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Die Erfindung beschäftigt sich mit einem Verfahren zur Detektion defekter Druckdüsen in einer Inkjetdruckmaschine mittels Drucks und Auswertung eines Testmusters bei gleichzeitiger gezielter Veränderung der Druckbedingungen der Inkjetdruckmaschine.
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Die Erfindung liegt im technischen Gebiet des Digitaldrucks.
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Die resultierende Druckqualität von Inkjetdruckmaschinen hängt sehr stark von der Performance der einzelnen eingesetzten Inkjetdruckköpfe und hier im spezifischen der einzelnen Druckdüsen der Druckköpfe ab. Zur Bewertung des Zustandes von Druckdüsen der Druckköpfe gibt es eine Vielzahl von Parametern, insbesondere die Druckstärke und die Abweichung des Druckpunktes der einzelnen Druckdüsen. Weichen diese Parameter zu sehr von ihren Sollwerten ab, beeinflusst dies die resultierende Druckqualität der Inkjetdruckmaschine, was bis zum Ausschuss der erzeugten Druckprodukte führen kann. Daher ist es notwendig, beim Betrieb von Inkjetdruckmaschinen Druckdüsen, die außerhalb ihrer Spezifikation arbeiten, möglichst schnell zu detektieren und zu kompensieren. Die Kompensation geschieht meist durch eine Deaktivierung der betroffenen Druckdüsen und einen erhöhten Tintenausstoß über benachbarte Druckdüsen, um damit die deaktivierte Druckdüse entsprechend zu kompensieren.
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Um eine ordnungsgemäße Kompensation zu ermöglichen, müssen jedoch die defekten Druckdüsen erst einmal zielsicher und schnell identifiziert werden. Hierzu sind aus dem Stand der Technik verschiedenste Ansätze bekannt. Der gebräuchlichste Ansatz besteht darin, sämtliche, am Druck beteiligten Druckköpfe in regelmäßigen Abständen bestimmte Testmuster drucken zu lassen, diese dann mittels eines Kamerasystems zu erfassen, zu digitalisieren und von einem Rechner auswerten und hinsichtlich der betreffenden Düsenparameter bewerten zu lassen. Die gebräuchlichsten verwendeten Düsentestmuster sind dabei zeilenförmige Strichtestmuster, wobei in jeder Zeile des Düsentestmusters jede n-te Druckdüse ein Objekt, meist eben einen Strich, druckt. In der nächsten Zeile druckt dann die (n+1)-te Druckdüse. Zum Beispiel druckt dann in der ersten Zeile jede erste, elfte, einundzwanzigste Druckdüse. In der zweiten Zeile dann jede zweite, zwölfte usw. Düse. Dies ist erforderlich, da das auswertende Kamerasystem meist nicht über die notwendige Bildauflösung verfügt, um ein Düsentestmuster zu erfassen, in welchem alle Düsen in einer Zeile drucken. Zudem würden in einem solchen einzeiligen Düsentestmuster die einzelnen Striche oft ineinander verlaufen und das Testmuster unbrauchbar machen. Ein Problem beim Einsatz dieses Testmusters ist das Vorhandensein von Düsen die ein irreguläres Verhalten zeigen. Diese müssten entsprechend als „schlecht“ klassifiziert werden. Das irreguläre Verhalten tritt aber nicht durchgängig auf, sondern meist nur bei starker Belastung, bzw. Belastungsdauer nach einer gewissen Drucklänge der betreffenden Düsen. Beim Druck des Testmusters fehlt diese Belastung. Solche Düsen lassen sich dann nicht mit dem Testmuster detektieren.
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Eine alternative Art der Detektion von defekten Druckdüsen besteht im Druck von Flächendeckungselementen in Form von Tonwert-Flächen. In diesen Flächendeckungselementen fallen defekte Druckdüsen sofort durch von ihnen verursachte strichförmige Artefakte auf, meist Whitelines oder Darklines. Erstere entstehen durch das Fehlen von Tinte, wenn das Drucksubstrat durchscheint; letztere durch ein Zuviel an Tinte, verursacht durch schiefspritzende Düsen. Hier werden die Düsen mit irregulärem Verhalten zwar deutlich besser detektiert, da betroffene Düsen in den Flächendeckungselementen meist genug belastet werden, jedoch weist dieses Detektionsverfahren andere Nachteile auf. Unter anderem fällt hier die Zuordnung von Artefakten zu verursachenden Druckdüsen sehr schwer, so dass meist noch zusätzlich ein zeilenförmiges Strichtestmuster gedruckt werden muss, womit dann wieder die bekannten Probleme bzgl. der irregulären Düsen auftreten. Zudem ist an diesem Ansatz nachteilig, dass auch der Druck einzelner Belastungsflächen nicht zu einem zuverlässigen Auftreten der irregulär druckenden defekten Druckdüsen führt. Denn selbst wenn durch den Druck des Flächendeckungselementes die Düsen irregulär drucken, erholen sie sich meist schon wieder, bis sie beim Druck des Testmusters an die Reihe kommen um ihr Testmuster-Objekt zu drucken.
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Ein gezielter aus dem Stand der Technik bekannter Ansatz solche Düsen zu ihrem irregulären Verhalten zu zwingen wird in der US-Patentschrift
US 8 322 814 B2 offenbart. Dieser besteht darin, dass der Druck des Testmusters mit einer speziellen Waveform ausgeführt wird, die den Druckkopf in einer Art und Weise belasten, dass potentiell auffällige Düsen hier schneller ihr Ausfallverhalten zeigen. Dieses Verfahren benötigt allerdings die Umschaltung der Waveform und zwar typischerweise periodisch pro Bogen am Anfang oder Ende des Bogens. Dieses Umschalten im Druckbetrieb erfordert eine Hardware in der Druckkopfansteuerung, die hierzu in der Lage ist. Dies bedingt erhöhte Anforderungen an Speicher und Echtzeit-Steuerung, was nur mit einer entsprechend teuren Hardware möglich ist. Durch die Änderung der Waveform können zudem nur Düsen als „schlecht“ erkannt werden, die aufgrund von Veränderungen an der Meniskusgrenze, entweder innerhalb der einzelnen Düse oder an der Düsenplatte, defekt geworden sind. Liegt die Ursache weiter drinnen im Druckkopf, z.B. weiter oben in den einzelnen Düsen oder in den Zu- und Abführungskanälen, dann ist die Änderung der Waveform nicht zielführend.
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Ein weiterer bekannter Ansatz die Düsen zu ihrem irregulären Verhalten zu zwingen besteht zudem im Drucken von sehr langen Druckjobs, um damit eine ausreichende Belastung der Düsen sicherzustellen. Danach wird automatisch oder manuell detektiert, welche Düsen ausgefallen sind und diese werden daraufhin ausgeschaltet. Dies hat allerdings den Nachteil, dass nicht jeder Druckjob, besonders im Digital-/Inkjetdruck, die erforderliche Drucklänge, bzw. -dauer aufweist. Auch ist man damit von der Art der Druckdaten abhängig. Nicht oder selten verwendete Düsenbereiche werden so nicht erfasst.
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Die Aufgabe des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht somit darin, ein Verfahren zur Detektion defekter Druckdüsen in einer Inkjetdruckmaschine zu offenbaren, welches sämtliche Arten defekter Druckdüsen zuverlässig aufspürt.
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Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Detektion defekter Druckdüsen in einer Inkjet-Druckmaschine durch einen Rechner, wobei sowohl mindestens ein Testmuster aus in Druckrichtung erzeugten Objekten gedruckt wird, wobei im Testmuster jede zu prüfende Druckdüse mindestens ein ihr zugeordnetes Objekt druckt, als auch mindestens ein Flächendeckungselement von allen zu prüfenden Druckdüsen gedruckt und erfasst wird und beide vom Rechner zur Detektion defekter Druckdüsen mit anschließender Kompensation ausgewertet werden, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass das mindestens eine Testmuster und Flächendeckungselement jeweils in mindestens ein gemeinsames Testmuster integriert werden und Druckbedingungen der Inkjet-Druckmaschine während des Drucks des mindestens einen gemeinsamen Testmusters verändert werden. Entscheidend für das erfindungsgemäße Verfahren ist die Kombination von Flächendeckungselementen in Form der Belastungsfläche, um damit im direkt integrierten sich anschließenden Düsentestmuster die irregulär druckenden defekten Druckdüsen dazu zu bringen, sich beim Druck ihres entsprechenden Testmusterobjekts zu offenbaren und diesen Effekt gleichzeitig durch Variationen der Druckbedingungen zu verstärken. Damit können irregulär druckende defekte Druckdüsen mit großer Wahrscheinlichkeit aufgespürt werden, was eine saubere Kompensation dieser irregulär druckenden defekten Druckdüsen ermöglicht.
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Vorteilhafte und daher bevorzugte Weiterbildungen des Verfahrens ergeben sich aus den zugehörigen Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung mit den zugehörigen Zeichnungen.
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Eine bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dabei, dass das mindestens eine Testmuster zeilenförmig aufgebaut ist und das mindestens eine Testmuster und Flächendeckungselement so in das mindestens eine gemeinsame Testmuster integriert werden, dass das mindestens eine Flächendeckungselement jeweils von einer fortlaufenden Zeile des mindestens einen Testmusters unterbrochen wird. Das eigentliche Düsentestmuster ist auch hier wie aus dem Stand der Technik bekannt, zeilenförmig aufgebaut. Das heißt, in einer ersten Zeile des Testmusters drucken dann nur jede n-te Druckdüse, z.B. jede zehnte Druckdüse erzeugt ein Objekt in der Zeile, wobei das Objekt in den meisten Fällen strichförmig ist. In der darauffolgenden Zeile wechseln sich dann die entsprechend zehnten Druckdüsen ab. D.h., dass z.B. in der ersten Zeile die erste, elfte, einundzwanzigste usw. Druckdüse druckt, während in der zweiten Zeile die zweite, zwölfte, zweiundzwanzigste druckt usw., bis hin zur zehnten Zeile des Testmusters, an welcher dann die nullte, zehnte, zwanzigste usw. Druckdüse druckt. Die Anzahl der Zeilen des Testmusters korreliert damit logischerweise mit der Zahl N der n-ten Druckdüse, die pro Zeile ein Objekt des Testmusters druckt. Da sich die irregulär druckenden defekten Druckdüsen relativ schnell nach einer Belastung wieder erholen, wird im erfindungsgemäßen Verfahren jeweils eine Belastungsfläche in Form des Flächendeckungselementes gedruckt, an deren Druck sämtliche Druckdüsen des zu testenden Druckkopfs beteiligt sind, dann eine entsprechende Zeile mit den n-ten Druckdüsen des Testmusters gedruckt, dann die nächste Belastungsfläche, an der wieder sämtliche Druckdüsen beteiligt sind und dann wiederum die nächste Zeile des Testmusters. Damit wird sichergestellt, dass sämtliche zu testenden Druckdüsen entsprechend stark belastet sind, wenn sie ihr Objekt des Testmusters drucken, womit sichergestellt wird, dass die irregulär druckenden defekten Druckdüsen auch sicher ihr irreguläres Verhalten zeigen, wenn sie ihr Objekt des Düsentestmusters drucken.
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Eine weitere bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dabei, dass die Veränderung der Druckbedingungen der Inkjet-Druckmaschine während des Drucks das Provozieren von Resonanzen in den Druckköpfen, das Überschreiten einer maximal erlaubten Tintenmenge, das verwenden instabiler Druckfrequenzen, einen abweichenden Meniskusdruck für die Druckdüsen, abweichende Piezo-Spannungen, veränderte Tintentemperaturen und veränderte Regelparameter in Tintenversorgung umfassen. Dies sind nur die gebräuchlichsten Beispiele einer Veränderung der Druckbedingungen während des Drucks des gemeinsamen Testmusters. Das Provozieren von Resonanzen in den Druckköpfen während des Drucks kann z.B. geschehen, indem alle Druckdüsen mit dem gleichen Pixelwert bzw. Grauwert drucken. Ein solches Verhalten wird während eines normalen Druckauftrages in der Regel vermieden, da diese Resonanzen in den Druckköpfen das Druckbild negativ beeinflussen. Zum Provozieren des irregulären Verhaltens in den entsprechenden defekten Druckdüsen ist es jedoch ideal. Das Gleiche gilt auch für sämtliche anderen veränderten Druckbedingungen, welche im normalen Druck möglichst vermieden werden sollen, aber hier erfindungsgemäß eingesetzt werden, um das irreguläre Verhalten der betroffenen defekten Druckdüsen entsprechend hervorzurufen.
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Eine weitere bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dabei, dass mittels eines Drucks des gemeinsamen Testmusters bei veränderten Druckbedingungen mit einem abweichenden Meniskusdruck für die Druckdüsen Aufschlüsse über die Fehlerursache der defekten Druckdüsen ermittelt werden und aufgrund dieser ermittelten Ursachen zielgerichtete Maßnahmen zur Fehlerbehebung eingeleitet werden. Die Methode der bewussten Veränderung des Meniskusdrucks ermöglicht über das darauf folgende Druckergebnis des gemeinsamen Testmusters einen ersten Rückschluss auf die möglichen Ursachen der Düsenstörung. Im Falle einer über die bloße Detektion und Kompensation hinausgehenden Maßnahme zur Regenerierung der defekten Düse(n), wie z.B. Refurbishing oder Waschmechanismen, kann diese Information somit zur gezielten Auswahl dieser Maßnahmen verwendet werden.
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Eine weitere bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dabei, dass beim Druck und der Auswertung des gemeinsamen Testmusters bei gleichzeitiger Veränderung der Druckbedingungen der Inkjet-Druckmaschine detektierte defekte Druckdüsen hinsichtlich des zeitlichen Verlaufs des Auftretens ihres Defektes betrachtet werden. Diese Betrachtung des zeitlichen Verlaufs des Auftretens des Defektes der betreffenden Druckdüsen ist notwendig, da defekte Druckdüsen voneinander abhängig sein können. Dies bedeutet, dass bestimmte Druckdüsen nur deshalb ausfallen, weil sich andere in ihrem benachbarten Bereich befindliche Druckdüsen ebenfalls abweichend verhalten, sprich defekt sind. Um somit unterscheiden zu können, ob es sich bei defekten Druckdüsen um solche abhängig defekten Druckdüsen oder um originär defekte Druckdüsen handelt, muss der zeitliche Verlauf entsprechend berücksichtigt werden.
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Eine weitere bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dabei, dass detektierte defekte Druckdüsen, die im benachbarten Bereich anderer detektierter defekter Druckdüsen liegen und zeitlich nach diesen primären defekten Druckdüsen als defekt detektiert werden, als zugeordnete sekundäre, defekte Druckdüsen betrachtet und abweichend kompensiert werden. Lassen sich also defekte Druckdüsen derart identifizieren, dass sie zeitlich erst nach dem Ausfall benachbarter Druckdüsen defekt werden, kann die entsprechende defekte Druckdüse als sekundäre defekte Druckdüse klassifiziert werden. Diese muss dann entsprechend anders kompensiert werden als eine originär, sprich primär defekte Druckdüse.
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Eine weitere bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dabei, dass es sich bei den primären, defekten Druckdüsen um Druckdüsen handelt, die unkontrolliert, dauerhaft drucken. Dieses dauerhafte Drucken führt zu einer Art Farbnebel, welcher benachbarte Druckdüsen, die sich im Bereich des erzeugten Farbnebels befinden, entsprechend beeinträchtigt und dazu führen kann, dass diese benachbarten Druckdüsen ebenfalls ausfallen und somit zu sekundären defekten Druckdüsen, also abhängig defekten Druckdüsen, werden. Diese sekundären defekten Druckdüsen fallen somit nur deshalb aus, weil sie von der primären defekten Druckdüse, die dauerhaft druckt, und ihrem Farbnebel beeinflusst werden.
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Eine weitere bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dabei, dass zur Kompensation der sekundären, defekten Druckdüsen jeweils nur die zugeordneten primären defekten Druckdüsen kompensiert werden. Während also die primären defekten Druckdüsen ganz normal wie im Stand der Technik deaktiviert und kompensiert werden, insbesondere durch ihre benachbarten Druckdüsen, ist zu einer Kompensation der sekundären defekten Druckdüsen dies nicht notwendig. Hier ist es lediglich erforderlich, die entsprechende primäre defekte Druckdüse, welche den Ausfall der sekundären defekten Druckdüse mittels Farbnebel verursacht hat, zu finden und zu kompensieren. Ist dies geschehen, erholt sich in den meisten Fällen die sekundäre defekte Druckdüse wieder und muss nicht deaktiviert und kompensiert werden.
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Eine weitere bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dabei, dass nach der Kompensation der den sekundären, defekten Druckdüsen zugeordneten primären defekten Druckdüsen ein Waschvorgang am betroffenen Druckkopf durchgeführt wird. Aufgrund der Auswirkungen des Farbnebels durch die dauerhaft druckende primäre defekte Druckdüse kann es erforderlich sein, dass ein Wartungsvorgang, z.B. in Form eines Waschvorgangs, durchgeführt werden muss, bevor die sekundäre Druckdüse wieder einsatzbereit ist.
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Eine weitere Lösung der gestellten Aufgabe besteht in einem Testmuster zur Detektion defekter Druckdüsen in einer Inkjet-Druckmaschine, wobei das Testmuster aus mindestens einem Flächendeckungselement, sowie einem zeilenförmigen Testmuster aus in Druckrichtung erzeugten Objekten besteht, wobei das mindestens eine Flächendeckungselement jeweils von einzelnen Zeilen des zeilenförmigen Testmusters unterbrochen wird. Mit diesem spezifischen gemeinsamen Testmuster wird eine wesentlich effizientere Kompensation irregulär druckender defekter Druckdüsen ermöglicht, da beim Druck des jeweiligen zeilenförmigen Düsentestmusters die betreffenden beteiligten Druckdüsen jeweils im vollen Belastungszustand sind.
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Die Erfindung als solche sowie konstruktiv und/oder funktionell vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung werden nachfolgend unter Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen anhand wenigstens eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher beschrieben. In den Zeichnungen sind einander entsprechende Elemente mit jeweils denselben Bezugszeichen versehen.
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Die Zeichnungen zeigen:
- 1: ein Beispiel des Aufbaus einer Bogen-Inkjet-Druckmaschine
- 2: ein schematisches Beispiel einer „white line“, verursacht durch eine „missing nozzle“
- 3: ein Beispiel eines erfindungsgemäßen gemeinsamen Düsentestmusters
- 4: ein Ausschnitt über das gemeinsame Düsentestmuster
- 5: ein durch Farbnebel verursachter Tintensee auf einem Düsenbereich
- 6: den Tropfenaustritt bei verschiedenem Meniskusdruck ohne Verschmutzung
- 7: den Tropfenaustritt bei verschiedenem Meniskusdruck mit Verschmutzung der Düsen an der Tintenöffnung
- 8: den Tropfenaustritt bei verschiedenem Meniskusdruck mit Verschmutzung der Düsen am Düsenrand
- 9: den Tropfenaustritt bei normalem Differenzdruck am Meniskus
- 10: den Tropfenaustritt bei zu hohen Differenzdrücken am Meniskus aufgrund verengtem/ erweitertem Zu-/Abführungskanal
- 11: den Tropfenaustritt bei zu niedrigen Differenzdrücken am Meniskus aufgrund erweitertem/verengtem Zu-/Abführungskanal
- 12: das erfindungsgemäße Verfahren in schematischer Ansicht
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Das Anwendungsgebiet der bevorzugten Ausführungsvariante ist eine Inkjet-Druckmaschine 7. Ein Beispiel für den grundlegenden Aufbau einer solchen Maschine 7, bestehend aus Anleger 1 für die Zufuhr des Drucksubstrats 2 in das Druckwerk 4, wo es von den Druckköpfen 5 bedruckt wird, bis hin zum Ausleger 3, ist in 1 dargestellt. Dabei handelt es sich hier um eine Bogen-Inkjetdruckmaschine 7, welche von einem Steuerungsrechner 6 kontrolliert wird. Zusätzlich kann auch ein Inline-Bilderfassungssystem vorhanden sein, dessen Kamerasystem 8 nach dem letzten Druckkopf 5 positioniert ist. Beim Betrieb dieser Druckmaschine 7 kann es, wie bereits beschrieben, zu Ausfällen einzelner Druckdüsen in den Druckköpfen 5 im Druckwerk 4 kommen. Folge sind dann „white lines“ 10, bzw. im Falle eines mehrfarbigen Drucks, verzerrte Farbwerte. Ein Beispiel einer solchen „white line“ 10 in einem Druckbild 9 ist in 2 dargestellt.
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Im erfindungsgemäßen Verfahren wird nun eine Drucksequenz abgefahren, die ein spezielle Belastung für den Druckkopf 5 darstellt, sodass die Düsen 14, die potentiell im Kundenjob bzw. Druckmotiv 9 ausfallen würden, ebenfalls bei diesem speziellen Druckmotiv 9 zum Ausfallen gebracht werden können. Innerhalb dieser Drucksequenz können die Düsen 14 dann wieder mit einem Detektionsmechanismus detektiert werden und prophylaktisch in die Liste 22 der auszuschaltenden und zu kompensierenden Düsen aufgenommen werden.
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Gemäß der Erfindung sind hierbei verschiedene Optionen möglich. Die konkrete Umsetzung wird im Weiteren anhand von vier bevorzugten Ausführungsbeispielen beschrieben. Zuerst jedoch werden die einzelnen Merkmale, aus denen sich die vier bevorzugten Ausführungsbeispiele zusammensetzen näher erläutert:
- Diese bestehen aus folgenden Optionen zur speziellen Belastung der Düsen 14:
- 1. Düsenmuster in Flächendeckungselementen 12, d.h. in speziellen Tonwert-Belastungsflächen 12
- I. Ein Düsenmuster besteht aus n Zeilen 13, wobei in jeder Zeile 13 Düsen 14 im Abstand n drucken. In jeder Zeile 13 drucken um eine Düse 14 pro Zeile 13 versetzt andere Düsen 14 im Abstand n, sodass alle Düsen 14 drucken. Es werden diese einzelnen Zeilen 13 des Düsenmusters, die nach dem Stand der Technik nacheinander gedruckt werden einzeln gedruckt und zwar so, dass diese in einer gleichmäßigen Tonwert-Belastungsfläche 12 mit großem Tintenvolumen eingebettet sind. In der 3 wird ein solches erfindungsgemäßes, gemeinsames Testmuster 11 gezeigt. 4 zeigt zur besseren Darstellung noch einmal einen Ausschnitt einer einzelnen Zeile 13 des Testmusters 11.
- II. Das Düsenmuster wird nicht wie in I. gesplittet, sondern bleibt wie im Stand der Technik als Ganzes bestehen; allerdings wird das Düsenmuster in eine Seitensequenz gepackt, in der 0 - m Seiten der Tonwert gedruckt werden und auf Seite m + 1 an das Ende eines Tonwerts das komplette Muster gehängt wird. Eine Variante hierbei ist, ein komplettes Muster zu Drucken, dass von einem Menschen ablesbar ist.
Die Aufsplittung des Düsenmusters und das Einstreuen in die Belastungsfläche 12 ist dabei prinzipiell das bessere Vorgehen, da die Belastung nur kurz ausgesetzt wird, nur während einer einzelnen Zeile 13. Bei einem Zwanzig-Zeilen-Muster sind die Düsen 14 in der letzten Zeile 13 über neunzehn Zeilen inaktiv und könnten sich somit ungewollt regenerieren. Allerdings erfordert die Aufsplittung des Musters in einzelne Zeilen eine entsprechende Anpassung der Auswertelogik innerhalb des verwendeten Bildinspektionssystems 8. - 2. Änderung der Druckbedingungen 21 ohne die Waveform zu verändern und die eine spezielle Belastung erzeugen
- III. Die Druckköpfe 5 können im micro-mechanischen Tintentransportsystem in Resonanzen kommen. Diese Resonanzen sollen im regulären Druckbetrieb möglichst vermieden werden, da hierbei der Tintenstrom nicht mehr kontinuierlich an alle Düsen 14 mit dem gleichen Tintenfluss gefördert wird. Dieses Verhalten lässt sich dadurch provozieren, indem in der Belastungsfläche in I. bzw. II. alle Düsen 14 genau den gleichen Pixelwert bekommen. Typischerweise wird in einem regulären Tonwert im Rastersystem eine solche Situation vermieden. Indem die Belastungsfläche alle Düsen 14 z.B. mit dem gleichen Grauwert ansteuert, werden kritische Düsen 14 zum Ausfallen gebracht.
- IV. Die Druckköpfe 5 haben eine maximal förderbare Tintenmenge pro Zeit. Es ist möglich die Drucksequenzen I. und II. mit einer so hohen Druckgeschwindigkeit zu drucken, sodass temporär diese maximale Tintenmenge überschritten wird. Hierbei werden ebenfalls potentiell kritische Düsen 14 zum Ausfallen gebracht.
- V. Die Druckköpfe 5 haben charakteristische Frequenzen, in denen ein stabiler Jetting-Betrieb möglich ist. Es ist möglich diese stabilen Bereiche zu verlassen, indem mit einer bestimmten, z.B. sehr langsamen, Druckgeschwindigkeit die Sequenz I. bzw. II. gedruckt wird. Auch hier werden potentiell kritische Düsen 14 zum Ausfallen gebracht.
- VI. Jetten bei bestimmten Meniskus-Druckwerten, die abweichend vom Standard-Meniskusdruck sind. Liegt die Ursache für das fehlerhafte Verhalten der Düsen 14 an einer Verschmutzung 19a am Meniskusrand, oder liegt die Ursache an einer Verengung des Tintenzuführkanals 16 für diese einzelne Düse 14, z.B. durch Ablagerungen 19a im Kanal 16 oder durch Herstellfehler, oder liegt die Ursache an einem zu geringen Auslenkung des Piezo-Elementes, dann bedeutet ein Absinken des Meniskusdruckes während des Druckens eines bestimmten Testmusters 11, dass die Düse 14 hinsichtlich des ausgestoßenen Tintentropfens 18 eher ein auffälliges Verhalten zeigt und somit detektiert werden kann. In den 6, 7 und 8 wird die Ursache dieses Verhaltens für drei verschiedene Meniskusdruckwerte normal, 17a, niedrig, 17b und hoch 17c dargestellt. Ist der Grund für das „schlechte“ Verhalten und des abweichenden Tintentropfens 18a hingegen auf eine Verengung des Abführungskanals 16, z.B. durch Verschmutzung 19a, 19b oder Herstellfehler, zurückzuführen, oder auf eine Verschmutzung oder Alterung des Non-Wetting-Layers, dann führt ein Anheben des Meniskusdruckes 17a, 17b, 17c zu vermehrtem Nozzle-platewetting, während des Druckens eines bestimmten Testmusters, so dass die Düse 14 eher ein auffälliges Verhalten zeigt und somit detektiert werden kann. Dies wird wiederrum in den 9, 10 und 11 für jeweils für normalen 20a, zu niedrigen 20b und zu hohen Differenzdruck 20a dargestellt.
- VII. Jetten bei abgeänderten Piezo-Feuerspannungen der Druckköpfe 5, die nicht den für den Druckbetrieb optimalen Werten entsprechen. Eine Erhöhung erzeugt eine erhöhte Belastung, da hier der Tintenfluss erhöht wird, wobei die charakteristische reguläre Waveform erhalten bleibt.
- VIII. Druckbetrieb bei geänderten Tintentemperaturen, die nicht den für den Druckbetrieb optimalen Werten entsprechen. Hierbei wird die Tintenviskosität verändert, sodass anfällige Düsen 14 nicht mehr ein reguläres Jettingverhalten zeigen.
- IX. Veränderung der Regelungsparameter in der Tintenversorgung, sodass kombiniert die Temperatur, die Meniskusdrücke 17a, 17b, 17c und vor allem die Druckdifferenzen 20a, 20b, 20c nicht den für den Druckbetrieb optimalen Werten entsprechen.
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Die Verfahrensoptionen III-IX können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination während dem Druck von I. oder II. angewendet werden, um fehlerhafte Düsen zu detektieren und auszuschalten.
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Es ist dabei anzustreben, die Belastung möglichst genau wie beim Druck eines normalen Druckjobs zu gestalten. Stärkere Belastungen könnten mehr Düsen 14 zum Ausfallen bringen als sonst tatsächlich ausfallen würden. Belastungen die extrem untypische Betriebsarten darstellen, könnten andere Düsen 14 ausfallen lassen, die nicht fertigungsbedingt im realen Druckbetrieb zum Ausfallen neigen. Die Verfahrensoptionen VI. und VII. verwenden dem Kundendruck ähnliche Settings und verschärfen lediglich leicht die Situation.
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Ein weiteres Fehlerbild besteht darin, dass eine Düse 14 ausfällt, wobei diese dann aber nicht aufhört zu jetten, sondern die Tinte unkontrolliert ausgestoßen wird und eine Art Farbnebel 15 erzeugt. Dieser kann sich dann auf der Druckkopf-Seite 5 ablegen, sodass weitere Düsen 14 beeinflusst werden oder gar ausfallen. Diese sind dann sekundäre Fehlerdüsen. Die 5 zeigt ein solches Fehlerverhalten. Dieses tritt typischerweise ebenfalls nur unter Belastung auf und eine solche Düse 14 lässt sich nicht mit einem regulären Düsenmuster detektieren. Es bieten sich daher die Drucksequenzen I. oder II. ggf. mit Einsatz der Belastungsvarianten III, IV, und V. an. Wenn in einer Sequenz wie in I. oder II. solche sekundären Fehlerdüsen detektiert werden, so ist hierbei zu beachten, dass damit nur die verursachende Primärdüse detektiert und identifiziert werden kann und nicht die sekundären Düsen die als Folge der einen Primärdüse ebenfalls ausfallen. Die Sekundärdüsen sollten zudem nicht in die Liste 22 der auszuschaltenden und zu kompensierenden Düsen aufgenommen werden, da sie eigentlich gar nicht defekt sind.
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Hierfür gibt es einen anderen Lösungsansatz:
- 3. Spezielle Drucksequenzen, die Belastungsvarianten einsetzen
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X. Die Sequenz I. bzw. II. wird fortlaufend gedruckt. Hierbei wird der zeitliche Verlauf der ausfallenden Düsen aufgezeichnet. Wenn eine Düse 14 ausfällt wird ein Düsenbereich gewählt, der benachbarte Düsen 14 enthält, indem betrachtet wird ob hier schon vorher eine Düse 14 ausgefallen ist. Ist dem so, wird die Düse 14 als sekundär eingestuft, ist keine Düse 14 schon vorher ausgefallen wird die Düse 14 als primär eingestuft. Nach Ablauf der Drucksequenz wird betrachtet ob im Umfeld einer primären Düse weitere sekundäre aufgetreten sind. Wenn nur eine oder zwei Düsen 14 oder ein geringe zu definierende Anzahl weiterer sekundärer Düsen im Umfeld einer primären Düse existieren werden diese sekundären Düsen auf primär hochgestuft. Liegt die Anzahl der sekundären Düsen oberhalb der definierten Anzahl an sekundären Düsen bleiben diese auf Stufe sekundär. Hierbei soll der Fall unterschieden werden, dass in einem Bereich innerhalb des Druckkopfes 5 tatsächlich mehrere Düsen 14 potentiell ausfallen können und eben nicht Folgeausfälle sind.
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Die Ursachen für solch irreguläres Verhalten von Druckdüsen 5 sind mannigfaltig. Die Störungen können z.B.:
- • fertigungsbedingt sein - Piezo ist schlecht angebracht, Piezo delaminiert, Tintenzuführkanal 16 ist zu klein oder zu groß, Non-wetting-layer ist an der Düse 14 fehlerhaft, ...
- • durch Verschmutzungen 19a, 19b, also Ablagerungen unmittelbar am Meniskus innen oder außen, Verstopfung des Zu- oder Abführungskanals 16 verursacht sein
- • aufgrund von Alterungserscheinungen, sprich Auflösung des Non-Wetting-Layers, Kapazitätsverlust des Piezos, Delaminierung des Piezos, Versteifung der Membran, etc verursacht werden.
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Wenn ein Ausfallverhalten einer Düse 14 dabei reproduzierbar ist, so ist die das Vorgehen von X. besonders praktikabel, da in diesem Lernlauf fertigungsbedingte und durch Alterungserscheinungen bedingte Düsen 14 detektierbar sind.
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Zur Umsetzung dieser einzelnen Erfindungsmerkmale sind nun vier bevorzugte Ausführungsvarianten angedacht. Diese können entweder manuell durch einen Menschen / Servicetechniker durchgeführt werden, oder sind als automatische Abläufe definiert, die vom Kunden aktiviert werden können und dann vom Steuerungsrechner der Inkjet-Druckmaschine automatisiert durchgeführt werden. Die erfindungsgemäßen Ausführungsvarianten sind zusammengefasst und schematisch in 12 in vereinfachter Form dargestellt.
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In der ersten Ausführungsvariante wird eine Druckabfolge erzeugt in der die Belastungsfläche dem maximal erlaubten Tonwert, bzw. der maximal erlaubte Tintenmenge entspricht, die mit der maximalen regulären Druckgeschwindigkeit gedruckt wird. Es wird also lediglich Punkt II. aus Kapitel 3 als Belastung eingesetzt, wobei eine konkrete Abfolge gemäß Punkt X. umgesetzt wird. Diese schaut folgendermaßen aus:
- 1. Das Drucksystem 7 wird mit einem Intensiv Waschprogramm automatisch gewaschen
- 2. 50m Drucklänge, unterteilt in 0,5m Abschnitte.
- 3. Es wird permanent der maximal erlaubte Tonwert gedruckt
- 4. Alle 10 Abschnitte, also pro 5m, wird das vom Menschen ablesbare Testmuster eingefügt
- 5. Es entstehen so zehn vom Menschen ablesbare Testmuster, die eine zeitliche Reihenfolge aufweisen
- 6. Die Muster werden nach Total-Ausfällen, also keine Jetting-Aktivität im Muster sichtbar, ausgewertet.
- 7. Alle Totalausfälle werden betrachtet, gibt es Cluster in einem zu definierenden Umfeldbereich, wird die Düse 14 gewählt, die in dem zeitlich zuerst gedruckten Testmuster ausgefallen ist. Alle anderen werden nicht mehr betrachtet.
- 8. Die ausgefallenden Düsen 14 werden in eine Liste 22 von auszuschaltenden und zu kompensierenden Düsen übernommen
- 9. Das Drucksystem 7 wird mit einem Intensiv Waschprogramm automatisch gewaschen
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Die zweite bevorzugte Ausführungsvariante ändert den aus der ersten Variante bekannten Ablauf spezifisch für eine automatisierte Auswertung ab:
- 1. Das Drucksystem 7 wird mit einem Intensiv Waschprogramm automatisch gewaschen.
- 2. 200m Drucklänge, unterteilt in 0,5m Abschnitte.
- 3. Es wird permanent der maximal erlaubte Tonwert gedruckt.
- 4. Alle fünf Abschnitte, also pro 2,5m, wird ein von einem Inspektionssystem auswertbares Testmuster 11 eingefügt
- 5. Es entstehen so zwanzig Testmuster Auswertungen, die eine zeitliche Reihenfolge aufweisen.
- 6. Die Testmuster 11 werden nach Total-Ausfällen, d.h. keine Jetting Aktivität im Testmuster 11 sichtbar, ausgewertet.
- 7. Alle Totalausfälle werden betrachtet, gibt es Cluster in einem zu definierenden Umfeldbereich, wird die Düse 14 automatisch gewählt, die in dem zeitlich zuerst gedruckten Testmuster 11 ausgefallen ist. Alle anderen Düsen 14 werden nicht mehr betrachtet.
- 8. Die ausgefallenden Düsen 14 werden in eine Liste 22 von auszuschaltenden und zu kompensierenden Düsen übernommen.
- 9. Das Drucksystem 7 wird mit einem Intensiv Waschprogramm automatisch gewaschen.
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Die dritte bevorzugte Ausführungsvariante übernimmt die Druckabfolge der zweiten Variante, wobei hier neben der Belastungsfläche auch der Meniskusdruck 17a, 17b, 17c variiert wird. Es werden also die Punkte II. und VI. als Belastung eingesetzt wobei eine konkrete Abfolge gemäß Punkt X. umgesetzt wird.
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Als vierte bevorzugte Ausführungsvariante wird die Druckabfolge der zweiten Variante gedruckt, wobei hier neben der Tonwert-Belastungsfläche 12 die Piezofeuerspannung um 5% erhöht wird. Es werden also die Punkte II. und VII. als Belastung eingesetzt, wobei die konkrete Abfolge gemäß Punkt X. umgesetzt wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Anleger
- 2
- aktuelles Drucksubstrat / aktueller Druckbogen
- 3
- Ausleger
- 4
- Inkjet-Druckwerk
- 5
- Inkjet-Druckkopf
- 6
- Rechner
- 7
- Inkj et-Druckmaschine
- 8
- Bildsensor / Kamerasystem
- 9
- Druckbild
- 10
- White Line
- 11
- gemeinsames Testmuster
- 12
- Tonwert-Belastungsfläche
- 13
- Zeile eines Düsentestmusters
- 14
- Druckdüse
- 15
- Farbnebel
- 16
- Tintenzuführkanal
- 17a
- normaler Meniskusdruck
- 17b
- niedriger Meniskusdruck
- 17c
- hoher Meniskusdruck
- 18
- ausgestoßener Tintentropfen
- 18a
- abweichend ausgestoßener Tintentropfen
- 19a
- Verschmutzungen am Meniskusrand
- 19b
- Verschmutzungen in der Druckdüse
- 20a
- normaler Differenzdruck
- 20b
- zu niedriger Differenzdruck
- 20c
- zu hohen Differenzdruck
- 21
- Druckbedingungen
- 22
- Liste von zu kompensierenden Düsen
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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