DD227928A1

DD227928A1 - PRINT HEAD FOR A MULTICOLOR INK JET PRINTER

Info

Publication number: DD227928A1
Application number: DD26910584A
Authority: DD
Inventors: Volker Flechtner
Original assignee: Robotron Bueromasch
Priority date: 1984-11-05
Filing date: 1984-11-05
Publication date: 1985-10-02
Also published as: DE3533347A1

Abstract

Bei der Erfindung handelt es sich um einen Druckkopf fuer einen Mehrfarben-Tintenstrahldrucker, der in der Tintenstrahldrucktechnik eingesetzt werden kann. Das Ziel der Erfindung ist es, einen kostenguenstig herstellbaren Druckkopf fuer den Mehrfarben-Tintenstrahldruck zu schaffen, der ein sauberes Druckbild garantiert, wobei die Aufgabe stand, durch einen guenstigen konstruktiven Aufbau des Druckkopfes dessen Abmessungen relativ klein zu halten. Dies wird durch eine Teilung der Tintenkammern in jeweils zwei gleiche Fluidkammern erreicht, indem ein Mittelsteg vorgesehen ist, der die Tintenfarben voneinander trennt, so dass man in der Lage ist, mit einem Piezoelement gleichzeitig zwei voellig separate Tintenstrahlen mit rhythmischen Stoerungen fuer einen synchronen Troepfchenzerfall zu beaufschlagen. Fig. 1The invention is a printhead for a multi-color ink jet printer which can be used in the ink jet printing technique. The object of the invention is to provide a cost-effectively producible printhead for multi-color inkjet printing, which guarantees a clean print image, the task was to keep its dimensions relatively small by a favorable structural design of the print head. This is achieved by dividing the ink chambers into two equal fluid chambers by providing a central web which separates the ink colors from one another so that one can simultaneously use a piezoelectric element to separate two completely separate ink jets with rhythmic disturbances for a synchronous droplet decay apply. Fig. 1

Description

Title of the invention

Druckkopf für einen Mehrfarben-Tintenstrahldrucker Anwendungsgebiet der Erfindung Printhead for a Multicolor Inkjet Printer Field of application of the invention

Das Drucken mittels Tintenstrahl, bei Verwendung mehrerer Farben, verlangt einen erhöhten Aufwand. So wird in der DE-OS 28 08 429 eine Lösungsvariante vorgestellt, bei der für jede Tinte ein separater Druckkopf zum Einsatz kommt. Durch die Trennung der Systeme werden die Aufwendungen um ein Mehrfaches höher. Ein weiterer Nachteil eines solchen Druckers besteht im zusätzlichen Aufwand für Zuleitungen und Ansteuerelektronik. Ein aus mehreren Druckköpfen bestehender Mehrfarbendruckkopf ist in seinen Abmessungen zwangsweise größer, was dem Trend zur Miniaturisierung entgegensteht. Eine andere Möglichkeit wird in der DE-PS 29 25 812 aufgezeigt. Es handelt sich dabei um einen Druckkopf für vier Farben, wobei jeweils 4 Düsen einer Farbe zugeordnet sind.Printing by inkjet, using multiple colors, requires more effort. Thus, in DE-OS 28 08 429 a solution variant is presented in which a separate print head is used for each ink. By separating the systems, the expenses are many times higher. Another disadvantage of such a printer is the additional expense of leads and control electronics. A multi-printhead multi-color print head is necessarily larger in size, which is in contrast to the miniaturization trend. Another possibility is shown in DE-PS 29 25 812. It is a printhead for four colors, each with 4 nozzles assigned to one color.

Nachteilig hierbei ist, daß für jede Düse ein Antriebselement, wie z.B. ein Piezoelement notwendig ist. In der US-PS 4 146 899 wird ein Tintenstrahldruckkopf aufgezeigt, dessen Tintenkammer über die gesamte Druckbreite reicht. Eine Spitze versetzt eine ¥anne in Schwingungen, die zur Tropfenerzeugung dienen. Wenn mehrere Düsenzeilen zur Anwendung kommen, dann käme es durch eine zu breite Bodenwanne zu unkontrollierbaren bzw. nicht steuerbaren störenden Erscheinungen bei der Tropfenerzeugung. DeshalbThe disadvantage here is that for each nozzle a drive element, such as e.g. a piezoelectric element is necessary. U.S. Patent 4,146,899 discloses an ink jet printhead whose ink chamber extends the full width of the print. A tip vibrates a ¥ anne, which is used to generate droplets. If several rows of nozzles are used, then too broad a floor pan would lead to uncontrollable or uncontrollable disturbing phenomena in droplet generation. That's why

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wird in der US-PS 4 146 899 vorgeschlagen, die Bodenwanne W-förmig auszubilden. Die Mittelwand trennt jedoch die Tintenkammer nicht so, daß zwei verschiedene Flüssigkeiten auseinandergehalten werden könnten. Die Mittelwand dient lediglich zur Stabilisierung des Systems.It is proposed in US-PS 4,146,899 to form the bottom tray W-shaped. However, the middle wall does not separate the ink chamber so that two different liquids could be kept apart. The middle wall only serves to stabilize the system.

Object of the invention

Das Ziel der Erfindung ist es, einen kostengünstig herstellbaren Druckkopf für den Mehrfarben-Tintenstrahldruck zu schaffen, der ein sauberes Druckbild garantiert.The object of the invention is to provide a cost-effectively producible printhead for multi-color inkjet printing, which guarantees a clean print image.

Wesen der Erfindung Technische Aufgabe Essence of the invention Technical problem

Die Aufgabe der Erfindung ist es, einen Mehrdüsendruckkopf zu realisieren, dessen Abmessungen durch einen günstigen konstruktiven Aufbau relativ klein gehalten werden können. 20The object of the invention is to realize a multi-nozzle print head whose dimensions can be kept relatively small by a favorable structural design. 20

Merkmale der ErfindungFeatures of the invention

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, indem die Tintenkammern zur Düsenplatte konisch verlaufen, so daß der Querschnitt der Tintenkammern an jeder Stelle kreisförmig ist, daß jede Tintenkammer durch einen Mittelsteg in zwei gleiche Fluidkammern geteilt wird, und daß jeder Tintenkammer ein Piezoelement zugeordnet ist, so daß die Tinten zweier durch den Mittelsteg getrennte Tintenkammern von einem gemeinsamen Piezoelement mit Störungen beaufschlagbar sind, daß Dichtungselemente so zwischen Piezoelement und Grundkörper angebracht sind, daß sie eine dichtende elastische Kopplung zwischen den Flächen der Piezoelemente und den Tintenkammerrändern sowie den die Tintenkammer η in zwei Hälften teilenden Mittelstege bilden.According to the invention the object is achieved in that the ink chambers are tapered to the nozzle plate, so that the cross section of the ink chambers is circular at each point, that each ink chamber is divided by a central web into two equal fluid chambers, and that each ink chamber is associated with a piezoelectric element, so in that the inks of two ink chambers separated by the central web are susceptible to interference by a common piezoelectric element, sealing elements being arranged between the piezoelement and the base body in such a way that they form a sealing elastic coupling between the surfaces of the piezoelements and the ink chamber edges and the ink chamber η in two halves forming dividing middle bridges.

embodiment

Die· Erfindung soll nunmehr anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. Die zugehörige Zeichnung zeigt inThe invention will now be explained in more detail with reference to an embodiment. The accompanying drawing shows in

Fig. 1: eine Schnittdarstellung des Druckkopfes, Fig. 2: eine Rückansicht des Druckkopfes, Fig. 3: eine Darstellung der Düsenplatte.1: a sectional view of the print head, FIG. 2: a rear view of the print head, FIG. 3: an illustration of the nozzle plate.

In der Fig. 1 wird ein Längsschnitt des besagten Mehrfarben-Tintenstrahldruckkopfes dargestellt. Der G-rundkörper 1 kann als Gießteil hergestellt werden. Er enthält zwei konisch verlaufende Tintenkammern 2,2', die durch Mittelstege 3,3' in jeweils zwei gleiche Fluidkammern 4 getrennt werden.In Fig. 1 is a longitudinal section of said multi-color ink-jet printhead is shown. The G-round body 1 can be manufactured as a casting. It contains two conically extending ink chambers 2, 2 ', which are separated by middle webs 3, 3' into two identical fluid chambers 4.

Die Mittelstege 3 können während des Gießvorganges mit eingearbeitet werden. Jede Fluidkammer 4 ist mit einem separaten Tintenzu- 5,5' und -ablauf 6,6' versehen, damit die Fluidkammern 4 entleert bzw. gefüllt werden können. Der kleinste Durchmesser der konisch verlaufenden Tintenkammern 2,2' befindet sich auf der Seite des Druckkopfes, die die Düsenplatte 7 aufnimmt. Die Tintenkammern 2,2' können an ihren größten Durchmessern in Absätzen 8,8' auslaufen, die dann dazu dienen, die Piezoelemente 9,9' aufzunehmen. Die Piezoelemente 9,9' werden durch bekannte, hier nicht näher dargestellte Mittel fixiert und gegen eine Dichtung gepreßt.. Wenn keine Absätze 8,8' eingearbeitet worden sind, dann liegen die Piezoelemente 9,9' auf der Oberfläche des Grundkörpers 1 auf. Zwischen den Piezoelementen 9,9' und dem Grundkörper 1 befinden sich Dichtungselemente 10,10', die entweder ebenfalls in die oben beschriebenen Absätze 8,8' eingesetzt sind oder aber direkt auf die Oberfläche des Grundkörpers 1 aufgelegt werden, so daß das Auslaufen der Tinte verhindert wird. Durch die Dichtungselemente 10,10' werden auch die Mittelstege 3,3' abgedeckt, so daß durch ein gemeinsames Piezoel'ement 9,9' die Tinten zweier benachbarter Fluidkammern 4,4' für einen synchronen Tröpfchenzerfall mit rhythmischen Störungen beaufschlagt werdenThe central webs 3 can be incorporated during the casting process. Each fluid chamber 4 is provided with a separate ink inlet 5, 5 'and drain 6, 6', so that the fluid chambers 4 can be emptied or filled. The smallest diameter of the tapered ink chambers 2, 2 'is on the side of the print head which receives the nozzle plate 7. The ink chambers 2,2 'may terminate at their largest diameters in paragraphs 8,8', which then serve to receive the piezo elements 9,9 '. The piezo elements 9,9 'are fixed by known, not shown here means and pressed against a seal .. If no paragraphs 8,8' have been incorporated, then the piezo elements are 9,9 'on the surface of the body 1 on. Between the piezo elements 9,9 'and the base body 1 are sealing elements 10,10', which are either also used in the paragraphs 8,8 'described above or are placed directly on the surface of the base body 1, so that the leakage of the Ink is prevented. By the sealing elements 10,10 'and the central webs 3,3' are covered, so that the inks of two adjacent fluid chambers 4,4 'are acted upon by a common Piezoel'ement 9.9' for a synchronous droplet decay with rhythmic disturbances

können. Die Dickenschwingungsamplituden der Piezoelemente 9.9' sind dabei so gering, daß Dichtprobleme nicht auftreten.can. The thickness vibration amplitudes of the piezo elements 9.9 'are so small that sealing problems do not occur.

Die Fig. 2 zeigt den Mehrfarben-Tintenstrahldruckkopf ohne Piezoelemente von der Rückseite. Die konisch verlaufenden Tintenkammern 2,2' werden durch die Mittelstege 3,3' in je zwei Fluidkammern so geteilt, daß der kleinste Durchmesser der Tintenkammern 2,2' in jeder Pluidkammer 4,4' eine Düsenspalte 11 erkennen läßt. Weiterhin werden die einzelnen Tintenzu- 5,5' und -ablaufe 6,6' gezeigt. Sie enden in Stutzen, die zum Anschließen des Druckkopfes an das äußere Tintenkreislaufsystem dienen.Fig. 2 shows the multi-color ink-jet printhead without piezo elements from the back side. The conical ink chambers 2,2 'are divided by the central webs 3,3' in two fluid chambers so that the smallest diameter of the ink chambers 2,2 'in each Pluidkammer 4,4' can detect a nozzle column 11. Furthermore, the individual ink feeds 5, 5 'and processes 6, 6' are shown. They terminate in sockets that serve to connect the printhead to the outer ink circulation system.

Die einstückig ausgegliederte Düsenplatte 7 wird in der Pig. 3 dargestellt. Die Düsenspalten 11 sind schräg zur .Aufzeichnungszeile geneigt. Der Abstand der Düsenspalten 11 zweier Tintenkammern 2,2' hängt einmal von den Abmessungen der verwendeten Piezoelemente 9,9' und zum anderen von der Punktrasterteilung T ab.The integrally spun nozzle plate 7 is in the Pig. 3 shown. The nozzle columns 11 are inclined at an angle to the recording line. The distance of the nozzle columns 11 of two ink chambers 2, 2 'depends once on the dimensions of the piezo elements 9, 9' used and on the other hand on the dot pitch T.

Der Abstand zweier benachbarter Düsenspalten 11 einer Tintenkammer 2 hängt von der Punktrasterteilung T und von der Geometrie der Tintenkammern 2,2' ab. Damit die Tröpfchen aller Düsenspalten 11 von einer hier nicht beschriebenen Ablenkelektrodenanordnung abgelenkt werden können, dürfen die Senkrechten zu den Düsenspalten 11, die durch Düsenmündungen gehen, nicht im Bereich der anderen Düsenspalten verlaufen, so wie es in der Fig. 3 verdeutlicht wird.The distance between two adjacent nozzle columns 11 of an ink chamber 2 depends on the dot pitch T and on the geometry of the ink chambers 2, 2 '. So that the droplets of all the nozzle columns 11 can be deflected by a deflection electrode arrangement not described here, the perpendiculars to the nozzle columns 11 which pass through nozzle openings may not run in the region of the other nozzle columns, as illustrated in FIG.

Claims

invention claim

1. Printhead for a Multicolor Inkjet Printer,

consisting of a base body whose ink chambers recording side is provided with an integrally formed nozzle plate and the back with piezoelectric elements, characterized in that

the ink chambers (2, 2 ') are conical to the nozzle plate (7), so that the cross section of the ink chambers (2, 2') is circular at each point,

- that each ink chamber (2, 2 ') by a central web (3, 3') into two equal fluid chambers (4, 4 ^? ) Is divided, and

- that each ink chamber (2; 2 '), a piezoelectric element (9; ^9?) Is associated, so that the inks of two by the central web (3; 3') separate ink chambers (2; 2 ') (by a common piezoelectric element 9; 9 ') are susceptible to interference,

- That sealing elements (10, 10 ') between the piezo element (9, 9') and G-round body (1) are mounted, that

they form a sealing elastic coupling between the surfaces of the piezoelements (9, 9 ') and the ink chamber edges and the central web (3, 3') dividing the ink chambers (2, 2 ') into two halves. 25

2. nozzle plate according to item 1, characterized in that

- The distance of the nozzles (12, 13) of two adjacent nozzle columns (11) separated by the central web (3, 3 ^T ) ink chamber (2, 2 ') in the horizontal u. (x, T), where T corresponds to the dot pitch, and χ the number of dots of a pixel in the recording direction, which is χ. y points of the dot pitch T is formed, and u = 2 corresponds, where η is an integer, - that the distance of the nozzles (12; 14) of the nozzle columns (11) of two ink chambers (2; 2 ') in the horizontal v , (x T), where χ is again the number of

Points of a pixel in the recording direction and T correspond to the dot pitch and ν is given by '2, where k is an integer .

3. nozzle column arrangement according to item 2, characterized in that each perpendicular to the individual nozzle columns (11) outside of the other nozzle columns (11), so that there is no overlap.

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