DE10239002B4 - Inkjet printhead with drying device - Google Patents

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Abstract

Inkjet-Druckkopf mit mehreren hintereinander angeordneten Reihen von in Papiertransportrichtung seitlich versetzt angeordneten Einzeldüsen (13, 19) und mit einer Trocknungseinrichtung (15, 17) zum Trocknen einer mittels der Düsen auf dem Papier (1) aufgebrachten Farbe, dadurch gekennzeichnet, dass im Druckkopf zumindest zwischen einigen Reihen der Düsen (13) Trocknungseinrichtungen (15, 17) angeordnet sind, und dass jeder einzelnen Düse (13) unmittelbar eine Trocknungseinrichtung (15, 17) zugeordnet ist.Inkjet printhead with several successively arranged rows of in the paper transport direction laterally staggered individual nozzles (13, 19) and with a Drying device (15, 17) for drying a means of the nozzle the paper (1) applied color, characterized in that in the printhead at least between some rows of nozzles (13) Drying devices (15, 17) are arranged, and that each single nozzle (13) directly associated with a drying device (15, 17) is.

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Inkjet-Druckkopf mit Trocknungseinrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The The present invention relates to an inkjet printing head 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 the publication US 5,771,052 , In which a plurality of inkjet modules with the arranged in a row printing nozzles in the paper direction are arranged one behind the other. For drying the printing ink, it may be provided that the printer has, for example, a UV radiation source for drying the printing ink when it leaves the printing head. However, the surface tension of the ink may cause the adjacent drop of paint to contract on the paper before leaving the printhead. As a result, the printed image is adversely affected. Even with multi-colored prints, it can not be ruled out that the colors will run into each other.

Weiterhin ist auch aus der Druckschrift US 5,659,346 ein kompakter Multi-Modul-Druckkopf bekannt.Furthermore, from the publication US 5,659,346 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 publication DE 196 36 391 A1 For example, a method and apparatus for drying inkjet-printed prints is known. In this case, the printed with a UV-curing ink material is conveyed past a UV light source and leveled in conjunction with the drying process, the applied color by a pressure between two cylinders.

Die US 5,732,633 beschreibt ein Inkjet-Drucksystem mit einem Druckkopf 106, welcher 4 Druckeinheiten 130, 132, 134 und 136 aufweist. Jede dieser Druckeinheiten weist ein Druckelement 138 und ein RS-Trockenelement auf. Wie 1 zu entnehmen ist, sind die Trockenelemente zwischen den Druckelementen angeordnet.The US 5,732,633 describes an inkjet printing system with a printhead 106 , which 4 printing units 130 . 132 . 134 and 136 having. Each of these printing units has a printing element 138 and an RS dry element. As 1 it can be seen, the drying elements are arranged between the printing elements.

Die JP 63 06 2738 A beschreibt einen Inkjet-Drucker mit einer UV-Licht-Quelle 11, deren UV-Strahlung über optische Fasern 10 in die Nähe der Inkjet-Düsen geführt wird.The JP 63 06 2738 A describes an inkjet printer with a UV light source 11 , their UV radiation via optical fibers 10 is guided in the vicinity of the inkjet nozzles.

Die GB 2 352 688 A beschreibt ein Verfahren zum Formen von Mustern auf Substraten, wobei ein Inkjet-Tropfen-Depositionsverfahren eingesetzt wird. Wie 8 zu entnehmen ist, existiert neben einer linearen Anordnung von Druckköpfen eine ihr zugeordnete Anordnung von LEDs, deren Strahlung, z. B. UV-Strahlung, zum Trocknen der von den Druckköpfen erzeugten Tropfen eingesetzt wird.The GB 2 352 688 A describes a method for forming patterns on substrates using an inkjet drop deposition method. As 8th it can be seen, in addition to a linear array of printheads an associated arrangement of LEDs whose radiation, z. As UV radiation, is used to dry the drops generated by the printheads.

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

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 unmmittelbar zur Farbtropfentrocknung zugeordnet sind.This is according to the invention achieved in a printhead with the features of claim 1. The drying device is thus according to the invention no longer the entire printhead with the successively arranged printing modules in the paper transport direction arranged downstream. The drying device is rather in many partial drying facilities divided, each arranged between printing modules and thereby a variety of nozzles spatial are assigned unmixed for drip drying.

Um die Gefahr des Ineinanderlaufens benachbarter Inkjet-Farbtropfen vor der Trocknung weiter zu verringern, ist erfindungsgemäß jeder einzelnen Düse des Druckkopfes unmittelbar eine Trocknungseinrichtung zugeordnet.Around the danger of merging neighboring inkjet paint drops before further drying, according to the invention everyone single nozzle the print head immediately associated with a drying device.

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

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.Especially At high printing speeds, drying sets the inkjet color a big Problem dar. According to a preferred embodiment are therefore UV inkjet inks used and used for drying UV radiation over glass fibers directly behind the paint nozzles directed. Using UV in combination with UV lamps can the drying process realized with sufficient speed become. The UV colors remain liquid until the UV radiation triggered a polymerization becomes. Energy consumption can be optimized if everyone Nozzle one spatially assigned individually suitably dimensioned optical fiber is. However, it can be simpler in construction terms, if ever instead of the arranged in a row Einzelellichtleitfasern only narrow Lichtleitband is used, the width of the Width of the print module corresponds. Also, this can be the drying process be improved if necessary, since the paint drops of a particular Print module not only by this directly assigned Drying device is dried, but also by all in Paper transport direction subsequent appropriate drying equipment.

In Abhängigkeit von den drucktechnischen Gegebenheiten kann auch eine IR-Trocknung bei der Verwendung geeigneter Farben erfolgen.In dependence from the printing conditions can also IR drying 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 especially at lower print speeds, if the drying device has hot air lines whose Air outlet openings in the area of the paint outlet openings the nozzles are arranged.

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.Around can further improve the drying process, can be inventively provided be that the lateral offset the in paper transport direction in each case directly behind one another arranged nozzles as possible maximum selected is. Because of this, the distance in the paper transport direction is immediate a maximum of one drop at a time on the paper.

Nachfolgend ist anhand schematisierter Darstellungen ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Inkjet-Druckkopfes beschrieben; es zeigen:following is an exemplary embodiment with reference to schematic representations the inkjet printing head according to the invention described; show it:

1 stark vereinfacht in einer Schnittdarstellung den Druckkopf in einer Seitenansicht, 1 simplified in a sectional view the print head in a side view,

2 den Druckkopf gemäß 1 in einer Draufsicht, 2 the printhead according to 1 in a plan view,

3 in vergrößertem Maßstab ausschnittsweise den Druckkopf gemäß 1, sowie 3 in enlarged scale fragmentary the printhead according to 1 , such as

4 in vergrößertem Maßstab ausschnittsweise den Druckkopf gemäß 2. 4 in enlarged scale fragmentary the printhead according to 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 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 printhead for single-color or multi-color printing consists of several perpendicular to a paper to be printed 1 on a base plate 3 one after the other mounted pressure modules 5 , These are in paper transport direction (arrow in 1 . 2 ) arranged in a manner known per se pixel by pixel (not shown for reasons of simplification) to achieve a higher resolution during printing. The individual printing modules 5 each have numerous basic bodies 7 on, each forming a pumping chamber. These pump chambers are on two sides with contacted and individually controllable piezo elements 9 locked. Due to the deformation of these piezo foils 9 become from the pumping chambers each color drops 11 through in the base plate 3 trained nozzles 13 vertically down on the paper 1 shot. This type of construction of a print head from several staggered rows of nozzles 13 allows to achieve a high resolution, which is otherwise limited by the manufacturability of the printhead. Due to the serial arrangement of the print modules 5 However, the structure of the print head in the paper transport direction is increased accordingly.

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.The print head shown is in the paper transport direction behind each individual nozzle 13 a fiberglass 15 arranged over the UV radiation of one or more UV lamps 17 directly on the paper 1 can be transferred. Each paint outlet of the nozzle 13 is a light exit point of the glass fiber 15 directly assigned. The colors used are UV inkjet inks known per se. Every drop of paint 11 So it's right after hitting the paper 1 dried by the directly introduced UV radiation, even before the immediately adjacent drop 20 the nozzle 19 the printing module subsequently arranged in the paper transport direction 18 on the paper 1 meets. About the fiber 15 Thus, the UV radiation to each nozzle 13 directed to every single drop of paint; Thus, there is an optimal pixel-by-pixel drying of the print. The control of the UV lamps 17 becomes like controlling the print modules 5 realized by a control unit, not shown, of the print head.

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.Furthermore Alternatively, it is also possible certain catalytic reagents through a suitable conduit system respectively, which either initiate or assist the drying of the ink. Also it can be provided that the drying device instead of the Optical fiber having an air duct system for hot air, wherein the air outlet openings the air lines in each case in the area of the paint outlet openings 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.The Drying can also be done by embedded in the base plate laser diodes where possible would be, only to dry according to the sprayed drops.

11
Papierpaper
33
Grundplattebaseplate
55
Druckmodulprint module
77
Grundkörperbody
99
Piezo-ElementPiezo element
1111
Farbtropfencolor drops
1313
Düsejet
1515
Glasfaserglass fiber
1717
UV-LampeUV lamp
1818
Druckmodulprint module
1919
Düsejet
2020
Farbtropfencolor drops

Claims (8)

Inkjet-Druckkopf mit mehreren hintereinander angeordneten Reihen von in Papiertransportrichtung seitlich versetzt angeordneten Einzeldüsen (13, 19) und mit einer Trocknungseinrichtung (15, 17) zum Trocknen einer mittels der Düsen auf dem Papier (1) aufgebrachten Farbe, dadurch gekennzeichnet, dass im Druckkopf zumindest zwischen einigen Reihen der Düsen (13) Trocknungseinrichtungen (15, 17) angeordnet sind, und dass jeder einzelnen Düse (13) unmittelbar eine Trocknungseinrichtung (15, 17) zugeordnet ist.Inkjet printhead with a plurality of successively arranged rows of laterally offset in the paper transport direction arranged individual nozzles ( 13 . 19 ) and with a drying device ( 15 . 17 ) for drying one of the nozzles on the paper ( 1 ) applied color, characterized in that in the printhead at least between a few rows of nozzles ( 13 ) Drying devices ( 15 . 17 ) and that each individual nozzle ( 13 ) directly a drying device ( 15 . 17 ) assigned. Inkjet-Druckkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trocknungseinrichtung (15, 17) in den Druckkopf integriert ist.Inkjet printing head according to claim 1, characterized in that the drying device ( 15 . 17 ) is integrated in the print head. Inkjet-Druckkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Trocknungseinrichtung eine Vielzahl von einer Lichtquelle (17) gespeister Lichtleiter (15) aufweist, deren Lichtaustrittsstellen jeweils im Bereich der Farbaustrittsöffnung der Düsen (13) angeordnet sind.Inkjet printhead according to claim 1 or 2, characterized in that the drying device comprises a plurality of a light source ( 17 ) fed optical fiber ( 15 ) whose light exit points each in the region of the paint outlet opening of the nozzle ( 13 ) are arranged. Inkjet-Druckkopf nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtleiter durch eine Glasfaser für UV-Licht und die Lichtquelle als UV-Lichtquelle ausgebildet sind.Inkjet printhead according to claim 3, characterized that the optical fiber passes through a fiber optic for UV light and the light source as a UV light source are formed. Inkjet-Druckkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Trocknungseinrichtung (15, 17) ein Lichtleitband aufweist.Inkjet printhead according to claim 1 or 2, characterized in that the drying device ( 15 . 17 ) has an optical fiber. Inkjet-Druckkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Trocknungseinrichtung Luftleitungen aufweist, deren Luftaustrittsöffnungen jeweils im Bereich der Farbaustrittsöffnung der Düsen angeordnet sind.Inkjet printhead according to claim 1 or 2, characterized characterized in that the drying device has air lines, their air outlet openings each arranged in the region of the paint outlet opening of the nozzle are. Inkjet-Druckkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Trocknungseinrichtung aus einzeln oder gemeinsam ansteuerbaren Laserdioden ausgebildet ist.Inkjet printhead according to claim 1 or 2, characterized in that the drying device consists of individually or jointly controllable laser diodes is formed. Inkjet-Druckkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckkopf der Infrarot-Trocknung dient.Inkjet printhead according to claim 1, characterized that the print head is used for infrared drying.
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