EP0713777B1

EP0713777B1 - Anordnung für einen Tintendruckkopf aus einzelnen Tintendruckmodulen

Info

Publication number: EP0713777B1
Application number: EP95250207A
Authority: EP
Inventors: Ralf Kubatzki; Wolfgang Dr. Thiel; Junming Dr. Zhang
Original assignee: Francotyp Postalia GmbH
Current assignee: Francotyp Postalia GmbH
Priority date: 1994-11-25
Filing date: 1995-08-23
Publication date: 2000-03-15
Anticipated expiration: 2015-08-23
Also published as: EP0713777A3; EP0713777A2; DE59507996D1; DE4443254C1; US5850240A

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung für einen Tintendruckkopf, der aus Tintendruckmodulen in Stapelbauweise zusammengesetzt ist, die nach dem Edge-Shooter-Prinzip arbeiten und mit plattenförmigen piezoelektrischen Aktoren ausgerüstet sind.
Der Tintendruckkopf ist für den Einsatz in kleinen schnellen Druckern vorgesehen, die wiederum Bestandteil von modernen Maschinen zum Frankieren von Postgut oder zum Drucken von Adressen sind. Ein derartiger Drucker ist auch als Produktbeschriftungsgerät geeignet.
Im Unterschied zum üblichen Bürodrucker mit zeilenweisem Abdruck erfolgt der Druck als einmaliger Frankierabdruck in einem Durchlauf des Postgutes. Entsprechend dieser wesentlich größeren Druckbreite - ungefähr ein Inch - ist die Anzahl untereinander anzuordnender Tintendüsen und damit auch die Anzahl der Piezoaktoren in einem Tintendruckkopf erheblich größer als bei Tintendruckköpfen für Bürodrucker.

Um den modernen Komfort - Klischees mit Wort- und Bildzeichen - für Frankiermaschinen mit guter Druckqualität zu erfüllen, sind Druckauflösungen von annähernd 200 dpi erforderlich, das bedeutet Tintendruckköpfe mit derselben Düsen- und Piezoaktorenzahl bei einer Druckbreite von 2,54 cm (einem Inch). Die üblichen Düsenöffnungen liegen zwischen 40 bis 50µm Breite. Bei einer Klischeebreite von einem Inch und einer Auflösung von 200 dpi müssen hier die Justagefehler unter 10µm gehalten werden.
Zwangsläufig werden derartige Tintendruckköpfe in Planar- beziehungsweise Stapelbauweise ausgeführt, einerseits aus Gründen der zulässigen Dimensionen und der damit zu erzielenden Packungsdichte und andererseits aus Gründen einer ökonomischen Fertigung, vergleiche auch DE 42 25 799 A1. Üblicherweise werden hierbei als Piezoaktoren Flächenschwinger eingesetzt, bei denen zwischen zwei Metallelektroden ein piezoelektrisches Material, zum Beispiel Blei-Zirkonat-Titanat (PZT), angeordnet ist. Die Trägerplatte - zugleich Membranplatte über den Tintendruckkammern - für die Piezoaktoren kann aus Glas, Keramik, Plast oder Metall bestehen.
Die Art und Weise der Anordnung der Module zueinander, um eine Druckdichte von 200 dpi zu erzielen, und der Kontaktierung der Piezoaktoren ist dabei ein wesentliches Problem.

Es ist ein Tintendruckkopf der eingangs beschriebenen Art bekannt, DE 42 25 799 A1, der aus mehreren unterschiedlichen Modulen besteht, von denen nur ein außenliegender oder in der Mitte liegender Modul an seiner Stirnseite die gemeinsame Düsenreihe trägt. Jeder Modul besteht aus einer Mittelplatte und beiderseits zu dieser angeordneten Membranplatten. Zwischen den Membranplatten und der Mittelplatte liegen die Tintendruckkammern. Alle Module weisen von Piezoaktoren antreibbare Tintendruckkammern für den Tintenausstoß auf, die über entsprechend geführte Kanäle mit den zugeordneten Düsen verbunden sind. Die Verbindungskanäle von Modul zu Modul verlaufen zwangsläufig orthogonal zu den Druckkammern.
Zwischen den Modulen sind Abstandsteile angeordnet, die eine Tintenzuführungsöffnung und Tintendurchführungsöffnungen sowie eine Aussparung für die Piezoaktoren aufweisen. Die Abstandsteile können einteilig oder zweiteilig sein und bestehen aus demselben Material wie die Piezoaktoren, die auf der Außenwand der Tintendruckkammern angeordnet und mit dort verlaufenden Leiterbahnen kontaktiert sind.
Obwohl der Vorteil nur einer einzigen Düsenreihe unstreitig ist, ist der technologische Aufwand zur Herstellung der zueinander unterschiedlichen Module noch beträchtlich.
Für die durch mehrere Module verlaufenden Verbindungskanäle sind eine höhere Genauigkeit als die für die Tintendruckkammern und ein höherer Justieraufwand erforderlich. Die verschieden langen Verbindungskanäle bedingen zusätzliche elektronische Steuermaßnahmen.
Sind einzelne Module defekt, so ist auf Grund der komplizierten Montage und Justage ein Austausch derselben ausgeschlossen und es ist demzufolge eine Auswechslung des vollständigen Tintendruckkopfes erforderlich. Auf Grund der großen Düsenzahl sind diese Köpfe wesentlich teurer als Tintendruckköpfe für übliche Bürodrucker.

Es ist auch ein Druckkopf für Tintenstrahldrucker bekannt, EP 0 486 256 A2, der aus mehreren Platten in Stapelbauweise besteht. Die Tintendruckkammern und Düsenkanäle sowie die Düsenöffnungen sind in piezoelektrische Platten in Form von Durchbrüchen eingearbeitet. Die Wirkungsweise erfolgt nach dem Schermodprinzip. Um einen Versatz der Düsenöffnungen gegeneinander zu erreichen ist jede Kammerplatte im Düsenbereich um den erforderlichen Versatz gegenüber der vorhergehenden Kammerplatte abweichend gestaltet. Das bedeutet einen entsprechenden Fertigungsaufwand.

Die Art und Weise des Antriebs ist problematisch bezüglich der akustischen Entkopplung und einer dauerhaften dichten Verbindung zwischen den einzelnen Platten.

Weiterhin ist ein Tintenstrahldruckkopf bekannt, DE 94 04 328 U1, der aus zwei äußeren glatten Membranplatten und einer strukturierten Mittelplatte besteht. In die Mittelplatte sind beidseitig die Tintenkammern und die Tintenkanäle eingeformt, die Düsen liegen in einer Reihe nur auf einer Seite der Mittelplatte, analog die Tintenansaugräume. Zu diesem Zweck weist die Mittelplatte vertikale und horizontale Tintenkanäle auf. Auf den Membranplatten sind in den Bereichen über den Tintenkammern Piezoaktoren angeordnet. Die Tintenkammern und die Tintenansaugräume sind breiter und tiefer ausgebildet als die horizontalen Tintenkanäle. Es sind demzufolge Ausnehmungen flach, tiefer und durchgehend zu realisieren. Das erfordert einen entsprechenden technologischen Aufwand, zumal die Ausnehmungen von beiden Seiten aufeinander abgestimmt zu realisieren sind. Die Piezoaktoren sind beidseitig mit Elektroden derart versehen, daß die äußere Elektrode die Piezoplatte nur zum Teil bedeckt und die innere Elektrode dieselbe etwas überragt. Eine Erhöhung der Düsenzahl hat zwangsläufig eine Vergrößerung der Breite und Länge des Druckkopfes zur Folge.

Schließlich ist noch ein Tintendruckkopf bekannt, US 4,703,333, bei dem mehrere Tintendruckmodule, die nach dem Sideshooter-Prinzip arbeiten, so geneigt hintereinander gestapelt sind, daß einerseits der Düsenbereich und andererseits der Tintenversorgungsbereich frei ist. Angepaßt an diese schuppenartige Anordnung ist ein Aufnahmerahmen mit schrägen Stufen. Um den seitlichen Versatz der Düsen zueinander zu realisieren, sind die Tintendruckmodule mit Langlöchern versehen, durch die Schrauben geführt sind, die in Gewindelöchern der Stufen eingreifen. Die Module müssen mit einer Lehre justiert und dann mittels der Schrauben arretiert werden. Das einzelne Tintendruckmodul besteht aus einer Düsenplatte, einer Tintenkanalplatte, einer Druckkammerplatte, einer Membranplatte mit Piezoaktoren und einer Deckplatte mit einer Ausnehmung für einen Bandleiter zur Kontaktierung der Piezoaktoren. In die Deckplatte ist ein Tintenzuführungskanal mit zwei Tintenanschlußbuchsen eingearbeitet.
Eine Auswechslung einzelner Tintendruckmodule ist zwar möglich aber nur durch Auslöten des Bandleiters und wie aus der Beschreibung ersichtlich ist, ist die Anzahl der Einzelteile und der Justieraufwand beträchtlich. Eine an diesen Tintendruckkopf angepaßte Reinigungs- und Dichtstation wird auf Grund der Stufung sehr kompliziert aufgebaut sein.

Zweck der Erfindung ist eine Vereinfachung des Tintendruckkopfaufbaus und eine Verbesserung der Serviceeigenschaften.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung für einen Tintendruckkopf zu schaffen, bei der die Tintendruckmodule leicht auswechselbar sind, die Anzahl der unterschiedlichen Bauelemente verringert ist und Justieraufwand weitgehend vermieden wird.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gemäß den Patentansprüchen gelöst.

Auf Grund der vorgeschlagenen Lösung ergeben sich eine Reihe von Vorteilen.
Da das Abstandsteil erfindungsgemäß sowohl als Distanzstück als auch als Justierstück für die Tintendruckmodule ausgenutzt wird, können komplizierte Gehäuse und Frontmasken entfallen.
Der Düsenreihenversatz zwecks Erzielung der gewünschten Druckdichte wird ausschließlich mittels der Anschlagstücke der Abstandsteile realisiert, somit können die Tintendruckmodule völlig identisch aufgebaut sein. Beispielsweise beträgt der Versatz t bei drei Tintendruckmodulen von Modul zu Modul ein Drittel des Düsenöffnungsabstandes eines Moduls.
Da die Ausnehmungen für die Anschlagstücke in den Tintendruckmodulen tiefenmäßig stets bis in die Düsenebene erstreckt sind, ist eine genaue Distanzierung der Düsenebenen der Tintendruckmodule zueinander gewährleistet. Der Abstand s zwischen zwei Düsenebenen wird ausschließlich durch den Abstand der Deckflächen einander entgegengerichteter Anschlagstücke eines Abstandsteils bestimmt.
Die Ausnehmungen in den Tintendruckmodulen können bereits bei der Herstellung der einzelnen Platten des Moduls mittels Läserätzen oder Stanzen eingebracht werden. Auch die Anschlagstücke können bereits bei der Herstellung - Gießen - der Abstandsteile aus Keramikmaterial durch entsprechende Verdickung und Formung gebildet werden. Die Guß- oder Preßform muß nur entsprechend gestaltet sein.
Wenn die Treiberschaltkreise für die Piezoaktoren mit auf den Tintendruckmodulen untergebracht und dieselben mit Steckverbindern versehen sind, ist eine besonders leichte Auswechslung der Module möglich und außerdem liegen damit gut prüfbare Einzelbausteine vor. Das gestattet eine effektive Prüfung im Fertigungsprozeß - damit eine Erhöhung der Ausbeutungsrate der Tintendruckkopffertigung - und einen besseren Service. Das ist von Bedeutung, zumal die Tintendruckmodule mit ihren vielen Düsenöffnungen immer noch kostspielige Bauteile sind.
Da die Leiterbahnen von einer Membranplattenebene in die andere Membranplattenebene eines Tintendruckmoduls über dessen Seitenflächen herumgeführt sind, ist pro Tintendruckmodul nur ein Treiberschaltkreis und nur ein Steckverbinder erforderlich.
Es ist allerdings auch möglich, die Steckverbinder einzusparen und die Treiberschaltkreise in das Zuleitungskabel und/oder in die externe Ansteuerelektronik zu integrieren.

Die Montage und Kontaktierung der Piezoaktoren wird auf Grund der einstückigen kammartigen Ausführung und der Erstreckung aller Elektroden in eine Ebene vereinfacht. Die Kontaktierung kann in Aufsetztechnik mittels eines niedrig schmelzenden Lotes, wie Indium, oder mittels Bondbrücken erfolgen. Im ersten Fall sind alle Elektroden der Piezoaktoren den Leiterbahnen zugewandt.
Es ist aber auch möglich, die Piezoaktoren in herkömmlicher Weise einzeln aufzubringen. Zweckmäßigerweise sind dann die den Membranplatten zugewandten Elektroden durch eine gemeinsame Leiterbahn miteinander verbunden.

Die Erfindung wird nachstehend am Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1: Eine Explosivdarstellung eines Tintendruckkopfes aus drei Tintendruckmodulen,
Fig. 2: eine perspektivische Ansicht des zusammengefügten Tintendruckkopfes nach Fig. 1,
Fig. 3: eine Ansicht gemäß Schnitt AA' nach Fig. 2,
Fig. 4: eine perspektivische Ansicht eines Tintendruckkopfes mit externer Ansteuerung.

Alle Figuren sind zwecks leichteren Verständnisses schematisiert gezeichnet.

Gemäß Fig. 1 besteht ein Tintendruckkopf aus drei identischen Tintendruckmodulen 1, 3, 5 und zwei zwischen denselben angeordneten gleichfalls identischen Abstandsteilen 2, 4.
Das erste Tintendruckmodul 1 ist aus einer ersten Deckplatte 15, einer Mittelplatte 16 und einer zweiten Deckplatte 17 zusammengesetzt. Die Platten können mittels Kleben oder thermischem Diffusionsbonden miteinander verbunden sein.
Die Deckplatten 15, 17 sind in ihrer der Mittelplatte 16 zugewandten Fläche mit Tintendruckkammern 151, 171, Tintenkanälen 152, 172, Düsenkanälen 153, 173 sowie Tintenversorgungskanälen 154, 174 versehen, siehe auch Fig. 3.
Alle Düsenöffnungen 175 des Tintendruckmoduls 1 verlaufen in einer Reihe in der zweiten Deckplatte 17. Zu diesem Zweck sind die Düsenkanäle 153 von der ersten Deckplatte 15 durch die Mittelplatte 16 als Düsenkanäle 161 und weiter bis zu den Düsenkanälen 173 in der zweiten Deckplatte 17 geführt und enden dort als Düsenöffnungen 175. Pro Tintendruckmodul 1, 3, 5 sind in diesem Fall sechzehn Düsenöffnungen 175, 375, 575 vorgesehen. Ein reales Modul wird allerdings 64 Düsenöffnungen aufweisen.
Auf den Außenflächen der Deckplatten 15, 17 sind im Bereich über den Tintendruckkammern 151, 171 Piezoaktoren 11, 18 aufgesetzt, jeweils über jeder Tintendruckkammer ein Piezoaktor. Die Deckplatten 15, 17 sind in den Bereichen über den Tintendruckkammern 151, 171 zwangsläufig dünner und wirken dort als Membran. Deshalb ist auch die Bezeichnung Membranplatte zutreffend. Eine Alternative wäre, die Deckplatten als dünne glatte Membranplatten zu gestalten und alle Strukturen in die Mitelplatte 16 zu verlagern.
Zwecks Erleichterung der Herstellung, Montage- und Kontaktierung sind die Piezoaktoren 11, 18 in Form eines Kammes ausgefüllt, dessen Rücken als inaktiver Bereich und dessen Zinken als aktiver Bereich einer Piezoschicht 113, 183 ausgebildet sind. Jeder Zinken stellt einen einzelnen Piezoaktor dar, dessen Grund- und Deckfläche mit Elektroden 111, 112, 181, 182 belegt sind. Eine Elektrode 112, 182 ist als gemeinsame Elektrode aller Piezoaktoren 11, 18 über eine Stirnfläche beziehungsweise den Kammrücken in den inaktiven Bereich der Gegenseite erstreckt. Dadurch kann die Kontaktierung von einer Seite beziehungsweise in Aufsetztechnik erfolgen. Da die Piezoaktoren 11, 18 einerseits in einem Bauteil vereint und andererseits zueinander auf Kammerabstand distanziert sind, wird eine aufwendige Einzelaufbringung und Ausrichtung über den Tintendruckkammern 151, 171 vermieden. Das Bauteil kann als Ganzes über vorher aufgebrachten Maskierungszeichen aufgeklebt werden.
Die Elektroden 111, 112, 181, 182 sind mittels Bondbrücken mit zugeordneten Leiterbahnen 13 kontaktiert, die auf den Oberflächen der Deckplatten 15, 17 verlaufen.
Auf der ersten Deckplatte 15 sind Treiberschaltkreise 12 für die Piezoaktoren 11, 18 in Form eines Bausteins aufgebracht und gleichfalls mit den Leiterbahnen 13 kontaktiert.
Damit eine leicht lösbare Verbindung zur übrigen Druckelektronik besteht, ist auf der Deckplatte 15 noch ein Steckverbinder 14 befestigt und kontaktiert. Um nur mit einem Steckverbinder 14 und einem Treiberschaltkreisbaustein 12 pro Tintendruckmodul auszukommen, sind die Leiterbahnen 13 von der zweiten Deckplatte 17 über beide Seitenflächen des Tintendruckmoduls 1 bis in die Oberfläche der ersten Deckplatte 15 herumgezogen.
Das Abstandsteil 2 ist so gestaltet und zwischen den Tintendruckmodulen 1 und 3 so angeordnet, daß es mit dem ersten Tintendruckmodul 1 fluchtet und zum zweiten Tintendruckmodul 3 um das Druckdichtemaß t (z.B. 192 drops per inch) versetzt ist, siehe auch Fig. 2. Die Dicke des Abstandsteils 2 ist so bemessen, daß zwischen den beiden Tintendruckmodulen 1, 3 mit ihren aufgesetzten Bauteilen ein ausreichend großer Abstand besteht.
Das Abstandsteil 2 ist beidseitig mit Anschlagstücken 21, 22 versehen, die in zugeordnete angepaßte Ausnehmungen 170, 350, 360 der Tintendruckmodule 1, 3 eingreifen, siehe auch Fig. 3.

Im Beispiel hat das Abstandsteil 2 aus Gründen der vereinfachten Darstellung zwei Paar Anschlagstücke 21, 22; bei der praktischen Realisierung werden es zweckmäßigerweise drei Paar sein. Entsprechend würden dann zwei Ausnehmungen als Langloch und eine Ausnehmung als Zylinderloch gestaltet sein. Das Anschlagstück 21 liegt mit seiner Deckfläche im Tintendruckmodul 1 an der Düsenebene 162 an. Das Anschlagstück 22 liegt mit seiner Deckfläche im Tintendruckmodul 3 an der Düsenebene 376 an. Der Parallelabstand der Deckflächen der entgegengesetzten Anschlagstücke 21, 22 ist gleich dem geforderten Abstand s der Düsenebenen 162 und 376 zueinander. Die Plattendicke des Abstandsteils 2 ist dementsprechend so bemessen, daß der geforderte Abstand ausschließlich durch die Anschlagstücke 21, 22 bestimmt wird.
Das Anschlagstück 21 ist gegenüber dem Anschlagstück 22 um eine Mittelplattendicke kürzer, da es nur die Deckplatte 17 in der Ausnehmung 170 durchdringt.
Das Anschlagstück 22 durchdringt die Deckplatte 35 in der Ausnehmung 350 und die Mittelplatte 36 in der Ausnehmung 360. In bezug auf eine definierte Seitenkante des Tintendruckmoduls 3 sind die Ausnehmungen 350 und 360 um das Druckdichtemaß t mehr nach innen versetzt als das Anschlagstück 22 am Abstandsteil 2. Auf diese Weise ist die erste Düsenöffnung 375 des Tintendruckmoduls 3 gegenüber der ersten Düsenöffnung 175 des Tintendruckmoduls 1 um das Druckdichtemaß versetzt und entsprechend auch die anderen Düsenöffnungen.
Das Abstandsteil 2 ist mit einer Ausnehmung 23 für die Piezoaktoren 18 und 31 sowie mit einer Ausnehmung 24 für die Treiberschaltkreise 32 und den Steckverbinder 34 versehen.
Da der Schnitt AA' gemäß Fig. 2 durch die äußerste Düse 175 des ersten Tintendruckmoduls 1 geführt ist und die Ansicht zur benachbarten Außenseite gemäß Fig. 3 dargestellt ist, ist auch nur die Verbindung vom Tintenversorgungskanal 154 über den Tintenkanal 152 zur Tintendruckkammer 151, den Düsenkanal 153, den Düsenkanal 161, den Düsenkanal 173 und bis zur Düsenöffnung 175 sichtbar. Die Tintenversorgungskanäle 154, 174 verlaufen orthogonal zu den Tintenkanälen 152, 172 und parallel zur Düsenöffnungsreihe 175.
In Fig. 4 ist eine Ausführung dargestellt, bei der auf einen Steckverbinder verzichtet wird und die Treiberschaltkreise extern, beispielsweise integriert in einen Bandleiter, liegen. Außerdem wird die Möglichkeit der separaten Aufbringung einzelner Piezoaktoren gezeigt.
Da alle Tintendruckmodule 1, 3, 5 identisch aufgebaut sind, und die Abstandsteile 2, 4 gleichfalls identisch aufgebaut sind, ist eine Stapelung von Tintendruckmodulen in gewünschter Weise möglich, wobei Äquidistanz und Seitenversatz der Düsenreihen gesichert sind.
Ein weiteres Eingehen auf die anderen Tintendruckmodule 3,5 erübrigt sich, entsprechende Angaben können der Bezugszeichenaufstellung und den Zeichnungen entnommen werden.

Verwendete Bezugszeichen

1: erster Tintendruckmodul
11: Piezoaktor/en an der Oberseite des Tintendruckmoduls 1
111: Einzelelektroden bzw. Ansteuerelektroden der Piezoaktoren 11
112: gemeinsame Elektrode der Piezoaktoren 11
113: Piezoschicht der Piezoaktoren 11
12: Treiberschaltkreis für Tintendruckmodul 1
13: Leiterbahnen am Tintendruckmodul 1
14: Steckverbinder am Tintendruckmodul 1
15: erste Deckplatte bzw. Membranplatte des Tintendruckmoduls 1
151: Tintendruckkammer/n in der Deckplatte 15
152: Tintenkanal zwischen Tintendruckkammer 151 und Tintenversorgungskanal 154
153: Düsenkanal in der Deckplatte 15
154: Tintenversorgungskanal in Deckplatte 15
16: Mittelplatte des Tintendruckmoduls 1
161: Düsenkanal in der Mittelplatte 16
162: Düsenebene im Tintendruckmodul 1
17: zweite Deckplatte bzw. Membranplatte des Tintendruckmoduls 1
170: Bohrung bzw. Ausnehmung in der Deckplatte 17 für Anschlagstücke 21
171: Tintendruckkammer/n der Deckplatte 17
172: Tintenkanal zwischen Tintendruckkammer 171 und Tintenversorgungskanal 174
173: Düsenkanal in der Deckplatte 17
174: Tintenversorgungskanal in Deckplatte 17
175: Düsenöffnung/en im Tintendruckmodul 1
176: Düsenebene im Tintendruckmodul 1
18: Piezoaktor/en an der Unterseite des Tintendruckmoduls 1
181: Einzelelektroden bzw. Ansteuerelektroden der Piezoaktoren 18
182: gemeinsame Elektrode der Piezoaktoren 18
183: Piezoschicht der Piezoaktoren 18

2: erstes Abstandsteil
21: Anschlagstück am Abstandsteil 2 zum Tintendruckmodul 1
22: Anschlagstück am Abstandsteil 2 zum Tintendruckmodul 3
23: Ausnehmung im Abstandsteil 2 für Piezoaktoren 18 und 31
24: Ausnehmung im Abstandsteil 2 für Treiberschaltkreis 32 und für Steckverbinder 34

3: zweiter Tintendruckmodul
31: Piezoaktor/en an der Oberseite des Tintendruckmoduls 3
311: Einzelelektroden bzw. Ansteuerelektroden der Piezoaktoren 31
312: gemeinsame Elektrode der Piezoaktoren 31
313: Piezoschicht der Piezoaktoren 31
32: Treiberschaltkreis für Tintendruckmodul 3
33: Leiterbahnen am Tintendruckmodul 3
34: Steckverbinder am Tintendruckmodul 3
35: erste Deckplatte bzw. Membranplatte des Tintendruckmoduls 3
350: Bohrung bzw. Ausnehmung in der Deckplatte 35 für Anschlagtück 22
351: Tintendruckkammer/n in der Deckplatte 35
352: Tintenkanäl zwischen Tintendruckkammer 351 und Tintenversorgungskanal 354
353: Düsenkanal in Deckplatte 35
354: Tintenversorgungskanal in Deckplatte 35
36: Mittelplatte des Tintendruckmoduls 3
360: Bohrung bzw. Ausnehmung in der Mittelplatte 36 für Anschlagstück 22
361: Düsenkanal in der Mittelplatte 36
362: Düsenebene im Tintendruckmodul 3
37: zweite Deckplatte bzw. Membranplatte des Tintendruckmoduls 3
370: Bohrung bzw. Ausnehmung in der Deckplatte 37 für Anschlagstück 41
371: Tintendruckkammer/n in der Deckplatte 37
372: Tintenkanal zwischen Tintendruckkammer 371 und Tintenversorgungskanal 374
373: Düsenkanal in der Deckplatte 37
374: Tintenversorgungskanal in der Deckplatte 37
375: Düsenöffnung/en im Tintendruckmodul 3
376: Düsenebene im Tintendruckmodul 3
38: Piezoaktor/en an der Unterseite des Tintendruckmoduls 3
381: Einzelelektroden bzw. Ansteuerelektroden der Piezoaktoren 38
382: gemeinsame Elektrode der Piezoaktoren 38
383: Piezoschicht der Piezoaktoren 38

4: zweites Abstandsteil
41: Anschlagstück am Abstandsteil 4 zum Tintendruckmodul 3
42: Anschlagstück am Abstandsteil 4 zum Tintendruckmodul 5
43: Ausnehmung im Abstandsteil 4 für Piezoaktoren 38 und 51
44: Ausnehmung im Abstandsteil 4 für Treiberschaltkreis 52 und für Steckverbinder 54

5: dritter Tintendruckmodul
51: Piezoaktor/en an der Oberseite des Tintendruckmoduls 5
511: Einzelelektroden bzw. Ansteuerelektroden der Piezoaktoren 51
512: gemeinsame Elektrode der Piezoaktoren 51
513: Piezoschicht der Piezoaktoren 51
52: Treiberschaltkreis für Tintendruckmodul 5
53: Leiterbahnen am Tintendruckmodul 5
54: Steckverbinder am Tintendruckmodul 5
55: erste Deckplatte bzw. Membranplatte des Tintendruckmoduls 5
550: Bohrung bzw. Ausnehmung in Deckplatte 55 für Anschlagstück 42
551: Tintendruckkammer/n in Deckplatte 55
552: Tintenkanal zwischen Tintendruckkammer 551 und Tintenversorgungskanal 554
553: Düsenkanal in Deckplatte 55
554: Tintenversorgungskanal in Deckplatte 55
56: Mittelplatte des Tintendruckmoduls 5
560: Bohrung bzw. Ausnehmung in der Mittelplatte 56 für Anschlagstücke 42
561: Düsenkanal in der Mittelplatte 56
562: Düsenebene im Tintendruckmodul 5
57: zweite Deckplatte bzw. Membranplatte des Tintendruckmoduls 5
571: Tintendruckkammer/n in Deckplatte 57
572: Tintenkanal zwischen Tintendruckkammer 571 und Tintenversorgungskanal 574
573: Düsenkanal in Deckplatte 57
574: Tintenversorgungskanal in Deckplatte 57
575: Düsenöffnung/en im Tintendruckmodul 5
576: Düsenebene in Tintendruckmodul 5
58: Piezoaktor/en an der Unterseite des Tintendruckmoduls 5
581: Einzelelektroden bzw. Ansteuerelektroden der Piezoaktoren 58
582: gemeinsame Elektrode der Piezoaktoren 58
583: Piezoschicht der Piezoaktoren 58

s: Düsenebenenabstand
t: Druckdichtemaß (dpi = dots per inch)

Claims

Anordnung für einen Tintendruckkopf, der aus einzelnen Tintendruckmodulen (1, 3, 5) mit je einer Reihe von Düsen (175, 375, 575) in Stapelbauweise zusammengesetzt ist, zwischen denen jeweils ein Abstandsteil (2, 4) angeordnet ist und bei denen plattenförmige, beidseitig mit Elektroden (111, 112, 181, 182, 311, 312, 381, 382, 511, 512, 581, 582) belegte Piezoaktoren (11, 18, 31, 38, 51, 58) außen auf als Membranplatten dienenden Deckplatten (15, 17, 35, 37, 55, 57) über zum Tintenausstoß dienenden Tintendruckkammern (151, 171, 351, 371, 551, 571) aufgebracht sowie mit außen auf den Deckplatten (15, 17, 35, 37, 55, 57) verlaufenden Leiterbahnen (13, 33, 53) kontaktiert sind,
gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

die Tintendruckmodule (1, 3, 5) sind identisch aufgebaut und mit ihren Düsen (175, 375, 575) zueinander auf Lücke versetzt angeordnet,

die Abstandsteile (2, 4) sind gleichfalls identisch aufgebaut, plattenförmig und zur Wahrung des erforderlichen Abstandes (s) zwischen benachbarten Tintendruckmodulen (1, 3 beziehungsweise 3, 5) als auch zur genauen Fixierung der Tintendruckmodule (1, 3, 5) mit gegenseitigem Versatz (t) beidseitig mit Anschlagstücken (21, 22, 41, 42) versehen, die in zugeordnete angepaßte Ausnehmungen (170, 350, 360, 370, 550, 560) benachbarter Tintendruckmodule (1, 3 beziehungsweise 3, 5) eingreifen,

die Leiterbahnen (13, 33, 53) sind bei jedem Modul (1, 3, 5) von einer Deckplatte (15, 35, 55) über mindestens eine Seitenfläche des Moduls (1, 3, 5) zur anderen Deckplatte (17, 37, 57) erstreckt.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die Piezoaktoren (11,18,31,51,58) identisch aufgebaut sind, und jeweils einen aktiven sowie einen inaktiven Bereich aufweisen,

wobei sich eine der Elektroden als eine gemeinsame Elektrode (112,182,312,382,512,582) aller auf der selben Deckplatte (15,17,35,37,55,57) angeordneter Piezoaktoren von einer Ebene über eine Seitenfläche der Piezoschicht (113,183,313,383,513,583) in die Ebene der anderen Elektroden erstreckt,

daß die Piezoaktoren in Aufsetztechnik mit ihren Elektroden mit den Leiterbahnen (13,33,53) kontaktiert sind,

daß jeweils auf der einen Deckplatte (15,35,55) jedes Tintendruckmoduls (1,3,5) ein Treiberschaltkreis (12,32,52) für die Piezoaktoren aufgebracht und mit den zugeordneten Leiterbahnen kontaktiert ist, und

daß jeder Tintendruckmodul mit einem Steckverbinder (14,34,54) versehen ist, der gleichfalls mit den zugeordneten Leiterbahnen kontaktiert ist.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Piezoaktoren (11, 18, 31, 38, 51, 58) als einstückiges, kammartiges Bauteil ausgeführt ist.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß jedes Abstandteil (2, 4) einerseits mit den auf einer Seite befindlichen Anschlagstücken (21, 41) an der Mittelplatte (16, 36) des benachbarten Tintendruckmodul (1, 3) im Bereich einer Düsenebene (162, 362) anliegt und andererseits mit den auf der anderen Seite befindlichen Anschlagstücken (22, 42) an der zweiten Deckplatte (37, 57) des benachbarten (231) Tintendruckmoduls (3, 5) im Bereich einer Düsenebene (376, 576) anliegt und

daß der Abstand der Deckflächen entgegengerichteter Anschlagstücke (21, 22 beziehungsweise 41, 42) jedes Abstandteils (2, 4) gleich ist dem Abstand (s) benachbarter Düsenebenen (162, 362 beziehungsweise 376, 562 beziehungsweise 576).
Anordnung nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet,
daß zur Realisierung des erforderlichen Versatzes zwischen den Düsen (175, 375, 575) benachbarter Tintendruckmodule (1 und 3 beziehungsweise 3 und 5) die dem nachfolgenden Tintendruckmodul (3, 5) zugewandten Anschlagstücke (22, 42) des mit dem vorhergehenden Tintendruckmodul (1, 3) fluchtenden Abstandsteils (2, 4) gegenüber einer definierten Seitenkante des Tintendruckmoduls (1, 3, 5) um das Druckdichtemaß (t) weiter versetzt sind als die zugeordneten angepaßten Ausnehmungen (350, 360, 550, 560).
Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Abstandsteile (2, 4) mit Ausnehmungen (23, 24, 43, 44) für die zugeordneten Piezoaktoren (18, 31, 38, 51) und zutreffendenfalls für Treiberschaltkreise (12, 32, 52) und Steckverbinder (14, 34, 54) versehen sind.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Abstandsteile (2, 4) aus Keramikmaterial bestehen und die Anschlagstücke (21, 22, 41, 42) durch entsprechende Verdickung und Formung bei der Herstellung der Keramikplatten gebildet werden.