DE69402738T2 - Verbindungsanordnung hoher Dichte für Tintenstrahldruckkopf - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Tintenstrahldruckkopfvorrichtungen und insbesondere betrifft sie eine Vorrichtung zum operativen Verbinden eines Tintenstrahldruckkopfs mit einer zur Steuerung und zur piezoelektrischen Ansteuerung des Druckkopfs verwendeten elektrischen Leistungsversorgungsquelle.
• Ein piezoelektrisch betätigter Tintenstrahldruckkopf ist eine relativ kleine Vorrichtung, die dazu verwendet wird, selektiv winzige Tintentröpfchen auf ein Blatt Papier auszustoßen, das unter operativer Kopplung durch einen Drucker bewegt wird, in welchem der Druckkopf eingebaut ist, um dabei aus den ausgestoßenen Tintentröpfchen bestimmte Texte und/oder Graphiken auf dem Blatt zu bilden. In einer repräsentativen Anordnung weist ein Tintenstrahldruckkopf ein Feld von parallelen, horizontal beabstandeten, internen Tintenaufnahmekanälen auf. Diese internen Kanäle sind an ihren vorderen Enden durch ein Plattenteil abgedeckt, durch das eine Reihe von beabstandeten kleinen Tintenausstoßmündungen gebildet ist. Jeder Kanal öffnet sich nach außen durch eine andere der beabstandeten Mündungen.
• Eine Reihe von beabstandeten internen piezoelektrischen Wandteilen des Druckkopfkörpers trennt und begrenzt die Kanäle lateral entlang ihrer Länge. Zum Ausstoß eines Tintentröpfchens durch eine ausgewählte Auslaßmündung, werden die Druckkopfseitenwandteile, die lateral den der ausgewählten Mündung zugeordneten Kanal begrenzen, piezoelektrisch in den Kanal hinein ausgelenkt und kehren dann zu ihren normalen nicht ausgelenkten Positionen zurück. Die erzwungene Auslenkung nach innen der gegenüberliegenden Kanalwandteile erhöht den Druck der Tinte innerhalb des Kanals ausreichend zum Ausstoß einer kleinen Tintenmenge in Tropfenform nach außen durch die Auslaßmündung.
• Die zur Erzeugung und Steuerung der erforderlichen Druckkopfkanalseitenwandauslenkungen benötigten elektrischen Signale werden typischerweise durch eine geeignete elektronische Ansteuerung erzeugt. Aufgrund der sehr großen Anzahl von sehr eng beabstandeten Tintenkanälen, die sogar in einem kleinen Tintenstrahldruckkopfaufbau vorhanden sind, ist die sich ergebende Anzahl dieser elektrischen Signale ziemlich hoch, während das an jedem Tintenkanal zur Herstellung der notwendigen Druckkopf/Ansteuerungsverbindung verfügbare physikalische Gebiet ziemlich klein ist. Dementsprechend stellte die Verbindung des Druckkopfs zu seiner zugeordneten elektronischen Ansteuerung typischerweise eine beträchtliche Herausforderung im Entwurf der Verbindungsstruktur dar.
• Ein Versuch zur Lösung dieses Verbindungsproblems bestand darin, die elektronische Ansteuerung direkt auf dem Druckkopfkörper mit den begleitenden Schaltungen anzubringen, um die Notwendigkeit für eine große Anzahl von Verbindungen von dem Druckkopfaufbau zu dem gesamten Tintenstrahldrucksystem zu eliminieren. Ein derartiger Tintenstrahldruckkopf ist z.B. in der US-A-4,887,100 gezeigt. Dieser Versuch führt jedoch unerwünschterweise zu einer sehr beträchtlichen Erhöhung in den Gesamtkosten des Druckkopfaufbaus, bei dem es sich in vielen Fällen um eine Wegwerfeinheit handelt.
• Ein weiterer Versuch zur Lösung dieses Verbindungsproblems bestand darin, die elektronische Ansteuerung entfernt von dem Druckkopfanzubringen und die erforderlichen elektrischen Verbindungen von den Druckkopfkanalseitenwänden zu der entfernt angeordneten Ansteuerung vorzusehen. Ein bisher vorgeschlagenes Verfahren zum Vorsehen dieser Verbindungsstruktur zwischen dem Druckkopf und der Ansteuerung bestand darin, ein Feld hoher Dichte von parallelen, elektrisch leitfähigen Oberflächenleitungen auf dem Druckkopfkörper zu bilden und eine speziell entworfene, flexible, bandförmige Verbindung zu verwenden, um die Verbindung zwischen diesen Leitungen hoher Dichte und einem parallelen Feld wesentlich geringerer Dichte auf einer der Ansteuerung zugeordneten gedruckten Leiterplatte herzustellen.
• Bei diesem Verfahren ist auf der flexiblen Verbindung eine Reihe mit hoher Dichte von elektrisch leitfähigen Oberflächenleitungen ausgebildet, die mit den Leitungen auf dem Druckkopfkörper ausrichtbar sind, sowie eine Reihe geringer Dichte von elektrisch leitfähigen Oberflächenleitungen, die mit den entsprechenden Leitungen auf der Ansteuerungsleiterplatte ausrichtbar sind, sowie ein Leitungsauffächerungsabschnitt, der die Verbindungsleitungen hoher und niedriger Dichte verbindet. Bei der tatsächlichen Herstellung der Verbindung zwischen dem Druckkopf und der Ansteuerung werden die Leitungsabschnitte mit hoher und niedriger Dichte auf der flexiblen Verbindung jeweils mit dem Leitungsabschnitt hoher Dichte auf dem Druckkopfkörper und dem Leitungsabschnitt geringer Dichte auf der Ansteuerungsleiterplatte verlötet (unter Verwendung eines Druck/Wärme-Rückflußverfahrens).
• Trotz dieses ziemlich zielstrebigen Verfahrens zum elektrischen Verbinden des Druckkopfs mit einer zugeordneten elektronischen Ansteuerung erhöht die Verwendung der flexiblen bandförmigen Verbindung dieser Art in großem Maße die Kosten, die für das gesamte System aus Druckkopf und Ansteuerung entstehen. Aufgrund der beträchtlichen Änderung in dem periodischen Abstand, die in der flexiblen Verbindung notwendig ist (eine typische Änderung ist der Übergang von einem periodischen Abstand von ungefähr 3 mil zu einem periodischen Abstand von ungefähr 50 mil), können die Kosten einer speziell entworfenen flexiblen Verbindung die Kosten des Druckkopfaufbaus, mit dem diese verwendet wird, wesentlich übersteigen.
• Im Hinblick auf das Vorhergehende kann man klar erkennen, daß es wünschenswert wäre, eine verbesserte Verbindungsvorrichtung mit hoher Dichte zum elekrischen Verbinden eines Tintenstrahldruckkopfs mit einer zugeordneten separaten elektronischen Ansteuerung zu schaffen. Es ist dementsprechend eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine derartige Verbindungsvorrichtung hoher Dichte zu schaffen.
• Erfindungsgemäß wird in einer bevorzugten Ausführungsform eine verbesserte Tintenstrahldruckkopfvorrichtung geschaffen zur entfernbaren Verbindung mit einer elektronischen Ansteuerung in einem Tintenstrahldrucker. Die Vorrichtung enthält einen piezoelektrisch ansteuerbaren Tintenstrahldruckkopf mit einem Körper mit einem vorderen Endabschnitt, der eine Reihe von beabstandeten Tintenauslaßinündungen aufweist, die sich dadurch hindurch nach hinten erstrecken. Eine beabstandete parallele Reihe von internen Seitenwandteilen erstreckt sich nach hinten durch den Druckkopfkörper von seinem vorderen Endabschnitt und ist lateral durch eine beabstandete Reihe von internen Tintenaufnahmekanälen begrenzt, die mit den Seitenwandabschnitten fingerartig ineinandergreifend angeordnet sind und sich nach außen durch die Auslaßmündungen öffnen.
• Jedes einander gegenüberliegende Paar von Seitenwandabschnitten ist gegeneinander auslenkbar, um den Kanal, den sie lateral begrenzen, zu verengen, um dadurch eine in einem solchen Kanal aufgenommene Tinte nach außen durch seine zugeordnete Tintenauslaßmündung zu stoßen. Ein hinterer Endabschnitt des Druckkopfkörpers erstreckt sich nach hinten über die Kanäle hinaus und weist einen Seitenflächenteil auf.
• In diesem Seitenflächenteil ist ein Feld relativ hoher Dichte von gegenseitig beabstandeten elektrisch leitfähigen Gebieten ausgebildet, die operativ mit den internen Seitenwandabschnitten verbunden sind und durch die piezoelektrische Ansteuerungssignale an die Seitenwandabschnitte übertragbar sind, um sie beim Betrieb auszulenken.
• Gemäß einem Schlüsselaspekt der vorliegenden Erfindung können diese elektrisch leitfähigen Gebiete, vorzugsweise eine beabstandete, parallele Reihe von linearen Leitungen, funktionell mit einer getrennten elektronischen Ansteuerung innerhalb des Druckers mittels einer mehrlagigen gedruckten Leiterplatte gekoppelt sein, die an dem Druckkopfkörper fest angebracht ist.
• Die mehrlagige gedruckte Leiterplatte weist eine erste äußere Seitenfläche auf, die gegen den Körperseitenflächenteil positioniert ist, sowie ein zweites Feld relativ hoher Dichte von gegenseitig beabstandeten elektrisch leitfähigen Gebieten, die auf der ersten Seitenfläche ausgebildet sind und sich in Ausrichtung mit und fixiert und leitfähig an dem ersten Feld von elektrisch leitfähigen Gebieten befinden; ein drittes Feld mit relativ geringer Dichte von gegenseitig beabstandeten elektrisch leitfähigen Gebieten, vorzugsweise elektrisch leitfähigen Oberflächenflecken, die auf einer zweiten äußeren Seitenfläche der gedruckten Leiterplatte ausgebildet sind; und eine Reihe von gegenseitig beabstandeten, elektrisch leitfähigen Querverbindungsschaltungspfaden, die innerhalb des Innenbereichs der gedruckten Leiterplatte ausgebildet sind und funktionell das zweite und dritte Feld von elektrisch leitfähigen Gebieten verbinden.
• Das dritte Feld von elektrisch leitfähigen Gebieten kann lääsbar mit ähnlich beabstandeten elektrisch leitfähigen Verbindungsgebieten auf der elektronischen Ansteuerung in Kontakt gebracht werden, um dadurch die internen Seitenwandabschnitte des Druckkopfkörpers elektrisch mit der elektronischen Ansteuerung zu verbinden. Die mehrlagige gedruckte Leiterplatte übernimmt somit die Funktion als eine kompakte Verbindungsvorrichtung mit einem Übergang von hoher Dichte zu niedriger Dichte, die durch den Druckkopfkörper getragen wird, zum Koppeln der elektronischen Ansteuerung an den Druckkopf.
• Der Druckkopfkörper wird vorzugsweise innerhalb einer Oberflächenvertiefung an der Oberseite eines Befestigungsplattenteils gehaltert, wobei der zuvor erwähnte Oberflächenteil des Druckkopfkörpers, auf dem das erste Feld aus elektrisch leitfähigen Gebieten ausgebildet ist, im wesentlichen abschließend mit der ersten äußeren Seitenfläche der mehrlagigen gedruckten Leiterplatte ist, und wobei sich die gedruckte Leiterplatte entlang einer solchen ersten äußeren Seitenfläche des Befestigungsplattenteils erstreckt.
• Fig. 1 ist eine vereinfachte, etwas schematische perspektivische Ansicht eines Tintenstrahldruckkopfaufbaus und einer zugeordneten Verbindungsvorrichtung hoher Dichte mit einer entfernten Ansteuerung, die die Prinzipien der vorliegenden Erfindung verkörpert;
• Fig. 2 ist eine perspektivische Explosionsansicht des Druckkopf 5 und der Verbindungsvorrichtung;
• Fig. 3 ist eine vergrößterte Teilquerschnittsansicht durch den Druckkopf, die entlang der Linie 3-3 der Fig. 1 genommen ist;
• Fig. 4 ist eine Unterseitengrundrißansicht des mehrlagigen gedruckten Leiterplattenteils der Verbindungsvorrichtung;
• Fig. 5 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines Eckteils der mehrlagigen Leiterplatte, die in hochgradig schematischer Form repräsentative interne Querverbindungswegführungäzwischen den Seitenflächen des Verbindungsteils hoher Dichte und niedriger Dichte zeigt; und
• Fig. 6 ist eine hochgradig schematische Seitenaufrißansicht des Druckkopfs, die die Art und Weise veranschaulicht, wie er funktionell mit einer entfernt angebrachten elektronischen Ansteuerung verbindbar ist.
• In den Fig. 1 und 2 ist ein speziell entworfener Tintenstrahldruckkopfaufbau 10 perspektivisch dargestellt, der die Prinzipien der vorliegenden Erfindung verkörpert und einen Druckkopf 12, ein Befestigungsplattenteil 14 und eine mehrlagige gedruckte Leiterplatte 16 enthält, die zur elektrischen Verbindung des Druckkopfes 12 mit einer elektronischen Ansteuerung (schematisch in der Fig. 6 dargestellt) auf nachfolgend beschriebene Weise verwendet wird.
• Ein linker oder vorderer Endabschnitt des Druckkopfs 12 ist durch eine rechteckige Mündungsplatte 20 bestimmt, die vorzugswiese aus einem nicht piezoelektrischen keramischen Material ausgebildet ist. Durch die Platte nach hinten erstreckt sich eine horizontal beabstandete Reihe von kleinen Tintenauslaßmündungen 22. Wie dargestellt sind die Mündungen 22 in horizontal aufeinanderfolgenden, vertikal geneigten Sätzen gruppiert.
• An der Rückseite der Mündungsplatte 20 sind drei aneinander befestigte, rechteckig ausgebildete Druckkopfkörperabschnitte befestigt, die sich davon nach hinten erstrecken, nämlich ein oberer Abschnitt 24, ein unterer Abschnitt 26 und ein in vertikaler Richtung dazwischenliegender Abschnitt 28, der zwischen den oberen und unteren Abschnitten in Sandwichart vorliegt. Wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist, sind die oberen und unteren Körperabschnitte 24, 26 wesentlich dicker als der dazwischenliegende Körperabschnitt 28, wobei die Breiten der drei Körperabschnitte identisch sind und die Abschnitte 24, 28 hinten im wesentlichen in der gleichen vertikalen Ebene enden, und der untere Körperabschnitt sich nach hinten über die hinteren Enden der Abschnitte 24, 28 hinaus erstreckt und einen freiliegenden Oberflächenteil 30 auf seiner Oberseite und ein hinteres Ende 32 aufweist.
• Die oberen und unteren Körperabschnitte 24, 26 sind vorzugsweise aus einem keine Schlagrichtung aufweisenden keramischen Material ausgebildet, obwohl Abschnitt 26 aus einem eine Schlagrichtung aufweisenden Material ausgebildet sein könnte, falls dies erwünscht wäre. Der in vertikaler Richtung dazwischenliegende Körperabschnitt 28 ist aus einem piezoelektrisch aktiven Keramikmaterial ausgebildet, das auf geeignete Weise in einer horizontalen Richtung eine Schlagrichtung aufweist. Wie in Querschnittsart in der Fig. 3 veranschaulicht ist, wird vor dem ausgerichteten Aneinanderbefestigen der drei Druckkopfkörperabschnitte eine Reihe von vertikalen Vertiefungen vorbestimmter Breite und Tiefe geeignet in den Abschnitten auf solche Weise ausgebildet, daß in dem zusammengefügten Druckkopf die Vertiefungen horizontal ausgerichtet sind, um innerhalb des Druckkopfkörpers eine Reihe von horizontal beabstandeten parallelen internen Kanälen 34 zu bilden.
• Die horizontal beabstandeten Kanäle 34 erstrecken sich in Längsrichtung von der Mündungsplatte 20 nach hinten, wobei das vordere Ende eines jeden Kanals sich nach außen durch eine der Tintenauslaßmündungen 22 öffnet. Jeder der Kanäle 34 ist lateral entlang seiner Vorderseiten-zu-Rückseiten-Länge durch ein gegenüberliegendes Paar aus einer Reihe von internen Seitenwandbetätigungsabschnitten 36 begrenzt. Wie dargestellt ist, ist jeder Seitenwandbetätigungsabschnitt 36 durch vertikal übereinandergeschichtete Teile der Druckkopfkörperabschnitte 24, 26, 28 definiert. An ihren hinteren Enden stehen die Kanäle 34 mit einer Tintenzuführungskammer (nicht gezeigt) in Verbindung, die innerhalb des Innenbereichs des Druckkopfkörpers ausgebildet ist. Die Zuführungskammer steht mit einem geeigneten externen Tintenversorgungsgefäß 38 (vgl. Fig. 1) über einen flexiblen Tintenzuleitungsschlauch 40 in Verbindung und empfängt davon einen Tintenvorrat.
• Das Befestigungsplattenteil 14 ist vorzugsweise aus einem Metallmaterial wie Aluminium gebildet und weist ein vorderes Ende 40, ein hinteres Ende 42, eine Oberseite 44 und eine Unterseite 46 auf. Eine längliche, im Querschnitt rechteckige Vertiefung 48 ist in der Oberseite 44 des Befestigungsplattenteils 14 ausgebildet und erstreckt sich in Längsrichtung von seinem vorderen Ende 40 nach hinten, wobei die Vertiefung 48 eine hintere Endfläche 50 aufweist, die von dem hinteren Ende 42 des Befestigungsplattenteils nach vorne hin im Abstand ist. Die Vorderseiten-zu-Rückseiten-Länge der Vertiefung 48 ist etwas kürzer als die entsprechende Länge des unteren Druckkopfkörperabschnitts 26. Die horizontale Breite der Vertiefung 48 ist gerade geringfügig größer als die entsprechende Breite des Körperabschnitts 26, und die vertikale Höhe der Vertiefung 48 ist im wesentlichen zu der des Druckkopfkörperabschnitts 26 identisch.
• Wie in den Fig. 1 und 6 gezeigt ist, ist der untere Druckkopfkörperabschnitt 26 nach unten zu innerhalb der Vertiefung 48 aufgenommen und geeignet darin befestigt, wobei das hintere Ende 32 des Körperabschnitts 26 an der hinteren Endfläche 50 der Vertiefung 48 anstößt. Dementsprechend ist die Mündungsplatte 20 nach vorne von dem vorderen Ende 40 des Befestigungsplattenteils 14 beabstandet, und die Oberfläche 30 auf der oberen Seite (Fig. 2) des unteren Druckkopfkörperabschnitts 26 schließt im wesentlichen mit der freiliegenden Oberfläche 44 auf der oberen Seite des Befestigungsplattenteils 14 ab.
• Es wird nun auf die Fig. 2 und 3 Bezug genommen. Beim Betrieb wird der Ausstoß von Tintentröpfchen aus einem beliebigen ausgewählten internen Druckkopfkörperkanal 34 über seine zugeordnete Mündung 22 durch Auferlegen von elektrischen Ansteuerungsspannungen an die gegenüberliegenden Seitenwandbetätigungsabschnitte 36, die einen solchen Kanal begrenzen (vgl. Fig. 3), bewirkt. Auf die nachfolgend beschriebene, eindeutige Weise werden diese Ansteuerungsspannungen (von der zuvor erwähnten elektronischen Ansteuerung 18, die in der Fig. 6 strichliert schematisch gezeigt ist) an die Seitenwandbetätigungsabschnitte 36 über eine Reihe von gegenseitig beabstandeten, parallelen elektrisch leitfähigen Oberflächenspuren oder Leitungen 52 (vgl. Fig. 2) übertragen, die auf dem freiliegenden Oberflächenteil 30 auf der Oberfläche des unteren Druckkopfkörperabschnitts 26 ausgebildet sind.
• Die parallelen Oberflächenleitungen 52 erstrecken sich in Längsrichtung in einer Richtung von der Vorderseite zur Rückseite entlang der freiliegenden Oberfläche 30 auf der Oberseite des unteren Druckkopfkörperabschnitts 26, wobei die voneinander beabstandeten vorderen Enden der Leitungen 52 mit ähnlich beabstandeten Segmenten des piezoelektrisch aktiven Druckkopfkörperabschnitts 28, die die in vertikaler Richtung dazwischenliegenden Teile der Seitenwandbetätigungsabschnitte 36 bilden, in elektrischem Kontakt stehen.
• Zum Ausstoß eines Tintentröpfchens aus einem ausgewählten Kanal 34 werden Spannungen entgegengesetzter Polarität von der elektronischen Ansteuerung 18 an die gegenüberliegenden Seitenwandbetätigungsabschnitte 36, die den Kanal lateral begrenzen, durch das geeignete Paar von Oberflächenleitungen 52 übertragen. Dies bewirkt, daß das gegenüberliegende Paar von Seitenwandbetätigungsabschnitten 36 sich lateral voneinander weg auslenkt. Die Spannungen werden dann umgekehrt, was bewirkt, daß sich die Seitenwandbetätigungsabschnitte zueinander hin auslenken, wodurch Tinte in Tröpfchenform durch die ausgewählte Mündung 22 nach außen ausgestoßen wird. Schließlich wird ein Massepotential auf die Seitenwandbetätigungsabschnitte angelegt, um zu bewirken, daß sie in ihre (unausgelenkten) Ruhepositionen zurückkehren.
• Aufgrund der sehr kleinen horizontalen Breite der Kanäle 34 und der Seitenwandbetätigungsabschnitte 36, durch die diese gegenseitig voneinander getrennt sind, ist die Beabstandung zwischen den parallelen Oberflächenleitungen 52 ebenfalls ziemlich klein, typischerweise in der Größenordnung von ungefähr 3 mils. Die Verbindungszwischenfläche, die auf dem Druckkopf 12 durch die Oberflächenleitungen 52 ausgebildet ist, weist somit eine hohe Dichte oder Periode auf.
• Die Verbindungszwischenschicht auf der getrennten elektronischen Ansteuerung 18 (vgl. Fig. 6) weist eine beträchtlich geringere Dichte (typischerweise in der Größenordnung von ungefähr 50 mils) auf und ist durch eine beabstandete Reihe von elektrisch leitfähigen Oberflächenflecken 54a bestimmt, die auf der Unterseite einer gedruckten Leiterplatte 56 ausgebildet sind, die ein Verbindungsteil der elektronischen Ansteuerung 18 bildet.
• Gemäß einem Schlüsselaspekt der vorliegenden Erfindung wird die betriebsmäßige Verbindung zwischen den Oberflächenleitungen 52 hoher Dichte (vgl. Fig. 2) auf dem Druckkopf 12 und den Flecken 54 mit viel geringerer Dichte auf der Ansteuerungsleiterplatte 56 (Fig. 6) lösbar unter Verwendung der gedruckten Leiterplatte 16 (Fig. 1 und 6), die durch den Druckkopf 12 gehaltert wird, bewirkt.
• Bezug nehmend nun auf die Fig. 1, 2, 4 und 5 besitzt die gedruckte Leiterplatte 16 eine längliche rechteckige Formgebung, eine Vorderseiten-zu-Rückseiten-Länge, die wesentlich länger ist als die des freiliegenden Oberflächenteils 30 auf der Oberseite des Druckkopfkörperabschnitts 26, eine Breite, die im wesentlichen identisch ist zu der des Oberflächenteils 30, ein vorderes Ende 58 und ein hinteres Ende 60. Die gedruckte Leiterplatte 16 weist einen mehrlagigen Aufbau auf und ist zum Zwecke der Darstellung und Erläuterung gezeigt mit typischerweise drei Schichten 16a, 16b und 16c von oben nach unten, obwohl sie eine sehr viel größere Anzahl derartiger Schichten aufweisen könnte.
• Auf der Unterseite der unteren Schicht 16c (vgl. Fig. 4) ist eine Reihe von beabstandeten, parallelen elektrisch leitfähigen Oberflächenleitungen 52a ausgebildet, die sich in Längsrichtung parallel zur Länge der Leiterplatte erstrecken und die gleichen Breiten, Längen und Periodenabstände wie die Oberflächenleitungen 52 (vgl. Fig. 2) auf dem freiliegenden Oberflächenteil 30 auf der Oberseite des Druckkopfkörpers aufweisen. Wie am besten in der Fig. 4 veranschaulicht wird, beginnt jede Leitung 52a angrenzend an das vordere Ende 58 der Leiterplatte und endet in einer wesentlichen Entfernung nach vorne von dem hinteren Ende 60 der Leiterplatte 16. Wie später beschrieben wird, können dementsprechend die Sätze von Leitungen 52, 52a in genaue Ausrichtung zueinander durch Plazieren eines vorderen Unterseitenteils der Leiterplatte 16 auf dem freiliegenden Oberflächenteil 30 auf der Oberseite des Druckkopfkörperabschnitts 26 und in lateraler Ausrichtung damit mit dem vorderen Ende 58 der Leiterplatte 16, die gegen das hintere Ende des Druckkopfkörpers 24 positioniert ist, gebracht werden.
• Die Oberseite der oberen Schicht 16a der Leiterplatte weist eine darauf ausgebildete beabstandete Reihe von elektrisch leitfähigen Oberflächenflecken 54a auf, die eine periodische Beabstandung (typischerweise ungefähr 50 mil) haben, die wesentlich größer ist als die periodische Beabstandung der linearen Oberflächenleitungen 52, 52a. Die Oberflächenflecken 54a sind auf der Schicht 16a der Leiterplatte auf solche Weise orientiert, daß sie in genaue Ausrichtung mit den Oberflächenflecken 54 auf der Leiterplatte 56 der elektronischen Ansteuerung bringbar sind. Im Unterschied zu den Oberflächenleitungen 52a, die sich nur entlang eines vorderen Unterseitenteils der Leiterplatte 16 erstrecken, sind die Oberflächenflecken 54a in einer beabstandeten Orientierung positioniert, die sich im wesentlichen über das gesamte Oberflächengebiet auf der Oberseite der Leiterplatte 16 erstreckt.
• Wie am besten in der Fig. 5 veranschaulicht wird, sind die Oberflächenflecken 54a auf der Oberseite der Leiterplatte 16 betriebsmäßig mit den linearen Oberflächenleitungen 52a auf der Unterseite der Leiterplatte 16 mittels einer Reihe von elektrischen Querverbindungsschaltungspfaden 62 innerhalb des Innenbereichs der Leiterplatte 16 verbunden. Die Schaltungspfade 62 haben typischerweise horizontale Bereiche 62a, die sich entlang der oberseitigen Oberflächen der Schichten 16a, 16b und 16c der Leiterplatte erstrecken, und vertikale "via" oder Durchtrittsbereiche 62b, die sich senkrecht durch derartige Schichten erstrecken.
• Dementsprechend bilden die Querverbindungspfade 62 Mittel zum Übergang von dem Verbindungsgebiet auf der Unterseite mit hoher Dichte, das durch die linearen Leitungen 52a bestimmt ist, zu dem Verbindungsgebiet auf der Oberseite geringer Dichte, das durch die Oberflächenflecken 54a bestimmt ist, wobei diese Aufweitung von hohen zu niedrigen Verbindungsgebietdichten in Längsrichtung entlang der gedruckten Leiterplatte 16 stattfindet.
• Bei der Herstellung des Druckkopfaufbaus 10 wird der Druckkopfkörperabschnitt 26 in die Vertiefung 48 der Befestigungsplatte gelegt und an dem Befestigungsplattenteil wie vorher beschrieben befestigt. Die Leiterplatte 16 wird dann auf die Oberfläche 30 des Druckkopfkörpers gelegt und die Oberseite 44 des Befestigungsplattenteils 14 ist wie in der Fig. 1 gezeigt mit den zugewandten linearen Oberflächenleitungen 52, 52a in genau ausgerichtetern Kontakt zueinander. Die sich berührenden Sätze von Oberflächenleitungen 52, 52a werden miteinander verlötet, vorzugsweise unter Verwendung eines Druck/Hitze-Rückflußverfahrens, wodurch die Oberflächenleitungen 52 mit den Oberflächenflecken 54a auf der Oberseite elektrisch verbunden werden. Alternativ dazu könnte ein elektrisch leitfähiges Haftmaterial dazu verwendet werden, die Leitungssätze 52, 52a miteinander elektrisch zu verbinden.
• Der Druckkopfaufbau 10 kann dann betriebsmäßig und lösbar mit der separaten elektronischen Ansteuerung 18 (vgl. Fig. 6) einfach durch geeignetes lösbares Inkontaktbringen der Oberflächenflecken 54 des Druckkopfaufbaus mit den identisch angeordneten Kontaktflächen 54 auf der Leiterplatte 56 der Ansteuerung verbunden werden, wie durch den Doppelpfeil 64 in der Fig. 6 angedeutet ist.
• Die Verwendung der mehrlagigen gedruckten Leiterplatte 16 zum Bewirken der notwendigen Verbindungszwischenschicht mit einem Übergang von hoher Dichte zu niedriger Dichte zwischen dem Druckkopf 12 und der elektronischen Ansteuerung 18 stellt in dem Druckkopfaufbau 10 verschiedene Vorteile bereit. Da die Ansteuerung 18 separat innerhalb des gesamten Druckeraufbaus angebracht ist und nicht permanent an dem Druckkopf befestigt ist, sind erstens die gesamten Herstellungskosten des Druckkopfs 12 und somit seine Ersatzteilkosten wesentlich verringert.
• Zweitens verringert im Gegensatz zur Verwendung eines flexiblen bandförmigen Verbinders zum Schaffen der Verbindung mit einer Umwandlung der Beabstandung von hoher Dichte zu niedriger Dichte zwischen dem Druckkopf und der Ansteuerung die Verwendung der mehrlagigen gedruckten Leiterplatte 16 weiter die gesamten Herstellungskosten des Druckkopfs 12.
• Drittens ist, wie am besten in der Fig. 2 veranschaulicht wird, die horizontale Breite des Felds aus linearen Oberflächenleitungen 52 auf den Druckkopfkörper nur geringfügig kleiner als die horizontale Breite des Druckkopfkörpers. Dementsprechend würde bei Verwendung eines flexiblen bandförmigen Verbinders zur Schaffung einer Verbindungszwischenlage mit einem Übergang von hoher Dichte zu niedriger Dichte zwischen dem Druckkopf und seiner zugeordneten elektronischen Ansteuerung das Ende auf der Seite mit niedriger Dichte des bandf:rmigen Verbinders beträchtlich breiter sein müssen als der Druckkopfkörper, da die einzige Richtung zur Aufweitung der Periode auf dem flexiblen bandförmigen Verbinder entlang seiner Breite wäre.
• Durch Verwendung der dargestellten mehrlagigen gedruckten Leiterplatte 16 statt dessen muß jedoch die Breite dieses Zwischenverbindungsteils des Druckkopfaufbaus nicht die Breite des Druckkopfkärpers überschreiten. Somit ist dementsprechend die maximale Breite des Druckkopfkörpers verringert. Dies erlaubt, daß verschiedene Druckköpfe in einer engen Seite-an-Seite-Beziehung gruppierbar sind, falls dies erwünscht ist.
• Viertens versieht im Vergleich zu einer Verwendung einer flexiblen bandförmigen Verbindung die Verwendung der mehrlagigen gedruckten Leiterplatte 16 den Druckkopf 12 mit einem stabileren Aufbau und vereinfacht die Verbindung des Druckkopfs mit seiner zugeordneten Ansteuerung. Unter diesem Aspekt sei bemerkt, daß das Befestigungsplattenteil 14, das unter einem hinteren Endteil der Leiterplatte 16 liegt, nicht nur dazu dient, den Druckkopf 12 auf günstige Weise zu unterstützen und seine Handhabung zu vereinfachen, sondern auch die Funktion hat, die Leiterplatte 16 zu haltern, wenn sie betriebsmäßig in Kontakt mit der Leiterplatte 56 der Ansteuerung gedrückt wird.

Claims (8)

1. Tintenstrahldruckkopf (12) mit:

einem Körper (20, 24, 26, 28) mit:

einem vorderen Endabschnitt (20) mit einer beabstandeten Reihe von Tintenauslaßmündungen (22), die sich dadurch hindurch nach hinten erstrecken,

einer beabstandeten, parallelen Reihe von internen Seitenwandabschnitten (36), die sich nach hinten durch den Körper von dem vorderen Endabschnitt erstrecken und lateral eine beabstandete Reihe von internen Tintenaufnahmekanälen (34) begrenzen, die mit den Seitenwandabschnitten fingerartig ineinandergreifend angeordnet sind und sich nach außen durch die Auslaßmündungen öffnen, wobei jedes gegenüberliegende Paar der Seitenwandabschnitte piezoelektrisch gegeneinander auslenkbar ist, um den Kanal zu verengen, den sie lateral begrenzen, um dadurch eine in einen solchen Kanal aufgenommene Tinte nach außen durch seine zugeordnete Tintenauslaßmündung zu stoßen,

einem hinteren Endteil, der sich nach hinten über die Kanäle erstreckt und einen Seitenflächenteil (30) und ein Feld relativ hoher Dichte von gegenseitig beabstandeten, elektrisch leitfähigen Gebieten (52) aufweist, die auf dem Seitenflächenteil ausgebildet und funktionell mit den internen Seitenwandabschnitten verbunden sind, durch welche piezoelektrische Ansteuerungssignale an die internen Seitenwandabschnitte übertragbar sind; und

einer mehrlagigen gedruckten Leiterplatte (16) mit:

einer ersten äußeren Seitenfläche, die gegen den Seitenflächenteil des Körpers positioniert ist, einem zweiten Feld relativ hoher Dichte von gegenseitig beabstandeten, elektrisch leitfähigen Gebieten (52a), die auf der ersten äußeren Seitenfläche ausgebildet sind, wobei das zweite Feld von elektrisch leitfähigen Gebieten (52a) in Ausrichtung mit und fixiert und leitfähig an dem ersten Feld von elektrisch leitfähigen Gebieten (52) angebracht ist, einem dritten Feld relativ geringer Dichte von gegenseitig beabstandeten, elektrisch leitfähigen Gebieten (54a), die auf einer zweiten äußeren Seitenfläche der gedruckten Leiterplatte ausgebildet sind, und einer Reihe von gegenseitig beabstandeten, elektrisch leitfähigen Querverbindungsschaltungspfaden (62), die innerhalb des Innenbereichs der gedruckten Leiterplatte ausgebildet sind und funktionell das zweite und dritte Feld von elektrisch leitfähigen Gebieten verbinden.

2. Tintenstrahldruckkopf nach Anspruch 1, wobei jedes der ersten und zweiten Felder von elektrisch leitfähigen Gebieten (52, 52a) durch eine parallele Reihe von gegenseitig beabstandeten, elektrisch leitfähigen linearen Oberflächenlinien bestimmt ist.

3. Tintenstrahldruckkopf nach Anspruch 1 oder 2, wobei das dritte Feld von elektrisch leitfähigen Gebieten (54a) durch eine Reihe von gegenseitig beabstandeten, elektrisch leitfähigen Flächen bestimmt ist.

4. Tintenstrahldruckkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das erste und zweite Feld von elektrisch leitfähigen Gebieten miteinander verlötet sind.

5. Tintenstrahldruckkopf nach Anspruch 1, wobei der Seitenflächenteil (30) des Körpers (12) eine sich quer zu der Vorderseiten-zu-Rückseiten-Länge des Körpers erstreckende Breite aufweist, und die gedruckte Leiterplatte (16) eine im wesentlichen zu der Breite des Seitenflächenteils des Körpers identische Breite aufweist, in bezug auf die Breite mit der Seitenfläche des Körpers ausgerichtet ist und sich nach hinten über den Körper hinaus erstreckt.

6. Tintenstrahldruckkopf nach Anspruch 6, wobei der Seitenflächenteil (30) des Körpers von einem Abschnitt des internen Kanalbereichs des Körpers in einer Richtung quer zu der Vorderseiten-zu-Rückseiten-Länge des Köprers abgesetzt ist und in einer Ebene im allgemeinen parallel zu der Vorderseiten-zu-Rückseiten-Länge des Körpers liegt.

7. Tintenstrahldruckkopfvorrichtung (10) mit:

einem Plattenbefestigungsteil (14) mit oberen (44) und unteren (46) Seitenflächen, vorderen (40) und hinteren (42) Endkantenflächen, gegenüberliegenden Seitenkantenflächen, die sich zwischen den vorderen und hinteren Endkantenflächen erstrecken, und einer länglichen Oberflächenvertiefung (48) an der Oberseite, die zwischen den gegenüberliegenden Seitenkantenflächen angeordnet ist und sich in Längsrichtung nach hinten von der vorderen Endkantenfläche zu einer nach vorne zu der hinteren Endkantenfläche beabstandeten Lage erstreckt; und

einem Tintenstrahldruckkopf (12) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Druckkopfkörper (20, 24, 26, 28) in der Vertiefung (48) aufgenommen ist und an dem Befestigungsplattenteil befestigt ist, wobei der vordere Endabschnitt (20) des Körpers an die vordere Endkantenfläche (40) des Befestigungsplattenteils angrenzt, wobei der hintere Endbereich sich gegen das hintere Ende der Vertiefung (48) erstreckt, wobei der Seitenflächenteil (30) im wesentlichen mit der Oberseite (44) des Befestigungsplattenteils abschließt, und wobei ein zweiter Seitenflächenteil der gedruckten Leiterplatte sich entlang der Oberseite (44) des Befestigungsplattenteils erstreckt.

8. Tintenstrahldruckkopf gemäß Anspruch 7, wobei der vordere Endabschnitt (20) des Druckkopfkörpers nach vorne von der vordere Endkantenfläche (40) des Befestigungsplattenteils positioniert ist.