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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine entsprechende Steuereinheit, die darauf ausgelegt sind, das Auslaufen von Tinte aus einem Druckkopf einer Tintenstrahl-Druckvorrichtung zu vermeiden.
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Eine Tintenstrahl-Druckvorrichtung zum Bedrucken eines Aufzeichnungsträgers umfasst ein oder mehrere Druckköpfe mit jeweils ein oder mehreren Düsen. Die Düsen sind jeweils eingerichtet, Tintentropfen auszustoßen, um Bildpunkte eines Druckbildes auf den Aufzeichnungsträger zu drucken. Der Druckprozess einer Tintenstrahl-Druckvorrichtung kann unterbrochen werden, insbesondere um die ein oder mehreren Druckköpfe zu reinigen. Zur Reinigung der Drückköpfe können die ein oder mehreren Druckköpfe aus einer Druckposition in eine Reinigungsposition gefahren werden.
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Insbesondere bei dem Verfahren der ein oder mehreren Druckköpfe zwischen der Reinigungsposition und der Druckposition kann es dazu kommen, dass Tinte aus den ein oder mehreren Düsen eines Druckkopfes ausläuft. Die ausgelaufene Tinte kann an einer Düsenplatte des Druckkopfes trocknen und so zu einer Beeinträchtigung der ein oder mehreren Düsen des Druckkopfes führen. Dadurch wird wiederum die Druckqualität der Tintenstrahl-Druckvorrichtung beeinträchtigt.
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Das vorliegende Dokument befasst sich mit der technischen Aufgabe, das Auslaufen von Tinte aus einem Druckkopf einer Tintenstrahl-Druckvorrichtung in zuverlässiger und effizienter Weise zu vermeiden, um die Druckqualität der Tintenstrahl-Druckvorrichtung zu erhöhen. Die Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Verfahrensanspruchs 1 gelöst. Des Weiteren wird die Aufgabe durch die Merkmale des unabhängigen Vorrichtungsanspruchs 7 gelöst.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Verhindern des Auslaufens von Tinte aus einem Druckkopf einer Tintenstrahl-Druckvorrichtung beschrieben, wobei der Druckkopf zumindest eine Düse umfasst. Das Verfahren umfasst das Bestimmen, dass eine Druckunterbrechungsphase des Druckkopfs vorliegt. Außerdem umfasst das Verfahren, in Reaktion darauf, das Reduzieren eines physikalischen Ruhedrucks der Tinte in der Düse auf ein Druckunterbrechungs-Niveau, das niedriger als ein Druckbetriebs-Niveau ist, welches während einer Druckphase des Druckkopfs als Ruhedruck verwendet wird.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Steuereinheit für eine Tintenstrahl-Druckvorrichtung beschrieben, die einen Druckkopf mit zumindest einer Düse umfasst. Die Steuereinheit ist eingerichtet, zu bestimmen, dass eine Druckunterbrechungsphase des Druckkopfs vorliegt. Außerdem ist die Steuereinheit eingerichtet, in Reaktion darauf, zu veranlassen, dass ein physikalischer Ruhedruck der Tinte in der Düse auf ein Druckunterbrechungs-Niveau reduziert wird, das niedriger als ein Druckbetriebs-Niveau ist, welches während einer Druckphase des Druckkopfs als Ruhedruck verwendet wird.
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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 Reinigungseinheit einer Tintenstrahl-Druckvorrichtung;
- 2 eine beispielhafte Tintenversorgung für einen Druckkopf;
- 3a einen beispielhaften Druckverlauf des physikalischen Drucks von Tinte in einem Druckkopf bei einem Reinigungsvorgang;
- 3b einen beispielhaften Druckverlauf des physikalischen Drucks von Tinte in einem Druckkopf während einer Druckpause; und
- 4 ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zur Vermeidung des Auslaufens von Tinte aus einem Druckkopf.
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Die in 1a dargestellte Tintenstrahl-Druckvorrichtung 100 ist für den Druck auf einen bahnförmigen Aufzeichnungsträger 120 ausgelegt (auch als „continuous feed“ bezeichnet, da der Aufzeichnungsträger 120 der Druckvorrichtung 100 kontinuierlich, z.B. von einer Rolle, zugeführt wird). Der Aufzeichnungsträger 120 kann aus Papier, Pappe, Karton, Metall, Kunststoff, Textilien, einer Kombination davon und/oder sonstigen geeigneten und bedruckbaren Materialien hergestellt sein. Der Auszeichnungsträger 120 wird typischerweise von einer Rolle (dem Abwickler) abgewickelt und dann dem Druckwerk 140 des Drucksystems 100 zugeführt. Durch das Druckwerk 140 wird ein Druckbild auf den Aufzeichnungsträger 120 aufgebracht, und der bedruckte Aufzeichnungsträger 120 wird (ggf. nach Fixieren / Trocknen des Druckbildes) wieder auf einer weiteren Rolle (dem Aufwickler) aufgewickelt. Alternativ kann der bedruckte Aufzeichnungsträger 120 durch eine Schneidevorrichtung in Bögen bzw. Einzel-Blätter geschnitten werden. In 1a wird die Transportrichtung 1 des Aufzeichnungsträgers 120 durch einen Pfeil dargestellt. Die Ausführungen in diesem Dokument sind auch für eine Druckvorrichtung 100 zum Bedrucken von bogenförmigen bzw. blattförmigen Aufzeichnungsträgern 120 anwendbar.
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Das Druckwerk 140 der Druckvorrichtung 100 umfasst in dem dargestellten Beispiel mehrere Druckriegel 102, die jeweils für das Drucken mit Tinten unterschiedlicher Farbe verwendet werden können (z.B. Schwarz, Cyan, Magenta und/oder Gelb und ggf. MICR-Tinte und/oder OVG). OVG steht für orange, violett und grün. Dabei ist auch ein Primer denkbar.
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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 beispielsweise 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 2558, 5116 oder mehr effektiv genutzte Düsen 21, 22 umfassen, die entlang einer oder mehrerer Reihen quer zur Transportrichtung 1 des Aufzeichnungsträgers 120 angeordnet sind. Die Düsen 21, 22 in den einzelnen Reihen können versetzt zueinander angeordnet sein. Mittels der Düsen 21, 22 eines Druckkopfs 103 des Druckwerks 140 können Bildpunkte eines Teils 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 weiter 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. Die Düsen 21, 22 können auf ein oder mehrere Druckköpfe 103 verteilt sein. 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 in Transportrichtung 1 an den feststehenden Düsen 21, 22 vorbeigeführt. Alternativ oder ergänzend können die ein oder mehreren Druckköpfe 103 über den Aufzeichnungsträger 120 bewegt werden (z.B. quer zu der Transportrichtung 1 des Aufzeichnungsträgers 120).
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Eine bestimmte Düse 21, 22 druckt in dem in 1a dargestellten Beispiel eine entsprechende bestimmte Spalte 31, 32 (in Transportrichtung 1) eines Druckbildes auf den Aufzeichnungsträger 120. Mit anderen Worten, es kann eine Eins-zu-Eins Zuordnung zwischen Düsen 21, 22 und Spalten 31, 32 eines Druckbildes bestehen, so dass die Bildpunkte einer ersten Spalte 31 des Druckbildes ausschließlich durch eine erste Düse 21 und die Bildpunkte einer zweiten Spalte 32 des Druckbildes ausschließlich durch eine andere zweite Düse 22 gedruckt werden. Jede Düse 21, 22 eines Druckkopfes 103 des Druckwerks 140 kann somit genau einer Spalte 31, 32 und jede Spalte 31, 32 genau einer Düse 21, 22 eines Druckkopfes 103 zugeordnet sein. Somit erfolgt durch eine bestimmte Düse 21, 22 pro Zeile eines Druckbildes maximal ein Tintenausstoß (wobei bei einem Tintenausstoß ggf. mehrere Teiltropfen ausgestoßen werden, die sich spätestens auf dem Aufzeichnungsträger 120 zu einem Bildpunkt bzw. Pixel vereinigen). Damit wird versucht auf das Aufzeichnungsträger einen Bildpunkt zu erzeugen.
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Des Weiteren umfasst die Druckvorrichtung 100 ein oder mehrere Reinigungseinheiten 150. Ein Druckriegel 102 kann von einer Druckposition, an der der Druckriegel 102 oberhalb des Aufzeichnungsträgers 120 angeordnet ist, in eine Reinigungsposition innerhalb einer Reinigungseinheit 150 überführt werden. Zu diesem Zweck kann der Druckriegel 102 in die durch einen Pfeil angezeigte Bewegungsrichtung 2 bewegt werden. Die Druckvorrichtung 100 kann für jeden Druckriegel 102 bzw. Druckkopf 103 eine Reinigungseinheit 150 aufweisen.
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1b zeigt die Unterseite bzw. die Düsenplatte eines Druckkopfes 103 eines Druckriegels 102 innerhalb einer Reinigungseinheit 150. An der Unterseite bzw. der Düsenplatte des Druckkopfes 103 sind die Ausgänge der ein oder mehreren Düsen 21, 22 des Druckkopfes 103 angeordnet. In der Reinigungseinheit 150 kann die Düsenplatte eines Druckkopfes 103 zunächst mit einem Reinigungsmittel besprüht werden. Des Weiteren können die ein oder mehreren Düsen 21, 22 des Druckkopfes 103 veranlasst werden, z.B. durch Erhöhung des (Ruhe-) Drucks innerhalb der ein oder mehreren Düsen 21, 22, Tinte auszustoßen. Dieser Schritt kann als „Purgen“ bezeichnet werden. Anschließend kann die Unterseite des Druckkopfes 103 mit einem Wischer 151 gereinigt werden. Der Wischer 151 kann in der durch den Doppelfeil angezeigten Richtung über die Düsenplatte bewegt werden, um die Düsenplatte zu reinigen. Dieser Schritt kann als „Wipen“ bezeichnet werden.
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Bei dem Bewegen eines Druckriegels 102 bzw. Druckkopfes 103 zwischen der Reinigungsposition und der Druckposition kann es dazu kommen, dass Tinte aus den ein oder mehreren Düsen 21,22 eines Druckkopfes 103 ausläuft. Dies kann insbesondere auf dem Weg von der Reinigungsposition zu der Druckposition nachteilig sein, da durch das Auslaufen der Tinte die Düsenplatte des Druckkopfes 103 wieder verschmutzt wird. Die ausgelaufene Tinte kann trocknen und so zu einer Beeinträchtigung einer Düse 21, 22 führen. Beispielsweise kann es zu Düsenausfällen und/oder zu Abweichungen der Flugbahn von Tintentopfen kommen. Als Folge daraus kann die Druckqualität einer Tintenstrahl-Druckvorrichtung 100 beeinträchtigt werden.
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Beim Bewegen eines Druckriegels 102 bzw. des Druckkopfs von der Reinigungsposition in die Druckposition kann somit (abhängig vom der Tintentemperatur, abhängig von der Oberflächenspannung der Tinte, abhängig von der Oberflächenenergie der Druckkopfoberfläche 212, etc.) Tinte aus einer Düse 21, 22 auslaufen und eintrocknen. Bei Druckstart kann sich die Düse 21, 22 aufgrund der ausgelaufenen und eingetrockneten Tinte ggf. nicht „frei schießen“. Insbesondere können auch durch Refresh-Maßnahmen, d.h. durch das Drucken von Refresh-Druckbildern vor dem eigentlichen Drucken von Druckdatenabhängigen Druckbildern, ggf. nicht immer alle Düsen 21, 22 eines Druckkopfes 103 bzw. eines Druckriegels 102 vollständig regeneriert werden. Es kann somit zu Düsenausfällen und Druckbildstörungen kommen.
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2 zeigt die Tintenversorgung eines beispielhaften Druckkopfes 103. Den einzelnen Düsen 21, 22 eines Druckkopfes 103 kann über einen Tintenkanal 201 Tinte zugeführt werden. Der Tintenkanal 201 kann dabei die Tinte aus einem Unterdruck-Tank 203 bzw. Tintenvorratstank beziehen. Der Unterdruck-Tank 203 kann wiederum über einen Versorgungskanal 202 aus einem Tintenreservoir mit Tinte versorgt werden. Der Unterdruck-Tank 203 kann dazu genutzt werden, innerhalb der einzelnen Düsen 21, 22 des Druckkopfes 103 einen bestimmten physikalischen Unterdruck einzustellen. Durch diesen Unterdruck kann gewährleistet werden, dass sich am Ausgang einer Düse 21, 22 ein Tinten-Meniskus ausbildet, der durch einen Aktuator des Düse 21, 22 (z.B. durch einen piezoelektrischen Aktuator) in Bewegung versetzt werden kann, um einen Tintentropfen aus der Düse 21, 22 zu stoßen. Der physikalische (Unter-) Druck in den Düsen 21, 22 eines Druckkopfes kann in einer Druckphase auf ein Druckbetriebs-Niveau eingestellt werden. Das Druckbetriebs-Niveau kann dabei mechanisch über den Höhenunterschied 213 zwischen der Düsenplatte 212 des Druckkopfes 103 und dem Füllstand 211 des Unterdruck-Tanks 203 eingestellt werden. Aus dem, typischerweise festen, Höhenunterschied 213 ergibt sich ein, typischerweise fester, (Unter-) Druck auf dem Druckbetriebs-Niveau.
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Die Verwendung eines physikalischen Drucks bei Druckbetriebs-Niveau ist typischerweise auf die Generierung von Tintentropfen im Druckbetrieb optimiert. Andererseits hat sich gezeigt, dass ein physikalischer Druck auf Druckbetriebs-Niveau ein Auslaufen von Tinte in einer Druckunterbrechungsphase eines Druckkopfes 103 nicht zuverlässig vermeiden kann. Insbesondere kann es zu einem Auslaufen von Tinte kommen, wenn der physikalische Druck auch während des Transports eines Druckkopfes 103 zwischen der Druckposition und der Reinigungsposition auf Druckbetriebs-Niveau gehalten wird. Beispielsweise können Erschütterungen des Druckkopfes 103 während des Transports zu einem Auslaufen von Tinte führen. Des Weiteren kann es auch in Druckpausen, bei denen ein Druckkopf 103 zwar an der Druckposition verbleibt aber bei denen kein Ausstoß von Tintentropfen erfolgt, zu einem Auslaufen von Tinte kommen. Das Ausmaß, mit dem Tinte aus einem Druckkopf 103 ausläuft, kann dabei von dem Betriebsalter des Druckkopfes 103 abhängen. Es hat sich gezeigt, dass mit steigendem Betriebsalter und/oder mit einer Verschlechterung des Zustands der Düsenplatte 212 eines Druckkopfes 103 typischerweise auch das Ausmaß an auslaufender Tinte ansteigt.
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Die Druckvorrichtung 100 kann eine Druckeinstelleinheit 205 umfassen, die eingerichtet ist, den physikalischen Druck in einer Düse 21, 22 eines Druckkopfes 103 zu verändern. Insbesondere kann ein physikalischer Ruhedruck in einem Ruhezustand des Düse 21, 22 durch die Druckeinstelleinheit 205 angepasst werden. Der physikalische Ruhedruck ist dabei typischerweise negativ, d.h. der physikalische Ruhedruck ist typischerweise ein Unterdruck. Der Aktuator der Düse 21, 22 kann dann ausgehend von diesem physikalischen Ruhedruck den physikalischen Druck innerhalb der Düse 21, 22 verändern, um den Tinten-Meniskus der Düse 21, 22 in Bewegung zu versetzten.
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In dem in 2 dargestellten Beispiel ist die Druckeinstelleinheit 205 eingerichtet, über einen Tintenkanal 204 den Füllstand 211 in dem Unterdruck-Tank 203 zu verändern, um das Niveau des physikalischen Drucks innerhalb der ein oder mehrere Düsen 21, 22 eines Druckkopfes 103 zu verändern. Beispielsweise kann mittels einer Druckluftquelle Luft in den Unterdruck-Tank 203 gepumpt oder aus dem Unterdruck-Tank gezogen werden, um den Ruhedruck innerhalb der ein oder mehreren Düsen 21, 22 anzupassen. An dem Unterdruck-Tank 203 kann ein Sensor 206 angeordnet sein, der Sensordaten in Bezug auf den Ruhedruck anzeigt. Der Sensor 206 kann z.B. einen Drucksensor und/oder einen vorzugsweise analogen Füllstandhöhensensor umfassen. Die Steuereinheit 101 der Druckvorrichtung 100 kann eingerichtet sein, die Druckeinstelleinheit 205 in Abhängigkeit von den Sensordaten des Sensors 206 zu steuern bzw. zu regeln. So kann der Ruhedruck innerhalb der ein oder mehreren Düsen 21, 22 eines Druckkopfes 103 auf ein bestimmtes Niveau geregelt werden.
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Die Druckeinstelleinheit 105 kann dazu verwendet werden, den Ruhedruck in Abhängigkeit von dem Betriebszustand eines Druckkopfes 103 anzupassen. Bei einem Druckbetrieb bzw. während einer Druckphase des Druckkopfes 103 kann der Ruhedruck auf das Druckbetriebs-Niveau eingestellt werden. Dabei kann das Druckbetriebs-Niveau in Abhängigkeit von dem Betriebsalter des Druckkopfes 103 und/oder in Abhängigkeit von dem Zustand der Düsenplatte 212 des Druckkopfes 103 angepasst werden. Insbesondere kann das Druckbetriebs-Niveau mit steigendem Betriebsalter abgesenkt werden, d.h. der Absolutwert des Unterdrucks der Tinte in einer Düse 21, 22 kann mit steigendem Betriebsalter bzw. mit Verschlechterung bzw. Veränderung des Zustands der Düsenplatte 212 verbessert werden.
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Andererseits kann bei einer Druckunterbrechung bzw. bei einer Druckpause des Druckkopfes 103 der physikalische Ruhedruck auf ein Druckunterbrechungs-Niveau abgesenkt werden, d.h. der Unterdruck kann gegenüber dem Druckbetriebs-Niveau betraglich weiter erhöht werden. Das Druckunterbrechungs-Niveau kann dabei von dem Betriebsalter des Druckkopfes 103 und/oder von dem Zustand der Düsenplatte 212 abhängen, und typischerweise mit steigendem Betriebsalter bzw. mit Verschlechterung des Zustands der Düsenplatte 212 sinken, d.h. betraglich steigen. Des Weiteren kann das Druckunterbrechungs-Niveau des physikalischen Ruhedrucks derart gewählt werden, dass der Tinten-Meniskus der ein oder mehreren Düsen 21, 22 zwar weiter in die jeweiligen Düsenkammern gezogen werden, dass der Tinten-Meniskus jedoch nicht abreißt und dadurch einen Lufteinschluss innerhalb der jeweiligen Düsenkammern verursacht. Das Druckunterbrechungs-Niveau kann experimentell für einen bestimmten Typ eines Druckkopfes 103 ermittelt werden.
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3a zeigt einen beispielhaften zeitlichen Druckverlauf 310 des physikalischen Ruhedrucks bei einer Druckunterbrechung, während der ein Druckkopf 103 gereinigt wird. Zum „Purgen“ der ein oder mehreren Düsen 21, 22 des Druckkopfes 103 wird der physikalische Druck innerhalb der Düsen 21, 22 in einer Purge-Phase 311 auf einen positiven Wert erhöht, so dass Tinte aus den Düsen 21, 22 ausgetrieben wird. In einer Transportphase 321 wird für den Transport des Druckkopfes 103 von der Reinigungsposition zu der Druckposition der physikalische Druck auf ein negatives Druckunterbrechungs-Niveau 302 reduziert. In einer Druckphase 313 wird der physikalische Druck dann auf das negative Druckbetriebs-Niveau 301 erhöht, so dass der Druckkopf 103 für den Druck eines Druckbildes auf einen Aufzeichnungsträger 120 genutzt werden kann.
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3b zeigt einen beispielhaften zeitlichen Druckverlauf 320 des physikalischen Ruhedrucks bei einer Druckunterbrechung, während der der Druckkopf 103 zwar an der Druckposition verbleibt, aber kein Druckbild auf einen Aufzeichnungsträger 120 gedruckt wird. Während der Druckphasen 321 des Druckbetriebs wird der physikalische Ruhedruck in den Düsen 21, 22 auf das Druckbetriebs-Niveau 301 eingestellt. Andererseits wird während einer Druckpause 322 das Druckunterbrechungs-Niveau 302 des physikalischen Ruhedrucks eingestellt.
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Es kann somit nach einem Purge/Wipe-Vorgang, ggf. abhängig vom Alter des Druckkopfes 103, d.h. abhängig von dem Verschleiß durch Reinigung und/oder dem Verschleiß durch den Druckbetrieb, ein ggf. geregelter Unterdruck in dem Unterdruck-Tank 203 eingestellt werden. So kann das Auslaufen der Tinte während der Verfahrzeit von der Reinigungsposition in die Druckposition vermieden werden.
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Die Druckeinstelleinheit 205 kann eingerichtet sein, den Unterdruck durch ein Ventil einzustellen. Dieser Prozess kann eine gewisse Zeit in Anspruch nehmen. Alternativ oder ergänzend kann der Unterdruck abhängig von dem gemessenen Druck im Unterdruck-Tank 203 geregelt werden. Ein geregelter Unterdruck kann nach Bedarf, z.B. abhängig von dem Verschleiß der Düsenplatte, der Viskosität der Tinte und/oder der Temperatur der Tinte eingestellt und/oder geregelt werden. Der geregelte Unterdruck im Unterdruck-Tank 203 kann dann das Auslaufen der Tinte aus einer Düse 21, 22 bei einer Druckunterbrechung vermeiden. Insbesondere kann so bewirkt werden, dass Tinte, wenn überhaupt, nur kurz vor Beginn des Druckbetriebs ausläuft, und somit nicht trocknen und damit die Düse 21, 22 verstopfen kann.
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Als Folge daraus kann nach Ende einer Druckunterbrechung durch Refresh-Maßnahmen eine zuverlässige Regenerierung der Düsen 21, 22 eines Druckkopfes 103 bewirkt werden. So können Düsenausfälle vermieden und die Druckqualität einer Druckvorrichtung 100 erhöht werden.
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Während der Druckkopflebensdauer kann eine Oberflächenbeschichtung auf der Düsenplatte 212 z.B. durch mechanische Reibung des Wischers 151 beim Reinigen und/oder durch Handreinigung der Düsenplatte 212 beschädigt werden. Die Ventilwirkung einer Düse 21, 22 kann daher im Laufe der Druckkopflebensdauer nachlassen. Um die Ventilfunktion der Düsen 21, 22 aufrecht zu erhalten, kann der Unterdruck am Unterdruck-Tank 203 entsprechend der Druckkopflebensdauer bzw. entsprechend des Zustands der Düsenplatte 212 betraglich erhöht werden. Die Einstellung des Unterdrucks kann für jeden Druckkopf 103 einzeln oder gemeinsam für die Druckköpfe 103 eines Druckriegels 102 erfolgen.
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Durch die Anpassung des Unterdrucks in einem Druckkopf 103 kann eine hohe Druckqualität insbesondere beim Druckstart und eventuell auch während des Druckbetriebs mit einem gealterten Druckkopf 103 ermöglicht werden. Durch die Anpassung des Unterdrucks kann ein Auslaufen von Tinte während einer Druckunterbrechung vermieden werden. Gleichzeitig kann durch eine präzise Einstellung des Unterdrucks und/oder des Füllstands der Düsen 21, 22 erreicht werden, dass keine Luft in den Düsenkanal eines Druckkopfes 103 eintreten kann. Durch die in diesem Dokument beschriebenen Maßnahmen kann darüber hinaus ein erforderliches Maß an Refresh-Maßnahmen, insbesondere die Anzahl von zu druckenden Refresh-Druckbildern, verringert werden.
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4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens 400 zum Verhindern des Auslaufens von Tinte aus einem Druckkopf 103 einer Tintenstrahl-Druckvorrichtung 100. Die Tintenstrahl-Druckvorrichtung 100 kann wie in diesem Dokument beschrieben, insbesondere wie in Zusammenhang mit 1a beschrieben, ausgebildet sein. Der Druckkopf 103 der Druckvorrichtung 100 umfasst zumindest eine Düse 21, 22. Typischerweise umfasst der Druckkopf 103 eine Vielzahl von Düsen 21, 22.
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Das Verfahren 400 umfasst das Bestimmen 401, dass eine Druckunterbrechungsphase 312, 322 des Druckkopfs 103 vorliegt. In einer Druckunterbrechungsphase 312, 322 erfolgt typischerweise keine Ansteuerung der Aktuatoren der ein oder mehreren Düsen 21, 22 eines Druckkopfes 103.
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Der Druckkopf 103 kann ausgebildet sein, für eine Reinigung des Druckkopfes 103 von einer Druckposition zu einer Reinigungsposition bewegt zu werden. Die Druckposition kann z.B. direkt über einem Aufzeichnungsträger 120 angeordnet sein. Andererseits kann die Reinigungsposition seitlich versetzt in einer Reinigungseinheit 150 der Druckvorrichtung 100 angeordnet sein. Beispielsweise kann der Druckkopf 103, insbesondere als Teil eines Druckriegels 102 mit mehreren Druckköpfen 103, wie in 1a dargestellt, entlang der Bewegungsrichtung 2 zu der Reinigungsposition bewegt werden. An der Reinigungsposition kann dann eine Reinigung der Düsenplatte 212 des Druckkopfs 103 erfolgen. Die Druckunterbrechungsphase 312, 322 kann einer Transportphase 312 entsprechen, während der der Druckkopf 103, insbesondere im Anschluss an eine Reinigung, von der Reinigungsposition zurück zu der Druckposition bewegt wird.
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Alternativ oder ergänzend kann die Druckunterbrechungsphase einer Druckpause 322 zwischen zwei Druckphasen 321 entsprechen. In einer Druckphase 321 wird der Druckkopf 103 dazu verwendet, Tintentropfen für ein Druckbild auf einen Aufzeichnungsträger 120 zu stoßen bzw. zu feuern. In einer Druckphase 321 erfolgt somit eine Ansteuerung der Aktuatoren der ein oder mehreren Düsen 21, 22 eines Druckkopfes 103. Andererseits erfolgt während einer Druckpause 322 typischerweise keine Ansteuerung und/oder Auslenkung der Aktuatoren der ein oder mehreren Düsen 21, 22 des Druckkopfes 103. Der Druckkopf 103 verbleibt dennoch in einer Druckpause 322 typischerweise an der Druckposition, insbesondere oberhalb des Aufzeichnungsträgers 120.
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Das Verfahren 400 umfasst ferner, in Reaktion auf das Bestimmen 401, dass sich der Druckkopf 103 in einer Druckunterbrechungsphase 312, 322 befindet, das Reduzieren 402 eines physikalischen Ruhedrucks der Tinte in der Düse 21, 22 auf ein Druckunterbrechungs-Niveau 302. Dabei ist der physikalische Ruhedruck typischerweise negativ, d.h. ein Unterdruck. Das Druckunterbrechungs-Niveau 302 ist niedriger als ein Druckbetriebs-Niveau 301, welches während einer Druckphase 313, 321 des Druckkopfs 103 als, typischerweise negativer, physikalischer Ruhedruck verwendet wird. Mit anderen Worten, in einer Druckunterbrechungsphase 321, 322 kann in Phase 322 der physikalische Ruhedruck der Tinte in der Düse 21, 22 des Druckkopfes 103 reduziert werden, insbesondere im Vergleich zu dem physikalischen Ruhedruck, der für den Druckbetrieb der Düse 21, 22 verwendet wird.
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Es wird somit ein Verfahren 400 beschrieben, bei dem der Unterdruck in der Tintenkammer einer Düse 21, 22 eines Druckkopfes 103 in einer Druckunterbrechungsphase 312, 322, insbesondere beim Transport des Druckkopfes 103 von einer Reinigungsposition zu einer Druckposition, gegenüber dem Unterdruck in einer Druckphase 313, 321 des Druckkopfes 103 reduziert wird. So können das Auslaufen von Tinte während der Druckunterbrechungsphase 312, 322 zuverlässig vermieden und insbesondere die Anfangsdruckqualität einer Tintenstrahl-Druckvorrichtung 100 erhöht werden.
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Der physikalische Ruhedruck entspricht typischerweise einem physikalischen Druck in einer Tintenkammer der Düse 21, 22, der vorliegt, wenn sich der Aktuator der Düse 21, 22 in einem Ruhezustand befindet und/oder nicht angesteuert wird und/oder nicht bestromt wird. Der physikalische Ruhedruck kann z.B. dem Druck in der Tintenkammer der Düse 21, 22 entsprechen, der vorliegt, wenn der Aktuator der Düse 21, 22 keine Auslenkung von einer Ruheposition aufweist. Dabei kann der eingestellte physikalische Ruhedruck der möglichen Pumpleistung der Piezos entsprechen.
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Das Druckunterbrechungs-Niveau 302 ist bevorzugt derart, dass substantiell keine Luft über die Düse 21, 22 in die Tintenkammer und/oder in einen Tintenkanal 201 der Düse 21, 22 gezogen wird. Das Druckunterbrechungs-Niveau 302 kann zu diesem Zweck experimentell ermittelt werden. Typischerweise kann ein Auslaufen von Tinte zuverlässiger vermieden werden, wenn der physikalische Ruhedruck in der Tintenkammer niedrig ist, d.h. wenn in der Tintenkammer ein betragsmäßig hoher Unterdruck vorliegt. Das Druckunterbrechungs-Niveau 302 liegt daher bevorzugt möglichst nach an einem Grenzniveau, ab dem Luft über die Düse 21, 22 in die Tintenkammer und/oder in den Tintenkanal 201 der Düse 21, 22 gezogen wird.
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Der physikalische Ruhedruck der Tinte in der Düse 21, 22 kann auf das Druckunterbrechungs-Niveau 302 geregelt werden. So kann das Auslaufen von Tinte in besonders zuverlässiger Weise vermieden werden.
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Das Verfahren 400 kann das Ermitteln von Zustands-Information in Bezug auf einen Zustand der Düsenplatte 212 des Druckkopfs 103 umfassen. Insbesondere kann die Zustands-Information den Zustand einer Schutzschicht auf der Düsenplatte 212 anzeigen. Die Zustands-Information kann z.B. umfassen bzw. anzeigen: eine Anzahl von Betriebsstunden des Druckkopfs 103; ein Alter des Druckkopfs 103; und/oder eine Anzahl von Reinigungsvorgängen, insbesondere von Wischvorgängen, die an der Düsenplatte 212 des Druckkopfs 103 vorgenommen wurden. Ebenfalls möglich wäre eine optische Refresh-Druckbild - Auswertung unmittelbar nach Druckstart. Dies kann mittels einer vorzugsweise CCD-Kamera erfolgen. Dabei kann der eingestellte Druck 302 kontrolliert und gegeben falls korrigiert werden. Das Druckunterbrechungs-Niveau 302 und ggf. das Druckbetriebs-Niveau 301 können dann in Abhängigkeit von der Zustands-Information angepasst werden. Insbesondere können das Druckunterbrechungs-Niveau 302 und ggf. das Druckbetriebs-Niveau 301 reduziert werden, d.h. der jeweilige physikalische Unterdruck betraglich erhöht werden, wenn die Zustands-Information anzeigt, dass sich der Zustand der Düsenplatte 212 verschlechtert bzw. sich verändert hat bzw. dass die Düsenplatte 212 gealtert ist. So kann auch bei einem fortgeschrittenen Lebensalter eines Druckkopfes 103 eine hohe Anfangsdruckqualität erreicht werden.
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Das Verfahren 400 kann für jeden Druckkopf 103 eines Druckriegels 102 separat ausgeführt werden. Insbesondere kann der Ruhedruck für jeden Druckkopf 103 einzeln und/oder unabhängig von den anderen Druckköpfen 103 eines Druckriegels 102 angepasst werden. So kann das Auslaufen von Tinte in besonders zuverlässiger Weise vermieden werden. Andererseits kann in besonders kosten- und bauraumeffizienter Weise der Ruhedruck für mehrere Druckköpfe 103 eines Druckriegels 102, insbesondere für alle Druckköpfe 103 eines Druckriegels 102, gemeinsam angepasst werden. Es kann dann für mehrere Druckköpfe 103 ein gemeinsamer Unterdruck-Tank 203 und/oder eine gemeinsame Druckeinstelleinheit 205 bereitgestellt werden. In einer Druckvorrichtung 100 mit mehreren Druckriegeln 102 für unterschiedliche Tinten kann das Verfahren 400 jeweils für die einzelnen Druckriegel 102 ausgeführt werden.
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Des Weiteren wird in diesem Dokument eine Steuereinheit 101 für eine Tintenstrahl-Druckvorrichtung 100 beschrieben. Dabei umfasst die Druckvorrichtung 100 einen Druckkopf 103 mit zumindest einer Düse 21, 22. Die Steuereinheit 101 ist eingerichtet, zu bestimmen, dass eine Druckunterbrechungsphase 312, 322 des Druckkopfs 103 vorliegt. Dabei erfolgt in einer Druckunterbrechungsphase 312, 322 typischerweise keine Ansteuerung der Aktuatoren der ein oder mehreren Düsen 21, 22 des Druckkopfes 103.
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Die Steuereinheit 101 ist ferner eingerichtet, zu veranlassen, dass der physikalische Ruhedruck der Tinte in der Düse 21, 22 auf ein Druckunterbrechungs-Niveau 302 reduziert wird, das niedriger als ein Druckbetriebs-Niveau 301 ist, welches während einer Druckphase 313, 321 des Druckkopfs 103 als physikalischer Ruhedruck verwendet wird, ggf. nur dann wenn bestimmt wurde, dass eine Druckunterbrechungsphase 312, 322 des Druckkopfs 103 vorliegt.
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Die Tintenstrahl-Druckvorrichtung 100 kann einen Unterdruck-Tank 203 mit Tinte umfassen, wobei der Unterdruck-Tank 203 über einen Tintenkanal 201 mit dem Druckkopf 103 verbunden ist. So kann über den Tintenkanal 201 Tinte für den Druckbetrieb des Druckkopfes 103 bereitgestellt werden. Der Unterdruck-Tank 203 kann mit einem bestimmten Höhenunterschied 213 unterhalb der Düsenplatte 212 des Druckkopfes 103 angeordnet sein. Insbesondere kann ein Höhenunterschied 213 zwischen dem Füllstand 211 der Tinte in dem Unterdruck-Tank 203 und der Düsenplatte 212 bestehen. Durch den, ggf. fest eingestellten, Höhenunterschied 213 kann der physikalische Ruhedruck in der Düse 21, 22 des Druckkopfes 103 auf das Druckbetriebs-Niveau 301 eingestellt werden. Insbesondere kann der physikalische Ruhedruck der Tinte in der Düse 21, 22 allein durch den Höhenunterschied 213 auf das Druckbetriebs-Niveau 301 eingestellt werden.
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Darüber hinaus kann die Tintenstrahl-Druckvorrichtung 100 eine Druckeinstelleinheit 205 umfassen, die eingerichtet ist, einen physikalischen Druck und/oder einen Tinten-Füllstand 211 im Unterdruck-Tank 203 zu verändern. So kann indirekt der physikalische Ruhedruck der Tinte in der Düse 21, 22 des Druckkopfes 103 verändert werden. Die Druckeinstelleinheit 205 kann z.B. ein Ventil und/oder eine Pumpe und/oder eine Druckluftquelle (insbesondere eine Venturi-Düse) umfassen. Alternativ oder ergänzend kann die Druckeinstelleinheit 205 eingerichtet sein, den Höhenunterschied 213 zwischen dem Unterdruck-Tank 203 und der Düsenplatte 212 zu verändern, um den physikalischen Ruhedruck der Tinte in der Düse 21, 22 zu verändern. Die Steuereinheit 101 kann eingerichtet sein, die Druckeinstelleinheit 205 zu veranlassen, den physikalischen Ruhedruck der Tinte in der Düse 21, 22 auf das Druckunterbrechungs-Niveau 302 zu reduzieren.
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Die Tintenstrahl-Druckvorrichtung 100 kann einen Sensor 206 umfassen, der eingerichtet ist, Sensordaten in Bezug auf den physikalischen Ruhedruck der Tinte in der Düse 21, 22 zu erfassen. Beispielsweise kann an der Druckeinstelleinheit 205 ein Drucksensor und/oder ein Füllstandssensor angeordnet sein, um die Sensordaten in Bezug auf den physikalischen Ruhedruck der Tinte in der Düse 21, 22 zu erfassen. Die Steuereinheit 101 kann eingerichtet sein, den physikalischen Ruhedruck der Tinte in der Düse 21, 22 in Abhängigkeit von den Sensordaten auf das Druckunterbrechungs-Niveau 302 zu reduzieren, insbesondere zu regeln.
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Des Weiteren wird in diesem Dokument eine Tintenstrahl-Druckvorrichtung 100 beschrieben, die die in diesem Dokument beschriebene Steuereinheit 101 umfasst.
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Insbesondere kann die Druckvorrichtung 100 einen Druckkopf 103 mit mindestens einer Düse 21, 22 umfassen, wobei die Düse 21, 22 eingerichtet ist, in einer Druckphase 313, 321 Tintentropfen auf einen Aufzeichnungsträger 120 zu stoßen, um ein Druckbild auf den Aufzeichnungsträger 120 zu drucken. Außerdem kann die Druckvorrichtung 100 einen Unterdruck-Tank 203 mit Tinte umfassen, wobei der Unterdruck-Tank 203 über einen Tintenkanal 201 mit dem Druckkopf 103 verbunden ist, um Tinte für den Druck eines Druckbildes bereitzustellen.
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Des Weiteren kann die Druckvorrichtung eine Druckeinstelleinheit 205 umfassen, die eingerichtet ist, einen physikalischen Druck im Unterdruck-Tank 203 zu verändern, um einen physikalischen Ruhedruck der Tinte in der Düse 21, 22 zu verändern. Die Steuereinheit 101 der Druckvorrichtung 100 kann ferner eingerichtet sein, die Druckeinstelleinheit 205 zu veranlassen den physikalischen Ruhedruck der Tinte in der Düse 21, 22 zu verändern.
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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
- 150
- Reinigungseinheit
- 151
- Wischer
- 201
- Tintenkanal
- 202
- Versorgungskanal
- 203
- Unterdruck-Tank
- 204
- Tintenkanal
- 205
- Druckeinstelleinheit
- 206
- Sensor
- 211
- Füllstand
- 212
- Düsenplatte
- 213
- Höhenunterschied
- 301
- Druckbetriebs-Niveau
- 302
- Druckunterbrechungs-Niveau
- 310
- Druckverlauf des physikalischen Ruhedrucks
- 311
- Purge-Phase
- 312
- Transportphase
- 313
- Druckphase
- 320
- Druckverlauf des physikalischen Ruhedrucks
- 321
- Druckphase
- 322
- Druckpause
- 400
- Verfahren zum Vermeiden des Auslaufens von Tinte
- 401- 402
- Verfahrensschritte
