DE102016109244B4

DE102016109244B4 - Trocknungseinheit für ein Tintenstrahl-Drucksystem mit Halbwellen-symmetrischem Betrieb

Info

Publication number: DE102016109244B4
Application number: DE102016109244.4A
Authority: DE
Inventors: Markus Lege; Martin Pappenberger
Original assignee: Oce Holding BV
Current assignee: Canon Production Printing Holding BV
Priority date: 2016-05-19
Filing date: 2016-05-19
Publication date: 2019-07-04
Anticipated expiration: 2036-05-20
Also published as: US9975355B2; DE102016109244A1; US20170334216A1

Abstract

Trocknungseinheit für ein Drucksystem, wobei die Trocknungseinheit (100) umfasst,- eine Mehrzahl von Trocknungsmodulen (110), die entlang einer Trocknungsstrecke (122) angeordnet sind, um einen Aufzeichnungsträger (122) beim Durchlaufen der Trocknungstrecke (122) zu trocknen; wobei die Mehrzahl von Trocknungsmodulen (110) über mindestens zwei Versorgungsleitungen (201, 206) mit einem Wechselstrom mit einer Sequenz von alternierenden positiven und negativen Halbwellen versorgt wird; wobei die Mehrzahl von Trocknungsmodulen (110) jeweils mehrere ohmsche Heizelemente (112, 205) umfasst, die eingerichtet sind, thermische Energie zum Trocknen des Aufzeichnungsträgers (102) zu generieren; wobei die mehreren ohmschen Heizelemente (112, 205) derart angeordnet sind, dass durch die ohmschen Heizelemente (112, 205) eines Trocknungsmoduls (110) unterschiedliche Phasen (201) eines Mehr-Phasen Versorgungsnetzes, das die mindestens zwei Versorgungsleitungen (201, 206) umfasst, substantiell gleichmäßig belastet wird; und- eine Steuereinheit (101), die eingerichtet ist, die Mehrzahl von Trocknungsmodulen (110) in Abhängigkeit von einem Soll-Temperaturverlauf (120) entlang der Trocknungstrecke (122) im Mittel gleichmäßig bei positiven und bei negativen Halbwellen mit den mindestens zwei Versorgungsleitungen (201, 206) zu koppeln; und- die ohmschen Heizelemente (112, 205) eines Trocknungsmoduls (110) während einer Halbwelle gemeinsam entweder mit dem Mehr-Phasen Versorgungsnetz zu koppeln oder von dem Mehr-Phasen Versorgungsnetz zu entkoppeln.

Description

Die Erfindung betrifft eine Trocknungseinheit für ein Tintenstrahl-Drucksystem und ein entsprechendes Verfahren zum Trocknen des Druckbildes eines Tintenstrahl-Drucksystems.
Tintenstrahl-Drucksysteme können zum Bedrucken von Aufzeichnungsträgern (wie z.B. Papier) eingesetzt werden. Dazu können ein oder mehrere Düsen verwendet werden, um Tintentropfen auf den Aufzeichnungsträger zu feuern und um so ein gewünschtes Druckbild auf dem Aufzeichnungsträger zu erzeugen.
Ein Tintenstrahl-Drucksystem kann ein oder mehrere Trocknungseinheiten umfassen, um den Aufzeichnungsträger nach Aufbringen des Druckbildes zu trocknen und um so die aufgebrachte Tinte auf dem Aufzeichnungsträger zu fixieren. Eine nicht ausreichende Trocknung des Aufzeichnungsträgers kann dazu führen, dass das Druckbild durch folgende Bearbeitungsschritte verschmiert wird und/oder dass Komponenten des Tintenstrahl-Drucksystems durch unzureichend getrocknete Tinte verschmutzt werden. Des Weiteren kann ggf. durch den Prozess der Trocknung (insbesondere durch eine zu intensive Trockung) eine Beeinträchtigung des Aufzeichnungsträgers und/oder des Druckbildes verursacht werden.
Eine Trocknungseinheit umfasst typischerweise ein oder mehrere elektrische Heizelemente, die durch ein elektrisches Versorgungsnetz mit elektrischer Energie versorgt werden. Dabei können Toleranzen der durch das Versorgungsnetz bereitgestellten Netzspannung zu Toleranzen der Heizleistung der ein oder mehreren Heizelemente und damit zu Änderungen des Trocknungsgrades eines Aufzeichnungsträgers führen.
US 2012/0206527 A1 beschreibt eine Heizeinheit für einen Drucker mit mehreren Heizzonen. US 2006/0197805 A1 beschreibt ein Heizelement, das eingerichtet ist, den Spannungseinbruch einer Spannungsquelle zu begrenzen. DE 40 04 508 A1 beschreibt ein Heizfeld, das mit unterschiedlichen Leistungsstufen betrieben werden kann.
Das vorliegende Dokument befasst sich mit der technischen Aufgabe, mit reduzierter Belastung eines elektrischen Versorgungsnetzes eine zuverlässige Trocknung des Druckbildes eines Tintenstrahl-Drucksystems zu ermöglichen.
Die Aufgabe wird durch die unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen werden u.a. in der Beschreibung und in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Gemäß einem Aspekt wird eine Trocknungseinheit für ein Drucksystem beschrieben. Die Trocknungseinheit umfasst eine Mehrzahl von Trocknungsmodulen, die entlang einer Trocknungsstrecke angeordnet sind, um einen Aufzeichnungsträger beim Durchlaufen der Trocknungstrecke zu trocknen. Dabei wird die Mehrzahl von Trocknungsmodulen über mindestens zwei Versorgungsleitungen mit einem Wechselstrom mit einer Sequenz von alternierenden positiven und negativen Halbwellen versorgt. Die Trocknungseinheit umfasst weiter eine Steuereinheit, die eingerichtet ist, die Mehrzahl von Trocknungsmodulen in Abhängigkeit von einem Soll-Temperaturverlauf entlang der Trocknungstrecke im Mittel gleichmäßig bei positiven und bei negativen Halbwellen mit den mindestens zwei Versorgungsleitungen zu koppeln. So können bei einer präzisen Einstellung, insbesondere Regelung, der Trocknungs-Temperatur Auswirkungen auf ein Versorgungsnetz reduziert werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein der o.g. Trocknungseinheit entsprechendes Verfahren beschrieben.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Software (SW) Programm beschrieben. Das SW Programm kann eingerichtet werden, um auf einem Prozessor ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Speichermedium beschrieben. Das Speichermedium kann ein SW Programm umfassen, welches eingerichtet ist, um auf einem Prozessor ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.
Es ist zu beachten, dass die in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme sowohl alleine, als auch in Kombination mit anderen in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen verwendet werden können. Desweiteren können jegliche Aspekte der in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtung und Systemen in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die Merkmale der Ansprüche in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden.
Im Weiteren werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von schematischen Zeichnungen näher beschrieben. Dabei zeigen

1a ein Blockdiagramm einer beispielhaften Trocknungseinheit für ein Tintenstrahl-Drucksystem;
1b ein Blockdiagramm eines beispielhaften Trocknungsmoduls für eine Trocknungseinheit;
1c ein beispielhafter Temperaturverlauf entlang der Trocknungsstrecke einer Trocknungseinheit;
2a beispielhafte Komponenten einer Trocknungseinheit mit einer Spannungs-Messeinheit;
2b beispielhafte Komponenten einer Trocknungseinheit mit mehreren Strom-Messeinheiten;
2c beispielhafte Komponenten einer Trocknungseinheit mit einer Spannungs-Messeinheit und mehreren Strom-Messeinheiten;
3a beispielhafte Komponenten eines Trocknungsmoduls in einer ersten Variante mit einer gemeinsamen Ansteuerung von Leistungsschaltern;
3b beispielhafte Komponenten eines Trocknungsmoduls in einer ersten Variante mit einer individuellen Ansteuerung von Leistungsschaltern;
3c beispielhafte Komponenten eines Trocknungsmoduls in einer zweiten Variante mit einer gemeinsamen Ansteuerung von Leistungsschaltern;
3d beispielhafte Komponenten eines Trocknungsmoduls in einer zweiten Variante mit einer individuellen Ansteuerung von Leistungsschaltern;
3e beispielhafte Komponenten eines Trocknungsmoduls in einer dritten Variante mit einer gemeinsamen Ansteuerung von Leistungsschaltern;
3f beispielhafte Komponenten eines Trocknungsmoduls in einer dritten Variante mit einer individuellen Ansteuerung von Leistungsschaltern;
4a ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zur Trocknung eines Aufzeichnungsträgers;
4b ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zur Trocknung eines Aufzeichnungsträgers;
4c ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zur Erkennung eines Defektes einer Trocknungseinheit; und
5 eine beispielhafte Look-Up Tabelle mit Aktivierungsmustern.

Wie eingangs dargelegt, befasst sich das vorliegende Dokument mit der zuverlässigen und schonenden Trocknung des Druckbildes eines Tintenstrahl-Drucksystems, insbesondere auch bei variierenden Netzspannungen. Das Dokument befasst sich weiter mit der Reduzierung von Auswirkungen auf ein Versorgungsnetz durch eine Trocknungseinheit. Des Weiteren befasst sich das Dokument mit der zuverlässigen Detektion von Defekten in einer Trocknungseinheit.
Bei einem Tintenstrahl-Drucksystem, insbesondere bei einem für den Druck auf einen bahnförmigen Aufzeichnungsträger (auch als „continuous feed“ bezeichnet) ausgelegtes Drucksystem, wird der Auszeichnungsträger z.B. von einer Rolle (dem Abwickler) abgewickelt und dann dem Druckwerk des Drucksystems zugeführt. Durch das Druckwerk wird ein Druckbild auf den Aufzeichnungsträger aufgebracht, und der bedruckte Aufzeichnungsträger kann nach Fixieren / Trocknen des Druckbildes weiterverarbeitet werden (z.B. wieder auf einer weiteren Rolle (dem Aufwickler) aufgewickelt oder in Bögen geschnitten oder gewendet einem weiteren Druckwerk zugeführt werden). Der Aufzeichnungsträger kann aus Papier, Pappe, Karton, Metall, Kunststoff und/oder sonstigen geeigneten und bedruckbaren Materialien hergestellt sein.
Das Druckwerk des Drucksystems kann mehrere Druckriegel umfassen, die z.B. für das Drucken mit Tinten unterschiedlicher Farbe verwendet werden können (z.B. Schwarz, Cyan, Magenta, Gelb, etc.). Ein Druckriegel umfasst ein oder mehrere Druckköpfe. Jeder Druckkopf umfasst ein oder mehrere Düsen, wobei jede Düse eingerichtet ist, Tintentropfen auf den Aufzeichnungsträger zu feuern. Mittels der Düsen eines Druckkopfs kann jeweils eine Zeile (Linie) auf den Aufzeichnungsträger quer zur Transportrichtung des Aufzeichnungsträgers gedruckt werden. Das Drucksystem ist eingerichtet, die einzelnen Düsen der einzelnen Druckköpfe anzusteuern, um in Abhängigkeit von Druckdaten ein Druckbild auf den Aufzeichnungsträger aufzubringen.
Das Drucksystem umfasst weiter eine Trocknungseinheit 100 (siehe 1a), die eingerichtet ist, den Aufzeichnungsträger 102 nach Aufbringen der Tinte durch die ein oder mehreren Druckriegel zu trocknen und damit das aufgebrachte Druckbild auf dem Aufzeichnungsträger 102 zu fixieren. Die Trocknungseinheit 100 kann dazu durch eine Steuereinheit 101 gesteuert werden. Beispielsweise kann die Trocknung in Abhängigkeit von der Menge der aufgebrachten Tinte und/oder in Abhängigkeit von einem Typ des Aufzeichnungsträgers 102 erfolgen.
Die in 1a dargestellte Trocknungseinheit 100 umfasst mehrere Trocknungsmodule 110, die entlang einer Trocknungsstrecke an einer oder an beiden Seiten des (bahnförmigen) Aufzeichnungsträgers 102 angeordnet sind, und die jeweils eingerichtet sind, ein gasförmiges Trocknungs-Medium (typischerweise erwärmte Luft) auf die Oberfläche des Aufzeichnungsträgers 102 zu blasen. So kann das Druckbild auf einem Aufzeichnungsträger 102 in schonender und zuverlässiger Weise entlang der Trocknungsstrecke der Trocknungseinheit 100 getrocknet werden.
1b zeigt ein Blockdiagramm mit beispielhaften Komponenten eines Trocknungsmoduls 110. Das Trocknungsmodul 110 umfasst ein Gebläse 115, mit dem ein gasförmiges Medium an ein oder mehreren Heizelementen 112 vorbeigeführt werden kann. Das durch die Heizelemente 112 erwärmte Trocknungs-Medium 114 wird dann über ein oder mehrere Öffnungen bzw. Düsen 113 auf die Oberfläche des Aufzeichnungsträgers 102 geblasen. Die Fördermenge des Gebläses 115 und/oder die Heizleistung der ein oder mehreren Heizelemente 112 kann über ein Steuermodul 111 gesteuert bzw. geregelt werden (wobei das Steuermodul 111 ggf. Teil der Steuereinheit 101 der Trocknungseinheit 100 sein kann). Insbesondere kann mittels eines Temperatursensors 116 die Temperatur in der Umgebung des Aufzeichnungsträgers 102 erfasst werden. Das Steuermodul 111 kann eingerichtet sein, das Gebläse 115 und/oder die ein oder mehreren Heizelemente 112 in Abhängigkeit von Sensordaten des Temperatursensors 116 zu steuern bzw. zu regeln. So kann z.B. eine bestimmte Temperatur in der Umgebung des Aufzeichnungsträgers 102 eingestellt werden.
1c zeigt einen beispielhaften Verlauf 120 der Temperatur 126 in der Umgebung des Aufzeichnungsträgers 102 entlang der Trocknungsstrecke 122 der Trocknungseinheit 100. Beispielsweise kann durch die Mehrzahl von Trocknungsmodulen 110 bewirkt werden, dass der Aufzeichnungsträger 102 am Anfang der Trocknungstrecke 122 einem Trocknungs-Medium 114 mit einer relativ hohen Temperatur 126 ausgesetzt ist, und dass die Temperatur 126 entlang der Trocknungsstrecke 122 reduziert wird. Durch Einstellung eines bestimmten (Soll-)Temperaturverlaufs 120 kann (z.B. abhängig von Eigenschaften des Aufzeichnungsträgers 102 und/oder von Eigenschaften bzw. Mengen von aufgebrachter Tinte) eine zuverlässige Trocknung des Druckbildes erreicht werden. Ein (Soll-)Trocknungsverlauf 120 kann experimentell im Vorfeld ermittelt werden, und durch die Steuereinheit 101 bzw. die Steuermodule 111 eingestellt werden.
Durch die Verwendung von Trocknungsmodulen 110, die ein erwärmtes, gasförmiges Trocknungs-Medium 114 auf einen Aufzeichnungsträger 102 blasen, kann in schonender Weise eine zuverlässige Trocknung bewirkt werden. Insbesondere können dabei auch bei einem Duplex-Druck Beschädigungen des Druckbildes vermieden werden.
Eine zuverlässige Trocknung erfordert typischerweise eine präzise Einstellung des Temperaturverlaufs 120 entlang der Trocknungstrecke 122, was wiederum eine präzise Einstellung der Heizleistung der Heizelemente 112 der einzelnen Trocknungsmodule 110 erfordert. Als Heizelemente 112 können ohmsche Heizelemente 112 (insbesondere Heiz-Widerstände) verwendet werden, deren Heizleistung von der Netzspannung abhängt, mit der die Heizelemente 112 versorgt werden. Schwankungen der Netzspannung können dabei zu Schwankungen der Heizleistung führen.
Beispielsweise kann die Netzspannung U in einem Bereich von +/- 10% schwanken. Des Weiteren kann der Widerstand R von Heiz-Widerständen schwanken (z.B. um +/- 5%). Dies hat gemäß $P = \frac{U^{2}}{R}$
substantielle Auswirkungen auf die Heizleistung P. Eine Trocknungseinheit 100 kann derart ausgelegt sein, dass die Trocknungseinheit 100 bei maximal möglichen Widerstandswerten R_max und minimal möglicher Netzspannung U_min die mindestens zu erbringende (nominelle) Heizleistung P_min erbringen kann. Dies kann jedoch dazu führen, dass bei maximal möglicher Netzspannung Umax und bei minimal möglichem Widerstand R_min ein relativ hoher maximaler Strom $I_{m a x} = \frac{U_{m a x}}{R_{m i n}}$
fließt, für den die Komponenten der Trocknungseinheit 100 (und insbesondere ein Netzanschluss der Trocknungseinheit 100) auszulegen sind. Dies ist mit relativ hohen Kosten verbunden. Im Folgenden werden Maßnahmen beschrieben, durch die in Kosten-effizienter Weise Schwankungen der Netzspannung U berücksichtigt werden können.
2a zeigt beispielhafte Komponenten einer Trocknungseinheit 100. Die Trocknungseinheit 100 wird in dem dargestellten Beispiel über ein Dreiphasen-Versorgungsnetz mit den Phasenleitungen L1, L2, L3 (Referenzzeichen 201) und der Neutralleitung N (Referenzzeichen 206) versorgt. 2a zeigt weiter Heiz-Widerstände 205 (als beispielhafte Heizelemente 112) eines Trocknungsmoduls 110, die über ein oder mehrere Phasenleitungen L1, L2, L3 bzw. die Neutalleitung N an das Versorgungsnetz angeschlossen sind. Beispielsweise kann ein Trocknungsmodul 110 drei Heiz-Widerstände R1, R2, R3 umfassen (2a, linke Variante). Alternativ kann ein Trocknungsmodul 110 ein oder mehrere Heiz-Widerstände R umfassen, die zwischen zwei Phasen angeordnet sind (2b, mittlere Variante) oder die zwischen einer Phase L und N angeordnet sind ( 2c, rechte Variante).
Ein Heiz-Widerstand 205 kann durch ein oder mehrere Leistungsschalter 204 aktiviert bzw. deaktiviert werden. Beispielsweise können in 2a durch zwei Leistungsschalter 204 der Heiz-Widerstand R1 und die Serienschaltung aus R2 und R3 aktiviert werden. Die Leistungsschalter 204 können über ein oder mehrere Steuerleitungen 214 geöffnet bzw. geschlossen werden. Die Trocknungseinheit 100 kann weiter Leitungsschutzschalter 203 umfassen, die eingerichtet sind, bei einem Überstrom auf einer Phasenleitung L1, L2, L3 die ein oder mehreren Heiz-Widerstände 205 von der Phasenleitung L1, L2, L3 zu entkoppeln.
Die Trocknungseinheit 100 in 2a umfasst eine Spannungs-Messeinheit 202, die eingerichtet ist, die Netzspannung U mindestens einer Phase (z.B. L1) gegen eine andere Phase (z.B. L3) oder gegen N zu messen. Unter Annahme von Netzsymmetrie kann daraus auf die Netzspannungen der anderen Phasen L2, L3 geschlossen werden.
Des Weiteren können im Vorfeld die Widerstandswerte R der einzelnen Heiz-Widerstände 205 gemessen und gespeichert werden (z.B. in einer Speichereinheit des Drucksystems bzw. der Trocknungseinheit 100). Es kann dann auf Basis der gemessenen Netzspannung U und auf Basis der hinterlegten Widerstandswerte, die Heizleistung $P = \frac{U^{2}}{R}$
jedes Heiz-Widerstands 205 ermittelt werden. Des Weiteren kann der Strom / durch die einzelnen Heiz-Widerstände 205 berechnet werden. Die Steuereinheit 101 der Trocknungseinheit 100 kann eingerichtet sein, die Heiz-Widerstände (auch als ohmsche Verbraucher bezeichnet) 205 derart zu aktivieren, dass zu keinem Zeitpunkt der kumulierte Gesamtstrom durch die Heiz-Widerstände 205 einen Grenzstrom I_Grenze überschreitet. Der Grenzstrom I_Grenze kann dabei kleiner gewählt werden als der Maximalstrom I_max, der sich ergeben würde, wenn alle Heiz-Widerstände 205 der Trocknungseinheit 100 bei maximal möglicher Netzspannung U_max aktiviert wären. Durch die Speicherung der tatsächlichen Widerstandswerte und durch das Erfassen der Netzspannung können somit in effizienter Weise zu einem bestimmten Zeitpunkt eine Begrenzung des kumulierten Gesamtstroms bzw. eine Begrenzung der kumulierten Leistungsaufnahme bewirkt werden, so dass keine Überdimensionierung des Netzanschlusses der Trocknungseinheit 100 erforderlich wird.
2b zeigt eine Trocknungseinheit 100 mit (mindestens zwei) Strom-Messeinheiten 212, die eingerichtet sind, den Gesamtstrom I₁ , I₂ , I₃ auf jeweils einer Phasenleistung L1, L2, L3 zu erfassen. Insbesondere kann der Strom der ohmschen Verbraucher 205 auf mindestens zwei Phasen gemessen werden. Der Strom auf der jeweils dritten Phase kann auf Basis der Ströme der beiden anderen Phasen ermittelt werden.
Beim Einschalten der Trocknungseinheit 100 bzw. eines Trocknungsmoduls 110 können alle ohmschen Verbraucher 205 sequentiell eingeschaltet werden und es kann der Effektivstrom pro Verbraucher 205 gemessen werden (mittels der Strom-Messeinheiten 212). Abhängig von den ermittelten Stromwerten pro Verbraucher 205 können dann zu einem bestimmten Zeitpunkt ein oder mehrere Verbraucher 205 ausgewählt werden, so dass der kumulierte Gesamtstrom nicht den Grenzstrom I_Grenze überschreitet. Dabei kann durch eine Gesamtstrommessung mittels der Strom-Messeinheiten 212 die Ansteuerung der ein oder mehreren Verbraucher 205 überwacht werden. Bei Überschreiten des festgelegten Grenzstroms I_Grenze können mittels der Sicherheitsschaltung 203 ggf. alle Verbraucher 205 deaktiviert werden.
2c zeigt eine Trocknungseinheit 100 mit ein oder mehreren Spannungs-Messeinheiten 202 und zwei oder mehreren Strom-Messeinheiten 212. Bei einer Kombination von Strommessung und Spannungsmessung, kann ggf. auf das Messen des Widerstands der ohmschen Verbraucher 205 verzichtet werden.
Durch die Messung der Netzspannung und/oder des Gesamtstroms kann die maximal zulässige Stromaufnahme durch die Trocknungseinheit 100 eingestellt werden. So kann auch bei relativ starken Schwankungen der Netzspannung und bei einem beschränkt ausgelegten Netzanschluss die erforderliche Leistung der ohmschen Verbraucher 205 über den gesamten Einsatzbereich der Trocknungseinheit 100 gewährleistet werden. Insbesondere ist dazu kein Kompromiss mit einem relativ großen Netzanschluss oder mit einer reduzierten Leistungsfähigkeit der Trocknungseinheit 100 erforderlich. Die zulässige Stromaufnahme der Trocknungseinheit 100 kann abhängig von der vorhandenen elektrischen Infrastruktur bzw. den jeweiligen Anforderungen parametriert und damit optimiert werden. Durch das beschriebene Leistungsmanagement wird die Stromaufnahme der Trocknungseinheit 100 überwacht und/oder reguliert, so dass eine Überlastung verhindert wird.
Es wird somit eine Trocknungseinheit 100 für ein Drucksystem, insbesondere für ein Tintenstrahl-Drucksystem, beschrieben. Des Weiteren wird ein Drucksystem mit einer Trocknungseinheit 100 beschrieben. Die Trocknungseinheit 100 kann beliebige der in diesem Dokument beschriebenen Merkmale und/oder Komponenten umfassen.
Die Trocknungseinheit 100 kann eine Mehrzahl von ohmschen Heizelementen 112, 205 (insbesondere Heiz-Widerstände) umfassen, die eingerichtet sind, thermische Energie zum Trocknen eines Aufzeichnungsträgers 102 zu generieren. Die Mehrzahl von ohmschen Heizelementen 112, 205 kann dabei über mindestens zwei Versorgungsleitungen 201, 206 (insbesondere über ein oder mehrere Phasenleistungen 201 und/oder über eine Neutralleitung 206 eines Mehr-Phasen Versorgungsnetzes) mit elektrischer Energie versorgt werden.
Die Trocknungseinheit 100 kann außerdem Schaltelemente 204 umfassen, die eingerichtet sind, unterschiedliche Teilmengen der Mehrzahl von ohmschen Heizelementen 112, 205 mit den Versorgungsleitungen 201, 206 zu koppeln (und damit die jeweilige Teilmenge von Heizelementen 112, 205 mit elektrischer Energie zu versorgen), wodurch wiederum durch die Heizelemente 112, 205 thermische Energie zum Trocknen eines Aufzeichnungsträgers 102 erzeugt wird.
Die Trocknungseinheit 100 umfasst weiter eine Steuereinheit 101, die eingerichtet ist, Indikatoren für die Leistungsaufnahme der einzelnen ohmschen Heizelemente 112, 205 zu ermitteln. Ein Indikator für die Leistungsaufnahme eines ohmschen Heizelementes 112, 205 kann insbesondere umfassen: einen ohmschen Widerstand des Heizelements 112, 205 (der z.B. im Vorfeld ermittelt und auf einer Speichereinheit der Trocknungseinheit 100 gespeichert wurde); eine an den Versorgungsleitungen 201, 206 anliegende Spannung (die z.B. mit einer Spannungs-Messeinheit 202 erfasst wird); und/oder ein über eine oder mehrere der Versorgungsleitungen 201, 206 fließender Strom (die z.B. mit ein oder mehreren Strom-Messeinheiten 212 erfasst wird).
Die Steuereinheit 101 ist weiter eingerichtet, auf Basis der Indikatoren für die Leistungsaufnahme der einzelnen ohmschen Heizelemente 112, 205 eine Teilmenge von Heizelementen 112, 205 zu selektieren (und mit den mindestens zwei Versorgungsleitungen 201, 206 für die Aktivierung der Teilmenge von Heizelementen 112, 205 zu koppeln), derart, dass eine leistungsbezogene Begrenzung der Trocknungseinheit 100 nicht überschritten wird. So kann in zuverlässiger Weise eine (ggf. überdimensionierte) Trocknungseinheit 100 in einem eingeschränkten Versorgungsnetz verwendet werden. Insbesondere kann die (ggf. überdimensionierte) Trocknungseinheit 100 an eine (ggf. Strom- und/oder Leistungs-begrenzte) Versorgungsleitung angeschlossen werden. So können die Kosten für den Betrieb (und insbesondere für den Anschluss) einer Trocknungseinheit 100 reduziert werden.
Die Steuereinheit 101 kann eingerichtet sein, auf eine Speichereinheit zuzugreifen, um ohmsche Widerstände (d.h. Widerstands-Werte) der Mehrzahl von ohmschen Heizelementen 112, 205 zu ermitteln. Des Weiteren kann die Trocknungseinheit 100 eine Spannungs-Messeinheit 202 umfassen, die eingerichtet ist, eine an den Versorgungsleitungen 201, 206 anliegende Spannung zu ermitteln. Die Steuereinheit 101 kann dann den Indikator für die Leistungsaufnahme für ein Heizelement 112, 205 auf Basis des ohmschen Widerstands für das Heizelement 112, 205 und auf Basis der Spannung (insbesondere auf Basis von $\frac{U}{R}$
) ermitteln. Durch die Bereitstellung einer Spannungs-Messeinheit wird eine zuverlässige und effiziente Leistungsbegrenzung ermöglicht.
Die Trocknungseinheit 100 kann zumindest eine (typischerweise zwei oder mehr) Strom-Messeinheit 212 umfassen, die eingerichtet ist, einen über eine oder mehrere der Versorgungsleitungen 201, 206 fließenden Strom zu erfassen. Die Steuereinheit 101 kann eingerichtet sein, die Schaltelemente 204 anzusteuern, um (ggf. sequentiell) unterschiedliche Teilmengen der Mehrzahl von ohmschen Heizelementen 112, 205 mit den Versorgungsleitungen 201, 206 zu koppeln (und damit zu aktivieren), und um dabei mittels der Strom-Messeinheit 212 den jeweiligen Teilmengen-Strom über die unterschiedlichen Teilmengen der Mehrzahl von ohmschen Heizelementen 112, 205 zu ermitteln. Die Steuereinheit 101 kann weiter eingerichtet sein, die Indikatoren für die Leistungsaufnahme der einzelnen Heizelemente 112, 205 auf Basis der Teilmengen-Ströme über die unterschiedlichen Teilmengen der Mehrzahl von ohmschen Heizelementen 112, 205 zu ermitteln. Insbesondere können für die unterschiedlichen Heizelemente 112, 205 bzw. Teilmengen von Heizelementen 112, 205 Teilmengen-Ströme in einer Speichereinheit der Trocknungseinheit 100 gespeichert werden. Die Steuereinheit 100 kann dann während des Betriebs auf die gespeicherten Teilmengen-Ströme zurückgreifen, um die leistungsbezogene Begrenzung der Trocknungseinheit 100 (insbesondere einen zulässigen Grenzstrom I_Grenze) einzuhalten. Durch die Bereitstellung zumindest einer Strom-Messeinheit wird eine zuverlässige und effiziente Leistungsbegrenzung ermöglicht.
Wie oben dargelegt kann typischerweise eine an den Versorgungsleitungen 201, 206 anliegende Spannung zwischen einer Minimalspannung und einer Maximalspannung variieren (z.B. in Abhängigkeit von der Stabilität des Versorgungsnetzes). Alternativ oder ergänzend kann der ohmsche Widerstand eines Heizelements 112, 205 typischerweise zwischen einem Minimalwiderstand und einem Maximalwiderstand variieren (aufgrund von Fertigungstoleranzen). Die Trocknungseinheit 100 kann dafür ausgelegt sein, eine Nennleistung zum Trocknen eines Aufzeichnungsträgers 102 zu erbringen (mit der z.B. typische Aufzeichnungsträger 102, typische Tintenmengen, etc. getrocknet werden können). Die Mehrzahl von Heizelementen 112, 205 der Trocknungseinheit 100 kann ausgelegt sein, bei Minimalspannung an den Versorgungsleitungen 201, 206 und bei Maximalwiderstand der Heizelemente 112, 205 die Nennleistung zu erbringen. Mit anderen Worten, die Trocknungseinheit 100 kann für „Worst-Case“ Bedingungen dimensioniert sein. Dennoch kann durch die Aktivierung von Teilmengen von Heizelementen 112, 205 zu jedem Zeitpunkt eine leistungsbezogene Begrenzung der Trocknungseinheit 100 (insbesondere in Bezug auf einen Anschluss zum Versorgungsnetz) eingehalten werden.
Die Trocknungseinheit 100 kann (wie in 1a dargestellt) mehrere Trocknungsmodule 110 umfassen, die entlang einer Trocknungsstrecke 122 angeordnet sind, um den Aufzeichnungsträger 102 beim Durchlaufen der Trocknungstrecke 122 zu trocknen. Jedes der Trocknungsmodule 110 kann dabei ein oder mehrere der Mehrzahl von Heizelementen 112, 205 umfassen.
Die Steuereinheit 101 kann eingerichtet sein, die Teilmenge von Heizelementen 112, 205 in Abhängigkeit von einem Soll-Temperaturverlauf 120 entlang der Trocknungstrecke 122 zu selektieren. Insbesondere kann dabei der Soll-Temperaturverlauf 120 durch Aktivierung von Teilmengen von Heizelementen 112, 205 eingeregelt werden. So kann eine zuverlässige Trocknung eines Aufzeichnungsträgers 102 bewirkt werden.
Die Steuereinheit 101 kann eingerichtet sein, eine maximal zulässige Anzahl von Heizelementen 112, 205 zu ermitteln, die gleichzeitig aktiviert werden darf, wobei die maximal zulässige Anzahl von Heizelementen 112, 205 von der leistungsbezogenen Begrenzung abhängt. Die Teilmenge von Heizelementen 112, 205 kann dann derart ermittelt werden, dass die maximal zulässige Anzahl von Heizelementen 112, 205 zu keinem Zeitpunkt überschritten wird. Durch das Bestimmen einer maximal zulässigen Anzahl von aktivierten Heizelementen 112, 205 kann die leistungsbezogenen Begrenzung in effizienter Weise eingehalten werden.
Die Steuereinheit 101 kann eingerichtet sein, in Abhängigkeit von dem Soll-Temperaturverlauf 120 Aktivierungsgrade für die einzelnen Trocknungsmodule 110 für einen vorausliegenden Planungszeitraum 505 (siehe 5) zu ermitteln. Dabei zeigt der Aktivierungsgrad eines Trocknungsmoduls 110 an, wie lange die ein oder mehreren Heizelemente 112, 205 des Trocknungsmoduls 110 in dem vorausliegenden Planungszeitraum 505 aktiviert werden sollen. Die Teilmenge von Heizelementen 112, 205 kann dann derart selektiert werden, dass in dem vorausliegenden Planungszeitraum 505 die Aktivierungsgrade der einzelnen Trocknungsmodule 110 erfüllt werden. So können eine zuverlässige Regelung des Soll-Temperaturverlaufs 120 und eine effiziente Überwachung der leistungsbezogenen Begrenzung ermöglicht werden.
Wie in 1b dargestellt kann ein Trocknungsmodul 110 ein Gebläse 115 umfassen, das eingerichtet ist, ein gasförmiges Medium (auch als Trocknungs-Medium bezeichnet) vorbei an den ein oder mehreren Heizelementen 112, 205 des Trocknungsmoduls 110 in Richtung des Aufzeichnungsträgers 102 zu blasen. So kann eine schonende Trocknung eines Aufzeichnungsträgers 102 bewirkt werden.
4a zeigt ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens 410 zur Trocknung eines Aufzeichnungsträgers 102. Das Verfahren 410 kann Merkmale von anderen in diesem Dokument beschriebenen Verfahren 420, 430 umfassen. Die Trocknung erfolgt mittels einer Mehrzahl von ohmschen Heizelementen 112, 205, die eingerichtet sind, thermische Energie zum Trocknen des Aufzeichnungsträgers 102 zu generieren, wobei die Mehrzahl von ohmschen Heizelementen 112, 205 über mindestens zwei Versorgungsleitungen 201, 206 mit elektrischer Energie versorgt wird.
Das Verfahren 410 umfasst das Ermitteln 411 von Indikatoren für die Leistungsaufnahme der einzelnen ohmschen Heizelemente 112, 205. Außerdem umfasst das Verfahren 410 das Selektieren 412 (bzw. das selektive Aktivieren), auf Basis der Indikatoren für die Leistungsaufnahme der einzelnen ohmschen Heizelemente 112, 205, einer Teilmenge von Heizelementen 112, 205, derart, dass eine leistungsbezogene Begrenzung der Trocknungseinheit 100 nicht überschritten wird.
Die Trocknungseinheit 100 mit mehreren Heizelementen 112, 205 kann dabei für einen Unterspannungsfall ausgelegt sein. Während des Betriebs kann die konkrete Leistungsaufnahme der Heizelemente 112, 205 erfasst werden und es kann die Anzahl von aktivierten Heizelementen 112, 205 begrenzt werden, um eine leistungsbezogene Begrenzung der Trocknungseinheit 100 einzuhalten.
Wie oben dargelegt, können ohmsche Heizelemente 112, 205 insbesondere bei höherer Leistung mit Netzspannung (Phase - Phase) versorgt werden. Die resultierende Leistung eines ohmschen Heizelements 112, 205 ist dabei abhängig von der Netzspannung U und dem Widerstand R des Heizelements 112, 205. Toleranzen dieser beiden Größen gehen umgekehrt proportional (Widerstand) bzw. quadratisch (Netzspannung) in die Leistung ein. Bei einer Halbwellen oder Vollwellensteuerung fließt während einer Halbwelle bzw. während einer Vollwelle der Strom $I = \frac{U}{R}$
durch ein Heizelement 112, 205. Ohne Verwendung einer aufwändigen Steuerung (z.B. ohne Verwendung eines Sinusstellers) kann dieser Stromwert nicht beeinflusst werden.
Wird mit ohmschen Heizelementen 112, 205 eine Trocknungsstrecke 122 für einen Aufzeichnungsträger 102 realisiert, kann sich somit eine relativ große Leistungsdifferenz zwischen einer unteren und einer oberen Toleranzgrenze ergeben. Abhängig von der Wahl der Widerstandswerte kann dies zu einer zu geringeren Trocknungsleistung bei Unterspannung oder zu einem Leistungsüberschluss bei Überspannung führen.
Wie oben dargelegt, kann mittels einer Spannungs-Messeinheit 202 die Netzspannung mindestens einer Phase 201 gegen eine andere Phase 201 oder gegen N 206 gemessen werden. Der Gesamtstrom der ohmschen Heizelemente 112, 205 kann anhand von Strom-Messeinheiten 212 auf mindestens zwei Phasen gemessen werden. Die Heizelemente (d.h. die ohmschen Verbraucher) 112, 205 können so ausgelegt werden, dass eine bestimmte nominelle Trocknungsleistung der Trocknungseinheit 100 bei Unterspannung U_min und maximalem Widerstand R_max (inkl. Toleranz) verfügbar ist. Somit ist typischerweise mehr Heizleistung verfügbar als für die Druckerfunktionalität erforderlich ist und/oder als gleichzeitig über das Versorgungsnetz (z.B. bei Verwendung eines begrenzt ausgelegten Netzanschlusses) abgerufen werden kann.
Damit der Leistungsanschluss nicht überlastet wird, kann durch Auswahl der zeitgleich aktivierten Heizelemente 112, 205 gewährleistet werden, dass der max. zulässige Eingangsstrom I_Grenze nicht überschritten wird. Diese Begrenzung des Eingangsstroms der Trocknungseinheit 100 ist dabei innerhalb jeder Halbwelle zu erfüllen.
Z.B. kann durch die Strommessung jedes einzelnen Heizelements 112, 205 die Anzahl an Heizelementen 112, 205 bestimmt werden, die zeitgleich eingeschaltet werden können. Damit die gewünschte Temperatur 126 auf der gesamten Trocknungsstrecke 122 erreicht wird, kann mittels geeigneter Ansteuerung (z.B. durch Verwendung von Look-Up Tabellen, LUT) dafür gesorgt werden, dass die unterschiedlichen Trocknungsmodule 110 (und die entsprechenden Streckenabschnitte entlang der Trocknungsstrecke 122) gemäß ihrer jeweiligen Leistungsanforderungen ein- bzw. ausgeschaltet werden. Durch die vorhandene Mehrleistung der Trocknungseinheit 100 kann dabei typischerweise die nötige Trocknungsleistung schneller durch die Trocknungseinheit 100 erbracht werden. Insbesondere kann durch eine gezielte Ansteuerung einzelner Heizelemente 112, 205 in den unterschiedlichen Trocknungsmodulen 110 gewährleistet werden, dass die gesamte Trocknungsstrecke 122 auch bei einer reduzierten Anzahl von gleichzeitig aktivierten Heizelementen 112, 205 entsprechend einem Ziel-Temperaturverlauf 120 beheizt werden kann.
Die 3a bis 3f zeigen unterschiedliche Anschlussmöglichkeiten von jeweils drei Heizelementen 112, 205 in einem Trocknungsmodul 110. Dabei zeigen die 3a, 3c und 3e Trocknungsmodule 110, bei denen alle drei Heizelemente 112, 205 durch eine gemeinsame Steuerleitung 214 aktiviert bzw. deaktiviert werden können. So kann in effektiver Weise erreicht werden, dass die drei Phasen L1, L2, L3 in symmetrischer Weise belastet werden. Die 3b, 3d und 3f zeigen Trocknungsmodule 110, bei denen die einzelnen Leistungsschalter 204 über individuelle Steuerleistungen 214 geöffnet bzw. geschlossen werden können. So kann die Heizleistung eines Trocknungsmoduls 110 stufenweise erhöht bzw. reduziert werden.
Um Asymmetrien im Versorgungsnetz zu vermeiden, können ein oder mehrere der folgenden Bedingungen an die Ansteuerung der einzelnen Heizelemente 112, 205 gestellt werden:

• Die Halbwellen, bei denen Leistung aus dem Versorgungsnetz gezogen wird, sollten symmetrisch auf positive und negative Halbwellen aufgeteilt werden.
• Die drei Phasen eines Dreiphasen-Versorgungsnetzes sollten symmetrisch belastet werden.

Des Weiteren soll durch die Auswahl von gleichzeitig aktivierten Heizelementen 112, 205 gewährleistet werden, dass der Gesamtstrom, der während einer Halbwelle fließt, den maximal zulässigen Gesamtstrom I_Grenze nicht überschreitet.
Im Folgenden wird angenommen, dass die Trocknungseinheit 100 Q Trocknungsmodule 110 umfasst, mit jeweils einem Tripel von Heizelementen 112, 205 aufweisen, wobei jedes Tripel die drei Phasen L1, L2, L3 symmetrisch belastet. Durch eine Aktivierung bzw. Deaktivierung aller Heizelemente 112, 205 eines Trocknungsmoduls 110 kann somit gewährleistet werden, dass die drei Phasen eines Dreiphasen-Versorgungsnetzes gleichmäßig belastet werden.
Jedes Trocknungsmodul 110 kann einen Regler umfassen (z.B. als Teil des Steuermoduls 111 und/oder als Teil der Steuereinheit 101), der eingerichtet ist, die Temperatur TIST in der Umgebung des Trocknungsmoduls 110 auf eine bestimmte Soll-Temperatur TSOLL zu regeln. Dabei kann die Soll-Temperatur TSOLL durch einen Soll-Temperaturverlauf 120 entlang der Trocknungsstrecke 122 vorgegeben sein. Der Regler kann an einem Abtastzeitpunkt t₀ einen Regelfehler Δ= T_SOLL - T_IST ermitteln. Des Weiteren kann der Regler einen Aktivierungsgrad p der Heizelemente 112, 205 für einen vorausliegenden Planungszeitraum (t₁ - t₀ ) bis zu dem nächsten Abtastzeitpunkt t₁ ermitteln. Der Aktivierungsgrad p zeigt dabei an, welchen Anteil des vorausliegenden Zeitraums (t₁ - t₀ ) die Heizelemente 112, 205 aktiviert werden müssen, um die Temperatur zu regeln. Insbesondere kann der Aktivierungsgrad p die Anzahl von Halbwellen anzeigen, in denen die Heizelemente 112, 205 für die Regelung der Temperatur aktiviert werden müssen. Der Aktivierungsgrad p kann z.B. Werte zwischen 0 (bzw. 0%) und 1 (bzw. 100%) annehmen.
Es können somit an einem Abtastzeitpunkt t₀ Aktivierungsgrade p_q, q = 1, ... , Q, für die Q Trocknungsmodule 110 ermittelt werden. Die Trocknungsmodule 110 müssen dann durchschnittlich im vorausliegenden Zeitraum $(t_{1} - t_{0}) P_{D} = \sum_{q}^{Q} =_{1} p_{q} P_{q}$
Heizleistung erbringen, wobei P_q die Nennleistung eines Trocknungsmoduls 110 ist und wobei P_D die durchschnittliche Gesamtleistung der Trocknungseinheit 100 ist.
Typischerweise sollte sichergestellt werden, dass der Netzanschluss der Trocknungseinheit 100 die durchschnittliche Gesamtleistung P_D tragen kann, d.h. dass P_D ≤ U_minI_Grenze = P_Grenze. Andererseits könnte es bei gleichzeitiger Aktivierung einer zu großen Anzahl von Trocknungsmodulen 110 zu Situationen kommen, bei denen die angeforderte Leistung die Leistungsgrenze P_Grenze bzw. die Stromgrenze I_Grenze des Netzanschlusses übersteigt. Des Weiteren könnte es zu einer asymmetrischen Belastung von Halbwellen im Versorgungsnetz kommen.
Die Heizelemente 112, 205 der Trocknungsmodule 110 können in einem vorausliegenden Zeitraum (t₁ - t₀ ) deshalb derart in koordinierter Weise aktiviert bzw. deaktiviert werden, dass

• für jedes Trocknungsmodule 110 der jeweilige Aktivierungsgrad p_q erreicht wird;
• der Betrag der Differenz aus der kumulierten Anzahl $m_{+} = \sum_{q = 1}^{Q} m_{+, q}$
an positiven Halbwellen und der kumulierten Anzahl $m_{-} = \sum_{q = 1}^{Q} m_{-, q}$
von negativen Halbwellen minimiert wird (auf null oder maximal eins). Dabei ist m_+,q die Anzahl an positiven Halbwellen an denen das q^te Trocknungsmodul 110 aktiv ist und m_-,q die Anzahl an negativen Halbwellen an denen das q^te Trocknungsmodul 110 aktiv ist.
• zu keinem Zeitpunkt die momentane Leistungsgrenze P_Grenze bzw. die Stromgrenze I_Grenze überschritten werden. Unter der Annahme, dass alle Trocknungsmodule 110 substantielle die gleiche Nennleistung P_q aufweisen, können die momentane Leistungsgrenze P_Grenze bzw. die Stromgrenze I_Grenze als eine maximale Anzahl Q_max von Trocknungsmodulen 110 ausgedrückt werden. Es kann somit sichergestellt werden, dass zu keinem Zeitpunkt (d.h. für keine Halbwelle) mehr als Q_max der Q Trocknungsmodule 110 aktiviert wird.

Die Bedingung der Halbwellen-Symmetrie kann beispielhaft für jedes Trocknungsmodul 110 individuell erfüllt werden. Zu diesem Zweck können für unterschiedliche Aktivierungsgrade p_q unterschiedliche Aktivierungsmuster hinterlegt werden, wobei ein Aktivierungsmuster derart ausgelegt ist, dass innerhalb eines vorausliegenden Planungszeitraums (t₁ - t₀ ) gilt: m_+,q = m_-,q. 5 zeigt eine beispielhafte Look-Up Tabelle (LUT) 500 mit unterschiedlichen Aktivierungsmustern 501, 502, 503 für unterschiedliche Aktivierungsgrade p_q innerhalb des Planungszeitraums 505. Insbesondere zeigt 5 ein beispielhaftes Aktivierungsmuster 501 für einen Aktivierungsgrad von 25%, ein beispielhaftes Aktivierungsmuster 502 für einen Aktivierungsgrad von 50% und ein beispielhaftes Aktivierungsmuster 503 für einen Aktivierungsgrad von 75%. Dabei zeigt ein kariertes Quadrat eine Halbwelle an, in der das Trocknungsmodul 110 aktiviert ist und ein vollflächiges Quadrat zeigt eine Halbwelle an, in der das Trocknungsmodul 110 deaktiviert ist. Durch die Verwendung einer LUT 500 kann die Halbwellen-Symmetrie in Ressourcen-effizienter Weise gewährleistet werden.
Die Leistungsgrenze bzw. Stromgrenze kann in effizienter Weise durch Berücksichtigung der maximalen Anzahl Q_max von aktivierten Trocknungsmodulen 110 eingehalten werden. Am Abtastzeitpunkt t₀ werden die Aktivierungsgrade p_q für alle Q Trocknungsmodule 110 ermittelt. Die Trocknungsmodule 110 können dann in Abhängigkeit von den Aktivierungsgraden p_q in eine erste Gruppe und in eine zweite Gruppe aufgeteilt werden, so dass die erste Gruppe Q₁ Trocknungsmodule 110 und die zweite Gruppe Q₂ Trocknungsmodule 110 aufweist und so dass $Q_{1} + \frac{Q_{2}}{2} \leq Q_{m a x} .$
Dabei umfasst die erste Gruppe typischerweise die Trocknungsmodule 110 mit den relativ hohen Aktivierungsgraden p_q (insbesondere mit p_q > 50%) und die zweite Gruppe die Trocknungsmodule 110 mit den relativ kleinen Aktivierungsgraden p_q (insbesondere mit p_q ≤ 50%).
Die Trocknungsmodule 110 der ersten Gruppe können frei angesteuert werden. Andererseits werden die Trocknungsmodule 110 der zweiten Gruppe in zwei gleichgroße Teilgruppen aufgeteilt und derart betrieben, dass zu einem Zeitpunkt (d.h. für eine Halbwelle) entweder die Trocknungsmodule 110 der ersten Teilgruppe oder die Trocknungsmodule 110 der zweiten Teilgruppe aktiviert werden. So kann in effizienter Weise gewährleistet werden, dass die Leistungsgrenze bzw. Stromgrenze des Netzanschlusses eingehalten werden.
Eine Realisierungsmöglichkeit ist es somit, dass eine definierte, gerade Anzahl an Heizelementen 112, 205, die gleichmäßig auf alle Phasen verteilt sind (d.h. Mengen, die durch 3 teilbar sind), auf max. 50% eingeschaltete Halb- oder Vollwellen, bezogen auf eine bestimmte Zykluszeit (d.h. auf einen bestimmten Planungszeitraum 505), limitiert wird. Die Ansteuersignale für Heizelemente 112, 205 auf der gleichen Phase (siehe z.B. 3b, 3d, 3f) bzw. für Heizelementtripel (siehe z.B. 3a, 3c, 3e) können abwechselnd eine Vollwelle durchschalten. Dies kann mit maximal so vielen Heizelementen 112, 205 gemacht werden, dass die zulässige Gesamtleistung (d.h. Leistungsgrenze) eingehalten wird. Die erforderliche Menge an Heizelementen 112, 205 kann durch die Konfiguration der Trocknungseinheit 100 (insbesondere durch die Konfiguration der verfügbaren Anschlussleistung), die Spannungsmessung (Unter- / Überspannung), die Strommessung je Heizelement 112, 205 (Widerstandstoleranz), etc. beeinflusst werden.
Es wird somit eine Trocknungseinheit 100 für ein Drucksystem, insbesondere für ein Tintenstrahl-Drucksystem, beschrieben. Des Weiteren wird ein Drucksystem mit einer Trocknungseinheit 100 beschrieben. Die Trocknungseinheit 100 kann beliebige der in diesem Dokument beschriebenen Merkmale und/oder Komponenten umfassen.
Die Trocknungseinheit 100 kann eine Mehrzahl von Trocknungsmodulen 110 umfassen, die entlang einer Trocknungsstrecke 122 angeordnet sind, um einen Aufzeichnungsträger 122 beim Durchlaufen der Trocknungstrecke 122 zu trocknen. Die Trocknungsstrecke 122 kann z.B. 1, 2, 3, 4 Meter oder mehr lang sein. Des Weiteren kann die Trocknungseinheit 100 z.B. 10, 20, 30 oder mehr Trocknungsmodule 110 umfassen. Die Mehrzahl von Trocknungsmodulen 110 kann über mindestens zwei Versorgungsleitungen 201, 206 (insbesondere über die Phasenleitungen 201 und/oder über die Neutralleitung 206 eines Mehr-Phasen Versorgungsnetzes) mit einem Wechselstrom versorgt werden, wobei der Wechselstrom eine Sequenz von alternierenden positiven und negativen Halbwellen aufweist. Typischerweise weist der Wechselstrom eine Netzfrequenz von 50Hz oder 60Hz auf, so dass ein Zeitraum von 1 Sekunde 100 oder 120 Halbwellen aufweist.
Die Trocknungseinheit 100 umfasst weiter eine Steuereinheit 101, die eingerichtet ist, die Mehrzahl von Trocknungsmodulen 110 in Abhängigkeit von einem Soll-Temperaturverlauf 120 entlang der Trocknungstrecke 122 im Mittel gleichmäßig bei positiven und bei negativen Halbwellen mit den mindestens zwei Versorgungsleitungen 201, 206 zu koppeln. Mit anderen Worten, die Steuereinheit 101 kann die Trocknungsmodule 110 intermittierend (an unterschiedlichen Halbwellen) aktivieren bzw. deaktivieren, um die Temperatur entlang der Trocknungsstrecke 122 gemäß einem vorgegebenen Soll-Temperaturverlauf 120 einzustellen (insbesondere zu regeln). Dabei kann die Aktivierung der Trocknungsmodule 110 derart erfolgen, dass die positiven und negativen Halbwellen substantiell gleichmäßig belastet werden. So kann eine zuverlässige Trocknung eines Aufzeichnungsträgers 102 bei reduzierter Belastung für das Versorgungsnetz bewirkt werden.
Die Steuereinheit 101 kann eingerichtet sein, in Abhängigkeit von dem Soll-Temperaturverlauf 120 Aktivierungsgrade für die einzelnen Trocknungsmodule 110 für einen vorausliegenden Planungszeitraum 505 zu ermitteln. Der Planungszeitraum 505 kann z.B. 1 Sekunde, 0,5 Sekunden, 0,25 Sekunden oder weniger betragen. Der Aktivierungsgrad eines Trocknungsmoduls 110 kann anzeigen, für wie viele Halbwellen das Trocknungsmodul 110 in dem vorausliegenden Planungszeitraum 505 mit den mindestens zwei Versorgungsleitungen 201, 206 zu koppeln ist, bzw. für wie viele Halbwellen das Trocknungsmodul 110 in dem vorausliegenden Planungszeitraum 505 zu aktivieren ist. Insbesondere kann die Aktivierung bzw. die Deaktivierung eines Trocknungsmoduls 110 synchron mit dem Versorgungsnetz erfolgen, so dass eine Aktivierung bzw. Deaktivierung eines Trocknungsmoduls 110 bei einem Nulldurchgang des Wechselstroms (und somit stromlos) erfolgt. So kann ein Energie-effizientes Schalten von Schaltelementen 204 (insbesondere Leistungsschaltern) zur Aktivierung bzw. Deaktivierung der Trocknungsmodule 110 bewirkt werden. Ein Trocknungsmodul 110 kann dann für eine gesamte Halbwelle aktiviert bzw. deaktiviert sein.
Die Steuereinheit 101 kann eingerichtet sein, die Mehrzahl von Trocknungsmodulen 110 in dem vorausliegenden Planungszeitraum 505 in Abhängigkeit von den ermittelten Aktivierungsgraden mit den mindestens zwei Versorgungsleitungen 201, 206 zu koppeln (d.h. zu aktivieren). So kann eine zuverlässige Einstellung (insbesondere Regelung) der Temperatur am Aufzeichnungsträger 102 bewirkt werden.
Die Steuereinheit 101 kann eingerichtet sein, auf eine Speichereinheit zuzugreifen, um auf Basis des Aktivierungsgrades eines Trocknungsmoduls 110 ein vordefiniertes Aktivierungsmuster 501, 502, 503 für das Trocknungsmodul 110 für den vorausliegenden Planungszeitraum 505 zu ermitteln. Dabei können auf der Speichereinheit unterschiedliche Aktivierungsmuster 501, 502, 503 für unterschiedliche Aktivierungsgrade gespeichert sein. Das vordefinierte Aktivierungsmuster 501, 502, 503 kann dabei die positiven und die negativen Halbwellen anzeigen, an denen ein Trocknungsmodul 110 in dem vorausliegenden Planungszeitraum 505 mit den mindestens zwei Versorgungsleitungen 201, 206 zu koppeln ist (d.h. zu aktivieren ist). Durch die Bereitstellung von vordefinierten Aktivierungsmustern 501, 502, 503 kann eine besonders effiziente Einstellung der Temperatur am Aufzeichnungsträger 102 bewirkt werden.
Das vordefinierte Aktivierungsmuster 501, 502, 503 kann dabei derart ausgebildet sein, dass die Anzahl von positiven und die Anzahl von negativen Halbwellen, an denen ein Trocknungsmodul 110 in dem vorausliegenden Planungszeitraum 505 mit den mindestens zwei Versorgungsleitungen 201, 206 zu koppeln ist (d.h. zu aktivieren ist), gleich sind. So kann in effizienter Weise die Halbwellensymmetrische Belastung für jedes einzelne Trocknungsmodul 110 und somit auch für die Trocknungseinheit 100 insgesamt gewährleistet werden.
Die Trocknungseinheit 100 kann Q Trocknungsmodule 110 umfassen (z.B. Q ≥ 10, 20 oder 30. p_q, q = 1, ..., Q, können die Aktivierungsgrade der Q Trocknungsmodule 110 für den vorausliegenden Planungszeitraum 505 sein. Dabei kann p_q z.B. Werte zwischen 0 (keine Aktivierung im Planungszeitraum 505) und 1 (durchgehende Aktivierung im Planungszeitraum 505) annehmen. Der vorausliegende Planungszeitraum 505 kann dabei M₊ positive Halbwellen und M_ negative Halbwellen umfassen (z.B. bei einer Netzfrequenz von 50Hz und einem Planungszeitraum 505 von 1 Sekunde, M₊ = 50 und M_ = 50). m_+,q kann die Anzahl von positiven Halbwellen sein, an denen das q^te Trocknungsmodul 110 mit den mindestens zwei Versorgungsleitungen 201, 206 gekoppelt ist (d.h. aktiviert wird). m__,q kann die Anzahl von negativen Halbwellen sein, an denen das q^te Trocknungsmodul 110 mit den mindestens zwei Versorgungsleitungen 201, 206 gekoppelt ist (d.h. aktiviert wird).
Die Steuereinheit 101 kann eingerichtet sein, die Q Trocknungsmodule 110 derart mit den mindestens zwei Versorgungsleitungen 201, 206 zu koppeln (d.h. zu aktivieren), dass in dem vorausliegenden Planungszeitraum 505 gilt: $\sum_{q = 1}^{Q} m_{-, q} = \sum_{q = 1}^{Q} m_{+, q} .$
So kann übergreifend über die Q Trocknungsmodule 110 Halbwellensymmetrie gewährleistet werden. Die Steuereinheit 101 kann weiter eingerichtet sein, die Q Trocknungsmodule 110 derart mit den mindestens zwei Versorgungsleitungen 201, 206 zu koppeln (d.h. zu aktivieren), dass für alle q = 1, ..., Q gilt: $\frac{m_{-, q} + m_{+, q}}{M_{+} + M_{-}} = p_{q} .$
So kann eine zuverlässige Einstellung des Temperaturverlaufs entlang der Trocknungsstrecke 122 gewährleistet werden.
Die Trocknungseinheit 100 kann einen Temperatursensor 116 umfassen, der eingerichtet ist, eine Ist-Temperatur an einem Punkt in einer Umgebung des Aufzeichnungsträgers 102 zu erfassen. Insbesondere können für die Q Trocknungsmodule 110 Q Temperatursensoren 116 bereitgestellt werden. Die Steuereinheit 101 kann eingerichtet sein, auf Basis des Soll-Temperaturverlaufs 120 eine Soll-Temperatur für den Punkt in der Umgebung des Aufzeichnungsträgers 102 zu ermitteln. Insbesondere kann für jedes Trocknungsmodul 110 eine Soll-Temperatur ermittelt werden. Es kann dann auf Basis der Ist-Temperatur und auf Basis der Soll-Temperatur (insbesondere auf Basis der Differenz aus Ist-Temperatur und Soll-Temperatur) der Aktivierungsgrad für zumindest ein Trocknungsmodul 110 ermittelt werden. Insbesondere können die Differenzen aus Ist-Temperatur und Soll-Temperatur für jedes Trocknungsmodul 110 und daraus die Aktivierungsgrade für die Q Trocknungsmodule 110 ermittelt werden.
Die Trocknungseinheit 100 (insbesondere der Netzanschluss der Trocknungseinheit 100) weist typischerweise eine Leistungsgrenze auf, die anzeigt, welche Leistung und/oder welcher Strom maximal zu einem Zeitpunkt (z.B. innerhalb einer Halbwelle) über den Netzanschluss der Trocknungseinheit 110 bezogen werden kann. Die Steuereinheit 101 kann eingerichtet sein, die Q Trocknungsmodule 110 derart mit den mindestens zwei Versorgungsleitungen 201, 206 zu koppeln (d.h. zu aktivieren), dass in keiner Halbwelle des vorausliegenden Planungszeitraums 505 die Leistungsgrenze überschritten wird.
Die Leistungsgrenze kann z.B. derart sein, dass in einer Halbwelle maximal Q_max Trocknungsmodule 110 mit den mindestens zwei Versorgungsleitungen 201, 206 gekoppelt (d.h. aktiviert) sein dürfen. Die Steuereinheit 101 kann eingerichtet sein, basierend auf den Aktivierungsgraden p_q der Trocknungsmodule 110, Q₁ Trocknungsmodule 110 einer ersten Gruppe und Q₂ Trocknungsmodule 110 einer zweiten Gruppe zuzuweisen, so dass Q₁ + Q₂ = Q und so dass $Q_{1} + \frac{Q_{2}}{2} \leq Q_{m a x} .$
Dabei können die Trocknungsmodule 110 mit relativ hohen Aktivierungsgraden der ersten Gruppe und die Trocknungsmodule 110 mit relativ niedrigen Aktivierungsgraden der zweiten Gruppe zugewiesen werden. Die Steuereinheit 101 kann dann die Q₂ Trocknungsmodule 110 derart ansteuern, dass in einer Halbwelle maximal $\frac{Q_{2}}{2}$
Trocknungsmodule 110 mit den mindestens zwei Versorgungsleitungen 201, 206 gekoppelt sind. So kann in effizienter Weise gewährleistet werden, dass die Leistungsgrenze der Trocknungseinheit 100 eingehalten wird, ohne die Trocknungseffizienz der Trocknungseinheit 100 zu beeinträchtigen.
Ein Trocknungsmodul 110 kann mehrere ohmsche Heizelemente 112, 205 umfassen, die eingerichtet sind, thermische Energie zum Trocknen des Aufzeichnungsträgers 102 zu generieren. Dabei können die mehreren ohmschen Heizelemente 112, 205 derart angeordnet sein, dass durch die ohmschen Heizelemente 112, 205 eines Trocknungsmoduls 110 unterschiedliche Phasen 201 eines Mehr-Phasen Versorgungsnetzes, das die mindestens zwei Versorgungsleitungen 201, 206 umfasst, substantiell gleichmäßig belastet wird. Die Steuereinheit 101 kann eingerichtet sein, die ohmschen Heizelemente 112, 205 des Trocknungsmoduls 110 während einer Halbwelle gemeinsam entweder mit dem Mehr-Phasen Versorgungsnetz zu koppeln oder von dem Mehr-Phasen Versorgungsnetz zu entkoppeln. So kann in effizienter Weise eine symmetrische Belastung der unterschiedlichen Phasen eines Mehr-Phasen Versorgungsnetzes gewährleistet werden.
4b zeigt ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens 420 zur Trocknung eines Aufzeichnungsträgers 102. Das Verfahren 420 kann beliebige weitere Merkmale der in diesem Dokument beschriebenen Verfahren 410, 430 umfassen. Das Verfahren 420 umfasst das Führen 421 des Aufzeichnungsträgers 102 entlang einer Trocknungsstrecke 122, vorbei an einer Mehrzahl von Trocknungsmodulen 110, um den Aufzeichnungsträger 122 beim Durchlaufen der Trocknungstrecke 122 zu trocknen. Dabei kann die Mehrzahl von Trocknungsmodulen 110 über mindestens zwei Versorgungsleitungen 201, 206 mit einem Wechselstrom mit einer Sequenz von positiven und negativen Halbwellen versorgt werden. Das Verfahren 420 umfasst weiter das Ansteuern 422 von Schaltelementen 204 in Abhängigkeit von einem Soll-Temperaturverlauf 120 entlang der Trocknungstrecke 122, so dass die Mehrzahl von Trocknungsmodulen 110 im Mittel gleichmäßig bei positiven und bei negativen Halbwellen mit den mindestens zwei Versorgungsleitungen 201, 206 gekoppelt wird. Während des Betriebs der Trocknungseinheit 100 können somit die Temperaturen an den Trocknungsmodulen 110 derart geregelt werden, dass eine gleichmäßige Belastung von positiven und negativen Halbwellen eines Versorgungsnetzes erfolgt.
Bei einer Trocknung bzw. Heizung ist typischerweise die Fehlererkennung der einzelnen Heizelemente 112, 205 wichtig, um eine zuverlässige Trocknung eines Aufzeichnungsträgers 102 sicherzustellen. Der Ausfall eines Heizelements 112, 205 kann dabei hochohmig auftreten, so dass die Trocknungsleistung verringert wird, oder als Kurzschluss auftreten, so dass partiell zu viel Leistung bzw. eine zu hohe Temperatur eingebracht wird bzw. so dass eine Sicherung der Trocknungseinheit 100 ausgelöst wird. Wird der Fehler eines Heizelements 112, 205 (verzögert) erkannt, führt dies typischerweise zu einem Produktionsausfall (ggf. mit nicht verwendbarem Druckgut) und zu einem Stillstand des Drucksystems. Im Rahmen eines derartigen ungeplanten Serviceeinsatzes muss der Fehler dann lokalisiert werden, wobei aufgrund diverser Fehlerursachen (Defekt der Leistungsansteuerung, Defekt eines Leistungsschalters 204, Defekt eines Heizelements 112, 205, Defekt der Verkabelung, etc.) die Fehlersuche relativ langwierig sein kann.
Durch eine Strommessung (mittels der Strom-Messeinheiten 212) in der Leistungsversorgung können beim Einschalten des Drucksystems, vor Druckstart oder im Betrieb des Drucksystems alle Heizelemente 112, 205 sequentiell oder mit einem definierten Muster angesteuert werden. Die Nennwiderstände und die Toleranzen der einzelnen Heizelemente 112, 205 sind dabei typischerweise im Vorfeld bekannt. Stimmt das Ergebnis der Strommessung mit dem erwarteten Wert überein, so kann daraus geschlossen werden, dass ein Heizelement 112, 205 bzw. bei Musteransteuerung eine bestimmte Gruppe von Heizelementen 112, 205 korrekt funktioniert. Mit einer zusätzlichen Spannungsmessung mindestens einer Phase gegen N oder gegen eine zweite Phase kann der Messwert des Stroms zusammen mit dem bekannten Widerstandsbereich der Heizelemente 112, 205 plausibilisiert werden.
Die Heizelemente 112, 205 können in unterschiedlicher Weise miteinander verschaltet sein. Wie in den 3a und 3b dargestellt, können die Heizelemente 112, 205 jeweils mit beiden Seiten an einen Leistungsschalter 204 (z.B. mit einem ELR = Elektronischen Lastrelais) gekoppelt sein. Dabei können ein zusammengefasstes Ansteuersignal für alle drei Heizelemente 112, 205 (3a) oder separate Ansteuersignale (3b) verwendet werden. Alternativ können die Heizelemente 112, 205 mit einer Seite mit einem Leistungsschalter 204 und mit der anderen Seite fest mit einer Phase 201 gekoppelt sein (3c und 3d). Wieder können ein zusammengefasstes Ansteuersignal für alle drei Heizelemente 112, 205 (3c) oder separate Ansteuersignale (3d) verwendet werden. Alternativ können die Heizelemente 112, 205 mit einer Seite an einem Leistungsschalter 204 und mit der anderen Seite an N 206 gekoppelt sein (3e und 3f). Wieder können ein zusammengefasstes Ansteuersignal für alle drei Heizelemente 112, 205 (3e) oder separate Ansteuersignale (3f) verwendet werden.
Wenn bei dem Test eines Heizelements 112, 205 bzw. einer Gruppe von Heizelementen 112, 205 kein Strom gemessen werden kann (und somit ein hochohmiger Fehler vorliegt), so kann es z.B. folgende Ursachen dafür geben:

• Ein Heizelement 112, 205 ist defekt oder ein Leistungsschalter 204 ist defekt: dabei ist insbesondere bei den Konfigurationen aus den 3a und 3b eine genau Erkennung möglich. Durch die Strommessung auf allen drei Phasen L1, L2, L3 kann zwischen einem defektem Leistungsschalter 204 oder einem defekten Heizelement 112, 205 unterschieden werden. Fließt auf allen drei Phasen L1, L2, L3 Strom, so kann daraus geschlossen werden, dass ein Heizelement 112, 205 defekt oder nicht angeschlossen ist. Weist eine Phase keinen Stromfluss auf, so kann daraus geschlossen werden, dass der entsprechende Leistungsschalter 204 defekt ist oder dass eine Fehlerverkopplung mit zwei defekten Heizelementen 112, 205 vorliegt.
• eine Leitung ist defekt (z.B. Leitungsbruch, Kontaktproblem, etc.). Ein schleichender Fehler bei steigendem Widerstand z.B. in der Verbindungsleitung kann durch einen Vergleich der Messwerte an unterschiedlichen Zeitpunkten erkannt werden (Trendanalyse).
• ein Ansteuersignal 214 ist defekt (Leitung, Baugruppe, etc.). Bei Konfiguration mit zusammengefassten Ansteuersignalen 214 (wie in den 3a, 3c, 3e dargestellt) kann dies insbesondere durch den gleichzeitigen Ausfall von drei Heizelementen 112, 205 diagnostiziert werden (aufgrund der relativ niedrigen Wahrscheinlichkeit eines derartigen Dreifach-Fehlers). Bei Konfiguration mit separaten Ansteuersignalen (wie in den 3b, 3d, und 3f dargestellt) kann eine defekte Ansteuerleitung 214 typischerweise nicht von einem defekten Leistungsschalter 204 oder einer defekten Heizelement-Leitung unterschieden werden. Zur Diagnoseunterstützung kann z.B. eine LED Anzeige bei aktivem Ansteuersignal oder eine Signalrückführung / Überwachung bereitgestellt werden.
• die Strommessung ist defekt. Dies kann z.B. über eine Plausibilisierung durch Temperaturmessung sowie Messung mehrerer Heizelemente 112, 205 erkannt werden.

Bei Vorliegen eines niederohmigen Fehlers bzw. Kurzschlusses kann insbesondere ein defekter Leistungsschalter 204 oder ein defektes Heizelement 112, 205 vorliegen.
Bei der in 3a dargestellten Konfiguration ist ein defekter Leistungsschalter 204 nicht ausreichend, um einen Stromfluss zu generieren. Erst mit Einschalten eines zweiten Leistungsschalters 204 wird der Stromkreis geschlossen. Da nur ein gemeinsames Ansteuersignal für drei Heizelemente 112, 205 verfügbar ist, kann somit ein defekter Leistungsschalter 204 typischerweise nicht direkt erkannt werden. Zur Auswertung kann jedoch die Spannung hinter den einzelnen Leistungsschaltern 204 gemessen werden. Bei intakten Leistungsschaltern 204 ergibt sich ein virtueller Sternpunkt. Ist ein Leistungsschalter 204 defekt, steigt die Spannung hinter den einzelnen Leistungsschaltern 204 auf Versorgungsniveau. Fließt andererseits mit Ansteuersignal ein zu hoher Strom, ist zumindest ein Heizelement 112, 205 bzw. der Pfad nach einem Leistungsschalter 204 niederohmig. In einem solchen Fall löst möglicherweise die Sicherung 203 aus, bzw. das Ansteuersignal muss deaktiviert werden. Der Fehlerort kann durch die Strommessung bzw. durch das momentan angesteuerte Tripel von Heizelementen 112, 205 angegeben werden.
In der Konfiguration aus 3b ist ein defekter Leistungsschalter 204 nicht ausreichend, um einen Stromfluss zu generieren. Erst mit Einschalten eines zweiten Leistungsschalters 204 wird der Stromkreis geschlossen. Da für jeden Leistungsschalter 204 ein Ansteuersignal 214 zur Verfügung steht, kann der Fehler eines Leistungsschalters 204 durch sequentielles Einschalten der Leistungsschalter 204 lokalisiert werden. Fließt mit Ansteuersignal ein zu hoher Strom, so kann daraus geschlossen werden, dass ein Heizelement 112, 205 bzw. der Pfad nach einem Leistungsschalter 204 niederohmig ist. In einem solchen Fall löst möglicherweise die Sicherung 203 aus, bzw. das Ansteuersignal muss deaktiviert werden. Der Fehlerort kann durch die Strommessung bzw. durch die momentan angesteuerten Leistungsschalter 204 angegeben werden.
In den Konfiguration aus den 3c, 3d, 3e, 3f ist ein Stromfluss ohne Ansteuersignal 214 ein Hinweis darauf, dass ein Leistungsschalter 204 defekt ist (z.B. ein ELR durchlegiert ist). Abhängig davon, wie niederohmig der Kurzschluss ist, löst die Sicherung 203 aus oder die Trocknungseinheit 100 sollte mit einer Notabschaltung reagieren. Fließt mit Ansteuersignal ein zu hoher Strom, so ist dies ein Hinweis darauf, dass ein Heizelement 112, 205 bzw. der Pfad nach einem Leistungsschalter 204 niederohmig ist. Dabei kann ggf. die Sicherung 203 auslösen bzw. es muss das Ansteuersignal deaktiviert werden. Der Fehlerort kann durch die Strommessung bzw. durch die ein oder mehreren momentan angesteuerten Leistungsschalter 204 angegeben werden.
Für alle in den 3a bis 3f dargestellten Konfigurationen kann ein schleichender Fehler bei sinkendem Widerstand (z.B. bei Verschmutzung) durch Vergleich der Messwerte an unterschiedlichen aufeinanderfolgenden Zeitpunkten erkannt werden (Trendanalyse).
Ein mittels der Strommessung detektierter Fehler kann für einen Servicetechniker eingegrenzt werden, so dass die erforderliche Zeit für die Fehlersuche und damit der Produktionsstillstand des Drucksystems reduziert werden können. Insbesondere kann angezeigt werden, in welchem Trocknungsmodul 110, an welchem Heizelement 112, 205, an welchem Leistungsschalter 204, etc. ein Fehler vorliegt.
Die oben beschriebenen Maßnahmen zur Erkennung eines Fehlers können für eine vorausschauende Wartung und/oder für eine Leistungskompensation verwendet werden. Ist z.B. ein Heizelement 112, 205 defekt, kann die Zeit bis zur Wartung durch einen Notbetrieb überbrückt werden, z.B. durch eine reduzierte Druckgeschwindigkeit, durch eine längere Aufheizzeit, oder durch ähnliche Maßnahmen. Bei den Konfiguration aus 3c - 3f kann zu diesem Zweck im Falle eines Kurzschlusses bzw. eines defekten Leistungsschalters 204 der zugehörige Leistungsschutzschalter 203 deaktiviert werden. Dabei ist bei den Konfigurationen aus 3d und 3f der Defekt eines Ansteuersignals typischerweise weniger kritisch, da bis auf das nicht ansteuerbare Heizelement 112, 205 alle anderen Heizelemente 112, 205 unabhängig davon weiter verwendet werden können. In der Konfiguration aus 3b führt der Defekt eines Ansteuersignals zu einer reduzierten Gesamtleistung auf zwei Phasen. Ein Defekt der Strommessung (z.B. einer Phase) oder der Defekt der Spannungsmessung kann z.B. kompensiert werden, indem die Stromwerte der Heizelemente 112, 205 sowie der Wert der Spannung zyklisch gespeichert werden.
Eine Leistungskompensation kann insbesondere bei einer Überdimensionierung der Trocknungseinheit 100 erfolgen. Sind die Heizelemente 112, 205 so ausgelegt, dass die Nennleistung bei Unterspannung U_min und maximalem Widerstand R_max erreicht wird, besteht die Möglichkeit sowohl niederohmige als auch hochohmige Ausfälle durch die verfügbare Mehrleistung von benachbarten Heizelementen 112, 205 zu kompensieren.
Es sei darauf hingewiesen, dass ggf. eine Strommessung jedes einzelnen Heizelements 112, 205 erfolgen kann. Alternativ oder ergänzend kann eine Spannungsmessung für jedes einzelne Heizelement 112, 205 erfolgen.
Wie in diesem Dokument dargelegt, ermöglicht die Strommessung zusammen mit einer definierten Einschaltprozedur der Heizelemente 112, 205 eine Fehlererkennung. Die Fehlermöglichkeiten und der Fehlerort können so eingegrenzt werden, so dass Wartungsarbeiten beschleunigt werden können. Somit kann die Produktivität eines Drucksystems erhöht werden. Mit einer Spannungsmessung kann ein erwarteter Wert der Strommessung im Vorfeld berechnet werden, womit die Genauigkeit der Prüfung erhöht werden kann. Des Weiteren können schleichende Fehler erkannt werden. Außerdem besteht die Möglichkeit, Wartungstätigkeiten geplanten durchzuführen und Fehler derart zu kompensieren, dass ohne bzw. nur mit geringer Leistungseinschränkung weiter produziert werden kann.
Es wird somit eine Trocknungseinheit 100 für ein Drucksystem, insbesondere für ein Tintenstrahl-Drucksystem, beschrieben. Des Weiteren wird ein Drucksystem mit einer Trocknungseinheit 100 beschrieben. Die Trocknungseinheit 100 kann beliebige der in diesem Dokument beschriebenen Merkmale und/oder Komponenten umfassen.
Insbesondere kann die Trocknungseinheit 100 eine Mehrzahl von Heizelementen 112, 205 umfassen, die eingerichtet sind, thermische Energie zum Trocknen eines Aufzeichnungsträgers 102 zu generieren. Dabei kann die Mehrzahl von Heizelementen 112, 205 über mindestens zwei Versorgungsleitungen 201, 206 mit elektrischer Energie versorgt werden.
Die Trocknungseinheit 100 kann weiter eine Strom-Messeinheit 212 umfassen, die eingerichtet ist, einen über eine oder mehrere der Versorgungsleitungen 201, 206 fließenden Strom zu erfassen. Außerdem kann die Trocknungseinheit 100 Schaltelemente 204 umfassen, die eingerichtet sind, unterschiedliche Teilmengen der Mehrzahl von Heizelementen 112, 205 mit den Versorgungsleitungen 201, 206 zu koppeln (so dass ein Strom über die Teilmenge von Heizelementen 112, 205 fließen kann).
Die Trocknungseinheit 100 umfasst eine Steuereinheit 101, die eingerichtet ist, die Schaltelemente 204 anzusteuern, um unterschiedliche Teilmengen von Heizelementen 112, 205 aus der Mehrzahl von Heizelementen 112, 205 mit den Versorgungsleitungen 201, 206 zu koppeln, und um dabei mittels der Strom-Messeinheit 212 Teilmengen-Ströme über die unterschiedlichen Teilmengen von Heizelementen 112, 205 zu ermitteln. Insbesondere können sequenziell (d.h. nacheinander) unterschiedliche Teilmengen von Heizelementen 112, 205 mit den Versorgungsleitungen 201, 206 gekoppelt werden.
Die Steuereinheit 101 kann dann auf Basis der Teilmengen-Ströme einen Defekt in der Trocknungseinheit 100, insbesondere in einer Teilmenge von Heizelementen 112, 205 und/oder in einem Schaltelement 204, detektieren. Insbesondere kann ermittelt werden, ob ein Teilmengen-Strom über eine Teilmenge von Heizelementen 112, 205 gleich wie oder größer als ein Niederohm-Schwellenwert ist (und somit ggf. ein Kurzschluss vorliegt). Des Weiteren kann ermittelt werden, ob ein Teilmengen-Strom über eine Teilmenge von Heizelementen 112, 205 gleich wie oder kleiner als ein Hochohm-Schwellenwert ist (und somit ggf. ein hochohmiger Defekt vorliegt). Die Steuereinheit kann dann in Abhängigkeit von den Vergleichen einen Typ des Defekts in der Trocknungseinheit 100 ermitteln. Außerdem kann durch die Ermittlung von Teilmengen-Strömen typischerweise ein Defekt lokalisiert werden.
Die Steuereinheit 101 kann eingerichtet sein, auf eine Speichereinheit zuzugreifen, um Widerstände der Mehrzahl von Heizelementen 112, 205 zu ermitteln. Die Trocknungseinheit 100 kann eine Spannungs-Messeinheit 202 umfassen, die eingerichtet ist, eine an den mindestens zwei Versorgungsleitungen 201, 206 anliegende Spannung zu ermitteln. Es kann dann (ggf. auch) auf Basis der Widerstände der Heizelemente 112, 205 und auf Basis der Spannung ein Defekt detektiert werden. Insbesondere kann auf Basis der Widerstände einer Teilmenge von Heizelementen 112, 205 und auf Basis der Spannung ein Soll-Teilmengen-Strom über die Teilmenge von Heizelementen 112, 205 ermittelt werden. Es kann dann der Soll-Teilmengen-Strom mit dem ermittelten Teilmengen-Strom über die Teilmenge von Heizelementen 112, 205 verglichen werden, um einen Defekt in der Trocknungseinheit 100 zu detektieren. So können die Zuverlässigkeit und die Genauigkeit der Defekt-Erkennung weiter erhöht werden.
Die Steuereinheit 101 kann eingerichtet sein, den Teilmengen-Strom über eine Teilmenge von Heizelementen 112, 205 an einem ersten Zeitpunkt und an einem nachfolgenden zweiten Zeitpunkt zu ermitteln. Die Teilmengen-Ströme an dem ersten Zeitpunkt und an dem zweiten Zeitpunkt können dann verglichen werden, um einen Defekt in der Trocknungseinheit 100 zu detektieren. So können z.B. schleichende Defekte detektiert werden.
Die Trocknungseinheit 100 kann mehrere Trocknungsmodule 110 umfassen, die entlang einer Trocknungsstrecke 122 angeordnet sind, um den Aufzeichnungsträger 102 beim Durchlaufen der Trocknungstrecke 122 zu trocknen, wobei jedes der Trocknungsmodule 110 ein oder mehrere der Mehrzahl von Heizelementen 112, 205 umfasst. Die Steuereinheit 101 kann eingerichtet sein, die Schaltelemente 204 derart anzusteuern, dass eine Teilmenge von Heizelementen 112, 205 ausschließlich Heizelemente 112, 205 aus einem Trocknungsmodul 110 umfasst. So kann die Lokalisierung eines Defektes verbessert werden.
Die Steuereinheit 101 kann eingerichtet sein, die Schaltelemente 204 anzusteuern, um die von der Mehrzahl von Heizelementen 112, 205 erzeugte thermische Energie zu regeln. Im Rahmen der Regelung kann dabei eine detektierte defekte Teilmenge von Heizelementen 112, 205 zumindest teilweise kompensiert werden. Insbesondere kann eine detektierte defekte Teilmenge von Heizelementen 112, 205 bei der Regelung unberücksichtigt (d.h. deaktiviert) bleiben, und die erforderliche thermische Energie kann zumindest teilweise durch ein oder mehrere andere Heizelemente 112, 205 erbracht werden. So wird eine flexible Behebung von Defekten (zu einem späteren Zeitpunkt) ermöglicht.
Die Mehrzahl von Heizelementen 112, 205 kann drei Heizelemente 112, 205 umfassen und die Schaltelemente 204 können drei Schalterelemente 204 umfassen, um die drei Heizelemente 112, 205 mit drei Phasenleitungen 201 und/oder mit einer Neutralleitung 206 eines Drei-Phasen-Versorgungsnetzes zu koppeln. Die drei Schalterelemente 204 können ggf. durch ein gemeinsames Steuersignal 214 angesteuert werden.
Die drei Heizelemente 112, 205 können in einer ersten Variante derart angeordnet sein, dass beide Seiten eines Heizelements 112, 205 über Schalterelemente 204 mit dem Drei-Phasen-Versorgungsnetz verbunden sind. Alternativ können die drei Heizelemente 112, 205 in einer zweiten oder dritten Variante derart angeordnet sein, dass eine Seite eines Heizelements 112, 205 direkt mit einer Phasenleitung 201 oder mit der Neutralleitung 206 des Drei-Phasen-Versorgungsnetz verbunden ist, und eine andere Seite des Heizelements 112, 205 über ein Schalterelement 204 mit einer Phasenleitung 201 des Drei-Phasen-Versorgungsnetz verbunden ist.
4c zeigt ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens 430 zur Erkennung eines Defektes einer Trocknungseinheit 100. Das Verfahren 430 kann beliebige Merkmale der in diesem Dokument beschriebenen Verfahren 410, 420 umfassen.
Das Verfahren 430 umfasst das Ansteuern 431 der Schaltelemente 204 der Trocknungseinheit 100, um (ggf. sequentiell) unterschiedliche Teilmengen von Heizelementen 112, 205 der Mehrzahl von Heizelementen 112, 205 mit den Versorgungsleitungen 201, 206 zu koppeln, und um dabei mittels der Strom-Messeinheit 212 Teilmengen-Ströme über die unterschiedlichen Teilmengen von Heizelementen 112, 205 zu ermitteln. Außerdem umfasst das Verfahren 430 das Detektieren 432, auf Basis der Teilmengen-Ströme, eines Defektes in der Trocknungseinheit 100, insbesondere in einer Teilmenge von Heizelementen 112, 205 und/oder in einem Schaltelement 204. Durch eine Strom-Messeinheit 212 kann somit sequentiell der Strom durch die einzelnen Heizelemente 112, 205 gemessen werden, und es kann basierend darauf ein Defekt in der Trocknungseinheit 100 detektiert werden.
Bezugszeichenliste

100: Trocknungseinheit
101: Steuereinheit
102: Aufzeichnungsträger
110: Trocknungsmodul
111: Steuermodul
112: Heizelement
113: Düse
114: temperiertes Trocknungs-Medium
115: Gebläse
116: Temperatursensor
120: Temperaturverlauf
122: Trocknungsstrecke
126: Temperatur
201: Phasenleistung
202: Spannungs-Messeinheit
203: Leistungsschutzschalter
204: Leistungsschalter / Schaltelement
205: Heiz-Widerstand
206: Neutralleitung
212: Strom-Messeinheit
214: Steuerleitung
410: Verfahren zur Trocknung eines Aufzeichnungsträgers
411,412: Verfahrensschritte
420: Verfahren zur Trocknung eines Aufzeichnungsträgers
421,422: Verfahrensschritte
430: Verfahren zur Erkennung eines Defektes einer Trocknungseinheit
431,432: Verfahrensschritte
500: Look-Up Tabelle für Aktivierungsmuster
501, 502, 503: Aktivierungsmuster
505: Planungszeitraum

Claims

Trocknungseinheit für ein Drucksystem, wobei die Trocknungseinheit (100) umfasst, - eine Mehrzahl von Trocknungsmodulen (110), die entlang einer Trocknungsstrecke (122) angeordnet sind, um einen Aufzeichnungsträger (122) beim Durchlaufen der Trocknungstrecke (122) zu trocknen; wobei die Mehrzahl von Trocknungsmodulen (110) über mindestens zwei Versorgungsleitungen (201, 206) mit einem Wechselstrom mit einer Sequenz von alternierenden positiven und negativen Halbwellen versorgt wird; wobei die Mehrzahl von Trocknungsmodulen (110) jeweils mehrere ohmsche Heizelemente (112, 205) umfasst, die eingerichtet sind, thermische Energie zum Trocknen des Aufzeichnungsträgers (102) zu generieren; wobei die mehreren ohmschen Heizelemente (112, 205) derart angeordnet sind, dass durch die ohmschen Heizelemente (112, 205) eines Trocknungsmoduls (110) unterschiedliche Phasen (201) eines Mehr-Phasen Versorgungsnetzes, das die mindestens zwei Versorgungsleitungen (201, 206) umfasst, substantiell gleichmäßig belastet wird; und - eine Steuereinheit (101), die eingerichtet ist, die Mehrzahl von Trocknungsmodulen (110) in Abhängigkeit von einem Soll-Temperaturverlauf (120) entlang der Trocknungstrecke (122) im Mittel gleichmäßig bei positiven und bei negativen Halbwellen mit den mindestens zwei Versorgungsleitungen (201, 206) zu koppeln; und - die ohmschen Heizelemente (112, 205) eines Trocknungsmoduls (110) während einer Halbwelle gemeinsam entweder mit dem Mehr-Phasen Versorgungsnetz zu koppeln oder von dem Mehr-Phasen Versorgungsnetz zu entkoppeln.
Trocknungseinheit gemäß Anspruch 1, wobei die Steuereinheit (101) eingerichtet ist, - in Abhängigkeit von dem Soll-Temperaturverlauf (120) Aktivierungsgrade für die einzelnen Trocknungsmodule (110) für einen vorausliegenden Planungszeitraum (505) zu ermitteln; wobei der Aktivierungsgrad eines Trocknungsmoduls (110) anzeigt, für wie viele Halbwellen das Trocknungsmodul (110) in dem vorausliegenden Planungszeitraum (505) mit den mindestens zwei Versorgungsleitungen (201, 206) zu koppeln ist; und - die Mehrzahl von Trocknungsmodulen (110) in dem vorausliegenden Planungszeitraum (505) in Abhängigkeit von den ermittelten Aktivierungsgraden mit den mindestens zwei Versorgungsleitungen (201, 206) zu koppeln.
Trocknungseinheit gemäß Anspruch 2, wobei - die Steuereinheit (101) eingerichtet ist, auf eine Speichereinheit zuzugreifen, um auf Basis des Aktivierungsgrades eines Trocknungsmoduls (110) ein vordefiniertes Aktivierungsmuster (501, 502, 503) für das Trocknungsmodul (110) für den vorausliegenden Planungszeitraum (505) zu ermitteln; - das vordefinierte Aktivierungsmuster (501, 502, 503) die positiven und die negativen Halbwellen anzeigt, an denen ein Trocknungsmodul (110) in dem vorausliegenden Planungszeitraum (505) mit den mindestens zwei Versorgungsleitungen (201, 206) zu koppeln ist; und - das vordefinierte Aktivierungsmuster (501, 502, 503) insbesondere derart ausgebildet ist, dass die Anzahl von positiven und die Anzahl von negativen Halbwellen, an denen ein Trocknungsmodul (110) in dem vorausliegenden Planungszeitraum (505) mit den mindestens zwei Versorgungsleitungen (201, 206) zu koppeln ist, gleich sind.
Trocknungseinheit gemäß Anspruch 3, wobei die Trocknungseinheit (100) eine Speichereinheit umfasst, auf der unterschiedliche Aktivierungsmuster (501, 502, 503) für unterschiedliche Aktivierungsgrade gespeichert sind.
Trocknungseinheit gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei - die Trocknungseinheit (100) Q Trocknungsmodule (110) umfasst; - p_q, q = 1,..., Q der Aktivierungsgrad der Q Trocknungsmodule (110) für den vorausliegenden Planungszeitraum (505) ist; - der vorausliegende Planungszeitraum (505) M₊ positive Halbwellen und M_ negativen Halbwellen umfasst; - m_+,q die Anzahl von positiven Halbwellen ist, an denen das q^te Trocknungsmodul (110) mit den mindestens zwei Versorgungsleitungen (201, 206) gekoppelt ist; - m__,q die Anzahl von negativen Halbwellen ist, an denen das q^te Trocknungsmodul (110) mit den mindestens zwei Versorgungsleitungen (201, 206) gekoppelt ist; - die Steuereinheit (101) eingerichtet ist, die Q Trocknungsmodule (110) derart mit den mindestens zwei Versorgungsleitungen (201, 206) zu koppeln, dass in dem vorausliegenden Planungszeitraum (505) gilt: $\sum_{q = 1}^{Q} m_{-, q} = \sum_{q = 1}^{Q} m_{+, q}$
und dass für alle q = 1,..., Q gilt: $\frac{m_{-, q} + m_{+, q}}{M_{+} + M_{-}} = p_{q} .$
Trocknungseinheit gemäß einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei - die Trocknungseinheit (100) einen Temperatursensor (116) umfasst, der eingerichtet ist, eine Ist-Temperatur an einem Punkt in einer Umgebung des Aufzeichnungsträgers (102) zu erfassen; - die Steuereinheit (101) eingerichtet ist, auf Basis des Soll-Temperaturverlaufs (120) eine Soll-Temperatur für den Punkt in der Umgebung des Aufzeichnungsträgers (102) zu ermitteln; und - die Steuereinheit (101) eingerichtet ist, auf Basis der Ist-Temperatur und auf Basis der Soll-Temperatur den Aktivierungsgrad für zumindest ein Trocknungsmodul (110) zu ermitteln.
Trocknungseinheit gemäß einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei - die Trocknungseinheit (100) Q Trocknungsmodule (110) umfasst; - die Trocknungseinheit (100) eine Leistungsgrenze aufweist, die anzeigt, welche Leistung und/oder welcher Strom maximal zu einem Zeitpunkt über einen Netzanschluss der Trocknungseinheit (110) bezogen werden kann; und - die Steuereinheit (101) eingerichtet ist, die Q Trocknungsmodule (110) derart mit den mindestens zwei Versorgungsleitungen (201, 206) zu koppeln, dass in keiner Halbwelle des vorausliegenden Planungszeitraums (505) die Leistungsgrenze überschritten wird.
Trocknungseinheit gemäß Anspruch 7, wobei - p_q, q = 1,..., Q der Aktivierungsgrad der Q Trocknungsmodule (110) für den vorausliegenden Planungszeitraum (505) ist; - die Leistungsgrenze derart ist, dass in einer Halbwelle maximal Q_max Trocknungsmodule (110) mit den mindestens zwei Versorgungsleitungen (201, 206) gekoppelt sein dürfen; - die Steuereinheit (101) eingerichtet ist, basierend auf den Aktivierungsgraden p_q, Q₁ Trocknungsmodule (110) einer ersten Gruppe und Q₂ Trocknungsmodule (110) einer zweiten Gruppe zuzuweisen, so dass Q₁ + Q₂ = Q und so dass $Q_{1} + \frac{Q_{2}}{2} \leq Q_{m a x};$
und - die Steuereinheit (101) eingerichtet ist, die Q₂ Trocknungsmodule (110) derart anzusteuern, dass in einer Halbwelle maximal $\frac{Q_{2}}{2}$
Trocknungsmodule (110) mit den mindestens zwei Versorgungsleitungen (201, 206) gekoppelt sind.
Verfahren zur Trocknung eines Aufzeichnungsträgers (102), wobei das Verfahren (420) umfasst, - Führen (421) des Aufzeichnungsträgers (102) entlang einer Trocknungsstrecke (122), vorbei an einer Mehrzahl von Trocknungsmodulen (110), um den Aufzeichnungsträger (122) beim Durchlaufen der Trocknungstrecke (122) zu trocknen; wobei die Mehrzahl von Trocknungsmodulen (110) über mindestens zwei Versorgungsleitungen (201, 206) mit einem Wechselstrom mit einer Sequenz von positiven und negativen Halbwellen versorgt wird; wobei die Mehrzahl von Trocknungsmodulen (110) jeweils mehrere ohmsche Heizelemente (112, 205) umfasst, die eingerichtet sind, thermische Energie zum Trocknen des Aufzeichnungsträgers (102) zu generieren; wobei die mehreren ohmschen Heizelemente (112, 205) derart angeordnet sind, dass durch die ohmschen Heizelemente (112, 205) eines Trocknungsmoduls (110) unterschiedliche Phasen (201) eines Mehr-Phasen Versorgungsnetzes, das die mindestens zwei Versorgungsleitungen (201, 206) umfasst, substantiell gleichmäßig belastet wird; und - Ansteuern (422) von Schaltelementen (204) in Abhängigkeit von einem Soll-Temperaturverlauf (120) entlang der Trocknungstrecke (122), so dass die Mehrzahl von Trocknungsmodulen (110) im Mittel gleichmäßig bei positiven und bei negativen Halbwellen mit den mindestens zwei Versorgungsleitungen (201, 206) gekoppelt wird, und so dass die ohmschen Heizelemente (112, 205) eines Trocknungsmoduls (110) während einer Halbwelle gemeinsam entweder mit dem Mehr-Phasen Versorgungsnetz gekoppelt werden oder von dem Mehr-Phasen Versorgungsnetz entkoppelt werden.