[0001] Die Erfindung betrifft eine Anordnung für die Tintenzuführung in einen Tintenschreibkopf
gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
[0002] 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.
[0003] 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.
[0004] 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.
[0005] 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.
[0006] Diese Aufgabe wird gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
[0007] Ausgestaltungen und weitere Verbesserungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
[0008] 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.
[0009] Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles
erläutert. Dort zeigen
[0010] 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.
[0011] 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.
[0012] 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.
[0013] 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.
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.
