DE202006010292U1

DE202006010292U1 - Drucksystem zur Ansteuerung des Druckkopfes einer Druckerpatrone

Info

Publication number: DE202006010292U1
Application number: DE202006010292U
Authority: DE
Original assignee: APS Alternative Printing Services GmbH
Current assignee: APS Alternative Printing Services GmbH
Priority date: 2005-07-01
Filing date: 2006-06-30
Publication date: 2006-09-07
Anticipated expiration: 2016-07-01

Abstract

Drucksystem zur Ansteuerung des Druckkopfes einer herkömmlichen Druckerpatrone (5), die an sich für Druckertinte auf Wasserbasis bestimmt ist, deren Druckkopf in einer Matrix angeordnete Tintenausstoßelemente hat, wobei das jeweils zu betätigende Heizelement eines Tintenausstoßelements mittels eines als Zeilensignal fungierenden Adresssignals und mittels eines als Spaltensignal fungierenden Stammsignals aktiviert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Stammimpulse des Stammsignals (SS2) eine geringere Signalamplitude haben als die Adressimpulse des Adresssignals (AS1), und dass die Druckertinte in der Druckerpatrone (5) einen hohen Alkoholanteil hat.

Description

Die Erfindung betrifft ein Drucksystem zur Ansteuerung des Druckkopfes einer Druckerpatrone gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bekannte Drucksysteme verwenden Druckerpatronen, bei denen der Druckkopf in der Druckerpatrone integriert angeordnet ist. Derartige Druckerpatronen sind herkömmlich mit Druckertinte auf Wasserbasis befüllt. Zum Bedrucken nicht saugender Oberflächen, wie Kunststoffoberflächen, Aluminium oder andere Metalloberflächen, sind Druckertinten auf Wasserbasis nicht geeignet, da diese dort nicht wischfest austrocknen. Aufdrucke mit Druckertinte auf Wasserbasis lassen sich von solchen Oberflächen auch noch nach längerer Zeit problemlos mit der Hand abwischen.
Aus der US 5 946 012 A ist ein Tintenstrahl-Drucksystem für Druckerpatronen bekannt, bei denen die Tintenausstoßelemente, die in einer Matrix angeordnet sind, mittels eines Spaltensignals (Stammsignals) und eines Zeilensignals (Adresssignals) angesteuert werden. Die Funktion der Ansteuerung ist insbesondere in dieser Druckschrift in Spalte 23 mit Bezug auf die dort angegebenen 25 bis 27 beschrieben. Dort werden Heizwiderstände mittels zugeordneten Feldeffekttransistoren selektiv angesteuert, so dass die Heizwiderstände einen Tintenausstoß in bekannter Weise erzeugen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Drucksystem zur Ansteuerung des Druckkopfes von herkömmlichen Druckerpatronen zu schaffen, mit dem gute und insbesondere wischfeste Druckergebnisse zur industriellen Kennzeichnung auch auf nicht saugenden Oberflächen realisierbar sind.
Die Lösung dieser Aufgabe erhält man durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale. Bei herkömmlichen Druckerpatronen mit integriertem Druckkopf, die an sich für Drucktinte auf Wasserbasis vorgesehen sind, werden die Heizelemente der Tintenausstoßelemente mit gleichen Spannungswerten für die Spalten- und Zeilensignale der Matrixanordnung angesteuert. Dabei werden die Heizelemente mit relativ hohen und langen Spannungsimpulsen betätigt. Beim Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist dagegen vorgesehen, dass die Spaltensignale, die auch als Stammsignale bezeichnet werden können, Stammimpulse haben, die eine geringere Signalamplitude besitzen als die Adressimpulse des Adresssignals, welches als Zeilensignal bezeichnet werden kann. Es wird erfindungsgemäß also eine Aufteilung der Adresssignale und der Stammsignale vorgesehen, so dass hier mit unterschiedlichen Spannungswerten und vorzugsweise auch mit unterschiedlichen Impulsbreiten die Ansteuerung erfolgen kann. Dadurch wird ein optimales Druckergebnis mit einer Druckertinte mit hohem Alkoholanteil erreicht, wobei als Alkohol vorzugsweise Ethanol verwendet wird.
Versuche haben dabei gezeigt, dass durch diese Maßnahme Druckertinte mit hohem Alkoholanteil in diesen herkömmlichen Druckerpatronen mit integriertem Druckkopf Verwendung finden kann und optimale Druckergebnisse erzielt werden können, die auf nicht saugenden Oberflächen bereits unmittelbar nach dem Druck wischfest sind.
Die erfindungsgemäße Ansteuerung der Heizelemente der Tintenausstoßelemente mit geringerer elektrischer Energie berücksichtigt die Tatsache, dass Druckertinte auf Wasserbasis einen höheren Siedepunkt hat, als Druckertinte auf Alkoholbasis.
Vorteilhaft ist es in diesem Zusammenhang, wenn die Signalamplitude der Stammimpulse deutlich niedriger ist als die Signalamplitude der Adressimpulse. So kann die Signalamplitude der Stammimpulse im Bereich zwischen 6 Volt und 9 Volt liegen, während die Adressimpulse etwa eine Signalamplitude von 12 Volt haben. Bei einer Signalamplitude der Stammimpulse im Bereich zwischen 6 Volt und 9 Volt wurden mit Impulsbreiten für die Adressimpulse im Bereich zwischen 1700ns und 2100ns optimale Druckergebnisse auf unterschiedlichen nicht saugenden Oberflächen erzielt. Die Impulsbreite der Stammimpulse lag dabei bei 2800ns.
Es kann besonders vorteilhaft sein, die Impulsbreite der Adressimpulse durch eine entsprechende Impulsbreitensteuerung und/oder eine Amplitudensteuerung auf gewünschte Werte zur Anpassung an besondere Anwendungen einstellen zu können.
Weiterhin wurde festgestellt, dass es für gute Druckergebnisse wesentlich sein kann, dass die Versorgungsspannungen zur Erzeugung der Adressimpulse und der Stammimpulse aus separaten und jeweils geregelten Spannungsquellen abgeleitet werden. Auf diese Weise wird eine gegenseitige Beeinflussung der Signale sicher ausgeschlossen.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die verwendete Druckerpatrone mit Druckkopf eine herkömmliche Druckerpatrone ist, die an sich für Druckertinte auf Wasserbasis vorgesehen ist. Derartige Druckerpatronen mit integriertem Druckkopf sind sehr betriebssicher und als Massenprodukt entsprechend preiswert in der Anschaffung.
Wird eine solche herkömmliche Druckerpatrone verwendet, so kann das erfindungsgemäße Drucksystem ggf. auch als eine Anpassungsschnittstelle zwischen einer herkömmlichen Steuerung und den zugehörigen herkömmlichen Druckerpatronen ausgebildet sein.
Es wird außerdem vorgeschlagen, dass die Druckertinte zur Verwendung in einer Druckerpatrone des erfindungsgemäßen Drucksystems einen Alkoholvolumenanteil von über 70% hat. Vorzugsweise sind der Druckertinte auf Ethanolbasis ein oder mehrer Additive beigefügt, welche die Verwendung der Druckertinte in einer herkömmlichen Druckerpatrone ermöglichen und/oder die Eigenschaften z.B. bezüglich Untergrundbenetzung, Haftung, Eintrocknungsverhalten der Tinte verbessern.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Es zeigen:
1 das Drucksystem in Form eines Blockdiagramms,
2 einen Ausschnitt aus einer Matrixanordnung der den Druckkopf bildenden Tintenausstoßelemente und
3 eine Darstellung der Adressimpulse und der Stammimpulse.
Dem in 1 dargestellten Drucksystem kann über eine Eingabeeinheit 1 ein gewünschter Druckauftrag eingegeben werden. Dieser wird in einer herkömmlichen Systemsteuerung 2 in geeignete Adresssignale AS und Stammsignale SS umgesetzt, die an sich zur Ansteuerung einer herkömmlichen Druckerpatrone mit integriertem Druckkopf geeignet sind. Nachgeschaltete Signalregler SR1 und SR2 geben ausgangsseitig nun die geeigneten Signalmuster ab, die zur Ansteuerung des Druckkopfes in der mit Druckertinte auf Alkoholbasis befüllten Druckerpatrone geeignet sind. Mittels einer Impulsbreitensteuerung PW werden die Adressimpulse des Adresssignals AS in ihrer Impulsbreite reduziert, so dass die Adressimpulse eine geringere Impulsbreite haben als die Stammimpulse, welches die bevorzugte Ausführungsform darstellt. Dabei hat das am Ausgang von SR2 auftretende Stammsignal SS2 eine niedrigere, mittels einer geregelten Spannungsversorgung 4 fest eingestellte Impulsamplitude als das Adresssignal AS1. Die Veränderung des ursprünglichen Stammsignals SS zu dem ausgangsseitigen Stammsignal SS2 erfolgt im Signalregler SR2, der mittels einer geregelten Spannungsversorgung 4 die Umformung des Stammsignals SS zu dem spannungsreduzierten Stammsignal SS2 vornimmt. Das Adresssignal AS1 und das Stammsignal SS2 werden nun zur Ansteuerung des Druckkopfes in der Druckerpatrone 5 verwendet. Dabei ist das Stammsignal SS2 in Kombination mit dem Adresssignal AS1 maßgeblich für die Ansteuerung und die dadurch erfolgende Erhitzung der Heizelemente der Tintenausstoßelemente des Druckkopfes. Durch diese Erhitzung wird bekanntlich die Druckertinte erhitzt und dadurch in Form von kleinen Tintentropfen am Druckkopf ausgestoßen.
Eine derart angesteuerte Druckerpatrone, die mit einer Druckertinte auf Alkoholbasis mit einem Alkoholvolumenanteil von weit über 70%, vorzugsweise im Bereich zwischen 80% und 95%, befüllt ist, ist zum Bedrucken nicht saugender Oberflächen sehr gut geeignet, wobei selbstverständlich auch saugende Oberflächen problemlos bedruckt werden können.
Eine Spannungsreduzierung der Einzelimpulse des Stammsignals in Verbindung mit einem nur in der Impulsbreite reduzierten Adresssignal hat die besten wischfesten Druckergebnisse erbracht.
Die Matrixanordnung von 2 zeigt, dass die Heizwiderstände R, die die Heizelemente der einzelnen Tintenausstoßelemente bilden, zu einer Matrix angeordnet sind und von jeweils zugeordneten Feldeffekttransistoren FT angesteuert werden. Dabei kann eine gemeinsames Bezugspotenzial – Gleichspannung oder Massepotenzial – an den Leitungen G1 bis G3 anliegen. Die Stammsignale und Adresssignale können an mehrere Spalten und Zeilen der Matrix eingespeist werden, so dass eben auch von Spaltensignalen (Stammsignalen) und Zeilensignalen (Adresssignalen) gesprochen werden kann. In der hier ausschnittsweise dargestellten Matrix, die durchaus 300 Heizelemente umfassen kann, können den Stammleitungen SS21 bis SS23 Stammsignale SS2 separat zugeführt werden, während entsprechend den Adressleitungen AS11 bis AS13 Adresssignale AS1 einzeln zugeführt werden können.
Um beispielsweise das oben links dargestellte Heizelement R1 für einen Tintenausstoß anzusteuern, ist es erforderlich, dass der Stammleitung SS21 und der Adressleitung AS11 jeweils ein Stammsignal SS2 mit geringerer Spannung und ein Adresssignal AS1 mit geringerer Impulsbreite gleichzeitig zugeführt werden, wobei zu gewährleisten ist, dass der Adressimpuls innerhalb des größeren Zeitfensters des zugehörigen Stammimpulses des Stammsignals SS2 am Feldeffekttransistor FT1 anliegt.
Je nach Beschaffenheit der verwendeten Druckertinte kann eine individuelle Einstellung der Impulsbreiten und der Impulsspannungen zweckmäßig sein.
In 3 ist die zeitliche Zuordnung von Stammimpuls SI und Adressimpuls AI dargestellt, wobei die gleiche Zeitbasis t zugrunde liegt. Die Impulsamplituden liegen hier bei 8 Volt (SS2) und 12 Volt (AS1).

Claims

Drucksystem zur Ansteuerung des Druckkopfes einer herkömmlichen Druckerpatrone (5), die an sich für Druckertinte auf Wasserbasis bestimmt ist, deren Druckkopf in einer Matrix angeordnete Tintenausstoßelemente hat, wobei das jeweils zu betätigende Heizelement eines Tintenausstoßelements mittels eines als Zeilensignal fungierenden Adresssignals und mittels eines als Spaltensignal fungierenden Stammsignals aktiviert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Stammimpulse des Stammsignals (SS2) eine geringere Signalamplitude haben als die Adressimpulse des Adresssignals (AS1), und dass die Druckertinte in der Druckerpatrone (5) einen hohen Alkoholanteil hat.
Drucksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Adressimpulse des Adresssignals (AS1) eine geringere Impulsbreite haben als die Stammimpulse des Stammsignals (SS2).
Drucksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stammimpulse des Stammsignals (SS2) eine geringere Impulsbreite haben als die Adressimpulse des Adresssignals (AS1).
Drucksystem nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Adressimpulse des Adresssignals (AS1) eine Impulsbreite im Bereich zwischen 1700ns und 2100ns haben, wobei die Stammimpulse des Stammsignals (SS2) eine Impulsbreite von etwa 2800ns haben.
Drucksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalamplitude der Stammimpulse im Bereich zwischen 6 Volt und 9 Volt liegt.
Drucksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalamplitude des Adresssignals (AS 1) etwa 12 Volt beträgt.
Drucksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Impulsbreite und/oder Signalamplitude der Stammimpulse und/oder der Adressimpulse individuell einstellbar sind.
Drucksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Adresssignale (AS1) einerseits und die Stammsignale (SS2) andererseits mittels separaten, geregelten Versorgungsspannungen erzeugt werden.
Drucksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Drucksystem eine Anpassungsschnittstelle zwischen einer herkömmlichen Druckkopfsteuerung und den zugehörigen herkömmlichen Druckerpatronen (5) mit integrierten Druckköpfen darstellt und Signalregler (SR1, SR2) zur Veränderung der Stammimpulse und/oder Adressimpulse enthält.
Drucksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckertinte einen Alkoholvolumenanteil von über 70% hat.
Drucksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Alkoholbasis der Druckertinte aus einer, zwei oder mehreren unterschiedlichen Alkoholarten besteht.
Drucksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckertinte ein oder mehrer Additive beigefügt sind, welche die Verwendung der Druckertinte in einer herkömmlichen Druckerpatrone ermöglichen und/oder die Eigenschaften z.B. bezüglich Untergrundbenetzung, Haftung, Eintrocknungsverhalten der Tinte verbessern.
Drucksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckertinte auf Alkoholbasis Farbstoff oder Pigment und Bindemittel enthält.
Drucksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckertinte Ethanol als Alkohol enthält.