-
Die
Erfindung bezieht sich auf mit Tinte auf Lösungsmittelbasis arbeitende
Drucksysteme und insbesondere auf ein automatisches Inbetriebnahmeverfahren
für einen
mit Lösungsmitteltinte
arbeitenden kontinuierlichen Tintenstrahldruckkopf.
-
Tintenstrahldrucksysteme,
bei denen ein Druckkopf eine oder mehrere Düsenreihen aufweist, die von
einer unter Druck stehenden Flüssigkeits-Versorgungsleitung
mit elektrisch leitfähiger Druckflüssigkeit
versorgt werden und diese in Reihen paralleler Ströme ausstoßen, sind
bekannt. Mit Druckköpfen
dieser Art arbeitende Drucker erzeugen grafische Druckwiedergaben
dadurch, dass die in jedem der Ströme enthaltenen Tropfen selektiv
geladen und umgelenkt und mindestens einige der Tropfen auf ein
Empfangsmedium aufgebracht werden, während andere Tropfen auf eine
Tropfenauffangeinrichtung auftreffen.
-
Während der
automatischen Inbetriebnahmesequenz eines kontinuierlich arbeitenden
Tintenstrahldruckkopfs werden die unter Druck stehenden Tintenstrahlen
derart stimuliert, dass sich gleichförmige Tropfen ausbilden, die
an der Ladungsplatte und der Tropfenauffangeinrichtung vorbei fallen,
aber im Verschlussbereich der Klappendichtung und der Auffangwanne
aufgefangen und dann in den Ablauf der Tropfenauffangeinrichtung
transportiert und durch Unterdruck in das Flüssigkeitssystem zurückgeleitet
werden.
-
Im
Laufe der Jahre wurden zahlreiche kontinuierlich arbeitende Tintenstrahldrucker
mit doppelter Düsenanordnung
mit kontinuierlichen Verbesserungen in Bezug auf Geschwindigkeit,
Zuverlässigkeit
und Bedienungskomfort entwickelt. Diese Drucker werden in den unterschiedlichsten
Druckanwendungen eingesetzt, bei denen häufig Tinten auf Wasserbasis
Verwendung finden. Aufgrund der Verwendung von Tinten auf Wasserbasis
können
diese Drucker stunden lang drucken und auch mit großer Zuverlässigkeit
und ohne Bedienereingriffe automatisch in Betrieb genommen werden.
Trotz der erzielten Fortschritte in der Technologie der Tinten auf
Wasserbasis sind für
manche Anwendungen Tinten auf Lösungsmittelbasis,
etwa auf Basis von Ethanol oder MEK, vorzuziehen. Zum Beispiel bei
Anwendungen wie dem Druck auf Metallen oder Kunststoffen sind Tinten
auf Lösungsmittelbasis
wegen ihrer Eigenschaft, sehr viel schneller zu trocknen und dauerhafter
zu sein als Tinten auf Wasserbasis, gegenüber letzteren vorzuziehen.
-
Dieselben
Eigenschaften, wegen derer Tinten auf Lösungsmittelbasis für den Druck
auf Metallen und Kunststoffen vorzuziehen sind, bewirken jedoch
auch, dass der Einsatz von Tinten auf Lösungsmittelbasis in Tintenstrahldruckern
sehr viel schwieriger ist. Ebenso wie die Tinten auf dem Druckmedium schnell
trocknen, trocknen sie auch schnell auf den verschiedenen Komponenten
des Tintenstrahldruckkopfs und des Flüssigkeitssystems. Insbesondere können diese
Tinten auf der Düsenplatte
und der Ladungsplatte des Druckkopfs rasch trocknen. Auf der Düsenplatte
kann die getrocknete Tinte die Düsen verstopfen,
durch die die Tinte ausgestoßen
werden muss, wodurch die Ausstoßrichtung
des Strahls nachteilig beeinflusst wird. Trocknet die Tinte auf
der Ladungsplatte, kann sie zwischen den Ladungselektroden Kurzschlüsse bewirken.
-
Bei
bekannten Systemen wurde bereits vorgeschlagen, die Tinte zu erwärmen um
zu bewirken, dass das Lösungsmittel
der Tinte so stark kondensiert, dass auch der letzte Rest der Tinte
von der Ladungsplatte abgespült
wird. Leider können
durch das Erwärmen
der Tinte jedoch auch andere Probleme entstehen, etwa höhere Systemkosten.
Es besteht daher weiterhin ein Bedarf an einem automatischen Inbetriebnahmeverfahren
eines mit hochflüchtigen Tinten
auf Lösungsmittelbasis
arbeitenden Tintenstrahldruckers, um diesen zuverlässig und
ohne Eingriff des Bedieners in Betrieb nehmen zu können.
-
Dieser
Bedarf wird erfüllt
durch das erfindungsgemäße automatische
Inbetriebnahmeverfahren, bei dem die Tintenstrahlen mittels einer
an die Ladungsanschlüsse
angelegten Spannung gesteuert werden. Ein besonderes Merkmal der
Erfindung besteht darin, dass die Inbetriebnahme automatisch und
ohne Erwärmung
der Tinte erfolgt. Dadurch dass die Tinte nicht erwärmt werden
muss, ergeben sich Kosteneinsparungen für das Drucksystem, weil dadurch
auf das Kondensations-Heizelement und die Temperatursteuerung verzichtet
werden kann. Außerdem
bietet die erfindungsgemäße automatische Inbetriebnahme
den weiteren Sicherheitsvorteil, dass kein Heizelement vorgesehen
werden muss, das mit entzündlicher
Tinte in Berührung
kommt. Ferner ermöglicht
die erfindungsgemäß vorgesehene
automatische Inbetriebnahme die Inbetriebnahme des Drucksystems
in weniger als 5 Minuten, verglichen mit der typischen Inbetriebnahmezeit
derzeitiger Systeme von 10 Minuten.
-
Gemäß einem
Aspekt der Erfindung wird eine automatische Inbetriebnahmesequenz
für einen Tintenstrahldrucker
bereitgestellt, der zum Drucken flüchtige Tinten verwendet. Die
Inbetriebnahmesequenz steuert die Strahlen der Tinte oder Spülflüssigkeit
durch Anlegen einer Spannung an die Ladungsanschlüsse. Die
Spannung lenkt die Flüssigkeitsstrahlen
in Richtung auf den Hals der Tropfenauffangeinrichtung um, wo die
Flüssigkeit
in ein Flüssigkeitssystem
zurückgeführt wird.
Durch diese Umlenkung der Flüssigkeitsstrahlen
wird verhindert, dass die Flüssigkeit
an der inneren Oberfläche
der Klappendichtung aufwärts
steigt, wodurch die Flüssigkeit während der
Inbetriebnahme abtropfen könnte. Durch
die Möglichkeit,
die Flüssigkeitsstrahlen
mittels einer Spannung während
der Inbetriebnahme zu steuern, wird auch verhindert, dass die Flüssigkeit beim Übergang
von der Spülflüssigkeit
zur Tinte auf die Ladungsanschlüsse
spritzt.
-
Die
Erfindung wird im Folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels
näher erläutert.
-
Es
zeigt:
-
1 ein
Blockdiagramm eines Flüssigkeitssystems
zur Durchführung
des erfindungsgemäßen automatischen
Inbetriebnahmeverfahrens.
-
Erfindungsgemäß sollen
die Flüssigkeitsstrahlen
mittels einer Spannung gesteuert werden, die den Übergang
von der Spülflüssigkeit
zur Tinte erlaubt, ohne dass Tinte auf die Ladungsanschlüsse spritzt.
Das automatische Inbetriebnahmeverfahren kann erfindungsgemäß bei Flüssigkeitssystemen
mit einem oder mehreren Druckköpfen
Anwendung finden. Da die getrennten Einlässe und Auslässe jeder Druckkopf-Schnittstellensteuerung
(PIC) und jedes Druckkopfs gleich sind, wird in der folgenden Beschreibung
nur auf einen Druckkopf Bezug genommen, ohne dass die Erfindung
jedoch dadurch auf den Einsatz mit einem Flüssigkeitssystem mit nur einem
einzigen Druckkopf beschränkt
wird.
-
Gemäß 1 eignet
sich die erfindungsgemäße automatische
Inbetriebnahmesequenz besonders für die Inbetriebnahme von mit
einer Tinte auf Lösungsmittelbasis
arbeitenden Tintenstrahldruckern. Die Beschreibung der automatischen
Inbetriebnahmesequenz nimmt Bezug auf das Schema des Flüssigkeitssystems 10,
das die Inbetriebnahme erleichtert. Die Inbetriebnahmesequenz beginnt
mit dem Einschalten einer Luft-Pumpe 12. Dadurch wird ein
positiver Druck im Druckkopf erzeugt, der die Konzentration von
entflammbarem Dampf im Druckkopf verringert. Dann wird eine Unterdruckpumpe 14 eingeschaltet,
die einen Unterdruck im Tintenbehälter 16, im Abwassertank 18 und
im Reinigungstank 20 erzeugt. Die Abluft der Unterdruckpumpe
wird einer Austrittsöffnung 22 außen am Gehäuse des
Flüssigkeitssystems
zugeführt.
Dadurch wird der Aufbau von Lösungsmitteldämpfen innerhalb
des Gehäuses des
Flüssigkeitssystems
verhindert. Außerdem
ist dies ein geeignetes Mittel, um diese Dämpfe einer feuersicheren Raumabsaugung
zuzuleiten. Danach wird die Reinigungsflüssigkeitspumpe 24 eingeschaltet,
die Spülflüssigkeit
vom Reinigungsflüssigkeitsbehälter 20 durch
eine Filtereinrichtung 26 zum Druckkopf 28 pumpt.
Dabei sind das Reinigungsflüssigkeitsventil 30 und
das Durchspülventil 32 geöffnet, damit
die Spülflüssigkeit
durch den Tropfengenerator 34 des Druckkopfs gepumpt werden
kann. Bei geöffnetem
Abwasserventil 36 und geschlossenem Umlenkventil 38 fließt die Spülflüssigkeit,
unterstützt durch
den am Abwassertank 18 anliegenden Unterdruck, vom Druckkopf
in den Abwassertank 18.
-
Danach
wird die Spülflüssigkeit
mit ausreichend hoher Durchflussrate zum Druckkopf gepumpt, um bei
geöffnetem
Durchspülventil 32 einen Druck
von etwa 0,5 psi am Tropfengenerator zu erzeugen. Bei Erzeugung
dieses Drucks am Tropfengenerator 34 tritt Spülflüssigkeit
durch die Öffnungen des
Tropfengenerators aus. Diese austretende Spülflüssigkeit dient dazu, angetrocknete
Tinte und andere Verunreinigungen aus dem Tropfengenerator wegzuspülen. Außerdem löst sie etwa
in den Düsenöffnungen
vorhandene getrocknete Tinte. Ferner beginnt die aus den Öffnungen
austretende Spülflüssigkeit,
auch die Außenfläche der
Düsenplatte 40,
die zugehörige
Ladungsplatte und die Vorderseite der Tropfenauffangeinrichtung 44 zu
spülen.
Infolge des am Abwassertank 18 anliegenden Unterdrucks
fließt diese
Tinte aus der Tropfenauffangeinrichtung 44 durch das geöffnete Ventil 46 der
Tropfenauffangeinrichtung und das Abwasserventil 36 in den
Abwassertank 18. Um zu verhindern, dass die verbrauchte Spülflüssigkeit
in den Tintenbehälter 16 fließt, ist
das Umlenkventil 38 geschlossen. Auf diese Weise wird die
Konzentration der Flüssigkeit
im Tintenbehälter 16 nicht
beeinträchtigt.
Wie in der gemeinsam abgetretenen US-Parallelanmeldung 10/264 751
beschrieben ist, die durch Verweis in vollem Umfang hierin aufgenommen
wird, besteht die Möglichkeit, die
in den Abwassertank 18 geleitete verbrauchte Spülflüssigkeit
zum Ausgleich von Verdampfungsverlusten als Auffüllflüssigkeit für die Tinte im Tintenbehälter 16 zu
verwenden.
-
Dem
Austreten der Spülflüssigkeit
folgt ein Stadium geringerer Durchflussrate durch den Tropfengenerator 34.
Bei dieser geringeren Durchflussrate reicht der am Abwassertank 18 anliegende
Unterdruck aus, einen geringen Unterdruck am Tropfengenerator 34 zu
erzeugen. Der Unterdruck am Tropfengenerator ist zu hoch, als dass
die Flüssigkeit
aus den Öffnungen
des Tropfengenerators austreten könnte. Statt dessen bewirkt
der Unterdruck, dass Luft in den Tropfengenerator und aufwärts durch
die Düsen
gezogen wird und so etwaige Verunreinigungen von der Innenseite
der Düsenplatte
entfernt.
-
Diese
Durchspül-
und Ansaugzustände
werden wiederholt, wobei sehr hohe "Superstimulierungs"-Amplituden an den Tropfengenerator
angelegt werden. Die dem Fachmann bekannte und zum Beispiel in US-A-4
600 928 beschriebene Superstimulierung bedeutet, dass an piezoelektrische
Treiberkristalle am Tropfengenerator 34 eine Wechselspannung
in einer Stärke
angelegt wird, die bewirkt, dass durch die Vibration des Tropfengenerators
etwaige noch verbleibende Verunreinigungen an der Düsenplatte
aufgerüttelt
werden. Die "Superstimulation" wird zunächst während eines
Durchspülgangs und
dann während
eines Luftansaugvorgangs angewandt. Ihr folgt eine weitere Durchspülung des
Tropfengenerators, nochmals mit Spülflüssigkeit, um etwaige noch auf
der Vorderseite der Tropfenauffangeinrichtung 44 oder im
Spalt zwischen der Düsenplatte und
der Ladungsplatte vorhandene restliche Verunreinigungen zu entfernen.
-
Das
Durchspülventil 32 wird
geschlossen, und mittels Nachführregelung
der Reinigungsflüssigkeitspumpe
wird der Druck der Flüssigkeit
im Tropfengenerator auf den erforderlichen Druck, zum Beispiel 3
psi, angehoben, so dass sich aus den Düsen austretende Strahlen der
Spülflüssigkeit
ausbilden. Während
der Druck der Tinte auf den gewünschten Druck,
zum Beispiel 3 psi, ansteigt, wird im Spalt zwischen der Düsenplatte
und der Ladungsplatte etwa noch vorhandene Flüssigkeit durch die schnelle
Tintenströmung
durch die Düsen
weggespült.
-
An
diesem Punkt der Inbetriebnahmesequenz weicht die Erfindung von
dem bekannten Verfahren ab, wie es in der gemeinsam abgetretenen US-Parallelanmeldung
10/264 736 beschrieben ist, welche durch Verweis in vollem Umfang
hierin aufgenommen wird. Bei dem bekannten Verfahren würde jetzt
die Tintenpumpe mit einem Druck eingeschaltet, der dem Druck der
Spülflüssigkeit
im Tropfengenerator entsprechen würde. Dann könnte die Spülflüssigkeit durch Schließen des
Reinigungsflüssigkeitsventils 30 und
Abschalten der Reinigungsflüssigkeitspumpe 24 abgestellt
werden. Wenn dieser Übergang von
einer Flüssigkeit
auf die andere auch ganz glatt erfolgen würde, könnten doch einige wenige Tintenspritzer
auf die Ladungsplatte gelangen. Durch Erwärmung der Tinte würden Lösungsmitteldämpfe in einer
ausreichenden Menge erzeugt, um die Kondensation des Lösungsmittels
auf der Ladungsplatte zu bewirken. Die Kondensation würde ausreichen,
um die wenigen Tintenspritzer abzuspülen.
-
Erfindungsgemäß wurde
der Übergang
von der Spülflüssigkeit
zur Tinte so verändert,
dass durch den Übergang
während
desselben keine Tinte mehr auf die Ladungsplatte gespitzt wird.
Durch die Vermeidung von Tintenspritzern ist der Kondensier- und Reinigungsschritt
zum Abspülen
der Spritzer jetzt nicht mehr nötig.
-
Um
das Spritzen während
des Übergangs von
der Spülflüssigkeit
zur Tinte zu vermeiden, wird bei der Erfindung nach den vorstehend
beschriebenen Schritten, durch die das Ausstoßen der Spülflüssigkeit aus den Düsenöffnungen
des Tropfengenerators bewirkt wird, wie folgt verfahren: Der Spülflüssigkeitsdruck
wird auf 5 psi angehoben, und die Stimulierungsspannung wird an
die piezoelektrischen Betätigungselemente
des Tropfengenerators angelegt. Der Druck von 5 psi wird gewählt, um
die Strömungsrate
der Spülflüssigkeit
zum Tropfengenerator hin zum minimieren, dabei aber gleichzeitig
einen ausreichend hohen Druck beizubehalten, um eine stabile Tropfenausbildung
zu gewährleisten.
Nach etwa 5 Sekunden, die für
eine stabile Tropfenausbildung ausreichen, kann dann die Ladespannung
an die Ladeelektroden der Ladungsplatte angelegt werden. Bei einer
bevorzugten Ausführungsform
verwendet man eine Spannung von 110 Volt. Dadurch werden die ausgestoßenen Tropfen
in Richtung der Tropfenauffangeinrichtung umgelenkt. Selbst wenn
noch keine stabile Tropfenausbildung eingetreten ist, wie dies bei geringeren
Drücken
der Fall sein kann, werden die Tintenstrahlen durch die an die Ladungsanschlüsse angelegte
Ladungsspannung von der Klappendichtung weg gelenkt. Bei auf diese
Weise umgelenkter ausgestoßener
Flüssigkeit
wird die Tintenpumpe 50 eingeschaltet, so dass sie Tinte
aus dem Tintenbehälter 16 durch
den Filter 52 und über
die Versorgungsleitung 54 zum Druckkopf 28 pumpt.
Die Tintenpumpe 50 wird mit einer Leistung betrieben, die
der Leistung der Reinigungsflüssigkeitspumpe 48 entspricht.
Dies kann in der Weise geschehen, dass man beide Pumpen mit gleichen
Spannungen betreibt. Wenn für
beide Pumpen derselbe Regelkreis verwendet wird, muss die Strömungsbahn
der beiden Flüssigkeiten
in geeigneter Weise so gestaltet werden, dass die von den beiden
Pumpen erzeugte Strömung
und auch der Druck am Druckkopf ausgeglichen sind. Bei diesem Tintendruck öffnet man
jetzt das Tintenzuführventil 64,
schließt
das Reinigungsflüssigkeitsventil 30 und
schaltet die Reinigungsflüssigkeitspumpe
ab. Alternativ können
auch getrennte Regelsysteme eingesetzt werden um sicherzustellen,
dass die beiden Pumpen jeweils den gleichen Ausgangsdruck aufweisen.
Jetzt wird die Spülflüssigkeit
durch die Tinte ersetzt, während
die Flüssigkeit aus
den Düsenöffnungen
des Tropfengenerators ausgestoßen
wird. Dieser Übergang
von der Spülflüssigkeit
zur Tinte während
des Ausstoßens
der Flüssigkeit
erfolgt mit geringstmöglicher
Störung
der Strahlen. Wenn nun Tinte aus den Öffnungen ausgestoßen wird,
wird das Abwasserventil 36 geschlossen und das Umlenkventil 38 geöffnet, um
die Tinte aus der Tropfenauffangeinrichtung 44 wieder in
den Tintenbehälter 16 zurückzuleiten.
-
Mit
Hilfe der Erfindung kann der Bediener den Drucker automatisch vom
abgeschalteten Zustand zum druckbereiten Zustand hochfahren, ohne dass
die Tinte erwärmt
werden muss. Dabei besteht ein wichtiges Merkmal der Erfindung darin,
dass die Tinten- oder Spülflüssigkeitsstrahlen
mittels einer auf die Ladungsanschlüsse aufgebrachten Spannung gesteuert
werden können.
Die Spannung lenkt die Flüssigkeitsstrahlen
in Richtung auf den Hals der Tropfenauffangeinrichtung um, wo die
Flüssigkeit
in das Flüssigkeitssystem
zurückgeführt wird.
Gleichzeitig mit dem Umlenken der ausgestoßenen Flüssigkeit in die Tropfenauffangeinrichtung
erfolgt der Übergang
von klarer Flüssigkeit
zu Tinte. Während des Übergangs
werden die Strahlen stimuliert und zumindest teilweise zur Tropfenauffangeinrichtung hin
umgelenkt, um zu verhindern, dass Tintenspritzer auf die Klappendichtung
gelangen und entlang der Klappendichtung aufwärts steigen. Die Möglichkeit, die
Flüssigkeitsstrahlen
während
der Inbetrieb nahme durch eine Spannung zu steuern, verhindert, dass Flüssigkeit
während
des Übergangs
von der Spülflüssigkeit
zur Tinte auf die Ladungsanschlüsse spitzt.
-
Die
Erfindung wurde vorstehend im einzelnen unter Bezugnahme auf die
bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung beschrieben; es versteht sich jedoch, dass andere
Modifikationen und Abänderungen
möglich
sind, ohne von dem in den beiliegenden Ansprüchen definierten Umfang der
Erfindung abzuweichen.