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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regeneration eines Druckkopfes einer Tintenstrahl-Druckvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie aus der Druckschrift
US 9,452,607 B2 entnommen werden kann.
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Eine Tintenstrahl-Druckvorrichtung zum Bedrucken eines Aufzeichnungsträgers kann zumindest einen Druckriegel mit ein oder mehreren Druckköpfen umfassen, wobei jeder Druckkopf typischerweise eine Vielzahl von Düsen aufweist. Die Düsen sind jeweils eingerichtet, Tintentropfen auszustoßen, um Bildpunkte eines Druckbildes auf den Aufzeichnungsträger zu drucken.
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Während des Druckens verschmutzt ein Druckkopf typischerweise mit Tinte, Aerosolen und/oder Bestandteilen des Aufzeichnungsträgers. Des Weiteren trocknet die Tinte in einem Druckkopf in Betriebsphasen, in denen nicht gedruckt wird. Die Verschmutzung des Druckkopfes und/oder das Trocknen der Tinte können zu einer Beeinträchtigung der Druckqualität und/oder zu einem Ausfall von einzelnen Düsen des Druckkopfes führen.
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Zur Reinigung eines Drückkopfes und/oder zur Beseitigung von getrockneter bzw. angetrockneter Tinte können die ein oder mehreren Düsen der Druckköpfe während eines Reinigungsvorgangs mit Tinte gespült werden. Das Spülen mit Tinte führt jedoch zu einem erhöhten Tintenverbrauch einer Tintenstrahl-Druckvorrichtung.
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Das vorliegende Dokument befasst sich mit der technischen Aufgabe, den Verbrauch an Tinten bei der Regenerierung und/oder bei der Reinigung eines Druckkopfes einer Tintenstrahl-Druckvorrichtung zu reduzieren. Die Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Vorrichtungsanspruchs 1 gelöst. Des Weiteren wird die Aufgabe durch die Merkmale des unabhängigen Verfahrensanspruchs 9 gelöst.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung zur Regenerierung eines Druckkopfes einer Tintenstrahl-Druckvorrichtung beschrieben, der zumindest eine Düse umfasst. Dabei ist eine Düsenöffnung der Düse an einer Düsenplatte des Druckkopfes angeordnet. Die Vorrichtung umfasst zumindest eine Auftragseinheit, die eingerichtet ist, eine Flüssigkeit auf die Düsenplatte des Druckkopfes aufzubringen. Die Vorrichtung umfasst ferner eine Steuereinheit, die eingerichtet ist, einen Aktuator der Düse mit zumindest einem Nichtausstoßpuls anzusteuern. Der Nichtausstoßpuls ist derart ausgebildet, dass durch den Nichtausstoßpuls im Wesentlichen kein Ausstoß von Tinte aus der Düse bewirkt wird. Außerdem ist der Nichtausstoßpuls derart ausgebildet, dass durch den Nichtausstoßpuls ein Tintenmeniskus an der Düsenöffnung der Düse derart in Bewegung versetzt wird, dass Flüssigkeit von der Düsenplatte in die Düse befördert wird und sich mit der Tinte in der Düse vermischt. Dabei ist die Steuereinheit derart eingerichtet Viskositätsinformation in Bezug auf eine Viskosität der Tinte in der Düse zu ermitteln; und die Düse in Abhängigkeit von der Viskositätsinformation wiederholt mit einem Nichtausstoßpuls anzusteuern.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Regenerierung eines Druckkopfes einer Tintenstrahl-Druckvorrichtung beschrieben, wobei der Druckkopf zumindest eine Düse umfasst. Das Verfahren umfasst das Aufbringen einer Flüssigkeit auf die Düsenplatte des Druckkopfes. Außerdem umfasst das Verfahren das Betreiben der Düse mit zumindest einem Nichtausstoßpuls, um Flüssigkeit von der Düsenplatte in die Düse zu befördern und um dadurch die Viskosität der Tinte in der Düse zu reduzieren. Dabei wird durch den Nichtausstoßpuls kein Ausstoß von Tinte aus der Düse bewirkt. Ferner wird durch den Nichtausstoßpuls ein Tintenmeniskus an der Düsenöffnung der Düse derart in Bewegung versetzt, dass Flüssigkeit von der Düsenplatte in die Düse befördert wird und sich mit der Tinte in der Düse vermischt. Die Viskositätsinformation in Bezug auf eine Viskosität der Tinte in der Düse wird ermittelt. Außerdem wird die Düse in Abhängigkeit von der Viskositätsinformation wiederholt mit einem Nichtausstoßpuls von der Steuereinheit angesteuert.
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Im Weiteren werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der schematischen Zeichnung näher beschrieben. Dabei zeigen:
- 1a ein Blockdiagramm einer beispielhaften Tintenstrahl-Druckvorrichtung;
- 1b eine beispielhafte Regenerierungs-Vorrichtung einer Tintenstrahl-Druckvorrichtung in einer Ansicht von unten;
- 1c eine beispielhafte Regenerierungs-Vorrichtung einer Tintenstrahl-Druckvorrichtung in einer Ansicht von der Seite;
- 2 eine beispielhafte Düse;
- 3a einen beispielhaften Nichtausstoßpuls mit einer Nachschwingung;
- 3b eine beispielhafte Nachschwingung;
- 3c einen beispielhaften zeitlichen Verlauf der Viskosität von Tinte in unterschiedlichen Betriebsphasen einer Tintenstrahl-Druckvorrichtung; und 4 ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zur Regenerierung eines Druckkopfes einer Tintenstrahl-Druckvorrichtung.
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Die in 1a dargestellte Druckvorrichtung 100 ist für den Druck auf einen bogen- oder blatt- oder platten- oder bandförmigen Aufzeichnungsträger 120 ausgelegt. Der Aufzeichnungsträger 120 kann aus Papier, Pappe, Karton, Metall, Kunststoff, Textilien, einer Kombination davon und/oder sonstigen geeigneten und bedruckbaren Materialien hergestellt sein. Der Aufzeichnungsträger 120 wird entlang der Transportrichtung 1 (dargestellt durch einen Pfeil) durch das Druckwerk 140 der Druckvorrichtung 100 transportiert.
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Das Druckwerk 140 der Druckvorrichtung 100 umfasst in dem dargestellten Beispiel zwei Druckriegel 102, wobei jeder Druckriegel 102 für das Drucken mit Tinte einer bestimmten Farbe verwendet werden kann (z.B. Schwarz, Cyan, Magenta und/oder Gelb und ggf. MICR-Tinte). Des Weiteren umfasst die Druckvorrichtung 100 typischerweise zumindest eine Fixier- bzw. Trocknungseinheit (nicht dargestellt), die eingerichtet ist, ein auf den Aufzeichnungsträger 120 gedrucktes Druckbild zu fixieren.
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Ein Druckriegel 102 kann ein oder mehrere Druckköpfe 103 umfassen, die ggf. in mehreren Reihen nebeneinander angeordnet sind, um die Bildpunkte unterschiedlicher Spalten 31, 32 eines Druckbildes auf den Aufzeichnungsträger 120 zu drucken. In dem in 1a dargestellten Beispiel umfasst ein Druckriegel 102 fünf Druckköpfe 103, wobei jeder Druckkopf 103 die Bildpunkte einer Gruppe von Spalten 31, 32 eines Druckbildes auf den Aufzeichnungsträger 120 druckt.
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Jeder Druckkopf 103 des Druckwerks 140 umfasst in der in 1a abgebildeten Ausführungsform mehrere Düsen 21, 22, wobei jede Düse 21, 22 eingerichtet ist, Tintentropfen auf den Aufzeichnungsträger 120 zu feuern oder zu stoßen. Ein Druckkopf 103 des Druckwerks 140 kann beispielsweise mehrere Tausend effektiv genutzte Düsen 21, 22 umfassen, die entlang mehrerer Reihen quer zur Transportrichtung 1 des Aufzeichnungsträgers 120 angeordnet sind. Mittels der Düsen 21, 22 eines Druckkopfs 103 des Druckwerks 140 können Bildpunkte einer Zeile eines Druckbildes auf den Aufzeichnungsträger 120 quer zur Transportrichtung 1, d.h. entlang der Breite des Aufzeichnungsträgers 120, gedruckt werden.
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Die Druckvorrichtung 100 umfasst ferner eine Steuereinheit 101 (z.B. eine Ansteuer-Hardware und/oder einen Controller), die eingerichtet ist, die Aktuatoren der einzelnen Düsen 21, 22 der einzelnen Druckköpfe 103 des Druckwerks 140 anzusteuern, um in Abhängigkeit von Druckdaten das Druckbild auf den Aufzeichnungsträger 120 aufzubringen.
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Das Druckwerk 140 der Druckvorrichtung 100 umfasst somit zumindest einen Druckriegel 102 mit K Düsen 21, 22, die mit einem bestimmten Zeilentakt angesteuert werden können, um eine Zeile (quer zu der Transportrichtung 1 des Aufzeichnungsträgers 120) mit K Pixeln bzw. K Spalten 31, 32 eines Druckbildes auf den Aufzeichnungsträger 120 zu drucken (mit K>1000). Die Düsen 21, 22 sind in dem dargestellten Beispiel unbeweglich bzw. fest in der Druckvorrichtung 100 verbaut, und der Aufzeichnungsträger 120 wird mit einer bestimmten Transportgeschwindigkeit an den feststehenden Düsen 21, 22 vorbeigeführt.
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Des Weiteren umfasst die Druckvorrichtung 100 ein oder mehrere Regenerierungs-Vorrichtungen 150 für die ein oder mehreren Druckriegel 102. Ein Druckriegel 102 kann von einer Druckposition, an der der Druckriegel 102 oberhalb des Aufzeichnungsträgers 120 angeordnet ist, in eine Reinigungs- bzw. Wartungsposition überführt werden. Zu diesem Zweck kann der Druckriegel 102 in die durch einen Pfeil angezeigte Bewegungsrichtung 2 bewegt werden. Die Düsenplatten der ein oder mehreren Druckköpfe 103 eines Druckriegels 102 können dann in der Reinigungs- bzw. Wartungsposition anhand einer Regenerierungs-Vorrichtung 150 gereinigt, z.B. abgewischt, werden. Die Druckvorrichtung 100 kann für jeden Druckriegel 102 zumindest oder genau eine Regenerierungs-Vorrichtung 150 aufweisen.
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1b zeigt eine Ansicht der Regenerierungs-Vorrichtung 150 von unten auf die Düsenplatten 180 zweier Druckköpfe 103 eines Druckriegels 102, und 1c zeigt eine Ansicht der Regenerierungs-Vorrichtung 150 von der Seite, mit einem Druckriegel 102 mit drei Druckköpfen 103. Die Druckköpfe 103 sind entlang einer Reinigungsachse 160 hintereinander angeordnet. Die Reinigungsachse 160 verläuft dabei typischerweise parallel zu der Bewegungsrichtung 2 bzw. quer oder senkrecht zur Transportrichtung 1 des Aufzeichnungsträgers. An der Unterseite bzw. der Düsenplatte 180 eines Druckkopfes 103 sind die Ausgänge bzw. Düsenöffnungen der ein oder mehreren Düsen 21, 22 des Druckkopfes 103 angeordnet.
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In der Reinigungs- bzw. Wartungsposition können die ein oder mehreren Düsen 21, 22 des Druckkopfes 103 veranlasst werden, z.B. durch Erhöhung des Drucks innerhalb der ein oder mehreren Düsen 21, 22, Tinte auszustoßen. Dieser Schritt wird typischerweise als „Purgen“ bezeichnet. Des Weiteren kann die Düsenplatte 180 eines Druckkopfes 103 durch ein oder mehrere Sprühdüsen 155 mit einer (Reinigungs-) Flüssigkeit 156 besprüht werden. Anschließend kann die Unterseite bzw. Düsenplatte 180 eines Druckkopfes 103 mit einem Wischer 151 gereinigt werden. Der Wischer 151 kann entlang der Reinigungsachse 160 über die Düsenplatte 180 eines Druckkopfes 103 bewegt werden, um die Düsenplatte 180 von Tinte zu reinigen, die auf der Düsenplatte 180 verblieben ist. Dieser Schritt wird typischerweise als „Wipen“ bezeichnet.
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Der Wischer 151 und/oder eine Sprühdüse 155 können (getrennt oder zusammen) an einem Schlitten bzw. einem Wischerhalter 153 befestigt sein, der entlang einer Führungsschiene 154 an der Düsenplatte 180 eines Druckkopfes 103 entlang geführt wird. Dabei kann ein Schlitten 153 ein oder mehrere Wischer 151 über die Düsenplatten 180 mehrerer (insbesondere aller) Druckköpfe 103 eines Druckriegels 102 führen. Die dabei abgewischte Flüssigkeit kann in eine nicht dargestellte Wanne tropfen, wobei die Wanne unterhalb des Schlittens 153 angeordnet ist. Nachdem die Düsenplatten 180 der ein oder mehreren Druckköpfe 103 abgewischt wurden, kann der Wischer 151 in ein Reinigungsmodul 152 bewegt werden, in dem der Wischer 151 gereinigt wird.
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Das Reinigen eines Druckkopfes 103 einer Tintenstrahl-Druckvorrichtung 100 ist somit mit einem relativ hohen Tintenverbrauch verbunden. Im Folgenden wird ein Verfahren zur Regenerierung eines Druckkopfes 103 mit einem reduzierten Tintenverbrauch oder ggf. ganz ohne Tintenverbrauch beschrieben. In diesem Zusammenhang zeigt 2 einen beispielhaften Aufbau einer Düse 21, 22 eines Druckkopfes 103. Die Düse 21, 22 umfasst Wände 202, welche zusammen mit einem Aktuator 220 ein Behältnis bzw. eine Druckkammer 212 zur Aufnahme von Tinte bilden, wobei die Druckkammer 212 auch als Tintenkammer 212 bezeichnet wird. Über eine Düsenöffnung 201 der Düse 21, 22 kann ein Tintentropfen auf den Aufzeichnungsträger 120 gefeuert werden. Die Tinte bildet an der Düsenöffnung 201 einen sogenannten Meniskus 210. Des Weiteren umfasst die Düse 21, 22 einen Aktuator 220, z.B. ein piezoelektrisches Element, der eingerichtet ist, das Volumen der Druckkammer 212 zur Aufnahme der Tinte zu verändern bzw. den mechanischen Druck der Tinte in der Druckkammer 212 der Düse 21, 22 zu verändern. Insbesondere kann durch den Aktuator 220 infolge einer Auslenkung 222 das Volumen der Druckkammer 212 reduziert und der Druck in der Druckkammer 212 erhöht werden. So wird über die Düsenöffnung 201 ein Tintentropfen aus der Düse 21, 22 gestoßen. 2 zeigt eine entsprechende Auslenkung 222 des Aktuators 220 als gepunktete Linie. Außerdem kann durch den Aktuator 220 das Volumen der Druckkammer 212 vergrößert werden, wie durch die Auslenkung 221 dargestellt, um über einen Tintenversorgungskanal 230 neue Tinte in die Druckkammer 212 zu saugen.
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Durch eine Auslenkung 221, 222 des Aktuators 220 kann somit die Tinte innerhalb der Düse 21, 22 bewegt werden und die Tinte in der Kammer 212 kann unter mechanischen Druck gesetzt werden. Dabei bewirkt eine bestimmte Bewegung des Aktuators 220 eine entsprechende bestimmte Bewegung der Tinte. Die bestimmte Bewegung des Aktuators 220 wird typischerweise durch eine entsprechende bestimmte Wellenform oder einen entsprechenden bestimmten Puls eines Ansteuersignals des Aktuators 220 bewirkt. Insbesondere kann durch einen Fire Puls, der auch als Ausstoßpuls bezeichnet wird, bewirkt werden, dass die Düse 21, 22 über die Düsenöffnung 201 einen Tintentropfen ausstößt. Durch unterschiedliche Typen von Ansteuersignalen an den Aktuator 220 kann der Ausstoß von Tintentropfen mit unterschiedlichen Eigenschaften bewirkt werden. Insbesondere kann durch unterschiedliche Typen von Ansteuersignalen der Ausstoß von Tintentropfen mit unterschiedlicher Tropfengröße bzw. mit unterschiedlichen Tintenmengen bewirkt werden. Des Weiteren kann durch einen Prefire Puls, der auch als Vorausstoßpuls oder allgemein als Nichtausstoßpuls bezeichnet wird, bewirkt werden, dass die Düse 21, 22 zwar eine Bewegung der Tinte und eine Schwingung des Meniskus 210 am Düsenausgang bewirkt, dabei aber über die Düsenöffnung 201 kein Tintentropfen ausgestoßen wird.
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Die Regenerierungs-Vorrichtung 150 kann eingerichtet sein, die Düsenplatte 180 eines Druckkopfes 103 mit einer Flüssigkeit 156 zu besprühen, so dass sich, wie in 1c veranschaulicht, eine Schicht aus Flüssigkeit 156 auf der Düsenplatte 180 ergibt. Die Flüssigkeit 156 kann dazu genutzt werden, die in den ein oder mehreren Düsen 21, 22 des Druckkopfes 103 enthaltene Tinte zu verdünnen, um die Viskosität der Tinte zu reduzieren und um dadurch den Druckkopf 103 zu regenerieren. Zu diesem Zweck können die ein oder mehreren Düsen 21, 22 mit ein oder mehreren Nichtausstoßpulsen betrieben werden, durch die der Meniskus 210 in den ein oder mehreren Düsen 21, 22 jeweils in Bewegung versetzt wird. Die Bewegung des Meniskus 210 einer Düse 21, 22 kann dabei derart sein, dass der Meniskus 210 der Düse 21, 22 zeitweise nach außen, aus der Düsenöffnung 201 heraus, gewölbt ist, und dabei mit der Flüssigkeit 156 auf der Düsenplatte 180 benetzt wird, und dass der Meniskus 210 zeitweise nach innen, zu der Kammer 212 der Düse 21, 22 hin, gewölbt ist, und dabei die Flüssigkeit 156 in die Kammer 212 der Düse 21, 22 zieht.
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Durch den Betrieb der ein oder mehreren Düsen 21, 22 des Druckkopfes 103 mit ein oder mehreren Nichtausstoßpulsen kann somit bewirkt werden, dass die Flüssigkeit 156 von der Düsenplatte 180 in die Kammern 212 der ein oder mehreren Düsen 21, 22 gelangt und mit der Tinte in den Kammern 212 der ein oder mehreren Düsen 21, 22 vermischt wird, und dadurch die Viskosität der Tinte reduziert. So kann ohne jeglichen Tintenverbrauch eine zuverlässige Regenerierung der ein oder mehreren Düsen 21, 22 des Druckkopfes 103 bewirkt werden. Die auf der Düsenplatte 180 eines Druckkopfes 103 verbliebene Flüssigkeit 156 kann anschließend mittels des Wischers 151 von der Düsenplatte 180 entfernt werden.
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Die Nichtausstoßpulse können auch vorteilhaft dazu genutzt werden, die Viskosität der Tinte in einer Düse 21, 22 zu bestimmen. 3a zeigt einen beispielhaften Nichtausstoßpuls 301 als zeitlichen Verlauf der an dem Aktuator 220 einer Düse 21, 22 bewirkten Spannung. Des Weiteren zeigt 3a eine durch den Nichtausstoßpuls 301 bewirkte Nachschwingung 302 des Aktuators 220. Die Nachschwingung 302 des Aktuators 220, d.h. der die Nachschwingung 302 beschreibende zeitliche Verlauf der elektrischen Spannung an dem Aktuator 220, kann mittels einer Messeinheit 170 erfasst werden.
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Die Nachschwingung 302 weist eine bestimmte anfängliche Amplitude 303 auf, die im Nachschwingungszeitraum 304 der Nachschwingung 302 abklingt. Die Nachschwingung 302 aus 3a ist in 3b vergrößert dargestellt. Insbesondere zeigt 3b die Einhüllende 305 der Nachschwingung 302. Die Dämpfung bzw. die Abklingrate der Einhüllenden 305 hängt von der Viskosität der Tinte in der Kammer 212 der Düse 21, 22 ab. Typischerweise steigt die Dämpfung mit steigender Viskosität der Tinte an, und/oder die Dämpfung sinkt mit sinkender Viskosität der Tinte. Folglich kann die Dämpfung der Nachschwingung 302 als Indiz für die Viskosität verwendet werden.
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Zur Regenerierung einer Düse 21, 22 kann somit die Düse 21, 22 wiederholt mit Nichtausstoßpulsen 301 betrieben werden, um wiederholt Flüssigkeit 156 von der Düsenplatte 180 in die Kammer 212 der Düse 21, 22 zu ziehen, und um wiederholt auf Basis der Nachschwingung 302 des jeweiligen Nichtausstoßpulses 301, insbesondere auf Basis der Dämpfung der Nachschwingung 302 des jeweiligen Nichtausstoßpulses 301, Viskositätsinformation in Bezug auf die Viskosität der Tinte zu bestimmen. Die Nichtausstoßpulse 301 können solange wiederholt werden, bis die Viskositätsinformation anzeigt, dass die Tinte eine bestimmte Ziel-Viskosität aufweist. Die Düsenplatte 180 kann dann durch einen Wischer 151 gereinigt werden, und die Düse 21, 22 kann erneut für den Druck eines Druckbildes verwendet werden.
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3c zeigt einen beispielhaften zeitlichen Verlauf 307 der Viskosität 306 der Tinte in unterschiedlichen Betriebsphasen einer Düse 21, 22. Während eines Druckvorgangs, d.h. während der Phase 1 in 3c, ist die Viskosität 306 relativ niedrig und steigt anschließend während einer Druckpause, d.h. während der Phase 2 in 3c, an. In einer Regenerierungsphase, d.h. in Phase 3 in 3c, kann mittels einer Sequenz von Nichtausstoßpulsen 301 die Viskosität 306 wieder reduziert werden. 3c zeigt dabei die einzelnen Messwerte 308 der Viskosität, die auf Basis der Dämpfung der Nachschwingungen 302 der einzelnen Nichtausstoßpulse 301 ermittelt werden. In einer vierten Phase kann die Flüssigkeit 156 von der Düsenplatte 180 des Druckkopfes 103 entfernt werden, und in einer fünften Phase kann der Druckbetrieb wieder aufgenommen werden. Dabei können zu Beginn der Druckbetriebs zunächst ein oder mehrere Regenerierungs-Druckbilder bzw. Refresh-Druckbilder gedruckt werden, um zu bewirken, dass die in die Düse 21, 22 eingezogene Flüssigkeit 156 vollständig aus der Düse 21, 22 herausgefeuert wurde, bevor der Druck eines Nutz-Druckbildes beginnt. Durch den Druck von ein oder mehreren Regenerierungs-Druckbildern kann die Druckqualität weiter erhöht werden.
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Es wird somit eine Vorrichtung 150 zur Regenerierung eines Druckkopfes 103 einer Tintenstrahl-Druckvorrichtung 100 beschrieben. Der Druckkopf 103 umfasst zumindest eine Düse 21, 22, wobei die Düsenöffnung 201 der Düse 21, 22 an der Düsenplatte 180 des Druckkopfes 103 angeordnet ist. Die Regenerierungs-Vorrichtung 150 kann z.B. seitlich neben der Tintenstrahl-Druckvorrichtung 100 angeordnet sein, so dass der Druckkopf 103 aus einer Druckposition oberhalb eines zu bedruckenden Aufzeichnungsträgers 120 durch eine Bewegung entlang der Bewegungsrichtung 2 an eine Reinigungsposition bewegt werden kann, an der die Regenerierung des Druckkopfes 103 bewirkt werden kann. Wie in Zusammenhang mit 1a dargelegt, kann der Druckkopf 103 Teil eines Druckriegels 102 mit mehreren Druckköpfen 103 sein.
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Die Vorrichtung 150 umfasst zumindest eine Auftragseinheit 155, die eingerichtet ist, eine Flüssigkeit 156 auf die Düsenplatte 180 des Druckkopfes 103 aufzubringen. Die Auftragseinheit 155 kann z.B. ein oder mehrere Sprühdüsen umfassen, die eingerichtet sind, Flüssigkeit 156 auf die Düsenplatte 180 aufzusprühen. Die ein oder mehreren Sprühdüsen können mit einem Schlitten 153 entlang der Reinigungsachse 160 an der Düsenplatte 180 entlanggeführt werden, wie z.B. in 1c dargestellt.
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Die Flüssigkeit 156 weist bevorzugt keine Farbpigmente auf. Insbesondere kann die Flüssigkeit 156 derart ausgebildet sein, dass die Flüssigkeit 156 abgesehen von den Farbpigmenten eine der Tinte entsprechende Zusammensetzung aufweist. Mit anderen Worten, die Flüssigkeit 156 und die Tinte können abgesehen von den Farbpigmenten ggf. die gleiche Zusammensetzung aufweisen.
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Die Tinte weist typischerweise ein oder mehrere flüchtige Inhaltsstoffe auf, die mit der Zeit verdunsten und so zu einer Erhöhung der Viskosität der Tinte in einer Düse 21, 22 führen, insbesondere dann, wenn die Düse 21, 22 nicht betrieben wird. Die Flüssigkeit 156 kann derart ausgebildet sein, dass durch die Flüssigkeit 156 die ein oder mehreren flüchtigen Inhaltsstoffe der Tinte ersetzt werden können. Insbesondere kann die Flüssigkeit 156 ausgebildet sein, durch Vermischen mit der Tinte die Viskosität der Tinte zu reduzieren.
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Die Regenerierungs-Vorrichtung 150 umfasst ferner eine Steuereinheit 101, die eingerichtet ist, den Aktuator 220 der Düse 21, 22 mit zumindest einem Nichtausstoßpuls 301 anzusteuern bzw. zu betreiben. Insbesondere kann die Düse 21, 22 mit ein oder mehreren Nichtausstoßpulsen 301 betrieben werden, nachdem die Flüssigkeit 156 auf die Düsenplatte 180 aufgebraucht wurde.
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Ein Nichtausstoßpuls 301 kann dabei, ähnlich oder gleich wie ein Vorausstoßpuls, derart sein, dass durch den Nichtausstoßpuls 301 kein Ausstoß von Tinte aus der Düse 21, 22 bewirkt wird. Andererseits kann der Nichtausstoßpuls 301 derart ausgebildet sein, dass durch den Nichtausstoßpuls 301 der Tintenmeniskus 210 an der Düsenöffnung 201 der Düse 21, 22 in Bewegung versetzt wird. Die Bewegung, insbesondere die Schwingung, des Meniskus 210 kann dabei derart sein, dass Flüssigkeit 156 von der Düsenplatte 180 in die Düse 21, 22 hinein befördert, insbesondere gezogen, wird und sich mit der Tinte in der Düse 21, 22 vermischt.
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Die in diesem Dokument beschriebene Vorrichtung 500 zur Regenerierung eines Druckkopfes 103 kann somit eingerichtet sein, eine, die Viskosität von Tinte reduzierende, Flüssigkeit 156 auf die Düsenplatte 180 des Druckkopfes 103 aufzubringen. Anschließend können die ein oder mehreren Düsen 21, 22 des Druckkopfes 103 mit ein oder mehreren Nichtausstoßpulsen 301 betrieben werden, um zu bewirken, dass Flüssigkeit 156 von der Düsenplatte 180 in die ein oder mehreren Düsen 21, 22 gezogen wird und sich mit der Tinte in den ein oder mehreren Düsen 21, 22 vermischt, so dass die Viskosität der Tinte in den ein oder mehreren Düsen 21, 22 reduziert wird. So kann eine Tinten-effiziente Regenerierung eines Druckkopfes 103 bewirkt werden.
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Wie bereits oben dargelegt, kann der Druckkopf 103 eine Vielzahl von Düsen 21, 22, z.B. mehrere Tausend Düsen 21, 22, umfassen, die jeweils eine Düsenöffnung 201 an der Düsenplatte 180 des Druckkopfes 103 aufweisen. Die Auftragseinheit 155 kann eingerichtet sein, derart Flüssigkeit 156 auf die Düsenplatte 180 aufzubringen, dass durch die Düsenöffnung 201 jeder einzelnen der Vielzahl von Düsen 21, 22 mittels ein oder mehrerer Nichtausstoßpulse 301 Flüssigkeit 156 in die jeweilige Düse 21, 22 befördert werden kann. Insbesondere kann die Auftragseinheit 155 ausgebildet sein, eine, ggf. durchgängige, Schicht von Flüssigkeit 156 auf der Düsenplatte 103 zu erzeugen, wobei die Flüssigkeitsschicht die Düsenplatte 103 im Wesentlichen vollständig bedeckt.
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Die Steuereinheit 101 kann eingerichtet sein, die Aktuatoren 220 der Vielzahl von Düsen 21, 22 jeweils mit ein oder mehreren Nichtausstoßpulsen 301 anzusteuern, um die Viskosität von Tinte in jeder der Vielzahl von Düsen 21, 22 zu reduzieren. Die Nichtausstoßpulse 301 der Vielzahl von Düsen 21, 22 können dabei ggf. zeitgleich oder zumindest teilweise zeitversetzt erfolgen. Es kann somit in effizienter Weise eine Regenerierung aller Düsen 21, 22 eines Druckkopfes 103 bewirkt werden.
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Die Steuereinheit 101 kann eingerichtet sein, Viskositätsinformation in Bezug auf die Viskosität der Tinte in einer Düse 21, 22 zu ermitteln. Die Viskositätsinformation kann dabei auf Basis des Schwingungsverhaltens des Aktuators 220 der Düse 21, 22 ermittelt werden. Typischerweise weist eine Schwingung des Aktuators 220 mit einer relativ starken Dämpfung auf eine relativ hohe Viskosität der Tinte hin. Andererseits weist eine relativ wenig gedämpfte Schwingung des Aktuators 220 auf eine relativ niedrige Viskosität der Tinte hin.
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Die Düse 21, 22 des Druckkopfes 103 kann dann in Abhängigkeit von der Viskositätsinformation wiederholt mit einem Nichtausstoßpuls 301 angesteuert werden. Insbesondere kann die Steuereinheit 101 eingerichtet sein, den Aktuator 220 der Düse 21, 22 so lange mit Nichtausstoßpulsen 301 anzusteuern, bis die Viskositätsinformation anzeigt, dass die Viskosität der Tinte in der Düse 21, 22 einen Ziel-Viskositätswert erreicht oder unterschritten hat.
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Durch ein wiederholtes Betreiben der Düse 21, 22 mit Nichtausstoßpulsen kann die Menge an Flüssigkeit 156 angepasst werden, die von der Düsenplatte 180 in die Düse 21, 22 befördert wird. Insbesondere kann nach und nach mit einer steigenden Anzahl von Nichtausstoßpulsen 301 die Menge an Flüssigkeit 156, die mit der Tinte in der Düse 21, 22 vermischt wird, erhöht werden. So kann nach und nach die Viskosität der Tinte reduziert werden, bis ein bestimmter Ziel-Viskositätswert erreicht ist. Es kann somit eine besonders zuverlässige Regenerierung eines Druckkopfes 103 bewirkt werden.
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Die Vorrichtung 150 kann eine Messeinheit 170 umfassen, die eingerichtet ist, Sensordaten in Bezug auf eine Nachschwingung 302 des Aktuators 220 der Düse 21, 22 infolge eines Nichtausstoßpulses 301 zu erfassen. Der Aktuator 220 der Düse 21, 22 kann z.B. einen elektromechanischen Aktuator umfassen. Insbesondere kann der Aktuator 220 derart ausgebildet sein, dass durch Anlegen einer elektrischen Spannung und/oder durch Bewirken eines elektrischen Stroms eine Bewegung des Aktuators 220 bewirkt wird. Der Nichtausstoßpuls 301 kann somit einen zeitlichen Verlauf einer elektrischen Spannung und/oder eines elektrischen Stroms aufweisen, durch den der Aktuator 220 in Bewegung versetzt wird.
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Andererseits kann, in umgekehrter Richtung, der Aktuator 220 derart ausgebildet sein, dass durch eine Bewegung des Aktuators 220 eine elektrische Spannung und/oder ein elektrischer Strom bewirkt werden. Die Messeinheit 170 kann ausgebildet sein, Sensordaten in Bezug auf den durch eine Nachschwingung 302 des Aktuators 220 bewirkten zeitlichen Verlauf der elektrischen Spannung und/oder des elektrischen Stroms zu erfassen.
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Die Steuereinheit 101 kann eingerichtet sein, die Viskositätsinformation auf Basis der Sensordaten der Messeinheit 170 zu ermitteln. Insbesondere kann die Steuereinheit 101 eingerichtet sein, einen Indikator für die Dämpfung der Nachschwingung 302 als Viskositätsinformation zu ermitteln. Beispielsweise kann auf Basis des erfassten zeitlichen Verlaufs der Spannung und/oder des Stroms eine Dämpfungskonstante des zeitlichen Verlaufs der Spannung und/oder des Stroms ermittelt werden. Der Wert der Dämpfungskonstante kann dann den Wert der Viskosität der Tinte anzeigen. Dabei können ein relativ hoher Wert der Dämpfungskonstante einen relativ hohen Viskositätswert und ein relativ niedriger Wert der Dämpfungskonstante einen relativ niedrigen Viskositätswert anzeigen.
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Durch die Auswertung der Nachschwingung 302 der ein oder mehreren Nichtausstoßpulse 301 kann die Viskosität der Tinte in einer Düse 21, 22 in effizienter und präziser Weise ermittelt werden. Dies ermöglicht eine präzise und effiziente Regenerierung eines Druckkopfes 103.
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Die Steuereinheit 101 kann eingerichtet sein, wiederholt an einer Sequenz von Zeitpunkten t, den Aktuator 220 der Düse 21, 22 mit einem Nichtausstoßpuls 301 anzusteuern, Sensordaten in Bezug auf die Nachschwingung 302 des jeweiligen Nichtausstoßpulses 301 zu ermitteln, und auf Basis der jeweiligen Sensordaten die jeweils aktuelle Viskositätsinformation zu ermitteln. Es kann somit für die Sequenz von Zeitpunkten ein zeitlicher Verlauf der Viskosität der Tinte in der Düse 21, 22 infolge einer Sequenz von Nichtausstoßpulsen 301 ermittelt werden. Die o.g. Schritte können iterativ wiederholt werden, bis die Viskositätsinformation anzeigt, dass die Regenerierung des Druckkopfes 103 abgeschlossen ist, z.B. bis die Viskositätsinformation anzeigt, dass die Viskosität der Tinte den Ziel-Viskositätswert erreicht hat. Durch ein iteratives Wiederholen des Bewirkens von Nichtausstoßpulsen 301 und der Ermittlung von jeweils aktueller Viskositätsinformation kann in präziser Weise die Viskosität der Tinte in den ein oder mehreren Düsen 21, 22 eines Druckkopfes 103 eingestellt werden.
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Bei einem Druckkopf 103 mit mehreren Düsen 21, 22 kann die Viskositätsinformation ggf. nur für einen Teil der Düsen 21, 22 des Druckkopfes 103 ermittelt werden. Insbesondere kann ggf. nur für einen Teil der Düsen 21, 22 eine Messeinheit 170 bereitgestellt werden, um Sensordaten in Bezug auf die Nachschwingung 302 des Aktuators 220 der jeweiligen Düse 21, 22 zu erfassen. Ggf. ist die Vorrichtung 150 derart ausgebildet, dass die Viskositätsinformation nur für eine einzige Düse 21, 22 des Druckkopfes 103 ermittelt werden kann. Durch die Beschränkung der Ermittlung der Viskositätsinformation auf einen Teil der Düsen 21, 22, insbesondere auf nur eine einzige Düse 21, 22, eines Druckkopfes 103, kann die Kosteneffizienz der Regenerierung des Druckkopfes 103 erhöht werden.
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Alternativ kann ggf. für jede einzelne der Vielzahl von Düsen 21, 22 des Druckkopfes 103 individuell Viskositätsinformation ermittelt werden. Beispielsweise kann für jede einzelne der Vielzahl von Düsen 21, 22 eine Messeinheit 170 bereitgestellt werden, um Sensordaten in Bezug auf die Nachschwingung 302 eines Nichtausstoßpulses 301 zu erfassen. Ferner kann die Steuereinheit 101 ggf. eingerichtet sein, für jede einzelne Düse 21, 22 individuell in Abhängigkeit von der jeweiligen Viskositätsinformation Nichtausstoßpulse 301 zu bewirken, bis die jeweilige Viskositätsinformation anzeigt, dass die Viskosität der Tinte in der jeweiligen Düse 21, 22 den Ziel-Viskositätswert aufweist. Die Vorrichtung 150 kann somit eingerichtet sein, die Anzahl von Nichtausstoßpulsen 301 individuell für die einzelnen Düsen 21, 22 des Druckkopfes 103 anzupassen. So kann die Güte der Regenerierung des Druckkopfes 103 erhöht werden.
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Die Vorrichtung 150 kann eine Reinigungseinheit 151 umfassen, die eingerichtet ist, an der Düsenplatte 180 verbliebene Flüssigkeit 156 von der Düsenplatte 180 zu entfernen. Die Reinigungseinheit 151 kann z.B. zumindest einen Wischer umfassen, der über die Düsenplatte 180 gezogen werden kann, um die Düsenplatte 180 zu reinigen. Die Steuereinheit 101 kann eingerichtet sein, zu bestimmen, dass die Regenerierung des Druckkopfes 103 abgeschlossen ist. In Reaktion darauf kann die Reinigungseinheit 151 veranlasst werden, die an der Düsenplatte 180 verbliebene Flüssigkeit 156 von der Düsenplatte 180 zu entfernen. So kann die Güte der Reinigung bzw. der Regenerierung des Druckkopfes 103 weiter erhöht werden.
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Des Weiteren kann die Steuereinheit 101 eingerichtet sein, die ein oder mehreren Düsen 21, 22 zu veranlassen, nach Abschluss der in diesem Dokument beschriebenen Regenerierung zumindest ein Regenerierungs-Druckbild, insbesondere ein Druckbild mit sogenannten Refreshlines, auf einen Aufzeichnungsträger 120 zu drucken. Das Regenerierungs-Druckbild kann dabei derart ausgebildet sein, dass nach Druck des Regenerierungs-Druckbild 90% oder mehr, oder bevorzugt 99% oder mehr, der Flüssigkeit 156, die während der Regenerierung in die ein oder mehreren Düsen 21, 22 befördert wurde, wieder aus den ein oder mehreren Düsen 21, 22 ausgestoßen wurde. Durch das Drucken eines Regenerierungs-Druckbildes im Anschluss an die beschriebene Regenerierung und in Vorbereitung auf den Druck eines Nutz-Druckbildes kann die Druckqualität einer Tintenstrahl-Druckvorrichtung 100 weiter erhöht werden.
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Des Weiteren wird in diesem Dokument eine Tintenstrahl-Druckvorrichtung 100 beschrieben, die die in diesem Dokument beschriebene Regenerierungs-Vorrichtung 150 umfasst.
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4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens 400 zur Regenerierung eines Druckkopfes 103 einer Tintenstrahl-Druckvorrichtung 100, wobei der Druckkopf 103 zumindest eine Düse 21, 22 umfasst. Das Verfahren 400 umfasst das Aufbringen 401 einer Flüssigkeit 156, z.B. einer Reinigungsflüssigkeit, auf die Düsenplatte 180 des Druckkopfes 103. Des Weiteren umfasst das Verfahren 400 das Betreiben 402 der Düse 21, 22 mit zumindest einem Nichtausstoßpuls 301. Dabei ist der Nichtausstoßpuls 301 derart ausgebildet, dass durch den Nichtausstoßpuls 301 kein Ausstoß von Tinte aus der Düse 21, 22 bewirkt wird, und dass durch den Nichtausstoßpuls 301 der Tintenmeniskus 210 an der Düsenöffnung 201 der Düse 21, 22 derart in Bewegung versetzt wird, dass Flüssigkeit 156 von der Düsenplatte 180 in die Düse 21, 22 befördert wird und sich mit der Tinte in der Düse 21, 22 vermischt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Transportrichtung (des Aufzeichnungsträgers)
- 2
- Bewegungsrichtung (eines Druckriegels)
- 21,22
- Düse
- 31, 32
- Spalte (des Druckbildes)
- 100
- Druckvorrichtung
- 101
- Steuereinheit
- 102
- Druckriegel
- 103
- Druckkopf
- 120
- Aufzeichnungsträger
- 140
- Druckwerk
- 150
- Regenerierungs-Vorrichtung
- 151
- Reinigungseinheit (Wischer)
- 152
- Reinigungsmodul
- 153
- Schlitten / Wischhalter
- 154
- Führungsschiene
- 155
- Auftragseinheit (Sprühdüse)
- 156
- (Reinigungs-) Flüssigkeit
- 160
- Reinigungsachse
- 170
- Messeinheit
- 180
- Düsenplatte
- 201
- Düsenöffnung
- 202
- Wand
- 210
- Meniskus
- 212
- Kammer
- 220
- Aktuator (piezoelektrisches Element)
- 221, 222
- Auslenkung des Aktuators
- 230
- Tintenversorgungskanal
- 301
- Nichtausstoßpuls
- 302
- Nachschwingung
- 303
- Amplitude (Nachschwingung)
- 304
- Nachschwingdauer
- 305
- Einhüllende (Nachschwingung)
- 306
- Viskosität
- 307
- zeitlicher Verlauf der Viskosität
- 308
- Messwert (Viskosität)
- 400
- Verfahren zur Regenerierung eines Druckkopfes
- 401-402
- Verfahrensschritte
