DE4309255A1 - Modularer Tintenstrahldruckkopf - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen modularen Tintenstrahl­ druckkopf der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art.

Ein solcher aus Edge-shooter-ink-jet-Modulen zusammen­ gesetzter Tintenstrahldruckkopf kann in kleinen schnellen Druckern eingesetzt werden. Solche werden beispielsweise für Frankiermaschinen zum Frankieren von Postgut verwendet.

Es ist bereits bekannt, daß Tintenstrahldruckkopfmodule nach dem Edge-Shooter- oder nach dem Face-Shooter- Prinzip aufgebaut und in einem Haltemittel lösbar angeordnet sind (First annual ink jet printing work­ shop, March 26-27, 1992, Royal Sonesta Hotel, Cambridge, Massachusetts). Die Module sind jedoch voneinander mit einem toleranzbehafteten hohen Abstand entfernt, weil das Haltemittel hier aus einer Platte mit länglichen Öffnungen und je zwei Befestigungsmitteln für jedes Modul, wobei die Öffnungen senkrecht oder schräg übereinander liegen, besteht. Deshalb ist die Zeitverzögerung der Ansteuerimpulse von Modul zu Modul hoch und dazu unterschiedlich einzustellen, was einen erhöhten Aufwand in der Ansteuerung der Treiber bedeutet. Außerdem kann ein einzelnes Modul nicht gewechselt werden, ohne daß die Zeitverzögerung für die Steuerung neu programmiert bzw. eingestellt werden muß.

Aus der US 47 03 333 ist ein Tintenstrahldruckkopf bekannt, der aus schräg übereinander versetzt angeord­ neten, in einem Haltemittel lösbar befestigbaren, Face- Shooter-Modulen aufgebaut ist. Solche Tintenstrahl­ druckköpfe mit einer geneigten Anordnung der Module zur Oberfläche eines Aufzeichnungsträgers erzeugen eine gleichmäßigere Aufzeichnung auch bei schwankender Dicke des Aufzeichnungsträgers. Der Tintenstrahl trifft nicht mehr senkrecht, sondern schräg zur Aufzeichnungsrich­ tung auf. Ein großer Nachteil des Face-Shooters ist seine größere Grundfläche, die dem Aufzeichnungsträger gegenübersteht, wodurch der Abstand zwischen den Düsen­ linien der Module groß wird und nur wenige Module in einen Tintenstrahldruckkopf integriert werden können. Das begrenzt die Aufzeichnungsdichte. Dieser Nachteil ist weder durch die schräge Anordnung der Module in Aufzeichnungsträgertransportrichtung noch durch eine seitlich versetzte Anordnung völlig zu beheben. In das Druckbild gehen die Abmaße insbesondere eines mit Un­ terdruck arbeitenden Druckkopfes mittelbar mit ein. Das Haltemittel weist für die Module einerseits eine ge­ meinsame Öffnung auf, hat aber andererseits eine kom­ plizierte in der Herstellung entsprechend aufwendige Form. Auch die Herstellung der Druckköpfe erfordert eine Vielzahl von Herstellungsschritten bei geringen Toleranzen. Bei einem solch aufwendigen Gesamtaufbau jedes Druckkopfes die erforderliche Genauigkeit zu ga­ rantieren, ist schwierig. Ebenfalls aufwendig gestaltet sich die elektronische Ansteuerung dieser Druckköpfe mit gegeneinander versetzten Düsenreihen.

Aus der DE 32 36 297 A1 ist die Ansteuerung solcher in einem Feld angeordneter seitlich versetzter Tinten­ strahldruckköpfe über voreinstellbare Verzögerungsnetz­ werke vorgesehen, die den Abstand der Tintenstrahl­ druckköpfe längs der Transportrichtung des Aufzeich­ nungsträgers ausgleichen sollen.

Damit sind derartige Tintenstrahldruckköpfe nur von dem Fachmann auswechselbar, der hinterher wieder die auf­ wendigen mechanischen und elektrischen Einstellarbeiten leisten kann.

Wenn die Tintenversorgung auf Kapillarwirkung beruht, die Tintenvorratsbehälter getrennt vom Druckkopf ange­ ordnet sind und der Tintenversorgungsdruck innerhalb des Kapillardruckbereiches liegen muß, kommt es bei Tintenstrahldruckköpfen häufig zu Betriebsstörungen. Ist der Druckkopf verstopft, muß der gesamte Druckkopf ausgetauscht werden.

Hierzu sind bereits aus den Druckschriften WO 91/06432 bzw. WO 91/04861 Lösungen für einen aus einen einzigen Modul bestehenden Tintenstrahldruckkopf bekannt, wobei dieser auf einer Aluminiumträgerplatte aufgeklebt und mit dem Tintenversorgungssystem eng benachbart ist bzw. eine in eine Halterung einsetzbare bauliche Einheit (Druckmodul) bildet. Die Halterung weist drei kugel­ förmige Führungselemente auf, die in drei unterschied­ lich geformte Zentrieröffnungen an einer Seite des Druckmoduls eingreifen. Für eine höhere Druckbildauf­ lösung müßten mehrere solche Druckmodule angeordnet werden, was dann aber einerseits zu größeren Abmaßen der gesamten Anordnung und andererseits zu Toleranz­ problemen beim Einsetzen der Druckmodule führt, so daß derartige Druckköpfe für kleine leichte Frankier- Drucker nicht geeignet sind.

Aus der US 5 160 945 ist ein aus einzelnen Modulen zu­ sammengesetzter Edge-Shooter-Thermal-Ink-Jet-Druckkopf bekannt, der Heizelemente zum Austreiben der Tinte enthält. Die einzelnen jeweils Düsenarrays aufweisenden Module sind in gleichen Abständen in x-Richtung auf balkenförmigen Modulträgern unlösbar befestigt angeord­ net, welche mittels Bolzen an Flanschen befestigt und übereinander seitlich versetzt im Abstand in y-Richtung von einander montiert werden. Die Abstände sind relativ groß, da aus Stabilitätsgründen bereits die Modulträger eine relativ große Dicke haben müssen. Gleiche Abstände sind mit den Modulträgern und Flanschen nur schwer genau einzuhalten, insbesondere wenn viele Modulträger übereinander angeordnet sind. Damit wird aber der Auf­ wand zum Ausgleichen der nur geringen Moduldüsendichte aber auch der Gesamtaufbau des Druckkopfes zu groß, um ihn in Frankiermaschinen einsetzen zu können. Schließ­ lich sind die Module auch nicht einzeln austauschbar.

Ein anderer bereits vorgeschlagener Edge-Shooter-Ink- Jet-Modul besteht aus mindestens drei Glasstücken, d. h. einem Öffnungen aufweisenden Mittelteil und zwei je­ weils einer Reihe an Tintenkammern aufweisenden Seiten­ teilen. Eine gemeinsame Düsenreihe befindet sich an der Stirnseite des ersten Seitenteils. Die beiden Reihen an Tintenkammern und die zugehörigen Düsen sind dabei zueinander versetzt, wobei alle Düsen in einer Reihe an der Stirnseite des ersten Seitenteils liegen und die Tintenkammern des zweiten Seitenteils über Kanäle im Mittelteil mit den entsprechenden Düsen im ersten Sei­ tenteil bzw. mit der Tintenzuführung verbunden sind. Nach diesem Prinzip kann ein noch höher integrierter Modul hergestellt werden, der nur eine einzige Düsen­ reihe aufweist und zugleich einen Edge-Shooter-Ink-Jet- In-Line-Druckkopf (ESIJIL-Druckkopf) bildet. Zwischen jeweils den gesinterten Blöcken aus drei Glasteilen ist eine Abstandsschicht, bestehend aus dem selben Materi­ al, wie die zum Austreiben der Tinte aus den Tinten­ kammern vorgesehenen piezoelektrischen Elemente, auf der Glasteilaußenoberfläche angeordnet, die die gesin­ terten Blöcke unlösbar miteinander verbinden. Wird bei der Montage der Druckkopf beschädigt oder im späteren Betrieb der Druckkopf defekt, dann muß wieder der ge­ sammte Druckkopf ausgetauscht werden. Es ist aber noch schwierig eine hohe Ausbeute bei der Herstellung solcher Druckköpfe zu erreichen. Bisher gelingt es nicht, Edge-Shooter-Ink-Jet-Module zu einem Ink-Jet- Druckkopf mit einer hohen Aufzeichnungsdichte und mit niedrigen Herstellungskosten zusammenzusetzen, ohne daß einerseits aufgrund der Fertigungstoleranzen eine aufwendige mechanische und elektrische Justierung erforderlich wird oder andererseits Mängel im Druckbild entstehen.

Es ist Aufgabe, die Nachteile des Standes der Technik bei der Halterung von Ink-Jet-Druckköpfen zu beseitigen und einen aus Modulen zusammengesetzten Ink-Jet- Druckkopf mit einer höheren Aufzeichnungsdichte und mit niedrigen Herstellungskosten zu schaffen.

Eine weitere Aufgabe besteht darin, daß die Module einzeln heraus lösbar und unaufwendig auswechselbar sind. Dabei soll garantiert sein, daß im Druckkopf immer nur der jeweils gleiche Modultyp richtig eingesetzt wird und nach einem Austausch von Modulen keine Mängel im Druckbild entstehen.

Die Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Die Erfindung geht davon aus, daß der Tintenstrahl­ druckkopf aus mehreren Modulen gleichen Typs aufgebaut ist, wobei ein flacher aus mehreren Modulteilen und Distanzstücken bestehender Ink-Jet-Modul-Typ eingesetzt wird, der eine genaue Einhaltung des Abstandes und des seitlichen Versatzes zwischen den auswechselbaren Modulen erlaubt.

Zur Einhaltung des Abstandes sind die Distanzstücke senkrecht mit ihrer Basisfläche auf einer Bezugsebene stehend, die von der einen Oberfläche eines Modulteils gebildet wird, am Modulteil befestigt. Die Distanz­ stücke des einen Moduls werden mindestens mit denen eines weiteren Moduls in Anschlag gebracht.

Zur Einhaltung des seitlichen Versatzes besitzt jeder Modul eine Bezugskante mit einem hochgenauen Abstand d zu der jeweils ersten Düse seiner Düsenlinie.

Eine in Tintenausstoßrichtung gelegene Basisplatte besitzt eine gemeinsame Öffnung für die Vorderkanten aller Module. In der gemeinsamen Öffnung der Basisplatte sind auf einer - parallel zu einer der zweiten Seiten der Basisplatte gelegenen - Seite, versetzte Anschlagkanten für alle Module eingearbeitet. Die Bezugskanten der Module werden mit einer zugeordne­ ten Anschlagskante der Basisplatte in Anschlag gebracht, so daß sich ein definierter seitlicher Versatz c zwischen den Modulen ergibt.

Beim Edge-Shooter-Ink-Jet-Modul-Typ ist die Bezugsebene diejenige Oberfläche eines Modulteils, die parallel zur Ebene liegt, in der die Düsenkanäle ausgebildet sind.

In vorteilhafter Weise sind beim Edge-Shooter-Ink-Jet- In-Line-Modul-Typ alle Düsenkanäle in die innen liegen­ de Oberfläche des ersten Modulteils eingearbeitet, d. h. der Abstand zwischen innerer Oberfläche des Modulteils und der Düsenkanalebene wird minimal und geht gegen Null. Für jedes Modul sind drei derartige Distanzstücke vorgesehen, die an seiner Peripherie liegen und auf der innen liegenden Oberfläche des einen Modulteils, welches die Düsenkanäle trägt, mit ihrer Basisfläche stehend befestigt sind.

Bei Verwendung eines Edge-Shooter-Ink-Jet-In-Line- Druckkopfes (ESIJIL-Druckkopf) ergeben sich neben der erhöhten Düsendichte reduzierbare Herstellungskosten und eine hohe Genauigkeit auch bei Toleranz der Einzelteile.

Ausgehend von der weiteren Aufgabenstellung, wird ein kompakt aufgebauter Tintenstrahldruckkopf, der mehrere leicht auswechselbare gleich aufgebaute flache Module und einen U-förmigen Modulträger mit einer Basisplatte als Positionier-, Halte- und Befestigungsmittel für die Module aufweist, vorgeschlagen. Die in Tintenausstoß­ richtung gelegene Basisplatte besitzt wieder eine gemeinsame Öffnung für die Vorderkanten aller Module, welche es in vorteilhafter Weise gestattet, modulare Tintenstrahldruckköpfe für eine vertikale Anordnung der Module zur Oberfläche eines Aufzeichnungsträgers herzustellen.

An zwei ersten Seiten der Basisplatte sind zwei Schenkel angeordnet. Für die Module sind Befestigungs­ elemente an den beiden zweiten Seiten der Basisplatte des Modulträgers und Justiermittel an den Schenkeln an­ geordnet, welche mit den übereinanderliegenden Distanz­ stücken aufeinanderfolgender Module zusammenwirken, um einen konstanten Abstand der aufeinander folgenden Module einzustellen.

Ein weiter Vorteil ist die mögliche elektrische Überwachung des Modultyps über die Distanzstücke, um zu garantieren, daß im Druckkopf immer nur der jeweils gleiche Modultyp ordnungsgemäß eingesetzt wird.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausfüh­ rung der Erfindung anhand der Figuren näher darge­ stellt. Es zeigen:

Fig. 1a, Aufbau eines Edge-Shooter-Ink-Jet-In-Line- Druckkopfes (Tintenzuführungsseite),

Fig. 1b, Einklinken eines ESIJIL-Moduls,

Fig. 1c, Aufbau des ESIJIL-Druckkopfes (Tintenstrahlseite),

Fig. 1d, Befestigung eines ESIJIL-Moduls im Modulträger,

Fig. 2a, erste Variante der erfindungsgemäßen Lösung für die Distanzstücke,

Fig. 2b, zweite Variante der erfindungsgemäßen Lösung für die Distanzstücke,

Fig. 2c, dritte Variante der erfindungsgemäßen Lösung für die Distanzstücke,

Fig. 2d, vierte Variante der erfindungsgemäßen Lösung für die Distanzstücke,

Fig. 3a, Seitenansicht des U-förmigen Modulträgers mit eingesetzten Modulen,

Fig. 3b, Vorderansicht der Basisplatte des Druckkopfes,

Fig. 4, Röntgenbild des erfindungsgemäßen, ESIJIL-Druckkopfmoduls in Draufsicht,

Fig. 5a, Detail des Röntgenbildes,

Fig. 5b, Schnitt durch die Linie A-A,

Fig. 5c, Schnitt durch die Linie B-B.

In den Fig. 1a bis 1d sind ein zusammengesetzter Druckkopf, mit lösbaren Modulen 1 und mit einem U-förmigen Modulträger als Haltemittel dargestellt. Der U-förmige Modulträger 10 besteht aus einer Basisplatte 36 und Schenkeln 38, die an der Basisplatte 36 an zwei gegenüberliegenden ersten Seiten angeordnet sind.

Die Module 1 sind von der Hinterkante, d. h. von der Tintenzuführungsseite gezeigt. Ein Dämpfungsblock 5 ist an der Hinterkante links angeordnet und außerdem sind - in den Fig. 1a bis 1c nicht gezeigte - elektrische Ansteuerzuleitungen an der Hinterkante rechts vorge­ sehen. In der Fig. 1a sind an Stelle der Ansteuer­ leitungen die Module geöffnet dargestellt worden, um zu zeigen, wie der konstante Abstand mittels Distanz­ stücken 19 und/oder 20 bewirkt wird. Diese sind senkrecht auf einer Bezugsebene stehend am Modul befestigt.

Der Aufbau des erfindungsgemäßen Tintenstrahldruck­ kopfes wird nachfolgend im Zusammenhang mit dem aus der Anmeldung P 42 25 799.9 bekannten Edge-Shooter-Ink- Jet-In-Line-Moduls (ESIJIL-Modul) beschrieben. Er ist aus mindestens 3 flachen Keramik- oder Glasteilen 2, 3 und 4, die zusammengesintert und mindestens teilweise in einem Schutzüberzug 22 (Kunstharz) eingebettet sind. In die Oberfläche nur eines Keramik- bzw. Glasteils 2 sind auf einer Düsenkanalebene 100 liegende Düsen eingearbeitet, deren Düsenöffnungen an der Vorderseite des Modulteils 2 eine Linie bilden. Werden für den Tintenstrahldruckkopf Module nach dem Edge-Shooter- Prinzip eingesetzt, wird die Bezugsebene von der einen Oberfläche eines Modulteils 2 oder 3, die parallel zur Düsenkanalebene 100 liegt, gebildet.

In der Fig. 1a sind vier gleich aufgebaute ESIJIL- Module in einem Modulträger 10, der eine Positionier-, Halte- und Befestigungsfunktion ausübt, angeordnet. Ein Abstand a zwischen den Düsenlinien der ESIJIL-Module wird mit definierter Genauigkeit durch jeweils drei Distanzstücke 20 je Modul eingehalten. Damit kann die Zeitverzögerung der Ansteuerimpulse von Modul zu Modul als konstant angenommen werden. Die Distanzstücke sind in der Nähe der Seitenkanten jedes Moduls in der bevorzugten Variante an dem Modulteil, welches die Düsen trägt, befestigt und stehen dabei senkrecht auf der Düsenkanalebene 100. Sie bewirken an drei Punkten eine gleiche Dicke b = 6 mm des Moduls, wohingegen der Abstand zwischen benachbarten Kunstharzoberflächen der Module toleranzbehaftet sein kann. Die Distanzstücke 20 können durch den Kunstharzüberzug befestigt werden.

Die der Düsenkanalebene 100 zugeordnete und den größeren Durchmesser aufweisende kreisförmige Basis­ fläche 34 des Abstandszylinders 20 liegt auf der Ober­ fläche des Tintenkammern tragenden ersten Teils 2 und zwar auf derjenigen Oberfläche des Teils 2, in der die Düsenkanäle ausgebildet sind. Die andere der Düsen­ kanalebene 100 abgewandte kreisförmige Basisfläche 35 hat Kontakt mit dem Distanzstück des benachbarten Moduls oder mit einem an der geschlossenen Seite des U- förmigen Modulträgers 10 angeordneten Justiermittel 27 oder 28.

Vorzugsweise ist der Modulträger 10 mit je einer Anschlagfläche 27 oder Anschlagschraube und einer Justierschraube 28 und/oder Federelement als Justier­ mittel ausgerüstet, zwischen welche die Distanzstücke 20 eingespannt sind. Die Module 1 sind mit ersten Be­ festigungselementen 23, 24 und zweiten Befestigungs­ elementen 25, 26 lösbar im Modulträger 10 befestigt, wobei die Befestigungselemente 23, 24, 25, 26 an zwei gegenüberliegenden zweiten Seiten der Basisplatte 36 angeordnet sind. Die Befestigungselemente bestehen in einer vorteilhaften Variante aus Blattfedern 23, 25 und Schrauben 24, 26 und sind an der offen zugänglichen zweiten Seite des U-förmigen Modulträgers 10 angeord­ net.

Die Fig. 1b verdeutlicht den Vorgang des Einsetzens eines Moduls in den Modulträger 10. Zum Zwecke des Ein­ setzens sind die zweiten Befestigungselemente, nämlich Blattfeder 25 und Schraube 26 auf der näher den elektrischen Anschlußleitungen zugewandten bzw. der dem Dämpfungsblock abgewandten Seitenkante des Moduls 1 entfernt worden, während die ersten Befestigungselemen­ te 23 und 24 eine Haltefunktion während des Einsetzens ausüben. Dabei greift die mit der Schraube 24 am Modulträger befestigte Blattfeder 23 beim Einsetzen in die Nute 32 der näher dem Dämpfungsblock 5 zugewandten bzw. der den elektrischen Anschlußleitungen abgewandten Seitenkante des Moduls 1. Die Blattfedern 23, 25 sind über Federdistanzstücke 41, 42 beabstandet, die an der Basisplatte 36 befestigt sind. Die Blattfedern 23, 25 können dann besser in entsprechende Nuten 32, 33 jedes Moduls 1 eingreifen, wodurch dann jeder Modul 1 lösbar im Modulträger 10 befestigt ist.

Der in Tintentröpfchenausstoßrichtung gelegene beim Druck dem - nicht gezeigten - Aufzeichnungsträger zugewandte Teil, d. h. der der Tintenzuführung abgewand­ te Teil, des U-förmigen Modulträgers weist eine Öffnung 37 in einer Basisplatte 36 für diejenige Vorderkante aller Module auf, die die Düsenlinie tragen. Es sind versetzte Anschlagkanten 29 für alle Module 1 in der gemeinsamen Öffnung 37 der Basisplatte 36 auf einer - parallel zu einer der zweiten Seiten der Basisplatte gelegenen - Seite, eingearbeitet. Jeder Modul 1 hat eine Bezugskante 21, die mit einer zugeordneten Anschlagkante 29 der Basisplatte 36 in Wirkverbindung gebracht wird, so daß sich ein definierter Versatz c zwischen den Modulen 1 ergibt. Beim Einsetzen eines Moduls 1 schlägt die erste Bezugskante 21 des Moduls 1 an die erste Anschlagkante 29 der Basisplatte 36 an und die zweite Bezugskante 39 des Moduls 1 berührt die zweite Anschlagkante 30 der Basisplatte 36.

In der Fig. 1c ist der erfindungsgemäße Tintenstrahl­ druckkopfaufbau in Vorderansicht gezeigt. Die Düsen liegen in einer Linie, da die Düsenkanäle in einer Ebene 100 auf der Oberfläche des Modulteils 2 ausgebil­ det sind. Durch jeweils eine für jeden Modul 1 ver­ setzte Anschlagskante 29 in der Öffnung 37 der Basis­ platte 36 wird zwischen den Modulen ein erforderlicher definierter Versatz c erzielt, um mit den Düsen der vier Module eine zusammenhängende Linie mit hoher Aufzeichnungsdichte zu drucken. Die Größe des Versatzes entspricht dem Abstand der Düsen in der Düsenlinie eines Moduls 1 dividiert durch die Anzahl der Module. Bei vier Modulen und einem Düsenabstand h = 0,8 mm ergibt sich ein Versatz c = 0,2 mm.

In der Figur ld ist der erfindungsgemäße Tintenstrahl­ druckkopfaufbau in Seitenansicht geschnitten mit fertig eingefügten und justierten Modulen dargestellt. Durch unterschiedliche Federdistanzstücke 41, 42 wird eine jeweils unterschiedliche definierte Kraftwirkung auf den eingesetzten Modul ausgeübt. Die Kraftwirkung der ersten Befestigungsmittel 23, 24 bewirkt nur ein Andrücken der zweiten Bezugskante 39 an die zweite Anschlagskante 30.

Das zweite Federdistanzstück 42 realisiert einen geringeren Abstand als das erste Federdistanzstück 41. Die Kraftwirkung der dann in Eingriff mit der Nute 33 des Moduls 1 gebrachten zweiten Befestigungsmittel 25, 26 auf den eingesetzten Modul 1 hält seine Bezugskanten 21 und 37 an die Anschlagskanten 29 und 30 in der Öffnung 37 der Basisplatte 36 des Modulträgers 10 gedrückt.

Die Basisplatte 36 kann in einer weiteren Ausführungsvariante zweischichtig aufgebaut sein, wobei eine die gemeinsame Öffnung 37 aufweisende Metallplatte die erste Schicht und gleichzeitig die vordere zweite Anschlagskante 30 bildet und wobei eine weitere größere gemeinsame Öffnung 40 in einer zweiten Schicht, die seitliche erste Anschlagskante 29 bildet.

Entsprechend der Lage der Nuten 32 und 33 an den Seitenkanten der Module und der beabsichtigten Kraftwirkung sind die ersten Befestigungselemente 23, 24 über ein erstes Federdistanzstück 41 und die zweiten Befestigungselemente 25, 26 über ein zweites Feder­ distanzstück 42 von der Basisplatte 36 beabstandet.

In einer anderen - nicht dargestellten - Variante sind nur die Nuten 32 und 33 in einer von der Vorderkante des Moduls 1 unterschiedlichen Entfernung angeordnet, während die Federdistanzstücke 41 und 42 den gleichen Abstand realisieren.

Die ersten Befestigungselemente 23, 24, das erste und zweite Abstandsseitenstück 41, 42 und die beiden Schenkel 38 des Modulträgers 10 können in einer vor­ teilhaften Variante aus einem Stück im Spritzguß­ verfahren hergestellt werden. Auch die Basisplatte 36 kann aus einem Kunststofformteil bestehen.

In einer Billigvariante wird der Modulträger 10, außer den zweiten Befestigungselementen 25, 26 insgesamt aus einem Stück im Spritzgußverfahren hergestellt. Die zweiten Befestigungselemente 25, 26 bestehen vorzugs­ weise aus Metall.

Die Fig. 2a bis 2d zeigen eine erste bis vierte Variante der erfindungsgemäßen Lösung für die Distanzstücke.

In einer - in der Fig. 2a dargestellten - ersten Variante, sind die Distanzstücke zweiteilig und beste­ hen aus je einer Kugel 19 und einem Abstandszylinder 20. Der Abstanszylinder 20 ist das im Durchmesser größere Distanzteilstück, welches in den im Durchmesser größeren Öffnungen des zweiten Modulteils 4 und des Mittelteils 3 steckt. Statt der Kugel kann auch ein anders geformtes Distanzteilstück 19 eingesetzt werden.

In einer - in der Fig. 2b dargestellten - zweiten Variante, sind die Distanzstücke 20 einstückig als Abstandszylinder mit einem von der Düsenkanalebene 100 weggerichteten konischen Ansatz ausgebildet, der die Basisfläche 34 des nachfolgenden Distanzstücks des nächsten Moduls von außen her berührt.

Als Justiermittel 27, 28 sind hierbei - nicht gezeigte - Schrauben vorgesehen, zwischen welchen die Distanz­ stücke 20 um den seitlichen Versatz c versetzt hintereinander eingespannt sind.

In einer - in der Fig. 2c dargestellten - weiteren Variante sind ähnliche, wie in der ersten Variante geformte, Distanzteilstücke 19, 20 miteinander nun zu einem einstückiges Distanzstück nichtlösbar verbunden bzw. einstückig als Abstandszylinder 20, mit einem von der Düsenkanalebene 100 weggerichteten konischen Ansatz 19 ausgebildet.

In einer - in der Fig. 2d dargestellten - weiteren Variante sind um 180° gedreht eingesetzte ähnliche, wie in der dritten Variante geformte, Distanzteilstücke 19, 20 miteinander zu einem einstückiges Distanzstück nichtlösbar verbunden bzw. einstückig als Abstands­ zylinder 20, mit einem konischen Ansatz 19 ausgebildet. Die Oberfläche des Mittelteils 3 liegt parallel und unmittelbar an der Oberfläche des Modulteils 2 an, in welches die Düsenkanäle eingearbeitet sind. Auf der Oberfläche dieses Mittelteils 3 steht nun senkrecht ein um 180° gedreht eingesetztes Distanzstück 20 mit seiner Basisfläche 34. Für die Distanzstücke sind übereinander liegende Öffnungen in die Modulteile 2, 3 und 4 eingearbeitet, wobei die Öffnung im ersten Modulteil 2 größer ist, als die Öffnungen im Mittelteil 3 und im zweiten Modulteil 4. Das im Durchmesser kleinere Distanzteilstück 19 ist in den den kleineren Durchmesser aufweisenden Öffnungen angeordnet.

Als Justiermittel sind bei der oben genannten ersten, dritten und vierten Variante Schrauben 28 und eine Anschlagsplatte 27 vorgesehen, zwischen welchen die Distanzstücke 20 um den seitlichen Versatz c versetzt hintereinander eingespannt sind.

In der Fig. 3a ist eine Seitenansicht des U-förmigen Modulträgers 10 von der Seitenkante der Module aus gezeigt, die keine Bezugskante aufweist. Die dieser Modulseitenkante am nächsten liegenden Anschlußleitun­ gen zum Steckverbinder 8 sind nicht mit dargestellt. Die U-förmigen Schenkel 38 des Modulträgers 10 haben vorzugsweise eine solche Ausdehnung, daß die Justier­ mittel angeordnet werden können und bei gleichzeitigem seitlichen Schutz der Module. In der ausgeführten bevorzugten Variante ergibt sich so zusammen mit den U-förmigen SchenkeIn 38 und der Dicke der Basisplatte 36 für den Modulträger eine Bauhöhe von e = 21 mm.

Die Fig. 3b zeigt eine Vorderansicht der Basisplatte 36 mit den Abmaßen f = 66 mm und g = 38 mm. Der Modul­ träger 10 ist vorzugsweise aus Kunststoff hergestellt.

Der seitliche Versatz der Anschlagskanten und somit der Versatz zwischen den Düsen der Module 1 beträgt z. B. c = 0,2 mm. Die Justierschraube 28, der Anschlag 27 und die Distanzstücke sind aus Metall hergestellt und können zur Überwachung der ordnungsgemäßen Befestigung aller Module oder zur Erkennung des Modultyps herange­ zogen werden. Hierzu kann das Distanzstück mit Leiter­ bahnen auf der äußeren Moduloberfläche kontaktiert sein. Das Distanzstück 20 kann - in nicht gezeigter Weise - durch Löten befestigt sein. Das ermöglicht eine elektronische Kontrolle auf richtigen Sitz der Module 1 über die Distanzstücke und eine elektronische Über­ wachungsschaltung. Wird ein defekte Distanzstücke auf­ weisender Modul bzw. ungenau eingesetzt, kann im Ergeb­ nis der Überwachung zusätzlich vom Mikroprozessor der Frankiermaschine ein Fehler erkannt und signalisiert werden.

Das in der Fig. 4 gezeigte Röntgenbild des erfindungs­ gemäßen ESIJIL-Druckkopfmoduls 1 in Draufsicht verdeut­ licht den seitlichen Versatz von Tintenkammergruppen 101 eines ersten Tintenkammern enthaltenden Modulteiles 2 und von Tintenkammergruppen 102 eines zweiten Tintenkammern tragenden Modulteiles 4 und einen defi­ nierten Abstand d von einer Bezugskante 21 bis zur ersten Düse N1 einer Düsengruppe 1.1, die der Tinten­ kammergruppe 101 zugeordnet ist. Dieser Abstand d wird beispielsweise dadurch erzielt, daß die Düsenkanäle und die Bezugskante 21 gleichzeitig geätzt werden. In einer anderen Variante erfolgt noch eine Nachbehandlung durch Feinschleifen. Es ist vorgesehen, daß die Düsen der Düsengruppe 1.1 mit den Düsen der Düsengruppe 1.2 innerhalb einer einzigen Düsenreihe alternieren.

Deshalb kann ebenso ein Abstand d′ zu einer ersten Düse der anderen Düsengruppe 1.2 definiert werden. Der Abstand d bzw. d′ beträgt ca. 7 mm und ist hochgenau einzuhalten, weshalb an dieser Stelle der Bezugskante 21 die Glas- bzw. Keramikteile nicht mit Kunstharz überzogen worden sind und frei liegen.

Die Glas- bzw. Keramikteile sind - in einer in der Fig. 4 nicht dargestellten Weise - mit je einem piezoelektrischen Element 31 über jeder Tintenkammer und zugehörigen elektrischen Leiterbahnen versehen, die über ein elektrisches Anschlußstück 6 mit einer einen Steckverbinder 8 aufweisenden Treiberleiterplatte 7 mit einer nicht dargestellten Drucksteuerung verbunden sind.

Weiterhin wird in der Fig. 4 eine erste Öffnung 18 in einem Mittelteil 3 zu der Tintenzuführungsöffnung 16 und zum Ansaugraum 15, der zweiten Öffnungen 14, die mit dem Ansaugraum 15 in Verbindung stehen und der dritten Öffnungen 9, die die Tinte den zur zweiten Düsengruppe 1.2 gehörigen Düsen zuführen, gezeigt.

Jeder ESIJIL-Druckkopfmodul besteht aus mindestens 3 Teilen, wobei nur das erste eine Gruppe 102 von Tintenkammern enthaltende Modulteil 2 alle Düsen trägt. Ein Ansaugraum 15, der sich im ersten Modulteil 2 befindet, ist über eine im Mittelteil 3 angeordneten ersten länglichen Öffnung 18 und über eine Tintenzufüh­ rungsöffnung 16 im ersten Modulteil 2 mit einem Dämpfungsblock 5 verbunden, der die beim Betrieb ent­ stehenden Druckschwankungen in der Tintenflüssigkeit ausgleicht. Das Mittelteil 3 weist eine Anzahl an zweiten Öffnungen 14 auf, um die Tinte den Kammern eines zweiten Modulteils 3 zuzuführen und eine Anzahl an dritten Öffnungen 9, um die Tinte aus den Kammern des zweiten Modulteils 3 zu den entsprechenden im ersten Modulteil 2 gelegenen Düsen zu leiten. Die Öffnungen für die Befestigungsmittel 17 des Dämpfungs­ blocks 5 und für die Abstandshalter 20 sind in allen Modulteilen 2, 3 und 4 vorhanden.

Das zweite Tintenkammern enthaltene Modulteil 4 trägt keine Düsen sondern nur noch die zweite Tintenkammer­ gruppe 102, welche über die zweiten Öffnungen 14 des Mittelteils 3 mit Tinte versorgt wird. Die zugehörigen Düsen sind über die dritten Öffnungen des Mittelteils 3 mit den Tintenkammern des zweiten Teils 4 verbunden.

In der Fig. 5a ist ein Detail des Röntgenbildes aus der Fig. 4 vergrößert dargestellt. Den im ersten Modulteil 2 gelegenen Tintenkammern 11 der ersten Kammergruppe 101 sind Düsen der ersten Düsengruppe 1.1 in demselben Modulteil 2 zugeordnet. Aus einem Ansaug­ raum 15 wird die Kammer 11 über einen der Kanäle 13 mit Tinte versorgt. Ein entsprechender Schnitt auf der Linie A-A durch die Zeichnung in Fig. 5a ist in der Fig. 5b dargestellt.

Den im zweiten Modulteil 4 gelegenen Kammern 12 der zweiten Kammergruppe 102 sind Düsen der zweiten Düsengruppe 1.2 im anderen Kammerteil 2 zugeordnet, wie aus dem in der Fig. 5c gezeigten Schnitt B-B ersichtlich ist. Aus dem im ersten Kammerteil 2 gelegenen Ansaugraum 15 gelangt Tinte über einen anderen der Kanäle 13 und über eine der im Mittelteil 3 gelegenen zweiten Öffnungen 14 in die Kammer 12 des zweiten Kammerteile 4. Von der Kammer 12 zur entsprechenden in dem ersten Kammerteil 2 gelegenen Düse der Düsengruppe 12 besteht eine Verbindung über jeweils eine dritte Öffnung 9 im Mittelteil 3.

Im Mittelstück 3 sind zweite Öffnungen 14 zur Versorgung der zweiten Düsengruppe 1.2 mit Tinte vorhanden. Gegenüber den Öffnungen 9 in dem jeweiligen Mittelstück sind Öffnungen 10 im jeweils ersten Tintenkammern tragenden Modulteil 2 und eine Verbindung des zweiten Tintenkammern tragenden Modulteils 3 zur Verbindung der Tintenkammern der jeweils zweiten Kammergruppe 102 mit den Düsenkanälen der zweiten Düsengruppe 1.2 im jeweils ersten Tintenkammern tragen­ den Modulteil 2 vorhanden. Aus jeweils einem gemein­ samen Ansaugraum 15 im jeweils ersten Tintenkammern tragenden Modulteil 2 erfolgt die Versorgung der Tintenkammern 11, 12 im jeweils ersten und jeweils zweiten Tintenkammern tragenden Modulteil 3. Die Tintenzuführung zum Ansaugraum 15 geschieht über eine Tintenzuführungsöffnung 16 in demjenigen Modulteil 2, welches ein Seitenteil des Moduls bildet, und über entsprechende Öffnungen 18 im jeweiligen Mittelstück und weiteren Öffnungen in den Tintenkammern tragenden Teilen 2, 4, 6.

Zum Austreiben von Tinte aus einer Kammer kann auf der Kammeroberfläche oder in der Kammer, ein - nur in den Fig. 5b und c gezeigtes - piezoelektrisches Element 31 angeordnet sein, das bei seiner Erregung einen Druck über die nachgiebige Kammerwand auf die Tintenflüssig­ keit in der Kammer ausübt, was zum Austritt eines Tintenstrahls aus der an die Kammer angeschlossene Düse führt. Ein solches piezoelektrisches Element 31 (PZT- Kristall) ist vorzugsweise auf der Kammeroberfläche angeordnet. So ist z. B. die Kammer 11, 12 von dem Element 31 durch eine dünne aus dem Material des Kammerteils 4 bestehenden Schicht 30 getrennt, welche so elastisch ist, daß die Biegeenergie des Elements 31 nur unwesentlich gedämpft wird.

Die Erfindung ist nicht auf die vorliegenden Aus­ führungsform beschränkt. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch machen.

Claims (17)

1. Modularer Tintenstrahldruckkopf, dessen Module mit Mitteln zum Zuführen und zum Austreiben von Tinte aus jeweils einer Düse zugeordneten Kammer ausgerüstet und in einem Modulträger befestigt sind, welcher eine Öffnung für die Vorderkanten aller Module und Befestigungselemente für jeden Modul aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß Distanzstücke (20) mit ihrer Basisfläche (34) auf einer Bezugsebene jedes Moduls (1) senkrecht stehend angeordnet sind und die Distanzstücke mindestens des einen Moduls mit denen eines weiteren Moduls in Anschlag gebracht sind.

2. Modularer Tintenstrahldruckkopf, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Distanzstücke einstückig (20) oder mehrteilig (19, 20) ausgebildet sind.

3. Modularer Tintenstrahldruckkopf, nach den Ansprü­ chen 1 bis 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Vorderkanten solcher Module (1) in die gemeinsame Öffnung eingesetzt sind, welche nach dem Edge-Shooter-Prinzip Düsen in einer Düsenlinie an der Vorderkante eines Tintenkammern tragenden Modulteils (2) und eine seitliche Bezugskante (21) aufweisen, wobei die Bezugskante (21) jedes Moduls (1) mit einer zugeordneten Anschlagkante (29), die jeweils auf einer Seite in der gemeinsamen Öffnung (37) einer Basisplatte (36) des Modulträgers (10) für jeden Modul (1) eingearbeitet ist, in Anschlag gebracht ist, so daß sich durch versetzte Anschlagkanten (29) für diese Module (1) ein definierter seitlicher Versatz c zwischen den Modulen (1) ergibt,
daß drei Distanzstücke (20) in der Nähe der Seitenkanten jedes Moduls (1) innerhalb von Öffnungen zu ihrer Aufnahme im Modul angeordnet sind und
daß die Bezugsebene von der einen innen liegenden Oberfläche eines Modulteils (2) oder (3) gebildet wird, wobei eine Düsenkanalebene (100) parallel mit einem definierten Abstand zur Oberfläche des Modulteils (2) oder (3) liegt.

4. Modularer Tintenstrahldruckkopf, nach den Ansprü­ chen 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Düsenkanalebene (100) einen geringen gegen Null gehenden Abstand zur innen liegenden Oberfläche des Modulteils (2) oder (3) besitzt, auf der die Basisfläche (34) der Distanzstücke (20) anliegt.

5. Modularer Tintenstrahldruckkopf, nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die drei Distanzstücke (20) auf der inneren Oberfläche eines Modulteils (2) oder (3) so anliegen, daß sie auf der Düsenkanalebene (100) mit ihrer den größeren Durchmesser aufweisenden Basisfläche (34) aufliegen und wobei ihre Befestigung durch Einbetten des Moduls in ein Kunstharz oder ähnliches nichtleitendes Material oder durch Löten der Distanzstücke an auf der äußeren Modulteiloberfläche befindliche Leiterbahnen erfolgt.

6. Modularer Tintenstrahldruckkopf, nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Distanzstücke (20) einstückig als Abstandszylinder mit einem konischen Ansatz ausgebildet sind, daß übereinander liegende Öffnungen in die Modulteile (2, 3 und 4) eingearbeitet sind, wobei die Öffnung in mindestens einem Modulteil (2) oder (3 und 4) größer ist, als die Öffnungen in den anderen Modulteilen (3 und 4) oder dem anderen Modulteil (4) eines Moduls (1) und daß das im Durchmesser kleinere Distanzteilstück in den den kleineren Durchmesser aufweisenden Öffnungen angeordnet ist.

7. Modularer Tintenstrahldruckkopf, nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Distanzstücke (19, 20) aus einem elektrisch leitenden Material bestehen und zur elektronischen Kontrolle auf richtigen Sitz der Module mit den Modulen und mit einer Überwachungsschaltung verbunden sind.

8. Modularer Tintenstrahldruckkopf, nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß Schenkel (38) an zwei gegen­ überliegenden ersten Seiten der Basisplatte (36) liegen und ein U-förmiger Modulträger (10) als Haltemittel für die Module (1) gebildet wird, daß Justiermittel (27, 28) an den SchenkeIn (38) so angeordnet sind, daß sie mit den Distanzstücken (20) in Wirkverbindung gebracht werden können, um einen konstanten Abstand a der Düsenlinien (100) von aufeinander folgenden Modulen einzuhalten, wobei die Distanzstücke (20) einseitig an dem Distanzstück (20) des benachbarten Moduls (1) oder an dem Justiermittel (27, 28) anliegen und daß Befestigungselemente (23, 24, 25, 26) für die Module (l) an den zwei gegenüberliegenden zweiten Seiten der Basisplatte (36) angeordnet sind.

9. Modularer Tintenstrahldruckkopf, nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß Distanzstücke (19, 20) über die aus einem elektrisch leitenden Material bestehenden Justiermittel (27, 28) zur elektronischen Kontrolle auf richtigen Sitz der Module mit den Modulen und mit der Überwachungsschaltung verbunden sind.

10. Modularer Tintenstrahldruckkopf, nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungselemente Federn (23, 25) und Schrauben (24, 26) sind, wobei die Federn (23, 25) mit den Schrauben an der Basisplatte (36) des U-f örmigen Modulträgers (10) lösbar befestigt sind und die Federn in die entsprechend vorgesehenen Nuten (32, 33) an den Seitenkanten der Module (1) eingreifen.

11. Modularer Tintenstrahldruckkopf, nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Distanzstücke aus je einer Kugel (19) und einem Abstandszylinder (20) bestehen.

12. Modularer Tintenstrahldruckkopf, nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß Nuten (32 und 33) in einer von der Vorderkante des Moduls (1) unterschiedlichen Entfernung angeordnet sind.

13. Modularer Tintenstrahldruckkopf, nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß entsprechend der Lage der Nuten (32 und 33) an den Seitenkanten der Module (1) und der beabsichtigten Kraftwirkung durch Befestigungselemente die ersten Befestigungselemente (23, 24) über ein erstes Feder­ distanzstück (41) und die zweiten Befestigungselemente (25, 26) über ein zweites Federdistanzstück (42) von der Basisplatte (36) beabstandet sind.

14. Modularer Tintenstrahldruckkopf, nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einhaltung des seitlichen Versatz es c solche Module mit einem hochgenauen Abstand d von der jeweils ersten Düse der Düsenlinie des Moduls zur Bezugskante (21) eingesetzt werden, die mit der Bezugskante (21) gleichzeitig geätzte Düsenkanäle enthält.

15. Modularer Tintenstrahldruckkopf, nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Justiermittel je Modul aus zwei Schrauben (27, 28) oder jeweils einer Schraube (28) und Anschlagsfläche (27) oder aus Schrauben (28) und/oder einem Federelement und einer Anschlagsfläche (27) bestehen.

16. Modularer Tintenstrahldruckkopf, nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Bezugsebene von der einen Oberfläche eines Modulteils (2) oder (4) gebildet wird und daß drei Distanzstücke (20) in der Nähe der Seitenkanten jedes Moduls (1) mit ihrer Basisfläche (34) auf der Oberfläche eines Modulteils (2) oder (4) senkrecht stehend befestigt sind.

17. Modularer Tintenstrahldruckkopf, nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Distanzstücke (20) den Abstand von vier aufeinander folgenden Modulen einstellen.