DE2629995A1 - Ladeelektrode - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebene Art einer Ladeelektrode.

Elektrostatische Tintenstrahldrucker sind in zwei Hauptgruppen |unterteilbar.

Als Beispiel für eine dieser Gruppen dient die USA-Patentschrift 3 596 275, durch die es bekannt ist, aus einer einzigen Düse eine unter Druck stehende, elektrisch leitfähige Flüssigkeit auszustoßen in Form eines Flüssigkeitsstromes, der gestört wird zum Zwecke des Auslösens in individuelle Tröpfchen. Beim Ablösen des einzelnen Tröpfchens werden dieselben wahlweise mit einer unterschiedlichen Ladung von einer Ladeelektrode aufgeladen. Diese Tröpfchen passieren dann ein elektrostatisches Ablenkfeld und werden hierdurch aus ihrer normalen Flugbahn um eine Entfernung abgelenkt, die proportional ist zur Größe der von den Tröpfchen getragenen Ladung. Die Tröpfchen schlagen dann auf das zu bedrukkende Papier an Orten auf, die durch die Ablenkentfernung bestimmt sind.

Zu der anderen Gruppe gehört beispielsweise die USA-Patentschrift 3 373 437, durch die es bekannt ist, eine unter Druck stehende, elektrisch leitfähige Flüssigkeit aus einer Mehrzahl von Düsen auszustoßen und in einzelne Tröpfchen aufzulösen. Auch hier wird jedes Tröpfchen beim Ablösen vom Flüssigkeitsstrom von einer zugeordneten Ladeelektrode wahlweise aufgeladen. Statt die einzelnen Tröpfchen mit unterschiedlichen Ladungen zu versehen, wird

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hier binär gearbeitet, d. h., die einzelnen Tröpfchen erhalten ; entweder eine vorherbestimmte Ladung oder verbleiben in ihrem ^l ungeladenen Zustand. Die Tröpfchen passieren dann ein elektrostatisches Ablenkfeld, wobei die geladenen Tröpfchen in eine Tintenauffangblende aufgelenkt werden, während die ungeladenen Tröpfchen nicht abgelenkt werden und ihrer normalen Flugbahn ; folgen, um auf dem zu bedruckenden Papier aufzuschlagen.

Die verwendeten Ladeelektroden enthalten teilweise ein elektrisch leitendes Material oder umgeben die zugeordnete Düse vollständig und erstrecken sich gleichförmig entlang des Tintenstromes um eine mehrere Tröpfchen umfassende Strecke. Das Tröpfchen wird in Übereinstimmung mit dem von der Ladeelektrode erzeugten ; Feld aufgeladen zum Zeitpunkt seines Ablösens vom Tintenstrom, jedoch kann der genaue Ablösepunkt entlang der Tintestromlängs- ;achse variieren in Abhängigkeit einiger Faktoren, wie Flüssigikeitsviskosität und Druck. Das Feld muß entlang dieser Strecke gleichförmig sein, so daß die Tropfen richtig aufgeladen werden ohne Rücksicht auf den genauen Ablösepunkt. Beispielsweise ist !die Ladeelektrode nach der USA-Patentschrift 3 596 275 röhrenförmig ausgebildet. In der Vorrichtung nach der USA-Patentschrift 3 373 437 ist die Ladeelektrode als U-förmiger Kanal ausgebildet. Das Einsetzen einer derartigen Ladeelektrode in den Tragkörper und das Verbinden der Ladeelektroden mit einer Ladesignalquelle ist schwierig, besonders bei einem eine Vielzahl von Düsen aufweisenden Tintenstrahldruckkopf.

Verschiedene Versuche wurden gemacht, um diese Schwierigkeiten zu umgehen. Ein Beispiel ist durch die USA-Patentschrift 3 586 907 bekannt, die eine Laderingplatte zeigt, die eine Vielzahl von Löchern aufweist, die von einem elektrisch leitenden Überzugsmaterial umgeben sind und die Wand bedecken, um jeinen Ladering zu bilden. Auf dieser Platte ist eine Vielzahl

Ivon Leitungen aufgebracht, zur elektrischen Verbindung des genannten uberzugsmateriales eines jeden Laderinges mit einem

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Stecker. Diese Technik sieht ein Plattieren von Löchern in zwei Dimensionen vor und gibt die Ladeelektrode frei für eine Berührung mit dem Nebel der elektrisch leitfähigen Tinte, wodurch elektrische Kurzschlüsse entstehen können.

JEs ist auch bekannt (USA-Patentschrift 3 604 980), eine dielek-

Itrische Tragplatte vorzusehen, deren eine Planseite einer Mehr-I zahl von Tintenströmen benachbart ist und Streifen elektrisch leitfähigen Materiales trägt, die jeden Tintenstrom benachbart sind und mit plattierten und an die Ladesignalquelle angeschlossenen Leitungen verbunden sind. Auch hier erfordert die Elektrode ein Plattieren in verschiedenen Richtungen. Diese !Art von Ladeelektrode ist jedoch nur einer Seite eines jeden !Tintenstromes benachbart und umgibt nicht denselben, wodurch sich ein schwaches elektrisches Feld ergibt. Ein direkter Kontakt mit dem Tintenhebel ist vermeidbar durch Anwendung einer gemeinsamen Isolierschicht, jedoch ist dieselbe der Lunkerbildung oder Beschädigungen ausgesetzt, wodurch auch hier durch die Tinte ein elektrischer Kurzschluß entstehbar ist.

Durch die USA-Patentschrift 3 618 858 ist es bekannt, in einer dielektrischen Stange mit einer Mehrzahl von U-förmigen Nuten jede Nut mit einem elektrisch leitfähigen Material zu überziehen und mit gedruckten Leitungen zu verbinden, die von jeder dieser Nuten zu einer Anschlußstelle verlaufen. Auch hier ist ein Plattieren in verschiedenen Richtungen erforderlich und sind die Elektroden einem elektrischen Kurzschluß ausgesetzt.

,Es ist daher die Aufgabe der im Anspruch l angegebenen Erfindung, eine Ladeelektrode zu schaffen, die einen Niederschlag einer elektrisch leitenden Schicht in nur einer Ebene erfordert.

Weitere Merkmale der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

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Einzelheiten der Erfindung sind nachstehend anhand von in den Figuren veranschaulichten Ausführungsbeispielen beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Ladeelektrode in auseinandergezogener

Darstellungsweise,

Fig. 2 eine schaubildliche Darstellung der Ladeelektrode nach Fig. 1 in fertigem Zustand,

Fig. 3 eine weitere Ausführungsform einer Ladeelektrode in ausexnandergezogener Darstellungsweise,

Fig. 4 die Ladeelektrode nach Fig. 3 in fertigem Zustand,

Fig. 5 eine weitere Ausführungsform einer Ladeelektrode in ausexnandergezogener Darstellungsweise und

Fig.· 6 die Ladeelektrode nach Fig. 5 in fertigem

Zustand.

; I

,Die Ladeplatte 20 (Fign. 1, 2) ist vorgesehen für eine Verwen- '■ dung in einem elektrostatischen Tintenstrahldrucker. Diese i Ladeplatte weist zwei Reihen zylindrischer Ladeöffnungen 21, 22 auf, die sich durch die Ladeplatte vollständig erstrecken und ; dem Durchlaß zugeordneter Tintenströme dienen. Diese Tintenströme werden in bekannter Weise durch einen Tintenstrahldruck-

kopf erzeugt und in Ströme gleich großer Tintentröpfchen auf- j ι gelöst. Die Ladeplatte 20 ist von der Düsenöffnung beabstandet, so daß die Tintenströme in individuelle, gleich große Tinten-

.tröpfchen innerhalb der zugeordneten zylindrischen Ladeöffnungen 21, 22 sich auflösen. Die Tintentröpfchen werden wahlweise

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elektrostatisch aufgeladen und die geladenen Tröpfchen anschießend durch ein elektrostatisches Ablenkfeld in eine Tintenauffangblende abgeleitet, während die ungeladenen Tröpfchen ihrer natürlichen Flugbahn folgen und auf dem zu bedruckenden Papier aufschlagen.

Eine derartige Ladeplatte 20 ist in einem Tintenstrahldruckkopf verwendbar (nicht gezeigt), bei dem eine Mehrzahl von Tintenströmen in einzelene Tröpfchen aufgelöst wird, die aufgeladen und in eine Auffangblende abgelenkt werden. |

Jede einer Mehrzahl von dielektrischen Folien 30 ist mit einer I Mehrzahl von Löchern 21, 22 und 31, 32 ausgestattet. Plane Ladeelektrodenfelder 34 sind auf einer Planfläche der dielektrischen Folie 30 durch einen geeigneten Niederschlagsprozeß aufgebracht. Beispielsweise können diese Elektrodenfelder 34 mittels Siebdruck abgesetzt werden. Es ist natürlich auch ein Absetzen mittels Zerstäuben oder Plattieren von Kupfer oder anderen geeigneten, elektrisch leitfähigen Materialien über die gesamte Fläche der dielektrischen Folie 30 mit anschießendem Aufbringen einer fotoempfindlichen Maskenschicht möglich. Geeignete Elektrodenfelder 34 sind dann mittels fotolithographischer Maskentechnik und anschließendem Ätzen der unabgedeckten Schicht möglich. Darauf ist die Maske zu belichten und bis auf die Oberfläche des Leiters zu ätzen, wodurch das Elektrodenfeld 34 übrig bleibt.

Für Isolierzwecke wird bevorzugt, daß die Elektrodenfelder das Innere der zylindrischen Ladeöffnungen 21, 22 nicht berühren, sondern von denselben um eine vorher bestimmte Entfernung beabstandet sind. Das Gegenteil gilt für die Löcher 31, 32, d. h., hier ist es notwendig, daß die Elektrodenfelder die Innenkanten der Löcher für einen anschließenden elektrischen Kontakt berühren .

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Einige der dielektrischen Folien 30 werden dann übereinandergestapalt in der Weise, daß nicht zwei einander berührende Oberflächen Elektrodenfelder besitzen und daß die Löcher 21, 22, 31 und 32 konzentrisch ausgerichtet sind. Der Stapel wird dann mit der Folie 36 abgedeckt, die identisch mit den Folien 30 ist und auch die gleichen Löcher 21, 22 31 und 32 aufweist, jedoch kein Elektrodenfeld besitzt.

Die Folien sind übereinandergestapelt und bilden so die in Fig.

2 dargestellte, geschichtete Ladeplatte 20.

Eine bevorzugte Technik verwendet die in der USA-Patentschrift

3 852 877 beschriebene Technologie. Die Folien 30 sind ungefähr 0,18 mm dick und bestehen aus einem verdichteten Schlamm eines organischen Binders und eines anorganischen Füllstoffes, wie Aluminiumpartikel. In diese Folien sind die Löcher 21, 22, 31 und 32 gestanzt. Die Elektrodenfelder 34 aus Molybdänsilber sind anschließend im Siebdruckverfahren aufgebracht. Die Folien sind auf einanderges chi ch tet und der gesamte Schichtaufbau ist gesintert, um den organischen Binder zu verteilen und eine feste keramische Einheit zu bilden. Die Elektrodenfelder sind dadurch ungefähr 0,15 mm beabstandet, und die individuelle Identität •der Folien 30 ist verloren gegangen, wodurch eine positive isojlierende Versiegelung der Löcher 21 und 22 hervorgerufen ist, wo

hingegen die Leiter bei den Löchern 31, 32 einander berühren, um die Verbindungszylinder 38 (Fig. 2) herzustellen.

Bei einer anderen Ausführungsform für eine Schichtanordnung ist zwischen den Folien ein Klebstoff angeordnet, der die Isolierversiegelung der Löcher 21, 22 bildet. Ein Durchgangslochplattieren ist verwendbar, um das Innere der Löcher 31, 32 durch die geschichtete Elektrodenplatte zu plattieren, um die zugeordneten Elektrodenfelder miteinander zu verbinden. Die so entstehenden plattierten Durchgangslochverbindungen sind wie die Zylinder 38 in Fig. 2 bezeichnet. Die Verbindungen 38 sind

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dann mittels geeigneter Drähte oder niedergeschlagener Leitungen j

mit Ladeelektrodentreiberschaltungen zu verbinden. >

Die Feldgleichförraigkeit und die Feldstärke im Zentrum der Elektroden der Ladeplatte 20 kommt derjenigen einer konventionellen Röhrenelektrode sehr nahe, wenn der Innenelektrodenringdurchmesser d größer ist als die axiale Entfernung t zwischen den : Ringen. Dies ist ausdrückbar als ein Verhältnis durch die Gleichung d/t > 1.

Die Ladeplatte 2O der Fig. 2 kann Elektrodeschichten aufweisen, die durch Isolierschichten von ungefähr 0,15 mm voneinander beabstandet sind mit Löchern 21 und 22 von 0,17 bis 0,20 mm Durchmesser und mit einem Elektrodendurchmesser d von ungefähr 0,25 mm.

Die Ladeplatte 20 weist zwei parallele Reihen von Ladeelektroden für zwei entsprechende Reihen von Tintenstrahldüsen auf. Jedoch ist auch eine Ladeelektrodenanordnung in einer einzigen Reihe oder mit mehr als zwei Reihen oder als Einzelanordnung für eine einzelne Düse möglich.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fign. 3 und 4 sind in den dielektrischen Folien 40, aus denen die Ladeplatte 42 besteht, an einer Seite Nuten 43 angeordnet. Die Ladeelektrodenfelder 44 sind somit gabelförmig und umgeben beabstandet die Nuten 43. Die Elektrodenfelder werden durch die gleiche Technik gebildet, wie in Verbindung mit Fign. 1 und 2 beschrieben wurde, und erstrecken sich in ähnlicher Weise zu Verbindungslöchern 45, 46, die in den Folien 40 gebildet sind. Wie bei der Ladeplatte nach Fig. 2 sind die Folien 40 aufeinander geschichtet und werden durch die Deckfolie 48, die geeignete Nuten 43 und Löcher 45, aufweist, jedoch keine Elektrodenfelder, abgedeckt. Die Folien 40, 48 sind dann aufeinandergeschichtet ausgerichtet und zu der Ladeplatte 42 (Fig. 4) geformt. Die Löcher 45, 46 sind, wie.

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weiter oben bereits beschrieben, elektrisch miteinander verbundden, um Anschlüsse mit Ladespannungsquellen zu bilden.

Wie in den Fign. 3, 4 gezeigt, bilden die Nuten 43 die Ladeelektroden für eine einzige Reihe von Düsen. Zum Zwecke der Veranschaulichung ist von den die Düsen verlassenden Tintenströraen ein Tintenstrom 50, der in einzelne Tröpfchen 51 aufgelöst ist, eingezeichnet, so daß man erkennen kann, wie er die Nuten 43 in der Ladeplatte 42 passiert. Für einen zweireihigen Tintenstrahldruckkopf sind entweder zwei Ladeplatten

42 zu verwenden und zwar je eine für eine Reihe oder es sind die Nuten 43 und entsprechenden Ladefelder 44 abwechselnd mit variierender Tiefe, gemessen von der Kante 54 der Ladeplatte 42, anzuordnen. Das Durchgangslochplattieren bildet Zylinder 49 von elektrisch leitfähigem Material, das gerade Elektrodenfelder 44 verbindet, so daß alle Gabeln für eine einzige Nut

43 die gleiche Ladespannung erhalten.

Bei konzentrierten Anordnungen, bei denen die Tintenströme sehr nahe voneinander benachbart sind, ist eine elektrische Trennung erzielbar durch Abstufung der Elektrodenfelder 54, 55, wie in Fig. 5 dargestellt ist. Die Nuten, das Ausrichten und das Aufeinanderschichten ist identisch mit der in Fign. 3 und 4 ge !zeigten Anordnung, wie aus Fig. 6 hervorgeht. Die Elektroden !können auch in zwei Reihen angeordnet sein mit Nuten von unterschiedlicher Tiefe, wie weiter oben bereits erwähnt ist. Außerdem sind die Anordnungen nach den Fign. 3, 4 und den Fign. 5, 6 für mehr als zwei Reihen verwendbar und sind auch für eine einzige Ladeelektrode verwendbar.

Die Feldgleichförmigkeit und die Feldstärke im Zentrum der

JElektroden der Ladeplatte 42 oder der Ladeplatte 58 kommt der j einer konventionell gebildeten ü-förmigen Elektrode sehr nahe,

!wenn die seitliche Entfernung d zwischen den gegenüberliegenden

!Seiten der Elektrode größer ist als die Längs- oder axiale

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- 9 jEntfernung t zwischen zwei benachbarten Elektroden.

•Bei nach dem Binärsystem arbeitenden Tintenstrahldruckern ist der genaue Pegel der Ladung nicht so wichtig, da alle geladenen Tropfen ausgeblendet werden. In diesen Fällen sind Ladeelektroden mit etwas nicht linearen Feldern tragbar. Daher kann die Beziehung zwischen der seitlichen Entfernung d und der Längsentfernung t, das Verhältnis d/t, geringfügig kleiner als '1 sein, beispielsweise bei dem Aufbau nach den Fign. 5 und 6.

;Ein Vorteil dieser Ladeelektroden besteht darin, daß die Elekitroden in der Schichtplatte gewissermaßen versteckt sind und .dadurch keine zusätzliche Passivierung erforderlich ist, um zu vermeiden, daß leitende Tinte bzw. Tintennebel, der auf die Ladeplatte spritzen bzw. sich dort niederschlagen kann, einen elektri-

sehen Kurzschluß der Elektroden erzeugt. Außerdem ist durch dieses ! Verstecken der Elektroden in dem Schichtaufbau die Bildung von Lunkern in einer dielektrischen Schicht vermieden.

iDie Ladeplatte ist natürlich auch bei Tintenstrahldruckern !verwendbar, bei denen die ungeladenen Tropfen ausgeblendet jwerden und die geladenen Tropfen auf das Papier gelenkt werden.

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Claims (1)

1. - 10 -

   PATENTANSPRÜCHE

   Ladeelektrode zum Aufladen der von den Düsen von Tintenstrahldruckköpfen ausgestoßenen Tintentröpfchen, dadurch gekennzeichnet,

   daß mehrere Folien (30 bzw. 40) aus dielektrischem Material aufeinandergeschichtet sind, die pro Düse einen mit deren Längsachse fluchtenden Durchgang (21, 22 bzw. 43) aufweisen, daß jeder Durchgang an einer Seite einer jeden Folie von einer Dünnfilmelektrode (34 bzw, 44 bzw. 54) umgeben ist, die von der Kante des Durchgangs 21, 22 bzw. 43) beabstandet ist und daß jede Dünnfilmelektrode eines jeden Durchganges mit einer gemeinsamen Anschlußstelle (32, 31 bzw. 45, 46) pro Düse verbunden ist.

   2. Ladeelektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dünnfilmelektroden (34 bzw. 44 bzw. 54) in der Richtung der Längsachse der Durchgänge (22, 21 bzw. 43) gesehen immer auf der gleichen Seite der Folien (30 bzw. 40), d. h. entweder an deren Oberseite oder an deren Unterseite angeordnet sind, und daß auf der Außenfolie der Schichtung, deren Elektroden unabgedeckt sind, eine Schutzfolie (36 bzw. 48) sich befindet, die keine Elektroden trägt, dagegen mit den Anschlußstellen (32, 31 bzw. 45, 46) aus-

   ^! gerüstet ist.

   |3. Ladeelektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand d zwischen den gegenüberliegenden Seiten einer jeden Ladeelektrode (34 bzw. 44 bzw. 54) größer ist als der Abstand t benachbarter Elektroden, gesehen in der ' Längsrichtung eines jeden Durchganges (22, 21 bzw. 43). '

   Ladeelektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, [ daß die Durchgänge (22, 21) kreisförmige Löcher darstellen und jede Ladeelektrode (34) ihr Loch ringförmig umgibt.

   j

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   5. Ladeelektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, ! daß die Durchgänge (43) von einer gemeinsamen Kante der j Folienschichtung (42 bzw. 58) aus verlaufende Nuten dar- ' stellen und jede Elektrode (44 bzw. 54) ihre Nut gabel- \ förmig umgibt.

   6. Ladeelektrode nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
   daß nur jede zweite Nut (43) einer jeden Folie von einer
   Elektrode (54) umgeben ist und daß in jeweils benachbarten ; Folien in der Längsrichtung der Düsen gesehen ebenfalls

   nur jeder zweiten Nut (43) eine Elektrode (54) zugeordnet
   ist. !

   7. Ladeelektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

   daß die Dünnfilmelektroden (34 bzw. 44 bzw. 54) dünner sind j als die Dicke einer Folie (30 bzw. 40). !

   8. Ladeelektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
   daß jede Dünnfilmelektrode (34 bzw. 44 bzw. 54) mittels
   eines schmalen Steges mit je einem Anschlußloch (32, 31 bzw. 45, 46) verbunden ist, dasselbe umgibt und bis an dessen
   Kante reicht, und daß die Anschlußlöcher der Elektroden,
   die jeweils einer Düse zugeordnet sind, miteinander fluchter

   9. Ladeelektrode nach Anspruch 6 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß auch den Nuten (43) Anschlußlöcher (45) zugeordnet sind, die von keiner Elektrode umgeben sind, und
   daß diese Anschlußlöcher von einem Ring aus elektrisch lei-

   , tendem Material umgeben sind und mit den Anschlußlöchern
   , der Nuten, die von einer Elektrode (55) umgeben sind und
   der gleichen Düse zugeordnet sind, fluchten.

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   ilO. Ladeelektrode nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

   I daß in der Schutzfolie (36 bzw. 48) Anschlußlöcher (32, 31 ! bzw. 45, 46) vorhanden sind, die von einem Ring (38 bzw. ; .49) aus elektrisch leitendem Material umgeben sind und mit : den Anschlußlöchern des Schichtaufbaues (20 bzw. 42 bzw. 58) fluchten.

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