EP3044000B1

EP3044000B1 - Reinigungsadapter und verfahren zum reinigen von druckköpfen

Info

Publication number: EP3044000B1
Application number: EP14766692.9A
Authority: EP
Inventors: Volker Till
Original assignee: Dekron GmbH
Current assignee: Dekron GmbH
Priority date: 2013-09-13
Filing date: 2014-09-12
Publication date: 2018-10-31
Anticipated expiration: 2034-09-12
Also published as: DE102013110122A1; WO2015036559A1; US9944081B2; EP3044000A1; US20160214386A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Reinigungsvorrichtung in Form eines Reinigungsadapter zum Reinigen von Druckköpfen, insbesondere Tintenstrahldruckköpfen, in einer Anlage zum Bedrucken von dreidimensionalen Behältern, wie insbesondere Flaschen aus Kunststoff oder Glas, wobei die zu bedruckenden Behälter in der Anlage durch ein Transportsystem zur einer Druckmaschine mit dem wenigstens einen Druckkopf verbracht werden und ein zu bedruckender Bereich auf dem Behälter vor dem Druckkopf positioniert wird. Ferner betrifft die Erfindung ein entsprechendes Reinigungsverfahren sowie eine zur Durchführung des Reinigungsverfahrens eingerichtete Anlage.
Anlagen zum Bedrucken von Behältern finden vor allem im industriellen Bereich Anwendung. Eine solche Anlage ist beispielhaft in der DE 10 2009 058 219 A1 beschrieben. Diese Anlage verfügt zum Bedrucken von Behältern über mehrere hintereinander geschaltete, als Karussell ausgebildete Druckmaschinen, durch die die zu bedruckenden Behälter über ein aus verschiedenen Systemen, wie Einspannvorrichtung, Transporteinrichtungen und Halterungen aufgebautes Transportsystem geleitet werden. Die Behälter werden in jedem Karussell an den Druckköpfen der Druckmaschinen vorbei bewegt und so mit einem Druckmuster versehen, bevor sie in das nachfolgende Karussell übergeben werden. Nach Durchlaufen der Anlage sind die Behälter mit dem gewünschten Motiv versehen. Natürlich sind auch Anlagen mit nur einer Druckmaschine, insbesondere einer als Karussell-Druckmaschine, bekannt, auf die sich die Erfindung gleicher Maßen bezieht.
Bei der industriellen Anwendung dieser Anlagen stellt vor allem eine hohe Durchsatzrate einen wettbewerbsrelevanten Faktor dar. Exemplarisch sei an dieser Stelle eine Anlage zur Flaschenverarbeitung genannt, bei der bis zu 36.000 Flaschen pro Stunde durch die Anlage geleitet werden. Innerhalb der Anlage werden die Flaschen an Druckköpfen der Druckmaschine vorbeigeführt und dabei mit flüssigen Druckfarben über die Tintenstrahldruckköpfe bedruckt.
Druckmaschinen für Tintenstrahldrucker innerhalb solcher Anlagen arbeiten in der Regel mit einem oder mehreren Druckköpfen mit mehreren Düsen. Diese sind dabei in der Anzahl von ca. 1000 Stück in Reihe auf dem Druckkopf angeordnet, um die gewünschte Auflösung in dem zu bedruckenden Bereich zu erhalten. Da gerade im industriellen Einsatz ein hoher Durchlaufsatz bei großer und dauerhaft bleibender Druckqualität gefordert wird, ist auch eine effiziente Wartung und Reinigung der Druckköpfe notwendig. Erfahrungsgemäß verschmutzen die Druckköpfe aufgrund des durch die Art der Anwendung bedingten Dauerbetriebs. So können bspw. Staub und Tintenablagerungen die Düsen verschmutzen. Diese Problematik verstärkt sich bei der Verwendung von UVhärtenden Tinten, wenn der bedruckte Behälter nach dem Bedrucken zum Fixieren der aufgedruckten Tinte noch in der Druckmaschine mit UV-Licht bestrahlt wird. Durch UV-Streulicht kann auch die noch in den Düsen befindliche Tinte aushärten und den Druckkopf unbrauchbar machen, wenn dieser nicht regelmäßig und effektiv gereinigt wird.
Um die Funktionalität und Druckqualität der Druckköpfe aufrecht zu erhalten, muss ein Druckkopf also in bestimmten Abständen gereinigt werden. Hierfür stehen mehrere grundsätzlich bekannte Reinigungsverfahren zur Verfügung. Eine erste Möglichkeit besteht darin, die Verschmutzungen von dem Druckkopf mittels eines Abstreifers oder dergleichen nach Art einer mechanischen Reinigung abzuwischen. Ein derart arbeitendes System ist bspw. in der US 2003/0218654 A1 beschrieben. Hier wird ein Druckkopf zum Zwecke der Reinigung von seinem Arbeitsbereich in einen Wartungsbereich verfahren, in dem sich eine Reinigungsvorrichtung einer Wischeinheit mit einer Art Scheibenwischer entlang der Unterseite des Druckkopfes mit den Düsen bewegt, so dass Reste der Druckflüssigkeit durch den Abstreifer bzw. Wischer entfernt werden. Nach der Reinigung wird der Druckkopf wieder in seinen Arbeitsbereich verfahren.
Problematisch ist dabei jedoch, dass das Reinigungssystem einen erhöhten Platzbedarf mit sich bringt. Außerdem ist der Reinigungsvorgang aufgrund des Verfahrens des Druckkopfs komplex, weil eine entsprechende Verstellung vorgesehen wird, die zudem eine sehr zuverlässige und präzise Rückpositionierung sicherstellen muss, damit die Druckqualität nicht beeinträchtigt wird. Zudem wirkt sich das Verfahren des Druckkopfs in die Reinigungsposition negativ auf den Durchsatz der gesamten Anlage aus, weil der Druckkopf für eine erhebliche Zeitspanne innerhalb der Anlage nicht genutzt werden kann.
Eine weitere bekannte Möglichkeit zur Reinigung eines Druckkopfs besteht darin, den Druckkopf durchzuspülen. Zum Einsatz können hier Reinigungs- und Spüllösungen kommen. Auch können alle Düsen, ggf. sogar mehrfach, angesteuert werden, so dass auch die Düsen durchgespült werden, die selten genutzt werden. Dabei kann ein Spülen auch mit der eigentlich zum Bedrucken genutzten Tinte erfolgen. In beiden Fällen ist es jedoch notwendig, die austretende Flüssigkeit zu sammeln und gezielt zu entsorgen. Allerdings kann, insbesondere wenn die Düsen unter Druck durchgespült werden, auch das unmittelbare Umfeld des Druckkopfes, bspw. andere Druckköpfe, durch Tinte, mit Tinte verunreinigte Reinigungsmittelspritzer oder dgl. beschmutzt werden. Auch kann es zu einem Farbnebel kommen, der sich an unerwünschten Stellen ablagert.
In der DE 10 2006 052 154 A1 ist eine Reinigungsvorrichtung zur Reinigung von Tintenstrahldruckern beschrieben, bei der der Druckkopf wie vorbeschrieben gereinigt wird. Die während des Reinigungsvorgangs aus dem Tintenstrahldruckkopf ausgestoßene Tinte wird in einem Auffangbehälter aufgefangen. Dazu wird der zu reinigende Druckkopf aus seiner Arbeitsposition in eine Wartungs- und Reinigungsposition bewegt. Dann wird der Druckkopf für eine bestimmte Zeit mittels Überdruck im Tintensystem gespült, so dass gleichzeitig aus allen Düsen Tinte fließt und Staub oder Schmutzpartikel, wie auch ausgehärtete Tintenreste, weggespült werden. Eine Lamellenanordnung an der Auffangvorrichtung fängt den Schmutz auf und leitet ihn in den Auffangbehälter.
Auch hier besteht das mit den bereits beschriebenen Nachteilen verbundene Problem, dass der Druckkopf für eine vergleichsweise große Zeitspanne nicht genutzt werden kann und aus seiner Arbeitsposition in eine Reinigungsposition bewegt werden muss.
Eine Druckeinrichtung und ein Verfahren für den Druck auf einen Druckträger mit einem Druckkopf und einer Transporteinrichtung für den Druckträger sind aus der US 6,182,566 B1 bekannt. Dabei wird der Druckkopf während des Druckens nicht bewegt, sondern durch ein Transportmittel und ein Verschiebemittel wird der Druckträger relativ zum Druckkopf bewegt. Zum Reinigen wird der Druckkopf um eine Achse in eine vorbestimmte Position zu einer Reinigungs- und Dichtstation geschwenkt. Die US 2015/0062240 A1 beschreibt eine der US 6,182,556 B1 ähnliche Druckstation, bei der Reinigungsadapter auf einem Transportkarussell installiert ist, um sich mit dem Transportkarussell an verschiedenen Druckköpfen vorbei zu bewegen. Das Reinigungsadapter kann bspw. in einer Aufnahme für zu bedruckende Gegenstände installiert sein.
Eine Druckvorrichtung zum Bedrucken von Flaschen oder dergleichen Behälter ist aus der US 2011/232514 A1 bekannt. Diese besitzt mehrere Druckpositionen an einem umlaufend antreibbaren Transportelement, mit dem die Druckposition und die Behälter auf einer in sich geschlossenen Bewegungsbahn von einer Behälteraufgabe zu einer Behälterabnahme bewegt werden. Um Verunreinigungen der Druckköpfe zu vermeiden, ist eine Schutzhülse vorgesehen, welche den zu bedruckenden Behälter während des Drucks umgibt. Während des Drucks wird bei geschlossener Schutzhülle ein Luftstrom durch die Schutzhülse erzeugt, und atomisierte Drucktinte wird Austragsröhren abgesaugt.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Möglichkeit vorzuschlagen, die Reinigung von Druckköpfen mit geringem Zeitaufwand durchzuführen und die Druck- und Wartungseinrichtung möglichst einfach aufzubauen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Reinigungsadapter mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Reinigungsverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 5 gelöst.
Bei der erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtung in Form eines Reinigungsadapters wird vorgeschlagen, dass der Reinigungsadapter, welcher insbesondere Mittel zum Reinigen des Druckkopfes, insbesondere zum mechanischen Reinigen und/oder Durchspülen der Düsen des Druckkopfs geeignete Mittel, aufweist, derart ausgebildet ist, dass der Reinigungsadapter anstelle eines bzw. des zu bedruckenden Behälters in das Transportsystem der Anlage einbringbar und durch das Transportsystem zu Reinigungszwecken an den Druckkopf heranführbar und vor diesem positionierbar ist. Dabei sind die Mittel zum Reinigen des Druckkopfes so auf dem Reinigungsadapter angeordnet, dass sie durch das Transportsystem vor dem Druckkopf positioniert sind, wenn sich der anstelle des zu bedruckenden Behälters in das Transortsystem einbrachte Reinigungsadapter in einer Position befindet, in welcher ein zu bedruckender Behälter bedruckbar ist, d.h. im Normalbetrieb (und nicht im Reinigungsbetrieb) bedruckt wird. Erfindungsgemäß ist der Reinigungsadapter also in einer Position vor dem Druckkopf positionierbar, in welcher ein zu bedruckender Behälter bedruckt wird.
In Druckanlagen bzw. Druckmaschinen werden in der Regel Behälter, wie Flaschen, in großen Stückzahlen bedruckt, wobei die Druckköpfe der Druckmaschinen einen bestimmten Bereich auf der Flaschenoberfläche bedrucken. Der Reinigungsadapter kann nun unmittelbar in die Reihe der zu bedruckenden Flaschen bzw. Behälter eingereiht werden und fährt anstelle eines zu bedruckenden Behälters in die Anlage ein bzw. durch die Anlage durch. Die Mittel zum Reinigen sind hinsichtlich ihrer Position auf dem Reinigungsadapter auf den Druckprozess abgestimmt und können insbesondere hinsichtlich ihrer vertikalen Position auf dem Adapter so angeordnet sein, dass sie sich auf gleicher Höhe wie der zu bedruckende Bereich auf der Flasche befinden.
Unter Nutzung einer Winkelkodierung eines Behälterdrehantriebs im Transportsystem kann der Reinigungsadapter vor dem Druckkopf bspw. durch Drehen eines Drehtellers auch auf einfache Weise so positioniert werden, dass die Mittel zum Reinigung unmittelbar vor dem Druckkopf und dessen zu reinigenden Düsen positioniert sind oder werden. Dadurch kann unmittelbar im laufenden Betrieb der Reinigungsvorgang gestartet werden, ohne dass der Druckkopf aus der Druckposition in eine Reinigungsposition bewegt werden muss.
Die erfindungsgemäße Ausgestaltung einer Reinigungsvorrichtung, d.h. des Reinigungsadapters, bietet also die Möglichkeit, das Transportsystem dazu zu nutzen, den Reinigungsadapter in der gleichen Art und Weise wie den zu bedruckende Behälter vor dem Druckknopf zu platzieren, wobei der Reinigungsadapter die Anwesenheit des 3-dimensionalen Behälters im Drucksystem der Anlage simuliert. Anstatt bedruckt zu werden, reinigt der Reinigungsadapter jedoch den Druckkopf, wozu der Druckkopf und/oder der Reinigungsadapter ggf. geeignet ansteuerbar sind.
Im Stand der Technik sind die bestehenden Reinigungsvorrichtungen nicht derart an das Drucksystem bzw. die Anlage angepasst, dass sie über das Transportsystem zum Druckkopf verfahrbar wären. Vielmehr wird der Druckkopf zu dem Reinigungssystem bewegt. Die erfindungsgemäße Lösung bietet dagegen die Möglichkeit, den Druckkopf zu reinigen, ohne diesen in eine Reinigungsposition verfahren zu müssen, was sich als zeitsparend erweist, anlagentechnisch weniger aufwendig ist und eine genaue Positionierung des Druckkopfes in der Druckmaschine (auch als Drucksystem oder Druckanlage bezeichnet) sichert, weil der Druckkopf nicht bewegt wird. Die Positionierung des Reinigungsadapters erfolgt erfindungsgemäß unter Ausnutzung des vorhandenen Transportsystems für die zu bedruckenden Behälter. Dazu weist der erfindungsgemäße Reinigungsadapter eine dem zu bedruckenden Behälter entsprechende Außenform aus, insbesondere in den Bereichen des Reinigungsadapters bzw. des Behälters, in denen das Transportportsystem an dem Reinigungsadapter bzw. Behälter während des Transports angreift.
Als Mittel zur Reinigung des Druckkopfes kann der Reinigungsadapter einfacher Weise Wischelemente zum Abwischen der Druckköpfe und/oder Öffnungen zur Aufnahme von Reinigungsmittel oder Tinte aufweisen, die aus den Düsen des Druckkopfes ausgespritzt wird.
Ein entsprechendes, erfindungsgemäßes Reinigungsverfahren zur erfindungsgemäßen Verwendung des vorgeschlagenen Reinigungsadapters für Tintenstrahldruckköpfen in einer entsprechenden Anlage zum Bedrucken von Behältern, wie sie bereits ausführlich erläutert wurde, sieht vor, zur Durchführung des Reinigungsvorgangs wenigstens einen der beschriebenen, erfindungsgemäßen Reinigungsadapter in das Transportsystem einzubringen und durch das Transportsystem zu Reinigungszwecken an den Druckkopf heranzuführen. Der Druckkopf wird dann durch den Reinigungsadapter in der geeigneten Weise, insbesondere wie noch ausführlich beschrieben, gereinigt.
Ein erfindungsgemäßer Reinigungsadapter wird durch ein zumindest abschnittsweise hohles Behältnis gebildet werden, das wenigstens eine Öffnung aufweist, welche insbesondere als Mittel zur Reinigung des Druckkopfes wirken kann.
Ein solcher Reinigungsadapter eignet sich vor allem für die Reinigung der Düsen eines Druckkopfes mittels Überdruck. Der Reinigungsadapter kann z.B. eine spezielle Reinigungsflasche sein. Diese wird in die Maschine eingefahren bzw. in das Transportsystem der Anlage gegeben und direkt vor den Druckdüsenreihen eines Druckkopfes ausgerichtet. Dabei wird die Öffnung bzw. werden die Öffnungen des in Flaschenform ausgebildeten Reinigungsadapters, die über den Umfang verteilt sind, direkt vor die Düsen des Druckkopfes platziert. Der nachfolgend auch als Flasche bezeichnete Reinigungsadapter stellt einen Aufnahmebehälter für aus den Düsen vorzugsweise unter Druck gespülte Reinigungslösung, Spüllösung oder Tinte bereit. Je nach Anzahl der Öffnungen, die über den Umfang des Behälters verteilt sind, kann der Adapter als gemeinsamer Auffangbehälter für mehrere, beispielsweise für zwei oder mehr Druckköpfe dienen, die bspw. um den die Flasche herum in der Druckmaschine angeordnet sind und so gleichzeitig gereinigt werden können.
Innerhalb des Reinigungsadapters kann eine Einteilung bzw. Unterteilung insbesondere im Sinne einer Trennwand vorgesehen sein, die verhindert, dass sich aus den Düsen des Druckkopfes ausgestoßene Flüssigkeit oder Partikel im Umfeld des Druckkopfes verteilen und sich bspw. an anderen Druckköpfen anlagern. Es ist z.B. möglich, dass der Behälterinnenraum des Reinigungsadapters segmentartig unterteilt ist, wobei vorzugsweise jede Öffnung einem (ansonsten geschlossenen) eigenen Segment innerhalb des Reinigungsadapters zugeordnet ist. Die Unterteilung bietet vor allem die Möglichkeit, mehrere Druckköpfe gleichzeitig zu reinigen, ohne dass der Düsenstrahl eines Druckkopfes einen anderen Druckkopf verunreinigt. Bei einer Flasche, die im Wesentlichen eine runde Form aufweist, können diese Segmente beispielsweise durch Wände gebildet werden, die sich vom äußeren Umfang in Richtung des Zentrums der Flasche erstrecken und so Wände bilden, die schräg zur Öffnung ausgerichtet sind. Auf diese Weise lässt sich auch ein Rückpralleffekt der in die Öffnung eingespritzten Flüssigkeit unterbinden, denn die unter Druck ausgespülte und auf die Wand auftreffemde Flüssigkeit wird so seitlich umgelenkt, wenn sie auf die Wände trifft. Ein Wiederaustreten von Farb- oder Reinigungsmittelnebel aus der Flasche wird auf diese Weise effektiv unterbunden bzw. zumindest minimiert.
In Weiterbildung des dieser Reinigungsmöglichkeit zugrundeliegenden Erfindungsgedankens kann auch vorgesehen sein, dass zur Reinigung Tinte und/oder Reinigungs- oder Spüllösung aus den Düsen des Druckkopfes ausgestoßen wird. Zum Reinigen können alle Düsen mehrfach durchgespült.
Die aus den Düsen ausgestoßene Flüssigkeit kann in dem Reinigungsadapter in ein erfindungsgemäß am Boden des Reinigungsadapters ausgebildetes, vorzugsweise an die Öffnung anschließendes Becken bzw. Reservoir, bspw. in Form eines Flaschenbodens, gesammelt werden. Anschließend wird die Flasche bzw. der Reinigungsadapter über das Transportsystem wieder aus der Druckmaschine bspw. der gesamten Anlage herausgefahren. Es ist so sichergestellt, dass eine Reinigung ohne Verschmutzung der Anlage automatisch durchgeführt werden kann.
Es hat sich in diesem Zusammenhang als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn für die Reinigung der Druckköpfe mit einer Reinigungs- oder Spüllösung zunächst die Tintenversorgung mittels eines Ventilsystems vom Druckkopf getrennt wird. Dieser wird über das Ventil mit einer Vor- und Rücklaufleitung zu einer Spüllösungsversorgung verbunden. Auf diese Weise lassen sich viele Arten der Reinigung wirksam miteinander kombinieren.
Zum Einspritzen der Tintenreste und der übrigen Verschmutzungen in den vor dem Druckkopf ausgerichteten Reinigungsadapter kann zunächst Tinte in die Reinigungsflasche ausgestoßen werden. Anschließend kann auf Reinigung mittels Spül- oder Reiniungslösung umgestellt werden, die ebenfalls in dem Adapter gesammelt wird. Zum Abschluss der Reinigung kann wieder auf Tinte zurückgeschaltet werden. Die sich noch im Druckkopf befindlichen Reinigungsflüssigkeit wird durch die wieder angeschlossene Tinte ausgetrieben und im Behälter gesammelt. Sowohl Reinigungs- und Spüllösung als auch die Tintenreste oder Verschmutzungen werden innerhalb der Flasche aufgefangen. Nach Abschluss der Reinigung wird der Reinigungsadapter durch das Transportsystem aus der Anlage geführt. Der Druckkopf steht bereits dann wieder für Druckzwecke zur Verfügung, wenn der Reinigungsadapter seine Druckposition verlassen und in dem Transportsystem transportiert wird.
Eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Reinigungsadapters sieht vor, dass dieser wenigstens ein Wischelement zum Reinigen des Druckkopfes aufweist. Auch hierbei erweist sich als vorteilhaft, dass der Reinigungsadapter über das Transportsystem zum Druckkopf verfahren und das Wischelement vor dem Druckkopf platziert wird. Dort kann das Wischelement in unmittelbaren Kontakt mit dem Druckkopf treten und die Überreste des Druckprozesses abtupfen oder abwischen bzw. Verschmutzungen wegwischen.
In Weiterbildung dieses Erfindungsgedankens ist es möglich, dass das Wischelement zur Aufnahme von Tinte ausgebildet ist. Es kann sich insbesondere um ein saugfähiges Element, wie einen Schwamm, handeln, der die Tinte durch Aufsaugen bindet und überschüssige Reste vom Druckkopf entfernt. Auch Tücher, vorzugsfrei fusselfreie Tücher, oder andere für diese Zwecke geeignete Mittel, wie bspw. Reinigungstücher, sind erfindungsgemäß geeignet.
Eine besonders effiziente Reinigung kann erreicht werden, wenn das Wischelement an den Druckkopf herangefahren und dann relativ zum Druckkopf bewegt wird, so dass Verschmutzungen mechanisch entfernt, also abgewischt werden. Durch das Heranfahren des Wischelements an den Druckkopf zum Reinigen werden auch Beschädigungen des Druckkopfes bspw. während des Transports des Reinigungsadapters vermieden.
In Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Reinigungsadapter zum Heranführen des Wischelements an den Druckkopf eine Verfahreinrichtung (Verfahrmittel) aufweist, die vorzugsweise dadurch aktivierbar ist, dass der Reinigungsadapter von innen mit Druck beaufschlagt wird. Geeignet ist hierfür Luftdruck oder ein durch ein ähnliches Medium bzw. Fluid erzeugter Druck, bspw. eines hydraulischen Systems.
Vorzugsweise wird die Verfahreinrichtung durch eine hinter dem Wischelement angeordnete Membran gebildet, die die Öffnung abdichtend abdeckt und die das Wischelement an den Druckkopf heranführt bzw. drückt, wenn der Reinigungsadapter von innen mit Druck beaufschlagt wird und sich die Membran durch die Öffnung herausdrückt. Dies ist möglich, indem der ansonsten geschossene Reinigungsadapter bspw. über eine Behältermündung (normale Flaschenöffnung) mit einem unter Druck stehenden Medium, wie bspw. Druckluft, beaufschlagt wird. Dann dehnt sich die Membran in Richtung ihrer Öffnungen aus und schiebt das Wischelement an den Druckkopf heran. Da der Abstand zwischen Behälter und Druckkopf nur wenige Millimeter beträgt, legt sich das Wischelement an die Oberfläche des Druckkopfes an.
Insbesondere in Verbindung mit der vorstehend erläuterten Verfahreinrichtung erweist es sich als vorteilhaft, wenn der Reinigungsadapter nach Beaufschlagung mit Druck relativ zum Druckkopf derart zusätzlich derart bewegt oder verfahren wird, dass er die Düsen auch mechanisch reinigt. Dies ist bspw. über ein Hubsystem möglich, mit dem z.B. Flaschen in einer Anlage in die Druckkopfanordnung bzw. Druckmaschine gefahren werden. Das Wischelement an der Reinigungsflasche wischt dabei die Oberflächen der Druckköpfe ab und sammelt mechanische Verschmutzungen auf. Indem der Flascheninnendruck wieder reduziert wird, fährt die Membran zurück und die Flasche kann aus der Anlage herausgefahren werden.
Gemäß einer erfindungsgemäß bevorzugten Variante wird auch vorgeschlagen, austretende Tinte oder Reinigungsflüssigkeit von der Druckkopfoberfläche mittels einer Saugdüse abzusaugen. Unter Verwendung der Antriebselemente für eine Hubbewegung des Reinigungsadapters kann die vorzugsweise in den Reinigungsadapter integrierte Saugdüse vertikal entlang des Druckkopfes bewegt werden und überschüssige Flüssigkeit im Idealfall sogar berührungslos aufnehmen. Die Unterdruckerzeugung kann durch eine batteriebetriebene Pumpe erfolgen, die in einer separaten Unterdruckkammer, an welche die Saugdüse angeschlossen ist, angeordnet ist.
Weiterhin kann vorgesehen sein, den Druckvorgang über ein separates oder in die Anlage integriertes Kamerasystem zu überwachen, das an ein Softwaremodul angeschlossen ist, wobei das Softwaremodul so eingerichtet sein kann, dass es die Qualität des Druckbildes überwacht und entscheidet, ob ein Reinigungsvorgang durchgeführt werden muss. Vorzugsweise ist das Softwaremodul derart eingerichtet, dass anhand des Druckbildes entschieden wird, welches der erfindungsgemäßen Reinigungsverfahren zum Einsatz kommt. Bei einem verschmierten Farbring im Druckbild kann eine mechanische Reinigung nötig sein, um ein Staubkorn zu entfernen. Wenn eine Farbe fehlt, kann dies auf eine verstopfte Düse hindeuten, so dass sich eine Düsenspülung durch Ausstoßen von Tinte und/oder Reinigungsflüssigkeit unter Druck empfiehlt.
Das Softwaremodul kann ferner so eingerichtet sein, dass eine automatische Beladung der entsprechenden Druckmaschine unterbunden wird, wenn eine notwendige Reinigung erkannt wird.
Es erweist sich als besonders vorteilhaft, wenn das Softwaremodul dazu eingerichtet ist zu entscheiden, ob eine sofortige Reinigung durchgeführt werden soll, weil diese einen geringeren Produktionsausfall mit sich bringt als ein Verschieben der Reinigung bis zu einem geplanten Produktionsstopp und ein Weiterfahren der Gesamtanlage bis dahin mit einer reduzierten Anzahl von Druckstationen bzw. -maschinen.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird ferner durch eine Anlage zum Bedrucken von dreidimensionalen Behältern, wie Flaschen aus Kunststoff oder Glas, mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst, wobei die zu bedruckenden Behälter in der Anlage durch ein Transportsystem zum Bedrucken zu wenigstens einem Druckkopf geführt werden bzw. führbar sind. Die Anlage ist derart eingerichtet, dass die Reinigung des wenigstens einen Druckkopfs nach dem vorbeschrieben erfindungsgemäßen Verfahren oder Teilen hiervon unter Verwendung eines erfindungsgemäßen Reinigungsadapters durchgeführt wird. Der erfindungsgemäß vorgeschlagene Reinigungsadapter und das auf einer Verwendung dieses Adapters basierende Reinigungsverfahren erweisen sich insbesondere in Anlagen mit mehreren Druckköpfen pro Druckmaschine und/oder mehrenen Druckmaschinen mit je einem oder mehreren Druckköpfen als besonders kosteneffizient. Mehrere Anordnungen von Druckköpfen lassen sich sukzessiv durch einen Reinigungsadapter reinigen, indem der Adapter in das Transportsystem der Anlage gegeben werden kann, wo er jeweils einen oder mehrere Druckköpfe reinigt und nach Abschluss des Reinigungsvorgangs zur nächsten Druckstation bzw. Druckmaschine verfahren wird.
Es zeigen:

Fig. 1: einen erfindungsgemäßen Reinigungsadapter nach einer ersten Ausführungsform in einer Seitenansicht;
Fig. 2: den Reinigungsadapter aus Fig. 1 in einer Schnittansicht mit einem zu reinigenden Druckkopf;
Fig. 3: eine Weiterbildung des Reinigungsadapters aus Fig. 1, geschnitten in einer Draufsicht;
Fig. 4: einen erfindungsgemäßen Reinigungsadapter nach einer weiteren Ausführungsform in einer Seitenansicht;
Fig. 5: den Reinigungsadapter aus Fig. 4 in einer gegenüber Fig. 4 gedrehten Schnittansicht mit einem zu reinigenden Druckkopf und
Fig. 6: den Reinigungsadapter aus Fig. 5 und 6 im Reinigungsbetrieb.

Fig. 1 zeigt einen Reinigungsadapter 1 in Form einer Flasche, wie sie üblicher Weise zur Aufnahme von Flüssigkeiten geeignet ist. Die Flasche 1 besitzt einen sich zu einem Flaschenhals 2 erstreckenden Flaschenkörper 3, der sich im Übergang zum Flaschenhals 2 konisch verjüngt. Der Flaschenhals 2 besitzt eine obere Öffnung 4 nach Art einer regulären Flasche. Der abgebildete Reinigungsadapter 1 findet Anwendung insbesondere in Anlagen zum Bedrucken von Flaschen und simuliert hinsichtlich seiner Form also das zu bedruckende Produkt. Derartige Anlagen weisen insbesondere mehre Druckmaschinen bzw. Druckstationen mit jeweils einem oder mehreren Druckköpfen auf.
Im Hauptbereich des Flaschenkörpers 3 ist eine Öffnung 5 sichtbar, die in dem bei einer normalen Flasche zu bedruckenden Bereich der Oberfläche liegt. Durch die Öffnung 5 können Flüssigkeiten, die von einem (in Fig. 2 dargestellten) Druckkopf 6 ausgestoßen werden, in das Innere der Flasche 1 gelangen und dort aufgefangen werden. Wie aus Fig. 1 ersichtlich, erstreckt sich die Öffnung 5 nicht bis zum Boden der Flasche 1. Zwischen dem Boden der Flasche 1 und der Öffnung 5 bildet sich so ein Reservoir 11 zum Auffangen von Flüssigkeiten aus.
Um den Reinigungsvorgang des in Fig. 1 nicht dargestellten Druckkopfes 6 durchzuführen, wird die Reinigungsflasche (Reinigungsadapter 1) in ein nicht dargestelltes Transportsystem der Anlage eingesetzt und bis zu dem Druckkopf 6 verfahren bzw. transportiert. Über Transportsystem wird die Flasche 1 unmittelbar vor dem Druckkopf positioniert ausgerichtet. Dabei wird die Flasche 1 über einen ebenso nicht dargestellten Drehantrieb rotiert, so dass die Öffnung 5 zum Druckkopf 6 ausgerichtet, d.h. direkt vor dem Druckkopf 6 positioniert, wird, wie es in der Schnittansicht X-X in Fig. 2 dargestellt ist.
Die Flasche 1, hier im Vergleich zu Fig. 1 um 90° gedreht dargestellt, ist mit ihrer Öffnung 5 direkt vor dem bzw. einem Druckkopf 6 positioniert. Die Öffnung 5 ist hinsichtlich ihrer Abmessungen (Breite, Höhe) etwas größer als die Anordnung aus den (nur durch die von der Oberfläche des Druckkopfes 6 ausgehenden Pfeile angedeuteten) Düsen auf dem Druckkopf 6, aus denen die Tinte beim Drucken auf die Oberfläche einer normalen Flasche gespritzt wird.
An den Druckkopf 6 ist ein Druckflüssigkeitsversorgungssystem 7 angeschlossen, über das die Tinte den Druckköpfen zugeführt wird. Über einen Tintenvorlauf 8a gelangt Tinte in den Druckkopf 6, während überschüssige Tinte den Druckkopf 6 über einen Tintenrücklauf 8b entsprechend verlassen kann. Zur Reinigung wird Tinte aus dem Tintenvorlauf in den Druckkopf 6 gepumpt und über die Düsen unter Druck durch die Öffnung 5 in die Flasche 1 gespritzt. Zusätzlich kann der Druckkopf 6 vorher noch näher an die Flasche 1 herangefahren werden, sofern dies bspw. auch bei einem normalen Druckvorgang vorgesehen ist. Vorzugsweise nimmt der Druckkopf 6 dieselbe Position wie während des Druckvorgangs ein.
Für die Reinigung des Druckkopfs 6 kann zusätzlich ein Ventilsystem 9a, 9b vorgesehen sein, mit dem sich die Tintenversorgung vom Druckkopf 6 trennen lässt und der Druckkopf 6 mit einer Vorlaufleitung 10a und einer Rücklaufleitung 10b für ein Reinigungsmittel, z.B. eine Reinigungsflüssigkeit, verbunden werden kann. Dazu können die Ventile 9a, 9b entsprechend geschaltet werden.
Zum Reinigen wird also das Tintenversorgungssystem 7 über die Ventile 9a, 9b vom Druckkopf getrennt. Die Reinigungsflüssigkeit gelangt über den Vorlauf in den Druckkopf 6 und spült Schmutzpartikel und Tintenüberreste, vorzugsweise auch unter Druck, in die Flasche 1. Um die Reinigungsflüssigkeit aus dem Druckkopf wieder zu entfernen und diesen wieder für das Drucken vorzubereiten, werden die Ventile 9a, 9b wieder umgeschaltet und das Druckflüssigkeitsversorgungsystem 7 an den Druckkopf 6 angeschlossen. Gleichzeitig wird das Reinigungsmittelsystem 10a, 10b vom Druckkopf 6 getrennt. Durch Umschalten auf Tinte wird nun die Reinigungsflüssigkeit durch die wieder angeschlossene Tinte aus dem Druckkopf 6 ausgetrieben und in die Flasche 1 befördert. Jetzt steht der Druckkopf 6 wieder für Druckzwecke zur Verfügung.
Die in die Flasche 1 gespritzten Flüssigkeiten (Tinte, Reinigungsflüssigkeit) sammeln sich unterhalb der Öffnung 5 in dem Reservoir 11. Nach Beendigung des Reinigungsvorgangs kann die Flasche 1 zum nächsten Druckkopf 6 weiter transportiert werden, wobei dieser entsprechend dem vorbeschriebenen Verfahren gereinigt wird. Nach Beendigung des Reinigungsvorgangs aller zu reinigenden Druckköpfe 6 kann die Flasche 1 entlang des Transportsystems aus der Anlage entfernt werden, wobei die in darin gesammelte Flüssigkeit außerhalb der Anlage einfach entsorgt werden kann. Nach einer Reinigung kann auch der Reinigungsadapter 1 erneut verwendet werden.
Eine Weiterbildung des in Fig. 1 dargestellten Reinigungsadapters 1 ist in Fig. 3 gezeigt. Dort ist der als Flasche ausgebildete Reinigungsadapter 1 in einer Draufsicht entlang der Y-Y Linie aus Fig. 1 dargestellt. Diese Flasche 1 unterscheidet sich von der in der Fig. 1 dargestellten Flasche 1 jedoch dadurch, dass sie zusätzliche Öffnungen 5 und eine innere Unterteilung 12 aufweist. Die insgesamt vier Öffnungen 5 sind über den Umfang der Flasche 1 gleichmäßig verteilt.
Dargestellt sind auch zwei Druckköpfe 6, die hier in einem Winkel von 90 Grad zur Flasche 1 ausgerichtet sind und bspw. verschiedene Farben drucken. Die Unterteilung 12 innerhalb der Flasche 1 ist aus sich überkreuzenden Wänden aufgebaut, die verhindern, dass Flüssigkeit, die aus den Düsen eines Druckkopfes 6 in eine Öffnung 5 gespritzt wird, aus den anderen Öffnungen 5 wieder nach austritt und so zu Verschmutzungen führt.
Gleichzeitig verhindern die zu den Öffnungen 5 schräg ausgerichteten Wände Rückspritzer und zurückprallende Farbnebel der eingespritzten Flüssigkeit. Durch die Unter- bzw. Einteilung 12 bilden sich segmentartige Kammern 13 für jede der Öffnungen 5 aus. Die Wände der Unterteilung 12 einer jeder Segmentkammer 13 sind dabei schräg zur Öffnung 5 ausgerichtet, so dass Flüssigkeit, die aus dem Druckkopf 6 in die Segmentkammer 13 gespritzt wird, nicht unmittelbar zur Öffnung 6 zurückgelangen kann. Auf diese Weise wird effektiv vermieden, dass eingespritzte Flüssigkeit zurück durch die Öffnung 5 nach außen spritzt und ein so entstandener Farbnebel die Umgebung und den Druckkopf 6 wieder verschmutzt.
In Fig. 4 und 5 ist eine weitere Variante des Reinigungsadapters in Form einer Flasche 1 dargestellt. Fig. 4 zeigt den Reinigungsadapter 1 in einer Seitenansicht, Fig. 5 in einer Schnittansicht entlang der Linie X-X aus Fig. 4. Die Flasche 1 besitzt einen zentralen bzw. mittigen Flaschenkörper 3 sowie einen Flaschenhals 2, wobei sich der Flaschenkörper 3 zum Flaschenhals 2 hin konisch verjüngt. Eine obere Öffnung 4 ist am äußeren Ende des Flaschenhalses 2 vorgesehen, wie bei Flaschen allgemein üblich.
Im Bereich des Flaschenkörpers 3 befindet sich ein zum Inneren der Flasche 1 hin zurückgesetzter Bereich 14 mit zwei einander gegenüberliegenden Öffnungen 5. Im Bereich jeder Öffnung 5 ist eine Membran 15 angeordnet, die die Öffnung 5 bedeckt und abschließt. Auf der Außenseite der Membran 15 ist ein Wischelement 16 in Form eines Schwamms angeordnet. In der Fig. 5 ist die Flasche 1 zu einem zu reinigenden Druckkopf 6 hin ausgerichtet.
Über eine Druckluftzufuhr 17 wird Luftdruck durch die obere Öffnung 4 über den Flaschenhals 2 in die Flasche 1 geführt. Die Druckmittelzufuhr 17 weist eine Leitung 18 zum Durchführen der Druckluft auf und besitzt an ihrem der Flasche 1 zugewandten Ende eine sich konisch in Richtungen der Leitung 18 verjüngende Zentrierung 19, mittels derer die Leitung 18 und die Flasche 1 wie in Fig. 6 dargestellt zueinander zentriert werden und die für einen festen, abdichtenden Anschluss der Druckluftzufuhr an die Flasche 1 sorgt.
Wird nun über die Druckluftleitung 18 Druckluft in die Flasche 1 gepresst, steigt der Druck in der Flasche 1 an. Die Membranen 15 dehnen sich infolge des gestiegenen Innendrucks nach außen. Sie wirken als Verfahreinrichtung 15 und führen den auf ihnen befestigten Schwamm 16 direkt an den Druckkopf 6 heran. Der Schwamm 16 legt sich an die Oberfläche des Druckkopfes 6 an und kann Tinte und Schmutzreste aufnehmen.
Mit dem Doppelpfeil ist eine zusätzliche Hubbewegung 20 angedeutet, mit der sich die Reinigung des Druckkopfes 6 verbessern lässt. Bewegt man die Flasche 1 mittels eines nicht dargestellten Hubsystems entsprechend der Hubbewegung 20 relativ zum Druckkopf 6 hoch und runter, wischt der Schwamm 16 entlang der Oberfläche des Druckkopfes 6. Dabei sammelt er alle Verschmutzungen mechanisch auf und nimmt über seine Saugwirkung zusätzlich auch noch vorhandene Tintenreste etc. auf.
Nach Beendigung der Reinigung kann der Luftdruck über die Druckluftzufuhr 18 wieder reduziert werden, wodurch sich die Membranen 15 entspannen und sich das Wischelement 16 wieder in Richtung des Flascheninneren bewegen.
In der als Reinigungsadapter dienenden Flasche 1 gemäß Fig. 6 ist ferner eine Saugdüse 21 vorgesehen, die von dem zuvor beschriebenen Überdrucksystem separiert in einer Unterdruckkammer 22 angeordnet und mit einer Saugöffnung in Richtung des Druckkopfes 6 ausgerichtet bzw. ausrichtbar ist. Durch einen in der Unterdruckkammer 22 erzeugten Unterdruck saugt die Saugdüse 21 aus dem Druckkopf 6 austretende Tinte oder Reinigungsflüssigkeit ab, wobei auch die Saugdüse 21 entsprechend der Hubbewegung 20 relativ zum Druckkopf 6 hoch und runter bewegt werden kann.
Um eine in der Flasche 1 autarke Unterdruckversorgung zu erhalten, ist in der Unterdruckkammer 22 eine nicht dargestellte, batterie- oder akkumulatorbetriebene Pumpe vorgesehen, die in der Lage ist, in dem vergleichsweise geringen Volumen der gegenüber dem Rest der Flasche 1 abgeschlossenen Unterdruckkammer einen für das Absaugen geeigneten Unterdruck zu erzeugen.
Auch wenn hier die Ausführungsform gemäß Fig. 6 ein Überdrucksystem und ein Unterdrucksystem in einer Flasche 1 darstellt, bezieht sich die Erfindung auch auf Reinigungsadapter 1, insbesondere in Flaschenform, in denen nur ein Überdrucksystem oder nur ein Unterdrucksystem wie jeweils für sich vorbeschrieben realisiert ist.
Danach kann die Flasche 1 weiter transportiert und aus der Anlage entfernt werden.

Bezugszeichenliste:

1: Reinigungsadapter, Flasche
2: Flaschenhals
3: Flaschenkörper
4: obere Öffnung
5: Öffnung
6: Druckkopf
7: Druckflüssigkeitsversorgungssystem
8a: Tintenvorlauf
8b: Tintenrücklauf
9a, 9b: Ventil
10a: Reinigungsmittelvorlauf
10b: Reinigungsmittelrücklauf
11: Reservoir
12: Unterteilung
13: Segmentkammer
14: zurückgesetzter Bereich
15: Verfahreinrichtung, Membran
16: Wischelement, Schwamm
17: Druckluftzufuhr
18: Druckluftleitung
19: Zentrierung
20: Hubbewegung
21: Saugdüse
22: Unterdruckkammer

Claims

Reinigungsadapter zum Reinigen von Druckköpfen (6) in einer Anlage zum Bedrucken von dreidimensionalen Behältern, wobei die Anlage eine Druckmaschine, welche wenigstens einen als Tintenstrahldruckkopf ausgebildeten Druckkopf (6) aufweist, und ein Transportsystem umfasst, durch welches die zu bedruckenden Behälter zum Bedrucken zu dem wenigstens einem Druckkopf (6) verbracht werden, wobei ein zu bedruckender Bereich auf dem Behälter vor dem Druckkopf (6) positioniert, der Behälter an dem Druckkopf (6) vorbei bewegt und dabei mit flüssigen Druckfarben über den Tintenstrahldruckkopf bedruckt wird, und wobei der Reinigungsadapter (1) derart ausgebildet ist, dass der Reinigungsadapter (1) anstelle eines zu bedruckenden Behälters in das Transportsystem einbringbar und durch das Transportsystem zu Reinigungszwecken an den Druckkopf (6) heranführbar und vor dem Druckkopf positionierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Reinigungsadapter (1) durch ein zumindest abschnittsweise hohles Behältnis gebildet wird, das wenigstens eine Öffnung (5) aufweist, wobei der Reinigungsadapter (1) in den Bereichen des Reinigungsadapters (1), in denen das Transportsystem während des Transports an dem Reinigungsadapter (1) angreift, eine dem zu bedruckenden Behälter entsprechende Außenform aufweist, so dass die Positionierung des Reinigungsadapters (1) unter Ausnutzung des Transportsystems für die zu bedruckenden Behälter erfolgt.
Reinigungsadapter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälterinnenraum des Reinigungsadapters (1) segmentartig unterteilt ist, wobei vorzugsweise jeder Öffnung (5) ein Segment (13) zugeordnet ist.
Reinigungsadapter nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Reinigungsadapter (1) wenigstens ein Wischelement (16) zum Reinigen des Druckkopfes (6) aufweist.
Reinigungsadapter nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch eine oder mehrere Saugüsen (21) zum Absaugen überschüssiger Flüssigkeit von der Oberfläche des Druckkopfes (6).
Verfahren zum Reinigen von Druckköpfen (6) in einer Anlage zum Bedrucken von dreidimensionalen Behältern, in welcher die zu bedruckenden Behälter in der Anlage durch ein Transportsystem zum Bedrucken zu wenigstens einem Druckkopf (6) verbracht werden und ein zu bedruckender Bereich auf dem Behälter vor dem Druckkopf (6) positioniert wird, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Reinigungsadapter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche in das Transportsystem eingebracht wird und durch das Transportsystem zu Reinigungszwecken an den Druckkopf (6) herangeführt und vor dem Druckkopf positioniert wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Reinigung Tinte und/oder Reinigungs- oder Spüllösung aus den Düsen des Druckkopfes (6) ausgestoßen wird.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Reinigung der Reinigungsadapter (1) von innen mit Druck beaufschlagt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens ein Wischelement (16) zum Reinigen des Druckkopfes (6) aufweisende Reinigungsadapter (1) relativ zum Druckkopf (6) derart verfahren wird, dass der Druckkopf (6) durch Abwischen mechanisch gereinigt wird.
Anlage zum Bedrucken von dreidimensionalen Behältern mit einer Druckmaschine, welche wenigstens einen als Tintenstrahldruckkopf ausgebildeten Druckkopf (6) aufweist, an welchem die Behälter vorbei bewegt und dabei mit flüssigen Druckfarben über den Tintenstrahldruckkopf bedruckt werden, und mit einem Transportsystem, durch welches die zu bedruckenden Behälter in der Anlage zum Bedrucken zu wenigstens einem Druckkopf (6) führbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage derart eingerichtet ist, dass die Reinigung des wenigstens einen Druckkopfs (6) gemäß dem Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8 erfolgt.