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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf Tintenstrahldruckköpfe und
insbesondere auf eine Fluidzufuhr für eine Tintenstrahldruckkopfanordnung.
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Hintergrund der Erfindung
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Ein
herkömmliches
Tintenstrahldrucksystem umfasst einen Druckkopf, einen Tintenvorrat,
der flüssige
Tinte an den Druckkopf liefert, und eine elektronische Steuerung,
die den Druckkopf steuert. Der Druckkopf stößt durch eine Mehrzahl von Öffnungen oder
Düsen Tintentropfen
gegen ein Druckmedium, wie z. B. ein Blatt Papier, aus, um auf dem
Druckmedium zu drucken. Typischerweise sind die Öffnungen in einem oder in mehreren
Arrays angeordnet, derart, dass ein ordnungsgemäß sequenzierter Ausstoß von Tinte
aus den Öffnungen
bewirkt, dass Schriftzeichen oder sonstige Bilder auf das Druckmedium
gedruckt werden, wenn der Druckkopf und das Druckmedium relativ
zueinander bewegt werden.
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Bei
einer Anordnung, üblicherweise
als ein Breit-Array-Tintenstrahldrucksystem
bezeichnet, ist eine Mehrzahl von einzelnen Druckköpfen, auch
als Druckkopfchips bezeichnet, an einem einzelnen Träger befestigt.
So wird eine Anzahl von Düsen,
und somit eine Gesamtanzahl von Tintentropfen, die pro Sekunde ausgestoßen werden
können,
erhöht.
Da die Gesamtanzahl von Tintentropfen, die pro Sekunde ausgestoßen werden
können,
erhöht
ist, kann mit dem Breit-Array-Tintenstrahldrucksystem
die Druckgeschwindigkeit erhöht
werden.
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Wenn
eine Mehrzahl von Druckkopfchips an einem einzigen Träger befestigt
wird, führt
der einzige Träger
mehrere Funktionen durch, einschließlich eines fluidischen und
elektrischen Führens
(Routing) sowie eines Stützens
von Druckkopfchips. Genauer gesagt nimmt der einzige Träger eine
Kommunikation von Tinte zwischen dem Tintenvorrat und jedem der
Druckkopfchips sowie eine Kommunikation von elektrischen Signalen
zwischen der elektrischen Steuerung und jedem der Druckkopfchips
auf und liefert eine stabile Stütze
für jeden
der Druckkopfchips. So wird Tinte aus dem Tintenvorrat an jeden
der Druckkopfchips geliefert.
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Folglich
ist dasselbe erwünscht
für eine
Anordnung, die eine Tintenzufuhr aus dem Tintenvorrat an jeden der
Druckkopfchips aufnimmt.
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In
der
US 6,332,206 , der
US 6,428,145 , der
US 2002/033861 und der
US 6,250,738 ist eine Druckkopfanordnung
offenbart, die einen Träger,
der einen in demselben definierten Fluidverteiler aufweist, eine
Mehrzahl von Druckkopfchips, von denen jeder an dem Träger befestigt
ist und mit dem Fluidverteiler kommuniziert, sowie eine Fluidzuführanordnung,
die mit dem Träger
gekoppelt ist und mit dem Fluidverteiler kommuniziert, aufweist.
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In
der
EP 1016533 und der
EP 1055520 ist eine Druckkopfanordnung
offenbart, die einen Träger,
der einen in demselben definierten Fluidverteiler aufweist, einen
Druckkopfchip, der an dem Träger befestigt
ist und mit dem Fluidverteiler kommuniziert, sowie eine Fluidzuführanordnung,
die mit dem Träger gekoppelt
ist und mit dem Fluidverteiler kommuniziert, aufweist. Die Fluidzuführanordnung
umfasst ein Gehäuse
und zumindest entweder einen Druckregler, der angepasst ist, um
einen Druck des Fluids zu regeln, oder eine Filtriereinheit, die
angepasst ist, um das Fluid zu filtern.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Eine
Druckkopfanordnung umfasst einen Träger, in dem ein Fluidverteiler
definiert ist, wobei der Träger
ein Fluidtor umfasst, das mit dem Fluidverteiler kommuniziert, eine
Mehrzahl von Druckkopfchips, die jeweils an dem Träger befestigt
sind und mit dem Fluidverteiler kommunizieren und eine Fluidzuführanordnung,
die mit dem Träger
gekoppelt ist und mit dem Fluidverteiler kommuniziert. Die Fluidzuführanordnung
umfasst ein Gehäuse,
einen Fluideinlass, der angepasst ist, um mit einem Vorrat an Fluid zu
kommunizieren, einen Fluidauslass und zumindest entweder einen Druckregler,
der angepasst ist, um einen Druck des Fluids zu regeln, oder eine
Filtriereinheit, die angepasst ist, um das Fluid zu filtern. Das
zumindest eine Element des Druckreglers und der Filtriereinheit
ist in dem Gehäuse
beinhaltet. Der Fluidauslass und das Fluidtor passen zusammen, um eine
Fluidzwischenverbindung zu bilden, um die Fluidzuführanordnung
fluidisch mit dem Fluidverteiler zu koppeln.
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Ein
Verfahren zum Bilden einer Druckkopfanordnung weist ein Bilden eines
Fluidverteilers und eines Fluidtors in einem Träger, wobei das Fluidtor mit
dem Fluidverteiler kommuniziert; ein Befestigen einer Mehrzahl von
Druckkopfchips an dem Träger, einschließlich eines
Kommunizierens jedes der Druckkopfchips mit dem Fluidverteiler;
und ein Koppeln einer Fluidzuführanordnung
mit dem Träger,
einschließlich
eines Kommunizierens der Fluidzuführanordnung mit dem Fluidverteiler,
auf. Die Fluidzuführanordnung
umfasst ein Gehäuse,
einen Fluideinlass, der angepasst ist, um mit einem Vorrat an Fluid
zu kommunizieren, einen Fluidauslass und zumindest entweder einen
Druckregler, der angepasst ist, um einen Druck des Fluids zu regeln,
oder eine Filtriereinheit, die angepasst ist, um das Fluid zu filtern.
Der Fluideinlass ist in dem Gehäuse
gebildet und das zumindest eine Element des Druckreglers und der
Filtriereinheit ist in dem Gehäuse
beinhaltet. Das Kommunizieren der Fluid zuführanordnung mit dem Fluidverteiler
umfasst ein Zusammenpassen des Fluidauslasses mit dem Fluidtor und
ein fluidisches Koppeln der Fluidzuführanordnung mit dem Fluidverteiler.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist
ein Blockdiagramm, das ein Ausführungsbeispiel
eines Tintenstrahldrucksystems darstellt.
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2 ist
eine perspektivische Draufsicht, die ein Ausführungsbeispiel einer Tintenstrahldruckkopfanordnung
darstellt.
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3 ist
eine perspektivische Unteransicht der Tintenstrahldruckkopfanordnung
von 2.
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4 ist
eine schematische Querschnittsansicht, die Abschnitte eines Ausführungsbeispiels
eines Druckkopfchips darstellt.
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5 ist
eine schematische Querschnittsansicht, die ein Ausführungsbeispiel
einer Tintenstrahldruckkopfanordnung darstellt.
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6 ist
eine schematische Querschnittsansicht, die ein Ausführungsbeispiel
eines Abschnitts eines Substrats für eine Tintenstrahldruckkopfanordnung
darstellt.
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7 ist
eine perspektivische auseinandergezogene Draufsicht, die ein Ausführungsbeispiel
eines Trägers
für eine
Tintenstrahldruckkopfanordnung darstellt.
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8 ist
eine perspektivische Unteransicht des Trägers von 7.
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9 ist
eine perspektivische Draufsicht, die ein Ausführungsbeispiel einer Fluidzuführanordnung für eine Tintenstrahldruckkopfanordnung
darstellt.
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10 ist
eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Fluidzuführanordnung
und eines Trägers
für eine
Tintenstrahldruckkopfanordnung.
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11 ist
eine Oberansicht, die ein Ausführungsbeispiel
eines Trägers
für eine
Tintenstrahldruckkopfanordnung darstellt.
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Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsbeispiele
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In
der folgenden genauen Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
wird Bezug genommen auf die beigefügten Zeichnungen, die einen Teil
derselben bilden und in denen durch eine Darstellung spezifische
Ausführungsbeispiele
gezeigt sind, in denen die Erfindung praktiziert werden kann. Diesbezüglich wird
eine Richtungsterminologie, wie z. B. „oben", „unten", „vorne", „hinten", „vordere/r/s", „hintere/r/s" etc., mit Bezug
auf die Ausrichtung der beschriebenen Figur(en) verwendet. Weil
die Komponenten der vorliegenden Erfindung in einer Anzahl von verschiedenen
Ausrichtungen positioniert sein können, wird die Richtungsterminologie
zu Zwecken der Darstellung verwendet und ist in keiner Weise einschränkend. Es
sei darauf hingewiesen, dass andere Ausführungsbeispiele benutzt werden
können und
strukturelle oder logische Änderungen
vorgenommen werden können,
ohne von dem Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Somit ist die folgende genaue Beschreibung nicht in einem einschränkenden
Sinne zu verstehen, und der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung
ist durch die beigefügten
Ansprüche
definiert.
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1 stellt
ein Ausführungsbeispiel
eines Tintenstrahldrucksystems 10 dar. Das Tintenstrahldrucksystem 10 umfasst
eine Tintenstrahldruckkopfanordnung 12, eine Tintenvorratsanordnung 14, eine
Befestigungsanordnung 16, eine Medientransportanordnung 18 und
eine elektronische Steuerung 20. Die Tintenstrahldruckkopfanordnung 12 ist
gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung gebildet und umfasst einen oder mehrere Druckköpfe, die
Tropfen von Tinte oder Fluid durch eine Mehrzahl von Öffnungen
oder Düsen 13 ausstoßen.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
sind die Tintentropfen zu einem Medium hin gerichtet, wie z. B. zu
einem Druckmedium 19, um auf dem Druckmedium 19 zu
drucken. Das Druckmedium 19 umfasst irgendeinen Typ von
geeignetem Blattmaterial, wie z. B. Papier, Kartenstoff, Transparentfolien,
Mylar und dergleichen. Typischerweise sind die Düsen 13 in einer oder
mehreren Spalten oder Arrays angeordnet, so dass ein ordnungsgemäß sequenzierter
Ausstoß von
Tinte aus den Düsen 13 bewirkt,
dass bei einem Ausführungsbeispiel
Schriftzeichen, Symbole und/oder sonstige Graphiken oder Bilder
auf dem Druckmedium 19 gedruckt werden, wenn die Tintenstrahldruckkopfanordnung 12 und
das Druckmedium 19 relativ zueinander bewegt werden.
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Die
Tintenvorratsanordnung 14 liefert Tinte an die Tintenstrahldruckkopfanordnung 12 und
umfasst ein Reservoir 15 für ein Speichern von Tinte.
So fließt
bei einem Ausführungsbeispiel
Tinte von dem Reservoir 15 zu der Tintenstrahldruckkopfanordnung 12.
Bei einem Ausführungsbeispiel
sind die Tintenstrahldruckkopfanordnung 12 und die Tintenvorratsanordnung 14 zusammen
in einer Tintenstrahlkassette oder einem Stift gehäust. Bei
einem anderen Ausführungsbeispiel
ist die Tintenvorratsanordnung 14 von der Tintenstrahldruckkopfanordnung 12 getrennt
und liefert durch eine Schnittstellenverbindung, wie z. B. eine
Zufuhrröhre,
Tinte an die Tintenstrahldruckkopfanordnung 12.
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Die
Befestigungsanordnung 16 positioniert die Tintenstrahldruckkopfanordnung 12 relativ
zu der Medientransportanordnung 18, und die Medientransportanordnung 18 positioniert
das Druckmedium 19 relativ zu der Tintenstrahldruckkopfanordnung 12. Somit
ist benachbart zu den Düsen 13 in
einem Bereich zwischen der Tintenstrahldruckkopfanordnung 12 und
dem Druckmedium 19 eine Druckzone 17 definiert.
Bei einem Ausführungsbeispiel
ist die Tintenstrahldruckkopfanordnung 12 eine Bewegungstyp-Druckkopfanordnung,
und die Befestigungsanordnung 16 umfasst einen Wagen für ein Bewegen
der Tintenstrahldruckkopfanordnung 12 relativ zu der Medientransportanordnung 18.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel
ist die Tintenstrahldruckkopfanordnung 12 eine sich Nicht-Bewegungstyp-Druckkopfanordnung,
und die Befestigungsanordnung 16 fixiert die Tintenstrahldruckkopfanordnung 12 an
einer vorgeschriebenen Position relativ zu der Medientransportanordnung 18.
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Die
elektronische Steuerung 20 kommuniziert mit der Tintenstrahldruckkopfanordnung 12,
mit der Befestigungsanordnung 16 und mit der Medientransportanordnung 18.
Die elektronische Steuerung 20 empfängt Daten 21 von einem
Hostsystem, wie z. B. einem Computer, und umfasst einen Speicher
für ein
temporäres
Speichern der Daten 21. Typischerweise werden die Daten 21 entlang
eines elektronischen Weges, eines Infrarotweges, eines optischen Weges
oder eines sonstigen Informationsübertragungsweges an ein Tintenstrahldrucksystem 10 gesendet.
Die Daten 21 stehen z. B. für ein Dokument und/oder eine
zu druckende Datei. So bilden die Daten 21 einen Druckauftrag
für das
Tintenstrahldrucksystem 10 und umfassen einen oder mehrere
Druckauftragsbefehle und/oder Befehlsparameter.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
liefert die elektronische Steuerung 20 eine Steuerung der
Tintenstrahldruckkopfanordnung 12, einschließlich einer Zeitsteuerung
für einen
Ausstoß von
Tintentropfen aus den Düsen 13.
So definiert die elektronische Steuerung 20 ein Muster
aus ausgestoßenen
Tintentropfen, die Schriftzeichen, Symbole und/oder sonstige Graphiken
oder Bilder auf dem Druckmedium 19 bilden. Die Zeitsteuerung,
und somit das Muster aus ausgestoßenen Tintentropfen, sind durch
die Druckauftragsbefehle und/oder Befehlsparameter definiert. Bei
einem Ausführungsbeispiel
befindet sich eine Logik- und Treiberschaltungsanordnung, die einen
Abschnitt der elektronischen Steuerung 20 bildet, an der Tintenstrahldruckkopfanordnung 12.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel
befindet sich die Logik- und Treiberschaltungsanordnung außerhalb
der Tintenstrahldruckkopfanordnung 12.
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2 und 3 stellen
ein Ausführungsbeispiel
eines Abschnitts der Tintenstrahldruckkopfanordnung 12 dar.
Die Tintenstrahldruckkopfanordnung 12 ist eine Breit-Array- oder eine Mehrkopf-Druckkopfanordnung
und umfasst einen Träger 30,
eine Mehrzahl von Druckkopfchips 40, ein Tintenzuführsystem 50 und
ein elektronisches Schnittstellensystem 60. Träger 30 weist
eine freiliegende Oberfläche oder
erste Seite 301 und eine freiliegende Oberfläche oder
zweite Seite 302 auf, die gegenüber von der ersten Seite 301 und
im Wesentlichen parallel zu derselben ausgerichtet ist. Der Träger 30 dient
dazu, eine mechanische Stütze
für die
Druckkopfchips 40 zu tragen oder bereitzustellen. Zudem
nimmt der Träger 30 die
fluidische Kommunikation zwischen der Tintenvorratsanordnung 14 und
den Druckkopfchips 40 über
das Tintenzuführsystem 50 auf
und nimmt die elektrische Kommunikation zwischen der elektronischen
Steuerung 20 und den Druckkopfchips 40 über das
elektronische Schnittstellensystem 60 auf.
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Die
Druckkopfchips 40 sind an der ersten Seite 301 des
Trägers 30 befestigt
und in einer oder mehreren Reihen ausgerichtet. Bei einem Ausführungsbeispiel
sind die Druckkopfchips 40 voneinander beabstandet und
gestaffelt, derart, dass die Druckkopfchips 40 in einer
Reihe zumindest einen Druckkopfchip 40 in einer anderen
Reihe überlappen.
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Somit
kann die Tintenstrahldruckkopfanordnung 12 eine Seitennennbreite
oder eine Breite, die kürzer
oder länger
ist als die Seitennennbreite, überspannen.
Während
vier Druckkopfchips 40 als an dem Träger 30 befestigt dargestellt
sind, kann die Anzahl der Druckkopfchips 40, die an dem
Träger 30 befestigt
sind, variieren.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
ist eine Mehrzahl von Tintenstrahldruckkopfanordnungen 12 Ende
an Ende befestigt. Bei einem Ausführungsbeispiel weist der Träger 30 ein
gestaffeltes oder treppenförmiges
Profil auf, um zumindest einen Druckkopfchip 40 einer Tintenstrahldruckkopfanordnung 12 bereitzustellen,
der zumindest einen Druckkopfchip 40 einer benachbarten
Tintenstrahldruckkopfanordnung 12 überlappt. Während Träger 30 als ein treppenförmiges Profil
aufweisend dargestellt ist, liegt es innerhalb des Schutzbereichs
der vorliegenden Erfindung, dass der Träger 30 andere Profile, einschließlich eines
im Wesentlichen rechteckigen Profils, aufweist.
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Das
Tintenzuführsystem 50 koppelt
die Tintenvorratsanordnung 14 fluidisch mit den Druckkopfchips 40.
Bei einem Ausführungsbeispiel
umfasst das Tintenzuführsystem 50 einen
Fluidverteiler 52 und ein Tor 54. Der Fluidverteiler 52 ist
in dem Träger 30 gebildet
und verteilt durch den Träger 30 Tinte
an jeden Druckkopfchip 40. Das Tor 54 kommuniziert
mit dem Fluidverteiler 52 und stellt einen Einlass für die von
der Tintenvorratsanordnung 14 gelieferte Tinte bereit.
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Das
elektronische Schnittstellensystem 60 koppelt die elektronische
Steuerung 20 elektrisch mit den Druckkopfchips 40.
Bei einem Ausführungsbeispiel
umfasst das elektronische Schnittstellensystem 60 eine
Mehrzahl von elektrischen Kontakten 62, die Eingangs-/Ausgangskontakte
(I/O-Kontakte) für das elektronische
Schnittstellensystem 60 bilden. So stellen die elektrischen
Kontakte 62 Punkte für
ein Kommunizieren von elektrischen Signalen zwischen der elektrischen
Steuerung 20 und der Tintenstrahldruckkopfan ordnung 12 bereit.
Beispiele für
elektrische Kontakte 62 umfassen I/O-Anschlussstifte, die
entsprechende I/O-Aufnahmeeinrichtungen,
die elektrisch mit der elektronischen Steuerung 20 gekoppelt sind,
in Eingriff nehmen und I/O-Kontaktanschlussflächen oder -Finger, die mechanisch
oder induktiv einen Kontakt mit entsprechenden elektrischen Knoten herstellen,
die mit der elektronischen Steuerung 20 elektrisch gekoppelt
sind. Obwohl die elektrischen Kontakte 62 als an der zweiten
Seite 302 des Trägers 30 bereitgestellt
dargestellt sind, liegt es innerhalb des Schutzbereichs der vorliegenden
Erfindung, dass die elektrischen Kontakte 62 an anderen
Seiten des Trägers 30 bereitgestellt
sind.
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Wie
es in dem Ausführungsbeispiel
von 2 und 4 dargestellt ist, umfasst jeder
Druckkopfchip 40 ein Array von tropfenausstoßenden Elementen 42.
Die tropfenausstoßenden
Elemente 42 sind an einem Substrat 44 gebildet,
das einen in demselben gebildeten Tinten- oder Fluidzufuhrschlitz 441 aufweist.
So liefert der Fluidzufuhrschlitz 441 einen Tinten- oder
Fluidvorrat an die tropfenausstoßenden Elemente 42.
Das Substrat 44 ist z. B. aus Silizium, Glas oder einem
stabilen Polymer gebildet.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
umfasst jedes tropfenausstoßende
Element 42 eine Dünnfilmstruktur 46 und
eine Öffnungsschicht 47.
Die Dünnfilmstruktur 46 umfasst
einen Abfeuerungswiderstand 48 und weist einen Tinten-
oder Fluidzufuhrkanal 461 auf, der in derselben gebildet
ist und mit dem Fluidzufuhrschlitz 441 des Substrates 44 kommuniziert.
Die Öffnungsschicht 47 weist
eine Vorderseite 471 und eine Düsenöffnung 472 auf, die
in der Vorderseite 471 gebildet ist. Die Öffnungsschicht 47 weist
auch eine Düsenkammer 473 auf,
die in derselben gebildet ist und mit der Düsenöffnung 472 und dem
Fluidzufuhrkanal 461 der Dünnfilmstruktur 46 kommuniziert.
Der Abfeuerungswiderstand 48 ist in der Düsenkammer 473 positioniert
und umfasst Anschluss leitungen 481, die den Abfeuerungswiderstand 48 elektrisch
mit einem Treibersignal und Masse koppeln.
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Die
Dünnfilmstruktur 46 ist
z. B. aus einer oder mehreren Passivierungs- oder Isolierungsschichten
aus Siliziumdioxid, Siliziumcarbid, Siliziumnitrid, Tantal, Polysiliziumglas
oder einem anderen geeigneten Material gebildet. Bei einem Ausführungsbeispiel
umfasst die Dünnfilmstruktur 46 auch eine
leitfähige
Schicht, die den Abfeuerungswiderstand 48 und die Anschlussleitungen 481 definiert. Die
leitfähige
Schicht ist z. B. aus Aluminium, Gold, Tantal, Tantalaluminium oder
einem anderen Metall oder einer anderen Metalllegierung gebildet.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
fließt
während
des Betriebs Tinte oder Fluid aus dem Fluidzufuhrschlitz 441 durch
den Fluidzufuhrkanal 461 in die Düsenkammer 471. Die
Düsenöffnung 472 ist
dem Abfeuerungswiderstand 48 wirksam zugeordnet, so dass
auf die Energieversorgung des Abfeuerungswiderstandes hin Tinten-
oder Fluidtröpfchen
aus der Düsenkammer 473 durch
die Düsenöffnung 472 (z. B.
senkrecht zu der Ebene des Abfeuerungswiderstandes 48)
und zu einem Medium hin ausgestoßen werden.
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Beispielhafte
Ausführungsbeispiele
für Druckkopfchips 40 umfassen
einen thermischen Druckkopf, wie oben beschrieben, einen piezoelektrischen
Druckkopf, einen Biege-Spannung-Druckkopf oder
einen anderen Typ einer Fluidausstoßvorrichtung, der auf dem Gebiet
bekannt ist. Bei einem Ausführungsbeispiel
sind die Druckkopfchips 40 voll integrierte thermische
Tintenstrahldruckköpfe.
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Unter
Bezug auf das Ausführungsbeispiel von 2, 3 und 5 umfasst
der Träger 30 ein
Substrat 32 und eine Substruktur 34. Das Substrat 32 und
die Substruktur 34 liefern und/oder nehmen mechanische,
elektrische und fluidische Funktionen der Tintenstrahldruckkopfanordnung 12 auf. Genauer
gesagt stellt das Substrat 32 eine mechanische Stütze für die Druckkopfchips 40 bereit,
nimmt die fluidische Kommunikation zwischen der Tintenvorratsanordnung 14 und
den Druckkopfchips 40 über
das Tintenzuführsystem 50 auf
und stellt über das
elektronische Schnittstellensystem 60 eine elektrische
Verbindung zwischen und unter den Druckkopfchips 40 und
der elektronischen Steuerung 20 bereit. Die Substruktur 34 stellt
eine mechanische Stütze
für das
Substrat 32 bereit, nimmt die fluidische Kommunikation
zwischen der Tintenvorratsanordnung 14 und den Druckkopfchips 40 über das
Tintenzuführsystem 50 auf
und nimmt die elektrische Verbindung zwischen den Druckkopfchips 40 und
der elektronischen Steuerung 20 über das elektronische Schnittstellensystem 60 auf.
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Das
Substrat 32 weist eine erste Seite 321 und eine
zweite Seite 322, die gegenüber der ersten Seite 321 ist,
auf, und die Substruktur 34 weist eine erste Seite 341 und
eine zweite Seite 342, die gegenüber der ersten Seite 341 ist,
auf. Bei einem Ausführungsbeispiel
sind die Druckkopfchips 40 an der ersten Seite 321 des
Substrats 32 befestigt, und die Substruktur 34 ist
an der zweiten Seite 322 des Substrates 32 angeordnet.
So stellt die erste Seite 341 der Substruktur 34 einen
Kontakt mit der zweiten Seite 322 des Substrates 32 her
und ist mit derselben verbunden.
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Für ein Übertragen
von Tinte zwischen der Tintenvorratsanordnung 14 und den
Druckkopfchips 40 weisen das Substrat 32 und die
Substruktur 34 jeweils eine Mehrzahl von in denselben gebildeten
Tinten- oder Fluiddurchgängen 323 bzw. 343 auf.
Die Fluiddurchgänge 323 erstrecken
sich durch das Substrat 32 und stellen einen Durchgangskanal
oder eine Durchgangsöffnung
für die
Zufuhr von Tinte zu den Druckkopfchips 40 und, genauer,
dem Fluidzufuhrschlitz 441 des Substrats 44 (4)
bereit. Die Fluiddurchgänge 343 erstrecken
sich durch die Substruktur 34 und stellen einen Durchgangskanal
oder eine Durchgangsöffnung
für die
Zufuhr von Tinte zu den Fluiddurchgängen 323 des Substrats 32 bereit. So
bilden die Fluiddurchgänge 323 und 343 einen Abschnitt
des Tintenzuführsystems 50.
Obwohl für
einen gegebenen Druckkopfchip 40 nur ein Fluiddurchgang 323 gezeigt
ist, kann derselbe Druckkopfchip 40 über zusätzliche Fluiddurchgänge verfügen, um
z. B. Tinte für
jeweils unterschiedliche Farben bereitzustellen.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
ist die Substruktur 34 aus einem nicht keramischen Material, wie
z. B. Kunststoff, gebildet. Die Substruktur 34 ist z. B.
aus einem Hochleistungskunststoff gebildet, einschließlich eines
faserverstärkten
Harzes, wie z. B. Polyphenylensulfid (PPS) oder polystyren-modifiziertes
(PS-modifiziertes) Polyphenylenoxid (PPO) oder einer Polyphenylenether-Mischung
(PPE-Mischung), wie
z. B. NORYL®,.
Es liegt jedoch innerhalb des Schutzbereichs der vorliegenden Erfindung,
dass die Substruktur 34 aus Silizium, Edelstahl oder aus
einem sonstigen geeigneten Material oder einer sonstigen geeigneten
Materialzusammensetzung gebildet ist. Vorzugsweise ist die Substruktur 34 chemisch kompatibel
mit flüssiger
Tinte, um fluidisches Führen (Routing)
aufzunehmen.
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Für ein Übertragen
von elektrischen Signalen zwischen der elektrischen Steuerung 20 und
den Druckkopfchips 40 umfasst das elektronische Schnittstellensystem 60 eine
Mehrzahl von leitfähigen
Wegen 64, die sich durch das Substrat 32 erstrecken,
wie es in 6 dargestellt ist. Genauer gesagt umfasst
das Substrat 32 leitfähige
Wege 64, die die freiliegenden Oberflächen des Substrates 32 durchlaufen
und an denselben enden. Bei einem Ausführungsbeispiel umfassen die
leitfähigen
Wege 64 elektrische Kontaktanschlussflächen 66 an den Abschlussenden
derselben, die z. B. I/O-Bondanschlussflächen an
dem Substrat 32 bilden. Die leitfähigen Wege 64 enden
somit an den elektrischen Kontaktanschlussflächen 66 und liefern
zwischen denselben eine elektrische Kopplung.
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Die
elektrischen Kontaktanschlussflächen 66 stellen
Punkte für
eine elektrische Verbindung mit dem Substrat 32 und, genauer,
den leitfähigen
Wegen 64 bereit. Die elektrische Verbindung wird z. B. über elektrische
Verbinder oder Kontakte 62, wie z. B. I/O-Anschlussstifte
oder Federfinger, Drahtverbindungen, elektrische Knoten und/oder
sonstige geeignete elektrische Verbinder hergestellt. Bei einem Ausführungsbeispiel
umfassen die Druckkopfchips 40 elektrische Kontakte 41,
die I/O-Bondanschlussflächen
bilden. So umfasst das elektronische Schnittstellensystem 60 elektrische
Verbinder, wie z. B. Drahtbondanschlussleitungen 68, die
die elektrischen Kontaktanschlussflächen 66 mit den elektrischen
Kontakten 41 der Druckkopfchips 40 elektrisch koppeln.
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Die
leitfähigen
Wege 64 übertragen
elektrische Signale zwischen der elektronischen Steuerung 20 und
den Druckkopfchips 40. Genauer gesagt definieren die leitfähigen Wege 64 Übertragungswege
für Leistung,
Masse und Daten unter und/oder zwischen den Druckkopfchips 40 und
der elektrischen Steuerung 20. Bei einem Ausführungsbeispiel
umfassen die Daten sowohl Druckdaten als auch Nicht-Druck-Daten.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel,
wie es in
6 dargestellt ist, umfasst das
Substrat
32 eine Mehrzahl von Schichten
33, von
denen jede aus einem keramischen Material gebildet ist. So umfasst das
Substrat
32 Schaltungsstrukturen, die die Schichten
33 durchstoßen, um
die leitfähigen
Wege
64 zu bilden. Bei einem Herstellungsverfahren werden
die Schaltungsstrukturen in Schichten aus ungebranntem Band (als
Grünschichtlagen
bezeichnet) unter einer Verwendung eines Siebdruckverfahrens gebildet.
Die Grünschichtlagen
bestehen aus keramischen Partikeln in einem Polymerbinder. Für die Partikel
kann Aluminiumoxid verwendet werden, obwohl auch andere Oxide oder
verschiedene Glas-/Keramikmischungen verwendet werden können. Jede Grünschichtlage
nimmt Leiterbahnen und sonstige Metallisierungsstrukturen auf, wie
es erforderlich ist, um die leitfähigen Wege
64 zu bilden.
Derartige Leitungen und Strukturen werden mit einem hochschmelzenden
Metall, wie z. B. Wolfram, durch Siebdruck an der entsprechenden
Grünschichtlage
gebildet. Anschließend
werden die Grünschichtlagen
gebrannt. Somit sind in dem Substrat
32 leitfähige und nicht
leitfähige
oder isolierende Schichten gebildet. Während das Substrat
32 als
die Schichten
33 umfassend dargestellt ist, liegt es jedoch
innerhalb des Schutzbereichs der vorliegenden Erfindung, dass das
Substrat
32 aus einem festen, gepressten keramischem Material
gebildet ist. So sind leitfähige Wege
z. B. als metallisierte Dünnfilmschichten
an dem gepressten keramischem Material gebildet. Während die
leitfähigen
Wege
64 als an der ersten Seite
321 und der zweiten
Seite
322 des Substrats
32 endend dargestellt
sind, liegt es jedoch innerhalb des Schutzbereichs der vorliegenden
Erfindung, dass die leitfähigen
Wege
64 an anderen Seiten des Substrates
32 enden.
Zudem können
sich ein oder mehrere leitfähige
Wege
64 von einem oder mehreren anderen leitfähigen Wegen
64 abzweigen
und/oder zu einem oder mehreren derselben führen. Weiterhin können ein
oder mehrere leitfähige
Wege
64 in dem Substrat
32 beginnen und/oder enden.
Die leitfähigen Wege
64 können so
gebildet sein, wie es z. B. in dem
US-Patent
Nr. 6,428,145 mit dem Titel „Wide-Array Inkjet Printhead
Assembly with Internal Electrical Routing System" beschrieben ist.
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Es
sei darauf hingewiesen, dass 5 und 6 vereinfachte
schematische Darstellungen eines Ausführungsbeispiels des Trägers 30 sind,
einschließlich
des Substrats 32 und der Substruktur 34. Das darstellende
Führen
der Fluiddurchgänge 323 und 343 durch
das Substrat 32 bzw. die Substruktur 34 und der
leitfähigen
Wege 64 durch das Substrat 32 z. B. wurde für eine Klarheit
der Erfindung vereinfacht. Obwohl verschiedene Merkmale des Trägers 30,
wie z. B. die Fluiddurchgänge 323 und 343 und die
leitfähigen
Wege 64, schematisch als gerade dargestellt sind, wird
darauf hingewiesen, dass Einschränkungen
des Entwurfs die tatsächliche
Geometrie für
ein kommerzielles Ausführungsbeispiel
der Tintenstrahldruckkopfanordnung 12 komplizierter machen
könnten.
Die Fluiddurchgänge 323 und 343 z.
B. können
kompliziertere Geometrien aufweisen, um zu ermöglichen, dass mehrere Tintenfarbmittel durch
den Träger 30 gelenkt
werden können.
Zudem können
die leitfähigen
Wege 64 kompliziertere Routing-Geometrien durch das Substrat 32 aufweisen, um
einen Kontakt mit den Fluiddurchgängen 323 zu vermeiden
und andere Geometrien der elektrischen Verbinder als die dargestellten
I/O-Anschlussstifte zu ermöglichen.
Es wird darauf hingewiesen, dass derartige Alternativen in dem Schutzbereich
der vorliegenden Erfindung liegen.
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7 und 8 stellen
ein Ausführungsbeispiel
des Trägers 30 einschließlich des
Substrats 32 und der Substruktur 34 dar. Wie es
oben beschrieben ist, umfasst das Substrat 32 eine Mehrzahl
von Fluiddurchgängen 323.
Die Druckkopfchips 40 sind an dem Substrat 32 befestigt,
derart, dass jeder Druckkopfchip 40 mit einem Fluiddurchgang 323 kommuniziert.
Zudem weist die Substruktur 34 einen in derselben definierten
Fluidverteiler 52 auf und umfasst ein Fluidtor 54.
So bildet das Substrat 32 eine erste Seite des Trägers 30,
und die Substruktur 34 bildet eine zweite Seite des Trägers 30 gegenüber der
ersten Seite desselben. Somit kommunizieren die Fluiddurchgänge 323 mit
der ersten Seite des Trägers 30, und
das Fluidtor 54 kommuniziert mit der zweiten Seite des
Trägers 30.
Die Substruktur 34 stützt
das Substrat 32, derart, dass Fluid aus dem Fluidtor 54 an
die Fluiddurchgänge 323 und
an die Druckkopfchips 40 durch den Fluidverteiler 52 verteilt
wird.
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Wie
es in 9 dargestellt ist, umfasst das Fluidzuführsystem 50 eine
Fluidzuführanordnung 70. Die
Fluidzuführanordnung 70 empfängt Fluid
aus einer Fluidquelle und regelt bei einem Ausführungsbeispiel einen Druck
des Fluids und filtert das Fluid für die Zufuhr zu dem Träger 30.
Die Fluidzuführanordnung 70 ist
mit dem Träger 30 gekoppelt,
um bei einem Ausführungsbeispiel
das druckregulierte und gefilterte Fluid mit dem Fluidverteiler 52 des
Trägers 30 zu
kommunizieren. Die Fluidzuführanordnung 70 umfasst
ein Gehäuse 72,
einen Fluideinlass 74 und einen Fluidauslass 76.
Der Fluideinlass 74 kommuniziert mit einem Fluidvorrat,
wie z. B. dem Reservoir 15 der Tintenvorratsanordnung 14 (1).
Bei einem Ausführungsbeispiel
umfasst die Fluidzuführanordnung 70 eine
Kammer, die mit dem Fluideinlass 74 und dem Fluidauslass 76 kommuniziert,
derart, dass Fluid, das an dem Fluideinlass 74 empfangen
wird, an den Fluidauslass 76 geliefert wird. Der Fluidauslass 76 kommuniziert
mit dem Fluidtor 54 des Trägers 30, derart, dass
Fluid aus der Fluidzuführanordnung 70 an
den Fluidverteiler 52 des Trägers 30 geliefert wird.
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Der
Fluidauslass 76 der Fluidzuführanordnung 70 und
das Fluidtor 54 des Trägers 30 bilden eine
Fluidzwischenverbindung 80, die die Fluidzuführanordnung 70 mit
dem Fluidverteiler 52 des Trägers 30 fluidisch
koppelt. So bildet der Fluidauslass 76 eine Fluidkopplung,
die der Fluidzuführanordnung 70 zugeordnet
ist, und das Fluidtor 54 bildet eine Fluidkopplung, die
dem Träger 30 zugeordnet
ist. Somit passt die Fluidkopplung der Fluidzuführanordnung 70 mit
der Fluidkopplung des Trägers 30 zusammen, um
Fluid aus der Fluidzuführanordnung 70 dem
Träger 30 zuzuführen. Dementsprechend
ist mit der Fluidzwischenverbindung 80 eine einzige Fluidverbindung
zwischen der Fluidzuführanordnung 70 und dem
Träger 30 hergestellt.
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Wie
es in 10 schematisch dargestellt ist, umfasst
die Fluidzuführanordnung 70 einen
Druckregler 78 und eine Filtriereinheit 79. Der
Druckregler 78 und die Filtriereinheit 79 sind
in dem Gehäuse 72 beinhaltet.
Bei einem Ausführungsbeispiel
empfängt der
Druckregler 78 Fluid von dem Fluideinlass 74 und regelt
einen Druck des Fluids für
die Zufuhr zu dem Träger 30 und
den Druckkopfchips 40. Zudem empfängt die Filtriereinheit 79 Fluid
von dem Druckregler 78 und filtert das Fluid vor der Zufuhr
zu dem Träger 30 und
die Druckkopfchips 40. Bei einem Ausführungsbeispiel wird Fluid aus
der Filtriereinheit 79 durch den Fluidauslass 76 der
Fluidzuführanordnung 70 und
das Fluidtor 54 des Trägers 30 zu
dem Fluidverteiler 52 des Trägers 30 geliefert.
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Durch
ein Bilden der Fluidzuführanordnung 70 getrennt
von dem Träger 30 ist
sowohl für
den Träger 30 als
auch für
die Fluidzuführanordnung 70 mehr
Entwurfsfreiheit verfügbar.
Zum Beispiel können
der Träger 30 und
die Fluidzuführanordnung 70 verschiedene
Materialien und/oder Herstellungstechniken nutzen. Zudem können der
Träger 30 und
die Fluidzuführanordnung 70 vor
einer Zusammenfügung
als Tintenstrahldruckkopfanordnung 12 unabhängig voneinander
getestet werden. So können
verbesserte Ausgestaltungen der Tintenstrahldruckkopfanordnung 12 erhalten
werden.
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Weiterhin,
da ein Betrieb der Druckkopfchips 40 Luftblasen erzeugen
kann, ist die Wirkung derartiger Luftblasen durch ein Bilden der
Fluidzuführanordnung 70 getrennt
von dem Träger 30 von
der Fluidzuführanordnung 70 getrennt.
Zum Beispiel erstreckt sich bei einem Ausführungsbeispiel das Fluidtor 54 des
Trägers 30 über eine
Basis 53 des Fluidverteilers 52 hinaus oder steht über dieselbe
hinaus hervor. So sammeln sich Luftblasen, die während des Betriebs der Druckkopfchips 40 erzeugt
werden, an der Basis 53 des Fluidverteilers 52 und
fließen
nicht durch das Fluidtor 54 und in die Fluidzuführanordnung 70.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
ist, wie es in 11 dargestellt ist, das Fluidtor 54 des
Trägers 30 von
den Fluiddurchgängen 323 versetzt.
So verteilt das Fluidtor 54 das Fluid radial und axial
an den Fluidverteiler 52 und die Fluiddurchgänge 323,
wie es durch die Pfeile 59 dargestellt ist. Das Fluidtor 54 ist von
den Fluiddurchgängen 323 beabstandet,
um einen ausgeglicheneren Fluss des Fluids zu den Druckkopfchips 40 zu
liefern und um zu vermeiden, dass Luftblasen aus den Druckkopfchips 40 in
das Fluidtor 54 eintreten.