background

​Im Druckkopf eines Drucksystems befinden sich die Düsen, die zum Spritzen der Tinte verwendet werden. Piezoelektrische Druckköpfe bestehen aus einem aktiven Bauteil, dem „Aktuator", einer Reihe von Röhrchen und Kanälen, die zusammen „Flüssigkeitspassage" genannt werden, sowie Elektronik zur Steuerung der einzelnen Kanäle. Der Aktuator enthält eine Reihe von parallelen Wänden, welche die Kanäle bilden. Diese bestehen aus piezoelektrischem Keramikwerkstoff, der sich verformt, wenn eine Spannung angelegt wird (der umgekehrte piezoelektrische Effekt). Wenn in Xaar Druckköpfen die Wände der einzelnen Kammern bewegt werden, entstehen Schalldruckwellen, die die Tinte aus den Düsen am Ende oder an den Seiten jedes Kanals ausstoßen.

Der umgekehrte piezoelektrische Effekt führt dazu, dass sich der Keramikwerkstoff auf eine von zwei Arten verformt. Diese Verformungen werden verwendet, um zwei Druckkopfbetriebsarten zu erzeugen: Bend-Modus und Shear-Modus.

Druckköpfe mit Bend-Modus

Bei einem Druckkopf mit Bend-Modus ist ein piezoelektrisches Materialstück an der Decke einer Kammer aufgeklebt. Wenn ein elektrisches Feld in der gleichen Richtung angelegt wird, in der der Werkstoff gepolt ist, wird das Material entweder länger oder kürzer. Wenn eine Seite des Materials an der Decke der Tintenkammer angeklebt ist, verursacht die Ausdehnung ein Durchbiegen der Decke (technisch ist das eine Querbetätigung). Das erzeugt eine Druckänderung, die ein Volumen an Tinte verdrängt, wodurch ein Tropfen aus der Düse ausgestoßen wird.


Druckköpfe mit Shear-Modus

Bei Druckköpfen mit Shear-Modus wird das elektrische Feld vertikal zur Richtung angelegt, in der der Werkstoff gepolt ist. Die Verformung erzeugt einen Schereffekt (trapezförmig) wie in der Animation der Kanalwände unten dargestellt. Ein einzelnes Stück gepolten Materials ist eine monolithisch freitragende Struktur. Die Wand ist unten fixiert und verbiegt sich um diesen Punkt herum.

Die Animation zeigt die Wände des Kanals, die von Seite zu Seite scheren.​

​​​​
 


Chevron

Alle Xaar 1003 Druckköpfe haben einen Aktuator, der aus 2 Teilen miteinander verschmolzenen, entgegengesetzt gepolten Materialien besteht. Wenn das elektrische Feld angelegt wird, werden die zwei Abschnitte der Kanalwände an der Verbindungsstelle ausgelenkt und bilden eine Chevron-Form. Dies tritt bei einer sehr hohen Frequenz im Druckkopf auf. Die Animation stellt dies langsamer dar, um den Chevron-Aktuator in drei benachbarten Kanalwänden zu illustrieren.

Die von Xaar verwendete Chevron-Ausführung ist sehr energieeffizient, sodass die erforderliche Antriebsspannung und somit der Stromverbrauch verringert wird. Sie bietet außerdem:

  • eine beständigere Leistung als ein einpoliges Material (monolithisch freitragend)
  • eine bessere Gleichförmigkeit der Tropfenbildung
  • eine bessere Tropfenplatziergenauigkeit
  • und als Ergebnis eine höhere Druckqualität​
  • verringerte mechanische Belastung und damit eine längere Aktuator-Lebensdauer​​

 

Schalldruckwelle

Wenn die Kanalwände bei hoher Frequenz im Chevron-Modus durchgebogen (betätigt) werden, entsteht eine Schalldruckwelle. Diese Druckwelle zwingt die Tintentröpfchen aus den Düsen heraus.

Die Animation zeigt wie sich Schalldruckwellen im Kanal auf und ab bewegen. 

 

Shared-Wall

Die Shared-Wall-Konzeption von Xaar ist eine Technik zur Erhöhung der nativen Auflösung oder der Kanaldichte. Jeder Kanal hat zwei Wände aus piezoelektrischem Material. Diese Wände sind benachbarten Kanälen gemeinsam und können verwendet werden, um beide benachbarten Kanäle unabhängig voneinander abzufeuern. Diese Struktur stellt eine effiziente Nutzung des piezoelektrischen Materials dar und trägt zu kostengünstigen Druckköpfen mit hoher Düsendichte bei.

 


End-Shooter-Architektur

Bei herkömmlichen Inkjet-Druckköpfen wird die End-Shooter-Architektur verwendet. Das bedeutet, dass diese Druckköpfe Düsenöffnungen am Ende eines jeden Kanals haben, durch den die Tinte ausgestoßen wird. ​​

​​Hybrid Side-Shooter™ Architektur

Neben dem Ein- und Auslass für den Tintenfluss verfügt die Hybrid Side-Shooter™ Architektur von Xaar über eine separate Düse in jedem Tintenkanal. Die Düse befindet sich an der Seite des Tintenkanals. Der Tintentropfen wird auf diese Weise senkrecht zum Tintenfluss gespritzt.

PrecisionPlus™ Architektur​

Diese neue Architektur, die auf der sehr erfolgreichen Hybrid Side Shooter™ Architektur von Xaar aufbaut, optimiert die Aktuatorleistung und liefert so beispiellose Tropfengeschwindigkeits-, Tropfenvolumen- und Tropfenplatzierungsprofile für konsistente Farben über die gesamte Druckbreite.​​​​