DE69420106T2

DE69420106T2 - Tintenausstossgerät

Info

Publication number: DE69420106T2
Application number: DE69420106T
Authority: DE
Inventors: Hiroki Asai; Hiroto Sugahara; Qiming Zhang
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 1993-11-11
Filing date: 1994-11-10
Publication date: 2000-02-24
Anticipated expiration: 2014-11-11
Also published as: EP0812688B1; DE69434336D1; EP0812688A3; DE69434336T2; EP1197336A3; US5646661A; EP0653303A3; DE69420106D1; EP1197336B1; EP1197336A2; EP0653303B1; EP0812688A2; EP0653303A2; DE69434659D1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Tintenausstoßvorrichtung.
Von Druckvorrichtungen vom Nichtaufschlagstyp, die kürzlich den Platz von herkömmlichen Druckvorrichtungen vom Aufschlagstyp eingenommen haben und weit auf dem Markt verbreitet sind, sind Druckvorrichtungen vom Tintenausstoßtyp bekannt gewesen, die auf dem einfachsten Prinzip tätig sind und wirksam benutzt werden zum leichten Ausführen von Mehrfachschattierungen und Färbungen. Von diesen Vorrichtungen ist ein Tröpfchen-auf-Verlangen-Typ zum Ausspritzen nur von Tintentröpfchen, die zum Drucken benutzt werden, rasch verbreitet wegen seiner hervorragenden Ausstoßwirksamkeit und niedrigen laufenden Kosten.
Die Tröpfen-auf-Verlangen-Typen sind repräsentativ als ein Kaiser-Typ bekannt, wie er in dem US-Patent 3 946 398 offenbart ist, oder als ein thermischer Ausstoßtyp, wie er in dem US-Patent 4 723 129 offenbart ist. Der erstere oder Kaiser-Typ ist schwierig in einer kompakten Größe auszulegen. Der letztere, der thermische Ausstoßtyp benötigt Tinte, die eine Wärmewiderstandseigenschaft aufweist, da die Tinte auf eine hohe Temperatur erwärmt wird. Folglich weisen diese Vorrichtungen deutliche Probleme auf.
Ein Drucker vom Schermodustyp, wie er in dem US-Patent 4 879 568 offenbart ist, ist als neuer Typ zum gleichzeitigen Lösen der obigen Nachteile vorgeschlagen worden.
Wie in Fig. 10a und 10b gezeigt ist, weist die Tintenausstoßvorrichtung 600 vom Schermodustyp eine Bodenwand 601, eine Deckenwand 602 und eine Schermodusbetätigungswand 603 dazwischen auf. Die Betätigungswand 603 weist eine untere Wand 607 auf, die klebend an der Bodenwand 601 angebracht ist und in der durch einen Pfeil 611 bezeichneten Richtung polarisiert ist. Eine obere Wand 605 ist klebend an der Deckenwand 602 angebracht und in die durch einen Pfeil 609 bezeichneten Richtung polarisiert. Ein Paar von Betätigungswänden 603 bildet somit einen Tintenkanal 613 dazwischen. Ein Raum 615, der schmaler als der Tintenkanal 613 ist, ist ebenfalls zwischen benachbarten Paaren von Betätigungswänden 603 in abwechselnder Beziehung zu den Tintenkanälen 613 gebildet. Eine Düsenplatte 617 mit darin gebildeten Düsen 618 ist fest an einem Ende eines jeden Tintenkanales 613 befestigt, und Elektroden 619 und 621 sind als metallische Schichten auf beiden Seitenoberflächen einer jeden Betätigungswand 603 vorgesehen. Jede der Elektroden 619, 621 ist mit einer Isolierschicht (nicht gezeigt) zum Isolieren derselben von der Tinte bedeckt. Die Elektroden 619, 621, die dem Raum 615 zugewandt sind, sind mit Masse 623 verbunden, und die Elektroden 619, 621, die in dem Tintenkanal 613 vorgesehen sind, sind mit einem Siliziumchip 625 verbunden, der eine Betätigungselementtreiberschaltung bildet.
Als nächstes wird ein Herstellungsverfahren für die Tintenausstoßvorrichtung 600, wie sie oben beschrieben wurde, beschrieben. Zuerst wird eine piezoelektrische Keramikschicht, die in einer Richtung polarisiert ist, wie sie durch einen Pfeil 611 bezeichnet ist, klebend an der Bodenwand 601 angebracht, und einepiezoelektrische Keramikschicht, die in eine Richtung polarisiert ist, wie sie durch einen Pfeil 609 bezeichnet ist, wird klebend an der Deckenwand 602 angebracht. Die Dicke von jeder piezoelektrischen Keramikschicht ist gleich der Höhe einer jeden der unteren Wände 607 und der oberen Wände 605. Darauf folgend werden parallele Rillen in den piezoelektrischen Keramikschichten durch Rotation einer Diamantschneidescheibe oder ähnlichem zum Bilden der unteren Wände 607 und der oberen Wände 605 gebildet. Weiter werden die Elektroden 619 auf den Seitenoberflächen der unteren Wände 607 durch ein Vakuumabscheidungsverfahren gebildet, und die Isolierschicht, wie sie oben beschrieben wurde, wird auf den Elektroden 619 vorgesehen. Entsprechend werden die Elektroden 621 auf den Seitenoberflächen der oberen Wände 605 vorgesehen, und die Isolierschicht wird weiter auf den Elektroden 621 vorgesehen.
Die Spitzenabschnitte der oberen Wände 605 und der unteren Wände 607 werden klebend aneinander zum Bilden der Tintenkanäle 613 und der Räume 615 angebracht. Darauf folgend wird die Düsenplatte 617, die die Düsen 618 darin gebildet aufweist, klebend an einem Ende der Tintenkanäle 613 und der Räume 615 so angebracht, daß die Düsen 618 den Tintenkanälen 613 zugewandt sind. Das andere Ende der Tintenkanäle 613 und der Räume 615 wird mit dem Siliziumchip 625 und der Masse 623 verbunden.
Eine Spannung wird an die Elektroden 619, 621 eines jeden Tintenkanales 613 von dem Siliziumchip 625 angelegt, wodurch jede Betätigungswand 603 einer piezoelektrischen Schermodusverbiegung in solch eine Richtung unterliegt, daß das Volumen eines jeden Tintenkanales 613 vergrößert wird. Das Spannungsanlegen wird gestoppt, nachdem eine vorbestimmte Zeit abgelaufen ist, und das Volumen eines jeden Tintenkanales 613 wird von dem Zustand erhöhten Volumens zu einem natürlichen Zustand wieder hergestellt, so daß die Tinte in den Tintenkanälen 613 unter Druck gesetzt wird und ein Tintentröpfchen aus den Düsen 618 ausgestoßen wird.
Bei der wie oben beschrieben aufgebauten Tintenausstoßvorrichtung 600 sind die Elektroden 619, 621, die den Räumen 615 zugewandt sind, mit der Masse 623 verbunden, und die Elektroden 619, 621, die in den Tintenkanälen 613 vorgesehen sind, sind mit dem Siliziumchip 625, der die Betätigungselementtreiberschaltung bildet, so verbunden, daß die Spannung an die Elektroden 619, 621 in jedem Tintenkanal 613 zum Ausstoßen der Tinte angelegt wird. Daher müssen die Elektroden 619, 621 in den Tintenkanälen 613 mit der Isolierschicht beschichtet werden, um sie von der Tinte zu Isolieren. Wenn keine Isolierschicht vorgesehen wird, würde ein Kurzschluß aufgrund der hochleitenden Tinte auftreten. Selbst wenn die Leitfähigkeit der Tinte nicht so hoch ist, werden die Elektroden 619, 621 aufgrund elektrischer oder chemischer Korrosion derselben verschlechtert, und somit wird das Verbiegen der Betätigungswand nicht wirksam so ausgeführt, daß die Druckqualität verschlechtert wird. Folglich muß die Isolierschicht zum Isolieren der Tinte und der Elektroden 619, 621 voneinander vorgese hen werden, und die Ausrüstung und das Verfahren zum Bilden der Isolierschicht sind notwendig. Als Resultat tritt das Problem auf, daß die Produktivität gesenkt wird und die Kosten erhöht werden.
In dem US-Patent 4 879 568, das die Tintenausstoßvorrichtung 600 offenbart, ist Tinte nur in den Tintenkanälen 613 vorgesehen. Keine Tinte ist in den Räumen 615 vorgesehen. Der Aufbau und das Verfahren zum Liefern der Tinte in diese Mehrkanaltintenausstoßvorrichtung sind nicht offenbart. Wenn es bedacht wird, daß Durchgangslöcher, die mit den Tintenkanälen 613 in Verbindung stehen, in der Bodenwand 601 oder der Deckenwand 602 entsprechend den entsprechenden Tintenkanälen 613 zum Liefern der Tinte in die Tintenkanäle 613 vorgesehen sind, während die Lieferung der Tinte in die Räume 615 vermieden wird, ist es schwierig, die Durchgangslöcher zu bilden wegen der kleinen Größe, und die Ausbeute ist niedrig. Zusätzlich benötigt die Bearbeitungs- oder Zusammensetztätigkeit lange Zeit und ist ungeeignet für Massenproduktion.
Die GB 2 265 113 A, auf der der Oberbegriff des beigefügten Anspruches 1 beruht, beschreibt eine ähnliche Vorrichtung, bei der eine piezoelektrische Platte mit parallelen Kanälen gebildet ist, die abwechselnd Tinten tragende und leere Kanäle bilden. Die Kanäle weisen Elektroden auf, die innerhalb derselben gebildet sind, und Spannungen können zwischen den Elektroden benachbarter Tinten tragender und leer Kanäle zum Verbiegen der unterteilenden Wände und zum Ausstoßen von Tinte angelegt werden.
Kürzlich ist eine andere Tintenausstoßvorrichtung vorgeschlagen, wie sie in dem US-Patent 5 016 028 offenbart ist, die höhere Integration und Miniaturisierung unter Benutzung eines Schermodus (Dickenschermodus) bei den Verbiegungsmodi von piezoelektrischem Material zum Auftreten von Druck ausführen kann. Der Aufbau dieser Tintenausstoßvorrichtung wird hier im folgenden unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
Wie in Fig. 11 gezeigt ist, weist die Tintenausstoßvorrichtung 1 eine piezoelektrische Keramikplatte 2, eine Abdeckplatte 3, eine Düsenplatte 31 und eine Basisplatte 41 auf.
Die piezoelektrische Keramikplatte 2 ist aus Keramikmaterial aus Bleizirkonattitanat (PZT) mit Ferroelektrizität gebildet. Die piezoelektrische Keramikplatte 2 ist in die durch einen Pfeil 5 bezeichnete Richtung polarisiert. Sie wird dann einem Schneiden unter Benutzung einer rotierenden Diamantklinge 30 zum Bilden von Rillen 28 darin unterworfen, wie in Fig. 12 gezeigt ist. Während des Schneidens wird die Schneiderichtung der Diamantklinge 30 von einer Richtung 30A durch eine Richtung 30B zu einer Richtung 30C verändert, wodurch eine Rille 28 mit einem Kanalrillenabschnitt 17, eine bogenförmige Rille 19 und ein flacher Rillenabschnitt 16 gebildet wird.
Der Kanalrillenabschnitt 17 wird durch Schneiden in der Richtung 30A durch die Diamantklinge 30 gebildet. Dann wird die Schneiderichtung von der Richtung 30A zu der Richtung 30B zum Ändern der Tiefe der Schneidetätigkeit geändert. Zu dieser Zeit wird der bogenförmige Rillenabschnitt 19, der eine gekrümmte Oberfläche mit derselben Krümmung wie die Diamantklinge 30 ist, gebildet. Darauf folgend wird die Schneiderichtung von der Richtung 30B zu der Richtung 30C zum Bilden des flachen Rillenabschnittes 16 geändert.
Wie in Fig. 11 gezeigt ist, sind mehrere Rillen 28 in der piezoelektrischen Keramikplatte 2 gebildet, die dem Schneiden wie oben beschrieben unterworfen wurde. Die Rillen 28 weisen die gleiche Tiefe auf und sind parallel zueinander angeordnet. Der flache Rillenabschnitt 16 ist in der Nachbarschaft einer Endoberfläche 15 der piezoelektrische Keramikplatte 2 gebildet. Die Abmessungen des Kanalrillenabschnittes 17 und des flachen Rillenabschnittes 16 werden durch die Dicke und die Schneidetiefe der Diamantschneideklinge 30 bestimmt. Der Abstand und die Zahl der Rillen 28 wird durch Steuern des Vorschubabstandes eines Arbeitstisches und der Häufigkeit des Rillenschneidens bei dem Vorgang des Bil dens der Rillen 28 bestimmt. Die Krümmung der gekrümmten Oberfläche des bogenförmigen Rillenabschnittes 19 wird durch den Durchmesser der Diamantklinge 30 bestimmt. Dieses Verfahren wird bei Halbleiterherstellung benutzt, und es ist unnötig zu sagen, dieses Verfahren ist eine wirksame Technik, die zum Durchführen hoher Integration usw. benutzbar ist, die für die Tintenausstoßvorrichtung benötigt wird, da extrem dünne Diamantklingen von ungefähr 0,02 mm Dicke auf dem Markt verkauft werden. Unterteilungswände 11, die als die Seitenoberflächen der Rillen 28 dienen, sind in der durch den Pfeil 5 bezeichneten Richtung polarisiert.
Metallelektroden 13, 18 und 9 werden auf den Seitenoberflächen des Kanalrillenbereiches 17 und des bogenförmigen Rillenabschnittes 19 und der inneren Oberfläche des flachen Rillenabschnittes durch ein Abscheidungsverfahren abgeschieden. Wie in Fig. 13 gezeigt ist, wird während der Bildung der Metallelektroden 13, 18 (Fig. 11) und 9 die piezoelektrische Keramikplatte 2 in bezug auf die Dampfemittierrichtung einer Abscheidungsquelle (nicht gezeigt) geneigt. Auf das Emittieren des Metalldampfes von der Abscheidungsquelle werden die Elektroden 13, 18, 9 und 10 an dem oberen Halbabschnitt der Seitenoberfläche des Kanalrillenbereiches 17, an einem Abschnitt von dem oberen Abschnitt der Seitenoberfläche des bogenförmigen Rillenbereiches 19 bis zu einem Halbabschnitt der Seitenoberfläche des Kanalrillenbereiches 17, auf der inneren Oberfläche des flachen Abschnittes 16 und auf der oberen Oberfläche der Unterteilungswand 11 durch einen Schatteneffekt der Unterteilungswände 11 gebildet. Darauf folgende wir die piezoelektrische Keramikplatte 2 um 180º gedreht, wodurch der Rest der Metallelektroden 13, 18, 9 und 10 auf die gleiche Weise wie oben beschrieben gebildet wird. Danach wird die unnätige Metallelektrode 10, die auf der oberen Oberfläche der Unterteilungswand 11 gebildet ist, durch ein Läppungsverfahren oder ähnliches entfernt. Während dieses Vorganges wird die Metallelektrode 13 auf beiden Seitenoberflächen des Kanalrillenbereiches 17 gebildet und elektrisch mit der auf der inneren Oberfläche des flachen Rillenabschnittes 16 durch die Metallelektrode 18 elek trisch verbunden, die auf der Seitenoberfläche des bogenförmigen Rillenabschnittes 19 gebildet ist.
Die in Fig. 11 gezeigte Abdeckplatte 3 wird aus einem Keramik- oder einem Harzmaterial gebildet. Eine Tinteneinlaßöffnung 21 und eine Verteilerleitung 22 werden in der Abdeckplatte 3 durch Schleifen oder Schneiden gebildet. Danach werden die Oberfläche der piezoelektrische Keramikplatte 2, auf der die Rillen 28 gebildet sind, und die Oberfläche der Abdeckplatte 3, auf der die Verteilerleitung 22 gebildet ist, klebend aneinander mit einem Klebstoff 4 der Epoxidgruppe (Fig. 15) oder ähnlichem angebracht. Folglich sind die oberen Oberflächen der Rillen 28 durch die Abdeckplatte 3 bedeckt, und eine Mehrzahl von Tintenkanälen (Fig. 15), die in einem vorbestimmten Intervall in der Seitenrichtung angeordnet sind, sind in der Tintenausstoßvorrichtung 1 gebildet. Darauf folgend wird Tinte in alle Tintenkanäle 12 eingefüllt.
An die Endoberflächen der piezoelektrische Keramikplatte 2 und der Abdeckplatte 3 wird klebend eine Düsenplatte 31 angebracht, in der Düsen 32 so gebildet sind, daß sie den entsprechenden Tintenkanälen gegenüberstehen. Die Düsenplatte ist aus Kunststoff wie Polyalkylen-(zum Beispiel Ethylen)Terephthalat, Polyimid, Polyetherimid, Polyetherketon, Polyethersulfon, Polykarbonat, Zelluloseacetat oder ähnlichem gebildet.
Die Basisplatte 41 wird klebend unter Benutzung eines Klebstoffes der Epoxidgruppe an der Oberfläche der piezoelektrischen Keramikplatte 2 angebracht, die der Oberfläche gegenüberliegt, in der die Rillen 28 gebildet sind. Die Basisplatte 41 wird mit Leitungsschichtmustern 42 an den Positionen entsprechend der entsprechenden Tintenkanäle gebildet. Die Leitungsschichtmuster 42 und die Metallelektrode 9 in dem flachen Rillenabschnitt 16 werden miteinander durch eine Verdrahtung 43 durch ein gut bekanntes Verdrahtungsbondverfahren oder ähnliches verbunden.
Als nächstes wird der Aufbau der Steuereinheit unter Bezugnahme auf Fig. 14 beschrieben. Fig. 14 ist ein Blockschaltbild, das die Steuereinheit zeigt. Die auf der Basisplatte 41 gebildeten Leitungsschichtmuster 42 sind einzeln mit einem LSI-Chip 51 verbunden. Eine Taktleitung 52, eine Datenleitung 53, eine Spannungsleitung 54 und eine Masseleitung 55 sind ebenfalls mit dem LSI-Chip 51 verbunden. Auf der Grundlage von sequentiellen Taktpulsen, die von der Taktleitung 52 geliefert werden, bestimmt der LSI-Chip 51 gemäß den auf der Datenleitung 53 erscheinenden Daten, welche Düse 32 Tintentröpfchen ausstoßen soll. Auf der Grundlage dieser Beurteilung legt der LSI-Chip 51 eine Spannung V von der Spannungsleitung 54 an ein Leitungsschichtmuster 52 an, das elektrisch mit der Metallelektrode 13 eines anzutreibenden Tintenkanales 12 verbunden ist, und es verbindet die Masseleitung 55 mit den Leitungsschichtmustern 42, die elektrisch mit den Metallelektroden 13 der Tintenkanäle 12 verbunden sind, die nicht der anzutreibende Tintenkanal 12 sind.
Als nächstes wird der Betrieb der Tintenausstoßvorrichtung unter Bezugnahme auf Fig. 15 und 16 beschrieben.
Gemäß vorgeschriebener Daten beurteilt der LSI-Chip 51, daß Tinte aus einem Tintenkanal 12B der Tintenausstoßvorrichtung 1 auszustoßen ist. Auf der Grundlage dieser Beurteilung wird eine positive Treiberspannung V an die Metallelektroden 13E und 13F durch das Leitungsschichtmuster 42 angelegt; die Metallelektrode 9 und die Metallelektrode 18, die dem Tintenkanal 12B entsprechen, und die Metallelektroden 13D und 13 G werden auf Masse gelegt. Zu dieser Zeit tritt ein elektrisches Treiberfeld, das wie durch einen Pfeil 14B bezeichnet gerichtet ist, in der Trennwand 11B auf, und ein elektrisches Treiberfeld, das wie durch einen Pfeil 14C bezeichnet gerichtet ist, tritt in der Trennwand 11C auf. In diesem Fall sind die Richtungen 14B und 14C der elektrischen Treiberfelder senkrecht zu der Polarisationsrichtung 5, so daß die Trennwände 11B und 11C rasch zu der Innenseite des Tintenkanales 12B aufgrund eines Effektes des piezoelektrische Keramikplatte Dickenschermodus gebogen werden. Durch diese Biegung wird das Volu men des Tintenkanales 12B verringert, und der Tintendruck steigt schnell so an, daß eine Druckwelle auftritt, und das Tintentröpfchen wird aus der Düse 32 (Fig. 11) ausgestoßen, die mit dem Tintenkanal 12B in Verbindung steht.
Wenn weiter das Anlegen der Treiberspannung V gestoppt wird, kehren die Trennwände 11B und 11C zu ihrer ursprünglichen Position vor dem Biegen zurück (siehe Fig. 15), und der Tintendruck in dem Tintenkanal 12B wird verringert, so daß die Tinte von der Tinteneinlaßöffnung 21 (Fig. 11) durch die Verteilerleitung 22 (Fig. 11) in den Tintenkanal 12B geliefert wird.
Bei der Tintenausstoßvorrichtung, wie sie oben beschrieben wurde, werden die Trennwände 11B und 11C an beiden Seiten des Tintenkanales 12B gebogen (verformt) zum Ausstoßen von Tinte aus dem Tintenkanal 12B, wie in Fig. 16 gezeigt ist. Ein Abschnitt der Unterteilungswand 11, der der Seitenoberfläche des bogenförmigen Rillenabschnittes 19 entspricht, wird wenig gebogen. Daher trägt die Biegung eines Abschnittes der Trennwand 11, der der Seitenoberfläche des Kanalrillenabschnittes 17 entspricht, zu dem Auftreten des Tintendruckes zum Ausstoßen von Tinte bei. Das heißt, die in den Kanalrillenbereich 17 gefüllte Tinte wird unter Druck gesetzt, und ein Tintentröpfchen mit einem vorbestimmten Volumen wird aus der Düse 32 bei einer vorgeschriebenen Ausstoßgeschwindigkeit ausgestoßen. Somit wird das Auftreten des Druckes, der zu dem Ausstoßen beitritt, an dem Kanalrillenabschnitt 17 induziert. Der flache Rillenabschnitt 16 und der bogenförmige Rillenabschnitt 19 tragen nicht zu dem Auftreten des Druckes bei.
Folglich gibt es ein Problem der Kosten des piezoelektrischen Materiales für den flachen Rillenabschnitt 16 und einen Abschnitt des bogenförmigen Rillenabschnittes 19 zum Bilden des flachen Rillenabschnittes 16 zur elektrischen Verbindung mit den Mustern 42 der Basisplatte 41, und die Materialkosten der piezoelektrischen Keramikplatte sind hoch.
Hier dient das piezoelektrische Material, das die Unterteilungswände 11 bildet, als eine Art von Kondensator. Daher werden der flache Rillenabschnitt 16 und der bogenförmige Rillenabschnitt 19, die im wesentlichen nicht zu dem Auftreten des Druckes beitragen, ebenfalls aus piezoelektrischem Material gebildet. Folglich gibt es das Problem, das die elektrostatische Kapazität des Kondensators vergrößert wird, und somit ist die Effektivität der verbrauchten Energie für das Auftreten des Druckes zu der elektrischen Eingangsenergie gering ist.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine Tintenausstoßvorrichtung vorzusehen, bei der keine Isolation zwischen der Tinte und den Elektroden notwendig ist.
Eine andere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Tintenausstoßvorrichtung vorzusehen, die keine Isolierschicht zum Isolieren der Tinte und der Elektroden voneinander benötigt, die eine hohe Ausbeute aufweist und sehr geeignet für Massenproduktion ist.
Eine andere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Tintenausstoßvorrichtung vorzusehen, die einen kleinen Betrag piezoelektrischen Materiales benötigt und eine hohe Energieeffektivität aufweist. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Tintenausstoßvorrichtung vorgesehen, mit:
einer Platte, von der mindestens ein Teil aus einem piezoelektrischen Keramikmaterial gebildet ist, wobei die Platte gebildet ist mit:
einer Mehrzahl von Ausstoßbereichen, durch die Tinte ausgestoßen wird;
einer Mehrzahl von Nicht-Ausstoßbereichen, an die Tinte nicht geliefert wird und von denen jeder zwischen den Ausstoßbereichen abwechselnd vorgesehen ist; und
Trennwänden, die aus einem polarisierten piezoelektrischen Keramikmaterial gebildet sind und zwischen einem der Mehrzahl von Ausstoßbereichen und einem der Mehrzahl von Nicht-Ausstoßbereichen vorgesehen sind;
wobei die Vorrichtung weiter aufweist:
eine Mehrzahl von ersten Elektroden, die auf den Trennwänden den Ausstoßbereichen zugewandt gebildet sind; und
eine Mehrzahl von zweiten Elektroden, die auf den Trennwänden den Nicht-Ausstoßbereichen zugewandt gebildet sind, wobei die ersten Elektroden und die zweiten Elektroden ein elektrisches Feld in dem piezoelektrischen Keramikmaterial gemäß einer daran angelegten Spannung erzeugen;
dadurch gekennzeichnet,
daß die ersten Elektroden auf Masse liegen, daß die zweiten Elektroden selektiv mit einer Spannung beliefert werden und daß einander zugewandte Paare der zweiten Elektroden in jedem Nicht- Ausstoßbereich nicht miteinander verbunden sind.
Bei der Tintenausstoßvorrichtung gemäß der Erfindung, die so aufgebaut ist, liegen die ersten Elektroden in den Ausstoßbereichen auf Masse, und die Spannung wird an die ersten Elektroden in den Nicht-Ausstoßbereichen angelegt, wodurch die Tinte aus den Ausstoßbereichen ausgestoßen wird.
Wie aus dem Vorangehenden ersichtlich ist, liegen gemäß der Tintenausstoßvorrichtung der Erfindung die ersten Elektroden in den Ausstoßbereichen auf Masse und die ersten Elektroden in den Nicht-Ausstoßbereichen werden mit der Spannung zum Ausstoßen der Tinte aus den Ausstoßbereichen beliefert. Daher wird keine Spannung an die Elektroden der Ausstoßbereiche angelegt, und daher werden diese Elektroden kaum verschlechtert. Folglich wird anders als beim Stand der Technik keine Isolierschicht zum Isolieren der Tinte und der Elektroden benötigt, und somit wird keine Ausrüstung und kein Verfahren dafür benötigt, so daß die Produktivität verbessert werden kann und die Kosten verringert werden können. Da weiter keine Spannung an die Elektroden der Ausstoßbereiche angelegt wird, sind die Elektroden hervorragend im Korrosionswiderstand. Daher haben die Elektroden eine hohe Dauerhaftigkeit, und die Lebensdauer der Tintenausstoßvorrichtung wird verlängert.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden im Einzelnen unter Bezugnahme auf die folgenden Figuren beschrieben, in denen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht ist, die eine Tintenausstoßvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
Fig. 2 ein Blockschaltbild ist, das eine Steuerung der Tintenausstoßvorrichtung der ersten Ausführungsform zeigt;
Fig. 3A eine schematische Ansicht ist, die den Betrieb der Tintenausstoßvorrichtung der ersten Ausführungsform zeigt;
Fig. 3B eine schematische Ansicht ist, die den Betrieb der Tintenausstoßvorrichtung der ersten Ausführungsform zeigt;
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht ist, die eine Tintenausstoßvorrichtung der zweiten Ausführungsform zeigt;
Fig. 5 eine perspektivische Ansicht ist, die eine piezoelektrische Keramikplatte der zweiten Ausführungsform zeigt;
Fig. 6 eine schematische Ansicht ist, die die Tintenausstoßvorrichtung der zweiten Ausführungsform zeigt;
Fig. 7 eine perspektivische Ansicht ist, die eine Tintenausstoßvorrichtung der dritten Ausführungsform zeigt;
Fig. 8 eine Ansicht ist, die einen Herstellungsvorgang der Tintenausstoßvorrichtung der dritten Ausführungsform zeigt;
Fig. 8A ein Seitenschnitt der Tintenausstoßvorrichtung von Fig. 8 ist;
Fig. 9A eine Ansicht ist, die den Betrieb der Tintenausstoßvorrichtung der dritten Ausführungsform zeigt;
Fig. 9B eine Ansicht ist, die den Betrieb der Tintenausstoßvorrichtung der dritten Ausführungsform zeigt;
Fig. 10A eine schematische Ansicht ist, die eine herkömmliche Tintenausstoßvorrichtung zeigt;
Fig. 10B eine schematische Ansicht ist, die eine herkömmliche Tintenausstoßvorrichtung zeigt;
Fig. 11 eine weggeschnittene perspektivische Draufsicht ist, die eine Tintenausstoßvorrichtung gemäß einer verwanden Technik zeigt;
Fig. 12 eine Ansicht ist, die ein Bearbeitungsverfahren zum Erzeugen von Rillen einer verwanden Technik zeigt;
Fig. 13 eine Ansicht ist, die ein Bearbeitungsverfahren einer verwanden Technik zum Bilden von Elektroden auf der piezoelektrischen Platte zeigt;
Fig. 14 ein Blockschaltbild ist, das eine Steuerung der Tintenausstoßvorrichtung der verwanden Technik zeigt;
Fig. 15 eine Ansicht ist, die den Betrieb der Tintenausstoßvorrichtung der verwanden Technik zeigt;
Fig. 16 eine Ansicht ist, die den Betrieb der Tintenausstoßvorrichtung der verwanden Technik zeigt;
Fig. 17A eine Ansicht ist, die den Betrieb der Tintenausstoßvorrichtung der modifizierten Ausführungsform zeigt; und
Fig. 17B eine Ansicht ist, die den Betrieb der Tintenausstoßvorrichtung einer modifizierten Ausführungsform zeigt.
Bevorzugte Ausführungsformen gemäß der Erfindung werden hier im folgenden unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
Wie in Fig. 1 gezeigt ist, weist die Tintenausstoßvorrichtung 100 eine piezoelektrische Keramikplatte 102, eine Abdeckplatte 110, eine Düsenplatte 14 und ein Verteilerleitungsteil 101 auf. Die piezoelektrische Keramikplatte 102 ist aus Keramikmaterial einer Bleizirkonattitanatgruppe (PZT) gebildet. Eine Mehrzahl von Rillen 103 ist auf der piezoelektrischen Keramikplatte 102 durch Schneiden unter Benutzung einer Diamantklinge oder ähnliches gebildet. Trennwände 106, die als die Seitenoberflächen der Rillen 103 dienen, sind in eine Richtung polarisiert, die durch einen Pfeil 105 bezeichnet ist. Die Rillen 103 sind so ausgelegt, daß sie die gleiche Tiefe aufweisen und parallel zueinander so sind, daß sie sich an beiden Endoberflächen 102A und 102B der piezoelektrischen Keramikplatte 102 öffnen. Metallelektroden 8, 9 sind auf einem oberen Halbabschnitt beider Seitenoberflächen der inneren Oberfläche einer jeden Rille 103 durch Sputtern oder ein anderes Verfahren gebildet.
Die Abdeckplatte 110 ist aus Aluminiumoxid gebildet, und Schlitze 111A und 111B sind auf den einander zugewandten Endoberflächen 110A bzw. 110B gebildet. Der Abstand der Schlitze 111A, 111B ist zweimal dem Abstand der Rillen 103 gesetzt, und die Schlitze 111A und 111B sind abwechselnd so angeordnet, daß sie voneinander um einen Halbabstand abweichen. Die Schlitze 111A, 111B sind daher entsprechend den Rillen 103 vorgesehen. Weiter sind Muster 124 und 125 auf der Oberfläche 110C der Abdeckplatte 110 gebildet.
Danach wird die Oberfläche der piezoelektrischen Keramikplatte 102, auf der die Rillen 103 gearbeitet sind, klebend an der Oberfläche gegenüber zu der Oberfläche 110C der Abdeckplatte 110 mit einem Klebstoff 120 auf Epoxidbasis angebracht (Fig. 3). Folglich sind in der Tintenausstoßvorrichtung 100 Tintenkanäle 104 von einem Abschnitt der Rillen 103, die als Ausstoßkanäle dienen, die mit den Schlitzen 111B in Verbindung stehen, und Luftkanäle 127 aus den verbleibenden Rillen 103, die als Nicht- Ausstoßgebiete dienen, die mit den Schlitzen 111A in Verbindung stehen, gebildet. Nach dem Ankleben der Abdeckplatte 110 wird eine Metallelektrode 109 auf einem Gebiet gebildet, das auf der Oberfläche 110C der Abdeckplatte 110 an der Seite der Endoberfläche 110A von der Bodenoberfläche der Schlitze 111A und an einem Teil der Seitenoberfläche der inneren Oberfläche eines jeden Schlitzes 111A angeordnet ist. Zu dieser Zeit wird die Metallelektrode 109 ebenfalls auf der Metallelektrode 9 eines jeden Luftkanales 127 gebildet, der mit dem Schlitz 111A in Verbindung steht. Somit sind die Metallelektroden 9 elektrisch mit den Metallelektroden 109 verbunden, die auf den Seitenoberflächen der Schlitze 111A gebildet sind. Daher wird eine Metallelektrode 9, die auf einer Trennwand 106 gebildet ist, die an einer Seite eines Luftkanales 127 angeordnet ist, zum teilweise Abgrenzen eines Tintenkanales 104, elektrisch mit einer Metallelektrode 9 verbunden, die auf der anderen Trennwand 106 gebildet ist, die an einer Seite eines anderen Luftkanales 127 angeordnet ist und das Abgrenzen des Tintenkanales 104 vervollständigt, der zwischen den zwei Trennwänden 106 eingeschlossen ist. Die Metallelektroden 109 sind elektrisch mit den Mustern 124 verbunden.
Weiter wird eine Metallelektrode 117 an einem Gebiet gebildet, das auf der Oberfläche 110C angeordnet ist, die sich von ungefähr der Mitte der Abdeckplatte 110 zu der Seite der Endoberfläche hOB der Oberfläche 110C der Abdeckplatte 110 und über die innere Oberfläche eines jeden Schlitzes 111B erstreckt. Die Metallelektrode 117 wird auch auf der Metallelektrode 8 eines jeden Tintenkanales 104 gebildet, der mit dem Schlitz 111B in Verbindung steht. Somit ist die Metallelektrode 8 elektrisch mit der Metallelektrode 117 verbunden, die auf der Seitenoberfläche des Schlitzes 111B gebildet ist. Daher sind die Metallelektroden 8 aller Tintenkanäle 104 elektrisch miteinander durch die Metallelektrode 117 verbunden. Die Metallelektrode 117 ist elektrisch mit dem Muster 125 verbunden. Die Endoberflächen 102A und 102B der piezoelektrischen Keramikplatte 102 und die Endoberflächen 110A und 110B der Abdeckplatte 110 sind so maskiert, daß keine Metallelektroden 109 und 117 auf diesen Endoberflächen gebildet sind.
Eine Düsenplatte 14 mit Düsen 12, die an Positionen entsprechend den Tintenkanälen 104 angeordnet sind, wird klebend an die Endoberfläche 102A der piezoelektrischen Keramikplatte 102 und der Endoberfläche 110A der Seite des Schlitzes 111A der Abdeckplatte 110 angebracht. Die Düsenplatte 14 wird aus einem Kunststoffmaterial wie Polyalkylen-(zum Beispiel Ethylen)Terephthalat, Polyimid, Polyetherimid, Polyetherketon, Polyethersulfon, Polykarbonat, Zelluloseacetat oder ähnlichem gebildet.
Danach wird das Verteilerleitungsteil 101 klebend an der Endoberfläche 102B der piezoelektrischen Keramikplatte 102, der Endoberfläche 110B der Abdeckplatte 110 und der Oberfläche 110C der Abdeckplatte 110 angebracht. Ein Verteilerleitung 122 ist in dem Verteilerleitungsteil 101 gebildet. Die Verteilerleitung 122 umgibt die Schlitze 111B.
Die auf der Abdeckplatte 110 gebildeten Muster 124 und 125 sind mit einem Verdrahtungsmuster einer flexiblen Leiterplatte (nicht gezeigt) verbunden. Das Verdrahtungsmuster auf der flexiblen Leiterplatte ist mit einer starren Platte (nicht gezeigt) verbunden, die mit einer später zu beschreibenden Steuerung verbunden ist.
Als nächstes wird der Aufbau der Steuerung unter Bezugnahme auf Fig. 2 beschrieben. Jedes der auf der Abdeckplatte 110 gebildeten Muster 124 und 125 ist einzeln mit einem LSI-Chip 151 durch die flexible Leiterplatte und die starre Platte verbunden. Eine Taktleitung 152, eine Datenleitung 153, eine Spannungsleitung 154 und eine Masseleitung 155 sind ebenfalls mit dem LSI-Chip 151 verbunden. Als Reaktion auf die von der Taktleitung 152 gelieferten kontinuierlichen Taktpulse identifiziert der LSI-Chip 151 eine Düse 12, aus der eine Tintenausstoßtätigkeit eines Tintentröpfchens zuerst auf der Grundlage von auf der Datenleitung 153 eingegebenen Daten gestartet wird. Der LSI-Chip 151 legt an eine Spannung V von der Spannungsleitung 154 an das Muster 124 an, das mit den Metallelektroden 8 der Luftkanäle 127 an beiden Seiten des Tintenkanales 104 verbunden ist, aus dem die Tinte auszustoßen ist. Weiter verbindet der LSI-Chip 151 die anderen Muster 124 und das Muster 125, die mit den Metallelektroden 8 der anderen Tintenkanäle 104 verbunden sind, mit der Masseleitung 155.
Als nächstes wird der Betrieb der Tintenausstoßvorrichtung 100 beschrieben. Zum Ausstoßen von Tintentröpfchen aus einem Tintenkanal 104B, der in Fig. 3B gezeigt ist, wird ein Spannungspuls durch die Muster 124 an Metallelektroden 9C, 9F auf der Seite des Tintenkanales 104B der Luftkanäle 127B bzw. 127C angelegt, die an beiden Seiten des Tintenkanales 104B angeordnet sind. Die anderen Metallelektroden 8 werden durch die anderen Muster 124 und das Muster 125 auf Masse gelegt. Durch diese Tätigkeit tritt ein elektrisches Feld in der Richtung, die durch einen Pfeil 113B bezeichnet ist, in der Trennwand 106B auf, während ein elektrisches Feld in der Richtung, die durch einen Pfeil 113C bezeichnet ist, in der Trennwand 106C auftritt, so daß die Trennwände 106B und 106C sich voneinander trennend bewegen. Folglich wird das Volumen des Tintenkanales 104B vergrößert, und der Druck in dem Tintenkanal 104B in der Nähe der Düse 12 wird verringert. Dieser Zustand wird während einer Zeit gehalten, die durch L/a dargestellt ist. Während dieser Zeit wird Tinte von der Verteilerleitung 122 durch den mit dem Tintenkanal 104B verknüpften Schlitz 111B geliefert. L/a ist die Zeit, die für die Druckwelle in dem Tintenkanal 104 benötigt wird, sich in einer Richtung in der Längsrichtung eines Tintenkanales 104 auszubreiten (von dem Schlitz 111B zu der Düsenplatte 114 oder in die entgegengesetzte Richtung). Diese Zeit wird auf der Grundlage der Länge L des Tintenkanales 104 und der Schallgeschwindigkeit a der Tinte bestimmt.
Gemäß der Ausbreitungstheorie einer Druckwelle wird der Druck in dem Tintenkanal 104B umgedreht und variiert zu einem Überdruck, wenn die Zeit L/a von dem Anstieg abläuft, wie oben beschrieben wurde. Die an die Elektroden 9C und 9F angelegte Spannung kehrt zu 0V synchron zu dem Zeitpunkt zurück, wenn der Druck in dem Tintenkanal 104B umgekehrt wird und zu einem Überdruck variiert. Durch diese Tätigkeit kehren die Trennwände 106B und 106C zu einem Zustand vor der Biegung zurück (Fig. 3A), und die Tinte wird unter Druck gesetzt. Zu dieser Zeit wird der positiv geänderte Druck zudem Druck addiert, der erzeugt wird, wenn die Trennwände 106B und 106C zu dem Zustand vor der Biegung zurückkehren, so daß ein relativ hoher Druck zu der Tinte in dem Tintenkanal 104B geliefert wird, und ein Tintentröpfchen wird aus der Düse 12 ausgestoßen.
Bei der obigen Ausführungsform wird die Treiberspannung so angelegt, daß das Volumen des Tintenkanales 104B vergrößert wird, und dann wird das Anlegen der Treiberspannung gestoppt, so daß das Volumen des Tintenkanales 104B zu seinem natürlichen Zustand abnimmt, das Tintentröpfchen wird aus dem Tintenkanal 1048 ausgestoßen. Es mag jedoch ebenfalls so ausgelegt sein, daß die Treiberspannung zuerst so angelegt wird, daß das Volumen des Tintenkanales 104B zum Ausstoßen des Tintentröpfchens aus dem Tintenkanal 104B verringert wird, und dann wird das Anlegen der Treiberspannung gestoppt, so daß das Volumen des Tintenkanales 104B von seinem verringerten Zustand zu seinem natürlichen Zustand zunimmt zum Liefern der Tinte in den Tintenkanal 104B.
Wie oben beschrieben wurde wird bei der Tintenausstoßvorrichtung 100 dieser Ausführungsform der Spannungspuls durch eines der Muster 124 an die Metallelektroden 8C und 8F auf der Seite des Tintenkanales 104B der Luftkanäle 127B und 127C auf beiden Seiten des Tintenkanales 104B angelegt, aus dem Tinte auszustoßen ist, und die anderen Metallelektroden 8 werden durch die anderen Muster 124 und das Muster 125 auf Masse gelegt, wodurch das Tintentröpfchen aus der Düse 12 des Tintenkanales 104 ausgestoßen wird. Daher wird keine Spannung an die Metallelektroden 8 des Tintenkanales 104 angelegt, der mit Tinte gefüllt ist. Als Resultat gibt I es keine Verschlechterung der Metallelektroden 8 auf der Grundlage des Vorhandenseins von Tinte. Folglich wird ungleich dem Stand der Technik keine Isolierschicht zum Isolieren der Tinte und der Metallelektroden 8 voneinander benötigt; und somit sind keine Ausrüstung und kein Verfahren für die Isolation notwendig. Weiter kann die Produktion verbessert werden und die Kosten können verringert werden. Zusätzlich wird keine Spannung an die Metallelektroden 8 des mit Tinte gefüllten Tintenkanales 104 angelegt, und somit sind die Metallelektroden 8 hervorragend in dem Korrosionsschutz. Daher ist die Dauerhaftigkeit der Metallelektroden 8, 9 hoch, und die Lebensdauer der Tintenausstoßvorrichtung 100 ist verlängert.
Weiter sind die Luftkanäle 127 mit Luft gefüllt, und somit werden die Trennwände 106 leicht so verformt, daß die Treiberspannung niedrig sein kann:
Bei dieser Ausführungsform stehen nur die Tintenkanäle 104 mit der Verteilerleitung 122 in Verbindung, da die Schlitze 111B auf der Endoberfläche 110B der Abdeckplatte 110 gebildet sind. Kein Luftkanal 127 steht mit der Verteilerleitung 122 in Verbindung. Daher wird keine Tinte an die Luftkanäle 127 geliefert, und die Biegung der Trennwände 106B und 106C zum Ausstoßen des Tintentröpfchens aus dem Tintenkanal 104B weist keine Wirkung auf die anderen Tintenkanäle wie die benachbarten Tintenkanäle 104A und 104C auf. Folglich wird das Tintentröpfchen wirksam aus jedem Tintenkanal 104 ausgestoßen, und eine hohe Druckqualität wird erzielt.
Weiter wird bei der Tintenausstoßvorrichtung 100 dieser Ausführungsform, nachdem die Abdeckplatte 110 klebend an der piezoelektrischen Keramikplatte 102 angebracht ist, die Metallelektrode 109 an einem Gebiet auf der Oberfläche 110C der Abdeckplatte 110 der Seite der Endoberfläche 110A von der Bodenoberfläche des Schlitzes 111A und an einem Teil der Seitenoberfläche der inneren Oberfläche des Schlitzes 111A gebildet, so daß die Metallelektrode 9 an einer Seite eines Luftkanales 127 elektrisch mit der Metallelektrode 9 an der Seite des Tintenkanales 104 eines anderen Luftkanales 127 verbunden ist, wobei der Tintenkanal 104 zwischen diesen Luftkanälen 127 eingeschlossen ist. Zusätzlich wird die Metallelektrode 117 an einem Gebiet auf der Oberfläche 110C der Abdeckplatte 110 gebildet, daß sich ungefähr von der Mitte davon zu der Seite der Endoberfläche 110B der Oberfläche 110C und über die gesamte innere Oberfläche eines jeden Schlitzes 1118 erstreckt, und somit sind die Elektroden 8 aller Tintenkanäle 104 elektrisch miteinander verbunden.
Daher sind die Metallelektroden 109 und 117 mit den Mustern 124 und 125 elektrisch verbunden, die auf der Oberfläche 110C gebildet sind, die eine Ebene der Abdeckplatte 110 ist, und somit können die Muster 124 und 125 und das Verdrahtungsmuster der flexiblen Leiterplatte wirksam und leicht elektrisch miteinander verbunden werden. Weiter können die Muster 124 und 125 in einer geeigneten Form und Größe zum Durchführen einer genauen elektrischen Verbindung ausgelegt werden.
Weiter können die Muster 124 und 125 der Abdeckplatte 110 direkt mit der starren Platte, die mit der Steuerung verbunden ist, ohne eine flexible Leiterplatte verbunden werden.
Indem die Breite die der Luftkanäle 127 kleiner als die Breite der Tintenkanäle 104 eingestellt wird, kann die Breite der piezoelektrischen Keramikplatte 102 verringert werden.
Bei dieser Ausführungsform sind die Rillen 103 auf einer Seitenoberfläche der piezoelektrischen Keramikplatte 102 gebildet. Es kann jedoch angenommen werden, daß die piezoelektrische Keramikplatte so ausgelegt ist, daß sie eine große Dicke aufweist, und Rillen sind auf beiden Seiten davon zum Vorsehen von Tintenkanälen und Luftkanälen gebildet.
Als nächstes wird eine zweite Ausführungsform gemäß der Erfindung beschrieben.
Wie in Fig. 4, 5 und 6 gezeigt ist, weist eine Tintenausstoßvorrichtung 300 eine piezoelektrische Keramikplatte 302 eine Abdeckplatte 320, eine Düsenplatte (nicht gezeigt) und ein Verteilerleitungsteil 301 auf.
Die piezoelektrische Keramikplatte 302 ist aus einem Keramikmaterial aus der Bleizirkonattitanatgruppe (PZT) gebildet. Eine Mehrzahl von Rillen ist in der piezoelektrischen Keramikplatte 302 durch Schneiden unter Benutzung einer Diamantklinge oder ähnlichem gebildet. Trennwände 306, die als die Seitenoberflächen der Rillen 303 dienen, sind in eine durch einen Pfeil 305 bezeichnete Richtung polarisiert. Die Rillen 303 sind auf die gleiche Tiefe und parallel zueinander gearbeitet, so daß sie an beiden Endoberflächen 302A und 302B der piezoelektrischen Keramikplatte 302 offen sind.
Auf der Endoberfläche 302A der piezoelektrischen Keramikplatte 302 sind Schlitze 311A so gebildet, daß sie mit jeder zweiten Rille 303 in Verbindung stehen, und auf der Endoberfläche 302B der piezoelektrischen Keramikplatte 302 sind Schlitze 311B so gebildet, daß sie mit jeder zweiten Rille 303 in Verbindung stehen. Die Schlitze 311A und 311B sind abwechselnd gebildet, und jeder Schlitz 311A und jeder Schlitz 311B sind in benachbarten Rillen 303 gebildet. Die Schlitze 311A sind in den zwei äußersten Rillen 303 vorgesehen. Weiter sind Muster 324 und 325 auf der Oberfläche 302C gegenüber der Seite der piezoelektrischen Keramikplatte 302, die die Rillen 303 enthält, gebildet.
Danach werden Metallelektroden 308, 309 und 310 durch eine Abscheidungsquelle (nicht gezeigt) gebildet, die an einer oberen schrägen Position in bezug auf die rillenbearbeitete Oberfläche und die Endoberfläche 302A der piezoelektrischen Keramikplatte 302 angeordnet ist, wie in Fig. 4 gezeigt ist (abgeschieden aus Richtungen, wie durch Pfeile 330A und 330B gezeigt ist). In diesem Fall wird eine Maskenbehandlung zum Verhindern durchgeführt, daß eine Metallelektrode auf der Endoberfläche 302A der piezoelektrischen Keramikplatte 302 und den Spitzenabschnitten der Trennwände 306 gebildet wird. Folglich wird, wie in Fig. 4 gezeigt ist, jede Metallelektrode 308 an oberen Halbabschnitten auf beiden Seitenoberflächen einer jeden Rille 303 gebildet, und jede Metallelektrode 309 wird an einem Teil der Seitenoberflächen und einem Teil der Bodenoberfläche an der Seite der Endoberfläche 302A einer jeden Rille 303 gebildet, die keinen Schlitz 311A darin gebildet aufweist. Jede Metallelektrode 310 ist an der Seite der Endoberfläche 302A der Seitenoberfläche eines jeden Schlitzes 311A gebildet. Die Metallelektroden 308 und die Metallelektrodeden 309 einer jeden Rille 303 sind elektrisch miteinander verbunden, und die entsprechenden Metallelektroden 308 und die Metallelektroden 310 einer jeden Rille 303 sind elektrisch miteinander verbunden.
Danach werden Metallelektroden 316 und 317 durch eine Abscheidungsquelle (nicht gezeigt) gebildet, die an einer oberen schrägen Position in bezug auf die Oberfläche 302C und die Endoberfläche 302B der piezoelektrischen Keramikplatte 302 angeordnet ist (aus Richtungen abgeschieden, wie durch Pfeile 331A und 331B gezeigt ist): Maskierung wird benutzt zum Verhindern, daß eine Metallelektrode auf der Endoberfläche 302B der piezoelektrischen Keramikplatte 302 und einem Gebiet auf der Oberfläche 302C der piezoelektrischen Keramikplatte 302 gebildet wird, auf dem die Muster 324 und 325 gebildet werden. Folglich wird jede Metall elektrode, wie in Fig. 6 gezeigt ist, in einem Gebiet auf der Oberfläche 302C auf der Seite der Endoberfläche 302A und von der Bodenoberfläche eines jeden Schlitzes 311A entlang eines Teiles der Seitenoberfläche der inneren Oberfläche eines jeden Schlitzes 311A gebildet. Zu dieser Zeit werden die Metallelektroden 316 auf den in den Schlitzen 311A gebildeten Metallelektroden 310 gebildet, so daß die auf den Seitenoberflächen der Schlitze 311A gebildeten Metallelektroden 316 mit den Metallelektroden 308 durch die Metallelektroden 310 verbunden werden. Daher ist eine Metallelektrode 308, die auf einer Trennwand 306 gebildet ist, die an einer Seite einer Rille 303 angeordnet ist, die darin einen Schlitz 311A gebildet aufweist, elektrisch mit einer Metallelektrode 308 verbunden, die auf einer anderen Trennwand 306 gebildet ist, die in einer anderen Rille 303A angeordnet ist, wobei die zwei Trennwände 306 die Rille 303B dazwischen abgrenzen. Weiter ist jede Metallelektrode 316 elektrisch mit einem Muster 324 verbunden.
Wie in Fig. 5 und 6 gezeigt ist, ist die Metallelektrode 317 an dem Gebiet von ungefähr der Mitte der Oberfläche 302C der piezoelektrischen Keramikplatte 302 zu der Seite der Endoberfläche 302B davon und über die gesamte innere Oberfläche der Schlitze 311B gebildet. Die Metallelektroden 317 sind auf den Metallelektroden 308 der Rillen 303B gebildet, die mit den Schlitzen 311B in Verbindung stehen, so daß die Elektroden 308 elektrisch mit den Metallelektroden 317 verbunden sind, die auf den Seitenoberflächen der Schlitze 311B gebildet sind. Daher sind die Metallelektroden 308 aller Rillen 303B, in denen die Schlitze 311B gebildet sind, elektrisch mit der Metallelektrode 317 verbunden. Weiter ist die Metallelektrode 317 elektrisch mit den Mustern 325 verbunden.
Als nächstes wird die Abdeckplatte 320, die aus Aluminiumoxid gebildet ist, und die Oberfläche der piezoelektrischen Keramikplatte 302, in die die Rillen 303 geschnitten sind, aneinander klebend mit einem Klebstoff der Epoxidgruppe (nicht gezeigt) angebracht. Folglich sind bei der Tintenausstoßvorrichtung 300 die oberen Oberflächen der Rillen 303 bedeckt, und Tintenkanäle 304, die in Verbindung stehen mit den Schlitzen 311B und den Luftkanälen 327, die als Nicht-Ausstoßgebiete dienen, die mit den Schlitzen 311A in Verbindung stehen, werden aufgebaut. Die Tintenkanäle 304 entsprechen den Rillen 303B, und die Luftkanäle 327 entsprechen den Rillen 303A. Die Tintenkanäle 304 und die Luftkanäle 327 weisen eine schmale Form mit einem rechteckigen Querschnitt auf. Die Tintenkanäle 304 sind mit Tinte gefüllt, und die Luftkanäle 327 sind mit Luft gefüllt.
Eine Düsenplatte (nicht gezeigt), die mit Düsen (nicht gezeigt) an Positionen entsprechend den Positionen der entsprechenden Tintenkanäle 304 versehen ist, wird klebend an der Endoberfläche 302A der piezoelektrischen Keramikplatte 302 und der Endoberfläche der Abdeckplatte 320 angebracht. Die Düsenplatte ist aus einem Kunststoffmaterial wie Polyalkylen-(zum Beispiel Ethylen) Terephthalat, Polyimid, Polyetherimid, Polyetherketon, Polyethersulfon, Polykarbonat, Zelluloseacetat oder ähnlichem gebildet. Ein Verteilerleitungsteil 301 wird klebend an der Endoberfläche 302B der piezoelektrischen Keramikplatte 302 und der Seite des Schlitzes 311B der Oberfläche 302C der piezoelektrischen Keramikplatte 302 angebracht. Das Verteilerleitungsteil 301 ist mit einer Verteilerleitung 322 versehen, und die Verteilerleitung 322 umgibt die Schlitze 311B.
Die Muster 324 und 325, die auf der Oberfläche 302C der piezoelektrischen Keramikplatte 302 gebildet sind, werden durch ein Verdrahtungsmuster einer flexiblen Leiterplatte (nicht gezeigt) verbunden. Das Verdrahtungsmuster der flexiblen Leiterplatte wird mit einer starren Platte (nicht gezeigt) verbunden, die mit einer Steuerung verbunden ist, wie später beschrieben ist.
Die gleiche Wirkung wie bei der ersten Ausführungsform kann ebenfalls mit dem obigen Aufbau der zweiten Ausführungsform erzielt werden.
Eine dritte Ausführungsform gemäß der Erfindung wird hier im folgenden unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
Der Aufbau der Tintenausstoßvorrichtung und ein Herstellungsverfahren davon wird beschrieben. Wie in Fig. 7 gezeigt ist, weist die Tintenausstoßvorrichtung 400 eine piezoelektrische Keramikplatte 402, eine Abdeckplatte 410 und eine Düsenplatte 14 auf.
Die piezoelektrische Keramikplatte 402 ist aus Keramikmaterial wie Bleizirkonattitanat (PZT) gebildet und in Richtung wie durch einen Pfeil 405 bezeichnet ist, polarisiert. Die piezoelektrische Keramikplatte 402 ist einem Schneiden von der Oberfläche 417 mit einer Diamantklinge oder ähnlichem unterworfen, so daß eine Mehrzahl von Rillen, die als erste Rillen dienen, darin gebildet wird. Die Rillen 403 weisen die gleiche Tiefe auf und sind parallel zueinander. Die Rillen 403 sind so gearbeitet, daß sie an einer Endoberfläche 416 der piezoelektrischen Keramikplatte 402 offen sind und an der anderen gegenüberliegenden Endoberfläche 415 nicht offen sind.
Metallelektroden 408 sind auf dem gesamten Gebiet der inneren Oberflächen der Rillen 403 und den Oberflächen 417 durch ein Plattierungsverfahren oder ähnliches gebildet.
Eine aus Aluminiumoxid gebildete Abdeckplatte 410 ist mit einer Tinteneinlaßöffnung 414 und einer Verteilerleitung 401 versehen. Eine Metallelektrode 419 ist auf der Oberfläche der Abdeckplatte 410 gebildet, in der die Verteilerleitung gebildet ist. Die Oberfläche der piezoelektrischen Keramikplatte 402, die zum Bilden der Rillen 403 geschnitten ist, und die Oberfläche der Abdeckplatte 410, in der die Verteilerleitung 401 gebildet ist, sind klebend aneinander mit einem Epoxidklebstoff 421 angebracht ( Fig. 9A), wodurch die Öffnungsabschnitte der Rillen 403 an der Seite der Oberfläche 417 bedeckt sind und Tintenkanäle 404 gebildet sind. Das meiste von jedem so gebildeten Tintenkanal 404 mit der Ausnahme eines Teiles davon, der der Düsenplatte 14 zugewandt ist, wie später beschrieben wird, ist von den Metallelektroden 408 und 419 bedeckt. An der Seite des Endabschnittes 415 der piezoelektrischen Keramikplatte 402 ist eine erste flexible Basisplatte 440 (Fig. 8A) vorgesehen zwischen der piezoelektrischen Keramikplatte 402 und der Abdeckplatte 410, wie später beschrieben wird, so daß sie klebend die piezoelektrische Keramikplatte 402 an der Abdeckplatte 410 anbringt.
Nach dem Ankleben der Abdeckplatte 410, wie in Fig. 8 gezeigt ist, wird die Tintenausstoßvorrichtung 400 umgedreht, und die hintere Oberfläche 418 der piezoelektrischen Keramikplatte 402 wird einem Schneiden mit einer Diamantklinge oder ähnlichem zum Bilden tiefer Rillen 411 zwischen den Tintenkanälen 404 unterworfen. Die Diamantklinge zum Bilden der Tiefen Rillen 411 ist in angeschrägter Form ausgelegt zum Verhindern, daß die Diamantklinge aufgrund der Feinheit und der Tiefe der Schneidearbeit beschädigt wird. Die tiefen Rillen 411 sind mit einer derartigen Tiefe ausgelegt, daß sie sich von der hinteren Oberfläche 418 bis nahezu der Oberfläche 417 erstrecken (Fig. 7), und an beiden Endoberflächen 415, 416 der piezoelektrischen Keramikplatte 402 offen sind. Aufgrund der Ausarbeitung der tiefen Rillen 411 sind Trennwände 406 zwischen jeder tiefen Rille 411 und Tintenkanal 404 gebildet. Jede Trennwand 406 ist in eine Richtung polarisiert, wie durch einen Pfeil 405 bezeichnet ist.
Eine Metallelektrode 409 wird auf beiden Seitenoberflächen einer jeden tiefen Rille 411 durch ein Sputterverfahren so gebildet, daß sie sich von der hinteren Oberfläche 418 zu im wesentlichen der Position der halben Höhe eines jeden Tintenkanales 404 erstreckt. Das Sputtern wird aus jeder von zwei Richtungen ausgeführt, die durch Pfeile 412A und 412B bezeichnet sind, zum Bilden der Metallelektroden 409 auf beiden Seitenoberflächen der tiefen Rillen 411 und der hinteren Oberfläche 418. Die so gebildeten Metallelektroden 409 bedecken die halben Flächen der Außenseiten der entsprechenden Tintenkanäle 404, und die Metallelektroden 409 sind elektrisch voneinander unabhängig für jeden Tintenkanal 404.
Als nächstes wird, wie in Fig. 7 gezeigt ist, die Düsenplatte 14 klebend an der Endoberfläche 416 der piezoelektrischen Keramikplatte 402 und der Abdeckplatte 410 mit einem Epoxidklebstoff oder ähnlichem so angebracht, daß jede Düse 12 mit einem der Tintenkanäle 404 in Verbindung steht.
Das Muster der ersten flexiblen Basisplatte 440, die so vorgesehen ist, ist elektrisch mit der auf der Oberfläche 417 der piezoelektrischen Keramikplatte 402 und der Metallelektrode 419 der Abdeckplatte 410 verbunden. Jede der auf der hinteren Oberfläche 418 gebildeten Metallelektroden 409 ist einzeln und elektrisch mit entsprechenden Mustern der zweiten flexiblen Basisplatte 442 verbunden. Die Muster der ersten und zweiten flexiblen Basisplatte 440, 442 sind mit einer Steuereinheit verbunden, wie später beschrieben wird.
Als nächstes wird der Aufbau der Steuereinheit unter Bezugnahme auf Fig. 2 beschrieben, die ein Blockschaltbild ist, das die Steuereinheit zeigt. Die Metallelektroden 409 (Fig. 7) sind elektrisch und einzeln mit einem LSI-Chip 151 durch das Muster der zweiten flexiblen Basisplatte 442 verbunden, und die Metallelektrode 408 (Fig. 7) ist elektrisch mit dem LSI-Chip 151 durch das Muster der ersten flexiblen Basisplatte 440 verbunden. Eine Taktleitung 152, eine Datenleitung 153, eine Spannungsleitung 154 und eine Masseleitung 155 sind ebenfalls mit LSI-Chip 151 verbunden.
Auf der Grundlage von sequentiellen Taktpulsen, die von der Taktleitung 152 geliefert werden, beurteilt der LSI-Chip 151 von Daten, die auf der Datenleitung 153 eingegeben werden, welche Düse 12 ein Tintentröpfchen ausstoßen soll, und legt eine Spannung V von der Spannungsleitung 154 an eine Metallelektrode 409 entsprechend dem Tintenkanal 404 (Fig. 7) an, von dem das Tintenausstoßen ausgeführt werden soll. Weiter verbindet es die Masseleitung 155 mit den Metallelektroden 409 entsprechend den Tintenkanälen 404, aus denen kein Tintenausstoßen auszuführen ist, und mit der Metallelektrode 408 in den Tintenkanälen 404.
Als nächstes wird der Betrieb der Tintenausstoßvorrichtung 400 dieser Ausführungsform beschrieben. Wenn ein Tintentröpfchen aus dem in Fig. 9B gezeigten Tintenkanal 404 ausgestoßen wird, legt der LSI-Chip 151 (Fig. 2) einen Spannungspuls an eine Metallelektrode 409B entsprechend dem Tintenkanal 404B an und verbindet die Masse mit den Metallelektroden 409 entsprechend den anderen Tintenkanälen 404 und der Metallelektrode 408 in den Tintenkanälen 404. Bei diesem Anlegen tritt ein elektrisches Feld, das in durch Pfeile 413B und 413C bezeichnete Richtungen gerichtet ist, zwischen einer Trennwand 406B und einer Trennwand 406C an einem Abschnitt auf, an dem die Metallelektrode 408 und die Elektrode 409B einander zugewandt sind. Als Resultat werden die Trennwände 406B und 4OGC so bewegt, daß sie sich voneinander Trennen, wie gezeigt ist. Zu dieser Zeit tritt ein elektrisches Feld auch an einem Abschnitt niedriger als die Bodenoberfläche einer jeden Rille 403 (Fig. 7) der piezoelektrischen Keramikplatte 402 auf, so daß das piezoelektrische Keramikmaterial an einem spannungsauftretenden Abschnitt verformt wird, aber das Volumen des Tintenkanales 404B wird nicht durch dieses letztere elektrische Feld beeinflußt.
Das Volumen des Tintenkanales 404B wird durch das Biegen der Trennwände 406B und 406C vergrößert, und der Druck in dem Tintenkanal 404B wird verringert. Dieser Zustand wird während einer Zeit L/a aufrechterhalten. Während dieser Zeit wird Tinte von einer Tintenlieferquelle (nicht gezeigt) durch die Tinteneinlaßöffnung 414 und die Verteilerleitung 401 in den Tintenkanal 404B geliefert. Die Zeit L/a ist die Zeit, die für unter Druck gesetzte Flüssigkeit in dem Tintenkanal 404 nötig ist, um sich in einer Längsrichtung des Tintenkanales 404 in einer Richtung auszubreiten (von der Verteilerleitung 401 zu der Düsenplatte 14 oder umgekehrt), und sie wird durch die Länge L des Tintenkanales 404 und die Schallgeschwindigkeit a der Tinte bestimmt.
Gemäß der Ausbreitungstheorie einer Druckwelle wird, gerade wenn die Zeit L/a von dem Anstieg abläuft, wie oben beschrieben wurde, der Druck in dem Tintenkanal 404B umgekehrt und variiert zu einem Überdruck. Die an die Elektrode 409B angelegte Spannung wird auf 0 V synchron zu diesem Zeitpunkt zurückgeführt. Durch diese Tätigkeit kehren die Trennwände 406B und 406C zu dem Zustand vor dem Biegen zurück (Fig. 9A), und die Tinte ist unter Druck gesetzt. Zu dieser Zeit kombinieren sich der positiv variierte Druck und die Trennwände 406B und 406C, die zu dem Zustand vor der Biegen zurückkehren, zum Erzeugen eines relativ hohen Druckes, der auf die Tinte in dem Tintenkanal 404B ausgeübt wird, und ein Tintentröpfchen wird aus der Düse 12 ausgestoßen (Fig. 7).
Bei der obigen Ausführungsform wird die Treiberspannung so angelegt, daß das Volumen des Tintenkanales 404B vergrößert wird, und dann wird das Anlegen der Treiberspannung so gestoppt, daß das Volumen des Tintenkanales 404B zu seinem natürlichen Zustand zurückkehrt, wodurch das Tintentröpfchen von dem Tintenkanal 404B ausgestoßen wird. Es kann jedoch so ausgelegt sein, daß die Treiberspannung zuerst so angelegt wird, daß das Volumen des Tintenkanales 404B zum Ausstoßen des Tintentröpfchens aus dem Tintenkanal 404B verringert wird, und dann wird das Anlegen der Treiberspannung so gestoppt, daß das Volumen des Tintenkanales 404B von dem verringerten Zustand zu dem natürlichen Zustand zum Liefern der Tinte in dem Tintenkanal 404B vergrößert wird.
Wie oben beschrieben wurde, wird bei der Tintenausstoßvorrichtung 400 dieser Ausführungsform der Spannungspuls an die Metallelektrode 409 entsprechend dem Tintenkanal 404B angelegt, aus dem die Tinte ausgestoßen werden soll, und die Metallelektroden 408 in den Tintenkanälen 404 werden auf Masse gelegt, wodurch das Tintentröpfchen aus der Düse 12 ausgestoßen wird. Daher wird keine Spannung an die Metallelektroden 408 auf den inneren Oberflächen der mit Tinte gefüllten Tintenkanäle 404 angelegt. Folglich ist ungleich dem Stand der Technik keine Isolierschicht zum Isolieren der Tinte und der Elektroden 408 in den Tintenkanälen voneinander notwendig. Somit sind keine Ausrüstung und kein Verfahren zur Isolation notwendig. Daher kann die Produktion der Tintenausstoßvorrichtungen verbessert werden, und die Kosten können verringert werden. Da zusätzlich keine Spannung an die Metallelektroden 408 in den mit der Tinte gefüllten Tintenkanäle 404 angelegt wird, unterliegen die Metallelektroden 408 weniger der Korrosion. Daher ist die Dauerhaftigkeit der Metallelektroden 408 hoch und die Lebensdauer der Tintenausstoßvorrichtung 400 ist lang.
Da Luft in den tiefen Rillen 411 vorhanden ist, werden die Trennwände 406 leicht verformt. Somit kann die Treiberspannung klein sein. Da weiter das Biegen der Trennwände 406C und 406D des Tintenkanales 404B keine Wirkung auf die anderen Tintenkanäle ausübt, wird das Tintentröpfchen wirksam aus jedem Tintenkanal 404 ausgestoßen, und die Druckqualität ist gut.
Da nur die Rillen 403 auf der Oberfläche 417 der piezoelektrischen Keramikplatte 402 geöffnet sind, die an der Oberfläche der Abdeckplatte 410 anklebt, in der die Verteilerleitung gebildet ist, kann die Verteilerleitung 401 zum Liefern der Tinte zu den Tintenkanälen 404 entsprechend den Rillen 403 in einer einfachen Form ausgelegt werden, und somit kann die Bearbeitungstätigkeit leicht durchgeführt werden. Daher ist die Produktion vereinfacht und die Massenproduktion hervorragend.
Da weiter jede Metallelektrode 409 zu der Außenseite über die gesamte Länge der Tintenausstoßrichtung in der Längsrichtung davon offen liegt, ist die elektrische Verbindung des Musters der flexiblen Basisplatte einfach und sicher durchzuführen.
Da noch weiter die innere Oberfläche eines jeden Tintenkanales 404 im wesentlichen von den Metallelektroden 408 und 419 bedeckt ist, wandert kein elektrisches Feld in die Tintenkanäle 404, und somit wird kein elektrisches Feld an die Tinte angelegt. Daher tritt keine elektrochemische Variation der Tinte aufgrund des Vorhandenseins eines elektrischen Feldes auf, und die Tinte wird daran gehindert, schlecht zu werden.
Zum Verhindern des Eindringens von Staub oder Stäubchen in die tiefen Rillen 411 und zum weiteren Verhindern, daß die Trennwände 406 durch eine externe Kraft beschädigt werden, kann eine Verstärkungsplatte auf der hinteren Oberfläche 418 der piezoelektrischen Keramikplatte 402 vorgesehen werden. Weiter kann angenommen werden, daß das Muster, das elektrisch mit den Metallelektroden 409 verbunden ist, auf der Verstärkungsplatte gebildet wird, und die Metallelektroden 409 werden mit der Steuereinheit ohne die Benutzung einer flexiblen Basisplatte verbunden. Weiter kann angenommen werden, daß keine Metallelektrode 409 auf der hinteren Oberfläche 418 der piezoelektrischen Keramikplatte 402 gebildet wird, und ein Verbinder wird für die Verstärkungsplatte zum elektrischen Verbinden der Metallelektroden 409 der Außenseiten mit den entsprechenden Rillen 403 vorgesehen.
Bei der obigen Ausführungsform wird die Abdeckplatte 410 klebend an der Oberfläche 417 der piezoelektrischen Keramikplatte 402 angebracht, es kann jedoch angenommen werden, daß zwei piezoelektrische Keramikplatten, von denen jede mit Rillen und tiefen Rillen entsprechend den Rillen 403 bzw. den tiefen Rillen 411 versehen ist, vorgesehen wird, und die Oberflächen der piezoelektrischen Keramikplatten auf den Seiten der Rillenbildung davon werden klebend aneinander so angebracht, daß die Rillen einander gegenüberstehen.
Weiter werden bei der obigen Ausführungsform die Rillen 403 und tiefen Rillen 411 auf einer piezoelektrischen Keramikplatte 402 gebildet. Es kann jedoch angenommen werden, daß ein Keramikmetall wie Aluminiumoxid, das keiner piezoelektrischen Biegung unterliegt, auf die piezoelektrische Keramik laminiert wird, die Rillen 403 von den Seiten des Keramikmateriales, das keiner piezoelektrischen Biegung unterliegt, gebildet werden und die tiefen Rillen 411 von der piezoelektrischen Keramikseite gebildet werden.
Noch weiter bei der obigen Ausführungsform sind die Rillen 403 und die tiefen Rillen 411 auf einer piezoelektrischen Keramikplatte 402 gebildet, die Metallelektroden 408 sind auf den ganzen inneren Oberflächen der Rillen 403 gebildet, und die Metallelek troden 409 sind in dem Gebiet gebildet, das sich von der hinteren Oberfläche 408 zu der Position erstreckt, die im wesentlichen die Hälfte der Höhe der Tintenkanäle 403 auf den Seitenoberflächen der tiefen Rillen 411 liegt, wodurch eine piezoelektrische Dickenschermodusbiegung in den Trennwänden 406 induziert wird. Weiter kann die folgende modifizierte Ausführungsform für die Erfindung angenommen werden. Die modifizierte Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf Fig. 17A und 17B erläutert. Die gleichen Bezugszeichen werden für die Elemente vorgesehen, die die gleichen wie jene der dritten Ausführungsform sind, und die Erläuterung dergleichen Elemente wird bei der dieser modifizierten Ausführungsform weggelassen.
Zwei piezoelektrische Keramikplatten 402A und 402B sind aufeinander so laminiert, daß ihre Polarisationsrichtungen entgegengesetzt zueinander sind. Das heißt, die piezoelektrische Keramikplatte 402A ist in die Richtung 405A polarisiert und die piezoelektrische Keramikplatte 402B ist in die Richtung 405B polarisiert. Die Rillen 403 und tiefen Rillen 411 sind wie zuvor erörtert gebildet, Metallelektroden 408 sind auf dem gesamten Gebiet auf den inneren Oberflächen der Rillen 403 gebildet, wodurch Tintenkanäle 404 gebildet sind, Metallelektroden 409 sind in dem gesamten Gebiet auf den Seitenoberflächen der tiefen Rillen 411 gebildet. Die Spannung wird an die Elektroden 409B angelegt, und elektrische Felder 413D und 413E werden in dem gesamten Gebiet der Trennwände 406B und 406C erzeugt. Als Resultat wird die piezoelektrische Dickenschermodusbiegung in sowohl dem piezoelektrischen Keramikmaterial 402A in dem oberen Halbabschnitt der Trennwand als auch dem piezoelektrischen Keramikmaterial 402B an dem unteren Halbabschnitt der Trennwand induziert, wodurch die piezoelektrischen Keramikmaterialien in die gleiche Richtung gebogen werden und Tinte in den Tintenkanal 404B gezogen und darauf folgend aus ihm ausgestoßen wird.
Daher können ungleich der zugehörigen Technik, selbst wenn der bogenförmige Rillenabschnitt 19 (Fig. 12) und der flache Rillenabschnitt 16 (Fig. 12) nicht vorgesehen werden, alle Metallelek troden 8, 308, 408 der Tintenkanäle 104, 304, 404 verbunden werden, und die Metallelektroden 8, 308, 408 der Luftkanäle 127, 327, 111, die an beiden Seiten der Trennwände 106, 306, 406 gebildet sind, die Tintenkanäle 104, 304, 404 darstellen, elektrischen verbunden werden. Folglich wird ein kleinerer Betrag von Material für die piezoelektrische Keramikplatte 102, 302, 402 im Vergleich mit der herkömmlichen piezoelektrischen Keramikplatte 2 benötigt, und die Kosten können verringert werden. Da weiter die Metallelektroden 109, 316 und 117, 317 elektrisch mit den Mustern 124, 324 und 125, 325 verbunden sind, die auf der Ebene 110C, 310C gebildet sind, die eine Oberfläche der piezoelektrischen Keramikplatte 110, 302 darstellt, können die Muster 124, 324 und 125, 325 und das Verdrahtungsmuster der flexiblen gedruckten Platte elektrisch miteinander wirksam und leicht verbunden werden. Weiter kann die elektrische Verbindung sicher durch geeignete Auswählen der Form und Größe der Muster 124, 324 und 125, 325 durchgeführt werden.
Weiterhin wird in Hinblick auf die obige Treibertätigkeit der Tintenausstoßvorrichtung 100, 300, 400 zum Ausführen des Ausstoßens eines Tintentröpfchens eine vorgeschriebene Spannung benötigt, daß sie von einem Treiber gemäß einem Signaleingang an die Trennwände 106, 306, 406 angelegt wird, die als die Seitenoberflächen der Rillen 103, 303, 403 dienen und aus piezoelektrischem Material gebildet sind. Elektrisch wirkt das piezoelektrische Material, das die Trennwände 106, 303, 406 darstellt, als eine Art Kondensator. Hier wird die elektrostatische Kapazität (C) des Kondensators durch die Breitenabmessung (t) der Trennwände 106, 306, 406 des piezoelektrischen Materiales, die Elektrodenflächen (s) der Metallelektroden 8, 308, 408, die auf den Seitenoberflächen gebildet sind, und der dielektrischen Konstante (E11T) des piezoelektrischen Materiales bestimmt, und die folgende Gleichung wird erfüllt:
C = 11T · 0·s/t ( 0: dielektrische Konstante des Vakuums).
Bei den Tintenausstoßvorrichtung 100, 300, 400 der obigen Ausführungsformen entsprechen die Längen der Trennwände 106, 306, 406 des piezoelektrischen Materiales im wesentlichen der Länge des herkömmlichen Kanalrillenabschnittes 17 (Fig. 12), und der bogenförmige Rillenabschnitt 19 und der flache Rillenabschnitt sind nicht gebildet, so daß die oben beschriebene Elektrodenfläche s kleiner ist und die elektrostatische Kapazität C niedriger ist als jene bei der herkömmlichen Tintenausstoßvorrichtung 1. Daher wird die Energieausbeute über die verwandte Technik verbessert.
Bei der ersten, zweiten und dritten Ausführungsform sind die piezoelektrischen Keramikplatten 102, 302, 402 aus Keramikmaterial aus Bleizirkonattitanat (PZT) gebildet, und die Schermodusbiegung wird in den Trennwänden 106, 306, 406 induziert. Die piezoelektrischen Keramikplatten können jedoch aus Keramikmaterial aus Bleititanat (PT) gebildet sein, und Längsmodusbiegung kann in den Trennwänden zum Ausstoßen von Tinte induziert werden.

Claims

1. Tintenausstoßvorrichtung (100) mit:

einer Platte (102), von der mindestens ein Teil aus einem piezoelektrischen Keramikmaterial gebildet ist, wobei die Platte (102) gebildet ist mit:

einer Mehrzahl von Ausstoßbereichen (104), durch die Tinte ausgestoßen wird;

einer Mehrzahl von Nicht-Ausstoßbereichen (127), an die Tinte nicht geliefert wird und von denen jeder zwischen den Ausstoßbereichen (104) abwechselnd vorgesehen ist; und

Trennwänden (106), die aus einem polarisierten piezoelektrischen Keramikmetall gebildet sind und zwischen einem der Mehrzahl von Ausstoßbereichen (104) und einem der Mehrzahl von Nicht- Ausstoßbereichen (127) vorgesehen sind;

wobei die Vorrichtung weiter aufweist: eine Mehrzahl von ersten Elektroden (8), die auf den Trennwänden (106) den Ausstoßbereichen (104) zugewandt gebildet sind; und

eine Mehrzahl von zweiten Elektroden (9), die auf den Trennwänden (106) den Nicht-Ausstoßbereichen (127) zugewandt gebildet sind, wobei die ersten Elektroden (8) und die zweiten Elektroden (9) ein elektrisches Feld in dem piezoelektrischen Keramikmaterial gemäß einer darin angelegten Spannung erzeugen;

dadurch gekennzeichnet,

daß die ersten Elektroden (8) auf Masse liegen, daß die zweiten Elektroden (9) selektiv mit einer Spannung (124) beliefert werden und daß einander zugewandte Paare der zweiten Elektroden (9) in jedem Nicht-Ausstoßbereich nicht miteinander verbunden sind.

2. Tintenausstoßvorrichtung nach Anspruch 1, bei der mindestens zwei der Trennwände (106) einen der Ausstoßbereiche (104) bilden, die ersten Elektroden (8), die auf den Trennwänden (106) den Ausstoßbereichen (104) zugewandt gebildet sind, elektrisch miteinander verbunden sind und auf Masse liegen, und mindestens zwei der zweiten Elektroden (9), die auf den Trennwänden (106) den Nicht-Ausstoßbereichen (127) zugewandt gebildet sind und einen Ausstoßbereich bilden, elektrisch miteinander verbunden sind und selektiv mit einer Spannung beliefert werden.

3. Tintenausstoßvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der das piezoelektrische Keramikmaterial, das die Trennwände (106) bildet, in einer ersten Richtung polarisiert sind und eine Richtung des bei der Benutzung in dem piezoelektrischen Keramikmaterial erzeugten elektrischen Feldes senkrecht zu der ersten Richtung ist.

4. Tintenausstoßvorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, weiter mit einer Elektrode (117), die elektrisch alle der ersten Elektroden (8), die auf den Trennwänden (106) innerhalb der Ausstoßbereiche (104) gebildet sind, verbindet.

5. Tintenausstoßvorrichtung nach Anspruch 1, weiter mit:

einer auf einer ersten Oberfläche der piezoelektrischen Keramikplatte (402) vorgesehene Abdeckplatte (410), wobei

die Ausstoßbereiche (403) auf der ersten Oberfläche der piezoelektrischen Keramikplatte (402) gebildet sind und

die Nicht-Ausstoßbereiche (411) auf einer zweiten Oberfläche gegenüber der ersten Oberfläche der piezoelektrischen Keramikplatte (402) derart gebildet sind, daß sich ein Nicht-Ausstoßbereich (411) auf jeder Seite mit jedem Ausstoßbereich (403) der Mehrzahl von Ausstoßbereichen (403) abwechselt.

6. Tintenausstoßvorrichtung nach Anspruch 5, weiter mit: einer dritten Elektrode (417) zum elektrischen Verbinden aller der ersten Elektroden (408) in den Ausstoßbereichen (403) und einem Verbindungsmittel zum individuellen und elektrischen Verbinden von Paaren der zweiten Elektroden (409), die auf den Seitenoberflächen der Mehrzahl von Nicht-Ausstoßbereichen (411) gebildet sind und einen der Ausstoßbereiche (403) einschließen.

7. Tintenausstoßvorrichtung nach Anspruch 6, bei der die dritte Elektrode (417) auf der ersten Oberfläche der piezoelektrischen Keramikplatte (402) gebildet ist und das Verbindungsmittel eine Mehrzahl von Elektroden ist, die auf der zweiten Oberfläche der piezoelektrischen Keramikplatte (402) gebildet sind.

8. Tintenausstoßvorrichtung nach Anspruch 5, 6 oder 7, weiter mit einer auf einer ersten Oberfläche der Abdeckplatte (410) vorgesehenen Verteilerleitung (401), die zum Liefern von Tinte zu der Mehrzahl von Ausstoßbereichen (403) dient.

9. Tintenausstoßvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, bei der jede der Mehrzahl von ersten Elektroden (408) auf einer ganzen Oberfläche eines jeden der Mehrzahl von Ausstoßbereichen (403) gebildet ist, jeder der Mehrzahl von Nicht-Ausstoßbereichen (411) so gebildet ist, daß er eine Tiefe aufweist, die sich zu einem Abschnitt benachbart zu der ersten Oberfläche der piezoelektrischen Keramikplatte (402) erstreckt, und jede der Mehrzahl von zweiten Elektroden (409) in einem Gebiet gebildet ist, das sie von der zweiten Oberfläche der piezoelektrischen Keramikplatte (402) zu einem Punkt erstreckt, der im wesentlichen einen Mittelabschnitt in Tiefe von jedem der Mehrzahl von Ausstoßbereichen (403) entspricht.

10. Tintenausstoßvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, bei der die piezoelektrische Keramikplatte (600) zwei Platten (601, 602) aufweist, die aus einem piezoelektrischen Keramikmaterial gebildet sind, von denen jede in eine entgegengesetzte Richtung polarisiert ist, die zwei Platten (601, 602) miteinander laminiert sind, die Mehrzahl von ersten Elektroden in ganzen inneren Oberflächen der Ausstoßbereiche (613) gebildet sind, die Nicht-Ausstoßbereiche (615) eine Tiefe aufweisen, die sich zu einem Abschnitt benachbart zu der ersten Oberfläche der piezoelektrischen Keramikplatte (600) erstreckt, und die zweiten Elektroden in einem ganzen Gebiet der Seitenoberflächen der Nicht- Ausstoßbereiche (615) gebildet sind.

11. Tintenausstoßvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, bei der ein leitender Film (409) auf der ersten Oberfläche der Abdeckplatte (410) gebildet ist, die der ersten Oberfläche der piezoelektrischen Keramikplatte (402) zugewandt ist.

12. Tintenausstoßvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 11, bei der das piezoelektrische Keramikmaterial zwischen den Ausstoß- und Nicht-Ausstoßbereichen in einer ersten Richtung polarisiert ist und eine Richtung eines in dem piezoelektrischen Keramikmaterial erzeugten elektrischen Feldes senkrecht zu der ersten Richtung ist.