DE69907883T2

DE69907883T2 - Vorrichtung zur abgabe von flüssigkeiten

Info

Publication number: DE69907883T2
Application number: DE69907883T
Authority: DE
Inventors: György Hegedus; Albert Kocsis; Gusztav Florian
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-03-09
Filing date: 1999-03-02
Publication date: 2004-05-19
Anticipated expiration: 2019-03-03
Also published as: HU9800508D0; WO1999046126A1; DE69907883D1; JP4249390B2; EA200000914A1; US6460980B1; HUP9800508A1; ATE240210T1; AU2949399A; CN1292752A; EP1062097A1; CA2320704A1; CA2320704C; ES2200508T3; HK1036957A1; EP1062097B1; JP2002505971A; EA004492B1; CN1165427C; AU740215B2

Description

Technisches Gebiet
Der Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Abgabe von Flüssigkeiten. Die Vorrichtung gemäß der Erfindung umfasst einen Flüssigkeitstank, eine Abgabedüse und eine Flüssigkeitsleitung, die mit einem Ende mit dem Flüssigkeitstank verbunden ist, um Flüssigkeit von dem Flüssigkeitstank zur Abgabedüse zu liefern. Die Vorrichtung ist speziell für das genaue Abgeben kleiner Mengen an Flüssigkeit, speziell Farbstoffe, Medizin oder ähnliche Flüssigkeiten geeignet, die in sehr exakten, geregelten Anteilen abgegeben werden müssen. Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Druckkopf- und Drucksystem, welche die erfindungsgemäße Abgabevorrichtung verwenden.
Technischer Hinterrund
Die Drucktechnologie ist ein spezieller Bereich, wo verschiedene Flüssigkeitsabgabetechniken verwendet werden. Es besteht ein konstanter Bedarf an gedruckten Bildern auf Papier und anderen Untergründen, und dies wird stark durch die Informationstechnologie gestützt, und gedruckte Produkte werden täglich auf praktisch allen Gebieten der Wirtschaft verwendet. Es sieht so aus, als ob der Bedarf in Zukunft so bleiben oder sogar noch steigen wird. Bedeutende Anstrengungen werden bei der Entwicklung von Hochgeschwindigkeits- und kostensparenden Drucksystemen gemacht. Die Forschung konzentriert sich auf zwei Richtungen. Die Erste ist die Kombination herkömmlicher Drucktechnologien mit digitalen Druckvorbereitungen, und die zweite ist die Entwicklung vollständig digitalisierter Drucksysteme.
Das herkömmliche Offset-Drucksystem ist beispielsweise vom Kosten-Nutzen-Gesichtspunkt nur dann vorteilhaft, wenn große Volumina gedruckt werden. Die Kosten von Bildern, die mit modernen digitalen Systemen gedruckt werden, sind weniger abhängig vom Volumen, wenn die Systeme einmal installiert sind. Jedoch bedeuten die großen Anfangskosten, dass die gesamten Produktionskosten pro Teil noch höher sind als bei den konventionellen Systemen. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass die Farbstoffe der derzeit verwendeten Tintenstrahl- und Bubble-Jet-Drucktechnologien den herkömmlichen Techniken bezüglich der Wasser- und UV-Widerstandsfähigkeit unterlegen sind. Während Desktop-Farbdrucker alltäglich werden, besteht zur gleichen Zeit ein lange vorhandener Bedarf an Drucktechniken, welche das kostengünstige, schnelle Drucken sehr weniger, sogar einzelner Artikel ermöglichen, kombiniert mit der Fähigkeit in großem Maßstab zu drucken, das heißt Produkte mit großen Abmessungen. Beispiele solcher Produkte sind große Poster für Werbezwecke.
Die Flüsssigkeits-Dispersions- oder Sprühtechnologie unter Verwendung von Ultraschall, der durch einen piezoelektrischen Wandler erzeugt wird, ist in der Technik bekannt. In einfachen Worten basiert die Ultraschall-Flüssigkeitsabgabe auf dem folgenden Phänomen: wenn eine mechanische Vibration mit einer hohen Amplitude erreicht werden kann, ist es möglich, die Flüssigkeit auf Tropfen zu verteilen, indem die Oberflächenspannung überwunden wird. Es gibt zwei grundlegende Typen der Ultraschall-Flüssigkeitsverteilung: Hochfrequenz (annähernd 1 MHz oder höher)-Vibrationsenergie, die vom Wandler abgestrahlt wird, wird in der Flüssigkeit konzentriert, um die notwendige Energiedichte, das heißt den Druck, für die Verteilung bzw. Dispersion zu erreichen.
Bei den Techniken, die eine geringere Frequenz verwenden, wird die notwendige Energiedichte im Bereich durch Verbindung unterschiedlicher Typen von Festkonzentratoren erzielt, und die Flüssigkeit wird zu einer Oberfläche geführt, welche bei einer relativ hohen Amplitude vibriert.
Die derzeit erhältlichen Ultraschall-Flüssigkeitsabgabevorrichtungen haben eine Anzahl von Nachteilen. Ihre äußeren Dimensionen sind ziemlich groß, und deshalb ist ihre Anwendung in der Druckindustrie begrenzt. Auch ist wegen ihrer großen Abmessungen die Vibrationsmasse ebenfalls groß, was in einer langen Aktivierungszeit resultiert. Neben all diesen Nachteilen wird auch das Problem der Einstellung der Pixelgröße, erzeugt durch die ausgestoßenen Flüssigkeitströpfchen nicht gelöst. Die Reinigung der Vorrichtung, der Ersatz der Teile und das relativ komplizierte elektrische System bringen ebenfalls Probleme mit sich.
Das US-Patent Nr. 4,815,661 von Anthony betrifft eine Ultraschall-Sprühvorrichtung mit einem Körper und einem piezoelektrischen Vibrationskern. Die Vibrationen, die durch den Vibrationskern erzeugt werden, werden zu einer Sprühdüse übertragen. Die Flüssigkeit wird als Resultat des Innendrucks in der Flüssigkeit ausgesprüht, wobei der Innendruck durch den vibrierenden Kern erzeugt wird.
Das US-Patent Nr. 4,897,673 von Okabayashi et al. lehrt ein Verfahren zum Verbinden einer Düsenröhre eines Tintenstrahldruckers mit einem piezoelektrischen Element. Eine Düsenröhre wird offenbart, die in Wirkverbindung mit einem piezoelektrischen Element steht, wobei das letztere die periodische Kontraktion und Expansion der Düsenröhre bewirkt, und dadurch das Abgeben von Flüssigkeit (Tinte) aus der Düsenröhre. Wie oben wird die Flüssigkeit unter Druck abgegeben, welcher in der Düsenröhre erzeugt wird.
Die UK-Patentanmeldung Nr. 2 024 724 A offenbart eine Anordnung aus einer Kapillarröhre und einem piezoelektrischen Wandler (reed head assembly). Die Kapillarröhre wird im Längsmodus vibriert, um das Ausbringen von Tintentröpfchen zu erzielen, im Wesentlichen in einer Richtung der Achse der Röhre. Die Längsvibrationen werden durch den Wandler erzeugt. Die Anordnung ist mit einer Spule und einem Magneten versehen, um Quervibrationen der Kapillarröhre zu erzeugen. Diese Quervibrationen dienen dazu, die ausgestoßenen Tintentröpfchen zu zerlegen. Dieses Dokument ist zur Abgrenzung der Ansprüche 1 und 9 in der zweiteiligen Form verwendet worden.
Das Dokument SU 1007752 A offenbart einen Ultraschall-Flüssigkeitssprüher. Diese bekannte Vorrichtung wird verwendet, um eine Tröpfchen-Monodispersion zu erzeugen (das heißt Tröpfchen von annähernd derselben Größe), für Studien von Prozessen in Zwei-Phasen-Systemen, beispielsweise bei Studien über die Tropfen-Koagulation, und bei Prozessen im Allgemeinen, wo ein Bedarf an einem Strom von monodispergierten Tropfen besteht. Dieser Flüssigkeitssprüher umfasst einen Tank mit einer angebrachten Kapillarröhre. Die Kapillarröhre steht mit einem piezoelektrischen Wandler durch einen Konzentrator in Verbindung. Die Enden der Kapillarröhre sind in einem Winkel geschnitten. Der Schnittwinkel stellt eine Sprühoberfläche bereit, was die Ausbildung von monodispergierten Tropfen vereinfacht. Dieses bekannte Wandler-Konzentratorsystem ist nicht für Druckanwendungen geeignet, weil der aufgebrachte zylindrische Wandler und Konzentrator relativ breit ist. Auch sind die Anlauf- und Anhaltezeiten herkömmlicher Wandler in Kombination mit einem Konzentrator relativ lange, so dass das Abgeben sehr kleiner Mengen Flüssigkeit, beispielsweise das präzise Ab geben der Menge an Farbstoff, die einem einzelnen gedruckten Punkt entspricht, nicht möglich ist.
Wie oben beschrieben, sind diese bekannten Techniken nicht für das schnelle Drucken in großem Maßstab geeignet. Deshalb sind die prinzipiellen Aufgaben der vorliegenden Erfindung die folgenden: Erzielen einer Flüssigkeitströpfchengröße oder einer Pixelgröße auf Papier oder auf anderen Untergründen, welche in weiten Bereichen variiert werden kann. Im speziellsten Fall wird versucht, eine Vorrichtung bereitzustellen, welche an den gedruckten Pixeln einen varüerbaren Ton erzeugt.
Das Schaffen einer Abgabevorrichtung mit einer reduzierten Größe in mindestens einer Dimension, was die Positionierung der Flüssigkeit-Abgabeeinheiten nahe nebeneinander gestattet. Auf diese Weise könnte kontinuierliches, paralleles Drucken in einer vollen Breite eines Druckuntergrunds erzielt werden. Um hohe Druckgeschwindigkeiten zu erzielen, strebte man danach, die Zeit für das Erzeugen eines Flüssigkeitströpfchens zu reduzieren.
Ferner wurde versucht, ein System bereitzustellen, das keinen Bedarf an einem ausgeklügeltem elektrischen System hatte, kombiniert mit der Möglichkeit sehr unterschiedliche Flüssigkeitstypen anzuwenden. Auch war es gewünscht, ein System zu schaffen, welches mit einem Computer verbunden und durch diesen gesteuert werden kann und die Probleme der Reinigung und des Teile-Ersatzes löst.
Zusammenfassung der Erfindung
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung werden die obigen Ziele mit einer Vorrichtung erreicht, wie sie in einem der Ansprüche 1 oder 19 beschrieben wird.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Flüssigkeitsleitung integral bzw. einstöckig mit der Abgabedüse. Vorteilhafterweise ist ein freies Ende der Flüssigkeitsleitung in einem Winkel geschnitten, und das geschnittene freie Ende wirkt als die Abgabedüse. Alternativ könnte die Düse als ein freies Ende der Flüssigkeitsleitung ausgebildet sein, das einen sich verringernden Durchmesser zum freien Ende hin hat, zumindest in einem Teil der Leitung, der dem freien Ende benachbart ist.
Im der bevorzugtesten Ausführungsform umfasst die Vibrations-Vorrichtung einen piezoelektrischen Wandler, und die Flüssigkeitsleitung ist eine hohle Metallröhre bzw. ein hohles Metallrohr. In diesem Fall befindet sich die Düse am vibrierenden Ende der Röhre. Das Ende kann in einem Winkel geschnitten sein, oder sein Querschnitt kann sich allmählich verringern.
Bei der Vorrichtung gemäß der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Wandler über einen Resonator an der Flüssigkeitsleitung angebracht ist. Am bevorzugtesten bilden der Wandler, der Resonator und die Leitung eine resonierende Einheit bzw. eine Resonanz-Einheit.
Bei einer speziellen Ausführungsform ist der Resonator eine flache Stahlplatte, die direkt oder indirekt an der Flüssigkeitsleitung benachbart zum freien Ende angebracht ist. Sein Hauptvorteil gegenüber dreidimensionalen, das heißt Raum-Resonatoren liegt nicht nur in der kleinen seitlichen Abmessung, sondern ebenfalls in der sehr viel kürzeren Aktivierungszeit, was den gepulsten Betrieb des Flüssigkeitsabgabeapparates und einen kontrollierten Flüssigkeitstransport in kurzer Zeit möglich macht.
Der Plattenresonator der Erfindung ist an der Flüssigkeit leitenden Röhre befestigt, welche ein geringeres Gewicht hat als der Resonator selbst, und deshalb vibriert die Röhre bei einer höheren Amplitude. Die Düse ist am freien Ende an der Flüssigkeit leitenden Röhre angebracht und vibriert bei der maximalen Amplitude. Jedoch gibt dieses System auch dann die Flüssigkeit geeignet ab, wenn die richtige Menge an Flüssigkeit zu den aktiven Teilen geführt wird, das heißt zu den Düsen. Wenn diese Menge; größer oder kleiner ist als das Optimum, bleiben die Kapazitäten des Systems ungenutzt. Die Flüssigkeitszuführung zu der Düse wird durch den Kapillareffekt und den hydrostatischen Druck in der Röhre beeinflusst. Da der Kapillareffekt schwierig zu steuern ist, wird vorgeschlagen, dass die Vorrichtung eine Einrichtung umfassen sollte, um den hydrostatischen Druck der Flüssigkeit im Flüssigkeitstank und/oder in der Flüssigkeitsleitung zu variieren.
Bei einer bevorzugtesten Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung ist der Wandler ein kreisförmiger, scheibenförmiger, piezoelektrischer Wandler und die Stahlplatte ist im Wesentlichen tropfenförmig, mit einem kreisförmigen Teil, der eine dreieckige Erstreckung aufweist, welche integral mit dem kreisförmigen Teil ausgebildet ist. Der Wandler ist parallel zum kreisförmigen Teil in einer konzentrischen Position angebracht, und der Scheitel der dreieckigen Erstreckung ist an der Flüssigkeitsleitung angebracht.
Um die Computersteuerung der Vorrichtung zu vereinfachen, kann sie ferner von außen geregelte bzw. gesteuerte Ansteuerungsvorrichtungen aufweisen, um den Wandler bei vorgestimmten, varüerbaren Frequenzen anzusteuern.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft einen Druckkopf, der mehrere Flüssigkeitsabgabemittel zum Abgeben von Farbe bzw. Farbstoff in kontrollierten bzw. gesteuerten Mengen an vorbestimmten, gesteuerten Stellen eines Druckmediums aufweist. Gemäß der Erfindung umfasst das Flüssigkeitsabgabemittel eine Flüssigkeitsabgabevorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung. Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Druckkopf parallele Schlitze zur Aufnahme der Flüssigkeitsabgabevorrichtungen und Kontaktfedern zum Befestigen der Flüssigkeitsabgabevorrichtungen an der Wand der Schlitze.
Um die variierbare Pixelgröße und/oder einen varüerbaren Ton auf unterschiedlichen Untergründen zu vereinfachen, umfasst der Druckkopf mehrere Abgabevorrichtungen, die in einer Linie angeordnet sind, und er umfasst ferner Bewegungsmittel zur Translationsbewegung mindestens der Düsen der Abgabevorrichtungen in einer Richtung parallel zu der Linie. Es wird ebenfalls vorgeschlagen, Einstellungsvorrichtungen für eine zusätzliche Translationsbewegung der Düsen der Abgabevorrichtung in einer Richtung senkrecht zur Linie vorzusehen, simultan oder individuell für jede Düse. Dies ist speziell nützlich zur Einstellung der Pixelgröße (Breite) auf die Pixelauflösung (Anzahl der Pixel pro Längeneinheit) und/oder auf den Ton (Abdeckung).
Die Erfindung betrifft auch ein Drucksystem mit einem Druckmedium-Zuführungsmechanismus und mindestens einem Druckkopf zum Abgeben von Farbstoff in gesteuerten bzw. kontrollierten Mengen an vorgegebenen, gesteuerten bzw. kontrollierten
Stellen des Druckmediums, mit einem Druckkopf gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung. Es wird vorgeschlagen, mehrere Druckköpfe zu verwenden, wobei jeder Druckkopf einer vorbestimmten Farbe zugeordnet ist.
Die vorliegende Erfindung ist für die kontinuierliche oder gepulste Abgabe von kleinen Mengen an Flüssigkeit geeignet. Die Erfindung bringt die Flüssigkeitspartikel als Tröpfchen zum Zielmedium hin mit einer großen Energie und mit hoher Wiederholungsrate aus, und die ausgebrachten Mengen der Flüssigkeit können genau eingestellt werden. Die Flüssigkeit kann ein Lösungsmittel (z. B. Wasser, Aceton, etc.), eine Farbstofflösung (z. B. Tinte), eine Emulsion oder Suspension (z. B. pigmentierte Tinte) sein.
Aufgrund der oben beschriebenen Eigenschaften ist die Vorrichtung am Besten für Druckzwecke geeignet und die Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Drucksystemen setzt einen neuen Druckprozess in der Praxis um. Jedoch werden pharmazeutische und medizinische Zwecke ebenfalls als Anwendungsgebiete angesehen, sowie jedwede andere Bereiche, wo relativ kleine Mengen an Flüssigkeit mit großer Genauigkeit und ohne Verunreinigung abgegeben werden müssen.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Nur um ein Beispiel zu geben, wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nun unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung; welche die Basiselemente der Flüssigkeitsabgabevorrichtung gemäß der Erfindung zeigt;
2a–b jeweils Seiten- und Vorderansichten einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung;
3 eine schematische Perspektivansicht einer Reihe von Abgabevorrichtungen, in der Ausgestaltung, die bei dem Druckkopf gemäß der Erfindung verwendet wird;
4a-b eine vorgeschlagene Ausführungsform der Vibrationseinrichtung, die bei der Vorrichtung gemäß der Erfindung verwendet wird;
5 eine Seitenansicht einer Wandler-Resonator-Anordnung, die das Betriebsprinzip des Resonators zeigt;
6a–b zwei verschiedene Ausführungsformen der Resonator-Flüssigkeitsleitung-Einheit;
7a–b das Funktionsprinzip der Abgabevorrichtung gemäß der Erfindung;
8a–c die Einstellung des Pixel-Tons mit der Vorrichtung gemäß der Erfindung;
9a–b die Form des Ansteuerungssignals, um eine einzelne Flüssigkeitsabgabe zu erzielen;
10a–b eine Pixeleinheit zur Befestigung in einem Druckkopfes gemäß der Erfindung; 11 einen Querschnitt über einen Teil des Druckkopfes, der die Pixeleinheiten aus den 10a–b verwendet;
12a–b eine andere Ausführungsform einer Pixeleinheit zum Befestigen in einem Druckkopf gemäß der Erfindung;
13a–b einen Querschnitt über einen Teil eines anderen Druckkopfes, und eine schematische Perspektivansicht des Druckkopfes, der die Pixeleinheiten aus den 12a, 12b verwendet;
14 die Zeitabhängigkeit der Pixelabdeckung (Ton) während eines Flüssigkeits-Abgabezyklus bei der Vorrichtung gemäß der Erfindung.
Beste Ausführungsform der Erfindung
Wie aus 1 hervorgeht, ist dort die prinzipielle Struktur einer Flüssigkeitsabgabevorrichtung 1 gezeigt. Die Vorrichtung 1 ist mit einem Resonator 2 in der Form einer flachen Metallplatte ausgestattet, befestigt an einer Flüssigkeitsleitung mit einer Düse 7. Die Flüssigkeitsleitung ist als Flüssigkeit leitende Röhre 3 ausgeführt, mit einem freien Ende, das in der Düse 7 endet, und das andere Ende ist mit einem Flüssigkeitstank 5 verbunden. Die Flüssigkeit 6, die durch die Düse abgegeben werden soll, wird durch den Flüssigkeitstank 5 gehalten.
Die Vorrichtung 1 ist ebenfalls mit einer Vibrationseinrichtung versehen, hier als Wandler 4 ausgebildet. Die Vibration des Resonators 2 wird durch den Wandler induziert, wobei letzterer an dem Resonator 2 befestigt ist. Der Wandler 4 ist vorzugsweise ein piezoelektrischer Wandler, z. B. eine piezokeramische Platte. Der Resonanzmodus des Resonators 2 – Dicken modus, Radialmodus oder Biegemodus – ist eine Sache der Konstruktion. Jedoch wird bei einer bevorzugten Ausführungsform ein Radialmodus verwendet, wie unten gezeigt werden wird. Die Flüssigkeitsleitungsröhre 3 ist mit dem Kopplungsteil 9 am Resonator 2 befestigt. Der Resonator 2 und die Flüssigkeitsleitungsröhre 3 bilden eine Resonanzeinheit, das heißt ein mechanisches Vibrationssystem mit einer speziellen Resonanzfrequenz.
Ein Ende der Flüssigkeitsleitungsröhre 3 ist in der Flüssigkeit 6 des Flüssigkeitstanks 5 eingetaucht. Der Querschnitt des anderen Endes der Flüssigkeitsleitungsröhre 3 verringert sich, um eine Düse auszubilden, oder, wie bei den bevorzugten Ausführungsformen in den Zeichnungen, ist das Ende der Röhre 3 in einem scharfen Winkel geschnitten. Die Düse 7 befindet sich am vibrierenden Ende der Flüssigkeitsleitungsröhre 3.
Die Düse 7 dient dazu, die Vibrationsenergie vom Resonator 2 auf die Flüssigkeit zu übertragen. Es ist ebenfalls wichtig, die Resonanzeigenschafen der Düse 7 mit den Eigenschaften der Flüssigkeit abzustimmen (Strömungsparameter, Masse, Viskosität, Kapillarkonstante, Oberflächenspannung etc.). Deshalb ist die Düse 7 ein vibrierendes Teil, mit einer Frequenz, die an die Resonanzfrequenz des Resonators (ein angebundenes vibrierendes System) angepasst ist. In einigen Fällen kann der Resonator 2 mit der Düse 7 durch ein Kopplungsteil 9 verbunden sein. In diesem Fall bildet das Kopplungsteil 9 ebenfalls einen Teil des vibrierenden Systems. Die Vibrationsenergie der Düse 7 und der Grad der Effizienz hängen von der geeigneten Vibrations-Ausgestaltung des Kopplungsteils 9 ab. Es ist zu bemerken, dass das Kopplungsteil 9 nicht unbedingt separat vom Resonator 2 oder der Düse 7 hergestellt sein muss, sondern ein integraler Teil von diesen sein kann.
Die Führung der Flüssigkeit zur Düse 7 kann auf verschiedene Arten bewirkt werden. Um Schwierigkeiten mit der Kalibrierung zu vermeiden und die Reinigung einfacher zu machen, wird vorgeschlagen, die Düse 7 an das vibrierende Ende der Flüssigkeitsleitungsröhre 3 anzusetzen. Die Flüssigkeitsleitungsröhre 3 hat einen sich verringernden Querschnitt an ihrem freien Ende, der als Biegemodus-Konzentrator dient, denn, wenn der Querschnitt der Flüssigkeitsleitungsröhre 3 – und als Resultat die spezifische Masse zur Länge – geeignet verringert wird, erfordert die Energiebilanz eine Erhöhung der Vibrationsamplitude. Diese Vemngerung des Querschnittes wird durch das Schneiden des Endes der Röhre in einem scharfen Winkel bewirkt, oder durch das Reduzieren des Innendurchmessers und/oder der Wanddicke der Röhre am Düsenende.
Die Flüssigkeitszuführung wird durch Überdruck in der Flüssigkeit 6 bewirkt, sowie durch den Kapillareffekt in der Flüssigkeitsleitungsröhre 3. Am Ende der Flüssigkeitsleitungsröhre 3 der Düse 7 wird eine Überversorgung durch die Oberflächenspannung verhindert, welche eine selbstregulierende Balance mit dem Überdruck an dem anderen Ende der Flüssigkeitsleitungsröhre 3 aufrecht erhält.
Wie in den 2a bis b gezeigt ist, kann die Flüssigkeitsabgabevorrichtung gemäß der Erfindung als eine Einheit realisiert werden, die unabhängig von dem Flüssigkeitstank 5 ist. Beispielsweise können mehrere solcher Vorrichtungen mit einem gemeinsamen Flüssigkeitstank 5 verbunden sein, wie in 3 zu sehen ist.
Die Abgabevorrichtung gemäß der Erfindung ist bemerkenswert flach. Tatsächlich kann sie fast als zweidimensionaler Körper betrachtet werden, wie am besten in 2b zu sehen ist. Soweit die Anwendung in Drucksystemen betroffen ist, ist diese flache Form von großer Wichtigkeit. In diesem Fall wird die Piezokeramik des Wandlers 4 an den Resonator 2 angebracht, vorzugsweise durch Kleben.
Der Resonator 2 überträgt seine Vibrationsenergie zur Flüssigkeitsleitungsröhre 3 an der punktgeschweißten Verbindung B. Der Längsvibrationsmodus des Resonators 2 wird in den Biegemodus umgewandelt, das heißt die transversale Vibration der Röhre 3, und zwar an der Verbindung B. Es ist offensichtlich, dass die Flüssigkeitsleitungsröhre 3 so dimensioniert sein soll, dass sie an die Vibrationsfrequenz angepasst ist, und sie sollte auf die Resonanzfrequenz des Gesamtsystems eingestellt werden.
Im Falle dieser Konstruktion liegt die Düse 7 am vibrierenden Ende der Flüssigkeitsleitungsröhre 3, wie am besten in den 7a und 7b gezeigt ist.
Die Flüssigkeitsabgabevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, speziell die Ausführungsformen der 2a bis 2b kann in Druckköpfen verwendet werden: Die Basisanordnung der Abgabevorrichtungen 1 mit einem Druckkopf 10 ist in 3 gezeigt.
Hier umfasst ein Druckkopf 10 mehrere Flüssigkeitsabgabevorrichtungen 1, die entlang einer Linie L angeordnet sind, wobei die Ebenen der Resonatoren zwei parallel zueinander angeordnet sind.
Die Düsen 7 liegen in einer bestimmten Höhe h oberhalb des Druckmediums M. Da die Vorrichtungen 1 sehr flach sind, ist der Abstand d zwischen ihnen ziemlich klein, im Bereich von 1 mm. Dies bedeutet, dass eine große Anzahl von Pixeln über die volle Breite b des Printmediums M gedruckt werden kann. Die Flüssigkeitsleitungsröhren 3 sind mit einem gemeinsamen Flüssigkeitstank 5 verbunden. Alternativ kann periodisch jede vierte oder dritte Vorrichtung 1 mit einem gemeinsamen Flüssigkeitstank verbunden sein, z. B. entsprechend den CMYK- oder RGB-Farben.
Das Druckmedium M, z. B. ein Blatt Papier, das von einer Papierrolle R abgezogen wird, wird unter den Druckkopf 10 durch einen Zuführungsmechanismus bewegt, der an sich bekannt ist. Der Zuführungsmechanismus kann über ein Zahnrad G und einen Motor EM realisiert werden, welcher die Zugrolle D antreibt.
Damit die seitliche Auflösung des Druckkopfes 10 eingestellt werden kann, ist es vorgesehen, Bewegungseinrichtungen (in 3 nicht gezeigt) vorzusehen, um zumindest die Düsen der Abgabevorrichtungen in einer Richtung parallel zur Linie L entlang der X-Koordinate einer Translationsbewegung zu unterziehen. Es wird ebenfalls vorgeschlagen, Einstelleinrichtungen (in 3 nicht gezeigt) für eine zusätzliche Translationsbewegung der Düsen 7 der Abgabevorrichtungen in einer Richtung senkrecht zur Linie L (entlang der Koordinate Z) vorzusehen, simultan oder einzeln für jede Düse. Der Begriff "zusätzliche Translationsbewegung" soll eine Bewegung definieren, die zusätzlich relativ zur Oszillationstätigkeit der Düse entlang der Z-Achse vorhanden ist, wobei eine im Wesentlichen konstante Komponente zu der Wechselbewegung hinzugefügt wird. Diese Einstellungseinrichtung könnte eine alternative Methode bieten, um die Pixelgröße auf dem Druckmedium einzustellen, durch das Variieren der Höhe h der Düsen 7 oberhalb des Mediums M.
Es ist zu bemerken, dass theoretisch die Bewegung des Druckkopfes 10 und/oder der Düse 7 entlang der Y-Koordinate ebenfalls möglich ist. Jedoch wird bei der bevorzugten Ausführungsform die Relativbewegung zwischen dem Druckkopf 10 und dem Druckmedium M dadurch erreicht, dass das Druckmedium M bewegt wird und der Druckkopf 10 in einer festen Position entlang der Y-Koordinate gehalten wird.
Wir haben einige Prototypen des Druckkopfes 10 in einem sogenannten Parallel-Drucker gebaut, wo die Abgabevorrichtungen 1 in den Druckköpfen 10 in einem Raster-Bemessungsabstand (Abstand d) voneinander angeordnet sind. Wir haben Zuverlässigkeits- sowie Lebensdauer-Zyklus-Tests mit den Druckköpfen durchgeführt und festgestellt, dass die Druckköpfe mit den Flüssigkeitsabgabevorrichtungen gemäß der Erfindung zuverlässig und genau arbeiten.
Die Druckköpfe 10 gemäß der Erfindung sind in einem Drucksystem (nicht im Detail gezeigt) untergebracht. Das System umfasst einen Druckmedium-Zuführungsmechanismus und mindestens einen Druckkopf zum Abgeben von Farbstoff in gesteuerten bzw. geregelten Mengen an vorgegebenen, gesteuerten bzw. geregelten Stellen des Druckmediums, wie z. B. Papier. Ein Farbdruck wird durch Verwendung mehrerer Druckköpfe erzielt, wobei jeder Druckkopf einer vorbestimmten Farbe zugeordnet ist. Unter Verwendung einer Ausbildung ähnlich derjenigen, die in 3 gezeigt ist, könnten mehrere Druckköpfe 10 nacheinander angeordnet werden, entlang der Richtung der Relativbewegung zwischen dem Druckkopf 10 und dem Medium M (der Y-Richtung in 3). Die Druck-Koordination zwischen den Köpfen wird durch einen Computer durchgeführt.
Es ist zu bemerken, dass der Abstand d zwischen den Abgabevorrichtungen 1 in dem Druckkopf größer sein kann als die tatsächliche Pixelbreite p (siehe 8a–c und 14). In diesem Fall werden bekannte Verfahren angewendet, um sicherzustellen, dass die Gesamtfläche des Druckmediums M durch die Düsen des Druckkopfes 10 erreicht wird, und auf diese Weise kann die erzielte Auflösung tatsächlich besser sein als der körperliche Abstand zwischen den Flüssigkeitsabgabestellen, das heißt der Abstand d zwischen den Düsen 7. Solche Verfahren können eine leichte Seitwärtsbewegung des Druckkopfes oder des Mediums umfassen, während der Druckkopf mehrmals über das Medium fährt. Alternativ kann der Druckkopf einige Male bei einer einzigen Fahrt über das Medium seitwärts bewegt werden, ähnlich der Wirkungsweise bekannter Desktop-Tintenstrahldrucker. Solche Verfahren sind per se in der Technik bekannt und bilden keinen Teil der Erfindung.
Die Details der Struktur und der Arbeitsweise der Flüssigkeitsabgabevorrichtung gemäß der Erfindung werden unten erläutert.
Die 4a und 4b zeigen eine seitliche und perspektivische Ansicht des Wandlers 4. In der bevorzugtesten Ausführungsform ist der Wandler 4 eine flache, piezoelektrische Scheibe, z. B. ein PZT-Wandler. Er wird im Radialmodus angesteuert, wie durch die Pfeile angedeutet ist. In diesem Modus oszillieren die Umfangspunkte der Scheibe in radialen Richtungen. Wie in 5 gezeigt ist, ist der am Wandler angebrachte Resonator 2 im Wesentlichen tropfenförmig, mit einem kreisförmigen Teil 2a und einer dreieckigen Erstreckung 2b, die integral mit dem kreisförmigen Teil 2a ausgebildet ist. Der Wandler 4 ist an dem kreisförmigen Teil 2a des Resonators 2 in einer parallelen, konzentrischen Position angebracht.
Wie am besten in den 5 und 6a,b zu sehen ist, ist der Scheitel 2c der dreieckigen Erstreckung an der Flüssigkeitsleitung 3 angebracht. Die äußeren Punkte des Resonators werden aufgrund der Anregung durch den Wandler 4 ebenfalls vibrieren. Dieser Effekt wird durch gestrichelte Linien und die Pfeile in 5 und den folgenden Zeichnungen angedeutet.
Die Flüssigkeitsleitungsröhre 3 kann auf mehrere Arten mit dem Resonator 2 verbunden sein. Beispielsweise ist es möglich, den Resonator 2 benachbart zu seinem freien Ende, in der Nähe der Düse 7, an der Röhre 3 anzubringen. In diesem Fall muss die Röhre 3 relativ kurz bleiben und eine geringe Masse aufweisen. Diese Anordnung ist in 6a gezeigt. Die Praxis zeigte jedoch, dass die besten Resultate mit einer längeren Röhre 3 erzielt werden können, wenn der Resonator 2 in einem Abstand von der Düse 7 angeordnet ist und das freie Ende der Düse 7 resonieren kann. Dies resultiert in einer größeren Vibrationsamplitude der Düse 7 und folglich in einem besseren Abgabe-Wirkungsgrad. Diese Anordnung ist in 6b gezeigt.
Das physikalische Prinzip der neuen Abgabetechnik gemäß der Erfindung ist das Folgende (siehe 6b):
Die Flüssigkeit 6 fließt in die Röhre 3 aufgrund des Kapillareffekts und des Druckes im Flüssigkeitstank 5. Wenn der Wandler 4 mit einer geeigneten Frequenz angeregt wird, wird die Vibration des Wandlers 4 auf den Resonator 2 und die verbundene Röhre 3 übertragen. Das freie Ende 11 der Röhre wird beginnen, ebenfalls zu vibrieren. Wenn die Ansteuerungsfrequenz bei oder nahe bei der Resonanzfrequenz liegt, wird die Vibrationsamplitude relativ groß sein. Da die Beschleunigung eines vibrierenden Systems linear proportional zur Amplitude ist (beide sind sinusförmig und in derselben Phase), wird die Beschleunigung des freien Endes 11 ebenfalls groß. Irgendwann wird die Beschleunigungskraft (tatsächlich die Trägheitskraft auf die Flüssigkeit, resultierend aus der Beschleunigung der Düse), welche auf die Flüssigkeit 6 an der Düse 7 wirkt, ausreichen, um die Kapillarhaftkräfte zu überwinden, welche ansonsten die Flüssigkeit an der Düse 6 halten würde, und die Flüssigkeitspartikel werden sich von der Düse 7 in Form von kleinsten Tröpfchen 12 lösen. Die abgelösten Tröpfchen 12 werden die Richtung und Geschwindigkeit bei ihrem letzten Moment der Anhaftung an der Düse 7 beibehalten, und sie werden in einer Richtung im Wesentlichen senkrecht zur Röhre 3 ausgestoßen, und zwar in der Vibrationsebene. Aufgrund des winkeligen Schnittes der Röhre 3 an der Düse 7 wird der Hauptteil der Flüssigkeit in nur einer Richtung ausgestoßen (in den 6 bis 8 nach unten). Die Menge der ausgestoßenen Flüssigkeit (Farbstoff) ist im Wesentlichen linear mit der Zeit der Anregung (siehe 8a-c und 14), weil der Druck und der Kapillareffekt kontinuierlich die neue Menge an Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitstank bereitstellen werden.
Wenn die Flüssigkeitsmenge das optimale Niveau überschreitet, kann die Leistung des Systems sich verschlechtern. Die Einheit, welche den Resonator und die Düse umfasst, arbeitet optimal als Flüssigkeitsabgabeeinrichtung nur dann, wenn die richtige Menge an Flüssigkeit zu ihr hingeführt wird. Die Flüssigkeitsversorgung ist dann optimal, wenn die ausgestoßene Flüssigkeitsmenge in einer kurzen Zeit bereitgestellt wird, ohne dass mehr Flüssigkeit zu den Düsen gebracht wird als benötigt wird. Das Problem der kontrollierten Flüssigkeitszuführung wird durch einen leichten Überdruck gelöst, der im Flüssigkeitstank erzeugt wird, sowie durch den Kapillareffekt in der Flüssigkeitsleitungsröhre. Eine Überversorgung wird verhin dert, weil die Oberflächenspannung der Flüssigkeit an dem Ende der Düse 7 in einem selbstregulierenden Gleichgewicht mit dem Überdruck am anderen Ende in dem Flüssigkeitstank 5 steht. Diese Struktur ermöglicht die Einstellung der Flüssigkeitsmenge durch Überdruck. Es ist zu bemerken, dass bei geeigneter Auswahl des Durchmessers der Düse und der Röhre dieser Überdruck bei einem relativ geringen Wert gehalten werden kann, z. B. in der Größenordnung von 10²Pa. Da dies dem hydrostatischen Druck einer Wassersäule mit wenigen Zentimeter Höhe entspricht, wird dieser kleine Wert durch den hydrostatischen Druck der Flüssigkeit im Flüssigkeitstank selbst erreicht. Dies bedeutet, dass eine relativ einfache Regelungseinrichtung ausreicht, um ein bestimmtes Niveau an Flüssigkeit im Flüssigkeitstank zu halben. Das geregelte Flüssigkeitsniveau wird automatisch den exakten Wert des Überdruckes bereitstellen, der notwendig ist, damit die Düsen richtig funktionieren.
Die 7a und 7b zeigen die anwendbaren Resonanzmodi der Flüssigkeitsleitungsröhre 3. Theoretisch können sowohl die Grundfrequenz (7a) als auch die Oberschwingungen ( 7b) verwendet werden. Wenn die Röhre 3 auf einer Grundfrequenz angeregt wird, kann die Flüssigkeit über eine flexible Zwischenröhre (in 7a nicht gezeigt) zur Röhre 3 geleitet werden, weil das Ende gegenüber dem freien Ende 11 ebenso mit einer relativ großen Amplitude vibrieren wird. Die Praxis zeigte, dass es besser ist, eine Oberschwingung der Röhre mit einer Grundfrequenz von ungefähr 200 KHz zu verwenden. In diesem Fall werden sich stehende Knoten 13 an der Röhre 3 bilden, und an einem solchen Knoten 13 kann der Flüssigkeitstank 5 an der Röhre 3 befestigt werden.
Ein wichtiges Merkmal der Flüssigkeitsabgabevorrichtung gemäß der Erfindung liegt darin, dass die Dichte eines Pixels variiert werden kann. Dies bedeutet, dass, sogar wenn die Pixelgröße, die durch die erfindungsgemäße Vorrichtung erzeugt wird, etwas größer ist als die Pixelgröße, die mit anderen, z. B. Tintenstrahltechnologien erzielbar ist, die resultierende Abdeckung (Dichte oder Ton) eines Pixels sehr viel "glatter" sein wird, als bei anderen Techniken. Dieser Effekt ist speziell dann bedeutsam, wenn photografische Bilder gedruckt werden. Das Verfahren ist in den 8a bis 8c dargestellt. 8a zeigt die Düse 7 in inaktivem Zustand, wenn keine Flüssigkeit (Farbstoff oder Tinte) ausgestoßen wird, und der Pixel 7 nicht bedeckt ist. Die Düse 7 wird durch ein Steuerungssignal 14 aktiviert. Das Steuerungssignal 14 ist das Eingabesignal einer geeigneten Steuerungselektronik (nicht gezeigt), welches wiederum das Ansteuerungssignal 15 für den Wandler 4 der Vorrichtung bereitstellen wird. Das Ansteuerungssignal 15 ist ein Wechselstromsignal mit der Resonanzfrequenz, und es wird die Vibration der Düse bewirken. Die Amplitude (und Beschleunigung) der Düse 7 ist durch die Amplituden-Zeit-Funktion 16 gezeigt. Nach einigen wenigen Schwingungen, was im praktischen System ungefähr 60 μsek dauert, wird die Düse einen Schwellwert T erreichen, oberhalb von welchem die Beschleunigungskraft aufgrund der oszillierenden Bewegungen der Düse die Haftkraft zwischen der Düse und der Flüssigkeit überwinden wird, und Flüssigkeitströpfchen werden sich von der Düse lösen. Die Zeit, um diesen Schwellwert T vom inaktiven Zustand aus zu erreichen wird als Aktivierungszeit t₁ der Düse 7 bezeichnet. Die Tröpfchen werden mit einer hohen Energie zum Druckmedium hin ausgestoßen, und sie formen einen Pixel 17 mit einer mittleren Breite P. Die Größe der Flüssigkeitströpfchen 18 ist ungefähr 10 μm, während die Breite P zwischen 0,2 bis 4 mm liegt, abhängig von den geometrischen Dimensionen und den Resonanzparametern der gesamten Anordnung (Höhe h oberhalb des Mediums, siehe 3, Größe und Form der Röhre 3 und der Düse 7, Resonanzfrequenz, etc.).
Bei einer speziellen, getesteten Anordnung wurden die folgenden Parameter verwendet: die Metallröhre wurde aus Stahl gemäß der ungarischen Norm KO36 hergestellt (verwendet hauptsächlich für medizinische Spritzennadeln). Die Länge der Röhre war 27 mm, der Außendurchmesser 0,9 mm, der Innendurchmesser 0,5 mm. Die Düse wurde in einem Winkel a von 20° geschnitten (siehe 6a). Die verwendete Tinte war eine pigmentierte, wasserbasierte Dispersionstinte mit dem Markennamen IDRO ET, produziert durch die italienische Firma Colorprint. Die Tinte wurde mit Wasser im Verhältnis 5 : 1 verdünnt. Die PZT-Wandler wurden mit 200 KHz angesteuert, unter Verwendung eines Standard-TTL-Pegel-Eingabe-Ansteuerungsschaltkreises.
Wie in den 8b, 8c und in 14 gezeigt ist, ist die Menge der von der Düse 17 ausgestoßenen Flüssigkeit in der ersten Phase im Wesentlichen linear (nach der Aktivierungszeit t₁), und die (Farb-)Dichte oder der Ton der Pixel 17 werden zur ausgestoßenen Flüssigkeit proportional sein. Nach einigen Oszillationszyklen wird mehr und mehr Flüssigkeit die Pixel 17 erreichen, und die Dichte wird allmählich nach einer Sättigungszeit t₂ eine gesättigte Phase erreichen.
Die 9a und 9b zeigen wie die Vibration der Düse 7 nach dem Ausstoß der gewünschten Menge unterdrückt wird. Wäre es der Düse 7 weiter gestattet, nach dem Abschalten des Ansteuerungssignals 15 zu vibrieren, könnte die Amplitude zufällig, sogar nach wenigen Schwingungen, den Schwellwert T erreichen, und es würde mehr Farbstoff ausgestoßen als notwendig. Um diesen Effekt zu vermeiden, werden ein oder zwei Antriebsimpulse in Gegenphase dem Wandler zugeführt, bevor das Ansteuerungssignal 15 abgeschaltet wird. Dadurch werden die Schwingungen der Düse 7 sehr schnell aufhören, praktisch innerhalb von einem oder zwei Zyklen, und das Abgeben der Flüssigkeit wird in einer definierten Zeit enden. Auf diese Weise können sehr gut definierte und sehr kleine Mengen an Flüssigkeit aus der Düse ausgestoßen werden.
Die 10a–b und die 11 zeigen die Struktur des Druckkopfes gemäß der Erfindung. Die 10a und 10b zeigen eine Flüssigkeitsabgabevorrichtung, die im Wesentlichen äquivalent zu der Ausführungsform der 2a–b ist. Eine Anzahl solcher Vorrichtungen 1 sind Seite an Seite in einem Druckkopf 10 integriert (siehe auch 3). Der Druckkopf 10 umfasst parallele Schlitze 20 zur Aufnahme der Flüssigkeitsabgabevorrichtungen 1. Es werden Kontaktfedern 19 zur Befestigung der Flüssigkeitsabgabevorrichtungen 1 an der Wand der Schlitze 20 bereitgestellt. Der Druckkopf 10 umfasst einen gemeinsamen Flüssigkeitstank 5 (in 11 nicht gezeigt). Die Wand des Tanks 5 in Richtung der Vorrichtungen 1 ist aus elastischem Gummi gemacht, mit kreisförmigen Öffnungen, und das Eingabeende 22 der Röhren 3 wird einfach in die Öffnungen eingesetzt. Diese Struktur ist inhärent einfach und gestattet ein schnelles und problemfreies Austauschen der Abgabevorrichtungen 1.
Die 12a–b und die 13a–b zeigen eine alternative aber ähnliche Ausführungsform. Hier sind die Abgabevorrichtungen in einer Umhüllung 21 eingefasst, so dass die Vorrichtung 1 und eine Umhüllung 21 zusammen eine austauschbare Einheit im Druckkopf 10 bilden. Die Umhüllung 21 ist mit einer Öffnung 23 an der Düse versehen, damit die Flüssigkeit durch die Öffnung 23 abgegeben werden kann. Diese Lösung ist komplizierter, stellt aber einen besseren Schutz für die empfindlichen Düsen zur Verfügung. Auch wird die Verschmutzung der Düsen und eine gegenseitige Verschmutzung der Düsen besser verhindert.
Die Flüssigkeitsabgabevorrichtung gemäß der Erfindung hat eine Anzahl von Vorteilen: Sie ist geeignet, Flüssigkeiten jeder An abzugeben, sei es ein Lösungsmittel oder eine Drucktinte. Die abgegebenen Mengen an Flüssigkeit, das Gewicht der Tropfen sowie die Tropfenwiederholungsraten sind innerhalb eines breiten Bereiches variabel. Die Vorrichtung ist flach und klein, was sie für Drucksysteme anwendbar macht, aber sie kann auch ein sehr schnelles Drucken (1–2 m/sek) bereitstellen.
Die Vorrichtung und der Druckkopf können computergesteuert werden, und es werden keine ausgefeilten elektrischen Systeme benötigt. Die Einrichtung hat eine einfache mechanische Struktur, was die Produktionskosten verringert und das Reinigen und Ersetzen einfach macht. Um die Erfindung zu testen, ist ein voll funktioneller Prototyp gebaut worden. Die Testresultate zeigten, dass die Erfindung in der Praxis anwendbar ist. Es ist gezeigt worden, dass der Druckkopf Flüssigkeitströpfchen bei einer speziellen Resonanzfrequenz abgibt. Die abgegebenen Mengen an Flüssigkeit liegen in Proportion zur Länge der Anschalt-Zeit, sowie zur Amplitude der Vibrationen. In der Praxis scheint es, dass die richtige Methode zum Regeln der abgegebenen Flüssigkeitsmengen – beim Drucken der Tintenmenge – das Variieren der Anschaltzeit ist, während die Amplitude der Vibrationen konstant bleibt.
Die Erfindung ist nicht auf die Ausfuhrungsformen beschränkt, die in den Zeichnungen gezeigt und in der Beschreibung erläutert sind, sonders sie soll weitere Ausführungsformen umfassen, welche für Fachleute offensichtlich sind. Zum Beispiel ist die Abgabevorrichtung gemäß der Erfindung gleichermaßen dazu geeignet, andere Flüssigkeitstypen als Farbstoffe oder Tinten abzugeben. Speziell kann die Abgabe von Medizin in kleinen Mengen ebenfalls als eine mögliche Anwendung des erfindungsgemäßen Konzeptes angesehen werden.

Claims

Vorrichtung zum Abgeben von Flüssigkeiten, insbesondere von Farben bzw. Farbstoffen, mit einem Flüssigkeitstank (5), einer länglichen, röhrenförmigen Flüssigkeitsleitung (3), welche mit einer Abgabedüse (7) versehen ist, wobei ein Ende der Flüssigkeitsleitung (3) mit dem Flüssigkeitstank (5) verbunden ist zum Zuführen einer Flüssigkeit (6) von dem Flüssigkeitstank (5) zu der Abgabedüse (7), und weiter aufweisend eine Vibrationsvorrichtung, die direkt oder indirekt betreibbar an die Düse (7) angeschlossen ist, zum Einspeisen bzw. Zuführen einer Vibrations-Aktion bzw. eines Vibrations-Prozesses der Abgabedüse (7) schräg bzw. transversal zu der Achse der Flüssigkeitsleitung (3), dadurch gekennzeichnet, dass die Vibrationsvorrichtung an die Flüssigkeitsleitung (3) über einen Resonator (2) angeschlossen ist, wobei der Resonator (2) als eine flache bzw. ebene Metallplatte ausgebildet ist, und die Vibrationsvorrichtung ist ausgelegt bzw. geeignet, um zu erzeugen, wobei der transversale Vibrations-Vorgang zu einer Beschleunigung der Düse (7) führt, welche ausreichend ist, um ein Ablösen bzw. eine Trennung der Flüssigkeit von der Düse (7) in einer Richtung zu verursachen, welche im Wesentlichen senkrecht zu der Leitung (3) ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeitsleitung (3) integral bzw. einstöckig mit der Abgabedüse (7) ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein freies Ende der Flüssigkeitsleitung (3) bei einem Winkel geschnitten ist, und das geschnittene freie Ende wirkt als die Abgabedüse (7).
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vibrations-Vorrichtung einen piezo-elektrischen Wandler (4) aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeitsleitung (3) ein hohles Metallrohr ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Wandler (4) an der Flüssigkeitsleitung (3) über ein Koppelteil des Resonators (2) angebracht bzw. befestigt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Wandler (4), der Resonator (2) und die Flüssigkeitsleitung (3) eine Resonanz-Einheit bilden.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Resonator (2) im Wesentlichen tropfenförmig mit einem kreisförmigen Teil (2a) ist, das eine dreieckige Erstreckung (2b) hat, die integral mit dem kreisförmigen Teil (2a) ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, gekennzeichnet durch das Vorhandensein einer Vorrichtung zum Variieren bzw. Verändern des hydrostatischen Druckes der Flüssigkeit (6) in dem Flüssigkeitstank (5) und/oder in der Flüssigkeitsleitung (3).
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Wandler (4) ein runder bzw. kreisförmiger disk-förmiger piezo-elektrischer Wandler (4) ist, und die Stahlplatte ist im Wesentlichen tropfenförmig mit einem kreisförmigen Teil welcher eine dreieckige Verlängerung bzw. Ausdehnung hat, welche integral mit dem kreisförmigen Teil ist, wobei der Wandler (4) parallel zu dem kreisförmigen Teil angebracht bzw. befestigt ist in einer konzentrischen Position und die Spitze der dreieckigen Verlängerung bzw. Ausdehnung ist an der Flüssigkeitsleitung (3) befestigt bzw. angebracht.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 10, gekennzeichnet durch das weitere Vorhandensein einer externen geregelten bzw. gesteuerten Ansteuervorrichtung zum Ansteuern des Wandlers (4) bei vorgegebenen variablen Frequenzen.
Druckkopf (10) mit mehreren Flüssigkeitsabgabemitteln zum Abgeben von Farbe bzw. Farbstoff in kontrollierten bzw. gesteuerten Mengen in vorgegebenen gesteuerten bzw. kontrollierten Stellen eines Druckmediums (M), wobei die Flüssigkeitsabgabemittel eine Flüssigkeitsabgabevorrichtung (1) nach den Ansprüchen 1 bis 11 aufweist.
Druckkopf (10) nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch das Vorhandensein von parallelen Schlitzen (20) zum Aufnehmen der Flüssigkeitsabgabevorrichtung (1).
Druckkopf (10) nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch das weitere Vorhandensein σ von Kontaktfedern (19) zum Befestigen der Flüssigkeitsabgabevorrichtung (1) an der Wand der Schlitze (20).
Druckkopf nach einem der Ansprüche 12 bis 14, gekennzeichnet durch das Vorhandensein von mehreren Flüssigkeitsabgabevorrichtungen (1), welche auf einer Linie (L) angeordnet sind, und das weitere Vorhandensein einer Bewegungsvorrichtung für eine Verschiebungsbewegung mindestens der Düsen (7) der Flüssigkeitsabgabevorrichtung (1) in einer Richtung parallel zu der Linie (L).
Druckkopf nach einem der Ansprüche 12 bis 15, gekennzeichnet durch das Vorhandensein einer Einstellvorrichtung für eine zusätzliche Verschiebungsbewegung der Düsen (7) der Flüssigkeitsabgabevorrichtung (1) in einer Richtung senkrecht zu der Linie (L) gleichzeitig oder individuell für jede Düse (7).
Drucksystem mit einem Zuführmechanismus (G, EM, D, R) für ein Druckmedium (M) und mindestens einem Druckkopf (10) zum Abgeben von Farbe in kontrollierten bzw. gesteuerten Mengen in vorgegebenen kontrollierten bzw. gesteuerten Stellen des Druckmediums (M), gekennzeichnet durch das Vorhandensein eines Druckkopfes (10) nach einem der Ansprüche 12 bis 16.
Drucksystem nach Anspruch 17, gekennzeichnet durch das Vorhandensein von mehreren Druckköpfen, wobei jeder Druckkopf einer vorgegebenen Farbe zugeordnet ist.
Vorrichtung zum Abgeben von Flüssigkeiten, insbesondere Tinten oder Farben, mit einer Abgabedüse (7), und einer länglichen röhrenförmigen Flüssigkeitsleitung (3), welche mit der Abgabedüse (7) verbunden ist, und weiter aufweisend eine Vibratorvorrichtung, welche direkt oder indirekt betreibbar bzw. arbeitsfähig mit der Düse (7) gekoppelt ist, um eine Vibrations-Aktion bzw. einen Vibrations-Vorgang der Abgabedüse (7) schräg bzw. transversal zu der Achse der Flüssigkeitsleitung (3) zu induzieren, dadurch gekennzeichnet, dass die Vibratorvorrichtung an die Flüssigkeitsleitung (3) über einen Resonator (2) angeschlossen ist, wobei der Resonator (2) als eine flache Metallplatte ausgebildet ist, und die Vibratorvorrichtung ist geeignet bzw. ausgelegt, um eine transversale Vibrations-Aktion zu erzeugen, die zu einer Beschleunigung der Düse (7), welche ausreichend ist, um ein Ablösen der Flüssigkeit von der Düse (7) zu bewirken, in einer Richtung im Wesentlichen senkrecht zu der Leitung (3) führt.
Vorrichtung nach Anspruch 19, gekennzeichnet durch das weitere Vorhandensein einer Vorrichtung zum Verbinden mit einem Flüssigkeitstank (5).
Vorrichtung nach Anspruch 19 oder 20, gekennzeichnet durch das weitere Vorhandensein eines Schutzgehäuses bzw. einer Schutzhülle (21) mit einer Öffnung (23), um die Abgabe der Flüssigkeit zu ermöglichen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Vibrator einen piezoelektrischen Wandler (4) aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Wandler (4), der Resonator (2) und das Flüssigkeitsrohr (3) eine Resonanzeinheit bilden.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Resonator (2) im Wesentlichen tropfenförmig mit einem kreisförmigen Teil (2a) ist, der eine dreieckige Erstreckung (2b) hat, die integral mit dem kreisförmigen Teil (2a) ist.