CH630844A5 - Vorrichtung zur erzeugung einer mehrzahl von fluidtroepfchenstroemen. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung einer Mehrzahl von Fluidtröpfchenströmen für die Verwendung in Druckgeräten, beispielsweise in Tintenstrahldruckern und dergleichen.

Die Erzeugung gleichmässiger Flüssigkeitsfäden und synchroner Tröpfchen ist besonders bei Tintenstrahldruckern von Nutzen, die mit mehreren Tintenstrahlen arbeiten; ein Beispiel eines solchen Tintenstrahldruckers ist in der US-PS

3 739 393 beschrieben. Bei der hier zu beschreibenden Erfindung wird jedoch bei der Verwirklichung des eigentlichen Tröpfchenanregungsabschnitts des Druckers ein völlig an- ' derer Weg beschritten. Allgemein sind in solchen Geräten eine oder mehrere Lochreihen vorgesehen, die eine elektrisch leitende Aufzeichnungsflüssigkeit, beispielsweise eine Tinte auf Wasserbasis aus einem unter Druck stehenden Flüssigkeitsvorratsbehälter empfangen; diese Lochreihen stossen die Flüssigkeit dabei in Reihen aus parallelen Strömen oder Strömungsfäden aus, die so angeregt sind, dass gleichmässig grosse Tröpfchen in einem gleichmässigen Abstand von den Löchern erzeugt werden.

Die Tröpfchen werden bei ihrer Bildung selektiv aufgeladen, indem Ladespannungen an Ladeelektroden angelegt werden, die dicht bei den Strömungsfäden an der Stelle angebracht sind, an der sie in Tröpfchen aufbrechen. Auf diese Weise aufgeladene Tröpfchen werden von einem elektrischen Feld in einen in geeigneter Weise angebrachten Fänger abgelenkt. Nichtaufgeladene Tröpfchen durchlaufen das elektrische Feld ohne Ablenkung und setzen sich auf einer Bahn ab, die quer zu den Bahnen der Tröpfchen mit relativ hoher Geschwindgkeit bewegt wird.

Die Druckinformation wird auf die Tröpfchen über das Aufladen übertragen. Damit mit dem höchstmöglichen Auflösungsvermögen gedruckt wird, sollten an die Ladeelektroden die Ladesteuerspannungen mit der gleichen Frequenz angeleg werden, mit der auch die Tröpfchen erzeugt werden. Dadurch kann jedes abgelagerte Tröpfchen eine Auflösungszelle bilden, die von den Auflösungszellen aller anderen Tröpfchen verschieden ist. Die Druckinformation kann ausserdem nicht sauber auf die Tröpfchen übertragen werden, wenn nicht jede Ladeelektrode phasengleich mit der Tröpfchenerzeugung am zugehörigen Strömungsfaden aktiviert wird. Ist dies nicht der Fall, ergeben sich teilweise aufgeladene Tröpfchen, die den Fänger verfehlen und an falschen Stellen auf der Bahn auftreffen.

Es ist daher erkennbar, dass Tintenstrahldrucker der beschriebenen Art nur mit ihren maximalen Fähigkeiten betrieben werden können, wenn die Tröpfchen aller Ströme synchron mit ihren zugehörigen, der Datenübertragung dienenden Ladeimpulsen erzeugt werden. Dies erfordert wiederum entweder eine Massnahme zur zeitlichen Steuerung der Tropfenerzeugung für jeden einzelnen Strömungsfaden oder eine Steuerung der Tropfenerzeugung in der Weise, dass die Zeit oder die Phase der Tropfenerzeugung vorherbestimmt werden.

Vom Standpunkt der Einfachheit aus, besteht die ideale Lösung darin, Tropfenanregungsstörungen an alle Strömungsfäden mit gemeinsamer Amplitude und exakt synchron anzulegen. Wenn alle Strömungsfäden den gleichen Durchmesser, die gleiche Geschwindigkeit und die gleichen Fliesseigenschaften haben, dann haben sie auch alle die gleiche Länge, so dass sie die Tröpfchen synchron erzeugen. Diese synchrone Tröpfchenerzeugung erleichtert die gewünschte Da-tenphasenverriegelung, da eine Zeitmessung für einen Strömungsfaden gleichbedeutend mit einer Zeitmessung für alle Strömungsfäden ist.

Zur Erzielung einer maximalen Druckqualität ist es wichtig, eine maximale Druckbreite zu erzielen. Damit diese maximale Druckbreite erreicht wird, dürfen in dem gesamten Feld aus Strömungsfäden nur minimale Energieschwankungen auftreten. Diese gleichmässige Energie drückt sich in Form gleichmässiger Strömungsfadenlängen innerhalb des Feldes aus. Zu grosse Energieschwankungen (Strömungsfa-denlängenänderungen) verursachen entweder die Erzeugung von Nebentröpfchen oder ein nichtlineares Verhalten des Strömungsfadens; beide Ergebnisse sind unannehmbare Bedingungen beim Drucken.

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In der erwähnten US-PS 3 739 393 erfolgt die Tropfenerzeugung mit Hilfe eines Wanderwellenverfahrens. Dieses Verfahren ist sowohl hinsichtlich der maximalen Druckbreite als auch der Druckqualität eingeschränkt. Nach dieser Patentschrift laufen längs der Lochplatte mehrere Wanderwellen, die die Strömungsfäden bei ihrem Austreten anregen. Die Wellenausbreitung ist jedoch von einer Energiedämpfung begleitet, was eine stetige Verlängerung der Strömungsfäden längs des Feldes zur Folge hat. Die Änderungen der Strömungsfadenlängen werden schliesslich zu gross, und die maximal ausnutzbare Druckbreite wird erreicht. Bei dieser Anordnung erzeugen die verschiedenen Strömungsfäden die Tröpfchen nicht gleichzeitig, sondern es liegt eine bekannte Phasenbeziehung zwischen ihnen vor. Die Anordnung kann in der Theorie mit einem besseren Auflösungsvermögen arbeiten, vorausgesetzt, dass jeder Datenkanal mit einer Phasenschieberschaltung ausgestattet wird, der die Phase der Schaltsteuersignale um einen Wert verschiebt, der eine Anpassung der bekannten Phasenverschiebung in der Tröpfchenerzeugung von Strömungsfaden zu Strömungsfaden ergibt. Diese Lösung erfordert eine umfangreiche Elektronik; sie ist in der Praxis schwierig zu verwirklichen, da unvorher-sagbare Änderungen der Plattenwellenlänge (und somit Phasenfehler) vorliegen, die von ungleichmässigen Lochplattengrenzen verursacht werden. Selbst wenn eine solche Synchronisierung erreicht wird, kann die beste Druckqualität noch nicht erreicht werden, weil die Wanderwellenanregung eine schrägverlaufende Tröpfchenmatrix erzeugt und Tröpfchen in einer nicht horizontal verlaufenden Reihe nicht gleichzeitig drucken. Es liegt eine lineare Zeitverzögerung längs der Reihe der Tröpfchen vor. Für jede volle Wellenlänge der Biegeschwingungswelle in Richtung der Längsachse der Lochplatte wird eine Zeitdifferenz von einer Periode beobachtet. Zur Verringerung der Schwierigkeiten der Phasenverschiebung wurden bisher mehrere Tröpfchen zum Drucken eines einzigen Punkts benutzt. Dies geht jedoch auf Kosten der Druckgeschwindigkeit und der Druckqualität. Es ist auch eine Erklärung dafür, warum die Druckqualität zunimmt, wenn die Druckgeschwindigkeit herabgesetzt wird.

Ein anderes Verfahren bei dem gleichförmige Fäden und Tropfen simultan in einer Reihe von Strahlen erzeugt werden, ist in der US-Patentschrift 3 900 162 offenbart. In dieser Patentschrift wird die Anwendung einer Lochplatte beschrieben, die am Boden eines Tintenreservoirs angeordnet ist. Die Druckschwankungen in der durch die Löcher ausgetragenen Tinte werden durch eine flexible Druckplatte, die innerhalb des Tintenreservoirs aber von der Oberseite der Lochplatte beabstandet ist, erzeugt.

Eine Vielzahl von piezoelektrischen Wandlern sind auf der Oberfläche der Druckplatte angeklebt, so dass, wenn diese gleichzeitig betätigt werden, sie eine im allgemeinen gleichmässige querverlaufende Durchbiegung über die gesamte Plattenlänge bewirken, die eine gleichmässige Druckverteilung im Fluid oberhalb der Löcher erzeugen und somit gleichmässige Fäden und Tropfen aus den Löchern ausgetragen werden. Derartige Vorrichtungen benötigen eine beträchtliche Anzahl von Wandlern, die über die Länge der Druckplatte anzukleben sind. Daraus ergibt es wegen der Klebung Schwierigkeiten die mit Kosten verbunden sind.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Vorrichtungen ist, dass ein Schlitz in jedem Endabschnitt der Platte vorgesehen ist und die Platte sich innerhalb des Reservoirs befindet, so dass das Fluid an beiden Seiten der Druckplatte vorhanden ist. Diese Anordnung hat den Vorteil, dass der Druck zu beiden Seiten der Druckplatte ausgeglichen wird, so dass diese in beiden Richtungen gleichförmig gebogen wird. Sie hat jedoch den wesentlichen Nachteil, dass sekundäre Druckwellen in dem aus den Löchern austretenden Fluid erzeugt werden, da das Fluid an beiden Seiten der Druckplatte kommuniziert. Durch die Durchbiegung der Druckplatte in Richtung weg von den Löchern entsteht an der den Löchern abgewendeten Plattenseite ein hoher Druck im Fluid der sich durch das Fluid zu der Lochplatte fortpflanzt. Dieser bewirkt unerwünschte Unterbrechungen in den Fäden und wirkt sich störend auf die Gleichförmigkeit des Fadens oder Tropfens aus. Ferner wird der Wirkungsgrad bei der Druckübertragung von der Druckplatte zu den Löchern herabgesetzt.

Die Schlitze in der Druckplatte können zudem Druckwel-lenreflektionen und eine ungleichmässige Biegeschwingung bewirken. Ferner kann dadurch der Druck im Fluid abfallen, so dass die durch die Platte verursachten Druckschwankungen unwirksam werden.

Ziel der Erfindung ist es eine Vorrichtung zur Erzeugung einer Mehrzahl von Fluidtröpfchenströmen zu schaffen, welche die vorstehend genannten Merkmale nicht aufweist.

Dieses Ziel wird mit der genannten Vorrichtung erfin-dungsgemäss erreicht durch ein Reservoir, in dem ein unter Druck stehendes Fluid vorhanden ist, durch eine Lochplatte, die den Bodenteil des Reservoirs bildet und mit einer Mehrzahl von Löchern versehen ist, durch welche das Fluid aus dem Reservoir austragbar ist, durch eine längliche Druckplatte, die den Deckel des Reservoirs bildet, durch eine Mehrzahl von Anregeeinrichtungen, die an die Druckplatte anliegen, und dazu bestimmt sind, die Druckplatte quer zu ihrer Längsseite durchzubiegen, um gleichförmige Druckschwankungen in dem durch die Löcher ausgetragenen Fluid zu erzeugen durch ein Befestigungsmittel für die Anregeeinrichtung und eine Steuereinrichtung zur Steuerung der Anregeeinrichtungen.

Es ist von Vorteil, wenn jede Anregeeinrichtung zwei piezoelektrische Wandler, wobei jeweils einer an jeder Seite des Befestigungsorgans angeordnet und an dessen gegenüberliegenden Seiten anliegt, eine Deckplatte, die an einem der Wandler an der Seite, die dem Befestigungsmittel gegenüberliegt, angeordnet ist, und ein Druckübertragungsteil enthält, der am anderen Wandler an der Seite die dem Befestigungsmittel gegenüberliegt angeordnet ist und an der Oberseite der Druckplatte anliegt, und wenn die Abmessungen der Wandler, der Deckplatte und des Druckübertragungsteiles entlang der Längsabmessung der Druckplatte kleiner als die Hälfte der Biegewellenlänge der Anregeeinrichtungen bei maximaler Betriebsfrequenz sind.

Im folgenden ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungs-gegenstandes anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine auseinandergezogene Darstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels eines Teils des Schreibkopfaufbaues einer Tintenstrahl-Druckvorrichtung,

Fig. 2 ein Querschnitt durch das Ausführungsbeispiel der Fig. 1 im zusammengebauten Zustand,

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht einer Anregeeinrichtung im grösseren Massstab,

Fig. 4 eine schematisch dargestellte Seitenansicht der Druckplatte und Anregeeinrichtungen, und

Fig. 5 eine schematische Darstellung der bevorzugten Anordnung der Kontaktstellen zwischen Anregeeinrichtungen und Druckplatte.

Die vorliegende Erfindung wird als Teil einer Tintenstrahl-Druckeinrichtung, wie sie in der US-Patentschrift Nr. 3 373 437 und 3 560 641 offenbart ist, verwendet.

Aus diesem Grunde wird auf eine Beschreibung jener Teile der Tintenstrahl-Druckvorrichtung, die sich nicht insbesondere auf die vorliegende Erfindung beziehen verzichtet.

Die Vorrichtung weist im wesentlichen einen Verteiler 10 der einen Fluidspeisebehälter bildet, eine Lochplatte 12, eine Druckplatte 14 und eine Mehrzahl von Anregeeinrichtungen

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16 auf, die durch einen elektrischen Signalgeber 18 gesteuert werden. Der Verteiler 10 ist ein relativ steifer rechteckförmi-ger Metallblock mit einem Fluidreservoir 19 in Form einer in der Mitte ausgebildeten länglichen Öffnung mit nach unten zulaufenden Seitenwänden 20 und 22.

An der Seite des Verteilers 10 ist ein Rohr 24 herausgeführt, durch welches das Fluid zugeführt wird. Das Fluid wird mit einem bestimmten Druck in das Reservoir 19 eingelassen, so dass das Reservoir vollständig gefüllt und das Fluid im Reservoir unter Druck gehalten wird.

An der Unterseite des Verteilers 10 ist die Lochplatte 12 mittels eines Klebemittels oder durch Anklemmen der Ränder der Lochplatte an den Verteiler befestigt, so dass sie relativ fest gehalten ist. Die Dicke der Lochplatte 12 ist so ausgelegt, dass diese aufgrund von Druckschwankungen im Fluid nicht schwingt. Die Lochplatte 12 weist Löcher 26 mit bestimmtem Durchmesser auf, die in gleichbleibenden Abständen in zwei Reihen angeordnet sind. Die Lochplatte 12 ist am Verteiler 10 so befestigt, dass die Löcher 26 im Zentrum des Reservoirs 19 liegen (Fig. 2).

An der Oberseite des Verteilers 10 ist die Druckplatte 14 befestigt. Die Druckplatte 14 ist relativ elastisch, so dass sie durch die Anregeeinrichtungen 16 quer zu ihrer Längachse durchgebogen werden kann. Die Druckplatte ist an die Oberseite des Verteilers rund um die obere Öffnung des Reservoirs 19 fest angeklemmt oder angelötet, so dass nur der Teil der Druckplatte 14, der sich unmittelbar über die Öffnung erstreckt, unter der Einwirkung der Anregeeinrichtung 16 durchbiegt.

An der Oberseite der Druckplatte 14 sind zwei Dämpfungselemente 28,30 angeordnet, die aus einem relativ elastischen Material wie Polyurethan hergestellt sind.

Die Dämpfungselemente 28, 30 können aufgegossen werden. Dazu wird eine entsprechend ausgebildete Form auf die Oberfläche der Druckplatte 14 aufgesetzt. Die Form wird dann mit geschmolzenem Polyurethan ausgegossen und anschliessend lässtman die Masse aushärten.

In Fig. 3 ist eine Anregeeinrichtung dargestellt, die mit Vorteil einen piezoelektrischen Wandler enthält. Es können jedoch auch andere elektro-akustische Wandler verwendet werden, z.B. magnetostriktive, elektrodynamische oder elektrostatische Wandler.

Jede Anregeeinrichtung 16 besteht aus einer oberen Deckplatte 31, zwei piezoelektrischen Wandlern 32 und 33, die mit Vorteil keramische Dickenschwingungs-Wandler sind, einer Befestigungsplatte 34, die gleichzeitig als eine Elektrode für die Wandler 32,33 dient, elastischen Halteelementen 35, die gleichzeitig als Isolationselemente dienen und einem Übertragungsteil 36.

Jede Anregeeinrichtung 16 ist mittels Schrauben 37 zusammengeschraubt, die gleichzeitig als eine Elektrode für die Wandler 32 und 33 dienen, so dass über die Befestigungsplatte 34 und die Schraube 37 ein elektrischer Strom durch die Wandler fliessen kann.

Die Wandler 32 und 33, die obere Deckplatte 31 und der Übertragungsteil 36 sind übereinanderliegend angeordnet und zueinander ausgerichtet (Fig. 3). Die Deckplatten 31 sollten aus einem Material hergestellt werden, das einen höheren akustischen Scheinwiderstand hat als das Material aus dem die Übertragungsteile 36 hergestellt sind, um die Stossübertra-gung auf die Druckplatte 14 zu verbessern.

Die Übertragungsteile 36 können in der Form verschieden sein. Die in den Zeichnungen dargestellte Form ist jedoch die vorteilhafteste bei der die Teile jeweils neben zwei parallelen Seitenflächen 40 zwei abgeschrägte eine Kante bildende Seitenflächen 42 hat. Die Kante bildet die Kontaktlinie mit der Oberfläche der Druckplatte 14. Die Seitenflächen 42 können jedoch so abgeschrägt werden, dass anstelle der dadurch gebildeten Kante eine rechteckige Fläche entsteht mit der der Übertragungsteil 36 an der Druckplatte 14 anliegt. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, alle Seitenflächen so abzuschrägen, dass eine Spitze entsteht, mit welcher dann der Übertragungsteil auf der Druckplatte 14 aufliegt.

Das elastische Halteelement 35 kann aus irgendeinem geeigneten Material bestehen und muss lediglich ausreichend dick bemessen und elastisch sein, um die Übertragung von Vibrationen von der Befestigungsplatte 34 über einen Halterahmen 45 auf den Verteiler 10 zu verhindern und um eine gute Isolation zu bewirken. Die Elastizität des Halteelementes 35 ist es die die Ausbreitung von Wellen durch den Verteiler verhindert und auf den Tropfenfluss in den Löchern einwirkt.

Die Wandler 32 und 33 werden über die Zentralelektrode, z.B. Platte 34 und Schraube 37 durch den Signalgeber 18 aktiviert, derart, dass eine Mehrzahl von Anregeeinrichtungen 16 in bekannter Weise gleichzeitig und wiederholbar aktiviert werden können.

Wie Fig. 4 zeigt, sind die Wandler in gleichbleibenden Abständen D entlang der Längsseymmetrieachse auf der Oberfläche der Druckplate 14 angeordnet.

Der Abstand D ist mit Vorteil geringer als die halbe Wellenlänge der Biegeschwingung der Druckplatte bei normaler Betriebsfrequenz, um die zwischen benachbarten und entfernteren Anregeeinrichtungen entstehenden sich überlagernde stehende Wellen so weit als möglich zu dämpfen.

Das gleiche gilt für die Breite W der Anregeeinrichtungen 16, die ebenfalls im wesentlichen kleiner als die halbe Wellenlänge der Biegeschwingung in der Anregeeinrichtung 16 bei normaler Betriebsfrequenz sein soll. Dadurch wird die Entstehung von reflektierten Wellen oder Verzögerungen in der Anregeeinrichtung herabgesetzt. Obwohl die Länge der Anregeeinrichtungen 16, d.h. die Ausdehnung über die Breite der Druckplatte 16, nicht so kritisch ist wie die Breiten, sollten aber ebenfalls kleiner als die halbe Wellenlänge der Biegeschwingung in der Anregeeinrichtung bei normaler Betriebsfrequenz sein.

Es wird darauf hingewiesen, dass aus praktischen Gründen, der Abstand D und die Breite W wesentlich näher bei der halben Wellenlänge der entsprechenden Biegeschwingung liegen, so dass keine Leistungsunregelmässigkeiten entstehen, welche auf die Konstanz der Ströme einwirken könnte. Als Richtlinie gilt jedoch, dass die Auslegung auf eine halbe Wellenlänge der sich durch den betreffenden Körper, ausbreitenden Biegeschwingung ausreicht.

Fig. 5 zeigt die bevorzugte Anordnung der Kontaktstellen 60 zwischen den Anregeeinrichtungen 16 und der Oberfläche der Druckplatte 14. Die Berührung längs einer Linie entlang der Längsachse der Druckplatte wird bevorzugt. Wie vorstehend erwähnt kann für bestimmte Ausführungsbeispiele ein Punkt- oder Flächenkontakt vorgesehen werden.

Bei Breitband-Anregeeinrichtungen ist der Abstand zwischen Unterseite der Druckplatte 14 und Oberseite der Lochplatte 12 in dem Fluidreservoir 19 vom Gesichtspunkt der Anregung her nicht kritisch und kann so klein wie es nach der Strömungslehre möglich ist, sein. Bei einer Anregung mit schmälerer Bandbreite sollte dieser Abstand ein Vielfaches einer einzelnen Viertelwellenlänge der Fluiddruckwelle bei normaler Betriebsfrequenz sein. Dadurch wird im wesentlichen sichergestellt, dass die Lochplatte in der Knotenebene der Schwingung liegt, wo die Schwingungsamplitude im wesentlichen verschwindet.

Die Lochplatte 12 ist eine relativ steife Ausführung, so dass anders als die durch wandernde Wellen angeregte und vibrierende Lochplatte die vorliegende Lochplatte nicht vibriert. Die Lochplatte 12 ist zusammen mit einem nicht dargestellten Halterahmen an die Unterseite des Verteilers 10 angeklebt, angelötet oder angeschraubt, um die Lochplatte 12

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mit ihrem Löchern 26 auf die Berührungslinie zwischen Anregeeinrichtungen und Druckplatte symmetrisch ausgerichtet zu halten. Damit die Lochplatte 12 im Bereich des Reservoirs 19 starr bleibt, sind die inneren Seitenwände des Verteilers, da wo sie die Oberseite der Lochplatte schneiden, mit Vorteil kürzer als die halbe Wellenlänge der Biegeschwingung in der Lochplatte bei maximaler Betriebsfrequenz, um die Ausbreitung der Störwellen in der Lochplatte zu verringern.

Im Betrieb werden alle Anregeeinrichtungen 16 mit der gewünschten Frequenz erregt, um eine gleichmässige Tropfenfolge aus der Mehrzahl der Löcher 26 zu erzeugen. Jede Anregeeinrichtung wird durch elektrische Impulse, die an beiden Wandlern 32 und 33 anliegen, erregt. Die Wandler 32 und 33 üben gleiche Kräfte auf die Befestigungsplatte 34 aus, was dazu führt, dass die Deckplatte 31 und der Übertragungsteil 36 in*entgegengesetzten Richtungen verlagert werden.

Während des Betriebes liegt die Befestigungsplatte 34 im wesentlichen im Knotenpunkt zwischen den Wandlern 32 und 33, wo die geringste Anregung der Befestigungsplatte erfolgt. Dies reduziert die Übertragung der Störungswellen von der Befestigungsplatte zum Rahmen 45, der die Störungswellen zum Verteiler 10 weiterleiten würde, weiter wesentlich. .

Werden die Anregeeinrichtungen 16 gleichzeitig periodisch erregt, so schlagen die Übertragungsteile 36 auf die Druckplatte 14 und versetzen diese in Schwingung wie dies durch die gestrichelten Linien in Fig. 2 dargestellt ist. Das die Unterseite der Druckplatte 14 in Kontakt mit der Flüssigkeit im Reservoir steht, werden sich dadurch Druckwellen in der Flüssigkeit im Reservoir ausbreiten, um die gewünschte Gleichmässigkeit in den Fäden und Tropfen zu erhalten.

Es ist wichtig, dass alle Anregeeinrichtungen auf der Druckplatte gleichzeitig und mit gleicher Amplitude erregt werden. Um dies zu ereichen wird bei der Erregung der An-regeeinrichtungsanordnung ohne Resonanzen gearbeitet, obwohl die Resonanzerregung effektiver ist. Der Grund hierfür ist, dass in der Praxis die Wandlerresonanzfrequenzen wegen der Änderung einiger Parameter eines zusammengesetzten Wandlers leicht unterschiedlich sind.

Jedoch hängen sowohl die Amplitude und Phasen des Wandlers von der Frequenz ab. Werden Wandler mit ähnlicher aber nicht genau gleicher Resonanzfrequenz gleichzeitig mit einer gegebenen Frequenz, z.B. der Resonanzfre-5 quenz der einen der Wandler angetrieben, werden die anderen Wandler in der Anordnung unterschiedliche Amplituden zu unterschiedlicher Zeit abgeben als jene bei Resonanz angetriebenen Wandler. Der Betrag der Unterschiede hängt von der Weite des Resonanzbandes ab.

io Je schmäler das Band ist je grösser der Betrag der Differenz.

Die Amplitude und Phasen werden jedoch relativ frequenzunabhängig, wenn ein Wandler ausserhalb der Resonanz betrieben wird. Es kann eine gleichförmigere Phasen-15 Verteilung entlang der Oberfläche der Druckplatte 14 erreicht werden, wenn die Wandler oberhalb oder unterhalb ihrer Resonanzfrequenzen betrieben werden. Bei diesen Frequenzen wird eine bessere Gleichförmigkeit in der Amplitude und Phase erzielt und obwohl die Energieverluste dadurch recht 20 gross sind kann dies durch Zuführen von mehr Energie kompensiert werden. Ausserdem rechtfertigt der Vorteil der gleichförmigen synchronen Kraftaufbringung eine derartig erhöhte Leistungsaufnahme.

Da wie vorstehend beschrieben die Übertragungsteile 36 25 an der Oberfläche der Druckplatte 14 anliegen ergeben sich gegenüber bekannten Ausführungen, wo die Wandler fest mit der Druckplatte verklebt sind, gewisse Vorteile. Wegen der Unregelmässigkeiten beim Auftragen des Klebstoffes zum Ankleben der Wandler an die Druckplatte, ergibt sich bei der 3o vorliegenden Erfindung eine gleichförmigere Energieverteilung, da es nur auf die Gleichmässigkeit der Kontaktstelle ankommt. Bei längerem Gebrauch kann entweder eine Klebstelle sich lösen oder ein Wandler ausfallen. Ist der Wandler an die Druckplatte angeklebt, so ist es sehr schwierig und 35 teuer, wenn nicht sogar unmöglich den Wandler zu ersetzen. Ferner können die Wandler einfach entlang der Längsachse der Druckplatte in die von der Betriebsfrequenz abhängige Stellung verstellt werden. Eine solche Verstellung ist bei bekannten Ausführungen nicht möglich.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

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   PATENTANSPRÜCHE

   1. Vorrichtung zur Erzeugung einer Mehrzahl von Fluid-tröpfchenströmen, gekennzeichnet durch ein Reservoir (19), in dem ein unter Druck stehendes Fluid vorhanden ist, durch eine Lochplatte (12), die den Bodenteil des Reservoirs bildet und mit einer Mehrzahl von Löchern (26) versehen ist, durch welche das Fluid aus dem Reservoir austragbar ist, durch eine längliche Druckplatte (14), die den Deckel des Reservoirs bildet, durch eine Mehrzahl von Anregeeinrichtungen (16), die an die Druckplatte (14) anliegen, und dazu bestimmt sind, die Druckplatte quer zu ihrer Längseite durchzubiegen, um gleichförmige Druckschwankungen in dem durch die Löcher ausgetragenen Fluid zu erzeugen, durch ein Befestigungsmittel für die Anregeeinrichtungen und eine Steuereinrichtung (18) zur Steuerung der Anregeeinrichtungen.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede Anregeeinrichtung (16) zwei piezoelektrische Wandler (32, 33), wobei jeweils einer an jeder Seite des Befestigungsmittels angeordnet ist und an dessen gegenüberliegenden Seiten anliegt, eine Deckplatte (31), die an einem der Wandler (32) an der Seite, die dem Befestigungsmittel gegenüberliegt, angeordnet ist, und ein Druckübertragungsteil (36) enthält, der am anderen Wandler (33) an der Seite die dem Befestigungsmittel gegenüberliegt angeordnet ist und an der Oberseite der Druckplatte (14) anliegt.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abmessungen der Wandler (32, 33), der Deckplatte (31) und des Druckübertragungsteiles (36) entlang der Längsabmessung der Druckplatte (14) kleiner als die Hälfte der Biegewellenlänge der Anregeeinrichtungen bei maximaler Betriebsfrequenz sind.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungsmittel eine Befestigungsplatte enthält, die zwischen den Wandlern an diese anliegend angeordnet ist und eine Elektrode für die Wandler bildet, wobei elastische, elektrisch isolierende Halteglieder zwischen die Befestigungsplatte und dem Reservoir angeordnet sind, um die Anregeeinrichtung schwingungsmässig vom Reservoir zu isolieren.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Anregeeinrichtungen an der Oberseite der Druckplatte in gleichen Abständen über der Längsachse der Druckplatte verteilt angeordnet sind, wobei die Abstände kleiner als die Hälfte der Wellenlänge der Eigenschwingung der Druckplatte sind.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktflächen der Anregeeinrichtungen mit der Druckplatte in der durch die Oberseite der Druckplatte bestimmten Ebene liegen.
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass Dämpfungsglieder (28, 30) an jedem Endabschnitt der Druckplatte (14) vorgesehen sind, um die von den Endabschnitten reflektierte Vibration zu reduzieren.
8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungsglieder (28, 30) elastische Organe sind, die auf der Oberseite der Druckplatte (14) angeordnet sind.