DE69402850T2

DE69402850T2 - Einseitiges antriebssystem verbindbar mit tintenstrahldruckkopf und dessen herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE69402850T2
Application number: DE69402850T
Authority: DE
Inventors: Donald Hayes; James Stortz
Original assignee: Compaq Computer Corp
Current assignee: Compaq Computer Corp
Priority date: 1993-05-20
Filing date: 1994-05-13
Publication date: 1997-11-27
Anticipated expiration: 2014-05-14
Also published as: US5435060A; US5666145A; JP3534762B2; EP0699135B1; CA2163258A1; JPH09500836A; DE69402850D1; MX9403779A; AU684797B2; EP0699135A1; AU7019194A; WO1994027825A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen Tintenstrahl-Druckervorrichtungen und insbesondere ein Verfahren zum Herstellen eines Tintenstrahldruckkopfes, der mit einem dazugehörigen Treibersystem von einer Seite her verbunden werden kann.

Beschreibung verwandter Technik

Ein piezoelektrisch betätigter Tintenstrahldruckkopf ist eine relativ kleine Vorrichtung, die dazu dient, kleine Tintentröpfchen auf ein Papierblatt zu spritzen, das in Funktion durch einen Drucker transportiert wird, in den der Druckkopf integriert ist, um so aus den aufgespritzten Tintentröpfchen ausgewählte Texte und/oder graphische Darstellungen auf dem Blatt zu erzeugen. Bei einem repräsentativen Aufbau desselben weist ein Tintenstrahldruckkopf eine horizontal beabstandete parallele Anordnung interner Tintenaufnahmekanäle auf. Diese internen Kanäle sind an ihren vorderen Enden mit einem Plattenelement abgedeckt, durch das eine beabstandete Reihe kleiner Tintenausstoßdüsen ausgebildet sind. Jeder Kanal öffnet sich nach außen durch eine andere der beabstandeten Düsen.
Eine beabstandete Reihe interner piezoelektrischer Seitenwandabschnitte des Druckkopfkörpers trennt die Kanäle über ihre Länge und begrenzt sie seitlich. Um ein Tintentrmpfchen durch eine ausgewählte der Ausstoßdüsen zu spritzen, werden die beiden Druckkopf-Seitenwandabschnitte, die den Kanal seitlich begrenzen, der zu der ausgewählten Düse gehört, piezoelektrisch in den Kanal hineingebogen und anschließend in ihre normale, nichtgebogene Stellung zurückgeführt. Die gesteuerte Biegung der einander gegenüberliegenden Kanalwandabschnitte nach innen verstärkt den Druck der Tinte in dem Kanal soweit, daß eine kleine Menge an Tinte in Tröpfchenform nach außen durch die Ausstoßdüse gespritzt wird.
Die elektrischen Signale, die erforderlich sind, um die notwendigen Biegungen der Druckkopf-Kanalseitenwand zu erzeugen und zu steuern, werden normalerweise durch einen entsprechenden elektronischen Treiber erzeugt. Die große Anzahl sehr eng beabstandeter Tintenkanäle, die bereits in einer kleinen Tintenstrahldruckkopfstruktur vorhanden sind, führt zu einer entsprechend hohen Anzahl dieser elektrischen Signale, wobei die physische Fläche, die an jedem Tintenkanal zur Herstellung der erforderlichen Druckkopf-Treiber-Verbindung zur Verfügung steht, sehr gering ist. Dementsprechend stellt die Verbindung des Druckkopfes mit dem dazugehörigen elektronischen Treiber normalerweise eine erhebliche Herausforderung bei der Konstruktion von Anschlußmöglichkeiten dar.
Eine Lösung dieses Anschlußproblems besteht darin, den elektronischen Treiber direkt mit dazugehörigen schaltungen an dem Druckkopfkörper anzubringen, so daß die große Anzahl von Verbindungen von der Druckkopfstruktur zur dem Gesamttintenstrahidrucksystem nicht mehr erforderlich ist. Dies wurde meist dadurch erreicht, daß ein länglicher unterer Körperabschnitt vorhanden war, dessen hinterer Abschnitt an der Oberseite eine Fläche bildete, die allgemein als die "back porch" (hintere Terrasse) bezeichnet wird, und die der Anbringung des erwähnten elektronischen Treibers und der dazugehörigen Schaltungen dient und einen Bereich zur Verbindung der übrigen Druckerelektronik mit dem elektronischen Treiber bildet. Dieses Verfahren führt jedoch, wie unten ausführlich erläutert, unvorteilhafterweise zu einer erheblichen Zunahme der Gesamtkosten für die Druckkopfstruktur.
Ein weiteres Verfahren zur Lösung dieses Anschlußproblems besteht darin, den elektronischen Treiber entfernt von dem Druckkopf anzubringen und die erforderlichen elektronischen Verbindungen von den Druckkopf-Kanalseitenwänden zu dem entfernt angeordneten Treiber herzustellen. Eine früher vorgeschlagene Methode zur Ausführung dieser Druckkopf-Treiber-Verbindungsstruktur besteht darin, eine parallele Anordnung elektrisch leitender Oberflächenbahnen mit hoher Dichte auf der "back porch" des Druckkopfkörpers auszubilden und eine spezielle Bandverbindung dazu zu benutzen, die die Verbindung zwischen diesen hochdichten Leiterbahnen und einer parallelen Anordnung mit erheblich geringerer Dichte auf einer zu dem Treiber gehörenden Leiterplatte herzustellen.
Gemäß diesem Verfahren ist auf dem flexiblen Verbinder eine hochdichte Reihe elektrisch leitender Oberflächenbahnen ausgebildet, die auf die Leiterbahnen an der "back porch" des Druckkopfkörpers ausgerichtet werden können, eine Reihe elektrisch leitender Oberflächenbahnen geringer Dichte, die auf entsprechende Leiterbahnen auf der Treiber-Leiterplatte ausgerichtet werden können, sowie ein Leiterbahn-"Ausgangsauffächerungs"-Abschnitt, der die Verbinder-Leiterbahnen mit hoher und mit niedriger Dichte miteinander verbindet. Bei der Herstellung der Verbindung zwischen Druckkopf und Treiber werden die Leiterbahnabschnitte mit hoher und mit niedriger Dichte auf dem flexiblen Verbinder jeweils (unter Verwendung eines Druck/Wärme-Aufschmelzverfahrens) mit dem Leiterbahnabschnitt hoher Dichte an dem Druckkopfkörper und dem Leiterbahnabschnitt niedriger Dichte auf der Treiber-Leiterplatte verlötet.
Trotz dieses relativ unkomplizierten Verfahrens der elektrischen Verbindung des Druckkopfes mit einem dazugehörigen elektronischen Treiber nehmen durch den derartigen Einsatz eines flexiblen Bandverbinders auch die mit dem Druckkopf/Treiber- Gesamtsystem verbundenen Kosten erheblich zu. Aufgrund der starken Abstandsänderung, die für den flexiblen Verbinder erforderlich ist (bei einer representativen Änderung ändert sich der Abstand von 3 µm auf 50 µm), können die Kosten für den speziellen flexiblen Verbinder die Kosten für die Druckkopfstruktur mit der er eingesetzt wird, erheblich übersteigen.
Des weiteren wird bei allen obenerwähnten Verfahren durch den Einsatz des hinteren Abschnitts des Tintenstrahldruckkopfes entweder zur Anbringung eines Treibersystems oder zur Verbindung mit einem flexiblen Verbinder die Verbindung des Druckkopfes mit einer Tintenzufuhr, bei der meist ein Tintenverteiler eingesetzt wird, der im hinteren Abschnitt des Druckkopfes ausgebildet ist, erheblich erschwert. Pass ivierungsverfahren, bei denen die Innenseitenflächen der Kanäle mit einem inaktiven Material beschichtet werden, werden gleichfalls durch die Verwendung des hinteren Abschnitts des Tintentstrahldruckkopfes zur Anbringung oder Verbindung mit einem Treibersystem erschwert, da das Treibersystem und alle Verbindungen damit von dem Material ferngehalten werden müssen, das zur Passivierung der Kanäle eingesetzt wird. Schließlich wird dadurch, daß ein vorstehender unterer Körperabschnitt erforderlich ist, der die "back porch" für Anbringungs- oder Verbindungszwecke bildet, eine erhebliche Menge Material verschwendet, so daß die Herstellungskosten für einen derartigen Druckkopf weiter steigen.
Angesichts des Obenstehenden ist leicht zu ersehen, daß es wünschenswert wäre, einen Tintenstrahldruckkopf zu schaffen, der mit einem dazugehörigen Treibersystem von einer Seite desselben verbunden werden kann, sowie ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen Druckkopfes. Dementsprechend besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, einen derartigen Druckkopf sowie ein Verfahren zur Herstellung desselben zu schaffen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen eines Basisabschnitts eines Tintenstrahldruckkopfes mit einer Vielzahl im allgemeinen paralleler, in Längsrichtung verlaufender tintenführender Kanäle zum Ausstoßen von Tintentröpfchen daraus, der mit einem dazugehörigen Treibersystem von einer Seite her verbunden werden kann, geschaffen, das die folgenden Schritte umfaßt:
Bereitstellen eines Blocks aus isolierendem Material, wobei der Block eine Ober- und eine Unterseite hat;
Herstellen einer Vielzahl von Öffnungen, die sich von der Oberseite zu der Unterseite des Blocks aus isolierendem Material erstrecken, wobei jede der Öffnungen durch eine Innenseitenfläche begrenzt wird und einem der Vielzahl von tintenführenden Kanälen entspricht;
Auftragen von leitendem Material auf die Innenseitenflächen und einen Teil der Oberseite des Blocks aus isolierendem Material, wobei das leitende Material auf der Oberseite in einer Vielzahl von Abschnitten angeordnet ist, die jeweils elektrisch von den anderen Abschnitten isoliert und mit dem auf die Innenseitenfläche, die eine der Öffnungen begrenzt, aufgetragenen leitenden Material elektrisch verbunden sind;
einführendes Anbringen eines Stiftes in jeder der in dem Block aus isolierendem Material ausgebildeten Öffnungen;
wobei jeder der Stifte in elektrischer Verbindung mit einem der Abschnitte aus leitendem Material ist, die auf die Oberseite aufgetragen sind.
Die Erfindung schließt des weiteren ein Verfahren zum Herstellen einer Kanalanordnung für einen Tintenstrahldruckkopf ein, der von einer Seite her verbunden werden kann, das die folgenden Schritte umfaßt:
Bereitstellen eines unteren Körperabschnitts, der aus einem isolierenden Material besteht und eine Ober- und eine Unterseite hat, eine Vielzahl im allgemeinen paralleler, in Längsrichtung verlaufender Streifen äus leitendem Material, die an der Oberseite ausgebildet sind, eine entsprechende Vielzahl leitender Stifte, die von der Unterseite vorstehen, sowie eine Einrichtung, die jeden der Vielzahl von Stiften mit einem entsprechenden der Vielzahl von Streifen elektrisch verbindet;
leitendes Anbringen einer Unterseite eines ersten Zwischenkörperabschnitts an der Oberseite des unteren Körperabschnitts, wobei der erste Zwischenkörperabschnitt aus einem aktiven piezoelektrischen Material aufgebaut ist, das in einer ersten Richtung im allgemeinen parallel zu dem unteren Körperabschnitt gepolt ist;
leitendes Anbringen einer Unterseite eines zweiten Zwischenkörperabschnitts an einer Oberseite des ersten Zwischenkörperabschnitts, wobei der zweite Zwischenkörperabschnitt aus einem aktiven piezoelektrischen Material aufgebaut ist, das in einer zweiten Richtung, entgegengesetzt zu der ersten Richtung, im allgemeinen parallel zu dem unteren Körperabschnitt gepolt ist;
Herstellen einer Vielzahl im allgemeinen paralleler, in Längsrichtung verlaufender Rinnen an einander beabstandeten Stellen an einer Oberseite des zweiten Zwischenkörperabschnitts, die durch den zweiten Zwischenkörperabschnitt hindurch verlaufen und im allgemeinen parallele, in Längsrichtung verlaufende Abschnitte der Oberseite des unteren Körperabschnitts freilegen, die sich zwischen den Streifen aus leitendem Material befinden;
leitendes Anbringen einer Unterseite eines oberen Körperabschnitts an der Oberseite des zweiten Zwischenkörperabschnitts, wobei der obere Körperteil aus einem isolierendem Material besteht.
Die Erfindung schließt des weiteren eine Kanalanordnung für einen Tintenstrahldruckkopf ein, der von einer Seite desselben her verbunden werden kann, die umfaßt:
einen unteren Körperabschnitt mit einer Ober- und einer Unterseite;
eine Vielzahl von Abschnitten aus leitendem Material, die an der Oberseite des unteren Körperabschnitts angebracht sind;
eine entsprechende Vielzahl leitender Stifte, die von der Unterseite des unteren Körperabschnitts aus vorstehen;
eine Einrichtung zum elektrischen Verbinden jedes der Vielzahl leitender Abschnitte mit einem entsprechenden der Vielzahl leitender Stifte;
eine Vielzahl im allgemein paralleler, in Längsrichtung verlaufender erster Zwischenkörperabschnitte, wobei jeder der ersten Zwischenkörperabschnitte aus einem aktiven piezoelektrischen Material besteht, das in einer ersten Richtung parallel zu der Oberseite des unteren Körperabschnitts gepolt ist, und eine Unterseite hat, die leitend an einem Abschnitt der Oberseite des unteren Körperabschnitts angebracht ist, an der einer der leitenden Abschnitte angebracht ist;
eine Vielzahl im allgemeinen paralleler, in Längsrichtung verlaufender zweiter Zwischenkörperabschnitte, wobei jeder der zweiten Zwischenkörperabschnitte aus einem aktiven piezoelektrischen Material besteht, das in einer zweiten Richtung, entgegengesetzt zur ersten Richtung, parallel zu der Oberseite des unteren Körperabschnitts gepolt ist, und eine Unterseite hat, die leitend an einer Oberseite eines der ersten Zwischenkörperabschnitte angebracht ist; und
einen oberen Körperabschnitt, der aus einem isolierendem Material besteht und eine Unterseite hat, die leitend an einer Oberseite jedes der Vielzahl zweiter Zwischenkörperabschnitte angebracht ist.
Beispiele von Tintenstrahldruckköpfen, die gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebaut sind, werden im folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei:
Fig. 1A eine Perspektivansicht eines unteren Körperabschnitts eines Tintenstrahldruckkopfes ist, der mit einem Treibersystem von einer Seite her verbunden werden kann und gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist;
Fig. 1B ein erster Schnitt entlang der Linie 1B-E--1B-E in Fig. 1A ist und einen Block aus isolierendem Material darstellt, der sich zur Verarbeitung zu dem unteren Körperabschnitt in Fig. 1A eignet;
Fig. 1C ein zweiter Schnitt entlang der Linie 1B-E--1B-E in Fig. 1A durch den in Fig. 1B dargestellten Blocks aus isolierendem Material nach dem Herstellen einer Öffnung ist, die sich zwischen der Oberseite und der Unterseite desselben erstreckt;
Fig. 1D ein dritter Schnitt entlang der Linie 1B-E--1B-E in Fig. 1A durch den in Fig. 1C dargestellten, mit Öffnung versehenen Blocks aus isolierendem Material nach dem Auftragen eines leitenden Materials auf die Oberflächen desselben ist;
Fig 1E ein vierter Schnitt entlang der Linie 1B-E--1B-E in Fig. 1A durch den in Fig. 1D dargestellten metallisierten, mit Öffnung versehenen Block aus isolierendem Material nach dem Entfernen eines Teils des aufgetragenen leitenden Materials und dem Anbringen eines leitenden Stiftes daran ist;
Fig. 2 eine Perspektivansicht des unteren Körperabschnitts in Fig. 1A nach dem leitendem Anbringen des ersten und des zweiten Zwischenkörperabschnitts daran ist;
Fig. 3 eine Perspektivansicht des unteren und des ersten und zweiten Zwischenkörperabschnitts in Fig. 2 nach dem Herstellen einer Reihe im allgemeinen paralleler, in Längsrichtung verlaufender Rinnen darin ist;
Fig. 4 eine Perspektivansicht eines unteren und ersten sowie zweiten Zwischenkörperabschnitts in Fig. 3, die mit Rinnen versehen sind, nach dem leitenden Anbringen eines oberen Körperabschnitts zum Herstellen einer Kanalanordnung für einen von einer Seite her mit einem Treibersystem zu verbindenden Tintenstrahldruckkopf ist, der von einer Unterseite her verbunden wird;
Fig. 5 eine Perspektivansicht eines vollständig zusammengebauten Tintenstrahldruckkopfes mit einem Treibersystem ist, das von einer Unterseite her verbunden werden kann;
Fig. 6A eine vergrößerte Teilschnittansicht entlang der Linie 5--5 in Fig. 5 ist, die die Kanalanordnung für den von einer Seite her mit einem Treibersystem zu verbindenden Tintenstrahldruckkopf in Fig. 5 darstellt;
Fig. 6B eine vergrößerte Ansicht von Fig. 6A ist, die Verschiebung einer Seitenwand der Kanalanordnung bei Betätigung durch ein entsprechendes Treibersystem darstellt;
Fig. 6C eine vergrößerte Ansicht einer alternativen Ausführung der in Fig. 6B dargestellten Konstruktion der Seitenwand bei Betätigung durch das dazugehörige Treibersystem ist;
Fig. 6D eine weitere alternative Ausführung des in Fig. 5-6C dargestellten Tintenstrahldruckkopfes ist, der von der Unterseite her mit einem Treibersystem verbunden wird;
Fig. 6E eine weitere alternative Ausführung des in Fig. 5-6C dargestellten Tintenstrahldruckkopfes ist, der von der Unterseite her mit einem Treibersystem verbunden wird;
Fig. 7 eine alternative Ausführung der Kanalanordnung für einen von einer Seite her mit einem Treibersystem zu verbinden Tintenstrahldruckkopf in Fig. 4 ist, der von einer Oberseite her verbunden werden kann; und
Fig. 8 eine zweite alternative Ausführung einer Kanalanordnung für einen von einer Seite mit einem Treibersystem zu verbindenden Tintentstrahldruckkopf in Fig. 4 ist, der von der Oberseite her verbunden werden kann.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG

In Fig. 1A ist zunächst ein unterer Körperabschnitt 10 eines Tintenstrahldruckkopfes 12, der mit einem dazugehörigen Treibersystem von einer Seite her verbunden werden kann, zu sehen. Der untere Körperabschnitt 10 enthält einen Basisabschnitt 14, der aus einem Block strukturierbaren, isolierenden Materials, beispielsweise einem Block aus Fotoceram-Material, besteht. An einer Oberseite 14a des Basisabschnitts 14 befindet sich eine Reihe im allgemeinen paralleler, in Längsrichtung verlaufender Streifen 16, die jeweils aus einem leitendem Material, wie beispielsweise Metall, bestehen. Jeder Streifen 16 bildet, wie weiter unten ausführlicher beschrieben, eine elektrische Verbindung zwischen einem externen Treibersystem und einem Seitenwand-Betätigungselement für den Tintentstrahlkopf 12. An jedem Streifen 16 ist eine inetallplattierte Öffnung bzw. eine Durchkontaktierung 18 ausgebildet, die sich von der Oberseite 14a, wo sie elektrisch mit dem entsprechenden Streifen 16 verbunden ist, zu einer Unterseite 14b des unteren Körperabschnitts 10 erstreckt, wo sie elektrisch mit einem entsprechenden leitendem Stift 20 verbunden ist. Die Durchkontaktierungen 18 sind vorzugsweise in einer versetzten Struktur ausgebildet, so daß ein Kontaktabstand entsteht, mit dem einfache Verbindung hergestellt werden kann. Des weiteren ist vorgesehen, daß alle Durchkontaktierungen 18 am vorderen Ende des Druckkopfs 12 ausgebildet sein können, so daß das hintere Ende dazu verwendet werden kann, einen Verteiler und eine interne Leitung zur Zufuhr von Tinte zu dem Druckkopf 12 herzustellen.
Stifte 20 dienen dazu, eine Seite des Tintenstrahldruckkopfes 12 mit einem Treibersystem (in Fig. 1A nicht sichtbar) zu verbinden, um Spannungen an ausgewählte piezoelektrische Seitenwandbetätigungselemente des Tintenstrahldruckkopfes 12 anzulegen und so die ausgewählten Seitenwand-Betätigungselernente in einen tintenführenden Kanal hineinzubiegen, der teilweise durch die ausgewählten Seitenwand-Betätigungselemente begrenzt wird, und einen verdichtenden Druckimpuls zu erzeugen, der den Ausstoß eines Tintentröpfchens daraus bewirkt.
In Fig. 1B-1E veranschaulichen ein erster, ein zweiter, ein dritter und ein vierter Schnitt entlang der Linie 1B-1E--1B-1E in Fig. 1A ein Verfahren zum Herstellen des unteren Körperabschnitts 10, das im folgenden ausführlicher beschrieben wird. Wie aus Fig. 1B zu ersehen ist, beginnt die Herstellung des unteren Körperabschnitts 10 mit der Bereitstellung eines unteren Körperabschnitts 14, der aus einem Block strukturierbaren isolierenden Materials, wie beispielsweise Fotoceram, besteht. In Fig. 1C ist zu sehen, daß anschließend eine Reihe von Öffnungen 18 in dem isolierenden Basisabschnitt 14 hergestellt werden, beispielsweise mit einem herkömmlichen Lithographieund-Ätzverfahren, das in der Technik bekannt ist. Die Öffnungen 18 werden vorzugsweise in einem zweistufigen Verfahren hergestellt, in dem erste, sich nach innen verjüngende Öffnungsabschnitte 18a, die sich jeweils über eine erste Strecke in den Basisabschnitt 14 hineinerstrecken, an einer ersten Reihe beabstandeter Positionen an der Oberseite 14a des Basisabschnittes 14 hergestellt werden, und zweite, sich nach innen verjüngende Öffnungsabschnitte 18b, die jeweils einen größeren Durchmesser als die ersten Öffnungsabschnitte 18a aufweisen, anschließend an einer zweiten Reihe beabstandeter Positionen an der Unterseite 14b des Basisabschnitts 14 hergestellt werden. Jeder zweite Öffnungsabschnitt 18b erstreckt sich soweit in den Basisabschnitt 14 hinein, daß eine Innenfläche 15 freiliegt, und die entsprechenden ersten und zweiten Öffnungsabschnitte 18a und 18b sind miteinander in Verbindung. Der Einfachheit der Darstellung halber stellt Fig. 1A neun Öffnungen 18 dar, die in dem Basisabschnitt 14 ausgebildet sind. Es ist jedoch vorgesehen, daß eine Öffnung 18 für jedes Seitenwand-Betätigungselement des herzustellenden Tintenstrahldruckkopfes 12 gemäß den hier offenbarten Verfahren hergestellt wird. Normalerweise enthält ein den hier offenbarten ähnelnder Tintenstrahldruckkopf 150-400 Kanäle pro Inch seiner Länge.
Wie als nächstes aus Fig. 1D zu ersehen ist, wird der Basisabschnitt 14 anschließend metallisiert, beispielsweise mit einem herkömmlichen Aufdampfverfahren, so daß die gesamte Ober- und die gesamte Unterseite 14a, 14b und die freiliegenden Innenflächen 15, 22, 23 die die ersten und zweiten Öffnungsabschnitte 18a, 18b begrenzen, mit einer dünnen Schicht 24 aus leitendem Material, beispielsweise Metall, bedeckt werden. Die leitende Schicht 24 enthält, wie in Fig. 1D dargestellt, einen ersten Abschnitt 24a, der die Oberseite 14a bedeckt, einen zweiten Abschnitt 24b, der die Unterseite 14b bedeckt, und einen dritten Abschnitt 24c, der die freiliegenden Innenflächen 15, 22 und 23 bedeckt.
Wie aus Fig. 1E zu sehen ist, werden dann die gesamte Schicht 24b aus leitendern Material, die auf die Unterseite 14b aufgetragen wurde, und ein Teil der Schicht 24a aus leitendem Material, die auf die Oberseite 14a aufgetragen wurde, beispielsweise mit einem Strukturierungsverfahren abgelöst. Es verbleibt, wie in Fig. 1A dargestellt, nach der Entfernung eines Großteils der Schicht 24a lediglich eine Reihe Längsstreifen 16 aus leitendem Material auf der Oberseite 14a des Basisabschnitts 14. Die Streifen 16 haben vorzugsweise eine Breite, die etwas größer ist, als die Breite der Seitenwand-Betätigungselemente 39, die auf weiter unten ausführlicher beschriebene Weise an der Oberseite der Streifen 16 ausgebildet und leitend daran angebracht werden. Ein leitender Stift 20 wird dann einführend in jedem der zweiten Öffnungsabschnitte 18b der Öffnungen 18 angebracht, beispielsweise mit einem Lötverfahren, so daß jeder Stift 20 mit der Innenfläche 15 einer der Öffnungen 18 in Kontakt ist und so der Stift 20 durch den Abschnitt 24c der leitenden Schicht 24, die auf die Innenflächen 15, 22 und 23 aufgetragen wurde, die die Öffnung 18 begrenzen, mit einem entsprechenden Streifen aus leitendem Material elektrisch verbunden wird.
Statt des Ablösens in dem obenbeschriebenen Strukturierungsverfahren ist bei einer alternativen Ausführung der Erfindung vorgesehen, daß der Abschnitt 24a der Schicht 24 aus leitendem Material, die auf die Oberseite 14a des unteren Körperabschnitts aufgetragen ist, zunächst intakt bleiben kann. Bei dieser Ausführung wird jedoch die Isolierung der elektrischen Verbindung jedes Stiftes 20 auflediglich einen Teil des auf die Oberseite 14a aufgetragenen, leitenden Materials beim Zusammenbau der Kanalanordnung für den Tintenstrahldruckkopf ausgeführt, wobei bei der Herstellung der Kanäle der Anordnung das Verfahren, mit dem die Kanäle hergestellt werden, so abgewandelt würde, daß sich jede Rinne, die in diesem Verfahren hergestellt würde, in den Basisabschnitt 14 hineinerstrecken würde, so daß Abschnitte der leitenden Schicht 24a entfernt würden und Teile des isolierenden Basisabschnitts 14 freilägen, die jeweils als Bodenwand für einen der tintenführenden Kanäle der Anordnung dienen würden. Indem die Kanäle auf diese Weise hergestellt werden, würde diese Schicht 24a aus leitendem Material so strukturiert, daß sie die Reihe leitender Streifen 16 bildet, die jeweils elektrisch mit einem einzelnen Stift 20 verbunden sind. Ein derartiges Verfahren würde jedoch vorteilhafterweise Probleme umgehen, die auftreten können, wenn versucht würde, eine Säge und eine andere Vorrichtung, die zum Herstellen der Rinnen in der Kanalanordnung verwendetwird, so auszurichten, daß jede bei dem Verfahren hergestellte Rinne zwischen einem Paar der Streifen 16 angeordnet ist.
Im folgenden wird unter Bezugnahme auf Fig. 1A und 2-4 ein Verfahren zum Herstellen einer Kanalanordnung 45 für einen Tintenstrahlkopf ausführlicher beschrieben, der mit einem dazugehörigen Treibersystem von einer Seite her verbunden wird und entsprechend den Lehren der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist. Zunächst wird, beginnend mit dem unteren Körperabschnitt 10, ein erster Zwischenkörperabschnitt 22, der aus einem aktiven piezoelektrischen Material, beispielsweise Bleititanatzirconat (lead zirconate titanate - "PZT"), das in einer ersten Richtung 23 im allgemeinen parallel zu dem unteren Körperabschnitt 10 gepolt ist, aufgebaut ist und eine erste und eine zweite Schicht 26, 28 aus einem leitendem Material, beispielsweise Metall, aufweist, die an einer Ober- bzw. einer Unterseite 22a und 22b angebracht sind, beispielsweise unter Verwendung eines leitenden Klebstoffs (nicht dargestellt), zum Beispiel eines leitenden Epoxidharzes, so ausgerichtet, angefügt und leitend verklebt, daß die leitende Schicht 28 leitend an den leitenden Streifen 16 angebracht ist. Daraufhin wird ein zweiter Zwischenkörperabschnitt 30, der aus einem aktiven piezoelektrischen Material, beispielsweise PZT, das in einer zweiten Richtung 32, entgegengesetzt zu der ersten Richtung 23, jedoch ebenfalls parallel zu dem unteren Körperabschnitt 10 gepolt ist, aufgebaut ist und eine erste und eine zweite Schicht 34, 36 aus einem leitendem Material, beispielsweise Metall, aufweist, die an der Ober- bzw. der Unterseite 30a und 30b angebracht sind, wiederum unter Verwendung eines leitenden Klebstoffs (nicht dargestellt), wie eines leitenden Epoxidharzes, an der Oberseite 22a des ersten Zwischenkörperabschnitts 22 ausgerichtet, angefügt und leitend verklebt.
Wie unter Bezugnahme auf Fig. 3 zu sehen ist, wird anschließend, meist unter Verwendung eines herkömmlichen Diamantsägeverfahrens, eine Reihe in Längsrichtung verlaufender, im allgemeinen paralleler Rinnen 38 in der Kanalanordnung 55 hergestellt. Vorzugsweise sollte jede Rinne 38 so hergestellt werden, daß sie sich durch die leitende Schicht 34, den zweiten Zwischenkörperabschnitt 30, die leitende Schicht 36, die leitende Schicht 26, den ersten Zwischenkörperabschnitt 22, die leitende Schicht 28 und teilweise den isolierenden unteren Körperabschnitt 10 der Kanalanordnung 45 hindurch erstreckt. Während des Herstellungsverfahrens werden die Rinnen 38 genau so ausgerichtet, daß sie zwischen den in Längsrichtung verlaufenden, im allgemeinen parallelen Streifen 16 aus leitendem Material angeordnet sind. Es ist jedoch anzumerken, daß, solange ein Teil eines bestimmten leitenden Streifens 16 in elektrischer Verbindung mit der leitenden Schicht 28 ist, die unabeabsichtigte Entfernung eines Teils dieses leitenden Streifens 16 aufgrund einer Fehlausrichtung der Säge beim Herstellungsverfahren die Funktion des Tintenstrahldruckkopfes 12 in keiner Weise beeinflussen würde.
Wenn die Rinnen 38 auf diese Weise hergestellt werden, entsteht eine Reihe im allgemeinen paralleler, in Längsrichtung verlaufender piezoelektrischer Seitenwand-Betätigungselemente 39 vorzugsweise so, daß einer der leitenden Streifen 16 in Längsrichtung entlang der Längsausdehnung eines der Seitenwand-Betätigungselemente 39 verläuft und etwas schmaler ist als das Betätigungselement 39. Es ist anzumerken, daß, wenn sich die Rinnen 38 genau zwischen den leitenden Streifen 16 befinden, die Nuten lediglich durch die leitende Schicht 28 hindurch verlaufen müssen und sich nicht in einen Teil des unteren Körperabschnitts 14 hineinerstrecken müssen, um elektrische Isolierung jedes Streifens 16 zu gewährleisten. In jedem Fall ist sehr zu empfehlen, daß die Rinnen 38 so hergestellt werden, daß sie sich in den unteren Körperabschnitt 14 hineinerstrecken, um sowohl die Herstellung zu erleichtern, als auch elektrische Isolierung der Streifen für den Fall einer geringfügigen Fehlausrichtung beim Sägeverfahren zu gewährleisten. Des weiteren müssen sich die Rinnen bei der Ausführung der Erfindung, bei der die leitende Schicht 24a nicht in die Vielzahl in Längsrichtung verlaufender, im allgemeinen paralleler Streifen 16 hineinstrukturiert wird, durch die leitende Schicht 24a hindurch und in den unteren Körperabschnitt 14 hinein erstrecken, um elektrisch isolierte Streifen 16 aus leitendem Material herzustellen, die jeweils elektrisch mit einem einzelnen Seitenwand-Betätigungselement 39 verbunden sind.
Wie unter Bezugnahme auf Fig. 4 zu sehen ist, wird anschließend ein oberer Körperabschnitt 40, der aus einem isolierendem Material aufgebaut ist, und eine Ober- und eine Unterseite 40a und 40b aufweist, unter Verwendung eines leitenden Klebstoffs (nicht dargestellt), wie beispielsweise eines leitenden Epoxidharzes, an der Oberseite 30a des zweiten Zwischenkörperabschnitts 30 so ausgerichtet, angefügt und leitend verklebt, daß eine Schicht 42 aus leitendem Material, beispielsweise Metall, die an der Unterseite 40b des oberen Klörperabschnitts 40 ausgebildet ist, leitend an der Schicht 34 aus leitendem Material angebracht wird, die an der Oberseite 30a des zweiten Zwischenkörperabschnitts 30 ausgebildet ist. Auf diese Weise wird eine Vielzahl in Längsrichtung verlaufender, im allgemeinen paralleler tintenführender Kanäle 44, die jeweils durch einen Teil des unteren Körperabschnitts 14, ein erstes Seitenwandbetätigungselement 39, das aus einem Abschnitt 19 des ersten Zwischenkörperabschnitts 22 und einem Abschnitt 21 eines zweiten Zwischenkörperabschnitts 30 besteht, einen Teil des oberen Körperabschnitts 40 und einem zweiten Seitenwand- Betätigungselement 39, das gleichfalls aus einem Abschnitt 19 des ersten Zwischenkörperabschnitts 22 und einem Abschnitt 22 des zweiten Zwischenkörperabschnitts 22 besteht, begrenzt wird, hergestellt. Der Zusammenbau einer Kanalanordnung 45 für einen Tintenstrahldruckkopf 12, der von einer Seite desselben her mit einem dazugehörigen Treibersystem verbunden werden kann, ist jetzt abgeschlossen.
Nunmehr ist in Fig. 5 ein vollständig zusammengebauter Tintenstrahldruckkopf 12, der die Kanalanordnung 45 enthält, zu sehen. Um den tintenführenden Kanälen 44 der Kanalanordnung 45 Tinte zuzuführen, wird ein äußerer Verteiler 47 an dem Tintenstrahldruckkopf so angebracht, daß ein hinterer Abschnitt (gestrichelt dargestellt) des Tintenstrahldruckkopfs 12 in einem inneren Abschnitt 49 desselben aufgenommen ist. Der Verteiler 47 weist einen querverlaufenden inneren Kanal 45 auf, der am inneren Abschnitt 49 desselben so ausgebildet ist, daß der innere Kanal 51 mit dem offenen hinteren Enden der tintenführenden Kanäle 44 in Verbindung steht. Eine innere vertikale Leitung 53, deren eines Ende mit dem inneren Kanal 454 in Verbindung steht, ist in dem externen Verteiler 47 ausgebildet. Die innere Leitung 53 wird dann mit einer äußeren Tintenleitung 56 verbunden, so daß eine Einrichtung zur Zufuhr von Tinte zu den tintenführenden Kanälen 44 aus einer Tintenquelle 48 entsteht, die mit der äußeren Leitung 46 verbunden ist. Eine Rückseite 50a einer Düsenplatte wird dann an einer Vorderseite 45a der Kanalanordnung 45 so angebracht, daß jede Düse 52, die durch die Düsenplatte 50 hindurch verläuft, in Verbindung mit einem entsprechenden der tintenführenden Kanäle 44 steht, so daß, wenn ein Kanal 44 durch Anlegen einer Spannung an ein Seitenwand-Betätigungselement 39, das den Kanal 44 teilweise begrenzt, zusammengedrückt wird, ein Tintentröpfchen aus der Düse 52, die mit den zusammengedrückten Kanal 44 in Verbindung steht, kurz danach ausgestoßen wird und zusätzliche Tinte aus der Tintenzufuhr 48 über die äußere Leitung 46, die innere Leitung 53 und den inneren Kanal 51 in den den Kanal 44 angesaugt wird, aus dem das Tintentröpfchen ausgestoßen wurde.
Die elektrische Verbindung des Tintenstrahldruckkopfs 12 ist, wie für den Fachmann deutlich zu sehen ist, im Vergleich zu früheren Tintenstrahlköpfen erheblich vereinfacht worden. Um den Tintentstrahldruckkopf 12 elektrisch anzuschließen, sollte die Schicht aus leitendem Material 42, wie in Fig. 5 schematisch dargestellt, elektrisch mit Erde verbunden werden, und jeder Stift 20, der, wie weiter unten ausführlicher beschrieben, die Funktion eines Seitenwand-Betätigungselementes 39 steuert, wird elektrisch mit einem Treiber verbunden, der in der Lage ist, wahlweise eine positive oder negative Spannung an den Stift 20 anzulegen. So kann beispielsweise eine Treiberleiterplatte 46 mit einer Vielzahl von Stiftaufnahmeöffnungen (nicht dargestellt) zur Aufnahme der Stifte 20 an der Unterseite 14b der Kanalanordnung 45 einschnappend angebracht werden. Die Treiberleiterplatte 46 sollte vorzugsweise eine Steuereinrichtung enthalten, die Steuersignale zur Betitigung ausgewählter der Seitenwand-Betätigungselemente 39 ausgibt, sowie eine Reihe von Schaltstrukturen, die in Reaktion auf von der Steuereinrichtung ausgegebene Befehle eine positive oder negative Spannung an einem Ausgang derselben erzeugen können. Wenn die Treiberleiterplatte 46 einschnappend an der Kanalanordnung 45 angebracht wird, sollte jeder Ausgang einer Schaltstruktur elektrisch mit einem der Stifte 20 verbunden werden. So kann eine Einschnapp-Treiberleiterplatte 46 dazu dienen, für den Tintenstrahlkopf 12 eine separate elektrische Verbindung mit jedem Seitenwand-Betätigungselement 39 zu bilden.
Wie für den Fachmann weiter ersichtlich wird, ist die Verbindung des Tintenstrahldruckkopfes 12 mit der Tintenzufuhr 48 im Vergleich zu früheren Tintenstrahldruckköpfen erheblich flexibler gestaltet worden. Bei frühreren Tintenstrahldruckköpfen wurde die elektrische Verbindung zwischen dem Tintenstrahldruckkopf und seinem Kontroller an der Rückseite des Druckkopfes hergestellt. Aus diesem Grund wurde früher davon ausgegangen, daß der Verteiler und die innere Tintenleitung für die Zufuhr von Tinte zu allen der tintenführenden Kanäle erforderlich waren. Indem ein Tintenstrahldruckkopf 12 hergestellt wurde, der von einer Seite, d.h. entweder der Oberseite oder der Unterseite, her angeschlossen werden kann, steht der hintere Abschnitt des Tintenstrahldruckkopfes nunmehr für andere Zwecke, wie beispielsweise den hier beschriebenen, an der Rückseite angebrachten Verteiler 47, zur Verfügung.
In Fig. 6A sind tintenführende Kanäle 44a-44f und die Abschnitte der Kanalanordnung 45, die die Kanäle 44a-44f begrenzen, in Einzelheiten zu sehen. So wird beispielsweise der tintenführende Kanal 44c durch ein erstes, in Längsrichtung verlaufendes Seitenwand-Betätigungselement 39-1, das durch einen ersten Zwischenabschnitt 22-1 und einen zweiten Zwischenabschnitt 30-1 gebildet wird, einen Teil des oberen Körperabschnitts 40, ein zweites Seitenwand-Betätigungselement 39-2, das durch den ersten Zwischenabschnitt 22-2 und den zweiten Zwischenabschnitt 30-2 gebildet wird, und einen Teil des unteren Körperabschnitts 14 begrenzt. Es ist anzumerken, daß, obwohl die leitenden Streifen 16 etwas breiter sind als die Seitenwand-Betätigungselemente 39 beide der Einfachheit der Darstellung halber in Fig. 6A-C als gleich breit dargestellt sind.
Unter Bezugnahme auf Fig. 6B wird im folgenden das Ausstoßen eines Tintentröpfchens aus dem Kanal 44c, das durch Biegen des ersten Seitenwand-Betätigungselmentes 39-1 und des zweiten Seitenwand-Betätigungselements 2 in den Kanal 44c hineinbewegt wird, ausführlicher beschrieben. Um das erste Seitenwand- Betätigungselement 39-1 in den Kanal 44c hineinzubiegen, wird durch das dazugehörige Treibersystem über die Durchkontaktierung 18, die elektrisch damit verbunden ist, eine positive Spannung an den leitenden Streifen 16-1 angelegt, so daß ein Spannungsgefälle über die Zwischenkörperabschnitte 22-1, 30-1 und Erde (leitende Schicht 42) entsteht. Da der erste Zwischenkörperabschnitt 22-1 in einer ersten Richtung 23 im allgemeinen rechtwinklig zu dem Spannungsgefälle gepolt ist, und der zweite Zwischenkörperabschnitt 30-1 in einer zweiten Richtung 32, entgegengesetzt zur ersten Richtung 23, jedoch ebenfalls rechtwinklig zum Spannungsgefälle, biegen sich sowohl der erste als auch der zweite Zwischenabschnitt 22-1 und 30-1, wie in Fig. 6B dargestellt, scherenartig in den Kanal hinein.
Gleichzeitig mit dem Anlegen einer positiven Spannung an den leitenden Streifen 16-1 wird, und zwar wiederum über die Durchkontaktierung 18, die damit verbunden ist, eine negative Spannung gleicher Größe an den leitenden Streifen 16-2 angelegt, um ein Spannungsgefälle zwischen Erde (leitende Schicht 42) und dem leitenden Streifen 16-2 zu erzeugen, das rechtwinklig zu der ersten und der zweiten Polungsrichtung 23, 32 des ersten und des zweiten Zwischenkörperabschnitts 22-2 und 30-2 ist. Indem die Richtung des Spannungsgefälles umgekehrt wird und gleichzeitig dieselben Polungsrichtungen 23, 32 aufrechterhalten werden, biegen sich der erste und der zweite Zwischenkörperabschnitt 22-2 und 30-2 nunmehr in der entgegengesetzten Richtung, das heißt, wie in Fig. 68 dargestellt, wieder in den Kanal 44c hinein. Natürlich können der erste und der zweite Zwischenabschnitt 22-1 und 30-1 in den Kanal 44b hineingebogen werden, und der erste und der zweite Zwischenabschnitt 22-2 und 30-2 können in den Kanal 44d hineingebogen werden, indem negative bzw. positive Spannungen an die leitenden Streifen 16-1 und 16-2 angelegt werden. Geeignete positive und negative Spannungen, die die Biegung eines Seitenwandbetätigungselementes 39 in einen tintenführenden Kanal 44 hinein bewirken, betragen beispielsweise +40 und -40 Volt.
In Fig. 6C ist nunmehr eine alternative Ausführung der Seitenwandbetätigungselemente 39-1 und 39-2 zu sehen, durch die das Ausmaß der Biegung in den Kanal 44c hinein durch die Seitenwand-Betätigungselemente 39-1 bzw. 39-2 verstärkt wird. Bei dieser Konstruktion ist eine Oberseite 54a leitender Abstandshalter 54 leitend an der leitenden Schicht 36 angebracht, und eine Unterseite 54b der leitenden Abstandshalter 54 ist leitend an der leitenden Schicht 26 angebracht.
Unter Bezugnahme auf Fig. 6D wird im folgenden eine alternative Ausführung eines an einer Unterseite anzuschließenden Tintenstrahldruckkopfes ausführlicher beschrieben. Hier ist eine Reihe von Zwischen-Seitenwandabschnitten 57, die jeweils aus einem aktiven piezoelektrischen Material bestehen, das in der Richtung von Pfeil 59 gepolt ist, mit einer Klebeschicht 61 an Vorsprüngen 63 eines inaktiven unteren Körperabschnitts 65 angebracht. Eine Schicht 67 aus leitendem Material wird dann auf die Innenflächen 69 aufgetragen, die die Seiten- und die Bodenwände von Kanälen 71 bilden. Der Zusammenbau der Kanalanordnung wird dann abgeschlossen, indem der obere Körperabschnitt 73 an Oberseiten 75 der aktiven Zwischen-Seitenwandabschnitte 57 angebracht wird. Scheren-Biegung der Zwischenseitenwandabschnitte 57 in die Kanäle 71 hinein erfordert das Anlegen von Spannung an ausgewählte der leitenden Schichten 67. Durchkontaktierungen 18, die wiederum in dem unteren Körperabschnitt 65 auf die bereits beschriebene Weise ausgebildet sind, dienen dazu, Spannung an die ausgewählten leitenden Schichten 67 anzulegen. Bei dieser Ausführung jedoch bilden die Durchkontaktierungen 18 eine elektrische Verbindung mit den Kanälen 71 und nicht mit den Seitenwänden, wie dies bei den obenbeschriebenen Ausführungen der Erfindung, die in Fig. 6A-C dargestellt ist, erläutert wurde.
Im folgenden wird unter Bezugnahme auf Fig. 6E eine weitere alternative Ausführung eines Tintenstrahldruckkopfes, der an einer Unterseite zu verbinden ist, beschrieben. Hier wird eine Reihe von tintenführenden Kanälen 144 durch einen unteren Körperabschnitt 114 mit einer Reihe in Längsrichtung verlaufender, im allgemeinen paralleler Vorsprünge 122, in Längsrichtung verlaufende, im allgemeinen parallele Zwischenabschnitte 130 und einen Teil des oberen Körperabschnitts 140 begrenzt. Die Zwischenabschnitte 130 bestehen aus einem aktiven Material, das in Richtung 132 gepolt ist. Diese Ausführung unterscheidet sich von der in Fig. 6A-B dahingehend, das die in Fig. 6A dargestellten ersten Zwischenabschnitte 22 entfernt worden sind, und sich die Kanäle 144 nunmehr in den unteren Körperabschnitt 114 hineinerstrecken. Dementsprechend bestehen bei dieser Ausführung die Seitenwände 139 aus den inaktiven Vorsprüngen 122 des unteren Körperabschnitts 114, und den aktiven Zwischenkörperabschnitten 130, die sich beim Anlegen einer Spannung daran in Scherbewegung in die Rille 144 hineinbiegen. Bei dieser Ausführung sollten sich die Durchkontaktierungen 18 daher bis zu den leitenden Schichten 116 erstrecken, so daß Seitenwand-Biegespannungen direkt an die Zwischenkörperabschnitte 130 angelegt werden können.
In Fig. 7 ist eine alternative Ausführung einer Kanalanordnung 56, die sich zur Verbindung mit einem dazugehörigen Treibersystern von einer Seite her eignet, die bei dieser Ausführung die Oberseite ist, zu sehen. Bei dieser Ausführung wird zunächst ein unterer Körperabschnitt 58, der aus einem aktiven piezoelektrischen Material, das in einer ersten Richtung 62 gepolt ist, aufgebaut ist und der eine Schicht 60 aus leitendem Material an einer Oberseite desselben aufweist, bereitgestellt. Eine Unterseite eines Zwischenkörperabschnitts 64 mit einer ersten und einer zweiten Schicht 66, 68 aus leitendem Material, die an der Ober- bzw. der Unterseite desselben ausgebildet sind, wird dann leitend an der Oberseite des unteren Körperabschnitts 58 angebracht. Der Zwischenkörperabschnitt 64 besteht aus einem aktiven piezoelektrischen Material, das in einer zweiten Richtung 70, entgegengesetzt zu der ersten Richtung 62, jedoch parallel dazu, gepolt ist.
Nach der Verbindung des unteren und des Zwischenkörperabschnitts 58, 64 miteinander wird eine Reihe im allgemeinen paralleler, in Längsrichtung verlaufender Rinnen, die durch den gesamten Zwischenkörperabschnitt 64 und einen Teil des unteren Körperabschnitts 58 hindurch verlaufen, beispielsweise mit einem Sägeverfahren hergestellt. Eine Unterseite eines oberen Körperabschnitts 72, der ähnlich wie der untere Körperabschnitt 10 in Fig. 1A, jedoch umgekehrt ausgerichtet, aufgebaut ist, wird anschließend leitend an der Schicht 66 aus leitendem Material angebracht. Der obere Körperabschnitt besteht aus einem isolierendem Material und weist eine Vielzahl im allgemeinen paralleler, in Längsrichtung verlaufender leitender Streifen 74 (in Fig. 7 gestrichelt dargestellt) auf, die an der Unterseite desselben ausgebildet sind. Jeder leitende Streifen 74 ist elektrisch mit der leitenden Schicht 66 und mit einer Durchkontaktierung 78 verbunden, die sich durch den oberen Körperabschnitt 72 hindurch und zu der Oberseite 72a erstreckt, wo Verbindung mit einem dazugehörigen Treibersystem leicht hergestellt werden kann.
Wenn die Kanalanordnung 56 so aufgebaut ist, entsteht eine Vielzahl tintenführender Kanäle 76, die jeweils durch einen ersten Zwischenkörperabschnitt 64, einen Teil des unteren Körperabschnitts 58, einen zweiten Zwischenkörperabschnitt 64 und einen Teil des oberen Körperabschnitts 72 begrenzt werden. Jeder tintenführende Kanal 76 weist ein dazugehöriges erstes, zweites und drittes Betätigungselement auf, den ersten und den zweiten Zwischenkörperabschnitt 64 und einen im allgemeinen U-f örmigen Teil 82 des unteren Körperabschnitts 58, der einen Teil des Kanals 76 bildet. Um einen tintenführenden Kanal 76, beispielsweise den Kanal 76-1, zu betätigen, wird eine positive Spannung an eine erste Durchkontaktierung 78-1 angelegt, die elektrisch mit einer ersten Seitenwand 80-1 verbunden ist, die den Kanal 76-1 teilweise begrenzt, und eine negative Spannung wird an eine zweite Durchkontaktierung 78-2 angelegt, die elektrisch mit einer zweiten Seitenwand 80-2 verbunden ist, die teilweise den Kanal 76-1 begrenzt. So entsteht ein Spannungsgefälle von der leitenden Schicht 66-1 zu der leitenden Schicht 66-2, das bewirkt, daß sich der Zwischenkörperabschnitt 66-1, die Schenkel 84 des im allgemeinen U-förmigen Teils 82 des unteren Körperabschnitts 14 und der Zwischenkörperabschnitt 66-2 in den Kanal 76-1 hineinbiegen und einen Tintenausstoß-Verdichtungsdruck impuls darauf ausüben. Geeignete positive und negative Spannungen, die die Biegung des ersten und des zweiten Zwischenkörperabschnitts 64 und der Schenkel 84 des U-förmigen Teils 82 des unteren Körperabschnitts 58 in den tintenführenden Kanal 76 hinein bewirken, betragen beispielsweise +80 und -80 Volt.
In Fig. 8 ist eine zweite Ausführung einer Kanalanordnung 86 für einen Tintenstrahldruckkopf, die an einer Oberseite mit einem Treibersystem verbunden werden kann, zu sehen. Bei dieser Ausführung sind nunmehr ein isolierender Basisabschnitt 88 mit einer Schicht 90 aus leitendem Material, die an einer Oberseite desselben ausgebildet ist, sowie ein erster Zwischenkörperabschnitt 92, der aus einem piezoelektrischen Material, das in einer Richtung 94a gepolt ist, besteht und der Schichten 96 und 98 aus leitendem Material aufweist, die an der Ober- bzw. der Unterseite desselben ausgebildet sind, vorhanden. Die leitende Schicht 98 des ersten Zwischenkörperabschnitts 92 wird leitend an der leitenden Schicht 90 des unteren Körperabschnitts 88 angebracht. Die leitende Schicht 90 ist, wie in Fig. 8 schematisch dargestellt, auch mit Erde verbund en.
Ein zweiter Zwischenkörperabschnitt 100, der aus einem aktiven piezoelektrischen Material, das in Richtung 94b gepolt ist, besteht und der Schichten 102 und 104 aus leitendem Material aufweist, die an der Ober- bzw. der Unterseite desselben ausgebildet sind, wird dann leitend an dem ersten Zwischenkörperabschnitt 92 angebracht, indem die Schichten 96 und 104 leitend aneinander angebracht werden. Eine Reihe im allgemeinen paralleler, in Längsrichtung verlaufender Rinnen, die sich durch den ersten und den zweiten Zwischenkörperabschnitt 100 und 92 hindurch erstrecken und die leitende Schicht 90 freilegen, wird dann beispielsweise mit einem Sägeverfahren hergestellt. Ein oberer Körperabschnitt 72, der mit dem in Fig. 7 dargestellten identisch ist, wird anschließend leitend an der leitenden Schicht 102 angebracht, so daß eine Vielzahl tintenführender Kanäle 106 entsteht, die jeweils durch einen Teil des unteren Körperabschnitts 88, ein Paar erster Zwischenkörperabschnitte 92, ein Paar zweiter Zwischenkörperabschnitte 100 und einen Teil des oberen Körperabschnitts begrenzt werden.
Um einen tintenführenden Kanal, beispielsweise den tintenführenden Kanal 106-1, zu betätigen, wird von einem dazugehörigen Treibersystem eine positive Spannung an die leitende Schicht 102-1 anglegt, und eine negative Spannung wird durch das Treibersystern an die leitende Schicht 102-2 angelegt. Dadurch entstehen ein erstes und ein zweites Spannungsgefälle im allgemeinen rechtwinklig zu der Polungsrichtung 94 zwischen den leitenden Schichten 102-1 bzw. 102-2 und Erde (die leitende Schicht 90), so daß alle vier aktiven Zwischenkörperabschnitte 92-1, 92-2, 100-1 und 100-2 in den Kanal 106-1 hineingebogen werden, und einen Tintenausstoßauslösungs-Verdichtungsdruckimpuls in den Kanal 106-1 hinein bewirken. Geeignete positive und negative Spannungen, die die Biegung der Zwischenkörperabschnitte 92-1, 92-1, 100-1 und 100-2 in den Kanal 106-1 hinein bewirken, betragen beispielsweise +40 und -40 Volt.
Somit ist ein Tintenstrahldruckkopf beschrieben und dargestellt worden, der von einer Seite her mit einem dazugehörigen Treibersystem verbunden werden kann. Der Fachmann weiß jedoch, daß viele Abwandlungen und Veränderungen neben den ausdrücklich erwähnten der hier beschriebenen Verfahren vorgenommen werden können, ohne im wesentlichen von der Idee der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Dementsprechend versteht sich, daß die hier beschriebene Ausführungsform der Erfindung nur beispielhaft und nicht als Einschränkung des Umfangs der Erfindung gedacht ist.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen eines Basisabschnitts (10) eines Tintenstrahldruckkopfes mit einer Vielzahl im allgemeinen paralleler, in Längsrichtung verlaufender tintenführender Kanäle (38) zum Ausstoßen von Tintentröpfchen daraus, der mit einem dazugehörigen Treibersystem von einer Seite her verbunden werden kann, das die folgenden Schritte umfaßt:

Bereitstellen eines Blocks (14) aus isolierendem Material, wobei der Block eine Ober- (14a) und eine Unterseite (14b) hat;

Herstellen einer Vielzahl von Öffnungen (18), die sich von der Oberseite zu der Unterseite des Blocks aus isolierendem Material erstrecken, wobei jede der Öffnungen durch eine Innenseitenfläche (15, 22, 23) begrenzt wird und einem der Vielzahl von tintenführenden Kanälen entspricht;

Auftragen von leitendem Material (24a, 24c) auf die Innenseitenflächen und einen Teil der Oberseite (14a) des Blocks aus isolierendem Material, wobei das leitende Material auf der Oberseite in einer Vielzahl von Abschnitten angeordnet ist, die jeweils elektrisch von den anderen Abschnitten isoliert und mit dem auf die Innenseitenfläche, die eine der Öffnungen begrenzt, aufgetragenen leitenden Material elektrisch verbunden sind;

einführendes Anbringen (20) eines Stiftes in jeder der in dem Block aus isolierendem Material ausgebildeten Öffnungen;

wobei jeder der Stifte in elektrischer Verbindung mit einem der Abschnitte aus leitendem Material ist, die auf die Oberseite aufgetragen sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Herstellens einer Vielzahl von Öffnungen, die sich von der Oberseite zu der Unterseite des Blocks aus isolierendem Material erstrecken, des weiteren die folgenden Schritte umfaßt:

Herstellen einer Vielzahl erster, sich nach innen verjüngender Öffnungsabschnitte (22), die sich von der Oberseite (14a) zu einer Innenfläche (15) des Blocks aus isolierendem Material erstrecken; und

Herstellen einer Vielzahl zweiter, entsprechender, sich nach innen verjüngender Öffnungsabschnitte (23), die sich von der Unterseite (14b) zu der Innenfläche (15) des Blocks aus isolierendem Material erstrecken, wobei die zweiten Öffnungsabschnitte jeweils größere Durchmesser aufweisen als die erste Vielzahl von Öffnungsabschnitten und mit einem entsprechenden der ersten Vielzahl von Öffnungsabschnitten in Verbindung stehen.

3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Schritt des einführenden Anbringens eines Stiftes (20) in jeder der Öffnungen des weiteren die folgenden Schritte umfaßt:

Einführen des Stiftes in jeden der zweiten Öffnungsabschnitte (23), bis der Stift mit einer Innenfläche (15) des Blocks aus isolierendem Material in Kontakt kommt; und

Befestigen des in jeden der zweiten Öffnungsabschnitte eingeführten Stiftes.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das leitende Material (24), das auf der Oberseite des Blocks aus isolierenden Material (14) aufgetragen ist, in einer Vielzahl im allgemeinen paralleler, in Längsrichtung verlaufender Streifen (16) aus leitendern Material angeordnet ist, die jeweils elektrisch von den übrigen Streifen isoliert sind und einem der Vielzahl tintenführender Kanäle (38) entsprechen.

5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Streifen (16) hergestellt werden, indem ein Teil des leitenden Materials (24), das auf die Oberseite des Blocks aus isolierendem Material aufgetragen ist, entfernt wird.

6. Verfahren zum Herstellen einer Kanalanordnung für einen Tintenstrahldruckkopf, der von einer Seite her verbunden werden kann, das die folgenden Schritte umfaßt:

Bereitstellen eines unteren Körperabschnitts (10), der aus einem isolierenden Material (14) besteht und eine Ober- (14a) und eine Unterseite (14b) hat, eine Vielzahl im allgemeinen paralleler, in Längsrichtung verlaufender Streifen (16) aus leitendem Material, die an der Oberseite ausgebildet sind, eine entsprechende Vielzahl leitender Stifte (20), die von der Unterseite vorstehen, sowie eine Einrichtung, die jeden der Vielzahl von Stiften mit einem entsprechenden der Vielzahl von Streifen elektrisch verbindet;

leitendes Anbringen einer Unterseite eines ersten Zwischenkörperabschnitts (22) an der Oberseite des unteren Körperabschnitts, wobei der erste Zwischenkörperabschnitt aus einem aktiven piezoelektrischen Material aufgebaut ist, das in einer ersten Richtung im allgemeinen parallel zu dem unteren Körperabschnitt gepolt ist;

leitendes anbringen einer Unterseite (30b) eines zweiten Zwischenkörperabschnitts (30) an einer Oberseite (22a) des ersten Zwishenkörperabschnitts, wobei der zweite Zwischnekörperabschnitt aus einem aktiven piezoelektrischen material aufgebaut ist, das in einer zweiten Richtung, entgegengesetzt zu der ersten Richtung, im allgemeinen parallel zu dem unteren Körperabschnitt (14) gepolt ist;

Herstellen einer Vielzahl im allgemeinen paralleler, in Längsrichtung verlaufender rinnen (38) an einander beabstandeten Stellen an einer berseite (30a) des zweiten Zwischenkörperabschnitts, die durch den zweiten Zwischnekörperabschnitt hindurch verlaufen und im allgemeinen parallele, in Längsrichtung verlaufende Abschnitte der Oberseite des unteren Körperabschnitts freilegen, die sich zwischen den Streifen (16) aus letiendem Material befinden;

leitendes Anbringen einer Unterseite (40b) eines oberen Körperabschnitts (40) an der Oberseite (30a) des zweiten Zwischenkörperabschnitts, wobei der obere Körperteil aus einem isolierendem Material besteht.

7. Verfahren nach Anspruch 6, das des weiteren die folgenden Schritte umfaßt:

leitendes Anbringen einer Unterseite (54b) eines dritten Zwischenkörperabschnitts (54) an der Oberseite (22a) des ersten Zwischenkörperabschnitts (22), wobei der dritte Zwischenkörperabschnitt aus einem inaktiven leitenden Material besteht; und leitendes Anbringen einer Oberseite (54a) des dritten Zwischenkörperabschnitts an der Unterseite (30b) des zweiten Zwischenkörperabschnitts (30).

8. Verfahren nach Anspruch 6, das des weiteren den Schritt umfaßt, in dem die im allgemeinen parallelen, in Längsrichtung verlaufenden Rinnen (38) so hergestellt werden, daß sie sich durch einen Abschnitt des unteren Körperabschnitts (14) hindurch erstrecken.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8 , das des weiteren die folgenden Schritte umfaßt:

Herstellen einer Vielzahl von Öffnungen (18), die sich von der Oberseite (14a) zu der Unterseite (14b) des Blocks aus isolierendem Material (14) erstrecken, wobei jede der Öffnungen durch eine Innenseitenfläche (15, 22, 23) begrenzt wird und einem der Vielzahl tintenführender Kanäle entspricht;

Auftragen leitenden Materials (24a, 24c) auf die Innenseitenflächen und einen Teil der Oberseite des Blocks aus isolierendem Material, um die Streifen (16) herzustellen; und

einführendes Anbringen eines Stiftes (20) in jeder der Öffnungen, die in dem Block aus isolierendem Material ausgebildet sind;

wobei jeder Stift in elektrischer Verbindung mit einem der Abschnitte aus leitendem Material besteht, das auf der Oberseite aufgetragen ist.

10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei der Schritt des Auftragens leitenden Materials auf einen Teil der Oberseite (14a) des Blocks aus isolierendem Material weiterhin die folgenden Schritte umfaßt:

Auftragen einer Schicht (24) aus leitendem Material auf die Oberseite des Blocks aus isolierendem Material; und

Entfernen eines Teils des leitenden Materials, das auf die Oberseite des Blocks aus isolierendem Material aufgetragen ist, so daß das verbleibende leitende Material in den Streifen (16) angeordnet ist.

11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei der Schritt des Herstellens der Vielzahl von Öffnungen des weiteren die folgenden Schritte umfaßt:

Herstellen einer ersten Vielzahl sich nach innen verjüngender Öffnungsabschnitte (23), die sich von der Oberseite zu einer Innenfläche (15) des Blocks aus isolierendem Material erstrecken; und

Herstellen einer zweiten, entsprechenden Vielzahl sich nach innen verjüngender Öffnungsabschnitte (23), die sich von der Unterseite zu der Innenfläche (15) des Blocks aus isolierendem Material erstrecken, wobei jeder der zweiten Vielzahl von Öffnungsabschnitten einen größeren Durchmesser als ein entsprechender der ersten Vielzahl von Öffnungsabschnitten aufweist und damit in Verbindung steht.

12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Schritt des einführenden Anbringens eines Stiftes (20) in jeder der Öffnungen (18) des weiteren die folgenden Schritte umfaßt:

Einführen des Stiftes in jeden der zweiten Öffnungsabschnitte (23), bis der Stift mit der Innenfläche (15) des Blocks aus isolierendem Material in Kontakt kommt; und

Befestigen des in jeden der zweiten Öffnungsabschnitte eingeführten Stiftes.

13. Verfahren nach Anspruch 12, der des weiteren die folgenden Schritte umfaßt:

leitendes Anbringen einer Unterseite (54b) eines dritten Zwischenkörperabschnitts (54) an der Oberseite (22a) des ersten Zwischenkörperabschnitts (22), wobei der dritte Zwischenkörperabschnitt (31) aus einem inaktiven leitenden Material besteht;

leitendes Anbringen einer Oberseite (54a) des dritten Zwischenkörperabschnitts an der Unterseite (30b) des zweiten Zwischenkörperabschnitts (30).

14. Verfahren nach Anspruch 13, das des weiteren den Schritt umfaßt, in dem die im allgemeinen parallelen, in Längsrichtung verlaufenden Rinnen (38) so hergestellt werden, daß sie sich durch einen Abschnitt des unteren Körperabschnitts (14) hindurch erstrecken.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 14, wobei die Rinnen (38) durch den ersten (22) und den zweiten (30) Zwischenkörperabschnitt hindurch hergestellt werden, so daß der erste und der zweite Zwischenkörperabschnitt in eine Vielzahl im allgemeinen paralleler, in Längsrichtung verlaufender Seitenwand-Betätigungs elemente (39) unterteilt werden.

16. Kanalanordnung für einen Tintenstrahldruckkopf, der von einer Seite desselben her verbunden werden kann, die umfaßt:

einen unteren Körperabschnitt (14) mit einer Ober- (14a) und einer Unterseite (14b);

eine Vielzahl von Abschnitten aus leitendem Material (24), die an der Oberseite des unteren Körperabschnitts angebracht sind;

eine entsprechende Vielzahl leitender Stifte (20), die von der Unterseite des unteren Körperabschnitts aus vorstehen;

eine Einrichtung zum elektrischen Verbinden jedes der Vielzahl leitender Abschnitte mit einem entsprechenden der Vielzahl leitender Stifte;

eine Vielzahl im allgemein paralleler, in Längsrichtung verlaufender erster Zwischenkörperabschnitte (22), wobei jeder der ersten Zwischenkörperabschnitte aus einem aktiven piezoelektrischen Material besteht, das in einer ersten Richtung parallel zu der Oberseite des unteren Körperabschnitts gepolt ist, und eine Unterseite (22b) hat, die leitend an einem Abschnitt der Oberseite des unteren Körperabschnitts angebracht ist, an der einer der leitenden Abschnitte angebracht ist;

eine Vielzahl im allgemeinen paralleler, in Längsrichtung verlaufender zweiter Zwischenkörperabschnitte (30), wobei jeder der zweiten Zwischenkörperabschnitte aus einem aktiven piezoelektrischen Material besteht, das in einer zweiten Richtung, entgegengesetzt zur ersten Richtung, parallel zu der Oberseite des unteren Körperabschnitts gepolt ist, und eine Unterseite (30b) hat, die leitend an einer Oberseite eines der ersten Zwischenkörperabschnitte angebracht ist; und

einen oberen Körperabschnitt (40), der aus einem isolierendem Material besteht und eine Unterseite hat, die (40b) leitend an einer Oberseite (30a) jedes der Vielzahl zweiter Zwischenkörperabschnitte angebracht ist.

17. Kanalanordnung nach Anspruch 16, wobei die Vielzahl von Abschnitten aus leitendem Material (24), die auf der Oberseite des unteren Körperabschnitts angebracht sind, des weiteren eine Vielzahl im allgemeinen paralleler, in Längsrichtungs verlaufender Streifen (16) aus leitendem Material umfaßt, wobei jeder der Vielzahl von Streifen leitend an der Unterseite (22b) eines der Vielzahl erster Zwischenkörperabschnitte (22) angebracht ist.

18. Kanalanordnung nach Anspruch 17, die des weiteren eine Vielzahl im allgemeinen paralleler, in Längsrichtung verlaufender dritter Zwischenkörperabschnitte (54) umfaßt, wobei jeder der Vielzahl dritter Zwischenkörperabschnitte aus einem leitenden Material besteht und eine Unterseite (54b), die leitend an der Oberseite (22a) eines der ersten Zwischenkörperabschnitte angebracht ist, und eine Oberseite (54a) hat, die leitend an der Unterseite (30b) eines der zweiten Zwischenkörperabschnitte (30) angebracht ist.

19. Kanalanordnung nach Anspruch 18, wobei die Einrichtung zum elektrischen Verbinden jedes der Vielzahl leitender Abschnitte mit einem entsprechenden der Vielzahl leitender Stifte (20) weiterhin umfaßt:

eine Vielzahl von Öffnungen (18), die sich von der Oberseite (14a) zu der Unterseite (14b) des unteren Körperabschnitts erstrecken, wobei jede der Öffnungen durch eine Innenseitenwand (15, 22, 23) begrenzt wird, auf der eine Schicht aus leitendem Material (24c) ausgebildet ist, wobei die Schicht aus leitendem Material in jeder der Öffnungen elektrisch mit einem der Streifen (16) verbunden ist, die auf der Oberseite des unteren Körperabschnitts angebracht sind;

wobei jeder der Vielzahl leitender Stifte (20) einführend in einer der Vielzahl von Öffnungen (18) angebracht ist und elektrisch mit der Schicht aus leitendem Material (24c) verbunden ist, die an der Innenseitenwand derselben ausgebildet ist.