用于阻尼在喷墨印刷机油墨用的管道中的压力峰值的方法与流程

本发明涉及一种具有权利要求1所述特征的、用于阻尼在喷墨印刷机的油墨用的管道中的压力峰值的方法。

背景技术：

在采用一个或者多个印刷头进行印刷时需要的是，印刷头被供应有待印刷的油墨。为此，一般设置有储存容器、泵和供应管道(或复杂的管道系统，所谓的歧管)，其中，在所谓的循环系统中，油墨从储存容器被泵送至印刷头，并且，未被印刷的油墨又从印刷头被泵送回到储存容器中。在此，也可以在油墨供应管道中与印刷头并联地设置有所谓的旁路。如果对印刷品质和可靠性的要求很高，那么特别是使用循环的油墨供应。循环供应的优点是，一方面提供这种可能性：将包含的空气从印刷头的喷嘴的区域中输送出去，并且另一方面，提供并且维持油墨的期望的温度。

对油墨供应的主要要求之一是，对所谓的弯月面压力(Meniskus-Druck)的稳定性的要求。该弯月面压力是油墨在印刷头的喷嘴的开口处的压力。该压力的公称值相对于环境而言一般是轻微负的(例如在大约-5mbar至大约-10mbar之间)。为了确保该压力，经常使用已调节到确定的额定压力的泵。

不同颜色用的印刷头一般连接到歧管上并且彼此平行。在此，一般设置有所谓的供应侧用的歧管和所谓的返回侧用的歧管(油墨供入和油墨导出)。在歧管中相应的压力在此是配属给该歧管的泵所用的调节参量。返回歧管或供应歧管中的额定压力由以下参量来求取：期望的弯月面压力、(油墨用的通道的)印刷头内部阻力部位的分布、和歧管在弯月面平面上的流体静力高度。对于弯月面压力的计算，可以将上述两个歧管上的压力作为势能考虑，所述势能分布在印刷头内部的阻力部位上。

在印刷期间，视待印刷的图像内容以及所伴随的油墨消耗而定，通过相应的管道中和印刷头内部的油墨通道中的油墨体积流发生调制(波动)会产生压力调制(波动)。因为上述调节参量(上述两个压力)在相应的歧管中被测量，因此这些调节参量不能够检测到至印刷头的输入管道中(和特别是在印刷头内部)的压力下降。

除了所提及的压力下降之外，然而从泵至歧管的输入管道也产生了压力下降，该压力下降虽然被压力传感器所检测，然而在各种情况下不能被调整成需要的带宽(范围)。在此，该带宽从图像信息和印刷速度(也就是说，最终从油墨消耗)得出。由于这个原因，需要阻尼在歧管中的压力调制(波动)。

US 8,042,902 B2描述了对通过将膜片划分成两部分的阻尼器的液体腔室中液体体积进行求取。优选地，在此涉及到阻尼器的总体积的一半，从而膜片可以在阻尼器内部振动，而不会靠置到阻尼器壳体的壁上。通过比较压力波动来求取到体积，所述压力波动在阻尼器上由于液体泵的脉冲而产生。如此实现所述求取：其中，首先使膜片后方的较小的空气腔室的体积与较大的缓冲器体积相脱耦，并且，然后是上述两个体积相耦合。在认识到的空气体积大的情况下，上述两个测得的脉冲振幅被换算成阻尼器中的空气体积进而换算成液体体积。所述的求取能够在印刷间歇中被重复，以便检验膜片的工作点。

技术实现要素：

本发明的任务在于，提出一种相对于现有技术有所改善的方法，本方法能够实现，可靠地阻尼在喷墨印刷机的油墨用的管道中的压力峰值。

该任务通过具有权利要求1的特征的方法得以解决。

根据本发明的用于阻尼在喷墨印刷机的油墨用的管道中的压力峰值的方法，其中，管道与腔室相连接，在所述腔室中设置有膜片，并且，所述腔室被所述膜片划分成填充空气的第一腔和填充油墨的第二腔，并且，所述第一腔与填充空气的缓冲器相连接，并且，该缓冲器与空气泵相连接，本方法包括步骤a-c：

a)将空气泵送到所述第一腔中，直至所述腔室没有油墨，并且直至所述膜片靠置到所述腔室的一壁上，或者直至所述膜片的应力开始基本上线性上升，然后

b)将空气从所述第一腔泵送出去，直至所述腔室填满油墨，并且直至所述膜片靠置到所述腔室的一壁上，或者直至所述膜片的应力开始基本上线性上升，其中，求取到泵送周期数值，然后

c)将空气泵送到所述第一腔中，其中，基本上经历已求取到的泵送周期数值的一半，

或者

本方法包括步骤d-f：

d)将空气从所述第一腔泵送出去，直至所述腔室填满油墨，并且直至所述膜片靠置到所述腔室的一壁上，或者直至所述膜片的应力开始基本上线性上升，然后

e)将空气泵送到所述第一腔中，直至所述腔室没有油墨，并且直至所述膜片靠置到所述腔室的一壁上，或者直至所述膜片的应力开始基本上线性上升，其中，求取到泵送周期数值，然后

f)将空气从所述第一腔泵送出去，其中，基本上经历已求取到的泵送周期数值的一半。

根据本发明的方法允许了可靠地阻尼在喷墨印刷机的油墨用的管道中的压力峰值。

根据本发明的方法可以包括另一步骤：g)借助在步骤a至c或者d至f之后被引导到其静止位置中的膜片来阻尼压力峰值。

本发明的一个优选的改进方案的特征可以在于，测量——在空气泵中的、在缓冲器中的、在第一腔中的、或者在连接这三者的管道中的——空气压力，优选借助于压力传感器。

本发明的一个优选的改进方案的特征可以在于，只要测得的空气压力开始显著地(优选基本上线性地)上升，就停止步骤a)或者步骤e)。

本发明的一个优选的改进方案的特征可以在于，只要测得的空气压力开始显著地(优选基本上线性地)下降，就停止步骤b)或者步骤d)。

本发明的一个优选的改进方案的特征可以在于，软管泵作为泵存在，并且，所述泵送周期通过所述泵的马达的步进数来求取。所述泵的马达优选是步进马达(Schrittmotor)，其中，各个步进(Schritte)可以是马达转圈数的份额。经计数的泵送周期可以是非整数的，例如可以是有理数。替代地，可以使用具有节奏盘(Taktscheibe)的马达或者具有齿轮的马达，并且可以对马达转圈执行计数。

本发明的一个优选的改进方案的特征可以在于，油墨的压力被保持恒定。

附图说明

以下参照附图根据至少一个优选实施例更详细地说明本发明以及本发明在结构上和/或在功能上有利的改进方案。在附图中彼此相应的元件分别具有相同的附图标记。附图示出了：

图1：喷墨印刷机的油墨供应系统在执行根据本发明的方法时的示意图；

图2：在执行根据本发明的方法期间分别处于三个不同的状态中的图1的局部示意图。

具体实施方式

在图1中示出的油墨供应系统或油墨供应装置1给印刷头2供应油墨。传统的印刷头在其内部具有用于油墨的多个最小通道。这些通道能够简单地理解成流动阻力部位(Flieβ-)2a和2b。用于印刷头的油墨首先储存在油墨储存容器3中并且从该处经过油墨管道4(在所述油墨管道4中设置有泵5)输送至印刷头2的输入侧。此外，在油墨管道4中设置有阀6，所述阀6可以被打开和闭合。在输出侧上，印刷头2通过油墨管道7(在所述油墨管道7中设置有泵8)与油墨储存容器3连接。在该回流管道中设置有阀9，所述阀9可以被打开和闭合。所述的情况允许了，油墨可以循环经过印刷头2，也就是说，未被使用的油墨被泵送回到油墨储存容器中。在油墨供应装置的所谓的供应侧上还设有管道系统27(所谓的歧管Manifold)，所述管道系统27可以构成复杂的管道系统，并且为了简单起见在附图中仅仅示意地示出。在油墨供应系统的所谓的返回侧上，同样可以设有管道系统或所谓的歧管28。该歧管28在图1中也简化地示出。

在上述两个油墨管道4和7中或在上述两个歧管27和28中可能会产生压力峰值，所述压力峰值通过下述的措施进行阻尼。压力峰值在此可能是油墨液体的压力的波动(或者说调制Modulation)，例如由泵引起的压力脉冲或者如下压力脉冲：该压力脉冲由于印刷过程启动或者停止进而由于随之发生的提高的或者下降的油墨消耗所引起。

供应侧(油墨管道4或歧管27)通过油墨管道15与腔室10连接。腔室10在其内部具有膜片11，所述膜片11将该腔室10划分成第一腔10a和第二腔10b。优选地，该腔室10对称地构造，并且，该膜片11中心地设置。相应地，返回侧(油墨管道7或歧管28)通过油墨管道20与腔室16连接。在该腔室16中也设置有膜片17，所述膜片17将该腔室16的内腔划分成第一腔16a和第二腔16b。

只要相应的膜片11或17处于其静止位置，则腔室10或16的相应的第二腔10b或16b被油墨填充。只要相应的膜片处于其静止位置，则上述两个对置的第一腔10a或16a相反地被空气填充。通过空气泵13给第一腔10a或16a填充空气。空气管道14从该空气泵13引导至缓冲器12，并且从缓冲器12继续引导至第一腔10a。在空气泵13与缓冲器12之间设置有阀21，所述阀21可以打开和闭合。在缓冲器12与第一腔10a之间设置有压力传感器25。相应地，空气管道19经由缓冲器18引导至第一腔16a。在空气管道19中也设置有能够打开和闭合的阀22和设置有压力传感器26。

下面参见图2可以看出，在中间的视图中示出了腔室10，该腔室10示例性具有两个腔10a和10b以及具有处于其静止位置中的膜片11。当在膜片11的两侧上(也就是说，在第一腔10a或第二腔10b中)存在相同体积的空气或油墨时，则膜片11在此处于静止位置(只要该腔室10关于这两个体积以对称方式构造并且该膜片11设置在中心的话)。相应地也适用于腔室16。

不同的是，在图2的左侧示出以下情形。膜片11从其静止位置摆出并且在腔室10内部靠置在该腔室10的壁23上。在此，第二腔10b的体积基本上完全消失。相应地，在图2的右侧示出相反的情形，在该情形中，膜片11如此从其静止位置摆出，使得第一腔10a的体积基本上完全消失。在此，膜片11靠置到腔室10的另一壁24上。代替壁23或24，在腔室10内部也可以设置止挡，膜片11在其相应的摆出位置中靠置到所述止挡上。相应地，也适用于腔室16。该壁23或者相应的止挡在此优选如此设计，使得油墨在运行情况下不被膜片11截流，也就是说，油墨能够继续流动。对此，上述壁优选是格栅，其中，膜片11靠置到格栅上，并且，油墨在格栅后方流动。此外可以设置为，膜片11不是运动直至相应的壁，而是仅仅运动如此程度以使得直至该膜片11的应力基本上开始线性上升，例如因为该膜片11开始延展。这种上升在此可以是正向或者负向的。这个从膜片11的基本恒定的应力向基本线性上升的应力过渡的时刻，通过相应的空气压力变化能够借助压力传感器25或者26测量。

下面现在要说明根据本发明的方法的流程，本方法能够借助之前所述的油墨供应装置来执行。

由于油墨流的调制(波动)所产生的压力波动不仅涉及到供应侧而且涉及到返回侧，也就是说，不仅涉及到油墨管道4或歧管27，而且涉及到油墨管道7或歧管28。视印刷头2的上述两个流动阻力部位2a和2b的大小而定，油墨的消耗流由供应流的提高和返回流的下降共同形成。由于这个原因而有利的是，在上述两个歧管27、28上设置或执行有对可能的压力峰值进行阻尼的阻尼装置(阻尼件10和16)。

供应侧或返回侧上的相应的阻尼通过上述两个腔室10和16(或其应用)实现。相应的第二腔10b或16b中的油墨压力基本上与所配属的歧管27或28中的油墨压力相同。但是，通过将相应的腔室10或16设置在不同于相应的歧管27或28的高度上，能够得出压力细微的偏差。

上述两个第一腔10a和16a如上述那样被填充有空气，并且与相应的缓冲器12或18连接，其中，相应的缓冲器12或18确定了作为阻尼器起作用的腔室10或16的弹簧刚度。

相应的膜片11或17在此如此实施和设置，使得它们在其静止位置没有构建固有应力或者仅仅构建非常小的固有应力，从而在静止位置中只有相应的第一腔10a或16a的空气体积与分别所配属的缓冲器12或18的空气体积一起影响到在供应侧或返回侧上的阻尼器的相应的弹簧刚度。在分别所配属的空气管道中的空气体积可能如此小，使得其可以被忽略不计。

油墨流调制(波动)的极端情况是：从未印刷面到全速印刷情况下的满版间的过渡。在这样的过渡中，油墨消耗由于墨滴喷出而突然剧烈地上升。所需的体积流在此在10毫秒至20毫秒以内跳跃到最大值，由此，在输入管道中导致了油墨液体中压力突然的下降。根据本发明的阻尼器因此设计为使得油墨液体量能够由第二腔10b和/或16b提供，所述油墨液体量在经由泵5所实现的油墨供应用的调节回路的反应时间期间(大约0.5秒)被消耗。通过将油墨从相应的阻尼器的腔室10或16取出，应实现了油墨液体的压力基本不变。

以下给出了确定尺寸的实例：在印刷速度v假定为1m/s，印刷宽度b为1m，分辨率r为20μm并且印刷液滴的质量大小(体积)V为4pL(微微升)的情况下，得出在印刷时最大的体积流为540mL/min(v*b*V/r²)。在调节回路的反应时间(大约0.5秒)的情况下，由此得出阻尼器必须能够提供体积4.5mL，而该阻尼器的膜片不会如此程度地摆出，使得该膜片会开始延展并且阻尼器的弹簧刚度由此会突然地增大。在另一假定中：允许通过从阻尼器的油墨体积中消耗油墨所导致的压力变化应是大约5mbar，则得出了阻尼器的油墨体积是大约1L(由相互关系p*V＝恒定值来得出)。

现在为了使阻尼器的膜片能够实施足够大的行程，而不会使该膜片的固有应力大大增加，那么该膜片必须处于其中间位置(或者说静止位置)并且尽可能地保持在该状态，由此该膜片能够向两侧自由地振动。

但是，该膜片的位置一般是不确定的，并且，在其静止位置中，在该膜片的两侧上仅存在均衡的压力平衡，也就是说，该膜片一侧上的空气压力与该膜片另一侧上的油墨液体的运行压力相同。

因为对膜片的位置进行直接测量(例如通过直接探测该膜片位置的传感器，这并不是没有其它可能性)，因此根据本发明设置为：如下所述地求取到该膜片的静止位置，并且，以这种方式将该膜片引导到其静止位置：

首先，空气被泵送到第一腔10a或16a中，直至腔室10或16(或者说其第二腔10b或16b)已经没有油墨并且该膜片11或17靠置到该腔室的壁23上。在膜片靠置到壁23上的时刻，空气压力开始线性上升。这种上升根据一特性曲线进行，所述特性曲线通过缓冲器12或18的体积和第一腔10a或16a的体积得出。在达到如下空气压力时，该空气压力能够被商用常规压力传感器25或26足够准确地测量到并且该空气压力能够标示出所述上升，那么停止将空气泵送到相应的第一腔中。现在，通过将空气泵13切换，使空气从腔室的相应的第一腔10a或16a泵出，直至该腔室(或者说该腔室的相应的第二腔10b或16b)填充油墨并且膜片靠置在该腔室的壁24上。现在，空气压力朝真空方向开始下降。借助于压力传感器25或26又轻易地求取到膜片靠置到壁上的时间点，因为该压力开始基本上线性地或者大致线性地下降。在从第一腔泵送空气时，求取到泵送周期数值，所述泵送周期数值在膜片靠置到壁23与靠置到壁24上之间实现。为此，例如可以对泵的马达的步进数或者转圈数(回转数)进行计数。最后，空气又被泵送到腔室10或16的第一腔10a或16a中，其中，基本上经历了之前求取到泵送周期数值的一半。这在腔室对称构造的情况下适用。如果腔室的上述两个腔的体积V1和V2相互处于V1/V2<1或者>1的比例关系，那么在再次填充时泵送周期数值被相应地适配。

以这种方式，使膜片能够在使用现有泵和在使用压力传感器的情况下以简单的方式被置于其静止位置。膜片在其静止位置中的定位(如上所述地)主要用于阻尼器的没有错误地工作，以便能够可靠地阻尼在油墨管道中的压力峰值。

油墨的运行压力在之前所述的过程中优选依然存在。

所述的方法也能够以其它顺序进行，其中，首先从第一腔10a或16a泵送空气，并且然后又将空气泵送到第一腔中，其中，该膜片首先靠置到壁24上并且然后靠置到壁23上。在这个相反的方法中，最后将空气从第一腔中泵送出去，其中，基本上经历了泵送周期的已求取到的数值的一半。

也在膜片一次性设定调节或定心之后(也就是说，已经处于其静止位置之后)，可能需要进行再调整/重新定心，例如：a)因为温度已经变化，或者b)因为环境空气压力(天气)已经变化。情况a是不太重要的，因为装置1优选位于已调温的环境中。在情况b中，可以设置持续的空气压力测量。在环境空气压力以确定的预设值变化时，需要重新定心。对于重新定心有两种可能性：或是在印刷间歇期间，或是在印刷运行中。

根据本发明可选的方法可以如下地执行：泵5这样控制，以使得膜片11被引导到壁24上。在此，第一腔10a的体积V1消失。缓冲器12(或其体积VP)与此同时与大气相连接。随后，缓冲器被加载空气压力p_空气，所述空气压力被这样测量，使得该膜片11被引导到其静止位置(在油墨的给定的运行压力p_运行的情况下)。在此，空气压力根据公式p_空气＝((VP+V1)/VP)*p_运行来计算。

附图标号列表：

1 油墨供应装置

2 印刷头

2a 阻力部位

2b 阻力部位

3 油墨储存容器

4 油墨管道(供应侧)

5 泵

6 阀

7 油墨管道(返回侧)

8 泵

9 阀

10 腔室

10a 第一腔

10b 第二腔

11 膜片

12 缓冲器

13 空气泵

14 空气管道

15 油墨管道

16 腔室

16a 第一腔

16b 第二腔

17 膜片

18 缓冲器

19 空气管道

20 油墨管道

21 阀

22 阀

23 壁

24 壁

25 压力传感器

26 压力传感器

27 管道系统(歧管)

28 管道系统(歧管)