ist, um die Kappe mit
den Düsen
in Eingriff zu bringen. In Druckern, bei denen die Rinne zwischen
dem Papier und den Düsen
angeordnet ist, reicht der Platz für Reinigungskappen nicht aus.
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Ein
Wischsystem für
Tintenstrahldruckköpfe wird
in dem William S. Osborne u.a. am 25. März 1997 erteilten US-Patent
5 614 930 mit dem Titel „Orthogonal
Rotary Wiping System For Ink jet Printheads" offenbart. Das Patent offenbart eine
rotierende Service-Station mit einer Taumeleinrichtung, auf der
ein Wischer montiert ist. Durch Drehung der Taumeleinrichtung wird
der Druckkopf entlang einer Strecke linear ausgerichteter Düsen abgewischt.
Zusätzlich
werden die Wischer mit einem Kratzer gereinigt. Osborne u.a. offenbaren
jedoch nicht die Verwendung eines von außen zugeführten Lösungsmittels zur Unterstützung des
Reinigungsvorgangs und auch nicht die vollständige Entfernung des von außen zugeführten Lösungsmittels.
Außerdem
wird die Größe eines
Kratzers von den Vorgaben des Druckkopfs selbst begrenzt. Dies gilt
insbesondere für
Tintenstrahldruckkopfsysteme mit einer fest angeordneten Rinne,
welche die Oberflächen
des Druckkopfs teilweise umschließt. Systeme mit einer fest
angeordneten Rinne erfordern einen Mechanismus, der zum Reinigen
des Druckkopfs innerhalb der von der integrierten Rinne vorgegebenen
engen Toleranzen arbeiten kann.
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Es
besteht daher ein Bedarf für
einen geeigneten Tintenstrahldrucker mit einem Reinigungsmechanismus
und ein Verfahren zum Montieren desselben, bei dem der Reinigungsmechanismus
in der Lage ist, die Oberfläche
des Druckkopfs zu reinigen. Es besteht ferner ein Bedarf für die Zuführung von Reinigungsflüssigkeit
zum Schmieren und zur Unterstützung
des Reinigungsvorgangs in einer Weise, die keine Abnutzung der Druckkopfdüsenplatte
verursacht. Darüber
hinaus besteht ein Bedarf für
einen Mechanismus, der innerhalb der von einer fest angeordneten
Rinne mit einer Überdachung
vorgegebenen engen Toleranzen einsetzbar ist.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen selbstreinigenden
Tintenstrahldrucker mit einem Reinigungsmechanismus und ein Verfahren
zum Montieren desselben zu schaffen, bei dem eine Oberfläche eines
zu dem Drucker gehörenden Druckkopfs
gereinigt wird.
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Dementsprechend
wird der Umfang der vorliegenden Erfindung von den folgenden Ansprüchen abgegrenzt.
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Als
beispielhafte Ausführungsform
der Erfindung wird ein selbstreinigender Drucker offenbart, bei
dem ein Druckkopf eine Vielzahl von darin ausgebildeten Tintenkanälen aufweist,
die jeweils in eine Düse
münden.
Der Druckkopf weist ferner eine Oberfläche auf, die alle Düsen umgibt.
Der Druckkopf vermag Tinte derart durch die Düsen zu spritzen, dass die Tintenstrahlen
anschließend
erwärmt
werden, sodass sich Tropfen bilden und zum Drucken wahlweise abgelenkt
werden. Die Tintentropfen werden entweder von einem Empfangsmedium
oder von einer Rinne aufgefangen. Bei einem Verfahren wird Tinte wahlweise
auf ein Empfangsmedium (z.B. Papier oder Folie) auf einer in der
Nähe des
Druckkopfs angeordneten Auflageplatte umgelenkt, während die nicht
umgelenkten Tintentropfen von der Rinne aufgefangen werden. Die
von der Rinne aufgefangene Tinte kann dem Kreislauf wieder zugeführt werden. Auf
der Oberfläche
können
sich Verunreinigungen befinden, wie zum Beispiel ein öliger filmartiger
Belag oder Schwebstoffe. Diese Verunreinigungen können die
Düse ganz
oder teilweise verstopfen. Der ölige Film
kann zum Beispiel aus Fett bestehen, während sich die Schwebstoffe
aus Schmutz-, Staub- und Metallpartikeln und/oder Verkrustungen
eingetrockneter Tinte zusammensetzen können. Die Anwesenheit von Verunreinigungen
kann das einwandfreie Ausstoßen
der Tintentröpfchen
aus den jeweiligen Düsen behindern
und daher unerwünschte
Bildfehler, wie zum Beispiel Streifenbildung, zur Folge haben. Es
ist daher wünschenswert,
die Verunreinigungen von der Oberfläche und den Düsen zu entfernen.
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Deshalb
wird ein Reinigungsmechanismus relativ zu der Oberfläche und/oder
der Düse
so angeordnet, dass ein Reinigungsflüssigkeitsstrom entlang der
Oberfläche
und/oder über
die Düse
gelenkt wird und eine Wischerblattanordnung in gleitender Berührung die
Verunreinigungen von der Oberfläche und/oder
der Düse
entfernt. Wie im Folgenden ausführlich
beschrieben, ist der Reinigungsmechanismus so konfiguriert, dass
durch Zuführung
von Reinigungsflüssigkeit
zu der Oberfläche
des Druckkopfs die Reinigung durch die Wischerblattanordnung erleichtert
und verstärkt
wird. Ferner umfasst die Wischerblattanordnung einen Wischerkörper und
kann mit inneren Kanälen
für die
Zuführung
von Reinigungsflüssigkeit
und die Abführung
von Reinigungsflüssigkeit
durch Unterdruckabsaugung versehen sein. Stattdessen kann das Wischerblatt
mit einem getrennten Element kombiniert werden, das Kanäle für die Zuführung von
Reinigungsflüssigkeit
und deren Absaugung im Bereich der Wischerblattspitze enthält. Bei
einer anderen Ausführungsform
kann der Oberfläche
des Druckkopfs Reinigungsflüssigkeit durch
Kanäle
in der Rinne zugeführt
werden. In diesem Fall können
Unterdruckkanäle
im Wischerblatt zum Entfernen der Reinigungsflüssigkeit von der Oberfläche des
Druckkopfs verwendet werden. Zum Zuführen von Reinigungsflüssigkeit
durch das Wischerblatt oder die Rinne und zur Erzeugung eines Sogs
in den Unterdruckkanälen
im Wischerblatt ist eine Pumpe vorgesehen. Mit einem Filter werden Schwebstoffe
zur späteren
Entsorgung aus der Flüssigkeit
ausgefiltert. Wischerkissen entfernen an den Wischerblättern haftenden
Schmutz. Bei einer weiteren Ausführungsform
kann der Wischerblattkörper mit
einem Ultraschallwandler kombiniert werden.
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Ein
Merkmal der Erfindung ist die Schaffung eines schlanken Wischerblatts
mit Flüssigkeits- und Unterdruckkanälen, das
in den begrenzten Raum zwischen der Oberfläche des Druckkopfs und der Rinne
passt und Verunreinigungen von der Oberfläche und/oder der Düse entfernen
kann.
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Ein
Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die erfindungsgemäße Reinigungsanordnung
die Verunreinigungen von der Oberfläche und/oder der Düsen in dem
beengten Raum zwischen der Oberfläche des Druckkopfs und der
fest angeordneten Rinne entfernt.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten
bevorzugten Ausführungsbeispiels
näher erläutert.
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Es
zeigen:
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1A ein
vereinfachtes Blockschaltbild einer ersten Ausführungsform eines Druckers mit
einem Seitendruckkopf mit fest angeordneter Rinne und einem in der
Nähe des
Druckkopfs angeordneten Reinigungsmechanismus;
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1B ein
vereinfachtes Blockschaltbild einer ersten Ausführungsform eines Druckers mit
einem hin- und herbeweglichen Druckkopf mit fest angeordneter Rinne
und einem in der Nähe
des Druckkopfs angeordneten Reinigungsmechanismus;
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2 eine
isotropische Ansicht des Druckkopfs mit fest angeordneter Rinne,
wobei der Druckkopf eine Vielzahl von darin ausgebildeten Kanälen aufweist,
die jeweils in eine Düse
münden;
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3 eine
Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Druckkopfs, in der umgelenkte
Tintentropfen auf ein Empfangsmedium gelenkt und nicht umgelenkte
Tintentropfen von der fest angeordneten Rinne aufgefangen werden;
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4 eine
fragmentierte Querschnittsansicht des in 3 dargestellten
Druckkopfs;
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5 eine
fragmentierte Querschnittsansicht eines verschmutzten Druckkopfs
mit einer schematischen Darstellung der durch Verunreinigung bewirkten
Fehlausrichtung von Tintentropfen;
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6A eine
vergrößerte Schnittansicht
eines Reinigungsmechanismus mit einer Wischerblattanordnung, welche
die Strömung
der Reinigungsflüssigkeit
und die Entfernung von Verunreinigungen von der Oberfläche des
Druckkopfs veranschaulicht, gemäß einer
ersten beispielhaften Ausführungsform;
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6B eine
vergrößerte Schnittansicht
der Wischerblattanordnung eines Reinigungsmechanismus mit Innenkanälen für den Transport
von Reinigungsflüssigkeit
und Darstellung der Strömung
der Reinigungsflüssigkeit
und der Entfernung von Ver unreinigungen von der Oberfläche eines
Druckkopfs gemäß einer
zweiten beispielhaften Ausführungsform;
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7 ein
vereinfachtes Blockschaltbild einer beispielhaften zweiten Ausführungsform
des Druckers, der hier mit einem Seitendruckkopf mit fest angeordneter
Rinne und einem dem Druckkopf benachbart angeordneten Reinigungsmechanismus
ausgerüstet
ist;
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8 ein
vereinfachtes Blockschaltbild einer beispielhaften dritten Ausführungsform
des Druckers, der hier mit einem hin- und her beweglichen Druckkopf
mit fest angeordneter Rinne und einem auf demselben Block wie der
Druckkopf angeordneten Reinigungsmechanismus ausgerüstet ist;
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9 eine
isometrische Ansicht des Druckkopfs mit einer für eine translatorische Bewegung
in Querrichtung ausgerichteten Wischerblattanordnung;
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10 eine
Seitenansicht der in 9 dargestellten, für eine translatorische
Bewegung in Querrichtung ausgerichteten Wischerblattanordnung;
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11 ein
vereinfachtes Blockschaltbild einer beispielhaften vierten Ausführungsform
des Druckers, der hier mit einem Seitendruckkopf mit fest angeordneter
Rinne und einem auf demselben Block wie der Druckkopf angeordneten
Reinigungsmechanismus ausgerüstet
ist;
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12 eine
isometrische Ansicht des Druckkopfs mit einer für eine translatorische Bewegung
in Längsrichtung
ausgerichteten Wischerblattanordnung nach einer dritten beispielhaften
Ausführungsform;
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13 eine
Seitenansicht der in 12 dargestellten Wischerblattanordnung;
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14 ein
vereinfachtes Blockschaltbild einer beispielhaften fünften Ausführungsform
des Druckers, der hier mit einem Seitendruckkopf mit fest angeordneter
Rinne und einem auf demselben Block wie der Druckkopf angeordneten
Reinigungsmechanismus ausgerüstet
ist, wobei die Reinigungsflüssigkeit
durch Kanäle
in der fest angeordneten Rinne zugeführt wird;
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15 eine
isometrische Ansicht der für eine
translatorische Bewegung in Querrichtung ausgerichteten Wischer-Überdachungsanordnung
und der Zuführung
von Reinigungsflüssigkeit
durch die fest angeordnete Rinne;
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16 eine
Querschnittsansicht einer modifizierten Rinne mit einem Innenkanal
für die
Zuführung
von Reinigungsflüssigkeit;
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17 ein
vereinfachtes Blockschaltbild einer beispielhaften sechsten Ausführungsform
des Druckers, der hier mit einem Seitendruckkopf mit fest angeordneter
Rinne und einem auf demselben Block wie der Druckkopf angeordneten
Reinigungsmechanismus ausgerüstet
ist, wobei zum Reinigen ein mit dem Wischerkörper gekoppelter Ultraschallwandler eingesetzt
wird; und
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18 eine
Seitenansicht einer für
eine translatorische Bewegung in Längsrichtung ausgerichteten
Wischerblattanordnung in Kombination mit einem Ultraschallwandler.
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Die
folgende Beschreibung konzentriert sich auf Elemente, die Bestandteil
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
sind oder unmittelbar mit dieser zusammenwirken. Hier im Einzelnen
nicht dargestellte oder beschriebene Elemente können die verschiedensten, dem
Fachmann bekannten Formen annehmen.
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1A und 1B zeigen
als Ganzes mit 400 bzw. 410 bezeichnete Ausführungsformen
für ein selbstreinigendes
Druckersystem mit einer Bildquelle 10, beispielsweise einem
Scanner oder Computer, der Rasterbilddaten, Umrissbilddaten in Form
einer Seitenbeschreibungssprache oder andere digitale Bilddaten
bereitstellt. Die Bildquelle 10 wird von einer Bildverarbeitungseinheit 12,
welche die Bilddaten abspeichert, in punktschattierte Bitmap-Bilddaten
umgewandelt. Eine Vielzahl von Heizelement-Steuerschaltungen 14 liest
die Daten aus dem Speicher in der Bildverarbeitungseinheit 12 aus
und beaufschlagt eine Gruppe von Düsen- Heizelementen 50, die Bestandteil
eines Druckkopfs 16 sind, mit zeitvarianten elektrischen
Impulsen. 3 veranschaulicht die Wirkung
der Düsen-Heizelemente 59 und
des Druckkopfs 16 während
des Druckvorgangs. Dabei werden die elektrischen Impulse zur richtigen
Zeit und an die richtige Düse
angelegt, sodass Tropfen 23 einen kontinuierlichen Tintenstrom
bilden, um auf einem Aufzeichnungsmedium 18, in der Regel
Papier, an der von den Daten im Speicher der Bildverarbeitungseinheit 12 bezeichneten
richtigen Stelle Punkte zu erzeugen. Im nicht druckenden Bereich
gebildete, nicht umgelenkte Tintentropfen 21 werden von
der Rinne 17 aufgefangen, die in dieser Darstellung relativ
zum Druckkopf 16 fest angeordnet ist.
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In 1A und 1B wird
das Aufzeichnungsmedium 18 von einem Aufzeichnungsmedium-Transportsystem 20 relativ
zu dem Druckkopf 16 bewegt. Dabei wird das Aufzeichnungsmedium-Transportsystem 20 von
einem Papiertransport-Steuerungssystem 22, das seinerseits
von einem Mikrokontroller 24 gesteuert wird, elektronisch gesteuert.
Das Papiertransport-Steuerungssystem 22 ist
in 1A und 1B nur
schematisch dargestellt und kann, wie der Fachmann weiß, mechanisch auf
vielfältige
Weise konfiguriert werden. So könnte beispielsweise
eine Farbhebewalze als Papiertransportsystem 22 verwendet
werden, um die Übertragung
der Tintentropfen 23 auf das Aufzeichnungsmedium 18 zu
erleichtern. Die Verwendung solcher Farbhebewalzen ist bekannt.
Wenn Seitendruckköpfe
verwendet werden, ist es am einfachsten, das Aufzeichnungsmedium 18 an
einem unbeweglichen Druckkopf vorbei zu bewegen. Bei einem abtastenden
Drucksystem (wie in 1B schematisch dargestellt)
ist es dagegen meistens am einfachsten, den Druckkopf entlang einer
Achse (der Unterabtastrichtung) und das Aufzeichnungsmedium 18 entlang
einer rechtwinklig dazu verlaufenden Achse (der Hauptabtastrichtung)
in einer relativen Rasterbewegung zu bewegen.
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In 1A, 1B, 3 und 4 wird
die Tinte in einem Tintenvorratsbehälter 28 unter Druck bevorratet.
Im nichtdruckenden Zustand können
die kontinuierlichen Tintenstrahltropfenströme das Aufzeichnungsmedium 18 nicht
erreichen, weil die Rinne 17 den Tintenstrom so blockiert,
dass ein Teil der Tinte von einer Tintenrückführeinheit 19 dem Kreislauf erneut
zugeführt
werden kann. Die Tintenrückführeinheit 19 frischt
die Tinte auf und führt
sie in den Tintenvorratsbehälter 28 zurück. Solche
Tintenrückführeinheiten
sind bekannt. Der für
einen optimalen Betrieb richtige Tintendruck hängt von einer Reihe von Faktoren,
u.a. der Geometrie und den thermischen Eigenschaften der Düsen und
den thermischen Eigenschaften der Tinte, ab. Ein konstanter Tintendruck
kann unter Einsatz des Tintendruckreglers 26 durch Beaufschlagung
des Tintenvorratsbehälters 28 mit
Druck erzielt werden.
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Mit
einer Tintenkanalvorrichtung 30 und durch den Tintenkanal 31 wird
die Tinte auf die Rückseite
des Druckkopfs 16 verteilt, wie in 4 gezeigt. Die
Tinte fließt
vorzugsweise durch in das Siliziumsubstrat des Druckkopfs 16 geätzte Schlitze und/oder
Löcher
zur Vorderseite 15 des Druckkopfs, wo sich eine Vielzahl
von Düsen 25 und
Heizelementen 50 befindet. 2 zeigt
eine isotropische Ansicht des Druckkopfs 16 und der Rinne 17.
Wenn der Druckkopf 16 aus Silizium hergestellt wird, können die
Heizelement-Steuerschaltungen 14 in den Druckkopf 16 integriert
werden. Die Rinne 17 fängt
nicht umgelenkte Tintentropfen 21 ab, während umgelenkte Tintentropfen 23 auf
dem Aufzeichnungsmedium 18 landen. Die Umlenkung kann mit
einer Vielzahl unterschiedlicher Verfahren bewirkt werden, einschließlich der
in der US-Patentanmeldung mit der laufenden Nummer 08/954317, Chwalek
u.a., erörterten
asymmetrischen Beheizung.
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Wie
in 5 gezeigt, kann die Vorderseite 15 durch
Verunreinigungen 55 verschmutzt werden. Die Verunreinigungen 55 können beispielsweise
aus einem öligen
Film oder auf der Vorderseite 15 abgelagerten Schwebstoffen
bestehen. Die Verunreinigungen 55 können auch eine oder mehrere
der Vielzahl von Düsen 25 teilweise
oder ganz verstopfen. Die Schwebstoffe können beispielsweise aus Schmutz-,
Staub- und Metallpartikeln und/oder Verkrustungen eingetrockneter
Tinte bestehen. Der ölige Film
kann beispielsweise aus Fett oder dergleichen bestehen. Die Anwesenheit
von Verunreinigungen 55 ist insofern unerwünscht, als,
wenn die Verunreinigungen 55 eine oder mehrere der Vielzahl
von Düsen 25 ganz
verstopfen, aus den Düsen 25 keine
Tinte ausgestoßen
werden kann. Die Begriffe „Düse" und „Düsen" werden hier im Übrigen im
Singular oder Plural durchgängig
austauschbar verwendet.
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Wenn
die Verunreinigungen 55 die Düse 25 teilweise verstopfen,
kann außerdem
die Flugbahn der Tintentröpfchen 60 von
einer ersten Achse 63 zu einer zweiten Achse 65 umgelenkt
werden (wie in der Zeichnung dargestellt). Wenn die Tintentröpfchen 60 sich
entlang der zweiten Achse 65 bewegen, landen sie auf dem
Aufzeichnungsmedium 18 an einer nicht beabsichtigten Stelle.
Auf diese Weise führt
eine völlige
oder teilweise Verstopfung der Düse 25 zu Druckfehlern,
wie zum Beispiel „Streifenbildung", einem höchst unerwünschten
Er gebnis. Ähnliche Druckfehler
entstehen, wenn nicht ausgewählte Tropfen 21 sich
entlang einer dritten Achse 66 bewegen. Darüber hinaus
kann die Anwesenheit von Verunreinigungen 55 die Oberflächenbenetzung
verändern
und eine einwandfreie Bildung eines Tröpfchens 60 verhindern.
Es ist daher wünschenswert,
die Verunreinigungen 55 zu säubern (d.h. zu entfernen),
um diese und andere Druckfehler zu vermeiden.
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Daher
werden die selbstreinigenden Druckersysteme 400 und 410 erfindungsgemäß mit einem
Reinigungsmechanismus 140 ausgerüstet, mit dem Verunreinigungen 55 gleichzeitig
von der Vorderseite 15 des Druckkopfs 16 und den
Düsen 25 entfernt
werden können.
Der Reinigungsmechanismus 140 umfasst eine Wischerblattanordnung 32,
die so angeordnet ist, dass sie den Reinigungsflüssigkeitsstrom 300 lenkt.
Zum Entfernen der Verunreinigungen 55 wird ein Wischerblatt 190 verwendet,
das sich entlang der Fläche 15 und über die
Düsen 25 bewegt.
Die Reinigungsflüssigkeit 300 kann
aus einem beliebigen geeigneten flüssigen Lösungsmittel, wie zum Beispiel
Wasser, Isopropanol, Diethylenglykol, Diethylenglykolmonobutylether,
Oktan, Säuren
und Basen, Tensidlösungen
und einer beliebigen Kombination derselben bestehen. Komplexe Flüssigkeitszusammensetzungen,
wie zum Beispiel Mikroemulsionen, micellare Tensidlösungen,
Vesikel und in der Reinigungsflüssigkeit 300 dispergierte
Feststoffpartikel können
ebenfalls verwendet werden.
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6A zeigt
eine schematische Darstellung der Wischerblattanordnung 32 im
Querschnitt. Zur Herstellung der Wischerblattanordnung 32 werden eine Überdachung 80 und
ein Wischerblatt 190 an einem Wischerkörper 193 befestigt.
Das Wischerblatt 190 wird vorzugsweise aus einem elastomeren
Material, wie zum Beispiel Polyurethan mit einer „Shore A"-Härte von
70 bis 80 hergestellt. Vorzugsweise weist die Spitze des Wischerblatts 190 eine
abgeschrägte
Kante 195 auf. Die Überdachung 80 wird
mit Innenkanälen 250, 260 für die Zuführung gefilterter oder
frischer Reinigungsflüssigkeit 300 zur
vorderen Fläche 15 und
zur Erzeugung eines Sogs für
die Entfernung verbrauchter Reinigungsflüssigkeit 305 ausgeführt. Wie
gezeigt, wird die Reinigungsflüssigkeit 300 durch
den Kanal 250 zugeführt
und der Sog durch Anschließen
des Kanals 260 an eine Umwälzpumpe 36 erzeugt.
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Durch
diese Anordnung wird eine Strömung der
Reinigungsflüssigkeit 300 in
dem in dem Raum zwischen dem Wischerblatt 190, der Überdachung 80 und
der vorderen Fläche 15 ge bildeten
Spalt 210 erzeugt, sodass Verunreinigungen 55 sowohl
von der vorderen Fläche 15 als
auch den Düsen 25 entfernt werden.
Die Strömungsrichtung
der Reinigungsflüssigkeit 300 kann
erforderlichenfalls durch Umschalten der Kanäle 250 und 260 umgekehrt
werden. Bei einer Ausführungsform
wird die Überdachung 80 mit ausgerichteten
Kanälen 250 und 260 und
durch den Wischerkörper 193 gebohrt
befestigt. Der Wischerkörper 193 wird
aus einem Reinigungsflüssigkeitsvorrratsbehälter 270 mit
Reinigungsflüssigkeit 300 versorgt,
wobei die verbrauchte Reinigungslösung 305 von der Umwälzpumpe 360 durch
den Filter abgeführt
wird. Sog (Unterdruck) wird ebenfalls von der Umwälzpumpe 360 erzeugt.
Als Strömungsrohre 310 und 370 für den Transport
der gefilterten Reinigungslösung 300 und
der verbrauchten Reinigungslösung 305 durch
die Wischerblattanordnung 32 können natürlich biegsame Rohre verwendet
werden. Stattdessen kann für
die Erzeugung des Sogs im Wischerkörper 193 auch eine
getrennte Pumpe (nicht dargestellt) verwendet werden. Der Filter 280 dient
zum Entfernen von Verunreinigungen in der verbrauchten Reinigungsflüssigkeit 305.
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Im
Betrieb wird der Druckkopf 16 bei Empfang geeigneter elektronischer
Signale von dem Mikrokontroller 24 und der Steuerung 40 der
Reinigungsanordnung translatorisch in Richtung des ersten Pfeils 44a bewegt
und die Wischerblattanordnung 32 in Richtung des vierten
Pfeils 46b mit einem Heber (nicht dargestellt) oder einer ähnlichen
anderen Vorrichtung angehoben. Die Wischerblattanordnung 32 wird
vorzugsweise vorher ausgerichtet, damit sie die vordere Fläche 15 berührt und
mit der Rinne 17 nicht kollidiert. Stattdessen kann die
Reinigungsanordnung 32 auch zusätzlich translatorisch bewegt
und ausgerichtet werden, um eine genaue Anlage zwischen der Wischerblattanordnung 32 und der
Fläche 15 sicherzustellen.
Wenn sich der Druckkopf 16 in Richtung des ersten Pfeils 44a zur
Wischerblattanordnung 32 hin bewegt, werden Verunreinigungen 55 von
dem Wischerblatt 190 entfernt, wenn das Wischerblatt 190 mit
der Fläche 15 in
Berührung
gelangt. Außerdem
werden infolge der Reinigungsflüssigkeitsströmung und
des von der Überdachung
bereitgestellten Sogs auch die Düsen 25 gereinigt.
Nach Beendigung der translatorischen Bewegung des Druckkopfs 16 wird
die Wischerblattanordnung 32 in Richtung des dritten Pfeils 46a gesenkt, um
das Wischerblatt 190 von der Fläche 15 zu lösen. Anschließend wird
der Druckkopf 16 in Richtung des zweiten Pfeils 44b translatorisch
in seine Druckstellung zurückbewegt,
während
die Wischerblattanordnung 32 in Richtung des vierten Pfeils 46b gehoben wird,
um den Druckkopf 16 während
des nächsten Reinigungsvorgangs
zu empfangen.
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Die
Wischerblattanordnung 32 ist nur ein Beispiel zahlreicher
Konstruktionen, die zum Reinigen der Oberfläche 15 eines Druckkopfs 16 und
der Düsen 25 verwendet
werden können.
So zeigt 6B beispielsweise eine als Ganzes
mit 197 bezeichnete alternative Wischerblattanordnung mit
inneren Kanälen 250 und 260 für den Transport
der Reinigungsflüssigkeit 300 und
die Bereitstellung eines Sogs. Stattdessen könnte auch ein Wischerblatt ohne
innere Kanäle
verwendet werden, bei dem die Reinigungsflüssigkeit 300 mit getrennten
Mitteln zugeführt
wird. Eine weitere mögliche
Ausführung
wäre ein
Wischerblatt, das nur Saugkanäle
zum Abführen der
mit anderen Vorrichtungen, beispielsweise einer Rinne 17,
zugeführten
Reinigungsflüssigkeit 300 aufweist.
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Bei
einer Ausführungsform
dient die Tinte 29 selbst als Reinigungslösung. In 1A, 1B und 2 kann
die Tinte 29 der Oberfläche 15 durch
Düsen 25 zugeführt werden,
die mittels des Druckreglers 26 mit einem geringen Überdruck
beaufschlagt werden. Es wird daher erwartet, dass alternative Wischerblattausführungen
dieser Art die Wischerblattanordnung 32 ersetzen können.
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Bei
der in 1A und 1B dargestellten Anordnung
ist zu beachten, dass das Wischerblatt 190 jeweils nur
eine der Düsen 25 überfährt, sodass Verunreinigungen 55 zu
einer weiteren Düse
hin geschoben werden können.
Um zu vermeiden, dass Verunreinigungen 55 zu anderen Düsen hin
geschoben werden, ist es vorteilhaft, die Wischerblattanordnung 32 in
Richtung des fünften
Pfeils 70a translatorisch zu bewegen, wie in 7 gezeigt.
Daher offenbart eine weitere Ausführungsform der Erfindung ein selbstreinigendes
Tintenstrahldruckersystem 420 mit einer Wischerblattanordnung 32,
die ein Wischerblatt 190 aufweist, dessen Länge bei
translatorischer Bewegung in Richtung des fünften Pfeils 70a mindestens
der Länge
des Druckkopfs 16 entspricht.
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Im
Betrieb wird der Druckkopf 16 bei Empfang entsprechender
elektronischer Signale von der Steuerung 40 der Reinigungsanordnung
und dem Mikrokontroller 24 translatorisch in Richtung des
ersten Pfeils 44a zu der Wischerblattanordnung 32 hin
in eine vorbestimmte Stellung bewegt. Bei Empfang eines elektronischen
Signals von dem Mikrokontroller 24 über die Steuerung 40 für die Bewegung
der Reinigungsanordnung wird die Wischerblattanordnung 32 mit
einem Heber (nicht dargestellt) in Richtung des vierten Pfeils 46b gehoben,
sodass das Wischerblatt 190 mit der Fläche 15 in Berührung gelangt.
Anschließend
wird das Wischerblatt 190 mit Hilfe eines Motors (nicht
dargestellt) gleitend in Richtung des fünften Pfeils 70a verschoben.
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Wenn
die Wischerblattanordnung 32 sich bewegt, sodass das Wischerblatt 190 in
gleitende Berührung
mit der Vorderseite 15 des Druckkopfs gelangt, reinigt
das Wischerblatt 190 alle Düsen 25 gleichzeitig,
sodass Verunreinigungen 55 nicht von Düse zu Düse geschoben werden. Um eine
Kollision mit der Rinne 17 zu vermeiden, kann die Wischerblattanordnung 32 so
programmiert werden, dass sie sich mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit über eine
vorbestimmte Strecke bewegt. Nach Bewegungsende kann die Wischerblattanordnung 32 in Richtung
des sechsten Pfeils 70b in gleitender Berührung mit
der Fläche 15 zurückgezogen
werden. Stattdessen kann die Wischerblattanordnung 32 auch
mit Hilfe eines Hebers (nicht dargestellt) in Richtung des dritten
Pfeils 46a gesenkt werden, um das Wischerblatt 190 von
der Fläche 15 zu
lösen,
bevor die Wischerblattanordnung 32 in Richtung des sechsten
Pfeils 70b zurückgezogen
wird. In der Ruhestellung der Wischerblattanordnung 32 kann
der Mikrokontroller 24 wahlweise so programmiert werden,
dass Reinigungsflüssigkeit 300 im
Kreislauf durch den Spalt 210 transportiert wird, um das
Wischerblatt 190 zu reinigen. Der in 7 dargestellte Seitendruckkopf
ist natürlich
nur ein Beispiel. Abtastende Druckköpfe, die kleiner sind als Seitendruckköpfe, können mit
einer Variation des vorstehend beschriebenen Verfahrens ebenfalls
gereinigt werden.
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Eine
dritte Ausführungsform
des selbstreinigenden Druckersystems 430, bei dem Verunreinigungen 55 gleichzeitig
von der Fläche 15 und
den Düsen 25 entfernt
werden können,
ist in 8, 9 und 10 dargestellt.
Das Druckersystem 430 unterscheidet sich von dem Druckersystem 400 nur
dadurch, dass die Wischerblattanordnung 33a auf demselben
Block montiert ist wie der Druckkopf 16. Bei dem Druckersystem 430 der
dritten Ausführungsform wird
die Wischerblattanordnung 33a dem Druckkopf 16 benachbart
angeordnet und mit der Fläche 15 und der
Rinne 17 vorher ausgerichtet. Bei Empfang eines entsprechenden
elektrischen Signals von der Steuerung 40 der Reinigungsanordnung
und dem Mikrokontroller 24 wird die Wischerblattanordnung 33a aktiviert
und führt
dann mit Hilfe einer Führungsstange 77 eine
translatorische Bewegung in Richtung des siebten Pfeils 75a aus,
wie in 9 gezeigt. Der die Wischerblattanordnung 33a antreibende
Motor ist in der Zeichnung nicht dargestellt.
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Der
Mikrokontroller 24 und die Steuerung 40 der Reinigungsanordnung
liefern auch die elektronischen Signale zum Aktivieren der Reinigungsflüssigkeitszuführung und
des Sogs für
die Überdachung 80 beim
Abwischen der Fläche 15.
Ebenfalls vorgesehen sind optionale Wischerkissen 90 zum
Entfernen von Schmutz von dem Wischerblatt 190. Die Wischerblattanordnung 33a kann
anschließend
in Berührung
mit der Fläche 15 in
Richtung des achten Pfeils 75b gleitend in ihre Ruhestellung
zurückbewegt
werden. Stattdessen kann die Wischerblattanordnung 33a auch
gehoben und dann in Richtung des achten Pfeils 75b translatorisch
in ihre Ruhestellung bewegt werden. Mechanismen zum Heben und zum
Erzeugen einer translatorischen Bewegung sind bekannt und daher
in der Zeichnung nicht dargestellt.
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Eine
vierte Ausführungsform
des Tintenstrahldruckersystems 440, bei dem Verunreinigungen 55 gleichzeitig
von der Druckkopffläche 15 und den
Düsen 25 entfernt
werden können,
ist in 11, 12 und 13 dargestellt.
Die vierte Ausführungsform
des Tintenstrahldruckersystems 440 unterscheidet sich von
der dritten Ausführungsform
des Tintenstrahldruckersystems 430 nur dadurch, dass das
Wischerblatt 190 der Wischerblattanordnung 33b mindestens
so lang ist wie der Druckkopf 16 und in Richtung des neunten
Pfeils 79a eine translatorische Bewegung ausführt. Bei
der vierten Ausführungsform
des Druckersystems 440 wird die Wischerblattanordnung 33b dem
Druckkopf 16 benachbart und auf demselben Block wie der
Druckkopf 16 angeordnet. Bei Empfang eines elektrischen
Signals von dem Mikrokontroller 24 über die Steuerung 40 der
Reinigungsanordnung führt
die Wischerblattanordnung 33b in Richtung des neunten Pfeils 79a eine translatorische
Bewegung aus. Dabei gewährleistet der
Rahmen 110 eine präzise
Bewegung. Der die Wischerblattanordnung 33b antreibende
Motor ist in der Zeichnung nicht dargestellt.
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Über die
Steuerung 40 für
die Bewegung der Reinigungsanordnung liefert der Mikrokontroller 24 auch
elektrische Signale zum Aktivieren der Reinigungsflüssigkeitszuführung und
des Unterdrucks für die Überdachung 80 beim
Abwischen der Fläche 15. In
der Ruhestellung der Wischerblattanordnung 33b ist außerdem ein
optionales Wischerkissen 90 zum Entfernen von Schmutz und
zum Trocknen des Wischerblatts 195 vorgesehen. Das Wischerkissen 90 kann
beispielsweise aus Fasern oder aus offenzelligem Schaumstoff hergestellt
werden. Die Wischerblattanordnung 33b kann dann in gleitender
Berührung
mit der Fläche 15 in
Richtung des fünften
Pfeils 70a in ihre Ruhestellung zurückbewegt werden. Stattdessen
kann die Wischerblattanordnung 33b auch gehoben und dann
in Richtung des vierten Pfeils 79b translatorisch in ihre
Ruhestellung bewegt werden. Da Mechanismen zum Heben und zur Erzeugung
einer translatorischen Bewegung bekannt sind, werden sie in der
Zeichnung nicht dargestellt.
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Ein
Beispiel einer fünften
Ausführungsform des
Tintenstrahldruckersystems 450, bei dem Verunreinigungen 55 gleichzeitig
von der Druckkopffläche 15 und
den Düsen 25 entfernt
werden können,
ist in 14 und 15 dargestellt.
Das Druckersystem der fünften
Ausführungsform 450 unterscheidet
sich von den Druckersystemen der ersten Ausführungsform 400, der
zweiten Ausführungsform 410,
der dritten Ausführungsform 420 und
der vierten Ausführungsform 430 nur
dadurch, dass die Reinigungsflüssigkeit 300 der
Fläche 15 durch
eine modifizierte Rinne 17a zugeführt wird. Wie in 16 gezeigt,
weist die modifizierte Rinne 17a einen inneren Kanal für die Zuführung von
Reinigungsflüssigkeit
zu der Druckkopffläche 15 auf.
Bei Empfang eines elektronischen Signals von dem Mikrokontroller 24 über die
Steuerung 40 der Reinigungsanordnung wird entweder unmittelbar
vor oder während
der gleitenden Berührung mit
der Wischerblattanordnung 33c Reinigungsflüssigkeit
auf die Druckkopffläche 15 gesprüht. Gleichzeitig
wird auch ein Sog angelegt.
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Bei
der fünften
Ausführungsform
wird die Wischerblattanordnung 33c vorzugsweise nur mit
Sog beaufschlagt. Ferner werden der Wischerkörper 193 und die Überdachung 80 vorzugsweise
mit nur einem Kanal für
die Beaufschlagung des Spalts 200 mit Sog ausgeführt, weil
Reinigungsflüssigkeit 300 jetzt
durch die modifizierte Rinne 17a zugeführt wird. Die der Druckkopffläche 15 durch
die modifizierte Rinne 17a zugeführte Reinigungsflüssigkeit 300 wird
durch den von der Unterdruckpumpe 34 auf den Spalt 200 ausgeübten Sog
von der Fläche 15 zurückgewonnen. Die
verbrauchte Reinigungslösung 305 wird
in einem Behälter 307 aufgefangen
und kann den Kreislauf erneut zugeführt werden. Die Anordnung für die Rückführung in
den Kreislauf ist in der Zeichnung nicht dargestellt.
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Ein
Beispiel einer sechsten Ausführungsform des
Tintenstrahldruckersystems 460, bei dem Verunreinigungen 55 gleichzeitig
von der Druckkopffläche 15 und
den Düsen 25 entfernt
werden können,
ist in 17 und 18 dargestellt.
Die sechste Ausführungsform
des Tintenstrahldruckers 450 unterscheidet sich von den
Tintenstrahldruckersystemen der ersten Aus führung 400, der zweiten
Ausführung 410, der
dritten Ausführung 420,
der vierten Ausführung 430 und
der fünften
Ausführung 440 nur
dadurch, dass die Wischerblattanordnung 33d oder das Wischerblatt
mit inneren Kanälen 197 mit
einem Ultraschallwandler 460 kombiniert werden. Nur beispielhaft
und nicht einschränkend
zeigen 17 und 18 ein
selbstreinigendes Tintenstrahldruckersystem 460, bei dem
ein Ultraschallwandler 460 mit einer Wischerblattanordnung 33d kombiniert
wird. Über
die elektrische Leitung 480 überträgt die elektrische Schnittstelle 470 elektrische
Signale und elektrischen Strom von der Steuerung 40 der
Reinigungsanordnung an den Ultraschallwandler 460. Obwohl
in 17 und 18 nur
ein Beispiel dargestellt wird, kann der Wandler 460 natürlich auf
vielfältige
Weise mit der Wischerblattanordnung 33d gekoppelt werden.
So kann der Wandler 460 beispielsweise mit der Wischerblattanordnung 33d zugeordneten
Reinigungsflüssigkeitszuführungsrohren
oder -kanälen und
auch mit der Reinigungsflüssigkeitszuführung zu der
modifizierten Rinne 17a gekoppelt werden.
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Somit
schafft und offenbart die Erfindung Variationen und Ausführungsformen
selbstreinigender Druckersysteme 400, 410, 420, 430, 440, 450 und 460 mit
entsprechenden Wischerblattanordnungen 32, 33a, 33b, 33c, 33d,
die einen Mechanismus und ein Verfahren zum Montieren entsprechender
selbstreinigender Drucker mit einem Reinigungsmechanismus 140 ergeben,
mit dem die Druckkopffläche 15 und
die Düsen 25 des
Druckers gleichzeitig gereinigt werden können.