DE69614939T2

DE69614939T2 - Antrieb für einen Tintenstrahldruckkopf

Info

Publication number: DE69614939T2
Application number: DE69614939T
Authority: DE
Inventors: Takahiro Katakura; Minoru Usui
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1995-06-27
Filing date: 1996-06-27
Publication date: 2002-04-25
Anticipated expiration: 2016-06-28
Also published as: JPH0970966A; DE69614939D1; JP3987139B2; EP0750987A1; EP0750987B1; US6033058A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Tintenstrahldruckkopf.
Bei dem Tintenstrahldruckkopf, der in der veröffentlichten, ungeprüften Japanischen Patentanmeldung Nr. Hei 6-40035 offenbart ist, ist eine piezoelektrische Vibrationsplatte an einen Teil einer elastischen Platte gebunden, die eine Druckerzeugungskammer bildet, und eine Biegungsverschiebung der Vibrationsplatte ändert das Volumen der Druckerzeugungskammer, so dass die Kammer ein Tintentröpfchen ausstößt. Die Druckverschiebung kann über einen relativ großen Bereich der Druckerzeugungskammer erfolgen und daher ist der Druckkopf dieser Art imstande, stabil Tintentröpfchen auszustoßen.
Es ist eine hohe Auflösung (z.B. 720 dpi oder mehr) sowohl für einen monochromatischen als auch Farbdruck durch einen Tintenstrahldrucker erforderlich. In einem Druckkopf, der piezoelektrische Vibrationselemente verwendet, um eine Biegungsverschiebung herbeizuführen, begrenzt jedoch die Breite der Vibrationselemente eine weitere Verringerung des Mindestabstandes der Düsenöffnungen jeder linearen Düsenöffnungsanordnung.
Eine Lösung für dieses Problem ist die vertikale Verschiebung der Düsenöffnungen einer Düsenöffnungsanordnung um eine vorbestimmte Anzahl von Punkten, d.h., in die Richtung, in welche die Düsenöffnungen angeordnet sind.
Wie in Fig. 14 dargestellt ist, sind bei der Konstruktion dieser Art eines Druckkopfs Aktuatoreinheiten A, B und C, die jeweils aus einer Druckerzeugungskammer, einer Vibrationsplatte und einer piezoelektrischen Vibrationsplatte bestehen, die durch Sintern verbunden sind, auf einer einzigen Fluidpfadeinheit D einer Metallplatte mit einer Mehrzahl linearer Düsenöffnungsanordnungen befestigt.
Ein Problem bei dem zuvor beschriebenen Druckkopf ist, dass mehrere Aktuatoreinheiten mit Tintenausgabeöffnungen hergestellt werden müssen, die an Positionen ausgebildet sind, die mit entsprechenden der Düsenöffnungen in der Fluidpfadeinheit übereinstimmen. Daher ist ein erhöhter Arbeits- und Zeitaufwand zur Herstellung und Handhabung dieser Bestandteile des Druckkopfs erforderlich.
Die englische Zusammenfassung von Dokument JP-A-6 226 975 lehrt, dass die Druckkammern unmittelbar unter den Düsen angeordnet sind, so dass die Druckkammern in direktem Kontakt mit den Düsen bleiben.
Dokument EP-A-0 554 907 offenbart auch Druckerzeugungskammern, die in direktem Kontakt mit einer Düsenplatte 7 stehen.
Schließlich offenbart das Dokument EP-A-0 648 607 eine Anordnung von Druckerzeugungskammern, wobei Druckerzeugungskammern über mindestens zwei verschiedene Ebenen in Bezug auf eine Düsenplatte verteilt sind.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Aktuators für einen Tintenstrahldruckkopf, der für eine Vielzahl von Düsenöffnungsanordnungen verwendet werden kann.
Die Aufgabe wird durch den Tintenstrahldruckkopf nach dem unabhängigen Anspruch 1 und den Tintenstrahldruckkopf nach dem unabhängigen Anspruch 22 gelöst. Weitere Vorteile, Merkmale, Aspekte und Einzelheiten der Erfindung gehen aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen hervor.
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen einen Aktuator für einen Tintenstrahldruckkopf vom schichtenförmigen Typ, der eine Aktuatoreinheit und eine Fluidpfadeinheit umfasst, die aneinander gekoppelt sind. Die Aktuatoreinheit kann eine erste Abdeckplatte, einen Abstandshalter mit einer Mehrzahl von ausgeschnittenen Teilen, und eine zweite Abdeckplatte aufweisen. Die erste Abdeckplatte, der Abstandshalter und die zweite Abdeckplatte können aus einem keramischen Material gebildet und durch Sintern miteinander verbunden sein. Die Mehrzahl von Druckerzeugungskammer könnte durch die ausgeschnittenen Teile in dem Abstandshalter begrenzt sein, die durch die erste und zweite Abdeckplatte verschlossen sind. Die zweite Abdeckplatte kann Verbindungslöcher zur Zufuhr von Tinte aus einer gemeinsamen Tintenkammer der Fluidpfadeinheit zu den Druckerzeugungskammern und Tintenausgabeöffnungen zur Ausgabe von Tinte an die Düsen in der Fluidpfadeinheit umfassen. Antriebselektroden könnten an der erste Abdeckplatte ausgebildet sein, und piezoelektrische Vibrationsplatten sind an den Antriebselektroden ausgebildet. Gemäß der Erfindung sind die Druckerzeugungskammern in zwei linearen Anordnungen mit einem Abstand P1 zwischen den benachbarten Druckerzeugungskammern in jeder Anordnung angeordnet. Die Drucherzeugungskammern in einer der Anordnungen sind in die Richtung der Anordnung um eine Größe gleich P1/4 in Bezug auf die Druckerzeugungskammern in der anderen linearen Anordnung derselben Aktuatoreinheit versetzt.
Die Erfindung wird mit Bezugnahme auf die folgende Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen besser verständlich, wobei:
Fig. 1 eine in Einzelteile aufgelöste perspektivische Ansicht eines Tintenstrahldruckkopfs unter Verwendung eines Aktuators gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist.
Fig. 2 eine Querschnittsansicht ist, welche die Druckerzeugungskammern und ihre zugehörigen Teile in einer Aktuatoreinheit in dem Tintenstrahldruckkopf der Erfindung zeigt.
Fig. 3(a) und 3(b) Schnittansichten sind, die eine Verbindungsstruktur der Düsenöffnungen einer Düsenplatte und der Tintenausgabeöffnungen einer Aktuatoreinheit zeigen.
Fig. 4 eine Draufsicht auf die Druckerzeugungskammern einer Aktuatoreinheit und auf Tintenausgabeöffnungen ist, die mit den Druckerzeugungskammern verbunden sind.
Fig. 5 ein Diagramm ist, welches die Anordnung von Düsenöffnungen und Aktuatoreinheiten in einem Druckkopf für einen monochromatischen Druck hoher Auflösung zeigt.
Fig. 6 ein Diagramm ist, das die Anordnung von Düsenöffnungen und Aktuatoreinheiten in einem Farbdruckkopf zeigt, in dem jedes Paar von linearen Düsenöffnungsanordnungen Tinte einer anderen Farbe ausgibt, einschließlich dunkler und heller Farbtöne.
Fig. 7 ein Diagramm ist, das die Anordnung von Düsenöffnungen und Aktuatoreinheiten in einem Farbdruckkopf zum Ausstoßen von drei Farben zeigt, wobei jede lineare Düsenöffnungsanordnung Tinte in einer anderen Farbe ausgibt.
Fig. 8 ein Diagramm ist, das die Anordnung von Düsenöffnungen und Aktuatoreinheiten in einem Druckkopf für einen monochromatischen Druck und Farbdruck in sechs Farben zeigt, wobei Tinte in drei verschiedenen Farben mit dunklen und hellen Farbtönen und schwarze Tinte verwendet werden.
Fig. 9 ein Diagramm ist, das die Anordnung von Düsenöffnungen und Aktuatoreinheiten in einem Druckkopf für einen monochromatischen Druck und Farbdruck in sechs Farben unter Verwendung von Tinte in drei verschiedenen Farben und schwarzer Tinte zeigt.
Fig. 10 ein Diagramm ist, das die Anordnung von Düsenöffnungen und Aktuatoreinheiten in einem Druckkopf für einen Farbdruck bei hoher Auflösung unter Verwendung von Tinte in drei verschiedenen Farben zeigt.
Fig. 11 ein Diagramm ist, das die Anordnung von Düsenöffnungen und Aktuatoreinheiten in einem Druckkopf zeigt, der zur Ausführung eines monochromatischen Drucks und Farbdrucks unter Verwendung von Tinte in drei verschiedenen Farben und schwarzer Tinte imstande ist.
Fig. 12 eine Querschnittsansicht ist, welche Druckerzeugungskammern und ihre zugehörigen Teile in einer Aktuatoreinheit in einem anderen Tintenstrahldruckkopf der Erfindung zeigt.
Fig. 13 eine Querschnittsansicht ist, welche Druckerzeugungskammern und ihre zugehörigen Teile in einer Aktuatoreinheit in einem weiteren Tintenstrahldruckkopf der Erfindung zeigt.
Fig. 14 ein Diagramm ist, das einen herkömmlichen Tintenstrahldruckkopf zeigt.
Fig. 1 ist eine in Einzelteile aufgelöste, perspektivische Ansicht eines Druckkopfs unter Verwendung eines Aktuators gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht der Druckerzeugungskammern und ihrer zugehörigen Teile in einer Aktuatoreinheit 1 eines Tintenstrahldruckkopfs der Erfindung. In diesen Figuren enthält jede erste Abdeckplatte 2 eine dünne Zirkoniumoxidplatte, die etwa 10 um dick ist. Antriebselektroden 5 sind auf der ersten Abdeckplatte 2 so ausgebildet, dass die Antriebselektroden Druckerzeugungskammern 4 (die in der Folge beschrieben werden) gegenüberliegen. Piezoelektrische Vibrationsplatten 3, die zum Beispiel aus PZT bestehen, sind auf den Antriebselektroden 5 ausgebildet. Die Druckerzeugungskammern 4 empfangen eine Biegungsvibration der piezoelektrischen Vibrationsplatte 3, so dass ihr Volumen zusammengepresst und ausgedehnt wird. Durch den Zusammenpress/Ausdehnungsvorgang stößt die Druckerzeugungskammer 4 ein Tintentröpfchen durch eine Düsenöffnung 28 aus und saugt Tinte von einer gemeinsamen Tintenkammer 23 durch eine Tintenzufuhröffnung 20 an.
Ein Abstandshalter 7 kann aus einer keramischen Platte bestehen, in welcher Durchgangslöcher richtig angeordnet sind. Zum Beispiel kann der Abstandshalter aus Zirkondioxid (ZrO&sub2;) bestehen und eine Dicke von 150 um aufweisen, die zur Bildung der Druckerzeugungskammern 4 geeignet ist. Der Abstandshalter 7 liegt zwischen einer zweiten Abdeckplatte 8 (die in der Folge beschrieben wird) und der ersten Abdeckplatte 2, so dass die Druckerzeugungskammern 4 gebildet werden.
Jede zweite Abdeckplatte 8 ist eine keramische Platte, die zum Beispiel aus Zirkondioxid besteht, und weist Verbindungslöcher 9 auf, welche die Tintenzufuhröffnungen 20 (die in der Folge beschrieben werden) mit den Druckerzeugungskammern 4 verbinden. In jeder zweiten Abdeckplatte 8 sind auch Tintenausgabeöffnungen 10 zur Ausgabe von Tinte an die Düsenöffnungen 28 ausgebildet. Die zweite Abdeckplatte 8 ist fest an der Unterseite des Abstandshalters 7 befestigt.
Die erste und zweite Abdeckplatte 2 bzw. 8 und der Abstandshalter 7 können ohne Verwendung eines Klebemittels zu der Aktuatoreinheit 1 verbunden werden. Zum Beispiel kann ein tonartiges keramisches Material zu drei Schichten einer vorbestimmten Form und Dicke geformt werden, und diese Schichten können zusammengefügt und gesintert werden.
Ein Tintenzufuhröffnungsbildungssubstrat 21 dient auch als Befestigungssubstrat für die Aktuatoreinheit 1. Das Tintenzufuhröffnungsbildungssubstrat 21 besteht aus einem keramischen Material oder einem Metall mit Anti-Tinteneigenschaften, wie zum Beispiel rostfreiem Stahl, und ermöglicht daher die Befestigung eines Verbindungselements zu dem Tintenbehälter.
Tintenzufuhröffnungen 20, welche die gemeinsame Tintenkammer 23 mit den Druckerzeugungskammern 4 verbinden, sind in dem Tintenzufuhröffnungsbildungssubstrat 21 nahe einem Ende der Druckerzeugungskammer 4 ausgebildet. Die Tintenzufuhröffnungen 20 enthalten einen kegelförmigen Abschnitt nahe der zweiten Abdeckplatte 8 (siehe Fig. 2). Verbindungslöcher 24, die zur Verbindung der Düsenöffnungen 28 mit den Tintenausgabeöffnungen 10 der Aktuatoreinheit 1 vorgesehen sind, sind jeweils nahe dem gegenüberliegenden Ende der Druckerzeugungskammer 4 ausgebildet. Tinteneinlassöffnungen 22 zur Aufnahme von Tinte von einem Tintenbehälter (nicht dargestellt) sind an Positionen außerhalb des Bereichs der Oberfläche des Tintenzufuhröffnungsbildungssubstrates 21 vorgesehen, an dem die Aktuatoreinheit 1 zu befestigen ist.
Ein gemeinsames Tintenkammerbildungssubstrat 25 ist aus einem plattenartigen Element, das aus einem korrosionsbeständigen Material, wie zum Beispiel rostfreiem Stahl, besteht, gebildet und hat eine Dicke von zum Beispiel 150 um, die zur Bildung der gemeinsamen Tintenkammern 23 geeignet ist. Durchgangslöcher, die jeweils die Form der gemeinsamen Tintenkammer 23 haben, und Verbindungslöcher 26, die linear angeordnet sind, um die Düsenöffnungen 28 einer Düsenplatte 27 mit den Tintenausgabeöffnungen 10 zu verbinden, sind dem plattenartigen Element ausgebildet.
Wie in Fig. 3(a) und 3(b) dargestellt ist, gleichen die Verbindungslöcher 24 und 26 eine Fehlausrichtung von Δd1 oder Δd2 der Düsenöffnungen 28 der Düsenplatte 27 mit den Tintenausgabeöffnungen 10 der Aktuatoreinheit 1 aus, und führen Tinte gleichmäßig von den Druckerzeugungskammern 4 zu den Düsenöffnungen 28. Die Bereitstellung dieser Löcher ermöglicht eine Versetzung jeder Düsenöffnung 28 um Δd3 in Bezug auf die Mittellinie C der Druckerzeugungskammer 4 in Richtung der Ausrichtung der Druckerzeugungskammern 4.
Düsenöffnungsserien 28, die in der Düsenplatte 27 ausgebildet sind, sind nach der Art des Drucks angeordnet, z.B. für einen monochromatischen Druck mit hoher Auflösung oder Mehrfarbendruck. Die Düsenöffnungen sind für jede der Aktuatoreinheiten 1 linear in zwei Reihen angeordnet.
Das Tintenzufuhröffnungsbildungssubstrat 21, das gemeinsame Tintenkammerbildungssubstrat 25 und die Düsenplatte 27 sind zur Bildung einer Fluidpfadeinheit 29 aneinander gekoppelt. Klebemittelschichten 5, die aus Heißschmelzfilmen oder Klebstoff bestehen, sind zwischen den benachbarten Substraten oder Platten eingefügt.
Eine Mehrzahl von Aktuatoreinheiten 1 mit derselben oder ähnlichen Konstruktion sind an die Oberfläche des Tintenzufuhröffnungsbildungssubstrates 21 der Fluidpfadeinheit 29 gebunden, um dadurch einen vollständigen Druckkopf für den Farbdruck oder monochromatischen Druck hoher Auflösung zu bilden.
Gemeinsame Elektroden 14 sind an den piezoelektrischen Vibrationsplatten 3 ausgebildet und flexible Kabel 15 sind an eine externe Vorrichtung angeschlossen.
Fig. 4 ist eine Draufsicht auf ein spezifisches Beispiel der Aktuatoreinheit 1. In dieser Figur bezeichnen die Bezugszeichen 30, 30, 30 usw. erste Druckerzeugungskammern und die Bezugszeichen 31, 31, 31 usw. bezeichnen zweite Druckerzeugungskammern. Erste Tintenausgabeöffnungen 32, 32, 32 usw. und zweite Tintenausgabeöffnungen 33, 33, 33 usw. sind an beiden Seiten von und parallel zu der Mittellinie zwischen den vertikalen Anordnungen der ersten und zweiten Druckerzeugungskammern angeordnet. Die ersten und zweiten Tintenausgabeöffnungen sind an unveränderlichen Positionen in Bezug auf die Druckerzeugungskammern ausgebildet.
Die ersten Tintenausgabeöffnungen 32, 32, 32 usw. und die zweiten Tintenausgabeöffnungen 33, 33, 33 usw. sind mit Abständen von P1, z.B. etwa 0,282 mm (1/90stel eines Zolls), für den Konzeptdruck angeordnet.
Die ersten Tintenausgabeöffnungen 32, 32, 32 usw. sind vertikal von den zweiten Tintenausgabeöffnungen 33, 33, 33 usw. mit einem Abstand P2 von z.B. etwa 0,070 mm (1/360stel eines Zolls) versetzt. Der Abstand P2 ist so gewählt, dass die am nächsten liegenden Ausgabeöffnungen die Abstände komplementieren, um einen Druck hoher Auflösung zu erhalten. Mit anderen Worten, die ersten und zweiten Tintenausgabeöffnungen sind linear derart angeordnet, dass die am nächsten liegenden vertikal um 1/4 des Abstandes P1 der linear angeordneten Tintenausgabeöffnungen 32 und 33 versetzt sind, d.h., P2 = P1/4.
Somit sind die ersten und zweiten Tintenausgabeöffnungen linear derart angeordnet, dass die am nächsten liegenden vertikal um einen Abstand P2 verschoben sind, der 1/4 des Abstandes P1 der Tintenausgabeöffnungen 32 und 33 beträgt und für den Konzeptdruck geeignet ist. Daher sind die Verbindungslöcher 24 und 26 des Tintenzufuhröffnungsbildungssubstrats 21 bzw. des gemeinsamen Tintenkammerbildungssubstrats 25, die beide Bestandteile der Fluidpfadeinheit 29 sind, leicht in die Richtung, in welche die Düsenöffnungen angeordnet sind, versetzt, z.B. um etwa 0,070 mm (1/360stel eines Zolls. Somit können die Düsenöffnungen vertikal maximal P1/2 (siehe Fig. 3) versetzt sein, d.h., P2 = P1/4 und 2P2 = P1/2. Folglich kann eine einzige Aktuatoreinheit 1 für eine Vielzahl von Anordnungen der Düsenöffnungen 28 verwendet werden.
Fig. 5 bis 11 zeigen Tintenstrahldruckköpfe, welche die derart konstruierten Aktuatoreinheiten 1 enthalten, die verschiedene Anordnungen der Düsenöffnungen und Aktuatoreinheiten aufweisen.
Fig. 5 zeigt einen Druckkopf für den monochromatischen Druck, der zwei der obengenannten Aktuatoreinheiten derselben Konstruktion verwendet und mit einem Abstand P2 gleich 1/4 des Abstandes P1 der linear angeordneten Tintenausgabeöffnungen 32 und 33 drucken kann.
In einer ersten Aktuatoreinheit 40 bilden Düsenöffnungen 41a, 41a, 41a usw. eine lineare Anordnung 41 und ähnliche Düsenöffnungen 42a, 42a, 42a usw. bilden eine weitere lineare Anordnung 42. Auch in einer zweiten Aktuatoreinheit 43 bilden Düsenöffnungen 44a, 44a, 44a usw. und 45a, 45a, 45a usw. entsprechende lineare Anordnungen 44 und 45. Der Abstand der Düsenöffnungen 41a, 42a, 44a und 45a ist derselbe wie der Abstand P1 der Tintenausgabeöffnungen 32 und 33 der ersten und zweiten Aktuatoreinheiten 40 und 43.
Die am nächsten liegenden Düsenöffnungen 41a und 42a der paarweisen linearen Anordnungen 41 und 42 sind vertikal mit einem Abstand P2 versetzt, der gleich 1/4 des Abstandes P1 der Tintenausgabeöffnungen 32 und 33 ist. Ebenso sind die am nächsten liegenden Düsenöffnungen 44a und 45a der paarweisen linearen Anordnungen 44 und 45 vertikal mit demselben Abstand P1/4 versetzt. Ferner sind die Düsenöffnungen 41a und 42a der ersten Aktuatoreinheit 40 vertikal von den Düsenöffnungen 44a und 45a der zweiten Aktuatoreinheit 43 mit einem Abstand gleich 1/2 des Abstandes P1 der Tintenausgabeöffnungen 32 und 33 versetzt.
Die Aktuatoreinheiten der Erfindung sind bei den derart angeordneten Düsenöffnungen anwendbar, indem die Einheiten 40 und 43 um eine Strecke gleich 1/2 des Abstandes P1 der Tintenausgabeöffnungen 32 und 33 versetzt werden. Der erhaltene Druckkopf kann einen monochromatischen Druck bei einer Auflösung von P1/4 durchführen.
Fig. 6 zeigt einen Sechsfarben-Druckkopf, der drei Aktuatoreinheiten 50, 51 und 52 verwendet. Bei diesem Druckkopf sind die Aktuatoreinheiten jeweils drei verschiedenen Farben zugeordnet, wobei jede Farbe dunklen und hellen Farbtönen besteht.
In den paarweisen linearen Düsenöffnungsanordnungen 53 und 54, 55 und 56, und 57 und 58 sind die Düsenöffnungen linear mit einem Abstand gleich dem Abstand P1 der Tintenausgabeöffnungen 32 und 33 der Aktuatoreinheiten 50, 51 und 52 angeordnet. Die Düsenöffnungen sind horizontal miteinander in die Schlittenbewegungsrichtung ausgerichtet (wie durch den Pfeil "A" in der Zeichnung dargestellt ist).
Die Tintenausgabeöffnungen 32 sind von den Tintenausgabeöffnungen 33 um eine Strecke gleich 1/4 des Abstandes P1 der Öffnungen 32 und 33 in die Richtung der Düsenöffnungsanordnung in Bezug auf die Mitte der Düsenöffnungen 53a bis 58a der linearen Anordnungen 53 bis 58 versetzt.
In dem obengenannten Ausführungsbeispiel werden sechs lineare Düsenöffnungsanordnungen zur Ausgabe von Tinte in sechs Farben verwendet (d.h., drei verschiedene Farben mit zwei Farbtönen). Da die beiden linearen Düsenöffnungsanordnungen, die zu derselben Aktuatoreinheit gehören, Tinte in zwei Farbtönen derselben Farbe ausgeben, werden ähnliche Ausgabeeigenschaften in derselben Farbe erhalten. Daher können Druckbilder hoher Qualität erhalten werden. Eine Modifizierung ist in Fig. 7 dargestellt. In dieser Modifizierung sind nur drei lineare Düsenöffnungsanordnungen 53, 54 und 55 wie zuvor ausgebildet. Zwei Aktuatoreinheiten 50 und 51 werden verwendet. Die Düsenöffnungen der linearen Anordnungen 53, 54 und 55 geben Tinte in drei verschiedenen Farben aus.
Fig. 8 zeigt einen weiteren Druckkopf der Erfindung. Die lineare Düsenöffnungsanordnung 60 ist horizontal mit den übrigen linearen Düsenöffnungsanordnungen 53 und 54, 55 und 56, und 57 und 58 für einen Farbdruck ausgerichtet. In der Aktuatoreinheit 62, welche die paarweisen linearen Düsenöffnungsanordnungen 60 und 61 enthält, sind die Düsenöffnungen 60a der linearen Anordnung 60 jeweils an die ersten Tintenausgabeöffnungen 32 angeschlossen, während sie mit den unteren Seiten der ersten Tintenausgabeöffnungen 32 in Kontakt stehen. Die Düsenöffnungen 61a der linearen Düsenöffnungsanordnung 61 sind jeweils an die zweiten Tintenausgabeöffnungen 33 angeschlossen, während sie mit den oberen Seiten der zweiten Tintenausgabeöffnungen 33 in Kontakt stehen.
Daher sind die Düsenöffnungen 60a, 53a, 54a, 55a, 56a, 57a und 58a der linearen Düsenöffnungsanordnungen 60, 53 und 58 horizontal miteinander ausgerichtet. Der derart aufgebaute Druckkopf kann sowohl einen monochromatischen Druck wie auch einen Farbdruck in sechs Farben mit Tinte in drei verschiedenen Farben und schwarzer Tinte ausführen. Der monochromatische Druck wird bei einer hohen Auflösung gleich 1/2 des Abstandes der linear angeordneten Tintenausgabeöffnungen 32 und 33 durchgeführt.
Fig. 9 zeigt einen zusätzlichen Druckkopf der vorliegenden Erfindung. Der Druckkopf enthält drei Aktuatoreinheiten 70, 71 und 72 mit derselben Konstruktion, und kann sowohl einen monochromatischen als auch einen Farbdruck ausführen. Die linearen Düsenöffnungsanordnungen 73 und 74 dienen zur Ausgabe von schwarzer Tinte. Die Düsenöffnungen 73a und 74a der linearen Anordnungen 73 bzw. 74 sind mit demselben Abstand wie die Tintenausgabeöffnungen 32 und 33 einer Aktuatoreinheit 70 linear angeordnet. Die Düsenöffnungen 73a sind um 1/2 (P1/2) des Abstandes P1 der Tintenausgabeöffnungen 32 und 33 vertikal von den Düsenöffnungen 74a versetzt. Bei diesem Abstand kann der Druckkopf einen Druck hoher Auflösung ausführen.
Die übrigen linearen Düsenöffnungsanordnungen 75, 76 und 77 sind für die Ausgabe von Farbtinte. Die Düsenöffnungen 75a, 76a und 77a dieser linearen Anordnungen 75, 76 bzw. 77 sind horizontal mit den Düsenöffnungen einer der linearen Anordnungen 73 und 74 für einen monochromatischen Druck ausgerichtet. In dem Ausführungsbeispiel in Fig. 9 sind sie mit den Düsenöffnungen 73a der linearen Anordnung 73 ausgerichtet. Der Abstand der linear angeordneten Düsenöffnungen 75a, 76a und 77a ist derselbe wie der Abstand P1 der ebenfalls linear angeordneten Tintenausgabeöffnungen 32 und 33.
Die Düsenöffnungen 73a und 74a der linearen Anordnungen 73 und 74 für den monochromatischen Druck sind an die Tintenausgabeöffnungen 32 und 33 derart angeschlossen, dass die Düsenöffnungen 73a mit der unteren Seite der Tintenausgabeöffnungen 32 in Kontakt stehen und die Düsenöffnungen 74a mit der oberen Seite der Tintenausgabeöffnungen 33 in Kontakt stehen.
Für die linearen Düsenöffnungsanordnungen 75, 76 und 77 sind die Aktuatoreinheiten 71 und 72 für den Farbdruck vertikal von der Aktuatoreinheit 70 für den monochromatischen Druck um eine Strecke von 1/4 des Abstands P1 der Tintenausgabeöffnungen 32 und 33 versetzt. Die Düsenöffnungen 75a und 77a der linearen Anordnungen 75 und 77 der Aktuatoreinheiten 71 und 72 sind an die Tintenausgabeöffnungen 32 angeschlossen, während sie mit den oberen Seiten der Tintenausgabeöffnungen 32 in Kontakt stehen. Die Düsenöffnungen 76a der linearen Anordnung 76 sind an die Tintenausgabeöffnungen 33 angeschlossen, während sie mit den unteren Seiten der Tintenausgabeöffnungen 33 in Kontakt stehen.
Fig. 10 zeigt einen Druckkopf der vorliegenden Erfindung, der drei Aktuatoreinheiten 80, 81, 82 derselben Konstruktion enthält. Der Druckkopf ist für einen Farbdruck bei hoher Auflösung von 1/2 des Abstandes P1 der Tintenausgabeöffnungen 32 und 33 geeignet. In der Aktuatoreinheit 80 sind paarweise Düsenöffnungen 83a und 84a, die linear zu linearen Düsenöffnungsanordnungen 83 und 84 angeordnet sind, vertikal zueinander um 1/2 des Abstandes P1 der Tintenausgabeöffnungen 32 und 33 versetzt. Dasselbe gilt für die paarweisen Düsenöffnungen 85 und 86a, und 87a und 88a der linearen Anordnungen 85 und 86, und 87 und 88 der Aktuatoreinheiten 81 und 82. Die Düsenöffnungen 83a, 85a und 87a der linearen Anordnungen 83, 85 und 87 sind horizontal miteinander ausgerichtet, und die Düsenöffnungen 84a, 86a und 88a der linearen Anordnungen 84, 86 und 88 sind ebenfalls horizontal miteinander ausgerichtet.
Die Aktuatoreinheiten 80, 81 und 82 sind so befestigt, dass die Düsenöffnungen 83a, 85a und 87a der linearen Anordnungen 83, 85 und 87 mit den zugehörigen Tintenausgabeöffnungen 32 verbunden sind, während diese Öffnungen mit den unteren Seiten der Tintenausgabeöffnungen 32 in Kontakt stehen, und dass die Düsenöffnungen 84a, 86a und 88a der linearen Anordnungen 84, 86 und 88 mit den zugehörigen Tintenausgabeöffnungen 33 verbunden sind, wobei diese Öffnungen mit den oberen Seiten der Tintenausgabeöffnungen 33 in Kontakt stehen.
Fig. 11 zeigt einen weiteren Druckkopf der Erfindung. Dieser Druckkopf enthält drei Aktuatoreinheiten 80, 81 und 82, und eine weitere Aktuatoreinheit 92. Alle Aktuatoreinheiten haben dieselbe Konstruktion. Die zusätzliche Aktuatoreinheit 92 besteht auch aus einem Paar linearer Düsenöffnungsanordnungen 90 und 91, die aus Düsenöffnungen 90a bzw. 91a bestehen.
In dem Druckkopf sind die Düsenöffnungen 90a, 83a, 85a und 87a der linearen Anordnungen 90, 83, 85 und 87 horizontal miteinander ausgerichtet, und ebenso sind die Düsenöffnungen 91a, 84a, 86a und 88a der linearen Anordnungen 91, 84, 86 und 88 horizontal miteinander ausgerichtet. Die Düsenöffnungen 90a und 91a der paarweisen linearen Anordnungen 90 und 91 sind vertikal voneinander um 1/2 des Abstandes der linear angeordneten Tintenausgabeöffnungen 32 und 33 verschoben. Dasselbe gilt entsprechend für die linear angeordneten Düsenöffnungen in den übrigen Aktuatoreinheiten 80-82. Daher ist der vorliegende Druckkopf auch imstande, sowohl einen monochromatischen als auch einen Farbdruck bei hoher Auflösung auszuführen.
In der zuvor genannten Aktuatoreinheit umfasst der Druckerzeugungsabschnitt die ersten Abdeckplatten 2, die piezoelektrischen Vibrationsplatten 3 und die Antriebselektroden 5, wie in Fig. 2 dargestellt ist. Als Alternative kann ein Druckerzeugungsabschnitt angewendet werden, der piezoelektrische Vibrationsplatten 100, untere Elektroden 101 und obere Elektroden 101 umfasst, um eine Oberfläche des Raumes zu verschließen, wie in Fig. 12 dargestellt ist. Ferner kann ein Druckerzeugungsabschnitt verwendet werden, der Abdeckplatten 106, eine elektrisch leitende Schicht 103, Heizelemente 104 und eine Schutzschicht 105 umfasst, wie in Fig. 13 dargestellt ist. Andere Formen, die den Druck in der Druckerzeugungskammer ändern, können für die vorliegende Erfindung verwendet werden.
Wie aus der vorangehenden Beschreibung hervorgeht, sind in dem Druckkopf der vorliegenden Erfindung Druckerzeugungskammern linear mit einem Abstand P1 in zwei linearen Anordnungen derart angeordnet, dass zwei Druckerzeugungskammern in den beiden linearen Anordnungen, die am nächsten beieinander liegen, vertikal um 1/4 des Abstandes P1 der Druckerzeugungskammern in jeder linearen Anordnung versetzt sind. Daher stehen die Druckerzeugungskammern, die sich in der Mitte befinden, über eine Fluidpfadeinheit, wie beansprucht, mit den Düsenöffnungen in Verbindung, die für eine höhere Auflösung mit einer geringeren Spaltlänge beabstandet sind. Ferner stehen auch die Druckerzeugungskammern, die nahe dem äußeren Ende liegen, mit den Düsenöffnungen verschiedener linearer Anordnungen in Verbindung, die auf parallelen Linien in die Bewegungsrichtung des Schlittens angeordnet sind, und die Düsenöffnungen einer der linearen Anordnungen sind vertikal zu jenen der anderen um 1/2 des Abstandes der Düsenöffnungen dieser linearen Anordnungen versetzt. Somit ist die Aktuatoreinheit für eine Vielzahl von Düsenöffnungsanordnungen verwendbar. Daher sind das Herstellungsverfahren vereinfacht, die Zuverlässigkeit des Produkts verbessert und die Herstellungskosten verringert. Ferner haben die Aktuatoren eine gleichmäßige Leistung, und somit können Druckbilder hoher Qualität erhalten werden.

Claims

1. Tintenstrahldruckkopf mit einer Aktuatoreinheit und einer Fluidpfadeinheit (29), die in einer Fluidverbindung mit der Aktuatoreinheit (1) steht und eine Mehrzahl von Düsen (28) zum Ausstoßen von Tinte umfasst, wobei die Aktuatoreinheit (1) umfasst:

eine Mehrzahl von Druckerzeugungskammern (30, 31), die jeweils mit den Düsen (28) zum Ausstoßen von Tintentröpfchen in Verbindung stehen; und

Druckerzeugungsmittel zum jeweiligen unter Druck setzen der Mehrzahl von Druckerzeugungskammern (30, 31), wobei die Druckerzeugungskammern (30, 31) in zwei linearen Anordnungen angeordnet sind, die einen Abstand P1 zwischen benachbarten Druckerzeugungskammern (30, 31) aufweisen, und wobei die Druckerzeugungskammern (30) in einer der linearen Anordnungen bezüglich der Druckerzeugungskammern (31) in der anderen der linearen Anordnungen um eine Größe versetzt ist, die gleich P1/4 ist,

dadurch gekennzeichnet, dass

ein Tintenzufuhrbildungssubstrat (21), ein gemeinsames Tintenkammerbildungssubstrat (25) und eine Düsenplatte (27) miteinander verbunden sind, um die Fluidpfadeinheit (29) zu bilden.

2. Tintenstrahldruckkopf gemäß Anspruch 1, wobei der Abstand P1 zwischen den Druckerzeugungskammern (30, 31) in jeder linearen Anordnung etwa 0,282 mm (1/90stel eines Zolls) beträgt.

3. Tintenstahldruckkopf gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Aktuatoreinheit (1) ferner umfasst:

eine erste Abdeckplatte (2) mit unteren und oberen Hauptoberflächen;

Antriebselektroden (5); die auf der unteren Hauptoberfläche der ersten Abdeckplatte (2) gebildet sind;

piezoelektrische Vibrationsplatten (3), die auf den Antriebselektroden (5) gebildet sind;

einen Abstandshalter (7), der untere und obere Hauptoberflächen und eine Mehrzahl von Öffnungen aufweist, wobei die untere Hauptoberfläche des Abstandshalters (7) an der unteren Hauptoberfläche der ersten Abdeckplatte (2) gesichert ist, wobei eine Mehrzahl von Druckerzeugungskammern durch die Öffnungen in dem Abstandshalter gegrenzt sind, die durch die erste Abdeckplatte (2) geschlossen werden.

4. Tintenstrahldruckkopf gemäß Anspruch 3, wobei der Antrieb ferner eine zweite Abdeckplatte (8) umfasst, enthaltend:

eine obere Hauptoberfläche, die an der unteren Hauptoberfläche des Abstandshalters (7) gesichert ist;

eine untere Hauptoberfläche davon, die an einer Fluidpfadeinheit (29) des Tintenstrahldruckkopfes gesichert ist;

eine Mehrzahl von Verbindungslöchern (9, 24, 26) zum Zuführen mit Tinte aus einer gemeinsamen Tintenkammer (23) des Tintenstrahldruckkopfes an die Druckerzeugungskammern (30, 31)

eine Mehrzahl von Tintenausgabeanschlüssen (10; 32, 33) zum Ausgeben von Tinte aus den Druckerzeugungskammern (30, 31) an entsprechende Düsen (28) des Tintenstrahldruckkopfes.

5. Tintenstrahldruckkopf gemäß Anspruch 3 oder 4, wobei die erste Abdeckplatte (2), der Abstandshalter (7) und die zweite Abdeckplatte (8) aus einem Keramikmaterial hergestellt und durch Sintern miteinander verbunden sind.

6. Tintenstrahldruckkopf gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei für eine lineare Anordnung der Druckerzeugungskammern die Düsen bezüglich der Druckerzeugungskammern um eine vorherbestimmte Größe in eine erste Richtung Entlang der einen linearen Anordnung, versetzt sind.

7. Tintenstrahldruckkopf gemäß Anspruch 6, wobei für die andere lineare Anordnung der Druckerzeugungskammern die Düsen bezüglich der Druckerzeugungskammern um die vorherbestimmte Größe in eine zweite Richtung entlang der einen linearen Anordnungen versetzt sind, wobei die zweite Richtung der ersten Richtung entgegengesetzt ist.

8. Tintenstrahldruckkopf gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, umfassend eine Mehrzahl von Aktuatoreinheiten.

9. Tintenstrahldruckkopf gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, umfassend eine Mehrzahl von Aktuatoreinheiten, die mit einer einzigen Fluidpfadeinheit (29) verbunden sind.

10. Tintenstrahldruckkopf gemäß Anspruch 8 oder 9, wobei eine Aktuatoreinheit bezüglich einer benachbarten Aktuatoreinheit

11. Tintenstrahldruckkopf gemäß Anspruch 8 oder 9, wobei eine Aktuatoreinheit bezüglich einer benachbarten Aktuatoreinheit um eine Größe versetzt ist, die gleich P1/4 ist.

12. Tintenstrahldruckkopf gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Düsen in eine dritte Richtung, die quer zu den linearen Anordnungen verläuft, angeordnet sind.

13. Tintenstrahldruckkopf gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei wenigstens eine der linearen Anordnungen der Druckerzeugungskammern nicht arbeitet.

14. Tintenstrahldruckkopf gemäß einem der Ansprüche 8 bis 13, wobei jeder Aktuator eine andere Farbtinte empfängt.

15. Tintenstrahldruckkopf gemäß Anspruch 14, wobei wenigstens eine der verschiedenen Farbtinten zwei oder mehrere Farbtöne aufweist.

16. Tintenstrahldruckkopf gemäß einem der Ansprüche 8 bis 15, wobei die Düsen, die einer linearen Anordnung der Druckerzeugungskammern in der einen Aktuatoreinheit entsprechen, mit den Düsen ausgerichtet sind, die einer anderen linearen Anordnung der Druckerzeugungskammern in den anderen Aktuatoreinheiten entsprechen.

17. Tintenstrahldruckkopf gemäß einem der Ansprüche 8 bis 16, wobei die Düsen, die einer linearen Anordnung der Druckerzeugungskammern in jeder der Aktuatoreinheiten entsprechen, miteinander in eine Richtung ausgerichtet sind, die quer zu den linearen Anordnungen verläuft, und wobei die Düsen, die einer anderen Anordnung der Druckerzeugungskammern in jeder der Aktuatoreinheiten entsprechen, auch miteinander in eine Richtung ausgerichtet sind, die quer zu den linearen Anordnungen verläuft.

18. Tintenstrahldruckkopf gemäß einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei die Düsen, die einer linearen Anordnung der Druckerzeugungskammern in der einen Aktuatoreinheit entsprechen bezüglich der Düsen, die der anderen linearen Anordnung der Druckerzeugungskammern in der einen Aktuatoreinheit entsprechen um eine Größe versetzt sind, die gleich P1/2 ist.

19. Tintenstrahldruckkopf gemäß einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei für jede Aktuatoreinheit die Düsen, die einer linearen Anordnung der Druckerzeugungskammern entsprechen bezüglich der Düsen, die der anderen linearen Anordnung der Druckerzeugungskammern in der einen Aktuatoreinheit entsprechen um eine Größe versetzt sind, die gleich P1/2.

20. Tintenstrahldruckkopf gemäß einem der Ansprüche 1 bis 19, wobei die Druckerzeugungskammern und die entsprechenden Düsen in einer linearen Anordnung der einen Aktuatoreinheit hinsichtlich der Druckerzeugungskammern und der entsprechenden Düsen in einer benachbarten linearen Anordnung der benachbarten Aktuatoreinheit um eine Größe versetzt sind, die gleich P1/4 ist.

21. Tintenstrahldruckkopf mit einer Aktuatoreinheit und einer Fluidpfadeinheit (29), die in Fluidverbindung mit der Aktuatoreinheit (1) steht und eine Mehrzahl von Düsen (28) zum Ausstoßen von Tinte umfasst, wobei die Aktuatoreinheit. (1) umfasst

Druckerzeugungsmittel zum jeweiligen unter Druck setzen der Mehrzahl von Druckerzeugungskammern (30, 31), wobei die Druckerzeugungskammern (30, 31) in zwei linearen Anordnungen angeordnet sind, die jeweils einen Abstand P1 zwischen benachbarten Druckerzeugungskammern (30, 31) aufweisen, und wobei die Druckerzeugungskammern (30) in einer der linearen Anordnungen bezüglich den Druckerzeugungskammern (31) in der anderen der linearen Anordnungen um eine Größe versetzt sind, die gleich P 1/4 ist

dadurch gekennzeichnet, dass

die Mehrzahl von Düsen (28) der Fluidpfadeinheit (29) in linearen Anordnungen angeordnet sind, so dass sie den linearen Anordnungen der Druckerzeugungskammern (30) entsprechen, wobei die Fluidpfadeinheit (29) gemeinsame Tintenkammern (23) und Düsenöffnungen aufweist.

22. Tintenstrahldruckkopf gemäß Anspruch 21, wobei eine Größe der Versetzung zwischen einem Paar der linearen Düsenanordnungen (53a, 54a) nicht gleich P1/4 ist.