EP3888801A1

EP3888801A1 - Medienausgabevorrichtung und verfahren zu einem betrieb einer medienausgabevorrichtung

Info

Publication number: EP3888801A1
Application number: EP21162899.5A
Authority: EP
Inventors: Sieghard Amann; Stefan Schmock; Leon JAMPOLSKI; Gustav Sieber; Jan DOEPNER
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2020-03-30
Filing date: 2021-03-16
Publication date: 2021-10-06
Also published as: DE102020204132A1

Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Medienausgabevorrichtung, insbesondere einem Sprüh- oder Druckkopf, für ein Medienauftragungssystem (10a), mit zumindest einem Medienausgabeelement (40a), insbesondere einer Membran, das dazu vorgesehen ist, zu einer gezielten Ausgabe eines Mediums schwingend angeregt zu werden, mit zumindest einem Aktuatorelement (44a), insbesondere einem Piezoaktor, zu einer Anregung des Medienausgabeelements (40a), und mit zumindest einer Steuer- und/oder Regeleinheit (48a) zu einer Ansteuerung des Aktuatorelements (44a).Es wird vorgeschlagen, dass die Steuer- und/oder Regeleinheit (48a) dazu eingerichtet ist, zumindest einen Ansteuerungsparameter des Aktuatorelements (44a) hinsichtlich einer Bildung eines auflösungsoptimierten Punktes mittels des ausgegebenen Mediums, insbesondere dynamisch, anzupassen.

Description

Stand der Technik

Es ist bereits eine Medienausgabevorrichtung für ein Medienauftragungssystem, mit zumindest einem Medienausgabeelement, das dazu vorgesehen ist, zu einer gezielten Ausgabe eines Mediums schwingend angeregt zu werden, mit zumindest einem Aktuatorelement zu einer Anregung des Medienausgabeelements und mit zumindest einer Steuer- und/oder Regeleinheit zu einer Ansteuerung des Aktuatorelements, vorgeschlagen worden.

Offenbarung der Erfindung

Die Erfindung geht aus von einer Medienausgabevorrichtung, insbesondere einem Sprüh- oder Druckkopf, für ein Medienauftragungssystem, mit zumindest einem Medienausgabeelement, insbesondere einer Membran, das dazu vorgesehen ist, zu einer gezielten Ausgabe eines Mediums schwingend angeregt zu werden, mit zumindest einem Aktuatorelement, insbesondere einem Piezoaktor, zu einer Anregung des Medienausgabeelements und mit zumindest einer Steuer- und/oder Regeleinheit zu einer Ansteuerung des Aktuatorelements.
Es wird vorgeschlagen, dass die Steuer- und/oder Regeleinheit dazu eingerichtet ist, zumindest einen Ansteuerungsparameter des Aktuatorelements hinsichtlich einer Bildung eines auflösungsoptimierten Punktes mittels des ausgegebenen Mediums, insbesondere dynamisch, anzupassen.
Unter "vorgesehen" soll insbesondere speziell ausgelegt und/oder speziell ausgestattet verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt, insbesondere das Medienausgabeelement, zu einer bestimmten Funktion, insbesondere zur gezielten Ausgabe des Mediums schwingend angeregt zu werden, vorgesehen ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt. Unter "eingerichtet" soll insbesondere speziell programmiert, speziell ausgelegt und/oder speziell ausgestattet verstanden werden, insbesondere hinsichtlich eines elektrischen und/oder elektronischen Bauteils, insbesondere der Steuer- und/oder Regeleinheit. Darunter, dass das Bauteil zu einer bestimmten Funktion, insbesondere den Ansteuerungsparameter hinsichtlich einer Bildung eines auflösungsoptimierten Punktes mittels des ausgegebenen Mediums anzupassen, eingerichtet ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Bauteil diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt. Unter einer "Steuer- und/oder Regeleinheit" soll insbesondere eine Einheit mit zumindest einer Steuerelektronik verstanden werden. Unter einer "Steuerelektronik" soll insbesondere eine Einheit mit einer Prozessoreinheit und mit einer Speichereinheit sowie mit einem in der Speichereinheit gespeicherten Betriebsprogramm verstanden werden. Unter einem "Ansteuerungsparameter" eines elektrischen und/oder elektronischen Bauteils, insbesondere des Aktuatorelements, soll insbesondere ein Parameter eines elektrischen und/oder elektronischen Signals verstanden werden, welches zu einer Ansteuerung des Bauteils vorgesehen ist. Insbesondere ist eine Änderung des Parameters an dem oder über das Bauteil erkennbar und/oder erfassbar. Beispielsweise ist der Ansteuerungsparameter als ein elektrischer Strom, insbesondere eine Amplitude des elektrischen Stroms, als eine elektrische Spannung, insbesondere eine Amplitude der elektrischen Spannung, als eine Frequenz, als eine Periodendauer o. dgl. ausgebildet.
Vorzugsweise ist die Medienausgabevorrichtung, insbesondere das Medienausgabeelement dazu vorgesehen, mittels des Mediums zumindest einen Punkt auf eine Oberfläche aufzutragen, insbesondere zu sprühen und/oder zu drucken. Unter einem "auflösungsoptimierten Punkt" soll insbesondere ein aus dem Medium gebildeter Punkt auf der Oberfläche verstanden werden, welche hinsichtlich einer Menge des Mediums, insbesondere eines als Farbe ausgebildeten Mediums, pro Flächenanteil optimiert ist. Bevorzugterweise soll der auflösungsoptimierte Punkt nicht als mathematischer Punkt verstanden werden. Vorzugsweise ist der auflösungsoptimierte und/oder mittels der Medienausgabeeinheit zu erzeugende und/oder erzeugte Punkt als eine zumindest im Wesentlichen runde, zusammenhängende und/oder geschlossene Fläche ausgebildet, die insbesondere aus einer Schicht des Mediums auf der Oberfläche gebildet ist. Vorzugsweise ist ein Ausgabeelement, insbesondere das Medienausgabeelement, dazu vorgesehen, zu einer Erzeugung des auflösungsoptimierten Punktes, mindestens 90%, vorzugsweise mindestens 95% und bevorzugt mindestens 97%, eines ausgegebenen Mediums innerhalb eines vorgegebenen Winkelbereichs auszugeben, welcher eine Querschnittsfläche des Punktes auf der Oberfläche aufspannt. Bevorzugt ist die Steuer- und/oder Regeleinheit dazu eingerichtet, über eine Anpassung des Ansteuerungsparameters das Medium mittels des Medienausgabeelements derart zu zerstäuben, dass sich das ausgegebene Medium zumindest im Wesentlichen vollständig gezielt und/oder gerichtet innerhalb des Winkelbereichs und/oder der Querschnittsfläche des Punktes verteilt. Besonders bevorzugt ist die Steuer- und/oder Regeleinheit nicht dazu eingerichtet, über eine Anpassung des Ansteuerungsparameters eine ungerichtete Zerstäubung des Mediums in eine Umgebung des Medienausgabeelements zu bewirken. Besonders bevorzugt sind/ist die Medienausgabevorrichtung und/oder das Medienauftragungssystem zu einer Ausgabe des Mediums, insbesondere einer Farbe, vorgesehen. Vorzugsweise sind/ist die Medienausgabevorrichtung und/oder das Medienauftragungssystem nicht zu einer Verwendung in einem medizinischen Bereich vorgesehen und unterscheiden/unterscheidet sich bevorzugt von medizinischen Vorrichtungen und/oder Systemen. Bevorzugterweise sind/ist die Medienausgabevorrichtung und/oder das Medienauftragungssystem zu einer gezielten und/oder gerichteten Ausbringung des Mediums vorgesehen, beispielsweise zu einem Druck und/oder einer Darstellung von komplexen Objekten. Vorzugsweise sind/ist die Medienausgabevorrichtung und/oder das Medienauftragungssystem nicht zu einem Zerstäuben des Mediums in einer Umgebung vorgesehen. Unter einer "dynamischen Anpassung" eines Parameters, insbesondere des Ansteuerungsparameters, soll insbesondere verstanden werden, dass der Parameter während eines Betriebs, insbesondere zwischen zwei aufeinanderfolgenden Anregungen des Medienausgabeelements mittels des Aktuatorelements, kontinuierlich oder periodisch in Abhängigkeit von zumindest einer erfassten und/oder ermittelten Regelkenngröße angepasst wird, insbesondere um ein vorgegebenes Verhältnis eines Werts des Parameters und eines Werts der Regelkenngröße zu erreichen und/oder beizubehalten. Vorzugsweise ist die Steuer- und/oder Regeleinheit dazu eingerichtet, den Ansteuerungsparameter in Abhängigkeit von der Regelkenngröße, insbesondere dynamisch, anzupassen. Beispielsweise ist die Regelkenngröße als eine Phasenverschiebung eines Schwingungssignals, als eine Frequenz, als ein elektrischer Strom, als eine elektrische Spannung, als eine ermittelte Admittanz o. dgl. des Medienausgabeelements und/oder des Aktuatorelements ausgebildet. Insbesondere ist die Steuer- und/oder Regeleinheit dazu eingerichtet, die Regelkenngröße des Medienausgabeelements und/oder des Aktuatorelements zu erfassen. Bevorzugt umfasst die Steuer- und/oder Regeleinheit zumindest ein Erfassungselement zu einer Erfassung der Regelkenngröße des Medienausgabeelements und/oder des Aktuatorelements. Vorzugsweise ist das Erfassungselement zumindest teilweise an dem Medienausgabeelement, dem Aktuatorelement und/oder zumindest einem Leitungselement der Steuer- und/oder Regeleinheit angeordnet. Insbesondere ist das Leitungselement zu einer zumindest elektrischen Verbindung mit dem Medienausgabeelement und/oder dem Aktuatorelement vorgesehen. Besonders bevorzugt ist das Leitungselement dazu vorgesehen, das elektrische und/oder elektronische Signal, welches insbesondere den Anregungsparameter aufweist, zu einer Ansteuerung des Aktuatorelements an das Aktuatorelement zu übertragen. Bevorzugt ist zumindest ein Referenzwert der Regelkenngröße und/oder des Ansteuerungsparameters, wie beispielsweise ein Wert der Admittanz, ein elektrischer Strom, eine elektrische Spannung o. dgl., in der Steuer- und/oder Regeleinheit hinterlegt. Insbesondere ist die Steuer- und/oder Regeleinheit dazu eingerichtet, den Ansteuerungsparameter in Abhängigkeit von dem hinterlegten Referenzwert, insbesondere in Abhängigkeit von einem Verhältnis und/oder einer Differenz eines erfassten Werts des Ansteuerungsparameters und/oder der Regelkenngröße und dem Referenzwert, den Ansteuerungsparameter, insbesondere dynamisch, anzupassen, beispielsweise zwischen zwei aufeinanderfolgenden Anregungen des Aktuatorelements.
Vorzugsweise ist das Medienausgabeelement zumindest teilelastisch, insbesondere elastisch verformbar, ausgebildet, insbesondere zu Schwingungen anregbar. Bevorzugt ist das Medium mittels der Ausgabeöffnungen bei einer Schwingung des Medienausgabeelements ausbringbar. Die Ausgabeöffnungen sind insbesondere als eine Perforation bzw. Lochung des Medienausgabeelements ausgebildet. Das Medienausgabeelement ist insbesondere als eine Ultraschallmembran, als eine Ultraschallplatte o. dgl. ausgebildet. Das Medienausgabeelement ist in einer Haupterstreckungsebene des Medienausgabeelements betrachtet bevorzugt kreisflächenförmig ausgebildet. Unter einer "Haupterstreckungsebene" einer Baueinheit, insbesondere des Medienausgabeelements, soll insbesondere eine Ebene verstanden werden, welche parallel zu einer größten Seitenfläche eines kleinsten gedachten Quaders ist, welcher die Baueinheit gerade noch vollständig umschließt, und insbesondere durch den Mittelpunkt des Quaders verläuft. Alternativ ist denkbar, dass das Medienausgabeelement in der Haupterstreckungsebene des Medienausgabeelements betrachtet ellipsenflächenförmig, polygonal, beispielsweise quadratflächenförmig oder dreiecksflächenförmig, o. dgl. ausgebildet ist. Bevorzugt umfasst die Medienausgabevorrichtung zumindest ein Aktuatorelement, das dazu vorgesehen ist, das Medienausgabeelement zur gezielten Ausgabe des Mediums schwingend anzuregen. Vorzugsweise ist das Aktuatorelement als ein Piezoelement, insbesondere als ein Piezokristall, ausgebildet. Insbesondere ändert das als Piezoelement ausgebildete Aktuatorelement in Folge eines Anlegens einer elektrischen Spannung an das Aktuatorelement seine Form, was insbesondere durch eine mechanische Kopplung des Aktuatorelements mit dem Medienausgabeelement zu einer Schwingung des Medienausgabeelements führt. Alternativ ist vorstellbar, dass das Aktuatorelement als ein MEMS-Aktor (Mikro-elektromechanisches-System-Aktor), als ein Ultraschallkonverter oder als ein anderes, einem Fachmann als sinnvoll erscheinendes Aktuatorelement ausgebildet ist.
Vorzugsweise umfasst das Medienausgabeelement zumindest eine Mittelachse. Bevorzugt ist das Medienausgabeelement dazu vorgesehen, bei einer Anregung mittels des Aktuatorelements konzentrische Schwingungen um die Mittelachse des Medienausgabeelements auszuführen. Insbesondere ist das Medienausgabeelement derart ausgebildet, dass sich bei einer Anregung mittels des Aktuatorelements eine Verformung des Medienausgabeelements in konzentrischen Wellen um die Mittelachse zu einem äußeren Randbereich des Medienausgabeelements ausbreitet. Insbesondere begrenzt der äußere Randbereich das Medienausgabeelement in der Haupterstreckungsebene des Medienausgabeelements betrachtet. Vorzugsweise ist das Aktuatorelement kreisringförmig ausgebildet und an dem Medienausgabeelement angeordnet. Bevorzugt ist das Aktuatorelement koaxial zu dem Medienausgabeelement um die Mittelachse des Medienausgabeelements angeordnet. Insbesondere entspricht die Mittelachse des Medienausgabeelements einer Mittelachse des Aktuatorelements, welche insbesondere zumindest im Wesentlichen senkrecht zu einer Haupterstreckungsebene des Aktuatorelements ausgerichtet ist.
Vorzugsweise ist das Medienausgabeelement dazu vorgesehen, das Medium bei einer Schwingung über einen Kontakt mit einem Medienübertragungselement des Medienübertragungssystems aufzunehmen und während der Schwingung in eine Ausgaberichtung des Medienausgabeelements und/oder in einem kegelförmigen Ausgabebereich auszugeben. Insbesondere sind/ist die Ausgaberichtung und/oder eine Mittelachse des kegelförmigen Ausgabebereichs zumindest im Wesentlichen parallel zu der Mittelachse des Medienausgabeelements ausgerichtet. Unter "im Wesentlichen parallel" soll insbesondere eine Ausrichtung einer Geraden, einer Ebene oder einer Richtung, insbesondere der Ausgaberichtung und/oder der Mittelachse des kegelförmigen Ausgabebereichs, relativ zu einer anderen Geraden, einer anderen Ebene oder einer Bezugsrichtung, insbesondere der Mittelachse des Medienausgabeelements, verstanden werden, wobei die Gerade, die Ebene oder die Richtung gegenüber der anderen Geraden, der anderen Ebene oder der Bezugsrichtung, insbesondere in einer Projektionsebene betrachtet, eine Abweichung von insbesondere kleiner als 8°, vorteilhaft kleiner als 5° und besonders vorteilhaft kleiner als 2°, aufweist. Bevorzugt umfasst das Medienausgabeelement zumindest eine Aufnahmefläche und zumindest eine Ausgabefläche. Vorzugsweise sind die Aufnahmefläche und die Ausgabefläche entlang der Mittelachse des Medienausgabeelements betrachtet an zwei hintereinander angeordneten Außenseiten des Medienausgabeelements angeordnet. Insbesondere ist die Ausgabefläche an einer in Ausgaberichtung zeigenden Seite des Medienausgabeelements angeordnet. Bevorzugt ist die Aufnahmefläche an einer der Ausgabefläche abgewandten Seite des Medienausgabeelements angeordnet. Vorzugsweise sind die Aufnahmefläche und die Ausgabefläche zumindest teilweise zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Mittelachse des Medienausgabeelements ausgebildet und/oder ausgerichtet. Vorzugsweise ist die Aufnahmefläche dazu vorgesehen, mit dem Medienübertragungselement zu einer Aufnahme des Mediums bei einer Schwingung des Medienausgabeelements zusammenzuwirken, wobei insbesondere das Medienausgabeelement über die Aufnahmefläche zumindest teilweise an dem Medienübertragungselement anliegt.
Besonders bevorzugt ist das Medium als eine Farbe, insbesondere ein Pigmentgemisch, eine Lösung von Pigmenten o. dgl., ausgebildet. Vorzugsweise ist die Medienausgabevorrichtung zu einer Verwendung mit der Farbe, insbesondere zu einer gerichteten und/oder geregelten Abgabe der Farbe, vorgesehen. Bevorzugt ist die Medienausgabevorrichtung dazu vorgesehen, den auflösungsoptimierten Punkt auf der Oberfläche mittels der ausgegebenen Farbe zu bilden. Es ist auch denkbar, dass das Medium als ein von einer Farbe verschiedenes Fluid, wie beispielsweise einem Pflegemittel, einem Lack, einem Düngemittel, einem Pflanzenschutzmittel o. dgl., ausgebildet ist. Vorzugsweise ist die Medienausgabevorrichtung, insbesondere das Medienausgabeelement, zu einer Verwendung mit einem als nicht-newtonschen Fluid ausgebildeten Medium vorgesehen. Besonders bevorzugt ist die Medienausgabevorrichtung und/oder das Medienauftragungssystem nicht zu einer medizinischen Anwendung vorgesehen und/oder verschieden von einer medizinischen Vorrichtung ausgebildet. Vorzugsweise ist die Medienausgabevorrichtung und/oder das Medienauftragungssystem zu einem Sprühen und/oder Drucken von flüssigen Medien, insbesondere Farbe, vorgesehen.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Medienausgabevorrichtung kann, insbesondere hinsichtlich einer Position des ausgegebenen Mediums, ein vorteilhaft genaues Auftragen des Mediums, insbesondere einer Farbe, erreicht werden. Es kann ein über die Medienausgabevorrichtung gedrucktes und/oder gesprühtes Motiv mit einer vorteilhaft hohen Auflösung ermöglicht werden. Es kann eine durchgehend vorteilhaft gleichmäßige Verteilung des ausgegebenen Mediums ermöglicht werden. Es kann eine vorteilhaft genaue und umgebungsspezifische Steuerung des Aktuatorelements erreicht werden, insbesondere da der Ansteuerungsparameter bei sich verändernden Umgebungsbedingungen, wie Temperatur, Feuchtigkeit, Druck o. dgl., mittels der Steuer- und/oder Regeleinheit hinsichtlich einer hohen Auflösung des gedruckten und/oder gesprühten Punktes angepasst werden kann.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass das Aktuatorelement dazu vorgesehen ist, das Medienausgabeelement mit einem sinusförmigen oder sinusähnlichen Signal anzuregen, wobei der Ansteuerungsparameter als eine Funktionskenngröße des sinusförmigen oder sinusähnlichen Signals ausgebildet ist. Es kann eine vorteilhaft einfache und direkte Strommessung an dem Aktuatorelement und/oder dem Medienausgabeelement ermöglicht werden, insbesondere zu einer Bestimmung einer Resonanzfrequenz des Aktuatorelements und/oder des Medienausgabeelements für eine dynamische Anpassung des Ansteuerungsparameters. Es können Überschwinger des elektrischen Stroms vorteilhaft vermieden werden, welche beispielsweise bei einer Ansteuerung mittels Rechteck-Signalen auftreten können. Unter einer "Funktionskenngröße" eines elektrischen und/oder elektronischen Signals, insbesondere des sinusförmigen oder sinusähnlichen Signals, soll insbesondere eine Kenngröße aus einer Vielzahl an Kenngrößen verstanden werden, welche das elektrische und/oder elektronische Signal eindeutig beschreiben. Die Funktionskenngröße des sinusförmigen oder sinusähnlichen Signals ist beispielsweise als eine Frequenz, als eine Periodendauer, als eine Amplitude, als eine Phasenverschiebung, als eine Stufenbreite, insbesondere des sinusähnlichen Signals, o. dgl. ausgebildet.
Zudem wird vorgeschlagen, dass das Aktuatorelement eine kreisringförmige Grundfläche aufweist, deren maximale Erstreckung zwischen 15 mm und 25 mm, insbesondere zwischen 16mm und 22 mm, bevorzugt zwischen 18 mm und 20 mm und besonders bevorzugt zumindest im Wesentlichen 20 mm, beträgt. Es kann ein Medienausgabeelement mit vorteilhaft guten Eigenschaften hinsichtlich einer gerichteten und gleichmäßigen Ausgabe des Mediums, insbesondere der Farbe, ermöglicht werden. Es kann eine vorteilhaft kompakte Bauweise ermöglicht werden, insbesondere hinsichtlich einer Abstimmung der Resonanzfrequenzen von Medienausgabeelement und Aktuatorelement. Vorzugsweise umschließt das Aktuatorelement einen Ausgabebereich des Medienausgabeelements, über den das Medium ausgegeben wird, in zumindest einer Schnittebene, insbesondere der Haupterstreckungsebene des Medienausgabeelements und/oder des Aktuatorelements, betrachtet zumindest im Wesentlichen vollständig. Bevorzugt ist das Aktuatorelement derart angeordnet, dass die Haupterstreckungsebene des Aktuatorelements zumindest im Wesentlichen senkrecht zu der Haupterstreckungsebene des Medienausgabeelements angeordnet ist. Bevorzugt weist das Medienausgabeelement eine, insbesondere zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Mittelachse des Medienausgabeelements ausgerichtete, maximale Quererstreckung auf, welche insbesondere einem Wert aus einem Wertebereich zwischen 10 mm und 30 mm, vorzugsweise zwischen 13 mm und 26 mm und bevorzugt zwischen 16 mm und 22 mm, entspricht. Bevorzugt weist die kreisringförmige Grundfläche des Aktuatorelements einen, insbesondere zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Mittelachse des Medienausgabeelements ausgerichteten, Innendurchmesser auf, welcher insbesondere einem Wert aus einem Wertebereich zwischen 4 mm und 28 mm, vorzugsweise zwischen 6 mm und 20 mm und bevorzugt zwischen 8 mm und 15 mm, entspricht. In einer bevorzugten Ausgestaltung umfasst die Medienausgabevorrichtung zumindest ein weiteres Aktuatorelement, welches zumindest im Wesentlichen baugleich, insbesondere identisch, zu dem Aktuatorelement ausgebildet ist. Vorzugsweise ist die Steuer- und/oder Regeleinheit dazu eingerichtet, das Aktuatorelement und das weitere Aktuatorelement mittels genau eines elektrischen und/oder elektronischen Signals, insbesondere über den gleichen Ansteuerungsparameter, anzusteuern. Bevorzugt liegen das Aktuatorelement und das weitere Aktuatorelement an dem Medienausgabeelement an. Vorzugsweise liegt das Aktuatorelement an der Ausgabefläche des Medienausgabeelements an, wobei insbesondere das weitere Aktuatorelement an der Aufnahmefläche des Medienausgabeelements anliegt. Besonders bevorzugt sind das Aktuatorelement und das weitere Aktuatorelement koaxial zueinander angeordnet, insbesondere um die Mittelachse des Medienausgabeelements.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Steuer- und/oder Regeleinheit dazu eingerichtet ist, den als Anregungsfrequenz ausgebildeten Ansteuerungsparameter zu einer Einstellung einer Größe des auszugebenden Punktes anzupassen. Es kann eine vorteilhaft einfache und direkte Einstellung der Größe des auszugebenden Punktes ermöglicht werden. Bei einem Betrieb des Aktuatorelements außerhalb der Resonanzfrequenz kann über das Medium vorteilhaft ein kleinerer Punkt realisiert werden als bei einem Betrieb mit der Resonanzfrequenz. Vorzugsweise ist die Steuer- und/oder Regeleinheit dazu eingerichtet, zu einer Vergrößerung des auszugebenden Punktes den als Anregungsfrequenz ausgebildeten Ansteuerungsparameter des Aktuatorelements auf die Resonanzfrequenz zu regeln. Bevorzugt ist die Steuer- und/oder Regeleinheit dazu eingerichtet, zu einer Vergrößerung des auszugebenden Punktes den als Anregungsfrequenz ausgebildeten Ansteuerungsparameter des Aktuatorelements auf einen von der Resonanzfrequenz verschiedenen Wert zu regeln. Bevorzugt ist die Steuer- und/oder Regeleinheit dazu eingerichtet, eine Resonanzfrequenz eines Systems aus Medienausgabeelement und Aktuatorelement zu ermitteln. Beispielsweise ist die Steuer- und/oder Regeleinheit dazu eingerichtet, die Resonanzfrequenz des Systems in Abhängigkeit eines Maximums der Admittanz und/oder eines Nullpunktes eines Phasenwinkels zwischen Medienausgabeelement und Aktuatorelement zu ermitteln. Vorzugsweise ist die Steuer- und/oder Regeleinheit dazu eingerichtet, die Admittanz über den Quotienten aus einem elektrischen Strom und einer elektrischen Spannung zu berechnen, welche insbesondere mittels der Steuer- und/oder Regeleinheit erfassbar sind. Vorzugsweise ist das Medienausgabeelement dazu vorgesehen, zu einer Einstellung der Größe des auszugebenden Punktes einen maximalen Ausgabewinkel des Mediums anzupassen, welcher um die Mittelachse des Medienausgabeelements in Ausgaberichtung einen Ausgabekegel aufspannt, innerhalb dessen das Medium zumindest im Wesentlichen vollständig ausgegeben wird. Bevorzugt ist der Ausgabebereich zumindest im Wesentlichen vollständig innerhalb des Ausgabekegels angeordnet. Es ist auch denkbar, dass die Steuer- und/oder Regeleinheit dazu eingerichtet ist, den als Anregungsfrequenz ausgebildeten Anregungsparameter auf eine Antiresonanz-Frequenz des Aktuatorelements und/oder des Medienausgabeelements anzupassen und/oder zu regeln.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Steuer- und/oder Regeleinheit dazu eingerichtet ist, das Aktuatorelement zu einer Ausgabe des Punktes derart anzusteuern, dass das Medienausgabeelement innerhalb einer Anregungszeit zwischen 2 und 200, vorzugsweise zwischen 10 und 150 und bevorzugt zwischen 30 und 100, Schwingungen ausführt. Es kann über das ausgegebene Medium ein vorteilhaft gefüllter Punkt ermöglicht werden, insbesondere mit einer vorteilhaft hohen Deckkraft bezüglich der bedruckten/besprühten Oberfläche. Über eine Variation der Anzahl an Schwingungen innerhalb der Anregungszeit können mit einem ausgegebenen/auszugebenden Medium verschiedene Farbtöne realisiert werden. Unter einer "Anregungszeit" soll insbesondere eine Länge eines Zeitraums verstanden werden, in dem das Medienausgabeelement mittels des Aktuatorelements zu einer Ausgabe des Punktes angeregt wird. Insbesondere ist die Steuer- und/oder Regeleinheit dazu eingerichtet, eine Anregung des Medienausgabeelements mittels des Aktuatorelements zwischen zwei aufeinanderfolgenden Anregungszeiten zumindest zeitweise auszusetzen, insbesondere zu einer Bewegung der Medienausgabeeinheit und/oder des Medienauftragungssystems durch einen Benutzer und/oder eine externe Einheit. Vorzugsweise ist die Steuer- und/oder Regeleinheit dazu eingerichtet, eine Deckkraft des Punktes auf der Oberfläche in Abhängigkeit der Schwingungen des Medienausgabeelements innerhalb einer Anregungszeit einzustellen. Besonders bevorzugt ist die Steuer- und/oder Regeleinheit dazu eingerichtet, das Aktuatorelement zu einer Ausgabe eines deckenden Punktes auf der Oberfläche derart anzusteuern, dass das Medienausgabeelement innerhalb einer Anregungszeit mindestens 50, vorzugsweise mindestens 100 und bevorzugt mindestens 150, Schwingungen ausführt. Vorzugsweise ist die Steuer- und/oder Regeleinheit dazu eingerichtet, das Aktuatorelement zu einer Ausgabe des Punktes derart anzusteuern, dass das Medienausgabeelement innerhalb einer Anregungszeit mindestens 2, vorzugsweise mindestens 10 und bevorzugt mindestens 30, Schwingungen ausführt.
Zudem wird vorgeschlagen, dass das Medienausgabeelement eine Vielzahl von Ausgabeöffnungen mit einem maximalen Ausgabeöffnungsdurchmesser aufweist, der einem Wert aus einem Wertebereich von 10 µm bis 60 µm, vorzugsweise von 15 µm bis 40 µm, bevorzugt von zumindest im Wesentlichen 20 µm bis 30 µm und besonders bevorzugt von zumindest im Wesentlichen 30 µm, entspricht, wobei die Steuer- und/oder Regeleinheit dazu eingerichtet ist, den Ansteuerungsparameter derart anzupassen, dass das über das Aktuatorelement angeregte Medienausgabeelement mit einer maximalen Geschwindigkeit zwischen 0,5 m/s und 7 m/s, vorzugsweise zwischen 0,7 m/s und 5 m/s und bevorzugt zwischen 0,9 m/s und 3 m/s, schwingt. Es kann eine vorteilhaft gerichtete Ausgabe des Mediums, insbesondere der Farbe, über das Medienausgabeelement erreicht werden. Es kann ein vorteilhaft hoher Anteil des ausgegebenen Mediums auf einen vorteilhaft kleinen Auftragungsbereich verteilt werden. Es kann ein Vernebeln des Mediums mittels des Ausgabeelements vorteilhaft verhindert werden. Bevorzugt erstrecken sich die Ausgabeöffnungen über eine maximale Dicke des Medienausgabeelements, insbesondere von der Ausgabefläche zu der Aufnahmefläche. Vorzugsweise sind die Ausgabeöffnungen, insbesondere die Ausgabeöffnungen begrenzende Innenflächen des Medienausgabeelements, jeweils von der Ausgabefläche und der Aufnahmefläche begrenzt. Insbesondere weisen die Ausgabeöffnungen an einer der Ausgabefläche zugewandten Seite der Ausgabeöffnungen jeweils eine andere Querschnittsfläche auf als an einer der Aufnahmefläche zugewandten Seite der Ausgabeöffnungen. Besonders bevorzugt weisen die Ausgabeöffnungen an der der Ausgabefläche zugewandten Seite eine kleinere Querschnittsfläche auf als an der der Aufnahmefläche zugewandten Seite der Ausgabeöffnungen. Vorzugsweise spannen die die Ausgabeöffnungen begrenzenden Innenflächen an der der Aufnahmefläche zugewandten Seite der Ausgabeöffnungen mit der Aufnahmefläche einen Winkel von höchstens 80°, vorzugsweise höchstens 65° und bevorzugt höchstens 50°, auf. Bevorzugt spannen die die Ausgabeöffnungen begrenzenden Innenflächen an der der Ausgabefläche zugewandten Seite der Ausgabeöffnungen mit der Ausgabefläche einen Winkel von mindestens 80°, vorzugsweise mindestens 85° und bevorzugt zumindest im Wesentlichen 90°, auf. Vorzugsweise weisen die Ausgabeöffnungen jeweils zumindest eine Mittelachse auf, die jeweils insbesondere zumindest im Wesentlichen senkrecht zu der Aufnahmefläche und/oder der Ausgabefläche ausgerichtet sind. Vorzugsweise weisen die Ausgabeöffnungen, insbesondere hinsichtlich der Mittelachsen der Ausgabeöffnungen, in der Ausgabefläche und in der Aufnahmefläche betrachtet jeweils eine, insbesondere eine gleiche, konzentrische Anordnung auf. Vorzugsweise weisen die Ausgabeöffnungen jeweils eine zumindest im Wesentlichen runde, insbesondere kreisförmige, Querschnittsfläche auf. Insbesondere ist der maximale Ausgabeöffnungsdurchmesser als ein Durchmesser einer Querschnittsfläche der Ausgangsöffnungen ausgebildet. Vorzugsweise erstrecken/erstreckt sich die/der maximale(n) Ausgabeöffnungsdurchmesser zumindest im Wesentlichen parallel zur Haupterstreckungsebene des Medienausgabeelements und/oder zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Mittelachse des Medienausgabeelements. Vorzugsweise ist die maximale Geschwindigkeit des Medienausgabeelements als eine Geschwindigkeitsamplitude zumindest eines Punktes innerhalb des Medienausgabeelements, insbesondere auf der Mittelachse des Medienausgabeelements, ausgebildet, welcher sich, insbesondere bei der Anregung des Medienausgabeelements mittels des Aktuatorelements, zumindest im Wesentlichen parallel zu der Mittelachse des Medienausgabeelements bewegt, insbesondere schwingt.
Ferner wird vorgeschlagen, dass das Medienausgabeelement eine Vielzahl von Ausgabeöffnungen aufweist, die einen, insbesondere den vorher genannten, Ausgabebereich des Medienausgabeelements ausbilden, welcher einen maximale Erstreckung zwischen 1 mm und 6 mm, insbesondere zwischen 3 mm und 3,5 mm, vorzugsweise zwischen 3,1 mm und 3,4 mm und bevorzugt von zumindest im Wesentlichen 3,3 mm, aufweist, wobei die die Steuer- und/oder Regeleinheit dazu eingerichtet ist, den als maximale Leistung ausgebildeten Ansteuerungsparameter zu einer Einstellung einer Größe des auszugebenden Punktes, insbesondere dynamisch, anzupassen. Durch die Ausgestaltung des Medienausgabeelements, insbesondere der Ausgabeöffnungen, kann die Größe des Punktes bei einer Anpassung der Leistung vorteilhaft schnell und direkt eingestellt werden. Bevorzugt ist die maximale Erstreckung des Ausgabebereichs zumindest im Wesentlichen parallel zu der/den Haupterstreckungsachse(n) des Medienausgabeelements und/oder des Aktuatorelements ausgerichtet. Insbesondere ist der Ausgabebereich als ein Bereich ausgebildet, welcher die Ausgabeöffnungen, insbesondere alle durch das Medienausgabeelement begrenzten Ausgabeöffnungen, umfasst. Bevorzugt erstreckt sich der Ausgabebereich entlang der Ausgabefläche.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass das Medienausgabeelement eine Vielzahl von Ausgabeöffnungen aufweist, die einen, insbesondere den vorher genannten, Ausgabebereich des Medienausgabeelements ausbilden, welcher einen maximale Erstreckung zwischen 1 mm und 6 mm, insbesondere zwischen 3 mm und 3,5 mm, vorzugsweise zwischen 3,1 mm und 3,4 mm und bevorzugt von zumindest im Wesentlichen 3,3 mm, aufweist, wobei die Steuer- und/oder Regeleinheit dazu eingerichtet ist, den als Stromamplitude ausgebildeten Ansteuerungsparameter zu einer Einstellung einer Größe des auszugebenden Punktes auf einen Wert zwischen 80 mA und 180 mA einzustellen. Durch die Ausgestaltung des Medienausgabeelements, insbesondere der Ausgabeöffnungen, kann die Größe des Punktes bei einem Einstellen der Stromamplitude des Aktuatorelements vorteilhaft schnell und direkt eingestellt werden. Über den Wertebereich der Stromamplitude kann eine Größe des auflösungsoptimierten Punktes vorteilhaft zwischen 2 mm und 4 mm eingestellt werden.
Zudem wird vorgeschlagen, dass die Steuer- und/oder Regeleinheit dazu eingerichtet ist, insbesondere in zumindest einem Betriebszustand, eine Resonanzfrequenz des Medienausgabeelements in Abhängigkeit von einem Minimum und/oder einem Nulldurchgang eines Phasenwinkels einer Schwingung des Medienausgabeelements zu ermitteln und den Ansteuerungsparameter in Abhängigkeit von der Resonanzfrequenz anzupassen. Es kann vorteilhaft eine Regelung des Aktuatorelements auf eine Resonanzfrequenz auch bei einem stark gedämpften System aus Medienausgabeelement und Aktuatorelement ermöglicht werden, wobei insbesondere eine Regelung des Aktuatorelements mittels eines Nulldurchgangs einer Phase des Systems erschwert ist. Vorzugsweise ist das Minimum des Phasenwinkels ein über eine Periode des elektrischen und/oder elektronischen Signals niedrigster Wert des Phasenwinkels ausgebildet.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Steuer- und/oder Regeleinheit dazu eingerichtet ist, den Ansteuerungsparameter zu einer Bildung des Punktes an einer Position, insbesondere auf der Oberfläche, innerhalb von weniger als 20 mm, vorzugsweise weniger als 15 mm und bevorzugt weniger als 13 mm, von dem Medienausgabeelement anzupassen. Es kann eine vorteilhaft anwendungsoptimierte Anpassung des Anregungsparameters erreicht werden, insbesondere zu einem Drucken/Sprühen eines vorteilhaft hoch aufgelösten Punktes auf der Oberfläche. Vorzugsweise ist die Medienausgabevorrichtung und/oder das Medienauftragungssystem dazu vorgesehen, zu einer Ausgabe des auflösungsoptimierten Punktes in einem minimalen Abstand von höchstens 20 mm, vorzugsweise höchstens 15 mm und bevorzugt höchstens 13 mm, zur Oberfläche angeordnet zu werden. Besonders bevorzugt ist die Steuer- und/oder Regeleinheit dazu eingerichtet, den Ansteuerungsparameter derart anzupassen, dass mittels des Medienausgabeelements auf der Oberfläche durch das ausgegebene Medium, insbesondere Farbe, der auflösungsoptimierte Punkt gebildet wird, wobei insbesondere der minimale Abstand des Medienausgabeelements zur Oberfläche höchstens 20 mm, vorzugsweise höchstens 15 mm und bevorzugt höchstens 13 mm, beträgt.
Außerdem wird ein Verfahren zu einem Betrieb einer Medienausgabevorrichtung, insbesondere einer erfindungsgemäßen Medienausgabevorrichtung, vorgeschlagen, wobei in zumindest einem Verfahrensschritt zumindest ein Ansteuerungsparameter zu einem Ansteuern eines Medienausgabeelements, insbesondere einer Membran, der Medienausgabevorrichtung über ein Aktuatorelement, insbesondere einen Piezoaktor, der Medienausgabevorrichtung mittels einer Steuer- und/oder Regeleinheit der Medienausgabevorrichtung hinsichtlich einer Bildung eines auflösungsoptimierten Punktes mittels des ausgegebenen Mediums, insbesondere dynamisch, angepasst wird.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Verfahrens kann, insbesondere hinsichtlich einer Position des ausgegebenen Mediums, ein vorteilhaft genaues Auftragen des Mediums, insbesondere einer Farbe, erreicht werden. Es kann ein über die Medienausgabevorrichtung gedrucktes und/oder gesprühtes Motiv mit einer vorteilhaft hohen Auflösung ermöglicht werden. Es kann eine durchgehend vorteilhaft gleichmäßige Verteilung des ausgegebenen Mediums ermöglicht werden. Es kann eine vorteilhaft genaue und umgebungsspezifische Steuerung des Aktuatorelements erreicht werden, insbesondere da der Ansteuerungsparameter bei sich verändernden Umgebungsbedingungen, wie Temperatur, Feuchtigkeit, Druck o. dgl., mittels der Steuer- und/oder Regeleinheit hinsichtlich einer hohen Auflösung des gedruckten und/oder gesprühten Punktes angepasst werden kann.
Die erfindungsgemäße Medienausgabevorrichtung und/oder das erfindungsgemäße Verfahren sollen/soll hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere können/kann die erfindungsgemäße Medienausgabevorrichtung und/oder das erfindungsgemäße Verfahren zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten sowie Verfahrensschritten abweichende Anzahl aufweisen. Zudem sollen bei den in dieser Offenbarung angegebenen Wertebereichen auch innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als offenbart und als beliebig einsetzbar gelten.

Zeichnungen

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen sind drei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Es zeigen:

Fig. 1: eine schematische Darstellung eines Medienauftragungssystems mit einer erfindungsgemäßen Medienausgabevorrichtung,
Fig. 2: eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Medienausgabevorrichtung,
Fig. 3: eine schematische Detailansicht eines Medienausgabeelements der erfindungsgemäßen Medienausgabevorrichtung,
Fig. 4: ein beispielhaftes Ausgabemuster einer Farbe durch das Medienausgabeelement der erfindungsgemäßen Medienausgabevorrichtung,
Fig. 5: eine schematische Darstellung einer beispielhaften Messung von Geschwindigkeiten einer Ausgabefläche des Medienausgabeelements der erfindungsgemäßen Medienausgabevorrichtung in Abhängigkeit von einem Abstand zu einer Mittelachse des Medienausgabeelements,
Fig. 6: eine schematische Darstellung von beispielhaften Messungen einer Admittanz und eines Phasenwinkels des Medienausgabeelements der erfindungsgemäßen Medienausgabevorrichtung bei drei verschiedenen Dämpfungsgraden des Medienausgabeelements,
Fig. 7: eine schematische Darstellung eines beispielhaften Ablaufs eines Verfahrens zu einer gezielten Ausgabe eines Mediums mittels der erfindungsgemäßen Medienausgabevorrichtung,
Fig. 8: eine schematische Detailansicht einer alternativen Ausgestaltung eines Medienausgabeelements einer erfindungsgemäßen Medienausgabevorrichtung und
Fig. 9: ein beispielhaftes Ausgabemuster einer Farbe durch eine weitere alternative Ausgestaltung eines Medienausgabeelements einer erfindungsgemäßen Medienausgabevorrichtung, mit einer Quincunx-Anordnung von Ausgabeöffnungen.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Figur 1 zeigt ein Medienauftragungssystem 10a, welches insbesondere als ein Farbauftragungssystem ausgebildet ist, in einer schematischen Darstellung. Das Medienauftragungssystem 10a umfasst eine Medienausgabevorrichtung 12a zu einer Ausgabe von zumindest einem Medium und eine Medienspeichervorrichtung 14a. Die Medienausgabevorrichtung 12a ist insbesondere als Sprüh- oder Druckkopf ausgebildet. Das Medienauftragungssystem 10a umfasst eine Grundeinheit 16a, an der die Medienspeichervorrichtung 14a und die Medienausgabevorrichtung 12a befestigbar sind. In Figur 1 ist die Medienausgabevorrichtung 12a insbesondere in einem an der Grundeinheit 16a angeordneten Zustand und die Medienspeichervorrichtung 14a in einem von der Grundeinheit 16a und der Medienausgabevorrichtung 12a getrennten Zustand gezeigt. Bevorzugt umfasst das Medienauftragungssystem 10a zumindest eine, insbesondere zumindest teilweise von der Medienspeichervorrichtung 14a und/oder von der Medienausgabevorrichtung 12a getrennt ausgebildete, Fixiereinheit 18a, die dazu vorgesehen ist, die Medienspeichervorrichtung 14a und/oder die Medienausgabevorrichtung 12a an der Grundeinheit 16a zu fixieren.
Die Grundeinheit 16a umfasst vorzugsweise zumindest ein Gehäuse 20a, an und/oder in dem eine Vielzahl von Komponenten des Medienauftragungssystems 10a angeordnet sind. Insbesondere bildet das Gehäuse 20a zumindest abschnittsweise einen Handgriff der Grundeinheit 16a aus. Vorzugsweise bildet das Gehäuse 20a zumindest abschnittsweise einen Aufnahmebereich 22a der Grundeinheit 16a aus, an dem die Medienspeichervorrichtung 14a und die Medienausgabevorrichtung 12a befestigbar sind. Die Grundeinheit 16a umfasst bevorzugt zumindest ein, insbesondere an dem Gehäuse 20a in dem Aufnahmebereich 22a angeordnetes, Referenzelement 24a. Vorzugsweise sind/ist zumindest eine Position und/oder Ausrichtung des Medienauftragungssystems 10a relativ zu einer Oberfläche 26a, auf die ein Medienauftrag erfolgt, mittels des Referenzelements 24a erfassbar, insbesondere durch eine externe Einheit 28a, wie beispielsweise ein Smartphone, ein Tablet, eine Kamera, eine Augmented-Reality-Brille o. dgl. Das Referenzelement 24a ist vorzugsweise als ein Leuchtelement, insbesondere als eine LED-beleuchtete Lichtsphäre, ausgebildet. Alternativ ist denkbar, dass das Referenzelement 24a als ein strahlungsfreies Referenzelement, beispielhaft als ein QR-Code, als ein Strichcode oder als ein anderes, einem Fachmann als sinnvoll erscheinendes Referenzelement ausgebildet ist.
Die Medienspeichervorrichtung 14a umfasst einen Medienbehälter 30a zu einer Speicherung des Mediums und eine mechanische Schnittstelle 32a zu einer Verbindung mit der Medienausgabevorrichtung 12a und/oder der Grundeinheit 16a. Die Medienspeichervorrichtung 14a umfasst eine Medienübertragungseinheit 34a zu einer Übertragung des Mediums von dem Medienbehälter 30a auf die Medienausgabevorrichtung 12a in zumindest einem verbundenen Zustand der Schnittstelle 32a mit der Medienausgabevorrichtung 12a. Die Medienübertragungseinheit 34a umfasst zumindest ein poröses Medienübertragungselement 36a, das an einem Ausgangskanal 38a der Medienspeichervorrichtung 14a angeordnet ist. In einem verbundenen Zustand der Schnittstelle 32a ist das Medienübertragungselement 36a zumindest fluidtechnisch mit einem, insbesondere schwingungsangeregten, Medienausgabeelement 40a der Medienausgabevorrichtung 12a verbunden, insbesondere an dem Medienausgabeelement 40a angeordnet. Die Medienspeichervorrichtung 14a ist zu einer Aufnahme von dem zumindest einen Medium, insbesondere von dem zumindest einen Farbmedium, vorgesehen. Insbesondere sind/ist die Medienspeichervorrichtung 14a und/oder die Medienausgabevorrichtung 12a mit weiteren Komponenten des Medienauftragungssystems 10a koppelbar, insbesondere wirkverbindbar. Die Medienspeichervorrichtung 14a ist bevorzugt als eine Wechselkapsel ausgebildet. Alternativ ist vorstellbar, dass die Medienspeichervorrichtung 14a als eine Wechselpatrone, als ein Wechseltank, als eine Wechselkartusche oder als ein anderer, einem Fachmann als sinnvoll erscheinender Medienspeicher, insbesondere zu einem Speichern einer Farbe, ausgebildet ist. Insbesondere ist die Medienspeichervorrichtung 14a über die Schnittstelle 32a lösbar an der Grundeinheit 16a des Medienauftragungssystems 10a, insbesondere an dem Gehäuse 20a der Grundeinheit 16a, befestigbar. Insbesondere ist die Medienspeichervorrichtung 14a gegen eine weitere Medienspeichervorrichtung 14a, die insbesondere ein weiteres Medium enthält, austauschbar an der Grundeinheit 16a, insbesondere an dem Gehäuse 20a der Grundeinheit 16a befestigbar.
Die Medienausgabevorrichtung 12a ist vorzugsweise als eine Oszillationsausgabeeinheit ausgebildet. Insbesondere ist die Medienausgabevorrichtung 12a dazu vorgesehen, das von der Medienspeichervorrichtung 14a aufgenommene Medium mittels Oszillationen, insbesondere in einem Ultraschallfrequenzbereich, auszugeben, insbesondere in eine Ausgaberichtung 82a auf die Oberfläche 26a. Alternativ ist denkbar, dass die Medienausgabevorrichtung 12a als eine Ventildüseneinheit, als eine Pneumatikausgabeeinheit oder als eine andere, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Ausgabeeinheit ausgebildet ist. Insbesondere ist die Medienausgabevorrichtung 12a dazu vorgesehen, Medienpunkte, insbesondere Farbpunkte, auf der Oberfläche 26a zu erzeugen. Vorzugsweise ist die Medienausgabevorrichtung 12a, insbesondere zu einer Erzeugung von Medienpunkten auf der Oberfläche 26a, dazu vorgesehen, insbesondere in zumindest einem Druckbetriebsmodus, das Medium tröpfchenweise, insbesondere druckerartig, auszugeben. Vorzugsweise kann die Medienausgabevorrichtung 12a zumindest einen Sprühbetriebsmodus aufweisen, in dem die Medienausgabevorrichtung 12a zu einer kontinuierlichen, insbesondere sprühenden, Ausgabe des Mediums vorgesehen ist. Insbesondere ist die Medienausgabevorrichtung 12a lösbar an der Grundeinheit 16a, insbesondere an dem Gehäuse 20a der Grundeinheit 16a, befestigbar. Insbesondere ist die Medienausgabevorrichtung 12a gegen eine weitere Medienausgabevorrichtung 12a, die insbesondere von der Medienausgabevorrichtung 12a verschiedene Medienausgabeeigenschaften aufweisen kann, austauschbar an der Grundeinheit 16a, insbesondere an dem Gehäuse 20a der Grundeinheit 16a befestigbar. Das Medienausgabeelement 40a ist vorzugsweise als eine Membran ausgebildet. Das Medienausgabeelement 40a ist dazu vorgesehen, zu einer gezielten Ausgabe des Mediums schwingend angeregt zu werden.
Das Medium ist vorzugsweise als ein flüssiges Medium ausgebildet. Insbesondere kann das Medium zu einem Sprühauftrag und/oder zu einem Druckauftrag vorgesehen sein. Bevorzugt ist das Medium als ein Farbmedium ausgebildet, beispielsweise als eine Farbstofftinte, als eine Pigmenttinte, als ein Sprühlack, als eine Dispersionsfarbe, als eine Acrylfarbe, als ein, insbesondere wasserbasierter, Acryllack o. dgl. Alternativ ist vorstellbar, dass das Medium als eine Sprühkreide, eine Sprühfolie oder als ein anderes, einem Fachmann als sinnvoll erscheinendes Medium ausgebildet ist. Insbesondere ist das Medienauftragungssystem 10a, insbesondere die Medienausgabeeinheit 12a, zu einer Verwendung eines Mediums vorgesehen, welches eine Viskositätsfunktion aufweist, die einem Wert zwischen 2 mPa·s und 40 mPa·s, vorzugsweise zwischen 10 mPa·s und 35 mPa·s und bevorzugt zwischen 15 mPa·s und 30 mPa·s, entspricht. Bevorzugt ist das Medienauftragungssystem 10a, insbesondere die Medienausgabeeinheit 12a, zu einer Verwendung eines Mediums vorgesehen, welches bei einer Temperatur zwischen 5°C und 50°C eine dynamische Oberflächenspannung aufweist, die einem Wert zwischen 30 mN/m und 62 mN/m entspricht.
Die Fixiereinheit 18a umfasst vorzugsweise zumindest ein an der Grundeinheit 16a angeordnetes und/oder von der Grundeinheit 16a ausgebildetes Fixierelement 42a, das dazu vorgesehen ist, die Medienspeichervorrichtung 14a und/oder die Medienausgabevorrichtung 12a an der Grundeinheit 16a, insbesondere an dem Aufnahmebereich 22a, zu fixieren. Die Fixiereinheit 18a ist vorzugsweise dazu vorgesehen, die Medienspeichervorrichtung 14a und die Medienausgabevorrichtung 12a gemeinsam, insbesondere in Wechselwirkung miteinander, an der Grundeinheit 16a zu fixieren. Bevorzugt sind/ist die Medienspeichervorrichtung 14a und/oder die Medienausgabevorrichtung 12a zu einer form- und/oder kraftschlüssigen wechselwirkenden Fixierung, insbesondere mittels einer Rastverbindung, mittels einer Schnappverbindung, mittels einer Klemmverbindung o. dgl., aneinander und/oder an der Grundeinheit 16a vorgesehen. Alternativ oder zusätzlich ist denkbar, dass die Medienspeichervorrichtung 14a und/oder die Medienausgabevorrichtung 12a zu einer wechselwirkenden Fixierung mittels einer Magnetverbindung, mittels einer Saugverbindung, mittels einer Klettverbindung o. dgl., aneinander und/oder an der Grundeinheit 16a vorgesehen sind/ist.
Bevorzugterweise sind die Medienausgabevorrichtung 12a und das Medienauftragungssystem 10a zu einer gezielten und/oder gerichteten Ausbringung des Mediums vorgesehen, beispielsweise zu einem Druck und/oder einer Darstellung von komplexen Objekten und/oder zu einem Versprühen des Mediums auf eine hierfür geeignete Oberfläche.
In Figur 2 ist die Medienausgabevorrichtung 12a in einer perspektivischen Ansicht gezeigt. Die Medienausgabevorrichtung 12a umfasst das Medienausgabeelement 40a, zwei Aktuatorelemente 44a, 46a, insbesondere ein Aktuatorelement 44a und ein weiteres Aktuatorelement 46a, zu einem Anregen des Medienausgabeelements 40a und eine Steuer- und/oder Regeleinheit 48a zu einer Ansteuerung der zwei Aktuatorelemente 44a, 46a, insbesondere zu einem Anregen des Medienausgabeelements 40a. Die Steuer- und/oder Regeleinheit 48a ist vorzugsweise dazu vorgesehen, zumindest einen Ansteuerungsparameter der Aktuatorelemente 44a, 46a zu einem Anregen des Medienausgabeelements 40a, insbesondere dynamisch, einzustellen. Insbesondere ist der Ansteuerungsparameter als eine Funktionskenngröße eines sinusförmigen oder sinusähnlichen elektrischen und/oder elektronischen Signals ausgebildet, insbesondere mittels dessen die zwei Aktuatorelemente 44a, 46a über die Steuer- und/oder Regeleinheit 48a angesteuert werden. Bevorzugt ist die Steuer- und/oder Regeleinheit 48a dazu eingerichtet, das sinusförmige oder sinusähnliche elektrische und/oder elektronische Signal zu einer Ansteuerung des zwei Aktuatorelemente 44a, 46a auszugeben, insbesondere an die zwei Aktuatorelemente 44a, 46a zu übertragen. Beispielsweise umfasst die Steuer- und/oder Regeleinheit 48a zumindest eine als programmierbarer FPGA o. dgl. ausgebildete Recheneinheit, welche insbesondere in den Figuren nicht gezeigt ist. Vorzugsweise ist die Steuer- und/oder Regeleinheit 48a dazu eingerichtet, den Ansteuerungsparameter in Abhängigkeit von einer Regelkenngröße des Medienausgabeelements 40a und/oder der Aktuatorelemente 44a, 46a, insbesondere dynamisch, anzupassen. Beispielsweise ist die Regelkenngröße als eine Phasenverschiebung eines Schwingungssignals, als eine Frequenz, als ein elektrischer Strom, als eine elektrische Spannung, als eine ermittelte Admittanz o. dgl. des Medienausgabeelements 40a und/oder der Aktuatorelemente 44a, 46a ausgebildet. Insbesondere ist die Steuer- und/oder Regeleinheit 48a dazu eingerichtet, die Regelkenngröße des Medienausgabeelements 40a und/oder der Aktuatorelemente 44a, 46a zu erfassen. Bevorzugt umfasst die Steuer- und/oder Regeleinheit 48a ein Erfassungselement 50a zu einer Erfassung der Regelkenngröße des Medienausgabeelements 40a und/oder der Aktuatorelemente 44a, 46a. Vorzugsweise ist das Erfassungselement 50a zumindest teilweise an einem Leitungselement 52a der Steuer- und/oder Regeleinheit 48a angeordnet. Insbesondere ist das Leitungselement 52a zu einer zumindest elektrischen Verbindung mit dem Medienausgabeelement 40a und/oder den zwei Aktuatorelementen 44a, 46a vorgesehen. Besonders bevorzugt ist das Leitungselement 52a dazu vorgesehen, das elektrische und/oder elektronische Signal, welches insbesondere den Anregungsparameter aufweist, zu einer Ansteuerung der Aktuatorelemente 44a, 46a an die Aktuatorelemente 44a, 46a zu übertragen. Bevorzugt ist zumindest ein Referenzwert der Regelkenngröße und/oder des Ansteuerungsparameters, wie beispielsweise ein Wert der Admittanz, ein elektrischer Strom, eine elektrische Spannung o. dgl., in der Steuer- und/oder Regeleinheit 48a hinterlegt. Insbesondere ist die Steuer- und/oder Regeleinheit 48a dazu eingerichtet, den Ansteuerungsparameter in Abhängigkeit von dem hinterlegten Referenzwert, insbesondere in Abhängigkeit von einem Verhältnis und/oder einer Differenz eines erfassten Werts des Ansteuerungsparameters und/oder der Regelkenngröße und dem Referenzwert, den Ansteuerungsparameter, insbesondere dynamisch, anzupassen, beispielsweise zwischen zwei aufeinanderfolgenden Anregungen der Aktuatorelemente 44a, 46a.
Das Medienausgabeelement 40a ist zumindest teilelastisch, insbesondere elastisch verformbar, ausgebildet, insbesondere zu Schwingungen anregbar. Bevorzugt begrenzt das Medienausgabeelement 40a eine Vielzahl von Ausgabeöffnungen 54a, durch die insbesondere das Medium ausbringbar ist. Die Ausgabeöffnungen 54a sind insbesondere als eine Perforation bzw. Lochung des Medienausgabeelements 40a ausgebildet. Das Medienausgabeelement 40a ist insbesondere als eine Ultraschallmembran, als eine Ultraschallplatte o. dgl. ausgebildet. Das Medienausgabeelement 40a ist in einer Haupterstreckungsebene 56a des Medienausgabeelements 40a, die insbesondere einer Membranebene der Medienausgabevorrichtung 12a entspricht, betrachtet bevorzugt kreisflächenförmig ausgebildet. Alternativ ist denkbar, dass das Medienausgabeelement 40a in der Haupterstreckungsebene 56a des Medienausgabeelements 40a betrachtet ellipsenflächenförmig, polygonal, beispielsweise quadratflächenförmig oder dreiecksflächenförmig, o. dgl. ausgebildet ist. Bevorzugt ist das Medienausgabeelement 40a dazu vorgesehen, das Medium von dem Medienübertragungselement 36a aufzunehmen und in Richtung der Oberfläche 26a, insbesondere gezielt und/oder gerichtet, auszugeben (siehe Figur 1).
Vorzugsweise sind die zwei Aktuatorelemente 44a, 46a als Piezoelemente, insbesondere als Piezokristalle, ausgebildet. Insbesondere ändern die als Piezoelemente ausgebildeten Aktuatorelemente 44a, 46a in Folge eines Anlegens einer elektrischen Spannung an die als Piezoelemente ausgebildeten Aktuatorelemente 44a, 46a ihre Form, was insbesondere durch eine mechanische Kopplung der als Piezoelemente ausgebildeten Aktuatorelemente 44a, 46a mit dem Medienausgabeelement 40a zu einer Schwingung des Medienausgabeelements 40a führt. Alternativ ist vorstellbar, dass die Aktuatorelemente 44a, 46a als MEMS-Aktoren (Mikro-elektromechanisches-System-Aktor), als Ultraschallkonverter oder als andere, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Aktuatorelemente 44a, 46a ausgebildet sind. Insbesondere sind die Aktuatorelemente 44a, 46a jeweils kreisringförmig ausgebildet und koaxial um eine Mittelachse 58a des Medienausgabeelements 40a an dem Medienausgabeelement 40a angeordnet. Die zwei Aktuatorelemente 44a, 46a sind bevorzugt zumindest elektrisch mit der Steuer- und/oder Regeleinheit 48a verbunden.
Die zwei Aktuatorelemente 44a, 46a sind dazu vorgesehen, das Medienausgabeelement 40a mit dem sinusförmigen oder sinusähnlichen Signal anzuregen, wobei der Ansteuerungsparameter als eine Funktionskenngröße des sinusförmigen oder sinusähnlichen Signals ausgebildet ist. Die Funktionskenngröße des sinusförmigen oder sinusähnlichen Signals ist beispielsweise als eine Frequenz, als eine Periodendauer, als eine Amplitude, als eine Phasenverschiebung, als eine Stufenbreite, insbesondere des sinusähnlichen Signals, o. dgl. ausgebildet. Die zwei Aktuatorelemente 44a, 46a weisen eine kreisringförmige Grundfläche auf, deren maximale Erstreckung 60a zwischen 15 mm und 25 mm, insbesondere zwischen 16 mm und 22 mm, vorzugsweise zwischen 18 mm und 20 mm und besonders bevorzugt zumindest im Wesentlichen 20 mm, beträgt. Vorzugsweise umschließen die Aktuatorelemente 44a, 46a einen Ausgabebereich 62a des Medienausgabeelements 40a, über den das Medium ausgegeben wird, in zumindest einer Schnittebene, insbesondere einer/der Haupterstreckungsebene 56a des Medienausgabeelements 40a und/oder eines der Aktuatorelemente 44a, 46a, betrachtet zumindest im Wesentlichen vollständig. Bevorzugt sind die zwei Aktuatorelemente 44a, 46a derart angeordnet, dass die Haupterstreckungsebenen der Aktuatorelemente zumindest im Wesentlichen senkrecht zu der Haupterstreckungsebene 56a des Medienausgabeelements 40a angeordnet sind. Bevorzugt weist die kreisringförmige Grundfläche der Aktuatorelemente 44a, 46a einen, insbesondere zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Mittelachse 58a des Medienausgabeelements 40a ausgerichteten, maximalen Innendurchmesser 64a auf, welcher insbesondere einem Wert aus einem Wertebereich zwischen 4 mm und 28 mm, vorzugsweise zwischen 6 mm und 20 mm und bevorzugt zwischen 8 mm und 15 mm, entspricht. Die zwei Aktuatorelemente 44a, 46a sind zumindest im Wesentlichen baugleich, insbesondere identisch, ausgebildet. Vorzugsweise ist die Steuer- und/oder Regeleinheit 48a dazu eingerichtet, das Aktuatorelement 44a und das weitere Aktuatorelement 46a mittels genau eines elektrischen und/oder elektronischen Signals, insbesondere über den gleichen Ansteuerungsparameter, anzusteuern. Vorzugsweise liegt das Aktuatorelement 44a an einer Ausgabefläche 66a des Medienausgabeelements 40a an, wobei insbesondere das weitere Aktuatorelement 46a an einer Aufnahmefläche 68a (siehe Figur 3) des Medienausgabeelements 40a anliegt. Besonders bevorzugt sind das Aktuatorelement 44a und das weitere Aktuatorelement 46a koaxial zueinander angeordnet, insbesondere um die Mittelachse 58a des Medienausgabeelements 40a. In einer alternativen Ausgestaltung, insbesondere zu einem Sprühen des Mediums, weisen die Aktuatorelemente 44a, 46a eine maximale Erstreckung 60a von zumindest im Wesentlichen 16 mm auf.
Die Steuer- und/oder Regeleinheit 48a ist dazu eingerichtet, den als Anregungsfrequenz ausgebildeten Ansteuerungsparameter zu einer Einstellung einer Größe des auszugebenden Punktes anzupassen. Vorzugsweise ist die Steuer- und/oder Regeleinheit 48a dazu eingerichtet, zu einer Vergrößerung des auszugebenden Punktes den als Anregungsfrequenz ausgebildeten Ansteuerungsparameter der Aktuatorelemente 44a, 46a auf die Resonanzfrequenz zu regeln, wobei insbesondere die Anregungsfrequenz mittels der Steuer- und/oder Regeleinheit derart angepasst wird, dass ein Wert der Anregungsfrequenz zumindest im Wesentlichen der Resonanzfrequenz entspricht. Es ist auch denkbar, dass die Steuer- und/oder Regeleinheit 48a dazu eingerichtet ist, zu einer Vergrößerung des auszugebenden Punktes den als Anregungsfrequenz ausgebildeten Ansteuerungsparameter der Aktuatorelemente 44a, 46a auf einen von der Resonanzfrequenz verschiedenen Wert zu regeln. Bevorzugt ist die Steuer- und/oder Regeleinheit 48a dazu eingerichtet, eine Resonanzfrequenz eines Systems aus Medienausgabeelement 40a und der Aktuatorelemente 44a, 46a zu ermitteln. Beispielsweise ist die Steuer- und/oder Regeleinheit 48a dazu eingerichtet, die Resonanzfrequenz des Systems in Abhängigkeit eines Maximums der Admittanz und/oder eines Nullpunktes eines Phasenwinkels zwischen Medienausgabeelement 40a und den Aktuatorelementen 44a, 46a zu ermitteln, wobei insbesondere der Phasenwinkel mittels über das Erfassungselement 50a erfasste Strom- und/oder Spannungswerte ermittelbar sind. Vorzugsweise ist die Steuer- und/oder Regeleinheit 48a dazu eingerichtet, die Admittanz über den Quotienten aus einem elektrischen Strom und einer elektrischen Spannung zu berechnen, welche insbesondere mittels der Steuer- und/oder Regeleinheit 48a erfassbar sind. Vorzugsweise ist das Medienausgabeelement 40a dazu vorgesehen, zu einer Einstellung der Größe des auszugebenden Punktes einen maximalen Ausgabewinkel 70a des Mediums anzupassen, welcher um die Mittelachse 58a des Medienausgabeelements 40a in Ausgaberichtung einen Ausgabekegel 72a aufspannt, innerhalb dessen das Medium zumindest im Wesentlichen vollständig ausgegeben wird. Bevorzugt ist der Ausgabebereich 62a zumindest im Wesentlichen vollständig innerhalb des Ausgabekegels 72a angeordnet. Die Steuer- und/oder Regeleinheit 48a ist dazu eingerichtet, die zwei Aktuatorelemente 44a, 46a zu einer Ausgabe des Punktes derart anzusteuern, dass das Medienausgabeelement 40a innerhalb einer Anregungszeit zwischen 2 und 200, vorzugsweise zwischen 10 und 150 und bevorzugt zwischen 30 und 100, Schwingungen ausführt. Insbesondere ist die Steuer- und/oder Regeleinheit 48a dazu eingerichtet, eine Anregung des Medienausgabeelements 40a mittels der Aktuatorelemente 44a, 46a zwischen zwei aufeinanderfolgenden Anregungszeiten zumindest zeitweise auszusetzen, insbesondere zu einer Bewegung der Medienausgabevorrichtung 12a und/oder des Medienauftragungssystems 10a durch einen Benutzer und/oder die externe Einheit 28a.
Die Ausgabeöffnungen 54a weisen einen maximalen Ausgabeöffnungsdurchmesser 74a auf, der einem Wert aus einem Wertebereich von 10 µm bis 60 µm, vorzugsweise von 15 µm bis 40 µm, bevorzugt von zumindest im Wesentlichen 20 µm bis 30 µm und besonders bevorzugt von zumindest im Wesentlichen 30 µm, entspricht, wobei die Steuer- und/oder Regeleinheit 28a dazu eingerichtet ist, den Ansteuerparameter derart anzupassen, dass das über die Aktuatorelemente 44a, 46a angeregte Medienausgabeelement 40a mit einer maximalen Geschwindigkeit zwischen 0,5 m/s und 7 m/s, vorzugsweise zwischen 0,7 m/s und 5 m/s und bevorzugt zwischen 0,9 m/s und 3 m/s, schwingt. Besonders bevorzugt weisen die Ausgabeöffnungen 54a an der der Ausgabefläche 66a zugewandten Seite eine kleinere Querschnittsfläche auf als an der der Aufnahmefläche 68a zugewandten Seite der Ausgabeöffnungen 54a. Vorzugsweise spannen die die Ausgabeöffnungen 54a begrenzenden Innenflächen an der der Aufnahmefläche zugewandten Seite der Ausgabeöffnungen 54a mit der Aufnahmefläche 68a einen Winkel von höchstens 80°, vorzugsweise höchstens 65° und bevorzugt höchstens 50°, auf. Bevorzugt spannen die die Ausgabeöffnungen 54a begrenzenden Innenflächen an der der Ausgabefläche 66a zugewandten Seite der Ausgabeöffnungen 54a mit der Ausgabefläche 66a einen Winkel von mindestens 80°, vorzugsweise mindestens 85° und bevorzugt zumindest im Wesentlichen 90°, auf. Vorzugsweise ist die maximale Geschwindigkeit des Medienausgabeelements 40a als eine Geschwindigkeitsamplitude zumindest eines Punktes innerhalb des Medienausgabeelements 40a, insbesondere auf der Mittelachse 58a des Medienausgabeelements 40a, ausgebildet, welcher sich, insbesondere bei der Anregung des Medienausgabeelements 40a mittels der Aktuatorelemente 44a, 46a, zumindest im Wesentlichen parallel zu der Mittelachse 58a des Medienausgabeelements 40a bewegt, insbesondere schwingt. Der Ausgabebereich 62a des Medienausgabeelements 40a weist eine maximale Erstreckung 76a zwischen 1 mm und 6 mm, insbesondere zwischen 3 mm und 3,5 mm, vorzugsweise zwischen 3,1 mm und 3,4 mm und bevorzugt von zumindest im Wesentlichen 3,3 mm, auf, wobei die Steuer- und/oder Regeleinheit 48a dazu eingerichtet ist, den als Stromamplitude ausgebildeten Ansteuerungsparameter zu einer Einstellung einer Größe des auszugebenden Punktes auf einen Wert zwischen 80 mA und 180 mA einzustellen. Bevorzugt ist die maximale Erstreckung 76a des Ausgabebereichs 62a zumindest im Wesentlichen parallel zu der/den Haupterstreckungsachse(n) 56a des Medienausgabeelements 40a und/oder der Aktuatorelemente 44a, 46a ausgerichtet. Insbesondere ist der Ausgabebereich 62a als ein Bereich ausgebildet, welcher die Ausgabeöffnungen 54a, insbesondere alle durch das Medienausgabeelement 40a begrenzten Ausgabeöffnungen 54a, umfasst. Bevorzugt erstreckt sich der Ausgabebereich 62a entlang der Ausgabefläche 66a. Der Ausgabebereich 62a des Medienausgabeelements 40a weist eine maximale Erstreckung 76a zwischen 1 mm und 6 mm, insbesondere zwischen 3 mm und 3,5 mm, vorzugsweise zwischen 3,1 mm und 3,4 mm und bevorzugt von zumindest im Wesentlichen 3,3 mm, auf, wobei die die Steuer- und/oder Regeleinheit 48a dazu eingerichtet ist, den als maximale Leistung ausgebildeten Ansteuerungsparameter zu einer Einstellung einer Größe des auszugebenden Punktes, insbesondere dynamisch, anzupassen.
Die Ausgabeöffnungen 54a sind in einer zumindest im Wesentlichen konzentrischen Anordnung, insbesondere auf zumindest einem Kreisring, um die Mittelachse 58a des Medienausgabeelements 40a angeordnet. Besonders bevorzugt ist die zumindest im Wesentlichen konzentrische Anordnung verschieden von einer Matrix-Anordnung, insbesondere in Reihen und Spalten, ausgebildet. Bevorzugt sind alle von dem Medienausgabeelement 40a begrenzten Ausgabeöffnungen 54a in der zumindest im Wesentlichen konzentrischen Anordnung um die Mittelachse 58a des Medienausgabeelements 40a angeordnet. Es ist denkbar, dass die Ausgabeöffnungen 54a, insbesondere alle von dem Medienausgabeelement 40a begrenzten Ausgabeöffnungen 54a, innerhalb eines kreisringförmigen Bereichs um die Mittelachse 58a des Medienausgabeelements 40a angeordnet sind. Bevorzugt ist das Medienausgabeelement 40a dazu vorgesehen, insbesondere hinsichtlich der Mittelachse 58a des Medienausgabeelements 40a, radial konzentrische Schwingungen zur Ausgabe des Mediums auszuführen, wobei insbesondere die Ausgabeöffnungen 54a mit dem Medienausgabeelement 40a schwingen. Insbesondere weisen die Ausgabeöffnungen 54a, insbesondere alle über das Medienausgabeelement 40a begrenzte Ausgabeöffnungen 54a, einen minimalen Abstand 80a zur Mittelachse des Medienausgabeelements 40a von höchstens 4 mm, vorzugsweise höchstens 3 mm, bevorzugt höchstens 2 mm und besonders bevorzugt höchstens 1,7 mm, auf (siehe Figur 3). Bevorzugt ist die Mittelachse 58a des Medienausgabeelements 40a zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Haupterstreckungsebene 56a des Medienausgabeelements 40a ausgerichtet.
Vorzugsweise ist das Medienausgabeelement 40a dazu vorgesehen, das Medium bei einer Schwingung über einen Kontakt mit dem Medienübertragungselement 36a der Medienübertragungseinheit 34a aufzunehmen und während der Schwingung in eine Ausgaberichtung 82a des Medienausgabeelements 40a und/oder in dem Ausgabekegel 72a auszugeben. Insbesondere sind/ist die Ausgaberichtung 82a und/oder eine Mittelachse des Ausgabekegels 72a zumindest im Wesentlichen parallel zu der Mittelachse 58a des Medienausgabeelements 40a ausgerichtet. Insbesondere zeigt die Ausgaberichtung 82a von dem Medienausgabeelement 40a zu der Oberfläche 26a. Das Medienausgabeelement 40a umfasst die Aufnahmefläche 68a und die Ausgabefläche 66a. Vorzugsweise sind die Aufnahmefläche 68a und die Ausgabefläche 66a entlang der Mittelachse 58a des Medienausgabeelements 40a betrachtet an zwei hintereinander angeordneten Außenseiten des Medienausgabeelements 40a angeordnet. Insbesondere ist die Ausgabefläche 66a an einer in Ausgaberichtung 82a zeigenden Seite des Medienausgabeelements 40a angeordnet. Bevorzugt ist die Aufnahmefläche 68a an einer der Ausgabefläche 66a abgewandten Seite des Medienausgabeelements 40a angeordnet. Vorzugsweise sind Haupterstreckungsebenen der Aufnahmefläche 68a und der Ausgabefläche 66a zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Mittelachse des Medienausgabeelements 40a ausgebildet und/oder ausgerichtet. Vorzugsweise ist die Aufnahmefläche 68a dazu vorgesehen, mit dem Medienübertragungselement 36a zu einer Aufnahme des Mediums bei einer Schwingung des Medienausgabeelements 40a zusammenzuwirken, wobei insbesondere das Medienausgabeelement 40a über die Aufnahmefläche 68a zumindest teilweise an dem Medienübertragungselement 36a anliegt. Bevorzugt weist das Medienausgabeelement 40a eine, insbesondere zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Mittelachse 58a des Medienausgabeelements 40a ausgerichtete, maximale Quererstreckung 84a auf, welche insbesondere einem Wert aus einem Wertebereich zwischen 10 mm und 30 mm, vorzugsweise zwischen 13 mm und 26 mm und bevorzugt zwischen 16 mm und 22 mm, entspricht.
Die Ausgabeöffnungen 54a erstrecken sich über eine maximale Dicke des Medienausgabeelements 40a, insbesondere von der Ausgabefläche 66a zu der Aufnahmefläche 68a. Vorzugsweise sind die Ausgabeöffnungen 54a, insbesondere die Ausgabeöffnungen 54a begrenzende Innenflächen des Medienausgabeelements 40a, jeweils von der Ausgabefläche 66a und der Aufnahmefläche 68a begrenzt. Insbesondere weisen die Ausgabeöffnungen 54a an einer der Ausgabefläche 66a zugewandten Seite der Ausgabeöffnungen 54a jeweils eine andere Querschnittsfläche auf als an einer der Aufnahmefläche 68a zugewandten Seite der Ausgabeöffnungen 54a. Vorzugsweise weisen die Ausgabeöffnungen 54a jeweils zumindest eine Mittelachse auf, die jeweils insbesondere zumindest im Wesentlichen senkrecht zu der Aufnahmefläche 68a und/oder der Ausgabefläche 66a ausgerichtet sind. Vorzugsweise weisen die Ausgabeöffnungen 54a, insbesondere hinsichtlich der Mittelachsen der Ausgabeöffnungen, in der Ausgabefläche 66a und in der Aufnahmefläche 68a betrachtet jeweils eine, insbesondere die gleiche, zumindest im Wesentlichen konzentrische Anordnung auf. Die Ausgabeöffnungen 54a weisen einen minimalen Abstand 86a zueinander auf, der einem Zehnfachen bis Zwanzigfachen, insbesondere einem Zwölffachen bis Sechzehnfachen, eines maximalen Ausgabeöffnungsdurchmessers 74a der Ausgabeöffnungen 54a entspricht (siehe Figur 4), wobei das Medienausgabeelement 40a zu einer Verwendung mit dem Medium vorgesehen ist, welches, insbesondere unter Normbedingungen, eine Viskositätsfunktion aufweist, die einem Wert zwischen 2 mPa·s und 40 mPa·s, vorzugsweise zwischen 4 mPa·s und 25 mPa·s und bevorzugt zwischen 5 mPa·s und 13 mPa·s, entspricht. Vorzugsweise weisen die Ausgabeöffnungen 54a jeweils eine zumindest im Wesentlichen runde, insbesondere kreisförmige, Querschnittsfläche auf. Insbesondere ist der maximale Ausgabeöffnungsdurchmesser 74a als ein Durchmesser einer Querschnittsfläche der Ausgangsöffnungen 54a ausgebildet. Vorzugsweise entspricht der minimale Abstand 86a der Ausgabeöffnungen 54a untereinander einem Wert aus einem Wertebereich zwischen 100 µm und 1200 µm, vorzugsweise zwischen 150 µm und 800 µm, bevorzugt zwischen 200 µm und 600 µm und besonders bevorzugt zwischen 260 µm und 480 µm. Besonders bevorzugt weisen die Ausgabeöffnungen 54a einen minimalen Abstand 86a zueinander auf, der einem Zehnfachen bis Zwanzigfachen, insbesondere einem Zwölffachen bis Sechzehnfachen, des maximalen Ausgabeöffnungsdurchmessers 74a der Ausgabeöffnungen 54a entspricht.
In einer alternativen Ausgestaltung der Medienausgabevorrichtung 12a weist die Medienausgabevorrichtung 12a lediglich ein Aktuatorelement 44a, 46a auf, welches an der Ausgabefläche 66a oder der Aufnahmefläche 68a angeordnet ist und/oder anliegt. Alternativ oder zusätzlich ist denkbar, dass das Medienausgabeelement 40a eine größere oder kleinere maximale Quererstreckung 84a aufweist wie das/die Aktuatorelement(e) 44a, 46a, beispielsweise von zumindest im Wesentlichen 16 mm oder von zumindest im Wesentlichen 20 mm.
In Figur 3 ist eine seitliche Detailansicht des Medienausgabeelements 40a in einem Bereich um die Mittelachse 58a des Medienausgabeelements 40a gezeigt. Das Medienausgabeelement 40a weist in einem unangeregten Zustand eine Wölbung 88a auf, wobei die Ausgabeöffnungen 54a im Bereich der Wölbung 88a angeordnet sind. Vorzugsweise weist das Medienausgabeelement 40a in einem deaktivierten Zustand der Aktuatorelemente 44a, 46a, in einem von den Aktuatorelementen 44a, 46a getrennten Zustand des Medienausgabeelements 40a und/oder zwischen zwei Schwingungsdauern des Medienausgabeelements 40a bei einem Betrieb mittels der Aktuatorelemente 44a, 46a den unangeregten Zustand auf. Insbesondere ist die Wölbung 88a mittig auf dem Medienausgabeelement 40a angeordnet. Bevorzugt ist die Wölbung 88a entlang der Mittelachse 58a des Medienausgabeelements 40a betrachtet punktsymmetrisch zu der Mittelachse 58a des Medienausgabeelements 40a ausgebildet. Besonders bevorzugt erstreckt sich die Wölbung 88a in die Ausgaberichtung 82a und/oder in eine von der Aufnahmefläche 68a zur Ausgabefläche 66a gerichtete Richtung. Die Wölbung 88a weist in zumindest einer, insbesondere zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Haupterstreckungsebene 56a des Medienausgabeelements 40a ausgerichteten und die Mittelachse 58a des Medienausgabeelements 40a umfassende, Querschnittsebene eine Kontur 90a auf, die aus drei kreisbogenförmigen Abschnitten 92a, 94a gebildet ist. Ein erster kreisbogenförmiger Abschnitt 92a der Kontur 90a umfasst einen Punkt des Medienausgabeelements 40a auf der Mittelachse 58a des Medienausgabeelements 40a, insbesondere einen Scheitelpunkt 118a, und weist einen Radius 96a auf, der einem Wert aus einem Wertebereich von 3 mm bis 8 mm, vorzugsweise 5 mm bis 7 mm und besonders bevorzugt von zumindest im Wesentlichen 5,95 mm entspricht. Ein zweiter und ein dritter kreisbogenförmiger Abschnitt 94a sind identisch zueinander ausgebildet und begrenzen den ersten kreisbogenförmigen Abschnitt 92a entlang der Kontur 90a betrachtet an beiden Seiten. Der zweite und dritte kreisbogenförmige Abschnitt 94a weisen jeweils einen Radius 98a auf, der kleiner ist als der Radius 96a des ersten kreisbogenförmigen Abschnitts 92a. Bevorzugt entspricht der Radius 98a des zweiten und dritten kreisbogenförmigen Abschnitts 94a einem Wert aus einem Wertebereich von 1 mm bis 5 mm, vorzugsweise 2 mm bis 4 mm und bevorzugt zumindest im Wesentlichen 2,9 mm. Bevorzugt weist das Medienausgabeelement 40a zumindest einen Randbereich 100a auf, welcher die Wölbung 88a begrenzt und insbesondere um die Mittelachse 58a des Medienausgabeelements 40a zumindest im Wesentlichen vollständig umschließt. Das Medienausgabeelement 40a ist in dem Randbereich 100a ebenflächig ausgebildet. Das Medienausgabeelement 40a ist dazu vorgesehen, über den Randbereich 100a des Medienausgabeelements 40a an den Aktuatorelementen 44a, 46a angelegt zu werden. Vorzugsweise sind die Aktuatorelemente 44a, 46a kreisringförmig ausgebildet und liegen im Randbereich 100a des Medienausgabeelements 40a über die Ausgabefläche 66a und die Aufnahmefläche 68a an dem Medienausgabeelement 40a an (siehe Figur 2). Die Ausgabeöffnungen 54a sind, insbesondere alle, in dem Bereich der Wölbung 88a angeordnet, wobei insbesondere die Ausgabeöffnungen 54a, insbesondere in dem unangeregten Zustand des Medienausgabeelements 40a, zumindest teilweise kegelstumpfförmig ausgebildet sind. Es sind auch andere Ausgestaltungen der Wölbung 88a denkbar, beispielsweise mit einer durchgehend einheitlich kreisbogenförmigen Kontur 90a, welche insbesondere den Radius 96a des ersten kreisbogenförmigen Abschnitts 92a und/oder den Radius 98a des zweiten und dritten kreisbogenförmigen Abschnitts 94a aufweist, und/oder einer anderen Anordnung bzw. Ausgestaltung der Abschnitte 92a, 94a der Kontur 90a.
Das Medienausgabeelement 40a weist in einem Nahbereich 102a der Mittelachse 58a eine zumindest im Wesentlichen geschlossene Fläche 104a auf, welche insbesondere frei von Ausgabeöffnungen 54a ausgebildet ist, und welche im Bereich der Wölbung 88a des Medienausgabeelements 40a angeordnet ist. Die zumindest im Wesentlichen geschlossene Fläche 104a ist frei von Ausgabeöffnungen 54a ausgebildet. Insbesondere erstreckt sich die zumindest im Wesentlichen geschlossene Fläche 104a innerhalb, insbesondere mittig, der zumindest im Wesentlichen konzentrischen Anordnung der Ausgabeöffnungen 54a. Vorzugsweise erstreckt sich die zumindest im Wesentlichen geschlossene Fläche 104a innerhalb eines minimalen Abstands 106a um die Mittelachse 58a des Medienausgabeelements 40a von höchstens 2 mm, vorzugsweise höchstens 1 mm, bevorzugt höchstens 0,5 mm uns besonders bevorzugt höchstens 0,2 mm. Bevorzugt ist die zumindest im Wesentlichen geschlossene Fläche 104a derart angeordnet, dass die Mittelachse 58a des Medienausgabeelements 40a mittig durch die zumindest im Wesentlichen geschlossene Fläche 104a verläuft. Bevorzugt beträgt eine Rauigkeit des Medienausgabeelements 40a an der Ausgabefläche 66a und/oder an der Aufnahmefläche 68a zumindest im Wesentlichen 0,2 mm.
Die Wölbung 88a ist derart ausgebildet, dass die Wölbung 88a, insbesondere der zweite und/oder der dritte kreisbogenförmige Abschnitt 94a der Kontur 90a, in einem Randbereich der Wölbung 88a mit der Haupterstreckungsebene 56a des Medienausgabeelements 40a einen maximalen Winkel 108a von höchstens 45°, vorzugsweise höchstens 35° und bevorzugt höchstens 30°, aufspannt. Vorzugsweise erstreckt sich der Randbereich der Wölbung 88a entlang einer äußeren Kante 110a der Wölbung 88a, über die insbesondere die Wölbung 88a von dem ebenflächigen Randbereich 100a des Medienausgabeelements 40a begrenzt ist. Die Wölbung 88a spannt mit der Haupterstreckungsebene 56a des Medienausgabeelements 40a vorzugsweise einen maximalen Winkel 108a von mindestens 5°, vorzugsweise mindestens 10° und bevorzugt mindestens 15°, auf. Besonders bevorzugt ist die Wölbung 88a in dem Randbereich der Wölbung frei von Ausgabeöffnungen 54a ausgebildet. Bevorzugt ist die Wölbung 88a in einem minimalen Abstand 112a um die äußere Kante 110a der Wölbung 88a frei von Ausgabeöffnungen 54a und/oder mit zumindest im Wesentlichen geschlossenen Außenflächen ausgebildet, wobei der minimale Abstand 112a mindestens 5%, vorzugsweise mindestens 8% und bevorzugt mindestens 10%, einer maximalen Quererstreckung 114a der Wölbung 88a beträgt, die insbesondere zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Mittelachse 58a des Medienausgabeelements 40a und/oder zumindest im Wesentlichen parallel zur Haupterstreckungsebene 56a des Medienausgabeelements 40a ausgerichtet ist. Bevorzugt entspricht die maximale Quererstreckung 114a der Wölbung 88a einem Wert aus einem Wertebereich zwischen 3 mm und 7 mm, vorzugsweise zwischen 4 mm und 6 mm und bevorzugt zwischen 5 mm und 5,5 mm. Besonders bevorzugt entspricht die maximale Quererstreckung 114a zumindest im Wesentlichen 5,3 mm. Vorzugsweise weist das Medienübertragungselement 46a zumindest eine Übertragungsfläche zu einem Anlegen an dem Medienausgabeelement 40a auf (in Figur 3 nicht gezeigt). Es ist denkbar, dass die Übertragungsfläche in zumindest einem Teilbereich eine Wölbung aufweist, die insbesondere korrespondierend zu der Wölbung 88a des Medienausgabeelements 40a ausgebildet ist, und/oder zumindest teilweise eine gebogene Grundform aufweist.
Vorzugsweise entspricht eine maximale Höhe 116a der Wölbung 88a, welche insbesondere zumindest im Wesentlichen parallel zur Mittelachse 58a des Medienausgabeelements 40a und/oder zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Haupterstreckungsebene 56a des Medienausgabeelements 40a ausgerichtet ist, einem Wert aus einem Wertebereich zwischen 0,05 mm und 1 mm, vorzugsweise zwischen 0,25 mm und 0,8 mm und besonders bevorzugt zwischen 0,4 mm und 0,65 mm. Besonders bevorzugt beträgt die maximale Höhe 116a der, insbesondere in der Figur 3 gezeigten, Wölbung 88a zumindest im Wesentlichen 0,65 mm. Bevorzugt erstreckt sich die maximale Höhe 116a der Wölbung 88a von der Ausgabefläche 66a in dem Randbereich 110a des Medienausgabeelements 40a zumindest im Wesentlichen parallel zur Mittelachse 58a des Medienausgabeelements 40a bis zu einem Scheitelpunkt 118a der Wölbung 88a, welcher innerhalb der Ausgabefläche 66a und auf der Mittelachse 58a des Medienausgabeelements 40a angeordnet ist. Insbesondere betragen die Fertigungstoleranzen der oben genannten Maß-Angaben, insbesondere der Radii, der Höhe, der Quererstreckung usw., zu dem Medienausgabeelement 40a, insbesondere der Wölbung 88a, höchstens 0,02 mm. Insbesondere sind auch Ausgestaltungen des Medienausgabeelements 40a mit einer ebenflächigen Ausgabefläche 66a denkbar, wobei insbesondere das Medienausgabeelement 40a keine Wölbung 88a aufweist.
Die Ausgabefläche 66a begrenzt die Ausgabeöffnungen 54a zumindest teilweise, wobei die Ausgabefläche 66a zumindest im Wesentlichen flüssigkeitsabweisend ausgebildet ist, wobei die Ausgabefläche 66a zumindest teilweise im Bereich der Wölbung 88a des Medienausgabeelements 40a angeordnet ist. Bevorzugt ist die Ausgabefläche 66a bezüglich des Mediums hydrophob ausgebildet, wobei insbesondere bei einem Kontakt des Mediums mit der Ausgabefläche 66a ein hydrophober Effekt zu beobachten ist. Die Ausgabefläche 66a ist zumindest im Wesentlichen vollständig zumindest im Wesentlichen flüssigkeitsabweisend ausgebildet. Vorzugsweise ist die Ausgabefläche 66a zumindest innerhalb des Ausgabebereichs 62a zumindest im Wesentlichen flüssigkeitsabweisend ausgebildet. Alternativ oder zusätzlich ist denkbar, dass die Aufnahmefläche 68a zumindest im Wesentlichen flüssigkeitsabweisend ausgebildet ist. Alternativ oder zusätzlich ist denkbar, dass die die Ausgabeöffnungen 54a begrenzenden Innenflächen des Medienausgabeelements 40a zumindest im Wesentlichen flüssigkeitsabweisend ausgebildet sind.
Die Ausgabeöffnungen 54a sind zumindest teilweise kegelstumpfförmig ausgebildet. Die die Ausgabeöffnungen 54a begrenzenden Innenflächen des Medienausgabeelements 40a sind zumindest teilweise schräg zu der Mittelachse 58a des Medienausgabeelements 40a und/oder der Ausgabeöffnungen 54a und zu der Haupterstreckungsebene 56a des Medienausgabeelements 40a ausgebildet. Die Ausgabeöffnungen 54a sind jeweils entlang der Mittelachsen der Ausgabeöffnungen 54a lediglich abschnittsweise kegelstumpfförmig ausgebildet und weisen insbesondere in zumindest einem Teilbereich entlang der Mittelachsen der Ausgabeöffnungen 54a eine von einem Kegelstumpf verschiedene, insbesondere zylinderförmige, Grundform auf. Insbesondere weisen die Ausgabeöffnungen 54a an einer von der Aufnahmefläche 68a begrenzten Seite eine größere Querschnittsfläche auf als an einer von der Ausgabefläche 66a begrenzten Seite. Alternativ sind auch Ausgestaltungen des Medienausgabeelements 40a ohne Wölbung 88a denkbar, vorzugsweise zu einem Drucken des Mediums. Insbesondere ist das Medienausgabeelement 40a dabei zumindest im Wesentlichen ebenflächig ausgebildet. Insbesondere ist das mit Wölbung 88a ausgebildete Medienausgabeelement 40a vorzugsweise zu einem Sprühen des Mediums vorgesehen.
In Figur 4 ist ein Ausgabemuster 178a eines als Farbe ausgebildeten Mediums durch das Medienausgabeelement 40a der Medienausgabevorrichtung 12a gezeigt. Die Ausgabeöffnungen 54a sind in mehreren konzentrischen Kreisen 120a um die Mittelachse 58a des Medienausgabeelements 40a und/oder den Ausgabebereich 62a angeordnet. Der minimale Abstand 86a zwischen den einzelnen Ausgabeöffnungen 54a beträgt zumindest im Wesentlichen 150 µm. Ein zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Mittelachse 58a des Medienausgabeelements 40a und auf die Mittelachse 58a gerichteter minimaler Abstand 122a der einzelnen konzentrischen Kreise 120a beträgt vorzugsweise zwischen 150 µm und 200 µm. Die Ausgabeöffnungen 54a, insbesondere alle durch das Medienausgabeelement 40a begrenzten Ausgabeöffnungen 54a, sind innerhalb einer kreisringförmigen Fläche 124a auf dem Medienausgabeelement 40a angeordnet (siehe auch Figur 3). Es sind aber auch andere Ausgestaltungen des Medienausgabeelements 40a denkbar, beispielsweise mit einem von 150 µm verschiedenen minimalen Abstand 86a der Ausgabeöffnungen 54a. Insbesondere ist das Ausgabemuster 178a in einem Abstand zu der Ausgabefläche 66a erfasst, wodurch insbesondere die in Figur 4 gezeigten Verhältnisse und Abstände nicht genau mit einer Anordnung der Ausgabeöffnungen 54a an dem Medienausgabeelement 40a übereinstimmen.
Die Steuer- und/oder Regeleinheit 48a ist dazu eingerichtet, den Ansteuerungsparameter zu einer Bildung des Punktes an einer Position, insbesondere auf der Oberfläche 26a, innerhalb von weniger als 20 mm, vorzugsweise weniger als 15 mm und bevorzugt weniger als 13 mm, von dem Medienausgabeelement 40a anzupassen. Vorzugsweise ist die Medienausgabevorrichtung 12a und/oder das Medienauftragungssystem 10a dazu vorgesehen, zu einer Ausgabe des auflösungsoptimierten Punktes in einem minimalen Abstand 126a von höchstens 20 mm, vorzugsweise höchstens 15 mm und bevorzugt höchstens 13 mm, zur Oberfläche 26a angeordnet zu werden (siehe Figur 1). Besonders bevorzugt ist die Steuer- und/oder Regeleinheit 48a dazu eingerichtet, den Ansteuerungsparameter derart anzupassen, dass mittels des Medienausgabeelements 40a auf der Oberfläche 26a durch das ausgegebene Medium, insbesondere Farbe, der auflösungsoptimierte Punkt gebildet wird, wobei insbesondere der minimale Abstand 126a des Medienausgabeelements 40a zur Oberfläche 26a höchstens 20 mm, vorzugsweise höchstens 15 mm und bevorzugt höchstens 13 mm, beträgt. Es sind jedoch auch Ausgestaltungen der Medienausgabevorrichtung 12a, insbesondere der Steuer- und/oder Regeleinheit 48a, ohne eine Abhängigkeit des Ansteuerungsparameters der Aktuatorelemente 44a, 46a von einem minimalen Abstand zur Oberfläche 26a denkbar, beispielsweise bei einem Sprühen des Mediums.
Figur 5 zeigt beispielhafte Messungen 132a, 134a, 136a, 138a einer Geschwindigkeit des Medienausgabeelements 40a in eine zumindest im Wesentlichen parallel zur Mittelachse 58a des Medienausgabeelements 40a ausgerichtete Richtung bei einer Anregung mittels der Aktuatorelemente 44a, 46a in Abhängigkeit von einem Abstand zur Mittelachse 58a des Medienausgabeelements 40a. Eine Abszisse 128a gibt den Abstand eines Punktes des Medienausgabeelements 40a von der Mittelachse 58a des Medienausgabeelements 40a in einer Schnittebene durch die Mittelachse 58a an, wobei ein Nullpunkt auf der Mittelachse 58a liegt. Eine Ordinate 130a gibt eine Geschwindigkeit des jeweiligen Punktes des Medienausgabeelements 40a in die zumindest im Wesentlichen parallel zur Mittelachse 58a des Medienausgabeelements 40a ausgerichtete Richtung an. Eine erste Messung 132a zeigt die Geschwindigkeit des Medienausgabeelements 40a bei einem Wert des als Stromamplitude des elektrischen und/oder elektronischen Signals ausgebildeten Anregungsparameters von 50 mA. Eine zweite Messung 134a zeigt die Geschwindigkeit des Medienausgabeelements 40a bei einem Wert des als Stromamplitude des elektrischen und/oder elektronischen Signals ausgebildeten Anregungsparameters von 100 mA. Eine dritte Messung 136a zeigt die Geschwindigkeit des Medienausgabeelements 40a bei einem Wert des als Stromamplitude des elektrischen und/oder elektronischen Signals ausgebildeten Anregungsparameters von 150 mA. Eine vierte Messung 138a zeigt die Geschwindigkeit des Medienausgabeelements 40a bei einem Wert des als Stromamplitude des elektrischen und/oder elektronischen Signals ausgebildeten Anregungsparameters von 200 mA. Insbesondere sind gegenphasig schwingende Bereiche des Medienausgabeelements 40a ebenfalls positiv darstellt. Das Medienausgabeelement 40a führt konzentrische Schwingungen, insbesondere ähnlich zu Schwingungen eines Biegebalkens, um die Mittelachse 58a des Medienausgabeelements 40a aus.
In Figur 6 sind jeweils drei Messungen einer Admittanz und eines Phasenwinkels eines Systems aus Medienausgabeelement 40a und Aktuatorelementen 44a, 46a für eine Anregung des Medienausgabeelements 40a bei drei unterschiedlichen Dämpfungsgraden gezeigt. Abszissen 140a der gezeigten Graphen geben jeweils eine Frequenz, insbesondere die Anregungsfrequenz, an. Ordinaten 142a der gezeigten Graphen geben jeweils die Admittanz beziehungsweise den Phasenwinkel des Systems an. Ein oberer Graph zeigt jeweils Messungen der Admittanz. Ein unterer Graph zeigt jeweils Messungen des Phasenwinkels. Eine erste Messung 144a der Admittanz und des Phasenwinkels zeigt einen ungedämpften Zustand des Systems. Ein Maximum 146a der Admittanz und ein Nulldurchgang 148a des Phasenwinkels der ersten Messung 144a sind zusammen bei einem Wert der Frequenz angeordnet, welcher insbesondere der Resonanzfrequenz des Systems entspricht, die hier beispielsweise 106,6 kHz beträgt. Eine zweite Messung 150a der Admittanz und des Phasenwinkels zeigt einen gedämpften Zustand des Systems. Ein Maximum 152a der Admittanz und ein Nulldurchgang 154a des Phasenwinkels der zweiten Messung 150a sind zueinander verschoben bei unterschiedlichen Werten der Frequenz angeordnet, wobei insbesondere der Nulldurchgang 154a des Phasenwinkels, vorzugsweise mittels der Steuer- und/oder Regeleinheit 48a, noch ermittelbar ist. Das Maximum 152a der Admittanz der zweiten Messung 150a ist bei einer Frequenz von zumindest im Wesentlichen 102 kHz angeordnet, wobei der Nulldurchgang 154a des Phasenwinkels der zweiten Messung 150a bei zumindest im Wesentlichen 104 kHz angeordnet ist. Eine dritte Messung 156a der Admittanz und des Phasenwinkels zeigt einen stark gedämpften Zustand des Systems. Ein Maximum 158a der Admittanz und ein Nulldurchgang des Phasenwinkels der dritten Messung 156a sind weiter zueinander verschoben als in der zweiten Messung 150a, wobei insbesondere der Nulldurchgang des Phasenwinkels, vorzugsweise mittels der Steuer- und/oder Regeleinheit 48a, nicht mehr ermittelbar ist. Die Steuer- und/oder Regeleinheit 48a ist dazu eingerichtet, insbesondere in zumindest einem Betriebszustand und/oder dem stark gedämpften System, eine Resonanzfrequenz des Medienausgabeelements 40a in Abhängigkeit von einem Minimum 162a eines Phasenwinkels, insbesondere der dritten Messung 156a, einer Schwingung des Medienausgabeelements 40a zu ermitteln und den Ansteuerungsparameter in Abhängigkeit von der Resonanzfrequenz anzupassen.
In Figur 7 ist ein beispielhafter Ablauf eines Verfahrens 164a zu einer gezielten Ausgabe des Mediums mittels der Medienausgabevorrichtung 12a und/oder zu einem Betrieb der Medienausgabevorrichtung 12a gezeigt. In einem Verfahrensschritt 166a des Verfahrens 164a werden die Aktuatorelemente 44a, 46a zu einer Anregung des Medienausgabeelements 40a mittels der Steuer- und/oder Regeleinheit 48a angesteuert. Das Medienausgabeelement 40a führt zumindest eine Schwingung aus, wobei das Medium von der Medienübertragungseinheit 44a aufgenommen wird und in Ausgaberichtung 82a auf die Oberfläche 26a aufgebracht wird, insbesondere in Form eines Punktes. In einem weiteren Verfahrensschritt 168a des Verfahrens 164a wird ein elektrischer Strom, eine elektrische Spannung und ein Phasenwinkel der Aktuatorelemente 44a, 46a und/oder des Medienausgabeelements 40a mittels der Steuer- und/oder Regeleinheit 48a, insbesondere des Erfassungselements 50a, erfasst. In einem weiteren Verfahrensschritt 170a des Verfahrens 164a wird zumindest ein Ansteuerparameter zu einem Ansteuern des Medienausgabeelements 40a der Medienausgabevorrichtung 12a über die Aktuatorelemente 44a, 46a der Medienausgabevorrichtung 12a mittels der Steuer- und/oder Regeleinheit 48a der Medienausgabevorrichtung 12a hinsichtlich einer Bildung des auflösungsoptimierten Punktes mittels des ausgegebenen Mediums, insbesondere dynamisch, angepasst. Vorzugsweise wird der Ansteuerungsparameter in Abhängigkeit von erfassten Werten des elektrischen Stroms, der elektrischen Spannung und/oder des Phasenwinkels angepasst. Die Ausgabe mittels der Medienausgabevorrichtung 12a erfolgt, insbesondere in dem Verfahrensschritt 166a des Verfahrens 164a, unter Verwendung eines Mediums, welches, insbesondere unter Normbedingungen, eine Viskositätsfunktion aufweist, die einem Wert zwischen 2 mPa·s und 40 mPa·s, vorzugsweise zwischen 4 mPa·s und 25 mPa·s und bevorzugt zwischen 5 mPa·s und 13 mPa·s, entspricht. Die Ausgabe mittels der Medienausgabevorrichtung 12a erfolgt, insbesondere in dem Verfahrensschritt 166a des Verfahrens 164a, unter Verwendung eines Mediums, welches bei einer Temperatur zwischen 5°C und 50°C, insbesondere bei Raumtemperatur, eine dynamische Oberflächenspannung aufweist, die einem Wert zwischen 30 mN/m und 62 mN/m entspricht.
In den Figuren 8 und 9 sind weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung gezeigt. Die nachfolgenden Beschreibungen und die Zeichnungen beschränken sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen, wobei bezüglich gleich bezeichneter Bauteile, insbesondere in Bezug auf Bauteile mit gleichen Bezugszeichen, grundsätzlich auch auf die Zeichnungen und/oder die Beschreibung der anderen Ausführungsbeispiele, insbesondere der Figuren 1 bis 7, verwiesen werden kann. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele ist der Buchstabe a den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels in den Figuren 1 bis 7 nachgestellt. In den Ausführungsbeispielen der Figuren 8 und 9 ist der Buchstabe a durch die Buchstaben b und c ersetzt.
In Figur 8 ist eine alternative Ausgestaltung einer Medienausgabevorrichtung 12b für ein Medienauftragungssystem 10b gezeigt. Die Medienausgabevorrichtung 12b umfasst ein Medienausgabeelement 40b, das dazu vorgesehen ist, zu einer gezielten Ausgabe eines Mediums schwingend angeregt zu werden. Das Medienausgabeelement 40b ist dazu vorgesehen, mittels zumindest eines Aktuatorelements 44b, 46b angeregt zu werden (in Figur 8 nicht gezeigt), welches an dem Medienausgabeelement 40b anliegt. Das Medienausgabeelement 40b begrenzt eine Vielzahl von Ausgabeöffnungen 54b, die in einer zumindest im Wesentlichen konzentrischen Anordnung, insbesondere auf einem Kreisring, um eine Mittelachse 58b des Medienausgabeelements 40b angeordnet sind. Das Medienausgabeelement 40b weist in einem unangeregten Zustand, welcher in der Figur 8 gezeigt ist, eine Wölbung 88b auf, wobei die Ausgabeöffnungen 54b, insbesondere alle durch das Medienausgabeelement 40b begrenzte Ausgabeöffnungen 54b, im Bereich der Wölbung 88b angeordnet sind. Die Medienausgabevorrichtung 12b umfasst eine Steuer- und/oder Regeleinheit 48b (in Figur 8 nicht gezeigt) zu einer Ansteuerung des Aktuatorelements 44b, 46b. Die Steuer- und/oder Regeleinheit 48b ist dazu eingerichtet, zumindest einen Ansteuerungsparameter des Aktuatorelements 44b, 46b hinsichtlich einer Bildung eines auflösungsoptimierten Punktes mittels des ausgegebenen Mediums, insbesondere dynamisch, anzupassen. Die in der Figur 8 dargestellte Medienausgabevorrichtung 12b weist eine zumindest im Wesentlichen analoge Ausgestaltung zu der in der Beschreibung der Figuren 1 bis 7 beschriebenen Medienausgabevorrichtung 12a auf, so dass bezüglich einer Ausgestaltung der in der Figur 8 dargestellten Medienausgabevorrichtung 12b zumindest im Wesentlichen auf die Beschreibung der Figuren 1 bis 7 verwiesen werden kann. Im Unterschied zu der in der Beschreibung der Figuren 1 bis 7 beschriebenen Medienausgabevorrichtung 12a weist das Medienausgabeelement 40b der in der Figur 8 dargestellten Medienausgabevorrichtung 12b vorzugsweise in dem Bereich der Wölbung 88b in zumindest einer, zumindest im Wesentlichen parallel zur Mittelachse 58b des Medienausgabeelements 40b angeordneten Schnittebene betrachtet eine parabelförmige Kontur 90b auf. Bevorzugt ist die Schnittebene derart angeordnet, dass die Schnittebene die Mittelachse 58b des Medienausgabeelements 40b umfasst. Vorzugsweise ist ein Scheitelpunkt 118b der parabelförmigen Kontur 90b auf der Mittelachse 58b des Medienausgabeelements 40b angeordnet. Die parabelförmige Kontur 90b weist, insbesondere geradlinige, Schenkel 172b auf, die in einem Randbereich der Wölbung 88b mit einer Haupterstreckungsebene 56b des Medienausgabeelements 40b einen maximalen Winkel 108b von höchstens 45°, vorzugsweise höchstens 35° und bevorzugt höchstens 30°, aufspannen. Besonders bevorzugt beträgt der Winkel 108b zwischen der parabelförmigen Kontur 90b, insbesondere den Schenkeln 172b, im Randbereich der Wölbung 88b und der Haupterstreckungsebene 56b des Medienausgabeelements 40b zumindest im Wesentlichen 25,7°. Bevorzugt beträgt eine maximale Quererstreckung 114b der Wölbung 88b, insbesondere zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Mittelachse 58b des Medienausgabeelements 40b, zumindest im Wesentlichen 5,28 mm.
Insbesondere beträgt eine maximale Höhe 116b der Wölbung 88b, von einem ebenflächigen Randbereich 100b des Medienausgabeelements 40b zu dem Scheitelpunkt 118b der Wölbung 88b zumindest im Wesentlichen 1 mm. Vorzugsweise weist die parabelförmige Kontur 90b, insbesondere beabstandet von den Schenkeln 172b, einen Kuppelabschnitt 174b auf, der mittig auf der Mittelachse 58b des Medienausgabeelements 40b angeordnet ist. Vorzugsweise ist der Kuppelabschnitt 174b kreisbogenförmig ausgebildet und weist einen Radius 176b von zumindest im Wesentlichen 2,45 mm auf. Es sind aber auch andere Ausgestaltungen des Medienausgabeelements 40b, insbesondere der parabelförmigen Kontur 90b, denkbar. Insbesondere betragen die Fertigungstoleranzen der oben genannten Maß-Angaben, insbesondere der Radii, der Höhe, der Quererstreckung usw., zu dem Medienausgabeelement 40b, insbesondere der Wölbung 88b, höchstens 0,02 mm.
In Figur 9 ist ein Ausgabemuster 178c eines als Farbe ausgebildeten Mediums gezeigt, welches mittels einer weiteren alternativen Ausgestaltung einer Medienausgabevorrichtung 12c für ein Medienauftragungssystem 10c erzeugt wurde. Insbesondere ist das Ausgabemuster 178c in einem Abstand zu der Ausgabefläche erfasst, wodurch insbesondere die in Figur 9 gezeigten Verhältnisse und Abstände nicht genau mit einer Anordnung der Ausgabeöffnungen 54c an dem Medienausgabeelement 40c übereinstimmen. Die Medienausgabevorrichtung 12c umfasst ein Medienausgabeelement 40c (in Figur 9 nicht gezeigt), das dazu vorgesehen ist, zu einer gezielten Ausgabe eines Mediums schwingend angeregt zu werden. Das Medienausgabeelement 40c ist dazu vorgesehen, mittels eines Aktuatorelements 44c, 46c angeregt zu werden (in Figur 9 nicht gezeigt), welches an dem Medienausgabeelement 40c anliegt. Das Medienausgabeelement 40c begrenzt eine Vielzahl von Ausgabeöffnungen 54c. Die das in der Figur 9 dargestellte Ausgabemuster 178c erzeugende Medienausgabevorrichtung 12c weist eine zumindest im Wesentlichen analoge Ausgestaltung zu der in der Beschreibung der Figuren 1 bis 7 beschriebenen Medienausgabevorrichtung 12a auf, so dass bezüglich einer Ausgestaltung der zu der Figur 9 beschriebenen Medienausgabevorrichtung 12c zumindest im Wesentlichen auf die Beschreibung der Figuren 1 bis 7 verwiesen werden kann. Im Unterschied zu der in der Beschreibung der Figuren 1 bis 7 beschriebenen Medienausgabevorrichtung 12a sind die Ausgabeelemente der in der Figur 9 beschriebenen Medienausgabevorrichtung 12c vorzugsweise in einer Vielzahl von aneinander angeordneten Quincunx-Anordnungen 180c um eine Mittelachse 58c des Medienausgabeelements 40c angeordnet. Ein minimaler Abstand 86c zwischen den einzelnen Ausgabeöffnungen 54c beträgt zumindest im Wesentlichen 150 µm. Es sind aber auch andere Ausgestaltungen des Medienausgabeelements 40c denkbar, beispielsweise mit einem von 150 µm verschiedenen minimalen Abstand 86c der Ausgabeöffnungen 54c. Die Ausgabeöffnungen 54c, insbesondere alle durch das Medienausgabeelement 40c begrenzten Ausgabeöffnungen 54c, sind innerhalb einer Ausgabefläche 66c auf dem Medienausgabeelement 40c angeordnet (in Figur 9 nicht gezeigt).

Claims

Medienausgabevorrichtung, insbesondere Sprüh- oder Druckkopf, für ein Medienauftragungssystem (10a; 10b; 10c), mit zumindest einem Medienausgabeelement (40a; 40b; 40c), insbesondere einer Membran, das dazu vorgesehen ist, zu einer gezielten Ausgabe eines Mediums schwingend angeregt zu werden, mit zumindest einem Aktuatorelement (44a, 46a; 44b, 46b; 44c, 46c), insbesondere einem Piezoaktor, zu einer Anregung des Medienausgabeelements (40a; 40b; 40c), und mit zumindest einer Steuer- und/oder Regeleinheit (48a; 48b; 48c) zu einer Ansteuerung des Aktuatorelements (44a, 46a; 44b, 46b; 44c, 46c), dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und/oder Regeleinheit (48a; 48b; 48c) dazu eingerichtet ist, zumindest einen Ansteuerungsparameter des Aktuatorelements (44a, 46a; 44b, 46b; 44c, 46c) hinsichtlich einer Bildung eines auflösungsoptimierten Punktes mittels des ausgegebenen Mediums, insbesondere dynamisch, anzupassen.
Medienausgabevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Aktuatorelement (44a, 46a; 44b, 46b; 44c, 46c) dazu vorgesehen ist, das Medienausgabeelement (40a; 40b; 40c) mit einem sinusförmigen oder sinusähnlichen Signal anzuregen, wobei der Ansteuerungsparameter als eine Funktionskenngröße des sinusförmigen oder sinusähnlichen Signals ausgebildet ist.
Medienausgabevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Aktuatorelement (44a, 46a; 44b, 46b; 44c, 46c) eine kreisringförmige Grundfläche aufweist, deren maximale Erstreckung (60a) zwischen 15 mm und 25 mm beträgt.
Medienausgabevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und/oder Regeleinheit (48a; 48b; 48c) dazu eingerichtet ist, den als Anregungsfrequenz ausgebildeten Ansteuerungsparameter zu einer Einstellung einer Größe des auszugebenden Punktes anzupassen.
Medienausgabevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und/oder Regeleinheit (48a; 48b; 48c) dazu eingerichtet ist, das Aktuatorelement (44a, 46a; 44b, 46b; 44c, 46c) zu einer Ausgabe des Punktes derart anzusteuern, dass das Medienausgabeelement (40a; 40b; 40c) innerhalb einer Anregungszeit zwischen 2 und 200 Schwingungen ausführt.
Medienausgabevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Medienausgabeelement (40a; 40b; 40c) eine Vielzahl von Ausgabeöffnungen (54a; 54b; 54c) mit einem maximalen Ausgabeöffnungsdurchmesser (74a) zwischen 10 µm und 60 µm umfasst, wobei die Steuer- und/oder Regeleinheit (48a; 48b; 48c) dazu eingerichtet ist, den Ansteuerungsparameter derart anzupassen, dass das über das Aktuatorelement (44a, 46a; 44b, 46b; 44c, 46c) angeregte Medienausgabeelement (40a; 40b; 40c) mit einer Geschwindigkeit zwischen 0,5 m/s und 7 m/s schwingt.
Medienausgabevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Medienausgabeelement (40a; 40b; 40c) eine Vielzahl von Ausgabeöffnungen (54a; 54b; 54c) aufweist, die einen Ausgabebereich (62a; 62b) des Medienausgabeelements (40a; 40b; 40c) ausbilden, welcher eine maximale Erstreckung (76a, 76b) zwischen 1 mm und 6 mm aufweist, wobei die Steuer- und/oder Regeleinheit (48a; 48b; 48c) dazu eingerichtet ist, den als maximale Leistung ausgebildeten Ansteuerungsparameter zu einer Einstellung einer Größe des auszugebenden Punktes, insbesondere dynamisch, anzupassen.
Medienausgabevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Medienausgabeelement (40a; 40b; 40c) eine Vielzahl von Ausgabeöffnungen (54a; 54b; 54c) aufweist, die einen Ausgabebereich (62a; 62b) des Medienausgabeelements (40a; 40b; 40c) ausbilden, welcher eine maximale Erstreckung (76a, 76b) zwischen 1 mm und 6 mm aufweist, wobei die Steuer- und/oder Regeleinheit (48a; 48b; 48c) dazu eingerichtet ist, den als Stromamplitude ausgebildeten Ansteuerungsparameter zu einer Einstellung einer Größe des auszugebenden Punktes auf einen Wert zwischen 80 mA und 180 mA einzustellen.
Medienausgabevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und/oder Regeleinheit (48a; 48b; 48c) dazu eingerichtet ist, insbesondere in zumindest einem Betriebszustand, eine Resonanzfrequenz des Medienausgabeelements (40a; 40b; 40c) in Abhängigkeit von einem Minimum (162a) eines Phasenwinkels einer Schwingung des Medienausgabeelements (40a; 40b; 40c) zu ermitteln und den Ansteuerungsparameter in Abhängigkeit von der Resonanzfrequenz anzupassen.
Medienausgabevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und/oder Regeleinheit (48a; 48b; 48c) dazu eingerichtet ist, den Ansteuerungsparameter zu einer Bildung des Punktes an einer Position innerhalb von weniger als 15 mm von dem Medienausgabeelement (40a; 40b; 40c) anzupassen.
Verfahren zu einem Betrieb einer Medienausgabevorrichtung (12a; 12b; 12c), insbesondere einer Medienausgabevorrichtung (12a; 12b; 12c) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in zumindest einem Verfahrensschritt (170a) zumindest ein Ansteuerungsparameter zu einem Ansteuern eines Medienausgabeelements (40a; 40b; 40c), insbesondere einer Membran, der Medienausgabevorrichtung (12a; 12b; 12c) über ein Aktuatorelement (44a, 46a; 44b, 46b; 44c, 46c), insbesondere einen Piezoaktor, der Medienausgabevorrichtung (12a; 12b; 12c) mittels einer Steuer- und/oder Regeleinheit (48a; 48b; 48c) der Medienausgabevorrichtung (12a; 12b; 12c) hinsichtlich einer Bildung eines auflösungsoptimierten Punktes mittels des ausgegebenen Mediums, insbesondere dynamisch, angepasst wird.