EP2872335B1

EP2872335B1 - Druckkopfverstelleinrichtung

Info

Publication number: EP2872335B1
Application number: EP12743886.9A
Authority: EP
Inventors: Patrik Lutz
Original assignee: Padaluma Ink Jet Solutions GmbH
Current assignee: Padaluma Ink Jet Solutions GmbH
Priority date: 2012-07-16
Filing date: 2012-07-16
Publication date: 2019-10-16
Anticipated expiration: 2032-07-16
Also published as: CN104487255A; KR101703534B1; RU2618438C2; AU2012385746B2; CA2879334C; JP2015523253A; US20150165799A1; IL236258A0; RU2015104788A; KR20150036595A; WO2014012560A1; JP6072243B2; CA2879334A1; EP2872335A1; CN104487255B; DK2872335T3; AU2012385746A1; US9308757B2; ES2761182T3

Description

Die Erfindung betrifft eine Druckkopfverstelleinrichtung für einen Tintenstrahldrucker. Die Erfindung beschäftigt sich dabei insbesondere mit dem Problem der Beeinflussung der Druckqualität eines Single-Pass-Tintenstrahldruckers bei einer Temperaturwechselbeanspruchung der Befestigung der Druckköpfe in den Drucckopfmodulen.
Während bei einem herkömmlichen Tintenstrahldrucker die auf einem Schlitten montierten Druckköpfe in Querrichtung (auch X-Richtung genannt) zeilenweise Tintentropfen auf das in Laufrichtung (auch Y-Richtung genannt) diskontinuierlich transportierte Medium sprühen, sind bei einem Single-Pass-Tintenstrahldrucker die Druckköpfe in Druckkopfmodulen in Querrichtung über die gesamte Breite des Mediums montiert. Das Druckmedium kann kontinuierlich in Laufrichtung bewegt werden. Während bei einem konventionellen Tintenstrahldrucker Druckgeschwindigkeiten bis zu 2 m pro Minute erreicht werden, lassen sich mit einem Single-Pass-Tintenstrahldrucker Druckgeschwindigkeiten bis über 50 m pro Minute erzielen. Zum Farbdruck sind bei einem Single-Pass-Tintenstrahldrucker mehrere Druckkopfmodule in Laufrichtung hintereinander montiert. Den Druckkopfmodulen ist dabei jeweils eine Grundfarbe, insbesondere Cyan, Magenta und Gelb, sowie gegebenenfalls Schwarz zugeordnet. Für besondere Druckeinsätze können weitere Druckkopfmodule mit einer Spezialfarbe hinzugefügt werden.
Ein Single-Pass-Tintenstrahldrucker eignet sich insbesondere für den industriellen Einsatz, bei dem Mengenware bedruckt werden muss und es somit auf einen hohen Durchsatz ankommt. Ebenso eignet sich ein Single-Pass-Tintenstrahldrucker aufgrund der hohen Druckgeschwindigkeiten zum Bedrucken großflächiger Objekte. Ein Single-Pass-Tintenstrahldrucker eignet sich daher insbesondere für Industrieanwendungen der Möbel- oder Keramikindustrie, wo Bodenbeläge, wie Laminate oder Keramikfliesen, Arbeitsplatten, Profilleisten oder dergleichen mit einem Dekor zu versehen sind. Dabei kommen verschiedenste Tinten zum Einsatz, die beispielsweise widerstandsfähig gegenüber einem späteren Schutzüberzug etc. sind.
Gegenüber herkömmlichen Druckverfahren, wie beispielsweise dem Tiefdruck oder dergleichen, kommt der Single-Pass-Tintenstrahldrucker gerade auch bei kleinen Losgrößen zum Einsatz, wo sich die Herstellung einer Druckwalze nicht lohnt. Ein Single-Pass-Tintenstrahldrucker ermöglicht demgegenüber auch eine Individualisierung der Dekors sowie sogenannte unmögliche Dekors, die mit Walzen nicht erzielbar sind. Der Single-Pass-Tintenstrahldrucker ist nicht auf eine beständige Wiederholung eines Druckmusters oder Rapports beschränkt, wie dies bei einem Walzendruck der Fall ist.
Ein einzelnes Druckkopfmodul für einen Single-Pass-Tintenstrahldrucker kann in Querrichtung und in der Höhe (auch Z-Richtung genannt) durchaus Abmessungen von mehr als einem halben bis über einen Meter hinaus erreichen. Die in den Druckbalten eines Druckkopfmoduls zusammengefassten Druckköpfe können jeweils Breiten bis zu einigen 10 cm aufweisen. Dabei sind Auflösungen bis zu 600 x 600 dpi (dots per inch) möglich. Pro Druckkopf sind hierbei mehrere Tausend Düsen enthalten. Durch große Druckkopfmodule oder durch Nebeneinanderanordnen mehrerer Druckkopfmodule können Druckbreiten bis zu einigen Metern erzielt werden.
Mit dem menschlichen Auge sind in einem Druckbild Lageabweichungen von wenigen Mikrometern erkennbar. Bei den oben genannten Auflösungen liegen die einzelnen Düsen eines Druckkopfes nur einige 10 µm auseinander. Die Größe eines Bildpunktes selbst bewegt sich im Bereich von 10 µm. Es wird ersichtlich, dass bei einem Single-Pass-Tintenstrahldrucker mit mehreren in Laufrichtung hintereinander angeordneten Druckkopfmodulen eine Justierung der Druckköpfe im Mikrometer-Bereich notwendig wird, um ein qualitativ hochwertiges Druckbild zu erzeugen. Die Justierung eines Druckkopfmoduls in einem Single-Pass-Tintenstrahldrucker ist daher sehr aufwändig. Beispielsweise muss dazu die Lage der im Druckkopfmodul montierten Druckköpfe lichtmikroskopisch erfasst und manuell aufwändig eingestellt werden. Das Aufbauen eines Single-Pass-Tintenstrahldruckers ist somit vergleichsweise langwierig.
Zu einem bezüglich der Justage der Druckköpfe vereinfachten Aufbau eines Single-Pass-Tintenstrahldruckers schlägt die WO 2005/108094 A1 vor, die einzelnen Druckköpfe jeweils in einem Rahmen des Druckkopfmoduls vorgespannt zu halten. Dabei wird jeder Druckkopf in seiner entsprechenden Aussparung mittels eines mechanischen Federelements gegen die gegenüberliegende Rahmenkante gedrückt. Eine solche Vorspannung kann sowohl in X-Richtung als auch in Y-Richtung vorgenommen sein.
Nachteiligerweise ist bei einer solchen Anordnung aufgrund des vorgespannten Anschlags die Lage der Druckköpfe gegenüber dem jeweiligen Druckkopfmodul fest. Herstellungsbedingte Toleranzen der Druckkopf- oder der Rahmenabmessungen können auf diese Weise nicht korrigiert werden. Eine relative Positionierung der Druckköpfe gegenüber dem Druckkopfmodul ist nicht ermöglicht.
Andererseits ist in der WO 2005/108094 A1 beschrieben, zu einem Ausgleich von Fertigungstoleranzen die Druckköpfe in einem Druckkopfmodul in Querrichtung (X-Richtung) und in Laufrichtung (Y-Richtung) längsverschiebbar zu lagern. Die Lage eines Druckkopfes gegenüber dem Druckkopfmodul kann dann durch eine entsprechende Verschiebung des Druckkopfes eingestellt werden. Die relative Ausrichtung der Druckköpfe zum Druckkopfmodul geschieht mittels eines geeigneten Werkzeuges, bevor das Druckkopfmodul mit den dann exakt positionierten Druckköpfen in den Single-Pass-Tintenstrahldrucker lagefixiert eingesetzt wird.
Nachteiligerweise hat sich herausgestellt, dass ein zum Druckkopfmodul lagefixiert eingebauter Druckkopf bei einer Temperaturwechselbeanspruchung seine relative Position zum Druckkopfmodul zu ändern vermag. Überraschenderweise kann es hierbei zu dauerhaften Positionsveränderungen des Druckkopfes kommen, die zu sichtbaren Abweichungen im Druckbild führen.
Aus US 2012/0147094 A1 ist ein mit einer Druckkopfverstelleinrichtung versehener Sub-Carriage einer Schlitteneinrichtung (Carriage Assembly) eines Tintenstrahldruckers bekannt. In dem Sub-Carriage sind mehrere Druckköpfe mit einer sich jeweils in einer X-Y-Ebene erstreckenden Druckseite aufgenommen, wobei jeder Druckkopf mittels der Druckkopfverstelleinrichtung in einer X-Richtung verschiebbar und um eine zur X-Y-Ebene senkrechten Drehachse drehbar gelagert ist.
Weitere Druckkopfverstelleinrichtungen für Tintenstrahldrucker sind WO 2011/002747 A2 , US 2011/074877 A1 , US 2002/024554 A1 und EP 2 353 868 A1 bekannt.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Druckkopfverstelleinrichtung anzugeben, die einerseits eine Lagepositionierung des Druckkopfes gegenüber einem Drucckopfmodul erlaubt, die aber andererseits gegenüber Temperaturwechselbeanspruchungen möglichst unempfindlich ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Druckkopfverstelleinrichtung für einen Druckkopf mit einer sich in einer X-Y-Ebene erstreckenden Druckseite gelöst, wobei ein Verstelladapter mit einem in der X-Y-Ebene verstellbaren Aufnahmemittel umfasst ist. In dem verstellbaren Aufnahmemittel ist ein Festende des Druckkopfes aufgenommen. Weiter ist ein Losende des Druckkopfes in X-Richtung verschiebbar und um eine zur X-Y-Ebene senkrechten Drehachse drehbar am Verstelladapter gelagert.
Die Erfindung geht dabei in einem ersten Schritt von der durch eigene Beobachtungen gewonnenen Erkenntnis aus, dass ein im Druckkopfmodul fixierter Drucckopf unter Temperaturwechselbeanspruchung seine relative Position zum Drucckopf deswegen auch dauerhaft ändert, weil nach einem Temperaturgang bei Rückkehr zur Ausgangstemperatur nicht sichergestellt ist, dass der Druckkopf wieder seine ursprüngliche Lage einnimmt. Beispielsweise ist bei einem am Druckkopfmodul zweiseitig eingespannten Druckkopf bei einer temperaturbedingten Wärmeausdehnung nicht festgelegt, welche der Einspannungsseiten die Rolle des Fest- oder des Losendes übernimmt. Bei einer Abkühlung des Druckkopfes auf die ursprüngliche Temperatur wiederum können die Einspannungsseiten auch ihre Rollen als Fest- oder als Losende tauschen. Unter mehrfacher Temperaturwechselbeanspruchung vermag somit ein Druckkopf trotz Einspannung am Druckkopfmodul nach Art einer Raupenbewegung im µm-Bereich zu wandern, wodurch sich sichtbare Abweichungen im Druckbild der Single-Pass-Tintenstrahldruckers ergeben können. Eigene Untersuchungen haben bei eingespannten Druckköpfen während des Betriebs eines Single-Pass-Tintenstrahldruckers tatsächliche Lageveränderungen im Bereich einiger µm ergeben.
Die trotz Fixierung der Druckköpfe am Druckkopfmodul im Betrieb eines Single-Pass-Tintenstrahldruckers auftretende, im Druckbild sichtbare Lageverschiebung der Druckköpfe ist somit eine Folge von häufigen Temperaturwechseln. Die häufigen Temperaturwechsel sind eine unmittelbare Folge davon, dass der Druckkopf und seine Einbauumgebung während des Betriebs durch die Piezo-Tätigkeit der Tintenausstoßdüsen zum einen und durch die Zuströmung der Tinte zum anderen beständig unterschiedlichen Temperaturen ausgesetzt sind. Selbst der Betrieb eines Tintenstrahldruckers in einem temperierten Raum vermag deshalb nicht, dass gegebene Problem zu beseitigen.
In einem zweiten Schritt geht die Erfindung von der Überlegung aus, den Drucckopf zwar in seiner relativen Lage positionierbar im Druckkopfmodul zu fixieren, den Druckkopf dabei jedoch derart festzuhalten, dass ein definiertes Loslager geschaffen ist, wodurch sich der Druckkopf nach einem Temperaturgang selbsttätig wieder in die ursprüngliche Lage repositioniert.
Letzteres gelingt dadurch, dass der Druckkopf von einem Verstelladapter aufgenommen ist. Dabei ist ein Losende des Druckkopfes in X-Richtung verschiebbar und um eine zur X-Y-Ebene senkrechten Drehachse drehbar an dem Verstelladapter gelagert. Ein Festende des Druckkopfes ist in einem in der X-Y-Ebene am Verstelladapter verstellbaren Aufnahmemittel aufgenommen. Der Druckkopf mit dem Verstelladapter, also die Druckkopfverstelleinrichtung als solche, wird an einem Druckkopfmodul befestigt. Dazu kann der Verstelladapter am Druckkopfmodul verschraubt, verklebt, verpresst oder in sonstiger Art und Weise verbunden sein.
Durch eine Justage des das Festende aufnehmenden Aufnahmemittels am Verstelladapter kann zum einen die Lage des Druckkopfes gegenüber dem Drucckopfmodul in Quer- oder X-Richtung verändert und zum anderen unter Drehung um die am Losende definierte Drehachse der Azimutwinkel des Druckkopfes in der X-Y-Ebene eingestellt werden. Das Losende des Druckkopfes ist zusätzlich in X-Richtung verschiebbar gelagert. Trotz einer zweiseitigen Einspannung wird hierdurch ein Wandern des Druckkopfes nach häufigen Temperaturwechselbeanspruchungen verhindert. Eine infolge eines Temperaturganges resultierende Längendifferenz des Druckkopfes gegenüber dem Druckkopfmodul wird durch das in X-Richtung verschiebbare Losende aufgenommen. Nach einem Temperaturgang kehrt das verschiebbare Losende des Druckkopfes wieder in seine ursprüngliche Position zurück. Der Druckkopf hat seine Lage gegenüber dem Druckkopfmodul nicht verändert.
Durch den vorgesehenen Verstelladapter ermöglicht es die Erfindung, einen Druckkopf gegenüber einem Druckkopfmodul auszurichten und anschließend zu fixieren. Durch die definierte Zuweisung eines Losendes wird andererseits ein Wandern eines ausgerichteten und fixierten Druckkopfes bei häufigen Temperaturwechseln vermieden.
Die Erfindung eignet sich grundsätzlich für jeden Tintenstrahldrucker. Insbesondere ist die Erfindung für einen Single-Pass-Tintenstrahldrucker geeignet, bei dem bereits Lageveränderungen des Druckkopfes im µm-Bereich negative Auswirkungen auf die Qualität des Druckbildes haben können.
Das Aufnahmemittel kann mittels eines Schiebe-, Gleit- oder Wälzlagers oder mittels einer Kombination verschiedener Lagerarten am Verstelladapter verstell- oder verschiebbar ausgebildet sein. Auch kann eine Kulissenführung, Zwangsführung oder dergleichen zum Verändern der Position des Aufnahmemittels am Verstelladapter vorgesehen sein. Auch können andere Mittel zu einer verstellbaren Befestigung des Aufnahmemittels am Verstelladapter realisiert sein. Zur Lagerung des Losendes des Druckkopfes wiederum kann insbesondere ein Drehschubgelenk ausgebildet sein. Auch kann eine ihrerseits drehbar gelagerte Linearführung für das Losende vorgesehen werden.
Um den Temperaturgang der Druckkopfverstelleinrichtung als solche möglichst gering zu halten, ist der Verstelladapter bevorzugt im Wesentlichen aus einem dehnungsneutralen Material gefertigt, welches in einem Temperaturbereich zwischen 20°C und 50°C, insbesondere zwischen 25°C und 40°C, einen Wärmeausdehnungskoeffizienten von weniger als 5^∗10^-6 K^-1, insbesondere von weniger als 2^∗10^-6 K^-1, aufweist. Ein solches Material ist beispielsweise eine Invar-StahlLegierung, ein CFK (kohlefaserverstärkter Kunststoff)-Werkstoff oder eine Keramik. Wegen der vergleichsweise aufwändigen Bearbeitung einer Keramik ist jedoch einer Stahllegierung oder einem CFK-Werkstoff der Vorzug zu geben.
Bevorzugt ist das Aufnahmemittel in X-Richtung und in Y-Richtung unabhängig verstellbar ausgebildet. Mit einer unabhängigen Verstellbarkeit in X- und in Y-Richtung lässt sich das Festende des Druckkopfes genauer positionieren. Insbesondere wird durch die Verstellung in X-Richtung die Lage des Druckkopfes in Querrichtung des Single-Pass-Tintenstrahldruckers justiert. Durch eine unabhängige Verstellung in der Y-Richtung erfolgt die Verschwenkung des Druckkopfes um die Drehachse des Losendes, wodurch die Parallelität des Druckkopfes zum Druckkopfmodul eingestellt wird.
In einer bevorzugten Weiterbildung der Druckkopfverstelleinrichtung umfasst das Aufnahmemittel zwei in der X-Y-Ebene versetzt angeordnete drehbare Exzenterscheiben, an denen das Festende des Druckkopfes anliegt. In einfacher und mechanisch stabiler Konstruktion wird durch eine Drehung einer der Exzenterscheiben die Lage des Druckkopfes in Querrichtung eingestellt. Durch Drehen der anderen Exzenterscheibe wird der Druckkopf in der X-Y-Ebene um die Drehachse des Losendes verschwenkt. Querlage und Drehwinkel des Druckkopfes sind voneinander unabhängig mit hoher Auflösung einstellbar. Durch Fixierung der eingestellten Position der Exzenterscheiben wird das Festende des Druckkopfes am Verstelladapter festgelegt. Die Fixierung kann beispielsweise durch ein selbsthemmendes Getriebe in einem Antrieb der Exzenterscheiben oder durch eine mechanische oder elektrische Blockierung ausgebildet sein.
Das Festende des Druckkopfes kann grundsätzlich ohne Freiheitsgrad fest an dem Aufnahmemittel montiert sein. Da jedoch ein Verschwenken des Druckkopfes um die Drehachse am Losende ermöglicht bleiben sein soll, ist das Festende des Druckkopfes in vorteilhafterweise gegen das Aufnahmemittel vorgespannt. Durch eine Vorspannung kann die Position des Festendes in der X-Y-Ebene beibehalten und zugleich ohne aufwändige mechanische Konstruktion die Verschwenkbarkeit als ein möglicher Freiheitsgrad des Druckkopfes gewährleistet bleiben. Die Vorspannung kann durch geeignete elektromagnetische oder mechanische Vorspannmittel realisiert sein. Als mechanische Vorspannmittel eignen sich insbesondere Federelemente wie Blattfedern oder Schraubenfedern.
In einer zweckmäßigen Ausgestaltung ist das Festende des Druckkopfes gegen das Aufnahmemittel magnetisch vorgespannt. Mit anderen Worten sind insbesondere Permanentmagnete vorgesehen, die auf das Festende eine Kraft in Richtung auf das Aufnahmemittel ausüben. Das Festende kann insofern von den Magnetmitteln entweder in Richtung auf das Aufnahmemittel angezogen oder abgestoßen werden. Dazu ist entweder das Aufnahmemittel oder das Festende magnetisch.
Zur Definition der Drehachse für das Losende umfasst der Verstelladapter bevorzugt ein Anschlagselement, an dem das Losende des Druckkopfes in Y-Richtung anliegt. Durch den Anschlagsbereich, an dem das Losende dem Anschlagselement anliegt, ist die Drehachse festgelegt. Zweckmäßigerweise ist das Anschlagselement als ein sich in Z-Richtung erstreckender Stift ausgebildet. Dabei bildet die Stiftachse als solche zugleich die Drehachse für das Losende des Druckkopfes.
Zur Anlage des Losendes am Anschlagselement ist der Druckkopf bevorzugt gegen das Anschlagselement vorgespannt. Die Vorspannung kann wie erwähnt wiederum durch geeignete elektromagnetische oder mechanische Vorspannmittel realisiert sein. Als mechanische Vorspannmittel eignen sich Federelemente wie Blattfedern oder Schraubenfedern. Besonders bevorzugt sind Magnetmittel, die auf das Losende eine Kraft in Richtung auf das Anschlagselement ausüben. Solche Magnetmittel können das Losende in Richtung auf das Anschlagselement anziehen oder abstoßen. Als Magnetmittel sind zweckmäßigerweise Permanentmagnete eingesetzt, wobei entweder das Anschlagselement oder das Losende des Druckkopfes magnetisch ausgeführt ist.
Der Verstelladapter selbst kann ein- oder mehrteilig ausgeführt sein. Insbesondere können Teile des Verstelladapters auch am Druckkopfmodul bzw. an einem dort befindlichen entsprechenden Einbaurahmen des Druckkopfes integriert sein. Im letzteren Fall liegt die beanspruchte Druckkopfverstelleinrichtung gegebenenfalls erst nach erfolgter Montage des Druckkopfes am Druckkopfmodul vor.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Verstelladapter mehrteilig ausgebildet. Hierdurch kann eine einfachere Montage der Druckkopfverstelleinrichtung am Druckkopfmodul erzielt werden. In einer hierzu bevorzugten Variante ist der Verstelladapter in ein das Losende des Druckkopfes aufnehmendes erstes Adapterteil und in ein das Festende des Druckkopfes aufnehmendes zweites Adapterteil getrennt. Zur Montage kann beispielsweise das erste Adapterteil zunächst am Druckkopfmodul befestigt werden. Anschließend kann das Druckkopfmodul mit dem zweiten Adapterteil montiert werden, wobei das Losende dem bereits montierten ersten Adapterteil zugeführt wird.
Zweckmäßigerweise umfasst der Verstelladapter in Z-Richtung eine Anlagefläche für den Druckkopf. Hierdurch wird sichergestellt, dass der Druckkopf in Richtung zur Druckseite sicher im Druckkopfmodul gehalten ist. Durch die Anlagefläche ist ein Herausfallen oder ein Bewegen des Druckkopfes in Z-Richtung gegen die Druckfläche unterbunden.
Wiederum bevorzugt ist der Druckkopf gegen die Anlagefläche des Verstelladapters vorgespannt. Als Vorspannmittel können zweckmäßigerweise die bereits vorgenannten Mittel eingesetzt sein.
In einer weiter vorteilhaften Ausgestaltung der Druckkopfverstelleinrichtung ist ein elektrischer Antrieb zur Verstellung des Verstelladapters vorgesehen. Hierdurch ist eine einfache Nachjustage der Druckköpfe beim Aufstellen eines Single-Pass-Tintenstrahldruckers ermöglicht. Andererseits kann durch eine laufende Positionskontrolle auch während des Betriebs des Single-Pass-Tintenstrahldruckers eine kontinuierliche Nachführung der Druckköpfe erfolgen, sofern wider Erwarten während des Betriebs eine Positionsänderung des Druckkopfes eingetreten ist.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1:: in perspektivischer Darstellung eine erste Variante einer Druckkopfverstelleinrichtung mit einem Druckkopf und einem Verstelladapter,
Fig. 2:: in perspektivischer Darstellung eine zweite Variante einer Druckkopfverstelleinrichtung mit einem Druckkopf und einem Verstelladapter,
Fig. 3: die Druckkopfverstelleinrichtung gemäß Fig. 2 aus einer anderen Perspektive,
Fig. 4:: in einer Detailansicht eine erstes Adapterteil zur Lagerung des Losendes eines Druckkopfes, und
Fig. 5:: in einer Detailansicht ein zweites Adapterteil zur Aufnahme des Festende eines Druckkopfes.

Die in Fig. 1 dargestellte Druckkopfverstelleinrichtung 1 umfasst einen Druckkopf 3, der an einem Verstelladapter 4 verstellbar montiert ist. Der gezeigte Verbund aus Verstelladapter 4 und Druckkopf 3 ist in einen Rahmen eines nicht gezeigten Druckkopfmoduls eingebaut. Insbesondere ist hierbei der Verstelladapter 4 am Rahmen des Druckkopfmoduls verschraubt. Durch eine Lageänderung des Druckkopfes 1 gegenüber dem Verstelladapter 4 ist eine Justierung des Drucckopfes 1 gegenüber dem Druckkopfmodul ermöglicht.
Der entsprechend Fig. 1 im Verbund mit dem Verstelladapter 4 gezeigte Drucckopf 3 erstreckt sich im Wesentlichen entlang einer Querrichtung (X-Richtung). Beim Bedrucken wird das Druckmedium in einer Laufrichtung (Y-Richtung) unter dem Druckkopf 3 hindurchbewegt. Der Druckkopf 3 weist auf seiner nicht sichtbaren Unterseite eine Druckseite 6 auf, die als ein Array aus einzelnen Tintenausstoßdüsen gebildet ist. Beim Bedrucken werden aus den Tintenausstoßdüsen Tintentropfen in Z-Richtung auf das durchlaufende Druckmedium ausgestoßen. Die Betätigung der einzelnen Tintenausstoßdüsen erfolgt insbesondere piezoelektrisch. Die Lage des X-Y-Z-Koordinatensystems ist mit eingezeichnet.
Der gezeigte Verbund aus Druckkopf 3 und Verstelladapter 4 ist im montierten Zustand Teil eines Druckkopfmoduls. Ein derartiges Druckkopfmodul erstreckt sich in Quer- oder X-Richtung über die gesamte zu bedruckenden Breite des Druckmediums. Entlang der X-Richtung sind in dem Druckkopfmodul mehrere der gezeigten Druckkopfverstelleinrichtungen 1 nebeneinander und in Y-Richtung versetzt zueinander angeordnet.
Der Druckkopf 3 ist mit einem Losende 8 und mit einem Festende 9 am Verstelladapter 4 in der X-Y-Ebene verstellbar montiert. In Z-Richtung weist der Verstelladapter 4 Anlageflächen 11 auf, denen sich in X-Richtung erstreckende Enden des Druckkopfes 3 aufliegen. Auf diese Weise ist der Abstand der Druckseite 6 des Druckkopfes 3 gegenüber dem Druckmedium in Z-Richtung definiert.
An den beiden sich in X-Richtung erstreckenden Enden des Druckkopfes 3, also an dem Losende 8 und an dem Festende 9, ist ein erstes Anlageelement 12 bzw. ein zweites Anlageelement 13 montiert. Die Anlageelemente 12, 13 dienen der Positionierung des Druckkopfes 3 gegenüber dem Verstelladapter 4. Alternativ können auch die Enden des Druckkopfes 3 als solche ohne montierte Anlageelemente 12, 13 zur Positionierung am Verstelladapter 4 ausgestaltet sein. Vorliegend sind die Anlageelemente 12, 13 jeweils mit den Enden des Druckkopfes 3 verschraubt.
Bei der Druckkopfverstelleinrichtung 1 gemäß Fig. 1 ist der Verstelladapter 4 zweiteilig ausgebildet. Er kann ebenso auch einteilig gefertigt sein. Der gezeigte Verstelladapter 4 umfasst ein erstes Adapterteil 16 zur Festlegung des Losendes 8 des Druckkopfes 3 und ein zweites Adapterteil 17 zur Festlegung des Festendes 9 des Druckkopfes 3. Beide Adapterteile 16, 17 sind winkelig ausgebildet und weisen Befestigungsmittel (vorliegend Bohrungen) zum Befestigen an einem Rahmen des nicht gezeigten Druckkopfmoduls auf.
Das erste Adapterteil 16 umfasst als ein Anschlagselement 18 für das Losende 8 des Druckkopfes 3 einen sich in Z-Richtung erstreckenden Stift 19. Das im Wesentlichen L-förmige erste Anlageelement 12 am Losende 8 des Druckkopfes 3 liegt mit seinem sich in X-Richtung erstreckenden Schenkel in Y-Richtung dem Stift 19 an. Gegen diesen Stift 19 ist das Losende 8 mit in Fig. 1 nicht erkennbaren Magnetmitteln vorgespannt. In X-Richtung ist zwischen dem anderen Schenkel des ersten Anlageelements 12 und dem Stift 19 ein Spiel vorhanden. Das Losende 8 ist damit in X-Richtung verschiebbar am ersten Adapterteil 16 des Verstelladapters 4 geführt. Der Stift 19 stellt eine sich in Z-Richtung ersteckende Drehachse für das Losende 8 dar.
Das zweite Adapterteil 17 des Verstelladapters 4 umfasst ein in der X-Y-Ebene verstellbares Aufnahmemittel 20, in dem das Festende 9 des Druckkopfes 1 aufgenommen ist. Insbesondere ist das Festende 9 des Druckkopfes 1 mittels in Fig. 1 wiederum nicht erkennbaren Magnetmitteln in X-Richtung und in Y-Richtung gegen das Aufnahmemittel 20 vorgespannt. Das Aufnahmemittel 20 umfasst eine erste sichtbare Exzenterscheibe 21 und eine hierzu in der X-Y-Ebene versetzt angeordnete zweite nicht erkennbare Exzenterscheibe 22 (siehe dazu Fig. 2). Durch Antrieb der beiden Exzenterscheiben 21, 22 wird das Festende 9 des Druckkopfes 1 unabhängig in der X-Richtung (erste Exzenterscheibe 21) und in der Y-Richtung (zweite Exzenterscheibe 22) bewegt und fixiert. Zum Betätigen der Exzenterscheiben 21, 22 sind elektrische Antriebe 25 bzw. 24 vorgesehen.
Bereits aus Fig. 1 wird ersichtlich, dass das Losende 8 des Druckkopfes 3 am ersten Adapterteil 16 des Verstelladapters 4 in Y-Richtung festgelegt, jedoch um eine durch den Stift 19 definierte Drehachse schwenkbar gelagert ist. In X-Richtung ist das Losende 8 des Druckkopfes 1 verschiebbar ausgeführt. Das erste Anlageelement 12 und der Stift 19 bilden für das Losende 8 des Druckkopfes 1 insofern ein Dreh-Schub-Gelenk. Durch Betätigung der beiden Exzenterscheiben 21, 22 ist das Festende 9 des Druckkopfes 3 in der X-Y-Ebene verschiebbar. Die Position des Festendes 9 in der X-Y-Ebene ist hierbei durch den Anschlag des zweiten Anlageelements 13 an den beiden Exzenterscheiben 21, 22 festgelegt. Über eine Betätigung der ersten Exzenterscheibe 21 wird der Druckkopf 3 insgesamt in X-Richtung verschoben. Durch Betätigung der zweiten Exzenterscheibe 22 wird der Druckkopf in der X-Y-Ebene um die durch den Stift 19 definierte Drehachse gedreht und somit der Azimutwinkel des Druckkopfes 3 in der X-Y-Ebene eingestellt.
Kommt es bei einer Temperaturwechselbeanspruchung zu einer Längenänderung des Druckkopfes 3 zwischen dem Losende 8 und dem Festende 9, so verschiebt sich das Losende 8 in X-Richtung gegenüber dem Stift 19. Wird nach einem Temperaturgang wieder die ursprüngliche Temperatur erreicht, so kehrt auch das Losende 8 des Druckkopfes 1 in seine ursprüngliche Position zurück. Ein Wandern des Druckkopfes 1 gegenüber dem Druckkopfmodul infolge mehrfacher Temperaturwechselbeanspruchung ist durch den vorliegenden Verstelladapter 4 verhindert. Zugleich kann durch Betätigen des Aufnahmemittels 20 der Druckkopf gegenüber dem Druckkopfmodul verstellt und positioniert werden.
In Fig. 2 ist eine zweite Variante einer Druckkopfverstelleinrichtung 1 aus einer ähnlichen Perspektive wie in Fig. 1 dargestellt. Gegenüber der Druckkopfverstelleinrichtung 1 entsprechend Fig. 1 unterscheidet sich die Druckkopfverstelleinrichtung 1 in Fig. 2 durch die Ausgestaltung des ersten Anlageelements 12. Das Anlageelement 12 entsprechend Flg. 2 hat eine im Wesentlichen T-förmige Gestalt, wobei der sich in X-erstreckende Schenkel des T in Y-Richtung dem Stift 19 anliegt. In X-Richtung ist das Anlageelement 12 am Stift 19 verschiebbar gelagert.
Im Übrigen weisen die beiden Anlageelemente 12, 13 gegenüber der Druckkopfverstelleinrichtung 1 gemäß Fig. 1 eine größere Dicke in Z-Richtung auf.
Am Festende 9 des Druckkopfes 3 ist deutlich das zweite Anlageelement 13 erkennbar, welches in X-Richtung der ersten Exzenterscheibe 21 und in Y-Richtung der zweiten Exzenterscheibe 22 anliegt. Die beiden Exzenterscheiben 21, 22 sind in dem winkeligen zweiten Adapterteil 17 des Verstelladapters 4 drehbeweglich aufgenommen.
In Fig. 3 ist die Druckkopfverstelleinrichtung 1 entsprechend Fig. 2 in einer Aufsicht dargestellt. Der Druckkopf 3 ist in Z-Richtung von oben einsehbar. Unmittelbar ersichtlich werden das Festende 8 und das Losende 9 des Druckkopfes 3. Am Losende 8 erkennt man das T-förmige erste Anlageelement 12, welches in Y-Richtung dem Stift 19 des ersten Adapterteils 16 des Verstelladapters 4 anliegt.
In Y-Richtung ist zwischen dem Verstelladapter 4, umfassend das erste Adapterteil 16 und das zweite Adapterteil 17, und dem Druckkopf 3 jeweils ein Spalt 27 ausgebildet. Dort sind am ersten Adapterteil 16 und am zweiten Adapterteil 17 jeweils Magnetelemente 29 angeordnet. Die Magnetelemente 29 sind als Permanentmagnete ausgebildet und spannen am ersten Adapterteil 16 das Losende 8 des Druckkopfes 3 gegen den Stift 19 bzw. am zweiten Adapterteil 17 das Losende 9 gegen die zweite Exzenterscheibe 22 vor. Ferner sind am zweiten Adapterteil 17 weitere Magnetelemente 29 erkennbar, die in X-Richtung den Druckkopf 3 insgesamt bzw. sein Festende 9 gegen die erste Exzenterscheibe 29 vorspannen.
Nicht erkennbar in den Fig. 1 bis 3 sind zusätzlich eingesetzte Magnetelemente, die die Enden des Druckkopfes 3 in Z-Richtung nach unten gegen die aus den Fig. 1 und 2 erkennbaren Anlageflächen 11 vorspannen.
In Fig. 4 ist in einer Detailansicht das erste Adapterteil 16 der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Druckkopfverstelleinrichtungen 1 dargestellt. Das erste Adapterteil 16 lagert das Losende 8 des Druckkopfes 3. Man erkennt deutlich den Stift 19, dem ein Schenkel des ersten Anlageelements 12 in X-Richtung anliegt. Ebenso erkennbar wird die Anlagefläche 11, der das Losende 8 des Druckkopfes 3 in Z-Richtung anliegt. In diese Anlagefläche 11 sind die nun deutlich erkennbaren Magnetelemente 29 integriert, die das Losende 8 des Druckkopfes 3 in Z-Richtung gegen das erste Adapterteil 16 und somit gegen dessen Anlagefläche 11 ziehen bzw. vorspannen.
In einer weiteren Detailansicht entsprechend Fig. 4 ist in Fig. 5 das zweite Adapterteil 17 der Druckkopfverstelleinrichtungen 1 entsprechend Fig. 1 und 2 zu einer verstellbaren Aufnahme des Festendes 9 des Druckkopfes 3 dargestellt. Man erkennt nun deutlich das das Festende 9 des Druckkopfes 3 aufnehmende Aufnahmemittel 20, welches zur Anlage in X-Richtung eine erste Exzenterscheibe 21 und in Y-Richtung eine zweite Exzenterscheibe 22 umfasst. In dem winkeligen zweiten Adapterteil 17 sind die beiden elektrischen Antriebe 24, 25 zum Betätigen der Exzenterscheiben 22, 21 angeordnet. Die elektrischen Antriebe 24, 25 sind über eine entsprechende Steuereinrichtung stufenlos verstellbar.
Deutlich sichtbar werden in Fig. 5 auch die Magnetelemente 29, die das Festende 9 des Druckkopfes 3 zum einen in Y-Richtung gegen die zweite Exzenterscheibe 22 und zum anderen in Z-Richtung gegen die Anlagefläche 11 des zweiten Adapterteils 17 vorspannen. Die Magnetelement 29, die das Festende 9 des Druckkopfes 3 gegen die erste Exzenterscheibe 21 vorspannen, sind in Fig. 5 nicht erkennbar.

Bezugszeichenliste

1: Druckkopfverstelleinrichtung
3: Druckkopf
4: Verstelladapter
6: Druckseite
8: Losende
9: Festende
11: Anlagefläche
12: erstes Anlageelement
13: zweites Anlageelement
16: erstes Adapterteil
17: zweites Adapterteil
18: Anschlagselement
19: Stift
20: Aufnahmemittel
21: erste Exzenterscheibe
22: zweite Exzenterscheibe
24: Antriebsmotor
25: Antriebsmotor
27: Spalt
29: Magnetelement

Claims

Druckkopfverstelleinrichtung (1) für einen Tintenstrahldrucker, umfassend einen Verstelladapter (4) und einen Druckkopf (3) mit einer sich in einer X-Y-Ebene erstreckenden Druckseite (6), wobei der Verstelladapter (4) zur Aufnahme eines einzelnen Druckkopfes (3) und zur Befestigung an einem Rahmen eines Druckkopfmoduls ausgebildet ist, wobei der Verstelladapter (4) ein in der X-Y-Ebene verstellbares Aufnahmemittel (20) umfasst, in dem ein Festende (9) des Druckkopfes (3) aufgenommen ist, und wobei ein Losende (8) des Druckkopfes (3) in X-Richtung verschiebbar und um eine zur X-Y-Ebene senkrechten Drehachse drehbar am Verstelladapter (4) gelagert ist.
Druckkopfverstelleinrichtung (1) nach Anspruch 1,
wobei das Aufnahmemittel (20) in X-Richtung und in Y-Richtung unabhängig verstellbar ausgebildet ist.
Druckkopfverstelleinrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2,
wobei das Aufnahmemittel (20) zwei in der X-Y-Ebene versetzt angeordnete drehbare Exzenterscheiben (21, 22) umfasst, an denen das Festende (9) des Druckkopfes (3) anliegt.
Druckkopfverstelleinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei das Festende (9) des Druckkopfes (3) gegen das Aufnahmemittel (20) vorgespannt ist.
Druckkopfverstelleinrichtung nach Anspruch 4,
wobei das Festende (9) des Druckkopfes (3) gegen das Aufnahmemittel (20) magnetisch vorgespannt ist.
Druckkopfverstelleinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei der Verstelladapter (4) ein Anschlagselement (18) umfasst, an dem das Losende (8) des Druckkopfes (3) in Y-Richtung anliegt.
Druckkopfverstelleinrichtung (1) nach Anspruch 6,
wobei das Anschlagselement (18) als ein sich in Z-Richtung erstreckender Stift (19) ausgebildet ist.
Druckkopfverstelleinrichtung (1) nach Anspruch 6 oder 7,
wobei das Losende (8) des Druckkopfes (3) in Y-Richtung gegen das Anschlagselement (18) vorgespannt ist.
Druckkopfverstelleinrichtung (1) nach Anspruch 8,
wobei das Losende (8) des Druckkopfes (3) in Y-Richtung gegen das Anschlagselement (18) magnetisch vorgespannt ist.
Druckkopfverstelleinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei der Verstelladapter (4) mehrteilig ausgebildet ist.
Druckkopfverstelleinrichtung (1) nach Anspruch 10,
wobei der Verstelladapter (4) in ein das Losende (8) des Druckkopfes (3) aufnehmendes erstes Adapterteil (16) und in ein das Festende (9) des Druckkopfes aufnehmendes zweites Adapterteil (17) getrennt ist.
Druckkopfverstelleinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei der Verstelladapter (4) in Z-Richtung eine Anlagefläche (11) für den Druckkopf (3) umfasst.
Druckkopfverstelleinrichtung (1) nach Anspruch 12,
wobei der Druckkopf (3) gegen die Anlagefläche (11) des Verstelladapters (4) vorgespannt ist.
Druckkopfverstelleinrichtung (1) nach Anspruch 13,
wobei der Druckkopf (3) gegen die Anlagefläche (11) des Verstelladapters (4) magnetisch vorgespannt ist.
Druckkopfverstelleinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Verstelladapter (4) im Wesentlichen aus einem dehnungsneutralen Material gefertigt ist, welches in einem Temperaturbereich zwischen 20°C und 50°C, insbesondere zwischen 25°C und 40°C, einen Wärmeausdehnungskoeffizienten von weniger als 5^∗10^-6 K^-1, insbesondere von weniger als 2^∗10^-6 K^-1, aufweist.
Druckkopfverstelleinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei ein elektrischer Antrieb (24, 25) zur Verstellung des Verstelladapters (4) umfasst ist.