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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Tintenstrahldruckers mit zumindest einer ersten und einer zweiten Druckstation zum Bedrucken eines endlosen Aufzeichnungsträgers.
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Hochleistungstintenstrahldrucker zum Bedrucken endloser Aufzeichnungsträger weisen in der Regel zwei Druckstationen auf, die entlang einem Transportweg des Aufzeichnungsträgers angeordnet sind. Der Aufzeichnungsträger ist in der Regel eine Papierbahn. Zwischen den beiden Druckstationen ist eine Wendeeinrichtung angeordnet, so dass eine jede Druckstation jeweils eine der beiden Seiten des Aufzeichnungsträgers bedruckt.
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Die Druckstationen weisen mehrere Druckköpfe auf. In Bewegungsrichtung des Aufzeichnungsträgers folgen auf die Druckköpfe jeweils eine Trockeneinrichtung, um den mit der flüssigen Tinte bedruckten Aufzeichnungsträger zu trocknen. Die Heizleistung der Trockeneinrichtung ist derart eingestellt, dass während des Normalbetriebes, während dem der Aufzeichnungsträger mit kontinuierlicher Geschwindigkeit bewegt wird, der Aufzeichnungsträger so weit getrocknet wird, dass die mit der Tinte eingebrachte Feuchtigkeit entfernt wird. Wird der Betrieb des Tintenstrahldruckers unterbrochen, dann ist im Bereich der Trockeneinrichtung und an den auf die Trockeneinrichtung folgenden Umlenkwalzen so viel Wärme gespeichert, dass ein in diesem Bereich befindlicher Abschnitt des Aufzeichnungsträgers stärker als üblich austrocknet.
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Papier weist im unbearbeiteten Zustand eine bestimmte Grundfeuchte auf. Bei einer Unterbrechung des Druckbetriebes kann ein großer Teil dieser Grundfeuchte aus dem Papier getrieben werden. Da der Aufzeichnungsträger nur im Bereich der Trockeneinrichtung und in dem auf den Trocknungsbereich in Bewegungsrichtung folgenden Bereich während einer längeren Pause des Betriebes des Tintenstrahldruckers derart stark getrocknet wird, und in den übrigen Bereichen seine Feuchte beibehält, entstehen Übergangsbereiche, in dem ein normal feuchter Abschnitt und ein stark getrockneter Abschnitt aneinanderstoßen. Die stark getrockneten Abschnitte sind gegenüber dem normal feuchten Abschnitt etwas zusammengezogen, wodurch es in diesen Übergangsbereichen Verspannungen gibt. Diese Verspannungen bilden Wellen.
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Dass Aufzeichnungsträger in Drucksystemen Wellen bilden können, war bisher schon bekannt. Der Erfinder der vorliegenden Patentanmeldung hat viele Versuchsreihen durchgeführt und hat die Ursache der Wellenbildung näher erforscht. Er konnte erstmals den Ort der Wellenbildung näher definieren, nämlich benachbart zum Übergangsbereich zwischen normalfeuchten Abschnitten und stark getrockneten Abschnitten des Aufzeichnungsträgers bzw. Papiers. In dieser Präzision war das Phänomen der Wellenbildung bisher nicht bekannt.
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Gemäß der
US 6,837,635 B1 versucht man bei einer Wellenbildung des Papiers in einem Tintenstrahldrucker die Wellen außerhalb des Druckbereiches zu halten, damit die Druckköpfe nicht beschädigt werden. Hierzu verwendet man spezielle Walzen, die Abschnitte mit unterschiedlichen Durchmessern aufweisen, so dass zusätzliche Querspannungen an das Papier angelegt werden.
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Gemäß der
JP H02-122 967 A werden Falten oder Wellen im Papier mittels eines Ultraschallsensors gemessen. In Abhängigkeit der ermittelten Höhe des Papiers wird die Höhe der Druckköpfe eingestellt. Auch hier wird vermieden, dass die Druckköpfe mit dem Papier in Kontakt treten, wodurch sie beschädigt werden können.
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Die Offenlegungsschrift
DE 10 2012 208 840 A1 beschreibt eine Regelung einer Bahnspannung, die durch Bahnkantenausrichter und geeignete Anordnung von Zentralzylinder, Trockner und ggf. Kühleinrichtung sowie Rollensabspulvorrichtung erreicht wird.
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Die Offenlegungsschrift
DE 10 2008 062 365 A1 behandelt die Förderung einer Bogenbahn durch eine Druckmaschine u. a. mittels einer Vorzugeinrichtung sowie einer Einrichtung zur Brechung der Bogenbahn um Welligkeit, Krümmung oder Drall zu beseitigen.
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Die Offenlegungsschrift
DE 10 2011 054 221 A1 beschreibt eine Druckveredelungsvorrichtung, in der ein Glättmittel in Form von auf das Druckprodukt ausgerichteten Düsen vorhanden ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben eines Tintenstrahldruckers mit zumindest einer ersten und einer zweiten Druckstation zum Bedrucken eines endlosen Aufzeichnungsträgers zu schaffen, bei dem die Druckköpfe mit einer langen Lebensdauer betrieben werden können, ohne dass sie durch eine Wellenbildung am Aufzeichnungsträger beschädigt werden.
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Die Aufgabe wird durch den in Anspruch 1 definierten Gegenstand gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Bei einem Verfahren zum Betreiben eines Tintenstrahldruckers mit zumindest einer ersten und einer zweiten Druckstation zum Bedrucken eines endlosen Aufzeichnungsträgers wird der Aufzeichnungsträger zuerst entlang der ersten Druckstation und danach entlang der zweiten Druckstation geführt. Die Druckstationen weisen mehrere Druckköpfe auf. Im Bereich zwischen den beiden Druckstationen wird der in der ersten Druckstation bedruckte Aufzeichnungsträger mit einer Trockeneinrichtung getrocknet. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass nach einem Anhalten des Aufzeichnungsträgers für eine vorbestimmte Zeitdauer beim Anfahren die Druckköpfe der zweiten Druckstation von einer Druckposition ein Stück vom Transportweg in eine Parkposition entfernt werden und erst wieder in die Druckposition zurückgeführt werden, wenn der Abschnitt des Aufzeichnungsträgers, der während des Anhaltens sich in einem Bereich vor der Trockeneinrichtung befand, die Druckköpfe der zweiten Druckstation passiert hat.
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Der Erfinder der vorliegenden Erfindung hatte erstmals die Ursache der Wellenbildung in einem Tintenstrahldrucker für einen endlosen Aufzeichnungsträger exakt erfasst und konnte den Ort der Wellenbildung bestimmen, wie es eingangs erläutert ist. Aufgrund dieser Erkenntnis ist es möglich, mit einem sehr einfachen Verfahren eine Beschädigung der Druckköpfe der zweiten Druckstation zu vermeiden, die in der ersten Druckstation entstehen, wenn der Druckvorgang eine vorbestimmte Zeitdauer angehalten wird. Bei kurzen Pausen von bis zu 1 bis 3 Minuten entstehen keine oder lediglich vernachlässigbar kleine Wellen. Wird der Druckvorgang jedoch länger unterbrochen, ist der Übergang vom normalfeuchten Aufzeichnungsträger zu stark getrocknetem Aufzeichnungsträger so stark ausgeprägt, dass Wellen im Aufzeichnungsträger entstehen, die nicht mehr geglättet werden können. Der aus Sicht der zweiten Druckstation am weitesten zurückliegende Bereich, in dem während der Unterbrechung des Druckbetriebes Wellen ausgebildet werden, liegt in Bewegungsrichtung des Aufzeichnungsträgers vor der Trockeneinrichtung der ersten Druckstation. Wenn der Abschnitt des Aufzeichnungsträgers, der während der Unterbrechung des Druckbetriebes sich hier befand, nach der Wiederaufnahme des Druckbetriebes die Druckköpfe der zweiten Druckstation passiert hat, dann können die Druckköpfe der zweiten Druckstation wieder in ihre Druckposition abgesenkt werden, ohne dass die Gefahr einer Beschädigung der Druckköpfe durch im Aufzeichnungsträger ausgebildete Wellen besteht.
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Der Zeitpunkt, wann dieser Abschnitt des Aufzeichnungsträgers die Druckköpfe der zweiten Druckstation passiert hat, kann beispielsweise durch Messen des zurückgelegten Weges des Aufzeichnungsträgers nach dem Anfahren ermittelt werden. Es ist auch möglich, nach dem Anfahren in der ersten Druckstation zumindest eine Synchronisationsmarke auf den Aufzeichnungsträger zu drucken und diese Synchronisationsmarke mittels eines entsprechenden Synchronisationssensors in einer zweiten Druckstation zu detektieren. Nach Maßgabe der vom Synchronisationssensor erfassten Synchronisationsmarker können dann die Druckköpfe in ihre Druckposition zurückgeführt werden. Je nachdem, wo sich der Synchronisationssensor in der zweiten Druckstation bezüglich der Druckköpfe befindet, kann es zweckmäßig sein, nach dem Erfassen der Synchronisationsmarke eine vorbestimmte Zeitdauer zu warten oder den Aufzeichnungsträger um einen vorbestimmten Weg zu transportieren, bevor die Druckköpfe in ihre Druckposition zurückgeführt werden. Dementsprechend kann es auch sinnvoll sein, das Bedrucken des Aufzeichnungsträgers im ersten Drucksystem örtlich oder zeitlich versetzt bezüglich des Druckens der Synchronisationsmarke zu beginnen.
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Ein für das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung geeigneter Tintenstrahldrucker umfasst zumindest eine erste und eine zweite Druckstation zum Bedrucken eines endlosen Aufzeichnungsträgers. Eine jede Druckstation weist jeweils mehrere Druckköpfe auf. Es ist ein Transportweg zum Befördern des Aufzeichnungsträgers vorgesehen, der zuerst entlang der ersten Druckstation und danach entlang der zweiten Druckstation führt. Im Bereich zwischen den beiden Druckstationen ist zumindest eine Trockeneinrichtung vorgesehen, mit welcher der in der ersten Druckstation bedruckte Aufzeichnungsträger getrocknet werden kann. Der Tintenstrahldrucker zeichnet sich durch eine Steuereinrichtung aus, die zum Ausführen des oben erläuterten Verfahrens ausgebildet ist.
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Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft anhand einer einzigen Zeichnung (1) erläutert.
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1 zeigt schematisch den Aufbau eines Tintenstrahldruckers gemäß der vorliegenden Erfindung.
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Der Tintenstrahldrucker 1 weist an seiner Eingangsseite eine Zuführrolle 2 auf, von welcher ein endloser Aufzeichnungsträger 3 abgezogen wird. Der Aufzeichnungsträger besteht in der Regel aus Papier. Grundsätzlich kann der Aufzeichnungsträger auch aus einer Kunststofffolie oder einem beschichteten, insbesondere mit einer Kunststoffschicht beschichteten Papier ausgebildet sein.
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Eine Vielzahl Umlenkwalzen 4 definieren einen Transportweg, der durch den gesamten Tintenstrahldrucker 1 hindurchfährt und an einer Aufnahmerolle 5 endet, an der der bedruckte Aufzeichnungsträger aufgerollt wird.
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Der Tintenstrahldrucker 1 weist eine erste Druckstation 6 und eine zweite Druckstation 7 auf, die in Transportrichtung 8 aufeinander folgend angeordnet sind. Zwischen den beiden Druckstationen 6, 7 befindet sich eine Wendeeinrichtung, mit welcher die Seite des Aufzeichnungsträgers gewendet wird. Diese Wendeeinrichtung 9 ist typischerweise als Kreuzwender ausgebildet.
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Die erste Druckstation 6 weist Druckköpfe 10 und die zweite Druckstation 7 weist Druckköpfe 11 auf. Die Druckköpfe 10, 11 der beiden Druckstationen 6, 7 sind im Wesentlichen gleich ausgebildet. Sie besitzen jeweils Düsen, mit welchen kleine Tintentröpfchen auf den Aufzeichnungsträger übertragen werden können. Jeder Druckkopf 10, 11 ist mit einem Tintenreservoir verbunden, das eine Tinte einer vorbestimmten Farbe enthält. So werden mit den einzelnen Druckköpfen unterschiedliche Farben auf den Aufzeichnungsträger aufgetragen. In der Regel sind drei Druckköpfe für drei Grundfarben (z. B. Cyan, Magenta, Gelb) sowie ein Druckkopf für Schwarz vorgesehen. Es können auch weitere Druckköpfe für Spezialfarben, insbesondere sogenannte Highlight-Color-Farben vorgesehen sein. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weisen die Druckstationen 6, 7 jeweils sechs Druckköpfe 10, 11 auf. Im Rahmen der Erfindung ist es jedoch möglich, eine Druckstation mit lediglich einem einzigen Druckkopf für eine einzige Druckfarbe vorzusehen. Die Druckköpfe 10, 11 sind mit einem Verstellmechanismus (nicht dargestellt) versehen, mit welchem sie automatisch zwischen einer Druckposition, in der die Düsen etwa 1 mm bis 3 mm von der Oberfläche des Aufzeichnungsträgers beabstandet sind, und einer Parkposition, in der die Düsen beispielsweise 2 mm bis 5 mm weiter entfernt von der Oberfläche des Aufzeichnungsträgers angeordnet sind, verfahren werden. Die Druckköpfe können einzeln zwischen der Druckposition und der Parkposition verstellt werden.
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In den Druckstationen 6, 7 folgt auf die Druckköpfe 10, 11 in Transportrichtung jeweils eine Trockeneinrichtung 12, 13. Die Trockeneinrichtungen 12, 13 weisen jeweils einen oder mehrere Heizsattel auf, entlang welchen der Aufzeichnungsträger 3 geführt wird. Die Heizsattel sind auf eine Temperatur von etwa 80°C bis 100°C eingestellt. Im Betrieb heizen sich auch die Umlenkwalzen 4, die im Bereich der Trockeneinrichtungen 12, 13 angeordnet sind oder in Transportrichtung 8 auf die Trockeneinrichtungen 12, 13 folgen, auf.
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Die erste Druckstation 6 weist in Transportrichtung 8 nach den Druckköpfen 10 einen optischen Sensor 14 zur Überwachung des auf den Aufzeichnungsträger gedruckten Druckbildes auf. In der zweiten Druckstation 7 ist am Eingangsbereich, also in Transportrichtung 8 vor den Druckköpfen 11 ein optischer Sensor 15 vorgesehen, mit dem das in der ersten Druckstation 6 auf den Aufzeichnungsträger 3 gedruckte Druckbild überwacht wird.
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In den Druckstationen
6,
7 ist jeweils eine Umlenkwalze
4 mit einem Inkrementalgeber
16,
17 verbunden, mit welchem der von Aufzeichnungsträger
3 zurückgelegte Weg gemessen wird. Ein jeder der Inkrementalgeber
16,
17 erzeugt einen Zählpuls, wenn die entsprechende Umlenkwalze um einen vorbestimmten Winkel gedreht wird. Die Zählpulse werden gezählt und sind dann ein Maß für den zurückgelegten Weg. In der deutschen Patentanmeldung
DE 10 2010 017 004 A1 ist die Verwendung eines solchen Inkrementalgebers für einen Tintenstrahldrucker näher erläutert.
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Der Tintenstrahldrucker 1 weist noch weitere Vorrichtungen und Elemente auf, wie z. B. ein Gehäuse, eine zentrale Steuereinrichtung, etc., die zur Vereinfachung der Darstellung in 1 nicht gezeigt sind. Mit der zentralen Steuereinrichtung werden alle betriebsrelevanten Parameter erfasst und der Betrieb des Tintenstrahldruckers 1 gesteuert. Insbesondere steuert die zentrale Steuereinrichtung die Geschwindigkeit des Aufzeichnungsträgers 3 und den Druckvorgang an den Druckköpfen 10, 11.
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Bei einer Unterbrechung des Druckbetriebes wird der Transport des Aufzeichnungsträgers angehalten. Dauert die Unterbrechung länger, d. h. länger als eine Minute bis drei Minuten, dann führt dies dazu, dass der Aufzeichnungsträger, insbesondere wenn der Aufzeichnungsträger Papier ist, im Bereich der Trockeneinrichtungen 12, 13 und an den sich während des Betriebes aufgeheizten Umlenkwalzen 4 derart stark erwärmt und getrocknet wird, dass er seine Grundfeuchte verliert, mit welcher der Aufzeichnungsträger an der Zuführrolle 2 angeliefert wird. Ein derart stark getrockneter Aufzeichnungsträger schrumpft. Diese Schrumpfung erzeugt vor allem im Bereich, der an einem Bereich mit normaler Feuchte des Aufzeichnungsträgers angrenzt, Verspannungen. Die Verspannungen führen zur Ausbildung von Wellen im Aufzeichnungsträger, die sich aus dem Übergangsbereich zwischen einem trockenen Abschnitt und einem normal feuchten Abschnitt ergeben. Bei herkömmlichen Tintenstrahldruckern mit zwei Druckstationen führt dies dazu, dass nach einer längeren Unterbrechung des Druckbetriebes ein Abschnitt des Aufzeichnungsträgers in die zweite Druckstation befördert wird, der Wellen aufweist. Diese Wellen schleifen an den Druckköpfen und können die Düsen des Druckkopfes verstopfen bzw. zerstören. Die Druckköpfe sind sehr aufwändige, feinmechanische Bauteile, die erhebliche Kosten verursachen. Tintenstrahldruckköpfe für Hochleistungssysteme für eine einzelne Druckstation kosten bei den aktuellen Marktpreisen ca. EUR 50.000.
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Es wird deshalb zwischen kurzen Pausen, bei welchen der Druckbetrieb lediglich so kurz angehalten wird, dass keine Wellen erzeugt werden, und Unterbrechungen, bei welchen der Druckbetrieb so lange angehalten wird, dass die Gefahr einer Wellenbildung besteht, unterschieden. Der Schwellenwert zwischen Pausen und Unterbrechungen liegt im Bereich von einer Minute bis drei Minuten und hängt von der Art des verwendeten Aufzeichnungsträgers und der Heizeinrichtung bzw. der Temperatur, mit der die Heizeinrichtung betrieben wird, ab.
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Während einer Unterbrechung werden die Druckköpfe 11 der zweiten Druckstation 7 von der Druckposition in die Parkposition angehoben und somit vom Aufzeichnungsträger 3 ein Stück weg bewegt.
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Nach einer Unterbrechung wird die Bewegung des Aufzeichnungsträgers 3 wieder aufgenommen und der Aufzeichnungsträger in Transportrichtung 8 bewegt. Wenn der Abschnitt des Aufzeichnungsträgers 3, der während der Unterbrechung im Bereich vor der Trockeneinrichtung 12 der ersten Druckstation 6 angeordnet war, die Druckköpfe 11 der zweiten Druckstation 7 passiert hat, dann werden die Druckköpfe 11 der zweiten Druckstation von der Parkposition wieder in die Druckposition bewegt. Der Abschnitt des Aufzeichnungsträgers, der sich während der Unterbrechung im Bereich vor der Trockeneinrichtung 12 befand, ist derjenige Abschnitt, in dem Wellen ausgebildet sein können, und der von der zweiten Druckstation am weitesten entfernt ist. Wenn dieser Abschnitt an den Druckköpfen 11 der zweiten Druckstation 7 vorbeibewegt ist, dann ist sichergestellt, dass der zweiten Druckstation keine gewellten Abschnitte des Aufzeichnungsträgers 3 zugeführt werden.
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Es gibt mehrere Möglichkeiten, festzustellen, ob der Aufzeichnungsträger diesen geforderten Weg zurückgelegt hat:
- 1. Nach einer Unterbrechung werden die Druckköpfe 11 der zweiten Druckstation 7 erst nach einer voreingestellten Zeit, also zeitlich versetzt von der Parkposition wieder in die Druckposition bewegt. Dies ist die einfachste Lösung.
- 2. Mit einem der beiden Inkrementalgeber 16, 17 wird die vorbestimmte Weglänge gemessen, die der Aufzeichnungsträger zurücklegen muss, damit der potentielle gewählte Abschnitt zuverlässig die Druckköpfe 11 der zweiten Druckstation 7 passiert hat. Diese Lösung bedingt jedoch, dass der Weg zwischen der ersten Druckstation und der zweiten Druckstation exakt bekannt und festgelegt ist.
- 3. Nach der Unterbrechung wird in der ersten Druckstation eine Synchronisierungsmarke auf den Aufzeichnungsträger gedruckt. Diese Synchronisierungsmarke weist einen bestimmten Abstand zu dem potentiell gewählten Abschnitt des Aufzeichnungsträgers auf. Dieser Abstand kann durch die bauliche Anordnung des Druckkopfes, mit dem die Synchronisierungsmarke aufgetragen worden ist, verursacht sein. Dieser Abstand kann jedoch auch durch Bewegen des Aufzeichnungsträgers in Transportrichtung 8 um einen vorbestimmten Weg, der beispielsweise mit dem Inkrementalgeber 16 gemessen wird, und damit ein zum Beginn der Wiederaufnahme der Bewegung des Aufzeichnungsträgers zeitlich versetztes Drucken der Synchronisationsmarke erzeugt werden. Die Synchronisationsmarke wird in der zweiten Druckstation durch den optischen Sensor 15 detektiert, der als Synchronisationssensor fungiert. Sobald der Synchronisationssensor die Synchronisationsmarke detektiert hat, werden die Druckköpfe 11 der zweiten Druckstation 7 von ihrer Parkposition in die Druckposition bewegt. Es kann jedoch auch zweckmäßig sein, die Bewegung der Druckköpfe bezüglich des Detektierens der Synchronisationsmarke zeitlich verzögert auszuführen, wobei der Zeitpunkt vorzugsweise durch Messen eines vorbestimmten Weges mittels des Inkrementalgebers 17 der zweiten Druckstation bestimmt wird. Die Verwendung einer Synchronisationsmarke bietet den Vorteil, dass die Längen des Transportweges zwischen der ersten und der zweiten Druckstation nicht exakt festgelegt sein müssen. Hochleistungstintenstrahldrucker sind oftmals modular aufgebaut, wobei sie aus unterschiedlichen Komponenten zusammengesetzt werden, sodass sich auch bei Verwendung ähnlicher Druckstationen unterschiedliche Wege zwischen den Druckstationen bei unterschiedlichen Tintenstrahldruckern ergeben können.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Verfahrweg von der Druckposition zur Parkposition 4 mm. Die Verfahrzeit dauert ca. 2 Sekunden. Die Transportgeschwindigkeit des Auszeichnungsträgers beträgt etwa 2,1 m/s, sodass während der Verfahrzeit mehr als 4 m an Aufzeichnungsträger gefördert werden. Ohne ein Verfahren der Druckköpfe könnte der Druckbeginn bereits nach einer Bewegung von ca. 2 m des Aufzeichnungsträgers beginnen. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird somit eine zusätzliche Makulatur von etwas mehr als 2 m verursacht. Diese Makulatur wird jedoch in Anbetracht der erheblichen Kosten, die eine Beschädigung der Druckköpfe verursachen kann, in Kauf genommen.
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Das gesamte Verfahren wird vollautomatisch mittels der Steuereinrichtung gesteuert.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Tintenstrahldrucker
- 2
- Zuführrolle
- 3
- Aufzeichnungsträger
- 4
- Umlenkwalzen
- 5
- Aufnahmerolle
- 6
- Erste Druckstation
- 7
- Zweite Druckstation
- 8
- Transportrichtung
- 9
- Wendeeinrichtung
- 10
- Druckkopf
- 11
- Druckkopf
- 12
- Trockeneinrichtung
- 13
- Trockeneinrichtung
- 14
- Optischer Sensor
- 15
- Optischer Sensor
- 16
- Inkrementalgeber
- 17
- Inkrementalgeber
