DE10239002A1

DE10239002A1 - Inkjet print head with an integral drying arrangement that comprises optical fibers connected to UV light sources with the fibers interspersed between rows of individual ink jets

Info

Publication number: DE10239002A1
Application number: DE10239002A
Authority: DE
Inventors: Martin Greive
Original assignee: Heidelberger Druckmaschinen AG
Current assignee: Heidelberger Druckmaschinen AG
Priority date: 2001-09-11
Filing date: 2002-08-26
Publication date: 2003-03-27
Anticipated expiration: 2022-08-27
Also published as: DE10239002B4

Abstract

Inkjet printer with a number of rows of individual jets (13) arranged in the direction of paper transport. Arranged between the rows of jets are drying elements (15). Typically the drying elements are optical fibers connected to a UV light source.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Inkjet-Druckkopf mit Trocknungseinrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. The present invention relates to an inkjet printhead with a drying device according to the preamble of claim 1.

Ein derartiger Druckkopf ist bekannt aus der Druckschrift US 5,771,052, wobei eine Vielzahl von Inkjet-Modulen mit den in einer Reihe angeordneten Druckdüsen in Papierlaufrichtung hintereinander angeordnet sind. Zur Trocknung der Druckfarbe kann vorgesehen sein, dass der Drucker beispielsweise eine UV-Strahlungsquelle zum Trocknen der Druckfarbe aufweist, wenn diese den Druckkopf verlässt. Durch die Oberflächenspannung der Farbe kann es jedoch vorkommen, das benachbarte Farbtropfen sich auf dem Papier vor dem Verlassen des Druckkopfes zusammenziehen. Dadurch wird das Druckbild nachteilig verändert. Auch bei mehrfarbigen Drucken kann ein Ineinanderlaufen der Farben nicht ausgeschlossen werden. Such a printhead is known from US 5,771,052, one Large number of inkjet modules with the printing nozzles arranged in a row in Paper direction are arranged one behind the other. Can dry the ink it can be provided that the printer, for example, a UV radiation source for drying of the ink when it leaves the print head. Through the Surface tension of the paint can occur, however, the neighboring paint drop contract on the paper before leaving the printhead. This will the print image adversely changed. Even with multi-color prints, a Blending colors cannot be excluded.

Weiterhin ist auch aus der Druckschrift US 5,659,346 ein kompakter Multi-Modul- Druckkopf bekannt. Furthermore, US Pat. No. 5,659,346 describes a compact multi-module Printhead known.

Aus der Druckschrift DE 196 36 391 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Trocknen von im Tintenstrahldruck hergestellten Drucken bekannt. Dabei wird das mit einer UV-härtenden Farbe bedruckte Material an einer UV-Lichtquelle vorbeigefördert und in Verbindung mit dem Trocknungsvorgang die aufgetragene Farbe durch eine Pressung zwischen zwei Zylindern eingeebnet. From the document DE 196 36 391 A1 a method and an apparatus for Drying of prints produced in inkjet printing is known. It will be with a UV-hardened ink conveyed material past a UV light source and in connection with the drying process, the applied color by pressing leveled between two cylinders.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, bei einem Inkjet-Druckkopf nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 den Trocknungsvorgang zu verbessern. The object of the present invention is in an inkjet print head according to the The preamble of claim 1 to improve the drying process.

Erfindungsgemäß ist dies bei einem Druckkopf mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 erreicht. Die Trocknungseinrichtung ist also erfindungsgemäß nicht mehr dem gesamten Druckkopf mit den hintereinander angeordneten Druckmodulen in Papiertransportrichtung nachgeschaltet angeordnet. Die Trocknungseinrichtung ist vielmehr in zahlreiche Teil- Trocknungseinrichtungen aufgeteilt, die jeweils zwischen Druckmodulen angeordnet und dadurch einer Vielzahl von Düsen räumlich unmittelbar zur Farbtropfentrocknung zugeordnet sind. According to the invention, this is the case with a printhead with the features of patent claim 1 reached. According to the invention, the drying device is therefore no longer the whole Print head with the print modules arranged one behind the other in the paper transport direction arranged downstream. The drying device is rather divided into numerous Drying devices divided, each arranged between printing modules and thus a large number of nozzles spatially directly for drying paint drops assigned.

Vorteilhafter Weise ist die Trocknungseinrichtung vollständig in den Inkjet-Druckkopf integriert angeordnet, um einen möglichst kompakten Aufbau bereitstellen zu können. The drying device is advantageously completely in the inkjet printhead integrated to be able to provide the most compact possible structure.

Um die Gefahr des Ineinanderlaufen benachbarter Inkjet-Farbtropfen vor der Trocknung weiter zu verringern, kann jeder einzelnen Düse des Druckkopfes unmittelbar eine Trocknungseinrichtung zugeordnet sein. To avoid the risk of neighboring inkjet ink drops running into one another before drying to further reduce, each individual nozzle of the print head can directly one Drying device can be assigned.

Insbesondere bei hohen Druckgeschwindigkeiten stellt die Trocknung der Inkjet-Farbe ein großes Problem dar. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform werden deshalb UV- Inkjet-Farben eingesetzt und die zur Trocknung verwendete UV-Strahlung über Glasfasern direkt hinter die Farbdüsen geleitet. Mittels UV-Farben in Kombination mit UV-Strahlern kann der Trocknungsvorgang mit ausreichender Geschwindigkeit realisiert werden. Die UV-Farben bleiben so lange flüssig, bis durch die UV-Strahlung eine Polymerisation ausgelöst wird. Der Energieverbrauch kann dabei optimiert werden, wenn jeder Düse eine einzelne geeignet dimensionierte Lichtleitfaser räumlich zugeordnet ist. Aufbautechnisch einfacher kann es jedoch sein, wenn jeweils anstelle der in einer Reihe angeordneten Einzellichtleitfasern ein einziges schmales Lichtleitband verwendet wird, dessen Breite der Breite des Druckmoduls entspricht. Auch kann dadurch der Trocknungsvorgang gegebenenfalls verbessert werden, da die Farbtropfen eines bestimmten Druckmoduls dabei nicht nur durch die diesem unmittelbar zugeordnete Trocknungseinrichtung getrocknet wird, sondern auch durch alle in Papiertransportrichtung nachfolgenden entsprechenden Trocknungseinrichtungen. The drying of the inkjet ink stops especially at high printing speeds is a major problem. According to a preferred embodiment, UV Inkjet inks and the UV radiation used for drying over glass fibers directed directly behind the paint nozzles. Using UV inks in combination with UV lamps the drying process can be carried out with sufficient speed. The UV inks remain liquid until they are polymerized by UV radiation is triggered. The energy consumption can be optimized if each nozzle has one individual suitably dimensioned optical fiber is spatially assigned. Technically construction However, it can be simpler if instead of those arranged in a row Single optical fibers, a single narrow light guide is used, the width of which Width of the print module corresponds. This also allows the drying process if necessary, be improved because the ink drops of a certain printing module not only through the drying device directly assigned to it is dried, but also by all subsequent in the paper transport direction appropriate drying facilities.

In Abhängigkeit von den drucktechnischen Gegebenheiten kann auch eine IR-Trocknung bei der Verwendung geeigneter Farben erfolgen. Depending on the printing conditions, IR drying can also be used when using suitable colors.

Nicht-UV-Farben können insbesondere bei geringeren Druckgeschwindigkeiten verwendet werden, wenn die Trocknungseinrichtung Heißluftleitungen aufweist, deren Luftaustrittsöffnungen im Bereich der Farbaustrittsöffnungen der Düsen angeordnet sind. Non-UV inks can be used especially at lower printing speeds if the drying device has hot air lines, the Air outlet openings are arranged in the area of the color outlet openings of the nozzles.

Um den Trocknungsvorgang weiter zu verbessern, kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass der seitliche Versatz der in Papiertransportrichtung jeweils unmittelbar hintereinander angeordneten Düsen möglichst maximal gewählt ist. Denn dadurch ist auch der Abstand in Papiertransportrichtung unmittelbar hintereinander auf das Papier geschossener Farbtropfen maximal. In order to further improve the drying process, the invention can provide that the lateral offset of the one behind the other in the paper transport direction arranged nozzles is selected as maximum as possible. Because this also means the distance in Direction of paper transport shot one after the other onto the paper Maximum drops of paint.

Nachfolgend ist anhand schematisierter Darstellungen ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Inkjet-Druckkopfes beschrieben; es zeigen: Below is an embodiment of the Inkjet print head according to the invention described; show it:

Fig. 1 stark vereinfacht in einer Schnittdarstellung den Druckkopf in einer Seitenansicht, Fig. 1 is a highly simplified sectional view of a print head in a side view;

Fig. 2 den Druckkopf gemäß Fig. 1 in einer Draufsicht, Fig. 2 shows the print head of FIG. 1 in a plan view,

Fig. 3 in vergrößertem Maßstab ausschnittsweise den Druckkopf gemäß Fig. 1, sowie Fig. 3 in an enlarged scale excerpts of the print head of FIG. 1, and

Fig. 4 in vergrößertem Maßstab ausschnittsweise den Druckkopf gemäß Fig. 2. Fig. 4 in an enlarged scale fragmentary the printhead of FIG. 2.

Ein Piezo-Inkjet-Druckkopf für Einfarben- oder Mehrfarbendruck besteht aus mehreren senkrecht zu einem zu bedruckenden Papier 1 auf einer Grundplatte 3 hintereinander montierten Druckmodulen 5. Diese sind in Papiertransportrichtung (Pfeil in Fig. 1, 2) in an sich bekannter Weise pixelweise versetzt angeordnet (aus Vereinfachungsgründen so nicht dargestellt), um eine höhere Auflösung beim Drucken zu erreichen. Die einzelnen Druckmodule 5 weisen jeweils zahlreiche Grundkörper 7 auf, die jeweils eine Pumpkammer bilden. Diese Pumpkammern sind auf zwei Seiten mit kontaktierten und einzeln ansteuerbaren Piezo-Elementen 9 verschlossen. Infolge der Verformung dieser Piezofolien 9 werden aus den Pumpkammern jeweils Farbtropfen 11 durch in der Grundplatte 3 ausgebildete Düsen 13 senkrecht nach unten auf das Papier 1 geschossen. Diese Art des Aufbaus eines Druckkopfes aus mehreren versetzten Reihen von Düsen 13 ermöglicht es, eine hohe Auflösung zu erreichen, die ansonsten durch die Fertigbarkeit des Druckkopfes beschränkt ist. Durch die serielle Anordnung der Druckmodule 5 ist der Aufbau des Druckkopfes in Papiertransportrichtung jedoch entsprechend vergrößert. A piezo inkjet print head for single-color or multi-color printing consists of a plurality of printing modules 5 mounted one behind the other on a base plate 3 perpendicular to a paper 1 to be printed. In the paper transport direction (arrow in FIGS. 1, 2), these are arranged in a manner known per se, offset in pixels (for reasons of simplicity, not shown) in order to achieve a higher resolution during printing. The individual pressure modules 5 each have numerous base bodies 7 , which each form a pump chamber. These pump chambers are closed on two sides with contacted and individually controllable piezo elements 9 . As a result of the deformation of these piezo foils 9 , ink drops 11 are shot vertically downward from the pumping chambers onto the paper 1 through nozzles 13 formed in the base plate 3 . This type of construction of a print head from a plurality of staggered rows of nozzles 13 makes it possible to achieve a high resolution, which is otherwise limited by the producibility of the print head. Due to the serial arrangement of the print modules 5 , the structure of the print head in the paper transport direction is correspondingly enlarged.

Beim dargestellten Druckkopf ist in Papiertransportrichtung hinter jeder einzelnen Düse 13 eine Glasfaser 15 angeordnet, über die UV-Strahlung von einer oder mehreren UV-Lampen 17 direkt auf das Papier 1 übertragen werden kann. Jeder Farbaustrittsöffnung der Düse 13 ist dabei eine Lichtaustrittsstelle der Glasfaser 15 unmittelbar zugeordnet. Als Farben werden an sich bekannte UV-Inkjet-Farben verwendet. Jeder Farbtropfen 11 wird also direkt nach dem Auftreffen auf das Papier 1 durch die unmittelbar eingebrachte UV- Strahlung getrocknet, noch bevor der unmittelbar benachbarte Tropfen 20 der Düse 19 des in Papiertransportrichtung nachfolgend angeordneten Druckmoduls 18 auf das Papier 1 trifft. Über die Glasfaser 15 wird also die UV-Strahlung an jede einzelne Düse 13 auf jeden einzelnen Farbtropfen gerichtet; es erfolgt somit eine optimale pixelweise Trocknung des Druckes. Die Ansteuerung der UV-Lampen 17 wird wie die Ansteuerung der Druckmodule 5 von einer nicht gezeigten Steuereinheit des Druckkopfes realisiert. In the print head shown, a glass fiber 15 is arranged behind each individual nozzle 13 in the paper transport direction, via which UV radiation from one or more UV lamps 17 can be transmitted directly to the paper 1 . A light exit point of the glass fiber 15 is directly assigned to each color exit opening of the nozzle 13 . Known UV inkjet inks are used as colors. Each drop of ink 11 is thus dried immediately after impacting the paper 1 by the UV radiation directly introduced, even before the immediately adjacent drop 20 of the nozzle 19 of the printing module 18 arranged subsequently in the paper transport direction hits the paper 1 . Via the glass fiber 15 , the UV radiation is therefore directed to each individual nozzle 13 at each individual drop of color; this results in optimal drying of the print pixel by pixel. The control of the UV lamps 17 , like the control of the print modules 5, is realized by a control unit of the print head, not shown.

Darüber hinaus ist es alternativ auch möglich, bestimmte katalytisch wirkende Reagenzien durch ein geeignetes Leitungssystem zu führen, die die Trocknung der Druckfarbe entweder initiieren oder unterstützen. Auch kann vorgesehen sein, dass die Trocknungseinrichtung anstelle der Lichtleiter ein Luftleitungssystem für Heißluft aufweist, wobei die Luftaustrittsöffnungen der Luftleitungen jeweils im Bereich der Farbaustrittsöffnungen der einzelnen Düsen angeordnet sind. In addition, it is alternatively also possible to use certain catalytically active reagents through a suitable pipe system to guide the drying of the printing ink either initiate or support. It can also be provided that the Drying device instead of the light guide an air duct system for hot air has, the air outlet openings of the air lines each in the area of Color outlet openings of the individual nozzles are arranged.

Die Trocknung kann ebenfalls durch in die Grundplatte eingelassene Laserdioden erfolgen, wobei es möglich wäre, nur entsprechend der gespritzten Tropfen zu trocknen. Bezugszeichenliste 1 Papier
3 Grundplatte
5 Druckmodul
7 Grundkörper
9 Piezo-Element
11 Farbtropfen
13 Düse
15 Glasfaser
17 UV-Lampe
18 Druckmodul
19 Düse
20 Farbtropfen
Drying can also be carried out by laser diodes embedded in the base plate, it being possible to dry only in accordance with the sprayed drops. List of Reference Numerals 1 paper
3 base plate
5 printing module
7 basic body
9 piezo element
11 drops of paint
13 nozzle
15 glass fiber
17 UV lamp
18 printing module
19 nozzle
20 drops of paint

Claims

1. Inkjet printhead with a plurality of rows of individual nozzles ( 13 , 19 ) laterally offset in the paper transport direction and with a drying device ( 15 , 17 ) for drying a color applied to the paper ( 1 ) by means of the nozzles, characterized in that Drying devices ( 15 , 17 ) are arranged in the print head at least between some rows of the nozzles ( 13 ).

2. Inkjet print head according to claim 1, characterized in that a drying device ( 15 , 17 ) is directly assigned to each individual nozzle ( 13 ).

3. Inkjet print head according to claim 1 or 2, characterized in that the drying device ( 15 , 17 ) is integrated in the print head.

4. Inkjet print head according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the drying device has a plurality of light guides ( 15 ) fed by a light source ( 17 ), the light exit points of which are each arranged in the region of the color exit opening of the nozzles ( 13 ).

5. Inkjet print head according to claim 4, characterized, that the light guide through a glass fiber for UV light and the light source as UV Light source are formed.

6. inkjet print head according to claim 1, 2 or 3, characterized, that the drying device has air lines, the air outlet openings are each arranged in the area of the ink outlet opening of the nozzles.

7. inkjet print head according to claim 1, 2 or 3, characterized, that the drying device from individually or jointly controllable laser diodes is trained.