EP1036660B1 - Piezobiegewandler Drop-on-Demand Druckkopf sowie Verfahren zu dessen Ansteuerung - Google Patents

Piezobiegewandler Drop-on-Demand Druckkopf sowie Verfahren zu dessen Ansteuerung Download PDF

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EP1036660B1
EP1036660B1 EP00105211A EP00105211A EP1036660B1 EP 1036660 B1 EP1036660 B1 EP 1036660B1 EP 00105211 A EP00105211 A EP 00105211A EP 00105211 A EP00105211 A EP 00105211A EP 1036660 B1 EP1036660 B1 EP 1036660B1
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EP
European Patent Office
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piezo
piezo bending
transducers
bending transducer
transducer
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EP00105211A
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Joachim Professor Dr.-Ing. Heinzl
Ingo Dr. Ederer
Hermann Dipl.-Ing. Seitz
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XYZ Computerdrucker GmbH
Original Assignee
Tally Computerdrucker GmbH
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    • B41J2002/14354—Sensor in each pressure chamber

Definitions

  • the invention relates to a method for driving a piezo print head and a piezo print head controlled by this method.
  • a conventional piezo bending transducer drop-on-demand printhead is e.g. from DE2527647A, DE3114259A and JP 01-271 248 A known.
  • a nozzle plate is a series of perpendicular to the plate plane Nozzles provided.
  • Piezo bending transducers are parallel to the nozzle plate in the form of an elongated tongue clamped on one side, so-called piezo-tongue transducers, arranged in a row next to each other in parallel so that their not clamped free ends each face one of the nozzles.
  • Piezo bending transducer has one parallel to the nozzle plate or perpendicular to the nozzles extending bending axis.
  • the piezo tongue is pushed through Applying a voltage bent so that the free end is away from the associated one Nozzle moved away.
  • the voltage is switched off and the free end snaps to the Nozzle and squeezes an amount of liquid through the nozzle, causing a drop to be expelled becomes.
  • the nozzles must be arranged very close to each other become.
  • the piezo bending transducers if possible, cover the entire assigned nozzle with its width. With a narrow nozzle arrangement, the mutually adjacent piezo bending transducers are therefore located as well as the nozzles assigned to them very close together.
  • the actuation of a As a result, the piezo bending transducer also has a fluid flow through the neighboring ones Nozzles associated with piezo bending transducers (crosstalk). Thereby a portion of the generated flow energy does not belong to the drop to be printed.
  • JP02024143 A shows a method and a piezo print head according to the preambles of the claims 1, 9, 15 and 16.
  • DE 691 19 088 T2 describes an operating method for a multichannel device for precipitation known from droplets.
  • a field of parallel channels provided with nozzles, which are uniformly spaced by channel-separating side walls, wherein the side walls have a wall compliance.
  • For ejecting a drop become the side walls separating the channel from the two adjacent channels deformed by the piezoelectric shear effect. This narrows the channel, and a drop is expelled.
  • the neighboring channels are widened which causes the liquid pressure to drop there. With a strong trigger pulse there is a risk that in the nozzles of the adjacent channels the meniscus is withdrawn so far that air can enter. This increases the strength of the drop output and the thus limited achievable flight speed of the drop. Adjacent nozzles can therefore not be controlled at the same time as droplet ejection.
  • EP 752312A shows a printhead with piezo elements from neighbors Ink chambers to be charged for compensation.
  • the invention is based on the problem of a method for driving a piezo print head of the type mentioned at the outset, which prevents crosstalk and to specify a piezo print head that can be controlled by this method, which can be produced with little manufacturing and assembly effort.
  • the object is achieved by a method with the features according to to claims 1 and 9 and by a piezo print head with the features claims 15 and 16, respectively.
  • Preferred embodiments are characterized in the subclaims.
  • the deflection of the adjacent piezo bending transducer by the compensation pulse causes a fluid movement locally at the nozzle assigned to the adjacent piezo bending transducer.
  • This fluid movement counteracts the fluid movement which occurs as a result of the triggering pulse and the movement of the triggered piezo bending transducer directly at the nozzle assigned to the adjacent piezo bending transducer.
  • the fluid movements compensate one another in whole or in part. A drop ejection does not occur at the nozzle (neighboring nozzle) assigned to the neighboring piezo bending transducer. Falsification of the printed image is prevented. The adverse effects of crosstalk are thus eliminated.
  • adjacent piezo bending transducers can be arranged so closely next to one another as the nozzle width allows. It can therefore be a printhead with a very high resolution can be achieved.
  • the narrow gap between the piezo bending transducer and the conventionally provided Partitions are eliminated.
  • a pull-out or reset movement of the piezo bending transducer can thus the flow of hydraulic fluid past the side the piezo bending transducer faster.
  • Another drop of droplet is thus shorter temporal distance to the previous one possible.
  • the print frequency can be increased become.
  • the piezo bending transducers can be acted upon by triggering pulses, which are a deflection of the piezo bending transducer to the assigned nozzle.
  • triggering pulses which are a deflection of the piezo bending transducer to the assigned nozzle.
  • the actual drop ejection movement of the piezo bending transducer then consists in the snap-back of the piezo structure due to the action of the trigger pulse and the associated Deflection built-up mechanical tension. Such a backward movement is generally faster than the deflection movement.
  • the neighboring piezo bending transducers with the closing control pulse are preferred assigned trigger pulse temporally preceding or simultaneously. To this ensures that the foreclosure is inserted when the droplets are expelled Movement of the piezo bending transducer with the trigger pulse already has occurred.
  • the adjacent piezo bending transducers can be acted upon by a closing control pulse whose amplitude is close to that of a trigger pulse. To be favoured it is subjected to a closing control pulse of an amplitude which is at most one Sixth of the amplitude of the trigger pulse is.
  • a closing control pulse of an amplitude which is at most one Sixth of the amplitude of the trigger pulse is.
  • This enables the use of Piezo bending transducers of two-pole type, i.e. Piezo-bimorph with passive position or monomorph. Since the trigger pulse usually moves the piezo bending transducer away from the nozzle deflects, the trigger pulse and the closing control pulse face each other. Bipolar Piezo bending transducers can actually only work in one direction, namely theirs Preferred direction are deflected. With a low amplitude it is also with two-pole Piezo bending transducers can be deflected against the preferred direction.
  • the compensation pulse is individual to the individual Piezo bending transducers adapted. In this way, even with existing manufacturing inaccuracies uniform droplet ejection at all nozzles or piezo bending transducers be ensured. If the trimming process is not just with individual Trigger pulses but with pulse combinations, i.e. triggering several at the same time Piezo bending transducer can be carried out in different constellations interactions of manufacturing or material inaccuracies of several piezo bending transducers Be taken into account.
  • the measurements can be made as part of the trimming process using one of the piezo bending transducers independent device.
  • the piezo bending transducers are preferred at the trimming process uses the piezo bending transducers as sensors by those resulting from the triggering of a piezo bending transducer, the ones caused thereby Fluid movement and the deflection of the neighboring piezo bending transducer induced in this are measured and to optimize the drop ejection or crosstalk behavior be evaluated. This means that no additional equipment is required and thus determine the crosstalk behavior at low cost. In that effects crosstalk behavior can be particularly noticeable in the printhead itself can be determined exactly.
  • the piezo bending transducers adjacent to the triggered piezo bending transducers are preferred during operation with compensation pulses or closing control pulses applied, determined for the amplitude, duration and / or time delay are caused by voltages caused by the triggering of a piezo bending transducer, the thereby causing fluid movement and the deflection of the neighboring piezo bending transducers can be induced, measured and processed in these. So one serves Adjacent piezo bending transducer after applying a trigger pulse initially as a sensor. The recorded data are evaluated and amplitude, duration and / or Time delay of the optimal compensation pulse are determined.
  • the serves Adjacent piezo bending transducers as an actuator and after the determined time delay the trigger pulse is the corresponding compensation pulse to the neighboring piezo bending transducer created. Interactions between the data recorded on several piezo bending transducers are taken into account. Likewise can be taken into account which piezo bending transducers act simultaneously become.
  • Such an adjustment of the pulses during operation can, in addition to the irregularities of droplet emissions caused by manufacturing and material inaccuracies are irregularities in droplet discharge caused by other factors can be compensated by adjusting the pulses.
  • Differences in the temperature conditions are taken into account.
  • irregularities the initial fluid-mechanical conditions at the start of the trigger pulse can be compensated, such as a residual flow due to the previous drop ejection.
  • vibrations can also be compensated.
  • the integrated in the company Aligning the pulses thus leads to a significant improvement in the printing result, in particular, to a large extent independence of the print result from external influences.
  • the ongoing adjustment when operating the piezo bending transducer drop-on-demand printhead can according to the invention instead of trimming or in addition to trimming before commissioning respectively.
  • the control device is suitably designed, e.g. as a computer with a corresponding control software.
  • the control device is preferably integrated Circuit trained.
  • the piezo bending transducers can e.g. than stretched out at both ends Piezo strips can be formed (piezo bridge transducers).
  • the piezo bending transducers are preferred designed as elongated tongues clamped on one side (piezo-tongue transducer).
  • the piezo-tongue transducers are further preferred Nozzles arranged in the area of the free ends of the piezo-tongue transducers.
  • the piezo bending transducers can be used as monomorphs, as bimorphs, each with a passive one Layer, as bimorphs with two active layers each, or as trimorphs. Further you can use the longitudinal effect of the piezoceramic or the transverse effect of the piezoceramic be exploited. You can use it as a single-layer converter or as a multi-layer converter be constructed.
  • the piezo bending transducers are preferred as bimorphs with two active layers or as Trimorphen formed and the control device is designed so that the neighboring Piezo bending transducers can be deflected in the opposite direction as that triggered piezo bending transducer by the other active position of the piezo transducer is applied with the compensation pulse.
  • This increases the risk of destruction of the piezo bending transducer switched off. This would exist if the deflection of the neighboring one Piezo bending transducer in the opposite direction by applying one opposite polarized voltage to the same position of a monomorph would. Contrary to the polarization direction, a piezoceramic can only with approx. 10% of the Maximum voltage can be applied.
  • the nozzles can be arranged so that the nozzle axis is parallel to the longitudinal direction of the piezo bending transducer and the nozzle in the extension of the piezo bending transducer is arranged (edge shooter).
  • the nozzles can also be arranged such that the nozzle axis is perpendicular to the Longitudinal direction of the piezo bending transducer and perpendicular to its bending axis and the nozzle is arranged in the region of the free end of the piezo bending transducer (sideshooter).
  • the piezo print head preferably has at least three-pole piezo bending transducers each two piezoceramic layers, and from the control device the trigger pulses to one piezoceramic layer and the closing control pulses to the other piezoceramic layer of the piezo bending transducer. In this way it is achieved that too the closing control pulse can have a larger amplitude without the risk a destruction of the piezo bending transducer, as is the case with a monomorph would be the case.
  • Patterns of pulses in which not only one is triggered can also be provided Piezo bending transducer immediately adjacent piezo bending transducer, but also the next but one or the next but one piezo bending transducer with compensation pulses, Closing control pulses or modified trigger pulses are applied.
  • FIGS. 1a to 1e The principle of the method according to the invention can be seen from FIGS. 1a to 1e.
  • Each of the figures shows schematically a section of a piezo bending transducer drop-on-demand Printhead.
  • a nozzle plate 1 In a nozzle plate 1 are three in a row perpendicular to the plane of the plate extending nozzles 11 are provided.
  • Parallel to the nozzle plate 1 are three piezo bending transducers 2 arranged in a row in parallel next to each other so that their not clamped free ends 21 each face one of the nozzles 11.
  • Piezo-bending transducer 2 is parallel to the nozzle plate 1 or perpendicular to the Nozzles 11 extending bending axis bendable.
  • the position of the three piezo bending transducers 2 is in a different one from each of FIGS. 1a to 1e Stage of the sequence of movements can be seen, which takes place when the middle of the three piezo bending transducers 2 is acted upon by a trigger pulse.
  • Figure 1b is the middle piezo bending transducer 2 due to the action of the trigger pulse in the deflection movement, so that its free end 21 from the associated nozzle 11 is moved away (see arrow).
  • Figure 1d are the two outer piezo bending transducers 2 with the compensation pulse acted upon and are consequently deflected so that their free ends 21 of the associated nozzles 11 are moved away (see arrows), while the middle Piezo bending transducer 2 continues to snap back due to the mechanical stresses, see above that its free end 21 is moved towards the associated nozzle 11 (see arrow).
  • the from the middle piezo bending transducer 2 to those assigned to the outer piezo bending transducers 2 Nozzles 11 displaced liquid is due to the deflection movements the outer piezo bending transducer 2 is sucked away from the associated nozzles 11 and does not emerge from the nozzles 11. There is therefore no falsification of the printed image.
  • the compensation pulses are also completed or in the decaying Phase and the outer piezo bending transducers 2 snap due to the mechanical stresses back so that their free ends 21 move toward the associated nozzles 11 be (see arrow).
  • the lower amplitude of the compensation pulses or one suitable decay edge leads to the backward movement of the outer piezo bending transducers 2 not to overcome the surface tension on the assigned Nozzles 11 and thus not to a drop.
  • a print head with actuators made of piezoceramic is used.
  • a piezo bending transducer 2 has a length of 5 mm, a height of 0.32 mm and a width of 0.4 mm. The free length is 3.2 mm.
  • the nozzle plate is made of silicon and has a thickness of 400 ⁇ m.
  • the nozzle diameter is 60 ⁇ m.
  • the nozzle channel length is 380 ⁇ m.
  • the Distance between the slats, i.e. the piezo bending transducer at rest, and the Nozzle plate is 20 ⁇ m. Diethyl succinate is used as the test medium for printing.
  • FIGS. 2a to 2d show the principle of the method according to the invention alternative embodiment can be seen.
  • Each of the figures shows a schematic section of a piezo bending transducer drop-on-demand printhead.
  • a nozzle plate 1 three nozzles 11 running perpendicular to the plate plane are provided in a row.
  • Parallel to the nozzle plate 1 are three piezo bending transducers 2 in a row parallel to each other arranged such that their unclamped free ends 21 each one of the Face nozzles 11.
  • Each of the piezo bending transducers 2 is parallel to or perpendicular to the nozzle plate 1 bending axis extending to the nozzles 11 bendable.
  • the position of the three piezo bending transducers 2 is in one from each of FIGS. 2a to 2d another stage of the sequence of movements that occurs when the middle of the three Piezo bending transducer 2 is acted upon by a trigger pulse.
  • Figure 2b is the middle piezo bending transducer 2 due to the action of the trigger pulse in the deflection movement, so that its free end 21 from the associated Nozzle 11 is moved away (see arrow).
  • the two outer piezo bending transducers 2 acted upon by the closing control pulse and are deflected as a result, so that their free ends 21 move toward the respectively assigned nozzles 11 be (see arrows).
  • the two outer piezo bending transducers 2 become so far the associated nozzles 11 moves that the nozzles 11 against the pressure fluid Filled liquid chamber completely or partially partitioned off by fluid mechanics become.
  • the middle piezo bending transducer 2 is due to the deflection in the The mechanical stresses built up in the structure completely jumped back into their starting position.
  • the two outer piezo bending transducers 2 are no longer used the closing control pulse and are consequently also due to the Deflect mechanical stresses built up in the structure entirely in their Starting positions jumped back.
  • FIG. 1 The structure of a piezo bending transducer according to the invention is shown schematically in FIG Drop-on-demand print head visible.
  • the nozzle plate 1 and the piezo bending transducers 2 corresponds to the structure of the representation according to FIGS. 1a to 1e, with more Nozzles 11 and piezo bending transducers 2 are shown.
  • Each of the piezo bending transducers 2 is connected to a control device 3 via a signal line 4.
  • the control device 3 is designed in such a way that with each Trigger pulse delayed compensation pulses to the triggered piezo bending transducer 2 neighboring piezo bending transducers 2 are delivered. This is with the Arrows along the signal lines 4 indicated.
  • the control device 3 is integrated Circuit trained.
  • Piezo bending transducers drop-on-demand printhead are provided. All shown Piezo bending transducers 2 are each in side view with the clamped end shown on the left. The axis around which the piezo bending transducer 2 is bent is perpendicular to the plane of the drawing.
  • a piezo bimorph with a passive position can be seen from FIG. 4a.
  • the piezo bending transducer 2 consists of two layers of piezoceramic, an active layer 22 and a passive one Layer 23.
  • a voltage U is only applied to the active layer 22, so that its length is changed. Since the length of the passive layer 23 remains constant, one occurs Bending the piezo bending transducer 2.
  • a piezo monomorph can be seen in FIG. 4b, in which the passive layer 23 is represented by a Layer 24 not made of piezoceramic is replaced.
  • FIG. 4c shows a piezo bimorph in which two active layers 22 are present are. These are oppositely polarized and are oppositely polarized Voltage U is applied, so that one layer shortens and the other lengthens.
  • FIG. 4d shows a piezo trimorph in which two active layers 22 are present are between which a layer 24 not made of piezoceramic is arranged. Such a structure enables greater deflections with the same voltage U.
  • FIG. 5a shows a structure in which the cross-effect of the piezoceramic is used becomes.
  • the polarization of the piezoceramic is perpendicular to the layers.
  • a positive voltage U applied along this polarization causes an expansion of the Material in the direction of polarization. Because of the mechanical cross contraction at the same time a contraction in the longitudinal direction of the piezo bending transducer 2, which because of the rigid other layer leads to the bend.
  • FIG. 5b shows a structure in which the longitudinal effect of the piezoceramic is used becomes.
  • the polarization of the piezoceramic runs in the longitudinal direction of the piezo bending transducer 2.
  • a positive voltage applied along this polarization causes an expansion of the material in the direction of polarization. Because of the rigid other layer it comes for bending the piezo bending transducer 2.
  • a multilayer structure of a piezoceramic layer can be seen from FIG. Instead of one uniformly polarized and with contacts at the two opposite ends Several layers are provided, each alternating with the opposite Polarization are provided. Between the layers are alternating the positive or negative contacts. In this way a large longitudinal effect of the piezoceramic is achieved with a small size.
  • FIGS. 4a to 4d with a longitudinal effect according to FIG 5a, possibly a multilayer structure according to FIG. 6, or with a transverse effect according to FIG. 5b can be used for used the piezo bending transducer of the piezo bending transducer drop-on-demand printhead become.
  • the bimorph-piezo bending transducer 2 is made of layers of piezoceramic over its entire thickness built up. Adjacent layers are each with opposite polarization Mistake.
  • Contact foils 26 are arranged between the layers. each second of the contact foils 26 is at one end of the piezo bending transducer 2 to one Earth contact bridge connected.
  • the ground contact bridge is on the ground contact 27 connected to the top of the piezo bending transducer 2 at a distance is arranged to the other end of the piezo bending transducer 2.
  • the ground contact 27 is connected to the control device 3 (not shown here) via a signal line 4.
  • the remaining contact foils 26 are assigned to the two active layers 22.
  • these contact foils 26 are attached to one another End of the piezo bending transducer 2 extending contact bridge connected to one first signal contact 28 is connected to the top of the piezo bending transducer 2 is arranged near the other end of the piezo bending transducer 2.
  • the first signal contact 27 is connected to the control device 3 (not shown here) via a signal line 4.
  • these contact foils 26 are attached to one at the other end of the piezo bending transducer 2 further contact bridge connected, which is connected to a second signal contact 29, the bottom of the piezo bending transducer 2 near the other end of the piezo bending transducer 2 is arranged.
  • the second signal contact 29 is via a signal line 4 to the control device 3 (not shown here) connected.
  • first signal contact 28 and second signal contact 29 can be seen.
  • the ground contact 27 and the first signal contact 28 both on the top of the piezo bending transducer 2 are arranged and isolated from each other.
  • FIG. 9 shows the time profile of the one directly on the piezoceramic applied voltage during the deflection phase, during the rebound phase of the piezo bending transducer and during the subsequent phase of Swinging out of the piezo bending transducer can be seen.
  • FIG. 10b shows a schematic structure and arrangement of one used in accordance with the invention Piezo bridge transducer can be seen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ansteuern eines Piezo-Druckkopfes und einen nach diesem Verfahren angesteuerten Piezo-Druckkopf.
Ein herkömmlicher Piezo-Biegewandler Drop-on-Demand Druckkopf ist z.B. aus DE2527647A, DE3114259A und JP 01-271 248 A bekannt. In einer Düsenplatte ist eine Reihe von senkrecht zur Plattenebene verlaufenden Düsen vorgesehen. Parallel zu der Düsenplatte sind Piezo-Biegewandler in Gestalt einer einseitig eingespannten langgestreckten Zunge, sogenannte Piezo-Zungenwandler, in einer Reihe parallel nebeneinander derart angeordnet, dass ihre nicht eingespannten freien Enden jeweils einer der Düsen gegenüberstehen. Jeder der Piezo-Biegewandler weist eine parallel zu der Düsenplatte bzw. senkrecht zu den Düsen verlaufende Biegeachse auf. Zum Ausstoßen eines Tropfens wird die Piezozunge durch Anlegen einer Spannung gebogen, so dass sich das freie Ende von der zugeordneten Düse wegbewegt. Die Spannung wird abgeschaltet und das freie Ende schnellt zu der Düse hin und drückt eine Flüssigkeitsmenge durch die Düse, so dass ein Tropfen ausgestoßen wird.
Soll mit einem Aufbau dieser Art ein Druck mit einer hohen Auflösung, d.h. großer Punktanzahl pro Länge, erzeugt werden, müssen die Düsen sehr eng nebeneinander angeordnet werden. Um einen sauberen Tropfenausstoß zu erreichen, müssen die Piezo-Biegewandler nach Möglichkeit mit ihrer Breite die ganze zugeordnete Düse abdecken. Bei enger Düsenanordnung liegen daher die einander benachbarten Piezo-Biegewandler ebenso wie die diesen zugeordneten Düsen sehr eng beieinander. Die Betätigung eines Piezo-Biegewandlers hat infolge dessen auch eine Fluidströmung durch die den benachbarten Piezo-Biegewandlern zugeordneten Düsen zur Folge (Übersprechen). Dadurch kommt ein Anteil der erzeugten Strömungsenergie nicht dem zu druckenden Tropfen zu. Ferner kann es zu einem Ausstoß eines Tropfens aus der Nachbardüse kommen, der in einer Verfälschung des angestrebten Druckbilds resultiert. JP02024143 A zeigt ein Verfahren und ein Piezo-Druckkopf gemäss Oberbegriffe der Ansprüche 1, 9, 15 und 16.
Aus DE 691 19 088 T2 ist ein Betriebsverfahren für ein vielkanaliges Gerät zum Niederschlag von Tröpfchen bekannt. Dabei wird ein Feld mit Düsen versehener paralleler Kanäle, die gleichförmig durch kanaltrennende Seitenwände beabstandet sind, angeordnet, wobei die Seitenwände eine Wandnachgiebigkeit aufweisen. Zum Ausstoßen eines Tropfens werden die den Kanal von den beiden benachbarten Kanälen trennenden Seitenwände durch den piezoelektrischen Scher-Effekt verformt. Dadurch verengt sich der Kanal, und es wird ein Tropfen ausgestoßen. Die benachbarten Kanäle werden aufgeweitet, wodurch dort der Flüssigkeitsdruck sinkt. Bei einem starken Auslösepuls besteht die Gefahr, dass in den Düsen der benachbarten Kanäle der Meniskus so weit zurückgezogen wird, dass Luft eindringen kann. Dadurch wird die Stärke des Tropfenausstoßes und die damit erreichbare Fluggeschwindigkeit des Tropfens begrenzt. Benachbarte Düsen können deswegen nicht gleichzeitig zum Tropfenausstoß angesteuert werden. EP 752312A zeigt einen Druckkopf wobei Piezo elemente von benach barten Tintenkammern zur Kompensierung mit beaufschlagt werden.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Verfahren zum Ansteuern eines Piezo-Druckkopfes der eingangs genannten Art anzugeben, durch das ein Übersprechen verhindert ist, sowie einen durch dieses Verfahren ansteuerbaren Piezo-Druckkopf anzugeben, der mit geringem Fertigungs-und Montageaufwand herstellbar ist.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen nach den Ansprüchen 1 bzw. 9 sowie durch einen Piezo-Druckkopf mit den Merkmalen nach den Ansprüchen 15 bzw. 16.
Bevorzugte Ausführungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die Auslenkung des benachbarten Piezo-Biegewandlers durch den Kompensationspuls bewirkt lokal an der dem benachbarten Piezo-Biegewandler zugeordneten Düse eine Fluidbewegung. Diese Fluidbewegung wirkt der Fluidbewegung entgegen, die sich infolge des Auslösepulses und der Bewegung des ausgelösten Piezo-Biegewandlers unmittelbar an der dem benachbarten Piezo-Biegewandler zugeordneten Düse einstellt. Die Fluidbewegungen kompensieren einander gegenseitig ganz oder teilweise. Ein Tropfenausstoß an der dem benachbarten Piezo-Biegewandler zugeordneten Düse (Nachbardüse) kommt nicht zustande. Eine Verfälschung des Druckbildes wird verhindert. Die nachteiligen Wirkungen des Übersprechens werden somit ausgeschaltet.
Es sind keine Trennwände (siehe EP 713773A) zwischen einander benachbarten Piezo-Biegewandlern oder spezielle Düsenformen erforderlich. Die Düsenplatte und die Wandung der Flüssigkeitskammer können einfach gestaltet sein. Fertigungs- und Montagekosten werden somit gering gehalten.
Ferner können einander benachbarte Piezo-Biegewandler so eng nebeneinander angeordnet werden, wie es die Düsenbreite gestattet. Es kann daher ein Druckkopf mit einer sehr hohen Auflösung erreicht werden.
Die engen Spalte zwischen dem Piezo-Biegewandler und den herkömmlich vorgesehenen Trennwänden entfallen. Während einer Aushol- oder Rückstellbewegung des Piezo-Biegewandlers kann somit das Nachströmen von Druckflüssigkeit seitlich vorbei an dem Piezo-Biegewandler schneller erfolgen. Ein weiterer Tropfenausstoß wird somit in kürzerem zeitlichen Abstand zu dem vorangehenden möglich. Die Druckfrequenz kann erhöht werden.
Die Piezo-Biegewandler können mit Auslösepulsen beaufschlagt werden, die eine Auslenkung des Piezo-Biegewandlers zu der zugeordneten Düse hin bewirken. Bevorzugt werden die Piezo-Biegewandler jedoch mit Auslöseimpulsen beaufschlagt, die eine Auslenkung des Piezo-Biegewandlers von der zugeordneten Düse weg bewirken. Die eigentliche Tropfenausstoßbewegung des Piezo-Biegewandlers besteht dann in dem Zurückschnellen der Piezostruktur aufgrund der während des Einwirkens des Auslösepulses und der damit verbundenen Auslenkung aufgebauten mechanischen Spannung. Eine solche Rückschnellbewegung ist im allgemeinen schneller als die Auslenkungsbewegung.
Die Auslenkung der benachbarten Piezo-Biegewandler und deren Festhalten bei den diesen zugeordneten Düsen sorgt dafür, dass die Düsen gegen die mit Druckflüssigkeit gefüllte Flüssigkeitskammer ganz oder teilweise strömungsmechanisch abgeschottet werden. Infolge dessen kann aus diesen Düsen kein Tropfen austreten. Eine Verfälschung des Druckbilds wird verhindert.
Bevorzugt werden die benachbarten Piezo-Biegewandler mit dem Schließ-Steuerimpuls dem zugeordneten Auslösepuls zeitlich vorangehend oder gleichzeitig beaufschlagt. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass die Abschottung beim Einsetzen der den Tropfen ausstoßenden Bewegung des mit dem Auslösepuls beaufschlagten Piezo-Biegewandlers bereits eingetreten ist.
Die benachbarten Piezo-Biegewandler können mit einem Schließ-Steuerimpuls beaufschlagt werden, dessen Amplitude der eines Auslösepulses nahekommt. Bevorzugt werden sie mit einem Schließ-Steuerimpuls einer Amplitude beaufschlagt, die höchstens ein Sechstel der Amplitude des Auslösepulses beträgt. Dies ermöglicht die Verwendung von Piezo-Biegewandlern zweipoliger Bauart, d.h. Piezo-Bimorph mit passiver Lage bzw. Monomorph. Da der Auslösepuls den Piezo-Biegewandler üblicherweise von der Düse weg auslenkt, sind Auslösepuls und Schließ-Steuerimpuls einander entgegengerichtet. Zweipolige Piezo-Biegewandler können aber eigentlich nur in einer Richtung, nämlich ihrer Vorzugsrichtung ausgelenkt werden. Bei geringer Amplitude ist aber auch bei zweipoligen Piezo-Biegewandlern eine Auslenkung gegen die Vorzugsrichtung möglich.
Sowohl bei den Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens mit Kompensationspulsen als auch bei der alternativen Ausführungsform mit Schließ-Steuerimpulsen wird bevorzugt, vor oder bei Inbetriebnahme des Piezo-Biegewandler Drop-on-Demand Druckkopfes ein Trimmverfahren durchzuführen. D.h. für jeden der Piezo-Biegewandler wird vor Inbetriebnahme Amplitude, Dauer und/oder Zeitverzögerung der Kompensationspulse bzw. Schließ-Steuerimpulse mit einem Trimmverfahren ermittelt, bei dem für vorgesehene Konstellationen von Auslösepulsen die jeweils angelegten Kompensationspulse bzw. Schließ-Steuerimpulse hinsichtlich Amplitude, Dauer und/oder Zeitverzögerung variiert und unter Messen des Tropfenausstoß- bzw. Übersprechverhaltens optimiert werden. Auf diese Weise kann Herstellungsungenauigkeiten bzw. Inhomogenitäten der Piezokeramik Rechnung getragen werden. Der Kompensationspuls wird individuell an den einzelnen Piezo-Biegewandlern angepasst. Auf diese Weise kann auch bei vorhandenen Herstellungsungenauigkeiten ein gleichmäßiger Tropfenausstoß an allen Düsen bzw. Piezo-Biegewandlern sichergestellt werden. Wenn das Trimmverfahren nicht nur mit einzelnen Auslösepulsen sondern mit Pulskombinationen, d.h. gleichzeitigem Auslösen mehrerer Piezo-Biegewandler in unterschiedlichen Konstellationen durchgeführt wird, kann dabei auch Wechselwirkungen von Herstellungs- bzw. Materialungenauigkeiten mehrerer Piezo-Biegewandler Rechnung getragen werden.
Bevorzugt werden bei dem Trimmverfahren ausschließlich Dauer und/oder Zeitverzögerung von Kompensationspulsen bzw. Schließ-Steuerimpulsen variiert. Dies ermöglicht, dass das Trimmverfahren bei geringem Aufwand durchgeführt wird. Ferner können die Piezo-Biegewandler ausschließlich bei den Spannungsamplituden betrieben werden, für die sie ausgelegt sind.
Die Messungen können im Rahmen des Trimmverfahrens mit einer von den Piezo-Biegewandlern unabhängigen Vorrichtung durchgeführt werden. Bevorzugt werden bei dem Trimmverfahren die Piezo-Biegewandler als Sensoren verwendet, indem Spannungen, die infolge des Auslösens eines Piezo-Biegewandlers, der dadurch hervorgerufenen Fluidbewegung und des Auslenkens der benachbarten Piezo-Biegewandler in diesen induziert werden, gemessen und zur Optimierung des Tropfenausstoß- bzw. Übersprechverhaltens ausgewertet werden. Dadurch lässt sich ohne zusätzlichen apparativen Aufwand und somit kostengünstig das Übersprechverhalten ermitteln. Dadurch, dass Effekte im Druckkopf selbst aufgenommen werden, kann das Übersprechverhalten besonders exakt ermittelt werden.
Bevorzugt werden die den ausgelösten Piezo-Biegewandlern benachbarten Piezo-Biegewandler im laufenden Betrieb mit Kompensationspulsen bzw. Schließ-Steuerimpulsen beaufschlagt, für die Amplitude, Dauer und/oder Zeitverzögerung ermittelt werden, indem Spannungen, die infolge des Auslösens eines Piezo-Biegewandlers, der dadurch hervorgerufenen Fluidbewegung und des Auslenkens der benachbarten Piezo-Biegewandler in diesen induziert werden, gemessen und verarbeitet werden. So dient ein benachbarter Piezo-Biegewandler nach Anlegen eines Auslösepulses zunächst als Sensor. Die aufgenommenen Daten werden ausgewertet und Amplitude, Dauer und/oder Zeitverzögerung des optimalen Kompensationspulses werden ermittelt. Dann dient der benachbarte Piezo-Biegewandler als Aktor und um die ermittelte Zeitverzögerung nach dem Auslösepuls wird der entsprechende Kompensationspuls an den benachbarten Piezo-Biegewandler angelegt. Bei der Auswertung können Wechselwirkungen zwischen den an mehreren Piezo-Biegewandlern aufgenommenen Daten berücksichtigt werden. Ebenfalls kann berücksichtigt werden, welche Piezo-Biegewandler gleichzeitig beaufschlagt werden.
Durch einen solchen Abgleich der Pulse beim Betrieb können neben den Unregelmäßigkeiten des Tropfenausstoßes, die durch Herstellungs- und Materialungenauigkeiten hervorgerufen sind, auch noch anders bedingte Unregelmäßigkeiten des Tropfenausstoßes durch eine Anpassung der Pulse ausgeglichen werden. So kann z.B. Unterschieden in den Temperaturbedingungen Rechnung getragen werden. Es können z.B. Unregelmäßigkeiten der strömungsmechanischen Anfangsbedingungen bei Beginn des Auslösepulses ausgeglichen werden, so etwa eine Restströmung infolge des vorherigen Tropfenausstoßes. Z.B. können auch Erschütterungen kompensiert werden. Der in den Betrieb integrierte Abgleich der Pulse führt somit zu einer erheblichen Verbesserung des Druckergebnisses, insbesondere zu einer weitgehenden Unabhängigkeit des Druckergebnisses von äußeren Einflüssen.
Der laufende Abgleich beim Betrieb des Piezo-Biegewandler Drop-on-Demand Druckkopfes kann erfindungsgemäß anstelle des Trimmens oder neben dem Trimmen vor Inbetriebnahme erfolgen.
Die Steuervorrichtung ist auf geeignete Weise ausgebildet, z.B. als Computer mit einer entsprechenden Steuersoftware. Bevorzugt ist die Steuervorrichtung als integrierter Schaltkreis ausgebildet.
Die Piezo-Biegewandler können z.B. als an beiden Enden eingespannte langgestreckte Piezostreifen ausgebildet sein (Piezo-Brückenwandler). Bevorzugt sind die Piezo-Biegewandler als einseitig eingespannte langgestreckte Zungen ausgebildet (Piezo-Zungenwandler). Weiter bevorzugt sind die den Piezo-Zungenwandlern zugeordneten Düsen im Bereich der freien Enden der Piezo-Zungenwandler angeordnet.
Die Piezo-Biegewandler können als Monomorphen,als Bimorphen mit je einer passiven Lage, als Bimorphen mit je zwei aktiven Lagen oder als Trimorphen ausgebildet sein. Ferner können sie den Längseffekt der Piezokeramik oder den Quereffekt der Piezokeramik ausnutzend ausgebildet sein. Sie können als Einzelschichtwandler oder als Mehrschichtwandler aufgebaut sein.
Bevorzugt sind die Piezo-Biegewandler als Bimorphen mit zwei aktiven Lagen oder als Trimorphen ausgebildet und ist die Steuervorrichtung so ausgebildet, dass die benachbarten Piezo-Biegewandler in die entgegensetzte Richtung ausgelenkt werden wie der ausgelöste Piezo-Biegewandler, indem die jeweils andere aktive Lage des Piezowandlers mit dem Kompensationspuls beaufschlagt wird. Dadurch wird die Gefahr der Zerstörung des Piezo-Biegewandlers ausgeschaltet. Diese bestünde, wenn die Auslenkung des benachbarten Piezo-Biegewandlers in die entgegengesetzte Richtung durch Anlegen einer entgegengesetzt polarisierten Spannung an dieselbe Lage eines Monomorphen erfolgen würde. Entgegen der Polarisationsrichtung kann eine Piezokeramik nur mit ca. 10 % der Maximalspannung beaufschlagt werden.
Die Düsen können so angeordnet sein, dass die Düsenachse parallel zu der Längsrichtung des Piezo-Biegewandlers verläuft und die Düse in der Verlängerung des Piezo-Biegewandlers angeordnet ist (Edgeshooter).
Die Düsen können auch so angeordnet sein, dass die Düsenachse senkrecht zu der Längsrichtung des Piezo-Biegewandlers und senkrecht zu dessen Biegeachse verläuft und die Düse im Bereich des freien Endes des Piezo-Biegewandlers angeordnet ist (Sideshooter).
Der Piezo-Druckkopf weist bevorzugt mindestens dreipolige Piezo-Biegewandler mit je zwei Piezokeramikschichten auf, und von der Steuervorrichtung werden die Auslösepulse an die eine Piezokeramikschicht und die Schließ-Steuerimpulse an die andere Piezokeramikschicht des Piezo-Biegewandlers angelegt. Auf diese Weise wird erreicht, dass auch der Schließ-Steuerimpuls eine größere Amplitude aufweisen kann, ohne dass die Gefahr einer Zerstörung des Piezo-Biegewandlers besteht, wie dies bei einem Monomorphen der Fall wäre.
Es können auch Muster von Pulsen vorgesehen sein, bei denen nicht nur die einem ausgelösten Piezo-Biegewandler unmittelbar benachbarten Piezo-Biegewandler, sondern auch die übernächsten oder überübernächsten Piezo-Biegewandler mit Kompensationspulsen, Schließ-Steuerimpulsen oder modifizierten Auslösepulsen beaufschlagt werden.
Ausführungsformen der Erfindung werden in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:
  • Figuren 1a bis 1e schematisch die Arbeitsweise eines mit dem erfindungsgemäßen Verfahren angesteuerten Piezo-Biegewandler-Drop-on-Demand Druckkopfes;
  • Figuren 2a bis 2d schematisch die Arbeitsweise eines mit der alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens angesteuerten Piezo-Biegewandler Drop-on-Demand Druckkopfes bzw. eines nach diesem Verfahren arbeitenden erfindungsgemäßen Piezo-Biegewandler Drop-on-Demand Druckkopfes;
  • Figur 3 schematisch den Aufbau eines erfindungsgemäßen Piezo-Biegewandler Drop-on-Demand Druckkopfes;
  • Figuren 4a bis 4d schematisch den Aufbau von Piezo-Biegewandlern mit unterschiedlichen Schichtanordnungen gemäß unterschiedlichen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Piezo-Biegewandler Drop-on-Demand Druckkopfes;
  • Figuren 5a und 5b schematisch den Aufbau von Piezo-Biegewandlern mit unterschiedlichen Kontaktierungsanordnungen gemäß unterschiedlichen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Piezo-Biegewandler Drop-on-Demand Druckkopfes;
  • Figur 6 schematisch den Aufbau eines Piezo-Biegewandlers mit einer Mehrschichtanordnung gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Piezo-Biegewandler Drop-on-Demand Druckkopfes;
  • Figur 7 in perspektivischer Darstellung drei als Bimorph aufgebaute Piezo-Biegewandler mit dreipoliger Kontaktierung;
  • Figur 8 schematisch im Querschnitt einen als Bimorph aufgebauten Piezo-Biegewandler mit dreipoliger Kontaktierung;
  • Figur 9 schematisch die Arbeitsweise eines Piezo-Biegewandlers beim Ausstoßen eines Tropfens zusammen mit dem zugehörigen Verlauf der an dem Piezo-Biegewandler anliegenden Spannung; und
  • Figuren 10a und 10b schematisch Aufbau und Anordnung eines Piezo-Zungenwandlers bzw. eines Piezo-Brückenwandlers.
    • Aus den Figuren 1a bis 1e ist das Prinzip des erfindungsgemäßen Verfahrens ersichtlich. Jede der Figuren zeigt schematisch einen Ausschnitt eines Piezo-Biegewandler Drop-on-Demand Druckkopfes. In einer Düsenplatte 1 sind in Reihe drei senkrecht zur Plattenebene verlaufende Düsen 11 vorgesehen. Parallel zu der Düsenplatte 1 sind drei Piezo-Biegewandler 2 in einer Reihe parallel nebeneinander derart angeordnet, dass ihre nicht eingespannten freien Enden 21 jeweils einer der Düsen 11 gegenüberstehen. Jeder der Piezo-Biegewandler 2 ist um eine parallel zu der Düsenplatte 1 bzw. senkrecht zu den Düsen 11 verlaufende Biegeachse biegbar.
    Aus jeder der Figuren 1a bis 1e ist die Stellung der drei Piezo-Biegewandler 2 in einem anderen Stadium der Bewegungsfolge ersichtlich, die abläuft, wenn der mittlere der drei Piezo-Biegewandler 2 mit einem Auslösepuls beaufschlagt wird.
    In Figur 1a sind alle drei Piezo-Biegewandler 2 in Ruhestellung.
    In Figur 1b ist der mittlere Piezo-Biegewandler 2 infolge des Einwirkens des Auslösepulses in der Auslenkungsbewegung, so dass dessen freies Ende 21 von der zugeordneten Düse 11 wegbewegt wird (vgl. Pfeil).
    In Figur 1c ist der Auslösepuls abgeschlossen, die auslenkende Spannung wirkt nicht mehr, und der mittlere Piezo-Biegewandler 2 schnellt infolge der beim Auslenken in der Struktur aufgebauten mechanischen Spannungen zurück, so dass das freie Ende 21 zu der zugeordneten Düse 11 hin bewegt wird (vgl. Pfeil).
    In Figur 1d sind die beiden äußeren Piezo-Biegewandler 2 mit dem Kompensationspuls beaufschlagt und werden infolgedessen ausgelenkt, so dass deren freie Enden 21 von den jeweils zugeordneten Düsen 11 wegbewegt werden (vgl. Pfeile), während der mittlere Piezo-Biegewandler 2 weiter infolge der mechanischen Spannungen zurückschnellt, so dass dessen freies Ende 21 zu der zugeordneten Düse 11 hin bewegt wird (vgl. Pfeil). Die von dem mittleren Piezo-Biegewandler 2 zu den den äußeren Piezo-Biegewandlern 2 zugeordneten Düsen 11 hin verdrängte Flüssigkeit wird infolge der Auslenkungsbewegungen der äußeren Piezo-Biegewandler 2 von den zugeordneten Düsen 11 weggesaugt und tritt nicht aus den Düsen 11 aus. Es kommt daher nicht zu einer Verfälschung des Druckbildes.
    In Figur le sind auch die Kompensationspulse abgeschlossen bzw. in der abklingenden Phase und die äußeren Piezo-Biegewandler 2 schnellen infolge der mechanischen Spannungen zurück, so dass deren freie Enden 21 zu den zugeordneten Düsen 11 hin bewegt werden (vgl. Pfeil). Infolge der geringeren Amplitude der Kompensationspulse bzw. einer geeigneten Abklingflanke führt die Rückschnellbewegung der äußeren Piezo-Biegewandler 2 nicht zu einer Überwindung der Oberflächenspannung an den zugeordneten Düsen 11 und damit nicht zu einem Tropfenaustritt.
    Es werden konkrete Ausführungsbeispiele beschrieben.
    Es wird ein Druckkopf mit Aktoren aus Piezokeramik verwendet. Ein Piezo-Biegewandler 2 hat eine Länge von 5 mm, eine Höhe von 0,32 mm und eine Breite von 0,4 mm. Die freie Länge beträgt 3,2 mm. Die Düsenplatte ist aus Silizium und weist eine Dicke von 400 µm auf. Der Düsendurchmesser beträgt 60 µm. Die Düsenkanallänge beträgt 380 µm. Der Abstand zwischen der Lamelle, d.h. dem Piezo-Biegewandler in Ruhestellung, und der Düsenplatte beträgt 20 µm. Als Testmedium zum Verdrucken wird Diethylsuccinat verwendet.
    Gemäß einer Ausführungsform arbeitet die Ansteuerung mit den folgenden Pulsen:
  • Auslösepuls:
  • Impulsbreite 50 µs, Rechteckimpuls, Amplitude 55 V,
  • Kompensationspuls:
  • lmpulsbreite 17 µs, Rechteckimpuls, Amplitude 55 V,
  • Zeitverzögerung zum Auslöseimpuls: 67 µs
    • Gemäß einer anderen Ausführungsform arbeitet die Ansteuerung mit den folgenden Pulsen:
  • Auslösepuls:
  • lmpulsbreite 50 µs, Rechteckimpuls, Amplitude 55 V
  • Kompensationspuls:
  • Impulsbreite 7 µs, Rechteckimpuls, Amplitude 55 V,
  • Zeitverzögerung zum Auslöseimpuls: 64 µs
    • Aus den Figuren 2a bis 2d ist das Prinzip des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß der alternativen Ausführungsform ersichtlich. Jede der Figuren zeigt schematisch einen Ausschnitt eines Piezo-Biegewandler Drop-on-Demand Druckkopfes. In einer Düsenplatte 1 sind in Reihe drei senkrecht zur Plattenebene verlaufende Düsen 11 vorgesehen. Parallel zu der Düsenplatte 1 sind drei Piezo-Biegewandler 2 in einer Reihe parallel nebeneinander derart angeordnet, dass ihre nicht eingespannten freien Enden 21 jeweils einer der Düsen 11 gegenüberstehen.
    Jeder der Piezo-Biegewandler 2 ist um eine parallel zu der Düsenplatte 1 bzw. senkrecht zu den Düsen 11 verlaufende Biegeachse biegbar.
    Aus jeder der Figuren 2a bis 2d ist die Stellung der drei Piezo-Biegewandler 2 in einem anderen Stadium der Bewegungsfolge ersichtlich, die abläuft, wenn der mittlere der drei Piezo-Biegewandler 2 mit einem Auslösepuls beaufschlagt wird.
    In Figur 2a sind alle drei Piezo-Biegewandler 2 in Ruhestellung.
    In Figur 2b ist der mittlere Piezo-Biegewandler 2 infolge des Einwirkens des Auslösepulses in der Auslenkungsbewegung, so dass dessen freies Ende 21 von der zugeordneten Düse 11 wegbewegt wird (vgl. Pfeil). Gleichzeitig sind die beiden äußeren Piezo-Biegewandler 2 mit dem Schließ-Steuerimpuls beaufschlagt und werden infolgedessen ausgelenkt, so dass deren freie Enden 21 zu den jeweils zugeordneten Düsen 11 hin bewegt werden (vgl. Pfeile). Dabei werden die beiden äußeren Piezo-Biegewandler 2 so weit zu den diesen zugeordneten Düsen 11 hin bewegt, dass die Düsen 11 gegen die mit Druckflüssigkeit gefüllte Flüssigkeitskammer ganz oder teilweise strömungsmechanisch abgeschottet werden.
    In Figur 2c ist der Auslösepuls abgeschlossen, die auslenkende Spannung wirkt nicht mehr, und der mittlere Piezo-Biegewandler 2 schnellt infolge der beim Auslenken in der Struktur aufgebauten mechanischen Spannungen zurück, so dass das freie Ende 21 zu der zugeordneten Düse 11 hin bewegt wird (vgl. Pfeil). Dadurch wird an der dem mittleren Piezo-Biegewandler 2 zugeordneten Düse 11 der Tropfenausstoß bewirkt. Die beiden äußeren Piezo-Biegewandler 2 sind weiterhin mit dem Schließ-Steuerimpuls beaufschlagt. Deren freie Enden 21 werden infolgedessen weiter in einer Stellung nahe den jeweils zugeordneten Düsen 11 gehalten. Dabei werden die den beiden äußeren Piezo-Biegewandlern 2 zugeordneten Düsen 11 weiterhin gegen die mit Druckflüssigkeit gefüllte Flüssigkeitskammer ganz oder teilweise strömungsmechanisch abgeschottet. Infolgedessen kann die Rückschnellbewegung des mittleren Piezo-Biegewandlers 2 zwar zu einer Strömungsbewegung im Bereich der den äußeren Piezo-Biegewandlern 2 zugeordneten Düsen 11 führen, infolge der strömungsmechanischen Abschottung kommt es aber an diesen Düsen 11 nicht zu einem Tropfenaustritt.
    In Figur 2d, ist der mittlere Piezo-Biegewandler 2 infolge der beim Auslenken in der Struktur aufgebauten mechanischen Spannungen vollständig in seine Ausgangslage zurückgeschnellt. Die beiden äußeren Piezo-Biegewandler 2 werden nicht mehr weiter mit dem Schließ-Steuerimpuls beaufschlagt und sind infolgedessen ebenfalls infolge der beim Auslenken in der Struktur aufgebauten mechanischen Spannungen vollständig in ihre Ausgangslagen zurückgeschnellt.
    Aus Figur 3 ist schematisch der Aufbau eines erfindungsgemäßen Piezo-Biegewandler Drop-on-Demand Druckkopfes ersichtlich. Die Düsenplatte 1 und die Piezo-Biegewandler 2 betreffend entspricht der Aufbau der Darstellung gemäß Figuren 1a bis 1e, wobei mehr Düsen 11 und Piezo-Biegewandler 2 dargestellt sind. Jeder der Piezo-Biegewandler 2 ist über eine Signalleitung 4 an eine Steuervorrichtung 3 angeschlossen. Die Steuervorrichtung 3 ist so gestaltet, dass entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren mit jedem Auslösepuls zeitlich verzögert Kompensationspulse an die dem ausgelösten Piezo-Biegewandler 2 benachbarten Piezo-Biegewandler 2 abgegeben werden. Dies ist mit den Pfeilen entlang den Signalleitungen 4 angedeutet. Die Steuervorrichtung 3 ist als integrierte Schaltung ausgebildet.
    Aus den Figuren 4a bis 4d, 5a und 5b sowie 6 sind unterschiedliche Typen von Piezo-Biegewandlern ersichtlich, die bei unterschiedlichen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Piezo-Biegewandler Drop-on-Demand Druckkopfes vorgesehen sind. Alle dargestellten Piezo-Biegewandler 2 sind jeweils in Seitenansicht mit dem eingespannten Ende auf der linken Seite dargestellt. Die Achse, um die der Piezo-Biegewandler 2 gebogen wird, verläuft jeweils senkrecht zur Zeichnungsebene.
    Aus Figur 4a ist ein Piezo-Bimorph mit passiver Lage ersichtlich. Der Piezo-Biegewandler 2 besteht aus zwei Schichten von Piezokeramik, einer aktiven Lage 22 und einer passiven Lage 23. Nur an die aktive Lage 22 wird eine Spannung U angelegt, so dass deren Länge verändert wird. Da die Länge der passiven Lage 23 konstant bleibt, kommt es zu einer Biegung des Piezo-Biegewandlers 2.
    Aus Figur 4b ist ein Piezo-Monomorph ersichtlich, bei dem die passive Lage 23 durch eine nicht aus Piezokeramik bestehende Lage 24 ersetzt ist.
    Aus Figur 4c ist ein Piezo-Bimorph ersichtlich, bei dem zwei aktive Lagen 22 vorhanden sind. Diese sind entgegengesetzt polarisiert und werden mit entgegengesetzt polarisierter Spannung U beaufschlagt, so dass sich die eine Lage verkürzt und die andere verlängert.
    Aus Figur 4d ist ein Piezo-Trimorph ersichtlich, bei dem zwei aktive Lagen 22 vorhanden sind, zwischen denen eine nicht aus Piezokeramik bestehende Lage 24 angeordnet ist. Ein solcher Aufbau ermöglicht größere Auslenkungen bei gleicher Spannung U.
    Aus Figur 5a ist ein Aufbau ersichtlich, bei dem der Quereffekt der Piezokeramik genutzt wird. Die Polarisation der Piezokeramik verläuft in Richtung senkrecht zu den Lagen. Eine entlang dieser Polarisation angelegte positive Spannung U bewirkt eine Dehnung des Materials in Polarisationsrichtung. Wegen der mechanischen Querkontraktion erfolgt gleichzeitig eine Kontraktion in Längsrichtung des Piezo-Biegewandlers 2, der wegen der starren anderen Schicht zur Biegung führt.
    Aus Figur 5b ist ein Aufbau ersichtlich, bei dem der Längseffekt der Piezokeramik genutzt wird. Die Polarisation der Piezokeramik verläuft in Längsrichtung des Piezo-Biegewandlers 2. Eine entlang dieser Polarisation angelegte positive Spannung bewirkt eine Dehnung des Materials in Polarisationsrichtung. Wegen der starren anderen Schicht kommt es zur Biegung des Piezo-Biegewandlers 2.
    Aus Figur 6 ist ein Mehrschichtaufbau einer Piezokeramiklage ersichtlich. Anstelle einer einheitlich polarisierten und an den zwei entgegengesetzten Enden mit Kontakten versehenen Schicht sind mehrere Schichten vorgesehen, die jeweils abwechselnd mit entgegengesetzter Polarisation versehen sind. Zwischen den Schichten sind abwechselnd an den Plus- bzw. an den Minuspol angeschlossene Kontakte vorgesehen. Auf diese Weise wird bei geringer Baugröße ein großer Längseffekt der Piezokeramik erzielt.
    Jede der aus den Figuren 4a bis 4d ersichtlichen Bauformen mit Längseffekt gemäß Figur 5a, ggf. Mehrschichtaufbau gemäß Figur 6, oder mit Quereffekt gemäß Figur 5b kann für die Piezo-Biegewandler des Piezo-Biegewandler Drop-on-Demand Druckkopfes verwendet werden.
    Aus den Figuren 7 und 8 ist ersichtlich, wie die dreipolige Kontaktierung eines als Bimorph aufgebauten Piezo-Biegewandlers 2 ausgebildet ist. Aus Figur 8 ist im Querschnitt ein Bimorph-Piezo-Biegewandler 2 mit dreipoliger Kontaktierung ersichtlich, der als Mehrschicht-Piezo-Biegewandler ausgebildet ist. Der Piezo-Biegewandler 2 weist eine obere und eine untere aktive Lage 22 auf.
    Der Bimorph-Piezo-Biegewandler 2 ist über seine gesamte Dicke aus Schichten von Piezokeramik aufgebaut. Benachbarte Schichten sind jeweils mit entgegengesetzter Polarisation versehen. Zwischen den Schichten sind jeweils Kontaktfolien 26 angeordnet. Jede zweite der Kontaktfolien 26 ist an dem einen Ende des Piezo-Biegewandlers 2 an eine Massekontaktbrücke angeschlossen. Die Massekontaktbrücke ist an den Massekontakt 27 angeschlossen, der an der Oberseite des Piezo-Biegewandlers 2 mit einem Abstand zu dem anderen Ende des Piezo-Biegewandlers 2 angeordnet ist. Der Massekontakt 27 ist über eine Signalleitung 4 an die Steuervorrichtung 3 (hier nicht gezeigt) angeschlossen. Die übrigen Kontaktfolien 26 sind den beiden aktiven Lagen 22 zugeordnet. Im Bereich der oberen aktiven Lage 22 sind diese Kontaktfolien 26 an eine an dem anderen Ende des Piezo-Biegewandlers 2 verlaufende Kontaktbrücke angeschlossen, die an einen ersten Signalkontakt 28 angeschlossen ist, der an der Oberseite des Piezo-Biegewandlers 2 nahe dem anderen Ende des Piezo-Biegewandlers 2 angeordnet ist. Der erste Signalkontakt 27 ist über eine Signalleitung 4 an die Steuervorrichtung 3 (hier nicht gezeigt) angeschlossen. Im Bereich der unteren aktiven Lage 22 sind diese Kontaktfolien 26 an eine an dem anderen Ende des Piezo-Biegewandlers 2 verlaufende weitere Kontaktbrücke angeschlossen, die an einen zweiten Signalkontakt 29 angeschlossen ist, der an der Unterseite des Piezo-Biegewandlers 2 nahe dem anderen Ende des Piezo-Biegewandlers 2 angeordnet ist. Der zweite Signalkontakt 29 ist über eine Signalleitung 4 an die Steuervorrichtung 3 (hier nicht gezeigt) angeschlossen.
    Aus Figur 7 ist in perspektivischer Darstellung die räumliche Anordnung von Massekontakt 27, erstem Signalkontakt 28 und zweitem Signalkontakt 29 ersichtlich. Insbesondere ist ersichtlich, dass der Massekontakt 27 und der erste Signalkontakt 28 beide an der Oberseite des Piezo-Biegewandlers 2 angeordnet sind und gegeneinander isoliert sind.
    Aus Figur 9 ist für einen Auslösepuls der zeitliche Verlauf der unmittelbar an der Piezokeramik anliegenden Spannung während der Auslenkphase, während der Phase des Zurückschnellens des Piezo-Biegewandlers und während der anschließenden Phase des Ausschwingens des Piezo-Biegewandlers ersichtlich.
    Aus Figur 10a ist schematisch Aufbau und Anordnung eines erfindungsgemäß verwendeten Piezo-Zungenwandlers ersichtlich.
    Aus Figur 10b ist schematisch Aufbau und Anordnung eines erfindungsgemäß verwendeten Piezo-Brückenwandlers ersichtlich.

    Claims (19)

    1. Verfahren zum Ansteuern eines Piezo-Druckkopfes zum Ausstoßen von Flüssigkeitstropfen im Drop-on-Demand-Betrieb, welcher Piezo-Druckkopf eine Düsenplatte mit in Reihe in einer einzigen Flüssigkeitskammer angeordneten Düsen und jeweils einen jeder Düse zugeordneten stabförmigen Piezo-Biegewandler aufweist, wobei jeder der Piezo-Biegewandler mit einer dem gewünschten Druckbild entsprechenden Sequenz von jeweils eine Tropfenausstoßbewegung bewirkenden Auslösepulsen beaufschlagt wird, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Abschalten des Auslösepulses für den den Tropfenausstoß bewirkenden Piezo-Biegewandler benachbarte Piezo-Biegewandler mit einem gegenüber dem Auslösepuls schwächeren Impuls derart zeitverzögert beaufschlagt werden, dass diese eine zu der des den Tropfenausstoß bewirkenden Piezo-Biegewandlers gegenläufige Bewegung geringerer Auslenkung ausführen.
    2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der schwächere Impuls mit einer im Vergleich zu dem Auslösepuls geringeren Amplitude ausgeführt wird.
    3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der schwächere Impuls mit einer im Vergleich zu dem Auslösepuls geringeren Dauer ausgeführt wird.
    4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Betrag der geringeren Auslenkung abhängig ist von der Anzahl der zwischen den zu den auslösenden benachbarten Piezo-Biegewandlern befindlichen, den Tropfenausstoß bewirkenden Piezo-Biegewandlern.
    5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die-Piezo-Biegewandler in zwei Gruppen zeitlich versetzt mit Auslösepulsen beaufschlagt werden, wobei nebeneinanderliegende Piezo-Biegewandler jeweils unterschiedlichen Gruppen zugeordnet werden.
    6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Piezo-Biegewandler in einer einzigen Gruppe mit unterschiedlichen Auslösepulsen beaufschlagt werden und die Auslösepulse der ausgelösten Piezo-Biegewandler davon abhängig sind, ob beide, einer oder keiner der benachbarten Piezo-Biegewandler ebenfalls ausgelöst wird bzw. werden.
    7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei gleichzeitigem Auslösen einer Anzahl nebeneinanderliegender Piezo-Biegewandler diese mit einem Auslösepuls geringerer Amplitude beaufschlagt werden, als wenn eine kleinere Anzahl der nebeneinanderliegenden Piezo-Biegewandler gleichzeitig ausgelöst wird.
    8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass gleichzeitig ausgelöste, nebeneinanderliegende Piezo-Biegewandler mit Impulsen beaufschlagt werden, die eine sanft abfallende Flanke aufweisen.
    9. Verfahren zum Ansteuern eines Piezo-Druckkopfes zum Ausstoßen von Flüssigkeitstropfen im Drop-on-Demand-Betrieb, welcher Piezo-Druckkopf eine Düsenplatte mit in Reihe in einer einzigen Flüssigkeitskammer angeordneten Düsen und jeweils einen jeder Düse zugeordneten stabförmigen Piezo-Biegewandler aufweist, wobei jeder der Piezo-Biegewandler mit einer dem gewünschten Druckbild entsprechenden Sequenz von jeweils eine Tropfenausstoßbewegung bewirkenden Auslösepulsen beaufschlagt wird,
      dadurch gekennzeichnet, dass jedem Auslösepuls zugeordnet jeder zu dem damit beaufschlagten benachbarte Piezo-Biegewandler mit einem Schließ-Steuerimpuls beaufschlagt wird derart, dass der benachbarte Piezo-Biegewandler zu der ihm zugeordneten Düse hin ausgelenkt wird zum Verschließen der Düse gegen Austritt von Flüssigkeit und für eine Dauer die Düse verschließend gehalten wird.
    10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Schließ-Steuerimpuls eine Amplitude hat, die höchstens ein Sechstel der Amplitude des Auslösepulses beträgt.
    11. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass vor Inbetriebnahme des Piezo-Druckkopfes für jeden der Piezo-Biegewandler Amplitude, Dauer und/oder Zeitverzögerung der Schließ-Steuerimpulse mit einem Trimmverfahren ermittelt werden, bei dem für vorgesehene Konstellationen von Auslösepulsen die jeweils angelegten Schließ-Steuerimpulse hinsichtlich Amplitude, Dauer und/oder Zeitverzögerung variiert und unter Messen des Tropfenausstoß- bzw. Übersprechverhaltens optimiert werden.
    12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Trimmverfahren ausschließlich Dauer und/oder Zeitverzögerung der Schließ-Steuerimpulse variiert werden.
    13. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Trimmverfahren die Piezo-Biegewandler als Sensoren verwendet werden, indem Spannungen, die infolge des Auslösens eines Piezo-Biegewandlers, der dadurch hervorgerufenen Fluidbewegung und des Auslenkens der benachbarten Piezo-Biegewandler in diesen induziert werden, gemessen und zur Optimierung des Tropfenausstoß- bzw. Übersprechverhaltens ausgewertet werden.
    14. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die benachbarten Piezo-Biegewandler im laufenden Betrieb mit Schließ-Steuerimpulsen beaufschlagt werden, für die Amplitude, Dauer und/oder Zeitverzögerung ermittelt werden, indem Spannungen, die infolge des Auslösens eines Piezo-Biegewandlers, der dadurch hervorgerufenen Fluidbewegung und des Auslenkens der benachbarten Piezo-Biegewandler in diesen induziert werden, gemessen und verarbeitet werden.
    15. Piezo-Druckkopf zum Ausstoßen von Flüssigkeitstropfen im Drop-on-Demand-Betrieb, mit
      einer Düsenplatte (1) mit in Reihe in einer einzigen Flüssigkeitskammer angeordneten Düsen (11) und jeweils einem jeder Düse (11) zugeordneten stabförmigen Piezo-Biegewandler (2),
      einer Steuereinrichtung (3) zum Beaufschlagen der Piezo-Biegewandler (2) mit einer dem gewünschten Druckbild entsprechenden Sequenz von jeweils eine Tropfenausstoßbewegung bewirkenden Auslösepulsen,
      dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (3) nach dem Abschalten des Auslösepulses für einen den Tropfenausstoß bewirkenden Piezo-Biegewandler (2) zu diesem benachbarte Piezo-Biegewandler (2) mit einem gegenüber dem Auslösepuls schwächeren Impuls derart zeitverzögert beaufschlagt, dass diese eine zu der Bewegung des den Tropfenausstoß bewirkenden Piezo-Biegewandler (2) gegenläufige Bewegung ausführen.
    16. Piezo-Druckkopf zum Ausstoßen von Flüssigkeitstropfen im Drop-on-Demand-Betrieb, mit
      einer Düsenplatte (1) mit in Reihe in einer einzigen Flüssigkeitskammer angeordneten Düsen (11) und jeweils einem jeder Düse (11) zugeordneten stabförmigen Piezo-Biegewandler (2),
      einer Steuereinrichtung (3) zum Beaufschlagen der Piezo-Biegewandler (2) mit einer dem gewünschten Druckbild entsprechenden Sequenz von jeweils eine Tropfenausstoßbewegung bewirkenden Auslösepulsen,
      dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (3) jedem Auslösepuls zugeordnet jeden zu dem damit beaufschlagten benachbarten Piezo-Biegewandler (2) mit einem Schließ-Steuerimpuls beaufschlagt, von dem der benachbarte Piezo-Biegewandler (2) zu der ihm zugeordneten Düse (11) hin ausgelenkt wird zum Verschließen der Düse (11) gegen Austritt von Flüssigkeit und für eine Dauer die Düse (11) verschließend gehalten wird.
    17. Piezo-Druckkopf nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Piezo-Biegewandler (2) mindestens dreipolig ist mit je zwei aktiven Lagen (22) aus Piezokeramik, und dass die Steuereinrichtung (3) die Auslösepulse an die eine aktive Lage (22) und die Schließ-Steuerimpulse an die andere aktive Lage (22) anlegt.
    18. Piezo-Druckkopf nach einem der Ansprüche 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Piezo-Biegewandler (2) als Piezo-Zungenwandler ausgebildet sind.
    19. Piezo-Druckkopf nach einem der Ansprüche 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Piezo-Biegewandler (2) als Piezo-Brückenwandler ausgebildet sind.
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    Cited By (1)

    * Cited by examiner, † Cited by third party
    Publication number Priority date Publication date Assignee Title
    US7625053B2 (en) 2005-03-29 2009-12-01 Toshiba Tec Kabushiki Kaisha Ink jet recording apparatus

    Families Citing this family (58)

    * Cited by examiner, † Cited by third party
    Publication number Priority date Publication date Assignee Title
    WO2002026419A1 (de) 2000-09-25 2002-04-04 Generis Gmbh Verfahren zum herstellen eines bauteils in ablagerungstechnik
    DE10047614C2 (de) * 2000-09-26 2003-03-27 Generis Gmbh Vorrichtung zum schichtweisen Aufbau von Modellen
    DE10047615A1 (de) * 2000-09-26 2002-04-25 Generis Gmbh Wechselbehälter
    DE10049043A1 (de) * 2000-10-04 2002-05-02 Generis Gmbh Verfahren zum Entpacken von in ungebundenem Partikelmaterial eingebetteten Formkörpern
    DE10117875C1 (de) 2001-04-10 2003-01-30 Generis Gmbh Verfahren, Vorrichtung zum Auftragen von Fluiden sowie Verwendung einer solchen Vorrichtung
    DE10134188A1 (de) 2001-07-13 2003-01-23 Heidelberger Druckmasch Ag Tintenstrahl-Drucksystem
    DE10222167A1 (de) 2002-05-20 2003-12-04 Generis Gmbh Vorrichtung zum Zuführen von Fluiden
    DE10224981B4 (de) 2002-06-05 2004-08-19 Generis Gmbh Verfahren zum schichtweisen Aufbau von Modellen
    US7807077B2 (en) * 2003-06-16 2010-10-05 Voxeljet Technology Gmbh Methods and systems for the manufacture of layered three-dimensional forms
    DE10327272A1 (de) * 2003-06-17 2005-03-03 Generis Gmbh Verfahren zum schichtweisen Aufbau von Modellen
    JP4059168B2 (ja) * 2003-08-14 2008-03-12 ブラザー工業株式会社 インクジェット記録装置、インクジェット記録方法及びプログラム
    DE102004008168B4 (de) * 2004-02-19 2015-12-10 Voxeljet Ag Verfahren und Vorrichtung zum Auftragen von Fluiden und Verwendung der Vorrichtung
    JP4069123B2 (ja) * 2005-02-16 2008-04-02 東芝テック株式会社 インクジェット記録装置
    JP4815249B2 (ja) * 2005-03-29 2011-11-16 東芝テック株式会社 インクジェット記録装置
    DE102006038858A1 (de) 2006-08-20 2008-02-21 Voxeljet Technology Gmbh Selbstaushärtendes Material und Verfahren zum schichtweisen Aufbau von Modellen
    US8191982B2 (en) * 2006-10-12 2012-06-05 The Technology Partnership Plc Liquid projection apparatus
    ITMO20070098A1 (it) * 2007-03-20 2008-09-21 Ingegneria Ceramica S R L Testina di stampa per decorazioni di piastrelle.
    US10226919B2 (en) 2007-07-18 2019-03-12 Voxeljet Ag Articles and structures prepared by three-dimensional printing method
    DE102007050679A1 (de) 2007-10-21 2009-04-23 Voxeljet Technology Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Fördern von Partikelmaterial beim schichtweisen Aufbau von Modellen
    EP2058129A1 (de) 2007-11-09 2009-05-13 Nederlandse Organisatie voor toegepast- natuurwetenschappelijk onderzoek TNO Tröpfchentrennungsvorrichtung
    EP2058131A1 (de) 2007-11-09 2009-05-13 Nederlandse Organisatie voor toegepast- natuurwetenschappelijk onderzoek TNO Tröpfchenauswahlmechanismus
    EP2058130A1 (de) * 2007-11-09 2009-05-13 Nederlandse Organisatie voor toegepast- natuurwetenschappelijk onderzoek TNO Tröpfchenauswahlmechanismus
    GB0820714D0 (en) * 2008-11-12 2008-12-17 Xaar Technology Ltd Method and apparatus for droplet deposition
    JP2013517971A (ja) 2010-01-29 2013-05-20 ヒューレット−パッカード デベロップメント カンパニー エル．ピー． 圧電プリントヘッド内のクロストーク低減
    DE102010006939A1 (de) 2010-02-04 2011-08-04 Voxeljet Technology GmbH, 86167 Vorrichtung zum Herstellen dreidimensionaler Modelle
    US8757750B2 (en) * 2010-03-12 2014-06-24 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Crosstalk reduction in piezo printhead
    DE102010013732A1 (de) 2010-03-31 2011-10-06 Voxeljet Technology Gmbh Vorrichtung zum Herstellen dreidimensionaler Modelle
    DE102010014969A1 (de) 2010-04-14 2011-10-20 Voxeljet Technology Gmbh Vorrichtung zum Herstellen dreidimensionaler Modelle
    DE102010015451A1 (de) 2010-04-17 2011-10-20 Voxeljet Technology Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen dreidimensionaler Objekte
    DE102010056346A1 (de) 2010-12-29 2012-07-05 Technische Universität München Verfahren zum schichtweisen Aufbau von Modellen
    DE102011007957A1 (de) 2011-01-05 2012-07-05 Voxeljet Technology Gmbh Vorrichtung und Verfahren zum Aufbauen eines Schichtenkörpers mit wenigstens einem das Baufeld begrenzenden und hinsichtlich seiner Lage einstellbaren Körper
    DE102012004213A1 (de) 2012-03-06 2013-09-12 Voxeljet Technology Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen dreidimensionaler Modelle
    WO2013132747A1 (ja) 2012-03-08 2013-09-12 コニカミノルタ株式会社 圧電デバイス、超音波探触子、液滴吐出装置および圧電デバイスの製造方法
    DE102012010272A1 (de) 2012-05-25 2013-11-28 Voxeljet Technology Gmbh Verfahren zum Herstellen dreidimensionaler Modelle mit speziellen Bauplattformen und Antriebssystemen
    DE102012012363A1 (de) 2012-06-22 2013-12-24 Voxeljet Technology Gmbh Vorrichtung zum Aufbauen eines Schichtenkörpers mit entlang des Austragbehälters bewegbarem Vorrats- oder Befüllbehälter
    DE102012020000A1 (de) 2012-10-12 2014-04-17 Voxeljet Ag 3D-Mehrstufenverfahren
    DE102013004940A1 (de) 2012-10-15 2014-04-17 Voxeljet Ag Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von dreidimensionalen Modellen mit temperiertem Druckkopf
    DE102012022859A1 (de) 2012-11-25 2014-05-28 Voxeljet Ag Aufbau eines 3D-Druckgerätes zur Herstellung von Bauteilen
    DE102013003303A1 (de) 2013-02-28 2014-08-28 FluidSolids AG Verfahren zum Herstellen eines Formteils mit einer wasserlöslichen Gussform sowie Materialsystem zu deren Herstellung
    US20140333703A1 (en) * 2013-05-10 2014-11-13 Matthews Resources, Inc. Cantilevered Micro-Valve and Inkjet Printer Using Said Valve
    DE102013018182A1 (de) 2013-10-30 2015-04-30 Voxeljet Ag Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von dreidimensionalen Modellen mit Bindersystem
    DE102013018031A1 (de) 2013-12-02 2015-06-03 Voxeljet Ag Wechselbehälter mit verfahrbarer Seitenwand
    DE102013020491A1 (de) 2013-12-11 2015-06-11 Voxeljet Ag 3D-Infiltrationsverfahren
    EP2886307A1 (de) 2013-12-20 2015-06-24 Voxeljet AG Vorrichtung, Spezialpapier und Verfahren zum Herstellen von Formteilen
    DE102014004692A1 (de) 2014-03-31 2015-10-15 Voxeljet Ag Verfahren und Vorrichtung für den 3D-Druck mit klimatisierter Verfahrensführung
    DE102014007584A1 (de) 2014-05-26 2015-11-26 Voxeljet Ag 3D-Umkehrdruckverfahren und Vorrichtung
    KR102288589B1 (ko) 2014-08-02 2021-08-12 복셀젯 아게 특히 냉간 주조 방법에 사용되는 방법 및 주조 몰드
    DE102015006533A1 (de) 2014-12-22 2016-06-23 Voxeljet Ag Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von 3D-Formteilen mit Schichtaufbautechnik
    DE102015006363A1 (de) 2015-05-20 2016-12-15 Voxeljet Ag Phenolharzverfahren
    DE102015011503A1 (de) 2015-09-09 2017-03-09 Voxeljet Ag Verfahren zum Auftragen von Fluiden
    DE102015011790A1 (de) 2015-09-16 2017-03-16 Voxeljet Ag Vorrichtung und Verfahren zum Herstellen dreidimensionaler Formteile
    DE102015015353A1 (de) 2015-12-01 2017-06-01 Voxeljet Ag Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von dreidimensionalen Bauteilen mittels Überschussmengensensor
    US11639057B2 (en) 2018-05-11 2023-05-02 Matthews International Corporation Methods of fabricating micro-valves and jetting assemblies including such micro-valves
    MX2020012076A (es) 2018-05-11 2021-03-25 Matthews Int Corp Estructuras de electrodos para microvalvulas para su uso en ensambles de chorros.
    US10994535B2 (en) 2018-05-11 2021-05-04 Matthews International Corporation Systems and methods for controlling operation of micro-valves for use in jetting assemblies
    JP7431751B2 (ja) 2018-05-11 2024-02-15 マシューズ インターナショナル コーポレイション 噴射アセンブリで使用する封止マイクロバルブのシステムおよび方法
    US11794476B2 (en) 2018-05-11 2023-10-24 Matthews International Corporation Micro-valves for use in jetting assemblies
    WO2021212110A1 (en) 2020-04-17 2021-10-21 Eagle Engineered Solutions, Inc. Powder spreading apparatus and system

    Citations (2)

    * Cited by examiner, † Cited by third party
    Publication number Priority date Publication date Assignee Title
    JPH01271248A (ja) * 1988-04-25 1989-10-30 Seiko Epson Corp インクジェットヘッド
    EP0553153B1 (de) * 1990-10-18 1996-04-24 Xaar Limited Betriebsverfahren für ein vielkanaliges gerät zum niederschlag von tröpfchen

    Family Cites Families (17)

    * Cited by examiner, † Cited by third party
    Publication number Priority date Publication date Assignee Title
    DE2527647C3 (de) * 1975-06-20 1981-06-25 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Mit Flüssigkeitströpfchen arbeitendes Schreibgerät
    US4201995A (en) * 1978-12-04 1980-05-06 Xerox Corporation Coincidence gate ink jet with increased operating pressure window
    US4199769A (en) * 1978-12-04 1980-04-22 Xerox Corporation Coincidence gate ink jet with increased operating pressure window
    US4383264A (en) * 1980-06-18 1983-05-10 Exxon Research And Engineering Co. Demand drop forming device with interacting transducer and orifice combination
    DE3114224A1 (de) * 1981-04-08 1982-11-04 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Mit fluessigkeitstroepfchen arbeitendes schreibgeraet
    DE3114192A1 (de) * 1981-04-08 1982-10-28 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Mit fluessigkeitstroepfchen arbeitendes schreibgeraet
    DE3114259A1 (de) * 1981-04-08 1982-11-04 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Mit fluessigkeitstroepfchen arbeitendes schreibgeraet
    JPS63101758A (ja) 1986-10-20 1988-05-06 Toshiba Corp 自動化学分析装置
    JPH0224143A (ja) * 1988-07-13 1990-01-26 Seiko Epson Corp インクジェットヘッド
    JPH02266943A (ja) * 1989-04-07 1990-10-31 Fujitsu Ltd インクジェットヘッド
    JPH02301444A (ja) * 1989-05-16 1990-12-13 Seiko Epson Corp インクジェットヘッド
    JPH08108533A (ja) * 1994-10-06 1996-04-30 Sharp Corp インクジェットヘッド、その使用方法およびその製造方法
    CH688960A5 (de) * 1994-11-24 1998-06-30 Pelikan Produktions Ag Tropfenerzeuger fuer Mikrotropfen, insbesondere fuer einen Ink-Jet-Printer.
    DE69616665T2 (de) * 1995-07-03 2002-08-01 Oce Tech Bv Tintenstrahldruckkopf
    EP0752312B1 (de) * 1995-07-03 2001-11-07 Océ-Technologies B.V. Tintenstrahldruckkopf
    CH691049A5 (de) * 1996-10-08 2001-04-12 Pelikan Produktions Ag Verfahren zum Ansteuern von Piezoelementen in einem Druckkopf eines Tropfenerzeugers.
    US6239821B1 (en) * 1997-07-15 2001-05-29 Silverbrook Research Pty Ltd Direct firing thermal bend actuator ink jet printing mechanism

    Patent Citations (2)

    * Cited by examiner, † Cited by third party
    Publication number Priority date Publication date Assignee Title
    JPH01271248A (ja) * 1988-04-25 1989-10-30 Seiko Epson Corp インクジェットヘッド
    EP0553153B1 (de) * 1990-10-18 1996-04-24 Xaar Limited Betriebsverfahren für ein vielkanaliges gerät zum niederschlag von tröpfchen

    Cited By (1)

    * Cited by examiner, † Cited by third party
    Publication number Priority date Publication date Assignee Title
    US7625053B2 (en) 2005-03-29 2009-12-01 Toshiba Tec Kabushiki Kaisha Ink jet recording apparatus

    Also Published As

    Publication number Publication date
    US6460979B1 (en) 2002-10-08
    CN1266783A (zh) 2000-09-20
    DE19911399A1 (de) 2000-09-28
    EP1036660A1 (de) 2000-09-20
    JP2000296619A (ja) 2000-10-24
    CN1182962C (zh) 2005-01-05
    DE19911399C2 (de) 2001-03-01

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