Die Erfindung betrifft ein Verfahren mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1

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 Auftragens von flüssiger Tinte auf bogen- oder bahnförmige Bedruckstoffe, bevorzugt aus Papier, Karton, Pappe, Kunststoff oder Verbundmaterial. Im Besonderen liegt die Erfindung dabei auf dem Teilgebiet der Versorgung von Inkjet-Druckköpfen mit flüssiger Tinte.

Das Auftragen flüssiger Tinte erfolgt bei dem bekannten DOD-Tintendruckverfahren (drop-on-demand), indem ein Druckbild auf einem flachen Bedruckstoff erzeugt wird, wobei ein Tintendruckkopf (kurz: Kopf) mit einzeln ansteuerbaren Düsen dem zu druckenden Bild entsprechend feinste Tintentropfen, bevorzugt im Pikoliter-Bereich, erzeugt und diese berührungslos als Druckpunkte auf den Bedruckstoff überträgt. Das Ansteuern der Düsen kann mittels Piezoaktoren erfolgen. Die Druckköpfe müssen während des Druckens ständig mit flüssiger Tinte versorgt werden, wozu üblicherweise eine so genannte Tintenversorgung zum Einsatz kommt. Solche Einrichtungen umfassen meist einen Vorratsbehälter und Leitungen mit Pumpen.

Die DE 10 2016 217 879 A1 offenbart ein Druckaggregat, das zumindest einen Vorratsbehälter für Beschichtungsmittel und einen Ausgleichsbehälter und zumindest einen Druckkopf aufweist, wobei der zumindest eine Druckkopf über zumindest eine Druckkopfzuleitung mit dem Ausgleichsbehälter strömungstechnisch verbunden ist und wobei das Druckaggregat zumindest eine Zufuhrleitung aufweist, die sich von dem Vorratsbehälter zu dem Ausgleichsbehälter erstreckt. Das Aggregat weit zwei Drucksensoren zum Messen Druck der Tinte relativ zum Umgebungsdruck auf.

Die US 2008/0273063 A1 offenbart ein System und ein Verfahren zur Versorgung eines hin und her bewegten Druckkopfs mit Tinte. Dabei kommen Sensoren zum Einsatz, die den Füllstand der Tinte messen. Das Dokument offenbart z.B. auch das so genannte Purgen, d.h. das Ausstoßen von Tinte um die Druckköpfe und insbesondere deren Düsen zu reinigen.

Aus dem Stand der Technik sind demnach Tintenversorgungen mit Sensoren bekannt.

Im Stand der Technik kann das Problem auftreten, dass teure Komponenten, wie z.B. Druckköpfe, mit hohem Aufwand und unter Verringerung der Produktivzeit der Maschine, getauscht werden ohne dass dies tatsächlich erforderlich wäre.

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Verbesserung gegenüber dem Stand der Technik zu schaffen, welche es insbesondere ermöglicht, es zu vermeiden, Komponenten, welche tatsächlich fehlerfrei funktionieren, zu tauschen und es daher ermöglicht Zeit und Kosten einzusparen. Es ist eine weitere Aufgabe, es zu vermeiden, dass das ungewollte Tauschen aufgrund fehlerhafter Annahmen geschieht, z.B. basierend auf fehlerhaften Messwerten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte und daher bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung und den Zeichnungen.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betreiben einer Tintendruckmaschine, welche einen Vorratsbehälter für Tinte, eine Mehrzahl von Druckköpfen zum Ausstoßen von Tintentropfen und zwei Tintenleitungen, nämlich eine Vorlaufleitung und eine Rücklaufleitung, zwischen dem Vorratsbehälter und den Druckköpfen umfasst, wobei der Druck der Tinte in wenigstens einer der beiden Tintenleitungen mit einem Drucksensor gemessen wird, zeichnet sich dadurch aus, dass die Tintendruckmaschine zeitweise in einem druckenden Modus und zeitweise in einem nichtdruckenden Modus betrieben wird, und dass im nichtdruckenden Modus der Druck p1 in der Vorlaufleitung mit einem ersten Drucksensor und der Druck p2 in der Rücklaufleitung mit einem zweiten Drucksensor gemessen wird.

Die Erfindung ermöglicht in vorteilhafter Weise, es zu vermeiden, Komponenten, welche tatsächlich fehlerfrei funktionieren, zu tauschen und ermöglicht es daher, Zeit und Kosten einzusparen. Die Erfindung ermöglicht in vorteilhafter Weise auch, es zu vermeiden, dass das ungewollte Tauschen aufgrund fehlerhafter Annahmen geschieht, z.B. basierend auf fehlerhaften Messwerten.

Erfindungsgemäß wird die Tintendruckmaschine in einem nichtdruckenden Modus, z.B. einem Reinigungsmodus oder einem Wartungsmodus, betrieben, bevorzugt wenigstens zeitweise, z.B. durch Wechsel vom druckenden in den nichtdruckenden Modus. Weiterhin wird erfindungsgemäß im nichtdruckenden Modus (und nicht im druckenden Modus, d.h. nicht in der Produktivphase der Maschine) der Druck p1 in der Vorlaufleitung mit einem ersten Drucksensor und der Druck p2 in der Rücklaufleitung mit einem zweiten Drucksensor gemessen. Die erhaltenen Messwerte p1 und p2 im nichtdruckenden Modus können in vorteilhafter Weise dazu genutzt werden, Rückschlüsse zu ziehen bzw. rechnergestützt Berechnungen hierzu anzustellen, die es ermöglichen, zu vermeiden, Komponenten, welche tatsächlich fehlerfrei funktionieren, unnötigerweise zu tauschen. Das erfindungsgemäße Betreiben der Maschine im nichtdruckenden Modus und das Messen der Drücke im nicht druckenden Modus kann in vorteilhafter Weise dazu verwendet werden, die Drucksensoren auf einfache Weise auf fehlerfreies Arbeiten zu überprüfen. Hierzu sind keine zusätzlichen und teuren Komponenten, insbesondere Prüfmittel, erforderlich. Zudem kann das Überprüfen automatisiert erfolgen und daher gewinnbringend regelmäßig erfolgen. Beobachtete Druckfehler können auf diese Weise ggf. auf einen nicht korrekt eingestellten Tintendruck und insbesondere Meniskusdruck (Druck der Tinte an der Düsenöffnung) zurückgeführt werden, anstatt fälschlicherweise anzunehmen, ein Druckkopf sei defekt und müsse getauscht werden. Die erlangte Erkenntnis, dass wenigstens einer der Drucksensoren nicht korrekt misst, kann solche Fehlschlüssen und daraus entstehende, unnötige Kosten verhindern.

Wenn nach den erfindungsgemäßen Maßnahmen sichergestellt wurde, dass die Drucksensoren ordnungsgemäß messen, so kann der so genannte Meniskusdruck an den Druckköpfen fehlerfrei eingestellt oder nachgeführt werden. Wenn auch diese zusätzliche Maßnahme nicht zu einem besserem Druckergebnis führ, so können fehlerhafte Druckköpfe getauscht werden.

Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung kann sich dadurch auszeichnen, dass im nichtdruckenden Modus Druckköpfe gereinigt werden und dabei Tinte ausgestoßen wird und dass das Messen der Drücke p1 und p2 im nichtdruckenden Modus und zu einem Messzeitpunkt, nämlich vor dem Tinten-Ausstoßen oder direkt vor dem Tinten-Ausstoßen, erfolgt.

Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung kann sich dadurch auszeichnen, dass die Tintenleitungen mit Tinte gefüllt sind und dass die Drücke p1 und p2 Tintendrücke sind. Bei dieser Variante sind also die Tintenleitungen mit Tinte gefüllt (so genannte "Nass"-Prüfung). Bei der Nass-Prüfung stehen mögliche Pumpen im Tintenkreislauf zumindest für die Messdauer still und der Wert des Volumenstroms an Tinte ist Null.

Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung kann sich dadurch auszeichnen, dass die Druckdifferenz Δp = p1-p2 oder Δp = p2-p1 rechentechnisch bestimmt wird und eine Warnung ausgegeben wird, falls Δp < > ρ^∗g^∗Δh, wobei ρ die Dichte der Tinte, g die Erdbeschleunigung und Δh = h1-h2 oder Δh = h2-h1 die Differenz der Höhen h1 und h2 der beiden Drucksensoren sind. ρ^∗g^∗Δh ist ein fester, bekannter Wert und kann in einem elektronischen Speicher für die Berechnung bereitgestellt werden. Weicht Δp von diesem Wert ab, so arbeitet wenigstens einer der beiden Sensoren nicht korrekt. Wartungsarbeiten können daher auf die Sensoren beschränkt werden und insbesondere brauchen nicht die teuren Druckköpfe gewartet oder gar gewechselt werden.

Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung kann sich dadurch auszeichnen, dass im nichtdruckenden Modus Tinte nachgefüllt oder gewechselt wird und dabei die Tintenleitungen leer gepumpt werden und dass das Messen der Drücke p1 und p2 im nichtdruckenden Modus und zu einem Messzeitpunkt, nämlich nach dem Leerpumpen oder direkt nach dem Leerpumpen, erfolgt.

Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung kann sich dadurch auszeichnen, dass die Tintenleitungen nicht mit Tinte gefüllt sind und dass die Drücke p1 und p2 Luftdrücke sind. Bei dieser Variante sind also die Tintenleitungen nicht mit Tinte gefüllt, sondern mit Luft (so genannte "Trocken"-Prüfung).

Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung kann sich dadurch auszeichnen, dass die Druckdifferenz Δp = p1-p2 oder Δp = p2-p1 rechentechnisch bestimmt wird und eine Warnung ausgegeben wird, falls Δp < > 0.

Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung kann sich dadurch auszeichnen, dass ein Rechner bereitgestellt wird, welcher das rechentechnische Bestimmen ausführt, und dass der Rechner das Messen der Drücke p1 und p2 zu dem Messzeitpunkt automatisch startet.

Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung kann sich dadurch auszeichnen, dass der Rechner die Werte der Drücke p1 und p2 mehrerer Messzeitpunkte abspeichert, einen Trend der Messwert berechnet und eine Warnung ausgibt, falls der Trend einen vorgegebenen Wert überschreitet.

Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung kann sich dadurch auszeichnen, dass der Druck p1 in einem Vorlaufverteiler der Vorlaufleitung gemessen wird und dass der Druck p2 in einem Rücklaufverteiler der Rücklaufleitung gemessen wird.

Die Merkmale der Erfindung, der Weiterbildungen der Erfindung und der Ausführungsbeispiele zur Erfindung stellen auch in beliebiger Kombination miteinander vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung dar. Weiterbildungen der Erfindung können zudem die - im obigen Abschnitt "Technisches Gebiet der Erfindung" offenbarten - Einzelmerkmale oder Merkmalskombinationen aufweisen.

Die Erfindung und deren bevorzugte Weiterbildungen werden nachfolgend unter Bezug auf die Zeichnungen anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Einander entsprechende Merkmale sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.

Die Zeichnungen zeigen:

Figur 1

Eine Vorrichtung zur Durchführung der Erfindung; und

Figur 2

ein erfindungsgemäßes Verfahren in bevorzugter Ausführungsform.

Figur 1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform einer Vorrichtung, mit welcher das erfindungsgemäße Verfahren durchführbar ist. Gezeigt ist eine Tintendruckmaschine 1 für das Bedrucken von Bogen oder Bahnen aus Bedruckstoff, insbesondere eine Maschine für die industrielle Produktion von Druckprodukten, z.B. Akzidenzien oder Verpackungen.

Die Maschine 1 umfasst eine Einrichtung 2 zur Versorgung mit Tinte; kurz eine Tintenversorgung 2. Diese wiederum umfasst einen Vorratsbehälter 3 für die Tinte und Tintenleitungen 4, d.h. eine Vorlaufleitung 4a mit einer Vorlaufpumpe 5a und eine Rücklaufleitung 4b mit einer Rücklaufpumpe 5b. Die Leitung 4a führt zu einem Vorlaufverteiler 6a, von wo die Tinte zu den Druckköpfen 8 gelangt. Von dort gelangt nicht verdruckte (zirkulierende oder umgewälzte) Tinte zu einem Rücklaufverteiler 6b und schließlich zurück zum Vorratsbehälter 3. Zwischen dem Vorlaufverteiler und dem Rücklaufverteiler kann optional ein sogenannter Bypass 7 vorgesehen sein. Der Vorlaufverteiler kann Teil der Vorlaufleitung und der Rücklaufverteiler Teil der Rücklaufleitung sein.

Im nicht dargestellten druckenden Modus (nachfolgend M1) stoßen die Druckköpfe 8 Tintentropfen entsprechend druckbild-korrespondierenden Ansteuerung aus und erzeugen auf diese Weise das Druckbild auf dem Bedruckstoff. Im dargestellten, nichtdruckenden Modus (nachfolgend M2), z.B. in einem Reinigungsmodus oder Wartungsmodus, stoßen die Druckköpfe Tintentropfen 31 z.B. in eine sogenannte Purge-Wanne 9 aus.

Der statische Druck der Tinte in den Druckköpfen 8 und insbesondere an den Austrittsöffnungen deren Tintendüsen, der sogenannte Miniskusdruck, wird (z.B. im nichtdruckenden Modus M2) primär durch die Höhendifferenz Δh = h2 - h1 der Höhe h2 der Anordnung des Rücklaufverteiler 6b (oder eines daran angeordneten Drucksensors) in der Vertikalen und der Höhe h1 der Anordnung des Vorlaufverteilers 6a (oder eines daran angeordneten Drucksensors) in der Vertikalen bestimmt (oder umgekehrt Δh = h1 - h2, bei entsprechend umgekehrter Höhenanordnung der beiden Verteiler).

Mittels eines ersten Drucksensors 20 kann der Druck p1 der Tinte (oder im leergepumpten Zustand) des Luftdrucks in der Vorlaufleitung 4a und/oder im Vorlaufverteiler 6a gemessen werden; entsprechend mit einem zweiten Drucksensor 21 der Druck p2 in der Rücklaufleitung 4b und/oder im Rücklaufverteiler 6b. Derart erhaltene Messsignale oder Messdaten können über Leitungen 23a an einen Rechner 22 der Maschine 1 oder der Vorrichtung 2 übermittelt werden. Vom Rechner verarbeitete Signale und/oder Daten, z.B. auf Basis einer berechneten Druckdifferenz Δp = p2 - p1 (oder umgekehrt Δp = p1 - p2 je nach Höhenanordnung der beiden Verteiler 6a und 6b), können als Steuer- oder RegelSignale (oder -Daten) über Leitungen 23b an die Pumpen 5a und 5b übermittelt werden.

Die gezeigte Vorrichtung 2 versorgt auf diese Weise zirkulierend die Druckköpfe 8 mit Tinte 30 und die Druckköpfe erzeugen auf diese Weise Tintentropfen 31 für das Drucken.

Figur 2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens mit den Verfahrensschritten 40 bis 49. Ein solches Verfahren kann mit einer Vorrichtung wie in Figur 1 gezeigt durchgeführt werden.

Im Verfahrensschritt 40 erfolgt das Bereitstellen der erforderlichen Komponenten, z.B. des Vorratsbehälters 3, der Druckköpfe 8, der Tintenleitungen 4, der Drucksensoren 20 und 21 und des Rechners 22.

In Verfahrensschritt 41 befindet sich die Druckmaschine 1 im druckenden Modus M1, d.h. die Maschine ist produktiv und es werden Druckprodukte durch Übertragen von Tintentropfen 31 auf einen Bedruckstoff erzeugt.

In Verfahrensschritt 42 befindet sich die Druckmaschine 1 im nichtdruckenden Modus M2, d.h. die Maschine ist nicht produktiv; beispielsweise wird eine Druckkopfreinigung, ein Tintenwechsel oder eine Wartung durchgeführt. Die Maschine kann vom Modus M1 in den Modus M2 überführt werden, entweder automatisch oder durch Bedienereingriff.

Im optionalen Verfahrensschritt 43 wird wenigstens ein Teil der Versorgungseinrichtung 2 leergepumpt, z.B. die Tintenleitungen 4 und/oder die Verteiler 6a und 6b. Dies kann z.B. zur Vorbereitung eines Tintenwechsels erfolgen. Dieser Schritt zusammen mit dem nachfolgenden Schritt des Messens wird "Trocken"-Prüfung genannt, da die Messungen in tintenfreien Leitungen erfolgen.

In Verfahrensschritt 44 erfolgt eine Druckmessung: der erste Drucksensor 20 misst den Druck p1 der Tinte oder (im optional leergepumpten Zustand) der Luft in der Nähe des Vorlaufverteilers 6a; der zweite Drucksensor 21 misst entsprechend den Druck p2 oder der Luft in der Nähe des Rücklaufverteilers 6b. Die Drucksensoren können hierzu an oder in den Verteilern angebracht sein.

Im optionalen Verfahrensschritt 45 werden die Druckköpfe 8 gereinigt und dabei werden Tintentropfen 31 (allerdings nicht zum Drucken!) ausgestoßen, bevorzugt in die Purge-Wanne 9. Dieser Schritt zusammen mit dem vorausgehenden Schritt des Messens wird "Nass"-Prüfung genannt, da die Messungen in tintengefüllten Leitungen erfolgen.

Das Messen 44 erfolgt in einer ersten Variante bevorzugt entweder zu einem Messzeitpunkt t vor dem Reinigen bzw. Tintenausstoßen gemäß Schritt 45 und besonders bevorzugt direkt vor dem Reinigen 45 bzw. Tintenausstoßen. Dabei wird bevorzugt ein ständiges Umwälzen oder Zirkulieren der Tinte unterbrochen. Es werden hierbei mit p1 und p2 die Drücke der flüssigen Tinte gemessen ("nass"). Oder aber das Messen 44 erfolgt in einer zweiten Variante bevorzugt zu einem Messzeitpunkt t nach dem optionalen Leerpumpen 43, besonders bevorzugt direkt nach dem Leerpumpen. Es werden hierbei mit p1 und p2 Luftdrücke der Umgebungsluft gemessen ("trocken").

In der ersten Variante erfolgt in Verfahrensschritt 46 ein rechentechnisches Bestimmen (unter Einsatz des Rechners 22) der Druckdifferenz Δp = p2 - p1 (oder Δp = p1 - p2) der Tintendrücke und in Verfahrensschritt 48 die Ausgabe einer bevorzugt optischen oder akustischen Warnung, falls gilt: Δp < > ρ · g · Δh. Dabei ist ρ die Dichte der Tinte, g die Erdbeschleunigung und Δh = h2 - h1 (oder Δh = h1 - h2). Dabei sind h1 und h2 wiederum die Höhen (Positionen in der Vertikalen) der messenden Sensoren 20 und 21 (oder der Messorte, d.h. der Verteiler 6a und 6b, sofern die Sensoren an den Verteilern angebracht sind).

In der zweiten Variante erfolgt in Verfahrensschritt 46 ein rechentechnisches Bestimmen der Druckdifferenz Δp = p2 - p1 (oder Δp = p1 - p2) der Luftdrücke und im Verfahrensschritt 48 dann die Ausgabe einer bevorzugt optischen und/oder akustischen Warnung, falls gilt: Δp < > 0. Der Unterscheid zwischen den Luftdrücken in der Höhe h1 und der Höhe h2 (d.h. der Positionen der messenden Sensoren in der Vertikalen) kann dabei vernachlässigt werden.

Das Bestimmen der Druckdifferenz Δp (je nach Version "trocken" oder "nass") erlaubt es, die beteiligten Drucksensoren auf ordnungsgemäße Funktion und auf Einhalten einer vorgegebenen Messgenauigkeit, +/- 1 mbar, zu prüfen.

Es können mehrere, gleiche Messungen und Berechnungen für Δp für über einen vorgegebenen Zeitraum (mehrere Messzeitpunkte, z.B. 5 oder 10), von z.B. einer Sekunde Dauer, erfolgen und es kann als Ist-wert ein Mittelwert gebildet werden, welcher mit einem vorgegebenen Soll-Wert verglichen wird.

Das Starten der Messung in beiden Varianten kann automatisch vom Rechner 22 erfolgen oder alternativ "von Hand", d.h. durch einen Eingriff eines Maschinenbedieners.

Der Rechner 22 kann gemäß optionalem Verfahrensschritt 47 die gemessenen Drücke p1 und p2 mehrerer Messzeitpunkte t abspeichern und daraus einen zeitlichen Trend berechnen und gemäß Verfahrensschritt 48 eine optische oder akustische Warnung ausgeben, falls dieser berechnete Trend einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet (oder unterschreitet).

1

Tintendruckmaschine

2

Versorgungseinrichtung für Tinte

3

Vorratsbehälter

4

Tintenleitungen

4a

Vorlaufleitung

4b

Rücklaufleitung

5a

Vorlaufpumpe

5b

Rücklaufpumpe

6a

Vorlaufverteiler

6b

Rücklaufverteiler

7

Bypass

8

Druckköpfe

9

Purge-Wanne

20

erster Drucksensor

21

zweiter Drucksensor

22

Rechner

23a, 23b

Signal- und/oder Datenleitungen

30

Tinte

31

Tintentropfen

40 bis 49

Verfahrensschritte

M1

druckender Modus

M2

nichtdruckender Modus, z.B. Reinigungsmodus

t

Messzeitpunkt oder Messzeitpunkte

p1

Druck der Tinte in der Vorlaufleitung oder Luftdruck

p2

Druck der Tinte in der Rücklaufleitung oder Luftdruck

Δp

Druckdifferenz

h1

Höhe des ersten Tintensensors

h2

Höhe des zweiten Tintensensors

Δh

Höhendifferenz