Was ist eine Wellenform?
Nov 15, 2021
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Was ist eine Wellenform?
Um den Zweck einer Wellenform zu erklären, werfen wir einen Blick in eine Düsenkammer eines Druckkopfs. Das als Fill-and-Fire bekannte Strahlverfahren wird häufig bei vielen verschiedenen Druckköpfen unterschiedlicher Bauart angewendet. In diesem Fall verformt sich ein Stapel aus PZT (einem piezoelektrischen Keramikmaterial) bei Anlegen einer Spannung, wodurch sich das Volumen der Tintenkammer ändert und die Tinte sich darin bewegt und schließlich ausstößt. Das Mittel zum Anlegen dieser Spannung an den PZT ist die Wellenform.
der PZT wird nur ausgefahren, wenn Spannung angelegt wird, so dass es bis zum Einstecken des Druckkopfs zu keiner Verformung kommt. Sobald der Druckkopf mit Strom versorgt wird, behält er eine bestimmte Spannung bei, wodurch der PZT ausgefahren und in seiner Nicht-Strahlposition verbleibt. Wenn die Spannung verringert wird, zieht sich der PZT zurück und erzeugt eine Ausdehnung in der Kammer, wodurch Tinte hineingezogen wird. Um einen Tropfen auszustoßen, wird die Spannung auf ihren ursprünglichen Wert zurückgesetzt, die Kammer schrumpft und die überschüssige Tinte wird herausgedrückt. Dieser Vorgang wiederholt sich tausendmal pro Sekunde.
Es ist wichtig zu beachten, dass Druckköpfe je nach Herstellungsart entweder durch positive oder negative Impulse angetrieben werden können. Wie auch immer Sie es gewohnt sind, es zu betrachten, die wichtigen Wellenform-Timings sind die beiden abfallenden Teile und die Haltezeit, dh wie lange die Spannung auf diesem Niveau (hoch oder niedrig) gehalten wird, bevor sie zum Startposition. Diese Impulszeitgebung bestimmt, was an der Düse passiert, wenn das Volumen der Kammer in einen stabilen Zustand zurückkehrt, und ist der erste Schritt, um beim Erstellen einer Wellenform herauszufinden.
Wenn Sie'neben einem Druckkopf gestanden haben, während dieser druckt, konnten Sie ihn möglicherweise „singen“ hören, je nachdem, welche Frequenz verwendet wurde. Der Grund, warum Sie es hören können, ist, dass die Aktoren Schallwellen erzeugen. Die wichtigsten für das Spritzen sind diejenigen, die in der Tinte selbst produziert werden, da sie die Druckschwankung definieren, die den Tropfenausstoß bewirkt.
Aufgrund des Vorhandenseins einer Tinte mit bestimmten mechanischen Eigenschaften und der Tatsache, dass die Schallwellen beim Aufprall Energie verlieren können, kann der Druck in der Kammer als gedämpfter Resonator beschrieben werden. Jede Druckänderung, wie beispielsweise die PZT-Verformung, führt zu einer charakteristischen Druckänderung. Wie hier gezeigt, bewirkt die Druckänderung, dass sich die Tinte innerhalb der Kammer hin und her bewegt, wenn sich der PZT zurückzieht und das Volumen der Kammer zunimmt.
Diese Energie allein reicht normalerweise nicht aus, um die Tinte auszustoßen, sie zieht sie nur zurück zum gegenüberliegenden Ende der Kammer und prallt ab. Durch die Verwendung eines Spannungsimpulses zur Druckverstärkung zum richtigen Zeitpunkt wird der Tropfenausstoß effizienter, wie hier gezeigt. Ein Tropfen wird ausgestoßen, wenn der Druck aufgrund des bevorzugten Timings einen kritischen Wert überschreitet.
Der Grund dafür, dass die Pulsbreite so kritisch ist, ist, dass, wenn sie zu kurz oder zu lang ist, die Wellen, der Druck und die Bewegung des PZT nicht synchron sind. Wenn sich die Tinte nicht in die richtige Richtung bewegt, während mehr Druck hinzugefügt wird, kann die Dynamik möglicherweise entgegengewirkt werden, anstatt die Dynamik gleichmäßig zu erhöhen. Es ist vergleichbar mit dem Schieben eines Kindes auf einer Schaukel. Wenn du sie zum richtigen Zeitpunkt schiebst, wird der Schwung erhöht und sie schwingen höher. Wenn Sie sie zur falschen Zeit schieben, werden sie gewaltsam gestoppt. Wenn die Impulsbreite falsch ist, wird das resultierende Strahlen, das immer wieder wiederholt wird, in ähnlicher Weise ineffizient und instabil.
Da sich die Tinte über die Länge der Kammer hin und her bewegen muss, hängt die maximale Frequenz, die ein Druckkopf erzeugen kann, von der Größe der Druckkopfkammer ab. Druckköpfe mit längeren Kammern benötigen mehr Zeit für die Hin- und Herbewegung der Schallwellen, daher können'Tropfen nicht so oft ausgestoßen werden.
Da die Länge der Düsenkammer fest ist, könnte man meinen, dass die Pulsbreite, die zum korrekten Timing der Druckwelle benötigt wird, für einen bestimmten Druckkopf konstant ist. Das Timing wird jedoch auch von der Schallgeschwindigkeit für diese spezielle Tinte beeinflusst. Aus diesem Grund muss eine Wellenform auf eine bestimmte Tinten- und Druckkopfkombination abgestimmt werden. Es reicht nicht aus, nur eine allgemeine Wellenform für diesen Druckkopf zu haben. Wenn Tinten ähnliche Eigenschaften aufweisen, kann die gleiche Wellenform glücklicherweise für beide gut funktionieren.