DE69937032T2

DE69937032T2 - Tintenstrahldruckkopf und Verfahren zur Herstellung

Info

Publication number: DE69937032T2
Application number: DE1999637032
Authority: DE
Inventors: Shinichi Hino-shi Nishi; Katsuaki Hino-shi Komatsu; Takao Hino-shi Yamaguchi; Kunihiro Hino-shi Yamauchi; Yoshio Hino-shi Takeuchi; Kunio Hino-shi Ito; Hiroyuki Hino-shi Nomori; Takemasa Hino-shi Namiki; Shozo Hino-shi Kikugawa
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1998-12-04
Filing date: 1999-12-01
Publication date: 2008-05-29
Anticipated expiration: 2019-12-02
Also published as: EP1005987A3; EP1005987A2; EP1005987B1; DE69937032D1

Description

Hintergrund der Erfindung
Diese Erfindung bezieht sich auf einen Tintenstrahlkopf, der Tinte von einem Düsenloch ausstößt, indem eine elektrische Spannung an eine Elektrode angelegt wird, um die Form des eine Tintenkammer bildenden Raums zu verformen, auf ein Verfahren zum Herstellen des Tintenstrahlkopfs, auf einen Tintenstrahldrucker sowie auf ein Verfahren zum Herstellen des Tintenstrahldruckers.
Es gibt eine Buchstaben-Druckvorrichtung nach dem Tintenstrahlverfahren, welche Tinte aus einem Düsenloch durch Anlegen einer elektrischen Spannung an eine Elektrode ausstößt, um die eine Tintenkammer bildende Trennwand zu verformen.
Wenn man eine Bildaufzeichnung hoher Qualität mit hoher Geschwindigkeit mittels eines Tintenstrahlkopfs vom herkömmlichen Typ durchführen will, ist ein Tintenstrahlkopf mit einer großen Anzahl von in einer Reihe angeordneten Düsenlöchern erforderlich. Für diese Art von Tintenstrahlkopf mit einer großen Anzahl von in einer Reihe angeordneten Düsen ist unter dem Gesichtspunkt der praktischen Anwendung einer erwünscht, der eine hohe Antriebseffizienz, ein geringes Gewicht, ein niedrigen Preis, eine gute Bedienbarkeit und eine hohe Festigkeit aufweist.
Da ferner eine polarisierte piezoelektrische Keramikplatte aus Herstellungsgründen ein Limit in der Länge aufweist, sind in der Praxis mehrere Tintenkammern durch Trennwände in einer polarisierten piezoelektrischen Keramikplatte ausgebildet worden, und mehrere solche polarisierte piezoelektrischen Keramikplatte mit mehreren Tintenkammern werden Seite an Seite angeordnet und durch ein Klebemittel verbunden. Beim Verbinden mehrerer polarisierter piezoelektrischer Platten ist es aber schwierig, ihre Positionen so einzustellen, dass die Zwischenräume zwischen benachbarten Tintenkammern an den Verbindungsabschnitten gleich gehalten werden, was es erschwert, einen hochpräzisen Tintenstrahlkopf zu erhalten. Ein solcher Tintenstrahlkopf und ein Verfahren zu dessen Herstellung ist in EP-A-0565280 und JP 10-230600 offenbart.
Ferner war unter Tintenstrahlköpfen des Teilungsmodustyps, welche Tinte durch Verformen der Tintenkammer ausstoßen, ein abgewinkelter Tintenstrahlkopf bekannt (chevron type ink jet pad), der zum Durchführen einer Hochgeschwindigkeits- und Hochqualitäts-Bildaufzeichnung erwünscht ist; gemäß dem herkömmlichen Verfahren zur Herstellung des abgewinkelten Kopfs aber sind polarisierte piezoelektrische Keramikplatten mit mehreren Nuten bzw. Rillen Seite an Seite angeordnet, und weitere polarisierte piezoelektrische Keramikplatten mit Nuten bzw. Rillen sind diesen überlagert und auf ihnen angeordnet, um einen Tintenstrahlkopf mit mehreren durch Trennwände unterteilten Tintenkammern zu bilden; dies erfordert eine komplizierte Herstellungsarbeit zweier piezoelektrischer Platten mit miteinander koinzidierenden Positionen (von Nuten bzw. Rillen), was es schwierig macht, einen hochpräzisen Tintenstrahlkopf zu erhalten.
Abriss der Erfindung
Diese Erfindung wurde in Anbetracht der oben beschriebenen Punkte vorgenommen, und es ist ihre Aufgabe, einen Tintenstrahlkopf und einen Tintenstrahldrucker bereitzustellen, die in der Lage sind, eine Hochgeschwindigkeits- und Hochqualitäts-Bildaufzeichnung durchzuführen und die kostengünstig und hochpräzise sind, sowie ein Verfahren zu deren Herstellung.
Um die oben genannten Probleme zu lösen und die Aufgabe zu erfüllen, schlägt diese Erfindung das Verfahren nach Anspruch 1 vor.
Da gemäß diesem Aufbau sind mehrere piezoelektrische Basisplatten, denen eine Polarisierung gegeben wird, Seite an Seite auf einer nicht-piezoelektrischen Basisplatte angeordnet, mehrere Nuten bzw. Rillen in jeder der piezoelektrischen Basisplatten vorgesehen, und es ist eine weitere nicht-piezoelektrische Basisplatte auf diesen piezoelektrischen Basisplatten vorgesehen, so dass mehrere durch Trennwände unterteilte Tintenkammern bereitgestellt werden, wobei eine Tintenkammer ohne Minderung der Positionsgenauigkeit ausgebildet werden kann und es möglich ist, einen lang dimensionierten Zeilenkopf zu erhalten, der kostengünstig ist, eine hohe Präzision aufweist und in seiner Längenrichtung langgestreckt ist; somit kann eine Hochgeschwindigkeits- und Hochqualitäts-Bildaufzeichnung durchgeführt werden.
Da gemäß diesem Aufbau Nuten bzw. Rillen an den Verbindungsabschnitten der mehreren piezoelektrischen Basisplatten ausgebildet sind, kann die Positionsgenauigkeit der Tintenkammer weiter verbessert werden.
Da gemäß diesem Verfahren die Nuten bzw. Rillen an den Verbindungsabschnitten der mehreren piezoelektrischen Basisplatten ausgebildet werden, kann der Tintenstrahlkopf, bei dem die Positionsgenauigkeit der Tintenkammer weiter verbessert ist, hergestellt werden.
Da gemäß einer bevorzugten Ausführungsform dieses Verfahrens eine piezoelektrische Basisplatte mit mindestens zwei Schichten eines piezoelektrischen Materials, die unterschiedliche, einander entgegengesetzte Polarisierungsrichtungen aufweisen, auf eine nicht-piezoelektrischen Basisplatte laminiert wird, wird die piezoelektrische Basisplatte so maschinell bearbeitet, dass sie Nuten bzw. Rillen bildet, und danach wird eine weitere, nicht-piezoelektrische Basisplatte auf den piezoelektrischen Basisplatten vorgesehen, so dass mehrere Tintenkammern, die durch Trennwände unterteilt sind, bereitgestellt werden, wobei Tintenkammern ohne Abweichung der Nuten in den piezoelektrischen Basisplatten ausgebildet werden können, und ein hochpräziser, lang dimensionierter Zeilenkopf mit geringen Kosten hergestellt werden kann.
Da gemäß einer weiteren Ausführungsform die piezoelektrischen Basisplatten aus nicht-metallischem Material hergestellt sind, kann der Tintenstrahlkopf, bei dem die Trennwände der Tintenkammer zuverlässiger verformt werden können, hergestellt werden.
Da gemäß einer weiteren Ausführungsform das nicht-metallische Material zumindest ein aus Tonerde, Aluminiumnitrid, Zirkonium, Silizium, Siliziumhydrid, Siliziumkarbid und Quartz ausgewähltes ist, kann der Tintenstrahlkopf, bei dem die piezoelektrischen Basisplatten zuverlässig gehaltert sind, auch wenn die Trennwände einer Tintenkammer verformt werden, hergestellt werden.
Da gemäß einer weiteren Ausführungsform eine Oberflächenrauhigkeit der gebondeten Oberflächen zwischen der nicht-piezoelektrischen Basisplatte und den piezoelektrischen Basisplatten nicht größer als 1,0 μm ist, kann der Tintenstrahlkopf hergestellt werden, bei dem es möglich ist, ein Eindringen eines weichen hochmolekularen Klebemittels (beispielsweise Epoxyharz) in die konkaven Abschnitte auf den Verbindungsflächen zu verhindern, die Schichtdicke des Klebemittels praktisch auf ein Minimum begrenzt werden, und bei dem es möglich ist, eine Verringerung der Sensibilität und den Anstieg der elektrischen Spannung aufgrund der Minderung der Antriebskraft der piezoelektrischen Basisplatten zu vermeiden.
Da gemäß einer weiteren Ausführungsform eine Oberflächenrauhigkeit der Verbindungsflächen zwischen piezoelektrischen Materialien der piezoelektrischen Basisplatten bei mindestens zwei Schichten des piezoelektrischen Materials nicht größer als 1,0 μm ist, kann ein Tintenstrahlkopf hergestellt werden, bei dem es möglich ist, ein Eindringen eines weichen hochmolekularen Klebemittels (beispielsweise Epoxyharz) in die konkaven Abschnitte auf den Verbindungsflächen zu vermeiden, die Schichtdicke des Klebemittels praktisch auf ein Minimum zu begrenzen, und eine Verringerung der Sensibilität und den Anstieg der elektrischen Spannung aufgrund der Minderung der Antriebskraft der piezoelektrischen Basisplatten zu vermeiden.
Da gemäß einer weiteren Ausführungsform die Verbindungsflächen zwischen der piezoelektrischen Basisplatte und den piezoelektrischen Basisplatten einer Plasmabehandlung oder einer UV-Behandlung unterzogen werden, kann der Tintenstrahlkopf, bei dem organische Verunreinigungen gesäubert und entfernt werden können und die Benetzungsfähigkeit der Oberflächen für das Klebemittel über der gesamten Oberfläche verbessert ist, um eine mangelhafte Verbindung, wie z.B. das Verbleiben winziger Bläschen zu eliminieren, und bei dem infolgedessen ein mangelhafter Antrieb für die piezoelektrischen Basisplatten eliminiert werden kann, hergestellt werden.
Da gemäß einer weiteren Ausführungsform die Verbindungsflächen zwischen piezoelektrischen Materialschichten der piezoelektrischen Basisplatten mit mindestens zwei Schichten des piezoelektrischen Materials einer Plasmabehandlung oder einer UV-Behandlung unterzogen werden, kann der Tintenstrahlkopf, bei dem organische Verunreinigungen gesäubert und entfernt werden können und die Benetzungsfähigkeit der Oberflächen für das Klebemittel über der gesamten Oberfläche verbessert wird, um eine schwache Verbindung, bei der winzige Bläschen übrig bleiben, zu eliminieren, weswegen ein mangelhafter Antrieb für die piezoelektrischen Basisplatten eliminiert werden kann, hergestellt werden.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Es zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht eines Tintenstrahlkopfs des abgewinkelten Typs,
2 eine Vorderansicht eines Tintenstrahlkopfs des abgewinkelten Typs,
3 eine Schnittansicht eines Tintenstrahlkopfs des abgewinkelten Typs,
4(a) bis 4(c) Ansichten des Herstellungsverfahrens eines Tintenstrahlkopfs des abgewinkelten Typs,
5(a) und 5(b) Ansichten des Herstellungsverfahrens des Tintenstrahlkopfs des abgewinkelten Typs in einer weiteren Ausführungsform,
6(a) und 6(b) Vorderansichten eines Tintenstrahlkopfs des abgewinkelten Typs in einer weiteren Ausführungsform,
7(a) und 7(b) Vorderansichten eines Tintenstrahlkopfs des abgewinkelten Typs in einer anderen Ausführungsform,
8(a) und 8(b) Vorderansichten eines Tintenstrahlkopfs des abgewinkelten Typs nach einer weiteren Ausführungsform,
9(a) und 9(b) Vorderansichten eines Tintenstrahlkopfs des abgewinkelten Typs nach einer weiteren Ausführungsform,
10(a) und 10(b) Vorderansichten eines Tintenstrahlkopfs des abgewinkelten Typs nach einer weiteren Ausführungsform,
11(a) und 11(b) Vorderansichten eines Tintenstrahlkopfs des abgewinkelten Typs nach einer anderen Ausführungsform,
12(a) bis 12(c) Ansichten zur Darstellung eines Tintenstrahlkopfs des abgewinkelten Typs,
13 eine Schnittansicht zur Darstellung des Tintenstrahlkopfs des abgewinkelten Typs,
14(a) und 14(b) Ansichten zur Darstellung des Antriebszustands eines Tintenstrahlkopfs des abgewinkelten Typs,
15(a) bis 15(c) Ansichten zur Darstellung des Herstellungsverfahrens eines Tintenstrahlkopfs,
16(a) und 16(b) Darstellungen des Polarisierungsmodus in entgegengesetzten Richtungen in einer aus zwei Schichten von piezoelektrischem Material gebildeten Platte, und
17(a) und 17(b) Ansichten zur Darstellung des Polarisierungsmodus in entgegengesetzten Richtungen in einer aus zwei Schichten von piezoelektrischem Material gebildeten Platte.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Im folgenden werden der Tintenstrahlkopf, der Tintenstrahldrucker sowie das Verfahren zur Herstellung des Tintenstrahlkopfs und des Tintenstrahldruckers dieser Erfindung unter Bezugnahme auf die Ausführungsformen erläutert; der Modus dieser Erfindung ist jedoch auf die Ausführungsformen begrenzt.
1 bis 11 zeigen einen Tintenstrahlkopf; 1 ist eine perspektivische Ansicht, 2 ist die Vorderansicht und 3 eine Schnittansicht.
Ein Tintenstrahlkopf 101 dieser Ausführungsform stößt Tinte aus einem Düsenloch 108 durch Anlegen einer elektrischen Spannung an die Elektrode aus, um die Form des die Tintenkammer 102 bildenden Raums zu verformen. Bei diesem Tintenstrahlkopf 101 ist die Tintenkammer 102 dadurch gebildet, dass sie von den zwei piezoelektrischen Basisplatten 103 umgeben ist, denen eine Polarisierung gegeben wurde, und die einander zugewandt, sowie von den zwei nicht-piezoelektrischen Basisplatten 104, die einander ebenfalls zugewandt sind. Sowohl auf der Innen- als auch auf der Außenfläche jeder dieser piezoelektrischen Basisplatten 103 sind jeweils Elektroden 105 und 106 vorgesehen; diese piezoelektrischen Basisplatten 103 haben einen solchen Aufbau, dass jede von ihnen aus zwei Schichten piezoelektrischen Materials 103a und 103b gebildet ist, wobei die Grenzfläche zwischen den Schichten annähernd parallel zu den nicht-piezoelektrischen Basisplatten 104 ist und die Polarisierungsrichtung dieser aus piezoelektrischem Material 103a und 103b gebildeten Schichten einander entgegengesetzt ist. Die Polarisierungsrichtung ist allgemein ausgedrückt die Richtung, in der ein Material polarisiert wird, wenn ein elektrisches Feld an es angelegt wird, und die Polarisierungsrichtung eines piezoelektrischen Materials wird bestimmt, wenn es durch Anwenden einer vorherigen Polarisierungsbehandlung polarisiert worden ist. Die piezoelektrischen Basisplatten 103, 103 werden durch Zusammenkleben zweier Schichten 103a, 103b gebildet. Als Verfahren können Verkleben, Verleimen (thermisches Aushärten, thermoplastisches Aushärten, thermisches UV-Aushärten), Verschmelzen, Schichtbilden angewandt werden.
Elektroden 105, 106 sind an beiden Oberflächen, der Vorder- und der Rückseite der piezoelektrischen Basisplatten 103, 103 vorgesehen. Andererseits ist eine Elektrode 105 an einer Innenfläche einer nicht-piezoelektrischen Basisplatte vorgesehen. Die Elektroden 105 und 106 sind an den piezoelektrischen Basisplatten 103 durch Vakuum-Aufdampfen, Sputtern, Plattieren u.a. vorgesehen. Durch Vakuum-Aufdampfen und Sputtern können sie in hoher Reinheit und zu einem hoch funktionsfähigen Film geformt werden; durch Plattieren können sie mit geringen Kosten und auf winzigen Detailabschnitten geformt werden. Als Metall zur Fertigung der Elektroden können Gold, Silber, Aluminium, Paladium, Nickel, Tantal und Titan eingesetzt werden, und insbesondere hinsichtlich elektrischer Eigenschaft und Bearbeitbarkeit ist Gold und Aluminium erwünscht; die Elektroden werden durch Plattieren, Aufdampfen oder Sputtern gebildet.
Ferner kann eine Elektrode auch als eine der nicht-piezoelektrischen Basisplatten 104 vorgesehen sein; infolgedessen kann die elektrische Verbindung zu den Elektroden 105 und 106 auf den piezoelektrischen Basisplatten 103 durch die Elektrode(n) auf der/den Platte(n) von nicht-piezoelektrischen Material hergestellt werden, was die elektrische Verbindung zu der externen Energiequelle einfach gestaltet und die Effizienz des Betriebs verbessert. Übrigens kann eine Elektrode auch auf der anderen nicht-piezoelektrischen Basisplatte 104 gegenüber der einen nicht-piezoelektrischen Basisplatte 104 vorgesehen sein.
Bei diesem Tintenstrahlkopf 101, wie er in 3 gezeigt ist, wird Tinte der Tintenkammer 102 über die Tintenzuführöffnung 107 zugeführt, die an der Position gegenüber dem Düsenloch 108 ausgebildet ist.
Da auf diese Weise die Tintenkammer 102 derart ausgebildet ist, dass sie von zwei piezoelektrischen Basisplatten 103, 103 umgeben ist, denen eine Polarisierung gegeben wird und die einander zugewandt sind, sowie von zwei nicht-piezoelektrischen Basisplatten 104, 104, die einander zugewandt sind, und die piezoelektrischen Basisplatten 103, 103 eine Struktur derart aufweisen, dass jede von ihnen aus mindestens zwei Laminierungsschichten 103a, 103b aus piezoelektrischem Material besteht und die Laminierungsschichtfläche annähernd parallel zu den nicht-piezoelektrischen Basisplatten 104 ist und die Polarisierungsrichtungen dieser zwei Laminierungsschichten 103a, 103b des piezoelektrischen Materials einander entgegengesetzt sind, wobei eine Elektrode 105 auf der Oberfläche jeder der piezoelektrischen Basisplatten 103, 103 und auf derjenigen der der Tintenkammer 102 zugewandten (Oberfläche) der nicht-piezoelektrischen Basisplatten 104 vorgesehen ist, ist im Vergleich zu dem Fall, bei dem eine Elektrode nur an den piezoelektrischen Basisplatten 103, 103 vorgesehen ist, ohne an der nicht-piezoelektrischen Basisplatte 104 vorgesehen zu sein, die Arbeit der Bereitstellung der Elektrode 105 einfach, so dass der Tintenstrahlkopf geringe Kosten aufweist und zum Antrieb der piezoelektrischen Basisplatten 103, 103 mit niedriger Spannung geeignet ist und eine hocheffiziente Antriebsleistung erbringt, und zwar aufgrund der starken Verformung der piezoelektrischen Basisplatten 103, 103, mit mehreren Düsen eingesetzt werden kann, die Fähigkeit eines hochfrequenten Antriebs aufweist und kleine Tröpfchen mit einer Vielfachgraduierung ausstößt, so dass eine Bildaufzeichnung mit hoher Geschwindigkeit und einem Bild hoher Qualität durchgeführt werden kann.
Wie in 4 gezeigt ist, ist diese Tintenkammer 102 durch Aufkleben der Platte 103 mit mindestens zwei Schichten des piezoelektrischen Materials 103a, 103b auf die nicht-piezoelektrische Basisplatte 104 (4(a)), Bearbeiten der piezoelektrischen Basisplatte 103, die aufgeklebt worden ist, um eine Rille bzw. Nut vorzusehen (4(b)), und Aufbringen der oberen nicht-piezoelektrischen Basisplatte 104 auf diese piezoelektrische Basisplatte, die bearbeitet worden ist, um eine Nut bzw. Rille bereitzustellen (4(c)). Auf jeder Oberfläche der piezoelektrischen Basisplatte 103 und der nicht-piezoelektrischen Basisplatte 104, welche der Tintenkammer 102 zugewandt ist, wird eine Elektrode 105 vorgesehen, bevor eine weitere nicht-piezoelektrische Basisplatte 104 aufgeklebt wird.
Auf diese Weise kann durch Aufbringen der piezoelektrischen Basisplatte 103, die aus mindestens zwei Schichten 103a und 103b besteht, auf die nicht-piezoelektrische Basisplatte 104, und dadruch Bearbeiten derselben, um eine Nut bzw. Rille nach dem Zusammenkleben bereitzustellen die Tintenkammer 102 mit geringen Kosten und mit hoher Präzision aufgrund der einfachen Positionseinstellung der Tintenkammer ausgebildet werden.
Bei der Herstellung des Tintenstrahlkopfs dieser Erfindung wird die Tintenkammer 102 durch Vorsehen einer Nut bzw. Rille in der piezoelektrischen Basisplatte 103 gebildet, nachdem sie der nicht-piezoelektrischen Basisplatte 104 überlagert wurde; beim Vorsehen dieser Nut bzw. Rille ist es jedoch angemessen, die Nut auf eine Weise zu fertigen, dass die nicht-piezoelektrische Basisplatte 104 freiliegt, oder es ist auch angemessen, die Nut auf eine Weise auszubilden, dass ein Teil der piezoelektrischen Basisplatte 103 auf der nicht-piezoelektrischen Basisplatte 104 belassen wird.
Ferner kann, wie in 5 gezeigt ist, die Tintenkammer 102 durch Aufkleben der piezoelektrischen Basisplatte 103 mit mindestens zwei Schichten piezoelektrischen Materials 103a und 103b auf die nicht-piezoelektrische Basisplatte 104 (5(a)) und Aufsetzen einer anderen nicht-piezoelektrischen Basisplatte 104 nach dem Aufkleben der Platte 103 gebildet werden (5(b)).
Auf diese Weise kann durch Zusammenkleben der unteren nicht-piezoelektrischen Basisplatte 104, der piezoelektri schen Basisplatte 103 mit mindestens zwei Schichten piezoelektrischen Materials 103a und 103b und der anderen nicht-piezoelektrischen Basisplatte 104 der Reihe nach die Tintenkammer mit geringen Kosten gebildet werden, wobei die Montageeffizienz hoch ist. Bei dieser Ausführungsform wird auf jeder Oberfläche der piezoelektrischen Basisplatte 103 und der nicht-piezoelektrischen Basisplatte 104, welche der Tintenkammer 102 zugewandt ist, eine Elektrode 105 vorgesehen, bevor eine weitere nicht-piezoelektrische Basisplatte 104 aufgeklebt wird.
Ferner kann, wie in 6 gezeigt ist, bei dem Tintenstrahlkopf 101 die Tintenkammer 102 in mehreren Stufen ausgebildet sein, wodurch eine Mehrzahl von Düsen hergestellt wird, und es kann eine Hochgeschwindigkeits- und qualitativ hochstehende Bildaufzeichnung durchgeführt werden und die Bildauflösung verbessert werden. In der Ausführungsform in 6(a) werden in der ersten Stufe die Tintenkammern 102 an den beiden Seiten der Luftkammer 120 ausgebildet; auch in der zweiten Stufe werden die Tintenkammern 102 an den beiden Seiten der Luftkammer 120 auf gleiche Weise ausgebildet, d.h., die Tintenkammern werden an den entsprechenden Positionen gebildet.
In der Ausführungsform in 6(b) wird in der ersten Stufe die Tintenkammer 102 zwischen den Luftkammern 120 ausgebildet; in der zweiten Stufe werden die Tintenkammern an den beiden Seiten der Luftkammer 120 ausgebildet, d.h., die Tintenkammern werden an den Positionen ausgebildet, welche denjenigen der Luftkammern 120 in der ersten Stufe entsprechen, was eine höhere Bildauflösung ergibt.
Die Luftkammer 120 ist eine Kammer, die von der Tintenkammer getrennt wird, und in die keine Tinte eintritt; wenn die Tintenkammern auf ihren beiden Seiten vorgesehen sind, können die Trennwände der beiden Seiten unabhängig voneinander angetrieben werden, um es zu ermöglichen, dass die Tintenkammern auf beiden Seiten Tinte ausstoßen, was es ermöglicht, einen Hochgeschwindigkeitsantrieb zu bewältigen.
Ferner hat gemäß 1 bis 6 der Tintenstrahlkopf 101 die piezoelektrischen Basisplatten 103 in der Form einer Ebene ausgebildet; die Platten können aber auch in der Form einer gekrümmten Oberfläche ausgebildet sein, wie 7 zeigt. Wenn die piezoelektrischen Basisplatten 103 die Form einer Ebene aufweisen, wie 1 bis 6 zeigen, kann der Kopf mit geringen Kosten hergestellt werden. Ferner werden in dem Fall, in dem die Platten eine gekrümmte Oberflächenform aufweisen, wie 7 zeigt, diese von dem in 7(a) gezeigten Zustand zu dem in 7(b) gezeigten Zustand verformt, was bedeutet, dass der Verformungsbetrag der Form des die Tintenkammer 102 ausmachenden Raums vergrößert wird; somit kann der Tintenstrahlkopf eine Hochgeschwindigkeits- und Hochqualitäts-Bildaufzeichnung ausführen.
Ferner hat gemäß 8 der Tintenstrahlkopf 101 die piezoelektrischen Basisplatten 103 in einer Art und Weise ausgebildet, dass die zwei Schichten 103a und 103b unterschiedliche Längen L1 und L2 aufweisen (Schichtdicke oder Höhe einer Wand), und zwar jeweils in der Richtung der Übereinanderschichtung. Aufgrund der verschiedenen Längen L1 und L2 in der Aufeinanderschichtungsrichtung der beiden Schichten 103a und 103b kann die Form des die Tintenkammer 102 bildenden Raums in Übereinstimmung mit der Position des Düsenlochs 108 verformt werden, und es kann Tinte wirksamer aus dem Düsenloch 108 ausgestoßen werden.
Ferner kann der Tintenstrahlkopf 101 auf die in 9 bis 11 gezeigte Art und Weise aufgebaut sein. In dem in 9 gezeigten Tintenstrahlkopf 101 ist jede der beiden piezoelektrischen Basisplatten 103 als drei Schichten 103e, 103f und 103g ausgebildet, unter denen die Schicht 103e und 103g aus einem nicht-metallischen anorganischen piezoelektrischen Material gefertigt ist und die Schicht 103f aus einem nicht-metallischen anorganischen nicht-piezoelektrischen Material, und wie in 9(a) gezeigt ist, weisen die Schichten 103e und 103g die Polarisierungsrichtungen auf, die einander entgegengesetzt sind, wie durch die Pfeilmarkierungen gezeigt ist, und die beiden Platten werden auf eine in 9(b) gezeigte Art und Weise verformt. Das Material der Schicht 103f ist nicht auf ein nicht-metallisches anorganisches nicht-piezoelektrisches Material beschränkt, sondern es kann auch ein nicht-metallisches anorganisches piezoelektrisches Material oder ein organisches Material verwendet werden.
Bei dem in 10 gezeigten Tintenstrahlkopf 101 hat jede der zwei piezoelektrischen Basisplatten 103 vier Schichten 103h, 103i, 103j und 103k, von denen jede aus nicht-metallischem anorganischem piezoelektrischem Material gefertigt ist und die Polarisierungsrichtung aufweist, die alternierend entgegengesetzt zu seinem Nachbarn ist, wie durch Pfeilmarkierungen in 10(a) dargestellt ist, wobei die beiden Platten in einer in 10(b) gezeigten Art und Weise verformt sind. Das Material der Schichten 103i und 103j ist nicht auf ein nicht-metallisches anorganisches nicht-piezoelektrisches Material beschränkt, sondern es kann auch ein nicht-metallisches anorganisches piezoelektrisches Material oder ein organisches Material verwendet werden.
Bei dem in 11 gezeigten Tintenstrahlkopf 101 hat jede der zwei piezoelektrischen Basisplatten 103 vier Schichten 103l, 103m, 103n und 103o, von denen jede aus einem nicht-metallischen anorganischen piezoelektrischen Material gefertigt ist und die Polarisierungsrichtung aufweist, die entgegengesetzt zu den anderen oder gleich wie diese verläuft, und zwar in einer Art und Weise, wie durch die Pfeilmarkierungen in 11(a) dargestellt ist, wobei die beiden Platten auf eine in 11(b) gezeigte Art und Weise verformt sind. Das Material der Schichten 103m und 103n ist nicht auf ein nicht-metallisches anorganisches piezoelektrisches Material beschränkt, sondern es kann auch ein nicht-metallisches anorganisches nicht-piezoelektrisches Material oder ein organisches Material verwendet werden.
Wie vorstehend beschrieben wurde, haben bei den in 9 bis 11 gezeigten Ausführungsformen die beiden piezoelektrischen Basisplatten 103 drei oder mehr Schichten, und unter diesen drei oder mehr Schichten sind die Innenschichten aus nicht-metallischem anorganischem piezoelektrischem Material, nicht-metallischem anorganischem nicht-piezoelektrischem Material oder einem organischem Material hergestellt, und durch unterschiedliches Verformen der Form des die Tintenkammer 102 bildenden Raums kann Tinte aus dem Düsenloch ausgestoßen werden.
12 ist eine Zeichnung zur Darstellung eines Tintenstrahlkopfs des abgewinkelten Typs; 12(a) zeigt den Zustand, bei dem eine piezoelektrische Basisplatte mit einer nicht-piezoelektrischen Basisplatte verbunden ist bzw. wird, 12(b) zeigt den Zustand, bei dem eine piezoelektrische Basisplatte bearbeitet wird, um Nuten bzw. Rillen bereitzustellen, und 12(c) zeigt den Zustand, bei dem Tintenkammern und Luftkammern ausgebildet sind.
Der Tintenstrahlkopf 1 dieser Ausführungsform hat zwei piezoelektrische Basisplatten 3, deren Polarisierungsrichtungen in einer aneinander gebondeten Schichtstruktur auf dem lang bemessenen Substrat nicht-piezoelektrischen Materials einander entgegengesetzt sind (12(a)), wobei nach dem Bonden mehrere Nuten bzw. Rillen 3a durch mindestens zwei Schichten mit einem vorbestimmten Intervall ausgebildet werden, um mehrere Tintenkammern 4 und Luftkammern 5 bereitzustellen, die durch Trennwände 3d unterteilt sind, welche aus zwei Schichten gebildet und alternierend positioniert sind (12(b)).
Auf diese Weise kann es, wenn die polarisierten piezoelektrischen Basisplatten 3 Seite an Seite angeordnet sind, vorzuziehen sein, dass die Nuten bzw. Rillen 3a an den Verbindungsabschnitten 20 ausgebildet werden, an denen jede Kante dieser piezoelektrischen Basisplatten 3 einer anderen Kante gegenüber zu liegen kommt, mit anderen Worten ist ein Verbindungsabschnitt 20 ein Verknüpfungsabschnitt zwischen Seite an Seite angeordneten zwei piezoelektrischen Basisplatten 3. Bei diesem Aufbau können, obwohl ein winziger Zwischenraum an dem Verbindungsabschnitt 20 besteht, die Tintenkammern 4 und die Luftkammern 5 ohne weiteres Mindern der Positionsgenauigkeit ausgebildet werden. Bei dieser Ausführungsform zeigen die nicht-piezoelektrischen Basisplatten 2, 8 ein einzelnes Blatt, es können aber auch mehrere Blätter verwendet werden.
Danach werden die Elektroden 6 und 7 an der gesamten Oberfläche über oberen und unteren Abschnitten auf beiden Seiten jeder der Trennwände 3d vorgesehen. Nachdem die Elektroden 6 und 7 auf der Oberfläche der Trennwände 3d ausgebildet wurden, wird die nicht-piezoelektrische Basisplatte 8 mit den oberen Oberflächen der Trennwände 3d verbunden, um die Tintenkammern 4 und die Luftkammern 5 zu abzudecken. Dann wird auf einer Seite der Tintenkammern 4 eine Düsenplatte, in der Düsenlöcher ausgebildet sind, angeklebt, und auf der anderen Seite der Tintenkammern 4 werden die Tintenzuführöffnungen 10 ausgebildet (12(c)).
13 ist eine Schnittansicht eines Tintenstrahlkopfs des abgewinkelten Typs, und 14 zeigt einen Tintenstrahlkopf des abgewinkelten Typs in dem angetriebenen Zustand. 14(a) zeigt den Zustand vor der Verformung und 14(b) zeigt die Tintenkammer im verformten Zustand, und 14(c) zeigt den Zustand nach der Verformung.
Für diesen Tintenstrahlkopf 1 wird Tinte von den Tintenzuführöffnungen 10 in die Tintenkammern 4 zugeführt, und die Tintenzuführöffnungen 10 werden an gegenüberliegenden Positionen der Düsenlöcher 9 ausgebildet. Wenn eine elektrische Spannung an die Elektroden 6 und 7 dieses Tintenstrahlkopfs 1 angelegt wird, werden die Trennwände 3d, welche die Tintenkammern 4 unterteilen, verformt, um in die Tintenkammern 4 aus den Düsenlöchern 9 Tinte auszustoßen.
Wie vorstehend beschrieben wurde, hat der Tintenstrahlkopf 1 zwei Schichten piezoelektrischen Materials 3, die aus mehreren blockförmigen Teilen gebildet sind, die untereinander verbunden sind, und deren Polarisierungsrichtungen entgegengesetzt zueinander in einer aufeinandergestapelten Struktur von aneinander gebondeten Schichten auf dem lang dimensionierten Substrat eines nicht-piezoelektrischen Materials gebildet sind, wobei (der Tintenstrahlkopf) mit den vielen Tintenkammern 4 versehen ist, die durch die Trennwände 3d unterteilt sind, welche aus zwei übereinander gestapelten Schichten gebildet sind und durch Formen der Vielzahl von Nuten bzw. Rillen 3a mit einem vorbestimmten Intervall ausgebildet sind; folglich können die Tintenkammern, obwohl die Länge eines Teils der piezoelektrischen Basisplatte ein Limit aus Herstellungsgründen hat, ohne Minderung der Positionsgenauigkeit an den Verbindungsabschnitten 20 der mehrfach polarisierten piezoelektrischen Basisplatte 3 ausgebildet werden, da die mehreren Teile der polarisierten, blockförmigen piezoelektrischen Basisplatten 3 so ausgearbeitet sind, dass die Nuten bzw. Rillen bereitgestellt werden, nachdem sie auf dem lang dimensionierten Substrat des nicht-piezoelektrischen Materials Seite an Seite gestellt wurden, um gebondet zu werden; somit ist es möglich, einen hochpräzisen, lang dimensionierten Zeilenkopf mit geringen Kosten zu erhalten, und es kann eine Hochgeschwindigkeits- und Hochqualitäts-Bildaufzeichnung durchgeführt werden.
Ferner können, wie im Herstellungsprozess des Tintenstrahlkopfs in 15 dargestellt ist, bei dem die mehreren piezoelektrischen Basisplatten 3 mit zwei blockförmigen polarisierten Schichten Seite an Seite auf das lang dimensionierte Substrat nicht-piezoelektrischen Materials gemäß 15(a) gestellt werden, auch dann, wenn ein winziger Zwischenraum 21 an irgendeinem der Verbindungsabschnitte dieser blockförmigen polarisierten piezoelektrischen Basisplatten 3 vorhanden ist, wie in der vergrößerten Darstellung des Verbindungsabschnitts in 15(b) gezeigt ist, die Tintenkammern ohne Minderung der Positionsgenauigkeit durch Formen der Nuten bzw. Rillen 3a an diesen Verbindungsabschnitten 20 ausgebildet werden (15(c)).
16 und 17 sind Darstellungen der Moden, in den die Polarisierungsrichtungen der beiden aus piezoelektrischem Material eines Tintenstrahlkopfs des abgewinkelten Typs hergestellten Schichten einander gegenüberliegen. Bei der in 16 gezeigten Ausführungsform sind bei einem in 16(a) gezeigten Modus hinsichtlich der piezoelektrischen Basisplatten 203, von denen jede zwei Schichten 203a und 203b mit einander entgegengesetzten Polarisierungsrichtungen aufweist, die Polarisierung in den Schichten 203a und 203b in denjenigen Richtungen ausgebildet, die senkrecht sowohl zu der nicht-piezoelektrischen Basisplatte 8 als auch zum Substrat des nicht-piezoelektrischen Materials 2 sind und einander zugewandt sind, und in dem in 16(b) gezeigten anderen Modus ist die Polarisierung in den Schichten 203a und 203b in den Richtungen ausgebildet, die senkrecht sowohl zu der nicht-piezoelektrischen Basisplatte 8 als auch zum Substrat des nicht-piezoelektrischen Materials 2 sind und voneinander weg weisen.
Bei diesem Tintenstrahlkopf 1 ist die Tintenkammer 4 dadurch gebildet, dass sie durch die piezoelektrischen Basisplatten 203 umgeben sind, die zwei Schichten aufweisen, die polarisiert sind und einander zugewandt sind, wobei die beiden nicht-piezoelektrischen Basisplatten 2 und 8 auf andere Weise einander zugewandt sind, und die beiden Elektroden 6 und 7 an den Innen- bzw. Außenseiten der piezoelektrischen Basisplatte 203 vorgesehen sind.
Bei der in 17 gezeigten Ausführungsform ist bei einem in 17(a) gezeigten Modus hinsichtlich der piezoelektrischen Basisplatten 203, von denen jede zwei Schichten 203a und 203b aufweist, deren Polarisierungsrichtungen einander entgegengesetzt sind, die Polarisierungen in den Schichten 203a und 203b in denjenigen Richtungen ausgebildet, die parallel sowohl zu der nicht-piezoelektrischen Basisplatte 8 als auch zum Substrat des nicht-piezoelektrischen Materials sind und einander entgegengesetzt sind, und bei dem anderen, in 17(b) gezeigten Modus, sind die Polarisierungen in den Schichten 203a und 203b in denjenigen Richtungen ausgebildet, die parallel sowohl zu der nicht-piezoelektrischen Basisplatte 8 als auch zum Substrat nicht-piezoelektrischen Materials 2 sind, und umgekehrt zu den Richtungen in 17(a) sind. Hinsichtlich jeder der piezoelektrischen Basisplatten 203 ist die Elektrode 7 zwischen den Schichten 203a und 203b vorgesehen; ferner ist die Elektrode 6 zwischen der Schicht 203a und dem Substrat nicht-piezoelektrischen Materials 2 vorgesehen, und desgelichen die Elektrode 6 ist zwischen der Schicht 203b und der nicht-piezoelektrischen Basisplatte 8 vorgesehen.
In dieser Erfindung kann, da bei der piezoelektrischen Basisplatte das Material der Basisplatte nicht beschränkt ist, eine aus organischem Material gefertigte Basisplatte verwendet werden, es ist jedoch eine aus nicht-metallischem piezoelektrischem Material gefertigte Basisplatte erwünscht, was diese aus nicht-metallischem piezoelektrischen Material gefertigte Platte betrifft, so kann beispielsweise eine durch Prozesse wie Formgebung und Brennen gebildete Keramikplatte oder eine ohne die Notwendigkeit der Formgebung und des Brennens gebildete Platte angeführt werden. Als organisches Material kann ein organisches Polymer oder ein Hybridmaterial aus einem organischen Polymer und anorganischem Material verwendet werden.
Ferner können als Keramikmaterial PZT (PbZrO₃-PbTiO₃) und PZT mit einem dritten Additiv angeführt werden und als drittes Additiv können Pb (Mg_1/2Nb_2/3)O₃, Pb (Mn_1/2Sb_2/3)O₃ und Pb (CO_1/2Nb_2/3)O₃ angeführt werden. Ferner kann die Keramikplatte auch unter Verwendung von BaTiO₃, ZnO, LiNbO₃, LiTaO₃ usw. gebildet werden.
Als Platte, die ohne die Notwendigkeit der Formgebung und des Brennens gebildet wird, kann beispielsweise eine Platte angegeben werden, die durch ein Sol-Gel-Verfahren oder ein Verfahren der Beschichtung eines Substrats durch Aufeinanderstapeln von Schichten gebildet ist. Gemäß dem Sol-Gel-Verfahren wird das Sol durch Zusetzen von Wasser, einer Säure oder eines Alkali zu einer gleichmäßigen Lösung mit einer vorbestimmten chemischen Zusammensetzung zubereitet, um eine chemische Reaktion, wie z.B. eine Hydrolyse, zu induzieren. Ferner wird durch Anwendung des Prozesses wie beispielsweise eines Verdampfens des Lösemittels und Kühlens das Sol zubereitet, das Mikropartikel der objektiven Zusammensetzung oder der Vorläufer darin dispergierten nicht-metallischen anorganischen Mikropartikel aufweist, womit die Platte hergestellt werden kann. Zusätzlich zu der Möglichkeit des Zusetzens einer winzigen Menge einer unterschiedlichen Art des Elements, kann eine Verbindung mit einer gleichmäßig chemischen Zusammensetzung durch dieses Verfahren erzielt werden. Als Startmaterial wird ein wasserlösliches Metallsalz, wie z.B. Natriumsilikat oder metallisches Alkoxyd verwendet. Ein metallisches Alkoxyd ist eine Verbindung, die durch eine allgemeine Formel M(OR)_n ausgedrückt ist, sie wird leicht hydrolisiert, da das OR-Radikal eine stark basische Eigenschaft aufweist, und wird in ein Metalloxyd oder ein Hydrat hiervon durch einen Kondensierungsprozess als organische hochmolekulare Verbindung verwandelt.
Ferner gibt es ein Verfahren des Aufdampfens aus der Dampfphase als Verfahren des Beschichtens eines Substrats durch Schichtenbildung; die Verfahren zur Zubereitung einer keramischen Platte aus der Dampfphase werden in zwei Verfahrensarten unterteilt, und zwar Aufdampfverfahren durch physikalische Mittel und Verfahren durch eine chemische Reaktion in der Dampfphase oder auf der Oberfläche der Platte. Ferner werden die physikalischen Aufdampfverfahren in das Vakuum-Aufdampfverfahren, das Sputter-Verfahren, das Ionenplattier-Verfahren etc. unterteilt, und als chemische Verfahren können das chemische Aufdampfverfahren (CVD), das Plasma-CVD-Verfahren etc. angeführt werden. Das Vakuum-Aufdampfverfahren als physikalisches Aufdampfverfahren (PVD) ist ein Verfahren, bei dem das Zielmaterial in einem Vakuum erwärmt wird, um zu verdampfen, und der Dampf verfestigt wird, um sich auf der Oberfläche eines Substrats abzulagern, und das Sputterverfahren ist ein Verfahren, welches die Sputtererscheinung anwendet, bei der Hochenergiepartikel zum Kollidieren mit dem Zielmaterial (Ziel) gebracht werden, und die Atome oder Moleküle auf der Zieloberfläche ein Moment mit den kollidierten Molekülen austauschen, um aus der Oberfläche heraus katapultiert zu werden. Ferner ist das Ionenplattier-Verfahren ein Verfahren, bei dem das Aufdampfen in einer ionisierten Gasumgebung erfolgt. Ferner wird bei dem CVD-Verfahren die Verbindung, die Atome, Moleküle oder Ionen aufweist, um den Zielfilm zu bilden, verdampft und in den Reaktionsbereich durch ein geeignetes Trägergas eingeleitet, wo sie zur Reaktion mit einem erwärmten Substrat gebracht werden oder durch Reaktion auf diesem abgelagert werden, um einen Film zu bilden; bei dem Plasma-CVD-Verfahren wird der Dampfphasenzustand durch die Energie eines Plasmas erzeugt, und ein Film wird durch eine chemische Dampfphasenreaktion in einem vergleichsweise niedrigen Temperaturbereich von 400-500°C abgelagert. In dieser Erfindung ist bei der nicht-piezoelektrischen Basisplatte das Material der Basisplatte nicht eingeschränkt, und es kann eine Basisplatte verwendet werden, die aus organischem Material hergestellt ist, es ist aber eine Basisplatte erwünscht, die aus einem nicht-metallischen nicht-piezoelektrischen Material hergestellt ist; als aus einem nicht-metallischen nicht-piezoelektrischen Material gefertigte Platte kann beispielsweise ein Material verwendet werden, das aus Tonerde, Aluminiumnitrit, Zirkonium, Silizium, Siliziumhydrid, Siliziumcarbid und Quartz ausgewählt ist.
Als diese nicht-piezoelektrischen Basisplatte gibt es eine Keramikplatte, die durch Prozesse wie Formgebung und Brennen gebildet wird, ein Platte, die ohne die Notwendigkeit der Formgebung und des Brennens gebildet wird, usw. Für die durch diese Verfahren, wie z.B. Brennen, gebildete Keramikplatte können beispielsweise Al₂O₃, SiO₂, eine Mischung aus diesen sowie eine geschmolzene Mischung aus diesen und außerdem ZrO₂, BeO, AlN, SiC etc. verwendet werden. Als organisches Material kann ein organisches Polymer oder ein Hybridmaterial aus einem organischen Polymer und anorganischem Material eingesetzt werden.
Im folgenden werden die physikalischen Eigenschaftswerte der nicht-piezoelektrischen Basisplatte und der piezoelektrischen Basisplatte beschrieben.
Die Dichte [g/cm²] der piezoelektrischen Basisplatte sollte wunschgemäß 3 bis 10, und die Dichte [g/cm²] Volumen der nicht-piezoelektrischen Basisplatte sollte 0,8 bis 10 betragen. Das Young'sche Modul oder der Elastizitätskoeffizient [GPa] der piezoelektrischen Basisplatte sollte 50 bis 200 betragen, und das Young'sche Modul [GPa] der nicht-piezoelektrischen Basisplatte sollte 100 bis 400 betragen.
Der Wärmedehnungskoeffizient [ppm/deg] der piezoelektrischen Basisplatte sollte 7 bis 8 betragen und der Wärmedehnungskoeffizient [ppm/deg] der nicht-piezoelektrischen Basisplatte sollte 0,6 bis 7 betragen.
Die Wärmeleitfähigkeit [W/cm × deg] der piezoelektrischen Basisplatte sollte 0,005 bis 0,1 und die Wärmeleitfähigkeit [W/cm × deg] der nicht-piezoelektrischen Basisplatte sollte 0,03 bis 0,3 betragen.
Die Dielektrizitätskonstante der piezoelektrischen Basisplatte sollte 1000 bis 4000, und die Dielektrizitätskonstante der nicht-piezoelektrischen Basisplatte sollte 4 bis 100 betragen.
Die Härte [Hv 1,0/GPa] der piezoelektrischen Basisplatte sollte 2 bis 10, und die Härte [Hv 1,0/GPa] der nicht-piezoelektrischen Basisplatte sollte 2 bis 20 betragen.
Die Festigkeit [KgF/cm²] gegenüber einer Verbiegung der piezoelektrischen Basisplatte sollte 5000 bis 2000, und die Festigkeit [KgF/cm²] gegenüber einer Verbiegung der nicht-piezoelektrischen Basisplatte sollte 3000 bis 9000 betragen.
Der Volumenwiderstand der piezoelektrischen Basisplatte [Ω × cm] sollte 0,5 bis 10, und der Volumenwiderstand der nicht-piezoelektrischen Basisplatte [Ω × cm] sollte 7 bis 10 betragen.
Ferner sollte die Oberflächenrauhigkeit [Ra] der an dem Abschnitt zwischen der nicht-piezoelektrischen Basisplatte und der piezoelektrischen Basisplatte zu verbindenden Oberflächen wunschgemäß nicht größer als 1,0 μm sein, noch besser nicht größer als 0,3 μm sein, und am besten nicht größer als 0,1 μm sein. Die Oberflächenrauhigkeit [Ra] wird so erhalten, dass die nicht-piezoelektrische Basisplatte und die piezoelektrische Basisplatte abgelöst werden, eine Oberflächenrauhigkeit für jede abgelöste Oberfläche der nicht-piezoelektrischen Basisplatte und der piezoelektrischen Basisplatte gemessen wird, und die Oberflächenrauhigkeit [Ra] als Durchschnittswert der Messwerte erhalten wird. Falls die Oberflächenrauhigkeit der zu verbindenden Oberflächen 1,0 μm überschreitet, tritt eine große Menge des weichen hochmolekularen Klebemittels (beispielsweise eines Epoxyharzes) zwischen die zu verbindenden Oberflächen ein, was die Antriebskraft der Platte des nicht-metallischen anorganischen piezoelektrischen Materials verringert und eine Minderung der Sensibilität und den Anstieg elektrischer Spannung mit sich bringt; dies ist nicht erwünscht.

Die Beziehung zwischen der Oberflächenrauhigkeit [Ra] der zu verbindenden Oberflächen der nicht-piezoelektrischen Basisplatte und der piezoelektrische Basisplatte sowie der Antriebsspannungswert ist in Tabelle 1 dargestellt. Tabelle 1

Ra einer piezoelektrischen Keramikplatte [μm]	Ra einer nicht-piezoelektrischen Keramikplatte [μm]
Ra einer piezoelektrischen Keramikplatte [μm]	2,0	1,0	0,5	0,3	0,1
2,0	27V C	25V C		23V C	C
1,0	25V C	20V A
0,5			19V A
0,3	23V C			18V AA
0,1	C				17V AA

In Tabelle 1 gibt AA den Fall an, bei dem kein weiches hochmolekulares Klebemittel (beispielsweise ein Epoxyharz) in die konkaven Abschnitte auf den gebondeten Oberflächen eindringt, die Antriebsspannung niedrig ist und eine Einsparung an elektrischer Energie erfolgt, A gibt den Fall an, bei dem eine geringe Menge des Klebemittels eindringt, und C gibt den Fall an, bei dem eine große Menge des Klebemittels eindringt.
Ferner werden die zu verbindenden Oberflächen der nicht-piezoelektrischen Basisplatte und der piezoelektrischen Basisplatte einer Plasmabehandlung oder einer UV-Behandlung unterzogen. Die Plasmabehandlung ist eine Behandlung, bei der eine nicht-piezoelektrische Basisplatte oder eine piezoelektrische Basisplatte in eine Vakuumkammer eingebracht wird und irgendeines oder Gasgemisch von zwei oder mehr von Ar, N₂ und O₂ eingeleitet wird und durch eine elektromagnetisches Feld in den Plasmazustand versetzt wird, das durch eine äußere Energiequelle angelegt wird, wobei ein fluorisiertes Kohlenwasserstoffgas, wie z.B. CF₄-Gas in geeigneter Weise eingesetzt werden kann, um die Ätzleistung der Oberfläche zu verbessern. Ferner erfolgt bei der UV-Behandlung ein Prozess, bei dem der ultraviolette Strahl von einer UV-Licht emittierenden Lampe direkt auf die nicht-piezoelektrische Basisplatte oder die piezoelektrische Basisplatte aufgebracht wird, und er kann in geeigneter Weise in der O₂-Atmosphäre vorgenommen werden, um den Reinigungseffekt durch Ozon zu bewirken.
Durch Anwenden einer Plasmabehandlung und einer UV-Behandlung der zu bondenden Oberfläche auf diese Weise kann eine Verunreinigung durch organische Substanzen bereinigt und entfernt werden, und eine schwache Verbindung, wie durch restliche Mikroblasen, kann aufgrund der verbesserten Benetzbarkeit über die gesamte Oberfläche des Klebemittels eliminiert werden; daher kann ein unzureichender Antrieb der piezoelektrischen Basisplatte vermieden werden, und stabile Tintenstrahlköpfe können hergestellt werden.
Übrigens werden in dem Tintenstrahlkopf des Schermodus dieser Art eine Tintenkammer und eine Luftkammer alternierend an einem polarisierten piezoelektrischen Element durch Ausbilden von Nuten bzw. Rillen gebildet, und Elektroden werden auf den Seiten beider Wände an der Tintenkammer und der Luftkammer vorgesehen, die Elektrodenoberfläche wird isoliert und eine Spannung wird an jede Elektrode angelegt, so dass Wände der Tintenkammer einer Scherverformung unterliegen, um Tinte über eine Öffnung auszustoßen. Da diese Druckbeaufschlagungskammer und Tintenkammer massiv durch piezoelektrische Keramikstoffe gebildet werden, ist der Aufbau des Kopfs extrem einfach. Da außerdem die Tintenkammer aus Keramikstoff hergestellt ist, wird sie durch die Tinte nicht beschädigt, die Festigkeit bzw. Widerstandsfähigkeit der Tintenkammer ist hoch und der Aufbau ist einfach und fest, was einen für hohe Dichten geeigneten Tintenstrahlkopf ergibt.

Claims

Verfahren zum Herstellen eines Tintenstrahlkopfs, bei dem Tinte aus einem Düsenloch durch Anlegen einer elektrischen Spannung an eine Elektrode, so dass jede von durch eine Trennwand unterteilten Tintenkammern (4) verformt wird, ausgestoßen werden kann, wobei es die Schritte in der folgenden Reihenfolge umfasst: Bereitstellen mehrerer piezoelektrischer Basisplatten (3) mit gegebener Polarisierung Seite an Seite auf einer ersten, nicht-piezoelektrischen Basisplatte (2), Herstellen mehrerer Rillen bzw. Nuten (3a) auf den mehreren piezoelektrischen Basisplatten (3), und Anbringen einer zweiten, nicht-piezoelektrischen Basisplatte (8) auf den mehreren piezoelektrischen Basisplatten (3), um die mehreren Nuten bzw. Rillen (3a) zu abzudecken, so dass die von einer Trennwand unterteilten Tintenkammern (4) gebildet werden, wobei die Nuten bzw. Rillen (3a) mindestens an Verbindungsabschnitten (20) unter den mehreren piezoelektrischen Basisplatten (3) ausgebildet sind, und zwar derart, dass die Tintenkammern (4) von der ersten nicht-piezoelektrischen Basisplatte (2), den piezoelektrischen Basisplatten (3) und der zweiten nicht-piezoelektrischen Basisplatte (8) umgeben sind.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Bereitstellens mehrerer piezoelektrischer Basisplatten (3) das Aufeinanderschichten der piezoelektrischen Basisplatten (3) mit mindestens zwei Laminierungsschichten, die aus piezoelektrischen Materialien hergestellt sind, deren Polarisierungsrichtungen einander entgegengesetzt sind, auf der ersten nicht-piezoelektrischen Basisplatte (2), umfasst.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei eine Oberflächenrauhigkeit von Oberflächen, durch die die Laminierungsschichten des piezoelektrischen Materials miteinander verklebt werden, nicht größer als 1,0 μm ist.
Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die piezoelektrischen Basisplatten (3) aus einem nicht-metallischen Material hergestellt werden.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei das nicht-metallische Material aus mindestens einem der aus Tonerde, Aluminiumnitrit, Zirkonium, Silizium, Siliziumnitrid, Siliziumkarbid und Quartz ausgewählten Stoffe hergestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei eine Oberflächenrauhigkeit von Oberflächen, durch die die nicht-piezoelektrischen Basisplatten (2, 8) und die piezoelektrischen Basisplatten (3) miteinander verklebt werden, nicht größer als 1,0 μm ist.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 6, wobei die zu verklebenden Oberflächen einer Plasmabehandlung oder einer UV-Behandlung unterzogen werden.