DE4233793C2 - Verfahren zum Herstellen eines Tintenstrahl-Druckkopfs - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines Tinten­ strahl-Druckkopfs.

Aus der nicht vorveröffentlichten WO 92/10 367 A1 geht bereits ein Tin­ tenstrahl-Druckkopf hervor, bei dem sich in der Oberseite eines piezoker­ amischen Wafers Ausspritzkanäle befinden, die parallel zueinander lie­ gen. An der Unterseite des Wafers befinden sich Trennfurchen, die eben­ falls parallel zueinander und zu den Ausspritzkanälen liegen. Nach dem Einbringen der Ausspritzkanäle und der Trennfurchen wird die gesamte Oberfläche des piezokeramischen Wafers mit leitendem Material bedeckt, um Elektroden für die Ausspritzkanäle zu bilden. Sodann wird die Elektro­ denschicht am Boden der Trennfurchen und an der vorderen und hinteren Stirnfläche des Wafers entfernt. Das bedeutet, daß in diesem Zustand nach wie vor die gesamte Oberfläche des Wafers die Elektrodenschicht trägt, und daß an der unteren Fläche des Wafers jeweils ein Bereich mit ei­ ner Elektrodenschicht bedeckt ist, der sich ausgehend vom Boden einer Trennfurche bis zum Boden einer benachbarten Trennfurche erstreckt. Werden an die auf der oberen Fläche des Wafers liegende Elektroden­ schicht und an die unteren Elektroden Spannungen unterschiedlicher Po­ larität angelegt, so kann eine Polarisation des Wafers nur in einer Rich­ tung erfolgen, die in Dickenrichtung des Wafers liegt, also senkrecht zu seiner Hauptfläche. Dabei erfolgt keine Polarisation des zwischen zwei be­ nachbarten Ausspritzkanälen liegenden Waferbereichs in einer in der Wa­ ferebene liegenden Richtung senkrecht zur Längsrichtung der Ausspritz­ kanäle.

Bei diesem Tintenstrahl-Druckkopf sind also nicht jeweils eine (gesonder­ te) Elektrode für jeden Tintenkanal sowie keine Front- und Rückplatte auf dem piezoelektrischen Block vorhanden. Es werden zudem nicht die Elek­ troden benachbarter Tintenkanäle für die Polarisation der Trennwände herangezogen. Die Tintenkanäle werden ferner auf dem piezoelektrischen Block nicht in seinem Innern ausgebildet.

Aus der DE 37 25 500 A1 ist ein piezoelektrischer Tintenstrahl-Druckkopf bekannt, bei dem die Piezokeramik unter Verwendung von Elektroden und einer gemeinsamen Elektrode polarisiert wird. Die Polarisationsrichtung liegt auch hier wiederum senkrecht zur Plattenebene und es wird nicht er­ wähnt, Trennwände zwischen den jeweiligen Tintenkanälen senkrecht zu ihrer Wandfläche zu polarisieren.

Darüber hinaus ist aus der DE 36 30 206 A1 ein Tintenstrahl-Druckkopf mit einer piezoelektrischen Platte aus einem piezoelektrischen Material bekannt, die eine Anzahl von länglichen Tintenkammern aufweist, und mit einer Deckplatte, die fest auf der piezoelektrischen Platte angebracht ist. Dabei kann jede der langgestreckten Tintenkammern zwei tiefe Rillen in Längsrichtung der Tintenkammern und eine flache Rille zwischen den bei­ den tiefen Rillen aufweisen. Spannungszuführelektroden sind an piezoe­ lektrischen Abschnitten angeordnet, die die flachen Rillen bilden. Mit an­ deren Worten wird auch hier die piezoelektrische Platte in Richtung ihrer Dicke polarisiert und es ist nicht erwähnt, die zwischen den einzelnen Tin­ tenkammern liegenden Trennwände in einer Richtung senkrecht zur Ebe­ ne dieser Trennwände zu polarisieren.

Aus IBM Technical Disclosure Bulletin, Vol. 17, No. 5 October 1974, Seiten 1525 ff., ist nicht zuletzt ein Verfahren zur Herstellung von Tintenstrahl- Druckkopfkomponenten bekannt, bei dem mehrere Einheiten parallel be­ arbeitet und dann durch Zerschneiden in einzelne Einheiten geteilt wer­ den. Nicht erwähnt ist, Trennwände zwischen benachbarten Tintenkanä­ len so zu polarisieren, daß die Polarisationsrichtung senkrecht zur Ebene dieser Trennwände liegt.

Es ist allgemein bekannt, Tintenstrahldrucker für Ausgabeeinheiten von Computern, Wortprozessoren, Facsimilegeräten, oder dergleichen, zu ver­ wenden. Bei Tintenstrahldruckern erfolgt das Ausstoßen von Tinte über einen Tintenstrahl-Druckkopf. Für einen derartigen Druckkopf wurden bereits verschiedene weitere Tintenstrahlsysteme vorgeschlagen.

Z. B. wurde als ein Tintenstrahlsystem das sogenannte Cae­ sar-System entwickelt, wie es im US-Patent 4,189,734 offen­ bart ist.

Bei diesem System wird eine Tintenkammer mit Tinte gefüllt, und ein piezoelektrisches Element wird nahe der Tintenkammer angebracht. Durch Anlegen einer impulsförmigen Spannung an das piezoelektrische Element wird dieses so verformt, daß es das Volumen der Tintenkammer verringert. Durch diese Volu­ menverringerung der Tintenkammer wird Tinte aus einer mit der Tintenkammer verbundenen Öffnung ausgestoßen.

Bei einem herkömmlichen Tintenstrahlsystem, wie dem Caesar- System, ist es jedoch wegen einer konstruktionsbedingten Be­ schränkung schwierig, Druck mit hoher Dichte auszuführen. Da eine Begrenzung in bezug auf die Verkürzung der Länge der Tintenkammer besteht, besteht weiterhin eine Neigung zur Zu­ nahme der Fluidreibung, und es ist schwierig, hochviskose Tinte zu verwenden, um hohe Druckqualität zu erzielen.

Andererseits ist wegen der Verbreitung von Tintenstrahldruc­ kern ein billiger Druckkopf erwünscht. Demgemäß besteht die Forderung nach einem Verfahren zum einfachen Herstellen eines Druckkopfs mit hoher Zuverlässigkeit.

In Zusammenhang mit der vorliegenden Patentanmeldung wurde eine Patentanmeldung für einen Druckkopf nach einem neuen System u. a. beim Japanischen Patentamt (JP 5-77421 A) und beim Europäischen Patentamt (EP 0 519 403 A2) eingereicht. Mit diesem Druckkopf kann Druck hoher Dichte und hoher Druckqualität ausgeführt werden.

Dieser Druckkopf weist einen piezoelektrischen Block auf, der mit mehreren Tintenkammern (nachfolgend als Tinten-"Ka­ näle" bezeichnet) ausgebildet ist, die mit Tinte gefüllt, parallel angeordnet und so ausgebildet sind, daß sie durch den piezoelektrischen Block hindurchgehen. Mehrere Elektroden sind an den Innenwänden der Tintenkanäle ausge­ bildet, eine Frontplatte ist an der Frontseite des piezo­ elektrischen Blocks angebracht, und eine Rückplatte ist an der Rückseite des piezoelektrischen Blocks angebracht. In diesem Fall wird eine Polarisationsbehandlung des gesamten piezoelektrischen Blocks vorab ausgeführt.

Wenn ein Druck unter Verwendung dieses Druckkopfs ausgeführt wird, wird eine Spannung an ein Paar benachbarter, geeignet ausgewählter Elektroden gelegt, und dann werden die Trenn­ wände der Tintenkanäle verformt, um die Volumina der Tinten­ kanäle zu verändern. Auf diese Weise wird mit den Volumen­ änderungen der Tintenkanäle Tinte aus einer Öffnung ausge­ strahlt, die in der Frontplatte ausgebildet ist, um Punkt­ druck auf einem Papier auszuführen.

Nachfolgend wird ein allgemeines Herstellverfahren des in der oben angegebenen Anmeldung beschriebenen Druckkopfs er­ läutert.

Zunächst wird Polarisationsbearbeitung des piezoelektri­ schen Blocks ausgeführt. Diese Polarisationsbearbeitung wird z. B. dadurch ausgeführt, daß der piezoelektrische Block zwischen einem Paar Elektroden für die Polarisations­ bearbeitung festgehalten und eine Hochspannung zwischen das Paar Elektroden gelegt wird. Durch diesen Betriebsablauf wird Polarisation im piezoelektrischen Block hervorgerufen.

Anschließend werden mehrere Tintenkanäle im piezoelektri­ schen Block unter Verwendung einer Bearbeitungstechnik mit einem Laserstrahl oder dergleichen ausgebildet.

Nachfolgend werden mehrere Elektroden auf den Innenwänden der Tintenkanäle des piezoelektrischen Blocks unter Verwen­ dung einer Lichtentwicklungstechnik, einer Ätztechnik oder dergleichen ausgebildet.

Nach diesen Prozessen werden eine Frontplatte mit mehreren Öffnungen zum Ausstoßen von Tinte und eine Rückplatte mit einer Tintenzuführleitung am piezoelektrischen Block befe­ stigt, um einen Tintenstrahl-Druckkopf zu erhalten. Die Tin­ tenzuführleitung versorgt jeden Kanal mit Tinte.

Bei einem solchen Verfahren zum Herstellen eines Tinten­ strahl-Druckkopfs wird die Polarisationsbearbeitung in er­ hitztem Zustand bei 100 bis 150°C unter Anlegen eines elek­ trischen Feldes mit einer Stärke von 2 bis 3 kV/mm für 20 bis 60 Minuten ausgeführt.

Wenn der Druckkopf z. B. ein kleiner serieller Kopf mit einer Breite von 5 mm ist, kann demgemäß die Polarisations­ bearbeitung durch Anlegen einer Spannung von 2 kV/mm × 5 mm = 10 kV ausgeführt werden.

Wenn dagegen der Druckkopf ein großer, linearer Kopf mit einer Breite von 220 mm ist, ist es erforderlich, eine Span­ nung von 2 kV/mm × 220 mm = 440 kV anzulegen.

Daher ist es im Fall eines Druckkopfs mit großer Breite erforderlich, eine Polarisationsbearbeitung mit hoher Spannung auszuführen, und es ist auch erforderlich, mit einem Oberflächenstrom fertig zu werden, der an der Oberfläche des piezoelektrischen Materials hervorgerufen wird. Demgemäß ist es erwünscht, ein Verfahren zum Herstel­ len eines Tintenstrahl-Druckkopfs anzugeben, mit dem es mög­ lich ist, die Polarisationsbearbeitung bei niedriger Span­ nung auszuführen.

Darüber hinaus besteht bei einem herkömmlichen, allgemeinen Herstellverfahren die Möglichkeit, daß die Polarisation wäh­ rend der Schritte zum Herstellen der Tintenkanäle und der Elektroden nach der Polarisationsbearbeitung wieder verlo­ rengeht. D. h. daß wegen der Wärmeerzeugung bei der Laser­ strahlbearbeitung die Möglichkeit besteht, daß der Polarisa­ tionszustand instabil wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein weiteres Ver­ fahren zum Herstellen eines Tintenstrahl-Druckkopfs anzuge­ ben, mit dem die Polarisationsbearbeitung für das piezo­ elektrische Material bei niedriger Spannung erfolgen kann.

Die Erfindung ist durch die Merkmale von Anspruch 1 gegeben. Vorteilhafte Ausge­ staltungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Demgemäß ist es nicht erforderlich, eine Bearbeitungsvor­ richtung für Hochspannung zu verwenden, und es kann verhin­ dert werden, daß die Polarisation wegen bei Laserstrahlbear­ beitung oder dergleichen entwickelter Wärme verlorengeht.

Ausführungsbeispiele werden durch die folgende, detaillierte Beschreibung deutlich, die in Verbindung mit den beigefügten Zeichnun­ gen erfolgt.

Fig. 1 ist eine schematische, perspektivische, teilgeschnit­ tene Ansicht eines Tintenstrahl-Druckkopfs;

Fig. 2 ist ein Querschnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1;

Fig. 3 ist eine Rückansicht eines piezoelektrischen Blocks, aus der Richtung III von Fig. 2 gesehen;

Fig. 4 ist ein Flußdiagramm, das das Ver­ fahren zum Herstellen eines Tintenstrahl-Druckkopfs veran­ schaulicht;

Fig. 5 ist eine perspektivische Ansicht eines piezoelektri­ schen Materials in Form einer flachen Platte, wie es bei dem durch Fig. 4 veranschaulichten Herstellverfahren zu verwen­ den ist;

Fig. 6 ist eine vergrößerte Teilansicht mehrerer in dem in Fig. 5 dargestellten piezoelektrischen Material ausgebilde­ ter Kanäle;

Fig. 7 ist eine vergrößerte Teilansicht mehrerer Elektroden, wie sie auf Innenflächen der in dem in Fig. 6 dargestellten piezoelektrischen Material ausgebildeten Kanäle angebracht sind;

Fig. 8 ist ein Aufriß des piezoelektrischen Materials, in dem mehrere Kanalarrays und mehrere Elektrodenleitungen ausgebildet sind;

Fig. 9 ist eine erläuternde Darstellung, die die Anzahl von Spannungsanlegeleitungen für Polarisationsbearbeitung veranschaulicht; und

Fig. 10 ist ein Aufriß eines anderen Kanalarrays, wie es in einem piezo­ elektrischen Block ausgebildet wird.

Zunächst wird der Aufbau eines Tintenstrahl-Druckkopfs erläutert, und dann das Verfahren zu seiner Herstellung.

(A) Aufbau eines Tintenstrahl-Druckkopfs:

In den Fig. 1 bis 3 ist ein Tintenstrahl-Druckkopf 10 darge­ stellt.

Wie in Fig. 1 gezeigt, verfügt der Druckkopf 10 über einen piezoelektrischen Block 12 aus piezoelektrischem Mate­ rial (PZT), eine Frontplatte 14, die an der Vorderseite des piezoelektrischen Blocks 12 angebracht ist, und eine Rück­ platte 16, die an der Rückseite des piezoelektrischen Blocks 12 angebracht ist.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist, wie in Fig. 1 darge­ stellt, die Frontplatte 14 mit mehreren Durchgangslöchern 18 zum Ausstoßen von Tintenteilchen versehen, die entlang einer Linie angeordnet sind, um einen Druckkopf für einen soge­ nannten Zeilendrucker zu bilden.

Der piezoelektrische Block 12 ist mit einem in ihm ausgebil­ deten Kanalarray versehen. Dieses Kanalarray weist mehrere Kanäle 20 als mit Tinte zu füllende Druckkammern auf. Die Kanäle 20 sind durch Trennwände 22 voneinander getrennt. Wie deutlich in der Teilansicht von Fig. 1 dargestellt, sind die Kanäle 20 in Längsrichtung des Arrays (X-Richtung in Fig. 1) gekrümmt.

Fig. 2 ist ein Querschnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1. In Fig. 2 ist die Höhe (die Länge in Y-Richtung, z. B. 1,2 mm) jedes Kanals 20 etwas größer als die Länge (in Z- Richtung, z. B. 1,0 mm) desselben. Die Breite (in X-Rich­ tung) jedes Kanals 20 ist z. B. mit 0,1 mm festgelegt.

Jeder Kanal 20 ist mit einer Elektrode 26 an seinen Innen­ wänden ausgebildet. Jede Elektrode besteht aus Elektroden­ elementen 26a und 26b, die an der oberen bzw. unteren Innen­ wand ausgebildet sind, Elektrodenelementen 26c und 26d, die an den beiden Trennwänden 22 ausgebildet sind, und einem Elektrodenelement 26e, das an der Rückseite des piezoelek­ trischen Blocks 12 ausgebildet ist, wie in Fig. 7 darge­ stellt. D. h., daß die vier Innenwände jedes Kanals 20 durch die Elektrodenelemente 26a, 26b, 26c und 26d bedeckt sind und daß das an der Rückseite des piezoelektrischen Blocks 12 ausgebildete Elektrodenelement 26e als externer Anschluß verwendet wird. In diesem Fall ist ein (nicht dargestellter) Schutzfilm auf die Oberflächen der Elektroden 26 aufgetra­ gen, jedoch ist dies nicht immer erforderlich, da die Tinte innerhalb der Kanäle 20 nicht leitend ist.

Wie in Fig. 2 dargestellt, ist die Rückplatte 16 mit einer Tintenzuführleitung 24 versehen, die zu den Kanälen 20 führt.

Fig. 3 zeigt die Rückseite des piezoelektrischen Blocks 12 aus Richtung III in Fig. 2. Wie in Fig. 3 dargestellt, sind neun Kanäle 20-1 bis 20-9 so ausgebildet, daß sie ein Kanal­ array im piezoelektrischen Block 12 bilden. Ebenfalls neun Elektroden 26-1 bis 26-9 sind an den Innenwänden der neun Kanäle 20-1 bis 20-9 ausgebildet.

Weiterhin wird, wie dies durch Pfeile 102 in Fig. 3 darge­ stellt ist, eine Polarisation der Trennwände 22-1 bis 22-8 in X-Richtung bei einem Polarisationsbearbeitungsschritt zur Zeit der Herstellung hervorgerufen.

Wenn ein Druck unter Verwendung dieses Druckkopfs ausgeführt wird, wird z. B. eine Spannung mit der in Fig. 3 dargestell­ ten Polarität an die Elektroden 26 gelegt. Demgemäß werden, wie dies durch strichpunktierte Linien in Fig. 3 dargestellt ist, Teile der acht Trennwände 22 abhängig von der Richtung des elektrischen Feldes und der Polarisationsrichtung ausge­ dehnt oder zusammengezogen. Genauer gesagt dehnt sich die Trennwand 22-1 nach oben und unten (Y-Richtung) aus, um die Krümmung zu erhöhen, wohingegen sich die Trennwand 22-2 nach oben und unten zusammenzieht, um die Krümmung zu verringern. Infolgedessen wird das Volumen des durch die Trennwände 22-1 und 22-2 gebildeten Kanals 20-2 zeitweilig verringert, und dadurch wird der Tintendruck innerhalb des Kanals 20-2 er­ höht, wodurch Tinte aus der zugehörigen, sich in Z-Richtung erstreckenden Öffnung 18 ausgestoßen wird, wie in Fig. 1 dargestellt.

Ähnlich wird das Volumen des durch die Trennwände 22-5 und 22-6 gebildeten Kanals 20-6 verringert, um Tinte durch die entsprechende Öffnung 18 auf dieselbe Weise, wie oben be­ schrieben, auszustoßen.

In diesem Fall werden, wie dies durch die strichpunktierten Linien in Fig. 3 angezeigt ist, die Volumina der Kanäle 20-2 und 20-6 verringert, während die Volumina der benachbarten Kanäle 20-1, 20-3, 20-5 und 20-7 etwas vergrößert werden und dadurch diesen Kanälen Tinte über die Tintenzuführleitung 24 zugeführt wird.

Nachdem die Trennwände 22-1, 22-2, 22-5 und 22-6 ausreichend verformt sind, werden die verformten Trennwände durch Ab­ trennen der angelegten Spannung oder durch Umkehren der Po­ larität der angelegten Spannung in ihren ursprünglichen Zu­ stand rückgeführt, und Tinte wird wieder in die Kanäle 20-2 und 20-6 gefüllt.

(B) Herstellverfahren für einen Tintenstrahl-Druckkopf:

Es wird nun im einzelnen ein Herstellverfahren für den oben beschriebenen Tintenstrahl-Druckkopf erläutert.

Fig. 4 zeigt ein Flußdiagramm eines Herstellverfahrens für einen Tinten­ strahl-Druckkopf. Durch dieses Herstellverfahren können meh­ rere Druckköpfe gleichzeitig erzeugt werden.

Zunächst wird in einem Kanalausbildungsschritt S101, wie durch Fig. 5 veranschaulicht, ein piezoelektrisches Material (PZT) 200 in Form einer flachen Platte zum Ausbilden mehre­ rer piezoelektrischer Blöcke 12 bearbeitet, um mehrere ge­ krümmte, durchgehende Kanäle 20 in Matrixform auszubilden. In Fig. 6 ist ein Teil des piezoelektrischen Materials 200 mit den ausgebildeten Kanälen 20 dargestellt. Diese Kanal­ ausbildung kann unter Verwendung eines herkömmlichen Verfah­ rens erfolgen, z. B. durch Bearbeiten mit einem Excimer­ laser, durch Laserstrahlbearbeitung in einer Lösung mit KOH oder dergleichen, durch Preßbearbeitung, durch Ultraschall­ bearbeitung oder dergleichen.

Wie oben beschrieben, werden im Schritt S101 mehrere Kanal­ arrays im piezoelektrischen Material 200 ausgebildet. Wie in Fig. 8 dargestellt, besteht jedes Kanalarray aus mehreren in X-Richtung seriell angeordneten Kanälen 20, und mehrere Ka­ nalarrays sind in mehreren Stufen in Y-Richtung parallel zu­ einander angeordnet, um eine Kanalarraygruppe zu bilden. In dem in Fig. 8 dargestellten Beispiel besteht, abweichend vom in Fig. 3 dargestellten Beispiel, jedes Kanalarray aus 18 Kanälen.

In einem Elektrodenherstellschritt S102 gemäß Fig. 4 werden, wie durch Fig. 7 veranschaulicht, die Kanäle 20 an ihren In­ nenwänden unter Verwendung eines herkömmlichen Verfahrens, wie einer Lichtentwicklungstechnik, einer Ätztechnik oder dergleichen, mit Elektroden 26 versehen. Jede Elektrode 26 besteht aus vier Elektrodenelementen 26a, 26b, 26c und 26d, die an den vier Innenwänden jedes Kanals ausgebildet sind, und einem Elektrodenelement 26e, das an der Rückseite des piezoelektrischen Materials 200 ausgebildet ist.

In Fig. 8 ist das piezoelektrische Material 200 nach den Schritten S101 und S102 dargestellt.

Bei diesem Ausführungsbeispiel sind mehrere (5), parallel entlang jeder Linie in Y-Richtung angeordnete Elektroden 26 seriell miteinander verbunden, wie in Fig. 8 dargestellt, um eine Elektrodenleitung 202 zu bilden. D. h., daß mehrere pa­ rallel in Y-Richtung ausgebildete Elektroden 26 in diesem Zustand immer noch zusammenhängen. Auch sind mehrere Trenn­ wände 22 zwischen den Kanälen 20 parallel mit vorgegebenem Abstand in Y-Richtung ausgebildet, um 17 Trennwandspalten 204 zu bilden, die in X-Richtung parallel nebeneinander an­ geordnet sind.

In einem in Fig. 4 dargestellten Polarisierbearbeitungs­ schritt S103 werden positive und negative Spannungen an Paa­ re benachbarter Elektrodenleitungen 202 gelegt. Dieser Zu­ stand ist in Fig. 8 dargestellt. Gemäß Fig. 8 wird die posi­ tive Spannung an die erste, fünfte, neunte, dreizehnte und siebzehnte Elektrodenleitung 202 gelegt, und die negative Spannung wird an die zweite, sechste, zehnte, vierzehnte und achtzehnte der Elektrodenleitungen 202 gelegt.

Wenn Spannung auf diese Weise angelegt wird, erfolgt eine Polarisationsbearbeitung der ersten, fünften, neunten, drei­ zehnten und siebzehnten Trennwandspalte 204. Bei diesem Aus­ führungsbeispiel kann, wie dies durch Fig. 8 veranschau­ licht ist, durch Anlegen der Spannungen an die vorgegebenen Paare benachbarter Elektrodenleitungen 202 die Polarisa­ tionsbearbeitung von fünf Trennwänden 22 gleichzeitig ausge­ führt werden.

Fig. 9 zeigt die Reihenfolge des Anlegens von Spannung an die benachbarten Elektrodenleitungen 202. In diesem Fall zeigen Schritte (A) bis (H) das Fortschreiten der Zeit an, und Zahlen (1) bis (18) zeigen die Nummern der Elektroden­ leitungen 202 an. Der durch Fig. 8 veranschaulichte Zustand des Anlegens von Spannung entspricht dem Schritt (A). In je­ dem Schritt ist die Anzahl von Paaren benachbarter Elektro­ denleitungen 202, die für das Anlegen von Spannung ausge­ wählt werden, mindestens Eins. Jedoch muß bei der Auswahl von Elektrodenleitungspaaren mindestens eine Elektrodenlei­ tung zwischen zwei ausgewählten, benachbarten Elektrodenlei­ tungspaaren vorhanden sein, da eine Polarisation in Umkehr­ richtung durch die Trennwand 22 zwischen den zwei benachbar­ ten Elektrodenleitungspaaren bewirkt werden kann und die erzeugte Polarisation verschwinden kann.

Wenn Schritt (A) beendet ist, wird Schritt (B) ausgeführt. In Schritt (B) sind die Elektrodenleitungen 202, an die Spannungen anzulegen sind, um Eins nach rechts verschoben. Diese Verschiebung um eine Leitung wird der Reihenfolge nach in den anschließenden Schritten wiederholt.

Wenn ein Anlegen von Spannung gemäß den Schritten (A) bis (D) für eine Stufe (I) erfolgt, kann Polarisation in allen Trennwänden erzeugt werden. Wenn das Ausmaß der Polarisation jedoch nicht für eine vollständige Polarisationsbearbeitung jeder Trennwand ausreicht, erfolgt in einer Stufe (II) ein weiteres Anlegen von Spannung in den Schritten (E) bis (H). Die Schritte (E) bis (H) sind dieselben wie die Schritte (A) bis (D). Wie oben beschrieben, kann durch Ausführen mehrerer Polarisa­ tionsbearbeitungsschritte das Ausmaß der Polarisation der Trennwände vergrößert werden.

Beim oben genannten Polarisationsbearbeitungsschritt S102 beträgt im Fall einer Dicke t = 0,1 mm der Trennwände 22 die angelegte Spannung 2 kV/mm × 0,1 mm = 200 V. Demgemäß kann eine Polarisationsbearbeitung bei niedriger Spannung erfol­ gen. Die Zeit des Anlegens der Spannung und die Aufheiztem­ peratur für das piezoelektrische Material 200 haben diesel­ ben Werte wie beim eingangs beschriebenen Verfahren, z. B. 20 bis 60 Minuten und 100 bis 150°C.

In einem Blockaufteilungsschritt S104 gemäß Fig. 4 wird, wie dies durch strichpunktierte Linien in Fig. 8 dargestellt ist, das piezoelektrische Material 200 in mehrere (fünf) Ka­ nalarrays in X-Richtung unterteilt, um mehrere (fünf) piezo­ elektrische Blöcke 12 zu erhalten.

In einem in Fig. 4 dargestellten Plattenanbringungsschritt S105 werden die Frontplatte 14 und die Rückplatte 16 an der Vorder- bzw. der Rückseite jedes piezoelektrischen Blocks 12 angebracht (siehe Fig. 1 und 2).

Durch die Schritte S101 bis S105 kann, wie oben beschrieben, der Druckkopf 10 hergestellt werden.

In Fig. 10 ist ein anderer piezoelektrischer Block 30 darge­ stellt, der mit mehreren V-förmigen Kanälen 32 versehen ist, die durch V-förmige Trennwände 34 voneinander getrennt wer­ den.

Obwohl bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispie­ len fünf piezoelektrische Blöcke gleichzeitig hergestellt werden, können die piezoelektrischen Blöcke auch einzeln hergestellt werden, oder mehr als fünf piezoelektrische Blöcke können gleichzeitig hergestellt werden, um dieselben Wirkungen zu erzielen, wie sie bei den vorstehend beschrie­ benen Ausführungsbeispielen erzielt werden.

Wie vorstehend beschrieben, können mit dem ausführungsgemäßen Herstellverfahren für einen Druckkopf die folgenden Wirkun­ gen erzielt werden.

Da die Polarisationsbearbeitung direkt an dünnen Trennwän­ den ausgeführt werden kann, kann sie bei niedriger Spannung erfolgen. Insbesondere kann Polarisationsbearbeitung bei niedriger Spannung an einem langen, sich in X-Richtung er­ streckenden piezoelektrischen Block erfolgen.

Da die piezoelektrische Bearbeitung nach dem Ausbilden der Kanäle und der Elektroden ausgeführt wird, kann darüber hin­ aus das Verschwinden des Polarisationszustandes verhindert werden, wie es beim Einsatz herkömmlicher Verfahren auftre­ ten konnte.

Da gemäß dem obigen Ausführungsbeispiel mehrere piezoelek­ trische Blöcke gleichzeitig hergestellt werden können, ist das vorliegende Herstellverfahren für die Massenherstellung ge­ eignet, um dadurch die Herstellkosten zu verringern.

Claims (7)

1. Verfahren zum Herstellen eines Tintenstrahl-Druckkopfs, mit fol­ genden Schritten:

• a) Ausbilden mehrerer entlang einer Zeile (X) aneinandergereihter, durchge­ hender Tintenkanäle (20, 32) im Innern eines Blocks (12, 30) aus piezoe­ lektrischem Material, wobei zwischen jeweils benachbarten Tintenkanä­ len (20, 32) eine Trennwand (22, 34) aus dem piezoelektrischen Material zu liegen kommt;
• b) Ausbilden jeweils einer Elektrode (26) auf sämtlichen Innenwänden eines jeden der Tintenkanäle (20, 32);
• c) Anlegen einer positiven und einer negativen Spannung an die Elek­ troden (26) jeweils zweier benachbarter Tintenkanäle (20, 32), um auf die­ se Weise die Trennwände (22, 34) in Richtung der Zeile (X) zu polarisieren;
• d) Anbringen einer Frontplatte (14) an der Vorderseite des Blocks (12, 30), die mit Tintenausstoßöffnungen (18) für die jeweiligen Tintenkanäle (20, 32) versehen ist; und
• e) Anbringen einer Rückplatte (16) an die Rückseite des Blocks (12, 30), die mit einer Tintenzufuhrleitung (24) für die Tintenkanäle (20, 32) verse­ hen ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, mit folgenden Schritten:

• 1. Ausbilden mehrerer senkrecht (Y) zur Zeilenrichtung (X) ausgerich­ teter Tintenkanäle (20, 32) in mehreren, senkrecht (Y) zur Zeilenrichtung (X) aneinandergereihten Stufen, wobei jedes Kanalarray aus meh­ reren durchgehenden, mit Tinte zu füllenden, in einer Platte (200) aus pie­ zoelektrischem Material ausgebildeten, durchgehenden Tintenkanälen (20, 32) be­ steht, die in Zeilenrichtung (X) aneinandergereiht sind;
• 2. Ausbilden von Elektrodenleitungen (202) für die jeweils senkrecht (Y) zur Zeilenrichtung (X) aufeinanderfolgenden Tintenkanäle, wobei jede Elektrodenlei­ tung (202) mehrere senkrecht (Y) zur Zeilenrichtung (X) ausgerichtete Elektroden (26) miteinander verbindet, wobei jede Elektrode (26) einen an Innenwänden jedes Tintenkanals (20, 32) ausgebildeten Treiberteil (26a-26d) und einen Anschlußteil (26e) aufweist, der außerhalb jedes Tintenkanals (20, 32) ausgebildet und mit den Treiberteilen (26a-26d) verbunden ist;
• 3. Anlegen positiver und negativer Spannungen an benachbarte Elek­ trodenleitungen (202), um eine Polarisation mehrerer Trennwände (22, 34) hervorzurufen, die senkrecht (Y) zur Zeilenrichtung (X) ausgerichtet und zwischen jeweils zwei benachbarten, in Zeilenrichtung (X) aneinandergereihten Tintenkanälen (20, 32) vorhanden sind;
• 4. Zerschneiden der piezoelektrischen Platte (200) in Zeilenrichtung (X) in mehrere Kanalarrays, um mehrere Druckkopfelemente (10) zu bilden;
• 5. Anbringen einer Frontplatte (14) mit mehreren Öffnungen (18) zum Ausstoßen von Tinte an der Frontseite jedes Druckkopfelements (10); und
• 6. Anbringen einer Rückplatte (16) mit einer Tintenzuführungsleitung (24) an der Rückseite jedes Druckkopfelements (10).

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Tintenkanäle (20, 32) in Kanalarray- bzw. Zeilenrichtung (X) gekrümmt sind.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, daß ein Anlegen der positiven bzw. negativen Spannung an ein Paar benachbarter Elektroden (26) oder Elektrodenleitungen (202) jeweils so erfolgt, daß die Polarisation aller Trennwände (22, 34) eines Tintenstrahl- Druckkopfes (10) oder eines Kanalarrays in derselben Richtung her­ vorgerufen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Paare benachbarter Elektroden (26) oder Elektrodenleitungen (202) gleichzeitig ausgewählt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwi­ schen Paaren benachbarter Elektroden (26) oder Elektrodenleitungen (202) immer mindestens eine Elektrode (26) oder Elektrodenleitung (202) vorhanden ist, an die keine Spannung gelegt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeich­ net, daß die Polarisationsbearbeitung durch das Anlegen von Spannung mindestens zweimal in allen Trennwänden (22, 34) erfolgt.