DE3943790C2

DE3943790C2 - Print head for an ink jet recording device with an ink reservoir

Info

Publication number: DE3943790C2
Application number: DE3943790A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl Ing Schullerus
Original assignee: Eastman Kodak Co
Current assignee: Eastman Kodak Co
Priority date: 1989-11-16
Filing date: 1989-11-16
Publication date: 1999-05-06
Anticipated expiration: 2009-11-17
Also published as: DE3938173A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Druckkopf für ein Tintenstrahlaufzeichnungsgerät gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a printhead for an ink jet recording device according to the preamble of claim 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.Ink jet is used to represent characters and / or graphic patterns known drawing devices that work on the so-called. Drop on Demand principle, d. H. The structure of the characters or graphic patterns is done by the controlled Eject individual droplets of ink from the nozzles of a printhead, which at a corresponding relative movement between a record carrier and the Print head to build up the characters or patterns in a grid. The ejection happens in that the drive elements assigned to each nozzle can be controlled individually are. The drive elements are preferably piezoelectric or thermo electrical converters into consideration. The use of electrothermal transducers elements in the form of heating resistors allow the construction of a printhead with small dimensions and low weight with a high one at the same time Number of nozzles. Because the principle of droplet ejection in such print heads fen is based on the fact that when a heating resistor is activated in that of a nozzle assigned ink channel creates an ink vapor bubble that the actual Droplet ejection causes, in this case one speaks of the so-called bubble jet Technology.

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.A printhead for such an ink jet recording device is known from US Pat DE 35 02 901 A1 and has a plurality of tin built up on a substrate channels that form open nozzles towards the recording medium and which at its other end communicate with a common ink chamber stand. Each ink channel is assigned drive elements in the form of Heating resistors are built up on the substrate. Also the connection contact Stations for the heating resistors are also in the form of conductor tracks on the Substrate built up. A common ink chamber is usually placed in one Cover, e.g. B. molded in a cover plate, which also the Inkka channels covered and encloses the print head liquid-tight. The one for a length The amount of ink required for printing is provided to the printhead from one Ink reservoir supplied. The ink can be fed through an opening in the cover plate.

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.This printhead, in which the ink supply through an opening in one end of the cuboid printhead, allows a particularly simple and Inexpensive manufacture of the cover plate with the inks molded therein chamber. The cover plate here consists of a one-piece component the molded ink chamber and a single opening on one end face. Such components can be of great use, for example, on a wafer manufactured layer structure and then separated.

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.It is there both during or after the manufacture of the printhead impurities occurring inside as well as during the determination moderate use of the printhead in the ink chamber and in the inks channels of adhering ink residues are required to flush out these cavities.

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.GB 1263838 discloses a printhead for an ink jet recording device known that by means of a valve instead of an ink container with a Container with cleaning fluid is connectable to when the pressure is interrupted a cleaning or rinsing liquid.

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.In addition, DE 25 43 397 A1 is a printhead for an ink jet Drawing device known which has a cover plate, which except the ink has a second opening, closed by a screw. This opening, which can only be seen in the drawing, is shown in the aforementioned However, the publication did not do anything.

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.The invention was based on the object of the generic print head design that its cleaning effizi in the manufacturing process and in printing ent is made possible. According to the invention, the object is achieved accordingly the features of claim 1. A useful training is in the Claims 2 and 3 indicated.

Die Erfindung soll an einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnungen näher erläutert werden.The invention will be described in more detail using an exemplary embodiment with reference to the drawings are explained.

In den Zeichnungen zeigen:The drawings show:

Fig. 1a Schnitt durch den erfindungsgemäße Druckkopf Fig. 1a section through the printhead according to the invention

Fig. 1b Draufsicht auf den Druckkopf Fig. 1b top view of the printhead

Fig. 1c Schichtherstellung auf einem Wafer Fig. 1c layer formation on a wafer

Fig. 2 Anordnung zum Einbringen der Spülflüssigkeit Fig. 2 arrangement for introducing the rinsing liquid

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.In Figs. 1a and 1b, the structure of an element of the printhead can be seen, with Fig. 1a only one of many chamber-nozzle arrangements of the writing matrix. On the substrate 31 in the form of machined layers, the ink channel 32 , the nozzle 34 , the contact terminals 37 and the cover plate 39 forming the ink chamber 35 and leaving the ink inlet opening 40 are applied. In Fig. 1c of the technological structure of the print heads and their separation is indicated on the wafer 45.

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.In addition to the side opening 40 through which the ink is supplied to the ink chamber 35 of the printhead, the opening 46 is also seen in the cover plate 39 , via which the cover plate 39 is flushed out during or after the separating process, in order to possibly result Remove impurities. This opening, the position and dimensioning of which is largely uncritical and which can be produced inexpensively in such a way that the additional opening 46 is formed from the formation of the ink chamber 35, which is open on one side, is then closed again.

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.It is also possible to stop the print head when the writing is interrupted drive via this opening, if necessary, a rinsing or cleaning liquid feed. Since a rinsing and / or cleaning process usually takes place in one special sealing and cleaning station and this flush opening during the normal writing operation is closed, problems of sealing and connection occur the flush opening is not secured.

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.An example of a flushing arrangement is shown in FIG. 2. The print head 31 , 34 , 35 , 39 shown there and connected to a receiving device 43 is movable in front of a recording medium, not shown here. The cover plate 39 of the printhead has, in addition to the ink inlet opening 40 , which connects the ink chamber 35 in the printhead to the ink reservoir 42 , the additional opening 46 . This is preferably located in the outer surface of the cover plate 39 , which extends over the channel structure with the nozzles 34 . It is z. B. closed liquid-tight by means of an elastic closure element 47 . For the purpose of flushing and / or cleaning the print head, the print head moves into a special cleaning and sealing station 49 , which, for. B. is arranged laterally outside the printhead. Via a connecting element, e.g. B. via a hollow needle 48 which pierces the elastic closure element 47 , in this position a connection to a reservoir containing a corresponding rinsing and / or cleaning liquid 50 is made.

Claims

1. printhead for an ink jet recording apparatus with an ink reservoir, which has a plurality of ink channels ( 32 ) which are in communication with a common ink chamber ( 35 ) and which end on the side facing a recording medium in nozzles ( 34 ), wherein each ink channel ( 32 ) individually controllable drive elements for ejecting individual droplets from the nozzle are assigned and the ink channels ( 32 ), the drive elements and their contact connections ( 37 ) are built up in layers on a substrate ( 31 ) and the ink chamber ( 35 ) and one Ink inlet opening ( 40 ) are formed by molding in a cover plate ( 39 ), characterized in that an additional opening ( 46 ) is provided in an outer surface of the cover plate ( 39 ), preferably in the outer surface covering the ink channels ( 32 ), via the during or after manufacture of the print head or when the write interruption Operating a cleaning and / or rinsing liquid can be supplied, and that the additional opening ( 46 ) after or between these processes is permanently closed with a closure element ( 47 ).

2. Printhead according to claim 1, characterized in that when the writing operation is interrupted, a supply of cleaning and / or rinsing liquid from a storage container ( 50 ) into the writing head via a liquid connection ( 47 , 48 ) in a cleaning and sealing station ( 49 ) takes place.

3. Printhead according to claim 2, characterized in that the liquid connection ( 47 , 48 ) consists of an elastic closure element ( 47 ) and a hollow needle ( 48 ).