DE69725353T2 - Düsenplatte für Tintenstrahldrucker - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Düsenplatte für einen Tintenstrahldrucker mit einer Düsenöffnung, über die Tinte abgegeben wird.
• Auf dem Gebiet der Fluidmechanik und in der Tintenstrahldrukkertechnologie ist es bekannt, daß, falls eine Flüssigkeit in einem Behälter beinhaltet ist und dieser Behälter darin ein Loch hat, wobei sich das Loch unterhalb des Oberflächenniveaus der Flüssigkeit befindet, die Flüssigkeit nicht notwendigerweise aus dem Behälter leckt in Abhängigkeit von den Parametern der Flüssigkeit und des Loches. Die Parameter, die bestimmen, ob die Flüssigkeit aus dem Behälter leckt oder nicht, sind die Größe des Loches, die Oberflächenspannung der Flüssigkeit, die Oberflächenenergie des Materials, in dem das Loch ausgebildet ist, die vertikale Höhe der Flüssigkeit oberhalb des Lochs und die Gravitationskraft. Bei Tintenstrahldruckersystemen, beispielsweise den sog. "BubbleJet"-Druckern, werden zusätzliche Mittel verwendet, um den Druck zu steuern bzw. zu kontrollieren, den die Flüssigkeit auf das Loch ausübt, und zwar typischerweise in Form einer offenzelligen Schaumstoffstruktur. Die Oberflächenspannungskraft der in den Kapillaren des Schaumstoffs bei der Schnittstelle von Flüssigkeit/Luft an der äußeren Oberfläche des Schaumstoffs wirkenden Flüssigkeit, kann einen Gegendruck erzeugen, mit dem das Gewicht der Flüssigkeit in dem Schaumstoff ausgeglichen werden kann.
• Es können Fälle auftreten, bei denen es vorteilhaft ist, ein großes Loch oder einen Schlitz in einem Tintenstrahldrucker zu haben, die Verwendung einer offenzelligen Schaumstoffstruktur zum Zwecke des Ausübens eines Gegendruckes jedoch nicht durchführbar ist. Beispielsweise offenbaren die WO-A-93-11866, PCT/GB95/01215 und WO-A-94-18011 alle Druckverfahren, bei denen ein großer Schlitz nützlich sein kann.
• Es ist daher wünschenswert, einen alternativen Mechanismus für das Halten der Tinte vorzusehen.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Düsenvorrichtung für einen Drucker vorgesehen, die eine Düsenöffnung hat, welche zwischen einem Paar Abdeckplatten ausgebildet ist, einen dielektrischen Körper, der dazwischen angeordnet ist, wobei der Körper mehrere transversale Nuten bzw. Schlitze beinhaltet und dazwischen plattenartige Stege angeordnet läßt, wobei die mehreren Nuten eine an jeder Seite jedes plattenartigen Stegs angeordnet sind und die Nuten an einer Seite durch die Abdeckplatten teilweise verschlossen sind, wobei angrenzende Nuten ein Element bzw. eine Zelle definieren und jede Nut einen Tinteeinlaß und -auslaß zur Zufuhr von Tinte zu dem Element hat, wobei die plattenartigen Stege zwischen jedem Paar Nuten im Zentrum des Elements Ausstoßorte (ejection upstands) haben, die von dem Element nach außen ragen. Vorzugsweise haben die Abdeckplatten eine Reihe von Randschlitzen, die mit den Nuten fluchten.
• Eine Düsenplattenanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung wird nun weiter beschrieben unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, in denen:
• 1 eine Querschnittsansicht eines Tintenstrahldruckkopfs vom Matrix-Typ ist;
• 2 eine Großaufnahme der Düsenplattenöffnung ist;
• 3 und 4 Querschnittsansichten durch alternative Ausführungsbeispiele sind; und
• 5 eine teilweise perspektivische Ansicht eines Abschnitts einer weiteren, einen Druckkopf beinhaltenden Ausstoßvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist.
• Die Figuren stellen Drucker des Typs dar, wie er im allgemeinen in den oben erwähnten Patentspezifikationen beschrieben ist.
• In dem Druckkopf der 1 bis 4 weist der Druckkopf 1 einen Strom an Tinte auf, in diesem Fall einer Tinte mit Partikeln, die verteilt sind gemäß dem Verfahren, wie es in der WO-A-93-11866 beschrieben ist, wobei die Tinte 2 um eine abgewinkelte Bahn 3,4 hinter der Düsenplattenkomponente 5,6 strömt. Die Düsenplatte 6 beinhaltet eine Reihe vorstehender Elektroden 7, die voneinander beabstandet sind, wie dies in 2 erkennbar ist und die von einer schlitzartigen Öffnung 8 hervorstehen.
• Zwischen jeder der Elektroden 7 sind Nylonfilamente 9 vorgesehen, welche den Schlitz 8 zwischen den beiden Komponententeilen 5,6 der Düsenplatte in Segmente unterteilen, die jeder Elektrode 7 entsprechen.
• 2 zeigt, wie sich unter Einwirkung der Oberflächenspannung der Flüssigkeit mehrere Flüssigkeitsmenisken bilden, von denen die Tinte im Gebrauch verteilt wird, wie dies in den zuvor erwähnten Patentspezifikationen beschrieben wurde.
• Das in 3 und 4 gezeigte Beispiel hat einen Schlitz 8, der teilweise durch Wände 10 unterteilt ist, die sich über einen Teil des Weges über den Schlitz erstrecken. 4 stellt den Innenaufbau des allgemein in 3 angezeigten Schaumstoffs 11 dar. Zwischen jedem Paar Wänden befindet sich eine Elektrode 7 und in dem Raum zwischen den freien Enden der Wände 10 und der anderen Seite des Schlitzes 8 ist Basotect-Schaumstoff 11 vorgesehen. Der Schaumstoff 11 verhindert ein Entweichen der Flüssigkeit und liefert mehrere Stränge 12, die, im Zusammenhang mit den Wänden, den Schlitz in mehrere Öffnungen 13 aufteilen. 4 stellt die Stränge 12 in Bezug auf ihre Tiefe in der Figur durch die Dunkelheit der Stränge dar, wobei dunklere Stränge näher zur Oberfläche des Querschnitts liegen.
• Bei einer Modifikation dieses Aufbaus kann der Schaumstoff durch individuelle Stränge des Typs ersetzt werden, wie er beispielsweise in 2 gezeigt ist.
• Die obigen Beispiele sind in unserem europäischen Patent 0,885,129 beschrieben und beansprucht.
• Ein anderes Beispiel in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ist in 5 dargestellt. 5 zeigt Teil eines Druckkopfs 101 vom Matrix-Typ, wobei der Druckkopf einen Körper 102 aus einem dielektrischen Material wie beispielsweise einem Kunstharzmaterial oder einer Keramik umfaßt. Eine Reihe von Nuten bzw. Schlitzen 103 sind in dem Körper 102 eingearbeitet und hinterlassen zwischenliegende, plattenartige Stege 104. Die Nuten 103 sind jeweils mit einem Tinteeinlaß und Tinteauslaß (nicht gezeigt, jedoch angegeben durch die Pfeile I & 0) versehen, die an gegenüberliegenden Enden der Nuten 103 angeordnet sind, so daß fluidartige Tinte, die auszustoßendes (wie in unseren früheren Anmeldungen beschrieben) Material trägt, in die Nuten geführt und abgereichertes Fluid herausgeführt werden kann.
• Jedes Paar aneinander angrenzender Nuten 103 definiert ein Element bzw. eine Zelle 105, wobei der plattenartige Steg oder Separator 104 zwischen den Paaren von Nuten 103 eine Ausstoßstelle für das Material definiert und einen Ausstoßort 106, 106' (ejection upstand) hat. In der Zeichnung sind zwei Elemente 105 gezeigt, wobei das Element 105 linker Hand einen Ausstoßort 106 von im allgemeinen dreieckiger Form und das Element 105 rechter Hand einen Ausstoßort abgestumpfter Form hat. Jedes Element 105 ist durch einen Elementeseparator 107 getrennt, der durch einen der plattenartigen Stege 104 gebildet ist und die Ecke jedes Separators 107 ist so geformt oder wie gezeigt, abgekantet, daß sie eine Oberfläche 108 vorsieht, die es dem Ausstoßort gestattet, nach außen aus dem Element, über das Äußere des Elementes – daß durch die abgekanteten Oberflächen 108 begrenzt wird – herauszuragen. Ein abgestumpfter Ausstoßort 106' ist in dem Endelement 105 verwendet, um von den elektrischen Feldern herrührende Effekte an den Enden zu reduzieren, die wiederum von Spannungen stammen, die an den Ausstoßelektroden 109 angelegt wurden, die als metallisierte Oberflächen an den Flächen der plattenartigen Stege 104, die zu den Ausstoßorten 106, 106' (d.h., den inneren Flächen jedes Elementeseparators) weisen, vorgesehen sind. Die Ausstoßelektroden 109 erstrecken sich über die Seitenflächen der Stege 104 und die Bodenoberflächen der Nuten 103. Das präzise Ausmaß der Ausstoßelektroden 109 wird von dem speziellen Design und dem Zweck bzw. der Nutzung des Druckers abhängen.
• 5 stellt zwei alternative Formen der Seitenabdeckungen des Druckers dar, wobei die erste eine einfache geradkantige Abdeckung 111 ist, welche die Seiten der Nuten 103 entlang der geraden Linie schließt, wie dies in dem oberen Teil der Figur gezeigt ist. Ein zweiter Typ Abdeckung 112 ist am unteren Teil der Figur zu sehen, wobei die Abdeckung immer noch die Nuten 103 verschließt, jedoch eine Reihe von Randschlitzen 113 aufweist, die mit den Nuten fluchten. Diese Art von Abdeckkonstruktion kann verwendet werden, um die Definition bzw. Festlegung der Position bzw. des Ortes des Fluidmeniskus zu verstärken, der sich im Gebrauch ausbildet und die Abdekkungen – von welcher Form auch immer – können dazu verwendet werden, Oberflächen zu liefern, auf denen die Ausstoßelektrode und/oder Sekundär- oder zusätzliche Elektroden ausgebildet werden können, um den Ausstoßvorgang zu verstärken. Zusätzlich dienen die Finger 115 zwischen den Randschlitzen 113 dazu, die Gesamtgröße der Öffnung zwischen den gegenüberliegenden Abdeckungen 111, 112 zu reduzieren und wirken dadurch in Übereinstimmung mit der Erfindung dabei, die Öffnung in kleinere Öffnungen zu unterteilen.
• In all den oben in Bezug genommenen Beispielen erlaubt ein Unterteilen der Grundöffnung in mehrere kleinere die Verwendung einer größeren Grundöffnung (ohne dem Risiko eines Lekkens), was wiederum eine erhöhte Migration an auszustoßendem Material innerhalb der Flüssigkeit in der Vorrichtung erlaubt.

Claims (2)

1. Düsenvorrichtung für einen Drucker, die eine Düsenöffnung hat, die zwischen einem Paar Abdeckplatten (111, 112) ausgebildet ist, einen dielektrischen Körper (102), der dazwischen angeordnet ist, wobei der Körper (102) mehrere transversale Nuten (103) beinhaltet, die dazwischen plattenartige Stege angeordnet lassen, wobei die mehreren Nuten (103) eine an jeder Seite jedes plattenartigen Steges angeordnet sind und die Nuten an einer Seite durch die Abdeckplatten (111, 112) teilweise verschlossen sind, wobei angrenzende Nuten ein Element (105) begrenzen und jede Nut einen Tinteeinlaß und -auslaß für die Zufuhr von Tinte zu dem Element hat, wobei die plattenartigen Stege zwischen jedem Paar Nuten (103) im Zentrum des Elements (105) Ausstoßorte (106) haben, die von dem Element (105) nach außen vorstehen.
2. Düsenvorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die Abdeckplatten eine Reihe von Randschlitzen (113) haben, die mit den Nuten fluchten.