DE4026457C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Tintenstrahl-Druckkopf mit einer elektro-thermische Wandlerelemente tragenden Platte, mit Tin­ tenaustrittsöffnungen aufweisenden Tintenkanälen, die von in einem weiteren Bauteil ausgebildeten und zumindest teilweise von der Platte abgedeckten Vertiefungen gebildet sind, und mit einer Verzweigungsleitung, über die mehreren Tintenkanälen Tinte aus einem Tintenvorratsbehälter zuführbar ist.

Ein derartiger, aus der EP 02 10 848 A2 bekannter Tintenstrahl- Druckkopf enthält eine Platte mit einer Vielzahl von elektro- thermischen Wandlerelementen, die jeweils von einer Heizwider­ standsschicht gebildet sind und Zuleitungen zur Ansteuerung mit Stromimpulsen aufweisen. In einer Kanalplatte sind Vertiefungen eingearbeitet, die teilweise unter Bildung von Tintenkanälen von der Platte abgedeckt werden. Die Tintenkanäle enden jeweils einerseits an der Stirnfläche der Kanalplatte in Tintenaus­ trittsöffnungen und münden andererseits in Sammelleitung oder Verzweigung, die zur Tintenzufuhr mit einem separaten Tinten­ vorratsbehälter in Verbindung steht. Bei dem bekannten Tinten­ strahl-Druckkopf bedarf es neben der Herstellung des Tintenvor­ ratsbehälters und der die elektro-thermischen Wandlerelemente tragenden Platte eines erheblichen weiteren fertigungstechni­ schen Aufwandes zur Herstellung der Kanalplatte bzw. der in ihr enthaltenen Vertiefungen und Verzweigungsleitung.

Im Schreibbetrieb erzeugen die jeweils angesteuerten Wandler­ elemente durch lokale Erhitzung der Tinte in den Tintenkanälen jeweils eine Dampfblase, die einen Austritt eines Tintentröpf­ chens aus der jeweiligen Tintenaustrittsöffnung bewirkt. Die Tintentröpfchen-Austrittsrichtung ist aufgrund der kanal­ plattenstirnseitigen Anordnung der Austrittsöffnungen bei diesem bekannten Druckkopf annähernd senkrecht zur Ausbrei­ tungsrichtung der Dampfblase. Alternativ dazu sind grund­ sätzlich auch Ausgestaltungen möglich, bei denen die Tin­ tentröpfchen in Ausbreitungsrichtung der Dampfblase (sog. "side-shooter"- oder Seitenspritz-Anordnung z. B. gemäß EP-A2- 03 13 341) oder entgegengesetzt der Ausbreitungsrichtung der Dampfblase (sog. "back-shooter"- oder Rückwärtsspritz-Anordnung gemäß WO 91/17 891) austreten.

Aus der JP-A-60-2 04 330 ist ein Tintenstrahl-Druckkopf be­ kannt, bei dem Vertiefungen in einer Schicht ausgebil­ det sind, die auf eine Wandlerelemente tragende Platte aufgebracht ist. Die der Platte abgewandte Seite der Schicht ist zur Bildung von Tintenkanälen mit einer flanschförmigen, die Vertiefungen abdeckenden Seite eines Tintenvorratsbehälters verbunden. Auch die Herstellung dieses Druckkopfes erfordert - insbesondere hinsichtlich einer präzisen Schichtausbildung - einen hohen Fertigungsaufwand.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Tintenstrahl- Druckkopf und einen Tintenvorratbehälter zu schaffen, die äußerst einfach und damit kosten­ günstig herzustellen sind, insbesondere im Hinblick auf die Herstellung eines Einweg-Tintenstrahl-Druckkopfes, der nach Erschöpfung seines Tintenvorrates komplett ausgetauscht wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Tintenstrahl-Druckkopf der eingangs genannten Art durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst. Der erfindungsgemäße Tintenstrahl- Druckkopf weist damit in vorteilhafter Weise nur noch zwei fertigungsintensive Bauteile, nämlich die die thermischen Wandlerelemente tragende Platte und den Tintenvorratsbehälter auf. Sowohl die Verzweigungsleitung als auch die die Tintenkanäle bildenden Vertiefungen können hochpräzise beispielsweise in einem Kunststoff-Spritzgußteil ausgebildet werden. Der dazu notwendige Formeinsatz kann in üblicher Weise galvanisch gefer­ tigt werden, wie es in der fertigungstechnischen Literatur aus­ führlich beschrieben ist (siehe z. B. "Berechenbarkeit von Spritzgießwerkzeugen", VDI-Gesellschaft Kunststofftechnik, VDI-Verlag GmbH, Düsseldorf, 1974, Seite 154 ff. oder "Mikrome­ chanik, Mikrofertigung mit Methoden der Halbleitertechnologie", A. Heuberger (Herausgeber), Berlin, Springer-Verlag, 1989.

Eine fertigungstechnisch vorteilhafte Fortbildung des erfin­ dungsgemäßen Tintenstrahl-Druckkopfes besteht darin, daß die vertiefungen in das Wandmaterial eingeprägt sind. Beim Spritzpres­ sen bzw. beim Spritzprägen wird ein vorgegebener Druck- und Temperaturparameter-Bereich durchfahren, so daß die mittels galvanischer Verfahren hergestellten Formeinsätze zu einer besonders maßhaltigen Ausbildung der Vertiefungen führen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines einzigen figür­ lichen Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Die Figur zeigt einen Ausschnitt eines Tintenstrahl-Druckkopfes, der eine Platte 1 und einen (nur teilweise gezeigten) Tintenvor­ ratsbehälter 2 enthält. Auf der Platte 1 sind in der Art des eingangs beschriebenen, aus der EP 02 10 848 A2 bekannten Tintenstrahl-Druckkopfes eine Vielzahl elektro-thermischer Wandlerelemente ausgebildet, von denen nur ein Wandlerelement 3 im Schnitt durch einen Tintenkanal 4 gezeigt ist. Der Tinten­ kanal 4 ist von einer von der Platte 1 bedeckten Vertiefung 5 (Materialaussparung) im Material des Tintenvorratsbehälters 2 gebildet. Der Tintenkanal 4 endet im Bereich der Stirnseite des Tintenvorratsbehälters 2 an einer Tintenaustrittsöffnung 6 und mündet mit seinem anderen Ende in eine Sammel- oder Verzweigungsleitung 8, die von einer Materialaussparung an der Oberseite des Tintenvorrats­ behälters 2 gebildet ist.

Jedes Wandlerelement 3 ist über eine elektrische Zuleitung 9 mit einem Anschlußpunkt 10 verbunden. An seiner anderen Seite ist jedes Wandlerelement 3 mit einem Sammelleiter 11 verbunden, so daß jedes Wandlerelement 3 über einen über den Anschlußpunkt 10 zugeführten Stromimpuls individuell erregbar ist. Eine Erregung des Wandlerelements 3 hat eine kurzzeitige thermische Überhitzung der Tinte in dem Tintenkanal 4 zur Folge, die zum Austritt eines Tintentröpfchens 12 aus der Austrittsöffnung 6 führt. Der Tintenvorratsbehälter 2 ist mit einer geeigneten Tinte 13 gefüllt, die durch die Verzweigungsleitung 8 jedem einzelnen Tintenkanal 4 zugeführt wird. Als Material für den Tintenvor­ ratsbehälter 2 wird vorzugsweise ein spritzgußgeeigneter Kunst­ stoff verwendet. Vorzugsweise werden die Vertiefungen 5 und die Verzweigungsleitung 8 im Material des Tintenvoratsbehälters 2 durch Spritzpressen oder Spritzprägen ausgebildet. Die dafür erforder­ lichen Spritzgußwerkzeuge sind mit bekannten Verfahren der LIGA-Technik (Lithographie- und Galvano-Technik) oder anderen galvanischen Verfahren herstellbar und ermöglichen die maßge­ naue Herstellung einer Vielzahl von Tintenstrahl-Druckköpfen.

Auf den Anschlußpunkt 10 ist eine Lotmenge 15 aufgebracht, die in Gegenwart eines Endes 16 einer leitend beschichteten Folie 17 über den Schmelzpunkt der Lotmenge 15 hinaus erwärmt wird, so daß eine Lötverbindung zwischen dem Anschlußpunkt 10 und dem Ende 16 entsteht. Am anderen Ende 18 ist die Folie 17 zur Kontaktierung mit einer nichtgezeigten Steuereinrichtung ausgebildet.

Claims (2)

1. Tintenstrahl-Druckkopf mit einer elektro-thermische Wandler­ elemente (3) tragenden Platte (1), mit Tintenaustrittsöffnungen (6) aufweisenden Tintenkanälen (4), die von in einem weiteren Bauteil ausgebildeten und zumindest teilweise von der Platte (1) abgedeckten Vertiefungen (5) gebildet sind, und mit einer Verzweigungsleitung (8), über die mehreren Tintenkanälen (4) Tinte (13) aus einem Tintenvorratsbehälter (2) zuführbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen (5) in genügend breiten, planen Außenflächen im Wandmaterial des Tintenvorratsbehälters (2) ausgebildet sind und daß die Verzweigungsleitung (8) im Material des Tinten­ vorratsbehälters (2) ausgebildet ist.

2. Tintenstrahl-Druckkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen (5) in das Wandmaterial eingeprägt sind.