EP0713777A2 - Arrangement of individual ink printing modules for an ink printing head - Google Patents
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- EP0713777A2 EP0713777A2 EP95250207A EP95250207A EP0713777A2 EP 0713777 A2 EP0713777 A2 EP 0713777A2 EP 95250207 A EP95250207 A EP 95250207A EP 95250207 A EP95250207 A EP 95250207A EP 0713777 A2 EP0713777 A2 EP 0713777A2
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Abstract
Anordnung für ein Tintendruckkopf aus einzelenen Tintendruckmodulen in Stapelbauweise, die nach dem Edge-Shooter-Prinzip arbeiten und mit plattenförmigen piezoelektrischen Aktoren ausgerüstet sind. Der Tintendruckkopf ist für den Einsatz in kleinen schnellen Druckern vorgesehen, wobei eine größere Anzahl von Düsen benötigt werden. Es werden eine Vereinfachung des Druckkopfaufbaus und eine Verbesserung der Serviceeigenschaften angestrebt. Aufgabengemäß soll der Tintendruckkopf aus einzelnen identischen Tintendruckmodulen mit zueinander versetzten Düsenreihen so aufgebaut sein, daß die Tintendruckmodule leicht auswechselbar sind, die Bauelementezahl verringert und Justieraufwand weitgehend vermieden werden. Erfindungsgemäß sind plattenförmige Abstandsteile 2, 4 zwischen den Tintendruckmodulen 1, 3, 5 so strukturiert, daß sie sowohl zur Wahrung des erforderlichen Abstandes als auch zur Einstellung des Versatzes der Tintendruckmodule 1, 3, 5 zueinander dienen. Die Abstandsteile 2, 4 sind dazu beidseitig mit Anschlagstücken 21, 22, 41, 42 versehen, die in zugeordnete Ausnehmungen 170, 350, 360, 370, 550, 560 der Tintendruckmodule 1, 3, 5 eingreifen. Jedes Tintendruckmodul 1, 3, 5 weist außer den Piezoaktoren 11, 18, 31, 38, 51, 58 noch die zugeordneten Treiberschaltkreise 12, 32, 52 und einen Steckverbinder 14, 34, 54 auf. Um nur mit einem Steckverbinder 14, 34, 54 auszukommen, sind Leiterbahnen 13, 33, 53 von der einen äußeren Membranplattenebene 17, 37, 57 über die Modulseitenflächen in die andere Membranplattebene 15, 35, 55 erstreckt. Es liegen hiermit gut prüfbare und leicht auswechselbare Einzelbausteine vor. Aufgrund der Selbstjustierung durch die Abstandsteile entfallen komplizierte Gehäuse und Frontmasken. <IMAGE>Arrangement for an ink print head from individual ink print modules in stacked construction, which work according to the edge shooter principle and are equipped with plate-shaped piezoelectric actuators. The inkjet print head is intended for use in small, fast printers, and a larger number of nozzles are required. The aim is to simplify the construction of the printhead and to improve the service properties. According to the task, the ink print head should be constructed from individual identical ink print modules with staggered rows of nozzles in such a way that the ink print modules are easy to replace, the number of components is reduced and adjustment effort is largely avoided. According to the invention, plate-shaped spacing parts 2, 4 between the ink printing modules 1, 3, 5 are structured such that they serve both to maintain the required distance and to adjust the offset of the ink printing modules 1, 3, 5 to one another. For this purpose, the spacers 2, 4 are provided on both sides with stop pieces 21, 22, 41, 42, which engage in assigned recesses 170, 350, 360, 370, 550, 560 of the ink printing modules 1, 3, 5. In addition to the piezo actuators 11, 18, 31, 38, 51, 58, each ink printing module 1, 3, 5 also has the associated driver circuits 12, 32, 52 and a plug connector 14, 34, 54. In order to make do with only one connector 14, 34, 54, conductor tracks 13, 33, 53 extend from one outer membrane plate level 17, 37, 57 over the module side surfaces into the other membrane plate level 15, 35, 55. There are thus easily testable and easily replaceable individual modules. Due to the self-adjustment by the spacers, complicated housings and front masks are not necessary. <IMAGE>
Description
Die Erfindung betrifft eine Anordnung für einen Tintendruckkopf, der aus Tintendruckmodulen in Stapelbauweise zusammengesetzt ist, die nach dem Edge-Shooter-Prinzip arbeiten und mit plattenförmigen piezoelektrischen Aktoren ausgerüstet sind.
Der Tintendruckkopf ist für den Einsatz in kleinen schnellen Druckern vorgesehen, die wiederum Bestandteil von modernen Maschinen zum Frankieren von Postgut oder zum Drucken von Adressen sind. Ein derartiger Drucker ist auch als Produktbeschriftungsgerät geeignet.
Im Unterschied zum üblichen Bürodrucker mit zeilenweisem Abdruck erfolgt der Druck als einmaliger Frankierabdruck in einem Durchlauf des Postgutes. Entsprechend dieser wesentlich größeren Druckbreite - ungefähr ein Inch - ist die Anzahl untereinander anzuordnender Tintendüsen und damit auch die Anzahl der Piezoaktoren in einem Tintendruckkopf erheblich größer als bei Tintendruckköpfen für Bürodrucker.The invention relates to an arrangement for an ink print head, which is composed of ink print modules in stacked construction, which work according to the edge shooter principle and are equipped with plate-shaped piezoelectric actuators.
The inkjet print head is intended for use in small, fast printers, which in turn are part of modern machines for franking mail or for printing addresses. Such a printer is also suitable as a product labeling device.
In contrast to the usual office printer with line-by-line printing, printing is carried out as a single franking imprint in one pass of the postal matter. Corresponding to this substantially larger print width - approximately one inch - the number of ink nozzles to be arranged one below the other and thus also the number of piezo actuators in an ink print head is considerably larger than in the case of ink print heads for office printers.
Um den modernen Komfort - Klischees mit Wort- und Bildzeichen - für Frankiermaschinen mit guter Druckqualität zu erfüllen, sind Druckauflösungen von annähernd 200 dpi erforderlich, das bedeutet Tintendruckköpfe mit derselben Düsen- und Piezoaktorenzahl bei einer Druckbreite von einem Inch. Die üblichen Düsenöffnungen liegen zwischen 40 bis 50µm Breite. Bei einer Klischeebreite von einem Inch und einer Auflösung von 200 dpi müssen hier die Justagefehler unter 10µm gehalten werden.
Zwangsläufig werden derartige Tintendruckköpfe in Planar- beziehungsweise Stapelbauweise ausgeführt, einerseits aus Gründen der zulässigen Dimensionen und der damit zu erzielenden Packungsdichte und andererseits aus Gründen einer ökonomischen Fertigung, vergleiche auch DE 42 25 799 A1. Üblicherweise werden hierbei als Piezoaktoren Flächenschwinger eingesetzt, bei denen zwischen zwei Metallelektroden ein piezoelektrisches Material, zum Beispiel Blei-Zirkonat-Titanat (PZT), angeordnet ist. Die Trägerplatte - zugleich Membranplatte über den Tintendruckkammern - für die Piezoaktoren kann aus Glas, Keramik, Plast oder Metall bestehen.
Die Art und Weise der Anordnung der Module zueinander, um eine Druckdichte von 200 dpi zu erzielen, und der Kontaktierung der Piezoaktoren ist dabei ein wesentliches Problem.In order to meet modern comfort - clichés with word and picture symbols - for franking machines with good print quality, print resolutions of approximately 200 dpi are required, which means ink printheads with the same number of nozzles and piezo actuators with a printing width of one inch. The usual nozzle openings are between 40 and 50 µm wide. With a cliché width of one inch and a resolution of 200 dpi, the adjustment errors must be kept below 10 µm.
Such ink printheads are inevitably designed in planar or stacked construction, on the one hand for reasons of the permissible dimensions and the packing density to be achieved therewith and on the other hand for reasons of economical production, see also
The way the modules are arranged in relation to one another in order to achieve a print density of 200 dpi and the contacting of the piezo actuators is a major problem.
Es ist ein Tintendruckkopf der eingangs beschriebenen Art bekannt, DE 42 25 799 A1, der aus mehreren unterschiedlichen Modulen besteht, von denen nur ein außenliegender oder in der Mitte liegender Modul an seiner Stirnseite die gemeinsame Düsenreihe trägt. Jeder Modul besteht aus einer Mittelplatte und beiderseits zu dieser angeordneten Membranplatten. Zwischen den Membranplatten und der Mittelplatte liegen die Tintendruckkammern. Alle Module weisen von Piezoaktoren antreibbare Tintendruckkammern für den Tintenausstoß auf, die über entsprechend geführte Kanäle mit den zugeordneten Düsen verbunden sind. Die Verbindungskanäle von Modul zu Modul verlaufen zwangsläufig orthogonal zu den Druckkammern.
Zwischen den Modulen sind Abstandsteile angeordnet, die eine Tintenzuführungsöffnung und Tintendurchführungsöffnungen sowie eine Aussparung für die Piezoaktoren aufweisen. Die Abstandsteile können einteilig oder zweiteilig sein und bestehen aus demselben Material wie die Piezoaktoren, die auf der Außenwand der Tintendruckkammern angeordnet und mit dort verlaufenden Leiterbahnen kontaktiert sind.
Obwohl der Vorteil nur einer einzigen Düsenreihe unstreitig ist, ist der technologische Aufwand zur Herstellung der zueinander unterschiedlichen Module noch beträchtlich.
Für die durch mehrere Module verlaufenden Verbindungskanäle sind eine höhere Genauigkeit als die für die Tintendruckkammern und ein höherer Justieraufwand erforderlich. Die verschieden langen Verbindungskanäle bedingen zusätzliche elektronische Steuermaßnahmen.
Sind einzelne Module defekt, so ist auf Grund der komplizierten Montage und Justage ein Austausch derselben ausgeschlossen und es ist demzufolge eine Auswechslung des vollständigen Tintendruckkopfes erforderlich. Auf Grund der großen Düsenzahl sind diese Köpfe wesentlich teurer als Tintendruckköpfe für übliche Bürodrucker.An ink print head of the type described at the outset is known,
Spacers are arranged between the modules, which have an ink feed opening and ink feed-through openings and a cutout for the piezo actuators. The spacer parts can be in one part or two parts and consist of the same material as the piezo actuators, which are arranged on the outer wall of the ink pressure chambers and are contacted with conductor tracks running there.
Although the advantage of only a single row of nozzles is undisputed, the technological effort for producing the different modules is still considerable.
For the connecting channels running through several modules, a higher accuracy than that for the ink pressure chambers and a higher adjustment effort are required. The connection channels of different lengths require additional electronic control measures.
If individual modules are defective, an exchange of them is impossible due to the complicated assembly and adjustment, and a replacement of the complete ink print head is therefore necessary. Due to the large number of nozzles, these heads are much more expensive than inkjet print heads for conventional office printers.
Es ist auch ein Druckkopf für Tintenstrahldrucker bekannt, EP 0 486 256 A2, der aus mehreren Platten in Stapelbauweise besteht. Die Tintendruckkammern und Düsenkanäle sowie die Düsenöffnungen sind in piezoelektrische Platten in Form von Durchbrüchen eingearbeitet. Die Wirkungsweise erfolgt nach dem Schermodprinzip. Um einen Versatz der Düsenöffnungen gegeneinander zu erreichen ist jede Kammerplatte im Düsenbereich um den erforderlichen Versatz gegenüber der vorhergehenden Kammerplatte abweichend gestaltet. Das bedeutet einen entsprechenden Fertigungsaufwand.A printhead for ink jet printers is also known, EP 0 486 256 A2, which consists of several plates in a stacked construction. The ink pressure chambers and nozzle channels as well as the nozzle openings are worked into piezoelectric plates in the form of openings. It works according to the shear mode principle. In order to offset the nozzle openings from each other, each chamber plate in the nozzle area is designed differently from the previous chamber plate by the required offset. That means a corresponding manufacturing effort.
Die Art und Weise des Antriebs ist problematisch bezüglich der akustischen Entkopplung und einer dauerhaften dichten Verbindung zwischen den einzelnen Platten.The type of drive is problematic with regard to acoustic decoupling and a permanent tight connection between the individual plates.
Weiterhin ist ein Tintenstrahldruckkopf bekannt, DE 94 04 328 U1, der aus zwei äußeren glatten Membranplatten und einer strukturierten Mittelplatte besteht. In die Mittelplatte sind beidseitig die Tintenkammern und die Tintenkanäle eingeformt, die Düsen liegen in einer Reihe nur auf einer Seite der Mittelplatte, analog die Tintenansaugräume. Zu diesem Zweck weist die Mittelplatte vertikale und horizontale Tintenkanäle auf. Auf den Membranplatten sind in den Bereichen über den Tintenkammern Piezoaktoren angeordnet. Die Tintenkammern und die Tintenansaugräume sind breiter und tiefer ausgebildet als die horizontalen Tintenkanäle. Es sind demzufolge Ausnehmungen flach, tiefer und durchgehend zu realisieren. Das erfordert einen entsprechenden technologischen Aufwand, zumal die Ausnehmungen von beiden Seiten aufeinander abgestimmt zu realisieren sind. Die Piezoaktoren sind beidseitig mit Elektroden derart versehen, daß die äußere Elektrode die Piezoplatte nur zum Teil bedeckt und die innere Elektrode dieselbe etwas überragt. Eine Erhöhung der Düsenzahl hat zwangsläufig eine Vergrößerung der Breite und Länge des Druckkopfes zur Folge.Furthermore, an ink jet print head is known, DE 94 04 328 U1, which consists of two outer smooth membrane plates and a structured middle plate. The ink chambers and the ink channels are molded into the middle plate on both sides, the nozzles are in a row only on one side of the middle plate, analogously to the ink suction spaces. For this purpose, the center plate has vertical and horizontal ink channels. Piezo actuators are arranged on the membrane plates in the areas above the ink chambers. The ink chambers and the ink suction spaces are wider and deeper than the horizontal ink channels. Accordingly, recesses have to be made flat, deeper and continuously. This requires a corresponding technological effort, especially since the recesses can be made to match each other. The piezo actuators are provided on both sides with electrodes in such a way that the outer electrode only partially covers the piezo plate and the inner electrode projects slightly beyond it. An increase in the number of nozzles inevitably results in an increase in the width and length of the print head.
Schließlich ist noch ein Tintendruckkopf bekannt, US 4,703,333, bei dem mehrere Tintendruckmodule, die nach dem Sideshooter-Prinzip arbeiten, so geneigt hintereinander gestapelt sind, daß einerseits der Düsenbereich und andererseits der Tintenversorgungsbereich frei ist. Angepaßt an diese schuppenartige Anordnung ist ein Aufnahmerahmen mit schrägen Stufen. Um den seitlichen Versatz der Düsen zueinander zu realisieren, sind die Tintendruckmodule mit Langlöchern versehen, durch die Schrauben geführt sind, die in Gewindelöchern der Stufen eingreifen. Die Module müssen mit einer Lehre justiert und dann mittels der Schrauben arretiert werden. Das einzelne Tintendruckmodul besteht aus einer Düsenplatte, einer Tintenkanalplatte, einer Druckkammerplatte, einer Membranplatte mit Piezoaktoren und einer Deckplatte mit einer Ausnehmung für einen Bandleiter zur Kontaktierung der Piezoaktoren. In die Deckplatte ist ein Tintenzuführungskanal mit zwei Tintenanschlußbuchsen eingearbeitet.
Eine Auswechslung einzelner Tintendruckmodule ist zwar möglich aber nur durch Auslöten des Bandleiters und wie aus der Beschreibung ersichtlich ist, ist die Anzahl der Einzelteile und der Justieraufwand beträchtlich. Eine an diesen Tintendruckkopf angepaßte Reinigungsund Dichtstation wird auf Grund der Stufung sehr kompliziert aufgebaut sein.Finally, an ink print head is also known, US Pat. No. 4,703,333, in which a plurality of ink print modules which operate according to the side shooter principle are stacked one behind the other so that the nozzle area and the ink supply area are free. A receiving frame with inclined steps is adapted to this scale-like arrangement. In order to realize the lateral offset of the nozzles to each other, the ink printing modules are provided with elongated holes, are guided by the screws which engage in the threaded holes of the steps. The modules have to be adjusted with a gauge and then locked with the screws. The individual ink printing module consists of a nozzle plate, an ink channel plate, a pressure chamber plate, a membrane plate with piezo actuators and a cover plate with a recess for a strip conductor for contacting the piezo actuators. An ink supply channel with two ink connection sockets is worked into the cover plate.
It is possible to replace individual ink printing modules, but only by unsoldering the ribbon conductor and as can be seen from the description, the number of individual parts and the adjustment effort are considerable. A cleaning and sealing station adapted to this ink print head will be very complicated due to the gradation.
Zweck der Erfindung ist eine Vereinfachung des Tintendruckkopfaufbaus und eine Verbesserung der Serviceeigenschaften.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung für einen Tintendruckkopf zu schaffen, bei der die Tintendruckmodule leicht auswechselbar sind, die Anzahl der unterschiedlichen Bauelemente verringert ist und Justieraufwand weitgehend vermieden wird.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gemäß den Patentansprüchen gelöst.The purpose of the invention is to simplify the construction of the ink printhead and to improve the service properties.
The invention has for its object to provide an arrangement for an ink print head, in which the ink print modules are easily replaceable, the number of different components is reduced and adjustment effort is largely avoided.
According to the invention, this object is achieved according to the patent claims.
Auf Grund der vorgeschlagenen Lösung ergeben sich eine Reihe von Vorteilen.
Da das Abstandsteil erfindungsgemäß sowohl als Distanzstück als auch als Justierstück für die Tintendruckmodule ausgenutzt wird, können komplizierte Gehäuse und Frontmasken entfallen.
Der Düsenreihenversatz zwecks Erzielung der gewünschten Druckdichte wird ausschließlich mittels der Anschlagstücke der Abstandsteile realisiert, somit können die Tintendruckmodule völlig identisch aufgebaut sein. Beispielsweise beträgt der Versatz t bei drei Tintendruckmodulen von Modul zu Modul ein Drittel des Düsenöffnungsabstandes eines Moduls.
Da die Ausnehmungen für die Anschlagstücke in den Tintendruckmodulen tiefenmäßig stets bis in die Düsenebene erstreckt sind, ist eine genaue Distanzierung der Düsenebenen der Tintendruckmodule zueinander gewährleistet. Der Abstand s zwischen zwei Düsenebenen wird ausschließlich durch den Abstand der Deckflächen einander entgegengerichteter Anschlagstücke eines Abstandsteils bestimmt.
Die Ausnehmungen in den Tintendruckmodulen können bereits bei der Herstellung der einzelnen Platten des Moduls mittels Läserätzen oder Stanzen eingebracht werden. Auch die Anschlagstücke können bereits bei der Herstellung - Gießen - der Abstandsteile aus Keramikmaterial durch entsprechende Verdickung und Formung gebildet werden. Die Guß- oder Preßform muß nur entsprechend gestaltet sein.
Wenn die Treiberschaltkreise für die Piezoaktoren mit auf den Tintendruckmodulen untergebracht und dieselben mit Steckverbindern versehen sind, ist eine besonders leichte Auswechslung der Module möglich und außerdem liegen damit gut prüfbare Einzelbausteine vor. Das gestattet eine effektive Prüfung im Fertigungsprozeß - damit eine Erhöhung der Ausbeutungsrate der Tintendruckkopffertigung - und einen besseren Service. Das ist von Bedeutung, zumal die Tintendruckmodule mit ihren vielen Düsenöffnungen immer noch kostspielige Bauteile sind.
Da die Leiterbahnen von einer Membranplattenebene in die andere Membranplattenebene eines Tintendruckmoduls über dessen Seitenflächen herumgeführt sind, ist pro Tintendruckmodul nur ein Treiberschaltkreis und nur ein Steckverbinder erforderlich.
Es ist allerdings auch möglich, die Steckverbinder einzusparen und die Treiberschaltkreise in das Zuleitungskabel und/oder in die externe Ansteuerelektronik zu integrieren.The proposed solution offers a number of advantages.
Since the spacer is used according to the invention both as a spacer and as an adjusting piece for the ink printing modules, complicated housings and front masks can be dispensed with.
The nozzle row offset in order to achieve the desired printing density is realized exclusively by means of the stop pieces of the spacers, so that the Ink printing modules should be completely identical. For example, with three ink printing modules, the offset t from module to module is one third of the nozzle opening distance of a module.
Since the recesses for the stop pieces in the ink printing modules always extend in depth into the nozzle plane, an exact spacing of the nozzle planes of the ink printing modules from one another is ensured. The distance s between two nozzle planes is determined exclusively by the distance between the top surfaces of opposing stop pieces of a spacer.
The recesses in the ink printing modules can be made during the manufacture of the individual plates of the module by means of laser etching or punching. The stop pieces can also be formed during the manufacture - casting - of the spacer parts from ceramic material by appropriate thickening and shaping. The casting or pressing mold only has to be designed accordingly.
If the driver circuits for the piezo actuators are housed on the ink printing modules and the same are provided with plug connectors, the modules can be exchanged particularly easily and, moreover, individual components that are easy to test are available. This allows an effective inspection in the manufacturing process - thus an increase in the exploitation rate of the ink printhead manufacturing - and a better service. This is important, especially since the ink printing modules with their many nozzle openings are still expensive components.
Since the conductor tracks are routed from one membrane plate level to the other membrane plate level of an ink printing module over the side faces thereof, only one driver circuit and only one plug connector is required for each ink printing module.
However, it is also possible to save the connectors and the driver circuits in the To integrate supply cables and / or in the external control electronics.
Die Montage und Kontaktierung der Piezoaktoren wird auf Grund der einstückigen kammartigen Ausführung und der Erstreckung aller Elektroden in eine Ebene vereinfacht. Die Kontaktierung kann in Aufsetztechnik mittels eines niedrig schmelzenden Lotes, wie Indium, oder mittels Bondbrücken erfolgen. Im ersten Fall sind alle Elektroden der Piezoaktoren den Leiterbahnen zugewandt.
Es ist aber auch möglich, die Piezoaktoren in herkömmlicher Weise einzeln aufzubringen. Zweckmäßigerweise sind dann die den Membranplatten zugewandten Elektroden durch eine gemeinsame Leiterbahn miteinander verbunden.The assembly and contacting of the piezo actuators is simplified due to the one-piece comb-like design and the extension of all electrodes in one plane. The contact can be made using a low-melting solder, such as indium, or using bond bridges. In the first case, all electrodes of the piezo actuators face the conductor tracks.
However, it is also possible to apply the piezo actuators individually in a conventional manner. The electrodes facing the membrane plates are then expediently connected to one another by a common conductor track.
Die Erfindung wird nachstehend am Ausführungsbeispiel näher erläutert.The invention is explained in more detail below using the exemplary embodiment.
Es zeigen:
- Fig. 1
- Eine Explosivdarstellung eines Tintendruckkopfes aus drei Tintendruckmodulen,
- Fig. 2
- eine perspektivische Ansicht des zusammengefügten Tintendruckkopfes nach Fig. 1,
- Fig. 3
- eine Ansicht gemäß Schnitt AA' nach Fig. 2,
- Fig. 4
- eine perspektivische Ansicht eines Tintendruckkopfes mit externer Ansteuerung.
- Fig. 1
- An exploded view of an ink print head from three ink print modules,
- Fig. 2
- 2 shows a perspective view of the assembled inkjet print head according to FIG. 1,
- Fig. 3
- 3 shows a view according to section AA 'according to FIG. 2,
- Fig. 4
- a perspective view of an ink print head with external control.
Alle Figuren sind zwecks leichteren Verständnisses schematisiert gezeichnet.All figures are drawn schematically for easier understanding.
Gemäß Fig. 1 besteht ein Tintendruckkopf aus drei identischen Tintendruckmodulen 1, 3, 5 und zwei zwischen denselben angeordneten gleichfalls identischen Abstandsteilen 2, 4.
Das erste Tintendruckmodul 1 ist aus einer ersten Deckplatte 15, einer Mittelplatte 16 und einer zweiten Deckplatte 17 zusammengesetzt. Die Platten können mittels Kleben oder thermischem Diffusionsbonden miteinander verbunden sein.
Die Deckplatten 15, 17 sind in ihrer der Mittelplatte 16 zugewandten Fläche mit Tintendruckkammern 151, 171, Tintenkanälen 152, 172, Düsenkanälen 153, 173 sowie Tintenversorgungskanälen 154, 174 versehen, siehe auch Fig. 3.
Alle Düsenöffnungen 175 des Tintendruckmoduls 1 verlaufen in einer Reihe in der zweiten Deckplatte 17. Zu diesem Zweck sind die Düsenkanäle 153 von der ersten Deckplatte 15 durch die Mittelplatte 16 als Düsenkanäle 161 und weiter bis zu den Düsenkanälen 173 in der zweiten Deckplatte 17 geführt und enden dort als Düsenöffnungen 175.
Pro Tintendruckmodul 1, 3, 5 sind in diesem Fall sechzehn Düsenöffnungen 175, 375, 575 vorgesehen. Ein reales Modul wird allerdings 64 Düsenöffnungen aufweisen.
Auf den Außenflächen der Deckplatten 15, 17 sind im Bereich über den Tintendruckkammern 151, 171 Piezoaktoren 11, 18 aufgesetzt, jeweils über jeder Tintendruckkammer ein Piezoaktor. Die Deckplatten 15, 17 sind in den Bereichen über den Tintendruckkammern 151, 171 zwangsläufig dünner und wirken dort als Membran. Deshalb ist auch die Bezeichnung Membranplatte zutreffend. Eine Alternative wäre, die Deckplatten als dünne glatte Membranplatten zu gestalten und alle Strukturen in die Mitelplatte 16 zu verlagern.
Zwecks Erleichterung der Herstellung, Montage- und Kontaktierung sind die Piezoaktoren 11, 18 in Form eines Kammes ausgefüllt, dessen Rücken als inaktiver Bereich und dessen Zinken als aktiver Bereich einer Piezoschicht 113, 183 ausgebildet sind. Jeder Zinken stellt einen einzelnen Piezoaktor dar, dessen Grund- und Deckfläche mit Elektroden 111, 112, 181, 182 belegt sind. Eine Elektrode 112, 182 ist als gemeinsame Elektrode aller Piezoaktoren 11, 18 über eine Stirnfläche beziehungsweise den Kammrücken in den inaktiven Bereich der Gegenseite erstreckt. Dadurch kann die Kontaktierung von einer Seite beziehungsweise in Aufsetztechnik erfolgen. Da die Piezoaktoren 11, 18 einerseits in einem Bauteil vereint und andererseits zueinander auf Kammerabstand distanziert sind, wird eine aufwendige Einzelaufbringung und Ausrichtung über den Tintendruckkammern 151, 171 vermieden. Das Bauteil kann als Ganzes über vorher aufgebrachten Maskierungszeichen aufgeklebt werden.
Die Elektroden 111, 112, 181, 182 sind mittels Bondbrücken mit zugeordneten Leiterbahnen 13 kontaktiert, die auf den Oberflächen der Deckplatten 15, 17 verlaufen.
Auf der ersten Deckplatte 15 sind Treiberschaltkreise 12 für die Piezoaktoren 11, 18 in Form eines Bausteins aufgebracht und gleichfalls mit den Leiterbahnen 13 kontaktiert.
Damit eine leicht lösbare Verbindung zur übrigen Druckelektronik besteht, ist auf der Deckplatte 15 noch ein Steckverbinder 14 befestigt und kontaktiert. Um nur mit einem Steckverbinder 14 und einem Treiberschaltkreisbaustein 12 pro Tintendruckmodul auszukommen, sind die Leiterbahnen 13 von der zweiten Deckplatte 17 über beide Seitenflächen des Tintendruckmoduls 1 bis in die Oberfläche der ersten Deckplatte 15 herumgezogen.
Das Abstandsteil 2 ist so gestaltet und zwischen den Tintendruckmodulen 1 und 3 so angeordnet, daß es mit dem ersten Tintendruckmodul 1 fluchtet und zum zweiten Tintendruckmodul 3 um das Druckdichtemaß t (z.B. 192 drops per inch) versetzt ist, siehe auch Fig. 2. Die Dicke des Abstandsteils 2 ist so bemessen, daß zwischen den beiden Tintendruckmodulen 1, 3 mit ihren aufgesetzten Bauteilen ein ausreichend großer Abstand besteht.
Das Abstandsteil 2 ist beidseitig mit Anschlagstücken 21, 22 versehen, die in zugeordnete angepaßte Ausnehmungen 170, 350, 360 der Tintendruckmodule 1, 3 eingreifen, siehe auch Fig. 3.According to FIG. 1, an ink print head consists of three identical
The first ink printing module 1 is composed of a
The
All
In this case, sixteen
In order to facilitate the manufacture, assembly and contacting, the
The
So that there is an easily detachable connection to the rest of the printing electronics, a
The
The
Im Beispiel hat das Abstandsteil 2 aus Gründen der vereinfachten Darstellung zwei Paar Anschlagstücke 21, 22; bei der praktischen Realisierung werden es zweckmäßigerweise drei Paar sein. Entsprechend würden dann zwei Ausnehmungen als Langloch und eine Ausnehmung als Zylinderloch gestaltet sein. Das Anschlagstück 21 liegt mit seiner Deckfläche im Tintendruckmodul 1 an der Düsenebene 162 an. Das Anschlagstück 22 liegt mit seiner Deckfläche im Tintendruckmodul 3 an der Düsenebene 376 an. Der Parallelabstand der Deckflächen der entgegengesetzten Anschlagstücke 21, 22 ist gleich dem geforderten Abstand s der Düsenebenen 162 und 376 zueinander. Die Plattendicke des Abstandsteils 2 ist dementsprechend so bemessen, daß der geforderte Abstand ausschließlich durch die Anschlagstücke 21, 22 bestimmt wird.
Das Anschlagstück 21 ist gegenüber dem Anschlagstück 22 um eine Mittelplattendicke kürzer, da es nur die Deckplatte 17 in der Ausnehmung 170 durchdringt.
Das Anschlagstück 22 durchdringt die Deckplatte 35 in der Ausnehmung 350 und die Mittelplatte 36 in der Ausnehmung 360. In bezug auf eine definierte Seitenkante des Tintendruckmoduls 3 sind die Ausnehmungen 350 und 360 um das Druckdichtemaß t mehr nach innen versetzt als das Anschlagstück 22 am Abstandsteil 2. Auf diese Weise ist die erste Düsenöffnung 375 des Tintendruckmoduls 3 gegenüber der ersten Düsenöffnung 175 des Tintendruckmoduls 1 um das Druckdichtemaß versetzt und entsprechend auch die anderen Düsenöffnungen.
Das Abstandsteil 2 ist mit einer Ausnehmung 23 für die Piezoaktoren 18 und 31 sowie mit einer Ausnehmung 24 für die Treiberschaltkreise 32 und den Steckverbinder 34 versehen.
Da der Schnitt AA' gemäß Fig. 2 durch die äußerste Düse 175 des ersten Tintendruckmoduls 1 geführt ist und die Ansicht zur benachbarten Außenseite gemäß Fig. 3 dargestellt ist, ist auch nur die Verbindung vom Tintenversorgungskanal 154 über den Tintenkanal 152 zur Tintendruckkammer 151, den Düsenkanal 153, den Düsenkanal 161, den Düsenkanal 173 und bis zur Düsenöffnung 175 sichtbar. Die Tintenversorgungskanäle 154, 174 verlaufen orthogonal zu den Tintenkanälen 152, 172 und parallel zur Düsenöffnungsreihe 175.
In Fig. 4 ist eine Ausführung dargestellt, bei der auf einen Steckverbinder verzichtet wird und die Treiberschaltkreise extern, beispielsweise integriert in einen Bandleiter, liegen. Außerdem wird die Möglichkeit der separaten Aufbringung einzelner Piezoaktoren gezeigt.
Da alle Tintendruckmodule 1, 3, 5 identisch aufgebaut sind, und die Abstandsteile 2, 4 gleichfalls identisch aufgebaut sind, ist eine Stapelung von Tintendruckmodulen in gewünschter Weise möglich, wobei Äquidistanz und Seitenversatz der Düsenreihen gesichert sind.
Ein weiteres Eingehen auf die anderen Tintendruckmodule 3,5 erübrigt sich, entsprechende Angaben können der Bezugszeichenaufstellung und den Zeichnungen entnommen werden.In the example, the
The
The
The
Since the section AA 'according to FIG. 2 is guided through the
4 shows an embodiment in which a connector is dispensed with and the driver circuits are external, for example integrated in a strip conductor. In addition, the possibility of separate application of individual piezo actuators is shown.
Since all
A further discussion of the other
- 11
- erster Tintendruckmodulfirst ink printing module
- 1111
- Piezoaktor/en an der Oberseite des Tintendruckmoduls 1Piezo actuator / s on the top of the ink printing module 1
- 111111
-
Einzelelektroden bzw. Ansteuerelektroden der Piezoaktoren 11Individual electrodes or control electrodes of the
piezo actuators 11 - 112112
-
gemeinsame Elektrode der Piezoaktoren 11common electrode of the
piezo actuators 11 - 113113
-
Piezoschicht der Piezoaktoren 11Piezo layer of the
piezo actuators 11 - 1212th
- Treiberschaltkreis für Tintendruckmodul 1Ink circuit module driver circuit 1
- 1313
- Leiterbahnen am Tintendruckmodul 1Conductor tracks on the ink printing module 1
- 1414
- Steckverbinder am Tintendruckmodul 1Ink module connector 1
- 1515
- erste Deckplatte bzw. Membranplatte des Tintendruckmoduls 1first cover plate or membrane plate of the ink printing module 1
- 151151
-
Tintendruckkammer/n in der Deckplatte 15Ink pressure chamber / s in the
cover plate 15 - 152152
-
Tintenkanal zwischen Tintendruckkammer 151 und Tintenversorgungskanal 154Ink channel between
ink pressure chamber 151 andink supply channel 154 - 153153
-
Düsen kanal in der Deckplatte 15Nozzle channel in the
cover plate 15 - 154154
-
Tintenversorgungskanal in Deckplatte 15Ink supply channel in
cover plate 15 - 1616
- Mittelplatte des Tintendruckmoduls 1Center plate of the inkjet print module 1
- 161161
-
Düsenkanal in der Mittelplatte 16Nozzle channel in the
middle plate 16 - 162162
- Düsenebene im Tintendruckmodul 1Nozzle level in the ink printing module 1
- 1717th
- zweite Deckplatte bzw. Membranplatte des Tintendruckmoduls 1second cover plate or membrane plate of the ink printing module 1
- 170170
-
Bohrung bzw. Ausnehmung in der Deckplatte 17 für Anschlagstücke 21Bore or recess in the
cover plate 17 forstop pieces 21 - 171171
-
Tintendruckkammer/n der Deckplatte 17Ink pressure chamber / s of the
cover plate 17 - 172172
-
Tintenkanal zwischen Tintendruckkammer 171 und Tintenversorgungskanal 174Ink channel between
ink pressure chamber 171 andink supply channel 174 - 173173
-
Düsenkanal in der Deckplatte 17Nozzle channel in the
cover plate 17 - 174174
-
Tintenversorgungskanal in Deckplatte 17Ink supply channel in
cover plate 17 - 175175
- Düsenöffnung/en im Tintendruckmodul 1Nozzle opening / s in the ink printing module 1
- 176176
- Düsenebene im Tintendruckmodul 1Nozzle level in the ink printing module 1
- 1818th
- Piezoaktor/en an der Unterseite des Tintendruckmoduls 1Piezo actuator / s on the underside of the ink printing module 1
- 181181
-
Einzelelektroden bzw. Ansteuerelektroden der Piezoaktoren 18Individual electrodes or control electrodes of the
piezo actuators 18 - 182182
-
gemeinsame Elektrode der Piezoaktoren 18common electrode of the
piezo actuators 18 - 183183
-
Piezoschicht der Piezoaktoren 18Piezo layer of the
piezo actuators 18
- 22nd
- erstes Abstandsteilfirst spacer
- 2121
-
Anschlagstück am Abstandsteil 2 zum Tintendruckmodul 1Stop piece on the
spacer 2 to the ink printing module 1 - 2222
-
Anschlagstück am Abstandsteil 2 zum Tintendruckmodul 3Stop piece on the
spacer 2 to the ink printing module 3 - 2323
-
Ausnehmung im Abstandsteil 2 für Piezoaktoren 18 und 31Recess in
spacer 2 forpiezo actuators 18 and 31 - 2424th
-
Ausnehmung im Abstandsteil 2 für Treiberschaltkreis 32 und für Steckverbinder 34Recess in
spacer 2 fordriver circuit 32 and forconnector 34
- 33rd
- zweiter Tintendruckmodulsecond ink printing module
- 3131
- Piezoaktor/en an der Oberseite des Tintendruckmoduls 3Piezo actuator / s on the top of the ink printing module 3
- 311311
- Einzelelektroden bzw. Ansteuerelektroden der Piezoaktoren 31Individual electrodes or control electrodes of the piezo actuators 31
- 312312
- gemeinsame Elektrode der Piezoaktoren 31common electrode of the piezo actuators 31
- 313313
- Piezoschicht der Piezoaktoren 31Piezo layer of the piezo actuators 31
- 3232
- Treiberschaltkreis für Tintendruckmodul 3Ink circuit module driver circuit 3
- 3333
- Leiterbahnen am Tintendruckmodul 3Conductor tracks on the ink printing module 3
- 3434
- Steckverbinder am Tintendruckmodul 3Connector on the inkjet print module 3
- 3535
- erste Deckplatte bzw. Membranplatte des Tintendruckmoduls 3first cover plate or membrane plate of the ink printing module 3
- 350350
-
Bohrung bzw. Ausnehmung in der Deckplatte 35 für Anschlagtück 22Bore or recess in the
cover plate 35 forstop piece 22 - 351351
-
Tintendruckkammer/n in der Deckplatte 35Ink pressure chamber / s in the
cover plate 35 - 352352
-
Tintenkanal zwischen Tintendruckkammer 351 und Tintenversorgungskanal 354Ink channel between
ink pressure chamber 351 andink supply channel 354 - 353353
-
Düsenkanal in Deckplatte 35Nozzle channel in
cover plate 35 - 354354
-
Tintenversorgungskanal in Deckplatte 35Ink supply channel in
cover plate 35 - 3636
- Mittelplatte des Tintendruckmoduls 3Middle plate of the ink printing module 3
- 360360
-
Bohrung bzw. Ausnehmung in der Mittelplatte 36 für Anschlagstück 22Bore or recess in the
middle plate 36 forstop piece 22 - 361361
-
Düsenkanal in der Mittelplatte 36Nozzle channel in the
middle plate 36 - 362362
- Düsenebene im Tintendruckmodul 3Nozzle level in the ink printing module 3
- 3737
- zweite Deckplatte bzw. Membranplatte des Tintendruckmoduls 3second cover plate or membrane plate of the ink printing module 3
- 370370
-
Bohrung bzw. Ausnehmung in der Deckplatte 37 für Anschlagstück 41Bore or recess in the
cover plate 37 forstop piece 41 - 371371
-
Tintendruckkammer/n in der Deckplatte 37Ink pressure chamber / s in the
cover plate 37 - 372372
-
Tintenkanal zwischen Tintendruckkammer 371 und Tintenversorgungskanal 374Ink channel between
ink pressure chamber 371 andink supply channel 374 - 373373
-
Düsenkanal in der Deckplatte 37Nozzle channel in the
cover plate 37 - 374374
-
Tintenversorgungskanal in der Deckplatte 37Ink supply channel in the
cover plate 37 - 375375
- Düsenöffnung/en im Tintendruckmodul 3Nozzle opening / s in the ink printing module 3
- 376376
- Düsenebene im Tintendruckmodul 3Nozzle level in the ink printing module 3
- 3838
- Piezoaktor/en an der Unterseite des Tintendruckmoduls 3Piezo actuator / s on the underside of the ink printing module 3
- 381381
-
Einzelelektroden bzw. Ansteuerelektroden der Piezoaktoren 38Individual electrodes or control electrodes of the
piezo actuators 38 - 382382
-
gemeinsame Elektrode der Piezoaktoren 38common electrode of the
piezo actuators 38 - 383383
-
Piezoschicht der Piezoaktoren 38Piezo layer of the
piezo actuators 38
- 44th
- zweites Abstandsteilsecond spacer
- 4141
- Anschlagstück am Abstandsteil 4 zum Tintendruckmodul 3Stop piece on the spacer 4 to the ink printing module 3
- 4242
-
Anschlagstück am Abstandsteil 4 zum Tintendruckmodul 5Stop piece on the spacer 4 to the
ink printing module 5 - 4343
-
Ausnehmung im Abstandsteil 4 für Piezoaktoren 38 und 51Recess in spacer 4 for
38 and 51piezo actuators - 4444
-
Ausnehmung im Abstandsteil 4 für Treiberschaltkreis 52 und für Steckverbinder 54Recess in the spacer 4 for
driver circuit 52 and forconnector 54
- 55
- dritter Tintendruckmodulthird ink printing module
- 5151
-
Piezoaktor/en an der Oberseite des Tintendruckmoduls 5Piezo actuator (s) on the top of the
ink printing module 5 - 511511
-
Einzelelektroden bzw. Ansteuerelektroden der Piezoaktoren 51Individual electrodes or control electrodes of the
piezo actuators 51 - 512512
-
gemeinsame Elektrode der Piezoaktoren 51common electrode of the
piezo actuators 51 - 513513
-
Piezoschicht der Piezoaktoren 51Piezo layer of the
piezo actuators 51 - 5252
-
Treiberschaltkreis für Tintendruckmodul 5Ink circuit
module driver circuit 5 - 5353
-
Leiterbahnen am Tintendruckmodul 5Conductor tracks on the
ink printing module 5 - 5454
-
Steckverbinder am Tintendruckmodul 5Connector on the
inkjet print module 5 - 5555
-
erste Deckplatte bzw. Membranplatte des Tintendruckmoduls 5first cover plate or membrane plate of the
ink printing module 5 - 550550
-
Bohrung bzw. Ausnehmung in Deckplatte 55 für Anschlagstück 42Bore or recess in
cover plate 55 forstop piece 42 - 551551
-
Tintendruckkammer/n in Deckplatte 55Ink pressure chamber / s in
cover plate 55 - 552552
-
Tintenkanal zwischen Tintendruckkammer 551 und Tintenversorgungskanal 554Ink channel between
ink pressure chamber 551 andink supply channel 554 - 553553
-
Düsenkanal in Deckplatte 55Nozzle channel in
cover plate 55 - 554554
-
Tintenversorgungskanal in Deckplatte 55Ink supply channel in
cover plate 55 - 5656
-
Mittelplatte des Tintendruckmoduls 5Middle plate of the
ink printing module 5 - 560560
-
Bohrung bzw. Ausnehmung in der Mittelplatte 56 für Anschlagstücke 42Bore or recess in the
center plate 56 forstop pieces 42 - 561561
-
Düsenkanal in der Mittelplatte 56Nozzle channel in the
middle plate 56 - 562562
-
Düsenebene im Tintendruckmodul 5Nozzle level in the
ink printing module 5 - 5757
-
zweite Deckplatte bzw. Membranplatte des Tintendruckmoduls 5second cover plate or membrane plate of the
ink printing module 5 - 571571
-
Tintendruckkammer/n in Deckplatte 57Ink pressure chamber / s in
cover plate 57 - 572572
-
Tintenkanal zwischen Tintendruckkammer 571 und Tintenversorgungskanal 574Ink channel between
ink pressure chamber 571 andink supply channel 574 - 573573
-
Düsenkanal in Deckplatte 57Nozzle channel in
cover plate 57 - 574574
-
Tintenversorgungskanal in Deckplatte 57Ink supply channel in
cover plate 57 - 575575
-
Düsenöffnung/en im Tintendruckmodul 5Nozzle opening / s in the
ink printing module 5 - 576576
-
Düsenebene in Tintendruckmodul 5Nozzle level in
inkjet print module 5 - 5858
-
Piezoaktor/en an der Unterseite des Tintendruckmoduls 5Piezo actuator / s on the underside of the
ink printing module 5 - 581581
-
Einzelelektroden bzw. Ansteuerelektroden der Piezoaktoren 58Individual electrodes or control electrodes of the
piezo actuators 58 - 582582
-
gemeinsame Elektrode der Piezoaktoren 58common electrode of the
piezo actuators 58 - 583583
-
Piezoschicht der Piezoaktoren 58Piezo layer of the
piezo actuators 58
- ss
- DüsenebenenabstandNozzle plane distance
- tt
- Druckdichtemaß (dpi = dots per inch)Print density (dpi = dots per inch)
Claims (10)
gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
characterized by the following features:
gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
characterized by the following features:
gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
characterized by the following features:
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