DE10239002B4

DE10239002B4 - Inkjet-Druckkopf mit Trocknungseinrichtung

Info

Publication number: DE10239002B4
Application number: DE10239002A
Authority: DE
Inventors: Martin Greive
Original assignee: Heidelberger Druckmaschinen AG
Current assignee: Heidelberger Druckmaschinen AG
Priority date: 2001-09-11
Filing date: 2002-08-26
Publication date: 2007-04-12
Anticipated expiration: 2022-08-27
Also published as: DE10239002A1

Abstract

Inkjet-Druckkopf mit mehreren hintereinander angeordneten Reihen von in Papiertransportrichtung seitlich versetzt angeordneten Einzeldüsen (13, 19) und mit einer Trocknungseinrichtung (15, 17) zum Trocknen einer mittels der Düsen auf dem Papier (1) aufgebrachten Farbe, dadurch gekennzeichnet, dass im Druckkopf zumindest zwischen einigen Reihen der Düsen (13) Trocknungseinrichtungen (15, 17) angeordnet sind, und dass jeder einzelnen Düse (13) unmittelbar eine Trocknungseinrichtung (15, 17) zugeordnet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Inkjet-Druckkopf mit Trocknungseinrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Ein derartiger Druckkopf ist bekannt aus der Druckschrift US 5,771,052 , wobei eine Vielzahl von Inkjet-Modulen mit den in einer Reihe angeordneten Druckdüsen in Papierlaufrichtung hintereinander angeordnet sind. Zur Trocknung der Druckfarbe kann vorgesehen sein, dass der Drucker beispielsweise eine UV-Strahlungsquelle zum Trocknen der Druckfarbe aufweist, wenn diese den Druckkopf verlässt. Durch die Oberflächenspannung der Farbe kann es jedoch vorkommen, das benachbarte Farbtropfen sich auf dem Papier vor dem Verlassen des Druckkopfes zusammenziehen. Dadurch wird das Druckbild nachteilig verändert. Auch bei mehrfarbigen Drucken kann ein Ineinanderlaufen der Farben nicht ausgeschlossen werden.

Weiterhin ist auch aus der Druckschrift US 5,659,346 ein kompakter Multi-Modul-Druckkopf bekannt.

Aus der Druckschrift DE 196 36 391 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Trocknen von im Tintenstrahldruck hergestellten Drucken bekannt. Dabei wird das mit einer UV-härtenden Farbe bedruckte Material an einer UV-Lichtquelle vorbeigefördert und in Verbindung mit dem Trocknungsvorgang die aufgetragene Farbe durch eine Pressung zwischen zwei Zylindern eingeebnet.

Die US 5,732,633 beschreibt ein Inkjet-Drucksystem mit einem Druckkopf 106, welcher 4 Druckeinheiten 130, 132, 134 und 136 aufweist. Jede dieser Druckeinheiten weist ein Druckelement 138 und ein RS-Trockenelement auf. Wie 1 zu entnehmen ist, sind die Trockenelemente zwischen den Druckelementen angeordnet.

Die JP 63 06 2738 A beschreibt einen Inkjet-Drucker mit einer UV-Licht-Quelle 11, deren UV-Strahlung über optische Fasern 10 in die Nähe der Inkjet-Düsen geführt wird.

Die GB 2 352 688 A beschreibt ein Verfahren zum Formen von Mustern auf Substraten, wobei ein Inkjet-Tropfen-Depositionsverfahren eingesetzt wird. Wie 8 zu entnehmen ist, existiert neben einer linearen Anordnung von Druckköpfen eine ihr zugeordnete Anordnung von LEDs, deren Strahlung, z. B. UV-Strahlung, zum Trocknen der von den Druckköpfen erzeugten Tropfen eingesetzt wird.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, bei einem Inkjet-Druckkopf nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 den Trocknungsvorgang zu verbessern.

Erfindungsgemäß ist dies bei einem Druckkopf mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 erreicht. Die Trocknungseinrichtung ist also erfindungsgemäß nicht mehr dem gesamten Druckkopf mit den hintereinander angeordneten Druckmodulen in Papiertransportrichtung nachgeschaltet angeordnet. Die Trocknungseinrichtung ist vielmehr in zahlreiche Teil-Trocknungseinrichtungen aufgeteilt, die jeweils zwischen Druckmodulen angeordnet und dadurch einer Vielzahl von Düsen räumlich unmmittelbar zur Farbtropfentrocknung zugeordnet sind.

Um die Gefahr des Ineinanderlaufens benachbarter Inkjet-Farbtropfen vor der Trocknung weiter zu verringern, ist erfindungsgemäß jeder einzelnen Düse des Druckkopfes unmittelbar eine Trocknungseinrichtung zugeordnet.

Vorteilhafter Weise ist die Trocknungseinrichtung vollständig in den Inkjet-Druckkopf integriert angeordnet, um einen möglichst kompakten Aufbau bereitstellen zu können.

Insbesondere bei hohen Druckgeschwindigkeiten stellt die Trocknung der Inkjet-Farbe ein großes Problem dar. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform werden deshalb UV-Inkjet-Farben eingesetzt und die zur Trocknung verwendete UV-Strahlung über Glasfasern direkt hinter die Farbdüsen geleitet. Mittels UV-Farben in Kombination mit UV-Strahlern kann der Trocknungsvorgang mit ausreichender Geschwindigkeit realisiert werden. Die UV-Farben bleiben so lange flüssig, bis durch die UV-Strahlung eine Polymerisation ausgelöst wird. Der Energieverbrauch kann dabei optimiert werden, wenn jeder Düse eine einzelne geeignet dimensionierte Lichtleitfaser räumlich zugeordnet ist. Aufbautechnisch einfacher kann es jedoch sein, wenn jeweils anstelle der in einer Reihe angeordneten Einzellichtleitfasern ein einziges schmales Lichtleitband verwendet wird, dessen Breite der Breite des Druckmoduls entspricht. Auch kann dadurch der Trocknungsvorgang gegebenenfalls verbessert werden, da die Farbtropfen eines bestimmten Druckmoduls dabei nicht nur durch die diesem unmittelbar zugeordnete Trocknungseinrichtung getrocknet wird, sondern auch durch alle in Papiertransportrichtung nachfolgenden entsprechenden Trocknungseinrichtungen.

In Abhängigkeit von den drucktechnischen Gegebenheiten kann auch eine IR-Trocknung bei der Verwendung geeigneter Farben erfolgen.

Nicht-UV-Farben können insbesondere bei geringeren Druckgeschwindigkeiten verwendet werden, wenn die Trocknungseinrichtung Heißluftleitungen aufweist, deren Luftaustrittsöffnungen im Bereich der Farbaustrittsöffnungen der Düsen angeordnet sind.

Um den Trocknungsvorgang weiter zu verbessern, kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass der seitliche Versatz der in Papiertransportrichtung jeweils unmittelbar hintereinander angeordneten Düsen möglichst maximal gewählt ist. Denn dadurch ist auch der Abstand in Papiertransportrichtung unmittelbar hintereinander auf das Papier geschossener Farbtropfen maximal.

Nachfolgend ist anhand schematisierter Darstellungen ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Inkjet-Druckkopfes beschrieben; es zeigen:
1 stark vereinfacht in einer Schnittdarstellung den Druckkopf in einer Seitenansicht,
2 den Druckkopf gemäß 1 in einer Draufsicht,
3 in vergrößertem Maßstab ausschnittsweise den Druckkopf gemäß 1, sowie
4 in vergrößertem Maßstab ausschnittsweise den Druckkopf gemäß 2.
Ein Piezo-Inkjet-Druckkopf für Einfarben- oder Mehrfarbendruck besteht aus mehreren senkrecht zu einem zu bedruckenden Papier 1 auf einer Grundplatte 3 hintereinander montierten Druckmodulen 5. Diese sind in Papiertransportrichtung (Pfeil in 1, 2) in an sich bekannter Weise pixelweise versetzt angeordnet (aus Vereinfachungsgründen so nicht dargestellt), um eine höhere Auflösung beim Drucken zu erreichen. Die einzelnen Druckmodule 5 weisen jeweils zahlreiche Grundkörper 7 auf, die jeweils eine Pumpkammer bilden. Diese Pumpkammern sind auf zwei Seiten mit kontaktierten und einzeln ansteuerbaren Piezo-Elementen 9 verschlossen. Infolge der Verformung dieser Piezofolien 9 werden aus den Pumpkammern jeweils Farbtropfen 11 durch in der Grundplatte 3 ausgebildete Düsen 13 senkrecht nach unten auf das Papier 1 geschossen. Diese Art des Aufbaus eines Druckkopfes aus mehreren versetzten Reihen von Düsen 13 ermöglicht es, eine hohe Auflösung zu erreichen, die ansonsten durch die Fertigbarkeit des Druckkopfes beschränkt ist. Durch die serielle Anordnung der Druckmodule 5 ist der Aufbau des Druckkopfes in Papiertransportrichtung jedoch entsprechend vergrößert.
Beim dargestellten Druckkopf ist in Papiertransportrichtung hinter jeder einzelnen Düse 13 eine Glasfaser 15 angeordnet, über die UV-Strahlung von einer oder mehreren UV-Lampen 17 direkt auf das Papier 1 übertragen werden kann. Jeder Farbaustrittsöffnung der Düse 13 ist dabei eine Lichtaustrittsstelle der Glasfaser 15 unmittelbar zugeordnet. Als Farben werden an sich bekannte UV-Inkjet-Farben verwendet. Jeder Farbtropfen 11 wird also direkt nach dem Auftreffen auf das Papier 1 durch die unmittelbar eingebrachte UV-Strahlung getrocknet, noch bevor der unmittelbar benachbarte Tropfen 20 der Düse 19 des in Papiertransportrichtung nachfolgend angeordneten Druckmoduls 18 auf das Papier 1 trifft. Über die Glasfaser 15 wird also die UV-Strahlung an jede einzelne Düse 13 auf jeden einzelnen Farbtropfen gerichtet; es erfolgt somit eine optimale pixelweise Trocknung des Druckes. Die Ansteuerung der UV-Lampen 17 wird wie die Ansteuerung der Druckmodule 5 von einer nicht gezeigten Steuereinheit des Druckkopfes realisiert.
Darüber hinaus ist es alternativ auch möglich, bestimmte katalytisch wirkende Reagenzien durch ein geeignetes Leitungssystem zu führen, die die Trocknung der Druckfarbe entweder initiieren oder unterstützen. Auch kann vorgesehen sein, dass die Trocknungseinrichtung anstelle der Lichtleiter ein Luftleitungssystem für Heißluft aufweist, wobei die Luftaustrittsöffnungen der Luftleitungen jeweils im Bereich der Farbaustrittsöffnungen der einzelnen Düsen angeordnet sind.
Die Trocknung kann ebenfalls durch in die Grundplatte eingelassene Laserdioden erfolgen, wobei es möglich wäre, nur entsprechend der gespritzten Tropfen zu trocknen.

1: Papier
3: Grundplatte
5: Druckmodul
7: Grundkörper
9: Piezo-Element
11: Farbtropfen
13: Düse
15: Glasfaser
17: UV-Lampe
18: Druckmodul
19: Düse
20: Farbtropfen

Claims

Inkjet-Druckkopf mit mehreren hintereinander angeordneten Reihen von in Papiertransportrichtung seitlich versetzt angeordneten Einzeldüsen (13, 19) und mit einer Trocknungseinrichtung (15, 17) zum Trocknen einer mittels der Düsen auf dem Papier (1) aufgebrachten Farbe, dadurch gekennzeichnet, dass im Druckkopf zumindest zwischen einigen Reihen der Düsen (13) Trocknungseinrichtungen (15, 17) angeordnet sind, und dass jeder einzelnen Düse (13) unmittelbar eine Trocknungseinrichtung (15, 17) zugeordnet ist.
Inkjet-Druckkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trocknungseinrichtung (15, 17) in den Druckkopf integriert ist.
Inkjet-Druckkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Trocknungseinrichtung eine Vielzahl von einer Lichtquelle (17) gespeister Lichtleiter (15) aufweist, deren Lichtaustrittsstellen jeweils im Bereich der Farbaustrittsöffnung der Düsen (13) angeordnet sind.
Inkjet-Druckkopf nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtleiter durch eine Glasfaser für UV-Licht und die Lichtquelle als UV-Lichtquelle ausgebildet sind.
Inkjet-Druckkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Trocknungseinrichtung (15, 17) ein Lichtleitband aufweist.
Inkjet-Druckkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Trocknungseinrichtung Luftleitungen aufweist, deren Luftaustrittsöffnungen jeweils im Bereich der Farbaustrittsöffnung der Düsen angeordnet sind.
Inkjet-Druckkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Trocknungseinrichtung aus einzeln oder gemeinsam ansteuerbaren Laserdioden ausgebildet ist.
Inkjet-Druckkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckkopf der Infrarot-Trocknung dient.