DE3725500A1 - Piezoelektrischer tintendruckkopf und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents
Piezoelektrischer tintendruckkopf und verfahren zu seiner herstellungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen piezoelektrischen Tintendruck
kopf mit einer Düsenfront mit mindestens einer Düse, minde
stens einem tinteführenden Kanal, der in die Düse mündet und
mindestens einem piezoelektrischen Antriebselement, das so
auf die Tinte in einem Kanal einwirkt, daß es bei piezoelek
trischer Einschnürung einen tropfenförmigen Ausstoß von Tinte
bewirkt und ein Verfahren zu seiner Herstellung.
Ein Tintendruckkopf mit tinteführenden Kanälen, auf die
piezoelektrische Antriebselemente einwirken, ist aus der
deutschen Patentschrift 25 43 451 bekannt. Dabei wird jeweils
ein Abschnitt der Kanäle von einem piezoelektrischen Antriebs
element zylindrisch umfaßt. Bei diesem Tintendruckkopf ist die
Länge der von den Antriebselementen nicht umfaßten, zwischen
den Austrittsöffnungen der Tintenkanäle und den Antriebsele
menten liegenden Abschnitte der Tintenkanäle so bemessen, daß
die Tintenkanäle mit den piezoelektrischen Antriebselementen
von der Abdrucksstelle her strahlenförmig knickfrei wegfluch
tend verlaufend anordbar sind. Dieser Tintendruckkopf hat also
im Bereich der piezoelektrischen Antriebselemente wesentlich
größere Abmessungen als es dem Druckraster entspricht. Für
einen modularen Aufbau einer Schreibeinrichtung mit mehreren
Tintendruckköpfen ist dieser Tintendruckkopf daher weniger
geeignet. Eine vollständige Druckzeile kann nur realisiert
werden, wenn der Tintendruckkopf in Zeilenrichtung bewegt wird.
Damit ist aber die Druckgeschwindigkeit und die Auflösung
begrenzt.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen piezoelektrischen Tinten
druckkopf anzugeben, der sehr kleine Abmessungen aufweist und
Druckpunkte mit sehr hoher Druckpunktdichte liefert, sowie ein
Verfahren zu seiner Herstellung anzugeben.
Die Aufgabe wird bei einem piezoelektrischen Tintendruck
kopf der eingangs genannten Art gelöst durch folgende kenn
zeichnende Merkmale
- a) das Antriebselement weist auf
- a1) ein Piezokeramikteil, in dem ein Kanal geschaffen ist,
- a2) eine erste Elektrode, die auf dem Piezokeramikteil ange ordnet ist,
- a3) eine zweite Elektrode, die isoliert zur ersten Elektrode auf dem Piezokeramikteil angeordnet ist,
- b) die Düsenfront ist direkt mit dem Piezokeramikteilen ver bunden.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform mit mehreren
Antriebselementen ist dadurch gekennzeichnet, daß
- a) die Kanäle parallel zueinander verlaufen,
- b) die Antriebselemente einzelnen ansteuerbar sind,
- c) die Antriebselemente eine gemeinsame erste Elektrode be sitzen,
- d) die Piezokeramikteile mindestens auf der Länge der elek trisch kontaktierten Bereiche voneinander separiert sind und
- e) jeder Kanal in eine Düse mündet.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines piezo
elektrischen Tindendruckkopfes ist dadurch gekennzeichnet, daß
- a) ein Piezokeramikstreifen mit mindestens einem darin ent haltenen Kanal hergestellt wird,
- b) die erste Elektrode auf den Piezokeramikstreifen aufge bracht wird,
- c) die zweiten Elektroden auf der der ersten Elektrode gegen überliegenden Oberfläche des Piezokeramikstreifens aufgebracht werden, so daß sie jeweils mittig über den Kanälen liegen, parallel zu diesen verlaufen und einander nicht berühren,
- d) die Antriebselemente durch Zerteilen des Piezokeramik streifens zwischen den zweiten Elektroden mindestens auf der Länge der elektrisch kontaktierten Bereiche voneinander separiert werden,
- e) die Piezokeramikteile polarisiert werden und
- f) auf der Frontseite des Piezokeramikstreifens die mit den Kanälen verbundene Düsenfront hergestellt wird.
Weitere Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung
gehen aus den Unteransprüchen hervor.
In der deutschen Patentanmeldung P 36 19 871.4 ist ein Ver
fahren zur Herstellung piezokeramischen Materials mit vorgeb
barer akustischer Impedanz, das innere Hohlräume besitzt, be
schrieben. Die Hohlräume werden fotolithographisch erzeugt,
wobei ein Zwischenstadium des Verfahrens die Herstellung eines
Stapels aus Piezokeramikrohfolien ist.
Dieses Verfahren kann vorteilhaft dazu eingesetzt werden,
kanalförmige Hohlräume in Piezokeramikfolienstreifen zu er
zeugen, die als Tintenkanäle dienen.
In der deutschen Patentanmeldung P 37 18 323 ist ein Ver
fahren beschrieben, mit dem die Bearbeitung von Keramikwerk
stoffen ohne das Entstehen von Damageschichten möglich ist.
Dabei wird eine Laserstrahlung mit einer (Luft) Wellenlänge
kleiner als etwa 350 nm verwendet, die Beaufschlagung mit
Laserstrahlung nur impulsweise durchgeführt und die Impuls
dauer, die Pulswiederholungsrate und die Pulsenergie derart
aufeinander abgestimmt bemessen, daß in dem bearbeiteten
Werkstoff ein wesentlicher Wärmestau vermieden wird. Vor
teilhaft ist der Einsatz eines Excimerlasers.
Dieses Laserverfahren kann beim Verfahren zur Herstellung des
piezoelektrischen Tintendruckkopfes zum Erzeugen der Düsen, der
Gräben und zum Zerteilen der Piezokeramikstreifen verwendet
werden, wobei keine störenden Damageschichten an den Rändern
der bearbeiteten Bereiche entstehen. Damit kann die Ausbeute
bei der Herstellung und die Funktionsgenauigkeit der piezo
elektrischen Tintendruckköpfe erhöht werden.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbei
spiels mit den Fig. 1 bis 4 weiter erläutert.
Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung einen Schnitt
durch einen piezoelektrischen Tintendruckkopf.
Fig. 2 zeigt schematisch den Tintendruckkopf in Draufsicht.
Fig. 3 zeigt schematisch den Verlauf der Herstellung des
piezoelektrischen Tintendruckkopfes anhand aufeinanderfol
gender Verfahrensschritte mit den Bezugszeichen 301 bis 304,
301 a, 301 b, 304 a, 305 a und 304 b bis 307 b. Bei den Ver
fahrensschritten, deren Bezugszeichen mit a oder b versehen
sind, ist der piezoelektrische Tintendruckkopf in Draufsicht
gezeigt.
Fig. 4 zeigt schematisch eine Vorrichtung, die zur Herstel
lung von Piezokeramikfolienstreifen mit kanalförmigen Hohl
räumen verwendet werden kann.
Fig. 5 zeigt eine Folie, die zur Herstellung von Piezo
keramikstreifen mit kanalförmigen Hohlräumen verwendet wer
den kann.
Fig. 1:
Auf einer Trägerschicht 6 befinden sich mehrere parallel ne
beneinanderliegende Antriebselemente 1. Jedes Antriebsele
ment 1 besteht aus einem Piezokeramikteil 2, einer zweiten
Elektrode 4 und einem Teil einer gemeinsamen ersten Elektrode 3.
Auf den zweiten Elektroden 4 befinden sich elektrische An
schlußstreifen 8. Die Piezokeramikteile 2 besitzen Kanäle 5
mit rechteckigem Querschnitt. Die Trägerschicht 6 kann aus
Kunststoff oder Metall bestehen. Der piezoelektrische Tinten
druckkopf kann auf der Seite der Antriebselemente 1 mit Kunst
stoff 7 vergossen sein.
Fig. 2:
An der Stirnseite des piezoelektrischen Tintendruckkopfes
befindet sich die Düsenfront 21 mit Düsen 22. Die Düsenfront 21
ist direkt mit den Piezokeramikteilen 2 verbunden und jeder
Kanal 5 mündet in eine Düse 22. Die Piezokeramikteile 2 be
rühren sich auf der Länge der elektrisch kontaktierten Be
reiche nicht. Die Düsenfront 21 kann aus Metall oder Piezo
keramik bestehen. Die Düsen 22 sind zur Tröpfenchenausbildung
beim Betrieb des piezoelektrischen Tintendruckkopfes wichtig.
Auf der der Düsenfront 21 gegenüberliegenden Seite des piezo
elektrischen Tintendruckkopfes ist die elektrische Anschluß
streifenleitung 9 angeordnet, deren elektrische Anschlußstrei
fen 8 zu den zweiten Elektroden 4 einen elektrischen Kontakt
herstellen.
Fig. 3:
Auf einem ca. 80 bis 150 mm dicken
Streifen einer Piezokeramikrohfolie 41 mit einer Trägerfolie
42 werden mehrere parallele balkenförmige Profile 43 aufge
bracht, aus denen im weiteren Verlauf des Verfahrens die
Tintenkanäle 5 entstehen. Das Aufbringen der Profile kann im
Siebdruckverfahren erfolgen. Dabei werden Profile 43, die die
Form der gewünschten Tintenkanäle 5 aufweisen, aus einer Paste
aus organischem Bindemittel mit einem Anteil Kohlenstoff
aufgedruckt. Eine weitere Möglichkeit zur Herstellung der
Profile 43 (nicht in der Figur dargestellt) ist, den Piezo
keramikrohfolienstreifen 41 mit einer Kunststoffschicht zu
versehen und diese mit den bekannten Fotoätztechniken zu
strukturieren.
Für das Herstellungsverfahren ist das Erzeugen von Tinten
kanälen mit rechteckigem, ellipsenförmigem oder langlochför
migem Querschnitt besonders vorteilhaft, da durch Material
schwund der Piezokeramik beim Sintern verursachte Ungenauig
keiten in den Abmessungen bei der Herstellung der Düsenfront 21
durch Justierung der Düsen 22 ausgeglichen werden können.
Wenn die Düsenfront 21 aus Piezokeramik hergestellt werden
soll, werden die Profile 43 nicht durchgehend auf dem Piezo
keramikrohfolienstreifen 41 aufgebracht. Der nicht struktu
rierte Teil des Piezokeramikrohfolienstreifens 41 wird später
zur Herstellung der Düsenfront 21 verwendet.
Wenn die Düsenfront 21 aus Metall hergestellt werden soll,
werden die Profile 43 durchgehend auf den Piezokeramikroh
folienstreifen 41 aufgebracht. Im weiteren Herstellungsver
fahren entstehen dann daraus durchgehende Kanäle 5.
Auf den Piezokeramikrohfolienstreifen 41 wird eine Schicht
aus Piezokeramikrohmasse 45 so aufgebracht, daß die Profile 43
bedeckt sind und der Raum zwischen den Profilen 43 ausgefüllt
ist. Das Aufbringen der Piezokeramikrohmasse 45 kann mit den
Gieß- und Ziehverfahren erfolgen, die zur Herstellung von
Piezokeramikrohfolie üblicherweise verwendet werden. Eine
alternative Möglichkeit zum Beschichten der Profile 43 mit
Piezokeramikrohmasse 45 ist das Aufbringen eines weiteren
Piezokeramikrohfolienstreifens und anschließendes Verpressen
der Piezokeramikrohfolienstreifen, z.B. in einem Durchlauf
durch eine beheizte Kalandereinrichtung. Die Beschichtung der
Profile 43 mit Piezokeramikrohmasse 45 durch Gieß- und
Ziehverfahren ist vorzuziehen, wenn die Abstände der Kanäle 5
voneinander mit sehr geringen Abweichungen hergestellt werden
sollen. Die Beschichtung des Piezokeramikrohfolienstreifens 41
mit einem weiteren Piezokeramikrohfolienstreifen unter An
wendung eines Kalanderprozesses ermöglicht eine engere Toleranz
der Dicke, so daß für den fertigen Tintendruckkopf Abwei
chungen in der Dicke von weniger als 10% möglich werden. Alle
verwendeten Piezokeramikrohfolien und Piezokeramikrohmassen
sind so gewählt, daß sie nach dem Sintern eine definiert hohe
Enddichte, z.B. 99% erreichen.
Der gesamte Aufbau aus Piezokeramikstreifen mit inneren Pro
filen 43 und Trägerfolie 42 wird gesintert und es entsteht
ein Piezokeramikstreifen 46 mit darin enthaltenen Kanälen 5.
Auf einer Seite des Piezokeramikstreifens 46 wird die ge
meinsame erste Elektrode 3 durch Aufsputtern einer Metall
schicht aufgebracht. Auf der der gemeinsamen Elektrode 3
gegenüberliegenden Seite des Piezokeramikstreifens 46 wird
eine metallische Sputterschicht 47 aufgebracht, aus der später
die zweiten Elektroden 4 hergestellt werden.
Auf die gemeinsame erste Elektrode 3 wird eine Trägerschicht 6
aufgebracht, z.B. durch Aufkleben einer Kunststoffolie. Durch
Laserätzen werden die Piezokeramikteile 2 so voneinander ge
trennt, daß sie mindestens auf der Länge der elektrisch
kontaktierten Bereiche voneinander separiert sind, wobei
keilförmige Furchen 48 aus der gesinterten Piezokeramik 46
herausgeschnitten werden. Dabei entstehen auch die zweiten
Elektroden 4 aus der Sputterschicht 47. Bei genauer Fokus
sierung und Positionierung des Laserstrahls kann das voneinan
der Trennen der Piezokeramikteile 2 in einem Arbeitsgang
praktisch durchgehend bis zur ersten Elektrode 3 erfolgen.
Weitere Möglichkeiten für das voneinander Trennen der Piezo
keramikteile 2 ergeben sich, wenn durch Laserätzen keilförmige
Trennfugen 48 aus der gesinterten Piezokeramik 46 herausge
schnitten werden, die nicht bis zur gemeinsamen ersten Elek
trode 3 reichen. Das vollständige Trennen der Piezokeramikteile
2 voneinander kann dann durch verschiedene Verfahren erfolgen.
Bei dem in der Figur dargestellten piezoelektrischen Tinten
druckkopf werden die keilförmigen Trennfugen 48 mit Kunststoff
7 vergossen und durch definiertes Biegen der gesinterten
Piezokeramikteile 2 die keramischen Verbindungsstellen 44 zum
Reißen gebracht. Das kann beim Aufkleben einer Trägerschicht 6
erfolgen, wobei beide Teile in eine Vorrichtung (nicht in der
Figur dargestellt) eingepreßt werden, die eine leicht konkave
Form aufweist. Durch das Auseinanderbrechen der keramischen
Verbindungsstellen 44 entstehen feinste Spalte zwischen den
Piezokeramikteilen 2. Durch die Trennung der einzelnen Piezo
keramikteile 2 voneinander ist ein Übersprechen zwischen den
einzelnen Antriebselementen 1 unterbunden. Dadurch wird das
unerwünschte Nebensprechen, d.h. ein Ausstoß von Tinten
tröpfchen aus dem Kanal eines nicht angeregten Antriebsele
ments unterbunden ist. Die keilförmigen Furchen 48 unter
binden das Auftreten von interferenzbildenden Schallwellen
im Tintendruckkopf.
Das Polarisieren der Piezokeramikteile 2 muß so durchge
führt werden, daß die dabei auftretenden mechanischen Span
nungen möglichst gering und elastisch sind. Die Polari
sierungsfeldstärke soll innerhalb der Piezokeramikteile 2
und für alle Piezokeramikteile 2 möglichst gleich groß
sein. Zum Polarisieren werden daher die Kanäle 5 mit einer
schwach leitfähigen Flüssigkeit, z.B. Tinte, gefüllt und
zwischen die zweiten Elektroden 4 und die gemeinsame erste
Elektrode 3 wird ein elektrisches Feld mit einer für die
Piezokeramik gebräuchlichen Feldstärke angelegt. Das Polari
sieren wird bei erhöhter Temperatur (100-150°C) durchge
führt.
Ein weiteres Verfahren für das voneinander Trennen der
Piezokeramikteile 2 bietet das Einbringen von keilförmigen
langgestreckten Profilen (nicht in der Figur dargestellt)
gleichzeitig mit dem Aufbringen der Profile 43. Bei diesem
Verfahren entstehen die keilförmigen Furchen 48 dann beim
Sintern durch Ausbrennen der Profile.
Die zweiten Elektroden 4 liegen mittig über den Kanälen 5
und verlaufen parallel zu diesen.
Bei der Herstellung der Düsenfront 21 aus Piezokeramik wer
den die Düsen 22 durch Laserätzen hergestellt. Dazu wird der
Tintendruckkopf an der Frontseite fein geschliffen und poliert.
Anschließend werden durch Laserätzen die Düsen 22 so erzeugt,
daß sie auf die Kanäle 5 treffen und dabei gleiche Abstände
zueinander aufweisen.
Die zweiten Elektroden 4 liegen mittig über den Kanälen
und verlaufen parallel zu diesen.
Zur Herstellung einer Düsenfront 21 aus Metall wird eine wei
tere metallische Sputterschicht 49 an der Frontseite des
Piezokeramikstreifens 46 aufgebracht.
Auf die Sputterschicht 49 wird die metallische Düsenfront 21
galvanisch aufgebracht. Die Düsenfront 21 kann z.B. aus Nickel
bestehen.
Durch Laserätzen werden die Düsen 22 so erzeugt, daß sie mittig
auf die Kanäle 5 treffen und dabei gleiche Abstände zuein
ander aufweisen.
Als Elektrodenmaterial eignen sich besonders Verbindungen mit
Chrom-Platin-Gold und Titan-Nickel-Gold. Für die galvanisch
abgeschiedenen Schichten ist Nickel besonders geeignet.
Fig. 4:
Die Vorrichtung enthält einen Grundkörper 51, in dem eine
Vertiefung 54 hergestellt ist. An den Außenkanten des Grund
körpers 51 befinden sich regelmäßig angeordnnete Nuten 52 zur
Aufnahme von Kunststoffäden 53. Die Nuten 52 sind so ange
ordnet, daß die Kunststoffäden 53 beim Umwickeln des Grund
körpers 53 parallel nebeneinander über der Vertiefung 54 lie
gen. Mit der Vorrichtung kann in einem Gießprozeß eine Piezo
keramikstreifen hergestellt werden, der nach dem Sintern
kanalförmige Hohlräume aufweist.
Die Kunststoffäden 53 können auch in einem Preßverfahren
mit Keramikmasse umgeben werden. Da sehr dünne Piezokera
mikstreifen durch Pressen schwer herstellbar sind, empfiehlt
es sich dickere Piezokeramikstreifen herzustellen und diese
nach dem Sintern auf die gewünschte Dicke abzuschleifen.
Die mit diesem Verfahren hergestellten Piezokeramikstreifen
weisen durchgehende Kanäle auf.
Fig. 5:
Zur Herstellung von Piezokeramikstreifen 46 mit kanalförmigen
Hohlräumen kann eine Folie aus ausbrennbarem Material 61 ver
wendet werden, die streifenförmige Durchbrüche 62 aufweist. Die
streifenförmigen Durchbrüche 62 sind parallel zueinander ange
ordnet. Durch einen Gieß- oder Preßprozeß wird die ausbrenn
bare Folie 61 mit Piezokeramikrohmasse umgeben. Beim Sintern
verbrennt die ausbrennbare Folie 61 und es entsteht ein Piezo
keramikstreifen mit durchgehenden kanalförmigen Hohlräumen.
Auch bei diesem Verfahren empfiehlt es sich, durch einen Preß
prozeß hergestellte Piezokeramikstreifen 46 etwas dicker zu
konzipieren und diese nach dem Sintern auf die gewünschte Dicke
abzuschleifen.
Die Druckpunktdichte, die mit dem beschriebenen Tintendruck
kopf erreicht werden kann, beträgt mindestens ca. 12 Punkte
pro mm. Der Tintendruckkopf ist für höchste Druckgeschwindig
keiten geeignet. Das Verfahren gestattet die Herstellung eines
Tintendruckkopfes höchster Auflösung, sozusagen in einem Stück,
ohne daß aufwendige mechanische Bearbeitungs- und Verbindungs
verfahren, z.B. Schweißen, notwendig sind. Da die Bauhöhe
dieses Tintendruckkopfes sehr gering ist, einschließlich einer
möglichen Kunststoffbeschichtung kleiner als 0,2 mm, können
mehrere Tintendruckköpfe leicht gestapelt und gemeinsam in
ein Gehäuse eingebaut werden. Das Gehäuse kann dabei als
Tintenkammer dienen. In dieser Weise können auch Tintendruck
köpfe für eine ganze Druckzeile aufgebaut werden. Eine Ver
bindungstechnik für den Zusammenbau einzelner Tinten
druckköpfe ist das Kleben.
Mit dem beschriebenen Herstellungsverfahren ist es mög
lich, Tintendruckköpfe mit Breiten von einigen 10 mm
herzustellen. Da selbst zusammengesetzte Tintendruckköpfe
noch eine sehr geringe Bauhöhe aufweisen, ist eine weitere
Stapelung solcher Tintendruckköpfe für Mehrfarbendruck
möglich.
Claims (27)
1. Piezoelektrischer Tintendruckkopf mit einer Düsenfront
mit mindestens einer Düse, mindestens einem tinteführenden
Kanal, der in die Düse mündet und mindestens einen piezo
elektrischen Antriebselement, das so auf die Tinte in dem
Kanal einwirkt, daß es bei piezoelektrischer Einschnürung
einen tropfenförmigen Ausstoß an Tinte bewirkt,
gekennzeichnet durch folgende Merkmale
- a) das Antriebselement (1) weist auf
- a1) ein Piezokeramikteil (2), in dem ein Kanal (5) ge schaffen ist,
- a2) eine erste Elektrode (3), die auf dem Piezokeramikteil (2) angeordnet ist,
- a3) eine zweite Elektrode (4), die isoliert zur ersten Elek trode (3) auf dem Piezokeramikteil (2) angeordnet ist,
- b) die Düsenfront (21) ist direkt mit dem Piezokeramikteil (2) verbunden.
2. Piezoelektrischer Tintendruckkopf nach Anspruch 1 mit
mehreren Antriebselementen, dadurch gekenn
zeichnet, daß
- a) die Kanäle (5) parallel zueinander verlaufen,
- b) die Antriebselemente (1) einzeln ansteuerbar sind,
- c) die Antriebselemente (1) eine gemeinsame erste Elek trode (3) besitzen,
- d) die Piezokeramikteile (2) mindestens auf der Länge der elektrisch kontaktierten Bereiche voneinander separiert sind und
- e) jeder Kanal (5) in eine Düse (22) mündet.
3. Piezoelektrischer Tintendruckkopf nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Piezo
keramikteile (2) eine Materialdichte von größer 98% auf
weisen.
4. Piezoelektrischer Tintendruckkopf nach einem der Ansprüche
1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
Kanäle (5) einen Querschnitt aufweisen, dessen Durchmesser in
Richtung der Verbindungslinien zwischen der ersten Elektrode
(3) und den zweiten Elektroden (4) kleiner ist, als der Durch
messer in der dazu senkrechten Richtung.
5. Piezoelektrischer Tintendruckkopf nach einem der An
sprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Düsenfront (21) aus Metall besteht.
6. Piezoelektrischer Tintendruckkopf nach einem der An
sprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Düsenfront (21) aus Piezokeramik besteht.
7. Piezoelektrischer Tintendruckkopf nach einem der An
sprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Trägerschicht (6) aus Metall auf der gemeinsamen
ersten Elektrode (3) vorgesehen ist.
8. Piezoelektrischer Tintendruckkopf nach einem der An
sprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Trägerschicht (6) aus Kunststoff auf der gemein
samen ersten Elektrode (3) vorgesehen ist.
9. Verfahren zur Herstellung eines piezoelektrischen
Tintendruckkopfes nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß
- a) ein Piezokeramikstreifen (46) mit mindestens einem darin enthaltenen Kanal (5) hergestellt wird,
- b) die erste Elektrode (3) auf den Piezokeramikstreifen (46) aufgebracht wird,
- c) die zweiten Elektroden (4) auf der der ersten Elektrode (3) gegenüberliegenden Oberfläche des Piezokeramikstreifens (46) aufgebracht werden, so daß sie jeweils mittig über den Kanälen (5) liegen, parallel zu diesen verlaufen und einander nicht berühren,
- d) die Antriebselemente (1) durch Zerteilen des Piezokeramik streifens (46) zwischen den zweiten Elektroden (4) mindestens auf der Länge der elektrisch kontaktierten Bereiche voneinander separiert werden,
- e) die Piezokeramikteile (2) polarisiert werden und
- f) auf der Frontseite des Piezokeramikstreifens (46) die mit den Kanälen (5) verbundene Düsenfront (21) hergestellt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Piezokeramikstreifen (46) mit
den darin enthaltenen Kanälen (5) hergestellt wird durch
- a) Aufbringen von parallelen balkenförmigen Profilen (43) aus ausbrennbarem Material auf eine Piezokeramikrohfolie (41),
- b) Aufbringen einer Schicht aus Piezokeramikrohmaterial (45) auf die Profile (43), so daß diese bedeckt sind und der Raum zwischen den Profilen (43) aufgefüllt ist und
- c) Sintern.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Aufbringen der Profile (43) durch
Siebdrucken erfolgt.
12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Aufbringen der Profile (43) erfolgt
durch
- a) Aufbringen einer Schicht aus fotostrukturierbarem Kunst stoff und
- b) Strukturieren des Kunststoffs durch Fotoätztechnik .
13. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Aufbringen des Piezokeramikroh
materials (45) durch Aufgießen erfolgt.
14. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Aufbringen des Piezokeramikroh
materials (45) erfolgt durch
- a) Aufbringen eines weiteren Piezokeramikrohfolienstrei fens und
- b) Verpressen der beiden Rohfolienstreifen zusammen mit den dazwischen enthaltenen Profilen (43).
15. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Piezokeramikstreifen (46) mit
den darin enthaltenen Kanälen (5) hergestellt wird durch
- a) Gießen einer Piezokeramikrohmasse in eine Vorrichtung, die eine Vertiefung aufweist, über der Fäden (53) aus aus brennbarem Material so gespannt sind, daß sie parallel zu einander verlaufen und
- b) Sintern.
16. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Piezokeramikstreifen (46) mit
den darin enthaltenen Kanälen (5) hergestellt wird durch
- a) beidseitiges Beschichten, insbesondere Vergießen, einer ausbrennbaren Folie (61), in der parallele Durchbrüche (62) vorgesehen sind, deren Abstände voneinander den Maßen der Kanäle (5) entsprechen, mit Piezokeramikrohmasse und
- b) Sintern.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 16, dadurch
gekennzeichnet, daß das Aufbringen der ersten
Elektrode (3) durch Aufsputtern einer Metallschicht erfolgt.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 17, dadurch
gekennzeichnet, daß das Aufbringen der zwei
ten Elektroden (4) und das voneinander Separieren der Antriebs
elemente (1) dadurch erfolgt, daß
- a) auf der der ersten Elektrode (3) gegenüberliegenden Ober fläche des Piezokeramikstreifen (46) eine metallische Sput terschicht (47) aufgebracht wird und
- b) keilförmige Furchen (48) aus dem Piezokeramikstreifen (46) herausgeschnitten werden, so daß aus der metallischen Sputter schicht (47) die zweiten Elektroden (4) und gleichzeitig die Antriebselemente (1) voneinander separiert werden.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 17, dadurch
gekennzeichnet, daß das zum Separieren der
Antriebselemente (1) folgende Verfahrensschritte durchge
führt werden,
- a) Einbringen keilförmiger langgestreckter Profile zwischen den balkenförmigen Profilen (43) auf den Piezokeramikroh folienstreifen (41),
- b) Aufbringen einer Schicht aus Piezokeramikrohmaterial (45) auf die Profile, so daß diese bedeckt sind und deren Raum zwischen den Profilen aufgefüllt ist,
- c) Sintern und
- d) Durchtrennen der keramischen Verbindungsstellen (44) zwi schen den Piezokeramikteilen (2).
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 19, dadurch
gekennzeichnet, daß auf die erste Elektrode
(3) eine Trägerschicht (6) aus Metall galvanisch aufge
bracht wird.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 19, dadurch
gekennzeichnet, daß eine Trägerschicht (6)
aus Kunststoff auf die erste Elektrode (3) aufgeklebt
wird.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 21, dadurch
gekennzeichnet, daß das Polarisieren der
Piezokeramikteile (2) erfolgt durch
- a) Auffüllen der Kanäle (5) mit einer schwachleitfähigen Flüssigkeit und
- b) Anlegen eines elektrischen Feldes zwischen die zweiten Elektroden (4) und die erste Elektrode (3) bei erhöhter Temperatur.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 22, dadurch
gekennzeichnet, daß die Düsenfront (21)
aus Metall hergestellt wird, nachdem die Antriebselemente
(1) durch Zerteilen des Piezokeramikstreifen (46) auf seiner
gesamten Länge voneinander getrennt werden, in dem der Piezo
keramikstreifen (46) auf der Frontseite
- a) geschliffen und poliert wird,
- b) eine weitere metallische Sputterschicht (49) aufgebracht wird,
- c) auf die weitere metallische Sputterschicht (49) die me tallische Düsenfront (21) galvanisch aufgebracht wird und
- d) die Düsen (22) auf die Kanäle (5) stoßend mit gleichen Abstand voneinander erzeugt werden.
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 22, dadurch
gekennzeichnet, daß die Düsenfront (21)
aus Piezokeramik hergestellt wird, nachdem die Antriebs
elemente (1) durch Zerteilen des Piezokeramikstreifens (46)
so voneinander getrennt werden, daß der Piezokeramikstrei
fen (46) im Frontbereich unzerteilt bleibt, indem
- a) die Frontseite des Piezokeramikstreifens (46) geschlif fen und poliert wird und
- b) durch Laserätzen die Düse (22) auf die Kanäle (5) stoßend mit gleichen Abstand voneinander erzeugt werden.
25. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 24, dadurch
gekennzeichnet, daß die Bearbeitung des
Piezokeramikstreifens (46) durch Laserätzen mit einem Ver
fahren durchgeführt wird, das die folgenden Merkmale auf
weist,
- a) es wird eine Laserstrahlung mit einer (Luft)-wellenlänge kleiner als etwa 350 nm verwendet,
- b) die Beaufschlagung mit Laserstrahlung wird nur impuls weise durchgeführt und
- c) die Impulsdauer, die Pulswiederholungsrate und die Puls energie wird derart aufeinander abgestimmt bemessen, daß in dem Piezokeramikstreifen (46) ein wesentlicher Wärmestau vermieden wird.
26. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 25, dadurch
gekennzeichnet, daß ein Piezokeramikstrei
fen (46) verwendet wird, der eine Materialdichte von größer
98% aufweist.
27. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 26, dadurch
gekennzeichnet, daß die keilförmigen Furchen
(48) mit Kunststoff (7) vergossen werden.
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