DE60211096T2

DE60211096T2 - Auffangeinrichtung mit Begrenzungskante für einen kontinuierlich arbeitenden Tintenstrahldrucker

Info

Publication number: DE60211096T2
Application number: DE60211096T
Authority: DE
Inventors: c/o Eastman Kodak Company Michael Rochester Long; c/o Eastman Kodak Company Ravi Rochester Sharma
Original assignee: Eastman Kodak Co
Current assignee: Eastman Kodak Co
Priority date: 2001-11-02
Filing date: 2002-10-21
Publication date: 2007-05-03
Anticipated expiration: 2022-10-22
Also published as: JP2003136761A; US20030085944A1; EP1308291B1; DE60211096D1; US6676243B2; EP1308291A1

Description

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf das Gebiet digital gesteuerter Druckvorrichtungen und insbesondere auf kontinuierlich arbeitende Tintenstrahldrucker, bei denen der flüssige Tintenstrom in Tropfen aufgebrochen wird, von denen einige selektiv von einer Auffangeinrichtung abgefangen und daran gehindert werden, ein Aufzeichnungsmedium zu erreichen, während andere auf eine Aufzeichnungsoberfläche gelangen können.
Der digital gesteuerte Tintenstrahldruck erfolgt herkömmlicherweise mittels einer von zwei Technologien. Bei beiden Technologien wird Tinte durch in einem Druckkopf ausgebildete Kanäle gefördert. Dabei weist jeder Kanal mindestens eine Düse auf, aus der selektiv Tintentropfen ausgestoßen und auf eine Aufzeichnungs-Oberfläche aufgebracht werden.
Bei der ersten, allgemein als "Drop-on-demand"-Tintenstrahldruck (DOD-Druck) bezeichneten Technologie werden Tintentropfen zum Aufbringen auf ein Aufzeichnungsmedium mittels eines (thermischen, piezoelektrischen, usw.) Druckbetätigungselements erzeugt. Die selektive Aktivierung des Betätigungselements bewirkt die Ausbildung und das Ausstoßen eines fliegenden Tintentropfens, der den Abstand zwischen dem Druckkopf und dem Druckmedium überwindet und auf das Druckmedium auftrifft. Die Druckbilder werden dadurch erzeugt, dass man die Ausbildung einzelner Tintentropfen so steuert, wie dies für die Erzeugung des gewünschten Bildes erforderlich ist. Ein geringfügiger Unterdruck in jedem Kanal verhindert normalerweise, dass die Tinte ungewollt aus der Düse austritt, und sorgt außerdem für die Ausbildung eines leicht konkaven Meniskus an der Düse, was dazu beiträgt, die Düse sauber zu halten.
Bei herkömmlichen DOD-Tintenstrahldruckern wird der Tintenstrahl-Tropfen an den Düsen des Druckkopfs mittels eines Druckbetätigungselements erzeugt. Normalerweise verwendet man hierzu eine von zwei Arten von Betätigungselementen, d.h. thermische oder 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 steigt, dass ein Tintentropfen ausgestoßen wird. Bei piezoelektrischen Betätigungselementen wird ein elektrisches Feld an ein piezoelektrisches Material angelegt, dessen Eigenschaften eine mechanische Spannung im Material erzeugen, wodurch ein Tintentropfen ausgestoßen wird. Die am häufigsten hergestellten piezoelektrischen Materialien sind Keramikmaterialien, etwa Bleizirconattitanat, Bariumtitanat, Bleititanat und Bleimetaniobat.
Die zweite Technologie, üblicherweise "Dauerstrom"- oder "kontinuierlicher" Tintenstrahldruck genannt, arbeitet mit einem unter Druck stehenden Tintenvorrat, der einen kontinuierlichen Strom von Tintentropfen erzeugt. Bei herkömmlichen kontinuierlich arbeitenden Tintenstrahldruckern sind elektrostatische Ladeeinrichtungen in der Nähe des Punkts angeordnet, an dem ein Strahl der Arbeitsflüssigkeit in einzelne Tintentropfen aufbricht. Die Tintentropfen werden elektrisch geladen und dann durch Ablenkelektroden mit hoher Potentialdifferenz auf eine gewünschte Position gerichtet. Soll der Tropfen nicht drucken, wird er in einen Tintenauffangmechanismus (Auffang-, Abfangeinrichtung, Rinne, usw.) gerichtet und entweder in den Prozess zurückgeführt oder entsorgt. Soll der Tropfen drucken, wird er nicht abgelenkt, so dass er auf ein Aufzeichnungsmedium auftreffen kann. Alternativ ist es auch möglich, abgelenkte Tintentropfen auf das Aufzeichnungsmedium auftreffen zu lassen, während die nicht abgelenkten Tintentropfen im Auffangmechanismus gesammelt werden.
US-A-4 460 903, erteilt am 17. Juli 1984 an Guenther et al., beschreibt eine Auffangeinrichtung, die das Spritzen und Vernebeln minimieren soll. Wenn die Tintentropfen jedoch auf eine harte Oberfläche der Auffangeinrichtung auftreffen und sich dort sammeln, besteht immer noch die Möglichkeit des Spritzens und der Nebelbildung. Außerdem weist diese Auffangeinrichtung eine schräge Schienenkante auf, die die nicht druckenden Tintentropfen zunächst auffängt. Die Geschwindigkeit der auftreffenden nicht druckenden Tintentropfen (normalerweise annähernd 10 m/s) ist jedoch so hoch, dass die bevorzugte Tropfenfließrichtung entlang der schrägen Schienenkante zumindest teilweise behindert wird und mindestens ein Teil des aufgefangenen Tropfenvolumens in eine zur bevorzugten Ablenkrichtung entgegen gesetzte Richtung gelenkt wird. Wenn das Tropfenvolumen zur Kante der schrägen Schiene aufwärts fließt, verändert sich die effektive Position der Schienenkante, wodurch sich die Unsicherheit erhöht, ob der nicht druckende Tintentropfen aufgefangen wird. Außerdem können Tintentropfen, die sich auf der Schienenkante der Auffangeinrichtung angesammelt haben, durch die Bewegung des Druckkopfs auch auf das Aufzeichnungsmedium "geschleudert" werden.
US-A-3 373 437, erteilt am 12. März 1968 an Sweet et al., beschreibt eine Auffangeinrichtung mit einer ebenen porösen Abdeckung, die das Spritzen und Vernebeln minimieren soll. Allerdings beeinträchtigt diese Art Auffangeinrichtung die Druckqualität in anderer Hinsicht. Die Notwendigkeit, eine elektrische Ladung auf die Oberfläche der Auffangeinrichtung aufzubringen, macht die Konstruktion der Auffangeinrichtung kompliziert und erfordert eine größere Anzahl von Komponenten. Diese komplizierte Auffangkonstruktion benötigt ein großes Raumvolumen zwischen dem Druckkopf und dem Medium und verlängert damit die Flugbahn des Tintentropfens. Durch die Verlängerung der Tropfenflugbahn wird die Genauigkeit der Tropfenplatzierung verringert und die Druckqualität des Bildes beeinträchtigt. Es besteht die Notwendigkeit, den Abstand, den der Tropfen zurücklegen muss, bevor er auf das Druckmedium auftrifft, zu verringern, um eine hohe Qualität der Bilder zu gewährleisten.
Durch die von Sweet et al. beschriebene Kombination aus Elektrode und Auffangrinne entsteht ein langer Interaktionsbereich in der Ebene der Tintentropfen-Flugbahn. Die poröse Auffangrinne als solche ist in dieser Ebene sehr viel länger als dies für die Auffangfunktion nötig wäre. Dadurch entsteht ein unerwünschter äußerer Luftstrom, der die Tropfenplatzierungsgenauigkeit beeinträchtigen kann. Da die Auffangrinne nach Sweet ferner in der Ebene der Tintentropfen-Flugbahn flacher ist, gibt es keinen Sammelbereich für aus der Tintentropfenbahn abgelenkte Tintentropfen. Wenn sich Tintentropfen auf der ebeneren Oberfläche der Auffangrinne nach Sweet ansammeln, erhöht sich die Gefahr, dass die angesammelten Tintentropfen auf die nicht aufgefangenen Tintentropfen störend einwirken. Außerdem schafft die Ansammlung von aufgefangenen Tintentropfen eine neue Interaktionsfläche, die sich ständig in ihrer Höhe bezüglich der ebenen Oberfläche der Auffangrinne verändert und damit die unterscheidende Wirkung der Kante zwischen druckenden und nicht druckenden Tropfen negativ beeinflusst. Damit steigt die Gefahr, dass druckende Tropfen aufgefangen, nicht druckende Tropfen aber nicht aufgefangen werden.
US-A-4 667 207, erteilt am 19. Mai 1987 an Sutera et al., beschreibt eine Auffangrinne mit einer über einer Haupt-Tintentropfensammelfläche liegenden Tintentropfen-Ablenkoberfläche. Beide Oberflächen bestehen aus nicht porösem Material. Die Notwendigkeit, ein elektrisches Ladungspotential zwischen den Tintentropfen und der Oberfläche der Auffangeinrichtung zu erzeugen, macht die Konstruktion der Auffangeinrichtung kompliziert und erfordert eine größere Anzahl von Komponenten. Diese komplizierte Auffangkonstruktion benötigt ein großes Raumvolumen zwischen dem Druckkopf und dem Medium und verlängert damit die Flugbahn des Tintentropfens. Durch die Vergrößerung der Länge der Tropfenflugbahn wird die Tropfenplatzierungsgenauigkeit vermindert und die Druckqualität des Bildes beeinträchtigt. Ferner gibt es bei der Auffangeinrichtung nach Sutera et al. keinen Sammelbereich für aus der Tropfenflugbahn abgelenkte Tintentropfen. Abgefangene Tropfen sammeln sich auf den ebeneren und geneigten Oberflächen der Auffangrinne nach Sutera et al. und bewegen sich in Richtung eines an der unteren Kante der Auffangeinrichtung befindlichen Unterdruckkanals. Hier beginnt die Tinte, sich auf der geneigten Oberfläche der Auffangeinrichtung zu sammeln, wodurch ein Bereich mit einer dicken domförmigen Tintenoberfläche entsteht. Damit steigt die Gefahr, dass die aufgefangenen Tintentropfen die nicht aufgefangenen Tintentropfen in diesem Bereich negativ beeinflussen. Außerdem schafft die Ansammlung von aufgefangenen Tintentropfen eine neue Interaktionsfläche, die sich ständig in ihrer Höhe bezüglich der ebenen Oberfläche der Auffangrinne verändert und damit die unterscheidende Wirkung der Kante zwischen druckenden und nicht druckenden Tropfen negativ beeinflusst. Damit steigt die Gefahr, dass druckende Tropfen aufgefangen, nicht druckende Tropfen aber nicht aufgefangen werden.
Auffangeinrichtungen der Art, wie sie von Sweet et al. und Sutera et al. beschrieben wurden, benutzen alle einen Unterdruck an einem Ende eines Tintenableitkanals, der die Ableitung von Tinte, die sich auf der Oberfläche der Auffangeinrichtung angesammelt hat, unterstützt, um die Menge an Tinte, die auf das Medium geschleudert werden könnte, zu minimieren. Durch den Unterdruck erzeugte Luftturbulenzen beeinträchtigen jedoch die Genauigkeit der Tropfenplatzierung und wirken sich nachteilig auf die Druckqualität des Bildes aus. US-5 337 071 A beschreibt einen Tintenstrahldrucker mit Haupt-Ablenkelektroden und einer Hilfs-Ablenkelektrode. Die Hilfs-Ablenkelektrode weist eine vordere Fläche mit einer einen Hohlraum bildenden Vertiefung auf. Unerwünschte Satellitentröpfchen, die von den Haupttropfen mitgeschleppt werden, werden in diesen Hohlraum abgelenkt und bilden darin Wirbel, bevor sie auf der Oberfläche der Hilfselektrode zusammenfließen und sich dort sammeln.
Es ist ersichtlich, dass ein Bedarf an einer einfach aufgebauten Auffangrinne besteht, die die Gefahr des Spritzens und Vernebelns verringert, den Abstand minimiert, den der Tropfen zurücklegen muss, bevor er auf das Druckmedium auftrifft, und den Abtransport von Tintenflüssigkeit verbessert, ohne die Flugbahn der Tintentropfen zu beeinträchtigen. Aufgabe der Erfindung ist es, eine Druckvorrichtung mit einer in den beiliegenden Ansprüchen definierten Auffangeinrichtung bereitzustellen.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Es zeigen:
1A eine perspektivische Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in Verbindung mit einem Druckkopf;
1B eine perspektivische Ansicht der in 1A dargestellten Ausführungsform in Verbindung mit einem Druckkopf, wobei innere Flüssigkeitskanäle sichtbar sind;
1C-1E Seitenansichten alternativer Positionen eines Mechanismus zur Ausbildung von Tintentropfen;
2A eine Seitenansicht der in 1A dargestellten Ausführungsform in Verbindung mit einem Druckkopf;
2B eine Seitenansicht der in 1A dargestellten Ausführungsform in Verbindung mit einem Druckkopf, wobei innere Flüssigkeitskanäle sichtbar sind;
3A eine Seitenansicht einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung gemäß 1A;
3B-3C Seitenansichten alternativer Ausführungsformen der Erfindung gemäß 3A;
4 und 5 Seitenansichten alternativer Ausführungsformen der Erfindung gemäß 1A;
6 und 7 perspektivische Ansichten einer alternativen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in Verbindung mit einem Druckkopf;
8 eine Seitenansicht der in 6 und 7 dargestellten Ausführungsform in Verbindung mit einem Druckkopf;
9A eine Seitenansicht einer alternativen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung gemäß 6 und 7;
9B-9C Seitenansichten alternativer Ausführungsformen der Erfindung gemäß 9A; und
10 eine schematische Ansicht der Erfindung und eines Druckkopfs.
Die folgende Beschreibung richtet sich insbesondere auf jene Elemente, die Teil der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind oder direkter mit ihr zusammenwirken. Es versteht sich jedoch, dass hier nicht besonders dargestellte oder beschriebene Elemente in unterschiedlichen, dem Fachmann bekannten Formen ausgebildet sein können.
In 1A und 1B ist ein Tintenstrahldruckkopf 10 dargestellt. Der Tintenstrahldruckkopf 10 weist eine Basis 12 mit einem sich von einem Ende der Basis 12 aus erstreckenden oberen Schenkel 14 und einem sich von einem anderen Ende der Basis 12 aus erstreckenden unteren Schenkel 16 auf. Am oberen Schenkel 14 ist eine Düsenplatte 18 angebracht, die über mindestens einen innen zwischen dem oberen Schenkel 14 und der Basis 12 des Druckkopfs 10 angeordneten Tintenzuführkanal 22 (1B) in Flüssigkeitsverbindung mit einer Tinten-Verteilerleitung 20 steht. Ein Vorrat unter Druck stehender Tinte 24 steht über die Tinten-Verteilerleitung 20 in Flüssigkeitsverbindung mit der Düsenplatte 18.
Am unteren Schenkel 16 ist eine poröse Auffangeinrichtung 34 mit einer Begrenzungskante 36 angebracht. Die poröse Auffangeinrichtung 34 steht über mindestens einen Tintenableitkanal 40 (1B) mit einer Unterdruck-Verteilerleitung 38 in Flüssigkeitsverbindung. An die Unterdruck-Verteilerleitung 38 ist eine Unterdruckquelle 42 angeschlossen. Der Begrenzungskante 36 benachbart befindet sich ein ausgesparter Bereich 48, der als Sammelbereich für aufgegangene Tinte 46 dient, wie dies im Folgenden noch im einzelnen besprochen wird.
In 1C weist die Düsenplatte 18 mindestens eine darin ausgebildete Bohrung 26 auf. Von dem unter Druck stehenden Vorrat 24 kommende Tinte wird durch die Bohrung 26 ausgestoßen, so dass ein Tintenstrom 28 ausgebildet wird. Ein in der Nähe der Bohrung 26 angeordneter Mechanismus 30 zum Ausbilden von Tintentropfen bildet aus der vom Tintenvorrat 24 zugeführten Tinte Tintentropfen 32 aus. Der Mechanismus zum Ausbilden von Tintentropfen kann zum Beispiel thermische Betätigungsmittel, piezoelektrische, akustische, mechanische Betätigungsmittel, usw. aufweisen.
In 2A und 2B ist dargestellt, dass im Betrieb die unter Druck stehende Tinte vom Tintenvorrat 24 über die Tinten-Verteilerleitung 20 und die Tintenzuführkanäle 22 durch den Druckkopf 10 geleitet und der Düsenplatte 18 zugeführt wird und durch die Bohrungen 26 austritt. Der Mechanismus 30 zum Ausbilden von Tintentropfen bildet die Tintentropfen 32, 33 aus der durch die Bohrungen 26 ausgestoßenen Tinte aus. Ein Tintentropfen-Ablenksystem trennt die druckenden Tropfen 33 von den nicht druckenden Tropfen 32. Die nicht druckenden Tropfen 32 treffen auf an oder in der Nähe der Begrenzungskante 36 auf eine schräge Oberfläche 43 der porösen Auffangeinrichtung 34 auf und bilden über der Begrenzungskante 36 einen Tinten-Oberflächenfilm 44 und im ausgesparten Bereich 48 der porösen Auffangeinrichtung 34 eine Ansammlung von Tinte 46 aus. Dabei kann das Tintentropfen-Ablenksystem etwa das in US-A-6 079 821, erteilt an Chwalek et al. und gemeinsam abgetreten, beschriebenen System mit elektronischer Ablenkung, usw., umfassen.
Während des Betriebes bleibt eine Oberfläche angesammelter Tinte 46 mit im Wesentlichen konstantem Volumen entlang der Begrenzungskante 36 bestehen, während eine größere Menge angesammelter Tinte 46 mit im Wesentlichen konstantem Volumen im ausgesparten Bereich 48 der porösen Auffangeinrichtung 34 erhalten bleibt. Die angesammelte Tinte 46 wird von den Poren der porösen Auffangeinrichtung 34 aufgesaugt und fließt durch den/die Tintenableitkanal/Tintenableitkanäle 40 in die Unterdruck-Verteilerleitung 38, wo die Tinte zum Abtransport oder zum Recyceln gesammelt wird. Zur Unterstützung der Tintenableitung kann ein leichter Unterdruck (gegenüber den Umgebungs-Betriebsbedingungen negativer Luftdruck) angelegt werden. Außerdem kann in dem/den Tintenableitkanal/Tintenableitkanälen 40 ein absorbierendes Material 41 angebracht werden, um die Tintenableitung weiter zu unterstützen. Das absorbierende Material 41 kann je nach der jeweiligen Druckanwendung den gesamten Bereich des Tintenableitkanals/der Tintenableitkanäle 40 oder nur einen Teil derselben bedecken.
Bei dem in 2B gestrichelt angedeuteten absorbierenden Material 41 kann es sich um jedes poröse Material handeln, das in der Lage ist, Flüssigkeit in einer Menge zu absorbieren, die einem Mehrfachen des Gewichts des absorbierenden Materials entspricht, zum Beispiel Papier, Tuch, usw. Alternativ kann das absorbierende Material aus einem ein Zellulosematerial enthaltenden Kissen bestehen, etwa aus einer oder mehreren Schichten oder Lagen Zellulosewatte oder zerkleinerter Holzzellulose (üblicherweise als Holzstaub bezeichnet). Geeignete absorbierende Materialien sind zum Beispiel mehrere übereinander gelegte Lagen einer Krepp-Zellulosewatte und/oder mittels dem Fachmann bekannter Nass- oder Luftverfahren hergestellte hydrophile Faserstoffe und/oder hydrophile Schaumstoffe – siehe US-A-3 794 029. Wird das absorbierende Material auf seiner nach oben weisenden Seite benetzt, verteilt eine dochtartig wirkende Schicht oder Lage die Feuchtigkeit über eine relativ große Oberfläche des Bereichs der Zellulosewatte. Alternativ können die absorbierenden Schichten oder Lagen auch aus beliebigen stark absorbierenden synthetischen Fasern, Gewebe-, Gewirk- oder porösen Materialien bestehen. Als Beispiele können etwa Matten oder Watte aus synthetischen Fasern, Mischungen von synthetischen Fasern, Faser-Zellulosewatte und/oder offenzellige schwammartige Lagen genannt werden.
Außerdem können die absorbierenden Schichten alternativ aus Matten oder Watte aus hydrophoben Fasern bestehen, bei denen die flüssigkeitsabsorbierende Funktion entlang des großen Oberflächenbereichs der Fasern stattfindet. Durch Wasser nicht benetzbare Fasern, wie Dacron und Nylon weisen die charakteristische Eigenschaft auf, dass sie Wasser nicht absorbieren, d.h. dass Wasser im Allgemeinen nicht in die Fasern eindringt; jedoch haben diese Fasern die Eigenschaft, dass Flüssigkeiten entlang ihrer Oberfläche gesaugt werden können. Eine Lage aus der artigem Fasermaterial nimmt normalerweise eine große Menge Flüssigkeit auf dem großen Oberflächenbereich der Fasern auf, wenn diese als Watte angeordnet sind.
Alternativ können auch stark wasserabsorbierende Harze als absorbierendes Material eingesetzt werden, die Flüssigkeiten in Mengen absorbieren können, die einem Mehrfachen ihres Eigengewichts entsprechen. Beispiele solcher stark wasserabsorbierender Harze sind etwa ein verseiftes Produkt eines Vinylester-Copolymers und eine ungesättigte Äthylen-Carboxylsäure oder deren Derivat, ein Graft-Polymer von Stärke und Acrylsäure, eine vernetzte Polyacrylsäure, ein Copolymerisat von Vinylalkohol und Acrylsäure, ein teilhydrolisiertes Polycrylnitril, eine vernetzte Carboxymethyl-Zellulose, ein vernetztes Polyäthylenglycol, das Chitosansalz und ein Pullulan-Gel. Dabei kann eine dieser Substanzen verwendet werden, oder es können zwei oder mehr dieser Substanzen in Form einer Mischung kombiniert werden.
Auch stark absorbierende Materialien, etwa Hydrocolloid-Polymere, können als absorbierendes Material verwendet werden. Hydrocolloid-Polymer-Materialien ermöglichen eine geringere Schicht- oder Lagenmasse bei gleichzeitiger Verbesserung der wünschenswerten absorbierenden und die Flüssigkeit haltenden Eigenschaften der Lage oder Schicht, da diese Materialien ein Vielfaches ihres Gewichts an Flüssigkeit absorbieren und zurückhalten können. Wenn diese Materialien mit Flüssigkeiten in Kontakt kommen, quellen sie zu einer gelatineartigen Masse auf. Hydrocolloid-Polymer-Materialien können auch in Partikelform, etwa als Granulate oder Flocken, eingesetzt werden, da die Partikel einen größeren freiliegenden Oberflächenbereich aufweisen und daher die Absorbtionsfähigkeit erhöhen. Geeignete Hydrocolloid-Polymer-Materialien sind etwa: (a) Das in US-A-3 661 815 beschriebene hydrolisierte Stärke-Polyacrylnitril-Copolymer H-span, Produkt 35-A-100 der Grain Processing Corp., Muscatine, Iowa, (b) das Produkt Nr. XD-8587.01L, ein vernetztes Produkt der Down Corning Chemical Co., Midland, Michigan, (c) das Produkt Nr. SGP 502S der General Mills Chemical, Inc., Minneapolis, Minnesota, (d) das Produkt Nr. 78-3710 der National Starch and Chemical Corp., New York, N.Y., (e) Carbowax, ein Produkt auf Hydrogelbasis, Warenzeichen der Union Carbide Corp., Charleston, West Virginia, oder (f) basisch verseifte Stärke-Polyacrylnitril- und Graft-Polymere, United States Department of Agriculture, Peoria, Illinois, beschrieben in US-A-3 425 971.
3A-3C zeigen Ausführungsformen der porösen Auffangeinrichtung 34. Dabei zeigt 3A eine allgemein als Auffangeinrichtung 52 mit Rhomboidquerschnitt bezeichnete bevorzugte Ausführungsform der porösen Auffangeinrichtung 34. Nicht druckende Tintentropfen 50 treffen auf die schräge Oberfläche 43 der porösen Auffangeinrichtung 34 an oder nahe der Begrenzungskante 36 auf und bilden an der Begrenzungskante 36 einen Oberflächen-Tintenfilm 44 und im ausgesparten Bereich 48 der porösen Auffangeinrichtung 34 eine Sammelrinne 46 aus. Der ausgesparte Bereich 48 ist im Wesentlichen L-förmig ausgebildet und erstreckt sich über eine vorgegebene Länge mindestens eines Teils einer Breitenabmessung der porösen Auffangeinrichtung 34. Die Funktion der Auffangeinrichtung 52 wurde bereits weiter oben beschrieben. Außerdem gestattet die Geometrie der Auffangeinrichtung 52, wie nachstehend beschrieben, eine kleinere Porengröße (2 bis 7 Mikron Porendurchmesser).
Gemäß 4 weist die Auffangeinrichtung 52 eine vordere Oberfläche 60 auf, die sich bis zur schrägen Oberfläche 43 hin erstreckt, welche in einer Begrenzungskante 36 endet. Der ausgesparte Bereich 48 beginnt an der Begrenzungskante 36 und endet an der unteren Oberfläche 64. Der ausgesparte Bereich 48 weist eine erste Oberfläche 66 auf, die über einen Winkel 70 mit einer zweiten Oberfläche 68 verbunden ist. Normalerweise erstreckt sich die erste Oberfläche 66 in Richtung zur unteren Oberfläche 64 hin und unterstützt damit die Ausbildung der Begrenzungskante 36. Allerdings muss die erste Oberfläche 66 nicht senkrecht zur unteren Oberfläche 64 verlaufen, vielmehr kann die erste Oberfläche 66 sich in jedem zweckmäßigen Winkel zur unteren Oberfläche 64 erstrecken. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Winkel 70 ein rechter Winkel, der sich leicht in dem porösen Material der Auffangeinrichtung 52 herstellen lässt. Allerdings kann der Winkel 70 je nach der besonderen Konstruktion der Auffangeinrichtung 52 auch als spitzer oder stumpfer Winkel ausgebildet sein. Durch maschinelles Entfernen eines Teils der unteren Oberfläche 64 wird ein Tintenableitkanal 40 ausgebildet.
Betrachtet man nochmals 3B und 3C, so ist zu erkennen, dass 3B und 3C eine Auffangeinrichtung 54 bzw. eine Auffangeinrichtung 56 mit dreieckigem Querschnitt darstellen, die jeweils eine Begrenzungskante 36 und einen ausgesparten Bereich 48 aufweisen. Die Funktion der Auffangeinrichtungen 54 und 56 gleicht im Wesentlichen der Funktion der vorstehend beschriebenen Auffangeinrichtung 34 mit rhomboidem Querschnitt.
In 3B treffen die nicht druckenden Tintentropfen 50 an oder nahe der Begrenzungskante 36 auf die schräge Oberfläche 43 der porösen Auffangeinrichtung 54 auf und bilden an der Begrenzungskante 36 einen Oberflächen-Tintenfilm 44 und in dem ausgesparten Bereich 48 der porösen Auffangeinrichtung 54 eine Sammelrinne 46 aus. Der ausgesparte Bereich 48 weist eine gekrümmte Oberfläche auf, die sich über eine vorbestimmte Länge mindestens eines Teils der Breitenabmessung der porösen Auffangeinrichtung 54 erstreckt. In 3C treffen die nicht druckenden Tintentropfen 50 an oder nahe der Begrenzungskante 36 auf die schräge Oberfläche 43 der porösen Auffangeinrichtung 56 auf und bilden an der Begrenzungskante 36 einen Oberflächen-Tintenfilm 44 und in dem ausgesparten Bereich 48 der porösen Auffangeinrichtung 56 eine Sammelrinne 46 aus. Der ausgesparte Bereich 48 weist eine ebene, bezüglich der Begrenzungskante 36 geneigte Oberfläche auf, die sich über eine vorbestimmte Länge mindestens eines Teils der Breitenabmessung der porösen Auffangeinrichtung 54 erstreckt.
Da die Auffangeinrichtung 34, wie vorstehenden beschrieben, den Flüssigkeitsstrom scharf begrenzt, kann die Auffangeinrichtung 34 näher an der Düsenplatte eines Tintenstrahldruckers angeordnet werden. Dies wiederum reduziert den von einem druckenden Tintentropfen zu überwindenden Abstand, was die Platzierung des Tintentropfens verbessert. Insofern kann die Auffangeinrichtung 34 in den kontinuierlich arbeitenden Tintenstrahldrucker integriert werden, wie er in der an Chwalek et al. erteilten und gemeinsam abgetretenen US-A-6 079 821 beschrieben ist. Alternativ kann die Auffangeinrichtung 34 in kontinuierlich arbeitende Tintenstrahldrucker integriert werden, die zum Beispiel mit elektrostatischer Ablenkung und thermischen, akustischen oder piezoelektrischen Tintentropfen-Ausbildungsmechanismen, usw., arbeiten.
Die Auffangeinrichtung 34 wirkt dadurch als scharfe Begrenzung, dass sie die Geschwindigkeit der Ableitung von Flüssigkeit von der Auftrefflinie der nicht druckenden Tintentropfen so kontrolliert, dass ein dünner, stabiler Flüssigkeitsfilm auf der Begrenzungskante verbleibt. Der dünne Flüssigkeitsfilm hat mehrere wichtige Aufgaben. Er dient dazu, die offenkundige Rauheit des porösen Materials zu verringern und definiert damit eine geradere Begrenzungslinie. Er vermindert die Geschwindigkeit der in die Auffangeinrichtung strömenden Luft, reduziert damit die durch Luftströmung erzeugte Strahlabweichung und trägt dazu bei, die Ausbildung von Nebentropfen oder eine Nebelbildung beim Auftreffen der Tintentropfen auf die Rinne zu verhindern. Zwar sollte die Dicke des dünnen Flüssigkeitsfilms konstant bleiben, um eine stabile Position der Begrenzungskante sicherzustellen, die Dickenabmessung kann jedoch in Abhängigkeit von der jeweiligen Anwendung variieren.
Unter normalen Betriebsbedingungen sollte die Auffangeinrichtung die auftreffende Flüssigkeit genauso schnell ableiten wie sie ankommt. Zum Beispiel erfordern Flüssigkeitstropfen mit einem Durchmesser von etwa 25μm, die mit 10 m/s im rechten Winkel auf eine ebene Fläche der Auffangeinrichtung auftreffen, eine Auffangeinrichtung mit einer spezifischen Durchflussleistung von 0,5 ml/s/mm². Diese spezifische Durchflussrate kann erreicht werden durch Verwendung eines sehr porösen Auffangmaterials in Kombination mit einem hohen Unterdruck. Ein starker Unterdruck saugt jedoch eine große Luftmenge an, was zu einer Verminderung der Druckqualität führen kann. Um diesen Zustand zu vermeiden, verteilt die poröse Auffangeinrichtung 34 das Auftreffen der Tropfen durch eine tangentiale oder schräge Auftreffoberfläche geometrisch über einen größeren Bereich der porösen Auffangeinrichtung 34. Außerdem nutzt die poröse Auffangeinrichtung 34 die Kapillarwirkung und ein hydrophiles Material zur Verteilung der Flüssigkeit über einen größeren Bereich der porösen Auffangeinrichtung 34, um ein dreidimensionales Strömungsfeld zu erzeugen. Ferner kann die poröse Auffangeinrichtung 34 durch Einsatz eines geringeren Unterdrucks die Bewegung der fein verteilten Flüssigkeitsströmung von der Auftreffzone weg beschleunigen.
Die poröse Auffangeinrichtung 34 kann aus jedem beliebigen porösen Material bestehen. Vorzugsweise weist das poröse Material eine durchdringbare Oberfläche mit einer gegenüber der Tropfengröße wesentlich kleineren Einheitsgröße und einem hohen Prozentsatz offener Fläche auf, um eine sofortige Volumenströmung vom Auftreffpunkt weg zu ermöglichen und die Auftreffenergie zu minimieren. Poröse Keramik, Tonerde, Kunststoff, Polymer-, Kohlenstoff- und Metallmaterialien können zum Beispiel die Kriterien bezüglich der Porosität und der Einheitsgröße erfüllen. Dabei weisen die verfügbaren Keramikmaterialien weitere Vorteile auf, unter anderem dass sie dimensionsstabil sind, leicht hergestellt werden können, ohne die Poren zu verschließen, dass sie hydrophil und gegenüber einer Vielzahl von Flüssigkeiten chemisch inert sind. Dies ist besonders vorteilhaft bei Verwendung anionischer Tinten, da anionische Tinten eine Schicht auf positiv geladenen Oberflächen ausbilden und die Auffangeinrichtung dadurch effektiv verstopfen und den Flüssigkeitsabtransport verhindern. Poröse Tonerde ist chemisch inert und anionisch. Dies verringert die Verstopfungsgefahr. Materialien dieser Art sind im Handel von Ferros Ceramic Products and Refractron Technologies erhältlich.
Alternativ kann die Auffangeinrichtung 34 gemäß 4 so ausgebildet werden, dass ihre Oberflächen unterschiedliche Porositäten aufweisen. Zum Beispiel kann die vordere Oberfläche 60 und/oder die hintere Oberfläche 62 der Auffangeinrichtung 34 eine geringere Porosität aufweisen als die schräge Oberfläche 43 und der ausgesparte Bereich 48 der Auffangeinrichtung 34. Normalerweise dient eine solche Ausbildung dazu, die Kraft des Unterdrucks auf die Oberflächen mit den höchsten Tintenströmungsraten zu konzentrieren. Wenn die Unterdruckkraft an speziellen Oberflächen der Auffangeinrichtung 34 maximiert wird, verringert die Konzentration der Unterdruckkraft eine eventuelle Fehlleitung der Tintentropfen durch äußere Luftströmungen, die durch die Unterdruckkraft um die Auffangeinrichtung 34 herum und in diese hinein erzeugt werden. Wenn die auf diese Oberflächen wirkende Unterdruckkraft auch verringert ist, ist die Ausbildung dieser Oberflächen aus porösem Material dennoch von Vorteil, um die Ansammlung von Tinte auf diesen Oberflächen zu kontrollieren. Oberflächen der Auffangeinrichtungen mit unterschiedlicher Porosität lassen sich dadurch herstellen, dass man Materialpartikel unterschiedlicher Größe in die Oberfläche(n) integriert, ein poröses Polymerisat während des Herstellungsprozesses in das Material einbaut, die Oberfläche(n) mit einem porösen Polymerisat beschichtet, die Oberfläche(n) mit in einem Trägermaterial suspendierten feinen Tonerdepartikeln beschichtet, usw.
Gemäß 5 kann die Auffangeinrichtung 34 auch aus einer Grundfläche 72 aus nicht porösen Material mit einer Hülle 74 aus porösem Material bestehen. Die Grundfläche 72 aus nicht porösem Material weist mindestens einen Kanal 76 auf, der mit der Hülle 74 aus porösem Material in Flüssigkeitsverbindung steht und die Ableitung angesammelter Tinte von der/den Oberfläche(n) der Auffangeinrichtung 34 durch die Grundfläche 72 aus nicht porösem Material zur Wiederverwendung oder Beseitigung erlaubt. Zur Unterstützung des Tintenableitprozesses kann auch hier ein Unterdruck eingesetzt werden.
Die poröse Auffangeinrichtung 34 minimiert auch die Bildung von Nebentropfen (üblicherweise als Nebelbildung bezeichnet). Wenn ein sich mit Geschwindigkeiten von nahezu 10 m/s bewegender Tintentropfen auf eine ebenere Oberfläche auftrifft, ist die Aufprallenergie so hoch, dass sich kleinere Teiltröpfchen in Form eines Nebels bilden können. Die poröse Auffangeinrichtung 34 verringert die Aufprallenergie und damit die Nebelbildung mit Hilfe mindestens dreier Merkmale, etwa eines dünnen Flüssigkeitsfilms, einer kleinen Einheitsgröße der Oberfläche und der durch einen Unterdruck unterstützten Strömung, ohne dadurch die Flugbahn der druckenden Tintentropfen nachteilig zu beeinflussen.
Ein dünner Flüssigkeitsfilm auf der Oberfläche einer porösen Auffangeinrichtung 34 weist eine hohe Oberflächenaffinität für ankommende Tropfen derselben Zusammensetzung auf. Die Tropfen "benetzen" den hydrophilen Oberflächenfilm und werden durch Oberflächenkräfte hoher Energie an den dünnen Flüssigkeitsfilm angezogen. Der Flüssigkeitsfilm wirkt ferner als elastisches Medium, das die Spitzen-Bremskräfte eines Tropfens erheblich reduziert. Dadurch wird die Gefahr der Nebelbildung wesentlich verringert.
Die Oberflächen-Einheitsgröße der porösen Auffangeinrichtung ist wesentlich kleiner als die Tropfengröße, so dass der Aufprall über ein größeres Zeitintervall verteilt und die Aufprallenergie wesentlich verringert wird. Ferner sorgt die geneigte Oberfläche der durch Unterdruck unterstützten porösen Ablaufrinne am Auftreffpunkt für eine innere Strömungsrichtung, die im Wesentlichen parallel zum Vektor der Tropfengeschwindigkeit verläuft. Dies führt zu einer verringerten Aufprallenergie, insbesondere während der Anlaufphase des Systems, bis ein Flüssigkeitsfilm aufgebaut ist, der die Nebelbildung verringert.
Die Stärke des in Verbindung mit der Auffangeinrichtung 34 eingesetzten Unterdrucks ist wesentlich geringer (in manchen Fällen um den Faktor 3 geringer) als bei anderen Auffangkonstruktionen. Insofern kann der Auffangeinrichtung 34 eine unterdruckunterstützte Luftströmung zugeführt werden, die ausreicht, die Aufprallenergie des Tintentropfens und die Nebelbildung zu verringern, ohne die Flugbahn der druckenden Tintentropfen nachteilig zu beeinflussen oder übermäßig starke Geräusche zu entwickeln.
In 6-8 ist ein Tintenstrahldruckkopf 10 mit einer alternativen bevorzugten Ausführungsform einer Auffangeinrichtung 34 dargestellt. Für Merkmale, die jenen gleichen, wie sie unter Bezugnahme auf 1 und 2 beschrieben wurden, werden in der Beschreibung der 6-8 dieselben Bezugsziffern verwendet.
Der Tintenstrahldruckkopf 10 weist eine Basis 12 mit einem sich von einem Ende der Basis 12 aus erstreckenden oberen Schenkel 14 und einem sich von einem anderen Ende der Basis 12 aus erstreckenden unteren Schenkel 16 auf. Am oberen Schenkel 14 ist eine Düsenplatte 18 angebracht, die über mindestens einen innen zwischen dem oberen Schenkel 14 und der Basis 12 des Druckkopfs 10 angeordneten Tintenzuführkanal 22 in Flüssigkeitsverbindung mit einer Tinten-Verteilerleitung 20 steht. Ein Vorrat unter Druck stehender Tinte 24 steht über die Tinten-Verteilerleitung 20 in Flüssigkeitsverbindung mit der Düsenplatte 18.
Am unteren Schenkel 16 ist eine poröse Auffangeinrichtung 34 mit einer Begrenzungskante 36 angebracht. Die poröse Auffangeinrichtung 34 steht über mindestens einen Tintenableitkanal 40 mit einer Unterdruck-Verteilerleitung 36 in Flüssigkeitsverbindung. An die Unterdruck-Verteilerleitung 38 ist eine Unterdruckquelle 42 angeschlossen. Der Begrenzungskante 36 benachbart befindet sich ein ausgesparter Bereich 48, der als Sammelbereich für aufgegangene Tinte 46 dient, wie dies im Folgenden noch im einzelnen besprochen wird.
Im Betrieb wird die unter Druck stehende Tinte vom Tintenvorrat 24 über die Tinten-Verteilerleitung 20 und die Tintenzuführkanäle 22 durch den Druckkopf 10 geleitet und der Düsenplatte 18 zugeführt und tritt durch die Bohrungen 26 aus. Der Mechanismus 30 zum Ausbilden von Tintentropfen bildet die Tintentropfen 32, 33 aus der durch die Bohrungen 26 ausgestoßenen Tinte aus. Ein Tintentropfen-Ablenksystem trennt die druckenden Tropfen 33 von den nicht druckenden Tropfen 32. Die nicht druckenden Tropfen 32 treffen an oder in der Nähe der Begrenzungskante 36 auf eine schräge Oberfläche 43 der porösen Auffangeinrichtung 34 auf und bilden über der Begrenzungskante 36 einen Tinten-Oberflächenfilm 44 und im ausgesparten Bereich 48 der porösen Auffangeinrichtung 34 eine Ansammlung von Tinte 46 aus.
Während des Betriebes bleibt eine Oberfläche angesammelter Tinte 46 mit im Wesentlichen konstantem Volumen entlang der Begrenzungskante 36 bestehen, während eine größere Menge angesammelter Tinte 46 mit im Wesentlichen konstantem Volumen im ausgesparten Bereich 48 der porösen Auffangeinrichtung 34 erhalten bleibt. Die angesammelte Tinte 46 wird von den Poren der porösen Auffangeinrichtung 34 aufgesaugt und fließt durch den/die Tintenableitkanal/Tintenableitkanäle 40 in die Unterdruck-Verteilerleitung 38, wo die Tinte zum Abtransport oder zum Recyceln gesammelt wird. Zur Unterstützung der Tintenableitung kann ein leichter Unterdruck (gegenüber den Umgebungs-Betriebsbedingungen negativer Luftdruck) angelegt werden. Außerdem kann in dem/den Tintenableitkanal/Tintenableitkanälen 40 eine absorbierendes Material 41 angebracht werden, um die Tintenableitung weiter zu unterstützen. Das absorbierende Material 41 kann je nach der jeweiligen Druckanwendung den gesamten Bereich des Tintenableitkanals/der Tintenableitkanäle 40 oder nur einen Teil derselben bedecken. Bei dem absorbierenden Material 41 kann es sich, wie bereits beschrieben, um jedes poröse Material handeln, das in der Lage ist, Flüssigkeit in einer Menge zu absorbieren, die einem Mehrfachen des Gewichts des absorbierenden Materials entspricht.
In 9A weist eine Auffangeinrichtung 34 eine vordere Oberfläche 80 auf die von einer unteren Oberfläche 82 ausgeht und an einer schrägen Oberfläche 84 endet. Eine schräge Oberfläche 43 verläuft aufwärts und endet an der Begrenzungskante 36. Der benachbart zur Begrenzungskante 36 vorgesehene ausgesparte Bereich 48 beginnt an der Begrenzungskante 36 und endet an einem Randbereich 86 der Auffangeinrichtung 34. Der Randbereich 86 weist eine hintere Oberfläche 88 auf. Der ausgesparte Bereich 48 beginnt an der Begrenzungskante 36 und endet an der unteren Oberfläche 64. Eine erste Oberfläche 90 des ausgesparten Bereichs 48 ist über einen ersten Winkel 94 mit einer zweiten Oberfläche 92 verbunden. Die zweite Oberfläche 92 ist über einen zweiten Winkel 98 mit einer dritten Oberfläche 96 verbunden. Normalerweise erstreckt sich die erste Oberfläche 90 in Richtung der unteren Oberfläche 82 und trägt so zur Ausbildung der Begrenzungskante 36 bei. Allerdings muss die erste Oberfläche 90 sich nicht rechtwinklig zur unteren Oberfläche 82 erstrecken, vielmehr kann die Oberfläche 90 in jedem geneigten Winkel zur Oberfläche 82 verlaufen. Die dritte Oberfläche 96 erstreckt sich in Richtung der Ebene, in der sich die Begrenzungskante 36 befindet, und endet am Randbereich 86 der Auffangeinrichtung 34. Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die ersten und zweiten Winkel 94 und 98 rechte Winkel, die sich leicht in dem porösen Material der Auffangeinrichtung 34 herstellen lassen. Allerdings können die ersten und zweiten Winkel 94 und 98 je nach der besonderen Konstruktion der Auffangeinrichtung 34 auch spitze oder stumpfe Winkel sein.
9B und 9C zeigen alternative Ausführungsformen. In 9B weist der ausgesparte Bereich 48 eine an der Begrenzungskante 36 beginnende und am Randbereich 86 endende Oberfläche 100 auf. Im Querschnitt betrachtet, ist die Oberfläche 100 im Wesentlichen zylindrisch. Außerdem weist die Auffangeinrichtung 34 in 9B eine vordere Oberfläche 80 auf, die sich von der unteren Oberfläche 82 aus zur schrägen Oberfläche 43 erstreckt. Die schräge Oberfläche 43 verläuft abwärts und endet an der Begrenzungskante 36. In 9C weist der ausgesparte Bereich 48 über einen Winkel 106 verbundene Oberflächen 102 und 104 auf. Die Oberfläche 102 beginnt an der Begrenzungskante 36, die Oberfläche 104 endet am Randbereich 86. Im Querschnitt betrachtet, definieren die Oberflächen 102 und 104 und der Winkel 106 einen im Wesentlichen dreieckigen Bereich. Ferner weist die Auffangeinrichtung 34 gemäß 9C eine vordere Oberfläche 80 auf, die sich von der unteren Oberfläche 82 aus zur schrägen Oberfläche 43 erstreckt. Die schräge Oberfläche 43 verläuft abwärts und endet an der Begrenzungskante 36.
Bei diesen Ausführungsformen ist kein Tintenableitkanal 40 in die untere Oberfläche 82 eingearbeitet. Dennoch herrscht an allen Oberflächen der Auffangeinrichtung 34 ein Unterdruck, weil das Profil der Auffangeinrichtung 34 gegenüber dem Profil der unter Bezugnahme auf 1 und 2 beschriebenen Auffangeinrichtung 34 reduziert wurde. Alternativ ist es auch möglich, einen Teil der unteren Oberfläche 42 maschinell zu entfernen, so dass ein Tintenableitkanal 40 entsteht. Ferner können diese Ausführungsformen, wie weiter oben unter Bezugnahme auf 4 beschrieben, Oberflächen unterschiedlicher Porosität und, wie vorstehend unter Bezugnahme auf 5 beschrieben, Grundflächen aus nicht porösem Material mit Hüllen aus porösem Material aufweisen.
Neben den vorstehend erwähnten Anwendungen findet die poröse Auffangeinrichtung 34 auch in anderen kontinuierlich arbeitenden Tintenstrahldruckern Anwendung. In 10 ist ein Druckkopf 10 mit einem System 110 gekoppelt, das Tropfen nach dem Tropfenvolumen in druckende und nicht druckende Tropfenbahnen unterteilt. Dabei wird Tinte durch eine in einer Oberfläche 113 des Druckkopfs 10 ausgebildete Düse 18 ausgestoßen, so dass ein Strom einer Arbeitsflüssigkeit 114 entsteht, der sich im Wesentlichen entlang der Achse X senkrecht zur Oberfläche 113 bewegt. Im physischen Bewegungsbereich r₁ des Stroms der Arbeitsflüssigkeit 114 ist der Flüssigkeitsstrom zusammenhängend. Ein Tintentropfen-Ausbildungsmechanismus 116, normalerweise eine Heizeinrichtung 118, wird entsprechend den Bilddaten mit unterschiedlichen Frequenzen selektiv aktiviert, so dass der Strom der Arbeitsflüssigkeit 114 in einen Strom einzelner Tintentropfen 120, 122 aufbricht. Dabei können einige Tintentropfen während der Ausbildung der Tintentropfen 122 miteinander verschmelzen. Dieser Bereich, in dem der Strahl aufgebrochen wird und Tropfen miteinander verschmelzen, ist als Bereich r₂ bezeichnet.
Nach dem Bereich r₂ ist die Tropfenausbildung in einem Bereich r₃ abgeschlossen, so dass Tintentropfen 120, 122 in dem Abstand von der Oberfläche 113, in dem das System 110 angewandt wird, im Wesentlichen in zwei Größenklassen, d.h. kleinen Tropfen 120 und großen Tropfen 122 (nach Volumen und/oder Masse) vorliegen. Bei der bevorzugten Ausführung herrscht im System 110 eine Kraft 124 in Form einer im Wesentlichen senkrecht zur Achse X fließenden Gasströmung. Die Kraft 124 wirkt über eine Strecke L, die kürzer oder gleich der Strecke r₃ ist. Normalerweise wird die Strecke L definiert durch den Systemabschnitt 125. Die großen Tropfen 122 haben eine größere Masse und einen stärkeren linearen Impuls als die kleinvolumigen Tropfen 120. Durch die Einwirkung der Gaskraft 124 werden einzelne Tintentropfen in Abhängigkeit von ihrem Volumen und ihrer Masse abgesondert. Dementsprechend kann die Gasströmungsrate so eingestellt werden, dass zwischen der Bewegungsbahn S der kleinen Tropfen und der Bewegungsbahn K der großen Tropfen eine ausreichende Differenzierung D gegeben ist, so dass große Tropfen 122 auf das Druckmedium W auftreffen können, während kleine Tropfen 120 von einer nachstehend noch zu beschreibenden Tintenauffangstruktur aufgefangen werden. Alternativ können durch leichte Veränderung der Position der Auffangeinrichtung auch kleine Tropfen 120 auf das Druckmedium durchgelassen werden, während große Tropfen 122 gesammelt werden.
Die poröse Auffangeinrichtung 34 wird so positioniert, dass je nach der besonderen Druckanwendung entweder die großvolumigen Tropfen oder die kleinvolumigen Tropfen gesammelt werden. Dazu können entweder nur eine poröse Auffangeinrichtung in einer Tropfenbahn oder, wie dargestellt, zwei poröse Auffangeinrichtungen 34 vorgesehen werden. Wenn der Druckkopf 10 zwei poröse Auffangeinrichtungen 34 aufweist, wird die Gasströmungsrate entsprechend so geregelt, dass die gewünschte Tropfengröße auf das Druckmedium W auftreffen kann.
Der Betrag der Trennung D zwischen den großen Tropfen 122 und den kleinen Tropfen 120 hängt nicht nur von der relativen Tropfengröße, sondern auch von der Geschwindigkeit, Dichte und der Viskosität der die Kraft 124 erzeugenden Gasströmung ab, ferner von der Geschwindigkeit und Dichte der großen Tropfen 122 und der kleinen Tropfen 120 und der Einwirkungslänge (in 3 mit L bezeichnet), in der die großen Tropfen 122 und die kleinen Tropfen 120 mit der Gasströmung 124 in Wirkverbindung stehen. Gase wie Luft, Stickstoff, usw., mit unterschiedlichen Dichten und Viskositäten können mit gleichen Ergebnissen eingesetzt werden.
Die Erfindung wurde vorstehend im einzelnen unter besonderer Bezugnahme auf bestimmte bevorzugte Ausführungsformen beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass Abweichungen und Abänderungen im Rahmen der in den folgenden Ansprüchen definierten Erfindung möglich sind.

Claims

Druckvorrichtung mit: einem Druckkopf, der derart betreibbar ist, dass er einen Strom von Tintentropfen bildet, die zum Drucken verwendet werden oder nicht; gekennzeichnet durch eine Auffangeinrichtung mit einem aus einem porösen Material bestehenden Gehäuse, wobei ein erster Abschnitt des Gehäuses eine Begrenzungskante (36) bildet, die dem Strom (28) nicht zum Drucken verwendeter Tropfen benachbart angeordnet ist, wobei ein zweiter Abschnitt des Gehäuses einen aus der Begrenzungskante ausgesparten Bereich (48) bildet, wobei ein dritter Abschnitt des Gehäuses eine schräge Fläche (43) bildet, die an einem Ort beginnt, der vom Strom der nicht zum Drucken verwendeten Tropfen weiter entfernt ist als die Begrenzungskante und an der Begrenzungskante endet, wobei die schräge Fläche und der ausgesparte Bereich auf einander gegenüberliegenden Seiten der Begrenzungskante liegen und wobei die schräge Fläche näher am Druckkopf liegt als der ausgesparte Bereich, so dass der Strom der nicht zum Drucken verwendeten Tropfen mit der schrägen Fläche zuerst in Kontakt bringbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, worin die Auffangeinrichtung einen Kanal aufweist, der in einem Abschnitt der Auffangeinrichtung und deren zweitem Abschnitt gegenüberliegt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, worin der aus der Begrenzungskante ausgesparte Bereich eine Fläche aufweist, die an der Begrenzungskante beginnt und an einem von der Kante entfernten Ort endet.
Vorrichtung nach Anspruch 3, worin die Fläche des ausgesparten Bereichs im wesentlichen planar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, worin die Begrenzungskante eine erste Porosität hat, der aus der Begrenzungskante ausgesparte Bereich eine zweite Porosität hat und die Auffangeinrichtung eine aus einem porösen Material mit einer dritten Porosität bestehende vordere Fläche aufweist, wobei die erste und zweite Porosität größer sind als die dritte Porosität.
Vorrichtung nach Anspruch 5, worin die erste Porosität im Wesentlichen der zweiten Porosität entspricht.
Vorrichtung nach Anspruch 1, worin die Auffangeinrichtung umfasst: eine aus einem porösen Material mit einer dritten Porosität bestehende vordere Fläche (60); und eine aus einem porösen Material mit einer vierten Porosität bestehende hintere Fläche (62); deren Porosität größer ist als die dritte Porosität.
Vorrichtung nach Anspruch 1, worin der ausgesparte Bereich eine gekrümmte Fläche aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, worin das poröse Material eine Hülle aus porösem Material ist und worin die Auffangeinrichtung eine aus einem nicht porösen Material bestehende Grundfläche aufweist, die von der Hülle aus porösem Material bedeckt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 9, worin die Grundfläche aus nicht porösem Material mindestens einen Kanal aufweist, der in Strömungsverbindung mit der Hülle aus porösem Material steht.