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Dokumentenidentifikation DE3218342C2 12.09.1991
Titel Auffangvorrichtung für nicht verbrauchte Tinte für einen Tintenstrahlschreiber
Anmelder A.B. Dick Co., Chicago, Ill., US
Erfinder Arway, George W., River Grove, Ill., US;
Eremity, Frank, Hanover Park, Ill., US
Vertreter Wuesthoff, F., Dr.-Ing.; Frhr. von Pechmann, E., Dipl.-Chem. Dr.rer.nat.; Behrens, D., Dr.-Ing.; Goetz, R., Dipl.-Ing. Dipl.-Wirtsch.-Ing., Pat.-Anwälte, 8000 München
DE-Anmeldedatum 14.05.1982
DE-Aktenzeichen 3218342
Offenlegungstag 02.12.1982
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 12.09.1991
Veröffentlichungstag im Patentblatt 12.09.1991
IPC-Hauptklasse B41J 2/185

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Auffangvorrichtung für einen Tintenstrahlschreiber mit einem Tintenbehälter, der an mindestens eine Schreibdüse zum Ausstoßen eines Strahles von Tintentröpfchen gegen eine Schreibfläche angeschlossen ist, wobei ein Teil des Tintenstrahls zum Markieren der Schreibfläche benutzt wird und der übrige Teil des Tintenstrahls zum Tintenbehälter mittels einer Tintenrückleiteinrichtung zurückgeleitet wird, mit einem Tintentröpfchen-Fänger zum Aufnehmen der nicht zum Markieren der Schreibfläche verbrauchten Tintentröpfchen des Tintenstrahls, und mit einem Vakuumerzeuger zum Ansaugen von Luft und Tintennebel und zum Erzeugen eines Unterdruckes zum Fördern der durch den Tintentröpfchen-Fänger aufgenommenen Tinte in den Tintenbehälter.

Derartige Auffangvorrichtungen und Tintenrückleiteinrichtungen sind bei Tintenstrahlschreibern weit verbreitet (IBM, Technical Disclosure Bulletin, Vol. 19, Nr. 6, Nov. 1976, S. 2037, deutsche Patentschrift 23 38 017). Sie weisen gewöhnlich einen Tintentröpfchen-fänger auf, welcher die abgelenkten, nicht auf die Schreibfläche treffenden Tintentröpfchen zuerst auffängt und dann an eine Rücklaufleitung abgibt, über die sie schließlich zur Wiederverwendung in einen Tintenbehälter zurückgeleitet werden, aus dem die Tinte, gegebenenfalls nach Trennung von eingeschlossener Luft oder von Trägerluft eine Rückführung zur Schreibdüse erfolgt. Das Freispülen des Eintrittskanals des Tintentröpfchen-Fängers von Tinte geschieht durch Absaugen, wozu an den Tintenbehälter ein Vakuumerzeuger angeschlossen ist. Durch das Erzeugen eines Unterdrucks in der Rückführleitung wird Tinte nicht nur aus dem Eintrittskanal abgesaugt, sondern auch durch die Rückführleitung hindurch in den Tintenbehälter oder einen vorgeschalteten Rücklaufbehälter gesaugt. Gewöhnlich wird das Unterdruckniveau so ausreichend hoch eingestellt, daß die aus der Umgebung in den Tintentröpfchen-Fänger angesaugte Luft auch den in der Umgebung der Mündung des Fängers üblicherweise vorhandenen Tintennebel in den Fänger mitreißt. Es ist wünschenswert, daß der Tintennebel in den Fänger hineingezogen wird, um zu verhindern, daß er sich auf benachbarte Bauteile des Tintenstrahlschreibers oder auf die Schreibfläche niederschlägt.

In bestimmten Anwendungsfällen des Tintenstrahl-Schreib- oder -Druckverfahrens müssen Tinten benutzt werden, die ein Lösungsmittel, z. B. Alkohol oder Keton, enthalten. Wenn solche Tinten Luft ausgesetzt sind, leiden sie unter einer relativ raschen Verdunstung. Das Lösungsmittel verdunstet besonders rasch, wenn bei Benutzung derartiger Tinten im Bereich der Auffangvorrichtung der starke Luftstrom aufrechterhalten wird. Der Lösungsmittelverlust macht die Tinte schließlich unbenutzbar; die Tinte muß dann ersetzt oder durch Zugeben von Lösungsmittel und/oder anderen Zusatzstoffen wieder auf das richtige Mischungsverhältnis gebracht werden.

Zur Verringerung der Lösungsmittelverdunstung in der Tintenrücklaufeinrichtung ist bei herkömmlichen Tintenstrahlschreibern ein Tintenseparator gemäß z. B. der US-PS 40 23 182 verwendet worden. Die Zwischenschaltung eines Tinten/Luft-Separators zwischen eine Auffangvorrichtung, die gewöhnlich Teil des Schreib- oder Druckkopfes ist, und einen Tintenrücklaufbehälter führt zu einer beträchtlichen Vergrößerung der Zeitdauer, während der die Zusammensetzung der Tinte innerhalb akzeptabler betriebsmäßiger Grenzen bleibt. Der große Luftstromdurchsatz in der Tintenauffangvorrichtung wird jedoch durch den Separator nicht herabgesetzt. Außerdem muß in der Nähe des Tintenstrahl-Schreib- oder -Druckkopfes eine Halterung für den Separator zweckmäßigerweise so angeordnet sein, daß zum Abscheiden der Tinte aus dem in den Separator einströmenden Tinten-Luft-Gemisch die Wirkung der Schwerkraft ausgenutzt werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung von vereinfachtem Aufbau zum Absaugen von Tintennebel aus dem Bereich der Auffangvorrichtung zu schaffen, die das Vermischen der aufgefangenen Tinte und das Absauge-Luftstroms zu einem einzigen Strom verhindert.

Die Lösung dieser Aufgabe ist mit ihren Ausgestaltungen in den Patentansprüchen gekennzeichnet.

Erfindungsgemäß hat ein Tintenstrahlschreiber eine Auffangvorrichtung, die an ihrem Eintrittskanal einen Tröpfchenfänger zum Auffangen nicht verbrauchter Tintentröpfchen aufweist, und in der Nähe des Fängers einen getrennten Lufteinlaß zum Absaugen von Tintennebel aus der Umgebung des Sammelgefäßes.

Bei der erfindungsgemäßen Auffangvorrichtung ist nahezu völlig ausgeschlossen, daß der zum Entfernen von Tintennebel und Tintenniederschlag aus dem Bereich der Auffangvorrichtung benutzte Luftstrom auf die aufgefangene Tinte einwirkt.

Ein anderer Vorteil der erfindungsgemäßen Auffangvorrichtung besteht darin, daß sie einfacher aufgebaut, nicht auf die Wirkung der Schwerkraft angewiesen und bequem einzubauen ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Tintenstrahlschreiber mit einer erfindungsgemäßen Auffangvorrichtung,

Fig. 2 eine Schrägansicht einer erfindungsgemäßen Auffangvorrichtung,

Fig. 3 eine Seitenansicht derselben Auffangvorrichtung,

Fig. 4 die zugehörige Vorderansicht,

Fig. 5 die zugehörige Draufsicht,

Fig. 6 den Schnitt 6-6 in Fig. 5 und

Fig. 7 eine Schrägansicht einer anderen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Auffangvorrichtung zum Auffangen mehrerer Tintenstrahlen.

Der in Fig. 1 dargestellte Tintenstrahlschreiber benutzt Tinte, die in einem Tintenvorratsbehälter 10 bereitgehalten wird und über eine Zuführleitung 11 einem Schreibkopf 12 zuförderbar ist. Zum Erzeugen von Druck für das Ausstoßen von Tinte aus dem Schreibkopf 12 in Richtung einer Druck- oder Schreibfläche 14 sind in die Zuführleitung 11 eine Pumpe 15 und ein Regler 16 eingebaut. Der Schreibkopf 12 hat an einen Düsenauslaß 18 mit üblicherweise kleinem Durchmesser, der bei einem praktischen Beispiel etwa 0,0635 mm betrug.

Die unter Druck stehende Tinte wird aus der Düsenöffnung anfänglich als kontinuierlicher Strom in Richtung der Schreibfläche 14 ausgestoßen und zerfällt danach in einzelne Tintentröpfchen 19. Um Tintentröpfchen 19 von gleichmäßiger Größe und regelmäßigem Zwischenabstand zu erhalten, kann auf den Tintenstrom bzw. -strahl mit einer kontrollierten Störung nach einem in der Fachwelt bekannten Verfahren eingewirkt werden, das darin besteht, mit dem Schreibkopf 12 eine zweckdienliche Antriebsvorrichtung zu verbinden, z. B. einen Oszillator 20, der mit einem nicht dargestellten piezoelektrischen Element in dem Schreibkopf 12 gekuppelt ist. Der Flug oder die Flugbahn der Tintentröpfchen 19 ist dadurch steuerbar, daß bei der Ausbildung jedes einzelnen Tintentröpfchens 19 dessen elektrische Ladung mittels eines Laderinges 21 beeinflußt wird. Die Tintentröpfchen 19 fliegen durch den Ladering 21 hindurch und dringen in ein elektrostatisches Feld ein, das mit einem Satz Ablenkplatten 22 und 24 erzeugbar ist. Das elektrostatische Feld wird auf einem konstanten Niveau gehalten, um ein Ablenkfeld zu schaffen, welches die Flugbahn der Tintentröpfchen 19 in Abhängigkeit vom Ladungsniveau jedes einzelnen Tintentröpfchens 19 bestimmt, das sich durch die Wirkung des Laderinges 21 ergibt. Beim gezeigten Beispiel folgen die Tintentröpfchen 19 mit einem höheren Ladungsniveau einer Flugbahn, in der sie auf die Schreibfläche 14 auftreffen, wogegen Tintentröpfchen 19 mit einem niedrigeren Ladungsniveau oder nahezu keiner Ladung zu einer Auffangvorrichtung 25 hin gelenkt werden.

Nachdem die zur Auffangvorrichtung 25 hin gelenkten Tintentröpfchen 19 aufgefangen worden sind, werden sie weggesaugt, ohne daß sie der relativ rasch strömenden Luft ausgesetzt werden, die zum Absaugen der Tintentröpfchen und des normalerweise in der Nähe der Auffangvorrichtung 25 auftretenden Tintenniederschlags notwendig ist. Dies wird beim gezeigten Beispiel durch Trennen der Strömungswege für die aufgefangene flüssige Tinte und die Spül- bzw. Saugluft erreicht.

Die Auffangvorrichtung 25 hat eine gemeinsame Mündung oder Eintrittskanal 26, durch den Tintentröpfchen 19 im Flug hindurchgeleitet und Luft eingesaugt werden, und einen Tintentröpfchen- Fänger 28 zum Auffangen der Tintentröpfchen 19 und Wegleiten der Tintenflüssigkeit entlang einer Bahn, die von der Bahn der Spül- oder Saugluft getrennt ist, welche einen Lufteinlaß 29 durchströmt. Die Luftströmung oder -förderung geschieht mittels des Eintrittskanals 26 und erfolgt durch Anschließen eines Vakuumerzeugers 30 über eine Leitung 31 und einen Vakuumregler 32 an den Lufteinlaß 29. Durch das Ansaugen von Luft werden die Tintentröpfchen, häufig in Form von Tintennebel, eingesaugt, ohne daß die gegen die Schreibfläche 14 oder gegen einen Einlaß des Tintentröpfchen-Fängers 28 gerichteten Tintentröpfchen 19 beeinflußt werden, die aufgrund der Trägheitskraft ihre Flugrichtung beibehalten.

Um einen Tintenniederschlag am Einlaß des Tröpfchenfängers 28 zu verhindern, wird beim gezeigten Beispiel derselbe Vakuumerzeuger 30 benutzt. Er ist über einen Regler 35, einen Tintenrücklaufbehälter 36 und ein Rücklaufrohr 34 an den beim gezeigten Beispiel gemäß Fig. 2 bis 6 als Rohrleitung ausgebildete Tröpfchenfängers 28 angeschlossen, wobei das Rücklaufrohr 34 und der Tröpfchenfänger 28 als Fördervorrichtung dienen, die einen Strömungsweg für die Tintenflüssigkeit bildet. Bei Bedarf kann die an das Rücklaufrohr 34 angeschlossene Vakuumquelle selbstverständlich getrennt von dem mit der Leitung 31 verbundenen Vakuumerzeuger 30 sein.

Die vom Tröpfchenfänger 28 aufgefangene Tintenflüssigkeit wird durch das Rücklaufrohr 34 hindurch abgeleitet und im Tintenrücklaufbehälter 36 aufgenommen. Anstelle einer Vakuumquelle zum Ansaugen von Tinte durch das Rücklaufrohr 34 hindurch kann zum selben Zweck eine in Fig. 1 mit gestrichelten Linien dargestellte Pumpe 37 verwendet werden. Beim gezeigten Beispiel sind der Tintenrücklaufbehälter 36 und der Tintenvorratsbehälter 10 durch eine Verbindungsleitung 33 miteinander verbunden, in die eine nicht dargestellte zweckdienliche Pumpe und ein nicht dargestelltes Rückschlagventil als Übertragungsvorrichtung eingebaut sind, welche Tinte aus dem unter Unterdruck stehenden Tintenrücklaufbehälter 36 in den unter Druck stehenden Tintenvorratsbehälter 10 fördert.

Gemäß einem Merkmal der Erfindung wird die Luftströmung am Eintrittskanal 26 der Auffangvorrichtung 25 auf einem relativ größeren Durchsatz gehalten als der Luftstrom im Tröpfchenfänger 28 und im Tintenrücklaufrohr 34. Die Vakuumregler 32 und 35 sind je so eingestellt, daß, obgleich der Vakuumerzeuger 30 beiden gemeinsam ist, in der Leitung 31 ein relativ größerer Luftdurchsatz aufrechterhalten wird als im Tintenrücklaufrohr 34. Es hat sich herausgestellt, daß eine Luftströmungsgeschwindigkeit bzw. ein Luftdurchsatz von etwa 0,226 Nm3/h am Eintrittskanal 26 ausreicht, um in dessen Bereich Tintennebel abzusaugen. Ferner hat sich herausgestellt, daß ein Tintenniederschlag am Sammelgefäß 28 verhindert werden kann, wenn im Tintenrücklaufrohr 34 eine Luftströmung von etwa 0,028 Nm3/h aufrechterhalten wird.

Zur Beibehaltung des gewünschten relativ niedrigeren Luftdurchsatzes im Tröpfchenfänger 28 im Vergleich zum Luftdurchsatz im Lufteinlaß 29 hatte bei einer praktischen Ausführungsform das Tintenrücklaufrohr 34 einen Durchmesser von etwa 1,574 mm, das Rohr der Leitung 31 dagegen einen solchen von etwa 3,175 mm. Form, Gestalt und Anordnung des Tröpfchenfängers 28, des Lufteinlasses 29 und der zugehörigen Bauteile der Auffangvorrichtung 25 und der Rohrverbindungen dieses Ausführungsbeispiels sind in Fig. 2 bis 6 dargestellt. Die Regler 35 und 32 waren so eingestellt, daß sie im Lufteinlaß 29 einen Luftdurchsatz von etwa 0,28 Nm3/h und im Tröpfchenfänger 28 einen solchen von etwa 0,028 Nm3/h erzeugten. Durch diese Luftdurchsätze war sichergestellt, daß Tintennebel zuverlässig in den Eintrittskanal 26 hineingezogen wurde und sich nicht auf elektrische Bauteile wie die Ablenkplatten 22 und 24 oder auf die Schreibfläche 14 niederschlug. Gleichzeitig wurde die Tintenflüssigkeit vom Tröpfchenfänger 28 aufgefangen und unter geringstmöglicher Einwirkung von mit höheren Geschwindigkeiten bzw. Durchsätzen strömender Luft in den Tintenrücklaufbehälter 36 zurückgeleitet. Bei Benutzung z. B. einer Tinte auf Alkoholbasis wurde eine Verdunstungsgeschwindigkeit von etwa 49,7 Stunden je Liter erreicht. Dies stellt eine beträchtliche Verbesserung gegenüber herkömmlichen Anordnungen dar, bei denen die Verdunstungsgeschwindigkeiten mit vergleichbaren Tinten etwa 39 Stunden je Liter betrugen.

Die Auffangvorrichtung 25, Tröpfchenfänger 28 und der Lufteinlaß 29 können verschieden gestaltet sein und doch ihren Zweck erfüllen, nämlich Tintentröpfchen aufzufangen, die zum Beschriften bzw. Bedrucken nicht verbraucht wurden, und den Tintennebel aus dem Bereich der Auffangvorrichtung 25 zu entfernen und dabei die Einwirkung von größeren Luftdurchsätzen bzw. Luftströmungsgeschwindigkeiten auf die aufgefangene Tinte so gering wie möglich zu halten. Z. B. kann der Lufteinlaß dem Tröpfchenfänger 28 für flüssige Tinte benachbart sein oder es aufnehmen.

Bei der in Fig. 7 dargestellten anderen Ausführungsform hat eine Auffangvorrichtung 125 einen Eintrittskanal 126, der Tintentröpfchen aus mehreren Tintenstrahlen aufzufangen vermag und zum Wegspülen des Tintennebels in diesem Bereich von einem Luftstrom durchströmt wird. Die Tintentröpfchen werden von einem Tintentröpfchen-Fänger aufgefangen, der beim gezeigten Beispiel von mehreren Rohröffnungen 128a bis 128e gebildet ist, von denen für jeden Tintenstrahl je eine vorgesehen ist. Der Tintentröpfchen-Fänger kann auch eine langgestreckte Mulde sein, die alle Tintenstrahlen mit einer gemeinsamen Öffnung aufzufangen vermag. In der Nähe der den Tröpfchenfänger bildenden Rohröffnungen 128a bis 128e ist eine beim gezeigten Beispiel langgestreckte Haube 129 von komplementärer Gestalt angeordnet, die jeden Tröpfchenfänger aufnimmt. Ähnlich wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 bis 6 sind die Rohröffnungen 128a bis 128e des Tröpfchenfängers je an ein entsprechendes Tintenrücklaufrohr 134a bis 134e mit niedrigerem Luftdurchsatz angeschlossen, wogegen der Lufteinlaß 129 mit einer Leitung 131 mit größerem Luftdurchsatz verbunden ist. Jedes der Tintenrücklaufrohre 134a bis 134e und die Leitung 131 sind an ein Vakuumsystem angeschlossen, das wie die Ausführungsform gemäß Fig. 1 bis 6 einen Vakuumerzeuger sowie Regler aufweist. Die Auffangvorrichtung 125 ist in einem Tintenstrahlschreiber verwendbar, bei dem mehrere Schreibdüsen mehrere Tintenstrahlen ausstoßen.

Es hat sich herausgestellt, daß durch die Erfindung die Konstruktion einer Tintenauffangvorrichtung in hohem Maße vereinfacht wird und dennoch eine nahezu vollständige Trennung der Rücklauftinte von den großen Luftströmen erreicht wird, die zum Wegspülen von Tintennebel aus dem Bereich der Auffangvorrichtung notwendig sind. Bei mit einer Auffangvorrichtung gemäß der Erfindung ausgestatteten Tintenstrahlschreibern können die Beschränkungen wegfallen, die bei einigen herkömmlichen Vorrichtungen hinsichtlich der Ausrichtung bzw. Lage der Auffangvorrichtung und der Verbindungsleitungen bestehen. Hierbei handelt es sich um die von der Wirkung der Schwerkraft unabhängigen Gestaltungen der Erfindung; ein Beispiel hierfür ist die Ausführungsform, bei der im Tintenrücklaufrohr 34 ein Vakuumerzeuger oder eine Pumpe zum Absaugen von Tinte aus dem Eintrittskanal des Sammelgefäßes 28 angeordnet ist. Zum letztgenannten Zweck kann die Erfindung jedoch auch die Wirkung der Schwerkraft ausnutzen, wenn die Tinte entsprechend fließfähig ist. Außer auf einen Tintenstrahlschreiber mit einem speziellen Verfahren für die Tintentröpfchenkontrolle ist die Erfindung auf andere Tintenstrahlschreiber-Typen anwendbar, bei denen Tinte in eine Auffangvorrichtung gelenkt wird und es wünschenswert ist, den Lösungsmittelverlust in der Tinte so gering wie möglich zu halten. Außerdem ist es im Rahmen der Erfindung möglich, den Tröpfchenfänger und den Lufteinlaß verschieden zu gestalten.


Anspruch[de]
  1. 1. Auffangvorrichtung für einen Tintenstrahlschreiber mit einem Tintenbehälter (10, 36), der an mindestens eine Schreibdüse (18) zum Ausstoßen eines Strahles von Tintentröpfchen (19) gegen eine Schreibfläche (14) angeschlossen ist, wobei ein Teil des Tintenstrahls zum Markieren der Schreibfläche benutzt wird und der übrige Teil des Tintenstrahls zum Tintenbehälter mittels einer Tintenrückleiteinrichtung (34, 134) zurückgeleitet wird, mit einem Tintentröpfchen-Fänger (28, 128) zum Aufnehmen der nicht zum Markieren der Schreibfläche verbrauchten Tintentröpfchen (19) des Tintenstrahls, und mit einem Vakuumerzeuger (30) zum Ansaugen von Luft und Tintennebel und zum Erzeugen eines Unterdruckes zum Fördern der durch den Tintentröpfchen- Fänger aufgenommenen Tinte in den Tintenbehälter, dadurch gekennzeichnet, daß der Tintentröpfchen-Fänger (28, 128) und ein Lufteinlaß (29, 129) des Vakuumerzeugers (30) einander benachbart in einem gemeinsamen Eintrittskanal (26, 126) der Auffangvorrichtung (25, 125) angeordnet sind, daß der Tintentröpfchen-Fänger (28, 128) über ein Rücklaufrohr (34, 134) mit dem Tintenbehälter (10, 36) verbunden ist, und daß der Vakuumerzeuger (30) mit getrennt einstellbaren Vakuumniveaus mit dem Lufteinlaß (29, 129) und mit dem Tintenbehälter (10, 36) verbunden ist.
  2. 2. Auffangvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Einstellen des am Tintentröpfchen-Fängers (28, 128) und am Lufteinlaß (29, 129) zu erzeugenden Vakuumniveaus je ein Regler (35 bzw. 32) vorgesehen ist, der an jedem Rücklauf (34, 134) eine zum Absaugen von flüssiger Tinte durch das Rücklaufrohr (34) reichenden kleinstmöglichen Luftstrom bzw. am Lufteinlaß (29, 129) einen zum Absaugen von Tintennebel vom gemeinsamen Eintrittskanal (26, 126) der Auffangvorrichtung (25, 125) ausreichenden, relativ größeren Luftstrom erzeugt.
  3. 3. Auffangvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftstrom in jeden Tintentröpfchen-Fänger (28, 128) etwa 0,028 Nm3/h oder weniger und der Luftstrom in den Lufteinlaß (29, 129) etwa 0,226 Nm3/h oder mehr betragen.
  4. 4. Auffangvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Lufteinlaß (29) den Tintentröpfchen-Fänger (28) aufnimmt.
  5. 5. Auffangvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die Auffangvorrichtung (125) mindestens mehrere Tintentröpfchen-Fänger (128a .... 128e) münden und von einem gemeinsamen Lufteinlaß (129) umgeben sind (Fig. 7).






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