DE60205069T2 - Verfahren und vorrichtung zur Reinigung von Tintenstrahldruckköpfen - Google Patents

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/165Prevention or detection of nozzle clogging, e.g. cleaning, capping or moistening for nozzles
    • B41J2/16517Cleaning of print head nozzles

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  • Ink Jet (AREA)
  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft die Lasersäuberung und insbesondere die Verwendung ultravioletter und grüner Nd-YAG-Laser zur Säuberung von Tintenstrahldruckköpfen.
  • 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.
  • 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.
  • Es wäre wünschenswert, in der Lage zu sein, ein verbessertes Verfahren zur Beseitigung derartiger Verunreinigungen von Druckkopfkomponenten und somit zur Verbesserung der Wirtschaftlichkeit bereitzustellen.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Die Erfindung sieht zudem eine Vorrichtung zur Beseitigung von Verunreinigungen von Tintenstrahldruckerkomponenten vor, wie in Anspruch 6 nachstehend dargelegt.
  • Weitere Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden im Zuge der nachfolgenden Beschreibung und der anhängenden Ansprüche deutlich.
  • Die Erfindung wird im folgenden anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert.
  • Es zeigen:
  • 1 die Anordnung der erfindungsgemäßen Lasersäuberungsvorrichtung und das einer Säuberung bedürfende Teil;
  • 2 die vergrößerte Darstellung einer Düsenplattenöffnung vor der Säuberung mithilfe der Vorrichtung aus 1; und
  • 3 eine vergrößerte Darstellung der Düsenplattenöffnung aus 2 nach der Säuberung durch die Lasersäuberungsvorrichtung aus 1.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.

Claims (10)

  1. Verfahren zur Beseitigung von Verunreinigungen an Tintenstrahldruckerkomponenten mit folgenden Schritten: Bereitstellen eines Nd-YAG-Lasers, wobei der Nd-YAG-Laser eine Ausgabe zu erzeugen vermag, Frequenzmultiplikation der Nd-YAG-Laserausgabe zur Erzeugung verschiedener Strahlen, Anlegen verschiedener Strahlen der frequenzmultiplizierten Nd-YAG-Laserausgabe an die Tintenstrahldruckerkomponenten (16) zur Beseitigung von Verunreinigungen (18) an den Tintenstrahldruckerkomponenten (16), dadurch gekennzeichnet, dass das Anlegen der frequenzmultiplizierten Nd-YAG-Laserausgabe zudem das Anlegen von Impulsen von mehr als 300 Mikrojoule und von weniger als 3000 Mikrojoule an die Tintenstrahldruckerkomponenten (16) umfasst.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, worin die Frequenzmultiplikation der Nd-YAG-Laserausgabe das ungefähre Verdoppeln der Laserausgabe zur Erzeugung eines grünen Laserlichts umfasst.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, worin die Frequenzmultiplikation der Nd-YAG-Laserausgabe das ungefähre Verdreifachen der Laserausgabe zur Erzeugung eines ultravioletten Laserlichts umfasst.
  4. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, das zudem das Prüfen der zu säubernden Tintenstrahldruckerkomponenten (16) umfasst.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, worin die Lasersäuberung der Tintenstrahldruckerkomponenten (16) wahlweise je nach Ergebnis des Prüfungsschritts durchgeführt wird.
  6. Vorrichtung zur Beseitigung von Verunreinigungen an Tintenstrahldruckerkomponenten mit: einem Nd-YAG-Laser, wobei der Nd-YAG-Laser eine Ausgabe zu erzeugen vermag, Mitteln zur Frequenzmultiplikation der Nd-YAG-Laserausgabe, Mitteln zum Anlegen der frequenzmultiplizierten Nd-YAG-Laserausgabe an die Tintenstrahldruckerkomponenten (16) zur Beseitigung von Verunreinigungen (18) an den Tintenstrahldruckerkomponenten (16), dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Anlegen der frequenzmultiplizierten Nd-YAG-Laserausgabe derart ausgelegt sind, dass sie Impulse von mehr als 300 Mikrojoule und von weniger als 3000 Mikrojoule an die Tintenstrahldruckerkomponenten (16) anlegen.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6 mit zudem einem daran gekoppelten Mikroskop zur Betrachtung der zu säubernden Tintenstrahldruckerkomponenten (16).
  8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7 mit zudem an die Vorrichtung (10) gekoppelten Mitteln zur Prüfung der zu säubernden Tintenstrahldruckerkomponenten (16).
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, worin die Vorrichtung derart ausgelegt ist, dass sie die Tintenstrahldruckerkomponenten (16) je nach Ergebnis der Prüfungsmittel wahlweise einer Säuberung unterzieht.
  10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, worin die Mittel zum Anlegen Lichtleitermittel zur Lenkung der Nd-YAG-Laserausgabe umfassen.
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