DE102021107026A1

DE102021107026A1 - Vorrichtung für das zirkulierende Versorgen und Drucken mit Tinte

Info

Publication number: DE102021107026A1
Application number: DE102021107026.0A
Authority: DE
Inventors: Jörg-Achim Fischer
Original assignee: Heidelberger Druckmaschinen AG
Current assignee: Heidelberger Druckmaschinen AG
Priority date: 2021-03-22
Filing date: 2021-03-22
Publication date: 2022-02-17

Abstract

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung für das zirkulierende Versorgen und Drucken mit Tinte, umfassend eine Mehrzahl von als Druckköpfen (11) ausgebildeten Komponenten (10), eine als Vorratsbehälter (12) für die Tinte ausgebildete Komponente (10) und eine Tinte leitende Hauptleitung (2), umfassend eine Zuleitung (2a) zum Leiten der Tinte vom Vorratsbehälter zu den Druckköpfen und eine Rückleitung (2b) zum Leiten unverdruckter Tinte von den Druckköpfen zurück zum Vorratsbehälter, wobei die Hauptleitung eine als Pumpe (15) ausgebildete Komponente (10) aufweist, zeichnet sich dadurch aus, dass an der Hauptleitung (2) zu deren passiver Entlüftung eine Tinte leitende Nebenleitung (3) an einer Extremstelle (30) der Hauptleitung (2) abzweigt, wobei an der Abzweigung (31) der hydraulische Widerstand der Nebenleitung größer als der hydraulische Widerstand eines Tinte von der Extremstelle ableitenden Zweiges (2c) der Hauptleitung ist. Die Erfindung ermöglicht es in vorteilhafter Weise, Luft aus einer Vorrichtung für das zirkulierende Versorgen und Drucken mit Tinte zu entfernen.

Description

Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für das zirkulierende Versorgen und Drucken mit Tinte mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.
Gebiet der Technik
Die Erfindung liegt auf dem technischen Gebiet der grafischen Industrie und dort insbesondere im Bereich des industriellen, d.h. hochproduktiven Tintendrucks (Inkjet) auf flache Substrate, d.h. des bildgemäßen Auftragens von feinsten Tropfen aus flüssiger Tinte auf bogen-, bahn-, folien- oder etikettenförmige Bedruckstoffe, bevorzugt aus Papier, Karton, Pappe, Kunststoff, Metall oder Verbundmaterial. Im Besonderen liegt die Erfindung dabei auf dem Teilgebiet des Bevorratens und des störungsfreien (zirkulierenden) Versorgens von - die Tintentropfen erzeugenden - Druckköpfen mit flüssiger Tinte.
Stand der Technik
Die Druckköpfe von industriellen Tintendruckmaschinen sind mit einer Einrichtung der Maschine zur Tintenversorgung verbunden. Solch eine Einrichtung weist für jede zu druckende Farbe einen Vorratsbehälter auf. Üblicherweise wird die Tinte vom Vorratsbehälter mittels einer Pumpe und durch eine Leitung zum Druckkopf oder zu einer Reihe von Druckköpfen gefördert (Zulauf). Industrielle Tintendruckmaschinen weisen meist eine zirkulierende Tintenversorgung auf, d.h. nicht verdruckte Tinte wird zum Vorratsbehälter zurückgefördert (Rücklauf), ggf. mit einer weiteren Pumpe. Die Tintenversorgung kann zudem einen Filter, einen Entgaser und einen Temperierer aufweisen, ebenso einen Sensor zum Messen des Drucks der Tintenflüssigkeit.
Beim Befüllen mit Tinte und beim Betrieb solcher Einrichtungen zur Tintenversorgung kann unerwünscht Luft in die Einrichtung gelangen, z.B. in Form von Luftbasen in der Tintenflüssigkeit in den Leitungen der Einrichtung. Kleine Luftblasen können sich in sogenannten Toträumen sammeln und die Funktion der Einrichtung beeinträchtigt. Beispielsweise können Druckköpfe beschädigt werden oder eine Regelung für den hydraulischen Druck kann gestört werden. Es wird daher versucht zu verhindern, dass Luft in die Einrichtung gelangt - was allerdings nicht zu 100 Prozent gelingen kann.
Es werden daher verschiedene Maßnahmen ergriffen, um vorhandene Luft aus einer Einrichtung zur Tintenversorgung schnell wieder zu entfernen. Beispielweise werden Leitungen oft so verlegt, dass Luftblasen darin aufsteigen und an Entlüftungsstellen entweichen können.
Die CN101269578A offenbart eine Einrichtung zur nicht-zirkulierenden Tintenversorgung mit einer Entlüftungsstelle, welche ein Ventil aufweist.
Die US2015375508A1 offenbart einen Bypass-Pfad für Luftblasen in Tintenflüssigkeit.
Alternativ wird Luft mit der fließenden Tinte entfernt. Hierbei ist es von Vorteil, wenn die Tinte mit hoher Geschwindigkeit strömt.
Weiter alternativ werden Maßnahmen beispielsweise zum Entgasen der Tintenflüssigkeit ergriffen.
Technische Aufgabe
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Verbesserung gegenüber dem Stand der Technik zu schaffen, welche es insbesondere ermöglicht, Luft aus einer Vorrichtung für das zirkulierende Versorgen und Drucken mit Tinte zu entfernen.
Erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 gelöst.
Vorteilhafte und daher bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung und den Zeichnungen.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung für das zirkulierende Versorgen und Drucken mit Tinte, umfassend eine Mehrzahl von als Druckköpfen ausgebildeten Komponenten, eine als Vorratsbehälter für die Tinte ausgebildete Komponente und eine Tinte leitende Hauptleitung, umfassend eine Zuleitung zum Leiten der Tinte vom Vorratsbehälter zu den Druckköpfen und eine Rückleitung zum Leiten unverdruckter Tinte von den Druckköpfen zurück zum Vorratsbehälter, wobei die Hauptleitung eine als Pumpe ausgebildete Komponente aufweist, zeichnet sich dadurch aus, dass an der Hauptleitung zu deren passiver Entlüftung eine Tinte leitende Nebenleitung an einer Extremstelle der Hauptleitung abzweigt, wobei an der Abzweigung der hydraulische Widerstand der Nebenleitung größer als der hydraulische Widerstand eines Tinte von der Extremstelle ableitenden Zweiges der Hauptleitung ist.
Vorteilhafte Ausbildungen und Wirkungen der Erfindung
Die Erfindung ermöglicht es in vorteilhafter Weise, Luft aus einer Vorrichtung für das zirkulierende Versorgen und Drucken mit Tinte zu entfernen.
VORTEILE
Ein Vorteil der Erfindung ist, dass diese passiv wirkt. Das bedeutet, dass die Vorrichtung außer der bereits vorhandenen Pumpe der Hauptleitung keine separate Pumpe für die Nebenleitung benötigt. Auch Ventile (in der Nebenleitung oder für die Nebenleitung) brauchen bevorzugt nicht vorgesehen werden. Auf diese Weise können Komponenten und Kosten gespart werden.
Die Erfindung nutzt folgenden Umstand: Die Viskosität von Flüssigkeit (Tinte) ist deutlich höher - etwa 500 bis 1000 mal höher - als die von Luft. Die Nutzung der Viskositätsunterschiede zwischen der Flüssigkeit und der Luft ermöglicht das Anlegen eines Entlüftungspfads (Nebenleitung/-en), derart, dass er einerseits die Luft gut entweichen lässt, aber für die dann ständig nachfließende Flüssigkeit einen nur gering störenden „parasitären“ Abfluss darstellt. Der Entlüftungspfad ist daher bevorzugt klein im Querschnitt bzw. Durchmesser und lässt sich somit gut integrieren. Damit der Entlüftungspfad gut wirksam ist, wird das Druckpotenzial (bzw. der hydraulische Druck) am Ende des Entlüftungspfades bevorzugt geringer als am Anfang des Entlüftungspfades gewählt. Damit bei Verwendung von sedimentierenden Tinten die Nebenleitung nicht verstopft, wird die Fließgeschwindigkeit der Tinte in der Nebenleitung bevorzugt oberhalb einer vorgegebenen Geschwindigkeit gehalten. Hierzu werden die Querschnitte, die Längen und die hydraulischen Drücke der Nebenleitung bevorzugt derart aufeinander abgestimmt, dass der hydraulische Widerstand der Nebenleitung nicht über einem vorgegebenen Wert liegt.
Die Abzweigung wird bevorzugt derart gewählt, dass sich diese an einer Stelle befindet, die einen sogenannten Totraum bildet oder bilden kann, d.h. einen Raum in der Hauptleitung, in dem sich Luft ansammelt oder ansammeln kann.
Die Nebenleitung weist bevorzugt keine Extremstelle auf.
Der Fluss der Tinte in der Nebenleitung ist vorzugsweise nach oben gerichtet, damit Luftblasen nicht entgegen der Schwerkraft bewegt werden müssen.
Weiterbildungen der Erfindung
Im Folgenden werden bevorzugte Weiterbildung der Erfindung (kurz: Weiterbildungen) beschrieben.
Eine Weiterbildung kann sich dadurch auszeichnen, dass das Verhältnis des hydraulischen Widerstands der Nebenleitung zu dem hydraulischen Widerstand der Hauptleitung größer als 5:1 oder größer als 10:1 ist.
Eine Weiterbildung kann sich dadurch auszeichnen, dass der Volumenstrom der Tinte durch die Nebenleitung geringer als der Volumenstrom der Tinte durch die Hauptleitung ist. Hierdurch wird sichergestellt, dass der Volumenstrom der Tinte durch die Hauptleitung nicht westlich gestört wird und die Pumpe nicht wesentlich mehr Tinte pumpen muss.
Eine Weiterbildung kann sich dadurch auszeichnen, dass der Volumenstrom durch die Nebenleitung den Volumenstrom durch die Hauptleitung nur unwesentlich verringert.
Eine Weiterbildung kann sich dadurch auszeichnen, dass der Volumenstrom durch die Nebenleitung geringer als 1/10 oder geringer als 1/50 oder geringer als 1/100 des Volumenstrom durch die Hauptleitung ist.
Eine Weiterbildung kann sich dadurch auszeichnen, dass der Querschnitt der Nebenleitung geringer als der Querschnitt der Hauptleitung ist. Die Erfindung nutzt dabei folgenden Umstand: Der hydraulische Widerstand R nimmt nichtlinear mit dem Querschnitts A einer Leitung ab (R ist proportional zu 1/A²).
Eine Weiterbildung kann sich dadurch auszeichnen, dass der Radius einer im Querschnitt kreisförmigen Nebenleitung im Bereich zwischen 200 µm und 800 µm oder im Bereich zwischen 300 µm und 700 µm oder im Bereich zwischen 400 µm und 600 µm liegt.
Eine Weiterbildung kann sich dadurch auszeichnen, dass das Verhältnis der Länge der Nebenleitung zu dem Durchmesser der Nebenleitung größer als 10:1 oder größer als 100:1 oder größer als 500:1 oder größer als 1000:1 ist. ist. Die Erfindung nutzt dabei folgenden Umstand: Der hydraulische Widerstand R nimmt linear mit der Länge L einer Leitung zu.
Eine Weiterbildung kann sich dadurch auszeichnen, dass die Nebenleitung einen geringen Querschnitt (z.B. mit Radius R) und eine große Länge L aufweist. Dadurch ergibt sich: (1) Der hydraulische Widerstand der Nebenleistung für Luft ist gering und (2) Der hydraulische Widerstand der Nebenleistung für die Flüssigkeit (Tinte) ist hoch. Das Verhältnis R/L kann im folgenden Bereich liegen: 1/50 bis 1/5000 oder 1/50 bis 1/1000 oder 1/50 bis 1/500 oder 1/50 bis 1/250 oder 1/50 bis 1/100. Solche Nebenleitungen werden in das System bzw. die Vorrichtung bevorzugt derart eingefügt, dass die Funktion, d.h. das Fördern von und Versorgen mit Tinte, nicht beeinträchtigt wird, eine Entlüftung aber problemlos erfolgen kann.
Eine Weiterbildung kann sich dadurch auszeichnen, dass die Nebenleitung von einer Stelle der Hauptleitung mit einem ersten hydraulischen Druck zu einer Stelle mit einem zweiten hydraulischen Druck führt, wobei der zweite hydraulische Druck geringer als der erste hydraulische Druck ist. Hierdurch kann das passive Entlüften sichergestellt werden.
Eine Weiterbildung kann sich dadurch auszeichnen, dass der hydraulische Druck in der Nebenleitung von der ersten Stelle zur zweiten Stelle abfällt.
Eine Weiterbildung kann sich dadurch auszeichnen, dass der hydraulische Druck in der Nebenleitung von der ersten Stelle zur zweiten Stelle monoton abfällt.
Eine Weiterbildung kann sich dadurch auszeichnen, dass die Nebenleitung an einer Stelle der Zuleitung abzweigt und dass die Zuleitung eine drückende Pumpe umfasst.
Eine Weiterbildung kann sich dadurch auszeichnen, dass die Nebenleitung an einer Stelle der Rückleitung abzweigt und dass die Rückleitung eine saugende Pumpe umfasst.
Eine Weiterbildung kann sich dadurch auszeichnen, dass die Nebenleitung im Wesentlichen aufsteigend verläuft.
Eine Weiterbildung kann sich dadurch auszeichnen, dass die Nebenleitung im Wesentlichen abfallend verläuft.
Eine Weiterbildung kann sich dadurch auszeichnen, dass mehrere Nebenleitungen an verschiedenen Extremstellen abzweigen.
Eine Weiterbildung kann sich dadurch auszeichnen, dass die Nebenleitungen zusammengeführt werden.
Eine Weiterbildung kann sich dadurch auszeichnen, dass die Nebenleitungen einen verzweigten Leitungsbaum bilden. Der Leitungsbaum kann bevorzugt zweidimensional oder dreidimensional angelegt sein.
Eine Weiterbildung kann sich dadurch auszeichnen, dass die zusammengeführten Nebenleitungen Tinte zum Vorratsbehälter leiten.
Eine Weiterbildung kann sich dadurch auszeichnen, dass die Vorrichtung weiterhin wenigstens eine Komponente umfasst, welche von Druckköpfen verschieden ist oder dass die Vorrichtung weiterhin eine Mehrzahl von Komponenten umfasst, welche zueinander und von Druckköpfen verschieden sind.
Eine Weiterbildung kann sich dadurch auszeichnen, dass die Zuleitung weiterhin eine als ersten Tintenverteiler ausgebildete Komponente umfasst, welche die Tinte zu mehreren Druckköpfe über jeweilige Kopf-Zuleitungen leitet.
Eine Weiterbildung kann sich dadurch auszeichnen, dass die Rückleitung weiterhin einen als zweiten Tintenverteiler ausgebildete Komponente umfasst, welche die unverdruckte Tinte von den mehreren Druckköpfe über jeweilige Kopf-Rückleitungen zurückleitet.
Eine Weiterbildung kann sich dadurch auszeichnen, dass die Vorrichtung weiterhin wenigstens eine der folgenden Komponenten umfasst: Ventil, Tintenheizer, Tintenentgaser, weitere Pumpe, Druckdämpfer, Drucksensor, Temperatursensor, Drossel.
Eine Weiterbildung kann sich dadurch auszeichnen, dass sich die Extremstellen an Zwischenstellen der Hauptleitung zwischen zwei Komponenten befinden. Die Zwischenstelle kann z.B. an einem Knick oder einer Kurve einer aufsteigenden und wieder abfallenden (oder umgekehrt) Hauptleitung sein.
Eine Weiterbildung kann sich dadurch auszeichnen, dass die Hauptleitung zwischen allen, jeweils aufeinander folgenden zwei Komponenten eine - eine Extremstelle bildende - Zwischenstelle aufweist.
Eine Weiterbildung kann sich dadurch auszeichnen, dass die Extremstellen Maximalstellen und/oder Minimalstellen sind. Eine Maximalstelle kann eine höchste Stelle der Hauptleitung zwischen zwei Komponenten sein. Eine Minimalstelle kann eine niedrigste Stelle der Hauptleitung zwischen zwei Komponenten sein. Solche Extremstellen befinden sich bevorzugt im (im Innern des) Verlauf der Hauptleitung zwischen den beiden Komponenten und nicht am Anfang oder am Ende dieses Verlaufs der Hauptleitung.
Eine Weiterbildung kann sich dadurch auszeichnen, dass die Extremstellen lokale Maximalstellen und/oder lokale Minimalstellen sind
Eine Weiterbildung kann sich dadurch auszeichnen, dass an einer Maximalstelle die Hauptleitung von aufsteigend nach abfallend wechselt.
Eine Weiterbildung kann sich dadurch auszeichnen, dass an einer Minimalstelle die Hauptleitung von abfallend nach aufsteigend wechselt.
Eine Weiterbildung kann sich dadurch auszeichnen, dass die Nebenleitung - außer an ihrem Anfang und/oder Ende - keine eigene Extremstelle aufweist.
Eine Weiterbildung kann sich dadurch auszeichnen, dass die Nebenleitung - außer an ihrem Anfang und/oder Ende - keine Maximalstellen und/oder Minimalstellen aufweist.
Eine Weiterbildung kann sich dadurch auszeichnen, dass die Nebenleitung - außer an ihrem Anfang und/oder Ende - keine lokalen Maximalstellen und/oder lokalen Minimalstellen aufweist.
Eine Weiterbildung kann sich dadurch auszeichnen, dass die Hauptleitung zumindest abschnittsweise als in einen wenigstens zweiteiligen Körper integrierte und im Körper jeweilige Kanäle ausbildende Leitung ausgebildet ist.
Eine Weiterbildung kann sich dadurch auszeichnen, dass die Nebenleitungen zumindest abschnittsweise als in den Körper integrierte und im Körper jeweilige Kanäle ausbildende Leitungen ausgebildet sind.
Die Herstellung eines solchen Körper (oder: Blocks) mit Kanälen kann durch diverse technische Verfahren geschehen: Ein Block wird gebohrt und nicht benötigte Verbindungen werden ggf. wieder verschlossen; Kanäle werden gefräst und nachträglich mit Deckblechen verschlossen; Der Block kann im einfachsten Fall eine Ebene von Kanälen enthalten. Durch Übereinanderfügen mehrerer 2-dimensionaler Teil-Blöcke kann ein 3-dimensionaler Block hergestellt werden; Der Block kann durch additive 3D-Technologie (Technologien ähnlich „Rapid Prototyping“) hergestellt werden.
Eine Weiterbildung kann sich dadurch auszeichnen, dass die Nebenleitung - außer an ihrem Anfang und/oder Ende - eine Extremstelle aufweist und dass zu deren passiver Entlüftung eine untergeordnete Nebenleitung an der Extremstelle der Nebenleitung abzweigt.
Eine Weiterbildung kann sich dadurch auszeichnen, dass mehrere oder alle der Komponenten an der Unterseite des Körpers angeordnet sind. Die Leitungen können dabei über den Komponenten angeordnet sein. Dies bietet den Vorteil, dass die passive Entlüftung leichter vonstattengeht.
Eine Weiterbildung kann sich dadurch auszeichnen, dass die Nebenleitungen zur Oberseite des Körpers führen.
Eine Weiterbildung kann sich dadurch auszeichnen, dass wenigstens eine Pumpe derart steuerbar ist, dass während eines Wartungsmodus zur verbesserten Entlüftung der hydraulische Druck der Tinte gegenüber dem hydraulischen Druck der Tinte während eines Produktionsmodus erhöht wird.
Eine Weiterbildung kann sich dadurch auszeichnen, dass die Hauptleitung eine steuerbare Drossel zum Erhöhen des hydraulischen Drucks während des Wartungsmodus umfasst,
Eine Weiterbildung kann sich dadurch auszeichnen, dass die Nebenleitung mit einem Ventil von der Hauptleitung trennbar ist.
Eine Weiterbildung kann sich dadurch auszeichnen, dass die Flüssigkeit (Tinte) während eines Wartungsmodus von der entgegengesetzten Richtung durch die Nebenleitungen fließt. Dadurch kann Luft in die Hauptleitung verdrängt und von dort abgeführt werden.
Eine Weiterbildung kann sich dadurch auszeichnen, dass während eines Wartungsmodus die hydraulischen Drücke an den Enden der Nebenleitungen derart verändert werden, dass Luft abgesaugt wird. Bevorzugt wird der Druck am Anfang der Nebenleitungen erhöht und am Ende verringert.
Eine Weiterbildung kann sich dadurch auszeichnen, dass vorab (zur Planung des Verlaufs der Nebenleitung/-en) rechentechnisch eine Analyse des räumlichen Verlaufs der Hauptleitung durchgeführt wird. Hierzu werden bevorzugt Daten bereitgestellt, die den räumlichen Verlauf der Hauptleitung repräsentieren. Beispielsweise kann der räumliche Verlauf der Hauptleitung als eine Funktion F(x,y,z) gegeben sein, wobei z die Richtung der Vertikalen ist. Diese Funktion kann rechentechnisch auf Extremstellen untersucht werden. Beispielweise können Extremstellen gefunden werden, indem die erste Ableitung F' der Funktion nach z (d.h. erste Ableitung nach z) auf Nullstellen untersucht wird und an diesen Nullstellen die zweite Ableitung F" der Funktion nach z (d.h. zweite Ableitung nach z) auf Nicht-Nullstellen untersucht wird: F' = 0 und F'' ≠ 0. An den gefundenen Extremstellen können rechentechnisch die hydraulischen Drücke in der Hautleitung bestimmt werden, bevorzugt durch eine Netzwerkanalyse mit einer Software wie z.B. Simscape oder QUCS. Nun können rechentechnisch die Pfade der Nebenleitungen von den Extremstellen mit den ermittelten (hohen) hydraulischen Drücken zu Stellen mit niedrigeren hydraulischen Drücken (oder einer gemeinsamen Stelle mit niedrigerem hydraulischem Druck) geplant werden, bevorzugt automatisch. Die Nebenleitungen werden bevorzugt ansteigend und ohne Extremstellen geplant. Dabei können auch die Längen der Nebenleitungen rechentechnisch ermittelt werden. Es können dabei auch die Querschnitte (Durchmesser oder Radien bei kreisförmigem Querschnitt) rechentechnisch ermittelt werden, bevorzugt nach Vorgabe des Verhältnisses Nebenvolumenstrom zu Hauptvolumenstrom und Vorgabe des Hauptvolumenstroms. Auf Grundlage dieser Planung des Verlaufs der Nebenleitung/- en kann z.B. ein Block mit integrierten Leitungen (Hauptleitungen und Nebenleitungen) gefertigt werden, bevorzugt additiv. Dieser Block kann Teil der erfindungsgemäßen Vorrichtung sein.
Die in den obigen Abschnitten Technisches Gebiet, Erfindung und Weiterbildungen sowie im folgenden Abschnitt Ausführungsbeispiele offenbarten Merkmale und Merkmalskombinationen stellen - in beliebiger Kombination miteinander - weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung dar.
Figurenliste
Die 1 bis 3 zeigen bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung und der Weiterbildungen. Einander entsprechende Merkmale sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen. Sich in den Figuren wiederholende Bezugszeichen wurden der Übersichtlichkeit teils weggelassen.

1 zeigt schematisch ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
1 zeigt schematisch den Aufbau einer Vorrichtung 1 für das zirkulierende Versorgen und Drucken mit Tinte bzw. Tintenflüssigkeit. Eine solche Vorrichtung kann z.B. Teil einer Tintendruckmaschine sein.

Die Vorrichtung umfasst mehrere Komponenten 10: eine Mehrzahl von Druckköpfe 11 (es sind beispielhaft nur zwei gezeigt; es können aber mehr als zwei sein), einen Vorratsbehälter 12 für die Tinte und wenigstens eine Pumpe 15, z.B. eine drückende Pumpe 15a und/oder eine saugende Pumpe 15b.
Die Vorrichtung kann optional weitere Komponenten 10 umfassen: weitere Pumpe 15c, Ventil 20, Tintenheizer 21, Tintenentgaser 22, Druckdämpfer 23, Drucksensor 24, Temperatursensor 25 und/oder Drossel 26. Jede dieser Komponenten von einfach oder mehrfach vorhanden sein.
Die Darstellung der 1 ist hinsichtlich der Anzahl und der Reihenfolge der Komponenten 10 beispielhaft zu verstehen.
Die Vorrichtung 1 umfasst ferner eine Hauptleitung 2 zum Leiten der Tinte. Die Hauptleitung kann Schläuche, Rohre und/oder Kanäle umfassen. Die Hauptleitung umfasst eine Zuleitung 2a zum Leiten der Tinte vom Vorratsbehälter 12 zu den Druckköpfen 11 und eine Rückleitung 2b zum Leiten unverdruckter Tinte von den Druckköpfen zurück zum Vorratsbehälter. Die Pumpe 15, z.B. 15a und/oder 15b kann in die Hauptleitung integriert sein.
Die Darstellung der 1 ist hinsichtlich des Verlaufs der Hauptleitung 2 beispielhaft zu verstehen: die Hauptleitung kann - wie teilweise dargestellt - zwischen zwei Komponenten geradlinig ansteigen und wieder abfallen (oder umgekehrt) und einen Knick aufweisen (also eine Art „Dreieck“ bilden); der Verlauf kann aber auch anders sein, z.B. mehrere Knicke aufweisen oder - in einer Ebene oder im Raum - gekrümmt sein und anstelle des Knicks/der Knicke eine Kurve/Kurven aufweisen.
Die Druckköpfe 11 können direkt an die Hauptleitung 2 angeschlossen sein. Bevorzugt wird allerdings, die Druckköpfe indirekt über einen ersten Tintenverteiler 13 (für das Zuleiten der Tinten) und einen zweiten Tintenverteiler 14 (für das Rückleiten der Tinte) an die Hauptleitung anzuschließen: Tinte fließt dann über Kopf-Zuleitungen 13a vom ersten Tintenverteiler 13 zu den Druckköpfen 11 und unverdruckte Tinte über Kopf-Rückleitungen 14a zum zweiten Tintenverteiler 14. Die beiden Tintenverteiler können über einen sogenannten Bypass miteinander verbunden sein.
Die Darstellung der 1 ist hinsichtlich der Anordnung der Komponenten 10 und der Hauptleitung 2 beispielhaft zu verstehen: die Komponenten und die Hauptleitung können so zueinander angeordnet sein, dass die Komponenten von oben oder von unten oder von der Seite an die Hauptleitung angeschlossen sind.
Erfindungsgemäß umfasst die Vorrichtung 1 wenigstens eine Nebenleitung 3. Diese leitet wie die Hauptleitung 2 ebenfalls Tinte und dient der passiven Entlüftung der Hauptleitung. Die Nebenleitung kann Schläuche, Rohre und/oder Kanäle umfassen. Die Nebenleitung kann insbesondere einen verzweigten Leitungsbaum 4 bilden.
Die Nebenleitung 3 zweigt an der Hauptleitung 2 an einer Extremstelle 30 der Hauptleitung ab, bzw. die Abzweigung 31 der Nebenleitung von der Hauptleitung befindet sich an der Extremstelle. Die Extremstelle bildet bevorzugt eine Zwischenstelle 32 der Hauptleitung 2 zwischen zwei Komponenten 10 der Vorrichtung 1. Die Extremstelle an sich an einem Knick oder einer Kurve einer aufsteigenden und wieder abfallenden (oder umgekehrt) Hauptleitung befinden.
Erfindungsgemäß ist an der Abzweigung 31 der hydraulische Widerstand der Nebenleitung 3 größer als der hydraulische Widerstand eines Tinte von der Extremstelle 30 ableitenden Zweiges 2c der Hauptleitung 2.
Die Nebenleitung führt bevorzugt von einer Stelle 35 mit einem hohen hydraulischen Druck zu einer Stelle 36 mit niedrigem hydraulischem Druck (siehe 1).
Die Extremstelle 30 kann eine Maximalstelle 33 oder eine Minimalstelle 34 sein, insbesondere eine lokale Maximalstelle 33 oder eine lokale Minimalstelle 34.
Die Hauptleitung 2 zwischen den Komponenten 13 und 14 sowie zwischen 14 und 24 ist beispielhaft insofern unkritisch, als dass dort keine Extremstellen vorliegen und folglich keine Nebenleitungen vorgesehen werden müssen. Die Hauptleitung steigt dort immer an; sie fällt nie ab.
Die Vorrichtung 1 kann wenigstens eine untergeordnete Nebenleitung 5 umfassen. Diese kann der Entlüftung einer Nebenleitung 3 dienen, wenn diese Nebenleitung selbst eine Extremstelle 30 aufweist. Nebenleitungen sollten bevorzugt keine Extremstellen aufweisen. Es kann jedoch sein, dass eine Nebenleitung so geführt werden muss, dass eine Extremstelle entsteht.
Die Vorrichtung 1 kann einen Körper 40 umfassen, z.B. einen zwei- oder mehrteiligen. Der Köper kann eine Unterseite 40a, eine Oberseite 40b und eine (seitliche) Seite 40c aufweisen, wobei die Komponenten 10 an der Unterseite, der Oberseite und/oder an der (seitlichen) Seite angeordnet sein können. Die Hauptleitung 2, die Nebenleitungen 3, der Leitungsbaum 4 und/oder die untergeordnete Nebenleitung 5 können als Kanäle 41 im Körper ausgebildet sein.
Alternativ (nicht dargestellt!) kann die Vorrichtung 1 keinen solchen Körper 40 umfassen und die Komponenten 10 sind über Schläuche und/oder Rohre miteinander verbunden.
2 zeigt schematisch Hauptleitungen und Nebenleitungen einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1.
2 zeigt im oberen Bereich eine Hauptleitung 2 mit mehreren Extremstellen 30 bzw. Maximalstellen 33. Diese bilden Abzweigungen 31 für Nebenleitungen 3. Die Extremstellen bilden Stellen 35 mit einem hohen hydraulischen Druck. Die Nebenleitungen führen von dort zu Stellen 36 mit niedrigem hydraulischem Druck, z.B. einem gemeinsamen Vorratsbehälter 12. „Hoher“ und „niedriger“ hydraulischer Druck sind hierbei relativ zueinander zu verstehen. Der hydraulische Druck im Vorratsbehälter ist in diesem Beispiel bevorzugt positiv und niedriger als der hydraulische Druck an den Extremstellen. Dieses Beispiel kann z.B. dem so genannten Überdruckbereich entsprechen: Komponenten 10 liegen tiefer als der Vorratsbehälter 12 und/oder im Einflussbereich einer drückenden Pumpe 15a (vergleiche auch 1).
2 zeigt im unteren Bereich eine Hauptleitung 2 mit mehreren Extremstellen 30 bzw. Minimalstellen 34. Diese bilden Abzweigungen 31 für Nebenleitungen 3. Die Extremstellen bilden Stellen 35 mit einem hohen hydraulischen Druck. Die Nebenleitungen führen von dort zu Stellen 36 mit niedrigem hydraulischem Druck, z.B. einem Vorratsbehälter 12. „Hoher“ und „niedriger“ hydraulischer Druck sind hierbei wiederum relativ zueinander zu verstehen. Der hydraulische Druck im Vorratsbehälter ist in diesem Beispiel bevorzugt negativ und niedriger als der hydraulische Druck an den Extremstellen. Dieses Beispiel kann z.B. dem so genannten Unterdruckbereich entsprechen: Komponenten 10 liegen höher als der Vorratsbehälter 12 und/oder im Einflussbereich einer saugenden Pumpe 15b (vergleiche auch 1).
Die Pfeilspitzen deuten die Richtung des Tintenflusses an.
3 zeigt schematisch ein hydraulisches Netzwerk einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1.
3 lässt erkennen, dass die Hauptleitung 2, die Nebenleitungen 3 und die Komponenten 10, insbesondere die Druckköpfe 11 der Vorrichtung 1 in einem hydraulischen Netzwerk jeweils hydraulische Widerstände 42 für die fließende Flüssigkeit, also die Tinte, darstellen.
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung
2: Hauptleitung
2a: Zuleitung (Hauptleitung)
2b: Rückleitung (Hauptleitung)
2c: Zweig der Hauptleitung
3: Nebenleitung(en)
4: verzweigter Leitungsbaum
5: untergeordnete Nebenleitung
10: Komponenten
11: Druckköpfe
12: Vorratsbehälter
13: erster Tintenverteiler
13a: Kopf-Zuleitungen
14: zweiter Tintenverteiler
14a: Kopf-Rückleitungen
15: Pumpe(n)
15a: drückende Pumpe
15b: saugende Pumpe
15c: weitere Pumpe
20: Ventil
21: Tintenheizer
22: Tintenentgaser
23: Druckdämpfer
24: Drucksensor
25: Temperatursensor
26: Drossel
30: Extremstelle(n)
31: Abzweigung(en)
32: Zwischenstell(en)
33: (lokale) Maximalstelle(n)
34: (lokale) Minimalstelle(n)
35: erste Stelle (hoher hydraulischer Druck)
36: zweite Stelle (niedriger hydraulischer Druck)
40: Körper
40a: Unterseite
40b: Oberseite
40c: Seite
41: Kanäle
42: hydraulische Widerstände

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

CN 101269578 A [0006]
US 2015375508 A1 [0007]

Claims

Vorrichtung für das zirkulierende Versorgen und Drucken mit Tinte, umfassend eine Mehrzahl von als Druckköpfen (11) ausgebildeten Komponenten (10), eine als Vorratsbehälter (12) für die Tinte ausgebildete Komponente (10) und eine Tinte leitende Hauptleitung (2), umfassend eine Zuleitung (2a) zum Leiten der Tinte vom Vorratsbehälter zu den Druckköpfen und eine Rückleitung (2b) zum Leiten unverdruckter Tinte von den Druckköpfen zurück zum Vorratsbehälter, wobei die Hauptleitung eine als Pumpe (15) ausgebildete Komponente (10) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass an der Hauptleitung (2) zu deren passiver Entlüftung eine Tinte leitende Nebenleitung (3) an einer Extremstelle (30) der Hauptleitung (2) abzweigt, wobei an der Abzweigung (31) der hydraulische Widerstand der Nebenleitung größer als der hydraulische Widerstand eines Tinte von der Extremstelle ableitenden Zweiges (2c) der Hauptleitung ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis des hydraulischen Widerstands der Nebenleitung (3) zu dem hydraulischen Widerstand der Hauptleitung (2) größer als 5:1 oder größer als 10:1 ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Volumenstrom der Tinte durch die Nebenleitung (3) geringer als der Volumenstrom der Tinte durch die Hauptleitung (2) ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der Nebenleitung (3) geringer als der Querschnitt der Hauptleitung (2) ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Nebenleitung (3) von einer Stelle (35) der Hauptleitung mit einem ersten hydraulischen Druck zu einer Stelle (36) mit einem zweiten hydraulischen Druck führt, wobei der zweite hydraulische Druck geringer als der erste hydraulische Druck ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Nebenleitungen (3) an verschiedenen Extremstellen (30) abzweigen.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Nebenleitungen (3) zusammengeführt werden.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) weiterhin wenigstens eine Komponente (10) umfasst, welche von Druckköpfen (11) verschieden ist oder dass die Vorrichtung (1) weiterhin eine Mehrzahl von Komponenten (10) umfasst, welche zueinander und von Druckköpfen (11) verschieden sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Extremstellen (30) an Zwischenstellen (32) der Hauptleitung (2) zwischen zwei Komponenten (10) befinden.
Vorrichtung einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Extremstellen (30) Maximalstellen (33) und/oder Minimalstellen (34) sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptleitung (2) zumindest abschnittsweise als in einen wenigstens zweiteiligen Körper (40) integrierte und im Körper jeweilige Kanäle (41) ausbildende Leitung ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Nebenleitungen (3) zumindest abschnittsweise als in den Körper (40) integrierte und im Körper jeweilige Kanäle (41) ausbildende Leitungen ausgebildet sind.