DE602005005757T2

DE602005005757T2 - Tintenstrahlkopf

Info

Publication number: DE602005005757T2
Application number: DE602005005757T
Authority: DE
Inventors: Atsuo Sakaida; Hisamitsu Sakai; Hiroshi Aida; Shin Ishikura
Original assignee: Brother Industries Ltd; Kyocera Corp
Current assignee: Brother Industries Ltd; Kyocera Corp
Priority date: 2004-09-30
Filing date: 2005-09-30
Publication date: 2009-04-09
Anticipated expiration: 2025-10-01
Also published as: CN1754701B; DE602005005757D1; US20060066691A1; EP1642719B1; CN1754701A; US7455394B2; EP1642719A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Technisches Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Tintenstrahlkopf, der Tinte ausstoßende Düsen aufweist.
2. Beschreibung verwandter Techniken
Ein Tintenstrahlkopf verteilt die aus einem Tintenbehälter zugeführte Tinte auf eine Vielzahl von Druckkammern. Die auf die Druckkammern verteilte Tinte wird durch Aktuatoren mit Druck beaufschlagt und aus Düsen ausgestoßen, die mit diesen Drucckammern in Verbindung stehen. Als Aktuatoren können piezoelektrische Elemente einschließlich piezoelektrischer Keramik verwendet werden. Die Veröffentlichung der japanischen Patentanmeldung Nr. JP 2003-341056 (3, Abs. 66; nachfolgend als "Patentdokument 1" bezeichnet) offenbart eine Technik, bei der in einem Tintenstrahlkopf, der piezoelektrische Elemente als Aktuatoren verwendet, die Seitenfläche eines piezoelektrischen Elements durch einen Klebstoff bedeckt ist, der dazu verwendet wird, das piezoelektrische Element und ein Kanäle bildendes Substrat, in dem Druckkammern ausgebildet sind, miteinander zu verkleben. Durch die in dem Patentdokument 1 offenbarte Technik kann einer Beschädigung der piezoelektrischen Elemente aufgrund der externen Umgebung leicht und verlässlich vorgebeugt werden.
Auch die Veröffentlichung der japanischen Patentanmeldung Nr. JP 2004-160967 (11; nachfolgend als "Patentdokument 2" bezeichnet) offenbart einen Tintenstrahlkopf, in welchem eine Vielzahl von Aktuatoreinheiten, die jeweils entsprechend mit einer großen Anzahl von Aktuatoren versehen sind, an einer Kanaleinheit angeklebt sind, und die eine große Anzahl von Düsen und eine große Anzahl von Druckkammern aufweisen. Solche Aktuatoreinheiten umfassen eine piezoelektrische Platte, die eine große Anzahl von Druckkammern, eine große Anzahl von individuellen Elektroden, die so angeordnet sind, dass sie hinsichtlich ihrer Position den Druckkammern jeweils entsprechen, sowie gemeinsame Elektroden überspannt, welche die piezoelektrische Platte zusammen mit der großen Anzahl von individuellen Elektroden zwischen sich einschließen. Die individuellen Elektroden können mit hoher Dichte angeordnet werden, indem eine Aktuatoreinheit gemäß Patentdokument 2 verwendet wird.
Das Dokument US 2004/104978 A1 offenbart einen Druckkopf eines Tintenstrahldruckers mit einem Aktuator, der auf einem diesen tragenden Substrat vorgesehen ist. Eine piezoelektrische Keramik wird für den Aktuator hergestellt, welche in einem Beispiel eine Dicke von 50 μm und eine Oberflächenrauhigkeit von 0,50 μm – gemessen innerhalb einer Fläche von 100 μm × 100 μm – besitzt. Geringsten Verformungen des Aktuators bei dessen Befestigung an dem tragenden Substrat wird dadurch vorgebeugt und Restspannungen werden in diesem Fall wirksam verringert.
ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG
Das Patentdokument offenbart keine Technik, bei der die Bedeckung eines großen Bereichs der Endfläche des piezoelektrischen Elements mit einem Klebstoff ermöglicht wird. Die Haftung des Klebstoffs an der oberen Oberfläche (die Oberfläche, die derjenigen Oberfläche gegenüberliegt, die an dem Kanäle formenden Substrat anhaftet) der piezoelektrischen Elemente kann dadurch weiter erschwert werden. Demzufolge können, sobald die in Patentdokument 1 beschriebene Technik auf einen Tintenstrahlkopf mit Aktuatoreinheiten wie in Patentdokument 2 beschrieben angewendet wird, freiliegende Gebiete hergestellt werden, in welchen ein weiter Bereich der Endflächen der Aktuatoreinheiten nicht durch den Klebstoff bedeckt ist. Daraus kann eine Beeinträchtigung wenigstens eines aus: elektrischen Isolationseigenschaften, Beständigkeit gegenüber Feuchtigkeit oder mechanische Festigkeit resultieren. Ferner ist es möglich, dass der Klebstoff an der oberen Fläche der Aktuatoreinheiten anhaftet, was zu einer Behinderung des Antriebs der Aktuatoreinheiten führen kann.
Dementsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Tintenstrahlkopf bereitzustellen, bei dem die Bedeckung eines weiten Bereichs der Endfläche der Aktuatoreinheiten mit Hilfe eines Harzfilms wie etwa eines Klebstofffilms ermöglicht und die Bildung eines Klebstofffilms auf der oberen Oberfläche der Aktuatoreinheiten erschwert werden kann.
Ein Tintenstrahlkopf gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung besitzt eine Kanaleinheit mit einer Vielzahl von Düsen und einer Vielzahl von Druckkammern, die jeweils entsprechend mit den Düsen in Verbindung stehen, und mit einer Aktuatoreinheit, die an der Kanaleinheit anhaftet und eine piezoelektrische Platte, eine Vielzahl von individuellen Elektroden, die hinsichtlich ihrer Position jeweils den Druckkammern entsprechen, sowie eine gemeinsame Elektrode besitzt, die zusammen mit der Vielzahl der individuellen Elektroden die piezoelektrische Platte zwischen sich einschließt. Die Aktuatoreinheit besitzt eine Dicke von 20 μm–100 μm. Auch beträgt die Oberflä chenrauhigkeit der Endfläche der Aktuatoreinheit einschließlich des Übergangs zur Kanaleinheit 0.15 μm–0.5 μm. Außerdem ist zumindest ein Teil der Endfläche durch einen Harzfilm abgedichtet.
Es wird leicht, einen großen Bereich der Endfläche der Aktuatoreinheit mit einem Harzfilm zu bedecken. Wenigstens eines aus: elektrische Isolationseigenschaften, Beständigkeit gegenüber Feuchtigkeit oder mechanische Festigkeit der Aktuatoreinheiten kann dadurch verbessert werden. Außerdem wird die Bildung eines Harzfilms auf einer Oberfläche der Aktuatoreinheit (der Oberfläche, die der Fläche gegenüberliegt, die an der Kanaleinheit anhaftet) weiter erschwert. Die Behinderung des Antriebs der Aktuatoreinheit durch den Harzfilm kann dadurch unterdrückt werden.
Vorzugsweise beträgt bei dem Tintenstrahlkopf gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung die Oberflächenrauhigkeit der Oberfläche der Aktuatoreinheit, die der Fläche gegenüberliegt, die an der Kanaleinheit anhaftet, 0,08 μm–0,12 μm. Wenn dies der Fall ist, wird die Bildung eines Harzfilms auf der Oberfläche der Aktuatoreinheit noch weiter erschwert, so dass eine Behinderung des Betriebs der Aktuatoreinheit durch den Harzfilm weiter unterdrückt wird.
Bei dem Tintenstrahlkopf gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann auf einer Fläche der Aktuatoreinheit, die derjenigen Fläche gegenüberliegt, die an der Kanaleinheit anhaftet, eine wasserabweisende Behandlung in einem Gebiet angewendet werden, welches sich kontinuierlich von dem Übergang mit der Endfläche erstreckt. Wenn dies durchgeführt wird, wird die Bildung eines Harzfilms auf der Oberfläche, die derjenigen O berfläche der Aktuatoreinheit entgegen gesetzt, die an der Kanaleinheit anhaftet, weiter erschwert.
Bei dem Tintenstrahlkopf gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist bevorzugt das Gebiet, in welchem die wasserabweisende Behandlung durchgeführt wird, über den gesamten Randbereich der Oberfläche der Aktuatoreinheit ausgebildet. Auf diese Weise wird die Bildung eines Harzfilms auf der Oberfläche der Aktuatoreinheit weiter erschwert und die Behinderung des Betriebs der Aktuatoreinheit wird weiter unterdrückt.
Bei dem Tintenstrahlkopf gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann sich die gemeinsame Elektrode bis zum Rand der piezoelektrischen Platte erstrecken, um an der Endfläche freizuliegen. In diesem Fall dichtet der Harzfilm bevorzugt die Endfläche zumindest bis zu einer Höhe ab, so dass die gemeinsamen Elektroden, die an der Endfläche freiliegen, bedeckt sind. Auf diese Weise verstärkt die gemeinsame Elektrode die piezoelektrische Platte, so dass die Festigkeit der Aktuatoreinheit verbessert wird. Ferner kann der Korrosion der gemeinsamen Elektroden aufgrund des Eindringens von Wasserdampf in die Aktuatoreinheit von der Grenzfläche zwischen den gemeinsamen Elektroden und der piezoelektrischen Platte an der Endfläche der Aktuatoreinheiten aus vorgebeugt werden.
Dazu wird bevorzugt das gesamte Gebiet der Endfläche durch den Harzfilm abgedichtet. Auf diese Weise wird wenigstens eines aus: elektrische Isolationseigenschaften, Beständigkeit gegenüber Feuchtigkeit oder mechanische Festigkeit der Aktuatoreinheit weiter verbessert.
Ein Verfahren zum Herstellen eines Tintenstrahlkopfs gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist auf: ei nen Schritt des Herstellens einer Kanaleinheit mit einer oberen Oberfläche, einer Vielzahl von Düsen und einer Vielzahl von Druckkammern, die jeweils entsprechend mit den Düsen in Verbindung stehen; einen Schritt des Herstellens einer Aktuatoreinheit mit einer Dicke von 20 μm–100 μm, einer Oberflächenrauhigkeit derjenigen Endfläche, die im Wesentlichen orthogonal zu der oberen Oberfläche der Kanaleinheit ist, von 0,15 μm–0,5 μm, wobei die Aktuatoreinheit ferner eine piezoelektrische Platte, eine Vielzahl von individuellen Elektroden, die hinsichtlich ihrer Position jeweils den Druckkammern entsprechen, und eine gemeinsame Elektrode besitzt, die zusammen mit der Vielzahl von Elektroden die piezoelektrische Platte zwischen sich einschließt; einen Schritt des Anwendens eines Klebstoffs auf wenigstens die Kanaleinheit oder die Aktuatoreinheit; und einen Schritt des Bildens eines Harzfilms, der zwischen der Kanaleinheit und der Aktuatoreinheit nach außen herausgepressten Klebstoff umfasst, wobei die Kanaleinheit und die Aktuatoreinheit mit Hilfe eines Klebstoffs aneinander geklebt werden, und wobei der Harzfilm wenigstens einen Teil der Endfläche abdichtet. Auf diese Weise kann ein Tintenstrahlkopf wie eingangs beschrieben leicht hergestellt werden, weil das Zusammenkleben der Kanaleinheit und der Aktuatoreinheit und das Abdichten unter Verwendung des Harzfilms an der Endfläche der Aktuatoreinheit durch einen einzelnen Schritt erreicht werden kann.
Bei dem Verfahren zum Herstellen eines Tintenstrahlkopfs beträgt die Viskosität des Klebstoffs bevorzugt von 0,5 Pa·s (Pascal Sekunden) bis 8.0 Pa·s. Auf diese Weise kann eine hervorragende Abdichtung der Endfläche der Aktuatoreinheit erreicht werden und wenigstens eines, oder das andere aus: den elektrischen Isolationseigenschaften, Beständigkeit gegenüber Feuchtigkeit und mechanische Festigkeit der Aktuatoreinheit kann weiter verbessert werden. Auch wird die Bildung eines weiteren Harzfilms auf der Oberfläche der Aktuatoreinheit erschwert und die Behinderung des Betriebs der Aktuatoreinheit durch den Harzfilm dabei noch mehr unterdrückt. Ferner wird die Leistungsfähigkeit des Tintenausstoßes verbessert, weil die Dicke des Harzfilms zwischen der Kanaleinheit und der Aktuatoreinheit extrem gering ausgelegt werden kann.
Bei dem Verfahren zum Herstellen eines Tintenstrahlkopfs kann der Schritt des Herstellens der Aktuatoreinheit einen Schritt des Herstellens eines plattenförmigen Körpers mit einer Vielzahl von Aktuatoreinheiten, die integriert sind, um eine einzelne Ebene auszubilden, einen Schritt des Ausführens einer wasserabweisenden Behandlung in einem streifenförmigen Gebiet, das sich kontinuierlich über wenigstens den gesamten Randbereich jeder Aktuatoreinheit auf der Oberfläche des plattenförmigen Körpers erstreckt, und einen Schritt des Trennens des plattenförmigen Körpers in eine Vielzahl von Aktuatoreinheiten durch das Zerschneiden des plattenförmigen Körpers entlang des streifenförmigen Gebietes aufweisen. Auf diese Weise wird es möglich, einer nicht beabsichtigten Anwendung der wasserabweisenden Behandlung auf die Endflächen der Aktuatoreinheiten vorzubeugen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt eine Konstruktionszeichnung eines Tintenstrahldruckers einschließlich eines Tintenstrahlkopfs gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
2 zeigt eine Draufsicht auf eine in 1 gezeigte Kopfeinheit;
3 zeigt eine vergrößerte Ansicht eines Gebiets, das durch eine einzelne gestrichelte Kettenlinie in 2 definiert ist;
4 zeigt eine Querschnittsansicht entlang einer Linie IV-IV gemäß 3;
5 zeigt eine vergrößerte Draufsicht auf ein Detail der Aktuatoreinheit gemäß 2;
3?? ist eine Querschnittsansicht eines Details entlang der Linie VI-VI gemäß 3;
7 ist eine perspektivische Ansicht eines Details der Kopfeinheit;
8 ist eine Ansicht, die einen Schritt des Herstellens eines Tintenstrahlkopfs wie in 2 dargestellt zeigt;
9 ist eine Draufsicht auf einen plattenförmigen Körper, der bei einem Schritt des Herstellens einer Aktuatoreinheit gemäß 2 ausgebildet wird;
10 zeigt eine Querschnittsansicht, die einen Herstellungsschritt eines Tintenstrahlkopfs gemäß 2 darstellt;
11 ist eine Querschnittsansicht, die einen weiteren Herstellungsschritt eines Tintenstrahlkopfs gemäß 2 darstellt; und
12 ist eine Querschnittsansicht eines Details eines Tintenstrahlkopfs, der ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung aufbaut.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden im Nachfolgenden mit Bezug auf die Zeichnungen erläutert.
[Erstes Ausführungsbeispiel]
Zunächst wird ein Tintenstrahlkopf gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erläutert. 1 zeigt einen Drucker 1 mit einem Tintenstrahlkopf 2 gemäß diesem Ausführungsbeispiel. Der in 1 gezeigte Drucker ist ein Farbtintenstrahldrucker vom Linienkopftyp mit vier festen Tintenstrahlköpfen 2 mit in Draufsicht rechteckiger Form, die in einer Richtung senkrecht zur Ebene der 1 verlängert ist. Der Drucker 1 ist in jeweils entsprechender Weise mit einer Papiervorschubvorrichtung 114 im unteren Bereich der Figur versehen, ferner mit einem Papierempfangsabschnitt 116 im oberen Bereich der Figur und mit einer Papiervorschubeinheit 120 im mittleren Bereich der Figur. Außerdem umfasst der Drucker 1 einen Steuerabschnitt 100, der den Betrieb dieser Abschnitte steuert.
Die Papiervorschubvorrichtung 114 umfasst einen Papierblattaufnahmeabschnitt 115, der in der Lage ist, eine Vielzahl von gestapelten, rechteckförmigen Druckerpapierblättern P aufzunehmen, sowie eine Papiervorschubwalze 145, die das oberste Blatt des Druckpapiers P in dem Papierblattaufnahmeabschnitt 115 jeweils Blatt für Blatt zu der Vorschubeinheit 120 hin vorschiebt. Die Druckpapierblätter P sind in dem Papierblattaufnahmeabschnitt 115 aufgenommen, um in einer Richtung parallel zu ihren Längsseiten vorgeschoben zu werden. Zwei Paare von Vorschubwalzen 118a, 118b und 119a, 119b sind entlang dem Vorschubweg zwischen dem Papierblattaufnahmeabschnitt 115 und der Vorschubeinheit 120 angeordnet. Druckpapierblätter P, die von der Papiervorschubvorrichtung 114 ausgestoßen werden, werden nach oben in 1 durch die Vorschubwalzen 118a, 118b vorgeschoben, wobei eine ihrer kurzen Seiten eine Führungskante konstituiert, und werden dann nach links hin zur Vorschubeinheit 120 durch die Vorschubwalzen 119a, 119b vorgeschoben.
Die Vorschubeinheit 120 umfasst ein Endlos-Vorschubband 111 und zwei Bandwalzen 106, 107, um welche ein Vorschubband 111 gewunden ist. Die Länge des Vorschubbandes 111 wird so gewählt, dass die vorgeschriebene Spannung des Vorschubbandes 111, das um die zwei Bandwalzen 106, 107 gewunden ist, erzeugt wird. Zwei zueinander parallele Ebenen werden dementsprechend – einschließlich gemeinsamer Tangenten an den Bandwalzen 106–107 auf dem Vorschubband 111 gebildet. Von diesen beiden Ebenen repräsentiert die Ebene, die dem Tintenstrahlkopf 2 gegenüberliegt, eine Vorschubfläche 127 für die Druckpapierblätter P. Ein Druckpapierblatt P, das von der Papiervorschubvorrichtung 114 vorgeschoben wurde, wird entlang der Vorschuboberfläche 127, die auf den Vorschubbändern 111 gebildet ist, vorgeschoben, während es einem Druckvorgang durch den Tintenstrahlkopf 2 auf seiner oberen Fläche (Druckfläche) ausgesetzt ist, bis es den Papierempfangsabschnitt 116 erreicht. Eine Vielzahl von Druckpapierblättern P, auf welchen das Drucken durchgeführt wurde, wird in dem Papierempfangsabschnitt 116 gestapelt.
Die vier Tintenstrahlköpfe 2 besitzen jeweils Kopfeinheiten 13 an ihren unteren Enden. Wie noch zu beschreiben ist, sind in jeder Kopfeinheit 13 vier Aktuatoreinheiten 21 zusammen anhand eines Klebstoffs mit einer Kanaleinheit 4 verklebt (siehe 2 und 4). Die Kanaleinheit ist mit individuellen Tintenkanälen 32 versehen, die Druckkammern 10 enthalten, die mit den Düsen 8 jeweils entsprechend in Verbindung stehen. Die Aktuatoreinheit kann einen Druck auf die Tinte innerhalb einer gewünschten Druckkammer 10 unter einer großen Zahl von Drucckammern 10 ausüben. Auch ist ein FPC (flexible gedruckte Schaltung: nicht gezeigt), das ein Drucksignal dort hinliefert, auf jede der Aktuatoreinheiten 21 geklebt.
Die Kopfeinheiten 13 besitzen rechteckigförmige, Parallelepipede (siehe 2), die sich in einer Richtung senkrecht zur Ebene der 1 verlängern. Die vier Kopfeinheiten 13 sind in zueinander benachbarter Weise entlang der Links-/Rechtsrichtung in der Ebene der 1 angeordnet. Eine große Anzahl von Düsen 8, die jeweils einen winzigen Durchmesser aufweisen, sind an den unteren Oberflächen (siehe 3, Tintenausstoßoberflächen) der vier Kopfeinheiten 13 vorgesehen. Die Farbe der Tinte, die aus den Düsen 8 ausgestoßen wird, ist eine aus: Magent (M), Gelb (Y), Cyan (C) oder Schwarz (K); die aus der großen Anzahl von Düsen 8 derselben Kopfeinheit 13 ausgestoßene Tinte ist die gleiche. Tinte der jeweils unterschiedlichen Farben, ausgewählt aus den vier Farben Magent, Gelb, Cyan und Schwarz wird aus der großen Anzahl von Tintenausstoßanschlüssen ausgestoßen, die zu den vier Kopfeinheiten gehören.
Ein kleiner Zwischenraum ist zwischen der unteren Fläche der Kopfeinheit 13 und der Vorschubfläche 127 des Vorschubbandes 111 gebildet. Das Druckpapier P wird von rechts nach links in 1 entlang einem Vorschubweg geführt, der sich durch diese Lücke erstreckt. Ein den Bilddaten entsprechendes, gewünschtes Farbbild wird auf dem Druckpapier P gebildet, indem Tinte aus den Düsen 8 auf die obere Oberfläche des Druckpapiers P ausgestoßen wird, sobald das Druckpapier P nach und nach unterhalb der vier Kopfeinheiten 13 hindurchfährt.
Die beiden Bandwalzen 106, 107 kontaktieren die innere Randoberfläche 111b des Vorschubbandes 111. Von den beiden Bandwalzen 106, 107 der Vorschubeinheit 120 ist die Bandwalze 106, die im Vorschubweg stromabwärts positioniert ist, mit einem Vorschubmotor 174 verbunden. Der Vorschubmotor 174 wird unter der Steuerung eines Steuerabschnitts 100 drehend angetrieben. Die andere Bandwalze 107 ist eine untergeordnete Walze, die durch die Drehkraft gedreht wird, die ihr von dem Vorschubband 111 mit der Rotation der Bandwalze 106 zugeführt wird.
In der Umgebung der Bandwalze 107 sind Andruckwalzen 138 und 139 angeordnet, um das Vorschubband 111 zwischen sich einzuschließen. Die Andruckwalze 138 wird durch eine nichtdargestellte Feder nach unten vorgespannt, so dass das Druckpapier P, das der Vorschubeinheit 120 zugeführt wird, auf die Vorschuboberfläche 127 gedrückt wird. Auch schließen die Andruckwalzen 138 und 139 das Druckpapier P zusammen mit dem Vorschubband 111 zwischen sich ein. In diesem Ausführungsbeispiel wird das Druckpapier P sicher anhand klebender Haftung an der Vorschuboberfläche 127 gehalten, indem die äußere Randoberfläche des Vorschubbandes 111 einer Behandlung mit Silikonkautschuk ausgesetzt wird, das klebende Hafteigenschaften aufweist.
Eine Trennplatte 140 ist links von der Vorschubeinheit 120 in 1 vorgesehen. Das Ende der Trennplatte 140 rechter Hand tritt zwischen das Druckpapier P und das Vorschubband 111, wo bei das Druckpapier P, das aufgrund klebender Haftung an der Vorschuboberfläche 127 des Vorschubbandes 111 anhaftete, von der Vorschuboberfläche 127 getrennt wird.
Die beiden Paare von Vorschubwalzen 121a, 121b und 122a, 122b sind zwischen der Vorschubeinheit 120 und dem Papierempfangsabschnitt 116 angeordnet. Das Druckpapier P, das von der Vorschubeinheit 120 ausgestoßen wird, wird in 1 nach oben mit einer seiner kurzen Seiten, die eine Führungskante darstellt, durch die Druckwalzen 121a, 121b nach oben vorgeschoben und zum Papierempfangsabschnitt 116 durch die Vorschubwalzen 122a, 122b vorgeschoben.
Ein Papiersensor 133, der sich aus einem optischen Sensor zusammensetzt und ein lichtemittierendes Element und ein Fotodetektorelement umfasst, ist zwischen der Andruckwalze 138 und dem am weitesten stromaufwärts befindlichen Tintenstrahlkopf 2 angeordnet, um die Führungskantenposition des Druckpapiers P auf seinem Vorschubweg zu detektieren.
Als nächstes wird eine Kopfeinheit 13 in näherem Detail beschrieben. 2 ist eine Draufsicht auf eine Kopfeinheit 13 wie in 1 dargestellt. 3 ist eine vergrößerte Draufsicht auf den Block, der durch die einfach gestrichelte Kettenlinie in 2 definiert ist. Wie in den 2 und 3 dargestellt ist, umfasst die Kopfeinheit 13 eine Kanaleinheit 4, die mit einer großen Anzahl von Druckkammern 10, die vier Druckkammergruppen 9 aufbauen, und einer großen Anzahl von Düsen 8 versehen ist, die jeweils mit den Druckkammern 10 in Verbindung stehen. Vier trapezförmige Aktuatoreinheiten 21, die in zwei Reihen in Zickzack-Manier angeordnet sind, haften an der oberen Oberfläche der Kanaleinheit 4 an. In größerem Detail sind die Aktuatoreinheiten 21 so angeordnet, dass ihre parallel gegenüberliegenden Seiten (obere Seite und untere Seite) entlang der Längsrichtung der Kanaleinheit 4 verlaufen. Ferner überlappen die entsprechend geneigten Seiten benachbarter Aktuatoreinheiten 21 einander in der Querrichtung der Kanaleinheit 4.
Die untere Oberfläche der Kanaleinheit 4, die hinsichtlich der Position dem Gebiet entspricht, in welchem die Aktuatoreinheit 21 aufgeklebt ist, stellt ein Tintenausstoßgebiet dar. Wie in 3 dargestellt ist, sind eine große Anzahl von Düsen 8 regelmäßig auf der Oberfläche des Tintenausstoßgebietes angeordnet. Eine große Anzahl von Druckkammern 10 sind in Matrix-Manier auf der oberen Oberfläche der Kanaleinheit 4 angeordnet, und eine einzelne Druckkammergruppe 9 setzt sich zusammen aus einer Vielzahl von Druckkammern 10, die sich in dem Gebiet befinden, das dem Gebiet gegenüberliegt, in dem eine Aktuatoreinheit 21 auf die obere Oberfläche der Kanaleinheit 4 angehaftet ist. Wie noch beschrieben wird, entspricht eine einzelne individuelle Elektrode 35, die auf der Aktuatoreinheit 21 gebildet ist, hinsichtlich ihrer Position einer entsprechenden Druckkammer 10.
Verteilerkanäle 5, die eine gemeinsame Tintenkammer aufbauen, und Nebenverteilerkanäle 5a, die deren Zweigkanäle aufbauen, sind in der Kanaleinheit 4 gebildet. Vier Nebenverteilerkanäle 5a, die sich in der Längsrichtung der Kanaleinheit 4 erstrecken, sind so vorgesehen, dass sie jedes Tintenstrahlausstoßgebiet in Draufsicht überlappen. Die Öffnungen 5b der Verteilerkanäle 5, die auf der oberen Oberfläche der Kanaleinheit 4 vorgesehen sind, sind mit einem nichtdargestellten Tintenauslasskanal verbunden. Die Tinte wird daher den Verteilerkanälen 5 und den Nebenverteilerkanälen 5a durch den Tintenauslasska nal von einem Tintenbehälter, der nicht dargestellt ist, zugeführt.
Die Düsen 8 stehen mit den Nebenverteilerkanälen 5a über die Öffnungen 12 und die Druckkammern 10, die im Wesentlichen rhombusförmig in Draufsicht sind, in Verbindung. Die Düsen 8, die in den vier gegenseitig benachbarten Düsenreihen enthalten sind, die sich in der Längsrichtung der Kanaleinheit 4 erstrecken, stehen mit dem gleichen Nebenverteilerkanal 5a in Verbindung. Es sollte angemerkt werden, dass in 2 und in 3 zum besseren Verständnis der Zeichnung die Aktuatoreinheit 21 in doppeltgestrichelten Kettenlinien dargestellt ist, und dass die Druckkammern 10 (Druckkammergruppe 9) und der Aktuator 12, die eigentlich durch unterbrochene Linien dargestellt sein sollten, weil sie sich unterhalb der Aktuatoreinheit 21 befinden, mit durchgezogenen Linien dargestellt sind.
Die große Anzahl von Düsen 8, die in der Kanaleinheit 4 gebildet sind, befinden sich in solchen Positionen, dass die Projektionspunkte, die durch Projektion dieser Düsen 8 auf eine gedachte Linie erhalten werden, die sich in der Längsrichtung der Kanaleinheit 4 erstreckt, in gleichen Intervallen bei 600 dpi angeordnet sind.
Der Querschnittsaufbau der Kopfeinheit 13 wird nun beschrieben. 4 zeigt eine Querschnittsansicht entlang der Linie IV-IV gemäß 3. Wie in 4 gezeigt ist, setzt sich die Kopfeinheit 13 zusammen, indem Kanaleinheiten 4 und Aktuatoreinheiten 12 zusammengeklebt werden. Die Kanaleinheit 4 besitzt einen geschichteten Aufbau, der durch Laminieren (von oben aufgezählt) einer Hohlraumplatte 22, einer Sockelplatte 23, einer Öffnungsplatte 24, einer Zufuhrplatte 25, Verteiler platten 26, 27, 28, einer Deckplatte 29 und einer Düsenplatte 30 erhalten wird.
Die Hohlraumplatte 22 ist eine Metallplatte, die mit einer großen Anzahl von im Wesentlichen rhombusförmigen Löchern versehen ist, die Druckkammern 10 darstellen. Die Sockelplatte 23 ist eine Metallplatte, die mit Verbindungslöchern versehen ist, die eine Verbindung zwischen Druckkammern 10 und den diesen zugeordneten Öffnungen 12 bewirken, und die mit einer großen Anzahl von Verbindungslöchern versehen ist, die eine Verbindung zwischen den Druckkammern 10 und den diesen zugeordneten Düsen 8 bewirken. Die Öffnungsplatte 24 ist eine Metallplatte, die mit Löchern versehen ist, die die Öffnungen 12 und eine große Anzahl von Verbindungslöchern zum Bewirken einer Verbindung der Druckkammern 10 und der Düsen 8, die den Drucckammern 10 entsprechen, repräsentieren. Die Zufuhrplatte 25 ist eine Metallplatte, die mit Verbindungslöchern zum Bewirken einer Verbindung der Öffnungen 12 und der Nebenverteilerkanäle 5a versehen ist, und die mit einer großen Anzahl von Verbindungslöchern zum Bewirken einer Verbindung der Druckkammern 10 und der diesen entsprechenden Düsen 8 versehen ist. Die Verteilerplatten 26, 27, 28 sind Metallplatten, die mit Löchern versehen sind, die Nebenverteilerkanäle 5a repräsentieren, und die mit einer großen Anzahl von Verbindungslöchern zum Bewirken einer Verbindung der Druckkammern 10 und der diesen zugeordneten Düsen 8 versehen ist. Die Deckplatte 29 ist eine Metallplatte, die mit einer großen Anzahl von Verbindungslöchern zum Bewirken einer Verbindung der Druckkammern 10 und der diesen zugeordneten Düsen 8 versehen ist. Die Düsenplatte 30 ist eine Metallplatte, die mit einer großen Anzahl von Düsen 8 versehen ist. Diese neun Metallplatten sind in gegenseitiger Positionsausrichtung übereinander geschichtet, um so die individuellen Tintenkanäle 32 auszubilden.
Wie in 4 dargestellt ist, besitzt die Aktuatoreinheit 21 einen laminierten Aufbau, der durch Aufschichten von vier piezoelektrischen Platten 41, 42, 43 und 44 erhalten wird. Diese piezoelektrischen Platten 41–44 besitzen jeweils eine Dicke von ungefähr 15 μm, so dass die Dicke der Aktuatoreinheit 21 ungefähr 60 μm beträgt. Jede der piezoelektrischen Platten 41–44 stellt ferner eine flache Platte (kontinuierliche flache Plattenschicht) in Form einer Schicht dar, die kontinuierlich verläuft, so dass jede der piezoelektrischen Platten 41–44 so angeordnet ist, dass sie eine große Anzahl von Druckkammern 10, die in einem einzelnen Tintenausstoßgebiet in der Kopfeinheit 13 ausgebildet sind, überspannt. Die piezoelektrischen Platten 41–44 sind aus einem auf Blei-Zirkonium-Titanat (PZT) basierenden ferroelektrischen Keramikmaterial hergestellt.
Die individuellen Elektroden 35 mit einer Dicke von ungefähr 1 μm sind auf der piezoelektrischen Platte 41 gebildet, die die oberste Schicht repräsentiert. Die individuellen Elektroden 35 und die gemeinsamen Elektroden 34, die noch zu beschreiben sind, sind beide zum Beispiel aus auf Ag-Pd basierendem metallischem Material gebildet. Wie in 5 dargestellt ist, welche eine vergrößerte Draufsicht eines Details einer Aktuatoreinheit 21 zeigt, besitzt eine individuelle Elektrode 35 im Wesentlichen eine Rhombusform und ist so ausgebildet, dass sie hinsichtlich ihrer Position einer Druckkammer 10 entspricht, so dass ihr größter Teil in der Draufsicht innerhalb der Druckkammer 10 aufgenommen ist. Wie in 3 gezeigt ist, ist eine große Anzahl von individuellen Elektroden 35 dementsprechend regelmäßig in zwei Dimensionen über im Wesentlichen das gesamte Gebiet der piezoelektrischen Platte 41, die die oberste Schicht repräsentiert, angeordnet. In diesem Ausführungsbeispiel sind die individuellen Elektroden 35 le diglich auf der Oberfläche der Aktuatoreinheit 21 gebildet, so dass lediglich die piezoelektrische Platte 41, die die oberste Schicht der Aktuatoreinheit 21 repräsentiert, ein aktives Gebiet aufweist. Folglich ist die Verformungswirksamkeit der unimorphen Verformung in der Aktuatoreinheit 21 hervorragend.
Ein spitzer Winkelabschnitt jeder individuellen Elektrode 35 (ein spitzer Winkel, der näher zur Längsseite der Aktuatoreinheit 21 liegt) erstreckt sich bis zu einem Säulenabschnitt 41a der Hohlraumplatte 22 in Draufsicht (der Teil, bei dem keine Druckkammer 10 in der Hohlraumplatte 22 ausgebildet ist). Die Säulenabschnitte 41a sind auf der Aktuatoreinheit 21 aufgeklebt und stützen dabei die Aktuatoreinheit 21. Eine Anschlussfläche 36 mit der Dicke von ungefähr 15 μm ist in der Umgebung des führenden Endes eines verlängerten Abschnitts der Säulenabschnitte 41a gebildet. Die individuelle Elektrode 35 und die Anschlussfläche 36 sind elektrisch miteinander verbunden. Die Anschlussfläche 36 ist aus Gold hergestellt, das beispielsweise Glasurmasse enthält. Die Anschlussfläche 36 ist ein Element, das die individuelle Elektrode 35 elektrisch mit einem Kontakt verbindet, der auf dem FPC gebildet ist.
Eine gemeinsame Elektrode 34 der Dicke von ungefähr 2 μm, die auf der gesamten Platte gebildet ist, ist zwischen der piezoelektrischen Platte 41, die die oberste Schicht repräsentiert, und der piezoelektrischen Platte 42 auf deren Unterseite angeordnet. Es sollte angemerkt werden, dass keine Elektrode zwischen der piezoelektrischen Platte 42 und der piezoelektrischen Platte 43 angeordnet ist.
Die gemeinsame Elektrode 34 ist in einem nicht dargestellten Gebiet geerdet. Auf diese Weise wird die gemeinsame Elektrode 34 in dem Gebiet, das hinsichtlich der Position allen Drucc kammern 10 entspricht, homogen bei Grundpotential gehalten. Eine große Anzahl von individuellen Elektroden 35 ist entsprechend mit einem integrierten Antriebsschaltkreis elektrisch verbunden, der nicht dargestellt ist und ein Teil eines Steuerabschnittes 100 darstellt, und zwar individuell über Kontakte auf dem FPC und durch eine Verdrahtung, um es möglich zu machen, dass die Potentiale dieser individuellen Elektroden 35 individuell gesteuert werden.
Es wird nun der Betrieb der Aktuatoreinheiten 21 beschrieben. Von den vier piezoelektrischen Platten 41–44 in der Aktuatoreinheit 21 wird lediglich die piezoelektrische Platte 41 in einer Richtung hin zu der gemeinsamen Elektrode 34 von der individuellen Elektrode 35 aus gesehen polarisiert. Wenn die individuelle Elektrode 35 durch Anwendung eines Steuersignals von dem integrierten Antriebsschaltkreis auf ein vorbestimmtes positives Potential gesetzt wird, wird ein Gebiet (d. h., das "aktive Gebiet") in der piezoelektrischen Platte 41, das der individuellen Elektrode 35 gegenüberliegt, aufgrund des piezoelektrischen Effekts in einer Richtung senkrecht zur Richtung der Polarisation zur Kontraktion gebracht. Keine spontane Kontraktion tritt dagegen in den anderen piezoelektrischen Platten 42–44 auf, weil an diese kein elektrisches Feld angelegt ist. Dementsprechend tritt überall eine unimorphe Verformung auf, die eine Konvexität auf der Seite der Druckkammer 10 in einem Bereich bewirkt, der hinsichtlich seiner Position dem aktiven Gebiet in den piezoelektrischen Platten 41–44 entspricht. Wenn dies passiert, wird das Volumen der Druckkammer 10 vermindert, was wiederum zu einem Anstieg des Drucks in der Tinte führt, mit dem Resultat, dass die Tinte aus der Düse 8 wie in 4 gezeigt ausgestoßen wird. Wenn danach die individuelle Elektrode 35 wieder zum Grundpotential zurückkehrt, kehren auch die piezoelektrischen Platten 41–44 in ihre ur sprüngliche Form und die Druckkammer 10 zu ihrem ursprünglichen Volumen zurück. Dementsprechend wird Tinte aus dem Nebenverteilerkanal 5a in den individuellen Tintenkanal 32 angesaugt.
Bei einem anderen Steuerverfahren wird ein positives Potential vorab an die individuellen Elektroden 35 angelegt. Jede individuelle Elektrode 35, bei der die Anforderung zum Ausstoßen von Tinte vorliegt, ist zunächst auf Grundpotential gesetzt und wird danach wieder nach einer vorgeschriebenen Zeitdauer auf das positive Potential gesetzt. In diesem Fall wird durch die Rückkehr der piezoelektrischen Platten 41–44 zu der ursprünglichen Bedingung zu dem Zeitpunkt, bei welchem die individuelle Elektrode 35 auf Grundpotential gesetzt wird, das Volumen der Druckkammer 10 im Vergleich zu seiner Anfangsbedingung (Bedingung, bei welcher die Spannung daran vorab angelegt wurde) vergrößert, so dass Tinte aus dem Nebenverteilerkanal 5a in den individuellen Tintenkanal 32 angesaugt wird. Danach, zum Zeitpunkt, bei welchem das positive Potential wieder an die individuelle Elektrode 35 angelegt wird, wird der Bereich, der hinsichtlich seiner Position dem aktiven Gebiet in den piezoelektrischen Platten 41–44 entspricht, verformt, um eine Konvexität auf der Seite der Druckkammer 10 auszubilden, welches das Volumen der Druckkammer 10 mindert und dabei den Druck der Tinte anhebt, so dass infolge dessen die Tinte dazu veranlasst wird, aus der Düse 8 ausgestoßen zu werden.
6 zeigt eine Querschnittsansicht entlang der Linie IV-IV gemäß 3. Die 7 zeigt eine Perspektivansicht eines Details der Kopfeinheit 13. Wie in den 6 und 7 zu sehen ist, sind die vier Endflächen 21a der Aktuatoreinheiten 21, die im Wesentlichen senkrecht zur oberen Oberfläche der Hohlraumplatte 22 und in Draufsicht von trapezoidaler Form sind, durch eine Klebstoffschicht 33 über das gesamte Gebiet vom unteren Ende bis zu dessen oberen Ende abgedichtet. Wie noch zu beschreiben ist, wird Klebstoff dazu verwendet, die Kanaleinheit 4 und die Aktuatoreinheiten 21 aneinander zu haften. Tatsächlich wird die Klebstoffschicht 33 auf der Endfläche 21a durch Herauspressen des Klebstoffs nach außen von einem Raum zwischen diesen beiden Einheiten unter Anwendung eines Drucks gebildet, wenn diese Einheiten aneinander gehaftet werden.
Die Oberflächenrauhigkeit (das bedeutet in der vorliegenden Beschreibung die "arithmetische, durchschnittliche Rauhigkeit Ra") der Endfläche 21a der Aktuatoreinheit 21 beträgt ungefähr 0,33 μm und die Oberflächenrauhigkeit der oberen Oberfläche 21b der Aktuatoreinheit 21 beträgt ungefähr 0,10 μm.
Die Oberflächenrauhigkeit der Endfläche 21a und der oberen Oberfläche 21b kann mit Hilfe eines Lasermikroskops (VK8510, erhältlich von KEYENCE JAPAN) gemessen werden. Insbesondere können die Endoberfläche 21a und die obere Oberfläche 21b mit. Licht einer Wellenlänge von 685 nm aus einer Halbleiterlaser-Lichtquelle bestrahlt werden, und die Daten der Unebenheit dieser Flächen können mit einer Auflösung von 0,01 μm in der Höhenrichtung gesammelt werden. Die Bestrahlung mit Laserlicht wird durch eine Objektivlinse mit einer 50-fachen Vergrößerung durchgeführt. Das Messintervall im Abstand einer geraden Linie beträgt 250 μm. Diese Messung ergibt eine gekrümmte Linie in Bezug auf die Oberflächenrauhigkeit. Eine Durchschnittslinie wird aus der gekrümmten Linie erhalten. Absolutwerte der Abweichung von der Durchschnittslinie hin zu der gekrümmten Linie werden berechnet und alle Absolutwerte werden aufaddiert, um dann daraus ein arithmetisches Mittel zu berechnen. Diese Messung wird dreimal wiederholt, um drei arithmetische Mittel zu ergeben. Diese arithmetischen Mittel werden aufaddiert, und deren Summe wird durch die Anzahl der Messvorgänge (d. h. drei) geteilt, welches die Oberflächenrauhigkeit Ra ergibt. Ferner wird es mit Bezug auf die Endfläche 21a der Aktuatoreinheit 21 ermöglicht, durch Verwendung einer Einspannvorrichtung senkrecht auf einer flachen Platte und an dieser befestigt zu stehen, wonach die Oberflächenrauhigkeit der Endfläche 21a gemessen wird. In Bezug auf die obere Oberfläche 21b wird die Aktuatoreinheit 21 auf der flachen Platte platziert, wonach dann die Oberflächenrauhigkeit der oberen Oberfläche 21b gemessen wird.
Allgemein tendiert ein Kontaktwinkel zwischen einer Flüssigkeit und einer festen Oberfläche dazu, kleiner zu werden, wenn die Flüssigkeit in Kontakt mit der festen Oberfläche tritt und eine Oberflächenrauhigkeit der festen Oberfläche vergleichsweise größer ist. Mit anderen Worten, wenn eine Oberflächenrauhigkeit der festen Oberfläche größer wird, nimmt auch die Benetzbarkeit der von der Flüssigkeit kontaktierten, festen Oberfläche zu.
Bei dem Tintenstrahlkopf 2 gemäß diesem Ausführungsbeispiel beträgt die Dicke der Aktuatoreinheit 21 wie eingangs beschrieben ungefähr 60 μm und die Oberflächenrauhigkeit der Endfläche 21a ungefähr 0,33 μm, während die Oberflächenrauhigkeit der oberen Oberfläche 12b ungefähr 0,10 μm beträgt. Auf diese Weise kann die zum Beispiel durch Oberflächenspannung erzeugte Kraft, mit welcher der Klebstoff danach strebt, die Endfläche 21a hochzuklettern, mit einer angemessenen Größenordnung ausgelegt werden, so dass keine Klebstoffschicht 33 auf der oberen Oberfläche 21b gebildet wird. Allein die Endfläche 21a wird durch die Klebstoffschicht 33 abgedichtet. Als Ergebnis können die durch das Freiliegen der piezoelektrischen Platten 41–44 an der Endfläche 21a der Aktuatoreinheit 21 ver ursachten Nachteile, mit anderen Worten die Beeinträchtigung der elektrischen Isolation, der Beständigkeit gegenüber Feuchtigkeit und der mechanischen Festigkeit der Aktuatoreinheit 21, vermieden und zusätzlich die Behinderung des Antriebs der Aktuatoreinheit 21 aufgrund einer etwaig an der oberen Oberfläche 21b anhaftenden Klebstoffschicht 33 beseitigt werden. Insbesondere ergibt sich eine hervorragende Wirkung beim Vorbeugen der Beeinträchtigung der elektrischen Isolation, der Beständigkeit gegenüber Feuchtigkeit und der mechanischen Festigkeit des Aktuators 21, weil das gesamte Gebiet der Endfläche 21a abgedichtet ist.
Wie im nachfolgenden Ausführungsbeispiel beschrieben wird, können die eingangs beschriebenen Vorteile erhalten werden, indem eine Dicke der Aktuatoreinheit 21 im Bereich von 20 μm–100 μm eingerichtet wird, und indem eine Oberflächenrauhigkeit der Endfläche 21a der Aktuatoreinheit im Bereich von 0,15 μm–0,5 μm gewählt wird. Ferner liegt die Oberflächenrauhigkeit der oberen Oberfläche 21b der Aktuatoreinheit bevorzugt in dem Bereich von 0,08 μm–0,12 μm.
Wie in 6 gezeigt ist, liegt bei dem Tintenstrahlkopf 2 gemäß diesem Ausführungsbeispiel die gemeinsame Elektrode 34 an der Endfläche 21a frei, weil sie sich bis zum Randbereich der piezoelektrischen Platte 42 erstreckt. Auf diese Weise kann eine Aktuatoreinheit 21 von größerer Festigkeit und besserer Verlässlichkeit erhalten werden als in dem Fall, in dem sich die gemeinsame Elektrode 34 nicht bis zum Randbereich der piezoelektrischen Platte 42 erstreckt. Ferner ist die gemeinsame Elektrode 34, die an der Endfläche 21a freiliegt, notwendig durch die Klebstoffschicht 33 bedeckt, weil das gesamte Gebiet der Endfläche 21a durch die Klebstoffschicht 33 abgedichtet ist, wie eingangs beschrieben wurde. Folglich kann dem Auftreten wie etwa Korrosion der gemeinsamen Elektrode 34 aufgrund des Eindringens von Wasserdampf in die Aktuatoreinheit 21 von der Grenzfläche zwischen der gemeinsamen Elektrode 34 und der piezoelektrischen Platte 42 an der Endfläche 21a der Aktuatoreinheit 21 oder einer Trennung der gemeinsamen Elektrode 34 von den piezoelektrischen Platten 41, 42 vorgebeugt werden.
Die Umgebung des Randbereiches der oberen Oberfläche 21b der Aktuatoreinheit 21 (d. h., ein sich kontinuierlich vom Übergang zur Endfläche 21a erstreckendes Gebiet) repräsentiert ein wasserabweisendes Gebiet 37, in welchem über dem gesamten Randbereich eine wasserabweisende Behandlung durchgeführt wurde. eine Deckschicht aus einem Fluor-basierten, Silikon-basierten oder Silan-gekoppelten Wirkstoff wird auf der piezoelektrischen Platte 41 in dem wasserabweisenden Gebiet 37 gebildet. Folglich beträgt der Kontaktwinkel mit Wasser in dem wasserabweisenden Gebiet 37 mindestens 70°. Es ist allgemein bekannt, dass Deckschichten solcher wasserabweisenden Wirkstoffe eine geringe Affinität gegenüber Klebstoffen wie etwa Epoxidharzbasierten, wärmehärtenden Klebstoffen ausüben. Folglich kann es nicht zu einem weiteren Eindringen des Klebstoffs in das wasserabweisende Gebiet 37 kommen, auch wenn der Klebstoff die obere Kante (Übergang zwischen Endfläche 21a und oberer Oberfläche 21b) der Endfläche 21a erreicht. Aufgrund dessen kann der Behinderung des Antriebs der Aktuatoreinheit 21 aufgrund der Anhaftung von Klebstoff auf den individuellen Elektroden 35 wirksam vorgebeugt werden.
Weil zudem das wasserabweisende Gebiet 37 über dem gesamten Randbereich der oberen Oberfläche 21b der Aktuatoreinheit 21 ausgebildet ist, kann dem Vordringen von Klebstoff auf die O bere Oberfläche 21b von irgendeiner Position an der oberen Kante der Endfläche 21a leicht vorgebeugt werden.
Als nächstes wird ein Verfahren zum Herstellen eines Tintenstrahlkopfs gemäß diesem Ausführungsbeispiel mit Bezug auf die 8–11 beschrieben. 8 zeigt eine Ansicht mit einem Schritt beim Herstellen eines Tintenstrahlkopfs 2.
Um den Tintenstrahlkopf 2 herzustellen, werden die Bauteile wie etwa die Kanaleinheit 4 und die Aktuatoreinheit 21 getrennt hergestellt, wonach diese verschiedenen Bauteile anschließend zusammengesetzt werden. Als erstes wird in Schritt 1 (S1) die Kanaleinheit 4 hergestellt. Um die Kanaleinheit 4 herzustellen, wird auf den Platten 22–30 unter Einsatz eines strukturierten Fotoresists als Maske ein Ätzvorgang durchgeführt. Dabei werden die in 4 gezeigten Löcher in den Platten 22–30 ausgebildet. Danach werden die neun Platten 22–30 hinsichtlich ihrer Position aufeinander ausgerichtet und unter Verwendung eines Epoxidharz-basierten, wärmehärtenden Klebstoffs aufeinandergelegt. Diese neun Platten 22–30 werden dann unter Druck bis zu einer Temperatur erhitzt, die zumindest der Aushärtetemperatur des wärmehärtenden Klebstoffs entspricht. Auf diese Weise wird der wärmehärtende Klebstoff ausgehärtet und die neun Platten 22–30 werden gegenseitig befestigt, um eine Kanaleinheit 4 wie in 4 gezeigt zu erhalten.
Um die Aktuatoreinheit 21 herzustellen, werden zunächst in Schritt 2 (S2) vier Rohlinge aus piezoelektrischer Keramik vorbereitet. Die Längs- und Querdimensionen dieser Rohlinge sind ungefähr 4–5 mal größer als diejenigen der piezoelektrischen Platten 41–44. Die Rohlinge werden so ausgebildet, dass dem Grad des Zusammenziehens aufgrund des Brennvorgangs Rech nung getragen wird. Ein Siebdruck leitfähiger Paste in dem Muster der gemeinsamen Elektroden 34 wird an neun Positionen (drei Reihen mal drei Spalten) eines einzelnen Rohlings von den vieren durchgeführt. Der in dem Muster der gemeinsamen Elektroden 34 mit der leitfähigen Paste bedruckte Rohling wird dann unter einen Rohling gelegt, auf welchem kein Druck einer leitfähigen Paste ausgebildet wurde, wobei sie unter Verwendung einer Spannvorrichtung hinsichtlich ihrer Position aufeinander ausgerichtet werden. Außerdem werden unter diesen zwei weitere Rohlinge platziert, die nicht dem Bedrucken mit einer leitfähigen Paste ausgesetzt wurden.
Im Schritt 3 (S3) wird der in Schritt 2 erhaltene laminierte Körper auf gleiche Weise wie im Fall bekannter Keramiken entfettet und außerdem bei vorbestimmter Temperatur gebrannt. Auf diese Weise werden neun gemeinsame Elektroden aus der leitfähigen Paste hergestellt, während die vier Rohlinge die piezoelektrischen Platten bilden. Danach wird entsprechend der Siebdruck mit leitfähiger Paste in dem Muster individueller Elektroden 35 in dem Gebiet durchgeführt, das hinsichtlich der Position mit den neun gemeinsamen Elektroden 34 in Draufsicht auf die piezoelektrische Platte, die die oberste Schicht repräsentiert, überlappt. Eine große Anzahl von individuellen Elektroden 35 werden dann auf der piezoelektrischen Platte, welche die oberste Schicht repräsentiert, durch Brennen der leitfähigen Paste anhand einer Wärmebehandlung des laminierten Körpers ausgebildet. Danach wird Glasurmasse enthaltendes Gold auf die individuellen Elektroden 35 gedruckt, um eine große Anzahl von Anschlussflächen 36 auszubilden. Auf diese Weise wird, wie in 9 dargestellt ist, der plattenförmige Körper 47 mit neun Aktuatoreinheiten 21 erhalten, die solchermaßen integriert sind, dass sie eine einzelne Ebene ausbilden.
Als nächstes wird in Schritt 4 (S4) durch Ausführen einer wasserabweisenden Behandlung in einem streifenförmigen Gebiet, das den Randbereich der oberen Oberfläche 21b der neun Aktuatoreinheiten 21, die in dem plattenförmigen Körper 47 enthalten sind, und das sich über den gesamten Randbereich des Körpers erstreckt, ein wasserabweisendes Gebiet 37 gebildet. Danach wird in Schritt 5 (S5) der plattenförmige Körper 47 mit Hilfe einer Trenn- oder Drahtsäge entlang den Randbereichen der oberen Oberflächen 21b der Aktuatoreinheiten 21 in dem wasserabweisenden Gebiet 37 zerschnitten. Die Aktuatoreinheiten 21 können durch die Schritte bis zu diesem Punkt hergestellt werden. Weil die Aktuatoreinheit 21 unter Anwendung eines Schneideschrittes wie etwa Schritt 5 hergestellt wurden, ist die Oberflächenrauhigkeit der Endflächen 21a der Aktuatoreinheiten 21 mit einem größeren Wert versehen als die Oberflächenrauhigkeit der oberen Oberfläche 21b, ohne dass ein separater Schritt durchgeführt werden müsste. Um jedoch eine Oberflächenrauhigkeit wie eingangs beschrieben sicherzustellen, ist die Auswahl des Schneidegerätes besonders wichtig.
Es sollte angemerkt werden, dass, weil der Herstellungsschritt der Kanaleinheit gemäß Schritt 1 und der Herstellungsschritt der Aktuatoreinheit gemäß den Schritten 2 bis 5 unabhängig voneinander ausgeführt werden, jeder von diesen zuerst durchgeführt werden kann, oder dass sie auch beide parallel ausgeführt werden können.
Als nächstes wird in Schritt 6 (S6) wie in 10 gezeigt mit Hilfe eines Rakelstreichers der Epoxid-basierte, wärmehärtende Klebstoff C auf die Endfläche 22a aufgetragen, die mit einer Vielzahl von Ausnehmungen versehen ist, die den Druckkammern der Kanaleinheit 4 entsprechen, die in Schritt 1 erhalten wurde. Der Epoxid-basierte wärmehärtende Klebstoff besitzt eine Viskosität von 0,33 Pa·s bei Raumtemperatur und eine Wärmehärtungstemperatur von ungefähr 80°C. Die Dicke des Klebstoffs, der auf die Fläche 22a aufgetragen wird, beträgt ungefähr 1 μm. Als wärmehärtender Klebstoff kann z. B. ein Klebstoff vom Zweikomponenten-Mischtyp verwendet werden.
Als nächstes werden im Schritt 7 (S7) die Aktuatoren 21 auf die wärmehärtende Klebstoffschicht gesetzt, die auf die Kanaleinheit 4 aufgetragen wurde. Dabei werden die Aktuatoreinheiten 21 in ihrer Position auf die Kanaleinheit 4 ausgerichtet, so dass die individuellen Elektroden 35 hinsichtlich ihrer Position den Druckkammern 10 entsprechen. Diese Positionierung wird unter Verwendung von Positioniermarken (nicht dargestellt), die in der Kanaleinheit 4 und den Aktuatoreinheiten 21 bei den Herstellungsschritten (Schritte 1–5) vorab ausgebildet wurden, durchgeführt.
Als nächstes wird in Schritt 8 (S8) wie in 11 gezeigt auf den Aktuatoreinheiten 21 ein Keramikheizer 60 platziert, so dass er durch die Anschlussflächen 36 getragen wird. Der laminierte Körper der Kanaleinheit 4 und der Aktuatoreinheit 21 wird dann einer Press-Erwärmung bis zumindest der Aushärtetemperatur des wärmehärtenden Klebstoffs ausgesetzt, wobei dazu der Keramikheizer 60 eingesetzt wird. Während dieses Prozesses wird vor dem Aushärten der Klebstoff von den Anhaftflächen der Aktuatoreinheiten 21 und der Kanaleinheit 4 herausgepresst und fließt zur Endfläche 21a der Aktuatoreinheiten 21. Obwohl dies von der Erwärmungsrate abhängt, nimmt der wärmehärtende Klebstoff zeitweise eine extrem geringe Viskosität an und wird flüssig. Aufgrund der Oberflächenspannung klettert daher der wärmehärtende Klebstoff an der Endfläche mit der wie eingangs beschriebenen Oberflächenrauhigkeit hoch, auch wenn diese Endfläche vertikal ausgerichtet ist. Insbesondere wird daher die Erwärmungsrate des Klebstoffs in Übereinstimmung mit der Höhe der Endfläche und/oder seiner Oberflächenrauhigkeit bestimmt, so dass der Klebstoff hinsichtlich seiner Viskosität verringert und die obere Kante des Klebstoffes zumindest bis zu einer Position ansteigt, die höher ist als die an der Endfläche freiliegende gemeinsame Elektrode. In diesem Ausführungsbeispiel wird eine Klebstoffschicht 33 ausgebildet, welche das gesamte Gebiet der Endfläche 21a der Aktuatoreinheiten 21 abdichtet. Mit dem Herstellungsverfahren gemäß diesem Ausführungsbeispiel kann daher beim Schritt des Aneinanderhaftens der Kanaleinheit 4 mit den Aktuatoreinheiten 21 eine Klebstoffschicht 33 ausgebildet werden, ohne dass die Klebstoffschicht 33 separat vor oder nach dem Schritt des Aneinanderhaftens der Kanaleinheit 4 mit den Aktuatoreinheiten 21 an der Endfläche 21a der Aktuatoreinheiten 21 ausgebildet werden müsste, so dass der Tintenstrahlkopf auf einfache Weise hergestellt werden kann. Der laminierte Körper, der aus der Erwärmungs-/Druckvorrichtung herausgenommen wird, wird dann auf natürliche Weise im Schritt 9 (S9) gekühlt. Eine Kopfeinheit 13, bei welcher die Endflächen 21a der Aktuatoreinheiten 21 durch eine Klebstoffschicht 33 abgedichtet werden, kann daher hergestellt werden.
Danach wird beim Schritt 10 (S10) der wärmehärtende, leitfähige Klebstoff auf die Anschlussflächen 36 aufgetragen. Der FPC und die Kopfeinheit 13 werden hinsichtlich ihrer Position ausgerichtet, so dass die Kontakte, die auf dem FPC ausgebildet sind, und der leitfähige Klebstoff aufeinander überlagert sind. Dann wird der FPC erwärmt und auf die Kopfeinheit B gedrückt. Der FPC und die Kopfeinheit werden so aneinander gehaftet. Der Tintenstrahlkopf 2 wird durch den obigen Schritt vervollständigt.
Weil Klebstoff mit einer Viskosität von 0,33 Pa·s bei Raumtemperatur als Klebstoff zum Aneinanderhaften der Kanaleinheit 4 und der Aktuatoreinheiten 21 verwendet wird, wie aus dem noch zu beschreibenden Ausführungsbeispiel deutlich wird, kann bei dem eingangs beschriebenen Herstellungsverfahren eine verbesserte Abdichtbedingung der Endfläche 21a der Aktuatoreinheiten 12 bewirkt werden, wobei es möglich wird, noch wirksamer der Beeinträchtigung der elektrischen Isolationseigenschaften, der Beständigkeit gegenüber Feuchtigkeit und der mechanischen Festigkeit der Aktuatoreinheiten 21 vorzubeugen. Es sollte angemerkt werden, dass bei diesem Ausführungsbeispiel die Endflächen der Aktuatoreinheiten 21 durch Schneiden des plattenförmigen Körpers 47 gebildet werden. Während dieses Hilfsmittel so eingerichtet wird, dass die gewünschte Oberflächenrauhigkeit erhalten wird, könnte abhängig von den Schneidebedingungen eine Restspannung in der Endfläche oder in manchen Fällen eine Bedingung verursacht werden, bei welcher die Endfläche aufreißt oder Körner der piezoelektrischen Platte von der Endfläche abfallen. Da jedoch die Endfläche durch den Klebstoff sehr gut abgedichtet ist, können solche Mängel in der mechanischen Festigkeit auf adäquate Weise ausgeglichen werden. Außerdem wird die Behinderung des Antriebs der Aktuatoreinheiten 21 durch die Klebstoffschicht 33 minimiert, weil die wasserabweisende Behandlung, die im Randbereich der Aktuatoreinheiten 21 auf der oberen Oberfläche 21b angewendet wurde, ein weiteres Ausbreiten der Klebstoffschicht 33 verhindert. Außerdem kann die Dicke der Klebstoffschicht 33 zwischen der Kanaleinheit 4 und den Aktuatoreinheiten 21 extrem gering ausgelegt werden, so dass die Leistungsfähigkeit des Tintenausstoßes verbessert wird.
Ferner wird es möglich, einer zufälligen wasserabweisenden Behandlung der Endflächen 21a der Aktuatoreinheiten 21 vorzubeu gen, weil der plattenförmige Körper 47 in neun Aktuatoreinheiten 21 aufgeteilt wurde, indem der plattenförmige Körper 47 nach Durchführung der wasserabweisenden Behandlung an der Oberfläche des plattenförmigen Körpers 47 zerschnitten wird.
[Zweites Ausführungsbeispiel]
Als nächstes wird ein Tintenstrahlkopf gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die 12 beschrieben. Der Tintenstrahlkopf gemäß diesem Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem Tintenstrahlkopf 2 des ersten Ausführungsbeispiels lediglich darin, dass an der Endfläche der Aktuatoreinheit eine Stufe ausgebildet wird. Die nachfolgende Beschreibung konzentriert sich daher auf die Unterschiede zwischen diesen beiden. Ferner werden Elementen, die mit denjenigen in der Beschreibung des ersten Ausführungsbeispiels übereinstimmen, die gleichen Bezugszeichen zugeordnet und eine weitere Beschreibung derselben wird daher ausgelassen.
Wie in 12 dargestellt ist, umfasst in einem Tintenstrahlkopf gemäß diesem Ausführungsbeispiel eine Aktuatoreinheit 71 vier piezoelektrische Platten 41', 42, 43, 44 der gleichen Dicke. Die piezoelektrische Platte 41' ist von geringfügig kleinerer planarer Größe als die übrigen drei piezoelektrischen Platten 42–44. Eine Stufe mit einer nach oben gerichteten Stufenfläche 71c wird daher entlang der gesamten Peripherie in der Endfläche 71a der Aktuatoreinheit 71 gebildet. Eine gemeinsame Elektrode 34 liegt an dieser Endfläche 71c frei.
Um einen mit einer solchen Stufe in der Endfläche 71a versehene Aktuatoreinheit 71 auszubilden, wird lediglich der Randbereich der piezoelektrischen Platte der zuoberst liegenden Schicht weggeschnitten, nachdem zum Beispiel ein plattenförmiger Körper 47 in die neun Aktuatoreinheiten auf gleiche Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel aufgetrennt wurde. Alternativ kann vor dem Trennen des plattenförmigen Körpers 47 in die Aktuatoreinheiten 71 mittels Schneidens eine Nut mit einer Tiefe von ungefähr 10 μm vorab unter Verwendung beispielsweise eines Schneiders gebildet werden. Dann wird eine Nut mit einer Breite größer als der für das Schneiden erforderliche Schneidespielraum hergestellt. Ferner kann mit Bezug auf das Verfahren zum Freilegen der gemeinsamen Elektrode 34 die Schnitttiefe so bestimmt werden, dass eine Freilegung derselben an der Stufenfläche 71c wie eingangs beschrieben bewirkt wird. Natürlich können, um die elektrische Isolation sicherzustellen, die Seitenwandfläche und die Stufenfläche 71a der Nut freigelegt werden, und es kann dem Klebstoff ermöglicht werden, durch die Oberflächenspannung bis zu einem Level hochzuklettern, der höher ist als der Ort jener Freilegung.
Die Aktuatoreinheiten 71, die auf diese Weise hergestellt werden, werden dann an die Kanaleinheit 4 in einem Erwärmungs- und Druckschritt angehaftet. Bei diesem Vorgang wird auf gleiche Weise wie im Fall des ersten Ausführungsbeispiels der zwischen den Aktuatoreinheiten 71 und der Kanaleinheit 4 vorhandenen Klebstoff von den Anhaftflächen der Aktuatoreinheiten 71 und der Kanaleinheit 4 vor dem Härten herausgepresst und fließt auf die Endfläche 71a der Aktuatoreinheiten 71, wobei er eine Klebstoffschicht 39 bildet, der ein Gebiet am unteren Ende der Endfläche 71a der Aktuatoreinheiten 71 bis zur Höhe der Stufenfläche 71c abdichtet.
Bei dem Tintenstrahlkopf gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird die Dicke der Aktuatoreinheiten 71 wie im Fall des ersten Ausführungsbeispiels zu ungefähr 60 μm und die Oberflächenrauhig keit der Endflächen 71a zu ungefähr 0,33 μm ausgelegt, während die Oberflächenrauhigkeit der oberen Oberfläche 71b ungefähr 0,10 μm beträgt. Indem folglich die Kraft, mit welcher der Klebstoff danach strebt, die Endfläche 71a hochzuklettern, in geeigneter Größe ausgelegt wird, wird die Endfläche 71a durch eine Klebstoffschicht 39 bis zur Stufenfläche 71c abgedichtet, jedoch wird keine Klebstoffschicht 39 auf der oberen Oberfläche 71b ausgebildet. Die Kraft wird zum Beispiel durch Oberflächenspannung verursacht. Folglich können auch mit dem Tintenstrahlkopf dieses Ausführungsbeispiels die gleichen Vorteile wie im Fall des ersten Ausführungsbeispiels erreicht werden, wie etwa der Vorteil des Vorbeugens einer Beeinträchtigung der elektrischen Isolation, der Beständigkeit gegenüber Feuchtigkeit und der mechanischen Festigkeit der Aktuatoreinheiten 71, sowie der Vorteil des Vorbeugens einer Behinderung des Antriebs der Aktuatoreinheit 71. Insbesondere kann mit einem Tintenstrahlkopf gemäß diesem Ausführungsbeispiel die Anlagerung von Klebstoff auf der oberen Oberfläche 71b durch Bildung der Stufe verhindert werden.
BEISPIELE
Beispiel 1

Der Zustand der Abdichtung der Endfläche 21a und der Zustand der Anhaftung von Klebstoff auf der oberen Oberfläche 21b der Aktuatoreinheit 21 wurde beobachtet, wenn lediglich die Dicke der Aktuatoreinheit 21 in neun Schritten variiert wurde, nämlich 10, 15, 20, 25, 40, 80, 100, 110 und 150 μm bei dem Tintenstrahlkopf 2 wie in dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt. Die Details des Tintenstrahlkopfs 2, der verwendet wurde, lauten wie folgend Tabelle 1

Aktuatordicke (μm)	Zustand der Abdichtung der Endfläche	Zustand der Adhäsion des Klebstoffs an der oberen Oberfläche	Bewertung
10	gute Abdichtung	Anhaftung in einem weiten Bereich	schlecht
15	gute Abdichtung	teilweise Anhaftung	moderat
20	gute Abdichtung	keine Anhaftung	gut
25	gute Abdichtung	keine Anhaftung	gut
40	gute Abdichtung	keine Anhaftung	gut
80	gute Abdichtung	keine Anhaftung	gut
100	gute Abdichtung	keine Anhaftung	gut
110	einigermaßen schlechte Abdichtung	keine Anhaftung	moderat
150	schlechte Abdichtung	keine Anhaftung	schlecht

In Tabelle 1 bedeutet "gute Abdichtung", dass die Abdichtung gleichförmig ohne Freiliegen der Endflächen über das gesamte Gebiet bewirkt wurde. Wie aus der Tabelle 1 ersichtlich ist, ist der Abdichtungszustand der Endfläche 21a der Aktuatoreinheit 21 in demjenigen Bereich gut, in welchem die Dicke des Aktuators 21 von 10 μm–100 μm beträgt; und um zu verhindern, dass Klebstoff an der oberen Oberfläche 21b der Aktuatoreinheit 21 anhaftet, ist es erforderlich, die Dicke der Aktuatoreinheit mit zumindest 20 μm auszulegen. Zählt man diese beiden Ergebnisse zusammen, wird ersichtlich, dass, wenn ein Dickebereich der Aktuatoreinheit 21 von 20 μm–100 μm angenommen wird, ein guter Abdichtungszustand der Endfläche 21a erreicht werden kann und einer Anhaftung des Klebstoffs auch an der O beren Oberfläche 21b vorgebeugt werden kann. Insbesondere dann, wenn ein Spielraum im Bezug auf den Zustand der Abdichtung der Endfläche 21a und dem Zustand der Anhaftung des Klebstoffes an der oberen Oberfläche 21b eingeräumt werden soll, beträgt die Dicke der Aktuatoreinheit 21 bevorzugt 40 μm–80 μm.
Beispiel 2

Bei dem Tintenstrahlkopf 2 wie in dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben wurde der Zustand der Abdichtung der Endfläche 21a der Aktuatoreinheit 21 beobachtet, wenn die Dicke der Aktuatoreinheit 21 zu 20 μm ausgelegt wurde und die Oberflächenrauhigkeit der Endfläche 21a in neun Schritten variiert wurde, nämlich 0,10, 0,13, 0,15, 0,20, 0,30, 0,40, 0,50, 0,60 und 0,80 (die Oberflächenrauhigkeit der oberen Oberfläche 21b betrug ungefähr 0,10 μm). Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt. Auf ähnliche Weise wurden auch Anhaftungszustände des Klebstoffs an der oberen Oberfläche 21b der Aktuatoreinheit 21 beobachtet, wenn die Dicke der Aktuatoreinheit 21 zu 20 μm ausgelegt wurde und die Oberflächenrauhigkeit der oberen Oberfläche 21b in fünf Schritten variiert wurde, nämlich 0,08, 0,10, 0,12, 0,14 und 0,16 (die Oberflächenrauhigkeit der Endfläch 21a betrug ungefähr 0,33 μm). Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 zu sehen. Es sollte angemerkt werden, dass die Viskosität des Klebstoffs, der die Klebstoffschicht 33 repräsentiert und dazu verwendet wird, die Aktuatoreinheit 21 und die Kanaleinheit 4 aneinanderzuhaften, hier 1,0 Pa·s bei Raumtemperatur betrug, und dass die Dicke des Klebstoffs, der auf die Kanaleinheit 4 angewendet wurde, von 1 μm–4 μm betrug. Ferner wurde die Oberflächenrauhigkeit der Endfläche 21a variiert, indem in geeigneter Weise die Körnungsgröße des Schleifsteins (z. B. #2000, #1500, #1200, #1000), der in der Trennsäge zum Schneiden des plattenförmigen Körpers 47 verwendet wurde, angepasst wurde, und indem die Drehgeschwindigkeit des Werkzeugs in geeigneter Weise angepasst wurde. Die Oberflächenrauhigkeit der oberen Oberfläche 21b wurde variiert, indem die durchschnittliche Kristallkorngröße angepasst wurde, indem die Brenntemperatur des Rohmaterialpuders mit Durchschnittsteilchengrößen von 0,80 μm–1.0 μm im Bereich von 1.040–1.100°C geändert wurde. Tabelle 2

Oberflächenrauhigkeit Ra (μm) der Endfläche	Zustand der Abdichtung der Endfläche	Schleifsteinkörnungsgröße	Bewertung
0,10	teilweise Fehler bei der Anhaftung des Klebstoffs	#2000	moderat
0,13	gute Abdichtung	#2000	gut
0,15	gute Abdichtung	#2000	gut
0,20	gute Abdichtung	#2000	gut
0,30	gute Abdichtung	#1500	gut
0,40	gute Abdichtung	#1500	gut
0,50	gute Abdichtung	#1500	gut
0,60	Absplitterung tritt auf, wobei Klebstoff in die Absplitterung einfließt	#1200	schlecht
0,80	Absplitterung tritt auf, wobei Klebstoff in die Absplitterung einfließt	#1200	schlecht

Tabelle 3

Oberflächenrauhigkeit Ra (μm) der oberen Oberfläche	Zustand der Anhaftung de Klebstoffs an der oberen Oberfläche	Durchschnittliche Kristallkörnungsgröße (μm)	Bewertung
0,08	Keine Anhaftung	2,2	gut
0,10	Kleine Anhaftung	2,4	gut
0,12	Keine Anhaftung	2,8	gut
0,14	Klebstoff dringt von der Endfläche zur oberen Oberfläche vor	3,1	schlecht
0,16	Klebstoff dringt vor und breitet sich aus von der Endfläche auf die obere Oberfläche	3,9	schlecht

Die gleichen Tests wie in den Tabellen 2 und 3 gezeigt wurden mit einer Aktuatoreinheit 21 durchgeführt, die eine Dicke von 40 μm aufweist. Die Ergebnisse sind in den Tabellen 4 und 5 gezeigt. Die Viskosität des Klebstoffs, der hierbei verwendet wurde, betrug 1,0 Pa·s bei Raumtemperatur und die Dicke des auf die Kanaleinheit 4 aufgetragenen Klebstoffs betrug von 4 μm–8 μm. Tabelle 4

Oberflächenrauhigkeit Ra (μm) der Endfläche	Zustand der Abdichtung der Endfläche	Schleifsteinkörnungsgröße	Bewertung
0,10	teilweise fehlerhafte Anhaftung durch den Klebstoffs	#2000	moderat
0,13	teilweise fehlerhafte Anhaftung des Klebstoffwerts	#2000	moderat
0,15	gute Anhaftung	#2000	gut
0,20	gute Anhaftung	#2000	gut
0,30	gute Anhaftung	#1500	gut
0,40	gute Anhaftung	#1500	gut
0,50	gute Anhaftung	#1500	gut
0,60	gute Anhaftung	#1200	gut
0,80	Absplitterung tritt in einigen Teilen auf, wobei Klebstoff in die Absplitterung einfließt	#1000	moderat

Tabelle 5

Oberflächenrauhigkeit Ra (μm) der oberen Oberfläche	Zustand der Anhaftung des Klebstoffs an der oberen Oberfläche	Durchschnittliche Kristallkörnungsgröße (μm)	Bewertung
0,08	Keine Anhaftung an der oberen Oberfläche	2,1	gut
0,10	Kleine Anhaftung an der oberen Oberfläche	2,3	gut
0,12	Keine Anhaftung an der oberen Oberfläche	2,9	gut
0,14	Klebstoff dringt von der Endfläche zum Teil zu der Kante der oberen Oberfläche vor	3,2	Moderat
0,16	Klebstoff dringt vor und breitet sich aus von der Endfläche zu Teilen der oberen Oberflächenkante	3,9	schlecht

Die gleichen Tests wie in Tabelle 2 und Tabelle 3 wurden unter Verwendung der Aktuatoreinheit 21 durchgeführt, die eine Dicke von 80 μm aufwies. Die Ergebnisse sind in den Tabellen 6 und 7 dargestellt. Die Viskosität des Klebstoffs, der hier verwendet wurde, betrug 5,0 Pa·s bei Raumtemperatur und die Dicke des auf die Kanaleinheit 4 aufgetragenen Klebstoffs betrug von 7 μm–12 μm. Tabelle 6

Oberflächenrauhigkeit Ra (μm) der Endfläche	Zustand der Abdichtung der Endfläche	Schleifsteinkörnungsgröße	Bewertung
0,10	Fehler bei der Anhaftung des Klebstoffs	#2000	schlecht
0,13	teilweise Fehler bei der Anhaftung des Klebstoffs	#2000	moderat
0,15	gute Abdichtung	#2000	gut
0,20	gute Abdichtung	#2000	gut
0,30	gute Abdichtung	#1500	gut
0,40	gute Andichtung	#1500	gut
0,50	gute Andichtung	#1500	gut
0,60	teilweise unabgedichtete Abschnitte, verursacht durch unzureichendes Fließvermögen des Klebstoffs	#1200	moderat
0,80	Absplitterung tritt auf, wobei Klebstoff in die Absplitterung einfließt	#1000	Schlecht

Tabelle 7

Oberflächenrauhigkeit Ra (μm) der oberen Oberfläche	Zustand der Anhaftung des Klebstoffs an der oberen Oberfläche	Durchschnittliche Kristallkörnungsgröße (μm)	Bewertung
0,08	Keine Anhaftung an der oberen Oberfläche	2,2	schlecht
0,10	Keine Anhaftung	2,4	schlecht
0,12	Keine Anhaftung	2,8	schlecht
0,14	Klebstoff dringt von der Endfläche zu Teilen der Kante der oberen Endfläche vor	3,1	moderat
0,16	Klebstoff dringt von der Endfläche zu Teilen der Kante der oberen Endfläche vor	3,9	moderat

Wie aus den Tabellen 2, 4 und 6 ersichtlich wird, sollte die Oberflächenrauhigkeit der Endfläche 21a in dem Bereich von 0,15 μm–0,5 μm, bevorzugt von 0,20 μm–0,4 μm sein, und zwar unabhängig von der Dicke der Aktuatoreinheit 21, um einen guten Zustand der Abdichtung der Endfläche zu erhalten. Ferner sollte, wie aus den Tabellen 3, 5 und 7 ersichtlich ist, die Oberflächenrauhigkeit der oberen Oberfläche 21b im Bereich von 0,08 μm–0,12 μm, bevorzugt von 0,08 μm–0,10 μm sein, um sicherzustellen, dass kein Klebstoff an der oberen Oberfläche 21b der Aktuatoreinheit 21 anhaftet.
Beispiel 3

Der Zustand der Abdichtung der Endfläche 21a der Aktuatoreinheit 21 und der Zustand der Anhaftung des Klebstoffs an der oberen Oberfläche 21b wurden beobachtet, während die Viskosität des für das Aneinanderhaften der Aktuatoreinheit 21 und der Kanaleinheit 4 verwendeten Klebstoffs in sieben Schritten variiert wurde, nämlich 0,3, 0,5, 1,0, 3,0, 5,0, 8,0 und 9,0 Pa·s bei Raumtemperatur, während die Dicke der Aktuatoreinheit 21 in neun Schritten variiert wurde, nämlich 10, 15, 20, 25, 40, 80, 100, 110 und 150 μm für jeden der oben erwähnten Schritte, wobei der Tintenstrahlkopf 2 wie in dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben verwendet wurde. Die Ergebnisse sind in Tabelle 8 zu sehen. Die Bedingungen außer der Dicke der Aktuatoreinheit 21 und der Viskosität des Klebstoffs sind die gleichen wie im Fall von Beispiel 1. Tabelle 8

Viskosität	Dicke der Aktuatoreinheit(μm)
des Klebstoffs (Pa·s)	10	15	20	25	40	80	100	110	150
0,3	B	B	C	C	C	C	C	C	C
0,5	B	B	A	A	A	B	B	C	C
1,0	B	B	A	A	A	B	B	C	C
3,0	C	B	A	A	A	A	A	B	B
5,0	C	C	A	A	A	A	A	B	C
8,0	C	C	B	A	A	A	A	C	C
9,0	C	C	C	C	C	B	B	B	C

Anmerkungen zu Tabelle 8:

"A": gute Endflächenabdichtung und keine Anhaftung an die obere Oberfläche
"B": teilweise schlechte Endflächenabdichtung oder teilweise Anhaftung an die Oberfläche
"C": schlechte Endflächenabdichtung oder beträchtliche Anhaftung an die Oberfläche

Wie mit Bezug auf das Beispiel 1 beschrieben wurde, ist es erforderlich, sicherzustellen, dass die Dicke der Aktuatoreinheit 21 in dem Bereich von 20 μm–100 μm liegt, um einen guten Abdichtungszustand der Endfläche 21a zu erzielen und die Anhaftung des Klebstoffs an die obere Oberfläche 21b zu verhindern. Ferner wird aus Tabelle 8 ersichtlich, dass, wenn die Dicke der Aktuatoreinheit 21 in dem Bereich von 20 μm–100 μm liegt, es erforderlich ist, Klebstoff mit einer Viskosität in dem Bereich von 0,5 Pa·s bis 8.0 Pa·s bei Raumtemperatur zu verwenden. Der Grund dafür liegt darin, dass, wenn die Dicke der Aktuatoreinheit 21 in dem Bereich von 20 μm–100 μm liegt, ein guter Abdichtungszustand der Endfläche 21a und die Verhinderung der Anhaftung der Klebstoffs an die obere Oberfläche 21b durch eine geeignete Anpassung der Viskosität des Klebstoffs in dem Bereich von 0,5 Pa·s bis 8.0 Pa·s erreicht werden kann. Insbesondere ist es aus Sicht der Behandlung von Dickeschwankungen der Aktuatoreinheit 21 in weiten Bereichen wünschenswert, dass die Viskosität Werte von 3,0 Pa·s bis 5,0 Pa·s annehmen sollte. Somit ist die Annahme eines geeigneten Werts der Viskosität des Klebstoffs wichtig aus derjenigen Sicht, dass sichergestellt wird, dass die Beeinträchtigung der elektrischen Isolation, der Beständigkeit gegenüber Feuchtigkeit und der mechanischen Festigkeit der Aktuatoreinheit 21 vermieden und der Betrieb der Aktuatoreinheit 21 nicht durch die Klebstoffschicht 33 behindert wird.
Während bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung oben beschrieben wurden, soll die vorliegende Erfindung nicht auf die obigen Ausführungsbeispiele beschränkt sein und kann auf verschiedene Arten innerhalb der durch die An sprüche gesetzten Grenzen modifiziert werden. Zum Beispiel kann im ersten Ausführungsbeispiel das gesamte Gebiet der Endfläche 21a der Aktuatoreinheit 21 durch eine Klebstoffschicht 33 abgedichtet werden, es wäre aber auch möglich, nur einen Teil der Endfläche 21a der Aktuatoreinheit 21 abzudichten. Auch in diesem Fall ist es wünschenswert, wie in dem zweiten Ausführungsbeispiel, dass die Endfläche 21a mit einer Klebstoffschicht 33 zumindest bis zu einer solchen Höhe abgedichtet wird, dass die gemeinsame Elektrode 34 bedeckt ist. Es sollte angemerkt sein, dass dies nicht der Fall sein muss, sobald die gemeinsame Elektrode 34 nicht an der Endfläche 21a der Aktuatoreinheit 21 freiliegt.
Ferner wurde im ersten Ausführungsbeispiel die Umgebung des Randbereichs der oberen Oberfläche 21b der Aktuatoreinheit 21 als wasserabweisendes Gebiet 37 über den gesamten Randbereich aufgebaut, aber es ist nicht unbedingt notwendig, ein solches wasserabweisendes Gebiet 37 auszubilden. Ferner ist es nicht notwendig, das wasserabweisende Gebiet 37 über die gesamte Umgebung des Randbereiches der oberen Oberfläche 21b auszubilden, auch wenn ein wasserabweisendes Gebiet 37 gebildet wurde. Beispielsweise kann ein wasserabweisendes Gebiet 37 in einem Randgebiet der oberen Oberfläche 21b der Aktuatoreinheit 21 ausgebildet werden, indem die individuellen Elektroden 35 dichter angeordnet sind. In diesem Ausführungsbeispiel würde nur das Randgebiet, das den beiden geneigten Seiten der Aktuatoreinheit 21 entspricht, ein wasserabweisendes Gebiet 37 aufbauen. Auf diese Weise gibt es auch dann, wenn der Klebstoff zur oberen Oberfläche 21b emporklettert, keine Möglichkeit, dass die Auslenkung des aktiven Gebiets, das dem Randgebiet benachbart ist, behindert wird.
Außerdem ist es bei der Herstellung des Tintenstrahlkopfs gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel anstelle der Bildung der Klebstoffschicht 33 simultan mit dem Schritt des Aneinanderhaftens der Kanaleinheit 4 auf die Aktuatoreinheit 21 möglich, dass ein Schritt des Bildens der Klebstoffschicht 33 auf der Endfläche 21a der Aktuatoreinheit 21 als separater Schritt nach dem Schritt des Aneinanderhaftens der Kanaleinheit 4 und der Aktuatoreinheit 21 durchgeführt wird.
Obwohl in dem ersten Ausführungsbeispiel der plattenförmige Körper 47, in welchem eine Vielzahl von Aktuatoreinheiten 21 integriert waren, mit einem wasserabweisenden Gebiet 37 vor der Trennung der neun Aktuatoreinheiten 21 mittels Schneidens versehen war, wäre es ebenso möglich, das wasserabweisende Gebiet 37 nach der Trennung der neun Aktuatoreinheiten 21 durch Aufschneiden des plattenförmigen Körpers 47 auszubilden. Ferner ist das Material für das Element, das verwendet wird, um die Endfläche 21a der Aktuatoreinheit 21 abzudichten, nicht darauf beschränkt, ein Klebstoff zu sein, und die Endfläche 21a könnte auch mit einem Harzfilm abgedichtet sein, der aus einem beliebigen gewünschten Harz hergestellt wurde.
Obwohl in den eingangs beschriebenen Ausführungsbeispielen die individuellen Elektroden 35 auf der oberen Oberfläche 21a der Aktuatoreinheit 21 gebildet wurden, ist es ebenso möglich, die individuellen Elektroden 35 an einem anderen Ort als der oberen Oberfläche 21a der Aktuatoreinheit 21 auszubilden, wie etwa zwischen der piezoelektrischen Platte 42 und der piezoelektrischen Platte 43.
In den vorliegenden Ausführungsbeispielen werden leitfähige Klebstoffe verwendet, um die Aktuatoreinheit 21 und den FPC 50 zu verbinden, aber es wäre ebenso möglich, diese beiden mit einem Klebemittel wie etwa Lötzinn zu verbinden. Ferner ist der Tintenstrahlkopf dieses Ausführungsbeispiels vom Linientyp, die vorliegende Erfindung könnte aber auch auf Tintenstrahlköpfe vom seriellen Typ angewendet werden.

Claims

Ein Tintenstrahlkopf (2) umfassend: eine Kanaleinheit (4) mit einer Vielzahl von Düsen (8) und einer Vielzahl von Druckkammern (10), die jeweils entsprechend mit den Düsen in Verbindung stehen; und eine Aktuatoreinheit (21, 71), die an einer oberen Oberfläche der Kanaleinheit (4) anhaftet und eine piezoelektrische Platte (41–44), eine Vielzahl von individuellen Elektroden (35), die hinsichtlich ihrer Position jeweils den Druckkammern entsprechen, sowie eine gemeinsame Elektrode (34) besitzt, die zusammen mit der Vielzahl der individuellen Elektroden die piezoelektrische Platte zwischen sich einschließt, wobei die Aktuatoreinheit (21, 71), die eine Dicke von 20 μm bis 100 μm besitzt, ferner eine Endfläche (21a, 71a) aufweist, die sich im Wesentlichen orthogonal zu der oberen Oberfläche der Kanaleinheit (4) erstreckt und die Kanaleinheit (4) schneidet, dadurch gekennzeichnet, dass die Endfläche (21a, 71a) der Aktuatoreinheit (21, 71) eine Oberflächenrauhigkeit (Ra) von 0,15 μm bis 0,5 μm besitzt, und wenigstens ein Teil der Endfläche (21a, 71a) der Aktuatoreinheit (21, 71) durch einen Harzfilm (33, 39) versiegelt ist.
Der Tintenstrahlkopf (2) gemäß Anspruch 1, wobei bei der Aktuatoreinheit (21, 71) eine Oberflächenrauhigkeit (Ra) einer oberen Oberfläche (21b, 71b), die der an der Kanalein heit anhaftenden Fläche gegenüberliegt, Werte von 0,08 μm bis 0,12 μm besitzt.
Der Tintenstrahlkopf (2) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das gesamte Gebiet der Endfläche (21a, 71a) durch den Harzfilm (33, 39) versiegelt ist.
Der Tintenstrahlkopf (2) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei auf der oberen Oberfläche (21b, 71b) eine wasserabweisende Behandlung auf ein Gebiet (37) angewendet ist, das sich kontinuierlich von der Schnittlinie mit der Endfläche (21, 71a) her erstreckt.
Der Tintenstrahlkopf (2) gemäß Anspruch 4, wobei das Gebiet (37), in welchem die wasserabweisende Behandlung angewendet ist, entlang dem gesamten Rand der oberen Oberfläche (21b, 71b) der Aktuatoreinheit (21) ausgebildet ist.
Der Tintenstrahlkopf (2) gemäß Anspruch 4, wobei ein Film aus einem Fluor-basierten, Silikon-basierten oder einem Silan-gekoppelten Wirkstoff auf dem wasserabweisend behandelten Gebiet (37) ausgebildet ist.
Der Tintenstrahlkopf (2) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die gemeinsame Elektrode (34) sich bis zu einem Randbereich der piezoelektrischen Platte (41–44) hin erstreckt, um an der Endfläche (21a, 71a) freizuliegen; und der Harzfilm (33, 39) die Endfläche (21a, 71a) bis wenigstens zu einer solchen Höhe versiegelt, dass die gemeinsame Elektrode (34), die an der Endfläche (21a, 71a) freiliegt, bedeckt wird.
Der Tintenstrahlkopf (2) gemäß Anspruch 7, wobei ein gesamtes Gebiet der Endfläche (21a, 71a) durch den Harzfilm (33, 39) versiegelt ist.
Ein Verfahren zum Herstellen eines Tintenstrahlkopfs (2), umfassend die Schritte: Herstellen einer Kanaleinheit (4) mit einer oberen Oberfläche, einer Vielzahl von Düsen (8) und einer Vielzahl von Druckkammern (10), die jeweils entsprechend mit den Düsen in Verbindung stehen; Herstellen einer Aktuatoreinheit (21, 71) mit einer Dicke von 20 μm bis 100 μm, einer Oberflächenrauigkeit (Ra) derjenigen Endfläche (21a, 71a), die im Wesentlichen orthogonal zu der oberen Oberfläche der Kanaleinheit (4) ist, von 0,15 μm bis 0,5 μm, wobei die Aktuatoreinheit ferner eine piezoelektrische Platte (41–44), eine Vielzahl von individuellen Elektroden (35), die hinsichtlich ihrer Position jeweils den Drucckammern entsprechen, und eine gemeinsame Elektrode (34) besitzt, die zusammen mit der Vielzahl von Elektroden die piezoelektrische Platte zwischen sich einschließt; Anwenden eines Klebstoffs auf wenigstens die Kanaleinheit (4) oder die Aktuatoreinheit; und Bilden eines Harzfilms (33, 39), der den zwischen der Kanaleinheit (4) und der Aktuatoreinheit (21, 71) nach außen herausgepressten Klebstoff umfasst, wobei die Kanaleinheit (4) und die Aktuatoreinheit (21, 71) mit Hilfe eines Klebstoffs aneinandergeklebt werden, und wobei der Harzfilm (33, 39) wenigstens einen Teil der Endfläche (21a, 71a) versiegelt.
Das Verfahren zum Herstellen eines Tintenstrahlkopfs (2) gemäß Anspruch 9, wobei die Viskosität des Klebstoffs von 0,5 Pa·s bis 8,0 Pa·s beträgt.
Das Verfahren zum Herstellen eines Tintenstrahlkopfs (2) gemäß Anspruch 9 oder 10, wobei die Herstellung der Aktuatoreinheit (21, 71) die Schritte umfasst: Herstellen eines plattenförmigen Körpers (47) mit einer Vielzahl von Aktuatoreinheiten (21, 71), die so zusammengefasst sind, dass sie eine einzelne Ebene ausbilden; Ausführen einer wasserabweisenden Behandlung in einem streifenförmigen Gebiet (37), das sich kontinuierlich wenigstens über den gesamten Randbereich jeder Aktuatoreinheit (21, 71) auf der Oberfläche des plattenförmigen Körpers (47) erstreckt; und Trennen des plattenförmigen Körpers (47) in eine Vielzahl von Aktuatoreinheiten (21, 71) durch Schneiden des plattenförmigen Körpers (47) entlang dem streifenförmigen Gebiet (37).
Das Verfahren zum Herstellen eines Tintenstrahlkopfs (2) gemäß Anspruch 9, wobei der Klebstoff ein Epoxidbasierter, wärmehärtender Klebstoff ist.