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Die
vorliegende Erfindung betrifft Flüssigkeitstropfen-Ausstoßköpfe und
Tintenstrahl-Aufzeichnungsvorrichtungen.
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Eine
Tintenstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung wird als Bildaufzeichnungsvorrichtung
oder Bilderzeugungsvorrichtung verwendet, wie z. B. ein Drucker,
Faxgerät,
Kopiergerät
oder Plotter. Ein Tintenstrahlkopf wird für die Tintenstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung
als Flüssigkeitstropfen-Ausstoßkopf verwendet.
Der Tintenstrahlkopf umfasst eine Düse, einen Flüssigkeitsraum
und ein Antriebsmittel (Druckerzeugungsmittel). Ein Tintentropfen
wird durch die Düse
ausgestoßen.
Die Düse
ist mit dem Flüssigkeitsraum
verbunden. Der Flüssigkeitsraum
wird mit Druck beaufschlagter Flüssigkeitsraum,
Druckraum, Ausstoßraum
oder Tintenkanal genannt. Die Tinte im Flüssigkeitsraum wird durch das
Antriebsmittel (Druckerzeugungsmittel) mit Druck beaufschlagt. Der
Tintentropfen wird aufgrund des durch das Druckerzeugungsmittel
erzeugten Drucks im Flüssigkeitsraum aus
der Düse
ausgestoßen.
Obwohl es mehrere Arten von Flüssigkeitstropfen-Ausstoßköpfen gibt,
wie z. B. einen Flüssigkeitstropfen-Ausstoßkopf, der
einen flüssigen
Resist als Flüssigkeitstropfen
ausstößt, oder
einen Flüssigkeitstropfen-Ausstoßkopf, der
ein DNA-Testmaterial als Flüssigkeitstropfen
ausstößt, wird
der Tintenstrahlkopf beschrieben.
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Ein
Tintenstrahlkopf vom Piezotyp ist als Tintenstrahlkopf bekannt.
Ein elektromechanisches Wandlerelement wie z. B. ein piezoelektrisches
Element als Antriebsmittel, das einen Druck erzeugt, durch den die
Tinte im Flüssigkeitsraum
mit Druck beaufschlagt wird, wird im Tintenstrahlkopf vom Piezotyp
verwendet. Eine Schwingungsplatte, die in der Lage ist, sich elastisch
zu verformen, und eine Wandoberfläche des Flüssigkeitsraums bildet, wird durch
eine Verformung des Antriebsmittels verformt, so dass im Tintenstrahlkopf
vom Piezotyp im Flüssigkeitsraum
das Volumen verringert/der Druck erhöht wird und der Tintentropfen
ausgestoßen
wird. Siehe japanische offengelegte Patentanmeldung Nr. 2-51734.
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Im
vorstehend erwähnten
Tintenstrahlkopf wird das piezoelektrische Element durch Aufladen oder
Entladen verformt, so dass die Schwingungsplatte, die mit dem piezoelektrischen
Element in Kontakt gelangt, verformt wird. Der Druck innerhalb des mit
Druck beaufschlagten Flüssigkeitsraums
nimmt dadurch zu, dass sich die Schwingungsplatte verformt, um das
Volumen des mit Druck beaufschlagten Flüssigkeitsraums zusammenzuziehen,
so dass der Tintentropfen aus der Düse ausgestoßen wird. Nachdem der Tintentropfen
ausgestoßen
ist, wird das piezoelektrische Element verformt, um die Schwingungsplatte
zu verformen und das Volumen des mit Druck beaufschlagten Flüssigkeitsraums
zu expandieren.
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Ein
Beispiel des vorstehend erwähnten
Tintenstrahlkopfs ist in 1 und 2 gezeigt. 1 ist
eine Querschnittsansicht entlang einer Richtung der langen Seite
des Flüssigkeitsraums
des Tintenstrahlkopfs gemäß dem Stand
der Technik. 2 ist eine Querschnittsansicht
entlang einer Richtung der kurzen Seite des Flüssigkeitsraums des Tintenstrahlkopfs
gemäß dem Stand
der Technik.
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In
diesem Tintenstrahlkopf sind ein mit Druck beaufschlagten Flüssigkeitsraum 114,
der mit einer Düse 113 verbunden
ist, die einen Tintentropfen 122 ausstößt, und ein gemeinsamer Flüssigkeitsraum 119,
der die Tinte über
einen Verbindungsteil 120 zum mit Druck beaufschlagten
Raum 114 liefert, durch Verbinden des Flüssigkeitsraumsubstrats 111 und
der Düsenplatte 118 ausgebildet,
und ein piezoelektrisches Element 117, das auf einer Basisplatte 112 vorgesehen
ist, ist mit einer Außenfläche der Schwingungsplatte 116 verbunden,
welche einen Teil einer Wandoberfläche des mit Druck beaufschlagten Raums 114 bildet.
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Die
Schwingungsplatte 116 wird auf der Basis einer Verformung
des piezoelektrischen Elements 117 elastisch verformt.
Die Schwingungsplatte 116 weist jedoch im Allgemeinen eine
kleinere Steifigkeit (größere Nachgiebigkeit)
auf als andere Wände,
die den mit Druck beaufschlagten Raum 114 bilden. Ferner
ist der gemeinsame Flüssigkeitsraum 119 mit
einem Tintentank verbunden, der in 1 und 2 nicht
gezeigt ist. Ein Unterstützungselement 121 ist zwischen
der Flüssigkeitsraumplatte 111 und
einer Basisplatte 112 vorgesehen.
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Das
piezoelektrische Element 117 wird durch Anlegen einer Spannung
von einer Ansteuerschaltung, die in 1 und 2 nicht
gezeigt ist, an das piezoelektrische Element 117 verformt,
so dass die Schwingungsplatte 116 verformt wird, um das
Volumen des mit Druck beaufschlagten Flüssigkeitsraums 114 zu
vergrößern oder
zu verkleinern. In einem Fall, in dem das Volumen des mit Druck
beaufschlagten Raums 114 vergrößert wird, wird der Innendruck
des mit Druck beaufschlagten Flüssigkeitsraums 114 verringert,
so dass die Tinte durch einen Verbindungsteil 120 vom gemeinsamen
Flüssigkeitsraum 119 zum
mit Druck beaufschlagten Raum 114 aufgefüllt wird.
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Danach
wird eine Antriebskraft implementiert, um den Innendruck des mit
Druck beaufschlagten Flüssigkeitsraums 114 zu
erhöhen.
Das heißt,
in einem Fall, in dem das piezoelektrische Element 117 angetrieben
wird, um das Volumen des mit Druck beaufschlagten Flüssigkeitsraums 114 zu
verringern, wird der Innendruck des mit Druck beaufschlagten Flüssigkeitsraums 114 erhöht. Aufgrund
dessen wird Tinte aus der Düse 113 herausgeschoben
und als Tintentropfen 122 gespritzt, so dass er an einem
Aufzeichnungsmedium wie z. B. Papier haftet, so dass die Aufzeichnung
implementiert werden kann.
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Somit
wird der Tintentropfen im Tintenstrahlkopf, der die Schwingungsplatte
verwendet, auf der Basis einer Verformung der Schwingungsplatte
gebildet. Ein Verbindungsteil mit dem piezoelektrischen Element
als Antriebsbetriebsmittel ist ein wichtiger Faktor als Fähigkeit
für den
Tintenstrahlkopf.
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Aufgrund
dessen gibt es, wie im japanischen Patent Nr. 3147132, japanischen
Patent Nr. 3070625,
EP 1 083
048 oder
US 5 880 763 offenbart, eine
Technologie, bei der ein konvexer Abschnitt mit einer Inselform
zum Verbinden mit dem piezoelektrischen Element an der Schwingungsplatte
ausgebildet ist.
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Eine
Struktur des vorstehend erwähnten
herkömmlichen
Tintenstrahlkopfs wird mit Bezug auf 3 bis 6 beschrieben. 3 ist
eine perspektivische Ansicht des herkömmlichen Tintenstrahlkopfs. 4 ist
eine erweiterte Ansicht eines in 3 gezeigten
Teils. 5 ist eine perspektivische Ansicht der Schwingungsplatte
eines weiteren Beispiels des herkömmlichen Tintenstrahlkopfs. 6 ist
eine grobe perspektivische Ansicht des herkömmlichen Tintenstrahlkopfs.
In 3 bis 6 sind Teilen, die die gleichen
sind wie die in 1 und 2 gezeigten
Teile, dieselben Bezugszeichen gegeben und deren Erläuterung
wird vereinfacht.
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In
diesem Tintenstrahlkopf ist ein konkaver Abschnitt 123 an
der Schwingungsplatte 116 ausgebildet, die eine der Wandoberflächen des
mit Druck beaufschlagten Flüssigkeitsraums 114 bildet,
so dass ein konkaver Abschnitt 123 ausgebildet ist. Ein konvexer
Abschnitt 124 mit einer Inselform ist als dicker Abschnitt
in einer Position ausgebildet, in der das piezoelektrische Element 117 mit
der Schwingungsplatte 116 in Kontakt gelangt. Das heißt, der dünne Abschnitt 126 umgibt
den gesamten konvexen Abschnitt 124 mit der Inselform als
dicker Abschnitt mit einer im Wesentlichen konstanten Dicke.
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Das
piezoelektrische Element 117 entspricht dem mit Druck beaufschlagten
Flüssigkeitsraum 114. Der
konkave Abschnitt 123, der den konvexen Abschnitt 124 mit
der Inselform umgibt, welcher mit dem piezoelektrischen Element 117 in
Kontakt gelangt, ist durch den dicken Abschnitt 125 unterteilt.
Der dünne Abschnitt 126 ist
durch die in 5 gezeigte Schwingungsplatte 116 ausgebildet.
Der konvexe Abschnitt 124 mit der Inselform ist auf dem
dünnen
Abschnitt 126 als dicker Abschnitt ausgebildet.
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Es
ist möglich,
das Ausmaß an
Schwingung des piezoelektrischen Elements 117, das auf
andere benachbarte mit Druck beaufschlagte Flüssigkeitsräume übertragen wird, zu verringern,
indem veranlasst wird, dass das piezoelektrische Element 117 mit dem
konvexen Abschnitt 124 mit der Inselform in Kontakt gelangt
und das piezoelektrische Element angetrieben wird. Ferner ist es
möglich,
die Verformung des piezoelektrischen Elements in die Änderung
des Volumens des mit Druck beaufschlagten Flüssigkeitsraums effizient umzuwandeln,
nämlich durch
eine Druckänderung.
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Gemäß dem vorstehend
erwähnten
herkömmlichen
Tintenstrahlkopf ist es jedoch erforderlich, dass der konvexe Abschnitt 124 mit
der Inselform, der an der Schwingungsplatte 116 ausgebildet ist,
mit einem konstanten Abstand vom Rand der Unterteilung der mit Druck
beaufschlagten Flüssigkeitsräume 114 ausgebildet
wird. Folglich ist es erforderlich, den dünnen Abschnitt 126 mit
einer konstanten Breite, der den konvexen Abschnitt 124 mit
der Inselform umgibt, auszubilden. Daher ist es erforderlich, dass
eine höhere
Maßgenauigkeit
oder Positionierungsgenauigkeit vorliegt.
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Ferner
ist die lange Seite des konvexen Abschnitts 124 mit der
Inselform länger
als die lange Seite des Kopfendabschnitts des piezoelektrischen Elements 117.
Außerdem
ist es erforderlich, Platz für den
dünnen
Abschnitt 126 zu schaffen, so dass es schwierig ist, den
ganzen Tintenstrahlkopf klein zu machen. Daher besteht ein Problem,
einer Anordnung von mit Druck beaufschlagten Flüssigkeitsräumen 114 mit einer
hohen Dichte zu entsprechen. Da eine Änderung des Volumens innerhalb
des mit Druck beaufschlagten Flüssigkeitsraums 114 auf
der Basis der Größe des konvexen
Abschnitts 124 und des Ausmaßes der Verformung des piezoelektrischen
Elements 117 festgelegt wird, ist es ferner erforderlich,
die Abmessungen des konvexen Abschnitts 124 mit hoher Genauigkeit
her zustellen. Es ist jedoch schwierig, die Abmessungen des konvexen
Abschnitts 124 mit hoher Genauigkeit herzustellen, so dass
die Ausbeuterate verringert wird und die Herstellungskosten erhöht werden.
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Ferner
ist die Schwingungsplatte 116 mit einem großen Bereich
des dünnen
Abschnitts 126 ein Element des mit Druck beaufschlagten
Flüssigkeitsraums 114.
Der mit Druck beaufschlagte Flüssigkeitsraum 114 weist
eine kleine Steifigkeit (große Nachgiebigkeit)
auf, so dass eine Wirksamkeit, um den Innendruck des mit Druck beaufschlagten
Flüssigkeitsraums 114 zu
erhöhen,
schlechter ist, so dass die Steuerbarkeit eines Meniskus zum Zeitpunkt
des Tintentropfenausstoßes
abfällt.
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Wenn
das piezoelektrische Element 117 angetrieben wird, tritt
außerdem
eine Spannung auf der Basis einer elastischen Verformung am dünnen Abschnitt 126 auf,
der den konvexen Abschnitt 124 mit der Inselform umgibt.
Die Schwingungsplatte 116 kann aufgrund der Konzentration
der auftretenden Spannung in Verbindung mit einer unerwarteten Bedingung
wie z. B. Streuung zum Zeitpunkt der Ausbildung des konvexen Abschnitts 124 und
des dünnen Abschnitts 126 zerbrochen
werden. Um eine große Anzahl
der mit Druck beaufschlagten Flüssigkeitsräume 114 ohne
Streuung auszubilden, wird der Herstellungsprozess kompliziert,
so dass verschiedene Vorrichtungen verbessert werden müssen und
eine Steigerung der Kosten auftreten kann.
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Folglich
ist es eine allgemeine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen
neuen und brauchbaren Flüssigkeitstropfen-Ausstoßkopf und
eine Tintenstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung zu schaffen, bei denen
ein oder mehrere der vorstehend beschriebenen Probleme beseitigt
sind.
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Ein
weiteres und spezielleres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht
darin, einen Flüssigkeitstropfen-Ausstoßkopf zu
schaffen, durch den der Innendruck des Flüssigkeitsraums ohne Verringern
der Wirksamkeit des Antriebsmittels erhöht und gesenkt werden kann,
die Steuerbarkeit des Meniskus und eine Fähigkeit des Ausstoßes des
Flüssigkeitstropfens
verbessert werden können,
die Größe des Flüssigkeitstropfen-Ausstoßkopfes
klein gemacht ist und das Auftreten von Streuung verringert werden
kann. Es ist auch eine Aufgabe, eine Tintenstrahlkopf-Aufzeichnungsvorrichtung
zu schaffen, bei der der Flüssigkeitstropfen-Ausstoßkopf verwendet
wird, so dass die Bildqualität
verbessert wird.
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Gemäß der Erfindung
wird ein Flüssigkeitstropfen-Ausstoßkopf geschaffen
mit: einer Düse zum
Ausstoßen
eines Flüssigkeitstropfens;
einem mit der Düse
verbundenen Flüssigkeitsraum;
einer Schwingungsplatte, die eine Wandoberfläche von wenigstens einem Teil
des Flüssigkeitsraums
bildet; Antriebsmitteln zum Erzeugen eines Drucks, der eine im Flüssigkeitsraum
vorhandene Flüssigkeit
mit Druck beaufschlagt, indem sie mit der Schwingungsplatte in Kontakt
gelangen; und einem Basissubstrat, das nicht direkt mit der Schwingungsplatte
verbunden ist und mit dem ein Endabschnitt der Antriebsmittel verbunden
ist; wobei die Schwingungsplatte einen dünneren Abschnitt und einen
dickeren Abschnitt umfasst; dadurch gekennzeichnet, dass ein Bereich des
dünneren
Abschnitts durch einen Bereich des dickeren Abschnitts, mit dem
die Antriebsmittel in Kontakt gelangen, in zwei nicht verbundene
dünnere
Abschnitte unterteilt ist.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist es möglich,
die Steifigkeit des Flüssigkeitsraums
(oder der Flüssigkeitskammer)
und die Steuerbarkeit des Tropfenausstoßes zu verbessern, so dass
eine Streuung verringert werden kann und eine stabile Tropfenausstoßfähigkeit
erreicht werden kann. Die vorstehend beschriebenen zwei Strukturen
stellen alternative Lösungen
für die
Probleme des Standes der Technik dar.
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Der
dicke Abschnitt kann zu einer Seite vorstehen, wo die Antriebsmittel,
die dem Flüssigkeitsraum
zugewandt sind, in Kontakt gelangen.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird verhindert, dass eine Flüssigkeitsströmung in
einer Seite des Flüssigkeitsraums
blockiert wird.
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Der
dicke Abschnitt kann entlang einer Richtung einer langen Seite des
Flüssigkeitsraums
geschaffen sein.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist es möglich,
die Steifigkeit des Flüssigkeitsraums
zu verbessern und das Verlagerungsausmaß der Schwingungsplatte besser
zu steuern.
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Der
dünne Abschnitt,
dessen Bereich durch den dicken Abschnitt unterteilt sein kann,
weist eine lange und schmale Konfiguration entlang der Richtung
der langen Seite des Flüssigkeitsraums
auf.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist es möglich,
das Verlagerungsausmaß der
Schwingungsplatte besser zu steuern.
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Die
Länge des
dünnen
Abschnitts in Richtung der langen Seite des Flüssigkeitsraums kann länger sein
als die Länge
der Antriebsmittel, die mit dem dicken Abschnitt in Richtung der
langen Seite des Flüssigkeitsraums
in Kontakt gelangen.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist es möglich,
eine Änderung
der Fähigkeit
aufgrund eines Kontaktpositionsspalts des dicken Abschnitts und
der Antriebsmittel so zu steuern, dass es möglich ist, ein Verlagerungsausmaß der Schwingungsplatte
besser zu steuern.
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Der
Bereich des dünnen
Abschnitts kann in einer symmetrischen Position in Bezug auf den
dicken Abschnitt ausgebildet sein.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird die Ablenkung der Änderung des Drucks innerhalb
des Flüssigkeitsraums
verhindert, so dass es möglich
ist, eine gegenseitige Störung
zu verhindern.
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Der
dicke Abschnitt der Schwingungsplatte, der vom dünnen Abschnitt umgeben ist,
kann eine im Wesentlichen konstante Dicke aufweisen.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist es möglich,
die Herstellungskosten zu verringern und eine hohe Genauigkeit zu
erhalten.
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Die
Antriebsmittel können
ein piezoelektrisches Element umfassen, dessen Verlagerung in einer
senkrechten Richtung der Schwingungsplatte in einer d33-Richtung
geschieht.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist es möglich,
den Flüssigkeitstropfen-Ausstoßkopf mit
einer hohen Geschwindigkeit anzutreiben.
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Das
piezoelektrische Element kann eine Struktur aufweisen, in der eine
Vielzahl von Lagen von piezoelektrischen Elementen und Elektrodenlagen
gestapelt sind, und ein Endabschnitt in Richtung der langen Seite
des Flüssigkeitsraums
kann einen inaktiven Bereich aufweisen, in dem kein elektrisches Feld
erzeugt wird und der der Trennwand des Flüssigkeitsraums zugewandt ist
und mit dieser in Kontakt gelangt.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist es möglich,
eine Änderung
einer Fähigkeit
aufgrund eines Kontaktpositionsspalts zu steuern.
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Der
inaktive Bereich des piezoelektrischen Elements kann der Trennwand
von beiden Enden in Richtung der langen Seite des Flüssigkeitsraums
zugewandt sein und mit dieser in Kontakt gelangen.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist es möglich,
die Steifigkeit des gesamten Flüssigkeitstropfen-Ausstoßkopfs zu
verbessern, indem ein inaktiver Bereich als Unterstützungselement
für die Schwingungsplatte
und das Basissubstrat wirkt.
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Ein
aktiver Bereich des piezoelektrischen Elements kann in einem Bereich,
der der Trennwand beider Enden in Richtung der langen Seite des
Flüssigkeitsraums
zugewandt ist, nicht vorhanden sein.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird verhindert, dass eine Schwingung der Trennwand eine unnötige Verlagerung
verleiht, so dass ein Blockieren gegen die Verlagerungswirksamkeit
des piezoelektrischen Elements vermieden wird.
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Der
inaktive Bereich des piezoelektrischen Elements kann in einem Bereich
vorhanden sein, der einem Antriebsbereich der Schwingungsplatte
zugewandt ist.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist es möglich,
eine Streuung einer Fähigkeit
in Bezug auf den Positionsspalt zum genauen Zeitpunkt des Kontaktierens
zu verhindern.
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Das
piezoelektrische Element kann eine Struktur aufweisen, bei der die
Länge in
Richtung der langen Seite des Flüssigkeitsraums
in einer Position, in der ein Endabschnitt des piezoelektrischen
Elements mit der Schwingungsplatte in Kontakt gelangt, kürzer ist
als die Länge
in Richtung der langen Seite des Flüssigkeitsraums.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist es möglich,
die Kopfsteifigkeit durch stärkeres
Erhöhen der
Dicke des Flüssigkeitsraums
an einem Teil, der der Umgebung einer Position entspricht, in der
ein Endabschnitt des piezoelektrischen Elements mit der Schwingungsplatte
in Kontakt gelangt, als die Dicke des dicken Abschnitts weiter zu
verbessern.
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Das
piezoelektrische Element kann eine Struktur aufweisen, bei der die
Länge des
piezoelektrischen Elements in Richtung der langen Seite des Flüssigkeitsraums
in einer Position, in der das piezoelektrische Element mit der Schwingungsplatte
in Kontakt gelangt, kürzer
ist als die Länge
des dicken Abschnitts der Schwingungsplatte in Richtung der langen
Seite des Flüssigkeitsraums.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist es möglich,
das piezoelektrische Element mit dem dicken Abschnitt genau in Kontakt
zu bringen.
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Das
piezoelektrische Element kann eine Struktur aufweisen, bei der die
Länge des
piezoelektrischen Elements in einer Richtung der kurzen Seite des
Flüssigkeitsraums
in einer Position, in der das piezoelektrische Element mit der Schwingungsplatte
in Kontakt gelangt, länger
ist als die Länge
des dicken Abschnitts der Schwingungsplatte in Richtung der kurzen
Seite des Flüssigkeitsraums.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist es möglich,
die Streuung aufgrund eines Positionierungsspalts zum Zeitpunkt
des Kontaktierens zu verringern.
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Der
dicke Abschnitt der Schwingungsplatte kann einen ersten dicken Abschnitt,
mit dem die Antriebsmittel in Kontakt gelangen, und einen zweiten dicken
Abschnitt mit einer vom dünnen
Abschnitt verschiedenen Dicke, welcher mit dem ersten dicken Abschnitt
und der Trennwand des Flüssigkeitsraums verbunden
ist, umfassen.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist es möglich,
die Steifigkeit eines Abschnitts, wo das piezoelektrische Element
nicht in Kontakt gelangt, zu verringern und die Steifigkeit des
gesamten Flüssigkeitsraums
zu verbessern.
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Ferner
schafft die Erfindung eine Tintenstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung
mit einem Tintenstrahlkopf, der den Tintentropfen ausstößt, wobei
der Tintenstrahlkopf eine Düse,
die den Tintenstrahltropfen ausstößt, einen mit der Düse verbundenen
Flüssigkeitsraum,
eine Schwingungsplatte, die eine Wandoberfläche von wenigstens einem Teil
des Flüssigkeitsraums
bildet, Antriebsmittel, die einen Druck erzeugen, der eine flüssige Tinte,
die im Flüssigkeitsraum
vorhanden ist, mit Druck beaufschlagen, indem sie mit der Schwingungsplatte
in Kontakt gelangen, ein Trägersubstrat,
mit dem ein Endabschnitt der Antriebsmittel verbunden ist, ohne
mit der Schwingungsplatte zu verbinden, und einen Spalt zwischen dem
Trägersubstrat
und der Schwingungsplatte in einer Position, die einer Trennwand
des Flüssigkeitsraums
entspricht, umfasst, wobei die Schwingungsplatte einen dünnen Abschnitt
und einen dicken Abschnitt umfasst und der Bereich des dünnen Abschnitts
durch den dicken Abschnitt, mit dem die Antriebsmittel in Kontakt
gelangen, unterteilt ist.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist es möglich,
ein Bild mit hoher Qualität
stabil aufzuzeichnen.
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Weitere
Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden
aus der folgenden ausführlichen
Beschreibung von beispielhaften Ausführungsformen und den begleitenden
Zeichnungen besser ersichtlich, in denen:
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1 eine
Querschnittsansicht entlang einer Richtung der langen Seite des
Flüssigkeitsraums
des Tintenstrahlkopfs gemäß dem Stand
der Technik ist;
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2 eine
Querschnittsansicht entlang einer Richtung der kurzen Seite des
Flüssigkeitsraums
des Tintenstrahlkopfs gemäß dem Stand
der Technik ist;
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3 eine
perspektivische Ansicht des herkömmlichen
Tintenstrahlkopfs ist;
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4 eine
erweiterte Ansicht eines in 3 gezeigten
Teils ist;
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5 eine
perspektivische Ansicht der Schwingungsplatte eines weiteren Beispiels
des herkömmlichen
Tintenstrahlkopfs ist;
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6 eine
schematische perspektivische Ansicht des herkömmlichen Tintenstrahlkopfs
ist;
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7 eine
perspektivische Ansicht des Tintenstrahlkopfs der ersten Ausführungsform
des Flüssigkeitstropfen-Ausstoßkopfs der
vorliegenden Erfindung in auseinandergezogener Anordnung ist;
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8 eine
Querschnittsansicht entlang der Richtung der langen Seite des Flüssigkeitsraums
des Tintenstrahlkopfs der ersten Ausführungsform des Flüssigkeitstropfen-Ausstoßkopfs der
vorliegenden Erfindung ist;
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9 eine
erweiterte Ansicht eines in 2 gezeigten
Teils ist;
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10 eine
Querschnittsansicht entlang der Richtung der kurzen Seite des Flüssigkeitsraums
des Tintenstrahlkopfs der ersten Ausführungsform des Flüssigkeitstropfen-Ausstoßkopfs der
vorliegenden Erfindung ist;
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11 eine
teilweise erweiterte Perspektive des Tintenstrahlkopfs der ersten
Ausführungsform des
Flüssigkeitstropfen-Ausstoßkopfs der
vorliegenden Erfindung ist;
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12 eine
erweiterte perspektivische Ansicht eines Teils des Flüssigkeitstropfen-Ausstoßkopfs der
vorliegenden Erfindung ist;
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13 eine
erweiterte perspektivische Ansicht eines Teils des Flüssigkeitstropfen-Ausstoßkopfs der
vorliegenden Erfindung eines in 6 gezeigten
Falls ist;
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14 eine
erweiterte schematische perspektivische Ansicht eines Teils des
Flüssigkeitstropfen-Ausstoßkopfs der
vorliegenden Erfindung ist;
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15 eine
Ansicht ist, die die Ergebnisse der Simulation des Flüssigkeitstropfen-Ausstoßkopfs der
vorliegenden Erfindung zeigt;
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16 eine
Ansicht ist, die ein zusätzliches Ergebnis
der Simulation des Flüssigkeitstropfen-Ausstoßkopfs der
vorliegenden Erfindung eines in 6 gezeigten
Falls zeigt;
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17 eine
schematische Querschnittsansicht zum Erläutern des piezoelektrischen
Elements und der Länge
des dicken Abschnitts in Richtung der langen Seite des Flüssigkeitsraums
ist;
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18 eine
schematische perspektivische Ansicht in einer Richtung der Schwingungsplatte
eines mit Druck beaufschlagten Flüssigkeitsraums gesehen in einem
früheren
Zustand ist, in dem das piezoelektrische Element nicht verbunden
ist;
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19 eine
erweiterte schematische Querschnittsansicht eines Teils entlang
der Richtung der langen Seite des Flüssigkeitsraums der dritten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
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20 eine
schematische Querschnittsansicht des Tintenstrahlkopfs entlang der
Richtung der langen Seite des Flüssigkeitsraums
der vierten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
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21 eine
schematische Querschnittsansicht des Tintenstrahlkopfs entlang der
Richtung der langen Seite des Flüssigkeitsraums
der fünften
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
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22 eine
schematische Querschnittsansicht des Tintenstrahlkopfs entlang der
Richtung der langen Seite des Flüssigkeitsraums
der sechsten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
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23 eine
schematische Querschnittsansicht des Tintenstrahlkopfs entlang der
Richtung der langen Seite des Flüssigkeitsraums
der sechsten Ausführungsform
eines in 6 gezeigten Falls ist;
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24 eine
schematische perspektivische Ansicht in einer Richtung der Schwingungsplatte
eines mit Druck beaufschlagten Flüssigkeitsraums gesehen in einem
früheren
Zustand ist, in dem das piezoelektrische Element nicht angeschlossen
ist;
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25 eine
perspektivische Ansicht einer mit einem Tintenstrahlkopf vereinigten
Tintenpatrone bezüglich
der achten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
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26 eine
perspektivische Ansicht einer Tintenstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung
ist, in der der Tintenstrahlkopf der vorliegenden Erfindung montiert ist;
und
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27 eine
Schnittansicht eines Mechanismusteils der Tintenstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung ist,
in der der Tintenstrahlkopf der vorliegenden Erfindung montiert
ist.
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In
den verschiedenen Zeichnungen sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen
bezeichnet.
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Nun
wird mit Bezug auf 7 bis 27 eine
Beschreibung von Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung gegeben.
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Zuerst
wird eine erste Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 7 bis 11 beschrieben. 7 ist
eine perspektivische Ansicht des Tintenstrahlkopfs der ersten Ausführungsform
des Flüssigkeitstropfen-Ausstoßkopfs der vorliegenden
Erfindung in auseinandergezogener Anordnung. 8 ist eine
Querschnittsansicht entlang der Richtung der langen Seite des Flüssigkeitsraums
des Tintenstrahlkopfs der ersten Ausführungsform des Flüssigkeitstropfen-Ausstoßkopfs der
vorliegenden Erfindung. 9 ist eine erweiterte Ansicht
des in 2 gezeigten Teils. 10 ist
eine Querschnittsansicht entlang der Richtung der kurzen Seite des
Flüssigkeitsraums
des Tintenstrahlkopfs der ersten Ausführungsform des Flüssigkeitstropfen-Ausstoßkopfs der
vorliegenden Erfindung. 11 ist
eine teilweise erweiterte Perspektive des Tintenstrahlkopfs der
ersten Ausführungsform
des Flüssigkeitstropfen-Ausstoßkopfs der
vorliegenden Erfindung.
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Der
Tintenstrahlkopf umfasst ein Wegbildungssubstrat (ein Flüssigkeitssubstrat) 1,
eine Schwingungsplatte 2 und eine Düsenplatte 3. Das Wegbildungssubstrat
(das Flüssigkeitssubstrat) 1 ist aus
einem Einkristall-Siliciumsubstrat ausgebildet. Die Schwingungsplatte 2 ist
mit der unteren Oberfläche
des Wegbildungssubstrats (des Flüssigkeitssubstrats) 1 verbunden.
Die Düsenplatte 3 ist
mit der oberen Oberfläche
des Wegbildungssubstrats (des Flüssigkeitssubstrats) 1 verbunden.
Ein mit Druck beaufschlagter Flüssigkeitsraum 6,
der ein Weg (ein Tintenflüssigkeitsraum)
ist, der mit einer Düse 5 verbunden
ist, die den Tintentropfen ausstößt, und
ein gemeinsamer Flüssigkeitsraum 8,
der die Tinte zu dem mit Druck beaufschlagten Flüssigkeitsraum 6 über einen
Tintenzuführungsweg 7 liefert,
welcher ein Fluidwiderstandsteil ist, sind durch das Wegbildungssubstrat 1,
die Schwingungsplatte 2 und die Düsenplatte 3 ausgebildet.
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Ein
piezoelektrisches Element 12 vom gestapelten Typ als Antriebsmittel
ist an einer Außenfläche der
Schwingungsplatte 2 entsprechend dem jeweiligen mit Druck
beaufschlagten Flüssigkeitsraum 6 angeschlossen.
Das piezoelektrische Element 12 vom gestapelten Typ ist
durch eine Verbindung mit der Basisplatte 13 befestigt.
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Ein
Tintenzufuhr-Öffnungsbildungselement 14 ist
mit der Basisplatte 13 im mittleren Bereich zwischen Linien
des piezoelektrischen Elements 12 der Basisplatte 13 verbunden.
Oder, wie in 8 gezeigt, ist ein Abstandselement 14-1 mit
der Basisplatte 13 um die Linien des piezoelektrischen
Elements 12 verbunden. Das Abstandselement 14-1 dient
auch als Tintenzufuhr-Öffnungsbildungselement.
-
Das
Tintenzufuhr-Öffnungsbildungselement 14 kann
mit der Basisplatte 13 in einem Körper durch Ätzen der Basisplatte 13 ausgebildet
werden.
-
Das
piezoelektrische Element 12 wird durch abwechselndes Stapeln
einer Lage aus piezoelektrischem Material und einer inneren Elektrode
hergestellt. In diesem Fall kann Tinte im mit Druck beaufschlagten
Flüssigkeitsraum 6 unter
Verwendung einer Verlagerung in einer d33-Richtung (einer senkrechten
Richtung zu einer gestapelten Richtung) als piezoelektrische Richtung
des piezoelektrischen Elements 12 unter Druck gesetzt werden.
Oder die Tinte im mit Druck beaufschlagten Flüssigkeitsraum 6 kann
unter Verwendung einer Verlagerung in einer d31-Richtung (einer senkrechten Richtung
zu einer gestapelten Richtung) als piezoelektrische Richtung des
piezoelektrischen Elements 12 unter Druck gesetzt werden.
-
In
einem in 8 gezeigten Fall kann Tinte im
mit Druck beaufschlagten Flüssigkeitsraum 6 unter
Verwendung einer Verlagerung in einer d33-Richtung (einer senkrechten
Richtung zur gestapelten Richtung) als piezoelektrische Richtung
des piezoelektrischen Elements 12 mit Druck beaufschlagt
werden. Oder die Tinte im mit Druck beaufschlagten Flüssigkeitsraum 6 kann
unter Verwendung einer Verlagerung in einer d31-Richtung (einer
parallelen Richtung zu einer gestapelten Richtung) als piezoelektrische
Richtung des piezoelektrischen Elements 12 mit Druck beaufschlagt
werden.
-
Ein
Durchstoßloch,
das die Tintenzuführungsöffnung 9 bildet,
die die Tinte von außen
zum gemeinsamen Flüssigkeitsraum 8 zuführt, ist
an einer Basisplatte 13 und dem Tintenzufuhr-Öffnungsbildungselement 14 ausgebildet.
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Ein äußerer Umfangsteil
des Wegbildungssubstrats 1 und ein Außenkantenteil an der unteren Oberflächenseite
der Schwingungsplatte 2 sind durch Kleben mit einem Kopfrahmen 17 verbunden, der
durch Spritzgießen
mit einem Epoxidgruppenharz oder Polyphenylensulfid ausgebildet
wird. Der Kopfrahmen 17 und das Basissubstrat 13 sind
durch einen Klebstoff an einem Teil, der in 1–7 nicht
dargestellt ist, aneinander befestigt. Der Kopfrahmen 17 kann
in zwei Teile unterteilt sein oder aus einem Teil bestehen.
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Ein
FPC-Kabel 18 ist mit dem piezoelektrischen Element 12 durch
eine Lötverbindung,
eine ACF-Verbindung (Verbindung mit leitender Anisotropieschicht)
oder Drahtbonden verbunden, um ein Ansteuersignal zu liefern. Eine
Ansteuerschaltung (Treiber-IC) 19 ist am FPC-Kabel 18 angebracht,
um eine Ansteuerwelle an jeweilige piezoelektrische Elemente 12 selektiv
anzulegen.
-
Durchstoßlöcher als
jeweilige mit Druck beaufschlagte Flüssigkeitsräume 6, ein Nutteil
als Tintenzuführungsweg 7 und
ein Durchstoßloch
als gemeinsamer Flüssigkeitsraum
werden am Wegbildungssubstrat 1 durch Anisotropieätzen eines
Einkristallsubstrats mit einer Kristallflächenrichtung (110)
mit einer alkalischen Ätzflüssigkeit
wie z. B. einer wässerigen
Kaliumhydroxidlösung
(KOH) ausgebildet. In diesem Fall sind die jeweiligen mit Druck
beaufschlagten Flüssigkeitsräume 6 durch
die Trennwand 20 unterteilt.
-
Die
Schwingungsplatte 2 besteht aus einer Metallplatte wie
z. B. Nickel. Die Schwingungsplatte 2 kann aus einem Harzelement
oder einem gestapelten Element des Harzelements und eines Metallelements
bestehen. In dem in 8 gezeigten Fall wird die Schwingungsplatte 2 aus
einer Metallplatte aus Nickel durch ein Galvanoplastikverfahren
hergestellt. Die Schwingungsplatte 2 kann aus einem Harzelement
oder einem gestapelten Element aus Harz und einem anderen Metall
als Nickel hergestellt werden.
-
Ein
leicht zu verlagernder dünner
Abschnitt 21 und ein mittlerer dicker Abschnitt 22 zum
Kontaktieren des piezoelektrischen Elements 12 sind an
einem entsprechenden Teil für
den mit Druck beaufschlagten Flüssigkeitsraums 6 dieser
Schwingungsplatte 2 vorgesehen. Ein umgebender dicker Abschnitt 23 ist
entsprechend der Trennwand 20 ausgebildet. Eine flache
Oberflächenseite
des umgebenden dicken Abschnitts 23 ist durch Kleben mit
dem Wegbildungssubstrat 1 verbunden und der umgebende dicke
Abschnitt 23 ist durch Kleben mit dem Kopfrahmen 17 verbunden.
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Ein
Unterstützungselement
ist nicht vorgesehen, aber ein Spalt zwischen dem umgebenden dicken
Abschnitt 23 entsprechend der Flüssigkeitsraumtrennwand 20 der
Schwingungsplatte 2 (der Trennwand 20 zwischen
jedem der mit Druck beaufschlagten Flüssigkeitsräume 6) und dem Basissubstrat 13 ist
vorhanden. In diesem Fall wird die Steifigkeit des mit Druck beaufschlagten
Flüssigkeitsraums 6,
nämlich
der Trennwand 20, der Düsenplatte 3 und der
Schwingungsplatte 2, hoch und die Festigkeit der jeweiligen
Verbindungsteile wird ausreichend geschaffen, um die Steifigkeit
des vorstehend erwähnten
mit Druck beaufschlagten Flüssigkeitsraums 6 aufrechtzuerhalten
und eine effiziente Verlagerung des zentralen dicken Abschnitts 22 der
Schwingungsplatte 2 aufgrund der Verlagerung des piezoelektrischen
Elements 12 sicherzustellen.
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In
einem in 6 gezeigten Fall ist, wie in 13 gezeigt,
ein Unterstützungselement 25 zwischen
dem umgebenden dicken Abschnitt 23 entsprechend der Flüssigkeitsraumtrennwand 20 der Schwingungsplatte 2 und
dem Basissubstrat 13 vorgesehen. Aufgrund dessen sind die
Schwingungsplatte 2 und das Basissubstrat 13 durch
sowohl die piezoelektrischen Elemente 12 als auch die Unterstützungselemente 25 verbunden,
so dass die Steifigkeit des mit Druck beaufschlagten Flüssigkeitsraums 6 aufrechterhalten
werden kann und die Wirksamkeit der Verlagerung des zentralen dicken
Abschnitts 22 der Schwingungsplatte 2 aufgrund
der Verlagerung der piezoelektrischen Elemente 12 sichergestellt
werden kann. Das Unterstützungselement 25 kann
dieselbe Struktur aufweisen wie die piezoelektrischen Elemente 12.
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Die
Düsenplatte 3 weist
eine Düse 5,
die einen Durchmesser von 10 bis 30 μm aufweist, entsprechend dem
jeweiligen mit Druck beaufschlagten Flüssigkeitsraum 6 auf
und ist durch Kleben mit dem Wegbildungssubstrat 1 verbunden.
Hinsichtlich der Düsenplatte 3 kann
ein Metall wie z. B. rostfreier Stahl oder Nickel, eine Kombination
des Metalls und eines Harzes wie z. B. einer Polyimidharzschicht,
Silicium und Kombinationen davon verwendet werden. Eine plattierte
Schicht oder eine abweisende Schicht wird durch ein gut bekanntes
Verfahren wie z. B. eine wasserabweisende Beschichtung auf der Düsenoberfläche (einer
Oberfläche
in der Ausstoßrichtung: Ausstoßoberfläche) ausgebildet,
um die Tinte abzuweisen. Ein Dichtungsmaterial 26 wird
zwischen die Düsenplatte 3 und
den Kopfrahmen 17 gefüllt.
Das Dichtungsmaterial 26 dient auch als Klebstoff.
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Im
vorstehend erwähnten
Tintenstrahlkopf wird eine Ansteuerimpulsspannung von 20 bis 50
V an die piezoelektrischen Elemente 12 selektiv angelegt,
so dass die piezoelektrischen Elemente 12 in einer gestapelten
Richtung (in dem Fall, in dem eine Richtung d33 verwendet wird)
verlagert werden und die Schwingungsplatte 2 in der Richtung
der Düsenplatte 5 verlagert
wird. Aufgrund dessen wird Tinte, die im mit Druck beaufschlagten
Flüssigkeitsraum 6 vorgesehen
ist, durch eine Änderung
eines Fassungsvermögens/Volumens
des mit Druck beaufschlagten Flüssigkeitsraums 6 mit
Druck beaufschlagt, so dass ein Tintentropfen aus der Düse 5 ausgestoßen wird.
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Der
Flüssigkeitsdruck
im mit Druck beaufschlagten Flüssigkeitsraum 6 wird
auf der Basis des Ausstoßes
des Tintentropfens verringert. Ein geringfügiger Unterdruck tritt im mit
Druck beaufschlagten Flüssigkeitsraum 6 aufgrund
der Trägheit
des Tintenflusses in diesem Fall auf. Unter dieser Bedingung wird
die Schwingungsplatte 2 durch Abschalten der Spannung für die piezoelektrischen
Elemente 12 in die erste Position zurückgebracht und der mit Druck beaufschlagte
Flüssigkeitsraum 6 weist
eine erste Konfiguration auf, so dass ein Unterdruck erzeugt wird.
In diesem Fall wird die Tinte von der Tintenzuführungsöffnung 9 durch den
gemeinsamen Flüssigkeitsraum 8 und
den Tintenzuführungsweg 7 als
Fluidwiderstandsteil in dem mit Druck beaufschlagten Flüssigkeitsraum 6 aufgefüllt. Nachdem
die Schwingung des Tintenmeniskus der Düse 5 gedämpft und stabilisiert
ist, wird die Impulsspannung wieder an die piezoelektrischen Elemente 12 angelegt,
um den nächsten
Tintentropfen auszustoßen,
so dass der Tintentropfen ausgestoßen wird.
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Hier
werden die Details der Struktur der Schwingungsplatte 2 im
vorstehend erwähnten
Tintenstrahlkopf mit Bezug auf 14 beschrieben. 14 ist
eine schematische perspektivische Ansicht eines Kontaktabschnitts
des piezoelektrischen Elements 12, um den Tintentropfen
auszustoßen.
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Die
Schwingungsplatte 2 umfasst den dünnen Abschnitt 21,
einen mittleren dicken Abschnitt 22 und einen umgebenden
Abschnitt 23. Der Bereich des dünnen Abschnitts 21 ist
durch den mittleren dicken Abschnitt 22, mit dem das piezoelektrische
Element 12 in Kontakt gelangt (in dieser Ausführungsform
verbunden ist), unterteilt, um zwei dünne Abschnitte 21 zu
bilden.
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Der
mittlere dicke Abschnitt 22 ist entlang einer Richtung
der langen Seite des mit Druck beaufschlagten Flüssigkeitsraums 6 (einer
Richtung der langen Seite des Flüssigkeitsraums)
ausgebildet. Jeder der dünnen
Abschnitte 21 ist in einer sym metrischen Position in Bezug
auf den mittleren dicken Abschnitt 22 vorgesehen und weist
eine lange und schmale Konfiguration entlang der Richtung der langen
Seite des mit Druck beaufschlagten Flüssigkeitsraums 6 auf.
Aufgrund dessen wird eine Änderung des
Drucks im mit Druck beaufschlagten Flüssigkeitsraum 6 zum
Zeitpunkt des Antriebs symmetrisch, so dass es möglich ist, eine gegenseitige
Störung
zu verhindern.
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Der
umgebende dicke Abschnitt 23 ist ein dicker Abschnitt,
um die dünnen
Abschnitte 21 und die mittleren dicken Abschnitte 22 mit
dem jeweiligen mit Druck beaufschlagten Flüssigkeitsraum 6 voneinander
abzusondern. Der umgebende mittlere dicke Abschnitt 23 und
die Dicke des mittleren dicken Abschnitts 22 sind so ausgebildet,
dass die Dicke des mittleren dicken Abschnitts 22 geringer
ist als die Dicke des umgebenden mittleren dicken Abschnitts 23.
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Das
piezoelektrische Element 12 ist mit dem mittleren dicken
Abschnitt 22 der Schwingungsplatte 2 so verbunden,
dass es das Ansteuersignal von der Treiber-IC abgibt. Aufgrund dessen wird das
piezoelektrische Element 12 ausgedehnt und zusammengezogen
und der Tintentropfen wird durch zweckmäßiges Steuern des Innendrucks
des mit Druck beaufschlagten Flüssigkeitsraums 6 ausgestoßen. Da
die Verlagerung des piezoelektrischen Elements 12 auf die
Verlagerung des mittleren dicken Abschnitts 22 aufgebracht
wird, wird eine Zahlenwertsimulation mit Bezug auf eine Verringerung
der Wirksamkeit implementiert.
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Vier
Arten von Proben, die nur in der Konfiguration des mittleren dicken
Abschnitts, mit dem das piezoelektrische Element in Kontakt gelangt,
unterschiedlich sind, werden in dieser Simulation verwendet. Das
heißt,
die dünnen
Abschnitte sind am mittleren dicken Abschnitt wie in dieser Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung unterteilt, ein herkömmlicher dicker Abschnitt,
der einen konvexen Abschnitt mit einer Inselform aufweist, als Vergleichsbeispiel
1 (siehe 6), ein dicker Abschnitt, der
einen konvexen Abschnitt mit der Inselform und eine schmälere Breite
aufweist, als Vergleichsbeispiel 2 und ein dicker Abschnitt, der
einen konvexen Abschnitt mit der Inselform und eine schmälere Breite
aufweist, als Vergleichsbeispiel 3 werden in dieser Simulation verwendet,
wie in 15 gezeigt.
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In
einem in 8 gezeigten Fall werden, wie in 16 gezeigt,
vier Arten von Proben, die nur in der Konfiguration des mittleren
dicken Abschnitts, mit dem das piezoelektrische Element in Kontakt
gelangt, unterschiedlich sind, in dieser Simulation verwendet. Das
heißt,
die dünnen
Abschnitte sind am mittleren dicken Abschnitt wie in dieser Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung unterteilt, ein herkömmlicher dicker Abschnitt,
der einen konvexen Abschnitt mit der Inselform aufweist, als Vergleichsbeispiel
1 (siehe 6), ein dicker Abschnitt, der
einen konvexen Abschnitt mit der Inselform und eine schmälere Breite
aufweist, als Vergleichsbeispiel 2 und ein dicker Abschnitt, der
einen konvexen Abschnitt mit der Inselform und eine breitere Breite
aufweist, als Vergleichsbeispiel 3 werden in dieser Simulation verwendet.
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Die
Auswertungspunkte in 15 und 16 sind
der Maximalwert des Drucks, der innerhalb des mit Druck beaufschlagten
Flüssigkeitsraums 6 erzeugt
wird, und der Maximalwert der Verlagerung der Düsenplatte (der Düsenplatte 3).
Dies liegt daran, dass, wenn die Steifigkeit der Schwingungsplatte 2 zu
groß ist,
angenommen wird, dass sich die Düsenplatte 3 aufgrund
der Verlagerung des Ganzen des mit Druck beaufschlagten Flüssigkeitsraums 6 bewegt,
während
die Zunahme des Innendrucks des mit Druck beaufschlagten Flüssigkeitsraums 6 klein
wird.
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Die
Ergebnisse der vorstehend erwähnten Auswertung
sind in 15 und 16 gezeigt.
In 15 und 16 ist
ein Indexwert auf der Basis eines relativen Vergleichs mit Bezug
auf das Ergebnis des Vergleichsbeispiels 1, das einen konvexen Abschnitt
mit einer herkömmlichen
Inselkonfiguration aufweist, auf der horizontalen Achse ausgedrückt. Wenn
die horizontale Achse mehr als 100 zeigt, bedeutet dies, dass die
Fähigkeit
verbessert ist.
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Gemäß den Ergebnissen
der Auswertung, die in 15 und 16 gezeigt
sind; nimmt der Innendruck des mit Druck beaufschlagten Flüssigkeitsraums 6 in
dieser Ausführungsform
ausreichend zu. Da der Indexwert der Verlagerung der Düsenplatte 3 geringer
ist als 100, ist das Ausmaß der
Verlagerung im Vergleich zum dicken Abschnitt, der den konvexen Abschnitt
mit der Inselform aufweist, relativ groß. Es besteht jedoch kein Problem,
da die Verlagerung der Düsenplatte 3 geringer
als 20% ist. Da in der Zahlenwertsimulation eine Einschwingverhaltensanalyse durch
Antreiben des piezoelektrischen Elements implementiert wird, wird
auch eine Änderung
des Innendrucks des mit Druck beaufschlagten Flüssigkeitsraums auf der Basis
einer Zeitänderung
ausgewertet, damit keine speziell unterschiedlichen Punkte bezüglich einer
großen
Phasenänderung
und eines Ausmaßes
an Druckänderung
bestehen.
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In
einem Fall, in dem der Kontaktabschnitt, wo das piezoelektrische
Element 12 mit der Schwingungsplatte 2 in Kontakt
gelangt, dick gemacht ist, ist daher die Umgebung des Kontaktabschnitts
nicht der konvexe Abschnitt mit der Inselform, der vom dünnen Abschnitt
umgeben ist. Es ist möglich,
eine gute Fähigkeit
einer Ausstoßgeschwindigkeit
des Tintentropfens und eines Volumens des Ausstoßtropfens an einem Abschnitt
zu erhalten, an dem der dünne
Abschnitt 21 durch den dicken Abschnitt 22 unterteilt
ist, der entlang der Richtung der langen Seite des mit Druck beaufschlagten
Flüssigkeitsraums 6 ausgebildet
ist.
-
Im
Vergleich zum herkömmlichen
konvexen Abschnitt mit der Inselform bestehen die folgenden Vorteile.
Das heißt,
gemäß der vorliegenden
Erfindung ist es möglich,
das Ausmaß an
Verlagerung der Schwingungsplatte mit einer Vergrößerung des
Bereichs des dicken Abschnitts zu steuern. Aufgrund dessen ist es
möglich,
die Steuerung des Tropfenausstoßes
durch Erhöhen
der Steifigkeit des mit Druck beaufschlagten Flüssigkeitsraums zu verbessern.
Da der konvexe Abschnitt mit der Inselform nicht ausgebildet ist,
ist es ferner möglich,
das Ausmaß der
Fassungsvermögensverlagerung
des mit Druck beaufschlagten Flüssigkeitsraums
auf der Basis einer Präzisionsbemessung
des konvexen Abschnitts zu steuern, so dass es möglich ist, die Streuung der
Fähigkeit
zu verringern.
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17 ist
eine schematische Querschnittsansicht zum Erläutern des piezoelektrischen
Elements und der Länge
des dicken Abschnitts in Richtung der langen Seite des Flüssigkeitsraums.
Da, wie in 17 gezeigt, der Bereich des
dünnen
Abschnitts 21, der in der Schwingungsplatte 2 ausgebildet
ist, klein ist, wird die Steifigkeit des mit Druck beaufschlagten
Flüssigkeitsraums 6 hoch.
Daher ist die Eigenfrequenz groß,
so dass es möglich
ist, ihn mit einer höheren
Frequenz anzutreiben. Ferner kann der Innendruck des mit Druck beaufschlagten
Flüssigkeitsraums 6 der
Antriebsverlagerung des piezoelektrischen Elements 12 genau
folgen, so dass es möglich
ist, den Innendruck des mit Druck beaufschlagten Flüssigkeitsraums 6,
nämlich
einen Tintentropfenausstoß,
mit hoher Genauigkeit zu steuern. Insbesondere in einem Fall, in
dem die Düse 5 am Endabschnitt
des mit Druck beaufschlagten Flüssigkeitsraums 6 vorgesehen
ist, kann die Steifigkeit der Schwingungsplatte 2 direkt
unter der Düse 5 aufgrund
der Existenz des umgebenden dicken Abschnitts 23 verbessert
werden.
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Es
ist bevorzugt, dass der Tintenstrahlkopf eine höhere Steifigkeit aufweist,
um einen Einfluss einer unnötigen
Kraft von außerhalb
des Kopfs, wie z. B. eine Schwingung zum Zeitpunkt des Druckens,
auf einen anderen Abschnitt als den durch das piezoelektrische Element
angetriebenen Abschnitt zu vermeiden. Daher ist es bevorzugt, dass
der umgebende dicke Abschnitt 23 im Gegensatz zu dem Abschnitt,
wo das piezoelektrische Element 12 in Kontakt gelangt (der
mittlere dicke Abschnitt 22), eine größere Dicke aufweist.
-
Wie
in 17 gezeigt, ist in diesem Fall eine Länge Lp in
Richtung der langen Seite des Flüssigkeitsraums
am Endabschnitt, wo das piezoelektrische Element 12 mit
der Schwingungsplatte 2 in Kontakt gelangt, kürzer als
eine Länge
Ls in Richtung der langen Seite des Flüssigkeitsraums an einem Abschnitt
des mittleren dicken Abschnitts 22 der Schwingungsplatte 2,
wo das piezoelektrische Element 12 in Kontakt gelangt.
-
Ferner
kann ein Positionierungsspalt zum Zeitpunkt der Verbindung des mittleren
dicken Abschnitts 22 der Schwingungsplatte 2 auftreten.
Um Maßnahmen
zu ergreifen, um den vorstehend erwähnten Spalt zu erfüllen, wird
die Länge
Lp in Richtung der langen Seite des Flüssigkeitsraums am Endabschnitt,
wo das piezoelektrische Element 12 mit der Schwingungsplatte 2 in
Kontakt gelangt, kürzer gemacht
als die Länge
Ls in Richtung der langen Seite des Flüssigkeitsraums an einem Abschnitt
des mittleren dicken Abschnitts 22 der Schwingungsplatte 2,
wo das piezoelektrische Element 12 in Kontakt gelangt,
wie in 17 gezeigt. Das heißt, eine
Länge in
Richtung der langen Seite des Flüssigkeitsraums des
dünnen
Abschnitts 21 wird länger
gemacht als die Länge
des piezoelektrischen Elements 12. Aufgrund dessen ist
es, selbst wenn eine Position, wo der mittlere dicke Abschnitt 22 der
Schwingungsplatte 2 mit dem piezoelektrischen Element 12 in
Kontakt gelangt, in der rechten und linken Seite in 17 mit einem
Spalt versehen ist, möglich,
einen Bereich zu schaffen, in dem der mittlere dicke Abschnitt 22 der Schwingungsplatte 2 mit
dem piezoelektrischen Element 12 ständig in Kontakt gelangt, um
die Streuvariation einer Fähigkeit
zu steuern.
-
Ferner
ist die Länge
in Richtung der langen Seite des Flüssigkeitsraums des mittleren
dicken Abschnitts 22 des Abschnitts, wo das piezoelektrische Element 12 in
Kontakt gelangt, kürzer
als die Länge des
mit Druck beaufschlagten Flüssigkeitsraums 6 in Richtung
der langen Seite. Daher ist die Dicke des mittleren dicken Abschnitts 22 größer als
des umgebenden dicken Abschnitts 23, so dass die Steifigkeit des
Tintenstrahlkopfs verbessert ist. Daher wird die Toleranz gegen eine
Schwingung von außen
verbessert, so dass ein Flüssigkeitstropfen-Ausstoßkopf mit hoher
Qualität
erhalten werden kann.
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In
einem Fall, in dem der Abschnitt, in dem der Endabschnitt des piezoelektrischen
Elements 12 mit dem dicken Abschnitt der Schwingungsplatte
in Kontakt gelangt, durch einen Klebstoff verbunden ist und der
dicke Abschnitt eine Konfiguration des konvexen Abschnitts mit der
Inselform wie im Stand der Technik aufweist, und wenn Einiges des
Klebstoffs aus dem Abschnitt heraustritt, fließt der Klebstoff in die Umgebungen
aus und kann in den Bereich des dünnen Abschnitts eindringen.
Andererseits ist gemäß der vorliegenden
Erfindung der Bereich des mittleren dicken Abschnitts 22,
wo das piezoelektrische Element 12 in Kontakt gelangt,
länger
und schmäler
als das piezoelektrische Element 12. Der Klebstoff, der
aus dem Abschnitt heraustritt, in dem der Endabschnitt des piezoelektrischen
Elements 12 mit dem dicken Abschnitt der Schwingungsplatte
in Kontakt gelangt, fließt
entlang der Richtung der langen Seite des mittleren dicken Abschnitts 22,
so dass der Klebstoff daran gehindert wird, zum dünnen Abschnitt 21 herauszufließen.
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Andererseits
wird ein Ausmaß einer
Fassungsvermögensänderung
des mit Druck beaufschlagten Flüssigkeitsraums 6,
die ein wichtiger Faktor für
eine Menge an Tintenausstoß ist,
auf der Basis des Ausmaßes
der Verlagerung des piezoelektrischen Elements 12 und der
Länge des
piezoelektrischen Elements 12 festgelegt. In einem Fall,
in dem der Abschnitt, in dem das piezoelektrische Element 12 mit
der Schwingungsplatte 2 in Kontakt gelangt, ein konvexer
Abschnitt mit der Inselform ist, ist die Länge des konvexen Abschnitts
wichtig. Wenn ein Unterstützungselement
nicht in einer Position vorgesehen ist, die der Trennwand (Flüssigkeitsraumtrennwand) 20,
die benachbarte mit Druck beaufschlagte Flüssigkeitsräume 6 trennt, zugewandt
ist, um das Basissubstart 13 und die Schwingungsplatte 2 zu verbinden,
so dass ein Spalt gebildet wird, und das einzige piezoelektrische
Element 12 vorgesehen ist, ist es bevorzugt, dass ein Harz
als Material der Schwingungsplatte 2 verwendet wird, um
sowohl die Steifigkeit der Schwingungsplatte 2 als auch
das Verlagerungsausmaß des
piezoelektrischen Elements 12 vorzusehen. Wenn jedoch die
Schwingungsplatte 2 durch Harz ausgebildet wird, ist es
schwierig, die Länge
des konvexen Abschnitts mit der Inselform mit hoher Genauigkeit
auszubilden.
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Wenn
andererseits ein Unterstützungselement
nicht in einer Position vorgesehen ist, die der Trennwand (Flüssigkeitsraumtrennwand) 20,
die benachbarte mit Druck beaufschlagte Flüssigkeitsräume 6 trennt, zugewandt
ist, um das Basissubstrat 13 und die Schwingungsplatte 2 zu
verbinden, so dass ein Spalt gebildet wird, und das einzige piezoelektrische
Element 12 vorgesehen ist und die Schwingungsplatte 2 aus
Harzmaterial ausgebildet ist, wird der konvexe Abschnitt mit der
Inselform nicht in der Schwingungsplatte 2 vorgesehen,
so dass ein gewünschter
Tintenstrahlkopf mit geringer Streuung einer Fähigkeit leicht erreicht werden
kann.
-
Als
Nächstes
wird eine zweite Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 18 beschrieben. 18 ist
eine schematische perspektivische Ansicht in einer Richtung der Schwingungsplatte
eines mit Druck beaufschlagten Flüssigkeitsraums gesehen in einem
früheren
Zustand, in dem das piezoelektrische Element nicht angeschlossen
ist. Im Tintenstrahlkopf der zweiten Ausführungsform sind der dünne Abschnitt 21,
der mittlere dicke Abschnitt 22 und der umgebende Abschnitt 23 in
der Schwingungsplatte 2 ebenso wie beim Tintenstrahlkopf
der ersten Ausführungsform
ausgebildet. Der Tintenstrahlkopf der zweiten Ausführungsform
ist jedoch vom Tintenstrahlkopf der ersten Ausführungsform insofern verschieden,
als die Dicke des mittleren dicken Abschnitts 22, der den
dünnen
Abschnitt 21 unterteilt, dieselbe ist wie die Dicke des umgebenden
dicken Abschnitts 23, der für jeden Kanal unterteilt ist.
-
Mit
der vorstehend erwähnten
Struktur weist die Schwingungsplatte 2 nur zwei Arten von
Abschnitten auf, nämlich
einen dünnen
Abschnitt (den dünnen
Abschnitt 21) und einen dicken Abschnitt, so dass der Herstellungsprozess
vereinfacht werden kann und eine Verringerung der Kosten und eine
Präzision
der Herstellung verbessert werden können.
-
Im
Tintenstrahlkopf der zweiten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung sowie im Tintenstrahlkopf der ersten Ausführungsform
ist das piezoelektrische Element 12 mit dem mittleren dicken Abschnitt 22 verbunden
und das piezoelektrische Element 12 wird so ausgedehnt
und zusammengezogen, dass der Innendruck des mit Druck beaufschlagten
Flüssigkeitsraums 6 zweckmäßig gesteuert
wird und der Tintentropfen ausgestoßen wird. Da die Verlagerung
des piezoelektrischen Elements 12 veranlasst, dass sich
der mittlere dicke Abschnitt 22 verlagert, verbessert sich
die Wirksamkeit des piezoelektrischen Elements 12 in einem
Fall, in dem die Steifigkeit des mittleren dicken Abschnitts 22 niedrig
ist, nämlich
die Dicke des mittleren dicken Abschnitts 22 dünn ist.
Wenn jedoch der mittlere di cke Abschnitt 22 eine kleine
Dicke aufweist, kann die Dicke des umgebenden dicken Abschnitts 23 dünn werden,
so dass eine Steifigkeit des Ganzen des Kopfs klein werden kann.
Da jedoch die Schwingungsplatte 2 mit dem Wegbildungssubstrat 1 oder
dem in 18 nicht gezeigten Kopfrahmen 17 verbunden
ist, kann die Verringerung der Steifigkeit des Ganzen des Kopfs
verhindert werden, indem der Verbindungsabschnitt steif gemacht
wird.
-
Das
piezoelektrische Element 12 wird so angetrieben, dass die
Schwingungsplatte 2 den Innendruck des mit Druck beaufschlagten
Flüssigkeitsraums 6 erhöht oder
senkt. Daher kann der Abstand zwischen dem Basissubstrat 13 und
der Schwingungsplatte 2 erweitert und zusammengezogen werden.
Da der Antrieb mit einer niedrigen Spannung bevorzugt ist, ist es
bevorzugt, dass ein piezoelektrisches Element vom gestapelten Typ,
in dem eine Vielzahl von Lagen von piezoelektrischem Material und
Elektrodenmaterial abwechselnd gestapelt sind, verwendet wird. In
diesem Fall können
die vorstehend beschriebene Wirkung und der vorstehend beschriebene
Effekt unter Verwendung von entweder d31 oder d33 als piezoelektrische
Richtung erreicht werden.
-
Die
dritte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, bei der eine d33-Verlagerung verwendet wird,
wird mit Bezug auf 19 beschrieben. 19 ist
eine erweiterte schematische Querschnittsansicht eines Teils entlang
der Richtung der langen Seite des Flüssigkeitsraums der dritten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Ein piezoelektrisches Element 32 des
Tintenstrahlkopfs ist ein piezoelektrisches Element vom gestapelten
Typ, in dem eine piezoelektrische Lage 33 und eine Elektrodenlage
(innere Elektrode) 34 abwechselnd gestapelt sind. Die innere
Elektrode 33 ist aus entgegengesetzten Stirnflächen abwechselnd
herausgezogen. Im piezoelektrischen Element 32 ist ein
Bereich, in dem die piezoelektrische Lage 33 zwischen die
innere Elektrode 34 gelegt ist, ein aktiver Bereich 35,
in dem ein elektrisches Feld erzeugt wird, so dass eine Verlagerung erzeugt
wird. Die Elektrode 34 ist von einem Ende aus vorgesehen,
aber nicht zu einem anderen Ende des piezoelektrischen Elements 32 in
Richtung der langen Seite des Flüssigkeitsraums
vorgesehen. Selbst wenn eine Spannung an beide Enden angelegt wird,
wird eine Verlagerung folglich nicht an beiden Enden erzeugt. Das
heißt,
beide Enden sind inaktive Bereiche 36.
-
Einer
der inaktiven Bereiche 36 des piezoelektrischen Elements 32,
in dem die d33-Verlagerung verwendet wird, ist in einer Position
angeordnet, die der Trenn wand 20 (einschließlich des äußeren Wandteils),
die die mit Druck beaufschlagten Flüssigkeitsräume 6 unterteilt,
zugewandt ist. In diesem Fall kann entweder eine Länge Lp des
piezoelektrischen Elements 32 oder eine Länge Ls des
mittleren dicken Abschnitts 22 länger sein. Die Verlagerung
des piezoelektrischen Elements 32 im aktiven Bereich 35 in der
Nähe des
inaktiven Bereichs 36 ist klein. Daher beeinflusst dies
die Steuerung des piezoelektrischen Elements 32 durch die
Trennwand 20 nicht.
-
Somit
wird einer der inaktiven Bereiche 36 des piezoelektrischen
Elements 32 durch die Trennwand 20 gesteuert.
Selbst wenn ein Positionierungsspalt zum Zeitpunkt der Verbindung
des piezoelektrischen Elements 32 und der Schwingungsplatte 2 erzeugt
wird, wird daher ein Spalt im Verlagerungsbereich der Schwingungsplatte 2 klein,
so dass eine Streuung der Fähigkeit
gesteuert werden kann.
-
Die
vierte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf 20 beschrieben. 20 ist
eine schematische Querschnittsansicht des Tintenstrahlkopfs entlang
der Richtung der langen Seite des Flüssigkeitsraums der vierten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
-
Jeweilige
inaktive Bereiche 36 des piezoelektrischen Elements 32 sind
in einer Position angeordnet, die der Trennwand 20 (einschließlich des äußeren Wandteils),
die die mit Druck beaufschlagten Flüssigkeitsräume 6 unterteilt,
zugewandt ist. In diesem Fall ist eine Länge Lp des piezoelektrischen
Elements 32 länger
als eine Länge
Ls des mittleren dicken Abschnitts 22. Die Verlagerung
des piezoelektrischen Elements 32 im aktiven Bereich 35 in
der Nähe
des inaktiven Bereichs 36 ist klein. Daher beeinflusst
dies die Steuerung des piezoelektrischen Elements 32 durch
die Trennwand 20 nicht. Vielmehr funktionieren die inaktiven
Bereiche 36 des piezoelektrischen Elements 32 als
Unterstützungselemente,
die das Basissubstrat 13 und die Schwingungsplatte 2 so
verbinden, dass das Wegbildungssubstrat 1 straff befestigt
wird, so dass die Steifigkeit des Ganzen des Kopfs verbessert werden
kann.
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Wenn
der aktive Bereich 35 des piezoelektrischen Elements 32 nicht
in einer Position existiert, die der Trennwand 20 in beiden
Seiten der Richtung der langen Seite zugewandt ist, welche den mit
Druck beaufschlagten Flüssigkeitsraum 6 unterteilt,
empfängt
die Trennwand 20 nicht die Verlagerung zum Zeitpunkt des Antriebs
des piezoelektrischen Elements 32. Daher wird keine unnötige Schwingungsverlagerung
am mit Druck beaufschlagten Flüssigkeitsraum 6 erzeugt,
so dass die Verlagerungswirksamkeit des piezoelektrischen Elements 32 nicht
blockiert wird.
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Die
fünfte
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf 21 beschrieben. 21 ist
eine schematische Querschnittsansicht des Tintenstrahlkopfs entlang
der Richtung der langen Seite des Flüssigkeitsraums der fünften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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Im
Tintenstrahlkopf der fünften
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist die Länge des piezoelektrischen Elements 32 in
Richtung der langen Seite des aktiven Bereichs 35 kürzer als
die Länge der
Schwingungsplatte 2 in Richtung der langen Seite des mittleren
dicken Abschnitts 22, so dass der inaktive Bereich 36 in
einen Bereich gelangt, der dem mittleren dicken Abschnitt 22 entspricht.
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Das
heißt,
jeweilige inaktive Bereiche 36 des piezoelektrischen Elements 32 sind
in einer Position angeordnet, die der Trennwand 20 (einschließlich des äußeren Wandteils),
die die mit Druck beaufschlagten Flüssigkeitsräume 6 unterteilt,
zugewandt ist. Außerdem
sind die inaktiven Bereiche 36 in Bereichen geschaffen,
in denen die Schwingungsplatte 2 durch die Verlagerung
des aktiven Bereichs 35 verlagert wird. In diesem Fall
ist die Länge
Lp des piezoelektrischen Elements 32 länger als die Länge Ls des mittleren
dicken Abschnitts 22.
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Da
die Verlagerung des piezoelektrischen Elements 32 im inaktiven
Bereich 36 sehr klein ist, funktionieren die inaktiven
Bereiche 36 des piezoelektrischen Elements 32 als
Unterstützungselement, das
das Basissubstrat 13 und die Schwingungsplatte 2 verbindet.
Daher ist es möglich,
das Wegbildungssubstrat 1 straff zu befestigen. Selbst
wenn ein Positionierungsspalt zum Zeitpunkt des Kontakts des piezoelektrischen
Elements 32 und der Schwingungsplatte 2 erzeugt
wird, wird ferner die Größe des aktiven
Bereichs 35 des piezoelektrischen Elements 32 innerhalb
der langen Seite des mit Druck beaufschlagten Flüssigkeitsraums 6 nicht
verändert,
so dass eine Streuung der Fähigkeit
gesteuert werden kann.
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Die
sechste Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf 22 beschrieben. 22 ist
eine schematische Querschnittsansicht des Tintenstrahlkopfs entlang
der Richtung der langen Seite des Flüssigkeitsraums der fünften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Hier ist die sechste Ausführungsform
eines in 6 gezeigten Falls in 23 gezeigt.
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Mit
Bezug auf 22 und 23 ist
die Länge
(Breite) Wp in Richtung der kurzen Seite des mit Druck beaufschlagten
Flüssigkeitsraums 6,
wo das piezoelektrische Element 12 mit der Schwingungsplatte 2 in
Kontakt gelangt, kürzer
als eine Länge (Breite)
Ws des mittleren dicken Abschnitts 22 in Richtung der kurzen
Seite des mit Druck beaufschlagten Flüssigkeitsraums 6.
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Aufgrund
der vorstehend erwähnten
Struktur ist es, selbst wenn eine Position, in der der mittlere
dicke Abschnitt 23 der Schwingungsplatte 2 mit
dem piezoelektrischen Element 12 in Kontakt gelangt, in
der rechten und linken Seite in 22 mit
einem Spalt versehen ist, möglich,
einen Bereich sicherzustellen, in dem der mittlere dicke Abschnitt 23 der
Schwingungsplatte 2 mit dem piezoelektrischen Element 12 ständig in
Kontakt gelangt, um die Streuung einer Fähigkeit zu steuern.
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Die
siebte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf 24 beschrieben. 24 ist
eine schematische perspektivische Ansicht in einer Richtung der
Schwingungsplatte eines mit Druck beaufschlagten Flüssigkeitsraums
gesehen in einem früheren
Zustand, in dem das piezoelektrische Element nicht angeschlossen
ist.
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Die
Schwingungsplatte 2 umfasst den dünnen Abschnitt 21,
einen mittleren dicken Abschnitt 41 und den umgebenden
dicken Abschnitt 23. Die siebte Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung ist von der zweiten Ausführungsform in den folgenden
Punkten verschieden. Ein erster mittlerer dicker Abschnitt 42 ist
entlang der Richtung der langen Seite des mit Druck beaufschlagten
Flüssigkeitsraums
vorgesehen und unterteilt den dünnen
Abschnitt 21. Der erste mittlere dicke Abschnitt 42 gelangt
mit dem piezoelektrischen Element 12 in Kontakt. Der mittlere
dicke Abschnitt 41 umfasst einen zweiten dicken Abschnitt 43,
der mit dem umgebenden dicken Abschnitt 23 verbunden ist.
Die Dicke des zweiten dicken Abschnitts 43 ist von der
Dicke des dünnen
Abschnitts 21 verschieden.
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Der
mittlere dicke Abschnitt 41 in dieser Ausführungsform
ist vom herkömmlichen
konvexen Abschnitt mit der Inselform insofern verschieden, als der mittlere
dicke Abschnitt 41 nicht vom dünnen Abschnitt 21 mit
einer konstanten Dicke umgeben ist. Wenn das piezoelektrische Element 12 ausgedehnt und
zusammengezogen wird, kann daher eine maximale Beanspruchung, die
an der Schwingungsplatte 2 erzeugt wird, klein gemacht
werden, indem der zweite dicke Abschnitt 43 geschaffen
wird. Außerdem
kann die Steifigkeit des ganzen mit Druck beaufschlagten Flüssigkeitsraums 6 sichergestellt
werden, ohne die Wirksamkeit des piezoelektrischen Elements 12 zu
verringern.
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Die
achte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf 25 beschrieben. 25 ist
eine perspektivische Ansicht einer Tintenpatrone, die mit einem
Tintenstrahlkopf vereinigt ist, bezüglich der achten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. In der achten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung wird die vorliegende Erfindung auf einen Kopfteil der
mit dem Tintenstrahlkopf vereinigten Tintenpatrone angewendet. Die
Tintenpatrone 50 wird durch Vereinigen des Tintenstrahlkopfs 52 mit
der Düse
und anderen in den vorstehend erwähnten jeweiligen Ausführungsformen
und einem Tintentank 53 zum Zuführen der Tinte zum Tintenstrahlkopf 52 ausgebildet.
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Als
Nächstes
wird eine Tintenstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung, in der der Tintenstrahlkopf der
vorliegenden Erfindung verwendet wird, mit Bezug auf 26 und 27 beschrieben. 26 ist eine
perspektivische Ansicht einer Tintenstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung,
in der der Tintenstrahlkopf der vorliegenden Erfindung montiert
ist. 27 ist eine Schnittansicht eines Mechanismusteils
der Tintenstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung, in der der Tintenstrahlkopf
der vorliegenden Erfindung montiert ist.
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Die
Tintenstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung umfasst einen Aufzeichnungsvorrichtungs-Körperteil 111 und
einen Druckmechanismusteil 112. Der Druckmechanismusteil 112 ist
im Aufzeichnungsvorrichtungs-Körperteil 111 untergebracht.
Ein in der Hauptabtastrichtung beweglicher Wagen, ein Aufzeichnungskopf
mit dem Tintenstrahlkopf der vorliegenden Erfindung, der am Wagen
montiert ist, der Tintenpatrone zum Zuführen der Tinte zum Aufzeichnungskopf
und andere sind im Druckmechanismusteil 112 untergebracht.
Eine Papierzuführungskassette 114 (oder
ein Papierzuführungsfach),
die in der Lage ist, eine Menge Papier 113 von einer Vorderseite
einzufüllen,
kann lösbar
an einem unteren Teil des Aufzeichnungsvorrichtungs-Körperteils 111 verbunden
sein. Außerdem
kann eine manuelle Papierzuführungskassette 115 zum
manuellen Zuführen
des Papiers 113 am unte ren Teil des Aufzeichnungsvorrichtungs-Körperteils 111 geöffnet werden.
Das Papier 113 wird aus der Papierzuführungskassette 114 oder
der manuellen Papierzuführungskassette 115 im
Druckmechanismusteil 112 entnommen. Ein Bild wird durch
den Druckmechanismusteil 112 aufgezeichnet und dann an
das Papierausgabefach 116 ausgegeben, das mit einer Rückflächenseite
des Aufzeichnungsvorrichtungs-Körperteils 111 verbunden
ist.
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Im
Druckmechanismusteil 112 wird ein Wagen 123 in
einer Hauptabtastrichtung, nämlich
einer zum Papier von 25 senkrechten Richtung, durch ein
Führungselement
verschiebbar gehalten. Das Führungselement
ist mit einer linken und einer rechten Seitenplatte, die in 25 nicht
gezeigt sind, verbunden. Das Führungselement
umfasst eine Hauptführungsstange 121 und
eine Nebenführungsstange 122.
Im Wagen 123 ist ein Aufzeichnungskopf 124 in einer
Richtung angeordnet, in der mehrere Tintenstrahl-Öffnungsteile
(Düsen)
die Hauptabtastrichtung kreuzen. Tintentropfen mit den Farben Gelb,
Zyan, Magenta und Schwarz beispielsweise werden vom Tintenstrahlkopf
ausgestoßen.
Der Aufzeichnungskopf 124 ist in einem Zustand montiert,
in dem die Richtung des Tintenstrahls nach unten gewandt ist. Im
Wagen 123 sind jeweilige Tintenpatronen 125, die Tinte
mit den jeweiligen Farben zum Aufzeichnungskopf 124 liefern,
lösbar
verbunden.
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Eine
Luftöffnung,
die mit dem Luftöffnungsteil
verbunden ist, ist an einem oberen Teil der Tintenpatrone 125 geschaffen.
Ein Zuführungsöffnungsteil, der
die Tinte zum Tintenstrahlkopf liefert, ist an einem unteren Teil
der Tintenpatrone 125 geschaffen. Die Tinte wird durch
eine Kapillare eines porösen
Körpers,
die einen geringfügigen
Unterdruck aufrechterhält,
zum Tintenstrahlkopf geliefert.
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Obwohl
der Kopf 124 für
die jeweiligen Farben in dieser Ausführungsform als Aufzeichnungskopf
verwendet wird, kann ein Kopf mit einer Düse, die die jeweiligen Farben
ausstößt, verwendet
werden.
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Die
Rückseite,
nämlich
die Unterseite in der Papiervorschubrichtung, des Wagens 123 ist
durch die Hauptführungsstange 121 verschiebbar
festgeklemmt. Außerdem
ist die Vorderseite, nämlich
die Oberseite in einer Papiervorschubrichtung, des Wagens 123 durch
die Nebenführungsstange 122 verschiebbar
verbunden. Um den Wagen 123 sich bewegen zu lassen, um
in der Hauptabtastrichtung abzutasten, ist ein Synchronriemen 130 zwischen
einer Antriebsriemenscheibe 128, die durch den Hauptabtastmotor 127 zur
Drehung angetrieben wird, und einer Ab triebsriemenscheibe 129 gestreckt
verbunden. Der Synchronriemen 130 ist am Wagen 123 befestigt und
der Wagen bewegt sich und kehrt zurück durch Vorwärts- und
Rückwärtsdrehungen
des Hauptabtastmotors 127.
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Um
das in die Papierzuführungskassette 114 gelegte
Papier 113 zur Unterseite des Aufzeichnungskopfs 124 zu
befördern,
sind andererseits eine Papierzuführungswalze 131,
ein Reibungspolster 132, ein Führungselement 133,
eine Vorschubwalze 134, eine kleine Walze 135 und
eine Kopfendwalze 136 in der Tintenstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung
separat vorgesehen. Jedes der Blätter
Papier 113 wird aus der Papierzuführungskassette 114 befördert. Das
Papier 113 wird durch das Führungselement 133 geführt. Das
Papier 113 wird durch Umdrehen mit der Vorschubwalze 134 befördert. Die
kleine Walze 135 wird an einer Umfangsfläche der
Vorschubwalze 134 geschoben. Ein Schubwinkel am Papier 113 durch die
Vorschubwalze 134 ist durch die Kopfendwalze 136 festgelegt.
Die Vorschubwalze 134 wird durch einen Nebenabtastmotor 137 mit
einem Räderwerk
zur Drehung angetrieben.
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Das
durch die Vorschubwalze 134 entsprechend einem Bewegungsbereich
in der Hauptabtastrichtung des Wagens 123 geschobene Papier 113 wird
von einem Druckaufnahmeelement 139 als Papierführungselement,
das in einer unteren Richtung des Aufzeichnungskopfs 124 führt, aufgenommen. Eine
Vorschubwalze 141, die zur Drehung angetrieben wird, um
das Papier 113 in einer Papierausgaberichtung zu befördern, und
ein Druckstab 142, eine Papierausgabewalze 143 zum
Befördern
des Papiers 113 zum Papierausgabefach 116, ein
Druckstab 144 und Führungselemente 145 und 146,
die einen Papierauslassweg bilden, sind an der Unterseite der Papiervorschubrichtung
des Druckaufnahmeelements 139 vorgesehen.
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Zum
Zeitpunkt der Aufzeichnung wird der Aufzeichnungskopf 124 auf
der Basis eines Bildsignals angetrieben und der Wagen 123 wird
bewegt. Die Tinte wird auf das Papier 113 ausgestoßen, das sich
nicht bewegt, so dass eine Zeile auf dem Papier 113 aufgezeichnet
wird. Danach wird das Papier 113 um einen bestimmten Abstand
bewegt und die nächste
Zeile wird aufgezeichnet. Der Aufzeichnungsvorgang wird durch Empfangen
eines Aufzeichnungsbeendungssignals oder eines Signals, das anzeigt,
dass der hintere Endteil des Papiers 113 im Aufzeichnungsbereich
angekommen ist, beendet, so dass das Papier 113 ausgegeben
wird. In diesem Fall wird die Steuerbarkeit eines Tintentropfenausstoßes durch
den Tin tenstrahlkopf der vorliegenden Erfindung, welcher den Kopf 124 bildet,
verbessert und eine Änderung
einer Fähigkeit
wird so gesteuert, dass es möglich
ist, ein Bild mit hoher Qualität
stabil aufzuzeichnen.
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Eine
Wiederherstellungsvorrichtung 147 zum Wiederherstellen
von einer Ausstoßfehlfunktion des
Aufzeichnungskopfs 124 ist in einer äußeren Position des Aufzeichnungsbereichs,
nämlich
an der rechten Endseite der Bewegungsrichtung des Wagens 123,
angeordnet. Die Wiederherstellungsvorrichtung 147 umfasst
ein Kappenmittel, ein Absorptionsmittel und ein Reinigungsmittel.
Während
des Wartens auf Druckbereitschaft wird der Wagen 123 zur
Seite der Wiederherstellungsvorrichtung 147 bewegt. Der
Aufzeichnungskopf 124 wird durch das Kappenmittel abgedeckt.
Die Ausstoßfehlfunktion
auf der Basis einer Bedingung trockener Tinte kann durch Halten
des Ausstoßöffnungsteils
in einem feuchten Zustand verhindert werden. Außerdem wird die zur Aufzeichnung
nicht verwendete Tinte während
der Aufzeichnung ausgestoßen,
so dass Tintenviskositäten
aller Ausstoßöffnungsteile
konstant gehalten werden und dadurch eine stabile Ausstoßfähigkeit
aufrechterhalten werden kann.
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In
einem Fall, in dem eine Ausstoßfehlfunktion
auftritt, wird der Ausstoßöffnungsteil
wie z. B. die Düse
des Kopfs 94 durch das Kappenmittel versiegelt. Die Blase
mit der Tinte wird vom Ausstoßöffnungsteil
durch eine Röhre
durch das Absorptionsmittel absorbiert. Die Tinte, der Staub oder
dergleichen, die/der an der Ausstoßöffnungsfläche haftet, wird durch das
Reinigungsmittel entfernt, so dass die Ausstoßfehlfunktion in Schach gehalten
wird. Außerdem
wird die Tinte, die absorbiert wird, in einen Tintenabfallbehälter abgeführt, der
an einem unteren Teil des Körpers
angeordnet ist, aber in 25 nicht gezeigt
ist, so dass die Tinte durch einen Tintenabsorptionskörper innerhalb
des Tintenabfallbehälters absorbiert
und gehalten wird.
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Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf diese Ausführungsformen begrenzt, sondern
Veränderungen
und Modifikationen können
vorgenommen werden, ohne vom Schutzbereich der vorliegenden Erfindung
abzuweichen.
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Obwohl
die vorliegende Erfindung beispielsweise auf den Tintenstrahlkopf
als Flüssigkeitstropfen-Ausstoßkopf in
den obigen Ausführungsformen angewendet
wird, kann die vorliegende Erfindung auf einen anderen Flüssigkeitstropfen-Ausstoßkopf als den
Tintenstrahlkopf angewendet werden, wie z. B. einen Flüssig keitstropfen-Ausstoßkopf, der
einen flüssigen
Resist als Flüssigkeitstropfen
ausstößt, oder
einen Flüssigkeitstropfen-Ausstoßkopf, der
ein DNA-Testmaterial als Flüssigkeitstropfen
ausstößt.
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Obwohl
die vorliegende Erfindung auf einen Kopf vom Seitenausstoßtyp angewendet
wird, bei dem die Verlagerungsrichtung der Schwingungsplatte dieselbe
ist wie die Ausstoßrichtung
von Flüssigkeitstropfen
in den obigen Ausführungsformen,
kann die vorliegende Erfindung auf einen Kopf vom Kantenausstoßtyp angewendet
werden, bei dem die Verlagerungsrichtung der Schwingungsplatte zur
Ausstoßrichtung
der Flüssigkeitstropfen
senkrecht ist.
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Diese
Patentanmeldung basiert auf der japanischen Prioritätspatentanmeldung
Nr. 2001-208098, eingereicht am 9. Juli 2001, und der japanischen
Prioritätspatentanmeldung
Nr. 2001-208276, eingereicht am 9. Juli 2001.