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Die Erfindung betrifft einen Inkjetkopf gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, 5, 7 und 8.
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Stand der Technik
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Aus dem Stand der Technik sind digitale Inkjetdruckmaschinen bekannt, welche eine Mehrzahl von Inkjetdruckköpfen zum Mehrfarbendruck aufweisen. Dabei erfolgt eine Relativbewegung zwischen einem zu bedruckenden Medium und den Inkjetdruckköpfen. Bei sogenannten Drop-on-demand-Inkjetköpfen werden einzelne Inkjettropfen von Düsen des Inkjetdruckkopfs gezielt ausgestoßen und wird so ein Bild auf dem Bedruckstoffmedium erzeugt.
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Nach dem Piezoprinzip arbeitende Inkjetdruckköpfe weisen Piezoaktuatoren auf, welche mit einem Steuerstrom in einer speziellen Wave-Form angesteuert werden können, wie dies beispielsweise in der
US 9,272,511 in B2 beschrieben ist.
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Für eine hohe Genauigkeit im Druckbild ist es erforderlich, dass die Düsen die Tintentropfen in einem definierten Winkel ausstoßen und die Düsen nicht beliebig schräg spritzen. Sofern schräg spritzende Düsen in Inkjetdruckköpfen vorliegen, und der Austrittswinkel außerhalb einer vorgesehenen Toleranz liegt, so wird die entsprechende Düse deaktiviert. Die im Bereich dieser Düse fehlende Tinte muss dann durch die Nachbardüsen kompensiert werden. Die Kompensation erfolgt dadurch, dass die Nachbardüsen mehr Tinte, das heißt größere Tintentropfen, ausstoßen. Diese Kompensation ist dabei nicht ohne Nebenwirkungen auf die Druckgeschwindigkeit, die Druckqualität und auf die Bandbreite der zu bedruckenden Substrate.
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Um den Einfluss einer schräg spritzenden Düse, das heißt eines schrägen Austrittswinkels, auf die Qualität des Druckbildes auf dem Bedruckstoffsubstrat zu verringern, werden gemäß dem Stand der Technik die Druckköpfe in einem sehr engen Abstand zu dem zu bedruckenden Substrat angeordnet. Durch den geringen Abstand zwischen Düse und zu bedruckendem Substrat wird versucht, die Fehlposition des schräg gespritzten Tropfens in einem noch vertretbaren Toleranzrahmen zu halten. Ein enger Druckkopfabstand gefährdet jedoch die Inkjetköpfe, da es bei fehlerbehafteten Bedruckstoffsubstraten, zum Beispiel Bogen mit leichter Wölbung oder mit Eselsohren, leicht zu einer Kollision von Druckkopf und Bedruckstoffsubstrat kommen kann. Bei einer solchen Kollision wird die hochempfindliche Düsenplatte des Druckkopfes schnell zerstört und der Druckkopf muss ausgetauscht werden. Entsprechend wird bei Druckmaschinen nach dem Stand der Technik ein hoher Aufwand betrieben, um die Inkjetköpfe zu schützen. Erreicht wird dies durch mechanische Schutzelemente und durch die sensorische Überwachung des Bogenlaufs, gefolgt von einem Anhalten der Druckmaschine bei als fehlerbehaftet erkannten Bogen.
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Um deaktivierte oder gleichermaßen um ausgefallene Düsen zu kompensieren und das Vorhandensein von weißen bzw. helleren Linien im Druckbild zu vermeiden, erfolgt nach dem Stand der Technik eine Kompensation durch entsprechende Ansteuerung der Nachbardüsen. Aus diesen Nachbardüsen werden größere Tropfen ausgestoßen. Das Erzeugen dieser großen Tropfen erfordert eine große Anzahl an Sub-Tropfen, welche gemeinsam den eigentlichen Tintentropfen bilden, und somit eine sehr lange Wave-Form bei der Ansteuerung des Piezos der Düse. Die Länge dieser Wave-Form limitiert wiederum die Druckgeschwindigkeit, da die maximale Druckgeschwindigkeit davon abhängt, wie schnell der größte erforderliche Tintentropfen erzeugt werden kann.
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In der
JP 09 29504 A und in der
JP 11 077994 A sind jeweils Inkjetdüsen beschrieben, welche über eine Mehrzahl von ansteuerbaren Piezoelementen verfügen, zur Einstellung des Austrittswinkels eines Inkjettropfens.
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Aufgabenstellung
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Inkjetdruckkopf zu schaffen, welcher zur Erzeugung eines hochgenauen Druckbildes geeignet ist und die Nachteile des Standes der Technik reduziert.
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Technische Lösung
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Gelöst wird diese Aufgabe durch einen Inkjetdruckkopf mit den Merkmalen von Anspruch 1, Anspruch 5, Anspruch 7 und Anspruch 8.
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Allen erfindungsgemäßen Inkjetdruckköpfen ist gemeinsam, dass bei diesen ein Schrägspritzen durch eine gezielte Kompensation des Austrittswinkels über eine entsprechende Ansteuerung der Piezoelemente korrigiert werden kann. Damit lassen sich schräg spritzende Düsen auf ihre ideale Sollposition korrigieren. In anderen Worten: Zur Kompensation einer defekten Düse kann deren Austrittswinkel oder der Austrittswinkel ihrer Nachbardüse gezielt verstellt werden.
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Die erfindungsgemäßen Inkjetdruckköpfe zum Bedrucken eines Bedruckstoffes (Substrate oder Objekte) weisen alle eine Vielzahl von in einer Düsenplatte angeordneten Düsen auf und je Düse mindestens eine Düsenkammer, mindestens einen ansteuerbaren Piezo (Piezoelement bzw. Piezoaktuator) zum Drop-on-demand-Ausstoßen von Tintentropfen, eine Einrichtung zur Anpassung des Austrittswinkels der Tintentropfen auf und eine Steuerung zur Ansteuerung des mindestens einen Piezos.
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Die erfindungsgemäßen Inkjetdruckköpfe besitzen dabei die nachfolgenden Vorteile:
- ■ Bei der Herstellung der Druckköpfe entsteht weniger Ausschuss, da Druckköpfe mit einer größeren Anzahl von schräg spritzenden Düsen nicht aussortiert werden müssen, sondern der Austrittswinkel durch eine entsprechende Ansteuerung und ein Hinterlegen dieser Ansteuerungsregel in der Druckkopfsteuerung reduziert werden kann, was auch in einem geringeren Preis für die Druckköpfe resultiert.
- ■ Mit den erfindungsgemäßen Inkjetdruckköpfen ist auch eine höhere Druckgeschwindigkeit möglich, da kürzere Wave-Formen für die Bildung der Tintentropfen ausreichen.
- ■ Mit den erfindungsgemäßen Inkjetdruckköpfen kann ein größerer Druckkopfabstand realisiert werden, da der Austrittswinkel korrigiert und so die Tropfenpositionierung verbessert werden kann.
- ■ Aufgrund der besseren Tropfenpositionierung können vielfältigere Bedruckstoffsubstrate eingesetzt werden. So können auch sogenannte „small dot papers“ verwendet werden, bei denen nur eine geringe Spreitung der auf dem Bedruckstoff aufgetroffenen Tintentropfen erfolgt.
- ■ Bei den erfindungsgemäßen Inkjetdruckköpfen wird deren Lebensdauer deutlich angehoben und ein Austausch von Inkjetköpfen wird wesentlich seltener erforderlich sein.
- ■ Weil der Wartungsaufwand der Maschine reduziert wird und Stopper aufgrund von fehlerbehafteten Bogen reduziert werden können, kann die Produktivität der Inkjetdruckmaschinen gesteigert werden.
- ■ Die gezielte Beeinflussbarkeit des Austrittswinkels der Düsen kann auch dazu genutzt werden, dass die Düsen eines Inkjetdruckkopfes im Übergangsbereich zwischen zwei Inkjetdruckköpfen einer sogenannten Printbar, das heißt eines Druckbalkens aus mehreren aneinander gereihten Inkjetdruckköpfen, so eingestellt werden können, dass ein mechanisches Feinjustieren der Köpfe zueinander zur Einstellung des Übergangsbereichs nicht nötig ist. Das sogenannte Stitching von zwei aneinander angrenzenden Inkjetdruckköpfen kann folglich vollautomatisch und ohne mechanischen Eingriff erfolgen.
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Gemäß einer ersten Ausführungsvariante von erfindungsgemäßen Inkjetdruckköpfen weist die Einrichtung zur Anpassung des Austrittswinkels der Tintentropfen ein in der Düsenkammer angeordnetes und mittels eines Piezoelements ansteuerbares Flächenelement auf zur Änderung von dessen Position in der Düsenkammer. Durch die Änderung der Position des Flächenelements kann entweder die Geometrie der Düsenkammer verändert werden oder die sich in der Düsenkammer befindliche Tinte kann einen Impuls erfahren.
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In vorteilhafter Weiterbildung ist das Flächenelement mit einer Wand der Düsenkammer verbunden. Das Flächenelement kann als Membran oder als Trennsteg ausgeführt sein. Im Falle, dass das Flächenelement als Membran ausgeführt ist, so kann die Membran die Düsenkammer von einer angrenzenden Kammer trennen. Durch eine entsprechende Ansteuerung des Piezoelements wird die Membran bewegt und damit das Volumen von angrenzender Kammer und folglich auch der Düsenkammer verändert. Durch diese Änderungen kann der Austrittswinkel eines aus der Düse austretenden Tintentropfens eingestellt werden.
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In einer zweiten vorteilhaften Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Inkjetdruckkopfs wird jede Düse aus mehreren Teildüsen gebildet, insbesondere aus zwei oder drei Teildüsen. Von jeder der Teildüsen sind dabei unterschiedlich große Teiltropfen, sogenannte Sub-Tropfen, ausstoßbar, welche sich vor dem Auftreffen auf das Bedruckstoffsubstrat zu einem gemeinsamen Tintentropfen vereinigen. Abhängig von Größe und Geschwindigkeit der verschiedenen Teiltropfen, das heißt abhängig von den Impulsen der unterschiedliche Teiltropfen und des sich ergebenden Gesamtimpulses wird die Flugrichtung des Tintentropfens bestimmt. Indem Teiltropfen mit bestimmten Impulsen generiert werden, kann der Austrittswinkel eines Tropfens gezielt eingestellt werden. In einer vorteilhaften Ausführungsform eines solchen Inkjetdruckkopfs ist dabei jeder Teildüse eine Düsenkammer und ein separat ansteuerbares Piezoelement zugeordnet.
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In einer dritten Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Inkjetdruckkopfes besitzt die Einrichtung zur Anpassung des Austrittswinkels der Tintentropfen mindestens eine mit der Düsenkammer in Verbindung stehende weitere Tintenkammer, sodass ein Austausch von Tinte möglich ist, und ein Piezoelement zur Veränderung des Drucks in der Tintenkammer, wobei im Bereich der Düse durch die Druckveränderung eine Querströmung von Tinte erzeugt wird. Die Querströmung von Tinte bewirkt, dass ein sich im Bereich des Meniskus der Düse ablösender Tintentropfen einen kleinen Impuls erhält, welcher den Austrittswinkel des Tropfens bestimmt.
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In einer vierten Ausführungsvariante von erfindungsgemäßen Inkjetdruckköpfen ist die Düsenkammer unsymmetrisch ausgeformt. Die Einrichtung zur Anpassung des Austrittswinkels der Tintentropfen besitzt eine Steuerung zur Beaufschlagung des Piezoelements mit einer speziellen Wave-Form zur Anpassung der Austrittsgeschwindigkeit der Tropfen. Aufgrund der unsymmetrischen Form der Düsenkammer ergeben sich für unterschiedliche Austrittsgeschwindigkeiten der Tropfen unterschiedliche Austrittswinkel. In vorteilhafter Weiterbildung kann die Düsenkammer in einer ihrer Außenflächen eine Kante aufweisen, wobei unter einer Kante in diesem Fall auch eine Sicke oder ein Knick verstanden wird, oder eine der Außenflächen der Düsenkammer kann stark konkav ausgeformt sein.
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Die beschriebene Erfindung und die beschriebenen vorteilhaften Weiterbildungen der Erfindung stellen auch in Kombination miteinander - soweit dies technisch sinnvoll ist - vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung dar.
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Hinsichtlich weiterer Vorteile und in konstruktiver und funktioneller Hinsicht vorteilhafter Ausgestaltungen der Erfindung wird auf die Unteransprüche sowie die Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren verwiesen.
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Ausführungsbeispiel
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Die Erfindung soll anhand beigefügter Figuren noch näher erläutert werden. Einander entsprechende Elemente und Bauteile sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen. Zugunsten einer besseren Übersichtlichkeit der Figuren wurde auf eine maßstabsgetreue Darstellung verzichtet.
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Figurenliste
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- 1a: die Kompensation einer ausgefallenen Düse nach dem Stand der Technik
- 1b: die Kompensation einer ausgefallen Düse, wie sie nach Verwendung der erfindungsgemäßen Inkjetdruckköpfe ermöglicht wird
- 1c: eine gegenüber der Kompensation von 1b weiter verbesserte Kompensation unter Verwendung von erfindungsgemäßen Inkjetdruckköpfen
- 2a: die Folgen einer schräg spritzenden Düse
- 2b: die Kompensation einer schräg spritzenden Düse durch die Düse selbst bei Verwendung von erfindungsgemäßen Inkjetdruckköpfen
- 3: eine Düse mit geteilter Kammer und zwei Piezos
- 4a: eine erste Ausführungsvariante einer Düse eines erfindungsgemäßen Inkjetdruckkopfs
- 4b: eine Düse in einer zweiten Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Inkjetdruckkopfs in einem ersten Moment
- 4c: die Düse aus 4b in einem später liegenden zweiten Moment bei Austritt eins Tintentropfens
- 4d: eine Düse in einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Inkjetdruckkopfs
- 5a: eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Inkjetdruckkopfs mit drei Teildüsen
- 5b: einen ähnlichen Inkjetdruckkopf wie 5a mit nur zwei Teildüsen
- 6: eine weitere Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Inkjetdruckkopfs mit einer zusätzlichen angrenzenden Tintenkammer
- 7a: eine weitere Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Inkjetdruckkopfs mit einer speziellen Kammerform
- 7b: einen erfindungsgemäßen Inkjetdruckkopf mit einer weiteren alternativen speziellen Kammerform.
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In 1a ist die Wirkung der Kompensation einer ausgefallenen Düse gemäß dem Vorgehen nach dem Stand der Technik dargestellt. In 1a sind in Transportrichtung T die Tintentropfen 201 von sieben nebeneinander angeordneten Düsen einer Printbar eines Inkjetdruckkopfes 1 in starker Vergrößerung angedeutet, wobei die Achsen der Düsen durchnummeriert sind. Die vierte Düse ist ausgefallen oder wurde deaktiviert. Um zu vermeiden, dass im Bereich dieser vierten Düsen weiße Linien, sogenannte „white lines“ entstehen, erfolgt eine Kompensation durch die Nachbardüsen 3 und 5. Um die fehlende Düse auszugleichen, werden Tintentropfen von größerem Radius durch die Düsen 3 und 5 ausgestoßen. Während der Durchmesser der regulären Tintentropfen R1 beträgt, liegt der Radius der kompensierenden Tintentropfen bei einem größeren Kompensationsradius Rc. Zur Erzeugung dieser größeren Tintentropfen der dritten und fünften Düse müssen die Piezoelemente der beiden Düsen 3 und 5 mit einer längeren Wave-Form angesteuert werden.
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In 1b ist eine Kompensation der ausgefallenen 4. Düse und zur Vermeidung einer weißen tintenfreien Linie im Bereich der 4. Düse dargestellt, wie sie bei Druckköpfen mit einer Einrichtung zur Anpassung des Austrittswinkels der Tintentropfen aus den Düsen erfolgen kann: Es erfolgt eine Schrägstellung der Düsen 3 und 5, so dass die Düse 3 an der Position 3.1 und die Düse 5 an der Position 5.1 Tintentropfen auf den Bedruckstoff 100 aufbringt. Da die Tintentropfen der Düsen 3 und 5 versetzt werden, müssen nur noch Tintentropfen mit einem Kompensationsradius Rc2 durch die Düsen 3 und 5 ausgestoßen werden. Dieser Radius Rc2 ist deutlich kleiner als der Radius Rc im Falle einer Kompensation nach dem Stand der Technik. Da das Erzeugen eines größeren Tintenpunktradius nicht linear zum Radius selbst ist, bedeutet eine relativ kleine Reduktion des benötigten Tintenpunktradius eine große Änderung, nämlich Verkürzung der Länge der Wave-Form und somit eine deutlich größere mögliche Druckgeschwindigkeit.
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In 1c ist eine weitere alternative Kompensation unter Verwendung von Inkjetdruckköpfen dargestellt, welche eine Einrichtung zur Anpassung des Austrittswinkels der Tintentropfen besitzen. So wurden zur Kompensation der ausgefallenen bzw. deaktivierten vierten Düse nicht nur die dritte und fünfte Düse, sondern auch die zweite und sechste Düse jeweils derart angesteuert, dass eine Schrägstellung der ausgestoßenen Tintentropfen erfolgt. Dadurch kann der Kompensationsradius Rc3 der kompensierenden Tintentropfen noch kleiner als Rc2 ausfallen und ist nur noch unwesentlich größer als der Radius R1 der regulär arbeitenden Düsen.
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In 2a ist die Situation dargestellt, die sich aufgrund einer schräg spritzenden Düse ergibt, wenn diese nicht deaktiviert wird. Während die Sollposition der vierten Düse an der mit 4 markierten durchgehenden Linie liegt, kommt es, beispielsweise aufgrund von einer Kontamination der vierten Düse, zu einem ungewollt schrägen Austrittswinkel, so dass die Tintentropfen 201 tatsächlich auf der gestrichelt dargestellten Linie 4.1 zu liegen kommen. Während gemäß dem Stand der Technik derart schräg spritzende Düsen bei Überschreiten gewisser Toleranzgrenzen abgestellt und deaktiviert werden, kann nun wie in 2b dargestellt, eine Korrektur erfolgen, indem durch eine entsprechende Ansteuerung einer Einrichtung zur Anpassung des Austrittswinkels der Tintentropfen der Austrittswinkel der schräg spritzenden Düse so korrigiert wird, dass Tintentropfen wieder auf ihrer Sollposition auf ein Bedruckstoffsubstrat 100 treffen.
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In 3 ist ein Ausschnitt aus einem Inkjetdruckkopf 1 gezeigt. Der Inkjetdruckkopf 1 besitzt eine Düsenplatte 2, in welcher eine Vielzahl von Düsen 3 angeordnet ist. Im dargestellten Ausschnitt ist nur eine Düse 3 dargestellt. Der Düse 3 zugeordnet ist eine Düsenkammer 6, in welcher sich Tinte 200 befindet. Durch eine entsprechende Ansteuerung durch eine Steuerung 11 werden an die Düsenkammer 6 angrenzende Piezoelemente 4.1 und 4.2 mit einem Steuerungsstrom in einer speziellen Wave-Form beaufschlagt, wodurch eine Druckänderung in der Düsenkammer 6 entsteht und sich ein Tintentropfen 201 am Meniskus der Tinte 200 im Bereich der Düse 3 löst, aus der Düse 3 ausgestoßen wird und auf ein sich in einem Abstand a befindlichen Bedruckstoff 100 fliegt. Der Bedruckstoff 100 kann beispielsweise als Papierbogen oder als Kunststofffolienbahn ausgeführt sein. Sind im unteren Bereich der Düsenkammer 6 und insbesondere im Bereich der Düse 3 Kontaminationen 10 vorhanden, beispielsweise in die Düse eingetretene Staubpartikel oder getrocknete Tinte, so ergibt es sich, dass die Düse 3 schräg spritzt und der Tintentropfen 201 nicht auf seiner vorgesehenen Stelle (Sollposition) auf den Bedruckstoff 100 trifft. Ein Tintentropfen 201 tritt dann unter einem Austrittswinkel α aus der Düse aus, wie er in 4a dargestellt ist. Zwischen den beiden Teilkammern der Düsenkammer 6 ist ein Flächenelement 5 angeordnet, welches als feststehender Trennsteg 5.1 ausgeführt ist. Durch eine in Betrag und/oder Zeit unterschiedliche Ansteuerung der Piezoelemente 4.1 und 4.2 der beiden Teilkammern kann der Austrittswinkel α durch einen sich aus der Düse 3 lösenden Tintentropfen 201 beeinflusst werden.
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In der in 4a dargestellten Variante ist in der Düsenkammer 6 ein beweglicher Trennsteg 5.1 vorgesehen, welcher innerhalb der Düsenkammer 6 unterschiedliche Positionen einnehmen kann. In Abhängigkeit von seiner Position in der Düsenkammer 6 ergibt sich ein unterschiedliches Strömungsverhalten der Tinte 200 bei unveränderter Ansteuerung des Piezoaktors 4.1, welcher der Düsenkammer 6 zugeordnet ist. Die Positionierung des Trennstegs 5.1 erfolgt über einen dem Trennsteg 5.1 zugeordneten weiteren Piezoaktor 4.2.
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In 4b ist eine alternative Ausführungsform dargestellt. Dabei ist der Trennsteg 5.1 einer Düsenkammer 6 mit dem Piezoelement 4 verbunden. Das heißt, bei einer Bewegung des Piezoelements 4 wird auch der bewegliche Trennsteg 5.1 innerhalb der Düsenkammer 6 bewegt. In Abhängigkeit von der Position des Trennstegs 5.1 während der Ausbildung eines Tintentropfens 201 und insbesondere während dem Ausstoßen des Tintentropfens 201 aus der Düse 3 kann der Austrittswinkel α variiert werden. Um den Trennsteg 5.1 zum Zeitpunkt des Ausstoßens eines Tintentropfens 201 zu bewegen und zu positionieren, kann die Wave-Form zur Ansteuerung des Piezoelements 4 mit einem Offset versehen sein. Damit stellt der bewegte Trennsteg 5.1 ein Steuerelement dar, um den Austrittswinkel α gezielt manipulieren zu können. Die Ansteuerung des Trennstegs 5.1 kann auch mit einer speziellen Formgebung der Düsenkammer 6 kombiniert werden. So kann die Düsenkammer 6 beispielsweise an einer Stelle eine Kante 9 aufweisen. In 4c ist die Position des Steuerelements 5.1 dargestellt, in dem Moment, in welchem ein Tintentropfen 201 austritt.
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4d zeigt eine Ausführungsvariante, welche ebenfalls ein Flächenelement 5 verwendet, welches hier als Membran 5.2 ausgeführt ist. Die Membran 5.2 ist beweglich und trennt die Düsenkammer 6, in welcher sich Tinte 200 befindet, von einer direkt angrenzenden Kammer 8, welche mit Tinte 200, einem anderen Fluid oder beliebigen Medium gefüllt sein kann. Die Membran 5.2 wird bewegt, indem durch entsprechende Ansteuerung des Piezoelements 4.2 der Druck in der Kammer 8 verändert wird. Durch eine entsprechende Veränderung der Position der Membran 5.2 wird die Form der Düsenkammer 6 manipuliert. Durch die geänderte Form der Düsenkammer 6 und/oder durch eine Beeinflussung des Strömungsverhaltens der Tinte 200 kann der Austrittswinkel α eines aus der Düse 3 austretenden Tintentropfens 201 eingestellt werden.
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In den 5a und 5b sind zwei Varianten dargestellt, bei welchen eine Düse 3 mehrere Teildüsen 3.1, 3.2 bzw. 3.1, 3.2, 3.3 aufweist. Jeder Teildüse 3.1, 3.2, 3.3 ist eine Düsenkammer 6 zugeordnet und einer jeweiligen Düsenkammer 6 ein Piezoelement 4.1, 4.2, 4.3. Damit wird es ermöglicht, dass bei entsprechender Ansteuerung der Piezoelemente 4.1, 4.2, 4.3 Teiltropfen unterschiedlicher Größe und Geschwindigkeit aus den Teildüsen 3.1, 3.2, 3.3 austreten. Diese Teiltropfen, welche auch als Sub-Tropfen bezeichnet werden können, vereinigen sich dann zu einem gemeinsamen Tintentropfen 201, dessen Flugrichtung und damit Austrittswinkel α sich aufgrund des Impulserhaltungssatzes ergibt.
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Eine weitere alternative Ausgestaltung eines Inkjetdruckkopfes 1 ist in 6 dargestellt. Zusätzlich zur Düsenkammer 6 ist eine angrenzende Tintenkammer 7 vorgesehen, wobei sich sowohl in Düsenkammer 6 als auch in Tintenkammer 7 Tinte 200 befindet. Der Düsenkammer 6 ist ein erstes Piezoelement 4.1 zugeordnet und der Tintenkammer 7 ein zweites Piezoelement 4.2. Beide Piezoelemente 4.1 und 4.2 können von einer nicht näher dargestellten Steuerung 11 unabhängig voneinander angesteuert werden. Dadurch wird es ermöglicht, dass im Bereich der Düse 3 eine Querströmung q von Tinte 200 erzeugt wird, welche einem austretenden Tintentropfen 201 einen Impuls verpasst und so den Austrittswinkel α des Tintentropfens 201 beeinflusst. Die Größe und Richtung der Querströmung q kann durch eine individuelle Ansteuerung des Piezoelements 4.2 beeinflusst werden. Beispielsweise kann der Druck in der Tintenkammer 7 kurzfristig erhöht oder abgesenkt werden oder kann der Trennsteg 5.1 so bewegt werden, dass der Durchgang zwischen Tintenkammer 7 und Düsenkammer 6 geschlossen und die Tintenkammer 7 von der Düsenkammer 6 abgetrennt wird.
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In den 7a und 7 b ist eine weitere alternative Ausgestaltung dargestellt. Beiden Varianten ist gemeinsam, dass die Düsenkammer 6 über eine spezielle Formgebung verfügt, wobei die Düsenkammer 6 jeweils eine unsymmetrische Form erhält. In der in 7a dargestellten Variante ist eine Seitenfläche der Düsenkammer 6 mit einer Kante 9 versehen. In der in 7b dargestellten Variante ist die Düsenkammer 6 an einer Seitenfläche stark konkav ausgeformt. Aufgrund des Strömungsverhaltens der Tinte 200 und ihrer Trägheit ergibt sich bei dieser speziellen Formgebung der Düsenkammer 6 abhängig von der Austrittsgeschwindigkeit v1,v2,v3 eines Tintentropfens 201 ein unterschiedlicher Austrittswinkel α1, α2, α3.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Inkjetdruckkopf
- 2
- Düsenplatte
- 3
- Düse
- 3.1, 3.2, 3.3
- Teildüse
- 4, 4.1, 4.2, 4.3
- Piezoelement
- 5
- Flächenelement
- 5.1
- Trennsteg
- 5.2
- Membran
- 6
- Düsenkammer
- 7
- Tintenkammer
- 8
- Kammer
- 9
- Kante
- 10
- Kontamination
- 11
- Steuerung
- 100
- Bedruckstoff (Bogen oder Bahn)
- 200
- Tinte
- 201
- Tintentropfen
- T
- Transportrichtung
- a
- Druckkopfabstand
- q
- Querströmung
- r
- Radius
- v
- Geschwindigkeit
- α
- Austrittswinkel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 9272511 B2 [0003]
- JP 9029504 A [0007]
- JP 11077994 A [0007]
