CN1282664A

CN1282664A - 喷墨印刷设备的印刷组件

Info

Publication number: CN1282664A
Application number: CN00122148.5A
Authority: CN
Inventors: A·贝恩特松; Z·德米帕克; M·洛伊波尔德
Original assignee: ATLANTIC CHASE GmbH
Current assignee: ATLANTIC CHASE GmbH
Priority date: 1999-07-30
Filing date: 2000-07-27
Publication date: 2001-02-07
Also published as: JP2001063069A; CA2314703A1; EP1074387A3; EP1074387A2; IL137354A0

Abstract

一种用于喷墨印刷设备,尤其是采用连续喷墨工艺的印刷设备的印刷组件,导电的墨汁在压力作用下呈射流和/或滴状穿过众多的各喷孔并流经各充电极,充电极具有与墨汁电动势不相同的电动势,这个印刷组件的特点是:有一块基本上是平面的板,板由非导电材料或半导体材料如硅制造,并具有众多的、用于形成射流或墨滴的横穿板的通孔。一块板作为喷孔板,第二块板作为充电板固定在第一块板的下侧。

Description

喷墨印刷设备的印刷组件

本发明涉及一个具有权利要求1的前序部分所概括特征的喷墨印刷设备的印刷组件。

由专利EP 0709 198 A2大家对此类印刷组件有所了解，在该专利中关于喷墨的形成情况仅涉及的只是一个墨滴发生器，喷墨即墨滴由发生器被引向各个独立的充电极板并通过这些极板。充电板是由一些看着高折边、厚断面的板组成，板用导线与各个编排好的光电器形式的电源相连。

本发明任务是制作一个本文开头提到的类型的印刷组件，就喷墨即墨滴的形成而言，这种印刷简单，并成本低、复制精度高，并能高精度地重复制造各个带有精确尺寸和间距的喷孔。

该任务是由本发明开头提到的具有权利要求1特征的印刷组件解决的，其至少是一块的、由非导电材料或半导体材料制成的基本呈平面的平板，因而可以重复的精度和低成本的方法制造喷孔的形状和尺寸。其优点是，这样的平板实际上无热伸长，因而对热负载不敏感。另一个优点是，可以简单而低成本地涂复很细的构造例如采用蚀刻技术。本发明能重复实现各个喷孔之间的距离的精度。

本发明的其它特征和变化由各个从属权利要求给出。

本发明的进一步细节和优点将在后面的说明中阐明，在此避免重复。

为了避免不必要的重复，没有给出权利要求的全部原文，而是在谈到某一项权利要求时明确地涉及该章节中所有的权利特征，并公开发明的本质。所有在前面叙述和随后叙述中谈到的特征以及由图推测的特征是本发明的进一步组成部分，即使没有在权利要求中特别强调和叙述这些特征。

下面将根据在图上表示的实施例对本发明作较详细的说明。附图为：

图1是根据第一实施例的喷墨印刷设备的印刷组件的一个部分的简单透视图；

图2是沿图1中“Ⅱ-Ⅱ”线的垂直剖面图；

图3是对应于图2的、第二实施例的垂直剖面图；

图4是第三实施例的印刷组件一个部分的简单透视图；

图5是根据图4所示对应于图2印刷组件一个部分的垂直剖面图；以及

图6至图10是根据第四或第五或第六或第七、第八实施例、对应于图5印刷组件的垂直剖面图。

图1简括地表示喷墨印刷设备印刷组件的一个部分10，特别用于那些使用连续喷墨工艺工作的喷墨印刷设备。对这种型式的喷墨印刷设备及其用于这种设备的印刷组件大家基本上是了解的，如EP 0709 198 A2中已有表示和描述。为避免不必要的重复，就介绍到此。在这种印刷组件内，导电的墨汁11在压力作用下成为射流12并随之形成墨滴13，穿过众多的各个喷孔14流过各充电极15，带电的墨汁11流过电极时得到一个与墨汁11电势不同的电势，如+70V直流电，此时，流动的墨汁11具有接地电势，电势也可以互换。

大家知道(EP 0709 198 A2)，墨汁由一个墨滴发生器流向各个充电板，各充电板形成充电极，各自通过相应的导线同编排的一个电源相连，每块板的电源由充电器组成，只要墨汁在流动，墨汁总处于接地电势。当充电器给各电板一个充电信号时，信号立即在墨流中产生一个电压，当墨滴从墨流分离时仍保持其电荷，印刷时各电板对那些在印刷时可能不被利用的墨滴感应一个电荷。在墨滴形成的瞬间在电板上加一个正电脉冲，这个脉冲对正流经充电板时形成的墨滴感应一个负电荷。该电荷只保留在那些在某一定时刻由射流12分离出的墨滴上。未充电的墨滴13是用于印刷并沿一直道到达基板。充电的点滴不用于印刷而被引开和回收。

图1和图2印刷组件的特点是：至少有一块基本是平面的板16和第二块板17，各板均是由非导电材料或半导体材料，如硅制成，并有众多独立横穿板的通孔18和19，这些孔用于(形成)各个墨流12即墨滴13。在图1和图2中，这两块板中的上板16形成喷嘴板，在第一实施例中布置在下面的第二块板17是充电板。两块板16和17以它们相互的平面面对面上下重迭在一起，且用如粘贴式以特殊的方式相互固定连结在一起，各通孔18和19相互对准。按布局，板16和17上有例如100个孔18和19或更多，如200个，这在图1和图2看不到。板16上的所有孔18加工成同一形状，且互相间距也相同，如0．2mm。板17上的孔19也与此相应。上板16全部或至少在它的各个通孔18的区内有一导电层，这在图1和图2中没有标出。板16的这些导电层或各个导电路同简示的接地电势相连。

第二块板17至少在它的通孔19的区域内有一个用21表示的导电层，各孔19的导电层经一个编排的电路22-29同各个编排电源30至37相连。电源表示一个充电器。导电层21和电路22-29是与板17成一体，例如蚀刻在板17内。如板17，表明电源30-37或其他控制装置使板17整体起充电板作用的控制没有进一步的指出，如以集成芯片的方式。其它的电器元件也可以用芯片形式集成在板17和／或板16内。没有将板16，17，如喷孔板作用的上板16至少是一个的特殊内蚀刻腔表示出来，该腔是墨汁11的储存池。根据图1和图2，起喷孔板作用的上板16是一整体件，在一个结构略有变化的实例中，板16是由两块互相粘贴在一起的硅板组成，在后一块硅板上集成了一个压电振荡器，用以产生对墨流12的压力。

在起喷孔板作用的上板16上至少它的接触墨汁11的喷孔18位于接地电势，而在另一块作为起充电板作用的板17上至少是在通孔19处的导电层21处于另一电动势，例如正电势上，处于和超过由没有表示出的控制装置控制的编排的电源30-37具有+70伏控制直流电。

如图2明显看到，在作为充电板的板17中内孔19直径大于作为喷孔板的板16中的孔18。孔19的穿过段直径约是孔18穿过段的直径的2倍。其它的尺寸状况在本发明范围内也有。

喷孔板16的孔18向着出口处逐渐变小，就是说在图2中向下呈锥形，锥形部分用38表示，与其紧接是出口端的圆柱孔39，孔39确定了通道的断面。

在作为充电板的另一块板17中的通孔19有一个圆柱段40和一个紧接它的、沿出口方向也就是图2中向下呈反锥形的放大段41。在通孔19处孔断面是由圆柱段40的直径构成。板16和17的孔18和19是用蚀刻方法加工，在作为喷孔板的板16上的导电层和没有表示出来的导电电路是用导电材料的真空蒸发和蚀刻加工而成。在另一块作为充电板的板17上，导电层21和导电路22-29也是用导电材料的真空蒸发和蚀刻工艺加工。

各块板16和17的断面厚度约为0．4mm或在断面上有较大的尺寸。

图3表示的第二实施例与图1和图2表示的第一实施例的区别在于：用一块整体的非导电材料或半导体材料如硅制成的板50代替两块板16和17，把喷孔板和充电板组合在一起。概括地说，墨汁11处于接地电电势20。在孔19区域或在整个板50上有一导电层21，一条导电路22与导电层相接。要求对每个孔19的下部延伸的特别的圆柱孔部分51也要镀上导电层21′，它与一条电路22′相联接。所描述的印刷组件的一个部分10的设计结构有多方面优点。板16，17或50的材料构成使得印刷组件的这一个部分也适于含溶剂的墨汁11，不会发生损伤或完全破坏。可以低成本和高精确性加工板16，17或50。这也适用各个孔18和19的尺寸与形状的加工，例如孔径0．4mm以及孔距0．2mm，对孔18和19的特殊形状用高精度的蚀刻方法制造。在一块芯片上的整个充电电子控制装置可以集成在板16，17，50中的某块板上，这也是一个优点。板16和17具有非常良好的加工性能，并因其较高的硬度而具有高的强度。另一优点是，板16和17实际上无热伸长，由于材料的构成使得细微的甚至很精细的结构也可用蚀刻技术创造出来，同样可精确地复制出板16内各孔18之间的距离和板17内各孔19之间的距离。本发明使得孔距在保持复制尺寸的精度前提下可大大地减小间距，例如间距能小于10μm。所描述的印刷组件需要的位置小，这也是一优点。

在图3所示的第二实施例与第一实施例相比具有较小的位置需求和低费用的优点，因为只有一块整体的板50。

在图4和图5所示的第三实施例中，对那些相应于前面介绍的实施例的部分用增加100后的数字作为标号，因而避免与涉及前面实施例时重复。

在图4和图5所示的第三实施例中，唯一的一块基本上是平面的板116由非导电材料或半导体材料的硅制成。该板具有很多的用于各墨流112或墨滴113的通孔119，分布在整个板116横截面内的孔119在整个横断面内有一个圆柱形截面，板116的全部或至少在各个孔119范围有一个导电层121，因而通孔119构成充电极115，充电极经电路122至129同编排的可控电源130至137相连。在布置电路122至129时应使这些电路同墨汁111不接触。板116同时也是喷孔板，通孔119同时是喷孔，板116至少在它的通孔119的区域接一个负或正电势。如图5表明的，电路122至129布置在板116的侧面上，避开墨汁111及板116的上平面。图5中电路122至129是布置在板116的下平面内并在该面同电导层121相连。在此也可以这样布置，即编排的各个通孔119经电路122至129连到控制通孔119的各种电势上。

导电层121也可以采用贵重金属例如银、金或同类材料，在图5所示的实施例中，通孔119的全部圆柱区有导电层121。在其它的实施例中，通孔119只在部分圆柱区有导电层121。导电层121也可作成套筒式环形电极，在图5该环形电极在通孔119内从一端向另一出口端延伸。

图6表示的第四实施例同图5表示的区别在于：板216内的通孔219只在其轴向的部分段有一圆柱形断面并在此有一导电层221，也可装入一个套筒式环形电极。通孔219有一个接其圆柱段并向排出方向呈锥形扩大的部分241。该部分没有电导层，这个略呈锥形段241位于板216的避开墨汁211的那平面内。

图7表示的第五实施例与图5、图6实例相比，其特点是：板316在各个通孔319部位的厚度比在其余部位厚，因而形成同板316成整体的并在图7表示的下平面向外凸出的凸台352。凸台352位于板316的避开墨汁311的平面内。用这种方式加长了通孔319的轴向长度，通孔319全部是圆柱段，在整个轴向长度上有导电层321，也可装入一个套筒式环形电极。

图8表示的第六实施例同图5所示实施例的区别在于：尽管通孔419在板416的整个横截面内具有圆柱形断面，但只有部分圆柱面有电导层421并形成充电极415。这也可设计成安放在通孔419内的环形电极。该环位置至通孔419轴向排口端。这里，环也可以有一矩形环断面，同样可理解成在这个实施例和所有前面描述的实施例中，环也可以有其它的环断面。例如，圆形的、多边形、圆弧形等环断面。在图8中，环形电极421的轴向尺寸约是通孔419尺寸的一半。在图8内，环形电极的下端直至板419那里的平面。导电层421在避开墨汁411的那个平面内同各电路422，423相连接。

图9表示的第七实施例在喷孔板516内的通孔519相似于图6，只在通孔轴向部分段有圆柱形断面，板516的朝向墨汁511上侧面有一个向出口方向变细的略呈锥形的入口538，与它端部向下相接的是圆柱段539。在通孔519的下部是一个环形电极515。该环形电极也可以是一个安在通孔519内的环，该环位置至通孔519的排出口端。在此处，环具有一个弧形截面，也可以是圆形、多边形或诸如此类等截面。环形电极在这里也是位于板516的避开墨汁511的那侧。通孔519至少在排出区有一个掺杂质半导体，p结或n结等作为充电极515。

图10表示的实施例与所有其它实施例的区别在于：板616内的圆柱形通孔619处是一个平环形的环形电极615。它位于板616的避开墨汁611的那侧。在图10内就是在下平面。在此处，各个充电极615同电路622、623相连，电路也在板616的下平面内。在这里，整体板616是喷孔板和充电板，在开头时已陈述的其它特点也适用于这种整体板结构，这种结构也存在于图3至图9的其它的实施例中。

Claims

1．一种用于喷墨印刷设备，尤其是采用连续喷墨工艺的印刷设备的印刷组件，其时，导电的墨汁在压力作用下呈射流或／和滴状穿过众多的喷孔并流经充电极，充电极具有与墨汁电动势不相同的电势，

其特征在于，至少有一块基本上是平面的板(16；17；50；116；216；316；416；516；616)由非导电材料或半导体材料制造，该板有很多穿过板的通孔(18；19；118；119；219；319；419；519；619)用于形成墨流(12；112；312；412；512；612；613)或墨滴(13；113；213；313；413；513；613)。

2．根据权利要求1的印刷组件，其特征在于，板(16；17；50；216；316；416；516；616)全部或至少是在各通孔(19；119；219；319；419；519；619)区域有一导电层(21；21′；121；221；321；421)。

3．根据权利要求2的印刷组件，其特征在于，具有导电层(21；21′；121；221；321；421)的通孔(19；119；219；319；419；519；619)至少有一部分构成充电极(15；115；215；315；415；515；615)，充电极经电路(22至29；122至129；222，223；322，323；422，423；522，523；622，623)同编排的可控电源(30至37；130至137)相连。

4．根据权利要求3的印刷组件，其特征在于，将电路(22至29；122至129；222，223；322，323；422，423；522，523；622，623)布置在与墨汁(11；111；211；311；411；511；611)不相接触的位置。

5．根据权利要求1至4中任一项的印刷组件，其特征在于，一个由非导电材料或半导体材料制成的板(50；116；216；316；416；516；616)，其上的通孔(19；119；219；319；419；519；619)设计成喷孔(14；114；214；314；414；514；614)，该板作为喷孔板设计。

6．根据权利要求5的印刷组件，其特征在于，喷孔板至少在其通孔(19；119；219；319；419；519；619)区域接负或正电动势。

7．根据权利要求3至5中任一项的印刷组件，其特征在于：电路(22至29；122至129；222，223；322，323；422，423；522，523；622，623)应编排在避开墨汁(11；111；211；311；411；511；611)、在该处为板(116；216；316；416；516；616)特别是喷孔板的上侧面内，电路在该面内同导电层(121；221；321；；421)相连接。

8．根据权利要求1至7中任一项的印刷组件，其特征在于，各通孔(19；119；219；319；419；519；619)有各自的电路(22至29；122至129；222，223；322，323；422，423；522，523；622，623)和各不相同的用于控制通孔(19；119；219；319；419；519；619)的电动势。

9．根据权利要求1至8中任一项的印刷组件，其特征在于，在作为喷孔板的板(116；216；316；416；516；616)中的通孔(119；219；319；419；519；619)至少在其轴向有一段圆柱形断面。

10．根据权利要求9的印刷组件，其特征在于，通孔(119；319；419；619)有一个沿板(116；316；416；616)整个断面的圆柱形断面。

11．根据权利要求1至9中任一项的印刷组件，其特征在于，通孔(219)沿板(216)断面部分呈圆柱形断面和一个接圆柱形段向出口方向略呈锥形的扩大部分(24)。

12．根据权利要求1至9中任一项的印刷组件，其特征在于，通孔(519)沿板(516)断面部分呈圆柱形并有一个向出口方向变尖的略呈锥形的入口(538)接其端部是圆柱段(539)。

13．根据权利要求9或10中任一项印刷组件，其特征在于，板(316)在通孔(319)部厚度比其余部位大，因而在一侧形成高出平面的凸台(352)。

14．根据权利要求12或13的印刷组件，其特征在于，在排出口方向略呈锥形的扩大部分(241)或高出板(316)一侧平面的凸台(352)位于板(216；316)的避开墨汁(211；311)的一侧。

15．根据权利要求1至14中任一项印刷组件，其特征在于，导电层(21；21′；121；221；321；421)和／或电路(22至29；122至129；222，223；322，323；422，423；522，523；622，623)是由贵重属例如银或金制成。

16．根据权利要求1至15中任一项的印刷组件，其特征在于，通孔(19；119；219；319；419)至少有一段带导电层(21″121；221；321；421)的圆柱形部分。

17．根据权利要求1至16中任一项的印刷组件，其特征在于，板(16，17；50；116；216；316；416；516；616)由硅制成。

18．根据权利要求3至17中任一项的印刷组件，其特征在于，各充电极(415；515；615)作成环形电极。

19．根据权利要求18的印刷组件，其特征在于，环形电极由一个安装在通孔(419；519)内的环构成。

20．根据权利要求19的印刷组件，其特征在于，环位置至通孔(419；519)的轴向排出端口。

21．根据权利要求19或20的印刷组件，其特征在于，环有一个圆柱形或多边形或圆弧形环断面。

22．根据权利要求18至21中任一项的印刷组件，其特征在于，环形电极位于板(416；516；616)，尤其是喷孔板的避开墨汁(411；511；611)那一面内。

23．根据权利要求22的印刷组件，其特征在于，环形电极作成平环形。

24．根据权利要求3至23中任一项的印刷组件，其特征在于，通孔(519)至少在出口区有一掺杂半导体p结或n结，充当充电极(515)之用。

25．根据权利要求1至24中任一项的印刷组件，其特征在于，至少有另一块由半导体为硅或非导电材料制造的板(17)，其通孔(19)带有导电层(21)并经电路(22至29)同各个编排的电源(30至37)相连接，并有一个与喷孔板(16)电势不同的电势例如正电势。

26．根据权利要求25的印刷组件，其特征在于，至少有两块板(16，17)上下重迭，它们的通孔(18，19)互相对中。

27．根据权利要求25或26的印刷组件，其特征在于，作为喷孔板的板(16)和至少有另一块作为充电极(15)的充电板构成。

28．根据权利要求25至27中任一项的印刷组件，其特征在于，作为充电板设计的板(17)的通孔(19)在直径上大于作为喷孔板的另一块板(16)的通孔(18)直径，例如是其2倍。

29．根据权利要求25至28中任一项的印刷组件，其特征在于，在作为喷孔板的板(16)中的通孔(18)向出口方向略呈锥形变细(件38)。

30．根据权利要求29的印刷组件，其特征在于，出口侧的圆柱形排出口(39)紧接通孔(18)的略呈锥形变细部分(38)。

31．根据权利要求25至30中任一项要求的印刷组件，其特征在于，在作为充电板的另一块板(17)中的通孔(19)有一截圆柱形段(40)和一个紧接其的、沿出口方向并略呈倒锥形的扩大段(41)。

32．根据权利要求1至31中任一项要求的印刷组件，其特征在于，各板(16，17；50；116；216；316；416；516；616)的通孔(18，19；119；219；319；419；519；619)用蚀刻法加工。

33．根据权利要求1至32中任一项的印刷组件，其特征在于，导电层(21；21′；121；221；321；421)或／或电路(22至29；122至129；222，223；322，323；422，423；522，523；622，623)是用导电材料真空蒸发到板上和用蚀刻工艺加工而成。

34．根据权利要求1至33中任一项的印刷组件，其特征在于，一块整体板，将喷孔板和充电板同成一体(50；116；216；316；416；516；616)。

35．根据权利要求1至34任一项的印刷组件，其特征在于，各板(16，17；50；116；216；316；416；516；616)的断面厚度约0．4mm或大些。

36．根据权利要求1至35中任一项的印刷组件，其特征在于，板(16，17；50；116；216；316；416；516；616)至少有一个集成芯片形式的用以控制通孔(19；119；219；319；419)的控制装置。

37．根据权利要求1至36中任一项的印刷组件，其特征在于：板(16，17；50；116；216；316；416；516；616)至少有一个附加的、蚀刻的腔作为墨汁(11；111；211；311；411；511；611)的池。

38．根据权利要求1至37中任一项的印刷组件，其特征在于，为构成作为喷孔板的板(16，17；50；116；216；316；416；516；616)至少有两块板互相粘贴并在后一块板上安装一个压电振荡器，以产生对墨流(12；112；212；312；412；512；612)施加的压力。