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Die
Erfindung bezieht sich allgemein auf Tintenstrahldrucker und Tintenstrahlverfahren
und insbesondere auf Geräte
und Verfahren zum Reinigen eines Druckkopfs mit mehreren Flüssigkeiten
sowie auf ein Verfahren für
den Zusammenbau des Druckers.
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Tintenstrahldrucker
erzeugen Bilder auf einem Empfangsmaterial dadurch, dass sie Tintentropfen
bildweise auf ein Empfangsmaterial ausstoßen. Die breite Akzeptanz von
Tintenstrahldruckern im Markt beruht weitgehend auf den Vorteilen
einer berührungsfreien
Arbeitsweise, geringen Geräuschentwicklung,
des geringen Energieverbrauchs und der niedrigen Kosten in Verbindung
mit der Fähigkeit
des Druckers, auf Normalpapier zu drucken.
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Dabei
verwenden "kontinuierlich" arbeitende Tintenstrahldrucker
elektrostatische Ladetunnels, die nahe an dem Punkt positioniert
werden, an dem die Tintentropfen in Form eines Stromes ausgestoßen werden.
Ausgewählte
Tropfen werden dabei durch die Ladetunnels elektrisch geladen. Anschließend werden
die geladenen Tropfen durch vorgesehene Ablenkplatten, die zwischen
sich ein vorgegebenes elektrisches Potential aufweisen, abgelenkt.
Die geladenen Tropfen können
mittels einer Auffangeinrichtung aufgefangen werden, während die
nicht geladenen Tropfen frei auf das Empfangsmaterial auftreffen können.
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Bei "DOD"-Tintenstrahldruckern
ist an jeder Düse
ein Druckelement vorgesehen, das den Tintenstrahl-Tropfen erzeugt.
Dabei sind zwei verschiedene Arten von Betätigungselementen einsetzbar,
nämlich thermische
Betätigungselemente
und piezoelektrische Betätigungselemente.
Bei thermischen Betätigungselementen
heizt ein an geeigneter Position angeordnetes Heizelement die Tinte
auf, wodurch eine bestimmte Menge der Tinte die Phase ändert und den
Zustand einer gasförmigen
Dampfblase annimmt, wodurch der innere Tintendruck so stark ansteigt,
dass ein Tintentropfen auf das Empfangsmaterial ausgestoßen wird.
Bei piezoelektrischen Betätigungselementen
wird ein piezoelektrisches Material verwendet, dessen piezoelektrische
Eigenschaften derart gewählt
sind, dass bei Anlegen einer mechanischen Spannung ein elektrisches
Feld erzeugt wird. Dies gilt auch umgekehrt, das heißt dass
ein angelegtes elektrisches Feld eine mechanische Spannung im Material
erzeugt. Zu den natürlich
vorkommenden Materialien, die diese Eigenschaften aufweisen, gehören Quarz
und Turmalin. Als piezoelektrische Keramik werden am häufigsten
Bleizirkonattitanat, Bariumtitanat, Bleititanat und Bleimetaniobat
erzeugt.
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Tinten,
die sich für
Hochleistungsdrucker vom "kontinuierlich
arbeitenden" und
auch vom "piezoelektrischen" Typ eignen, müssen eine
Reihe spezieller Eigenschaften aufweisen. Zum Beispiel sollte die
Tinte eine das Trocknen verhindernde Eigenschaft aufweisen, so dass
das Trocknen von Tinte in der Tintenausstoßkammer vermieden oder so weit verlangsamt
wird, dass die Hohlräume
und entsprechenden Düsen
durch gelegentliches Durchspritzen mit Tinte offen gehalten werden.
Durch Zugabe von Glykol wird der freie Durchfluss der Tinte durch
die Tintenstrahlkammer unterstützt.
Selbstverständlich ist
der Tintenstrahldruckkopf der Umgebung ausgesetzt, in der der Tintenstrahldruck
erfolgt. Das heißt, die
zuvor erwähnten
Düsen sind
in der Luft befindlichen Schwebstoffen unterschiedlichster Art ausgesetzt.
Diese verunreinigenden Partikel können sich auf den Oberflächen um
die Düsen
herum und auch in den Düsen
und Kammern selbst ansammeln. Zusammen mit diesen verunreinigenden
Partikeln kann die Tinte dann einen störenden Grat ausbilden, der die
Düse blockiert
oder die Oberflächenbenetzung verändert und
die korrekte Ausbildung des Tintentropfens verhindert. Die verunreinigenden
Partikel sollten von der Oberfläche
und den Düsen
entfernt werden, um die ordnungsgemäße Tropfenausbildung wieder
herzustellen. Bei bekannten Vorrichtungen wird dieser Reinigungsvorgang üblicherweise
durch Abbürsten,
Abstreifen, Besprühen,
Absaugen und/oder Durchspritzen der Düsen mit Tinte bewerkstelligt.
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Man
kann daher sagen, dass bei in Tintenstrahldruckern eingesetzten
Tinten die folgenden Probleme bestehen: Die Tinten neigen dazu,
in den Düsenöffnungen
und um diese herum auszutrocknen und die Öffnungen zu verstopfen, und
durch das Abstreifen der Düsenplatte
werden Düsenplatte
und Abstreifer abgenutzt, und der Abstreifer selbst erzeugt Partikel,
die die Düse
verstopfen.
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Reiniger
für Druckköpfe sind
bekannt. Ein Tintenstrahldruckkopfreiniger 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 den 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 Gerät
nach Oswald die Druckkopfvorderseite nicht so zu reinigen, dass
der Reinigungsvorgang keine nachteiligen Auswirkungen auf die Druckgeschwindigkeit hat.
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Ein
weiterer Tintenstrahldruckkopfreiniger ist in US-A-4 600 928, erteilt
an Braun et al., beschrieben. Die Tintenstrahldruckvorrichtung gemäß diesem Patent
weist ein selbstreinigendes Ultraschallsystem zum Reinigen des Druckkopfs
auf, bei dem die Tinte angrenzend an die Düsenöffnungen in der Druckkopfoberfläche zum
Beispiel mittels Kapillarkraft gehalten wird. Dann werden Ultraschall-Reinigungsimpulse
angelegt, um die Oberfläche
durch Übertragung der
Ultraschallenergie über
die Flüssigkeit
auf die Oberfläche
zu reinigen. Allerdings erfordert diese Erfindung für die Reinigung
eine direkte Flüssigkeitsverbindung
zwischen der Tinte und der Druckkopfoberfläche, und zum Reinigen wird
anstelle eines effektiveren Reinigungslösungsmittels Tinte verwendet.
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Ein
weiterer Tintenstrahldruckkopfreinigung ist in US-A-5 574 485, erteilt
an Anderson et al., beschrieben. Das Anderson-Patent beschreibt
einen mit Flüssigkeit
arbeitenden Ultraschall-Wischer
zum Reinigen der Druckkopfoberfläche,
wobei die Reinigungsflüssigkeit
mittels einer Reinigungsstation in engen Kontakt zur Druckkopfoberfläche gebracht wird.
Dann werden mithilfe der Ultraschallenergie in Verbindung mit der
Reinigungsflüssigkeit
die angetrockneten Tintenpartikel von der Druckkopfoberfläche gelöst und mithilfe
von Unterdruckdüsen
entfernt. Diese Erfindung erfordert jedoch eine relativ komplizierte
Reinigungsstation mit einer Vorrichtung, die den Flüssigkeits-Wischer über die
Druckkopfoberfläche
führt.
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Eine
weitere Technik zum Reinigen von Tintenstrahldruckköpfen ist
in PATENT ABSTRACTS OF JAPAN, Bd. 004, Nr. 021 (E-172), 21. Februar 1980 &
JP 54 159226 A (Ricoh Co.
LTD.), 15. Dezember 1979 beschrieben, wo ein Strom einer Reinigungsflüssigkeit
auf eine Düsenoberfläche gerichtet wird.
Dann wird der Reinigungsflüssigkeitsstrom
abgeschaltet und ein Gas (Luft) auf die Oberfläche gerichtet, um noch vorhandene
Reinigungsflüssigkeit zu
entfernen. Ein ähnliches
System ist in US-A-4 296 418, erteilt am 20. Oktober 1981, beschrieben.
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Es
besteht daher ein Bedarf an einem selbstreinigenden Drucker, der
eine effektive Reinigung ohne komplizierte Vorrichtungen einer Reinigungsstation
ermöglicht,
sowie an einem Verfahren zum Zusammenbau eines solchen Druckkopfs.
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Aufgabe
der Erfindung ist es daher, einen selbstreinigenden Drucker bereitzustellen,
der eine effektive Reinigung ohne komplizierte Geräte einer Reinigungsstation
ermöglicht.
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Im
Hinblick auf die vorstehend beschriebene Aufgabe besteht die Erfindung
in einem selbstreinigenden Drucker mit einem Druckkopf, der eine
Oberfläche
aufweist, in der mindestens eine Öffnung ausgebildet ist, wobei
die mindestens eine Öffnung
durch Verunreinigungen leicht verstopft, und mit einer Reinigungsanordnung,
die in der Nähe
der Oberfläche angeordnet
ist und einen Flüssigkeitsstroms
entlang der Oberfläche
und über
die mindestens eine Öffnung
leitet, um Verunreinigungen von der Oberfläche und aus der mindestens
einen Öffnung
zu entfernen.
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Die
Reinigungsanordnung weist eine Schale auf, welche die mindestens
eine Öffnung
abdichtend umgibt und einen Hohlraum bildet. Ferner besitzt die Reinigungsvorrichtung
ein Ventilsystem, das in Strömungsverbindung
mit dem Hohlraum steht, um diesem einen Flüssigkeitsstrom zuzuführen, der
aus abwechselnden Segmenten mindestens eines aus einer Quelle eines
flüssigen
Reinigungsmittels stammenden flüssigen
Reinigungsmittels und mindestens einem weiteren Segment besteht.
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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 Tintenausstoßöffnung endet. Außerdem weist
der Druckkopf eine Oberfläche
mit einem alle Öffnungen
umgebenden Öffnungsbereich
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. Auf der Oberfläche können sich
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
zu entfernen.
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Deshalb
ist eine Reinigungsanordnung so bezüglich der Oberfläche und/oder
der Öffnung
angeordnet, dass ein Flüssigkeitsstrom
entlang der Oberfläche
und/oder über
die Öffnung
geleitet wird, um die Verunreinigung von der Oberfläche und/oder der Öffnung zu
entfernen. Wie im Einzelnen noch beschrieben wird, ist die Reinigungsanordnung
derart ausgebildet, dass ein Flüssigkeitsstrom
aus abwechselnden Segmenten mindestens eines aus einer Quelle eines
flüssigen
Reinigungsmittels stammenden flüssigen
Reinigungsmittels und eines aus einer Gasquelle stammenden Gases
oder eines aus einer zweiten Quelle eines flüssigen Reinigungsmittels stammenden
zweiten flüssigen
Reinigungsmittels in den Hohlraum und über die Oberfläche und/oder
die Öffnung
geführt
wird, um diese so effektiv zu reinigen.
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Gemäß einem
Merkmal der Erfindung ist eine Schale vorgesehen, die die mindestens
eine Öffnung
dichtend umschließt,
wobei die Schale einen Hohlraum ausbildet, durch den der Flüssigkeitsstrom entlang
der Oberfläche
und über
die mindestens eine Öffnung
geführt
wird.
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Gemäß einem
weiteren Merkmal der Erfindung wird ein Flüssigkeitsstrom bereitgestellt,
der aus abwechselnden Segmenten mindestens eines flüssigen Reinigungsmittels
und eines Gases besteht, wobei die abwechselnden Segmente zusammenwirken,
um die Verunreinigungen von der Oberfläche und/oder der Öffnung zu
entfernen.
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Die
Segmente des flüssigen
Reinigungsmittels können
aus Lösungen
beliebiger geeigneter flüssiger
Reinigungszusammensetzungen, etwa Wasser, Isopropanol, Diethylenglycol,
Diethylenglycol-Monobutylether, Fluorkohlenwasserstoff-Lösungsmitteln,
Halogen-Lösungsmitteln,
Säuren
und Basen sowie Kombinationen derselben bestehen. Gegebenenfalls
können
diese flüssigen
Lösungsmittel
auch Zusätze
jeder Art, unter anderem oberflächenaktive
Mittel, Chelatbildner und dergleichen enthalten. Komplexe Flüssigkeiten
wie Mikroemulsionen, mizellare oberflächenaktive Lösungen und
in Flüssigkeit
dispergierte Vesikel und Feststoffpartikel sind ebenfalls einsetzbar.
Bevorzugt bestehen die aufeinander folgenden Segmente aus unterschiedlichen
Zusammensetzungen. Zum Beispiel können bei Segmenten Reinigungs-Lösungsmittel
eines ersten Typs und eines zweiten Typs, vorzugsweise ein Lösungsmittel
auf Wasserbasis und ein Lösungsmittel auf
organischer Basis, etwa ein Lösungsmittel
auf Ölbasis,
einander abwechseln, um eine möglichst
effektive Reinigungswirkung zu erzeugen.
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Unter
Reinigungsmitteln "auf
Wasserbasis" ist
zu verstehen, dass die Flüssigkeit
im Reinigungsmittel im Wesentlichen aus Wasser oder mit Wasser mischbaren
Verbindungen besteht, unter anderem zum Beispiel aus hochpolaren
Alkoholen, Glykolen, Estern, Ethern, Säuren und Basen oder Kombinationen
derselben. Auch komplexe Flüssigkeiten
wie Mikroemulsionen, mizellare oberflächenaktive Lösungen,
in Trägerflüssigkeiten
auf Wasserbasis dispergierte Vesikel und Feststoffpartikel können zu
den Reinigungsmittels auf Wasserbasis gezählt werden.
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Unter
Reinigungsmittel auf Ölbasis
ist zu verstehen, dass das flüssige
Reinigungsmittel im Wesentlichen aus in Öl löslichen organischen Flüssigkeiten,
unter anderem Kohlenwasserstoff-Lösungsmitteln,
Fluorkohlenwasserstoff-Lösungsmitteln,
Halogen-Lösungsmitteln,
Estern, Ethern, organischen Säuren,
organischen Basen und geringer polaren Alkoholen und Glycolen oder
Alkoholen und Glycolen mit höherem
Molekulargewicht bestehen, die in Öl besser löslich sind als die vorstehend
genannten Mittel auf Wasserbasis oder Kombinationen derselben. Zusätze wie
oberflächenaktive
Mittel, Wasser, Säuren,
Basen, Salze und Polymere können
Ver wendung finden, ohne die Funktion des Reinigungsmittels zu beeinträchtigen.
Komplexe Flüssigkeiten
wie Mikroemulsionen, mizellare oberflächenaktive Lösungen und
in einer Trägerflüssigkeit
auf Ölbasis
dispergierte Vesikel und Feststoffpartikel sind ebenfalls verwendbar.
Vorzugsweise liegt die Anzahl abwechselnder Segmente, die während jedes
Reinigungszyklus aus der Öffnung
austreten und diese passieren, im Bereich von etwa 10 bis 1000.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung können
nicht vermischbare Segmente einer Reinigungsflüssigkeit aufeinander folgen,
ohne dass ein dazwischen liegendes Gassegment vorgesehen werden
muss. Zum Beispiel vermischt sich ein Segment einer Reinigungsflüssigkeit
auf Wasserbasis nicht mit einem Segment eines Reinigungsmittels auf Ölbasis,
und es können
mit Vorteil abwechselnd Segmente auf Wasserbasis und auf Ölbasis für die Reinigung
vorgesehen werden.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform können mischbare
Flüssigkeitssegmente
dann einander folgen, wenn nach den Bedingungen ein leichtes Vermischen
toleriert werden kann. In jedem Fall können die nachteiligen Auswirkungen
einer Vermischung der Segmente minimiert werden, indem die Flüssigkeitssegmente
mit hoher, im Wesentlichen nicht turbulenter oder laminarer Geschwindigkeit
unter Druck durch die Schale und über die Druckkopfoberfläche geleitet
werden.
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Gemäß einem
Aspekt umfasst der erfindungsgemäße selbstreinigende
Drucker einen Druckkopf mit einer Oberfläche, welche darin mindestens
eine Öffnung
aufweist, wobei die mindestens eine Öffnung durch Verunreinigungen
leicht verstopft, und mit einer Reinigungsanordnung, die in der Nähe der Oberfläche angeordnet
ist, um einen Flüssigkeitsstrom
entlang der Oberfläche
und über
die mindestens eine Öffnung
zu leiten und so Verunreinigungen von der Oberfläche und aus der mindestens einen Öffnung zu
entfernen, wobei die Reinigungsanordnung eine Schale, welche die
mindestens eine Öffnung
dichtend umgibt und einen Hohlraum bildet, und ein Ventilsystem
umfasst, das in Strömungsverbindung
mit dem Hohlraum steht, um einen Flüssigkeitsstrom, der gekennzeichnet
ist durch eine erste Vielzahl von Segmenten eines aus einer ersten
Quelle stammenden ersten flüssigen
Reinigungsmittels und eine zweite Vielzahl von aus einer zweiten
Quelle stammenden Segmenten, in den Hohlraum zu leiten, wobei die
zweite Vielzahl von Segmenten ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend
aus einem Gas, einem zweiten flüssigen
Reinigungsmittel, das sich vom ersten flüssigen Reinigungsmittel unterscheidet, und
einer Kombination aus beidem, wobei die erste Vielzahl von Segmenten
sich mit der zweiten Vielzahl von Segmenten abwechselt.
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Gemäß einem
anderen Aspekt weist das Verfahren zum Reinigen eines Druckers die
folgenden Schritte auf: Bereitstellen eines Druckkopfs, der eine
Oberfläche
aufweist, welche darin mindestens eine Öffnung aufweist, wobei die
mindestens eine Öffnung
durch Verunreinigungen leicht verstopft, Anordnen einer Reinigungsanordnung
in der Nähe
der Oberfläche
und Leiten eines Flüssigkeitsstroms
entlang der Oberfläche
und über
die mindestens eine Öffnung,
um Verunreinigungen von der Oberfläche (14) und aus der
mindestens einen Öffnung
zu entfernen, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass
der Flüssigkeitsstrom
eine Vielzahl von nicht mischbaren Segmenten eines flüssigen Reinigungsmittels
und eine Vielzahl von Segmenten einer zweiten Flüssigkeit aufweist und die Segmente
sich abwechseln derart, dass die einander abwechselnden Segmente
des flüssigen
Reinigungsmittels und der zweiten Flüssigkeit sich nicht vermischen,
wobei sich die zweite Flüssigkeit
vom flüssigen
Reinigungsmittel unterscheidet und die Vielzahl von Segmenten sich während eines
Reinigungsvorgangs über
die Oberfläche
bewegt.
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Ein
Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die erfindungsgemäße Reinigungsanordnung
Verunreinigungen von der Oberfläche
und/oder der Öffnung
ohne Einsatz von Bürsten
oder Wischern entfernt, die sonst die Oberfläche bzw. die Öffnung beschädigen könnten.
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Ein
weiterer Vorteil der Erfindung ist, dass die sich abwechselnden
Reinigungssegmente eine effektivere Reinigungswirkung haben, die
zum Teil auf der Möglichkeit
der Verwendung unterschiedlicher Reinigungsmittel beruht.
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Ein
weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die Reinigungsflüssigkeit
eines jeden Segments für
eine spezielle Verunreinigung optimiert werden kann und daher billiger
und einfacher zu formulieren ist als eine für eine Vielzahl von Verunreinigungen
formulierte Reinigungsflüssigkeit.
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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.
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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 aber besser
verständlich
werden.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels
näher erläutert.
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In
den Zeichnungen zeigen:
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1 eine
Vorderansicht eines Druckkopfs eines selbstreinigenden Tintenstrahldruckers
gemäß der Erfindung;
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2a eine
Seitenansicht des Druckkopfs gemäß 1 und
eine dazu benachbarte erfindungsgemäße Reinigungsanordnung;
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2b einen
Schnitt entlang der Linie 2b-2b in 2a;
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3 eine
geschnittene Teilansicht des Druckkopfs und der Reinigungsanordnung,
in der ein durch den so geschaffenen Hohlraum fließender Flüssigkeitsstrom
zu erkennen ist; und
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4 eine
weitere geschnittene Teilansicht des Druckkopfs und der Reinigungsanordnung,
in der ein durch den so geschaffenen Hohlraum fließender alternativer
Flüssigkeitsstrom
zu erkennen ist.
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Die
vorliegende 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.
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Gemäß 1 weist
der Tintenstrahldruckkopf 10 daher einen Körper 12 aus
herkömmlichem Material
auf, wie es unter anderem etwa für
die Herstellung von CMOS-Geräten
verwendet wird. Der Körper 12 hat
eine vordere Oberfläche 14 mit
einer Vielzahl von Tintenausstoßöffnungen 16,
die dort in linearer Anordnung vorgesehen sind. Die Tintenausstoßöffnungen 16 erstrecken
sich jeweils von der Oberfläche 14 durch
ein Trägermaterial
dieser Oberfläche
bis zu einem (nicht dargestellten) entsprechenden Tintenkanal, der
in Flüssigkeitsverbindung zu
einem Tintenvorrat (ebenfalls nicht dargestellt) steht. Der Druckkopf 10 kann
in herkömmlicher
Weise so betätigt
werden, dass in den jeweiligen Tintenkanälen enthaltene Tinte zum Beispiel
mittels (nicht dargestellter) Heizelemente, die vor der Oberfläche 14 angebracht
sind und bei Betätigung
durch Erwärmung
der Tinte eine Dampfblase erzeugen, selektiv durch die Tintenausstoßöffnungen 16 auf
ein gegenüber
der Öffnung 16 befindliches
Empfangsmaterial, etwa Papier oder ein transparentes Material, ausgestoßen wird.
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Außerdem ist
in der vorderen Oberfläche 14 des
Druckkopfs 10 eine die Tintenausstoßöffnungen 16 umgebende
Nut 18 ausgebildet, wobei in der Nut 18 ein elastomeres
Dichtelement 20 so angeordnet ist, dass es um höchstens
einige Zehntel Mikron über die
vordere Oberfläche 14 hinaus
ragt.
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2a zeigt
eine Teilseitenansicht des Druckkopfs 10 mit einer nahe
zur vorderen Oberfläche 14 angeordneten
erfindungsgemäßen Reinigungsanordnung 22.
Die Reinigungsanordnung 22 weist eine Schale 24 auf,
die um die Tintenausstoßöffnungen 16 herum
abdichtend an dem Dichtelement 20 anliegt. Die Schale 24 und
die vordere Oberfläche 14 bilden
einen Hohlraum 26 aus, der mit den Tintenausstoßöffnungen 16 in
Flüssigkeitsverbindung
steht.
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Wie
in 2b zu erkennen ist, die einen Schnitt durch die
Schale 24 entlang der Linie 2b-2b zeigt, hat die Schale 24 in
der Nähe
eines Endes der Anordnung von Tintenausstoßöffnungen 16 einen
mit dem Hohlraum 26 verbundenen Einlass 28 und
in der Nähe
eines gegenüberliegenden
Endes der Anordnung von Öffnungen 16 einen
mit dem Hohlraum 26 verbundenen Auslass 30. Der
Einlass 28 steht über eine
Leitung 34 in Flüssigkeitsverbindung
mit einem Ventilsystem 32, über das dem Hohlraum 26 ein
Flüssigkeitsstrom
zugeführt
wird. Der Auslass 30 steht über eine Auslassleitung 36 in
Flüssigkeitsverbindung
mit einem (nicht dargestellten) Empfangselement, das den Flüssigkeitsstrom
nach dessen Durchgang durch den Hohlraum 26 aufnimmt.
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Das
Ventilsystem 32 ist ferner mit einer Gasquelle 38,
einer Quelle 40 eines ersten flüssigen Reinigungsmittels und
einer Quelle 42 eines zweiten flüssigen Reinigungsmittels verbunden
und ist in herkömmlicher
Weise so aufgebaut und betätigbar,
dass ein Flüssigkeitsstrom,
bestehend aus abwechselnden Segmenten eines Gases aus der Gasquelle 38, des
ersten Reinigungsmittels aus der Quelle 40 und des zweiten
Reinigungsmittels aus der Quelle 42, durch eine geeignete
herkömmliche
Ventilsteuerung gesteuert durch die Leitung 34 und den
Einlass 28 in den Hohlraum 26 geleitet werden
kann.
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In 3,
die eine geschnittene Teilansicht des Druckkopfs 10 und
der Reinigungsanordnung 22 durch die Tintenausstoßöffnungen 16 und
den Hohlraum 26 zeigt, ist ein Flüssigkeitsstrom 44 zu
erkennen, der entlang der Oberfläche 14 und
durch die Öffnungen 16 fließt und so
eventuell darauf und in den Öffnungen 16 vorhandene
Verunreinigungen entfernt. Der Flüssigkeitsstrom 44 besteht
aus abwechselnden Segmenten, bestehend aus Segmenten eines Gases 46 aus
der Quelle 38, eines ersten flüssigen Reinigungsmittels 48 aus
der Quelle 40 und Segmenten eines zweiten flüssigen Reinigungsmittels 50 aus
der Quelle 42.
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In 4,
die eine andere geschnittene Teilansicht des Druckkopfs 10 und
der Reinigungsanordnung 22 durch die Tintenausstoßöffnungen 16 und den
Hohlraum 26 zeigt, ist ein für Reinigungszwecke entlang
der Oberfläche 14 und
durch die Öffnungen 16 fließender Flüssigkeitsstrom 52 dargestellt.
Der Flüssigkeitsstrom 52 besteht
aus abwechselnden Segmenten, bestehend aus Segmenten eines ersten flüssigen Reinigungsmittels 48 aus
der Quelle 40 und Segmenten eines zweiten flüssigen Reinigungsmittels 50 aus
der Quelle 42. Gas aus der Gasquelle 38 wird nicht
verwendet.
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Die
Segmente 48 und 50 aus flüssigem Reinigungsmittel können aus
beliebigen geeigneten Lösungsmittel-Zusammensetzungen
bestehen, etwa Wasser, Isopropanol, Diethylenglycol, Diethylenglycol-Monobutylether,
Hexan, Heptan, Octan, Säuren und
Basen, oberflächenaktiven
Lösungen
und Kombinationen derselben. Komplexe Flüssigkeiten wie Mikroemulsionen, mizellare
oberflächenaktive
Lösungen,
in Flüssigkeit
dispergierte Vesikel und Feststoffpartikel sind ebenfalls verwendbar.
Bevorzugt ist, dass die Segmente 48 und 50 in
der Zusammensetzung unterschiedlich sind, wobei zum Beispiel die Segmente
zwischen einem Reinigungslösungsmittel einer
ersten Art und einer zweiten Art, vorzugsweise einem wässrigen
Lösungsmittel
und einem organischen Lösungsmittel,
abwechseln können.
In Fällen, in
denen – wie
in 4 dargestellt – keine dazwischen liegenden
Gassegmente verwendet werden, können
die abwechselnden Segmente der flüssigen Reinigungsmittel im
Wesentlichen aus nicht mischbaren Flüssigkeiten, etwa einem Reinigungsmittel
auf Wasserbasis und einem Reinigungsmittel auf Ölbasis, oder auch aus mischbaren
Flüssigkeiten
bestehen, wenn das Vermischen der Segmente toleriert werden kann.
In diesem Fall kann das Vermischen dadurch minimiert werden, dass
man eine hohe Strömungsgeschwindigkeit
unter Aufrechterhaltung einer nicht turbulenten oder laminaren Strömung verwendet.
Wenn die ausgewählten
Komponenten zwar mischbar sind, aber nicht so stark, dass dadurch
der Reinigungsvorgang negativ beeinflusst wird, können sie
ebenfalls verwendet werden. Vorzugsweise enthält mindestens eines der Reinigungsmittel
Chemikalien in Form schüttfähiger und
oberflächenaktiver Zusätze. Bei
einer beispielhaften Kombination kann eines der Segmente aus Wasser,
einem oder mehreren Reinigungsmitteln und einem oder mehreren Alkoholen
und ein weiteres der Segmente aus Hexan oder Heptan bestehen. Als
weiteres Segment kann ein Gas, zum Beispiel Stickstoff, Argon oder
Helium, verwendet werden. Ferner ist bevorzugt, dass die Anzahl
dieser abwechselnden Segmente 48 und 50, die jeweils
die Öffnungen 16 je
Reinigungszyklus passieren, im Bereich zwischen 10 und 1000 liegt.
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Aus
der vorstehenden Beschreibung ist ersichtlich, dass die Reinigungsanordnung 22 auf
jedem geeigneten Unterbau einer Reinigungsstation aufgenommen sein
kann, der es ermöglicht,
die Anordnung während
des Druckmodus des Druckkopfs 10 von einem Druckkopf 10 zu
trennen, bei dem die Tinte in üblicher
Weise selektiv durch die Öffnungen 16 auf
ein Empfangsmedium, etwa Papier, transparentes Material oder dergleichen,
ausgestoßen
wird. Wenn der Druckkopf 10 sich nicht im Druckmodus befindet,
kann der Druckkopf 10 oder die Reinigungsstation 22 dann
in herkömmlicher
Weise bewegt werden, um die Schale 24 der Reinigungsanordnung 22 um
die Öffnungen 16 herum
dichtend anzulegen und so eine feuchte Umgebung zu schaffen, die
das Antrocknen von Tinte verzögert
oder verlangsamt und verhindert, dass sich Schwebepartikel wie Staub,
Papierfasern und dergleichen in den Öffnungen 16 und um
diese herum ansammeln und sie verunreinigen.
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Aus
der vorstehenden Beschreibung ist ersichtlich, dass ein weiterer
Vorteil der vorliegenden Erfindung darin besteht, dass mit der vorliegenden Vorrichtung
eine effektive Reinigung der Oberfläche 14 und der Öffnungen 16 ohne
Verwendung von Bürsten
oder Wischern möglich
ist, die sonst die Oberfläche 14 bzw.
die Öffnungen 16 beschädigen könnten. Die
Erfindung wurde vorstehend unter besonderer Bezugnahme auf ihre
bevorzugte Ausführungsform
beschrieben; für
den Fachmann versteht es sich jedoch, dass die einzelnen Elemente
der bevorzugten Ausführungsform
in unterschiedlicher Weise verändert
oder durch gleichwertige Elemente ersetzt werden können, ohne
vom Rahmen der Erfindung abzuweichen. Zum Beispiel kann der Druckkopf 10 aus
den unterschiedlichsten alternativen herkömmlichen Materialien hergestellt
sein, unter anderem zum Beispiel aus piezoelektrischen Materialien und
dergleichen. Außerdem
können
zahlreiche Modifikationen vorgenommen werden, um eine gegebene Situation
und ein gegebenes Material an die Lehre der Erfindung anzupassen.
Zum Beispiel können
der Einlass 28, der Auslass 30, die Zuführleitung 34 und/oder
die Auslassleitung 36 alternativ im Körper 12 des Druckkopfs 10 angeordnet
werden, und das Dichtelement 20 kann alternativ an der
Schale 24 vorgesehen werden. Bei einem anderen Beispiel kann
anstelle der Bewegung der Reinigungsanordnung 22 relativ
zum Druckkopf der Druckkopf 10 bezüglich der Reinigungsanordnung 22 zwischen
einer Reinigungsstellung und einer Druckstellung beweglich sein.
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Angegeben
wird daher eine Reinigung eines Druckkopfs eines Tintendruckers
mit mehreren Flüssigkeiten
und ein Verfahren für
den Zusammenbau des Druckers.