DE60213544T2

DE60213544T2 - Auffangvorrichtung für einen kontinuierlich arbeitenden tintenstrahldrucker

Info

Publication number: DE60213544T2
Application number: DE60213544T
Authority: DE
Inventors: c/o Eastman Kodak Company Michael Rochester Long
Original assignee: Eastman Kodak Co
Current assignee: Eastman Kodak Co
Priority date: 2001-12-14
Filing date: 2002-11-28
Publication date: 2007-11-22
Anticipated expiration: 2022-11-29
Also published as: EP1319512A1; US6592213B2; JP4251861B2; EP1319512B1; DE60213544D1; US20030112287A1; JP2003191505A

Description

Die Erfindung betrifft allgemein digital gesteuerte Druckvorrichtungen und insbesondere kontinuierlich arbeitende Tintenstrahldrucker, bei denen sich ein Strom flüssiger Tinte in Tropfen auflöst, von denen einige wahlweise von einer Auffangvorrichtung aufgefangen und daran gehindert werden, eine Aufzeichnungsfläche zu erreichen, während andere Tropfen eine Aufzeichnungsfläche erreichen können.
Traditionell gibt es für den digital gesteuerten Tintenstrahldruck zwei Verfahren. Bei beiden Verfahren wird Tinte durch in einem Druckkopf ausgebildete Kanäle zugeführt. Jeder Kanal weist mindestens eine Düse auf, aus der Tintentropfen wahlweise gespritzt und auf eine Aufzeichnungsfläche aufgebracht werden.
Nach dem ersten, gewöhnlich als Tintenstrahldruck mit „Tropfen auf Anforderung"(drop-on-demand) bezeichneten Verfahren werden auf eine Aufzeichnungsfläche aufzubringende Tintentropfen von einem Druckerzeuger (thermisch, piezoelektrisch usw.) erzeugt. Die wahlweise Betätigung des Druckerzeugers bewirkt die Bildung und das Ausstoßen eines fliegenden Tintentropfens, der den Abstand zwischen dem Druckkopf und dem Druckmedium überwindet und auf das Druckmedium auftrifft. Die Erzeugung gedruckter Bilder erfolgt durch Steuern der individuellen Bildung von Tintentropfen, wie dies zur Erzeugung des gewünschten Bildes erforderlich ist. In der Regel verhindert ein leichter Unterdruck in jedem Kanal, dass die Tinte unbeabsichtigt durch die Düse entweicht, und die gleichzeitige Ausbildung eines leicht konkaven Meniskus an der Düse trägt dazu bei, die Düse sauber zu halten.
Bei herkömmlichen, mit "Tropfen auf Anforderung" arbeitenden Tintenstrahldruckern erzeugt ein Druckerzeuger den Tintenstrahltropfen an Öffnungen eines Druckkopfs. Als Druckerzeu ger wird in der Regel ein thermischer Druckerzeuger oder ein piezoelektrischer Druckerzeuger verwendet. Bei thermischen Druckerzeugern erwärmt ein zweckmäßig angeordnetes Heizelement die Tinte, derart, dass eine Tintenmenge durch Phasenumwandlung in eine gasförmige Dampfblase übergeht, die den Druck in der Tinte so stark ansteigen lässt, dass ein Tintentropfen ausgestoßen wird. Bei piezoelektrischen Druckerzeugern wird ein elektrisches Feld an ein piezoelektrisches Material angelegt, dessen Eigenschaften bewirken, dass in dem Material eine mechanische Spannung erzeugt wird, die bewirkt, dass ein Tintentropfen ausgestoßen wird. Die am häufigsten hergestellten piezoelektrischen Materialien sind Keramiken, wie zum Beispiel Bleizirkonattitanat, Bariumtitanat, Bleititanat und Bleimetaniobat.
Nach dem zweiten, gewöhnlich als Tintenstrahldruck mit "kontinuierlichem Strom" oder "kontinuierlicher" Tintenstrahldruck bezeichneten Verfahren erzeugt eine mit Druck beaufschlagte Tintenquelle einen kontinuierlichen Strom von Tintentropfen. Herkömmliche kontinuierlich arbeitende Tintenstrahldrucker arbeiten mit elektrostatischen Ladevorrichtungen, die in der Nähe des Punkts angeordnet werden, an dem sich ein Arbeitsflüssigkeitsfaden in einzelne Tintentropfen auflöst. Die Tintentropfen werden elektrisch geladen und dann durch Umlenkelektroden mit einem großen Potentialunterschied zu einem entsprechenden Ort gelenkt. Wenn nicht gedruckt werden soll, werden die Tintentropfen in eine Tintenauffangeinrichtung (Auffangvorrichtung, Abfangvorrichtung, Rinne usw.) umgelenkt und entweder in den Kreislauf zurückgeführt oder entsorgt. Wenn gedruckt werden soll, werden die Tintentropfen nicht umgelenkt und können dann auf ein Druckmedium gelangen. Stattdessen kann auch zugelassen werden, dass umgelenkte Tintentropfen auf das Druckmedium gelangen, während nicht umgelenkte Tintentropfen in der Tintenauffangeinrichtung gesammelt werden.
US-A-4 460 903, Guenther u.a., 17. Juli 1984, zeigt eine Auffangvorrichtung, die Spritzen und Nebelbildung minimieren soll. Da die Tintentropfen jedoch zuerst auf eine harte Fläche der Auffangvorrichtung auftreffen und sich dort sammeln, kann Spritzen und Nebelbildung nach wie vor auftreten. Außerdem weist diese Auffangvorrichtung eine schräge Messerschneide auf, welche die nicht zum Drucken verwendbaren Tintentropfen zunächst abfangen soll. Die Geschwindigkeit, mit der nicht zum Drucken verwendbare Tintentropfen ankommen (in der Regel annähernd 15 m/s) reicht aus, diese bevorzugte Tropfenströmungsrichtung entlang der schrägen Messerschneide mindestens teilweise zu versperren, so dass mindestens ein Teil des aufgefangenen Tropfenvolumens in eine Richtung strömt, die der bevorzugten Umlenkrichtung entgegengesetzt ist. Wenn das Tropfenvolumen zur Schneide des schrägen Messers strömt, ändert sich die effektive Position der Messerschneide, was die Unsicherheit hinsichtlich des Abfangens nicht zum Drucken verwendbarer Tintentropfen erhöht. Außerdem können Tintentropfen, die sich an der Messerschneide der Auffangvorrichtung angesammelt haben, durch die Bewegung des Druckkopfs auf das Empfangsmedium „geschleudert" werden.
US-A-3 373 437, Sweet u.a., 12. März 1968, zeigt eine Auffangvorrichtung mit einem planaren porösen Deckel, der Spritzen und Nebelbildung minimieren soll. Eine solche Auffangvorrichtung beeinträchtigt jedoch die Druckqualität auf andere Weise. Die Notwendigkeit, an der Oberfläche der Auffangvorrichtung eine elektrische Ladung zu erzeugen, kompliziert die Ausführung der Auffangvorrichtung und erfordert mehr Bauteile. Diese komplizierte Konstruktion der Auffangvorrichtung erfordert große Rauminhalte zwischen dem Druckkopf und dem Medium, was die Länge der Flugbahn des Tintentropfens erhöht. Eine Verlängerung der Tropfenflugbahn verringert die Platzierungsgenauigkeit der Tropfen und beeinträchtigt die Qualität des gedruckten Bildes. Zur Gewährleistung einer hohen Bildqualität muss die Strecke, welche der Tropfen zurücklegen muss, bevor er auf das Druckmedium auftrifft, minimiert werden.
Die von Sweet u.a. offenbarte Kombination von Elektrode und Rinne erzeugt einen langen Interaktionsbereich in der Ebene der Tintentropfenflugbahn. Die poröse Rinne ist in dieser Ebene wesentlich länger als die für die Rinnenfunktion erforderliche Länge. Dies verursacht eine unerwünschte Fremdluftströmung, welche die Tropfenplatzierungsgenauigkeit nachteilig beeinflussen kann. Da die Sweet-Rinne in der Ebene der Tintentropfenflugbahn planar ausgebildet ist, fehlt außerdem ein Bereich, in dem sich aus der Tintentropfenbahn entfernte Tintentropfen sammeln können. In dem Maße, wie sich abgefangene Tropfen an der planaren Oberfläche der Sweet-Rinne ansammeln, erhöht sich die Möglichkeit, dass aufgefangene Tropfen nicht aufgefangene Tropfen stören. Zusätzlich erzeugt die Ansammlung aufgefangener Tropfen eine neue Interaktionsfläche, deren Höhe relativ zur planaren Fläche der Rinne sich laufend ändert, so dass die Unterscheidung zwischen zum Drucken verwendbaren Tropfen und nicht zum Drucken verwendbaren Tropfen verschwimmt. Dies erhöht die Möglich keit, dass zum Drucken verwendbare Tropfen aufgefangen werden, während nicht zum Drucken verwendbare Tropfen nicht aufgefangen werden.
US-A-4 667 207, Sutera u.a. 19. Mai 1987, offenbart eine Rinne mit einer über einer primären Tintentropfenauffangfläche angeordneten Tintentropfenumlenkfläche. Beide Flächen bestehen aus einem nicht porösen Material. Die Notwendigkeit, zwischen den Tintentropfen und der Auffangvorrichtungsfläche eine elektrische Ladung zu erzeugen, kompliziert die Ausführung der Auffangvorrichtung und erfordert mehr Bauteile. Dies kompliziert die Konstruktion der Auffangvorrichtung und erfordert große Rauminhalte zwischen dem Druckkopf und dem Medium, sodass die Tintentropfenflugbahn länger wird. Eine Verlängerung der Tintentropfenflugbahn verringert die Platzierungsgenauigkeit der Tintentropfen und beeinträchtigt die Qualität des gedruckten Bildes. Außerdem fehlt bei der von Sutera u.a. offenbarten Auffangvorrichtung ein Bereich, in dem sich aus der Tintentropfenbahn entfernte Tintentropfen sammeln können. Abgefangene Tropfen sammeln sich an den planaren und geneigten Flächen der von Sutera u.a. offenbarten Rinne und wandern nach unten zu einem an der Unterkante der Auffangvorrichtung angeordneten Unterdruckkanal. An diesem Punkt beginnt Tinte, sich an der geneigten Fläche der Auffangvorrichtung zu sammeln, sodass ein Bereich mit einer dicken domförmigen Tintenfläche entsteht. Dadurch erhöht sich die Möglichkeit, dass aufgefangene Tropfen nicht aufgefangene Tropfen in diesem Bereich stören. Zusätzlich erzeugt die Ansammlung aufgefangener Tropfen eine neue Interaktionsfläche, deren Höhe relativ zur Fläche der Rinne sich laufend ändert, so dass die Unterscheidung zwischen zum Drucken verwendbaren Tropfen und nicht zum Drucken verwendbaren Tropfen verschwimmt. Dies erhöht die Möglichkeit, dass zum Drucken verwendbare Tropfen aufgefangen werden, während nicht zum Drucken verwendbare Tropfen nicht aufgefangen werden.
Bei Auffangvorrichtungen der von Sweet u.a. und Sutera u.a. offenbarten Art wird an einem Ende eines Tintenabführungskanals gewöhnlich ein Unterdruck angelegt, um das Entfernen von Tintenansammlungen auf der Oberfläche der Auffangvorrichtung zu erleichtern und die Tintenmenge, die auf das Medium geschleudert werden kann, zu minimieren. Die durch den Unterdruck erzeugte Luftturbulenz verringert jedoch die Platzierungsgenauigkeit der Tropfen und beeinträchtigt die Qualität des gedruckten Bildes.
Es besteht somit ein Bedarf für eine Auffangvorrichtung einfacher Konstruktion, die Tintenspritzen und Nebelbildung verringert, die Strecke, die der Tropfen zurücklegen muss, bevor er auf das Druckmedium auftrifft, minimiert und die Abführung der Tintenflüssigkeit verstärkt, ohne die Flugbahn der Tintentropfen nachteilig zu beeinflussen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Auffangvorrichtung zu schaffen. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens zum Herstellen einer Auffangvorrichtung. Diese Aufgaben werden von der in den folgenden Ansprüchen abgegrenzten Erfindung gelöst.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Es zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht einer an einem Druckkopf befestigen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
2 eine perspektivische Ansicht der in 1 dargestellten, an einem Druckkopf befestigten Ausführungsform mit inneren Flüssigkeitskanälen;
3A–3C Seitenansichten alternativer Positionen für einen Tintentropfenerzeugungsmechanismus;
4 eine Seitenansicht der in 1 dargestellten, an einem Druckkopf befestigten Ausführungsform;
5A eine Seitenansicht der in 1 dargestellten Ausführungsform;
5B eine Seitenansicht einer alternativen Ausführungsform der in 1 dargestellten Erfindung;
5C und 5D Seitenansichten einer alternativen Ausführungsform der in 1 dargestellten Erfindung;
6 und 7 perspektivische Ansichten eines an einen Druckkopf befestigten alternativen Beispiels, das nicht Bestandteil der beanspruchten Erfindung ist;
8 eine Seitenansicht des in 6 und 7 dargestellten, an einem Druckkopf befestigten Beispiels;
9A eine Seitenansicht des in 6-8 dargestellten Beispiels;
9B eine Seitenansicht einer alternativen Version des in 6 – 8 dargestellten Beispiels; und
10 eine schematische Ansicht der Erfindung und eines Druckkopfs.
Die folgende Beschreibung konzentriert sich auf Elemente, die Bestandteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind oder unmittelbar mit dieser zusammenwirken. Hier im Einzelnen nicht dargestellte oder beschriebene Elemente können die verschiedensten, dem Fachmann bekannte Formen annehmen.
1 und 2 zeigen einen Tintenstrahldruckkopf 10. Der Tintenstrahldruckkopf 10 weist eine Grundplatte 12 auf, die an einem Ende mit einem oberen Schenkel 14 und an einem anderen Ende mit einem unteren Schenkel 16 versehen ist. An dem oberen Schenkel 14 ist eine Düsenplatte 18 befestigt, die über mindestens einen Tintenförderkanal 22 (2) im Innern des oberen Schenkels 14 und der Grundplatte 12 des Druckkopfs 10 mit einem Tintenverteiler 20 in Strömungsverbindung steht. Eine Quelle mit Druck beaufschlagter Tinte 24 steht über den Tintenverteiler 20 mit der Düsenplatte 18 in Strömungsverbindung.
An dem unteren Schenkel 16 ist eine poröse Auffangvorrichtung 34 mit einem ersten Abschnitt 50 und einem zweiten Abschnitt 48 befestigt. Die poröse Auffangvorrichtung 34 steht über mindestens einen Tintenabführungskanal 40 (2) mit einem Unterdruckverteiler 38 in Strömungsverbindung. An den Unterdruckverteiler 38 ist eine Unterdruckquelle 42 angeschlossen.
In der in 3A–3C dargestellten Düsenplatte ist mindestens eine Bohrung 26 ausgebildet. Durch die Bohrung 26 wird Tinte aus der mit Druck beaufschlagten Quelle 24 ausgestoßen, um einen Tintenstrom 28 zu bilden. Ein in der Nähe der Bohrung 26 angeordneter Tintentropfenerzeugungsmechanismus 30 erzeugt aus der von der Tintenquelle 24 gelieferten Tinte Tintentropfen 32. Der Tintentropfenerzeugungsmechanismus 30 kann an verschiedenen Stellen in der Nähe der Bohrung 26 angeordnet werden. So kann der Tintentropfenerzeugungsmechanismus 30 zum Beispiel in dem Tintenförderkanal 27, auf einer Außenfläche 27 der Düsenplatte 18, in einem Abschnitt der Düsenplatte 18 usw. angeordnet werden. Der Tintentropfenerzeugungsmechanismus 30 kann thermische Druckerzeuger, piezoelektrische Druckerzeuger, akustische Druckerzeuger, mechanische Druckerzeuger usw. enthalten.
Wie aus 2 und 4 ersichtlich, wird im Betrieb unter Druck stehende Tinte aus der Tintenquelle 24 durch den Druckkopf 10 über den Tintenverteiler 20 und den Tintenförderkanal (die Tintenförderkanäle) 22 zu der Düsenplatte 18 geleitet und tritt durch die Bohrung(en) 26 aus. Aus der durch die Bohrungen) 26 ausgestoßenen Tinte bildet der Tintentropfenerzeugungsmechanismus 30 Tintentropfen 32, 33. Ein Tintentropfenumlenksystem trennt die zum Drucken verwendbaren Tropfen 33 von den nicht zum Drucken verwendbaren Tropfen 32. Die nicht zum Drucken verwendbaren Tropfen 32 treffen auf eine im Wesentlichen tangentiale Fläche 43 der porösen Auffangvorrichtung 34 an oder in der Nähe einer Abschlusskante 36 auf und bilden über der tangentialen Fläche 43 einen Oberflächenfilm 44 aus Tinte. Das Tintentropfenumlenksystem kann das in dem gemeinsam abgetretenen Patent US-A-6 079 821, Chwalek u.a., offenbarte System, eine elektrostatische Umlenkung usw. enthalten.
Im Betrieb verbleibt ein im Wesentlichen konstantes Volumen angesammelter Oberflächentinte 44 an der tangentialen Fläche 43, während ein größeres, im Wesentlichen konstantes Volumen angesammelter Tinte 46 in einem hochporösen Abschnitt 48 der porösen Auffangvorrichtung 34 verbleibt. Die angesammelte Tinte 46 wird von den Poren der porösen Auffangvorrichtung 34 aufgesaugt und wandert durch den Tintenabführungskanal (die Tinten abführungskanäle) 40 zum Unterdruckverteiler 38 und wird dort zur Entsorgung oder Rückführung in den Kreislauf gesammelt. Zur Unterstützung der Tintenabführung kann ein leichter Unterdruck (im Verhältnis zu den Betriebsbedingungen der Umgebung) angelegt werden. Zur Unterstützung der Tintenabführung kann zusätzlich ein saugfähiges Material 41 in dem Tintenabführungskanal (in den Tintenabführungskanälen) 40 angebracht werden. Das saugfähige Material 41 kann je nach Anwendung des Druckers die ganze Fläche des Tintenabführungskanals (der Tintenabführungskanäle) 40 oder einen Teil der Fläche des Tintenabführungskanals (der Tintenabführungskanäle) 40 bedecken.
Das in 4 gestrichelt gezeichnete saugfähige Material 41 kann aus einem beliebigen porösen Material bestehen, das Flüssigkeit in einer Menge aufsaugen kann, die dem Mehrfachen seines Gewichts entspricht, u.a. Papier, Tuch usw. Stattdessen kann das saufähige Material auch aus einem Kissen bestehen, das ein Zellulosematerial enthält, wie zum Beispiel ein oder mehrere Folien oder Schichten aus Zellulosewattierung oder feingemahlenem Holzschliff (gewöhnlich als Holzstaub bezeichnet). Geeignete saugfähige Materialien können beispielsweise aus einer Vielzahl übereinander liegender Schichten gekreppter Zellstoffwattierung und/oder hydrophiler Faseraggregate bestehen, die entweder nach Nass- oder nach Luftschichtungsverfahren hergestellt werden, und/oder aus hydrophilen Schaumstoffen, wie sie in US-A 3 794 029 offenbart werden. Wenn das saugfähige Material von einer nach obenzeigenden Seite aus benetzt wird, verteilt eine als Docht wirkende Folie oder Lage die Feuchtigkeit über eine relativ große Fläche der Zellstoffwattierung. Stattdessen können die saugfähigen Folien oder Lagen aus beliebigen hoch saugfähigen synthetischer Fasern, gewebten, nicht gewebten oder porösen Materialien bestehen. Beispiele sind u.a. Matten oder Watten synthetischer Fasern, Mischungen synthetischer Fasern, nicht gewebte Zellstoffwatten und/oder offenzellige schwammartige Folien.
Die saugfähige Schicht (die saugfähigen Schichten) kann (können) stattdessen auch aus einer Matte oder Masse hydrophober Fasern bestehen, bei denen die Flüssigkeitsrückhaltefunktion der Watte entlang der großflächigen Oberfläche der Fasern stattfindet. Nicht wassernetzende Fasern, wie zum Beispiel Dacron und Nylon sind insofern nicht wassersaugfähig, als Wasser im Allgemeinen nicht in die Fasern eindringt. Solche Fasern zeichnen sich jedoch dadurch aus, dass Flüssigkeiten infolge Dochtwirkung an ihrer Oberfläche entlang wandern können. Ein Watte solcher Faserwerkstoffe hält bei Anbringung in Watteanordnung in der Regel eine große Flüssigkeitsmenge an ihrer großflächigen Oberfläche zurück.
Stattdessen können als saugfähiges Material auch hoch wassersaugfähige Harze verwendet werden, die Flüssigkeit in einer Menge aufsaugen können, die einem Mehrfachen ihres Eigengewichts entspricht. Beispiele solcher hoch wassersaugfähiger Harze sind ein verseiftes Produkt eines Copolymer aus Vinylester und einer ethylenischen ungesättigten Karbonsäure oder deren Derivat, ein Graftpolymer aus Stärke und Acrylsäure, eine vernetzte Polyacrylsäure, ein Copolymer aus Vinylalkohol und Acrylsäure, ein teilhydrolisiertes Polyacrylnitril, ein vernetzter Carboxymethylzellstoff, ein vernetztes Polylethylenglykol, Chitosansalz und ein Pullulangel. Diese Substanzen können für sich allein oder als Gemisch aus zwei oder mehr dieser Substanzen verwendet werden.
Als saugfähiges Material können auch hoch saugfähige Materialien, wie zum Beispiel Hydrocolloidpolymere verwendet werden. Hydrocolloidpolymere ermöglichen eine Verringerung des Lagen- oder Folienvolumens bei gleichzeitiger Verstärkung der wünschenswerten Saugfähigkeits- und Flüssigkeitshalteeigenschaften der Lage oder der Folie, da diese Materialien ein Vielfaches ihres Gewichts an Flüssigkeit aufsaugen und zurückhalten können. Diese Materialien quellen in Berührung mit Flüssigkeiten zu einer gelatinösen Masse auf. Hydrocolloidpolymere können in Partikelform, wie zum Beispiel als Granulat oder Flocken, verwendet werden, da die Partikel aufgrund einer größeren Außenfläche eine erhöhte Saugfähigkeit bieten. Beispiele für Hydrocolloidpolymermaterialien sind (a) das in US-A-3 661 815 offenbarte hydrolisierte Stärkepolyacrylnitrilcopolymer H-span, Product 35-A-100, Grain Processing Corp., Muscatine, Iowa, (b) Product No. XD-8587.01L, vernetzt, Dow Corning Chemical Co., Midland, Michigan, (c) Product No. SGP 502S, General Mills Chemical, Inc., Minneapolis, Minnesota, (d) Product No. 78-3710, National Starch and Chemical Corp., New York, N.Y., (e) ein hydrogelbasiertes Produkt Carbowax, ein Markenerzeugnis der Union Carbide Corp., Charleston, West Virginia, oder (f) die in US-A-3 425 971 offenbarten basisch saponisierten Stärkepolyacrylnitril- und Graftcopolymere, United States Department of Agriculture, Peoria, Illinois.
5A zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der porösen Auffangvorrichtung 34, die gewöhnlich als Auffangvorrichtung 52 mit tangentialer Berührung bezeichnet wird. Nicht zum Drucken verwendbare Tintentropfen 32 treffen auf die tangentiale oder annähernd tangentiale Fläche 43 des ersten Abschnitts 50 der Auffangvorrichtung 52 auf und bilden auf der Fläche 43 einen Oberflächenfilm 44 aus Tinte. Der Oberflächenfilm 44 aus Tinte wird infolge der Bewegungsenergie der auftreffenden Tropfen 32, der hydrophilen Beschaffenheit des porösen Materials des zweiten Abschnitts 48, durch Kapillarwirkung und eine über einen Tintenabführungskanal (über Tintenabführungskanäle) 40 an die Fläche 43 angelegte Unterdruckkraft in den porösen zweiten Abschnitt 48 gezogen. Die Geschwindigkeit, mit welcher der Oberflächenfilm 44 aus Tinte in den porösen zweiten Abschnitt 48 gezogen wird, ist der Dicke des mit dem porösen Material in Berührung stehenden Flüssigkeitsfilms und dem Niveau des an das poröse Material angelegten Unterdrucks proportional. Dieser Umstand ermöglicht eine sehr geringe Flüssigkeitsfilmdicke bei äußerst geringen Unterdrücken. Der dünne Flüssigkeitsfilm ist immanent stabiler als dickere Filme, die sich bilden, wenn das poröse Material nicht vorhanden ist, und ermöglicht eine sehr scharfe Unterscheidung zwischen zum Drucken verwendbaren Tropfen und nicht zum Drucken verwendbaren Tropfen mit dieser Vorrichtung. Der äußerst geringe Unterdruck und die äußerst geringe Strömung verringern die Gefahr einer Fehllenkung der Tintentropfen infolge der von der Unterdruckkraft um und in die Auffangvorrichtung 52 erzeugten Fremdluftströmung. Der zweite Abschnitt 48 der Auffangvorrichtung 52 liegt vorzugsweise an der tangentialen Fläche 43 des ersten Abschnitts 50 der Auffangvorrichtung 52 an, wobei jedoch ein Spalt 54 zwischen den beiden Teilen ebenfalls zulässig ist (wie in 5B gezeigt).
Der erste Abschnitt 50 der Auffangvorrichtung 52 weist eine Vorderfläche 60 auf, die sich zu einer tangentialen Fläche 43 erstreckt, wobei die tangentiale Fläche 43 am zweiten Abschnitt 48 der Auffangvorrichtung 52 in einer Abschlusskante endet. Der zweite Abschnitt 48 der Auffangvorrichtung 52 weist eine Vorderfläche 66 auf, die mit der Unterseite 64 einen Winkel 70 bildet. In der Regel befindet sich die Begrenzungskante 36 an einem Ende der Vorderfläche 66, entweder dort, wo die Vorderfläche 66 auf die Unterseite 64 trifft oder dort, wo die Vorderseite 66 auf eine obere Fläche 62 des zweiten Abschnitts 48 der Auffangvorrichtung 52 trifft. Die Vorderfläche 66 muss nicht rechtwinklig zur Unterseite 64 verlaufen, sondern kann sich unter einem beliebigen geeigneten Winkel zur Unterseite 64 erstrecken. Bei einer bevor zugten Ausführungsform ist der Winkel 70 ein rechter Winkel, der sich leicht in das poröse Material der Auffangvorrichtung 52 einarbeiten lässt. Der Winkel 70 kann jedoch entsprechend der spezifischen Konstruktion der Auffangvorrichtung 52 auch ein spitzer oder stumpfer Winkel sein.
Außerdem wird ein Winkel 71 zwischen der Tangentialfläche 43 und der oberen Fläche 62 gebildet. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Winkel 71 ein rechter Winkel, der sich leicht in das poröse Material der Auffangvorrichtung 52 einarbeiten lässt. Entsprechend der spezifischen Konstruktion der Auffangvorrichtung 52 kann der Winkel 71 jedoch auch ein spitzer Winkel oder ein stumpfer Winkel sein.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform besteht der erste Abschnitt 50 der Auffangvorrichtung 52 aus einer im Wesentlichen nicht porösen eloxierten Aluminiumlegierung mit einer polierten Fläche 43. Der zweite Abschnitt 48 der Auffangvorrichtung 52 besteht aus einem im Handel bei Ferros Ceramic Products erhältlichen porösen Aluminiumoxid. Der erste Abschnitt 50 ist mit einem Siliconkleber an dem zweiten Abschnitt 48 befestigt. An der Begrenzungskante 36 oder auf der oberen Fläche 62 in den Bereichen, in denen die obere Fläche 62 dem Tintenabführungskanal (den Tintenabführungskanälen) 40 benachbart oder nahe gelegen ist, ist kein Siliconkleber vorhanden. Stattdessen kann der erste Abschnitt 50 auch in einer beliebigen geeigneten anderen Weise an dem zweiten Abschnitt 48 befestigt werden. Ferner können der erste Abschnitt 50 und der zweite Abschnitt 48 je nach Anwendung auch aus anderen Materialien mit anderen Porositäten hergestellt werden.
Wie in 5C und 5D gezeigt, können der erste Abschnitt 50 und/oder der zweite Abschnitt 48 der Auffangvorrichtung 52 auch mit einem Träger 82 aus nicht porösem Material hergestellt werden, der mit einem Mantel 84 aus porösem Material bedeckt ist. Der Träger 82 aus nicht porösem Material kann mindestens einen Kanal aufweisen, der mit dem Mantel 84 aus porösem Material in Strömungsverbindung steht, sodass angesammelte Tinte von der Oberfläche (den Oberflächen) der Auffangvorrichtung 52 durch den Träger 82 aus nicht porösem Material entfernt und in den Kreislauf zurückgeführt oder entsorgt werden kann. Zur Unterstützung des Tintenabführungsvorgangs kann auch Unterdruck angelegt werden. In 5C weist der zweite Abschnitt 48 einen Träger 82 aus nicht porösem Material auf, der mit einem Mantel 84 aus porösem Material bedeckt ist. Der poröse Mantel 84 steht in Strömungsverbindung mit dem Tintenabführungskanal (den Tintenabführungskanälen) 40, um Tinte von der Begrenzungskante 36, der oberen Fläche 62, der Vorderfläche 66 usw. zu entfernen. In 5D weist der erste Abschnitt 50 einen Träger 82 aus nicht porösem Material auf, der mit einem Mantel 84 aus porösem Material bedeckt ist. Der Mantel 84 des ersten Abschnitts 50 aus porösem Material steht über den Mantel 84 des zweiten Abschnitts 40 aus porösem Material in Strömungsverbindung mit dem Tintenabführungskanal (den Tintenabführungskanälen) 40.
Der in 6–8 dargestellte Tintenstrahldruckkopf 10 enthält ein alternatives Beispiel der Auffangvorrichtung 34, das nicht Bestandteil der beanspruchten Erfindung ist. Merkmale, die den anhand von 1–4 beschriebenen Merkmalen ähnlich sind, werden in der Beschreibung anhand von 6–8 mit gleichen Bezugsziffern beschrieben.
Der Tintenstrahldruckkopf 10 weist eine Grundplatte 12 auf, die an einem Ende mit einem oberen Schenkel 14 und an einem anderen Ende mit einem unteren Schenkel 16 versehen ist. An dem oberen Schenkel 14 ist eine Düsenplatte 18 befestigt, die über mindestens einen Tintenförderkanal 22 im Innern des oberen Schenkels 14 und der Grundplatte 12 des Druckkopfs 10 mit einem Tintenverteiler 20 in Strömungsverbindung steht. Eine Quelle mit druckbeaufschlagter Tinte 24 steht über den Tintenverteiler 20 mit der Düsenplatte 18 in Strömungsverbindung.
An dem unteren Schenkel 16 ist eine poröse Auffangvorrichtung 34 befestigt. Die poröse Auffangvorrichtung 34 steht über mindestens einen Tintenabführungskanal 40 mit einem Unterdruckverteiler 38 in Strömungsverbindung. An den Unterdruckverteiler 38 ist eine Unterdruckquelle 42 angeschlossen.
Im Betrieb wird unter Druck stehende Tinte aus der Tintenquelle 24 durch den Druckkopf 10 über den Tintenverteiler 20 und den Tintenförderkanal (die Tintenförderkanäle) 22 zu der Düsenplatte 18 geleitet und tritt durch die Bohrungen) 26 aus. Aus der durch die Bohrungen) 26 ausgestoßenen Tinte bildet der Tintentropfenerzeugungsmechanismus 30 Tintentropfen 32, 33. Ein Tintentropfenumlenksystem trennt die zum Drucken verwendbaren Tropfen 33 von den nicht zum Drucken verwendbaren Tropfen 32. Die nicht zum Drucken verwendbaren Tropfen 32 treffen auf eine Fläche 35 der porösen Auffangvorrichtung 34 auf und bilden über der Fläche 35 der porösen Auffangvorrichtung 34 einen Oberflächenfilm 44 aus Tinte. Die angesammelte Tinte wird von den Poren der porösen Auffangvorrichtung 34 aufgesaugt und wandert durch den Tintenabführungskanal (die Tintenabführungskanäle) 40 zum Unterdruckverteiler 38 und wird dort zur Entsorgung oder Rückführung in den Kreislauf gesammelt. Zur Unterstützung der Tintenabführung wird ein leichter Unterdruck (im Verhältnis zu den Betriebsbedingungen der Umgebung) angelegt. Zur Unterstützung der Tintenabführung kann zusätzlich ein in 8 gestrichelt gezeichnetes saugfähiges Material 41 in dem Tintenabführungskanal (in den Tintenabführungskanälen) 40 angebracht werden. Das saugfähige Material 41 kann je nach Anwendung des Druckers die ganze Fläche des Tintenabführungskanals (der Tintenabführungskanäle) 40 oder einen Teil der Fläche des Tintenabführungskanals (der Tintenabführungskanäle) 40 bedecken. Wie bereits erörtert, kann das saugfähige Material 41 aus einem beliebigen porösen Material bestehen, das Flüssigkeit in einer Menge aufsaugen kann, die dem Mehrfachen seines Gewichts entspricht.
9A zeigt ein gewöhnlich als Auffangvorrichtung 72 mit senkrechter Berührung bezeichnetes alternatives Beispiel der porösen Auffangvorrichtung 34, das nicht Bestandteil der beanspruchten Erfindung ist. Die Auffangvorrichtung 72 weist einen ersten Abschnitt 74 auf, der über einem zweiten Abschnitt 76 angeordnet ist. Nicht zum Drucken verwendbare Tintentropfen 32 treffen in der Nähe der Begrenzungskante 78 des ersten Abschnitts 74 senkrecht oder annähernd senkrecht auf die Fläche 35 des ersten Abschnitts 74 der Auffangvorrichtung 72 auf und bilden auf der Fläche 35 einen dünnen Oberflächenfilm 44 aus Tinte. Der Oberflächenfilm 44 aus Tinte wird infolge der Bewegungsenergie der auftreffenden Tropfen, der hydrophilen Beschaffenheit des porösen Materials, durch Kapillarwirkung und durch eine Unterdruckkraft in das poröse Material des ersten Abschnitts 74 gezogen. Die Unterdruckkraft wird durch einen Unterdruckkanal (durch Unterdruckkanäle) 40, der (die) mit den im zweiten Abschnitt 76 der Auffangvorrichtung 72 gebildeten auftreffenden Tropfen fluchtet (fluchten), an die Fläche 35 angelegt. Die Auffangvorrichtung 72 zeichnet sich durch eine beträchtliche Gleichförmigkeit der Tropfensaugfähigkeit der Fläche 35 über einen Bereich aus, der im Wesentlichen einer Öffnung 80 des Unterdruckkanals (der Unterdruckkanäle) 40 entspricht, sodass hinsichtlich des Orts, an dem die Tropfen auftreffen, ein erheblicher Spielraum zulässig ist.
Die Fläche 35 kann im Wesentlichen planar ausgebildet sein. Die Fläche 35 kann jedoch auch mit nicht planaren Merkmalen (zum Beispiel einem Schlitz, einer Reihe von Schlitzen, einem V-förmigen Einschnitt, einer Reihe V-förmiger Einschnitte, einer gerundeten Vertiefung, einer Reihe gerundeter Vertiefungen, Zähnen usw.) versehen werden.
Der zweite Abschnitt 76 der Auffangvorrichtung 72 besteht aus einer im Wesentlichen nicht porösen eloxierten Aluminiumlegierung. Der erste Abschnitt 74 der Auffangvorrichtung 72 besteht aus einem im Handel bei Ferros Cerami Products erhältlichen porösen Aluminiumoxid. Der erste Abschnitt 74 ist mit einem Siliconkleber an dem zweiten Abschnitt 76 befestigt. Der Siliconkleber ist an der Öffnung 80 oder auf der Fläche 35 in Bereichen, in denen die Fläche 35 dem Tintenabführungskanal (den Tintenabführungskanälen) 40 benachbart oder nahegelegen ist, nicht vorhanden. Stattdessen kann der erste Abschnitt 74 auch auf beliebige andere geeignete Weise an dem zweiten Abschnitt 76 befestigt werden. Ferner können der erste Abschnitt 74 und der zweite Abschnitt 76 je nach Anwendung auch aus anderen Materialien mit anderen Porositäten hergestellt werden.
Wie in 9B gezeigt, können der erste Abschnitt 74 und/oder der zweite Abschnitt 76 der Auffangvorrichtung 72 auch mit einem Träger 82 aus nicht porösem Material hergestellt werden, der mit einem Mantel 84 aus porösem Material bedeckt ist. Der Träger 82 aus nicht porösem Material kann mindestens einen Kanal 86 aufweisen, der mit dem Mantel 84 aus porösem Material in Strömungsverbindung steht, so dass angesammelte Tinte von der Oberfläche (den Oberflächen) der Auffangvorrichtung 72 durch den Träger 82 aus nicht porösem Material entfernt und in den Kreislauf zurückgeführt oder entsorgt werden kann. Zur Unterstützung des Tintenabführungsvorgangs kann auch Unterdruck angelegt werden. Der erste Abschnitt 74 weist einen Träger 82 aus nicht porösem Material auf, der mit einem Mantel 84 aus porösem Material bedeckt ist. Der poröse Mantel 84 steht in Strömungsverbindung mit dem Tintenabführungskanal (den Tintenabführungskanälen) 40, um Tinte von der Fläche 35 usw. zu entfernen.
Da sich die poröse Auffangvorrichtung 34, wie oben beschrieben, durch scharfe Flüssigkeitsstrahlabgrenzungseigenschaften auszeichnet, kann die poröse Auffangvorrichtung 34 näher an der Düsenplatte eines Tintenstrahldruckers angeordnet werden. Dies wiederum verkürzt die Strecke, die ein zum Drucken verwendeter Tintentropfen zurücklegen muss, was die Tintentropfenplatzierung verbessert. Somit kann die poröse Auffangvorrichtung 34 in den in dem gemeinsam abgetretenen US-Patent 6,079,821, Chwalek u.a., offenbarten kontinuierlich arbeitenden Tintenstrahldrucker eingebaut werden. Stattdessen kann die poröse Auffangvorrichtung 34 auch in kontinuierlich arbeitende Tintenstrahldrucker eingebaut werden, die beispielsweise mit elektrostatischer Umlenkung und thermischen, akustischen oder piezoelektrischen Tintentropfenerzeugungsmechanismen usw. arbeiten.
Durch Steuerung der Geschwindigkeit, mit der die Flüssigkeit aus der Leitung nicht zum Drucken verwendbarer auftreffender Tintentropfen entfernt wird, um einen dünnen, stabilen Flüssigkeitsfilm über der Begrenzungskante aufrechtzuerhalten, bewirkt die poröse Auffangvorrichtung 34 eine scharfe Abgrenzung. Der dünne Flüssigkeitsfilm hat mehrere wichtige Aufgaben. Er reduziert die scheinbare Rauhigkeit des porösen Materials und legt dadurch einen geradlinigeren Verlauf der Begrenzungslinie fest. Er reduziert die Geschwindigkeit, mit der Luft in die poröse Auffangvorrichtung 34 einströmt, und infolgedessen eine Ablenkung des Strahls durch den Luftstrom, und trägt dazu bei, beim Auftreffen der Tintentropfen auf die Rinne die Bildung von Sekundärtropfen oder Nebel zu verhindern.
Obwohl die Dicke des dünnen Flüssigkeitsfilms konstant bleiben sollte, um eine stabile Positionierung der Begrenzungskante zu erhalten, können sich die Dickenmaße je nach Anwendung ändern.
Unter normalen Betriebsbedingungen sollte die poröse Auffangvorrichtung 34 die auftreffende Flüssigkeit ebenso schnell entfernen, wie sie zugeführt wird. Flüssigkeitstropfen mit einem Durchmesser von etwa 25 μm, die mit 15 m/s senkrecht auf eine ebene Fläche der Auffangvorrichtung auftreffen, erfordern zum Beispiel eine Auffangvorrichtung mit einer spezifischen Durchflussleistung von mindestens 0,75 ml/s/mm². Diese spezifische Durchflussgeschwindigkeit kann durch Verwendung eines sehr porösen Auffangvorrichtungsmaterials in Kombination mit einer starken Unterdruckkraft erzielt werden. Eine starke Unterdruckkraft saugt jedoch eine große Luftmenge an, was zu einer Verringerung der Druckqualität führen kann. Um dies zu vermeiden, arbeitet die poröse Auffangvorrichtung 34 mit Kapillarwirkung und einem hydrophilen Material, um die Flüssigkeit über eine größere Fläche der porösen Auffangvorrichtung 34 zu verteilen und ein dreidimensionales Strömungsfeld zu erzeugen. Durch Verwendung eines geringeren Unterdrucks kann die poröse Auffangvorrichtung 34 außerdem den aufgelösten Flüssigkeitsstrom in einer von der Auftreffzone wegführenden Richtung beschleunigen.
Die poröse Auffangvorrichtung 34 kann aus einem beliebigen porösen Material hergestellt werden. Vorzugsweise hat das poröse Material eine durchlässige Oberfläche mit einer Merkmalsgröße, die wesentlich kleiner ist als die Tropfengröße, und mit einem hohen Anteil offener Fläche, um einen unverzögerten Volumenstrom weg von der Auftreffstelle zu ermöglichen und die Aufprallenergie zu minimieren. Es gibt poröse Keramiken, Aluminiumoxide, Kunststoffe, Polymere, Kohlenstoffe und Metalle, welche die Porositäts- und Merkmalsgrößenkriterien erfüllen. Die verfügbaren Keramikwerkstoffe bieten zusätzlich u.a. den Vorteil, dass sie maßhaltig, ohne Verschließen der Poren leicht herzustellen, hydrophil und gegenüber einer Vielzahl von Flüssigkeiten chemisch inert sind. Dies ist insbesondere bei Verwendung anionischer Tinten ein Vorteil, weil anionische Tinten positiv geladene Flächen plattieren, sodass die Auffangvorrichtung wirksam verstopft und die Abfuhr von Flüssigkeit verhindert wird. Poröses Aluminiumoxid ist chemisch inert und anionisch. Dies verringert die Gefahr des Verstopfens. Materialien dieser Art sind bei Ferros Ceramic Products und Refractron Technologies im Handel erhältlich.
Die in 5A und 5B dargestellte poröse Auffangvorrichtung 34 kann mit Flächen unterschiedlicher Porosität hergestellt werden. So kann zum Beispiel die Vorderfläche 60 der Auffangvorrichtung 52 eine geringere Porosität aufweisen als die tangentiale Fläche 43 der Auffangvorrichtung 52. Stattdessen kann der erste Abschnitt 50 der Auffangvorrichtung 52 aus einem Material mit geringer oder keiner Porosität hergestellt werden, während der zweite Abschnitt 48 aus einem porösen Material besteht. In 9A kann der erste Abschnitt 74 aus einem porösen Material bestehen, während der zweite Abschnitt 76 aus einem Material mit geringer oder keiner Porosität bestehen kann.
In der Regel geschieht dies, um die Unterdruckkraft auf die Flächen mit den höchsten Tintenströmungsgeschwindigkeiten zu fokussieren. Bei Maximierung der auf bestimmte Flächen der porösen Auffangvorrichtung 34 wirkenden Unterdruckkraft verringert die Fokussierung der Unterdruckkraft die Fehllenkung von Tintentropfen durch die von der Unterdruckkraft um und in die poröse Auffangvorrichtung 34 erzeugte Fremdluftströmung. Selbst wenn die auf diese Flächen wirkende Unterdruckkraft reduziert wird, ist es immer noch vorteilhaft, diese Flächen aus einem porösen Material herzustellen, weil dies zur Beherrschung der Tintenansammlung an diesen Flächen beiträgt. Auffangvorrichtungsflächen mit unterschiedlicher Porosität können durch Einbetten von Materialpartikeln unterschiedlicher Größe in die Fläche(n), Einbetten eines porösen Polymers in das Material während des Herstellungsprozesses, Beschichten der Fläche(n) mit einem porösen Polymer, Beschichten der Fläche(n) mit in einer Trägersubstanz suspendierten feinen Aluminiumoxidpartikeln usw. hergestellt werden.
Die poröse Auffangvorrichtung 34 minimiert auch die Sekundärtropfenbildung (gewöhnlich als Nebelbildung bezeichnet). Wenn ein Tintentropfen mit einer Geschwindigkeit von annähernd 15 m/s auf eine planare Fläche auftrifft, ist die Aufprallenergie so hoch, dass kleinere Untertropfen in Form eines Nebels erzeugt werden können. Die poröse Auffangvorrichtung 34 weist mindestens drei Merkmale auf, welche die Aufprallenergie und die Nebelbildung verringern, ohne die Flugbahnen zum Drucken verwendeter Tintentropfen nachteilig zu beeinflussen, nämlich einen dünnen Flüssigkeitsfilm, eine kleine Oberflächenmerkmalsgröße und eine unterdruckunterstützte Strömung.
Ein dünner Flüssigkeitsfilm auf der tangentialen Auftrefffläche 43 der Auffangvorrichtung 52 und auf der Fläche 35 der Auffangvorrichtung 72 weist eine hohe Oberflächenaffinität zu ankommenden Tropfen gleicher Zusammensetzung auf. Die Tropfen „benetzen" den hydrophilen Oberflächenfilm und werden durch starke Oberflächenenergiekräfte von dem dünnen Flüssigkeitsfilm angezogen. Der Flüssigkeitsfilm wirkt zusätzlich als elastisches Medium mit viskoser Dämpfung, das die auf einen Tropfen wirkenden Spitzenverzögerungskräfte erheblich verringert. Die Gefahr der Nebelbildung wird dadurch deutlich reduziert.
Die Oberflächenmerkmalsgröße der porösen Auffangvorrichtung 52 ist wesentlich kleiner als die Größe der Tropfen, sodass der Aufprall über ein größeres Zeitintervall verteilt wird. Dies hat eine verringerte Aufprallenergie zur Folge, insbesondere, wenn das System eingeschaltet wird, bevor sich ein Flüssigkeitsfilm gebildet hat, um die Gefahr der Nebelbildung zu verringern.
Im Vergleich zu anderen Auffangvorrichtungskonstruktionen arbeitet die poröse Auffangvorrichtung 34 mit einem signifikant (in einigen Fällen um den Faktor drei) verringerten Unterdruck. Daher kann die poröse Auffangvorrichtung 34 mit einer unterdruckunterstützten Luftströmung beaufschlagt werden, die ausreicht, die Aufprallenergie der Tintentropfen und die Gefahr der Nebelbildung zu verringern, ohne die Flugbahnen der zum Druck verwendeten Tintentropfen nachteilig zu beeinflussen oder zuviel Geräusch zu erzeugen.
Zusätzlich zu den oben erörterten Anwendungen findet die poröse Auffangvorrichtung 34 auch in anderen kontinuierlich arbeitenden Tintenstrahldruckern Anwendung. In 10 ist ein Druckkopf 10 mit einem System 110 gekoppelt, das Tropfen entsprechend dem Tropfenvolumen in eine Bahn für zum Drucken verwendbare Tropfen und in eine Bahn für nicht zum Drucken verwendbare Tropfen trennt. Die durch eine in einer Fläche 113 des Druckkopfs 10 ausgebildete Düse 18 ausgestoßene Tinte erzeugt einen Arbeitsflüssigkeitsfaden 114, der sich entlang der Achse X im Wesentlichen rechtwinklig zur Fläche 113 bewegt. Über den mit r₁ bezeichneten physischen Bereich bleibt der Arbeitsflüssigkeitsfaden 114 intakt. Entsprechend den Bilddaten wird der Tintentropfenerzeugungsmechanismus 116, in der Regel ein Heizelement 118, wahlweise mit verschiedenen Frequenzen betätigt, sodass sich der Arbeitsflüssigkeitsfaden 114 in einen Strom einzelner Tintentropfen 120, 122 auflöst. Während der Bildung der Tintentropfen 122 kann es zu einer begrenzten Koaleszenz von Tintentropfen kommen. Dieser Bereich der Strahlauflösung und Tropfenkoaleszenz wird in der Zeichnung mit r₂ bezeichnet. In dem auf den Bereich r₂ folgenden Bereich r₃ ist die Tropfenbildung abgeschlossen, sodass in dem Abstand von der Fläche 113, mit dem das System 110 angewendet wird, die Tintentropfen 120, 122 im Wesentlichen in zwei Größenklassen zerfallen, nämlich kleine Tropfen 120 und große Tropfen 122 (je nach Volumen und/oder Masse). In der bevorzugten Realisation arbeitet das System 110 mit einer von einer im Wesentlichen rechtwinklig zur Achse X verlaufenden Gasströmung erzeugten Kraft 124. Die Kraft 124 wirkt über eine Strecke L, die maximal so lang ist wie die Strecke r₃. In der Regel wird die Strecke L von dem Systemabschnitt 125 bestimmt. Die großen Tropfen 122 haben eine größere Masse und eine größere Bewegungsenergie als die kleinvolumigen Tropfen 120. Da die Gaskraft 124 und der Tintentropfenstrom sich gegenseitig beeinflussen, trennen sich die einzelnen Tintentropfen entsprechend ihrem Volumen und ihrer Masse. Somit kann die Gasströmungsgeschwindigkeit auf eine ausreichende Differenzierung D zwischen der Bahn S der kleinen Tropfen und der Bahn K der großen Tropfen eingestellt werden, sodass die großen Tropfen 122 auf ein Druckmedium W gelangen können, während die kleinen Tropfen 120 von einer nachstehend beschriebenen Tintenfangeinrichtung aufgefangen werden. Durch eine geringfügige Änderung der Position der Tintenfangeinrichtung kann stattdessen auch bewirkt werden, dass die kleinen Tropfen 120 auf das Druckmedium W gelangen, während die großen Tropfen 122 aufgefangen werden.
Je nach Anwendung des jeweiligen Druckers wird die poröse Auffangvorrichtung 34 so positioniert, dass entweder die großvolumigen Tropfen oder die kleinvolumigen Tropfen aufgefangen werden. Dazu wird entweder nur eine poröse Auffangvorrichtung in einer Tropfenbahn positioniert oder es werden zwei poröse Auffangvorrichtungen 34 positioniert, wie in der Zeichnung gezeigt, Wenn der Druckkopf 10 zwei poröse Auffangvorrichtungen 34 aufweist, wird die Gasströmungsgeschwindigkeit entsprechend justiert, sodass Tintentropfen der gewünschten Größe auf das Druckmedium W gelangen können.
Die Größe der Differenzierung D zwischen den großen Tropfen 122 und den kleinen Tropfen 120 hängt nicht nur von deren relativer Größe ab, sondern auch von der Geschwindigkeit, Dichte und Viskosität der die Kraft 124 erzeugenden Gasströmung, der Geschwindigkeit und der Dichte der großen Tropfen 122 und der kleinen Tropfen 120 und der Interaktionsstrecke (in 3 als L dargestellt), über welche die großen Tropfen 122 und die kleinen Tropfen 120 mit der Gasströmung 124 zusammenwirken. Gase mit anderen Dichten und Viskositäten, einschließlich Luft, Stickstoff usw., können ebenfalls verwendet werden und führen zu ähnlichen Ergebnissen.
Die Erfindung wurde hier anhand bestimmter bevorzugter Ausführungsformen ausführlich beschrieben, lässt jedoch im Rahmen des in den folgenden Ansprüchen abgegrenzten Schutzumfangs Variationen und Modifikationen zu.

Claims

Auffangvorrichtung zur Verwendung mit einem kontinuierlich arbeitenden Tintenstrahldrucker mit einem Druckkopf, der zum Drucken verwendbare Tintentropfen und nicht zum Drucken verwendbare Tintentropfen erzeugt, wobei sich die nicht zum Drucken verwendbaren Tintentropfen entlang einer Bahn für nicht zum Drucken verwendbare Tintentropfen bewegen, mit: einem ersten Abschnitt (50), der eine Auftrefffläche (43) aufweist, welche in einem zur Bahn für die nicht zum Drucken verwendbaren Tintentropfen geneigten Winkel positionierbar ist und an einer Abschlusskante endet; und einem zweiten Abschnitt (48), der porös ist und eine Vorderkante (36) aufweist und bezüglich des ersten Abschnitts angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Abschnitt sich in eine Richtung erstreckt, welche die Bahn der nicht zum Drucken verwendbaren Tintentropfen derart schneidet, dass die Vorderkante über die Abschlusskante der Auftrefffläche hinaus in der Richtung angeordnet ist, in der sich der zweite Abschnitt erstreckt.
Auffangvorrichtung nach Anspruch 1, worin die Auftrefffläche in einem tangentialen Winkel zur Bahn für die nicht zum Drucken verwendbaren Tintentropfen positionierbar ist.
Auffangvorrichtung nach Anspruch 1, worin der erste Abschnitt aus einem im Wesentlichen nicht porösen Material besteht.
Auffangvorrichtung nach Anspruch 1, worin ein Bereich des zweiten Abschnitts bezüglich eines Bereichs des ersten Abschnitts angeordnet und von diesem beabstandet ist und worin sich ein Spalt (54) zwischen der Abschlusskante der Auftrefffläche und der Vorderkante des zweiten Abschnitts bildet.
Auffangvorrichtung nach Anspruch 1, worin der erste Abschnitt porös ist und die Porosität des zweiten Abschnitts größer ist als die des ersten Abschnitts.
Auffangvorrichtung nach Anspruch 1, worin ein Bereich des zweiten Abschnitts in Berührung mit dem ersten Abschnitt steht und der Abschlusskante der Auftrefffläche benachbart angeordnet ist.
Auffangvorrichtung nach Anspruch 1, worin Bereiche des ersten Abschnitts einen Unterdruckkanal (40) bilden, der in Strömungsverbindung mit dem zweiten Abschnitt steht.
Verfahren zum Herstellen einer Auffangvorrichtung zur Verwendung mit einem kontinuierlich arbeitenden Tintenstrahldrucker mit einem Druckkopf, der zum Drucken verwendbare Tintentropfen und nicht zum Drucken verwendbare Tintentropfen erzeugt, wobei sich die nicht zum Drucken verwendbaren Tintentropfen entlang einer Bahn für nicht zum Drucken verwendbare Tintentropfen bewegen, mit den Schritten: Bereitstellen eines ersten aus einem Material bestehenden Abschnitts (50); Ausbilden einer Auftrefffläche (43) auf dem ersten Abschnitt, wobei die Auftrefffläche in einem zur Bahn für die nicht zum Drucken verwendbaren Tintentropfen geneigten Winkel positionierbar ist und an einer Abschlusskante endet; Bereitstellen eines zweiten Abschnitts (48), der aus einem porösen Material besteht und eine Vorderkante (36) aufweist; und Positionieren des zweiten Abschnitts bezüglich des ersten Abschnitts derart, dass der zweite Abschnitt sich in einer Richtung erstreckt, welche die Bahn der nicht zum Drucken verwendbaren Tintentropfen schneidet, derart, dass die Vorderkante über die Abschlusskante der Auftrefffläche hinaus in der Richtung angeordnet ist, in der sich der zweite Abschnitt erstreckt.
Verfahren nach Anspruch 8, mit dem Schritt: Anordnen eines Bereichs des zweiten Abschnitts bezüglich eines Bereichs des ersten Abschnitts und von diesem beabstandet, wobei sich ein Spalt zwischen der Abschlusskante der Auftrefffläche und der Vorderkante des zweiten Abschnitts bildet.
Verfahren nach Anspruch 8, mit dem Schritt: Anordnen eines Bereichs des zweiten Abschnitts derart, dass er in Berührung mit dem ersten Abschnitt steht und der Abschlusskante der Auftrefffläche benachbart angeordnet ist.