DE60219722T2

DE60219722T2 - Tintenstrahlladungsplatte mit integrierter flexibler Anschlussverbinderstruktur

Info

Publication number: DE60219722T2
Application number: DE60219722T
Authority: DE
Inventors: Surinder Beavercreek Bahl; James E. Jr. Dayton Harrison; Richard W. Bainbridge Sexton
Original assignee: Eastman Kodak Co
Current assignee: Eastman Kodak Co
Priority date: 2001-06-27
Filing date: 2002-06-26
Publication date: 2008-01-17
Anticipated expiration: 2022-06-27
Also published as: DE60219722D1; EP1275503A2; US20030001932A1; US6543885B2; EP1275503A3; EP1275503B1

Description

Die Erfindung betrifft kontinuierlich arbeitende Tintenstrahldrucker und insbesondere die Verbindungstechnik für Tintenstrahlladungsplatten für solche Drucker.
Beim kontinuierlichen Tintenstrahldruck wird unter Druck stehende Tinte einem Verteiler zugeführt, der die Tinte auf eine Vielzahl von Öffnungen verteilt, die typischerweise in einer linearen Gruppe (linearen Gruppen) angeordnet sind. Aus den Öffnungen wird die Tinte in Strahlen ausgestoßen, die sich infolge der Oberflächenspannung in der Tinte in Tröpfchenströme auflösen. Für den Tintenstrahldruck werden diese Tröpfchenströme wahlweise aufgeladen und einige Tröpfchen aus ihren normalen Flugbahnen umgelenkt. Die umgelenkten oder nicht umgelenkten Tröpfchen werden aufgefangen und in den Kreislauf zurückgeführt, während die anderen Tröpfchen auf eine zu bedruckende Fläche auftreffen können.
Für kontinuierlich arbeitende Tintenstrahldruckköpfe werden seit vielen Jahren Planare Ladungsplattenstrukturen verwendet. Bei vorhandenen Tintenstrahldrucksystemen besteht die Planare Ladungsbaugruppe aus drei Einheiten, nämlich flachen Ladungsplattenanschlüssen, die an ein flaches, starres, keramisches Material gebondet sind; Ladungstreibern und Schaltungen auf einer starren Leiterplatte; und einer flexiblen Schaltung zum Anschließen der Ladungsanschlüsse der Ladungsplatte an die Treiberplatte. Galvanogeformte Ladungsplattenabschnitte werden in US-A-4 560 991 und US-A-5 512 117 offenbart. An Ladungsplattenabschnitte, die aus durch Leiterbild-Galvanisieren auf ein wahlweise ätzbares Substrat aufgebrachten Nickelanschlüssen bestehen, werden Nickel-Herabführungen zu einem dielektrischen Substrat befestigt. Anschließend wird das Opferkupfer durch Ätzen entfernt, sodass nur die an das flache, starre Substrat gebondeten diskreten Nickelanschlüsse übrig bleiben. Die Anschlüsse auf der Ladungsplatte müssen dann für die Überbrückung zu einer getrennten Ladungstreiberelektronik eine Gegenfolienschaltung aufweisen.
Wünschenswert wäre eine Verbesserung des flachseitigen Ladungskonzepts, bei der das Folienkabel als integrierender Bestandteil des Ladungsplattenabschnitts hergestellt wird, sodass ein getrenntes Folienkabel und die notwendige Montage desselben entfallen können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verbesserung des flachseitigen Ladungskonzepts zu schaffen, bei der das Folienkabel als integrierender Bestandteil des Ladungsplattenabschnitts hergestellt werden kann. Bei dieser Anordnung entfällt die Notwendigkeit eines getrennten Folienkabels und die notwendige Montage desselben.
Die Erfindung schafft unter anderem ein Verfahren zum Herstellen einer Ladungselektrodenstruktur für einen flexiblen elektrischen Anschluss zwischen Ladungselektroden und einer Steuerelektronik. Zunächst wird eine Elektrodenstruktur durch Galvanoformen auf ein metallisches Opfersubstrat aufgebracht. Ein erster Abschnitt der Elektrodenstruktur bildet die Ladungselektroden und ein zweiter Abschnitt der Elektrodenstruktur die flexible elektrische Verbindung. Dann wird der zweite Abschnitt der Elektrodenstruktur auf einen biegbaren Trägerfilm laminiert, während der erste Abschnitt der Elektrodenstruktur auf ein starres, dielektrisches Substrat laminiert wird. Anschließend wird das metallische Opfersubstrat entfernt.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Es zeigen:
1 einen Querschnitt einer integrierten Ladungsplattenbaugruppe, bei der die flexible Kabelverbindung erfindungsgemäß Bestandteil der Ladungsplatte ist; und
2 galvanogeformte Voranschlüsse auf einem Opferladungsplattensubstrat.
Die Erfindung schlägt ein Verfahren zum Bilden einer integrierten Folien-/Ladungsplattenbaugruppe vor. 1 zeigt einen Querschnitt einer integrierten Ladungsplattenbaugruppe 10 mit einer flexiblen Kabelverbindung, die als Teil der Ladungsplatte auf einen Trägerfilm aus Polyimidfolie laminiert ist. Die in 1 dargestellte Baugruppe 10 weist das traditionelle starre Ladungsplattensubstrat 12, elektrische Anschlüsse 14 aus Nickel und eine dielektrische Schutzschicht 16 auf. Der neue integrierte flexible Abschnitt 18 umfasst die verlängerten und auf einen Trägerfilm 20 aus Polyimid laminierten Nickelanschlüsse 14. Statt des in 1 gezeigten erhabenen Endkontakts 22 auf den integrierten Endkontaktpunkten könnten auch ebene Kontaktflächen mit Einschüben für die Herstellung der Verbindung zu der Ladungstreiberplatte verwendet werden.
2 zeigt eine Baugruppe 24 mit galvanogeformten Voranschlüssen 26 aus Nickel auf dem Ladungsplattenopfersubstrat 28. Das Ladungsplattenopfersubstrat kann aus einem beliebigen geeigneten Material, wie zum Beispiel Kupfer oder Berylliumkupfer hergestellt werden. Die Endkontaktpunkte 30 werden durch Einkerben der als Bestandteil der Ladungsanschlüsse aus Nickel galvanogeformten Endkontaktpunkte aus Nickel ausgebildet und vor dem Laminieren mechanisch eingekerbt, wenn erhabene Endkontaktpunkte benötigt werden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird beim Laminieren zuerst ein handelsübliches Polyimid 20 mit einem thermoplastischen Kleber durch Heißpressen auf den Folienteil des Abschnitts 24 aufgebracht. Der Träger aus Polyimidfolie wird an der Seite des Abschnitts befestigt, der die galvanogeformte Elektrodenstruktur 26 aufweist. Anschließend wird der Teil des Abschnitts 24, der die Ladungsplatte bilden soll, unter Verwendung geeigneter Mittel, wie sie beispielsweise in US-A-5 512 117 beschrieben werden, mit Epoxidharz auf das Ladungsplattensubstrat 12 (z.B. Aluminiumoxid) geklebt. Wie bei US-A-5 512 117 , wird die galvanogeformte Seite des Abschnitts mit dem Substrat verklebt. Anschließend wird das Opfersubstrat 28 (z.B. Berylliumkupfer oder ein anderes geeignetes Material) durch Ätzen entfernt und die dielektrische Schutzschicht 16 auf die Baugruppe aufgebracht. Vorgestanzte oder fotolithografisch hergestellte Öffnungen legen ausschließlich die Endkontakte frei.
Die erfindungsgemäße Folien-Ladungsplattenbaugruppe hat den Vorteil, dass sie sich wirtschaftlicher montieren lässt als Konfigurationen nach dem Stand der Technik. Die erfindungs gemäße Struktur ist auch zuverlässiger, weil ein Bauteil (nämlich das diskrete Folienkabel) und eine Hälfte der Verbindungspunkte entfallen.
Die konkrete Gestaltung und Realisierung des Konzepts erfordert eine Verlängerung der herkömmlichen Ladungsanschlüsse um einen Betrag, welcher der Länge der für den Zusammenbau der laminierten Ladungsplatte mit der Ladungstreiberplatte üblicherweise verwendeten herkömmlichen flexiblen Verbindung entspricht. Zu diesem Zweck wird das gewünschte Muster fotografisch auf dem Opfersubstrat aus Kupfer abgebildet. Das Muster weist an einem Ende die Ladungsanschlüsse auf, die zum Laden von Tintentröpfchen rechtwinklig umgebogen werden müssen, und am anderen Ende Endkontaktpunkte für den direkten Anschluss an die Ladungstreiberplatte. Das Kupfersubstrat wird in der üblichen Weise einer Leiterbild-Galvanisierung mit Nickel unterzogen. Danach können die Endkontaktpunkte der Nickelanschlüsse mit einem spitzen Stanzwerkzeug mechanisch gestanzt werden, um eine für die Herstellung eines direkten Druckkontakts zu den metallischen Gegenpunkten der Ladungstreiberplatte geeignete erhabene konische Struktur zu bilden. Bei dem alten Prozess wurden diese erhabenen Endkontakte an beiden Enden eines flexiblen Kabels angebracht und der Druckkontakt anschließend auf der Ladungsplattenseite und der Ladungstreiberplattenseite hergestellt. Dafür waren zweimal so viele Verbindungen wie für die neue integrierte Baugruppe erforderlich.
Nach dem galvanischen Aufbringen der integrierten Elektrodenstruktur auf das Opfersubstrat aus Kupfer wird der Teil der Länge, der die Ladungsanschlüsse bildet, an das Ladungsplattensubstrat 12 und der Teil, der das flexible Kabelende bildet, an den Trägerfilm 18 aus Polyimidfolie gebondet. Anschließend wird das Opfersubstrat aus Kupfer in einem selektiven Ätzmittel, das die Nickelanschlüsse nicht angreift, wohl aber das Kupfersubstrat entfernt, sodass elektrisch isolierte Nickelanschlüsse übrig bleiben, aufgelöst. Abschließend wird eine dielektrische Schutzschicht 16 aufgebracht, um die zu den Endkontakten 22 führenden Ladungsanschlüsse zu isolieren. Die erhabenen Endkontakte sind ein integrierender Bestandteil der Nickelanschlüsse und ragen durch die dielektrische Schicht, sodass sie zu den metallischen Kontaktpunkten der Ladungstreiberplatte einen elektrischen Kontakt herstellen können.
Die Erfindung wurde hier anhand bestimmter bevorzugter Ausführungsformen ausführlich beschrieben, lässt jedoch Modifikationen und Variationen zu, ohne den Rahmen des beanspruchten Schutzumfangs der Erfindung zu verlassen.

Claims

Verfahren zum Herstellen einer Ladungselektrodenstruktur (10) für einen flexiblen elektrischen Anschluss zwischen Ladungselektroden und einer Steuerelektronik, mit den Schritten: Galvanoformen einer Elektrodenstruktur (14, 26) auf einem metallischen Opfersubstrat (28); Verwenden eines ersten Abschnitts der Elektrodenstruktur zum Ausbilden der Ladungselektroden und eines zweiten Abschnitts der Elektrodenstruktur zum Ausbilden des flexiblen elektrischen Anschlusses; Laminieren des zweiten Abschnitts der Elektrodenstruktur auf einen biegbaren Trägerfilm (20); Laminieren des ersten Abschnitts der Elektrodenstruktur auf ein starres, dielektrisches Substrat (12); und Entfernen des metallischen Opfersubstrats (28).
Verfahren zum Herstellen einer Ladungselektrodenstruktur nach Anspruch 1, worin das metallische Opfersubstrat (28) aus einer Kupferlegierung besteht.
Verfahren zum Herstellen einer Ladungselektrodenstruktur nach Anspruch 1, worin das starre, dielektrische Substrat (12) aus einem keramischen Material besteht.
Verfahren zum Herstellen einer Ladungselektrodenstruktur nach Anspruch 1, worin der biegbare Trägerfilm (20) aus einem Polyimid besteht.
Verfahren zum Herstellen einer Ladungselektrodenstruktur nach Anspruch 1, mit dem Schritt des Laminierens einer dielektrischen Schutzschicht (16) auf die eine Seite der galvanogeformten Elektrodenstruktur, von der das metallische Opfersubstrat (28) entfernt wurde.
Ladungselektrodenstruktur (10) für den flexiblen elektrischen Anschluss zwischen Ladungselektroden und einer Steuerelektronik, mit: einer Elektrodenstruktur (14, 26) mit einem Ladungselektrodenabschnitt, der die Ladungselektroden bildet, und mit einem flexiblen elektrischen Anschlussabschnitt, der den flexiblen elektrischen Anschluss darstellt; einem biegbaren Trägerfilm (20), auf dem der flexible elektrische Anschlussabschnitt laminiert ist; einem starren, dielektrischen Substrat (12), auf dem der Ladungselektrodenabschnitt laminiert ist; wobei die Elektrodenstruktur (14, 26) gebildet wird durch Galvanoformen auf einem metallischen Opfersubstrat (28) und durch Entfernen des metallischen Opfersubstrats (28) im Anschluss an das Laminieren auf den biegbaren Trägerfilm (20) und das starre dielektrische Substrat (12).
Ladungselektrodenstruktur nach Anspruch 6, mit einer dielektrischen Schutzschicht (16), die auf die eine Seite der Elektrodenstruktur (14, 26) laminiert ist, von der das metallische Opfersubstrat (28) entfernt wurde.
Ladungselektrodenstruktur nach Anspruch 6, mit erhabenen Endkontaktpunkten (22), auf denen die Elektronik leitend aufliegt.
Ladungselektrodenstruktur nach Anspruch 8, worin die erhabenen Endkontaktpunkte (22) solche aus Nickel aufweisen, die vor dem Laminieren des flexiblen elektrischen Anschlussabschnitts der Elektrodenstruktur auf den biegbaren Trägerfilm (20) eingekerbt worden sind.
Ladungselektrodenstruktur nach Anspruch 6, worin die Elektrodenstruktur (14, 26) auf mehr als eine Seite des dielektrischen Substrats (12) laminiert ist.