DE3227638A1

DE3227638A1 - Kopf fuer tintenstrahldrucker

Info

Publication number: DE3227638A1
Application number: DE19823227638
Authority: DE
Inventors: Yoshio Nabari Mie Kanayama
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1981-07-24
Filing date: 1982-07-23
Publication date: 1983-02-24
Also published as: JPS5818274A; DE3227638C2; US4460906A

Description

TER MEER . MÜLLER . STFINMEISTfrR _ Sharp K.K. - 1853-GER-T

BESCHREIBUNG

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kopf für Tintenstrahldrucker, insbesondere nach der im Oberbegriff von Patentanspruch 1 angegebenen Definition.

Die in den letzten Jahren auf den Markt gelangten Tintenstrahldrucker mit bedarfsorientierter Tintenförderung, wie sie beispielsweise in den US-PSen 3 747 120 oder 3 946 398 beschrieben sind, haben als besonderes Merkmal in ihrem Kopf eine Druckkammer/ deren Volumen jeweils zum gewünschten Tintenausstoßzeitpunkt plötzlich reduziert wird.

Bei dieser Art herkömmlicher Tintenstrahldrucker wird die Präzision des Druckvorgangs leicht durch infolge ungenügender Kopfabdichtung hineingelangte Luftblasen in der innerhalb der Druckkammer befindlichen Tintenflüssigkeit beeinträchtigt, weil die Luftblasen die von einem mit der Druckkammer verbundenen piezoelektrischen Schwinger abgegebene Schwingungsenergie absorbieren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch Schaffung und , Anwendung eines im Kopfbereich verbesserten Tintenstrahldruckers die dem Stand der Technik anhaftenden Nachteile zu beseitigen.

Die erfind.ungsgemäße Lösung der gestellten Aufgabe ist kurz gefaßt im Patentanspruch 1 angegeben.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgedankens sind in Unteransprüchen. gekennzeichnet.

Der Grundgedanke der Erfindung geht dahin, die zu einem Stapel aufeinandergelegten Platten, aus denen der Kopf des Tintenstrahldruckers unter Bildung seiner inneren Druckkammer zusammengefügt

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wird, absolut dicht, fest und dauerhaft miteinander zu verschweißen. Der verschweißte Plattenstapel umfaßt zumindest eine Grundplatte, eine die Druckkammer definierende Zwischenplatte, eine der Zwischenplatte benachbarte Schwingerplatte und eine an der anderen Zwischenplattenseite benachbarte Lochplatte.

Nach einer Weiterbildung des Erfindungsgedankens können die Plattenoberflächen vor dem Stapeln mit einer Nickellegierung beschichtet und dann unter Wärmeeinwirkung fest und flächig miteinander verschweißt werden.

Der so hergestellte Kopf arbeitet luftblasenfrei und erzeugt präzise steuerbare Tintentröpfchen.

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten werden nachstehend unter Bezug auf eine Zeichnung in beispielsweiser Ausführungsform näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Schnittansicht des Kopfes eines Tintenstrahldruckers mit bedarfsorientierter Tintenförderung,

Fig. 2 einen Schnitt durch den Kopf eines zum Stand der Technik gehörenden Tintenstrahldruckers, und Fig. 3 einen Schnitt durch den Kopf eines erfindungsgemäßen Tintenstrahldruckers.

Der in Fig. 1 zur Erläuterung des Prinzips eines Tintenstrahldruckers mit bedarfsorientierter Tintenförderung dargestellte Kopf eines solchen Druckers enthält in einem Gehäuse 10 eine Tintenflüssigkeit enthaltende Druckkammer 12, die am vorderen Ende durch eine sandwichartig zwischen einer Schlitzplatte 16 und einer Durchgangsplatte 18 angeordnete Lochplatte 14 begrenzt und an ihrem hinteren Ende durch eine mit einem nachstehend kurz als Piezoschwinger 22 bezeichneten piezoelektrischen Wandler verbundene Schwingerplatte 20 abgeschlossen ist. Durch Zuleitung

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einer Pulsspannung an den Piezoschwinger 22 wird das Volumen der Druckkammer 12 plötzlich so reduziert, daß ein Quantum der in der Kammer enthaltenen Tintenflüssigkeit durch einen Kanal und die Durchgangs-, Loch- und Schlitzplatten 18, 14, 16 ausgestoßen und in Form von Tintentröpfchen auf ein Schreibpapier gespritzt wird, wo es einen Teil eine*in Punktmatrixdruckweise erzeugten Zeichens oder Symbols bildet.

Da die Tröpfchenabgabefrequenz eines derartigen Tintenstrahldruckers auf etwa 2 kHz begrenzt ist, gibt es Hochgeschwindigkeitsdrucker mit einem mehrere Köpfe in Spaltenrichtung übereinander enthaltenden Mehrfachkopf. Ein solcher Mehrfachkopf mit z.B. sieben Köpfen mit einer Tröpfchenabgabefrequenz von je 2 kHz kann bei einer 5 * 7 Punktmatrixanordnung 2000:5 = Zeichen pro Sekunde, und bei einem Abstand von 2 · 7 Punktpositionen zwischen je zwei aufeinanderfolgenden Zeichen 2000 : 7 = 285 Zeichen pro Sekunde drucken.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten bekannten Kopf eines herkömmlichen Tintenstrahldruckers sind je eine durch Ätztechnik geformte Schlitzplatte 30, Lochplatte 32, Durchgangsplatte 34 und Zwischenplatte 36 und ferner eine durchgehende Schwingerplatte 38 in Verbindung mit zwischengelegten Dichtungen 44 nach Art eines Plattenstapels gepackt und mittels Schrauben zwischen, einer Grundplatte 40 und einer gelochten Deckplatte dicht und fest eingespannt. An der Schwingerplatte 38 ist ein Piezoschwinger 48 befestigt.

Bei diesem herkömmlichen Kopf gemäß Fig. 2 hat sich die Abdichtung der Druckkammer durch Silikondichtungen zwischen den einzelnen durch die Schrauben 46 zusammengehaltenen Platten als mangelhaft erwiesen, es können Luftbläschen in die Tintenflüssigkeit gelangen* Ferner haben die Silikondichtungen 44 einen

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ungünstigen Einfluß auf die Tröpfchenbildung, die Abgabegeschwindigkeit, Zeitsteuerung und Folgefrequenz der Tintentröpfchen, und sie bedingen außerdem eine aufwendige Fertigung.

Bei dem in Fig. 3 geschnitten dargestellten Ausführungsbeispiel des Kopfes eines erfindungsgemäßen Tintenstrahldruckers sind in Form eines Stapels zwischen einer gelochten Deckplatte 50 und einer Grundplatte 68 eine Schlitzplatte 52, eine Lochplatte 54, eine untere Lochplatte 56, drei Durchgangsplatten 58, 60 und 62, eine Zwischenplatte 64 und eine Schwingerplatte 66 mit einem darauf festgeklebten Piezoschwinger 82 fest und dicht zusammengebaut. Aus einer in dem Plattenstapel und insbesondere durch die Zwischenplatte 64 gebildeten Druckkammer 78 wird Tintenflüssigkeit, welche über einen Einlaß 70 und einen innerhalb der drei Durchgangsplatten 58, 60, 62 gebildeten Einlaßkanal 74 zugeführt wurde, tröpfchenweise durch einen Schlitz 76 in der Schlitzplatte 52 abgegeben.

Der Piezoschwinger 82 ist über ein an der Grundplatte 68 befestic tes flexibeles Substrat 84 mit einer Erregerschaltung verbunden und erhält von dort ein Treibersignal von z.B. 2 kHz, um durch entsprechende Anregung der Schwingerplatte 66 das Volumen der Druckkammer 78 schnell zu reduzieren, und dabei werden einzelne Tintentröpfchen durch die öffnung 72 und den Schlitz 76 hindurch auf ein. Papier abgegeben.

Sämtliche Platten, d.h. Deckplatte 50, Schlitzplatte 52, Lochplatten 54 und 56, Durchgangsplatten 58, 60, 62, Zwischenplatte 64, Schwingerplatte 66 und Grundplatte 68 sind in ihrer vorgesehenen Form aus Edelstahlblech nach japanischer Industrienorm. SUS-304 hergestellt. Die Lochplatte 54 ist durch eine Ätz-· technik geformt, alle übrigen Platten sind ausgestanzt worden.

TER MEER . MÜLLER · STE.NN/iRISTER

Sharp K.K. - 1853-GER-T

Die Blechdicken sind wie folgt gewählt:

Platte	50	52	54	56	58	60	62	64	66	68
Blechdicke {rancj	0,4	0,3	0,05	0,2	0,2	0,4	1	0,4	0,2	2

Bei der Fertigung des Kopfes werden die zehn Platten 50 ... 68 zuerst mit einer flüssigen Nickellegierung bestrichen, dann gemäß Fig. 3 übereinander geschichtet und bei einer hohen Temperatur von etwa 1050 ⁰C bis 1100 ⁰C in einer Vorrichtung fest miteinander verschweißt; die Nickellegierung geht dabei mit dem Edelstahl eine Schweißverbindung ein. Anschließend werden der Piezoschwinger 82 auf der Schwingerplatte 66 und das flexibele Substrat 84 auf der Grundplatte 68 mittels eines geeigneten Klebers befestigt.

Nach einem Dauerversuch konnten bei einem so hergestellten und im gefüllten Zustand drei Monate lang auf 50 ⁰C erwärmten Tintenstrahldrucker-Kopf weder an den Schweißverbindungen noch an der Tintenflüssigkeit irgendwelche Schaden festgestellt werden.

Leerseite

Claims

TER MEER-MÜLLER-STEINMEISTER

PATENTANWÄLTE!- EUROPEAN PATENT ATTORNEYS

Dipl.-Chem. Dr. N. tar Meer Dipl.-Ing. H. Steinmeister τΐΚτΧβ"· ^MÜlier Artur-Ladebeck-Strasse 51

D-8OOO MÜNCHEN 22 D-48OO BIELEFELD 1

Case: 1853-GER-T

MÜ/Gdt/ma ²³· ^{Juli 1982}

SHARP KABUSHIKI KAISHA

22-22 Nagaike-cho, Abeno-ku_f

Osaka. 545, Japan

Kopf für Tintenstrahldrucker Priorität: 24. Juli 1981, Japan, Ser.No. 56-117000

PATENTANSPRÜCHE

Kopf für einen insbesondere mit bedarfsorientierter Tintenförderung arbeitenden Tintenstrahldrucker, mit einer Druckkammer, aus der durch rasche Volumenverminderung mittels eines an dem einen Ende der Kammer angeordneten elektromechanischen Schwingers Tintenflüssigkeit durch eine öffnung am anderen Kammerende tröpfchenweise abgegeben wird, dadurch gekennzeichnet, daß - aus einer Grundplatte (68), einer den an ihr befestigten elektromechanischen Schwinger (82) tragenden Schwingerplatte (66), einer zumindest teilweise die Druckkammer (78) begrenzenden Zwischenplatte (64),

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einer Anzahl von Durchgangsplatten (58,60,62) und einer Lochplatte (56 und/oder 54) ein aufeinandergeschichteter Stapel gebildet und

- dieser Stapel so verschweißt ist, daß zumindest je eine flächige Schweißverbindung zwischen der Schwingerplatte und der Zwischenplatte, zwischen den jeweils benachbarten Durchgangsplatten, zwischen der äußeren Durchgangsplatte (62) und der Zwischenplatte (64) sowie zwischen der anderen äußeren Durchgangsplatte (58) und der Lochplatte (56 bzw. 54) gebildet ist.
2. Kopf nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß in dem Stapel ferner eine Schlitzplatte (52) mit der Lochplatte (54) verschweißt ist.
3. Kopf nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, daß die Verschweißung der Platten
miteinander nach Bestreichen der Oberflächen jeder Platte
(52 ...) mit einer Nickellegierung unter Erhitzen des so beschichteten Plattenstapels in einer Kammer auf eine Temperatur von etwa 1050⁰C bis 1100⁰C erfolgt ist.