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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Druckkopf, einen Druckriegel und einen Drucker.
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STAND DER TECHNIK
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Tintenstrahldrucker (engl. „inkjet printers“) sind heutzutage weit verbreitet, sowohl in Privathaushalten als auch im industriellen Hochleistungsdruck. Tintenstrahldrucker sind häufig dazu ausgelegt, mit Tinte verschiedener Farbe zu drucken, beispielsweise, bei einem CMYK-System, mit blauer (engl. „Cyan“, C), magentafarbener (engl. „Magenta“, M), gelber (engl. „Yellow“, Y) und schwarzer Farbe (engl. „blacK“, K), wobei für jede Farbe mindestens ein Druckriegel vorgesehen ist.
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Der Druckriegel kann aus einem einzelnen Druckkopf bestehen oder kann eine Anordnung von mehreren Druckköpfen umfassen, welche zum Ausstoßen derselben Tinte eingerichtet sind. So können beispielsweise marktübliche Druckköpfe zu passenden Druckriegeln zusammengesetzt werden, um Druckbereiche mit gewünschten Dimensionen zu realisieren.
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In einer Düsenplatte jedes Druckkopfes ist eine Vielzahl von Düsen angeordnet. Die Düsen umfassen eine jeweilige Düsenöffnung in der Düsenplatte, welche über einen Düsenkanal mit einer jeweiligen Tintenkammer fluidisch verbunden ist, welche wiederum über einen Tintenkanal mit Tinte gefüllt ist. Durch einen jeweiligen Aktor kann der hydraulische Druck in der Tintenkammer verändert werden, um Tintentröpfchen aus der entsprechenden Düse auszustoßen.
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Während des Druckvorgangs treten teilweise Druckschwankungen in den fluidisch miteinander verbundenen Tintenkammern auf, welche zu unerwünschten Tintenablagerungen oder zu Tröpfchenbildungen an den Düsenplatten der Druckköpfe führen können.
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Je nach Druckauftrag und Druckbildauslastung können unterschiedlich starke Druckspitzen entstehen, welche neben der für das Drucken erwünschten Tröpfchenbildung auch zu unerwünschten Tintenaustritten aus den Düsen führen können. Dieses Phänomen wird auch als „Weeping“ (engl. für „Weinen“) oder „Leaking“ (engl. für „lecken“ im Sinne des Austretens von Flüssigkeit) bezeichnet.
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Ab einem gewissen Grad an Weeping können solche unerwünschten Tintenaustritte oder Ablagerungen zu sichtbaren Druckbildschäden, d.h. Schäden oder Fehlern in einem gedruckten Bild, führen. Diese können z.B. dadurch bewirkt werden, dass an der Düsenplatte angelagerte Tintentröpfchen die auszustoßenden Tröpfchen ablenken oder die Düsen (engl. „nozzles“), aus denen die Tröpfchen ausgestoßen werden sollen, sogar gänzlich blockieren.
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Um eine Tröpfchenbildung an der Düsenplatte zu verhindern oder verringern, sind verschiedene Maßnahmen bekannt:
- Zum einen kann das Weeping durch eine entsprechende Gestaltung eines Ansteuersignals für die Tröpfchenbildung durch den Druckkopf beeinflusst werden.
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Zum anderen kann eine Reduzierung des hydraulischen Drucks an den Düsen ebenfalls zu einer Reduzierung des Weepings führen.
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Außerdem ist es bekannt, dass die Düsenplatte mit einer speziellen Beschichtung (Anti-Benetzungs-Beschichtung) versehen werden kann, um einen Tintenaustritt an den Düsen zu verhindern. Beispielsweise kann eine solche Anti-Benetzungs-Beschichtung auf die Adhäsionseigenschaften und/oder die Oberflächenspannung von Tinte an der Oberfläche einwirken. Durch Erhöhen der Oberflächenspannung beispielsweise wird es energetisch ungünstiger, größere Tropfen an der Düsenplatte zu bilden.
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In der
US 2016/130469 A1 oder
US 2012/044298 A1 beispielsweise sind spezielle Beschichtungen beschrieben, die anti-benetzend wirken und somit das Weeping verringern sollen („anti-weeping“).
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten Druckkopf bereitzustellen, der selbst bei auftretendem Weeping ein Druckbild gleichbleibender Qualität erzeugen kann. Außerdem ist es eine Aufgabe, eine verbesserte Druckkopf-Anordnung sowie einen verbesserten Drucker bereitzustellen.
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Die Erfindung stellt demnach, gemäß einem ersten Aspekt, einen Druckkopf bereit, mit:
- einer Düsenplatte;
- ersten Düsen mit jeweiligen ersten Düsenöffnungen in der Düsenplatte, wobei erste Bereiche der Düsenplatte unmittelbar um die ersten Düsenöffnungen herum erste Oberflächeneigenschaften aufweisen; und
- zweiten Düsen mit jeweiligen zweiten Düsenöffnungen in der Düsenplatte, wobei zweite Bereiche der Düsenplatte unmittelbar um die zweiten Düsenöffnungen herum zweite Oberflächeneigenschaften aufweisen;
- wobei die ersten und die zweiten Düsen fluidisch mit einer jeweiligen Tintenkammer verbunden sind; und
- wobei die ersten und die zweiten Oberflächeneigenschaften sich hinsichtlich ihrer Adhäsionseigenschaften und/oder hinsichtlich ihres Einflusses auf eine Oberflächenspannung von Tinte derart unterscheiden, dass eine Benetzung der zweiten Bereiche mit Tinte im Vergleich mit einer Benetzung der ersten Bereiche mit Tinte begünstigt ist.
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Somit wird erzielt, dass bei Druckschwankungen (insbesondere: bei mangelndem Unterdruck) in fluidisch verbundenen Tintenkammern zwar mitunter Tinte aus dem Druckkopf austritt, jedoch bevorzugt aus den zweiten Düsen und nicht aus den ersten Düsen. Die ersten Düsen können somit auch als „Funktionsdüsen“ bezeichnet werden, während die zweiten Düsen, welche vorteilhaft nicht aktiv geschaltet sind und somit nichts zum Druckbild beitragen, als „Opferdüsen“ bezeichnet werden können.
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Die zweiten Düsen können demnach während eines Druckvorgangs analog zu einer „Opferanode“ verwendet werden, wo ein Weeping, falls es sich nicht anderweitig vermeiden lässt, unbeschadet des Druckergebnisses zugelassen werden kann. Anders gesagt erlauben die zweiten Düsen einen für das Druckergebnis (d.h. das Druckbild) unschädlichen Druckausgleich innerhalb des Druckertintenmanagements des Druckkopfs, d.h. der Tintenkammern und der sie verbindenden Tintenkanäle. Hierdurch kann ein Arbeitsfenster für die Tinten erweitert werden, da beispielsweise hydraulische Drücke oder Druckschwankungen, die ansonsten zu Weeping im Bereich des Druckbereichs geführt hätten, nun höchstens ein Weeping im Bereich der zweiten Düsen zur Folge haben.
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Besonders bevorzugt sind die ersten Düsen innerhalb eines Druckbereichs des Druckkopfs angeordnet und die zweiten Düsen am Rand des Druckkopfs außerhalb des Druckbereichs angeordnet. Mit anderen Worten werden bevorzugt die ersten Düsen zum Drucken verwendet, während die zweiten Düsen nicht zum Drucken verwendet werden.
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Gemäß einem zweiten Aspekt stellt die Erfindung einen Druckriegel mit mindestens zwei Druckköpfe gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung bereit.
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Bevorzugt umfasst jeder Druckriegel zwei Druckköpfe (besonders bevorzugt: genau zwei Druckköpfe) gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung sowie mindestens einen weiteren Druckkopf.
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Weiterhin stellt die Erfindung gemäß einem dritten Aspekt einen Drucker bereit, welcher mindestens einen Druckkopf gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst. Vorteilhaft umfasst der Drucker eine Mehrzahl von Druckköpfen gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung, beispielsweise in Form eines Druckriegels gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung.
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Die Erfindung stellt außerdem gemäß einem vierten Aspekt eine Druckkopf-Anordnung mit mindestens zwei Druckriegeln gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung bereit. Die Druckkopf-Anordnung, welche auch als Druckstation bezeichnet werden kann, kann auch drei oder mehr erfindungsgemäße Druckriegel aufweisen. Bei einem CMYK-Drucker kann die Druckkopf-Anordnung beispielsweise vier Druckriegel aufweisen, von denen jeder zum Ausstoßen von Tinte für eine der vier Farben des CMYK-Schemas eingerichtet ist.
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Der Drucker gemäß dem dritten Aspekt kann vorteilhaft eine Druckkopf-Anordnung gemäß dem vierten Aspekt umfassen.
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Bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren.
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In einigen vorteilhaften Ausführungsformen sind die ersten Bereiche mit einer Anti-Benetzungs-Beschichtung versehen. Somit kann eine unerwünschte Benetzung der Düsenplatte im Bereich der ersten Düsen vermindert oder sogar verhindert werden.
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In einigen vorteilhaften Ausführungsformen sind die zweiten Bereiche unbeschichtet. Dies stellt eine einfache und kostengünstige Möglichkeit dar, die zweiten Oberflächeneigenschaften unterschiedlich von den ersten Oberflächeneigenschaften auszubilden.
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In einigen vorteilhaften Ausführungsformen sind die zweiten Bereiche mit einer Pro-Benetzungs-Beschichtung versehen. Auf diese Weise kann ein besonders großer Unterschied zwischen den ersten und den zweiten Oberflächeneigenschaften hergestellt werden, wodurch eine Weeping im Bereich der ersten Düsen besonders stark verringert werden kann.
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In einigen vorteilhaften Ausführungsformen sind die zweiten Düsen, in einer transversalen Richtung senkrecht zu einer Druckrichtung des Druckkopfs, vor und/oder hinter den ersten Düsen angeordnet. Auf diese Weise kann ein möglichst homogener und/oder symmetrischer Druckausgleich durch die zweiten Düsen realisiert werden.
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In einigen vorteilhaften Ausführungsformen sind die zweiten Düsen außerhalb eines Druckbereichs des Druckkopfs angeordnet. Somit wird das Druckbild des Druckkopfs durch ein möglicherweise auftretendes Weeping an den zweiten Düsen nicht beeinflusst. Ebenso sind, mit denselben Vorteilen, in einigen vorteilhaften Ausführungsformen des Druckriegels die zweiten Düsen außerhalb eines Druckbereichs des jeweiligen Druckriegels angeordnet.
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Figurenliste
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Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines Druckkopfs gemäß einer Ausführungsform des ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung;
- 2 eine schematische Darstellung einer vorteilhaften Anordnung einer Mehrzahl von Druckköpfen aus der Sicht des zu bedruckenden Mediums;
- 3 eine schematische Ansicht eines Querschnitts durch eine der ersten Düsen des Druckkopfs aus 1;
- 4 eine schematische Draufsicht auf zwei der ersten Düsen des Druckkopfs aus 1;
- 5 eine schematische Ansicht eines Querschnitts durch eine der zweiten Düsen des Druckkopfs aus 1;
- 6 eine schematische Draufsicht auf zwei der zweiten Düsen des Druckkopfs aus 1;
- 7 eine schematische Darstellung eines Druckriegels gemäß einer Ausführungsform des zweiten Aspekts der vorliegenden Erfindung; und
- 8 eine schematische Darstellung eines Druckers gemäß einer Ausführungsform des dritten Aspekts der vorliegenden Erfindung.
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In allen Figuren sind gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente und Vorrichtungen - sofern nichts anderes angegeben ist - mit denselben Bezugszeichen versehen.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Druckkopfs 10 mit einer Düsenplatte 12 von unten, d.h. aus der Sicht eines zu bedruckenden Mediums (z.B. Papier). In der Düsenplatte 12 sind Düsen angeordnet, und zwar vorteilhaft, wie in 1 gezeigt, in trapezförmigen Gruppen. Der Druckkopf 10 weist einen Druckbereich 5 auf, d.h. einen Bereich, innerhalb dessen der Druckkopf 10 bereits für sich alleine genommen, durch eine ausreichende Anzahl von Düsen, ein zufriedenstellendes Druckbild erzeugen kann. Bei der Ausführungsform gemäß 1 werden die Düsen innerhalb des Druckbereichs 5 als erste Düsen 14 bezeichnet.
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Wie in 1 außerdem schematisch gezeigt, umfasst der Druckkopf 10 außer den ersten Düsen 14 weitere Düsen, welche nicht innerhalb des Druckbereichs 5 liegen und welche vorliegend als zweite Düsen 16 bezeichnet werden.
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Die Düsen 14, 16 sind in dem in 1 gezeigten Beispiel in Form von einer Mehrzahl von flächengleichen und formgleichen geometrischen Körpern, welche voneinander beabstandet sind, an der Düsenplatte 12 angeordnet, insbesondere in Form von vier flächengleichen gleichschenkligen Trapezen, welche in einer Reihe angeordnet sind und welche abwechselnd mit ihrer Grundkante 2 in Druckrichtung D oder in Gegendruckrichtung G zeigen. Die Druckrichtung D ist eine Richtung, entlang welcher der Druckkopf 10 im Betrieb druckt, sei es dass der Druckkopf in diese Richtung bewegt wird, oder sei es, dass Papier in die entgegengesetzte Richtung (Gegendruckrichtung G) bewegt wird, während der Druckkopf 10 starr bleibt. Als Grundkante 2 wird hierin die längere der beiden parallelen Seiten 1, 2 eines Trapezes bezeichnet, während die kleinere der beiden parallelen Seiten als Gegenkante 1 bezeichnet wird.
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Bei dieser Ausführungsform befinden sich diejenigen Düsen außerhalb des Druckbereichs 5 (d.h. sind zweite Düsen 16), welche sich bei den beiden äußersten Trapezen (ganz links und ganz rechts in 1) jeweils über die Gegenkante 1 hinaus in transversaler Richtung T nach außen erstrecken, wobei die transversale Richtung T senkrecht auf der Druckrichtung D steht und, bei Draufsicht auf das zu bedruckende Medium, von links nach rechts zeigt.
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Bei im Stand der Technik üblichen Druckköpfen wird an der Düsenplatte zwischen den Düsen eines Druckkopfs innerhalb und außerhalb des Druckbereichs kein Unterschied gemacht, und diese sind physikalisch jeweils identisch ausgebildet. Düsen außerhalb des Druckbereichs liegen bei Druckköpfen aus dem Stand der Technik aus verschiedenen Gründen vor. Einer dieser Gründe wird nachfolgend anhand von 2 erläutert.
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2 zeigt eine schematische Darstellung einer vorteilhaften Anordnung einer Mehrzahl von Druckköpfen 10'-1, 10'-2 und 10'-3 (im Folgenden zusammenfassend als 10'-i bezeichnet) aus der Sicht des zu bedruckenden Mediums. Düsen der Druckköpfe 10'-i sind in 2 durch dunkle Linien angedeutet. Die Druckköpfe 10'-i dienen alle zum Drucken mit derselben Art von Tinte und sind dazu ausgelegt, gemeinsam ein homogenes Druckbild zu erzeugen.
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Zwei der Druckköpfe 10'-1, 10'-2 sind in einer Linie entlang der transversalen Richtung T angeordnet. Ein dritter Druckkopf 10'-3 ist, in Druckrichtung D oder Gegendruckrichtung G von dieser Linie versetzt, mittig angeordnet, so dass der dritte Druckkopf 10'-3 die beiden Druckköpfe 10'-1, 10'-2 in der transversalen Richtung T jeweils teilweise überlappt.
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Die Druckköpfe 10'-i sind weiterhin derart angeordnet, dass sich Düsen in den beiden transversalen Randbereichen des Druckkopfs 10'-3 in der transversalen Richtung T mit Düsen in den nach innen gewandten transversalen Randbereichen R1 bzw. R2 der Druckköpfe 10'-1 und 10'-2 überlappen.
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Würden die Düsen des ersten Druckkopfs 10'-1 beispielsweise die Düsen des dritten Druckkopfs 10'-3 nicht überlappen, würde ein Spalt mit einer longitudinalen Ausdehnung in Druckrichtung D und mit einer Breite in der transversalen Richtung T klaffen. Dieser Spalt müsste durch eine aufwändige Justierung der Druckköpfe 10'-1 und 10'-3 beispielsweise so eingestellt werden, dass dessen Breite genau den transversalen Abständen zwischen den Düsen innerhalb des ersten Druckkopfs 10'-1 entspräche, damit das Druckbild keine Unregelmäßigkeit an der Grenze zwischen dem ersten Druckkopf 10'-1 und dem zweiten Druckkopf 10'-3 aufweist.
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Um diesen Aufwand entfallen zu lassen, sind die Düsen innerhalb der Druckköpfe 10'-i in den trapezförmigen Gruppen angeordnet, und die Druckköpfe 10'-i vorteilhaft zueinander so angeordnet, dass in den mittigen Randbereichen R1, R2 insgesamt, über die jeweiligen zwei überlappenden Druckköpfe hinweg, eine ausreichende Anzahl von Düsen für das gewünschte Druckbild vorliegt. Durch eine entsprechende Ansteuerung der Düsen beider jeweils überlappender Druckköpfe in den mittigen Randbereichen R1, R2 kann somit trotz der mehreren Druckköpfe 10'-i ein in der transversalen Richtung T gewünscht homogenes Druckbild realisiert werden.
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Im Stand der Technik ist üblicherweise, wie bereits erwähnt, die Düsenplatte in der Umgebung sämtlicher Düsen einheitlich beschichtet, z.B. mit einer Anti-Benetzungs-Beschichtung.
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Im Gegensatz dazu unterscheiden sich die ersten Düsen 14 und die zweiten Düsen 16 der Ausführungsform gemäß 1 hinsichtlich von Oberflächeneigenschaften von Bereichen der Düsenplatte 12 um die entsprechenden Düsen 14, 16 herum, wie dies im Folgenden mit Bezug auf 3 bis 6 näher erläutert werden wird.
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3 zeigt eine schematische, nicht maßstabsgetreue Ansicht eines Querschnitts durch eine der ersten Düsen 14 des Druckkopfs 10 aus 1, welche nachfolgend exemplarisch für alle ersten Düsen 14 des Druckkopfs 10 erläutert wird. Die erste Düse 14 in 3 besteht aus einer Düsenöffnung 14' in der Düsenplatte 12, sowie einem von der Düsenöffnung 14' zu einer Tintenkammer 11 führenden Düsenkanal 14". Die Tintenkammer 11 ist über einen Tintenkanal 11' mit einer Tintenversorgung des Druckkopfs 10 verbunden.
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An oder in der Tintenkammer 11 ist ein Aktor 17 angeordnet, welcher beispielsweise ein Piezo-Aktorelement 17' oder eine andere Art von Aktorelement umfassen kann. Der Aktor 17 ist über eine Steuerleitung 17" steuerbar, eine Druckschwankung in der Tintenkammer 11 derart zu erzeugen, dass aus der Düsenöffnung 14' ein Tintentropfen 18 herausgeschleudert wird. Jeder Aktor 17 jeder einzelnen der ersten Düsen 14 ist steuerbar, um nach Maßgabe eines zu druckenden Bildes gezielt Tintentropfen 18 aus der entsprechenden Düse 14 auszustoßen.
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Statt eines Piezo-Aktorelements 17' kann beispielsweise auch ein thermisches Aktorelement verwendet werden, durch welches Tinte in der Tintenkammer 11 erhitzt wird, um einen Tintentropfen 18 aus der Düse 14 auszustoßen (so genannte „Bubblejet“-Technologie). Die vorliegende Erfindung ist unabhängig von der zum Ausstoßen des Tintentropfens 18 verwendeten Technologie.
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An der Oberfläche der Düsenplatte 12, in welcher sich die Düsenöffnung 14' befindet, ist eine Anti-Benetzungs-Beschichtung 19 angebracht. In 3 ist die Anti-Benetzungs-Beschichtung 19 als sich lediglich bis zu dem Rand der Düsenöffnung 14' hin erstreckend dargestellt. Denkbar ist jedoch auch, dass die Anti-Benetzungs-Beschichtung 19 sich teilweise in den Düsenkanal 14" der ersten Düsen 14 hinein erstreckt, oder dass, beispielsweise herstellungsbedingt, bei jeder der ersten Düsen 14 eine dieser beiden Varianten vorliegt.
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4 zeigt eine schematische, nicht maßstabsgetreue Draufsicht auf zwei der ersten Düsen 14 in Vergrößerung. In einem jeweiligen ersten Bereich 13 um die Düsenöffnungen 14' ist die Anti-Benetzungs-Beschichtung 19 vorhanden.
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5 zeigt eine schematische, nicht maßstabsgetreue Ansicht eines Querschnitts durch eine der zweiten Düsen 16 des Druckkopfs 10 aus 1, welche exemplarisch für alle zweiten Düsen 16 erläutert wird. Die zweite Düse 16 in 5 besteht aus einer Düsenöffnung 16' in der Düsenplatte 12, sowie einem von der Düsenöffnung 16' zu der Tintenkammer 11 führenden Düsenkanal 16". Die zweite Düse 16 unterscheidet sich von der ersten Düse 14 gemäß 3 in den Oberflächeneigenschaften der Düsenplatte 12 in der Umgebung der Düsenöffnung 16', wie im Folgenden mit Bezug auf 6 näher erläutert wird. Die Tintenkammern 11 aller Düsen 14, 16 eines Druckkopfs 10 sind typischerweise innerhalb des Druckkopfs 10 miteinander fluidisch verbunden, sodass sich Druckschwankungen in einer der Tintenkammern 11 mitunter auf andere Tintenkammern 11 desselben Druckkopfs 10 auswirken können.
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6 zeigt eine schematische, nicht maßstabsgetreue Draufsicht auf zwei der zweiten Düsen 16 in Vergrößerung. Es ist dargestellt, dass in einem jeweiligen zweiten Bereich 15 um die Düsenöffnungen 16' die Anti-Benetzungs-Beschichtung 19 entfernt, oder von vornherein nicht vorhanden, ist.
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Auf diese Weise unterscheiden sich erste Oberflächeneigenschaften der ersten Bereiche 13 der Düsenplatte 12 um die ersten Düsenöffnungen 14' herum von zweiten Oberflächeneigenschaften der zweiten Bereiche 15 der Düsenplatte 12 um die zweiten Düsenöffnungen 16' herum hinsichtlich ihrer Adhäsionseigenschaften und/oder hinsichtlich ihres Einflusses auf eine Oberflächenspannung von Tinte, und zwar derart, dass eine Benetzung der zweiten Bereiche 15 mit Tinte im Vergleich zu einer Benetzung der ersten Bereiche 13 mit Tinte begünstigt ist.
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Somit wird erzielt, dass bei Druckschwankungen in den Tintenkammern 11 Tinte bevorzugt an den zweiten Düsen 16 austritt, welche, wie vorstehend beschrieben, nicht, oder nur in geringem Maße, für das Drucken verwendet werden.
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Die zweiten Bereiche 15 erstrecken sich über eine Strecke D ausgehend von den Rändern der jeweiligen Düsenöffnung 16', bevorzugt in Form eines jeweiligen mit der Düsenöffnung 16' konzentrischen Kreises. Die ersten Bereiche 13 sind vorteilhaft, hinsichtlich ihrer geometrischen Ausdehnung, bezüglich der ersten Düsenöffnungen 14' ebenso definiert wie die zweiten Bereiche 15 bezüglich der zweiten Düsenöffnungen 16'.
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In 4 und 6 ist angedeutet, dass sich die Anti-Benetzungs-Beschichtung 19 auch über die ersten Bereiche 13 hinaus erstrecken kann und beispielsweise zwischen zweiten Bereichen 15 angeordnet sein kann. Dies kann bei der Herstellung des Druckkopfs 10 vorteilhaft sein, da beispielsweise zuerst die Düsenplatte 12 flächig mit der Anti-Benetzungs-Beschichtung 19 beschichtet werden kann, und anschließend lediglich in den zweiten Bereichen 15 um die Düsenöffnungen 16' der zweiten Düsen 16 die Anti-Benetzungs-Beschichtung 19 wieder entfernt werden kann. Alternativ kann bereits bei dem Auftragen der Anti-Benetzungs-Beschichtung 19 auf die Düsenplatte 12 eine Maske verwendet werden, welche die zweiten Bereiche 15 von einer Beschichtung mit der Anti-Benetzungs-Beschichtung 19 ausnimmt.
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Demnach kann die Strecke d, welche die Ausdehnung der ersten und zweiten Bereiche 13, 15 definiert, kleiner als der halbe Abstand a zwischen zwei benachbarten Düsenöffnungen 16', kleiner als ein Drittel des Abstands a oder kleiner als ein Viertel des Abstands a gewählt werden, wobei der Abstand a eines jeweiligen Druckkopfs 10 mit der maximalen Auflösung des jeweiligen Druckkopfs 10 zusammenhängt.
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Beispielsweise kann eine Länge der Strecke D zwischen 0,5 Mikrometern und 30 Mikrometern, bevorzugt zwischen 5 Mikrometern und 25 Mikrometern, besonders bevorzugt zwischen 10 Mikrometern und 20 Mikrometern gewählt werden. Bereits eine solche Ausdehnung der zweiten Bereiche 15 kann ausreichen, um die gewünschten unterschiedlichen Oberflächeneigenschaften um die zweiten Düsenöffnungen herum zu realisieren. Wenn die zweiten Bereiche 15 nicht konzentrisch zu den Düsenöffnungen 16' ausgebildet sind, kann die Strecke D definiert sein als der geringste Abstand zwischen allen Randpunkten der entsprechenden Düsenöffnung 16' und allen Randpunkten des entsprechenden zweiten Bereichs 15.
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Die Begrenzung der zweiten Bereiche 15 auf lokale, miteinander nicht verbundene Gebiete um die jeweiligen zweiten Düsenöffnungen 16' herum, welche durch mit Anti-Benetzungs-Beschichtung 19 versehene Bereiche getrennt sind, kann vorteilhaft verhindern, dass an verschiedenen zweiten Düsen 16 austretende Tintentropfen 18 sich miteinander vereinigen und/oder entlang der Düsenplatte 12 bewegen.
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In einigen Ausführungsformen kann die Anti-Benetzungs-Beschichtung 19 im Bereich der zweiten Düsenöffnungen 16' so umfassend entfernt sein, dass eine Mehrzahl von zweiten Bereichen 15 ineinander übergeht, d.h. miteinander in direkter Verbindung steht. Beispielsweise können alle zweiten Bereiche 15 aller zweiten Düsen 16 einerseits der ersten Düsen 14 und/oder andererseits der ersten Düsen 14 eines Druckkopfs 10 miteinander verbunden sein.
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Mit anderen Worten kann eine zusammenhängende Fläche der Düsenplatte 12, welche alle zweiten Düsen 16 einerseits des Druckbereichs 5 (z.B. in transversaler Richtung T vor dem Druckbereich 5, links in 1) umfasst, ohne die Anti-Benetzungs-Beschichtung 19 ausgebildet sein. Eine ebensolche zusammenhängende Fläche kann, alternativ oder zusätzlich, auch andererseits des Druckbereichs 5 ausgebildet sein (z.B. in transversaler Richtung T hinter dem Druckbereich 5, rechts in 1).
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Solche Druckköpfe 10 bzw. Düsenplatten 12 sind verhältnismäßig leicht herstellbar, da entweder eine bereits bestehende Anti-Benetzungs-Beschichtung 19 großflächig entfernt werden kann, oder die Beschichtung der Düsenplatte 12 mit der Anti-Benetzungs-Beschichtung 19 mit Hilfe einer groben Maske erfolgen kann, welche Bereiche außerhalb des Druckbereichs 5 von der Beschichtung ausnimmt.
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In einer Variante kann die Düsenplatte 12 in den zweiten Bereichen 15 auch mit einer Pro-Benetzungs-Beschichtung versehen werden. Die Pro-Benetzungs-Schicht wirkt gegenteilig zu der Anti-Benetzungs-Schicht, d.h. sie begünstigt eine Benetzung der so behandelten zweiten Bereiche 15 mit Tinte.
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7 zeigt eine schematische Darstellung eines Druckriegels 110 gemäß einer Ausführungsform des zweiten Aspekts der vorliegenden Erfindung.
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Der Druckriegel 110 umfasst zwei Druckköpfe 110-1, 110-2 jeweils gemäß einer Ausführungsform des ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung, welche in der transversalen Richtung T in einer Reihe angeordnet sind, sowie einen dritten Druckkopf 110-3, welcher in Druck- oder Gegendruckrichtung D, G versetzt zu der Reihe mit den Druckköpfen 110-1, 110-2 angeordnet ist und welcher in der transversalen Richtung T die beiden Druckköpfe 110-1, 110-2 teilweise überlappt. Wie im Voranstehenden mit Bezug auf 2 beschrieben, können die Düsen in den innenliegenden Randbereichen R1, R2, in welchen sich Düsen jeweils des ersten oder zweiten Druckkopfs 110-1, 110-2 mit den Düsen des dritten Druckkopfs 110-3 überlappen, gezielt angesteuert werden, um ein homogenes Druckbild zu erzeugen.
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Da die Düsen in den Randbereichen R1, R2 somit für das Drucken verwendet werden sollen, sind diese vorteilhaft als erste Düsen 14 ausgebildet, d.h. mit einer Anti-Benetzungs-Beschichtung 19. Im Gegensatz dazu werden Düsen in den (in der transversalen Richtung T) jeweiligen Außenbereichen A1, A2 der Druckköpfe 110-1, 110-2 nicht für das Drucken verwendet, da sie in Druckrichtung D nicht durchgehend in der nötigen Anzahl vorhanden sind. Der Druckbereich des Druckriegels 110 erstreckt sich, mit anderen Worten, zwischen den beiden Außenbereichen A1, A2. Die Düsen des Druckkopfs 110-1 in dem Außenbereich A1 und die Düsen des Druckkopfs 110-2 in dem Außenbereich A2 sind daher als Opferdüsen, d.h. als zweite Düsen 16 ausgebildet, sodass ein Weeping bevorzugt dort auftritt, und damit auftritt ohne das Druckbild des Druckriegels 110 zu beeinträchtigen.
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Dementsprechend ist der erste Druckkopf 110-1 mit zweiten Düsen 16 lediglich einerseits des Druckbereichs des Druckriegels 110 ausgebildet (und zwar in dem Außenbereich A1 links in 7, d.h. in transversaler Richtung T vor dem Druckbereich). Ebenso ist auch der zweite Druckkopf 110-2 mit zweiten Düsen 16 lediglich einerseits des Druckbereichs des Druckriegels 110 ausgebildet (und zwar in dem Außenbereich A2 rechts in 7, d.h. in transversaler Richtung T hinter dem Druckbereich). Der dritte Druckkopf 110-3 des Druckriegels 110 weist ausschließlich erste Düsen 14 auf, und keine zweiten Düsen 16.
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Es versteht sich, dass auch Druckriegel 110 mit mehr als drei Druckköpfen 110-1, 110-2, 110-3 vorgesehen sein können. Vorteilhaft sind hierbei jeweils die in transversaler Richtung T außen (d.h. ganz vorne oder ganz hinten) liegenden Druckköpfe 110-i mit ersten und zweiten Düsen 14, 16 ausgebildet, und zwar derart, dass die zweiten Düsen 16 außerhalb des Druckbereichs des Druckriegels 110 angeordnet sind. Weiterhin sind die weiteren, nicht außen liegenden Druckköpfe 110-i vorteilhaft mit ausschließlich ersten Düsen 14 ausgebildet, z.B. mit jeweils einheitlich und ganzflächig mit Anti-Benetzungs-Beschichtung 19 beschichteter Düsenplatte.
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Bei dem Druckriegel 110 wird somit bei den zweiten Düsen 16, d.h. bei den Düsen im Überlappbereich zweier Druckköpfe 110-i und/oder im Randbereich des Druckriegels 110, in deren Umgebung jeweils keine Anti-Benetzungs-Beschichtung 19 vorliegt, ein Leaking provoziert als Ausgleich für hydraulische Druckschwankungen in einem oder mehreren Druckköpfen 110-i. Auf diese Weise werden die „druckenden“ Düsen, d.h. die ersten Düsen 14, entlastet, sodass das Weeping in dem Druckbereich geringer ausfällt oder sogar unterbleibt.
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8 zeigt eine schematische Darstellung eines Druckers 150 gemäß einer Ausführungsform des dritten Aspekts der vorliegenden Erfindung.
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Der Drucker 150 umfasst mindestens einen Druckkopf gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung, insbesondere so ausgebildet wie mit Bezug auf den Druckkopf 10 gemäß 1 im Voranstehenden beschrieben. Bevorzugt umfasst der Drucker 150 mehrere Druckköpfe 10, beispielsweise in Form von je einem Druckkopf 10 für je eine von mehreren Farben und/oder in Form eines Druckriegels110 für mindestens eine zu druckende Farbe.
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Der Drucker 150 kann zudem eine Reinigungseinheit 20 aufweisen, welche dazu ausgelegt ist, den Druckkopf 10 (oder mehrere Druckköpfe 10) durch einen so genannten „Purge“- und „Wipe“-Vorgang, zu reinigen, insbesondere von ausgetretener Tinte zu befreien. Die Reinigungseinheit 20 kann dazu ausgebildet sein, die Düsenplatte 12 am Ende, oder während einer Pause, des Druckens zu reinigen. Hierzu wird der Druckkopf 10 üblicherweise in eine Reinigungs- oder Wartungsposition bewegt, in welcher typischerweise kein Drucken möglich ist.
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Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorstehend beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar. Insbesondere lässt sich die Erfindung in mannigfaltiger Weise verändern oder modifizieren, ohne vom Kern der Erfindung abzuweichen.
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Insbesondere versteht es sich, dass die ersten und zweiten Düsen in vielen anderen möglichen geometrischen Formen und Anordnungen an der Düsenplatte angebracht werden können, ohne dass dies dem Kern der Erfindung Abbruch tut.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2016130469 A1 [0011]
- US 2012044298 A1 [0011]
