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Hintergrund der Erfindung
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Bereich der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft einen piezoelektrischen Tintenstrahldruckkopf,
der eine flache Form aufweist, und ein Herstellungsverfahren von
diesem.
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Beschreibung
verwandter Technik
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Die
US Patentveröffentlichung
Nr. 2001/0020968 und die Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr.
2002-36545 offenbaren einen Tintenstrahldruckkopf vom Anforderungstyp
mit einer Hohlraumeinheit und einem piezoelektrischen Betätigungsglied.
Die Hohlraumeinheit ist durch Stapeln einer Mehrzahl von Verteilerplatten
unter einer Grundplatte mit Druckkammern, durch Platzieren einer
Düsenplatte
an der Unterseite der Verteilerplatten und durch einen Klebstoff
verwendendes Verbinden dieser Platten gebildet. Das piezoelektrische
Betätigungsglied
in der Form einer flachen Platte ist mit der oberen Oberfläche der
Grundplatte der Hohlraumeinheit derart verbunden, dass piezoelektrische
Elemente des piezoelektrischen Betätigungsglieds den in der Grundplatte
ausgebildeten Druckkammern zugewandt sind.
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Bei
dieser Struktur sind das piezoelektrische Betätigungsglied und die Hohlraumeinheit
derart angeordnet, dass sie einander innerhalb der Fläche des Tintenstrahldruckkopfes
in dessen Draufsicht überlappen.
Folglich ist der Tintenstrahldruckkopf vorteilhaft kompakt gemacht.
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Weil
die Hohlraumeinheit durch Laminieren einer Mehrzahl von Metallplatten
gebildet ist, während
das piezoelektrische Betä tigungsglied
durch Laminieren einer Mehrzahl von keramischen Plättchen gebildet
ist, dehnt sich bei dieser Struktur jedoch die Hohlraumeinheit mehr
als das piezoelektrische Betätigungsglied,
wenn sie thermisch verbunden werden. Die Hohlraumeinheit und das
piezoelektrische Betätigungsglied
werden durch dazwischen Aufbringen eines wärmehärtenden Klebstoffes, wie z.B.
eines Epoxydharzes, und durch Erwärmen verbunden. Wenn das piezoelektrische
Betätigungsglied
und die Hohlraumeinheit abgekühlt
werden nachdem der Klebstoff ausgehärtet ist, sodass das piezoelektrische
Betätigungsglied
an der oberen Oberfläche
des Hohlraums (der Oberfläche
mit Druckkammern) befestigt ist, ist die Kontraktion der Hohlraumeinheit
an ihrer oberen Oberfläche
begrenzt, weil das piezoelektrische Betätigungsglied mit einem niedrigen
linearen Ausdehnungskoeffizienten damit verbunden ist. Andererseits
kontrahiert die Hohlraumeinheit stark an ihrer unteren Oberfläche (Oberfläche mit
Düsen). Als
ein Ergebnis ist die Hohlraumeinheit an der Düsenseite konkav gekrümmt. Umgekehrt
ist die Hohlraumeinheit auf der Seite des piezoelektrischen Betätigungsglieds
konvex gekrümmt.
Eine solche konkave Krümmung
ist in der longitudinalen Richtung der Hohlraumeinheit, d.h. in
der Richtung des Düsenfeldes,
beachtlich. Da Tinte in einer Richtung senkrecht zu der gekrümmten unteren
Oberfläche
der Hohlraumeinheit ausgestoßen
wird, kann die Qualität
eines auf einem Aufzeichnungsblatt gebildeten Bildes vermindert
sein.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung befasst sich mit den vorstehenden Problemen
und stellt einen Tintenstrahldruckkopf bereit, bei dem es unwahrscheinlich ist,
dass er während
des Verbindungsprozesses ein Verziehen erleidet und der in der Lage
ist, Hochqualitätsdrucken
zu erreichen.
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Speziell
wird das Problem durch einen Tintenstrahldruckkopf nach Anspruch
1 gelöst.
Ein Tintenstrahldruckkopf beinhaltet eine Hohlraumeinheit mit einem
Feld von Düsen
und Druckkammern, die jeweils Tinte speichern und mit einer entsprechenden der
Düsen kommunizieren,
und ein Betätigungsglied, das
wie eine Platte geformt ist. Das Betätigungsglied weist aktive Abschnitte
auf, die jeweils für
eine entsprechende der Druckkammern bereitgestellt sind und selektiv
angesteuert werden, um die Tinte in den Druckkammern unter Druck
zu setzen. Das Betätigungsglied
ist auf eine mit den Druckkammern ausgebildete Oberfläche der
Hohlraumeinheit gestapelt und mit dieser verbunden. Der Tintenstrahldruckkopf beinhaltet
auch ein Ausrichtbauteil, das mit der mit den Druckkammern ausgebildeten
Oberfläche
der Hohlraumeinheit verbunden ist. Das Ausrichtbauteil umschließt zumindest
zwei Seiten des Betätigungsglieds
entlang zumindest einer longitudinalen Richtung der Hohlraumeinheit.
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Das
Problem wird auch durch ein Verfahren nach Anspruch 10 gelöst. Ein
Tintenstrahldruckkopf wird in den folgenden Schritten hergestellt.
Es wird eine Hohlraumeinheit bereitgestellt, die ein Feld von Düsen und
Druckkammern, die jeweils mit einer entsprechenden der Düsen kommunizieren,
aufweist. Es wird ein Betätigungsglied
bereitgestellt, das wie eine Platte geformt ist und aktive Abschnitte
aufweist, die selektiv angesteuert werden. Ein Ausrichtbauteil mit
zwei linearen Abschnitten wird gebildet. Dann werden das Betätigungsglied
und das Ausrichtbauteil mit einer mit den Druckkammern ausgebildete
Oberfläche
der Hohlraumeinheit einen wärmehärtenden Klebstoff
verwendend derart verbunden, dass das Ausrichtbauteil mit den zwei
linearen Abschnitten zumindest zwei Seiten des Betätigungsglieds
entlang zumindest einer longitudinalen Richtung der Hohlraumeinheit
umgibt und dass jeder der aktiven Abschnitte an einer entsprechenden
der Druckkammern positioniert ist.
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Bevorzugte
Entwicklungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen bestimmt.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Bevorzugte
Ausführungsformen
der Erfindung werden im Detail mit Bezug auf die nachfolgenden Figuren
beschrieben, in denen gleiche Elemente mit gleichen Nummern bezeichnet
sind und bei denen:
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1 eine
perspektivische Explosionsansicht eines piezoelektrischen Tintenstrahldruckkopfes
gemäß einer
ersten Ausführungsform
der Erfindung ist;
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2 eine
Explosionsansicht einer Hohlraumeinheit des piezoelektrischen Tintenstrahldruckkopfes
ist;
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3 eine
partielle vergrößerte Perspektivansicht
der Hohlraumeinheit ist;
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4 eine
entlang der Linie IV-IV von 1 genommene
vergrößerte Schnittansicht
ist;
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5 eine
entlang der Linie V-V von 1 genommene
vergrößerte Seitenschnittansicht
des piezoelektrischen Tintenstrahldruckkopfes ist;
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6 eine
perspektivische Ansicht eines piezoelektrischen Tintenstrahldruckkopfes
gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der Erfindung ist; und
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7 eine
entlang der Linie VII-VII von 6 genommene
vergrößerte Seitenschnittansicht des
Tintenstrahldruckkopfes ist.
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Detaillierte
Beschreibung bevorzugter Ausführungsform
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Ein
Tintenstrahldruckkopf 1 gemäß einer ersten Ausführungsform
der Erfindung wird mit Bezug auf die 1 bis 5 beschrieben.
Ein rahmenförmiges
Ausrichtbauteil 50, das später beschrieben wird, ist einen
Klebstoff verwendend mit einer oberen Oberfläche einer Hohlraumeinheit 9 derart
verbunden, dass es den Umfang eines plattenförmigen piezoelektrischen Betätigungsglieds 20 umschließt. Ein elastisches
Flachkabel 40 ist einen Klebstoff verwendend für die Verbindung
zu externen Vorrichtungen mit einer oberen Oberfläche des
piezoelektrischen Betätigungsglieds 20 verbunden.
Tinte wird von an der unteren Oberfläche der Hohlraumeinheit 9 offenen
Düsen ausgestoßen.
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Die
Struktur der Hohlraumeinheit 9 wird mit Bezug auf die 2 bis 5 beschrieben.
Die Hohlraumeinheit 9 ist durch Laminieren und einen Klebstoff
verwendendes Verbinden von fünf
dünnen Platten,
nämlich
einer Düsenplatte 10,
zwei Verteilerplatten 11, 12, einer Abstandshalterplatte 13 und
einer Grundplatte 14, gebildet. Bei dieser Ausführungsform
besteht jede Platte 12, 13, 14 aus rostfreiem Stahl
und weist eine Dicke von etwa 50-150 μm auf, außer der Düsenplatte 10 aus synthetischem
Harz. Eine Mehrzahl von Düsen 15 mit
einem sehr kleinen Durchmesser (etwa 25 μm) ist zum Ausstoßen von Tinte
in der Düsenplatte 10 in
einer ersten (longitudinalen) Richtung in zwei Reihen in einer versetzten Konfiguration
ausgebildet. Diese Düsen 15 sind
mit einem sehr kleinen Abstand P entlang zwei Referenzlinien 10a, 10b angeordnet,
die sich parallel zu der ersten Richtung erstrecken. Verteilerkammern 12a, 12b sind
in den Verteilerplatten 12 bzw. 11 derart ausgebildet,
dass sie sich auf beiden Seiten der Düsenfelder erstrecken. Die Verteilerkammern 12a, 12b dienen
als Tintendurchlass und speichern die von einer externen Tintequelle
zugeführte
Tinte und führen
die Tinte Druckkammern 16 zu, die später beschrieben werden. Wie
in den 3 und 4 gezeigt ist, sind die Verteilerkammern 12b in
der unteren Verteilerplatte 11 vertieft und in Richtung
der oberen Verteilerplatte 12 offen. Die Verteilerkammern 12a, 12b sind
durch die Abstandshalterplatte 13, die über der oberen Verteilerplatte 12 liegt,
verschlossen.
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Eine
Mehrzahl von Druckkammern 16 ist in der Grundplatte 14 derart
ausgebildet, dass sich jede Druckkammer 16 in einer zweiten
(lateralen) Richtung senkrecht zu der Mittenlinie erstreckt, die
parallel zu der ersten (longitudinalen) Richtung ist. Endabschnitte 16a der
auf der linken Seite in 3 befindlichen Druckkammern 16 sind
mit der rechten Referenzlinie 14a ausgerichtet, während Endabschnitte 16a der
auf der rechten Seite befindlichen Druckkammern 16 mit
der linken Referenzlinie 14b ausgerichtet sind. Die Endabschnitte 16a der
Druckkammern 16 auf der rechten und der linken Seite sind
alternierend angeordnet und die Druckkammern 16 erstrecken sich
alternierend in entgegengesetzte Richtungen.
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Jede
der Druckkammern 16, die derart vorgesehen ist, dass sie
einer der Düsen 15 entspricht, ist
derart angeordnet, dass sie einen der aktiven Abschnitte des piezoelektrischen
Betätigungsglieds 20 in
der Draufsicht des Tintenstrahldruckkopfes 1 vertikal überlappt.
Jede der Druckkammern 16 erstreckt sich senkrecht zu der
ersten Richtung und die Felder von Druckkammern 16 erstrecken
sich entlang der ersten Richtung.
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Die
Endabschnitte 16a der Druckkammern 16 kommunizieren über in der
Abstandshalterplatte 13 und den beiden Verteilerplatten 11, 12 in
einer versetzten Konfiguration ausgebildete Durchgangslöcher mit
den in der Düsenplatte 10 in
einer versetzten Konfiguration ausgebildeten Düsen 15. Die Durchgangslöcher 17 weisen
einen sehr kleinen Durchmesser auf und dienen als Tintendurchlässe. Das
andere Ende jeder Druckkammer 16 ist über einen engen beschränkenden
Abschnitt 16d mit einer kleinen Querschnittsfläche mit
einem Endabschnitt 16b mit einem relativ großen Durchmesser
verbunden. Die Endabschnitte 16b kommu nizieren über an den
lateralen Enden der Abstandshalterplatte 13 als Tintendurchlässe ausgebildete
Durchgangslöcher 18 mit den
Verteilerkammern 12a, 12b. Wie in den 3 und 4 gezeigt
ist, sind die Endabschnitte 16b und die engen beschränkenden
Abschnitte 16d nur an der unteren Oberfläche der
Grundplatte 14 vertieft und offen. Die Endabschnitte 16b weisen
im Wesentlichen denselben Durchmesser wie die Durchgangslöcher 18 auf.
Die beschränkenden
Abschnitte 16d weisen eine kleinere Querschnittsfläche als
die Druckkammern 16 auf, um zu verhindern, dass die Tinte
von den Druckkammern 16 zu dem Verteiler 12a, 12b zurückfließt, wenn
das piezoelektrische Betätigungsglied 20 betrieben
wird.
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Ein
Verbindungsabschnitt 16c mit etwa der halben Dicke der
Grundplatte 16c ist in der Mitte jeder Druckkammer 16 bezüglich der
longitudinalen Richtung vorgesehen. Der Verbindungsabschnitt 16c erhält die Steifigkeit
der Seitenwände
der Druckkammer 16.
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Die
an einem Ende der Abstandshalterplatte 13 ausgebildeten
Zuführungslöcher 19b kommunizieren
sowohl mit den Verteilerkammern 12a als auch oben mit den
an einem Ende der Grundplatte 14 ausgebildeten Zuführungslöchern 19a.
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Das
Ausrichtbauteil 50 wird nun mit Bezug auf die 1, 4 und 5 beschrieben.
Das Ausrichtbauteil 50, das dazu dient, die Form des Druckkopfes 1 zu
bewahren, ist wie ein Rahmen geformt, der in Draufsicht im Wesentlichen
rechteckig ist. Das Ausrichtbauteil 50 ist durch Verbinden
eines Metallbauteils 51 und eines Auflagebauteils 52 gebildet.
Das Metallbauteil 51 besteht aus Metall, wie z.B. rostfreiem
Stahl, und ist relativ dick und das Auflagebauteil 52 besteht
aus synthetischem Harz, wie z.B. Polyimid, und ist relativ dünn. Das
Auflagebauteil 52 ist einen Klebstoff verwendend mit einer
unteren Oberfläche
des Metallbauteils 51 verbunden.
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Das
Ausrichtbauteil 50 ist derart gestaltet, dass es den linearen
Gesamtausdehnungskoeffizienten aufweist, der gleich dem linearen
Ausdehnungskoeffizienten der Hohlraumeinheit 9 ist. Das
piezoelektrische Betätigungsglied
besteht aus gesinterter Keramik und folglich ist der lineare Ausdehnungskoeffizient
des piezoelektrischen Betätigungsglieds 20 viel
kleiner als der der Hohlraumeinheit 9, die aus Metall besteht.
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Das
Ausrichtbauteil 50 ist wie ein Rahmen geformt und weist
ein großes
Loch 53 auf, das in Draufsicht im Wesentlichen rechteckig
ist. Ein Zuführungsloch 54 ist
auf einer Seite des Metallbauteils 51 in einer den Zuführungslöchern 19a entsprechenden Position
ausgebildet. Das Zuführungsloch 54 ist
oval geformt und durchdringt das Metallbauteil 51. Filter 55 sind
auf einer Seite des Plättchens 52 derart
ausgebildet, dass sie mit dem Zuführungsloch 54 kommunizieren.
Als die Filter 55 sind viele Löcher mit einem sehr kleinen
Durchmesser derart gebildet, dass sie das Plättchen 52 in seiner
Dickenrichtung durchdringen. Die Filter 55 sind durch Plasma-
oder Laserbearbeitung integral mit dem Plättchen 52 aus synthetischem
Harz ausgebildet.
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Bei
dieser Struktur werden an den Filtern 55 Fremdsubstanzen
von der von der Tintenquelle (nicht gezeigt) zu dem Zuführungsloch
zugeführten
Tinte entfernt. Wie in den 2 und 3 gezeigt
ist, tritt dann die Tinte durch die Zuführungslöcher 19a, 19b in
die Hohlraumeinheit 9 ein und fließt in die Verteilerkammern 12a, 12b,
die an lateralen Seiten der Verteilerplatten 12, 11 ausgebildet
sind. Weil die Filter 55 nahe der oberen Oberfläche der
Hohlraumeinheit 9 derart angeordnet sind, dass sie die
Zuführungslöcher 19a, 19b bedecken,
ist ein luftansammelnder Raum reduziert und eine Tintenverklumpung
in dem Tintendurchlass ist verhindert. Die Tinte tritt ferner durch
die Durchgangslöcher 18 hindurch
und wird zu den Druckkammern 16 verteilt. Die Tinte in
den Tintenkammern 16 fließt durch die Durchgangslöcher 17 und
erreicht die Düsen 15.
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Das
Zuführungsloch 54 in
dem Ausrichtbauteil 50 ist oval geformt und mit den beiden
Zuführungslöchern 19a derart
ausgerichtet, dass eine Tinte derselben Farbe zu den an den lateralen
Seiten vorgesehenen Verteilerkammern 12a, 12b zugeführt wird.
Alternativ können
zwei Zuführungslöcher in dem
Ausrichtbauteil 50 derart ausgebildet sein, dass sie getrennt
mit den beiden Zuführungslöchern 19a ausgerichtet
sind, sodass sie Tinten verschiedener Farben zu den Verteilerkammern 12a, 12b zuführen.
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Das
piezoelektrische Betätigungsglied 20 weist
eine bekannte Struktur auf, die ähnlich
der in dem US-Patent Nr. 5,402,159 offenbarten Struktur ist. Wie
in 4 gezeigt ist, ist das piezoelektrische Betätigungsglied 20 durch
Laminieren einer Mehrzahl von piezoelektrischen keramischen Plättchen (vier
bis zehn Plättchen) 21 gebildet,
die jeweils eine Dicke von 30 μm
aufweisen. Zusätzlich
ist oben ein Deckplättchen 22 platziert.
Schmale Individualelektroden (nicht gezeigt) sind auf der oberen
Oberfläche (große Oberflächen) von
jeder von dem untersten Plättche 21 und
den ungeradzahligen Plättchen 21 von
dem untersten Plättchen 21 ausgehend
zählend entlang
der longitudinalen Richtung der piezoelektrischen Plättchen 21 feldartig
an Positionen angeordnet, die den Druckkammern 16 in der
Hohlraumeinheit 21 entsprechen.
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Eine
gemeinsame Elektrode (nicht gezeigt) ist auf der oberen Oberfläche von
jedem der geradzahligen Plättchen 21 von
dem untersten Plättchen 21 ausgehend
zählend
derart ausgebildet, dass sie die Individualelektroden in Draufsicht überlappt.
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Auf
der oberen Oberfläche
des Deckplättchens 22 sind
Oberflächenelektroden 30 derart
ausgebildet, dass sie den Individualelektroden entsprechen, und
Oberflächenelektroden 31 sind
derart ausgebildet, dass sie Anschlussabschnitten der gemeinsamen
Elektroden entsprechen. Jede Oberflächenelektrode 30 und
ent sprechende Individualelektroden, die vertikal ausgerichtet sind,
sind elektrisch über
ein Durchgangsloch mit einem leitenden Material verbunden. Ebenso
sind jede Oberflächenelektrode 31 und
entsprechende Anschlussabschnitte der gemeinsamen Elektroden, die
vertikal ausgerichtet sind, elektrisch über ein Durchgangsloch mit
leitendem Material verbunden.
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Das
piezoelektrische Betätigungsglied 20 wird
durch eine leitfähige
Paste, wie z.B. eine Silber-Palladium-Paste, verwendendes Siebdrucken der
Individualelektroden, der gemeinsamen Elektroden und der Oberflächenelektroden 30, 31 auf
die piezoelektrischen keramischen Plättchen 21 gebildet. Dann
werden die piezoelektrischen keramischen Plättchen 21 laminiert
und die laminierten Plättchen 21 werden
gesintert.
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Ein
Herstellungsverfahren des piezoelektrischen Tintenstrahldruckkopfes 1 wird
nun beschrieben. Das Ausrichtbauteil 50 wird vorher als
eine Einzeleinheit durch einen wärmehärtenden
Klebstoff, wie z.B. Epoxy-Harz, verwendendes Verbinden des Metallbauteils 51 und
des Auflagebauteils 52 und durch Erwärmen von diesen gebildet. Dann
wird ein wärmehärtender
Klebstoff, wie z.B. Epoxy-Harz, auf die untere Oberfläche (große den Druckkammern 16 zugewandte
Oberfläche)
des piezoelektrischen Betätigungsglieds 20 vollständig aufgebracht,
sowie auf die untere Oberfläche
des Auflagebauteils 52 des Ausrichtbauteils 50.
Das piezoelektrische Betätigungsglied 20 und
das Ausrichtbauteil 50 werden auf die obere Oberfläche (mit
den Druckkammern ausgebildete Oberfläche) der Hohlraumeinheit 9 derart
gestapelt, dass das piezoelektrische Betätigungsglied 20 in
dem großen
Loch 53 des Ausrichtbauteils 50 platziert wird.
Durch die Anwendung der Wärme
auf das piezoelektrische Betätigungsglied 20 und
das Ausrichtbauteil 50, während sie gegen die Hohlraumeinheit 9 gedrückt werden,
werden das piezoelektrische Betätigungsglied 20 und
das Ausrichtbauteil 50 mit der Hohlraumeinheit 9 verbunden.
Als Ergebnis sind das rahmenförmige
Ausrichtbauteil 50 und das durch den Rahmen des Ausrichtbau teils 50 umgebene
piezoelektrische Betätigungsglied 20 an
der oberen Oberfläche
der Hohlraumeinheit 9 befestigt. Wie in 4 gezeigt
ist, ist bei der ersten Ausführungsform
das Ausrichtbauteil 50 derart gestaltet, dass es die Gesamtdicke
T1 aufweist, die etwas kleiner als die Dicke des piezoelektrischen
Betätigungsglieds 20 ist.
Dies ermöglicht,
dass sich das elastische Flachkabel 40 im Wesentlichen
flach nach außen über das
Ausrichtbauteil 50 erstreckt, wenn das elastische Flachkabel 40 auf
die obere Oberfläche des
piezoelektrischen Betätigungsglieds 20 gestapelt wird
und gegen diese gepresst wird. Folglich werden verschiedene Verdrahtungsmuster
(nicht gezeigt) des elastischen Flachkabels 40 sicher elektrisch
mit den Oberflächenelektroden 30, 31 verbunden.
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Bei
dem herkömmlichen
piezoelektrischen Tintenstrahldruckkopf weist das piezoelektrische
Betätigungsglied 20 üblicherweise
eine geringere Steifigkeit (Widerstandsmoment) als die Hohlraumeinheit 9 und
einen niedrigeren linearen Ausdehnungskoeffizienten als die Hohlraumeinheit 9 auf.
Weil die Hohlraumeinheit 9 sich linear in einem größeren Maß ausdehnt
als das piezoelektrische Betätigungsglied 20 und
das piezoelektrische Betätigungsglied 20 einen geringeren
Widerstand gegen Verkrümmung
aufweist, verkrümmt
sich die Hohlraumeinheit 9 auf der Düsenseite konkav. Im Gegensatz
dazu wird bei dieser Ausführungsform
das Ausrichtbauteil 50 verwendet, dessen Metallbauteil 51 im
Wesentlichen denselben linearen Ausdehnungskoeffizienten wie die
Hohlraumeinheit 9 aufweist, und das Ausrichtbauteil 50 ist an
der oberen Oberfläche
(mit dem piezoelektrischen Betätigungsglied 20 verbundene
Oberfläche)
der Hohlraumeinheit 9 befestigt. In diesem Fall ist die
Gesamtsteifigkeit (Widerstandsmoment) des piezoelektrischen Betätigungsglieds 20 und
des Ausrichtbauteils 50 näher zu der Steifigkeit der
Hohlraumeinheit 9 gesetzt und der lineare Gesamtausdehnungskoeffizient
des piezoelektrischen Betätigungsglieds 20 und des
Ausrichtbauteils 50 ist näher dem linearen Ausdehnungskoeffizienten
der Hohlraumeinheit 9 gesetzt. Als ein Ergebnis ist die während dem
Aufwärmen
und Abkühlen
bei dem Verbindungsprozess verursachte Differenz in dem Betrag der
Ausdehnung/Kontraktion zwischen der Hohlraumeinheit 9 und
dem mit dem Ausrichtbauteil 50 zusammengeschlossenen piezoelektrischen
Betätigungsglied 20 reduziert.
Folglich ist Verkrümmen
oder Wölben
der Hohlraumeinheit 9 auf der Düsenseite beseitigt und eine
hohe Druck-(Bildbildungs-)
Qualität
wird erhalten.
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Zusätzlich kann
Wölben
unter Temperaturänderungen
des gesamten durch Verbinden des Ausrichtbauteils 50, der
Hohlraumeinheit 9 und des piezoelektrischen Betätigungsglieds 20 gebildeten Körpers reduziert
oder beseitigt werden, wenn das Ausrichtbauteil 50, die
Hohlraumeinheit 9 und das piezoelektrische Betätigungsglied 20 derart
festgelegt werden, dass sie den größten, zweitgrößten bzw. kleinsten
linearen Ausdehnungskoeffizienten aufweisen. Wölben des gesamten Körpers kann
auch reduziert oder beseitigt werden, wenn das piezoelektrische
Betätigungsglied 20,
die Hohlraumeinheit 9 und das Ausrichtbauteil 50 derart
festgelegt werden, dass sie den größten, zweitgrößten bzw.
kleinsten linearen Ausdehnungskoeffizienten aufweisen. Mit anderen Worten
wird Wölben
des Tintenstrahldruckkopfes 1 beseitigt, wenn eine Differenz
in dem linearen Ausdehnungskoeffizienten zwischen dem Ausrichtbauteil 50 und
dem piezoelektrischen Betätigungsglied 20 größer als
eine Differenz in dem linearen Ausdehnungskoeffizienten zwischen
der Hohlraumeinheit 9 und dem piezoelektrischen Betätigungsglied 20 ist.
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Weil
das Ausrichtbauteil 50 wie ein Rahmen geformt ist, der
den Umfang des piezoelektrischen Betätigungsglieds 20 umgibt,
ist zusätzlich
die Steifigkeit des Ausrichtbauteils 50 erhöht und folglich stellt
das Ausrichtbauteil 50 einen größeren Ausrichteffekt bereit.
Wie in 4 gezeigt ist, besteht eine Aussparung zwischen
dem piezoelektrischen Betätigungsglied 20 und
dem Rahmen des Ausrichtbauteils 50. Folglich wird die Ausdehnung/Kontraktion unter
Temperaturänderungen
des piezoelektrischen Betätigungsglieds 20 und
des Ausrichtbauteils 50 an ihrem freien Ende in dieser
Aussparung aufgefangen. Ferner hat das Ausrichtbauteil 20 die
Funktion, den Umfang des piezoelektrischen Betätigungsglieds 20 zu
schützen.
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Bei
dem wie oben beschrieben strukturierten piezoelektrischen Tintenstrahldruckkopf 1 werden zwischen
den Individualelektroden und den gemeinsamen Elektroden sandwich-artig
eingeschlossene Abschnitte des piezoelektrischen Plättchens 21 durch
Anlegen einer hohen Spannung zwischen all den Individualelektroden
und den gemeinsamen Elektroden über
die Oberflächenelektroden 30, 31 polarisiert.
Die polarisierten Abschnitte werden aktive Abschnitte. Wenn eine
Ansteuerungsspannung zwischen ausgewählten Individualelektroden
und den gemeinsamen Elektroden über
die entsprechende Oberflächenelektrode 30 und
die Oberflächenelektroden 31 anliegt,
wird in dem entsprechenden aktiven Abschnitt in einer Richtung parallel
zu der Polarisationsrichtung ein elektrisches Feld erzeugt und der
aktive Abschnitt dehnt sich in der Laminierungsrichtung der piezoelektrischen
Plättchen 21, 22 aus.
Das Volumen der entsprechenden Druckkammer 16 wird reduziert
und die Tinte in der Druckkammer 16 wird von der entsprechenden
Düse 16 als
ein Tintentröpfchen ausgestoßen, sodass
Drucken durchgeführt
wird.
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Die 6 und 7 zeigen
einen piezoelektrischen Tintenstrahldruckkopf 100 nach
einer zweiten Ausführungsform
der Erfindung. Der piezoelektrische Tintenstrahldruckkopf 100 der
zweiten Ausführungsform
weist außer
einem ausgerichteten Bauteil 500 dieselbe Struktur wie
der piezoelektrische Tintenstrahldruckkopf 1 der ersten
Ausführungsform auf.
Die gleichen Elemente wie jene bei der ersten Ausführungsform
sind mit denselben Nummern gekennzeichnet und die bereits bei der
ersten Ausführungsform
beschriebenen Elemente werden zum Zweck der Übersichtlichkeit ausgelassen.
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Wie
in den 6 und 7 gezeigt ist, unterscheidet
sich das Ausrichtbauteil 500 der zweiten Ausführungsform
von dem Aus richtbauteil 50 der ersten Ausführungsform
darin, dass ein Metallbauteil 510 des Ausrichtbauteils 500 auf
einer Seite an seiner oberen Oberfläche derart ausgeschnitten ist, dass
ein gestufter Abschnitt 56 gebildet ist. Die untere Oberfläche eines
elastischen Flachkabels 400, das mit der oberen Oberfläche des
in dem großen Loch 53 des
Ausrichtbauteils 500 platzierten piezoelektrischen Betätigungsglieds 20 verbunden
ist, ist höher
angeordnet als der gestufte Abschnitt 56 des Ausrichtbauteils 500.
Zusätzlich
ist die obere Oberfläche
des elastischen Flachkabels 49 niedriger als die obere
Oberfläche
des Rests des Ausrichtbauteils 500 angeordnet. Diese Struktur
ermöglicht
es, dass das elastische Flachkabel 400 auf der oberen Oberfläche des
piezoelektrischen Betätigungsglieds 20 platziert
werden kann und sich im Wesentlichen flach nach außen über den
gestuften Abschnitt 56 des Ausrichtbauteils 500 erstreckt.
Folglich sind verschiedene Verdrahtungsmuster (nicht gezeigt) des
elastischen Flachkabels 40 sicher elektrisch mit den Oberflächenelektroden 30, 31 verbunden.
Die Erstreckungsrichtung des elastischen Flachkabels 400 hängt von
der Position eines Anschlusses (nicht gezeigt) auf einer Halterung
(nicht gezeigt) ab, mit dem das elastische Flachkabel verbunden
ist.
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Bei
einer nicht in der Zeichnung gezeigten alternativen Ausführungsform
der Erfindung kann ein Ausrichtbauteil mit einem Paar von linearen
stabartigen Abschnitten mit der oberen Oberfläche der Hohlraumeinheit 9 parallel
zu zwei longitudinalen Seiten des piezoelektrischen Betätigungsglieds 20,
das mit der oberen Oberfläche
der Hohlraumeinheit 9 verbunden ist, verbunden werden.
Solch ein Ausrichtbauteil kann die Hohlraumeinheit 9 ausrichten,
die Verkrümmen
oder Wölben
auf der Düsenseite
erleiden mag.
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Weil
das piezoelektrische Betätigungsglied 20 und
das Ausrichtbauteil 50 sukzessiv, denselben wärmehärtenden
Klebstoff verwendend mit der oberen Oberfläche der Hohlraumeinheit 9 verbunden werden,
ist bei den oben beschriebenen Ausführungs formen der Zusammenbau
des Tintenstrahldruckkopfes leicht und einfach gemacht. Weil die
Filter 55 integral mit dem Auflagebauteil 52 aus
synthetischem Harz des Ausrichtbauteils 50, 500 derart
gebildet sind, dass die Zuführungslöcher 19a, 19b in der
Hohlraumeinheit 9 bedeckt sind, besteht ferner keine Notwendigkeit,
separat Filter für
die Zuführungslöcher 19a, 19b vorzusehen.
Dementsprechend können
die Anzahl der Herstellungsprozesse sowie die Herstellungskosten
des Tintenstrahldruckkopfes reduziert werden.
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Wie
in den Ausführungsformen
beschrieben ist, wird Verkrümmen
oder Wölben
des Tintenstrahldruckkopfes, der eine flache Form aufweist, beseitigt, wenn
dessen Komponenten, wie z.B. das piezoelektrische Betätigungsglied 20 und
die Hohlraumeinheit 9, verbunden werden. Dementsprechend
werden einwandfreie Tintenbewegungsbahnen und eine hohe Druckqualität erhalten.
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Während in
den oben beschriebenen Ausführungsformen
das Ausrichtbauteil 50, 500 durch das Metallbauteil 51, 510 und
das aus synthetischem Harz bestehende Auflagebauteil 52 gebildet
ist, kann das Ausrichtbauteil 50, 500 auch durch
ein Einzelbauteil gebildet werden, das aus Metall oder synthetischem
Harz besteht. Die Adhäsionseigenschaften des
Ausrichtbauteils 50, 500 sind jedoch durch Ausbilden
des Ausrichtbauteils 50, 500 wie in den Ausführungsformen
und durch Verbinden des aus synthetischem Harz gemachten Auflagebauteils 52 mit der
Hohlraumeinheit 9 verbessert.
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Ferner
können
die Materialien der Hohlraumeinheit 9, des piezoelektrischen
Betätigungsgliedes 20 und
des Ausrichtbauteils 50 beliebig gewählt werden, solange der Effekt
des Ausrichtens des Tintenstrahldruckkopfes bereitgestellt ist.
Zum Beispiel kann das Auflagebauteil 52 durch ein dünnes Metallbauteil
anstelle eines dünnen
Bauteils aus synthetischem Harz gebildet werden.
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Obwohl
die Erfindung mit Bezug auf die speziellen Ausführungsformen beschrieben wurde,
ist die Beschreibung der Ausführungsformen
nur zur Illustration und soll nicht als die Reichweite der Erfindung
beschränkend
ausgelegt werden. Verschiedene weitere Modifikationen und Änderungen
können für Fachleute
möglich
sein, ohne von dem Geist und der Reichweite der Erfindung abzuweichen.