DE2647939A1 - COINCIDENCE PAINT JET - Google Patents
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Description
P 10 614 D/75361/753611P 10 614 D / 75361/753611
Xerox Square, Rochester, New York 14644, USAXerox Square, Rochester, New York 14644, USA
Koinzidena-ffar-bdüseKoinz idena- ffar-bdüse
Die Erfindung betrifft ein Hehrfach-Farbdüsen-Drucksystem, das Färb-, Druckerschwärze- oder Tintentröpfchen durch bestimmte Färb-, Druckerschwärze- oder Tintendüsenöffnungen auf einen Befehl entsprechend einem zu druckenden bzw. einem aufzuzeich-' nenden Bild herausdrückt. Bei einer Farbdüsenvorrichtung dieser Art wird üblicherweise für jede Farbdüsenoffnung eine getrennte Druckkammer oder Eraftübertragungs--Druckkammer verx'/endet. Eine Einrichtung, für die Lageänderung bzw. für eine Versetzung, beispielsweise ein piezoelektrisches Element steht mit der Kammer in Verbindung und wird betätigt bzw. in Punktion gesetzt, um die Kammer zusammen zu drücken und dadurch Farbe, Druckerschwärze oder Tinte aus der entsprechenden öffnung herauszudrücken. Pur ^edes piezoelektrische Element wird eine getrennte elektronische Steuerstufe bzw. ein getrennter elektronischer Erreger verwendet. Bei einem System mit einer grossen Zahl von Farbdüsen wird dieses System sehr teuer und kompliziert;, Darüberhinaus ist dies bei Verwendung einer dichten,linearen Anordnung von Farbdüsen nicht wünsehenswert.The invention relates to a multiple color nozzle printing system that Dye, printer's ink or ink droplets through certain Dye, printer's ink or ink nozzle openings on one Command corresponding to a to be printed or to be recorded ' the end of the image. In a paint nozzle device of this type, there is usually a separate one for each paint nozzle opening Pressure chamber or power transmission pressure chamber verx '/ ends. One Device for the change in position or for a displacement, for example a piezoelectric element, stands with the Chamber in connection and is actuated or set in puncture, to compress the chamber and thereby color, Printer's ink or ink from the corresponding opening to push out. Pure piezoelectric element becomes one separate electronic control stage or a separate electronic Pathogen used. In a system with a large Number of paint nozzles makes this system very expensive and complicated ;, Furthermore, this is not desirable when using a dense, linear arrangement of paint nozzles.
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Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Koinzidenz-Auf steuer-Farbdüsenbauweise zu schaffen, die als Grundlage für verschiedene, unterschiedliche Systeme von Farbdüsenanordnungen dient.The aim of the present invention is to provide a coincidence-on-control paint nozzle construction that serves as a basis for different, different systems of paint nozzle arrangements serves.
Es ist weiterhin Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Mehrfach-Farbdusen-Drucksystem zu schaffen, welches wesentlich weniger elektronische Erreger bzw. Steuerstufen und wesentlich weniger Kraft- bzv/. Druckwandler benötigt, als es der Zahl der im System verwendeten Farbdüsen entspricht.It is a further object of the present invention to provide a multiple color nozzle printing system to create which much fewer electronic exciters or control stages and much less Force resp /. Pressure transducer required than corresponds to the number of color nozzles used in the system.
Um die zuvor genannten Ziele zu erreichen, ist ein ilehrfach-Farbdüsensystem vorgesehen, bei dem die Zahl der elektronischen Erreger-, Steuer- bzw. Betätigungseinrichtungen und die Zahl der Kraftwandlerkammern oder Druckkammern wesentlich kleiner als die Zahl der Farbdüsen ist. Bei einer Ausführungsform besitzt Jede Farbdüse zwei Farbeintritt- oder Einlasskanäle, die mit einer Austrittsöffnung in Verbindung stehen. Jeder Einlasskanal ' steht mit einer entsprechenden Druckkammer bzv/. einem entsprechenden Kraftwandler in Verbindung und jede Druckkammer bzw. jeder Kraftwandler ist mit einem entsprechenden elektronischen Erreger oder einer entsprechenden elektronischen Steueroder Betätigungseinrichtung verbunden. Aus der Düse wird nur dann ein Farbtröpfchen herausgedrückt, wenn die durch die jeweiligen Kraftwandler bzw. Druckkammern erzeugten Druckimpulse an der Öffnung koinzidieren bzw. zeitlich übereinstimmen, die mit einem bestimmten Paar von Färbeinlasskanalen in Verbindung stehen.To achieve the aforementioned goals, there is a multiple paint nozzle system provided, in which the number of electronic excitation, control or actuation devices and the number the force converter chambers or pressure chambers is much smaller than the number of paint nozzles. In one embodiment, has Each paint nozzle has two paint inlet or inlet channels that are in communication with an outlet opening. Every inlet port 'stands with a corresponding pressure chamber or /. a corresponding force transducer in connection and each pressure chamber or each force converter is equipped with a corresponding electronic Exciter or a corresponding electronic control or actuation device connected. Only then does the nozzle become a droplet of paint is pressed out when the pressure pulses generated by the respective force transducers or pressure chambers apply of the opening coincide or coincide in time with a particular pair of dye inlet channels stand.
Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, ein Mehrfach-Farbdüsen-Drucksystem zu schaffen, das Tropfen mit einer Frequenz und einer Häufigkeit herausdrücken kann, die so gross wie bei den herkömmlichen Systemen ist, bei denen für jede Düse ein einziger Druck- bzw. Kraftwandler bzw. eine einzige Druckkammer verwendet wird, wobei der gesamte von den Kraftwandlern oder Druckkammern eingenommene Bereich oder die gesamte von den Kraftwandlern oder Druckkammern eingenommene Fläche fürIt is another object of the invention to provide a multi-color nozzle printing system to create that can push drops out at a frequency and frequency as great as at the conventional systems in which a single pressure or force transducer or a single pressure chamber for each nozzle is used, with all or all of the area occupied by the force transducers or pressure chambers the area occupied by the force transducers or pressure chambers for
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jede Düse kleiner als bei den herkömmlichen Systemen ist, so dass die Kraftwandler bzw. Druckkanuuern enger gepackt v/erden und enger aneinander liegen können, wodurch sich eine dichtere Düsenanordnung, bzw. eine Anordnung mit mehr Düsen pro Länge oder Fläche ergibt, als es bei herkömmlichen Systemem möglich ist.Each nozzle is smaller than in the conventional systems, so that the force transducers or pressure canoes are packed more tightly and can be closer to one another, resulting in a denser nozzle arrangement or an arrangement with more nozzles per length or area than is possible with conventional systems.
Um dieses Ziel zu erreichen, besitzt jede Düse zwei Farbeinlasskanäle oder -leitungen. Eine Hauptdruckkammer steht mit einem Einlasskanal jeder Düse in Verbindung. Der andere Einlass jeder Düse steht mit einer getrennten jeweiligen Tropfenauspress-Druckkammer in Verbindung. Die Hauptdruckkammer wird betätigt oder angesteuert und erzeugt einen Druckimpuls an der Austrittsöffnung jeder Düse. Dieser Druckimpuls ist jedoch kleiner als der Schwellwert-Druckirnpuls, bei dem ein Farbtröpfchen aus der Austrittsöffnung herausgepresst wird. Gleichzeitig auftretende Druckimpulse an der Öffnungen, die von irgendeiner anderen TropfenauspreesDruckkammer und von der Hauptdruckkammer kommen, ergeben an cer Austrittsöffnung einen Druckimpuls, der grosser als der Sctmellwert ist, so dass aus einer bestimmten öffnung ein Tropfen herausgedrückt wird.To achieve this goal, each nozzle has two paint inlet channels or lines. A main pressure chamber is in communication with an inlet port of each nozzle. The other inlet each nozzle has a separate respective drop ejection pressure chamber in connection. The main pressure chamber is activated or controlled and generates a pressure pulse at the outlet of each nozzle. However, this pressure pulse is smaller than the threshold pressure pulse at which a Color droplets is pressed out of the outlet opening. Simultaneously occurring pressure pulses at the openings that from any other drop-sprouting pressure chamber and from the main pressure chamber, result at the outlet opening a pressure pulse that is greater than the Sctmellwert, see above that a drop is squeezed out of a certain opening.
Es werden verschiedene Systeme für Koinzidenz-Farbdüsenanordnungen geschaffen, bei denen jede Farbdüse zwei mit einer Austrittsöffnung in Verbindung stehende Einlasskanäle oder -leitungen auf v/eisen. Ein Farbtropfen wird nur dann aus der Öffnung herausgedrückt, wenn Druckimpulse, die an den Einlasskanälen auftreten, gleichzeitig an der Öffnung vorliegen.There are various systems for coincidence color nozzle arrangements created, in which each paint nozzle has two inlet channels connected to an outlet opening or -lines on v / iron. A drop of color will only come out of the Opening pushed out when pressure pulses that occur at the inlet channels are simultaneously present at the opening.
Bei einem System steht jeder Einlasskanal einer Düse mit einem entsprechenden Kraft- bzw. Druckwandler bzw. mit einer entsprechenden Druckkammer in Verbindung und jede Druckkammer ist mit einer entsprechenden elektronischen Erreger- bzw. Steueroder Betätigungseinrichtung verbunden. Bsi diesem System ist die Zahl der elektronischen Steuereinrichtungen und der Druckkammern wesentlich kleiner als die Zahl fier Farbdüsen. DieseIn a system, each inlet channel of a nozzle has a corresponding force or pressure transducer or with a corresponding one Pressure chamber in connection and each pressure chamber is with a corresponding electronic excitation or control or Actuator connected. Bsi this system is the number of electronic control devices and pressure chambers much smaller than the number of fier paint nozzles. These
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Druckkammern werden' im Time-Sharing-System betrieben, um einen Farbtropfen herauszudrücken. Das Betätigen oder Erregen von zwei Druckkammern, die mit einer bestimmten Düse in Verbindung stellen, wird so durchgeführt, dass dann, wenn die von den Jeweiligen Kraftwandlern oder Druckkammern erzeugten Druckimpulse gleichzeitig an der Öffnung auftreten, aus der Öffnung ein Tropfen herausgedrückt wird.Pressure chambers are operated in a time-sharing system to provide a To squeeze out drops of paint. The actuation or excitation of two pressure chambers associated with a specific nozzle ask, is carried out so that when the by the respective Force transducers or pressure chambers generated pressure pulses occur simultaneously at the opening, from the opening Drop is squeezed out.
Bei einem anderen erfindungsgemässen System steht eine Hauptdruckkaiamer mit einem Einlasskanal jederDüse in Verbindung. Der andere Einlass jeder Düse steht mit einer getrennten, jeweiligen Tropfenauspress-Druckkammer in Verbindung und jede Tropfenauspress-Druckkammer ist an eine entsprechende elektronische Erreger- bzw. Betätigungseinrichtung angeschlossen. Bei diesem System wird die Ilauptdruckkammer betätigt oder erregt, so dass an jeder Öffnung ein Druckimpuls erzeugt wird, der jedoch unter einem Schwellwert-Druckinipuls liegt, bei dem ein 'Farbtropfen aus der Öffnung herausgedrückt wird. Die Betätigung oder Erregung irgendeiner der Tropfenauspress-Druckkamaiern zur Erzeugung eines Druckimpulses, der an einer bestimmten Öffnung gleichzeitig mit dem von der Hauptdruckkasimer erzeugten Druckimpuls auftritt, bewirkt, dass der Druckirapuls an der öffnung grosser als der Schwellwert wird, so dass de^ Tropfen au?; dieser vorgegebenen Öffnung herausgedrückt wird. Die TropT--^nauspress-Druckkamniern werden nicht gemäss dem Time-Sharinj-System betrieben, so dass eine höhere Farbausdr'uck-Frequenz bzw. - Häufigkeit als bei bekannten Systemen möglich ist. Die Verwendung einer Hauptdruckkammer ermöglicht die Reduzierung der Gesamtfläche oder des Gesamtbereiches, die bzw. der für jede Düse von den Kraftwandlern bzw. Druckkammern eingenommen wird. Dadurch ist eine dichtere Packung oder eine engere räumliche Anordnung der Druckkammern möglich, so dass eine dichtere Düsenanordnung, bzw. mehr Düsen pro Flächeneinheit untergebracht werden können, als es der Fall wäre, wenn das Koinzidenzdüsenprinzip nicht angewandt würde.In another system according to the invention, a main pressure chamber is in communication with an inlet port of each nozzle. The other inlet of each nozzle is connected to a separate, respective droplet ejection pressure chamber, and each gob ejection pressure chamber is connected to a corresponding electronic excitation or actuation device. In this system, the main pressure chamber is actuated or excited, so that a pressure pulse is generated at each opening, which, however, is below a threshold pressure pulse at which a drop of paint is pushed out of the opening. The actuation or excitation of any of the drop ejection pressure chambers to generate a pressure pulse which occurs at a certain opening simultaneously with the pressure pulse generated by the main pressure chamber causes the pressure pulse at the opening to be greater than the threshold value, so that the drops are removed. ; this predetermined opening is pushed out. The TropT - - ^ nauspress printing chambers are not operated according to the Time Sharinj system, so that a higher color expression frequency or frequency is possible than with known systems. The use of a main pressure chamber enables the total area or area occupied by the force transducers or pressure chambers for each nozzle to be reduced. This allows a closer packing or a closer spatial arrangement of the pressure chambers, so that a denser nozzle arrangement or more nozzles per unit area can be accommodated than would be the case if the coincidence nozzle principle were not used.
Der deutsche Ausdruck "Farbdüse" bzw. "Farbdüsensystem" oderThe German expression "Farbdüse" or "Farbdüsensystem" or
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"Farbdüsentechnik1·, ist in Deutschland auch unter dem angelsächsischen Ausdruck "Ink Jet", "Ink-Jet-Systein" bzw. "Ink-Jet-Technik" bekannt ." Ink jet technology 1 · is also known in Germany under the Anglo-Saxon expression" ink jet "," ink jet system "or" ink jet technology ".
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:The invention is explained below with reference to the drawings, for example explained in more detail. Show it:
Fig. 1 eine Farbdüsenvorrichtung in teilweise weggebrochner Darstellung, die die Grundprinzipien der vorliegenden Erfindung wiedergibt,Fig. 1 shows a paint nozzle device in a partially broken away representation, which the basic principles of the present Invention reproduces,
Fig. 2 einen- Querschnitt entlang der in Fig. 1 eingezeichneten Schnittlinie 2-2,FIG. 2 shows a cross-section along the section line 2-2 drawn in FIG. 1,
Fig. 3 eine Darstellung eines elektronischen Matrixsystems,3 shows an illustration of an electronic matrix system,
Fig. 4- eine scheTiatische Fluid-Schaltung, die die erfindungsgeiaässe Hauptmerkmale wiedergibt,Fig. 4- is a schematic fluid circuit that incorporates the invention Reflects main features,
Fig. 5 die schematische Darstellung einer typischen elektronischen Treiber- oder Ansteuerstufe, die mit einem piezoelektrischen Element elektrisch verbunden ist,5 shows the schematic representation of a typical electronic Driver or control stage with a piezoelectric Element is electrically connected,
Fig. 6 eine Farbdüsenvorrichtung mit linearer Anordnung der Färbdusen, in Aufsicht,Fig. 6 shows a color nozzle device with a linear arrangement of the Dye nozzles, under supervision,
Fig. 7 clie in Fig. 6 dargestellte Vorrichtung von unten,Fig. 7 shows the device shown in Fig. 6 from below,
Fig. 8 einen Querschnitt in der in Fig. 6 eingezeichneten Schnittlinie 7-7,FIG. 8 shows a cross section in the section line 7-7 drawn in FIG. 6,
Fig. 9 eine Abwandlung der in Fig. 4- dargestellten Fluidschaltung, 9 shows a modification of the fluid circuit shown in FIG.
Fig.10 eine Abwandlung der in Fig. 9 dargestellten Fluidschaltung,10 shows a modification of the fluid circuit shown in FIG. 9,
Fig.11 eine Abwandlung der in Fig. 1 dargestellten Farbdüsenvorrichtung, bei der die erfindungsgemässen Hauptmerkmale verwendet v/erden,11 shows a modification of the paint nozzle device shown in FIG. 1, in which the main features according to the invention are used,
Fig.12 eine weitere Abwandlung der in Fig. 1 dargestellten Farbdüsenvorrichtung, bei der die Hauptmerkmale der . Erfindung benutzt werden,FIG. 12 shows a further modification of the one shown in FIG Paint nozzle device in which the main features of the. Invention can be used,
Fig.1J einen Querschnitt einer Farbdüsenanordnung, die erfindungsgemässe Prinzipien gemäss einer abgewandelten Ausführungsform von Fig. 4 darstellt,Fig.1J shows a cross section of a paint nozzle arrangement, the inventive Represents principles according to a modified embodiment of FIG. 4,
Fig.14 einen Querschnitt durch eine abgewandelte Ausbildung der in Fig. 13 dargestellten Farbdüsenanordnung,14 shows a cross section through a modified embodiment of the paint nozzle arrangement shown in Fig. 13,
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Fig.15 in Aufsicht^ und teilweise weggebrochen eine Farbdüsenanordnung, die die erfindungsgemässen Prinzipien in einem anderen System als bei den in den Fig. 1 bis 14 dargesteilten Ausführung sforaen wiedergibt,Fig. 15 in plan view ^ and partially broken away a paint nozzle arrangement, which the principles according to the invention in a different system than that in FIGS. 1 to 14 the illustrated execution sforaen reproduces,
Fig.16 einen Querschnitt entlang der in Fig. 15 eingezeichneten Schnittlinittlinie 16-16 undFIG. 16 shows a cross section along that shown in FIG Section line 16-16 and
Fig.17 eine scheaatische Fluidschaltung der in Fig. 15 dargestellten Ausfuhrungsfarm.FIG. 17 is a schematic fluid circuit of that shown in FIG Execution farm.
'In Fig. 1 ist ein Teil 10 einer Färbdusen-Gehausevorrichtung zum Teil in.weggebrochener Darstellung gezeigt, die die Grundprinzipien der Erfindung wiedergibtc Im Teil 10 sind zwei Druckkammern oder Kraftwandlerkammern Xa und Ya ausgebildet. Die Fluid- bzw. Flüssigkeitsdruckkanäle 12 und 14 führen von den Kammern Xa bzw. Ya zu einem Zuführungskanal 16 für die flüssige Farbe, wo sich die drei Kanäle treffen bzw. schneiden. Der Zuführungskanal 16 für die flüssige Farbe steht mit einer öffnung -18 in Verbindung, die ihrerseits über eine Leitung 20 mit einem Farbversorgungsbehälter 22 verbunden ist, der vom Gehäuse entfernt angeordnet ist und einen abgeschlossenen flexiblen Beutel oder Sack darstellt. An dem Schnittpunkt der Kanäle befindet sich auch eine Auslassöffnung 24-, durch die Farbtröpfchen -26 auf ein Kopienmedium herausgedrückt werden.In Fig. 1 a part 10 of a dye nozzle housing device is shown partly in broken away representation, which reproduces the basic principles of the invention. In part 10, two pressure chambers or force converter chambers Xa and Ya are formed. The fluid or liquid pressure channels 12 and 14 lead from the chambers Xa and Ya to a supply channel 16 for the liquid paint, where the three channels meet or intersect. The supply channel 16 for the liquid paint is connected to an opening -18, which in turn is connected via a line 20 to a paint supply container 22, which is arranged at a distance from the housing and represents a closed, flexible bag or sack. At the intersection of the channels there is also an outlet opening 24- through which ink droplets -26 are pushed out onto a copy medium.
Wie in Fig. 2 dargestellt ist, sind die Kammern und Kanäle durch eine flache, flexible Schicht 28, die am Teil 10 befestigt wird, abgedichtet. Die Kraftwandler- bzw. Druckkammern Xa, Ya sind mit Ausnahme zu den Kanälen 12 und 14 hin, mit denen sie in Verbindung stehen, fluiddicht abgeschlossen. Die Druckkammern und Kanäle 12, 14 und 16 sind vollständig mit flüssiger Farbe gefüllt.Ein piezoelektrisches Keramikelement 30 ist zwischen zv/ei Elektroden 32 und 34 angeordnet und befestigt, wobei die Elektrode 32 mit der Schicht 28 verbunden ist, so dass dadurch auch das piezoelektrische Element 30 mit der Elektrode 32 in Verbindung kommt. Das piezoelektrische Element 30 ist während des- Fertigungsvorganges polarisiert worden und zieht sich in einer Ebene zusammen, die parallel zur Ebene der flexiblen SchichtAs shown in FIG. 2, the chambers and channels are defined by a flat, flexible sheet 28 which is attached to part 10 is sealed. The force transducer or pressure chambers Xa, Ya are with the exception of the channels 12 and 14, with which they are in Are connected, sealed fluid-tight. The pressure chambers and channels 12, 14 and 16 are completely filled with liquid paint. A piezoelectric ceramic element 30 is between zv / ei electrodes 32 and 34 arranged and fixed, the Electrode 32 is connected to layer 28, so that thereby also the piezoelectric element 30 with the electrode 32 comes in contact. The piezoelectric element 30 is during des- manufacturing process has been polarized and pulls in a plane that is parallel to the plane of the flexible layer
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28 liegt,wenn eine Spannung über den Leitern 32 und 3^ anliegt. Die Kontraktion des piezoelektrischen Gliedes 30 bewirkt, dass sich die flexible Schicht 28 nach innen verformt oder ausbuchtet, so dass das Volumen der entsprechenden Kammer verkleinert und auf die darin befindliche flüssige Farbe ein Druck ausgeübt wird. Die Teile 10 und 28 des Gehäuses können aus Glas oder Kunststoff bestehen.28 is when a voltage is applied across conductors 32 and 3 ^. The contraction of the piezoelectric member 30 causes the flexible layer 28 deforms or bulges inwardly, so that the volume of the corresponding chamber is reduced and a pressure is exerted on the liquid paint contained therein. The parts 10 and 28 of the housing can be made of glass or plastic exist.
Wenn das piezoelektrische Element entweder der Druckkammer Xa oder Ya betätigt wird, tritt in dem entsprechenden Kanal 12 oder 14 ein Fluiddruckimpuls auf, so dass Farbe entlang dieses Kanal es verschoben wird. Die Kanäle 12 und 14· sind bezüglich der Öffnung 24 winkelmässig so angeordnet, und der Strömungswiderstand für die Flüssigkeitsströmung im Kanal 16 bezüglich des Strömungswiderstandes für die Stromnngsflussigkeit in der öffnung 24 so gewählt und die Grosse und die Dauer des auf die Druckkammern Xa, Ya ausgeübten Druckimpulses sind so ausgebildet bzw. gewählt, dass der zu einem bestimmten Zeitpunkt aus nur einem Kanal herausgedrückte Färbstrom vollständig an der Öffnung 24 vorbeigeht und die Farbe im Farbzuleitungskanal 16 verschiebt, wobei die sich in· der Öffnung 24 befindende Farbe nicht so stark beeinflusst wird, dass ein Tröpfchen durch die Öffnung 24 herausgedrückt werden könnte. Die Öffnung 24 ist bezüglich ' des Schnittpunktes der Kanäle lagemässig so gewählt, und die Grosse und Dauer des auf die Druckkammern Xa, Ya ausgeübten Druckimp-ulses derart gewählt, dass die Flüssigkeitsstoss- oder im_ pulsvektoren in den Kanälen 12 und 14 auf der Achse der Öffnung 24 liegen. Wenn die piezoelektrischen Elemente der beiden Druckkammern Xa, Ya also so betätigt werden, dass die von den jeweiligen Kraftwandlern oder Druckkammern erzeugten Druckicipulse von der Schnittstelle der Kanäle 12, 14 zur Öffnung 24 gleichzeitig auftreten, wird aus der Öffnung 24 ein Farbtröpfchen 26 herausgedrückt. Selbstverständlich ist es nicht erforderlich, dass die Spitzen der von den beiden Druckkammern erzeugten Druckimpulse gleichzeitig zwischen dem Schnittpunkt der Kanäle 12 und 14 und der Öffnung 24 auftreten, es muss jedoch wenigstens eine Überlappung der Druckimpulse an dieser Stelle erfolgen. Bei der vorliegenden Ausführungsform undWhen the piezoelectric element of either pressure chamber Xa or Ya is actuated, a fluid pressure pulse occurs in the corresponding channel 12 or 14, so that paint is displaced along that channel. The channels 12 and 14 are angularly arranged with respect to the opening 24, and the flow resistance for the liquid flow in the channel 16 with respect to the flow resistance for the flow liquid in the opening 24 is selected and the size and duration of the pressure exerted on the pressure chambers Xa, Ya The pressure pulses are designed or selected in such a way that the ink stream pressed out of only one channel at a certain point in time passes completely past the opening 24 and shifts the color in the ink feed channel 16, whereby the color in the opening 24 is not so strongly influenced, that a droplet could be forced out through the opening 24. The opening 24 with respect to the intersection of the channels chosen 'positionally so, and the size and duration of the pressure applied to the pressure chambers Xa, Ya Druckimp-ulses selected such that the Flüssigkeitsstoss- or i m _ pulse vectors in the channels 12 and 14 on the Axis of the opening 24 lie. When the piezoelectric elements of the two pressure chambers Xa, Ya are actuated in such a way that the pressure impulses generated by the respective force transducers or pressure chambers occur simultaneously from the interface of the channels 12, 14 to the opening 24, a droplet of paint 26 is pressed out of the opening 24. Of course, it is not necessary that the peaks of the pressure pulses generated by the two pressure chambers occur simultaneously between the intersection of the channels 12 and 14 and the opening 24, but at least the pressure pulses must overlap at this point. In the present embodiment and
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Darstellung ist die Öffnung von jeder Druckkammer hydraulisch gesehen gleich weit beabstandet und die piezoelektrischen Elemente beider Druckkammern werden gleichzeitig oder in Koinzidenz erregt, bzw. ausgelöst.The illustration is the opening of each pressure chamber hydraulically seen equidistant and the piezoelectric elements of both pressure chambers are simultaneously or in Coincidence excited or triggered.
Da die Druckkammern mit Ausnahme zu den mit ih nen in Verbindung stehenden Kanälen 12 und 14 fluiddicht abgeschlossen sind, wird am Ende eines Druckimpulses Farbe in den Kanal 12 oder 14 hereingezogen, aus dem Farbe zuvor herausgedrückt worden war.Since the pressure chambers, with the exception of the channels 12 and 14 communicating with them, are sealed in a fluid-tight manner at the end of a pressure pulse, ink is drawn into the channel 12 or 14 from which ink had previously been pressed out.
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Wenn ein Impuls nur in einem der Kanäle 12, 14 auftritt, dann wird der meiste Teil der aus ihm herausgedrückten Farbe in den Kanal zurückgesaugt, wobei die fehlende Farbe, die in den Kanal eingesaugt wird, vom Versorgungskanal 16 bereitgestellt wird. Wenn ein Impuls gleichzeitig in beiden Kanälen 12, 14 auftritt und dadurch aus der Öffnung 2'I- ein Farbtröpfchen herausgedrückt wird, dann wird nach Beendigung des Impulses Farbe vom Versorgungskanal 16 in beide Kanäle 12, 14- eingesaugt. Die sich in den Druckkammern Xa, Xa befindende Farbe und der Hauptteil der in den Kanälen 12, 14 enthaltenen Farbe bleibt also immer darin und wirkt sozusagen nur als mechanische Druckübertragung oder mechanischer Kolben beim Herauspressen von Farbtröpfchen durch die Öffnung 24, v/ob ei die aus der Öffnung 24 in Form von Farbtröpfchen herausgedrückte Farbe vom Behälter 22 nachgeliefert wird.'If a pulse occurs in only one of the channels 12, 14 then most of the color squeezed out of it will be in the Duct sucked back, the missing color being in the duct is sucked in, is provided by the supply channel 16. When a pulse occurs in both channels 12, 14 at the same time and thereby a droplet of paint is pressed out of the opening 2'I- , then after the end of the impulse color will be from the supply channel 16 sucked into both channels 12, 14-. Which are in The ink located in the pressure chambers Xa, Xa and the main part of the ink contained in the channels 12, 14 therefore always remains in it and acts, so to speak, only as a mechanical pressure transmission or mechanical piston when squeezing out ink droplets through the opening 24, v / ob ei, the ink pressed out of the opening 24 in the form of ink droplets is replenished from the container 22 will.'
Das zuvor beschriebene Grundprinzip wird insbesondere bei einer Düsenanordnung verwendet, bei der eine grosse Zahl von Düsen auf kleinem Raum oder eine dichte lineare Düsenanordnung verwendet wird. Dies wird durch die nachfolgende Beschreibung hoch deutlicher. In der Elektrotechnik ist es allgemein bekannt, dass zv/ei unabhängige Stimulatoren bzw. Erreger erforderlich sind, um eine Anregung oder Stimulation einer Einrichtung oder eines Gerätes oder Elementes zu bewirken und wenn eine seitliche Reihenfolge oder Aufeinanderfolge möglich ist, beträgt die Zahl der erforderlichen Anreger nur das 2-fache der Quadratwurzel aus der Zahl der angeregten Einrichtungen. Beispielsweise sind nur 120 Stimulatoren oder Anreger für 3600 anzuregende bzw. angeregte Vorrichtungen und nur 128 Stimulatoren für 4096 angeregte Einrichtungen erforderlich. Dieses Prinzip wird ausgenutzt, wenn die stimulierten bzw. angeregten Einrichtungen in einer Matrixanordnung vorliegen, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist. Mehrere elektrische Stimulatoren oder Eingangssteuerelemente bzw. Erregerteile X^, X2 und X^ sind auf einer "X"-Koordinate und mehrere elektrische Stimulatoren oder Erregerteile X^,, X0 und X^ sind auf der anderen, der "X"-Koordinate angeordnet. Die sechs Stimulatoren oder Erregerteile sind elektrisch mitThe basic principle described above is used in particular in a nozzle arrangement in which a large number of nozzles in a small space or a dense linear nozzle arrangement is used. This will become much clearer from the description below. In electrical engineering, it is generally known that independent stimulators or exciters are required to bring about a stimulation or stimulation of a device or a device or element and if a lateral order or succession is possible, the number of necessary exciters is only 2 times the square root of the number of stimulated bodies. For example, only 120 stimulators are required for 3600 devices to be excited and only 128 stimulators are required for 4096 devices to be excited. This principle is used when the stimulated or excited devices are present in a matrix arrangement, as shown in FIG. 3. Several electrical stimulators or input control elements or exciter parts X ^, X 2 and X ^ are on one "X" coordinate and several electrical stimulators or exciter parts X ^ ,, X 0 and X ^ are on the other, the "X" coordinate arranged. The six stimulators or exciter parts are electrically with
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neun Schnittpunkten- verbunden, wobei die Schnittpunkte die anzusteuernden Einrichtungen X^, Y^; 'X^ Y2; X^ Y^j ^2Yi * X2, Y2; X2, Y7;, X7, Y^; X^, Y2 und X7, Y^ sind. Wenn nur ein Stimulator angesteuert wird oder in Funktion tritt, so wird keiner der stimulierten oder anzusteuernden Einrichtungen ausgelöst oder'angesteuert. Wenn jedoch jeweils zxvei Stimulator en auf unterschiedlichen Koordinaten in Funktion gesetzt werden, so wird eine stimulierte Einrichtung betätigt. Beispielsweise wird die zu erregende Einrichtung X^, Y2 betätigt, wenn die Stimulatoren oder Erregerteile Xy, und Y2 betätigt oder angesteuert v/erden.nine intersection points connected, the intersection points the devices to be controlled X ^, Y ^; 'X ^ Y 2 ; X ^ Y ^ j ^ 2 Y i * X 2 , Y 2 ; X 2 , Y 7 ;, X 7 , Y ^; X ^, Y 2 and X 7 , Y ^ are. If only one stimulator is activated or comes into operation, none of the devices that are stimulated or to be activated are triggered or activated. If, however, two stimulators are put into operation at different coordinates, one stimulated device is actuated. For example, the device to be excited X ^, Y 2 is actuated when the stimulators or exciter parts Xy, and Y 2 are actuated or controlled.
In Fig. 4 ist eine Fluidschaltung dargestellt, bei der die zuvor beschriebenen Grundprinzipien auf eine Anordnung mit neun Farbdüsen 40, 42, 44, 46, 48, 50, 52, 54 und 56 angewandt werden, wobei jede dieser Farbdüsen zwei Druckkanäle 12, 14, einen Farbzuleitungskanal 16 und eine Austrittsöffnung 24 aufweist. Sechs elektrische Eingangs-Steuerelemente oder Erregerteile Xxj, X2, X7^, Y^, Y2 und Y^ sind elektrisch mit einem piezoelektrischen Element 30 der jeweiligen Druckkammern X . XK, X0,4 shows a fluid circuit in which the basic principles described above are applied to an arrangement with nine color nozzles 40, 42, 44, 46, 48, 50, 52, 54 and 56, each of these color nozzles having two pressure channels 12, 14 , a paint supply channel 16 and an outlet opening 24. Six electrical input control elements or exciter parts Xxj, X 2 , X 7 ^, Y ^, Y 2 and Y ^ are electrical with a piezoelectric element 30 of the pressure chambers X, respectively. X K , X 0 ,
Y. Y, , bzw. Y über entsprechende elektrische Leitungen 58, a D cY. Y, or Y via corresponding electrical lines 58, a D c
60, 62, 64, 66 und 68 verbunden.60, 62, 64, 66 and 68 connected.
In Fig. 5 ist ein piezoelektrisches Element 30 dargestellt, das mit einer typischen elektronischen Treiberstufe bzw. einem typischen elektronischen Erregerteil verbunden ist, der aus einem in Emitterfolgerschaltung arbeitenden ÜIPN-Transistor besteht und in Abhängigkeit eines an der Basis des Transistors auftretenden positiven impulsförmigen Eingangssignales in einen nicht-leitenden Zustand oder einen Sättigungszustand gebracht wird. Alle elektronischen Erregerteile sind jeweils mit den entsprechenden piezoelektrischen Elementen auf dieselbe Weise elektrisch verbunden.In Fig. 5, a piezoelectric element 30 is shown, the is connected to a typical electronic driver stage or a typical electronic exciter part that consists of a ÜIPN transistor operating in an emitter follower circuit exists and depending on a positive pulse-shaped input signal occurring at the base of the transistor in a brought non-conductive state or a saturation state will. All electronic excitation parts are in the same way with the corresponding piezoelectric elements, respectively electrically connected.
In· Fig. 4 verbindet eine Leitung 70 die Druckkammer Xa mit den Druckeintrittsöffnungen 12 der Düsen 40, 46 und 52, eine Leitung 72 die Druckkammer X-, mit den Druckeinlassöffnungen 12In Fig. 4, a line 70 connects the pressure chamber Xa the pressure inlet openings 12 of the nozzles 40, 46 and 52, a line 72 the pressure chamber X-, with the pressure inlet openings 12
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der Düsen 42, 48 und 54, die Leitung 74 die Druckkammer X mit den Druckeinlassöffnungen 12 der Düsen 44, 50 und 56» Leitung 76 die Druckkammer Ya mit den Druckeinlassöffnungen 14 der Düsen 40, 42 und 44, die Leitung 78 die Druckkammer Tb mit den Druckeinlassöffnungen 14 der Düsen 46, 48 und 50 und die Leitung 80 die Druckkammer Yc mit den Druckeinlassöffnungen 14 der Düsen 52, 54 und 56. Die Druckkammern, Leitungen und Druckeinlassöffnungen, sowie die Impulsdauer und der Impulswert werden so gewählt, dass die hydraulischen Eigenschaften an jeder Earbdüse einander gleich sind. Da eine Öffnung, hydraulisch gesehen, von den beiden Druckkammern oder Kraftwandlern, mit denen die Öffnung in Verbindung steht, auch ungleichmässig verteilt beabstandet sein kann, so können die Kraftwandler oder Druckkammern im praktischen Falle auch zeitlich hintereinander oder phasenverschoben zueinander erregt oder angesteuert werden, so dass die durch die Kraftwandler oder Druckkammern erzeugten Druckimpulse gleichzeitig in den Abschnitt zwischen dem Schnittpunkt der Druckeintrittskanäle 12, 14 und der Öffnung 24 auftreten. In der folgenden Tabelle ist angegeben, welche Düsen Tröpfchen abgeben, \\Tenn bestimmte Erregerteile ausgelöst bzw. angesteuert werden:of nozzles 42, 48 and 54, line 74 the pressure chamber X with the pressure inlet openings 12 of nozzles 44, 50 and 56 »line 76 the pressure chamber Ya with the pressure inlet openings 14 of nozzles 40, 42 and 44, line 78 the pressure chamber Tb with the pressure inlet openings 14 of the nozzles 46, 48 and 50 and the line 80 the pressure chamber Yc with the pressure inlet openings 14 of the nozzles 52, 54 and 56. The pressure chambers, lines and pressure inlet openings, as well as the pulse duration and the pulse value are selected so that the hydraulic properties are equal to each other at each ear nozzle. Since an opening, from a hydraulic point of view, can also be unevenly spaced apart from the two pressure chambers or force transducers with which the opening is connected, the force transducers or pressure chambers can in practical cases also be excited or controlled sequentially or out of phase with one another, see above that the pressure pulses generated by the force transducer or pressure chambers occur simultaneously in the section between the point of intersection of the pressure inlet channels 12, 14 and the opening 24. In the following table is indicated that dispense nozzle droplets, T \\ hen certain pathogens parts triggered or be triggered:
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Gemeinsam angesteuerte elektronische ErregerteileElectronic exciter parts controlled together
Büse, aus der Tröpfchen herausgedrückt werdenBush from which droplets are squeezed out
3, 3 3 , 3
40 -40 -
4646
4242
4848
5454
4444
5050
5656
In den Fig. 6 bis 8 ist eine Farbdüsenvorrichtung mit neunIn Figs. 6 to 8 there is a paint nozzle device with nine
Düsen gemäss dem in den Fig. 4 und 5 dargestellten Schema gezeigt, wobei die den in den Fig. 1, 2, 4 und 5 entsprechenden Teile mit denselben Bezugszeichen versehen sind. Der Übersichtlichkeit halber sind in Fig. 6 die Fluidkanäle nur für die Druckkammern Xa, Xb und Xc und in Fig. 7 die Fluidkanäle nur für die Druckkammern Ya, Yb und Yc dargestellt. Damit die Kanäle in der Darstellung voneinander unterschieden werden können, sind einige Kanäle strichliniert und andere wieder ge-Nozzles according to the scheme shown in FIGS. 4 and 5, the corresponding to those in FIGS. 1, 2, 4 and 5 Parts are provided with the same reference numerals. For the sake of clarity, the fluid channels in FIG. 6 are only for the Pressure chambers Xa, Xb and Xc and in Fig. 7 the fluid channels shown only for the pressure chambers Ya, Yb and Yc. So that Channels can be distinguished from each other in the representation, some channels are dashed and others are again
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punktet wiedergegeben ..Ein Gehäuse 200 enthält darin untergebrachte Druckkammern und Fluidkanäle. Die Fluidkanäle können je nach den praktischen Erfordernissen durch Bohren oder Giessen von Löchern und die Druckkammern können durch Fräsen im Gehäuse ausgebildet werden. In Fig. 8 kreuzen sich die Hauptkanäle 70, 72, 74, 76, 78 und 80 und die jeweiligen Zweigleitungen, die von den Druckkammern zu den Eintrittskanalen führen, die anderen Hauptkanäle und deren entsprechende Zweigleitungen auf unterschiedlichen Ebenen, da sie nicht miteinander in Verbindung stehen sollen. Alle Zweigleitungen liegen zwischen der Wand 202 der gegenüberliegenden Druckkammern X und Y in gleicher Ebene,, um die Zweigkanäle ohne Schneiden der Kammern X_ und Y0 bohren zu können. Der Farbzuiührungckanal 16 für jede Düse zweigt von zwei parallelen Hauptversorgungskanälen 204, 206 ab. Der Kanal 204- verläuft im oberen Teil des Gehäuses 200 über den Düsen und der Kanal 206 verläuft am unteren Teil des Gehäuses 200 über den Düsen. Die Hauptzuführungskanäle 20 4, 206 sind an einem Ende innerhalb des Gehäuses über einen Querkanal 208 und die anderen Enden über ein äusseres C-förmiges, rohrförmiges Anschlussteil 210 verbunden. Ein flexibler, sackförmiger Farbbehälter 22 steht über eine Leitung 20 mit dem Eohranschlussteil 210 in Verbindung.points reproduced .. A housing 200 contains pressure chambers and fluid channels accommodated therein. Depending on the practical requirements, the fluid channels can be formed by drilling or casting holes and the pressure chambers can be formed in the housing by milling. In Fig. 8, the main channels 70, 72, 74, 76, 78 and 80 and the respective branch lines that lead from the pressure chambers to the inlet channels, the other main channels and their corresponding branch lines cross at different levels because they do not communicate with one another should stand. All branch lines lie between the wall 202 of the opposite pressure chambers X and Y in the same plane, in order to be able to drill the branch channels without cutting the chambers X_ and Y 0. The paint supply channel 16 for each nozzle branches off from two parallel main supply channels 204, 206. The channel 204 runs in the upper part of the housing 200 over the nozzles and the channel 206 runs in the lower part of the housing 200 over the nozzles. The main supply channels 20 4, 206 are connected at one end within the housing via a transverse channel 208 and the other ends via an outer C-shaped, tubular connecting part 210. A flexible, sack-shaped paint container 22 is connected to the pipe connection part 210 via a line 20.
Bei den in den Fig. 4 bis 8 dargestellten speziellen Ausführungsbeispielen sind genau soviel Druckkammern wie elektronische Treiberteile im System dargestellt. Wenn die Zahl der Düsen eines Systems jedoch grosser wird, so ist die Zahl der mit einer Druckkammer in Verbindung stehenden Düsen vom hydraulischen Gesichtspunkt her begrenzt und daher kann es erforderlich werden, dass mehr als eine Druckkammer mit einem elektronischen Erregerteil in Verbindung stehen muss, um Druckimpulse an der Druckeintrittsleitung mehrerer Düsen gleichzeitig zu erzeugen. Dies ist in Fig. 9 dargestellt, in der eine zusätzliche Anordnung mit fünfzehn Düsen 100, 102, 104, 106, 108, 110, 112, 114, 116, 118, 120, 122, 124, 126, 128 zu der in Fig. 4 dargestellten Anordnung mit neun Düsen hinzugefügt ist. Diese'Anordnung enthält vier weitere elektronische Erregerteile X^, Xc, Xg und Y^, sowie acht weitere Druckkammern X,, X , X„, Y,, Y0, Y,In the special exemplary embodiments shown in FIGS. 4 to 8, there are exactly as many pressure chambers as there are electronic driver parts in the system. However, if the number of nozzles in a system becomes larger, the number of nozzles connected to a pressure chamber is limited from the hydraulic point of view and therefore it may be necessary that more than one pressure chamber must be connected to an electronic excitation part in order to To generate pressure pulses on the pressure inlet line of several nozzles at the same time. This is shown in FIG. 9, in which an additional arrangement with fifteen nozzles 100, 102, 104, 106, 108, 110, 112, 114, 116, 118, 120, 122, 124, 126, 128 to that shown in FIG. 4 with nine nozzles is added. This arrangement contains four further electronic exciter parts X ^, Xc, Xg and Y ^, as well as eight further pressure chambers X ,, X, X ", Y ,, Y 0 , Y,
709826/06^7 e f d a2 709826/06 ^ 7 efd a2
Y ρ und Y-,ρ Die Leitung Ι30 verbindet die Druckkammer X^ mit den Druckeingangskanälen 12 der Düsen 100, 106, 112 und 124, die Leitung 132 die Druckkamer X mit den Druckeinlassöffnungen 12 der Düsen 102, 108, 114 und 126, die Leitung 134 die Druckkammer Xf mit den Druckeinlassöffnungen 12 der Düsen 104, 110, 116 und 128, die Leitung 70 mit dem Druckeinlasskanal 12 der Düse 118, die Leitung 72 die Druckkammer X^ mit dem Druckeinlasskanal 12 der Düse 120, die Leitung 74- die Druckkammer X mit dem Druckeinlasskanal 12 der Düse 122, die Leitung I36 die Kammer Yp mit den Druckeinlasskanälen 14 der Düsen 100, 102 und 104, die Leitung 138 die Druckkammer Lp mit den Druckeini asskanalen 14 der Düsen 106, 108 und 110, die Leitung 140 die Kammer Yo mi"t den Druckeinlasskanälen 14 der Düsen 112, 114 und 116, die Leitung 142 die Druckkammer Ϊ, mit den Druckeini as skanäl en 14 der Düsen 118, 120 und 122 und die Leitung 144 die Kammer Y^p mit den Druckeinlaaskanälen 14 der Düsen 124, 126 und 128.Y ρ and Y-, ρ The line Ι30 connects the pressure chamber X ^ with the pressure input channels 12 of the nozzles 100, 106, 112 and 124, the line 132 the pressure chamber X with the pressure inlet openings 12 of the nozzles 102, 108, 114 and 126, the Line 134, the pressure chamber X f with the pressure inlet openings 12 of the nozzles 104, 110, 116 and 128, the line 70 with the pressure inlet channel 12 of the nozzle 118, the line 72 the pressure chamber X ^ with the pressure inlet channel 12 of the nozzle 120, the line 74- the pressure chamber X with the pressure inlet channel 12 of the nozzle 122, the line I36 the chamber Yp with the pressure inlet channels 14 of the nozzles 100, 102 and 104, the line 138 the pressure chamber Lp with the pressure inlet channels 14 of the nozzles 106, 108 and 110, the line 140, the chamber Yo m i 't the pressure intake ports 14 of the nozzles 112, 114 and 116, the conduit 142, the pressure chamber Ϊ, with the pressure Eini as skanäl en 14 of the nozzles 118, 120 and 122 and the conduit 144, the chamber Y ^ p with the pressure inlet channels 14 of nozzles 124, 126 and 128.
Die piezoelektrischen Teile 30 der Kammern X-., X und Xp sind mit den elektronischen Erregerteilen X^, J.c und X^ über elektrische Leitungen 146, 148 bzw. 150 verbunden. Die piezoelektrischen Elemente 30 der Druckkammern Y und Y o sind mit dem Er-The piezoelectric parts 30 of the chambers X-., X and Xp are connected to the electronic excitation parts X ^, J. c and X ^ via electrical lines 146, 148 and 150, respectively. The piezoelectric elements 30 of the pressure chambers Y and Y o are marked with the
a 3.C- a 3.C-
regerteil Y^ über elektrische Leitungen 64 und 64aparallel verbunden. Die piezoelektrischen Elemente 30 der Druckkammern Y, und YKO sind über die elektrischen Leitungen 66 und 66acontrol part Y ^ connected in parallel via electrical lines 64 and 64. The piezoelectric elements 30 of the pressure chambers Y, and Y KO are via the electrical lines 66 and 66a
D , Did D, Did ■■
parallel mit dem Erregerteil Yp verbunden. Die piezoelektrischen Elemente 30 der Druckkammern Y und Y,ρ sind über die elektrische Leitungen 68 und 68a mit dem Erregerteil I-, parallel verbunden. Die piezoelektrischen Elemente 30 der Druckkammern Y-, und Υπό sind über die elektrischen Leitungen 152 und 152 mit dem Erregerteil T1. parallel verbunden.connected in parallel with the exciter part Yp. The piezoelectric elements 30 of the pressure chambers Y and Y, ρ are connected to the exciter part I-, in parallel via the electrical lines 68 and 68a. The piezoelectric elements 30 of the pressure chambers Y- and Υπό are connected to the exciter part T 1 via the electrical lines 152 and 152. connected in parallel.
Die Bezugszeichen einzelner Teile der Düsen sind der Übersichtlichkeit halber nur bei einigen Düsen angefügt. Selbstverständlich gelten diese Bezugszeichen für alle Düsen. Der Übersichtlichkeit halber sind auch der Farbversorgungsbehälter 22 und die Verbindung zwischen den Farbdüsen und dem ZuführungskanalThe reference symbols of individual parts of the nozzles are for the sake of clarity only added for some nozzles. Of course, these reference symbols apply to all nozzles. The clarity for the sake of the paint supply tank 22 and the connection between the paint nozzles and the feed channel
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-a.-a.
16 nicht dargestellt, sie entsprechen jedoch der in E1Ig. 4 dargestellten Anordnung.16 not shown, but they correspond to that in E 1 Ig. 4 arrangement shown.
Die Druckkammern, die Leitungen und Druckeinlasskanäle, sowie die Impulsdauer und die Impulsgrösse bzw. -amplitude sind so gewählt, dass die hydraulischen Eigenschaften für alle JTarbdüsen gleich sind. In der nachfolgenden Tabelle ist angegeben, welche Düsen Tröpfchen abgeben, wenn bestimmte Erregerteile erregt bzw. angesteuert werden.The pressure chambers, the lines and pressure inlet channels, as well as the pulse duration and the pulse size or amplitude are like this chosen that the hydraulic properties for all JTarb nozzles are the same. The table below shows which nozzles emit droplets when certain pathogens be excited or controlled.
Gemeinsam· angesteuerte Düse, aus der Tröpfchen elektronische Erregerteile herausgedrückt werdenJointly controlled nozzle from which droplets are pressed out of electronic exciter parts
46 52 118 42 4846 52 118 42 48
5454
120120
4444
' 56 122 • 100 106 112 124 102 108 114'56 122 • 100 106 112 124 102 108 114
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Gemeinsam angesteuerte Düse, aus der Tröpfchen elektronische Erregerteile herausgedrückt werdenJointly controlled nozzle from which droplets are pressed out of electronic exciter parts
X^,. X4 126X ^ ,. X 4 126
X6, X1 104X 6 , X 1 104
X6, Y2 11°X 6 , Y 2 11 °
X6, T5 ■ 116X 6 , T 5 ■ 116
X6, Y4 . 128X 6 , Y 4 . 128
Die in Fig. 9 dargestellte schematische Anordnung zeigt Mehrfach-Druckkammern, die durch einen einzigen elektronischen Erregerteil auf der "Y"-Koordinate ausgelöst bzw. angesteuert .werden. In Fig. 10 wurden zu dem in Fig. 9 dargestellten Schema Mehrfach-Druckkammern, die durch jeweils einzige elektronische Erregerteilte auf der "X"-Koordinate angesteuert bzw. erregt 'werden, hinzugefügt. Die Druckkammern X&2» Xb2' Xc2' Xd2' Xe2 und Xf2 wurden der in Fig. 9 dargestellten schematischen Anordnung hinzugefügt und die piezoelektrischen Elemente JQ der jeweiligen Druckkammern sind elektrisch mit jeweils einem der elektronischen Erregerteile X^, X2, X^, X4, X1- und X6 in elektrische Leitungen 58a, 60a, 62a, 146a, 148a bzw. verbunden. Der Kanal 160 verbindet die Druckkammer XThe schematic arrangement shown in FIG. 9 shows multiple pressure chambers which are triggered or controlled by a single electronic exciter part on the "Y" coordinate. In FIG. 10, multiple pressure chambers have been added to the scheme shown in FIG. The pressure chambers X & 2 » X b2 ' X c2' X d2 'X e 2 and X f 2 have been added to the schematic arrangement shown in FIG. 9 and the piezoelectric elements JQ of the respective pressure chambers are each electrical with one of the electronic excitation parts X ^ , X2, X ^, X 4 , X 1 - and X 6 are connected in electrical lines 58a, 60a, 62a, 146a, 148a, respectively. The channel 160 connects the pressure chamber X
den Düsen 52 und 118, der Kanal 162 verbindet die Druckkammer X^2 mit den Düsen 54 und 120, der Kanal 164 verbindet die Druckkammer X- mi"t den Düsen 56 und 122, der Kanal 166 verbin det die Druckkammer X^ mit den Düsen 112 und 124, der Kanal 168 verbindet"die Druckkammer Xp mit den Düsen 114 und 126 und der Kanal 170 verbindet die Druckkammer X^2 mit den Düsen 116 und 128. Die gleichen Düsen stossen bei der Erregung der gleichen elektronischen Erregerteile Tröpfchen aus, wie es in der vorausgegangenen Tabelle für Fig. 9 angegeben wurde.the nozzles 52 and 118, the channel 162 connects the pressure chamber X ^ 2 m it to the nozzles 54 and 120, the channel 164 connects the pressure chamber X m i 't the nozzles 56 and 122, the channel 166 verbin det the pressure chamber X ^ w ith the nozzles 112 and 124, the channel 168 connects the pressure chamber Xp with the nozzles 114 and 126 and the channel 170 connects the pressure chamber X ^ 2 with the nozzles 116 and 128. The same nozzles push when the same electronic excitation parts are excited Droplets as indicated in the previous table for FIG.
Bei den vorangegangenen zwei Ausführungsbeispielen werden 14 und 20 Druckkammern für 24 Düsen verwendet. Dies wurde nur deshalb dargestellt, um zu zeigen, wie zusätzliche KammernIn the previous two exemplary embodiments, 14 and 20 pressure chambers are used for 24 nozzles. This just became therefore shown to show how additional chambers are
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in der Anordnung bzw. im System verwendet werden können. Die den Düsen proportionale Zahl der Druckkartimern ißt in einem System jedoch wesentlich kleiner, bei dem eine grosse Zahl von Düsen für ein Drucken mit hoher Geschwindigkeit verwendet wird. Beispielsweiße können bei einem System, bei dem etwa 200 Düsen pro'2,54 cm oder insgesamt etwa 1600 Düsen pro einer Leitung von 20,32 cm (8 inch) verwendet werden, etwa 80 elektronische Erregerstufoii und etwa 120 bis 400 Druckkammern benutzt v/erden. Bei einem System, bei dem etwa 450 Düsen pro 2,54 cm oder insgesamt etwa J600 Düsen auf einer Geraden von 20,32 cm (8 inch) verwendet werden, können etwa 120 elektronische Erregerstufen und etwa 180 bis 800 Druckkammern vorgesehen sein.can be used in the arrangement or in the system. the Number of print cartridges proportional to the nozzles eats in one However, the system is much smaller and uses a large number of nozzles for high speed printing will. For example, in a system where about 200 nozzles per 2.54 cm or a total of about 1600 nozzles per 8 inch lead, about 80 electronic exciter stages, and about 120 to 400 pressure chambers uses v / earth. In a system where about 450 Nozzles per 2.54 cm or a total of approximately J600 nozzles on one Straight lines of 20.32 cm (8 inches) can be used, about 120 electronic excitation levels and about 180 to 800 pressure chambers be provided.
Anhand der zuvor beschriebenen Systeme lässt sich leicht ersehen, dass man durch die geringe Zahl der verwendeten elektronischen Erregerteile und Druckkammern erheblich Kosten sparen kann. Abgesehen von den erheblich geringeren Kosten weisen die erfindungsgemässen Systeme auf Grund dessen, dass wesentlich weniger Druckkammern als Düsen verwendet v/erden, den sehr wichtigen Vorteil auf, dass dieDüsen enger und dichternebeneinander angeordnet v/erden können als bei einem System, wo die Zahl der Druckkammern und der Düsen gleich ist. Wenn gleichviele Druckkammern wie Düsen verwendet werden, so ist der Abstand der Druckkammern voneinander durch die Kanallänge zwischen der Druckkammer und der zugehörigen Düse hydraulisch begrenzt, so dass dadurch auch der Abstand der Düsen bzw. die Möglichkeit, den Abstand zwischen den Düsen entsprechend dem in der Praxis vorliegenden Raum, der für die Druckkammern erforderlich ist, begrenzt ist. Ein zusätzlicher Vorteil bei den Systemen mit weniger Druckkammern besteht auch darin, dass die Druckkammern grosser ausgebildet werden können. Dadurch können die Systeme im Hinblick auf die Konstruktion der Kammer und das Anbringen bzw. die Ausbildung der Membranschicht 28, an der .das piezoelektrische Element befestigt ist, leichter hergestellt und insbesondere auch leichter zusammengesetzt iverden. Für eine sehr kleine Druckkammer ist eine sehr dünne Hemb-ranschicht erforderlich, um für einen erforderlichen, bestimmten Druckimpuls eine vorgegebene Durchbiegung zu ermög-Based on the systems described above, it can easily be seen that the small number of electronic Exciter parts and pressure chambers can save considerable costs. Apart from the considerably lower costs, the systems according to the invention due to the fact that essential fewer pressure chambers than nozzles are used, the very important advantage being that the nozzles are closer and closer together can be arranged than in a system where the number of pressure chambers and nozzles is the same. if the same number of pressure chambers as nozzles are used, the distance between the pressure chambers is determined by the length of the channel hydraulically limited between the pressure chamber and the associated nozzle, so that the distance between the nozzles or the Possibility of adjusting the distance between the nozzles according to the space available in practice for the pressure chambers required is limited. An additional advantage of the systems with fewer pressure chambers is that the pressure chambers can be made larger. This allows the systems in terms of the construction of the chamber and the attachment or formation of the membrane layer 28, to which .the piezoelectric element is attached, lighter produced and in particular also easier to assemble. For a very small pressure chamber, a very thin one Membrane layer required in order to allow a given deflection for a required, specific pressure pulse.
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lichen. Im Zusammenhang mit einer grösseren Druckkammer kann jedoch eine dickere Herab ran schicht verwendet werden, um für einen erforderlichen, gegebenen Druckimpuls die benötigte Durchbiegung zu erreichen, so dass bei der vorliegenden Erfindung dickere Membranen 28 verwendet werden können, die leichter herstellbar, billiger, dauerhafter sind und einfacher mit anderen Teilen des Systems zusammengesetzt werden können.lichen. In connection with a larger pressure chamber However, a thicker down layer can be used for a required, given pressure pulse to achieve the required deflection, so that in the present invention Thicker membranes 28 can be used, which are easier to manufacture, cheaper, more durable and easier to use other parts of the system can be put together.
Die in Fig. 1 dargestellte Parbdüsenanordnung enthält einen Fluid-Gleichrichterkanal 16 (fluid rectifier passage), der mit dem Versorgungsbehälter 22 in Verbindung steht und eine Fluidvjand zwischen der Austrittsöffnung 24- und der Verbindungsstelle der Kanäle 12 und 14 schafft, um sicher zu. stellen, dass die Kanäle ganz mit Fluid ausgefüllt sind, v/odurch die Bildung 'von Luftblasen oder Lufteinschlüssen verhindert wird. Es können jedoch auch Farbdüsen vorhanden sein, bei denen ein solcher Gleichrichter nicht verwendet wird. Die Grundprinzipien der •vorliegenden Erfindung sind jedoch auch auf diese Farbdüsen ■anwendbar. In den Fig. 11 und 12 sind zwei derartiger Farbdüsenvorrichtungen dargestellt, die auch bei den in den Fig. 4, 9 und 10 dargestellten Systemen verwendet werden können. In Fig. 11 sind die Teile, die denen von Fig. 1 entsprechen, · mit denselben Bezugszeichen versehen, wobei lediglich als Index ein "a" hinzugefügt wurde.Die Druckkammern Xa und Ya stehen an ihren rückwärtigen Enden über jeweils . eine der Verzweigungsleitungen 202 und 204- mit einer Fluid-Zuführungsleitung 200 in Verbindung. Zwischen dem Verbindungspunkt der Austrittskanäle 12a und 14-a und einer Öffnung 207 befindet sich eine Abflussleitung-206, die mit Öffnungen 208 und 210 in Verbindung steht, welche ihrerseits die Abflussleitung 206 mit einem (nicht dargestellten) Auslaufbehälter jeweils verbinden. Normalerweise bilden sich in beiden Auslasskanälen 12a und 14-a Menisken-der flüssigen Farbe aus. In diesem speziellen Falle wirkt die öffnung 207 nicht als Austrittsöffnung, sondern lediglich als übergrosses Loch in einem Auffangschirm, um die Tröpfchen durch den Schirm hindurch zu lassen. Durch eine unabhängige Betätigung der Druckkammer Xoa wird ein FärbstrahlThe Parbdüsen arrangement shown in Fig. 1 contains a fluid rectifier channel 16 (fluid rectifier passage) which is in communication with the supply container 22 and creates a fluid junction between the outlet opening 24 and the connection point of the channels 12 and 14 in order to be safe. Make sure that the channels are completely filled with fluid, v / or the formation of air bubbles or air inclusions is prevented. However, there may also be paint nozzles in which such a rectifier is not used. However, the basic principles of the present invention are also applicable to these paint nozzles. FIGS. 11 and 12 show two such paint nozzle devices which can also be used in the systems shown in FIGS. 4, 9 and 10. In Fig. 11, the parts corresponding to those of Fig. 1 are given the same reference numerals with an "a" added as a suffix only. The pressure chambers Xa and Ya protrude at their rear ends, respectively. one of the branch lines 202 and 204 - with a fluid supply line 200 in connection. Between the junction of the outlet channels 12a and 14-a and an opening 207 there is a drain line 206 which is connected to openings 208 and 210, which in turn connect the drain line 206 to an outlet container (not shown). Menisci of the liquid paint normally form in both outlet channels 12a and 14-a. In this special case, the opening 207 does not act as an exit opening, but merely as an oversized hole in a collecting screen in order to allow the droplets to pass through the screen. Independent actuation of the pressure chamber X o a creates a dye jet
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aus dem Austrittskanal 12a gedruckt, der vollständig an der Öffnung 207 vorbeigeht und dann entlang der Abflussleitung 206 über die Öffnung 210 in den Auslaufbehälter gelangt. Entsprechend wird bei unabhängiger Betätigung der Druckkammer Y&a ein Farbstrahl aus dem Austrittskanal 14a gedrückt, der auch vollständig an der Öffnung 207 vorbeigeht und dann über die Abflussleitung 206 und die öffnung 208 in den Auslaufbehälter fliesst. Bei gleichzeitiger Betätigung der Druckkannern X&aprinted from the outlet channel 12a, which completely bypasses the opening 207 and then passes along the drainage line 206 via the opening 210 into the discharge container. Correspondingly, when the pressure chamber Y & a is operated independently, a jet of paint is pressed out of the outlet channel 14a, which also completely bypasses the opening 207 and then flows via the drainage line 206 and the opening 208 into the discharge container. With simultaneous actuation of the pressure cans X & a
und Y_a treffen die aus den Austrittskanälen 12a und 14a herausa and Y_a meet those out of the outlet channels 12a and 14a
gedrückten Farbstrahlen zusammen, wobei die Summe des Flüssigkeit-s-Impulsvektors so wirkt, dass die Farbstrahlen auf die Öffnung 207 gerichtet werden und als Tröpfchen 212 aus ihr austreten.squeezed color rays together, where the sum of the liquid-s-momentum vector acts to direct the color jets onto opening 207 and as droplets 212 out of it step out.
'In Fig. 12 sind die Teile, die denen in Fig. 1 entsprechen, mit denselben Bezugszeichen versehen, xirobei nur ein "b" als Index hinzugefügt wurde. Diese in Fig. 12 dargestellte A-isführungsform entspricht der in Fig. 11 dargestellten Ausführungsform, wobei der Schnittspunkt der Austrittskanäle 12b und 14b, die Abflussleitung 300, die Ausl aufbehälter-Öffηungen 302 und 304· sowie die Austrittsöffnung 305 demselben Zweck dienen und die gleiche Beziehung und Zuordnung zueinander haben, damit nur dann ein Tröpfchen 307 aus der Öffnung 305 herausgedrückt wird, wenn beide Kammern XJo und Y.b gleichzeitig gedrückt werden. Bei dieser Ausführungsform sind die Auslasskanäle 12b und 14b über eine entsprechende Zweigleitung 306, 308 mit einer Versorgungsleitung 310 verbunden, die ihrerseits über eine Öffnung 18b und eine Leitung 20b mit dem Farbversorgungsbehälter 22b in Verbindung steht.In FIG. 12, the parts which correspond to those in FIG. 1 are provided with the same reference numerals, with only a "b" added as an index. This guide shape shown in FIG. 12 corresponds to the embodiment shown in FIG. 11, the intersection of the outlet channels 12b and 14b, the drain line 300, the outlet container openings 302 and 304 and the outlet opening 305 serving the same purpose and the same Have a relationship and assignment to one another so that a droplet 307 is only pressed out of the opening 305 when both chambers XJo and Yb are pressed at the same time. In this embodiment, the outlet channels 12b and 14b are connected via a corresponding branch line 306, 308 to a supply line 310, which in turn is connected to the paint supply container 22b via an opening 18b and a line 20b.
Bei den zuvor beschriebenen Ausführungsformen gingen die Strahlen, die aus den Kanälen 12, 14, 12a, 14a, 12b, 14b austraten, ganz an der Austrittsöffnung 24 oder den Öffnungen 207 und 305 vorbei, wenn die Druckkammern voneinander unabhängig gedrückt wurden. Die Grosse des auf die Druckkammer ausgeübten Druckimpulses kann jedoch auch so gewählt werden, dass ein aus einem der Kanäle 12, 14 herausgepresster Strahl entwederIn the embodiments described above, the rays that emerged from the channels 12, 14, 12a, 14a, 12b, 14b, right at the outlet opening 24 or openings 207 and 305 over when the pressure chambers are independent of each other were pressed. The size of the pressure pulse exerted on the pressure chamber can, however, also be selected so that a either of the jet pressed out of one of the channels 12, 14
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teilweise oder ganz auf die Öffnung gerichtet ist, jedoch ohne ausreichenden Impuls, so dass kein Tröpfchen aus der Öffnung austritt.Der Druckimpuls sollte so gewählt werden, dass die kinetische Energie der kombinierten, aus den Kanälen austretendem Strahl ausreicht, ein Tröpfchen durch die Austrittsöffnungen 24 oder die Öffnungen 207 und 505 zu drücken.is partially or wholly directed towards the opening, but without sufficient momentum so that no droplet emerges from the opening The pressure pulse should be chosen so that the kinetic energy of the combined, exiting the ducts The jet is sufficient to force a droplet through the exit openings 24 or openings 207 and 505.
Das Koinzidenz-Farbdüsenprinzip kann auch auf andere Weise .als der Vektorsummierung verwendet werden. Ein Tröpfchen kann durch die sich ergebende Fluidverschiebung und die Fluidgeschwindigkeit aus einer Öffnung herausgedrückt werden, wenn der durch die Druckkammern oder Kraftwandlerkammern erzeugte Druckimpuls gleichzeitig an der Öffnung auftritt. Diese Prinzip ist in Fig. 13 dargestellt. Die Teile, die den Teilen der ,zuvor beschriebenen Ausführungsforra entsprechen, sind mit denselben Bezugszeichen versehen, wobei diesen Bezugszeichen lediglich ein "c'-i hinzugefügt wird. Das Farbdüsengehäuse 410 besitzt eine Tropfenaustrittsöffnung· 412 und Fluiddruckkanäle 414 und 416, die mit den jeweiligen zylinderförmigen Druckkammern Xoc und Yc in Verbindung stehen. Die Kanäle 414 und a aThe coincidence color nozzle principle can also be used in other ways than vector summation. A droplet can be forced out of an opening by the resulting fluid displacement and the fluid velocity if the pressure pulse generated by the pressure chambers or force transducer chambers occurs simultaneously at the opening. This principle is shown in FIG. The parts that correspond to the parts of the embodiment described above are provided with the same reference numerals, with only a "c'-i" being added to these reference numerals cylindrical pressure chambers X o c and Yc are in communication. The channels 414 and aa
416 treffen an der Öffnung 412 aufeinander. Diese Stelle ist die einzige Verbindung zwischen den Kanälen. Fluid-Wiederauffüllkanäle 417 und 418 leiten Fluid von einem (nicht dargestellten) Behälter in die jeweiligen Druckkammern Xc und Yrc.416 meet at opening 412. This point is the only connection between the channels. Fluid refill channels 417 and 418 direct fluid from a container (not shown) into the respective pressure chambers Xc and Y r c.
EL oLEL oL
Die Grosse und Dauer der am piezoelektrischen Element jederThe size and duration of each piezoelectric element
Druckkammer Xc und Yc'angelegten Spannung ist derart, dass a aThe voltage applied to pressure chamber Xc and Yc 'is such that a a
die Fluidverschiebung und die Fluidgeschwindigkeit, die durch die von den Druckkammern jeweils hervorgerufenen Druckimpulse in den jeweiligen Fluiddruckkanälen 414 oder 416 hervorgerufen wird, nicht ausreicht, um aus der öffnung 412 ein Tröpfchen herauszudrücken. Durch eine kombinierte Fluidverschiebung und eine kombinierte Fluidgeschwindigkeit, die auf Grund des durch die Druckkammer Xc erzeugten Druckimpulses und auf Grund desthe fluid displacement and the fluid velocity caused by the respective pressure pulses produced by the pressure chambers caused in the respective fluid pressure channels 414 or 416 is not sufficient to push a droplet out of the opening 412. By a combined fluid displacement and a combined fluid velocity due to the pressure pulse generated by the pressure chamber Xc and due to the
-el-el
in der Druckkammer Y c erzeugten Druckimpulses hervorgerufen wird, wobei diese Druckimpulse gleichzeitig an der Öffnung 412 auftreten, wird aus der Öffnung 412 ein .Tröpfchen herausgedrückt.in the pressure chamber Y c generated pressure pulse is caused, these pressure pulses simultaneously at the opening 412 occur, the opening 412 becomes a droplet pushed out.
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Pig. 14 zeigt eine. Abwandlung der in Fig. 13 dargestellten Ausführungsform. Die Teile, die den Teilen der zuvor beschriebenen Ausführungsformen entsprechen, sind auch in Fig. 14 wieder mit denselben Bezugszeichen versehen, wobei hier lediglich ein "d" angefügt wurde. Bei dieser Ausführungsform führen zv/ei Fluiddruckkanale 420 und 422 jeweils von einer zugehörigen Druckkammer X d und Y d zu einem Auslasskanal 424, der seinerseits an der Tropfenaustrittsöffnung 426 endet. Die Grosse und Dauer der am piezoelektrischen Element der jeweiligen Druckkammer X d und T d angelegten Spannung isst derart, dass die Fluidverschiebung und die Fluidgeschwindigkeit, die durch einen in dem jeweiligen Fluiddruckkanal 420 und 422 aufgelösten Druckimpuls hervorgerufen wird, für sich allein nicht ausreicht, einen Tropfen aus der Öffnung 426 zu drücken. Bei einer kombinierten Fluidverschiebung und Fluidgeschwindigkeit, die auf Grund des von der Druckkammer Xd erzeugten DruckimpulsesPig. 14 shows a. Modification of the embodiment shown in FIG. The parts that correspond to the parts previously described Corresponding embodiments are again provided with the same reference numerals in FIG. 14, only here a "d" has been added. In this embodiment, two fluid pressure channels 420 and 422 each lead from an associated one Pressure chamber X d and Y d to an outlet channel 424, which in turn ends at the droplet outlet opening 426. The big and Duration of the voltage applied to the piezoelectric element of the respective pressure chamber X d and T d eats such that the Fluid displacement and fluid velocity resolved by one in the respective fluid pressure channel 420 and 422 Pressure impulse is generated, is not sufficient in itself, squeeze a drop from opening 426. With a combined Fluid displacement and fluid velocity due to the pressure pulse generated by the pressure chamber Xd
ClCl
und auf Grund von dem durch die Druckkammer YQd erzeugten Druckimpulses hervorgerufen wird, wobei die Druckimpulse gleichzeitig an der Öffnung 426 auftreten, führt jedoch zu einem Herausdrücken eines Tröpfchens aus der öffnung 426.and is caused on the basis of the pressure pulse generated by the pressure chamber Y Q d, the pressure pulses occurring simultaneously at the opening 426, but leads to a droplet being forced out of the opening 426.
Eine Anordnung bzw. eine Zusammenfassung der■einzelnen in den Fig. 13 oder 14 dargestellten Koinzidenzfarbdüsen kann auf dieselbe Art in einem System zusammengefasst werden, wie die Düsen bei den zuvor beschriebenen Ausführungsformen, beispielsweise wie dies in den Fig. 4, 6-8, 9 und 10 dargestellt ist. Es kann auch in der Rahe der öffnung 426 eine Flüssigkeitszuführungsleitung oder ein Flüssigkeitszuführungskanal und eine Kammer vorgesehen werden, die der Flüssigkeitszuführungsleitung 16 entspricht, anstatt dass die Flüssigkeitsversorgungsleitungen oder -kanale 417d, 418d in Fig. 14 direkt mit den Druckkammern in Verbindung stehen, wi'e dies in Fig. 14 dargestellt ist.An arrangement or a summary of the ■ individual in the 13 or 14 shown coincidence color nozzles can be applied to the same Kind be combined in a system, like the nozzles in the embodiments described above, for example as shown in FIGS. 4, 6-8, 9 and 10. A liquid supply line can also be installed in the vicinity of the opening 426 or a liquid supply channel and a chamber can be provided which correspond to the liquid supply line 16, instead of having the liquid supply lines or channels 417d, 418d in FIG. 14 directly are in communication with the pressure chambers, as shown in FIG.
Die Druckübertragungseinrichtungen bei dem zuvor beschriebenen Matrixadressensystem müssen auf der Grundlage des sogenannten Time-Sharing-Betriebs bzw. des Zeit-SchachtelungsprinzipsThe print transmission means in the above-described matrix address system must be based on the so-called Time sharing operation or the time nesting principle
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adressiert werden.' Dadurch, wird die Druckwandlungs-Betätigungshäufigkeit bzw. Betätigungsfrequenz 'und damit auch, die Druckgeschwindigkeit der Farbdüsenanordnung begrenzt. Es hat sich herausgestellt, dass das zuvor beschriebene Prinzip mit den Koinzidenzfarbdüsen auch bei Düsenanordnungen verwendet v/erden kann, die für jede Farbdüse jeweils einen adressierbaren Druckwandler verwenden. Die Verwendung des Koinzidenz-Düsenprinzips bei einer solchen Anordnung führt dazu, dass einaddressed. ' Thereby, the pressure converting operation frequency becomes or actuation frequency 'and thus also the printing speed the color nozzle arrangement is limited. It has been found that the principle described above with the Coincidence color nozzles also used in nozzle arrangements can use an addressable pressure transducer for each paint nozzle. The use of the coincidence nozzle principle in such an arrangement leads to a
kleinerer Raum oder Bereich, für die zu verwendeten Druckwandler pro Düse benötigt werden, .wenn man dies mit der Grosse eines Druckwandlers in einer Anordnung vergleicht, bei der das Koinzidenzdüsenprinzip nicht verwendet wird. Wenn die Druckwandler pro Düse einen kleineren Kaum benötigen können, können auch mehr Druckwandler in einen vorgegebenen Raum unterge-smaller space or area for the pressure transducers to be used needed per nozzle, if you can do this with the size a pressure transducer in an arrangement that does not use the coincidence nozzle principle. When the pressure transducers can hardly need a smaller one per nozzle, more pressure transducers can be housed in a given space.
. bracht werden, so dass dadurch auch der Aufbau einer dichten Anordnung mit eng aneinanderliegenden Düsen möglich ist, wenn für jede Düse ein adressierbarer Druckwandler vorhanden ist.. be brought, so that the construction of a dense arrangement with closely spaced nozzles is possible if there is an addressable pressure transducer for each nozzle.
'Das zu beschriebende Prinzip muss nicht gemäss dem Time-Sharing-Prinzip betrieben werden, so dass das gesamte Matrixadressensystem eine grössere Betätigungsgeschwindigkeit oder Ansprechgeschwindigkeit besitzt. Dieses Prinzip ist in den Fig. 15 und 16 dargestellt. Ein Glas oder Plastikgehäuse"besteht aus zwei Teilen 512, 514-, die durch Schrauben 516 aneinander befestigt sind und eine Druckdichtung zwischen den Gehäuseteilen bewirkt wird. Die Gehäuseteile 512 und 514· weisen jeweils neun zueinander passende Kanäle auf, die parallele Iluiddruckkanäle oder -leitungen 518, -520, 522, 524, 526, 528, 530, 532 und 534- bilden. Im Gehäuseteil 512 befindet sich eine rechteckige Fluid-Häuptdruckkammer 536, die sich über die neun Kanäle hinweg erstreckt und mit den Druckleitungen 518, 520, 522, 524·, 526, 528, 530, 532 und 534- über Kanäle 538, 540, 542, 544-, 546, 548, 550, 552 bzw. 554-.in Verbindung steht. Die Kammer 536 ist durch eine am Gehäuseteil 512 befestigte nachgiebige Schicht 556 abgeschlossen. Ein streifenförmiges piezoelektrisches Keramikelement 558 befindet" sich zivischen zwei Elektroden 560 und 562 und ist zwischen diesen Elektroden befestigt. Die Elektrode 560 ist an der Schicht 556 befestigt'The principle to be described does not have to be based on the time-sharing principle be operated, so that the entire matrix address system has a greater operating speed or Response speed possesses. This principle is shown in FIGS. 15 and 16. A glass or plastic case "is made of two parts 512, 514-, which by screws 516 together are attached and a pressure seal is effected between the housing parts. Housing parts 512 and 514 each have nine matching channels, the parallel fluid pressure channels or lines 518, -520, 522, 524, 526, 528, 530, 532 and 534- form. In the housing part 512 there is a rectangular main fluid pressure chamber 536, which extends across the nine channels and with the pressure lines 518, 520, 522, 524, 526, 528, 530, 532 and 534- via channels 538, 540, 542, 544-, 546, 548, 550, 552 or 554-. Is in connection. The chamber 536 is attached to the housing part 512 by a compliant layer 556 completed. A strip-shaped one piezoelectric ceramic element 558 is located "zivischen two electrodes 560 and 562 and is attached between these electrodes. The electrode 560 is attached to the layer 556
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so dass auf diese Weise auch das piezoelektrische Element an der Schicht 556 befestigt öder mit ihr verbunden ist. Das streifenförmige, piezoelektrische Element 558 wird während des Herstellungsverfahrens so polarisiert, dass es sich in einer Ebene parallel, zur Ebene der flexiblen Schicht 556 in Eichtung der kürzeren Seite zusammenzieht, wenn das Element durch Anlegen einer Spannung an die Leiter 560 und 562 erregt wird. Durch Zusammenziehen des piezoelektrischen Elementes 558 wölbt .sich die flexible Schicht 556 nach innen und verkleinert das Volumen der Kammer 556, so dass dadurch gleichzeitig ein Druck auf die Flüssigkeit in allen neun Druckkanälen ausgeübt wird.so that in this way the piezoelectric element is also attached to or connected to layer 556. That strip-shaped, piezoelectric element 558 is polarized during the manufacturing process so that it is in a Plane parallel to the plane of the flexible layer 556 in the direction the shorter side contracts when the element is applied a voltage on conductors 560 and 562 is excited. By contracting the piezoelectric element 558 bulges .she flexible layer 556 inwards and reduces the volume of the chamber 556, so that at the same time a Pressure is applied to the liquid in all nine pressure channels.
Im Gehäuseteil 512 befinden sich auch neun weitere Tropfen-•auspress-Druckkammern 564, 566, 568, 570, 572, 5JM-, 576, 578 und 580, die über entsprechende. Kanäle 582, 584, 586, 588, 590, 592, 594, 596 und 598 mit den Druckkanälen 518, 520, 522, .524, 526, 528, 530, 532 bsw.534 verbunden sind. An den vorderen Enden der Druckkanäle 518, 520, 522, 524, 526, 28, 530, 532 und 534 befinden sich Tröpfchenaustrittsöffnungen 600, 602, 604, 606, 608, 610, 612, 614 bzw. 616. Eine flexible Abdichtung 618 spannt sich über die Kanäle und ist oben -auf den Seitenwänden, die die Kammern unterteilen, sowie an zwei Auflagen 622, die auf der Oberseite der Vorder- und Hinterwand jeder Kammer ausgebildet sind, befestigt.Ein streifenförmigen, piezoelektrisches Keramikelement 624 ist für jede Kammer vorgesehen und ist zwischen zwei Elektroden 626 und 628 angebracht und befestigt, wobei die Elektrode 626 des jeweiligen piezoelektrischen Elementes mit der flexiblen Schicht 618 verbunden ist. Bas piezoelektrische Element 624 ist bei der Fertigung ebenfalls so polarisiert, dass es sich in einer Ebene parallel zur Ebene der flexiblen Schicht 618 zusammenzieht, wenn es durch Anlegen einer Spannung an die Leiter 626 und 628 erregt wird. Das Zusammenziehen eines bestimmten piezoelektrischen Elementes führt zu einer Wölbung der flexiblen Schicht 618 nach innen, so dass dadurch das Volumen der entsprechenden Kammer verkleinert und mithin Druck auf die flüssige, in uer Kammer befindliche Farbe ausgeübt wird. Ein Flüssigkeit-Zu-In the housing part 512 there are also nine further drop • squeeze-out pressure chambers 564, 566, 568, 570, 572, 5JM-, 576, 578 and 580, which have corresponding. Channels 582, 584, 586, 588, 590, 592, 594, 596 and 598 are connected to the pressure channels 518, 520, 522, 524, 526, 528, 530, 532 or 534. At the front ends of the pressure channels 518, 520, 522, 524, 526, 28, 530, 532 and 534 there are droplet outlet openings 600, 602, 604, 606, 608, 610, 612, 614 and 616, respectively. A flexible seal 618 stretches extends through the channels and is attached to the top of the side walls dividing the chambers and to two pads 622 formed on top of the front and rear walls of each chamber. A strip-shaped piezoelectric ceramic element 624 is provided for each chamber and is attached and secured between two electrodes 626 and 628, the electrode 626 of the respective piezoelectric element being connected to the flexible layer 618. The piezoelectric element 624 is likewise polarized during manufacture in such a way that it contracts in a plane parallel to the plane of the flexible layer 618 when it is excited by applying a voltage to the conductors 626 and 628. The contraction of a certain piezoelectric element leads to an inward curvature of the flexible layer 618, so that the volume of the corresponding chamber is reduced and pressure is therefore exerted on the liquid paint located in the outer chamber. A liquid supply
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leitungskanal 629 steht sowohl mit der Druckkammer 536 als auch über eine Leitung 630 mit einem Farbversorgungsbehälter 632 in Verbindung, der vom Gehäuse entfernt angeordnet ist und aus einem dichten, nachgiebigen Beutel oder Sack besteht.line channel 629 is with both the pressure chamber 536 as also via a line 630 with a paint supply tank 632 in connection, which is arranged away from the housing and consists of a tight, resilient bag or sack.
In Mg. 17 ist eine schematische Fluidschaltung dargestellt. Eine elektronische Steuer- bzw. Erregerstufe 634- ist mit dem piezoelektrischen Element der Hauptdruckkammer 536 und die .elektronischen Ansteuerstufen 636, 638, 640, 642, 644, 646, 648, 650 und 652 sind mit den piezoelektrischen Elementen der Druckkammern 564, 566, 568, 570, 572, 574, 576, 578 bzw. 580 verbunden. Die Grosse und Dauer der'Spannung, die am piezoelektrischen Element 558 für die Hauptdruckkammer anliegt, ist so gewählt, dass die Fluidverschiebung und die Fluidge-,schwindigkeit, die in den mit der Hauptdruckkammer in Verbindung stehenden neun Fluiddruckkanälen einen Druckimpuls hervorruft, gerade unterhalb eines Schwellwertes liegt, der erforderlich ist, dass ein Tröpfchen aus einer der Öffnungen herausgepresst wird. Die Grosse und Dauer der' am piezoelektrischen Element 624 für jeden der Tropfenauspress-Druckkammern angelegten Spannung ist derart, dass die Fluidverschiebung und die Fluidgeschwindigkeit, die durch einen in den 'jeweiligen Druckkanälen erzeugten Druckimpuls ausgelöst wird, wesentlich kleiner ist als die Fl uidverSchiebung- und die. Fluidgeschwindigkeit, die durch die Hauptdruckkammer erzeugt wird. Die Grosse der zusammengesetzten E1I uidver Schiebung und Fluidgeschwindigkeit, die sich durch den durch die Hauptdruckkammer erzeugten Druckimpuls und den durch einen der Tropfenauspres-Druckkammern erzeugten Druckimpuls hervorgerufen wird, wenn die Fluidverschiebung und die Fluidgeschwindigkeit gleichzeitig an der Öffnung auftreten, diese Grosse liegt jedoch an der jeweiligen Öffnung über dem genannten Schwellwert, so dass aus der öffnung ein Tropfen herausgedrückt wird.Fig. 17 shows a schematic fluid circuit. An electronic control or excitation stage 634 is connected to the piezoelectric element of the main pressure chamber 536 and the electronic control stages 636, 638, 640, 642, 644, 646, 648, 650 and 652 are connected to the piezoelectric elements of the pressure chambers 564, 566, 568, 570, 572, 574, 576, 578 and 580, respectively. The magnitude and duration of the voltage that is applied to the piezoelectric element 558 for the main pressure chamber is selected so that the fluid displacement and the fluid speed that causes a pressure pulse in the nine fluid pressure channels connected to the main pressure chamber is just below one Is the threshold value that is required for a droplet to be pressed out of one of the openings. The magnitude and duration of the voltage applied to the piezoelectric element 624 for each of the drop ejection pressure chambers is such that the fluid displacement and the fluid velocity triggered by a pressure pulse generated in the respective pressure channels is significantly smaller than the fluid displacement and the. Fluid velocity generated by the main pressure chamber. The magnitude of the composite E 1 I uidver displacement and fluid velocity, which is caused by the pressure pulse generated by the main pressure chamber and the pressure pulse generated by one of the droplet pressure chambers, when the fluid displacement and the fluid velocity occur simultaneously at the opening, this magnitude is however at the respective opening above the threshold value mentioned, so that a drop is pressed out of the opening.
Bei diesem System wir die Aktivierungsfrequenz oder -häufigkeit durch die Frequenz der einzelnen Tropfenauspress-Druckkammern gesteuert. Da die HauptfluidverSchiebung und -geschwindigkeit durch die Hauptdruckkammer 536 erzeugt werden kann, kann dieIn this system, the activation frequency or frequency is determined by the frequency of the individual drop ejection pressure chambers controlled. As the main fluid displacement and velocity can be generated by the main pressure chamber 536, the
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Tropfenauspress-üruckkammer wesentlich kleiner ausgebildet sein als in dem Falle, wenn diese die gesarate Pl uidv er Schiebung und Fluidgeschwindigkeit zum Auspressen eines Tropfens erzeugen müsste. Es hat sich*herausgestellt, dass die Grosse eines Druckwandlers bzw. einer Druckkammer in v/es en ti ich geringerem Masse als linear mit zunehmender Zahl der Düsen ansteigt, die durch den Druckwandler betrieben werden. Der zusammengefasste Bereich von 'neun Tropf enauspress-Druckkannnern und der Hauptdruckkammer ist kleiner als der zusammengefasste Bereich von neun getrennten Druckkammern zum Betreiben von neun getrennten Düsen bei einem herkömmlichen System, bei dem das Koinzidenzdüsenprinzip nicht angewandt wird. Wenn die Zahl der Düsen sehr gross ist, so wird auch dieser Unterschied der benötigten Fläche oder des benötigten Raumes, die bzw. der von den Druckkammern eingenommen wird, sehr wesentlich und bedeutsam. Je kleiner die Fläche, oder der Bereich ist, der von den Druckkammern beansprucht wird, umso enger und dichter können die Düsen in einer Düsenanordnung angeordnet und untergebracht werden. Daher ist mit dem Koinzidenzdüsensystem eine dichte, enge Düsenanordnung mit einer hohen Tropfenauspresshäufigkeit bzw. -frequenz möglich.Droplet ejection chamber can be made much smaller than in the case when these the total Pl uidv er shift and Fluid velocity would have to generate to squeeze out a drop. It turned out that the size of one Pressure transducer or a pressure chamber in v / es en ti less Mass as increases linearly with an increasing number of nozzles operated by the pressure transducer. The summarized Area of nine drop squeezers and the main pressure chamber is smaller than the combined area of nine separate pressure chambers for operating nine separate ones Nozzles in a conventional system in which the coincidence nozzle principle is not applied. When the number of nozzles is very large, then this difference in the required area or space required by the Pressure chambers is taken, very essential and significant. The smaller the area, or the area, is that of the pressure chambers is stressed, the closer and more densely the nozzles can be arranged and accommodated in a nozzle arrangement will. Therefore, with the coincidence nozzle system, there is a dense, narrow nozzle arrangement with a high drop ejection frequency or frequency possible.
Gewünschtenfalls kann auch ein Flüssigkeits-Zuleitungskanal und eine Flüssigkeits-Zuleitungskammer in der Mehrfach-Düsenanordnung des Systems von Fig. 1V] vorgesehen und verwendet werden. Eine Hauptdruckkammer könnte mit einer Einlassleitung oder einem Einlasskanal (beispielsweise 12, 12a, 12b) jeder Düse in einer Gruppe von Düsen in Verbindung stehen', und eine Tropfenauspress-Druckkammer würde mit aer anderen Einlassleitung oder dem anderen Einlasskanal (beispielsweise 14* 14a, 14b) der entsprechenden Düse derselben Düsengruppe in Verbindung stehen. Der Winkel, unter dem sich die Einlasskanäle schneiden, könnten geändert werden, so dass die Tropfenauspres-Druckkammer nur einen kleinen Teil des Fluid-lapulsvektors erzeugen müsste, der erforderlich ist, um ein Tropfen aus der Öffnung 24 oder durch die Auslassöffnung 207 oder 305 auszudrücken. Die Achse der Öffnung 24 und der AustrittsöffnungenIf desired, a liquid feed channel and a liquid supply chamber may be in the multi-nozzle assembly of the system of Fig. 1 provided V] and used. A main pressure chamber could be in communication with one inlet line or channel (e.g. 12, 12a, 12b) of each nozzle in a group of nozzles, and a gob squeeze pressure chamber would communicate with the other inlet line or channel (e.g. 14 * 14a, 14b ) of the corresponding nozzle of the same nozzle group. The angle at which the inlet channels intersect could be changed so that the droplet expressing pressure chamber would only have to generate a small portion of the fluid lap pulse vector required to express a droplet from orifice 24 or through outlet orifice 207 or 305 . The axis of the opening 24 and the exit openings
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<- SO· <- SUN
207 und 305 würden' mit dem Summenvektor der Flüssigkeits-Impulsvektoren in den beiden Einlassöffnungen zusammenfallen.207 and 305 would 'with the sum vector of the liquid momentum vectors coincide in the two inlet openings.
Die in Fig. 13 dargestellte Koinzidenzdüse kann auch in einer Mehrfachanordnung des in Fig. 17 dargestellten Systems verwendet werden. Eine Hauptdruckkammer steht dann mit einer Einlassleitung oder einem Einlasskanal, beispielsweise dem Kanal 4-14-, jeder Düse einer Gruppe von Düsen in Verbindung, und eine Tropfenauspress-Druckkamnier steht dann mit der anderen Einlassleitung bzw. dem anderen Einlasskanal, beispielsweise dem Kanal 4-16, der jeweiligen Düse derselben Gruppe von Düsen in Verbindung.The coincidence nozzle shown in Fig. 13 can also be in a Multiple arrangements of the system shown in Fig. 17 can be used. A main pressure chamber is then available with an inlet line or an inlet channel, for example the channel 4-14-, each nozzle of a group of nozzles in connection, and one The droplet squeezing chamber is then connected to the other inlet line or the other inlet channel, for example channel 4-16, of the respective nozzle of the same group of nozzles in Link.
Gewünschtenfalls kann auch eine Flüssigkeitsversorgungsleitung bzw. ein Flüssigkeitsversorgungskanal und eine Flüssigkeitsversorgungskammer in der Nähe der Öffnungen 600, 602, 604-, 606, 608, 610, 612, 614- und 616 entsprechend der Flüssigkeits-' versorgungsleitung bzw. dem Flüssigkeitsversorgungskanal 16 in Fig. 4- vorgesehen sein, anstatt dem Flüssigkeitsversorgungskanal direkt mit der Hauptdruckkammer 536 zu verbinden, wie dies in Fig. 15 dargestellt ist.If desired, a liquid supply line can also be used or a liquid supply channel and a liquid supply chamber near the openings 600, 602, 604-, 606, 608, 610, 612, 614- and 616 corresponding to the liquid ' supply line or the liquid supply channel 16 in Fig. 4- may be provided instead of the liquid supply channel to connect directly to the main pressure chamber 536, such as this is shown in FIG.
Selbstverständlich können als Verschiebungs- oder Versetzungseinrichtungen statt der piezoelektrischen Kristalle auch andere Bauteile und Elemente im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung verwendet v/erden. Beispielsweise können dafür elektromagnetische oder magnetostriktive Bauteile herangezogen v/erden.Of course, other than piezoelectric crystals can also be used as displacement or displacement devices Components and elements used in connection with the present invention. For example, electromagnetic or magnetostrictive components are used.
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