DE8718066U1 - Tintenstrahlschreiber - Google Patents
TintenstrahlschreiberInfo
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Description
BOEHMERT & BOEHMERT, NORDEMANN und PARTNER
ANWALTSSOZIETÄT
An das
Deutsche Patentamt Zweibrückenstraße
8000 München
PA - Patentanwalt RA - Rechtsanwalt
- European Patent Attorney ■Notar
Ihr Zeichen
Your ref.
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Ihr Schreiben vom Your letter of
Abzweigung aus EP 0 261 (87 305 776.4) (DE 37 74 229.9-08) Unser Zeichen
Our ref.
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HL 2260
München
26. Februar 1993
Hewlett-Packard Company
3000 Hanover Street Palo Alto, California 94304 (US)
Tintenstrahlschreiber
Die Erfindung betrifft einen Tintenstrahlschreiber, insbesondere der Bauart mit einem eine einzige oder mehrere
Kammern enthaltenden Gehäuse, wobei die Fähigkeiten zur Tintenspeicherung und -verteilung verbessert werden sollen.
In dem Gebiet des thermischen Tintenstrahldruckens ist bekannt, ein Tintenreservoir der Blasen- oder Ballon-Bauart
zum Speisen von Tinte zu einem thermischen Tintenstrahl-
760
Bremen:
Hollerallee 32, Postf. 10 71 27 D-2800 Bremen 1
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BOEHMERT & BOEHMERT, NORDEMANN -und- PARTNER
druckkopf vorzusehen. Der Druckkopf umfaßt in einer typischen Ausführung ein Dünnfilm-Widerstandssubstrat mit mehreren
Heizwiderständen sowie ein Bauteil mit einer Sperrschicht und einer Düsenplatte, das gewöhnlich auf dem Dünnfilm-Widerstandssubstrat
angeordnet ist. Dieses Bauteil umfaßt typischerweise die Tintenreservoire, welche oberhalb
der Heizwiderstände angeordnet sind, und bildet ferner die entsprechenden Tropfenerzeugungsdüsen zum Ausstrahlen oder
Auswerfen von Tinte auf ein Druckmedium.
Das Blasen-Reservoir zum Speisen von Tinte zu dem Druckkopf kann beispielsweise die Form eines Gummihutes annehmen, der
in dem Gehäuse untergebracht ist, an welchem der thermische Tintenstrahldruckkopf befestigt ist. Diese Bauart der Reservoir-
und Druckkopf-Konstruktion ist beispielsweise im Hewlett Packard Journal, Band 36, Nummer 5, Mai 1985 beschrieben.
Wenngleich Reservoire der beschriebenen Blasen-Bauart im wesentlichen als zufriedenstellend für bestimmte Typen von
thermischen Tintenstrahldruckern befunden wurden, nehmen sie gleichwohl zu viel Platz ein und können nicht ein ausreichend
großes Tintenvolumen für andere Bauarten von Drukkern bereitstellen.
BOEHMERT & BOEHMERT, NORDEMANN und PARTNER
Es ist daher Hauptzweck der Erfindung, eine neue und verbesserte Schreiber-Konstruktion zum Einsatz in thermischen
Tintenstrahldruckern zu schaffen. Diese neue Schreiber-Konstruktion stellt eine signifikante Abweichung von der
Ballon- oder Blasen-Tintenspeicherlösung dar und umfaßt einen neuen Druckkopf und eine konstruktiv neue Tintenspeicheranordnung.
Bei dieser Anordnung sind die Schwierigkeiten beim Stand der Technik, welche in Verbindung mit dem Tintenspeicher
und den Tintenabgabe-Mechanismen verbunden sind, entweder eliminiert oder minimiert.
Um diesen Zweck zu erfüllen, haben wir eine neue Schreiber-Konstruktion
erfunden und entwickelt, welche einen gewissen Tintenspeicherschaum umfaßt, der vorzugsweise ein Polyuretan-Schaum
gesteuerter Porosität darstellt. Dieser Schaum wurde vernetzt, um die Wände der kleinen Membranen im
Schaummaterial aufzubrechen und dadurch die Beweglichkeit des Tintenflusses darin zu erhöhen. Der Schaum ist ferner
komprimiert, um die Porengröße darin zu reduzieren und somit die Schaumstärke zu reduzieren, wobei die Schaumdichte
erhöht wird. Auf diese Weise-kann die gewünschte Kapillarität
des Schaumstoffes gesteuert werden. Aufgrund dieses Schrittes werden die Kapillarkräfte im Schaumstoff erhöht,
so daß das Tintenspeichermedium besonders zum Speisen von
BOEHMERT & BOEHMERT, NORDEMANN und PARTNER
Tinte zu einem thermischen Tintenstrahldruckkopf der Bauart mit Dünnfilm-Widerstand besonders gut geeignet gemacht
wird. Ferner weist der Tintenstrahlschreiber nach der Erfindung zum Unterbringen des Schaumstoffes einen minimalen
Platzbedarf auf und hat eine entsprechend maximale Tintenspeicherkapazität in dem Schaumstoff. Zusätzlich ist der
verwendete Polyurethanschaum wirtschaftlich verfügbar und insbesondere zum Einsetzen in getrennte benachbarte Kammern
des Tintenstrahlgehäuses einsetzbar. Dieses Gehäuse kann dann zum Speichern von Tinte in verschiedenen Farben, wie
Cyan, Magenta und Gelb, in einem wegwerfbaren Schreiberkörper gemäß einer Ausführung der Erfindung verwendet werden.
Die verschiedenen Vorteile und neuen Merkmale der neuen Schreiberkörperkonstruktion sind in der folgenden Beschreibung
der beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
Fig. 1 zeigt eine Explosionsdarstellung des Aufbaus
eines Tintenstrahlschreibers nach der Erfindung, und
Fig. 2 zeigt einen Querschnitt nach der Linie 2-2 in Fig. 1.
BOEHMERT & BOEHMERT, NORDEMANN und PARTNER
Gemäß Fig. 1 hat ein Gehäuse 10 für einen Tintenstrahldrukker drei Tintenspeicherkammern 12, 14 und 16, wie durch die
gestrichelten Trennlinien angedeutet ist. Das Gehäuse 10 umfaßt ferner eine Trägerfläche 18 für einen Tintenstrahldruckkopf
28, die an hochstehende Seitenwände 20 zur Bildung eines rechteckigen Behältnisses angrenzt. Ferner sind drei
Tintenauslaßöffnungen 22, 24, 26 vorgesehen, welche mit den drei Tintenspeicherkammern 12, 14, 16 kommunizieren.
Die Trägerfläche 18 dient zur Aufnahme eines Tintenstrahldruckkopf
es 28, welcher in der Dünnfilm-Widerstandsbauart konfiguriert ist und mehrere Tintenausstoßdüsen 30, 32, 34
kreisförmiger Geometrie aufweist, welche mit den Tintenauslaßöf fnungen oder -ausströmkanälen 22, 24, 26 kommunizieren,
die in der Trägerfläche 18 des rechteckigen Behältnisses münden.
Bei der Anordnung nach Fig. 1 sind drei Tintenfilter 36, 38, 40 jeweils in den Kammern 12, 14, 16 untergebracht.
Diese Filter sind typischerweise aus einem rostfreien Drahtnetz gewünschter Maschenweite zum Einstellen einer
guten Filterung von Luftblasen und Feststoffteilchen gebildet, wenn Tinte aus den drei Sektionen 42, 44, 46 aus Polyurethanschaum
in den drei Kammern 12, 14, 16 des Gehäuses 10 strömt.
BOEHMERT & BOEHMERT, NORDEMANN unb-PARTNER
Die Rückseite 48 der Schaumstoff-Sektionen 42, 44, 46 ist
mit einem Stopfen 50 zusammengepaßt, welcher zusammen mit seinem Abschlußdeckel 51 den Aufbau von Rückdruck verhindert
und den Fluß von Tinte aus dem Schaumstoff über die Filter 36, 38, 40 zum Druckkopf 28 erleichtert. Entlüftungen 52
sind von porösen Plastikmembranen 54 abgedeckt, welche ein Lecken von Tinte über die Entlüftungen 52 verhindern. Die
weiteren konstruktiven Einzelheiten dieser drei Entlüftungen 52 und deren Zwischenwandteile 66, 68 sind in der Darstellung
nach Fig. 2 in größerem Maßstab dargestellt. Wie oben beschrieben, besteht das Schaummaterial der Sektionen 42,
44, 46 aus einem Ether-Polyurethanschaum kontrollierter Porosität, der zum Aufbrechen der Membranwände darin vernetzt
wurde. Dies erhöht die Kapillarkräfte im Schaummaterial und macht es deshalb besonders geeignet zum Speisen
von Tinte in die Tintenspeisewege zu einem thermischen Tintenstrahldruckkopf der Dünnfilmwiderstands-Bauart. Der
Stopfen 50 weist ferner Schaum-Kompressionsansätze 56 auf, welche in die Schaumstoff-Sektionen 42, 44, 46, wie gezeigt,
hineinragen und erwünschte Kompressionskräfte zum Komprimieren des Schaumes bereitstellen, um die Kapillarkräfte im
Schaumstoff weiter zu erhöhen und die Abgabe von Tinte zum Druckkopf zu optimieren.
Der spezielle Schaum, der bei der aktuellen Version des
BOEHMERT & BOEHMERT, NORDEMANN und PARTNER
Tintenstrahldruckkopfes eingesetzt wird, ist ein Schaummaterial des Ether-Typs, das von der Scott Paper Company of
Philadelphia, Pennsylvania, USA, bezogen werden kann und eine Porosität zwischen 60 und 75 Poren je 2,5 cm (1 Zoll)
aufweist.
Fig. 2 zeigt einen Querschnitt nach den Linien 2-2 in Fig. 1, wobei in beiden Figuren gleiche Bezugszeichen für identische
Bauteile verwendet sind.
Das Gehäuse 10 hat Innenwände 62, 64, welche teilweise zur Begrenzung der drei Kammern dienen, die zur Aufnahme der
drei Sektionen 42, 44 und 46 aus Schaumstoff gemäß Fig. 1 bestimmt sind. Diese Innenwände 62 und 64 nehmen entsprechende
T-förmig gestaltete Vorsprünge 66, 68, - die vorher erwähnte Zwischenwandteile -, des Abschlußdeckels 51 des
oben beschriebenen Stopfens 50 auf. Dieser Stopfen 50 umfaßt ferner Entlüftungskanäle 70, 72, 74, welche mit Hohlräumen
oder Ausnehmungen 76, 78, 80, wie gezeigt, kommunizieren. Diese Hohlräume oder Ausnehmungen 76, 78, 80 im Abschlußdeckel
51 des Stopfens 50 nehmen mehrere poröse Membranen 82, 84, 59 auf, welche aus Polytetrafluorethylen (PTFE)
bestehen und eine angemessene Entlüftung der drei Kammern gewährleisten. Gleichzeitig haben diese Membranen 82, 84
und 59 ausreichende Maschenweite zum Verhindern einer Tintenrückströmung durch die drei Entlüftungskanäle 70, 72,
BOEHMERT & BOEHMERT, NORDEMANN und· PARTNER
In den drei gezeigten Tintenrohren 94, 96, 98 sind Tintenräume 88, 90, 92 im Gehäuse 10 gebildet. Jedes Tintenrohr
94, 96, 98 ist mit einem oben beschriebenen Filtersieb 36, 38, 40 versehen. Diese Filter gewährleisten ein Filtern von
Luftblasen und Feststoffteilchen aus der Tinte, welche schließlich durch die Tintenrohre 88, 90 und 92 zu dem
Tintenstrahldruckkopf 28 abgegeben wird. Dieser Tintenstromweg umfaßt ferner seitliche Tintenkanäle zwischen der
Oberfläche 100 des Gehäuses 10 und der zugewandten Oberfläche des Halbleitersubstrat-Bauteiles 102 des Tintenstrahldruckkopfes
28.
Die geometrische Konfiguration der Tintenrohre 94, 96, 98 erhöht in Kombination mit den Wänden 62, 64 sowie dem Abstand
dazwischen unterhalb des Schaumstoffes die Kompression
des Schaumstoffes in Bereichen oberhalb der drei Filter 36,
38, 40 gemäß Fig. 2. Dies erhöht die Kapillarität oder Kapillarwirkung des Schaumes im Bereich oberhalb der drei
Filter und reduziert so die Möglichkeit, daß Luftblasen den Tintenweg durch den Schaum und in die drei Tintenrohre 94,
96 und 98 hinein unterbrechen.
Das Substrat-Bauteil 102 ist mittels einer klebenden Sperrschicht 106 an eine Düsenplatte angeheftet oder gebondet.
Diese Sperrschicht 106 kann vorteilhafterweise aus einem
BOEHMERT & BOEHMERT, NORDEMANN und PARTNER
ausgewählten Polymer-Werkstoff, wie RISTON oder VACREL
(Warenzeichen der E. I. Dupont Company, Wilmington, Delaware, USA) bestehen. Die Tinte strömt durch die Tintenrohre
88, 90, 92 und dann in die drei Kanäle 108, 110, 112 im Substrat-Bauteil 102. Diese vertikalen Kanäle 108, 110, 112
speisen dann die Tinte zu mehreren Düsengruppen mit Ausstoßdüsen 30, 32, 34 in der Düsenplatte 104, die in einem
kreisförmigen Muster, wie gezeigt, angeordnet sind.
Die Düsenplatte 104 ist vorteilhafterweise aus Nickel elektrogeformt
und mit Gold plattiert und anschließend auf dem Polymermaterial der Sperrschicht 106 befestigt, beispielsweise
im Wärme-Stapelverfahren, das in der US-Patentanmeldung 861,192 (Stephen J. Nigro et al.) beschrieben ist.
Diese Anmeldung trägt den Titel "Verfahren zum Herstellen von thermischen Tintenstrahldruckköpfen sowie damit hergestellte
Strukturen" und ist auf die Anmelderin der vorliegenden Anmeldung übertragen. Auf den Inhalt dieser US-Anmeldung
wird Bezug genommen. Die Düsenplatte 104 kann in der Weise hergestellt sein, die im Hewlett Packard Journal,
Band 38, Nr. 5, Mai 1985 beschrieben ist.
Schließlich wird an der nach unten weisenden Oberfläche 100 des Gehäuses 10 der Dünnfilm-Widerstandsdruckkopf 28 mittels
eines geeigneten Klebstoffes 114 befestigt, welcher wie gezeigt um den äußeren Umfang des Substrates 102 ebenso
BOEHMERT & BOEHMERT, NORDEMANN und FARTNFR
wie in Aussparungen 116, 118 in der unteren Gehäusewand des
Gehäuses 10 vorgesehen ist.
Die Erfindung ist nicht auf die Anwendung bei thermischen Tintenstrahlschreibern beschränkt, sondern kann auch bei
anderen Bauarten von Tintenstrahlschreibern eingesetzt werden, bei denen die oben beschriebene erhöhte Tintenspeicherkapazität
im Schaumstoff wünschenswert und einsatzfähig ist.
Der Tintenstrahlschreiber nach der Erfindung ist für Schwarz-/Weiß-Drucker sowie für Farb-Drucker und -Plotter
verwendbar, die in verschiedenen Raster- und Vektorbetriebsweisen in der Praxis eingesetzt werden.
Claims (13)
- BOEHMERT & BOEHMERT, NORDEMANN und PARTNERANWALTS SOZIETÄTAn dasDeutsche PatentamtZweibrückenstraße 12München 2PA DR.-ING. KARL BOEHMERT (1933-19731PA DIPL-ING. ALBERT BOEHMERT*, BremenRA WILHELM | H. STAHLBERG, BremenPA DRING. WALTER HOORMANN·, Bremen PA DIPL-PHYS DR HEINZ GODDAR·, München PA DR-ING. ROLAND LIESEGANG·, MünchenRA WOLF DIETER KUNTZE1 Bremen PA DIPL-PHYS ROBERT MÜNZHUBER·, (1965 1992) PA DIPL -ING EDMUND F. EITNER- (1933 - 1990)RA DR JUR LUDWIG KOUKER, Bremen PA DR. (CHEM.) ANDREAS WINKLER·, BremenRA MICHAELA HUTH Bremen PA DIPL-PHYS. DR. MARION TÖNHARDT·, Düsseldorf RA DR JUR. ANDREAS EBERT-WEIDENFELLER, BREMENRA PROF. DR. JUR. WILHELM NORDEMANN··, beriRA DR. |UR KAI VlNCK", berlinRA PROF DR JUR. PAUL W. HERTIN", berlinRA KLAUS VOM BROCKE, berlinRA HERMANN-JOSEF OMSELS, berlinRA DR. |UR MARTIN SCHELLENBERGER, LeipzigPA - Patentanwalt RA - Rechtsanwalt■ European Patent Attorney • - NotarIhr Zeichen
Your ref.Ihr Schreiben vom
Your letter ofUnser Zeichen Our ref.HL 2260 München22. Juni 1993Hewlett-Packard CompanyHanover Street Palo Alto, California 94304 (US)Neue Schutzansprüche1. Tintenstrahlschreiber miteinem Gehäuse (10) und einem Träger (20) mit einer Trägerfläche (18) an dessen einem Ende mit mindestens einer Öffnung (22, 24, 26) für den Durchlaß von Tinte,einem auf dieser Trägerfläche befestigten Tintenstrahldruckkopf (28) mit mehreren Tintenausstoßdüsen (30, 32,Bremen:Hollerallcc 32. l'osll. IO 71 27
D-2800 Bremen 1Telephon (04 21) 34 90 71
Telefax (04 21) 3 49 17 68
Telex 244 958 bopat dBerlin:Uhlandslraßc 173/174
D-1000 Berlin 15Telephon (0 30) 8 81 IJ 36
Telefax (0 31) 8 81 39 27
Telex 183 6n I irono elMünchen:Franz-|oseph Straße O-8000 München 40Tcler.l-.on f.) 39) 31 70 TeMax (0 89) &Aacgr; 70 Yek-x 524 282IOiOOdLeipzig:l'etersstraßeD (O)-7010 LeipzigTelephon (03 41) 29 45 Telefax (03 41)28 40Düsseldorf:Am Rittersberg D-4000 DüsseldorfTelephon (02 11) 7 02 18 Telefax (02 11) 7 02 18BOEHMERT & BOEHMERT, NORDEMANN und PARTNER34), wobei die oder jede der Öffnung mit diesen Düsen in Verbindung stehen, undeinem absorbierenden Schaumstoff (42, 44, 46), der in das Gehäuse eingesetzt ist und als Speicher zum Aufnehmen und Aufbewahren eines Vorrats von Tinte wirkt, welche durch die oder jede Öffnung und zu dem Tintenstrahldruckkopf gefördert wird,dadurch gekennzeichnet , daßdas Gehäuse (10) mindestens ein die Öffnung (22, 24, 26) aufweisendes Tintenrohr (94, 96, 98) zum Speisen des Druckkopfes (28) mit Tinte aus dem Schaumstoff (42, 44, 46) aufweist und daß das oder jedes Tintenrohr (94, 96, 98) zwischen das Gehäuse (10) begrenzenden Wänden (62, 64) mit einem Abstand zu diesen liegt und nach innen in das Gehäuse (10) hineinragt, so daß der Schaumstoff in dem zu dem oder jedem Tintenrohr benachbarten Bereich komprimiert ist, wodurch die Kapillarität des Schaumstoffes in diesem Bereich gegenüber der Kapillarität von nicht komprimiertem Schaumstoff erhöht ist. - 2. Tintenstrahlschreiber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das oder jedes TintenrohrBOEHMERT & EOEHMERT, NORDEMANN und PARTNER(94,96,98) ein Filter (36,38,30) aufweist.
- 3. Tintenstrahlschreiber nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter (36,38,40) ein Netz ist.
- 4. Tintenstrahlschreiber nach Anspruch 3, dadurch g ekennzeichnet, daß das Filter (36,38,40) ein Drahtnetz ist.
- 5. Tintenstrahlschreiber nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter (36,38,40) ein rostfreies Drahtnetz ist.
- 6. Tintenstrahlschreiber nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter (36, 38, 40) zur Kompression des Schaumstoffes oberhalb des Filters auf dem Tintenrohr (94,96,98) angeordnet ist.
- 7. Tintenstrahlschreiber nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem der Schaumstoff ein vernetzter Polyurethanschaum ist.
- 8. Tintenstrahlschreiber nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem das Gehäuse in drei Tintenspeicherkammern geteilt ist, wobei jede dieser Kammern einen komprimiertenBOEHMERT & 3OEHMERT, NÜRDEMANN und PARTNER-A-Schaumstoff (42, 44, 46) enthält und mit je einer gesonderten Anzahl von Ausstoßdüsen (30, 32, 34) in Verbindung steht, wodurch jede Kammer eine andere Tinte speichern und abgeben kann.
- 9. Tintenstrahlschreiber nach Anspruch 8, bei dem die drei Kammern cyan-blaue, magenta-rote und gelbe Tinte speichern.
- 10.Tintenstrahlschreiber nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem das Gehäuse (10) eine einzige Kammer bildet, welche schwarze Tinte speichert.
- 11.Tintenstrahlschreiber nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem der Schaumstoff eine Porosität von zwischen 23 bis 30 Poren/cm (60 bis 75 Poren/Zoll) aufweist.
- 12.Tintenstrahlschreiber nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem je eine gesonderte Gruppe von Tintenausstoßdüsen mit der oder jeder Öffnung in Verbindung stehen.
- 13.Tintenstrahlschreiber nach Anspruch 12, bei dem die Düsen jeder Gruppe symmetrisch in einem Kreis bezüglich der ihnen zugeordneten Öffnung angeordnet sind.
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