DE69935395T2

DE69935395T2 - Selbstreinigender tintenstrahldrucker mit strömungsrichtungsumkehrung und verfahren zum zusammenbauen des druckers

Info

Publication number: DE69935395T2
Application number: DE69935395T
Authority: DE
Inventors: Ravi Eastman Koda Rochester Sharma; John A. Eastman Koda Rochester Quenin; Christopher N. Eastman Koda Rochester Delametter; Michael E. Eastman Koda Rochester Meichle
Original assignee: Eastman Kodak Co
Current assignee: Eastman Kodak Co
Priority date: 1998-12-04
Filing date: 1999-11-15
Publication date: 2007-11-15
Anticipated expiration: 2019-11-16
Also published as: EP1005997B1; US6142601A; EP1005997A1; DE69935395D1; JP2000168097A

Description

Die Erfindung betrifft allgemein Tintenstrahldrucker und -verfahren und insbesondere einen selbstreinigenden Tintenstrahldrucker mit Flüssigkeitsströmungsrichtungsumkehrung und ein Verfahren zum Zusammenbauen des Druckers.
Ein Tintenstrahldrucker erzeugt durch bildweises Ausstoßen von Tintentröpfchen Bilder auf einem Empfangsmedium. Tintenstrahldrucker arbeiten berührungslos, geräuscharm, mit geringem Energieaufwand und geringen Betriebskosten und können zudem auf normalem Papier drucken. Vor allem wegen dieser Vorteile haben sie eine hohe Marktakzeptanz gefunden.
Die Tintenstrahldrucker mit kontinuierlichem Strahl, sogenannte "Continuous"-Tintenstrahldrucker, bedienen sich zu diesem Zweck elektrostatischer Ladetunnel, die in der Nähe der Stelle angeordnet werden, an der Tintentröpfchen in Form eines Strahls ausgestoßen werden. Ausgewählte Tröpfchen werden dabei von den Ladetunnels elektrisch geladen. Die aufgeladenen Tröpfchen werden anschließend von Ablenkblechen, zwischen denen eine vorbestimmte Potentialdifferenz besteht, abgelenkt. Zum Abfangen der aufgeladenen Tröpfchen kann eine Rinne verwendet werden, während die nicht aufgeladenen Tröpfchen ungehindert auf das Aufzeichnungsmedium gelangen.
Bei den Tintenstrahldruckern mit Tropfenabgabe auf Anforderung, den sogenannten „On-Demand"-Tintenstrahldruckern, wird das Tintenstrahltröpfchen an jeder Öffnung mit einem Druckerzeuger erzeugt. Diese Druckerzeuger können als Heizelemente oder als piezoelektrische Elemente ausgebildet sein. Als Heizelemente ausgebildete Druckerzeuger bewirken bei zweckdienlicher Anordnung eine Erwärmung der Tinte, sodass ein Teil der Tinte den Aggre gatzustand wechselt und eine Gasblase bildet, die den Innendruck der Tinte soweit erhöht, dass ein Tintentröpfchen auf das Aufzeichnungsmedium geschleudert wird. Für piezoelektrische Druckerzeuger wird ein piezoelektrisches Material verwendet, dessen piezoelektrische Eigenschaften bewirken, dass bei Anlegen einer mechanischen Spannung ein elektrisches Feld erzeugt wird. Umgekehrt erzeugt das Anlegen eines elektrischen Feldes eine mechanische Spannung in dem Material. Zu den natürlichen Substanzen, die diese Eigenschaften besitzen, gehören Quarz und Turmalin. Die am häufigsten hergestellten Piezo-Keramiken sind Bleizirkonattitanat, Bariumtitanat, Bleititanat und Bleimetaniobat.
Tinten für schnelldruckende Tintenstrahldrucker müssen unabhängig davon, ob diese Drucker „kontinuierlich" oder „piezoelektrisch" arbeiten, eine Reihe besonderer Eigenschaften aufweisen. So sollte die Tinte beispielsweise einen Zusatz enthalten, der das Eintrocknen der Tinte in der Tintenausstoßkammer verhindert oder so stark verlangsamt, dass die Hohlräume und die entsprechenden Öffnungen durch ein gelegentliches kurzes Ausstoßen von Tintentröpfchen offengehalten werden können. Die Zugabe von Glykol erleichtert den ungehinderten Durchfluss der Tinte durch die Tintenstrahlkammer. Der Tintenstrahldruckkopf ist natürlich den Einflüssen der Umgebung am Einsatzort des Tintenstrahldruckers ausgesetzt. So sind die vorher erwähnten Öffnungen beispielsweise schwebenden Partikeln unterschiedlicher Art ausgesetzt. Staubpartikel können sich an Oberflächen um die Öffnungen und auch in den Öffnungen und den Kammern selbst ansammeln. Die Tinte kann sich mit solchen Staubpartikeln zu einer störenden Klette verbinden, welche die Öffnung verstopft oder durch Änderung der Oberflächenbenetzung eine einwandfreie Bildung des Tintentröpfchens verhindert. Zur Wiederherstellung einer einwandfreien Tröpfchenbildung sollten die Staubpartikel von der Oberfläche und aus der Öffnung entfernt werden. Nach dem Stand der Technik erfolgt diese Reinigung gewöhnlich durch Bürsten, Abwischen, Sprühen, Unterdruckabsaugung und/oder kurzes Ausstoßen von Tinte durch die Öffnung.
Somit sind in Tintenstrahldruckern verwendete Tinten mit folgenden Problemen behaftet: Die Tinten neigen dazu, in den Öffnungen und um die Öffnungen herum auszutrocknen und die Öffnungen zu verstopfen, während das Abwischen der Öffnungsplatte Verschleiß an der Platte und am Wischer verursacht, wobei der Wischer selbst Partikel erzeugt, welche die Öffnung verstopfen.
Tintenstrahldruckkopfreiniger sind an sich bekannt. So wird beispielsweise ein Tintenstrahldruckkopfreiniger in dem James C. Oswald am 13. November 1990 erteilten US-Patent 4 970 535 mit dem Titel "Ink Jet Print Head Face Cleaner" offenbart. Das Patent offenbart eine Reinigungsvorrichtung für die Stirnfläche eines Tintenstrahldruckkopfs, die einen gesteuerten Luftdurchlass durch eine Umschließung an der Stirnfläche des Druckkopfs ermöglicht. Luft wird durch einen Einlass in einen Hohlraum in der Umschließung geleitet. Die in den Hohlraum einströmende Luft wird an Tintenstrahlöffnungen in der Stirnfläche des Kopfs vorbei zu einem Auslass geführt. Eine an den Auslass angeschlossene Vakuumquelle erzeugt in dem Hohlraum einen Unterdruck. Eine Auffangkammer und eine entfernbare Schublade unter dem Auslass erleichtern die Entsorgung entfernter Tinte. Das Oswald-Patent offenbart nicht die Verwendung von Bürsten oder Wischern, aber auch nicht die Verwendung eines flüssigen Lösungsmittels zum Entfernen der Tinte, sondern sieht dafür erwärmte Luft vor. Erwärmte Luft ist aber für Reinigungszwecke weniger wirksam als ein flüssiges Lösungsmittel. Darüber hinaus kann erwärmte Luft gegebenenfalls an der Stirnfläche des Druckkopfs vorhandene empfindliche elektronische Schaltungen beschädigen.
Ein selbstreinigender Tintenstrahldrucker wird auch in US-A-5 559 536 mit dem Titel "Recovery device having a protruding portion providing reduced pressure for improved recovery and method using saure", Saito u.a., offenbart.
Beide Patente offenbaren aber offensichtlich keine „Hin- und Her"-Bewegung von Luftströmen oder flüssigem Lösungsmittel über die Stirnfläche des Kopfs, welche die Wirksamkeit der Reinigung verbessern würde.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen selbstreinigenden Drucker mit Flüssigkeitsströmungsrichtungsumkehrung und ein Verfahren zum Zusammenbauen des Druckers zu schaffen, wobei die Flüssigkeitsströmungsrichtungsumkehrung die Wirksamkeit der Reinigung verbessert.
Zur Lösung dieser Aufgabe schafft die Erfindung einen selbstreinigenden Drucker mit einem Druckkopf mit einer Oberfläche, einem Trägerelement, das der Oberfläche gegenüber angeordnet ist und dazwischen einen Spalt bildet, welcher derart bemessen ist, dass Flüssigkeit in einer ersten Richtung durch den Spalt zu strömen vermag, und das den Flüssigkeitsstrom der art beschleunigt, dass im Flüssigkeitsstrom eine Scherkraft entsteht, die gegen die Oberfläche wirkt, während sie im Flüssigkeitsstrom erzeugt wird, und wodurch die Oberfläche gereinigt wird, während die Scherkraft gegen die Oberfläche wirkt; und einem mit dem Spalt verbundenen Anschluss zum Verändern der Flüssigkeitsströmung von der ersten Richtung in eine zweite, der ersten Richtung entgegengesetzte Richtung.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst der selbstreinigende Drucker einen Druckkopf mit einer darin ausgebildeten Vielzahl von Tintenkanälen, wobei jeder Tintenkanal in einer Öffnung endet. Der Druckkopf weist ferner eine alle Öffnungen umgebende Fläche auf. Der Druckkopf kann durch die Öffnung Tintentröpfchen ausstoßen, die von einem Empfangsmedium (z.B. Papier oder Folie) auf einer in unmittelbarer Nähe des Druckkopfs angeordneten Walze abgefangen werden. Verunreinigungen, wie zum Beispiel eine ölige, filmartige Ablagerung oder Schwebstoffe können auf der Fläche vorhanden sein und die Öffnung ganz oder teilweise verstopfen. Der ölige Film kann beispielsweise aus Fett bestehen. Als Schwebstoffe sind Schmutz-, Staub-, Metallpartikel und/oder Verkrustungen eingetrockneter Tinte denkbar. Solche Verunreinigungen stören den Ausstoß der Tintentröpfchen aus den entsprechenden Öffnungen und können infolgedessen unerwünschte Bildfehler, wie zum Beispiel Streifenbildung, verursachen. Es ist daher wünschenswert, die Verunreinigungen von der Fläche zu entfernen.
Deshalb wird eine Reinigungseinheit relativ zu der Oberfläche und/oder der Öffnung so angeordnet, dass ein Flüssigkeitsstrom entlang der Oberfläche und/oder über die Öffnung gelenkt wird, um die Verunreinigung von der Oberfläche und/oder der Öffnung zu entfernen. Wie im Folgenden ausführlich beschrieben, ist die Reinigungseinheit so konfiguriert, dass sie den Flüssigkeitsstrom vorwärts über die Oberfläche und/oder die Öffnung und dann in umgekehrter Richtung über die Oberfläche und/oder die Öffnung lenkt. Diese Hin- und Herbewegung verbessert die Wirksamkeit der Reinigung. Außerdem weist die Reinigungseinheit eine der Oberfläche und/oder der Öffnung gegenüber angeordnete Trennwand zur Bildung eines dazwischenliegenden Spalts auf. Der Spalt ist so bemessen, dass Flüssigkeit durch den Spalt strömen kann. Das Vorhandensein der Trennwand beschleunigt die Flüssigkeitsströmung in dem Spalt, um in der Flüssigkeit eine hydrodynamische Scherkraft zu erzeugen. Diese Scherkraft wirkt gegen die Verunreinigung und entfernt die Verunreinigung von der Oberfläche und/oder der Öffnung. Die Kombination der oben erwähnten Hin- und Herbewegung und der Beschleunigung der Flüssigkeitsströmung durch den Spalt (infolge der Trennwand) ergibt eine wirksame und zufriedenstellende Reinigung der Oberfläche und/oder der Öffnung. Eine mit dem Spalt in Strömungsverbindung stehende Pumpe pumpt die Flüssigkeit durch den Spalt. Zusätzlich ist ein Filter vorgesehen, um Schwebstoffe zur späteren Entsorgung aus der Flüssigkeit auszufiltern.
Ein Merkmal der Erfindung ist die Bereitstellung einer der Oberfläche und/oder der Öffnung gegenüberliegend angeordneten Trennwand zum Bilden eines dazwischenliegenden Spalts, die in dem Spalt eine hydrodynamische Scherkraft erzeugen kann, welche die Verunreinigung von der Oberfläche und/oder der Öffnung entfernt.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist die Bereitstellung eines Rohrleitungskreislaufs mit einem Ventilsystem zum Lenken des Flüssigkeitsstroms durch den Spalt in einer ersten Richtung und anschließenden Umlenken des Flüssigkeitsstroms durch den Spalt in eine zweite, der ersten Richtung entgegengesetzte Richtung.
Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die erfindungsgemäße Reinigungseinheit die Verunreinigung ohne den Einsatz von Bürsten oder Wischern, welche die Oberfläche und/oder die Öffnung beschädigen könnten, von der Oberfläche und/oder der Öffnung entfernt.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Es zeigen:
1 einen Aufriss eines erfindungsgemäßen selbstreinigenden Tintenstrahldruckers mit einem Seitendruckkopf;
2 einen fragmentarischen senkrechten Schnitt durch den Druckkopf mit einer darin ausgebildeten Vielzahl von Kanälen, die jeweils in einer Öffnung enden;
3 einen fragmentarischen senkrechten Schnitt durch den Druckkopf, in dem einige der Öffnungen mit der zu entfernenden Verunreinigung verkrustet sind;
4 einen Aufriss einer Reinigungseinheit zum Entfernen der Verunreinigung;
5 einen senkrechten Schnitt durch die Reinigungseinheit mit einer der Öffnung gegenüberliegend angeordneten Trennwand zur Bildung eines Spalts zwischen der Öffnung und der Trennwand, wobei diese Ansicht auch eine vorwärtsströmende Reinigungsflüssigkeit zeigt;
6 einen senkrechten Schnitt durch die Reinigungseinheit mit einer der Öffnung gegenüberliegend angeordneten Trennwand zur Bildung eines Spalts zwischen der Öffnung und der Trennwand, wobei diese Ansicht auch eine rückwärtsströmende Reinigungsflüssigkeit zeigt;
7 einen vergrößerten fragmentarischen senkrechten Schnitt durch die Reinigungseinheit, der zeigt, wie die Verunreinigung mittels einer abwechselnd vorwärts und rückwärts durch den Spalt strömenden Reinigungsflüssigkeit von der Oberfläche und der Öffnung entfernt wird;
8 einen vergrößerten fragmentarischen senkrechten Schnitt durch die Reinigungseinheit, aus dem ersichtlich ist, dass der Spalt infolge der größeren Länge der Trennwand eine geringere Höhe aufweist, um Verunreinigungen aus dem Innern des Tintenkanals zu entfernen;
9 einen vergrößerten fragmentarischen senkrechten Schnitt durch die Reinigungseinheit, in dem der Spalt infolge der größeren Breite der Trennwand eine größere Breite aufweist, um Verunreinigungen aus dem Innern des Tintenkanals zu entfernen;
10 einen Aufriss einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, bei der die Reinigungseinheit einen in Strömungsverbindung mit dem Spalt stehenden, mit Druck beaufschlagten Gasvorrat zum Einführen von Gasblasen in die Flüssigkeit im Spalt aufweist, wobei die Flüssigkeit hier in Vorwärtsrichtung strömt;
11 einen Aufriss einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, bei der die Reinigungseinheit einen in Strömungsverbindung mit dem Spalt stehenden, mit Druck beaufschlagten Gasvorrat zum Einführen von Gasblasen in die Flüssigkeit im Spalt aufweist, wobei die Flüssigkeit hier in Rückwärtsrichtung strömt;
12 einen Aufriss einer dritten Ausführungsform der Erfindung, bei der die Reinigungseinheit einen mit dem Spalt in Verbindung stehenden Druckpulsgenerator aufweist, um in der Flüssigkeit im Spalt eine Vielzahl von Druckpulsen zu erzeugen, wobei die Flüssigkeit hier in Vorwärtsrichtung strömt;
13 einen Aufriss der dritten Ausführungsform der Erfindung, bei der die Reinigungseinheit einen mit dem Spalt in Verbindung stehenden Druckpulsgenerator aufweist, um in der Flüssigkeit im Spalt eine Vielzahl von Druckpulsen zu erzeugen, wobei die Flüssigkeit hier in Rückwärtsrichtung strömt;
14 einen Aufriss einer vierten Ausführungsform der Erfindung, bei der die Trennwand entfällt, um den Spalt auf das größtmögliche Maß zu vergrößern, wobei die Flüssigkeit hier in Vorwärtsrichtung strömt;
15 einen Aufriss der vierten Ausführungsform der Erfindung, bei der die Trennwand entfällt, um den Spalt auf das größtmögliche Maß zu vergrößern, wobei die Flüssigkeit hier in Rückwärtsrichtung strömt; und
16 einen Aufriss einer fünften Ausführungsform der Erfindung, bei der die Trennwand entfällt und die Reinigungsflüssigkeit durch die Öffnung in den Kanal gelenkt wird, wobei die Flüssigkeit in Vorwärtsrichtung strömt.
Die Erfindung konzentriert sich auf Elemente, die Teil der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind oder unmittelbar mit dieser zusammenwirken. Hier im Einzelnen nicht dargestellte oder beschriebene Elemente können die verschiedensten, dem Fachmann bekannten Formen annehmen.
1 zeigt einen als Ganzes mit 10 bezeichneten selbstreinigenden Drucker zum Drucken eines Bildes 20 auf einem Empfangsmedium 30, das reflektierend (z.B. als Papier) oder transparent (z.B. als Folie) ausgebildet sein kann. Das Empfangsmedium 30 liegt auf einer Schreibwalze 40 auf, die von einem an der Schreibwalze 40 angreifenden Schreibwalzenmotor 50 gedreht werden kann. Wenn der Schreibwalzenmotor 50 die Schreibwalze 40 dreht, bewegt sich das Empfangsmedium 30 in die von einem ersten Pfeil 55 angezeigte Richtung.
Der in 1 und 2 dargestellte Drucker 10 umfasst ebenfalls einen der Schreibwalze 40 benachbart angeordneten „Seiten"-Druckkopf 60. Der Druckkopf 60 umfasst einen Druckkopfkörper 65 mit einer Vielzahl von Tintenkanälen 70, die jeweils in einem Kanalauslass 75 enden. Außerdem wird jeder Tintenkanal 70, der eine Tintenmenge 77 aufnehmen kann, von zwei einander gegenüberliegend angeordneten parallelen Seitenwänden 79a und 79b gebildet. An dem Druckkopfkörper 65 ist eine Abdeckplatte 80 mit einer Vielzahl darin ausgebildeter Öffnungen 85 befestigt, beispielsweise mit einem geeigneten Kleber, die zu entsprechenden Kanalauslässen 75 kolinear ausgerichtet sind. Eine Fläche 90 der Abdeckplatte 80 umgibt alle Öffnungen 85 und ist dem Empfangsmedium 30 zugewandt. Um auf dem Empfangsmedium 30 ein Bild 20 zu drucken, muss aus der Öffnung 85 in Richtung des Empfangsmediums 30 natürlich ein Tintentröpfchen 100 so gelöst werden, dass das Tröpfchen 100 von dem Empfangsmedium 30 abgefangen wird. Zu diesem Zweck kann der Druckkopfkörper 65 als „piezoelektrischer Tintenstrahl"-Druckkopfkörper aus einem piezoelektrischen Material, wie zum Beispiel Bleizirkoniumtitanat (PZT), hergestellt werden. Ein solches piezoelektrisches Material reagiert auf elektrische Anregungen mechanisch in der Weise, dass sich die Seitenwände 79a/b bei elektrischer Anregung gleichzeitig nach innen verformen. Bei gleichzeitiger einwärts gerichteter Verformung der Seitenwände 79a/b nimmt das Volumen des Kanals 70 ab, sodass ein Tintentröpfchen 100 aus dem Kanal 70 gedrückt wird. Das Tintentröpfchen 100 wird vorzugsweise entlang einer senkrecht zur Öffnung 85 verlaufenden ersten Achse 107 ausgestoßen. Die Kanäle 70 werden natürlich aus einem Tintenvorratsbehälter 109 mit Tinte versorgt. Der Vorratsbehälter 109 wird vorzugsweise mit Druck beaufschlagt, derart, dass der Druck der dem Druckkopf 60 zugeführten Tinte von einem Tintendruckregler 110 geregelt wird.
In 1 und 2 wird das Empfangsmedium 30 durch die Drehung der Schreibwalze 40, die von dem Papiertransport-Steuerungssystem 120 elektronisch gesteuert wird, relativ zu dem Seitendruckkopf 60 bewegt. Das Papiertransport-Steuerungssystem 120 wird seinerseits von einer Steuereinrichtung 130 gesteuert. Das hier offenbarte Papiertransport-Steuerungsystem 120 ist nur ein Beispiel für eine Vielzahl von im Rahmen der vorliegenden Offenbarung möglichen unterschiedlichen Konfigurationen. Wenn Seitendrucker verwendet werden, ist es am einfachsten, das Empfangsmedium 30 an einem unbeweglichen Druckkopf 60 vorbei zu bewegen. Die mit dem Schreibwalzenmotor 50, dem Tintendruckregler 110 und einer Reinigungseinheit verbundene Steuereinrichtung 130 ermöglicht die Durchführung von Druck- und Druckkopfreinigungsaufgaben. Aufbau und Arbeitsweise der Reinigungseinheit werden im Folgenden ausführlich beschrieben. Als Steuereinrichtung 130 kann ein von der Firma Parker Hannifin in Rohrnert Park, California U.S.A., angebotener CompuMotor Controller verwendet werden.
Wie in 3 gezeigt, kann die Abdeckplatte 80 durch Verunreinigungen 140 verschmutzt werden. Die Verunreinigungen 140 können beispielsweise aus einem öligen Film oder auf der Fläche 90 abgelagerten Schwebstoffen bestehen. Die Verunreinigungen 140 können auch die Öffnung 85 teilweise oder ganz verstopfen. Die Schwebstoffe können beispielsweise aus Schmutz-, Staub- und Metallpartikeln und/oder Verkrustungen eingetrockneter Tinte bestehen. Der ölige Film kann beispielsweise aus Fett oder dergleichen bestehen. Die Anwesenheit von Verunreinigungen 140 ist insofern unerwünscht, als, wenn die Verunreinigungen 140 die Öffnung 85 ganz verstopfen, aus der Öffnung 85 kein Tintentröpfchen 100 ausgestoßen werden kann. Wenn die Verunreinigung 140 die Öffnung 85 teilweise verstopft, kann außerdem die Flugbahn des Tintentröpfchens 100 von einer ersten Achse 107 zu einer zweiten Achse 145 umgelenkt werden (wie in der Zeichnung dargestellt). Wenn sich das Tintentröpfchen 100 entlang der zweiten Achse 145 bewegt, landet das Tintentröpfchen 100 auf dem Empfangsmedium 30 an einer nicht beabsichtigten Stelle. Auf diese Weise führt eine völlige oder teilweise Verstopfung der Öffnung 85 zu Druckfehlern, wie zum Beispiel „Streifenbildung", einem höchst unerwünschten Ergebnis. Darüber hinaus kann die Anwesenheit von Verunreinigungen 140 die Oberflächenbenetzung verändern und die einwandfreie Bildung des Tröpfchens 100 verhindern. Es ist daher wünschenswert, die Verunreinigungen 140 zu säubern, (d.h. zu entfernen), um Druckfehler zu vermeiden.
In 1, 4, 5, 6 und 7 ist eine als Ganzes mit 170 bezeichnete Reinigungseinheit in der Nähe der Fläche 90 angeordnet, um einen Reinigungsflüssigkeitsstrom entlang der Fläche 90 und über die Öffnung 85 zu lenken, damit dort vorhandene Verunreinigungen 140 entfernt werden. Die Reinigungseinheit 170 ist aus einer von der Fläche 90 beabstandeten ersten oder „Ruhe"-Stellung 172a in eine zweite Stellung 172b an der Fläche 90 bewegbar. Diese Bewegung wird mittels einer mit der Steuereinrichtung 130 gekoppelten Hebeeinrichtung 175 bewirkt. Die Reinigungseinheit 170 kann aus den nachstehend beschriebenen Gründen ein Gehäuse 180 aufweisen. In dem Gehäuse 180 befindet sich ein im Wesentlichen rechteckförmiger Behälter 190 mit einem offenen Ende 195. Der Behälter 190 bildet einen Hohlraum 197, der mit dem offenen Ende 195 in Verbindung steht. An dem offenen Ende 195 ist eine elastomerische Dichtung 200 befestigt, beispielsweise mit einem geeigneten Kleber, die aus Gummi oder dergleichen bestehen kann, und so bemessen ist, dass sie eine oder mehrere Öffnungen 85 kreisförmig umschließt und dichtend an der Fläche 90 anliegt. In Längsrichtung des Hohlraums 197 und rechtwinklig zu den gegenüberliegend angeordneten Öffnungen 85 erstreckt sich ein Trägerelement, wie zum Beispiel eine längliche Trennwand 210. Die Trennwand 210 weist einen Endabschnitt 215 auf, der bei Anordnung gegenüber der Öffnung 85 zwischen der Öffnung 85 und dem Endabschnitt 215 einen Spalt 220 vorbestimmter Größe bildet. Außerdem kann der Endabschnitt 215 der Trennwand 210 gegenüber einem Teilabschnitt der Fläche 90 angeordnet werden, in dem sich keine Öffnung 85 befindet, sodass der Spalt 220 zwischen der Fläche 90 und dem Endabschnitt 215 gebildet wird. Wie im Folgenden ausführlicher beschrieben, ist der Spalt 220 so bemessen, dass er von einer Flüssigkeit durchströmt werden kann, um Verunreinigungen 140 von der Fläche 90 und/oder der Öffnung 85 zu entfernen. Nur als Beispiel und ohne einschränkenden Charakter sei erwähnt, dass die Geschwindigkeit der durch den Spalt 220 strömenden Flüssigkeit etwa 1 bis 20 Meter pro Sekunde betragen kann. Ebenfalls nur als Beispiel und ohne einschränkenden Charakter sei erwähnt, dass die Höhe des Spalts 220 etwa 3 bis 30 Tausendstel Zoll betragen kann. Ferner kann der auf Verunreinigungen 140 im Spalt 220 ausgeübte hydrodynamische Druck mindestens teilweise infolge des Vorhandenseins der Trennwand 210 etwa 1 bis 30 psi (pounds per square inch) betragen. Die Trennwand 210 trennt (d.h. teilt) den Hohlraum 197 aus Gründen, die im Folgenden ausführlicher beschrieben werden, in eine erste Kammer 230 und eine zweite Kammer 240.
In 1, 4, 5 und 6 verbindet ein geschlossener Rohrleitungskreislauf 250 die erste Kammer 230 mit der zweiten Kammer 240. Damit die Flüssigkeit durch den Spalt 220 im Kreislauf umgepumpt werden kann, steht der Rohrleitungskreislauf 250 in Strömungsverbindung mit dem Spalt 220. Zu diesem Zweck umfasst der Rohrleitungskreislauf 250 einen ersten Rohrleitungsabschnitt 260, der sich von der zweiten Kammer 240 zu einem Behälter 270 mit einem Flüssigkeitsvorrat erstreckt. Der Rohrleitungskreislauf 250 umfasst ferner einen zweiten Rohrleitungsabschnitt 280, der sich von dem Behälter 270 zur ersten Kammer 230 erstreckt. In dem zweiten Rohrleitungsabschnitt 280 ist eine Umwälzpumpe 290 angeordnet. In der Betriebsart „Vorwärtsströmung" pumpt die Pumpe 290, wie durch eine Vielzahl von zweiten Pfeilen 295 veranschaulicht, die Flüssigkeit aus dem Behälter 270 durch den zweiten Rohrleitungsabschnitt 280 in die erste Kammer 230, durch den Spalt 220 in die zweite Kammer 240, durch den ersten Rohrleitungsabschnitt 260 und zurück in den Behälter 270. In dem ersten Rohrleitungsabschnitt 260 kann ein erster Filter 300, in dem zweiten Rohrleitungsabschnitt 280 ein zweiter Filter 310 angeordnet werden, um Verunreinigungen 140 aus der Flüssigkeit auszufiltern, (d.h. zu entfernen), während diese im Kreislauf den Rohrleitungskreislauf 250 durchströmt. Um eine ungehinderte translatorische Bewegung des Behälters 190 zu dem Druckkopf 60 hin und von diesem weg zu ermöglichen, werden die dem Behälter 190 benachbarten Abschnitte des Rohrleitungskreislaufs 250 vorzugsweise aus flexiblen Rohren hergestellt. Die translatorische Bewegung bewirkt eine Hebeeinrichtung 175.
Wie am besten aus 1 und 5 ersichtlich, wird bei vorwärtsströmender Flüssigkeit vorzugsweise an einer vorbestimmten Stelle im ersten Rohrleitungsabschnitt 260 ein erstes Ventil 320 angeordnet, mit dem die Flüssigkeitsströmung durch den ersten Rohrleitungsabschnitt 260 blockiert werden kann. Ferner wird an einer vorbestimmten Stelle im zweiten Rohrleitungsabschnitt 280 vorzugsweise ein zweites Ventil 330 angeordnet, mit dem die Flüssigkeitsströmung durch den zweiten Rohrleitungsabschnitt 280 blockiert werden kann. Aus den nachstehend beschriebenen Gründen werden dabei das erste Ventil 320 im ersten Rohrleitungsabschnitt 260 und das zweite Ventil 330 im zweiten Rohrleitungsabschnitt 280 so angeordnet, dass der Hohlraum 197 vom Behälter 270 getrennt wird. Ein dritter Rohrleitungsabschnitt 340 weist ein offenes Ende auf, das mit dem ersten Rohrleitungsabschnitt 260 verbunden ist. Ein weiteres offenes Ende dieses Rohrleitungsabschnitts wird in einem Sumpf 350 aufgenommen. Aus den nachstehend beschriebenen Gründen kommuniziert mit dem Sumpf 350 eine Saugpumpe (d.h. Unterdruckpumpe) 360. Die Saugpumpe 360 entfernt die Reinigungsflüssigkeit aus dem Behälter 190 und der zugehörigen Rohrleitung, bevor der Behälter gelöst und in die erste Stellung 172a zurückbewegt wird. In dem dritten Rohrleitungsabschnitt 340 ist ferner ein drittes Ventil 370 angeordnet, mit dem der Rohrleitungskreislauf 250 von dem Sumpf 350 getrennt werden kann.
Wie aus 5 und 6 ersichtlich, ermöglicht die Erfindung nicht nur eine Vorwärtsströmung der Reinigungsflüssigkeit durch den Behälter 190 und den Spalt 220, sondern auch eine Strömung in umgekehrter Richtung. Zu diesem Zweck ist im Rohrleitungskreislauf 260 ein Anschluss, wie zum Beispiel ein 4-Wegeventil (z.B. ein Kolbenschieberventil) 380 angeordnet. Wenn sich das 4-Wegeventil 380 in einer ersten Stellung befindet (in 5 dargestellt), strömt die Reinigungsflüssigkeit in einer ersten Richtung (d.h. in Vorwärtsrichtung), wie von den Pfeilen 295 veranschaulicht. Das 4-Wegeventil 380 kann daher als Ventilsystem betrachtet werden. Wenn sich das 4-Wegeventil 380 in einer zweiten Stellung befindet (in 6 dargestellt), strömt die Reinigungsflüssigkeit in einer zweiten Richtung (d.h. in umgekehrter Richtung), wie von dritten Pfeilen 385 veranschaulicht. Die Steuereinrichtung 130 kann dazu verwendet werden, das 4-Wegeventil 380 in geeigneter Weise zu betätigen und darüber hinaus bei Rückwärtsströmung ein Entlüftungsventil 382 zu öffnen. Die Vorwärts- und Rückwärtsströmung der Reinigungsflüssigkeit durch den Spalt 220 verbessert die Wirksamkeit der Reinigung. Je nach dem gewünschten Reinigungsgrad kann die Strömungsrichtung mehrmals umgekehrt werden. Die hier beschriebenen Betriebsarten mit Vorwärts- und Rückwärtsströmung können bei einem sogenannten „abtastenden" Druckkopf oder dem hier beschriebenen Seitendruckkopf 60 eingesetzt werden. Andere Verfahren zur Umkehrung der Strömungsrichtung werden dem Fachmann durch die vorliegende Offenbarung nahegelegt.
Wie in 5, 6 und 7 gezeigt, werden bei Betrieb der Reinigungseinheit 170 mit „Vorwärtsströmung" das erste Ventil 320 und das zweite Ventil 310 geöffnet, während das dritte Ventil 370 geschlossen wird. Außerdem wird das 4-Wegeventil 380 in seine erste Stellung gebracht. Durch Einschalten der Umwälzpumpe 290 wird anschließend die Flüssigkeit aus dem Behälter 270 in die erste Kammer 230 gesaugt. Die Flüssigkeit strömt dann durch den Spalt 220. Während die Flüssigkeit durch den Spalt 220 strömt, wird jedoch infolge der Anwesenheit des Endabschnitts 215 der Trennwand 210 in der Flüssigkeit eine hydrodynamische Scherkraft erzeugt. Vermutlich wird diese Scherkraft ihrerseits von einer sich in der Flüssigkeit bildenden hydrodynamischen Spannung verursacht, die eine senkrecht zur Fläche 90 (oder Öffnung 85) wirkende „senkrechte" Komponente δ_n und eine in Längsrichtung der Fläche 90 (oder über die Öffnung 85) wirkende „Scher"-Komponente θ aufweist. Die die senkrechte Span nungskomponente δ_n und die Scherspannungskomponente θ darstellenden Vektoren sind am besten aus 7 ersichtlich. Die vorher erwähnte hydrodynamische Scherkraft wirkt auf die Verunreinigung 140 um diese von der Fläche 90 und/oder der Öffnung 85 zu entfernen, derart, dass die Verunreinigung 140 von der durch den Spalt 220 strömenden Flüssigkeit mitgerissen wird. Wenn die Verunreinigung 140 von der Fläche 90 und der Öffnung 85 entfernt wird, strömt die Flüssigkeit mit der mitgerissenen Verunreinigung 140 in die zweite Kammer 240 und von dort in den ersten Rohrleitungsabschnitt 260. Bei weiterhin laufender Umwälzpumpe 290 strömt die Flüssigkeit mit der mitgerissenen Verunreinigung 140 in den Behälter 270 und wird von dort in den zweiten Rohrleitungsabschnitt 280 gepumpt. Vorzugsweise wird die Verunreinigung 140 jedoch aus der Flüssigkeit entfernt, während diese im Rohrleitungskreislauf 250 umgewälzt wird. Dies wird insofern bevorzugt, als sich die Verunreinigung 140 dann nicht erneut auf der Fläche 90 und über der Öffnung 85 ablagern kann. Daher sind zum Ausfiltern der Verunreinigung 140 aus der im Rohrleitungskreislauf 250 umgewälzten Flüssigkeit ein erster Filter 300 und ein zweiter Filter 310 vorgesehen. Auf diese Weise wird das 4-Wegeventil 380 so betätigt, dass die Flüssigkeit während eines vorbestimmten Zeitraums in Vorwärtsrichtung strömen kann. Nach Ablauf des vorbestimmten Zeitraums für die Strömung der Flüssigkeit in Vorwärtsrichtung wird das 4-Wegeventil 380 in seine zweite Stellung gebracht, sodass die Flüssigkeit in der von den dritten Pfeilen 385 angezeigten Richtung strömt. Nach Entfernung einer gewünschten Verunreinigungsmenge 140 von der Fläche 90 und/oder der Öffnung 85 wird die Umwälzpumpe 290 abgeschaltet. Gleichzeitig werden das erste Ventil 320 und das zweite Ventil 330 geschlossen, um den Hohlraum 197 von dem Behälter 270 zu trennen. An diesem Punkt wird das dritte Ventil 370 geöffnet und die Saugpumpe 360 eingeschaltet, um die Flüssigkeit im Wesentlichen aus dem ersten Rohrleitungsabschnitt 260, dem zweiten Rohrleitungsabschnitt 280 und dem Hohlraum 197 abzusaugen. Die abgesaugte Flüssigkeit strömt zur späteren Entsorgung in den Sumpf 350. Die in den Sumpf 350 strömende Flüssigkeit ist jedoch infolge des Vorhandenseins der Filter 300/310 im Wesentlichen von Verunreinigungen 140 frei und kann daher in den Behälter 270 zurückgeführt werden, wenn dies gewünscht wird.
Hinsichtlich 8 und 9 hat sich gezeigt, dass Länge und Breite der länglichen Trennwand 210 den Betrag der gegen die Fläche 90 und die Öffnung 85 wirkenden hydrodynamischen Spannung beeinflussen. Dieser Effekt ist für die Steuerung des Reinigungsgrades wichtig. Es hat sich außerdem gezeigt, dass, wenn der Endabschnitt 215 der Trennwand 210 gegenüber der Öffnung 85 angeordnet wird, Länge und Breite der länglichen Trennwand 210 die Eindringtiefe der Flüssigkeit in den Kanal 70 beeinflussen (wie in der Zeichnung gezeigt). Die Beeinflussung der Eindringtiefe der Flüssigkeit in den Kanal 70 ist vermutlich ihrerseits von dem Betrag der senkrechten Spannung δ_n abhängig. Es hat sich jedoch gezeigt, dass der Betrag der senkrechten Spannung δ_n der Höhe des Spalts 220 umgekehrt proportional ist. Daher können die senkrechte Spannung δ_n und somit die Eindringtiefe der Flüssigkeit in den Kanal 70 durch Verlängerung der Trennwand 210 erhöht werden. Es hat sich ferner gezeigt, dass der Betrag der senkrechten Spannung δ_n dem in der Flüssigkeit auftretenden Druckabfall, wenn diese an dem Endabschnitt 215 und der Fläche 90 entlang gleitet, direkt proportional ist. Folglich können die senkrechte Spannung δ_n und somit die Eindringtiefe der Flüssigkeit in den Kanal 70 durch Verbreiterung der Trennwand 210 erhöht werden. Diese Effekte sind für die Entfernung von gegebenenfalls an einer der Seitenwände 79a und 79b haftenden Verunreinigungen 140 wichtig. Im Einzelnen bedeutet dies, dass, wenn die längliche Trennwand 210 mit einer größeren als der Nennlänge X hergestellt wird, die Höhe des Spalts 220 verringert wird, um die Reinigungswirkung zu verbessern, wenn dies gewünscht wird. Ebenso wird, wenn die längliche Trennwand 210 mit einer größeren als der Nennbreite W hergestellt wird, die Länge des Spalts 220 erhöht, um die Reinigungswirkung zu verbessern, wenn dies gewünscht wird. Ein Fachmann mit durchschnittlichen Fachkenntnissen kann daher, ohne besonders viel experimentieren zu müssen, sowohl die Länge X als auch die Breite W der Trennwand 210 verändern, um je nach Menge und Grad der Verkrustung mit Verunreinigungen eine für eine optimale Reinigung optimale Spaltgröße zu erhalten. Aus dem vorher Gesagten geht ferner hervor, dass auch eine Höhe H der Dichtung 200 verändert werden kann, um die Größe des Spalts 220 mit ähnlichen Ergebnissen zu verändern.
Wie in 1 gezeigt, kann eine Hebeeinrichtung 175 mit dem Reinigungsbehälter 190 verbunden werden, um den Behälter 190 so zu heben, dass sich die Dichtung 200 dichtend an die Fläche 90 anlegt, wenn sich der Druckkopf 60 in der zweiten Stellung 172b befindet. Zu diesem Zweck ist die Hebeeinrichtung 175 mit der Steuereinrichtung 130 so verbunden, dass die Betätigung der Hebeeinrichtung 175 von der Steuereinrichtung 130 gesteuert wird. Nach Beendigung des Reinigungsvorgangs kann die Hebeeinrichtung 175 natürlich gesenkt werden, sodass die Dichtung nicht mehr an der Fläche 90 anliegt.
Wie am besten aus 1 ersichtlich, kann zum Reinigen des Seitendruckkopfs 60 mit der Reinigungseinheit 170 die Schreibwalze 40 bewegt werden, um den zum Anlegen des Behälters 190 an den Druckkopf 60 benötigten Platz zu schaffen. Um für die Aufwärtsbewegung des Behälters 190 Platz zu schaffen, aktiviert ein elektronisches Signal der Steuereinrichtung 130 einen motorisierten Mechanismus (nicht dargestellt), der die Schreibwalze 40 in Richtung des ersten doppelendigen Pfeils 387 bewegt. Die Steuereinrichtung 130 steuert außerdem die Hebeeinrichtung 175, um den Behälter 190 aus der ersten Stellung 172a, in der er nicht am Druckkopf 60 anliegt, in die zweite Stellung 172b (gestrichelt gezeichnet) zu bewegen, in der er am Druckkopf 60 anliegt. Wenn der Behälter 190 an der Druckkopfabdeckplatte 80 anliegt, pumpt die Reinigungseinheit 170 Flüssigkeit im Kreislauf durch den Reinigungsbehälter 190 und über die Druckkopfabdeckplatte 80. Wenn der Druckkopf 60 zum Drucken benötigt wird, wird der Behälter 190 von der Hebeeinrichtung 175 in eine erste oder Ruhestellung 172a im Gehäuse 180 zurückgezogen. Der Behälter 190 kann in Richtung des zweiten doppelendigen Pfeils 388 aus dem Gehäuse 180 ausgefahren und in dieses zurückgezogen werden.
Die vorstehend beschriebene mechanische Anordnung ist nur ein Beispiel. Zahlreiche andere Ausführungen sind ebenfalls möglich. So kann der Druckkopf 60 beispielsweise um eine waagerechte Achse 389 in eine zweckmäßige Position nach außen geschwenkt werden, um den zum Anlegen des Behälters 190 an die Druckkopfabdeckplatte 80 benötigten Freiraum zu schaffen.
Eine zweite Ausführungsform der Erfindung ist in 10 und 11 dargestellt. Bei dieser zweiten Ausführungsform der Erfindung steht ein unter Druck stehender Gasvorrat 390 mit dem Spalt 220 in Verbindung, sodass ein unter Druck stehendes Gas in den Spalt 220 eingeblasen werden kann. Das Gas bildet in der Flüssigkeit eine Vielzahl von Gasblasen 395, um den Reinigungseffekt beim Entfernen von Verunreinigungen 140 von der Fläche 90 und/oder der Öffnung 85 zu verstärken.
Eine dritte Ausführungsform der Erfindung ist in 12 und 13 dargestellt. Bei dieser dritten Ausführungsform der Erfindung steht ein als Ganzes mit 400 bezeichneter Druckpulsgenerator, wie zum Beispiel eine Kolbenanordnung, in Strömungsverbindung mit der ersten Kammer 230. Die Kolbenanordnung 400 umfasst einen Hubkolben 410 zum Erzeugen einer Vielzahl von Druckimpulswellen in der ersten Kammer 230, die sich in der Flüssigkeit in der ersten Kammer 230 fortpflanzen und in den Spalt 220 eintreten. Der Kolben 410 bewegt sich zwischen einer ersten Stellung und einer gestrichelt gezeichneten zweiten Stellung hin und her. Die Druckwellen verstärken den Reinigungseffekt beim Entfernen der Verunreinigungen 140 von der Fläche 90 und/oder der Öffnung 85 durch die Kraft der Druckwellen.
Eine vierte Ausführungsform der Erfindung ist in 14 und 15 dargestellt. Bei dieser vierten Ausführungsform der Erfindung entfällt die Trennwand 210. Zum Entfernen von Verunreinigungen 140 von der Fläche 90 und/oder der Öffnung 85 wird die Trennwand 210 nicht benötigt. In Abwesenheit der Trennwand 210 wird der Spalt 220 in diesem Fall mit dem größtmöglichen Maß bemessen, damit die gegen die Verunreinigungen 140 wirkende Scherkraft möglichst gering ist. Diese Ausführungsform der Erfindung eignet sich besonders für Anwendungen, bei denen Verunreinigungen nur in minimalen Mengen auftreten oder bei denen die gegen die Fläche 90 und/oder die Öffnung 85 wirkende Scherkraft möglichst klein sein soll, um eine mögliche Beschädigung der Fläche 90 und/oder der Öffnung 85 zu vermeiden.
16 zeigt eine in der Betriebsart „Vorwärtsströmung" arbeitende fünfte Ausführungsform der Erfindung. Diese fünfte Ausführungsform arbeitet darstellungsgemäß in der Betriebsart „Vorwärtsströmung", kann aber auch in der Betriebsart „Rückwärtsströmung" arbeiten. Bei dieser fünften Ausführungsform der Erfindung fehlt die Trennwand 210. Für die Entfernung von Verunreinigungen 140 von den Seitenwänden 79a/b des Kanals 70 wird die Trennwand 210 nicht benötigt. In diesem Fall umfasst der Rohrleitungskreislauf 250 einen biegsamen vierten Rohrleitungsabschnitt 415 ( z.B. einen biegsamen Schlauch), der den Kanal 70 mit dem ersten Rohrleitungsabschnitt 260 verbindet. Zu diesem Zweck ist der vierte Rohrleitungsabschnitt 415 ausreichend lang und biegsam, um eine ungehinderte Bewegung des Druckkopfs 60 während des Druckvorgangs zu ermöglichen. Bei dieser fünften Ausführungsform der Erfindung beinhaltet der Rohrleitungskreislauf 250 ein in dem ersten Rohrleitungsabschnitt 260 angeordnetes viertes Ventil 417 und ein mit dem Kanal 70 kommunizierendes finftes Ventil 420. Zusätzlich ist ein sechstes Ventil 430 in einem vierten Rohrleitungsabschnitt 415 zwischen dem fünften Ventil 420 und dem ersten Rohrleitungsabschnitt 260 angeordnet. Im Betrieb sind das vierte Ventil 417, das dritte Ventil 330 und das fünfte Ventil 420 geschlossen, während das sechste Ventil 430 und das zweite Ventil 330 offen sind. Durch Einschalten der Umwälzpumpe 290 wird dann die Reinigungsflüssigkeit in den Hohlraum 197 gepumpt. Die Reinigungsflüssigkeit wird daher in der von der Vielzahl zweiter Pfeile 295 gezeigten Weise umgewälzt. Die durch das sechste Ventil 430 austretende Flüssigkeit wird durch den vierten Rohrleitungsabschnitt 415 transportiert.
Wie ebenfalls in 16 gezeigt, ist die durch das sechste Ventil 430 austretende Flüssigkeit anfangs mit Verunreinigungen 140 verschmutzt. Es ist wünschenswert, diese Flüssigkeit im Sumpf 350 aufzufangen, statt sie erneut in den Kreislauf zu bringen. Daher wird diese verunreinigte Flüssigkeit durch Schließen des zweiten Ventils 330 und Öffnen des dritten Ventils 370 bei laufender Saugpumpe 360 in den Sumpf 350 gelenkt. Die Flüssigkeit ist dann von Verunreinigungen 140 frei und kann durch Schließen des dritten Ventils 370 und Öffnen des zweiten Ventils 330 in den Kreislauf zurückgeführt werden. Mit einem im ersten Rohrleitungsabschnitt 260 angeordneten Detektor 440 kann der Zeitpunkt bestimmt werden, an dem die Flüssigkeit sauber genug ist, um in den Kreislauf zurückgeführt zu werden. Die von dem Detektor 440 gelieferten Informationen können verarbeitet und dazu verwendet werden, die Ventile zu aktivieren, um austretende Flüssigkeit entweder in den Sumpf 350 zu lenken oder in den Kreislauf zurückzuführen. Als Detektor 440 ist ein spektralfotometrischer Detektor geeignet. Auf jeden Fall wird nach Ablauf des Reinigungsvorgangs die Saugpumpe 360 aktiviert und das dritte Ventil 370 geöffnet, um zwischen dem zweiten Ventil 330 und dem ersten Ventil 320 eingeschlossene Restflüssigkeit gegebenenfalls in den Sumpf 350 abzusaugen. Dadurch wird verhindert, dass beim Lösen der Reinigungseinheit 170 von der Abdeckplatte 80 Flüssigkeit verschüttet wird. Außerdem bleibt bei diesem Ablauf die Abdeckplatte 80 im Wesentlichen trocken, sodass die Funktion des Druckkopfs 60 nicht durch das Vorhandensein von Reinigungsflüssigkeitstropfen um die Öffnungen 85 herum beeinträchtigt wird. Zur Fortsetzung des Druckvorgangs wird das sechste Ventil 430 geschlossen und das fünfte Ventil 420 geöffnet, um den Kanal 70 mit einer ersten Tintenfüllung zu versehen. Die Saugpumpe 360 wird erneut aktiviert und das dritte Ventil 370 geöffnet, um im Behälter 190 gegebenenfalls noch vorhandene Flüssigkeit abzusaugen. Stattdessen kann auch der Behälter 190 gelöst und ein getrenntes Speibecken (nicht dargestellt) mit dem Druckkopf 60 zum Fluchten gebracht werden, um Tintentropfen, die beim ersten Füllen des Druckkopfs 60 aus dem Kanal 70 ausgestoßen werden, aufzufangen.
Die Reinigungsflüssigkeit kann aus einer beliebigen geeigneten flüssigen Lösungsmittelzusammensetzung bestehen, wie zum Beispiel Wasser, Isopropanol, Diethylenglykol, Diethylenglykolmonobutylether, Oktan, Säuren und Basen, Tensidlösungen und beliebigen Kombinationen dieser Zusammensetzungen. Komplexe Flüssigkeitszusammensetzungen, wie zum Beispiel Mikroemulsionen, micellare Tensidlösungen, Vesikel und in der Reinigungsflüssigkeit dispergierte Festkörperteilchen können, ebenfalls verwendet werden.
Wie aus dieser Beschreibung hervorgeht, bietet die Erfindung unter anderem den Vorteil, dass zum Entfernen von Verunreinigungen 140 von der Fläche 90 und/oder der Öffnung 85 mit der Reinigungseinheit 170 keine Bürsten oder Wischer verwendet werden müssen. Solche Bürsten oder Wischer könnten die Fläche 90 und/oder die Öffnung 85 beschädigen, weil die Trennwand 210 in der zum Entfernen von Verunreinigungen 140 von der Fläche 90 und/oder der Öffnung 85 durch den Spalt 220 strömenden Flüssigkeit eine Scherspannung erzeugt.
Wie aus dieser Beschreibung weiterhin hervorgeht, besteht ein weiterer Vorteil der Erfindung in der Verstärkung des Reinigungseffekts. Bewirkt wird dies dadurch, dass das 4-Wegeventil 380 in dem Spalt eine Hin- und Herbewegung der Reinigungsflüssigkeit erzeugt, sodass die mit der Verunreinigung 140 in Berührung kommende Flüssigkeit geschüttelt wird. Dieses Schütteln der Flüssigkeit bewirkt seinerseits ein Schütteln der Verunreinigung 140, um diese zu lösen.
Die Erfindung wurde hier anhand bevorzugter Ausführungsformen beschrieben. Der Fachmann wird jedoch nachvollziehen können, dass verschiedene Änderungen vorgenommen und Elemente der bevorzugten Ausführungsformen durch gleichwertige andere Elemente ersetzt werden können, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Zahlreiche Modifikationen können auch vorgenommen werden, um eine bestimmte Situation und ein bestimmtes Material einer Offenbarung der vorliegenden Erfindung anzupassen, ohne dabei den wesentlichen Offenbarungsinhalt der Erfindung zu verlassen. So kann zum Beispiel zur Verbesserung der Reinigung der Fläche 90, des Kanals 70 und/oder der Öffnung 85 in dem Behälter 270 ein Heizelement angeordnet werden, um die darin bevorratete Flüssigkeit zu erwärmen. Dies ist besonders dann sinnvoll, wenn sich der Reinigungseffekt der Reinigungsflüssigkeit mit steigender Temperatur der Flüssigkeit erhöht. Bei einem anderen Beispiel können für einen Mehrfarbendrucker mit mehreren, mehreren Farben entsprechenden Druckköpfen eine oder mehrere dedizierte Reinigungseinheiten pro Farbe verwendet werden, um eine gegenseitige Verschmutzung der Druckköpfe durch Tinten unterschiedlicher Farbe zu vermeiden. Als weiteres Beispiel kann mit der Reinigungseinheit 170 ein Verschmutzungssensor verbunden werden, der den Zeitpunkt bestimmt, an dem eine Reinigung erforderlich ist. Ein solcher Verschmutzungssensor kann als Drucksensor ausgebildet sein, der mit der Tinte in den Kanälen 70 in Strömungsverbindung steht und den Anstieg des Staudrucks der Tinte erkennt, wenn versucht wird, aus teilweise oder ganz verstopften Kanälen 70 Tintentröpfchen 100 auszustoßen. Ein solcher Verschmutzungssensor kann auch als Strömungswächter ausgebildet sein, der mit der Tinte in den Kanälen 70 in Verbindung steht und bei dem Versuch, aus teilweise oder ganz verstopften Kanälen 70 Tintentröpfchen 100 auszustoßen, eine geringe Strömung der Tinte erkennt. Ein solcher Verschmutzungssensor kann ferner auch als optischer Detektor ausgebildet sein, der mit der Fläche 90 und den Öffnungen 85 in optischer Verbindung steht und die Anwesenheit von Verunreinigungen 140 durch Reflexion oder Emissionsvermögen optisch erkennt. Als Verschmutzungssensor eignet sich darüber hinaus eine Vorrichtung, welche die beim Spülen der Kanäle 70 in vorbestimmten Intervallen in einen speibeckenartigen Behälter abgelassene Tintenmenge misst. In diesem Falle wird die in den speibeckenartigen Behälter abgelassene Tintenmenge von der Vorrichtung gemessen und mit einer bekannten Tintenmenge verglichen, die in dem speibeckenartigen Behälter vorhanden sein sollte, wenn keine Öffnungen durch Verunreinigungen 140 verstopft wären. Darüber hinaus kann die Steuereinrichtung 130 weitere Hilfsfunktionen ansteuern.
Die Erfindung schafft daher einen selbstreinigenden Drucker mit Flüssigkeitsströmungsrichtungsumkehrung und ein Verfahren zum Zusammenbauen des Druckers.

Claims

Selbstreinigender Drucker mit: a) einem Druckkopf (60) mit einer Oberfläche (90); b) einem Trägerelement (210), das der Oberfläche gegenüber angeordnet ist und dazwischen einen Spalt (220) bildet, welcher derart bemessen ist, dass Flüssigkeit in einer ersten Richtung (295) durch den Spalt zu strömen vermag, und das den Flüssigkeitsstrom derart beschleunigt, dass im Flüssigkeitsstrom eine Scherkraft entsteht, die gegen die Oberfläche wirkt, während sie im Flüssigkeitsstrom erzeugt wird, und wodurch die Oberfläche gereinigt wird, während die Scherkraft gegen die Oberfläche wirkt; und gekennzeichnet durch einen mit dem Spalt verbundenen Anschluss (380) zum Verändern der Flüssigkeitsströmung von der ersten Richtung in eine zweite, der ersten Richtung entgegengesetzte Richtung.
Selbstreinigender Drucker nach Anspruch 1, mit einer Pumpe (290), die sich in Strömungsverbindung mit dem Spalt befindet, um die Flüssigkeit durch den Spalt zu pumpen.
Selbstreinigender Drucker nach Anspruch 1, mit einem Gasvorrat (390), der in Strömungsverbindung mit dem Spalt steht, um ein Gas in den Spalt zu leiten und eine Gasblase (395) im Flüssigkeitsstrom zu erzeugen und dadurch die Reinigung der Oberfläche zu verbessern.
Selbstreinigender Drucker nach Anspruch 1, mit einem Druckimpulsgenerator (400), der in Strömungsverbindung mit dem Spalt steht, um eine Druckwelle im Flüssigkeitsstrom zu erzeugen und dadurch die Reinigung der Oberfläche zu verbessern.
Verfahren zum Zusammenbauen eines selbstreinigenden Druckers, mit den Schritten: a) Anordnen eines Trägerelements gegenüber einer Oberfläche eines Druckkopfs zum Bilden eines dazwischen liegenden Spalts, welcher derart bemessen ist, dass Flüssigkeit durch den Spalt zu strömen vermag, wobei das Trägerelement den Flüssigkeitsstrom derart beschleunigt, dass im Flüssigkeitsstrom eine Scherkraft entsteht, die gegen die Oberfläche wirkt, während sie im Flüssigkeitsstrom erzeugt wird, und wodurch die Oberfläche gereinigt wird, während die Scherkraft gegen die Oberfläche wirkt; und und weiterhin gekennzeichnet durch den Schritt des Verbindens eines Anschlusses mit dem Spalt zum Verändern der Flüssigkeitsströmung von der ersten Richtung in eine zweite, der ersten Richtung entgegengesetzte Richtung.
Verfahren nach Anspruch 5, mit dem Schritt des Anordnens einer Pumpe, die sich in Strömungsverbindung mit dem Spalt befindet, um die Flüssigkeit durch den Spalt zu pumpen.
Verfahren nach Anspruch 5, mit dem Schritt des Bereitstellens eines Gasvorrats, der in Strömungsverbindung mit dem Spalt steht, um ein Gas in den Spalt zu leiten und eine Gasblase im Flüssigkeitsstrom zu erzeugen und dadurch die Reinigung der Oberfläche zu verbessern.
Verfahren nach Anspruch 5, mit dem Schritt des Anordnen eines Druckimpulsgenerators, der in Strömungsverbindung mit dem Spalt steht, um eine Druckwelle im Flüssigkeitsstrom zu erzeugen und dadurch die Reinigung der Oberfläche zu verbessern.