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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Druckmechanismen,
wie z. B. Tintenstrahldrucker oder Tintenstrahlplotter. Insbesondere
bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Abfalltintenentfernungssystem
zum Reinigen von Tintenrest und Teilchen von einem Zielbereich eines
Tintentropfendetektors in einem Druckmechanismus.
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Druckmechanismen
umfassen häufig
einen Tintenstrahldruckkopf, der in der Lage ist, auf vielen unterschiedlichen
Medientypen ein Bild zu bilden. Der Tintenstrahldruckkopf stößt Tröpfchen farbiger Tinte
durch eine Mehrzahl von Öffnungen
und auf ein bestimmtes Medium aus, während das Medium durch eine
Druckzone vorbewegt wird. Die Druckzone ist definiert durch die
Ebene, die durch die Druckkopföffnungen
und jede Bewegung oder Hin- und Herbewegung erzeugt wird, die der
Druckkopf vor und zurück
und senkrecht zu der Bewegung des Mediums aufweisen kann. Herkömmliche
Verfahren zum Ausstoßen
von Tinte von den Druckkopföffnungen
oder Düsen
umfassen piezoelektrische und thermische Techniken, die für Fachleute
auf diesem Gebiet gut bekannt sind., Beispielsweise sind zwei frühere thermische
Tintenausstoßmechanismen
in den U.S.-Patenten Nr. 5,278,584 und 4,683,481 gezeigt, die beide
der Anmelderin der vorliegenden Erfindung, der Hewlett-Packard Company, übertragen sind.
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In
einem thermischen Tintenstrahlsystem ist eine Barriereschicht, die
Tintenkanäle
und Verdampfungskammern enthält,
zwischen einer Düsenöffnungsplatte
und einer Substratschicht angeordnet. Diese Substratschicht enthält typischerweise
lineare Arrays von Heizelementen, wie z. B. Widerständen, die
einzeln adressierbar sind und mit Energie versorgbar sind, um Tinte
in den Verdampfungskammern zu erwärmen. Auf das Erwärmen hin
wird ein Tintentröpfchen
von einer Düse
ausgestoßen,
die dem mit Energie versorgten Widerstand zugeordnet ist. Die Tintenstrahldruckkopfdüsen sind
typischerweise in einem oder mehreren linearen Arrays ausgerichtet,
die im Wesentlichen parallel sind zu der Bewegung des Druckmediums,
während
das Medium durch die Druckzone verläuft. Die Länge der linearen Düsenarrays
definiert die maximale Höhe
oder „Band"-Höhe eines
abgebildeten Balkens, der in einem einzigen Durchlauf des Druckkopfs über das Medium
gedruckt werden würde,
falls alle Düsen gleichzeitig
und fortlaufend abgefeuert würden,
während
der Druckkopf durch die Druckzone über das Medium bewegt wird.
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Typischerweise
wird das Druckmedium unter dem Tintenstrahldruckkopf vorbewegt und
stationär gehalten,
während
der Druckkopf entlang der Breite des Mediums verläuft, und
seine Düsen
abfeuert, wie es durch eine Steuerung bestimmt wird, um ein gewünschtes
Bild auf einem einzelnen Band oder Durchlauf zu drucken. Das Druckmedium
wird normalerweise zwischen Durchläufen des sich hin- und herbewegenden
Tintenstrahldruckkopfs vorbewegt, um Unsicherheit bei der Platzierung
der abgefeuerten Tintentröpfchen
zu vermeiden. Falls die gesamten druckbaren Daten für ein gegebenes
Band in einem Durchlauf des Druckkopfs gedruckt werden, und das
Medium um einen Abstand gleich der maximalen Bandhöhe zwischen
den Druckkopfdurchläufen
vorbewegt wird, dann erreicht der Druckmechanismus seinen maximalen
Durchsatz.
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Es
ist jedoch häufig
wünschenswert,
nur einen Teil der Daten für
ein gegebenes Band zu drucken, unter Verwendung eines Bruchteils
der verfügbaren
Düsen und
Vorbewegen des Mediums um einen Abstand, der kleiner ist als die
maximale Bandhöhe,
so dass der gleiche oder ein anderer Bruchteil von Düsen die
Zwischenräume
in dem gewünschten gedruckten
Bild füllen
kann, die bei dem ersten Durchlauf absichtlich frei gelassen wurden.
Dieser Prozess des Trennens der druckbaren Daten in mehrere Durchläufe unter
Verwendung von Teilsätzen
der verfügbaren
Düsen wird
durch Fachleute auf diesem Gebiet als „Schuppenbildung", „Maskierung" oder Verwenden von „Druckmasken" bezeichnet. Obwohl die
Verwendung von Druckmasken den Durchsatz eines Drucksystems verringert,
kann dieselbe ausgleichende Vorteile liefern, wenn die Bildqualität gegenüber der
Geschwindigkeit abgeglichen werden muss. Beispielsweise ermöglicht die
Verwendung von Druckmasken, dass große ausgefüllte Farbbereiche allmählich bei
mehreren Durchläufen
gefüllt
werden, was es der Tinte ermöglicht,
in Teilen zu trocknen und das großflächige Vollsaugen und resultierende
Welligkeiten oder „Runzeln" in dem Druckmedium
vermeidet, das ein einziger Passdurchlauf bewirken würde.
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Ein
Druckmechanismus kann einen oder mehrere Tintenstrahldruckköpfe aufweisen,
die einer oder mehreren Farben oder „Prozessfarben" entsprechen, wie
sie in der Technik bezeichnet werden. Beispielsweise kann ein typisches
Tintenstrahldrucksystem einen einzigen Druckkopf mit nur schwarzer Tinte
aufweisen; oder das System kann vier Druckköpfe aufweisen, jeweils einen
mit schwarzer, Cyan-, Magenta- und gelber Tinte; oder das System
kann drei Druckköpfe
aufweisen, jeweils einen mit Cyan-, Magenta- und gelber Tinte. Selbstverständlich gibt
es viele weitere Kombinationen und Mengen von möglichen Druckköpfen in
Tintenstrahldrucksystemen, einschließlich sieben und acht Tinte/Druckkopfsystemen.
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Jede
Prozessfarbtinte wird auf eine solche Weise auf das Druckmedium
ausgestoßen,
dass die Tropfengröße, die
relative Position der Tintentropfen und die Farbe einer kleinen
bestimmten Anzahl von Prozesstinten integriert wird durch die natürlich auftretende
visuelle Antwort des menschlichen Auges, um den Effekt eines großen Farbraums
mit Millionen von unterscheidbaren Farben und den Effekt eines beinahe
durchgehenden Farbtons zu erzeugen. In der Tat, wenn diese Bilderzeugungstechniken
durch Fachleute auf diesem Gebiet ordnungsgemäß durchgeführt werden, können auf
einer Vielzahl von Druckmedien unter Verwendung von nur drei bis
acht Tintenfarben Bilder mit beinahe Photoqualität erreicht werden.
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Dieser
hohe Bildqualitätspegel
hängt von vielen
Faktoren ab, von denen einige folgende umfassen: einheitliche und
kleine Tintentropfengröße, einheitliche
Tintentropfenbahn von der Druckkopfdüse zu dem Druckmedium, und
extrem zuverlässige Tintenstrahldruckkopfdüsen, die
nicht verstopfen.
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Zu
diesem Zweck enthalten viele Tintenstrahldruckmechanismen eine Wartungsstation
für die
Wartung der Tintenstrahldruckköpfe.
Diese Wartungsstationen können
Schaber, Tintenlösungsmittelaufbringvorrichtungen,
Vorbereiter und Abdeckungen umfassen, um dazu beizutragen, die während Inaktivitätsperioden
Düsen vor
dem Austrocknen schützen.
Außerdem
enthalten Tintenstrahldruckmechanismen häufig Dienstroutinen, die entworfen
sind, um Tinte aus jeder der Düsen
und in ein Abfallauswurfbecken abzufeuern, um Düsenverstopfen zu verhindern.
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Trotz
diesen vorsorglichen Maßnahmen
gibt es jedoch viele Faktoren, die in dem typischen Tintenstrahldruckmechanismus
wirken, die die Tintenstrahldüsen
verstopfen können,
und Tintenstrahldüsenausfälle können auftreten.
Beispielsweise kann sich Papierstaub auf den Düsen sammeln und dieselben schließlich verstopfen.
Tintenrest von Tintenaerosol oder teilweise verstopften Düsen kann
sich durch Wartungsstationsdruckkopfschaber in offene Düsen ausbreiten,
und bewirken, dass dieselben verstopfen. Angesammelte Niederschläge von der
Tinte innerhalb des Druckkopfs können
ebenfalls die Tintenkanäle
und die Düsen
verschließen.
Außerdem kann
es sein, dass die Heizelemente in einem thermischen Tintenstrahldruckkopf
nicht in der Lage sind, Energie zuzuführen, auch wenn die zugeordnete Düse nicht
verstopft ist, und dadurch bewirken, dass die Düse ausfällt.
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Verstopfte
oder ausgefallene Druckkopfdüsen
führen
zu unerwünschtem
und leicht wahrnehmbaren Druckqualitätsdefek ten, wie z. B. Bandbildung (sichtbare
Bänder
unterschiedlicher Farbtöne
oder Farben in einer ansonsten einheitlich farbigen Fläche) oder
Leerstellen in dem Bild. In der Tat sind Tintenstrahldrucksysteme
so empfindlich gegenüber verstopften
Düsen,
dass eine einzige verstopfte Düse
aus Hunderten von Düsen
in der gedruckten Ausgabe häufig
wahrnehmbar und unerwünscht
ist.
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Es
ist jedoch möglich,
dass ein Tintenstrahldrucksystem eine fehlende Düse ausgleicht durch Entfernen
derselben von der Druckmaske und Ersetzen derselben mit einer ungenutzten
Düse oder
einer genutzten Düse
bei einem späteren überlappenden Durchlauf,
vorausgesetzt, das Tintenstrahlsystem hat eine Möglichkeit, festzustellen, wann
eine bestimmte Düse
nicht funktioniert. Um zu erfassen, ob eine Tintenstrahldruckkopfdüse abfeuert,
kann ein Druckmechanismus mit einer Anzahl von unterschiedlichen Tintentropfendetektorsystemen
ausgestattet sein.
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Ein
Typ von Tintentropfendetektorsystemen verwendet eine piezoelektrische
Zieloberfläche,
die ein messbares Signal erzeugt, wenn Tintentröpfchen die Zieloberfläche kontaktieren.
Dieser Technologietyp ist jedoch leider aufwändig und häufig nicht in der Lage, die
extrem kleinen Tintentropfen zu erfassen, die in Tintenstrahldrucksystemen
mit photographischer Bildqualität
verwendet werden.
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Ein
weiterer Tintentropfendetektortyp verwendet einen optischen Sensor,
der ein messbares Signal bildet, wenn ein Tintentröpfchen durch
einen Lichtstrahl von einer sensorischen Schaltung verläuft. Leider
unterliegt dieses Verfahren äußerst engen
Ausrichtungstoleranzen, die sehr schwierig und aufwändig einzurichten
und beizubehalten sind. Außerdem
ist ein optisches Tintentropfenerfassungssystem anfällig für Tintenaerosol,
das sich aus dem Abfeuern des Tintenstrahldruckkopfs in dem Druckmechanismus
ergibt. Das Aerosol beschichtet den optischen Sensor im Verlauf
der Zeit und verschlechtert das optische Sensorsignal und verhindert schließlich, dass
der optische Sensor funktioniert.
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Eine
effektivere Lösung
für Tintentropfenerfassung
ist die Verwendung eines kostengünstigen Tintentropfenerfassungssystems,
z. B. dasjenige, das in dem U.S.-Patent Nr. 6,086,190 beschrieben ist,
das der Anmelderin der vorliegenden Erfindung, der Hewlett-Packard
Company, übertragen
ist. Dieses Tropfenerfassungssystem verwendet ein elektrostatisches
Erfassungselement, auf das ein elektrischer Stimulus ausgeübt wird,
wenn es durch eine Reihe von Tintentropfen-Salven getroffen wird,
die von einem Tintenstrahldruckkopf ausgestoßen werden. Das elektrostatische
Erfassungselement kann ausreichend groß gemacht werden, so dass die Druckkopfausrichtung
nicht wesentlich ist, und das Erfassungselement kann mit Mengen
an Tinte oder Aerosol auf der Erfassungselementoberfläche funktionieren,
die andere Tropfenerfassungssensortypen untauglich machen würden.
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Bei
einer praktischen Implementierung hat dieses elektrostatische Erfassungselement
jedoch einige Einschränkungen.
Zunächst
bilden aufeinanderfolgende Tintentropfen, die aufeinander trocknen, schnell
Stalagmiten aus getrockneter Tinte, die zu dem Druckkopf hin wachsen
können.
Da es bevorzugt wird, das elektrostatische Erfassungselement sehr
nahe zu dem Druckkopf zu haben, für genauere Ablesungen, können diese
Stalagmiten schließlich den
Druckkopf beeinträchtigen
oder permanent beschädigen,
wodurch die Druckqualität
nachteilig beeinträchtigt
wird. Zweitens, während
der Tintenrest trocknet, bleibt derselbe leitfähig und kann die Tropfendetektorelektronik
kurzschließen,
während
der Tintenrest wächst
und sich ausbreitet. Somit behindert dieser getrocknete Rest die
Fähigkeit
des Sensors, das Vorliegen von Tropfen ordnungsgemäß zu messen.
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Daher
ist es wünschenswert,
ein Verfahren und einen Mechanismus zu haben zum effektiven Entfernen
des Abfalltinten rests von einem elektrostatischen Tintentropfendetektor
in einem Tintenstrahldruckmechanismus.
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Die
JP-05042747 beschreibt eine Druckvorrichtung, bei der ein ID-Sensor
auf einem Druckkopf angeordnet ist, und eine Bürste zum Reinigen des ID-Sensors
ist auf einem Seitenrahmen der Vorrichtung vorgesehen.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Abfalltintenentfernungssystem
vorgesehen, wie es durch Anspruch 1 definiert ist.
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Die
Einrichtung zum Aufnehmen von Tintenrest von dem Schaber kann einen
Absorbierer umfassen, den der Schaber in der Ineingriffnahmeposition kontaktiert,
um den Tintenrest von dem Schaber zu entfernen, und/oder kann ein
Teilchenaufnahmeelement umfassen, das eine Öffnung aufweist, in die der Schaber
Tintenrest drückt,
nach dem Schaben des Tintenrests von dem Tintentropfensensor.
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Die
Erfindung erstreckt sich auf einen Druckmechanismus, der ein solches
Abfalltintenentfernungssystem umfasst.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren vorgesehen
zum Reinigen von Tintenrest von dem Tintentropfensensor, der Tinte
von dem Druckkopf aufnimmt, in einem Druckmechanismus, wie er in
Anspruch 10 definiert ist.
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Ein
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Abfalltintenentfernungssystem
zum Reinigen von Tinte und Tintenrest von dem Erfassungselement
eines elektrostatischen Tintentropfendetektors zu schaffen, um Tintenaufbau
auf dem Sensor daran zu hindern, die Druckköpfe zu kontaktieren und dadurch zu
beschädigen,
sowie um eine saubere Sensorober fläche sicherzustellen, um genaue
Tropfenerfassungsablesungen zu ermöglichen, die verwendet werden
können,
um Verbrauchern eine zuverlässige ökonomische
Tintenstrahldruckeinheit zu liefern.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine fragmentierte perspektivische Ansicht einer Form eines Tintenstrahldruckmechanismus,
der hier eine Wartungsstation enthält, die einen elektrostatischen
Tintentropfendetektor mit einem elektrostatischen Tintentropfendetektor-Abfalltintenentfernungssystem
aufweist.
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2 ist
eine vergrößerte perspektivische Ansicht
der Wartungsstation von 1.
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3 ist
ein vergrößerter Seitenaufriss
der Wartungsstation von 1, gezeigt mit einem Tintenstrahldruckkopf,
der Tinte auf den elektrostatischen Tintentropfendetektor abfeuert.
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4 ist
ein vergrößerter Seitenaufriss
der Wartungsstation von 1, der den elektrostatischen
Tintentropfendetektor zeigt, wie er durch das Abfalltintenentfernungssystem
gereinigt wird.
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5 ist
ein vergrößerter fragmentierter
Seitenaufriss des Abfalltintenentfernungssystems, das ein integriertes
Teilchenaufnahmeelement zeigt.
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Detaillierte
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
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1 stellt
ein Ausführungsbeispiel
eines Druckmechanismus dar, der hier als ein Tintenstrahldrucker 20 gezeigt ist,
der gemäß der vorliegenden Erfindung
aufgebaut ist, der zum Drucken auf einer Vielzahl von Medien verwendet
werden kann, z. B. Papier, Transparentfolien, beschichtete Medien,
Kartenmaterial, Photoqualitätspapier
und Umschlägen
in einer Industrie-, Büro-,
Privat- oder anderen Umgebung. Eine Vielzahl von Tintenstrahldruckmechanismen
sind im Handel erhältlich.
Beispielsweise umfassen einige der Druckmechanismen, die die hierin
beschriebenen Konzepte umfassen können, Desktop-Drucker, tragbare
Druckeinheiten, Breitformat-Drucker, hybride elektrophotographische
Tintenstrahldrucker, Kopierer, Kameras, Videodrucker und Faksimilemaschinen,
um einige zu nennen. Der Zweckmäßigkeit
halber werden die hier vorgestellten Konzepte im Zusammenhang eines
Tintenstrahldruckers 20 beschrieben.
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Obwohl
offensichtlich ist, dass die Druckerkomponenten von Modell zu Modell
variieren können,
umfasst der typische Tintenstrahldrucker 20 ein Chassis 22,
das durch einen Rahmen oder eine Gehäuseumhüllung 24 umgeben ist,
typischerweise aus einem Kunststoffmaterial. Der Drucker 20 weist
auch eine Druckersteuerung auf, die schematisch als ein Mikroprozessor 26 dargestellt
ist, die Befehle von einer Host-Vorrichtung empfängt, wie z. B. einem Computer
oder Personaldatenassistent (PDA; PDA = personal data assistant)
(nicht gezeigt). Ein Bildschirm, der mit dem Host-Gerät gekoppelt
ist, kann auch verwendet werden, um visuelle Informationen für einen Betreiber
anzuzeigen, wie z. B. den Druckerstatus oder ein bestimmtes Programm,
das auf dem Host-Gerät
läuft.
Drucker-Host-Geräte,
wie z. B. Computer und PDAs, deren Eingabegeräte, wie z. B. Tastaturen, Mausgeräte, Stiftgeräte und Ausgabegeräte, wie
z. B. Flüssigkristallanzeigebildschirme
und Monitore sind alle für
Fachleute auf diesem Gebiet gut bekannt.
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Ein
herkömmliches
Druckmedienhandhabungssystem (nicht gezeigt) kann verwendet werden,
um ein Blatt von Druckmedien (nicht gezeigt) von der Medieneingabeablage 28 durch
eine Druckzone 30 und zu einer Ausgabeablage 31 vor
zu bewegen. Ein Wagenführungsstab 32 ist
auf dem Chassis 22 befestigt, um eine Bewegungsachse 34 zu
definieren, wobei der Führungsstab 32 gleitbar
einen Tintenstrahlwagen 36 trägt, zum wechselseitigen Vor-
und Zurückbewegen über die
Druckzone 30. Ein herkömmlicher
Wagenantriebsmotor (nicht gezeigt) kann verwendet werden, um den
Wagen 36 ansprechend auf ein Steuersignal anzutreiben,
das von der Steuerung 26 empfangen wird. Um Wagenpositionsrückkopplungsinformationen
an die Steuerung 26 zu liefern, kann sich ein herkömmlicher
Codierstreifen (nicht gezeigt) entlang der Länge der Druckzone 30 und über eine
Wartungsregion 38 erstrecken. Ein herkömmlicher optischer Codierleser
kann auf der Rückoberfläche des
Druckkopfwagens 36 befestigt sein, um Positionsinformationen
zu lesen, die durch den Codiererstreifen geliefert werden, wie es
beispielsweise in dem U.S.-Patent Nr. 5,276,970 beschrieben ist,
das ebenfalls der Hewlett-Packard Company übertragen
ist, der Anmelderin der vorliegenden Erfindung. Die Art und Weise
des Lieferns von Positionsrückkopplungsinformationen über den Codiererstreifenleser
kann auch auf eine Vielzahl von Arten erreicht werden, die Fachleuten
auf diesem Gebiet bekannt sind.
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In
der Druckzone 30 empfängt
das Medienblatt Tinte von einer Tintenstrahlkassette, wie z. B.
einer Schwarz-Tintenkassette 40 und
einer Farbtintenstrahlkassette 42. Die Kassetten 40 und 42 werden durch
Fachleute auf diesem Gebiet häufig
als „Stifte" bezeichnet. Der
Schwarztintenstift 40 ist hier so dargestellt, dass er
eine pigmentbasierte Tinte enthält. Zu
Darstellungszwecken ist der Farbstift 42 so beschrieben,
dass er drei getrennte farbstoff-basierte Tinten enthält, die
cyan-, magenta- und gelb-gefärbt sind,
obwohl offensichtlich ist, dass der Farbstift 42 bei einigen
Implementierungen auch pigmentbasierte Tinten enthalten kann. Es
ist offensichtlich, dass in den Stiften 40 und 42 auch
andere Tintentypen verwendet werden können, wie z. B. Paraffin-basierte Tinten
sowie hybride oder zusammengesetzte Tinten, die sowohl Farbstoffals
auch Pigmentcharakteristika haben. Der dargestellte Drucker 20 verwendet austauschbare
Druckkopfkassetten, wo jeder Stift ein Reservoir aufweist, das den
gesamten Tintenvorrat trägt,
während
sich der Druckkopf über
die Druckzone 30 hin- und herbewegt. Wie er hierin verwendet wird,
kann sich der Begriff „Stift" oder „Kassette" auch auf ein „Außerachsen"-Tintenliefersystem
beziehen, das stationäre
Hauptreservoirs (nicht gezeigt) für jede Tinte (Schwarz, Cyan,
Magenta, Gelb oder andere Farben, abhängig von der Anzahl von Tinten
in dem System) aufweist, die in einer Tintenzuführregion angeordnet sind. In
einem Außerachsensystem können die
Stifte mit Tinte nachgefüllt
werden, die durch ein herkömmliches
flexibles Röhrensystem von
den stationären
Hauptreservoirs, die „außeraxial" von dem Weg des
Druckkopfverlaufs angeordnet sind, übertragen werden können, so
dass nur ein kleiner Tintenvorrat durch den Wagen 36 über die
Druckzone 30 getrieben wird. Andere Tintenzuführ- oder Fluidzuführsysteme
können
auch die hierin verwendeten beschriebenen Systeme verwenden, wie
z. B. „Schnapp"-Kassetten, die Tintenreservoirs
haben, die auf permanente oder semipermanente Druckköpfe einrasten.
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Der
dargestellte Schwarzstift 40 hat einen Druckkopf 44,
und der Farbstift 42 hat einen dreifarbigen Druckkopf 46,
der Cyan-, Magenta- und gelbe Tinte ausstößt. Die Druckköpfe 44, 46 stoßen selektiv Tinte
aus, um ein Bild auf ein Medienblatt zu bilden, wenn dasselbe in
der Druckzone 30 ist. Die Druckköpfe 44, 46 haben
jeweils eine Öffnungsplatte
mit einer Mehrzahl von Düsen,
die durch dieselben gebildet sind, auf eine Weise, die für Fachleute
auf diesem Gebiet gut bekannt ist. Die Düsen jedes Druckkopfs 44, 46 sind
typischerweise in zumindest einem, aber typischerweise zwei linearen
Arrays entlang der Öffnungsplatte
gebildet. Somit kann der Begriff „linear", wie er hierin verwendet wird, interpretiert
werden als „beinahe
linear" oder „im Wesentlichen
linear", und kann
Düsenanordnungen
umfassen, die leicht versetzt voneinander sind, beispielsweise in
einer Zick-Zack-Anordnung. Jedes lineare Array ist typischerweise
in einer longitudinalen Richtung senkrecht zu der Bewegungsachse 34 ausgerichtet,
wobei die Länge
jedes Arrays das maximale Bildband für einen einzigen Durchlauf
des Druckkopfs bestimmt. Die Druckköpfe 44, 46 sind
thermische Tintenstrahldruckköpfe,
obwohl andere Druckkopftypen verwendet werden können, wie z. B. piezoelektrische Druckköpfe. Die
thermischen Druckköpfe 44, 46 umfassen
typischerweise eine Mehrzahl von Widerständen, die den Düsen zugeordnet
sind. Auf das Versorgen eines ausgewählten Widerstands mit Energie hin,
wird eine Gasblase gebildet, die ein Tintentröpfchen von der Düse und auf
das Druckmedium ausstößt, wenn
sich dasselbe in der Druckzone 30 unter der Düse befindet.
Die Druckkopfwiderstände
werden selektiv mit Energie versorgt, ansprechend auf das Abfeuern
von Befehlssteuersignalen, die von der Steuerung 26 zu
dem Druckkopfwagen 36 geliefert werden.
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Zwischen
Druckaufträgen
bewegt sich der Tintenstrahlwagen 36 entlang dem Wagenführungsstab 32 zu
der Wartungsregion 38, wo eine Wartungsstation 48 verschiedene
Wartungsfunktionen durchführen
kann, die für
Fachleute auf diesem Gebiet bekannt sind, wie z. B. Vorbereiten,
Schaben und Abdecken für
Speicherung während
Perioden der Nichtverwendung, um zu verhindern, dass Tinte trocknet
und die Tintenstrahldruckkopfdüsen
verstopft.
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2 zeigt
die Wartungsstation 48 näher. Ein Wartungsstationsrahmen 50 ist
auf dem Chassis 22 befestigt, und nimmt eine bewegliche
Palette 52 auf. Die bewegliche Palette 52 kann
durch einen Motor (nicht gezeigt) angetrieben werden, um sich in dem
Rahmen 50 in der positiven und negativen Y-Achsenrichtung zu
bewegen. Die bewegliche Palette 52 kann durch ein Zahnstangengetriebe
angetrieben werden, das durch den Wartungsstationsmotor ansprechend
auf den Mikroprozessor 26 angetrieben wird, gemäß Verfahren,
die für
Fachleute auf diesem Gebiet bekannt sind. Ein Beispiel eines solchen Zahnstangengetriebesystems
in einer Tintenstrahlreinigungswartungsstation findet sich in dem U.S.-Patent
Nr. 5,980,018, das der Hewlett-Packard Company übertragen ist, ebenfalls die
Anmelderin der vorliegenden Erfindung. Das Endergebnis ist, dass
die Palette 52 in der positiven Y-Achsenrichtung zu einer Wartungsposition
bewegt werden kann, und in der negativen Y-Achsenrichtung zu einer
nicht abgedeckten Position. Die Palette 52 unterstützt eine Schwarz-Druckkopfabdeckung 54 und
eine Dreifarben-Druckkopfabdeckung 56,
um die Druckköpfe 44 bzw. 46 abzudichten,
wenn die bewegliche Palette 52 in der Wartungsposition
ist, hier eine Abdeckungsposition.
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2 zeigt
auch ein Tintentropfendetektorsystem 58, das durch den
Wartungsstationsrahmen 50 getragen wird. Selbstverständlich könnte das
Tintentropfendetektorsystem 58 in anderen Positionen entlang
der Druckkopfdrehbewegungsachse 34 befestigt sein, einschließlich der
rechten Seite des Wartungsstationsrahmens 50, in der Wartungsstation 48 oder
dem gegenüberliegenden
Ende des Druckers von der Wartungsstation 48. Die dargestellte
Position des Tintentropfendetektors 58 ist jedoch die bevorzugte
Position, und wird verwendet, um die bevorzugten Prinzipien der
Herstellung und des Betriebs darzustellen, obwohl andere Positionen
in anderen Implementierungen geeigneter sein können.
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Das
Tintentropfendetektorsystem 58 weist eine gedruckte Schaltungsplatinenanordnung
(PCA; PCA = printed circuitboard assembly) auf, die durch den Wartungsstationsrahmen 50 getragen
wird. Die PCA 60 weist ein leitfähiges elektrostatisches Erfassungselement 62 oder
ein „Ziel" auf dem oberen vorderen
Ende auf, auf das Tintentröpfchen
abgefeuert und erfasst werden können,
gemäß der Vorrichtung und
dem Verfahren, das in dem U.S.-Patent Nr. 6,086,190 beschrieben
wurde, das der Hewlett-Packard Company übertragen ist, der Anmelderin
der vorliegenden Erfindung. Das Ziel 62 ist vorzugsweise aus
weichem Gold aufgebaut. Die PCA 60 enthält verschiedene Elektronik
(nicht gezeigt) zum Filtern und Verstärken von Tropfenerfassungssignalen,
die von dem Ziel 62 empfangen werden. Ein elektrischer Leiter 64 verbindet
den Tintentropfendetektor 58 mit der Steuerung 26,
für eine Tropfenerfassungssignalverarbeitung.
Das Tintentropfendetektorsystem 58 weist auch ein Abfalltintenentfernungssystem 65 auf.
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An
der PCA 60 ist eine stationäre Gleiterabdeckung 66 angebracht,
die als eine Führung
für die Bewegung
eines Schabergleiters 68 dient. Die Gleiterabdeckung 66 kann
auch entworfen sein, um elektrische Komponenten auf dem Tintentropfendetektor 58 von
Tintenaerosol abzuschirmen, das von den Druckköpfen 44, 46 erzeugt
wird. Der Schabergleiter 68 kann in der positiven und negativen
Y-Achsenrichtung bewegt werden, und ist zu der Rückseite der Wartungsstation 48 (negative
Y-Achsenrichtung) vorgespannt, durch ein Vorspannungsbauglied, wie
z. B. eine Spannungsfeder oder Rückstellfeder 70,
die zwischen dem Schabergleiter 68 und einem Vorsprung
verbunden ist, der von dem Wartungsstationsrahmen 50 vorsteht.
Der Schabergleiter 68 weist einen Schaber 72 auf,
der an einem Vorderende 73 des Gleiters 68 befestigt
oder vorzugsweise über demselben
geformt ist. Die Breite des Schabers 72 ist ausreichend,
um die gesamte Breite des Ziels 62 zu schaben. Der Schaber 72 ist
vorzugsweise aus einem Elastomer aufgebaut, wie z. B. einem Thermokunststoffelastomer
(TPE), das über
dem Gleiter 68 geformt ist. Der Schaber 72 kann
auch aus einem nicht-überformten
starren einstückigen
Kunststoff aufgebaut sein. Die Rückstellfeder 70 ist
vorzugsweise in einem Winkel über
dem Gleiter 68 befestigt, um eine minimale Abwärtsschabkraft
auf den Schaber 72 auszuüben, wodurch die Abnutzung
des Ziels 62 minimiert wird. Der Tintentropfendetektor 58 umfasst auch
einen Absorbierer 74, der aus Zellulose oder Polyester
aufgebaut sein kann, aber vorzugsweise aus einem gesinterten Kunststoff
aufgebaut ist. Der Absorbierer weist eine Absorbiereraufbringoberfläche 76 auf,
die konfiguriert ist, um Tinte aufzunehmen, die von dem elektrostatischen
Erfassungselement 62 geschabt wird, wenn der Schaber 72 in
der positiven Y-Achsenrichtung über
das Erfassungselement 62 und auf die Absorbiereraufbringoberfläche 76 bewegt
wird.
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Die
Bewegung wird vorzugsweise durch eine Bewegung der beweglichen Palette 52 auf
den Schabergleiter 68 ausgeübt, während sich die Palette von der
nicht abgedeckten Position, die in 3 gezeigt ist,
zu der abgedeckten Position bewegt, die in 4 gezeigt
ist. 3 und 4 zeigen auch einen beweglichen
Palettenturm 78, der von der beweglichen Palette 52 auf
der Seite der beweglichen Palette 52 benachbart zu dem
Schabergleiter 68 nach oben vorsteht. Ein Schabergleiterschenkel 80,
der einstückig zu
dem Schabergleiter 68 ist, steht nach innen und unten zu
der beweglichen Palette 52 vor. Der bewegliche Palettenturm 78 ist
abgemessen und positioniert, um den Schabergleiterschenkel 80 in
Eingriff zu nehmen, während
die bewegliche Palette 52 von der nicht abgedeckten Position
von 3 zu der abgedeckten Position von 4 bewegt
wird. Die Kraft, die durch den beweglichen Palettenturm 78 auf
den Schabergleiterschenkel 80 ausgeübt wird, ist stärker als
die entgegengesetzte Kraft der Rückstellfeder 70, und
das Bewegen der beweglichen Palette 52 bewirkt, dass sich
der Schabergleiter 68 von der voll zurückgezogenen Position, die in 3 gezeigt
ist, zu der vollständigen
Ineingriffnahmeposition von 4 bewegt.
Während
sich der Schabergleiter 68 zu der Ineingriffnahmeposition
bewegt, wird der Schaber 72 über das elektrostatische Ziel 62 und
auf die Absorbiereraufbringungsoberfläche 76 geschabt, wie
es in 4 gezeigt ist. Der Schaber 72 bleibt
auf der Absorbiereraufbringungsoberfläche 76, während die
bewegliche Palette 52 in der abgedeckten Position ist, was
es ermöglicht,
dass die Abfalltinte über
eine Kapillaraktion in den Absorber 74 einsickert. Wenn
die bewegliche Palette 52 zu der nicht abgedeckten Position
zurückkehrt,
wird der Schabergleiter 68 aufgrund der Kraft der Rückstellfeder 70 ebenfalls
zurückgezogen.
Während
sich die bewegliche Palette 52 zurückzieht, gleitet der Schaber 72 von
der Position, die in 4 gezeigt ist, auf die Absorbiereraufbringungsoberfläche 76,
dann zurück über das
Ziel 62 und in die in 3 gezeigte
zurückgezogene
Position.
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Obwohl
das bevorzugte Verfahren des Betätigens
des Schabers 72 durch die oben beschriebene Bewegung der
beweglichen Palette 52 ist, sollte klar sein, dass andere
strukturelle Äquivalente
eingesetzt werden können,
um als Betätigungsvorrichtung
für den
Schaber 72 zu wirken, einschließlich beispielsweise ein Solenoid
oder ein Motor, die ansprechend auf die Steuerung 26 arbeiten.
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Während die
bewegliche Palette 52 in der nicht abgedeckten Position
ist und der Schaber 72 in der zurückgezogenen Position ist, wie
es in 3 gezeigt ist, kann der Tintenstrahlwagen 36 entlang
dem Wagenführungsstab 32 bewegt
werden, bis einer oder mehrere der Druckköpfe 44, 46 direkt über dem elektrostatischen
Erfassungsziel 62 positioniert sind. Zu Darstellungszwecken
ist der dreifarbige Druckkopf 46 über dem Ziel 62 in 3 positioniert
gezeigt, obwohl offensichtlich ist, dass jeder der Druckköpfe 44, 46 über dem
Ziel 62 positioniert sein kann, entweder einer zu einem
Zeitpunkt oder in verschiedenen gleichzeitigen Kombinationen, falls
dies die Größe des Ziels 62,
die Größe jedes
Druckkopfs und die Beabstandung zwischen den Druckköpfen zulässt.
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Die
bevorzugte Beabstandung zwischen den Druckköpfen 44, 46 und
dem Ziel 62 ist in der Größenordnung von 2 Millimetern.
Sobald der Druckkopf 46 ordnungsgemäß mit dem Ziel 62 ausgerichtet
ist, bewirkt die Steuerung 26, dass die Tintentröpfchen 82 von
dem Druckkopf 46 auf das Ziel 62 abgefeuert werden.
Ein elektrisches Tropfenerfassungssignal wird durch die Tintentröpfchen 82 erzeugt,
wenn dieselben das Ziel 62 kontaktieren, und dieses Signal wird
durch die Elektronik der PCA 60 erfasst. Das Tropfenerfassungssignal
wird dann durch die Steuerung 26 analysiert, um zu bestimmen,
ob verschiedene Düsen
des Druckkopfs 46 Tinte ordnungsgemäß ausspeien oder nicht, oder
ob dieselben verstopft sind. Ein bevorzugtes Verfahren zum Analysieren von
Signalen von einem elektrostatischen Zieltintentropfendetektor ist
in dem U.S.-Patent Nr. 6,086,190 gezeigt, das ebenfalls der Anmelderin
der vorliegenden Erfindung, der Hewlett-Packard Company, übertragen
ist. Basierend auf der Bestimmung, die durch die Steuerung 26 durchgeführt wurde,
ob jede Düse ordnungsgemäß funktioniert,
kann die Steuerung 26 die Druckmasken einstellen, um funktionierende
Düsen für alle nicht
funktionierenden Düsen
einzusetzen, um eine einheitliche qualitativ hochwertige gedruckte
Ausgabe zu liefern, während
nach wie vor ein Druckkopf mit permanent verstopften Düsen verwendet
wird.
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Um
sicherzustellen, dass eine zuverlässige Messung durch den Tintentropfendetektor 58 durchgeführt werden
kann, ist es wünschenswert,
Tintenrest von dem Ziel 62 zu entfernen, nachdem eine Messung
oder eine Reihe von Messungen durchgeführt wurden, um zu verhindern,
dass übermäßige Ablagerungen
von getrockneter Tinte sich auf der Oberfläche des Ziels 62 sammeln.
Getrocknete Tintenablagerungen können
das elektrostatische Erfassungsziel 62 kurzschließen, und
dadurch die Fähigkeit
des Tintentropfendetektorsystems 58 verschlechtern, Messungen
durchzuführen.
Außerdem können getrocknete
Tintenablagerungen sich im Lauf der Zeit ansammeln, um Stalagmiten
zu bilden, die schließlich
wachsen, um die Druckköpfe 44, 46 zu stören, und
möglicherweise
Düsen zu
beschädigen, die
die Stalagmiten treffen, ein Prozess, der als „Stalagmit-Zusammenstöße" bekannt ist.
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Entsprechend
wird der Schaber 52 jedes Mal über das Ziel 62 geschabt,
wenn die bewegliche Palette 52 zu der Abdeckungsposition
bewegt wird, um die Druckköpfe 44 bis 68 abzudichten,
wie es oben beschrieben ist. Vor dem Bewegen der Palette 52 wird
der Tintenstrahlwagen 36 vorzugsweise entlang dem Tintentropfendetektor 58 und über die
Wartungsregion 38 bewegt, bis die Schwarz-Druckkopfabdeckung 54 mit
dem Schwarz-Druckkopf 44 ausgerichtet ist, und die Dreifarb-Druckkopfabdeckung 56 mit
dem Dreifarb-Druckkopf 46 ausgerichtet ist. Wenn die Druckköpfe 44, 46 in
der Abdeckungsposition sind, sind der Schabergleiter 68 und
der Schaber 72 frei, um sich ohne Störung von den Stiften 40, 42 oder
dem Wagen 36 zu bewegen.
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Die
vorher beschriebene Bewegung des Schabers 72, während derselbe
sich über
das Ziel 62 in die Ineingriffnahmeposition auf der Absorbiereraufbringoberfläche 76 bewegt,
zwingt die nasse Tinte von dem Ziel 62 auf die Absorbiereraufbringungsoberfläche 76,
während
er auch alle aufgebauten Ablagerungen getrockneter Tinte auf dem
Ziel 62 wegdrückt,
die ansonsten damit begonnen haben könnten, Stalagmiten zu bilden.
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Unter
Verwendung des Ausführungsbeispiels
des in 1 bis 4 gezeigten Abfalltintenentfernungssystems,
werden Stalagmiten und andere feste Teilchen, falls sie auf dem
Ziel 62 vorliegen, auf die Absorbiereraufbringungsoberfläche 76 gedrückt. Eine
Druckersteuerroutine, die durch die Steuerung 26 verwendet
wird, wird idealerweise eingestellt, um Tintentropfenerfassungsmessungen
genau vor dem Abdecken durchzuführen.
Der unmittelbar folgende Prozess des Bewegens der Palette 52 in
die Abdeckungsposition aktiviert den Schaber 72, und der
Schaber 72 entfernt die Tinte von dem Ziel 62,
während
die Tinte noch nass ist, wodurch die Möglichkeit minimiert wird, dass
sich auf dem Ziel 62 Stalagmiten oder getrocknete Tinte
bilden.
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Trotz
Bemühungen,
die Tinte von dem Ziel 62 zu entfernen, während dieselbe
noch nass ist, können
sich trotzdem getrocknete Tintenteilchen auf dem Ziel 62 bilden
und nachfolgend auf die Absorbiereraufbringungsoberfläche 76 gedrückt werden.
Um diese Möglichkeit
handzuhaben, ist ein alternatives Ausführungsbeispiel in 5 dargestellt.
Ein Teilchenaufnahmeelement 84 kann in den Wartungsstationsrahmen 50 geformt
sein, wie es in einem Teilquerschnitt in 5 gezeigt
ist. Das Teilchenaufnahmeelement 84 ist vorzugsweise unter
dem Ende der PCA 60 nahe der Absorbiereraufbringungsoberfläche 76 angeordnet.
Das Teilchenaufnahmeelement weist eine Öffnung 86 auf, die
zwischen dem Vorderende der PCA 60 und der Absorbiereraufbringungsoberfläche 76 angeordnet
ist. Bei diesem alternativen Ausführungsbeispiel wird ein Schaber 72 über das Ziel 62 und
zu der Absorbiereraufbringungsoberfläche 76 bewegt, wobei
alle getrockneten Teilchen und ein Teil des nassen Tintenrests durch
die Teilchenaufnahmeelementöffnung 86 in
das Teilchenaufnahmeelement 84 fallen. Danach beendet der
Schaber 72 die Bewegung zu der Ineingriffnahmeposition
und ruht auf der Absorbiereraufbringungsoberfläche 76, um zu ermöglichen,
dass alle klebende nasse Tinte absorbiert wird.
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Bei
einem weiteren alternativen Ausführungsbeispiel
können
der Absorbierer 74 und die Absorbiereraufbringungsoberfläche 76 ausgelassen werden,
und es ermöglichen,
dass der Tintenrest und Tintenteilchen lediglich in dem Teilchenaufnahmeelement 84 aufgebracht
werden. Durch Vermeiden des Problems der Ansammlung fester Teilchen
auf der Absorbiereraufbringungsoberfläche 76, verhindert dieses
Ausführungsbeispiel,
dass der Schaber 72 feste Teilchen zurück von der Absorbiereraufbringungsoberfläche und
auf das Ziel 62 zieht.
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Der
Schaber 72 bleibt in Kontakt mit der Absorbiereraufbringungsoberfläche 76 für die Dauer, die
die Druckköpfe 44, 46 abgedeckt
sind, und lässt Zeit,
damit alle nasse Tinte, die von dem Ziel geschabt wurde, und die
jetzt an dem Schaber kleben kann, durch eine Kapillaraktion des
Absorbierers 74 in die Absorbiereraufbringungsoberfläche 76 gezogen
werden kann. In der Tat hat Prototyptesten des dargestellten Absorbierers 74 gezeigt,
dass Tinte, die auf der Absorbiereraufbringungsoberfläche 76 aufgebracht
ist, unter einer Kapillaraktion durch den Absorbierer 74 fließt. Somit
kann die Größe des Absorbierers
entworfen sein, um verschiedene Tintenmengen zu halten, und vorzugsweise
ausreichend Tinte, die bis zu der erwarteten Lebensdauer des Druckers 20 reicht.
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Wenn
die bewegliche Palette 52 zu der nicht abgedeckten Position
bewegt wird, wird der Schaber 72 durch die Rückstellfeder 70 zurückgezogen,
und liefert einen Abstand für
den Tintenwagen 36, damit sich derselbe entlang dem Wagenführungsstab 32 und
in die Druckzone 30 zum Drucken bewegen kann. Unter Verwendung
von Informationen von den Tintentropfendetektormessungen können Druckmasken
eingestellt werden, um für
eine optimale Bildqualität
verstopfte Düsen
zu ersetzen.
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Ein
Abfalltintenentfernungssystem 65, das in Verbindung mit
einem elektrostatischen Tintentropfendetektorsystem 58 verwendet
wird, liefert die Fähigkeit,
nasse Tinte von dem Ziel 62 zu entfernen, bevor dieselbe
trocknet. Ein Abfalltintenentfernungssystem 65 liefert
auch die Fähigkeit,
getrockneten Tintenaufbau zu entfernen, bevor derselbe eine Chance
hat, Stalagmiten zu bilden, wodurch Schaden an den Druckköpfen 44, 46 verhindert
wird. Daher ermöglicht
es ein Abfalltintenentfernungssystem einem Druckmechanismus, zuverlässig Tintentropfenerfassungsablesungen
zu verwenden, um Nutzern einheitliche qualitativ hochwertige und ökonomische
Tintenstrahlausgabe zu liefern, trotz Druckköpfen 44, 46,
die im Lauf der Zeit verstopfen können. Beim Erörtern verschiedener
Komponenten des Tintentropfendetektors 58 und der Wartungsstation 48 wurden
verschiedene Vorteile oben beschrieben.
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Es
ist offensichtlich, dass eine Vielzahl anderer strukturell äquivalenter
Modifikationen und Ersetzungen durchgeführt werden können, um
ein Tintentropfendetektorabfalltintenentfernungssystem gemäß den hierin
abgedeckten Konzepten aufzubauen, abhängig von der bestimmten Implementierung, während dasselbe
nach wie vor innerhalb des Schutzbereichs der nachfolgenden Ansprüche liegt.