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Die
vorliegende Erfindung betrifft die Lasersäuberung und insbesondere die
Verwendung ultravioletter und grüner
Nd-YAG-Laser zur Säuberung von
Tintenstrahldruckköpfen.
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Es
sind Tintenstrahldrucksysteme bekannt, in denen ein Druckkopf eine
oder mehrere Reihen von Öffnungen
bildet, die von einer unter Druck stehenden Flüssigkeitsverteilung eine elektrisch
leitende Aufzeichnungsflüssigkeit
aufnehmen, wie etwa eine wasserbasierende Tinte, und die Flüssigkeit
in Reihen paralleler Ströme
ausstoßen.
Bei Druckern, die derartige Druckköpfe verwenden, erfolgt die
grafische Reproduktion durch wahlweises Laden und Ablenken der Tropfen
in jedem Tropfenstrom und durch Ablagern von mindestens einem der
Tropfen auf einem Druckempfangsmedium, während die anderen Tropfen auf
eine Tropfenauffangeinrichtung treffen.
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Während des
Anlegens der Düsenplatte
an den Tropfengenerator bilden sich Epoxyfilm und Epoxypartikel.
Die festen Partikel können
während
der Fertigungsprozesse oder durch Verunreinigung aufgrund der Verwendung
des Produkts entstehen. Bekanntermaßen sind Tintenstrahldrucker
gegenüber Verunreinigung
durch Schwebstoffe und dünne
Filme um die Öffnungen,
aus denen die Tinte ausgeworfen wird, empfindlich. Derartige Verunreinigungen
können
zum Ausfall des Druckkopfes während
der Fertigung führen.
Verunreinigungen können
zudem einen vorzeitigen Ausfall während des Betriebs des Druckkopfes
erzeugen. Nach dem Stand der Technik sind diese Verunreinigungen
bislang durch Abreiben oder durch eine andere Form des taktilen
Kontakts mit den Komponenten entfernt worden. Derartige Verfahren zur
Beseitigung von Verunreinigungen können aber eine physische Beschädigung der
Tintenstrahlkomponenten bewirken, was sich auf die Wirtschaftlichkeit
auswirkt, weil die mit der Fertigung und Wartung von Tintenstrahldruckköpfen verbundenen
Kosten steigen.
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Es
wäre wünschenswert,
in der Lage zu sein, ein verbessertes Verfahren zur Beseitigung
derartiger Verunreinigungen von Druckkopfkomponenten und somit zur
Verbesserung der Wirtschaftlichkeit bereitzustellen.
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Die
vorliegende Erfindung sieht die Verwendung von ultravioletten und
grünen
Nd-YAG-Lasern zur
Säuberung
von Tintenstrahldruckköpfen
durch Entfernung von Verunreinigungen von den Druckkopfkomponenten
vor. Die erfindungsgemäße Lasersäuberungstechnik
ist während
der Fertigung von Druckköpfen
verwendbar, wodurch sich die Wirtschaftlichkeit der Fertigung erhöht. Sie
ist zudem zur Wiederherstellung von Druckköpfen verwendbar, die während des
Betriebs ausgefallen sind.
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JP-A-11114690
beschreibt ein Verfahren zur Beseitigung von Verunreinigungen von
Tintenstrahldruckerkomponenten, das folgende Schritte umfasst: Bereitstellen
eines Nd-YAG-Lasers,
wobei der Nd-YAG-Laser eine Ausgabe zu erzeugen vermag; Frequenzmultiplizieren
der Nd-YAG-Laserausgabe zur Erzeugung verschiedener Strahlen; Anlegen
verschiedener Strahlen der frequenzmultiplizierten Nd-YAG-Laserausgabe
auf die Tintenstrahldruckerkomponenten zur Beseitigung von Verunreinigungen an
den Tintenstrahldruckerkomponenten.
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Die
Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Anlegen der frequenzmodulierten Nd-YAG-Laserausgabe
zudem das Anlegen von mehr als 300 Mikrojouleimpulsen und von weniger als
3000 Mikrojouleimpulsen an die Tintenstrahlkomponenten umfasst.
Die Lasersäuberungstechnik
hat eine erhebliche Auswirkung auf die Wirtschaftlichkeit.
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Die
Erfindung sieht zudem eine Vorrichtung zur Beseitigung von Verunreinigungen
von Tintenstrahldruckerkomponenten vor, wie in Anspruch 6 nachstehend
dargelegt.
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Weitere
Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden im Zuge der nachfolgenden
Beschreibung und der anhängenden
Ansprüche
deutlich.
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Die
Erfindung wird im folgenden anhand in der Zeichnung dargestellter
Ausführungsbeispiele näher erläutert.
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Es
zeigen:
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1 die
Anordnung der erfindungsgemäßen Lasersäuberungsvorrichtung
und das einer Säuberung
bedürfende
Teil;
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2 die
vergrößerte Darstellung
einer Düsenplattenöffnung vor
der Säuberung
mithilfe der Vorrichtung aus 1; und
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3 eine
vergrößerte Darstellung
der Düsenplattenöffnung aus 2 nach
der Säuberung durch
die Lasersäuberungsvorrichtung
aus 1.
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Die
vorliegende Erfindung sieht die Verwendung eines ultravioletten
und grünen
Nd-YAG-Lasers zum
Zwecke der Säuberung
von Tintenstrahldruckköpfen
und Tintenstrahlkomponenten vor. Während der Fertigung und Verwendung
des Druckkopfes können
sich Schwebstoffe und dünne
Filme um die Öffnungen
herum sammeln, um die die Tinte ausgeworfen wird. Diese können sich
zudem auf den Ladeelektroden sammeln, die dazu dienen, auszuwählen, welche
Tropfen aus ausgeworfener Tinte auf das Druckmedium auftreffen oder
von der Druckkopfaufnahme oder der Ablaufrinne gesammelt werden
sollen. Die Düsenplatte,
die diese Düsen
als Merkmale umfasst, und die Ladeplatte, die die Ladeelektroden als
Merkmale umfasst, sind zwei Komponenten, die von der vorliegenden
Erfindung gesäubert
werden können.
Die erfindungsgemäße Lasersäuberungstechnik
vermag Tintenfilm, Expoxyfilm, feste Partikel und andere Verunreinigungen
zu beseitigen, mit Ausnahme einer wirklichen physischen Beschädigung der
Komponenten.
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Erfindungsgemäß umfasst
die Lasersäuberungsvorrichtung 10 aus 1 einen
frequenzmultiplizierten Nd:YAG-Laser, der entlang der Laserbahn 12 geführt wird.
Wenn die Frequenz der normalen Ausgabe des Nd-YAG-Laserlichts verdoppelt
wird, entsteht ein grünes
Laserlicht. Wenn die Frequenz der normalen Ausgabe des Nd-YAG-Laserlichts
verdreifacht wird, entsteht ein ultraviolettes (UV) Laserlicht.
Sowohl das grüne
als auch das UV-Licht sind zur Säuberung
verwendbar. Im Allgemeinen ist insbesondere das grüne Laserlicht
zur Beseitigung von Partikeln geeignet, wie beispielsweise anorganischen
Salzen, Farbstoffrückständen und
Papierabrieb, während
das ultraviolette Laserlicht insbesondere zur Beseitigung organischer Filme
geeignet ist. Der frequenzmultiplizierte Nd-YAG-Laser wird aufgrund
der erzielbaren Leistung, der erzielbaren Impulsbreiten, der Wahl
der Betriebsfrequenz der einfachen Benutzung und der Kosten für diese
Anwendung bevorzugt. Andere Laser, wie etwa ein Excimerlaser für ultraviolettes
Licht, sind wesentlich komplizierter zu betreiben und würden einen
eigenen Laser für
grünes
Licht benötigen.
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Wie
in 1 gezeigt, wird das Laserlicht entlang der Bahn 12 durch
ein Objektiv 14 zur Fokussierung des Lichtstrahls auf den
Teil oder die zu säubernde
Komponente 16 geleitet. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
sind die frequenzmultiplizierenden Komponenten in dem Laser integriert.
Der Bediener kann anhand der Art der Verunreinigung die Frequenz
bestimmen, die zur Säuberung
der Komponente erforderlich ist. Alternativ hierzu kann das grüne Laserlicht über die
Komponente geführt
werden und, falls erforderlich, kann das ultraviolette Licht über die
Komponente geführt
werden, wenn eine weitere Säuberung
notwendig ist.
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Die
erfindungsgemäße Lasersäuberungstechnik
lässt sich
während
der Produktion und Überholung
von Druckköpfen
zur Beseitigung von Verunreinigungen verwenden. 2 zeigt
eine Düsenplattenöffnung als
zu säubernde
Komponente 16. In der Düsenplattenöffnung 16 haben
sich Verunreinigungen 18 gesammelt. Derartige Verunreinigungen 18 können zum
Ausfall des Druckkopfes während
der Fertigung und des Betriebs führen.
Wie einschlägigen
Fachleuten klar sein wird, sind die Komponente 16 und die
Verunreinigungen 18 in 2 und 3 vergrößert dargestellt.
Normalerweise ist eine Düsenplattenöffnung und
die darin gesammelte Verunreinigung mit bloßem Auge praktisch nicht zu
erkennen. Die Lasersäuberungsvorrichtung 10 aus 1 ist
zur Beseitigung der Verunreinigungen 18 verwendbar, ohne
an der Komponente 16 physische Beschädigungen zu verursachen. Nach
Anwendung der erfindungsgemäßen Lasersäuberungstechnik
auf die Verunreinigungen in 2 ist die
Düsenplattenöffnung sauber,
wie in 3 gezeigt.
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Um
eine Komponente 16 mit frequenzmultiplizierten Wellenlängen zu
säubern,
wird eine Impulsbreite von fünf
bis zehn Nanosekunden bevorzugt. Der Impuls liefert vorzugsweise
300 bis 3000 μJ
Energie. Bei Energien unterhalb von 300 μJ hat sich die Säuberung
als unwirk sam erwiesen, während
bei Energien oberhalb von 3000 μJ
eine Beschädigung
der Komponenten auftreten kann.
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Nach
einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das Lasersäuberungssystem
mit einem Mikroskop gekoppelt werden, das mit entsprechenden Filtern
ausgestattet ist, um die Augen des Bedieners vor reflektiertem Laserlicht
zu schützen.
Dies ermöglicht
dem Bediener, die zu säubernde
Oberfläche zu
betrachten, um sich von der Wirksamkeit der Säuberung zu überzeugen. In diesem System
ist die Punktgröße des Lasers
variabel, und zwar vor und während
des Abtastvorgangs, und lässt
sich über eine
Apertur einstellen. Eine Punktgröße, die
die gesamte benetzbare Oberfläche
um eine Düsenöffnung säubern kann,
ist eine geeignete Punktgröße. Daher ist
die Punktgröße wählbar, indem
man einen ausreichend großen
Bereich zur Säuberung
von der Verunreinigung markiert.
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In
einem alternativen Ausführungsbeispiel sind
optische Fasermittel oder Lichtleiter verwendbar, um die Lasersäuberungsenergie
auf die Tintenstrahlkomponenten zu leiten. Derartige optische Fasermittel
ermöglichen
die Anwendung der Lasersäuberungsenergie
auf Komponenten oder Merkmale, die mit einem mikroskopgekoppelten
Lasersäuberungssystem
nicht zugänglich
sind.
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Das
Laserlicht wird mit einer Impulsrate von bis zu 40 Hz ausgegeben,
hängt im
Wesentlichen aber von den Einschränkungen der Maschinengeschwindigkeit
ab. Bei einer Impulsrate von bis zu 40 Hz ist ein einzelner Impuls
je Öffnung
normalerweise zur Säuberung
ausreichend, obwohl zusätzliche
Impulse nach Bedarf angelegt werden können. Der Tropfengenerator
kann indiziert werden, um die Säuberung
der nächsten Öffnung zu
ermöglichen
und den Laserimpuls auszulösen.
Alternativ hierzu kann der Laser kontinuierlich pulsieren und das
Teil 16 kontinuierlich am Laser vorbeigeführt werden.
Bei einer maximalen Impulsfrequenz von 40 Hz für den Laser hat sich eine Abtastgeschwindigkeit
von fünf
Minuten auf 30 cm als wirksam erwiesen.
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Zum
Zwecke der erfindungsgemäßen Säuberung
von Komponenten lässt
sich das Laserlicht in jedem geeigneten Winkel anwenden, etwa in
rechten Winkeln zur Oberfläche
oder in kleineren Winkeln. Die Säuberung
mithilfe von Laserlicht ist auch ohne gleichzeitige Luft- oder Gasströmung wirksam.
Fachleuten wird klar sein, dass die erfindungsgemäße Lasersäuberungstechnik
in unterschiedlicher Umgebung und Weise verwendbar ist, ohne vom
Umfang und Geltungsbereich der Erfindung abzuweichen. Beispielsweise
ist die erfindungsgemäße Lasersäuberungstechnik
auf alle Teile verwendbar oder nur dann, wenn ein Teil ausgefallen
ist. Außerdem
ist die Technik als manueller oder automatischer Vorgang anwendbar.
Ein automatischer Prozess kann automatische Mittel zur Einstellung
zwischen den jeweiligen Öffnungen
umfassen, während
die Laserimpulse angelegt werden. Er könnte zudem ein Visionsystem umfassen,
um die Tintenstrahlkomponenten zu untersuchen und Öffnungen
oder andere Tintenstrahlkomponenten zu erkennen, die lasergesäubert werden
sollten, um die Lasersäuberungsenergie
nur auf diese Merkmale anzuwenden. Ein derartiges Visionsystem könnte die
Komponenten dann untersuchen, um die Wirksamkeit der Lasersäuberung
zu ermitteln und eine weitere Lasersäuberung anzuwenden, möglicherweise
mit einer zweiten Wellenlänge, soweit
erforderlich. Die erfindungsgemäße Lasersäuberungsvorrichtung
hat den Vorteil, dass sie die Wirtschaftlichkeit verbessert und
die Ausfallrate der Printköpfe
um 50% bis 75% senkt.
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Obwohl
die Erfindung mit besonderem Bezug auf bevorzugte Ausführungsbeispiele
beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht darauf beschränkt, sondern
kann innerhalb ihres Geltungsbereichs, wie in dem nachstehenden
Anspruch 1 dargelegt, Änderungen
und Abwandlungen unterzogen werden.