DE3028404A1

DE3028404A1 - Ink jet printer with strip type nozzle - having arrays of piezoelectric drive stages avoiding cross-talk

Info

Publication number: DE3028404A1
Application number: DE19803028404
Authority: DE
Inventors: Frank Dr. 8900 Augsburg Gießner; Peter Dr. 8000 München Reitberger; Helmut Dipl.-Ing. 8900 Augsburg Weber
Original assignee: NCR Corp
Current assignee: NCR Voyix Corp
Priority date: 1980-07-26
Filing date: 1980-07-26
Publication date: 1982-07-22

Abstract

An ink jet printer has a nozzle system based upon a plate that runs the length of the printer. Each nozzle has an assigned piezo-electric actuator and is designed to avoid cross-talk effects. The nozzle strip assembly has nozzles supplied from common channels with built-in filter pads connecting with supply ducts that alternate from top and bottom. Piezo-electric crystals are arranged in two arrays and are energised by control signals applied over lines formed by a printed circuit technique. The nozzle plate is produced in ceramic and uses a photo-etching process to form the nozzles.

Description

Beschreibung:Description:

Die Erfindung betrifft einen Tintenstrahldrucker gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. The invention relates to an ink jet printer according to the preamble of claim 1.

Die DE-OS 2527647 zeigt einen derartigen Tintenstrahldrucker bei dem in einem allen Düsen gemeinsamen Tintenbehälter pro Düse ein Piezo-Kristall angebracht ist, wobei die Piezo-Kristalle an einem Ende durch einen Steg verbunden sind, so daß sich eine Art Kamm ergibt. Das freie Ende des stabförmigen Piezo-Kristalls liegt direkt der inneren öffnung jeder Düse gegenüber. Bei Erregung eines Piezo-Kristalls wird Tinte durch einen hammerartigen Stoßimpuls in die Düse gestoßen. Der allen Düsen gemeinsame Tintenbehälter birgt die Gefahr eines Ubersprechens in sich. Da jedes Piezo-Kristall pro Düse die gesamte mögliche Breite einnimmt, können die Piezo-Kristalle nur äußerst schmal ausgeführt werden. Ferner ist die Ansteuerung der einzelnen Piezo-Kristalle verhältnismäßig kompliziert. DE-OS 2527647 shows such an inkjet printer one piezo crystal per nozzle in an ink tank that is common to all nozzles is attached, the piezo crystals connected at one end by a web are, so that a kind of comb results. The free end of the rod-shaped piezo crystal is directly opposite the inner opening of each nozzle. When a piezo crystal is excited ink is pushed into the nozzle by a hammer-like shock pulse. Of all Nozzles common ink tank harbors the risk of crosstalk. There each piezo crystal per nozzle occupies the entire possible width, the piezo crystals can can only be made extremely narrow. Furthermore, the control of the individual piezo crystals relatively complicated.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, einen Tintenstrahldrucker zu schaffen, bei dem trotz einer äußerst dichten Anordnung der Düsen Piezo-Kristalle größerer Breite verwendet werden können, während eine selektive Ansteuerung der einzelnen Düsen ohne die Gefahr des Übersprechens ermöglicht wird. The object of the invention is to provide an ink jet printer to create, in which, despite an extremely dense arrangement of the nozzles, piezo crystals wider width can be used while selective control of the individual nozzles without the risk of crosstalk.

Der erfindungsgemäße Tintenstrahldruckkopf ist im Patentanspruch 1 definiert. The ink jet print head according to the invention is in the claim 1 defined.

Durch die gestaffelte Anordnung der Piezo-Kristalle können diese praktisch doppelt so breit wie bei der bekannten Anordnung sein. Dadurch, daß für jede Düse eine getrennte Druckkammerrvorgesehen ist, ergibt sich eine gute Ansteuerung ohne daß ein Übersprechen auftreten könnte. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Tintenstrahldruckkopfes besteht darin, daß er für eine Massenfertigung zu äußerst günstigen Kosten geeignet ist. Due to the staggered arrangement of the piezo crystals, these practically twice as wide as in the known arrangement. In that for If a separate pressure chamber is provided for each nozzle, the result is good control without crosstalk could occur. Another advantage of the invention Inkjet printhead is that it is too extreme for mass production reasonable cost is suitable.

hund ein stromaufwärts liegendes Filter Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispicls anhand der Zeichnungen. Es zeigen Fig. 1 eine prinzipielle perspektivische Ansicht auf einen Tintenstrahldrucker Fig. 2 eine perspektivische Schnittansicht der Düsenleiste Fig. 3 eine Prinzipdarstellung der Anordnung der Ansteuerleitungen für die Piezo-Kristalle und Fig. 4 eine Schnittansicht längs der Linie A-B in Fig. 2 Fig. 1 zeigt einen Tintenstrahldrucker mit einer Düsenleiste 24, die sich über die gesamte Druckbreite erstreckt. Die Düsenleiste ist einerseits über eine Zuführleitung (26) mit einem Tintenbehälter (25) und andererseits über ein Kabel (27) mit einer nicht gezeigten Ansteuerschaltung verbunden.dog an upstream filter Other advantages and features of the invention emerge from the subclaims and the following Description of an exemplary embodiment based on the drawings. 1 shows a principle perspective view of an inkjet printer; perspective sectional view of the nozzle bar Arrangement of the control lines for the piezo crystals and FIG. 4 shows a sectional view along line A-B in Fig. 2 Fig. 1 shows an ink jet printer with a nozzle bar 24, which extends over the entire printing width. The nozzle bar is on the one hand via a supply line (26) with an ink container (25) and on the other hand via a cable (27) is connected to a control circuit (not shown).

Aus Fig. 2 sind die Einzelheiten der Düsenleiste (24) ersichtlich. Sie besteht insbesondere aus einer Düsenplatte (1), in der auf der Vorderseite eine Reihe von Düsen (2) gewünschten Durchmessers angebracht ist. Auf der Rückseite der Düsenplatte (1) ist für jede Düse (2) eine eigene Druckkammer (3) in Form einer flachen Vertiefung vorgesehen. über Tintenkanäle (4) stehen die einzelnen Druckkammern mit Tintenzuleitungen (8) in Verbindung (Vgl. auch Fig. 4). Zwischen die Tintenzuleitungen (8) und die Tintenkanäle (4) sind vorzugsweise Filter (9) eingefügt, die einmal ein übersprechen dämpfen und zum anderen Verunreinigungen in der Tinte von den Düsen (2) fernhalten. Von besonderer Bedeutung ist die gestaffelte Anordnung der Druckkammern (3) abwechselnd oberhalb und unterhalb der Reihe von Düsen (2). Hierdurch erreichen die Druckkammern eine günstige Breite, so daß sie von ihnen zugeordneten Piezo-Kristallen (6), mit den Durckkammern (3) angepaßter Größe mit entsprechend höherer Leistung erregt werden können. From Fig. 2, the details of the nozzle bar (24) can be seen. It consists in particular of a nozzle plate (1) in which a Row of nozzles (2) of the desired diameter is attached. On the back of the Nozzle plate (1) is a separate pressure chamber (3) for each nozzle (2) in the form of a shallow recess provided. The individual pressure chambers are located above the ink channels (4) with ink supply lines (8) in connection (cf. also Fig. 4). Between the ink supply lines (8) and the ink channels (4) are preferably filters (9) inserted once a crosstalk attenuating and the other impurities in the ink from the nozzles (2) keep away. The staggered arrangement of the pressure chambers is of particular importance (3) alternately above and below the row of nozzles (2). Achieve this the pressure chambers have a favorable width, so that they are associated with piezo crystals (6), with the pressure chambers (3) adapted size with correspondingly higher performance can be excited.

Eine Abdeckplatte (5) liegt über den Druckkammern (3) und den Tintenkanälen (4) und dichtet diese gegeneinander ab. Die Piezo-Kristalle (6) sind auf der Rückseite der Abdeckplatte (5) den zugeordneten Druckkammern (3) jeweils gegenüberliegend angeordnet. Die Ansteuerung der einzelnen Piezo-Kristalle (6) erfolgt mittels einer an sich bekannten Ansteuerschaltung über Ansteuerleitungen (10). Vorzugsweise wird eine gruppenweise Anordnung der Ansteuerleitungen (10) vorgesehen, wie sie im Prinzip aus Fig. 3 ersichtlich ist. Eine derartige gruppenweise Ansteuerung erlaubt einen Multiplexbetrieb, durch den sich die Anzahl der notwendigen Anschlußleitungen erheblich reduzieren läßt. A cover plate (5) lies over the pressure chambers (3) and the ink channels (4) and seals them against each other. The piezo crystals (6) are on the back of the cover plate (5) opposite the associated pressure chambers (3) arranged. The individual piezo crystals (6) are controlled by means of a control circuit known per se via control lines (10). Preferably will an arrangement of the control lines (10) in groups is provided, as in principle from Fig. 3 can be seen. Such a group-wise control allows one Multiplex operation, which significantly increases the number of connection lines required can reduce.

Andererseits kann je nach gewünschter Druckgeschwindigkeit die Ansteuerung der Piezo-Kristalle auch entweder rein seriell oder rein parallel erfolgen.On the other hand, depending on the desired printing speed, the control of the piezo crystals also take place either purely in series or purely in parallel.

Statt einer einzigen Düsenreihe können auch zwei oder mehrere Düsenreihen vorgesehen werden, wobei eine Versetzung der Düsen zwischen den einzelnen Reihen erfolgen kann. Instead of a single row of nozzles, two or more rows of nozzles can also be used be provided, with an offset of the nozzles between the individual rows can be done.

Der vorliegende Tintenstrahldrucker besitzt den beachtlichen Vorteil, daß er in wenigen automatischen Arbeitsschritten hergestellt werden kann. So besteht die Düsenplatte (1) vorzugsweise aus Keramik, Metall oder Kunststoff, wobei die Druckkammern entweder bei der Herstellung der Düsenplatte angeformt oder mittels eines Fotoätzverfahrens angebracht werden. The present inkjet printer has the remarkable advantage that it can be produced in a few automatic steps. So there is the nozzle plate (1) preferably made of ceramic, metal or plastic, the Pressure chambers either formed during the manufacture of the nozzle plate or by means of a photo etching process.

Die Düsen (2) selbst können auch in der Form vorgesehen werden, daß ein nur die Düsen enthaltender Streifen auf die Vorderseite der Düsenplatte (1) aufgebracht, etwa aufgeklebt, aufgesintert oder beim Preßguß eingegossen wird.The nozzles (2) themselves can also be provided in the form that a strip containing only the nozzles on the front of the nozzle plate (1) applied, for example glued on, sintered on or poured in during pressure casting.

Die Abdeckplatte (5) kann ebenfalls aus Keramik, Kunststoff oder Metall bestehen; die Ansteuerleitungen (10) werden auf ihrer Rückseite mittels gedruckter Schaltungstechnik oder integrierter Schaltungstechnik in mehreren Ebenen aufgebracht. Die Piezo-Kristalle (6) können entweder als Einzelteile oder vorzugsweise als Schicht aufgesintert sein, wobei im letzteren Fall eine Auftrennung in die Einzelkristalle mittels mechanischem Einritzen, Ätzen oder durch strichweises Polarisieren erfolgt. The cover plate (5) can also be made of ceramic, plastic or Made of metal; the control lines (10) are printed on their back by means of Circuit technology or integrated circuit technology applied in several levels. The piezo crystals (6) can either be used as individual parts or preferably be sintered on as a layer, in the latter case a separation into the individual crystals by means of mechanical scratching, etching or by line-by-line polarization.

Die Düsenplatte (1) und die Abdeckplatte (5) werden miteinander in geeigneter Weise, nämlich Kleben, Schweißen oder Sintern, je nach verwendeten Materialien, verbunden. Die Zuführleitungen (8) sind vorzugsweise als U-förmige Leisten auf die Rückseite der Abdeckplatte (6) an deren oberen und unteren Kanten angeordnet und decken dort die entsprechenden Reihen von Filtern (9) ab. The nozzle plate (1) and the cover plate (5) are in in a suitable manner, namely gluing, welding or sintering, depending on the materials used, tied together. The feed lines (8) are preferably as U-shaped strips on the Rear of the cover plate (6) arranged at the upper and lower edges and there cover the corresponding rows of filters (9).

Bei dem Ausführungsbeispiel der Erfindung wurden zur Erregung der Druckkammer piezoelektrische Kristalle verwendet. An deren Stelle könnten auch magnetostriktive, magnetische oder andere Erreger treten. In the embodiment of the invention were to excite the Pressure chamber uses piezoelectric crystals. Instead, magnetostrictive, magnetic or other pathogens occur.

Es kann vorteilhaft sein, die erfindungsgemäße Düsenleiste in kürzeren Einheiten herzustellen, die dann je nach gewünschter Druckbreite aneinandergereiht werden können. It can be advantageous to use the nozzle bar according to the invention in shorter Produce units that are then lined up depending on the desired printing width can be.

Der besondere Vorteil des vorliegenden Tintenstrahldruckers besteht darin, daß keinerlei Bewegung eines Druckkopfes erforderlich ist, so daß Abnutzungserscheinungen vermieden werden, eine hohe Druckgeschwindigkeit möglich ist und die einzelnen Druckpunkte sehr exakt positioniert werden können. Leerseite The particular advantage of the present inkjet printer is in that no movement of a print head is required, so that there are signs of wear and tear can be avoided, a high printing speed is possible and the individual print points can be positioned very precisely. Blank page

Claims

Inkjet printer claims 1. Inkjet printer with a over the entire width of the nozzle bar, in which for every possible Pressure point along the line a nozzle is provided, each one piezo-electric Crystal is assigned and characterized with ink reservoirs and feeders that over the entire width of the nozzle bar (1) each nozzle (2) has its own pressure chamber (3) is assigned and that the pressure chamber (3) via common ink supply lines (8) are in communication with an ink tank (25) and that the pressure chambers (3) and the piezo crystals (6) assigned to them alternately above respectively.

are arranged below the nozzles (2).

2. Inkjet printer according to claim 1 because by gekenni.eichnet that the nozzle bar consists of a nozzle plate (1) with the pressure chambers on the back (3) are provided as recesses, and that on the back of the nozzle plate (1) a cover plate (5) rests in a sealing manner, with all the piezo crystals on the back (6) with associated control lines (10) carries.

3. Inkjet printer according to claim 1 or 2, characterized in that that between the common ink supply lines (8) and the individual pressure chambers (3) Filters (9) are provided in each case.

4. Inkjet printer according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the nozzle plate consists of glass or ceramic, in which the pressure chambers (3) and / or the nozzles (2) are etched or molded.

5. Inkjet printer according to claim 1 to 3, characterized in that that the nozzle plate is made of steel.

6. Inkjet printer according to claim 1 to 3, characterized in that that the nozzle plate is made of plastic, in which the nozzles (2) and / or the pressure chambers (3) were molded.

7. Inkjet printer according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the cover plate (5) consists of metal, ceramic or plastic.

8. Inkjet printer according to claim 7, characterized in that the piezo crystals (6) are sintered onto the back of the cover plate (5).

9. Inkjet printer according to one of claims 1 to 6, characterized in that that the piezo crystals (6) applied as a layer on the back of the cover plate (5) are that raster-like by incisions or line-shaped polarization in the individual piezo crystals (6) is divided.

10. Inkjet printer according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the piezo crystals (6) in groups with the control lines (10) are connected and that the control is preferably carried out in multiplex mode.

11. Inkjet printer according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the control lines (10) as printed circuits on the Back of the cover plate (5) are applied.

12. Inkjet printer according to one of claims 1 to 9, characterized characterized in that the control lines (10) in integrated circuit technology are applied to the back of the cover plate (5).

13. Inkjet printer according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the nozzle plate (1) is glued and welded to the cover plate (5) or is sintered.

14. Inkjet printer according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the supply lines (8) as U-shaped strips along the upper and lower edge of the nozzle bar are arranged.