NL1025894C2 - Printwerkwijze voor een inkjetprinter en inkjetprinter geschikt voor toepassing van deze werkwijze. - Google Patents

Description

<

Printwerkwijze voor een Inkjetprinter en inkjetprinter geschikt voor toepassing van deze werkwijze 5

De uitvinding betreft een werkwijze voor een inkjetprinter omvattend een met inkt gevulde kamer voorzien van een spuitmond, welke kamer in werkzame verbinding staat met een piëzo-elektrische actuator, de werkwijze omvattend het elektrisch bekrachtigen van de actuator waardoor deze vervormt, het ontstaan van een drukgolf in de kamerton 10 gevolge van deze vervorming, door welke drukgolf een druppel Inkt uit de spuitmond gestoten wordt èn de actuator wordt vervormd, door welke vervorming deze actuator een elektrisch signaal opwekt, en het analyseren van dit signaal. De uitvinding betreft tevens een printer welke geschikt is voor toepassing van deze werkwijze.

15 Een dergelijke werkwijze is bekend uit de Europese aanvrage EP 1 013 453. Een inkjetprinter van het piëzo-type heeft een printkop welke een inktkamer (ookwel “inktkanaai” of kortweg “kanaal” genoemd) heeft die in werkzame verbinding staat met een piëzo-elektrische actuator. In een uitvoeringsvorm heeft de inktkamer een flexibele wand welke vervormbaar is door bekrachtiging van de met deze wand in verbinding 20 staande actuator. Door het vervormen van de wand ontstaat een drukgolf in de kamer welke bij voldoende sterkte zal leiden tot de uitstoot van een inktdruppel uit de spuitmond van deze kamer. De drukgolf op zijn beurt echter heeft ook weer een vervorming van de wand tot gevolg welke doorgegeven kan worden aan de piëzo-elektrische actuator. Deze zal onder invloed van zijn vervorming een elektrisch signaal 25 opwekken.

Uit genoemde aanvrage is bekend dat door analyse van dit signaal informatie verkregen kan worden over de toestand van de met deze actuator overeenkomende inktkkamer. Zo kan uit dit signaal afgeleid worden of er zich een luchtbel of andere onregelmatigheid in de kamer bevindt, of de spuitmond schoon is, of er mechanische gebreken zijn aan 30 de inktkamer etc. In beginsel kan elke onregelmatigheid die van invloed Is op de drukgolf zelf door analyse van dit signaal opgespoord worden.

Nadeel van de bekende werkwijze is dat het signaal dat door de piëzo-elektrische actuator wordt opgewekt als reactie op zijn vervorming door de drukgolf in het kanaal, 35 los van de eventuele aanwezigheid van random verstoringen (ruis), veelal zeer complex 1025894 « 2 is. Het blijkt dat de drukgolf in het kanaal geen eenvoudige sinus of anderszins eenvoudige golf is. Dit zou namelijk moeten leiden tot een tot een vergelijkbaar eenvoudig signaal. Blijkbaar wordt de drukgolf niet alleen opgewekt door de aan de druppeluitstoot direct voorafgaande vervorming van de actuator maar zijn er ook nog tal 5 van andere gebeurtenissen die mede deze drukgolf opwekken. Gevolg van deze complexe drukgolf is evenwel dat ook het signaal dat door de actuator wordt opgewekt als resultaat van deze drukgolf zeer complex is. De analyse van een dergelijk complex signaal vergt een complex meetcircuit en/of relatief lange verwerkingstijden. Dit is in het bijzonder nadelig, met name voor inkjetprinters met vele inktkamers, wanneer Iedere 10 kamer van de printer na iedere bekrachtiging gecontroleerd dient te worden op onregelmatigheden. Ten eerste zal het niet goedkoop zijn om een dergelijk meetcircuit voor iedere kamer te integreren in de inkjet printer, maar bovendien zal het veelal moeilijk worden om een analyse af te ronden binnen de tijd die er is totdat een volgende inktdruppel uit deze kamer gestoten dient te worden (typisch 10*4 seconden). Het moge 15 duidelijk zijn dat met name voor toepassingen waar een hoge printkwaliteit gerealiseerd dient te worden, bijvoorbeeld bij het afdrukken van kleurenfoto’s en het maken van reclame posters, een controle van iedere inktkamer na iedere bekrachtiging gewenst Is.

Doel van de uitvinding is om een werkwijze te verkrijgen waarbij aan de hiervoor 20 beschreven nadelen tegemoet is gekomen. Hiertoe is een werkwijze uitgevonden waarbij het signaal voorafgaand aan de analyse wordt aangepast door een non-random bijdrage in dit signaal welke zijn oorsprong heeft in een andere gebeurtenis dan het genoemde bekrachtigen van de actuator wordt verwijderd uit dit signaal.

Bij deze uitvinding is gebruik gemaakt van de erkenning dat gebeurtenissen anders dan 25 het genoemde bekrachtigen van de actuator althans ten dele vooraf bekende gebeurtenissen zijn. Zo kunnen er in de kamer restgolven aanwezig zijn van eerdere bekrachtigingen van de piëzo-elektrische actuator. Van invloed op de drukgolf kunnen bijvoorbeeld ook mechanische vervormingen van de inkjet kop zijn die een andere oorsprong hebben dan de bekrachtiging van de piëzo-elektrische actuator van de 30 inktkamer, zoals een periodieke vervorming die ergens in de printkop opgewekt wordt ten behoeve van het printproces. Ook andere gebeurtenissen die plaats moeten vinden ten behoeve van het printproces maar die geen directe vervorming van de kop en daarmee de kamer die gevuld is met inkt veroorzaken, kunnen leiden tot een merkbare bijdrage in de drukgolf in de kamer. Dit maakt dat deze gebeurtenissen ook een 35 merkbare bijdrage veroorzaken in het elektrisch signaal dat de piëzo-elektrische 1025894 « 3 vervormer opwekt wanneer hij door deze drukgolf vervormd wordt. Dit zorgt voor een vervuiling van het eigenlijke signaal dat geanalyseerd zou moeten worden, namelijk het signaal dat zou ontstaan als de drukgolf in de kamer alleen veroorzaakt zou zijn door de bekrachtiging van de piëzo-actuator gericht op de uitstoot van een inktdruppel. De 5 uitvinding nu maakt er gebruik van dat een bijdrage in de drukgolf ten gevolge van een of meer van deze gebeurtenissen veelal dermate bepaald ie, dat ook de bijdrage hiervan in het elektrisch signaal vooraf bepaald kan worden. Deze bijdrage zou bijvoorbeeld vooraf, na productie van de printer, of met regelmatige tussenpozen tijdens een servicebeurt, bepaald kunnen worden. Eenmaal bepaald, betekent dit weer dat een 10 dergelijke bijdrage, bijvoorbeeld onder toepassing van een geschikt filter, uit het signaal verwijderd kan worden. Dit resulteert in een veel “schoner0 signaal waaruit onregelmatigheden in de inktkamer veel eenvoudiger opgespoord kunnen worden.

In een uitvoeringsvorm wordt een bijdrage in het signaal ten gevolge van een of meer 15 eerdere bekrachtigingen van zelfde actuator verwijderd. Het blijkt dat een door bekrachtiging van de piëzo-actuator opgewekte drukgolf een relatief lange tijd nodig heeft om volledig te dempen. In een typische piêzo inkjet kop worden de actuatoren bekrachtigd met een frequentie van maximaal 104 Herz. Dit betekent dat de tijd tussen twee actuaties, in het geval dat er twee druppels inkt met de minimale tussentijd uit 20 dezelfde kamer gejet moeten worden, slechts een periode van 1*10“* seconde is. In deze korte tijd zal een drukgolf veelal niet volledig gedempt zijn. Gevolg is dat bij een nieuwe actuatie, indien er direct voorafgaand ook een actuatie is geweest, nog een merkbare rest drukgolf van deze voorafgaande drukgolf in de kamer aanwezig is. Deze rest drukgolf zorgt ook voor een bijdrage in de vervorming van de piëzo-actuator, en 25 dientengevolge voor een bijdrage in het elektrisch signaal dat door deze piëzo-actuator als respons op de vervorming wordt opgewekt Afhankelijk van de akoestiek in de kamer zou het zelfs zo kunnen zijn dat er nog een merkbare rest drukgolf aanwezig is van een actuatie welke twee of meer van deze periodes van 1*10** seconden voorafgaand aan de nieuwe bekrachtiging heeft plaatsgevonden. Omdat een dergelijke 30 restdrukgolf eenduidig bepaald is en vooraf vastgelegd kan worden, kan ook de bijdrage hiervan in het te analyseren signaal bepaald worden. Verwijdering van deze bijdrage maakt dat het te analyseren signaal eenvoudiger is. Opgemerkt zij dat de tijd tussen twee jetpuisen in geringe mate af kan wijken van een aantal malen de bovengenoemde periode, bijvoorbeeld omdat de beweging van de printheads niet geheel eenparig is. Het 35 spreekt voor zich dat in de huidige uitvinding rekening kan worden gehouden met een 1025894 4 dergelijke afwijking.

In een andere uitvoeringsvorm, waarbij de inkjet print kop een of meer additionele kamers voor het uitstoten van inktdruppels omvat, wordt een bijdrage in het te 5 analyseren signaal ten gevolge van een bekrachtiging van een of meer van deze additionele kamers uit dit signaal verwijderd. Het blijkt dat bekrachtiging van een piëzo-actuator van een nabijgelegen kamer ook kan leiden tot een drukgolf in de kamer onder beschouwing. Bekrachtiging van een dergelijke nabijgelegen actuator leidt namelijk veelal ook tot een vervorming van de omgeving van deze actuator. Indien de kamer 10 onder beschouwing in het gebied ligt waar deze vervorming merkbaar is dan kan deze vervorming dus leiden tot een drukgolf in deze kamer. Omdat deze vervorming vooraf eenduidig bepaald kan worden kan ook de uiteindelijke bijdrage hiervan in het te analyseren signaal van de kamer onder beschouwing vooraf bepaald worden. Onder gebruikmaking van de uitvinding wordt deze bijdrage uit het signaal verwijderd.

15

De uitvinding betreft tevens een inkjetprinter omvattend een met inkt vulbare kamer die is voorzien van een spuitmond en in werkzame veibinding staat met een piëzo-elektrische actuator die door bekrachtiging een drukgolf in de kamer op kan wekken en die is aangesloten op een meetkringloop om een elektrisch signaal te meten opgewekt 20 door deze actuator ten gevolge van een vervorming hiervan door de drukgolf, waarbij de meetkringloop is voorzien van een filter om een non-random bijdrage in dit signaal welke zijn oorsprong niet heeft in het genoemde bekrachtigen van de actuator uit dit signaal te verwijderen.

25 De uitvinding zal nu toegelicht worden aan de hand van onderstaande voorbeelden.

Fig. 1 geeft schematisch een inkjetprinter weer.

Fig. 2 geeft schematisch een onderdelen van de inkjet printkop weer.

Fig. 3 is een schematische afbeelding van een elektrisch circuit geschikt voor 30 toepassing van de werkwijze volgens de huidige uitvinding.

Fig. 4 geeft schematisch een aantal signalen weer die ontstaan zijn als gevolg van de vervorming van een piëzo-elektrische actuator.

35 Figuur 1 1025894 5

In figuur 1 is een inkjet printer schematisch afgebeeld. In deze uitvoeringsvorm omvat de printer een rol 10 teneinde een ontvangend medium 12 te ondersteunen en langs de vier printkoppen 16 te voeren. De rol 10 is draaibaar rond zijn as zoals door de pijl A is aangegeven. Een wagen 14 draagt de vier printkoppen 16, één voor elk van de kleuren 5 cyaan, magenta, geel en zwart, en kan heen en weer bewogen worden in een richting die aangegeven is door de dubbele pijl B, parallel aan de rol 10. Op deze wijze kunnen de printkoppen 16 het ontvangend medium 12 aftasten. De wagen 14 wordt geleid over roedes 18 en 20 en wordt aangedreven door hiervoor geschikte middelen (niet afgebeeld).

10 In de uitvoeringsvorm zoals weergegeven in de figuur omvat elke printkop 16 acht inktkamers, ieder met hun eigen uitstroomopening 22, welke een denkbeeldige lijn vormen loodrecht op de as van de rol 10. In een praktische uitvoering van een drukinrichting is het aantal inktkamers per printkop 16 vele malen groter. Elke inktkamer is voorzien van een piëzo-elektrische actuator (niet afgebeeld) en bijbehorend actuatie-15 en meetcircuit (niet afgebeeld) zoals beschreven bij de figuren 2 en 3. Tevens bevat elk van de printkoppen een regeleenheid voor het aanpassen van de actuatiepulsen. Op deze wijze vormen inktkamer, actuator, actuatiecircuit, meetcircuit en regeleenheid een systeem dat dient om inktdruppels uit te stoten in de richting van de rol 10. Het is overigens niet essentieel dat de regeleenheid en/of bijvoorbeeld alle elementen van het 20 actuatie- en meetcircuit fysiek in de eigenlijke printkoppen 16 zijn ingebouwd. Het is ook mogelijk dat deze delen bijvoorbeeld in de wagen 14 of zelfs een verder afgelegen onderdeel van de printer zijn geplaatst, waarbij er verbindingen zijn met componenten in de printkoppen 16 zelf. Op deze wijze vormen deze delen toch een functioneel onderdeel van de printkoppen zonder daadwerkelijk fysiek in de printkoppen te zijn 25 ingebouwd. Worden de actuators beeldgewijs bekrachtigd dan ontstaat een afbeelding, opgebouwd uit individuele inktdruppels, op het ontvangend medium 12.

Figuur 2 30 In figuur 2 is een inktkamer 5 voorzien van een elektro-mechanische actuator 2, in dit voorbeeld een piëzo-elektrische actuator, weergegeven. Inktkamer 5 wordt gevormd door een groef in grondplaat 1 en wordt aan de bovenzijde hoofdzakelijk begrensd door de piëzo-elektrische actuator 2. Inktkamer 5 gaat aan het uiteinde over in een uitstroomopening 22 welke opening gevormd wordt door een nozzle-ptaat 6 waarin een 35 uitsparing ter plaatse van het kanaal gemaakt is. Wanneer door een pulsopwekker 4 via "iosscsr 6 het actuatiecircuit 3 een puls wordt aangelegd over actuator 2, buigt deze actuator in de richting van het kanaal. Hierdoor wordt de druk in het kanaal plotseling verhoogd waardoor een inktdruppel uit de uitstroomopening 22 wordt gestoten. Na afloop van de druppeluitstoot is er nog een drukgolf aanwezig in het kanaal die na verloop van tijd 5 uitdempt. Deze golf resulteert op zijn beurt in een vervorming van de actuator 2 die hierop een elektrisch signaal genereert. Dit signaal is afhankelijk van alle parameters die het ontstaan van de drukgolf en de demping van deze golf beïnvloeden. Op deze wijze kan door het meten van dit signaal informatie over deze parameters verkregen worden. Deze informatie op zijn beurt kan gebruikt worden om het printproces te 10 controleren.

Figuur 3

Figuur 3 geeft een blokschema van de piëzo-elektrische actuator 2, het actuatiecircuit 15 (elementen 3,8,15,2 en 4), het meetcircuit (elementen 2,15,8,7,9,11,30 en 31) en regeleenheid 31 in een voorkeursuitvoering weer. Het actuatiecircuit, voorzien van pulsopwekker 4, en het meetcircuit, voorzien van versterker 9, zijn via een gezamenlijke leiding 15 op actuator 2 aangesloten. De kringlopen worden onderbroken en gesloten door wisselschakelaar 8. Nadat door de pulsopwekker 4 een puls is 20 aangelegd over actuator 2, wordt dit element 2 op zijn beurt vervormd door de resulterende drukgolf in het inktkamer. Deze vervorming wordt door actuator 2 in een elektrisch signaal omgezet Na afloop van de eigenlijk actuatie van de actuator wordt wisselschakelaar 8 omgezet zodat het actuatiecircuit onderbroken is en het meetcircuit gesloten. Het elektrisch signaal dat opgewekt wordt door de actuator wordt opgevangen 25 door versterker 9 via leiding 7. in deze uitvoeringsvorm wordt de hiermee gepaard gaande spanning via leiding 11 gevoed aan filter 30 welke, naast eventueel aanwezige ruis, een non-random bijdrage in deze spanning verwijdert indien deze niet het directe gevolg is van de genoemde puls die is aangelegd over de actuator 2. Een dergelijke bijdrage kan in een (niet afgebeeld) geheugen opgeslagen zijn en simpelweg van het 30 daadwerkelijke signaal afgetrokken worden. Ook actieve aanpassing van de te corrigeren non-random bijdrage behoort tot de reikwijdte van de huidige uitvinding. Hiertoe kan de eenheid 30 informatie over het printproces ontvangen via een (niet afgebeelde) processor.

Het gecorrigeerde signaal wordt aangeboden aan analyseenheid 31. Hier vindt de 35 eigenlijke analyse van het signaal plaats zoals dit bekend is uit de eerder in deze 1025894 7 beschrijving genoemde stand van de techniek. Indien nodig wordt een regelsignaal afgegeven aan pulsopwekker 4 via eenheid 32. Indien uit de analyse bijvoorbeeld is gebleken dat er een storende luchtbel of obstructie in de inktkamer aanwezig is, waardoor het uitstoten van de inktdruppel gehinderd wordt, dan wordt via eenheid 32 5 het opwekken van pulsen onderbroken. Eenheid 31 staat in verbinding met een centrale processor van de printer (niet afgebeeld) via leiding 33. Op deze wijze kan informatie met de rest van de printer en/of de buitenwereld worden uitgewisseld.

10 Figuur 4

Figuur 4, onderverdeeld in de figuren 4A, 4B en 4C, geeft een aantal elektrische signalen weer welke kunnen ontstaan als gevolg van de vervorming van een piëzo-eletrische actuator.

Figuur 4A is een voorbeeld van een signaal zoals dat door de actuator wordt opgewekt 15 wanneer deze door de aanwezigheid van een drukgolf in de inktkkamer wordt vervormd. Deze gedempte sinus is een signaal dat opgewekt zou kunnen worden door een piêzoelektrische actuator die in werkzame verbinding staat met een inktkamer waarin geen verstoringen (zoals luchtbellen, afzettingen, mechanische defecten e.d.) aanwezig zijn en waarbij geen invloeden op de drukgolf zijn anders dan de oorspronkelijk 20 geïnitieerde drukgolf door bekrachtiging van de piêzo-elektrische actuator. Wat er dan ontstaat is een eenvoudige drukgolf die langzaam dempt welke drukgolf op zijn beurt leidt tot de opwekking van een sinusvormig elektrisch signaal door de piëzo-elektrische actuator die vervormd wordt door deze drukgolf.

In figuur 4B is een voorbeeld gegeven van een elektrisch signaal zoals dit in een 25 praktische situatie, dat wil zeggen bij het eigenlijke gebruik van de printer voor het maken van een afbeelding, gegenereerd zou kunnen worden door de piêzo-elektrische actuator. Dit signaal is relatief complex omdat de drukgolf die ten grondslag lag aan de vervorming van de actuator niet alleen het gevolg was van de bekrachtiging van de piëzo zelf maar bijvoorbeeld ook een bijdrage kende uit aanwezige restdrukgolven die 30 nog niet volledig gedempt waren toen de piëzo bekrachtigd werd, en een bijdrage afkomstig van bekrachtigingen van piêzo-actuatoren van nabijgelegen inktkamers (overspraak). Dit is het signaal zoals dat via leiding 11 (zie figuur 3) aan eenheid 30 wordt aangeboden. Analyse van dit signaal als zodanig zou complexe componenten en rekenmethoden vergen.

35 In figuur 4C is hetzelfde signaal aangegeven als in figuur 4B maar dan gecorrigeerd 1025894 8 voor de bijdragen van restdrukgolven en overspraak. Hiertoe filtert eenheid 30 (zie figuur 3) deze bijdragen uit het signaal. Het aangepaste signaal wordt aan eenheid 31 aangeboden. In dit geval blijkt er op het basissignaal een hoogfrequente verstoring te zitten. Deze duidt in dit geval op een mechanische fout in de betreffende inktkkamer.

1025894

Claims (4)

1 Werkwijze voor een inkjetprinter omvattend een met inkt gevulde kamer voorzien van een spuitmond, welke kamer in werkzame verbinding staat met een piêzo-elektrische 5 actuator, de weikwijze omvattend: - het elektrisch bekrachtigen van de actuator waardoor deze vervormt, - het ontstaan van een drukgolf in de kamer ten gevolge van deze vervorming, door welke drukgolf een druppel inkt uit de spuitmond gestoten wordt èn de actuator wordt 10 vervormd, door welke vervorming deze actuator een elektrisch signaal opwekt, - het analyseren van dit signaal, met het kenmerk dat het signaal voorafgaand aan de analyse wordt aangepast door een non-random bijdrage in dit signaal die niet het gevolg is van het genoemde bekrachtigen 15 van de actuator wordt verwijderd uit dit signaal.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk dat een bijdrage in het signaal ten gevolge van een of meer eerdere bekrachtigingen van zelfde actuator wordt verwijderd.

3. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de printer een of meer additionele kamers voor het uitstoten van inktdruppels omvat, met het kenmerk dat een bijdrage in het signaal ten gevolge van een bekrachtiging van een of meer van deze additionele kamers uit dit signaal verwijderd wordt.

4. Printer omvattend een met inkt vulbare kamer die is voorzien van een spuitmond en in werkzame verbinding staat met een piêzo-elektrische actuator die door bekrachtiging een drukgolf in de kamer op kan wekken en die is aangesloten op een meetkringloop om een elektrisch signaal te meten opgewekt door deze actuator ten gevolge van een vervorming hiervan door de drukgolf, met het kenmerk dat de meetkringloop is voorzien 30 van een filter om een non-random bijdrage in dit signaal welke zijn oorsprong niet heeft in het genoemde bekrachtigen van de actuator uit dit signaal te verwijderen. 1025894