DE102010061001B4

DE102010061001B4 - Tintendrucker mit einem Tintenzwischenbehälter und einem Strömungsrichtungsgeber zum Durchmischen der Tinte

Info

Publication number: DE102010061001B4
Application number: DE102010061001A
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. Szusdziara Thomas; Dipl.-Ing. Müller Andreas; Dipl.-Ing. Kader Murat
Original assignee: Oce Printing Systems GmbH and Co KG
Current assignee: Canon Production Printing Germany GmbH and Co KG
Priority date: 2010-12-03
Filing date: 2010-12-03
Publication date: 2013-07-04
Anticipated expiration: 2030-12-04
Also published as: US8529029B2; DE102010061001A1; JP6099306B2; US20120140003A1; JP2012121326A

Abstract

Tintendrucker zum Bedrucken eines Aufzeichnungsträgers (10) mit – zumindest einem Druckkopf (12), durch den Tintentropfen unter Druck auf den Aufzeichnungsträger (10) ausgestoßen werden, – einem Tintenzwischenbehälter (30), aus dem Tinte dem Druckkopf (12) bei Bedarf zugeführt wird, und – mit einer Entgasungseinrichtung (26), der zu entgasende Tinte zugeführt und nach der Entgasung über einen Entgasungszufluss (34) in den Tintenzwischenbehälter (30) geleitet wird, wobei zumindest ein Strömungsrichtungsgeber innerhalb des mit Tinte befüllten Bereichs des Tintenzwischenbehälters (30) mit einem Abstand zum Boden (45) derart zum Boden (45) hin geneigt angeordnet ist, dass die aus dem Entgasungszufluss (34) strömende Tinte zunächst in radialer Richtung unter einem Neigungswinkel (α) zum Boden (45) hin ausströmt und vom Boden (45) und später von der Behälterwand (46) des Tintenzwischenbehälters (30) umgelenkt wird, wodurch eine Tintenströmung in dem Tintenzwischenbehälter (30) erzeugt wird, durch die ein Durchmischen der Tinte in dem Tintenzwischenbehälter (30) stattfindet.

Description

Die Erfindung betrifft einen Tintendrucker zum Bedrucken eines Aufzeichnungsträgers, insbesondere einen Hochgeschwindigkeitsdrucker zum Bedrucken von bahnformigen Aufzeichnungsträgern oder Einzelblattern.
Bei Tintendruckern werden durch gezieltes Ausstoßen von Tintentropfchen oder einem kontinuierlichen Tintenstrahl Druckbilder auf einen Aufzeichnungstrager gedruckt. Hierzu wird in einem Druckkopf, der mit ein oder mehreren Tintendusen versehen ist, ein hydraulischer Druck erzeugt, wodurch aus jeweiligen Düsekanalen Tintentröpfchen oder der Tintenstrahl ausgestoßen werden. Bei Tintendruckern ist es ublich, dass sich der Druckkopf wahrend des Druckens relativ zum Aufzeichnungstrager bewegt. Hierzu kann der Druckkopf und/oder der Aufzeichnungstrager entsprechend bewegt werden.
Die Tinte zum Drucken wird einem Vorratsbehälter entnommen und gegebenenfalls über ein oder mehrere Zwischenbehälter dem oder den Druckkopfen zugefuhrt. Die Tinte wird im Druckkopf unter hohen Druck gesetzt, damit die Tintentropfen oder der Tintenstrahl ausgestoßen werden können. Solche starke Druckschwankungen konnen Kavitation auslösen. Dabei werden kleine Gasblaschen gebildet. Da Gasbläschen bei der Druckerzeugung komprimierbar sind, ist eine reproduzierbare Tropfenbildung oder Strahlbildung dann nicht mehr gewahrleistet. Daher sollte die Tinte vor dem Zuführen zum Druckkopf weitgehend entgast sein.
Aus dem Dokument WO 2006/029236 A1 ist eine Entgasungsvorrichtung bekannt. Dabei wird die zu entgasende Tinte einem Zwischenbehälter entnommen, entgast und wieder an den Zwischenbehalter zurückgefuhrt. Das entstehende Gas wird abgeführt. Während der Entnahme der Tinte kann die Tinte mit Hilfe eines Rührers vermischt werden, damit sich in der Tinte keine Bereiche mit vermehrt entgaster und vermehrt nichtentgaster Tinte bilden. Ziel ist es, dass möglichst wenig Gase in der Tinte gelöst sind, sobald sie zum Druckkopf gelangt.
Allerdings wird die Entgasung bei der bekannten Vorrichtung nur während Druckpausen vorgenommen. Während dieser Zeit läuft auch nur der Rührvorgang. Somit wird dort verhindert, dass die Tintentropfenerzeugung nicht beeinträchtigt wird. Wird jedoch ständig oder werden lange Druckjobs gedruckt – wie bei Hochleistungsdruckern üblich –, so kann es passieren, dass Tinte nicht effektiv entgast wird und sich daher unerwünschte Kavitation bilden kann.
Aus dem Dokument US 6,863,386 B2 ist eine Mischvorrichtung für einen Tintenbehälter bekannt, bei der ein herkömmlicher Rührer ersetzt werden soll. Zum Vermischen der in den Tintenbehälter eingefüllten Bestandteile der Tinte ist eine Einlassdüse um 90° abgewinkelt am Boden des Behälters angeordnet. Eine Auslassöffnung ist am Boden stromabwärts einer durch die Düse erzeugten Tintenströmung angeordnet. Zum Mischen der Tinte wird eine Pumpe aktiviert, die die Tinte über die Auslassöffnung ansaugt und über die Einlassdüse etwa horizontal und etwa tangential zum Behälterrand ausstößt. Dadurch entsteht eine zirkulare Strömung. Nachdem die Tinte gleichmäßig vermischt ist, kann sie zu einem Filter geleitet werden oder direkt zu einem Druckkopf. Mit einer solchen Vorrichtung wird die Tinte im Wesentlichen nur in einer horizontalen Ebene vermischt, aber nicht die gesamte Tinte in dem Behälter.
Aus dem Dokument US 2008/0273046 A1 ist ein Tintendrucker bekannt, der einen Druckkopf aufweist, durch den Tintentropfen auf einen Aufzeichnungsträger ausgestoßen werden.
Die in einem Tintenbehälter befindliche Tinte wird dadurch entgast, dass sie mittels Pumpe über Ventile und Leitungen sowie einem Entgasungssystem zurück zum Tintenbehälter gefördert wird. Der Zufluss der entgasten Tinte befindet sich in der Seitenwand des Tintenbehälters. Die entgaste Tinte strömt dabei horizontal (und in Richtung Zentrum des Behälters) in den Tintenbehälter hinein. Eine zielgerichtete Strömung und eine effektive Durchmischung in dem Tintenbehälter werden dadurch allerdings nicht erreicht.
Aus dem Dokument US 2005/0046682 A1 ist ein Tintendrucker bekannt, bei dem Tinte, die zum Druckkopf geführt wird, zuvor gefiltert und gemischt wird. Zum Mischen wird die Tinte aus einem innen liegenden Filtergehäuse heraus in einen Tintenbehälter befördert. Die Zuführung in den Tintenbehälter findet mittels eines horizontal nach außen gerichteten Strömungsrichtungsgebers statt. Es findet nur eine im Wesentlichen zirkulare und in einer horizontalen Ebene befindliche Zirkulation der Tinte statt. Eine Entgasung der Tinte findet nicht statt.
Aus einem weiteren Dokument WO 2008/094859 A1 ist eine Entgasungsvorrichtung für einen Tintendrucker bekannt. Dabei wird die Tinte in einem Tank mittels tangential einmündender Tinte in starke Rotation versetzt, damit sich die Oberfläche vergrößert und Luftbläschen leichter aus der Tinte entweichen können. Die Luft wird anschließend abgesaugt.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, einen Tintendrucker zum Bedrucken eines Aufzeichnungsträgers zu schaffen, mit dem auch großere oder längere Druckjobs mit gleichbleibend hoher Druckqualitat gedruckt werden konnen. Insbesondere soll die gesamte in einem Tintenbehalter befindliche Tinte effektiv entgast sein, bevor sie zum Druckkopf befördert wird.
Dieses Problem wird durch einen Tintendrucker zum Bedrucken eines Aufzeichnungstragers mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteranspruchen wiedergegeben.
Der Tintendrucker weist einen Tintenzwischenbehalter auf, aus dem Tinte zum Drucken entnommen wird. Damit die Tinte weitgehend entgast ist, wird frische Tinte entgast radial nach innen und unter einem Neigungswinkel nahe dem Boden des Behälters zugefuhrt. Hierzu ist die Auslassoffnung eines Entgasungszuflusses dezentral und nahe dem Boden angeordnet. Das Ende des Entgasungszuflusses ist so ausgestaltet, dass die entgaste ausströmende Tinte schrag gegen den Boden und/oder die Behälterwand des Tintenzwischenbehälters stromt und sich dann in zwei Teilstromungen aufteilt, die in Umfangsrichtung und schräg nach oben strömen. Somit wird das gesamte Volumen der Tinte in dem Tintenzwischenbehälter von der Strömung erfasst. Dadurch wird die zugeführte, entgaste Tinte mit der im Behälter befindlichen Tinte vermischt. Damit wird im Durchschnitt der Entgasungsgrad der gesamten Tinte im Behälter vergrößert.
Es ist vorteilhaft, dass die einströmende, entgaste Tinte in einem Neigungswinkel von etwa 20°–50° zum Boden in Richtung des Zentrums des Bodens auf diesen auftrifft. Vorzugsweise beträgt der Neigungswinkel zwischen 40 und 45°. Vorteilhaft ist es auch, wenn die Auslassöffnung des Entgasungszuflusses dezentral zwischen Behalterwand und Mittelpunkt des Behalters angeordnet ist und die Öffnung Richtung Mittelpunkt weist.
Zudem ist es vorteilhaft, wenn der Tintenabfluss im Bereich der Stromung der entgasten Tinte liegt, damit moglichst weitgehend entgaste Tinte den Tintenköpfen zugefuhrt wird.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 einen schematischen Aufbau des Tintendruckers,
2 einen Tintenzwischenbehalter und eine Entgasungseinrichtung des Tintendruckers nach 1,
3 ein weiteres Ausführungsbeispiel fur den Tintenzwischenbehalter und die Entgasungseinrichtung,
4 eine Draufsicht auf den Tintenzwischenbehalter nach 2 und
5 eine schematische Schnittdarstellung des Tintenzwischenbehälters nach 2.
Ein Tintendrucker zum Bedrucken eines Aufzeichnungsträgers 10 weist gemäß 1 einen oder mehrere Druckköpfe 12 auf. Ein Druckkopf 12 hat ein oder mehrere Dusen, durch die durch Erzeugen von hydraulischem Druck im Druckkopf 12 bei Bedarf Tintentropfen in Richtung auf den Aufzeichnungstrager 10 ausgestoßen werden. Bei Hochleistungsdruckern sind diese Druckkopfe 12 ublicherweise stationär über die gesamte Breite des Aufzeichnungstragers 10 (d. h. quer zur Transportrichtung des Aufzeichnungstragers 10) angeordnet, wahrend sich der Aufzeichnungstrager 10 unter den Druckkopfen 12 hindurch bewegt. Die Druckkopfe erzeugen somit jeweils eine Druckzeile fur jeweils eine zu druckende Farbe.
Ein einzelner Druckkopf 12 kann sich uber die gesamte Breite des Aufzeichnungsträgers 10 erstrecken. Es können auch mehrere Druckköpfe 12 zu einem sogenannten Druckriegel verbunden sein, die dann jeweils eine Druckzeile quer zu Transportrichtung des Aufzeichnungstragers 10 erzeugen. Bei dem Ausfuhrungsbeispiel nach in 1 bilden vier Druckköpfe 12 einen Druckriegel. Mit jedem Druckriegel kann jeweils eine Farbe (beispielsweise Gelb, Magenta, Cyan und Schwarz; YMCK) gedruckt werden. In 1 ist der einfacheren Darstellung halber nur die Tintenversorgung von einem Druckriegel dargestellt. Mit diesem Druckriegel wird nur mit einer Farbe gedruckt. Es konnen auch zwei parallele Druckriegel zur Sicherheit vorhanden, wobei durch die Dusen des zweiten Druckriegels nur dann Tinte ausgestoßen wird, wenn eine entsprechende Duse des ersten, parallelen Druckriegels fur denselben Druckpunkt verstopft sein sollte oder ein Druckpunkt mehr als die ubliche Menge an Tinte benotigen sollte.
Die Anzahl der Druckköpfe 12 und darin befindlichen Düsen (und gegebenenfalls parallele Druckköpfe, die leicht dagegen versetzt sind) definieren die Auflösung, mit der ein solcher Druckkopf 12 oder Druckriegel drucken kann.
Frische Tinte wird einem austauschbaren Tintenvorratsbehalter 14 entnommen und mit Hilfe einer Pumpe 16 in einen Pufferbehalter 18 gefördert.
Über einen Filter 20, durch den Schmutzpartikel herausgefiltert werden, wird die Tinte bei Bedarf mit Hilfe einer weiteren Pumpe 22 in einen Tintenzwischenbehälter 30 gepumpt, dessen Tintenpegel weitgehend auf einem vorgegebenen Niveau/Fullstand gehalten wird. Aus diesem Tintenzwischenbehalter 30 wird dann später die Tinte über einen Distributionstank 24 bei Bedarf den einzelnen Druckkopfen 12 zum Drucken zugefuhrt.
In dem Pufferbehalter 18 sollte immer genügend Tinte vorhanden sein, um den Druckvorgang auch dann fortzusetzen zu konnen, wahrend der leere Tintenvorratsbehalter 14 gegen einen Vollen ausgetauscht wird.
Zum Fordern der Tinte dient ein Rohrnetz oder Schlauchnetz, das aus starren Rohren und/oder flexiblen Schläuchen zusammengesetzt ist. Im Folgenden wird im Wesentlichen nur von Rohren oder rohrförmig gesprochen, auch wenn es sich um einen flexiblen Schlauch handeln sollte.
Zum Verbinden von Rohren oder Schlauchen untereinander dienen bekannte Verbindungen, wie Muffen-, Schraubverbindungen oder Formstücke. Als Absperr- und Regelorgane dienen Armaturen, wie z. B. Ventile und Schieber. Die Tinte wird immer dann von einer Station zur nachsten gefördert, wenn entsprechender Bedarf besteht, d. h. falls Tinte entweder unter einen Tintenpegel 41 (Niveau; siehe gepunktete, kreisförmige Linie in 2) fällt oder nicht genügend Tinte zur Verfügung stehen würde, falls ohne Tintenforderung weitergedruckt würde.
Frische Tinte wird dem Tintenzwischenbehälter 30 gemäß dem Ausführungsbeispiel nach 1 über einen rohrformigen Tintenzufluss 31 (Zufuhrrohr oder -schlauch zum Tintenzwischenbehalter 30) zugeführt. Uber einen Tintenabfluss 32 wird die Tinte dem Tintenzwischenbehälter 30 bei Bedarf entnommen und über den Distributionstank 24 den einzelnen Druckköpfen 12 zugefuhrt.
Damit sich spater in den Druckkopfen 12 wahrend der Tintentropfenerzeugung keine Kavitation (Luftblaschen) bildet, wird Tinte dem Tintenzwischenbehalter 30 standig entnommen, in einer Entgasungseinrichtung 26 entgast und über eine Entgasungspumpe 28 dem Tintenzwischenbehalter 30 wieder zugefuhrt. Die Tinte wird dabei in einem Entgasungskreislauf standig gefordert und durchströmt die Entgasungseinrichtung 26, wodurch die Gase aus der Tinte gelost werden, d. h. die Tinte wird entgast. Das gelöste Gas kann nach außen abgeführt werden. Um die Tinte dem Tintenzwischenbehalter 30 zum Entgasen zu entnehmen und wieder zuzufuhren, sind von und zu der Entgasungseinrichtung 26 ein Entgasungsabfluss 33 (Abfluss zur Entgasungseinrichtung 26) bzw. ein Entgasungszufluss 34 (Zufluss zum Tintenzwischenbehälter 30) angeordnet.
Der Entgasungszufluss 34 wird erfindungsgemaß dazu ausgenutzt, die Tinte durch konstruktive Ausgestaltung in dem Tintenzwischenbehälter 30 effektiv zu vermischen und dadurch den Entgasungsgrad im Mittel zu erhöhen. Hierzu ist das auslassseitige Ende 35 des Entgasungszuflusses 34 derart als Stromungsrichtungsgeber ausgestaltet, dass die ausströmende Tinte einerseits eine radiale Hauptstromung 42 und andererseits durch Umlenkung am Boden 45 und/oder an der seitlichen Behälterwand 46 Teilströmungen 43 in Umfangrichtung entstehen, dass eine Gesamtströmung im Tintenzwischenbehälter 30 entsteht, durch die letztendlich die gesamte Tinte in dem Tintenzwischenbehälter 30 erfasst und mit der entgasten Tinte vermischt wird. Je weiter die Stromung stromt, auf desto mehr Volumen wirkt die Strömung zum Durchmischen der Tinte ein. Die Strömung wird dann auch immer langsamer.
Dies sorgt für eine Vermischung der zugefuhrten, entgasten Tinte mit der im Tintenzwischenbehalter 30 bereits befindlichen Tinte. Durch eine ständige Entgasung wird der Entgasungsgrad im Tintenzwischenbehalter 30 hoch und die Tinte in Bewegung gehalten.
Insbesondere bei Hochleistungsdruckern mit Druckgeschwindigkeiten von mehr als 0,5 m/s wird viel Tinte zum Drucken verbraucht, so dass standig Tinte dem Tintenzwischenbehalter 30 entnommen wird und frische Tinte nachgeliefert werden muss. Dies erfordert einen hohen Einsatz der Entgasungseinrichtung, so dass viel entgaste Tinte durch den Tintenzwischenbehälter strömt. Dies hat zur Folge dass die Tinte im Tintenzwischenbehalter 30 auch standig durchmischt wird.
Bei einem ersten Ausfuhrungsbeispiel ist zumindest das in der Tinte im Tintenzwischenbehalter 30 befindliche Ende 35 des rohrförmigen Entgasungszuflusses 34 in der Nähe zum Boden 45 des Tintenzwischenbehalters 30 angeordnet und weist einen Neigungswinkel α zwischen 20° und 50° in Bezug auf den Boden 45 auf. Wenn Tinte durch den Entgasungszufluss strömt, wirkt das Ende 35 des Entgasungszuflusses 34 wie ein Strömungsrichtungsgeber, der der ausströmenden Tinte eine gewünschte Strömungsrichtung verleiht.
Die entstehende Tintenströmung erzeugt, die zunachst als etwa laminare Strömung radial nach innen und unten verläuft. Sie trifft schräg auf den Boden 45 auf und wird von dort nach oben und zur Behalterwand 46 gelenkt. Dort teilt sich die Strömung im Wesentlichen in zwei Teilströmungen 43 auf, die nach oben und in Umfangsrichtung umgelenkt werden. Durch das Strömen in Umfangsrichtung entstehen mehr Wirbel und die Strömung geht zunehmend in eine ungeordnete, turbulent Stromung uber. Sie erfasst somit ein großes Volumen der Tinte in dem Tintenzwischenbehalter 30.
Damit die gewünschte Strömung 42, 43 entsteht ist das Ende 35 des Entgasungszuflusses 34 in einem Neigungswinkel von etwa 20° bis 50° in Bezug auf den Boden 45 geneigt, so dass die Tinte unter einem solchen Neigungswinkel aus der Öffnung des Entgasungszuflusses 34 ausstromt.
Dadurch wird die Tinte in dem Tintenzwischenbehalter 30 ständig in Bewegung gehalten und zudem wird entgaste Tinte mit bereits im Tintenzwischenbehalter 30 befindlicher Tinte verquirlt oder vermischt (weitgehend homogenisiert). Wenn die Tinte standig durch den Entgasungszufluss 34 ausströmt, so wird die Tinte im Tintenzwischenbehalter 30 immer mehr oder immer wieder entgast (auch wenn keine Tinte fur die Tintenkopfe 12 entnommen wird).
Da sich bei Berührung mit Luft nach langerer Standzeit wieder Gase in die Tinte einlagern konnen, muss die Tinte zumindest weitgehend stetig entgast werden. Es gilt namlich zu vermeiden, dass nicht oder nur gering entgaste Tinte zum Druckkopf 12 gelangt. Vor Druckbeginn sollte nach einer sehr langen Standzeit (beispielsweise bei Stillstand übers Wochenende) zunächst die Tinte in dem Tintenzwischenbehalter 30 entgast werden.
Die Entgasungseinrichtung 26 sollte nicht nur während des Druckens aktiv sein, sondern auch wahrend Druckpausen und während der Reinigung der Druckköpfe 12. Bei der Reinigung werden entweder die Druckköpfe 12 in eine nicht dargestellt Reinigungsposition verfahren oder die Druckköpfe 12 können annähernd in ihrer „Schreibposition” verbleiben. Dann kann eine – nicht dargestellte – Kappe über die Dusenöffnungen gefahren werden, die als Schutz und Auffangbecken fur Tinte dient. Tinte aus dem Tintenzwischenbehalter 30 wird dann durch die Dusenkanäle gespült, so dass ein Verstopfen der Dusenkanale infolge einer Erhöhung der Tintenviskosität im Stillstand (bei längerer Nichtbenutzung der Düse) verhindert wird und die Dusenkanale gereinigt werden. Denn es werden eventuell vorhandene Partikel oder sich verfestigende Tintenklumpen, die die Dusen verstopfen oder verengen konnten, ausgespült.
Tinte kann auch aus den Dusenkanalen gesaugt oder in diese hinein gedrückt werden, um eventuelle Verunreinigungen der Kanale zu entfernen.
Durch die letztendlich turbulente Stromung, erfolgt eine Vermischung der Tinte ohne dass ein Rührer oder Quirl benotigt wurde.
In dem Tintenzwischenbehälter 30 kann optional noch eine nicht dargestellte Heizvorrichtung angeordnet sein, die die Tinte bei Bedarf temperiert, damit temperierte Tinte dem Druckkopf 12 zugefuhrt werden kann. Zum Regeln der Temperatur ist ein Temperatursensor 38 in dem Tintenzwischenbehalter 30 angeordnet, der die Temperatur der Tinte misst und an eine nicht dargestellte Steuervorrichtung meldet. Von dort wird die Heizvorrichtung 37 entsprechend gesteuert, damit die Tinte, die dann zum Druckkopf 12 gelangt, bereits eine entsprechende Temperatur und Viskosität hat. Vorteilhaft ist es dann, wenn die Heizvorrichtung und der Temperatursensor 38 so angeordnet sind, dass sie gut von der erzeugten Strömung umspult werden.
Die Tinte kann auch im Distributionstank 24 erwarmt werden. Dann kann die Heizung im Tintenzwischenbehalter 30 entfallen. Durch die entsprechende Temperatur befindet sich die Viskosität der Tinte in einem guten Bereich, damit die Druckqualitat optimiert ist.
Außerdem ist ein Fullstandssensor 39 in dem Tintenzwischenbehalter 30 angeordnet, der den Füllstand misst und bei zu geringer Tintenmenge (Tintenpegel 41 fallt unter Grenzwert) veranlasst, dass Frischtinte uber den Pufferbehalter 18 zugefuhrt wird. Denn es muss immer ausreichend Tinte in dem Tintenzwischenbehalter 30 vorhanden sein. Diese Tinte sollte vorzugsweise schon weitgehend entgast sein, bevor sie dem Druckkopf 12 zugefuhrt wird, um keine Druckqualitatsverluste infolge von unbeabsichtigter Kavitation zu erleiden. Die Pfeile in den Figuren stellen die jeweiligen Stromungsrichtungen der Tinte dar.
Die Tinte in dem Tintenzwischenbehalter 30 steht unter Überdruck, damit die Tinte mit ausreichendem Druck zu den Druckkopfen 12 transportiert werden kann. Der Überdruck von etwa 0 bis 2 bar wird durch eine Überdruckeinrichtung 40 erzeugt. Wenn zu Zwecken der Reinigung der Düsen, Entluftens oder der Befüllung der Druckkopfe 12 Tinte aus dem Tintenzwischenbehalter 30 zu den Druckköpfen 12 gepumpt wird, so findet dies mit Überdruck statt (bis zu 2 bar). Während des Druckbetriebs herrscht atmosphärischer Druck (etwa Null bar) in dem Tintenzwischenbehalter 30.
In den Druckköpfen 12 selber steht die Tinte unter Unterdruck (im Stillstand oder wahrend des Druckbetriebs), damit ein Entweichen oder unabsichtliches Ausfließen aus dem Druckkopf 12 bzw. dem Düsenkanal verhindert wird, da ansonsten das Druckbild durch ungewollt austretende Tintentropfen verschlechtert werden konnte oder die Tropfen außerhalb des Düsenkanals unerwunscht eintrocknen könnte. Dieser Unterdruck wird dadurch hergestellt, dass der Tintenpegel 41 im Tintenzwischenbehalter 30 von seiner Hohe/Niveau her unter dem Tintenpegel in dem Druckkopf 12 steht. Der Tintenzwischenbehälter 30 wird daher auch als „Backpressure-Tank” bezeichnet.
In 2 ist ein Ausfuhrungsbeispiel dargestellt, bei dem die frische Tinte von oben in den Tintenzwischenbehalter 30 über den Tintenzufluss 31 vom Pufferbehälter 18 zugefuhrt wird. Vorteilhaft ist es hierbei, wenn der Tintenzufluss 31, der Entgasungsabfluss 33 und der Entgasungszufluss 34 nahe beieinander angeordnet sind und die Öffnung des Tintenabflusses 32 im Bereich der Hauptströmung 42 oder einer Teilströmung 43 angeordnet ist. Somit kann zumindest ein Teil der frisch zugefuhrten Tinte gleich über den Entgasungsabfluss 33 angesaugt und der Entgasungseinrichtung 26 zum Entgasen zugeführt werden. Die Öffnung des Tintenabflusses 32 liegt etwa diametral gegenüber der Öffnung des Entgasungszuflusses 34 und damit vorteilhafterweise im Bereich der Hauptströmung 42.
Die entgaste Tinte wird über die Entgasungspumpe 28 zu dem Entgasungszufluss 34 befordert und stromt aus diesem mit entsprechender Geschwindigkeit, Menge pro Zeit und Richtung aus. Durch die Stromung 42, 43 der entgasten Tinte gelangt diese schnell zum Tintenabfluss 32. Falls Tinte zu den Druckköpfen 12 gefördert wird, wird somit im Wesentlichen entgaste Tinte gefordert.
Da der Entgasungskreislauf uber die Entgasungseinrichtung 26 vorzugsweise ständig aktiv ist, wird standig entgaste Tinte in den Tintenzwischenbehalter 30 eingeleitet, dort entsprechend durch die Ausgestaltung des Entgasungszuflusses 34 in eine gewünschte Richtung umgelenkt, so dass eine Vermischung vonstatten geht.
Das Ende 35 kann abgewinkelt sein, bogenformig oder gekrummt ausgebildet sein. Die Öffnung zeigt etwa in Richtung der Mittelachse 48 (vgl. 4 und 5) des Tintenzwischenbehälters 30. Somit stromt die Tinte in diese Richtung unter dem Neigungswinkel α aus. Da das Ende 35 zum Boden 45 geneigt ausgebildet ist, strömt die Tinte zunächst schräg in Richtung Boden 45. Dort wird die Strömung nach oben zur Seitenwand hin umgelenkt und teilt sich im Wesentlichen in zwei Teilströmungen 43 auf, die in Umfangsrichtung und wiederum nach innen und oben geneigt weiterstromen. Dabei wird die Strömung zunehmend turbulenter.
Da Tinte standig durch die Entgasungseinrichtung 26 zirkuliert und ständig entgaste Tinte durch die Öffnung strömt, um eine Strömung im Tintenzwischenbehalter 30 aufrecht zu erhalten, erfolgt eine Vermischung der zugefuhrten, entgasten Tinte mit der gegebenenfalls frisch zugeführten Tinte und der in dem Tintenzwischenbehalter 30 befindlichen Tinte. Somit wird nach und nach die Tinte im Tintenzwischenbehalter 30 weitgehend entgast und auch in einem weitgehend entgasten Zustand gehalten. Da der Tintenzwischenbehälter 30 nach oben offen ist und in Kontakt mit Luft steht, ist es wichtig, dass die Tinte standig entgast wird, da sich ansonsten durch den Kontakt mit Luft im Laufe der Zeit wieder Gase in der Tinte losen können.
Da entgaste Tinte immer wieder hinzukommt und dem Tintenzwischenbehälter 30 ständig Tinte entnommen wird, wird der Entgasungsgrad der Tinte im Tintenzwischenbehalter erhoht und die Tinte homogenisiert. Falls die Tinte notwendige Partikel, wie Farbpigmente oder MICR-Partikel (magnetisierbare Metallpartikel, die maschinell lesbar sind) enthält, werden diese Partikel gleichmaßig in der Tinte verteilt, so dass die zu druckende Tinte homogenisiert, d. h. gut vermischt ist. Farbpigmente oder Farbpartikel können sich nicht anreichern, so dass diese gut verteilt in der Tinte vorliegen und keine Farbintensitätsschwankungen infolge unzureichender Vermischung erfolgen. Die Partikel setzen sich somit auch nicht ab und verstopfen auch keine Rohre, da sie gut in der Tinte verteilt sind und Verklumpungen erst gar nicht entstehen oder gar aufgelost werden.
Je höher die Ausstromgeschwindigkeit an der Öffnung des Entgasungszuflusses 34 ist, desto intensiver und schneller wird die Tinte im Tintenzwischenbehälter 30 vermischt. Das gleiche gilt auch, je mehr Tinte pro Zeiteinheit aus dem Entgasungszufluss 34 stromt. Die Ausstromgeschwindigkeit kann durch den Durchmesser des Entgasungszuflusses 34 und die Leistung der Entgasungspumpe 28 eingestellt werden. Sie ist auch abhängig vom Tintenverbrauch, d. h. der Menge an Tinte, die nachgefördert werden muss, damit der Tintenpegel 41 weitgehend konstant bleibt.
In 3 ist ein weiteres Ausfuhrungsbeispiel dargestellt, bei dem im Unterschied zum Ausführungsbeispiel nach 2 frische Tinte vom Pufferbehalter 18 unmittelbar der Entgasungseinrichtung 26 zugeführt wird. Erst die entgaste Tinte wird dann dem Tintenzwischenbehälter 30 zugefuhrt. Aus Sicherheitsgrunden kann jedoch ein Überdruckausgleich stattfinden, falls mehr frische Tinte zugeführt werden muss, als entgast werden kann. Dann geht ein Teil der frischen Tinte über den Tintenzufluss 31 unmittelbar in den Tintenzwischenbehälter 30. Das gleiche gilt, wenn mehr Tinte zum Drucken verwendet wird, als von der Entgasungseinrichtung 26 in den Tintenzwischenbehälter 30 nachgefuhrt werden kann. Bevor der Tintenvorrat in dem Tintenzwischenbehalter 30 zur Neige geht und nicht weiter gedruckt werden kann, wird in Kauf genommen, dass frische und nicht entgaste Tinte über den Tintenzufluss 31 unmittelbar in den Tintenzwischenbehälter 30 zugefuhrt wird.
Der Entgasungszufluss 34 kann – wie in 3 dargestellt – als flexibles Rohr (z. B. ein Silikonschlauch) ausgebildet sein. Um die entsprechende Form und Ausstromrichtung zu erhalten, kann eine Halterung 47 vorgesehen sein, die eine Öse aufweist, durch die das Ende 35 des Entgasungszuflusses 34 hindurchgefädelt ist. Die Halterung 47 halt den Entgasungszufluss 34 und dessen Ende 35 in seiner Position mit der gewunschten Neigung. Wenn der Entgasungszufluss 34 aus starrem Material hergestellt ist, so werden solche Halterungen nicht unbedingt benotigt, konnen jedoch auch verwendet werden, um den Entgasungszufluss 34 in seiner Position sicher zu halten. Denn durch den Ausstoß der Tinte konnen Schwingungen und Ruckstoßbewegungen entstehen, die mit der Halterung 47 gedämpft werden.
Wie in den 4 und 5 dargestellt, handelt es sich bei der durch die einstromende, entgaste Tinte erzeugte Strömung zunachst im Wesentlichen um eine Hauptströmung 42, die radial nach innen etwa durch die Mittelachse 48 (horizontale Achse bei einem zylinderformigen Tintenzwischenbehälter 30; siehe 5, in der ein Schnitt durch den Mittelachse 45 durch den Tintenzwischenbehalter 30 dargestellt ist) und nach unten gerichtet ist. Nach der Umlenkung am Boden 45 und/oder an der Behälterwand 46 strömt die Tinte in im Wesentlichen zwei Teilstromungen 43 nach oben. Während die Hauptstromung 42 noch weitgehend laminar strömt, verhalten sich die Teilstromungen 43 zunehmend turbulenter und laufen nach oben. Somit wird eine Gesamtstromung erzeugt, die die komplette Tinte im Tintenzwischenbehälter 30 vermischt.
Die Tinte, die zu den Druckköpfen 12 abgesaugt wird, wird im Wesentlichen im Bereich der Hauptströmung 42 über den Tintenabfluss 32 abgesaugt. Hierzu ist die Öffnung des Tintenabflusses 32 vorteilhafterweise im Bereich der Hauptströmung angeordnet. Denn dort ist die Konzentration von entgaster Tinte noch besonders hoch, da noch kaum eine Vermischung mit der im Tintenzwischenbehalter 30 befindlichen Tinte stattgefunden hat.
Die Hauptstromung 42 strömt zunachst schrag nach unten mit einem Neigungswinkel α von etwa 20° bis 50° auf den Boden 45 des Tintenzwischenbehälters 30 zu. Eine besonders effektive Vermischung der Tinte wird erzielt, wenn der Neigungswinkel α etwa zwischen 40° und 45° beträgt. Denn dann erfasst die Gesamtströmung besser das gesamte Volumen der Tinte nach den Umlenkungen am Boden 45 und der Behälterwand 46.
Eine weitere Einflussgroße ist der Bereich, in dem die Hauptstromung 42 auf den Boden 45 auftrifft und dann zur Behalterwand 46 umgelenkt wird. Besonders effektiv wird die Vermischung, wenn die Öffnung des Entgasungszuflusses 34 etwa in der Mitte zwischen der Mittelachse 48 und der Behalterwand angeordnet ist und die Hauptströmung 42 diametral gegenüberliegend etwa in der Mitte zwischen der Mittelachse 48 und der gegenuberliegenden Behalterwand auf den Boden 45 auftrifft.
Die Öffnung des Entgasungszuflusses 34 im Tintenzwischenbehälter 30 befindet sich idealerweise in einem Abstand von nur wenigen Zentimetern vom Boden 45 des Tintenzwischenbehalters 30 entfernt bei einem Behalterdurchmesser von etwa 10 cm.
Der Entgasungszufluss 34 kann eine dusenartige Ausbildung (Verengung oder Ausweitung) der Öffnung aufweisen, um die Strömung nur als laminarer Strahl oder bereits breiter gestreut auf den Boden 45 auftreffen zu lassen, damit die gewünschte Stromung und damit die Durchmischung noch effizienter erzielt wird.
Vorteilhaft ist es, wenn die Öffnung des Entgasungszuflusses 34 vollstandig innerhalb der Tinte und mit einem relativ geringen Abstand zum Boden 45 angeordnet ist. Denn dann wird die Stromung 42, 43 auf ihrem Weg zum Boden 45 und schließlich zur Behälterwand 46 nicht zu sehr abgeschwächt.
Der Entgasungszufluss 34 ist vorzugsweise einstuckig ausgebildet. Der Ubergang vom vertikalen Bereich des Entgasungszuflusses 34 zum rohrförmigen Ende 35 sollte stetig und stufenlos verlaufen, damit das Ausströmen moglichst wenig beeinträchtigt wird.
Vorteilhaft ist es, wenn die Öffnung des Tintenabflusses 32 im Bereich einer starken Stromung der entgasten Tinte angeordnet ist. Somit wird sichergestellt, dass hauptsächlich entgaste Tinte um die Öffnung des Tintenabflusses 32 stromt. Sobald Tinte zu den Druckköpfen 12 gefördert wird, wird somit im Wesentlichen entgaste Tinte gefordert. Ebenso ist es vorteilhaft, wenn der Tintenzufluss 31 (sofern im Tintenzwischenbehalter 30 angeordnet) in der Nähe des Entgasungsabflusses 33 angeordnet ist, damit die frisch dem Tintenzwischenbehalter 30 zugefuhrte Tinte auch gleich entgast werden kann.
Aus fertigungstechnischer Sicht ist es von Vorteil, wenn der Entgasungszufluss 34 als gerades Rohr ausgebildet ist und in den Tintenzwischenbehalter 30 ragt (nach unten offen). Eine aufwandig herzustellende Krümmung wird dann vermieden. Dann wird allerdings eine nicht dargestellte Prallfläche benotigt, die der stromenden Tinte eine entsprechende Strömungsrichtung verleiht. Die ausstromende Tinte, die auf die Prallfläche trifft, wird bei entsprechender Neigung und Drehposition der Prallflache auf den Boden 45 und/oder gegen die Behalterwand 46 oder geleitet und von dort in Umfangsrichtung nach oben.
Der Entgasungszufluss 34 kann dem Tintenzwischenbehalter 30 von unten, seitlich oder von oben zugefuhrt werden. Wesentlich ist, dass die Ausstromrichtung der Tinte aus der Offnung des Entgasungszuflusses 34 mit einem Neigungswinkel α zum Boden 45 des Tintenzwischenbehalters 30 geneigt ist. Die Tinte stromt zuerst gegen den Boden 45 oder eine ggfs. vorhandene Prallfläche und wird dann nach oben umgelenkt, so dass eine mehr oder weniger turbulente Stromung entsteht.
Da uber den Entgasungszufluss 34 nur entgaste Tinte in den Tintenzwischenbehalter 30 lokal eingebracht wird (dort liegt dann eine erhöhte Konzentration vor), wird durch die erzeugte Tintenströmung die entgaste Tinte im Tintenzwischenbehälter 30 gleichmäßig verteilt. Durch die Tintenstromung wird auch ein Sedimentieren von Pigmenten oder anderen Partikeln (feste Inhaltstoffe der Tinte) verhindert. Die Tinte wird ständig in Bewegung gehalten. Ein Entmischen der Tinte wird durch die Bewegung/Strömung verhindert.
Wenn die Entgasungseinrichtung 26 ständig aktiv ist, so wird infolge der Vermischung im Tintenzwischenbehälter 30 ein sehr niedriger Luftgehalt (i. d. R. Sauerstoff) in der Tinte erreicht (kleiner als 1 mg/l).
In den Figuren ist die Erfindung nur anhand einer einzigen Tintenfarbe dargestellt. Falls farbig, beispielsweise mit den Farben YMCK oder RGB (Rot, Gelb, Blau) und extra Schwarz gedruckt wird, so ist fur jede Farbe ein eigener Tintenkreislauf mit all den zuvor fur nur eine Farbe beschriebenen Elementen vorhanden. Drei weitere Distributionstanks 24 fur weitere drei Farben sind in 1 angedeutet dargestellt. Diese sind mit jeweils einem Druckriegel bestehend aus je einem oder mehreren Druckkopfen 12 verbunden. Vorzugsweise werden bei einer Druckbreite von etwa 540 mm vier bis sechs Druckkopfe verwendet.
Unter den Begriffen „rohrförmiger Entgasungsabfluss” 33 oder „rohrförmiger Entgasungszufluss” 34 ist ein länglicher Hohlkörper, dessen Lange in der Regel wesentlich großer als sein Querschnitt ist, zu verstehen. Als Hohlkorper kann ein Rohr oder ein Schlauch verwendet werden. Ein Rohr kann im Gegensatz zu einem Schlauch aus relativ starrem Material, beispielsweise aus Metall gefertigt sein. Rohre und Schläuche besitzen im Allgemeinen einen kreisrunden Querschnitt. Der Querschnitt kann auch eine rechteckige, ovale oder eine andere Form aufweisen.
Bezugszeichenliste

10: Aufzeichnungstrager
12: Druckkopf
14: Tintenvorratsbehalter
16: Pumpe im Vorratsbehalterkreislauf
18: Pufferbehalter
20: Filter
22: Pumpe im Pufferkreislauf
24: Distributionstank
26: Entgasungseinrichtung
28: Entgasungspumpe
30: Tintenzwischenbehälter
31: Tintenzufluss
32: Tintenabfluss
33: Entgasungsabfluss
34: Entgasungszufluss
35: geneigtes Ende des Entgasungszuflusses
38: Temperatursensor
39: Füllstandssensor
40: Überdruckeinrichtung
41: Tintenpegel
42: Hauptströmung
43: Teilströmung
45: Boden des Tintenzwischenbehalters
46: Behalterwand des Tintenzwischenbehalters
47: Halterung
48: Mittelachse Neigungswinkel

Claims

Tintendrucker zum Bedrucken eines Aufzeichnungsträgers (10) mit – zumindest einem Druckkopf (12), durch den Tintentropfen unter Druck auf den Aufzeichnungsträger (10) ausgestoßen werden, – einem Tintenzwischenbehälter (30), aus dem Tinte dem Druckkopf (12) bei Bedarf zugeführt wird, und – mit einer Entgasungseinrichtung (26), der zu entgasende Tinte zugeführt und nach der Entgasung über einen Entgasungszufluss (34) in den Tintenzwischenbehälter (30) geleitet wird, wobei zumindest ein Strömungsrichtungsgeber innerhalb des mit Tinte befüllten Bereichs des Tintenzwischenbehälters (30) mit einem Abstand zum Boden (45) derart zum Boden (45) hin geneigt angeordnet ist, dass die aus dem Entgasungszufluss (34) strömende Tinte zunächst in radialer Richtung unter einem Neigungswinkel (α) zum Boden (45) hin ausströmt und vom Boden (45) und später von der Behälterwand (46) des Tintenzwischenbehälters (30) umgelenkt wird, wodurch eine Tintenströmung in dem Tintenzwischenbehälter (30) erzeugt wird, durch die ein Durchmischen der Tinte in dem Tintenzwischenbehälter (30) stattfindet.
Tintendrucker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Neigungswinkel (α) zwischen 20° und 50° in Bezug auf den Boden (45) des Tintenzwischenbehälters (30) beträgt, und vorzugsweise zwischen 40° und 45° liegt.
Tintendrucker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Halterung vorgesehen ist, die den Entgasungszufluss (34) in seiner geneigten Position mit der Öffnung in einem Abstand zum Boden (45) des Tintenzwischenbehälters (30) hält.
Tintendrucker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Entgasungszufluss (34) dem Tintenzwischenbehälter (30) von unten, seitlich oder von oben zugeführt wird.
Tintendrucker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die im Tintenzwischenbehälter (30) befindliche Öffnung des Tintenabflusses (32), die dem Druckkopf (12) Tinte zuführt, stromabwärts der erzeugten Tintenströmung und diametral gegenüber der Öffnung des Entgasungszuflusses (34) angeordnet ist.