DE4435914C2

DE4435914C2 - Piezoelektrischer Antrieb für einen Tintenstrahlaufzeichnungskopf und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE4435914C2
Application number: DE4435914A
Authority: DE
Inventors: Takahiro Naka; Shinji Yasukawa; Minoru Usui
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1993-10-07
Filing date: 1994-10-07
Publication date: 1999-02-25
Anticipated expiration: 2014-10-08
Also published as: IT1268101B1; GB2283206A; GB2283206B; FR2710877A1; FR2710877B1; ITTO940784A0; GB9420422D0; ITTO940784A1; DE4435914A1; US5755019A; US5786833A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen piezoelektri schen Antrieb für einen Tintenstrahlaufzeichnungskopf, nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1, und ein Verfahren zu dessen Herstellung.

Aus Patent Abstracts of Japan M-1456 mit JP 5-84 907A ist ein derartiger piezoelektrischer Antrieb bekannt, bei dem an der der Vibrationsplatte zugewandten Stirnfläche der Vi bratoren ein die Kontaktfläche mit der Vibrationsplatte ver größerndes Element vorgesehen ist. Dieses Element übergreift dabei die Stirnfläche des Vibrators und schließt damit nicht bündig mit dieser ab. Ein ähnlicher Stand der Technik ist auch aus JP 5-212 861A (vgl. die zugehörigen nachveröffent lichten Patent Abstracts of Japan M-1520) bekannt.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, einen neuen pie zoelektrischen Antrieb für einen Tintenstrahlaufzeichnungs kopf anzugeben, der bei geringer Größe der piezoelektrischen Vibratoren eine Verschiebung eines für die Tröpfchenerzeugung ausreichend großen Abschnittes einer Vibrationsplatte gewähr leistet, und ein Verfahren zur leichten Herstellung des pie zoelektrischen Antriebs mit großer Genauigkeit bereitzustel len.

Diese Aufgabe löst die Erfindung durch einen piezoelek trischen Antrieb gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1 und den Verfahren zu dessen Herstellung gemäß den unabhängigen Patentansprüchen 13 und 18.

Vorteilhafte Ausgestaltungen, Details und Aspekte der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Pa tentansprüchen, der Beschreibung sowie den Zeichnungen.

Die beiliegenden Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer piezoelek trischen Vibratoranordnung gemäß einer Ausführungs form der Erfindung,

Fig. 2 eine Schnittdarstellung eines Beispiels eines Tin tenstrahlaufzeichnungs- bzw. -druckkopfes, der die piezoelektrische Vibratoranordnung gemäß Fig. 1 ver wendet,

Fig. 3 perspektivische Darstellungen zur Erläuterung eines Herstellungsverfahrens für die Anordnung gemäß Fig. 1,

Fig. 4 eine perspektivische Darstellung einer Anordnung einer Vorrichtung zur Bildung von piezoelektrischen Vibratoren,

Fig. 5 eine andere Ausführungsform der Erfindung, insbe sondere Fig. 5(a) eine Schicht zur Bildung einer Frontplatte und einer Hinterplatte, Fig. 5(b) eine Schicht zur Bildung einer piezoelektrischen Platte, Fig. 5(c) ein Laminat dieser Schichten,

Fig. 6 eine perspektivische Darstellung einer piezoelek trischen Platte einer anderen Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 7 eine perspektivische Darstellung zur Erläuterung eines Herstellungsverfahrens der piezoelektrischen Platte gemäß Fig. 6,

Fig. 8 eine perspektivische Darstellung einer anderen Aus führungsform der Erfindung,

Fig. 9 eine perspektivische Darstellung einer piezoelek trischen Vibratoranordnung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 10 eine piezoelektrische Vibratoranordnung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, nämlich die Teile (a) und (b) von Fig. 10 perspektivische Dar stellungen des oberen und des unteren Teils der piezoelektrischen Vibratoranordnung, und der Teil (c) eine Frontansicht der piezoelektrischen Vibra toranordnung,

Fig. 11 eine perspektivische Darstellung eines Herstel lungsverfahrens für die piezoelektrische Vibra toranordnung gemäß Fig. 10,

Fig. 12 eine Schnittdarstellung eines Beispiels eines Tin tenstrahldruckkopfes, der die piezoelektrischen Vi bratoranordnungen gemäß Fig. 10 verwendet, wobei die Dummyvibratoren und die piezoelektrischen Vi bratoren davon gezeigt werden,

Fig. 13 eine perspektivische Darstellung einer piezoelek trischen Vibratoranordnung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 14 eine perspektivische Darstellung der Anordnung ge mäß Fig. 13, die in vorgegebenen Abständen wie die Zähne eines Kamms in Stücke geschnitten ist,

Fig. 15 die Herstellungsschritte gemäß einer weiteren Aus führungsform der Erfindung,

Fig. 16 die Herstellungsschritte für eine weitere Ausfüh rungsform der Erfindung,

Fig. 17 eine Schnittdarstellung einer Struktur eines Tin tenstrahldruckkopfes, der die piezoelektrische Vi bratoranordnung gemäß Fig. 16 verwendet.

Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrie ben.

Fig. 1 zeigt einen piezoelektrischen Antrieb gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.

In Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 eine piezoelek trische Vibratoranordnung, aus der der piezoelektrische An trieb gebildet wird. Die Anordnung 1 umfaßt eine piezoelek trische Platte 2, die wie die Zähne eines Kamms in Stücke ge schnitten ist, mit einer Frontplatte 6, die geeignet ist, um eine Kontaktfläche zu vergrößern, und einer Metallplatte 10, die durch eine Hinterplatte 7 fest an dem rückwärtigen Be reich der piezoelektrischen Platte 2 befestigt ist, wobei die Hinterplatte 7 geeignet ist, die piezoelektrischen Elemente zu verbinden und somit die piezoelektrische Platte 2 an einen Tintenstrahldruckkopf zu koppeln.

In der Anordnung 1 wird insbesondere eine der wesentli chen Bestandteile, nämlich die piezoelektrische Platte 2, wie folgt gebildet: Zuerst wird eine pastenartige Schicht 2a aus piezoelektrischem Material mit einem Frontbereich, einem rückwärtigen Bereich und einem mittleren Bereich erhalten, der sich in Längsrichtung gesehen dazwischen befindet. Lei tende Schichten 2b werden in dem mittleren Bereich auf die pastenartige Schicht 2a aus piezoelektrischem Material lami niert, so daß der mittlere Bereich als ein aktiver Bereich 5 dient. Die verbleibenden Bereiche, d. h. der Frontbereich und der rückwärtige Bereich dienen jeweils als inaktiver Frontbereich 4f und inaktiver rückwärtiger Bereich 4r. Die Frontplatte 6 und die Hinterplatte 7 werden gebildet, indem ein pastenartiges freischneidbares keramisches Material verwendet wird, beispielsweise das gleiche Material wie das piezoelektrische Material. Die so gebildete Frontplatte 6 und Hinterplatte 7 sind jeweils am inaktiven Frontbereich 4f und inaktiven rückwärtigen Bereich 4r angebracht. Diese Bestandteile werden dann durch Sintern als eine Einheit ausgebildet.

Bei der in Fig. 3(e) gezeigten Ausführungsform wird der Frontbereich der piezoelektrischen Platte 2 zusammen mit der Frontplatte 6 wie die Zähne eines Kamms mit einer Drahtsäge oder einer Würfelsäge in Stücke geschnitten bis die Schnittlinie die gerade Linie erreicht, die die rückwärtige Kante der Spitze 6a der Frontplatte 6 und die Frontkante 4ra des inaktiven rückwärtigen Bereichs 4r verbindet. Die so erhaltenen Stücke sind piezoelektrische Antriebselemente 3, welche, als Antwort auf eine daran angelegte Spannung, quer zu dem elektrischen Feld bewegt werden, um die Tinte in den entsprechenden Druckkammern unter Druck zu setzen.

Bei der so geformten und in Fig. 3(c) gezeigten piezoelektrischen Platte 2 wird eine externe Elektrode 8 beispielsweise durch Aufdampfen ausgebildet, welche sich von der untere Oberfläche des aktiven Bereichs 5 über die Oberfläche der Frontplatte 6 zu der oberen Oberfläche des aktiven Bereichs 5 erstreckt, und auf ähnliche Weise wird eine externe gemeinsame Elektrode 9 ausgebildet, welche sich von dem inaktiven rückwärtigen Bereich 4r zur rückwärtigen Endfläche 7a der Hinterplatte 7 erstreckt. Danach wird die Metallplatte 10 aus rostfreiem Stahl oder ähnlichem fest an der in Fig. 3(d) gezeigten Hinterplatte 7 angebracht. Somit wurde die piezoelektrische Vibratoranordnung 1 ausgebildet.

Fig. 2 zeigt einen Tintenstrahldruckkopf, der mit den oben beschriebenen piezoelektrischen Vibratoranordnungen 1 versehen ist.

Wie ebenfalls in Fig. 2 gezeigt, bezeichnet das Bezugszeichen 41 eine Düsenplatte, die eine Anzahl von Düsen 43 auf beiden Seiten eines flußweg-bildenden Abstandhalters, die in einer Richtung senkrecht zur Zeichenebene angeordnet sind. Hinter der Düsenplatte 41, wird eine Vibrationsplatte 47 parallel zu der Düsenplatte 41 durch eine gemeinsame Tintenkammer 44 und Druckkammern 45 bereitgestellt, welche auf einer flußweg bildenden Platte ausgebildet sind, so daß ein flußweg bildendes Element 40 gebildet wird.

Auf der rückwärtigen Oberfläche der Vibrationsplatte 47 sind ringförmige Rillen 48 entlang der Ränder der Druckkammern 45 ausgebildet, so daß Inselbereiche 49 bereitgestellt werden, die wie folgt wirken: Als Antwort auf die Verschiebung der piezoelektrischen Vibratoren 3 werden die Inselbereiche 49 nach innen gebogen während sie parallel zu der Düsenplatte 41 gehalten werden.

Weiterhin bezeichnet in Fig. 2 das Bezugszeichen 51 einen Halteblock aus Plastik, der fest an der rückwärtigen Oberfläche des flußweg-bildenden Elements 40 befestigt ist, um die piezoelektrischen Vibratoranordnungen 1 zu positionieren. Der Halteblock 51 besitzt zwei Löcher 52 zur Anbringung der piezoelektrischen Vibratoreinheit, welche eine Breite besitzen, die der longitudinalen Länge der Druckkammern 45 entspricht, und welche entlang der Linie der Düsen 43 angeordnet sind. Der Halteblock 51 ist mittels eines Klebstoffs auf der Vibrationsplatte angebracht, indem ein in dem Flußwege bildenden Element 40 ausgebildetes Referenzloch ausgenutzt wird.

Ein Paar piezoelektrischer Vibratoranordnungen 1 werden in die Anbringungslöcher 52 so eingesetzt, daß sie einander gegenüberliegen. Wie in Fig. 3(d) gezeigt, ist die Metallplatte 10 größer als die Hinterplatte 7, dies bedeutet, die Metallplatte 10 steht über das obere, das untere, das linke sowie das rechte Ende der Hinterplatte 7 hinaus. Die Metallplatten 10 sind an die Oberfläche der Anbringungslöcher 52 durch einen Klebstoff 54 gebunden. Bei diesem Vorgang wird jede der Metallplatten 10 positioniert, indem Führungsrillen verwendet werden, die an beiden Seiten des Anbringungslochs 52 ausgebildet sind, so daß die piezoelektrischen Vibratoren 3 mit hoher Genauigkeit auf den Inselbereich 49 der Vibrationsplatte 47 gesetzt werden und auch verhindert wird, daß die piezoelektrischen Vibratoren 3 in der Richtung der Dicke geneigt sind. Dies bedeutet, das Positionieren der Metallplatte 10 in der oben beschriebenen Art und Weise ermöglicht es, daß die piezoelektrischen Vibratoren 3 mit der rückwärtigen Oberfläche der Inselbereiche 49 der Vibrationsplatte 47 mit einem Klebstoff 59 verbunden werden. Der Klebstoff 59 wird auf die Endflächen der piezoelektrischen Vibratoren 3 aufgebracht, wobei die Endflächen der piezoelektrischen Vibratoren 3 in ebenen Kontakt mit den Inselbereichen 49 stehen. Fig. 2 zeigt ebenfalls ein Schaltungsplatte 55, die auf dem Positionier- und Halteblock 51 bereitgestellt ist, und flexible Kabel 56.

Mit Bezug auf Fig. 2 bietet die piezoelektrische Vibratoranordnung der vorliegenden Erfindung die folgenden Vorteile. Die Hinterplatte 7 erhöht die Stabilität der piezoelektrischen Platte 2. Die Anordnung 1 kann leicht mit einem Halteblock 51 verbunden werden, der auf der Rückseite eines flußweg-bildenden Elements 40 angebracht ist. Die piezoelektrischen Antriebselemente 3 einschließlich der Frontplattenstücke 6 liegen gleichmäßig an den gesamten Flächen der auf der Vibrationsplatte 47 ausgebildeten Inselbereiche 49 an, so daß die Inselbereiche 49 gleichmäßig gegen die Oberfläche der Düsenplatte 41 gedrückt werden, um die Tinte in den Druckkammern 45 unter Druck zu setzen.

Im Folgenden wird die Herstellung der oben beschriebenen piezoelektrischen Vibratoranordnung 1 mit Bezug auf Fig. 3 beschrieben.

Zuerst wird eine Schicht 2a aus piezoelektrischen Material, die im wesentlichen die gleiche Konfiguration und Dicke wie die piezoelektrische Platte 2 besitzt, ausgebildet, indem ein pastenartiges piezoelektrisches Material wie Bleititanzirconat oder Bariumtitanat verwendet wird. Als nächstes wird die Schicht 2a aus piezoelektrischen Material in Randbereiche unterteilt. Insbesondere werden in dem mittleren Bereich der Schicht 2a aus piezoelektrischem Material bis auf den Frontbereich mit einer Länge von 0,2 bis 1,0 mm, und dem rückwärtigen Bereich von etwa 3 mm Länge leitende Schichten 2b aus Silberpalladium ausgebildet, so daß diese sich überlappen. Die leitenden Schichten werden bis zu einer Dicke von etwa 3 µm durch Beschichtung oder Aufdampfen ausgebildet. Somit wurde ein Rohling für eine piezoelektrische Platte 2 vom Einzelschichttyp mit dem inaktiven Frontbereich 4f, dem inaktiven rückwärtige Bereich 4r und dem aktiven mittleren Bereich ausgebildet (siehe Fig. 3 (a-1)).

Eine piezoelektrische Platte vom Mehrschichttyp wird, wie in Fig. 3 (a-2) gezeigt, ausgebildet. Eine pastenartige Schicht 2a aus piezoelektrischen Material wird bis zu einer Dicke von etwa 15 bis 30 µm und leitende Schichten 2b werden abwechseelnd bis zu einer Dicke von etwa 3 µm so ausgebildet, daß sich interne Elektroden, die sich von dem Frontende und rückwärtige Ende erstrecken, in dem mittleren Bereich der Schicht 2a aus piezoelektrischen Material überlappen, wobei Ränder im Frontbereich und im rückwärtigen Bereich zurück bleiben. Dieser Vorgang wird mehrere Male wiederholt, um einen Rohling für eine piezoelektrische Platte 2 vom Mehrschichttyp zu erhalten, die inaktive Frontbereiche 4f und inaktive rückwärtige Bereiche 4r besitzt.

Die verbleibenden Herstellungsschritte werden mit Bezug auf die piezoelektrische Platte 2 vom Mehrschichttyp beschrieben. Der so geformte Rohling für die piezoelektrische Platte 2 wird, wie in Fig. 3(b) gezeigt, weiterverarbeitet. Dies bedeutet, die Frontplatte 6 und die Hinterplatte 7 werden jeweils an dem inaktiven Frontbereich 4f bzw. am inaktiven rückwärtigen Bereich 4r angebracht.

Insbesondere wird die Frontplatte 6 aus freischneidbarem keramischen Material, die im wesentlichen die gleiche Dicke wie die piezoelektrische Platte 2 besitzt, an dem inaktiven Frontbereich 4f angebracht, wobei einer kleiner Spalt δ, bevorzugt 0,0 bis 0,5 mm, zwischen der Frontplatte 6 und dem aktiven Bereich 5 verbleibt. Die Hinterplatte 7, die dicker als die Frontplatte 6 ist, wird in ähnlicher Weise an dem inaktiven rückwärtigen Bereich 4r angebracht. Danach werden die piezoelektrische Platte 2 und die Frontplatte 6 geschnitten, so daß ihre Frontflächen miteinander fluchten, und dann werden die piezoelektrische Platte 2, die Frontplatte 6 und die Hinterplatte 7 durch Sintern zu einer Einheit verbunden. Alternativ können die Platten 2, 6 und 7 wie folgt bearbeitet werden: Nachdem sie durch Sintern zu einer Einheit verbunden wurden, werden die piezoelektrische Platte 2 und die Frontplatte 6 mit einer Würfelsäge oder ähnlichem geschnitten, so daß die Frontflächen der Platten 2 und 6 miteinander fluchten. Die Frontplatte 6 und die Hinterplatte 7 können über den aktiven Bereich 5 reichen, wenn sie das Verschieben der piezoelektrischen Vibratoren nicht behindern.

Als nächstes werden, wie in Fig. 3(c) gezeigt, externe Segmentelektroden 8 auf der oberen und unteren Oberfläche des aktiven Bereichs 5 einschließlich der Frontplatte 6 aufgedampft, indem Dampf in Richtung der Pfeile D und E angewendet wird. Eine externe gemeinsame Elektrode 9 wird auf der unteren Oberfläche des inaktiven rückwärtigen Bereichs 4r und auf der Rückseite 7a der Hinterplatte 7 aufgedampft, indem Dampf in Richtung des Pfeils F angewendet wird.

Wie oben beschrieben, wird die externe Segmentelektrode 8 auf der Rückseite 6b der Frontplatte 6 und der oberen Oberfläche der piezoelektrischen Platte 2 durch Aufdampfen in die Richtung des Pfeils D ausgebildet. Um zu verhindern, daß die Elektrode an der Kante 6a der Frontplatte 6 bricht, sollte die Rückseite 6b der Frontplatte 6, wie in Fig. 9 gezeigt, abgeschrägt sein. Zu diesem Zweck kann der vorgenannte Sintervorgang verwendet werden, den Kontraktionskoeffizienten des piezoelektrischen Materials etwas größer als den der Frontplatte 6 zu machen, oder die Frontplatte 6 sollte bearbeitet werden, daß die Rückseite 6b abgeschrägt ist.

Danach wird, wie in Fig. 3(d) gezeigt, die Metallplatte 10, die sowohl länger als auch breiter als die Hinterplatte 7 ist, fest mit einem Klebstoff an der Hinterplatte 7 angebracht.

Schließlich wird die so gebildete piezoelektrische Vibratoranordnung 1 wie folgt weiterbearbeitet: Die Anordnung 1 wird mit einer Spannvorrichtung festgehalten. Dann wird, wie in Fig. 3(e) gezeigt, der Frontbereich der Anordnung 1 in Abständen, die den Abständen der Anordnung der Düsen 43 (als Winkel θ gezeigt) entsprechen, wie die Zähne eines Kamms in Stücke geschnitten, bis die Schnittlinie die gerade Linie L erreicht, die die rückwärtige Kante 6a der Spitze der Frontplatte 6 und die Frontkante 4ra des inaktiven rückwärtigen Bereichs 4r verbindet.

Fig. 4 zeigt ein Beispiel einer Vorrichtung zum Schneiden der piezoelektrischen Vibratoranordnung 1. Abgeschrägte Befestigungselemente 34 sind auf dem Körper einer Spannvorrichtung 32 angebracht, der vertikal bewegt wird während er parallel zu einer Drahtsäge 31 gehalten wird. Inbesondere besitzt jedes abgeschrägte Befestigungselement 34 eine Oberfläche 33 zur Befestigung eines Werkstücks, die in Übereinstimmung zu dem Neigungswinkel der obengenannten geraden Linie L abgeschrägt ist, und ist fest auf dem Körper der Spannvorrichtung 32 angebracht, wobei die Oberfläche 33 zur Befestigung eines Werkstücks schräg zu der Drahtsäge 31 gesetzt ist. Die Metallplatte 10 wird fest an der Oberfläche 33 zur Befestigung eines Werkstücks so befestigt, daß sich der Frontbereich der piezoelektrischen Platte 2 nach oben erstreckt. Unter diesen Bedingungen wird der Körper der Spannvorrichtung 32 vertikal gegenüber der Drahtsäge 31 bewegt, um die piezoelektrische Vibratoranordnung in der oben beschriebenen Art und Weise zu schneiden.

Fig. 5 zeigt eine andere Ausführungsform der Erfindung, bei der eine Anzahl piezoelektrischer Platten 2 aus einer großen Platte gebildet werden kann. Fig. 5(a) zeigt eine Schicht zur Bildung einer Front- und einer Hinterplatte. Fig. 5(b) zeigt eine Schicht 12a zur Bildung einer piezoelektrischen Platte und Fig. 5(c) zeigt die Lamination dieser Schichten.

Zuerst wird eine Schicht 12a zur Bildung einer piezoelektrischen Platte gebildet, indem ein pastenartiges piezoelektrisches Material verwendet wird, das groß genug ist, eine Anzahl von piezoelektrischen Platten 12 in der Längsrichtung und in der Querrichtung darauf anzuordnen. Als nächstes werden, wie in Fig. 5(b) gezeigt, zwei Arten von internen Elektroden 12b, welche durch Schraffierungen angedeutet sind, die nach recht und nach links aufwärts abgeschrägt sind, als Muster abwechselnd gedruckt, während die Schicht 12a zur Bildung einer piezoelektrischen Platte festgeklemmt ist, wodurch aktive Bereiche 15 (Regionen mit einer Kreuzschraffierung) in Abständen gebildet werden, welche gleich oder etwas größer als Längsdimension der piezoelektrischen Platte 12 sind.

Die Bildung der zwei verschiedenen Arten von internen Elektroden 12b wird durchgeführt, indem eine Druckmaske verwendet wird, welche auf das Zeichen (+) auf der Schicht 12a zur Bildung einer piezoelektrischen Platte gesetzt wird. Bei der Bildung dieser internen Elektroden 12b, ist es wichtig, daß sie sich nicht über die Schicht 12a zur Bildung einer piezoelektrischen Platte hinaus erstrecken.

Die Schicht 14 zur Bildung der Frontplatte und der Hinterplatte soll die Frontplatte 14f und die Hinterplatte 14r ausbilden. Die Schicht 14 zur Bildung der Frontplatte und der Hinterplatte ist gleich groß wie die Schicht 12a zur Bildung einer piezoelektrischen Platte. Wie in Teil (a) von Fig. 5 gezeigt, besitzt die Schicht 14 zur Bildung der Frontplatte und der Hinterplatte Bezugslöchern 14c, die mit Bezugslöchern 12c in der Schicht 12a zur Bildung einer piezoelektrischen Platte ausgerichtet sind. Mit den Bezugslöchern 14c als Bezugspunkte werden Fenster 14d in der Schicht 14 ausgebildet, die den Regionen der aktiven Bereiche 15 entsprechen. Danach wird die Schicht 14 auf die Schicht 12a zur Bildung einer piezoelektrischen Platte aufgebracht, wobei Stifte in die Bezugslöcher 12c und 14c eingesetzt werden, und dann werden diese Schichten durch Sintern unter Druck zu einer Einheit ausgebildet.

Als nächstes wird das resultierende Produkt entlang einer oder zwei Schnittlinien B geschnitten, welche die Frontplatte 14f und die Hinterplatte 14r definieren, und externe Elektroden werden auf der Oberfläche davon ausgebildet.

Wie oben beschrieben, erstrecken sich die internen Elektroden 12b nicht über die Schicht 12a zur Bildung einer piezoelektrischen Platte hinaus. Daher kann die Bildung der externen Elektroden ohne eine Maske erreicht werden, die die Außenseite der piezoelektrischen Platte bedeckt. Nach der Bildung der externen Elektroden, wird für eine Minute eine Spannung von 75 V zur Polarisation an diese Elektroden angelegt. Danach wird das resultierende Produkt entlang Schnittlinien A geschnitten, um eine Anzahl von piezoelektrischen Platten 2 zu erhalten.

Wie in Fig. 2 gezeigt, sind die piezoelektrischen Vibratoren 3 bei der so gebildeten piezoelektrischen Vibratoranordnung 1 mit der Hinterplatte 7 zu einer gemeinsamen Basis verbunden und die Frontplatte 6 ist in Übereinstimmung mit den piezoelektrischen Vibratoren 3 geschnitten, so daß die Inselbereiche 49 auf der Vibrationsplatte 47 gleichmäßig gedrückt werden.

Fig. 6 und 7 zeigen ein weiteres Beispiel einer piezoelektrischen Vibratoranordnung gemäß der Erfindung und deren Herstellungsverfahren.

Bei der piezoelektrischen Vibratoranordnung 1 besitzt eine piezoelektrische Platte 22 Dummyvibratoren 23' auf beiden Seiten. Die Dummyvibratoren 23' werden nur dazu benutzt die anderen Bestandteile während des Aufbau zu positionieren; dies bedeutet, sie haben nichts mit dem Aufzeichnungsvorgang des Aufzeichnungkopfes zu tun. Eine Frontplatte 26 und eine Hinterplatte 27 sind miteinander über Seitenplatten 28 gekoppelt, die an den Dummyvibratoren 23' der piezoelektrischen Platte 22 angebracht sind, so daß die piezoelektrische Platte 22 während der Bildung und dem Einbau der piezoelektrischen Vibratoranordnung 1 verstärkt wird.

Die Anordnung wird, wie in Fig. 7 gezeigt, hergestellt. Ein Rohling 60 zur Bildung einer piezoelektrischen Platte von relativ großer Fläche wird vorbereitet. Der Rohling 60 ist ein Laminat mit einer Schicht 21a aus piezoelektrischen Material und leitenden Schichten 21b, welche in den aktiven Schichten der Schicht 21a bereitgestellt werden. In der Längsrichtung des Rohlings 60 werden eine Vielzahl von Platten 24, deren Breite a gleich oder etwas größer als die Summe der Breiten w' der Frontplatte 26 und w" der Hinterplatte 27 (siehe Fig. 6) ist, in Abständen auf die inaktiven Bereiche des Rohlings 60 zur Bildung einer piezoelektrischen Platte gelegt, die wenigstens der Länge der piezoelektrischen Platte 22 entsprechen. In der Querrichtung des Rohlings 60 werden Platten 29, deren Breite b gleich oder etwas größer als zweimal die Breite w''' der Seitenplatte 28 ist, in Abständen auf die aktive Bereiche 25 des Rohlings 60 gelegt, die wenigstens der Breite der piezoelektrischen Platte 22 entsprechen.

Als nächstes wird das resultierende Produkt in die Längsrichtung und in die Querrichtung geschnitten. Insbesondere in der Längsrichtung wird das Produkt entlang der Linien B oder B' (doppelte Linie) geschnitten, welche die Platten 24 in Frontplatten 26 und Hinterplatten 27 teilen; und in der Querrichtung wird es entlang der Schnittlinien A oder A' (doppelte Linie) geschnitten, welche die Platten 29 in zwei gleiche Teile teilen, um eine Vielzahl von piezoelektrischen Platten 22 zu erhalten. Die piezoelektrischen Platten 22 werden dann gesintert. Alternativ kann zuerst das obengenannte Produkt gesintert, und dann in der oben beschriebenen Weise geschnitten werden, um eine Vielzahl von piezoelektrischen Platten 22 zu erhalten. Danach wird, wie zuvor beschrieben, der Frontbereich jeder der piezoelektrischen Platten 22 wie die Zähne eines Kamms in Stücke geschnitten, um eine Anzahl von piezoelektrischen Vibratoren 23 zu bilden.

Bei dem oben beschriebenen Verfahren werden die Frontplatte 6 (oder 26) und die Hinterplatte 7 (oder 27) an der piezoelektrischen Platten 2 (oder 22) angebracht und zu einer Einheit gesintert (siehe Fig. 3(b)). Die gleiche Wirkung kann jedoch erzielt werden, indem die Bestandteile wie folgt bearbeitet werden. Die piezoelektrische Platte 2 (oder 22), die Frontplatte 6 (oder 26) und die Hinterplatte 7 (oder 27) werden getrennt gesintert und zu einer Einheit zusammengefaßt, indem ein passender Klebstoff verwendet wird.

Zusätzlich kann, wie in Fig. 8 gezeigt, ein Paar Frontplatten 6 fest an der oberen und unteren Oberfläche des inaktiven Frontbereichs 4f der piezoelektrischen Platte 2 angebracht werden. In diesem Fall können die Inselbereiche 49 der Vibrationsplatte 47 mit hoher Stabilität über einen weiteren Bereich gepreßt werden.

Fig. 10 zeigt eine andere Ausführungsform der Erfindung. Insbesondere Fig. 10(a) ist eine perspektivische Draufsicht und Fig. 10(b) ist eine perspektivische Unteransicht des oberen und des unteren Teils eines weiteren Beispiels der piezoelektrischen Vibratoranordnung der Erfindung, und Fig. 10(c) ist eine vordere Seitenansicht der Anordnung. In Fig. 10 bezeichnet das Bezugszeichen 23 die oben beschriebenen piezoelektrischen Vibratoren; und das Bezugszeichen 23' die oben beschriebenen piezoelektrischen Dummyvibratoren. Die Dummyvibratoren 23' sind auf beiden Seiten einer Gruppe von piezoelektrischen Vibratoren 23 bereitgestellt und sie werden nur dazu benutzt die anderen Bestandteile während des Aufbau zu positionieren; dies bedeutet, sie haben nichts mit dem Aufzeichnungsvorgang des Aufzeichnungkopfes zu tun. Die oben beschriebenen Hinterplatten 27 und 27' sind jeweils an den oberen und unteren Oberflächen der rückwärtigen Bereiche der piezoelektrischen Vibratoren 23 und der Dummyvibratoren 23' angebracht. Auf ähnliche Art und Weise sind die oben beschriebenen Frontplatten 26 und 26' jeweils an der oberen und unteren Oberfläche der piezoelektrischen Vibratoren 23 angebracht. Zusätzlich sind Seitenplatten 28 und 28', die die gleiche Länge wie die Dummyvibratoren 23' besitzen, an den oberen und unteren Oberflächen von jedem der Dummyvibratoren 23' und 23' in solch einer Weise angebracht, daß sie mit den Hinterplatten 27 und 27' verschmelzen.

Ein Herstellungsverfahren für die in Fig. 10 gezeigte piezoelektrische Vibratoranordnung wird mit Bezugnahme auf Fig. 11 beschrieben.

Zuerst wird ein Rohling 60 zur Bildung einer piezoelektrischen Platte von relativ großer Fläche gebildet, welcher ein Laminat aus Schichten 21a aus piezoelektrischen Material und leitenden Schichten 21b ist. Eine Schicht 61 wird an einer Oberfläche des Rohling 60 gebildet, indem ein keramisches Material oder das Material des Rohlings 60 verwendet wird. Insbesondere umfaßt die Schicht 61: eine Vielzahl von Platten 24 mit einer Breite a, die gleich oder etwas größer als die Summe der Breiten w' der Frontplatte 26 und w" der Hinterplatte 27 ist, die in Längsrichtung in Abständen auf die inaktiven Bereiche 24 gelegt werden, die wenigstens der Länge der piezoelektrischen Platte 22 entsprechen; und Platten 29, deren Breite b gleich oder etwas größer als zweimal die Breite w''' der Seitenplatte 28 ist, die in Querrichtung in Abständen auf die aktive Bereiche 25 gelegt werden, die wenigstens der Breite der piezoelektrischen Platte 22 entsprechen.

Eine andere keramische Schicht 61' mit dem gleichen Aufbau wie die oben beschriebene keramische Schicht 61 wird auf der anderen Oberfläche des Rohlings 60 ausgebildet.

Als nächstes wird das resultierende Produkt in die Längsrichtung und in die Querrichtung geschnitten.

Insbesondere in der Längsrichtung wird das Produkt entlang der Linien B oder B' (doppelte Linie) geschnitten, welche die Platten 24 in Frontplatten 26 und Hinterplatten 27 teilen; und in der Querrichtung wird es entlang der Linien A oder A' (doppelte Linie) geschnitten, welche die Platten 29 in zwei gleiche Teile teilen, um eine Vielzahl von piezoelektrischen Platten 22 zu erhalten. Die piezoelektrischen Platten 22 werden gesintert. Alternativ kann zuerst das obengenannte Produkt gesintert, und dann in der oben beschriebenen Weise geschnitten werden, um eine Vielzahl von piezoelektrischen Platten 22 zu erhalten. Danach wird, wie zuvor beschrieben, der Frontbereich jeder der piezoelektrischen Platten 22 wie die Zähne eines Kamms in Stücke geschnitten, um eine Anzahl von piezoelektrischen Vibratoren 23 zu bilden.

Wie in Fig. 12 gezeigt, werden die so gefertigten piezoelektrischen Vibratoranordnungen in Anbringungslöcher 52 so eingesetzt, daß sie einander gegenüberliegen. Bei jeder der Anordnungen steht die Metallplatte 10 über das obere, das untere, das linke sowie das rechte Ende der Hinterplatten 27 und 27' hinaus. Die Metallplatten 10 sind an die Oberflächen der Anbringungslöcher 52 durch einen Klebstoff 54 gebunden. Bei diesem Vorgang wird jede der Metallplatten 10 positioniert, indem Führungsrillen verwendet werden, die an beiden Seiten des Anbringungslochs 52 ausgebildet sind, so daß die piezoelektrischen Vibratoren mit hoher Genauigkeit auf die Inselbereiche 49 der Vibrationsplatte 47 gesetzt werden und verhindert wird, daß die piezoelektrischen Vibratoren 3 in der Richtung der Dicke geneigt sind. Dies bedeutet, das Positionieren der Metallplatte 10 in der oben beschriebenen Art und Weise ermöglicht es, daß die piezoelektrischen Vibratoren 3 mit der rückwärtigen Oberfläche der Inselbereiche 49 der Vibrationsplatte 47 mit einem Klebstoff 59 verbunden werden. Der Klebstoff 59 wird auf die Endflächen der piezoelektrischen Vibratoren 3 aufgebracht, wobei die Endflächen der piezoelektrischen Vibratoren 3 in ebenen Kontakt mit den Inselbereichen 49 stehen.

Bei der oben beschriebenen Ausführungsform werden die Dummyvibratoren 23' durch Seitenplatten 28 und 28' verstärkt und daher werden sie positiv daran gehindert, sich im Aufzeichnungskopf zu biegen.

Fig. 13 zeigt eine andere Ausführungsform der Erfindung. Bei dieser Ausführungsform wird eine piezoelektrische Vibrationsplatte 64 dadurch ausgebildet, daß abwechselnd piezoelektrisches Material 60 und leitende Schichten 63 und 62 laminiert werden. Hinterplatten 65 und 66 werden fest an der oberen und unteren Oberfläche des rückwärtigen Bereichs der piezoelektrischen Vibrationsplatte 64 angebracht. Die anderen Elektroden, nämlich externe leitende Schichten 67, welche in der Ausführungsform gemeinsame Elektroden sind, werden auf der oberen und unteren Oberfläche der piezoelektrischen Vibrationsplatte 64 so ausgebildet, daß sie sich jeweils vom vorderen Ende der piezoelektrischen Vibrationsplatte 64 zu den Grenzlinien der Hinterplatten 65 und 66 erstrecken. Frontplatten 69 und 70 werden jeweils fest an der oberen und unteren Oberfläche des Frontbereichs der piezoelektrischen Vibrationsplatte 64 angebracht. Die Hinterplatten 65 und 66 und die Frontplatten 69 und 70 sind aus keramischen bevorzugt piezoelektrischen Material hergestellt.

Eine leitende Schicht 73 wird auf der Frontfläche des resultierenden Produkts so ausgebildet, daß sie elektrisch leitend mit der leitenden Schicht 67 auf der oberen Oberfläche der piezoelektrischen Vibrationsplatte 64 und mit den auf der Frontfläche hevortretenden leitenden Schichten 63 verbunden ist. Die Hinterplatten 65 und 66 besitzen leitende Schichten 74 und 75 und leitende Schichten 77 und 78. Die leitenden Schichten 74 und 75 sind auf einer Seite und auf einem Teil der oberen Oberfläche der Hinterplatte 65 so bereitgestellt, daß sie elektrisch leitend mit der leitenden Schicht 67 auf der oberen Oberfläche der piezoelektrischen Vibrationsplatte 64 verbunden sind. Auf der oberen Oberfläche der Hinterplatte 65 ist eine isolierende Region 76 mit einer vorgebenden Breite neben der leitenden Schicht 75 bereitgestellt. Weiterhin ist eine leitende Schicht 78 auf der oberen Oberfläche der Hinterplatte 65 neben der isolierenden Region 76 bereitgestellt und die leitende Schicht 77 ist auf der Rückfläche des Produkts so bereitgestellt, daß sie elektrisch mit den anderen Elektroden (Antriebselektroden in der Ausführungsform) nämlich mit den auf der Rückfläche der piezoelektrischen Vibrationsplatte 64 hevortretenden leitenden Schichten 62 verbunden ist.

Wie in Fig. 14 gezeigt, wird die so ausgebildete piezoelektrische Vibrationsplatte 64 fest auf einem Substrat 10 angebracht, und dann wird wie oben beschrieben ihr Frontbereich wie die Zähne eines Kamms in Stücke geschnitten. Danach wird ein Kabel 82 mit einem leitenden Streifen 80 und leitenden Streifen 81 im Frontbereich an die so verarbeitete piezoelektrische Vibrationsplatte 64 angelötet, so daß der leitende Streifen 80 mit der gemeinsamen Elektrode, nämlich der leitenden Schicht 75, und die leitenden Streifen 81 mit der leitenden Schicht 78 verbunden sind, die in einem vorbestimmten Abstand geteilt ist.

Bei der in Fig. 14 gezeigten Ausführungsform sind die strukturgleichen Frontplatten 69 und 70 auf der oberen und unteren Oberfläche des Frontbereichs von jedem der piezoelektrischen Vibratoren 23 angebracht. Auf ähnliche Art und Weise sind die strukturgleichen Hinterplatten 65 und 66 auf der oberen und unteren Oberfläche des rückwärtigen Bereichs der piezoelektrischen Vibratoren 23 angebracht. Die Frontplatten und die Hinterplatten verhindern aufgrund der symetrischen Struktur, daß sich die piezoelektrischen Vibratoren während der Herstellung biegen. Die externen leitenden Schichten 67 verhindern ebenfalls, daß sich die piezoelektrischen Vibratoren biegen, indem sie die piezoelektrischen Vibratoren verstärken. Da die Hinterplatten 65 eine größere mechanische Stärke als die piezoelektrischen Vibratoren 23 besitzen, kann das Kabel 82, das mit den Hinterplatten verbunden ist, positiv mit den piezoelektrischen Vibratoren verbunden werden. Weiterhin können, wenn notwendig, leitenden Schichten zusätzlich auf der leitenden Schicht 67 ausgebildet werden, um den elektrischen Verbindungswiderstand zu verringern. Dies ist ein wichtiger Aspekt der vorliegenden Erfindung, da, wie in Fig. 14 gezeigt, die piezoelektrischen Vibratoren in einem Aufzeichnungskopf zum Drucken mit hoher Dichte traditionell eine extrem kleine Breite besitzen und dementsprechend die Verbindungsflächen zwischen dem Kabel und den piezoelektrischen Vibratoren extrem klein sind, wodurch ein extrem großer elektrischer Widerstand entsteht. Daher wird eine große Menge an Wärme in dem Bereich, der die Verbindungspunkte umgibt wie beispielsweise Ecken oder Rillenlinien der in Fig. 3(e) gezeigten Frontplatte, erzeugt, was Schäden in dem Aufzeichnugskopf verursachen kann. Durch die Verringerung des Verbindungswiderstands ermöglicht es die vorliegende Erfindung, wie in Fig. 14 gezeigt, die Menge von thermische Schäden an den Aufzeichnugsköpfen zu verringern und sie verringert weiter die Schäden, welche durch einen Verlust an Antriebsenergie entstehen.

Fig. 15 zeigt ein Herstellungsverfahren für die oben beschriebene piezoelektrische Vibratoranordnung. In Fig. 15 bezeichnet das Bezugszeichen 64 die piezoelektrische Vibrationsplatte, die dadurch ausgebildet wird, daß abwechselnd piezoelektrisches Material 60 und leitende Schichten 63 und 62 laminiert werden. Die externen Elektrodenschichten 67, die die gleiche Polarität wie die leitenden Schichten 63 besitzen, werden auf der oberen und unteren Oberfläche der piezoelektrischen Vibrationsplatte 64 durch Aufdampfen oder Beschichten so ausgebildet, daß sie sich jeweils vom vorderen Ende der Platte 64 zu den Grenzlinien der Hinterplatten 65 und 66 erstrecken (Fig. 15 (a) und (b)). Die Frontplatten 69 und 70 werden jeweils fest an der oberen und unteren Oberfläche des Frontbereichs der piezoelektrischen Vibrationsplatte 64 angebracht. Auf ähnliche Art und Weise werden jeweils die Hinterplatten 65 und 66 fest an der oberen und unteren Oberfläche des rückwärtigen Bereichs der piezoelektrischen Vibrationsplatte 64 angebracht. Wenn notwendig werden jeweils die äußeren Bereiche der Frontplatten und die der Hinterplatten, wie in Fig. 15(b) gezeigt, entlang der Linien C-C und C'-C' geschnitten.

Die Frontplatten 69 und 70 und die Hinterplatten 65 und 66 werden ausgebildet, indem ein Rohling verwendet wird, der die gleiche Zusammensetzung wie die piezoelektrische Vibrationsplatte 64 besitzt, oder ein Rohling aus freischneidbarer Keramik verwendet wird. Alternativ können diese Rohlinge bis zu einer gewünschten Dicke aufeinandergestapelt werden. Das resultierende Produkt wird dann gesintert (siehe Fig. 15(b)).

Danach werden die leitende Schicht 73 auf den Frontflächen der piezoelektrischen Vibrationsplatte 64 und die leitenden Schichten 74 und 75 auf der oberen und der seitlichen Oberfläche der Hinterplatten 65 und 66 und die leitenden Schichten 77 und 78 werden auf einem Teil der oberen Oberfläche der Hinterplatte 65 und der rückwärtigen Endfläche jeweils ausgebildet. Die leitende Schicht 78 wird Verbindungsterminal zu externen Geräten verwendet.

Das so gebildete Produkt wird fest, beispielsweise mit einem Klebstoff, an einem Substrat 10 angebracht, und dann wird der Frontbereich davon in vorbestimmten Abständen wie die Zähne eines Kamms in Stücke geschnitten.

Fig. 16 zeigt Herstellungsschritte für ein anderes Beispiel der piezoelektrischen Vibrationsplatte.

Auf ähnliche Art und Weise wird die piezoelektrische Vibrationsplatte 64 ausgebildet, indem abwechselnd piezoelektrisches Material 60 und leitende Schichten 63 und 62 laminiert werden. Die externen Elektrodenschichten 67, die die gleiche Polarität wie die leitenden Schichten 63 besitzen, werden jeweils auf der oberen und unteren Oberfläche der piezoelektrischen Vibrationsplatte 64 so ausgebildet, daß sie sich jeweils vom vorderen Ende der Platte 64 zu den Grenzlinien der Hinterplatten 65 und 66 erstrecken (Fig. 16(a)).

Wie in Fig. 16(b) gezeigt, werden die Frontplatten 85 und 86 jeweils fest an der oberen und unteren Oberfläche des Frontbereichs der piezoelektrischen Vibrationsplatte 64 angebracht. Auf ähnliche Art und Weise werden jeweils die Hinterplatten 87 und 88 fest an der oberen und unteren Oberfläche des rückwärtigen Bereichs der Platte 64 angebracht.

Bei dieser Ausführungsform werden diese Platten 85, 86, 87 und 88 ausgebildet, indem abwechselnd Rohlinge 91, 93, 95 und 97 aus piezoelektrischem Material und leitende Schichten 90, 92, 94 und 96 wie folgt laminiert werden: für den Fall einer piezoelektrischen Vibrationsplatte werden insbesondere die Rohlinge 91 und die leitende Schicht 90 abwechselnd laminiert, um die Frontplatte 85 zu bilden; die Rohlinge 93 und die leitenden Schichten 92 werden abwechselnd laminiert, um die Frontplatte 86 zu bilden; die Rohlinge 95 und die leitenden Schichten 94 werden abwechselnd laminiert, um die Hinterplatte 87 zu bilden; und die Rohlinge 97 und die leitenden Schichten 96 werden abwechselnd laminiert, um die Hinterplatte 88 zu bilden.

Um zu verhindern, daß die externen leitenden Schichten 75 und 77 die leitenden Schichten 94 und 96, die jeweils in den Hinterplatten 87 und 88 eingebettet sind, kurzschließen, sind die leitenden Schichten 94 und 96 jeweils um einen vorgegebenen Abstand g von den äußeren Endflächen der Hinterplatten 87 und 88 nach innen verschoben. Die gleiche Wirkung kann erzielt werden, indem Schnitte in die leitenden Schichten 94 und 96 gemacht werden.

Bei der oben beschriebenen Ausführungsform sind die leitenden Schichten in keramische Rohlinge eingebettet. Daher besitzt das resultierende Produkt, nachdem es gesintert wurde, den gleichen Grad an Kontraktion wie die piezoelektrischen Vibrationsplatte, was ein Verziehen der piezoelektrischen Vibrationsplatte effektiv verhindert. Die äußeren Endbereiche der piezoelektrischen Vibrationsanordnung können, wenn notwendig, wie in Fig. 16(b) gezeigt, geschnitten werden.

Danach werden, wie in Fig. 16(c) gezeigt, eine erste leitende Schicht 73 auf den Frontflächen der piezoelektrischen Vibrationsplatte 64 und auf den Frontplatten 85 und 86, eine zweite leitende Schicht 78 auf den Rückflächen der Hinterplatten 87 und 88 und eine dritte leitende Schicht 75 auf einem Teil der oberen Oberflächen der Hinterplatte 87 ausgebildet.

Unter diesen Bedingungen wird das resultierende Produkt, ähnlich wie die oben beschriebene Ausführungsform, fest auf einem Substrat 10 angebracht und dann wird es wie die Zähne eines Kamms in vorgegebenen Abständen in Stücke geschnitten, wie oben für die in Fig. 14 gezeigte Ausführungsform beschrieben wurde.

Fig. 17 ist ein Querschnitt, der den Aufbau eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes zeigt, welcher mit piezoelektrischen Vibrationsanordnungen ausgestattet ist, die in der oben beschrieben Art und Weise hergestellt wurden. Die leitende Schicht 73, die auf der Frontfläche der Frontplatten 85 und 86 und der piezoelektrischen Vibrationsplatte 64 ausgebildet wurde, steht mit den Inselbereiche 49 in Kontakt. Leitende Schichten 75 und 78, die auf der Hinterplatte 87 ausgebildet sind, sind mit dem Kabel 82 verbunden.

Wie in Fig. 16(b) gezeigt und oben beschrieben, sind leitende Schichten 90, 92, 94 und 96 in die Frontplatten 85 und 86 und die Hinterplatten 87 und 88 eingebettet, was ein Verziehen der piezoelektrischen Vibrationsplatte effektiv verhindert.

Selbst wenn die Dicke der piezoelektrischen Vibrationsplatte 64 und dementsprechend die Dicke des piezoelektrischen Materials 60 verringert wird, arbeitet daher die resultierende piezoelektrische Vibratoranordnung mit hoher Genauigkeit. Dies ermöglicht die Miniaturisierung des Aufzeichnugskopfes und den Betrieb des Aufzeichnugskopfes bei niedrigen Spannungen.

Bei der oben beschriebenen Ausführungsform sind die leitende Schichten in die Frontplatten 85 und 86 und die Hinterplatten 87 und 88 eingebettet, welche fest an den oberen und unteren Oberflächen der piezoelektrischen Platte 64 angebracht sind. Dieses technische Konzept kann auf die in Fig. 1 gezeigte piezoelektrische Vibratoranordnung angewendet werden, bei welcher die Frontplatte und die Hinterplatte auf einer Seite der piezoelektrischen Platte ausgebildet sind, indem Keramik gesintert wurde. Dies bedeutet, auch in diesem Fall verhindert die Einbettung der leitenden Schichten in die Frontplatten und die Hinterplatten ein Verziehen der piezoelektrischen Platte.

Claims

1. Piezoelektrischer Antrieb für einen Tintenstrahlauf zeichnungskopf, mit einer piezoelektrischen Platte (2, 12, 22, 64), die zur Bildung von jeweils einer Tinten druckkammer (45) zugeordneten Vibratoren (3, 23) in vor gegebenen Abständen geschnitten ist und in die elek trisch leitende Schichten (2b, 12b, 21b, 61, 62) derart la miniert sind, daß in einem der Tintendruckkammer (45) zugewandten Frontbereich der Vibratoren (3, 23) eine in aktive Region (4f) und in einem an den Frontbereich an schließenden Bereich eine aktive Region (5, 15, 25) gebil det ist, wobei die Vibratoren (3, 23) jeweils eine der Tintendruckkammer (45) zugewandte vordere Stirnfläche und anderenends eine rückwärtige Stirnfläche aufweisen, und wobei eine erste Frontplatte (6, 26, 69, 85) im Front bereich der Vibratoren (3, 23) vorgesehen ist, die an ei ner Vibrationsplatte (47) der Tintendruckkammer (45) an liegt, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Frontplatte (6, 26, 69, 85) an einer von der vorderen Stirnfläche des Vibrators (3, 23) auf dessen rückwärtige Stirnfläche zu verlaufenden ersten Oberflä che des Vibrators (3, 23) in wenigstens der inaktiven Re gion (4f) des Frontbereiches so angebracht ist, daß die der Tintendruckkammer (45) zugewandte Fläche der ersten Frontplatte (6, 26, 69, 85) mit der vorderen Stirnfläche des jeweiligen Vibrators (3, 23) fluchtet und für jede Tintendruckkammer (45) eine Kontaktfläche zu der Vibra tionsplatte (47) gebildet ist aus der vorderen Stirnflä che des Vibrators (3, 23) und der der Vibrationsplatte (47) zugewandten Fläche der ersten Frontplatte (6, 26, 69, 85).

2. Piezoelektrischer Antrieb nach Ansprüch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß eine zweite Frontplatte (6; 70; 86) an einer der ersten gegenüberliegenden zweiten Oberfläche in wenigstens der inaktiven Region (4f) so angebracht ist, daß die der Tintendruckkammer (45) zugewandte Flä che der zweiten Frontplatte (6; 70; 86) mit der vorderen Stirnfläche des Vibrators (3; 23) fluchtet und die Kon taktfläche gebildet ist aus der vorderen Stirnfläche des Vibrators und den der Vibrationsplatte (47) zugewandten Flächen der ersten (6, 26, 69, 85) und der zweiten (6, 70, 86) Frontplatte.

3. Piezoelektrischer Antrieb nach Anspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, daß eine der Tintendruckkammer (45) zuge wandten Fläche gegenüberliegende rückwärtige Endfläche (6b) der ersten Frontplatte (6, 26, 69, 85) und der zweiten Frontplatte (6; 26; 70; 86) nach hinten abgeschrägt ist.

4. Piezoelektrischer Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die piezoelektrische Platte (2; 22; 64) eine inaktive rückwärtige Region (4r) aufweist, wobei der piezoelektrische Antrieb (1) eine Hinterplatte (7; 27; 65; 87) zur Kopplung der Vibratoren (3; 23) aufweist, die wenigstens an der ersten Oberfläche in wenigstens der inaktiven Region (4f) angebracht ist, wobei die Hinterplatte (7; 27; 65; 87) eine rückwärtige Endfläche und eine von der ersten Oberfläche der Vibra toren (3, 23) abgewandte Oberfläche aufweist.

5. Piezoelektrischer Antrieb nach Anspruch 4, dadurch ge kennzeichnet, daß Seitenplatten (28, 28) an beiden Seiten der piezoelektrischen Platte (2; 22; 64) so angebracht sind, daß diese Seitenplatten (28, 28) in die Frontplatte (6; 26; 69, 70; 85, 86) und/oder die Hinterplatte (7; 27; 65, 87) übergehen.

6. Piezoelektrischer Antrieb nach Anspruch 4, dadurch ge kennzeichnet, daß vorgesehen sind:
eine zweite Hinterplatte (27; 66; 88), die an der zweiten Oberfläche der inaktiven rückwärtigen Region (4r) angebracht ist, und
zwei Paare von Seitenplatten (28, 28'), die an den am weitesten außen gelegenen, oberen und unteren Oberflä chen der piezoelektrischen Platte (2; 12; 22; 64) so ange bracht sind, daß diese Seitenplatten (28, 28') in die Frontplatten (6; 26; 69, 70; 85, 86) und die Hinterplatten (7; 27; 65, 66; 87, 88) übergehen.

7. Piezoelektrischer Antrieb nach Anspruch 6, dadurch ge kennzeichnet, daß wenigstens eine der Frontplatten (6; 26; 69, 70; 85, 86) und/oder der Hinterplatten (7; 27; 65, 66; 87, 88) durch Sintern von Keramik gebildet ist.

8. Piezoelektrischer Antrieb nach Anspruch 6, dadurch ge kennzeichnet, daß wenigstens eine leitende Schicht (90, 92, 94, 96) in wenigstens eine der Frontplatten (85, 86) und/oder der Hinterplatten (87, 88) eingebettet ist.

9. Piezoelektrischer Antrieb nach einem der Ansprüche 6-8, dadurch gekennzeichnet, daß die Frontplatten (6; 26; 69, 70; 85, 86) und die Hinterplatten (7; 27; 65, 66; 87, 88), die an der piezoelektrischen Platte (2; 12; 22; 64) angebracht sind, freischneidbare Keramik umfassen.

10. Piezoelektrischer Antrieb nach einem der Ansprüche 4-9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Platte (10), die eine größere Fläche als die Hinterplatte (7; 27; 65, 66; 87, 88) besitzt, fest an der von den Vibratoren (3, 23) abgewand ten Oberfläche der ersten oder der zweiten Hinterplatte (7; 27; 65, 66; 87, 88) angebracht ist, um die piezoelektri schen Antriebe (1) gerade in einem Anbringungsloch (52) in einem Halteblock (51) zu halten.

11. Piezoelektrischer Antrieb (1) nach einem der vorherge henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
eine externe leitende Schicht (8, 67) auf der ersten und/oder der zweiten Oberfläche der piezoelektrischen Vibratoren (3, 23), und
eine leitende Schicht (8, 73) auf der vorderen Stirn fläche der piezoelektrischen Vibratoren (3; 23) und der der Tintendruckkammer (45) zugewandten Fläche der Front platte (69, 70) vorgesehen sind, wobei diese leitende Schicht (8, 73) mit der externen leitenden Schicht (8; 67) elektrisch verbunden ist.

12. Piezoelektrischer Antrieb nach einem der Ansprüche 6-10, dadurch gekennzeichnet, daß vorgesehen sind:
eine externe leitende Schicht (8, 67) auf einer oberen Oberfläche der piezoelektrischen Vibratoren (3; 23),
eine leitende Schicht (8, 73) auf der der Tinten druckkammer (45) zugewandten vorderen Fläche der Front platte (69, 70) und der vorderen Stirnfläche der piezo elektrischen Vibratoren (3; 23), wobei diese leitende Schicht (8, 73) mit der externen leitenden Schicht (8, 67) elektrisch verbunden ist,
eine leitende Schicht (8, 77) auf der rückwärtigen Endfläche der piezoelektrischen Platte (2; 12; 22; 64) und der rückwärtigen Endfläche der Hinterplatte (65, 66), und
eine leitende Schicht (78) auf einem Teil der oberen Oberfläche der Hinterplatte (65)

13. Verfahren zur Herstellung eines piezoelektrischen An triebs (1) für einen Tintenstrahlaufzeichnungskopf, mit den Schritten:
Laminieren eines piezoelektrischen Materials (2a; 12a; 21a; 60) mit einem leitenden Material (2b; 12b; 21b; 61, 62), um eine piezoelektrische Platte (2; 12; 22; 64) mit einer vorderen Stirnfläche und wenigstens einem Frontbe reich, der eine inaktive Region (4f) ist, zu bilden;
Anbringen einer Frontplatte (6; 26; 69, 70; 85, 86) an we nigstens einer ersten Oberfläche der inaktiven Region (4f),
Schneiden der Frontplatte und der piezoelektrischen Platte im zusammengesetzten Zustand, so daß eine durch gehende Kontaktfläche für die Kontaktierung mit einer Vibrationsplatte (47) einer Tintendruckkammer (45) ge bildet ist aus der Schnittfläche durch die piezoelek trische Platte (2, 12, 22, 64) und die Frontplatte (6; 26; 69, 70; 85, 86), und
Schneiden der piezoelektrischen Platte (2; 12; 22; 64) zusammen mit der Frontplatte (6; 26; 69, 70; 85, 86) in vor gegebenen Abständen, um eine Vielzahl von piezoelektri schen Elementen (3; 23) zu bilden.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Frontplatte (6; 26; 69, 70; 85, 86) und die piezoelektri sche Platte (2; 22; 64) getrennt gesintert werden, bevor die Frontplatte (6; 26; 69, 70; 85, 86) an der piezoelektri schen Platte (2; 12; 22; 64) angebracht wird.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß plattenbildende Schichten (24) auf wenigstens einer Seite der inaktiven Regionen (4f, 4r) der piezoelektrischen Platte (2; 12; 22; 64) in Abständen, die der Länge der piezoelektrischen Platte (2; 12; 22; 64) entsprechen, niedergelegt werden; und die piezoelektrische Platte (2; 12; 22; 64) entlang von Linien (B, B') geschnitten wird, welche die Frontplatten (26) und Hinterplatten (27) der plattenbildenden Schich ten (24) trennen.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Arten von internen Elektroden (12b) als Muster abwechselnd auf einer eine piezoelek trische Platte bildenden Schicht (12a) gedruckt werden, um so aktive Bereiche (15) in Abständen zu bilden, die gleich oder etwas größer als die Längsdimension der pie zoelektrischen Platte (12) sind, wobei die Bildung der zwei Arten von internen Elektroden (12b) ausgeführt wird, indem eine Druckmaske verwendet wird, welche auf ein Zeichen (+) auf der die piezoelektrische Platte (12) bildenden Schicht (12a) gesetzt wird.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildung der internen Elektroden (12b) so ausgeführt wird, daß diese sich nicht über die die piezoelektrische Platte (12) bildende Schicht (12a) hinaus erstrecken.

18. Verfahren zur Herstellung eines piezoelektrischen An triebs (1) für einen Tintenstrahlaufzeichnungskopf, mit den Schritten:
ein Laminat mit einer Schicht aus piezoelektrischem Material (2a, 12a, 21a, 60) und einer Schicht aus leitendem Material (2b; 12b; 21b; 61, 62) wird gebildet;
Materialien zur Bildung von Längsplatten (14, 24), von denen jedes eine Frontplatte (6; 26; 69, 70; 85, 86) und eine Hinterplatte (7; 27; 65, 66; 87, 88) als eine Einheit ein schließt, werden in Längsrichtung des Laminats zur Bil dung einer Platte auf das Laminat in Abständen gelegt, die im wesentlichen der Länge der piezoelektrischen Vi bratorenanordnung entsprechen;
Materialien zur Bildung von Querplatten (29) werden in Querrichtung des Laminats auf das Laminat zur Bildung einer Platte gelegt,
die Platte wird in Längsrichtung entlang von Linien (B, B') geschnitten, welche die Frontplatten (6; 26; 69, 70; 85, 86) und die Hinterplatten (7; 27; 65, 66; 87, 88) der plattenbildenden Materialien trennen, und
die Platte wird in Querrichtung entlang von Linien (A, A') geschnitten, welche im wesentlichen die Querplat ten (29) in zwei Teile trennen, um eine Vielzahl von piezoelektrischen Platten (2, 12; 22; 64) zu bilden.

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die piezoelektrische Platte (2; 12; 22; 64) in vorgegebenen Abständen geschnitten wird, bis die Schnittlinie eine gerade Linie (L) erreicht, die eine rückwärtige Kante (6a) der Frontplatte (6) auf der piezoelektrischen Plat te (2; 12; 22; 64) mit einer Frontkante (4ra) eines inakti ven rückwärtigen Bereichs der piezoelektrischen Platte (2; 12; 22; 64) verbindet, um eine Vielzahl piezoelektri scher Vibratoren (3; 23) zu bilden.

20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer sich zwischen der Frontplatte (6; 26; 69, 70; 85, 86) und der Hinterplatte (7; 27; 65, 66; 87, 88) erstrecken den Oberfläche der piezoelektrischen Platte (2; 12; 22; 64) eine externe leitende Schicht (8, 67) ausgebildet wird, die sich zu der Frontfläche der piezoelektrischen Platte (2; 12; 22; 64) erstreckt; und auf der Frontplatte (6; 26; 69, 70; 85, 86) ein leitender Film (8, 73) ausgebildet wird, der das leitende Material mit der externen leitenden Schicht (8, 67) verbindet.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Frontplatte (85, 86) gebildet wird, indem eine Vielzahl von keramischen Rohlingen (91, 93) bis zu einer vorgegebenen Dicke laminiert und die so laminierten Rohlinge gesintert werden.

22. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß leitende Schichten (90; 92) in die Frontplatte (85, 86) eingebettet werden.