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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überprüfung eines Druckkopfes einer Tintenstrahl-Druckvorrichtung, insbesondere in Bezug auf die Wahrscheinlichkeit von Düsenausfällen. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Tintenstrahl-Druckvorrichtung, die die Überprüfung zumindest eines Druckkopfes ermöglicht.
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Eine Tintenstrahl-Druckvorrichtung zum Bedrucken eines Aufzeichnungsträgers umfasst ein oder mehrere Druckköpfe mit jeweils einer Vielzahl von Düsen. Die Düsen sind jeweils eingerichtet, Tintentropfen auszustoßen, um Bildpunkte eines Druckbildes auf den Aufzeichnungsträger zu drucken. Im Laufe des Druckbetriebs kann es zu Ausfällen von ein oder mehreren Düsen eines Druckkopfes kommen, was insbesondere bei gleichmäßig bedruckten Flächen zu sichtbaren Druckartefakten, wie etwa Streifigkeit, führen kann.
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Der Ausfall einzelner Düsen kann typischerweise nicht oder nur mit einem erheblichen Aufwand durch die verbliebenen Düsen eines Druckkopfes kompensiert werden. Aus diesem Grund ist es vorteilhaft, frühzeitig zu detektieren, ob ein oder mehrere Düsen eines Druckkopfes ausfallen könnten. Es können dann vorbeugend Maßnahmen ergriffen werden, um dem drohenden Ausfall der ein oder mehreren Düsen entgegenzuwirken.
EP 3 088 186 A1 beschreibt ein Verfahren zur Steuerung einer Tintenstrahl-Druckvorrichtung.
EP 1 808 296 A2 beschreibt einen Tintenbehälter mit einem Halbleiterelement.
DE 10 2017 126 982 B3 beschreibt ein Verfahren zur Ermittlung des Zustands einer Entgasungs-Vorrichtung. US 2012 / 0 044 292 A1 beschreibt ein Verfahren zur Steuerung des Unterdrucks in einem Druckkopf.
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Das vorliegende Dokument befasst sich mit der technischen Aufgabe, in effizienter und zuverlässiger Weise zu ermitteln, ob bei einem Druckkopf die Gefahr für einen Düsenausfall besteht oder nicht. Mit anderen Worten, es soll in effizienter und zuverlässiger Weise die Wahrscheinlichkeit für einen zukünftigen Düsenausfall einer Düse eines Druckkopfes ermittelt werden. Die Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Verfahrensanspruchs 1 gelöst. Des Weiteren wird die Aufgabe durch die Merkmale des unabhängigen Vorrichtungsanspruchs 10 gelöst.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Überprüfung eines Druckkopfes einer Tintenstrahl-Druckvorrichtung beschrieben, wobei der Druckkopf eine Vielzahl von Düsen umfasst und aus einem Behälter mit Tinte versorgt wird. Das Verfahren umfasst das Betreiben der Druckvorrichtung mit dem Ziel, graduell einen Unterdruck in dem Behälter zu erhöhen. Außerdem umfasst das Verfahren das Erfassen von Sensordaten in Bezug auf den Unterdruck in dem Behälter, während die Druckvorrichtung betrieben wird, um graduell den Unterdruck in dem Behälter zu erhöhen. Ferner umfasst das Verfahren das Ermitteln, auf Basis der Sensordaten, eines Grenzdrucks, ab dem ein Einbruch bzw. ein Absinken des Unterdrucks in dem Behälter erfolgt. Des Weiteren umfasst das Verfahren das Bestimmen, auf Basis des Grenzdrucks, ob der Druckkopf eine erhöhte Wahrscheinlichkeit für Düsenausfälle aufweist oder nicht.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Tintenstrahl-Druckvorrichtung beschrieben. Die Druckvorrichtung umfasst zumindest einen Behälter zur Aufnahme von Tinte, sowie einen Drucksensor, der eingerichtet ist, Sensordaten in Bezug auf den Unterdruck in dem Behälter zu erfassen. Außerdem umfasst die Druckvorrichtung zumindest einen Druckkopf mit einer Vielzahl von Düsen, wobei der Druckkopf aus dem Behälter mit Tinte versorgt wird.
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Des Weiteren umfasst die Druckvorrichtung eine Steuereinheit, die eingerichtet ist, die Druckvorrichtung mit dem Ziel zu betreiben, graduell den Unterdruck in dem Behälter zu erhöhen. Die Steuereinheit ist ferner eingerichtet, Sensordaten in Bezug auf den Unterdruck in dem Behälter, während die Druckvorrichtung betrieben wird, um graduell den Unterdruck in dem Behälter zu erhöhen, zu ermitteln. Außerdem ist die Steuereinheit eingerichtet, auf Basis der Sensordaten einen Grenzdruck zu ermitteln, ab dem ein Einbruch bzw. ein Absinken des Unterdrucks in dem Behälter erfolgt. Auf Basis des Grenzdrucks kann dann bestimmt werden, ob der Druckkopf eine erhöhte Wahrscheinlichkeit für Düsenausfälle aufweist oder nicht.
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Im Weiteren werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der schematischen Zeichnung näher beschrieben. Dabei zeigen:
- 1 ein Blockdiagramm einer beispielhaften Tintenstrahl-Druckvorrichtung;
- 2 eine beispielhafte Tintenversorgung eines Druckkopfes einer Tintenstrahl-Druckvorrichtung;
- 3 einen beispielhaften Verlauf des Unterdrucks während eines Unterdrucktests; und
- 4 ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zur Bestimmung der Düsenausfallneigung eines Druckkopfes einer Tintenstrahl-Druckvorrichtung.
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Die in 1 dargestellte Druckvorrichtung 100 ist für den Druck auf einen bogen- oder blatt- oder plattenförmigen 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 geführt.
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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). Unterschiedliche Druckriegel 102 können für das Drucken mit jeweils unterschiedlichen Tinten verwendet werden. 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 1 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 1 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, die quer zu der Transportrichtung 1 des Aufzeichnungsträgers 120 verläuft, mit K Pixeln bzw. K Spalten 31, 32 eines Druckbildes auf den Aufzeichnungsträger 120 zu drucken, z.B. 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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2 zeigt die Tintenversorgung eines beispielhaften Druckkopfes 103. Mit der in 2 dargestellten Tintenversorgung können die ein oder mehreren Druckköpfe 103 eines Druckriegels 102 mit Tinte 202 eines bestimmten Tintentyps, z.B. einer bestimmten Farbe, versorgt werden. Die in 2 dargestellte Tintenversorgung kann jeweils für jeden Druckriegel 102 und/oder für jeden verwendeten Tintentyp einer Druckvorrichtung 100 und/oder für jeden einzelnen Druckkopf 103 bereitgestellt werden.
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Den einzelnen Düsen 21, 22 eines Druckkopfes 103 kann über einen Tintenversorgungskanal 206 Tinte 202 zugeführt werden. Der Tintenversorgungskanal 206 kann dabei die Tinte 202 aus einem Unterdruck- bzw. Backpressure-Behälter 201 beziehen. Dabei kann für die Düsen 21, 22 eines Druckkopfes 103 ein (ggf. genau ein) gemeinsamer Unterdruck-Behälter 201 bereitgestellt werden. Insbesondere kann für jeden Druckkopf 103 ein (ggf. genau ein) Unterdruck-Behälter 201 bereitgestellt werden. Der Unterdruck-Behälter 201 ist typischerweise außerhalb des Druckkopfes 103 angeordnet. Insbesondere kann der Unterdruck-Behälter 201 über dem Druckkopf 103 angeordnet sein. Des Weiteren kann der Unterdruck-Behälter 201 von der Umgebungs-Atmosphäre luftdicht entkoppelt sein.
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Der Unterdruck-Behälter 201 kann über einen Tintenversorgungskanal 206 aus einem Versorgungs-Behälter 204 mit Tinte 202 versorgt werden. Die Tinte 202 kann dabei mittels eines Versorgungs-Fördermoduls 205 (insbesondere mittels einer Pumpe) aus dem Versorgungs-Behälter 201 in den Unterdruck-Behälter 201 gefördert werden. Der Unterdruck-Behälter 201 kann dazu genutzt werden, innerhalb der einzelnen Düsen 21, 22 des Druckkopfes 103 einen bestimmten physikalischen und/oder hydraulischen Unterdruck einzustellen. Durch diesen physikalischen Unterdruck kann während des Druckbetriebs der Druckvorrichtung 100 gewährleistet werden, dass sich am Ausgang einer Düse 21, 22 ein Tinten-Meniskus ausbildet, der durch einen Aktuator der Düse 21, 22, z.B. durch einen piezoelektrischen Aktuator, in Bewegung versetzt werden kann, um einen Tintentropfen aus der Düse 21, 22 zu stoßen. Mit anderen Worten, der Unterdruck ist ausreichend groß, um zu verhindern, dass (ohne Ansteuerung des Aktuators einer Düse 21, 22) keine Tinte 202 aus der Düse 21, 22 ausläuft. Des Weiteren ist der Unterdruck ausreichend klein, um zu ermöglichen, dass durch eine Ansteuerung des Aktuators der Düse 21, 22 ein Tintentropfen ausgestoßen werden kann. Der physikalische (Unter-) Druck in den Düsen 21, 22 eines Druckkopfes kann in einer Druckphase auf ein Druckbetriebs-Niveau (z.B. -20mbar, -30mbar oder weniger) eingestellt werden. Das Druckbetriebs-Niveau kann dabei mechanisch über den Höhenunterschied zwischen der Düsenplatte des Druckkopfes 103 und dem Füllstand des Unterdruck-Behälters 201 eingestellt werden. Zur Einstellung des Drucks in den Düsen 21, 22 auf ein bestimmtes Druckbetriebs-Niveau kann somit der Füllstand des Unterdruck-Behälters 201 auf einen bestimmten Füllstandwert eingestellt, insbesondere geregelt, werden. Alternativ oder ergänzend kann durch ein Druckmodul 214 (z.B. durch eine Pumpe) der Druck bzw. der Unterdruck in dem Unterdruck-Behälter 201 eingestellt werden. Das Druckmodul 214 kann eingerichtet sein, Luft auf dem Unterdruck-Behälter 201 zu pumpen, um den Wert des Unterdrucks in dem Unterdruck-Behälter 201 zu erhöhen.
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Wie in 2 dargestellt, kann der Unterdruck-Behälter 201 einen Füllstandssensor 211 aufweisen, mit dem Sensordaten in Bezug auf den Füllstand an Tinte 202 in dem Unterdruck-Behälter 201 erfasst werden können. Des Weiteren kann der Unterdruck-Behälter 201 einen Drucksensor 212 umfassen, mit dem Sensordaten in Bezug auf den Wert des physikalischen (Unter-) Drucks in dem Unterdruck-Behälter 201 erfasst werden können.
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Wie eingangs dargelegt, kann es während des Betriebs einer Druckvorrichtung 100 zu Ausfällen von Düsen 21, 22 in einem Druckkopf 103 kommen. Der Ausfall von ein oder mehreren Düsen 21, 22 führt typischerweise zu einer reduzierten Druckqualität und ggf. zu Makulatur. Es ist daher wünschenswert, bereits frühzeitig vor einem Düsenausfall eines Druckkopfes 103 zu erkennen, dass der Druckkopf 103 eine erhöhte Wahrscheinlichkeit für Düsenausfälle aufweist. Es können dann vorbeugend Maßnahmen ergriffen werden, wie z.B. die Durchführung einer Reinigung der Düsenplatte des Druckkopfes 103 und/oder das Durchspülen bzw. Purgen der Düsen 21, 22 des Druckkopfes 103, um einen drohenden Düsenausfall zu vermeiden.
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Zur Ermittlung der Ausfallneigung eines Druckkopfes 103 kann in einem speziellen Druckauftrag nach-und-nach ein steigender Anteil von Düsen 21, 22 eines Druckkopfes 103 veranlasst werden, gleichzeitig einen Tintenausstoß zu bewirken. Beispielsweise können zunächst 10%, dann 15%, dann 20%, etc. der Düsen 21, 22 eines Druckkopfes 103 veranlasst werden, zeitgleich eine Tintenausstoß zu bewirken. Ab einem bestimmten Anteil von gleichzeitig angesteuerten Düsen 21, 22 kann es ggf. zu einem Ausfall des Druckkopfes 103 kommen. Insbesondere kann der Druckkopf 103 ggf. ab einem bestimmten Anteil von Düsen 21, 22 nicht mehr in der Lage sein, mit allen angesteuerten Düsen 21, 22 jeweils einen Tintenausstoß zu bewirken (weil nicht genügend Tinte 202 für alle parallel angesteuerten Düsen 21, 22 bereitgestellt werden kann und/oder weil durch die parallele Ansteuerung der Aktuatoren der Düsen 21, 22 kein ausreichend hoher Überdruck für einen Tintenausstoß generiert werden kann und/oder weil der Tintenausstoß in den parallel angesteuerten Düsen 21, 22 zu einem verstärkten Unterdruck und damit zu einem Lufteinschluss in den benachbarten Düsen 21, 22 führt). Der Anteil von Düsen 21, 22, ab dem es zu einem Ausfall des Druckkopfes 103 kommt, kann als Indiz für die Ausfallneigung des Druckkopfes 103 genutzt werden. Dabei zeigt ein relativ niedriger Anteil eine relativ hohe Ausfallneigung der Düsen 21, 22 des Druckkopfes 103 an.
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Die Durchführung des o.g. speziellen Druckauftrags zur Ermittlung der Ausfallneigung eines Druckkopfes 103 ist mit einem relativ hohen Testaufwand verbunden, insbesondere in Bezug auf die dafür erforderliche Tintenmenge. Ferner müssen ausreichend hohe Rechenkapazitäten und Datenübertragungskapazitäten innerhalb einer Druckvorrichtung 100 vorgehalten werden, um die zeitgleiche Ansteuerung aller Düsen 21, 22 eines Druckkopfes 103 zu ermöglichen.
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Zur Ermittlung der Ausfallneigung eines Druckkopfes 103 kann in einem alternativen Testverfahren der Unterdruck in dem Unterdruck-Behälter 201 verändert werden. Insbesondere kann der Unterdruck nach-und-nach erhöht werden. Zu diesem Zweck kann durch das Druckmodul 214 Luft aus dem Unterdruck-Behälter 201 gepumpt werden. Dabei kann Luft mit einer konstanten Förderrate abgepumpt werden. Durch die Erhöhung des Unterdrucks wird der Tintenmeniskus an den Düsenöffnungen der einzelnen Düsen 21, 22 mehr-und-mehr in das Innere des Druckkopfes 103 gezogen, bis es schließlich zu einem Eintritt von Luft über die Düsenöffnungen von einzelnen Düsen 21, 22 kommt. Als Folge des Lufteintritts kann Tinte 202 aus dem Druckkopf 103 in den Unterdruck-Behälter 201 gesogen werden. Des Weiteren kann ggf. Luft über die Düsenöffnungen und die Tintenkammern der einzelnen Düsen 21, 22 in den Unterdruck-Behälter 201 gesogen werden. Das Ansaugen von Tinte 202 und/oder Luft führt dazu, dass der Unterdruck in dem Unterdruck-Behälter 201 sinkt.
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3 zeigt einen beispielhaften Verlauf 301 des Unterdrucks während des o.g. Testverfahrens. Der Druckverlauf 301 kann mittels des Drucksensors 212 erfasst werden. Durch das Abpumpen von Luft mittels des Druckmoduls 214 wird schrittweise der eingestellte Unterdruck in dem Unterdruck-Behälter 201 erhöht. Solange es nicht zu einem signifikanten Lufteintritt an den Düsenöffnungen von zumindest einigen der Düsen 21, 22 des Druckkopfes 103 kommt, wirkt sich das Abpumpen von Luft direkt auf eine Erhöhung des Unterdrucks aus. Ab einem bestimmten Grenzwert 303 des Unterdrucks bzw. ab einer bestimmten Grenz-Absaugdauer 304, kommt es jedoch zu einem Lufteintritt an zumindest einigen der Düsen 21, 22 des Druckkopfes 103. Dieser Lufteintritt führt zu einer Reduzierung des Unterdrucks.
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Wenn auch nach Erreichen des Grenzwertes 303 des Unterdrucks mit dem Abpumpen fortgefahren wird, so steigt nach-und-nach der Anteil der Düsen 21, 22 an, über die ein Lufteintritt erfolgt. Als Folge daraus sinkt der Unterdruck weiter bis schließlich nach einer bestimmten Zeitdauer 305 ein bestimmter Druckschwellenwert 302 (z.B. 0 mbar) erreicht wird.
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Ein Qualitätsmerkmal für einen Druckkopf 103 ist die Widerstandsfähigkeit des Druckkopfes 103 gegenüber Druckschwankungen. Druckschwankungen können z.B. im Druckbetrieb durch unterschiedlich hohe Auslastungen des Druckkopfes 103 und/oder durch die Trägheit der Tinte 202 innerhalb der Tintenversorgung und innerhalb des Druckkopfs 103 bewirkt werden. Wenn der physikalische Druck der Tinte 202 in einem Druckkopf 103 zu hoch bzw. der Unterdruck zu niedrig sind, kann es zu einem Austritt von Tinte 202 aus den Düsenöffnungen der Düsen 21, 22 kommen (ohne dass die Aktuatoren der Düsen 21, 22 angesteuert werden). Andererseits führen ein zu niedriger physikalischer Druck der Tinte 202 bzw. ein zu hoher Unterdruck (z.B. infolge eines Versorgungsengpasses bei der Tintenversorgung) zu einem Lufteintritt über die Düsenöffnungen der Düsen 21, 22.
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Zur Ermittlung der Widerstandsfähigkeit eines Druckkopfes 103 kann der physikalische Grenzdruck 303 ermittelt werden, ab dem es, z.B. während der Ausführung eines gleichbleibenden Druckauftrags mittels der Düsen 21, 22 des Druckkopfes 103, zu einem Lufteintritt über die Düsenöffnungen der Düsen 21, 22 des Druckkopfes 103 kommt.
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Wie bereits oben dargelegt, kann zur Ermittlung des Grenzdrucks 303 der Unterdruck in dem Unterdruck-Behälter 201 stufenlos bzw. kontinuierlich variiert, insbesondere erhöht, werden. Der Drucksensor 212 in der Tintenversorgung kann permanent den Druck in dem Behälter 201 erfassen. Der Unterdruck kann derart erhöht werden, dass der Unterdruck ab einem gewissen Grenzwert 303 größer als die Kapillarkraft der Tintensäule an den Düsen 21, 22 ist, so dass Luft durch eine oder mehrere Düsen 21, 22 in den Druckkopf 103 gelangt. Als Folge daraus verringert sich der Unterdruck, ggf. bis der Unterdruck komplett abgebaut ist.
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Der ermittelte Grenzdruck 303 zeigt die Unterdrucktoleranz eines Druckkopfes 103 an. Eine reduzierte Unterdrucktoleranz ist typischerweise ein Indikator für eine erhöhte Wahrscheinlichkeit von unterdruckbedingten Düsenausfällen während des Druckbetriebs. Es können somit in Abhängigkeit von dem ermittelten Grenzdruck 303 ein oder mehrere Maßnahmen veranlasst werden, um einer erhöhten Düsenausfall-Wahrscheinlichkeit des Druckkopfes 103 entgegenzuwirken.
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4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens 400 zur Überprüfung eines Druckkopfes 103 einer Tintenstrahl-Druckvorrichtung 100. Der Druckkopf 103 umfasst eine Vielzahl von Düsen 21, 22, z.B. um Bildpunkte einer entsprechenden Vielzahl von Spalten 31, 32 eines Druckbildes auf einen Aufzeichnungsträger 120 zu drucken. Der Druckkopf 103 wird aus einem (Unterdruck-) Behälter 201 mit Tinte 202 versorgt. Dabei ist der Behälter 201 derart ausgebildet, dass der Wert des (physikalischen) Unterdrucks in dem Behälter 201 verändert, insbesondere erhöht, werden kann.
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Das Verfahren 400 umfasst das Betreiben 401 der Druckvorrichtung 100 mit dem Ziel, graduell bzw. nach-und-nach den Unterdruck in dem Behälter 201 zu erhöhen. Insbesondere kann ein (graduelles) Abpumpen von Luft aus dem Behälter 201 erfolgen (z.B. mittels eines Druckmoduls 214), um den Unterdruck in dem Behälter 201 graduell bzw. nach-und-nach zu erhöhen. Dabei kann das Abpumpen mit einer konstanten Förderrate erfolgen. Das Erhöhen des Unterdrucks bedeutet dabei, dass der Betrag bzw. der Absolutwert des Unterdrucks erhöht wird. Mit anderen Worten, das Erhöhen des Unterdrucks kann einem Reduzieren des hydraulischen Drucks entsprechen.
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Der Behälter 201 kann z.B. aus einem Vorrats-Behälter 204 mit Tinte 202 befüllt werden. Dabei kann das Befüllen des Behälters 201 über eine Fördermodul 205 erfolgen. Eine alternative oder ergänzende Möglichkeit zur Einstellung des Unterdrucks in dem Behälter 201 kann das Einstellen des Füllstands an Tinte 202 in dem Behälter 201 sein. Insbesondere kann der Füllstand in dem Behälter 201 reduziert werden, um den Unterdruck zu erhöhen.
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Das Verfahren 400 kann das wiederholte Bewirken von Tintenausstößen von (zumindest einem Teil der) Düsen 21, 22 des Druckkopfes 103 umfassen. So kann nach-und-nach der Füllstand des Behälters 201 reduziert werden. Insbesondere können die Düsen 21, 22 des Druckkopfes 103 derart betrieben werden, dass die Menge an Tinte 202, die von den Düsen 21, 22 pro Zeiteinheit ausgestoßen wird, größer als die Menge an Tinte 202 ist, die dem Behälter 201 pro Zeiteinheit zugeführt wird. So kann der Unterdruck in dem Behälter 201 graduell erhöht werden. Insbesondere kann dabei die Menge an Tinte 202, die von den Düsen 21, 22 pro Zeiteinheit ausgestoßen wird, konstant sein, um eine gleichmäßige Reduzierung des Füllstands und/oder um eine gleichmäßige Erhöhung des Unterdrucks zu bewirken.
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Außerdem umfasst das Verfahren 400 das Erfassen 402 von Sensordaten in Bezug auf den Unterdruck in dem Behälter 201. Die Sensordaten können mittels eines Drucksensors 212 erfasst werden. Insbesondere können die Sensordaten erfasst werden, während die Druckvorrichtung 100 betrieben 401 wird, um graduell den Unterdruck in dem Behälter 201 zu erhöhen. Dabei kann an einer Sequenz von Zeitpunkten (z.B. an einer Sequenz von 10, 20, 30, 50 oder mehr Zeitpunkten) schrittweise eine Erhöhung des Unterdrucks in dem Behälter 201 veranlasst werden. Des Weiteren können an der Sequenz von Zeitpunkten jeweils Sensordaten in Bezug auf den Unterdruck erfasst werden, um eine Sequenz von Sensordaten bereitzustellen.
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Es können somit im Rahmen des Verfahrens 400 Sensordaten erfasst werden, die einen zeitlichen Verlauf 301 des Unterdrucks anzeigen, während die Druckvorrichtung 100 betrieben 401 wird, um graduell den Unterdruck in dem Behälter 201 zu erhöhen. Insbesondere kann eine Sequenz von Sensordaten für eine entsprechende Sequenz von Zeitpunkten erfasst werden, wobei die Sequenz von Sensordaten den zeitlichen Verlauf 301 des Unterdrucks anzeigt.
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Das Verfahren 400 umfasst ferner das Ermitteln 403, auf Basis der Sensordaten, eines Grenzdrucks 303, ab dem ein Einbruch des Unterdrucks in dem Behälter 201 erfolgt. Der Grenzdruck 303 kann insbesondere auf Basis des zeitlichen Verlaufs 301 des Unterdrucks ermittelt werden, z.B. auf Basis eines Maximalwertes des zeitlichen Verlaufs 301 des Unterdrucks; und/oder auf Basis einer Umkehr, insbesondere einer Vorzeichenumkehr, der Steigung des zeitlichen Verlaufs 301 des Unterdrucks.
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Der Abfall des Unterdrucks in dem Behälter 201 wird insbesondere dadurch bewirkt, dass aufgrund eines relativ hohen Unterdrucks in dem Behälter 201 eine derart starke Kraft auf die Tinte 202 in dem Druckkopf 103 bewirkt wird, dass Luft über die Düsenöffnungen von zumindest einem Teil der Düsen 21, 22 des Druckkopfes 103 in den Druckkopf 103 gesogen werden kann. Diese eingesogene Luft bewirkt dann einen Abfall des Unterdrucks in dem Behälter 201.
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Der Grenzdruck 303 kann somit der Unterdruck sein, ab dem ein Einziehen von Luft über die Düsenöffnungen von zumindest einigen Düsen 21, 22 des Druckkopfes 103 erfolgt. Der Grenzdruck 303 stellt somit ein Indiz für die Unterdrucktoleranz eines Druckkopfes 103 dar.
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Das Verfahren 400 kann ferner umfassen, das Bestimmen 404, auf Basis des Grenzdrucks 303, ob der Druckkopf 103 eine erhöhte Wahrscheinlichkeit für Düsenausfälle aufweist oder nicht. Zu diesem Zweck kann der Grenzdruck 303 mit einem Unterdruck-Schwellenwert verglichen werden. Der Druckkopf 103 kann dann eine relativ hohe Wahrscheinlichkeit für Düsenausfälle aufweisen, wenn der Grenzdruck 303 kleiner als der Unterdruck-Schwellenwert ist. Andererseits kann der Druckkopf 103 eine relativ niedrige Wahrscheinlichkeit für Düsenausfälle aufweisen, wenn der Grenzdruck 303 größer als der Unterdruck-Schwellenwert ist.
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Der Unterdruck-Schwellenwert kann statistisch durch die Ermittlung des Grenzdrucks 303 für eine Vielzahl von unterschiedlichen Druckköpfen 103 ermittelt worden sein. Beispielsweise können einerseits Werte des Grenzdrucks 303 für Druckköpfe 103 ermittelt werden, die keine Düsenausfälle aufweisen, um einen ersten mittleren Grenzdruck zu ermitteln. Andererseits können Werte des Grenzdrucks 303 für Druckköpfe 103 ermittelt werden, die Düsenausfälle aufweisen, um einen zweiten mittleren Grenzdruck zu ermitteln. Der Unterdruck-Schwellenwert kann dann zwischen den ersten und den zweiten mittleren Grenzdruck gelegt werden.
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Zur Überprüfung eines Druckkopfes 103 wird somit eine Tintenstrahl-Druckvorrichtung 100 betrieben 401, um nach-und-nach den Unterdruck in dem Behälter 201 zur Tintenversorgung des Druckkopfes 103 der Druckvorrichtung 100 zu erhöhen. Der Unterdruck in dem Behälter 201 wird mittels eines Drucksensors 212 erfasst, und es wird der Grenzdruck 303 ermittelt, ab dem der Unterdruck in dem Behälter 201 abfällt, weil über die Düsen 21, 22 des Druckkopfes 103 Luft eingesogen wird. Auf Basis des Grenzdrucks 303 kann in effizienter und zuverlässiger Weise ermittelt werden, ob der Druckkopf 103 eine erhöhte Wahrscheinlichkeit für Düsenausfälle aufweist oder nicht.
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Im Rahmen des Verfahrens 400 kann in wiederholter Weise an einer Sequenz von Zeitpunkten, zumindest ein Teil der Düsen 21, 22 des Druckkopfes 103 angesteuert werden, so dass jeweils ein Tintenausstoß bewirkt wird. Dabei kann die Ansteuerung an jedem Zeitpunkt der Sequenz von Zeitpunkten gleich sein. Mit anderen Worten, die Düsen 21, 22 der Druckkopfes 103 können an jedem Zeitpunkt veranlasst werden, ein gleichbleibendes Druckbild auf einen Aufzeichnungsträger 120 zu drucken. Dabei wird typischerweise nur ein Teil der Düsen 21, 22 des Druckkopfes 103 wiederholt angesteuert.
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Außerdem können an der Sequenz von Zeitpunkten jeweils Sensordaten in Bezug auf den Unterdruck in dem Behälter 201 erfasst werden, insbesondere während durch die Düsen 21, 22 des Druckkopfes ein Tintenausstoß erfolgt und/oder nachdem durch die Düsen 21, 22 des Druckkopfes ein Tintenausstoß erfolgt ist.
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Es kann somit eine Sequenz von Sensordaten für die Sequenz von Zeitpunkten erfassen werden. Dabei kann für jeden Zeitpunkt die Druckvorrichtung 100 betrieben worden sein, um den Unterdruck in dem Behälter 201 weiter zu erhöhen (z.B. durch Abpumpen von Luft aus dem Behälter 201). Somit kann in zuverlässiger Weise ein zeitlicher Verlauf 301 des Unterdrucks in dem Behälter 201 ermittelt werden.
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Das Verfahren 400 kann das Durchführen zumindest einer Maßnahme zur Reduzierung der Wahrscheinlichkeit für einen Düsenausfall der Druckvorrichtung 100 umfassen, wenn bestimmt wurde, dass der Druckkopf 103 eine erhöhte Wahrscheinlichkeit für Düsenausfälle aufweist. Beispielhafte Maßnahmen sind: Veranlassen, dass der Druckkopf 103 ausgetauscht wird (z.B. durch Ausgabe einer entsprechenden Meldung über eine Benutzerschnittstelle der Druckvorrichtung 100); Durchführen einer Reinigung einer Düsenplatte des Druckkopfes 103; und/oder Durchführen einer Spülung bzw. eines Purge-Vorgangs des Druckkopfes 103. Durch das vorbeugende Durchführen von derartigen Maßnahmen kann die Gefahr für Düsenausfälle und der damit verbundenen Einbußen für die Druckqualität einer Druckvorrichtung 100 zuverlässig reduziert werden.
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Des Weiteren wird in diesem Dokument eine Tintenstrahl-Druckvorrichtung 100 beschrieben. Die Druckvorrichtung 100 umfasst zumindest einen Behälter 201 zur Aufnahme von Tinte 202. Außerdem umfasst die Druckvorrichtung 100 einen Drucksensor 212, der eingerichtet ist, Sensordaten in Bezug auf den Unterdruck in dem Behälter 201 zu erfassen. Ferner umfasst die Druckvorrichtung 100 zumindest einen Druckkopf 103 mit einer Vielzahl von Düsen 21, 22, wobei der Druckkopf 103 aus dem Behälter 201 mit Tinte 202 versorgt wird.
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Außerdem umfasst die Druckvorrichtung 100 eine Steuereinheit 101, die eingerichtet ist, die Druckvorrichtung 100 zu betreiben, um graduell den Unterdruck in dem Behälter 201 zu erhöhen. Außerdem ist die Steuereinheit 101 eingerichtet, den Drucksensor 212 zu veranlassen, Sensordaten in Bezug auf den Unterdruck in dem Behälter 201 zu erfassen, während die Druckvorrichtung 100 betrieben wird, um graduell den Unterdruck in dem Behälter 201 zu erhöhen. Des Weiteren ist die Steuereinheit 101 eingerichtet, auf Basis der Sensordaten einen Grenzdruck 303 zu ermitteln, ab dem ein Einbruch des Unterdrucks in dem Behälter 201 erfolgt. Es kann dann auf Basis des Grenzdrucks 303 bestimmt werden, ob der Druckkopf 103 eine erhöhte Wahrscheinlichkeit für Düsenausfälle aufweist oder nicht.
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Durch die in diesem Dokument beschriebenen Maßnahmen kann die Zuverlässigkeit einer Tintenstrahl-Druckvorrichtung 100 erhöht werden. Insbesondere können Druckköpfe 103 mit einer erhöhten Düsenausfall-Wahrscheinlichkeit frühzeitig detektiert und ggf. gewartet oder ausgetauscht werden. Ferner kann der Wartungsaufwand von Druckköpfen 103 reduziert werden. Außerdem wird durch die beschriebenen Maßnahmen eine belastbare Analyse der Düsenausfall-Wahrscheinlichkeit von Druckköpfen 103 ermöglicht.
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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
- 201
- (Unterdruck-) Behälter
- 202
- Tinte
- 204
- (Vorrats-) Behälter
- 205
- Fördermodul (Pumpe)
- 206
- Tintenversorgungskanal
- 211
- Füllstandssensor
- 212
- Drucksensor
- 214
- Druckmodul (Pumpe)
- 301
- Verlauf des Unterdrucks
- 302
- Druckschwellenwert
- 303
- Grenzdruck
- 304, 305
- Zeitdauer
- 400
- Verfahren zur Überprüfung eines Druckkopfes
- 401-404
- Verfahrensschritte
