DE69404686T2

DE69404686T2 - Tintenstrahlkopf

Info

Publication number: DE69404686T2
Application number: DE69404686T
Authority: DE
Inventors: Susumu Hirata; Tetsuya Inui; Yorishige Ishii; Kazuhiro Kimura; Kenji Ohta
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1993-01-22
Filing date: 1994-01-20
Publication date: 1998-02-26
Anticipated expiration: 2014-01-21
Also published as: EP0608135A2; EP0608135B1; JPH06218917A; US5491500A; US5627576A; DE69404686D1; EP0608135A3; KR0144654B1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG

Die Erfindung betrifft einen Tintenstrahlkopf zur Verwendung bei Tintenstrahldruckern oder anderen Geräten, bei denen Aufzeichnungsvorgänge dadurch erfolgen, dass Tinte in vernebeltem Zustand auf ein Blatt Papier gestrahlt wird.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Auf kürzliche hervorragende Entwicklungen bei Computern und ähnlichen Geräten hin wurde eine neue Technik als Maßnahme zum Sichtbarmachen von Ausgangsinformation derartiger Geräte entwickelt, bei denen Tinte in vernebeltem Zustand abgestrahlt wird, damit sie an einem Blatt Aufzeichnungspapier anhaftet, wodurch Buchstaben und Bilder auf diesem aufgezeichnet werden können. Tintenstrahldrucker unter Verwendung dieser Technik bilden einen leisen Drucker, der sowohl das Aufzeichnen auf gewöhnlichem Papier als auch farbigen Ausdruck ermöglicht.
Unter Tintenstrahlköpfen, wie sie bei derartigen Tintenstrahldruckern verwendet werden, ist der thermische Typ bekannt. Fig. 16 zeigt einen Tintenstrahl-Hauptkörper 501 eines Tintenstrahlkopfs vom thermischen Typ. Eine Düse 503 ist an einem Ende des Tintenkopf-Hauptkörpers 501 befestigt. Der obere Abschnitt der Düse 503 ist mit einer Öffnung 502 verbunden, und das andere Ende der Düse 503 ist mit einem Tintenvorratsabschnitt 505 verbunden. Ein nicht dargestellter Tintenzuführabschnitt ist über einen Tinteneinlass 504 mit dem Tintenvorratsabschnitt 505 verbunden, und Tinte wird vom Tintenzuführabschnitt durch den Tinteneinlass 504 geliefert. Ein Heizabschnitt 506 ist in der Nähe der Düse 503 angebracht, und Tinte innerhalb des Tintenvorratsabschnitts 505 wird durch den Heizerabschnitt 506 erwärmt, um plötzlich zu verdampfen. Der so erzeugte, sich ergebende Dampfdruck ermöglicht es, Tintenteilchen aus der Mündung 502 abzustrahlen.
Bei diesem Verfahren ist es jedoch erforderlich, den Heizerabschnitt 506 momentan auf eine hohe Temperatur in der Nähe von 1000ºC zu erwärmen, wenn Tintenteilchen abgesprüht werden; dies führt zu einem Problem hinsichtlich der Lebensdauer des Heizerabschnitts 506.
Um dieses Problem zu überwinden und um einen Tintenstrahlkopf mit großer Lebensdauer zu schaffen, wurde ein solcher vom piezoelektrischen Typ entwickelt. Ein Tintenstrahlkopf dieses Typs ist mit einem piezoelektrischen Bauteil 507 versehen, wie in Fig. 17 dargestellt, das auf elektrische Signale hin mechanisch schwingt. Bei einem Tintenstrahlkopf dieses Typs verfügt der Tintenstrahl-Hauptkörper 510 über eine Mündung 502, und ein piezoelektrisches Bauteil 507 ist in einem Tintenvorratsabschnitt 508 angebracht, der die Mündung 502 und den Tinteneinlass 504 verbindet. Wenn das piezoelektrische Bauteil 507 betrieben wird, verringert sich das Volumen des Tintenvorratsabschnitts 508, wodurch der Druck innerhalb dieses Tintenvorratsabschnitts 508 ansteigt. Dieser hohe Druck wird auf Tinte 509 ausgeübt, wodurch Tintenteilchen 509a herausgedrückt werden und sie aus der Mündung 502 abgesprüht werden.
Hierbei ist es zum Konzipieren eines kompakten Tintenstrahlkopfs mit hohem Integrationsgrad möglich, das Ziel dadurch zu erreichen, dass eine wohlerrichtete Feinbearbeitungstechnik wie ein Ätzverfahren und andere Verfahren verwendet wird, wenn andere Bedingungen die Verwendung der Technik erlauben. Bei der obigen Anordnung wird jedoch die Sprühkraft für die Tinte 509a durch einen Mechanismus erhalten, bei dem, beim Aussprühen von Tinte das Volumen des Tintenvorratsabschnitts 508 auf eine Größe abnimmt, die so klein wie das Volumen der Tintenteilchen 509a ist. Daher ist es erforderlich, ein piezoelektrisches Bauteil 507 bereitzustellen, das größer als eine vorbestimmte Größe ist. Dies erschwert es, einen kompakten Tintenstrahlkopf mit hohem Integrationsgrad zu konzipieren.
Darüber hinaus werden die Tintenteilchen 509a bei erhöhtem Innendruck im Tintenvorratsabschnitt 508 abgesprüht; daher werden, wenn einmal Luft (Blasen) in den Tintenvorratsabschnitt 508 eingetreten ist, durch den Ansteuerungsvorgang des piezoelektrischen Bauteils 507 selbst dann, wenn das Volumen des Tintenvorratsabschnitts 508 verringert wird, nur Blasen unter Druck gesetzt. Dies führt zum Ausüben unzureichenden Drucks auf die Tinte 509, was zu einem Zuverlässigkeitsproblem aufgrund einer Schwierigkeit beim Absprühen der Tinte 509 führt.
Ferner offenbart die Offenlegung Nr. 269058/1990 (Tokukaihei 2-269058) einer japanischen Patentanmeldung eine Vorrichtung zum Absprühen von Flüssigkeit, bei der eine durch fortschreitende Wellen ausgeübte Kraft verwendet wird. Die Vorrichtung ist z. B. mit Elektroden vom Zwillingstyp und auf einem Substrat angebrachten Reflektoren versehen. Fortschreitende Wellen treten auf elektrische Signale hin auf, wie sie von den Zwillingselektroden an das Substrat angelegt werden, und wenn Flüssigkeit den fortschreitenden Wellen ausgesetzt wird, wird ein Teil der Flüssigkeit vernebelt und verflüchtigt.
Da jedoch die obige Vorrichtung zum Absprühen von Flüssigkeit einen komplizierten Aufbau aufweist, kann sie nicht durch einen chargenprozess hergestellt werden, der ein Ätzverfahren oder andere Verfahren verwendet. Demgemäß ist es schwierig, die Vorrichtung kompakt herzustellen, und die Herstellkosten der Vorrichtung sind hoch.
Ferner ist es zum Absprühen von Flüssigkeit in einer geeigneten Richtung bei jedem Betriebsvorgang erforderlich, eine Vorbereitungsarbeit zum genau en Einstellen verschiedener Faktoren abhängig von der Menge und den Eigenschaften der Flüssigkeiten vorzunehmen, wie z. B. der Frequenz und der Spannung elektrischer Wechselspannungssignale, der Frequenz und dem Tast verhältnis bei Impulssignalen, den Winkeln zwischen dem Reflektor und dem Substrat usw.
Das Dokument "Patent Abstracts of Japan", Vol 12, No. 13 (M-664), auf dem die Oberbegriffe der Ansprüche 1 und 2 beruhen, offenbart einen Tintenstrahlkopf, bei dem mehrere piezoelektrische Elemente auf einer Fläche einer elastischen Platte angebracht sind. Wenn die piezoelektrischen Elemente angesteuert werden, wird die elastische Platte durch die Ausdehnung und Zusammenziehung der piezoelektrischen Elemente ausgelenkt. Die Auslenkung der elastischen Platte bewirkt eine Volumenänderung der Tintenkammer, was einen Druckanstieg bewirkt, und dieser Druckanstieg sorgt dafür, dass Tinte aus der Kammer ausgestoßen wird. Dieser Tintenstrahlkopf arbeitet gemäß demselben Prinzip wie der in Fig. 17 dieser Anmeldung dargestellte bekannte Tintenstrahlkopf, der unter den auf Seite 3, Zeilen 2 bis 21 dargelegten Nachteilen leidet.
Die Erfindung schafft ein Verfahren zum Ansteuern eines Tintenstrahlkopfs, wie im Anspruch 1 beansprucht, einen Tintenstrahlkopf, wie im Anspruch 2 beansprucht, und ein Verfahren zum Herstellen eines Tintenstrahlkopfs, wie im Anspruch 10 beansprucht. Bevorzugte Merkmale der Erfindung sind in Ansprüchen 3 bis 9 sowie 11 bis 18 dargelegt.
Der erfindungsgemäße Tintenstrahlkopf enthält eine Düse, aus der Tinte abgesprüht wird, und mit der Düse ist ein Tintenkanal verbunden. Ferner ist eine Reihe piezoelektrischer Bauteile entlang dem Tintenkanal in der Strömungsrichtung der Tinte ausgebildet, und Wechselspannungen mit verschiedenen Phasen werden an die Reihe piezoelektrischer Bauteile angelegt. Der erfindungsgemäße Tintenstrahlkopf verfügt über einen Aufbau, bei dem eine Kopfvorrichtung, die eine Einheit zum Absprühen von Tinte ist, aus der Düse, dem Tintenkanal und der Reihe piezoelektrischer Bauteile besteht.
Gemäß dem obigen Aufbau werden fortschreitende Wellen in der Strömungsrichtung zur Düse hin dadurch angeregt, dass Wechselspannungen mit verschiedenen Phasen an die Reihe piezoelektrischer Bauteile angelegt werden. Die fortschreitenden Wellen verleihen der Tinte innerhalb des Tintenkanals eine Geschwindigkeit in der Strömungsrichtung zur Düse hin, und sie bewegen die Tinte durch den Tintenkanal zur Düse hin, wodurch diese in Form von Tintenteilchen aus der Düse ausgesprüht werden kann.
Daher werden Blasen, wenn solche in den Tintenkanal eintreten, entsprechend der Tintenströmung mitgeführt und von der Düse ausgegeben; dies verhindert, dass die Blasen das Absprühen der Tinte stören, was die vorliegende Konstruktion von herkömmlichen Konstruktionen unterscheidet. So wird es möglich, einen Tintenstrahlkopf mit hoher Zuverlässigkeit zu erhalten.
Ferner wird, abweichend vom herkömmlichen Gebrauch piezoelektrischer Bauteile, die obige Reihe piezoelektrischer Bauteile nicht dazu verwendet, das Volumen des Tintenvorratsabschnitts zu ändern, sondern sie wird statt dessen dazu verwendet, fortschreitende Wellen anzuregen. Aus diesem Grund besteht keine Beschränkung hinsichtlich der Miniaturisierung der piezoelektrischen Bauteile. Dies ermöglicht es, den Tintenstrahlkopf zu miniaturisieren und einen Tintenstrahlkopf mit hohem Integrationsgrad herzustellen.
Darüber hinaus ermöglicht es der Tintenkanal, Tinte genau und leicht zur Düse zu führen, und die Düse ermöglicht es auch, dass Tintenteilchen eine gewünschte Druckposition sowohl genau als auch leicht erreichen und an dieser anhaften. Daher ist es nicht erforderlich, Vorbereitungsarbeiten zum Einstellen von Faktoren wie der Bewegungsrichtung der Tinte und der Bewegungsrichtung der Tintenteilchen entsprechend der Menge und der Eigenschaften der Tinte auszuführen.
Ferner kann ein erfindungsgemäßer Tintenstrahlkopf, der, wie oben beschrieben, einfache Konstruktion aufweist, mit großer Menge mittels eines Chargenverfahrens unter Verwendung einer Feinbearbeitungstechnik wie eines Ätzverfahrens hergestellt werden. Dies ermöglicht es, die Vorrichtung zu miniaturisieren und die Herstellkosten zu verringern.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1(a) ist eine perspektivische Ansicht eines Tintenstrahl-Hauptkörpers eines Tintenstrahlkopfs.
Fig. 1(b) ist ein Vertikalschnitt des Tintenstrahl-Hauptkörpers des Tintenstrahlkopfs.
Fig. 2 ist eine Draufsicht, die ein Substrat zeigt, auf dem Tintenkanäle und Reihen piezoelektrischer Bauteile im Tintenkopf-Hauptkörper ausgebildet sind.
Fig. 3 ist eine erläuternde Ansicht, die einen Zustand zeigt, bei dem sich der Tintenkopf-Hauptkörper im Betrieb befindet.
Fig. 4(a) bis (h) sind Vertikalschnitte, die einen Herstellprozess für den Tintenkopf-Hauptkörper veranschaulichen.
Fig. 5(a) ist eine Draufsicht, die ein Muster von Elektroden zum Ansteuern von Reihen piezoelektrischer Bauteile zeigt, die im Tintenkopf-Hauptkörper angebracht sind.
Fig. 5(b) ist eine Draufsicht, die ein Muster piezoelektrischer Bauteile zeigt.
Fig. 6 ist eine Ansicht von unten, die eine Verbindungsfläche zwischen Dachplatten und einem Substrat zeigt.
Fig. 7(a) bis 7(d) sind Vertikalschnitte, die einen anderen Herstellprozess für den Tintenkopf-Hauptkörper veranschaulichen.
Fig. 8 ist eine Draufsicht, die eine bearbeitete Fläche des Substrats zeigt.
Fig. 9(a) ist ein Vertikalschnitt des Tintenkopf-Hauptkörpers.
Fig. 9(b) ist eine erläuternde Zeichnung, die einen Zustand zeigt, bei dem sich der in Fig. 9(a) dargestellte Tintenkopf-Hauptkörper im Betrieb befindet.
Fig. 10 ist ein Vertikalschnitt, der einen Tintenkopf-Hauptkörper gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.
Fig. 11 ist ein Vertikalschnitt, der einen Tintenkopf-Hauptkörper gemäß einem noch anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.
Fig. 12 ist eine perspektivische Ansicht, die das äußere Aussehen des in Fig. 11 dargestellten Tintenkopf-Hauptkörpers zeigt.
Fig. 13 ist eine perspektivische Ansicht, die eine bearbeitete Fläche eines Substrats zeigt, das den Tintenkopf-Hauptkörper bildet.
Fig. 14 ist eine perspektivische Ansicht, die das äußere Aussehen eines Tintenkopf-Hauptkörpers gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.
Fig. 15 ist eine perspektivische Ansicht, die eine bearbeitete Fläche eines Substrats zeigt, das den Tintenkopf-Hauptkörper von Fig. 14 bildet.
Fig. 16 ist eine erläuternde Zeichnung, die den Aufbau eines Tintenkopf- Hauptkörpers vom herkömmlichen thermischen Typ zeigt.
Fig. 17 ist ein Vertikalschnitt, der den Aufbau eines Tintenkopf-Hauptkörpers vom herkömmlichen piezoelektrischen Typ zeigt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

[AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 1]

Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 8 erörtert die folgende Beschreibung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Wie es in den Fig. 1(a) und 1(b) veranschaulicht ist, verfügt der Tintenstrahlkopf des vorliegenden Ausführungsbeispiels über einen Tintenkopf- Hauptkörper 1, der aus einem Substrat 5, auf dem mehrere piezoelektrische Bauteile 3a ausgebildet sind, besteht, Abstandshalter 6, die auf einer Fläche des Substrats 5 ausgebildet sind, und eine Dachplatte 7, die über die Abstandshalter 7 mit dem Substrat 5 verbunden ist. Hierbei ist der Zwischenraum zwischen dem Substrat 5 und der Dachplatte 7 auf einen Wert im Bereich von 1 bis 100 µm eingestellt. Im Tintenkopf-Hauptkörper 1 ist eine Anzahl von Tintenkanälen 2 unabhängig zwischen dem Substrat 5 und der Dachplatte 7 ausgebildet, und Mündungen 8, die als Düsen zum Absprühen von durch die Tintenkanäle 2 fließender Tinte 4 dienen, sind in jeweiligen oberen Abschnitten der Tintenkanäle 2 ausgebildet. Ferner sind, wie es später beschrieben wird, Reihen 3 piezoelektrischer Bauteile, von denen jede aus mehreren piezoelektrischen Bauteilen 3a besteht, entlang den jeweiligen Tintenkanälen 2 ausgebildet. So besteht eine Kopfvorrichtung, die eine Tintensprüheinheit bildet, aus einer jeweiligen Mündung 8, einem jeweiligen Tintenkanal 2 und einer jeweiligen Reihe 3 piezoelektrischer Bauteile. Darüber hinaus ist ein Tintenzuführabschnitt, nicht dargestellt, über die Endabschnitte der jeweiligen Tintenkanäle 2 mit dem vorliegenden Tintenkopf-Hauptkörper 1 verbunden, und dieser Tintenzuführabschnitt wird von den jeweiligen Tintenkanälen 2 gemeinsam verwendet.
Wie es in Fig. 2 veranschaulicht ist, bilden diejenigen piezoelektrischen Bauteile 3a, die auf dem Substrat 5 vorhanden sind, jede Reihe 3 piezoelektrischer Bauteile entlang jedem Tintenkanal 2. Hierbei sind die piezoelektrischen Bauteile 3a in eine erste Gruppe piezoelektrischer Bauteile und eine zweite Gruppe piezoelektrischer Bauteile eingeteilt, wie dies unten beschrieben wird.
Genauer gesagt, sind die piezoelektrischen Bauteile 3a in jeder Reihe 3 piezoelektrischer Bauteile abwechselnd als erste Gruppe piezoelektrischer Bauteile und als zweite Gruppe piezoelektrischer Bauteile bezeichnet. Z. B. ist die Anordnung mit der folgenden Reihenfolge ausgehend von der benachbart zur Mündung 8 liegenden Seite ausgeführt: erste Gruppe piezoelektrischer Bauteile, zweite Gruppe piezoelektrischer Bauteile, erste Gruppe derselben, zweite Gruppe derselben, ...
Bei der obigen Anordnung werden Wechselspannungen mit voneinander jeweils um 90º verschiedenen Phasen an die erste Gruppe piezoelektrischer Bauteile und die zweite Gruppe piezoelektrischer Bauteile jeder Reihe 3 piezoelektrischer Bauteile über untere und obere Elektrodenabschnitte, die nicht dargestellt sind, angelegt. Außerdem werden derartige Anlegevorgänge für die Wechselspannungen für jede Reihe 3 piezoelektrischer Bauteile gesteuert; daher werden die Wechselspannungen nur zu einem Zeitpunkt, zu dem ein Absprühvorgang für Tintenteilchen erforderlich ist, an eine Reihe 3 piezeelektrischer Bauteile gelegt, die zu einem gewünschten Tintenkanal 2 gehört.
Ferner sind die Länge l&sub1; in der Strömungsrichtung jedes piezoelektrischen Bauteils 3a und der Abstand l&sub2; zwischen benachbarten piezoelektrischen Bauteilen 3a auf jeweils denselben Wert eingestellt.
Wenn z. B., wie in Fig. 3 dargestellt, beim Tintenstrahlkopf mit dem obigen Aufbau Spannungen, deren Phasen wie oben beschrieben eingestellt werden, an die piezoelektrischen Bauteile 3a der Reihe 3 piezoelektrischer Bauteile angelegt werden, die zu einem bestimmten Tintenkanal 2 gehören, durch diese Reihe 3 piezoelektrischer Bauteile fortschreitende Wellen in der innerhalb dieses Tintenkanals 2 befindlichen Tinte 4 angeregt. Die fortschreitenden Wellen schreiten in der durch einen Pfeil A gekennzeichneten Strömungsrichtung zur Düse fort. Hierbei kann die Laufrichtung der fortschreitenden Wellen unter Verwendung des Voreilens und Nacheilens der Phasen entsprechend einem Verfahren geändert werden, wie es in Technical Report of IEICE, US86-16, S. 23 - 30 beschrieben ist, und auch gemäß anderen Verfahren. Wenn derartige fortschreitende Wellen angeregt werden, verleihen diese fortschreitenden Wellen der Tinte 4, die in Kontakt mit der Reihe 3 piezoelektrischer Bauteile steht, eine Geschwindigkeit in der Richtung des Pfeils A.
So wird die Tinte 4 zum Tintenkanal 2 geführt und zur Mündung 8 bewegt, und dann kann sie in Form von Tintenteilchen 4a von der Mündung 8 abgesprüht werden. Die abgesprühten Tintenteilchen 4a haften an einem Blatt Papier, das nicht dargestellt ist, an, das vor der Mündung 8 plaziert ist, um dadurch Aufzeichnungspunkte auf dem Blatt Papier auszubilden. Außerdem wird die Tinte 4 in diesem Fall fortlaufend vom nicht dargestellten Tintenzuführabschnitt zum Tintenkanal 2 geliefert.
Daher werden beim Tintenstrahlkopf des vorliegenden Ausführungsbeispiels Blasen, wenn solche in den Tintenkanal 2 eintreten, entsprechend der Strömung der Tinte 4 mitgeführt und von der Mündung 8 ausgegeben; dies verhindert, dass Blasen das Absprühen der Tinte stören, was die vorliegende Konstruktion von herkömmlichen Konstruktionen unterscheidet. So wird es möglich, einen Tintenstrahlkopf mit hoher Zuverlässigkeit zu erhalten.
Darüber hinaus ist die vorliegende Konstruktion mit dem Tintenkanal 2 und der Mündung 8 versehen. Daher ermöglicht es diese Konstruktion, abweichend von herkömmlichen Anordnungen, Tinte 4 sowohl genau als auch leicht zur Mündung 8 zu führen, und sie ermöglicht es auch, dass Tintenteilchen 4a eine gewünschte Druckposition sowohl genau als auch leicht erreichen und an ihr anhaften. Daher ist es nicht erforderlich, vorbereitende Arbeiten zum Einstellen von Faktoren wie der Bewegungsrichtung der Tinte 4 und der Bewegungsrichtung der Tintenteilchen 4a abhängig von der Menge und den Eigenschaften der Tinte 4 auszuführen.
Ferner werden, abweichend vom herkömmlichen Gebrauch piezoelektrischer Bauteile, die obigen Reihen 3 piezoelektrischer Bauteile nicht zum Ändern des Volumens des Tintenvorratsabschnitts verwendet, sondern sie werden statt dessen zum Anregen fortschreitender Wellen verwendet. Aus diesem Grund ist es nicht erforderlich, dass die piezoelektrischen Bauteile eine Größe aufweisen, die dazu ausreicht, eine Anpassung des Volumens des Tintenvorratsabschnitts auszuführen, wie dies bei herkömmlichen Anordnungen erforderlich ist. Außerdem hat der Tintenstrahlkopf des vorliegenden Ausführungsbeispiels den obenbeschriebenen einfachen Aufbau. Daher kann der Tintenstrahlkopf des vorliegenden Ausführungsbeispiels, ohne dass Bearbeitungsprozesse erforderlich sind, in großen Mengen durch einen Chargenprozess unter Verwendung einer Feinbearbeitungstechnik wie eines Ätzverfahrens hergestellt werden. Dies ermöglicht es, den Tintenstrahlkopf mit hohem Integrationsgrad zu miniaturisieren und die Herstellkosten zu verringern.
Außerdem ist es nicht erforderlich, das Substrat 5, die Dachplatte 7 und die Abstandshalter 6 als gesonderte Elemente bereitzustellen, sondern einige oder alle derselben können integral aus einem Teil ausgebildet sein. Dies vereinfacht die Konstruktion und vereinfacht auch den Herstellprozess auf wirkungsvollere Weise.
Nachfolgend erfolgt eine Erläuterung zu einem Herstellprozess für den Tintenstrahl-Hauptkörper 1 des Tintenstrahlkopfs, bei dem ein Ätzverfahren verwendet ist. Hierbei sind, wie oben angegeben, die Dachplatte und die Abstandshalter integral in einem Teil ausgebildet.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 4 bis 6 erörtert die folgende Beschreibung den ersten Herstellprozess.
Die Fig. 4(a) bis 4(h) sind schematische Seitenansichten, die Prozesse veranschaulichen, durch die ein Tintenkanal 2 hergestellt wird, wobei angenommen ist, dass Tinte 4 nach links in den Zeichnungen fließt. Ferner sind die Fig. 5(a) und 5(b) schematische Draufsichten, die Prozesse veranschaulichen, durch die Reihen piezoelektrischer Bauteile dadurch ausgebildet werden, dass piezoelektrische Bauteile in den Zeichnungen quer angeordnet werden, wobei auch in diesen zeichnungen angenommen ist, dass Tinte 4 nach links fließt.
Wie es in Fig. 4(a) veranschaulicht ist, wird zunächst ein Substrat 100 bereitgestellt, das aus Glas, Keramik, Metall oder einem anderen Material besteht, und ein Metallfilm 110 aus Al, Cr, Mo, Ta, Co, Ni oder einer Legierung einiger dieser Metalle wird auf dem Substrat 100 hergestellt. Darauf wird ein Photoresist 120 aufgetragen, wie es in Fig. 4(b) veranschaulicht ist, und durch Photolithographie wird ein Elektrodenmuster, wie in Fig. 5(a) dargestellt, ausgebildet. Dann werden überschüssige Abschnitte des Metallfilms 110 durch Anwenden eines Ätzvorgangs auf diesen beseitigt, wie es in Fig. 4(c) veranschaulicht ist, und untere Elektrodenabschnitte 110', von denen jeder aus einer unteren Elektrode 110a und einem unteren Leiterbahnabschnitt 110b besteht, werden so ausgebildet, wie es in Fig. 5(a) veranschaulicht ist. Hierbei ist bei jeder unteren Elektrode 110a die Länge l&sub1; dieser unteren Elektrode 110a so eingestellt, dass sie dem Abstand l&sub2; zwischen benachbarten unteren Elektroden 110a entspricht. Ferner sind die unteren Leiterbahnabschnitte 110b so konzipiert, dass eine Wechselspannung derselben Phase an jede zweite untere Elektrode 110a in Querrichtung angelegt wird.
Nachfolgend wird, wie es in Fig. 4(d) veranschaulicht ist, auf dem Substrat 100, auf dem die unteren Elektrodenabschnitte 110' ausgebildet sind, ein piezoelektrischer Film 130 hergestellt, der aus PZT(PbO-ZrO&sub2;-TiO&sub2;) oder PLZT(PbO-La&sub2;O&sub3;-ZrO&sub2;-TiO&sub2;), ZnO, AlN oder anderen Materialien besteht. Hinsichtlich des Hersteilverfahrens des piezoelektrischen Films 130 können verschiedene Verfahren wie ein Aufdampfverfahren im Vakuum, ein Sputterverfahren, ein CVD-Verfahren und ein Sol-Gel-Verfahren verwendet werden. Zusätzlich zu diesen Verfahren ist es möglich, das sogenannte Verfahren mit ungebrannten Lagen zu verwenden, bei dem ein Material im aufgeschlämmten Zustand, das auf zugemischte Weise ein Pulver aus piezoelektrischem Material, Binder und geeigneten Lösungsmitteln enthält, dünn aufgetragen wird. Hierbei sind das Verfahren zum Aufdampfen im Vakuum, das Sputterverfahren, das CVD-Verfahren und das Sol-Gel-Verfahren zum Herstellen eines piezoelektrischen Films 130 mit einer Dicke von 0,1 bis einigen um gut geeignet, wohingegen das Verfahren mit ungebrannten Lagen zum Herstellen eines Films mit einer Dicke über diesen Werten geeignet ist.
Als nächstes wird, wie beim Metallfilm 110, ein Strukturierungsvorgang im piezoelektrischen Film 130 mittels Photolithographie so ausgeführt, dass nur die durch schräge Linien in Fig. 5(b) angedeuteten Abschnitte verbleiben, und auf den unteren Elektroden 110a werden durch Anwenden eines Ätzvorgangs piezoelektrische Bauteile 130 ausgebildet, wie es in Fig. 4(e) veranschaulicht ist.
Dann wird, wie es in Fig. 4(f) veranschaulicht ist, ein Isolierfilm 140, der aus einem anorganischen Material wie SiO, SiO&sub2;, SiN oder AlN oder einem organischen Material wie Parylenharz oder Polyimidharz besteht, so ausgebildet, dass er die gesamte Oberfläche des Substrats 100 bedeckt.
Danach werden, wie es in Fig. 4(g) veranschaulicht ist, auf diesem Isolierfilm 140 obere Elektroden 150a, die dieselbe Form wie die unteren Elektroden 110a aufweisen, und Leiterbahnabschnitte, die nicht dargestellt sind, mit demselben Verfahren, wie es oben beschrieben ist, hergestellt. Auf diese Weise liegt der Isolierfilm 140 zwischen den an den oberen Elektroden 150a angebrachten Leiterbahnabschnitten sowie den unteren Leiterbahnabschnitten 110b; dies verhindert elektrische Kurzschlüsse, wie sie zwischen beiden Abschnitten auftreten könnten. Darüber hinaus können Kontaktflecke mit verschiedenen Formen an jedem Leiterbahnabschnitt der oberen Elektrode 150a und am Fuß jedes unteren Leiterbahnabschnitts 110b angebracht werden, und Signalleitungen zum Zuführen einer Ansteuerspannung können mittels eines Drahtbondvorgangs an den Kontaktflecken befestigt werden.
Fig. 6 ist eine schematische Ansicht von unten, die die mit dem Substrat 100 verbundene Dachplatte 200 zeigt, wobei in dieser Zeichnung angenommen ist, dass Tinte nach links strömt.
Die Dachplatte 200 besteht aus Glas, Keramik, Metall oder anderen Materialien, und ausgesparte Abschnitte 210 mit einer Form, wie sie jedem Tintenkanal 2 und jeder Mündung 8 entspricht, werden durch einen Ätzvorgang an einer Seite der Dachplatte 200 ausgebildet. Dann werden, wie es in Fig. 4(h) veranschaulicht ist, das Substrat 100 und die Dachplatte 200 so miteinander verbunden, dass die bearbeitete Oberfläche des Substrats 100 und die bearbeitete Oberfläche der Dachplatte 200 so ausgerichtet sind, dass sie einander zugewandt sind. Auf diese Weise wird der Tintenstrahl-Hauptkörper 1 von Fig. 1 hergestellt.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 7(a) bis 7(d) wie auch Fig. 8 erörtert die folgende Beschreibung einen zweiten Herstellprozess. Wie im früher beschriebenen Fall sind die Fig. 7(a) bis 7(d) schematische Seitenansichten, die Prozesse veranschaulichen, durch die ein Tintenkanal 2 ausgebildet wird, wobei angenommen ist, dass Tinte 4 in der Richtung nach links in den Zeichnungen strömt. Ferner ist, wie im früher beschriebenen Fall, Fig. 8 eine schematische Draufsicht, die Prozesse veranschaulicht, durch die Reihen piezoelektrischer Bauteile dadurch ausgebildet werden, dass piezoelek trische Bauteile in Querrichtung in den Zeichnungen angeordnet werden, wobei auch in dieser Zeichnung angenommen ist, dass Tinte 4 in der Richtung nach links strömt.
Wie es in Fig. 7(a) veranschaulicht ist, werden entsprechend denselben Prozessen wie den beim ersten Herstellprozess verwendeten untere Elektroden 110a, piezoelektrische Bauteile 130a, ein Isolierfilm 140, obere Elektroden 150a usw. auf dem Substrat 100 hergestellt.
Als nächstes wird darauf eine Opferschicht 160 hergestellt, die aus einem sublimierten Material wie PSG (Phosphorsilicatglas) oder Styrolharz oder einem polymeren Material besteht, das in organischen Lösungsmitteln löslich ist. Dann wird, wie es in Fig. 8 dargestellt ist, die Opferschicht 160 mit einer Form ausgebildet, die der Form jedes Tintenkanale 2 und jeder Mündung 8, die herzustellen sind, entspricht. Ferner wird, wie es in Fig. 7(b) veranschaulicht ist, die Opferschicht 160 so bearbeitet, dass sie eine Dicke aufweist, die der Höhe des schließlich herzustellenden Tintenkanals 2 entspricht.
Danach wird, wie es in Fig. 7(c) veranschaulicht ist, eine Dachplatte 170 mit einer Dicke, die dazu ausreicht, geeignete mechanische Festigkeit aufrechtzuerhalten, so hergestellt, dass die Oberseite der Opferschicht 160 und die Oberseite des Substrats 100 bedeckt sind. Hinsichtlich des Materials der Dachplatte 170 können verschiedene Materialien verwendet werden wie Polysilizium, AlN, SiO, SiO&sub2;, ein Glas mit niedrigem Schmelzpunkt, PZT, PLZT, ZnO, TiO, ein durch Lichteinstrahlung härtendes Harz und andere Keramikmaterialien. Hinsichtlich der Herstellverfahren für die Dachplatte 170 können, wenn Materialien wie Polysilizium, AlN, SiO und SiO&sub2; zum Herstellen dieser Dachplatte 170 ausgewählt werden, das Verfahren mit Aufdampfen im Vakuum, das CVD-Verfahren oder das Sputterverfahren verwendet werden; wenn Materialien wie PZT, PLZT, ZnO und TiO ausgewählt werden, kann das Sputterverfahren oder das Sol-Gel-Verfahren verwendet werden. Ferner ist es möglich, wenn Keramikmaterialien ausgewählt werden, das sogenannte Verfahren mit ungebrannter Lage zu verwenden, bei dem ein Material im Aufschlämmungszustand, das in zugemischter Weise ein Pulver eines piezoelektrischen Materials, Bindemittel und geeignete Lösungsmittel enthält, in dünner Weise aufgetragen wird.
Schließlich wird, wie es in Fig. 7(d) veranschaulicht ist, die Opferschicht 160 entfernt. Auf diese Weise wird der Tintenkopf-Hauptkörper 1 von Fig. 1 hergestellt. Hinsichtlich des Beseitigungsverfahrens für die Opferschicht 160 können Verfahren unter Verwendung einer vorbestimmten Ätzflüssigkeit oder organischer Lösungsmittel verwendet werden, obwohl Unterschiede hinsichtlich des die Opferschicht 160 bildenden Materials bestehen. Im Fall sublimierter Materialien wird der Beseitungsprozess durch Erwärmen des gesamten Aufbaus ausgeführt.
Die folgende Beschreibung erörtert die obigen Herstellprozesse. Sowohl der erste als auch der zweite Prozess ermöglichen es, feine Tintenkanäle 2 mit hoher Genauigkeit durch das Ätzverfahren herzustellen, um dadurch einen kompakten Tintenstrahlkopf mit hohem Integrationsgrad herzustellen.
Ferner wird es durch Verwenden des Ätzverfahrens möglich, die Vorrichtungen in großer Menge durch einen Chargenprozess herzustellen; dies führt zu einer Verringerung der Herstellkosten.
Darüber hinaus werden durch das Verwenden des Ätzverfahrens beim Herstellen der Tintenkanäle 2 dieselben so geformt, dass sie eine genaue Tiefe aufweisen. Daher ist es möglich, den Abstand zwischen der Oberfläche der fortschreitenden Wellen und der Dachplatte 7 genau zu bestimmen, was einen wichtigen Faktor beim Anregen fortschreitender Wellen bildet.
Ferner ergibt sich beim zweiten Herstellprozess, da die Höhe der Tintenkanäle 2 entsprechend der Dicke der zuvor hergestellten und verarbeiteten Opferschicht 160 eingestellt wird, ein Vorteil, gemäß dem die Höheneinstellung einfacher als beim ersten Herstellprozess ausgeführt wird.
Bei beiden Herstellprozessen werden die Mündungen 8 dadurch ausgebildet, dass ein Muster geschaffen wird, bei dem sich jeder Kanal an einem Ende verengt, wobei ein Ätzvorgang darauf angewandt wird; jedoch ist es möglich, ein anderes Verfahren zu verwenden, bei dem z. B. Mündungsplatten, die aus einem anderen Material bestehen und dadurch hergestellt werden, dass ein feiner perforierter Prozess auf Nickelplatten oder andere Elemente, die durch Elektroguss hergestellt wurden, angewandt wird, an den entsprechenden Anbringungspositionen der Mündungen 8 angebracht werden.
Darüber hinaus ist es hinsichtlich der Formen der Reihen 3 piezoelektrischer Bauteile zum Anregen fortschreitender Wellen sowie der oberen und der unteren Elektrodenabschnitte, wie sie für die Erfindung kennzeichnend sind, möglich, andere, verschiedene Formen anstelle der obengenannten Formen zu verwenden.
Ferner sind beim Tintenstrahlkopf des vorliegenden Ausführungsbeispiels die Reihen 3 piezoelektrischer Bauteile am Substrat 5 des Tintenkopf-Hauptkörpers 1 angebracht. Jedoch soll die Erfindung nicht auf diesen Aufbau beschränkt sein. Es ist möglich, eine andere Konstruktion zu verwenden, bei der z. B. die Reihen 3 der piezoelektrischen Bauteile an der Dachplatte 7 angebracht sind.
Neben den obigen Konstruktionen ist es möglich, eine andere Konstruktion zu verwenden, bei der Reihen 10 piezoelektrischer Bauteile sowohl am Substrat 5 als auch der Dachplatte 7 angebracht sind, wie es in Fig. 9(a) veranschaulicht ist. In der Zeichnung ist die Form der Zeilen 10 piezoelektrischer Bauteile eher schematisch dargestellt, da die Form nicht notwendigerweise auf die Form beim obengenannten Ausführungsbeispiel beschränkt ist. Bei einem Tintenstrahlkopf mit einem derartigen Aufbau werden, beim Aussprühen von Tintenteilchen 4a, fortschreitende Wellen durch die Reihen 10 piezoelektrischer Bauteile angeregt, die sowohl an der Ober-als auch der Unterseite angebracht sind, wie es in Fig. 9(b) veranschaulicht ist. Dieser Aufbau ermöglicht es, die Fließgeschwindigkeit der Tinte 4 zu erhöhen, wodurch der Aussprühwirkungsgrad verbessert ist.
Darüber hinaus verhindert dieser Aufbau, da die fortschreitenden Wellen sowohl von der Ober- als auch der Unterseite aus angeregt werden, dass die fortschreitenden Wellen mit einer Fläche in Kontakt treten, die der Oberfläche zugewandt ist, von der aus die fortschreitenden Wellen angeregt werden, wodurch diese entgegengesetzte Fläche abgenutzt würde; dies unterscheidet diesen Aufbau von demjenigen, bei dem fortschreitende Wellen von einer Seite angeregt werden. So ermöglicht es dieser Aufbau, den Wirkungsgrad der fortschreitenden Wellen hinsichtlich ihrer Eigenschaft, dass sie der Tinte 4 Geschwindigkeit verleihen, zu verbessern, und es ist auch lange Lebensdauer des Tintenstrahlkopfs gewährleistet.

[AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 2]

Unter Bezugnahme auf Fig. 10 erörtert die folgende Beschreibung ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Hierbei sind zum Vereinfachen der Erläuterung diejenigen Elemente, die dieselben Funktionen wie beim obengenannten Ausführungsbeispiel aufweisen und dort beschrieben sind, mit denselben Bezugszahlen gekennzeichnet, und ihre Beschreibung wird weggelassen.
Wie es in Fig. 10 dargestellt ist, verfügt der erfindungsgemäße Tintenstrahlkopf über einen Tintenkopf-Hauptkörper 12, wobei eine Membran 11 auf einem Substrat 5 mit Abstandshaltern, die nicht dargestellt sind, die dazwischen eingebettet sind, ausgebildet ist. Um die Membran 11 zu schaffen, kann z. B. ein Verfahren zum Verarbeiten einer Folie aus rostfreiem Stahl oder eines Einkristalls aus Si durch anisotropes Ätzen verwendet werden. Auch in diesem Fall werden, was jedoch in Fig. 10 nicht dargestellt ist, mehrere Tintenkanäle 2 auf dieselbe Weise wie beim Ausführungsbeispiel 1 beschrieben, auf dem Substrat 5 unabhängig voneinander ausgebildet. Hierbei wird die Höhe der Abstandshalter, die zwischen dem Substrat 5 und der Membran 12 im Tintenkopf-Hauptkörper 12 angeordnet sind, so eingestellt, dass sie der Höhe der Tintenkanäle 2 entspricht, so dass die Tintenkanäle 2 zwischen der Membran 11 und dem Substrat 5 ausgebildet werden.
Entlang den Kanälen wird eine Vielzahl von Reihen 10 piezoelektrischer Bauteile auf der Membran 11 an den den Tintenkanälen 2 entsprechenden Positionen ausgebildet.
Daher tritt Tinte 4, wenn diese durch die Tintenkanäle 2 läuft, nicht in unmittelbaren Kontakt mit den Reihen 10 piezoelektrischer Bauteile. Daher ist es selbst im Fall der Verwendung von Tinte 4 vom korrodierenden Typ möglich, zu verhindern, dass die Tinte 4 die Reihen 10 piezoelektrischer Bauteile beschädigt.
Wie beim obengenannten Ausführungsbeispiel 1 wird auch der Tintenstrahlkopf des vorliegenden Ausführungsbeispiels durch einen Chargenprozess hergestellt, der ein Ätzverfahren verwendet.

[AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 3]

Unter Bezugnahme auf die Fig. 11 bis 13 erörtert die folgende Beschreibung ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Hierbei sind zum Erleichtern der Erläuterung diejenigen Elemente, die dieselben Funktionen wie beim obengenannten Ausführungsbeispiel haben und die dort beschrieben sind, mit denselben Bezugszahlen gekennzeichnet, und die zugehörige Beschreibung wird weggelassen.
Der Tintenstrahlkopf des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist mit einem Tintenkopf-Hauptkörper 13 versehen, dessen äußeres Aussehen in Fig. 12 dargestellt ist. Wie es in Fig. 11 dargestellt ist, sind Reihen 10 piezoelektrischer Bauteile an den beiden Seiten eines Substrats 14 und einer Dachplatte 15 angebracht, und ein Tintenkanal 2 ist zwischen dem Substrat 14 und der Dachplatte 15 ausgebildet. So besteht eine Kopfvorrichtung 13', die eine Tintensprüheinheit bildet, aus einer Mündung 8, einem Tintenkanal 2 und Reihen 10 piezoelektrischer Bauteile. Ferner sind mehrere Kopfvorrichtungen 13' miteinander verbunden und in der Höhenrichtung der Tintenkanäle 2 aufeinanderlaminiert, wobei Abstandshalter 16 dazwischen eingebettet sind.
Wie bei den obengenannten Ausführungsbeispielen 1 und 2 wird auch der Tintenstrahlkopf des vorliegenden Ausführungsbeispiels unter Verwendung eines Chargenprozesses hergestellt, der ein Ätzverfahren verwendet.
Bei Tintenstrahlköpfen mit einer Anordnung, bei der Düsen, die Tintenteilchen unter Verwendung von in den Tintenkanälen angeregten fortschreitenden Wellen absprühen, in Querrichtung ausgerichtet sind, ist es unvermeidlich, die Weite eines Tintenkanals in der in der Ebene liegenden Richtung, die rechtwinklig zur Kanalrichtung verläuft, zu verengen, wenn die Intervalle der Düsen verringert werden sollen, um einen Druckvorgang mit hoher Genauigkeit zu erzielen. Demgegenüber ist es zum wirkungsvollen Absprühen von Tinte erforderlich, die Geschwindigkeit der Tinte in der Nähe der Düsen zu erhöhen. Um die Geschwindigkeit zu erhöhen, ist es erforderlich, schnelle fortschreitende Wellen anzuregen. Nun sind beim Tintenstrahlkopf des vorliegenden Ausführungsbeispiels Kopfvorrichtungen 13' in der Höhenrichtung der Tintenkanäle 2 aufeinanderlaminiert; daher hat die Weite der Tintenkanäle 2 in der in der Ebene liegenden Richtung, die rechtwinklig zur Kanalrichtung verläuft, eine Beziehung zu den Intervallen der Mündung 8. Dies ermöglicht es, die Weite jedes Tintenkanals ausreichend Weit festzulegen.
Aus diesem Grund erhält die Tinte 4 selbst dann, wenn die Geschwindigkeit von durch die Reihen 10 piezoelektrischer Bauteile angeregter fortschreitender Wellen gering ist und die sich ergebende Geschwindigkeit der Tinte 4 im Tintenkanal 2 gering ist, ausreichende Geschwindigkeit, wenn sie sich nahe an der Mündung 8 befindet, da der Kanal in der Nähe der Mündung 8 ausreichend verengt ist. Daher wird Tinte 4 wirkungsvoll selbst dann abgesprüht, wenn die Geschwindigkeit der angeregten fortschreitenden Wellen gering ist.
Zusätzlich ist beim Tintenstrahlkopf des vorliegenden Ausführungsbeispiels die Anordnung dadurch geschaffen, dass die Kopfvorrichtungen 13' aufeinanderlaminiert sind, von denen jede die Zeilen 10 piezoelektrischer Bauteile aufweist, die an den beiden Seiten des Substrats 14 und der Dachplatte 15 angebracht sind; jedoch soll die Erfindung nicht auf diese Anordnung beschränkt sein. Es ist möglich, eine andere Anordnung zu verwenden, die dadurch hergestellt wird, dass Kopfvorrichtungen aufeinanderlaminiert werden, von denen jede über Reihen 10 piezoelektrischer Bauteile verfügt, die entweder auf dem Substrat 14 oder der Dachplatte 15 angebracht sind. Bei einem derartigen Tintenstrahlkopf werden Reihen 10 piezoelektrischer Bauteile sowie eine Öffnung 8 an einer Oberfläche eines Substrats 17 ausgebildet, wie es in Fig. 13 dargestellt ist, und Abstandshalter 6 mit einer Höhe, die der Höhe eines Tintenkanals 2 entspricht, werden an den Seitenflächen derselben Fläche befestigt. Dann werden mehrere Substrate 17 aufeinanderfolgend so miteinander verbunden, dass die bearbeitete Oberfläche jedes Substrats 17 der nicht bearbeiteten Oberfläche eines anderen Substrats 17 zugewandt ist, wodurch ein Tintenstrahlkopf hergestellt wird.

[AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 4]

Unter Bezugnahme auf die Fig. 14 und 15 erörtert die folgende Beschreibung ein noch anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Hierbei sind zum Vereinfachen der Erläuterung diejenigen Elemente, die dieselben Funktionen wie beim obengenannten Ausführungsbeispiel aufweisen und die dort beschrieben sind, mit denselben Bezugszahl gekennzeichnet, und die zugehörige Beschreibung wird weggelassen.
Der Tintenstrahlkopf des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist mit einem Tintenkopf-Hauptkörper 18 versehen, dessen äußeres Aussehen in Fig. 14 dargestellt ist. Wie es in Fig. 15 veranschaulicht ist, ist ein Filmsubstrat 20 aus einem Film eines piezoelektrischen Materials wie PVDF (Polyvinylidenfluorid-Harz) im Tintenkopf-Hauptkörper 18 ausgebildet. Mehrere Elektrodenabschnitte sind an der Oberseite des Filmsubstrats 20 ausgebildet, und sie sind in zwei Typen unterteilt, nämlich obere Elektrodenabschnitte 19a und 19c wie auch obere Elektrodenabschnitte 19b und 19d, die nacheinander angeordnet sind. Ferner sind, was jedoch in Fig. 15 nicht dargestellt ist, untere Elektrodenabschnitte, die dieselben Formen wie die oberen Elektrodenabschnitte 19a und 19c wie auch die oberen Elektrodenabschnitte 19b und 19d aufweisen, an der Unterseite des Filmsubstrats 20 an Positionen ausgebildet, die den oberen Elektrodenabschnitten 19a und 19c wie auch den oberen Elektrodenabschnitten 19b und 19d entsprechen.
Hierbei bilden die oberen Elektrodenabschnitte 19a und 19c und die entsprechenden unteren Elektrodenabschnitte die erste Elektrodengruppe, während die oberen Elektrodenabschnitte 19b und 19d und die entsprechenden unteren Elektrodenabschnitte die zweite Elektrodengruppe bilden.
Bei dieser Anordnung bilden, da das Filmsubstrat 20 aus einem piezoelektrischen Material besteht, die auf dem Filmsubstrat 20 angeordneten Elektrodenabschnitte jeweilige piezoelektrische Bauteile, und diese piezoelektrischen Bauteile bilden eine Reihe piezoelektrischer Bauteile. Die piezoelektrischen Bauteile sind in die erste Gruppe piezoelektrischer Bauteile und die zweite Gruppe piezoelektrischer Bauteile unterteilt, die jeweils der ersten Elektrodengruppe und der zweiten Elektrodengruppe entsprechen. Dann werden Wechselspannungen mit Phasen, die sich um 90º voneinander unterscheiden, an die erste bzw. zweite Elektrodengruppe angelegt; dadurch werden Wechselspannungen erzeugt, deren Phasen um 90º voneinander verschieden sind, die an die erste bzw. zweite Gruppe piezoelektrischer Bauteile angelegt werden.
Außerdem veranschaulicht das vorliegende Ausführungsbeispiel einen Fall, bei dem vier Elektrodenabschnitte verwendet sind; jedoch soll die Anzahl der Elektrodenabschnitte nicht auf die obige Zahl beschränkt sein.
An den Seitenabschnitten an der Oberfläche des Filmsubstrats 20 werden Abstandshalter 6 angebracht, und zwei Filmsubstrate 20 werden mit den dazwischen eingefügten Abstandshaltern 6 so miteinander verbunden, dass sie einander zugewandt sind, wodurch eine Kopfvorrichtung 18' ausgebildet ist, die eine Tintensprüheinheit bildet. Dann werden, wie es in Fig. 14 veranschaulicht ist, mehrere Kopfvorrichtungen 18' miteinander verbunden und in der Höhenrichtung der Tintenkanäle 2 mit dazwischen eingefügten Abstandshaltern, die nicht dargestellt sind, aufeinanderlaminiert, wodurch der Tintenkopf-Hauptkörper 18 hergestellt wird.
Wie bei den obengenannten Ausführungsbeispielen 1 bis 3 wird auch der Tintenstrahlkopf des vorliegenden Ausführungsbeispiels durch einen Chargenprozess hergestellt, der ein Ätzverfahren verwendet.
Wie beim Ausführungsbeispiel 3 hat beim Tintenstrahlkopf mit der obigen Anordnung die Weite der Tintenkanäle in der in der Ebene liegenden Rich tung, die rechtwinklig zur Kanalrichtung verläuft, keine Beziehung zu den Intervallen der Mündungen 8. Dies ermöglicht es, die Weite H jedes Tintenkanals 2 ausreichend weit festzulegen. Daher wird selbst dann, wenn die Geschwindigkeit der angeregten, fortschreitendenwellengeringist, Tinte 4 auf dieselbe Weise wie beim obengenannten Ausführungsbeispiel 3 wirkungsvoll abgesprüht.
Darüber hinaus werden das Substrat und die Reihe piezoelektrischer Bauteile dadurch als einstückige Teile desselben Elements ausgebildet, dass ein Film aus piezoelektrischem Material wie PVDF oder einem anderen Material verwen det wird; daher wird es möglich, die Dicke einer Kopfvorrichtung 18' zu verringern, wodurch der Tintenstrahlkopf weiter miniaturisiert wird.
Die Anordnung ermöglicht es auch, die Intervalle der Mündungen 8 zu verengen und Aufzeichnungsvorgänge mit hoher Genauigkeit auszuführen.
Darüber hinaus können die Herstellkosten weiter verringert werden, da die piezoelektrischen Bauteile dadurch hergestellt werden, dass einfach die Elektroden zu den beiden Seiten des Films ausgebildet werden.
Ferner ermöglicht das vorliegende Ausführungsbeispiel zusätzlich zu einem Tintenstrahlkopf, bei dem die Mündungen 8 linear ausgerichtet sind, eine andere Anordnung, bei der die Mündungen 8 zweidimensional ausgerichtet sind; dies führt zu Druckvorgängen mit hoher Geschwindigkeit. Zusätzlich kann das vorliegende Ausführungsbeispiel bei einer anderen Anordnung verwendet werden, bei der fortschreitende Wellen von einer Seite des Tintenkanals 2 her angeregt werden.
Nachdem die Erfindung auf diese Weise beschrieben wurde, ist es ersichtlich, dass sie auf viele Arten variiert werden kann.

Claims

1. Verfahren zum Ansteuern eines Tintenstrahlkopfs, der folgendes aufweist: eine Kopfvorrichtung (1), die eine Tintensprüheinheit bildet und aus folgendem besteht: einer Düse (8), von der Tinte (4) abgesprüht wird und einem Tintenkanal in Fluidverbindung mit der Düse;

dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren folgende Schritte umfasst:

- Bereitstellen einer Einrichtung (3) zum Anregen fortschreitender Wellen, die dem Tintenkanal zugeordnet ist; und

- Ansteuern der Einrichtung (3) zum Anregen fortschreitender Wellen so, dass in der Tinte im Tintenkanal fortschreitende Wellen angeregt werden, um dadurch Tinte zur Düse hin anzutreiben.

2. Tintenstrahlkopf mit:

- einer Kopfvorrichtung (1), die eine Tintensprüheinheit bildet und aus folgendem besteht: einer Düse (8), von der Tinte (4) abgesprüht wird, und einem Tintenkanal in Fluidverbindung mit der Düse;

gekennzeichnet durch

- eine Einrichtung (3) zum Anregen fortschreitender Wellen, die dem Tintenkanal zugeordnet ist; und

- eine Ansteuerungseinrichtung zum Ansteuern der Einrichtung (3) zum Anregen fortschreitender Wellen, um in der Tinte im Tintenkanal fortschreitende Wellen anzuregen, um dadurch Tinte zur Düse hin anzutreiben.

3. Tintenstrahlkopf nach Anspruch 2, bei dem die Einrichtung (3) zum Anregen fortschreitender Wellen folgendes aufweist: eine Reihe (3) piezeelektrischer Bauteile (3a), die eine erste Gruppe piezoelektrischer Bauteile und eine zweite Gruppe piezoelektrischer Bauteile umfassen, wobei jede Gruppe mehrere piezoelektrische Bauteile aufweist und wobei die Reihe piezoelektrischer Bauteile in einer Richtung entlang dem Tintenkanal (2) ausgerichtet ist; und Elektrodenabschnitte zum Anlegen von Wechselspannungen, deren Phasen voneinander verschieden sind, an die erste bzw. zweite Gruppe piezoelektrischer Bauteile;

- wobei dadurch fortschreitende Wellen in der Tinte innerhalb des Tintenkanals angeregt werden, dass Wechselspannungen, deren Phasen voneinander verschieden sind, von den Elektrodenabschnitten an die erste bzw. zweite Gruppe piezoelektrischer Bauteile angelegt werden, wobei die Länge jedes piezoelektrischen Bauteils in der Richtung entlang dem Tintenkanal (2) so eingestellt ist, dass sie dem Abstand zwischen den piezoelektrischen Bauteilen entspricht.

4. Tintenstrahlkopf nach Anspruch 2, ferner mit einem Kopfhauptkörper mit mehreren Kopfvorrichtungen, wobei der Kopfhauptkörper folgendes aufweist:

- ein Substrat (5), das an einer seiner Flächen mit einem ersten Tintenkanalabschnitt versehen ist; und

- eine Dachplatte (7), die an einer ihrer Oberflächen mit einem zweiten Tintenkanalabsohnitt versehen ist;

- wobei das Substrat und die Dachplatte so beschaffen sind, dass die Oberfläche des Substrats, auf der der erste Tintenkanalabschnitt ausgebildet ist, und die Oberfläche der Dachplatte, auf der der zweite Tintenkanalabschnitt ausgebildet ist, so ausgerichtet sind, dass sie einander zugewandt sind, wodurch der erste Kanalabschnitt und der zweite Kanalabschnitt den Tintenkanal bilden können.

5. Tintenstrahlkopf nach Anspruch 4, bei dem die Reihe piezoelektrischer Bauteile in mindestens einem der Tintenkanalabschnitte ausgebildet ist, d. h. dem ersten Tintenkanalabschnitt oder dem zweiten Tintenkanalabschnitt.

6. Tintenstrahlkopf nach Anspruch 1, bei dem die Kopfvorrichtung folgendes aufweist:

- ein Substrat;

- auf dem Substrat ausgebildete untere Elektroden;

- piezoelektrische Bauteile zum Anregen fortschreitender Wellen in Tinte innerhalb dem Tintenkanal, wobei diese piezoelektrischen Bauteile auf den unteren Elektroden ausgebildet sind;

- einen auf den piezoelektrischen Bauteilen ausgebildeten Isolierfilm und

- obere Elektroden, die auf dem Isolierfilm ausgebildet sind und dieselbe Form wie die unteren Elektroden aufweisen;

- wobei mittels der unteren Elektroden und der oberen Elektroden Wechselspannungen an die piezoelektrischen Bauteile angelegt werden und der Isolierfilm elektrische Kurzschlüsse verhindert, wie sie zwischen den oberen Elektroden und den unteren Elektroden auftreten könnten.

7. Tintenstrahlkopf nach Anspruch 6, bei dem die unteren Elektroden aus einem Metallfilm bestehen, dessen Material aus der aus folgendem bestehenden Gruppe ausgewählt ist: Al, Cr, Mo, Ta, Co, Ni und Legierungen derselben.

8. Tintenstrahlkopf nach Anspruch 6, bei dem die oberen Elektroden aus einem piezoelektrischen Film bestehen, dessen Material aus der aus folgendem bestehenden Gruppe ausgewählt ist: PZT(PbO-ZrO&sub2;-TiO&sub2;), PLZT(PbO-La&sub2;O&sub3;- ZrO&sub2;-TiO&sub2;), ZnO und AlN.

9. Tintenstrahlkopf nach Anspruch 6, bei dem die oberen Elektroden aus einem Metallfilm bestehen, dessen Material aus der aus folgendem bestehenden Gruppe ausgewählt ist: Al, Cr, Mo, Ta, Co, Ni und Legierungen hiervon.

10. Verfahren zum Herstellen eines Tintenstrahlkopfs nach Anspruch 2, das folgende Schritte umfasst:

- Herstellen erster Elektroden (110a) auf einem Substrat (100);

- Herstellen piezoelektrischer Bauteile (130a) auf den unteren Elektroden (110a) zum Anregen fortschreitender Wellen;

- Herstellen eines Isolierfilms (140) auf den piezoelektrischen Bauteilen;

- Herstellen oberer Elektroden (150a) auf dem oberen Isolierfilm, die dieselbe Form wie die untere Elektroden aufweisen;

- Herstellen einer Opferschicht (160) auf den oberen Elektroden;

- Herstellen einer Dachplatte (170) auf der Opferschicht; und

- Entfernen der Opferschicht (160) zum Herstellen eines Tintenkanals.

11. Tintenstrahlkopf nach Anspruch 2, bei dem die Kopfvorrichtung folgen des aufweist:

- ein Substrat;

- einen auf dem Substrat ausgebildeten Abstandshalter;

- eine auf dem Abstandshalter ausgebildete Membran und

- eine Reihe piezoelektrischer Bauteile, die auf der Membran ausgebildet ist und in einer Richtung entlang dem Tintenkanal ausgerichtet ist und so konzipiert ist, dass sie fortschreitende Wellen in Tinte innerhalb dem Tintenkanal anregt.

12. Tintenstrahlkopf nach Anspruch 11, bei dem die Membran aus einem Material besteht, das aus der aus folgendem bestehenden Gruppe ausgewählt ist: rostfreier Stahl und einem Si-Einkristall.

13. Tintenstrahlkopf nach Anspruch 2, bei dem die Kopfvorrichtung folgendes aufweist:

- ein aus einem piezoelektrischen Material bestehendes Substrat und

- Elektrodenabschnitte mit einer ersten Elektrodengruppe und einer zweiten Elektrodengruppe zum Anlegen von Wechselspannungen mit zueinander verschiedenen Phasen an das Substrat, wobei die Elektrodenabschnitte in einer Rich tung entlang dem Tintenkanal ausgerichtet sind;

- wobei fortschreitende Wellen dadurch in Tinte innerhalb des Tintenkanals angeregt werden, dass Wechselspannungen mit voneinander verschiedenen Phasen von der ersten Elektrodengruppe und der zweiten Elektrodengruppe an das Substrat angelegt werden.

14. Tintenstrahlkopf nach Anspruch 13, bei dem das piezoelektrische Material Polyvinylidenfluorid-Harz enthält.

15. Tintenstrahlkopf nach Anspruch 13, bei dem die Elektrodenabschnitte untere Elektroden, die an der Unterseite des Substrats (20) ausgebildet sind, und obere Elektroden umfassen, die an der Oberseite des Substrats (20) ausgebildet sind, und die Kopfvorrichtung ein erstes derartiges Substrat aufweist, das über einem zweiten derartigen Substrat angeordnet ist, wobei das erste und das zweite Substrat zueinander ausgerichtet sind.

16. Tintenstrahlkopf nach Anspruch 1, bei dem mehrere Kopfvorrichtungen in der Breitenrichtung eines Tintenkanals ausgerichtet sind.

17. Tintenstrahlkopf nach Anspruch 1, bei dem mehrere Kopfvorrichtungen in einer Richtung ausgerichtet sind, die einen vorbestimmten Winkel zur Breitenrichtung eines Tintenkanals einhält, wobei die Richtung in einer Ebene rechtwinklig zur Kanalrichtung des Tintenkanals enthalten ist.

18. Tintenstrahlkopf nach Anspruch 1, bei dem mehrere Kopfvorrichtungen in zwei Richtungen ausgerichtet sind, nämlich in einer Richtung, die einen vorbestimmten Winkel zur Breitenrichtung eines Tintenkanals einhält, wobei diese Richtung in einer Ebene rechtwinklig zur Kanalrichtung des Tintenkanals enthalten ist und in einer anderen Richtung, die der Breitenrichtung entspricht.