DE102012107775A1 - Verfahren zur Ausführung einer Druckunterbrechung im Druckbetrieb eines Tintendrucksystems mit mindestens einem Druckgerät - Google Patents

Abstract

Mit einem Sensor werden vom Vorschub eines Bedruckstoffs abhängig Drucktaktimpulse (TD) erzeugt, die einer Druckersteuerung zugeführt werden. Bei Auftreten eines Drucktaktimpulses (TD) während einer Druckunterbrechung sendet die Druckersteuerung zunächst einen Vibrationsimpuls (V) an die Druckköpfe, auf Grund dessen die Druckköpfe Vibrationsschwingungen ausführen. Erst anschließend lädt die Druckersteuerung Druckdaten in die Druckköpfe und sendet an die Druckköpfe ein Druck-Startsignal.

Description

• Zum ein- oder mehrfarbigen Bedrucken eines Bedruckstoffs z.B. eines Einzelblattes oder eines bandförmigen Aufzeichnungsträgers aus verschiedensten Materialien, z.B. Papier, können Tintendruckgeräte eingesetzt werden. Der Aufbau solcher Tintendruckgeräte ist bekannt, s. z.B. EP 0 788 882 B1 . Tintendruckgeräte, die nach dem Drop on Demand (DoD)-Prinzip arbeiten, weisen einen Druckkopf oder mehrere Druckköpfe mit Tintenkanälen umfassenden Düsen auf, deren Aktivatoren gesteuert durch eine Druckersteuerung Tintentropfen in Richtung zum Bedruckstoff anregen, die auf den Bedruckstoff gelenkt werden, um dort Druckpunkte für ein Druckbild aufzubringen. Die Aktivatoren können Tintentropfen piezoelektrisch erzeugen ( DE 697 36 991 T2 ).
• Bei einem Tintendruckgerät ist die eingesetzte Tinte in ihrer physikalisch – chemischen Zusammensetzung an den Druckkopf angepasst, z.B. die Tinte bezüglich ihrer Viskosität. Bei geringen Druckauslastungen sind beim Druckvorgang nicht alle Düsen des Druckkopfes aktiviert, viele Düsen weisen Stillstandzeiten auf mit der Folge, dass die Tinte im Tintenkanal dieser Düsen nicht bewegt wird. Wegen des Effektes des Verdunstens aus der Düsenöffnung heraus besteht die Gefahr, dass sich dann die Viskosität der Tinte verändert. Dies hat zu Folge, dass sich die Tinte im Tintenkanal nicht mehr optimal bewegen kann und daher die Tinte nicht mehr optimal aus der Düse austreten kann. In extremen Fällen trocknet die Tinte im Tintenkanal vollständig ein und verstopft den Tintenkanal, so dass ein Drucken mit dieser Düse nicht mehr möglich ist.
• Ein Eintrocknen der Tinte in den Düsen eines Druckkopfes in deren Druckpausen stellt ein Problem dar, das dadurch verhindert werden kann, dass innerhalb einem vorgegebenen Zyklus ein Spülmedium, z.B. Tinte oder Reinigungsflüssigkeit, durch alle Düsen gespült wird. Dieser Spülzyklus kann entsprechend der Druckauslastung eingestellt werden.
• Weiterhin ist aus DE 697 36 991 T2 ( EP 0 788 882 B1 ) bekannt, die durch Änderung der Viskosität der Tinte in den Düsen verursachten Schwierigkeiten beim Ausstoßen von Tintentropfen dadurch zu beheben, dass vor oder nach dem Druckvorgang die piezoelektrischen Aktivatoren der Düsen jeweils in Vibrationen versetzt werden (auch prefire oder Meniskusschwingungen genannt), derart, dass keine Tintentropfen ausgestoßen werden, jedoch die Tinte in den Düsen durchgemischt wird. Dadurch kann erreicht werden, dass sich die an den Düsenöffnungen liegende Tinte mit der im Inneren des piezoelektrischen Aktivators befindlichen Tinte mischt, so dass im Druckbetrieb die Tintentropfen wieder unter normalen Bedingungen erzeugt werden können.
• Beim Bedrucken eines Bedruckstoffs ist es manchmal erforderlich, den Druckbetrieb zeitlich kurz (z.B. 3 min) zu unterbrechen, z.B. um die Passerqualität nach Andruck eines Druckjobs zu kontrollieren oder um Probleme bei der Nachverarbeitung des Bedruckstoffs zu beseitigen. Dabei kann die Vorschubgeschwindigkeit des Bedruckstoffs bis zum vollständigen Stopp reduziert werden und nach einer Wartezeit von z.B. 3 min wieder gestartet werden. Bei einer derartigen Unterbrechung des Druckbetriebs kann ein teilweise gedrucktes Druckbild unter den Druckköpfen stehen, das nach Beendigung der Unterbrechung weiter gedruckt werden sollte.
• Das von der Erfindung zu lösende Problem besteht darin, ein Verfahren anzugeben, das gewährleistet, dass bei einer Druckunterbrechung, bei der der Bedruckstoff aus einer Druckgeschwindigkeit z.B. bis zum Stillstand abgebremst wird und anschließend wieder auf Druckgeschwindigkeit beschleunigt wird, eine derartige Änderung der Viskosität der Tinte in den Düsen eines Druckkopfes, insbesondere an den Düsenöffnungen, die das Ausstoßen von Tintentropfen nach Beendigung der Unterbrechung behindern, vermieden wird.
• Das genannte Problem wird durch ein Verfahren gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
• Im Folgenden wird unter Unterbrechung des Druckbetriebs eines Druckkopfes verstanden, dass ein Druckkopf gerade auf dem Bedruckstoff Druckzeichen erzeugt, mit dem Druck noch nicht fertig ist und der Bedruckstoff trotzdem angehalten werden soll. Nach der Druckunterbrechung wird der Bedruckstoff wieder auf Druckgeschwindigkeit beschleunigt und der Druckkopf stellt seinen Druckjob fertig.
• Mit einem Sensor, z.B. mit einer vom Bedruckstoff angetriebenen Encoderwalze, werden vom Vorschub des Bedruckstoffs abhängig Drucktaktimpulse erzeugt, die einer Druckersteuerung zugeführt werden. Bei Vorliegen von Druckdaten für einen oder mehrere Druckköpfe wird diesen ein Druck-Startsignal zugeführt, so dass diese Tintentropfen in Richtung Bedruckstoff ausstoßen. Es hat sich nun gezeigt, dass auch während der Druckunterbrechung von dem Sensor Drucktaktimpulse erzeugt werden können, wenn sich der Bedruckstoff bewegt. Dieser Fall kann auftreten, wenn sich der Dehnungszustand des Bedruckstoffs während der Druckunterbrechung ändert, z.B. wenn der Bedruckstoff Feuchtigkeit ausgesetzt ist und dann quillt. Bei Auftreten eines Drucktaktimpulses während der Druckunterbrechung sollen aber die Druckköpfe, deren Druck unterbrochen worden war, weiterdrucken. Bevor jedoch die Druckköpfe weiter drucken, sendet die Druckersteuerung einen Vibrationsimpuls an die Druckköpfe, auf Grund dessen die Druckköpfe auf bekannte Weise Vibrationsschwingungen ausführen. Erst anschließend lädt die Druckersteuerung Druckdaten in die Druckköpfe und sendet an die Druckköpfe ein Druck-Startsignal. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass die Viskosität der Tinte in den Düsen der Druckköpfe unerwünscht ansteigt.
• Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
• Das erfindungsgemäße Verfahren weist dabei folgende Vorteile auf:
• – Die Zuverlässigkeit des Druckens in der Druckunterbrechung wird erhöht, es tritt kein Datenverlust auf.
• – Es ist das Drucken mit Tinten möglich, die schnell eintrocknen.
• – Die Erfindung kann mit wenig Aufwand umgesetzt werden.
• Die Erfindung wird an Hand der 1 bis 3 weiter erläutert.
• Es zeigen:
• 1 eine prinzipielle Darstellung einer Druckeinheit eines Tintendruckgeräts (Stand der Technik),
• 2a bis 2c prinzipielle Impulsdiagramme, die eine Folge von Drucktaktimpulsen während des Druckbetriebs und der Druckunterbrechung darstellen,
• 3a bis 3b eine prinzipielle Darstellung eines Ablaufdiagramms für die Ansteuerung der Druckköpfe ohne und mit Einsatz der Erfindung.
• Anhand der 1 werden die oben genannten Probleme bei einer Druckunterbrechung weiter erläutert. Dabei wird als Bedruckstoff eine Bedruckstoffbahn 3 verwendet, ohne dass die Erfindung dadurch auf eine Bedruckstoffbahn beschränkt wird. Zudem wird beim Ausführungsbeispiel davon ausgegangen, dass die Druckeinheit eine Mehrzahl von Druckköpfen aufweist. Die Ausführungen gelten jedoch auch, wenn die Druckeinheit nur einen Druckkopf vorsieht.
• Dargestellt ist von einem Druckgerät DR eine Druckeinheit 1 und eine Druckersteuerung 2. Entlang einer Bedruckstoffbahn 3 ist die Druckeinheit 1 angeordnet, die Druckriegel 4 mit Druckköpfen 5 hintereinander in Transportrichtung PF0 der Bedruckstoffbahn 3 gesehen aufweist. Bei Farbdruck kann z.B. pro zu druckender Farbe jeweils ein Druckriegel 4 vorgesehen sein. Die Bedruckstoffbahn 3 wird mit Hilfe einer Abzugswalze 9 an den Druckriegeln 4 vorbei bewegt, sie liegt dabei auf einem Sattel mit Führungswalzen 8 auf. Am Eingang der Druckeinheit 1 ist ein Sensor angeordnet, der in Abhängigkeit der Vorschubbewegung der Bedruckstoffbahn 3 Drucktaktimpulse T_D erzeugt, die der Druckersteuerung 2 zugeführt werden und die von der Druckersteuerung 2 z.B. dazu verwendet werden, um den Zeitpunkt des Ausstoßens von Tintentropfen bei den Düsen der einzelnen Druckköpfe 5 festzulegen, wenn Druckdaten zum Druck bereit in der Druckersteuerung 2 vorliegen. Der Sensor kann z.B. als Drehgeberwalze oder Encoderwalze 6, ausgeführt sein, die von der Bedruckstoffbahn 3 angetrieben wird.
• Nach 3a werden synchron zum Vorschub der Bedruckstoffbahn 3 durch die Encoderwalze 6 Drucktaktimpulse T_D erzeugt (Schritt S1), d.h. z.B. dass pro Pixel eines zu druckenden Zeichens ein Drucktaktimpuls T_D von der Encoderwalze 6 an die Duckersteuerung 2 abgegeben wird. Diese führt nach jedem Drucktaktimpuls T_D dem jeweiligen Druckkopf 5 Druckdaten DA zu (Schritt S2) und löst dann durch ein Druck-Startsignal SA die Abgabe von Tintentropfen aus (Schritt S3). Die Druckköpfe 2 weisen auf bekannte Weise Düsen mit Tintenkanälen auf, die z.B. nach dem DoD-Prinzip mit einem piezoelektrischen Aktivator Tintentropfen erzeugen können, die auf die Bedruckstoffbahn 3 gelenkt werden, um dort einen Druckpunkt zu erzeugen. Die Bedruckstoffbahn 3 wird dabei der Encoderwalze 6 durch eine vor der Encoderwalze 6 angeordnete Antriebswalze 7 zugeführt.
• Das Druckgerät DR nach 1 kann zusätzlich einen Bahnspannungssensor 10 aufweisen, der benachbart der Bedruckstoffbahn 3 z.B. zwischen der Antriebswalze 7 und der Encoderwalze 6 angeordnet ist. Der von dem Bahnspannungssensor 10 ermittelte Istwert der Bahnspannung der Bedruckstoffbahn 3 wird im Druckbetrieb und während der Druckunterbrechung mit einem vorgegebenen Sollwert der Bahnspannung verglichen und bei Abweichung des Istwertes vom Sollwert kann z.B. durch Beeinflussung der Drehzahl der Abzugswalze 9 die Bahnspannung der Bedruckstoffbahn 3 wieder auf den Sollwert geregelt werden. Die dazu erforderliche Regelschaltung kann in der Druckersteuerung 2 angeordnet sein.
• Wenn der Druckbetrieb unterbrochen wird, können die eingangs geschilderten Probleme auftreten. Z.B. kann die Bedruckstoffbahn 3 währen der Druckunterbrechung quellen, wenn sie Feuchtigkeit ausgesetzt ist. Dann wird die Bedruckstoffbahn 3 auf Grund der Bahnspannungsregelung in Richtung des Pfeils PF1 bewegt.
• Wenn aber die Bedruckstoffban 3 während der Druckunterbrechung etwas bewegt wird, hat dies die Folge, dass die Encoderwalze 6 Drucktaktimpulse T_D abgibt. Dann werden den Druckköpfen 5, für die Druckdaten DA vorliegen, Druck-Startsignale SA zugeführt, so dass diese im Weiterdruck Tintentropfen auf die Bedruckstoffbahn 3 ausstoßen. Da jedoch der zeitliche Abstand zwischen den Drucktaktimpulsen T_D in der Druckunterbrechung im Vergleich zum Druckbetrieb größer ist, besteht die Gefahr, dass die Viskosität der Tinte in den Düsenöffnungen sich so verändert hat, dass keine einwandfreien Tintentropfen oder keine Tintentropfen von den piezoelektrischen Aktivatoren ausgestoßen werden können.
• Um dies zu vermeiden, wird der Zeitpunkt der Ansteuerung der einzelnen Düsen mit einem Druck-Startsignal SA zeitlich verschoben, so dass vorher zumindest ein Vibrationsimpuls V an die Aktivatoren der Düsen gesendet werden kann, durch den Vibrationsschwingungen ausgelöst werden, durch die die Tinte an den Düsenöffnungen durchgemischt wird, bevor ein Tintentropfen ausgestoßen werden soll.
• Aus den Impulsdiagrammen der 2 sind diese Verhältnisse während einer Druckunterbrechung entnehmbar. Dabei wird davon ausgegangen, dass die Bedruckstoffbahn 3 während der Druckunterbrechung zum Stillstand gebracht werden soll. Im Impulsdiagramm 2a ist die Abfolge von Drucktaktimpulsen T_D in Abhängigkeit der Zeit t bei Nenngeschwindigkeit, der Druckgeschwindigkeit, gezeigt. Bei jedem Drucktaktimpuls T_D können bei Vorliegen von Druckdaten DA für einen Druckkopf 5 von Düsen des jeweiligen Druckkopfes 5 Tintentropfen erzeugt werden, die auf die Bedruckstoffbahn 3 gelenkt werden.
• Auch wenn in einer Druckunterbrechung die Bedruckstoffbahn 3 zum Stillstand kommen soll, wird wegen der oben geschilderten Umgebungseinflüsse auf die Bedruckstoffbahn 3 die Bedruckstoffbahn 3 in Längsrichtung zeitweise ganz langsam bewegt mit der Folge, dass die Encoderwalze 6 Drucktaktimpulse T_D erzeugt, bei deren Auftreten die Druckköpfe 5, deren Druck unterbrochen worden ist, weiterdrucken. Aus 2b ist eine Abfolge von Drucktaktimpulsen T_D während einer Druckunterbrechung prinzipiell gezeigt. In der Darstellung 2b haben die Drucktaktimpulse T_D gleichen zeitlichen Abstand voneinander. In der Realität ändert sich jedoch deren zeitlicher Abstand in Abhängigkeit der Änderung des Dehnungszustands der Bedruckstoffbahn 3. Da aber der zeitliche Abstand zwischen den einzelnen Drucktaktimpulsen T_D im Vergleich zum Druckbetrieb, 2a, größer wird, besteht die oben erläuterte Gefahr, dass das Ausstoßen von Tintentropfen wegen Änderung der Viskosität der Tinte an den Düsenöffnungen mangelhaft ist.
• Um dieses Problem zu vermeiden, werden erfindungsgemäß bei Auftreten eines Drucktaktimpulses T_D während der Druckunterbrechung (2b) vor Erzeugung eines Druck-Startsignals SA für den jeweiligen Druckkopf 5 und Ausstoßen eines zugeordneten Tintentropfens durch den Aktivator im Tintenkanal Vibrationen erzeugt (2c, gestrichelt dargestellt), um dort die Tinte insbesondere an den Düsenöffnungen durchzumischen. Die Abgabe des Tintentropfens für einen Druckpunkt wird somit zeitlich verzögert erzeugt, um vorher die Vibrationen im Aktivator durchführen zu können. Aus 2c im Vergleich zu 2b ist dieses Verfahren erkennbar. Immer dann, wenn die Encoderwalze 6 ein Drucktaktimpuls T_D erzeugt, wird an den Druck bereiten Aktivator des Druckkopfes 5 mindestens ein Vibrationsimpuls V gegeben, auf Grund dessen Vibrationen in den Düsen erzeugt werden, um die Tinte durchzumischen. Der Tintentropfen für den zu erzeugenden Druckpunkt wird somit zeitlich verschoben ausgestoßen.
• Aus 3a, 3b ergibt sich, wie der Druckablauf in der Druckersteuerung 2 zu ändern ist, um dieses Ziel zu erreichen. Ohne Erfindung (3a) werden bei Auftreten eines Drucktaktimpulses T_D (Schritt S1) Druckdaten DA in den Druckkopf 5 geladen (Schritt S2) und dann der Druck ausgeführt (Schritt S3, 3a). Bei Einsatz der Erfindung (3b) wird bei Auftreten des Drucktaktimpulses T_D (Schritt S1) Daten D_V für die Aktivierung eines Vibrationszykus beim Druckkopf 5 geladen (Schritt S2a), dann ein Vibrationsimpuls V an den Druckkopf 5 gegeben (Schritt S2b), so dass die Piezoaktivatoren Vibrationen durchführen, jedoch keine Tintentropfen abgeben und erst anschließend werden Druckdaten DA in den Druckkopf 5 geladen (Schritt S3) und der Druck gestartet (Schritt S4).
• Die zeitliche Verzögerung der Erzeugung der Druckpunkte auf der Bedruckstoffbahn 3 ist bei den Druckunterbrechungen des Druckbetriebs so gering, dass der dadurch entstehende relative Fehler nicht störend ist.
• Bezugszeichenliste

DR

Druckgerät

1

Druckeinheit

2

Druckersteuerung

3

Bedruckstoffbahn

4

Druckriegel

5

Druckkopf

6

Encoderwalze

7

Antriebswalze

8

Führungssattel

9

Abzugswalze

10

Bahnspannungssensor

PF

Bewegungsrichtung der Bedruckstoffbahn

T_D

Drucktaktimpuls

V

Vibrationsimpuls

DA

Druckdaten

SA

Druck-Startsignal

DV

Aktivierungsdaten für einen Vibrationszyklus

t

Zeit

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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• Zitierte Patentliteratur
• EP 0788882 B1 [0001, 0004]
• DE 69736991 T2 [0001, 0004]

Claims (3)

1. Verfahren zur Ausführung einer Druckunterbrechung im Druckbetrieb eines Tintendrucksystems mit mindestens einem Druckgerät (DR), bei dem mit einer Druckeinheit (1) mit mindesten einem Druckkopf (5) ein Bedruckstoff (3) bedruckt wird, bei dem mit Hilfe eines vor der Druckeinheit (1) des Druckgeräts (DK) angeordneten Sensors (6) vom Vorschub des Bedruckstoffs (3) abhängig Drucktaktimpulse (T_D) erzeugt werden, die einer Druckersteuerung (2) zugeführt werden, bei dem bei Auftreten eines Drucktaktimpulses (T_D) während der Druckunterbrechung die Druckersteuerung (2) einen Vibrationsimpuls (V) an den mindestens einen Druckkopf (5) sendet, so dass bei diesem Druckkopf (5) Vibrationsschwingungen durchgeführt werden, bei dem anschließend die Druckersteuerung (2) Druckdaten (DA) in den mindestens einen Druckkopf (5) lädt und an diesen Druckkopf (5) ein Druck-Startsignal (SA) sendet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem mit Auslösung der Druckunterbrechung die Vorschubgeschwindigkeit der Bedruckstoffbahn (3) aus der Geschwindigkeit beim Druckbetrieb zum Stillstand kommt und bei Aufnahme des Druckbetriebs wieder beschleunigt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Druckeinheit (1) eine Mehrzahl von Druckköpfen (5) aufweist, bei dem nur den Druckköpfen (5) ein Vibrationsimpuls (V) zugeführt wird, für die Druckdaten (DA) vorliegen.

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