EP0468068A1 - Anordnung für die Tintenzuführung in einen Tintenschreibkopf - Google Patents

Anordnung für die Tintenzuführung in einen Tintenschreibkopf Download PDF

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EP0468068A1 EP90114171A EP90114171A EP0468068A1 EP 0468068 A1 EP0468068 A1 EP 0468068A1 EP 90114171 A EP90114171 A EP 90114171A EP 90114171 A EP90114171 A EP 90114171A EP 0468068 A1 EP0468068 A1 EP 0468068A1
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Definitions

  • the invention relates to an arrangement for supplying ink to an ink writing head according to the preamble of patent claim 1.
  • Print heads in ink writing devices essentially have a multiplicity of ink channels which end on the side of the write head facing a recording medium in outlet nozzles and which end at the other end in a common ink chamber. This is connected to an ink reservoir via a supply system.
  • a drive element is assigned to each ink channel, and when actuated individually, a single droplet of ink is ejected.
  • Thermal transducers or piezoceramic transducers are used as drive elements.
  • Ink is usually fed into the ink chamber and into the individual ink channels by capillary action or by using a slight negative pressure inside the head.
  • the so-called anisotropic etching process (ER 0 359 417 A2) is a suitable method for producing such write heads.
  • the individual crystal directions of a substrate body e.g. Silicon, depending on different etching speeds used to form particularly precise contours of different depths.
  • the invention has for its object to ensure filtering of the ink without a separate, i.e. independent filter element must be provided and installed.
  • the ink supply area designed as a channel structure also forms the filter for the ink, that is to say it is an integrated part of the writing head, and that the production takes place simultaneously with the formation of the ink channels and the ink chamber of the writing head in one Operation can take place.
  • FIG. 1 shows the sectional view of an ink writing head with an ink supply area according to the invention
  • FIG. 2, FIG. 3 and FIG. 4 each show details of the channel structure according to FIG. 1.
  • the ink channels 2 and the ink chamber 3 are formed in a substrate body 1, which consists, for example, of silicon, the anisotropic etching method being used, as described at the beginning.
  • the ink supply area has the channel structure according to the invention, which consists of the individual channels 4 and 5 running in two planes 6 and 7.
  • An ink supply line, not shown here, is connected to the individual channels 4 running in the upper level 6, via which ink is supplied from an ink reservoir, also not shown.
  • This ink reservoir can form a compact unit with the head, ie it can be integrated into it; but it can also be used as a single part, e.g. be designed as an exchangeable ink container which is moved with the head.
  • the individual channels 5 running in the lower level 7 open into the ink chamber 3. This is achieved in that the direction of the individual channels 4 and 5 running in the two levels 6 and 7 is rotated by an angle. In the example, this angle is 90 °.
  • the liquid transport between the individual channels 4 and 5 is ensured by the fact that breakthroughs occur in the areas in which the individual channels of the lower and upper levels intersect. In the usual way the whole arrangement is made up of one e.g. Cover 8 made of glass closed liquid-tight.
  • FIG. 2 shows the course of the individual channels 4 in the upper level 6
  • FIG. 3 shows the course of the individual channels 5 in the lower level 7
  • FIG. 4 shows the channel structure with the breakthroughs 9 occurring in the intersection areas of the individual channels 4 and 5
  • Individual channels 4 and 5 are carried out with the aid of a line pattern or line grid applied to the substrate body 1 on both sides, which corresponds to the line pattern shown in FIGS. 2 and 3.
  • the grating on one side of the substrate body 1 is rotated by an angle, in the example by an angle 90, with respect to the grating applied on the other side thereof.
  • the channel structure then results in a double-sided etching process.
  • the channel structure according to the invention not only ensures a secure ink connection; on the contrary, an effective ink filter is also available which, in addition to improved mechanical stability, also has good flow behavior for the ink and which can be produced in a single operation together with the ink channels and the ink chamber.
  • the arrangement according to the invention offers advantages, above all for so-called interchangeable writing heads, since the filter integrated in the head no longer requires special measures when connected to the ink supply system of a writing device.

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  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

Die Tintenzufuhr in einem Schreibkopf für Tintenschreibeinrichtungen erfolgt über eine Kanalstruktur, die in zwei Ebenen 6,7 liegende Einzelkanäle 4,5 umfaßt; die Richtung der Einzelkanäle z.B. 4 in der einen z.B. 6 und die der Einzelkanäle z.B. 5 in der anderen Ebene 7 sind um einen Winkel versetzt; die im Schnittbereich der Einzelkanäle 4,5 entstehenden Durchbrüche 9 bilden sowohl eine strömungsgünstige Fließverbindung als auch ein wirksames, in den Schreibkopf integriertes Tintenfilter.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Anordnung für die Tintenzuführung in einen Tintenschreibkopf gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
  • Schreibköpfe in Tintenschreibeinrichtungen weisen im wesentlichen eine vielzahl von Tintenkanälen auf, die an der einem Aufzeichnungsträger zugewandten Seite des Schreibkopfes in Austrittsdüsen enden und die mit ihrem anderen Ende in eine gemeinsame Tintenkammer münden. Diese steht über ein Versorgungssystem mit einem Tintenreservoir in Verbindung. Jedem Tintenkanal ist ein Antriebselement zugeordnet, bei dessen individueller Ansteuerung ein einzelnes Tintentröpfchen ausgestoßen wird. Als Antriebselemente finden Thermowandler oder piezokeramische Wandler Anwendung. Die Zufuhr von Tinte in die Tintenkammer und in die einzelnen Tintenkanäle erfolgt in der Regel kapillarisch oder unter Ausnützung eines geringen Unterdrucks im Inneren des Kopfes.
  • Ein geeignetes Verfahren zur Herstellung derartiger Schreibköpfe stellt das sog. anisotropische Ätzverfahren dar (ER 0 359 417 A2). Dabei werden die von einzelnen Kristallrichtungen eines Substratkörpers, z.B. Silizium, abhängigen unterschiedlichen Ätzgeschwindigkeiten ausgenützt, um besonders exakte Konturen verschiedener Tiefe auszubilden.
  • Mit zunehmender Miniaturisierung der tintenführenden Teile eines Schreibkopfes und mit zunehmender Reduzierung der Durchmesser der Austrittsöffnungen wächst die Gefahr, daß bereits kleinste Verunreinigungen der Tinte zu störenden Verstopfungen führen. Es ist deshalb unumgänglich, im Tintenversorgungssystem ein Tintenfilter vorzusehen. Es ist üblich, ein derartiges Filter z.B. in Form eines feinmaschigen Siebes zwischen dem Tintenreservoir und der Tintenkammer anzubringen. Das Anbringen eines solchen Filters, z.B. durch Aufkleben oder andere Befestigungen, wie Andrücken, ist äußerst aufwendig und erfordert zusätzliche Fertigungsschritte.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Filterung der Tinte zu gewährleisten, ohne daß ein eigenes, d.h. selbständiges Filterelement vorgesehen und eingebaut werden muß.
  • Diese Aufgabe wird gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
  • Ausgestaltungen und weitere Verbesserungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
  • Die Vorteile der erfindungsgemäßen Anordnung bestehen im wesentlichen darin, daß der als Kanalstruktur ausgebildete Tintenzufuhrbereich zugleich auch das Filter für die Tinte bildet, also ein integrierter Bestandteil des Schreibkopfes ist und daß die Herstellung zugleich mit der Ausbildung der Tintenkanäle und der Tintenkammer des Schreibkopfes in einem einzigen Arbeitsgang erfolgen kann.
  • Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles erläutert. Dort zeigen
  • Figur 1 die Schnittdarstellung eines Tintenschreibkopfes mit einem Tintenzufuhrbereich gemäß der Erfindung, Figur 2, Figur 3 und Figur 4 jeweils Details der Kanalstruktur nach Figur 1.
  • Im Ausführungsbeispiel nach Figur 1 sind in einem Substratkörper 1, der beispielsweise aus Silizium besteht, die Tintenkanäle 2 und die Tintenkammer 3 ausgebildet, wobei, wie eingangs beschrieben, das anisotrope Ätzverfahren Anwendung findet. Der Tintenzufuhrbereich weist die erfindungsgemäße Kanalstruktur auf, die aus den in zwei Ebenen 6 und 7 verlaufenden Einzelkanälen 4 und 5 besteht. An die in der oberen Ebene 6 verlaufenden Einzelkanäle 4 ist eine hier nicht dargestellte Tintenversorgungsleitung angeschlossen, über die Tinte von einem ebenfalls nicht dargestellten Tintenreservoir zugeführt wird. Dieses Tintenreservoir kann mit dem Kopf eine kompakte Einheit bilden, in diesen also integriert sein; es kann aber auch als ein Einzelteil, z.B. als ein mit dem Kopf bewegter, austauschbarer Tintenbehälter ausgebildet sein. Die in der unteren Ebene 7 verlaufenden Einzelkanäle 5 münden in die Tintenkammer 3. Das wird dadurch erreicht, daß die Richtung der in den beiden Ebenen 6 und7 verlaufenden Einzelkanälen 4 und 5 um einen Winkel verdreht ist. Im Beispiel beträgt dieser Winkel 90°. Der Flüssigkeitstransport zwischen den Einzelkanälen 4 und 5 ist dadurch sichergestellt, daß jeweils in den Bereichen, in denen sich die Einzelkanäle der unteren und der oberen Ebene kreuzen, Durchbrüche entstehen. In üblicher Weise wird die gesamte Anordnung von einer, z.B. aus Glas bestehenden Abdekkung 8 flüssigkeitsdicht verschlossen.
  • Zur näheren Erläuterung der Kanalstruktur wird auf die Figuren 2, 3 und 4 verwiesen. Figur 2 zeigt den Verlauf der Einzelkanäle 4 in der oberen Ebene 6, Figur 3 zeigt den Verlauf der Einzelkanäle 5 in der unteren Ebene 7 und Figur 4 zeigt die Kanalstruktur mit den in den Schnittbereichen der Einzelkanäle 4 und 5 entstehenden Durchbrüchen 9. Die Ausbildung der Einzelkanäle 4 und 5 erfolgt mit Hilfe eines beidseitig auf den Substratkörper 1 aufgebrachten Strichmusters oder Strichgitters, das dem in den Figuren 2 und 3 gezeigten Strichmuster entspricht. Es ist in vorteilhafter Weise möglich, die Masken für den anisotropen Ätzvorgang, mit dem die Tintenkanäle und die Tintenkammer ausgebildet werden, mit einem solchen Strichgitter zu versehen. Dabei ist das Strichgitter auf der einen Seite des Substratkörpers 1 gegenüber dem auf dessen anderer Seite aufgebrachten Strichgitters um einen Winkel, im Beispiel um den Winkel 90 verdreht. Die Kanalstruktur ergibt sich dann in einem beidseitigen Ätzvorgang.
  • Die erfindungsgemäße Kanalstruktur gewährleistet nicht nur eine sichere Tintenverbindung; vielmehr steht damit auch ein wirksames Tintenfilter zur Verfügung, das neben einer verbesserten mechanischen Stabilität auch ein gutes Strömungsverhalten für die Tinte aufweist und das in einem einzigen Arbeitsgang zusammen mit den Tintenkanälen und der Tintenkammer herstellbar ist. Vor allem für sog. austauschbare Schreibköpfe bietet die erfindungsgemäße Anordnung Vorteile, da das in den Kopf integrierte Filter besondere Maßnahmen bei Anschluß an das Tintenversorgungssystem einer Schreibeinrichtung nicht mehr erforderlich macht.

Claims (2)

1. Anordnung für die Tintenzufuhr in einem Tintenschreibkopf, der eine Vielzahl von in Austrittsöffnungen endenden Tintenkanälen, eine den Tintenkanälen gemeinsame Tintenkammer und einen Tintenzufuhrbereich aufweist, über den die Tinte aus einem Tintenreservoir in die Tintenkammer gelangt, wobei Tintenkanäle und Tintenkammer durch einen anisotropischen Ätzvorgang auf einem Substratkörper ausgebildet werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Tintenzufuhrbereich im Substratkörper (1) durch eine in zwei Ebenen (6,7) liegende Kanalstruktur (4,5) gebildet ist, daß jede Kanalstruktur (4,5) aus einer Vielzahl von Einzelkanälen besteht und die Einzelkanäle, (z.B. 4) einer Ebene, (z.B. 6) gegenüber den Einzelkanälen (z.B.5) der anderen Ebene (z.B. 7) um einen Winkel versetzt sind, und daß an den Schnittpunkten der Einzelkanäle (4,5) Durchbrüche (9) vorgesehen sind, die ein Tintenfilter bilden und über die zugleich die Tintenzufuhr zur Tintenkammer (3) erfolgt.
2. Anordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Einzelkanäle (4,5) der Kanalstruktur gleichzeitig mit der Ausbildung der Tintenkanäle (2) und der Tintenkammer (3) durch einen beidseitigen anisotropen Ätzvorgang auf dem Substratkörper (1) ausgebildet werden.
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