DE60313233T2

DE60313233T2 - Tintenstrahlkopf, Verfahren für dessen Herstellung, und Tintenstrahldrucker

Info

Publication number: DE60313233T2
Application number: DE60313233T
Authority: DE
Inventors: Atsuo Nagoya-shi Sakaida; Atsushi Nagoya-shi Hirota
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 2002-02-21
Filing date: 2003-02-20
Publication date: 2007-08-23
Anticipated expiration: 2023-02-21
Also published as: CN1250398C; EP1338421A3; US6945636B2; DE60313233D1; EP1338421B1; US20030156156A1; CN1442303A; EP1338421A2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Tintenstrahlkopf zum Drucken durch Ausstoßen von Tinte auf ein Aufzeichnungsmedium, auf ein Verfahren zum Herstellen des Tintenstrahlkopfes und auf einen Tintenstrahldrucker mit dem Tintenstrahlkopf.
2. Beschreibung der zugehörigen Technik
Bei einem Tintenstrahldrucker verteilt ein Tintenstrahlkopf Tinte, die von einem Tintentank geliefert wird, zu Druckkammern. Der Tintenstrahlkopf legt selektiv Pulsdruck an jede Druckkammer zum Ausstoßen von Tinte durch eine Düse an, die mit jeder Druckkammer verbunden ist. Als Mittel zum selektiven Anlegen von Pulsdruck an die Druckkammern kann eine Betätigungseinheit oder ähnliches benutzt werden, in der keramische piezoelektrische Platten laminiert sind. Die Drucktätigkeiten werden ausgeführt, während solch ein Kopf mit einer hohen Geschwindigkeit in der Breitenrichtung von Papier hin und her geht.
Bei dem Tintenstrahlkopf der zugehörigen Technik werden eine Druckkammer und ein Tintendurchgang gebildet, in dem die piezoelektrische Keramik einer Schneidetätigkeit mit einem Diamantschneider unterworfen werden. Individuelle Elektroden oder treibende Elektroden, die aus einem metallischen Film hergestellt sind, sind über den Betätigungseinheiten entsprechend den individuellen Druckkammern gebildet. Auf der Oberfläche des Tintendurchganges auf der unteren Seite der Druckkammer ist eine Düsenplatte vorgesehen, die aus einem Kunstharzfilm hergestellt ist und eine Zahl von Tintenausstoßöffnungen aufweist.
Der oben erwähnte Tintenstrahlkopf der zugehörigen Technik weist jedoch hohe Kosten für sein Material auf, da ein Kopfhauptkörper aus der piezoelektrischen Keramik hergestellt ist. Die Herstellungskosten sind weiter erhöht durch die Schneidetätigkeit unter Benutzung des Diamantschneiders.
Als eine Lösung für die oben erwähnten Kostenprobleme ist ein Tintenstrahlkopf bekannt, der derart aufgebaut ist, daß eine Durchgangseinheit mit eindimensional angeordneten Druckkammern und Tintendurchgängen, die aus relativ billigen und leicht zu bearbeitenden Metallplatten hergestellt sind, und eine Betätigungseinheit unter Benutzung einer kontinuierlichen flachen Plattenschicht aus piezoelektrischer Keramik, die über die Druckkammern gespannt sind, aneinander befestigt sind (siehe japanische Patentoffenlegung 2002-19192). In dem Fall, in dem die Durchgangseinheit aus billigen Metallplatten aufgebaut ist, können die Kosten für das Material gedrückt werden. Weiter können die Herstellungskosten ebenfalls gedrückt werden unter Benutzung von Metallplatten, wobei Metallplatten leichter zu bearbeiten sind als piezoelektrische Keramik, und sie können fein erleichtert werden an vielen Punkten, indem sie geätzt werden.
Hier ist es zum Befestigen verschiedener Materialien des Metalles und der piezoelektrischen Keramik bevorzugt, einen Klebstoff für leichte Verbindungstätigkeiten zu benutzen, der bei Zimmertemperatur aushärtet. Zum ausreichenden Erzielen der Klebestärke und der Tintenwiderstandsfähigkeit muß jedoch ein Klebstoff, der bei Wärme aushärtet, zum Verbinden der zwei Ma terialien in einem erwärmten Zustand benutzt werden. Da es eine große Differenz in einem linearen Ausdehnungskoeffizienten zwischen dem Metall und der piezoelektrischen Keramik gibt, schrumpft in dem Fall, daß sie in dem erwärmten Zustand verbunden werden, die Durchgangseinheit mit einem größeren linearen Expansionskoeffizienten mehr als die Betätigungseinheit in einer Flächenrichtung, wenn sie zur Zimmertemperatur zurückkehren. Daher verwirft sich der Tintenstrahlkopf in seiner Gesamtheit konvex zu der Betätigungseinheit. Diese Verwerfung verursacht schlechtes Drucken und Verschlechterung in einer Produktionsausbeute.
Aus der US 6,003,968 A kann ein Tintenstrahlkopf entnommen werden, der eine Durchgangseinheit mit einer Düsenplatteneinheit mit einer Düsenplatte, in der Düsen gebildet sind, aufweist. Eine Haupteinheit ist auf der Düsenplatteneinheit in einer Laminierrichtung befestigt und weist eine Mehrzahl von Druckkammern auf, von denen jeweils ein Ende mit einer Düse verbunden ist und das andere Ende mit einer Tintenlieferquelle. Eine Mehrzahl von Druckkammern ist entlang einer Ebene angeordnet, so daß sie einander benachbart sind. Eine Mehrzahl von Betätigungseinheiten zum Ändern des Volumens einer jeden der Druckkammern ist auf einer Seite der Haupteinheit gegenüber der Seite befestigt, auf der die Düsenplatte befestigt ist. Der Koeffizient der linearen thermischen Expansion der Materialien, die die Betätigungseinheit und die Düsenplatteneinheit aufbauen, ist kleiner als der des Materiales gewählt, der die Haupteinheit bildet.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Tintenstrahlkopf vorzusehen, der eine Verwerfung lockern kann, die schlechtes Drucken und Verschlechterung in einer Produktionsausbeute verursacht, ein Verfahren zum Herstellen des Tintenstrahlkopfes vorzusehen und einen Tintenstrahldrucker mit dem Tintenstrahlkopf vorzusehen.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Tintenstrahlkopf nach Anspruch 1 vorgesehen.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen eines Tintenstrahlkopfes nach Anspruch 5 vorgesehen.
Bei diesem Aufbau sind auf zwei Oberflächen einer Haupteinheit in einer Durchgangseinheit entsprechend eine Düsenplatteneinheit und eine Betätigungseinheit befestigt, die beide aus Materialien hergestellt sind, die einen kleineren linearen Expansionskoeffizienten als der der Haupteinheit aufweisen. Als Resultat wird eine Verwerfung in ihrer Gesamtheit gelockert selbst in einem Fall, in dem sie in einem erwärmten Zustand befestigt wird. Da weiterhin die Verwerfung gelockert wird, können solche Probleme wie schlechtes Drucken und Verschlechterung in einer Produktionsausbeute erleichtert werden.
Hier bedeutet die Düsenplatteneinheit entweder eine Düsenplatte, die in der untersten Schicht der Durchgangseinheit auf der gegenüberliegenden Seite zu der damit verbundenen Betätigungseinheit vorgesehen ist, oder die eine Düsenplatte und zusätzlich mit einer oder mehreren Platten benachbart zu der Düsenplatte.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Andere und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden voller ersichtlich aus der folgenden Beschreibung, die in Zusammenhang mit den begleitenden Zeichnungen genommen wird, in denen:
1 eine allgemeine Ansicht eines Tintenstrahldruckers mit Tintenstrahlköpfen gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
2 eine perspektivische Ansicht eines Tintenstrahlkopfes gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung ist;
3 eine Schnittansicht ist, die entlang der Linie II-II in 2 genommen ist;
4 eine vergrößerte Schnittansicht einer Nachbarschaft eines rechten Seitenendabschnittes des Kopfhauptkörpers von 3 ist;
5 eine Draufsicht eines Kopfhauptkörpers ist, der in dem Tintenstrahlkopf von 2 enthalten ist;
6 eine vergrößerte Ansicht des Bereiches ist, der mit einer abwechselnd langen und kurzen gestrichelten Linie in 5 eingeschlossen ist;
7 eine vergrößerte Ansicht des Bereiches ist, der mit einer abwechselnd langen und kurzen gestrichelten Linie in 6 eingeschlossen ist;
8 eine Teilschnittansicht des Kopfhauptkörpers von 5 ist, die entlang der Linie III-III in 7 genommen ist;
9 eine vergrößerte Ansicht des Bereiches ist, der mit einer abwechselnd langen und kurzen doppelt gestrichelten Linie in 6 eingeschlossen ist;
10 eine auseinandergezogene perspektivische Teilansicht des Kopfhauptkörpers von 5 und einer flexiblen gedruckten Schaltung ist, die mit dem Kopfhauptkörper verbunden ist;
11A eine Schnittansicht, die entlang der Linie III-III in 7 genommen ist, der Betätigungseinheit ist, wobei die flexible gedruckte Schaltungsplatte darauf vorgesehen ist, und eine vergrößerte Schnittansicht des Bereiches ist, der mit einer abwechselnd langen und kurzen gestrichelten Linie in 8 eingeschlossen ist;
11B eine Schnittansicht, die entlang der Linie III-III genommen ist, die in 7 dargestellt ist, der Betätigungseinheit ist, wobei die flexible gedruckte Leiterplatte darauf vorgesehen ist;
11C eine vergrößerte Ansicht der Innenseite eines umgebenden Rahmens ist, der durch eine abwechselnd lange und kurze gestrichelte Linie in 11A dargestellt ist;
11D eine vergrößerte Ansicht der Innenseite des umgebenden Rahmens ist, der durch eine abwechselnd lange und kurze gestrichelte Linie in 11B dargestellt ist;
12 eine schematische vergrößerte Teildraufsicht von 7 ist;
13 eine Schnittansicht, wie sie 3 entspricht, eines Kopfhauptkörpers ist, der in einem Tintenstrahlkopf gemäß einer zweiten Ausführungsform enthalten ist, die nicht die Erfindung darstellt;
14 eine vergrößerte Schnittansicht einer Nachbarschaft des linken Endabschnittes des Kopfhauptkörpers von 13 ist;
15 eine Teildraufsicht ist, die verbundene Bereiche des Basisblockes und der Durchgangseinheit von 13 zeigt;
16 eine vergrößerte Schnittansicht, wie sie 14 entspricht, einer Modifikation der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist; und
17 eine Teildraufsicht entsprechend zu 15 ist, die verbundene Bereiche des Basisblockes und der Durchgangseinheit und des Basisblockes und der Betätigungseinheit in der Modifikation der zweiten Ausführungsform, die nicht die vorliegende Erfindung darstellt, zeigt.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
1 ist eine allgemeine Ansicht eines Tintenstrahldruckers mit Tintenstrahlköpfen gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Tintenstrahldrucker 101, wie er in 1 dargestellt ist, ist ein Farbtintenstrahldrucker mit vier Tintenstrahlköpfen 1. Bei diesem Drucker 101 sind eine Papiervorschubeinheit 111 und eine Papierausgabeeinheit 112 in dem linken bzw. rechten Abschnitt von 1 vorgesehen.
Bei dem Drucker 101 ist ein sich von der Papiervorschubeinheit 111 zu der Papierausgabe 112 erstreckender Papierübertragungspfad vorgesehen. Ein Paar von Vorschubrollen 105a und 105b ist unmittelbar stromabwärts von der Papiervorschubeinheit 111 zum Einklemmen und Vorwärtsschieben eines Papieres als ein Bildaufzeichnungsmedium vorgesehen. Durch das Paar von Vorschubrollen 105a und 105b wird das Papier von links nach recht in 1 übertragen. In der Mitte des Papierübertragungspfades sind zwei Gurtrollen 106 und 107 und ein Endlosübertragungsgurt 108 vorgesehen. Der Übertragungsgurt 108 ist auf die Gurtrollen 106 und 107 gewickelt, so daß er sich dazwischen erstreckt. Die Außenfläche, d.h. die Übertragungsfläche des Übertragungsgurtes 108 ist mit Silikon behandelt. Somit kann ein Papier, das durch das Paar von Vorschubrollen 105a und 105b vorgeschoben wird, auf der Übertragungsfläche des Übertragungsgurtes 108 durch Anhaften an der Fläche gehalten werden. In diesem Zustand wird das Papier stromabwärts (nach rechts) durch Antreiben der einen Gurtrolle 106 zum Drehen im Uhrzeigersinn in 1 (die Richtung, die durch einen Pfeil 104 bezeichnet ist) übertragen.
Preßteile 109a und 109b sind an Positionen zum Vorschieben eines Papieres auf die Gurtrolle 106 bzw. Herausnehmen des Papieres von der Gurtrolle 106 vorgesehen. Beide der Preßteile 109a und 109b dienen zum Pressen des Papieres auf die Übertragungsfläche des Übertragungsgurtes 108 so, daß Papier daran gehindert wird, sich von der Übertragungsfläche des Übertragungsgurtes 108 zu trennen. Somit haftet das Papier sicher an der Übertragungsfläche.
Eine Abziehvorrichtung 110 ist unmittelbar stromabwärts von dem Übertragungsgurt 108 entlang des Papierübertragungspfades vorgesehen. Die Abziehvorrichtung 110 zieht das Papier, das an der Übertragungsfläche des Übertragungsgurtes 108 anhaftet, von der Übertragungsfläche ab, so daß das Papier zu der rechten Papierausgabeeinheit 112 übertragen wird.
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 zu einander angeordnet, wobei die Längsachsen eines jeden Kopfhauptkörpers 1a senkrecht zu der Papierübertragungsrichtung ist (senkrecht zu 1). Das heißt, dieser Drucker 101 ist ein 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, wobei jeder eine Tintenausstoßöffnung kleinen Durchmessers aufweist. Die Kopfhauptkörper 1a stoßen Tinten von Magenta, Gelb, Zyan bzw. Schwarz aus.
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. Der Papierübertragungspfad ist inner halb dieses Freiraumes gebildet. Mit diesem Aufbau werden, während ein Papier, das durch den Übertragungsgurt 108 übertragen wird, unmittelbar unter den vier Kopfhauptkörpern 1a in der Reihenfolge vorbei geht, die entsprechenden Farbtinten durch die entsprechenden Düsen zu der oberen Fläche, d.h. der Druckfläche des Papieres zum Erzeugen eines gewünschten Farbbildes auf dem Papier ausgestoßen.
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.
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, nachdem die Drucktätigkeit beendet ist (z.B. wenn ein Zustand, in dem keine Drucktätigkeit ausgeführt wird, während einer vorbestimmten Zeitperiode anhält, 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 austrocknet.
Die Gurtrollen 106 und 107 und der Übertragungsgurt 108 sind durch ein Chassis 113 gelagert. Das Chassis 113 ist auf ein zylindrisches Teil 115 gesetzt, das unter dem Chassis 113 vorgesehen ist. Das zylindrische Teil 115 ist drehbar um eine Welle 114, die an einer Position vorgesehen ist, die von dem Zentrum des zylindrischen Teiles 115 abweicht. Somit kann durch Drehen der Welle 114 das Niveau des obersten Abschnittes des zylindrischen Teiles 115 zum Bewegung nach oben oder unten des Chassis 113 geändert werden. Wenn die Wartungseinheit 117 von der Rückzugsposition zu der Kappenposition bewegt wird, muß das zylindrische Teil 115 in einem vorbestimmten Winkel zuvor so gedreht worden sein, daß der Übertragungsgurt 108 und die Gurtrollen 106 und 107 um einen relevanten Abstand von der in 1 dargestellten Position nach unten bewegt werden. Ein Platz zum Bewegen der Wartungseinheit 117 wird dadurch sichergestellt.
In dem von dem Übertragungsgurt 108 umgebenen Bereich ist eine nahezu rechteckige Parallelepipedführung 121 (deren Breite im wesentlichen gleich zu der des Übertragungsgurtes 108 ist) an einer entgegengesetzten Position zu den Tintenstrahlköpfen 1 vorgesehen. Die Führung 121 ist in Kontakt mit der unteren Fläche des oberen Teiles des Übertragungsgurtes 108 zum Stützen des oberen Teiles des Übertragungsgurtes 108 von der Innenseite.
Als Nächstes wird der Aufbau eines jeden Tintenstrahlkopfes 1 gemäß dieser Ausführungsform in mehr Einzelheiten beschrieben. 2 ist eine perspektivische Ansicht des Tintenstrahlkopfes 1. 3 ist eine Schnittansicht, die entlang der Linie II-II in 2 genommen ist. Bezugnehmend auf 2 und 3 enthält der Tintenstrahlkopf 1 gemäß dieser Ausführungsform einen Kopfhauptkörper 1a mit einer rechteckigen Form in einer Draufsicht und erstreckt sich in einer Richtung (Hauptabtastrichtung) und einen Basisabschnitt 71 zum Tragen des Kopfhauptkörpers 1a. Der Basisabschnitt 71, der den Kopfhauptkörper 1a trägt, trägt weiter darauf Treiber-ICs 80 zum Liefern von Treibersignalen zu individuellen Elektroden 35a und 5b (siehe 11A) und Substraten 81.
Bezugnehmend auf 2 ist der Basisabschnitt 71 aus einem Basisblock 75, der teilweise mit der oberen Fläche des Kopfhauptkörpers 1a verbunden ist zum Tragen des Kopfhauptkörpers 1a, und einem Halter 72, der mit der oberen Fläche des Basisblockes zum Tragen des Basisblockes 75 verbunden ist, aufgebaut. Der Basisblock 75 ist ein nahezu rechteckiges Parallelepipedteil mit im wesentlichen der gleichen Länge wie die des Kopfhauptkörpers 1a. Der Basisblock 75, der aus Metallmaterial wie nichtrostender Stahl hergestellt ist, weist eine Funktion als eine leichte Struktur zum Verstärken des Halters 72 auf. Der Halter 72 ist aus einem Halterhauptkörper 73, der nahe dem Kopfhauptkörper 1a vorgesehen ist, und einem Paar von Haltertragabschnitten 74, die sich jeweils auf der entgegengesetzten Seite des Halterhauptkörpers 73 zu dem Kopfhauptkörper 1a erstrecken, aufgebaut. Jeder Haltertragabschnitt 74 ist ein flaches Teil. Diese Haltertragabschnitte 74 erstrecken sich entlang der Längsrichtung des Halterhauptkörpers 73 und sind parallel zueinander in einem vorbestimmten Intervall vorgesehen.
Schürzenabschnitte 73a in einem Paar, die nach unten vorstehen, sind in beiden Endabschnitten des Halterhauptkörpers 73 in einer Unterabtastrichtung (senkrecht zu der Hauptabtastrichtung) vorgesehen. Jeder Schürzenabschnitt 73a ist durch die Länge des Halterhauptkörpers 73 gebildet. Als Resultat ist in dem unteren Abschnitt des Halterhauptkörpers 73 eine nahezu rechteckige Parallelepipedrille 73b durch das Paar von Schürzenabschnitten 73a abgegrenzt. Der Basisblock 75 ist in der Rille 73b aufgenommen. Die obere Oberfläche des Basisblockes 75 ist mit dem Boden der Rille 73b des Halterhauptkörpers 73 mit einem Klebstoff verbunden. Die Dicke des Basisblockes 75 ist etwas größer als die Tiefe der Rille 73b des Halterhaupt körpers 73. Als Resultat steht das unter Ende des Basisblockes 75 über die Schürzenabschnitte 73a nach unten hinaus vor.
Innerhalb des Basisblockes 75 sind als ein Durchgang für Tinte, die zu dem Kopfhauptkörper 1a zu liefern ist, zwei Tintenreservoire 3 gebildet, jedes als ein nahezu rechteckiger Parallelepipedraum (hohler Bereich), der sich entlang der Längsrichtung des Basisblockes 75 erstreckt. Diese zwei Tintenreservoire 3 sind parallel zueinander in einem vorbestimmten Abstand in der Längsrichtung des Basisblockes 75 angeordnet, in dem eine Trennung 75 dazwischen eingefügt ist, die in der Längsrichtung des Basisblockes 75 angeordnet ist. In der linken Seite der unteren Fläche 75b des Basisblockes 75 und an Positionen entsprechend den Tintenreservoiren 3, wie in 3 gezeigt ist, sind Öffnungen 3b gebildet (wie in 5 bezeichnet ist), die mit den Tintenreservoiren 3 in Verbindung stehen. Hier sind diese Tintenreservoire 3 durch eine nicht gezeigte Lieferröhre mit einem nicht gezeigten Haupttintentank (Tintenlieferquelle) innerhalb des Druckerhauptkörpers verbunden. Somit werden die Tintenreservoire 3 geeignet mit Tinte von dem Haupttintentank beliefert.
In der unteren Fläche 75b des Basisblockes 75 steht die Umgebung einer jeden Öffnung 3b nach unten von dem umgebenden Abschnitt vor. Der Kopfhauptkörper 1a, der auf der unteren Seite des Basisblockes 75 gelagert ist, ist mit Betätigungseinheiten 21 und einer Durchgangseinheit 4 versehen, die mit der unteren Fläche der Betätigungseinheiten 21 verbunden ist. Der Basisblock 75 ist in Kontakt mit einer Durchgangseinheit 4 (siehe 3) des Kopfhauptkörpers 1a an nur dem Nachbarschaftsabschnitt 75c einer jeden Öffnung 3b der unteren Fläche 75b verbunden. Somit ist der Bereich der unteren Fläche 75b des Basisblockes 75 ungleich dem Nachbarschaftsabschnitt 75c einer jeden Öffnung 3b in einem Abschnitt von dem Kopfhauptkörper 1a. Betätigungseinheiten 21 sind innerhalb dieses Abstandes vorgesehen.
Zu der äußeren Seitenfläche eines jeden Haltertragabschnittes 74 des Halters 72 ist ein Treiber-IC 80 mit einem elastischen Teil 83, wie ein Schwamm, der dazwischen vorgesehen ist, befestigt. Eine Wärmesenke 82 ist in engem Kontakt mit der äußeren Seitenfläche des Treiber-ICs 80 vorgesehen. Die Wärmesenke 82 ist aus einem nahezu rechteckigen Parallelepipedteil zum wirksamen Abstrahlen von Wärme hergestellt, die in dem Treiber-IC 80 erzeugt wird. Eine flexible gedruckte Schaltung (FPC) 50 als ein Leistungsversorgungsteil ist mit dem Treiber-IC 80 verbunden. Die FPC 50, die mit dem Treiber-IC 80 verbunden ist, ist mit dem entsprechenden Substrat 81 und dem Kopfhauptkörper 1a durch Löten verbunden und elektrisch verbunden. Das Substrat 81 ist außerhalb der FPC 50 über dem Treiber-IC 80 und der Wärmesenke 82 vorgesehen. Die obere Fläche der Wärmesenke 82 ist mit dem Substrat 81 mit einem Abdichtteil 84 verbunden. Ebenfalls ist die untere Fläche der Wärmesenke 82 mit der FPC 50 mit einem Abdeckteil 84 verbunden.
Wie in 4 gezeigt ist, die eine vergrößerte Schnittansicht einer Umgebung des rechten Endabschnittes des Kopfhauptkörpers von 3 darstellt, ist zwischen der unteren Fläche eines jeden Schürzenabschnittes 73a des Halterhauptkörpers 73 und der oberen Fläche der Durchgangseinheit 4 ein Abdichtteil 85 zum Einschließen der FPC 50 vorgesehen. Die FPC 50 ist durch das Abdichtteil 85 mit der Durchgangseinheit 4 und dem Halterhauptkörper 73 befestigt. Selbst wenn daher der Kopfhauptkörper 1a länglich ist, kann der Kopfhauptkörper 1a daran gehindert werden, gebogen zu werden, der Zwischenverbindungsabschnitt zwischen jeder Betätigungseinheit und der FPC 50 kann daran gehindert werden, Spannung aufzunehmen, und die FPC 50 kann sicher gehalten werden. Selbst in dem Fall, daß eine externe Kraft an die FPC 50 angelegt wird, kann die FPC 50 kaum von der Betätigungseinheit 21 abgezogen werden, wodurch die Zuverlässigkeit der elektrischen Verbindung zwischen der Betätigungseinheit 21 und einem Treiber-IC 80 verbessert wird. Es ist auch möglich eine Kraft zu unterdrücken, die so an dem Verbindungsabschnitt zwischen der Betätigungseinheit 21 und der FPC 50 aufgestellt wird, wenn sich der Kopfhauptkörper 1a in seiner Gesamtheit verwirft, um die zwei abzuziehen. Weiterhin kann leitende Tinte daran gehindert werden, von der Außenseite in den Verbindungsabschnitt zwischen der Betätigungseinheit 21 und der FPC 50 einzudringen, so daß der Verbindungsabschnitt der zwei zuvor daran gehindert werden kann, elektrisch kurzgeschlossen zu werden.
Die FPC 50 ist auf der Seite der oberen Fläche der Betätigungseinheit 21 angeordnet, und die Vorsprungslänge des Basisblockes 75 von seiner unteren Fläche 75b nahe den Öffnungen 3b ist länger als die Länge zwischen der oberen Fläche der Betätigungseinheit 21 und der oberen Fläche der FPC 50. Mit anderen Worten, ein vorbestimmter Freiraum ist zwischen der oberen Fläche der FPC 50 und der unteren Fläche 75b des Basisblockes 75 vorgesehen, so daß eine externe Kraft direkt auf den Verbindungsabschnitt der Betätigungseinheit 21 und der FPC 50 unterdrückt werden kann.
Bezugnehmend auf 2, in der Nähe einer jeden unteren Ecke des Tintenstrahlkopfes 1 entlang der Hauptabtastrichtung sind sechs 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 8). 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 den Nachbarschaften von beiden Enden verschiedener Papiere, die zum Drucken zu benutzen sind, vorgesehen. Jeder gebogene Abschnitt der Düsenplatte 30 weist eine Form nicht rechteckig sondern abgerundet auf. Dieses macht es hart, Verstopfen eines Papieres zu verursachen, d.h. Stauen, was auftreten kann, da die führende Kante des Papieres, die zum Annähern an den Kopf 1 übertragen worden ist, durch die Seitenfläche des Kopfes 1 gestoppt wird.
5 ist eine schematische Draufsicht des Kopfhauptkörpers 1a. In 5 sind die Tintenreservoire 3, die in dem Basisblock 75 gebildet sind, imaginär durch eine gestrichelte Linie dargestellt. Bezugnehmend auf 5, der Kopfhauptkörper 1a weist 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 vorderen Enden von Düsen (siehe 6, 7 und 8 für beide) vorgesehen sind, wie später beschrieben wird. Trapezförmige Betätigungseinheiten 21, die in zwei Reihen in einer Zickzack-Weise angeordnet sind, sind auf der oberen Fläche der Durchgangseinheit 4 verbunden. 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 seitlicher Richtung der Durchgangseinheit 4.
Die untere Fläche der Durchgangseinheit 4 entsprechend dem Verbindungsbereich einer jeden Betätigungseinheit 4 ist in einen 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 75, der über der Durchgangseinheit 4 vorgesehen ist, sind die Tintenreservoire 3 entlang der Längsrichtung des Basisblockes 75 gebildet. Jedes der Tintenreservoire 3 steht in Verbindung mit einem Tintentank (nicht dargestellt) durch eine Öffnung 3a, die an einem Ende von jedem Tintenreservoir 3 vorgesehen ist, so daß die Tintenreservoire 3 immer mit Tinte aufgefüllt sind. In jedem Tintenreservoir 3 sind Paare von Öffnungen 3b in Bereichen vorgesehen, in denen keine Betätigungseinheit 21 vorhanden ist, so daß sie in einer Zickzack-Weise entlang der Längsrichtung der Tintenreservoire 3 angeordnet sind. Somit erstrecken sich die Tintenreservoire 3 entlang der Längsrichtung der Durchgangseinheit 4, und die Öffnungen 3b sind an einem längsmäßigen Abstand der Durchgangseinheit 4 angeordnet. Selbst in dem Fall, in dem der Tintenstrahlkopf länglich ist, wird daher Tinte in den Tintenreservoiren 3 stabil zu der Durchgangseinheit 4 zugeführt, während der Durchgangswiderstand unterdrückt wird.
6 ist eine vergrößerte Ansicht des Bereiches, der durch die abwechselnd lange und kurze gestrichelte Linie in 5 eingeschlossen ist. Bezugnehmend auf 5 und 6, die Tintenreservoire 3 stehen 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 Fangen von Staub und Schmutz versehen, die in der Tinte enthalten sind. Der vordere Endabschnitt eines jeden Verteilerkanales 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 Betätigungseinrichtung 21 erstrecken sich vier Unterverteilerkanäle 5a insgesamt entlang der Längsrichtung des Tintenstrahlkopfes 1. Jeder Unterverteilerkanal 5a ist mit Tinte aufgefüllt, die von dem Tintenreservoir 3 geliefert wird.
7 ist eine vergrößerte Ansicht des Bereiches, der durch eine abwechselnd lange und kurze gestrichelte Linie in 6 eingeschlossen ist. Bezugnehmend auf 6 und 7, auf einer oberen Fläche einer jeden Betätigungseinheit 21 sind individuelle Elektroden 35a, von denen jede eine nahezu rhombische Form in der Draufsicht aufweist, regulär in einer Matrix angeordnet. Zusätzlich sind individuelle Elektroden 35b mit der gleichen Form wie die individuellen Elektroden 35a in der Betätigungseinheit 21 zum vertikalen Überlappen der entsprechenden individuellen Elektroden 35a vorgesehen. Eine große Zahl von Tintenausstoßöffnungen 8 ist regulär in einer Matrix in der Oberfläche des Tintenausstoßbereiches angeordnet, der der Betätigungseinheit 21 der Durchgangseinheit 4 entspricht. In der Durchgangseinheit 4 sind Druckkammern (Hohlräume) 10 jeweils mit einer nahezu rhombischen Form in einer Draufsicht etwas größer als die der individuellen Elektroden 35a und 35b regulär in einer Matrix angeordnet. Neben der Durchgangseinheit 4 sind Öffnungen 12 ebenfalls regulär in einer Matrix angeordnet. Diese Druckkammern 10 und Öffnungen 12 stehen mit den entsprechenden Tintenausstoßöffnungen 8 in Verbindung. Die Druckkammern 10 sind an Positionen entsprechend zu den entsprechenden individuellen Elektroden 35a und 35b vorgesehen. In einer Draufsicht ist der große Teil der individuellen Elektroden 35a und 35b in einem Bereich der entsprechenden Druck kammer 10 enthalten. In 6 und 7 sind, um es leicht zu machen, die Zeichnungen zu verstehen, die Druckkammern 10, die Öffnungen 12 usw. mit durchgezogenen Linien dargestellt, obwohl sie durch gestrichelte Linien dargestellt werden sollten, da sie innerhalb der Betätigungseinheit 21 oder der Durchgangseinheit 4 sind. Weiter sind in 7 zur Erleichterung der Erläuterung Kontaktflächen 55, 60 (siehe 11A und 11B), die in der FPC 50 vorgesehen sind, die auf der Oberfläche der Betätigungseinheit 51 angeordnet ist, gezeichnet.
Wie in 6 und 7 gezeigt ist, ist eine Zahl von Masseelektroden 38, von denen jede eine kreisförmige Form aufweist und Randelektroden darstellen, in der Nähe eines äußeren Kantenabschnittes der oberen Fläche der Betätigungseinheit 21 gebildet. Die Masseelektroden 38 sind voneinander derart beabstandet, daß Intervalle zwischen benachbarten davon im wesentlichen gleich sind. Daher ist ein Bereich in der oberen Fläche der Betätigungseinheit 21, der mit den individuellen Elektroden 35 gebildet ist, von einer Zahl der Masseelektroden 38 über dem gesamten Rand davon umgeben.
8 ist eine Teilschnittansicht des Kopfhauptkörpers von 5, die entlang der Linie III-III in 7 genommen ist. Wie aus 8 ersichtlich ist, ist jede Tintenausstoßöffnung 8 an dem spitzen Ende einer angeschrägten Düse gebildet. Zwischen einer Druckkammer 10 und einem Unterverteilerkanal 5a erstreckt sich eine Öffnung 12 im wesentlichen parallel zu der Oberfläche der Durchgangseinheit 4 wie die Druckkammer 10. Diese Öffnung 12 dient zum Beschränken des Tintenflusses, um dem Durchgang einen geeigneten Widerstand zu geben, wodurch die Stabilisierung des Tintenausstoßes gedacht wird. Jede Tintenausstoßöffnung 8 steht in Verbindung mit einem Unterverteilerkanal 5a durch eine Druckkammer 10 (Länge 900μm, Breite 350μm) und eine Öffnung 12. Somit sind innerhalb des Tintenstrahlkopfes Tintendurchgänge 32 gebildet, die sich jeweils von einem Tintentank zu einer Tintenausstoßöffnung 8 durch ein Tintenreservoir 3, einen Verteilerkanal 5, einen Unterverteilerkanal 5a, eine Öffnung 12 und eine Druckkammer 10 erstrecken.
Bezugnehmend auf 8, die Druckkammer 10 und die Öffnung 12 sind auf verschiedenen Niveaus vorgesehen. Daher können in dem Abschnitt der Durchgangseinheit 4, der dem Tintenausstoßbereich unter einer Betätigungseinheit 21 entspricht, eine Öffnung 12 und ein Unterverteilerkanal 5a, die beide mit einer Druckkammer 10 in Verbindung stehen, innerhalb des gleichen Abschnittes in der Draufsicht wie eine Druckkammer 10 vorgesehen sein, die der Druckkammer 10 benachbart ist, die mit der Öffnung 12 und dem Unterverteilerkanal 5a in Verbindung steht. Als Resultat kann, da Druckkammern 10 nahe zu einander mit einer hohen Dichte angeordnet werden können, Bilddrucken mit einer hohen Auflösung mit einem Tintenstrahlkopf 1 mit einer relativ kleinen Belegungsfläche realisiert werden.
In der Draufsicht von 6 und 7 sind Druckkammern 10 innerhalb eines Tintenausstoßbereiches in zwei Richtungen angeordnet, d.h. einer Richtung entlang der Länge des Tintenstrahlkopfes 1 (eine erste Anordnungsrichtung) und einer Richtung etwas geneigt von der Breite des Tintenstrahlkopfes 1 (einer zweiten Anordnungsrichtung). Die erste und die zweite Anordnungsrichtung bilden einen Winkel "Theta" etwas kleiner als der rechte Winkel. Die Tintenausstoßöffnungen 8 sind mit 50dpi (Punkte pro Zoll) in der ersten Anordnungsrichtung angeordnet. Andererseits sind die Druckkammern 10 in der zweiten Anordnungsrichtung derart angeordnet, daß der Tintenausstoßbereich, der einer Betätigungseinheit 21 entspricht, zwölf Druckkammern 10 enthalten kann. Die Verschiebung der ersten Anordnungsrichtung aufgrund der Anordnung in der zwölf Druckkammern 10 in der zweiten Anordnungsrichtung angeordnet sind, entspricht einer Druckkammer 10. Daher sind innerhalb der gesamten Breite des Tintenstrahlkopfes 1 in einem Bereich des Intervalls zwischen zwei Tintenausstoßöffnungen 8, die einander in der ersten Anordnungsrichtung benachbart sind, zwölf Tintenausstoßöffnungen 8 vorgesehen. An beiden Enden eines jeden Tintenausstoßbereiches in der ersten Anordnungsrichtung (entsprechend einer schrägen Seite der Betätigungseinheit 21) ist die obige Bedingung erfüllt durch Herstellen einer Kompensationsbeziehung zu dem Tintenausstoßbereich, der der entgegengesetzten Betätigungseinheit 21 in der Breite des Tintenstrahlkopfes 1 entspricht. 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 Anordnungsrichtung angeordnet sind, mit einer Relativbewegung eines Papieres entlang der Breite des Tintenstrahlkopfes 1 Drucken bei 600dpi in der Hauptabtastrichtung ausgeführt werden.
Als Nächstes wird der Aufbau der Durchgangseinheit 4 im größeren Detail unter Bezugnahme auf 9 beschrieben. Bezugnehmend auf 9, Druckkammern 10 sind in einer Reihe in der ersten Anordnungsrichtung an vorbestimmten Intervallen mit 50dpi angeordnet. Zwölf Reihen von Druckkammern 10 sind in der zweiten ersten Anordnungsrichtung als Ganzes angeordnet, die Druckkammern 10 sind zweidimensional in dem Tintenausstoßbereich entsprechend zu einer Betätigungseinheit 21 angeordnet.
Die Druckkammern 10 sind in zwei Arten unterteilt, d.h. Druckkammern 10a, bei denen jeweils eine Düse mit dem oberen Spitzenabschnitt in 9 verbunden ist, und Druckkammern 10b, bei denen jeweils eine Düse mit dem unteren Spitzenabschnitt verbunden ist. Druckkammern 10a und 10b sind in der ersten Anordnungsrichtung zum Bilden von Druckkammerreihen 11a bzw. 11b angeordnet. Bezugnehmend auf 9, bei dem Tintenausstoßbereich entsprechend einer Betätigungseinheit 21 sind von der unteren Seite von 9 zwei Druckkammerreihen 11a und zwei Druckkammerreihen 11b vorgesehen, die benachbart zu der oberen Seite der Druckkammerreihen 11a sind. Die vier Druckkammerreihen der zwei Druckkammerreihen 11a und der zwei Druckkammerreihen 11b stellen einen Satz von Druckkammerreihen dar. Solch ein Satz von Druckkammerreihen ist wiederholt dreimal von der unteren Seite in dem Tintenausstoßbereich entsprechend einer Betätigungseinheit 21 vorgesehen. Eine gerade Linie, die sich durch den oberen Spitzenabschnitt einer jeden Druckkammer in jeder Druckkammerreihe 11a und 11b erstreckt, kreuzt die untere schräge Seite einer jeden Druckkammer in der Druckkammerreihe, die der oberen Seite dieser Druckkammerreihe benachbart ist.
Wie oben beschrieben wurde, wenn senkrecht zu 9 gesehen wird, sind zwei erste Druckkammerreihen 11a und zwei Druckkammerreihen 11b, bei denen Düsen, die mit Druckkammern 10 verbunden sind, die an verschiedenen Positionen vorgesehen sind, abwechselnd angeordnet, so daß sie einander benachbart sind. Folglich sind als Ganzes die Druckkammern 10 regulär angeordnet. Andererseits sind Düsen in einer konzentrierten Weise in einem Zentralbereich eines jeden Satzes von Druckkammerreihen angeordnet, der durch die obigen vier Druckkammerreihen dargestellt wird. Daher ist in einem Fall, daß jeweils vier Druckkammerreihen einen Satz von Druckkammerreihen darstellen und solch ein Satz von Druckkammerreihen wiederholt dreimal von der unteren Seite vorgesehen ist, wie oben beschrieben wurde, ein Bereich gebildet, in dem keine Düse vorhanden ist in der Nachbarschaft der Grenze zwischen jeweils benachbarten Sätzen von Druckkammerreihen, d.h. auf beiden Seiten eines jeden Satzes von Druckkammerreihen, der durch vier Druckkammerreihen dargestellt ist. Weite Unterverteilerkanäle 5a erstrecken sich dort zum Liefern von Tinte zu den entsprechenden Druckkammern. Bei dieser Ausführungsform sind in dem Tintenausstoßbereich entsprechend zu einer Betätigungseinheit 21 vier weite Unterverteilerkanäle 5a insgesamt in der ersten Anordnungsrichtung angeordnet, d.h. einer auf der unteren Seite von 9, einer zwischen dem untersten Satz von Druckkammerreihen und dem zweituntersten Satz von Druckkammerreihen und zwei auf beiden Seiten des obersten Satzes von Druckkammerreihen.
Bezugnehmend auf 9, Düsen, die mit Tintenausstoßöffnungen 8 zum Ausstoßen von Tinte in Verbindung stehen, sind in der ersten Anordnungsrichtung in regulären Intervallen mit 50dpi angeordnet, so daß sie den entsprechenden Druckkammern 10 entsprechen, die regulär in der ersten Anordnungsrichtung angeordnet sind. Während andererseits zwölf Druckkammern 10 regulär auch in der zweiten Anordnungsrichtung angeordnet sind, wobei sie einen Winkel "Theta" mit der ersten Anordnungsrichtung bilden, enthalten zwölf Düsen entsprechend zu den zwölf Druckkammern 10 welche, die jeweils mit dem oberen Spitzenabschnitt der entsprechenden Druckkammer 10 in Verbindung stehen, und welche, die jeweils mit dem unteren Spitzenabschnitt der entsprechenden Druckkammer 10 in Verbindung stehen, als Resultat sind sie nicht regulär in der zweiten Anordnungsrichtung mit regulären Intervallen angeordnet.
Wenn alle Düsen mit den Spitzenabschnitten auf der gleichen Seite der entsprechenden Druckkammern 10 in Verbindung stehen, sind die Düsen regulär auch in der zweiten Anordnungsrichtung an regulären Intervallen angeordnet. In diesem Fall sind Düsen so angeordnet, daß sie in der ersten Anordnungsrichtung um einen Abstand entsprechend zu 600dpi als Auflösung nach Drucken pro Druckkammerreihe von der unteren Seite zu der oberen Seite von 9 verschoben sind. Dagegen, bei dieser Ausführungsform, da vier Druckkammerreihen von zwei Druckkammerreihen 11a und zwei Druckkammerreihen 11b einen Satz von Druckkammerreihen darstellen und solch ein Satz von Druckkammerreihen wiederholt dreimal von der unteren Seite vorgesehen ist, ist die Verschiebung der Düsenposition in der ersten Anordnungsrichtung pro Druckkammerreihe von der unteren Seite zu der oberen Seite von 9 nicht immer die gleiche.
Bei dem Tintenstrahlkopf 1 gemäß dieser Ausführungsform wird ein Bandbereich R erörtert, der eine Breite (ungefähr 508,0μm) entsprechend zu 50dpi in der ersten Anordnungsrichtung aufweist und sich senkrecht zu der ersten Anordnungsrichtung erstreckt. In diesem Bandbereich R enthält jede der zwölf Druckkammerreihen nur eine Düse. Das heißt, wenn solch ein Bandbereich R an einer optionalen Position in dem Tintenausstoßbereich entsprechend der einen Betätigungseinheit 11 definiert ist, sind zwölf Düsen immer in dem Bandbereich R verteilt. Die Positionen von Punkten, die entsprechend erhalten werden durch Projizieren der zwölf Düsen auf eine gerade Linie, die sich in der ersten Anordnungsrichtung erstreckt, sind voneinander um einen Abstand entsprechend zu 600dpi als Auflösung nach Drucken beabstandet.
Wenn die zwölf Düsen, die in einem Bandbereich R enthalten sind, durch (1) bis (12) in der Reihenfolge von einer, deren projiziertes Bild auf eine gerade Linie, die sich in der ersten Anordnungsrichtung erstreckt, die Linkeste ist, bezeichnet sind, sind die zwölf Düsen in der Reichenfolge von (1), (7), (2), (8), (5), (11), (6), (12), (9), (3), (10) und (4) von der unteren Seite angeordnet.
Bei dem so aufgebauten Tintenstrahlkopf 1 gemäß dieser Ausführungsform kann durch geeignetes Treiben aktiver Schichten in der Betätigungseinheit 21 ein Zeichen, eine Figur oder ähnliches mit einer Auflösung von 600dpi gebildet werden. Das heißt, durch selektives Treiben von aktiven Schichten entsprechend zu den zwölf Druckkammerreihen in der Reihenfolge gemäß der Übertragung eines Druckmediums kann ein spezielles Zeichen oder Figur auf das Druckmedium gedruckt werden.
Als Beispiel wird ein Fall beschrieben, in dem eine gerade Linie, die sich in der ersten Anordnungsrichtung erstreckt, mit einer Auflösung von 600dpi gedruckt wird. Zuerst wird ein Fall kurz beschrieben, in dem Düsen mit den Spitzenabschnitten von Druckkammern 10 auf der gleichen Seite in Verbindung stehen. In diesem Fall startet gemäß der Übertragung eines Druckmediums Tintenausstoßen von einer Düse in der untersten Druckkammerreihe in 9. Tintenausstoßen wird dann nach oben verschoben mit Auswählen einer Düse, die zu der oberen benachbarten Druckkammerreihe in der Reihenfolge gehört. Tintenpunkte werden dadurch in der Reihenfolge in der ersten Anordnungsrichtung gebildet, die einander mit 600dpi benachbart sind. Schließlich bilden all die Tintenpunkte eine gerade Linie, die sich in der ersten Anordnungsrichtung erstreckt, mit einer Auflösung von 600dpi.
Andererseits startet bei dieser Ausführungsform Tintenausstoßen von einer Düse in der untersten Druckkammerreihe 11a in 9, und Tintenausstoßen wird dann nach oben mit Auswählen einer Düse, die mit der oberen benachbarten Druckkammerreihe in der Reihenfolge gemäß der Übertragung eines Druckmediums in Verbindung steht. Bei dieser Ausführungsform sind jedoch, da die Position Verschiebung von Düsen in der ersten Anordnungsrichtung pro Druckkammerreihe von der unteren Seite zu der oberen Seite nicht immer die gleiche ist, Tintenpunkte, die in der Reihenfolge der ersten Anordnungsrichtung gemäß der Übertragung des Druckmediums gebildet sind, nicht in regulären Intervallen bei 600dpi angeordnet.
Genauer, wie in 9 gezeigt ist, wird gemäß dem Übertragen des Druckmediums Tinte zuerst durch eine Düse (1) ausgestoßen, die mit der untersten Druckkammerreihe 11a in 9 in Verbindung steht, zum Bilden einer Punktreihe auf dem Druckmedium in Intervallen entsprechend zu 50dpi (ungefähr 508,0μm). Danach, während das Druckmedium übertragen wird und die Bildungsposition der geraden Linie die Position einer Düse (7) erreicht hat, die mit der zweituntersten Druckkammerreihe 11a in Verbindung steht, wird die Tinte aus der Düse (7) ausgestoßen. Der zweite Tintenpunkt wird dadurch an einer Position gebildet, die von der ersten gebildeten Punktposition in der ersten Anordnungsrichtung um einen Abstand sechsmal dem Intervall entsprechend 600dpi (ungefähr 42,3μm) (ungefähr 42,3μm × 6 = ungefähr 254,0μm) verschoben ist.
Als Nächstes wird das Druckmedium weiter übertragen, und die Bildungsposition der geraden Linie hat die Position einer Düse (2) erreicht, die mit der drittuntersten Druckkammerreihe 11b in Verbindung steht, Tinte wird durch die Düse (2) ausgestoßen. Der dritte Tintenpunkt wird dadurch an einer Position gebildet, die von der ersten gebildeten Punktposition in der ersten Anordnungsrichtung um einen Abstand des Intervalls entsprechend zu 600dpi (ungefähr 42,3μm) verschoben ist. Wenn das Druckmedium weiter übertragen wird und die Bildungsposition der geraden Linie die Position einer Düse (8) erreicht hat, die mit der viertuntersten Druckkammerreihe 11b in Verbindung steht, wird Tinte aus der Düse (8) ausgestoßen. Der vierte Tintenpunkt wird dadurch an einer Position gebildet, die von der ersten gebildeten Punktposition in der ersten Anordnungsrichtung um einen Abstand siebenmal dem Intervall entsprechend zu 600dpi (ungefähr 42,3μm) (ungefähr 42,3μm × 7 = ungefähr 296,3μm) verschoben ist. Wenn das Druckmedium weiter übertragen wird und die Bildungsposition der geraden Linie die Position einer Düse (5) erreicht hat, die mit der fünfuntersten Druckkammerreihe (11a) in Verbindung steht, wird Tinte durch die Düse (5) ausgestoßen. Der fünfte Tintenpunkt wird dadurch an einer Position gebildet, der von der ersten gebildeten Punktposition in der ersten Anordnungsrichtung um einen Abstand von viermal dem Intervall entsprechend 600dpi (ungefähr 42,3μm) (ungefähr 42,3μm × 4 = ungefähr 169,3μm) verschoben ist.
Danach werden auf die gleiche Weise Tintenpunkte gebildet mit Auswählen von Düsen, die mit Druckkammern 10 in der Reihenfolge von der untersten Seite zu der obersten Seite in 9 in Verbindung stehen. In diesem Fall, wenn die Zahl von Düsen in 9 gleich N ist, wird ein Tintenpunkt an einer Position gebildet, die von der ersten gebildeten Punktposition in der ersten Anordnungsrichtung um einen Abstand entsprechend zu (Vergrößerung n = N – 1) × (Intervall entsprechend zu 600dpi) verschoben ist. Wenn die zwölf Düsen schließlich ausgewählt sind, ist die Lücke zwischen den Tintenpunkten, die durch die Düsen (1) in den untersten Druckkammerreihen 11a in 9 an einem Intervall entsprechend zu 50dpi (ungefähr 508,0μm) zu bilden sind, mit 11 Punkten aufgefüllt, die an Intervallen entsprechend zu 600dpi (ungefähr 42,3μm) gebildet sind. Daher kann als Ganzes eine gerade Linie, die sich in der ersten An ordnungsrichtung erstreckt, mit einer Auflösung von 600dpi gezeichnet werden.
10 ist eine auseinandergezogene Teilansicht des Kopfhauptkörpers 1a von 5 und der FPC, die mit dem Kopfhauptkörper verbunden ist. Bezugnehmend auf 8 und 10, ein prinzipieller Abschnitt auf der Bodenseite des Tintenstrahlkopfes 1 weist eine geschichtete Struktur auf, bei der elf Plattenmaterialien insgesamt laminiert sind, d.h. von der Oberseite die FPC 50, eine Betätigungseinheit 21, eine Hohlraumplatte 22, eine Basisplatte 23, eine Öffnungsplatte 24, eine Lieferplatte 25, Verteilerplatten 26, 27 und 28, eine Abdeckplatte 29 und eine Düsenplatte 30. Von ihnen stellen neun Platten ungleich der Betätigungseinheit 21 die Durchgangseinheit 4 dar. Die Durchgangseinheit 4 ist durch zwei Einheiten dargestellt, eine Düsenplatteneinheit mit der Düsenplatte 30 und eine Haupteinheit mit Platten ungleich der Düsenplatte 30 von dem Gesichtspunkt der Unterschiede in den Materialien, die die Durchgangseinheit 4 selbst darstellen.
Wie später im Einzelnen beschrieben wird, ist die Betätigungseinheit 21 mit fünf piezoelektrischen Platten laminiert und mit Elektroden vorgesehen, so daß drei von ihnen Schichten enthalten, die aktiv sein sollen, wenn ein elektrisches Feld angelegt wird (hier im Folgenden einfach als "Schicht mit aktiven Schichten" bezeichnet), und den verbleibenden zwei Schichten, die inaktiv sein sollen. Von den acht Platten 22 bis 29, die die Haupteinheit der Durchgangseinheit 4 aufbauen, ist die Hohlraumplatte 22 aus Metall hergestellt, in der eine große Zahl von im wesentlichen rhombischen Öffnungen entsprechend zu den entsprechenden Druckkammern 10 gebildet sind. Die Basisplatte 23 ist aus Metall hergestellt, in der ein Verbindungsloch zwischen jeder Druckkammer 10 der Hohlraumplatte 22 und der entsprechenden Öffnung 12 und ein Verbindungsloch zwischen der Druckkammer 10 und der entsprechenden Tintenausstoßöffnung 8 gebildet sind. Die Öffnungsplatte 24 ist aus Metall hergestellt, in der zusätzlich zu Öffnungen 12 Verbindungslöcher zum Verbinden jeder Druckkammer 10 der Hohlraumplatte 22 mit den entsprechenden Tintenausstoßöffnungen 8 gebildet sind. Die Versorgungsplatte 25 ist aus Metall hergestellt, in der Verbindungslöcher zwischen der Öffnung 12 und dem entsprechenden Unterverteilerkanal 5a und Verbindungslöcher zum Verbinden einer jeden Druckkammer 10 der Hohlraumplatte 22 mit der entsprechenden Tintenausstoßöffnung 8 gebildet sind. Jede der Verteilerplatten 26, 27 und 28 ist aus Metall hergestellt, die einen oberen Abschnitt eines jeden Unterverteilerkanales 5a definiert und in der Verbindungslöcher zum Verbinden einer jeden Druckkammer 10 der Hohlraumplatte 22 mit der entsprechenden Tintenausstoßöffnung 8 gebildet sind. Die Abdeckplatte 29 ist aus Metall hergestellt, in der Verbindungslöcher gebildet sind zum Verbinden einer jeden Druckkammer 10 der Hohlraumplatte 22 mit der entsprechenden Tintenausstoßöffnung 8. Die Düsenplatte 30 ist aus Metall hergestellt, in der angeschrägte Tintenausstoßöffnungen 8, die jeweils als eine Düse funktionieren, für die entsprechenden Druckkammern 10 der Hohlraumplatte 22 gebildet sind.
Bei dieser Ausführungsform sind die acht Platten 22 bis 29, wenn sie die Haupteinheit der Durchgangseinheit 4 darstellen, auf der Seite der Betätigungseinheit 21 alle aus nichtrostendem Stahl hergestellt mit einem linearen Expansionskoeffizienten von ungefähr 16,0 × 10^–6 (/°C). Hier ist der nichtrostende Stahl mit einem linearen Expansionskoeffizienten von ungefähr 16,0 × 10^–6 (/°C) durch SUS 316 spezifiziert. Ebenfalls ist SUS 430 benutzbar (mit einem linearen Expansionskoeffizienten von ungefähr 10,4 × 10^–6 (/°C)) oder SUS 304 (mit einem linearen Expansionskoeffizienten von ungefähr 17,3 × 10^–6 (/°C)).
Andererseits ist die Düsenplatte 30, die in der untersten Schicht angeordnet ist und die Düsenplatteneinheit der Durchgangseinheit 4 darstellt, aus piezoelektrischer Keramik aus Bleititanatzirkonat-(PZT)Reihen mit einem linearen Expansionskoeffizienten von ungefähr 3,0 × 10^–6 (/°C) hergestellt. Kurz, die Durchgangseinheit 4 ist aus zwei Arten von Platten aufgebaut, die jeweils einen unterschiedlichen linearen Expansionskoeffizienten aufweisen (d.h. die Düsenplatte 30 und die anderen Metallplatten 22 bis 29). In der Düsenplatte 30 sind konvergierende Löcher vorgesehen, die jeweils ein führendes Ende der Düse bilden entsprechend zu jeder Druckkammer 10, die in der Hohlraumplatte 22 gebildet ist. Die Düsenausstoßöffnung 8 ist an einer Öffnung der unteren Seite eines jeden konvergierenden Loches gebildet (siehe 8).
Diese zehn Platten 21 bis 30 sind in Schichten gesetzt, wobei sie so positioniert sind, daß sie solch einen Tintendurchgang 32 bilden, wie in 8 dargestellt ist. Der Tintendurchgang 32 erstreckt sich zuerst von dem Unterverteilerkanal 5a nach oben, erstreckt sich dann horizontal in der Öffnung 12, dann erstreckt sich weiter nach oben, dann erstreckt sich horizontal in der Druckkammer 10, dann erstreckt sich schräg nach unten in einer bestimmten Länge, um von der Öffnung 12 frei zu kommen, und erstreckt sich dann vertikal nach unten zu der Tintenausstoßöffnung 8. Hier ist die FPC 50 so laminiert, daß sie in Bezug auf die Elektroden positioniert ist, die in der Betätigungseinheit 21 angeordnet sind.
Als Nächstes wird eine Erläuterung einer Struktur der Betätigungseinheit 21 und Verbindung zwischen der Betätigungseinheit 21 und der FPC gegeben. 11A ist eine Schnittansicht, die entlang der Linie III-III in 7 genommen ist, der Betätigungseinheit, wobei die flexible gedruckte Schaltungsplatte darauf vorgesehen ist, und eine vergrößerte Schnittansicht des Bereiches, der durch die abwechselnd lange und kurze gestrichelte Linie in 8 eingeschlossen ist. 11B ist eine Schnittansicht, die entlang der Linie III-III genommen ist, die in 7 dargestellt ist, der Betätigungseinheit, wobei die flexible gedruckte Schaltungsplatte darauf vorgesehen ist.
Bezugnehmend auf 11A und 11B, die Betätigungseinheit 21 enthält fünf piezoelektrische Platten 41, 42, 43, 44 und 45 mit der gleichen Dicke von ungefähr 15μm. Diese piezoelektrischen Platten 41 bis 45 sind in eine kontinuierliche geschichtete flache Platte (kontinuierliche flache Schichten) hergestellt, die so vorgesehen ist, daß sie sich über viele Druckkammern 10 erstreckt, die innerhalb eines Tintenausstoßbereiches in dem Tintenstrahlkopf 1 gebildet sind. Als Resultat ist es möglich, die mechanische Steifheit der piezoelektrischen Platten auf einem hohen Niveau zu halten und die Reaktion der Tintenausstoßleistung in dem Tintenstrahlkopf 1 zu verstärken. 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 35a und 35b mit einer hohen Dichte angeordnet werden, in dem z.B. eine Siebdrucktechnik benutzt wird. Daher können ebenfalls die Druckkammern 10, die an Positionen entsprechend zu den individuellen Elektroden 35a und 35b gebildet sind, mit einer hohen Dichte angeordnet werden. Dieses macht es möglich, ein hochauflösendes Bild zu drucken. Bei dieser Ausführungsform ist jede der piezoelektrischen Platten 41 bis 45 aus einem Keramikmaterial auf einer Bleizirkonattitanat-(PZT)Basis mit Ferroelektrizität hergestellt.
Bei dieser Ausführungsform sind die piezoelektrischen Platten 41 bis 45 alle aus piezoelektrischer Keramik der Bleititanatzirkonat-(PZT)Serien mit Ferroelektrizität und einem linearen Expansionskoeffizienten von ungefähr 3,0 × 10^–6 (/°C) hergestellt. Kurz, die Betätigungseinheit 21 ist aus dem gleichen Material wie das der Düsenplatte 30 hergestellt, die in der untersten Schicht der Durchgangseinheit 4 liegt.
Zwischen der obersten piezoelektrischen Platte 41 der Betätigungseinheit 21 und der piezoelektrischen Platte 42, die nach unten der piezoelektrischen Platte 41 benachbart ist, ist eine ungefähr 2μm dicke gemeinsame Elektrode 34a eingefügt. Die gemeinsame Elektrode 34a ist aus einer einzelnen leitenden Platter hergestellt, die sich im wesentlichen in dem gesamten Bereich der Betätigungseinheit 21 erstreckt. Ebenfalls ist zwischen der piezoelektrischen Platte 43, die nach unten der piezoelektrischen Platte 42 benachbart ist, und der piezoelektrischen Platte 44, die nach unten zu der piezoelektrischen Platte 43 benachbart ist, eine ungefähr 2μm dicke gemeinsame Elektrode 34b eingefügt mit der gleichen Form wie die gemeinsame Elektrode 34a.
In einer Modifikation können viele Paare von gemeinsamen Elektroden 34a und 34b, die jeweils eine Form größer als die einer Druckkammer 10 aufweisen, so daß das projizierte Bild einer jeden gemeinsamen Elektrode, das entlang der Dicke der gemeinsamen Elektrode projiziert ist, die Druckkammer enthalten kann, für jede Druckkammer vorgesehen sein. Bei einer anderen Modifikation können viele Paare von gemeinsamen Elektroden 34a und 34b jeweils mit einer Form etwas kleiner als die einer Druckkammer 10, so daß das projizierte Bild einer jeden gemeinsamen Elektrode, das entlang der Dicke der gemeinsamen Elektrode projiziert ist, in der Druckkammer enthalten sein kann, für jede Druckkammer 10 vorgesehen sein. Somit braucht die gemeinsame Elektrode 34a oder 34b nicht immer eine einzelne leitende Platte zu sein, die 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 einer Druckkammer 10 auf dem gleichen Potential sein kann.
Wie in 11A gezeigt ist, ist die individuelle Elektrode 35a mit einer Dicke von ungefähr 1μm auf der oberen Fläche der piezoelektrischen Platte 41 an einer Position entsprechend zu der Druckkammer 10 gebildet. Wie in 12 gezeigt ist, die eine schematische teilweise vergrößerte Draufsicht von 7 ist, enthält die individuelle Elektrode 35a einen im wesentlichen rhombischen Hauptelektrodenabschnitt (Länge: 800μm, Breite: 250μm) 90 mit einer Form im wesentlichen ähnlich zu der der Druckkammer 10 und einen im wesentlichen rhombischen Hilfselektrodenabschnitt 91 mit einer Form kleiner als die des Hauptelektrodenabschnittes 90. Der Hilfselektrodenabschnitt 91 ist kontinuierlich von einem Spitzenabschnitt an einem Ende davon gebildet. Das Bild des Hauptelektrodenabschnittes 90, das entlang der Laminierungsrichtung projiziert ist, ist innerhalb des entsprechenden Druckkammerbereiches enthalten (der Bereich, der durch die gestrichelte Linie in 12 umgeben ist). Weiterhin braucht das Bild des Hilfselektrodenabschnittes 91, das entlang der Laminationsrichtung projiziert ist praktisch nicht in dem Druckkammerbereich enthalten zu sein.
Die individuelle Elektrode 35b mit einer Form ähnlich zu der individuellen Elektrode 35a und mit einer Dicke von ungefähr 2μm ist an einer Position entsprechend zu der individuellen Elektrode 35a zwischen die piezoelektrische Platte 42 und die piezoelektrische Platte 43 eingefügt. Keine Elektrode ist zwischen der piezoelektrischen Platte 44 und der piezoelektrischen Platte 45 benachbart nach unten davon und der unteren Seite der piezoelektrischen Platte 45 angeordnet.
Wie in 11A gezeigt ist, sind Durchgangslöcher 41a, 42a an den piezoelektrischen Platten 41, 42 zwischen Positionen gebildet, die den Hilfselektrodenabschnitten 91 der individuellen Elektrode 35a und der individuellen Elektrode 35b entsprechen. Wie in 11C gezeigt ist, sind die Durchgangslöcher 41a und 42a mit einem leitenden Material (Silberpalladium) 48 gefüllt. Die individuelle Elektrode 35a und die individuelle Elektrode 35b sind miteinander über das leitende Material 48 derart verbunden, daß die verbundenen zwei Elektroden der gleichen Druckkammer 10 entsprechen.
Wie in 11B gezeigt ist, sind Durchgangslöcher 41b, 42b, 43b, die die piezoelektrischen Platten 41, 42, 43 durchdringen, unter der Masseelektrode 38 gebildet. Wie in 11D gezeigt ist, sind die Durchgangslöcher 41b, 42b, 43b mit einem leitenden Material (Silberpalladium) 49 gefüllt Die Masseelektrode 38 ist mit der gemeinsamen Elektrode 34a und der gemeinsamen Elektrode 34b über das leitende Material 49 verbunden. Bei dieser Ausführungsform ist jede der Elektroden 34a, 34b, 35a und 35b aus zum Beispiel einem metallischen Material auf Ag-Pd-Basis hergestellt.
Die FPC 50 ist ein Teil zum Verbinden der individuellen Elektroden 35a, 35b und der gemeinsamen Elektroden 34a, 34b der Betätigungseinheit 21 mit dem Treiber-IC 80. Wie in 11A und 11B gezeigt ist, enthält die FPC 50 eine Zahl von Zuführkontaktflächen 55, 60 an einer unteren Fläche davon, die elek trisch durch Löten mit der individuellen Elektrode 35a und der Masseelektrode 38 verbunden sind, die auf der oberen Fläche der Betätigungseinheit 21 angeordnet sind.
Wie in 11A und 11B gezeigt ist, enthält die FPC 50 einen Basisfilm 51, einen Abdeckfilm 52, der an dem Basisfilm 51 angebracht ist, und gedruckte Verdrahtungen 53, die in einem Muster zwischen den zwei Filmen 51, 52 gebildet sind. Die gedruckten Verdrahtungen 53 sind getrennt mit dem Treiber-IC 80 für jede Druckkammer 10 verbunden. Sowohl der Basisfilm 51 als auch der Abdeckfilm 52 sind isolierende plattenartige Teile. Die FPC 50 ist derart angeordnet, daß der Abdeckfilm 52 in Kontakt mit der oberen Fläche der piezoelektrischen Platte 41 gebracht ist, die an der obersten Schicht der Betätigungseinheit 21 vorgesehen ist.
Der Abdeckfilm 52 ist selektiv mit Durchgangslöchern 52a, 52b gebildet. Die Innenseite der Durchgangslöcher 52a, 52b der Zuführkontaktflächen 55, 60, die aus einem leitenden Material gemacht sind mit einer Dicke im wesentlichen der gleichen wie die des Abdeckfilmes 52 sind entsprechend vorgesehen. Die Zuführkontaktflächen 55, 60 sind entsprechend in Kontakt mit der entsprechenden gedruckten Verdrahtung 53, 54 an dem Boden des ausgenommenen Abschnittes gebracht, der durch die Durchgangslöcher 52a, 52b gebildet ist.
Wie in 11A gezeigt ist, sind die Zuführkontaktflächen 55 etwas außerhalb der Druckkammern 10 in der Längsrichtung vorgesehen, das heißt an Positionen entsprechend zu den Hilfselektrodenabschnitten 91. Die Zuführkontaktflächen 55 sind elektrisch mit den entsprechenden Hilfselektrodenabschnitten 91 durch Löten verbunden. Das heißt bei dieser Ausführungsform ist eine einzelne individuelle Elektrode 35a elektrische mit der FPC 50 an zwei elektrischen Kontakten verbunden (entsprechend an Positionen vorgesehen, die jedem der Zuführkontaktflächen 55 entsprechen). Auf diese Weise kann durch elektrisches Verbinden der Zuführkontaktflächen 55 und der Hilfselektrodenabschnitte 91 der individuellen Elektroden 35a das elektrische Potential der entsprechenden individuellen Elektroden 35a, 35b für jede Druckkammer 10 unabhängig voneinander über die gedruckte Verdrahtung 53 und das leitende Material 48 an den Innenseiten der Durchgangslöcher 41a, 42a gesteuert werden.
Auf der anderen Seite ist die Zuführkontaktfläche 60 an einer Position entsprechend der Masseelektrode 38 vorgesehen, die an der Nachbarschaft einer äußeren Kante der Betätigungseinheit 21 gebildet ist. Die Zuführkontaktfläche 60 ist elektrisch mit der Masseelektrode 38 durch Löten verbunden. Dadurch kann das elektrische Potential der gemeinsamen Elektroden 34a, 34b auf dem Massepotential über die gedruckte Verdrahtung 53 und das leitende Material 49 an den Innenseiten der Durchgangslöcher 41b, 42b, 43b gehalten werden.
Bei dieser Ausführungsform sind alle der vielen Masseelektroden 38 elektrisch mit den Zuführungskontaktflächen 60 durch Löten verbunden und mit den gemeinsamen Elektroden 34a, 34b über das leitende Material 49. Eine oder mehrere Masseelektroden 38 brauchen jedoch nicht elektrisch mit den Zuführungskontaktflächen 60 verbunden zu sein, und eine oder mehrere Masseelektroden 38 brauchen nicht mit den gemeinsamen Elektroden 34a, 34b verbunden zu sein. Da die gemeinsame Elektrode 34a oder 34b als eine Platte einer kontinuierlichen flachen Platte gebildet ist, die sich über alle die Druckkammern 10 erstrecken, wenn mindestens eine der Masseelektroden 38 elektrisch mit der Zuführungskontaktfläche 60 verbunden ist und mit den gemeinsamen Elektroden 34a, 34b verbunden ist, kann das Potential der gemeinsamen Elektroden 34a, 34b auf dem Massepotential in den Bereichen entsprechend zu allen Druckkammern 10 gehalten werden.
Die gedruckten Verdrahtungen 53 und 54 sind zwischen dem Basisfilm 51 und dem Abdeckfilm 52 eingeschlossen, so daß sie kaum von der Betätigungseinheit 21 abgezogen werden können, da eine externe Kraft, die sonst die gedruckten Verdrahtungen 51 und 52 von der Betätigungseinheit 21 abziehen könnte, verteilt wird. Somit enthält die FPC 50 die gedruckten Verdrahtungen 53 und 54, so daß die Zuverlässigkeit der elektrischen Verbindung zwischen der Betätigungseinheit 21 und dem Treiber-IC 80 verbessert wird. Wie in 7 gezeigt ist, ist der Bereich mit der individuellen Elektrode 35a, die über der piezoelektrischen Platte 41 gebildet ist, durch die Vielzahl von Masseelektroden 38 eingeschlossen. Es spielt keine Rolle, wo die Kraft zum Abziehen der FPC 50 gerichtet ist, daher wird die elektrische Verbindung zwischen den zwei kaum durch die Kraft freigegeben, so daß die Zuverlässigkeit der elektrischen Verbindung zwischen der individuellen Elektrode 35a und der Zuführkontaktfläche 55 verbessert ist.
Hier stellen 11A und 11B dar, daß die obere Fläche der piezoelektrischen Platte 41 in der obersten Schicht der Betätigungseinheit 21 und die untere Fläche des Abdeckfilmes 52 der FPC 50 gegeneinander stoßen. Tatsächlich ist jedoch ein Freiraum zwischen der oberen Fläche der piezoelektrischen Platte 41 und der unteren Fläche des Abdeckfilmes 52 gebildet, so daß die Tätigkeiten der Betätigungseinheit 21 nicht behindert werden. Und nur die Zuführkontaktflächen 55 und 60, die auf der unteren Seite des Abdeckfilmes 52 der FPC 50 angeordnet sind, kontaktieren die individuelle Elektrode 35a oder die Masseelektrode 38, die auf der oberen Fläche der piezoelektrischen Platte 41 liegen.
Bei dem Tintenstrahlkopf 1 gemäß dieser Ausführungsform sind die piezoelektrischen Platten 41 bis 43 in ihrer Dicke polarisiert. Daher sind die individuellen Elektroden 35a und 35b auf ein Potential unterschiedlich von dem der gemeinsamen Elektroden 34a und 34b gesetzt zum Anlegen eines elektrischen Feldes in der Polarisationsrichtung, die Abschnitte der piezoelektrischen Platten 41 bis 43, an die das elektrische Feld angelegt worden ist, arbeiten als aktive Schichten, und die Abschnitte sind bereit zum Expandieren oder Kontrahieren in der Dicke, d.h. in Schichten, und zum Kontrahieren oder Expandieren senkrecht zu der Dicke, d.h. in einer Ebene, durch den transversalen piezoelektrischen Effekt. Andererseits, da die verbleibenden zwei piezoelektrischen Platten 44 und 45 inaktive Schichten sind ohne Bereiche, die zwischen den individuellen Elektroden 35a und 35b und den gemeinsamen Elektroden 34a und 34b eingeschlossen sind, können sie sich nicht in sich selbst verformen. Das heißt, die Betätigungseinheit 21 weist eine sogenannte unimorphe Struktur auf, bei der die oberen (d.h. von der Druckkammer 10 entfernt) drei piezoelektrischen Platten 41 bis 43 Schichten sind, die aktive Schichten enthalten, und die unteren (d.h. nahe der Druckkammer 10) zwei piezoelektrischen Platten 44 und 45 inaktive Schichten sind.
Wenn daher der Treiber-IC 80 so gesteuert wird, daß ein elektrisches Feld in der gleichen Richtung wie die Polarisation erzeugt wird und die individuellen Elektroden 35a und 35b auf ein positives oder negatives vorbestimmtes Potential relativ zu den gemeinsamen Elektroden 34a und 34b gesetzt werden, kontrahieren die aktiven Schichten in den piezoelektrischen Platten 41 bis 43, die zwischen den individuellen Elektroden 35a und 35b und den gemeinsamen Elektroden 34a und 34b eingeschlossen sind, in einer Ebene, während die piezoelektrischen Platten 44 und 45 nicht in sich selbst kontrahieren. Zu dieser Zeit ist, wie in 11A dargestellt ist, die unterste Fläche der piezoelektrischen Platten 41 bis 45 an der oberen Fläche von Trennungen befestigt, die Druckkammern 10 trennen, die in der Hohlraumplatte 22 gebildet sind, als Resultat verformen sich die piezoelektrischen Platten 41 bis 45 in eine konvexe Form zu der Seite der Druckkammern durch Kontrahieren in einer Ebene durch den transversale piezoelektrischen Effekt (unimorphe Verformung). Daher wird das Volumen der Druckkammer 10 zum Ansteigen des Druckes der Tinte verringert. Die Tinte wird dadurch durch die Tintenausstoßöffnung 8 ausgestoßen. Danach, wenn die individuellen Elektroden 35a und 35b zu dem ursprünglichen Potential zurückkehren, kehren die piezoelektrischen Platten 41 bis 45 zu der ursprünglichen flachen Form zurück, und die Druckkammer 10 kehrt ebenfalls zu ihrem ursprünglichen Volumen zurück. Somit saugt die Druckkammer 10 durch den Verteilerkanal 5 Tinte ein.
Bei einem anderen Treiberverfahren werden alle die individuellen Elektroden 35a und 35b zuvor auf ein unterschiedliches Potential zu dem der gemeinsamen Elektroden 34a und 34b gesetzt, so daß sich die piezoelektrischen Platten 41 bis 45 in eine konvexe Form zu der Seite der Druckkammer 10 verformen. Wenn eine Ausstoßanforderung ausgegeben wird, wird das entsprechende Paar von individuellen Elektroden 35a und 35b einmal auf das gleiche Potential wie das der gemeinsamen Elektroden 34a und 34b gesetzt. Danach wird zu einem vorbestimmten Zeitpunkt das Paar von individuellen Elektroden 35a und 35b wieder auf das unterschiedliche Potential zu dem der gemeinsamen Elektroden 34a und 34b gesetzt. In diesem Fall kehren zu dem Zeitpunkt, zu dem das Paar von individuellen Elektroden 35a und 35b auf das gleiche Potential wie das der gemeinsamen Elektroden 34a und 34b gesetzt wird, die piezoelektrischen Platten 41 bis 45 zu ihren ursprünglichen Formen zurück. Die entsprechende Druckkammer 10 wird dadurch im Volumen von ihrem anfänglichen Zustand vergrößert (der Zustand, in dem die Potentiale der beiden Elektroden sich voneinander unterscheiden), um Tinte aus dem Verteilerkanal 5 in die Druckkammer 10 anzusaugen. Hiernach zu dem Zeitpunkt, zu dem das Paar von individuellen Elektroden 35a und 35b wieder auf das unterschiedliche Potential zu dem der gemeinsamen Elektroden 34a und 34b gesetzt, verformen sich die piezoelektrischen Platten 41 bis 45 in eine konvexe Form zu der Druckkammer 10. Das Volumen der Druckkammer 10 wird dadurch vergrößert, und der Druck von Tinte in der Druckkammer 10 steigt zum Ausstoßen von Tinte.
In dem Fall, daß Polarisation in der umgekehrten Richtung zu dem elektrischen Feld auftritt, das an die piezoelektrischen Platten 41 bis 43 angelegt wird, sind die aktiven Schichten in den piezoelektrischen Platten 41 bis 43, die von den individuellen Elektroden 35a und 35b und den gemeinsamen Elektroden 34a und 34b eingeschlossen sind, bereit, senkrecht zu der Polarisationsrichtung länglich zu werden. Als Resultat verformen sich die piezoelektrischen Platten 41 bis 45 in eine konkave Form zu der Druckkammer 10 durch den transversalen piezoelektrischen Effekt. Daher wird das Volumen der Druckkammer 10 vergrößert zum Ansaugen von Tinte aus dem Verteilerkanal 5. Hiernach, wenn die individuellen Elektroden 35a und 35b zu ihrem ursprünglichen Potential zurückkehren, kehren auch die piezoelektrischen Platten 41 bis 45 zu ihrer ursprünglichen flachen Form zurück. Die Druckkammer 10 kehrt daher zu ihrem ursprünglichen Volumen zurück zum Ausstoßen von Tinte durch die Tintenausstoßöffnung 8.
Hier wird ein Herstellungsverfahren des Kopfhauptkörpers 1a des Tintenstrahlkopfes 1 beschrieben. Zum Vorbereiten der Betätigungseinheit 21 werden fünf Grünlinge aus piezoelektrischer Keramik für die piezoelektrischen Platten 45 bis 41 zuerst laminiert und gesintert. Zu der Laminierzeit werden die individuellen Platten musterbedruckt darauf mit Metallmaterialien für die individuellen Elektroden 35b und die gemeinsamen Elektroden 34a und 34b. Nach dieser Sinterbehandlung wird die piezoelektrische Platte 41 über ihrer gesamten Fläche mit einem metallischen Material für die individuelle Elektrode 35a plattiert und dem unnötigen Abschnitt durch späteres Bemustern gereinigt. Alternativ wird ein metallisches Material für die individuelle Elektrode 35a auf der piezoelektrischen Platte 41 unter Benutzung einer Maske mit einer Öffnung an einem Abschnitt entsprechend der individuellen Elektrode 35a dampfabgeschieden.
Der Grund, warum nur die individuelle Elektrode 35a nicht gesintert wird ungleich der anderen Elektrode zusammen mit dem Keramikmaterial für die piezoelektrischen Platten 41 bis 45, ist der, daß die individuelle Elektrode 35a offen liegt und leicht bei der hohen Temperatur zu der Sinterzeit verdampft, so daß ihre Dickensteuerung schwierig ist im Vergleich mit den verbleibenden Elektroden 34a, 34b und 35b, die mit dem Keramikmaterial beschichtet sind. Diese verbleibenden Elektroden 34a, 34b und 35b werden in ihrer Dicke jedoch mehr oder weniger zu der Sinterzeit verringert, so daß ihre Dicken schwierig zu dünnen sind in Hinblick auf das Aufrechterhalten der Kontinuität nach dem Sinterschritt. Andererseits wird die individuelle Elektrode 35a nach Sintern durch das oben erwähnte Verfahren gebildet, so daß sie dünner als die verbleibenden Elektroden 34a, 34b und 35b hergestellt werden kann. Somit ist bei dem Tintenstrahlkopf 1 dieser Ausführungsform die individuelle Elektrode 35a in der obersten Schicht dünner als die verbleibenden Elektroden 34a, 34b und 35b hergestellt, so daß die Versetzungen der piezoelektrischen Platten 41 bis 43 einschließlich der aktiven Schicht durch ihre individuellen Elektroden 35a hart zu regulieren sind, wodurch die Effektivität (z.B. die elektrische Effektivität und die Flächeneffektivität) der Betätigungseinheit 21 verbessert wird.
In dem Fall, daß die Durchgangseinheit 4 vorbereitet wird, werden andererseits die acht Metallplatten 22 bis 29 wie die Hohlraumplatte 22 geätzt zum Bilden einer Zahl von Öffnungen und dann miteinander in eine integrale Struktur verbunden. Öffnungen werden in der Düsenplatte 30 aus piezoelektrischer Keramik durch ein Laserbemusterungsverfahren gebildet. Die Durchgangseinheit 4 wird durch Anordnen der Düsenplatte 30 so mit den Öffnungen auf der unteren Seite der acht Metallplatten 22 bis 29, die integriert sind, vorbereitet und durch Bonden und Befestigen der zwei in dem erwärmten Zustand mit einem wärmehärtenden Klebstoff.
Die Betätigungseinheit 21 und die Durchgangseinheit 4, die so vorbereitet sind, werden in dem erwärmten Zustand mit einem wärmehärtenden Klebstoff verbunden und befestigt, so daß sie in der Reihenfolge der Düsenplatte 30, der acht Metallplatten 22 bis 29 und der Betätigungseinheit 21 von der unteren Seite angeordnet sind. Hier wird die Tätigkeit zum Befestigen der individuellen Komponenten durch Positionieren derselben auf der Grundlage von Markierungen getätigt, die individuell auf der Oberfläche der Hohlraumplatte 22 in der obersten Schicht der Durchgangseinheit 4 und auf der Oberfläche der piezoelektrischen Platte 41 in der obersten Schicht der Betätigungseinheit 21 gebildet sind. Somit ist der Kopfhauptkörper 1a hergestellt.
Der Grund, warum der wärmehärtende Klebstoff benutzt wird, wenn die Betätigungseinheit 21 aus piezoelektrischer Keramik und die acht oberen Platten in der Durchgangseinheit 4 aus Metall zu befestigen sind und wenn die acht oberen Metallplatten und die piezoelektrische Keramikdüsenplatte zu befestigen sind, ist, daß die Verbindungsfestigkeit und die Tintenwiderstandsfähigkeit beibehalten werden, wenn die Materialien verschiedener Art befestigt werden.
Bei dem Tintenstrahlkopf 1 dieser Ausführungsform sind, wie hier zuvor beschrieben worden ist, die Betätigungseinheit 21 und die Düsenplatte 30 aus piezoelektrischer Keramik mit im wesentlichen gleichen linearen Expansionskoeffizienten hergestellt, und die acht Metallplatten 22 bis 29, die zwischen die Betätigungseinheit 21 und die Düsenplatte eingefügt sind, sind aus nichtrostendem Stahl mit einem größeren linearen Koeffizienten hergestellt als jener der piezoelektrischen Keramik, so daß die Betätigungseinheit 21 und die Durchgangseinheit 4 als Ganzes in Verwerfung verringert sind. Dieses ist so, da das Problem, daß die Teile verschiedenen linearen Expansionskoeffizienten in dem erwärmten Zustand verbunden und fixiert sind, als Ganzes sich verwerfen, wenn sie zu der Zimmertemperatur zurückkehren, nachdem die Erwärmung zurückgenommen wird, indem sie verbunden werden, um die Expansion auszugleichen. Genauer, die Expansionsausgleichung kann stattfinden durch Befestigen der Betätigungseinheit 21 mit einem linearen Expansionskoeffizienten kleiner als jener der Metallplatten 22 bis 25 auf einer Fläche der Metallplatten 22 bis 25, die die Haupteinheit der Durchgangseinheit 4 aufbauen, und durch Befestigen der Düsenplatte 30 mit einem linearen Expansionskoeffizienten, der kleiner als jene der Metallplatten 22 bis 29 ist, an der anderen Fläche. Weiterhin wird die Verwerfung somit erleich tert zum Erleichtern solcher Probleme wie schlechtes Drucken oder Verschlechterung in der Produktionsausbeute.
Sowohl die piezoelektrische Keramik, die die Betätigungseinheit 21 aufbaut, als auch die Düsenplatte 30 und der nicht rostende Stahl, der die acht Platten 22 bis 29 aufbaut, wie sie auf der Seite der Betätigungseinheit 21 in der Durchgangseinheit 4 positioniert sind, sind Materialien, die hervorragend in der Dauerhaftigkeit und Wärmebeständigkeit sind und die geeignet sind zur Erwärmung wie bei dieser Ausführungsform.
Die Betätigungseinheit 21 kann ein Problem des Ersetzens seines Materiales vermeiden und kann durch einen relativ einfachen Herstellungsprozeß hergestellt werden, da die piezoelektrischen Platten 41 bis 43, die die aktive Schicht enthalten, und die piezoelektrischen Platten 44 und 45, die die inaktive Schicht enthalten, aus dem identischen Material hergestellt sind. Weiter ist es möglich, eine Verringerung in den Herstellungskosten zu erwarten. Zusätzlich weisen all die piezoelektrischen Platten 41 bis 43, die die aktive Schicht enthalten, und die piezoelektrischen Platten 44 und 45, die die inaktive Schicht enthalten, im wesentlichen gleiche Dicken auf, so daß der Herstellungsprozeß zum Senken der Kosten vereinfacht werden kann. Dieses ist so, da der Prozeß des Einstellens der Dicke zu der Zeit, zu dem die Keramikmaterialien für die piezoelektrischen Platten angewendet und laminiert werden, einfach ausgeführt werden kann.
Im Kopfhauptkörper 1a des Tintenstrahlkopfes 1 sind die Betätigungseinheiten 21, die so unterteilt sind, daß sie den Tintenausstoßbereichen entsprechen, in der Längsrichtung der Durchgangseinheit 4 angeordnet und mit der Oberfläche der Durchgangseinheit 4 verbunden. Als Resultat können die Betäti gungseinheiten 21, die dazu neigen, eine Verteilung in der Abmessungspräzision aufzuweisen, da sie durch das Sinterverfahren geformt werden, individuell an der Durchgangseinheit 4 positioniert werden, so daß die Zunahme in der Positionsversetzung zwischen jeder Betätigungseinheit 21 und der Durchgangseinheit 4 unterdrückt werden kann, selbst wenn der Kopf lang ist, wodurch das Positionieren der zwei hochgenau erzielt werden kann. Daher sind selbst die individuellen Elektroden 35a und 35b relativ entfernt von den Markierungen weniger versetzt an ihren Positionen relativ zu der Druckkammer 10 von einer vorbestimmten Position, so daß eine Produktionsausbeute des Tintenstrahlkopfes 1 drastisch verbessert wird. Wenn andererseits die Betätigungseinheit 21 in einen länglichen Körper wie die Durchgangseinheit 4 gebildet wird, werden die Versetzungen der Positionen der individuellen Elektroden 35a und 35b von der vorbestimmten Position in Bezug auf die individuellen Druckkammern 10 in der Draufsicht, wenn die Betätigungseinheit 21 über die Durchgangseinheit 4 gelegt wird, größer, wenn der Abstand von den Markierungen größer wird. Daher wird die Tintenausstoßleistung der Druckkammer 10 relativ entfernt von den Markierungen verschlechtert zum Verlieren der Gleichmäßigkeit der Tintenausstoßleistung in dem Tintenstrahlkopf 1.
Weiterhin kann bei der Betätigungseinheit 21, da die piezoelektrischen Platten 41 bis 43 durch die gemeinsamen Elektroden 34a und 34b und die individuellen Elektroden 35a und 35b eingeschlossen sind, das Volumen einer jeden Druckkammer 10 leicht durch den piezoelektrischen Effekt geändert werden. Nebenbei, da die piezoelektrischen Platten 41 bis 45 in eine kontinuierliche geschichtete flache Platte (kontinuierliche flache Schichten) hergestellt sind, kann die Betätigungseinheit 21 leicht hergestellt werden.
Weiterhin weist der Tintenstrahlkopf 1 die Betätigungseinheiten 21 auf jeweils mit einer unimorphen Struktur, bei der die piezoelektrischen Platten 44 und 45 nahe jeder Druckkammer 10 inaktiv sind und die piezoelektrischen Platten 41 bis 43 entfernt von der Druckkammer 10 aktive Schichten enthalten. Daher kann die Änderung im Volumen einer jeden Druckkammer 10 durch den transversalen piezoelektrischen Effekt vergrößert werden. Als Resultat im Vergleich mit einem Tintenstrahlkopf, bei dem eine Schicht, die aktive Abschnitte enthält, auf der Seite der Druckkammer 10 vorgesehen ist, und eine inaktive Schicht auf der entgegengesetzten Seite vorgesehen ist, kann das Absenken der Spannung, die an die individuellen Elektroden 35a und 35b anzulegen ist, und/oder eine hohe Integration der Druckkammern 10 beabsichtigt werden. Durch Senken der Spannung, die anzulegen ist, kann der Treiber zum Treiben der individuellen Elektroden 35a und 35b klein in der Größe hergestellt 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 der Druckpunkte realisiert werden.
Weiter weist bei dem Kopfhauptkörper 1a des Tintenstrahlkopfes 1 jede Betätigungseinheit 21 eine im wesentlichen trapezartige Form auf. Die Betätigungseinheiten 21 sind in zwei Reihen in einer versetzten Form angeordnet, so daß die parallelen gegenüberliegenden Seiten einer jeden Betätigungseinheit 21 sich entlang der Länge der Durchgangseinheit 4 erstrecken, und die schrägen Seiten einer jeden benachbarten Betätigungseinheit 21 einander in der Breite der Durchgangseinheit 4 überlappen. Da die schrägen Seiten von jeder benachbarten Betätigungseinheit 21 so mit einander überlappen in der Länge des Tintenstrahl kopfes 1, können die Druckkammern 10, die entlang der Breite der Durchgangseinheit 4 vorhanden sind, einander kompensieren. Als Resultat kann mit Realisierung des Hochauflösungsdruckens ein klein bemessener Tintenstrahlkopf 1 mit einer sehr kleinen Breite realisiert werden.
Als Nächstes wird ein Tintenstrahlkopf gemäß einer zweiten Ausführungsform, die nicht die vorliegende Erfindung darstellt, mit Bezug auf 13, 14 und 15 beschrieben. 13 ist eine Schnittansicht, wie sie zu 3 entspricht, eines Kopfhauptkörpers, der in einem Tintenstrahlkopf gemäß dieser Ausführungsform enthalten ist. 14 ist eine vergrößerte Schnittansicht einer Nachbarschaft des linken Endabschnittes des Kopfhauptkörpers von 13. 15 ist eine Teildraufsicht, die verbundene Bereiche des Basisblockes und der Durchgangseinheit von 13 zeigt. Hier bei dieser Ausführungsform wird die Beschreibung der Teile identisch zu jenen der ersten Ausführungsform weggelassen, indem sie durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet werden.
Der Punkt, in dem sich ein Tintenstrahlkopf 11 dieser Ausführungsform von dem Tintenstrahlkopf 1 der ersten Ausführungsform unterscheidet, liegt nur in den Materialien, die den Basisblock und den Kopfhauptkörper bilden. Bei der ersten Ausführungsform ist die Düsenplatte 30 in der untersten Schicht der Durchgangseinheit 4 des Kopfhauptkörpers 1a aus piezoelektrischer Keramik aus Bleititanatzikonat-(PZT)Serien hergestellt mit einem linearen Expansionskoeffizienten von ungefähr 3,0 × 10^–6 (/°C). Andererseits ist die Düsenplatte 130 bei dieser Ausführungsform aus nichtrostendem Stahl mit einem linearen Expansionskoeffizienten von ungefähr 16,0 × 10^–6 (/°C) hergestellt. Genauer, bei dieser Ausführungsform sind alle neun Platten, die die Durchgangseinheit 14 aufbauen, aus nichtro stendem Stahl mit einem linearen Expansionskoeffizienten von ungefähr 16,0 × 10^–6 (/°C) hergestellt. Bei der ersten Ausführungsform ist weiter keine spezielle Begrenzung gemacht für das Material, das den Basisblock bildet. Bei dieser Ausführungsform ist ein Basisblock 175 aus SUS 316 mit einem linearen Expansionskoeffizienten von ungefähr 16,0 × 10^–6 (/°C) hergestellt.
Wie gut aus 14 zu sehen ist, ist der Basisblock 175 wie in dem Fall der ersten Ausführungsform an der Durchgangseinheit 14 des Kopfhauptkörpers 11a nur an einem Abschnitt 175c nahe einer Öffnung 13b einer unteren Fläche 175b befestigt. Daher ist der Bereich der unteren Fläche 175b des Basisblockes 175 ungleich dem Abschnitt nahe der Öffnung 13b von dem Kopfhauptkörper 11a beabstandet, und die Betätigungseinheit 21 ist in diesem Raumabschnitt angeordnet.
Die gestrichelten Bereiche in 15 sind verbundene Bereiche zwischen dem Basisblock 175 und der Durchgangseinheit 14. Wie in 15 gezeigt ist, ist der Basisblock 175 in zwei Reihen in der Längsrichtung der Durchgangseinheit 14 versetzt und in dem Bereich der Durchgangseinheit 14 befestigt, indem die Betätigungseinheiten 21 nicht befestigt sind, während die Bereiche der Öffnungen 13a und 13b vermieden werden, die mit dem Tintenreservoir 13 und dem Tintentank (nicht gezeigt) in Verbindung stehen. Kurz, der Basisblock 175 ist nicht an der Betätigungseinheit 21 sondern an der Durchgangseinheit 14 mit Ausnahme der Bereiche befestigt, an der die Betätigungseinheiten 21 befestigt sind. Hier ist die Kante der Durchgangseinheit 14 ohne Schraffur dem Schürzenabschnitt 73a des Halterhauptkörpers 73 gegenüber, wie in 13 gezeigt ist.
Als Nächstes wird ein Herstellungsverfahren des Tintenstrahlkopfes 11 gemäß dieser Ausführungsform bezüglich der Punkte beschrieben, die sich von denen der ersten Ausführungsform unterscheiden. Bei dieser Ausführungsform ist die Düsenplatte 130 nicht aus piezoelektrischer Keramik sondern aus nichtrostendem Stahl hergestellt, so daß sie zum Bilden einer Zahl von Öffnungen wie die verbleibenden Metallplatten 22 bis 29 geätzt wird. Die neun Metallplatten 22 bis 29 und 130 einschließlich der Düsenplatte 131 mit den gebildeten Öffnungen werden durch Verbinden aneinander ohne Benutzung irgend eines wärmehärtenden Klebstoffes befestigt. Wie bei der ersten Ausführungsform wird die so vorbereitete Durchgangseinheit 14 in einem erwärmten Zustand mit der Betätigungseinheit 21 durch Benutzen eines wärmehärtenden Klebstoffes verbunden und befestigt. Die Durchgangseinheit 14 ist wie die erste Ausführungsform aufgebaut, so daß sie von dem Basisblock 175 an Bereichen getragen wird, an denen die Betätigungseinheiten 21 nicht versetzt befestigt sind.
Nachdem die Betätigungseinheit 21 und die Durchgangseinheit 14 aneinander befestigt sind, wird der Basisblock 175 auf der Oberfläche der Durchgangseinheit 14 so befestigt, daß er zwischen der Betätigungseinheit 21 ist. Genauer, der Abschnitt 175c des Basisblockes 175 nahe der Öffnung 13b ist mit den Bereichen der oberen Fläche der Durchgangseinheit 14 verbunden und befestigt, an denen die Betätigungseinheiten 21 nicht verbunden sind, in einem erwärmten Zustand mit einem wärmehärtenden Klebstoff.
Bei dem Tintenstrahlkopf 11 dieser Ausführungsform ist, wie hier zuvor beschrieben wurde, die Betätigungseinheit 21 aus der piezoelektrischen Keramik mit einem linearen Expansionskoeffizienten von ungefähr 3,0 × 10^–6 (/°C) hergestellt, und so wohl die Durchgangseinheit 14 als auch der Basisblock 175 sind aus dem nichtrostenden Stahl mit einem linearen Expansionskoeffizienten von ungefähr 16,0 × 10^–6 (/°C) hergestellt. Wenn sie daher zu der Zimmertemperatur zurückkehren, nachdem sie in dem erwärmten Zustand verbunden und befestigt sind, wird die Verwerfung, die andererseits aufgrund der Differenz in dem linearen Expansionskoeffizienten zwischen der Durchgangseinheit 14 und der Betätigungseinheit 21 auftreten könnte, durch die Lagerung des Basisblockes 175 gelockert. Dieses ist so, da die Expansionsausgleichung stattfindet wie in dem Fall der ersten Ausführungsform. Weiter kann die Erleichterung der Verwerfung solche Probleme erleichtern wie schlechtes Drucken und Verschlechterung in einer Produktionsausbeute.
Weiterhin ist der Basisblock 175 nicht auf der Betätigungseinheit 21 sondern auf der Durchgangseinheit 14 befestigt, so daß die Tätigkeiten der Betätigungseinheit 21 (oder die Versetzungen der piezoelektrischen Platten 41 bis 45) nicht behindert werden. In diesem Fall tragen der Basisblock 75 und die Durchgangseinheit 14 einander direkt, und daher wird die Verwerfung der Durchgangseinheit 14 und der Betätigungseinheit 21 gelockert.
Wie in 15 gezeigt ist, sind die Betätigungseinheit 21 und der Basisblock 175 so auf der Oberfläche der Durchgangseinheit 14 befestigt, daß sie gegeneinander versetzt sein können. Dann wird die Verwerfung, die sonst aufgrund der Differenz in dem linearen Expansionskoeffizienten zwischen der Durchgangseinheit 14 und der Betätigungseinheit 21 verursacht werden könnte, effektiver erleichtert. Da die Betätigungseinheit 21 einen kleineren linearen Expansionskoeffizienten als der der Durchgangseinheit 14 aufweist, tritt eine Verwerfung konvex zu der Betätigungseinheit 21 in dem Abschnitt der Oberfläche der Durchgangseinheit 14 auf, an dem die Durchgangseinheit 14 befestigt ist. In dem Fall, in dem die Betätigungseinheiten 21 in einer Reihe auf der Oberfläche der Durchgangseinheit 14 in der Längsrichtung befestigt sind, tritt zum Beispiel eine Verwerfung in einem versetzten Zustand konzentrisch entlang des Längsabschnittes auf, an dem die Betätigungseinheiten 21 befestigt sind. Diese Art von Versetzungsverwerfung wird nicht ausreichend gelockert, selbst wenn der Basisblock 175 befestigt ist. Andererseits, in dem Fall, in dem die Betätigungseinheiten 21 in einer versetzten Form auf der Oberfläche der Durchgangseinheit 14 befestigt sind, und der Basisblock 175 mit einem größeren linearen Expansionskoeffizienten als der der Betätigungseinheiten 21 versetzt auf der Durchgangseinheit 14 mit Ausnahme der Bereiche, an denen die Betätigungseinheiten 21 befestigt sind, befestigt ist, ist die Verwerfung nicht über die gesamte Oberfläche der Durchgangseinheit 14 versetzt. Als Resultat kann die Verwerfung effektiv gelockert werden. Da weiter die Verwerfung gelockert ist, können solche Probleme wie schlechtes Drucken und Verschlechterung in einer Produktionsausbeute erleichtert werden.
Weiterhin zeigen 16 und 17 eine Modifikation der zweiten Ausführungsform, die nicht die vorliegende Erfindung darstellt. 16 ist eine vergrößerte Schnittansicht entsprechend zu 14, und 17 ist eine Teildraufsicht entsprechend zu 15. Bei dieser Modifikation ist, wie in 16 gezeigt ist, ein Basisblock 275 auf der Oberfläche der Betätigungseinheit 21 befestigt. Genauer, der Basisblock 275 ist nicht nur an der Durchgangseinheit 14 an einem Abschnitt 275c nahe einer Öffnung 203 befestigt sondern auch auf der oberen Fläche der Betätigungseinheit 21 an ihrer unteren Fläche 275b. In 17 sind grob schraffierte Bereiche verbundene Bereiche zwischen dem Basisblock 275 und der Durchgangseinheit 14, und fein schraffierte Bereiche sind verbundene Bereiche zwischen dem Basisblock 275 und der Betätigungseinheit 21.
Gemäß dieser Modifikation kann die Versetzungseffektivität der Betätigungseinheit 21 zu der Druckkammer 10 verstärkt werden, insbesondere in dem Fall des Types, in dem eine Mehrzahl von aktiven Schichten laminiert ist und der longitudinale piezoelektrische Effekt aufgrund solcher aktiven Schichten benutzt wird. Dieses ist so, da von den Versetzungen in der Betätigungseinheit 21 in der Dickenrichtung die Versetzung zu dem Basisblock 275 unterdrückt wird, während die Versetzung zu der Druckkammer 10 verstärkt wird. In dem Fall, daß die Betätigungseinheit der unimorphe Typ ist, sind die Betätigungseinheit und der Basisblock bevorzugt weder in Kontakt noch befestigt, sondern beabstandet, so daß die Tätigkeiten der Betätigungseinheit nicht behindert wird.
Hier ist in der ersten Ausführungsform nur die Düsenplatte 30 der Durchgangseinheit 4 aus piezoelektrischer Keramik unterschiedlich zu den verbleibenden Metallplatten 22 bis 29 hergestellt. Die Abdeckplatte 29 braucht auch nicht aus einem Metall sondern aus der piezoelektrischen Keramik wie die Düsenplatte 30 hergestellt sein. Weiterhin können nicht nur die Düsenplatte 30 und die Abdeckplatte 29 sondern auch zusätzlich die Verteilerplatten 26, 27 und 28 aus piezoelektrischer Keramik hergestellt sein.
Mit anderen Worten, bei der ersten Ausführungsform sind die Platten 22 bis 30, die die Durchgangseinheit 4 aufbauen, grob in zwei Einheiten in eine obere und eine untere unterteilt. Eine ist eine Düsenplatteneinheit mit mindestes der Düsenplatte, die auf der Seite der Tintenausstoßöffnung 8 angeordnet ist, und die andere ist eine Haupteinheit, die durch die ande ren Platten aufgebaut ist und auf der Seite der Betätigungseinheit 21 angeordnet ist. Die Platte(n) der Düsenplatteneinheit können aus der piezoelektrischen Keramik hergestellt sein, und die Platte(n) der Haupteinheit können aus dem nichtrostenden Stahl hergestellt sein. Hier in dem Fall, daß eine Platte ungleich der Düsenplatte 30 in der Düsenplatteneinheit enthalten ist, das heißt, in dem Fall, in dem die Düsenplatteneinheit aus zwei oder Platten aufgebaut ist, kann ein Verfahren zum Vorbereiten der Düsenplatteneinheit ausgeführt werden entweder durch Bilden von Löchern in Grünlingen der piezoelektrischen Keramik zum Aufbauen der individuellen Platten und danach Laminieren und Sintern derselben integral oder durch Bilden von Löchern in den individuellen Platten und Sintern derselben individuell und dann Verbinden miteinander.
Das Material zum Aufbauen der Düseneinheit in der ersten Ausführungsform braucht nicht die piezoelektrische Keramik der Bleititanatzirkonat-(PZT)Serien zu sein, sondern kann aus Siliziumnitrid, Siliziumkarbid oder 42-Legierung oder Kombinationen von ihnen gewählt sein.
Bei der ersten Ausführungsform brauchen die Materialien zum Aufbauen der Düsenplatteneinheit und der Betätigungseinheit 21 nicht immer identische zu sein oder im wesentlichen gleiche lineare Expansionskoeffizienten aufzuweisen, solange sie kleinere lineare Expansionskoeffizienten als die des Materiales zum Aufbauen der Haupteinheit aufweisen. In dem Fall jedoch, daß die Materialien zum Aufbauen der Düsenplatteneinheit und der Betätigungseinheit 21 identisch sind oder im wesentlichen gleiche lineare Expansionskoeffizienten aufweisen, kann die Verwerfung, die durch die Differenz in dem linearen Expansionskoeffizienten verursacht wird, effektiver erleichtert werden. Weiter ist es in diesem Fall möglich, Probleme wie schlechtes Drucken und Verschlechterung in einer Produktionsausbeute zuverlässiger zu erleichtern.
Bei dem Herstellungsverfahren des Tintenstrahlkopfes 1 gemäß der ersten Ausführungsform braucht der Schritt des Befestigens der Betätigungseinheit 21 und der Durchgangseinheit 4 nicht auf solch einen Vorgang begrenzt zu sein, daß, nachdem die Durchgangseinheit 4 durch Befestigen der Düsenplatteneinheit und der Haupteinheit vorbereitet wird, dann die Betätigungseinheit 21 auf der Oberfläche der Durchgangseinheit 4 befestigt wird. Ein anderer möglicher Vorgang ist zum Beispiel, daß die Betätigungseinheit 21 auf der oberen Fläche der Haupteinheit in der Durchgangseinheit 4 befestigt wird und dann die Düsenplatteneinheit auf der unteren Fläche der Haupteinheit befestigt wird. Alternativ können die Betätigungseinheit 21 und die Düsenplatteneinheit gleichzeitig auf jeder der zwei Flächen der Haupteinheit der Durchgangseinheit 4 befestigt werden.
Bei der zweiten Ausführungsform, die nicht die vorliegende Erfindung darstellt, brauchen die Materialien zum Aufbauen der Durchgangseinheit 14 und des Basisblockes 175, 275 nicht nichtrostender Stahl zu sein, sie können aus Titan, Zirkonoxidkeramik oder Aluminiumoxidkeramik oder Kombinationen von diesen gewählt werden.
Bei der zweiten beispielhaften Ausführungsform brauchen die Materialien zum Aufbauen der Durchgangseinheit 14 und des Basisblockes 175, 275 nicht immer identisch zu sein noch brauchen sie im wesentlichen gleiche lineare Expansionskoeffizienten aufzuweisen, solange sie größere lineare Expansionskoeffizienten als die des Materiales aufweisen, das die Betätigungseinheit 21 aufbaut. In dem Fall jedoch, daß die Materialien zum Aufbauen der Durchgangseinheit 14 und des Basisblockes 175, 275 identisch sind oder im wesentlichen identische lineare Expansionskoeffizienten aufweisen, kann die Verwerfung, die durch die Differenz in dem linearen Expansionskoeffizienten verursacht wird, effektiver gelockert werden. Weiterhin ist es in diesem Fall möglich, solche Probleme wie schlechtes Drucken und die Verschlechterung in einer Produktionsausbeute zuverlässiger zu erleichtern.
Bei dem Herstellungsverfahren des Tintenstrahlkopfes 11 gemäß der zweiten beispielhaften Ausführungsform kann entweder der Schritt des Befestigens der Betätigungseinheit 21 und der Durchgangseinheit 14 oder der Schritt des Anordnens und Befestigens des Basisblockes 175, 275 über der Fläche der Betätigungseinheit 21, die in die Richtung entgegengesetzt zu der Durchgangseinheit 14 weist, vorangehen, oder die zwei Schritte können gleichzeitig auftreten.
Bei der ersten und zweiten Ausführungsform sind zwei Tintenreservoire 3, 13 für Durchgänge von Tinte parallel in dem Basisblock 75, 175, 275 vorgesehen, wie in 5 gezeigt ist. Nur ein Tintenreservoir 3, 13 braucht in einer Zickzack-Form entlang des Abschnittes vorgesehen zu sein, an dem die versetzten Betätigungseinheiten nicht vorhanden sind. In Hinblick auf nur des Lockerns der Verwerfung der Durchgangseinheit 4, 14 und der Betätigungseinheit 21 braucht das Tintenreservoir 3, 13 für den Durchgang von Tinte nicht in dem Basisblock 75, 175, 275 gebildet zu sein.
Materialien für die piezoelektrischen Platten und die Elektroden in der Betätigungseinheit 21 brauchen nicht auf die zuvor erwähnten begrenzt zu sein, sondern können andere bekannte sein. Weiter kann eine ebene Form und eine Schnittform der Druckkammer 10 und die Anordnungsweise der Druckkammern 10 geeignet modifiziert werden. Zum Beispiel sind die Druckkammern 10 zweidimensional in der ersten und zweiten Ausführungsform angeordnet, sie können jedoch linear angeordnet sein. Weiterhin kann die Zahl der piezoelektrischen Platten, die die aktive Schicht enthalten, und die Zahl der piezoelektrischen Platten, die die inaktive Schicht enthalten, geeignet modifiziert werden. Weiterhin können die individuellen Dicken der piezoelektrischen Platten, die die aktive Schicht enthalten und die nicht aktive Schicht enthalten, identisch oder unterschiedlich sein. Weiter kann die nicht aktive Schicht durch eine isolierende Schicht ungleich der piezoelektrischen Schicht ausgeführt werden.
Bei der ersten und zweiten Ausführungsform werden die gemeinsamen Elektroden 34a und 34b auf dem Massepotential gehalten, was nicht begrenzend ist, solange es gemeinsam für alle individuellen Druckkammern 10 ist.
Weiterhin sind die erste Ausführungsform und die zweite beispielhafte Ausführungsform derart aufgebaut, daß die individuellen Elektroden über der piezoelektrischen Platte in der obersten Schicht vorgesehen sind, die vorliegende Erfindung sollte nicht darauf begrenzt sein. Zum Beispiel können die piezoelektrische Platte mit den individuellen Elektroden, die darunter angeordnet sind, und den gemeinsamen Elektroden darauf in der obersten Schicht angeordnet sein. Weiterhin ist in der ersten und zweiten Ausführungsform der Betätigungseinheit 21 die unimorphe Struktur gegeben, bei der die inaktive Schicht auf der näheren Seite zu der Druckkammer 10 als die aktive Schicht vorgesehen ist. Die vorliegende Erfindung braucht nicht darauf begrenzt zu sein, sondern die aktive Schicht kann auf der näheren Seite zu der Druckkammer 10 als die inaktive Schicht vorgesehen sein, oder die inaktive Schicht braucht nicht auf der näheren Seite zu der Druckkammer 10 als die aktive Schicht gebildet sein. Weiter brauchen die piezoelektrischen Platten, die in der Betätigungseinheit 21 enthalten sind, nicht die kontinuierlichen flachen Schichten zu sein, die so vorgesehen sind, daß sie sich über die Vielzahl von Druckkammern 10 erstrecken, sondern sie können für jede Druckkammer 10 gebildet sein.
Bei der ersten Ausführungsform und der zweiten beispielhaften Ausführungsform sind die trapezartigen Betätigungseinheiten 21 versetzt in zwei Reihen in der Längsrichtung auf den Oberflächen der Durchgangseinheit 4, 14 gebildet, wie in 5, 15 und 17 gezeigt ist. Die Betätigungseinheiten brauchen nicht immer trapezartig zu sein und können in einer Reihe in der Längsrichtung der Durchgangseinheit 4, 14 angeordnet sein. Alternativ können die Betätigungseinheiten versetzt in drei oder mehr Reihen angeordnet sein.
Wenn die Teile, die den Tintenstrahlkopf 1 aufbauen, miteinander verbunden und befestigt sind, wird wärmeaushärtender Klebstoff in Abhängigkeit der Position in den zuvor erwähnten Ausführungsformen benutzt oder nicht. Der wärmehärtende Klebstoff kann jedoch für jede verbundene Position benutzt werden.
Bei den zuvor erwähnten Ausführungsformen enthält die FPC 50 die gedruckten Verdrahtungen 53 und 54, wie in 11A und 11B gezeigt ist. Mindestens eine der Verdrahtungen zum Verbinden der Zuführkontaktflächen 55 und des Treiber-ICs 80 oder der Verdrahtung zum auf Masse legen der Zuführkontaktfläche 60 auf Masse kann als eine einzelne Signalleitung angeordnet sein.
Bei den zuvor erwähnten Ausführungsformen sind die gemeinsamen Elektroden 34a und 34b auf Masse gelegt, diese Masse ist jedoch nicht unabdingbar. Zum Beispiel kann ein Treibersignal unterschiedlich von dem, das zu den individuellen Elektroden 35a und 35b zugeführt wird, zu den gemeinsamen Elektroden 34a und 34b zugeführt werden, so daß die Tätigkeiten der Betätigungseinheit 21 optimiert werden können.
Bei den zuvor erwähnten Ausführungsformen wird das Abdichtteil 85 benutzt zum Befestigen der FPC 50 in Bezug auf die Durchgangseinheit 4, 14 und den Halterkörper 73. Die FPC 50 kann jedoch befestigt werden ohne Benutzung des Abdichtteiles 85, indem sie zwischen der oberen Fläche der Durchgangseinheit 4, 14 und der unteren Fläche des Schürzenabschnittes 73a des Halterkörpers 73 geklemmt wird oder zwischen der oberen Fläche der Betätigungseinheit 21 und der unteren Fläche des Schürzenabschnittes 73a.

Claims

Tintenstrahlkopf (1) mit: einer Durchgangseinheit (4), die in einer Richtung länglich ist, die eine Düsenplatteneinheit mit einer Düsenplatte (30), in der Düsen (8) gebildet sind, und eine Haupteinheit (22-29), die auf der Düsenplatteneinheit in einer Laminierrichtung befestigt ist und eine Mehrzahl von Druckkammern (10) aufweist, von denen jede ein mit einer Düse (8) verbundenes Ende und ein mit einer Tintenlieferquelle zu verbindendes anderes Ende aufweist, enthält, wobei die Mehrzahl von Druckkammern (10) entlang einer Ebene angeordnet ist, dass sie einander benachbart sind; und einer Mehrzahl von Betätigungseinheiten (21) zum Ändern des Volumens einer jeden der Druckkammern (10), wobei die Mehrzahl von Betätigungseinheiten (21) auf einer Seite der Haupteinheit (22-29) gegenüber einer Seite befestigt ist, auf der die Düsenplatteneinheit befestigt ist, so dass sie in einem Abstand von einander in der Richtung angeordnet sind, in der die Durchgangseinheit (4) länglich ist, jede der Betätigungseinheiten (21) eine Form aufweist, die sich über die Druckkammern (10) erstreckt, die innerhalb eines Tintenausstoßbereichs gebildet sind; worin die Düsenplatteneinheit und die Haupteinheit (22-29) und die Durchgangseinheit (4) und jede der Betätigungseinheiten (21) in einem erwärmten Zustand mit einem bei Wärme aushärtenden Klebstoff verbunden und befestigt sind, und der Koeffizient der linearen thermischen Expansion eines Materials, aus dem die Betätigungseinheit (21) hergestellt ist, kleiner gewählt ist als der eines Materials, aus dem die Haupteinheit (22-29) hergestellt ist, und der Koeffizient der linearen thermischen Expansion eines Materials, aus dem die Düsenplatteneinheit hergestellt ist, kleiner gewählt ist als der eines Materials, aus dem die Haupteinheit hergestellt ist.
Tintenstrahlkopf nach Anspruch 1, bei dem der Koeffizient der linearen thermischen Expansion des Materials, aus dem die Düsenplatteneinheit hergestellt ist, im Wesentlichen gleich zu dem des Materials ist, aus dem die Betätigungseinheit (21) hergestellt ist.
Tintenstrahlkopf nach Anspruch 1, bei dem das Material, aus dem die Düsenplatteneinheit hergestellt ist, und das Material, aus dem die Betätigungseinheit (21) hergestellt ist, identisch sind.
Tintenstrahlkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Düsenplatteneinheit aus mindestens einem Material hergestellt ist, das aus der Gruppe gewählt ist, die aus Siliziumnitrit, Siliziumkarbid und 42-Legierung besteht.
Verfahren zum Herstellen eines Tintenstrahlkopfes (1) mit: einer Durchgangseinheit (4), die in einer Richtung länglich ist und eine Düsenplatteneinheit mit einer Düsenplatte (30), in der Düsen (8) gebildet sind, und eine Haupteinheit (22-29) mit einer Mehrzahl von Druckkammern (10), von denen jede ein mit einer Düse (8) verbundenes Ende und ein mit einer Tintenlieferquelle zu verbindendes anderes Ende aufweist, enthält, wobei die Mehrzahl von Druckkammern (10) entlang einer Ebene angeordnet sind, dass sie zu einander benachbart sind; und einer Mehrzahl von Betätigungseinheiten (21) zum Ändern des Volumens der Druckkammern (10), mit: einem Schritt des Befestigens der Düsenplatteneinheit und der Haupteinheit (22-29), die aus einem Material hergestellt ist, das einen Koeffizienten der linearen thermi schen Expansion größer als der eines Materials aufweist, aus dem die Düsenplatteneinheit hergestellt ist, in einem erwärmten Zustand mit einem wärmehärtenden Klebstoff in einer Laminierrichtung; und einem Schritt des Befestigens der Betätigungseinheit (21), die aus einem Material mit einem Koeffizienten der linearen thermischen Expansion kleiner als der des Materials hergestellt ist, aus dem die Haupteinheit (22-29) hergestellt ist, auf einer Seite der Haupteinheit (22-29) gegenüber einer Seite, auf der die Düsenplatteneinheit befestigt ist, so dass sie in einem Abstand von einander in der Richtung angeordnet sind, in der die Durchgangseinheit (4) länglich ist, und für jede der Betätigungseinheiten (21), so das sie eine Form aufweisen, die sich über die Druckkammern erstreckt, die innerhalb eines Tintenausstoßbereichs gebildet sind, in einem erwärmten Zustand mit einem wärmehärtenden Klebstoff.
Tintenstrahldrucker mit einem Tintenstrahlkopf, wie er in einem der Ansprüche 1 bis 4 beansprucht ist.