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Ink jet spray method, and ink jet spray device

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Publication number
DE4328433A1
DE4328433A1 DE19934328433 DE4328433A DE4328433A1 DE 4328433 A1 DE4328433 A1 DE 4328433A1 DE 19934328433 DE19934328433 DE 19934328433 DE 4328433 A DE4328433 A DE 4328433A DE 4328433 A1 DE4328433 A1 DE 4328433A1
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DE
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Patent type
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ink
jet
image
spray
actuation
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE19934328433
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German (de)
Inventor
Rainer Buschulte
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Heidelberger Druckmaschinen AG
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Heidelberger Druckmaschinen AG
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Abstract

The invention relates to an ink jet spray method in which ink, or the like (printing ink) which is located in a nozzle chamber is sprayed out by means of an actuation element, which changes the volume of the nozzle chamber, in order to produce a printed image/colour image. There is provision for at least two actuators (11, 12, 15) to be used as actuation element (10), the actuation of which actuators (11, 12, 15) can be varied in a selectable way so as to be synchronous or with an adjustably presettable time offset/phase offset/phase position. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Tintenstrahl-Spritzverfahren, bei dem in einer Düsenkammer befindliche Tinte oder dergleichen (Druckfarbe) mittels eines das Volumen der Düsenkammer verändernden Betätigungselements zur Erzeugung eines Druckbilds herausgespritzt wird. The invention relates to an ink jet-spray method in which a nozzle chamber located in ink or the like (ink) by means of the volume of the nozzle chamber changing operating member for generating a print image is spouted.

Ein derartiges Tintenstrahl-Spritzverfahren (Impuls-Ink, Jet-Verfahren) ist bekannt. Such ink-jet spraying method (pulse-Ink Jet method) is known. Nachteilig ist, die relativ grobe Auflösung durch zu große Tropfenvolumen der herausgespritzten Tinte. A disadvantage is the relatively coarse resolution due to excessive drop volume of ink sprayed out. Dies führt dazu, daß durch "Tintenpunkt setzen oder nicht setzen" keine ausreichende Anzahl von Farbstufen je Farbe und Bildelement erzeugt werden können. This leads to "put ink dot or place" by a sufficient number of color levels per color and pixel can be generated. Anzustreben sind ca. 100 Farbstufen pro Farbauszug. To struts are about 100 color levels per color separation. Ferner kann bei den bekannten Düsenanordnungen für das Anstreben einer geläufigen Reprorasterung (60 Linien/cm) die Tropfengröße nicht so variiert werden, wie es für einen qualitativ hochwertigen Druck notwendig wäre. Furthermore, in the known nozzle arrangements, the droplet size can for the aiming of a common Reprorasterung (60 lines / cm) can not be varied as would be necessary for a high quality print.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Tintenstrahl-Spritzverfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, mit dem eine sehr große Anzahl von Farbstufungen erzielt werden können. The invention is therefore based on the object to provide an ink jet injection method as mentioned above with which a very large number of gradations can be achieved. Ferner besteht die Aufgabe, eine Tintenstrahl-Spritzvorrichtung zu schaffen, die die vorstehend genannten Nachteile überwindet. Furthermore, the object is to provide an ink jet spray device which overcomes the above mentioned disadvantages.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Betätigungselement mindestens zwei Aktuatoren verwendet werden, die variabel wählbar zeitgleich oder mit einstellbar vorgebbarer Zeitverschiebung/Phasenlage aktivierbar sind. The object is inventively achieved in that there are used as the actuating element comprises at least two actuators which can be activated simultaneously or with variably selectable adjustable predeterminable time shift / phase position. Durch diese Maßnahmen ist eine breite Einflußnahmemöglichkeit auf das Tropfenvolumen geschaffen. By these measures a wide possibility to exert influence is created on the drop volume. Werden beispielsweise die beiden Aktuatoren zeitgleich, also mit gleicher Phasenlage zueinander, angesteuert, so wird ein maximales Tropfenvolumen ausgestoßen. the two actuators, for example, at the same time, ie with the same phase relationship to each other is controlled, the maximum drop volume is ejected. Erfolgt die Ansteuerung der beiden Aktuatoren zwar zeitgleich, jedoch mit gleich großen, entgegengesetzten Volumenänderungen (180° phasenversetzt), dh, der eine Aktuator verkleinert das Volumen der Düsenkammer, während der andere Aktuator zur gleichen Zeit eine gleich große Vergrößerung des Volumens der Düsenkammer herbeiführt, so heben sich die beiden Wirkungen auf, so daß keine Druckfarbe verspritzt wird. If the control of the two actuators while at the same time, but with equally large, opposite volume changes (180 ° out of phase), that is, the one actuator reduces the volume of the nozzle chamber, while the other actuator brings about an equal increase of the volume of the nozzle chamber at the same time, then the two effects cancel out, so that no ink is sprayed. Durch die Wahl der relativen Phasenlage der Ansteuersignale für die beiden Aktuatoren lassen sich zwischen diesen Extremen beliebige Zwischeneinstellungen erzeugen. By choosing the relative phase of the drive signals for the two actuators can generate any intermediate settings between these extremes.

Nach einer Weiterbildung ist es vorteilhaft, wenn die beiden Aktuatoren jeweils variabel einstellbar vorgebbare Volumenänderungen erzeugen. According to one development, it is advantageous if the two actuators each adjustable produce predeterminable volume changes. Dies kann dadurch geschehen, daß gleichlang oder unterschiedlich lang wirkende Ansteuerimpulse für die beiden Aktuatoren eingesetzt werden und/oder daß die Ansteuerimpulse der beiden Aktuatoren gleich große oder unterschiedlich große Amplituden aufweisen. This can be done by the same length or different long-acting drive pulses are used for the two actuators and / or that the drive pulses of the two actuators have the same large or differently sized amplitudes. Auch ist es möglich, die Anfangszeitpunkte und/oder die Endzeitpunkte der beiden Ansteuerimpulse zu verändern, dies auch relativ zueinander. it is also possible to change the start times and / or end times of the two drive pulses, this is also relative to each other.

Selbstverständlich können die vorstehend erwähnten Möglichkeiten (Phasenverschiebung, Impulslängen, Anfangs- und Endzeitpunkte der Impulse, sowie Impulsamplituden) alternativ oder in beliebiger Kombination miteinander eingesetzt werden. Of course, the above-mentioned possibilities (phase shift, pulse lengths, start and end times of the pulses and pulse amplitude) can be used alternatively or in any combination.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Aktuatoren mittels Ansteuerimpulsen einer Aktuatoransteuerung mit ihren Eigenfrequenzen schwingen, bzw. mit Frequenzen schwingen, die etwa im Bereich ihrer Eigenfrequenzen liegen. According to a development of the invention it is provided that the actuators vibrate by means of drive pulses of actuator control with its natural frequencies, or oscillate with frequencies which are approximately in the region of their natural frequencies. Dies hat eine erhebliche Steigerung der Tropfenerzeugungsgeschwindigkeit gegenüber den bekannten Verfahren zur Folge, da nach dem Stand der Technik stets nach der Erzeugung eines Tropfens das Ausschwingen des gesamten Tropfenerzeugersystems abgewartet werden muß, bevor ein neuer Tropfen erzeugt wird. This results in a substantial increase in the drop generation speed over the known methods of sequence since the decay of the whole droplet generator system must always following the generation of a drop to wait for prior art before a new drop is generated. Dies ist erforderlich, um bei unterschiedlicher Tropfensequenz einheitliche Ausgangsbedingungen zu schaffen. This is necessary in order to provide uniform initial conditions at different drop sequence. Bei der Erfindung hingegen ist das Ausschwingen des Systems nicht abzuwarten. In the invention, however, the decay of the system is not to be seen. Die Aktuatoren schwingen mit ihren Eigenfrequenzen, wobei sie dennoch nicht zwangsläufig Tropfen erzeugen müssen, da es wie vorstehend bereits erwähnt mittels entsprechender Ansteuerung (gegenphasig) möglich ist, daß sich die Aktuatorwirkungen aufheben. The actuators vibrate with its natural frequencies, whereby they have to generate drops but not necessarily, since it is already mentioned above is possible by means of corresponding control (anti-phase) that cancel the Aktuatorwirkungen. Soll eine Tropfensequenz ausgestoßen werden, so ist es lediglich erforderlich, die gegenphasigen Ansteuerimpulse in ihrer relativen Phasenlage derart zu verschieben, daß die gewünschte Tropfengröße ausgestoßen wird. If a sequence of drops to be ejected, so it is only necessary to move the anti-phase drive pulses in their relative phase position such that the desired droplet size is ejected.

Die Erfindung betrifft ferner eine Tintenstrahl-Spritzvorrichtung mit einer Düsenkammer, der ein das Volumen der Düsenkammer veränderndes Betätigungselement zum Herausspritzen von in der Düsenkammer befindlicher Tinte oder dergleichen (Druckfarbe) zugeordnet ist, und mit einer Ansteuerung zur Aktivierung des Betätigungselements, wobei das Betätigungselement mindestens zwei Aktuatoren ausweist und die Ansteuerung in ihrer relativen Phasenlage zueinander wählbar veränderbare Ansteuerimpulse für die Aktuatoren liefert. The invention further relates to an ink-jet injection device having a nozzle chamber which is associated with a volume of the nozzle chamber changing operating member for spraying out in-the nozzle chamber ink or the like (ink), and with a triggering of the activation of the actuator, wherein the actuating element comprises at least two identifies the control actuators and in their relative phase position provides another selectable variable drive pulses for the actuators.

Nach einer Weiterbildung ist vorgesehen, daß die beiden Aktuatoren in der Düsenkammer angeordnet sind. In a further development it is provided that the two actuators are arranged in the nozzle chamber. Durch eine Volumenvergrößerung bzw. eine Volumenverkleinerung der Aktuatoren wird das für die Druckfarbe zur Verfügung stehende Volumen der Düsenkammer entsprechend verändert. By an increase in volume and a reduction in volume of the actuators the properties of the printing ink available volume of the nozzle chamber is changed accordingly.

Es ist alternativ auch möglich, daß die Aktuatoren einen membranartigen Wandbereich der Düsenkammer beaufschlagen oder bilden. It is alternatively also possible that the actuators act on or form a membrane-like wall portion of the nozzle chamber. Durch Aktivierung eines Aktuators wird sein zugehöriger Wandbereich in der Form verändert, beispielsweise in das Innere der Düsenkammer hinein oder nach außen gewölbt, wodurch die gewünschte Volumenänderung zum Ansaugen bzw. Ausstoßen der Druckfarbe herbeigeführt ist. its associated wall region, by activating an actuator changed in shape, curved for example in the interior of the nozzle chamber in or outward, whereby the desired volume change is effected for sucking or ejecting the ink.

Alternativ ist es natürlich auch möglich, daß ein Aktuator in der Düsenkammer angeordnet ist und daß der andere Aktuator einen membranartigen Wandbereich der Düsenkammer beaufschlagt oder bildet. Alternatively, it is also possible, of course, that an actuator in the nozzle chamber, and in that the other actuator acts on a membrane-like wall portion of the nozzle chamber or forms. Vorteilhaft ist es, wenn ein Aktuator die membranartigen Wandbereiche mindestens zweier, aneinandergrenzender Düsenkammern gleichzeitig beaufschlagt. , when an actuator, the diaphragm-like wall portions of at least two, adjacent nozzle chambers simultaneously acted upon is advantageous. Ein Aktuator steht somit für zwei Düsenkammern zur Verfügung, wobei jeder Düsenkammer noch ein weiterer Aktuator zugeordnet ist, so daß die beiden Düsenkammern insgesamt drei Aktuatoren ausweisen. Thus, an actuator is two nozzle chambers provided, with each nozzle chamber is assigned yet another actuator, so that the two nozzle chambers identify a total of three actuators.

Vorzugsweise sind die Aktuatoren von Piezo-Elementen gebildet. Preferably, the actuators of piezoelectric elements are formed.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß von einem Tintenreservoir ein Tintenzuführkanal in die Düsenkammer mündet. According to a development of the invention it is provided that an ink supply from an ink reservoir flows into the nozzle chamber. Im Mündungsbereich des Tintenzuführkanals in die Düsenkammer hinein ist eine Rückflußdrossel angeordnet. In the mouth region of the ink supply into the nozzle chamber into a return throttle is arranged. Diese verhindert, daß bei einer Kontraktion der Düsenkammer bzw. bei einer Volumenverkleinerung der Düsenkammer die Druckfarbe nicht im wesentlichen in das Reservoir zurückgespeist wird, sondern aus der Spritzdüse austritt. This prevents the printing ink is not fed back substantially in the reservoir at a contraction of the nozzle chamber or in the case of a reduction in volume of the nozzle chamber, but escapes from the spray nozzle.

Die Düsenkammer ist - wie erwähnt - für den gerichteten Austritt der Tropfen mit einer Spritzdüse verbunden. The nozzle chamber is - as mentioned - is connected for the directed discharge of the droplets with a spray nozzle. Diese Spritzdüse befindet sich bevorzugt an einem Düsenkopf, insbesondere an einer Düsenplatte bzw. wird sie dort mittels einer entsprechenden Bohrung der Platte ausgebildet. This spray nozzle is preferably located on a nozzle head, in particular to a nozzle plate or will be formed there by means of a corresponding hole of the plate.

Schließlich ist es vorteilhaft, wenn der Düsenkopf mehrere Spritzdüsen, insbesondere in Nebeneinanderanordnung, aufweist, die jeweils mit einer Düsenkammer verbunden sind. Finally, it is advantageous if the nozzle head has a plurality of spray nozzles, in particular in juxtaposition, each connected to a nozzle chamber. Jeder dieser Düsenkammern sind wiederum zwei Aktuatoren zugeordnet. Each of these nozzle chambers two actuators are in turn assigned. Aufgrund dieser Mehrfachanordnung ist es möglich, mehrere Farben einzusetzen, dh, ein Mehrfarbenbild zu erzeugen. Because of this multiple arrangement, it is possible to use several colors, ie, to create a multi-color image.

Die Zeichnungen veranschaulichen die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels und zwar zeigt: The drawings illustrate the invention with reference to an embodiment and in which: FIG

Fig. 1 eine Schnittansicht durch einen Düsenkopf mit mehreren Tintenstrahl-Spritzvorrichtungen, Fig. 1 is a sectional view through a nozzle head having a plurality of ink-jet spray means,

Fig. 2 bis 4 Schnittansichten von Düsenkammern, in denen sich jeweils zwei Aktuatoren befinden, FIGS. 2 to 4 are sectional views of nozzle chambers, each containing two actuators are located,

Fig. 5 und 6 Diagramme mit verschiedenen Ansteuerimpulsen für die Aktuatoren, FIGS. 5 and 6 are diagrams with different driving pulses for the actuators,

Fig. 7 einen Längsschnitt durch eine Tintenstrahl-Spritzvorrichtung und Fig. 7 is a longitudinal section through an ink jet injection device, and

Fig. 8 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Tintenstrahl-Spritzvorrichtung. Fig. 8 shows another embodiment of an ink-jet spraying device.

Die Fig. 1 zeigt einen als Düsenplatte 1 ausgebildeten Düsenkopf 2 , der - in Nebeneinander-Anordnung - von düsenförmig gestalteten Durchbrüchen 3 durchsetzt ist. . The Figure 1 shows a nozzle head configured as a nozzle plate 1 2, which - is penetrated by a nozzle-shaped apertures 3 - in juxtaposition. Die Durchbrüche 3 bilden Spritzdüsen 4 . The openings 3 form spray nozzles. 4 Die Spritzdüsen 4 sind über Kanäle 5 , die in einem Substrat 6 ausgebildet sind, mit Düsenkammern 7 verbunden. The spray nozzles 4 are connected via channels 5 which are formed in a substrate with nozzle chambers 6. 7 Die Düsenkammern 7 stehen mit Tintenzuführkanälen 8 in Verbindung, die in nicht dargestellte Tintenreservoire münden. The nozzle chambers 7 are connected, which open into unillustrated ink reservoirs with ink supply. 8 In ihren, in die Düsenkammern 7 mündenden Endbereichen weisen die Tintenzuführkanäle 8 Rückflußdrosseln 9 auf, die von Tintenzuführkanalabschnitten mit verringertem Querschnitt gebildet werden. In their opening into the nozzle chambers 7, the end portions of ink supply ports have 8 Rückflußdrosseln 9, which are formed by Tintenzuführkanalabschnitten of reduced cross section. Sowohl die Düsenkammern 7 , als auch die Tintenzuführkanäle 8 sind in dem bereits erwähnten Substrat 6 ausgebildet, das ferner Träger der Düsenplatte 1 ist. Both the nozzle chambers 7, and the ink supply passages 8 formed in the above-mentioned substrate 6, further support of the nozzle plate. 1

Innerhalb jeder Düsenkammer 7 befindet sich ein Betätigungselement 10 , das von zwei Aktuatoren 11 , 12 gebildet ist. Within each nozzle chamber 7 there is an actuating element 10 which is formed by two actuators 11, 12th Bei den Aktuatoren 11 , 12 handelt es sich um Piezo-Elemente, die - in Abhängigkeit von Ansteuerimpulsen einer nicht dargestellten Ansteuerung - ihr Volumen vergrößern bzw. verkleinern. The actuators 11, 12 is piezo-elements, which - depending on driving pulses of a drive not shown - increase their volume or smaller. Von den Tintenreservoiren gelieferte Tinte befindet sich jeweils im gesamten, bis zur zugehörigen Spritzdüse 4 gebildeten Hohlraum. Supplied from the ink reservoirs ink is respectively throughout, formed up to the spray nozzle 4 associated cavity. Wird nun - durch entsprechende Ansteuerung - das Volumen des Betätigungselements 10 vergrößert, wodurch das für die Tinte jeweils zur Verfügung stehende Volumen in der Düsenkammer 7 verkleinert wird, so wird aus der Spritzdüse 4 ein Tropfen der Tinte bzw. Druckfarbe oder dergleichen herausgespritzt. Is now - with the appropriate control - the volume of the operating member 10 is increased, thereby increasing the volume available in each case for the ink is reduced in the nozzle chamber 7, so a drop of ink or printing ink or the like is sprayed out from the spray nozzle. 4 Die jeweilige Rückflußdrossel 9 verhindert, daß die im System befindliche Tinte nicht in das Tintenreservoir zurückgespeist wird. The respective return throttle 9 prevents the ink in the system is not fed back into the ink reservoir.

Die Spritzdüsen 4 können - nach einem anderen Ausführungsbeispiel - verteilt über einen Flächenbereich der Düsenplatte 1 angeordnet sein; Be distributed over a surface area of the nozzle plate 1. The spray nozzles 4 can - - according to another embodiment; die Ausführung ist also nicht auf eine reihenförmige Anordnung der Spritzdüsen 4 beschränkt. Thus, the embodiment is not limited to a series arrangement of the spray nozzles. 4 Den einzelnen, in der Fig. 1 ausgebildeten Tintenstrahl-Spritzvorrichtungen wird Tinte unterschiedlicher Farbe zugeführt, so daß ein Mehrfarbenbild erzeugt werden kann. Each, formed in the Fig. 1 ink jet spray means is supplied, so that a multi-color image can be formed ink of different color.

Um die Größe der gespritzten Tropfen der jeweiligen Tintenstrahl-Spritzvorrichtung wählbar variieren zu können, werden die beiden Aktuatoren 11 und 12 mit entsprechend geeigneten Ansteuerimpulsen der Ansteuerung angesteuert. To be able to vary the size of the sprayed droplets of the respective ink-jet injection device can be selected, the two actuators 11 and 12 are driven by suitable drive pulses corresponding to the control. Die Ansteuerimpulse werden periodisch den einzelnen Aktuatoren 11 und 12 zugeführt, so daß sie mit einer bestimmten Frequenz schwingen. The drive pulses are 11 and 12 periodically supplied to the individual actuators, so that they oscillate with a certain frequency. Vorzugsweise wird die Eigenfrequenz der Aktuatoren 11 , 12 gewählt, oder eine Frequenz, die nahe der Eigenfrequenz liegt. Preferably, the natural frequency of the actuators 11, 12 is selected, or a frequency that is close to the natural frequency. Wird nun - wie in Fig. 2 dargestellt - der Aktuator 11 mit einem derartigen Ansteuerimpuls beaufschlagt, daß sich sein Volumen verkleinert (gestrichelte Darstellung) und der Aktuator 12 gleichzeitig mit einem Ansteuerimpuls versehen, so daß sich sein Volumen um den gleichen Betrag vergrößert, wie sich das Volumen des Aktuators 11 verkleinert hat, so ändert sich das für die Tinte zur Verfügung stehende Volumens in der Düsenkammer 7 nicht, dh, es wird kein Tropfen aus der zugehörigen Spritzdüse 4 herausgespritzt. Is then - as shown in Figure 2 -. The actuator 11 acted upon with such a drive pulse, that its volume is reduced (dotted representation), and the actuator 12 simultaneously provided with a drive pulse, so that its volume increases by the same amount as the volume of the actuator has reduced 11, so does not change the ink for the available volume in the nozzle chamber 7, ie, it will not drop from the associated injection nozzle 4 spouted.

In Fig. 4 wird ein maximales Tropfenvolumen aus der zugehörigen Spritzdüse 4 herausgespritzt. In FIG. 4, a maximum drop volume from the associated injection nozzle 4 is spouted. Hierzu wird der Aktuator 11 mit einem Ansteuerimpuls derart aktiviert, daß er maximal sein Volumen vergrößert. For this purpose, the actuator 11 is activated with a driving pulse such that it increases its maximum volume. Dies erfolgt gleichzeitig ebenso bei dem Aktuator 12 , so daß insgesamt eine maximale Volumenverkleinerung der Düsenkammer 7 auftritt und eine entsprechende Tintenmenge verdrängt wird. This is done at the same time as in the actuator 12, so that a total of a maximum reduction in volume of the nozzle chamber 7 occurs and a corresponding amount of ink is displaced.

Zwischen den beiden Extremen der Fig. 2 und 4 sind beliebige Zwischenstufen durch entsprechende Ansteuerimpulse der beiden Aktuatoren 11 und 12 wählbar. Between the two extremes of Figs. 2 and 4, any desired intermediate levels can be selected by appropriate control pulses of the two actuators 11 and 12. Beispielsweise ist aus der Fig. 3 ersichtlich, daß das Volumen des Aktuators 11 geringfügig und gleichzeitig das Volumen des Aktuators 12 maximal vergrößert wird, so daß ein Tropfen aus der Spritzdüse 4 heraustritt, dessen Volumen größer als die Hälfte des maximalen Tropfenvolumens ist. For example, it can be seen from Fig. 3 that the volume of the actuator slightly and at the same time the volume of the actuator 12 is increased a maximum of 11, so that a drop emerges from the spray nozzle 4, whose volume is larger than the half of the maximum drop volume.

Die Beispiele der Fig. 2 bis 4 verdeutlichen, daß es durch geeignete Ansteuerung der beiden Aktuatoren 11 und 12 möglich ist, das Tropfenvolumen individuell einzustellen. The examples of FIGS. 2 to 4 make clear that it is possible by appropriate control of the two actuators 11 and 12 to adjust the drop volume individually. Hierdurch lassen sich eine hinreichende Anzahl von Farbstufen am zu er zeugenden Farbbild einstellen. In this way, a sufficient number of color levels on generating to it Color can be set.

In der Fig. 5 sind verschiedene Ansteuerimpulse gezeigt, wobei die Ansteuerimpulse des Abschnitts a der Ansteuerung der Aktuatoren 11 und 12 der Fig. 2, die Ansteuerimpulse des Abschnitts b den Stellungen der Aktuatoren 11 und 12 der Fig. 3 und die Ansteuerimpulse im Abschnitt c der in der Fig. 4 wiedergegebenen Zustände der Aktuatoren 11 und 12 entsprechen. In FIG. 5 different driving pulses are shown, wherein the drive pulses of the portion a of the activation of the actuators 11 and 12 of Fig. 2, the drive pulses of the portion b to the positions of the actuators 11 and 12 of Fig. 3 and the drive pulses in the section c the reproduced in Fig. 4 states of the actuators 11 and 12, respectively. Auf der Ordinate ist die Amplitude der Ansteuerimpulse und auf der Abszisse die Zeit aufgetragen. On the ordinate is the amplitude of the drive pulses applied and the time on the abscissa. Bei den Ansteuerimpulsen der Fig. 5 handelt es sich um sinusförmige Schwingungen; . For the drive pulses of Figure 5 is sinusoidal oscillations; jedoch ist die Erfindung nicht darauf beschränkt. However, the invention is not so limited. Es kann daher eine entsprechende gewünschte Impulsform zum Einsatz gelangen. It can therefore get a corresponding desired pulse shape used.

Im Abschnitt a der Fig. 5 heben sich die beiden Impulse auf, dh, wenn der eine Ansteuerimpuls seinen maximalen positiven Wert aufweist, weist der andere Ansteuerimpuls gerade seinen maximalen negativen Wert auf. In section A of FIG. 5, the two pulses pick up, that is, when a driving pulse is at its maximum positive value, especially, the other drive pulse at its maximum negative value. Die beiden Aktuatoren 11 und 12 schwingen also 180° phasenverschoben zueinander, so daß keine Wirkung erzielt ist, dh, das Volumen innerhalb der Düsenkammer 7 bleibt konstant, so daß keine Tinte aus der zugehörigen Spritzdüse 4 ausgespritzt wird. The two actuators 11 and 12 therefore oscillate 180 ° out of phase with each other, so that no effect is obtained, that is, the volume within the nozzle chamber 7 remains constant, so that no ink is ejected from the associated nozzle. 4

Im Abschnitt b der Fig. 5 sind die beiden Ansteuerimpulse um einen bestimmten Winkel phasenverschoben, so daß sich die Wirkungen der beiden Aktuatoren 11 und 12 nicht aufheben, jedoch auch nicht einander maximal verstärken, sondern ein Ergebnis zustande kommt, das zwischen den Extremen liegt. In FIG. 5, section b, the two drive pulses are phase-shifted by a certain angle, so that the effects of the two actuators 11 and 12 do not cancel, but not maximally intensify each other, but the result comes about, which lies between the extremes. Es wird hierdurch ersichtlich, daß durch die Wahl des Winkels der Phasenverschiebung eine entsprechende Tropfengröße eingestellt werden kann. It is thus apparent that a corresponding drop size can be adjusted by the choice of the angle of phase shift.

Im Abschnitt c der Fig. 5 überlagern sich die beiden Ansteuerimpulse deckungsgleich, dh, es liegt eine Phasenverschiebung des Werts 0 vor. In section c of Fig. 5, the two drive pulses are superimposed congruently, ie it is a phase shift value of 0 before. Dies führt zu einer maximalen Wirkung, dh, der ausgestoßene Tropfen weist maximales Volumen auf. This leads to maximum effect, ie, the ejected drop has maximum volume.

In der Fig. 6 sind weitere Möglichkeiten der Ansteuerung der beiden Aktuatoren 11 und 12 gezeigt. In FIG. 6 further possibilities of control of the two actuators 11 and 12 are shown. Es werden Ansteuerimpulse verwendet, die keine Sinusform, sondern etwa eine Rechteckform aufweisen. It drive pulses are used which do not have a sinusoidal shape, but as a rectangular shape. Es ist erkennbar, daß der durchgezogen dargestellte Ansteuerimpuls in den Abschnitten d, e und f der Fig. 6 im positiven Bereich einen relativ kleinen und im negativen Bereich einen relativ großen Impuls bildet. It will be appreciated that the drive pulse pulled illustrated in sections d, e and f of FIG. 6 in the positive region forms a relatively small and in the negative range a relatively large pulse. Der jeweils kleine Impuls dient dazu, beispielsweise den Aktuator 11 anzusteuern, dessen Volumen sich verkleinert, wodurch ein Unterdruck in der Düsenkammer 7 entsteht, was die Kapillarwirkung der Tintenzufuhrkanäle unterstützt und zum Ansaugen von Tinte aus dem Tintenreservoir führt. Of each small pulse serves to control, for example the actuator 11, whose volume decreases, creating a negative pressure in the nozzle chamber 7 is formed, which helps the capillary action of the ink supply channels and leads to the suction of ink from the ink reservoir. Zusätzlich formt sich dadurch ein gewölbter Tintenmeniskus an der Spritzdüse 4 in Richtung der Farbkanäle 5 aus, der die zeitlich folgende Tropfenbildung positiv beeinflußt. In addition, by an arched ink meniscus formed at the spray nozzle 4 in the direction of the color channels 5, which affects the time following droplet formation positive. Diese Ansaugung wird bei dem anderen Impuls (gestrichelte Darstellung), der den Aktuator 12 ansteuert, nicht vorgenommen. This suction is (dotted representation), which drives the actuator 12 is not carried out at the other pulse. Dies ist selbstverständlich nicht zwingend und kann bei anderen Ausführungsbeispielen entsprechend variiert werden. This is not, of course, mandatory and can be varied according to other embodiments.

Der im Abschnitt d der Fig. 6 dargestellte Impulsverlauf der beiden Ansteuerimpulse erfolgt mit einer Phasenverschiebung von Ox und mit gleicher Impulslänge, sowie mit gleicher Impulsamplitude. The pulse waveform of the drive pulses shown in section d of Fig. 6 is carried out with a phase shift of Ox and with the same pulse length, as well as having the same pulse amplitude. Eine Variante ist dadurch möglich, daß gemäß der im Abschnitt e der Fig. 6 dargestellten Ansteuerung der Aktuator 12 nicht zum gleichen Zeitpunkt, wie der Aktuator 11 angesteuert wird. A variant is possible because not like the actuator 11 is driven according to the illustrated in the section E of Fig. 6 actuation of the actuator 12 at the same time. Die Anfangszeitpunkte der beiden Ansteuerimpulse liegen also versetzt zueinander, dh, zunächst wird der Aktuator 11 und später dann der Aktuator 12 angesteuert. The starting times of the two drive pulses are thus offset from each other, that is, the first actuator 11 and later, the actuator 12 is driven. Die beiden Amplituden der Ansteuerimpulse sind gleich groß, und die Endzeitpunkte der beiden Ansteuerimpulse fallen zusammen. The two amplitudes of the drive pulses are of equal size, and the end points of the two drive pulses coincide. Insofern ist die Impulsdauer des den Aktuator 11 ansteuernden Impulses größer als die Impulsdauer des den Aktuator 12 ansteuernden Impulses. Insofar as the pulse duration of the actuator 11 which drives the pulse is greater than the pulse duration of the actuator 12 which drives the pulse. Ein ausgestoßener Tropfen mit entsprechendem Volumen ist die Folge. A jetted drops with corresponding volume is the result.

Im Abschnitt f der Fig. 6 ist eine weitere Variante dargestellt. In the section f of FIG. 6, a further variant is represented. Die beiden Ansteuerimpulse für die Aktuatoren 11 und 12 weisen keine Phasenverschiebung relativ zueinander auf; The two drive pulses for the actuators 11 and 12 have no phase shift relative to each other; ihre Impulslängen sind gleichgroß. their pulse lengths are equal. Unterschiedlich sind jedoch ihre Amplituden, wobei die Amplitude des den Aktuator 11 ansteuernden Impulses größer als die Amplitude des den Aktuator 12 ansteuernden Impulses ist. However, are different amplitudes, wherein the amplitude of the actuator 11 which drives the pulse is greater than the amplitude of the actuator 12 which drives pulse. Auch dies führt zu einer entsprechenden Variation in der Tropfengröße. This also results in a corresponding variation in the droplet size.

Aus dem Vorstehenden wird deutlich, daß die zur Einstellung der Tropfengröße dargestellten Maßnahme einzeln oder in beliebiger Kombination durch entsprechende Wahl der jeweils eingesetzten Ansteuerimpulse einstellbar ist. From the foregoing, it is clear that the measure illustrated for adjusting the droplet size individually or can be adjusted by appropriate selection of the drive pulses used in each case in any combination.

Die Fig. 7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Tintenstrahl-Spritzvorrichtung, die eine Abdeckplatte 13 aufweist und an einem Ende durch eine mit einer Spritzdüse 4 versehenen Frontplatte 14 abgeschlossen wird. FIG. 7 shows another embodiment of an ink jet injection device having a cover plate 13 and is terminated at one end by an injection nozzle 4 provided with a front plate 14. An der Frontplatte 14 grenzt eine Düsenkammer 7 an, die in eine Rückflußdrossel 9 mündet, die mit einem Tintenzuführkanal 8 in Verbindung steht, der zu einem nicht dargestellten Tintenreservoir führt. On the front plate 14, a nozzle chamber 7 adjacent to, which opens into a return throttle 9 communicating with an ink supply passage 8 in connection, which leads to a non-illustrated ink reservoir. Die Membranbereiche 16 der Abdeckplatte 13 sind innerhalb der Düsenkammer 7 mit Aktuatoren 11 und 12 versehen. The diaphragm portions 16 of the cover plate 13 are provided within the nozzle chamber 7 with actuators 11 and 12. FIG. Bei den Aktuatoren 11 und 12 handelt es sich um Piezo-Elemente, die - mittels entsprechender Ansteuersignale - die Membranbereiche 16 in das Innere der Düsenkammer 7 hineinwölben (gestrichelte Linie) oder nach außen herauswölben (strichpunktierte Linie) können. The actuators 11 and 12 is piezo-elements - can in the interior of the nozzle chamber 7 bulge (dashed line) or outward bulge out (dot-dash line), the membrane areas 16 - by means of appropriate drive signals. Auf diese Art und Weise läßt sich das der Tinte zur Verfügung stehende Volumen der Düsenkammer 7 variieren, so daß entsprechende Tropfen aus der Spritzdüse 4 ausgestoßen werden. In this manner, the ink volume available to the nozzle chamber 7 leaves the vary, so that corresponding drops are ejected from the spray nozzle. 4 Die Ansteuerung der beiden Aktuatoren 11 und 12 erfolgt ebenso, wie vorstehend zu den Ausführungsbeispielen der Fig. 1 bis 6 beschrieben. The control of the two actuators 11 and 12, also as described above to the embodiments of FIGS. 1 to 6.

Die Fig. 8 zeigt eine Variante des Ausführungsbeispiels der Fig. 7, wobei zwei Düsenkammern 7 mit entsprechenden Spritzdüsen 4 , Rückflußdrosseln 9 sowie Tintenzuführkanälen 8 in Nebeneinanderanordnung vorgesehen sind. Fig. 8 shows a variant of the embodiment of Fig. 7, wherein two nozzle chambers 7 with respective spray nozzles 4, Rückflußdrosseln 9 and ink supply passages 8 are provided in juxtaposition. Beiden Düsenkammern 7 ist ein einziger Aktuator 11 zugeordnet, was zur Folge hat, daß dieser Aktuator 11 bei entsprechender Ansteuerung Einfluß auf das Volumen der beiden Düsenkammern 7 nimmt. Two nozzle chambers 7 is associated with a single actuator 11, which has the consequence that this actuator 11 with appropriate control influence on the volume of the two nozzle chambers 7 increases. Ferner weist jede Düsenkammer 7 einen weiteren Aktuator 12 bzw. 15 auf, der jeweils mit separaten Ansteuerimpulsen der Ansteuerung versehen wird. Further, each nozzle chamber 7 is a further actuator 12 or 15 which is provided with separate drive pulses of the drive. Es wird deutlich, daß die Ansteuerung mittels des Aktuators 11 eine Auswirkung auf beide Düsenkammern 7 hat und daß die jeweils zugeordneten Aktuatoren 12 und 15 individuell auf die jeweilige zugeordnete Düsenkammer 7 einwirken. It is clear that the drive means of the actuator 11 has an effect on both nozzle chambers 7 and that the respective associated actuators 12 and 15 individually acting on the respective associated nozzle chamber. 7 Trotz zweier Düsenkammern 7 sind aufgrund der Ausgestaltung des Ausführungsbeispiels der Fig. 8 nicht vier Aktuatoren, sondern nur drei Aktuatoren erforderlich. Despite two nozzle chambers 7 of FIG. 8 is not four actuators, but only three actuators are required due to the configuration of the embodiment. Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist es möglich, die Durchmesser der ausgestoßenen Tropfen in Stufen oder kontinuierlich von ein bis zwei Mikrometern von einer minimalen Tropfengröße von ca. 10 µm bis auf eine maximale Tropfengröße von ca. 110 µm zu variieren. Due to the inventive design it is possible to vary the diameter of the ejected droplet in stages or continuously from one to two microns of a minimum drop size of about 10 microns to a maximum droplet size of about 110 microns. Hierdurch ist es möglich, eine extreme Vielzahl von Farbabstufungen zu schaffen. This makes it possible to create an extreme variety of color gradations. Da die Aktuatoren mit Eigenfrequenz oder etwa mit Eigenfrequenz schwingen, liegt eine besonders hohe Tropfenerzeugungsgeschwindigkeit vor. Since the actuators vibrate at the natural frequency or approximately with the natural frequency, there is a particularly high production rate drops.

Claims (18)

1. Tintenstrahl-Spritzverfahren, bei dem in einer Düsenkammer befindliche Tinte oder dergleichen (Druckfarbe) mittels eines das Volumen der Düsenkammer verändernden Betätigungselements zur Erzeugung eines Druckbilds/Farbbilds herausgespritzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Betätigungselement ( 10 ) mindestens zwei Aktuatoren ( 11 , 12 , 15 ) verwendet werden, die variabel wählbar zeitgleich oder mit einstellbar vorgebbarer Zeitverschiebung/Phasenverschiebung/Phasenlage aktivierbar sind. Wherein the volume of the nozzle chamber changing operating member for generating a print image / color image is spouted in a nozzle chamber ink in or the like (ink) by means of a, characterized in that the actuating element (10) at least two actuators (11, 1, ink jet spraying method, are used 12, 15) which can be activated simultaneously or with variably selectable adjustable predeterminable time shift / phase shift / phase position.
2. Tintenstrahl-Spritzverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktuatoren ( 11 , 12 , 15 ) mittels Ansteuerimpulsen einer Ansteuerung mit ihren Eigenfrequenzen schwingen bzw. mit Frequenzen schwingen, die etwa im Bereich ihrer Eigenfrequenzen liegen. 2. An ink-jet spraying method according to claim 1, characterized in that the actuators (11, 12, 15) oscillate by means of drive pulses of a control with its natural frequencies or oscillate with frequencies which are approximately in the region of their natural frequencies.
3. Tintenstrahl-Spritzverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerimpulse für jeden Aktuator ( 11 , 12 , 15 ) in ihrer Impulslänge wählbar einstellbar sind. 3. An ink-jet spraying method according to any one of the preceding claims, characterized in that the drive pulses for each actuator (11, 12, 15) are adjustable in their selectable pulse length.
4. Tintenstrahl-Spritzverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerimpulse für jeden Aktuator ( 11 , 12 , 15 ) in ihrer Impulsamplitude wählbar einstellbar sind. 4. An ink-jet spraying method according to any one of the preceding claims, characterized in that the drive pulses for each actuator (11, 12, 15) are selectable adjustable in their pulse amplitude.
5. Tintenstrahl-Spritzverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anfangszeitpunkte und/oder die Endzeitpunkte der Ansteuerimpulse für jeden Aktuator ( 11 , 12 , 15 ) wählbar einstellbar sind. 5. An ink-jet spraying method according to any one of the preceding claims, characterized in that the initial points in time and / or the end points of the drive pulses for each actuator (11, 12, 15) are selectable adjustable.
6. Tintenstrahl-Spritzvorrichtung mit einer Düsenkammer, der ein das Volumen der Düsenkammer veränderndes Betätigungselement zum Herausspritzen von in der Düsenkammer befindlicher Tinte oder dergleichen (Druckfarbe) zugeordnet ist, und mit einer Ansteuerung (Ansteuervorrichtung) zur Aktivierung des Betätigungselements, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungselement ( 10 ) mindestens zwei Aktuatoren ( 11 , 12 , 15 ) aufweist, und daß die Ansteuerung in ihrer relativen Phasenlage zueinander wählbar veränderbare Ansteuerimpulse für die Aktuatoren ( 11 , 12 , 15 ) liefert. 6. An ink-jet spray device having a nozzle chamber which is associated with a volume of the nozzle chamber changing operating member for spraying out in-the nozzle chamber ink or the like (ink), and with a control (driving) for activation of the actuating element, in particular for carrying out the method according to one or more of the preceding claims 1 to 5, characterized in that the actuating element (10) at least two actuators (11, 12, 15), and in that the control in their relative phase positions selectable variable drive pulses for the actuators (11, 12, 15) supplies.
7. Tintenstrahl-Spritzvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerung Ansteuerimpulse liefert, die in ihrer Impulsamplitude, Impulsdauer und/oder ihren Anfangs- und/oder Endzeitpunkten wählbar einstellbar sind. 7. An ink-jet injection device according to claim 6, characterized in that the control supplies driving pulses, which are selectable adjustable in their pulse amplitude, pulse duration and / or its start and / or end times.
8. Tintenstrahl-Spritzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Aktuatoren ( 11 , 12 , 15 ) in der Düsenkammer ( 7 ) angeordnet sind. 8. An ink-jet injection device according to one of the preceding claims, characterized in that the two actuators (11, 12, 15) in the nozzle chamber (7) are arranged.
9. Tintenstrahl-Spritzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktuatoren ( 11 , 12 , 15 ) je einen membranartigen Wandbereich (Membranbereich 16 ) der Düsenkammer ( 7 ) beaufschlagen oder bilden. 9. An ink-jet injection device according to one of the preceding claims, characterized in that the actuators (11, 12, 15) act upon or each form a membrane-like wall portion (diaphragm portion 16) of the nozzle chamber (7).
10. Tintenstrahl-Spritzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich ein Aktuator ( 11 ) in der Düsenkammer ( 7 ) befindet und daß der andere Aktuator ( 12 ) einen membranartigen Wandbereich (Membranbereich 16 ) der Düsenkammer ( 7 ) beaufschlagt oder bildet. 10. An ink-jet injection device according to one of the preceding claims, characterized in that an actuator (11) in the nozzle chamber (7) is located, and that the other actuator (12) is applied or a membrane-like wall portion (diaphragm portion 16) of the nozzle chamber (7) forms.
11. Tintenstrahl-Spritzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Aktuator ( 11 ) die membranartigen Wandbereiche (Membranbereich 16 ) mindestens zweier, aneinandergrenzender Düsenkammern ( 7 ) gleichzeitig beaufschlagt bzw. bildet. 11. An ink-jet injection device according to one of the preceding claims, characterized in that an actuator (11) the membrane-like wall portions (diaphragm portion 16) of at least two, adjacent nozzle chambers (7) is applied simultaneously or forms.
12. Tintenstrahl-Spritzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktuatoren ( 11 , 12 , 15 ) von Piezo-Elementen gebildet sind. 12. An ink-jet injection device according to one of the preceding claims, characterized in that the actuators (11, 12, 15) are formed by piezo elements.
13. Tintenstrahl-Spritzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß von einem Tintenreservoir ein Tintenzuführkanal ( 8 ) in die Düsenkammer ( 7 ) mündet. 13. An ink-jet injection device according to one of the preceding claims, characterized in that an ink supply from an ink reservoir (8) opens into the nozzle chamber (7).
14. Tintenstrahl-Spritzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Mündungsbereich des Tintenzuführkanals ( 8 ) eine Rückflußdrossel ( 9 ) angeordnet ist. 14. An ink-jet injection device according to one of the preceding claims, characterized in that a return throttle (9) is arranged in the opening region of the ink supply (8).
15. Tintenstrahl-Spritzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückflußdrossel ( 9 ) von einem gegenüber dem Querschnitt des Tintenzuführkanals ( 8 ) im Querschnitt verengten Kanalabschnitt gebildet ist. 15. An ink-jet injection device according to one of the preceding claims, characterized in that the return throttle (9) narrowed by a comparison with the cross section of the ink supply path (8) in cross section channel section is formed.
16. Tintenstrahl-Spritzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenkammer ( 7 ) mit einer Spritzdüse ( 4 ) verbunden ist. 16. An ink-jet injection device according to one of the preceding claims, characterized in that the nozzle chamber (7) with a spray nozzle (4) is connected.
17. Tintenstrahl-Spritzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spritzdüse ( 4 ) an einem Düsenkopf ( 2 ), insbesondere an einer Düsenplatte ( 1 ), ausgebildet ist. 17. An ink-jet injection device according to one of the preceding claims, characterized in that the spray nozzle (4) is connected to a nozzle head (2), in particular to a nozzle plate (1) is formed.
18. Tintenstrahl-Spritzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenkopf ( 2 ) mehrere Spritzdüsen ( 4 ), insbesondere in Nebeneinanderanordnung, aufweist, die jeweils mit einer Düsenkammer ( 7 ) verbunden sind. 18. An ink-jet injection device according to one of the preceding claims, characterized in that the nozzle head (2) a plurality of spray nozzles (4), in particular in juxtaposition, each having a nozzle chamber (7) are connected.
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