HINTERGRUND
DER ERFINDUNGBACKGROUND
THE INVENTION
Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein einen Tintenstrahlaufzeichnungskopf,
der als Druckerzeugungsquelle piezoelektrische Schwingungselemente
des Typs mit Longitudinalschwingungen verwendet, die jeweils so
aufgebaut sind, dass mehrere interne Elektroden abwechselnd in einem
solchen Zustand übereinander
geschichtet sind, dass dazwischen piezoelektrisches Material angeordnet ist.The
The present invention relates generally to an ink jet recording head,
the piezoelectric vibration elements as a pressure generating source
of the type with longitudinal vibrations, each so
are constructed so that several internal electrodes alternate in one
such a state on top of each other
are layered such that piezoelectric material is arranged between them.
Der
Tintenstrahlaufzeichnungskopf, der die piezoelektrischen Schwingungselemente
einsetzt, die jeweils in dem Longitudinalschwingungsmode schwingen,
weist mehrere lineare, regelmäßige Anordnungen
auf, die jeweils aus Druckerzeugungskammern bestehen, wobei jede
Kammer in Verbindung mit einer Düsenöffnung steht,
und ein Teil dieser Kammer durch ein elastisch verformbares Plattenteil
abgedichtet verschlossen ist. Jede Druckerzeugungskammer wird durch
ihr zugehöriges,
piezoelektrisches Schwingungselement, das sich in Axialrichtung
entsprechend einem an es angelegten Treibersignals auslenkt, expandiert
und kontrahiert.The
Ink-jet recording head that contains the piezoelectric vibrating elements
uses that each vibrate in the longitudinal vibration mode,
has several linear, regular arrangements
on, each consisting of pressure generating chambers, each
Chamber is connected to a nozzle opening,
and part of this chamber by an elastically deformable plate part
is sealed sealed. Each pressure generating chamber is through
their belonging,
piezoelectric vibrating element that extends in the axial direction
deflects according to a driver signal applied to it, expands
and contracted.
Die
piezoelektrischen Schwingungselemente sind in Form einer Einheit
ausgebildet, wie dies in 15 gezeigt
ist. Eine piezoelektrische Schwingungsplatte, die ausreichend breit
ist, um mehrere piezoelektrische Schwingungselemente abzudecken, ist
an einer Befestigungsplatte 60 befestigt, und wird in mehrere
piezoelektrische Schwingungselemente 61 mit einer Drahtsäge oder
dergleichen so geschnitten, dass eine konstante Unterteilung vorhanden
ist.The piezoelectric vibration elements are designed in the form of a unit, as shown in 15 is shown. A piezoelectric vibrating plate that is wide enough to cover a plurality of piezoelectric vibrating elements is on a mounting plate 60 attached, and is in several piezoelectric vibrating elements 61 cut with a wire saw or the like so that there is a constant division.
Piezoelektrische
Attrappenschwingungselemmente 62 und 63, die nichts
mit dem Tintenstrahlausspritzvorgang zu tun haben, sind an beiden
Ende einer linearen, regelmäßigen Anordnung
aus piezoelektrischen Schwingungselementen vorgesehen, um die Bearbeitbarkeit
in Bezug auf das Positionieren der piezoelektrischen Schwingungselemente
beim Zusammenbau zu verbessern. Beim Zusammenbau der piezoelektrischen
Schwingungselemente werden die äußeren Seitenoberfläche 62' und 63' der piezoelektrischen
Attrappenschwingungselemente 62 und 63 als Bezugsgröße beim
Einsetzen der piezoelektrischen Schwingungselementeinheit in Gehäuse verwendet,
wodurch die piezoelektrischen Schwingungselemente 61 in
Bezug auf die Fluidkanaleinheit mit vorbestimmter Toleranz positioniert
werden.Piezoelectric dummy vibration elements 62 and 63 Unrelated to the ink jet ejection process are provided at both ends of a linear, regular array of piezoelectric vibrating elements to improve workability in terms of positioning the piezoelectric vibrating elements when assembled. When assembling the piezoelectric vibrating elements, the outer side surface 62 ' and 63 ' of the piezoelectric dummy vibration elements 62 and 63 used as a reference when inserting the piezoelectric vibration element unit into the housing, whereby the piezoelectric vibration elements 61 be positioned with respect to the fluid channel unit with a predetermined tolerance.
Die
piezoelektrische Schwingungsplatte ist so ausgebildet, dass interne
Elektrodenmaterialschichten, die Schichten aus Metall und piezoelektrischem
Material enthalten, aufeinander geschichtet werden, und die sich
ergebende Schichtanordnung gesintert wird. Das Schneiden der so
hergestellten, piezoelektrischen Schwingungsplatte durch eine Drahtsäge in mehrere
piezoelektrische Schwingungselemente verschiebt geringfügig die
tatsächlichen
Schneidlinien gegenüber
den korrekten Schneidlinien, da die internen Elektroden hart sind. Die
Verschiebung der Schneidlinien beeinflusst wesentlich die Genauigkeit
der relativen Positionierung der piezoelektrischen Schwingungselementeinheit, wenn
die Fläche
der distalen Enden der piezoelektrischen Schwingungselemente verkleinert
wird, zum Zweck der Erhöhung
der Druckdichte.The
piezoelectric vibrating plate is designed so that internal
Electrode material layers, the layers of metal and piezoelectric
Contain material, can be layered on top of each other, and that
resulting layer arrangement is sintered. The cutting of that
manufactured, piezoelectric vibration plate by a wire saw in several
piezoelectric vibrating elements slightly shifts the
actual
Cutting lines opposite
the correct cutting lines because the internal electrodes are hard. The
Shifting the cutting lines significantly affects accuracy
the relative positioning of the piezoelectric vibrating element unit when
the area
of the distal ends of the piezoelectric vibrating elements is reduced
will, for the purpose of increasing
the print density.
Die
EP-A2-0 761 447; EP-A2-0 550 030 und EP-A2-0 787 589 beschreiben
jeweils eine piezoelektrische Elementeneinheit gemäß dem Oberbegriff des
Patentanspruchs 1. Die EP-A2-0 761 447 beschreibt Attrappenelemente,
an welche kein Treibersignal angelegt wird und die als Führungsteile
wirken, und beschreibt piezoelektrische Schwingungselemente und
Attrappenschwingungselemente, die als Positionierungsteile dienen.EP-A2-0 761 447; EP-A2-0 550 030 and EP-A2-0 787 589 each describe a piezoelectric element unit according to the preamble of claim 1. EP-A2-0 761 447 describes dummy elements to which no driver signal is applied and which act as guide parts, and describes piezoelectric vibrating elements and dummy vibrating elements which serve as positioning parts.
Die
EP-A2-0 550 030 beschreibt ein piezoelektrisches Element und eine
Befestigungsplatte, wobei das piezoelektrische Element in mehrere
Schwinger geschnitten wird und zwei Schwingerpositionierungsteile
aufweist. Die Befestigungsplatte besteht aus Keramik oder dergleichen
und weist eine Elektrode auf ihrer oberen Oberfläche auf, und das plattenförmige, piezoelektrische
Element ist mit einer Elektrode auf seiner unteren Oberfläche und
auf seiner rückwärtigen Oberfläche versehen.
Nachdem das piezoelektrische Element an der Befestigungsplatte befestigt
wurde, wird es in mehrere Schwinger und zwei Schwingerpositionierungsteile
geschnitten.The
EP-A2-0 550 030 describes a piezoelectric element and one
Mounting plate, the piezoelectric element in several
Transducer is cut and two transducer positioning parts
having. The mounting plate is made of ceramic or the like
and has an electrode on its upper surface, and the plate-shaped piezoelectric
Element is with an electrode on its lower surface and
provided on its rear surface.
After the piezoelectric element is attached to the mounting plate
it is divided into several transducers and two transducer positioning parts
cut.
Die
EP-A2-0 787 589 beschreibt eine Anordnung, welche piezoelektrische
Schwinger, Attrappenschwinger und eine Verbindungsstange aufweist.
Ein Ende einer piezoelektrischen Schwingereinheit ist an einer Befestigungsplatte
befestigt, und an beiden Enden der Einheit sind piezoelektrische
Attrappenschwinger vorgesehen, die als Positionierungsteile dienen.The
EP-A2-0 787 589 describes an arrangement which is piezoelectric
Has transducer, dummy transducer and a connecting rod.
One end of a piezoelectric vibrator unit is on a mounting plate
attached, and at both ends of the unit are piezoelectric
Dummy transducers are provided, which serve as positioning parts.
ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNGSUMMARY
THE INVENTION
Daher
besteht ein Ziel der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung
eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes, bei welchem piezoelektrische Schwingungselemente
an vorbestimmten Positionen mit hoher Genauigkeit angeordnet werden.Therefore
It is an object of the present invention to provide
an ink jet recording head in which piezoelectric vibrating elements
are arranged at predetermined positions with high accuracy.
Ein
weiteres Ziel der Erfindung besteht in der Bereitstellung einer
piezoelektrischen Schwingungselementeinheit, die mit hoher Genauigkeit
zusammengebaut ist.On
Another object of the invention is to provide a
piezoelectric vibrating element unit, with high accuracy
is assembled.
Ein
drittes Ziel der Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Verfahrens
zur Herstellung der piezoelektrischen Schwingungseinheit.A third object of the invention is Providing a method for manufacturing the piezoelectric vibration unit.
Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist eine piezoelektrische Schwingungselementeinheit so
ausgebildet, wie dies im Patentanspruch 1 angegeben ist, ist ein
Betätigungsglied
so ausgebildet, wie dies im Patentanspruch 13 angegeben ist, und
ist ein Tintenstrahlaufzeichnungskopf so ausgebildet, wie dies im
Patentanspruch 24 angegeben ist. Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung
sind in den Patentansprüchen
27 und 29 angegeben.According to the present
Invention is a piezoelectric vibrating element unit like this
trained as specified in claim 1 is a
actuator
formed as specified in claim 13, and
an ink jet recording head is formed as in
Claim 24 is specified. Process according to the present invention
are in the claims
27 and 29 indicated.
Bevorzugte
Ausführungsformen
der Erfindung sind in den abhängigen
Patentansprüchen
angegeben.preferred
embodiments
of the invention are in the dependent
claims
specified.
Ein
Tintenstrahlaufzeichnungskopf gemäß der vorliegenden Erfindung
weist eine piezoelektrische Schwingungselementeinheit auf, bei welcher mehrere
piezoelektrische Schwingungselemente, die sich jeweils in Axialrichtung
ausdehnen können,
und aus Schichten aus piezoelektrischem Material sowie internen
Elektroden bestehen, die abwechselnd übereinander geschichtet sind,
linear in einer regelmäßigen Anordnung
auf einem Substrat angeordnet. Die Volumina von Druckerzeugungskammern
werden durch die piezoelektrischen Schwingungselemente vergrößert und
verkleinert, die den Druckerzeugungskammern zugeordnet sind. Ein
piezoelektrisches Attrappenschwingungselement ist an zumindest einem
Ende einer linearen, regelmäßigen Anordnung
aus piezoelektrischen Schwingungselementen vorgesehen, und ein Bereich,
der nicht die internen Elektroden enthält, ist in der Nähe der äußeren Seitenoberfläche des
piezoelektrischen Attrappenschwingungselements vorgesehen.On
Ink jet recording head according to the present invention
has a piezoelectric vibrating element unit in which several
Piezoelectric vibration elements, each in the axial direction
can expand
and layers of piezoelectric material and internal
Electrodes exist, which are alternately layered on top of each other,
linear in a regular arrangement
arranged on a substrate. The volumes of pressure generating chambers
are enlarged and by the piezoelectric vibrating elements
reduced, which are assigned to the pressure generating chambers. On
Piezoelectric dummy vibration element is on at least one
End of a linear, regular arrangement
provided from piezoelectric vibration elements, and an area
that does not contain the internal electrodes is near the outer side surface of the
Piezoelectric dummy vibration element is provided.
Bei
dem Tintenstrahlaufzeichnungskopf mit der bevorzugten Konstruktion
befinden sich daher die internen Elektroden nicht in einem Bereich
in der Nähe
der äußeren Seitenoberfläche des
piezoelektrischen Attrappenschwingungselements. Das Schneiden der
piezoelektrischen Schwingungsplatte entlang der äußeren Seitenoberfläche des
piezoelektrischen Attrappenschwingungselements verursacht daher
keine Verschiebung einer tatsächlichen Schneidlinie
gegenüber
der korrekten Schneidlinie infolge der hohen Härte der internen Elektroden.
Daher kann die piezoelektrische Schwingungsplatte sehr exakt geschnitten
werden.at
the ink jet recording head with the preferred construction
therefore, the internal electrodes are not in one area
nearby
the outer side surface of the
dummy piezoelectric vibration element. Cutting the
piezoelectric vibrating plate along the outer side surface of the
therefore causes piezoelectric dummy vibration element
no displacement of an actual cutting line
across from
the correct cutting line due to the high hardness of the internal electrodes.
Therefore, the piezoelectric vibration plate can be cut very precisely
become.
Die
vorliegende Anmeldung betrifft den Gegenstand, der in den japanischen
Patentanmeldungen mit den Nummern Hei 11-85788 (eingereicht am 29.
März 1999)
und 2000-76269 (eingereicht am 17. März 2000) enthalten ist.The
The present application relates to the subject matter disclosed in Japanese
Patent applications with the numbers Hei 11-85788 (filed on 29.
March 1999)
and 2000-76269 (filed March 17, 2000).
KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGENSUMMARY
THE DRAWINGS
1 ist eine Querschnittsansicht,
die hauptsächlich
ein antreibendes, piezoelektrisches Schwingungselement in einem Tintenstrahlaufzeichnungskopf
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt. 1 Fig. 14 is a cross sectional view mainly showing a driving piezoelectric vibrating element in an ink jet recording head according to an embodiment of the present invention.
2 ist eine Querschnittsansicht,
die hauptsächlich
ein piezoelektrisches Attrappenschwingungselement in dem Tintenstrahlaufzeichnungskopf
zeigt. 2 Fig. 12 is a cross sectional view mainly showing a dummy dummy piezoelectric vibrating element in the ink jet recording head.
3 ist eine Ansicht, die
eine Anordnung des Tintenstrahlaufzeichnungskopfes zeigt, wenn eine
piezoelektrische Schwingungselementeinheit in einen Kopfhalter eingebaut
wird. 3 Fig. 12 is a view showing an arrangement of the ink jet recording head when a piezoelectric vibrating element unit is installed in a head holder.
4 ist eine Perspektivansicht
einer Ausführungsform
einer piezoelektrischen Schwingungselementeinheit gemäß der vorliegenden
Erfindung. 4 10 is a perspective view of an embodiment of a piezoelectric vibrating element unit according to the present invention.
5(I) bis 5(III) sind Perspektivansichten, welche
die erste Hälfte
eines Verfahrens zur Herstellung einer piezoelektrischen Schwingungsplatte
in einem Verfahren zur Herstellung der piezoelektrischen Schwingungsplatte
zeigen. 5 (I) to 5 (III) 11 are perspective views showing the first half of a method of manufacturing a piezoelectric vibrating plate in a method of manufacturing the piezoelectric vibrating plate.
6(I) bis 6(III) sind Perspektivansichten, welche
die zweite Hälfte
des Verfahrens zur Herstellung einer piezoelektrischen Schwingungsplatte
zeigen. 6 (I) to 6 (III) are perspective views showing the second half of the method of manufacturing a piezoelectric vibrating plate.
7(I) bis 7(III) sind Perspektivansichten, die
einen Vorgang zur Herstellung piezoelektrischer Schwingungselemente
unter Verwendung einer piezoelektrischen Schwingungsplatte bei dem
Verfahren zur Herstellung der piezoelektrischen Schwingungselementeinheit
zeigen. 7 (I) to 7 (III) 11 are perspective views showing a process for manufacturing piezoelectric vibrating elements using a piezoelectric vibrating plate in the method for manufacturing the piezoelectric vibrating element unit.
8 ist eine Querschnittsansicht,
die einen Schneidbereich eines piezoelektrischen Attrappenelements
zeigt. 8th Fig. 14 is a cross-sectional view showing a cutting area of a dummy piezoelectric element.
9 ist eine Perspektivansicht,
die eine andere Ausführungsform
einer piezoelektrischen Schwingungsplatte gemäß der vorliegenden Erfindung
zeigt. 9 Fig. 12 is a perspective view showing another embodiment of a piezoelectric vibrating plate according to the present invention.
10(A) und 10(B) sind eine Perspektivansicht bzw.
Schnittansicht einer piezoelektrischen Schwingungselementeinheit
und eines antreibenden, piezoelektrischen Schwingungselements in
einem Tintenstrahlaufzeichnungskopf gemäß einer anderen Ausführungsform
der Erfindung. 10 (A) and 10 (B) 14 are a perspective view and a sectional view, respectively, of a piezoelectric vibrating element unit and a driving piezoelectric vibrating element in an ink jet recording head according to another embodiment of the invention.
11 ist eine Perspektivansicht
einer anderen Ausführungsform
einer piezoelektrischen Schwingungselementeinheit gemäß der vorliegenden
Erfindung. 11 10 is a perspective view of another embodiment of a piezoelectric vibrating element unit according to the present invention.
12 ist eine Perspektivansicht,
die einen Einsatz der Erfindung bei einem Aufzeichnungskopf zeigt,
in welchem Druckerzeugungskammern unter Verwendung piezoelektrischer
Schwingungselemente ausgebildet werden. 12 Fig. 12 is a perspective view showing an application of the invention to a recording head in which pressure generating chambers are formed using piezoelectric vibrating elements.
13(I) bis 13(III) zeigen Perspektivansichten eines
Vorgangs zur Herstellung einer piezoelektrischen Schwingungselementeinheit
gemäß einer anderen
Ausführungsform
der Erfindung. 13 (I) to 13 (III) show perspective views of a process for manufacturing a piezoelectric vibrating element unit according to another embodiment of the invention.
14 ist eine vergrößerte Perspektivansicht,
die einen Abschnitt E in 13 zeigt. 14 Fig. 3 is an enlarged perspective view showing a portion E in 13 shows.
15 ist eine Perspektivansicht,
die eine piezoelektrische Schwingungselementeinheit zeigt, die in
einem verwandten Tintenstrahlaufzeichnungskopf eingesetzt wird. 15 Fig. 14 is a perspective view showing a piezoelectric vibrating element unit used in a related ink jet recording head.
16 und 17 sind Aufsichten, welche abgeänderte Schritte
eines Vorgangs zur Herstellung einer piezoelektrischen Schwingungselementeinheit gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigen. 16 and 17 FIG. 4 are plan views showing modified steps of a process for manufacturing a piezoelectric vibrating element unit according to the present invention.
18 und 19 sind Aufsichten, die abgeänderte Schritte
eines Vorgangs zur Herstellung einer piezoelektrischen Schwingungselementeinheit
gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigen. 18 and 19 FIG. 12 are plan views showing modified steps of a process for manufacturing a piezoelectric vibrating element unit according to the present invention.
20 und 21 sind Aufsichten, die abgeänderte Schritte
eines Vorgangs zur Herstellung einer piezoelektrischen Schwingungselementeinheit
gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigen. 20 and 21 FIG. 12 are plan views showing modified steps of a process for manufacturing a piezoelectric vibrating element unit according to the present invention.
BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMENDESCRIPTION
OF THE PREFERRED EMBODIMENTS
Die
vorliegende Erfindung wird im einzelnen unter Bezugnahme auf die
beigefügten
Zeichnungen beschrieben.The
present invention will be described in more detail with reference to the
attached
Described drawings.
1 zeigt eine Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. In einer piezoelektrischen Schwingungselementeinheit 1 sind
piezoelektrische Schwingungselemente 5, wie in 4 gezeigt, in festen Abständen entlang
einer Befestigungsplatte 6 angeordnet. In jedem piezoelektrischen
Schwingungselement 5 sind interne Elektroden 3 und 5,
die unterschiedliche Pole aufweisen, parallel zueinander angeordnet
und erstrecken sich in der Axialrichtung oder Längsrichtung des Elements 5.
Diese internen Elektroden 3 und 4 liegen zur Außenseite
an ihren jeweiligen Enden frei, wobei bei der vorliegenden Ausführungsform
die internen Elektroden 3 an den proximalen Enden der piezoelektrischen
Schwingungselement freiliegen, wogegen die anderen internen Elektroden 4 an
den distalen Enden der piezoelektrische Elemente 5 freiliegen.
Diese internen Elektroden 3 und 4 sind so aufeinander
aufgeschichtet, dass piezoelektrisches Material P schichtförmig dazwischen in
einem Schwingungsbereich des Elements 5 angeordnet ist.
Jedes der piezoelektrischen Schwingungselemente 5 weist
daher einen Schichtaufbau auf, bei welchem elektrisch leitfähige Schichten
und Schichten aus piezoelektrischem Material abwechselnd aufeinander
gestapelt sind. Piezoelektrische Attrappenelemente sind an beiden
Enden einer regelmäßigen Anordnung
der piezoelektrischen Schwingungselemente 5 angeordnet.
Die Reste 7' der
piezoelektrischen Attrappenelemente 7, die infolge der
Ausbildung der piezoelektrischen Attrappenelemente 7 erzeugt
werden, befinden sich an der Außenseite
der piezoelektrischen Attrappenelemente 7. 1 shows an embodiment of the present invention. In a piezoelectric vibrating element unit 1 are piezoelectric vibrating elements 5 , as in 4 shown at fixed intervals along a mounting plate 6 arranged. In every piezoelectric vibrating element 5 are internal electrodes 3 and 5 , which have different poles, are arranged parallel to each other and extend in the axial or longitudinal direction of the element 5 , These internal electrodes 3 and 4 are exposed to the outside at their respective ends, with the internal electrodes in the present embodiment 3 exposed at the proximal ends of the piezoelectric vibrating element, whereas the other internal electrodes 4 at the distal ends of the piezoelectric elements 5 exposed. These internal electrodes 3 and 4 are stacked on top of one another in such a way that piezoelectric material P is sandwiched between them in a vibration region of the element 5 is arranged. Each of the piezoelectric vibrating elements 5 therefore has a layer structure in which electrically conductive layers and layers of piezoelectric material are alternately stacked on top of one another. Piezoelectric dummy elements are at both ends of a regular arrangement of the piezoelectric vibrating elements 5 arranged. The rest 7 ' of the dummy piezoelectric elements 7 resulting from the formation of the dummy piezoelectric elements 7 generated, are located on the outside of the piezoelectric dummy elements 7 ,
Wie
in 2 gezeigt, bestehen
die äußeren Seitenoberflächen der
piezoelektrischen Attrappenelemente 7 nur aus piezoelektrischem
Material P, das keine Elektroden enthält.As in 2 shown, there are the outer side surfaces of the dummy piezoelectric elements 7 only made of piezoelectric material P, which contains no electrodes.
Externe
Elektroden 9 und 10, welche Verbindungsteile zu
einem flexiblen Kabel 8 zur Zufuhr eines Treibersignals
bilden, werden durch Sputtern oder Dampfablagerung über Bereichen
ausgebildet, die von den distalen und proximalen Endoberflächen jedes
piezoelektrischen Schwingungselements 5, wo die internen
Elektroden 3 und 4 freiliegen, bis zur Seite einer
Oberfläche
der Befestigungsplatte (6) reichen. Bei dieser Ausführungsform
sind die internen Elektroden 3 gemeinsame (Masse-)Elektroden,
und die internen Elektroden sind Segmentelektroden.External electrodes 9 and 10 what connecting parts to a flexible cable 8th for supplying a drive signal are formed by sputtering or vapor deposition over areas defined by the distal and proximal end surfaces of each piezoelectric vibrating element 5 where the internal electrodes 3 and 4 exposed to the side of a surface of the mounting plate ( 6 ) pass. In this embodiment, the internal electrodes are 3 common (ground) electrodes, and the internal electrodes are segment electrodes.
Eine
Fluidkanalausbildungseinheit 11 wird durch flüssigkeitsdichtes
Zusammenlaminieren hergestellt, und zwar eines Fluidkanalausbildungssubstrats 15,
das einen Vorratsbehälter 12 festlegt,
von Tintenzufuhröffnungen 13 und
Druckerzeugungskammern 14, einer elastischen Platte 16,
die in Berührung
mit dem distalen Ende von piezoelektrischen Schwingungselementen 5 gebracht
wird, um die Volumina der zugehörigen
Druckerzeugungskammern 14 zu vergrößern und zu verkleinern, und
einer Düsenplatte 18,
welche abdichtend die entgegengesetzte Oberfläche des Fluidkanalausbildungssubstrats 15 verschließt, und
mit Düsenöffnungen 17 zum Ausspritzen
von Tinte versehen ist, die von den Druckerzeugungskammern 14 geliefert
wird, in Form von Tintentröpfchen.A fluid channel formation unit 11 is made by liquid-tight lamination together of a fluid channel formation substrate 15 holding a storage container 12 sets of ink supply ports 13 and pressure generating chambers 14 , an elastic plate 16 that are in contact with the distal end of piezoelectric vibrating elements 5 is brought to the volumes of the associated pressure generating chambers 14 to zoom in and out, and a nozzle plate 18 which seal the opposite surface of the fluid channel formation substrate 15 closes, and with nozzle openings 17 is provided for ejecting ink from the pressure generating chambers 14 is supplied in the form of ink droplets.
Die
Fluidkanalausbildungseinheit 11 ist an einer geöffneten
Oberfläche 19a eines
Kopfhalters 19 befestigt. Die distalen Enden der piezoelektrischen
Schwingungselemente 5 sind mit Kleber beschichtet und werden
in Berührung
mit Inseln 16a der elastischen Platte 16 gebracht.
Die Befestigungsplatte 6 ist an dem Kopfhalter 19 mittels
Kleber befestigt. Auf diese Weise wird der Tintenstrahlaufzeichnungskopf
hergestellt.The fluid channel formation unit 11 is on an open surface 19a a head holder 19 attached. The distal ends of the piezoelectric vibrating elements 5 are coated with glue and come into contact with islands 16a the elastic plate 16 brought. The mounting plate 6 is on the head holder 19 attached with glue. In this way, the ink jet recording head is manufactured.
Wie
in 3 gezeigt ist, werden
die äußeren Seitenoberflächen der
piezoelektrischen Attrappenelemente 7, die sich an beiden
Enden der regelmäßigen Anordnung
der piezoelektrischen Schwingungselemente 5 befinden, in
Berührung
mit den inneren Oberflächen 19b einer
Aufnahmekammer für
piezoelektrische Schwingungselemente des Kopfhalters 19 gebracht,
wodurch die piezoelektrische Schwingungselementeinheit 1 an
ihrem Ort in Bezug auf den Kopfhalter 19 und daher die
Fluidkanalausbildungseinheit 11 positioniert wird. Bei
dieser Ausführungsform
wird daher jedes piezoelektrische Attrappenelement 7 als
ein Positionierungsteil verwendet, und es wird die äußere Seitenoberfläche jedes
piezoelektrischen Attrappenelements 7 als Bezugsoberfläche zum
Positionieren der piezoelektrischen Schwingungselementeinheit 1 in
Bezug auf den Kopfhalter 19 verwendet.As in 3 is shown, the outer side surfaces of the piezoelectric dummies ELEMENTS 7 that are on both ends of the regular arrangement of the piezoelectric vibrating elements 5 are in contact with the inner surfaces 19b a receiving chamber for piezoelectric vibration elements of the head holder 19 brought, whereby the piezoelectric vibrating element unit 1 in place in relation to the head holder 19 and therefore the fluid channel formation unit 11 is positioned. In this embodiment, therefore, each dummy dummy piezoelectric element 7 is used as a positioning member, and it becomes the outer side surface of each dummy piezoelectric element 7 as a reference surface for positioning the piezoelectric vibrating element unit 1 in terms of the head holder 19 used.
Bei
dem auf diese Art und Weise konstruierten Tintenstrahlaufzeichnungskopf
wird im Betrieb ein Treibersignal an ein piezoelektrisches Schwingungselement 5 angelegt,
das einer Druckerzeugungskammer 14 zugeordnet ist, die
mit einer Düsenöffnung 17 in
Verbindung steht, durch welche Tinte ausgespritzt werden soll. In
Reaktion auf das Treibersignal verkleinert sich das piezoelektrische Schwingungselement 5 und
dehnt sich aus, wodurch das Volumen der Druckerzeugungskammer 14 vergrößert bzw.
verkleinert wird. Daher fließt
Tinte in die Druckerzeugungskammer 14 über die Tintenzufuhröffnungen 13,
und es wird die Tinte innerhalb der Druckerzeugungskammer 14 unter
Druck gesetzt und zwangsweise in Form eines Tintentröpfchens durch
die Düsenöffnung 17 ausgestoßen.In the ink jet recording head thus constructed, a driving signal is applied to a piezoelectric vibrating element in operation 5 created that of a pressure generating chamber 14 is associated with a nozzle opening 17 relates to which ink is to be ejected. In response to the drive signal, the piezoelectric vibrating element shrinks 5 and expands, causing the volume of the pressure generating chamber 14 is enlarged or reduced. Therefore, ink flows into the pressure generating chamber 14 through the ink supply ports 13 , and it becomes the ink inside the pressure generating chamber 14 pressurized and forcibly in the form of an ink droplet through the nozzle opening 17 pushed out.
Die 5 bis 7 zeigen beispielhaft ein Verfahren zur
Herstellung piezoelektrischer Schwingungselemente 5 mit
dem geschilderten Aufbau. Wie gezeigt, wird ein plattenförmiger Grünkörper 21 aus piezoelektrischem
Material auf eine Basisplatte 20 aufgesetzt, die eine ebene
Oberfläche
aufweist (5(I)). Der
Grünkörper 21 wird
zuerst so hergestellt, dass er die Breite W2 aufweist, die etwas
größer ist
als die Breite W1 (siehe 3)
eines Abschnitts der piezoelektrischen Schwingungselementeinheit 1,
bei welchem die piezoelektrische Schwingungselemente 5 und
die piezoelektrischen Attrappenelemente 7 ausgebildet werden
(wobei die Breite W1 zwischen der äußeren Seitenoberfläche des
einen piezoelektrischen Attrappenelements 7 und der anderen
Seitenoberfläche
des anderen piezoelektrischen Attrappenelements 7 vorhanden
ist), und mit einer Dicke, die gleich der Schicht aus piezoelektrischem
Material ist.The 5 to 7 show an example of a method for producing piezoelectric vibration elements 5 with the structure described. As shown, it becomes a plate-shaped green body 21 made of piezoelectric material on a base plate 20 attached, which has a flat surface ( 5 (I) ). The green body 21 is first made to have the width W2, which is slightly larger than the width W1 (see 3 ) a portion of the piezoelectric vibrating element unit 1 , in which the piezoelectric vibrating elements 5 and the dummy piezoelectric elements 7 are formed (with the width W1 between the outer side surface of the one dummy piezoelectric element 7 and the other side surface of the other dummy piezoelectric element 7 is present), and with a thickness that is equal to the layer of piezoelectric material.
Eine
leitfähige
Schicht 22, die als die interne Elektrode 3 dient,
die eine der gekuppelten, internen Elektroden darstellt, wird auf
einer Oberfläche
des plattenförmigen
Grünkörpers 21 unter
Verwendung einer Maske mit einem Muster hergestellt, welches eine
derartige Breite W3 aufweist, dass sich die leitfähige Schicht 22 an
der Innenseite in Bezug auf die äußeren Seitenoberflächen der
piezoelektrischen Attrappenelemente 7 befindet, jedoch
auf der anderen Seite in Bezug auf die piezoelektrischen Schwingungselemente 5 neben
den piezoelektrischen Attrappenelementen 7 (5(II)). Dann wird ein anderer,
plattenförmiger
Grünkörper 21,
der aus piezoelektrischem Material besteht, und dieselben Abmessungen
aufweist wie der erste, bereits erwähnte, plattenförmige Grünkörper, als
Schicht auf die so ausgebildete, leitfähige Schicht aufgebracht (5(III)).A conductive layer 22 that as the internal electrode 3 serves, which is one of the coupled internal electrodes, is on a surface of the plate-shaped green body 21 using a mask with a pattern that has a width W3 such that the conductive layer 22 on the inside with respect to the outer side surfaces of the dummy piezoelectric elements 7 located, but on the other side with respect to the piezoelectric vibrating elements 5 next to the piezoelectric dummy elements 7 ( 5 (II) ). Then another, plate-shaped green body 21 , which consists of piezoelectric material and has the same dimensions as the first, already mentioned, plate-shaped green body, applied as a layer to the conductive layer thus formed ( 5 (III) ).
Eine
leitfähige
Schicht 23, die als die andere interne Elektrode 4 dient,
wird auf einer Oberfläche des
plattenförmigen
Grünkörpers 21 unter
Verwendung einer Maske mit einem Muster hergestellt, das eine derartige
Breite W3' aufweist,
dass sich die leitfähige
Schicht an der Innenseite in Bezug auf die äußeren Seitenoberflächen der
piezoelektrischen Attrappenelemente 7 befindet, jedoch
an der Außenseite
in Bezug auf die piezoelektrischen Schwingungselemente 5 neben
den piezoelektrischen Elementen 7 (6(I)). Dann wird ein anderer, plattenförmiger Grünkörper 21,
der aus piezoelektrischem Material besteht, und dieselben Abmessungen
aufweist wie der bereits erwähnte,
plattenförmige
Grünkörper, schichtartig
auf die so hergestellte Schicht 23 aufgebracht (6(II)).A conductive layer 23 that than the other internal electrode 4 serves, is on a surface of the plate-shaped green body 21 using a mask with a pattern having a width W3 'such that the conductive layer is on the inside with respect to the outer side surfaces of the dummy piezoelectric elements 7 located, but on the outside with respect to the piezoelectric vibrating elements 5 next to the piezoelectric elements 7 ( 6 (I) ). Then another, plate-shaped green body 21 , which consists of piezoelectric material, and has the same dimensions as the plate-shaped green body already mentioned, layered on the layer thus produced 23 upset ( 6 (II) ).
Die
Abfolge der voranstehend geschilderten Herstellungsschritte wird
wiederholt, um die erforderliche Anzahl an Schichten auszubilden
(6(III)). Die plattenförmigen Grünkörper werden
getrocknet, und dann wird die sich ergebende Anordnung gesintert.
Externe Elektroden 24 und 25, die als Elektroden dienen,
die zur Verbindung mit einem flexiblen Kabel 8 verwendet
werden, werden auf einer Oberfläche der
Anordnung durch einen Sputter- oder Dampfablagerungsvorgang hergestellt.
Ein bestimmter dielektrischer Polarisierungsvorgang wird dadurch
durchgeführt,
dass eine Spannung an diese Elektroden 24 und 25 angelegt
wird. Auf diese Weise wird eine piezoelektrische Schwingungsplatte 27 hergestellt.
Ein nicht-schwingender Bereich, also ein inaktiver Bereich der piezoelektrischen
Schwingungsplatte 27 wird an einer Befestigungsplatte 28 angeordnet
und an dieser durch einen Kleber befestigt (7(I)).The sequence of the manufacturing steps described above is repeated to form the required number of layers ( 6 (III) ). The plate-shaped green bodies are dried, and then the resulting arrangement is sintered. External electrodes 24 and 25 that serve as electrodes that connect to a flexible cable 8th are used on a surface of the assembly by a sputtering or vapor deposition process. A specific dielectric polarization process is carried out by applying a voltage to these electrodes 24 and 25 is created. In this way, a piezoelectric vibrating plate 27 manufactured. A non-vibrating area, that is, an inactive area of the piezoelectric vibrating plate 27 is attached to a mounting plate 28 arranged and attached to it by an adhesive ( 7 (I) ).
Die
piezoelektrische Schwingungsplatte wird zahnförmig oder kammförmig so
durch ein Schneidwerkzeug, beispielsweise eine Drahtsäge, geschnitten,
dass die Schneidlinien an beiden Enden der piezoelektrischen Schwingungsplatte
(also die äußersten
Schneidlinien C bei der vorliegenden Ausführungsform) außerhalb
der leitfähigen
Schichten 22 und 23 liegen und die Breite der
piezoelektrischen Attrappenelemente 7 und die Breite der
piezoelektrischen Schwingungselemente 5 exakt sichergestellt werden.
Bei dem Schneidvorgang werden die äußersten Schneidlinien C in
den Bereichen angeordnet, die nur aus piezoelektrischem Material
bestehen, und die nicht die leitfähigen Schichten 22 und 23 enthalten
(8). Daher wird der
Schneidvorgang glatt durchgeführt,
wobei kein Schlupf auftritt, der durch das Vorhandensein des Metallmaterials
hervorgerufen werden könnte.
Daher kann die piezoelektrische Schwingungsplatte 27 so
geschnitten werden, dass sie Schneidoberflächen aufweist, deren Position
mit jener der gewünschten
Schneidlinien übereinstimmt.The piezoelectric vibrating plate is cut tooth-like or comb-shaped by a cutting tool, such as a wire saw, so that the cutting lines at both ends of the piezoelectric vibrating plate (that is, the outermost cutting lines C in the present embodiment) are outside the conductive layers 22 and 23 lie and the width of the piezoelectric dummy elements 7 and the width of the piezoelectric vibrating elements 5 be ensured exactly. During the cutting process, the outermost cutting lines C are arranged in the areas net, which consist only of piezoelectric material, and not the conductive layers 22 and 23 contain ( 8th ). Therefore, the cutting operation is carried out smoothly, and there is no slippage which may be caused by the presence of the metal material. Therefore, the piezoelectric vibrating plate 27 be cut so that it has cutting surfaces whose position matches that of the desired cutting lines.
Schließlich werden
die Reststücke 29,
die sich an den äußersten
Positionen befinden, entfernt, womit die piezoelektrische Schwingungselementeinheit 1 fertiggestellt
ist (7(III)). Da die
leitfähigen Schichten 22 und 23 nicht
in den Reststücken
vorhanden sind, weisen diese Reststücke eine relativ geringe Festigkeit
auf und können
daher einfach abgebogen und entfernt werden.Finally, the remnants 29 located at the outermost positions, whereby the piezoelectric vibrating element unit 1 is completed ( 7 (III) ). Because the conductive layers 22 and 23 are not present in the remnants, these remnants have a relatively low strength and can therefore be easily bent and removed.
Bei
dem voranstehend geschilderten Herstellungsverfahren werden die
Elektroden 24 und 25 für die externen Verbindungen
so ausgebildet, dass sie sich über
die gesamte Breite der piezoelektrischen Schwingungsplatte 27 erstrecken.
Wie in 9 gezeigt wird,
in einem Fall, in welchem diese Elektroden 24 und 25 so
ausgebildet werden, dass sie Bereiche erreichen, an denen piezoelektrische Attrappenelemente
hergestellt werden sollen, jedoch nicht die äußersten Schneidlinien C erreichen
(so dass jede dieser Elektroden 24 und 25 in Querrichtung
einen Abstand um eine Breite W4 gegenüber der jeweiligen Schneidlinie
C aufweist), der nachteilige Effekt infolge der Härte der
Elektroden 24 und 25 bei dem Schneidvorgang der
piezoelektrischen Schwingungsplatte 27 ausgeschaltet, so
dass ein glatterer Schneidvorgang sichergestellt wird. Bei dem dargestellten
Beispiel in 9 wurden
die Reststücke 29 (7') vollständig entfernt.In the manufacturing process described above, the electrodes 24 and 25 designed for the external connections so that they cover the entire width of the piezoelectric vibration plate 27 extend. As in 9 is shown in a case where these electrodes 24 and 25 are formed so that they reach areas where dummy dummy piezoelectric elements are to be produced but do not reach the outermost cutting lines C (so that each of these electrodes 24 and 25 has a distance in the transverse direction by a width W4 with respect to the respective cutting line C), the disadvantageous effect due to the hardness of the electrodes 24 and 25 in the cutting process of the piezoelectric vibrating plate 27 switched off so that a smoother cutting process is ensured. In the example shown in 9 became the remnants 29 ( 7 ' ) completely removed.
Bei
der voranstehend geschilderten Ausführungsform weist die piezoelektrische
Schwingungsplatte 27 derartige Abmessungen auf, dass eine
piezoelektrische Schwingungselementeinheit hergestellt werden kann.
Falls mehrere piezoelektrische Schwingungselementeinheiten aus einer
großen
piezoelektrischen Schwingungsplatte hergestellt werden, kann der
Bereich, der nicht die internen Elektroden enthält, in jedem Grenzbereich angeordnet
sein, in welchem eine der piezoelektrischen Schwingungselementeinheiten
von einer anderen benachbarten, piezoelektrischen Schwingungselementeinheit
getrennt wird.In the above-described embodiment, the piezoelectric vibrating plate has 27 such dimensions that a piezoelectric vibrating element unit can be manufactured. If a plurality of piezoelectric vibrating element units are made from a large piezoelectric vibrating plate, the area not containing the internal electrodes may be located in any boundary area in which one of the piezoelectric vibrating element units is separated from another adjacent piezoelectric vibrating element unit.
10(A) zeigt eine andere
Ausführungsform
einer piezoelektrischen Schwingungselementeinheit, die eine (zweite)
piezoelektrische Konstante d33 aufweist, und mit piezoelektrischen Schwingungselementen 33 versehen
ist, die jeweils interne Elektroden 30 und 31 aufweisen,
die schichtartig in Längsrichtung
des piezoelektrischen Schwingungselements 33 angeordnet
sind. Die internen Elektroden 30 und 31 mit unterschiedlichen
Polen sind so angeordnet, dass sich diese Elektroden miteinander
in dem Schwingungsbereich so überlagern, dass
dazwischen das piezoelektrische Material 32 angeordnet
ist (10(B)), und die
internen Elektroden 30 an der Seitenoberfläche der
oberen und unteren Abschnitte des piezoelektrischen Elements 33 freiliegen,
wogegen die internen Elektroden 31 auf der entgegengesetzten
Seitenoberfläche
dieser oberen und unteren Abschnitte freiliegen. Diese piezoelektrischen
Schwingungselemente 33 sind auf einer Befestigungsplatte 34 befestigt
und sind in einer regelmäßigen Anordnung
mit festem Abstand entlang der Befestigungsplatte 34 angeordnet.
Piezoelektrische Attrappenelemente 35 sind an den beiden
Enden der regelmäßigen Anordnung
der piezoelektrischen Schwingungselemente 33 angeordnet.
Die Reststücke 35' der piezoelektrischen
Attrappenelemente 35 sind außerhalb der piezoelektrischen
Attrappenelemente 35 angeordnet. 10 (A) shows another embodiment of a piezoelectric vibrating element unit having a (second) piezoelectric constant d33, and with piezoelectric vibrating elements 33 is provided, the internal electrodes 30 and 31 have the layer-like in the longitudinal direction of the piezoelectric vibration element 33 are arranged. The internal electrodes 30 and 31 with different poles are arranged in such a way that these electrodes overlap with each other in the vibration range so that the piezoelectric material is in between 32 is arranged ( 10 (B) ), and the internal electrodes 30 on the side surface of the upper and lower portions of the piezoelectric element 33 the internal electrodes are exposed 31 exposed on the opposite side surface of these upper and lower sections. These piezoelectric vibrating elements 33 are on a mounting plate 34 attached and are in a regular arrangement at a fixed distance along the mounting plate 34 arranged. Piezoelectric dummy elements 35 are at the two ends of the regular arrangement of the piezoelectric vibrating elements 33 arranged. The remnants 35 ' of the dummy piezoelectric elements 35 are outside the dummy piezoelectric elements 35 arranged.
Auch
bei dieser Ausführungsform
sind, wie in 10(A) gezeigt,
nicht die Elektroden, sondern nur piezoelektrisches Material 32 in
den außenseitigen Oberflächen der
piezoelektrischen Attrappenelemente 35 vorhanden. Die piezoelektrische
Schwingungsplatte kann daher in Form von Zähnen oder eines Kamms so geschnitten
werden, dass sie keine Elektroden in Bereichen aufweist, die sich
jeweils im Ausmaß einer
Breite W5 nach innen von der zugehörigen Außenoberfläche der Platte erstrecken.
Der Schlitz S, der zu dem Zweck hergestellt werden soll, das piezoelektrische
Attrappenelement 35 auf der Platte auszuschneiden, befindet
sich innerhalb des Bereichs.Also in this embodiment, as in 10 (A) shown, not the electrodes, but only piezoelectric material 32 in the outside surfaces of the dummy piezoelectric elements 35 available. The piezoelectric vibrating plate can therefore be cut in the form of teeth or a comb in such a way that it has no electrodes in regions which each extend inwards by a width W5 from the associated outer surface of the plate. The slot S to be manufactured for the purpose is the dummy dummy piezoelectric element 35 Cutting out on the plate is within the area.
Bei
den voranstehend geschilderten Ausführungsformen sind die internen
Elektroden nicht in den Reststücken 7', 35' der piezoelektrischen
Attrappenelemente 7, 35 vorhanden. Bei einer in 11 gezeigten Ausführungsform
sind interne Elektroden 3' und 4' nur in einem
Bereich D des piezoelektrischen Attrappenelements 7 nicht
vorhanden, der gebogen und geschnitten wird, um das Reststück 7' auszubilden.
Bei dieser Ausführungsform
wird ein Teil des piezoelektrischen Attrappenelements 7,
der infolge des Abbiegens und Schneidens des Elements 7 entfernt werden
soll, also ein Teil des piezoelektrischen Attrappenelements 7 oberhalb
des Bereiches D durch eine interne Elektrode 4' verstärkt. Daher
kann das piezoelektrische Attrappenelement 7 exakt an einer gewünschten
Position abgebogen und geschnitten werden, um das Reststück 7' auszubilden.
Weiterhin kann die Dicke der piezoelektrischen Schwingungsplatte über deren
gesamte Fläche
gleich sein, so dass eine Verzerrung und Verwerfung der piezoelektrischen
Schwingungsplatte minimiert werden, wenn diese gesintert wird.In the above-described embodiments, the internal electrodes are not in the remaining pieces 7 ' . 35 ' of the dummy piezoelectric elements 7 . 35 available. At one in 11 The embodiment shown are internal electrodes 3 ' and 4 ' only in a region D of the dummy piezoelectric element 7 not present, which is bent and cut to the remaining piece 7 ' train. In this embodiment, part of the dummy piezoelectric element 7 resulting from the bending and cutting of the element 7 is to be removed, i.e. part of the piezoelectric dummy element 7 above area D by an internal electrode 4 ' strengthened. Therefore, the dummy piezoelectric element 7 be bent and cut exactly at a desired position to make up the remaining piece 7 ' train. Furthermore, the thickness of the piezoelectric vibrating plate can be the same over its entire area, so that distortion and distortion of the piezoelectric vibrating plate are minimized when it is sintered.
Um
die in 11 gezeigte Anordnung
zur Verfügung
zu stellen, werden vorzugsweise jene Schritte, die unter Bezugnahme
auf die 5(II), 6(I) und 6(III) erläutert wurden, auf folgende
Art und Weise abgeändert:
In jedem der Schritte, die in den 5(I) und 6(III) gezeigt sind, wird
die leitfähige Schicht 22 auf
dem plattenförmigen
Grünkörper 21 so
ausgebildet, dass sie sich über
die Schneidlinie C erstreckt, zur Festlegung der Positionierungsbezugsoberfläche, und
ein in Querrichtung vorspringendes, leitfähiges Schichtteil 22' aufweist. Das
in Querrichtung vorspringende, leitfähige Schichtteil 22' entspricht
der internen Elektrode 3'.
Bei dem in 6(I) gezeigten
Schritt wird die leitfähige
Schicht 23 auf dem plattenförmigen Grünkörper 21 so ausgebildet, dass
sie sich über
die Schneidlinie C erstreckt, um die Positionierungsbezugsoberfläche festzulegen, und
ein in Querrichtung vorspringendes, leitfähiges Schichtteil 23' aufweist. Das
in Querrichtung vorspringende, leitfähige Schichtteil 23' entspricht
der internen Elektrode 4'.To the in 11 To provide the arrangement shown are preferably those steps which refer to the 5 (II) . 6 (I) and 6 (III) have been modified as follows: In each of the steps in the 5 (I) and 6 (III) are shown, the conductive layer 22 on the plate-shaped green body 21 formed such that it extends over the cutting line C, for fixing the positioning reference surface, and a conductive layer part projecting in the transverse direction 22 ' having. The conductive layer part projecting in the transverse direction 22 ' corresponds to the internal electrode 3 ' , At the in 6 (I) Step shown is the conductive layer 23 on the plate-shaped green body 21 formed to extend over the cutting line C to define the positioning reference surface, and a transverse projecting conductive layer member 23 ' having. The conductive layer part projecting in the transverse direction 23 ' corresponds to the internal electrode 4 ' ,
Bei
der in 11 gezeigten
Ausführungsform
tauchen die internen Elektroden 3 und 4 auf der äußeren Seitenoberfläche (also
der Positionierungsbezugsoberfläche)
des zum Positionieren dienenden, piezoelektrischen Attrappenelements 7 auf. Selbstverständlich kann
die in 11 gezeigte Ausführungsform
so abgeändert
werden, dass keine Elektrode an der Außenseitenoberfläche des
zum Positionieren dienenden, piezoelektrischen Attrappenelements 7 auftaucht,
wie in 4 gezeigt. Um eine
derartige Anordnung zur Verfügung
zu stellen, dass das piezoelektrische Attrappenelement 7,
das so gebogen und geschnitten werden soll, dass das Reststück 7' hergestellt
wird, die internen Elektroden 3' und 4' aufweist, während die internen Elektroden 3, 4, 3' und 4' nicht an der äußeren Seitenoberfläche des
piezoelektrischen Elements 7 auftauchen, das als das Positionierungsteil
verwendet wird, werden vorzugsweise die Schritte, die unter Bezugnahme
auf die 5(II), 6(I) und 6(III) beschrieben wurden, vorzugsweise
so abgeändert,
dass in jedem der Schritte, die in den 5(I) und 6(III) gezeigt
sind, zusätzliche leitfähige Schichten 22' auf dem plattenförmigen Grünkörper 21 neben
der leitfähigen
Schicht 22 ausgebildet werden, um, wie in 16 gezeigt, die internen Elektroden 2' auszubilden,
und in dem in 6(I) gezeigten
Schritt die zusätzlichen,
leitfähigen
Schichten 23' auf
dem plattenförmigen
Grünkörper 21 neben
der leitfähigen
Schicht 23 ausgebildet werden, um die internen Elektroden 4' auszubilden,
wie dies in 17 gezeigt
ist. Wie aus den 16 und 17 hervorgeht, ist die Schneidlinie
C zur Festlegung der Positionierungsbezugsoberfläche zwischen der zusätzlichen,
leitfähigen
Schicht 22' und
der leitfähigen Schicht 22 sowie
zwischen der zusätzlichen,
leitfähigen
Schicht 23' und
der leitfähigen
Schicht 23 angeordnet. Die unter Bezugnahme auf die 5(II), 6(I) und 6(III) erläuterten
Schritte können
folgendermaßen
abgeändert
werden: bei jedem der in den 5(I) und 6(III) gezeigten Schritte,
werden zusätzliche,
leitfähige
Schichten 22' zur
Ausbildung der internen Elektroden 3', die innerhalb des Bereichs D liegen,
und zusätzliche,
leitfähige
Schichten 23' zur Ausbildung
der internen Elektroden 4',
die oberhalb des Bereichs D liegen, auf dem plattenförmigen Grünkörper 21 neben
der leitfähigen
Schicht 22, wie in 18 gezeigt,
ausgebildet, und in dem in 6(I) gezeigten
Schritt werden die zusätzlichen,
leitfähigen Schichten 22' zur Ausbildung
der internen Elektroden 3',
die unterhalb des Bereichs D liegen, und die zusätzlichen, leitfähigen Schichten 23' zur Ausbildung der
internen Elektroden 4',
die oberhalb des Bereichs D liegen, auf dem plattenförmigen Grünkörper 21 neben
der leitfähigen
Schicht 23 ausgebildet, wie in 19 gezeigt. In 19 bezeichnet das Bezugszeichen R eine
weitere leitfähige
Schicht, die auf dem plattenförmigen
Grünkörper 21 vorgesehen
ist, damit die piezoelektrische Schwingungsplatte eine gleichmäßige Dicke
aufweist und die piezoelektrische Schwingungsplatte verstärkt wird.
Weiterhin weisen die leitfähigen
Schichten 22, 23, 22', 23' und R dieselbe Dicke auf.At the in 11 shown embodiment dip the internal electrodes 3 and 4 on the outer side surface (i.e. the positioning reference surface) of the piezoelectric dummy element used for positioning 7 on. Of course, the in 11 shown embodiment are modified so that no electrode on the outside surface of the positioning piezoelectric dummy element 7 shows up like in 4 shown. In order to provide such an arrangement that the piezoelectric dummy element 7 which should be bent and cut so that the remaining piece 7 ' is produced, the internal electrodes 3 ' and 4 ' while the internal electrodes 3 . 4 . 3 ' and 4 ' not on the outer side surface of the piezoelectric element 7 that is used as the positioning member, the steps described with reference to FIG 5 (II) . 6 (I) and 6 (III) have been described, preferably modified so that in each of the steps in the 5 (I) and 6 (III) additional conductive layers are shown 22 ' on the plate-shaped green body 21 next to the conductive layer 22 be trained to, as in 16 shown the internal electrodes 2 ' train, and in which in 6 (I) shown the additional conductive layers 23 ' on the plate-shaped green body 21 next to the conductive layer 23 are formed around the internal electrodes 4 ' train like this in 17 is shown. Like from the 16 and 17 is the cutting line C for defining the positioning reference surface between the additional conductive layer 22 ' and the conductive layer 22 as well as between the additional conductive layer 23 ' and the conductive layer 23 arranged. The referring to the 5 (II ) 6 (I) and 6 (III) The steps explained can be modified as follows: for each of the steps in the 5 (I) and 6 (III) The steps shown are additional, conductive layers 22 ' for the formation of the internal electrodes 3 ' , which are within the range D, and additional conductive layers 23 ' for the formation of the internal electrodes 4 ' , which lie above the area D, on the plate-shaped green body 21 next to the conductive layer 22 as in 18 shown, trained, and in which in 6 (I) step shown are the additional conductive layers 22 ' for the formation of the internal electrodes 3 ' , which lie below the region D, and the additional conductive layers 23 ' for the formation of the internal electrodes 4 ' , which lie above the area D, on the plate-shaped green body 21 next to the conductive layer 23 trained as in 19 shown. In 19 The reference symbol R denotes a further conductive layer, which is on the plate-shaped green body 21 is provided so that the piezoelectric vibrating plate has a uniform thickness and the piezoelectric vibrating plate is reinforced. Furthermore, the conductive layers 22 . 23 . 22 ' . 23 ' and R have the same thickness.
Bei
den voranstehend geschilderten Ausführungsformen ist der Tintenstrahlaufzeichnungskopf von
jener Art, bei welcher die Fluidkanaleinheit, in welcher Tinte vorhanden
ist, von außen
expandiert und kontrahiert wird. Die vorliegende Erfindung kann ebenso
bei einem Tintenstrahlaufzeichnungskopf jenes Typs eingesetzt werden,
bei welchem Räume 41 jeweils
zwischen benachbarten, piezoelektrischen Schwingungselementen 40 als
Druckerzeugungskammern verwendet werden, wie in 11 gezeigt.In the above-described embodiments, the ink jet recording head is of the type in which the fluid channel unit in which ink is present is expanded and contracted from the outside. The present invention can also be applied to an ink jet recording head of the type in which spaces 41 each between adjacent, piezoelectric vibration elements 40 can be used as pressure generating chambers, as in 11 shown.
In
diesem Fall wird ein Bereich mit der Breite W6, der nur aus piezoelektrischem
Material 43 besteht und nicht die internen Elektroden 42 aufweist, hergestellt,
und es wird eine Schneidlinie C auf den Bereich mit der Breite W6
eingestellt, um das äußerste,
piezoelektrische Schwingungselement 40' auszubilden. Ähnlich wie bei den voranstehend
geschilderten Ausführungsformen
weist die äußere Oberfläche des äußersten,
piezoelektrischen Schwingungselements 40' nicht die internen Elektroden 42 auf,
so dass die Breite der gesamten piezoelektrischen Schwingungsplatte
exakt sichergestellt werden kann.In this case, an area with the width W6 that is made only of piezoelectric material 43 exists and not the internal electrodes 42 is made, and a cutting line C is set to the area with the width W6 around the outermost piezoelectric vibration element 40 ' train. Similar to the above-described embodiments, the outer surface of the outermost piezoelectric vibration element has 40 ' not the internal electrodes 42 on, so that the width of the entire piezoelectric vibrating plate can be ensured exactly.
13 ist eine Gruppe von Perspektivansichten,
die ein anderes Verfahren zur Herstellung einer piezoelektrischen
Schwingungselementeinheit gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigen. Bei dieser Ausführungsform werden piezoelektrische
Attrappenelemente 7 jeweils durch eine Kombination aus einer
piezoelektrischen Schwingungsplatte und einem zweiten Teil gebildet. 13 FIG. 12 is a group of perspective views showing another method of manufacturing a piezoelectric vibrating element unit according to the present invention. In this embodiment, piezoelectric dummy elements 7 each formed by a combination of a piezoelectric vibrating plate and a second part.
Blöcke 50,
die aus Keramik, beispielsweise Aluminium, bestehen, oder aus Metall,
beispielsweise Edelstahl, werden mit beiden Seitenendoberflächen einer
piezoelektrischen Schwingungsplatte 27 verbunden durch
dazwischen angeordnete Kleberschichten. In diesem Fall wurden externe
Elektroden 24 und 25, die als Elektroden dienen,
die zur Verbindung mit einem flexiblen Kabel 8 eingesetzt
werden, auf den Oberflächen
der piezoelektrischen Schwingungsplatte 27 ausgebildet.
Wie in 14 gezeigt, weist
jeder Block 50 eine etwas geringere Dicke auf als die piezoelektrische
Schwingungsplatte 27, und zwar um ΔG1, wobei das distale Ende jedes
Blocks 50 geringfügig
zu einer Befestigungsplatte 28 hin von dem distalen Ende
der piezoelektrischen Schwingungsplatte 27 um ΔG2 ausgenommen
ist. Die Oberflächen
der Blöcke 50,
welche der Befestigungsplatte 28 gegenüberliegen, sind ebenfalls daran
durch Kleberschichten befestigt (13(I)).blocks 50 , which consist of ceramic, for example aluminum, or of metal, for example se stainless steel, with both side end surfaces of a piezoelectric vibration plate 27 connected by adhesive layers arranged between them. In this case, external electrodes were used 24 and 25 that serve as electrodes that connect to a flexible cable 8th are used on the surfaces of the piezoelectric vibration plate 27 educated. As in 14 shown, each block points 50 a slightly smaller thickness than the piezoelectric vibrating plate 27 by ΔG1, with the distal end of each block 50 slightly to a mounting plate 28 towards the distal end of the piezoelectric vibrating plate 27 is excluded by ΔG2. The surfaces of the blocks 50 which of the mounting plate 28 opposite, are also attached to it by adhesive layers ( 13 (I) ).
In
einem Fall, in welchem die Blöcke 50 aus leitfähigem Material
bestehen, ist es vorzuziehen, dass die internen Elektroden nicht
an den Seitenendoberflächen
der piezoelektrischen Schwingungsplatte 27 freiliegen,
wie bei den voranstehend geschilderten Ausführungsformen.In a case where the blocks 50 Made of conductive material, it is preferable that the internal electrodes are not on the side end surfaces of the piezoelectric vibrating plate 27 exposed, as in the above-described embodiments.
Ein
dielektrischer Polarisationsvorgang wird auf eine Art und Weise
durchgeführt,
dass in diesem Zustand Elektroden zum Anlegen einer Polarisationsspannung,
die ausreichend große
Flächen
aufweisen, dass sie zumindest die piezoelektrische Schwingungsplatte 27 abdecken,
in Berührung
mit den Verbindungselektroden 24 und 25 gebracht
werden. Hierbei wird darauf hingewiesen, dass die Elektroden zum
Anlegen der Polarisationsspannung verlässlich die piezoelektrische
Schwingungsplatte 27 kontaktieren, da die Blöcke 50 jeweils
dünner
sind als die piezoelektrische Schwingungsplatte 27.A dielectric polarization process is carried out in such a way that in this state electrodes for applying a polarization voltage, which have sufficiently large areas that they at least the piezoelectric vibration plate 27 cover, in contact with the connecting electrodes 24 and 25 to be brought. It is pointed out here that the electrodes for applying the polarization voltage reliably use the piezoelectric vibration plate 27 contact as the blocks 50 are each thinner than the piezoelectric vibrating plate 27 ,
Nachdem
der Polarisierungsvorgang beendet ist, wird die piezoelektrische
Schwingungsplatte in Form von Zähnen
oder eines Kamms durch ein Schneidwerkzeug, beispielsweise eine
Drahtsäge, so
geschnitten, dass beide äußersten
Schnittlinien C an den jeweiligen Blöcken 50 liegen, und
die Breite der piezoelektrischen Attrappenelemente 7 und
die Breite der piezoelektrischen Schwingungselemente 5 exakt
sichergestellt werden (13(II)).
Die piezoelektrische Schwingungsplatte kann so glatt geschnitten
werden, dass sie Schnittoberflächen
exakt entlang der angestrebten Schnittlinien C aufweist, da die Blöcke 50 aus
homogenem Material bestehen.After the polarization process is finished, the piezoelectric vibrating plate is cut in the form of teeth or a comb by a cutting tool, for example a wire saw, in such a way that both outermost cutting lines C on the respective blocks 50 lie, and the width of the dummy piezoelectric elements 7 and the width of the piezoelectric vibrating elements 5 be ensured exactly ( 13 (II) ). The piezoelectric vibration plate can be cut so smoothly that it has cut surfaces exactly along the desired cutting lines C, because the blocks 50 consist of homogeneous material.
Nachdem
die Reststücke 50' der Blöcke 50, die
sich an den äußersten
Enden der regelmäßigen Anordnung
aus den piezoelektrischen Schwingungselementen befinden, entfernt
wurden, ist eine piezoelektrische Schwingungselementeinheit fertiggestellt (13(III)). Diese Reststücke können vergleichsweise
einfach entfernt werden, da sie aus homogenem Material bestehen.After the remnants 50 ' of the blocks 50 that are located at the extreme ends of the regular arrangement of the piezoelectric vibrating elements, a piezoelectric vibrating element unit is completed ( 13 (III) ). These remnants can be removed comparatively easily since they consist of homogeneous material.
Die
distalen Enden der piezoelektrischen Attrappenelemente 7 der
so hergestellten, piezoelektrischen Schwingungselementeinheit weisen
eine eingestellte Position in Bezug auf das distale Ende der piezoelektrischen
Schwingungsplatte 27 auf, das sehr exakt hergestellt wurde.
Daher können
die piezoelektrischen Attrappenelemente 7 dazu eingesetzt werden,
mit hoher Genauigkeit die piezoelektrische Schwingungsplatte 27 in
Bezug auf die Fluidkanaleinheit zu positionieren. Weiterhin werden
die piezoelektrischen Attrappenelemente 7 durch die Blöcke 50 so
verstärkt,
dass sie eine höhere
Festigkeit aufweisen als das piezoelektrische Material. Selbst wenn
die piezoelektrische Schwingungselementeinheit in einen Kopfhalter
unter Verwendung der Außenoberflächen der
Blöcke 50 als
Bezugsgröße eingeführt wird,
kann daher die piezoelektrische Elementeinheit von außen einwirkenden
Kräften
standhalten, die bei ihrem Zusammenbau einwirken, so dass sie nicht
beschädigt
wird.The distal ends of the dummy piezoelectric elements 7 of the piezoelectric vibrating element unit thus manufactured have an adjusted position with respect to the distal end of the piezoelectric vibrating plate 27 that was manufactured very precisely. Therefore, the dummy piezoelectric elements 7 can be used with high accuracy, the piezoelectric vibration plate 27 position with respect to the fluid channel unit. Furthermore, the piezoelectric dummy elements 7 through the blocks 50 reinforced so that they have a higher strength than the piezoelectric material. Even when the piezoelectric vibrating element unit is put in a head holder using the outer surfaces of the blocks 50 is introduced as a reference quantity, the piezoelectric element unit can therefore withstand external forces which act when it is assembled, so that it is not damaged.
Zwar
sind bei der voranstehend geschilderten Ausführungsform die Blöcke auf
der piezoelektrischen Schwingungsplatte vorgesehen, die eine (erste)
piezoelektrische Konstante d31 aufweist; jedoch kann auch entsprechend
bei der Herstellung der piezoelektrischen Attrappenelemente vorgegangen
werden, wenn eine piezoelektrische Schwingungsplatte mit der piezoelektrischen
Konstanten d33 in piezoelektrische Schwingungselemente geschnitten
wird. Die Blöcke
können
daher an der piezoelektrischen Schwingungsplatte angebracht werden,
nachdem mit der piezoelektrischen Schwingungsplatte der Polarisationsvorgang
durchgeführt
wurde und bevor die piezoelektrischen Schwingungsplatte in piezoelektrische
Schwingungselemente geschnitten wird.Though
are in the embodiment described above, the blocks
the piezoelectric vibrating plate is provided which is a (first)
piezoelectric constant d31; however, can also be done accordingly
proceeded in the manufacture of the piezoelectric dummy elements
if a piezoelectric vibrating plate with the piezoelectric
Constants d33 cut into piezoelectric vibrating elements
becomes. The blocks
can
therefore be attached to the piezoelectric vibrating plate,
after the polarization process with the piezoelectric vibrating plate
carried out
was and before the piezoelectric vibratory plate in piezoelectric
Vibration elements is cut.
Wie
in 4 gezeigt, kann ein
proximales Ende 7p des piezoelektrischen Attrappenelements 7 von
einem proximalen Ende 5p eines benachbarten, piezoelektrischen
Elements 5 getrennt sein, und in Bezug auf das proximale
Ende 5p des benachbarten, piezoelektrischen Elements 5 über die
Befestigungsplatte 6 befestigt sein. Alternativ kann, wie
in 3 gezeigt, das proximale
Ende 7p des zum Positionieren eingesetzten, piezoelektrischen
Attrappenelements 7 vereinigt mit dem proximalen Ende 5p des benachbarten
aktiven, piezoelektrischen Elements 5 ausgebildet sein,
soweit die Segmentelektroden 4 in dem zum Positionieren
dienenden, piezoelektrischen Attrappenelement 7 elektrisch
gegenüber
den Segmentelektroden 4 in dem benachbarten aktiven, piezoelektrischen
Element 5 isoliert sind. Entsprechend können die proximalen Enden 5p der
benachbarten, piezoelektrischen Elemente 5 voneinander
getrennt sein oder vereinigt ausgebildet sein.As in 4 shown may have a proximal end 7p of the dummy piezoelectric element 7 from a proximal end 5p of an adjacent piezoelectric element 5 be separate, and in relation to the proximal end 5p of the neighboring piezoelectric element 5 over the mounting plate 6 be attached. Alternatively, as in 3 shown the proximal end 7p of the dummy piezoelectric element used for positioning 7 united with the proximal end 5p of the adjacent active piezoelectric element 5 be formed as far as the segment electrodes 4 in the positioning dummy piezoelectric element 7 electrically opposite the segment electrodes 4 in the adjacent active piezoelectric element 5 are isolated. Similarly, the proximal ends 5p of the neighboring piezoelectric elements 5 be separated from one another or be combined.
Zwar
wurden die Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf einen Fall beschrieben,
bei welchem die vorliegende Erfindung bei einer Ausbildung eines
Tintenstrahlaufzeichnungskopfes eingesetzt wird; jedoch soll die vorliegende
Erfindung hierdurch oder hierauf nicht beschränkt sein. So ist beispielsweise
die vorliegende Erfindung bei verschiedenen Betätigungsgliedern einsetzbar,
beispielsweise Flüssigkeitsausspritzvorrichtungen,
die ein piezoelektrisches Schwingungselement oder piezoelektrische
Schwingungselemente verwenden.Although the embodiments of the present invention have been described with reference to a case in which the present invention is used in the formation of an ink jet recording head; however, the present invention is not intended to be limited thereby or thereby. For example, the present invention can be used with various actuators, for example liquid ejection devices that use a piezoelectric vibration element or piezoelectric vibration elements.