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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Tintenstrahlkopf zum
Drucken durch Ausstoßen
von Tinte auf ein Druckmedium, und auf einen Tintenstrahldrucker
mit dem Tintenstrahlkopf.
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2. Beschreibung der zugehörigen Technik
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In
einem Tintenstrahldrucker verteilt ein Tintenstrahlkopf Tinte, die
von einem Tintentank geliefert wird, zu Druckkammern. Der Tintenstrahlkopf
legt selektiv Druck an jede Druckkammer zum Ausstoßen von
Tinte durch eine Düse
an. Als Mittel zum selektiven Anlegen von Druck an die Druckkammern
kann eine Betätigungseinheit
benutzt werden, in der piezoelektrische Keramikplatten laminiert
sind.
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Als
ein Beispiel ist ein Tintenstrahlkopf dieser Art bekannt mit einer
Betätigungseinheit,
in der kontinuierliche flache piezoelektrische Platten, die sich über eine
Mehrzahl von Druckkammern erstrecken, laminiert sind, und mindestens
eine der piezoelektrischen Platten ist durch eine gemeinsame Elektroden, die
vielen Druckkammern gemeinsam ist und auf dem Massepotential gehalten
wird, und viele individuelle Elektroden, d.h. Treiberelektroden,
die an Positionen entsprechend zu den entsprechenden Druckkammern
vorgesehen sind, eingeschlossen (siehe
US-Patent 5,402,159 ). Der Teil der
piezoelektrischen Platte, der durch die individuelle und gemeinsame
Elektrode eingeschlossen ist und in ihrer Dicke polarisiert ist,
wird als eine aktive Schicht in ihrer Dicke expandiert oder kontrahiert
durch den sogenannten longitudinalen piezoelektrischen Effekt, wenn
eine individuelle Elektrode auf einer Fläche der Platte auf ein unterschiedliches
Potential zu dem der gemeinsamen Elektrode auf der anderen Fläche gesetzt
wird. Das Volumen der entsprechenden Druckkammer ändert sich
dadurch, so daß Tinte
zu einem Druckmedium durch eine Düse ausgestoßen werden kann, die mit der
Druckkammer in Verbindung steht.
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Kürzlich ist
in solch einem Tintenstrahlkopf, wie oben beschrieben wurde, stark
gewünscht
worden, die Betätigungseinheit
mit einer niedrigen Spannung zu treiben aus dem Blickwinkel davon
z.B. den Verringerungen von Leistungsverbrauch und Herstellungskosten.
Jeder existierende Tintenstrahlkopf, wie er oben beschrieben wurde,
konnte jedoch nicht ausreichend diese Anforderung erfüllen.
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Aus
der
EP 0 738 599 A2 kann
ein Tintenstrahlkopf gemäß dem Oberbegriff
des Anspruches 1 entnommen werden. Bei dem Tintenstrahlkopf weist jede
Druckkammer ihre eigene piezoelektrische Platte mit individuellen
Elektroden auf jeder Oberfläche auf.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Tintenstrahlkopf
vorzusehen, dessen Betätigungseinheit
mit einer niedrigen Spannung getrieben werden kann, und einen Tintenstrahldrucker mit
dem Tintenstrahlkopf vorzusehen.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung weist ein Tintenstrahlkopf 1 die in dem unabhängigen Anspruch
1 angegebenen Merkmale auf.
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Bei
diesen Merkmalen steht eine Düse
mit zwei oder mehr Druckkammern in Verbindung. Daher kann durch
Treiben der Betätigungseinheit
so, daß Tinte
simultan von den Druckkammern in die Düse ausgegeben wird, ein ausreichender
Betrag von Tinte sichergestellt werden, selbst wenn die Treiberspannung
für die
Betätigungseinheit
gesenkt wird. Durch Senken der Treiberspannung kann eine Verringerung
des Leistungsverbrauches erzielt werden. Nebenbei kann ein Treiber-IC
kleiner Größe von niedrigen
Herstellungskosten zum Treiben der Betätigungseinheit benutzt werden.
Bei der vorliegenden Erfindung kann, je größer die Zahl der Druckkammern
ist, die mit einer Düse
in Verbindung stehen, vergrößert wird,
desto mehr die Treiberspannung gesenkt werden. Da zusätzlich gemäß der vorliegenden Erfindung
die Betätigungseinheit
so vorgesehen ist, daß sie
sich über
die Druckkammern erstreckt, ist die Herstellung leicht.
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Bevorzugte
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Andere
und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden
voller ersichtlich aus der folgenden Beschreibung, die in Zusammenhang
mit den begleitenden Zeichnungen genommen wird, in denen:
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1 eine
allgemeine Ansicht eines Tintenstrahldruckers mit einem Tintenstrahlkopf
gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
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2 eine
perspektivische Ansicht eines Tintenstrahlkopfes gemäß der ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
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3 eine
Schnittansicht ist, die entlang der Linie III-III in 2 genommen
ist;
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4 eine
Draufsicht eines Kopfhauptkörpers
ist, der in dem Tintenstrahlkopf von 1 enthalten
ist;
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5 eine
vergrößerte Ansicht
des Bereiches ist, der durch eine abwechselnd lange und kurze Strichlinie
in 4 eingeschlossen ist;
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6 eine
vergrößerte Ansicht
des Bereiches ist, der durch eine abwechselnd lange und kurze Strichlinie
in 5 angeschlossen ist;
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7A eine
Teilschnittansicht des Kopfhauptkörpers von 4 ist;
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7B eine
Durchsichtsdraufsicht eines prinzipiellen Abschnittes des Kopfhauptkörpers von 4 ist;
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8 eine
teilweise auseinandergezogene Ansicht des Kopfhauptkörpers von 4 ist;
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9 eine
vergrößerte schematische Teildraufsicht
von 6 ist;
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10 eine
Schnittansicht ist, die entlang der Linie X-X von 9 genommen
ist;
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11A eine Teilschnittansicht entsprechend zu 7A ist,
obwohl ein Teil der Komponenten des Tintenstrahlkopfes von 3 geändert worden
ist;
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11B eine Durchsichtsdraufsicht des prinzipiellen
Abschnittes entsprechend zu 7B ist, obwohl
der Teil der Komponenten des Tintenstrahlkopfes von 3 geändert worden
ist;
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12 eine
Ansicht entsprechend zu 6 des Tintenstrahlkopfes von 11A und 11B ist;
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13A eine Teilschnittansicht eines Tintenstrahlkopfes
gemäß einer
zweiten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung entsprechend zu 7A ist;
und
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13B eine Durchsichtsdraufsicht eines prinzipiellen
Abschnittes des Tintenstrahlkopfes gemäß der zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung entsprechend zu 7B ist.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORMEN
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1 ist
eine allgemeine Ansicht eines Tintenstrahldruckers mit Tintenstrahlköpfen gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Der Tintenstrahlkopf 101, wie
er in 1 dargestellt ist, ist ein Farbtintenstrahldrucker
mit vier Tintenstrahlköpfen 1.
Bei diesem Drucker 101 sind eine Papierzuführeinheit 111 und
eine Papierausgabeeinheit 112 an einem linken bzw. rechten
Abschnitt von 1 vorgesehen.
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Bei
dem Drucker 101 ist ein Papierübertragungspfad vorgesehen,
der sich von der Papierzuführeinheit 111 zu
der Papierausgabeeinheit 112 erstreckt. Ein Paar von Zuführrollen 105a und 105b ist unmittelbar
stromabwärts
von der Papierzuführeinheit 111 zum
Klemmen und Vorwärtsbringen
eines Papiers als ein Auf zeichnungsmedium vorgesehen. Durch das
Paar von Zuführrollen 105a und 105b wird das
Papier von links nach rechts in 1 übertragen. In
der Mitte des Papierübertragungspfades
sind zwei Gurtrollen 106 und 107 und ein Endlosübertragungsgurt 108 vorgesehen.
Der Übertragungsgurt 108 ist um
die Gurtrollen 106 und 107 gewunden, so daß er sich
zwischen ihnen erstreckt. Die äußere Fläche, d.h.
die Übertragungsfläche des Übertragungsgurtes 108 ist
mit Silicon behandelt worden. Somit kann ein durch das Paar von
Zuführrollen 105a und 105b zugeführtes Papier
auf der Übertragungsfläche des Übertragungsgurtes 108 durch
das Kleben der Fläche
gehalten werden. In diesem Zustand wird das Papier stromabwärts (nach
rechts) durch Treiben von einer der Gurtrollen 106 zum
Drehen im Uhrzeigersinn in 1 übertragen
(die Richtung, die durch einen Pfeil 104 bezeichnet ist).
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Preßteile 109a und 109b sind
an Positionen zum Zuführen
eines Papiers auf die Gurtrolle 106 bzw. Herausnehmen des
Papiers von der Gurtrolle 106 vorgesehen. Eines der Preßteile 109a und 109b dient
zum Pressen des Papiers auf die Übertragungsfläche des Übertragungsgurtes 108,
so daß verhindert
wird, daß sich
das Papier von der Übertragungsfläche des Übertragungsgurtes 108 trennt.
Somit haftet das Papier sicher auf der Übertragungsfläche.
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Eine
Abziehvorrichtung 110 ist unmittelbar stromabwärts von
dem Übertragungsgurts 108 entlang
des Papierübertragungspfades
vorgesehen. Die Abziehvorrichtung 110 zieht das Papier
ab, das an der Übertragungsfläche des Übertragungsgurtes 108 anhaftet,
von der Übertragungsfläche zum Übertragen
des Papiers zu der rechten Papierausgabeeinheit 112.
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Jeder
der vier Tintenstrahlköpfe 1 weist
an seinem unteren Ende einen Kopfhauptkörper 1a auf. Jeder
Kopfhauptkörper 1a weist
einen rechteckigen Schnitt auf. Die Kopfhauptkörper 1a sind nahe
zueinander angeordnet, wobei die Längsachse von jedem Kopfhauptkörper senkrecht
zu der Papierübertragungsrichtung
ist (senkrecht zu 1). Das heißt, dieser Drucker 101 ist
vom Linientyp. Der Boden eines jeden der vier Kopfhauptkörper 1a ist
dem Papierübertragungspfad
zugewandt. In dem Boden eines jeden Kopfhauptkörpers 1a ist eine
Zahl von Düsen vorgesehen,
von denen jede eine Tintenausstoßöffnung kleinen Durchmessers
aufweist. Die vier Kopfhauptkörper 1a stoßen Tinte
von Magenta, Gelb, Cyan bzw. Schwarz aus.
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Die
Kopfhauptkörper 1a sind
derart vorgesehen, daß ein
schmaler Freiraum zwischen der unteren Fläche eines jeden Kopfhauptkörpers 1a und
der Übertragungsfläche des Übertragungsgurtes 108 gebildet
ist. Bei diesem Aufbau werden, während
ein Papier, das durch den Übertragungsgurt 108 übertragen
wird, unmittelbar unter den vier Kopfhauptkörpern 1a in der Reihenfolge
durchgeht, die entsprechenden Farbtinten durch die entsprechenden
Düsen zu
der oberen Fläche
ausgestoßen,
d.h. der Druckfläche
des Papiers zum Erzeugen eines gewünschten Farbbildes auf dem
Papier.
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Der
Tintenstrahldrucker 101 ist mit einer Wartungseinheit 117 zum
automatischen Ausführen von
Wartung der Tintenstrahlköpfe 1 versehen.
Die Wartungseinheit 117 enthält vier Kappen 116 zum Bedecken
der unteren Flächen
der vier Kopfhauptkörper 1a und
ein nicht dargestelltes Reinigungssystem.
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Die
Wartungseinheit 117 ist an einer Position unmittelbar unter
der Papierzuführeinheit 111 (Rückzugsposition),
während
der Tintenstrahldrucker 101 zum Drucken tätig ist.
Wenn eine vorbestimmte Bedingung erfüllt ist nach Beendigung der
Drucktätigkeit
(z.B., wenn ein Zustand, bei dem keine Drucktätigkeit ausgeführt wird,
während
einer vorbestimmten Zeitdauer fortfährt, oder wenn der Drucker 101 ausgeschaltet
wird), bewegt sich die Wartungseinheit 117 zu einer Position
unmittelbar unter den vier Kopfhauptkörpern 1a (Kappenposition),
an der die Wartungseinheit 117 die unteren Flächen der
Kopfhauptkörper 1a mit
den entsprechenden Kappen 116 bedeckt zum Verhindern, daß Tinte
in den Düsen
der Kopfhauptkörper 1a austrocknen.
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Die
Gurtrollen 106 und 107 und der Übertragungsgurt 108 sind
durch ein Chassis 113 getragen. Das Chassis 113 ist
auf ein zylindrisches Teil 115 gesetzt, das unter dem Chassis 113 vorgesehen
ist. Das zylindrische Teil 115 ist um eine Welle 114 drehbar,
die an einer Position vorgesehen ist, die von dem Zentrum des zylindrischen
Teiles 115 abweicht. Somit kann durch Drehen der Welle 115 das
Niveau des obersten Abschnittes zum Bewegen des Chassis 113 nach
oben und unten geändert
werden. Wenn die Wartungseinheit 117 von der Rückzugsposition
zu der Kappenposition bewegt wird, muß das zylindrische Teil 115 um
einen vorbestimmten Winkel zuvor gedreht worden sein, so daß der Übertragungsgurt 108 und
die Gurtrollen 106 und 107 um einen geeigneten
Abstand von der in 1 dargestellten Position bewegt
werden. Ein Raum für
die Bewegung der Wartungseinheit 117 wird dadurch sichergestellt.
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In
dem von dem Übertragungsgurt 108 umgebenen
Bereich ist eine nahezu rechteckige parallelepipedförmige Führung 121 (deren
Breite im wesentlichen gleich zu der des Übertragungsgurtes 108 ist)
an einer Position gegenüber
den Tintenstrahlköpfen 1 vorgesehen.
Die Führung 121 ist
in Kontakt mit der unteren Fläche
des oberen Teiles des Übertragungsgurtes 108 zum
Tragen des oberen Teiles des Übertragungsgurtes 108 von
der Innenseite.
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Als
nächstes
wird der Aufbau eines jeden Tintenstrahlkopfes 1 gemäß dieser
Ausführungsform im
größeren Detail
beschrieben. 2 ist eine perspektivische Ansicht
des Tintenstrahlkopfes 1. 3 ist eine
Schnittansicht, die entlang der Linie III-III in 2 genommen
ist. Bezug nehmend auf 2 und 3 enthält der Tintenstrahlkopf 1 gemäß dieser Ausführungsform
einen Kopfhauptkörper 1a mit
einer rechteckigen Form in einer Draufsicht, dessen längste Seite
sich in der Abtastrichtung erstreckt, und einen Basisabschnitt 131 zum
Tragen des Kopfhauptkörpers 1a.
Der Basisabschnitt 131, der den Kopfhauptkörper 1a trägt, trägt weiter
darauf Treiber-ICs 132 zum Liefern von Treibersignalen
zu individuellen Elektroden 35 (siehe 6)
und Substrate 133.
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Bezug
nehmend auf 2, der Basisabschnitt 131 ist
aus einem Basisblock 138, der teilweise mit der oberen
Fläche
des Kopfhauptkörpers 1a zum
Tragen des Hauptkopfkörpers 1a verbunden
ist, und einem Halter 139, der mit der oberen Fläche des Basisblockes 138 zum
Tragen des Basisblockes 138 verbunden ist, aufgebaut. Der
Basisblock 138 ist ein nahezu rechteckiges parallelepipedförmiges Teil
mit im wesentlichen der gleichen Länge wie der Kopfhauptkörper 1a.
Der Basisblock 138, der aus einem Metallmaterial wie nichtrostendem
Stahl hergestellt ist, weist eine Funktion als eine leichte Struktur
zum Verstärken
des Halters 139 auf. Der Halter 139 ist aus einem
Halterhauptkörper 141,
der nahe dem Kopfhauptkörper 1a vorgesehen
ist, und einem Paar von Haltertragabschnitten 142, die
sich jeweils auf der entgegengesetzten Seite des Halterhauptkörpers 141 zu
dem Kopfhauptkörper 1a erstrecken,
aufgebaut. Jeder Haltertragabschnitt 142 ist ein flaches Teil.
Diese Haltertragab schnitte 142 erstrecken sich entlang
der Längsrichtung
des Halterhauptkörpers 141 und
sind parallel zueinander an einem vorbestimmten Intervall vorgesehen.
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Schürzenabschnitte 141a in
einem Paar, die nach unten vorstehen, sind in beiden Endabschnitten des
Halterhauptkörpers 141a in
einer Unterabtastrichtung (senkrecht zu der Hauptabtastrichtung) vorgesehen.
Beide Schürzenabschnitte 141a sind durch
die Länge
des Halterhauptkörpers 141 gebildet.
Als Resultat ist in dem unteren Abschnitt des Halterhauptkörpers 141 eine
nahezu rechteckige parallelepipedförmige Rille 151b durch
das Paar von Schürzenabschnitten 141a definiert.
Der Basisblock 138 ist in der Rille 141b aufgenommen.
Die obere Oberfläche
des Basisblockes 138 ist mit dem Boden der Rille 141b des
Halterhauptkörpers 141 mit
einem Klebstoff verbunden. Die Dicke des Basisblockes 138 ist
etwas größer als
die Tiefe der Rille 141b des Halterhauptkörpers 141.
Als Resultat steht das untere Ende des Basisblockes 138 über die
Schürzenabschnitte 141a hinaus
nach unten vor.
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Innerhalb
des Basisblockes 138 ist als ein Durchgang für Tinte,
die zu dem Kopfhauptkörper 1a zu
liefern ist, ein Tintenreservoir 3 als ein nahezu rechteckiger
parallelepipedförmiger
Raum (hohler Bereich) gebildet, der sich entlang der Längsrichtung des
Basisblockes 138 erstreckt. In der unteren Fläche 145 des
Basisblockes 138 sind Öffnungen 3b (siehe 4)
gebildet, die mit dem Tintenreservoir 3 in Verbindung stehen.
Das Tintenreservoir 3 ist durch eine nichtdargestellte
Lieferröhre
mit einem nichtdargestellten Haupttintentank (Tintenlieferquelle)
innerhalb des Druckerhauptkörpers
verbunden. Somit wird das Tintenreservoir 3 geeignet mit
Tinte von dem Haupttintentank beliefert.
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In
der unteren Fläche 145 des
Basisblockes 138 steht die Nachbarschaft einer jeden Öffnung 3b nach
unten von dem umgebenden Abschnitt vor. Der Basisblock 138 ist
in Kontakt mit einer Durchgangseinheit 4 (siehe 3)
des Kopfhauptkörpers 1a nur an
dem Nachbarschaftsabschnitt 145a einer jeden Öffnung 3b der
unteren Fläche 145.
Somit ist der Bereich der unteren Fläche 145 des Basisblockes 138 ungleich
dem Nachbarschaftsabschnitt 145a einer jeden Öffnung 3b entfernt
von dem Kopfhauptkörper 1a.
Betätigungseinheiten 21 sind
in dem Abstand vorgesehen.
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An
der äußeren Seitenfläche eines
jeden Haltertragabschnittes 142 des Halters 139 ist
ein Treiber-IC 132 mit einem elastischen Teil 137 wie
ein Schwamm befestigt, der zwischen ihnen eingefügt ist. Eine Wärmesenke 134 ist
in engem Kontakt mit der äußeren Seitenfläche des
Treiber-ICs 132 vorgesehen. Die Wärmesenke 134 ist aus
einem nahezu rechteckigen parallelepipedförmigen Teil hergestellt zum
effektiven Strahlen von Wärme,
die in dem Treiber-IC 132 erzeugt wird. Eine flexible gedruckte Schaltung
(FPC) 136 als ein Leistungsversorgungsteil ist mit dem
Treiber-IC 132 verbunden. Die FPC 136, die mit
dem Treiber-IC 132 verbunden ist, ist mit dem entsprechenden
Substrat 133 und dem Kopfhauptkörper 1a durch Löten gebondet
und elektrisch verbunden. Das Substrat 133 ist außerhalb
der FPC 136 über
dem Treiber-IC 132 und der Wärmesenke 134 vorgesehen.
Die obere Fläche
der Wärmesenke 134 ist
mit dem Substrat 133 durch ein Abdichtteil 149 verbunden.
Ebenfalls ist die untere Fläche
der Wärmesenke 134 mit
der FPC 136 mit einem Abdichtteil 149 verbunden.
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Zwischen
der unteren Fläche
eines jeden Schürzenabschnitte 141a des
Halterhauptkörpers 141 und
der oberen Fläche
der Durchgangseinheit 4 ist ein Abdichtteil 150 zum
Einschließen
der FPC 136 vorgesehen. Die FPC 136 ist durch
das Abdichtteil 150 an der Durchgangseinheit 4 und
dem Halterhauptkörper 141 befestigt.
Selbst wenn daher der Kopfhauptkörper 1a länglich ist,
kann der Kopfhauptkörper 1a daran
gehindert werden zu biegen, der Verbindungsabschnitt zwischen jeder
Betätigungseinheit und
der FPC 136 kann daran gehindert werden, Spannung aufzunehmen,
und die FPC 136 kann sicher gehalten werden.
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Bezug
nehmend auf 2 sind in der Nachbarschaft
einer jeden unteren Ecke des Tintenstrahlkopfes 1 entlang
der Hauptabtastrichtung 6 vorstehende Abschnitte 30a in
regulären
Intervallen entlang der entsprechenden Seitenwand des Tintenstrahlkopfes 1 vorgesehen.
Diese vorstehenden Abschnitte 30a sind an beiden Enden
in der Unterabtastrichtung einer Düsenplatte 30 in der
untersten Schicht des Kopfhauptkörpers 1a vorgesehen
(siehe 7A und 7B). Die
Düsenplatte 30 ist
um ungefähr
90° entlang
der Grenzlinie zwischen jedem vorstehenden Abschnitt 30a und
dem anderen Abschnitt gebogen. Die vorstehenden Abschnitte 30a sind
an Positionen entsprechend zu den Nachbarschaften von beiden Enden
verschiedener Papiere vorgesehen, die zum Drucken benutzt werden.
Jeder gebogene Abschnitt der Düsenplatte 30 weist
eine Form nicht rechteckig sondern gerundet auf. Dieses macht es
hart, Verstopfen eines Papiers zu verursachen, d.h. Stau, der auftreten
kann, da die führende Kante
des Papiers, die zur Annäherung
an den Kopf 1 übertragen
worden ist, durch die Seitenfläche
des Kopfes 1 gestoppt wird.
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4 ist
eine schematische Draufsicht des Kopfhauptkörpers 1a. In 4 ist
ein Tintenreservoir 3, das in dem Basisblock 138 gebildet
ist, imaginär durch
eine gestrichelte Linie dargestellt. Wie in 4 dargestellt
ist, weist der Kopfhauptkörper 1a eine rechteckige
Form in der Draufsicht auf, die sich in einer Richtung (Hauptabtastrichtung)
erstreckt. Der Kopfhauptkörper 1a enthält eine
Durchgangseinheit 4, in der eine große Zahl von Druckkammern 10 und eine
große
Zahl von Tintenausstoßöffnungen 8 an den
Vorderenden von Düsen
(für beide
siehe 5, 6, 7A und 7B),
wie später
beschrieben wird. Trapezförmige
Betätigungseinheiten 21,
die in zwei Linien in einer Zickzackweise angeordnet sind, sind
auf die obere Fläche
der Durchgangseinheit 4 gebondet. Jede Betätigungseinheit 21 ist
derart vorgesehen, daß ihre
parallelen gegenüberliegenden Seiten
(obere und untere Seite) sich entlang der Längsrichtung der Durchgangseinheit 4 erstrecken. Die
schrägen
Seiten von jeweils benachbarten Betätigungseinheiten 21 überlappen
einander in der seitlichen Richtung der Durchgangseinheit 4.
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Die
untere Fläche
der Durchgangseinheit 4, die dem verbundenen Bereich einer
jeden Betätigungseinheit 4 entspricht,
ist in einem Tintenausstoßbereich
gebildet. In der Oberfläche
eines jeden Tintenausstoßbereiches
ist eine große
Zahl von Tintenausstoßöffnungen 8 in
einer Matrix angeordnet, wie später
beschrieben wird. In dem Basisblock 138, der über der
Durchgangseinheit 4 vorgesehen ist, ist ein Tintenreservoir
entlang der Längsrichtung
des Basisblockes 138 gebildet. Das Tintenreservoir 3 steht
mit einem Tintentank (nicht dargestellt) durch eine Öffnung 3a in
Verbindung, die an einem Ende des Tintenreservoirs 3 vorgesehen
ist, so daß das
Tintenreservoir 3 immer mit Tinte aufgefüllt ist.
In dem Tintenreservoir 3 sind Paare von Öffnungen 3b in
Bereichen vorgesehen, in denen keine Betätigungseinheit 21 vorhanden
ist, so daß sie
in einer Zickzackweise entlang der Längsrichtung des Tintenreservoirs 3 angeordnet
sind.
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5 ist
eine vergrößerte Ansicht
des Bereiches, der durch eine abwechselnd lange und kurze Strichlinie
in 4 eingeschlossen ist. Bezug nehmend auf 4 und 5,
das Tintenre servoir 3 steht durch jede Öffnung 3b mit einem
Verteilerkanal 5 in Verbindung, der unter der Öffnung 3b vorgesehen
ist. Jede Öffnung 3b ist
mit einem Filter (nicht dargestellt) zum Erfassen von Staub und
Schmutz versehen, die in Tinte enthalten sind. Der vordere Endabschnitt
eines jeden Verteilerkanals 5 verzweigt sich in zwei Unterverteilerkanäle 5a.
Unter einer einzelnen der Betätigungseinheit 21 erstrecken
sich zwei Unterverteilerkanäle 5a von
jeder der zwei Öffnungen 3b auf
beiden Seiten der Betätigungseinheit 21 in
der Längsrichtung
des Tintenstrahlkopfes 1. Das heißt, unter der einzelnen Betätigungseinheit 21 erstrecken
sich insgesamt vier Unterverteilerkanäle 5a entlang der
Längsrichtung
des Tintenstrahlkopfes 1. Jeder Unterverteilerkanal 5a ist
mit Tinte aufgefüllt, die
von dem Tintenreservoir 3 geliefert wird.
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6 ist
eine vergrößerte Ansicht
des Bereiches, der durch eine abwechselnd lange und kurze Strichlinie
in 5 eingeschlossen ist. Bezug nehmend auf 5 und 6,
individuelle Elektroden 35 jeweils mit einer nahezu rhombischen
Form in einer Draufsicht sind regulär in einer Matrix auf der oberen
Fläche
einer Betätigungseinheit 21 angeordnet.
Eine große
Zahl von Tintenausstoßöffnungen 8 ist
regulär
in einer Matrix in der Oberfläche
des Tintenausstoßbereiches
der Durchgangseinheit 4 entsprechend zu der Betätigungseinheit 21 angeordnet. Innerhalb
der Durchgangseinheit 4 sind Druckkammern (Hohlräume) 10 jeweils
mit einer nahezu rhombischen Form in einer Draufsicht etwas größer als
die der individuellen Elektroden 35, die mit einer entsprechenden
Tintenausstoßöffnung 8 verbunden
sind, regulär
in einer Matrix angeordnet, und auch Öffnungen 10, die jeweils
mit der entsprechenden Tintenausstoßöffnung 8 in Verbindung
stehen, sind regulär
in einer Matrix angeordnet. Die Druckkammern 10 sind an
Positionen entsprechend zu den entsprechenden individuellen Elektroden 35 gebil det.
Der große
Teil einer jeden individuellen Elektrode 35 ist in einem
Bereich entsprechend einer Druckkammer 10 in einer Draufsicht
enthalten. In 5 und 6 sind,
um es leicht zu machen, die Zeichnungen zu verstehen, Druckkammern 10, Öffnungen 12,
usw. durch durchgezogene Linien dargestellt, obwohl sie durch gestrichelte
Linien dargestellt werden sollten, da sie sich innerhalb der Betätigungseinheit 21 oder
der Durchgangseinheit 4 befinden.
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7A ist
eine Teilschnittansicht des in 4 dargestellten
Kopfhauptkörpers. 7B ist eine
Durchsichtsdraufsicht eines prinzipiellen Abschnittes des in 4 dargestellten
Kopfhauptkörpers.
Bezug nehmend auf 7A und 7B ist jede
Tintenausstoßöffnung 8 vorgesehen,
wo kein Unterverteilerkanal 5a vorhanden ist. Die Tintenausstoßöffnung 8 ist
in einer angeschrägten
Düse gebildet,
die zwischen zwei Druckkammern 10 vorgesehen ist, die benachbart
zueinander entlang der längeren
Diagonale einer im wesentlichen rhombischen Druckkammer 10 (hier
im folgenden als Diagonalrichtung bezeichnet) gebildet sind. Der
innere Raum der Tintenausstoßöffnung verzweigt
sich an seinem oberen Teil in zwei, von denen jeder mit einem Unterverteilerkanal 5a durch
eine Druckkammer 10 mit einer rhombischen Form in einer
Draufsicht (Länge:
900 μm,
Breite: 350 μm)
und eine Öffnung 12 in
Verbindung steht. Das heißt,
eine Tintenausstoßöffnung 8 steht
mit zwei Druckkammern 10 in Verbindung. Somit sind in dem
Tintenstrahlkopf 1 Tintendurchgänge 32 gebildet, von
denen sich jeder von dem Tintentank zu einer Tintenausstoßöffnung 8 durch
das Reservoir 3, die zwei Verteilerkanäle 5, die zwei Unterverteilerkanäle 5a,
die zwei Öffnungen 12 und
die zwei Druckkammern 10 erstreckt. Zwei Tinten fließen, die
von den entsprechenden Druckkammern 10 durch den Tintendurchgang 12 ausgegeben
sind, sich in dem oberen Teil der Tintenausstoßöffnungen 8 vereinen, so
daß sie
durch die Tintenausstoßöffnung 8 ausgestoßen werden.
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Als
nächstes
wird die Anordnung der Druckkammern 10, der Unterverteilerkanäle 5a usw.,
die in dem in 5 dargestellten trapezförmigen Tintenausstoßbereich
vorgesehen sind, unter Bezugnahme auf 6 beschrieben.
Druckkammern 10 sind in den trapezförmigen Tintenausstoßbereich
in zwei Richtungen angeordnet, d.h. in einer Richtung (die erste
Anordnungsrichtung) entlang der Längsrichtung des Tintenstrahlkopfes 1 und
in einer Richtung (die zweite Anordnungsrichtung) etwas geneigt
zu der seitlichen Richtung des Tintenstrahlkopfes 1. Die erste
und die zweite Anordnungsrichtung bilden einen Winkel θ etwas kleiner
als der rechte Winkel.
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In
der Matrix der Druckkammern 10, die in der oberen Fläche der
Durchgangseinheit 4 gebildet sind, sind Druckkammerreihen
vorgesehen, von denen jede durch Druckkammern dargestellt ist, die
entlang der in 6 dargestellten ersten Anordnungsrichtung
angeordnet sind. Es gibt zwei Arten von Druckkammerreihen, d.h.
die erste und die zweite Druckkammerreihe gemäß des Vorsehens der Tintenausstoßöffnungen 8.
In der ersten Druckkammerreihe 11a ist jede Tintenausstoßöffnung 8 auf
einer Seite der entsprechenden Druckkammer 10 in Bezug auf
die Linie vorgesehen, die die erste Anordnungsrichtung kreuzt und
beide Enden der Druckkammern 10 verbindet, d.h. die längere Diagonale
der Druckkammer 10, wenn senkrecht zu 6 gesehen
wird (von der dritten Richtung). Das heißt, die Tintenausstoßöffnung 8 ist
auf der oberen Seite der Druckkammer 10 in 6 in
dieser Ausführungsform
vorhanden. Dagegen ist bei der zweiten Druckkammerreihe 11b jede
Tintenausstoßöffnung 8 auf
der anderen Seite der entsprechenden Druckkammer 10 in
Bezug auf die längere
Diagonale der Druckkammer 10 vorhanden, d.h. auf der unteren
Seite der Druckkammer 10 in 6 in dieser
Ausführungsform.
Zwei erste Druckkammerreihen 11a und zwei zweite Druckkammerreihen 11b sind
abwechselnd angeordnet. Daher steht eine Tintenausstoßöffnung 8,
die mit einer Druckkammer 10 in Verbindung steht, die zu
der ersten Druckkammerreihe 11a gehört, auch mit einer Druckkammer 10,
die zu der zweiten Druckkammerreihe 11b gehört, zwei
Linien oberhalb der ersten Druckkammerreihe 11a in Verbindung.
Die Tintenausstoßöffnung 8 ist
zwischen diesen Druckkammern 10 in einem Abstand von den
Druckkammern 10.
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Jeder
Unterverteilerkanal 5a, der sich entlang der ersten Anordnungsrichtung
als ein gemeinsamer Tintendurchgang erstreckt, steht mit den Druckkammern 10 in
Verbindung. Da die Tintenausstoßöffnung 8,
die mit jeder Druckkammer 10 verbunden ist, nach außen zeigt,
wenn sie senkrecht zu 6 gesehen wird, ist jeder Unterverteilerkanal 5a so
vorgesehen, daß er
den Grenzbereich zwischen einer ersten Druckkammerreihe 11a und
einer zweiten Druckkammerreihe 11b enthält, die einander benachbart
sind und nicht irgendeine Tintenausstoßöffnung 8 überlappen.
Solch ein Unterverteilerkanal 5a enthält bevorzugt die meisten Teile
der entsprechenden Druckkammern 11a und 11b, die
einander benachbart sind, so daß der
Unterverteilerkanal 5a eine breite Breite aufweisen kann.
Das heißt,
innerhalb eines Bereiches, in dem der Unterverteilerkanal 5a nicht
irgendeine Tintenausstoßöffnung 8 überlappt, ist
die Grenze der Breite des Unterverteilerkanals 5a bevorzugt
in der Nähe
von einem Ende einer jeden Druckkammer gesetzt, die mit der Tintenausstoßöffnung 8 verbunden
ist.
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Bezug
nehmend auf 7A, jede Öffnung 12, die eine
Druckkammer 10 in Verbindung mit einem Unterverteilerkanal 5a verbindet,
erstreckt sich im wesentlichen parallel zu der Oberfläche der Durchgangseinheit 4.
Die Öffnung 12 gibt
einen geeigneten Widerstand für
den entsprechenden Tintendurchgang zum Stabilisieren des Tintenausstoßens. Die
Druckkammer 10 und die Öffnung 12 sind
auf verschiedenen Niveaus vorgesehen. Daher kann in dem Abschnitt
der Durchgangseinheit 4, die dem Tintenausstoßbereich
unter einer Betätigungseinheit 21 entspricht,
eine Öffnung 12,
die mit einer Druckkammer 10 in Verbindung steht, innerhalb
des gleichen Abschnittes in der Draufsicht wie die Druckkammer 10 vorgesehen
sein, die der Druckkammer 10 benachbart ist, die mit der Öffnung 12 in
Verbindung steht. Als Resultat kann, da Druckkammern 10 eng zueinander
mit einer hohen Dichte angeordnet sein können, Bilddrucken mit einer
hohen Auflösung
mit einem Tintenstrahlkopf 1 mit einem relativ kleinen Belegungsgebiet
realisiert werden.
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In
einer Druckkammer 10 ist die Ausbreitungsrichtung einer
Druckwelle, die zum Ausstoßen von
Tinte benutzt wird (hier im folgenden einfach als eine Druckwellenausbreitungsrichtung
bezeichnet) im wesentlichen parallel zu der Linie, die beide Enden
der Druckkammer 10 verbindet, d.h. die längere Diagonale
der Druckkammer 10. In dem Fall, daß die Druckwellenausbreitungsrichtung
senkrecht zu der Oberfläche
ist, ist die Druckkammer 10 im allgemeinen in eine symmetrische
Form wie ein Kreis oder ein gleichseitiges Polygon in einer Draufsicht
gebildet. In einem Fall, daß die
Druckkammer 10 eine lange und schmale Form wie ein Rhombus
aufweist und die Druckwellenausbreitungsrichtung entlang der längeren Diagonale
der Druckkammer 10 entlang der Oberfläche ist, ist die akustische
Länge (die
Zeit, während
der sich eine Druckwelle entlang eines Weges in der Druckkammer 10 ausbreitet)
durch die Betätigungseinheit
relativ lang. Wenn daher das sogenannte Füllen vor Feuern (ein Verfahren,
bei dem eine Spannung zuvor an alle individuellen Elektroden 35 zum
Verringern der Volumen aller Druckkammern 10 angelegt ist,
dann die Spannung von der individuellen Elektrode 35 nur
der Druckkammer zurückgenommen
wird, die zum Tintenausstoßen
zu betätigen ist,
wodurch das Volumen der Druckkammer vergrößert wird, und dann die Spannung
wieder an die individuelle Elektrode 35 angelegt wird zum
Verringern des Volumens der Druckkammer 10, wodurch effektiv der
Ausstoßdruck
an Tinte angelegt wird unter Benutzung einer Druckwelle, die sich
in der Druckkammer 10 ausbreitet) ausgeführt wird,
braucht die Treibertaktfrequenz der individuellen Elektroden 35 nicht
so hoch zu sein, und somit ist die Treiberspannungssteuerung leicht.
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Die
Druckkammern 10 und die Tintenausstoßöffnungen 8 sind mit
50 dpi (Punkte pro Zoll) in der ersten Anordnungsrichtung angeordnet.
Andererseits sind die Druckkammern 10 in der zweiten Anordnungsrichtung
derart angeordnet, daß ein
Tintenausstoßbereich
zwölf Druckkammern 10 (sechs
Tintenausstoßöffnungen 8)
enthält.
Daher gibt es innerhalb der gesamten Breite des Tintenstrahlkopfes 1 in einem
Bereich des Intervalls zwischen zwei Tintenausstoßöffnungen 8,
die einander in der ersten Anordnungsrichtung benachbart sind, sechs
Tintenausstoßöffnungen 8.
An beiden Enden eines jeden Tintenausstoßbereiches in der ersten Anordnungsrichtung
(entsprechend zu einer schrägen
Seite der Betätigungseinheit 21)
ist die obige Bedingung erfüllt, indem
eine Kompensationsbeziehung für
den entgegengesetzten Tintenausstoßbereich in der seitlichen Richtung
des Tintenstrahlkopfes 1 gemacht wird. Daher kann bei dem
Tintenstrahlkopf 1 gemäß dieser Ausführungsform
durch Ausstoßen
von Tintentröpfchen
in der Reihenfolge durch eine große Zahl von Tintenausstoßöffnungen 8,
die in der ersten und der zweiten Richtung angeordnet sind, wobei
eine Relativbewegung eines Profils entlang der seitlichen Richtung
des Tintenstrahlkopfes 1 gege ben ist, Drucken bei 300 dpi
in der Hauptabtastrichtung ausgeführt werden.
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Als
nächstes
wird der Schnittaufbau des Tintenstrahlkopfes 1 gemäß dieser
Ausführungsform beschrieben. 8 ist
eine teilweise auseinandergezogene Ansicht des in 4 dargestellten
Kopfhauptkörpers 1a.
Bezug nehmend auf 7A und 8, ein prinzipieller
Abschnitt auf der Bodenseite des Tintenstrahlkopfes 1 weist
eine geschichtete Struktur auf, die mit neun Blattmaterialien insgesamt laminiert
ist, d.h. von der Oberseite einer Betätigungseinheit 21,
einer Hohlraumplatte 22, einer Basisplatte 23,
einer Öffnungsplatte 24,
einer Lieferplatte 25, Verteilerplatten 26 und 27,
einer Abdeckplatte 29 und einer Düsenplatte 30. Von
ihnen stellen acht Platten ungleich der Betätigungseinheit 21 eine Durchgangseinheit 4 dar.
Jede der acht Platten 22 bis 30, die die Durchgangseinheit 4 darstellen,
können mit
Blatteilen laminiert werden.
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Wie
später
im einzelnen beschrieben wird, ist die Betätigungseinheit 21 mit
vier piezoelektrischen Platten laminiert und mit Elektroden versehen,
so daß nur
ihre oberste Schicht Abschnitte enthält, die aktiv zu sein sind,
wenn eine Spannung angelegt wird (hier im folgenden einfach als "Schicht mit aktiven Schichten", "aktive Abschnitte") bezeichnet, und
die verbleibenden drei Schichten sind inaktiv.
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Die
Hohlraumplatte 22 ist aus Metall hergestellt, in der eine
große
Zahl von im wesentlichen rhombischen Öffnungen entsprechend zu den
entsprechenden Druckkammern 10 gebildet ist. Bezug nehmend
auf 7A und 7B, die
Basisplatte 23 ist aus Metall hergestellt, in der ein Verbindungsloch 23a zwischen
jeder Druckkammer 10 der Hohlraumplatte 22 und
einer Öffnung 12 und
ein Verbindungsloch 23b zwischen jeder Druckkammer 10 und
einer Tintenausstoßöffnung 8 gebildet
sind.
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Die Öffnungsplatte 24 ist
aus Metall hergestellt, in der ein Verbindungsloch 24b anschließend an
das Verbindungsloch 23b zum Verbinden mit einer Tintenausstoßöffnung 8 für jede Druckkammer 10 der
Hohlraumplatte 22 zusätzlich
zu der Öffnung 12 für die Druckkammer 10 gebildet
ist. Die Lieferplatte 25 ist aus Metall hergestellt, in
der ein Verbindungsloch 25a zwischen der Öffnung 12 und
dem Unterverteilerkanal 5a und ein Verbindungsloch 25b anschließend an
die Verbindungslöcher 23b und 24b zum Verbinden
mit einer Tintenausstoßöffnung 8 entsprechend
zu jeder Druckkammer 10 der Hohlraumplatte 22 gebildet
sind.
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Die
Verteilerplatte 26 ist aus Metall hergestellt, die einen
oberen Abschnitt eines jeden Unterverteilerkanals 5a definiert
und in der ein Verbindungsloch 26b anschließend an
die Verbindungslöcher 23b, 24b und 25b zum
Verbinden mit einer Tintenausstoßöffnung 8 entsprechend
zu jeder Druckkammer 10 der Hohlraumplatte 22 gebildet
ist. Die Verteilerplatte 27 ist aus Metall hergestellt,
die die untere Wand eines jeden Unterverteilerkanals 5a definiert
und in der ein Verbindungsloch 27b anschließend an
zwei Verbindungslöcher 26b entsprechend zu
je zwei Druckkammern 10 benachbart zueinander entlang ihrer
längeren
Diagonalen gebildet ist. Die zwei Verbindungslöcher 26b stehen mit
den entsprechenden Druckkammern 10 in Verbindung.
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Die
Abdeckplatte 29 ist aus Metall hergestellt, in der ein
Verbindungsloch 29b anschließend an die Verbindungslöcher 23b, 24b, 25b, 26b und 27b zum
Verbinden mit einer Tintenausstoßöffnung 8 entsprechend
zu zwei Druckkammern 10 benachbart zueinander entlang ihrer
längeren
Diagonalen gebildet ist. Die Düsenplatte 30 ist
aus Metall hergestellt, in der eine angeschrägte Tintenausstoßöffnung 8,
die als Düse
zu funktionieren hat, die mit zwei Druckkammern durch die Verbindungslöcher 23b, 24b, 25b, 26b, 27b und 29b entsprechend
zu jeweils zwei Druckkammern 10, die entlang ihrer längeren Diagonalen
benachbart sind, in Verbindung steht, gebildet ist.
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Diese
neun Platten 21 bis 30 sind in Schichten gesetzt,
wobei sie zueinander so positioniert sind, daß ein Tintendurchgang 32 gebildet
wird, wie in 7A dargestellt ist. Der Tintendurchgang 32 erstreckt
sich zuerst nach oben von dem Unterverteilerkanal 5a, erstreckt
sich dann horizontal in der Öffnung 12,
erstreckt sich dann weiter nach oben, erstreckt sich dann wieder
horizontal in der Druckkammer 10, erstreckt sich dann schräg nach unten
in einer bestimmten Länge,
um sich von der Öffnung 12 zu
trennen, und erstreckt sich dann vertikal nach unten. Zwei solche
Durchgänge
von zwei Druckkammern 10, die einander entlang ihrer längeren Diagonalen
benachbart sind, verbinden sich innerhalb des Verbindungsloches 27b,
um die Tintenausstoßöffnung 8 zu
erreichen.
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Bei
dieser Ausführungsform
bauen sechs Platten ungleich der Hohlraumplatte 22 und
der Düsenplatte 30,
d.h. die Basisplatte 23, die Öffnungsplatte 24,
die Lieferplatte 25, die Verteilerplatten 26 und 27 und
die Abdeckplatte 29 eine Verbindungsplatte auf. Ein Verbindungsdurchgang
ist durch die Verbindungslöcher 23b, 24b, 25b, 26b, 27b und 29b gebildet.
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Als
nächstes
wird ein detaillierter Aufbau einer jeden Betätigungseinheit 21 beschrieben. 9 ist
eine teilweise vergrößerte schematische
Draufsicht von 6. Bezug nehmend auf 9,
eine ungefähr
1,1 μm dicke
individuelle Elektrode 35 ist auf der oberen Oberfläche der
Betätigungseinheit 21 an ei ner
Position im wesentlichen überlappend
mit jeder Druckkammer 10 in einer Draufsicht vorgesehen.
Die individuelle Elektrode 25 ist aus einem im wesentlichen
rhombischen Hauptelektrodenabschnitt 35a und einem im wesentlichen
rhombischen Hilfselektrodenabschnitt 35b aufgebaut, die
kontinuierlich von einem Spitzenabschnitt des Hauptelektrodenabschnittes 35a gebildet
sind, so daß er
kleiner als der Hauptelektrodenabschnitt 35a ist. Der Hauptelektrodenabschnitt 35a weist
eine ähnliche
Form zu der der Druckkammer 10 auf und ist kleiner als
die der Druckkammer 10. Der Hauptelektrodenabschnitt 35a ist
so vorgesehen, daß er
innerhalb der Druckkammer 10 in einer Draufsicht vorgesehen
ist. Dagegen ist der größte Teil
des Hilfselektrodenabschnittes 35b außerhalb der Druckkammer 10 in
der Draufsicht. In dem Bereich der oberen Fläche der Betätigungseinheit 21 ungleich
der individuellen Elektroden 35 liegt eine piezoelektrische
Platte 41, wie später
beschrieben wird, offen.
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10 ist
eine Schnittansicht, die entlang der Linie X-X von 9 genommen
ist. Bezug nehmend auf 9, die Betätigungseinheit 21 enthält vier
piezoelektrische Platten 41, 42, 43 und 44 mit
der gleichen Dicke von ungefähr
15 μm. An
der oberen Fläche
der Betätigungseinheit
ist eine FPC 136 zum Liefern von Signalen zum Steuern der
Potentiale einer jeden individuellen Elektrode 35 und der
gemeinsamen Elektrode 34 gebondet. Die piezoelektrischen Platten 41 bis 44 sind
in eine kontinuierliche geschichtete flache Platte hergestellt (kontinuierliche flache
Schichten), so daß sie
so vorgesehen sind, daß sie
sich über
viele Druckkammern 10 erstrecken, die innerhalb eines Tintenausstoßbereiches
in dem Tintenstrahlkopf 1 gebildet sind. Da die piezoelektrischen
Platten 41 bis 45 so vorgesehen sind, daß sie sich über viele
Druckkammern 10 als die kontinuierlichen flachen Schichten
erstrecken, können
die individuellen Elektroden 35 an einer hohen Dichte angeordnet sein,
d.h. durch Benutzen einer Siebdrucktechnik. Daher können auch
die Druckkammern 10, die an Positionen entsprechend zu
den entsprechenden individuellen Elektroden 35 gebildet
sind, bei einer hohen Dichte angeordnet sein. Dieses macht es möglich, ein
Bild hoher Auflösung
zu drucken. Bei dieser Ausführungsform
ist jede der piezoelektrischen Platten 41 bis 44 aus
einem Bleizirkonattitanat-(PZT)Basiskeramikmaterial mit Ferroelektrizität hergestellt.
-
Zwischen
der obersten piezoelektrischen Platte 41 und der piezoelektrischen
Platte 42, die nach unten der piezoelektrischen Platte 41 benachbart
ist, ist eine ungefähr
2 μm dicke
gemeinsame Elektrode 34 eingefügt, die auf der Gesamtheit
der unteren Oberfläche
der piezoelektrischen Platte 41 gebildet ist. Nebenbei,
wie oben beschrieben wurde, sind auf der oberen Fläche der
Betätigungseinheit 21,
d.h. der oberen Fläche
der piezoelektrischen Platte 41, die individuellen Elektroden 35 so
gebildet, daß sie
den entsprechenden Druckkammern 10 entsprechen. Jede individuelle
Elektrode ist aus einem Hauptelektrodenabschnitt 35a mit
einer ähnlichen Form
(Länge:
850 μm,
Breite: 250 μm)
jeder Druckkammer 10 in einer Draufsicht, wobei das Bild
der Elektrode entlang ihrer Dicke innerhalb der entsprechenden Druckkammer 10 enthalten
ist, und einem im wesentlichen rhombischen Hilfselektrodenabschnitt 35b gebildet.
Weiter sind Verstärkungsmetallfilme 36a und 36b zum
Verstärken
der Betätigungseinheit 21 zwischen
den piezoelektrischen Platten 43 und 44 und zwischen
den piezoelektrischen Platten 42 und 43 eingefügt. Jeder
der Verstärkungsmetallfilme 36a und 36b,
der im wesentlichen an dem gesamten Gebiet der piezoelektrischen
Platte 41 ähnlich
zu der gemeinsamen Elektrode 34 gebildet ist, weist im
wesentlichen die gleiche Dicke wie die der gemeinsamen Elektrode 34 auf.
Bei dieser Ausführungsform
ist jede individuelle Elektrode aus einem geschichteten metal lischen
Material hergestellt, in dem Ni (Dicke: ungefähr 1 μm) und Au (Dicke: ungefähr 0,1 μm) als die
untere bzw. obere Schicht gebildet sind. Jede der gemeinsamen Elektrode 34 und der
Verstärkungsmetallfilme 36a und 36b ist
aus einem metallischen Material auf Ag-Pg-Basis hergestellt. Die
Verstärkungsmetallfilme 36a und 36b funktionieren
nicht als Elektrode, so daß sie
nicht immer benötigt
werden. Durch Vorsehen der Verstärkungsmetallfilme 36a und 36b jedoch
kann die Sprödigkeit der
piezoelektrischen Platten 41 bis 44 nach Sintern kompensiert
werden. Es gibt einen Vorteil, daß die piezoelektrischen Platten 41 bis 44 leicht
zu handhaben sind.
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Die
gemeinsame Elektrode 34 ist in einem nichtdargestellten
Bereich durch die FPC 136 auf Masse gelegt. Somit wird
die gemeinsame Elektrode 34 auf einem bestimmten Potential
(z.B. Massepotential) gleich in dem Bereich entsprechend zu jeder Druckkammer 10 gehalten.
Auf der anderen Seite können
die individuellen Elektroden in ihren Potentialen unabhängig voneinander
für die
entsprechenden Druckkammern 10 gesteuert werden. Für diesen Zweck
ist der im wesentlichen rhombische Hilfselektrodenabschnitt 35b einer
jeden individuellen Elektrode 35 unabhängig in Kontakt mit einer Leitung
(nicht dargestellt), die in der FPC 136 verdrahtet ist.
Die individuelle Elektrode 35 ist mit einem nichtdargestellten
Treiber durch die Leitung verbunden. Somit wird in dieser Ausführungsform,
da die individuellen Elektroden 35 mit der FPC 136 an
den Hilfselektrodenabschnitten 35b außerhalb der Druckkammern 10 in
einer Draufsicht verbunden sind, Expansion und Kontraktion der Betätigungseinheit 21 in
ihrer Dicke weniger behindert. Daher kann die Änderung im Volumen einer jeden
Druckkammer 10 vergrößert werden.
Bei einer Modifikation können
viele gemeinsame Elektroden 34, die jeweils eine Form größer als die
einer Druckkammer 10 aufweisen, so daß das Projektionsbild einer
jeden gemeinsamen Elektrode, das entlang der Dickenrichtung der
gemeinsamen Elektrode projiziert ist, die Druckkammer enthalten kann,
für jede
Druckkammer 10 vorgesehen sein. Bei einer anderen Modifikation
können
viele gemeinsame Elektroden 34 jeweils mit einer Form etwas
kleiner als die einer Druckkammer 10, so daß das Projektionsbild
einer jeden gemeinsamen Elektrode, das entlang der Dickenrichtung
der gemeinsamen Elektrode projiziert ist, in der Druckkammer enthalten
sein kann, für
jede Druckkammer 10 vorgesehen sein. Somit braucht die
gemeinsame Elektrode 34 nicht immer ein einziges leitendes
Blatt zu sein, das auf der Gesamtheit der Fläche einer piezoelektrischen
Platte gebildet ist. Bei den obigen Modifikationen müssen jedoch
alle gemeinsamen Elektroden elektrisch miteinander verbunden sein,
so daß der
Abschnitt entsprechend zu irgendeiner Druckkammer 10 auf
dem gleichen Potential sein kann.
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In
dem Tintenstrahlkopf 1 gemäß dieser Ausführungsform
sind die piezoelektrischen Platten 41 bis 44 in
ihrer Dickenrichtung polarisiert. Das heißt, die Betätigungseinheit 21 weist
eine sogenannte unimorphe Struktur auf, bei der die oberste (d.h.
die am weitesten von der Druckkammer 10 entfernteste) piezoelektrische
Platte 41 aktive Schichten enthält, und die unteren (d.h. nahe
der Druckkammer 10) drei piezoelektrischen Platten 42 bis 44 sind
inaktiv. Wenn daher eine individuelle Elektrode 35 auf
ein positives oder negatives vorbestimmtes Potential gesetzt wird,
wenn die Polarisation in der gleichen Richtung wie das elektrische
Feld z.B. ist, wird der Abschnitt in der piezoelektrischen Platte 41,
der durch die Elektroden eingeschlossen ist, als eine aktive Schicht
zum Kontrahieren senkrecht zu der Polarisation durch den transversalen
piezoelektrischen Effekt. Andererseits, da die piezoelektrischen
Platten 42 bis 44 nicht durch das elektrische
Feld beeinflußt werden,
kontrahieren sie nicht in sich selbst. Somit ist eine Differenz
in der Spannung senkrecht zu der Polarisation zwischen der obersten
piezoelektrischen Platte 41 und den unteren piezoelektrischen
Platten 42 bis 44 erzeugt. Als Resultat ist die
Gesamtheit der piezoelektrischen Platten 41 bis 44 bereit
zum Verformen in eine konvexe Form zu der nichtaktiven Seite (unimorphe
Verformung). Zu dieser Zeit verformen sich als Resultat, wie in 9 dargestellt
ist, da die untere Fläche
der piezoelektrischen Platten 41 bis 44 an der
oberen Fläche
der Trennung (Hohlraumplatte) 22, die die Druckkammer definiert,
befestigt ist, die piezoelektrischen Platten 41 bis 44 in
eine konvexe Form zu der Seite der Druckkammern. Daher wird das
Volumen der Druckkammern 10 zum Vergrößern des Druckes der Tinte
verringert. Die Tinte wird dadurch durch die Tintenausstoßöffnung 8 ausgestoßen. Hiernach,
wenn die individuelle Elektrode 35 zu dem gleichen Potential
wie das der gemeinsamen Elektrode 34 zurückkehrt,
kehren die piezoelektrischen Platten 41 bis 44 zu
der ursprünglichen
Form zurück,
und die Druckkammer 10 kehrt ebenfalls zu ihrem ursprünglichen
Volumen zurück.
Somit saugt die Druckkammer 10 Tinte darin durch den Verteilerkanal 5 an.
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Bei
einem anderen Treiberverfahren werden alle individuellen Elektroden 35 zuvor
auf ein unterschiedliches Potential von dem der gemeinsamen Elektrode 34 gesetzt.
Wenn eine Ausstoßanforderung
ausgegeben wird, wird die entsprechende individuelle Elektrode 35 einmal
auf das gleiche Potential wie das der gemeinsamen Elektrode 34 gesetzt.
Danach wird zu einem vorbestimmten Zeitpunkt die individuelle Elektrode 35 wieder
auf das unterschiedliche Potential zu dem der gemeinsamen Elektrode 34 gesetzt.
In diesem Fall kehren zu dem Zeitpunkt, zu dem die individuelle
Elektrode 35 auf das gleiche Potential wie das der gemeinsamen
Elektrode 34 gesetzt wird, die piezoelektrischen Platten 41 bis 44 zu ihren
ursprünglichen
Formen zu rück.
Die entsprechende Druckkammer 10 wird daher im Volumen
von ihrem anfänglichen
Zustand (der Zustand, daß die Potentiale
der beiden Elektroden voneinander unterschiedlich sind) erhöht zum Ansaugen
von Tinte aus dem Verteilerkanal 5 in die Druckkammer 10.
Danach verformen sich zu dem Zeitpunkt, zu dem die individuelle
Elektrode 35 wieder auf das unterschiedliche Potential
zu dem der gemeinsamen Elektrode 34 gesetzt wird, die piezoelektrischen
Platten 41 bis 44 in eine konvexe Form zu der
Druckkammer 10. Das Volumen der Druckkammer 10 wird
dadurch verringert, und der Druck von Tinte in der Druckkammer 10 erhöht sich
zum Ausstoßen
von Tinte.
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Andererseits
ist in dem Fall, daß die
Polarisation in der umgekehrten Richtung zu dem elektrischen Feld
auftritt, das an die piezoelektrischen Platten 41 bis 44 angelegt
wird, die aktive Schicht in der piezoelektrischen Platte 41,
die durch die individuelle Elektrode 35 und die gemeinsame
Elektrode 34 eingeschlossen ist, fertig zum Verlängern senkrecht
zu der Polarisation durch den transversalen piezoelektrischen Effekt.
Als Resultat verformen sich die piezoelektrischen Platten 41 bis 44 in
eine konkave Form zu der Druckkammer 10. Daher wir das
Volumen der Druckkammer 10 zum Ansaugen von Tinte aus dem Verteilerkanal 5 erhöht. Danach,
wenn die individuelle Elektrode 35 zu ihrem ursprünglichen
Potential zurückkehrt,
kehren auch die piezoelektrischen Platten 41 bis 44 zu
ihrer ursprünglichen
flachen Form zurück.
Die Druckkammer 10 kehrt dadurch zu ihrem ursprünglichen
Volumen zurück
zum Ausstoßen
von Tinte durch die Tintenausstoßöffnung 8.
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Bei
dem Tintenstrahlkopf 1 gemäß dieser Ausführungsform
steht eine Tintenausstoßöffnung 8 mit
zwei Druckkammern 10 in Verbindung. Daher wird durch Treiben
der individuellen Elektroden 35 der Betätigungseinheit 21 entsprechend
zu den entsprechen den Druckkammern 10, so daß Tinte
zu der gleichen Zeit aus den zwei Druckkammern 10 zu der Tintenausstoßöffnung 8 ausgegeben
wird, der Tintenausstoßbetrag
durch die Tintenausstoßöffnung 8 gleich
der Summe von jenen der zwei Druckkammern 10. Wenn daher
der Tintenbetrag, der von jeder Druckkammer 10 auszugeben
ist, auf die Hälfte
des herkömmlichen
Wertes gesetzt wird durch Senken der Treiberspannung, kann ein ausreichender
Tintenausstoßbetrag
sichergestellt werden. Das heißt,
gemäß dieser
Ausführungsform
kann im Vergleich mit dem Fall, in dem eine Tintenausstoßöffnung 8 mit
nur einer Druckkammer 10 in Verbindung steht, die Treiberspannung
für jede
individuelle Elektrode 35 deutlich gesenkt werden. Senken
der Treiberspannung für
jede individuelle Elektrode 35 kann eine Verringerung des
Leistungsverbrauchs mit sich bringen. Das macht es möglich, einen
Treiber-IC klein in der Größe zu benutzen,
der niedrig in Herstellungskosten ist, zum Treiben der individuellen
Elektroden 35.
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Insbesondere
werden in dem Fall, daß die Betätigungseinheit 21 vorgesehen
ist zum Erstrecken über
Druckkammern 10, wenn die unimorphe Verformung in einer
der Druckkammern 10 erhöht werden
soll, mehr mechanische Beschränkungen von
dem umgebenden Abschnitt aufgenommen. Somit ist die Beziehung nicht
linear zwischen der an die individuelle Elektrode anzulegenden Spannung
entsprechend zu der Druckkammer 10 und der Verformung der
Druckkammer 10. Das heißt, die Spannung zum Vergrößern einer
Verformung der Druckkammer 10 in einem Bereich, in dem
die Verformung von dem anfänglichen
Zustand groß ist,
wird höher
benötigt als
in einem Bereich, in dem die Verformung von dem anfänglichen
Zustand klein ist. Bei dieser Ausführungsform kann jedoch der
Tintenausgabebetrag von jeder Druckkammer im wesentlichen die Hälfte von dem
oben beschriebenen sein. Somit kann die unimorphe Verformung in
jeder Druckkammer 10 relativ klein sein. Daher kann Treiben
in einem Bereich ausgeführt
werden, in dem die Verformung von dem anfänglichen Zustand klein ist,
und die Verringerung der Treiberspannung kann mehr als die Hälfte sein.
Als Resultat ist der Effekt der Verringerung des Leistungsverbrauches
und der Kosten des Treiber-ICs sehr hoch.
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Die
Treiberspannung für
jede individuelle Elektrode 35 kann mehr gesenkt werden,
wenn die Zahl der Druckkammern 10, die mit einer Tintenausstoßöffnung 8 in
Verbindung stehen, vergrößert wird. Andererseits
kann die Vergrößerung der
Zahl von Druckkammern 10, die mit einer Tintenausstoßöffnung 8 in
Verbindung stehen, eine Verringerung der Zahl der Tintenausstoßöffnungen 8 verursachen,
die in dem Tintenstrahlkopf 1 enthalten sind. Als Resultat kann
die Auflösung
des gedruckten Bildes gesenkt werden. Somit stehen die Zahl der
Druckkammern 10, die mit einer Tintenausstoßöffnung 8 in
Verbindung stehen, und die gedruckte Bildauflösung in einer Kompromißbeziehung.
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Bei
dem Tintenstrahlkopf 1 enthält die Betätigungseinheit 21 die
piezoelektrische Platte 41, die die aktiven Schichten enthält, die
durch die gemeinsame Elektrode 34 gemeinsam für die Druckkammern 10 und
die individuellen Elektroden 35, die an Positionen entsprechend
zu den entsprechenden Druckkammern 10 vorgesehen sind,
eingeschlossen sind. In diesem Fall kann durch Ändern der Zahl von piezoelektrischen
Platten, die aktive Schichten enthalten, die durch die gemeinsame
und die individuellen Elektroden eingeschlossen sind, oder der Dicke der
aktiven Schichten die Änderung
in dem Volumen einer jeden Druckkammern 10 relativ leicht
gesteuert werden.
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Bei
dem Tintenstrahlkopf 1 enthält nur die piezoelektrische
Platte 41 am entferntesten von jeder Druckkammer 10 der
Betä tigungseinheit 21 aktive Schichten.
Nebenbei, die individuellen Elektroden 35 sind auf der
nur gegenüberliegenden
Fläche
(oberen Fläche)
zu der Fläche
auf der Druckkammerseite gebildet. Wenn daher die Betätigungseinheit 21 hergestellt
wird, braucht kein Durchgangsloch zum Verbinden der individuellen
Elektroden gebildet zu werden, die so vorgesehen sind, daß sie einander
in einer Draufsicht überlappen.
Somit ist das Herstellen einfach.
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In
der Durchgangseinheit 4 können, da viele Druckkammern 10 benachbart
zueinander in einer Matrix angeordnet sind, die vielen Druckkammern 10 mit
einer hohen Dichte innerhalb eines relativ kleinen Bereiches angeordnet
werden.
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Da
jede Druckkammer 10 eine rhombische Form in einer Draufsicht
aufweist, können
viele Druckkammern 10 nahe zueinander angeordnet werden,
wobei eine ausreichende Länge
in der Druckkammerwellenausbreitungsrichtung einer jeden Druckkammer
sichergestellt wird.
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Bei
dem Tintenstrahlkopf 1 gemäß dieser Ausführungsform
sind drei piezoelektrische Platten 42 bis 44 als
nichtaktive Schichten zwischen der piezoelektrischen Platte 41,
die aktive Schichten enthält, die
am entferntesten von der Druckkammer 10 ist, und der Durchgangseinheit 4 vorgesehen.
Durch so Vorsehen von drei nichtaktiven Schichten für eine aktive
Schicht kann die Änderung
im Volumen einer jeden Druckkammer 10 relativ vergrößert werden.
Daher kann mit Absenken der Treiberspannung für die individuellen Elektroden 35 eine
Abnahme in der Größe einer
jeden Druckkammer und eine hohe Integration der Druckkammern 10 realisiert
werden. Dieses ist durch den Erfinder der vorliegenden Erfindung
bestätigt
worden.
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Bei
dem Tintenstrahlkopf 1 gemäß dieser Ausführungsform,
die wie oben beschrieben aufgebaut ist, kann das Volumen jeder Druckkammer 10 leicht
geändert
werden durch den piezoelektrischen Effekt durch Einschließen der
piezoelektrischen Platte 41 durch die gemeinsame Elektrode 34 und
die individuellen Elektroden 35. Da die piezoelektrische Platte 41 mit
den aktiven Schichten in einer Form einer kontinuierlichen flachen
Schicht ist, kann sie nebenbei leicht hergestellt werden.
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Der
Tintenstrahlkopf 1 gemäß dieser
Ausführungsform
weist die Betätigungseinheiten 21 auf,
die jeweils eine unimorphe Struktur aufweisen, bei der die piezoelektrischen
Platten 42 bis 44 nahe jeder Druckkammer 10 inaktiv
sind und die piezoelektrische Platte 41 entfernt von jeder
Druckkammer 10 aktive Schichten enthält. Daher kann die Änderung im
Volumen einer jeden Druckkammer 10 durch den transversalen
piezoelektrischen Effekt vergrößert werden.
Als Resultat können
im Vergleich mit einem Tintenstrahlkopf, bei dem eine Schicht mit
aktiven Schichten auf der Seite der Druckkammer 10 vorgesehen
ist und eine nichtaktive Schicht auf der gegenüberliegenden Seite vorgesehen
ist, Absenken der an jede individuelle Elektrode 35 anzulegende
Spannung und/oder hohe Integration der Druckkammern 10 realisiert
werden. Durch Absenken der anzulegenden Spannung kann der Treiber
zum Treiben der individuellen Elektroden 35 klein in der
Größe gemacht werden,
und die Kosten können
niedrig gehalten werden. Zusätzlich
kann jede Druckkammer 10 klein in der Größe gemacht
werden. Nebenbei selbst in einem Fall einer hohen Integration der
Druckkammern 10 kann ein ausreichender Betrag von Tinte
ausgestoßen
werden. Somit können
eine Abnahme in der Größe des Kopfes 1 und
eine hochdichte Anordnung von Druckpunkten realisiert werden.
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Bei
einem Tintenstrahlkopf 1 sind getrennte Betätigungseinheiten 21 entsprechend
zu den entsprechenden Tintenausstoßbereichen auf die Durchgangseinheit 4 gebondet,
so daß sie
entlang der Längsrichtung
in der Durchgangseinheit 4 angeordnet sind. Daher kann
jede der Betätigungseinheiten 21,
die dazu neigen, ungleichmäßig in der
Abmessungsgenauigkeit und der Positionsgenauigkeit der individuellen
Elektroden 35 sind, da sie durch Sintern oder ähnliches
gebildet sind, an der Durchgangseinheit 4 unabhängig von
einer anderen Betätigungseinheit 21 zu
positionieren sein. Selbst in dem Fall eines langen Kopfes ist daher
die Zunahme in der Verschiebung einer jeden Betätigungseinheit 21 von
der genauen Position auf der Durchgangseinheit 4 beschränkt, und
beide können
genau zueinander positioniert werden. Daher ist die Herstellungsausbeute der
Tintenstrahlköpfe 1 bemerkenswert
verbessert.
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Weiter
weist bei dem Tintenstrahlkopf 1 gemäß dieser Ausführungsform
jede Betätigungseinheit 21 eine
im wesentlichen Trapezform auf. Die Betätigungseinheiten 21 sind
in zwei Linien in einer Zickzackweise angeordnet, so daß die parallelen
gegenüberliegenden
Seiten einer jeden Betätigungseinheit 21 sich
entlang der Längsrichtung
der Durchgangseinheit 4 erstrecken, und die schrägen Seiten von
jeweils benachbarten Betätigungseinheiten 21 überlappen
einander in der seitlichen Richtung der Durchgangseinheit 4.
Da die schrägen
Seiten von jeweils benachbarten Betätigungseinheiten 21 so
miteinander überlappen,
können,
wenn sich der Tintenstrahlkopf 1 entlang der seitlichen
Richtung des Tintenstrahlkopfes 1 relativ zu einem Druckmedium
bewegt, die Druckkammern 10, die entlang der seitlichen
Richtung der Durchgangseinheit 4 vorhanden sind, einander
ausgleichen. Als Resultat kann bei Realisieren eines Druckens hoher
Auflösung
ein klein bemessener Tintenstrahlkopf 1 mit einer sehr schmalen
Breite realisiert werden.
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Als
nächstes
wird ein Herstellungsverfahren des Kopfhauptkörpers 1a des Tintenstrahlkopfes 1 beschrieben.
Zum Herstellen einer Betätigungseinheit 21 werden
zuerst vier Keramikgrünplatten,
die piezoelektrische Platten 41 bis 44 zu werden
bestimmt sind, in Schichten gesetzt und dann gebacken. Nachdem sie
in Schichten gesetzt sind, wird auf jedes des Keramikmaterials ein
Muster eines metallischen Materials gedruckt, das die gemeinsame
Elektrode 34 zu sein bestimmt ist, oder Verstärkungsmetallfilme 36a oder 36b.
Nach dem Backen wird ein metallisches Material, das die individuellen
Elektroden 35 zu sein bestimmt ist, auf die gesamte obere
Fläche der
piezoelektrischen Platte 41 plattiert und dann wird der
unnötige
Abschnitt des metallischen Materials durch eine Laserbemusterungstechnik
entfernt. Alternativ kann das metallische Material, das die individuellen
Elektroden 35 zu sein bestimmt ist, auf der piezoelektrischen
Platte 41 durch Dampfabscheiden unter Benutzung einer Maske
mit Öffnungen
an Positionen entsprechend zu den entsprechenden individuellen Elektroden 35 gebildet
werden.
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Somit
werden unterschiedlich zu den anderen Elektroden nur die individuellen
Elektroden 35 nicht zusammen mit den Keramikmaterialien
gebacken, die die piezoelektrischen Platten 41 bis 44 zu werden
bestimmt sind. Somit gibt es keine Gefahr, daß die individuellen Elektroden 35,
die extern offen liegen, bei der hohen Temperatur nach dem Backen verdampfen.
Da die individuellen Elektroden 35 durch die oben beschriebene
Technik nach Backen gebildet werden, können sie in eine relativ kleine
Dicke gebildet werden. Somit wird bei dem Tintenstrahlkopf 1 gemäß dieser
Ausführungsform
durch Bilden der individuellen Elektroden 35 in der obersten Schicht
in eine kleine Dichte die Verformung der piezoelektrischen Platte 41 mit
aktiven Schichten schwierig durch die individuellen Elektroden 35 beschränkt. Effektivitäten (elektrische
Effektivität
und Flächeneffektivität) der Betätigungseinheit 21 werden
dadurch verbessert.
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Indem
das Verdampfen nach Backen betrachtet wird, wie oben erwähnt wurde,
kann es weiter möglich
sein, ein Muster der individuellen Elektroden zu drucken, die aus
Metall hergestellt sind, und dann die individuellen Elektroden zu
backen, nachdem die piezoelektrischen Platten 41 bis 44 gebacken
sind. In diesem Fall variieren kaum, da die piezoelektrischen Platten 41 bis 44 bereits
geeignet kontrahiert sind, während
sie gebacken sind, die Abmessungen der piezoelektrischen Platten 41 bis 44 durch Kontraktion,
wenn die individuellen Elektroden gebacken werden. Daher können die
individuellen Elektroden 35 und die entsprechenden Druckkammern 10 mit
guter Genauigkeit ausgerichtet werden.
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Wie
oben erwähnt
wurde, kann das Vorsehen der Verstärkungsmetallfilme 36a und 36b Sprödigkeit
der piezoelektrischen Platten 41 bis 44 verstärken, wodurch
die Handhabbarkeit der piezoelektrischen Platten 41 bis 44 verbessert
wird. Es ist jedoch nicht immer notwendig, die Verstärkungsmetallfilme 36a und 36b vorzusehen.
Wenn z.B. die Größe der Betätigungseinheit 21 ungefähr 1 Zoll
beträgt, wird
die Handhabbarkeit der piezoelektrischen Platten 41 bis 44 nicht
durch Sprödigkeit
beschädigt, selbst
wenn die Verstärkungsmetallfilme 36a und 36b nicht
vorgesehen sind.
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Weiter
sind gemäß dieser
Ausführungsform die
individuellen Elektroden 35 nur auf der piezoelektrischen
Platte 41 gebildet, wie oben beschrieben wurde. Andererseits,
wenn die individuellen Elektroden auch auf den anderen piezoelektrischen Platten 42 bis 44 ungleich
der piezoelektrischen Platte 41 gebildet sind, müssen die
individuellen Elektroden auf den gewünschten piezoelektrischen Platten 41 bis 44 vor
Laminieren und Backen der piezoelektrischen Platten 41 bis 44 gedruckt
werden. Folglich verursacht die Kontraktion der piezoelektrischen
Platten 41 bis 44 beim Backen eine Differenz zwischen
der Positionsgenauigkeit der individuellen Elektroden auf den piezoelektrischen
Platten 42 bis 44 und der Positionsgenauigkeit
der individuellen Elektroden 35 auf der piezoelektrischen
Platte 41. Gemäß dieser
Ausführungsform
jedoch, da die individuellen Elektroden 35 nur auf der
piezoelektrischen Platte 41 gebildet sind, wird solch eine
Differenz in der Positionsgenauigkeit nicht verursacht, und die
individuellen Elektroden 35 und die entsprechenden Druckkammern 10 sind
mit guter Genauigkeit ausgerichtet.
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Die
wie oben beschriebene Betätigungseinheit 21 ist
mit einer Durchgangseinheit 4 durch einen Klebstoff verbunden.
Die Durchgangseinheit 4 wird getrennt durch Bonden von
acht Metallplatten einer Hohlraumplatte 22 erzeugt, in
denen eine große
Zahl von Öffnungen
durch Ätzen
usw. gebildet worden ist. Wenn die Betätigungseinheit 21 mit
der Durchgangseinheit 4 verbunden wird, werden Positionierungsmarkierungen,
die auf den entsprechenden Oberflächen der Hohlraumplatte 22 der
Durchgangseinheit 4 und der piezoelektrischen Platte 41 der
Betätigungseinheit 21 vorgesehen
sind, miteinander ausgerichtet. Der Kopfhauptkörper 1a wird so hergestellt.
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Eine
FPC 136 zum Liefern von elektrischen Signalen zu den entsprechenden
individuellen Elektroden 35 wird dann auf die Betätigungseinheit 21 durch
Löten gebondet
und elektrisch damit verbunden. Danach wird durch einen vorbestimmten
Prozeß die
Herstellung des Tintenstrahlkopfes 1 beendet.
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Da
bei der Betätigungseinheit 21 die
piezoelektrische Platte 41 mit aktiven Schichten und die
piezoelektrischen Platten 42 bis 44 als die nichtaktiven Schichten
aus dem gleichen Material hergestellt sind, braucht das Material
bei dem Herstellungsprozeß nicht
geändert
zu werden. Somit können
sie durch einen relativ einfachen Prozeß hergestellt werden, und eine
Verringerung der Herstellungskosten wird erwartet. Nebenbei, aus
dem Grund, daß jede
der piezoelektrischen Platte 41 mit aktiven Schichten und der
piezoelektrischen Platten 42 bis 44 als die nichtaktiven
Schichten im wesentlichen die gleiche Dicke aufweisen, kann eine
weitere Reduktion der Kosten durch Vereinfachen des Herstellungsprozesses
gedacht sein. Dieses ist so, da die Dickensteuerung leicht ausgeführt werden
kann, wenn die Keramikmaterialien, die die piezoelektrischen Platten
zu sein bestimmt sind, angewendet werden, um sie in Schichten zu
setzen.
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Wie
oben beschrieben wird bei dem Tintenstrahlkopf 1 gemäß dieser
Ausführungsform
die Durchgangseinheit 4 mit acht Platten 22 bis 30 laminiert.
Daher kann nur durch Ändern
eines Teiles der acht Platten 22 bis 30, der Zustand,
in dem eine Tintenausstoßöffnung 8 mit
nur einer Druckkammer in Verbindung steht, leicht mit einem Zustand
ausgetauscht werden, indem eine Tintenstrahlöffnung 8 mit zwei
oder mehr Druckkammern 10 in Verbindung steht. Dieses Merkmal
wird im einzelnen unter Bezugnahme auf 11A, 11B und 12 beschrieben. 11A und 11B sind
Teilschnittansichten bzw. eine Durchsichtsdraufsicht eines prinzipiellen
Abschnittes entsprechend zu 7A und 7B in
dem beispielhaften Fall, daß jede
Tintenausstoßöffnung 8 mit
nur einer Druckkammer 10 in Verbindung steht. 12 ist
eine Draufsicht entsprechend zu 6. In 11A, 11B und 12 sind
die gleichen Komponenten wie jene in 6, 7A und 7B durch
die gleichen Bezugszeichen wie jene in 6, 7A bzw. 7B bezeichnet.
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Wie
ersichtlich ist, wenn 7A und 11A miteinander
verglichen werden, ist eine in 11A dargestellte
Durchgangseinheit 64 aufgebaut, indem die Verteilerplatte 27,
die Abdeckplatte 29 und die Düsenplatte 30 der in 7A dargestellten
Durchgangseinheit 4 durch eine Verteilerplatte 67,
eine Abdeckplatte 69 bzw. eine Düsenplatte 70 ersetzt
werden. Die verbleibenden Platten 22 bis 26 werden
gemeinsam in beiden Fällen
benutzt.
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Bezug
nehmend auf 11A und 11B definiert
die Verteilerplatte 67, die aus Metall hergestellt ist,
einen unteren Abschnitt eines jeden Verteilerkanals 5a.
In der Verteilerplatte 67 ist ein Verbindungsloch 67b,
das an der gleichen Position in die gleiche Form wie das Verbindungsloch 26b der
Verteilerplatte 26 gebildet ist, zum Entsprechen mit jeder Druckkammer 10 der
Hohlraumplatte 22 vorgesehen. In der Abdeckplatte 69,
die aus Metall hergestellt ist, ist ein Verbindungsloch 69b,
das sich an die Verbindungslöcher 23b, 24b, 25b, 26b und 67b zum
Verbinden mit einer Tintenausstoßöffnung 68 anschließt, zum
Entsprechen jeder Druckkammer 10 vorgesehen. In der aus
Metall hergestellten Düsenplatte 17 ist
eine angeschrägte
Tintenausstoßöffnung 68 zum Funktionieren
als Düse,
die mit jeder Druckkammer 10 durch die Verbindungslöcher 23b, 24b, 25b, 26b, 67b und 69b in
Verbindung steht, zum Entsprechen zu jeder Druckkammer 10 vorgesehen.
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Somit
steht in dem Fall des Tintenstrahlkopfes 1 mit der Durchgangseinheit 64,
die in 11A, 11B und 12 dargestellt
ist, eine Tintenausstoßöffnung 68 mit
nur einer Druckkammer 10 in Verbindung. Die Tintenausstoßöffnung 68 ist
an einer Posi tion entsprechend zu einem Ende der Druckkammer 10 vorgesehen.
Daher ist die Zahl von Tintenausstoßöffnungen 68 verdoppelt
zu der des Tintenstrahlkopfes 1 gemäß dieser Ausführungsform. Dieser
Drucker kann Drucken mit 600 dpi in der Hauptabtastrichtung ausführen.
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Die
in 11A, 11B und 12 dargestellte
Durchgangseinheit 64 kann erreicht werden durch Ersetzen
von nur drei Platten der Durchgangseinheit 4 gemäß dieser
Ausführungsform.
Sie kann relativ leicht hergestellt werden. Somit kann gemäß dieser
Ausführungsform
ein Kopf, der ein Bild hoher Auflösung drucken kann, und ein
Kopf, der ein Bild niedriger Auflösung drucken kann, durch Treiben niedriger
Spannung, mit vielen Komponenten, die gemeinsam benutzt werden,
realisiert werden.
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Als
nächstes
wird eine zweite Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beschrieben. 13A und 13B sind eine Teilschnittansicht und eine Durchsichtsdraufsicht
eines prinzipiellen Abschnittes eines Tintenstrahlkopfes gemäß dieser Ausführungsform
entsprechend zu 7A und 7B. In 13A und 13B sind
die gleichen Komponenten wie jene in 7A, 7B, 11A und 11B mit
den gleichen Bezugszeichen wie jene in 7A, 7B, 11A bzw. 11B bezeichnet.
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Wie
ersichtlich ist, wenn 13A und 11A miteinander verglichen werden, ist eine in 13A dargestellte Durchgangseinheit 64 durch Ersetzen
der Basisplatte 23 der in 11A dargestellten
Durchgangseinheit 64 durch eine Basisplatte 73 aufgebaut.
Die verbleibenden Platten 22, 24 bis 26, 27, 69 und 70 werden
gemeinsam in beiden Fällen
benutzt.
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Bezug
nehmend auf 13A und 13B, in
der aus Metall hergestellten Basisplatte 73 ist ein Verbindungsloch 73a für jede Druckkammer 10 zum Verbinden
der Druckkammer 10 mit der entsprechenden Öffnung 12 vorgesehen.
Nebenbei, in der Basisplatte 73 ist ein schlankes Verbindungsloch 73b zum Verbinden
von zwei Druckkammern 10 benachbart zueinander entlang
der längeren
Diagonalen einer jeden Druckkammer 10 mit einem Verbindungsloch 24b vorgesehen.
Durch Vorsehen des Verbindungsloches 73b in der Basisplatte 73 wird
eine Tintenausstoßöffnung 68,
die mit dem Verbindungsloch 73b in Verbindung steht, mit
Tinte von den zwei Druckkammern 10 beliefert. Die andere
Tintenausstoßöffnung 68', die nicht
mit dem Verbindungsloch 73b in Verbindung steht, wird nicht
mit Tinte beliefert. Das heißt, die
Tintenausstoßöffnung 68' ist blind.
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Somit
steht auch in dem Tintenstrahlkopf gemäß dieser Ausführungsform,
die in 13A und 13B dargestellt
ist, eine Tintenausstoßöffnung 68 mit
zwei Druckkammern 10 ähnlich
wie die oben beschriebene erste Ausführungsform in Verbindung. Daher
kann die Treiberspannung für
die individuellen Elektroden 35 gesenkt werden. Nebenbei,
bei dem Tintenstrahlkopf gemäß dieser
Ausführungsform kann
durch Setzen nur der Basisplatte 73 ein Zustand, in dem
Drucken mit niedriger Auflösung
von 300 dpi ausgeführt
werden kann, in einen Zustand geändert
werden, in dem Drucken mit hoher Auflösung von 600 dpi ausgeführt werden
kann, wie in 11A und 11B dargestellt
ist. Es gibt einen Vorteil, daß mehrere
Komponenten gemeinsam im Vergleich mit der oben beschriebenen Ausführung benutzt
werden können.
Zusätzlich
verbinden sich bei dieser Ausführungsform
Flüsse
von Tinte von den zwei Tintendurchgängen innerhalb der Basisplatte 73,
die am nächsten
zu den Druckkammern 10 und relativ getrennt von der Tintenausstoßöffnung 68 ist. Daher übt die Störung des
Tinteflusses, die nach der Verbindung der zwei Tintenflüsse erzeugt
werden kann, weniger Einfluß auf
die Tin tenausstoßleistung durch
die Tintenausstoßöffnung 68 aus.
Dieses ist auch vorteilhaft.
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Bei
den oben beschriebenen Ausführungsformen
sind die Materialien der piezoelektrischen Platten und der Elektroden
nicht auf die oben beschriebenen begrenzt und können zu anderen bekannten Materialien
geändert
werden. Die Form in einer Draufsicht oder einer Schnittsicht einer
jeden Druckkammer, die Anordnung der Druckkammern, die Zahl von
piezoelektrischen Platten, die aktive Schichten enthalten, und die
Zahl von nichtaktiven Schichten können geeignet geändert werden.
Zum Beispiel braucht nur eine schlanke Betätigungseinheit auf die Durchgangseinheit
gebondet zu sein. Die piezoelektrische Platte mit aktiven Schichten
kann sich in der Dicke von der nichtaktiven Schicht unterscheiden.
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Bei
den oben beschriebenen Ausführungsformen
steht nur eine Tintenausstoßöffnung mit
zwei Druckkammern in Verbindung. Eine Tintenausstoßöffnung kann
jedoch mit drei oder mehr Druckkammern in Verbindung stehen.
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Bei
den oben beschriebenen Ausführungsformen
enthält
nur die oberste piezoelektrische Platte am entferntesten von den
Druckkammern aktive Schichten. Eine oder einige der piezoelektrischen Platten
können
jedoch auch aktive Schichten enthalten. Zum Herstellen solch eines
Tintenstrahlkopfes, wenn die piezoelektrischen Platten in Schichten
gesetzt werden, wird ein Muster von individuellen Elektroden auf
eine Fläche
einer jeden piezoelektrischen Platte zum Erhalten von aktiven Schichten
gedruckt (auf der unteren Fläche
der piezoelektrischen Platte 42 z.B.). In diesem Fall müssen jedoch
Durchgangslöcher
vertikal zum Verbinden von individuellen Elektro den gebildet werden,
die einander in einer Draufsicht überlappen. Somit ist der Herstellungsprozeß etwas
schwierig.
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Bei
den oben beschriebenen Ausführungsformen
sind individuelle Elektroden und gemeinsame Elektroden auf einer
piezoelektrischen Platte zum Bilden einer Betätigungseinheit vorgesehen.
Die Betätigungseinheit
ist jedoch nicht auf diesen Typ begrenzt. Irgendein anderer Typ
von Betätigungseinheit kann
benutzt werden, wenn er das Volumen von jeder Druckkammer getrennt ändern kann.
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Bei
den oben beschriebenen Ausführungsformen
ist die Durchgangseinheit mit plattenartigen metallischen Platten
laminiert, die miteinander verbunden sind. Die Durchgangseinheit
braucht jedoch nicht mit solchen Plattenteilen laminiert zu sein. Selbst
in einem Fall der Durchgangseinheit, die mit Plattenteilen laminiert
ist, kann sie für
die Flüsse
von Tinte von Tintendurchgängen
zum Verbinden innerhalb jeglicher Platte ausgelegt sein.
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Bei
den oben beschriebenen Ausführungsformen
sind trapezartige Betätigungseinheiten
in zwei Linien in einer Zickzackweise angeordnet. Jede Betätigungseinheit
braucht jedoch nicht trapezartig zu sein. Nebenbei, Betätigungseinheiten
können
in nur einer Linie entlang der Längsrichtung
der Durchgangseinheit angeordnet sein. Betätigungseinheiten können in
drei oder mehr Linien in einer Zickzackweise angeordnet sein.
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Die
Druckkammern müssen
nicht immer in einer Matrix angeordnet sein, wobei sie benachbart zueinander
sind. Die Druckkammern können
in einer oder mehr Linien angeordnet sein. Weiter kann jede der
nichtaktiven Schichten aus einer isolierenden Platte ungleich einer
piezoelektrischen Platte hergestellt, obwohl sie aus einer piezoelektrischen
Platte in den oben beschriebenen Ausführungsformen hergestellt ist.