DE3630206C2

DE3630206C2 -

Info

Publication number: DE3630206C2
Application number: DE3630206A
Authority: DE
Inventors: Takeshi Yasuhara; Makoto Kawasaki Kanagawa Jp Nishimura
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1985-09-06
Filing date: 1986-09-04
Publication date: 1990-05-03
Also published as: US4752788A; US4819014A; DE3630206A1; DE3645017C2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Tintenstrahlaufzeichnungsanordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine solche Anordnung ist aus der EP-OS 01 50 348 bekannt.

Diese Druckschrift beschreibt einen Schreibkopf für Tintenschreibeinrichtungen, bei dem als piezoelektrische Antriebselemente mit Ausnehmungen versehene Piezoplättchen vorgesehen sind. Die einzelnen Bereiche der Ausnehmungen in jedem Piezoplättchen bilden eine Austrittsöffnung, eine Tintenkammer, eine Drosselvorrichtung und einen Teil einer Tintenzuführung des Schreibkopfes. Mehrere Piezoplättchen sind unter Zwischenlage von dünnen Abstandselementen eng aneinanderliegend in einem gemeinsamen, von einer Abdeckung umgebenen Block angeordnet. Zur Herstellung eines Schreibkopfes, in welchem eine Vielzahl von Austrittsöffnungen in einer Reihe nebeneinander angeordnet sind, eine Vielzahl von Piezoplättchen einzeln hergestellt und zu dem genannten Block zusammengesetzt werden. Diese Herstellungsweise ist, auch wegen der einzuhaltenden engen Toleranzen, sehr aufwendig.

Aus der DE-AS 22 33 469 ist ein Schreibkopf für ein Tintenstrahlschreibwerk bekannt, bestehend aus zwei luftdicht miteinander verbundenen Platten, in deren Kontaktflächen mehrere Düsenöffnungen nebeneinander, zu diesen hinführende Verbindungskanäle und Pumpkammern ausgebildet sind, wobei die Pumpkammern durch elastische Membranen abgedeckt sind, die mit piezoelektrischen Kristallen verbunden sind. Diese Anordnung erlaubt es, den Teilungsabstand der piezoelektrischen Kristalle größer zu machen als den Teilungsabstand der Düsenöffnungen. Nachteilig jedoch ist, daß die Membranen und piezoelektrischen Kristalle an den Pumpkammern gesondert montiert werden müssen, was bei den geringen Abmessungen solcher Schreibköpfe sehr schwierig ist.

Die US-PS 43 92 145 beschreibt einen Tintenstrahlschreibkopf, der aus mehreren Schichten besteht, die eine Vielzahl von Kammern, Kanälen und Düsenöffnungen ausbilden. In einzelnen Schichten sind Öffnungen ausgebildet, in die piezoelektrische Wandler eingesetzt sind, die jeweils auf eine Kammer einwirken, die durch eine Ausnehmung in einer benachbarten Schicht ausgebildet ist. Vergleichbar der erstgenannten Anordnung muß auch hier eine große Anzahl von Einzelteilen gesondert bearbeitet und zur Ausbildung eines Schreibkopfes zusammengesetzt werden, was entsprechend aufwendig ist.

Aus den Patents-Abstracts of Japan, M-263, 16. 12. 1983, Vol. 7, Nr. 283 mit zugehöriger JP-OS 58-158,263 ist eine Einrichtung zur Bildung eines Tintentröpfchens bekannt, bei der in einem piezoelektrischen Kristallelement eine Tintenstrahldüse und eine Tintenzuführleitung ausgebildet sind. In diesem Kristallelement sind Elektroden angeordnet, die das Volumen des Tintenzuführkanals verändern, wenn man an sie eine Spannung anlegt. Bei dieser Anordnung wird somit die Bewegung eines piezoelektrischen Kristalls direkt auf die Tinte übertragen, so daß der Verlust an durch die angelegte Spannung hervorgebrachter Schwingungsenergie klein ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Tintenstrahlaufzeichnungsanordnung zu schaffen, die kompakt aufgebaut, einfach herstellbar und in ihrem geometrischen Aufbau problemlos erweiterbar ist.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung und eine Tintenstrahlaufzeichnungsanordnung, die aus einer Kombination mehrerer nach der Erfindung ausgebildeter Tintenstrahldruckköpfe besteht, und Weiterbildungen derselben sind Gegenstand weiterer Ansprüche.

Die Erfindung ermöglicht es, mehrere Tintenkammern in einer einzigen Trägerplatte in einem einzigen Arbeitsgang und platzsparend auszubilden, wobei durch die Tatsache, daß die Trägerplatte aus piezoelektrischem Material besteht, komplizierte Montagevorgänge vermieden werden.

Die Erfindung soll nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert werden.

Fig. 1 zeigt im Teilbild (A) die piezoelektrische Platte einer ersten Ausführungsform der Erfin dung. Im einzelnen sind die Teilbilder (B) und (C) von Fig. 2 Quer- und Längsschnitte davon;

Fig. 2 zeigt eine perspektivische Darstellung, teilweise geschnitten, der vollständigen ersten Ausfüh rungsform;

Fig. 3 ist ein vergrößerter Schnitt vergleichbar Fig. 1 (B) durch einen Teil der ersten Ausführungsform;

Fig. 4 zeigt die erste Ausführungsform, und zwar (A) im Querschnitt und (B) im Längsschnitt von Fig. 2 bzw. 3;

Fig. 5 und 6 zeigen eine Druckköpfen nach Fig. 4 und zwar im Querschnitt (Fig. 5) und im Längsschnitt (Fig. 6);

Fig. 7 zeigt einen Querschnitt durch eine zweite Aus führungsform der Erfindung; längs Linie A-B von Fig. 8

Fig. 8 ist eine Draufsicht auf eine piezoelektri sche Platte in der zweiten Ausführungsform;

Fig. 9 ist eine Draufsicht auf eine Deckplatte in der zweiten Ausführungsform;

Fig. 10 zeigt einen Querschnitt durch eine dritte Aus führungsform der Erfindung;

Fig. 11 zeigt eine zweite Ausführungsform einer Druckkopf kombination, und zwar (A) im Längsschnitt und (B) in per spektivischer Darstellung, mit teilweise weg gebrochenen Teilen;

Fig. 12 zeigt eine vierte Ausführungsform der Erfin dung im Längsschnitt;

Fig. 13 zeigt eine piezoelektrische Platte in der vierten Ausführungsform, und zwar (A) in Drauf sicht, (B) imn Querschnitt und (C) im Längs schnitt;

Fig. 14 zeigt eine dritte Ausführungsform einer Druckkopfkom bination, und zwar (A) im Querschnitt und (B) im Längsschnitt;

Fig. 15 zeigt eine vierte Ausführungsform einer Druckkopfkom bination, und zwar (A) im Querschnitt und (B) im Längsschnitt;

Fig. 16 zeigt eine fünfte Ausführungsform einer Druckkopfkom bination, und zwar (A) in Draufsicht und (B) in Seitenansicht;

Fig. 17 zeigt eine sechste Ausführungsform einer Druckkopf kombination, und zwar (A) im Querschnitt und (B) im Längsschnitt;

Fig. 18 zeigt eine Draufsicht auf eine Deckplatte der Ausführungsform nach Fig. 17;

Fig. 19 zeigt ein Schema zur Erläuterung der Verhält nisse zwischen Tintenhohlräumen, Tintenzu führeinlässen und einer Tintenzuführkammer in der Ausführungsform nach Fig. 17;

Fig. 20 zeigt mit (A) und (B) als Ausschnitt aus Fig. 17 (B) die Tintenströmung in der Ausführungsform nach Fig. 17;

Fig. 21 zeigt eine siebente Ausführungsform einer Druck kopfkombination, und zwar (A) im Querschnitt und (B) im Längsschnitt;

Fig. 22 zeigt eine achte Ausführungsform einer Druck kopfkombination, und zwar (A) im Querschnitt und (B) im Längsschnitt;

Fig. 23 zeigt eine Draufsicht auf eine Tintenzuführ einlaßplatte in der Ausführungs form der Erfindung nach Fig. 22;

Fig. 24 zeigt eine neunte Ausführungsform einer Druckkopfkombination im Längsschnitt;

Fig. 25 zeigt eine zehnte Ausführungsform einer Druckkopfkombination, und zwar (A) im Querschnitt und (B) im Längsschnitt;

Fig. 26 zeigt eine piezoelektrische Platte in der zehnten Ausführungsform, und zwar (A) in Draufsicht und (B) von unten;

Fig. 27 zeigt eine elfte Ausführungsform einer Druckkopfkombination, und zwar (A) im Querschnitt und (B) im Längsschnitt;

Fig. 28 zeigt eine zwölfte Ausführungsform einer Druckkopfkombination, und zwar (A) im Querschnitt und (B) im Längsschnitt;

Fig. 29 zeigt eine piezoelektrische Platte in der Ausführungsform nach Fig. 28, und zwar (A) von oben und (B) von unten.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen nä her erläutert.

Die Fig. 1 bis 4 zeigen Einzelteile eines Tintenstrahldruckkopfes sowie den Druckkopf in fertigem Zustand.

Fig. 4 zeigt einen Tintenstrahldruckkopf gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Speziell zeigt Fig. 4 in (A) einen Querschnitt durch den Tintenstrahl druckkopf und Fig. 4 in (B) einen Längsschnitt durch denselben. Fig. 1 zeigt eine piezoelektrische Platte in dem Tintenstrahldruckkopf nach Fig. 4. Speziell zeigt Fig. 1 in (A) eine Draufsicht auf die piezoelek trische Platte, Fig. 1 in (B) einen Querschnitt durch die Platte und Fig. 1 in (C) einen Längsschnitt durch die Platte. Fig. 2 ist eine perspektivische Darstel lung eines Teiles des Tintenstrahldruckkopfes.

In den Fig. 2 bis 4 bezeichnet das Bezugszeichen 10 eine flache Platte aus einem piezoelektrischen Material. Wie aus Fig. 1 er sichtlich ist, hat die piezoelektrische Platte 10 eine Mehrzahl von Tintenkammern 12 und eine Mehrzahl von Tinteneinlässen 22 und eine Mehrzahl von Tinten düsen 24, die jeweils mit den Tintenkammern 12 in Ver bindung stehen. Jede der Tintenkammern 12 besteht aus zwei tiefen Rillen 16 und 18 und einem erhabenen Abschnitt (Sockel 20) zwischen den tiefen Rillen 16 und 18, die in die Oberseite der Platte 10 eingebracht sind.

Gemäß Fig. 2 ist mit dem Bezugszeichen 26 eine Deck platte bezeichnet, die auf der Oberseite der piezo elektrischen Platte 10 durch Verklebung, Verschweißung oder dgl. befestigt ist, so daß die Tintenkammern 12 und die Tintendüsen 24 nach oben abgeschlossen werden. In jeder der Tin tenkammern 12 ist eine Elektrode 28 zur Spannungszufüh rung auf einem piezoelektrischen Sockel 20 angeordnet, wie Fig. 5 deutlich zeigt. Elektroden 30 sind an der Unterseite der piezoelektrischen Platte 10 so an geordnet, daß sie den Elektroden 28 gegenüberstehen und mit diesen jeweils den Sockel 20 sandwichartig einschließen.

Wenn eine Spannung mit vorgegebener Polarität an ein Elektrodenpaar 28 und 30 in dem Tintenstrahldruckkopf der vorgenann Art anliegt, um den piezoelektrischen Sockel 20 zwischen den Elektroden 28 und 30 zu verformen, daß sich das Volumen der Tintenkammer 12 verdrängt und in Form eines Tröpfchens aus der Tintendüse 24, die mit der Tintenkammer 12 in Verbindung steht, ausgespritzt. Das Tin tentröpfchen wird von einem Papierblatt (nicht dargestellt) aufgefangen. Da die Volumen verminderung der Tintenkammer 12 in der Hauptsache durch den piezoelektrischen Sockel 20 hervorgerufen wird, hat die Verminderung des Volumens der Tintenkammer 12 daher keinen Einfluß auf die benachbarten Tintenkam mern 12. Das bedeutet, daß ein Übersprechen zwischen den Tintenkammern verhindert ist.

Bei der ersten Ausführungsform nach den Fig. 2 bis 4 beträgt, wie Fig. 3 zeigt, bei einer Größe einer jeden Düse 24 von 40 µm × 40 µm die Distanz C, oder besser gesagt der Teilungsabstand zwischen den Düsen 24 beispiels weise 1 mm. Die Dicke L der piezoelektrischen Platte beträgt 0,5 mm. Die Breite B₀ der Tintenkammern 12 ist 0,7 mm, die Breite B₁ der flachen Rillen 14, das heißt des piezoelektrischen Sockels 20, ist 0,6 mm, die Breite B₂ der tiefen Rillen 16 und 18 beträgt 50 µm. Die Tintenkammern 12, die, wie oben beschrie ben, extrem klein sind, können mit Hilfe einer Zer teilsäge ausgebildet werden, wie sie zum Zerteilen von Halbleiterplättchen verwendet wird. Als Schneid kanten sind solche von 15 µm Dicke für Zerteilsägen dieses Typs entwickelt worden, so daß die Tintenkam mern 12 in ausreichend zufriedenstellender Weise mit der Zerteilsäge ausgebildet werden können.

Fig. 5 und 6 zeigen eine Tintenstrahldruckkopfkombination, die in einem Stapel mehrere Druckköpfe nach der vorliegenden Erfin dung enthält. Im einzelnen zeigt Fig. 5 einen Quer schnitt durch die Kombination und Fig. 6 einen Längsschnitt davon, wobei diese Kombination mehrere übereinander angeordnete Druckköpfe nach der Art von Fig. 4 aufweist. In der Ausführungsform nach Fig. 5 und 6 sind drei Tintenstrahldruck köpfe 32, 34 und 36 nach Art der Fig. 2 bis 4 überein ander angeordnet. Die Tintenstrahldruckköpfe 32, 34 und 36 sind mittels eines Klebstoffes (nicht darge stellt) zusammengeklebt, um eine Tintenstrahldruck kopfkombination zu bilden.

Fig. 7 zeigt einen Schnitt durch einen Tintenstrahl druckkopf nach einer zweiten Ausführungsform der Er findung. Fig. 8 ist eine Draufsicht auf eine piezoelektrische Platte in dem Druckkopf, und Fig. 9 ist eine Draufsicht auf eine Deckplatte des Druckkopfes. Wie bei der piezoelektrischen Platte nach Fig. 1 sind Tintenkammer 62, Tintendüsen 64 und Tinteneinlässe 63 in einer piezoelektri schen Platte 60 ausgebildet. Darüber hinaus sind Nuten 78 in der Oberseite zwischen den Tintenkammern 62 in der piezoelektrischen Platte 60 ausgebildet. Wie im Falle der Fig. 2 sind Elektroden 70 und 72 auf beiden Seiten eines piezoelektrischen Sockels 76 bei jeder der Tintenkammern 62 angeordnet. Weiterhin sind Elektroden 66 und 68 auf der Oberseite und an der Unterseite der piezoelektrischen Platte 60 im Bereich der Stege angebracht, die die Tintenkammern 62 voneinander trennen.

Fluchtend mit den Nuten 78 in der Platte 60 sind längliche Durchbrüche 80 in der Deckplatte 74 ausgebildet. Einander entgegengesetzt gepolte Spannungen werden an die Elektroden 66 und 68 bzw. 70 und 72 angelegt, so daß sich der Abschnitt der piezoelektrischen Platte 60 zwischen den Elektroden 66 und 68 zusammenzieht und der piezoelektrische Sockel 76 zwischen den Elektroden 70 und 72 sich ausdehnt, wodurch das Volumen der Tintenkammer 62 in zweifacher Weise vermindert wird. Da die Ausdehnung und Zusammenziehung der piezoelektrischen Abschnitte vorerwähnter unterschiedlicher Arten gleichzeitig erfolgt, ist die Volumenverminderung der Tintenkammer 62 größer als bei dem ersten Ausführungsbeispiel, das in Fig. 2 gezeigt ist.

Fig. 10 zeigt einen Tintenstrahldruckkopf nach einer dritten Ausführungsform der Erfindung. Diese Ausführungsform ist eine Modifikation der ersten Ausführungsform, die in Fig. 2 gezeigt ist. Eine Ausnehmung 36 ist in die Unterseite eines jeden piezoelektrischen Sockels 20 eingeschnitten, so daß sich der piezoelektrische Sockel 20 mehr ausdehnen kann.

Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen sind die Tintenkammern, die Tintendüsen und die Tintenzuführeinlässe jeweils als integrale Einheiten ausgebildet. Die Tintendüsen und die Tintenzuführeinlässe können jedoch gegebenenfalls, sofern notwendig, von den Tintenkammern getrennt sein. Fig. 11 zeigt eine Tintenstrahldruckkopf kombination, die entsprechend dem zu letzt erwähnten technischen Konzept aufgebaut ist. Spezieller gesagt, Fig. 11 (A) zeigt einen Längsschnitt durch die Tintenstrahldruckkopfkombination und Fig. 11 (B) zeigt eine perspektivische Darstellung, teilweise weggebrochen. In der dargestellten Ausführungsform sind piezoelektrische Platten in drei Lagen übereinander angeordnet. In Fig. 11 sind Teile, die funktionell jenen nach den Fig. 2 bis 7 entsprechen, mit den dort verwendeten Bezugszeichen versehen.

In Fig. 11 bezeichnet das Bezugszeichen 140 eine Düsenplatte. Eine Vielzahl von Tintendüsen 142 sind in der Düsenplatte 140 so ausgebildet, daß sie mit den zugehörigen Tintenkammern in Verbindung stehen. Die Düsenplatte 140 ist fest an den piezoelektrischen Platten 10 mittels eines Klebstoffes angebracht. Die Tintendüsen 142 sind in der Düsenplatte 140 beispielsweise durch Ätzen ausgebildet. Die Tintendüsen 142 können daher in gleichmäßigen Intervallen angeordnet sein.

Nur die Tintenkammern 12 und die Tinteneinlässe sind in den piezoelektrischen Platten 10 ausgebildet. Dementsprechend kann die Anzahl der Herstellungsschritte zur Ausbildung der piezoelektrischen Platte in entsprechendem Umfang verringert werden.

Fig. 12 zeigt einen Tintenstrahldruckkopf nach einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Längsschnitt Fig. 12. Ihr Querschnitt entspricht dem nach Fig. 4 (B). Fig. 13 zeigt eine piezoelektrische Platte in dem Druckkopf nach Fig. 12. Dabei zeigt Fig. 13 in (A) eine Draufsicht auf die piezoelektrische Platte und die Fig. 13 in (B) und in (C) zeigen einen Querschnitt und einen Längsschnitt durch die piezoelektrische Platte.

In den Fig. 12 und 13 sind solche Teile, die funktionell den schon unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 4 beschriebenen Teilen entsprechen, mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen. Die in den Fig. 12 und 13 gezeigte vierte Ausführungsform unterscheidet sich von der in den Fig. 1 bis 4 gezeigten ersten Ausführungsform dadurch, daß ähnlich wie im Falle der Tinten kammern 12 eine Tintenzuführkammer 132 in die piezoelektrische Platte so eingeschnitten ist, daß sie die Längsrichtung der Tintenkammern 12 kreuzt. Eine Verbindungsbohrung 134 ist in der Deckplatte 26 so angebracht, daß sie der Tintenzuführkammer 132 gegenübersteht. Die Tinteneinlässe 22 stehen mit der Tintenzuführkammer 132 in Verbindung. Tinte kann dementsprechend in die Tintenkammern 12 eingeleitet werden, indem man sie durch eine nicht gezeigte Leitung in die Tintenzuführkammer 132 einläßt.

Bei der vierten Ausführungsform der Erfindung, kann wie im Falle der Tintenkammern 12, die Tintenzuführkammer 132 in der piezoelektrischen Platte durch Einschnitt ausgebildet werden und die Tinte kann den Tintenkammern durch die Tintenleitung zugeführt werden, die mit der Tintenleitungsverbindungsbohrung verbunden ist. Der Tintenstrahldruckkopf kann daher beachtlich schneller hergestellt werden.

Fig. 14 zeigt eine Tintenstrahldruckkopfkombination gemäß einer dritten Ausführungsform. Davon zeigt die Fig. 14 in (A) einen Querschnitt und Fig. 14 in (B) einen Längsschnitt der Druckkopfkombination. Wie aus Fig. 2 hervorgeht, hat der Tintenstrahldruckkopf nach der vorliegenden Erfindung die Form einer flachen Platte. In der Kombination sind drei Druckköpfe 240, 242 und 244 in drei Schichten übereinander gelegt. Es sei hervorgehoben, daß die Tintenzuführkammer im zweiten Druckkopf 242 weiter von den Kam mern 12 in Längsrichtung letzterer entfernt liegt, als im dritten Druckkopf 244, so daß die Verbindungsbohrung des zweiten Druckkopfs 242 nicht vom dritten Druckkopf abgedeckt wird, das heißt, die Tintenleitung kann mit der Verbindungsbohrung verbunden werden. In gleicher Weise ist die Tintenzuführkammer im ersten Druckkopf 240 weiter von den Tintenkammern 12 entfernt, als beim zweiten Druckkopf 242. Die Druckköpfe 240, 242 und 244 sind miteinander mittels eines Klebstoffes (nicht dargestellt) verbunden. Die Verbindungsbohrungen 135 sind jeweils in den piezoelektrischen Platten 10 ausgebildet.

Fig. 15 zeigt eine vierte Tintenstrahldruckkopfkombination. Davon zeigt Fig. 15 in (A) einen Querschnitt und Fig. 15 in (B) einen Längsschnitt. In jedem der Tintenstrahldruckköpfe 246, 248 und 250 ist eine Verbindungsbohrung 136 in einer Seitenwand in Querrichtung der Tintenzuführkammer 132 ausgebildet, die in der piezoelektrischen Platte 10 angeordnet ist. Daher haben die einzelnen Tintenstrahldruckköpfe 246, 248 und 250 miteinander übereinstimmende Gestalt und können ohne besondere Anpassung übereinandergelegt werden.

Fig. 16 zeigt eine fünfte Tintenstrahldruckkopfkombination. Davon zeigt Fig. 16 in (A) eine Draufsicht und Fig. 16 in (B) eine Seitenansicht.

Bei der in Fig. 16 dargestellten Ausführungsform ist der zweite Druckkopf 254 in Längsrichtung der Tintenzuführkammer 132 länger ausgeführt, als bei dem ersten Druckkopf 252, damit die Verbindungsbohrung 138 freigelegt wird. In gleicher Weise ist der dritte Druckkopf 256 länger ausgeführt, als der zweite Druckkopf 254, und zwar aus demselben Grunde. Die Verbindungsbohrung 138 ist jeweils in den Deckplatten 26 der einzelnen Druckköpfe ausgebildet.

Fig. 17 zeigt eine sechste Tintenstrahldruckkopfkombination. Spezieller zeigt Fig. 17 in (A) einen Querschnitt und Fig. 17 in (B) einen Längsschnitt durch die Druckkopfkombination. In Fig. 17 sind Teile, die funktionell mit jenen der Ausführungsform nach den Fig. 2 bis 17 übereinstimmen, mit den entsprechenden gleichen Bezugszeichen versehen.

Die Druckkopfkombination nach Fig. 17 enthält drei Druckköpfe 442, 444 und 446, die übereinanderliegend oder in Form von drei Schichten angeordnet sind. Wie bei den oben beschriebenen Ausführungsformen enthält jeder Druckkopf 442, 444 und 446 im wesentlichen die piezoelektrische Platte 10 und eine Deckplatte 434. In der achten Ausführungsform besteht die Deckplatte 434 aus einer dünnen Edelstahlplatte von beispielsweise 0,01 bis 0,02 mm Dicke. Beim ersten Druckkopf 442 sind Tinteneinlässe 440 in ihrer Deckplatte 434 ausgebildet, die mit den Tintenkammern 12 in Verbindung stehen. Eine obere Platte 432 ist fest auf der Oberseite der Deckplatte 434 angebracht. Eine Tintenzuführkammer 436 ist in der oberen Platte 432 so ausgebildet, daß sie mit den Tinteneinlässen 440 in Verbindung steht. Die Tintenzuführkammer 436 in der oberen Platte 432 wird für den ersten Druckkopf 442 verwendet. Eine weitere Tintenzuführkammer 436 ist in der piezoelektrischen Platte 40 des ersten Druckkopfs 442 so ausgebildet, daß sie für den zweiten Druckkopf 444 Einsatz findet.

Fig. 18 zeigt eine Draufsicht auf die Deckplatte 434. Wie oben bereits beschrieben worden ist, sind Tinteneinlässe 440 in der Deckplatte 434 für die entsprechenden Tintenkammern 12 in der piezoelektrischen Platte 10 ausgebildet. Die Tinteneinlässe 440 sind jeweils mit Rückschlagventilen 448, die später noch zu beschreiben sind, versehen.

Die Verhältnisse zwischen den Tintenkammern 12, den Tinteneinlässen 440, der Tintenzuführkammer 436 sind in Fig. 19 dargestellt. Spezieller gesagt, Tintenzuführkammer 436 ist so lang, daß sie sämtliche Tintenkammern (in der dargestellten Ausführungsform fünf Tintenkammern) überquert, und sie ist oberhalb der Tintenkammern 12 angeordnet, und die Tinteneinlässe 440 sind zwischen der Tintenzuführkammer 436 und den Tintenkammern 12 ausgebildet. In Fig. 19 bezeichnet das Bezugszeichen 437 eine Tintenzuführbohrung, durch die Tinte in die Tintenzuführkammer 436 eingeleitet wird. Die Tintenzuführbohrung 437 steht mit einer nicht dargestellten Tintenleitung in Verbindung.

Wieder bezugnehmend auf Fig. 17 ist ähnlich wie im Falle der ersten Druckkopfeinheit in der zweiten Druckkopfeinheit 444 eine Anzahl Tinteneinlässe 440 in ihrer Deckplatte 434 angeordnet. Die Verhältnisse zwischen den Tinteneinlässen 440, der Tintenzuführkammer 436 in der piezoelektrischen Platte 10 des ersten Druckkopfs 442 und den Tintenkammern 12 in der piezoelektrischen Platte 10 des zweiten Druckkopfs 444 sind dieselben, wie jene, die unter Bezugnahme auf Fig. 19 bereits beschrieben worden sind. Im zweiten Druckkopf 444 ist weiterhin eine Tintenzuführkammer 436 für den dritten Druckkopf 446 in der piezoelektrischen Platte 10 ausgebildet.

Auch im dritten Druckkopf 446 sind Tinteneinlässe 440 in ihrer Deckplatte 434 ausgebildet. Die verschiedenen Komponenten des dritten Druckkopfs sind in der gleichen Weise angeordnet, wie jene beim zweiten Druckkopf.

Wenn nach dem Ausspritzen von Tinte die Zuführung der Spannung an die Elektroden 28 und 30 wieder ausgesetzt wird, nimmt der piezoelektrische Abschnitt seine in Fig. 20 (A) dargestellte Gestalt wieder an. Dabei entwickelt sich ein Unterdruck in der Tintenkammer 12, was zur Folge hat, daß das Rückschlagventil 448 im Tinteneinlaß 440 öffnet, damit Tinte aus der Tintenzuführkammer 436 in die Tintenkammer 12 durch das Rückschlagventil fließen kann, um die Tintenkammer 12 wieder aufzufüllen.

Wenn die Spannung wieder an die Elektroden 28 und 30 angelegt wird, dann dehnt sich der piezoelektrische Abschnitt wieder aus, wie in Fig. 20 (B) gezeigt, um das Volumen der Tintenkammer 12 zu vermindern, während das Rückschlagventil 448 sich wieder an den Rand der Tintenzuführkammer 448 anlegt, um den Tinteneinlaß 440 zu verschließen. Wie aus der obigen Beschreibung hervorgeht, fließt die Tinte bei der Verminderung des Volumens der Tintenkammer 12 niemals aus der Tintenkammer 12 durch den Tinteneinlaß 440 in die Tintenzuführkammer 436 zurück. Da nur ein Tintenkanal mit der Tintenkammer 12 verbunden ist, wird die Tintenmenge aus der Tintenkammer 12, die der Volumenverminderung dieser Kammer entspricht, durch die Tintendüse 24 nach außen abgegeben. Die Änderung des Volumens der Tintenkammer 12 wird daher wirksam zur Ausbildung eines Tintentröpfchens ausgenutzt.

Fig. 21 zeigt eine siebente Tintenstrahldruckkopfkombination. Davon zeigt Fig. 31 in (A) einen Querschnitt und Fig. 21 in (B) einen Längsschnitt der Anordnung. In Fig. 21 sind solche Teile, die funktionell mit jenen der Ausführungsbeispiele nach den Fig. 17 bis 20 übereinstimmen, mit entsprechenden gleichen Bezugszeichen versehen.

Die Tintenstrahldruckkopfkombination nach Fig. 21 besteht aus drei Druckköpfen 464, 466 und 468. Jede dieser drei Köpfe besteht im wesentlichen aus der piezoelektrischen Platte 10, der Deckplatte 434 und einer Tintenzuführkammerplatte 456. Jede der Tintenzuführkammerplatten 456 weist eine Tintenzuführkammer 436 auf und besteht aus einer Glasplatte oder dgl. Die Tintenkammern 12 sind in den piezoelektrischen Platten 10 ausgebildet. Eine hintere Platte 462 ist fest an der Hinterseite der Druckköpfe 464, 466 und 468 befestigt, um die Tintenkammern 12 hinten zu verschließen. Eine Düsenplatte 140 ist fest an den Vorderseiten der Druckköpfe 464, 466 und 468 befestigt. In der Düsenplatte 140 sind Tintendüsen 142 so ausgebildet, daß sie mit den Tintenkammern 12 jeweils in Verbindung stehen.

Bei der in Fig. 21 gezeigten Ausführungsform sind die Tintendüsen getrennt von den piezoelektrischen Platten 10 ausgebildet, weshalb die piezoelektrischen Platten sehr einfach hergestellt werden können. Darüber hinaus sind die Druckköpfe 464, 466 und 468 von übereinstimmendem Aufbau und daher kann die Tintenstrahldruckkopfkombination nach Fig. 25 einfacher hergestellt werden als jene nach Fig. 21.

Fig. 22 zeigt eine achte Tintenstrahldruckkopfkombination. Davon zeigt Fig. 22 in (A) einen Querschnitt und Fig. 22 in (B) einen Längsschnitt.

Bei der zehnten Ausführungsform sind keine Tinteneinlässe in den Deckplatten 456 ausgebildet, und dementsprechend sind die Tintenzuführkammerplatten 456 nach Fig. 21 nicht verwendet. Jedoch ist eine Tinteneinlaßplatte 480 fest an den Rückseiten der Druckköpfe 470, 472 und 474 angebracht und eine Tintenzuführkammerplatte 476 ist fest auf der Tinteneinlaßplatte 480 befestigt. Eine Mehrzahl von Tinteneinlässen 482, die in der gleichen Weise arbeiten wie die Tinteneinlässe 440 in den Deckplatten 434 bei der Ausführungsform nach Fig. 18, sind in der Tinteneinlaßplatte 480 derart ausgebildet, daß sie mit den Tintenkammern 12 in den piezoelektrischen Platten 10 in Verbindung stehen. In Fig. 23 bezeichnet das Bezugszeichen 484 Rückschlagventile. Tintenzuführkammern 436 sind in der Tintenzuführkammerplatte 476 gemäß Fig. 22 derart ausgebildet, daß sie mit den Tinteneinlässen 482 in Verbindung stehen. Jede der piezoelektrischen Platten 10 hat eine Ausnehmung 478 an ihrer Rückseite, so daß die Rückschlagventile 484 der Tinteneinlässe 482 sanft arbeiten können.

Fig. 24 zeigt eine neunte Ausführungsform einer mehrschichtigen Tintenstrahldruckkopfkombination, enthaltend drei Druckköpfe 540, 542 und 544, die übereinander in Form von drei Lagen angeordnet sind.

jeder der Druckköpfe 540, 542 und 544 besteht aus einer piezoelektrischen Platte 10, einer Deckplatte 532 und einer Tintenzuführkammerplatte 456. Wie bei den oben beschriebenen Ausführungsformen sind Tintenkammern 12 in jeder der piezoelektrischen Platten 10 ausgebildet und sind Elektroden 28 und 30 auf den piezoelektrischen Platten 10 beidseitig angeordnet. Es sei jedoch hervorgehoben, daß bei dieser Ausführungsform die Deckplatten 532 fest auf den entsprechenden piezoelektrischen Platten 10 angebracht sind und Tinteneinlässe 548 haben, wobei eine Tintenzuführkammerplatte 456, die eine Tintenzuführkammer aufweist, die mit den Tintenzuführeinlässen 548 verbunden ist, fest auf jeder der Deckplatten 532 angeordnet ist. Jede der Deckplatten 532 besteht aus einer dünnen Metallplatte, beispielsweise aus rostfreiem Stahl, und jede der Tintenzuführkammerplatten 456 besteht aus einer Glasplatte.

Bei der in Fig. 24 gezeigten neunten Ausführungsform sind die Tintenkammern 12 in jeder der piezoelektrischen Platten 10 so ausgebildet, daß sie ihre gesamte Breite überdecken. Das heißt, in den piezoelektrischen Platten 10 sind ausschließlich Tintenkammern 12 ausgebildet. Eine hintere Platte 462 ist fest an den Rückseiten der Druckköpfe 540, 542 und 544 angebracht, um die Tintenkammern 12 am einen Ende zu verschließen, während eine Düsenplatte 140 an den vorderen Seiten der Druckköpfe fest angebracht ist, um die Tintenkammern 12 am anderen Ende zu verschließen. Eine Vielzahl von Tintendüsen 142 sind in der Düsenplatte 140 so ausgebildet, daß sie mit den Tintenkammern 12 jeweils in Verbindung stehen.

Die Ausführungsform nach Fig. 24 unterscheidet sich von der Ausführungsform nach Fig. 21 dahingehend, daß die Tintenzuführeinlässe 548, die in den Deckplatten 532 ausgebildet sind, keine Rückschlagventile aufweisen, sondern einfache Durchgangsbohrungen sind.

Fig. 25 zeigt eine mehrschichtige Mehrdüsen-Tintenstrahldruckkopfkombination nach einer zehnten Ausführungsform, bestehend aus drei Druckköpfen 632, 634 und 636, die übereinander in Schichten liegend angeordnet sind. Genauer gesagt, Fig. 25 (A) zeigt einen Querschnitt und Fig. 25 (B) zeigt einen Längsschnitt durch diese Ausführungsform.

Wie bei den oben beschriebenen Ausführungsformen besteht jeder der Druckköpfe 632, 634 und 636 im wesentlichen aus der piezoelektrischen Platte 10 und der Deckplatte 26. Bei der Ausführungsform nach Fig. 25 sind Tinteneinlässe 336 in dem Teil einer jeden der Deckplatte 26 ausgebildet, der auf der gleichen Seite wie die Tintendüsen 24 liegt und diesen gegenübersteht, und eine Tintenzuführkammerplatte 638 ist fest auf der Oberseite einer jeden der Deckplatten 26 fest angeordnet. Eine Tintenzuführkammer 640 ist in jeder der Tintenzuführkammerplatten 638 so ausgebildet, daß sie mit den Tinteneinlässen 336 in Verbindung stehen, die in der jeweiligen Deckplatte 26 ausgebildet sind.

Bei der zehnten Ausführungsform sind, wie in Fig. 26 (A) gezeigt, die Spannungszuführelektroden 28, die in den Tintenkammern 12 angeordnet sind, über die Oberseite der piezoelektrischen Platte 10 von den Böden der Tintenkammern 12 ausgehend erstreckt und über einen Brückenabschnitt 644 miteinander verbunden. Wie weiterhin in Fig. 26 (B) gezeigt, die eine Ansicht von unten der piezoelektrischen Platte 10 ist, sind Spannungszuführelektroden 30 auf der Unterseite der piezoelektrischen Platte 10 so ausgebildet, daß sie über die piezoelektrische Platte 10 den Elektroden 28 gegenüberstehen und sie sind einzeln nach rechts zum Rand der piezoelektrischen Platte 10 verlängert. Das heißt, die Elektroden 28, die auf die vorerwähnte Weise miteinander verbunden sind, werden als gemeinsame Elektrode verwendet, während die Elektroden 30 als Einzelelektroden verwendet werden.

Wie aus Fig. 25 (B) hervorgeht, ist die Länge des ersten Druckkopfes 632 in Längsrichtung der piezoelektrischen Platte 10 gesehen größer als jene des zweiten Druckkopfs 634, und die Länge des zweiten Druckkopfs 634 ist wiederum größer als die des dritten Druckkopfs 636, so daß die Einzelelektroden 30 an den Unterseiten einer jeden der piezoelektrischen Platten 10 von außen zugänglich sind. Daher können Anschlußdrähte (nicht dargestellt) mit den Einzelelektroden 30 durch wire bonding angeschlossen werden, oder die Einzelelektroden 30 können mit einer flexiblen Druckschaltkarte verbunden werden, auf der ein Muster ähnlich der Anordnung der Einzelelektroden 30 aufgedruckt worden ist. Ein Draht ist mit einem Endabschnitt 646 des Überbrückungsabschnitts 644 der Elektroden 28, die die gemeinsame Elektrode bildet, verbunden.

Wenn eine Spannung über eine ausgewählte der Einzelelektroden 30 und an die gemeinsame Elektrode 28 angelegt wird, dann wird das Volumen der Tintenkammer, die die ausgewählte Einzelelektrode 30 beinhaltet, verändert, so daß die Tinte in der Tintenkammer aus der entsprechenden Tintendüse ausgespritzt wird.

Wie sich aus dem Gesamtzusammenhang der Verhältnisse zwischen der Tintenzuführkammer 640 und den Tintendüsen 24 ergibt, wird die Tintenzuführkammer 640 durch die gestrichelte Linie in Fig. 26 (A) angegeben. Die Tinte wird von einem Tintenvorratsbehälter (nicht dargestellt) durch eine Tintenleitung (nicht dargestellt) in die Tintenzuführkammer eingeleitet.

Fig. 27 zeigt eine mehrschichtige Mehrdüsen-Tinten strahldruckkopfkombination gemäß einer elften Aus führungsform, bestehend aus drei Druckköpfen 650, 652 und 654, die in Form von drei Schichten übereinanderliegend angeordnet sind. Fig. 27(A) und Fig. 27(B) zeigen einen Querschnitt und einen Längsschnitt. Bei dieser Ausführungsform ist eine Tintenzuführkammer 132 in jeder der piezoelektrischen Platten 10 in solcher Weise ausgebildet, daß sie mit dem entsprechenden Tin teneinlaß 22 in Verbindung stehen. Die Elektroden 28 sind auf der piezoelektrischen Platte 10 in demselben Muster angeordnet, wie in Fig. 19(A) gezeigt.

Die Ausführungsform nach Fig. 27 können in günstiger Weise besonders in dem Fall eingesetzt werden, wo die Tinte elektrisch leitfähig ist. Das heißt, weil die Einzelelektroden 30 nicht mit der Tinte in Berührung stehen, kann ein Übersprechen zwischen benachbarten Elektroden über die Tinte verhindert werden. Im Falle, daß jedoch Tinte verwendet wird, die elektrisch nicht leitfähig ist, muß die nachfol gend beschriebene Tintenstrahldruckkopfkombination gemäß einer zwölften Ausführungsform, verwendet werden.

Die Tintenstrahldruckkopfkombination nach der dieser Ausführungsform ist in Fig. 28 gezeigt. Davon zeigt Fig. 28 in (A) einen Querschnitt und Fig. 28 in (B) einen Längsschnitt. Die Druckkopfkombination enthält drei Druckköpfe 660, 662 und 664, die übereinanderliegend in Form von drei Schichten angeordnet sind. Wie Fig. 29(A) zeigt, die eine Draufsicht auf jede der piezoelektrischen Platten 10 der Druckkopfkombination ist, sind die Elektroden 28, die in den Tintenkammern einer jeden der piezoelektrischen Platten 10 ausgebildet sind, einzeln zum rechten Ende der piezoelektrischen Platte 10 verlängert, so daß sie als Einzel- oder getrennte Elektroden verwendet werden können. Andererseits sind, wie Fig. 28(B) als Ansicht der piezoelektrischen Platten 10 von unten zeigt, die Elektroden 30, die an der Unterseite der piezoelektischen Platten 10 ausgebildet sind, elektrisch durch einen Überbrückungsabschnitt 668 miteinander verbunden, so daß sie als gemeinsame Elektroden verwendet werden. Der Überbrückungsabschnitt 668 hat eine wire-bond-Endabschnitt. Wie aus Fig. 28(A) hervorgeht, ist die Länge des ersten Druckkopfs 660 in Längsrichtung der Tintenkammer gesehen kleiner als jene des zweiten Druckopfs 662, und dessen Länge ist wiederum kleiner als jene des dritten Druckkopfs 664, und die Deckplatte 26 und die Tintenzuführung 638 einer jeden der piezoelektrischen Platten 10, so daß die Elektroden 28 der piezoelektrischen Platen 10 von außen frei zugänglich sind. In gleicher Weise wie bei der oben beschriebenen Ausführungsform sind Drähte an die frei zugänglichen Abschnitte der Einzelelektroden 28 angeschlossen oder eine flexible Druckschaltkarte ist damit verbunden.

Wie oben beschrieben, liegen bei den drei letztgenannten Ausführungsformen mehrere piezoelektrische Platten, die jeweils Spannungszuführelektroden auf beiden Seiten aufweisen, übereinander in einer solchen Weise, daß die Elektroden an der Oberseite oder an der Unterseite der piezoelektrischen Platten, die als Einzelsteuerelektroden verwendet werden, nach außen frei mit ihren Enden darliegen. Die Anschlußdrähte können daher leicht an diesen Elektroden angebracht werden.

Claims

1. Tintenstrahlaufzeichnungsanordnung, bestehend aus einem Tintenstrahldruckkopf, der über eine Plattenanordnung aus piezoelektrischem Material mit darin ausgebildeten langgestreckten Tintenkammern verfügt, die jeweils mit einer nach außen führenden Tintenstrahldüse verbunden und mit einem Tinteneinlaß versehen sind und die jeweils über an den einzelnen Tintenkammern angebrachten Elektroden zur Veränderung des Volumens der betreffenden Tintenkammer mit einer elektrischen Spannung, beaufschlagt werden, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) mehrere parallel nebeneinader angeordnete Tintenkammern (12), (62) sind in der Oberseite einer als Trägerplatte (10, 60) wirkenden einzelnen Platte der Plattenanordnung als langgestreckte Ausnehmungen ausgebildet und von einer auf der Trägerplatte (10, 60) befestigten Deckplatte (26, 74, 434) verschlossen,
b) jede Tintenkammer (12, 62) besteht aus einer langgestreckten flachen Rille (14) und beidseitig an deren Längsrändern verlaufenden langgestreckten tiefen Rillen (16, 18),
c) der Boden der flachen Rille (14) ist jeweils von einer Elektrode (28, 70) bedeckt,
d) die Unterseite der Trägerplatte (10) ist in den Bereichen, die den flachen Rillen (14) gegenüberstehen, von Gegenelektroden (30, 72) bedeckt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Oberseite der Trägerplatte (60) zwischen den Tintenkammern (62) langgestreckte Nuten (78) ausgebildet sind, und daß auf der Oberseite der Trägerplatte (60) zwischen den Nuten (78) und den Tintenkammern (62) Elektroden (66) angeordnet sind und die Unterseite der Trägerplatte (60) im Bereich gegenüber den letztgenannten Elektroden (66) von Gegenelektroden 668) bedeckt ist.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckplatte (74) im Bereich der Nuten (78) mit langgestreckten Durchbrüchen (80) versehen ist.

4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Unterseite der Trägerplatte (10) jeweils in den Bereichen gegenüber den flachen Rillen (14) eine langgestreckte Ausnehmung (96) ausgebildet ist, auf deren Wänden jeweils die zugehörige Gegenelektrode (30) angebracht ist.

5. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Tintenkammern (12) sich bis zur Stirnseite der Trägerplatte (10) erstrecken, und daß auf dieser eine Düsenplatte (140) befestigt ist, die im Bereich jeder Tintenkammer (12) eine Tintenstrahldüse (142) aufweist.

6. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Tinteneinlässe (336) im Bereich derselben Enden der Tintenkammern (12) angeordnet sind, wie die Tintenstrahldüsen (24).

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Tinteneinlässe (336) im Bereich der Tintenstrahldüsen (24) angeordnet sind.

8. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Tinteneinlaß (440) ein Rückschlagventil (448) angeordnet ist.

9. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckplatte (26, 434) über jeder Tintenkammer (12) einen Tinteneinlaß (336, 440) aufweist und über der Deckplatte (26, 434) eine Tintenzuführkammerplatte (332, 432, 456) angeordnet ist, in der eine quer zu den Tintenkammern (12) verlaufende, nach unten offene Tintenzuführkammer (338, 436) ausgebildet ist, die mit den Tinteneinlässen (336, 440) in Verbindung steht.

10. Anordnung nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckplatte (434) von einer dünnen Metallplatte gebildet ist, die die Rückschlagventile (448) ausbildet.

11. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in der Trägerplatte (10) eine Tintenzuführkammer (132, 338) ausgebildet ist, die sich quer zu den Tintenkammern (12) erstreckt und mit diesen durch die Tinteneinlässe (22) verbunden ist.

12. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Tintenzuführkammer (132) in der Oberseite der Trägerplatte (10) ausgebildet und von der Deckplatte (26) abgedeckt ist.

13. Tintenstrahlaufzeichnungsanordnung, bestehend aus einer Tintenstrahldruckkopfkombination, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem Stapel aus mehreren übereinander angeordneten Tintenstrahldruckköpfen nach einem der vorhergehenden Ansprüche besteht.

14. Anordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Tintenstrahldüsen (142) der Tintenkammern (12) aller Druckköpfe in einer gemeinsamen Düsenplatte (140) ausgebildet sind.

15. Anordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerplatten (10) der in dem Stapel zwischen dem obersten und dem untersten Druckkopf liegenden Druckköpfe jeweils zugleich die Tintenzuführkammerplatte für den darunterliegenden Druckkopf bilden.

16. Anordnung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem der einzelnen Druckköpfe die Elektroden (28, 30) auf einer der Seiten der Trägeplatte (10) miteinander verbunden sind.

17. Anordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die miteinander verbundenen Elektroden (28) jene sind, die an der Oberseite der Trägerplatten (10) angeordnet sind, und daß die Trägerplatten (10) in Längsrichtung der Tintenkammern (12) gesehen von oben nach unten in dem Stapel kürzer werden.