DE69712787T2

DE69712787T2 - Drucker mit kontinuierlichem tintenstrahl

Info

Publication number: DE69712787T2
Application number: DE69712787T
Authority: DE
Inventors: Marcin Zaba
Original assignee: Domino Printing Sciences PLC
Current assignee: Domino Printing Sciences PLC
Priority date: 1996-12-23
Filing date: 1997-12-18
Publication date: 2003-02-20
Anticipated expiration: 2017-12-19
Also published as: JP2001506942A; DE69712787D1; US6367917B1; WO1998028147A1; CN1246092A; EP0951393A1; GB9626686D0; EP0951393B1; CN1150087C

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Drucker mit kontinuierlichem Tintenstrahl (continuous ink jet, CIJ) und insbesondere CIJ-Drucker des Mehrdüsentyps.
Mehrdüsendrucker mit kontinuierlichem Tintenstrahl wurden entwickelt, um für ein Drucken mit hoher Qualität und hoher Geschwindigkeit zu sorgen. Eine Reihe Tintenstrahldüsen sind in sehr engen Abständen vorgesehen, und bei Benutzung treten einzelne Tintenströme kontinuierlich von jeder der Düsen aus, wobei sie automatisch in einzelne Tröpfchen aufgebrochen werden. Die einzelnen Tröpfchen werden in geeigneter Weise geladen, um zu veranlassen, daß sie gedruckt oder sonst in einen Abfluß abgelenkt werden. Drucker dieses Typs sind zum Beispiel in US-A-4613871 und US-A-4427986 beschrieben. Die in diesen Schriften beschriebenen Drucker sind von dem Typ, der allgemein als binärer kontinuierlicher Mehrdüsentyp bekannt ist.
Um den Druckvorgang präzise zu steuern, wird bekanntermaßen sowohl die Geschwindigkeit der aus den Tröpfchenerzeugerdüsen ausgegebenen Tröpfchen erkannt oder erfaßt als auch die Phase des Tröpfchenladens mit Bezug auf die Tröpfchenerzeugung durch Elektroden, die sich quer zum Tröpfchenweg erstrecken, bestimmt.
Die Phasendetektions- und Geschwindigkeitsdetektionselektroden, wie sie bekannt sind, können sich zwischen den Ladeelektroden und der Ablenkelektrode oder den Ablenkelektroden befinden. Für die Präzision der Phasen- und Geschwindigkeitsdetektion ist es jedoch wichtig, sicherzustellen, daß die Phasen- und Geschwindigkeitsdetektorelektroden mit Bezug auf die Ladeelektrode selbst sehr genau positioniert sind.
EP-A-0 153 436 offenbart eine Ablenkelektrode gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie ein Verfahren zum Herstellen einer Phasen- oder Geschwindigkeitsdetektorelektrode und einer Ablenkelektrode gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 4.
Die vorliegende Erfindung ist darauf gerichtet, eine präzise Anordnung der Phasendetektor- und/oder Geschwindigkeitsdetektorelektroden in einem Drucker mit kontinuierlichem Tintenstrahl sicherzustellen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung weist ein Mehrdüsen-CIJ-Drucker eine Ablenkelektrode mit einem darin gebildeten Fenster auf, wobei eine Phasendetektor- oder eine Geschwindigkeitsdetektorelektrode in dem Fenster angeordnet sind.
Wenn ein Paar Detektoren im Mantel der Ablenkelektrode ausgebildet wird, werden die Phasendetektor- und Geschwindigkeitsdetektorelektrode bevorzugt durch einen Ablagerungsvorgang gebildet, in dem eine nichtleitende dielektrische Platte, bevorzugt aus Aluminiumoxid gebildet, mit einem Paar beabstandeter Löcher auf der Oberfläche der Platte vorgebohrt wird und ein leitfähiges Material, zum Beispiel Gold, Silber oder ein anderes geeignetes leitfähiges Metall oder eine Verbindung durch die Löcher plattiert wird. Danach wird eine Seite der dielektrischen Platte mit einer leitfähigen Schicht plattiert, die nicht mit der Plattierung durch die Löcher verbunden ist, wobei das Innere der Löcher mit einem dielektrischen Material wie Glas gefüllt wird, um eine flüssigkeitsdichte Barriere zu schaffen, und ein Paar dielektrischer Schichten, von denen jeweils eine jedem Detektor entspricht, werden abgelegt, wobei jede der dielektrischen Schichten jeweils eines der Löcher durch die Platte umgibt. Die Detektoren werden auf diese dielektrische Schichten plattiert, zum Beispiel unter Verwendung von Gold, Silber oder einem anderen geeigneten leitfähigen Material, wobei jede der leitfähigen Schichten, die die Detektoren bilden, durch das jeweilige Loch mit der leitfähigen Plattierung verbunden wird. Weitere dielektrische Schichten werden über die Detektoren gelegt, und dann wird die Fläche der Platte mit einem leitfähigen Material plattiert, um die Ablenkelektrode bereitzustellen, wobei über jedem der Detektorbereiche ein Paar Fenster belassen wird, bevor die Detektorbereiche in den Fenstern teilweise freigelegt werden.
Auf der anderen Fläche der dielektrischen Platte kann ein Paar leitfähiger Anschlußfelder gebildet werden, die durch die Löcher mit den plattierten leitfähigen Schichten in Verbindung stehen, und eine leitfähige Abschirmschicht wird um die leitfähigen Felder, aber nicht mit ihnen in Kontakt, auf das dielektrische Substrat plattiert. Eine dielektrische Deckschicht wird dann über die leitfähige Schicht gedruckt, wobei ein Paar kleiner Fenster an der Stelle jedes leitfähigen Feldes belassen wird, wobei ein Fenster jedes Paares direkt über dem leitfähigen Feld positioniert und das andere so davon beabstandet wird, daß es über der leitfähigen Abschirmschicht liegt. Dies ermöglicht eine Verbindung des inneren Kerns mit dem jeweiligen Detektor und der Schutzschicht eines koaxialen Leiters mit dem Schutz (Ablenkelektrode), wobei der Leiter im wesentlichen parallel zur Fläche der Platte liegt.
Ein Anordnen der Phasendetektor- und/oder Geschwindigkeitsdetektorelektrode oder -elektroden in der Fläche der Ablenkelektrode schafft nicht nur eine kompakte Konstruktion, sondern auch entsprechende Genauigkeit der Stelle der Phasendetektor- und/oder Geschwindigkeitsdetektorelektroden mit Bezug auf die Ladeelektroden, weil die Ablenkelektrode mit Bezug auf die Ladeelektroden präzise lokalisiert sind.
Ein Beispiel einer Ablenkelektrode mit in ihrer Fläche gebildeten Phasendetektor- und Geschwindigkeitsdetektorelektroden wird nun mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen
Fig. 1 eine Seitenansicht des Druckkopfes eines Mehrdüsen-CIJ-Druckers, wie in unserer EP-A-0780231 beschrieben, ist; und
Fig. 2 bis 8 verschiedene Stadien in der Herstellung der integrierten Phasendetektor- und Geschwindigkeitsdetektorelektroden darstellen.
Der in Fig. 1 gezeigte Druckkopf ist detaillierter in unserer EP-A-0780231 beschrieben. Da nicht alle in Fig. 1 gezeigten Merkmale für eine Beschreibung der vorliegenden Erfindung relevant sind, wird nur auf die primären Merkmale Bezug genommen, und nur diese werden beschrieben.
Der Druckkopf weist ein Elektronik-Untersystem 1 auf, mittels dessen der piezoelektrische Oszillator 2 gesteuert wird, der einen Teil eines Tröpfchenerzeugers 3 bildet, der eine Düsenplatte 4 aufweist, von der im Betrieb mehrere Tintenströme 5 austreten. Die eng beabstandeten Düsen sind in einer zur Zeichnungsebene normalen Reihe angeordnet. Die Tintenströme brechen in einzelne Tröpfchen auf, die entsprechende, ebenfalls in einer Reihe in derselben Richtung angeordnete Ladeelektroden 6 passieren, wo sie selektiv geladen und dann zwischen einem Paar Ablenkelektroden 7, 7' hindurchgeführt werden, die im Betrieb ein elektrisches Feld aufbauen, durch das geladene Tröpfchen aus ihrem geradlinigen Weg in einen Abfluß 8 abgelenkt werden. In der Fläche der Ablenkelektrode 7 sind eine Phasendetektorelektrode und eine Geschwindigkeitsdetektorelektrode gebildet (die in Fig. 1 beide nicht gezeigt sind), die verwendet werden, um die von der Ladeelektrode 6 auf die Tröpfchen aufgebrachte Ladung bzw. die Geschwindigkeit der Tröpfchen zu erkennen oder erfassen.
Fig. 2 bis 8 stellen die Phasendetektorelektrode und die Geschwindigkeitsdetektorelektrode und ihre Herstellung in größerem Detail dar.
Die Phasendetektor- und die Geschwindigkeitsdetektorelektrode 9 bzw. 10 werden gemeinsam mit der Ablenkelektrode 7 durch einen Ablagerungsvorgang gebildet, in dem als erster Schritt (siehe Fig. 2) eine nichtleitende rechtwinklige dielektrische Platte 11, bevorzugt aus Aluminiumoxid gebildet und mit einem Paar Löcher 12 vorgebohrt, die auf der Oberfläche der Platte beabstandet sind, ein leitfähiges Material 13, zum Beispiel Gold, Silber oder ein anderes geeignetes leitfähiges Metall oder eine Verbindung aufweist, das durch die Löcher 12 plattiert wird. Danach (ebenfalls Fig. 2) wird eine Seite der dielektrischen Platte 11 siebgedruckt oder auf andere Art mit einer leitfähigen Schicht 14 plattiert, die im Betrieb für einen Schutz sorgt und die nicht mit der Plattierung 13 durch die Löcher verbunden wird. Das Innere der Löcher wird dann mit einem dielektrischen Material 15 wie Glas aufgefüllt, um sie gegen Flüssigkeit abzudichten.
Als nächstes (siehe Fig. 3) wird ein Paar dielektrischer Schichten 16, von denen jeweils eine jedem der Detektoren entspricht, auf der leitfähigen Schicht 14 abgelegt, wobei jede dielektrische Schicht jeweils eines der Löcher 12 durch die Platte 11 umgibt. Auf diese dielektrischen Schichten 16 werden dann die Detektoren 9, 10 siebgedruckt oder auf andere Weise plattiert (siehe Fig. 4), zum Beispiel unter Verwendung von Gold, Silber oder einem anderen geeigneten leitfähigen Material, wobei jede leitfähige Schicht, die die Detektoren 9, 10 bildet, durch das jeweilige Loch 12 mit der leitfähigen Plattierung 13 verbunden wird.
Weitere dielektrische Schichten 17 werden dann (siehe Fig. 5) über den Detektoren abgelegt, und danach (siehe Fig. 6) wird der überwiegende Teil der Fläche der Platte mit einem leitfähigen Material 18 plattiert, wobei ein Paar "Fenster" 19, 20 über jedem Detektorbereich 9, 10 belassen wird, bevor die Detektorbereiche in den "Fenstern" teilweise freigelegt werden.
Auf der anderen Fläche der dielektrischen Platte 11 (siehe Fig. 7) wird ein Paar leitfähiger Anschlußfelder 21, 22 in Verbindung mit den plattierten leitfähigen Schichten 13 durch die Löcher 12 ausgebildet, und eine weitere leitfähige Abschirmschicht 23 wird um die leitfähigen Felder 21, 22 herum, aber nicht in Kontakt mit ihnen, auf das dielektrische Substrat plattiert. Eine dielektrische Abdeckschicht 26 wird dann über die leitfähige Schicht 23 gedruckt, wobei ein Paar kleiner Fenster 24, 25 am Ort jedes leitfähigen Feldes 21, 22 belassen wird, wobei ein Fenster 24 jedes Paares direkt über dem leitfähigen Feld 21, 22 positioniert und das andere Feld von ihm beabstandet wird, um über der leitfähigen Abschirmschicht 23 zu liegen. Dies ermöglicht, daß eine Verbindung des inneres Kerns bzw. der Schutzschicht eines koaxialen Leiters (nicht gezeigt) mit dem leitfähigen Feld 21, 22 bzw. Schutz 23 hergestellt wird, wobei der Leiter im wesentlichen parallel zur Fläche der Platte liegt. Dies sorgt auf eine einfache Art für eine sicher abgeschirmte Verbindung zu jedem der Detektoren 9, 10, die auf der Seite der den Detektoren 7, 9, 10 entgegengesetzten Ablenkplatte keinen wesentlichen Raum einnimmt.

Claims

Eine Ablenkelektrode (7, 7') für einen Druckkopf mit kontinuierlichem Tintenstrahl, wobei die Ablenkelektrode dadurch gekennzeichnet ist, daß sie ein darin ausgebildetes Fenster (19, 20) und eine Phasen- oder Geschwindigkeitsdetektor-Elektrode (9, 10) aufweist, die in dem Fenster angeordnet ist.
2. Ein mehrstrahliger Druckkopf mit kontinuierlichem Tintenstrahl mit einer Ablenkelektrode gemäß Anspruch 1.
3. Ein Drucker mit kontinuierlichem Tintenstrahl, der einen Druckkopf gemäß Anspruch 2 aufweist.
4. Ein Verfahren zur Herstellung einer Phasen- oder Geschwindigkeitsdetektor-Elektrode (9, 10) und einer Ablenkelektrode (7, 7') für einen Druckkopf mit kontinuierlichem Tintenstrahl, gekennzeichnet durch Ausbilden der Ablenkelektrode (7, 7') mit einem Fenster (19, 20) darin und Ausbilden der Phasen- oder Geschwindigkeitsdetektor- Elektrode in dem Fenster.
5. Ein Verfahren nach Anspruch 4, umfassend die Schritte:

a) Schaffen eines nicht-leitfähigen dielektrischen Substrats;

b) Schaffen mindestens eines Loches durch das Substrat;

c) Plattieren eines leitfähigen Materials durch das mindestens eine Loch;

d) Plattieren einer Seite des dielektrischen Substrats mit einer leitfähigen Lage derart, daß die Verbindung mit der Plattierung durch das mindestens eine Loch vermieden wird;

e) Füllen des Inneren des wenigstens einen Loches mit dielektrischem Material zum Erzeugen einer flüssigkeitsdichten Barriere;

f) Bilden einer dielektrischen Lage, die das wenigstens eine Loch umgibt;

g) Plattieren eines leitfähigen Materials auf der dielektrischen Lage zum Bilden wenigstens eines Detektors, wobei der wenigstens eine Detektor mit der leitfähigen Plattierung durch das mindestens eine Loch verbunden wird;

h) Schaffen einer weiteren dielektrischen Lage über dem wenigstens einen Detektor;

i) Plattieren der Fläche des Substrats mit einem leitfähigen Material zur Schaffung einer Ablenkelektrode, wobei über dem wenigstens einen Detektor ein Fenster belassen wird; und

j) teilweises Freilegen des wenigstens einen Detektors innerhalb des Fensters.
6. Ein Verfahren gemäß Anspruch 5, weiter umfassend die Schritte:

k) Bilden wenigstens eines leitfähigen Anschlußfeldes auf der anderen Fläche des dielektrischen Substrats in Verbindung mit der plattierten leitfähigen Lage durch das wenigstens eine Loch;

1) Plattieren einer leitfähigen Abschirmlage auf das dielektrische Substrat um das wenigstens eine leitfähige Feld herum, jedoch nicht in Berührung damit;

m) Bilden einer dielektrischen Abdecklage über der leitfähigen Lage mit einem Paar Fenster, die an der Stelle des wenigstens einen leitfähigen Feldes belassen werden, wobei ein Fenster des Paares direkt über dem wenigstens einen leitfähigen Feld und das andere im Abstand davon so positioniert wird, daß es über der leitfähigen Abschirmlage liegt.
7. Ein Verfahren nach Anspruch 6, weiter umfassend das Verbinden eines inneren Kerns eines koaxialen Leiters mit dem wenigstens einen leitfähigen Feld und damit mit dem wenigstens einen Detektor und Verbinden einer Schutzlage des koaxialen Leiters mit der Abschirmlage, wobei der koaxiale Leiter im wesentlichen parallel zu dem Substrat liegt.
8. Ein Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei der wenigstens eine Detektor ein Paar Detektoren und das wenigstens eine Loch ein Paar Löcher umfaßt.
9. Ein Verfahren nach Anspruch 6, wobei das wenigstens eine leitfähige Feld ein Paar leitfähiger Felder umfaßt.