DE60316486T2

DE60316486T2 - Verfahren zur Herstellung eines Tintenstrahldruckkopfs

Info

Publication number: DE60316486T2
Application number: DE60316486T
Authority: DE
Inventors: Atsuo Gifu-shi Sakaida; Yuji Handa-shi Shinkai; Takeshi Nagoya-shi Asano; Atsushi Nagoya-shi Hirota
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 2002-02-19
Filing date: 2003-02-19
Publication date: 2008-01-17
Anticipated expiration: 2023-02-20
Also published as: EP1733887A3; CN1280097C; US6973703B2; CN1498166A; US20040218018A1; US20050185028A1; WO2003070470A1; EP1477316B1; EP1717034B1; EP1336494A1; EP1717034A3; CN1238190C; DE60331695D1; EP1733887A2; EP1477316A4; EP1717034A2; EP1726436B1; ATE395188T1; DE60320948D1; EP1733887B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Tintenstrahlkopf zum Drucken durch Ausstoßen von Tinte auf ein Druckmedium, ein Verfahren zum Herstellen des Tintenstrahlkopfes, einen Tintenstrahldrucker und ein Verfahren zum Herstellen einer Betätigungseinheit.
Bei einem Tintenstrahldrucker verteilt ein Tintenstrahlkopf Tinte, die von einem Tintentank zu Druckkammern geliefert wird. Der Tintenstrahlkopf legt selektiv gepulsten Druck an jede Druckkammer zum Ausstoßen von Tinte durch eine Düse an. Als ein Mittel zum selektiven Anlegen von Druck an die Druckkammern kann eine Betätigungseinheit benutzt werden, bei der keramische piezoelektrische Platten laminiert sind.
Als ein Beispiel ist ein Tintenstrahlkopf dieser Art bekannt mit einer Betätigungseinheit, bei der kontinuierliche flache piezoelektrische Platten, die sich über eine Mehrzahl von Druckkammern erstrecken, laminiert sind, und mindestens eine der piezoelektrischen Platten durch eine gemeinsame Elektrode, die vielen Druckkammern gemeinsam ist und auf dem Massepotential gehalten wird, und viele individuellen Elektroden, d.h. Treiberelektroden, die an Positionen entsprechend zu den entsprechenden Druckkammern vorgesehen sind, eingeschlossen ist (s. US-Patent 5,402,159 ). Der Teil der piezoelektrischen Platte, der zwischen der individuellen und der gemeinsamen Elektrode eingeschlossen ist und in seiner Dickenrichtung polarisiert ist, wirkt als eine aktive Schicht durch Anlegen einer externen elektrischen Feldes. Daher wird die aktive Schicht expandiert oder kontrahiert in ihrer Dickenrichtung durch den sogenannten longitudinalen piezoelektrischen Effekt, wenn eine individuelle Elektrode auf einer Fläche der Platte auf ein unterschiedliches Potential zu dem der gemeinsamen Elektrode auf der anderen Fläche gesetzt wird. Das Volumen der entsprechenden Druckkammer ändert sich dadurch, so dass Tinte zu einem Druckmedium durch eine Düse ausgestoßen werden kann, die mit der Druckkammer in Verbindung steht.
Bei solche einem Tintenstrahlkopf muß zum Sicherstellen einer guten Tintenausstoßleistung die Betätigungseinheit genau in Bezug auf eine Durchgangseinheit positioniert werden, so dass die Position der aktiven Schicht, die durch jede individuelle Elektrode definiert ist, mit der entsprechenden Druckkammer in einer Draufsicht überlappen muß.
Bei diesem Tintenstrahlkopf werden die gemeinsame Elektrode und die individuellen Elektroden durch Drucken von leitenden Pasten, die die gemeinsame Elektrode und die individuellen Elektroden werden sollen, in einem vorbestimmten Muster auf den piezoelektrischen Platten und durch Erwärmen der Pasten gebildet. Allgemein werden in dem Fall, dass die gemeinsame Elektrode und die individuellen Elektroden durch Drucken der Pasten gebildet werden, die Pasten mit den piezoelektrischen Platten bei einer hohen Temperatur erwärmt, die das Wärmewiderstandsniveau des Klebstoffes überschreitet. Daher muß die Betätigungseinheit getrennt von der Durchgangseinheit vorbereitet werden, die die Tintendurchgänge einschließlich der Druckkammern aufweist, und die Betätigungseinheit und die Durchgangseinheit müssen miteinander mittels eines Klebstoffes verbunden werden, wobei die Druckkammern auf der inneren Seite positioniert sind.
Wie oben beschrieben wurde, ist jedoch die Durchgangseinheit ein Laminat aus metallischen Platten, die mit Klebstoff ver bunden sind, während die Betätigungseinheit ein gesinterter Körper ist, der durch Wärmebehandeln von leitenden Elektrodenmaterialien und der piezoelektrischen Platten bei einer hohen Temperatur vorbereitet wird. Unter ihnen ist bei der Betätigungseinheit, die eine Kontraktion des Komponentenmateriales davon bei dem Prozeß des Sinterns bei einer hohen Temperatur verursacht, je größer die piezoelektrischen Platten sind, desto niedriger die Dimensionsgenauigkeit der Elektroden. Somit, je länger der Kopf ist, desto schwieriger ist der Positionsprozeß zwischen den Druckkammern in der Durchgangseinheit und den individuellen Elektroden in der Betätigungseinheit. Als Resultat kann die Herstellungsausbeute der Köpfe sinken.
Auf die Betätigungseinheit ist weiterhin ein externes Verbindungsteil wie eine flexible gedruckte Schaltung (FPC) zum Verbinden der individuellen Elektroden und eines Treiber-ICs angeklebt. Es ist daher notwendig, das externe Verbindungsteil fest an der Betätigungseinheit anzukleben.
Weiterhin sind bei dem oben beschriebenen Tintenstrahlkopf die individuellen Elektroden auf den laminierten piezoelektrischen Platten angeordnet. Zum Herstellen dieses Tintenstrahlkopfes sind daher ernsthaft komplizierte Schritte zum Bilden von Durchgangslöchern zum Verbinden der individuellen Elektroden, die an Positionen angeordnet sind, die in einer Draufsicht überlappen, und Vergraben eines leitenden Materiales in den Durchgangslöchern nötig.
Aus der EP 0 949 078 A kann ein Tintenstrahlkopf entnommen werden mit einer Durchgangseinheit, die eine Mehrzahl von Druckkammern enthält, von denen jede ein Ende, das mit der Düse verbunden ist, und das Ende, das mit einer Tintenlieferquelle zu verbinden ist, aufweist, wobei die Mehrzahl von Druckkammern entlang einer Ebene angeordnet ist, dass sie benachbart zueinander sind. Eine Mehrzahl von Betätigungs einheiten ist an einer Oberfläche einer Durchgangseinheit zum Ändern des Volumens einer jeden der Druckkammern befestigt, wobei jede Betätigungseinheit eine gemeinsame Elektrode, die auf einem konstanten Potential gehalten wird, eine Mehrzahl von individuellen Elektroden, die an Positionen entsprechend zu den Druckkammern vorgesehen sind, und eine piezoelektrische Platte, die zwischen der gemeinsamen Elektrode und den individuellen Elektroden eingeschlossen ist, aufweist. Die individuellen Elektroden sind nur auf einer Fläche gebildet, die der Richtung entgegengesetzt zu der Fläche zugewandt ist, mit der die Betätigungseinheit an der Durchgangseinheit befestigt ist. Es kann ebenfalls ein Verfahren des Herstellens eines Tintenstrahlkopfes wie oben entnommen werden, mit den Schritten: Vorbereiten eines Teiles, das eine piezoelektrische Platte und eine gemeinsame Elektrode enthält, die auf der piezoelektrischen Platte gelagert ist, wobei das gemeinsame Teil auf einer Seitenoberfläche des Teiles offenliegt; Bilden einer Oberflächenelektrode auf der Fläche des Teiles entgegengesetzt zu der Fläche des Teiles, die zum Befestigen an der Durchgangseinheit ausgelegt ist; teilweises Entfernen der Oberflächenelektrode zum Bilden von individuellen Elektroden an Positionen entsprechend zu den entsprechenden Druckkammern; und Befestigen des Teiles an einer Oberfläche der Durchgangseinheit.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen eines Tintenstrahlkopfes vorzusehen, das eine individuelle Elektrode in einer Betätigungseinheit in Bezug auf eine entsprechende Druckkammer in einer Durchgangseinheit genau positionieren kann.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen eines Tintenstrahlkopfes vorgesehen. Der Tintenstrahlkopf enthält: eine Durchgangseinheit mit einer Mehrzahl von Druckkammern, von denen jede ein Ende, das mit einer Düse verbunden ist, und das andere Ende, das mit einer Tintenlieferöffnung verbunden ist, aufweist, wobei die Mehrzahl von Druckkammern entlang einer Ebene angeordnet ist, um benachbart zueinander zu sein; und eine Mehrzahl von Betätigungseinheiten, die an einer Oberfläche der Durchgangseinheit befestigt sind zum Ändern des Volumens einer jeden der Druckkammern, wobei jede Betätigungseinheit eine gemeinsame Elektrode, die auf einem konstanten Potential gehalten ist, eine Mehrzahl von individuellen Elektroden, die an Positionen entsprechend zu den Druckkammern vorgesehen sind, und eine piezoelektrische Platte, die zwischen der gemeinsamen Elektrode und den individuellen Elektroden eingeschlossen ist, aufweist. Das Verfahren weist die Schritte auf: Bilden einer ersten Markierung auf der Oberfläche der Durchgangseinheit; Vorbereiten eines Teiles, das die piezoelektrische Platte enthält, auf der die gemeinsame Elektrode getragen wird; Befestigen des Teiles an der Oberfläche der Durchgangseinheit; und Bilden der individuellen Elektrode auf der Grundlage der Markierung auf einer Fläche des Teiles, die der Richtung entgegengesetzt zu der Fläche davon zugewandt ist, die der Durchgangseinheit zugewandt ist.
Bei diesem Merkmal werden, nachdem das Teil, das die piezoelektrische Platte enthält, die die Betätigungseinheit werden soll, und die Durchgangseinheit befestigt sind, die individuellen Elektroden auf der Grundlage der Markierung gebildet, die auf der Durchgangseinheit gebildet ist. Es ist daher möglich, einen Tintenstrahlkopf zu erhalten, bei dem die Positionsgenauigkeit einer jeden individuellen Elektrode auf der Betätigungseinheit in Bezug auf die entsprechende Druckkammer verbessert ist im Vergleich mit dem Fall, in dem die Betätigungseinheit, bei der die individuellen Elektroden zuvor gebildet sind, an der Durchgangseinheit befestigt wird.
Bei der vorliegenden Erfindung kann die Reihenfolge der individuellen Schritte geeignet ausgetauscht werden. Zum Beispiel kann der Schritt des Bildens der Markierungen nach dem Schritt des Vorbereitens des Teiles, das die piezoelektrische Platte enthält, ausgeführt werden.
In Anspruch 12 werden, nachdem das Teil, das die piezoelektrische Platte enthält, die die Betätigungseinheit werden soll, und die Durchgangseinheit befestigt werden, so dass die Markierungen, die auf den beiden Körpern gebildet werden, die vorbestimmte Positionsbeziehung aufweisen, die individuellen Elektroden auf dem Teil gebildet, auf der Grundlage der Markierung, die auf dem Teil gebildet ist, oder der Markierung, die auf der Durchgangseinheit gebildet ist. Es ist daher möglich, einen Tintenstrahlkopf zu erzielen, bei dem die Positionsgenauigkeit einer jeden individuellen Elektrode auf der Betätigungseinheit in Bezug auf die entsprechende Druckkammer verbessert ist im Vergleich mit dem Fall, in dem die Betätigungseinheit, bei der die individuellen Elektroden zuvor gebildet sind, an der Durchgangseinheit befestigt wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Andere und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden voller ersichtlich aus der folgenden Beschreibung, die in Bezug auf die begleitenden Zeichnungen genommen wird, in denen:
1 eine schematische Ansicht eines Tintenstrahldruckers mit Tintenstrahlköpfen gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist;
2 eine perspektivische Ansicht eines Tintenstrahlkopfes gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung ist;
3 eine Schnittansicht ist, die entlang der Linie III-III von 2 genommen ist;
4 eine Draufsicht eines Kopfhauptkörpers mit dem in 2 dargestellten Tintenstrahlkopf ist;
5 eine vergrößerte Ansicht des Bereiches ist, der durch eine abwechselnd kurze und lange Strichlinie eingeschlossen ist, die in 4 dargestellt ist;
6 eine vergrößerte Ansicht des Bereiches ist, der durch eine abwechselnd lange und kurze Strichlinie eingeschlossen ist, die in 5 dargestellt ist;
7 eine Teilschnittansicht des in 4 dargestellten Kopfhauptkörpers ist;
8 eine vergrößerte Ansicht des Bereiches ist, der durch eine abwechselnd lange und zwei kurze Strichlinien in 5 eingeschlossen ist;
9 eine teilweise auseinandergezogene perspektivische Ansicht des in 4 dargestellten Kopfhauptkörpers ist;
10 eine vergrößerte Draufsicht einer Betätigungseinheit in dem in 6 gezeigten Bereich ist;
11 eine Teilschnittansicht des in 4 gezeigten Kopfhauptkörpers ist und die entlang der Linie XI-XI von 10 genommen ist;
12 eine Draufsicht ist, die eine Hohlraumplatte zeigt, in der Markierungen bei einem Schritt im Ablauf der Herstellung des in 4 gezeigten Tintenstrahlkopfes und auf der Grundlage eines ersten Herstellungsverfahrens gebildet werden;
13A und 13B Teilschnittansichten bei individuellen Schritten in dem Ablauf der Herstellung des in 4 gezeigten Kopfhauptkörpers und auf Grundlage des ersten Herstellungsverfahrens sind;
14A und 14B teilweise vergrößerte Schnittansichten der Betätigungseinheit zu individuellen Schritten in dem Ablauf der Herstellung des in 4 gezeigten Kopfhauptkörpers und auf Grundlage des ersten Herstellungsverfahrens sind;
15 eine Draufsicht zum Erläutern eines Bereiches ist, der zu bedrucken ist, bei einem Schritt in dem Ablauf der Herstellung des in 4 gezeigten Kopfhauptkörpers und auf Grundlage des ersten Herstellungsverfahrens;
16A und 16B Teilschnittansichten bei individuellen Schritten in dem Ablauf der Herstellung des in 4 gezeigten Kopfhauptkörpers und auf Grundlage eines zweiten Herstellungsverfahrens sind;
17A und 17B teilweise vergrößerte Schnittansichten der Betätigungseinheit bei individuellen Schritten in dem Ablauf der Herstellung des in 4 gezeigten Kopfhauptkörpers und auf Grundlage des zweiten Herstellungsverfahrens sind;
18 eine Draufsicht zum Erläutern eines Bereiches ist, in dem eine Metallmaske angeordnet wird, bei einem Schritt in dem Ablauf der Herstellung des in 4 gezeigten Kopfhauptkörpers und auf der Grundlage des zweiten Herstellungsverfahrens;
19A und 19B Teilschnittansichten bei individuellen Schritten in dem Ablauf der Herstellung des in 4 gezeigten Kopfhauptkörpers und auf Grundlage eines dritten Herstellungsverfahrens sind;
20 eine Draufsicht zum Erläutern eines Bereiches ist, in dem ein Fotoresist angeordnet wird, bei einem Schritt in dem Ablauf der Herstellung des in 4 gezeigten Kopfhauptkörpers und auf Grundlage des dritten Herstellungsverfahrens;
21 eine vergrößerte Draufsicht einer Betätigungseinheit in dem Tintenstrahlkopf gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung ist;
22 eine Teilschnittansicht des Tintenstrahlkopfes ist, die entlang der Linie XII-XII von 21 genommen ist;
23 eine Draufsicht ist, die eine Hohlraumplatte zeigt, in der Masken gebildet werden, bei einem Schritt in dem Ablauf der Herstellung des Tintenstrahlkopfes gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung;
24 eine teilweise vergrößerte Schnittansicht einer Betätigungseinheit bei einem Schritt in dem Ablauf der Herstellung des Tintenstrahlkopfes gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung ist;
25 eine Teilschnittansicht bei einem Schritt in dem Ablauf der Herstellung des Tintenstrahlkopfes gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung ist;
26 eine teilweise vergrößerte Schnittansicht entsprechend zu 25 ist;
27 eine Draufsicht zum Erläutern eines Bereiches ist, der mit einem Laser zu bestrahlen ist, bei einem Schritt in dem Ablauf der Herstellung des Tintenstrahlkopfes gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung;
28 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines Tintenstrahlkopfes gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung ist;
29 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht von wesentlichen Abschnitten einer Durchgangseinheit und einer Betätigungseinheit in dem in 28 gezeigten Tintenstrahlkopf ist;
30A eine Draufsicht einer Druckkammer und einer individuellen Elektrode in dem in 28 gezeigten Tintenstrahlkopf ist;
30B ein Teillängsschnitt des in 28 gezeigten Tintenstrahlkopfes ist;
31 eine vergrößerte Teildraufsicht der Betätigungseinheit in dem in 28 gezeigten Tintenstrahlkopf ist;
32 eine Teilschnittansicht des Tintenstrahlkopfes ist, und die entlang der Linie XXXII-XXXII von 31 genommen ist;
33 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht der Betätigungseinheit an einem Schritt in dem Ablauf der Herstellung des in 28 gezeigten Tintenstrahlkopfes ist;
34A, 34B und 34C eine Draufsicht, eine Vorderansicht und eine Bodenansicht einer geschichteten Struktur, die die Betätigungseinheit werden soll, sind;
35A und 35B Teilschnittansichten bei individuellen Schritten in dem Ablauf der Herstellung des in 28 gezeigten Tintenstrahlkopfes sind;
36A und 36B teilweise vergrößerte Abschnitte der Betätigungseinheit bei individuellen Schritten in dem Ablauf der Herstellung des in 28 gezeigten Tintenstrahlkopfes sind;
37 eine Draufsicht ist, die ein Beispiel von Positionierungsmarkierungen an einem Schritt in dem Ablauf der Herstellung des in 28 gezeigten Tintenstrahlkopfes ist;
38 eine Draufsicht ist, die den Zustand zeigt, in dem die Betätigungseinheit mit der Durchgangseinheit verbunden wird in einem Schritt in dem Ablauf der Herstellung des in 28 gezeigten Tintenstrahlkopfes; und
39A und 39B Teilschnittansichten in einem Schritt in dem Ablauf der Herstellung von Modifikationen des in 28 gezeigten Tintenstrahlkopfes sind.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
1 ist eine allgemeine Ansicht eines Tintenstrahldruckers mit Tintenstrahlköpfen gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung. Der Tintenstrahldrucker 101, wie er in 1 dargestellt ist, ist ein Farbtintenstrahldrucker mit vier Tintenstrahlköpfen 1. Bei diesem Drucker 101 sind eine Papierzuführeinheit 111 und eine Papierausgabeeinheit 112 an dem linken bzw. rechten Abschnitt von 1 vorgesehen.
Bei dem Drucker 101 ist ein Papierübertragungspfad vorgesehen, der sich von der Papierzuführeinheit 111 zu der Papierausgabeeinheit 112 erstreckt. Ein Paar von Zuführrollen 105a und 105b ist unmittelbar stromabwärts von der Papierzuführeinheit 111 zum Einklemmen und Vorwärtsbringen eines Papieres als ein Bildaufzeichnungsmedium vorgesehen. Durch das Paar von Zuführrollen 105a und 105b wird das Papier von links nach rechts in 1 übertragen. In der Mitte des Papierübertragungspfades sind zwei Gurtrollen 106 und 107 und ein Endlosübertragungsgurt 108 vorgesehen. Der Übertragungsgurt 108 ist um die Gurtrollen 106 und 107 gewickelt, so dass er sich dazwischen erstreckt. Die äußere Fläche, d.h. die Übertragungsfläche des Übertragungsgurtes 108 ist mit Silikon behandelt worden. Somit kann ein Papier, das durch das Paar von Zuführrollen 105a und 105b zugeführt worden ist, auf der Übertragungsfläche des Übertragungsgurtes 108 durch Anhaften der Fläche gehalten werden. In diesem Zustand wird das Papier stromabwärts (nach rechts) durch Antreiben von einer Gurtrolle 106 übertragen zum Drehen im Uhrzeigersinn in 1 (die Richtung, die durch einen Pfeil 104 bezeichnet ist).
Preßteile 109a und 109b sind an Positionen zum Zuführen eines Papieres auf die Gurtrolle 106 und Herausnehmen des Papieres von der Gurtrolle 106 entsprechend vorgesehen. Beide der Preßteile 109a und 109b dienen zum Pressen des Papieres auf die Übertragungsfläche des Übertragungsgurtes 108, so dass das 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 zum Übertragen des Papieres zu der rechten Papierausgabeeinheit 112.
Jeder der vier Tintenstrahlköpfe 1 weist an seinem unteren Ende einen Kopfhauptkörper 1a auf. Jeder Kopfhauptkörper 1a weist einen rechteckigen Schnitt auf. Die Kopfhauptkörper 1a sind nahe zueinander angeordnet, wobei die Längsachse eines jeden Kopfhauptkörpers 1a senkrecht zu der Papierübertragungsrichtung (senkrecht zu 1) ist. 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, von denen jede eine Tintenausstoßöffnung kleinen Durchmessers aufweist. Die vier Kopfhauptkörper 1a stoßen Tinte von Magenta, Gelb, Cyan 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 wird. Der Papierübertragungspfad ist innerhalb des Freiraumes gebildet. Mit diesem Aufbau werden, während ein Papier, das durch den Übertragungsgurt 108 übertragen wird, unmittelbar unterhalb den vier Kopfhauptkörpern 1a in der Reihenfolge durchgeht, die entsprechenden Farbtinten durch die entsprechenden Düsen zu der oberen Fläche, d.h. der Druckfläche des Papieres zum Bilden 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 111 ist an einer Position unmittelbar unter der Papierzuführeinheit 117 (Rückzugsposition), während der Tintenstrahldrucker 101 zum Drucken tätig ist. Wenn eine vorbestimmte Bedingung erfüllt ist nach Beenden der Drucktätigkeit (zum Beispiel wenn ein Zustand, in dem keine Drucktätigkeit kontinuierlich während einer vorbestimmten Zeitdauer ausgeführt wird, oder wenn der Drucker 101 ausgeschaltet ist), bewegt sich die Wartungseinheit 117 zu einer Position unmittelbar unter den vier Kopfhauptkörpern 1a (Kappenposition), an der die Wartungseinheit 117 die unteren Flächen der Kopfhauptkörper 1a mit den entsprechenden Kappen 116 bedeckt zum Verhindern, dass Tinte in den Düsen der Kopfhauptkörper 1a austrocknen.
Die Gurtrollen 106 und 107 und der Übertragungsgurt 108 werden durch ein Chassis 113 getragen. Das Chassis 113 ist auf ein zylindrisches Teil 115 gesetzt, das unter dem Chassis 113 vorgesehen ist. Das zylindrische Teil 115 ist um eine Welle 114 drehbar, die an einer Position vorgesehen ist, die von dem Zentrum des zylindrischen Teiles 115 abweicht. Somit kann durch Drehen der Welle 114 das Niveau des obersten Abschnittes des zylindrischen Teiles 115 zum Aufwärts- und Abwärtsbewegen des Chassis 113 entsprechend geändert werden. Wenn die Wartungseinheit 117 von der Rückzugsposition zu der Kappenposition bewegt wird, muß das zylindrische Teil 115 um einen vorbestimmten Winkel zuvor gedreht worden sein, so dass der Übertragungsgurt 108 und die Gurtrollen 106 und 107 um einen relevanten Abstand von der in 1 dargestellten Position nach unten bewegt sind. Ein Raum zum Bewegen der Wartungseinheit 117 wird dadurch sichergestellt.
In dem Bereich, der von dem Übertragungsgurt 108 umgeben ist, ist eine nahezu rechteckige Parallelepipedführung 121 (mit ihrer Breite im wesentlichen gleich zu der des Übertragungsgurtes 108) 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 im größeren Detail beschrieben. 2 ist eine perspektivische Ansicht des Tintenstrahlkopfes 1. 3 ist eine Schnittansicht, die entlang der Linie III-III in 2 genommen ist. Bezugnehmend auf 2 und 3, der Tintenstrahlkopf 1 gemäß dieser Ausführungsform enthält einen Kopfhauptkörper 1a mit einer rechteckigen Form in einer Draufsicht, der sich in einer Richtung erstreckt (Hauptabtastrichtung), und einen Basisabschnitt 131 zum Tragen des Kopfhauptkörpers 1a. Der Basisabschnitt 131, der den Kopfhauptkörper 1a trägt, trägt weiter darauf Treiber-ICs 132 zum Liefern von Treibersignalen zu individuellen Elektroden 35 (s. 6) und Substrate 133.
Bezugnehmend auf 2, der Basisabschnitt 131 ist aus einem Basisblock 138, der teilweise mit der oberen Fläche des Kopfhauptkörpers 1a zum Tragen des Hauptkörpers 1a verbunden ist, und einem Halter 139, der mit der oberen Fläche des Basisblockes 138 verbunden ist, zum Tragen des Basisblockes 138 aufgebaut. Der Basisblock 138 ist ein nahezu rechteckiges Parallelepipedteil mit im wesentlichen der gleichen Länge wie die des Kopfhauptkörpers 1a. Der Basisblock 138, der aus einem Metallmaterial wie nichtrostender Stahl hergestellt ist, weist die Funktion einer leichten Struktur zum Verstärken des Halters 139 auf. Der Halter 139 ist aus einem Halterhauptkörper 141, der nahe dem Kopfhauptkörper 1a vorgesehen ist, und einem Paar von Haltertragabschnitten 142, die sich jeweils auf der entgegengesetzten Seite des Halterhauptkörpers 141 zu dem Kopfhauptkörper 1a erstrecken, aufgebaut. Jeder Haltertragabschnitt 142 ist ein flaches Teil. Diese Haltertragabschnitte 142 erstrecken sich entlang der Längsrichtung des Halterhauptkörpers 141 und sind parallel zueinander in einem vorbestimmten Intervall vorgesehen.
Schürzenabschnitte 141a sind in einem Paar nach unten vorstehend in beiden Endabschnitten des Halterhauptkörpers 141 in einer Unterabtastrichtung (senkrecht zu der Hauptabtastrichtung) vorgesehen. Beide Schürzenabschnitte 141a sind durch die Länge des Halterhauptkörpers 141 gebildet. Als Resultat ist in dem unteren Abschnitt des Halterhauptkörpers 141 eine nahezu rechteckige Parallelepipedrille 141b durch das Paar von Schürzenabschnitten 141a definiert. Der Basisblock 138 wird in der Rille 141b aufgenommen. Die obere Oberfläche des Basisblockes 138 ist mit dem Boden der Rille 141b des Halterhauptkörpers 141 mit einem Klebstoff verbunden. Die Dicke des Basisblockes 138 ist etwas größer als die Tiefe der Rille 141b des Halterhauptkörpers 141. Als Resultat steht das untere Ende des Basisblockes 138 nach unten über die Schürzenabschnitte 141a vor.
Innerhalb des Basisblockes 138 ist als ein Durchgang für Tinte, die zu dem Kopfhauptkörper 1a zu liefern ist, ein Tintenreservoir 3 als ein nahezu rechteckiger Parallelepipedraum (hohler Bereich) gebildet, der sich entlang der Längsrichtung des Basisblockes 138 erstreckt. In der unteren Fläche 145 des Basisblockes 138 sind Öffnungen 3b (s. 4) gebildet, die jeweils mit dem Tintenreservoir 3 in Verbindung stehen. Das Tintenreservoir 3 ist durch eine nicht dargestellte Lieferröhre mit einem nicht dargestellten Haupttintenteil (Tintenlieferquelle) innerhalb des Druckerhauptkörpers verbunden. Somit wird das Tintenreservoir 3 geeignet mit Tinte von dem Haupttintentank beliefert.
In der unteren Fläche 145 des Basisblockes 138 steht die Nachbarschaft einer jeden Öffnung 3b nach unten von dem umgebenden abschnitt vor. Der Basisblock 138 ist an einer Durchgangseinheit 4 (s. 3) des Kopfhauptkörpers 1a nur in dem Nachbarschaftsabschnitt 145a einer jeden Öffnung 3b der unteren Fläche 145 befestigt. Somit ist der Bereich der unteren Fläche 145 des Basisblockes 138 ungleich dem Nachbarschaftsabschnitt 145a einer jeden Öffnung 3b von dem Kopfhauptkörper 1a beabstandet. Betätigungseinheiten 21 sind innerhalb dieses Abstandes vorgesehen.
An der äußeren Seitenfläche eines jeden Haltertragabschnittes 142 des Halters 139 ist ein Treiber-IC 132 befestigt mit einem elastischen Teil 137 wie ein Schwamm, das dazwischen eingefügt ist. Eine Wärmesenke 134 ist in engem Kontakt mit der äußeren Seitenfläche des Treiber-ICs 132 vorgesehen. Die Wärmesenke 134 ist aus einem nahezu rechteckigen Parallelepipedteil zum effektiven Strahlen von Wärme hergestellt, die in dem Treiber-IC 132 erzeugt wird. Eine flexible gedruckte Schaltung (FPC) 136 als ein Leistungsversorgungsteil ist mit dem Treiber-IC 132 verbunden. Die FPC 136, die mit dem Treiber-IC 132 verbunden ist, ist mit dem entsprechenden Substrat 133 und dem Kopfhauptkörper 1a durch Löten gebondet und verbunden. Das Substrat 133 ist außerhalb der FPC 136 über dem Treiber-IC 132 und der Wärmesenke 134 vorgesehen. Die obere Fläche der Wärmesenke 134 ist mit dem Substrat 133 mit einem Abdichtteil 149 verbunden. Ebenfalls ist die untere Fläche der Wärmesenke 134 mit der FPC 136 mit einem Abdichtteil 149 verbunden.
Zwischen der unteren Fläche eines jeden Schürzenabschnittes 141a des Halterhauptkörpers 141 und der oberen Fläche der Durchgangseinheit 4 ist ein Abdichtteil 150 zum Einschließen der FPC 136 vorgesehen. Die FPC 136 ist durch das Abdichtteil 150 an der Durchgangseinheit 4 und dem Halterhauptkörper 141 befestigt. Selbst wenn daher der Kopfhauptkörper 1a länglich ist, kann der Kopfhauptkörper 1a daran gehindert werden zu biegen, der Verbindungsabschnitt zwischen jeder Betätigungseinheit und der FPC 136 kann daran gehindert werden, Spannung aufzunehmen, und die FPC 136 kann sicher gehalten werden.
Bezug nehmend auf 2, in der Nähe einer jeden unteren Ecke des Tintenstrahlkopfes 1 entlang der Hauptabtastrichtung sind sechs vorstehende Abschnitte 30a an regulären Intervallen entlang der entsprechenden Seitenwand des Tintenstrahlkopfes 1 vorgesehen. Diese vorstehenden Abschnitte 30a sind an beiden Enden in der Unterabtastrichtung einer Düsenplatte 30 in der untersten Schicht des Kopfhauptkörpers 1a vorgesehen (siehe 7A und 7B). Die Düsenplatte 30 ist um ungefähr 90° entlang der Grenzlinie zwischen jedem vorstehenden Abschnitt 30a und dem unteren Abschnitt gebogen. Die vorstehenden Abschnitte 30a sind an Positionen entsprechend den Nähen beider Enden von verschiedenen Papieren vorgesehen, die zum Drucken benutzt werden. Jeder gebogene Abschnitt der Düsenplatte 30 weist eine Form nicht rechteckig sondern gerundet auf. Dieses macht es schwierig, Verstopfen eines Papiers herbeizuführen, d.h. Stau, der auftreten kann, da die führende Kante des Papiers, das zum Annähern an den Kopf 1 übertragen wurde, durch die Seitenfläche des Kopfes 1 gestoppt wird.
4 ist eine schematische Draufsicht des Kopfhauptkörpers 1a. In 4 ist ein Tintenreservoir 3, das in dem Basisblock 138 gebildet ist, imaginär durch eine gestrichelte Linie dargestellt. Bezug nehmend auf 4, 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 Vorderenden von Düsen (bezüglich beiden siehe 5, 6 und 7), wie später beschrieben wird. Trapezförmige Betätigungseinheiten 21, die in zwei Reihen in einer Zickzack-Weise angeordnet sind, sind auf die obere Fläche der Durchgangseinheit 4 gebondet. Jede Betätigungseinheit 21 ist derart vorgesehen, dass ihre parallelen gegenüberliegenden Seiten (obere und untere Seite) sich entlang der Längsrichtung der Durchgangseinheit 4 erstrecken. Die schrägen Seiten von jeder benachbarten Betätigungseinheit 21 überlappen einander in der seitlichen Richtung in der Durchgangseinheit 4.
Die untere Fläche der Durchgangseinheit 4, die dem gebondeten Bereich einer jeden Betätigungseinheit 4 entspricht, ist in einem Tintenausstoßbereich gebildet. In der Oberfläche eines jeden Tintenausstoßbereiches ist eine große Zahl von Tintenausstoßöffnungen 8 in einer Matrix angeordnet, wie später beschrieben wird. In dem Basisblock 138, der über der Durchgangseinheit 4 vorgesehen ist, ist ein Tintenreservoir 3 entlang der Längsrichtung des Basisblockes 38 gebildet. Das Tintenreservoir 3 steht mit einem Tintentank (nicht dargestellt) durch eine Öffnung 3a in Verbindung, die an einem Ende des Tintenreservoirs 3 vorgesehen ist, so dass das Tintenreservoir 3 immer mit Tinte aufgefüllt ist. In dem Tintenreservoir 3 sind Paare von Öffnungen 3b in Bereichen vorgesehen, in denen keine Betätigungseinheit 21 vorhanden ist, so dass sie in einer Zickzack-Weise entlang der Längsrichtung des Tintenreservoirs 3 angeordnet sind.
5 ist eine vergrößerte Ansicht des Bereiches, der mit einer abwechselnd langen und kurzen Strichlinie in 4 eingeschlossen ist. Bezug nehmend auf 4 und 5, das Tintenreservoir 3 steht durch jede Öffnung 3b mit einem Verteilerkanal 5 in Verbindung, der unter der Öffnung 3b vorgesehen ist. Jede Öffnung 3b ist mit einem Filter (nicht dargestellt) zum Fangen von Staub und Schmutz versehen, die in der Tinte enthalten sind. Der vordere Endabschnitt eines jeden Verteilerkanals 5 verzweigt sich in zwei Unterverteilerkanäle 5a. Unter einer einzelnen der Betätigungseinheit 21 erstrecken sich zwei Unterverteilerkanäle 5a von jeder der zwei Öffnungen 3b auf beiden Seiten der Betätigungseinheit 21 in der Längsrichtung des Tintenstrahlkopfes 1. Das heißt, unter der einzelnen Betätigungseinheit 21 erstrecken sich insgesamt vier Unterverteilerkanäle 5a entlang der Längsrichtung des Tintenstrahlkopfes 1. Jeder Unterverteilerkanal 5a ist mit Tinte aufgefüllt, die von dem Tintenreservoir 3 geliefert ist.
6 ist eine vergrößerte Ansicht des Bereiches, der mit einer abwechselnd langen und kurzen Strichlinie in 5 eingeschlossen ist. Bezug nehmend auf 5 und 6, auf der oberen Fläche einer jeden Betätigungseinheit 21 sind individuelle Elektroden 35 jeweils mit einer nahezu rhombischen Form in der Draufsicht regulär in einer Matrix angeordnet. Eine große Zahl von Tintenausstoßöffnungen 8 ist in einer Matrix in der Oberfläche des Tintenausstoßbereiches entsprechend zu der Betätigungseinheit 21 der Durchgangseinheit 4 angeordnet. In der Durchgangseinheit 4 sind Druckkammern (Hohlräume) 10 jeweils mit einer nahezu rhombischen Form in einer Draufsicht etwas größer als die der individuellen Elektroden 35 regulär in einer Matrix angeordnet. Nebenbei, in der Durchgangseinheit 4 sind auch Öffnungen 12 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 35 vorgesehen. In einer Draufsicht ist der große Teil der individuellen Elektrode 35a und 35b in einem Bereich der entsprechenden Druckkammer 10 enthalten. In 5 und 6 sind, um es leichter zu machen, die Zeichnungen zu verstehen, die Druckkammern 10, die Öffnungen 12, usw. mit durchgezogenen Linien dargestellt, obwohl sie mit gestrichelten Linien dargestellt werden sollten, da sie innerhalb der Betätigungseinheit 21 oder der Durchgangseinheit 4 sind.
7 ist eine Teilschnittansicht des Kopfhauptkörpers 1a von 4 entlang der Längsrichtung der Druckkammer. Wie aus 7 ersichtlich ist, ist jede Tintenausstoßöffnung 8 an dem vorderen Ende einer angeschrägten Düse gebildet. Jede Tintenausstoßöffnung 8 steht mit einem Unterverteilerkanal 5a durch eine Druckkammer 10 (Länge: 900 μm, Breite: 350 μm) und eine Öffnung 12 in Verbindung. Somit sind innerhalb des Tintenstrahlkopfes 1 Tintendurchgänge 32 gebildet, die sich jeweils von einem Tintentank zu einer Tintenausstoßöffnung 8 durch ein Tintenreservoir 3, einen Verteilerkanal 5, einen Un terverteilerkanal 5a, eine Öffnung 12 und eine Druckkammer 10 erstrecken.
Bezug nehmend auf 7, die Druckkammer 10 und die Öffnung 12 sind auf verschiedenen Niveaus vorgesehen. Daher kann in dem Abschnitt der Durchgangseinheit 4 entsprechend dem Tintenausstoßbereich unter einer Betätigungseinheit 21 eine Öffnung 12, die mit einer Druckkammer 10 in Verbindung steht, innerhalb des gleichen Abschnittes in der Draufsicht wie eine Druckkammer 10 vorgesehen werden, die der Druckkammer 10 benachbart ist, die mit der Öffnung 12 in Verbindung steht. Als Resultat kann, da die Druckkammern 10 nahe zueinander mit hoher Dichte angeordnet werden können, Bilddrucken mit einer hohen Auflösung mit einem Tintenstrahlkopf 1 mit einer relativ kleinen Belegungsfläche realisiert werden.
In der Ebene von 5 und 6 sind Druckkammern 10 innerhalb eines Tintenausstoßbereiches in zwei Richtungen angeordnet, d.h. einer Richtung entlang der Längsrichtung des Tintenstrahlkopfes 1 (erste Anordnungsrichtung) und einer Richtung etwas geneigt von der seitlichen Richtung des Tintenstrahlkopfes 1 (zweite Anordnungsrichtung). Die erste und die zweite Anordnungsrichtung bilden einen Winkel Theta etwas kleiner als der rechte Winkel. Die zweite Anordnungsrichtung ist entlang der unteren linken oder oberen rechte Seite einer jeden Druckkammer 10, wie in 6 dargestellt ist. Die Tintenausstoßöffnungen 8 sind bei 500 dpi (Punkte pro Zoll) in der ersten Anordnungsrichtung angeordnet. Andererseits sind die Druckkammern 10 in der zweiten Anordnungsrichtung derart angeordnet, dass der Tintenausstoßbereich entsprechend zu einer Betätigungseinheit 21 zwölf Druckkammern 10 enthält. Daher gibt es innerhalb der gesamten Breite des Tintenstrahlkopfes 1 in einem Bereich des Intervalls zwischen zwei Tintenausstoßöffnungen 8, die zueinander in der ersten Anordnungsrichtung benachbart sind, zwölf Tintenausstoßöffnungen 8. An beiden En den eines jeden Tintenausstoßbereiches in der ersten Anordnungsrichtung (entsprechend einer schrägen Seite der Betätigungseinheit 21) ist die obige Bedingung erfüllt, indem eine Kompensationsbeziehung zu dem Tintenausstoßbereich entsprechend zu der entgegengesetzten Betätigungseinheit 21 in der seitlichen Richtung des Tintenstrahlkopfes 1 ausgeführt wird. Daher kann bei dem Tintenstrahlkopf 1 gemäß dieser Ausführungsform durch Ausstoßen von Tintentröpfchen in der Reihenfolge durch eine große Zahl von Tintenausstoßöffnungen 8, die in der ersten und der zweiten Richtung angeordnet sind, mit einer Relativbewegung eines Papiers entlang der seitlichen Richtung des Tintenstrahlkopfes 1 Drucken mit 600 dpi in der Hauptabtastrichtung ausgeführt werden.
Als nächstes wird der Aufbau der Durchgangseinheit 4 im größeren Detail unter Bezugnahme auf 8 beschrieben. 8 ist eine schematische Ansicht, die die Positionsbeziehung zwischen der Druckkammer 10, einer jeden Tintenausstoßöffnung 8 und jeder Öffnung (beschränkter Durchgang) 12 zeigt. Bezug nehmend auf 8, Druckkammern 10 sind in Linien in der ersten Anordnungsrichtung in vorbestimmten Intervallen mit 500 dpi angeordnet. Zwölf Linien von Druckkammern 10 sind in der zweiten Anordnungsrichtung angeordnet. Als Ganzes sind die Druckkammern 10 zweidimensional in den Tintenausstoßbereich entsprechend einer Betätigungseinheit 21 angeordnet.
Die Druckkammern 10 werden in zwei Arten klassifiziert, d.h. Druckkammern 10a, in denen jeweils eine Düse mit dem oberen Spitzenabschnitt in 8 verbunden ist, und Druckkammern 10b, bei denen jeweils eine Düse mit dem unteren spitzen Abschnitt verbunden ist. Druckkammern 10a und 10b sind in der ersten Anordnungsrichtung zum Bilden von Druckkammernlinien 11a bzw. 11b angeordnet. Bezug nehmend auf 8, in dem Tintenausstoßbereich entsprechend einer Betätigungseinheit 21 sind zwei Druckkammerlinien 11a und zwei Druckkammerlinien 11b benachbart zu der oberen Seite der Druckkammerlinien 11a vorgesehen. Die vier Druckkammerlinien der zwei Druckkammernlinien 11a und der zwei Druckkammerlinien 11b stellen einen Satz von Druckkammerlinien dar. Solch ein Satz von Druckkammerlinien wird wiederholt drei Mal von der unteren Seite in dem Tintenausstoßbereich entsprechend einer Betätigungseinheit 21 vorgesehen. Eine gerade Linie, die sich durch den oberen spitzen Abschnitt einer jeden Druckkammer in jeder Druckkammerlinie 11a und 11b erstreckt, kreuzt die untere schräge Seite einer jeden Druckkammer in der Druckkammerlinie benachbart zu der oberen Seite dieser Druckkammerlinie.
Wie oben beschrieben wurde, sind, wenn senkrecht zu 8 gesehen wird, zwei erste Druckkammerlinien 11a und zwei Druckkammernlinien 11b, in denen Düsen, die mit Druckkammern 10 verbunden sind, an verschiedenen Positionen vorgesehen sind, abwechselnd angeordnet, um benachbart zueinander zu sein. Folglich als Ganzes sind die Druckkammern 10 regulär angeordnet. Andererseits sind Düsen in einer konzentrierten Weise in einem Zentralbereich eines jeden Satzes von Druckkammernlinien angeordnet, der durch die obigen vier Druckkammerlinien dargestellt ist. Daher in dem Fall, dass jede vier Druckkammerlinien, die einen Satz von Druckkammernlinien darstellen, und solch ein Satz von Druckkammerlinien wiederholt drei Mal von der unteren Seite angeordnet ist, wie oben beschrieben wurde, ist ein Bereich gebildet, in dem keine Düsen vorhanden sind in der Nähe der Grenze zwischen jeweils benachbarten Sätzen von Druckkammernlinien, d.h. auf beiden Seiten eines jeden Satzes von Druckkammernlinien, die durch vier Druckkammernlinien dargestellt sind. Breite Unterverteilerkanäle 5a erstrecken sich dort zum Liefern von Tinte zu den entsprechenden Druckkammern 10. Bei diesem Tintenstrahlkopf sind in dem Tintenausstoßbereich entsprechend zu einer Betätigungseinheit 21 vier breite Unterverteilerkanäle 5a insgesamt in der ersten Anordnungs richtung angeordnet, d.h. einer auf der unteren Seite von 8, einer zwischen dem untersten Satz von Druckkammerlinien und dem zweituntersten Satz von Druckkammernlinien, und zwei auf beiden Seiten des obersten Satzes von Druckkammernlinien.
Bezug nehmend auf 8, Düsen, die mit Tintenausstoßöffnungen 8 zum Ausstoßen von Tinte verbunden sind, sind in der ersten Anordnungsrichtung in regulären Intervallen mit 50 dpi zum Entsprechen zu den entsprechenden Druckkammern 10 regulär in der ersten Anordnungsrichtung angeordnet. Andererseits, während zwölf Druckkammern 10 regulär auch in der zweiten Anordnungsrichtung angeordnet sind, die einen Winkel Theta mit der ersten Anordnungsrichtung bildet, enthalten zwölf Düsen entsprechend zu den zwölf Druckkammern 10 welche, die mit dem oberen spitzen Abschnitt der entsprechenden Druckkammer 10 verbunden sind, und welche, die mit dem unteren spitzen Abschnitt der entsprechenden Druckkammer 10 verbunden sind, als Resultat sind sie nicht regulär in der zweiten Anordnungsrichtung in regulären Intervallen angeordnet.
Wenn alle Düsen mit den spitzen Abschnitten auf der gleichen Seite der entsprechenden Druckkammern 10 in Verbindung stehen, sind die Düsen regulär auch in der zweiten Anordnungsrichtung mit regulären Intervallen angeordnet. In diesem Fall sind Düsen so angeordnet, dass sie in der ersten Anordnungsrichtung um einen Abstand entsprechend zu 600 dpi als Auflösung nach Drucken pro Druckkammerlinie von der unteren Seite zu der oberen Seite von 8 verschoben sind. Dagegen bei diesem Tintenstrahlkopf, da vier Druckkammerlinien von zwei Druckkammernlinien 11a und zwei Druckkammernlinien 11b einen Satz von Druckkammerlinien darstellen und solch ein Satz von Druckkammerlinien wiederholt drei Mal von der unteren Seite vorgesehen ist, ist die Verschiebung von Düsenposition in der ersten Anordnungsrichtung pro Druckkammerlinie von der unteren Seite zu der oberen Seite von 8 nicht immer die gleiche.
Bei dem Tintenstrahlkopf 1 wird ein Bandbereich R erörtert, der eine Breite (ungefähr 508,0 μm) entsprechend zu 50 dpi in der ersten Anordnungsrichtung aufweist und sich senkrecht zu der ersten Anordnungsrichtung erstreckt. In diesem Bandbereich R enthalten jegliche zwölf Druckkammerlinien nur eine Düse. Das heißt, wenn solch ein Bandbereich R an einer optionalen Position in dem Tintenausstoßbereich entsprechend zu einer Betätigungseinheit 21 definiert ist, sind zwölf Düsen immer in dem Bandbereich R verteilt. Die Positionen von Punkten, die entsprechend durch Projizieren der zwölf Düsen auf eine gerade Linie erhalten werden, die sich in der ersten Anordnungsrichtung erstreckt, sind voneinander um einen Abstand von 600 dpi als Auflösung nach Drucken beabstandet.
Wenn die zwölf Düsen, die in einem Bandbereich R enthalten sind, durch (1) bis (12) bezeichnet werden in der Reihenfolge von einer, deren projiziertes Bild auf die gerade Linie, die sich in der ersten Anordnungsrichtung erstreckt, die linkeste ist, sind die zwölf Düsen in der Reihenfolge 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 kann durch geeignetes Treiben aktiver Schichten in der Betätigungseinheit 21 ein Zeichen, eine Figur oder ähnliches mit einer Auflösung von 600 dpi gebildet werden. Das heißt, durch selektives Treiben aktiver Schichten entsprechend zu den zwölf Druckkammerlinien in der Reihenfolge gemäß der Übertragung eines Druckmediums kann ein spezifisches Zeichen oder eine Figur auf dem Druckmedium gedruckt werden.
Als Beispiel wird ein Fall beschrieben, bei dem eine gerade Linie, die sich in der ersten Anordnungsrichtung erstreckt, mit einer Auflösung von 600 dpi gedruckt wird. Zuerst wird ein Fall kurz beschrieben, in dem Düsen, die mit den spitzen Abschnitten der gleichen Seite von Druckkammern 10 in Verbindung stehen. In diesem Fall startet gemäß der Übertragung eines Druckmediums Tintenausstoßen von einer Düse in der untersten Druckkammerlinie in 8. Tintenausstoßung wird dann nach oben mit Auswählen einer Düse verschoben, die zu der oben benachbarten Druckkammerlinie in der Reihenfolge gehört. Tintentropfen werden dadurch in der Reihenfolge in der ersten Anordnungsrichtung benachbart zueinander mit 600 dpi gebildet. Schließlich bilden all die Tintentropfen eine gerade Linie, die sich in der ersten Anordnungsrichtung mit einer Auflösung von 600 dpi erstreckt.
Andererseits startet bei diesem Tintenstrahlkopf Tintenausstoßung von einer Düse in der untersten Druckkammerlinie 11a in 8, und Tintenausstoßung wird dann nach oben verschoben, wobei eine Düse ausgewählt wird, die mit der oberen benachbarten Druckkammerlinie in Verbindung steht, gemäß der Übertragung eines Druckmediums. Bei dieser Ausführungsform jedoch sind, da die Positionsverschiebung von Düsen in der ersten Anordnungsrichtung pro Druckkammerlinie von der unteren Seite zu der oberen Seite nicht immer die gleiche ist, Tintentropfen, die in der Reihenfolge in der ersten Anordnungsrichtung gemäß der Übertragung des Druckmediums gebildet werden, nicht in regulären Intervallen mit 600 dpi angeordnet.
Genauer, wie in 8 gezeigt, gemäß der Übertragung des Druckmediums wird Tinte zuerst durch eine Düse 1 ausgestoßen, die mit der untersten Druckkammerlinie 11a in 8 verbunden ist, zum Bilden einer Punktreihe auf dem Druckmedium in Intervallen entsprechend zu 50 dpi (ungefähr 508,0 μm). Danach, während das Druckmedium transferiert wird und die Position des Bildens der geraden Linie die Position einer Düse (7) erreicht hat, die mit der zweituntersten Druckkammerlinie 11a in Ver bindung steht, wird Tinte durch die Düse (7) ausgestoßen. Der zweite Tintentropfen wird daher an einer Position gebildet, die von der ersten gebildeten Punktposition in der ersten Anordnungsrichtung um einen Abstand von sechs Mal dem Intervall entsprechend zu 600 dpi (ungefähr 42,3 μm) (ungefähr 42,3 μm × 6 = ungefähr 254,0 μm) verschoben ist.
Als nächstes, wenn das Druckmedium weiter transferiert wird und die Position der Bilden der geraden Linie die Position einer Düse (2) erreicht hat, die mit der drittuntersten Druckkammerlinie 11b in Verbindung steht, wird die Tinte durch die Düse (2) ausgestoßen. Der Tintentropfen wird daher an einer Position gebildet, die von der ersten gebildeten Punktposition in der ersten Anordnungsrichtung um einen Abstand des Intervalls entsprechend zu 600 dpi (ungefähr 42,3 μm) verschoben ist. Wenn das Druckmedium weiter transferiert wird und die Position der Bildung der geraden Linie die Position einer Düse (8) erreicht hat, die mit der viertuntersten Druckkammerlinie 11b in Verbindung steht, wird Tinte durch die Düse (8) ausgestoßen. Der vierte Tintentropfen wird daher an einer Position gebildet, die von der ersten gebildeten Position in der ersten Anordnungsrichtung um einen Abstand von sieben Mal dem Intervall entsprechend zu 600 dpi (ungefähr 42,3 μm) verschoben ist (ungefähr 42,3 μm × 7 = ungefähr 296,3 μm). Wenn das Druckmedium weiter transferiert wird und die Position der Bildung der geraden Linie die Position einer Düse (5) erreicht hat, die mit der fünfuntersten Druckkammerlinie 11a in Verbindung steht, wird Tinte durch die Düse 5 ausgestoßen. Der fünfte Tintenpunkt wird daher an einer Position gebildet, die von der ersten gebildeten Punktposition in der ersten Anordnungsrichtung um einen Abstand von vier Mal dem Intervall entsprechend zu 600 dpi (ungefähr 42,3 μm) verschoben ist (ungefähr 42,3 μm × 4 = ungefähr 169,3 μm).
Danach werden auf die gleiche Weise Tintenpunkte durch Auswählen von Düsen gebildet, die mit den Druckkammern 10 in der Reihenfolge von der unteren Seite zu der oberen Seite in 8 in Verbindung stehen. In diesem Fall, wenn die Zahl einer Düse in 8 gleich N ist, wird ein Tintenpunkt an einer Position gebildet, die von der zuerst gebildeten Punktposition in der ersten Anordnungsrichtung um einen Abstand entsprechend zu (Vergrößerung n = N – 1) × (Intervall entsprechend zu 600 dpi) verschoben ist. Wenn die zwölf Düsen schließlich ausgewählt sind, ist die Lücke zwischen den Tintenpunkten, die durch die Düsen (1) in den untersten Druckkammernlinien 11 in 8 an Intervallen entsprechend zu 50 dpi (ungefähr 508,0 μm) zu bilden sind, mit elf Punkten aufgefüllt, die an Intervallen entsprechend zu 600 dpi (ungefähr 42,3 μm) gebildet sind. Daher kann als Ganzes eine gerade Linie, die sich in der ersten Anordnungsrichtung erstreckt, mit einer Auflösung von 600 dpi gezeichnet werden.
Als nächstes wird der Schnittaufbau des Tintenstrahlkopfes 1 gemäß dieser Ausführungsform beschrieben. 9 ist eine teilweise auseinandergezogene Ansicht des Kopfhauptkörpers 1a von 4. Bezug nehmend auf 7 und 9, der Hauptabschnitt auf der Bodenseite des Tintenstrahlkopfes 1 weist eine geschichtete Struktur auf, die mit zehn Plattenmaterialien insgesamt laminiert ist, d.h. von der Oberseite 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 diesen stellen neun Platten ungleich der Betätigungseinheit 21 eine Durchgangseinheit 4 dar.
Wie später im Einzelnen beschrieben wird, ist die Betätigungseinheit 21 mit vier piezoelektrischen Platten 41 bis 44 (siehe 11) laminiert und mit Elektroden versehen, so dass nur die oberste Schicht Abschnitte enthält, die aktiv nur werden, wenn ein elektrisches Feld angelegt wird (hier im Folgenden einfach als "aktive Schichten enthaltende Schicht (aktive Abschnitte" bezeichnet), und die verbleibenden drei Schichten sind inaktiv. Die Hohlraumplatte 22 ist aus Metall hergestellt, in der eine große Zahl von im Wesentlichen rhombischen Öffnungen entsprechend zu den entsprechenden Druckkammern 10 gebildet ist. Die Basisplatte 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 den Öffnungen 12 Verbindungslöcher zum Verbinden jeder Druckkammer 10 der Hohlraumplatte 22 mit der entsprechenden Tintenausstoßöffnung 8 gebildet sind. Die Lieferplatte 25 ist aus Metall hergestellt, in der Verbindungslöcher zwischen jeder Öffnung 12 und dem entsprechenden Unterverteilungskanal 5a und Verbindungslöcher zum Verbinden jeder 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 Unterverteilerkanals 5a definiert und in der Verbindungslöcher zum Verbinden jeder 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 jeder Druckkammer 10 der Hohlraumplatte 22 mit der entsprechenden Tintenausstoßöffnung 8. Die Düsenplatte 30 ist aus Metall hergestellt, in der angeschrägte Tintenausstoßöffnungen, die jeweils als eine Düse funktionieren, für die entsprechenden Druckkammern 10 der Hohlraumplatte 22 gebildet sind.
Diese zehn Platten 21 bis 30 sind in Schichten gesetzt, wobei sie zueinander zum Bilden solch eines Tintendurchganges 32 positioniert sind, wie in 7 dargestellt ist. Der Tintendurchgang 32 erstreckt sich zuerst nach oben von dem Unterverteilerkanal 5a, erstreckt sich dann horizontal in der Öffnung 12, erstreckt sich dann weiter nach oben, erstreckt sich dann wieder horizontal in der Druckkammer 10, erstreckt sich dann schräg nach unten um eine bestimmte Länge, um von der Öffnung 12 wegzukommen, und erstreckt sich dann vertikal nach unten zu der Tintenausstoßöffnung 8.
Als nächstes wird der detaillierte Aufbau der Betätigungseinheit 21 beschrieben. 10 ist eine vergrößerte Draufsicht der Betätigungseinheit 21. 11 ist eine Teilschnittansicht des Kopfhauptkörpers 1 und ist entlang der Linie XI-XI von 10 genommen.
Bezug nehmend auf 10, eine ungefähr 1,1 μm dicke individuelle Elektrode 35 ist auf der oberen Oberfläche der Betätigungseinheit 21 an einer Position, die im Wesentlichen jede Druckkammer in der Draufsicht überlappt, gebildet. Die individuelle Elektrode 35 ist aus einem im Allgemeinen rhombischen Hauptelektrodenabschnitt 35a und einem im Allgemeinen rhombischen Hilfselektrodenabschnitt 35b gebildet, der kontinuierlich von einem spitzen Abschnitt des Hauptelektrodenabschnittes 35a gebildet ist und kleiner als der Hauptelektrodenabschnitt 35a hergestellt ist. Der Hauptelektrodenabschnitt 35a weist eine Form ähnlich zu der der Druckkammer 10 auf und ist kleiner als die Druckkammer. Der Hauptelektrodenabschnitt 35a ist so angeordnet, dass er in der Druckkammer 10 in einer Draufsicht enthalten ist. Andererseits erstreckt sich der meiste Teil des Hilfselektrodenabschnittes 35b aus der Druckkammer 10 in der Draufsicht. Eine später beschriebene piezoelektrische Platte 41 liegt von dem Bereich der oberen Fläche der Betätigungseinheit 21 ungleich der individuellen Elektroden 35 offen.
Wie in 11 gezeigt ist, enthält die Betätigungseinheit vier piezoelektrische Platten 41, 42, 43 und 44, die so gebildet sind, dass sie die gleiche Dicke von ungefähr 15 μm aufweisen. Mit der Betätigungseinheit 21 ist eine FPC 136 zum Liefern von Signalen zum Steuern der Potentiale der individuellen Elektroden 35 und der gemeinsamen Elektrode 34 verbunden. Die piezoelektrischen Platten 41 bis 44 sind in solch eine kontinuierliche laminare flache Platte (oder kontinuierliche flache Plattenschicht) gebildet, dass sie über die vielen Druckkammern 10 angeordnet sind, die in einem Tintenausstoßbereich in dem Tintenstrahlkopf 1 gebildet sind. Die piezoelektrischen Platten 41 bis 44 sind als kontinuierliche flache Plattenschichten über die vielen Druckkammern 10 gebildet, so dass die individuellen Elektroden 35 in einer hohen Dichte durch Benutzen der Siebdrucktechnik z.B. angeordnet werden können. Daher können die Druckkammern 10, da sie an Positionen entsprechend zu den individuellen Elektroden 35 gebildet sind, in einer hohen Dichte angeordnet werden, so dass ein Hochauflösungsbild gedruckt werden kann. Bei dieser Ausführungsform sind die piezoelektrischen Platten 41 bis 44 aus einem Keramikmaterial aus Bleizirkonattitanatbasis (PCT) mit Ferroelektrizität hergestellt. Hier in 11 sind die FPC 136 und die piezoelektrische Platte 41 so gezeichnet, dass sie über ihre gesamten Flächen verbunden sind. Tatsächlich sind die zwei Komponenten nur an den Hilfselektrodenabschnitt 35b einer jeden individuellen Elektrode 35 verbunden. Diese Verbindungsbeziehung ist auch auf 22 und 32 angewendet.
Zwischen der obersten piezoelektrischen Platte 41 und der piezoelektrischen Platte 42, die nach unten zu der piezoelektrischen Platte 41 benachbart ist, ist eine ungefähr 2 μm dicke gemeinsame Elektrode 34 zwischengefügt, die auf der Gesamtheit der unteren und der oberen Fläche der piezoelektrischen Platten gebildet ist.
Auf der oberen Fläche der Betätigungseinheit 21, d.h. auf der oberen Fläche der piezoelektrischen Platte 41 sind, wie oben beschrieben wurde, die individuellen Elektroden 35 für jede der Druckkammern 10 gebildet. Jede individuelle Elektrode 35 ist aus einem Hauptelektrodenabschnitt 35a und dem allgemein rhombischen Hilfselektrodenabschnitt 35b zusammengesetzt. Der Hauptelektrodenabschnitt 35a weist eine ähnliche Form (Länge: 850 μm, Breite: 250 μm) zu der der Druckkammer in einer Draufsicht auf, so dass ein Projektionsbild des Hauptelektrodenabschnittes 35a, das entlang der Dickenrichtung der individuellen Elektrode 35a projiziert ist, in der entsprechenden Druckkammer 10 enthalten ist. Der Hilfselektrodenabschnitt 35b ist kleiner als der Hauptelektrodenabschnitt 35a hergestellt. Weiter sind metallische Verstärkungsfilme 36a und 36b zum Verstärken der Betätigungseinheit 21 zwischen den piezoelektrischen Platten 43 und 44 und zwischen den piezoelektrischen Platten 42 und 43 eingefügt. Die metallischen Verstärkungsfilme 36a und 36b sind ähnlich zu der gemeinsamen Elektrode 34 auf den gesamten Oberflächen der Platten gebildet und weisen im Wesentlichen die gleiche Dicke wie die der gemeinsamen Elektrode 34 auf. Bei dieser Ausführungsform ist jede individuelle Elektrode 35 aus einem laminierten metallischen Material hergestellt, bei dem Ni (mit einer Dicke von ungefähr 1 μm) und Au (mit einer Dicke von ungefähr 0,1 μm) als die untere bzw. obere Schicht gebildet sind. Jede der gemeinsamen Elektrode 34 und der metallischen Verstärkungsfilme 36a und 36b ist aus einem metallischen Material auf Ag-Pd-Basis hergestellt. Die metallischen Verstärkungsfilme 36a und 36b wirken nicht als Elektroden, so dass sie nicht immer vorgesehen werden müssen. Mit diesen metallischen Verstärkungsfilmen 36a und 36b kann jedoch die Sprödigkeit der piezoelektrischen Platten 41 bis 44 nach Sintern kompensiert werden, wodurch ein Vorteil vorgese hen wird, dass die piezoelektrischen Platten 41 bis 44 leicht zu handhaben sind.
Die gemeinsame Elektrode 34 ist in dem nichtgezeigten Bereich durch die FPC 136 auf Masse gelegt. Somit wird die gemeinsame Elektrode 34 auf dem Massepotential gleich an einem Bereich entsprechend zu jeder Druckkammer 10 gehalten. Andererseits können die individuellen Elektroden 35 selektiv in ihren Potentialen unabhängig voneinander für die entsprechenden Druckkammern 10 gesteuert werden. Zu diesem Zweck ist der allgemein rhombische Hilfselektrodenabschnitt 35b einer jeden individuellen Elektrode 35 unabhängig elektrisch mit einem Treiber-IC 132 durch einen (nichtgezeigten) Leitungsdraht verbunden. Somit sind bei dieser Ausführungsform die individuellen Elektroden 35 mit der FPC 136 an den Hilfselektrodenabschnitten 35b außerhalb der Druckkammern 10 in einer Draufsicht verbunden, so dass die Verformung der Betätigungseinheit 21 in der Dickenrichtung weniger blockiert ist. Daher kann die Änderung in dem Volumen einer jeden Druckkammer 10 vergrößert werden. Bei einer Modifikation können viele Paare von gemeinsamen Elektroden 34 jeweils mit einer Form größer als die einer Druckkammer 10, so dass das Projektionsbild einer jeden gemeinsamen Elektrode projiziert entlang der Dickenrichtung der gemeinsamen Elektrode in der Druckkammer enthalten sein kann, für jede Druckkammer 10 vorgesehen sein. Bei einer anderen Modifikation können viele Paare von gemeinsamen Elektroden 34 jeweils mit einer Form etwas kleiner als die einer Druckkammer 10, so dass das Projektionsbild einer jeden gemeinsamen Elektrode projiziert entlang der Dickenrichtung der gemeinsamen Elektrode in der Druckkammer 10 enthalten sein kann, für jede Druckkammer 10 vorgesehen sein. Somit braucht die gemeinsame Elektrode 34 nicht immer eine einzelne leitende Schicht zu sein, die als ganzes auf 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 jeder Druckkammer 10 auf dem gleichen Potential sein kann.
Bei dem Tintenstrahlkopf 1 gemäß dieser Ausführungsform sind die piezoelektrischen Platten 41 bis 44 in ihrer Dickenrichtung zu polarisieren. Das heißt, die Betätigungseinheit 21 weist die so genannte "unimorphe Struktur" auf, bei der die oberste (wie sie am entferntesten von der Druckkammer 10 angeordnet ist) piezoelektrische Platte 41 die Schicht ist, in der aktive Schichten angeordnet sind, und die unteren (d.h. nahe der Druckkammer 10) drei piezoelektrischen Platten 42 bis 44 sind inaktive Schichten hergestellt. Wenn die individuelle Elektrode 35 auf ein positives oder negatives vorbestimmtes Potential gesetzt wird, wirken daher die Abschnitte der piezoelektrischen Platte 41, die zwischen den Elektroden eingeschlossen sind, als die aktive Schicht zum Kontrahieren senkrecht zu der Polarisation durch den transversalen piezoelektrischen Effekt, wenn das elektrische Feld und die Polarisation in der gleichen Richtung zum Beispiel sind. Dagegen werden die piezoelektrischen Platten 42 bis 44 nicht durch das elektrische Feld beeinflusst, so dass sie sich nicht in sich selbst kontrahieren. Somit wird ein Unterschied in der Verformung senkrecht zu der Polarisation zwischen der obersten piezoelektrischen Platte 41 und den unteren piezoelektrischen Platten 42 bis 44 erzeugt, so dass die piezoelektrischen Platten 41 bis 44 fertig sind zum Verformen (d.h. die unimorphe Verformung) in eine konvexe Form zu der inaktiven Seite. Zu dieser Zeit ist, wie in 11 gezeigt, die untere Fläche der piezoelektrischen Platten 41 bis 44 auf der oberen Fläche der Trennung (oder Hohlraumplatte) 22 befestigt, die die Druckkammer definiert, so dass sich die piezoelektrischen Platten 41 bis 44 in die konvexe Form zu der Druckkammerseite verformen. Daher wird das Volumen der Druckkammer 10 zum Ansteigen des Druckes der Tinte verringert, so dass die Tinte aus der Tintenausstoßöffnung 8 ausgestoßen wird. Danach, wenn die individuelle Elektrode 35 zu dem gleichen Potential wie das der gemeinsamen Elektrode 34 zurückkehrt, nehmen die piezoelektrischen Platten 41 bis 44 die ursprüngliche Form wieder an, und die Druckkammer 10 nimmt ebenfalls ihr ursprüngliches Volumen wieder an, so dass die Druckkammer 10 Tinte aus einem Verteilerkanal 5 ansaugt.
Bei einem anderen Treiberverfahren werden alle individuellen Elektroden 35 zuvor auf ein Potential unterschiedlich von dem der gemeinsamen Elektrode 34 gesetzt. Wenn eine Ausstoßanforderung ausgegeben wird, wird die entsprechende individuelle Elektrode 35 auf das gleiche Potential wie das der gemeinsamen Elektrode 34 gesetzt. Danach können zu einem vorbestimmten Zeitpunkt die individuellen Elektroden 35 auch wieder auf das Potential unterschiedlich von dem der gemeinsamen Elektrode 34 gesetzt werden. In diesem Fall wird zu dem Zeitpunkt, zu dem die individuelle Elektrode 35 auf das gleiche Potential wie das der gemeinsamen Elektrode 34 gesetzt wird, die piezoelektrischen Platten 41 bis 44 zu ihren ursprünglichen Formen zurückgebracht. Die entsprechende Druckkammer 10 wird dadurch im Volumen von ihrem anfänglichen Zustand erhöht (indem die Potentiale beider Elektroden unterschiedlich voneinander sind), so dass die Tinte von dem Verteilerkanal 5 in die Druckkammer 10 angesaugt wird. Danach zu dem Zeitpunkt, zu dem die individuelle Elektrode wieder auf das Potential unterschiedlich von dem der gemeinsamen Elektrode 34 gesetzt wird, verformen sich die piezoelektrischen Platten 41 bis 44 in eine konvexe Form zu der Druckkammer 10. Das Volumen der Druckkammer 10 wird dadurch verringert, und der Druck der Tinte in der Druckkammer 10 wird zum Ausstoßen der Tinte erhöht.
Andererseits in dem Fall, dass die Polarisation in die umgekehrte Richtung zu dem an die piezoelektrischen Platten 41 bis 44 angelegten elektrischen Feld auftritt, sind die aktiven Schichten in der piezoelektrischen Platte 41, die durch die individuellen Elektroden 35 und die gemeinsame Elektrode 34 eingeschlossen ist, fertig zum Verlängern senkrecht zu der Polarisation durch den transversalen piezoelektrischen Effekt. Als Resultat verformen sich die piezoelektrischen Platten 41 bis 44 in eine konkave Form zu der Druckkammer 10. Dadurch wird das Volumen der Druckkammer 10 zum Ansaugen von Tinte aus dem Verteilerkanal 5 erhöht. Wenn danach die individuellen Elektroden 35 zu ihrem ursprünglichen Potential zurückkehren, kehren auch die piezoelektrischen Platten 41 bis 44 zu ihrer ursprünglichen flachen Form zurück. Die Druckkammer 10 kehrt dadurch zu ihrem ursprünglichen Volumen zum Ausstoßen von Tinte durch die Tintenausstoßöffnung 8 zurück.
Somit sind bei dem Tintenstrahlkopf 1 gemäß dieser Ausführungsform die aktiven Schichten nur in der piezoelektrischen Platte 41 enthalten, die die äußerste Schicht der Betätigungseinheit 21 und am entferntesten von der Druckkammer ist, und die individuellen Elektroden 35 sind nur auf der äußersten Fläche (oder obere Fläche) gebildet. Daher kann die Betätigungseinheit 21 leicht hergestellt werden, da kein Durchgangsloch zum Verbinden der individuellen Elektroden gebildet werden muss, die in einer Draufsicht überlappen.
Bei dem Tintenstrahlkopf 1 gemäß dieser Ausführungsform sind weiterhin die piezoelektrischen Platten 42, 43 und 44 als die drei inaktiven Schichten zwischen der piezoelektrischen Platte 41, die die aktiven Schichten am entferntesten von der Druckkammer enthält, und der Durchgangseinheit 4 angeordnet. Durch so Bilden der drei inaktiven Schichten für eine piezoelektrische Platte, die aktive Schichten enthält, kann die Änderung in dem Volumen der Druckkammer 10 relativ groß gemacht werden. Absenken der Spannung, die an jede individuelle Elektrode 5 anzulegen ist, eine Verringerung in der Größe einer jeden Druckkammer 10 und eine hohe Integration der Druckkammern 10 können dadurch gedacht werden. Dieses ist von dem gegenwärtigen Erfinder bestätigt worden.
Da bei dem Tintenstrahlkopf 1 die piezoelektrische Platte 41 mit den aktiven Schichten und die piezoelektrischen Platten 42 bis 44 als die inaktiven Schichten aus dem gleichen Material hergestellt sind, braucht das Material nicht bei dem Herstellungsprozess geändert zu werden. Somit können sie durch einen relativ einfachen Prozess hergestellt werden, und eine Verringerung der Herstellungskosten ist zu erwarten. Aus dem Grund, dass jede piezoelektrische Platte 41 mit aktiven Schichten und die piezoelektrischen Platten 42 bis 44 als die inaktiven Schichten im Wesentlichen die gleiche Dicke aufweisen, kann eine weitere Verringerung der Kosten durch Vereinfachen des Herstellungsprozesses gedacht werden. Dieses ist so, da die Dickensteuerung leicht ausgeführt werden kann, wenn die Keramikmaterialien, die die piezoelektrischen Platten sein sollen, in Schichten gesetzt werden.
Zusätzlich kann bei dem Tintenstrahlkopf 1, der wie oben beschrieben aufgebaut ist, durch Einschließen der piezoelektrischen Platte 41 durch die gemeinsame Elektrode 34 und die individuellen Elektroden 35 das Volumen jeder Druckkammer 10 leicht durch den piezoelektrischen Effekt verändert werden. Da weiter die piezoelektrische Platte 41, die die aktiven Schichten enthält, in der Form einer kontinuierlichen flachen Schicht ist, kann sie leicht hergestellt werden.
Der Tintenstrahlkopf 1 gemäß dieser Ausführungsform ist mit der Betätigungseinheit 21 mit der unimorphen Struktur versehen, in der die piezoelektrischen Platten 42 bis 44 nahe der Druckkammer 10 in inaktive Schichten hergestellt sind, wohingegen die piezoelektrische Platte 41 entfernt von der Druckkammer 10 in eine Schicht hergestellt ist, die die aktiven Schichten enthält. Daher kann die Änderung in dem Volumen der Druckkammer 10 durch den transversalen piezoelektrischen Effekt vergrößert werden. Im Vergleich mit dem Tintenstrahlkopf, bei dem die aktiven Schichten auf einer piezoelektrischen Platte nahe der Druckkammer 10 gebildet sind, wohingegen die inaktiven Schichten auf piezoelektrischen Platten entfernt von der Druckkammer 10 gebildet sind, ist es möglich, die an die individuelle Elektrode 5 anzulegende Spannung zu senken und/oder die Druckkammern 10 hoch zu integrieren. Durch Senken der anzulegenden Spannung kann der Treiber-IC zum Treiben der individuellen Elektroden 35 in der Größe klein gemacht werden und die Kosten gedrückt werden. Zusätzlich kann die Druckkammer 10 in der Größe klein gemacht werden. Selbst in dem Fall einer hohen Integration der Druckkammern 10 kann weiterhin ein ausreichender Betrag von Tinte ausgestoßen werden. Somit ist es möglich, die Größe des Kopfes 1 zu verringern und die Druckpunkte hochdicht anzuordnen.
Als nächstes wird ein Herstellungsverfahren des in 4 gezeigten Tintenstrahlkopfes 1 weiter unter Bezugnahme auf 12 bis 15 beschrieben.
Zum Herstellen des Tintenstrahlkopfes 1 werden eine Durchgangseinheit 4 und jede Betätigungseinheit 21 getrennt parallel hergestellt und dann miteinander verbunden. Zum Herstellen der Durchgangseinheit 4 wird jede Platte 22 bis 30, die die Durchgangseinheit 4 darstellen, Ätzen unterworfen unter Benutzung eines bemusterten Fotoresists als Maske, wodurch Öffnungen gebildet werden, wie in 7 und 9 dargestellt ist, in den entsprechenden Platten 22 bis 30. Insbesondere werden bei diesem Herstellungsverfahren, wie in 12 gezeigt ist, gleichzeitig wie die Druckkammern 10 in der Hohlraumplatte 22 gebildet werden, runde Markierungen (oder Hohlraumpositionserkennungsmarkierungen) 55 in einem Ätzschritt gebildet. Mit anderen Worten, die Hohlraumplatte 22 wird unter Benutzung des Fotoresists mit Öffnungen an Positio nen entsprechend den Druckkammern 10 und den Markierungen 55 als die Maske geätzt. Die Markierungen 55 werden zum Positionieren der Druckpositionen der später beschriebenen individuellen Elektroden 55 vorgesehen und außerhalb des Tintenausstoßbereiches gebildet, z.B. an einem vorbestimmten Längsintervall der Hohlraumplatte 22 und an zwei Abschnitten beabstandet in der Breitenrichtung der Hohlraumplatte 22. Die Markierungen 55 können durch Löcher oder Ausnehmungen ausgeführt werden. Hier zeigt 12 nur einige der vielen Druckkammern 10.
Bei einer Modifikation können die Markierungen 55 bei einem Schritt unterschiedlich zu dem Ätzschritt des Bildens der Druckkammern 10 gebildet werden, d.h. durch Benutzen eines anderen Fotoresists als die Maske. Durch Verursachen des Ätzschrittes des Formens der Markierungen 55 zum gleichzeitigen Auftreten mit dem Ätzschritt des Bildens der Druckkammern 10 kann jedoch die Genauigkeit des Positionierens der Markierungen 55 in Bezug auf die Druckkammern 10 vergrößert werden zum Vorsehen eines Vorteils, dass die Positionierungsgenauigkeit der individuellen Elektroden 35 und der Druckkammern 10 verbessert wird, wie später beschrieben wird.
Weiterhin werden die verbleibenden acht Platten 23 bis 30 ungleich der Hohlraumplatte 22 zum Bilden der Öffnungen geätzt. Danach wird die Durchgangseinheit 4 durch Übereinanderlegen und Anhaften der neuen Platten 22 bis 33 durch einen Klebstoff zum Bilden eines Tintendurchganges 32 dargestellt.
Zum Darstellen der Betätigungseinheit 21 wird andererseits eine leitende Paste, die ein metallischer Verstärkungsfilm 36a sein soll, in einem Muster auf einen Grünling eines Keramikmaterials, das die piezoelektrische Platte 44 sein soll, gedruckt. Parallel dazu wird eine elektrisch leitende Paste, die ein metallischer Verstärkungsfilm 36b sein soll, in einem Muster auf einen Grünling aus einem Keramikmaterial gedruckt, das eine piezoelektrische Platte 43 sein soll, und eine leitende Paste, die eine gemeinsame Elektrode 34 sein soll, wird in einem Muster auf einen Grünling aus einem Keramikmaterial gedruckt, das eine piezoelektrische Platte 42 sein soll. Danach wird eine geschichtete Struktur dargestellt durch Aufeinanderlegen der vier piezoelektrischen Platten 41 bis 44, während sie mit einer Haltevorrichtung positioniert werden und bei einer vorbestimmten Temperatur gesintert werden. Als Resultat wird eine geschichtete Struktur (oder ein die piezoelektrische Platte enthaltendes Teil) gebildet, das die gemeinsame Elektrode auf der unteren Fläche der piezoelektrischen Platte 41 als die oberste Schicht gebildet aufweist, aber nicht individuelle Elektroden aufweist.
Als nächstes wird die Betätigungseinheit 21, die wie oben beschrieben hergestellt ist, an der Durchgangseinheit 4 mit einem Klebstoff verbunden oder fixiert, so dass die piezoelektrische Platte 44 in Kontakt mit der Hohlraumplatte 22 ist. Zu dieser Zeit werden beide miteinander auf der Grundlage von Markierungen 55 und 55a (wie zu 15 Bezug zu nehmen ist) zum Positionieren verbunden, die auf der Oberfläche der Hohlraumplatte 22 der Durchgangseinheit 4 und der Oberfläche der piezoelektrischen Platte 41 gebildet sind. Hier ist eine hohe Genauigkeit nicht zum Positionieren benötigt, da die individuellen Elektroden noch nicht auf der geschichteten Struktur gebildet sind, die die Betätigungseinheit 21 werden soll. Die wesentliche Schnittansicht des Tintenstrahlkopfes zu dieser Zeit, entsprechend zu 11, ist in 13A dargestellt, und eine teilweise vergrößerte Ansicht des Bereiches, wie er durch eine abwechselnd lange und kurze Strichlinie eingeschlossen ist, ist in 14A dargestellt. Die Markierung 55a auf der piezoelektrischen Platte 41 kann entweder bevor oder nachdem die piezoelektrischen Platten 41 bis 44 gebacken werden, gebildet werden.
Hiernach werden, wie in 13B und 15 gezeigt ist, die Markierungen 55, die auf der Hohlraumplatte 22 gebildet sind, optisch erkannt, und leitende Pasten 39, die die individuellen Elektroden 45 werden sollen, werden in einem Muster an den zuvor erwähnten Positionen über der piezoelektrischen Platte 41 im Bezug auf die Positionen der erkannten Markierungen 55 gedruckt. Zu dieser Zeit wird der Bereich von 13B, der durch eine abwechselnd lange und kurze Strichlinie eingeschlossen ist, in 14B dargestellt.
Als nächstes werden die Pasten 39 in einem Sinterschritt gesintert. Als Resultat werden die individuellen Elektroden 35 auf der piezoelektrischen Platte 41 gebildet, und die Betätigungseinheit 21 ist dargestellt. Hier muss bei diesem Sinterschritt der Klebstoff zum Verbinden der Durchgangseinheit 4 und der geschichteten Struktur, die die Betätigungseinheit 21 werden soll, durch einen dargestellt werden, der eine Wärmewiderstandsfähigkeitstemperatur höher als die Sintertemperatur zum Sintern der Pasten 39 aufweist, die in einem Muster der individuellen Elektroden 35 gedruckt sind, oder das Material für die Pasten 39 muss dargestellt werden durch eines mit einer Sintertemperatur niedriger als die Wärmewiderstandsfähigkeitstemperatur des Klebestoffes zum Verbinden der Durchgangseinheit 4 und der Betätigungseinheit 21.
Danach wird die FPC 136 zum Zuführen der elektrischen Signale zu den individuellen Elektroden 35 elektrisch durch Löten an der Betätigungseinheit 21 verbunden, und die Herstellung des Tintenstrahlkopfes 1 wird durch weitere vorbestimmte Schritte beendet. Weiterhin wird die gemeinsame Elektrode auf dem Massepotential gehalten durch Verbinden der Verdrahtungsleitungen in der FPC 136 mit der gemeinsamen Elektrode 34, obwohl das hier nicht ausgeführt wird.
Bei dem soweit beschriebenen Tintenstrahlkopfherstellungsverfahren wird das Muster der individuellen Elektroden 35 durch Sintern der Pasten 39 gebildet, die in einem Muster auf der Grundlage der Markierungen 35 gedruckt worden sind, die auf der Durchgangseinheit 4 mit den Druckkammern 10 gebildet sind. Im Vergleich mit dem Fall, in dem die Betätigungseinheit, bei der die individuellen Elektroden zuvor gebildet worden sind, mit der Durchgangseinheit verbunden wird, wird daher die Positionsgenauigkeit der auf der piezoelektrischen Platte 41 gebildeten individuellen Elektroden 35 relativ zu den Druckkammern 10 verbessert. Als Resultat weist die Tintenausstoßleistung eine hervorragende Homogenität auf, so dass der Tintenstrahlkopf 1 leicht verlängert werden kann. Ungleich dem Tintenstrahlkopf 1 dieser Ausführungsform, bei der eine Mehrzahl von Betätigungseinheiten 21 vorgesehen und in der Längsrichtung der Durchgangseinheit 4 angeordnet ist, ist es möglich, nur eine Betätigungseinheit 21 zu benutzen, die so lang wie die Durchgangseinheit 4 ist.
Nebenbei, bei diesem Herstellungsverfahren werden die Pasten 39 gedruckt und gesintert, nachdem die piezoelektrischen Platten 41 bis 44 und die Durchgangseinheit 4 verbunden sind, wie oben beschrieben wurde, so dass die Betätigungseinheiten 21 leicht gehandhabt werden können. Weiterhin können die individuellen Elektroden 35 mittels des Druckers gedruckt werden, der zum Bilden der gemeinsamen Elektrode 34 benutzt wird, so dass die Herstellungskosten verringert werden können.
Bei diesem Herstellungsverfahren werden weiterhin die individuellen Elektroden nicht zwischen den benachbarten piezoelektrischen Platten 41 bis 44 gebildet, wenn die piezoelektrischen Platten laminiert werden, d.h. nur die piezoelektrische Platte 41 am entferntesten von den Druckkammern 10 ist eine Schicht, die die aktiven Schichten enthält.
Daher brauchen die Durchgangslöcher zum Verbinden der individuellen Elektroden, die einander in einer Draufsicht überlappen, nicht in den piezoelektrischen Platten 41 bis 44 gebildet zu werden. Gemäß diesem Herstellungsverfahren kann daher der Tintenstrahlkopf 1 mit niedrigen Kosten durch relative einfache Schritte hergestellt werden, wie zuvor beschrieben wurde.
Bei diesem Herstellungsverfahren werden weiterhin die vier piezoelektrischen Platten 41 bis 44 laminiert, so dass nur die oberste piezoelektrische Platte 41 eine Schicht ist, die die aktiven Schichten enthält, wohingegen die verbleibenden drei piezoelektrischen Platten 42 bis 44 inaktive Schichten sind. Gemäß dem so hergestellten Tintenstrahlkopf 1 kann die Volumenänderung der Druckkammern 10 relativ groß gemacht werden, wie oben beschrieben wurde. Daher ist es möglich, die Treiberspannung der individuellen Elektroden 35 zu senken und die Größe zu verringern und die Integration der Druckkammern 10 zu erhöhen.
Als ein darstellendes Beispiel kann es möglich sein, dass ein Laminat, das die piezoelektrischen Platten 41 bis 44 enthält, gebacken wird, dann die Markierung 55a und die individuellen Elektroden auf der piezoelektrischen Platte 41 gebildet werden und danach die Betätigungseinheit 21 und die Durchgangseinheit 4 aneinander angeheftet werden. Die Markierung 55a und die individuellen Elektroden 35 werden durch Ausführen eines Backprozesses gebildet, nachdem ein Muster der leitenden Paste gedruckt worden ist. Wenn die Markierung 55a zuvor auf der piezoelektrischen Platte 41 gebildet wird, können die individuellen Elektroden 35 auf der Grundlage der Markierung 55a gebildet werden. In jedem Fall wird die Abmessung des gebackenen Laminates (piezoelektrische Platten 41 bis 44) kaum beim Backen der Paste zum Bilden der individuellen Elektroden 35 variieren. Daher können die individuellen Elektroden 35 und die Druckkammern 10, die in der Durchgangseinheit 4 gebildet sind, mit guter Genauigkeit über die gesamte Betätigungseinheit 21 durch Ausrichten der Durchgangseinheit 4 und der piezoelektrischen Platte 41 auf solch eine Weise ausgerichtet werden, dass die Markierung 55 auf der Durchgangseinheit 4 und die Markierung 55a auf der piezoelektrischen Platte 41 die vorgeschriebene Positionsbeziehung zueinander aufweisen. Weiter braucht gemäß diesem darstellenden Beispiel keine Wärmebehandlung zum Backen der individuellen Elektroden 35 nach Anhaften der Betätigungseinheit 21 und der Durchgangseinheit 4 ausgeführt werden, wodurch vorteilhafterweise der Freiheitsgrad des Auswählens des Klebstoffes vergrößert wird, der zum Anheften der Betätigungseinheit 21 und der Durchgangseinheit 4 benutzt wird.
Wie oben erwähnt wurde, kann das Vorsehen der metallischen Verstärkungsfilme 36a und 36b die Sprödigkeit der piezoelektrischen Platten 41 bis 44 verstärken, wodurch die Handhabbarkeit der piezoelektrischen Platten 41 bis 44 verbessert wird. Es ist jedoch nicht immer notwendig, die metallischen Verstärkungsfilme 36a und 36b vorzusehen. Wenn z.B. die Größe der Betätigungseinheit 21 ungefähr ein Zoll beträgt, wird die Handhabbarkeit der piezoelektrischen Platten 41 bis 44 nicht durch Sprödigkeit beschädigt, selbst wenn die metallischen Verstärkungsfilme 36a und 36b nicht vorgesehen werden.
Weiterhin werden gemäß dieser Ausführungsform die individuellen Elektroden 35 nur auf der piezoelektrischen Platte 41 gebildet, wie oben beschrieben wurde. Wenn andererseits die individuellen Elektroden auch auf den anderen piezoelektrischen Platten 42 bis 44 ungleich der piezoelektrischen Platte 41 gebildet werden, müssen die individuellen Elektroden auf den gewünschten piezoelektrischen Platten 41 bis 44 vor Laminieren und Backen der piezoelektrischen Platten 41 bis 44 gedruckt werden. Folglich verursacht die Kontraktion der piezoelektrischen Platten 41 bis 44 beim Backen eine Differenz zwischen der Positionsgenauigkeit der individuellen Elektroden auf den piezoelektrischen Platten 42 bis 44 und der Positionsgenauigkeit der individuellen Elektroden 35 auf der piezoelektrischen Platte 41. Gemäß dieser Ausführungsform jedoch wird, da die individuellen Elektroden 35 nur auf der piezoelektrischen Platte 41 gebildet wird, solche Differenz in der Positionsgenauigkeit nicht verursacht, und die individuellen Elektroden 35 und die entsprechenden Druckkammern 10 sind mit guter Genauigkeit ausgerichtet.
Als nächstes wird ein zweites Herstellungsverfahren des Tintenstrahlkopfes 1 weiter unter Bezugnahme auf 16 bis 18 beschrieben. Hier sind die Schritte bis zu dem in 13A gezeigten Bondingschritt identisch, so dass ihre Beschreibung weggelassen wird.
Zuerst wird von dem in 13A gezeigten Bondingzustand die Markierungen 55, die auf der Hohlraumplatte 22 gebildet sind, optisch erkannt, und eine Metallmaske 61 wird über der piezoelektrischen Platte 41 in Bezug auf die Positionen der erkannten Markierungen 55 angeordnet. Bei dieser Metallmaske 61 ist, wie auch in 18 gezeigt ist, eine Zahl von Öffnungen 61a der gleichen Form wie die der individuellen Elektroden 35 in dem gleichen Matrixfeld wie das der individuellen Elektroden 55 gebildet. Die Metallmaske 61 wird mittels einer Haltevorrichtung auf der Grundlage der Markierungen 55 positioniert, so dass die Positionen der Öffnungen 61a mit den Positionen ausgerichtet werden können, an denen die individuellen Elektroden 35 zu bilden sind. Die Öffnungen 61a der Metallmaske 61 können zuvor unter Benutzung eines Fotoresists als die Maske geätzt werden. Eine wesentliche Schnittansicht des Tintenstrahlkopfes zu dieser Zeit entsprechend zu 11 ist in 16A dargestellt, und die teilweise vergrößerte An sicht eines Bereiches, der durch eine abwechselnd lange und kurze Strichlinie eingeschlossen ist, ist in 17A dargestellt.
Wie in 17B gezeigt ist oder eine teilweise vergrößerte Ansicht des Bereiches, der durch eine abwechselnd lange und kurze Strichlinie in 16B eingeschlossen ist, sind leitende Filme als die individuellen Elektroden 35 in einem Muster durch den PVD-(physisches Dampfabscheiden)Prozess auf der piezoelektrischen Platte 41 gebildet, die aus den Öffnungen 61a der Metallmaske 61 offen liegt. Hier können die individuellen Elektroden 35 in einem Muster durch CVD (chemisches Dampfabscheiden) anstelle des PVD gebildet werden. Weiter ist es willkürlich, dass Ni der unteren Schicht und das Au der Oberflächenschicht des leitenden Filmes zu den individuellen Elektroden 35 durch das PVD zu bilden oder die untere Schicht Ni durch PVD zu bilden und die Oberflächenschicht Au durch Plattieren derselben zu bilden.
Danach wird die Herstellung des Tintenstrahlkopfes 1 beendet durch Bewegen der Metallmaske 61 von über der Durchgangseinheit 4, durch Anbringen der FPC 136 zum Zuführen der elektrischen Signale zu den individuellen Elektroden 35, zu der Betätigungseinheit 21, und durch vorbestimmte Schritte.
Somit wird gemäß diesem Herstellungsverfahren das Muster der individuellen Elektroden 35 durch den PVD-Prozess unter Benutzung der Metallmaske 61 gebildet, die auf der Grundlage der Markierungen 55 angeordnet ist, die auf der Durchgangseinheit 4 der Druckkammern 10 gebildet sind. Im Vergleich mit dem Fall, in dem die Betätigungseinheit, bei der die individuellen Elektroden zuvor gebildet worden sind, mit der Durchgangseinheit verbunden wird, wird daher die Positionierungsgenauigkeit der individuellen Elektroden 35, die auf der piezoelektrischen Platte 41 gebildet werden, relativ zu den Druckkammern 10 ver bessert. Als Resultat wird die Homogenität der Tintenausstoßleistung verbessert, wodurch es leicht gemacht wird, den Tintenstrahlkopf 1 zu verlängern.
Bei den individuellen Elektroden 35, die durch den PVD-Prozess gebildet werden, ist weiterhin keine Wärmebehandlung ungleich dem Fall nötig, in dem die Pasten gedruckt werden. Daher können die individuellen Elektroden 35 gebildet und bemustert werden, nachdem die piezoelektrischen Platten 41 bis 44 und die Durchgangseinheit 4 verbunden sind, wie oben beschrieben wurde. Daher ist es sehr leicht, die Betätigungseinheit 21 zu handhaben.
Gemäß diesem Herstellungsverfahren braucht keine Überlegung in die Wärmewiderstandsfähigkeitstemperatur des Klebstoffes und die Sintertemperatur der leitenden Paste angestellt zu werden, ungleich dem druckenden Fall, der bei der ersten Ausführungsform durchgeführt wurde, wodurch der Bereich zum Auswählen der Materialien für den Klebstoff und die leitende Paste erweitert wird.
Hier werden bei diesem Herstellungsverfahren nur die individuellen Elektroden 35 durch das PVD gebildet. Ungleich der gemeinsamen Elektrode 34 und der metallischen Verstärkungsfilme 36a und 36b werden genauer die individuellen Elektroden 35 nicht zusammen mit dem Keramikmaterial gesintert, die die piezoelektrischen Platten 41 bis 44 werden sollen. Daher werden die individuellen Elektroden 35, die zu der Außenseite offen liegen, kaum durch Hochtemperaturerwärmen zu der Sinterzeit verdampft. Weiterhin können die individuellen Elektroden 35 gebildet werden, so dass sie eine relativ kleine Dicke aufweisen, indem sie durch das PVD gebildet werden. Somit werden die individuellen Elektroden 35 in der obersten Schicht in den Tintenstrahlkopf 1 verdünnt, so dass die Verschiebung der piezoelektrischen Platte 41, die die aktiven Schichten enthält, weniger durch die individuellen Elektroden 35 reguliert wird, wodurch die Volumenänderung der Druckkammern 10 in dem Tintenstrahlkopf 1 verbessert wird.
Bei diesem Herstellungsverfahren können die individuellen Elektroden 35 zum Beispiel durch Plattieren derselben anstelle des PVDs gebildet werden. Bei dieser Modifikation wird nicht die Metallmaske 61 sondern das Fotoresist auf die piezoelektrische Platte 41 aufgebracht. Danach werden die auf der Hohlraumplatte 22 gebildeten Markierungen 55 optisch erkannt, und das Fotoresist in dem Bereich ziemlich innerhalb der inneren Wände der Druckkammern wird mit einem Lichtstrahl im Bezug auf die Positionen der erkannten Markierungen 55 bestrahlt. Danach wird eine Entwicklerflüssigkeit benutzt zum Entfernen des Fotoresists von der Innenseite des optisch bestrahlten Bereiches. Als Resultat weist das Fotoresist Öffnungen in dem gleichen Muster wie die der Metallmaske 61 auf. Hier können die individuellen Elektroden 35 in einem Muster durch das PVD gebildet werden, indem das Fotoresist, das die Öffnungen aufweist, als die Maske benutzt wird. Die Benutzung der Metallmaske jedoch ist wohltuender als der Fall des Benutzens des Fotoresists, da Wiederbenutzung möglich ist und da die Schritte vereinfacht werden können. Es ist auch möglich, eine Maske ungleich der Metallmaske und des Fotoresists zum Bilden der individuellen Elektroden zu benutzen und nicht nur den positiven Typ sondern auch den negativen Typ für Fotoresist zu benutzen.
Als nächstes wird ein drittes Herstellungsverfahren des Tintenstrahlkopfes 1 weiter unter Bezugnahme auf 19 und 20 beschrieben. Hier sind die Schritte bis zu dem in 13A gezeigten Bondingschritt identisch, so dass ihre Beschreibung weggelassen wird.
Zuerst wird von dem in 13A gezeigten verbundenen Zustand ein leitender Film 64 durch den PVD-Prozess über der gesamten Betätigungseinheit 21 gebildet, die mit der Durchgangseinheit 4 verbunden ist. Hier kann der leitende Film 64 durch das CVD oder den Plattierungsprozess oder durch Drucken oder Sintern der Paste anstelle des PVD gebildet werden. Hier ist es in dem Fall des Druckens der Paste oder Sinterns notwendig, die Wärmewiderstandsfähigkeitstemperatur des Klebstoffes zu beachten, wie oben beschrieben wurde. Die wesentliche Schnittansicht entsprechend zu 11 des Tintenstrahlkopfes zu dieser Zeit ist in 19A dargestellt.
Als nächstes wird ein positives Resist 65 auf die gesamte Fläche des leitenden Filmes 64 aufgebracht. Danach werden die auf der Hohlraumplatte 22 gebildeten Markierungen 55 optisch erkannt, und das Fotoresist 65 außerhalb des Bereiches der inneren Wände der Druckkammern 10 wird mit einem Lichtstrahl unter Bezugnahme auf die Positionen der erkannten Markierungen 55 bestrahlt. Danach wird eine Entwicklerflüssigkeit benutzt zum Entfernen des Fotoresists 65 von der Innenseite des optisch bestrahlten Bereiches. Als Resultat wird das Fotoresist 65 als das Muster der individuellen Elektroden 35 nur an den Positionen entsprechend zu den entsprechenden Druckkammern 10 belassen, wie auch in 20 gezeigt ist.
Hiernach wird der leitende Film 64 von dem Bereich abgeätzt, der nicht mit dem Fotoresist 65 bedeckt ist, indem das belassene Fotoresist 65 als die Ätzmarke benutzt wird. Als Resultat werden die individuellen Elektroden 35 in einem Muster auf der piezoelektrischen Platte 41 gebildet. Eine wesentliche Schnittansicht des Tintenstrahlkopfes zu dieser Zeit ist in 19B dargestellt.
Danach wird das verbleibende Fotoresist 65 entfernt, und die FPC 136 zum Zuführen der elektrischen Signale zu den individu ellen Elektroden 35 wird an der Betätigungseinheit 21 angebracht. Somit wird die Herstellung des Tintenstrahlkopfes 1 durch weitere vorbestimmte Schritte fertiggestellt.
Vorteile ähnlich zu denen des ersten und des zweiten Herstellungsverfahrens können auch durch dieses dritte Herstellungsverfahren erzielt werden.
Hier wird als nächstes eine Modifikation des dritten Herstellungsverfahrens beschrieben. Bei dieser Modifikation wird bei dem Schritt des Laminierens der piezoelektrischen Platten 41 bis 44, wenn die Betätigungseinheit 21 dargestellt wird, eine leitende Paste, die der metallische Verstärkungsfilm 36 werden soll, in einem Muster auf einem Grünling aus einem Keramikmaterial gedruckt, das die piezoelektrische Platte 44 werden soll. Parallel dazu wird eine leitende Paste, die der metallische Verstärkungsfilm 36b werden soll, in einem Muster auf einem Grünling aus einem Keramikmaterial gedruckt, das die piezoelektrische Platte 43 werden soll, und eine leitende Paste, die die gemeinsame Elektrode 34 werden soll, wird in einem Muster auf einem Grünling aus einem Keramikmaterial gedruckt, das die piezoelektrische Platte 42 werden soll. Weiter wird der leitende Film 64, der die individuellen Elektroden 35 werden soll, durch das PVD oder den Plattierungsprozess insgesamt auf einem Grünling aus einem Keramikmaterial gebildet, das die piezoelektrische Platte 41 werden soll. Hier braucht der leitende Film nicht durch das PVD oder den Plattierungsprozess gebildet zu werden, sondernd die leitende Paste kann über die gesamte Fläche gedruckt werden und kann dann gesintert werden.
Danach wird eine geschichtete Struktur durch Übereinanderlegen der vier piezoelektrischen Platten 41 bis 44 dargestellt, während sie mit einer Haltevorrichtung positioniert werden, und sie bei einer vorbestimmten Temperatur gesintert wird. Als Re sultat wird die geschichtete Struktur gebildet, die die gemeinsame Elektrode 34, die auf der unteren Fläche der piezoelektrischen Platte 41 an der obersten Schicht gebildet ist, und den leitenden Film 64, der auf der oberen Fläche der piezoelektrischen Platte 41 gebildet ist, aufweist. Danach wird die geschichtete Struktur mit der Durchgangseinheit 4 verbunden. Eine wesentliche Schnittansicht des Tintenstrahlkopfes zu dieser Zeit, wie sie 11 entspricht, ist identisch zu 19A. Danach wird der Tintenstrahlkopf 1 beendet durch Schritte ähnlich zu jenen des dritten Herstellungsverfahrens.
Vorteile ähnlich zu jenen der zuvor erwähnten ersten und zweiten Herstellungsverfahren können auch durch diese Modifikation erzielt werden.
Als nächstes wird ein Tintenstrahlkopf gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf 21 und 22 beschrieben. Der Tintenstrahlkopf gemäß dieser Ausführungsform unterscheidet sich von dem der ersten Ausführungsform nur in der Struktur der piezoelektrischen Platte der obersten Schicht der Betätigungseinheit und der Peripherie derselben. Daher ist die Struktur, die mit Bezugnahme auf 1 bis 8 beschrieben worden ist, im Wesentlichen gleich zu dem Tintenstrahlkopf dieser Ausführungsform. Hier in dieser Ausführungsform werden Teile ähnlich zu jenen der ersten Ausführungsform nicht beschrieben, indem sie mit gemeinsamen Bezugszeichen bezeichnet werden.
21 ist eine vergrößerte Draufsicht einer Betätigungseinheit in dem Tintenstrahlkopf gemäß dieser Ausführungsform. 22 ist ein Teilschnitt des Tintenstrahlkopfes 1 und entlang der Linie XXII-XXII von 1 genommen. Die Durchgangseinheit, die in dem Tintenstrahlkopf gemäß dieser Ausführungsform enthalten ist, ist wie die der ersten Ausfüh rungsform aufgebaut. Weiter ist eine Betätigungseinheit 21, die in dem Tintenstrahlkopf gemäß dieser Ausführungsform enthalten ist, gemeinsam der Betätigungseinheit 21 der ersten Ausführungsform darin, dass eine gemeinsame Elektrode 234 und Verstärkungselektroden 236a und 236b in vier laminierten piezoelektrischen Platten 241 bis 244 gelagert sind. Die Unterschiede von der Betätigungseinheit 21 der ersten Ausführungsform liegen darin, dass Rillen 253 entlang und um die äußeren Kanten von individuellen Elektroden 235 (von denen jede aus einem Hauptelektrodenabschnitt 235a und einem Hilfselektrodenabschnitt 235b zusammengesetzt ist) auf der äußeren Fläche (d.h. einer Fläche, die der entgegengesetzten Richtung zu den Druckkammern 10 zugewandt ist) der piezoelektrischen Platte 241 gebildet sind, und darin, dass der im Wesentlichen gesamte Bereich ungleich der individuellen Elektroden 235 und der Rille 253 der oberen Fläche der piezoelektrischen Platte 241 durch einen leitenden Film 238 bedeckt ist.
Der leitende Film 238 ist aus dem gleichen Material wie das der individuellen Elektroden 235 gebildet, so dass er die gleiche Dicke aufweist. Die Rillen 253 zum Isolieren der individuellen Elektroden 235 und der leitende Film 238 sind so gebildet, dass sie eine Weite von ungefähr 30 μm und eine Dicke von ungefähr 5 bis 10 μm aufweisen. Durch die Rillen 253 wird der Effekt aufgrund der Verformung der piezoelektrischen Platte entsprechend zu einer Druckkammer 10 kaum zu der piezoelektrischen Platte über der benachbarten Druckkammer 10 übertragen, wie später beschrieben wird, so dass das Übersprechen zwischen benachbarten Druckkammern 10 verringert werden kann.
Somit ist bei dem Tintenstrahlkopf gemäß dieser Ausführungsform die piezoelektrische Platte 241 am entferntesten von den Druckkammern der Betätigungseinheit 221 eine Schicht, die die aktiven Schichten enthält. Die individuellen Elektroden 235 sind auf der äußeren Fläche der Betätigungseinheit 221 gebildet und der leitende Film 238 ist so auf der oberen Fläche der piezoelektrischen Platte 241 gebildet, während er von den individuellen Elektroden 235 getrennt ist, dass er die gleiche Dicke wie die der individuellen Elektroden 235 aufweist. Dieses resultiert in keinem wesentlichen Niveauunterschied zwischen den Bereichen, in denen die individuellen Elektroden 235 gebildet sind, und dem verbleibenden Bereich. In dem Fall wird die FPC 136 durch einen Klebstoff nicht nur mit den individuellen Elektroden 235 sondern auch mit der gesamten Fläche auf der piezoelektrischen Platte 241 verbunden, so dass die Anhaftkraft vergrößert wird, daher können die FPC 136 und die Betätigungseinheit 221 kaum abgezogen werden, selbst wenn eine abziehende externe Kraft an die FPC 136 angelegt wird. Als Resultat wird die Zuverlässigkeit des Tintenstrahlkopfes verbessert. Zusätzlich können Vorteile ähnlich zu jenen der zuvor erwähnten ersten Ausführungsform auch durch den Tintenstrahlkopf dieser Ausführungsform erzielt werden.
Als nächstes wird ein Herstellungsverfahren des Tintenstrahlkopfes gemäß dieser Ausführungsform weiter unter Bezugnahme auf 23 bis 27 beschrieben.
Zum Herstellen des Tintenstrahlkopfes werden die Durchgangseinheit 4 und die Betätigungseinheit 221 getrennt zuerst parallel vorbereitet und dann miteinander verbunden. Die Durchgangseinheit wird wie die vorbereitet, die bei der ersten Ausführungsform beschrieben worden ist. Zu dieser Zeit werden, wie in 23 gezeigt ist, die runden Markierungen (oder die Hohlraumpositionserkennungsmarkierungen) 55 auf der Hohlraumplatte 22 bei dem Ätzschritt gleichzeitig mit der Bildung der Druckkammern 10 gebildet. Mit andern Worten, die Hohlraumplatte 22 wird geätzt unter Benutzung des Fotoresists mit Öffnungen an Abschnitten entsprechend zu den Druckkammern 10 und den Markierungen 55 als die Maske. Die Markierungen 55 sind zum Bestimmen/Korrigieren der Spurpositionen bei der später beschriebenen Laserstrahlbearbeitung und sind außerhalb des Tintenausstoßbereiches zum Beispiel an einem vorbestimmten Längsintervall der Hohlraumplatte 22 und an zwei Abschnitten, die in der Breitenrichtung der Hohlraumplatte 22 beabstandet sind, vorgesehen. Die Markierungen 55 können durch Löcher oder Ausnehmungen ausgeführt werden. Hier zeigt 23 nur einige der vielen Druckkammern 10. Bei einer Modifikation können die Markierungen 55 an einem Schritt unterschiedlich von dem Atzschritt zum Bilden der Druckkammern 10 gebildet werden, d.h. durch Benutzung eines anderen Fotoresists als die Maske.
Zum Darstellen der Betätigungseinheit 221 wird andererseits eine leitende Paste, die der metallische Verstärkungsfilm 236 werden soll, in einem Muster auf einem Grünling aus einem Keramikmaterial gedruckt, das die piezoelektrische Platte 244 werden soll. Parallel dazu wird eine elektrisch leitende Paste, die der metallische Verstärkungsfilm 236b werden soll, in einem Muster auf einem Grünling aus einem Keramikmaterial gedruckt, das die piezoelektrische Platte 243 werden soll, und eine leitende Paste, die die gemeinsame Elektrode 234 werden soll, wird in einem Muster auf einem Grünling aus einem Keramikmaterial gedruckt, das die piezoelektrische Platte 242 werden soll. Danach wird eine geschichtete Struktur durch Aufeinanderlegen von den vier piezoelektrischen Platten 241 bis 244 dargestellt, während sie durch eine Haltevorrichtung positioniert werden, und sie wird bei einer vorbestimmten Temperatur gesintert. Als Resultat ist eine geschichtete Struktur (oder das Teil, das die piezoelektrische Platte enthält), die die gemeinsame Elektrode 234 aufweist, die auf der unteren Fläche der piezoelektrischen Platte 241 an der obersten Schicht gebildet ist, aber keine individuellen Elektroden aufweist, gebildet. Ein teilweise vergrößerter Schnitt der ge schichteten Struktur, die die Betätigungseinheit 221 werden soll, ist zu dieser Zeit in 24 dargestellt.
Als nächstes wird die so dargestellte geschichtete Struktur, die die Betätigungseinheit 221 werden soll, mit der Durchgangseinheit 4 mittels eines Klebstoffes verbunden, so dass die piezoelektrische Platte 244 und die Hohlraumplatte 22 einander kontaktieren. Zu dieser Zeit werden die zwei Teile auf der Grundlage der positionierenden Markierungen 55 und 55a verbunden (es wird Bezug auf 27 genommen), die auf der Oberfläche der Hohlraumplatte 22 der Durchgangseinheit 24 bzw. auf der Oberfläche der piezoelektrischen Platte 241 gebildet sind. Hier wird eine hohe Genauigkeit nicht vor diese Positionierung benötigt, da die individuellen Elektroden noch nicht auf der geschichteten Struktur gebildet sind, die die Betätigungseinheit 221 werden soll.
Danach wird der leitende Film 238 über der gesamten piezoelektrischen Platte 241 durch das PVD, den Druck- oder Plattierprozess gebildet. Eine wesentliche Schnittansicht des Tintenstrahlkopfes zu dieser Zeit entsprechend zu 22 ist in 25A dargestellt, und eine teilweise vergrößerte Ansicht des Bereiches, wie er durch eine abwechselnd lange und kurze Strichlinie eingeschlossen ist, ist in 26A dargestellt.
Als nächstes werden, wie in 25B und 27 gezeigt ist, Bereiche 257 (wie durch dicke Linien in 27 bezeichnet sind) entsprechend zu den Rillen 253, wie sie in 21 gezeigt sind, des leitenden Filmes 238 auf der piezoelektrischen Platte 241 exklusiv durch Ausführen einer Laserstrahlbearbeitung unter Benutzung eines YAG-Lasers zum Beispiel entfernt, während die Ausbreitungsrichtung in Bezug auf die Markierungen 55 gesteuert wird, die auf der Hohlraumplatte 22 gebildet sind, so dass die äußeren Kanten oder besser Innenseiten der Druck kammern 10 in einer Draufsicht mit einem Laserstrahl bestrahlt werden können. Durch so teilweises Entfernen des leitenden Filmes 238 wird ein Muster der individuellen Elektroden 235 gebildet, das von dem leitenden Film 238 isoliert ist. Eine teilweise vergrößerte Ansicht des Bereiches, der zu dieser Zeit durch eine abwechselnd lange und kurze Strichlinie in 25B eingeschlossen ist, ist in 26B dargestellt. Danach wird die FPC 136 zum Zuführen der elektrischen Signale zu den individuellen Elektroden 35 mit der Betätigungseinheit 221 verbunden, und die Herstellung des Tintenstrahlkopfes 1 wird durch weitere vorbestimmte Schritte beendet.
Somit wird bei dieser Ausführungsform das Muster der individuellen Elektroden 235 durch die Laserstrahlbearbeitung auf der Grundlage der Markierungen 55 gebildet, die auf der Durchgangseinheit 4 gebildet sind, die die Druckkammern 10 aufweist. Im Vergleich mit dem Fall, in dem die Betätigungseinheit, bei der die individuellen Elektroden zuvor gebildet sind, mit der Durchgangseinheit verbunden wird, ist daher die Positionsgenauigkeit der individuellen Elektroden 235, die auf der piezoelektrischen Platte 241 gebildet sind, relativ zu den entsprechenden Druckkammern 10 verbessert. Als Resultat weist die Tintenausstoßleistung eine hervorragende Gleichförmigkeit auf, so dass der Tintenstrahlkopf 1 leicht verlängert wird. Ungleich dem Tintenstrahlkopf 1 dieser Ausführungsform, bei dem eine Mehrzahl von Betätigungseinheiten 221 vorgesehen ist und in der Längsrichtung der Durchgangseinheit 4 aufgereiht ist, ist es möglich, nur eine Betätigungseinheit 221 zu benutzen, die so lang wie die Durchgangseinheit 4 ist.
In dem Fall, dass der leitende Film 238 durch das PVD oder ähnliches gebildet wird, wird keine Wärmebehandlung benötigt ungleich dem Fall, in dem die Paste gedruckt wird. Daher kann der leitende Film 238 gebildet und bemustert werden, nachdem die piezoelektrischen Platten 241 bis 244 und die Durchgangs einheit 4 verbunden sind, wie oben beschrieben wurde. Daher ist es sehr leicht, die Betätigungseinheit 221 zu handhaben.
Bei dem Herstellungsverfahren des Tintenstrahlkopfes gemäß dieser Ausführungsform, wie es soweit beschrieben worden ist, werden die individuellen Elektroden nicht zwischen den benachbarten piezoelektrischen Platten 241 bis 244 gebildet, wenn diese piezoelektrischen Platten laminiert werden, d.h., nur die piezoelektrische Platte 241 am entferntesten von den Druckkammern 10 ist eine Schicht, die die aktiven Schichten enthält. Daher brauchen Durchgangslöcher zum Verbinden der individuellen Elektroden, die einander in einer Draufsicht überlappen, nicht in den piezoelektrischen Platten 241 bis 244 gebildet zu werden. Wie oben beschrieben wurde, kann daher der Tintenstrahlkopf gemäß dieser Ausführungsform mit niedrigen Kosten durch relativ einfache Schritte hergestellt werden.
Bei dieser Ausführungsform werden die vier piezoelektrischen Platten 241 bis 244 so laminiert, dass nur die oberste piezoelektrische Platte 241 eine Schicht ist, die die aktiven Schichten enthält, wohingegen die verbleibenden drei piezoelektrischen Platten 242 bis 244 inaktive Schichten sind. Gemäß dem so hergestellten Tintenstrahlkopf 1 kann die Volumenänderung der Druckkammern 10 relativ groß gemacht werden, wie oben beschrieben wurde. Daher ist es möglich, die Treiberspannung der individuellen Elektroden 235 zu senken und die Größe zu verringern und die Integration der Druckkammern 10 zu erhöhen.
Nebenbei, bei dieser Ausführungsform werden die Rillen 253 mit einer Tiefe von ungefähr ein Drittel bis zwei Drittel der Dicke der piezoelektrischen Platte 241 in der Platte 241 durch Ausführen der Laserstrahlbearbeitung folgend gebildet, selbst nachdem der leitende Film 238 entfernt ist. Durch somit Bilden der Rillen 253 entlang der äußeren Kanten der individuellen Elektroden 235 zwischen den individuellen Elektroden 235 und dem leitenden Film 238 wird der Effekt aufgrund der Verformung der piezoelektrischen Platte entsprechend einer Druckkammer 10 kaum zu der piezoelektrischen Platte über der benachbarten Druckkammer übertragen, wie später beschrieben wird, so dass Übersprechen zwischen den benachbarten Druckkammern 10 verringert werden kann.
Bei dieser Ausführungsform wird der leitende Film 238 ungleich den Abschnitten entsprechend den Rillen 253 nicht entfernt. In dem Fall wird die FPC 136 durch einen Klebstoff nicht nur mit den individuellen Elektroden 235 verbunden sondern mit der Gesamtheit der piezoelektrischen Platte 241, so dass das Anhaften verstärkt wird, wie oben beschrieben wurde, der leitende Film 238 mit im Wesentlichen der gleichen Dicke wie die der individuellen Elektroden 235 ist in Bereichen ungleich denen der individuellen Elektrode 235 angeordnet, so dass im Wesentlichen kein Niveauunterschied zwischen den Bereichen gemacht wird, in denen die individuellen Elektroden 235 gebildet sind, und dem verbleibenden Bereich. Selbst wenn eine abziehende externe Kraft an die FPC 136 angelegt wird, werden daher die FPC 136 und die Betätigungseinheit 221 kaum abgezogen, wodurch ein Vorteil vorgesehen wird, dass die Zuverlässigkeit des Tintenstrahlkopfes verbessert wird. Bei der Ausführungsform kann, wenn die FPC 136 an dem Hauptelektrodenabschnitt 235a anhaftet, die Verformung der Betätigungseinheit 221 und der Druckkammern 10 gehindert werden. Daher wird die FPC 136 nicht mit dem Hauptelektrodenabschnitt 235a einer jeden individuellen Elektrode 235 verbunden.
Hier bei dieser Ausführungsform wird der leitende Film 238 nicht an den individuellen Elektroden 235 zu der Zeit der Laserstrahlbearbeitung belassen. Bei einer Modifikation jedoch wird der leitende Film 238 ungleich den Bereichen, die die individuellen Elektroden 235 werden sollen, vollständig entfernt. Hier braucht das Entfernen des leitenden Filmes 238 ungleich den Bereichen, die die individuellen Elektroden 235 werden sollen, nicht eindeutig ausgeführt werden nicht nur, weil der zuvor erwähnte Vorteil verloren geht, sondern auch, weil die Arbeitszeit verlängert wird zum Erhöhen der Kosten.
Bei dieser Ausführungsform wird weiter folgend auf das Entfernen des leitenden Filmes 238 die piezoelektrische Platte 241 der obersten Schicht teilweise zum Bilden der Rillen 253 entfernt, was nicht wesentlich ist. Solange die gemeinsame Elektrode 234 nicht verletzt wird, können sich die Rillen 253 weiter zu oder niedriger als die piezoelektrische Platte 242 der zweiten Schicht erstrecken. Wenn die Rillen 253 tiefer geformt werden, wird der Unterdrückungseffekt des Übersprechens höher.
Weiter wird bei dieser Ausführungsform der leitende Film 238 gebildet, nachdem die Betätigungseinheit 221 und die Durchgangseinheit 4 verbunden sind. Die Durchgangseinheit 4 kann verbunden werden, nachdem der leitende Film 238 auf der Betätigungseinheit 221 durch das PVD gebildet ist.
Als nächstes wird hier ein Tintenstrahlkopf gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Zuerst wird der Tintenstrahlkopf 301 gemäß dieser Ausführungsform hinsichtlich seines schematischen Aufbaus mit Bezugnahme auf 28 bis 30 beschrieben.
Wie in 28 bis 30 gezeigt ist, ist dem Tintenstrahlkopf 301 eine Struktur gegeben, bei der vier Betätigungseinheiten 320 (wie in 31 bis 36 Bezug genommen wird) eines Plattentyps gebildet sind, wie später beschrieben wird, so dass sie eine im allgemeinen trapezförmige Form in einer Draufsicht aufweisen, in zwei versetzten Formen auf einer Durchgangseinheit 302 mit einer laminierten Struktur aus metallischen dünnen Platten laminiert sind, die in einer allgemein rechteckigen Form gebildet sind. Auf jeder oberen Seite der Betätigungseinheit 320 sind Elektroden-bemusterte Abschnitte 303a angeordnet, die an den führenden Endbereichen der FPCs 303 gebildet sind und elektrisch mit den Betätigungseinheiten 320 durch Löten verbunden sind. Diese Elektroden-bemusterte Abschnitte 303a sind in eine allgemein trapezförmige Form im Wesentlichen identisch in einer Draufsicht zu der der Betätigungseinheiten 320 gebildet.
Jede Betätigungseinheit 320 ist so angeordnet, dass sie ihre parallelen gegenüberliegenden Seiten (d.h. obere und untere Seite) in der Längsrichtung der Durchgangseinheit 302 aufweist. Die schrägen Seiten der benachbarten Betätigungseinheiten 320 überlappen einander in der Breitenrichtung der Durchgangseinheit 302. Auf der Oberfläche der Durchgangseinheit 302, auf die die Betätigungseinheiten 320 zu laminieren sind, sind Druckkammern 310, die allgemein in einer rhombischen Form gebildet sind, in einer Matrix aufgereiht, so dass sie der benötigten Druckdichte entsprechen. Diese Reihen von entsprechenden Druckkammern 310 sind in solch einer hohen Dichte angeordnet, dass ihre spitzen Abschnitte zwischen den zwei Druckkammern 310 einer andere Reihe eingeschlossen sein können.
Weiter weist die Durchgangseinheit 302 eine Struktur von neun Schichten auf, in der neun allgemein rechteckige Metallplatten laminiert sind. Wie in 30B gezeigt ist, weist genauer die Durchgangseinheit 302 eine Struktur auf, in der von der obersten Schicht neun dünne Metallplatten einer Düsenplatte 311, einer Abdeckplatte 312, dreier Verteilerplatten 313, 314 und 315, einer Lieferplatte 316, einer Öffnungsplatte 317, einer Abstandshalterplatte 318 und einer Hohlraumplatte 319 laminiert sind.
Wie in 28 gezeigt ist, ist jeder Bereich der Durchgangseinheit 302 ohne Betätigungseinheit 320 mit Paaren von Tinteneinführungsöffnungen 319a versehen, die in der Längsrichtung versetzt sind und denen die oberen Seite einer jeden Betätigungseinheit 320 gegenüber ist und die mit Tinte zu beliefern sind. Jede Betätigungseinheit 320 an je zwei Querendabschnitten ist auch mit einer Tinteneinführungsöffnung 319a an einer Position nahe der äußeren Seite ihrer unteren Seite versehen. Jede Tinteneinführungsöffnung 319 ist an dem unteren Ende der Hohlraumplatte 319 mit dem nichtgezeigten Filter vorgesehen, der eine Zahl von feinen Durchgangslöchern aufweist, die gebildet sind zum Verhindern, dass Staub in der Tinte eindringt. Weiterhin steht jede Tinteneinführungsöffnung 319a in Verbindung mit dem später beschriebenen Tintenverteilerdurchgang, der durch die entsprechenden Verteilerplatten 313, 314 und 315 gebildet ist, so dass die Tinte zu dem Tintenverteilerdurchgang zugeführt wird.
In der Düsenplatte 311 sind, wie in 30B gezeigt ist, eine Zahl von Tintenausstoßöffnungen 311a mit einem kleinen Durchmesser gebildet. In der Abdeckplatte 312 ist eine Zahl von Durchgangslöchern 312a oder Tintendurchgängen eines kleinen Durchmessers gebildet, die so positioniert sind, dass sie mit den individuellen Tintenausstoßöffnungen 311a verbunden sind und ihnen gegenüber liegen, und die einen der später beschriebenen Tintenverteilerdurchgänge bilden, die durch die entsprechenden Verteilerplatten 313, 314 und 315 gebildet sind.
In der Verteilerplatte 313 ist eine Zahl von Durchgangslöchern 313a oder Tintendurchgängen eines kleinen Durchmessers, die gegenüber und in Verbindung mit den Durchgangslöchern 312a positioniert sind, und eine Mehrzahl von Reihen von gerillten Löchern 313b, die sich in der Längsrichtung und entlang der entsprechenden Reihen der Druckkammern 310 erstrecken und Teile der Tintenverteilerdurchgänge bilden, gebildet.
In der Verteilerplatte 314 ist eine Zahl von Durchgangslöchern 314a oder Tintendurchgängen eines kleinen Durchmessers, die gegenüber und in Verbindung mit den Durchgangslöchern 313a positioniert sind, und eine Mehrzahl von Reihen von gerillten Löchern 314b, die sich in der Längsrichtung und entlang der entsprechenden Reihen der Druckkammern 310 erstrecken und Teile der Tintenverteilerdurchgänge bilden, gebildet.
In der Verteilerplatte 315 ist eine Zahl von Durchgangslöchern 315a oder Tintendurchgänge eines kleinen Durchmessers, die gegenüber und in Verbindung mit den Durchgangslöchern 314a positioniert sind, und eine Mehrzahl von Reihen von gerillten Löchern 315b, die sich in der Längsrichtung und entlang der entsprechenden Reihen der Druckkammern 310 erstrecken und Teile der Tintenverteilerdurchgängen bilden, gebildet.
In der Lieferplatte 316 ist eine Zahl von Durchgangslöchern 316a oder Tintendurchgängen eines kleinen Durchmessers gebildet, die gegenüber und in Verbindung mit den Durchgangslöchern 315a positioniert sind. In der diagonalen Richtung gegenüber den spitzen Abschnitten der Druckkammern 310 in Bezug auf die Durchgangslöcher 316a der Lieferplatte 316 und an Positionen nahe der Seitenkantenabschnitte der Löcher 315b (oder an Positionen der rechten Endkantenabschnitte in 30B) ist weiter eine Zahl von Durchgangslöchern 316b gebildet, die mit den Tintenverteilerdurchgängen in Verbindung stehen, wodurch sie Zuführdurchgänge von Tinte bilden.
Somit gibt es längsmäßig gebildete Reihen von Tintenlieferdurchgängen, die durch die obere Fläche der Abdeckplatte 312, die entsprechenden gerillten Löcher 313b, 314b und 315b und die Bodenfläche der Lieferplatte 316 definiert sind und die als die gemeinsame Tintenkammer zum Zuführen von Tinte zu den entsprechenden Druckkammern 310 wirken.
Die Öffnungsplatte 317 ist mit einer Zahl von Durchgangslöchern 317a oder Tintendurchgängen eines kleinen Durchmessers gebildet, die mit den Durchgangslöchern 316a in Verbindung stehen. Diese Öffnungsplatte 317 ist mit einem Durchgangsloch 317b, das an einer Position auf der unteren Seite eines spitzen Abschnittes einer jeden Druckkammer 310 zum Tintezuführen gebildet ist, und einer Öffnung 317c oder gerillten Ausnehmung, die in dem Bodenflächenabschnitt gebildet ist und sich von dem unteren Endabschnitt des Durchgangsloches 317b zu einer Position gegenüber dem Durchgangsloch 316b erstreckt, versehen. Diese Öffnung 317c weist eine Tiefe von ungefähr der Hälfte der Größe der Dicke der Öffnungsplatte 317 auf.
Die Abstandshalterplatte 318 ist mit einer Zahl von Durchgangslöchern 318a versehen, die mit den entsprechenden Durchgangslöchern 317a in Verbindung stehen. Weiter ist die Abstandshalterplatte 318 mit einer Zahl von Durchgangslöchern 318b versehen, die mit den entsprechenden Durchgangslöchern 317b in Verbindung stehen.
In der Hohlraumplatte 319 sind die vielen Druckkammern 310 gebildet, die eine allgemein rhombische Form aufweisen. Weiter sind die entsprechenden Durchgangslöcher 318a und 318b, die in der Abstandshalterplatte 318 gebildet sind, gegenüber den entsprechenden spitzen Abschnitten der Druckkammern 310 angeordnet. Und diese Druckkammern 310 sind auf ihren oberen Flächen durch die entsprechenden Betätigungseinheiten 320 geschlossen, die über die obere Seite gelegt sind.
Auf der oberen Fläche der Betätigungseinheit 320 sind, wie in 29 gezeigt ist, individuelle Elektroden 325 gebildet. Jede individuelle Elektrode 325 ist aus einem Hauptelektrodenabschnitt 325a und einem Hilfselektrodenabschnitt 325b zusammengesetzt. Der Hauptelektrodenabschnitt 325a ist entsprechend zu jeder Druckkammer 310 positioniert und weist eine allgemein ähnliche und rhombische Form etwas kleiner als die projizierte Form der rhombischen Druckkammer 310 auf. Wie in 30 gezeigt ist, erstreckt sich weiter der Hilfselektrodenabschnitt 325b kontinuierlich von dem Spitzenabschnitt des Hauptelektrodenabschnittes 325a entsprechend dem spitzen Abschnitt der Druckkammer 310 zum Tintenzuführen zu einer Position entsprechend zu einem äußeren Bereich der Druckkammer 310 und ist eine im Allgemeinen rhombische Form gegeben. Hier sind der obere Abschnitt 328a des später beschriebenen leitenden Filmes 328 und die Rille 330 aus 29 weggelassen, so dass die Darstellung klarer wird.
Als nächstes wird die detaillierte Struktur der Betätigungseinheit 320 unter Bezugnahme auf 31 und 32 beschrieben. Auf der oberen Fläche der Betätigungseinheiten 320 sind der Hauptelektrodenabschnitt 325a und der Hilfselektroden 325b einer Dicke von ungefähr 1,1 μm angeordnet, die der Druckkammer 310 gegenüber sind. Weiterhin ist jeder Hilfselektrodenabschnitt 325b an seinem äußersten Bereich auf einer äußeren Position der Druckkammer 310 gebildet.
Der Bereich der oberen Fläche der Betätigungseinheit 320 ungleich der individuellen Elektrode 325, die aus dem Hauptelektrodenbereich 325a und dem Hilfselektrodenbereich 325b gebildet ist, ist praktisch mit dem oberen Abschnitt 328a (als Oberflächenelektrode wirkend) eines leitenden Filmes 328 bedeckt, die aus dem gleichen Material mit der gleichen Dicke wie jene der individuellen Elektrode 325 hergestellt ist. Jede individuelle Elektrode 325 und der obere Abschnitt 328a des leitenden Filmes 328 sind durch eine Rille 330 isoliert, die in der Oberfläche der Betätigungseinheit 320 entlang der äußeren Kante der individuellen Elektrode 325 gebildet ist, so dass sie eine Breite von ungefähr 30 μm und eine Tiefe von ungefähr 5 bis 10 μm aufweist. Die Störung zwischen den benachbarten aktiven Schichten kann durch diese Rille 330 verringert werden, wodurch das Auftreten von Übersprechen unterdrückt wird.
Wie in 32 gezeigt ist, ist die Betätigungseinheit 320 in eine Struktur gebildet, bei der vier piezoelektrische Platten 321, 322, 323 und 324 in eine allgemein trapezförmige Form in einer Draufsicht und mit einer Dicke von ungefähr 14 μm gebildet sind, laminiert sind. Auf der oberen Fläche der piezoelektrischen Platte 321 sind die individuellen Elektroden 325 gebildet, von denen jede aus dem Hauptelektrodenabschnitt 325a, der an einer Position entsprechend zu der Druckkammer 310 angeordnet ist und eine im Allgemeinen rhombische Form etwas kleiner als und im allgemeinen ähnlich zu der projizierten Form der Druckkammer 310 aufweist, und dem Hilfselektrodenabschnitt 325b mit einer allgemein rhombischen Form, der sich kontinuierlich von dem spitzen Abschnitt des Halbelektrodenabschnittes 325a zu einer Position entsprechend zu dem äußeren Teil der Druckkammer 310 erstreckt, zusammengesetzt ist.
Im Wesentlichen über der gesamten oberen Fläche der piezoelektrischen Platte 322 ist eine gemeinsame Elektrode 326 gebildet, die eine Dicke von ungefähr 2 μm aufweist. Die gemeinsame Elektrode 326 erstreckt sich zu den zwei Querseitenflächen (oder Seitenflächen entsprechend zu den zwei schrägen Seiten der Betätigungseinheit 320), so dass sie von der Seitenfläche der Betätigungseinheit 320 offen liegt. Keine Elektrode ist auf der oberen Fläche der piezoelektrischen Platte 323 gebildet.
Im Wesentlichen über der gesamten oberen Fläche der piezoelektrischen Platte 324 ist eine Verstärkungselektrode 327 gebildet, die eine Dicke von ungefähr 2 μm aufweist. Die Ver stärkungselektrode 327 erstreckt sich zu den zwei Querseitenflächen (oder den Seitenflächen entsprechend zu den zwei schrägen Seiten der Betätigungseinheit 320), so dass sie von der Seitenfläche der Betätigungseinheit 320 offen liegt. Hier braucht die Verstärkungselektrode 327 nicht immer zu der Außenseite offen zu liegen.
Wie in 32 und 34 gezeigt ist, sind die zwei Querseitenflächen (oder die Seitenflächen entsprechend zu den zwei schrägen Seiten) der Betätigungseinheit 320 mit dem Seitenabschnitt 328b des leitenden Filmes 328 bedeckt, der sich von der oberen Fläche der Betätigungseinheit 320 zu den Querseitenflächen erstreckt. Als Resultat werden die gemeinsame Elektrode 326 und die Verstärkungselektrode 327 in Kontakt gehalten und mit dem leitenden Film 328 verbunden. Weiter erstreckt sich dieser leitende Film 328 zu der unteren Fläche der Betätigungseinheit 320 so, dass er einen unteren Abschnitt 328c aufweist, der den Bereich der Betätigungseinheit 320 bedeckt, der nicht der Druckkammer 310 gegenüber oder zugewandt ist. Wie in 32 gezeigt ist, ist jedoch der Endabschnitt des unteren Abschnittes 328c, der am nächsten zu der Druckkammer 310 ist, ziemlich von der Druckkammer 310 entfernt. Dieser Abstand ist gemacht zum Verhindern, dass der leitende Film 328 durch Tinte korrodiert wird.
Auf der oberen Fläche der Betätigungseinheit 320 ist die FPC 303 angeordnet, die sich von dem Treiber-IC erstreckt. Die FPC 303 führt die Treiberspannung zu dem Hauptelektrodenabschnitt 325a und der gemeinsamen Elektrode 326 durch den Hilfselektrodenabschnitt 325b bzw. den leitenden Film 328 zu. Wenn die Treiberspannung zu dem Hauptelektrodenabschnitt 325sa und der gemeinsamen Elektrode 326 zugeführt wird, können die piezoelektrischen Platten 321 bis 324 der Betätigungseinheit 320 verformt werden zum Anlegen eines Druckes an die Tinte in der entsprechenden Druckkammer 310 der Durchgangseinheit 302.
Die von den Tintenverteilerdurchgängen, die durch die obere Fläche der Abdeckplatte 312, die entsprechenden gerillten Löcher 313b, 314b und 315b und die Bodenfläche der Lieferplatte 316 definiert sind, zugeführte Tinte fließt zu der Druckkammer 310 durch das Durchgangsloch 316b, die Öffnung 317c, das Durchgangsloch 317b und das Durchgangsloch 318b. Wenn die Treiberspannung zwischen dem Hauptelektrodenabschnitt 325a und der gemeinsamen Elektrode 326 durch die FPC 303 angelegt wird, wird weiter die Betätigungseinheit 320 zu der Druckkammer 310 so verformt, dass die Tinte aus der Druckkammer 310 ausgestoßen und von der Tintenausstoßöffnung 311a durch die entsprechenden Löcher 318a bis 312a ausgestoßen wird.
Als nächstes wird das Herstellungsverfahren der Betätigungseinheit 320 unter Bezugnahme auf 33 bis 36 beschrieben. Zuerst wird eine leitende Paste aus einem metallischen Material auf Ag-Pb-Basis auf die gesamten oberen Flächen eines Grünlings aus einem Keramikmaterial aufgebracht, das die piezoelektrische Platte 322 der Betätigungseinheit 320 werden soll, und einen Grünling aus einem Keramikmaterial, das die piezoelektrische Platte 324 werden soll, wie in 33 gezeigt ist, und wird zum Bilden der gemeinsamen Elektrode 326 bzw. der Verstärkungselektrode 327 getrocknet. Danach werden die Grünlinge aus einem Keramikmaterial, die die piezoelektrischen Platten 221, 222, 223 und 224 werden sollen, in der genannten Ordnung laminiert und dann gepresst und gesintert. Als Resultat ist eine geschichtete Struktur 335 gebildet, die vier Schichten von piezoelektrischen Platten 321 bis 324 mit einer im Allgemeinen trapezförmigen Form in einer Draufsicht enthält. Die gemeinsame Elektrode 326 und die Verstärkungselektrode 327 liegen von den Seitenflächen der geschichteten Struktur 335 offen, wie sie den Querseitenflächen der geschichteten Struktur 335 entsprechen.
Darauf folgend wird eine Ni-Schicht (mit einer Filmdicke von ungefähr 1 μm), wie in 35A gezeigt ist, auf der oberen Fläche (der Oberfläche in 34B) auf den zwei Seitenflächen (d.h. den Seitenflächen entsprechend den schrägen Querseiten in 34A) der vier Seitenflächen und auf den Bereichen in der unteren Fläche innerhalb eines vorbestimmten Abstandes von den Abschnitten, die mit den zuvor erwähnten zwei Seitenflächen verbunden sind, gebildet. Dieser vorbestimmte Abstand ist so gesetzt, dass die Ni-Schicht nicht der Druckkammer 310 der Durchgangseinheit 302 gegenüber ist. Weiter wird eine Au-Schicht (mit einer Filmdicke von ungefähr 0,1 μm) als eine Oberflächenschicht auf der oberen Seite der unteren Ni-Schicht gebildet. Die Ni-Schicht und die Au-Schicht werden durch das PVD, den Druck- oder Plattierprozess gebildet. Als Resultat wird der leitende Film 328 (328a, 328b und 328c), in dem die Ni-Schicht und die Au-Schicht laminiert sind, auf der oberen Fläche und auf den zwei Seitenflächen der geschichteten Struktur 335 und auf der unteren Fläche innerhalb des vorbestimmten Abstandes von den Abschnitten, die mit den zwei Seitenflächen verbunden sind, gebildet. Der leitende Film 328 wird elektrisch mit der gemeinsamen Elektrode 326 und der Verstärkungselektrode 327 verbunden, die von den Seitenflächen entsprechend den schrägen Querseiten der geschichteten Struktur 335 offen liegen. Eine teilweise vergrößerte Ansicht des Bereiches, der zu dieser Zeit durch eine abwechselnd lange und kurze Strichlinie in 35A eingeschlossen ist, ist in 36A dargestellt.
Danach werden runde positionierende Markierungen 336 in den vier Ecken der oberen Fläche der geschichteten Struktur 335 durch einen Ätzprozess gebildet. Somit wird eine geschichtete Struktur 338 dargestellt.
Hier können die zuvor erwähnten Schritte auch durch Schritte des Maskierens der Bereiche der unteren Fläche gegenüber den Druckkammern und der Positionierungsmarkierungen 336 zusammen ersetzt werden, dann Bilden der Ni-Schicht und der Au-Schicht und dann Entfernen der Maske. Gemäß dieser Modifikation können die Positionsmarkierungen 336 gleichzeitig gebildet werden, wie der leitende Film 328 gebildet wird, zur Verringerung der Zahl der Herstellungsschritte.
Danach werden, wie in 35B gezeigt ist, die Bereiche entsprechend zu den Rillen 330, wie in 31 gezeigt ist, des leitenden Filmes 328 exklusiv durch Ausführen einer Laserstrahlbearbeitung unter Benutzung des YAG-Lasers zum Beispiel entfernt, während die Ausbreitungsrichtung in Bezug auf die Positionsmarkierungen 336, die auf der oberen Fläche der geschichteten Struktur 338 gebildet sind, gesteuert wird, so dass die äußeren Kanten oder ziemliche Innenseiten der Druckkammern 310 in einer Draufsicht mit einem Laserstrahl bestrahlt werden können. Durch so teilweises Entfernen des leitenden Filmes 328 wird ein Muster der individuellen Elektroden 325 gebildet, von denen jede aus dem Hauptelektrodenabschnitt 325a und dem Hilfselektrodenabschnitt 325b zusammengesetzt ist und der von dem leitenden Film 328 isoliert ist. Eine teilweise vergrößerte Ansicht des Bereiches, der zu dieser Zeit durch die abwechselnd lange und kurze Strichlinie in 35B eingeschlossen ist, ist in 36B dargestellt.
Als nächstes wird ein Verfahren zum Anordnen der Betätigungseinheit 320 auf der Durchgangseinheit 302 unter Bezugnahme auf 37 und 38 beschrieben. Wie in 37 gezeigt ist, ist eine Mehrzahl von Positionsmarkierungen 340 an solchen vorbestimmten Positionen des Oberflächenbereiches in der Hohlraumplatte 319 der Durchgangseinheit 302 gebildet, wie sie nicht durch die Betätigungseinheit 320 bedeckt sind. Die Positionsmarkierungen 340 sind gleichzeitig gebildet, wie die Druckkammern 310 gebildet sind. Daher können die Positionsmar kierungen 340 eine hohe Positionsgenauigkeit in Bezug auf die Druckkammern 310 annehmen.
Darauf folgend wird die Betätigungseinheit 320, die so dargestellt worden ist, mit der Durchgangseinheit 302 mittels eines Klebstoffes verbunden, dass der untere Abschnitt 328c des leitenden Filmes 328 und die Abschnitte der oberen Fläche der oberen Platte 319 und ungleich den Druckkammern 310 einander kontaktieren können, wie in 38 gezeigt ist. Zu dieser Zeit werden die zwei Komponenten so verbunden, dass die auf der Oberfläche der Durchgangseinheit 302 gebildeten Positionsmarkierungen 340 und die auf der oberen Oberfläche der Betätigungseinheit 320 gebildeten Positionsmarkierungen 336 eine vorbestimmte Positionsbeziehung annehmen können (z.B. sind die zwei in einem vorbestimmten Abstand in der Längsrichtung der Durchgangseinheit 302 beabstandet). Als Resultat werden der leitende Film 328 und die Durchgangseinheit 302 elektrisch miteinander verbunden. Weiterhin können die individuellen Elektroden 325, die auf der Betätigungseinheit 320 gebildet sind, eine hohe Positionsgenauigkeit in Bezug auf die Druckkammern 310 annehmen. Daher kann die Homogenität der Tintenausstoßleistung verbessert werden zum leichten Verlängern des Tintenstrahlkopfes 301.
Danach wird zum Zuführen der Treiberspannung zu jedem Hilfselektrodenabschnitt 325b der Betätigungseinheit 320 und dem oberen Abschnitt 328a des leitenden Filmes 328 der Elektroden-bemusterte Abschnitt 303a der FPC 303 auf die Betätigungseinheit 320 durch einen thermischen Kontaktbonding-Prozess gelötet. Und die Herstellung des Tintenstrahlkopfes 301 wird durch weitere vorbestimmte Schritte beendet.
Bei dem Tintenstrahlkopf 301 dieser Ausführungsform, wie speziell beschrieben worden ist, weist die Durchgangseinheit 302 die Struktur auf, bei der die neun dünnen metallischen Platten 311 bis 319 laminiert sind. Weiter ist die Hohlraumplatte 319 mit den vielen Druckkammern 310 der allgemein rhombischen Form versehen, die in der Matrix aufgereiht sind, und den Positionsmarkierungen 340, die an den vorbestimmten Positionen auf dem Oberflächenbereich gebildet sind, der nicht durch die Betätigungseinheit 320 bedeckt ist. Zusätzlich ist der leitende Film 328 zum Bedecken der oberen Fläche und der zwei Seiten der Betätigungseinheit 320 und des Bereiches, der einen Teil in der unteren Fläche bildet, aber nicht den Druckkammern 310 gegenüber ist, gebildet. Weiterhin liegt die gemeinsame Elektrode 326 und die Verstärkungselektrode 327, die in der Betätigungseinheit 320 angeordnet sind, die laminierten piezoelektrischen Platten 321 bis 324 aufweist, an den Seitenflächen entsprechend zu den schrägen Querseiten der Betätigungseinheit 320 offen, so dass sie elektrische Leitungen mit dem Seitenabschnitt 328b des leitenden Filmes 328 durch Kontaktieren mit ihnen aufweisen. Somit können durch Übereinanderlegen des Leitermusters des Elektroden-bemusterten Abschnittes 303a der FPC 303 auf den Hilfselektrodenabschnitten 325b der individuellen Elektroden 325 und des oberen Abschnittes 328a des leitenden Filmes 328 für ihre elektrischen Verbindungen die Potentiale der individuellen Elektroden 325 und der gemeinsamen Elektrode 326 zum Verringern der Zahl von Schritten des Zusammenbauens des Tintenstrahlkopfes 301 gesteuert werden. Weiter sind die Seitenabschnitte 328b des leitenden Filmes 328 elektrisch mit der gemeinsamen Elektrode 326 auf den zwei Seitenflächen der Betätigungseinheit 320 verbunden, wodurch es unnötig gemacht wird, Durchgangslöcher oder ähnliches zum Verbinden einer Masseelektrode, die auf der Betätigungseinheit 320 zu bilden ist, und der gemeinsamen Elektrode 326 elektrisch miteinander zu bilden. Folglich ist es möglich, die Herstellungskosten des Tintenstrahlkopfes 301 zu verringern. Weiterhin sind im Wesentlichen die gesamten Flächen der zwei Seitenflächen der Betätigungseinheit 320, an denen die gemeinsame Elektrode 326 offen liegt, mit den Sei tenabschnitten 328b des leitenden Filmes 328 bedeckt, wodurch die elektrische Verbindung zwischen der gemeinsamen Elektrode 326 und dem leitenden Film 328 sichergestellt wird.
Zum Herstellen des Tintenstrahlkopfes 301 dieser Ausführungsform werden die Muster der individuellen Elektroden 325 durch die Laserstrahlbearbeitung auf der Grundlage der Positionsmarkierungen 340 gebildet, die auf der oberen Fläche der Betätigungseinheit 320 gebildet sind. Danach werden die Durchgangseinheit 302 und die Betätigungseinheit 320 verbunden, so dass die Positionsmarkierungen 340, die auf der Durchgangseinheit 320 gebildet sind, und die Positionsmarkierungen 336, die auf der Betätigungseinheit 320 gebildet sind, die vorbestimmte Positionsbeziehung annehmen. Daher können die individuellen Elektroden 325 und die Druckkammern 310 mit hoher Genauigkeit positioniert werden.
Durch Laminieren der Betätigungseinheit 320 auf die Durchgangseinheit 302 werden weiter die gemeinsame Elektrode 326 und die Durchgangseinheit 302 elektrisch durch den leitenden Film 328 verbunden, so dass die gemeinsame Elektrode 326 und die Durchgangseinheit 302 auf einem gleichen Potential gehalten werden können, ohne dass die Zahl der Teile und die Zahl der Zusammenbauschritte erhöht wird. Als Resultat ist es möglich, die Herstellungskosten zu verringern und die Durchgangseinheit 302 oder die piezoelektrische Platte 324 daran zu hindern, dass sie durch die Elektrifikation der Tinte korrodiert werden.
Weiterhin werden die gemeinsame Elektrode 326, die in der Betätigungseinheit 320 angeordnet ist, und der leitende Film 328, der die obere Fläche der Betätigungseinheit 320 bedeckt, zuverlässig verbunden, und jede individuelle Elektrode 325 und der leitende Film 328 werden ohne Versagen elektrisch isoliert. Daher können der leitende Film 328 für die Masseelektrode, die mit der gemeinsamen Elektrode 326 verbunden ist, und jede individuelle Elektrode 325 leicht auf der oberen Fläche der Betätigungseinheit 320 gebildet werden. Zu der gleichen Zeit braucht kein Durchgangsloch gebildet zu werden, so dass die Herstellungskosten der Betätigungseinheit 320 verringert werden können.
Als nächstes wird eine Modifikation dieser Ausführungsform beschrieben. In dieser Ausführungsform kann, wie in 39A und 39B gezeigt ist, die Betätigungseinheit 29 auch durch Verbinden der geschichteten Struktur 338 und der Durchgangseinheit 302 auf der Grundlage der Positionsmarkierungen 336, die auf der Durchgangseinheit 302 gebildet sind, und dann durch Bilden des Musters der individuellen Elektroden 325 auf der oberen Fläche der geschichteten Struktur 338 durch die Laserstrahlbearbeitung auf der Grundlage der Positionsmarkierungen 340 gebildet werden. Als Resultat ist es möglich, die Positionsgenauigkeit der individuellen Elektroden 325 zu verbessern, die auf der Betätigungseinheit 320 gebildet sind, in Bezug auf die Druckkammern 310. Daher kann die Homogenität der Tintenausstoßleistung zum Verlängern des Tintenstrahlkopfes 301 leichter verbessert werden. Hier bezeichnen in 39A und 39B die gleichen Bezugszeichen wie jene des Tintenstrahlkopfes 301 gemäß dieser Ausführungsform jene identisch oder entsprechend zu jenen des Tintenstrahlkopfes 301.
Bei dieser Ausführungsform ist der leitende Film 328 auf dem gesamten Bereich der zwei Seitenflächen entsprechend zu den schrägen Querseiten der Betätigungseinheit 320 gebildet. Der leitende Film 328 braucht jedoch nur teilweise auf einer der zwei Seitenflächen entsprechend zu den schrägen Querseiten der Betätigungseinheit 320 gebildet zu sein. Weiterhin ist der leitende Film 328 derart gebildet, dass ein im Wesentlichen gesamter Bereich der unteren Fläche der Betätigungseinheit 320, der nicht den Druckkammern 310 gegenüberliegt. Der lei tende Film braucht jedoch nur in einem kleineren Bereich in der unteren Fläche gebildet zu sein. Als Resultat ist es möglich, die Beträge von Materialien zu verringern, die zum Bilden des leitenden Filmes 328 benutzt werden.
Weiter ist bei dieser Ausführungsform der leitende Film 328 auf den zwei Seiten entsprechend den schrägen Querseiten der Betätigungseinheit 320 gebildet. Der leitende Film 328 kann jedoch auch auf den Seitenflächen entsprechend der oberen Seite und der unteren Seite der Betätigungseinheit 320 gebildet zu werden. Zu dieser Zeit kann der leitende Film 328 auch auf solch einem Bereich der unteren Fläche nahe den Seitenflächen entsprechend zu der oberen Seite und der unteren Seite der Betätigungseinheit 320 gebildet sein, die nicht den Druckkammern 310 gegenüber sind. Als Resultat kann die elektrische Verbindung zwischen der gemeinsamen Elektrode 326 und der Durchgangseinheit 302 durch den leitenden Film 328 sicherer gestellt werden.
Hier sollten die Materialien, die in den oben erwähnten drei Ausführungsformen für die piezoelektrischen Platten und die Elektroden benutzt werden, nicht auf die zuvor erwähnten begrenzt werden, sondern sie können in andere gut bekannte Materialien modifiziert werden. Weiterhin können die Draufsichtsformen, die Schnittformen und Anordnungen der Druckkammern, die Zahl von piezoelektrischen Platten, die die aktiven Schichten enthalten, und die Zahl von inaktiven Schichten geeignet modifiziert werden. Zusätzlich kann die Filmdicke auch unterschiedlich zwischen den piezoelektrischen Platten mit aktiven Schichten und die inaktiven Schichten unterschiedlich hergestellt werden.
Bei den zuvor erwähnten Ausführungsformen ist die Betätigungseinheit weiter durch Anordnen der individuellen Elektroden und der gemeinsamen Elektrode auf der piezoelektrischen Platte ge bildet. Diese Betätigungseinheit braucht jedoch nicht immer mit der Durchgangseinheit verbunden zu sein, sondern sie kann durch andere ausgeführt werden, wenn sie die Volumen der Druckkammern individuell verändern kann. Weiterhin sind die vorangehenden Ausführungsformen in der Struktur beschrieben worden, in der die Druckkammern in einer Matrix angeordnet sind. Die Erfindung kann jedoch auch auf die Struktur angewendet werden, in der die Druckkammern in einer Mehrzahl von Reihen angeordnet sind.
Bei den vorangehenden Ausführungsformen sind die aktiven Schichten nur in der obersten piezoelektrischen Platte gebildet, die die entfernteste Platte von der Druckkammer ist. Die oberste piezoelektrische Platte braucht jedoch nicht immer die aktiven Schichten zu enthalten, sondern die aktiven Schichten können in einer anderen piezoelektrischen Platte zusätzlich zu der obersten gebildet werden. Bei dieser Modifikation ist es möglich, einen ausreichenden Effekt des Unterdrückens des Übersprechens zu erzielen. Weiter weist der Tintenstrahlkopf der zuvor erwähnten Ausführungsformen die unimorphe Struktur auf, die den transversalen piezoelektrischen Effekt benutzt. Die Erfindung kann jedoch auch auf den Tintenstrahlkopf angewendet werden, der eine Schicht, die aktive Schichten enthält, die näher zu der Druckkammer angeordnet ist als die inaktiven Schichten und den longitudinalen piezoelektrischen Effekt benutzt, aufweisen.
Die Öffnungen und Markierungen sind in den individuellen Platten gebildet, die die Durchgangseinheit aufbauen, durch den Ätzprozess. Diese Öffnungen und Markierungen können jedoch in den individuellen Platten durch einen Prozess ungleich dem Ätzprozess gebildet werden.
Bei den vorangehenden Ausführungsformen sind alle inaktive Schichten die piezoelektrischen Platten in den vorangehenden Ausführungsformen, die inaktiven Schichten können jedoch durch isolierende Platten ungleich den piezoelektrischen Platten ausgeführt werden. Weiter braucht die Betätigungseinheit nicht kontinuierlich über die Mehrzahl von Druckkammern angeordnet zu sein. Mit anderen Worten, unabhängige Betätigungseinheiten der Zahl von Druckkammern können ebenfalls an den Durchgangseinheiten anhaften.
Bei der Erfindung kann das Teil, das die piezoelektrische Platte enthält, nur eine piezoelektrische Platte mit den aktiven Schichten enthalten, von denen jede zwischen der gemeinsamen Elektrode und der individuellen Elektrode eingeschlossen ist, wie bei den vorangehenden Ausführungsformen, oder sie kann nur eine oder mehrere piezoelektrische Platte enthalten mit den aktiven Schichten sondern auch eine Mehrzahl von Plattenteilen als die inaktiven Schichten, die auf die piezoelektrische Platte oder die Platten laminiert sind.

Claims

Verfahren zum Herstellen eines Tintenstrahlkopfes (1) mit: einer Durchgangseinheit (4) mit einer Mehrzahl von Druckkammern (10), von denen jede ein Ende, das mit einer Düse (8) verbunden ist, und das andere Ende, das mit einer Tintenlieferquelle zu verbinden ist, aufweist, wobei die Mehrzahl von Druckkammern (10) entlang einer Ebene angeordnet ist, so dass sie benachbart zu einander sind; und einer Mehrzahl von Betätigungseinheiten (21), die an einer Oberfläche der Durchgangseinheit (4) befestigt sind, zum Ändern des Volumens einer jeden der Druckkammern (10), wobei jede Betätigungseinheit (21) eine gemeinsame Elektrode (34), die auf einem konstanten Potential gehalten ist, eine Mehrzahl von individuellen Elektroden (35), die an Positionen entsprechend zu den Druckkammern (10) entsprechend vorgesehen sind, und eine piezoelektrische Platte (41), die zwischen der gemeinsamen Elektrode (34) und den individuellen Elektroden (35) eingeschlossen ist, aufweist; wobei das Verfahren die Schritte aufweist: Bilden einer ersten Markierung (55) auf der Oberfläche der Durchgangseinheit (4); Darstellen eines Teiles, das die piezoelektrische Platte (41) enthält, auf der die gemeinsame Elektrode (34) getragen ist; Befestigen des Teiles an der Oberfläche der Durchgangseinheit (4); und Bilden der individuellen Elektrode (35) auf der Grundlage der ersten Markierung (55) auf einer Fläche des Teiles, das der Richtung entgegengesetzt zu der Fläche davon, die an der Durchgangseinheit (4) befestigt ist, zugewandt ist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem in dem Schritt des Darstellens des Teiles die piezoelektrische Platte (41) als eine der äußersten Schichten des Teiles gebildet wird, und in dem Schritt des Befestigens des Teiles die andere äußere Schicht des Teiles an der Oberfläche der Durchgangseinheit (4) befestigt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Schritt des Bildens der individuellen Elektrode (35) die Schritte aufweist: Drucken des Musters der individuellen Elektroden (35), die aus einem leitenden Material hergestellt werden, auf der Fläche des Teiles, das der Richtung entgegengesetzt zu der befestigten Fläche davon zu der Durchgangseinheit (4) zugewandt ist; und Sintern des Musters der individuellen Elektroden (35).
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Schritt des Bildens der individuellen Elektrode (35) die Schritte aufweist: Anordnen einer Maske (61) auf der Grundlage der ersten Markierung (55) mit Öffnungen (61a) gemäß dem Muster der individuellen Elektroden (35) auf der Fläche des Teiles, das der Richtung entgegengesetzt zu der befestigten Fläche davon zugewandt ist zu der Durchgangseinheit (4); und Bilden eines leitenden Filmes auf Teilen des Teiles, die aus den Öffnungen (61a) offen liegen, an dem Muster der individuellen Elektroden (35) durch irgendeinen Prozess, der aus der Gruppe gebildet ist, die aus physikalisches Dampfabscheiden, chemisches Dampfabscheiden und Plattieren besteht.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Schritt des Bildens der individuellen Elektrode die Schritte aufweist: Bilden eines leitenden Filmes (64) auf der Fläche des Teiles, die der Richtung entgegengesetzt zu der befestigten Fläche davon zu der Durchgangseinheit (4) zugewandt ist; Anordnen einer Maske (65) auf der Grundlage der ersten Markierung (55) mit Öffnungen gemäß dem invertierten Muster der individuellen Elektroden (35) auf dem leitenden Film (64); und Entfernen von Teilen des leitenden Filmes (64), die aus den Öffnungen offen liegen.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Schritt des Bildens der individuellen Elektrode (35) die Schritte aufweist: Bilden eines leitenden Filmes (238) auf der Fläche des Teiles, die der Richtung entgegengesetzt zu der befestigten Fläche davon zu der Durchgangseinheit (4) zugewandt ist; und teilweises Entfernen des leitenden Filmes (238) auf der Grundlage der Markierung (55) zum Bilden der individuellen Elektroden (235) durch Laserstrahlbearbeitung.
Verfahren nach Anspruch 6, bei dem mindestens ein Abschnitt des Teiles entfernt wird folgend auf die Entfernung des leitenden Filmes (238) bei der Laserstrahlbearbeitung.
Verfahren nach Anspruch 6, bei dem mindestens ein Abschnitt des leitenden Filmes in dem Bereich ungleich dem der individuellen Elektroden (235) belassen wird, während die individuellen Elektroden (235) bei der Laserstrahlbearbeitung gebildet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem der Schritt des Bildens der ersten Markierung (55) gleichzeitig mit dem Bilden der Druckkammer (10) ausgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem in dem Schritt des Darstellens des Teiles die individuellen Elektroden (35) nicht innerhalb des Teiles gebildet werden.
Verfahren nach Anspruch 10, bei dem in dem Schritt des Darstellens des Teiles die piezoelektrische Platte (41) und die drei inaktiven Schichten (42–44) so laminiert werden, dass die piezoelektrische Platte (41) eine der äußersten Schichten des Teiles wird und die gemeinsame Elektrode innerhalb des Teiles gebildet wird, und bei dem Schritt des Befestigens des Teiles die andere äußerste Schicht des Teiles an der Oberfläche der Durchgangseinheit befestigt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, weiter mit den Schritten: Bilden einer zweiten Markierung (55a) auf dem Teil; Befestigen des Teiles an der Oberfläche der Durchgangseinheit (4) so, dass die erste Markierung (55) und die zweite Markierung (55a) eine vorbestimmte Positionsbeziehung erhalten; und Bilden der individuellen Elektroden (35) auf der Grundlage der ersten oder zweiten Markierung (55, 55a).