DRUCKBALKEN FÜR INKJET

Abstract

 Ein Druckbalken (1) für Inkjet umfasst Druckköpfe (2) in einer Reihe, Halter (3), die jeweils einen Druckkopf (2) halten, und Justiereinrichtungen (4, 5) zum Justieren der Druckköpfe (2) zueinander, wobei jeder Druckkopf (2) eine Düsenfläche (6) mit einem geometrischen Schwerpunkt (SP) aufweist. Jeder Druckkopf (2) ist an seinem Halter (3) in zwei Anbindungspunkten (AP1, AP2) angebunden, die relativ zu einem Fixpunkt (FP) des Halters (3) verstellbar sind, wobei eine imaginäre, gerade Verbindungslinie (VL) die Anbindungspunkte (AP1, AP2) miteinander verbindet, und wobei die Verbindungslinie (VL) durch den Schwerpunkt (SP) der Düsenfläche (6) verläuft.

Beschreibung

Beschreibung

[0001] Vorliegende Erfindung betrifft einen Druckbalken für Inkjet, der Druckköpfe in einer Reihe, Halter, die jeweils einen Druckkopf halten, und Justiereinrichtungen zum Justieren der Druckköpfe zueinander umfasst.

[0002] In DE 11 2015 002 942 T5 ist ein sogenannter Zeilentyp-Tintenstrahlkopf beschrieben, der durch Verbinden mehrerer Kopfmodule miteinander entlang der x-Richtung gebildet ist. Es ist ein Aufzeichnungskopf-Einstellsystem vorhanden, mit dem die Winkelabweichung der Drehrichtung innerhalb der Ebene parallel zu der Aufzeichnungsfläche des Aufzeichnungskopfs eingestellt werden kann.
Ungünstig daran ist, dass bei der Justage eines Kopfmoduls dessen Düsenplatte mit der Düsenplatte eines benachbarten Kopfmoduls kollidieren kann. Die Düsenplatten sind sehr empfindlich und können bereits durch schwache Kollisionen beschädigt werden.

[0003] Aufgabe der Erfindung ist, einen Druckbalken zu schaffen, bei dem die Justage der Druckköpfe ohne Gefahr von Kollisionen möglich ist.

[0004] Die Aufgabe wird gelöst durch einen Druckbalken für Inkjet, umfassend Druckköpfe in einer Reihe, Halter, die jeweils einen Druckkopf halten, und Justiereinrichtungen zum Justieren der Druckköpfe zueinander, wobei jeder Druckkopf eine Düsenfläche mit einem geometrischen Schwerpunkt aufweist, und der Druckbalken dadurch gekennzeichnet ist, dass jeder Druckkopf an seinem Halter in zwei Anbindungspunkten angebunden ist, die relativ zu einem Fixpunkt des Halters verstellbar sind, wobei eine imaginäre, gerade Verbindungslinie die Anbindungspunkte miteinander verbindet, und dass die Verbindungslinie durch den Schwerpunkt der Düsenfläche verläuft.

[0005] Unter dem Schwerpunkt der Düsenfläche wird im Zusammenhang mit vorliegender Erfindung nicht nur der ideale Schwerpunkt verstanden, sondern auch ein Punkt, der innerhalb eines imaginären, kreisförmigen Toleranzbereiches liegt, dessen Kreismittelpunkt der ideale Schwerpunkt ist, wobei die Größe der Fläche des Toleranzbereiches höchstens 20%, insbesondere höchstens 10% und vorzugsweise höchstens 5% der Größe der gesamten Düsenfläche beträgt.

[0006] Vorteil des erfindungsgemäßen Druckbalkens ist, dass bei der Justage des jeweiligen Druckkopfs dessen Rotation um den Schwerpunkt der Düsenfläche möglich ist, wodurch die Gefahr einer Kollision weitgehend gebannt ist.

[0007] Es sind verschiedene Weiterbildungen möglich:
Pro Druckkopf können eine erste Justiereinrichtung und eine zweite Justiereinrichtung am Halter anliegen, so dass eine zueinander gegensinnige Verstellung der beiden Justiereinrichtungen eine Verstellung des Druckkopfs in einem ersten Freiheitsgrad und eine zueinander gleichsinnige Verstellung der beiden Justiereinrichtungen eine Verstellung des Druckkopfs in einem zweiten Freiheitsgrad bewirkt.
Der erste Freiheitsgrad kann durch eine Translationsachse und der zweite Freiheitsgrad eine Rotationsachse bestimmt sein.
Die Rotationsachse kann orthogonal zur Düsenfläche durch deren Schwerpunkt verlaufen. Die Justiereinrichtungen können jeweils einen Konus aufweisen.
Die Konen können an Schrauben ausgebildet sein.
Die Halter können jeweils als Rahmen mit Elastikgelenken und Hebelarmen ausgebildet sein.
Die Justiereinrichtungen können an den Hebelarmen anliegen.
Die Hebelarme können durch Rückstellfedern belastet sein, welche die Hebelarme gegen die Justiereinrichtungen drücken.
Die Verstellungen der beiden Justiereinrichtungen können lineare, insbesondere rotationsaxiale, Verschiebungen sein.

[0008] Weiterbildungen ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels und der zugehörigen Zeichnung, in welcher zeigt:

Figur 1:

das Schema eines Druckbalkens mit mehreren Einheiten,

Figur 2:

die Detaildarstellung einer Einheit, welche einen Druckkopf nebst zugehörigen Justiereinrichtungen und einen Halter umfasst,

Figur 3:

die Einheit bei einer rotativen Justage des Druckkopfs durch die Justiereinrichtungen und

Figur 4:

die Einheit bei einer translativen Justage des Druckkopfs durch die Justiereinrichtungen.

[0009] Figur 1 zeigt als Bestandteil einer Digitaldruckmaschine einen Druckbalken 1 für seitenbreiten Inkjetdruck auf Bogen oder eine Bahn. Der Bedruckstoff wird in Richtung der Koordinatenachse y unter dem Druckbalken 1 daran vorbeitransportiert. Entlang des Druckbalkens 1 sind Halter 3 angeordnet, die jeweils einen Druckkopf 2 mit einer Düsenfläche 6 tragen.

[0010] Jeder Halter 3 hat eine erste Justiereinrichtung 4 und eine zweite Justiereinrichtung 5 zum Drehen des Druckkopfs 2 um die Koordinatenachse z und Verschieben des Druckkopfs 2 entlang der Koordinatenachse x. Mit den Justiereinrichtungen 4, 5 wird der Druckkopf 2 relativ zu seinen benachbarten Druckköpfen 2 eingestellt. Jede Justiereinrichtung 4, 5 umfasst eine Schraube 7 mit zugehörigem Antriebselement 14 zum Drehen der Schraube 7. Das Antriebselement 14 kann ein Schraubenkopf für einen Steckschlüssel, ein Knauf als Handgriff oder vorzugsweise ein Elektromotor sein. Die beiden Schrauben 7 des jeweiligen Halters 3 sind miteinander parallel orientiert. Jede Schraube 7 hat einen Konus 12, 13 als Schubkeil, der beim Einschrauben der Schraube 7 einen Hebelarm 9, 10 wegdrückt, der an dem Schubkeil anliegt.

[0011] Figur 2 zeigt als Beispiel eine der baugleichen Einheiten, aus denen der Druckbalken 1 zusammengesetzt ist. Der erste Konus 12 liegt an dem ersten Hebelarm 9 an und der zweite Konus 13 an dem zweiten Hebelarm 10 des Halters 3. In einem ersten Anbindungspunkt AP1 und zweiten Anbindungspunkt AP2 ist der Druckkopf 2 an dem Halter 3 befestigt.

[0012] Der Halter 3 umfasst Längsstäbe 15 und Querstäbe 16. Die Stäbe 15, 16 und Hebelarme 9, 10 sind über Elastikgelenke (Biegegelenke, Federgelenke) 8 miteinander verbunden und bilden zusammen einen Rahmen. Die Elastikgelenke 8 sind Verjüngungen, in denen eine Biegung erfolgt, wenn die Hebelarme 9, 10 in der gemeinsamen Ebene der Koordinatenachsen x, y bzw. parallel zur Düsenfläche 6 durch die Justiereinrichtungen 4, 5 geschwenkt werden. Die Elastikgelenke 8 haben imaginäre Schwenkachsen, die parallel mit den Rotationsachsen der Schrauben 7 sind.

[0013] Am freien Ende jedes Hebelarms 9, 10 greift auf der einen Seite der jeweilige Konus 12, 13 und auf der anderen Seite eine Rückstellfeder 11 an, die den Hebelarm 9, 10 gegen den Konus 12, 13 drückt. Auf einer imaginären, geraden Verbindungslinie VL vom ersten Anbindungspunkt AP1 zum zweiten Anbindungspunkt AP2 liegt in der Mitte der geometrische Schwerpunkt SP der Düsenfläche 6.

[0014] Figur 3 zeigt, dass die zwischen den Hebelarmen 9, 10 angeordneten Justiereinrichtungen 4, 5 die Hebelarme 9, 10 auseinander drücken. Hierzu werden die beiden Schrauben 7 vorzugsweise gleichzeitig etwas eingeschraubt. Dabei erfolgt eine Verstellung des jeweiligen Konus 12, 13 in mit der Koordinatenachse z paralleler Richtung - bezüglich der Rotationsachse der Schraube 7 axial - und vergrößert sich der Wirkdurchmesser, mit dem der Konus 12, 13 auf den Hebelarm 9, 10 drückt. Beim Drücken der Hebelarme 9, 10 voneinander weg verformt sich der Halter 3 elastisch derart, dass die Anbindungspunkte AP1, AP2 ihre Position relativ zu einem Fixpunkt FP des Halters 3 ändern. Beide Anbindungspunkte AP1, AP2 werden im Uhrzeigersinn um den Schwerpunkt SP geschwenkt, wenn der zweite Hebelarm 10 im Uhrzeigersinn und der erste Hebelarm 9 entgegen dem Uhrzeigersinn geschwenkt werden.

[0015] Aus der Bewegung der Anbindungspunkte AP1, AP2 relativ zu dem Fixpunkt FP resultiert eine Schwenkbewegung des Druckkopfs 2 um eine imaginäre Rotationsachse RA, die mit der Koordinatenachse z parallel und durch den Schwerpunkt SP verläuft. Näherungsweise in mit der Koordinatenachse x paralleler Richtung wird der erste Anbindungspunkt AP1 nach rechts und der zweite Anbindungspunkt AP2 nach links - also gegensinnig zum ersten Anbindungspunkt AP1 - verschoben, um den Druckkopf 2 um die Rotationsachse RA zu schwenken. Der Schwerpunkt SP ändert seine Position relativ zum Fixpunkt FP bei der Schwenkbewegung des Druckkopfs 2 nicht. Bei der Schwenkbewegung oder Rotation des Druckkopfs 2 um den Schwerpunkt SP ist die Gefahr einer Kollision mit benachbarten Druckköpfen 2 verringert.

[0016] Figur 4 zeigt, dass die Hebelarme 9, 10 von den Rückstellfedern 11 zusammengedrückt werden. Um dies zu ermöglichen, wird mit Bezug auf die Neutralstellung in Figur 2 die eine Schraube 7 etwas herausgeschraubt und vorzugsweise gleichzeitig die andere Schraube 7 etwas eingeschraubt. Dadurch verringert sich der Wirkdurchmesser, mit dem der erste Konus 12 am ersten Hebelarm 9 anliegt, so dass die an ihm angreifende Rückstellfeder 11 den ersten Hebelarm 9 im Uhrzeigersinn schwenken kann. Außerdem vergrößert sich der Wirkdurchmesser, mit dem der zweite Konus 13 auf den zweiten Hebelarm 10 drückt, so dass dieser gegen die Wirkung der ihm zugeordneten Rückstellfeder 11 ebenfalls im Uhrzeigersinn geschwenkt wird. Bei diesem gleichsinnigen Schwenken der Hebelarme 9, 10 verformt sich der Halter 3 elastisch derart, dass nicht nur die Anbindungspunkte AP1, AP2, sondern auch der Schwerpunkt SP seine Position relativ zu dem Fixpunkt FP ändert.

[0017] Die Anbindungspunkte AP1, AP2 werden beide - also miteinander gleichsinnig - in mit der Koordinatenachse x paralleler Richtung bezüglich Figur 4 nach links verschoben. Dadurch wird der Druckkopf 2 und Schwerpunkt SP entlang einer imaginären Translationsachse TA relativ zum Fixpunkt FP ebenfalls nach links verschoben. Die Translationsachse TA ist parallel mit der Koordinatenachse x.

[0018] Verschiedene Modifikationen sind möglich:
Im zuvor beschriebenen Beispiel wird davon ausgegangen, dass sich die Konen 12, 13 jeweils zur Spitze ihrer Schraube 7 hin verjüngen.
Es ist aber auch denkbar, dass sich die Konen 12, 13 zu den Spitzen hin verbreitern. In diesem Fall müssten beide Schrauben 7 etwas herausgeschraubt werden, um die Hebelarme 9, 10 zum Schwenken des Druckkopfs 2 (Figur 3) auseinander zu drücken.
Bei den zuvor genannten Varianten verjüngen oder verbreitern sich beide Konen 12, 13 zu den Schraubenspitzen hin, also gleichsinnig.
Ebenso ist aber auch eine Variante denkbar, bei der die Durchmesserveränderung der beiden Konen 12, 13 gegensinnig verläuft. Beispielsweise verjüngt sich der erste Konus 12 zur Spitze der Schraube 7 hin und verbreitert sich der zweite Konus 13 zur Schraubenspitze hin. Hierbei müsste der erste Konus 12 etwas eingeschraubt und der zweite Konus 13 etwas ausgeschraubt werden, um die Hebelarme 9, 10 zwecks Rotation des Druckkopfs 2 um den Schwenkpunkt SP zu verstellen.

[0019] Auch ist eine alternative Ausbildung der Justiereinrichtungen 4, 5 denkbar, wobei zum Beispiel die Schrauben 7 mit den Konen 12, 13 durch pyramidenförmige Schubkeile mit Flachseiten ersetzt werden, an denen die Hebelarme 9, 10 anliegen.

[0020] Letztlich kann bei entsprechender Dimensionierung der Stäbe 15, 16 und Hebelarme 10, 11 der Abstand zwischen dem ersten Anbindungspunkt AP1 und dem Schwerpunkt SP ein anderer als der Abstand zwischen dem zweiten Anbindungspunkt AP2 und dem Schwerpunkt SP sein. Durch eine dementsprechende Ausbildung des Halters 3 kann trotzdem sichergestellt werden, dass die beiden Anbindungspunkte AP1, AP2 ihre diametrale Relativlage beim Schwenken um den Schwenkpunkt SP beibehalten. Entscheidend ist, dass auch hierbei die Düsenfläche 6 um ihren geometrischen Schwerpunkt SP geschwenkt wird.

Bezugszeichenliste

[0021] 

1

Druckbalken

2

Druckkopf

3

Halter

4

erste Justiereinrichtung

5

zweite Justiereinrichtung

6

Düsenfläche

7

Schraube

8

Elastikgelenk

9

erster Hebelarm

10

zweiter Hebelarm

11

Rückstellfeder

12

erster Konus

13

zweiter Konus

14

Antriebselement

15

Längsstab

16

Querstab

AP1

erster Anbindungspunkt

AP2

zweiter Anbindungspunkt

FP

Fixpunkt

RA

Rotationsachse

SP

Schwerpunkt

TA

Translationsachse

VL

Verbindungslinie

x

Koordinatenachse

y

Koordinatenachse

z

Koordinatenachse

Ansprüche

1. Druckbalken (1) für Inkjet, umfassend
Druckköpfe (2) in einer Reihe,
Halter (3), die jeweils einen Druckkopf (2) halten, und
Justiereinrichtungen (4, 5) zum Justieren der Druckköpfe (2) zueinander, wobei jeder Druckkopf (2) eine Düsenfläche (6) mit einem geometrischen Schwerpunkt (SP) aufweist,
dadurch gekennzeichnet,
dass jeder Druckkopf (2) an seinem Halter (3) in zwei Anbindungspunkten (AP1, AP2) angebunden ist, die relativ zu einem Fixpunkt (FP) des Halters (3) verstellbar sind,
wobei eine imaginäre, gerade Verbindungslinie (VL) die Anbindungspunkte (AP1, AP2) miteinander verbindet, und
dass die Verbindungslinie (VL) durch den Schwerpunkt (SP) der Düsenfläche (6) verläuft.

2. Druckbalken nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass pro Druckkopf (2) eine erste Justiereinrichtung (4) und eine zweite Justiereinrichtung (5) am Halter (3) anliegen, so dass eine zueinander gegensinnige Verstellung der beiden Justiereinrichtungen (4, 5) eine Verstellung des Druckkopfs (3) in einen ersten Freiheitsgrad und eine zueinander gleichsinnige Verstellung der beiden Justiereinrichtungen (4, 5) eine Verstellung des Druckkopfs (3) in einen zweiten Freiheitsgrad bewirkt.

3. Druckbalken nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass der erste Freiheitsgrad durch eine Translationsachse (TA) und der zweite Freiheitsgrad eine Rotationsachse (RA) bestimmt ist.

4. Druckbalken nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Rotationsachse (RA) orthogonal zur Düsenfläche (6) durch deren Schwerpunkt (SP) verläuft.

5. Druckbalken nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Justiereinrichtungen (4, 5) jeweils einen Konus (12, 13) aufweisen.

6. Druckbalken nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Konen (12, 13) an Schrauben (7) ausgebildet sind.

7. Druckbalken nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Halter (3) jeweils als Rahmen mit Elastikgelenken (8) und Hebelarmen (9, 19) ausgebildet sind.

8. Druckbalken nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Justiereinrichtungen (4, 5) an den Hebelarmen (9, 10) anliegen.

9. Druckbalken nach Anspruch 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Hebelarme (9, 10) durch Rückstellfedern (11) belastet sind, welche die Hebelarme (9, 10) gegen die Justiereinrichtungen (4, 5) drücken.

10. Druckbalken nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Verstellungen der beiden Justiereinrichtungen (4, 5) lineare Verschiebungen sind.

Amended claims

Geänderte Patentansprüche gemäss Regel 137(2) EPÜ.

1. Druckbalken (1) für Inkjet, umfassend
Druckköpfe (2) in einer Reihe,
Halter (3), die jeweils einen Druckkopf (2) halten, und
Justiereinrichtungen (4, 5) zum Justieren der Druckköpfe (2) zueinander, wobei jeder Druckkopf (2) eine Düsenfläche (6) mit einem geometrischen Schwerpunkt (SP) aufweist und
an seinem Halter (3) in zwei Anbindungspunkten (AP1, AP2) angebunden ist, die relativ zu einem Fixpunkt (FP) des Halters (3) verstellbar sind,
wobei eine imaginäre, gerade Verbindungslinie (VL) die Anbindungspunkte (AP1, AP2) miteinander verbindet, wobei die Verbindungslinie (VL) durch den Schwerpunkt (SP) der Düsenfläche (6) verläuft, wobei pro Druckkopf (2) eine erste Justiereinrichtung (4) und eine zweite Justiereinrichtung (5) am Halter (3) anliegen, so dass eine zueinander gegensinnige Verstellung der beiden Justiereinrichtungen (4, 5) eine Verstellung des Druckkopfs (3) in einen ersten Freiheitsgrad und eine zueinander gleichsinnige Verstellung der beiden Justiereinrichtungen (4, 5) eine Verstellung des Druckkopfs (3) in einen zweiten Freiheitsgrad bewirkt, wobei der erste Freiheitsgrad durch eine Translationsachse (TA) und der zweite Freiheitsgrad eine Rotationsachse (RA) bestimmt ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Justiereinrichtungen (4, 5) jeweils einen Konus (12, 13) aufweisen.

2. Druckbalken nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Rotationsachse (RA) orthogonal zur Düsenfläche (6) durch deren Schwerpunkt (SP) verläuft.

3. Druckbalken nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Konen (12, 13) an Schrauben (7) ausgebildet sind.

4. Druckbalken nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Halter (3) jeweils als Rahmen mit Elastikgelenken (8) und Hebelarmen (9, 19) ausgebildet sind.

5. Druckbalken nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Justiereinrichtungen (4, 5) an den Hebelarmen (9, 10) anliegen.

6. Druckbalken nach Anspruch 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Hebelarme (9, 10) durch Rückstellfedern (11) belastet sind, welche die Hebelarme (9, 10) gegen die Justiereinrichtungen (4, 5) drücken.

7. Druckbalken nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Verstellungen der beiden Justiereinrichtungen (4, 5) lineare Verschiebungen sind.

Zeichnung