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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Versorgen zumindest eines Druckkopfes mit Tinte bei einem Tintendruckgerät.
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Zum ein- oder mehrfarbigen Bedrucken eines Bedruckstoffs, z.B. eines Einzelblattes oder eines bahnförmigen Aufzeichnungsträgers aus verschiedensten Materialien, z.B. Papier, können Tintendruckgeräte eingesetzt werden. Der Aufbau solcher Tintendruckgeräte ist bekannt. Bei diesen werden Tintentropfen aus entsprechenden Düsen einen Druckkopfs ausgestoßen, um ein Druckbild auf den Aufzeichnungsträger zu drucken.
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Das Erzeugen der Tintentropfen führt dann zu einem gut qualitativen Druckbild, wenn die Druckköpfe der Druckriegel mit temperierter und entgaster Tinte versorgt werden. Hierzu ist bei einer bekannten Vorrichtung (
DE 10 2013 110 799 A1 ) ein Verteilertank vorgesehen, der den Druckköpfen Tinte über einen Gegendrucktank, eine Rohrheizung und einen Verteilertank zuführt. Die Tinte kommt dabei bereits entgast aus dem Gegendrucktank und wird durch die Rohrheizung auf eine gewünschte Solltemperatur erwärmt.
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Weitere Tintenversorgungsvorrichtungen sind aus den Druckschriften
US 2016/0052259 A1 und
US 2016/0075144 A1 bekannt.
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Wenn bei dieser bekannten Vorrichtung nicht oder nur wenig gedruckt wird, so kühlt die Tinte im Verteilertank aus, da in diesem Zustand wenig Tinte dem Verteilertank entnommen und daher auch wenig frische, temperierte Tinte zugeführt wird. Wenn dann wieder mehr Tinte für die Druckköpfe benötigt wird, dauert es zwangsläufig einige Zeit, bis die Tinte im Verteilertank die gewünschte Temperatur einnimmt. Infolge der noch nicht erreichten Solltemperatur ist die Druckqualität schlechter.
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Es kann auch passieren, dass die im Betrieb Wärme erzeugende Steuerelektronik für die Druckköpfe die Tinte in dem direkt anschließenden Verteilertank erwärmt, sodass die Tintentemperatur im Verteilertank über der Solltemperatur liegt. Auch in diesem Fall ist die Druckbildqualität solange verschlechtert, bis im Verteilertank wieder die gewünschte Solltemperatur herrscht. Dies geschieht aber erst nach und nach mit dem Nachfüllen von auf Solltemperatur erwärmter Tinte.
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Weist der Verteilertank eine separate Heizung auf, so ist dies einerseits sehr energieaufwändig und andererseits können sich auf Dauer lokal Tintenbestandteile absetzen oder die chemische Zusammensetzung kann sich ändern.
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Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Versorgen eines Druckkopfes mit Tinte bei einem Tintendruckgerät zu schaffen, bei denen die dem Druckkopf zugeführte Tinte weitgehend Solltemperatur hat.
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Dieses Problem wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 9 gelöst. Dabei weist die Vorrichtung einen Verteilertank auf, dem entgaste und erwärmte Tinte aus einem Vorratsbehälter zugeführt wird. Die Tinte aus dem Verteilertank wird dem Druckkopf zum Drucken zur Verfügung gestellt. Der Verteilertank weist eine Ringleitung und eine Zufuhrleitung auf, zwischen denen ein Wechselschalter angeordnet ist, der die von dem Vorratsbehälter zugeführte Tinte wahlweise auf eine der beiden Leitungen schaltet. Wird die Tinte auf die Ringleitung geschaltet, fließt die Tinte durch die Ringleitung. Hierzu zirkuliert die Tinte vom Vorratsbehälter über die Heizung durch die Ringleitung zurück zum Vorratsbehälter. Dabei steht die Ringleitung mit der temperierten Tinte in gutem thermischen Kontakt mit der Tinte im Verteilertank, wodurch diese temperiert wird. Wird die Tintenzufuhr auf die Zufuhrleitung geschaltet, so wird frische Tinte in den Verteilertank so lange nachgefüllt, bis dort ein vorgegebener Füllstand oder Unterdruck erreicht ist und die verbrauchte Tintenmenge kompensiert ist.
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Die Tintenzirkulation durch die Ringleitung hat den Vorteil, dass die Tinte im Verteilertank durch die strömende auf Solltemperatur erwärmte Tinte ständig temperiert wird. Ist die Tinte im Verteilertank zu kühl, wird sie erwärmt. Ist sie zu warm, wird sie durch die strömende Tinte gekühlt.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind durch die Unteransprüche gekennzeichnet. So ist es für die Versorgung der Druckköpfe mit Tinte vorteilhaft, wenn sich der Verteilertank derart über den gesamten Bereich erstreckt, nahe dem Druckköpfe angeordnet sind, dass der Weg der Tinte bis zu den Druckköpfen für alle Druckköpfe möglichst gleich lang und möglichst kurz ist. Somit erfolgt nur ein sehr geringer Temperaturabfall auf dem Weg dorthin.
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Um die Tinte besonders effizient zu erwärmen, sind die Ringleitung und die Zufuhrleitung im Verteilertank vollständig mit Tinte umgeben. Vorteilhaft ist es, wenn der Verteilertank nicht vollständig mit Tinte gefüllt ist. Dann ist noch ein Luftvolumen vorhanden, das als Dämpfer beim dynamischen Drucken dient, um Druckschwankungen des Hydraulikdrucks der Tinte im Verteilertank zu dämpfen.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand von schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine erste Ausführungsform einer Vorrichtung zum Versorgen eines Druckkopfes mit Tinte,
- 2 einen Längsschnitt durch einen Verteilertank nach 1 und
- 3a einen Schnitt III a - III a quer durch den Verteilertank nach 2
- 3b einen Schnitt quer durch eine weitere Ausführungsform eines Verteilertanks und
- 4 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Versorgen eines Druckkopfes mit Tinte bei einem Tintendruckgerät.
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Im Folgenden wird die Vorrichtung zum Versorgen eines Druckkopfes 12 (1) mit Tinte bei einem Tintendruckgerät der Einfachheit und Übersichtlichkeit halber anhand eines einzigen Druckriegels 10 für eine Farbe erläutert, der hier drei Druckköpfe 12 aufweist. Mit den Druckköpfen 12 werden zeilenweise Tintentropfen auf einem Aufzeichnungsträger 14 gedruckt (der Aufzeichnungsträger 14 bewegt sich in 1 in die Bildebene hinein oder aus dieser heraus).
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Alle Druckköpfe 12 eines Druckriegels 10 drucken jeweils eine andere Farbe (vorzugsweise YMCK) und jeder Druckriegel 10 hat seine eigene Tintenversorgung. Um die Tinte den Druckköpfen 12 mit deren Düsen zuzuführen, ist ein Verteilertank 16 vorgesehen, der sich über alle Druckköpfe 12 eines Druckriegels 10 erstreckt und entsprechende Zuleitungen 18 zu den Druckköpfen 12 aufweist.
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Dem Verteilertank 16 wird Tinte 19 über eine Tintenleitung 20 aus einem Vorratsbehälter 22 zugeführt (Strömungsrichtung der Tinte siehe Pfeile in 1). Zwischen dem Vorratsbehälter 22 und dem Verteilertank 16 sind eine Förderpumpe 24, eine optionale Entgasungseinrichtung 26, ein optionales Partikelfilter 28 und eine Heizung 30 angeordnet. Somit kann entgaste, gereinigte und temperierte Tinte 19 dem Verteilertank 16 zugeführt werden.
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Der Verteilertank 16 weist einen Zufluss 32 (vgl. 2) und einen Abfluss 34 auf. Über den Zufluss 32 wird Tinte 19 in den Verteilertank 16 rein gefördert und über den Abfluss 34 gelangt Tinte vom Verteilertank 16 zurück zum Vorratsbehälter 22.
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Im Verteilertank 16 sind zwei voneinander getrennte Leitungssysteme angeordnet, und zwar eine Ringleitung 36 und eine Zufuhrleitung 38. Die Tinte vom Vorratsbehälter 22 kann über den Zufluss 32 zu einer der beiden Leitungen 36, 38 geschaltet werden. Ist der Zufluss 32 mit der Ringleitung 36 verbunden, so strömt die zugeführte und erwärmte Tinte durch die Ringleitung 36 und über den Abfluss 34 zurück zum Vorratsbehälter 22. Ist der Zufluss 32 mit der Zufuhrleitung 38 verbunden, so strömt frische Tinte 19 über die Zufuhrleitung 38 in den Verteilertank 16 ein, um verbrauchte Tinte wieder aufzufüllen.
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Der Verteilertank 16 ist mit einem Abschlusselement 40 dicht verschlossen, sodass keine Tinte 19 aus dem Verteilertank 16 - außer an vorhandenen Tintenauslässen 44 über die Zuleitungen 18 zu den Druckköpfen 12 - austreten kann. In dem Abschlusselement 40 ist ein hydraulischer Wechselschalter 42 angeordnet, der die Tintenströmung zwischen Ringleitung 36 und Zufuhrleitung 38 umschalten kann.
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Die Ringleitung 36 erstreckt sich von einem Ausgang des Wechselschalters 42 durch den Verteilertank 16 bis zum Abfluss 34. Die Ringleitung 36 weist keinen Auslass für Tinte 19 auf, so dass sie nur durch die Ringleitung 36 strömen kann. Die Ringleitung 36 wird auf einem möglichst langen Weg durch den Verteilertank 16 geführt, damit die durch die Ringleitung 36 strömende Tinte effizienten und möglichst großflächigen Wärmekontakt mit der Wandung der Ringleitung 36 hat und damit ein guter, effektiver Wärmetransfer zwischen strömender Tinte in der Ringleitung 36 und der Tinte 19 im Verteilertank 16 besteht.
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Die Zufuhrleitung 38 erstreckt sich von einem anderen Ausgang des Wechselschalters 42 in den Verteilertank 16 rein. Sie weist zumindest eine Öffnung 41 (siehe Pfeile an der Zufuhrleitung in 2) im Inneren des Verteilertanks 16 auf, aus der frische Tinte in den Verteilertank 16 einströmen kann.
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Der Verteilertank 16 weist mehrere Auslässe 44 auf, die jeweils mit einer Zuleitung 18 verbunden sind, die wiederum mit einem Druckkopf 12 verbunden sind, um dem Druckkopf 12 Tinte aus dem Verteilertank 16 zuzuführen (in den 1 und 2 sind zwei Zuleitungen 18 pro Druckkopf 12 dargestellt).
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Wenn auf Solltemperatur gebrachte Tinte durch die Ringleitung 36 strömt, so wird die Tinte 19 im Verteilertank 16 temperiert. Damit die Temperaturverteilung der Tinte 19 im Verteilertank 16 zumindest im Bereich der Auslässe 44 zu den Druckköpfen 12 möglichst gleichmäßig/homogen ist, verläuft die Ringleitung 36 nahe an diesen Bereich vorbei, erstreckt sich also in der Nähe von allen Zuleitungen 18 zu den Druckköpfen 12 und damit im Bereich aller Druckköpfe 12.
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Jeder Druckkopf 12 weist eine Ansteuerelektronik 46 auf, über die das Ausstoßen von Tintentropfen aus den Düsen der Druckköpfe 12 gesteuert wird. Darin befinden sich Bauelemente (wie Leistungsbauelemente), die im Betrieb Wärme erzeugen und abgeben. Da die Druckköpfe 12 nahe dem Verteilertank 16 angeordnet sind, besteht die Gefahr, dass die Tinte 19 im Verteilertank 16 durch die Ansteuerelektronik 46 erwärmt wird. [An den Erfinder: wird ein Temperaturmesser benötigt, um die Temperatur der Tinte 19 im Verteilertank 16 festzustellen?] Die durch die Ringleitung 36 strömende Tinte temperiert automatisch die Tinte 19 im Verteilertank 16, d.h. wenn die Temperatur der Tinte 19 im Verteilertank 16 zu hoch ist, wird die Tinte 19 durch die durch die Ringleitung 36 zirkulierende Tinte gekühlt. Wenn die erwärmte Tinte über die Zufuhrleitung 38 in den Verteilertank 16 strömt, so erwärmt diese die im Verteilertank 16 befindliche Tinte 19 durch direkten Kontakt und Vermischung.
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Die Funktionsweise der Vorrichtung wird anhand der 2 näher erläutert. Zur besseren Verständlichkeit ist der Verteilertank 16 in 2 überdimensional groß dargestellt. Im Druckbetrieb ist der Verteilertank 16 bereits derart mit Tinte 19 gefüllt, dass die Ringleitung 36 und die Zufuhrleitung 38 vorzugsweise vollständig mit Tinte 19 umgeben sind. Die anfängliche Befüllung oder Entleerung des Verteilertanks 16 wird weiter unten erläutert.
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Vorteilhafterweise ist der Verteilertank 16 nur so weit mit Tinte 19 befüllt, dass sich der Tintenpegel sicher oberhalb der Ringleitung 36 und vorteilhafterweise auch oberhalb der Zufuhrleitung 38 befindet. Somit kann ein möglichst effektiver Wärmetransfer zwischen der Tinte in der Ringleitung 36 und der Tinte 19 im Verteilertank 16 stattfinden. Da der Verteilertank 16 nicht vollständig mit Tinte 19 gefüllt ist, verbleibt ein Luftvolumen 48 oberhalb der Tinte 19, was zu Dämpfungszwecken dient (nähere Erläuterungen dazu weiter unten).
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Im Druckbetrieb wir je nach Druckauslastung ständig mehr oder weniger Tinte verbraucht, die vom Verteilertank 16 aus über die Zuleitungen 18 den Druckköpfen 12 zugeführt wird. Dadurch sinkt der Tintenpegel im Verteilertank 16 stetig. Durch den Tintenpegel ergibt sich ein hydrostatischer Druck (hier Unterdruck), der für einen einwandfreien Druckbetrieb notwendig ist und der nicht zu niedrig werden darf. Daher darf der Tintenpegel nur innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs schwanken. Bevor der Tintenpegel die untere Schwelle des Toleranzbereichs unterschreitet (d.h. bevor die Tinte unter einen vorgegebenen Pegelstand sinkt), muss dem Verteilertank 16 frische Tinte entsprechend der verbrauchten Menge an Tinte über die Zufuhrleitung 38 zugeführt werden. Zudem sollte der Tintenpegel nicht soweit sinken, dass zumindest die Ringleitung 36 nicht mehr von Tinte 19 umgeben ist. Dadurch würde der Wärmetransfer stark eingeschränkt sein.
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Zum Einfüllen von Tinte schaltet der Wechselschalter 42 den Zufluss 32 auf die Zufuhrleitung 38 um, sodass entgaste und temperierte Tinte dem Verteilertank 16 über die Zufuhrleitung 38 so lange zugeführt wird, bis der Tintenpegel eine obere Schwelle des Toleranzbereichs erreicht hat. Zum Nachfüllen von frischer Tinte weist die Zufuhrleitung 38 zumindest eine Öffnung 41 auf, aus der die Tinte in den Verteilertank 16 gelangt.
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Zusätzlich oder alternativ sind über die Länge der Zufuhrleitung 38 verteilte Löcher (d.h. Öffnungen 41) angeordnet, aus denen die frische Tinte strömt (in 2 durch die Pfeile dargestellt). Die Löcher können wie Düsen mit jeweils einer bestimmten Ausströmrichtung ausgebildet sein, sodass sich die frische Tinte besser mit der im Verteilertank 16 befindlichen Tinte 19 vermischt. Dies führt dazu, dass die Tintentemperatur im Verteilertank 16 weitgehend überall gleich ist. Durch die Vermischung bleibt im Mittel auch ein hoher Entgasungsgrad der Tinte 19 gut verteilt im Verteilertank 16. Somit ist gewährleistet, dass alle Druckköpfe 12 möglichst frische, entgaste und auf Solltemperatur erwärmte Tinte zugeführt bekommen.
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Zur Regelung oder Steuerung des Tintenpegels oder des erforderlichen Unterdrucks wird ein Sensor, insbesondere ein Füllstandsensor 50 oder ein Drucksensor 52, verwendet. Der Füllstand kann unmittelbar oder auch mittelbar über den im Verteilertank 16 herrschenden Hydraulikdruck ermittelt werden. Denn der Füllstand ist gleichbedeutend mit dem Hydraulikdruck, der im Verteilertank 16 herrscht.
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Wenn wenig gedruckt wird (geringer Tintenverbrauch) oder für eine kurze Zeitdauer gar nicht gedruckt wird, so kann die Tinte 19 im Verteilertank 16 auskühlen. Um die Tinte 19 wieder auf Solltemperatur zu bringen, braucht keine erwärmte Tinte nachgefüllt zu werden, sondern schaltet der Wechselschalter 42 den Zufluss 32 auf die Ringleitung 36. Dadurch fließt ständig auf Solltemperatur gebrachte Tinte durch die Ringleitung 36 zurück zum Vorratsbehälter 22. Über die Wandung der Ringleitung 36 kann dadurch Wärme an die Tinte 19 im Verteilertank 16 abgegeben oder auch von dort aufgenommen werden.
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Die Temperatur der Tinte 19 im Verteilertank kann mittels Temperaturmesser 54 gemessen werden. Wenn die gemessene Ist-Temperatur der Tinte 19 im Verteilertank 16 unterhalb einer Schwelle abgesunken ist, wird die Zirkulation der erwärmten Tinte durch die Ringleitung 36 eingeschaltet. Typischerweise findet dies vor einem Neustart des Tintendruckgeräts oder vor längeren Druckpausen statt.
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Wenn die Wandung der Ringleitung 36 die Wärme gut leitet, findet ein guter Wärmetransfer statt. Zudem ist eine relativ große Oberfläche der Ringleitung 36 sehr dienlich für einen wirksamen Wärmetransfer. Falls die Tinte 19 im Verteilertank 16 während eines Druckstopps beispielsweise durch die Ansteuerelektronik 46 der Druckköpfe 12 über die Solltemperatur erwärmt werden sollte, so kühlt die durch die Ringleitung 36 fließende Tinte die Tinte 19 im Verteilertank 16. Ansonsten nähert sich die Temperatur der Tinte 19 im Verteilertank 16 mit der Zeit bei ständig strömender Tinte in der Ringleitung 36 der Solltemperatur an.
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Vorteilhaft ist es also, das Material der Wandung der Ringleitung 36 aus einem gut wärmeleitenden Material herzustellen (beispielsweise Kupfer, Aluminium, Edelstahl, Glas, Kunststoff). Die Wandung kann alternativ oder zudem recht dünn ausgebildet sein, damit die Wärmeübertragung schneller vonstattengeht. Dann geht die Wärme der Tinte in der Ringleitung 36 schneller auf die Tinte 19 im Verteilertank 16 und umgekehrt über. Somit kann die Tinte 19 im Verteilertank 16 temperiert werden, also erwärmt oder gekühlt werden. Für einen besseren Wärmetransfer kann die Tinte schneller durch die Ringleitung 36 strömen.
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In den 3a und 3b ist jeweils ein Schnitt quer durch den Verteilertank 16 für zwei verschiedene Ausführungsbeispiele dargestellt. In 3a ist der Querschnitt IIIa - IIIa gemäß 2 dargestellt. Die Zufuhrleitung 38 befindet sich dabei zwischen den beiden Leitungsästen 36', 36" der Ringleitung 36. Es befindet sich ausreichend viel Tinte 19 im Verteilertank 16 (Tintenpegel oberhalb des oberen Ringleitungsastes 36'), sodass sicher alle Leitungen von Tinte 19 umgeben sind, auch wenn der Tintenpegel funktionsbedingt schwankt, da im Druckbetrieb ständig Tinte 19 zum Drucken entnommen wird, aber nur bei Gefahr des Überschreiten der unteren Pegelschwelle Tinte wieder zugeführt wird. Vorteilhaft ist es, wenn der Toleranzbereich des Tintenpegels nicht die Ringleitung 36 oder die Zufuhrleitung 38 erfasst, d.h. dass der Tintenpegel auch bei normalen Schwankungen immer oberhalb der Leitungen 36, 38 liegt. Es ergibt sich somit ein großes Tintenvolumen und ein relativ kleines Luftvolumen 48.
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In 3b ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für die Ringleitung 36 und die Zufuhrleitung 38 dargestellt. Die Ringleitung 36 erstreckt sich in einer waagrechten Ebene, vorzugsweise direkt über alle Tintenauslässe 44 zu der Zuleitungen 18 zu den Druckköpfen 12. Die Zufuhrleitung 38 ist etwa mittig oberhalb der beiden auf etwa gleicher Höhe befindlichen Ringleitungsäste 36', 36" angeordnet. Auch hier umgibt die Tinte 19 im Verteilertank 16 vollständig die beiden Leitungen. Im Vergleich zu der Ausführungsform nach 3a ist das Tintenvolumen deutlich kleiner und das Luftvolumen 48 wesentlich größer. Dies hat den Vorteil, dass die geringere Menge an Tinte 19 schneller temperiert werden kann und das größere Luftvolumen 48 hydraulische Druckschwankungen aufgrund der dynamischen Tintenbewegungen infolge des Ausstoßens von Tintentropfen besser dämpfen kann.
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Die Leitungen 36, 38 müssen nicht symmetrisch zueinander angeordnet sein. Eine geeignete Asymmetrie kann auch die Durchmischung der Tinte 19 im Verteilertank 16 verbessern.
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Die Ausgestaltungen der Ringleitung 36 und der Zufuhrleitung 38 sind nicht auf die Ausführungsform der 3a und 3b beschränkt. Je länger der Weg der Tinte durch die Ringleitung 36 und/oder je größer die thermisch wirksame Außenfläche der Ringleitung 36 im Verteilertank 16, desto effektiver ist der Wärmetransfer. Die einfachste Ausgestaltung der Ringleitung 36 ist u-förmig und erstreckt sich derart im Bereich über alle Druckköpfe 12 (insbesondere den Zuleitungen 18 zu den Druckköpfen 12), dass im Bereich aller Tintenauslässe 44 möglichst gleiche Verhältnisse mit einer Tintentemperatur nahe der Solltemperatur erreicht werden können.
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Zumindest die Ringleitung 36 sollte innerhalb des Tintenvolumens angeordnet sein, damit auch Wärme effektiv übertragen werden kann. Somit bleibt die Tintentemperatur im Verteilertank 16 auch bei Druckpausen immer etwa bei der Solltemperatur, solange auf Solltemperatur erwärmte Tinte durch die Ringleitung 36 zirkuliert.
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Es ist vorteilhaft, wenn die Öffnungen 41 der Zufuhrleitung 38 innerhalb der Tinte 19 liegen, damit frische Tinte nicht in die Tinte 19 plätschert und dadurch zusätzlich Gasblasen in der Tinte 19 entstehen. Gasblasen stören die Erzeugung von Tintentropfen (insbesondere das genaue Zumessen der Tropfengrößen) bei der Tropfenerzeugung im Druckkopf 12.
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Am Verteilertank 16 sind ein Füllstandsensor 50 und/oder ein Drucksensor 52 angeordnet. Mit diesen wird der Füllstand (oder mittelbar der Unterdruck) der Tinte 19 im Verteilertank 16 gemessen. Wird der Füllstand zu gering (gleichbedeutend mit zu großem Unterdruck), so strömt die Tinte 19 nicht gut genug zu den Druckköpfen 12. Ist der Füllstand zu hoch (gleichbedeutend mit zu geringem Unterdruck), so leckt Tinte aus den Düsen der Druckköpfe 12 und kann auf den Aufzeichnungsträger 14 tropfen und/oder die Düsenplatten 51 (siehe 1) verschmutzen oder gar die Düsen verstopfen, wenn Tinte dort eintrocknet.
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Der Füllstandsensor 50 oder der Drucksensor 52 dienen im Druckbetrieb dazu, bei Bedarf Tinte in den Verteilertank 16 nachzufüllen, falls infolge des Tintenverbrauchs der Tintenpegel droht zu niedrig zu werden. Dann schaltet der Wechselschalter 42 den Zufluss 32 gesteuert durch den Füllstandsensor 50 oder den Drucksensor 52 solange auf die Zufuhrleitung 38, bis wieder ein gewünschter Füllstand oder Unterdruck erreicht ist. Danach schaltet der Wechselschalter 42 den Zufluss 32 wieder auf die Ringleitung 36, sodass die erwärmte Tinte durch die Ringleitung 36 zirkulieren und die Tinte 19 im Verteilertank 16 temperieren oder auf Temperatur halten kann.
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Ein Drucksensor 52 misst den Luftdruck im Luftvolumen 48 des Verteilertanks 16, der gleichbedeutend mit dem hydraulischen Unterdruck der Tinte 19 ist. Der Unterdruck ist für den Druckbetrieb notwendig, damit auch eine gute Druckqualität erreicht wird.
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Darüber hinaus ist ein Entlüftungsventil 56 am Verteilertank 16 angeordnet, das beim anfänglichen Vorgang des Befüllens des Verteilertanks 16 mit Tinte hilfreich ist. Beim Befüllen des Verteilertanks 16 wird so viel Tinte in den Verteilertank 16 gefüllt, dass anfänglich ein gewünschter Füllstand und damit ein gewünschter Unterdruck im Verteilertank 16 besteht. Der Unterdruck darf nicht zu groß und nicht zu klein sein, damit die Tintentropfen in ihrer gewünschten Größe gut erzeugt und ausgestoßen werden können. Ansonsten darf keine Tinte aus den Düsen auslaufen, wenn dies nicht gewünscht ist.
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Somit dient der Verteilertank 16 als Gegendrucktank, der eben für einen leichten Unterdruck im Druckkopf 12 sorgt, damit die Tinte nicht aus dem Druckkopf 12 leckt. Ein eigener Gegendrucktank wird dann nicht mehr benötigt. Vorteilhaft ist es, wenn der Verteilertank 16 ganz nahe bei den Druckköpfen 12 angeordnet ist. Dann ist der Druckabfall bis zum Druckkopf 12 sehr gering und der für beste Druckqualität notwendige Unterdruck kann genau eingestellt werden.
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Wenn sich der Verteilertank 16 über alle Druckköpfe 12 eines Druckriegels 10 erstreckt und möglichst nahe zu den Druckköpfen 12 angeordnet ist, dann sind alle Zuleitungen 18 zu den Druckköpfen 12 etwa gleich lang (kurz) und in allen Druckköpfen 12 herrschen weitgehend identische Bedingungen der Tinte, wie Temperatur, Hydraulikdruck, Entgasungsgrad, etc. Der Unterdruck und die Tintentemperatur können so sehr genau für alle Druckköpfe 12 gleich eingestellt werden, da auf den kurzen Zuleitungen 18 sich die Temperatur oder der Hydraulikdruck kaum ändern.
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Das Entlüftungsventil 56 wird zum anfänglichen Befüllen oder Befüllen nach Entleerung des Verteilertanks 16 benötigt. Zunächst wird die Förderpumpe 24 in Betrieb genommen, sodass in den Tintenleitungen 20 Hydraulikdruck aufgebaut wird. Der Wechselschalter 42 ist so gestaltet, dass der Zufluss 32 grundsätzlich mit der Ringleitung 36 verbunden ist, außer es wird explizit die Steuerungsanweisung geben, auf die Zufuhrleitung 38 umzuschalten um frische Tinte in den Verteilertank 16 nachzufüllen. Somit zirkuliert die Tinte aus dem Vorratsbehälter 22 über die Entgasungseinrichtung 26, den Partikelfilter 28, die Heizung 30 und über die Ringleitung 36 und den Abfluss 34 zurück zum Vorratsbehälter 22. Die Entgasungseinrichtung 26 braucht nicht unbedingt im Zulauf für den Verteilertank 16 angeordnet zu sein. Der Vorratsbehälter 22 kann zusätzlich oder alternativ eine eigene Entgasungseinrichtung aufweisen.
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Anschließend wird das Entlüftungsventil 56 am oberen Rand des Verteilertanks 16 geöffnet (typischerweise befindet sich das Entlüftungsventil 56 am höchsten Punkt im Verteilertank 16). Nun schaltet der Wechselschalter 42 den Zufluss 32 auf die Zufuhrleitung 38 um. Die Tinte fließt somit in den Verteilertank 16. Die Luft im Verteilertank 16 kann über das Entlüftungsventil 56 entweichen. Wenn ein gewünschter Füllstand der Tinte 19 erreicht ist, schaltet der Wechselschalter 42 den Zufluss 32 zurück auf die Ringleitung 36. Das Entlüftungsventil 56 wird geschlossen. Der Hydraulikdruck in der Tinte 19 entspricht nun dem Normaldruck. Die Förderpumpe 24 wird abgeschaltet, sodass die Tintenleitungen 20 drucklos werden und die Zirkulation der Tinte durch die Ringleitung 36 vorerst beendet ist.
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Danach schaltet der Wechselschalter 42 den Zufluss 32 auf die Zufuhrleitung 38. Da sich der Verteilertank 16 in seiner Lage höher befindet als der Vorratsbehälter 22 und die Förderpumpe 24 abgeschaltet ist, kann nun Tinte in den Vorratsbehälter 22 zurückfließen aufgrund des Höhenunterschieds zwischen Verteilertank 16 und Vorratsbehälter 22. Da das Entlüftungsventil 56 und damit der Verteilertank 16 in diesem Zustand geschlossen ist, entsteht dabei ein Unterdruck im Verteilertank 16, der ständig mittels Drucksensor 52 oder Füllstandsensor 50 gemessen wird. Wenn ein vorgegebener Sollwert des Unterdrucks erreicht wird, schaltet der Wechselschalter 42 den Zufluss 32 wieder auf die Ringleitung 36, und die Hydraulik-Druckverhältnisse ändern sich nicht mehr, außer es wird Tinte aus dem Verteilertank 16 entnommen oder zugeführt.
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Nun kann die Förderpumpe 24 wieder aktiviert werden, sodass Hydraulikdruck aufgebaut wird und die Tinte 19 vom Vorratsbehälter 22 über die Entgasungseinrichtung 26, den Partikelfilter 28 und die Heizung 30 durch die Ringleitung 36 zurück zum Vorratsbehälter 22 zirkulieren kann. Das System ist dann für den Druckbetrieb bereit. Im Verteilertank 16 befindet sich frische Tinte, die entgast ist und sich weitgehend auf Solltemperatur befindet. Durch das Zirkulieren der erwärmten Tinte durch die Ringleitung 36 wird die Tinte 19 im Verteilertank 16 weitgehend auf Solltemperatur gehalten.
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Nach längeren Standzeiten ohne Drucken kühlt die Temperatur der Tinte 19 im Verteilertank 16 langsam ab. Daher wird rechtzeitig vor dem Beginn des Druckbetriebs das Zirkulieren von Tinte durch die Ringleitung 36 eingeschaltet, damit die Tinte 19 im Verteilertank 16 wieder annähernd auf Solltemperatur gebracht werden kann. Im Verteilertank 16 herrscht ein solcher Unterdruck, dass möglichst keine Tinte 19 aus dem Verteilertank 16 zu den Druckköpfen 12 fließt und dort aus den Düsen tropfen, lecken oder sickern kann.
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Im Druckbetrieb wird ständig Tinte verbraucht, die aus dem Verteilertank 16 zu den Druckköpfen 12 nachströmt. Durch das Nachströmen steigt der Unterdruck im Verteilertank 16 an. Allerdings darf der Unterdruck nicht zu weit ansteigen, ansonsten kann keine Tinte mehr zu den Druckköpfen 12 fließen. Daher muss dann Tinte in den Verteilertank 16 nachgefüllt werden. Der Drucksensor 52 im Verteilertank 16 erkennt anhand des Unterdrucks, ob Tinte in den Verteilertank 16 nachgefüllt werden muss. Ab einem bestimmten Unterdruck wird der Wechselschalter 42 aktiviert, sodass der Zufluss 32 mit der Zufuhrleitung 38 verbunden wird. Dann gelangt so viel frische Tinte in den Verteilertank 16, bis der Unterdruck wieder bis zu einem gewünschten Sollwert gesunken und damit bis zu einem gewünschten Füllstand gestiegen ist.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach 1 ist lediglich eine Förderpumpe 24 vor dem Verteilertank 16 angeordnet, die für die Zirkulation der Tinte sorgt. Selbstverständlich kann auch eine weitere Förderpumpe am Abfluss 34 angeordnet sein, die Tinte aus der Ringleitung 36 saugt. Der Abfluss 34 könnte auch an einer anderen Seitenwand angeordnet sein.
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Es können auch noch weitere Ringleitungen 36 vorhanden sein, die entweder vom selben Zufluss 32 gespeist werden oder einen eigenen Zufluss aufweisen. Vor einem weiteren Zufluss können auch eine eigene Förderpumpe und Heizung angeordnet sein, um Tinte zum Zwecke des Wärmetransfers durch die Ringleitung 36 zirkulieren zu lassen. Somit könnte ausgekühlte Tinte 19 im Verteilertank 16 schneller auf Solltemperatur gebracht werden.
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Wenn dagegen nur eine einzige Förderpumpe 24 und eine Heizung 30 verwendet werden, so wird weniger Bauraum, Energie und Material im Tintendruckgerät benötigt.
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Diese Vorrichtung hat den Vorteil, dass abgekühlte Tinte 19 im Verteilertank 16 schnell wieder auf Solltemperatur gebracht werden kann ohne zusätzliche Heizungen im Verteilertank 16 selber. Somit kann die Tinte 19 im Verteilertank 16 temperiert werden, d.h. aufgewärmt oder abgekühlt werden ohne eine eigene Heizung oder Kühlung zu verwenden. Damit ist die Gefahr verringert, dass die Tinte 19 im Verteilertank 16 während des Druckbetriebs viel wärmer oder viel kälter werden kann als die gewünschte Solltemperatur.
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Wenn der Verteilertank 16 möglichst nahe an den Druckköpfen 12 und sich etwa parallel zu diesen sowie über alle Druckköpfe 12 längsgestreckt angeordnet ist, so sind die Zuleitungen 18 zu den Druckköpfen 12 alle gleich lang und möglichst kurz ausgebildet. Dies hat den Vorteil, dass kaum Temperaturabfall oder Gasblasen entstehen könnten, die die Erzeugung von Tintentropfen und damit die Druckqualität beeinträchtigen würden.
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Der Verteilertank 16 kann rund (wie in den 3a und 3b dargestellt), rechteckig oder mit einer sonstig geeigneten Querschnittsform ausgebildet sein. Er weist eine Längsachse auf, die etwa parallel zu der Ebene verläuft, in der die Druckköpfe 12 - das heißt parallel zu der Fläche der Düsenplatten 51 der Druckköpfe 12 - liegen. Der Verteilertank 16 erstreckt sich längsgestreckt zumindest über alle Tintenauslässe 44, über die Tinte über die Zuleitungen 18 zu den Druckköpfen 12 geführt wird, und damit über alle Druckköpfe 12 hinweg.
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Die Druckköpfe 12 können eine oder mehrere Zuleitungen 18 aufweisen, über die Tinte zu den Druckköpfen 12 geführt wird. Wenn mehrere Zuleitungen 18 zu einem Druckkopf 12 vorhanden sind, so kann eine der Zuleitungen 18 zum Entlüften des Druckkopfs 12 genutzt werden, wenn durch eine andere Zuleitung 18 Tinte in den Druckkopf 12 gelangt. Denn die durch die erste Zuleitung 18 zugeführte Tinte verdrängt Luft aus dem Druckkopf 12, die über die zweite Zuleitung 18 in den Verteilertank 16 entweichen kann. Allerdings handelt es sich dabei um wenig Luft, die das Luftvolumen 48 nur gering erhöht.
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Alle Leitungen können Rohre oder Schläuche sein, die aus Metall oder Kunststoff hergestellt sind. Die Ringleitung 36 ist eine Durchflussleitung, durch die Tinte vom Zufluss 32 zum Abfluss 34 strömt. Die Ringleitung 36 weist im Verteilertank 16 keine Öffnungen oder Auslässe auf. Die Wandung der Ringleitung 36 sollte möglichst starr sein (oder durch Stützen gehalten werden) und möglichst gut thermisch leitend sein, damit ein Wärmetransfer zwischen der Tinte 19 im Verteilertank 16 und der in der Ringleitung 36 strömenden Tinte stattfinden kann.
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Die Wärmeleitfähigkeit kann durch ein entsprechend verwendetes Material der Wandung der Ringleitung 36 bewerkstellig werden und/oder es kann ein ausreichend dünnes (aber dennoch starres) Material verwendet werden, durch das ein schneller Wärmetransfer möglich ist. Das Material der Ringleitung 36 muss so starr sein, dass die Ringleitung 36 ihre Lage inmitten der Tinte 19 sich weitgehend über den Bereich der Druckköpfe 12 erstreckend im Betrieb beibehält. Sehr vorteilhaft ist beispielsweise ein dünnwandiges Kupferrohr als Ringleitung 36. Die Ringleitung 36 kann auch durch nicht dargestellte Stützen in seiner Lage gehalten werden.
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Es können auch mehrere Ringleitungen 36 vorhanden sein, auch mit eigener Infrastruktur wie Förderpumpe, Heizung und gegebenenfalls Partikelfilter und Entgasungseinrichtung. Vorteilhaft ist es, mehrere Ringleitungen 36 mit derselben Infrastruktur zu speisen. Dadurch kann die Tinte 19 im Verteilertank 16 schneller und effektiver temperiert werden und es wird nur eine einzige Förderpumpe 24 und Heizung 30 benötigt.
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Vorteilhaft ist es, wenn die Ringleitung 36 eine möglichst große Oberfläche zur Tinte 19 im Verteilertank 16 und eine gute Wärmeleitfähigkeit aufweist, damit ein effizienter Wärmetransfer stattfindet. Es sollte also eine relativ große Länge (wie eine relativ lange Schleife) und/oder große Mantelfläche (mit einem relativ großen Umfang) und/oder eine dünne Wandung im Verteilertank 16 haben, um die Tinte 19 im Verteilertank 16 mit Hilfe der auf Solltemperatur erwärmten Tinte, die durch die Ringleitung 36 strömt, wirksam und schnell zu temperieren. Zudem sollte sich die Ringleitung 36 weitgehend über den Bereich der Druckköpfe 12 (d.h. im Bereich der Tintenauslässe 44 für die Zuleitungen 18 zu den Druckköpfen 12) erstrecken. Dann wird eine gleichmäßige Temperaturverteilung der Tinte 19 im Bereich der Tintenauslässe 44 erzielt.
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Die Zufuhrleitung 38 kann stabförmig ausgebildet sein und weist zumindest eine Öffnung 41 innerhalb des Verteilertanks 16 auf, aus der Tinte in den Verteilertank 16 einströmt. Vorteilhaft ist es, wenn mehrere Öffnungen 41 entlang der Länge der Zufuhrleitung 38 angeordnet sind, aus denen Tinte ausströmen kann. Vorteilhaft ist es, wenn beispielsweise die Öffnungen 41 gleichmäßig über die gesamte Länge der Zufuhrleitung 38 angeordnet sind. Dadurch wird erreicht, dass sich die frische Tinte im Verteilertank 16 gut und gleichmäßig verteilen oder vermischen kann. Vorteilhaft ist auch, wenn das im Verteilertank 16 befindliche Ende mit seiner Öffnung 41 gebogen ist, sodass die ausströmende Tinte für eine Verwirbelung und Vermischung der Tinte 19 im Verteilertank 16 sorgt.
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Die Öffnungen 41 können auch unterschiedliche Durchmesser oder Düsenformen aufweisen, aus denen die Tinte unterschiedlich stark ausströmt und/oder in gewünschte Richtungen (vgl. 3a oder 3b; siehe Strömungspfeile an der Zufuhrleitung 38) strömt. Dadurch wird die Vermischung der frischen Tinte mit der Tinte 19 im Verteilertank 16 verbessert. Der Entgasungsgrad bleibt dadurch hoch und die Temperaturverteilung wird vergleichmäßigt. Damit steht Tinte allen Druckköpfen 12 unter weitgehend gleichen Bedingungen zur Verfügung. Vorteilhaft ist es auch, wenn aus den Öffnungen 41 frische Tinte in die Bereiche der Tintenauslässe 44 strömt, damit möglichst gut konditionierte Tinte auch den Druckköpfen 12 zugeführt werden kann.
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Auch die Zuleitungen 18 können als Schläuche oder Rohre ausgebildet sein. Hier sollte möglichst ein thermisch isolierendes Material verwendet werden, damit die Temperatur der Tinte auf dem Weg zu den Druckköpfen 12 nicht zu sehr abfällt oder abkühlt. Vorteilhaft ist es, wenn die Zuleitungen 18 zu den Druckköpfen 12 alle eine gleiche Länge und möglichst kurz ausgebildet sind. Dann herrschen in allen Druckköpfen 12 weitgehend gleiche Bedingungen mit einer Tinte nahe der Solltemperatur, sodass über die Zeilenbreite weitgehend gleichmäßige Einfärbung (optische Dichte) möglich ist.
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Die Heizung 30 vor dem Verteilertank 16 ist ein Wärmetauscher, der die vom Vorratsbehälter 22 kommende Tinte auf eine gewünschte Solltemperatur erwärmt. Die Druckqualität ist am besten, wenn den Druckköpfen 12 Tinte zur Verfügung gestellt wird, die eine vorgegebene Temperatur (hier etwa die Solltemperatur) hat. Die Heizung 30 kann ein Plattenwärmetauscher, eine Rohrheizung oder auch ein sonstig geeignete Fluidheizung/Wärmetauscher sein. Vorteilhaft ist es, wenn die Heizung 30 nahe dem Verteilertank 16 angeordnet ist, damit auf dem Weg zum Verteilertank 16 kaum Temperaturabfall geschieht und dem Verteilertank 16 auf Solltemperatur erwärmte Tinte zugeführt wird. Da die Tinte ständig durch die Heizung 30 strömt und dabei auf Solltemperatur erwärmt wird, braucht die Heizung 30 nicht abgeschaltet zu werden und kann energiearm betrieben werden.
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Der Wechselschalter 42 ist ein Fluidschalter, der Fluide von einem Fluidzweig auf einen anderen Fluidzweig schalten kann. Hier wird die vom Vorratsbehälter 22 kommende, erwärmte und entgaste Tinte auf die Ringleitung 36 oder die Zufuhrleitung 38 geschaltet. Vorteilhafterweise kann hierzu ein Mehrwegventil (beispielsweise ein 3/2 Wegeventil) verwendet werden. Es können auch funktional gleichwertige Fluidschalter verwendet werden, die den Flüssigkeitspfad zwischen der Zufuhrleitung 38 und der Ringleitung 36 hin und her schalten.
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Infolge des Druckens (Ausstoßen von Tintentropfen) wird den Druckköpfen 12 Tinte 19 aus dem Verteilertank 16 automatisch bedarfsgerecht zugeführt, solange der Unterdruck im Verteilertank 16 in einem tolerablen Bereich liegt. Durch Aktoren der Druckköpfe 12 wird durch Ausdehnung ein Überdruck erzeugt, wodurch Tintentropfen aus zugeordneten Düsen ausgestoßen werden. Für die so verbrauchte Tinte fließt frische Tinte in den Druckkopf 12 nach. Infolge des Nachströmens von Tinte in die Druckköpfe 12 ändern sich die Hydraulik-Druckverhältnisse im Verteilertank 16.
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Je nach Auslastung der Düsen, d.h. je nach Druckbild werden mehr oder weniger viele Tropfen gleichzeitig durch die Vielzahl von Düsen ausgestoßen. Die Druckauslastung kann sich schlagartig ändern, wenn beispielsweise ein Streifenmuster oder Seitenübergänge (Beginn oder Ende einer neu bedruckten Seite) gedruckt werden. Dann sind zyklisch abwechselnd viele Düsen oder kaum Düsen aktiv. Der Tintenbedarf (Druckauslastung) des Druckkopfes 12 ändert sich dabei schlagartig. Dies führt zu starken hydraulischen Druck-Schwankungen und hydraulischen Schwingungen in der Tintenversorgung (d.h. im Verteilertank 16, in den Zuleitungen 18 und im Druckkopf 12). Zu starke Schwingungen können dazu führen, dass die Druckerzeugung und damit die Erzeugung von Tintentropfen beeinträchtigt werden. Solche hydraulischen Schwingungen können durch Luftdämpfer gedämpft werden, um deren negativen Auswirkungen auf die Tropfenerzeugung und damit auf die Bildqualität zu reduzieren.
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Daher ist es vorteilhaft, wenn ein Luftvolumen 48 im Verteilertank 16 vorhanden ist, durch das hydraulische Schwingungen gedämpft werden können. Mit dem Luftvolumen 48 können auch Schwingungen und Druckschwankungen im Verteilertank 16 infolge von stoßartig zuströmender Tinte über die Zufuhrleitung 38 gedämpft werden.
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Im Verteilertank 16 wird der dort herrschende Unterdruck gemessen, um im Druckbetrieb entscheiden zu können, ob frische Tinte zugeführt werden soll, da ein zu großer Unterdruck im Verteilertank 16 herrscht. Daher weist die Vorrichtung den Drucksensor 52 auf, der entweder den Luftdruck (hier Unterdruck) oder den Fluiddruck in der Tinte 19 misst. Mit einer entsprechenden Ansteuerelektronik 46 können die gemessenen Istwerte ausgewertet werden und entsprechende Maßnahmen (wie das Aktivieren des Wechselschalters 42) eingeleitet werden, wenn der Unterdruck ab- oder zunimmt.
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Statt eines Drucksensors 52 kann auch ein Füllstandsensor 50 verwendet werden, der den Tintenpegel (Füllstand der Tinte 19) im Verteilertank 16 erfasst. Nimmt der Tintenpegel zu stark ab, dann ist der Unterdruck zu groß, sodass die Tintenversorgung der Druckköpfe 12 gefährdet ist (der zu große hydrostatische Unterdruck wirkt einem Tintenfluss zu den Druckköpfen 12 entgegen). Es muss dann frische Tinte aus dem Vorratsbehälter 22 in den Verteilertank 16 nachgefüllt werden, damit der Unterdruck wieder kleiner wird (d.h. damit der Hydraulikdruck und auch der Tintenpegel steigt).
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Ein Druckriegel 10 weist zumindest einen Druckkopf 12 auf, mit dem zeilenweise (quer zur Transportrichtung des Aufzeichnungsträgers 14) Tintentropfen auf den Aufzeichnungsträger 14 aufgetragen werden. Wenn die Druckbreite zu groß für einen einzigen Druckkopf 12 wird, werden mehrere Druckköpfe 12 in mindestens zwei Reihen angeordnet, wobei sich die Düsen in den Randbereichen der Druckköpfe 12 leicht überlappen, sodass alle Druckpositionen bei entsprechender Druckauflösung einer Zeile adressiert und bedruckt werden können. In 2 sind die Zuleitungen 18 zu der vorderen Reihe von Druckköpfen 12 als durchgezogene Linien und die Zuleitungen 18 zu der hinteren Reihe mit gestrichelten Linien dargestellt (bei diesem Ausführungsbeispiel jeweils zwei Zuleitungen 18 pro Druckkopf 12).
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Der Verteilertank 16 erstreckt sich etwa parallel zu einer Ebene, in der die Druckköpfe 12 (Düsenplatten 51) angeordnet sind, und über einen Bereich aller Druckköpfe 12. Der Verteilertank 16 ist möglichst nahe zu den Druckköpfen 12 angeordnet. Der Verteilertank 16 muss ein ausreichend großes Innenvolumen aufweisen, in dem die Ringleitung 36, die Zufuhrleitung 38, ein ausreichend großes Tintenvolumen und ein ausreichend großes Luftvolumen 48 vorhanden sind. Vorteilhaft ist es auch, wenn die Außenhülle des Verteilertanks 16 aus einem thermisch schlecht leitenden Material hergestellt oder wärmegedämmt ist. Somit geht weniger Wärme nach außen verloren, wodurch die Tinte 19 im Verteilertank 16 länger annähernd auf Solltemperatur bleibt.
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Das Zirkulieren der Tinte in der Ringleitung 36 erfolgt ständig, sobald der Wechselschalter 42 auf die Ringleitung 36 umgeschaltet hat und die Förderpumpe 24 eingeschaltet ist. Die Geschwindigkeit der Tintenströmung hängt unter anderem vom Wärmebedarf der Tinte 19 im Verteilertank 16 ab oder auch von der Wärmeübertragungseffizienz der Ringleitung 36.
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Die Förderpumpe 24 kann auch getaktet betrieben werden. Sobald die Temperatur der Tinte 19 im Verteilertank 16 droht unter einen Schwellenwert zu fallen oder zu warm wird, muss die Förderpumpe 24 eingeschaltet werden, um die Tinte 19 im Verteilertank 16 zu temperieren. Vorteilhaft ist, einen Temperatursensor 54 im Verteilertank 16 und/oder nach dem Abfluss 34 in der Tintenleitung 20 vorzusehen, über den das Zirkulieren der Tinte gesteuert werden kann. Somit könnte auch die Strömungsgeschwindigkeit beim Zirkulieren gesteuert werden. Bei größerem Wärmebedarf (großer Unterschied der Ist-Temperatur zur Solltemperatur) könnte die Tinte schneller und bei kleinerem Wärmebedarf langsamer strömen.
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Das Abschlusselement 40 dichtet den Verteilertank 16 nach außen ab und weist Fluidwege auf, durch die Tinte strömen kann. Im Abschlusselement 40 ist der Wechselschalter 42 angeordnet, der die Tinte vom Zufluss 32 zu einem ersten Zweig der Ringleitung 36 oder zum Eingang der Zufuhrleitung 38 führt. Durch das Abschlusselement 40 führt eine Leitung, die einen zweiten Zweig der Ringleitung 36 mit dem Abfluss 34 verbindet.
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Ein Farb-Tintendruckgerät weist für jede für den Druck verwendete Farbe (typischerweise die Grundfarben YMCK oder RGB oder kundenspezifische Farben) eine eigene Vorrichtung mit Verteilertank 16 und Druckriegel 10 auf, die mit Tinte entsprechender Farbe gefüllt sind. Die einzelnen Farbtinten werden jeweils von einer Tintenflasche dem Vorratsbehälter 22 zugeführt. Von dort wird dann der Verteilertank 16 und die Druckköpfe 12 - wie oben beschrieben- mit Tinte versorgt.
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Mit der Tinte wird ein Aufzeichnungsträger 14 bedruckt, der unterhalb der Druckriegel 10 relativ zu den Druckköpfen 12 vorbeibewegt wird. Die Druckriegel 10 sind parallel zueinander und quer zur Transportrichtung des Aufzeichnungsträgers 14 angeordnet. Für jede zu druckende Farbe ist zumindest ein Druckriegel 10 vorhanden. Es können zusätzlich auch Sondertinten oder -flüssigkeiten, wie MICR-Tinte oder Primer mit den Druckriegeln 10 gedruckt werden.
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Der bedruckte Aufzeichnungsträger
14 wird danach einer Trocken- oder Fixiereinrichtung zugeführt, damit das Druckbild fest auf dem Aufzeichnungsträger
14 haftet und danach je nach Bedarf weiterverarbeitet werden kann, um ein fertiges Druckprodukt, wie beispielsweise ein Buch zu erstellen. Der prinzipielle Aufbau eines solchen Tintendruckgeräts (dort insbesondere mit einem bahnförmigen Aufzeichnungsträger
14) ist in der Patentschrift
US 9,248,667 B1 dargestellt, deren Offenbarung hiermit explizit in die vorliegende Beschreibung eingebunden wird.
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In 4 ist ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Versorgen eines Druckkopfes mit Tinte bei einem Tintendruckgerät dargestellt. Dabei wird die Tinte 19 im Verteilertank 16 derart reguliert (Schritt S1), dass immer ausreichend Tinte 19 mit einem entsprechenden Unterdruck (Tintenpegel) im Verteilertank 16 vorhanden ist und diese Tinte 19 auch immer weitgehend Solltemperatur hat.
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Beim Regulieren wird in einem zweiten Schritt S2 der Hydraulikdruck (Unterdruck) oder der Füllstand (und daraus der Unterdruck ermittelt) der Tinte im Verteilertank 16 gemessen. Der gemessene Wert wird mit einem unteren Schwellwert (untere Schwelle oder unterer Füllstand) verglichen (Schritt S3). Wenn der Unterdruck zu groß wird (Schwelle wird erreicht oder unterschritten), unterschreitet der Hydraulikdruck den unteren Schwellwert. Um den Hydraulikdruck wieder ansteigen zu lassen, muss Tinte in den Verteilertank 16 nachgefüllt werden.
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Dann wird in diesem Fall der Wechselschalter 42 derart gesteuert, dass er den Tintenfluss von der Ringleitung 36 auf die Zufuhrleitung 38 umschaltet (Schritt S4). Infolgedessen wird Tinte in den Verteilertank 16 nachgefüllt, wodurch der Tintenpegel steigt. Gleichzeitig sinkt der Unterdruck (Hydralikdruck steigt).
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Der Tintenpegel/Unterdruck im Verteilertank 16 wird dabei ständig überwacht/gemessen (Schritt S5). Wenn dann so viel Tinte eingefüllt ist, dass der Messwert einen oberen Schwellwert (obere Schwelle oder oberer Füllstand) erreicht oder überschreitet (Schritt S6), so schaltet der Wechselschalter 42 den Tintenfluss von der Zufuhrleitung 38 auf die Ringleitung 36 zurück (Schritt S7), damit keine Tinte mehr in den Verteilertank 16 fließt. Stattdessen strömt erwärmte Tinte durch die Ringleitung 36, um die Tinte im Verteilertank 16 zu temperieren und weitgehend auf Solltemperatur zu halten.
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Somit ist gewährleistet, dass im Verteilertank 16 immer ausreichend Tinte 19 ist, wodurch sich ein entsprechend ausreichender Unterdruck einstellt, damit den Druckköpfen 12 gut und ausreichend Tinte zugeführt werden kann. Zudem wird sichergestellt, dass die Tinte 19 im Verteilertank 16 im Druckbetrieb immer weitgehend Solltemperatur hat.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Druckriegel
- 12
- Druckkopf
- 14
- Aufzeichnungsträger
- 16
- Verteilertank
- 18
- Zuleitung
- 19
- Tinte im Verteilertank
- 20
- Tintenleitung
- 22
- Vorratsbehälter
- 24
- Förderpumpe
- 26
- Entgasungseinrichtung
- 28
- Partikelfilter
- 30
- Heizung
- 32
- Zufluss
- 34
- Abfluss
- 36
- Ringleitung
- 36', 36"
- Leitungsast der Ringleitung
- 38
- Zufuhrleitung
- 40
- Abschlusselement
- 41
- Öffnung der Zufuhrleitung
- 42
- Wechselschalter
- 44
- Tintenauslass
- 46
- Ansteuerelektronik
- 48
- Luftvolumen
- 50
- Füllstandsensor
- 51
- Düsenplatte eines Druckkopfs
- 52
- Drucksensor
- 54
- Temperaturmesser
- 56
- Entlüftungsventil
