DE69810691T2

DE69810691T2 - Tintenstrahlaufzeichnungskopf

Info

Publication number: DE69810691T2
Application number: DE69810691T
Authority: DE
Inventors: Shinri Sakai; Shiro Yazaki
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1997-04-30
Filing date: 1998-04-30
Publication date: 2003-08-07
Anticipated expiration: 2018-05-01
Also published as: EP0875381A2; EP0875381B1; EP0875381A3; US6231169B1; DE69810691D1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Tintenstrahlaufzeichnungskopf zum Ausdehnen oder Zusammenziehen eines Teils einer Druckerzeugungskammer, die mit einer Düsenöffnung in Verbindung ist, durch ein Biegeschwingungsstellglied, um ein Tintentröpfchen aus der Düsenöffnung auszustoßen.
Bei Tintenstrahlaufzeichnungskopf gibt es zwei Typen piezoelektrischer Vibrator zum mechanischen Verformen einer Druckerzeugungskammer und zur Druckbeaufschlagung von Tinte und einen Typ mit Bläschenstrahl, der mit einem Heizelement in einer Druckerzeugungskammer versehen ist, um Tinte durch den Druck von Bläschen unter Druck zu setzen, die durch die Wärme des Heizelements erzeugt werden. Der Aufzeichnungskopf vom piezoelektrischen Schwingungstyp kann weiterhin in zwei Typen klassifiziert werden, einen ersten Aufzeichnungskopf, der einen piezoelektrischen Vibrator verwendet, der in einer axialen Richtung verstellt wird, und einen zweiten Aufzeichnungskopf, der einen piezoelektrischen Vibrator verwendet, der durch Biegung verstellt wird. Bezüglich des ersten Aufzeichnungskopfes ergibt sich trotz der Möglichkeit eines Hochgeschwindigkeitsbetriebes und einer Aufzeichnung mit hoher Dichte ein Problem dahingehend, daß die Anzahl der Herstellungsschritte groß ist, weil Schneidbehandlung zur spanabhebenden Bearbeitung eines piezoelektrischen Vibrators erforderlich ist und ein dreidimensionaler Zusammenbau notwendig ist, wenn ein piezoelektrischer Vibrator in einer Druckerzeugungskammer befestigt wird.
Indessen wird bei dem zweiten Aufzeichnungskopf ein monokristallines Siliziumsubstrat für das Basismaterial verwendet, und daher werden eine Druckerzeugungskammer und ein Durchlaß sowie ein Reservoir durch anisotropes Ätzen ausgebildet, und ein elastischer Film kann extrem dünn ausgebildet werden, und die Druckerzeugungskammer und ein piezoelektrischer Vibrator können jeweils sehr präzise durch Techniken zum Herstellen des piezoelektrischen Vibrators unter Verwendung von Filmbildungstechniken erzeugt werden, wie das Bedampfen des piezoelektrischen Materials, und der Öffnungsquerschnitt der Druckerzeugungskammer kann so weit wie möglich vermindert werden, und daher kann die Aufzeichnungsdichte verbessert werden.
Die Druckschrift EP-A1-0 820 869 beschreibt einen Tintenstrahldüsenkopf. Der Düsenkopf enthält eine Kanalplatte, die eine lineare Düsengruppe und mehrere parallele Tintenkanäle ausbildet. Jede Düse ist mit einem zugehörigen Tintenkanal verbunden, die durch Dammabschnitte voneinander getrennt sind. Die Oberseite der Düsen und der Tintenkanäle sind durch eine dünne Schwingungsplatte verschlossen, die an den Dammabschnitten der Kanalplatte fest angebracht ist. Eine Gruppe länglicher Finger ist auf der Oberseite der Schwingungsplatte so angeordnet, daß jeder Finger sich parallel zu den Tintenkanälen erstreckt. Jedem der Finger ist einer der Tintenkanäle zugeordnet, und jeder ist mit Elektroden versehen. Diese Finger dienen als Stellglieder, die sich in vertikaler Richtung ausdehnen und zusammenziehen als Folge einer anliegenden Spannung, so daß der entsprechende Teil der Schwingungsplatt in den zugehörigen Tintenkanal gedrückt wird. Die in den Tintenkanal enthaltene Tinte wird unter Druck gesetzt, und in Tintentröpfchen wird von der Düse ausgestoßen. Alle Stellglieder gehören zum gleichen Block und sind von einem Abdeckelement abgedeckt. Das Abdeckelement ist von mehreren Längsstäben gebildet.
Die Druckschrift EP-A2-0 738 599 beschreibt einen Tintenstrahlaufzeichnungskopf, der eine Düse mit mehreren Düsenöffnungen aufweist. Der Tintenstrahlkopf enthält weiterhin ein Strömungswegsubstrat mit mehreren darin ausgebildeten Druckkammern. Jede der Druckkammern ist mit einem Tintenreservoir verbunden. Ein elastischer Film setzt die Tinte in den Druckkammern unter Druck. An Stellen, die den jeweiligen Druckkammern gegenüberliegen, sind Treibereinrichtungen angeordnet, um den elastischen Film zu veranlassen, Biegeverformungen auszuführen. Das Tintendruckkammersubstrat und die Düsenplatte sind aneinander befestigt und in einem Halter untergebracht, der Halteteile aufweist, die die Umfangs- und Mittenabschnitte abstützen. Um die Aufzeichnungsdichte zu erhöhen, muß jedoch eine Wand zur Unterteilung der Druckerzeugungskammern dünner gemacht werden mit der Folge, daß die Steifigkeit der Wand zur Unterteilung der Druckerzeugungskammern verschlechtert wird, und es entstehen dort Probleme des Übersprechens, des Ausfalls beim Ausstoßen von Tintentröpfchen und weitere.
Die vorliegende Erfindung ist zudem Zweck gemacht worden, solche Probleme zu lösen, und die Aufgabe ist es, einen Tintenstrahlaufzeichnungskopf anzugeben, bei dem die Steifigkeit einer Trennwand zur Abteilung der Druckerzeugungskammern in einem Durchgang-bildenden Substrat verbessert werden kann, ohne daß die Trennwand zur Abteilung der Druckerzeugungskammern dicker wird.
Dieses wird durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Verstellung des piezoelektrisch aktiven Teils von dem Abdeckelement aufgenommen, das an dem Durchgang-bildenden Substrat befestigt ist, und die Trennwand des Durchgang-bildenden Substrats wird darin gehindert, gebogen zu werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ein Tintenstrahlaufzeichnungskopf angegeben, bei dem die gesamte Oberfläche einer jeden der jeweiligen Flächen der Trennwände, die dem Durchgang-bildenden Substrat gegenüberstehen, mit dem Durgang-bildenden Substrat oder einer oder mehrerer Filmschichten verbunden, die auf der Oberfläche des Durchgang-bildenden Substrats ausgebildet sind.
Da das Abdeckelement fest an dem Durchgang-bildenden Substrat angebracht ist, ist ein Übersprechen bei dieser Ausführungsform sicher verhindert.
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ein Tintenstrahlaufzeichnungskopf angegeben, bei dem der elastische Film und ein unterer Elektrodenfilm des piezoelektrischen Vibrators in einem Bereich ausgebildet, wo die Trennwände mit den Filmschichten verbunden sind, die auf der Oberfläche des Durchgang-bildenden Substrats ausgebildet sind.
Da das Abdeckelement und das Durchgang-bildende Substrat über eine Membran miteinander verbunden sind, ist bei dieser Ausführungsform ein Übersprechen mit Sicherheit verhindert.
Gemäß einer noch weiteren Ausführungsform der Erfindung wird ein Tintenstrahlaufzeichnungskopf angegeben, bei der nur elastische Film in einem Bereich nahe den Trennwänden ausgebildet ist, die mit den Filmschichten verbunden sind, die auf der Oberfläche des Durchgang-bildenden Substrats ausgebildet sind.
Da das Abdeckelement und das Durchgang-bildende Substrat nur über den elastischen Film verbunden sind, ist bei dieser Ausführungsform ein Übersprechen mit Sicherheit verhindert.
Gemäß einer noch weiteren Ausführungsform der Erfindung wird der Tintenstrahlaufzeichnungskopf angegeben, bei dem die Trennwand ein Verbindungsteil hat, das mit einem benachbarten konkaven Abschnitt in Verbindung ist.
Da die konkaven Abschnitte über das Verbindungsteil miteinander verbunden sind, wird bei dieser Ausführungsform die Druckschwankung in jedem konkaven Abschnitt vermindert.
Gemäß einer noch weiteren Ausführungsform der Erfindung wird der Tintenstrahlaufzeichnungskopf angegeben, bei dem das Verbindungsteil am einen Ende des konkaven Abschnitts vorgesehen ist, wobei dieses eine Ende fern von dem verbundenen Teil zwischen den Trennwänden und dem Durchgang-bildenden Substrat oder den Filmschichten, die auf dem Durchgang-bildenden Substrat ausgebildet sind, ist.
Da die Seite gegenüber dem Durchgang-bildenden Substrat der Trennwand durch das Verbindungsteil nicht vermindert ist, ist bei dieser Ausführungsform ein Übersprechen sicher verhindert.
Gemäß einer noch weiteren Ausführungsform der Erfindung wird der Tintenstrahlaufzeichnungskopf angegeben, bei dem die Breite des konkaven Abschnitts des Abdeckelements derart ausgebildet ist, daß die Breite größer ist als die Breite der Druckerzeugungskammer.
Bei dieser Ausführungsform ist die Steifigkeit der Membran, die jeder Druckerzeugungskammer gegenübersteht, durch die Trennwand nicht erhöht.
Gemäß einer noch weiteren Ausführungsform der Erfindung wird der Tintenstrahlaufzeichnungskopf angegeben, bei dem trockenes Fluid im Raum in dem konkaven Abschnitt des Abdeckelements eingeschlossen ist.
Bei dieser Ausführungsform ist die Lebensdauer der piezoelektrischen Schichten verbessert.
Gemäß einer noch weiteren Ausführungsform der Erfindung wird der Tintenstrahlaufzeichnungskopf angegeben, bei dem das Durchgang-bildende Substrat und das Abdeckelement aus dem gleichen Material bestehen.
Bei dieser Ausführungsform ist eine Verformung aufgrund des Anschlusses des Abdeckelements verhindert.
Gemäß einer noch weiteren Ausführungsform der Erfindung wird der Tintenstrahlaufzeichnungskopf angegeben, bei dem die Druckerzeugungskammern durch anisotropes Ätzen eines monokristallinen Siliziumsubstrats ausgebildet sind, und jede Schicht des piezoelektrischen Vibrators durch ein Filmbildungsverfahren und durch Lithographie hergestellt ist.
Bei dieser Ausführungsform kann eine große Anzahl Tintenstrahlaufzeichnungsköpfe, die mit Düsenöffnungen und hoher Dichte versehen sind, relativ einfach hergestellt werden.
Gemäß einer noch weiteren Ausführungsform der Erfindung wird der Tintenstrahlaufzeichnungskopf angegeben, bei dem ein Reservoir, das mit der Druckerzeugungskammer in Verbindung steht, in dem Durchgang-bildenden Substrat ausgebildet ist, und eine Düsenplatte, die Düsenöffnungen hat, die jeweils mit der entsprechenden Druckerzeugungskammer in Verbindung sind, ist an dem Durchgang-bildenden Substrat befestigt.
Bei dieser Ausführungsform kann ein Tintenstrahlaufzeichnungskopf zum Ausspritzen von Tinte aus einer Düsenöffnung leicht realisiert werden.
Gemäß einer noch weiteren Ausführungsform der Erfindung wird der Tintenstrahlaufzeichnungskopf angegeben, der weiterhin eine Durchgangseinheit aufweist, die an dem Durchgangbildenden Substrat befestigt ist, das eine gemeinsame Tintenkammer zum Zuführen von Tinte zu den Druckerzeugungskammern und einen Durchgang hat, der jeweils eine Druckerzeugungskammer und die Düsenöffnung verbindet.
Bei dieser Ausführungsform wird Tinte aus den obigen Düsenöffnungen über die Durchgangseinheit ausgespritzt.
Fig. 1 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung, die einen Tintenstrahlaufzeichnungskopf gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 2(a) und 2(b) zeigen im Schnitt den Aufbau des Tintenstrahlaufzeichnungskopfes gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in der Längsrichtung einer Druckerzeugungskammer und in der Richtung der Gruppe der Druckerzeugungskammern;
Fig. 3(a) bis 3(e) zeigen einen Dünnfilmherstellungsprozeß bei der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4(a) bis 4(c) zeigen den Dünnfilmherstellungsprozeß beider ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 5(a) und 5(b) zeigen im Schnitt den Aufbau eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes nach einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in Längsrichtung einer Druckerzeugungskammer bzw. in Richtung der Gruppe der Druckerzeugungskammern;
Fig. 6 ist eine perspektivische Explosionszeichnung, die einen Tintenstrahlaufzeichnungskopf gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 7(a) und 7(b) zeigen im Schnitt den Aufbau eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes nach der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in Längsrichtung einer Druckerzeugungskammer bzw. in Richtung der Gruppe der Druckerzeugungskammern;
Fig. 8 ist eine perspektivische Zeichnung, die ein Abdeckelement gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung zeigt;
Fig. 9 ist ein Schnitt, der einen Tintenstrahlaufzeichnungskopf gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; und
Fig. 10 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des Tintenstrahlaufzeichnungsgerätes, an dem die vorliegende Erfindung angewendet ist.
Die vorliegende Erfindung wird auf der Grundlage von Ausführungsbeispielen nachfolgend im Detail erläutert.

Erste Ausführungsform

Fig. 1 ist eine perspektivische Zusammenbauzeichnung, die einen Tintenstrahlaufzeichnungskopf gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, und Fig. 2(a) und 2(b) zeigen im Schnitt den Aufbau einer Druckerzeugungskammer in der Längsrichtung bzw. in der Querrichtung.
Wie in den Fig. 1 bis 2(b) gezeigt, umfaßt ein Durchgang-bildendes Substrat 10 ein monokristallines Siliziumsubstrat mit der Flächenausrichtung (110) bei dieser Ausführungsform. Für das Durchgang-bildende Substrat 10 wird ein Durchgang-bildendes Substrat mit der Dicke von etwa 150 bis 300 um normalerweise verwendet, besser ist ein Durchgang-bildendes Substrat einer Dicke von etwa 180 bis 280 um und vorzugsweise ein Durchgang-bildendes Substrat mit der Dicke von etwa 220 um. Der Grund hierfür ist, daß die Gruppendichte verbessert werden kann, wobei die Steifigkeit einer Trennung zwischen benachbarten Druckerzeugungskammern aufrechterhalten bleibt.
Eine Seite des Durchgang-bildenden Substrats 10 ist eine offene Seite, und ein elastischer Film 50 mit einer Dicke von 1 bis 2 um aus Siliziumdioxid, der durch thermische Oxidation zuvor ausgebildet wurde, ist auf der anderen Seite ausgebildet.
Indessen werden zwei Reihen 13 Druckerzeugungskammern 12; die durch mehrere Trennwände 11 voneinander getrennt sind, ein Reservoir 14, das etwa in Gestalt eines Buchstaben C angeordnet ist, so daß drei Richtungen aus zwei Reihen 13 der Druckerzeugungskammern 12 durch das Reservoir umgeben sind, und Tintenzuführöffnungen 15, die jeweils jede Druckerzeugungskammer 12 und das Reservoir 14 unter festem Durchlaßwiderstand verbinden, auf der Seite der offenen Fläche des Durchgang-bildenden Substrats 10 durch anisotropes Ätzen des monokristallinen Siliziumsubstrats ausgebildet. Eine Tinteneinlaßöffnung 16 zum Zuführen von Tinte in das Reservoir 14 von außen ist etwa in der Mitte des Reservoirs 14 ausgebildet.
Wenn beim obigen anisotropen Ätzen ein monokristallines Siliziumsubstrat in eine alkalische Lösung eingetaucht wird, wie beispielsweise in KOH, wird das monokristalline Siliziumsubstrast allmählich erodiert, eine erste Fläche (111) senkrecht zu einer Fläche (110) und eine zweite Fläche (111) unter einem Winkel von etwa 70º gegen die erste Fläche (111) und unter einem Winkel von etwa 35º zur obigen Fläche (110) erscheinen, und das obige anisotrope Ätzen wird unter Verwendung einer Eigenschaft ausgeführt, daß die Ätzrate der Fläche (111) etwa 1/180 im Vergleich zur Ätzgeschwindigkeit der Fläche (110) ist. Eine präzise Verarbeitung kann auf der Grundlage der Bearbeitung in der Tiefe eines Parallelogramms ausgeführt werden, das durch die zwei ersten Flächen (111) und die Diagonalen zwei zweiten Flächen (111) durch solches anisotropes Ätzen ausgeführt werden, und die Druckerzeugungskammern 12 können mit hoher Dichte gruppiert werden.
Bei dieser Ausführungsform wird die längere Seite einer jeden Druckerzeugskammer 12 durch die erste Fläche (111) ausgebildet, und die kürzere Seite wird durch die zweite Fläche (111) gebildet. Die Druckerzeugungskammer 12 wird durch Ätzen des Durchgang-bildenden Substrats 10 bis zum elastischen Film 50 ausgebildet. Die Menge, in die der elastische Film 40 in Alkalilösung zum Ätzen eines monokristallinen Siliziumsubstrats eingetaucht wird, ist extrem klein. Jede Tintenzuführöffnung 15, die mit einem Ende einer jeden Druckerzeugungskammer 12 in Verbindung ist, wird so ausgebildet, daß die Tintenzuführöffnung flacher als die Druckerzeugungskammer 12 ist. D. h., die Tintenzuführöffnung 15 wird durch halbes Ätzen in Dickenrichtung des monokristallinen Siliziumsubstrats ausgeführt (Halbätzen). Das Halbätzen wird durch Einstellen der Ätzzeit ausgeführt.
Eine Düsenplatte 18, in der Düsenöffnungen 17 ausgebildet sind, die jeweils mit der Tintenzuführöffnung 15 in jeder Druckerzeugungskammer 12 in Verbindung stehen, ist auf der offenen Seite des Durchgang-bildenden Substrats 10 mittels eines Klebstoffs, eines thermisch geschweißten Films oder mit anderen Mitteln befestigt. Die Düsenplatte 18 besteht aus Glaskeramik oder Edelstahl und anderen, wobei die Dicke beispielsweise zwischen 0,1 und 1 mm liegt und der lineare Wärmeausdehnungskoeffizient 2,5 bis 4,5 (· 10&supmin;&sup6;/ºC) bei beispielsweise 300ºC oder weniger ist. Eine Seite der Düsenplatte 18 bedeckt eine Seite des Durchgang-bildenden Substrasts 10 überall und dient auch als Verstärkungsplatte zum Schutz des monokristallinen Siliziumsubstrats gegen Schlag und äußere Kräfte.
Die Größe der Druckerzeugungskammer 12 zum Zuführen von Tintentröpfchen ausspritzenden Drucks zur Tinte und die Größe der Düsenöffnung 17, aus der Tintentröpfchen ausgespritzt werden, sind entsprechend der Menge der ausgespritzten Tintentröpfchen, der Spritzgeschwindigkeit und der Spritzhäufigkeit optimiert. Wenn beispielsweise 360 Tintentröpfchen pro Zoll aufzuzeichnen sind, dann muß die Düsenöffnung 17 präzise mit einer Rillenbreite von wenigen 10 um ausgebildet sein.
Indessen werden ein unterer Elektrodenfilm 16 mit der Dicke von beispielsweise etwa 0,5 um, ein piezoelektrischer Film mit der Dicke von beispielsweise etwa 1 um und ein oberer Elektrodenfilm 80 mit der Dicke von beispielsweise etwa 0,1 um auf den elastischen Film 50 auf der Rückseite zur offenen Seite des Durchgang-bildenden Substrats 10 in einem später beschriebenen Prozeß auflaminiert zur Bildung eines piezoelektrischen Vibrators 300 (ein piezoelektrisches Element). Wie oben beschrieben ist der piezoelektrische Vibrator 300 durch den unteren Elektrodenfilm 60, den piezoelektrischen Film 70 und den oberen Elektrodenfilm 80 gebildet. Im allgemeinen wird eine gemeinsame Elektrode aus der unteren Elektrode 60 oder der oberen Elektrode 80 des piezoelektrischen Vibrators 300 gewählt, und die andere Elektrode und der piezoelektrische Film 70 werden durch Musterbildung in jeder Druckerzeugungskammer 12 ausgebildet. Bei diesem Aufbau ist der piezoelektrisch aktive Teil 320 durch den piezoelektrischen Film 70 und eine der unteren Elektrode 60 und der oberen Elektrode 80 gebildet, die durch die Musterbildung ausgebildet ist, und wird zur piezoelektrischen Verformung durch Anlegen der Spannung an beide Elektroden gebracht.
Bei dieser Ausführungsform ist der untere Elektrodenfilm 60 eine gemeinsame Elektrode für den piezoelektrischen Vibrator 300, und der obere Elektrodenfilm 80 ist eine individuelle Elektrode des piezoelektrischen Vibrators 300, die Anordnung kann jedoch auch umgekehrt sein, wenn es für die Treiberschaltung und die Verdrahtung bequemer ist. In jedem Falle ist ein piezoelektrisch aktiver Teil an jeder Druckerzeugungskammer 12 ausgebildet. Weiterhin ist es möglich, den elastischen Film 50 und die untere Elektrode 60 zusammen gemeinsam zu benutzen.
Bei dieser Ausführungsform ist der piezoelektrisch aktive Teil 320 durch die obere Elektrode 60 und den piezoelektrischen Film 70 gebildet, der in einem Bereich durch Musterbildung ausgebildet ist, der der Druckerzeugungskammer 12 gegenübersteht, und der piezoelektrische Film 70 und die von dem piezoelektrischen aktiven Teil 320 gebildete obere Elektrode 80 werden zusammenhängend bis zu einem Bereich ausgebildet, der dem Reservoir 14 und den Tintenzuführöffnungen 15 gegenübersteht. Weiterhin ist die obere Elektrode 80, die dem Reservoir 14 gegenübersteht, mit einer Leseelektrode 100 über ein Kontaktloch 90a, das später zu beschreiben ist, in einem Bereich verbunden, der dem Reservoir 14 gegenübersteht.
Bezug nehmend auf die Fig. 3(a) bis 4(c) wird ein Verfahren beschrieben, mit dem der piezoelektrische Film 70 und andere auf dem Durchgang-bildenden Substrat 10 ausgebildet werden, das aus einem monokristallinen Siliziumsubstrat besteht.
Wie in Fig. 3(a) gezeigt, wird zunächst ein Waver eines monokristallinen Siliziumsubstrats, das das Durchgang-bildende Substrat 10 sein soll, thermisch in einem Diffusionsofen bei einer Temperatur von etwa 1100ºC oxidiert, um den elastischen Film 50 auszubilden, der aus Siliziumdioxid besteht.
Als nächstes wird, wie in Fig. 3(b) gezeigt, der untere Elektrodenfilm 60 durch Sputtern ausgebildet. Für das Material des unteren Elektrodenfilms 60 sind Plattinen (Pt) und andere geeignet. Dies deshalb, weil der später beschriebene piezoelektrische Film 70, der durch Bedampfen und ein Sol-Gel-Transformationsverfahren ausgebildet ist, bei der Temperatur von etwa 600 bis 1000ºC in Atmosphäre oder Sauerstoffatmosphäre gebrannt werden muß, nachdem der Film ausgebildet und kristallisiert ist. D. h., für das Material des unteren Elektrodenfilm 60 muß die Leitfähigkeit in einer solchen Hochtemperatur- und Sauerstoffatmosphäre aufrechterhalten bleiben, speziell wenn Bleizirkonattitanat (PZT) für den piezoelektrischen Film 70 verwendet wird, ist es erwünscht, daß die Leitfähigkeitsänderung durch die Diffusion von PbO klein ist, und aus diesen Gründen ist Pt geeignet.
Als nächstes wird, wie in Fig. 3(c) gezeigt, der piezoelektrische Film 70 hergestellt. Für die Herstellung des piezoelektrischen Films 70 kann ebenfalls Bedampfen verwendet werden, bei dieser Ausführungsform wird jedoch ein sogenanntes Sol-Gel-Transformationsverfahren angewendet, bei dem ein sogenanntes Sol, das unter Verwendung einer metallorganischen Substanz als Lösungsmittel aufgelöst und dispergiert worden ist, durch Aufbringung und Trocknung geliert wird, und weiterhin kann der piezoelektrische Film 70 aus Metalloxid durch Brennen bei hohen Temperaturen erhalten werden. Für das Material des piezoelektrischen Films 70 ist PZT geeignet, falls PZT für einen Tintenstrahlaufzeichnungskopf verwendete wird.
Als nächstes wird, wie in Fig. 3(d) gezeigt, der obere Elektrodenfilm 80 ausgebildet. Das Material des oberen Elektrodenfilms 80 muß nur leitfähig sein, und viele Metalle, wie Al, Au, Ni und Pt, leitfähige Oxide und andere können verwendet werden. Bei dieser Ausführungsform wird Pt durch Bedampfen ausgebildet.
Als nächstes werden, wie in Fig. 3(e) gezeigt, der obere Elektrodenfilm 80 und der piezoelektrische Film 70 als Muster so gebildet, daß ein piezoelektrischer Vibrator für jede Druckerzeugungskammer 12 angeordnet ist. Fig. 3(e) zeigt einen Fall, in dem der piezoelektrische Film 70 als Muster unter Verwendung des gleichen Musters wie das für den oberen Elektrodenfilm 70 gebildet ist, jedoch muß, wie oben beschrieben, der piezoelektrische Film 70 nicht notwendigerweise als Muster ausgebildet sein. Wenn nämlich Spannung an den oberen Elektrodenfilm 80 angelegt wird, der als Einzelelektrode gemustert ist, dann wird ein elektrisches Feld nur zwischen den oberen Elektrodenfilm 80 und den unteren Elektrodenfilm 60 gelegt, der eine gemeinsame Elektrode ist und keine Wirkung auf den anderen Teil hat. Weil in diesem Falle die Anlegung einer großen Spannung erforderlich ist, um das gleiche ausgeschlossene Volumen zu erhalten, ist es erwünscht, daß der piezoelektrische Film 70 ebenfalls gemustert ist. Anschließend kann auch der untere Elektrodenfilm 60 gemustert sein, um einen unnötigen Teil zu entfernen, beispielsweise benachbart der Innenseite des Randes auf beiden Seiten in Richtung der Breite der Druckerzeugungskammern 12. Die Entfernung des unteren Elektrodenfilm 60 ist nicht unbedingt notwendig, und wenn der untere Elektrodenfilm entfernt wird, dann wird nicht der gesamte Film entfernt, sondern kann auch in Dickenrichtung dünner gemacht werden.
Für die Musterbildung wird nach Ausbildung eines Resistmusters die Mustererzeugung durch Ätzen und andere Techniken ausgeführt.
Bezüglich eines Resistmusters wird ein negatives Resist durch Spinn- und andere Techniken aufgebracht, und ein Resistmuster wird durch Belichtung, Entwicklung und Einbrennen unter Verwendung einer Maske in einer vorbestimmten Gestalt erstellt. Ein positives Resist kann anstelle des negativen Resist ebenfalls verwendet werden. Ätzen wird unter Verwendung einer Trockenätzvorrichtung ausgeführt, beispielsweise eine Ionenmahlvorrichtung. Nach dem Ätzen wird ein Resistmuster unter Verwendung einer Beaschungsvorrichtung und andere entfernt.
Als Trockenätzverfahren kann ein reaktives Ätzverfahren und andere ebenfalls zusätzlich zu einem Ionenmahlverfahren verwendet werden. Naßätzen kann ebenfalls anstelle von Trockenätzen eingesetzt werden, da jedoch die Musterpräzision etwas geringer als beim Trockenätzen ist und das Material für den oberen Elektrodenfilm 80 ebenfalls eingeschränkt ist, wird günstigerweise Trockenätzen angewendet.
Als nächstes wird, wie in Fig. 4(a) gezeigt, eine Isolierschicht 90 so ausgebildet, daß sie den Rand des oberen Elektrodenfilms 80 und die Seite des piezoelektrischen Films 70 bedeckt. Als Material für die isolierende Schicht wird bei dieser Ausführungsform ein negatives, fotoempfindliches Polyimid verwendet.
Als nächstes wird, wie in Fig. 4(b) gezeigt, ein Kontaktloch 90a in einem Teil gegenüber jedem Verbindungsteil 14 durch Musterung der Isolierschicht 90 ausgebildet. Das Kontaktloch 90a ist dazu vorgesehen, eine Leitelektrode 100 und den oberen Elektrodenfilm 80 anzuschließen, wie später beschrieben.
Als nächstes wird die Leitelektrode 100 durch Musterung ausgebildet, wonach ein elektrischer Leiter, wie Cr-Au über allem ausgebildet wird.
Der Filmbildungsprozeß ist wie oben beschrieben. Nachdem der Film in der oben beschriebenen Weise ausgebildet ist, werden Druckerzeugungskammern 12 und andere durch anisotropes Ätzen eines monokristallinen Siliziumsubstrats unter Verwendung der obigen Alkalilösung ausgebildet, wie in Fig. 4(c) gezeigt.
Bei dieser Ausführungsform ist ein Abdeckelement 110 auf dem elastischen Film 50 auf der Seite des piezoelektrisch aktiven Teils vorgesehen. Das Abdeckelement 110 ist mit einer Trennwand 111 versehen, die im gleichen Teilungsabstand vorgesehen ist, wie die Trennwand 11 zur Unterteilung der Druckerzeugungskammer 12 zum Unterteilen eines konkaven Abschnitts 112, welcher Raum g so groß ist, daß der obere Elektrodenfilm 80 nicht berührt wird, der in einem Bereich entgegengesetzt zur Druckerzeugungskammer 112 auf der Seite angeordnet ist, auf der das Abdeckelement mit dem elastischen Film 50 des Abdeckelements 110 verbunden ist. Die Trennwand 111 ist an der Oberfläche des elastischen Films 50 durch einen Klebstoff und anderes gegenüber der Trennwand 11 des Durchgang-bildenden Substrats 10 angebracht. Eine Öffnung 113 zum Ausleiten eines Kabels und dergleichen ist an einem Ende des konkaven Abschnitts 112 vorgesehen.
Es ist erwünscht, daß ein solches Abdeckelement 110 direkt nicht am unteren Elektrodenfilm 60, sondern am elastischen Film 50 angeklebt ist, um die Klebfestigkeit zu verbessern. Der piezoelektrische Film 70 wird entfernt, und das Abdeckelement kann auch am unteren Elektrodenfilm 60 angeklebt werden. In jedem Falle werden das Durchgang-bildende Substrat 10 und das Abdeckelement 110 zufriedenstellend miteinander verbunden.
Die Größe jeden konkaven Abschnitts 112, der in der Trennwand 111 des Abdeckelements 110 ausgebildet ist, ist nicht besonders eingeschränkt, so lange nur jeder konkave Abschnitt 112 eine solche Größe hat, daß der Betrieb des piezoelektrisch aktiven Teils nicht behindert ist, bei dieser Ausführungsform ist jedoch die Breite W1 eines jeden konkaven Abschnitts 112 so gewählt, daß sie größer als die Breite W2 jeder Druckerzeugungskammer 12 ist, und daher ist die Steifigkeit des elastischen Films 50 in einem Bereich gegenüber der Druckerzeugungskammer 12 niemals vergrößert.
In der obigen Serie der Filmbildung und des anisotropen Ätzens werden mehrere Chips gleichzeitig auf einem Waver ausgebildet, und nach dem Abschluß des Prozesses wird das Waver jeweils in Durchgang-bildende Substrat 10 der Größe eines Chips von Fig. 1 unterteilt. Ein Tintenstrahlaufzeichnungskopf wird hergestellt, indem nacheinander das unterteilte Durchgangbildende Substrat 10 mit der Düsenplatte 18 und dem Abdeckelement 110 verklebt wird. Anschließend wird der Tintenstrahlaufzeichnungskopf im Halter 105 befestigt, an einem Schlitten montiert und in ein Tintenstrahlaufzeichnungsgerät eingebaut.
Aufgrund einer solchen Konstruktion ist die Biegeverformung des elastischen Films 50 auf den Bereich der Druckerzeugungskammer 12 beschränkt und wird durch die Trennwand 11 zum Abteilen der Druckerzeugungskammer 12 zum Ausspritzen eines Tintentröpfchens und die Trennwand 111 des Abdeckelements 110 aufgenommen. Hierdurch wird verhindert, daß eine Belastung, die auf die Druckerzeugungskammer 12 einwirkt, wenn ein Tintentröpfchen ausgespritzt wird, auf die Trennwand 11 zum Abtrennen einer anderen Druckerzeugungskammer 12 übertragen wird, und dadurch wird die Entstehung von Übersprechen verhindert.
Wenn, beispielsweise, wie oben beschrieben, die Trennwand 11 mit einer Dicke von 90 um zum Abtrennen der Druckerzeugungskammern 12, das Durchgang-bildende Substrat 10 mit einer Tiefe von 220 um und das Abdeckelement 110 mit der Trennwand 111 einer Dicke und Höhe von 100 um unter Verwendung eines monokristallinen Siliziumsubstrats gebildet sind und ein Tintentröpfchen ausgespritzt wird, dann ist die relative Verstellung durch Durchbiegung in der Mitte der Trennwand 11 zum Abteilen der Druckerzeugungskammern 12 gleich 4,3.
Wenn indessen ein Tintentröpfchen in einem Zustand ausgespritzt wird, in dem das Abdeckelement 110 nicht befestigt ist, dann ist die relative Verstellung durch Durchbiegung in der Mitte der Trennwand 11 zum Abteilen der Druckerzeugungskammern 12 gleich 4,7.
Daher ist es klar, daß gemäß der obigen Ausführungsform, bei dem das Abdeckelement 110 befestigt ist, die Größe der Verstellung der Trennwand 11 zum Abteilen der Druckerzeugungskammern 12 beim Ausspritzen eines Tintentröpfchens um etwa 10% vermindert.
Die Verformung des gesamten Aufzeichnungskopfes, die durch Unterschiede in der Wärmeausdehnung zwischen dem Durchgang-bildenden Substrat und der Düsenplatte 18 hervorgerufen wird, die aus anderem Material besteht, kann vermindert werden, ohne Verbiegung durch Unterschiede in der Wärmeausdehnung hervorzurufen, indem das Abdeckelement 110 aus dem gleichen Material wie das Durchgang-bildende Substrat 10 hergestellt wird, im Vergleich zu einem konventionellen Aufzeichnungskopf, der kein Abdeckelement 110 verwendet.
Der in der oben beschriebenen Weise hergestellte Tintenstrahlkopf nimmt Tinte aus der Tinteneinlaßöffnung 16 auf, die mit der äußeren, nicht gezeigten Tintenzuführeinrichtung verbunden ist, nachdem der Tintenstrahlkopf die Innenseite vom Reservoir 14 zur Düsenöffnung 17 mit Tinte füllt, legt der Tintenstrahlkopf Spannung zwischen den unteren Elektrodenfilm 60 und den oberen Elektrodenfilm 80 über die Leitelektrode 100 entsprechend einem Aufzeichnungssignal von einer äußeren, nicht gezeigten Treiberschaltung, der Druck in der Druckerzeugungskammer 12 wird durch Verbiegung des elastischen Films 50 und des piezoelektrischen Films 70 vergrößert, und ein Tintentröpfchen wird aus der Düsenöffnung 17 ausgespritzt.

Zweite Ausführungsform

Fig. 5(a) und 5(b) zeigen im Schnitt einen Aufbau einer zweiten Ausführungsform in Längsrichtung bzw. in Breitenrichtung einer Druckerzeugungskammer.
Wie in den Fig. 5(a) und 5(b) gezeigt, ist diese Ausführungsform der ersten Ausführungsform vergleichbar mit der Ausnahme, daß die Tiefe d eines konkaven Abschnitts 112 im Abdeckelement 110 vergrößert ist, ein poröses Element 114, in dem Silikonöl und kaum Feuchtigkeit enthaltende andere Stoffe imprägniert sind, ist in jeden konkaven Abschnitt 112 eingefüllt, so daß der obere Elektrodenfilm 80 nicht berührt wird, trockenes Inertgas ist eingefüllt und die Öffnung 113 ist durch einen Klebstoff 115 verschlossen.
Bei dieser Ausführungsform ist Luft aus der äußeren Umgebung daran gehindert einzudringen, der piezoelektrische Film 70 kann gegen Feuchtigkeit und Verschlechterung durch Feuchtigkeitsabsorption geschützt werden, und die Verschlechterung der dielektrischen Festigkeit kann verhindert werden.

Dritte Ausführungsform

Fig. 6 ist eine perspektivische Zusammensstellungszeichnung, die einen Tintenstrahlaufzeichnungskopf zeigt, der einer dritten Ausführungsform entspricht, und Fig. 7(a) und 7(b) zeigen jeweils im Schnitt den Aufbau in Längsrichtung und in Breitenrichtung einer Druckerzeugungskammer.
Bei dieser Ausführungsform ist, wie in den Fig. 6 bis 7(b) gezeigt, ein Abdeckelement durch ein erstes Abdeckelement 120 und ein zweites Abdeckelement 130, das an dem ersten Abdeckelement 120 befestigt ist, gebildet.
Eine Durchgangsrille zum Bilden eines konkaven Abschnitts 122 mit einem Raum eines solchen Ausmaßes, daß der Betrieb eines piezoelektrisch aktiven Teils nicht verhindert wird, ist in dem Bereich gegenüber jeder Druckerzeugungskammer 12 des ersten Abdeckelements 120 ausgebildet, und die Rückseite einer jeden Durchgangsrille ist durch das zweite Abdeckelement 130 abgeschlossen. Jeder konkave Abschnitt 122 ist durch Trennwände 121 abgeteilt, ein Verbindungsteil 123 zum Verbinden benachbarter konkaver Abschnitte 122 ist am Ende auf der Rückseite zum Durchgang-bildenden Substrat 10 der Trennwand 121 etwa in der Mitte der Längsrichtung einer jeden Druckerzeugungskammer 12 vorgesehen, und hierdurch sind alle konkaven Abschnitte 122 miteinander verbunden.
Das Material des ersten Abdeckelements 120 und des zweiten Abdeckelements 130 ist nicht speziell beschränkt, und ein monokristallines Siliziumsubstrat, das das gleiche Material wie das des Durchgang-bildenden Substrats 10 ist, Glaskeramik, oder andere, können verwendet werden.
Der übrige Grundaufbau ist der gleiche wie beiden obigen Ausführungsformen.
Belastungen, die auf eine Druckerzeugungskammer einwirken, können nicht in eine Trennwand wie bei den obigen Ausführungsformen übertragen werden, indem sie wie oben beschrieben ausgebildet sind, und die Entstehung von Übersprechen ist verhindert. Da auch bei dieser Ausführungsform ein piezoelektrisch aktives Teil in jedem konkaven Abschnitt 112 eingeschlossen und gegen das Äußere vollständig abgeschlossen ist, kann ein Betriebsausfall, der durch äußere Umgebung hervorgerufen wird, verhindert werden. Da weiterhin jeder konkave Abschnitt 122 mit jedem Verbindungsteil 123 verbunden ist, kann die Druckschwankung in jedem konkaven Abschnitt 122 durch einen anderen absorbiert werden.
Die Lage, in der das Verbindungsteil 123 zum Verbinden der konkaven Abschnitte 122 vorgesehen ist, ist nicht auf die in dieser Ausführungsform beschränkt, und das Verbindungsteil kann in jeder Position der Trennwand 121 vorgesehen sein. Es ist jedoch wünschenswert, wenn ein Teil, in dem die Trennwand 121 mit dem Durchgang-bildenden Substrat 10 verbunden ist, weitest möglich vergrößert ist, um Übersprechen zu verhindern, und daher ist es wünschenswert, wenn das Verbindungsteil 123 so ausgebildet ist, daß es der Fläche nicht gegenübersteht, die dem Durchgang-bildenden Substrat 10 der Trennwand 121 gegenübersteht. Auch bei dieser Ausführungsform besteht zur leichten Erstellung des Verbindungsteils 123 das Abdeckelement aus zwei Elementen, jedoch versteht sich, daß die Erfindung hierauf nicht beschränkt ist.

Weitere Ausführungsformen

Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind oben beschrieben, der Grundaufbau des Tintenstrahlaufzeichnungskopfes ist jedoch nicht auf den obigen Aufbau beschränkt.
Beispielsweise ist die Form des Abdeckelements nicht auf jene der obigen Ausführungsformen, wie in Fig. 8 gezeigt, beschränkt, ein Teil mit einem Unterschied in einer Höhe ist am Ende vorgesehen, und ein Befestigungsteil 114 zum Befestigen eines Kabels und dgl. kann ebenfalls ausgebildet sein.
Bei den obigen Ausführungsformen ist das Beispiel gezeigt, daß das Abdeckelement aus zwei Elementen gebildet ist, und konkave Abschnitte jeweils zum Bedecken eines piezoelektrisch aktiven Teils sind ausgebildet, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht hierauf beschränkt, und beide können beispielsweise auch integriert sein. Man braucht kaum zu betonen, daß das Abdeckelement aus drei oder mehr Elementen bestehen kann.
Weiterhin ist bei den obigen Ausführungsformen das Reservoir 14 zusammen mit der Druckerzeugungskammer 12 in dem Durchgang-bildenden Substrat 10 ausgebildet, jedoch kann ein Element zur Ausbildung einer gemeinsamen Tintenkammer ebenfalls auf der Oberseite des Durchgang-bildenden Substrats 10 vorgesehen sein.
Fig. 9 zeigt den Teilschnitt eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes, der wie oben beschrieben ausgeführt ist. Bei dieser Ausführungsform sind eine Dichtungsplatte 160, eine gemeinsame Tintenkammer bildende Platte 170, eine dünne Platte 180 und eine Tintenkammerseitenplatte 190 zwischen einem Düsensubstrat 18A, in der Düsenöffnungen 17A ausgebildet sind, und dem Durchgang-bildenden Substrat 10A und einer Düsenverbindungsöffnung 31 zum Anschließen der Druckerzeugungskammer 12A gehalten, und die Düsenöffnung 17A ist durch diese angeordnet. D. h., eine gemeinsame Tintenkammer 32 ist durch die Dichtungsplatte 160, die gemeinsame Tintenkammer bildende Platte 170 und die dünne Platte 180 ausgebildet, und jede Druckerzeugungskammer 3A und die gemeinsame Tintenkammer 32 sind über ein Tintenverbindungsloch 33 in der Dichtungsplatte 160 verbunden. Ein Tinteneinlaßloch 34 zum Zuführen von Tinte von außen zur gemeinsamen Tintenkammer 32 ist ebenfalls in der Dichtungsplatte 160 ausgebildet. Ein Durchgangsteil 35 ist an einer Stelle gegenüber jeder gemeinsamen Tintenkammer 32 in der Tintenkammerseitenplatte 190 zwischen der dünnen Platte 180 und dem Düsensubstrat 18A angeordnet, wobei Druck, der erzeugt wird, wenn ein Tintentröpfchen ausgestoßen und auf die Rückseite der Düsenöffnung 17A gerichtet ist, kann durch die dünne Wand 180 absorbiert werden, und hierdurch kann unnötiger positiver oder negativer Druck daran gehindert werden, über die gemeinsame Tintenkammer 32 zu einer anderen Druckerzeugungskammer übertragen zu werden. Die dünne Platte 180 und die Tintenkammerseitenplatte 190 können auch integriert werden.
Bei einer solchen Ausführungsform kann die Durchbiegung des Durchgang-bildenden Substrats 10A ebenfalls verhindert werden, indem das obige Abdeckelement im Bereich gegenüber der Trennwand 11 zum Trennen der Druckerzeugungskammern 12 voneinander und auf der Rückseite der offenen Seite des Durchgang-bildenden Substrats 10A angeschlossen wird.
Bei den obigen Ausführungsformen ist ein Tintenstrahlaufzeichnungskopf vom Dünnfilmtyp, der durch Anwendung eines Filmbildungs- und lithographischen Prozesses hergestellt wird, als ein Beispiel beschrieben, jedoch ist die vorliegende Erfindung natürlich nicht hierauf beschränkt, und die vorliegende Erfindung kann an einem Tintenstrahlaufzeichnungskopf zahlreicher Strukturen angewendet werden, wie beispielsweise einem Tintenstrahlaufzeichnungskopf, bei dem Substrate laminiert sind Druckerzeugungskammern ausgebildet sind, einem Tintenstrahlaufzeichnungskopf, bei dem ein piezoelektrischer Film durch Kleben einer Rohfolie, Siebdrucken und weiteres hergestellt wird, und ein Tintenstrahlaufzeichnungskopf, bei dem ein piezoelektrischer Film durch Kristallwachstum ausgebildet wird.
Weiterhin kann bei den obigen Ausführungsformen eine Verbindung zwischen einem oberen Elektrodenfilm und einer Leitelektrode an jeder Stelle, an jedem Ende einer Druckerzeugungskammer oder in der Mitte vorgesehen sein.
Das Beispiel, wonach die isolierende Schicht zwischen dem piezoelektrischen Vibrator und der Leitelektrode vorgesehen ist, wurde oben beschrieben, jedoch ist die Erfindung nicht hierauf beschränkt. Beispielsweise kann ein anisotroper, leitfähiger Film thermisch auf jede obere Elektrode aufgeschweißt sein, ohne daß eine isolierende Schicht vorgesehen ist, der anisotrope, leitfähige Film kann auch mit einer Leitelektrode verbunden werden, und eine Bondtechnik, wie die das Drahtbonden, können ebenfalls für das Verbinden eingesetzt werden.
Der Tintenstrahlaufzeichnungskopf, der in der bevorzugten Ausführungsform beschrieben ist, bildet Teil einer Tintenstrahlaufzeichnungskopfeinheit, die einen Tintenströmungsweg enthält, der mit einer Tintenpatrone oder dgl. verbunden ist, und in ein Tintenstrahlaufzeichnungsgerät eingesetzt ist. Fig. 10zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des Tintenstrahlaufzeichnungsgeräts, bei dem die vorliegende Erfindung angewendet ist.
Wie in Fig. 10 gezeigt, enthalten Kopfeinheiten 1A und 1B jeweils den Tintenstrahlaufzeichnungskopf. Patronen 2A und 2B, die als Tintenzuführeinrichtungen dienen, sind lösbar jeweils an den Kopfeinheiten 1A und 1B vorgesehen. Die Kopfeinheiten 1A und 1B sind an einem Schlitten 3 montiert. Der Schlitten, der in axialer Richtung bewegt wird, ist auf einer Schlittenachse 5 angeordnet, die an einem Hauptkörper 4 befestigt ist. Die Kopfeinheiten 1A und 1B stoßen beispielsweise eine schwarze Tinte und eine farbige Tinte aus.
Dann wird eine Antriebskraft, die von einem Antriebsmotor 6 erzeugt wird, auf den Schlitten 3 über mehrere (nicht gezeigte) Zahnräder und einen Zahnriemen 7 übertragen, um den die Kopfeinheiten 1A und 1B tragenden Schlitten längs der Schlittenachse 5 zu bewegen.
Andererseits ist am Hauptkörper 4 die Schreibunterlage 8 zusammen mit dem Schlitten 3 vorgesehen. Die Schreibunterlage 8 stützt ein Aufzeichnungsblatt, das als ein Aufzeichnungsmedium dient, wie beispielsweise Papier, das von einer Zuführwalze zur Übertragung des Aufzeichnungsmediums zugeführt wird.
Da, wie oben beschrieben, gemäß der vorliegenden Erfindung ein Abdeckelement, das mit einer Trennwand versehen ist, um einen konkaven Abschnitt mit einem Raum in einem Ausmaß abzuteilen, daß die Bewegung des piezoelektrischen Films nicht behindert wird, an einem Durchgang-bildenden Sustrat so befestigt ist, daß die Trennwand der Unterteilung des Durchgang-bildenden Substrats gegenübersteht, kann die Durchbiegung der Wand des Durchgangbildenden Substrats verhindert werden, indem die Verstellung des piezoelektrisch aktiven Teils aufgenommen wird, wenn ein Tintentröpfchen ausgestoßen wird, indem das Abdeckelement über einen elastischen Film befestigt ist, und Übersprechen kann verhindert werden. Betriebsausfall, der durch äußere Umgebung hervorgerufen wird, kann verhindert werden. Dabei kann eine Verformung gegenseitig absorbiert werden, indem ein Verbindungsteil vorgesehen wird, das benachbarte konkave Abschnitte mit der Trennwand des Abdeckelements verbindet, vorgesehen wird, und die Durchbiegung des Durchgang-bildenden Substrats kann verhindert werden.

Claims

1. Tintenstrahldruckkopf, enthaltend:

eine Düse (17);

ein Durchgang-bildendes Substrat (10) mit Trennwänden (11), die wenigstens eine Reihe (13) Druckerzeugungskammern (12) bilden, die mit der Düse (17) in Verbindung sind;

einen elastischen Film (50), der ein Teil der Druckerzeugungskammern (12) bildet; und

einen piezoelektrischen Vibrator (300), der auf einer Membran (50) auf einer von der Druckerzeugungskammer (12) wegweisenden Seite ausgebildet ist;

gekennzeichnet durch

ein Abdeckelement (110), das an einer Seite des piezoelektrischen Vibrators (300) angeordnet ist, die von der Membran weg weist, und das Trennwände (111) hat, die einen konkaven Abschnitt dazwischen ausbilden, wobei das Abdeckelement (110) von dem piezoelektrischen Vibrator (300) einen Abstand hat, ohne die Bewegung desselben einzuschränken, und an dem Durchgang bildenden Substrat (10) befestigt ist, wobei jede Trennwand des Abdeckelements (110) jeweils einer der Trennwände (11) des Durchgang-bildenden Substrats (10) gegenübersteht.

2. Tintenstrahldruckkopf nach Anspruch 1, bei dem die gesamte Oberfläche einer jeder der betreffenden Flächen der Trennwände (111), die auf das Durchgang-bildenden Substrat (10) weisen, mit dem Durchgang-bildenden Substrat (10) oder einer oder mehreren Filmschichten (50,60) verbunden sind, die auf der Oberfläche des Durchgang-bildenden Substrats (10) ausgebildet sind.

3. Tintenstrahldruckkopf nach Anspruch 2, bei dem der elastische Film (50) und ein unterer Elektrodenfilm (60) des piezoelektrischen Vibrators (300) in einem Bereich ausgebildet sind, wo die Trennwände (111) mit den Filmschichten (50,60), die auf der Oberfläche des Durchgangbildenden Substrats (10) ausgebildet sind, verbunden sind.

4. Tintenstrahldruckkopf nach Anspruch 2, bei dem nur der elastische Film (50) in einem Bereich ausgebildet ist, wo die Trennwände (111) mit der Filmschicht (50), die auf der Oberfläche des Durchgang-bildenden Substrats (10) ausgebildet ist, verbunden sind.

5. Tintenstrahldruckkopf nach Anspruch 1, bei dem die Trennwand (111) ein Verbindungsteil (123) hat, das mit einem benachbarten konkaven Abschnitt (112) in Verbindung steht.

6. Tintenstrahldruckkopf nach Anspruch 5, bei dem das Verbindungsteil (123) an einem Ende des konkaven Abschnitts (112) vorgesehen ist, das von dem verbundenen Abschnitt zwischen den Trennwänden (111) und dem Durchgang-bildenden Substrat (10) oder den auf den Durchgang-bildenden Substrat (10) ausgebildeten Filmschichten (50,60) entfernt ist.

7. Tintenstrahldruckkopf nach Anspruch 1, bei dem die Breite (W1) des konkaven Abschnitts (112) des Abdeckelements (110) derart ausgebildet ist, daß die Breite (W1) größer als die Breite (W2) der Druckerzeugungskammer (12) ist.

8. Tintenstrahldruckkopf nach Anspruch 1, bei dem ein trockenes Fluid im Raum in dem konkaven Abschnitt (112) des Abdeckelements (110) eingeschlossen ist.

9. Tintenstrahldruckkopf nach Anspruch 1, bei dem das Durchgang-bildende Substrat (10) und das Abdeckelement (110) aus dem gleichen Material hergestellt sind.

10. Tintenstrahldruckkopf nach Anspruch 1, bei dem die Druckerzeugungskammern (12) durch anisotropes Ätzen eines monokristallinen Siliziumsubstrats hergestellt sind, und

jede Schicht (70,80,90) des piezoelektrischen Vibrators (300) durch ein Filmbildungsverfahren und durch Lithographie hergestellt sind.

11. Tintenstrahldruckkopf nach Anspruch 1, bei dem ein Reservoir (14), das mit der Druckerzeugungskammer (12) in Verbindung ist, in dem Durchgang-bildenden Substrat (10) ausgebildet ist; und

eine Düsenplatte (18), die Düsenöffnungen (17) aufweist, die jeweils mit der entsprechenden Druckerzeugungskammer (12) in Verbindung sind, an dem Durchgang-bildenden Substrat (10) angebracht ist.

12. Tintenstrahldruckkopf nach Anspruch 1, weiterhin enthaltend:

eine Durchgangseinheit, die an dem Durchgang-bildenden Substrat befestigt ist und die aufweist:

eine gemeinsame Tintenkammer (32) zum Zuführen von Tinte zu den Druckerzeugungskammern (12A); und

einen Durchgang (31), der die jeweilige Druckerzeugungskammer (12A) und die Düsenöffnung (17A) miteinander verbindet.

13. Tintenstrahldruckgerät, enthaltend einen Tintenstrahldruckkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 12.