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Die
Erfindung bezieht sich allgemein auf das Gebiet der Druckvorrichtungen
und insbesondere auf die Verbesserung der Druckqualität kontinuierlich
arbeitender Tintenstrahldrucker, bei denen ein Strom flüssiger Tinte
in Tropfen aufgeteilt wird, von denen einige selektiv durch einen
Gasstrom umgelenkt werden.
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Der
digital gesteuerte Tintenstrahldruck erfolgt herkömmlicherweise
mittels einer von zwei Technologien. Bei beiden Technologien können für die Tintenfarben
jeweils getrennte Vorräte
vorgesehen sein. Die Tinte wird durch im Druckkopf ausgebildete
Kanäle
gefördert,
wobei in jedem Kanal eine Düse
vorgesehen ist, aus der die Tintentropfen selektiv ausgestoßen und
auf ein Druckmedium, etwa Papier, aufgebracht werden. Normalerweise
wird bei jeder Technologie für
jede zu druckende Tintenfarbe ein besonderes Tintenzuführsystem
benötigt.
Gewöhnlich
arbeitet man mit den drei subtraktiven Hauptfarben Cyan, Gelb und
Magenta, weil diese Farben im Allgemeinen bis zu mehrere Millionen Farbtonkombinationen
ermöglichen.
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Bei
der ersten, allgemein als "Drop-on-demand"-Tintenstrahldruck
(DOD-Druck) bezeichneten Technologie werden Tintentropfen zum Aufbringen auf
ein Aufzeichnungsmedium mittels eines Druckbetätigungselements, etwa eines
thermischen oder piezoelektrischen Druckbetätigungselements oder dergleichen,
erzeugt. Die selektive Aktivierung des Betätigungselements bewirkt die
Ausbildung und das Ausstoßen
eines fliegenden Tintentropfens, der den Abstand zwischen dem Druckkopf
und dem Druckmedium überwindet
und auf das Druckmedium auftrifft. Druckbilder werden dadurch erzeugt,
dass man die Ausbildung einzelner Tintentropfen so steuert, wie
dies für
die Erzeugung des gewünschten
Bildes erforderlich ist. Ein geringfügiger Unterdruck in jedem Kanal
verhindert normalerweise, dass die Tinte ungewollt aus der Düse austritt,
und sorgt außerdem
für die
Ausbildung eines leicht konkaven Meniskus an der Düse, was
dazu beiträgt,
die Düse
sauber zu halten.
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Bei
thermischen Betätigungselementen
heizt ein an geeigneter Position angeordnetes Heizelement die Tinte
auf, wodurch eine bestimmte Menge der Tinte die Phase ändert und
den Zustand einer gasförmigen
Dampfblase annimmt, wodurch der innere Tintendruck so stark steigt,
dass ein Tintentropfen ausgestoßen
wird. Bei piezoelektrischen Betätigungselementen
wird ein elektrisches Feld an ein piezoelektrisches Material angelegt,
dessen Eigenschaften eine mechanische Spannung im Material erzeugen,
wodurch ein Tintentropfen ausgestoßen wird. Die am häufigsten
hergestellten piezoelektrischen Materialien sind Bleizirkonattitanat,
Bariumtitanat, Bleititanat und Bleimetaniobat.
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Die
zweite Technologie, üblicherweise "Dauerstrom"- oder "kontinuierlicher" Tintenstrahldruck genannt,
arbeitet mit einem unter Druck stehenden Tintenvorrat, der einen
kontinuierlichen Strom von Tintentropfen erzeugt. Bei herkömmlichen
kontinuierlich arbeitenden Tintenstrahldruckern sind elektrostatische
Ladeeinrichtungen in der Nähe
des Punkts angeordnet, an dem ein Strahl der Arbeitsflüssigkeit
in einzelne Tintentropfen aufbricht. Die Tintentropfen werden elektrisch
geladen und dann durch Umlenkelektroden mit hoher Potentialdifferenz
auf eine gewünschte
Position gerichtet. Soll der Tropfen nicht drucken, wird er in einen
Tintenauffangmechanismus gerichtet und entweder in den Prozess zurückgeführt oder
entsorgt. Soll der Tropfen drucken, wird er nicht abgelenkt, so
dass er auf ein Aufzeichnungsmedium auftreffen kann. Alternativ
ist es auch möglich,
abgelenkte Tintentropfen auf das Aufzeichnungsmedium auftreffen
zu lassen, während
die nicht abgelenkten Tintentropfen im Auffangmechanismus gesammelt werden.
Normalerweise sind kontinuierlich arbeitende Tintenstrahldruckvorrichtungen
schneller als DOD-Vorrichtungen und können Bilder und Grafiken hoher
Qualität
erzeugen.
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US-A-1
941 001, erteilt an Hansell, und US-A-3 373 437, erteilt an Sweet
et al., beschreiben jeweils eine Anordnung kontinuierlich arbeitender Tintenstrahldüsen, wobei
zu druckende Tintentropfen selektiv geladen und in Richtung des
Aufzeichnungsmediums umgelenkt werden. Diese Technik ist als kontinuierliche
Tintenstrahltechnik mit "binärer Umlenkung" bekannt.
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Herkömmliche
kontinuierlich arbeitende Tintenstrahldrucker mit elektrostatischen
Ladevorrichtungen und Umlenkplatten erfordern zahlreiche Komponenten
und im Betrieb sehr viel Platz. Dies führt zu komplizierten kontinuierlich
arbeitenden Tintenstrahl-Druckköpfen
und Druckern mit hohem Energiebedarf, die schwierig herzustellen
und schwer zu steuern sind.
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US-A-6
079 821, erteilt am 27. Juni 2000 an Chwalek et al., beschreibt
einen kontinuierlich arbeitenden Tintenstrahldrucker, bei dem durch
Betätigung
asymmetrischer Heizelemente aus einem Strahl einer Arbeitsflüssigkeit
einzelne Tintentropfen gebildet und dann umgelenkt werden. Dabei
weist ein Druckkopf einen unter Druck stehenden Tintenvorrat sowie
ein asymmetrisches Heizelement auf, durch dessen Betätigung druckende
und nicht druckende Tintentropfen erzeugt werden können. Druckende Tintentropfen
bewegen sich entlang einer Flugbahn für druckende Tintentropfen und
treffen schließlich auf
ein Aufzeichnungsmedium auf, während
nicht druckende Tintentropfen sich entlang einer Flugbahn für nicht
druckende Tintentropfen bewegen und schließlich auf eine Auffangoberfläche auftreffen.
Die nicht druckenden Tintentropfen werden durch einen in der Auffangeinrichtung
ausgebildeten Kanal zum Abtransport der Tinte in den Prozess zurückgeführt oder
entsorgt.
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US-A-3
709 432, erteilt an Robertson, beschreibt ein Verfahren und eine
Vorrichtung zum Stimulieren eines Strahls einer Arbeitsflüssigkeit,
wobei die Arbeitsflüssigkeit
durch Einsatz von Wandlern in gleichmäßig beabstandete Tintentropfen
aufgebrochen wird. Die Länge
der Strahlen vor dem Aufbrechen in Tropfen wird durch Steuerung
der den Wandlern zugeführten
Stimulationsenergie geregelt, wobei eine Stimulierung mit hohen
Amplituden zu kurzen Strahlen und geringe Amplituden zu langen Strahlen führen. An
einem Punkt zwischen den Enden der langen und der kurzen Strahlen
wird ein Luftstrom quer zur Bewegungsbahn der Flüssigkeit erzeugt. Der Luftstrom
beeinflusst die Bewegungsbahnen der Strahlen, bevor sie in Tropfen
aufbrechen, stärker
als die Bewegungsbahnen der Tintentropfen selbst. Durch Steuerung
der Strahllänge
können
so die Flugbahnen der Tintentropfen gesteuert oder von einer Bahn
in eine andere umgelenkt werden. Auf diese Weise können einige
Tintentropfen in eine Auffangeinrichtung gelenkt, andere auf ein
Aufzeichnungsmedium aufgebracht werden. Diese Art Druckkopf ist empfindlich
für die
Gleichförmigkeit
der Luftströmung und
kann daher eine ungleichmäßige Druckqualität ergeben.
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US-A-4
190 844, erteilt an Taylor, beschreibt einen kontinuierlich arbeitenden
Tintenstrahldrucker, bei dem ein Druckkopf einen Strom einer Arbeitsflüssigkeit
abgibt, der in einzelne Tintentropfen aufbricht. Die Tintentropfen
werden dann mittels einer ersten Druckluft-Umlenkeinrichtung, einer
zweiten Druckluft-Umlenkeinrichtung oder beider Einrichtungen selektiv
abgelenkt. Die erste Druckluft-Umlenkeinrichtung ist eine solche
mit zwei Zuständen,
d.h. "ein/aus" oder "offen/geschlossen", bei der eine Membran
eine Düse
in Abhängigkeit
von einem oder zwei getrennten elektrischen Signalen, die sie von
einer zentralen Steuereinheit erhält, entweder öffnet oder
schließt.
Dadurch wird bestimmt, ob der Tintentropfen gedruckt oder nicht
gedruckt wird. Die zweite Druckluft-Umlenkeinrichtung arbeitet kontinuierlich und
weist eine Membran auf, die in Abhängigkeit von einem sich verändernden
elektrischen Signal, das sie von der zentralen Steuereinheit erhält, den Öffnungsgrad
einer Düse
bestimmt. Dadurch werden die druckenden Tintentropfen in Schwingungen
versetzt, so dass Zeichen jeweils einzeln gedruckt werden können. Wird
nur die erste Druckluft-Umlenkeinrichtung eingesetzt, werden die
Zeichen zeilenweise erzeugt. Leider erfordern diese Druckverfahren
für jede
Düse des
Druckkopfs eine eigene Druckluft-Umlenkeinrichtung. Da solche Umlenkeinrichtungen
relativ langsam arbeiten, ist die Druckgeschwindigkeit bezogen auf
die heute handelsüblichen
Tintenstrahlsysteme niedrig. Hinzu kommt, dass die Druckköpfe empfindlich
sind für
die Gleichmäßigkeit
des Luftstroms, so dass sich eine ungleichmäßige Druckqualität ergeben
kann.
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US-A-4
292 640, erteilt an Lammers et al., beschreibt die Verwendung eines
geschlossenen Regelkreises zum Regeln der Strömungsgeschwindigkeit der laminaren
Luftströmung
in einem kontinuierlich arbeitenden saugenden Tintenstrahldrucker.
Bei diesem Gerät
verläuft
die Luftströmung
zu den Tropfenströmen
co-linear, und mittels einer Flugzeitüberwachung wird ein Steuersignal
in Abhängigkeit
von der Tropfengeschwindigkeit bereitgestellt. Daher erzeugt die
Luftströmung
keinen konstanten Tropfenumlenkwinkel und sorgt auch nicht für die Gleichförmigkeit
des Luftstroms.
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Der
konstante Luftstrom für
die Umlenkung der Tropfen in einem kontinuierlich arbeitenden Tintenstrahldruckkopf
sollte daher allen Düsen
im Druckkopf gleichmäßig zugeführt werden.
Sonst kann ein nicht gleichmäßiger Luftstrom
zu einem gegebenen Zeitpunkt eine fehlerhafte Umlenkung der Tropfen
und damit Abweichungen in der Druckposition einzelner Tropfen auf
dem Druckmedium bewirken, was eine Minderung der Druckqualität bedeuten würde.
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Der
Hauptvorteil der Erfindung besteht daher in der Verbesserung der
Druckqualität
eines kontinuierlich arbeitenden Tintenstrahldruckkopfs durch Verbesserung
der Gleichförmigkeit
der Gasströmung,
so dass eine gleich bleibende Steuerung der Tropfenumlenkung möglich wird.
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Vorstehende
und weitere Vorteile werden gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung durch ein Verfahren zum Verbessern der Druckqualität einer kontinuierlich
arbeitenden Tintenstrahldruckvorrichtung erreicht, bei der ausgewählte Tropfen
in einem Tropfenstrom selektiv auf ein Druckmedium umgelenkt werden,
wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Bereitstellen
einer Vielzahl von Tintentropfen, Bereitstellen einer Gasströmung, welche die
Vielzahl von Tintentropfen umlenkt, Überwachen der Gleichförmigkeit
der Gasströmung
und Einstellen einer Strömungseigenschaft
der Gasströmung
anhand der überwachten
Gleichförmigkeit
der Gasströmung.
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Der
Schritt des Einstellens einer Strömungseigenschaft der Gasströmung kann
in unterschiedlicher Weise ausgeführt werden, bei den hier dargestellten
Ausführungsformen
der Erfindung wird das Einstellen der Strömungseigenschaft der Gasströmung jedoch
durch Erhöhung
bzw. Senkung der Strömungsgeschwindigkeit
der Gasströmung
erreicht. Bei einer Ausführungsform
der Erfindung wird mindestens die Strömungsgeschwindigkeit der Gasströmung bezüglich eines
Tropfenstroms durch Verändern
eines Strömungsbereichs
des Gasauslasses eingestellt. Bei einer anderen Ausführungsform
wird die Einstellung der Strömungseigenschaft
der Gasströmung
durch Erzeugen einer akustischen Welle erreicht, die der Gasströmung entgegen
gerichtet ist. Bei einer weiteren Ausführungsform wird das Einstellen
der Strömungscharakteristik
der Gasströmung durch
Betätigung
eines Einstellmechanismus erreicht, der mindestens die Strömungsgeschwindigkeit
der Gasströmung
oder einen Strömungsbereichs des
Auslasses einstellbar verändert,
während
bei einer anderen Ausführungsform
die Einstellung der Strömungscharakteristik
der Gasströmung
durch Präzisionsbearbeitung
des Auslasses erreicht wird.
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Gemäß den verschiedenen
Ausführungsformen
der Erfindung erfolgt die Überwachung
der Gleichförmigkeit
der Gasströmung
mit Hilfe eines Hitzdraht-Sensors oder durch Überwachung der Flugbahnen der
Vielzahl umgelenkter Tropfen. Dabei weist bei dieser Ausführungsform
das Fehlen von Abweichungen in den Flugbahnen der Vielzahl umgelenkter
Tintentropfen auf eine gleichförmige
Gasströmung,
das Vorhandensein von Abweichungen in den Flugbahnen der Vielzahlumgelenkter
Tropfen auf eine nicht gleichförmige
Gasströmung
hin. Die Überwachung
der Flugbahnen der Vielzahlumgelenkter Tintentropfen kann in der
Weise erfolgen, dass ein Laserstrahl quer zur Gasströmung gerichtet
wird und die Flugbahnen der Vielzahl der Tintentropfen bezüglich des
Laserstrahls überwacht
werden. Alternativ oder zusätzlich
dazu kann der Schritt des Überwachens
von Flugbahnen der Vielzahl umgelenkter Tintentropfen das Beaufschlagen
eines Druckmaterials mit der Vielzahl umgelenkter Tintentropfen
sowie das Vergleichen der Position der Vielzahl der Tintentropfen
auf dem Druckmaterial umfassen.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung wird ein kontinuierlich arbeitenden
Tintenstrahldrucker zum Drucken eines Bildes bereitgestellt, bei dem
ausgewählte
Tropfen in einem Tropfenstrom selektiv so umgelenkt werden, dass
sie auf ein Druckmaterial auftreffen, wobei die Drucker einen Mechanismus
zum Ausbilden von Tintentropfen aufweist, der eine Vielzahl von
Tintentropfen bereitstellt, die alle im Wesentlichen gleich groß sind,
und ferner eine Tropfenumlenkeinrichtung mit einem Auslass, die eine
Gasströmung
durch den Auslass hindurch erzeugt, welche die Vielzahl von Tintentropfen
umlenkt, einen Überwachungsmechanismus,
der die Gleichförmigkeit
der Gasströmung
aus der Tropfenumlenkeinrichtung überwacht, und einen Einstellmechanismus
aufweist, der wirksam mit der Tropfenumlenkeinrichtung verbunden
ist, um eine Strömungseigenschaft
der Gasströmung
auf der Grundlage der überwachten
Gleichförmigkeit
der Gasströmung
einzustellen.
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Bei
einer Ausführungsform
des Druckers verändert
der Einstellmechanismus die Strömungsgeschwindigkeit
der von der Tropfenumlenkeinrichtung erzeugten Gasströmung und/oder
einen Strömungsbereich
des Auslasses. Dabei kann der Einstellmechanismus die Strömungsgeschwindigkeit
der Gasströmung
erhöhen
oder senken. Alternativ kann der Einstellmechanismus eine akustische
Welle erzeugen, die der Gasströmung
entgegengerichtet ist. Bei einer weiteren Ausführungsform weist der Einstellmechanismus
ein Leitblech auf, das zwischen einer eingezogenen Stellung und
einer ausgefahrenen Stellung bewegbar ist, um die Strömungsgeschwindigkeit
der von der Tropfenumlenkeinrichtung erzeugten Gasströmung oder
den Strömungsbereich des
Auslasses zu verändern,
wobei das Leitblech durch ein Betätigungselement betätigt werden
kann.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung kann der Überwachungsmechanismus
des Druckers einen Hitzdraht-Sensor aufweisen. Bei einer anderen
Ausführungsform
kann der Überwachungsmechanismus
für die Überwachung
der Flugbahnen der Vielzahlumgelenkter Tintentropfen eingerichtet
sein, wobei das Fehlen von Abweichungen in den Flugbahnen der Vielzahl
umgelenkter Tintentropfen auf einen gleichförmigen Gasstrom hinweist, während das
Vorhandensein von Abweichungen in den Flugbahnen der Vielzahl der
Tintentropfen auf eine nicht gleichförmige Gasströmung hinweist.
Bei einer weiteren Ausführungsform
weist der Überwachungsmechanismus
einen Laser auf, der einen Laserstrahl quer zur Gasströmung aussendet,
mittels dessen die Flugbahnen der Vielzahl von Tintentropfen bezüglich des
Laserstrahls überwacht
werden können.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung und den beiliegenden Zeichnungen ersichtlich.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels
näher erläutert.
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Es
zeigen:
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1 eine
schematische Ansicht einer Druckvorrichtung gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung;
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2 eine
grafische Darstellung eines Beispiels der Betätigungsfrequenz des Heizelements und
der dadurch entstehenden Tintentropfen;
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3a die
Tintentropfen-Flugbahn in einer schematischen Seitenansicht der
Druckvorrichtung gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung;
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3b die
Tintentropfen-Flugbahn in einer schematischen Seitenansicht der
Druckvorrichtung gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung;
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4 eine
perspektivische Ansicht des Druckkopfs und des Umlenksystems gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung mit einem Überwachungsmechanismus
und einem Einstellmechanismus;
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5 eine
schematische Darstellung der Druckvorrichtung gemäß einer
anderen Ausführungsform
der Erfindung mit einem einen Laser umfassenden Überwachungsmechanismus;
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6 eine
geschnittene Teilansicht einer Gaskammer gemäß einer anderen Ausführungsform;
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7 eine
schematische Ansicht einer anderen Ausführungsform des Einstellmechanismus; und
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8 ein
Flussdiagramm des Verfahrens zum Verbessern der Druckqualität einer
kontinuierlich arbeitenden Druckvorrichtung gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung.
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1 zeigt
einen Druckkopfmechanismus gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung. Der Mechanismus 100 weist einen Druckkopf 2,
mindestens einen Tintenvorrat 20 und eine Steuerung 10 auf.
Der Mechanismus 100 ist zwar nur schematisch und der Klarheit
halber nicht maßstabsgerecht
dargestellt, der Fachmann wird jedoch die jeweilige Größe und das
Zusammenwirken der Elemente in einfacher Weise erkennen können. Der Druckkopf 2 kann
mittels bekannter Halbleiter-Fertigungstechniken, etwa Komplementär-Metalloxid-Halbleiter-Fertigungstechniken
(CMOS) und Fertigungstechniken für
mikroelektromechanische Strukturen (MEMS) aus einem Halbleitermaterial
wie Silizium, oder mittels bekannter oder künftiger Fertigungstechniken
aus anderen Materialien hergestellt sein und weist ein Thermobetätigungselement
auf.
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In
dem Druckkopf 2 sind eine Vielzahl von Düsen 5 ausgebildet,
die über
ebenfalls im Druckkopf 2 ausgebildete (nicht dargestellte)
Tintenkanäle
mit einem Tintenvorrat 20 in Flüssigkeitsverbindung stehen.
Für den
Farbdruck können
die Tintenvorräte 20 jeweils
Tinte einer anderen Farbe enthalten. Für den Farbdruck mit drei oder
mehr Tintenfarben können Tintenvorräte 20 und
entsprechende Düsen
in beliebiger Anzahl vorgesehen sein. Außerdem ist mit Hilfe eines einzelnen
Tintenvorrats 20 der Schwarz/Weiß-Druck oder der Einfarbendruck
möglich.
Selbstverständlich
kann der Abstand zwischen den Düsen 5 für die jeweilige
Anwendung jeweils entsprechend der gewünschten Auflösung gewählt werden.
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Auf
dem Druckkopf 2 sind um die Düsen 5 herum jeweils
Heizelemente 4 angeordnet. Zwar können die einzelnen Heizelemente 4 auch
in einer radialen Entfernung vom Rand der entsprechenden Düse 5 angeordnet
sein, vorzugsweise werden die Heizelemente 4 jedoch nahe
beim Rand der entsprechenden Düse 5 konzentrisch
angeordnet. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das Heizelement 4 im
Wesentlichen kreisförmig
oder ringförmig
ausgebildet. Allerdings kann das Heizelement 4 auch als Ringabschnitt,
Quadrat oder in jeder beliebigen zweckmäßigen Form ausgebildet sein.
Das Heizelement 4 kann aus einem elektrische Widerstandsheizelement,
das über
einen Leiter 8 mit dem Anschlussstück 6 verbunden ist,
oder aber aus einem Heizelement beliebiger anderer Art bestehen.
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Die
Leiter 8 und die Anschlussstücke 6 können zumindest
teilweise im Druckkopf 2 ausgebildet oder auf ihm angebracht
sein und stellen die elektrische Verbindung zwischen der Steuerung 10 und
den Heizelementen 4 her. Alternativ kann die elektrische Verbindung
zwischen der Steuerung 10 und den Heizelementen 4 auch
in anderer bekannter Weise realisiert werden. Bei der Steuerung 10 kann
es sich um eine logische Steuerung, einen programmierbaren Mikroprozessor
oder dergleichen handeln, mit deren Hilfe die Heizelemente 4 und
die übrigen
Komponenten des Mechanismus 100 so gesteuert werden können, wie
dies im Folgenden noch beschrieben wird.
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2 zeigt
ein Beispiel der von der Steuerung 10 an eines der Heizelemente 4 übermittelten Betätigungs-Signalfrequenz,
dargestellt als Kurve der Signalamplitude als Funktion der Zeit,
sowie die erzeugten einzelnen Tintentropfen 102 und 104.
Eine hohe Frequenz der Betätigung
des Heizelements 4, zum Beispiel die sich aus der Zeit
t2 zwischen den Impulsen ergebende Frequenz, führt zu Tropfen 102 kleinen
Volumens, während
eine niedrige Frequenz der Betätigung
des Heizelements 4, etwa die sich bei der Zeit t1 zwischen
den Impulsen ergebende Frequenz, zu Tropfen 104 großen Volumens
führt.
Die Heizelemente 4 können
auf der Grundlage der benötigten
Tintenfarbe, der Bewegung des Druckkopfs 2 bezüglich des
Druckmediums P und eines zu druckenden Bildes jeweils einzeln gesteuert
werden. Dabei kann eine Vielzahl von Tropfen mit einer Vielzahl
von Volumen erzeugt werden, unter anderem auch ein Tropfen mittleren
Volumens bei einer mittleren Aktivierungsfrequenz des Heizelements 4.
Insofern sind Hinweise auf großvolumige
Tropfen 104 und kleinvolumige Tropfen 102 in der
folgenden Beschreibung nur als Beispiele und in keiner Weise einschränkend zu
verstehen.
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In 3a ist
eine Tintenstrahldruckvorrichtung der bevorzugten Ausführungsform
dargestellt. Aus einem Druckkopf 2 werden großvolumige
Tintentropfen 104 und kleinvolumige Tintentropfen 102 entlang
einer Ausstoßbahn
X in einem Strom ausgestoßen,
wobei der Druckkopf 2 in einer Profilansicht dargestellt
ist. Der in 1 dargestellte Druckkopf 2 mit der
Vielzahl von Düsen 5 erstreckt
sich in das Bild der 3 hinein, so
dass die Tintentropfen von der Vielzahl der Düsen 5 in einem Strom
entlang der Ausstoßbahn
X ausgestoßen
werden. Während
der Bewegung der Tintentropfen entlang der Bahn X bringt eine Tropfenumlenkeinrichtung 40 eine
Kraft auf die Tintentropfen 102 und 104 auf. Die
Tropfenumlenkeinrichtung 40 ist ebenfalls in Profilansicht
dargestellt, wobei die Gaskammer 44 ins Innere der 3 weist, so dass die von der Tropfenumlenkeinrichtung 40 ausgeübte Kraft
auf die von der Vielzahl von Düsen 5 des
Druckkopfs 2 ausgehenden Tropfenströme einwirkt. Die von der Tropfenumlenkeinrichtung 40 ausgehende
Kraft wirkt auf die Tintentropfen 102 und 104 entlang
der Bewegungsbahn X der von der Vielzahl von Düsen 5 ausgehenden
Tropfenströme
ein, wodurch die Tintentropfen 102 und 104 abgelenkt werden.
Da die Tintentropfen 102 und 104 unterschiedliche
Volumen und Massen aufweisen, bewirkt die Kraft, dass kleine Tropfen 102 sich
von den großen
Tropfen 104 trennen und die kleinen Tropfen 102 entlang
einer Umlenkbahn von der Bewegungsbahn X abweichen, um in eine Auffangrinne 14 zu
gelangen und einem Tintenrückführkanal 30 zuge-führt zu werden, während große Tropfen 104 von
der Kraft nur geringfügig
beeinflusst werden. Die Wirkung der Kraft auf große Tropfen 104 ist
relativ gering, so dass große
Tropfen 104 sich im Wesentlichen weiterhin entlang der
Bahn X bewegen und auf das Druckmedium P gelangen. Alternativ können große Tropfen 104 auch
geringfügig
abgelenkt werden und sich entlang der Bahn K bewegen, wie dies im
Folgenden noch unter Bezugnahme auf 3b besprochen wird.
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Die
Tropfenumlenkeinrichtung 40 kann eine Druckgasquelle 42 aufweisen,
die die Kraft in Form eines Gasstroms bereitstellt. Bei der Gasquelle 42 kann
es sich um ein Gebläse
zum Bewegen von Umgebungsluft oder um jede andere Druckgasquelle handeln.
Mit der Gasquelle 42 ist eine Kammer 44 verbunden,
die die Gasströmung
in gewünschter Weise
lenkt. Ein Auslassende der Kammer 44 befindet sich in der
Nähe der
Bewegungsbahn X. Der Kammer 44 im Wesentlichen gegenüber befindet sich
ein Tintenrückführkanal 30,
der die Rückgewinnung
nicht zum Drucken verwendeter, d.h. umgelenkter Tintentropfen für die spätere Wiederverwendung
erleichtert. Selbstverständlich
kann für
jede Tintenfarbe ein eigener Tropfenumlenkmechanismus und Tintenrückführkanal
vorgesehen sein.
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Im
Betrieb wird ein Druckmedium P in bekannter Weise in Richtung quer
zur Bewegungsbahn X transportiert. Der Transport des Druckmediums
P wird mittels der Steuerung 10 in bekannter Weise mit der
Arbeitweise des Druckkopfs 2 koordiniert. Durch die Düsen 5 wird
unter Druck stehende Tinte in Form von Tintenströmen ausgestoßen. Die
Heizelemente 4 werden selektiv mit unterschiedlichen Frequenzen betätigt, wodurch
die Tintenströme,
wie vorstehend beschrieben, in Ströme einzelner Tintentropfen 102 und 104 aufbrechen.
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Während des
Druckvorgangs wird die Tropfenumlenkeinrichtung 40 betätigt. Wenn
das aus dem Auslass der Kammer 44 austretende Gas auf den Tintentropfenstrom
einwirkt, trennen sich einzelne Tintentropfen je nach Geschwindigkeit
und Masse der Tropfen von dem Tropfenstrom. Durch entsprechendes
Einstellen der Gasquelle 42 kann daher erreicht werden,
dass großvolumige
Tropfen 104 auf das Druckmedium P auftreffen, während kleinvolumige
Tropfen 102 in eine Auffangeinrichtung oder Rinne 14 umgelenkt
und, wie vorstehend beschrieben, in einem Rückführkanal 30 gesammelt
werden. Entsprechend können
die Heizelemente 4 koordiniert so gesteuert werden, dass
Tintentropfen verschiedener Farben auf das Druckmedium P auftreffen
und dort ein gewünschtes
Bild erzeugen. Alternativ können auch
die umgelenkten Tropfen auf das Medium P auftreffen und die nicht
umgelenkten Tropfen der Wiederverwendung zugeführt werden.
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In 3b ist
der Druckkopf 2 funktionell mit der Tropfenumlenkeinrichtung 40 verbunden,
die die Tropfen entsprechend ihrem Volumen auf druckende und nicht
druckende Bewegungsbahnen verteilt. Die Tinte wird durch die Düse 5 im
Druckkopf 2 ausgestoßen,
so dass sich ein Strom der Arbeitsflüssigkeit 55 ergibt,
der sich im Wesentlichen rechtwinklig zum Druckkopf 2 entlang
der Achse X bewegt. Der räumliche
Bereich, in dem der Strom der Arbeitsflüssigkeit 55 intakt
bleibt, ist mit r1 bezeichnet. Entsprechend den
Bilddaten wird das Heizelement 4 (Mechanismus 21 zum
Ausbilden der Tintentropfen) mit unterschiedlichen Frequenzen selektiv
aktiviert, wodurch der Strom der Arbeitsflüssigkeit 55 in einen
Strom einzelner Tintentropfen 102, 104 aufbricht.
Dieser Bereich ist mit r2 bezeichnet. Dem
Bereich r2 folgt der im Bereich r3, in dem die Tropfenbildung abgeschlossen
ist, so dass in dem Abstand vom Druckkopf 2, in dem die Tropfenumlenkeinrichtung 40 positioniert
ist, die Tropfen 102, 104 im Wesentlichen in zwei
Größen vorliegen,
nämlich
in kleinen Tropfen 102 und großen Tropfen 104. Die
Tropfenumlenkeinrichtung 40 erzeugt eine Kraft 43,
die kontinuierlich durch eine Gasströmung im Wesentlichen rechtwinklig
zur Achse X wirkt. Die Strecke L, in der die Kraft 43 wirkt,
ist höchstens
gleich der Strecke r3. Große Tropfen 104 haben
eine größere Masse
und einen stärkeren
linearen Impuls als kleinvolumige Tropfen 102. Durch die Einwirkung
der Kraft des Gases 43 auf den Strom der Tintentropfen 102, 104 trennen
sich die einzelnen Tintentropfen nach Volumen und Masse. Entsprechend
kann die Strömungsgeschwindigkeit
des Gases so eingestellt werden, dass eine ausreichende Differenzierung
D zwischen der Bewegungsbahn S der kleinen Tropfen und der Bewegungsbahn
K der großen
Tintentropfen entsteht, so dass große Tropfen 104 auf
das Druckmedium W auftreffen können, während kleine
Tropfen 102 von der Tintenauffangvorrichtung 14 aufgefangen
werden. Dies kann in der Weise geschehen, dass man die Auffangeinrichtung 14 in
der Bewegungsbahn S positioniert. Alternativ kann auch vorgesehen
werden, dass die kleinen Tropfen 102 auf das Druckmedium
W auftreffen, während
die großen
Tropfen 104 von der Auffangeinrichtung 14 aufgefangen
werden. Dies kann so geschehen, das die Auffangeinrichtung 14 in
der Bahn K (oder je nach Umlenkung der großen Tropfen 104 in
der Bahn X) positioniert wird.
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Die
Größe des Abstandes
D zwischen den großen
Tropfen 104 und den kleinen Tropfen 102 hängt nicht
nur von deren relativer Größe ab, sondern
auch von der Geschwindigkeit, Dichte und Viskosität des die
Kraft 43 erzeugenden Gasstroms, der Geschwindigkeit und
Dichte der großen
Tropfen 104 und der kleinen Tropfen 102 und der
(in 3 mit L bezeichneten) Interaktionsstrecke,
in der die gegenseitige Einwirkung zwischen den großen Tropfen 104 und
den kleinen Tropfen 102 einerseits und dem Gasstrom 43 andererseits
besteht.
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Die
großvolumigen
Tropfen 104 und die kleinvolumigen Tropfen 102 können jede
beliebige geeignete relative Größe aufweisen.
Allerdings wird die Tropfengröße hauptsächlich durch
die Strömungsgeschwindigkeit
der Tinte durch die Düsen 5 und
die Schaltfrequenz der Heizelemente 4 bestimmt. Die Strömungsgeschwindigkeit
wird hauptsächlich
durch die geometrischen Eigenschaften der Düsen 5, etwa den Düsendurchmesser
und die Düsenlänge, den
auf die Tinte wirkenden Druck und die Fließeigenschaften der Tinte, etwa
die Dichte und Viskosität
und die Oberflächenspannung
der Tinte, bestimmt. Insofern variieren die typischen Größen der
Tintentropfen zwischen 1 und 10.000 Picoliter.
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Wenn
auch Tropfengrößen innerhalb
eines weiten Bereichs möglich
sind, werden zum Beispiel bei typischen Tintenströmungsraten
bei einer Düse mit
9 Mikron Durchmesser große
Tintentropfen 104 durch Anlegen von Impulsen an die Heizelemente 4 mit
einer Wiederholungsrate von 10 kHz erzeugt, wodurch Tropfen mit
einem Durchmesser von 60 Mikron entstehen. Kleinvolumige Tropfen 102 können durch Takten
der Heizelemente 4 mit einer Frequenz von 150 kHz erzeugt
werden, wodurch Tropfen mit einem Durchmesser von 25 Mikron entstehen.
Diese Tropfen bewegen sich normalerweise mit einer Anfangsgeschwindigkeit
von 14 m/s. Aber selbst bei der vorstehend genannten Tropfengeschwindigkeit
und den genannten Größen sind
nach dem Umlenken Trennungsabstände
in einem weiten Bereich zwischen den großvolumigen Tropfen 104 und
den kleinvolumigen Tropfen 102 in Abhängigkeit von den physikalischen
Eigenschaften des verwendeten Gases, der Geschwindigkeit des Gases
und der Strecke, in der das Gas mit den Tropfen 102 und 104 in
Wechselwirkung steht, möglich.
Wenn etwa Luft als Gas verwendet wird, liegen die Luftgeschwindigkeiten
normalerweise zwischen 1 und 10 m/s, sind jedoch nicht auf diese
Werte beschränkt,
während
die Strecke der wechselseitigen Einwirkung zwischen 0,1 und 10 mm liegen
kann, aber darauf nicht beschränkt
ist. Zum Umlenken können
verschiedene Gase, darunter Luft, Stickstoff, usw., mit unterschiedlichen
Dichten und Viskositäten
verwendet werden.
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Aus
Vorstehendem ergibt sich, dass die ordnungsgemäße Trennung und Umlenkung der
aus der Vielzahl von Düsen 5 kommenden
Tintentropfen und damit die Druckqualität auf dem Druckmedium P in starkem
Maße von
den Strömungseigenschaften
des von der Gasquelle 42 ausgehenden Gasstroms durch die
Kammer 44 und der Gleichförmigkeit der Gasströmung abhängig ist.
Zum Beispiel kann eine geringe Ungleichförmigkeit der Gasströmung dazu führen, dass
die Tintentropfen einer oder mehrerer der Düsen 5 nicht korrekt
umgelenkt werden und dass stattdessen ein Tropfen, der eigentlich
in den Rückführkanal 30 gelangen
sollte, tatsächlich
auf das Druckmedium P auftrifft. Alternativ oder zusätzlich können kleine
Ungleichförmigkeiten
der Gasströmung
bewirken, dass Tintentropfen aus einer oder mehreren der Düsen 5 nicht
korrekt umgelenkt werden, so dass ein Tropfen, der eigentlich auf
das Druckmedium P gelangen sollte, fälschlicherweise in den Rückführkanal 30 gelenkt
wird. Ferner können kleine
Ungleichförmigkeiten
der Gasströmung
dazu führen,
dass Tintentropfen aus einer oder mehreren der Düsen 5 nicht korrekt
umgelenkt werden, so dass auf dem Druckmedium P auftreffende Tintentropfen falsch
positioniert sind.
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Wie
wichtig es ist, eine gleichförmige
Gasströmung
bereitzustellen und aufrecht zu erhalten, ist besser in 4 zu
erkennen, die eine vergrößerte perspektivische
Ansicht einiger der in 3 dargestellten
Komponenten zeigt. Der kontinuierlich arbeitende Tintenstrahldrucker 100 mit
dem Mechanismus zur Ausbildung der Tintentropfen mit Druckkopf 2, Heizelementen 4 und
einer Vielzahl von Düsen 5 wird zunächst so
betätigt,
dass aus jeder der Düsen 5 ein aus
einer Vielzahl von Tintentropfen bestehender Tintenstrom austritt,
wobei die Tintentropfen abhängig
davon, ob sie große
Tintentropfen 104 oder kleine Tintentropfen 102 sind,
jeweils im Wesentlichen dieselbe Größe aufweisen, so dass die Tropfen
durch die Tropfenumlenkeinrichtung 40 jeweils um denselben
Betrag abgelenkt werden müssten.
Die Tropfenumlenkeinrichtung 40, die einen Auslass 45 der Kammer 44 aufweist,
wird so betätigt,
dass durch den Auslass 45 eine Gasströmung F austritt, die die Vielzahl
der Tintentropfen umlenkt. Ist die Gasströmung F nicht gleichförmig, können einer
oder mehrere der Tintentropfenströme, wie vorstehend beschrieben, fehlerhaft
abgelenkt werden, was die Druckqualität mindert. Daher ist erfindungsgemäß der kontinuierlich
arbeitende Tintenstrahldrucker 100 ferner, wie nachstehend
beschrieben, mit einem Überwachungsmechanismus
zum Überwachen
der Gleichförmigkeit
der aus der Kammer 44 der Tropfenumlenkeinrichtung 40 austretenden
Gasströmung
F und einem Einstellmechanismus zum Einstellen der Strömungscharakteristik
auf der Grundlage der überwachten
Gleichförmigkeit
ausgestattet.
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Der
in 3 dargestellte Überwachungsmechanismus der
erfindungsgemäßen Druckvorrichtung 100 weist
einen Sensor 12 auf, bei dem es sich um einen Hitzdraht-Sensor
handeln kann und der etwas unterhalb des Auslasses 45 der
Kammer 44, jedoch so angeordnet ist, dass er die aus der
Kammer 44 austretende Gasströmung nicht stört. Der
Sensor 12 erfasst und überwacht
die Gasströmung
F und liefert an die Steuerung 10 ein der zu messenden
Strömungseigenschaft
entsprechendes Signal. Vorzugsweise ist die zu messende Strömungseigenschaft
natürlich
die Strömungsgeschwindigkeit
der Gasströmung
F über
den Auslass 45 der Kammer 44 hinweg, die die Gleichförmigkeit
der Gasströmung
F anzeigt. Dabei kann zur Verbesserung der Genauigkeit der überwachten
Gleichförmigkeit
der Gasströmung
F statt des nur einen dargestellten Sensors eine (nicht dargestellte)
Anordnung von Sensoren vorgesehen sein.
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Bei
der dargestellten Ausführungsform
der in 3 und 4 wiedergegebenen
Druckvorrichtung 100 besteht der Einstellmechanismus aus
zwei am Auslass 45 der Kammer 44 angeordneten
Leitblechen 46. Wie in 4 klar zu
erkennen ist, können diese
Leitbleche 46 zum Verändern
des Strömungsbereichs
des Auslasses 45 wie durch die Pfeile A angedeutet bewegt
werden, um die Gasströmung
F konstant zu halten. Dabei sind die Leitbleche 46 zwischen
einer zurückgezogenen
Position, in der der Strömungsbereich
des Auslasses 45 seinen maximalen Wert erreicht, und einer
ausgefahrenen Position bewegbar, in der der Strömungsbereichs des Auslasses 45 seinen
kleinsten Wert aufweist. Die Verstellung der Leitbleche 46 wird
durch ein oder mehrere mit den Leitblechen 46 verbundene
Betätigungselemente
(nicht dargestellt) bewirkt. Bei dem einen oder den mehreren Betätigungselementen
zum Einstellen der Leitbleche 46 kann es sich um piezoelektrische Betätigungselemente,
MEMS-Betätigungselemente, elektromagnetische
Betätigungsspulen
oder solche einer beliebigen anderen Art handeln.
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Die
vorstehend beschriebenen Leitbleche 46 können durch
die Steuerung 10, die mit einem oder mehreren der Betätigungselemente
zum Betätigen der
Leitbleche 46 verbunden sein kann, rückführungsgeregelt sein. Hierzu
kann die Steuerung eine Logik aufweisen, die das Signal vom Sensor 12 empfängt und
anhand des Signals einen Einstellwert bestimmt. Zum Beispiel kann
die Logik eine Vergleichstabelle aufweisen, die entsprechende Einstellwerte für jeden
Signalwert oder für
jeden Signalwertbereich enthält,
so dass die Gleichförmigkeit
der Gasströmung
F durch die Betätigungselemente
des Einstellmechanismus verbessert werden kann. Hierzu kann der
Einstellwert mathematisch oder experimentell ermittelt und in einer
Vergleichstabelle, einer linearen oder nicht linearen mathematischen
Formel oder dergleichen gespeichert werden. Die Steuerung 10 kann im
Logikteil 11 eine beliebige erforderliche Logik enthalten,
um das Signal für
die Gleichförmigkeit
der Gasströmung
F korrekt empfangen und verarbeiten zu können, zum Beispiel zeitbasierte
Filter, Mittelungs-Algorithmen oder dergleichen. Damit ermöglicht die
Erfindung in der vorstehend beschriebenen Weise eine Einstellung
der Strömungscharakteristik der
Gasströmung
F auf der Grundlage der überwachten
Gleichförmigkeit,
so dass eine verbesserte Gleichförmigkeit
der Gasströmung
F erreicht wird.
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Zu
beachten ist, dass die vorstehend beschriebene Ausführungsform
der Erfindung nur ein Beispiel wiedergibt und weitere Ausführungsformen, insbesondere
des Überwachungsmechanismus
und des Einstellmechanismus, nachstehend als weitere Beispiele beschrieben
werden. Es versteht sich jedoch, dass die Erfindung darauf nicht
beschränkt
ist.
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Bei
anderen Ausführungsformen
der Erfindung kann der Überwachungsmechanismus
so ausgelegt sein, dass er die Flugbahnen der Vielzahl umgelenkter
Tintentropfen überwacht.
Diese Überwachung
der Flugbahnen liefert präzise
Angaben zur Gleichförmigkeit
der Gasströmung
F über
den Auslass 45 der Kammer 44 hinweg, wenn die
aus den einzelnen Düsen 5 austretenden
Tintentropfen im Wesentlichen die gleiche Geschwindigkeit und das gleiche
Volumen aufweisen. Wenn ein Bereich oder eine Region der Luftströmung F gegenüber anderen Regionen
abweicht, werden die aus einer oder mehreren der Düsen 5 austretenden
Tintentropfen auf eine andere Flugbahn gegenüber den aus anderen Düsen austretenden
Tintentropfen umgelenkt. Liegen Abweichungen in den Flugbahnen der
Vielzahlumgelenkter Tintentropfen aus den Düsen 5 vor, bedeutet
dies, dass die Gasströmung
F über
den Auslass 45 der Kammer 44 hinweg nicht gleichförmig ist. Umgekehrt
bedeutet das Fehlen von Abweichungen in den Flugbahnen der Vielzahlumgelenkter
Tintentropfen aus der Vielzahl der Düsen 5, dass die Gasströmung F über den
Auslass 45 der Kammer 44 hinweg gleichförmig ist.
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Die
vorstehend beschriebene Überwachung der
Flugbahn der aus der Vielzahl der Düsen 5 austretenden
Tintentropfen kann in unterschiedlicher Weise durchgeführt werden.
In 5 ist eine weitere Ausführungsform dargestellt, bei
der ein (nicht dargestellter) Laser verwendet wird, der einen (sich
in der Zeichnung in das Bild hinein erstreckenden) Laserstrahl 56 entlang
der Öffnung 45 der
Kammer 44 abgibt. Dabei ist zu beachten, dass die gemeinsamen Komponenten
der verschiedenen Ausführungsformen
der Erfindung der Klarheit halber jeweils mit denselben Kennziffern
bezeichnet sing. In 5 ist klar zu erkennen, wie
die kleinen Tintentropfen bei deren Durchgang durch die Gasströmung F umgelenkt
werden. Da die Position des Laserstrahls 56 durch die Gasströmung F in
keiner Weise beeinflusst wird, weil der Laserstrahl 56 aus
Licht besteht, können
die Flugbahnen der jeweils aus der Vielzahl der Düsen 5 austretenden
kleinen Tintentropfen bezüglich
des Laserstrahls 56 bestimmt werden. Sind die Flugbahnen
unterschiedlich, bedeutet dies, dass die Gasströmung F nicht gleichförmig ist,
wobei dann die Gleichförmigkeit
der Gasströmung
F durch Betätigen des
Einstellmechanismus verbessert werden kann. Selbstverständlich können auch
die Flugbahnen der großen
Tintentropfen überwacht
werden, wobei aber ihre Umlenkung wegen der größeren Größe und des größeren Volumens
geringer sein wird als die der kleinen Tintentropfen.
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Alternativ
kann die Überwachung
der Flugbahn der aus der Vielzahl der Düsen 5 austretenden Tintentropfen
auch in der Weise erfolgen, dass man die aus der Vielzahl der Düsen 5 austretenden
Tintentropfen, nachdem sie die Gasströmung F passiert haben, auf
das Medium P auftreffen lässt
und die Auftreffposition der Tintentropfen beobachtet. Auch dies
zeigt die Gleichförmigkeit
der Gasströmung
F an, da eine nicht gleichförmige
Gasströmung
F dazu führt,
dass einer oder mehrere der Tintentropfen aus der Vielzahl von Düsen in einer
bezüglich
der übrigen Tropfen,
die auf das Druckmedium P auftreffen, fehlerhaften Ausrichten auf
das Druckmedium P auftreffen. Auch in diesem Fall bedeutet dies,
dass die Gasströmung
F ungleichförmig
ist; durch Betätigen
des Einstellmechanismus kann dann die Gleichförmigkeit der Gasströmung F verbessert
werden.
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Ferner
kann bei alternativen Ausführungsformen
der Erfindung der Einstellmechanismus so ausgelegt sein, dass er
die Strömungseigenschaften
der durch die Gasquelle 42 der Tropfenumlenkeinrichtung 40 erzeugten
Gasströmung
F in unterschiedlicher Weise verändert.
Dabei kann die Einstellung einfach durch Präzisionsbearbeitung der Oberfläche des
Auslasses 45 entsprechend einem Gleichförmigkeits-Anfangswert erreicht
werden, wodurch dann die Gleichförmigkeit
der Gasströmung
F entsprechend verändert
wird. Vorzugsweise erfolgt diese Präzisionsbearbeitung mittels
eines Laserverfahrens, das eine relativ glatte Oberfläche des
Auslasses erzeugt. In Bereichen, in denen die Gasströmung geringer
ist als erforderlich, würde
dann zum Beispiel mehr Material am Auslass 45 abgetragen,
um die Breite des Auslasses zu vergrößern. Eine solche Einstellung der
Gasströmung
F durch maschinelle Bearbeitung mag zwar während der Herstellung der Druckvorrichtung 100 zweckmäßig und
wirtschaftlich sein, ein solches Einstellverfahren ist aber nicht
bevorzugt, da es für
den Käufer
der Druckvorrichtung 100 nicht ohne weiteres realisierbar
ist. Deshalb wird die zuvor besprochene Ausführungsform, bei der der Einstellmechanismus
Leitbleche 46 aufweist, eher bevorzugt. Selbstverständlich können dabei
die Leitbleche 46 auch während der Herstellung der Druckvorrichtung 100 so
bearbeitet werden, dass eine glatte Außenfläche des Auslasses erreicht
wird.
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Bei
anderen Ausführungsformen
kann der Einstellmechanismus so ausgelegt sein, dass die Einstellung
der Strömungsgeschwindigkeit
der Gasströmung
F zusammen mit oder anstelle der Einstellung des Strömungsbereichs
des Auslasses 45 erfolgt. Dies kann, wie in 6 dargestellt,
in der Weise erreicht werden, dass ein oder mehrere Leitbleche 46' in der Kammer 44 vorgesehen
sind, um die Gasströmung
durch die Kammer selektiv zu begrenzen. Die Leitbleche 46' können durch
Betätigungselemente 48 betätigt werden,
wobei diese aus piezoelektrischen Betätigungselementen, MEMS-Betätigungselementen,
elektromagnetischen Betätigungsspulen oder,
wie vorstehend bereits erwähnt,
Elementen einer beliebigen anderen Art bestehen können. Zum Beispiel
können
die Leitbleche 46' von
einer gestrichelt dargestellten zurückgezogenen Position in eine durch
voll ausgezogene Linien dargestellte ausgefahrene Position bewegt
werden, um den Querschnittsbereich der Kammer 44 zu verringern
und die Strömungsrate
durch die Kammer 44 zu vermindern. Dabei können die
Leitbleche 46' getrennt
voneinander oder zusammen miteinander betätigt werden. Die Position der
Leitbleche 46' kann
in geeigneter Weise beliebig gewählt
werden. Auf diese Weise kann die Gleichförmigkeit der aus der Kammer 44 austretenden
Gasströmung
F bei der erfindungsgemäßen Druckvorrichtung 100 verbessert
werden. Selbstverständlich
kann bei anderen Ausführungsformen
anstelle der Kammer 44 oder zusätzlich zu dieser die Gasquelle 42 gesteuert
werden. Allerdings ist die präzise
Steuerung der Gasquelle 42 eher teuer und nicht so einfach
durchzuführen
wie bei der Kammer 44.
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In 7 ist
ein anderer alternativer Einstellmechanismus dargestellt, bei dem
eine akustische Welle erzeugt wird, die auf die aus der Kammer 44 kommende
Gasströmung
F einwirkt. Mit einem Wellengenerator 62 ist ein Lautsprecher 64 verbunden, der
selektiv akustische Wellen entgegen der aus dem Auslass der Kammer 44 austretenden
Gasströmung F
aussendet und damit zum Beispiel durch selektive Verringerung der
Geschwindigkeit der Gasströmung in
die Gleichförmigkeit
der Gasströmung
F eingreift. Der Wellengenerator 62 kann mittels der Steuerung 10 in
Abhängigkeit
von der Gleichförmigkeit
der Gasströmung
F gesteuert werden, wobei diese durch den vorstehend beschriebenen Überwachungsmechanismus überwacht
wird.
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Auch
hier ist zu beachten, dass die vorstehenden Erläuterungen der dargestellten
Ausführungsformen
nur Beispiele der Erfindung beschreiben und die Erfindung dadurch
nicht eingeschränkt wird.
In anderen Ausführungsformen
kann die Tropfenumlenkeinrichtung 40 in beliebiger anderer
Form ausgebildet sein und jede beliebige Anzahl von geeigneten Kammern,
Kanälen,
Geblä sen,
Lüftern, usw.,
aufweisen. Außerdem
kann die Tropfenumlenkeinrichtung 40 eine positive Druckquelle,
eine negative Druckquelle oder beides und beliebige Elemente zum
Erzeugen eines Druckgradienten oder einer Gasströmung enthalten. Der Rückführkanal 30 kann zum
Auffangen der umgelenkten Tropfen beliebig ausgebildet sein und
kann bei Bedarf auch belüftet sein.
Bei der Gasquelle 42 kann es sich um jede beliebige Form
einer solchen Quelle handeln, etwa um ein Gasdruckgefäß oder einen
Gasdruckgenerator, einen Lüfter,
eine Turbine, ein Gebläse
oder ein elektrostatisches Luftbewegungsgerät. Die Leitbleche 46 können jede
beliebige Größe, Form
oder Ausbildung aufweisen, und der Einstellmechanismus kann auch aus Öffnungen,
Schablonen oder dergleichen bestehen.
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Art
und Form des Druckmediums P können beliebig
gewählt
werden. Zum Beispiel kann das Druckmedium in Blattform oder als
Bahn vorliegen. Ferner kann das Druckmedium P aus den unterschiedlichsten
Materialien bestehen, zum Beispiel aus Papier, Vinyl, Gewebe, anderen
großen
Fasermaterialien, usw. Zum Bewegen des Druckkopfs bezüglich des
Druckmediums kann jeder beliebige Mechanismus eingesetzt werden,
zum Beispiel ein herkömmlicher
Rasterscanmechanismus, usw.
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Wie
aus Vorstehendem ohne weiteres ersichtlich ist, stellt die Erfindung
auch ein neuartiges Verfahren zur Verbesserung der Druckqualität einer kontinuierlich
arbeitenden Tintenstrahldruckvorrichtung bereit, bei der ausgewählte Tropfen
eines Tropfenstroms selektiv so umgelenkt werden, dass sie auf ein
Druckmedium auftreffen. In 8 ist das
erfindungsgemäße Verfahren
im Flussdiagramm 200 besonders deutlich dargestellt. Wie
zu erkennen ist, weist das Verfahren einen Schritt 202 auf,
in dem ein Strom einer Vielzahl von Tintentropfen abgegeben wird,
wobei die Tintentropfen, und zwar kleine bzw. große Tropfen,
jeweils im Wesentlichen dieselbe Größe aufweisen. Im Schritt 204 wird
eine Gasströmung
zugeführt,
die die Vielzahl von Tintentropfen umlenkt. Die Gleichförmigkeit
der Gasströmung
wird im Schritt 204 überwacht,
und im Schritt 206 wird eine Strömungseigenschaft der Gasströmung auf
der Grundlage der im Schritt 204 überwachten Gleichförmigkeit
der Gasströmung
eingestellt.
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Es
ist ersichtlich, dass die verschiedenen Schritte des Flussdiagramms 200 mit
der zuvor unter Bezugnahme auf 1 bis 7 beschriebenen Druckvorrichtung
ausgeführt
werden können.
Dabei kann die Gasströmung
durch eine Tropfenumlenkeinrichtung erzeugt werden. Der Schritt 204,
in dem die Gleichförmigkeit
der Gasströmung überwacht
wird, kann mittels eines Hitzdraht-Sensors oder durch Überwachung
von Flugbahnen der Vielzahlumgelenkter Tintentropfen in der vorstehend
beschriebenen Weise ausgeführt
werden, etwa durch Verwendung eines Laserstrahls oder dadurch, dass
auf die teilweise umgelenkte Vielzahl von Tintentropfen auf einem
Druckmedium einwirkt. Außerdem
kann die Gasströmung
im Schritt 206 durch Verändern der Strömungsgeschwindigkeit
oder des Strömungsbereichs
oder des Auslasses, etwa durch Betätigung von Leitblechen, eingestellt
werden. Bei einer anderen Ausführungsform
kann die Strömungseigenschaft
der Gasströmung
durch Erzeugung einer akustischen Welle oder alternativ durch Präzisionsbearbeitung
des Auslasses eingestellt werden.