DE60203764T2 - Dünne, wegwerfbare, polymere saugaktive Einlage - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft kontinuierlich arbeitende Drucksysteme und insbesondere eine dünne hydrophile Wegwerfvorrichtung aus polymerem Material, die Tintenspritzer und Kondensat auf dem Boden eines Tintenstrahldruckkopfs aufnimmt.
• Im Allgemeinen weisen kontinuierlich arbeitende Tintenstrahldrucker ein Druckkopf-Verteilerstück auf, in das Tinte unter Druck geleitet wird und in Strahlen aus einer am Druckkopf befindlichen Scheibe mit Austrittsöffnungen austritt, die in Flüssigkeitskontakt mit dem Hohlraum steht. Periodisch wiederkehrende Störungen wie beispielsweise von einem elektromechanischen Wandler erzeugte Schwingungen werden den Flüssigkeitsstrahlen aufgezwungen, wodurch diese in Tröpfchen gleicher Größe und Form zerfallen.
• Eine Ladeplatte, die eine Anordnung von adressierbaren Elektroden umfasst, ist in nächster Nähe der Ablösepunkte der Ströme angebracht und induziert in Übereinstimmung mit den durch die Signale übermittelten Druckinformationen in benachbarten Tröpfchen selektiv eine elektrische Ladung. Geladene Teilchen werden von ihren nominellen Bahnen abgelenkt. Zum Beispiel werden in einem gebräuchlichen binären Druckmodus geladene oder „non-print"-Tröpfchen abgelenkt und zu einer Auffangvorrichtung geleitet, und ungeladene Tröpfchen setzen ihren Weg in Richtung des Druckmediums fort.
• Während des Druckvorgangs kann der Aufprall der zum Druck beitragenden Tröpfchen auf dem Papier Tintennebel erzeugen. Ein Teil dieses Tintennebels kann sich auf dem Boden des Druckkopfs ansammeln. Der Betrieb des Druckkopfs an den Rändern der äußersten Grenzen des Fensters, innerhalb dessen der Betrieb erfolgen kann, kann auch der Anlass dafür sein, dass sich zusätzliche Tinte auf dem Boden des Druckkopfs ansammelt. Die Ansammlung von Tinte auf dem Boden des Druckkopfs kann während der Hochgeschwindigkeitsbetriebsweise des Druckers exzessive Ausmaße erreichen, so dass es dazu kommen kann, dass die Tinte vom Druckkopf auf das Druckmedium tropft. Zur Zeit verwendet die Fachwelt saugaktive Vorrichtungen für die Aufnahme von Tintenspritzern und Kondensat, die um den Druckkopf herum anfallen. Die existierenden saugaktiven Vorrichtungen weisen jedoch einige unerwünschte Einschränkungen auf. Zum Beispiel ist die Mehrzahl von ihnen mit Schrauben oder Magneten befestigt, die teuer sind und für zusätzliche „Schleuderweite" bis zu einem Substrat sorgen. Zweitens verwenden die meisten existierenden saugaktiven Vorrichtungen dicke Einlagen für die Absorption, die ebenfalls die „Schleuderweite" bis zu einem Substrat weiter anwachsen lassen. Es kommt hinzu, dass die gegenwärtig eingesetzten Einlagen kostspielige Konstruktionen erfordern. Wegen derartig hoher Kosten müssen die Endverbraucher die Einlagenaufbauten reinigen und wiederverwenden. Das kann eine schmutzige und zeitraubende Angelegenheit sein.
• JP 62 060655 A teilt eine Tintenabsorptionsschicht mit, die auf einer Fläche eines Tintenstrahl-Druckkopfs befestigt ist. Die Tintenabsorptionsschicht ist so angebracht, dass sie Tinte absorbiert, die sich auf der Oberfläche des Druckkopfs ansammelt. Die Tintenabsorptionsschicht wird vorzugsweise aus Feuchtigkeit zurückhaltenden Harzen wie beispielsweise Cellulose, Natriumpolyacrylat, vernetztem Polyvinylalkohol-Polymer, Hydrolysat von vernetztem Polyacrylnitril und vernetztem Polyethylenoxid-Polymer hergestellt.
• Es zeigt sich, dass Bedarf besteht nach einer verbesserten saugaktiven Vorrichtung, die die mit dem bisherigen Stand der Technik verbundenen Probleme überwindet.
• Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine leichte, dünne saugaktive Einlage für kontinuierlich arbeitende Drucksysteme zu schaffen. Es ist ferner Aufgabe der vorliegenden Erfindung, diese Vorrichtung als Wegwerfartikel vorzusehen. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das Verhalten des Tintenstrahl-Druckkopfs hinsichtlich der Eliminierung von Tintennebel und Tintentropfen zu verbessern und gleichzeitig eine verminderte Schleuderweite von der Quelle der Tropfen bis zum Papier beizubehalten.
• Diese Aufgaben werden von der vorliegenden Erfindung gemäß den beigefügten Ansprüchen gelöst.
• Es zeigen:
• 1 die Struktur eines Tintenstrahl-Druckkopfs und die Lage der dünnen Polymervorrichtung der vorliegenden Erfindung, und
• 2 eine Explosionszeichnung, die die Schichten wiedergibt, die die dünne Polymervorrichtung der vorliegenden Erfindung umfassen.
• Die vorliegende Erfindung schlägt eine verbesserte saugaktive Einlage für die Speicherung überschüssiger Feuchtigkeit vor, die von einer Oberfläche einer beliebigen feuchtigkeitsempfindlichen Apparatur herrührt. Obwohl die vorliegende Erfindung sich bei jeder feuchtigkeitsempfindlichen Apparatur einsetzen lässt, wird hier, nur zum Zweck des Beispiels, ihre Anwendung in der Druckindustrie gezeigt.
• Mit Bezug auf die Zeichnungen ist in 1 eine Ansicht eines Tintenstrahl-Druckkopfs des Typs dargestellt, der für die Aufnahme von Feuchtigkeit wie beispielsweise Tintenspritzern und Kondensat von feuchtigkeitsempfindlichen Oberflächen des Druckkopfs von der vorliegenden Erfindung Gebrauch machen kann. Die Anordnung des Druckkopfs, allgemein mit 10 gekennzeichnet, schließt einen Resonator 12 mit einer Scheibe mit Austrittsöffnungen 14 für die Erzeugung von dünnen Tintenstrahlen 16 ein. Der Resonator regt die Fäden dazu an, im Bereich einer Ladeplatte 18, die mit einer allgemein mit 20 gekennzeichneten Auffangvorrichtung verbunden ist, in Tröpfchen zu zerfallen. Die Auffangvorrichtung 20 umfasst einen Fänger 22, einen Fängerhals 24 und eine Fängerplatte 26. Tintentropfen werden von Ladeelektroden selektiv geladen und zur Fängerfläche 28 hin und in den Fängerhals 24 hinein abgelenkt. Ungeladene Tröpfchen setzen ihren Weg in Richtung eines Druckmediums 30 fort Die gesammelte Tinte wird abgezogen und rückgeführt.
• Weiter ist in 1 die saugaktive Vorrichtung 32 der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die saugaktive Vorrichtung umfasst ein poröses Polymer 34 für die Aufnahme von Tintennebel, Tintenspritzern und Kondensat von einer Oberfläche des Druckkopfs, die hier als Beispiel dargestellte Oberfläche ist eine Fängerplatte. Die saugaktive Vorrichtung 32 umfasst auch eine Differentialadhäsionsschicht 36, zwischen der Oberfläche (d.h. der Fängerplatte) und dem porösen Polymer 34.
• Wie am besten in 2 dargestellt, verfügt die Differentialadhäsionsschicht 36 über eine erste Seite oder Oberseite für den Kontakt mit der feuchtigkeitsempfindlichen Oberfläche, wie beispielsweise der Fängerplatte 26, und eine zweite Seite oder Bodenseite für den Kontakt mit dem porösen Polymer 34. In einer bevorzugten Ausführungsform besitzt die Seite der Adhäsionsschicht, die die feuchtigkeitsempfindliche Oberfläche berührt, ein geringeres Adhäsionsvermögen als die Seite der Adhäsionsschicht, die in Kontakt mit dem porösen Polymer 34 ist.
• Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung 32 für die Aufnahme von Tintenspritzern und Kondensat von einer feuchtigkeitsempfindlichen Oberfläche wie beispielsweise dem Boden des Tintenstrahl-Druckkopfs 10 zu schaffen. Die Vorrichtung 32 ist eine dünne saugaktive Vorrichtung, die den Herstellern von Tintenstrahl-Druckern den Vorteil bietet, die Schleuderweite der Tropfen zu verkürzen, wodurch die Druckqualität signifikant verbessert werden kann. Das geringe Gewicht der Vorrichtung 32 gestattet es auch, die saugaktive Einlage an beweglichen Komponenten des Druckkopfs wie beispielsweise der Stellklappe zu befestigen, ohne dass dieses Rückwirkungen auf den Stellantrieb nach sich zieht.
• Weiter umfasst in 2 die Vorrichtung 32 eine laminierte Struktur mit unterschiedlichem Haftvermögen, in der Weise, dass hohe Adhäsion gegenüber einem saugaktiven Material auftritt und niedrige Adhäsion gegenüber dem Fänger oder einer anderen Komponente des Druckkopfs wie zum Beispiel einer Stellklappe, folglich da, wo das Ablösen gewünscht wird. In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Unterschied von 4-zu-1 oder größer erwünscht. Wenn die adhäsionsbedingte Kraft der Loslösung von der Druckkopfkomponente größer als 5 oz/in ist, kann die Abnahme der saugaktiven Einlage von der Fängerplatte oder von einer anderen Druckkopfkomponente die Bindung der Fängerplatte schädigen oder in anderer Weise die Druckkopfkomponente beschädigen. Das Differentialklebematerial muss auf der Seite, wo es mit der porösen Polymerschicht verbunden ist, eine Adhäsion von über 20 oz/in aufweisen. Niedrigere Werte für die Adhäsion an dem porösen Polymermaterial können zur Delaminierung dieser Bindung führen.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Differentialklebeschicht 36 mit der feuchtigkeitsempfindlichen Oberfläche, zum Beispiel der Fängerplatte 26, auf einer Befestigungsseite der feuchtigkeitsempfindlichen Oberfläche verbunden. Obwohl Differentialklebematerialien auf dem Markt erhältlich sind, war bis heute die Verwendung solcher Materialien im Tintenstrahldruck unbekannt. Die Seite der Adhäsionsschicht, die in Kontakt mit der Fängerplatte steht, weist niedriges Adhäsionsvermögen auf, um die Entfernung der Tintenspritzer und des Kondensats zu erleichtern.
• Die Seite der Adhäsionsschicht gegenüber der Fängerplatte steht in Kontakt mit der porösen Polymerschicht 34. Das poröse Polymer ist vorzugsweise ein hydrophiles Filtermaterial aus Polyethylen hoher Dichte, weil ein hydrophiles Material die Saugwirkung fördert. Das Filter aus Polyethylen hoher Dichte ist mit unseren Tinten kompatibel. Im Gegensatz zu Materialien auf Cellulosebasis quillt dieses Material nicht, wenn es nass wird. Materialien, die quellen, würden wegen der Quellung eine größere lichte Höhe zwischen dem Druckmedium und dem Druckkopf benötigen. Das Filtermaterial ist eine offenzellige Struktur mit einem großen Hohlraumanteil für die Aufnahme der Tinte. Sich eignende poröse Polymere sind im Handel erhältlich. Die saugaktiven Eigenschaften des Materials verteilen die Tinte über die Gesamtheit des porösen Materials. Hierdurch wächst die Größe der Oberfläche der Tinte an, so dass an einigen Stellen der saugaktiven Einlage Feuchtigkeit verdunsten kann, während gleichzeitig weitere Feuchtigkeit in anderen Bereichen hinzu kommt. Als Folge kann die effektive Aufnahmekapazität für Tintennebel recht groß sein.
• Wenn die Einlage gesättigt ist, kann wegen der niedrigen Adhäsion des Differentialklebematerials an der Fängerplatte oder an anderen Druckkopfkomponenten die saugaktive Einlage mühelos entfernt werden. Das bevorzugte Polyethylen-Filtermaterial erteilt der saugaktiven Einlage eine ausreichende Festigkeit, so dass sie nicht reisst, wenn sie von der Fängerplatte oder von anderen Druckkopfkomponenten abgezogen wird. Die niedrigen Kosten dieser saugaktiven Einlage beheben die finanziell bedingte und beschwerliche Erfordernis, die Einlage erneut zu verwenden. Die verbrauchte Einlage kann daher entsorgt und eine neue saugaktive Einlage bequem installiert werden.
• Die Verwendung einer Differentialadhäsionsmethode ermöglicht einen geringeren effektiven Druckabstand zum Substrat, was für den Druckvorgang sehr erwünscht ist. Da das Differentialklebematerial nicht dicker als 0,005'' ist, wobei 0,003'' eine bevorzugte Dicke ist, erreicht die Polymervorrichtung die angestrebte flache Anordnung. Einige existierende saugaktive Vorrichtungen verwenden einen Magneten, wodurch der Abstand zum Substrat um 0,06'' anwächst. Alternativ verwenden einige existierende saugaktive Vorrichtungen einen Halter, der den Einsatz von Werkzeugen und die Berücksichtigung von lichten Höhen für den Schraubenkopf oder andere Befestigungen erfordert. Diese Techniken erhöhen die Schleuderweite des Druckkopfs in beträchtlichem Maße.
• Eine dünne Absorptionseinlage oder ein poröses Polymer 34 ist in hohem Maße erwünscht, so dass eine möglichst kleine Schleuderweite erzielt wird. Die bisherige Technik verwendet eine Einlagendicke von 0,06''. In einer bevorzugten Ausführungsform macht die vorliegende Erfindung Gebrauch von einem hydrophilen polymeren Filtermaterial aus Polyethylen hoher Dichte, mit einer Porenweite von 30–150 Mikrometer, vorzugsweise 80 Mikro meter, und einer Dicke von nur etwa 0,005 bis 0,050'', vorzugsweise 0,024''.
• Durch den Wegfall von Hardware und die Verwendung einer laminierten gestanzten Anordnung lassen sich mit der vorliegenden Erfindung beträchtliche Kostensenkungen erreichen. Die Kostensenkungen sind so groß, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung ein Wegwerfartikel ist. Vorrichtungen des bisherigen Standes der Technik benötigten für die Montage soviel Hardware und Anstrengungen, dass es nicht kostengünstig sein konnte, das saugaktive Material nach Gebrauch zu entsorgen.
• Die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung behebt das Zusammenlaufen von Tinte und Kondensat, so dass sich keine Tropfen bilden und auf das Druckmaterial fallen. Die Vorrichtung hilft auch bei der Absorption von Tintennebel/Tintenspritzern, die entstehen, wenn Tintentropfen auf dem Substrat auftreffen.
• Die Erfindung wurde ausführlich beschrieben, mit besonderer Bezugnahme auf bestimmte bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung, aber es versteht sich, dass Modifikationen und Variationen innerhalb des Geltungsbereichs der Ansprüche vorgenommen werden können.

Claims (10)

1. Vorrichtung (32) mit Dochtwirkung für einen Tintenstrahldrucker mit einem Tintenstrahldruckkopf (1), mit: einem porösen Polymer (34) für das Auffangen von Tintennebel, Tintenspritzern und Kondensat und einer Haftschicht (1); dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Haftschicht um eine Differentialhaftschicht (36) handelt, die eine erste Seite (2), welche mit mindestens einer Fläche des Tintenstrahldruckkopfs in Berührung steht, und eine zweite, mit dem porösen Polymer in Kontakt befindliche Seite (2) aufweist, wobei die erste Seite ein geringeres Haftvermögen hat als die zweite Seite und das differentielle Haftverhältnis der zweiten Seite zu der ersten Seite mindestens 4:1 beträgt.
2. Vorrichtung mit Dochtwirkung nach Anspruch 1, worin die Differentialhaftschicht ein differentielles Haftmittel umfasst, das auf der ersten Seite ein Haftvermögen von weniger als 5 oz/in und auf der zweiten Seite ein Haftvermögen von mehr als 20 oz/in aufweist.
3. Vorrichtung mit Dochtwirkung nach Anspruch 1, worin das poröse Polymer ein Polymer mit einer Porenweite von etwa 30 bis 150 Mikrometer umfasst.
4. Vorrichtung mit Dochtwirkung nach Anspruch 1, worin das poröse Polymer ein Polymer mit einer Dicke von ungefähr 0,005 bis 0,050 Zoll umfasst.
5. Vorrichtung mit Dochtwirkung nach Anspruch 1, worin das poröse Polymer ein hydrophiles Material umfasst.
6. Vorrichtung mit Dochtwirkung nach Anspruch 1, worin das poröse Polymer ein Polyethylen-Material umfasst.
7. Vorrichtung mit Dochtwirkung nach Anspruch 6, worin das Polyethylen-Material ein Niederdruck-Polyethylen umfasst.
8. Tintenstrahldrucker (1), mit: einem Druckkopf-System (10), das einen Tintentröpfchen-Generator (1; 12; 14), eine Tintentröpfchen-Ablenkplatte (1; 18), eine Auffangvorrichtung (1; 20) und eine Vorrichtung (32) mit Dochtwirkung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 aufweist.
9. Tintenstrahldrucker nach Anspruch 8, mit einer Klappe und einer Auffangplatte (1), wobei die erste Fläche der Vorrichtung mit Dochtwirkung mit einer Fläche von mindestens einer der beiden Vorrichtungen Auffangplatte und Klappe in Berührung steht.
10. Druckverfahren, mit folgenden Schritten: Bereitstellung eines Tintenstrahldruckers mit einem Tintenstrahldruckkopf; Bereitstellung eines porösen Polymers, um zu verhindern, dass sich Tintennebel, Tintenspritzer, Kondensat oder Feuchtigkeit auf mindestens einer Fläche des Tintenstrahldruckkopfs ansammeln; Bereitstellung einer differentiellen Haftschicht mit einer ersten Seite, die mit mindestens einer Fläche des Tintenstrahldruckkopfs in Berührung steht, und einer zweiten, mit dem porösen Polymer in Kontakt befindlichen Seite, wobei die differentielle Haftschicht ein differentielles Haftverhältnis der zweiten Seite zu der ersten Seite von mindestens 4:1 aufweist; Inberührungbringen der ersten Seite der differentiellen Haftschicht mit mindestens einer Fläche des Tintenstrahldruckkopfs; Drucken mit Tintentröpfchen unter Verwendung des Tintenstrahldruckkopfs und Entfernen des porösen Polymers von der mindestens einen Fläche des Tintenstrahldruckkopfs.