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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reinigen einer Druckeinheit eines Drucksystems, insbesondere eines Tintenstrahl-Drucksystems, eine Reinigungseinheit zum automatischen Reinigen einer Druckeinheit eines Drucksystems, insbesondere eines Tintenstrahl-Drucksystems, und ein entsprechendes Drucksystem, insbesondere Tintenstrahl-Drucksystem.
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Die vorliegende Erfindung sowie die ihr zugrunde liegende Problematik werden im Folgenden anhand von Inkjet-Druck, auch Tintenstrahl-Druck genannt, näher erläutert. Die Erfindung ist darauf jedoch nicht begrenzt, sondern auf vielfältige Druckverfahren übertragbar.
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Beim Tintenstrahl-Druck erfolgt ein mehrfarbiges berührungsloses, direktes Drucken, das auf thermischen oder elektrophysikalischen Prinzipien beruht. Dabei werden Tintentropfen in flüssiger Form von Druckköpfen ausgehend von Düsenflächen auf das Druckmedium geschossen. Beispielsweise ist dies in der Druckschrift
DE 102 33 409 A1 erläutert.
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Aus den Druckschriften
US 2010/0214355 A1 und
US 2004/0036735 A1 sind Verfahren zum Reinigen von Druckköpfen bekannt.
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Es existieren zahlreiche Maßnahmen zur Qualitätsverbesserung beim Tintenstrahl-Druck. Eine derartige Maßnahme stellt die regelmäßige Reinigung der Druckköpfe bzw. deren Düsenfläche dar.
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Insbesondere bei mehrfarbigen Tintenstrahldruckern sind in der Regel mehrere Druckriegel für unterschiedliche Tinten vorgesehen, wobei ein Druckriegel mit jeweils einem oder mehreren Druckköpfen versehen ist. Die unterschiedlichen Tinten können verschiedene Tintenstrukturen (Basis, Dye, Basis Pigment, Basis Polymer) aufweisen, wodurch die Düsenflächen der Druckköpfe der unterschiedlichen Druckriegel unterschiedlich schnell und stark verschmutzen. Die unterschiedlichen Tintenstrukturen lassen sich somit mehr oder weniger leicht von der Düsenfläche abreinigen. Durch Tintenrückstände auf den Düsenflächen der Druckköpfe kann es zu schrägschießenden Düsen oder zur gänzlichen Düsenverstopfungen kommen. Derartige Störungen führen zu unerwünschten Streifen im Druckbild und beeinträchtigen so die Druckqualität.
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Um die Druckköpfe von Tintenrückständen zu reinigen, wird in bestimmten Zyklen eine automatische Druckkopfreinigung mittels dem sogenannten Purgen und Wipen durchgeführt.
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Das sogenannte Purgen umfasst eine kurzzeitige starke Ausgabe von Tinte durch alle Druckdüsen eines Druckkopfes, ein sogenanntes Durchschießen. Somit entsteht eine Art Durchspüleffekt, der die Druckdüsen von etwaigen Rückständen befreit. Das sogenannte Wipen umfasst ein Abwischen der Düsenfläche mit einer Wischlippe. Dies ist beispielsweise in der
EP 1 445 104 B1 beschrieben.
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Jedoch kann ein zu häufiges Purgen/Wipen unter Umständen problematisch sein. Die Düsenplatte bzw. Düsenfläche weist in der Regel eine Beschichtung, insbesondere eine Antihaftbeschichtung, auf, welche durch die mechanische Beanspruchung des Wipens verschleißen kann.
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Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Reinigungseinheit zum Reinigen eines Druckkopfes anzugeben.
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Die Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Verfahrensanspruchs 1 und/oder durch die Merkmale des unabhängigen Vorrichtungsanspruchs 10 oder 14 gelöst.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reinigen einer Druckeinheit eines Drucksystems, insbesondere eines Tintenstrahl-Drucksystems, mit folgenden Schritten: Anordnen zumindest einer verstellbaren Reinigungsdüse in einer Selbstreinigungsstellung, Selbstreinigen der Reinigungsdüse durch druckbeaufschlagtes Zuführen von Reinigungsmittel, wobei zum Selbstreinigen ein in einer Reinigungsmittelzuleitung angeordneter Tank mit Druck beaufschlagt wird und davon ausgehend das druckbeaufschlagte Reinigungsmittel an die Reinigungsdüse übertragen wird, Verstellen der Reinigungsdüse in eine Sprühstellung zum Besprühen der Druckeinheit, und Besprühen der Druckeinheit mit Reinigungsmittel. Die Reinigungsmittelzuleitung wird über den mit Druck beaufschlagten Tank durch einen für eine vorbestimmte Zeit kontinuierlichen Reinigungsmittelfluss, insbesondere mit höherer Strömungsgeschwindigkeit als bei dem Besprühen der Druckeinheit, entlüftet und/oder befüllt.
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Die Erfindung betrifft ferner eine Reinigungseinheit zum automatischen Reinigen einer Druckeinheit eines Drucksystems, insbesondere eines Tintenstrahl-Drucksystems, vorzugsweise mit einem erfindungsgemäßen Verfahren, mit: zumindest einer verstellbaren Reinigungsdüse, einem geschützten Abschnitt, in welchen die Reinigungsdüse zum Einnehmen einer Selbstreinigungsstellung, in der sie durch druckbeaufschlagtes Zuführen von Reinigungsmittel selbstreinigbar ist, verstellbar ist, wobei in der Selbstreinigungsstellung ein in einer Reinigungsmittelzuleitung angeordneter Tank mit Druck beaufschlagbar ist und davon ausgehend das druckbeaufschlagte Reinigungsmittel an die Reinigungsdüse übertragbar ist, und einem ungeschützten Abschnitt, in welchen die Reinigungsdüse zum Einnehmen einer Sprühstellung, in der sie zum Besprühen der Druckeinheit mit Reinigungsmittel vorgesehen ist, verstellbar ist. Ferner ist die Reinigungsmittelzuleitung über den mit Druck beaufschlagten Tank durch einen für eine vorbestimmte Zeit kontinuierlichen Reinigungsmittelfluss entlüftbar und/oder befüllbar.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Drucksystem, insbesondere Tintenstrahl-Drucksystem, mit: einer Druckeinheit zum Bedrucken eines Aufzeichnungsträgers, und einer erfindungsgemäßen Reinigungseinheit, die zum Reinigen der Druckeinheit, insbesondere gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren, vorgesehen ist.
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Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Erkenntnis besteht darin, dass vor dem Wipen, insbesondere noch vor dem Purgen, eine Vorbehandlung einer Düsenfläche eines in einer Druckeinheit vorgesehenen Druckkopfes mit einer Reinigungsflüssigkeit vorteilhaft ist, um etwaige Rückstände anzulösen und so das Reinigungsergebnis zu verbessern. Allerdings sollte die Vorbehandlung sehr gezielt, sanft und positionsgenau, vorzugsweise ausschließlich an den Düsenflächen der Druckköpfe, vorgesehen werden, um unerwünschte Tropfenbildung der Reinigungsflüssigkeit zu vermeiden.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Idee besteht nun darin, eine hochgenaue Vorbehandlung des Besprühens der Reinigungseinheit dadurch dauerhaft zu gewährleisten, dass eine regelmäßige Selbstreinigung der Reinigungsdüsen vorgesehen wird. Auf diese Weise wird verhindert, dass etwaige Ablagerungen an den Reinigungsdüsen die Genauigkeit der Vorbehandlung der Düsenflächen durch Besprühen mit Reinigungsflüssigkeit beeinträchtigen. Insbesondere wird eine Beeinflussung des zur Vermeidung von Tropfenbildung sehr genau eingestellten Sprühkegels der Reinigungsdüse vermieden.
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Die Selbstreinigung kann insbesondere direkt im Vorfeld eines Vorbehandlungszyklus bzw. eines Besprühens der Druckeinheit mit Reinigungsflüssigkeit vorgenommen werden. Auf diese Weise wird vorteilhaft ein direktes Anspringen der Reinigungsdüse in der erwünschten Weise, insbesondere mit dem erwünschten Sprühkegel, erreicht.
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Die Vorbehandlung durch Besprühen der Druckeinheit sorgt dann für ein Anlösen bzw. eine Art Einweichen von etwaigen Tintenresten an der Düsenfläche eines Druckkopfs. Der Reinigungsvorgang enthält bei einem Tintenstrahl-Drucksystem nach dem Besprühen außerdem noch ein sogenanntes, Purgen, d.h. ein starkes Ausgeben von Tinte bzw. Durchschießen durch den Druckkopf. Anschließend wird das sogenannte Wipen, d. h. Abwischen der Düsenfläche mit einer Wischlippe, vorgenommen.
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Eine Druckeinheit umfasst insbesondere mehrere Druckriegel, welche jeweils einen oder mehrere Druckköpfe aufweisen.
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Eine Reinigungseinheit weist insbesondere eine der Anzahl der Druckriegel entsprechende Anzahl von Reinigungswannen auf. Ferner weist jede Reinigungswanne zumindest eine eigene verstellbare Reinigungsdüse auf.
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Die Reinigungsdüse ist vorzugsweise entlang der Druckeinheit, insbesondere entlang des zu reinigenden Druckriegels der Druckeinheit, verstellbar bzw. verfahrbar ausgebildet. Somit sind alle bei einem Reinigungsgang zu reinigenden Düsenflächen der Druckköpfe zum Besprühen mit dem Reinigungsmittel erreichbar.
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Eine Anzahl der Reinigungsdüsen, insbesondere pro Reinigungswanne, kann eine Einzahl oder eine Mehrzahl darstellen. Die Anzahl ist vorzugsweise angepasst an eine Anzahl und/oder Anordnung der Druckköpfe, insbesondere an einem Druckriegel. Beispielsweise können im Falle einer zweireihigen Anordnung von Druckköpfen an einem Druckriegel zwei Reinigungsdüsen bzw. jeweils eine Reinigungsdüse für jede Reihe, vorgesehen sein.
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Das Verfahren kann an mehreren Druckriegeln einer Druckeinheit gleichzeitig, insbesondere mit einer zu einer Anzahl von Druckriegeln korrespondierenden Anzahl von Reinigungswannen der Reinigungseinheit, durchgeführt werden. Alternativ wäre aber auch eine sequenzielle Reinigung mehrerer Druckriegel nacheinander oder eine Reinigung nur eines Druckriegels denkbar.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Selbstreinigen der Reinigungsdüse ein Durchblasen mit Druckluft, insbesondere ein im Nachgang des druckbeaufschlagten Zuführens von Reinigungsmittel anschließendes Durchblasen zur Herstellung eines für das Besprühen der Druckeinheit regulären Betriebszustandes.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen wiedergegeben.
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Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, sofern sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Insbesondere sind sämtliche Merkmale des Verfahrens zum Reinigen einer Druckeinheit eines Drucksystems auf eine Reinigungseinheit und/oder ein entsprechendes Drucksystem übertragbar, und umgekehrt.
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Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale der Erfindung. Insbesondere wird dabei der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der vorliegenden Erfindung hinzufügen.
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Im Weiteren werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der schematischen Zeichnung näher beschrieben. Dabei zeigen:
- 1 ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens;
- 2A-D verschiedene Zustände einer Reinigungseinheit im Ablauf eines Verfahrens gemäß 1;
- 2E einen Reinigungsschritt des sogenannten Purgens;
- 2F einen Reinigungsschritt des sogenannten Wipens;
- 3 ein schematisches Schaltbild eines Fluidsystems einer Reinigungseinheit;
- 4 eine schematische Darstellung eines Abschnitts eines Drucksystems; und
- 5 eine schematische Darstellung eines Druckriegels einer Druckeinheit.
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Die beiliegenden Figuren der Zeichnung sollen ein weiteres Verständnis der Ausführungsformen der Erfindung vermitteln. Sie veranschaulichen Ausführungsformen und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Prinzipien und Konzepten der Erfindung. Andere Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Zeichnungen. Die Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt.
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In den Figuren der Zeichnung sind gleiche, funktionsgleiche und gleich wirkende Elemente, Merkmale und Komponenten - sofern nichts anderes ausgeführt ist - jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Das Verfahren dient zum Reinigen einer Druckeinheit 4 eines Tintenstrahl-Drucksystems 1, siehe 4, und umfasst zunächst den Schritt des Anordnens S1 einer oder mehrerer verstellbarer Reinigungsdüsen 8 in einer Selbstreinigungsstellung A, siehe dazu 2A.
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Darauf folgend ist ein Schritt des Selbstreinigens S2 der Reinigungsdüse 8 durch druckbeaufschlagtes Zuführen von Reinigungsmittel vorgesehen, siehe dazu 2B.
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Ferner ist ein Schritt des Verstellens S3 der Reinigungsdüse 8 in eine Sprühstellung B zum Besprühen der Druckeinheit vorgesehen, wie in 2C dargestellt.
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Schließlich umfasst das Verfahren einen Schritt des Besprühens S4 der Druckeinheit 4 mit Reinigungsmittel, siehe 2D.
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Die 2A - 2D zeigen die verschiedenen Zustände einer Reinigungseinheit im Ablauf eines Verfahrens gemäß 1.
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Dementsprechend ist die Reinigungseinheit 6 zum automatischen Reinigen einer Druckeinheit 4 eines Tintenstrahl-Drucksystems 1, siehe dazu 4, ausgebildet und weist dazu eine verstellbare Reinigungsdüse 8 auf.
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Die Reinigungsdüse 8 ist dazu ausgebildet, eine kontrollierte und positionsgenaue Benetzung der Druckeinheit 4 durch das Besprühen S4 zu realisieren. Insbesondere sollen möglichst genau lediglich die zu reinigende Düsenflächen der einzelnen Druckköpfe 22 der Druckeinheit 4 benetzt werden und dazwischenliegende Zwischenräume 24 unbenetzt bleiben, siehe dazu 5.
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Beispielsweise ist die Reinigungsdüse 8 in einer Reinigungswanne 14 geführt. Insbesondere kann dazu eine Linearführung (hier zur besseren Übersichtlichkeit nicht dargestellt) vorgesehen sein, welche die Reinigungsdüse 8 parallel zu einem Druckriegel 5 der Druckeinheit 4 führt.
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Die Reinigungseinheit 6 weist einen geschützten Abschnitt 12 auf, in welchen die Reinigungsdüse 8 zum Einnehmen einer Selbstreinigungsstellung A verstellbar ist. Der geschützte Abschnitt 12 weist eine Schutzabdeckung 7 auf, welche bei der Selbstreinigung aus der Reinigungsdüse 8 ausgestoßene Reinigungsflüssigkeit zurückhält, wie in 2B dargestellt. Dementsprechend wird die Reinigungsdüse 8 wird zum Anordnen S1 in der Selbstreinigungsstellung A unter der Schutzabdeckung 7 angeordnet.
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Die Selbstreinigungsstellung A kann insbesondere gleichzeitig eine Parkposition der Reinigungsdüse 8 darstellen, in welcher sie standardmäßig geparkt wird, solange keine Reinigung durchgeführt wird.
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Ferner kann die Reinigungsdüse 8 in der Selbstreinigungsstellung A durch druckbeaufschlagtes Zuführen von Reinigungsmittel einem Selbstreinigungsschritt S2 unterzogen werden. Der geschützt Abschnitt 12 der Reinigungseinheit 6 ist durch die Schutzabdeckung 7 gegenüber dem restlichen Drucksystem 1 abgeschottet, sodass die Selbstreinigung ohne Beeinflussung des restlichen Drucksystems 1 stattfinden kann. Insbesondere ist damit auch ein Befreien der Reinigungsdüse 8 von Ablagerungen durch Druckstöße möglich, ohne dass Reinigungsflüssigkeit in das restliche Drucksystem 1, insbesondere an die zu reinigende Druckeinheit 4, gelangt. Insgesamt wird somit ein unkontrollierter Austritt von Reinigungsmittel verhindert.
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Besonders vorteilhaft ist erfindungsgemäß somit keine händische Reinigung der Reinigungsdüsen mehr notwendig. Stattdessen sind die Reinigungsdüsen durch regelmäßige Selbstreinigung stets betriebsbereit, d.h. wartungsfrei. Durch die Selbstreinigung S2 wird verhindert, dass etwaige Ablagerungen von Inhaltsstoffen des Reinigungsmittels an Innenflächen der Reinigungsdüsen 8 bei dem Besprühen der Druckeinheit 4 den Düsenquerschnitt verkleinern, die Reinigungsdüsen 8 verstopfen oder den Sprühkegel in unerwünschter Weise beeinflussen. Stattdessen werden etwaige Ablagerungen von Reinigungsmittel bei der Selbstreinigung S2 ausgestoßen. Auf diese ist stets eine einwandfreie Funktionalität der Reinigungsdüsen 8 gewährleistet, sodass, insbesondere im direkten Nachgang der Selbstreinigung S2, eine kontrollierte und positionsgenaue Benetzung der Druckeinheit 4 in der gewünschten Weise durch das Besprühen S4 gewährleistet ist.
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Die Reinigungseinheit 6 weist ferner einen ungeschützten Abschnitt 13 auf, in welchen die Reinigungsdüse 8 zum Einnehmen einer Sprühstellung B, in der sie zum Besprühen S4 der Druckeinheit mit Reinigungsmittel vorgesehen ist, verstellbar ist. Das Verstellen S3 der Reinigungsdüse 8 in die Sprühstellung B zum Besprühen der Druckeinheit 4 umfasst somit eine in 2C dargestellte Verlagerung der Reinigungsdüse 8 aus dem geschützten Abschnitt 12 in den ungeschützten Abschnitt 13.
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In der Sprühstellung B startet dann der in 2D dargestellte Schritt des Besprühens S4 der Druckeinheit 4 mit Reinigungsmittel. In der dargestellten Ausführungsform wird die Reinigungsdüse 8 dazu in einer initialen Sprühstellung B aktiviert und während des Besprühens parallel zu der Druckeinheit 4 verlagert, um die Druckeinheit 4 bzw. einen zu behandelnden Druckriegel 5 der Druckeinheit 4 in der gesamten Länge zu besprühen. Beispielsweise wird die Druckdüse 8 parallel zu einem Druckriegel 5 entlang einer Linearführung geführt.
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Die Reinigungseinheit 6 kann eine Mehrzahl von Reinigungsdüsen 8 aufweisen, welche gemeinsam oder unabhängig voneinander in den geschützten Bereich 12 verstellbar und selbstreinigbar sowie in den ungeschützten Abschnitt 13 verstellbar und zum Besprühen der Druckeinheit 4 bedarfsgerecht aktivierbar und/oder verlagerbar sind.
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2E zeigt einen Reinigungsschritt des sogenannten Purgens.
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Es handelt sich hierbei um einen dem Verfahren gemäß 1 nachgelagerten Reinigungsschritt, bei welchem die Druckdüsen 23 der zu reinigenden Druckeinheit 4 bzw. der zu reinigenden Druckköpfe der Druckeinheit 4 kurzzeitig mit einem hohen, vorzugsweise maximalen, Tintenausstoß aktiviert werden. Die Druckdüsen werden so durchgespült, was zur Reinigung der Druckdüsen, insbesondere zur Befreiung von Ablagerungen, dient.
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2F zeigt einen Reinigungsschritt des sogenannten Wipens.
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Es handelt sich hierbei um einen dem Purgen gemäß 2E nachgelagerten Reinigungsschritt, bei welchem die Oberfläche der Druckeinheit 4, insbesondere die Düsenflächen der zu reinigenden Druckköpfe 22 mit einer Wischlippe 15 abgewischt werden.
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Die Wischlippe 15 wird dazu in der dargestellten Ausführungsform ebenfalls entlang einer nicht dargestellten Linearführung, insbesondere entlang der für die Reinigungsdüse 8 vorgesehenen Linearführung, parallel zu der Druckeinheit 4 verlagert. Dabei wischt die Wischlippe 15 die Oberfläche der Druckeinheit 4, insbesondere die Düsenflächen der zu reinigenden Druckköpfe 22, in dem zu reinigenden Bereich mit einer Linearbewegung vollständig ab.
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Das Verfahren gemäß 1 bzw. die in den 2 A bis 2 D dargestellt vorangehenden Vorbehandlungsschritte führen dazu, dass etwaige an den Düsenflächen angetrocknete oder abgelagerte Tintenresten zwischenzeitlich angelöst bzw. eingeweicht werden und somit durch das Wipen bzw. abwischen mit der Wischlippe 15 leicht zu entfernen sind. Entsprechend ist ein geringerer Anpressdruck der Wischlippe ausreichend.
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Vorteilhaft ist somit eine vollständige und schonende Reinigung der Druckeinheit 4 ermöglicht, was insgesamt die notwendige Frequenz von Reinigungszyklen verringert. Auf diese Weise kann zum einen insgesamt die mechanische Beanspruchung der in der Regel beschichteten Oberfläche der Düsenfläche reduziert und somit der Verschleiß vermindert werden. Ferner sind somit auch für die Reinigungszyklen notwendige Standzeiten eines Drucksystems vorteilhaft reduziert.
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Gemäß einer Weiterbildung kann die Wischlippe 15 anschließend ebenfalls in den geschützten Abschnitt 12 verlagert und dort einer Reinigungsprozedur, insbesondere einer Nassreinigung mit Reinigungsmittel, unterzogen werden. Auf diese Weise bleibt die Funktionalität der Wischlippe 15 dauerhaft gewährleistet
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3 zeigt ein schematisches Schaltbild eines Fluidsystems einer Reinigungseinheit 6.
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Die Reinigungsdüse 8 ist hier als Zweistoffdüse ausgebildet und weist dementsprechend eine Reinigungsmittelzuleitung 9 und eine Druckluftzuleitung 11 auf. In der Reinigungsmittelzuleitung 9 ist ein druckbeaufschlagbarer Tank 10 angeordnet, in welchen Reinigungsmittel von extern zugeführt und für die weitere Verwendung an der Reinigungsdüse 8 zwischengelagert wird. Die Übertragung an die Reinigungsdüse 8 ist vorzugsweise mit Schaltmitteln gesteuert.
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Das Selbstreinigen der Reinigungsdüse 8 wird in Form eines Befreiens der Düseninnseite von Ablagerungen durch Druckstöße realisiert. Die Auf diese Weise ist vorteilhaft eine effektive Selbstreinigung gewährleistet. Die Druckstöße werden durch die Reinigungsflüssigkeit übertragen. Denkbar wäre alternativ oder zusätzlich jedoch auch, Druckstöße durch eine stoßweise Zufuhr von Druckluft vorzusehen.
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Bei einem Druckstoß handelt es sich vorzugsweise um einen kurzen Druckstoß, beispielsweise für eine Dauer im Bereich zwischen 50 ms und 500 ms, insbesondere zwischen 50 ms und 100 ms.
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Vorzugsweise werden zu Selbstreinigung der Reinigungsdüse 8 mehrere Druckstöße nacheinander aufgebracht.
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Insbesondere kann zum Selbstreinigen S2 eine andere Druckquelle und/oder ein anderes druckbeaufschlagtes Medium als zum Besprühen S4 eingesetzt werden. Beispielhaft kann eine den in der Reinigungsmittelzuleitung 9 angeordneten Tank 10 druckbeaufschlagende Druckquelle 16 anstatt einer die Druckluftzuleitung 11 versorgende Druckquelle 18 zur Selbstreinigung S2 eingesetzt werden, sodass der Druck anstatt über die Druckluft über das Reinigungsmittel übertragen wird. Denkbar ist aber auch, eine gleiche Druckquelle, insbesondere die den Tank 10 druckbeaufschlagende Druckwelle 16, zum Selbstreinigen S2 und zum Besprühen S4 mit jeweils unterschiedlichen Drücken zu betreiben. In diesem Fall kann die Druckluft ggfs. zum Zerstäuben des Reinigungsmittels zusätzlich zugeschaltet werden.
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Es kann aber auch eine gleiche Druckquelle zumindest zeitweise zum Selbstreinigen und Besprühen mit gleichem Druck eingesetzt werden. Beispielsweise können Druckstöße zumindest teilweise oder zusätzlich auch durch die Druckquelle 18 mit über die Druckluftzuleitung 11 zugeführter Druckluft aufgebracht werden, beispielsweise zum initialen Befreien der Reinigungsdüse 8 von einer etwaigen Verkrustung. Gleichfalls ist es denkbar, den Tank 10 zum Besprühen S4 stets mit einem geringeren geregelten Druck zu beaufschlagen, um so eine Fördermenge der Reinigungsdüse 8 zu dosieren.
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Bei der dargestellten Ausführungsform wird zum Selbstreinigen S2 der Reinigungsdüse 8, siehe dazu 2B, ein in der Reinigungsmittelzuleitung 9 angeordneter Tank 10 mit einer ersten geregelten Pumpe 16 mit Druck beaufschlagt. Selbstverständlich ist aber auch eine andersartige Druckversorgung des Tanks 10 möglich.
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Ausgehend von dem Tank 10 wird das druckbeaufschlagte Reinigungsmittel zur Selbstreinigung S2 an die Reinigungsdüse 8 übertragen. Bei der dargestellten Ausführungsform werden dementsprechend Druckstöße mittels kurzfristigem Öffnen und Schließen eines in der Reinigungsmittelzuleitung 9 angeordneten Schaltventils 17 gesteuert. Die Übertragung ist somit vorteilhaft reaktionsschnell und mit hohem Durchfluss möglich. Ein an der Druckluftzuleitung 11 vorgesehenes Schaltventil 19 ist dabei geschlossen.
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Zum Besprühen S4 der Druckeinheit, siehe dazu 2D, wird der Reinigungsdüse 8 bei der dargestellten Ausführungsform über die Druckluftzuleitung 11 Druckluft zugeführt, welche das Reinigungsmittel zerstäubt. Die als Zweistoffdüse vorgesehen Reinigungsdüse 8 wird dabei sowohl über die Reinigungsmittelzuleitung 9 als auch über eine zusätzliche Druckluftzuleitung 11 versorgt. Ein gewünschter Sprühkegel kann durch eine Druckregelung über die geregelten Pumpen 16 und 18 eingestellt werden.
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Vorzugsweise wird der Tank 10 zum Besprühen S4 der Druckeinheit 4 drucklos oder lediglich gering druckbeaufschlagt, insbesondere geringer als bei dem Selbstreinigen S2, vorgesehen. Auf diese Weise kann durch eine entsprechende bedarfsgerechte Änderung der Druckbeaufschlagung des Tanks 10 zwischen den Betriebszuständen der Selbstreinigung S2 und des Besprühens S4 umgeschaltet werden.
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In der dargestellten Ausführungsform ist zum drucklos Schalten des Tanks 10 ein Ausgleichsventil 20 vorgesehen, welches in einer Ruhestellung einen Druckausgleich des Tanks 10 mit der Umgebung ermöglicht. Das Reinigungsmittel wird in diesem Fall zum Besprühen S4 der Druckeinheit 4 durch die zum Zerstäuben über die Druckluftzuleitung 11 zugeführte Druckluft aus dem Tank 10 angesaugt, insbesondere durch Impulsaustausch wie bei einer Strahlpumpe (Treibmittelpumpe).
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Mit einer als Zweistoffdüse ausgebildet Reinigungsdüsen 8 sind im Vergleich zu einer reinen Druckdüse bzw. Einstoffdüse vorteilhaft eine deutlich kleinere Tröpfchengröße bei geringerer Austrittsgeschwindigkeit und ein sehr positionsgenauer Sprühkegel realisierbar. Somit kann die Druckeinheit 4, insbesondere eine Düsenfläche eines Druckkopfes 22, wie in 5 dargestellt, vorteilhaft zielgenau und sanft mit Reinigungsmittel benetzt werden. Ein unerwünschter Eintritt der Reinigungsflüssigkeit in die Druckdüsen 23, welcher zu Anlaufschwierigkeiten bei einer Wiederaufnahme des Drucks führen könnte, wird so vorteilhaft vermieden. Ferner wird unerwünschte Tropfenbildung des Reinigungsmittels vermieden.
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Insbesondere handelt es sich bei einer Ausführungsform bei dem Tank 10 um einen hinsichtlich eines Reinigungsmittelpegels geregelten Tank 10. Ein vorbestimmter Reinigungsmittelpegel wird somit stets gehalten bzw. bei Bedarf automatisch über einen nicht dargestellten Zulauf nachgefüllt. Dies gewährleistet eine gleichmäßige Förderung der Reinigungsflüssigkeit mittels des Ansaugens über die zum Zerstäuben über die Druckzuleitung 11 zugeführte Druckluft und somit einen konstanten Sprühkegel. Vorteilhaft ist auf diese Weise eine sehr feine Dosierung der zum Besprühen S4 der Druckeinheit 4 eingesetzten Menge des Reinigungsmittels ermöglicht, was den Reinigungsmittelverbrauch senkt und ebenfalls eine unerwünschte Tropfenbildung des Reinigungsmittels verhindert.
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Bei einer Weiterbildung wird die Reinigungsdüse 8 auch zum Besprühen S4 der Druckeinheit 4 über den Tank 10 mit geringerem Druck als zur Selbstreinigung S2 beaufschlagt und zusätzlich ist die Druckluftversorgung über die Druckluftzuleitung 11 vorgesehen. Somit ist gegebenenfalls eine höhere Durchflussmenge und dennoch eine geringe Tröpfchengröße realisierbar. Beispielsweise kann damit eine Vorschubgeschwindigkeit der Reinigungsdüse bei dem Besprühen S4 erhöht und so der Reinigungsvorgang beschleunigt werden.
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Mit dem dargestellten Fluidsystem sind ferner weitere Zusatzfunktionen möglich. Insbesondere kann die Reinigungsmittelzuleitung 9 über den mit Druck beaufschlagten Tank 10 bei einem für eine vorbestimmte Zeit kontinuierlichen Reinigungsmittelfluss, insbesondere mit höherer Strömungsgeschwindigkeit als bei dem Besprühen S4 der Druckeinheit 4, entlüftet werden. Alternativ oder zusätzlich können die Reinigungsmittelzuleitung und/oder der Tank 10 so auch befüllt werden, beispielsweise zu einem Reinigungsmitteltausch oder gegebenenfalls auch zu einer Erstbefüllung bzw. Inbetriebnahme der Reinigungseinheit.
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Bei einer Ausführungsform umfasst das Selbstreinigen der Reinigungsdüse 8 ein Durchblasen mit Druckluft. Dies kann in verschiedene Weise vorgesehen sein. Einerseits kann es sich bei dem Durchblasen um einen mit Druckluft erzeugten Druckstoß handeln. Dieser kann beispielsweise zum initialen Lösen einer Verkrustung der Reinigungsdüsen oder gegebenenfalls auch in Kombination zur Verstärkung eines über das Reinigungsmittel aufgebrachten Druckstoßes vorgesehen sein. Vorzugsweise handelt es sich jedoch um ein im Nachgang des druckbeaufschlagten Zuführens von Reinigungsmittel anschließendes Durchblasen zur Herstellung eines für das Besprühen der Druckeinheit regulären Betriebszustandes. Insbesondere bei einer Zweistoffdüse wird so, wenn die Zweistoffdüse zur Selbstreinigung S2 zunächst nur mit der druckbeaufschlagten Reinigungsflüssigkeit gereinigt wird, ein im regulären Betrieb luftgefüllter Abschnitt wieder von der Reinigungsflüssigkeit befreit. Dies ist dann besonders vorteilhaft, wenn direkt im Anschluss der Selbstreinigung S2 das Besprühen S4 der Druckeinheit 4 (mit vorherigem Verstellen S3 der Reinigungsdüse 8 in eine Sprühstellung B) vorgenommen wird. Die Reinigungsdüse 8 ist dann in idealer Weise für das Besprühen S4 vorbereitet, insbesondere von Rückständen gereinigt, in den für die Reinigungsflüssigkeit vorgesehenen Bereichen mit der Reinigungsflüssigkeit befüllt und in den zur Durchströmung mit Druckluft vorgesehenen Bereichen frei. Auf diese Weise wird eine Anlaufzeit der Reinigungsdüse 8 zum Aufbau des Sprühkegels minimiert, sodass das Besprühen S4 von Anfang an mit dem gewünschten Ausstoß, der gewünschten Tröpfchengröße und hoher Positionsgenauigkeit des Sprühkegels vorgenommen werden kann.
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Bevorzugt wird ein an der Reinigungsdüse 8 zum Selbstreinigen anliegender Druck höher als ein zum Besprühen der Druckeinheit 4 anliegender Druck vorgesehen. Somit kann vorteilhaft ein maximaler Selbstreinigungseffekt durch eine starke Druckwelle bewirkt werden, zum Besprühen aber eine feine Zerstäubung bei geringer Austrittsgeschwindigkeit und hoher Positionsgenauigkeit erreicht werden. Eine Höhe des zum Selbstreinigen S2 in dem Tank 10 anliegenden Drucks kann beispielsweise zumindest 1 bar, bei einer speziellen Ausführungsform etwa 1,4 bar, betragen. Ein zum Besprühen S4 an der Reinigungsdüse 8 anliegender Druck kann beispielsweise weniger als 1 bar, bei einer speziellen Ausführungsform etwa 0,5 bar, betragen.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform weist die Reinigungseinheit 6 eine Mehrzahl von Reinigungsdüsen 8 auf, wobei die Reinigungsdüsen 8 zur Selbstreinigung einzeln oder gruppenweise mit Druckstößen beaufschlagt werden und/oder jede Reinigungsdüse 8 mehrmals mit einem Druckstoß beaufschlagt wird. Auf diese Weise kann eine Druckwelle jeweils auf einzelne Reinigungsdüsen 8 konzentriert und so der Selbstreinigungseffekt maximiert werden.
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Im Folgenden wird eine konkrete Auslegung des Fluidsystems gemäß einem Ausführungsbeispiel beschreiben:
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In einem beispielhaften Selbstreinigungsprozess wird der Tank 10 wird auf einen Druck von 1,4 bar gesetzt und das Schaltventil 17 zur Reinigungsdüse in kurzen Intervallen von etwa 50 ms geöffnet und wieder geschlossen. Kurze Druckstöße mit erhöhtem Druck (1,4 Bar) beseitigen dabei eine etwaige Verstopfung / Anhaftungen in der Reinigungsdüse 8. Die Luftzufuhr der Reinigungsdüse 8 über die Druckluftzuleitung 11 ist dabei abgeschaltet. Bei mehreren Reinigungsdüsen 8 werden die jeweiligen Schaltventile zu den Reinigungsdüsen für jede Reinigungsdüse einzeln oder in „Reinigungsdüsengruppen“ entsprechend geöffnet und wieder geschlossen.
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Zum Entlüften der Reinigungsmittelzuleitung 9 wird der Tank 10 ebenfalls unter Druck gesetzt und die Schaltventile 17, 19 und 21 bleiben mehrere Minuten geöffnet. Die Reinigungsdüse befindet sich dabei in der Selbstreinigungsstellung A gemäß 2B.
Mit der durch den Druck im Tank 10 erhöhten Strömungsgeschwindigkeit in der Reinigungsmittelzuleitung 9 werden Luftblasen oder Tensidblasen in Kupplungen, Leitungen und Ventilen beseitigt.
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Das Vorgehen zum Wechseln der Reinigungsflüssigkeit verläuft gleichermaßen. Der Entlüftungsprozess kann daher ebenso zum Tausch der Reinigungsflüssigkeit gegen eine andere oder neue Reinigungsflüssigkeit verwendet werden.
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Nach jeder Reinigung, Entlüftung oder jedem Reinigungsflüssigkeitstausch wird die Reinigungsdüse 8 kurz mit Druckluft aus der Druckluftzuleitung 11, wie im regulären Betriebszustand beim Besprühen S4, durchgeblasen. Mit der Druckluft werden Restflüssigkeiten aus dem Druckluftbereich beseitigt. Das Durchblasen kann auch in Intervallen beim Flüssigkeitstausch bzw. beim Entlüften zur Beseitigung von Luft- und/oder Tensidblasen zugeschaltet werden.
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4 zeigt eine schematische Darstellung eines Abschnitts eines Drucksystems 1.
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Es handelt sich um ein Tintenstrahl-Drucksystem 1 mit einer Druckeinheit 4 zum Bedrucken eines Aufzeichnungsträgers 2, und einer Führungseinrichtung 3 zum Führen bzw. Fördern des Aufzeichnungsträgers2.
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Die Druckeinheit 4 umfasst mehrere sogenannte Druckriegel 5.Dabei ist jeweils ein Druckriegel 5 pro zu druckender Farbe, bei einem Vierfarbsystem beispielsweise vier nacheinander geschaltete Druckriegel, vorgesehen. In diesem Fall werden die Druckriegel 5 vorzugsweise jeweils an einer eigenen Reinigungswanne 14 einer Reinigungseinheit 6 gereinigt. In der dargestellten Perspektive sind die weiteren Druckriegel sowie die weiteren Reinigungswannen 14 verdeckt.
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Jeder Druckriegel 5 weist, je nach Breite eines zu bedruckenden Aufzeichnungsträgers 2 bzw. je nach Auslegung des Drucksystems 1, einen oder mehrere Druckköpfe 22 auf.
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In einer hier mit gestrichelten Linien dargestellt Druckposition D ist die Druckeinheit 4 auf dem Aufzeichnungsträger 2 angeordnet. Die Druckeinheit 4 ist jedoch in eine mit durchgezogenen Linien dargestellte Wartungsposition W verlagerbar ausgebildet, in welcher sie an ihrer Düsenflächenseite durch die Reinigungseinheit 6 reinigbar ist, wie in Bezug auf die vorangehenden 1 bis 3 beschrieben.
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Eine Anzahl der Reinigungsdüsen 8 der Reinigungseinheit 6 kann sich insbesondere nach Anzahl und/oder Anordnung der Druckköpfe 22 eines Druckriegels 5 richten.
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5 zeigt eine schematische Darstellung eines Druckriegels 5 einer Druckeinheit 4.
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In der dargestellten Ausführungsform weist der Druckriegel 5 rein beispielhaft insgesamt fünf Druckköpfe 22 auf. Jeder Druckkopf 22 weist eine Vielzahl von an einer Düsenfläche vorgesehenen Druckdüsen 23 auf, welche hier schematisch mit jeweils neun Kreisen dargestellt sind. Tatsächlich handelt sich bei derartigen Druckdüsen 23 an jedem Druckkopf um eine sehr viel größere Anzahl, insbesondere um Hunderte oder Tausende, und um sehr kleine, insbesondere im Mikrometerbereich dimensionierte, Düsen.
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Die Druckköpfe 22 sind beispielhaft in zwei parallelen Reihen versetzt zueinander angeordnet. Auf diese Weise ist eine der Länge des dargestellten Druckriegels 5 entsprechende Breite eines Aufzeichnungsträgers 2 ohne Manipulation der Druckeinheit 4 vollständig mit der jeweiligen Farbe bedruckbar. Andere Anordnungen der Druckköpfe eines Druckriegels, beispielsweise in einer Reihe, sind selbstverständlich möglich.
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Entsprechend der beiden Reihen sind bei einer zur Reinigung des Druckriegels 5 vorgesehenen Reinigungseinheit 6 zwei nebeneinander angeordnete Reinigungsdüsen 8 vorgesehen, wobei je eine Reinigungsdüse 8 auf eine Reihe ausgerichtet ist. Die Reinigungsdüsen 8 können insbesondere entlang einer gemeinsamen Linearführung parallel zum Druckriegel 5 geführt sein, wobei zum Besprühen S4 der Druckeinheit 4 vorzugsweise jeweils nur im Bereich eines Druckkopfes 22 die zugehörige Reinigungsdüse 8 aktiviert wird.
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Vorzugsweise wird direkt vor dem besprühen S4 eine Selbstreinigung S2 der Reinigungsdüsen 8 durchgeführt, siehe 2B, sodass ein Sprühkegel zum Besprühen S4, siehe 2D, eine hohe Exaktheit aufweist. Auf diese Weise ist ein sehr differenziertes Besprühen des Druckriegels 5, insbesondere lediglich im Bereich der Druckköpfe 22, mit hoher Genauigkeit ermöglicht.
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Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorstehend vollständig beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Drucksystem
- 2
- Aufzeichnungsträger
- 3
- Führungseinrichtung
- 4
- Druckeinheit
- 5
- Druckriegel
- 6
- Reinigungseinheit
- 7
- Schutzabdeckung
- 8
- Reinigungsdüse
- 9
- Reinigungsmittelzuleitung
- 10
- Tank
- 11
- Druckluftzuleitung
- 12
- geschützter Abschnitt
- 13
- ungeschützter Abschnitt
- 14
- Reinigungswanne
- 15
- Wischlippe
- 16
- Druckquelle
- 17
- Schaltventil
- 18
- Druckquelle
- 19
- Schaltventil
- 20
- Ausgleichsventil
- 21
- Schaltventil
- 22
- Druckkopf
- 23
- Druckdüse
- 24
- Zwischenraum
- A
- Selbstreinigungsstellung
- B
- Sprühstellung
- D
- Druckstellung
- W
- Wartungsstellung
- S1-S4
- Schritte
