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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf Tintenstrahldrucken und insbesondere
auf Mittel zur Aufrechterhaltung der Zuverlässigkeit von Tintenstrahldrucksystemen.
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Beim
kontinuierlichen Tintenstrahldrucken wird Tinte unter Druck an einen
Verteilerbereich geliefert, der die Tinte an eine Vielzahl von Zumessöffnungen
verteilt, die typischerweise in einer linearen Anordnungen) angeordnet
sind. Die Tinte wird von den Zumessöffnungen in Fäden abgegeben,
die in Tröpfchenströme zerlegt
werden. Der Ansatz zum Drucken mit diesen Tröpfchenströmen besteht darin, selektiv
bestimmte Tropfen zu laden und von ihren gewöhnlichen Bahnen abzulenken.
Die Bildwiedergabe wird durch selektives Laden und Ablenken von Tropfen
aus den Tropfenströmen
und durch Ablagern von zumindest einigen der Tropfen auf einem Druckaufnahmemedium,
bewerkstelligt, während
andere der Tropfen auf eine Tropfenauffangeinrichtung auftreffen.
Der Tintenstrahldruckvorgang mit einem kontinuierlichen Strahl wird
beispielsweise in den U.S. Patenten Nr. 4,255,754; 4,698,123 und
4,751,517 beschrieben, deren Offenbarungen hierin durch Bezugnahme
vollständig
beinhaltet sind.
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Da
Tintenstrahldrucktsysteme zunehmend komplexer werden und die Typen,
Farben und Vielseitigkeit der Tinten zunimmt, die in derartigen
Systemen verwendet werden, wird die Steuerung und die Konfiguration
der elektro-mechanischen Systeme der Tintenstrahldrucker für bestimmte
Anwendungen schwieriger. Zu diesem Zweck sah die EP-A-0863003 (veröffentlicht
am 9. September 1998) die Bereitstellung für Tintenstrahldrucker vor,
sich selbst zu konfigurieren, um die Betriebsfähigkeit bzw. Runnability des
Druckers basierend auf der verwendeten Tinte und der eingebauten
Druckkopfeigenschaften zu optimieren. Der Drucker verwendete eine Kombination
von Matrizen, um die für
die verwendete Tinte spezifischen Daten und die für den eingebauten Druckkopf
spezifischen Daten abzuspeichern. Diese Tintenstrahleigenschaften
werden im Computerspeicher gespeichert, um für den kundenspezifischen Gebrauch
und Aufbau abgefragt zu werden. Wenn beispielsweise der Bediener
die Tinte in dem System wechselt, zeigt der Bediener dies dem Computer
an. Die in dem Computer gespeicherten Tintenstrahleigenschaften
werden dann abgefragt, um einen vollständigen neuen Satz an Tinten strahlbetriebsparametern
basierend auf der neuen Tinte zu optimieren. Der Computer eher als
der Bediener veranlasst dann die Veränderung des Druckzeitsteuerung,
der Tintendrücke,
der Temperaturkompensationen und irgendwelcher anderer Betriebsparameter,
um den Druckbetrieb zu optimieren. Demzufolge interpretiert der Computer
die in Matrizen angeordnete Information, um den Betrieb des Tintenstrahldrucksystems
zu optimieren.
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Es
wurde festgestellt, dass ein derartiges System effektiv arbeitet,
um es dem Drucker zu ermöglichen,
mit einer breiten Vielzahl von Tinten arbeiten, und zwar ohne das
Erfordernis für
den Bediener, die verschiedenen Betriebsparameter manuell anzupassen.
Es wurde festgestellt, dass während dieser
Stand der Technik die Drucker benutzerfreundlicher gemacht hat,
die Drucker immer noch fehlerhaft waren. Während gut bekannt war, dass
unterschiedliche Tinten die Verwendung unterschiedlicher Werte für Parameter
bezüglich
des Herausströmens
aus den Zumessöffnungen
und für
den Tropfenabbruch erfordern, um das System betriebsfähig zu machen,
war nicht bekannt, dass andere Betriebsparameter existieren, die
nicht so sehr die Betriebsfähigkeit
sondern die Zuverlässigkeit
beeinflussen. Infolgedessen konnten unterschiedliche Tinten sowohl
bei ihren optimalen Betriebspunkten für die Betriebsfähigkeit
betrieben werden als auch immer noch sehr unterschiedliche Zuverlässigkeitseigenschaften
besitzen. Diese Zuverlässigkeitseigenschaften
umfassen die Auswirkung die Tinte oder andere Flüssigkeiten auf den Komponentenauftritt,
Abnutzung oder Fehlverhalten haben, sind aber nicht darauf beschränkt.
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Was
daher erforderlich ist, ist ein Mittel zur Sicherstellung, dass
nicht nur die Betriebsfähigkeit, sondern
auch die Zuverlässigkeit
auf optimalen Niveaus gehalten wird.
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Dieser
Bedarf wird durch die anpassbaren Zuverlässigkeitsparameter gemäß der vorliegenden Erfindung
erfüllt,
wobei die durch die Tinte verursachten Betriebseigenschaften und
Fehlverhaltensmodi vorbestimmt und an das Drucksystem kommuniziert werden
können.
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WO-A-98/52762
offenbart einen Tintenstahldrucker einschließlich einer Tintenpatrone und
einer Rolle von Druckmedien, von denen jedes Speicherelemente beinhaltet.
Daten von den Speicherelementen werden verwendet, um die Druckerbetriebe
zu optimieren.
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FR-A-2744391
und EP-A-812693 offenbaren ein Tintenstrahldrucksystem zur Verwendung
mit einer Tinte, die damit assoziierte Daten besitzt, die sich auf
einen Wert oder eine Einstellung von zumindest einem Parameter bezieht,
der sich auf die Zuverlässigkeit
des Tintenstrahldruckers bezieht.
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Der
Erfindung sieht ein Tintenstrahldrucksystem gemäß nachfolgendem Anspruch 1
vor.
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Demgemäß ist es
ein Vorteil der vorliegenden Erfindung, dass sie eine verbesserte
Zuverlässigkeit
vorsieht.
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Die
Erfindung wird nun im Detail beschrieben, und zwar nur mittels eines
Beispiels, mit Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen, in denen zeigt:
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1 eine
Seitenansicht eines kontinuierlichen Tintenstrahlsystems von dem
Typ, der für
die Verwendung mit dem anpassbaren Zuverlässigkeitsparameter geeignet
ist, um zu dem verbesserten Tintenstrahldrucksystem mit der verbesserten
Zuverlässigkeit
gemäß der vorliegenden
Erfindung zu führen.
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf den Typ des in 1 dargestellten
kontinuierlichen Tintenstrahldrucksystems mit verbesserter Zuverlässigkeit,
die durch die anpassbaren Zuverlässigkeitsparameter
der vorliegenden Erfindung vorgesehen wird. Eine Vielzahl von Strahlen
wird bei hoher räumlicher
Auflösung
durch einen Tropfengenerator erzeugt, welcher das natürliche Aufbrechen
der Ströme
in gleichmäßige Tröpfchenströme anregt.
Eine Vielzahl von leitenden Elemente, oder Ladungsleitern 16,
sind auf einer planaren Ladungsplatte 18 gelegen. Eine
Vielzahl von Tröpfchenströmen 20 wird durch
den Tropfengenerator 22 geliefert. Eine Vielzahl von unabhängig schaltbaren
Quellen 24 elektrostatischen Potentials wird an die Vielzahl
von Ladungsleitern 16 geliefert. Eine Auffangvorrichtung 26 fängt die
leicht abgelenkten Tröpfchenströme ab. Die Vielzahl
der auf die Auffangvorrichtung auftreffenden Tröpfchenströme bilden einen Tintenfilm 30,
der wiederum einen Tintenstrom 28 bildet, der von der Oberfläche der
Auffangvorrichtung durch ein Vakuum abgesaugt wird. Bezugszeichen 32 stellt
den Bereich auf der Auffangvorrichtung dar, auf dem die abgelenkten
Tropfen auf die Auffangvorrichtung auftreffen und zusammen verschmelzen,
um einen Tintenfilm auf der Auffangvorrichtungsoberfläche zu bilden.
Die nicht abgelenkten Tintentropfen drucken dann das Bild bzw. Abbild
auf dem Substrat bzw. Trägermaterial 34.
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Wenn
während
des Betriebs Tinte die Ladungselektroden berühren sollte, kann die Tinte
einen Kurzschlusszustand zwischen den Hochspannungsladungselektroden
und der geerdeten Auffangvorrichtung oder der Zumessöffnungsplatte
erzeugen. In ähnlicher
Weise kann sie zwischen benachbarten Ladungselektroden Kurzschlüsse erzeugen. Derartige
Kurzschlüsse
können
einen dauerhaften Schaden an den verschiedenen Druckkopfkomponenten
verursachen. Es ist daher üblich,
Kurzschlussdetektionsmittel in den Druckkopf einzubauen. Diese Mittel
besitzen typischerweise aufwendige Mittel um den Stromfluss zu den
Ladungselektroden zu messen oder das Abfallen in der Ladungsspannung,
die durch die Stromlast der Ladungsplatte erzeugt wird. Während des
Betriebs muss die Ladungsspannung jedoch zwischen dem Auffangspannungspegel
und dem Druckspannungspegel umgeschaltet werden. Ein derartiges
Umschalten erzeugt hohe augenblickliche Strompegel. Es ist daher
Praxis nur während
ausgewählten
Zeitintervallen auf Kurzschlüsse
hin zu überprüfen, wenn
die Ladungsspannung bei hohen Spannungspegeln gehalten wird. Es wurde
jedoch festgestellt, dass ein derartiges Kurzschlussdetektionssystem
falsche Indikationen von Kurzschlüssen erzeugen kann, wenn die
Detektionsschwelle zu niedrig ist. Da der Drucker ansprechend auf
detektierte Kurzschlüsse
abschaltet, um einen dauerhaften an den Komponenten vorzubeugen, können derartige
falsche Kurzschlüsse
die Ausfall- bzw.
Stillstandszeit des Druckers erhöhen.
Um dieses Problem zu vermeiden, kann die Empfindlichkeit des Kurzschlussdetektionssystems
absenken werden, indem der Schwellenpegel zur Kurzschlussdetektion
verändert
wird. Die Anzahl der falschen Kurzschlüsse kann verringert werden,
indem verlangt wird, dass der überwachte
Parameter, der Strom- oder Spannungsabfall die Schwelle für einen minimalen
Zeitbetrag überschreitet,
bevor ein Kurzschluss angezeigt wird. Dieser minimale Zeitbetrag,
die der detektierte Parameter die Schwelle überschreitet, bevor ein Kurzschluss
angezeigt wird, wird als das Kurzschlussdetektionsintervall bezeichnet.
Das Risiko mit jeder dieser Optionen besteht darin, dass der Schwellenpegel
zu hoch ist oder dass das Kurzschlussdetektionsintervall zu lang
ist, so dass tatsächliche
Kurzschlüsse
nicht detektiert werden und dauerhafter Schaden angerichtet werden
kann.
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Verbesserte
Mittel zum Detektieren von Kurzschlüssen wurden in EP-A-1013426
(veröffentlicht
am 28. Juni 2000) beschrieben.
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Diese
Erfindung setzt zwei unterschiedliche Kurzschlussdetektionselektroden
ein, um mögliche Kurzschlüsse zu detektieren.
Diese beiden Detektionselektroden sind unterhalb der Ladungselektroden gelegen,
wo Tinte, die einen Ladungselektrodenkurzschluss auslösen könnte, ebenfalls
einen Kurzschluss zwischen den Detektionselektroden auslösen würde. Da
diese Detektionselektroden nicht die Umschaltübergänge mitmachen, die mit dem
Auswählen
der Druck- und Auffangtropfen verbunden sind, kann die Detektionselektronik
kontinuierlich auf Kurzschlüsse überprüfen. Während ein
derartiges System eine Verbesserung gegenüber dem Stand der Technik darstellt,
können
immer noch falsche Indikationen von Kurzschlüssen angezeigt werden. Wie
beim Stand der Technik kann die Anzahl der Kurzschlüsse durch
Verändern
der Detektionsschwelle oder durch Verlangen, dass der gemessene Parameter über der
Schwelle für
einen minimalen Zeitbetrag verbleibt, verringert werden.
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Bei
dem oben beschriebenen Kurzschlussdetektionssystem gibt es einen
optimalen Schwellenpegel und Detektionszeitintervalle, die die geringste Anzahl
an falschen Kurzschlüssen
liefern, aber immer noch die beste Empfindlichkeit hinsichtlich
tatsächlicher
Kurzschlüsse
vorsehen. Dieser optimale Punkt sieht das beste Gleichgewicht zwischen
der Minimierung der Kosten, die mit Stillstandszeiten aufgrund von
falschen Kurzschlüssen
verbunden sind, und der Minimierung der Druckkopfreparatur- und -ersetzungskosten
vor. Es wurde ferner bestimmt, dass die optimalen Pegel und Intervalle
von einem Tintentyp zu dem anderen variieren.
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Diese
optimalen Parameterwerte können, während sie
für die
verschiedenen Tinten signifikant variieren, nicht leicht bestimmt
und durch den Bediener eingestellt werden, da es keine unmittelbare
Anzeige einer korrekten oder unkorrekten Einstellung gibt. Auf diese
Art und Weise unterscheiden sie sich von den Druckkopf-Betriebsfähigkeit-Parametern, wie
beispielsweise Druck- oder Anregungsamplitude. Eine unpassende Anregungsamplitude
kann in einfacher Weise detektiert und damit angepasst werden. Ein
unpassender Schwellenpegel in dem Kurzschlussdetektionssystem ist
wesentlich subtiler bei der Erzeugung von Problemen.
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Da
die passenden Kurzschlussdetektionsparameter nicht einfach identifiziert
werden können, wird
es erforderlich, eine umfangreiche Prüfung bei den unterschiedlichen
Tinten auszuführen,
um die erwünschten
Kurzschlussparameter zu bestimmen. Anstatt von dem Benutzer zu verlangen,
diese ausgedehnte Prüfung
durchzumachen, liefert in der vorliegenden Erfindung Tintenanbieter
die Parameterinformation. Die Kurzschlussdetektionsparameterwerte
des Druckers können
dann gemäß den gelieferten Daten
angepasst werden. Eine bequeme Art und Weise die Daten zu liefern,
ist es, derartige Werte in erweiterten Formen von Tinteneigenschaftsmatrizen zu
beinhalten, die beschrieben und eingesetzt wurden in EP-A-0863003 (veröffentlicht
am 9. September 1998). Die erweiterten Tinteneigenschaftsmatrizen
würden
dann nicht nur die Tinten-Betriebsfähigkeit-Information umfassen,
sondern ebenfalls Daten, die für
das Kurzschlussdetektionssystem relevant sind. Der Drucker muss
dann Mittel besitzen, wie beispielsweise einen Algorithmus, um die
zusätzlichen Daten
einzulesen und zu interpretieren, und muss Mittel aufweisen, um
die Kurzschlussdetektionsparameter umzuändern. Dies bedeutet, dass
diese Mittel durch Software oder andere Mittel auswählbar sein müssen, eher
als fest verdrahtet in der Maschine zu sein. Mit den zusätzlichen
Daten kann der Drucker nicht nur die einfach detektierten Betriebsparameter einstellen,
die die Betriebsfähigkeit
steuern, wie beispielsweise Druck- und Anregungsamplitude, sondern
ebenfalls subtile Parameter, die die Zuverlässigkeit betreffen, wie beispielsweise
der Kurzschlussdetektionspegel und das -zeitintervall.
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Die
Betriebsbreite des Tintenstrahldruckkopfs kann durch Erwärmen der
Tinte verbessert werden, wie in EP-A2-1013425 diskutiert. Die Tinte von
höherer
Tem peratur, mit ihrer verringerten Viskosität, besitzt einen verbesserten
Strom bzw. Fluss die Auffangvorrichtungsoberfläche hinab, was zu einer breiteren
Ladungsspannungsbreite führt.
Da die Viskosität
stetig mit zunehmender Temperatur fällt, neigt die Ladungsspannungsbreite
dazu, stetig mit den zunehmenden Temperaturen zuzunehmen. Es ist
jedoch bekannt, dass über
bestimmten Temperaturen, die Tinte verschlechtern kann. Es ist daher
notwendig, die Tinte unterhalb der Verschlechterungstemperatur zu
halten. Es sei bemerkt, dass die Degenerierung der Tinte nicht in
einfacher Weise während
des Druckbetriebs erkannt oder detektiert werden kann. Stattdessen
kann die Degenerierung einen graduellen Anstieg bei den Druckkopffehlfunktionen
oder eine verminderte Druckkopflebensdauer erzeugen. Es ist bekannt,
dass die Degenerierungstemperatur für die verschiedenen Tinten
von Tinte zu Tinte variieren kann. Gemäß der vorliegenden Erfindung
wird Information, die sich auf die Degenerierungstemperatur bezieht,
ebenfalls durch den Tintenanbieter geliefert. Der Drucker kann dann
angepasst werden.
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Bei
Tintenstrahldruckern besteht ein zunehmender Bedarf an Tinten, die
hoch wasserfest sind und die auf einer breiten Vielfalt von Substraten
bzw. Trägermaterialien
drucken können.
Um diese Ziele zu erreichen, werden verschiedene Chemikalien, wie beispielsweise
Polymere, zu den Tinten hinzugefügt. Die
Lösbarkeit
einiger dieser Tintenkomponenten kann von der Temperatur abhängen. Bei
niedrigen Temperaturen können
beispielsweise einige der Tintenkomponenten beginnen, sich zusammenzuballen, anstatt
gleichmäßig dispergiert
in der Flüssigkeit
zu bleiben. Derartige Zusammenballungen bzw. Agglomerate können die
Zuverlässigkeit
des Druckers durch Blockieren von Filtern oder Erzeugen gekrümmter bzw.
schräger
Strahlen beeinträchtigen.
Im Allgemeinen nimmt die Neigung zur Zusammenballung mit steigender
Temperatur ab bis die Tintendegenerierungstemperatur erreicht wird.
Es wird daher erkannt, dass derartige Tinten eine optimale Betriebstemperatur
zur Aufrechterhaltung der Zuverlässigkeit
besitzen. Es ist jedoch bekannt, dass diese optimale Temperatur
von Tinte zu Tinte variiert. Wiederum wird gemäß der vorliegenden Erfindung
diese optimale Betriebstemperatur von der Tinte durch den Tintenanbieter
geliefert und die Maschine umfasst Mittel um diese Anpassung demgemäß vorzunehmen.
Ohne die Mittel zum Arbeiten bei der optimalen Temperatur für jede Tinte,
müsste
der Benutzer zwischen einer ge ringeren Druckerzuverlässigkeit
und einer niedrigeren Qualität
der gedruckten Materialien wählen.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht
eine höhere
Druckqualität
und eine höhere
Zuverlässigkeit.
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Zusätzlich zu
den oben diskutierten auf Zuverlässigkeit
bezogenen Parameter bestehen weitere tintenabhängige Zuverlässigkeitsparameter.
Ein derartiger Parameter bezieht sich auf die Kompatibitlität einer
Tinte aus Tintenstrahlflüssigkeit
mit anderen Tinten und Nachfüll-,
Spülungs-
oder Reinigungsflüssigkeiten.
Während
einige Tinten relativ kompatibel sind, so dass Tintenmischungen
keine Probleme verursachen würden,
können
anderen Tinten derart inkompatibel sein, dass ein signifikantes
Ausspülen des
Flüssigkeitssystems
und des Druckkopfs erforderlich ist, um von einer Tinte zur anderen
zu wechseln. Mit den durch den Tintenanbieter gelieferten Daten,
die sich auf die Tintenkompatibilität beziehen, und einem Drucker
mit dem geeigneten Algorithmus zur Verwendung derartiger Information,
kann ein Parameter eingestellt werden, um den Drucker zu veranlassen,
den Bediener daran zu hindern oder den Bediener vor dem Mischen
inkompatibler Flüssigkeiten
zu warnen, wenn Flüssigkeiten
hinzugefügt
werden.
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Unterschiedliche
Tinten können
auch unterschiedliche Misch-, Reinigungs- und Spülungserfordernisse aufweisen,
die die Zuverlässigkeit
beeinflussen. Beispielsweise kann einige Tinte erfordern, dass der
Drucker periodisch die Pumpen und Ventile zyklisch durchläuft, wenn
der Drucker inaktiv ist, wie beispielsweise übernacht oder während Wochenenden,
um die Stabilität
der Tinte in dem Flüssigkeitssystem
aufrechtzuerhalten. Anderen Tinten können nur für kurze Zeiträume stabil
sein, was es erforderlich macht, die Tinte zu entfernen und sie
bei bestimmten Zeitintervallen zu ersetzen. Anderen Tinten können periodische,
kurze Druckkopfausspülzyklen während erweiterter
Druckzeiten erfordern. Gemäß der vorliegenden
Erfindung können
Tinten mit mitgelieferten erforderlichen Zuverlässigkeitsdaten und Drucker
mit den geeigneten Algorithmen oder Mitteln zum Lesen oder Eingeben
derartiger auf Zuverlässigkeit
bezogener Daten, geeignete auf Zuverlässigkeit bezogene Parameter
verändern,
um zu verursachen, dass derartige Handlungen umgesetzt werden.