DE602004008689T2

DE602004008689T2 - Tintenstrahlkopf und verfahren zum herstellen desselben

Info

Publication number: DE602004008689T2
Application number: DE602004008689T
Authority: DE
Inventors: Atsushi Nagoya-shi Aichi-ken Hirota
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 2003-03-20
Filing date: 2004-03-19
Publication date: 2008-06-12
Anticipated expiration: 2024-03-20
Also published as: CN2787441Y; CN100542814C; EP1459899A1; US7527362B2; CN1541838A; US20040223035A1; EP1459899B1; JP4059116B2; JP2004284109A; DE602004008689D1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Tintenstrahlkopf, der Tinte auf ein Aufzeichnungsmedium zum Ausführen von Aufzeichnungen ausstößt, und auch auf ein Verfahren zum Herstellen des Tintenstrahlkopfes.
2. Beschreibung der zugehörigen Technik
In einigen Tintenstrahlköpfen, die in Tintenstrahlaufzeichnungsgeräten wie Tintenstrahldruckern benutzt werden, sind drei lineare Druckkammern auf einer Oberfläche einer Durchgangseinheit mit darin gebildeten Tintendurchgängen derart angeordnet, dass die drei linearen Druckkammern benachbart zueinander in bezug auf eine senkrechte Richtung zu ihrer linearen Richtung sind, und zusätzlich ist ein piezoelektrisches Betätigungselement, das die drei Druckkammern überspannt, auf der Oberfläche der Durchgangseinheit, auf der die Druckkammern gebildet sind, angeordnet (siehe US-Patent 5,402,159 ). Das piezoelektrische Betätigungselement weist eine Mehrzahl von piezoelektrischen Platten auf, die ein piezoelektrisches Element darstellen. Eine gemeinsame Elektrode, die von allen Druckkammern geteilt wird, und drei individuelle Elektroden, die jeweils zu jeder Druckkammer entsprechen, sind an verschiedenen Niveaus zwischen der Mehrzahl von piezoelektrischen Platten vorgesehen. Die gemeinsame Elektrode wird immer auf dem Massepotential gehalten, während die individuellen Elektroden unter Steuerungen unabhängiger Potentiale sind. Die piezoelektrischen Platten sind ihrer Dickenrichtung polarisiert. Abschnitte der piezoelektrischen Platten, die zwischen den individuellen Elektroden und der gemeinsamen Elektrode eingeschlossen sind, dienen als aktive Abschnitte. Wenn die individuellen Elektroden auf ein unterschiedliches Potential von dem der gemeinsamen Elektrode gesetzt werden, expandieren oder kontrahieren die aktiven Abschnitte der piezoelektrischen Platten in ihrer Dickenrichtung. Dadurch verändern sich die Druckkammern, die unter den aktiven Abschnitten angeordnet sind, im Volumen, und Druck wird auf die Tinte angelegt, die in den Druckkammern aufbewahrt wird, so dass die Tinte zu einem Aufzeichnungsmedium aus Düsen ausgestoßen wird, die mit den Druckkammern in der Durchgangseinheit kommunizieren.
Sowohl die gemeinsame Elektrode als auch die individuellen Elektroden sind durch Anordnen von leitenden-Pasten in einem vorbestimmten Muster auf den piezoelektrischen Platten oder auf Grünlingsplatten zum Entwickeln in piezoelektrischen Platten und dann durch Feuern zum Sintern der Pasten gebildet.
Solch ein Aufbau kann ein Problem mit sich bringen, dass unter Düsen, die mit den entsprechenden Druckkammern in einer Druckkammergruppe kommunizieren, die aus einer Mehrzahl von benachbart angeordneten Druckkammern aufgebaut ist, die Düsen, die mit den Druckkammern kommunizieren, die am äußersten in bezug auf die Anordnungsrichtung der Mehrzahl von Druckkammern angeordnet sind, und die Düsen, die mit den anderen Druckkammern kommunizieren, die innerhalb angeordnet sind, unterschiedliche Tintenausstoßungseigenschaften voneinander zeigen. Da eine Variation in Tintenausstoßungseigenschaften zu Verschlechterung in der Qualität von Bildern, die zu drucken sind, führt, ist das Unterdrücken der Variation in Tintenausstoßungseigenschaften von großer Wichtigkeit in einem Tintenstrahlkopf.
Aus der US 2003/0001931 A1 kann ein Tintenstrahlkopf nach dem Oberbegriff des Anspruches entnommen werden. Die gesinterten Teile sind kleiner als die individuellen Elektroden und quadra tisch geformt, wohingegen die individuellen Elektroden länglich sind.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Tintenstrahlkopf vorzusehen, der eine Variation in Tintenausstoßungseigenschaften unterdrücken kann, und auch ein Verfahren zum Herstellen des Tintenstrahlkopfes vorzusehen.
Verformbarkeit von aktiven Abschnitten einer piezoelektrischen Platte, an der individuelle Elektroden in Entsprechung zu Druckkammern in einem Betätigungselement gebildet sind, beeinflusst stark Tintenausstoßungseigenschaften. Daher ist es zum Erzielen der vorangehenden Aufgabe notwendig, Verformbarkeit all der aktiven Abschnitte der piezoelektrischen Platte gleichzumachen. Der Erfinder hat erkannt, dass nach dem Feuerprozess zur Elektrodenbildung typischerweise die Elektroden, die aus Metall hergestellt sind, und die piezoelektrische Platte unterschiedliches Schrumpfen zeigen, wenn sie zur Umgebungstemperatur zurückkehren, wegen ihrer unterschiedlichen Koeffizienten der thermischen Ausdehnung, so dass Restspannungen an Abschnitten der piezoelektrischen Platte auftreten, an denen die leitenden Pasten angeordnet sind, d.h. an Positionen zum Bilden von Elektroden, die den aktiven Abschnitten entsprechen. Die Restspannungen weisen einen großen Einfluss auf die Verformbarkeit der aktiven Abschnitte auf. Der Erfinder hat auch erkannt, dass die Restspannungen ihrer Umgebung beeinflussen, und hat dann das zuvor erwähnte Problem einem Anordnungsmuster der leitenden Pasten bei dem Feuerprozess für Elektrodenbildung zugeordnet.
Hier wird eine spezielle Erläuterung der oben beschriebene Aufbau mit drei linearen Druckkammern in paralleler Anordnung als ein Beispiel genommen. In einer Gruppe, die aus drei individuellen Elektroden besteht, weist eine individuelle Elektrode, die am äußersten in bezug auf eine Anordnungsrichtung der individu ellen Elektroden angeordnet ist, andere individuelle Elektroden auf, die an einer Seite davon in bezug auf die Anordnungsrichtung angeordnet sind, und keine Elektrode, die auf der anderen Seite davon in bezug auf die Anordnungsrichtung angeordnet ist. Das heißt, eine Gruppe, die aus einer Mehrzahl von benachbart angeordneten individuellen Elektroden besteht, enthält eine am äußersten angeordnete in bezug auf die Anordnungsrichtung der Mehrzahl von individuellen Elektroden, und die anderen innerhalb angeordnet. Diese zwei Arten von individuellen Elektroden unterscheiden sich voneinander in dem Anordnungsmuster von anderen individuellen Elektroden darum herum. Dieses ist gemeinsam auf all die Aufbauten anwendbar, in denen nur individuelle Elektroden entsprechend zu den entsprechenden Druckkammern benachbart zueinander auf einer Oberfläche einer piezoelektrischen Platte angeordnet sind.
Wenn leitende Pasten an entsprechenden Positionen angeordnet werden und dann durch Feuern gesintert werden zum Bilden individueller Elektroden mit solch einem Muster auf einer Oberfläche einer piezoelektrischen Platte, unterscheidet sich das Anordnungsmuster der leitenden Pasten um jede Elektroden, die zu bilden sind, gemäß, ob eine Elektrode, die zu bilden ist, an äußerster Seite oder innerhalb einer Gruppe angeordnet ist. Die Einflüsse der Restspannungen, die um jede Elektrode auftreten, unterscheiden sich auch. Dieses verursacht einen Unterschied in der Restspannung, die an entsprechenden Positionen zum Bilden von Elektroden in der piezoelektrischen Platte auftreten. Als Resultat weisen die aktiven Abschnitte der piezoelektrischen Platte ungleichförmige Verformbarkeit auf, wodurch eine Variation in Eigenschaften der Tintenausstoßung aus den Düsen verursacht wird.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Tintenstrahlkopf nach Anspruch 1 vorgesehen, mit einer Durchgangseinheit in der eine Mehrzahl von Druckkammern, die jeweils mit einer entsprechenden Düse verbunden sind, benachbart zuein ander entlang einer Ebene angeordnet ist, und einer Betätigungseinheit, die an der Durchgangseinheit zum Ändern des Volumens der Druckkammern befestigt ist. Die Betätigungseinheit enthält ein piezoelektrisches Element, das eine Mehrzahl von Druckkammern überspannt, eine Mehrzahl von individuellen Elektroden, die auf einer Oberfläche des piezoelektrischen Elementes an Positionen entsprechend zu den entsprechenden Druckkammern gesintert worden sind, und ein oder mehrere gesinterte Teile, die auf der Oberfläche des piezoelektrischen Elementes, das mit der Mehrzahl von individuellen Elektroden versehen ist, von einer äußersten der individuellen Elektroden in bezug auf eine Anordnungsrichtung der Mehrzahl von individuellen Elektroden in einer Auswärtsrichtung von der Mehrzahl von individuellen Elektroden beabstandet sind.
Bei dem zuvor erwähnten Aufbau sind nicht nur die individuellen Elektroden sondern auch die gesinterten Teile auf der Oberfläche des piezoelektrischen Elementes gebildet. Die gesinterten Teile sind an Positionen von der äußersten individuellen Elektrode in bezug auf eine Anordnungsrichtung der Mehrzahl von individuellen Elektroden in einer Auswärtsrichtung von der Mehrzahl von individuellen Elektroden beabstandet. Die gesinterten Teile sind unterschiedlich zu der individuellen Elektrode in keiner Entsprechung zu den Druckkammern positioniert. Zum Bilden der oben erwähnten individuellen Elektroden und gesinterter Teile auf der Oberfläche des piezoelektrischen Elementes werden leitende Pasten an vorbestimmten Positionen angeordnet und dann durch Feuern gesintert. Wenn die leitenden Pasten zu der Umgebungstemperatur nach dem Feuerprozess zurückkehren, wie oben erwähnt wurde, treten Restspannungen an Abschnitten des piezoelektrischen Elementes auf, an denen die leitenden Pasten angeordnet sind. Bei den zuvor erwähnten Aufbau jedoch resultiert das Vorhandensein der gesinterten Teile in einer verringerten Differenz in der Restspannung, die in dem piezoelektrischen Element zwischen der Position zum Bilden der individuellen Elektrode, die am äußersten zu dem gesinterten Teil angeordnet sind, und anderen Po sitionen zum Bilden der anderen individuellen Elektroden, die innerhalb angeordnet sind. Dieses ist so, da die leitenden Pasten, die die zuvor erwähnten zwei Arten von Positionen zum Bilden der individuellen Elektroden umgeben, im wesentlichen in dem gleichen Muster angeordnet sind, so dass der Einfluss der Restspannung um die zwei Arten von Positionen ausgeglichen wird. Bei dem oben beschriebenen Kopf können folglich die aktiven Abschnitte, die den Positionen zum Bilden der individuellen Elektroden des piezoelektrischen Elementes entsprechen, gleichförmige Verformbarkeit demonstrieren, wodurch eine Variation in Tintenausstoßungseigenschaften unterdrückt wird.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen eines Tintenstrahlkopfes nach Anspruch 8 vorgesehen mit den Schritten des Bildens einer Durchgangseinheit, in der eine Mehrzahl von Druckkammern, die jeweils mit einer entsprechenden Düse verbunden sind, benachbart zueinander entlang einer Ebene angeordnet sind, und Bilden einer Betätigungseinheit, die das Volumen der Druckkammern verändert. Der Schritt des Bildens der Betätigungseinheit enthält Anordnen von leitenden Pasten an entsprechenden Positionen auf einer Oberfläche eines piezoelektrischen Elementes, wobei die Positionen eine Mehrzahl von Positionen zum Bilden von individuellen Elektroden, die entsprechend zu den entsprechenden Druckkammern angeordnet sind, und eine oder mehrere Positionen, die von einer äußersten der Positionen zum Bilden der individuellen Elektrode in bezug auf eine Anordnungsrichtung der Mehrzahl von Positionen zum Bilden der individuellen Elektroden in einer Auswärtsrichtung von der Mehrzahl von Positionen beabstandet sind, enthalten, und Sintern der leitenden Pasten. Das Verfahren zum Herstellen eines Tintenstrahlkopfes weist weiter den Schritt des Befestigens der Betätigungseinheit an der Durchgangseinheit derart, dass das piezoelektrische Element die Mehrzahl von Druckkammern überspannt, und derart, dass die individuellen Elektroden in Entsprechung zu den entsprechenden Druckkammern positioniert sind, auf, wobei die individuellen Elektroden durch den Sinterungsprozess gebildet werden.
Gemäß dem zuvor erwähnten Verfahren werden bei dem Anordnen der leitenden Pasten während des Schrittes des Bildens der Betätigungseinheit die leitenden Pasten auf der Oberfläche des piezoelektrischen Elementes nicht nur an Positionen zum Bilden der individuellen Elektroden sondern auch an einer Außenseite der Position zum Bilden der individuellen Elektrode, die am äußersten in bezug auf die Anordnungsrichtung der Mehrzahl von Positionen zum Bilden der individuellen Elektroden angeordnet sind, angeordnet. Wenn die leitenden Pasten wie dies angeordnet werden und gesintert werden, werden aus dem wie oben erwähnten Grund die Position zum Bilden der individuelle Elektrode, die am äußersten angeordnet ist, und die Positionen zum Bilden der anderen individuellen Elektroden, die innerhalb angeordnet sind, weniger unterschiedlich voneinander in der Restspannung, die in dem piezoelektrischen Element auftritt, im Vergleich mit einem Fall, in dem die leitenden Pasten nur an Positionen zum Bilden der individuellen Elektroden angeordnet werden. Die Betätigungseinheit, die auf diese Weise gebildet wird, wird an der Durchgangseinheit befestigt zum Herstellen eines Tintenstrahlkopfes, in dem die aktiven Abschnitte, die den Positionen zum Bilden der individuellen Elektroden des piezoelektrischen Elementes entsprechen, gleichförmige Verformbarkeit demonstrieren können zum dadurch Unterdrücken einer Variation in Tintenausstoßungseigenschaften. Das heißt, gemäß dem zuvor erwähnten Verfahren kann der Tintenstrahlkopf des ersten Aspektes effektiv hergestellt werden.
Gemäß dem Verfahren von Anspruch 12 wird das piezoelektrische Elementmaterial größer als die Betätigungseinheit benutzt, auf der die leitenden Pasten angeordnet werden, was von dem Sintern der leitenden Pasten gefolgt wird, und dann Schneiden des piezoelektrischen Elementmateriales entlang der Grenzlinie des Bereiches der Betätigungseinheit, wodurch die Betätigungseinheit her gestellt wird. Folglich kann die Betätigungseinheit, in der die Mehrzahl von individuellen Elektroden entsprechend zu den entsprechenden Druckkammern mit den gesinterten Teilen umgeben sind, und die Restspannungen, die in dem piezoelektrischen Element auftreten, in dem die entsprechenden individuellen Elektroden gebildet sind, gleichförmig sind, effektiv erhalten werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Andere und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden voller ersichtlich aus der folgenden Beschreibung, die in Zusammenhang mit den begleitenden Zeichnungen genommen wird, in denen:
1 eine perspektivische Ansicht eines Tintenstrahlkopfes gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
2 eine Schnittansicht ist, die entlang einer Linie II-II von 1 genommen ist;
3 eine Draufsicht eines Kopfhauptkörpers ist, der in dem in 1 dargestellten Tintenstrahlkopf enthalten ist;
4 eine vergrößerte Ansicht eines Bereiches ist, der durch eine abwechselnd lange und kurze gestrichelte Linie eingeschlossen ist, die in 3 dargestellt ist;
5 eine vergrößerte Ansicht eines Bereiches ist, der durch eine abwechselnd lange und kurze gestrichelte Linie eingeschlossen ist, die in 4 dargestellt ist;
6 eine teilweise Schnittansicht des in 3 dargestellten Kopfhauptkörpers ist, wie sie entlang einer Linie IV-IV von 5 genommen ist;
7 eine teilweise auseinandergezogene perspektivische Ansicht des in 6 dargestellten Kopfhauptkörpers plus eine flexible gedruckte Schaltung ist, die an dem Hauptkopfkörper angebracht ist;
8A eine Draufsicht eines Raumes ist, der einen in 6 dargestellten Tintendurchgang bildet;
8B eine perspektivische Ansicht des Raumes ist, der den in 6 dargestellten Tintendurchgang bildet;
9 eine vergrößerte Ansicht eines Bereiches ist, der durch eine abwechselnd lange und kurze gestrichelte Linie eingeschlossen ist, die in 6 dargestellt ist;
10 eine Draufsicht ist, die Formen einer individuellen Elektrode und einer Anschlussfläche zeigt, die auf einer Oberfläche einer Betätigungseinheit gebildet sind;
11 eine perspektivische Ansicht ist, die einen Schritt des Befestigens der Betätigungseinheit an einer Durchgangseinheit zeigt;
12 eine vergrößerte Ansicht eines Hauptteiles ist, die ein Anordnungsmuster von individuellen Elektroden und Blindelektroden als gesinterte Teile auf der Oberfläche der Betätigungseinheit zeigt;
13 eine schematische Draufsicht ist, die schrittweise ein Verfahren zum Herstellen der Betätigungseinheit zeigt; und
14A und 14B schematische Draufsichten sind, die Modifikationen eines Anordnungsmusters von Druckkammern, der individuellen Elektroden und der Blindelektroden zeigen.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜRHUGNSFORMEN
Eine allgemeine Struktur eines Tintenstrahlkopfes gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird zuerst unter Bezugnahme auf 1, 2 und 3 beschrieben.
Ein Tintenstrahlkopf 1 wird in einem Tintenstrahldrucker eines Liniendrucktyps benutzt. Wie in 1 und 2 dargestellt ist, weist der Tintenstrahlkopf 1 einen Kopfhauptkörper 1a und eine Basis 71 auf, die den Kopfhauptkörper 1a trägt. Der Kopfhauptkörper 1a weist in einer Draufsicht eine rechteckige Form auf, die sich in einer Richtung einer Hauptabtastrichtung erstreckt. Die Basis 71 weist einen Basisblock 75, der teilweise mit dem Kopfhauptkörper 1a verbunden ist, und einen Halter 72, der mit einer oberen Fläche des Basisblockes 75 zum Tragen des Basisblockes 75 verbunden ist, auf.
Der Basisblock 75 ist aus einem Metallmaterial wie nichtrostender Stahl hergestellt, ist im wesentlichen ein rechteckiges Parallelepipedteil mit im wesentlichen der gleichen Länge wie eine Länge in Längsrichtung des Kopfhauptkörpers 1a. Der Basisblock 75 funktioniert als eine Leichtgewichtsstruktur zum Verstärken des Halters 72. Der Halter 72 ist aus einem Halterhauptkörper 73, der nahe dem Kopfhauptkörper 1a vorgesehen ist, und einem Paar von Halterträgern 74, von denen sich jeder von dem Halterhauptkörper 73 in einer Richtung entgegengesetzt zu der Seite des Kopfhauptkörpers 1a erstreckt, aufgebaut. Jeder Halterträger 74 ist als ein flaches Plattenteil aufgebaut. Diese Halterträger 74 erstrecken sich entlang einer Längsrichtung des Halterhauptkörpers 73 und sind parallel zueinander mit einem vorbestimmten Abstand dazwischen vorgesehen.
Ein elastisches Teil 83 wie ein Schwamm ist an eine äußere Seitenfläche eines jeden Halterträgers 74 geklebt. Eine flexible gedruckte Schaltung (FPC) 50 ist entlang der äußeren Seitenfläche eines jeden Halterträgers 74 angeordnet, wobei das elastische Teil 83 dazwischen eingefügt ist. Ein Treiber-IC 80 ist an der FPC 50 befestigt, so dass er dem elastischen Teil 80 gegenüber ist. Die FPC 50 enthält darin ein leitendes Muster zum Übertragen eines Treibersignales, das von dem Treiber-IC 80 zu einer später beschriebenen Betätigungseinheit 21 übertragen wird. Die FPC 50 ist elektrisch mit sowohl dem Treiber-IC 80 als auch der später beschriebenen Betätigungseinheit 21 verbunden. Eine Wärmesenke 82 ist in engem Kontakt mit einer äußeren Seitenfläche des Treiber-IC 80 vorgesehen. Die Wärmesenke 82 einer nahezu rechteckigen Parallelepipedform verteilt effektiv Wärme, die in dem Treiber-IC 80 erzeugt wird.
Ein Substrat 81 ist außerhalb der FPC 50 über der Wärmesenke 82 platziert. Oberhalb des Substrates 81 ist eine Steuerung (nicht dargestellt) vorgesehen, die eine allgemeine Steuerung über den Tintenstrahlkopf 1 ausführt. Der Treiber-IC 80, der mit dem Substrat 81 verbunden ist, kann eine individuelle Potentialsteuerung über jeder von vielen Druckkammern 10 (siehe 5) ausführen, die in einer Durchgangseinheit 4 gebildet sind, wie später beschrieben wird.
Wie in 2 dargestellt ist, sind Abdichtteile 84 zwischen der Wärmesenke 82 und dem Substrat 81 und zwischen der Wärmesenke 82 und der FPC 50 angeordnet. Sie sind aneinander durch Zwischenfügen des Abdichtteiles 84 befestigt.
Wie in 2 dargestellt ist, ist ein Paar von Schürzenabschnitten 73a, die nach unten vorstehen, an beiden Enden des Haltehauptkörpers 73 in einer Unterabtastrichtung gebildet, d.h. in einer Richtung senkrecht zu der Hauptabtastrichtung (siehe 1). Jeder Schürzenabschnitt 73a ist durch die gesamte Länge des Halterhauptkörpers 73 gebildet, wodurch eine im wesentlichen rechteckige Parallelepipedrille 73b auf einer unteren Fläche des Halterhauptkörpers 73 definiert wird.
Der Basisblock 75 ist in der Rille 73b des Halterhauptkörpers 73 aufgenommen und weist seine obere Fläche auf, die mit einer Bodenfläche der Rille 73b mit einem Klebstoff oder ähnlichem verbunden ist. Innerhalb des Basisblockes 75 sind zwei Tintenreservoire 3 gebildet, die als Durchgänge von Tinte dienen, die zu dem Kopfhauptkörper 1a zu liefern ist. Die Tintenreservoire 3 sind zwei im wesentliche rechteckige Parallelepipedräume (hohle Bereiche), die sich entlang einer Längsrichtung des Basisblockes 75 erstrecken. Die zwei Tintenreservoire 3 sind entlang der Längsrichtung des Basisblockes 75 parallel zueinander in einem vorbestimmten Abstand angeordnet, wobei eine Trennung 75a dazwischengefügt ist, die entlang der Längsrichtung des Basisblockes 75 gebildet ist. In 3 sind die Tintenreservoire 3, die in dem Basisblock 75 gebildet sind, konzeptmäßig durch gestrichelte Linien dargestellt.
Bezugnehmend auf 2, eine Öffnung 3b (siehe 3), die mit dem Tintenreservoir 3 kommuniziert, ist an einer linken Position, wie sie zu dem Tintenreservoir 3 entspricht, auf einer unteren Fläche 75b des Basisblockes 75 gebildet. Wie in 3 dargestellt ist, sind Paare von Öffnungen 3b in einem Zickzackmuster in einer Erstreckungsrichtung der Tintenreservoire 3 in Gebieten angeordnet, in denen die später beschriebene Betätigungseinheit 21 nicht platziert ist. Jede Öffnung 3b ist mit einem Filter (nicht dargestellt) zum Fangen von Staub und Schmutz versehen, die in der Tinte enthalten sein können. In der unteren Fläche 75b des Basisblockes 75 steht eine Nachbarschaft der Öffnung 3b nach unten von den Umgebungen davon vor, wie in 2 dargestellt ist.
Wie in 3 dargestellt ist, kommuniziert jedes Tintenreservoir 3 an einem Ende davon mit einer Öffnung 3a. Tinte wird geeignet von einem Tintentank (nicht dargestellt) über die Öffnung 3a zu jedem Tintenreservoir 3 geliefert, so dass das Tintenreservoir 3 immer mit Tinte aufgefüllt ist.
Wie in 2 dargestellt ist, weist der Kopfhauptkörper 1a, der unter dem Basisblock 75 getragen wird, eine Durchgangseinheit 4 und eine Mehrzahl von Betätigungseinheiten 21 auf (nur eine von denen ist in 2 dargestellt), die mit einer oberen Fläche der Durchgangseinheit 4 verbunden sind. Der Basisblock 75 ist mit dem Kopfhauptkörper 1a nur an einer Nachbarschaft 75c einer jeden Öffnung 3b der unteren Fläche 75b verbunden (im größeren Detail mit der Durchgangseinheit 4 des Kopfhauptkörpers 1a verbunden). Ein Gebiet der unteren Fläche 75b des Basisblockes 75 ungleich der Nachbarschaft 75c einer Öffnung 3b ist von dem Kopfhauptkörper 1a beabstandet. Die Betätigungseinheiten 21 sind innerhalb dieses Raumes vorgesehen. Somit werden die Betätigungseinheiten 21 und der Basisblock 75 außer Kontakt miteinander gehalten.
Wie in 3 dargestellt ist, weist jede Betätigungseinheit 21 in einer Draufsicht eine Trapezform mit parallelen gegenüberliegenden Seiten (d.h. obere und untere Seite) auf, die sich entlang der Längsrichtung des Kopfhauptkörpers 1a erstrecken. Die Betätigungseinheiten 21 sind zwischen den Paaren von Öffnungen 3b in einem Zickzackmuster angeordnet. Benachbarte schräge Seiten der Betätigungseinheiten 21 überlappen einander in einer Breitenrichtung des Kopfhauptkörpers 1a. Gebiete einer unteren Fläche der Durchgangseinheit 4 entsprechend zu den Bereichen, die mit den Betätigungseinheiten 21 verbunden sind, sind in Tintenausstoßungsbereiche gebildet. Eine große Zahl von Düsen 8 (siehe 4) ist auf einer Oberfläche der Tintenausstoßungsbereiche angeordnet, wie später beschrieben wird. Obwohl 4 nur einen Teil der Düsen 8 darstellt, sind die Düsen 8 über einen gesamten Bereich entsprechend zu dem Bereich angeordnet, der mit der Betätigungseinheit 21 verbunden ist.
Ein detaillierter Aufbau der Betätigungseinheit 21 wird später beschrieben.
Die FPC 50 ist mit einer Oberfläche der Betätigungseinheit 21 verbunden, wie in 2 gezeigt ist. Ein Abdichtteil 85 ist um ein äußeres Ende des Schürzenabschnittes 73a des Halterhauptkörpers 73 vorgesehen. Dieses Abdichtteil 85 befestigt die FPC 50 an der Durchgangseinheit 4 und dem Halterhauptkörper 73. Als Resultat wird die FPC 50 kaum gebogen, selbst wenn der Kopfhauptkörper 1a länger wird. Weiterhin kann ein Verbindungsabschnitt zwischen der Betätigungseinheit 21 und der FPC 50 daran gehindert werden, Spannung aufzunehmen, und die FPC 50 kann sicher an der Stelle gehalten werden.
Bezugnehmend auf 1, in einer Nachbarschaft einer jeden unteren Ecke des Tintenstrahlkopfes 1 entlang der Hauptabtastrichtung sind sechs vorstehende Abschnitte 30a in einem regulären Intervall entlang einer Seitenwand des Tintenstrahlkopfes 1 vorgesehen. Wie in 2 dargestellt ist, sind diese vorstehenden Abschnitte 30a an beiden Enden in der Unterabtastrichtung einer Düsenplatte 30 (siehe 6) vorgesehen, die eine unterste Schicht des Kopfhauptkörpers 1a ist. Das heißt, die Düsenplatte 30 ist in einem Winkel von ungefähr 90° entlang einer Grenze zwischen jedem vorstehenden Abschnitt 30a und dem anderen Abschnitt gebogen. Die vorstehenden Abschnitte 30a sind an Positionen entsprechend zu den Nachbarschaften von beiden Enden von verschiedenen großen Papieren gebildet, die zum Drucken benutzt werden. Da gebogene Abschnitte der Düsenplatten 30 nicht rechtwinklig sondern rund sind, wird kaum ein Papierstau verursacht, der auftreten kann, da eine führende Kante des Papieres, das zu dem Kopf 1 übertragen worden ist, durch eine Seitenfläche des Kopfes 1 gestoppt wird.
Als nächstes wird ein Aufbau der Durchgangseinheit 4 im einzelnen angegeben unter Bezugnahme auf 4 bis 8.
In der Durchgangseinheit 4 sind Verteilerkanäle 5 gebildet (wie durch gestrichelte Linien in 4 dargestellt ist), die mit den Öffnungen 3b kommunizieren, so dass Tinte, die in den Tintenreservoiren 3 des Basisblockes 75 aufbewahrt wird, in die Verteilerkanäle 5 eingeführt werden kann. Ein vorderer Endabschnitt eines jeden Verteilerkanales 5 verzweigt sich in zwei Unterverteilerkanäle 5a. In einem Bereich entsprechend zu einer Betätigungseinheit 21 erstrecken sich zwei Unterverteilerkanäle 5a von jeder von zwei Öffnungen 3b, die auf beiden Seiten dieser Betätigungseinheit 21 in der Längsrichtung des Tintenstrahlkopfes 1 angeordnet sind. Das heißt, in einem Bereich der Durchgangseinheit 4 entsprechend einer Betätigungseinheit 21 erstrecken sich insgesamt vier Unterverteilerkanäle 5a entlang der Längsrichtung des Tintenstrahlkopfes 1. Eine Stelle in einer Schnittansicht eines jeden Unterverteilerkanales 5a in der Durchgangseinheit 4 ist wie in 6 dargestellt. Die Unterverteilerkanäle 5a sind mit Tinte aufgefüllt, die von den Tintenreservoiren 3 geliefert wird.
Bezugnehmend auf 6, viele Öffnungen, die als Druckkammern 10 zu dienen haben, sind in einer obersten Platte in der Durchgangseinheit 4 gebildet (d.h. einer später im Einzelnen angegebenen Hohlraumplatte 22, mit deren Oberfläche die Betätigungseinheiten 21 zu verbinden sind). Innerhalb der Tintenausstoßungsbereiche, die den Gebieten entsprechen, die mit den Betätigungseinheiten 21 verbunden sind, sind die Druckkammern 10a benachbart zueinander auf der Oberfläche der Durchgangseinheit 4 angeordnet, wie in 4 und 5 dargestellt ist.
Wie in 6 dargestellt ist, kommuniziert die Druckkammer 10 mit dem Unterverteilerkanal 5a durch eine Öffnung 12. Die Öffnung 12 dient zum Beschränken eines Tintenflusses und somit Anlegen eines geeigneten Durchgangswiderstandes, so dass eine Tintenausstoßung stabilisiert wird. Die Öffnung 12 ist länglich parallel zu der Druckkammer 10, d.h. parallel zu der Oberfläche der Durchgangseinheit 4. Wie in 5 dargestellt ist, ist ein Ende der Öffnung 12 in einem Bereich des Unterverteilerkanales 5a angeordnet, und das andere Ende davon ist an einem spitzwinkligen Abschnitt der Druckkammer 10 mit einer im wesentlichen rhombischen Form angeordnet.
Weiter sind, bezugnehmend auf 6, viele Öffnungen, die als die Düsen 8 dienen, in der Düsenplatte 30 gebildet, die die unterste Schicht der Durchgangseinheit 4 ist. Wie in 4 und 5 dargestellt ist, sind die Düsen 8 innerhalb des Tintenausstoßungsbereiches entsprechend zu dem Gebiet angeordnet, das mit der Betätigungseinheit 21 verbunden ist. Die Düsen 8 sind außerhalb der Bereiche der Unterverteilerkanäle 5a positioniert und entsprechen im wesentlichen einem spitzwinkligen Abschnitt der entsprechenden Druckkammern 10 von rhombischer Form.
4 und 5 zeigen die untere Fläche der Durchgangseinheit 4 und sollten daher mit gestrichelten Linien die Druckkammern 10 und die Öffnungen 12 darstellen, die jedoch mit durchgezogenen Linien zum leichten Verständnis dargestellt sind. In einer Draufsicht überlappt eine Druckkammer 10 zwei Öffnungen 12, wie in 5 dargestellt ist. Diese Anordnung wird erzielt durch Vorsehen der Druckkammern 10 und der Öffnungen 12 auf unterschiedlichen Niveaus zueinander, wie in 6 dargestellt ist. Dieses ermöglicht eine hochdichte Anordnung der Druckkammern 10 und auch eine Bilderzeugung hoher Auflösung unter Benutzung des Tintenstrahlkopfes 1, der eine relativ kleine Fläche belegt.
Hier wird eine Anordnung der Druckkammern 10 und der Düsen 8 auf einer Ebene parallel zu der Oberfläche der Durchgangseinheit 4 beschrieben.
Innerhalb der Tintenausstoßungsbereiche sind sowohl die Druckkammern 10 als auch die Düsen 8 benachbart in einer Matrix in zwei Richtungen angeordnet, d.h. einer Richtung entlang einer Länge des Tintenstrahlkopfes 1 als eine erste Anordnungsrichtung, die als D1 bezeichnet wird, und einer Richtung, die etwas relativ zu einer Breite des Tintenstrahlkopfes 1 geneigt ist, als eine zweite Anordnungsrichtung, die als D2 bezeichnet wird. Die erste Anordnungsrichtung D1 und die zweite Anordnungsrichtung D2 bilden einen Winkel Theta, Θ, etwas kleiner als der rechte Winkel. Die Düsen 8 sind mit 50 dpi (Punkt pro Zoll) in der ersten Anordnungsrichtung D1 angeordnet. Die Druckkammern 10 sind auf der anderen Seite derart angeordnet, dass ein Tintenausstoßungsbereich entsprechend zu dem Gebiet, das mit einer Betätigungseinheit 21 verbunden ist, zwölf Druckkammern 10 maximal in der zweiten Anordnungsrichtung D2 enthalten kann. Ein Betrag der Verschiebung in der ersten Anordnungsrichtung D1, der durch Anordnen von zwölf Druckkammern 10 in der zweiten Anordnungsrichtung D2 verursacht wird, ist gleich einer Druckkammer 10. Daher sind über eine Breite des Tintenstrahlkopfes 1 zwölf Düsen 8 innerhalb eines Bereiches vorhanden, der einem Intervall zwischen zwei benachbarten Düsen 8 in der ersten Anordnungsrichtung D1 entspricht. An beiden Enden von jedem Tintenausstoßungsbereich der ersten Anordnungsrichtung D1 (d.h. an Abschnitten entsprechend zu schrägen Seiten der Betätigungseinheit 21) ist ein Tintenausstoßungsbereich komplementär zu einem anderen Tintenausstoßungsbereich entsprechend zu einer Betätigungseinheit 21, die gegenüber in der Breitenrichtung des Tintenstrahlkopfes 1 angeordnet ist, um die oben erwähnte Bedingung zu erfüllen.
Folglich kann der Tintenstrahlkopf 1 Drucken mit 600 dpi in der Hauptabtastrichtung ausführen durch sequentielles Ausstoßen von Tintentröpfchen durch die vielen Düsen 8, die in der ersten und zweiten Anordnungsrichtung D1 und D2 angeordnet sind, in Verknüpfung mit der Relativbewegung eines Papieres entlang der Unterabtastrichtung des Tintenstrahlkopfes 1.
Bezugnehmend auf 6 und 7, die Durchgangseinheit 4 weist eine geschichtete Struktur mit neun Platten insgesamt auf, d.h. von oben eine Hohlraumplatte 22, eine Basisplatte 23, eine Öffnungsplatte 24, eine Lieferplatte 25, Verteilerplatten 26, 27 und 28, eine Abdeckplatte 29 und eine Düsenplatte 30. Diese Platten 22 bis 30 sind aus Metall wie einem nichtrostendem Stahl hergestellt.
Viele im wesentlichen rhombische Öffnungen, die als Druckkammern 10 zu dienen haben, sind in der Hohlraumplatte 22 gebildet. Abschnitte der Hohlraumplatte 22 ohne darin gebildete Öffnungen stellen Wandabschnitte 22a dar, die die entsprechenden Druckkammern 10 definieren. In der Basisplatte sind sowohl ein Kommunikationsloch zwischen einer Druckkammer 10 und einer entsprechenden Öffnung 12 und ein Kommunikationsloch zwischen einer Druckkammer 10 und einer entsprechenden Düse 8 für jede Druckkammer 10 vorgesehen, die in der Hohlraumplatte 22 gebildet ist. In der Öffnungsplatte 24 sind sowohl eine Öffnung, die als eine Öffnung 12 dient, als auch ein Kommunikationsloch zwischen einer Druckkammer 10 und einer entsprechenden Düse für jede Druckkammer 10 vorgesehen, die in der Hohlraumplatte 22 gebildet ist. In der Lieferplatte 25 sind sowohl ein Kommunikationsloch zwischen einer Öffnung 12 und einem Unterverteilerkanal 5a und ein Kommunikationsloch zwischen einer Druckkammer 10 und einer entsprechen den Düse 8 für jede Druckkammer 10 vorgesehen, die in der Hohlraumplatte 22 gebildet ist. In jeder der Verteilerplatten 26, 27 und 28 ist zusätzlich zu einer Öffnung, die als der Unterverteilerkanal 5a dient, ein Kommunikationsloch zwischen einer Druckkammer 10 und einer entsprechenden Düse 8 für jede Druckkammer 10 vorgesehen, die in der Hohlraumplatte 22 gebildet ist. In der Abdeckplatte 29 ist ein Kommunikationsloch zwischen der Druckkammer 10 und einer entsprechenden Düse 8 für jede Druckkammer 10 vorgesehen, die in der Hohlraumplatte 22 gebildet ist. In der Düsenplatte 30 ist eine angeschrägte Öffnung, die als eine Düse 8 zu dienen hat, für jede Druckkammer 10 vorgesehen, die in der Hohlraumplatte 22 gebildet ist.
In der Durchgangseinheit 4 sind Tintendurchgänge 32 (siehe 6) gebildet, die sich jeweils von dem Tintentank (nicht dargestellt) durch das Tintenreservoir 3, den Verteilerkanal 5, den Unterverteilerkanal 5a, die Öffnung 12 und die Druckkammer 10 zu der Düse 8 erstrecken. Der Tintendurchgang 32 erstreckt sich zuerst nach oben von dem Unterverteilerkanal 5a, erstreckt sich dann horizontal in der Öffnung 12, erstreckt sich dann weiter nach oben, erstreckt sich dann wieder horizontal in der Druckkammer 10, erstreckt sich dann nach unten in einem gewissen Maße schräg weg von der Öffnung 12 und erstreckt sich vertikal nach unten zu der Düse 8.
8A und 8B zeigen eine Draufsicht bzw. eine perspektivische Ansicht eines Aufbaues eines Raumes, der den Tintendurchgang 32 in der Durchgangseinheit 4 bildet, die in 6 dargestellt ist.
In 8A und 8B ist ein Filter 13 gezeigt, der an einer Grenze zwischen der Öffnung 12 und dem Unterverteilerkanal 5a vorgesehen ist. Der Filter 13 dient zum Entfernen von Staub, der in der Tinte enthalten ist.
Ein Aufbau der Betätigungseinheit 21 wird dann im einzelnen unter Bezugnahme auf 9 und 10 ausgeführt.
Die Betätigungseinheit 21, die vier piezoelektrische Platten 41, 42, 43 und 44, die in Schichten gesetzt sind, enthält, ist auf die Hohlraumplatte 22 als die oberste Schicht der Durchgangseinheit 4 mit einer Klebeschicht 70 (siehe 9) verbunden, die dazwischen eingefügt ist. Diese piezoelektrischen Platten 41 bis 44 stellen ein piezoelektrisches Element dar. Jede der piezoelektrischen Platten 41 bis 44 weist eine Dicke von ungefähr 15 μm auf und ist aus einem Keramikmaterial auf Bleizirkonattitanat-(PZT)Basis hergestellt, das gute Bearbeitbarkeit und Ferroelektrizität aufweist.
Die piezoelektrischen Platten 41 bis 44 sind in ein Stück einer geschichteten flachen Platte gebildet, die die vielen Druckkammern 10 überspannt, die innerhalb eines Tintenausstoßungsbereich in den Tintenstrahlkopf 1 gebildet sind. Als Resultat kann die mechanische Steifheit der piezoelektrischen Platten 41 bis 44 hoch gehalten werden, und weiter erzielt der Tintenstrahlkopf 1 eine verbesserte Reaktion zur Tintenausstoßung.
Individuelle Elektroden 35 mit einer Dicke von ungefähr 1 μm sind auf der obersten piezoelektrischen Platte 41 gebildet. Die individuellen Elektroden 35 entsprechen den entsprechenden Druckkammern 10. Wie in 10 dargestellt ist, weist die individuelle Elektrode 35 einen Hauptelektrodenabschnitt 35x und einen verbindenden Abschnitt 35y auf. Der Hauptelektrodenabschnitt 35 ist der Druckkammer 10 gegenüber und weist eine planare Form von nahezu einem Rhomboid auf (mit einer Länge von 850 μm und einer Breite von 250 μm) ähnlich zu der der Druckkammer 10. Ein spitzwinkliger Abschnitt des Hauptelektrodenabschnittes 35x erstreckt sich heraus zum Bilden des verbindenden Abschnittes 35y, der dem Wandabschnitt 22a der Hohlraumplatte 22 gegenüber ist.
Wie in 9 und 10 gezeigt ist, ist eine Anschlussfläche 36 an einem Ende des verbindenden Abschnittes 35y entfernt von dem Hauptelektrodenabschnitt 35x vorgesehen. Die Anschlussfläche 36 ist in eine Spalte mit einem Durchmesser von ungefähr 160 μm und eine Dicke von ungefähr 10 μm geformt. Das heißt, die Anschlussfläche 36 ist so gebildet, dass sie dem Wandabschnitt 22a gegenüber ist und mit der individuellen Elektrode 35 verbunden ist. Die Anschlussfläche 36 ist aus zum Beispiel Gold mit Glasfritte hergestellt.
Wie in 5 dargestellt ist, sind die individuellen Elektroden 35 auf der piezoelektrischen Platte 41 an Positionen entsprechend zu den entsprechenden Druckkammern 10 angeordnet. Als Konsequenz sind die individuellen Elektroden 35 ähnlich zu den Druckkammern 10 auf der piezoelektrischen Platte 41 benachbart zueinander in einer Matrix in Bezug auf zwei Richtungen der ersten und der zweiten Anordnungsrichtung D1 und D2 angeordnet. Zusätzlich sind viele Blindelektroden 35d als gesinterte Teile benachbart zueinander an Positionen auf der piezoelektrischen Platte 41 angeordnet, die keine Druckkammer 10 entsprechend dazu aufweisen. Die Blindelektroden 35d und die individuellen Elektroden 35 weisen im wesentlichen die gleiche Form und die gleiche Größe auf und sind auch aus dem gleichen Material hergestellt. Ein Anordnungsmuster dieser individuellen Elektroden 35 und der Blindelektroden 35d auf der piezoelektrischen Platte 41 wird später im einzelnen aufgeführt.
Eine gemeinsame Elektrode 34 mit einer Dicke von ungefähr 2 μm ist zwischen die piezoelektrische Platte 41 und die piezoelektrische Platte 42 eingefügt, die unter der piezoelektrischen Platte 41 vorgesehen ist (siehe 9). Die gemeinsame Elektrode 34 ist eine einzelne leitende Platte, die sich im wesentlichen über eine gesamte Oberfläche einer Betätigungseinheit 21 erstreckt.
Die individuellen Elektroden 35, die Blindelektroden 35d und die gemeinsame Elektrode 34 sind alle aus einem metallischen Material auf einer Ag-Pd-Basis hergestellt. Die individuellen Elektroden 35 und die gemeinsame Elektrode 34 mit der Ausnahme der Blindelektroden 35d dienen zum Ändern des Volumens der Druckkammern 10 durch Anlegen eines elektrischen Feldes an die piezoelektrische Platte 41 für ihre Verformung, wie später im einzelnen ausgeführt wird.
Keine Elektrode ist unter der piezoelektrischen Platte 44 und zwischen der piezoelektrischen Platte 42 und der piezoelektrischen Platte 43 vorgesehen, die unter der piezoelektrischen Platte 42 vorgesehen sind.
Die gemeinsame Elektrode 34 ist elektrisch über eine nicht dargestellte Masseelektrode mit einem Masseleitungsmuster (das unabhängig von dem leitenden Muster gebildet ist, das mit den individuellen Elektroden 35 verbunden ist) der FPC 50 verbunden. Somit wird die gemeinsame Elektrode 34 auf dem Massepotential gleich in ihrem Bereich entsprechend zu jeder Druckkammer 10 gehalten.
Ein Treiberverfahren der Betätigungseinheit 21 wird hier beschrieben.
Die piezoelektrischen Platten 41 bis 44, die in der Betätigungseinheit 21 enthalten sind, sind in ihrer Dickenrichtung polarisiert worden. Abschnitte der piezoelektrischen Platte 41, die zwischen den individuellen Elektroden 35 und der gemeinsamen Elektrode 34 eingeschlossen sind, dienen als aktive Abschnitte. In diesem Zustand, wenn eine individuelle Elektrode 35 auf ein unterschiedliches Potential von dem der gemeinsamen Elektrode 34 zum Anlegen eines elektrischen Feldes in einer Polarisationsrichtung an einen entsprechenden aktiven Abschnitt der piezoelektrischen Platte 41 gesetzt wird, expandiert der aktive Abschnitt oder kontrahiert in seiner Dickenrichtung, und durch ei nen transversalen piezoelektrischen Effekt kontrahiert oder expandiert in seiner Ebenenrichtung, die senkrecht zu der Dickenrichtung ist. Andererseits sind die anderen drei piezoelektrischen Platten 42 bis 44 nichtaktive Schichten ohne Bereich, der zwischen Elektroden eingeschlossen ist, und daher können sie sich nicht durch sich selbst verformen. Das heißt, die Betätigungseinheit 21 weist eine sogenannte unimorphe Struktur auf, bei der eine obere piezoelektrische Platte 41 entfernt von der Druckkammer 10 eine Schicht ist, die aktive Abschnitte enthält, und die unteren drei piezoelektrischen Platten 42 bis 44 nahe der Druckkammer 10 inaktive Schichten sind.
Mit diesem Aufbau expandiert der aktive Abschnitt in der Dickenrichtung und kontrahiert in der Ebenenrichtung, wenn ein elektrisches Feld in der Polarisationsrichtung an einen aktiven Abschnitt der piezoelektrischen Platte 41 angelegt wird, während die anderen drei piezoelektrischen Platten 42 bis 44 keine Verformung zeigen. Da zu dieser Zeit eine unterste Fläche der piezoelektrischen Platten 41 bis 44 an den oberen Flächen der Wandabschnitte 22a der Hohlraumplatte 22 befestigt sind, wie in 9 dargestellt ist, verformen sich die piezoelektrischen Platten 41 bis 44 als Ganzes zum Vorstehen zu einer Seite einer Druckkammer 10, d.h. unimorphe Verformung, in Verknüpfung mit der Verformung des aktiven Abschnittes der piezoelektrischen Platte 41. Dieses verringert das Volumen der Druckkammer 10 und erhöht den Druck von Tinte in der Druckkammer 10, wodurch die Tinte durch die Düse 8 ausgestoßen wird. Dann, wenn die individuelle Elektrode 35 wieder auf das gleiche Potential wie das der gemeinsamen Elektrode 34 gesetzt wird, kehren die piezoelektrischen Platten 41 bis 44 zu ihrer ursprünglichen Form einer flachen Platte zurück. Zu dieser Zeit nimmt das Volumen der Druckkammer 10 zu, und folglich wird Tinte in dem Unterverteilerkanal 5a in die Druckkammer 10 eingeführt.
Bei einem anderen möglichen Treiberverfahren werden all die individuellen Elektroden 35 zuvor auf einem unterschiedlichen Po tential zu dem der gemeinsamen Elektrode 34 gehalten, so dass sich die piezoelektrischen Platten 41 bis 44 als Ganzes verformen zum Vorstehen zu der Seite der Druckkammer 10. Dann wird auf jede Ausstoßungsanforderung eine entsprechende individuelle Elektrode 35 einmal auf das gleiche Potential wie das der gemeinsamen Elektrode 34 gesetzt. Danach wird zu einem vorbestimmten Zeitpunkt die individuelle Elektrode 35 wieder auf das unterschiedliche Potential von dem der gemeinsamen Elektrode 34 gesetzt. In diesem Zustand nehmen zu einem Zeitpunkt, zu dem die individuelle Elektrode 35 und die gemeinsame Elektrode 34 das gleiche Potential aufweisen, die piezoelektrischen Platten 41 bis 44 ihre ursprüngliche Form einer flachen Platte wieder an, und eine entsprechende Druckkammer 10 wird daher im Volumen vergrößert im Vergleich mit ihrem anfänglichen Zustand (in dem die piezoelektrischen Platten 41 bis 44 als Ganzes zum Vorstehen zu der Seite der Druckkammer 10 verformt sind). Da die Druckkammer 10 im Volumen zunimmt, wird Tinte in dem Unterverteilerkanal 5a in die Druckkammer 10 eingeführt. Danach werden zu einem Zeitpunkt, zu dem die Potentiale der individuellen Elektrode 35 und der gemeinsamen Elektrode 34 unterschiedlich zueinander werden, die piezoelektrischen Platten 41 bis 44 als Ganzes zum Vorstehen zu der Seite der Druckkammer 10 verformt. Dieses verringert das Volumen der Druckkammer 10 und erhöht den Druck von Tinte in der Druckkammer 10, und dadurch wird die Tinte durch die Düse 8 ausgestoßen.
Wenn andererseits ein elektrisches Feld senkrecht zu der Polarisationsrichtung an einen aktiven Abschnitt der piezoelektrischen Platte 41 angelegt wird, expandiert der aktive Abschnitt in seiner Ebenenrichtung und kontrahiert in seiner Dickenrichtung. Zu dieser Zeit verformen sich die piezoelektrischen Platten 41 bis 44 als Ganzes, so dass sie konkav auf der Seite der Druckkammer 10 werden. Dieses vergrößert das Volumen der Druckkammer 10, und dadurch wird Tinte in dem Unterverteilerkanal 5 in die Druckkammer 10 eingeführt. Wenn dann ein Potential der individuellen Elektrode 35 zu seinem anfänglichen Wert zurückkehrt, nehmen die piezoelektrischen Platten 41 bis 44 ihre ursprüngliche Form einer flachen Platte wieder an. Dieses verringert das Volumen der Druckkammer 10 und erhöht den Druck von Tinte in der Druckkammer 10, und dadurch wird Tinte durch die Düse 8 ausgestoßen.
Als nächstes wird eine detaillierte Beschreibung über ein Anordnungsmuster der individuellen Elektroden 35 und der Blindelektroden 35d auf der piezoelektrischen Platte 41 der Betätigungseinheit 21 gegeben.
Zuerst kann aus der obigen Beschreibung und 11 gesehen werden, dass die Betätigungseinheit 21 eine Gruppe 10G bedeckt, die aus vielen Druckkammern 10 besteht, die benachbart zueinander innerhalb des Tintenausstoßungsbereiches auf der Durchgangseinheit 4 angeordnet sind. Mit anderen Worten, die Betätigungseinheit 21 enthält trapezförmige piezoelektrische Platten 41 bis 44, die eine Größe größer als ein Rahmen eines trapezförmigen Bereiches der Druckkammergruppe 10G sind, was durch eine gestrichelte Linie in 11 dargestellt ist, und die Betätigungseinheit 21 ist an einem Abschnitt der Oberfläche der Durchgangseinheit 4 befestigt, was durch eine abwechselnd lange und zwei kurze gestrichelte Linien in 11 dargestellt ist, so dass die Betätigungseinheit 21 einen Bereich größer als den Bereich der Druckkammergruppe 10G bedecken kann, so dass der Bereich der Druckkammergruppe 10G enthalten ist.
Die individuellen Elektroden 35 sind innerhalb eines Bereiches 10X angeordnet, dessen Grenzlinie durch eine gestrichelte Linie in 11 dargestellt ist, an Positionen entsprechend zu den entsprechenden Druckkammern 10. Der Bereich 10X entspricht dem Bereich der Druckkammergruppe 10G auf der Oberfläche der piezoelektrischen Platte 41. Die Blindelektroden 35d sind benachbart zueinander innerhalb und außerhalb des Bereiches 10X angeordnet, so dass sie eine Gruppe 35G umgeben, die aus den vielen individuellen Elektroden 35 besteht. Die Gruppe 35G entspricht der Druckkammergruppe 10G.
Die individuellen Elektroden 35 und die Blindelektroden 35d sind als Ganzes auf einer Oberfläche der piezoelektrischen Platte 41 in einem wiederholten Muster angeordnet, dass im wesentlichen identisch zu einem Anordnungsmuster der Druckkammern 10 ist. Als Resultat ist in der individuellen Elektrodengruppe 35G jede individuelle Elektrode 35, die nicht am äußersten in bezug auf die erste und zweite Anordnungsrichtung D1 und D2 angeordnet ist, d.h. innerhalb der Gruppe 35G angeordnet ist, durch andere individuelle Elektroden 35 umgeben, die in einem vorbestimmten Muster angeordnet sind, und auch jede individuelle Elektrode 35, die am äußersten in bezug auf die erste und zweite Anordnungsrichtung D1 und D2 angeordnet ist, ist durch eine andere individuellen Elektrode 35 und einer Blindelektrode 35d umgeben, die im wesentlichen in dem gleichen Muster wie das zuvor erwähnte vorbestimmte Muster angeordnet sind. Daher sind individuelle Elektroden 35 oder Blindelektroden 35d, die welche auch immer individuelle Elektrode 35 umgeben, die in der individuellen Elektrodengruppe 35G enthalten ist, im wesentlichen in dem gleichen Anordnungsmuster angeordnet. Eine spezielle Erläuterung wird unter Bezugnahme auf 12 gegeben. Zum Beispiel sind schraffierte individuelle Elektroden 35 und Blindelektroden 35d, die irgendeine schwarze individuelle Elektrode 35 umgeben, in dem im wesentlichen gleichen Anordnungsmuster angeordnet.
Als nächstes wird ein Beispiel von Verfahren zum Herstellen des Tintenstrahlkopfes 1 beschrieben. Hier wird eine detaillierte Beschreibung insbesondere auf ein Verfahren zum Herstellen des Kopfhauptkörpers 1a gegeben. Zum Herstellen des Kopfhauptkörpers 1a werden die Durchgangseinheit 4 und die Betätigungseinheit 21 individuell vorbereitet und darauf folgend miteinander verbunden.
Zum Herstellen der Durchgangseinheit 4 wird zuerst jede der neun Platten 22 bis 30 einem Ätzen mit einer Maske eines bemusterten Photoresists unterworfen, wodurch Öffnungen und Ausnehmungen ge bildet werden, wie in 6 und 7 dargestellt ist, in jeder der Platten 22 bis 30. Darauf folgend werden die Platten 22 bis 30 aufeinandergelegt und miteinander verbunden mit einem Klebstoff derart, dass sie den Tintendurchgang 32 bilden, wie in 6 dargestellt ist.
Zum Herstellen der Betätigungseinheit 21 wird zuerst eine leitende Paste zum Entwickeln in die gemeinsame Elektrode 34 in einem Muster auf einen Grünling aus einem Keramikmaterial gedruckt, der in die piezoelektrische Platte 42 zu entwickeln ist. Grünlinge aus einem Keramikmaterial, die in die vier piezoelektrischen Platten 41 bis 44 zu entwickeln sind, werden dann positioniert und aufeinandergelegt unter Benutzung einer Spannvorrichtung und in ein Stück gebildet durch einen Feuerprozess bei einer vorbestimmten Temperatur. Auf einem resultierenden piezoelektrischen Elementmaterial 21M (siehe 13) wird ein Betätigungseinheitsbereich 21X gesetzt. Eine Grenzlinie des Bereiches 21X weist eine Trapezform auf, die identisch zu einem Umriss der Betätigungseinheit 21 ist.
Dann werden leitende Pasten 35P in einem Bereich auf einer Oberfläche des piezoelektrischen Elementmateriales 21M angeordnet. Der Bereich ist größer als der Bereich 21X zum Bedecken des Bereiches 21X, und bei dieser Ausführungsform dient eine gesamte Oberfläche des piezoelektrischen Elementmateriales 21M als dieser Bereich. Die leitenden Pasten 35P werden im wesentlichen in dem gleichen wiederholten Muster wie das Anordnungsmuster der Druckkammern 10 angeordnet (siehe 13).
Zu dieser Zeit enthalten Positionen, an denen die leitenden Pasten 35P angeordnet sind, zwei Arten von Positionen auf der Oberfläche des piezoelektrischen Elementmateriales 21M, d.h. auf einer Oberfläche entsprechend zu der Oberfläche der piezoelektrischen Platte 41. Die Positionen einer Art sind eine Mehrzahl von Positionen zum Bilden der individuellen Elektroden 35, die benachbart zueinander in einer Matrix angeordnet sind, so dass sie den entsprechenden Druckkammern 10 entsprechen. Die Positionen der anderen Art sind eine Mehrzahl von Positionen benachbart zueinander, so dass sie eine Gruppe umgeben, die aus der Mehrzahl von Positionen zum Bilden der individuellen Elektroden 35 besteht, die benachbart zueinander in einer Matrix angeordnet sind. Mit andern Worten, die Position einer Art sind welche zum Bilden der individuellen Elektroden 35, und die andere Art sind welche, die von den Positionen zum Bilden der Elektroden 35 beabstandet sind, die am äußersten in bezug auf die erste und zweite Anordnungsrichtung D1 und D2 (siehe 12) in der Gruppe angeordnet sind, die aus der Mehrzahl von Positionen zum Bilden der individuellen Elektroden besteht, in einer Auswärtsrichtung von der Gruppe.
Hierin sind die leitenden Pasten 35P derart angeordnet, dass alle von ihnen in einer im wesentlichen rhombischen Form an den entsprechenden Positionen zum Bilden von Elektroden sein können. Die leitenden Pasten 35P, die an den entsprechenden Positionen zum Bilden von Elektroden angeordnet sind, sind aus dem gleichen Material hergestellt.
Als die leitenden Pasten 35P kann zum Beispiel eine Paste benutzt werden, die erhalten wird durch Mischen von feinem Silberpulver mit einem Binder wie Harze und dann weiter Mischen einer resultierenden Mischung mit einem viskosen Medium, das ein organisches Harz und ein Lösungsmittel aufweist.
Als nächstes werden durch einen Feuerprozess die leitenden Fasten 35P auf der Oberfläche des piezoelektrischen Elementmateriales 21M gesintert, das dann entlang der Grenzlinie der trapezförmigen Betätigungseinheitsbereiches 21X geschnitten wird (siehe 13). Metallische Filme in einem im wesentlichen gleichförmigen Wiederholungsmuster sind über die ganze Oberfläche der Betätigungseinheit 21 gebildet, genauer über die Oberfläche der piezoelektrischen Platte 41. Die Betätigungseinheit 21 wird erhalten durch den obigen Schneideprozess. Aus diesem metallischen Filmen sind jene, die an Positionen entsprechend zu den Druckkammern 10 angeordnet sind, individuelle Elektroden 35, und die anderen sind Blindelektroden 35d.
Dann werden die Durchgangseinheit 4 und die Betätigungseinheit 21, die auf die oben erwähnte Weise gebildet sind, miteinander verbunden. Zu dieser Zeit werden die Betätigungseinheit 21 und die Durchgangseinheit 4 aneinander derart positioniert, dass die piezoelektrischen Platten 41 bis 44 alle Druckkammern 10 in der Druckkammergruppe 10G überspannen können (siehe 11), und derart, dass die individuellen Elektroden 35 in einer eins-zu-eins-Beziehung zu den Druckkammern 10 positioniert werden können. In diesem Zustand wird die Betätigungseinheit 21 an der Oberfläche der Durchgangseinheit 4 befestigt, auf der die Druckkammern 10 gebildet sind.
Der Kopfhauptkörper 1a wird durch Verbinden der Durchgangseinheit 4 und der Betätigungseinheit 21 aneinander auf diese Weise hergestellt. Herstellung des Tintenstrahlkopfes 1 wird beendet durch folgende vorbestimmte Schritte.
Bei dem Tintenstrahlkopf 1 dieser Ausführungsform sind, wie oben beschrieben wurde, nicht nur die individuellen Elektroden 35 sondern auch die Blindelektroden 35d auf der Oberfläche der piezoelektrischen Platte 41 gebildet, wie in 11 und 12 dargestellt ist. Die Blindelektroden 35d sind an Positionen, die von den individuellen Elektroden 35, die am äußersten in bezug auf die Anordnungsrichtungen D1 und D2 der individuellen Elektroden 35 in der Gruppe G, die aus der Mehrzahl von individuellen Elektroden 35 besteht, angeordnet sind, beabstandet sind, in einer äußeren Richtung von der Gruppe 35G gebildet. Die Blindelektroden 35D sind unterschiedlich von den individuellen Elektroden 35 in keiner Entsprechung zu den Druckkammern 10 positioniert. Zum Bilden solcher individuellen Elektroden 35 und solcher Blindelektroden 35d auf der Oberfläche der piezoelektri schen Platte 41 werden die leitenden Pasten 35P an vorbestimmte Positionen angeordnet und dann durch Feuern gesintert.
Eine Elektrode, die aus Metall hergestellt ist, ist typischerweise größer im Koeffizienten der thermischen Expansion als die piezoelektrische Platte 41 und daher auch größer im Schrumpfen aufgrund abnehmender Temperatur. Die an der piezoelektrischen Platte 41 befestigte Elektrode kann jedoch nicht voll schrumpfen, wenn die Temperatur nach dem Feuern abnimmt. Dadurch tritt Zugspannung in der Elektrode auf, während Druckspannung unter einem Einfluss des Zuges an Positionen der piezoelektrischen Platte 41 auftritt, an der die Elektrode gebildet ist. Als Resultat treten Kompressionsrestspannungen an entsprechenden Abschnitten der piezoelektrischen Platte auf, an denen die Elektroden gebildet sind.
Durch Vereinheitlichen von Form, Größe und Material der individuellen Elektroden 35 können die Zugspannungen, die durch die individuellen Elektroden 35 erzeugt sind, gleichförmig werden unabhängig von ihren entsprechenden Positionen. In einem Zustand jedoch einer relativ hochdichten Anordnung der individuellen Elektroden 35 wie bei dieser Ausführungsform weisen die Restspannungen, die an benachbarten Positionen zum Bilden von Elektroden auftreten, Einfluss aufeinander auf. Dieses resultiert in einer Differenz in der Restspannung, die in der piezoelektrischen Platte auftritt, zwischen der Position zum Bilden der individuellen Elektrode 35, die am äußersten in der individuellen Elektrodengruppe 35G angeordnet ist, und der anderen Position zum Bilden der individuellen Elektrode 35, die innerhalb angeordnet ist.
Bei dieser Ausführungsform andererseits sind zum Unterdrücken der Variation der Restspannungen nicht nur die individuellen Elektroden 35 sondern auch die Blindelektroden 35d auf der Oberfläche der piezoelektrischen Platte 41 gebildet. Leitende Pasten 35P, die sich in die Blindelektroden 35d entwickeln, als auch die individuellen Elektroden 35 sind angeordnet und dann durch Feuern gesintert. Folglich wird die Position zum Bilden der individuellen Elektroden 35, die am äußersten in der individuellen Elektrodengruppe 35G angeordnet ist, zu der benachbarten der Blindelektroden 35d weniger unterschiedlich in der Restspannung, die in der piezoelektrischen Platte 41 auftritt, von den Position zum Bilden der anderen individuellen Elektroden 35, die innerhalb angeordnet sind. Dieses ist so, da die leitenden Pasten 35P, die die zuvor erwähnten Positionen zum Bilden der entsprechenden individuellen Elektroden 35 umgeben, in im wesentlichen dem gleichen Muster angeordnet sind zum dadurch Ausgleichen des Einflusses der Restspannung, die um die Positionen erzeugt wird.
Bei dem Kopf 1 dieser Ausführungsform können die aktiven Abschnitte folglich, die den Positionen zum Bilden der individuellen Elektroden 35, der piezoelektrischen Platte 41 entsprechen gleichförmige Verformbarkeit demonstrieren, um dadurch eine Variation in den Tintenausstoßungseigenschaften zu unterdrücken.
Gemäß dem Herstellungsverfahren dieser Ausführungsform werden beim Anordnen der leitenden Pasten 35P während des Schrittes des Bildens der Betätigungseinheit 21 die leitenden Pasten 35P auf der Oberfläche der piezoelektrischen Platte 41 nicht nur an den Positionen zum Bilden der individuellen Elektroden 35 sondern auch an der Außenseite der Positionen zum Bilden der individuellen Elektroden 35, die am äußersten in einer Gruppe angeordnet sind, die aus der Mehrzahl von Positionen zum Bilden der individuellen Elektroden 35 besteht, angeordnet. Wenn die leitenden Pasten 35P wie dies angeordnet werden und gesintert werden, werden aus dem gleichen Grund wie oben erwähnt die Positionen zum Bilden der individuellen Elektroden 35, die am Äußersten in der Gruppe angeordnet sind, und die Positionen zum Bilden der anderen individuellen Elektroden 35, die innerhalb angeordnet sind, weniger unterschiedlich voneinander in der Restspannung, die in der piezoelektrischen Platte 41 auftritt, im Vergleich mit einem Fall, in dem die leitenden Pasten 35P nur an Positionen zum Bil den der individuellen Elektroden 35 angeordnet werden. Die auf diese Weise gebildete Betätigungseinheit 21 wird an der Durchgangseinheit 4 zum Herstellen des Tintenstrahlkopfes 1 befestigt, bei dem die aktiven Abschnitte, die den Positionen zum Bilden der individuellen Elektroden 35 entsprechen, der piezoelektrischen Platte 41 eine gleichförmige Verformbarkeit demonstrieren können, wodurch eine Variation in den Tintenausstoßungseigenschaften unterdrückt wird. Das heißt, gemäß dem oben erwähnten Verfahren kann der Tintenstrahlkopf 1 dieser Ausführungsform effektiv hergestellt werden.
Bei dieser Ausführungsform weist zusätzlich die Blindelektrode 35d im wesentlichen die gleiche Form und die gleiche Größe wie jene der individuellen Elektrode 35 auf. Somit weisen die leitenden Pasten 35P, die an den Positionen zum Bilden der entsprechenden Elektroden angeordnet sind, im wesentlichen die gleiche Form und die gleiche Größe ebenfalls auf. Form und Größe der leitenden Paste 35P beeinflussen einen Betrag ihrer Restspannung relativ zu der piezoelektrischen Platte 41. Durch Bilden der leitenden Pasten 35P in die im wesentlichen die gleiche Form und die gleiche Größe, können die Beträge der Restspannungen an den entsprechenden Positionen zum Bilden der individuellen Elektroden, obwohl sie von anderen Umständen abhängen, gleichförmig gemacht werden. Als Resultat können die aktiven Abschnitte der piezoelektrischen Platte 41 eine gleichförmige Verformbarkeit demonstrieren, und dadurch Vorteilhafterweise eine Variation in Tintenausstoßeigenschaften mit höherer Zuverlässigkeit zu unterdrücken.
Bei dieser Ausführungsform werden weiterhin die Blindelektroden 35d aus dem gleichen Material wie das der individuellen Elektroden 35 hergestellt. Das heißt, die aus dem gleichen Material hergestellten leitenden Pasten 35P werden an den entsprechenden Positionen zum Bilden der beiden Elektroden angeordnet. Als Resultat davon werden ebenfalls die Beträge der Restspannungen an den entsprechenden Positionen zum Bilden der individuellen Elek troden zueinander gleich, wodurch vorteilhafterweise eine Variation in Tintenausstoßeigenschaften mit höherer Zuverlässigkeit unterdrückt wird.
Bei dieser Ausführungsform ist, wie in 12 dargestellt ist, bei der individuellen Elektrodengruppe 35G jede individuelle Elektrode 35, die nicht am äußersten in bezug auf die erste und zweite Anordnungsrichtung D1 und D2 angeordnet ist, d.h. innerhalb der Gruppe 35G angeordnet ist, mit anderen individuellen Elektroden 35 umgeben, die in einem vorbestimmten Muster angeordnet sind, und ebenfalls ist jede individuelle Elektrode 35, die am äußersten in bezug auf die erste und zweite Anordnungsrichtung D1 und D2 angeordnet ist, mit anderen individuellen Elektroden 35 und den Blindelektroden 35d umgeben, die im wesentlichen in dem gleichen Muster wie das zuvor erwähnte vorbestimmte Muster angeordnet sind. Das heißt, irgendeine der Positionen zum Bilden der individuellen Elektroden 35 ist mit den leitenden Pasten 35P umgeben, die im wesentlichen in dem gleichen Muster angeordnet sind. Dieses ermöglicht, dass all die aktiven Abschnitte der piezoelektrischen Platte 41 entsprechend zu den individuellen Elektroden 35 gleichförmige Verformbarkeit zu demonstrieren, und somit kann eine Variation in Tintenausstoßeigenschaften vorteilhafterweise unterdrückt werden.
Weiterhin sind die Druckkammern 10 benachbart zueinander in einer Matrix auf der Oberfläche der Durchgangseinheit 4 angeordnet, was zu einer hervorragenden Verdichtung der Druckkammern 10 beiträgt, d.h. hohe Auflösung. In diesem Zustand sind die individuellen Elektroden 35 ähnlich zu den Druckkammern 10 benachbart zueinander ebenfalls in einer Matrix angeordnet. Hier bei dieser Ausführungsform ist die Mehrzahl von Blindelektroden 35d benachbart zueinander angeordnet, so dass sie die individuelle Elektrodengruppe 35G umgibt, wie in 11 und 12 dargestellt ist, mit dem Resultat, dass Tintenausstoßeigenschaften gleichförmig gemacht werden können. Das heißt, gemäß dieser Aus führungsform können sowohl hohe Auflösung als auch gleichförmige Tintenausstoßeigenschaften erzielt werden.
Ein Aufbau der Betätigungseinheit ist nicht auf den in der oben beschriebenen Ausführungsform begrenzt. Ein möglicher Aufbau der Betätigungseinheit ist wie folgt.
Es ist zum Beispiel nicht immer notwendig, dass ein Teil, das das piezoelektrische Element in der Betätigungseinheit darstellt, all die Druckkammern 10 in der Druckkammergruppe 10G überspannt, wie durch die piezoelektrischen Platten 41 bis 44 der oben erwähnten Ausführungsform ausgeführt wird, solange das Teil, dass das piezoelektrische Element darstellt, eine Mehrzahl von Druckkammern 10 überspannt.
Weiterhin ist ein Teil, das das piezoelektrische Element in der Betätigungseinheit darstellt, nicht auf eine Mehrzahl von laminierten piezoelektrischen Platten 41 bis 44 begrenzt wie bei der oben erwähnten Ausführungsform, sondern es kann eine einzelne piezoelektrische Platte sein.
Zusätzlich können individuelle Elektroden zwischen den piezoelektrischen Platten 42 und 43 angeordnet sein. In solch einem Zustand können die individuellen Elektroden, die zwischen den piezoelektrischen Platten 42 und 43 angeordnet sind, elektrisch über Durchgangslöcher, die in den piezoelektrischen Platten 41 und 42 vorgesehen sind, mit den individuellen Elektroden 35, die auf der Oberfläche der piezoelektrischen Platte 41 angeordnet sind, verbunden werden. Selbst wenn wie hier individuelle Elektroden auf einer Mehrzahl von piezoelektrischen Platten gebildet werden, braucht die vorliegende Erfindung nur auf die individuellen Elektroden angewendet zu werden, die auf der piezoelektrischen Platte zuletzt angeordnet werden. Somit ist die vorliegend Erfindung anwendbar nicht nur auf individuelle Elektroden, die auf einer obersten Oberfläche einer Mehrzahl von piezoelektrischen Platten gebildet sind, sondern auch auf die individuellen Elektroden, die zwischen der Mehrzahl von piezoelektrischen Platten eingeschlossen sind.
Eine zusätzliche gemeinsame Elektrode kann zwischen den piezoelektrischen Platten 43 und 44 angeordnet werden.
Es ist nicht immer notwendig, dass eine Mehrzahl von Blindelektroden benachbart zueinander angeordnet sind, so dass sie die individuelle Elektrodengruppe 35G umgeben, wie bei der zuvor erwähnten Ausführungsform. Die Blindelektroden können so angeordnet werden, dass sie einen Teil der individuellen Elektrodengruppe 35G umgeben. Zusätzlich ist es nicht immer notwendig, eine Mehrzahl von Blindelektroden vorzusehen, so dass alle individuellen Elektroden, die am äußersten in einer individuellen Elektrodengruppe angeordnet sind, benachbart zu den Blindelektroden sein können. Die Blindelektroden können so angeordnet sein, dass sie nur mindestens einer der individuellen Elektroden benachbart sind, die am äußersten in der Elektrodengruppe angeordnet sind. In solchen Bedingungen sind nicht alle individuellen Elektroden 35 und die Blindelektroden 35d, die die entsprechenden individuellen Elektroden 35 umgeben, die in der individuellen Elektrodengruppe 35G enthalten sind, in im wesentlichen dem gleichen Muster angeordnet. Da jedoch die Blindelektroden mindestens einer der individuellen Elektroden benachbart sind, die am äußersten in der Gruppe angeordnet sind, können die Effekte der vorliegenden Erfindung ausgeführt werden.
Obwohl bei der zuvor erwähnten Ausführungsform die Form, Größe und Material im wesentlichen die gleichen für sowohl die Blindelektrode 35d als auch für die individuelle Elektrode 35 sind, müssen diese Faktoren nicht die gleichen sein. Diese Faktoren können geändert werden, solange die Blindelektrode 35d und die individuelle Elektrode 35 im wesentlichen die gleichen Restspannungseigenschaften aufweisen, wie Intensität und Richtung der Restspannung relativ zu der piezoelektrischen Platte 41. Ebenfalls zum Erfüllen der obigen Anforderung bezüglich der Rest spannung kann irgendein anderer Weg genommen werden, z.B. zum Einstellen der Bedingung des Feuerprozesses. In Hinblick auf die geringere Zahl von Prozessen ist es insbesondere bevorzugt, dass die Blindelektrode 35d und die individuelle Elektrode 35 aus dem gleichen Material hergestellt sind.
Die Druckkammern und die individuellen Elektroden brauchen nicht immer benachbart zueinander in einer Matrix angeordnet zu sein, sondern sie können benachbart in einer Richtung angeordnet sein. 14A zeigt ein Beispiel von möglichen Aufbauten. In 14A sind Druckkammern 110 mit einer planaren Form eines länglichen Rechteckes benachbart zueinander in einem regulären Intervall entlang einer Anordnungsrichtung D angeordnet. Die individuellen Elektroden 135 sind länglich auf einer Oberfläche einer piezoelektrischen Platte einer Betätigungseinheit 121 an Positionen entsprechend zu den entsprechenden Druckkammern 110 gebildet. Eine Blindelektrode 135d ist auf einer Seite einer jeden der individuellen Elektroden 135 positioniert, die an beiden Enden in der Anordnungsrichtung D angeordnet ist. Die Blindelektroden 135d sind an Positionen ohne Entsprechung zu den Druckkammern 110 gebildet.
14B zeigt eine andere mögliche Modifikation der Anordnung der Druckkammern und der individuellen Elektroden. In 14B sind zwei Gruppen, die jeweils aus einer Mehrzahl von Druckkammern 210 bestehen, in einem Abstand voneinander in einer Richtung senkrecht zu einer Anordnungsrichtung D angeordnet, die ähnlich zu der Anordnungsrichtung D in 14A ist. Die Mehrzahl von Druckkammern 210 sind benachbart zueinander in der Anordnungsrichtung D angeordnet. Die Druckkammern 210, die in einer Druckkammergruppe enthalten sind, und die Druckkammern 210, die in der anderen Druckkammergruppe enthalten sind, sind etwas außerhalb der Linie miteinander in der Anordnungsrichtung D, wodurch ein Zickzack-Muster gebildet wird. Individuelle Elektroden 235 sind auf einer Oberfläche einer piezoelektrischen Platte einer Betätigungseinheit 221 in einer eins-zu-eins-Entsprechung mit den Druckkammern 210 angeordnet, so dass die individuellen Elektroden 235 in zwei Linien zum Bilden eines Zickzack-Musters angeordnet sind. Jede individuelle Elektrodengruppe ist mit einer Blindelektrode 235d versehen. Die Blindelektroden 235d sind an Positionen beabstandet von den individuellen Elektroden 235 angeordnet, die am Äußersten in der entsprechenden Gruppe derart angeordnet sind, dass sie in der Zickzack-Anordnung teilnehmen.
In beiden in 14A und 14B dargestellten Modifikationen sind metallische Filme, die die individuellen Elektroden und die Blindelektroden enthalten, in einem im wesentlichen gleichförmigen wiederholten Muster angeordnet. Die Modifikation von 14A weist ein Anordnungsmuster auf, bei dem die metallischen Filme in einer einzelnen Linie in einem regulären Intervall angeordnet sind. Die Modifikation von 14B weist ein Anordnungsmuster auf, bei dem die metallischen Filme in zwei Linien in einem Zickzack-Muster angeordnet sind. Als Konsequenz können aktive Abschnitte entsprechend zu all den individuellen Elektroden 135 oder 235 gleichförmige Verformbarkeit demonstrieren, und dadurch kann Variation in Tintenausstoßungseigenschaften unterdrückt werden.
Die Durchgangseinheit 4 kann auch mit einer Blinddruckkammer versehen sein, die nicht zur Tintenausstoßung beiträgt. Die Blinddruckkammer unterscheidet sich von der Druckkammer der vorliegenden Erfindung darin, dass eine individuelle Elektrode nicht in Entsprechung zu der Blinddruckkammer gebildet ist. Alternativ kann eine Blindelektrode in Entsprechung zu der Blinddruckkammer gebildet sein.
Eine planare Form der Druckkammer ist nicht auf eine vierseitige wie ein Rhomboid begrenzt, sondern sie kann verschieden geändert werden, z.B. in Kreise, Ellipsen und ähnliches.
Bei dem Herstellungsverfahren der zuvor erwähnten Ausführungsform wird, wie in 13 dargestellt ist, das piezoelektrische elementmaterial 21M größer als die Betätigungseinheit 21 benutzt, auf der die leitenden Pasten 35P angeordnet werden, was von dem Feuerprozess zum Sintern der leitenden Pasten 35P und dann Schneiden des piezoelektrischen Elementmateriales 21M entlang der Grenzlinie des Betätigungseinheitsbereiches 21X gefolgt wird, wodurch die Betätigungseinheit 21 hergestellt wird. Dieses ist jedoch nicht begrenzend. Die Betätigungseinheit kann zum Beispiel durch Aufbauen zuvor eines piezoelektrischen Elementmateriales in die gleiche Größe wie die des Betätigungseinheitsbereiches 21X und dann Anordnen der leitenden Pasten 35P auf dem piezoelektrischen Elementmaterial und dann Ausführen eines Feuerns zum Sintern der leitenden Pasten 35P hergestellt werden. Von dem Gesichtspunkt der Leichtigkeit jedoch des Bildens der Elektroden ist es bevorzugt wie bei der oben erwähnten Ausführungsform, das relativ groß bemessene piezoelektrische elementmaterial 21M zu benutzen und das piezoelektrische Elementmaterial 21M zu schneiden, nachdem die leitenden Pasten 35P darauf angeordnet sind und der Feuerprozess zum Sintern der leitenden Pasten 35P ausgeführt ist. Zusätzlich in dem Fall, dass Schneiden des piezoelektrischen Elementmateriales 21M gefolgt wird durch Anordnen der leitenden Pasten 35P und Feuern zum Sintern derselben, kann sich die geschnittene Oberfläche des piezoelektrischen Elementmateriales 21M verformen. Wenn die Betätigungseinheit 21 mit dem piezoelektrischen Element, das die verformte geschnittene Oberfläche enthält, mit der Durchgangseinheit 4 verbunden wird, kann das Problem derart auftreten, dass ein Anklebensversagen verursacht wird durch einen Riss oder Absplittern entlang der Außenlinie des piezoelektrischen Elementes, d.h. entlang der geschnittenen Oberfläche. In Hinblick auf das Unterdrücken solch eines Problemes ist es bevorzugt wie bei der zuvor erwähnten Ausführungsform, das piezoelektrische Elementmaterial 21M zu schneiden, nachdem die leitenden Pasten 35P darauf angeordnet sind und der Feuerprozess zum Sintern der leitenden Pasten 35P ausgeführt ist.
Der Tintenstrahlkopf gemäß der vorliegenden Erfindung kann nicht nur in einem Tintenstrahldrucker vom Linientyp benutzt werden, der Drucken durch Fördern eines Papieres relativ zu einem festen Kopfhauptkörper ausführt wie bei der zuvor erwähnten Ausführungsform, sondern auch in einem Tintenstrahldrucker vom seriellen Typ, der Drucken ausführt durch zum Beispiel Fördern eines Papieres und zur gleichen Zeit Hin- und Herbewegen eines Kopfhauptkörpers senkrecht zu einer Papierförderrichtung.
Weiter ist eine Anwendung des Tintenstrahlkopfes gemäß der vorliegenden Erfindung nicht auf Tintenstrahldrucker begrenzt, sondern sie ist auch auf zum Beispiel Tintenstrahlfaxgeräte oder- kopiermaschinen anwendbar.

Claims

Tintenstrahlkopf (1) mit: einer Durchgangseinheit (4), in der eine Mehrzahl von Druckkammern (10), die jeweils mit einer entsprechenden Düse (8) verbunden sind, benachbart zueinander entlang einer Ebene angeordnet ist; und einer Betätigungseinheit (21), die an der Durchgangseinheit (4) befestigt ist, zum Verändern des Volumens der Druckkammern (10), worin die Betätigungseinheit (21) enthält: ein piezoelektrisches Element (41-44), das eine Mehrzahl von Druckkammern (10) überspannt, eine Mehrzahl von individuellen Elektroden (35), die auf einer Oberfläche des piezoelektrischen Elementes (41-44) an Positionen entsprechend zu den entsprechenden Druckkammern (10) gesintert worden sind, und ein oder mehrere gesinterte Teile (35d), die auf der Oberfläche des piezoelektrischen Elementes (41-44) mit der Mehrzahl von individuellen Elektroden (35) beabstandet von einer äußersten der individuellen Elektroden (35) in Bezug auf eine Anordnungsrichtung (D1, D2) der Mehrzahl von individuellen Elektroden (35) in einer Auswärtsrichtung von der Mehrzahl von individuellen Elektroden (35) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die gesinterten Teile (35d) und die individuellen Elektroden (35) im Wesentlichen die gleiche Form und die gleiche Größe aufweisen.
Tintenstrahlkopf nach Anspruch 1, bei dem die gesinterten Teile (35d) und die individuellen Elektroden (35) im Wesentlichen die gleichen Restspannungseigenschaften relativ zu dem piezoelektrischen Element (41-44) aufweisen.
Tintenstrahlkopf nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die gesinterten Teile (35d) und die individuellen Elektroden (35) aus dem gleichen Material hergestellt sind.
Tintenstrahlkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem jede der individuellen Elektroden (35) ungleich der äußersten in Bezug auf die Anordnungsrichtung (D1, D2) der Mehrzahl von individuellen Elektroden (35) von entsprechenden der individuellen Elektroden (35) umgeben ist, die in einem vorbestimmten Muster angeordnet sind; und bei dem die äußerste der individuellen Elektroden (35) in Bezug auf die Anordnungsrichtung (D1, D2) der Mehrzahl von individuellen Elektroden (35) von einer entsprechenden der individuellen Elektroden (35) und einem entsprechenden der gesinterten Teile (35d) umgeben ist, die im Wesentlichen dem gleichen Muster wie das vorbestimmte Muster angeordnet sind.
Tintenstrahlkopf nach Anspruch 1, bei dem: die Mehrzahl von Druckkammern (10) benachbart zueinander in einer Matrix auf der Ebene der Durchgangseinheit (4) angeordnet ist; die Mehrzahl von individuellen Elektroden (35) benachbart zueinander in einer Matrix auf der Oberfläche des piezoelektrischen Elementes (41-44) an Positionen entsprechend zu den entsprechenden Druckkammern (10) angeordnet ist; und eine Mehrzahl von gesinterten Teilen (35d) benachbart zueinander so angeordnet ist, dass sie die Mehrzahl von indivi duellen Elektroden (35) umgeben, die benachbart zueinander in einer Matrix angeordnet sind.
Tintenstrahlkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die Betätigungseinheit (4) weiter eine gemeinsame Elektrode (34) enthält, die auf einer Oberfläche des piezoelektrischen Elementes (41-44) gegenüber der Oberfläche, die mit den individuellen Elektroden (35) versehen ist, gebildet ist zum Überspannen der Mehrzahl von Druckkammern (10).
Tintenstrahlkopf nach Anspruch 1, bei dem: die Mehrzahl von Druckkammern (10) benachbart zueinander in einer Matrix entlang einer Ebene angeordnet ist; eine Mehrzahl von piezoelektrischen Elementen (41-44), die in Schichten gesetzt sind und die Mehrzahl von Druckkammern (10) bedecken, benachbart zueinander in einer Matrix angeordnet ist; die Mehrzahl von gesinterten Teilen (35d), die auf der Oberfläche des einen der Mehrzahl von piezoelektrischen Elementen (41-44) benachbart zueinander so angeordnet sind, dass sie die Mehrzahl von individuellen Elektroden (35), die benachbart zueinander in einer Matrix angeordnet sind, umgeben, wobei die gesinterten Teile (35d) und die individuellen Elektroden (35) im Wesentlichen die gleichen Restspannungseigenschaften relativ zu den piezoelektrischen Elementen (41-44) aufweisen, und eine gemeinsame Elektrode (34) auf einer Oberfläche des einen der piezoelektrischen Elemente (41-44) gegenüber der Oberfläche gebildet ist, die mit den individuellen Elektroden (35) versehen ist, zum Überspannen der Mehrzahl von Druckkammern (10).
Verfahren zum Herstellen eines Tintenstrahlkopfes (1) mit den Schritten: Bilden einer Durchgangseinheit (21), in der eine Mehrzahl von Druckkammern (10), die jeweils mit einer entsprechenden Düse (8) verbunden sind, benachbart zueinander entlang einer Ebene angeordnet werden; und Bilden einer Betätigungseinheit (4), die das Volumen der Druckkammern (10) verändert, wobei der Schritt des Bildens der Betätigungseinheit enthält: Anordnen von leitenden Pasten (35P) an entsprechenden Positionen auf einer Oberfläche eines piezoelektrischen Elementes (41-44), wobei die Positionen eine Mehrzahl von Positionen zum Bilden von individuellen Elektroden (35), die entsprechend zu den entsprechenden Druckkammern (10) angeordnet sind, und eine oder mehrere Positionen, die von einer äußersten der Positionen beabstandet sind zum Bilden der individuellen Elektroden (35) in Bezug auf eine Anordnungsrichtung (D1, D2) der Mehrzahl von Positionen zum Bilden der individuellen Elektroden (35) in einer Auswärtsrichtung von der Mehrzahl von Positionen, enthalten, und Sintern der leitenden Pasten (35P), wobei das Verfahren weiter den Schritt des Befestigens der Betätigungseinheit (4) an der Durchgangseinheit (21) derart aufweist, dass das piezoelektrische Element (41-44) die Mehrzahl von Druckkammern (10) überspannt, und derart, dass die individuellen Elektroden (35) in Entsprechung zu den entsprechenden Druckkammern (10) positioniert sind, wobei die individuellen Elektroden (35) durch den Sinterprozess gebildet werden, dadurch gekennzeichnet, dass die leitenden Pasten (35P) alle im Wesentlichen die gleiche Form und die gleiche Größe aufweisen, wenn sie an den entsprechenden Positionen angeordnet sind.
Verfahren zum Herstellen eines Tintenstrahlkopfes nach Anspruch 8, bei dem die leitenden Pasten (35P), die aus dem gleichen Material hergestellt werden, an den entsprechenden Positionen angeordnet werden.
Verfahren zum Herstellen eines Tintenstrahlkopfes nach Anspruch 8 oder 9, bei dem irgendeine der Positionen zum Bilden der individuellen Elektroden (35) von entsprechenden der leitenden Pasten (35P) umgeben ist, die an im Wesentlichen dem gleichen Muster angeordnet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, bei dem: in dem Schritt des Bildens der Durchgangseinheit die Mehrzahl von Druckkammern (10) benachbart zueinander in einer Matrix auf der Ebene der Durchgangseinheit (21) angeordnet wird; und in dem Prozess des Anordnens der leitenden Pasten (35P) in dem Schritt des Bildens der Betätigungseinheit die leitenden Pasten (35P) an der Mehrzahl von Positionen zum Bilden von individuellen Elektroden angeordnet werden, die benachbart zueinander in einer Matrix an Positionen entsprechend zu den entsprechenden Druckkammern (10) angeordnet werden und auch die leitenden Pasten (35P) an einer Mehrzahl von Positionen benachbart zueinander angeordnet werden, so dass sie die Mehrzahl von Positionen zum Bilden der individuellen Elektroden (35) umgeben.
Verfahren nach Anspruch 8, bei dem der Schritt des Bildens der Betätigungseinheit enthält: Anordnen der leitenden Pasten (35P) in einem Bereich, der auf einer Oberfläche eines piezoelektrischen Elementmateriales (21M) mit einem Betätigungseinheitsbereich (21X), der darauf gebildet ist, größer als der Betätigungseinheitsbereich (21X) ist zum Einschließen des Betätigungseinheitsbereiches (21X), wobei der Betätigungseinheitsbereich (21X) einen Bereich entsprechend zu der Mehrzahl von Druckkammern (10) enthält und eine Grenzlinie gleich einem Umriss der Betätigungseinheit (4) aufweist, wobei die leitenden Pasten (35P) in im Wesentlichen dem gleichen Wiederholungsmuster wie ein Anordnungsmuster der Druckkammern (10) auf der Ebene der Durchgangseinheit (21) angeordnet werden, Schneiden des piezoelektrischen Elementmateriales (41-44) entlang der Grenzlinie des Betätigungseinheitsbereiches (21X).