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Echtzeit-Tropfenanalysen für den Inkjetdruck

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Drop Shape Analyzer – DSA Inkjet

Drop Shape Analyzer – DSA Inkjet zur Echtzeitanalyse von Tintentropfen

Hamburg, 25. März 2019 – KRÜSS wird im April den neuen Drop Shape Analyzer – DSA Inkjet vorstellen, ein Messinstrument zur Analyse der Eigenschaften und des Flugverhaltens von Tintentropfen nach dem Austritt aus dem Druckkopf. Präsentationen finden im Rahmen zweier paralleler Tagungen statt, der IMI Inkjet Ink Development Conference vom 8. bis 11. April in Hamburg und der InPrint Show vom 9. bis 11. April in Louisville, KY (USA).

Während die Inkjet-Technologie im Heim- und Bürobereich rückläufig ist, verzeichnet der industrielle Einsatz starken Zuwachs. Geläufige Probleme wie eintrocknende Düsen und unscharfe Druckbilder treten auch bei der großtechnischen Verwendung auf und verursachen erhebliche Kosten. Bei der Tintenentwicklung und Qualitätssicherung muss deshalb das Zusammenspiel zwischen der Druckkopfansteuerung und der Tinte perfekt eingestellt und überwacht werden. Das DSA Inkjet wurde speziell für diese Aufgabe konzipiert. Mit einer eigenen Druckerelektronik kommuniziert es direkt mit dem im Instrument installierten Druckkopf und analysiert die Tintentropfen in Echtzeit.

Innovative Technologie für die Abbildung und Analyse der Tropfen

Nachdem der Druckkopf mit einfachen Schritten in das Instrument eingesetzt wurde, simuliert der intuitiv bedienbare Wellenformeditor realitätsgetreu die elektronische Ansteuerung in einem Druckvorgang. Die Mikroskopoptik bildet den Tropfenstrahl scharf und kontrastreich ab. Um Tintentropfen von wenigen Pikolitern bei Fluggeschwindigkeiten von bis zu 40 m/s präzise analysieren zu können, bedient sich das DSA Inkjet einer einfallsreichen Methode: Zwei verschiedenfarbige Lichtblitze in kurzer Abfolge sorgen für eine Doppelbelichtung des Tropfens in einem einzelnen Videobild einer Farbkamera. Durch Trennung der Farbkanäle werden diskrete Einzelbilder der Tropfen im zeitlichen Abstand von wenigen Millisekunden gewonnen.
Die Methode eröffnet beispiellose Möglichkeiten, den Tropfenflug live zu filmen, Tropfen automatisch zu analysieren und für die Druckqualität relevante Ergebnisparameter zu gewinnen. Die softwaregesteuerte Messung liefert unter anderem Mittelwerte für Volumen und Geschwindigkeit des Tropfens, Flugbahn (Abweichung von der Senkrechten), Länge des Ligaments und Anzahl möglicher, unerwünschter Satellitentropfen. Die Daten entstehen als unmittelbares Feedback auf die dynamisch justierbaren Druckparameter und eignen sich besonders für die Prüfung einer Tinte oder die Optimierung des Druckprozesses. Darüber hinaus ermöglichen einfach zu erstellende Automationsprogramme Messungen bei wiederholbaren Bedingungen, um Tintenrezepturen standardisiert zu testen.

Beobachtung der Düsen und automatische Bestimmung des Abbildungsmaßstabes

Eine Benetzung des Druckkopfes während des Druckens kann den Tropfenstrahl ablenken und die Düsen durch Austrocknung verstopfen. Um unerwünschte Tintentropfen an den Düsenreihen sichtbar zu machen, beobachtet eine separate Optik die Düsen von unten. Eine weitere innovative Entwicklung erleichtert die Messung realer Tropfendimensionen wie Volumen oder Länge des Ligaments. Der Abbildungsmaßstab wird dazu mit Hilfe eines regelmäßig in das Kamerabild projizierten Kalibriergitters automatisch bestimmt. Dadurch entfällt die sonst notwendige Bildkalibrierung bei Änderung des Zooms, was Zeit spart und zuverlässige Ergebnisse sicherstellt.

Vielseitige Gerätekomponenten für die Praxis

Das DSA Inkjet ist für die einfache, vielseitige und sichere Verwendung ausgestattet. Den Druckkopf einzusetzen und den Fokus auf einzelne Düsen zu richten ist dank der dreidimensionalen Feinpositionierung eine Sache von wenigen Handgriffen. Das Instrument ist außerdem mit einem Vorratstank versehen, um den Druckkopf auch bei Langzeitmessungen mit Tinte zu versorgen, wobei die Tropfen in einem Abfallgefäß aufgefangen werden. Eine Absaugvorrichtung verhindert gesundheitsschädliche Dämpfe. Dank einer UV-Schutzabdeckung lassen sich auch UV-härtende Tinten untersuchen, wie sie für den 3D-Druck verwendet werden.

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