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Die
Erfindung betrifft einen Tintenstrahldrucker der kontinuierlichen
Art zum Bedrucken von beispielsweise Textilien, Papier, Verpackungen
wie Lebensmittelverpackungen, beispielsweise Packkartons, Dosen
für Lebensmittel,
Milchverpackungen oder ähnlichem,
wobei der Tintenstrahldrucker einen Tintenkreislauf aufweist, der
umfasst:
zumindest einen Vorratsbehälter für Tinte;
eine erste Pumpe,
deren Einlauf damit über
eine erste Leitung verbunden ist;
zumindest einen elektrisch
gesteuerten Tintenstrahlkopf, der damit über eine zweite Leistung verbunden ist;
ein
Puffergefäß das in
der zweiten Leitung zwischen dem Auslauf der Pumpe und dem Tintenstrahlkopf angeordnet
ist und dessen Einlauf höher
angeordnet ist als der Auslauf und bei dem der Tintenfüllstand
auf einer Höhe
zwischen der Höhe
des Einlaufs und der Höhe
des Auslaufs liegt; und
einen Lufttank, der oberhalb des Tintenfüllstands
mit dem Pufferbehälter
verbunden ist.
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Der
beschriebene Tintenkreislauf ist dazu ausgelegt, Tinte unter präzise gesteuerten
Bedingungen zu dem Tintenstrahlkopf zu fördern. Der Tintenstrahlkopf
ist dazu ausgelegt, erzeugte Tintentröpfen beispielsweise mit elektrostatischen
Mitteln derart abzulenken, dass jedes erzeugte Tintentröpfchen unter
der Steuerung einer zentralen Steue rungseinheit zu einem präzise bestimmten
Ort auf dem zu bedruckendem Substrat ausgebracht wird.
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Ein
kontinuierlicher Tintenstrahldrucker ist derart ausgeführt, dass
die Tintenstrahlköpfe
die Tintentröpfchen
kontinuierlich erzeugen. Die Tröpfchen, die
nicht auf das Substrat, beispielsweise Papier, Textilien oder Dosen
gelangen dürfen,
werden gesammelt und zurück
zu dem Tintenkreislauf gefördert.
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Ein
Tintenstrahldrucker der im ersten Absatz beschriebenen Art ist beispielsweise
aus
FR-A-2 618 727 bekannt.
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Ein
einwandfrei funktionierender Tintenkreislauf muss drei wichtige
Bedingungen erfüllen.
- (1) Die Tinte muss auf korrekte Weise zu dem oder
zu jedem Tintenstrahlkopf gefördert
werden.
- (2) Im Fall eines kontinuierlichen Tintenstrahldruckers muss
die Tinte von den Köpfen
in der korrekten Weise wieder zurück zu dem Tintenkreislauf gefördert werden.
- (3) Der Tintenkreislauf muss derart ausgelegt sein, dass es
dem Benutzer ermöglicht
wird, die Farbe in wirtschaftlich vertretbarer Weise zu wechseln.
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Die
obigen Anforderungen sind unten näher erläutert.
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Zu
(1): Die Tinte muss schnell, unter dem richtigen Druck und ohne
Verunreinigungen und Lufteinschlüsse
zu den Tintenstrahlköpfen
gefördert
werden.
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Die
Geschwindigkeit, unter dem die Tröpfchen den Strahl verlassen,
die sogenannte Strahlgeschwindigkeit, wird unmittelbar durch den
Druck bestimmt, unter dem die Tinte bereitgestellt wird. Wenn diese
Geschwindigkeit nicht exakt mit dem Nominalwert übereinstimmt, so hat dies negative
Auswirkungen auf das Druckbild. Zum Bedrucken von Textilien ist
es möglich,
einen Druck in der Größenordnung von
beispielsweise von 3,5 Bar ins Auge zu fassen, der mit einer Abweichung
von maximal ±0,03%
konstant gehalten wird. Weil der verlangte Druck unter anderem von
der Viskosität
der Tinte und dem äußeren Luftdruck
abhängt,
muss der Druck sehr präzise einstellbar
sein. Bei einem Drucker mit Mehrfachköpfen ist es darüber hinaus
von Bedeutung, dass alle funktional entsprechenden parallelen Leitungen
exakt denselben Flusswiderstand haben, also die gleichen Durchmesser,
die gleichen Längen
und die gleiche Anzahl von ähnlich
geformten Biegungen. Es ist ferner von Bedeutung, dass die Tinte
frei von Lufteinschlüssen
ist. Wenn eine Luftblase in den Tintenstrahlkopf eintritt, kann
dies den Vorgang der Erzeugung von Tintenstrahltröpfchen unterbrechen
oder die Köpfe
verunreinigen, wodurch Tinte auf das zu bedruckende Substrat austritt.
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Zu
(2): Die Tinte, die nicht zum Drucken verwendet wird, muss zurück zu dem
Tintenkreislauf gefördert
werden, so dass sie wieder verwendet werden kann. Da jedoch die
Tinte in Tröpfchenform
erzeugt und wieder zurückgefördert wird,
tritt eine mehr oder weniger beträchtliche Schaumbildung auf,
abhängig von
der Art der Tinte. Dieser Schaum enthält Luftblasen, die nicht zu
den Köpfen
gefördert
werden dürfen.
Der Tintenkreislauf muss daher in der Lage sein, die Schaumbildung
zu unterbinden.
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Zu
(3): Die meisten Tintenstrahldrucker sind dazu ausgelegt, in nur
einer Farbe zu drucken, beispielsweise in schwarz. Zum Drucken von
Mustern ist es jedoch erforderlich, die Farbe regelmäßig zu ändern. In
der Praxis bedeutet dies, dass der Tintenkreislauf mit den Tintenstrahlköpfen mit
der neuen Farbe ausgespült
werden muss, bis die Tinte in dem Tintenkreislauf vollständig durch
die neue Farbe ersetzt ist. Damit dieser Vorgang so wirtschaftlich
wie möglich
stattfindet, sind die folgenden Gesichtspunkte von Bedeutung:
- – Das
Volumen des Tintenkreislaufs muss so klein wie möglich sein.
- – Das
System darf keine Sackleitungen oder tote Räume aufweisen.
- – Das
Mischen der beiden Tintenfarben muss so weit wie möglich begrenzt
werden.
- – Die
Ansammlung von verunreinigender Tinte hinter und in den Ventilen
muss verhindert werden.
- – Es
ist von Bedeutung, so viel der zum ersten Mal verwendeten Tinte
wie möglich
wiederzugewinnen.
- – Der
Vorgang muss so schnell wie möglich
abgeschlossen werden, beispielsweise innerhalb von zwei Minuten.
- – Der
Druck in dem System muss so stabil wie möglich gehalten werden, beispielsweise
innerhalb von ±0,03%.
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Der
Tintenstrahldrucker gemäß dem oben erwähnten vorbekannten
Dokument
FR-A-2 618
727 ist nicht in der Lage, Tinte unter dem erforderlichen präzise gesteuerten
Bedingungen zu den Tintenstrahlköpfen
zu fördern,
was dazu führt,
dass die Druckqualität
zu wünschen
lässt.
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Der
erfindungsgemäße Tintenstrahldrucker, der
nachfolgend beschrieben wird, ist in der Lage, die obigen Ziele
zu erreichen. Wie es nachfolgend ersichtlich wird, wird eine Pumpe
und ein Luftpuffer verwendet. Die Pumpe wird dazu verwendet, die
Tinte unter Druck zu setzen und zu transportieren. Wenn jedoch nur
eine Pumpe verwendet wird, tritt eine Anzahl von Problemen auf:
- – Um
den richtigen konstanten Druck zu erzeugen, muss die Pumpe in einer
steuerbaren Weise einstellbar sein oder es muss ein Beipassventil zum
Einsatz kommen. Um die Pumpe zu steuern, wird ein Sensor benötigt, der
den von der Pumpe erzeugten Druck misst. Soweit es dem Anmelder bekannt
ist, gibt es keine absoluten Sensoren mit der gewünschten
Genauigkeit.
- – Praktisch
jede Art von Pumpe erzeugt Pulsationen mit Werten, die größer sind
als die gewünschte
Druckstabilität
von ±0,03%.
- – Die
unterschiedlichen Tintenstrahlköpfe
können eingeschaltet
und ausgeschaltet werden. Dies hat einen Sprung in der Rate des
Tintenflusses zur Folge. Jedoch benötigt die Pumpe ein wenig Zeit, um
ihre Drehgeschwindigkeit und den Ausstoß einzustellen, wodurch eine
Druckschwankung erzeugt wird.
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Um
diese Probleme zu verhindern, stellt die Erfindung einen Tintenstrahldrucker
vor, der in der Lage ist, die Pulsationen der Pumpe vollständig zu verhindern,
Sprünge
in der Flussrate auszugleichen, den Druck innerhalb extrem kleiner
Toleranzen konstant zu halten und Lufteinschlüsse zu vermeiden.
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In
Anbetracht der obigen Ziele stellt die Erfindung einen Tintenstrahldrucker
der im Oberbegriff definierten Art vor, wobei der Drucker gekennzeichnet
ist durch:
Druckeinstellmittel, die den Luftdruck in dem Lufttank mittels
einer Steuereinheit einstellen und dadurch die Höhe des Tintenfüllstands
in dem Puffergefäß innerhalb
vorbestimmter Toleranzen konstant halten;
Messmittel, die die
Höhe des
Tintenfüllstands
messen, wobei die Messmittel die erste Pumpe über die CPU steuern.
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Der
Lufttank kann beispielsweise ein Volumen von fünf Litern haben. Das Volumen
des Puffergefäßes ist
für sich
genommen nicht von irgendeiner technischen Bedeutung. Das Puffergefäß kann wesentlich
kleiner sein als der Lufttank.
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Die
Grundlage der Erfindung bildet eine Steuerung, die die Pumpe in
einer kontinuierlich geregelten Weise einstellt, so dass der Tintenstand
in dem Puffergefäß immer
gleich bleibt innerhalb von beispielsweise ±1 mm. Bekanntlich entsprechend
10 m Wassersäule
einem Druck von 1 Bar. Der Druck im Tintenkreislauf kann daher innerhalb ±100 μbar gleich
bleiben.
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Wenn
der Drucktank nun durch eine externe Druckquelle unter Druck gesetzt
wird, wird die Pumpe härter
arbeiten, um die vergrößerte Flussrate
auszugleichen. Der Druck in dem Tintenkreislauf ist proportional
zur Strahlgeschwindigkeit. Durch Messen der Strahlgeschwindigkeit
kann der Luftdruck in dem Tank exakt auf den richtigen Wert eingestellt
werden.
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Der
Lufttank wirkt als eine Feder mit einer sehr niedrigen Federkonstante.
Die Pulsationen in der durch die Pumpe bereitgestellten Tinte können das
Puffergefäß ausdehnen,
ohne dass dies sich auf die Tinte in dem Puffergefäß überträgt, da der
obere Teil des Raums in dem Puffergefäß in direktem Austausch mit
dem Lufttank steht.
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Wenn
nun plötzliche
Schwankungen der Flussrate auftreten, kann dies mit einer minimalen Druckänderung
aufgefangen werden, in dem die Tinte in dem Puffergefäß veranlasst
wird, leicht zu steigen oder zu fallen.
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Der
Puffer ist darüber
hinaus zumindest bis zu einem bestimmten Ausmaß in der Lage, ein Entweichen
von Lufteinschlüssen
an der Tintenoberfläche
zu erlauben. Noch weiter verbesserte und sehr wirksame Mittel zum
Vermeiden von Lufteinschlüssen
und Luftblasen werden nachfolgend beschrieben.
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Auf
der Grundlage des Vorstehenden ist eine bestimmte Ausführungsform
gekennzeichnet durch Messmittel zum Messen der Höhe des Tintenstands, wobei
die Messmittel die erste Pumpe über
die CPU steuern. Das Messen des Tintenstands ist nicht einfach,
weil viele Standardtechniken leicht verunreinigt werden oder empfindlich
auf eine mögliche
Schaumschicht und Lufteinschlüsse
reagieren.
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Um
eine regelnde Einstellung des Lufttanks auf den richtigen Druckwert
zu jeder Zeit zu ermöglichen,
kann der Tintenstrahldrucker das erfindungsgemäße Merkmal aufweisen, dass
die Druckeinstellmittel dazu ausgelegt sind, unter der Steuerung
der Steuereinheit Luft unter einer ausgewählten Flussrate in den Lufttank
einzulassen oder das Entweichen von Luft aus dem Lufttank mit einer
ausgewählten Flussrate
zuzulassen.
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Ein
kontinuierlich betriebener Tintenstrahldrucker zeichnet sich erfindungsgemäß durch
Tintenrückführmittel
aus, die zu dem oder zu jedem Tintenstrahlkopf hinzugefügt sind,
und umfasst eine dritte Leitung und eine zweite damit verbundene
Pumpe zum wahlweisen Transportieren von überschüssiger Tinte zu einem gewünschten
Behälter.
Das Rückführen der
Tinte findet mit Hilfe einer Vakuumpumpe statt.
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Die
oben beschriebene Ausführungsform kann
in einer Variante das Merkmal aufweisen, dass der gewünschte Behälter einen
Abfalltintebehälter
für Abfalltinte
umfasst.
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Der
Drucker kann darüber
hinaus das Merkmal aufweisen, dass der gewünschte Behälter den oder jeden Vorratsbehälter umfasst.
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Eine
praktische Ausführungsform
kann eine Kombination der letzteren beiden Gesichtspunkte umfassen,
in welchem Fall der Tintenstrahldrucker gekennzeichnet ist durch
erste Umschaltmittel zum Umschalten zwischen dem Abfalltintebehälter und dem
oder einem ausgewählten
Vorratsbehälter.
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Um
einen Farbwechsel zu erlauben, der einfach, verlässlich und wirtschaftlich vertretbar
ist, während
die obigen Anforderungen erfüllt
werden, kann sich der erfindungsgemäße Tintenstrahldrucker auszeichnen
durch zumindest zwei Vorratsbehälter,
wobei mit jedem der Vorratsbehälter
eine erste Leitung verbunden ist und wobei jede Leitung mit einem
entsprechenden Einlauf eines Auswahlventils verbunden ist, deren
Ausläufe
zusammen mit der ersten Pumpe verbunden sind.
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Für einen
kontinuierlich betriebenen Tintenstrahldrucker kann letztere Ausführungsform
das besondere Merkmal aufweisen, dass sich die dritte Leitung in
zwei Zweigleitungen aufspaltet, eine für jeden Vorratsbehälter, die
jeweils mit einem gewünschten Behälter verbunden
sein können.
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Gemäß einem
besonderen Gesichtspunkt der Erfindung weist der Tintenstrahldrucker
das besondere Merkmal auf, dass ein Filter in der zweiten Leitung
zwischen dem Auslass und dem zumindest einen Tintenstrahlkopf angeordnet
ist. Verunreinigungen, die auf lange Sicht möglicherweise auftreten können und
die sogar die Tintenstrahlköpfe
verstopfen können,
können
auf diese Weise wirksam vermieden werden. Der Filter wird so nah
wie möglich
bei den Köpfen
angeordnet.
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Gemäß einem
sehr wichtigen Gesichtspunkt der Erfindung weist der Tintenstrahldrucker
das besondere Merkmal auf, dass eine Einrichtung zum Entfernen von
Luft aus der zurückgeführten Tinte
in der dritten Leitung angeordnet ist, wobei die Einrichtung umfasst:
einen geschlossenen Tank, in den der erste Teil der dritten Leitung
an der Oberseite mündet und
in den der zweite Teil der dritten Leitung an der Unterseite mündet und
mit dem eine Saugpumpe an der Oberseite verbunden ist, um einen
Unterdruck in dem Tank zu erzeugen, so dass in dem Tank die durch
den ersten Teil der Leitung geförderte
Tinte von Lufteinschlüssen
befreit wird und dass die durch den zweiten Teil der dritten Leitung
zu der Pumpe beförderte
Tinte frei von Lufteinschlüsse
ist. Auf diese Weise wird es erreicht, dass die zurückgeführte Tinte,
die durch die dritte Leitung fließt und die zurück zu dem mindestens
einen Vorratsbehälter
gefördert
wird, von Lufteinschlüssen
befreit wird. Diese würden
anderenfalls eine sehr negative Wirkung auf die Druckqualität des Geräts haben.
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Gemäß noch einem
weiteren Gesichtspunkt der Erfindung weist der Tintenstrahldrucker
das besondere Merkmal auf, dass die Anzahl der Tintenstrahlköpfe größer als
eins ist und dass die zweite Leitung sich in eine Anzahl von Unterleitungen
aufteilt, die jeweils mit einem entsprechenden Tintenstrahlkopf
verbunden sind und die alle im wesentlichen identische Flussparameter
für die
Tinte aufweisen, wie beispielsweise Durchmesser, Länge und Flusswiderstand.
Dadurch wird es erreicht, dass die Tinte zu allen Köpfen unter
exakt den gleichen Bedingungen geführt wird. Dies ist wesentlich
für die
sehr hohe Druckqualität,
die angestrebt ist und zu der der erfindungsgemäße Tintenstrahldrucker in der
Lage ist.
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Ferner
ist es wesentlich, dass der Druck unter dem die Tinte zu dem oder
zu jedem Tintenstrahlkopf gefördert
wird, innerhalb extrem kleiner Toleranzen in Bezug auf einen vorbestimmten
Wert konstant bleibt.
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In
dieser Hinsicht kann der erfindungsgemäße Tintenstrahldrucker die
folgenden Merkmale aufweisen.
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Ein
erstes Merkmal ist es, dass die Füllstandsmessmittel zum Messen
des Füllstandes
zu dem Puffergefäß hinzugefügt sind,
wobei das Füllstandsmessmittel
Füllstandssignale
an die CPU liefert, auf deren Basis das Druckeinstellmittel den
Luftdruck in dem Lufttank einstellt.
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Ein
weiteres Merkmal ist es, dass die Füllstandsmessmittel einen Füllstandssensor
mit einem Schwimmer und einem damit zusammenwirkenden Positionssensor
umfassen, beispielsweise ein auf dem Schwimmer angeordneter Magnet
und ein magnetostriktiver Sensor, der in fester Position zu dem Puffergefäß angeordnet
ist.
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Ein
drittes Merkmal ist es, dass die Druckmessmittel zu dem Puffergefäß hinzugefügt sind,
wobei die Druckmessmittel Drucksignale an die CPU liefern, auf deren
Basis die Druckeinstellmittel den Luftdruck in dem Lufttank einstellen.
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Die
Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher beleuchtet.
In den Zeichnungen zeigen:
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1 sehr
schematisch einen Tintenkreislauf gemäß einer beispielhaften Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Tintenstrahldruckers;
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2 eine
perspektivische Ansicht eines alternierenden Ventilsystems, das
einen Teil des Blockdiagramms der 1 bildet;
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3 zeigt
einen vertikalen Längsschnitt entlang
der Linie III-III in 2 durch zwei zusammenwirkende
Auswahlventile; und
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4 zeigt
eine geschnittene perspektivische Ansicht eines Filters.
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Gleiche
Komponenten sind in allen Fig. mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.
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Bezug
genommen wird zunächst
auf 1.
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Um
den Tintenkreislauf in Betrieb zu setzen, wird eine Anzahl von Abläufen erfolgreich
durchgeführt,
um den Kreislauf zu füllen
und zu entlüften
und um die Tintenstrahlen richtig sprühen zu lassen, ohne dass ein
Tintenvorratsbehälter
mit Tinte einer anderen Farbe, einer Spülflüssigkeit oder einer anderen Serviceflüssigkeit
verunreinigt wird. Unter normalen Umständen ist der Tintenkreislauf
jedoch immer mit einer Flüssigkeit
gefüllt.
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1 zeigt
auf der linken Seite zwei Vorratsbehältersysteme 60, 61.
Diese umfassen zwei Wagen 78 bzw. 79, die sich
auf eine unten zu beschreibende Weise gemäß den Pfeilen mittels Betätigungsmittel 19 hin
und her bewegen können.
Die Tintenvorratsbehälter 1, 76 sind
auf den Wagen 79 angeordnet. In jedem Vorratscontainer 1, 76 ist
eine erste Leitung 5 angeordnet, die mit einem Rückschlagventil 8 auf
ihrer Unterseite am oder sehr nahe zu dem Boden des betreffenden
Vorratscontainers ausgestattet ist. Wenn die Leitung 5 mit
dem Rückschlagventil 8 von
der Tinte entfernt wird, schließt
sich das Ventil oder bleibt geschlossen, weswegen keine Lufteinschlüsse auftreten
können.
Die Tinte kann mit Hilfe einer Pumpe, die von einer zentralen Steuerungseinheit
oder CPU 36 gesteuert ist, durch die Leitung 5 nach
oben gepumpt werden. Die Wahl zwischen dem Vorratsbehälter 1 oder 76 wird
bestimmt durch die wechselseitigen Offen- oder Geschlossen-Stellungen
von zwei Auswahlventilen 56, 57. Diese werden später unter
Bezugnahme auf die 2 und 3 erläutert. In
dieser Ausführungsform
ist die Pumpe eine Zahnradpumpe, jedoch kann im Allgemeinen jede
geeignete Art von Pumpe verwendet werden, vorausgesetzt sie erzeugt
einen ausreichenden Druck und eine ausreichende Tintenflussrate.
Die Tinte wird durch eine zweite Leitung 73 zu einem Puffergefäß 75 geleitet,
das an seiner Oberseite über eine
Leitung 66 mit einem Lufttank 10 in Austausch steht.
Der Luftdruck oben im Puffergefäß 75 kann
unter Verwendung eines Drucksensors 11 gemessen werden.
Gemäß der Kenntnis
zum Zeitpunkt des Einreichens dieser Patentanmeldung ist der Drucksensor
vorzugsweise vom Typ Keller 35X, er kann jedoch von jeder geeigneten
und technisch äquivalenten
Art sein. Die Druckmesssignale von dem Drucksensor 11 werden über eine
Verbindung 69 zu einer CPU 36 übermittelt.
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Die
Drehgeschwindigkeit der Pumpe 6 kann auf regelnde Weise
auf der Grundlage einer Steuerung durch eine elektrische Verbindung 67 durch
die CPU 36 eingestellt werden, so dass der Tintenfüllstand 35 in
dem Puffergefäß 75 zu
allen Zeiten den richtigen Wert innerhalb einer gegebenen Toleranz beibehält. Erfindungsgemäß kann dieser
Wert innerhalb einiger weniger Mikrometer konstant gehalten werden.
Zu diesem Zweck wird ein Füllstandssensor verwendet,
der einen mit einem Magneten versehenen Schwimmer 50 umfasst,
wobei der Magnet mit einem magnetostriktiven Sensor (nicht gezeigt)
zusammenwirkt, der mit dem Bezugszeichen 20 bezeichnet
ist. Gegenwärtig
wird ein Sensor vom Typ Balluff BTL-5 erfolgreich verwendet. Andere
technisch äquivalente
Sensoren können
ebenfalls verwendet werden. Die Füllstandssignale, die von diesem
Sensor 20 erzeugt werden, werden auf die gleiche Weise
an die CPU 36 übermittelt.
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Wie
in 1 gezeigt ist eine Leitung 74 mit einem
Puffergefäß 75 verbunden,
um Tinte daraus abzuleiten. Wie die Fig. klar zeigt, ist die Leitung 75 zu
diesem Zweck mit dem Gefäß 75 über einen
Auslass 34 verbunden, dieses unterhalb des Tintenstands 35.
Aufgenommen in der Leitung 74 ist ein Filter 53,
der in 4 beispielhaft in größerem Detail gezeigt ist.
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Über diese
Leitung 74, also stromabwärts vom Puffergefäß 75,
das im Zusammenwirken mit einer Luftleitung 10 den Tintendruck
konstant hält,
die die Pulsationen der Pumpe 6 unterbinden kann und die
mögliche
Lufteinschlüsse
abfangen kann, fließt die
Tinte beispielsweise unter einem Druck von 3,5 Bar zu einem schematisch
gezeigten ersten Verteiler 72 und von dort zu den Tintenstrahlköpfen 12 über Leitungen
(nicht gezeigt), die rheologisch im Wesentlichen identisch sind.
Der Lufttank 10 ist über
eine Luftleitung 66 oberhalb des Tintenstands 35 mit
der Oberseite des Puffergefäßes verbunden.
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In
den Tintenstrahlköpfen,
insbesondere im Fall eines kontinuierlichen Tintenstrahldruckers,
wird die nicht verwendete Tinte durch Saugen wieder gesammelt.
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Die
von den Köpfen 12 zurückkehrende
Tinte wird über
einen Verteiler mittels einer Saugleitung 14 abgezogen,
die in einem Unterdruckabscheider 51 mündet, der Lufteinschlüsse aus
der zurückkehrenden
Tinte entfernt. Zu diesem Zweck umfasst der Abscheider 51 einen
geschlossenen Tank, der an seiner Oberseite mit einer Luftsaugpumpe 4 und
an seiner Unterseite über
eine Leitung 5 mit einer Tintensaugpumpe, in dieser Ausführungsform
einer Schlauchpumpe, verbunden ist, die die zurückkehrende Tinte, die nun vollständig von
Luft befreit ist, über
eine Leitung 55 zu den Einläufen von zwei Auslass-Auswahlventilen 58, 59 fördert. Ähnlich wie
die oben erwähnten
Einlass-Auswahlventile 56 und 57 sind diese in der
vorliegenden Ausführungsform
vom Typ Bürkert 2031.
Diese Ventile können
auch ersetzt werden durch Venti le, die technisch zumindest äquivalent sind.
Der große
Vorteil der verwendeten Ventile ist es, dass sie nach einem Umschalten
ein praktisch vernachlässigbares
totes Volumen haben. Dies ist von großer Bedeutung für die Erfindung,
da ungewünschte
Effekte wie das Vermischen von Farben und Ähnliches verhindert werden.
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Es
wird darauf hingewiesen, dass die Ventile 56, 57, 58, 59 in
dem alternierenden Ventilsystem 7 von der Art sind, dass
sie mittels Druckluft gesteuert werden. Die Druckluft wird wahlweise
mittels Einrichtungen (nicht gezeigt) unter elektrischer Steuerung über eine
elektrische Verbindung 65 von der CPU 36 bereitgestellt.
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Die
Ausläufe
der Auslass-Auswahlventile 58, 59 sind mit den
Leitungen 63 bzw. 64 verbunden, die während des
normalen Betriebs oberhalb eines Vorratsbehälters münden, der den Zweck hat, zurückkehrende
Tinte in ihn hineinfließen
zu lassen oder, falls gewünscht,
zurückkehrende
Tinte in einen Abfallbecher 54 abfließen zu lassen, der die zurückkehrende
Tinte, die beispielsweise mit einer anderen Farbe, einer Spülflüssigkeit
oder einer anderen Dienstflüssigkeit
gemischt sein kann, über
die Abflussleitung 16 in einen Abfallbehälter (nicht
gezeigt) abfließen
lassen kann.
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In 1 ist
der Wagen 79, der den Vorratsbehälter 76 trägt, mittels
des Betätigungsmittels 79 vollständig gemäß dem Pfeil 80 nach
rechts bewegt, wo das Ende der Rückführleitung über dem
Container 76 mündet.
Der Wagen 78, der den Vorratscontainer 1 trägt, ist
vollständig
gemäß dem Pfeil 80 zur linken
bewegt durch das zugehörige
Betätigungsmittel 19,
das heißt
in eine Stellung, in der die Öffnung der
Rückführleitung 63 über einem
Abfallbecher 54 mün det.
In dieser Stellung kann die zurückkehrende Tinte
oder eine andere zurückkehrende
Flüssigkeit
in einen Behälter
(nicht gezeigt) für
Abfallflüssigkeiten abgelassen
werden.
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In
letzterer Position kann beispielsweise der gesamte Tintenkreislauf
ausgespült
werden, bis alle Leitungen und Ventile vollständig mit „neuer" Tinte, das heißt Tinte einer anderen Farbe,
gefüllt
sind (oder für
Reinigungszwecke mit einer Reinigungsflüssigkeit ausgespült sind).
Wenn dieses vollzogen ist, kann das Betätigungsmittel 19 den
Wagen 78 wieder nach rechts bewegen, bis die Arbeitsstellung
wieder eingenommen ist. In dieser Stellung wird die nicht verwendete
Rückkehrtinte
wieder zurück
in den betreffenden Vorratsbehälter 1 gegossen.
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Entsprechend
der beschriebenen Ausführungsform
kann „alte" Tinte niemals in
den Leitungen 63, 64 bleiben, außer unter
Verwendung von üblichen Ventilen,
die immer ein festgelegtes Volumen stromabwärts des Umschaltteils haben.
Wenn der Tintenkreislauf gut entlüftet ist, ist es ohne Schwierigkeiten möglich, die
Farbe zu wechseln, indem mit der CPU 36 zwischen den Ventilen
des alternierenden Ventilsystems 7 umgeschaltet wird.
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Ein
Proportionalventil 21, das mit einer Druckluftleitung 83 verbunden
ist, lässt
unter der Kontrolle der CPU 36 mittels einer elektrischen
Leitung 70 Luft in den Lufttank 10 eintreten oder
daraus entweichen, abhängig
von der Vorgabe, die die CPU 36 auf der Grundlage der von
den Sensoren 11 und 20 erzeugten Signale macht.
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2 zeigt
das alternierende Ventilsystem in einer perspektivischen Ansicht.
Diese Ansicht zeigt, dass die Ventile 56, 57 und 58, 59 jeweils
paarweise miteinander als Einheit verbunden sind. Das alternierende
Ventilsystem 7 trägt
darüber
hinaus das Puffergefäß 75,
wobei auf der Oberseite der Drucksensor vom Typ Keller 35X und auf
der Unterseite der magnetostriktive Füllstandssensor vom Typ Balluff-BTL-5 angeordnet
sind. Nach der umfangreichen obigen Beschreibung des Blockdiagramms
der 1 soll in Bezug auf 2 die Erläuterung
genügen,
dass mit der gezeigten Anordnung eine sehr einfache Konstruktion
erreicht wird, in der das alternierende Ventilsystem 7 mit
einem Puffergefäß 75 mit
Anhängen kombiniert
ist. Um der Klarheit willen sind in den Zeichnungen eine Reihe von
Leitungen symbolisch als Pfeile dargestellt. Dies sind die oben
beschriebenen Leitungen 5, 55, 62, 66 und 74.
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3 zeigt
schematisch eine Längsschnittansicht
der Konstruktion des Ventilpaars 56, 57. Die beiden
Ventile sind identisch vom Typ Bürkert
2031. Diese Ventile haben eine Anzahl besonderer Eigenschaften.
Das Umschalten vollzieht sich allmählich in einer Mehrzahl von
Sekunden, um Druckschwankungen zu verhindern. Die Flussoberfläche ist
in jeder Stellung im Wesentlichen dieselbe, so dass die Pumpe 6 immer
demselben Widerstand ausgesetzt wird, auch während des simultanen Umschaltens
der Ventile eines Satzes. Die Ventile haben darüber hinaus praktisch keine
Räume mit
stehender Tinte, die vorüberfließende Tinte
verunreinigen könnte.
Jedes Ventil umfasst einen einfach wirkenden Druckluftzylinder 84 (nur
für das
Ventil 56 gezeigt), in dem ein Kolben 84 sich
auf dichtende Weise hin und her bewegt, sowie eine Rückkehrfeder. Über eine
Kolbenstange 86 betätigt
der Kolben das gummielastische Ventilelement 87 mit einer
Membran 88. In der geschlossenen Stellung des Ventils hat
die Membran eine kugelförmige,
nach unten gerichtete Ge schlossen-Position, die für das Ventil 56 gezeigt
ist, in der es die Öffnungen 89, 90 in
einem hohlen kugelförmigen
Ventilsitz schließt.
In dieser Situation ist das identische Ventilelement 91 des
Ventils 57 zurückgezogen
und nimmt die gezeigt Offen-Stellung ein, in der es die Öffnungen 92 und 90 wechselseitig
verbindet. Wie oben beschrieben wird so gesteuert, dass der Betrieb
der beiden Ventile auf exakt komplementäre Weise stattfindet.
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4 zeigt
schließlich
die innere Struktur des Filters 53. Wie es aus der Zeichnung
ersichtlich ist, handelt es sich um einen kerzenartigen Filter.
Die auf der linken Seite der Zeichnung hinein geförderte Tinte
wird unter Druck über
die Länge
des Filterelements 93 verteilt und, wie es symbolisch mit
dem Fall 94 angedeutet ist, über die gesamte Oberfläche der Kerze 93 hinausgedrückt und über den
auf der rechten Seite der Figur gezeigten Teil der zweiten Leitung 74 abgegeben.
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Die
erfindungsgemäße Struktur
ermöglicht einen
Tintenstrahldrucker mit außerordentlich
hoher Druckgenauigkeit. Der Druck, unter dem die Tinte über die
Leitung 74 zu den Tintenstrahlköpfen 12 gefördert wird,
kann beispielsweise innerhalb einer Toleranz ±0,005% konstant gehalten
werden. Dies sichert eine außerordentlich
hohe Druckgenauigkeit.