DE3242283A1

DE3242283A1 - Verfahren zur herstellung eines ein- oder mehrduesigen tintenstrahldruckers

Info

Publication number: DE3242283A1
Application number: DE19823242283
Authority: DE
Inventors: Udo K.P. Dr. 5711 Someren Biermann; Peter 2000 Hamburg Flisikowski; Werner 2081 Bönningstedt Jeglinski
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1982-11-16
Filing date: 1982-11-16
Publication date: 1984-05-17
Also published as: GB8330157D0; FR2536013A1; JPS59103764A; GB2130528B; GB2130528A; FR2536013B1

Description

PHILIPS PATENTVERWALTUNG GMBH PHD 82-126

"Verfahren zur Herstellung eines ein- oder mehrdüsigen Tintenstrahldruckers"

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines ein- oder mehrdüsigen Tintenstrahldruckers, dessen, jeder Düse zugeordnete Druckkammer und Drosselkanal in einer Kammerleiste eingeformt und durch eine allen Druckkammern und Drosselkanälen gemeinsame Metallmembran abgedeckt sind, auf der jeweils im Bereich einer Druckkammer ein Antriebselement für die Ausstoßung eines Tintentropfens aus der zugeordneten Düse angeordnet ist.

Ein derartiger Drucker ist aus der DE-OS 28 08 407 bekannt. In einer Kammerleiste ist eine Druckkammer eingearbeitet, die durch eine Metallmembran abgedeckt ist. Oberhalb dieser Membran ist das piezoelektrische Antriebselement angeordnet. Von den elektrischen Zuleitungen zu den Antriebselementen

¹^ ist eine Zuleitung mit der Metallmembran verbunden. Diese ist daher relativ dick auszuführen. Antriebselement, Membran und Kammerleiste sind durch jeweils eine Klebeschicht miteinander verbunden. Um dabei einerseits eine dauerhafte Verbindung und andererseits einen guten elektrischen Ubergang zu erhalten, ist es notwendig, daß die Klebeverbindungen unter relativ hohem Druck und für eine längere Zeit zur Trocknung durchgeführt werden müssen. Die Herstellung eines solchen Tintenstrahldruckers ist daher umständlich und

zeitraubend.
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Weiterhin ist es bekannt, die Metallmembran auf der Kammerleiste zu verschrauben. Um eine vakuumdichte Verbindung zu erhalten, ist eine Vielzahl von Schrauben erforderlich, insbesondere wenn der Tintenstrahldrucker mehrere Druckkammern

aufweist. Auch die Herstellung eines solchen Tintenstrahl-

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druckers ist umständlich und zeitraubend. Außerdem ist eine Gewähr für eine vakuumdichte Verbindung der Metallmembran mit der Kammerleiste nicht garantiert.

Es ist auch vorgeschlagen worden, die Membran mit der Kammerleiste durch Energiestrahl-Schweißen vakuumdicht zu verbinden. Bei diesem Verfahren wird der Energiestrahl entlang der Ränder der Druckkammern und der Drosselkanäle geführt, so daß punktförmige Schweißverbindungen zwischen Kammerleiste und Metallmembran entstehen. Eine randgenaue Verbindung der Membran entlang der Kammerränder ist dabei jedoch nicht möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Herstellungsverfahren zur Verbindung der Membran mit der Kammerleiste eines Tintenstrahldruckers anzugeben, daß eine einfache und schnelle Verbindung der Kammerleiste mit der Metallmembran ermöglicht und dabei eine vakuumdichte und randgenaue Verbindung dieser beiden Teile bis an die Kammerränder bzw. Drosselränder ermöglicht.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Kammerleiste und die, auf der mit den Druckkammern und den Drosselkanälen versehenen Seite der Kammerleiste aufgelegte Metallmembran zwischen zwei Preßplatten eingespannt und unter Druck aufeinander gepreßt werden und daß danach die so eingespannte Kammerleiste und Metallmembran durch Diffusionsschweißen atomar miteinander verbunden werden. Gemäß weiterer Ausbildung der Erfindung wird zwischen der Kammerleiste und der einen Preßplatte einerseits und zwischen der Metallmembran und der anderen Preßplatte andererseits jeweils eine Keramikplatte eingelegt. Dadurch wird die Gefahr verhindert, daß möglicherweise die Kammerleiste bzw. die Metallmembran mit den Preßplatten diffusioniert. Versuche haben ergeben,

daß das Diffusionsverfahren einen besonderen Erfolg ergibt,

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wenn das Verfahren im Vakuum durchgeführt wird und wenn die Kammerleiste insgesamt aus Nickel und die Metallmembran aus Stahl besteht und dabei eine Diffusionstemperatur von etwa 900° verwendet wird und die ganze Anordnung etwa 15 bis 20 Minuten bei dieser Temperatur beheizt wird.

Diffusionsverfahren sind an sich bekannt, z.B. aus der Zeitschrift "Metall" Heft 4, 33. Jahrgang 1979, Seiten 355 bis 360. Es hat gegenüber den üblichen Schweißverfahren die Eigenschaft, daß während des Schweißvorganges keine Phase auftritt, in der die zu verarbeitenden Materialien verflüssigt werden. Dies ist besonders bei der Verbindung der Kammerleiste mit der Metallmembran eines Tintenstrahldruckers von Vorteil, da einerseits diese Teile relativ

^⁵ kleine Abmessungen besitzen und andererseits nicht verformt werden dürfen, damit die Kammerabmessungen und die Abmessungen der Drosselkanäle konstant bleiben. Vor allem bei mehreren Druckkammern würde eine Abweichung von diesen Abmessungen sich nachteilig auf die Ausstoßmenge und Form der abgestoßenen Tintentröpfchen auswirken.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen Schnitt durch einen Tintenstrahldrucker mit

sechs Druckkammern,
Fig. 2 die Draufsicht des Tintenstrahldruckers nach Fig. 1

bei abgenommener Metallmembran und Fig. 3 eine Vorrichtung zum Diffusionsschweißen der

Kammerleiste mit der Metallmembran.

Der in den Figuren 1 und 2 dargestellte Druckkopf eines Tintenstrahldruckers besteht im wesentlichen aus einer Kammerleiste 1, in der ein Zuführkanal 2 für die Tinte ein-

gearbeitet ist. Dieser Zuführleitung 2 ist ein Anschluß-

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stutzen 3 zugeordnet. In den Zuführkanal 2 münden Zuführleitungen 6, die auf der Oberfläche der Kammerleiste 1 mit seitlich abgehenden Drosselkanälen 12 in Verbindung stehen. Diese Drosselkanäle 12 münden seitlich in kegelförmige Druckkammern 11. Im Mittelpunkt dieser Druckkammern 11 ist der Düsenkanal 10 angeordnet. Diese Düsenkanäle 10 werden in bekannter nicht näher dargestellter Weise durch den Grundkörper des Tintenstrahldruckers geführt und münden am unteren Ende des Grundkörpers 7 in dicht nebeneinander angeordnete Düsen 18 einer Düsenplatte 9. Diese Düsenplatte 9 wird durch eine Spannfeder 8 gegen den Grundkörper 7 gehalten.

Die Seite der Kammerleiste 1, in die die Druckkammern 11 und die Düsenkanäle 10 eingestanzt sind, ist durch eine Metallmembran 4 abgedeckt, die über die gesamte Breite der Kammerleiste 1 reicht. Auf dieser Metallmembran 4 sind die Antriebselemente 5 angeordnet, vorzugsweise geklebt.

Die Herstellung der Kammerleiste und die Verbindung mit der Metallmembran geschieht in der Weise, daß in der Kammerleiste 1 zunächst die kegelförmigen Kammern 11 und die Drosselkanäle 12 eingeprägt werden und anschließend die Düsenkanäle 10 gebohrt werden. Anschließend wird die Metallmembran 4 auf die Kammerleiste 1 aufgelegt und das ganze zwischen zwei Preßplatten 14 und 15 eingelegt und mittels Schrauben zwischen diese Preßplatten 14 und 15 eingespannt. In der Figur 3 sind die dabei aufzuwendenden Kräfte mit F1 bezeichnet. Versuche haben ergeben, daß zur Erzeugung dieser Kräfte F1 Schraubkräfte ausreichen, wobei die Schrauben nicht sehr stark angezogen werden müsssen. Bei einer Kammerleiste mit sechs Druckkammern reichen acht Schrauben aus, jeweils vier Schrauben auf einer Seite der Preßplatten 14 und 15. In die Preßplatten 14 und 15 sind Keramikplatten 16 und 17 eingelassen, die etwas größer gehalten sind als die

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Kanunerleiste und die Metallmembran.

Auf diese Weise vorbereitete Anordnung wird in einer Körper 13 eingeführt, der luftdicht verschlossen wird. Das anschließend in diesem Körper 13 erzeugte Vakuum und das gleichzeitige Beheizen der eingeführten Anordnung auf eine Temperatur von etwa 900° C bewirken, daß infolge der Wärmeausdehnung auf die Metallmembran 4 und die Kammerleiste ein Druck F2 ausgeübt wird, der ausreicht, diese beiden Teile miteinander atomar zu verschweißen.

Eine besonders gute Verschweißung ergibt sich, wenn zumindest die zur Metallmembran 4 gerichtete Oberseite der Kammerleiste 1 mit einer Nickelschicht versehen ist. Zweckmäßig wird jedoch die ganze Kammerleiste aus Nickel hergestellt, zumal sie relativ kleine Abmessungen besitzt und Nickel tintenfreundlich ist.

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Claims

PHD 82-126 PATENTANSPRÜCHE:

1 .J Verfahren zur Herstellung eines ein- oder mehrdüsigen Tintenstrahldruckers, dessen, jeder Düse zugeordnete Druckkammer und Drosselkanal in einer Kammerleiste eingeformt und durch eine allen Druckkammern und Drosselkanälen gemeinsame Metallmembran abgedeckt sind, auf der jeweils im Bereich einer Druckkammer ein Antriebselement für die Ausstoßung eines Tintentropfens aus der zugeordneten Düse angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet, daß die Kammerleiste (1) und die, auf der mit den Druckkammern (11) und den Drosselkanälen (12) versehenen Seite der Kammerleiste (1) aufgelegte Metallmembran (4) zwischen zwei Preßplatten (14, 15) eingespannt und unter Druck aufeinander gepreßt werden und daß danach die so eingespannte Kammerleiste (1) und Metallmembran (4) durch Diffusionsschweißen atomar miteinander verbunden werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Kammerleiste (1) und der einen Preßplatte (15) einerseits und zwischen der Metallmembran (4) und der anderen Preßplatte (14) andererseits jeweils eine Keramikplatte (16, 17) eingelegt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, daß die Keramikplatten (16, 17) in die Preßplatten (14, 15) eingelassen sind.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3,

dadurch gekennzeichnet, daß das Diffusionsschweißen im

Vakuum durchgeführt wird.

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5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammerleiste (1) aus Nickel i'ind die Metallmembran (4) aus Stahl bestehen und mit einer Diffiisionstemperatur von etwa 900° C etwa 15 bis 20 Minuten beheizt werden.

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