DE3943790C2 - Druckkopf für ein Tintenstrahlaufzeichnungsgerät mit einem Tintenvorratsbehälter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Druckkopf für ein Tintenstrahlaufzeichnungsgerät gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Zur Darstellung von Zeichen und/oder von grafischen Mustern sind Tintenstrahlauf­ zeichnungsgeräte bekannt, die nach dem sog. Drop on Demand-Prinzip arbeiten, d. h. der Aufbau der Zeichen oder der grafischen Muster erfolgt durch den gesteuerten Ausstoß einzelner Tintentröpfchen aus den Düsen eines Druckkopfes, die bei einer entsprechenden Relativbewegung zwischen einem Aufzeichnungsträger und dem Druckkopf die Zeichen oder Muster rasterförmig aufbauen. Der Ausstoß geschieht dadurch, daß die jeder Düse zugeordneten Antriebselemente individuell ansteuerbar sind. Als Antriebselemente kommen vorzugsweise piezoelektrische oder thermo­ elektrische Wandler in Betracht. Die Verwendung von elektrothermischen Wandler­ elementen in Form von Heizwiderständen gestatten den Aufbau eines Druckkopfes mit kleinen Abmessungen und geringem Gewicht bei einer gleichzeitigen hohen Anzahl von Düsen. Da das Prinzip des Tröpfchenausstoßes in derartigen Druckköp­ fen darauf beruht, daß bei Ansteuerung eines Heizwiderstandes in dem einer Düse zugeordneten Tintenkanal eine Tintendampfblase entsteht, die den eigentlichen Tröpfchenausstoß bewirkt, spricht man in diesem Falle von der sog. Bubble-Jet- Technik.

Ein Druckkopf für ein derartiges Tintenstrahlaufzeichnungsgerät, ist aus der DE 35 02 901 A1 bekannt und weist eine auf einem Substrat aufgebaute Vielzahl von Tin­ tenkanälen auf, die in Richtung zum Aufzeichnungsträger offene Düsen bilden und die an ihrem anderen Ende mit einer gemeinsamen Tintenkammer in Verbindung stehen. Jedem Tintenkanal sind Antriebselemente zugeordnet, die in Form von Heizwiderständen auf dem Substrat aufgebaut werden. Auch die Anschlußkontaktie­ rungen für die Heizwiderstände werden in Form von Leiterbahnen ebenfalls auf dem Substrat aufgebaut. Eine gemeinsame Tintenkammer wird üblicherweise in einer Abdeckung, z. B. in einer Abdeckplatte ausgeformt, die zugleich auch die Tintenka­ näle überdeckt und den Druckkopf flüssigkeitsdicht umschließt. Die für einen länge­ ren Druckbetrieb erforderliche Tintenmenge wird dem Druckkopf aus einem Tintenvorratsbehälter zugeführt. Die Zuführung der Tinte kann über eine Öffnung in der Abdeckplatte erfolgen.

Dieser Druckkopf, bei dem die Tintenzuführung über eine Öffnung in einer Stirnseite des quaderförmigen Druckkopfes erfolgt, erlaubt eine besonders einfache und kostengünstige Herstellung der Abdeckplatte mit der darin ausgeformten Tinten­ kammer. Die Abdeckplatte besteht hier aus einem einstückig gebildeten Bauteil mit der ausgeformten Tintenkammer und einer einzigen Öffnung an einer Stirnfläche. Derartige Bauteile können in großem Nutzen beispielsweise durch auf einem Wafer gefertigten Schichtaufbau hergestellt und anschließend vereinzelt werden.

Es ist sowohl während oder nach der Herstellung des Druckkopfes wegen der dabei im Inneren anfallenden Verunreinigungen als auch während des bestimmungsge­ mäßen Einsatzes des Schreibkopfes wegen in der Tintenkammer und in den Tinten­ kanälen anhaftenden Tintenresten erforderlich, diese Hohlräume auszuspülen.

Aus der GB 1263838 ist ein Druckkopf für ein Tintenstrahlaufzeichnungsgerät bekannt, der mittels eines Ventils anstelle mit einem Tintenbehälter mit einem Behälter mit Reinigungsflüssigkeit verbindbar ist, um bei Unterbrechung des Druck­ betriebs eine Reinigungs- oder Spülflüssigkeit zuzuführen.

Außerdem ist durch die DE 25 43 397 A1 ein Druckkopf für ein Tintenstrahlauf­ zeichnungsgerät bekannt, der eine Abdeckplatte aufweist, die außer der Tintenein­ trittsöffnung noch eine zweite, durch eine Schraube verschlossene Öffnung aufweist. Zu dieser, lediglich der Zeichnung entnehmbaren Öffnung wird in der vorgenannten Druckschrift jedoch nichts ausgeführt.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, den gattungsgemäßen Druckkopf so zu gestalten, daß dessen Reinigung im Herstellungsprozeß und im Druckbetrieb effizi­ ent ermöglicht ist. Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 1. Eine zweckmäßige Weiterbildung ist in den Ansprüchen 2 und 3 angegeben.

Die Erfindung soll an einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnungen näher erläutert werden.

In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1a Schnitt durch den erfindungsgemäße Druckkopf

Fig. 1b Draufsicht auf den Druckkopf

Fig. 1c Schichtherstellung auf einem Wafer

Fig. 2 Anordnung zum Einbringen der Spülflüssigkeit

In den Fig. 1a und 1b ist der Aufbau eines Elements des Druckkopfes zu erken­ nen, wobei Fig. 1a nur eine von vielen Kammer-Düse-Anordnungen der Schreibma­ trix darstellt. Auf dem Substrat 31 sind in Form von bearbeiteten Schichten der Tin­ tenkanal 32, die Düse 34, die Kontaktanschlüsse 37 und die die Tintenkammer 35 bildende und die Tinteneintrittsöffnung 40 freilassende Abdeckplatte 39 aufgebracht. In Fig. 1c ist der technologische Aufbau der Druckköpfe und deren Vereinzelung auf dem Wafer 45 angegeben.

Zusätzlich zu der seitlichen Öffnung 40, über die die Tintenzufuhr in die Tintenkam­ mer 35 des Druckkopfes erfolgt, ist in der Abdeckplatte 39 noch die Öffnung 46 vor­ gesehen, über die ein Durchspülen der Abdeckplatte 39 während oder nach dem Vereinzelungsvorgang erfolgt, um dabei eventuell entstehende Verunreinigungen zu entfernen. Diese Öffnung, deren Lage und Dimensionierung weitgehend unkritisch ist und die kostengünstig in der Weise hergestellt werden kann, daß zugleich mit der Ausformung der einseitig offenen Tintenkammer 35 die zusätzliche Öffnung 46 aus­ gebildet wird, wird anschließend wieder verschlossen.

Ebenso ist es möglich, dem fertigen Druckkopf bei Unterbrechung des Schreibbe­ triebes über diese Öffnung bedarfsweise eine Spül- oder Reinigungsflüssigkeit zuzuführen. Da ein Spül- und/oder Reinigungsvorgang üblicherweise in einer besonderen Dicht- und Reinigungsstation erfolgt und diese Spülöffnung während des normalen Schreibbetriebs verschlossen ist, treten Probleme der Abdichtung und Verbin­ dungssicherung der Spülöffnung nicht auf.

Ein Beispiel für eine Spülanordnung zeigt Fig. 2. Der dort dargestellte und mit einer Aufnahmevorrichtung 43 verbundene Druckkopf 31, 34, 35, 39 ist vor einem hier nicht dargestellten Aufzeichnungsträger beweglich. Die Abdeckplatte 39 des Schreibkopfes weist außer der Tinteneintrittsöffnung 40, welche die Tintenkammer 35 im Schreibkopf mit dem Tintenvorratsbehälter 42 verbindet, die zusätzliche Öff­ nung 46 auf. Diese befindet sich vorzugsweise in der Außenfläche der Abdeckplatte 39, die sich über die Kanalstruktur mit den Düsen 34 erstreckt. Sie ist während des normalen Schreibbetriebes z. B. mittels eines elastischen Verschlußelementes 47 flüssigkeitsdicht verschlossen. Zum Zweck der Spülung und/oder Reinigung des Druckkopfes fährt der Druckkopf in eine besondere Reinigungs- und Dichtstation 49, die z. B. seitlich außerhalb des Druckkopfes angeordnet ist. Über ein Verbindungs­ element, z. B. über eine Hohlnadel 48, die das elastische Verschlußelement 47 durchsticht, wird in dieser Stellung eine Verbindung zu einem eine entsprechende Spül- und/oder Reinigungsflüssigkeit enthaltenden Vorratsbehälter 50 hergestellt.

Claims (3)

1. Druckkopf für ein Tintenstrahlaufzeichnungsgerät mit einem Tintenvorratsbehäl­ ter, der eine Vielzahl von Tintenkanälen (32) aufweist, die mit einer gemeinsa­ men Tintenkammer (35) in Verbindung stehen und die auf der einem Aufzeich­ nungsträger zugewandten Seite in Düsen (34) enden, wobei jedem Tintenkanal (32) individuell ansteuerbare Anstriebselemente zum Ausstoß von Einzeltröpf­ chen aus der Düse zugeordnet sind und die Tintenkanäle (32), die Antriebsele­ mente sowie deren Kontaktanschlüsse (37) schichtweise auf einem Substrat (31) aufgebaut und die Tintenkammer (35) und eine Tinteneintrittsöffnung (40) durch Ausformung in einer Abdeckplatte (39) gebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Außenfläche der Abdeckplatte (39), vorzugsweise in der die Tinten­ kanäle (32) abdeckenden Außenfläche, eine zusätzliche Öffnung (46) vorgese­ hen ist, über die während oder nach Herstellung des Schreibkopfes oder bei Unterbrechung des Schreibbetriebes eine Reinigungs- und/oder Spülflüssigkeit zuführbar ist, und daß die zusätzliche Öffnung (46) nach oder zwischen diesen Vorgängen dauerhaft mit einem Verschlußelement (47) verschlossen ist.

2. Druckkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Unterbrechung des Schreibbetriebes eine bedarfsweise Zufuhr von Rei­ nigungs- und/oder Spülflüssigkeit aus einem Vorratsbehälter (50) in den Schreibkopf über eine Flüssigkeitsverbindung (47, 48) in einer Reinigungs- und Dichtstation (49) erfolgt.

3. Druckkopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitsverbindung (47, 48) aus einem elastischen Verschlußele­ ment (47) und einer Hohlnadel (48) besteht.