DE19747178A1

DE19747178A1 - Ink jet head for printer, facsimile, word processor, copier

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Publication number: DE19747178A1
Application number: DE1997147178
Authority: DE
Inventors: Akira Nakazawa; Michinori Kutami; Osamu Taniguchi; Takahisa Namiki
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1996-12-26
Filing date: 1997-10-24
Publication date: 1998-07-02
Anticipated expiration: 2017-10-25
Also published as: DE19747178C2

Abstract

The ink jet head includes an ink channel section (11) with ink channels (12), a nozzle section connected with a front end of the ink channel section with nozzles which are in contact with the corresponding ink channels to expel ink, and a piezo-electric section (1) which is connected with a main surface area of the ink channel section to supply the ink located in the ink channels with pressure and to expel ink drops through the nozzles. The piezo-electric section comprises piezo-electric drives (30) which are arranged opposite the ink channels. Each drive comprises piezo-electric elements (3) arranged between a pair of electrodes, as well as a slot (9) surrounding at least two lateral surfaces of the piezo-electric drive. The cross-section surfaces of the piezo-electric elements decreases along a thickness direction of the piezo-electric section with increasing distance from the ink channel.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Tintenstrahlkopf und insbesondere einen piezoelektrischen Tintenstrahlkopf, der dauerhaft Tintentropfen ausstößt, um Zeichen mit hoher Qualität und hoher Geschwindigkeit zu drucken. Dieser Tintenstrahlkopf ist leicht und kompakt aufgebaut, um somit einen kleinen, billigen Drucker zu schaffen. Die vorliegende Erfindung betrifft des weiteren ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Tintenstrahlkopfes.The present invention relates to an ink jet head and, more particularly, to one Piezoelectric ink jet head that ejects droplets of ink around characters high quality and high speed printing. This inkjet head is light and compactly built to create a small, cheap printer. The The present invention further relates to a method for producing such Inkjet head.

Derzeit werden Tintenstrahldrucker weit verbreitet als Druckgeräte verwendet und sind in Personal Computern, Wortprozessoren, Faxgeräten, Kopierern usw. eingebaut oder daran angeschlossen. Die Tintenstrahldrucker besitzen Tintenstrahlköpfe, die Tintentropfen ausstoßen, um auf einem Aufzeichnungsmedium, wie z. B. einem Blatt Papier, Zeichen zu drucken. Hinsichtlich der Tintenstrahldrucker sind die Aufzeichnungsmedien nicht beschränkt, so daß sogar dreidimensionale Gegenstände oder Planopapiere als Aufzeichnungsmedien verwendet werden. Die Tintenstrahldrucker können leicht mit Farbtinten betrieben werden, um Farbbilder oder Farbzeichen auf Aufzeichnungsmedien zu drucken. Weitere Vorteile der Tintenstrahldrucker bestehen darin, daß die Tintenstrahldrucker mit hoher Geschwindigkeit und geringer Geräuschentwicklung drucken.Currently, ink jet printers are widely used as printing devices and are in use Personal computers, word processors, fax machines, copiers, etc. built in or attached to it connected. The inkjet printers have inkjet heads, the ink drops eject to record on a recording medium such. B. a sheet of paper, characters to press. Regarding the ink jet printer, the recording media are not limited so that even three-dimensional objects or plano papers as Recording media are used. The inkjet printer can easily with Color inks are operated to create color images or characters on recording media to print. Other advantages of the inkjet printer are that the High-speed, low-noise inkjet printer to press.

Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Tintenstrahldruckers gemäß dem bekannten Stand der Technik. Der Tintenstrahldrucker 20 besitzt eine Papierwalze 22 als steuerbares Transportmittel und befördert ein Blatt Aufzeichnungspapier 23 in die durch einen Pfeil angedeutete Richtung. Synchron mit der Papierbeförderungsbewegung wird eine Tintenstrahlkopfeinheit 21 über das Blatt 23 geführt. Die Kopfeinheit 21 wird von einem Schlitten 25 getragen, der entlang zweier parallel zu der Achse der Papierwalze 22 verlaufender Stützstangen 24 hin und her bewegt werden kann. Die Kopfeinheit 21 besitzt einen Tintenstrahlkopf, der mit (nicht gezeigten) Düsen versehen ist, welche gegenüberliegend zu dem Blatt 23 angeordnet sind. Ein Tintenbehälter 27 führt dem Tintenstrahlkopf Tinte über einen Tintenschlauch 28 zu, wobei die Tinte von den Düsen in Form von Tintentropfen zu dem Blatt 23 hin ausgestoßen wird. Fig. 1 shows a perspective view of an ink jet printer according to the known prior art. The ink jet printer 20 has a paper roller 22 as a controllable transport means and conveys a sheet of recording paper 23 in the direction indicated by an arrow. An ink jet head unit 21 is guided over the sheet 23 in synchronism with the paper conveying movement. The head unit 21 is carried by a carriage 25 which can be moved back and forth along two support rods 24 running parallel to the axis of the paper roll 22 . The head unit 21 has an ink jet head which is provided with nozzles (not shown) which are arranged opposite to the sheet 23 . An ink tank 27 supplies ink to the ink jet head through an ink hose 28 , the ink being ejected from the nozzles in the form of ink drops toward the sheet 23 .

Die Struktur des Tintenstrahlkopfes kann Fig. 2, die eine Einzelteilansicht des Tintenstrahlkopfes darstellt, und Fig. 3, die eine Querschnittsansicht eines wesentlichen Abschnitts des Tintenstrahlkopfes darstellt, entnommen werden. Der dargestellte Kopf ist ein piezoelektrischer Tintenstrahlkopf, auf den die vorliegende Erfindung anwendbar ist.The structure of the ink jet head can be seen in Fig. 2, which is a partial view of the ink jet head, and Fig. 3, which is a cross sectional view of an essential portion of the ink jet head. The head shown is a piezoelectric ink jet head to which the present invention is applicable.

Der Tintenstrahlkopf 10 besteht im wesentlichen aus drei Teilen bzw. Abschnitten, nämlich einem piezoelektrischen Abschnitt 1, einem Tintenkanalabschnitt 11 und einem Düsenabschnitt 14. Der Tintenkanalabschnitt 11 besitzt Tintenkanäle 12, die Tintenkammern bilden. Der Einfachheit halber besitzt der in den Fig. 2 und 3 gezeigte Tintenkanalabschnitt 11 lediglich vier Tintenkanäle. Obwohl dies nicht gezeigt ist, sind die Tintenkanäle 12 innerhalb des Tintenkanalabschnitts 11 gemeinsam mit einer Einlaßöffnung 13 verbunden. Ein äußeres Ende der Tintenkanäle 12 ist des weiteren mit Düsen 15 des Düsenabschnitts 14 verbunden. Die Düsen 15 sind in Übereinstimmung mit den Tintenkanälen 12 verteilt. Die in den Tintenkanälen 12 befindliche Tinte wird mit Druck beaufschlagt und von den Düsen 15 ausgestoßen. Der piezoelektrische Abschnitt 1 ist an der gesamten Oberfläche des Tintenkanalabschnitts 11, in dem die Tintenkanäle 12 ausgebildet sind, befestigt.The ink jet head 10 essentially consists of three parts, namely a piezoelectric section 1 , an ink channel section 11 and a nozzle section 14 . The ink channel portion 11 has ink channels 12 that form ink chambers. For the sake of simplicity, the ink channel section 11 shown in FIGS . 2 and 3 has only four ink channels. Although not shown, the ink channels 12 within the ink channel portion 11 are connected to an inlet opening 13 . An outer end of the ink channels 12 is further connected to nozzles 15 of the nozzle section 14 . The nozzles 15 are distributed in accordance with the ink channels 12 . The ink in the ink channels 12 is pressurized and ejected from the nozzles 15 . The piezoelectric section 1 is fixed to the entire surface of the ink channel section 11 in which the ink channels 12 are formed.

Fig. 3 zeigt eine Querschnittsansicht des wesentlichen Bereichs des Tintenstrahlkopfes 10. Der piezoelektrische Abschnitt besteht aus einer (nicht gezeigten) Membran, einem Substrat 2, piezoelektrischen Elementen 3 und einem Elektrodenpaar 5. Die Membran dient als Oszillator zum Verändern des Volumens jedes Tintenkanals 12. Die piezoelektrischen Elemente 3 dienen als Antriebsmittel zum Wölben bzw. Verformen der Membran. Die einzelnen piezoelektrischen Elemente 3 sind zwischen den Elektroden 5 angeordnet, wobei die Elektroden 5 auf den piezoelektrischen Elementen 3 eine Elektrostriktion induzieren. Die piezoelektrischen Elemente 3 sind an dem Substrat 2 befestigt. Bei dem in Fig. 3 gezeigten Beispiel werden dreischichtig angeordnete Elektroden 5 verwendet. Die piezoelektrischen Elemente 3 und Elektroden 5 bilden piezoelektrische Antriebe. Mit dem hierin verwendeten Begriff "piezoelektrischer Antrieb" soll allgemein jede beliebige Kombination von Elektroden 5 und dazwischen angeordneten piezoelektrischen Elemente 3 bezeichnet werden. Der Tintenkanalabschnitt 11 mit den Tintenkanälen 12 ist derart mit dem piezoelektrischen Abschnitt 1 gekoppelt, daß die Kanäle 12 an die piezoelektrischen Antriebe des piezoelektrischen Abschnitts 1 anstoßen bzw. angrenzen. Bei Anlegen einer Spannung an die Elektroden 5 dehnen sich die piezoelektrischen Elemente 3 aufgrund der Elektrostriktion aus, so daß die Membran nach oben gewölbt wird. Dadurch wird das Volumen jedes Tintenkanals 12 verringert und die in den Tintenkanälen 12 befindliche Tinte mit Druck beaufschlagt. Anschließend werden von den Düsen 15 Tintentropfen ausgestoßen. Fig. 3 is a cross-sectional view of the essential portion showing the ink jet head 10. The piezoelectric section consists of a membrane (not shown), a substrate 2 , piezoelectric elements 3 and a pair of electrodes 5 . The membrane serves as an oscillator for changing the volume of each ink channel 12 . The piezoelectric elements 3 serve as drive means for arching or deforming the membrane. The individual piezoelectric elements 3 are arranged between the electrodes 5 , the electrodes 5 inducing an electrostriction on the piezoelectric elements 3 . The piezoelectric elements 3 are attached to the substrate 2 . In the example shown in FIG. 3, electrodes 5 arranged in three layers are used. The piezoelectric elements 3 and electrodes 5 form piezoelectric drives. The term “piezoelectric drive” used herein is intended to refer generally to any combination of electrodes 5 and piezoelectric elements 3 arranged between them. The ink channel section 11 with the ink channels 12 is coupled to the piezoelectric section 1 in such a way that the channels 12 abut or adjoin the piezoelectric drives of the piezoelectric section 1 . When a voltage is applied to the electrodes 5 , the piezoelectric elements 3 expand due to the electrostriction, so that the membrane is curved upwards. This reduces the volume of each ink channel 12 and pressurizes the ink located in the ink channels 12 . Then 15 drops of ink are ejected from the nozzles.

Fig. 4 zeigt den Betrieb eines der piezoelektrischen Antriebe. Bei Anlegen einer Spannung an ein Elektrodenpaar 5 wird das dazwischen angeordnete piezoelektrische Element 3 wie durch eine gestrichelte Linie E1 angedeutet nach oben verformt, wodurch das Volumen des Tintenkanals 12 verringert wird. Auf diese Weise wird die Tinte in dem Tintenkanal 12 mit Druck beaufschlagt und Tintentropfen von der Düse 15 ausgestoßen. Die gestrichelte Linie E1 zeigt lediglich einen theoretischen Verlauf auf Grundlage der Eigenschaften des piezoelektrischen Elementes 3. In der Praxis ist das piezoelektrische Element 3 einschränkenden Kräften a1, a2, b1 und b2 unterworfen, so daß das piezoelektrische Element 3 wie durch eine gestrichelte Linie E2 gewölbt wird. Diese einschränkenden Kräfte werden an Stellen erzeugt, wo kein elektrisches Feld auftritt, welches das piezoelektrische Element 3 verformt bzw. wölbt. Die tatsächliche volumetrische Veränderung des Tintenkanals 12 ist somit nicht ausreichend. Um die volumetrische Veränderung zu verbessern, ist es gemäß dem Stand der Technik erforderlich, das Volumen jedes Tintenkanals 12 oder die an die Elektroden 5 angelegte Spannung zu erhöhen. Diese Maßnahmen führen jedoch zu einer Vergrößerung des Kopfes und somit auch des Druckers sowie zu einer Erhöhung der Kosten des Kopfantriebssystems. Fig. 4 shows the operation of one of the piezoelectric drives. When a voltage is applied to a pair of electrodes 5 , the piezoelectric element 3 arranged therebetween is deformed upward, as indicated by a dashed line E1, as a result of which the volume of the ink channel 12 is reduced. In this way, the ink in the ink channel 12 is pressurized and ink drops are ejected from the nozzle 15 . The dashed line E1 only shows a theoretical course based on the properties of the piezoelectric element 3 . In practice, the piezoelectric element 3 is subjected to restrictive forces a1, a2, b1 and b2, so that the piezoelectric element 3 is curved as if by a broken line E2. These restrictive forces are generated in places where there is no electric field that deforms or bulges the piezoelectric element 3 . The actual volumetric change in the ink channel 12 is therefore not sufficient. In order to improve the volumetric change, it is necessary according to the prior art to increase the volume of each ink channel 12 or the voltage applied to the electrodes 5 . However, these measures lead to an enlargement of the head and thus also to the printer and to an increase in the costs of the head drive system.

Der bekannte Stand der Technik besitzt jedoch noch ein weiteres Problem. Der piezoelektrische Abschnitt 1 sowie der gleichgroße Kanalabschnitt 11 und der Düsenabschnitt 14 bilden ein Tintenstrahlsegment. Einige dieser Segmente sind auf einer Halterung eines Tintenstrahlkopfes installiert. Dabei tritt das Problem auf, daß bei der Installation der einzelnen Tintenstrahlsegmente auf der Halterung der piezoelektrische Abschnitt 1 häufig derart beschädigt wird, daß er unbrauchbar ist oder seine Funktionsfähigkeit verschlechtert wird. Aufgrund der Größe, Struktur und Kosten des Tintenstrahlkopfes, in dem für jeden Tintenkanal piezoelektrische Elemente und Elektroden vorgesehen sind, ist es des weiteren beim Stand der Technik schwierig, die Düsenanzahl auf beispielsweise 60 zu erhöhen. Ebenfalls ist es beim Stand der Technik schwierig, mehrere Tintenstrahlsegmente auf einer Halterung korrekt anzuordnen. Diese Schwierigkeit vergrößert sich mit steigender Anzahl von auf der Halterung zu installierenden Tintenstrahlsegmenten. Es besteht daher das Bedürfnis nach einem Tintenstrahlkopf, der viele Düsen aufweisen kann, eine einfache und kompakte Struktur besitzt, billig hergestellt werden kann, Präzisionssegmente aufweist und nicht das Risiko einer Beschädigung der piezoelektrischen Elemente mit einschließt.However, the known prior art has another problem. The piezoelectric section 1 and the channel section 11 of the same size and the nozzle section 14 form an ink jet segment. Some of these segments are installed on an ink jet head bracket. The problem arises that when the individual inkjet segments are installed on the holder, the piezoelectric section 1 is frequently damaged in such a way that it is unusable or its functionality is impaired. Furthermore, due to the size, structure and cost of the ink jet head in which piezoelectric elements and electrodes are provided for each ink channel, it is difficult in the prior art to increase the number of nozzles to, for example, 60. It is also difficult in the prior art to correctly place multiple ink jet segments on a bracket. This difficulty increases as the number of ink jet segments to be installed on the holder increases. There is therefore a need for an ink jet head which can have many nozzles, has a simple and compact structure, can be manufactured cheaply, has precision segments and does not involve the risk of damage to the piezoelectric elements.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Tintenstrahlkopf zu schaffen, der die mit dem Stand der Technik verbundenen Probleme lösen kann und dauerhaft Tintentropfen ausstößt, um mit hoher Geschwindigkeit und hoher Qualität Zeichen zu drucken.The present invention has for its object to provide an ink jet head create who can solve the problems associated with the prior art and permanently ejects ink drops to at high speed and high quality Print characters.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Tintenstrahlkopf zu schaffen, der leicht und kompakt ist und in den Kopfschaltungen Teile mit geringer Kapazität und kleinen Abmessungen verwendet, um somit einen kompakten und billigen Tintenstrahldrucker realisieren zu können.Another object of the present invention is to provide an ink jet head create that is light and compact and in the head circuits parts with less Capacity and small dimensions are used to make it compact and cheap To be able to realize inkjet printers.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Tintenstrahlkopf mit mehreren Düsen und einer einfachen, kompakten Struktur zu schaffen, wobei der Tintenstrahlkopf billig hergestellt werden kann, Präzisionstintenstrahlsegmente aufweist und nicht mit dem Risiko verbunden ist, daß piezoelektrische Antriebe beschädigt werden.Another object of the present invention is to provide an ink jet head to create multiple nozzles and a simple, compact structure, the Inkjet head can be manufactured cheaply, has precision inkjet segments and is not associated with the risk that piezoelectric drives are damaged.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen verbesserten Tintenstrahlkopfes zu schaffen. Another object of the present invention is to provide a manufacturing method to provide such an improved ink jet head.

Weitere Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung können der nachfolgenden detaillierten Beschreibung im Zusammenhang mit der beigefügten Zeichnung entnommen werden.Further objects and features of the present invention may be the following detailed description taken in connection with the accompanying drawings will.

Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Tintenstrahlkopf geschaffen, wobei der Tintenstrahlkopf umfaßt: einen Tintenkanalabschnitt mit Tintenkanälen, die Tintenkammern bilden, einen an einem vorderen Ende des Tintenkanalabschnitts befestigten Düsenabschnitt mit Düsen, die mit den jeweiligen Tintenkanälen in Verbindung stehen, um Tintentropfen auszustoßen, und einen an einer Hauptfläche des Tintenkanalabschnitts befestigten piezoelektrischen Abschnitt, um die in den Tintenkanälen befindliche Tinte mit Druck zu beaufschlagen und über die Düsen Tintentropfen auszustoßen, wobei der Tintenstrahlkopf dadurch gekennzeichnet ist, daß der piezoelektrische Abschnitt entsprechend und gegenüberliegend zu den Tintenkanälen angeordnete piezoelektrische Antriebe aufweist, von denen jeder piezoelektrische Elemente besitzt, die zwischen einem Elektrodenpaar und einem mindestens zwei Seitenflächen des piezoelektrischen Antriebs umgebenden Schlitz angeordnet sind, und daß sich die Querschnittsflächen oder den piezoelektrischen Antrieb bildenden piezoelektrischen Elemente mit in Dickenrichtung des piezoelektrischen Abschnitts zunehmender Entfernung von dem entsprechenden Tintenkanal verringern.According to a first aspect of the present invention, an ink jet head The ink jet head comprises: an ink channel portion having Ink channels that form ink chambers, one at a front end of the Ink channel section attached nozzle section with nozzles that match the respective Ink channels communicate to eject ink drops, and one at one Main surface of the ink channel portion attached piezoelectric portion to the in to apply pressure to the ink channels and through the nozzles Ejecting drops of ink, wherein the ink jet head is characterized in that the piezoelectric section corresponding to and opposite to the ink channels arranged piezoelectric drives, each of which has piezoelectric elements has that between a pair of electrodes and an at least two side surfaces of the Piezoelectric drive surrounding slot are arranged, and that the Cross-sectional areas or the piezoelectric drive forming piezoelectric Elements with increasing distance in the thickness direction of the piezoelectric section from the corresponding ink channel.

Es war bisher nicht bekannt, daß die zuvor unter Bezugnahme auf Fig. 4 erläuterten einschränkenden Kräfte a1, a2, b1 und b2 drastisch unterdrückt und die volumetrische Veränderung der piezoelektrischen Elemente 3 in einen Idealbereich vergrößert werden kann, der durch die in Fig. 4 gezeigte gestrichelte Linie E1 definiert ist, wenn um jeden piezoelektrischen Antrieb des piezoelektrischen Abschnitts der Schlitz derart angeordnet wird, daß um die bewegbaren piezoelektrischen Elemente ein Zwischenraum ausgebildet wird, wobei die Fläche der piezoelektrischen Elemente umso kleiner ist, je weiter unten die entsprechende Schicht angeordnet ist. Dies bedeutet, daß der erfindungsgemäße Tintenstrahlkopf billige und kompakte Drucker ermöglicht.It has not previously been known that the restricting forces a1, a2, b1 and b2 previously explained with reference to FIG. 4 can be drastically suppressed and the volumetric change of the piezoelectric elements 3 can be increased to an ideal range, which is shown in FIG. 4 Dashed line E1 is defined if the slot is arranged around each piezoelectric drive of the piezoelectric section in such a way that a space is formed around the movable piezoelectric elements, the lower the corresponding layer being, the smaller the area of the piezoelectric elements. This means that the ink jet head according to the invention enables cheap and compact printers.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Tintenstrahlkopf geschaffen, der umfaßt: einen Tintenkanalabschnitt mit Tintenkanälen, die Tintenkammern bilden, einen an einem vorderen Ende des Tintenkanalabschnitts befestigten Düsenabschnitt mit Düsen, die in Verbindung mit den jeweiligen Tintenkanälen stehen, um Tintentropfen auszustoßen, und einen piezoeelektrischen Abschnitt, der an einer die Tintenkanäle aufweisenden Fläche des Tintenkanalabschnitts befestigt ist, um die in den Tintenkanälen befindliche Tinte mit Druck zu beaufschlagen und über die Düsen Tintentropfen auszustoßen, wobei der Tintenstrahlkopf dadurch gekennzeichnet ist, daß der Tintenkanalabschnitt die Tintenkanäle auf zwei Hauptflächen besitzt, daß der an jedem der Hauptflächen des Tintenkanalabschnitts befestigte piezoelektrische Abschnitt gegenüberliegend zu den Tintenkanälen angeordnete piezoelektrische Antriebe aufweist, und daß jeder dieser piezoelektrischen Antriebe mindestens ein piezoelektrisches Element besitzt, wobei jedes piezoelektrische Element zwischen einem Elektrodenpaar angeordnet ist.According to another aspect of the present invention, an ink jet head created, comprising: an ink channel portion with ink channels, the ink chambers form, one attached to a front end of the ink channel portion Nozzle section with nozzles in communication with the respective ink channels Ejecting ink drops, and a piezoelectric section attached to one of the Ink channel having surface of the ink channel portion is attached to the in the Ink channels to apply pressure to the ink and through the nozzles Ejecting drops of ink, wherein the ink jet head is characterized in that the ink channel portion has the ink channels on two major surfaces, that on each of the main surfaces of the ink channel portion fixed piezoelectric portion has piezoelectric drives arranged opposite to the ink channels, and that each of these piezoelectric drives has at least one piezoelectric element has, each piezoelectric element arranged between a pair of electrodes is.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Tintenstrahlkopf geschaffen, der umfaßt: einen Tintenkanalabschnitt mit Tintenkanälen, einen an einem vorderen Ende des Tintenkanalabschnitts befestigten Düsenabschnitt mit Düsen, die mit den einzelnen Tintenkanälen in Verbindung stehen, um Tinte auszustoßen, und einen piezoelektrischen Abschnitt, der an einer die Tintenkanäle aufweisenden Fläche des Tintenkanalabschnitts befestigt ist, um die in den Tintenkanälen befindliche Tinte mit Druck zu beaufschlagen und über die Düsen Tintentropfen auszustoßen, wobei der Tintenstrahlkopf dadurch gekennzeichnet ist, daß der Tintenkanalabschnitt die Tintenkanäle auf einer Hauptfläche aufweist, daß der an der die Tintenkanäle aufweisenden Fläche des Tintenkanalabschnitts befestigte piezoelektrische Abschnitt piezoelektrische Antriebe besitzt, die gegenüberliegend zu den Tintenkanälen angeordnet sind, wobei jeder piezoelektrische Antrieb mindestens ein zwischen einem Elektrodenpaar angeordnetes piezoelektrisches Element aufweist, und daß an mindestens einem Ende des Tintenkanalabschnitts nicht der piezoelektrische Abschnitt vorgesehen ist, so daß der Tintenkanalabschnitt mit Hilfe dieses Endes auf den Tintenstrahlkopf aufgepaßt werden kann.According to another aspect of the present invention, an ink jet head which comprises: an ink channel portion having ink channels, one on one front end of the ink channel section attached nozzle section with nozzles that with communicate with each ink channel to eject ink, and one piezoelectric section which on a surface of the ink channels Ink channel section is attached to the ink in the ink channels with Apply pressure and eject drops of ink through the nozzles, the Ink jet head is characterized in that the ink channel section Ink channels on a main surface that that of the ink channels having surface of the ink channel portion attached piezoelectric portion possesses piezoelectric drives which are arranged opposite to the ink channels are, each piezoelectric drive at least one between a pair of electrodes arranged piezoelectric element, and that at least one end of the Ink channel section is not provided the piezoelectric section, so that the Ink channel portion are fitted onto the ink jet head with the help of this end can.

Gemäß der vorliegenden Erfindung sind auf beiden Seiten eines Tintenkanalabschnitts Tintenkanäle angeordnet, und ein piezoelektrischer Abschnitt ist an jeder der Seiten des Tintenkanalabschnitts, die die Tintenkanäle aufweisen, befestigt, so daß die zur Ausbildung des Kopfes erforderliche Anzahl von Einzelteilen reduziert wird. Auf diese Weise werden die Herstellungskosten des gesamten Kopfes reduziert, die Anzahl der auszurichtenden Positionen wird halbiert, und ein piezoelektrisches Segment, welches aus einem Satz oder einer Kombination des Tintenkanalabschnitts und des piezoelektrischen Abschnitts besteht, kann genau angeordnet bzw. positioniert werden. Da die Enden des Tintenkanalabschnitts nicht den piezoelektrischen Abschnitt tragen, können diese Enden für die Befestigung des Kopfes verwendet werden, um somit eine Beschädigung des piezoelektrischen Abschnitts, die gemäß dem Stand der Technik nicht vermieden werden kann, zu verhindern.According to the present invention, there is an ink channel portion on both sides Ink channels arranged, and a piezoelectric section is on each of the sides of the Ink channel portion having the ink channels attached, so that the Training the head required number of items is reduced. To this In this way, the manufacturing cost of the entire head is reduced, the number of positions to be aligned is halved, and a piezoelectric segment which is made up a set or a combination of the ink channel portion and the piezoelectric Section exists, can be precisely arranged or positioned. Since the ends of the Ink channel section can not support the piezoelectric section, these ends be used for the attachment of the head, so as to damage the piezoelectric section, which are not avoided according to the prior art can prevent.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines Tintenstrahlkopfes geschaffen, wobei der Tintenstrahlkopf einen Tintenkanalabschnitt mit Tintenkanälen zur Ausbildung von Tintenkammern besitzt, sowie einen an einem vorderen Ende des Tintenkanalabschnitts befestigten Düsenabschnitt mit Düsen zum Ausstoßen von Tinte, die mit den einzelnen Tintenkanälen in Verbindung stehen, und einen an einer Hauptfläche des Tintenkanalabschnitts befestigten piezoelektrischen Abschnitt, um die in den Tintenkanälen befindliche Tinte mit Druck zu beaufschlagen und über die Düsen Tintentropfen auszustoßen, wobei das vorliegende Verfahren zur Herstellung des Tintenstrahlkopfes dadurch gekennzeichnet ist, daß der piezoelektrische Abschnitt derart ausgebildet wird, daß er gegenüberliegend zu den Tintenkanälen angeordnete piezoelektrische Antriebe aufweist, wobei jeder piezoelektrische Antrieb derart ausgestaltet wird, daß er zwischen einem Elektrodenpaar angeordnete piezoelektrische Elemente sowie einen mindestens zwei Seitenflächen des piezoelektrischen Antriebs umgebenden Schlitz aufweist, wobei die einen piezoelektrischen Antrieb bildenden piezoelektrischen Elemente mit in Dickenrichtung des piezoelektrischen Abschnitts zunehmender Entfernung von dem Tintenkanal mit einer abnehmenden Querschnittsfläche ausgebildet werden, wobei die Schlitze in rohen bzw. grünen Platten oder Lagen eines die piezoelektrischen Elemente bildenden Keramikmaterials ausgebildet werden, und wobei die grünen Lagen zur Ausbildung des piezoelektrischen Abschnitts hartgebrannt werden.According to a further aspect of the present invention, a method for Manufacture of an ink jet head created, the ink jet head one Has ink channel section with ink channels for forming ink chambers, as well a nozzle portion attached to a front end of the ink channel portion Ink ejection nozzles connected to the individual ink channels stand, and one attached to a main surface of the ink channel portion piezoelectric section to pressurize the ink in the ink channels act and eject drops of ink through the nozzles, the present A method of manufacturing the ink jet head is characterized in that the piezoelectric section is formed such that it is opposite to the Ink channels arranged piezoelectric drives, each piezoelectric drive is designed such that it is between a pair of electrodes arranged piezoelectric elements and at least two side surfaces of the Piezoelectric drive surrounding slot, which is a piezoelectric Drive-forming piezoelectric elements with the thickness of the piezoelectric Portion of increasing distance from the ink channel with a decreasing Cross-sectional area are formed, the slots in raw or green plates or layers of a ceramic material forming the piezoelectric elements and the green layers to form the piezoelectric section be burned hard.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert.The invention is described below on the basis of preferred exemplary embodiments Reference to the accompanying drawing explained in more detail.

Fig. 1 zeigt eine perspektivische und schematische Ansicht eines bekannten Tintenstrahldruckers, Fig. 1 is a perspective and schematic view showing a conventional ink jet printer,

Fig. 2 zeigt eine Einzelteilansicht der Struktur eines bekannten Tintenstrahlkopfes, Fig. 2 shows a partial view of the structure of a known ink jet head,

Fig. 3 zeigt eine Querschnittsansicht eines wesentlichen Abschnitts des in Fig. 2 gezeigten Tintenstrahlkopfes, Fig. 3 shows a cross-sectional view of an essential portion of the ink jet head shown in Fig. 2,

Fig. 4 zeigt eine Querschnittsansicht zur Verdeutlichung eines Mechanismus zum Ausstoßen von Tinte bei dem in Fig. 2 gezeigten Tintenstrahlkopf, Fig. 4 is a cross sectional view showing a mechanism for ejecting ink in the ink jet head shown in Fig. 2;

Fig. 5A zeigt eine Querschnittsansicht eines wesentlichen Abschnitts eines Tintenstrahlkopfes gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, Fig. 5A shows a cross-sectional view of an essential portion of an ink jet head according to a preferred embodiment of the present invention,

Fig. 5B zeigt eine vergrößerte Querschnittsansicht des in Fig. 5A gezeigten Bereichs A, FIG. 5B shows an enlarged cross-sectional view of area A shown in Fig. 5A,

Fig. 6 zeigt eine Querschnittsansicht eines wesentlichen Abschnitts eines Tintenstrahlkopfes gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, Fig. 6 is a cross-sectional view showing an essential portion of an ink jet head according to another preferred embodiment of the present invention,

Fig. 7 zeigt eine Querschnittsansicht eines Tintenstrahlkopfes gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, Fig. 7 is a cross-sectional view showing an ink jet head according to another preferred embodiment of the present invention,

Fig. 8A bis 8D zeigen nacheinander einzelne Schritte gemäß einem bevorzugten Verfahren zur Herstellung des in den Fig. 5A und 5B gezeigten Tintenstrahlkopfes, FIGS. 8A-8D sequentially illustrate the individual steps of a preferred method for producing the ink jet head shown in FIGS. 5A and 5B,

Fig. 9A und 9B zeigen nacheinander einzelne Schritte eines bevorzugten Verfahrens zur Herstellung des in Fig. 6 gezeigten Tintenstrahlkopfes, FIG. 9A and 9B sequentially illustrate individual steps of a preferred method for producing the ink jet head shown in Fig. 6,

Fig. 10A bis 10C zeigen nacheinander einzelne Schritte eines bevorzugten Verfahrens zur Herstellung des in Fig. 7 gezeigten Tintenstrahlkopfes, FIG. 10A to 10C sequentially show individual steps of a preferred method for producing the ink jet head shown in Fig. 7,

Fig. 11A und 11B zeigen einen Tintenstrahlkopf gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sowie ein Verfahren zur Herstellung desselben, FIG. 11A and 11B show an ink jet head according to another preferred embodiment of the present invention and a method of manufacturing the same,

Fig. 12 zeigt eine Querschnittsansicht eines Tintenstrahlkopfes gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, Fig. 12 is a cross-sectional view showing an ink jet head according to another preferred embodiment of the present invention,

Fig. 13 zeigt eine Vorderansicht eines Düsenabschnitts, der an einem Hauptabschnitt des in Fig. 12 gezeigten Tintenstrahlkopfes befestigt ist, Fig. 13 shows a front view of a nozzle portion attached to a main portion of the ink jet head shown in Fig. 12;

Fig. 14 zeigt eine Querschnittsansicht einer Abwandlung des Hauptabschnitts des in Fig. 12 gezeigten Tintenstrahlkopfes, Fig. 14 is a cross sectional view showing a modification of the main portion of the ink jet head shown in Fig. 12;

Fig. 15 zeigt eine Querschnittsansicht eines Tintenstrahlsegmentes eines Tintenstrahlkopfes gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, Fig. 15 is a cross-sectional view showing an ink jet head according to a segment of an ink jet another preferred embodiment of the present invention,

Fig. 16 zeigt eine Querschnittsansicht einer Halterung mit daran befestigten Tintenstrahlsegmenten, die jeweils wie in Fig. 15 gezeigt aufgebaut sind, Fig. 16 is a cross-sectional view showing a holder with attached ink jet segments which are each constructed as shown in Fig. 15,

Fig. 17 zeigt eine Tintenstrahlkopfeinheit mit der daran befestigten Halterung gemäß Fig. 16, Fig. 17 shows an ink jet head unit with the attached bracket of FIG. 16,

Fig. 18 zeigt ein alternatives Beispiel für eine Halterung mit daran befestigten und in Fig. 16 gezeigten Tintenstrahlsegmenten, Fig. 18 shows an alternative example of a holder having fixed thereto and in Fig. 16 shown ink jet segments,

Fig. 19 zeigt eine Querschnittsansicht eines Tintenstrahlsegments eines Tintenstrahlkopfes gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, und Fig. 19 is a cross-sectional view showing an ink jet head according to a segment of an ink jet another preferred embodiment of the present invention, and

Fig. 20 zeigt eine Querschnittsansicht einer Halterung mit daran befestigten Tintenstrahlsegmenten, die jeweils wie in Fig. 19 gezeigt aufgebaut sind. FIG. 20 shows a cross-sectional view of a holder with attached ink jet segments, each of which is constructed as shown in FIG. 19.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die bevorzugten Ausführungsbeispiele näher erläutert.The present invention will hereinafter be described with reference to the preferred ones Exemplary embodiments explained in more detail.

Wie bereits zuvor erwähnt worden ist, umfaßt ein Tintenstrahlkopf gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung einen Tintenkanalabschnitt mit Tintenkanälen, die Tintenkammern bilden, einen Düsenabschnitt, der an einem vorderen Ende des Tintenkanalabschnitts befestigt ist und Düsen zum Ausstoßen von Tinte aufweist, welche mit den einzelnen Tintenkanälen in Verbindung stehen, sowie einen an einer Hauptfläche des Tintenkanalabschnitts befestigten piezoelektrischen Abschnitt, um in den Tintenkanälen befindliche Tinte mit Druck zu beaufschlagen und beim Drucken Tintentropfen über die Düsen auszustoßen.As previously mentioned, an ink jet head according to the first comprises Aspect of the present invention an ink channel portion having ink channels Ink chambers form a nozzle section which at a front end of the Ink channel portion is fixed and has nozzles for ejecting ink, which communicate with the individual ink channels, as well as one on a main surface of the ink channel portion attached piezoelectric portion to in the ink channels pressurized ink and drop ink over it when printing Eject nozzles.

Bei dem erfindungsgemäßen Tintenstrahlkopf besitzt der Tintenkanalabschnitt mit den Tintenkanälen vorzugsweise die Form einer Tintenkanalplatte, wie es auf diesem technischen Gebiet üblich ist. Der Tintenkanalabschnitt kann insbesondere durch Gußformen oder Modellieren oder eine andere Technik wie z. B. Ätzen, Elektroformen, Sandstrahlen oder Laserverarbeitung aus beispielsweise einem Kunststoffmaterial, wie z. B. PES, PET oder PEN, einem in Wärme aushärtenden Kunstharz, einem Metallmaterial, wie z. B. Aluminium, Nickel oder nichtrostendem Stahl, einem lichtempfindlichen Glas oder einem anderen Material, wie z. B. jenem mit der Handelsbezeichnung Photoceram, hergestellt werden. Des weiteren kann der Tintenkanalabschnitt durch Mustern eines geeigneten lichtempfindlichen Kunstharzes (Abdecklackmaterial) mit Hilfe eines zur Herstellung von Halbleiteranordnungen weit verbreiteten Abdecklackverfahrens hergestellt werden. Die Tintenkanäle des Tintenkanalabschnitts werden aus Rillen geformt, die parallel zueinander verlaufen. Die Anzahl und Größe der Tintenkanäle kann über einen weiten Bereich abhängig von verschiedenen Faktoren, wie z. B. abhängig von der Struktur des Kopfes, variieren. Im allgemeinen liegt die Anzahl der Tintenkanäle zwischen 8 und 40, und jeder Tintenkanal weist Abmessungen mit einer Breite von ca. 40 bis 200 µm, einer Tiefe von ca. 30 bis 80 µm und einer Länge von ca. 0,3 bis 5 mm auf. Zum einfacheren Verständnis der Struktur besitzt der Tintenkanalabschnitt in den folgenden beschriebenen Beispielen eine begrenzte Anzahl von Tintenkanälen. Wie bereits zuvor kurz erläutert worden ist und nachfolgend noch ausführlicher beschrieben wird, betrifft der zweite Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Verbesserung des Tintenkanalabschnitts selbst.In the ink jet head according to the invention, the ink channel section with the Ink channels preferably take the form of an ink channel plate as shown on this technical field is common. The ink channel section can in particular by Molds or modeling or another technique such as. B. etching, electroforming, Sandblasting or laser processing from, for example, a plastic material, such as. B. PES, PET or PEN, a thermosetting synthetic resin, a metal material such as e.g. As aluminum, nickel or stainless steel, a light-sensitive glass or another material, such as B. that with the trade name Photoceram, getting produced. Furthermore, the ink channel portion can be patterned by one suitable photosensitive synthetic resin (masking material) with the help of Manufacture of semiconductor devices widely used masking process will. The ink channels of the ink channel portion are formed from grooves that run parallel to each other. The number and size of the ink channels can be adjusted using a wide range depending on various factors such as B. depending on the structure of the head, vary. Generally, the number of ink channels is between 8 and 40, and each ink channel has dimensions with a width of about 40 to 200 microns, a depth of approx. 30 to 80 µm and a length of approx. 0.3 to 5 mm. To the In the following, the ink channel section has easier understanding of the structure described examples a limited number of ink channels. As briefly before has been explained and described in more detail below, relates to the second aspect of the present invention is an improvement of the ink channel portion even.

Der an einem vorderen Ende des Tintenkanalabschnitts befestigte Düsenabschnitt kann eine ähnliche Struktur wie eine herkömmliche Düsenplatte besitzen. Der Düsenabschnitt kann beispielsweise durch Gußformen oder andere Techniken aus demselben Material wie der Tintenkanalabschnitt, wie z. B. aus einem Kunststoffmaterial oder einem Metallmaterial, hergestellt werden. Die Größe des Düsenabschnitts sowie die Größe und Verteilung der einzelnen Düsen kann beispielsweise abhängig von dem Material des zusammen mit dem Düsenabschnitt verwendeten Tintenkanalabschnitts verändert werden. So kann beispielsweise der Düsenabschnitt ca. 1 bis 10 mm breit, ca. 0,05 bis 1 mm dick und ca. 5 bis 20 mm lang sein. Der Düsenabschnitt kann vorzugsweise mit Hilfe von Kunststoffen usw. an dem Tintenkanalabschnitt befestigt werden.The nozzle portion attached to a front end of the ink channel portion may be one similar structure to a conventional nozzle plate. The nozzle section can for example by casting molds or other techniques from the same material as the Ink channel section, such as. B. from a plastic material or a metal material, getting produced. The size of the nozzle section and the size and distribution of the individual nozzles can, for example, depending on the material of the together with the Nozzle section used ink channel section can be changed. So can for example, the nozzle section approx. 1 to 10 mm wide, approx. 0.05 to 1 mm thick and approx. 5 up to 20 mm long. The nozzle section can preferably be made using plastics etc. are attached to the ink channel portion.

Hinsichtlich dieses Aspekts der vorliegenden Erfindung ist insbesondere der piezoelektrische Abschnitt, der an einer Hauptfläche des Tintenkanalabschnitts befestigt ist und die in den Tintenkanälen befindliche Tinte mit Druck beaufschlagen und in Form von Tropfen ausstoßen kann, von besonderer Bedeutung.With regard to this aspect of the present invention, the piezoelectric portion attached to a major surface of the ink channel portion and pressurize the ink in the ink channels and in the form of Ejecting drops can be of particular importance.

Der hierin verwendete piezoelektrische Abschnitt kann im wesentlichen derart aufgebaut sein, daß er eine ähnliche Struktur wie eine herkömmlich verwendete piezoelektrische Platte besitzt. Der gemäß der vorliegenden Erfindung verwendete piezoelektrische Abschnitt ist jedoch dadurch gekennzeichnet, daß er piezoelektrische Antriebe besitzt, die entsprechend und gegenüberliegend zu den in einer Oberfläche des Tintenkanalabschnitts ausgebildeten Tintenkanälen angeordnet sind, wobei jeder piezoelektrische Antrieb eine Vielzahl von piezoelektrischen Elementen, die jeweils zwischen einem Elektrodenpaar angeordnet sind, sowie einen mindestens zwei Seitenflächen des piezoelektrischen Antriebs umgebenden Schlitz besitzt, wobei sich die Querschnittsfläche der piezoelektrischen Elemente, die den piezoelektrischen Antrieb bilden, mit in Dickenrichtung des piezoelektrischen Abschnitts steigender Entfernung von dem entsprechenden Tintenkanal verringert. Der Schlitz (bzw. Freiraum) ist (bei Betrachtung des Tintenstrahlkopfes von seiner oberen Fläche her) selektiv in einem Bereich ausgebildet, wo um die Elektroden herum kein elektrisches Feld wirkt. Die Form des Schlitzes wird derart gewählt, daß sich die Querschnittsfläche der piezoelektrischen Elemente mit steigendem Abstand der piezoelektrischen Elemente von dem entsprechenden Tintenkanal verringert, so daß die piezoelektrischen Elemente ein Trapez mit einer schmaleren Unterseite bilden.The piezoelectric section used herein can be constructed essentially in this way be of a structure similar to that of a conventionally used piezoelectric Owns plate. The piezoelectric used in the present invention Section is, however, characterized in that it has piezoelectric drives which corresponding and opposite to that in a surface of the ink channel portion trained ink channels are arranged, each piezoelectric drive one Large number of piezoelectric elements, each between a pair of electrodes are arranged, and an at least two side faces of the piezoelectric drive has surrounding slot, the cross-sectional area of the piezoelectric Elements that form the piezoelectric drive with in the thickness direction of the Piezoelectric section increasing distance from the corresponding ink channel decreased. The slit (or space) is (when viewing the ink jet head of its upper surface) selectively formed in an area where around the electrodes there is no electric field around. The shape of the slot is chosen such that the cross-sectional area of the piezoelectric elements with increasing distance of the piezoelectric elements from the corresponding ink channel reduced, so that the Piezoelectric elements form a trapezoid with a narrower underside.

Der piezoelektrische Abschnitt der vorliegenden Erfindung kann vorzugsweise dadurch ausgebildet werden, daß grüne bzw. rohe Lagen eines die piezoelektrischen Elemente bildenden Keramikmaterials zu einer gewünschten Dicke übereinandergeschichtet werden und die sich dadurch ergebende Schichtstruktur bei einer hohen Temperatur gebrannt wird. Das die piezoelektrischen Elemente bildende und hierin verwendete Keramikmaterial umfaßt die im allgemeinen zur Ausbildung von piezoelektrischen Elementen verwendete Materialien, wie z. B. auf PNN-Pb(Ni,Nb)O₃-basierende Keramikmaterialien. Nachfolgend wird ein Beispiel für die Zusammensetzung einer bevorzugten rohen Lage sowie für die Brenntemperatur beschrieben:
The piezoelectric portion of the present invention can preferably be formed by stacking green or raw layers of a ceramic material constituting the piezoelectric elements to a desired thickness and firing the resulting layer structure at a high temperature. The ceramic material forming the piezoelectric elements and used herein includes the materials generally used to form piezoelectric elements, such as. B. on PNN-Pb (Ni, Nb) O ₃ -based ceramic materials. An example of the composition of a preferred raw sheet and the firing temperature is described below:

Zusammensetzung der rohen Lage:
Composition of the raw layer:

Festmaterial (Oxide aus Blei, Nickel, Niobium, Titan und Zirkonium): 45 Gewichts-%)
organisches Kunstharzbindemittel: 0,5 Gewichts-%
Lösemittel (organisches Lösemittel + Öl): 55 Gewichts-%
Dispergiermittel: 1,5 Gewichts-%
Brenntemperatur: 1000°C. Solid material (oxides from lead, nickel, niobium, titanium and zirconium): 45% by weight)
organic synthetic resin binder: 0.5% by weight
Solvent (organic solvent + oil): 55% by weight
Dispersant: 1.5% by weight
Firing temperature: 1000 ° C.

Der mindestens zwei Seitenflächen des piezoelektrischen Antriebs umgebende Schlitz kann - wie bereits zuvor erläutert werden ist - mit Hilfe einer beliebigen Technik vor oder nach der Ausbildung des Laminats oder der Schichtanordnung aus den rohen Lagen hergestellt werden. Eine geeignete Technik zur Ausbildung des Schlitzes umfaßt z. B. das Bestrahlen der rohen Lagen mit Excimer-Laserstrahlen oder das Preßformen der rohen Lagen. So können beispielsweise die Schlitze zunächst in jeder rohen Lage ausgebildet werden, und die rohen Lagen können anschließend übereinandergeschichtet und hartgebrannt werden, so daß der somit erhaltene piezoelektrische Abschnitt übereinandergeschichtete piezoelektrische Elemente aufweist, deren Querschnittsfläche sich stufenweise verringert. Alternativ kann eine bestimmte Anzahl von rohen Lagen übereinandergeschichtet werden, und die Schlitze können mit Hilfe von Excimer-Laserstrahlen derart eingeschnitten werden, daß die einzelnen piezoelektrischen Elemente miteinander ein Ganzes bilden, wobei jede den Schlitz bildende Oberfläche derart ausgebildet ist, daß sich die Querschnittsfläche fortlaufend verringert.The slot surrounding at least two side surfaces of the piezoelectric drive can - as explained before - with the help of any technique before or after the formation of the laminate or the layer arrangement made from the raw layers will. A suitable technique for forming the slot includes e.g. B. irradiation of the raw layers with excimer laser beams or the press molding of the raw layers. So For example, the slots can first be formed in each raw layer, and the raw layers can then be stacked and hard-fired, so that the piezoelectric portion thus obtained is stacked has piezoelectric elements whose cross-sectional area gradually decreases. Alternatively, a certain number of raw layers can be stacked on top of one another, and the slits can be cut using excimer laser beams that the individual piezoelectric elements form a whole with one another, wherein each surface forming the slot is formed such that the Cross-sectional area continuously reduced.

Der Schlitz, der mindestens zwei, jedoch vorzugsweise drei oder vier Seitenflächen des piezoelektrischen Antriebs umgibt, kann jedes beliebige Muster aufweisen, solange der beabsichtigte Effekt der vorliegenden Erfindung erzielt wird. Ein bevorzugtes Muster besteht beispielsweise darin, daß entlang zweier Seitenflächen des piezoelektrischen Antriebs gegenüberliegende Schlitze ausgebildet sind, die sich in eine Längsrichtung länglich erstrecken. Alternativ kann ein Muster verwendet werden, gemäß dem zusätzlich zu den beiden parallelen Schlitzen ein Schlitz an einer Endfläche des piezoelektrischen Antriebs ausgebildet wird. Jeder der zuvor beschriebenen Schlitze kann sich - falls erforderlich - ausgehend von der Seitenfläche und/oder Endfläche des piezoelektrischen Antriebs, entlang der der entsprechende Schlitz ausgebildet ist, zu der Unterseite hin erstrecken. Die an den Schlitzen anliegenden Seitenflächen des piezoelektrischen Antriebs können - falls erforderlich - eine bezüglich der Oberfläche des piezoelektrischen Abschnitts vertikale Seitenfläche aufweisen. Obwohl die Länge und Tiefe der einzelnen Schlitze abhängig von den Abmessungen des piezoelektrischen Antriebs variieren können, beträgt die Breite jedes Schlitzes gewöhnlich ca. 0,01 bis 0, 1 mm. The slot, the at least two, but preferably three or four side surfaces of the piezoelectric actuator surrounds, can have any pattern, as long as the intended effect of the present invention is achieved. A preferred pattern consists, for example, in that along two side surfaces of the piezoelectric Drive opposite slots are formed which extend in a longitudinal direction elongate. Alternatively, a pattern can be used according to the additional one to the two parallel slits, a slit on an end face of the piezoelectric Drive is trained. Each of the slots described above can - if required - starting from the side surface and / or end surface of the piezoelectric Drive, along which the corresponding slot is formed, towards the bottom extend. The side surfaces of the piezoelectric drive that abut the slots can - if necessary - one with respect to the surface of the piezoelectric section have vertical side surface. Although the length and depth of each slot can vary depending on the dimensions of the piezoelectric drive the width of each slot is usually about 0.01 to 0.1 mm.

Wie bereits zuvor erläutert worden ist, umfaßt der in dem piezoelektrischen Abschnitt enthaltene piezoelektrische Antrieb eine Vielzahl von beweglichen piezoelektrischen Elementen, die jeweils vorzugsweise geschichtet und zwischen einem Paar von Elektroden angeordnet sind. Die einzelnen Elektroden sind wie die piezoelektrischen Elemente geschichtet angeordnet und können - wie es auf diesem technischen Gebiet üblich ist - aus einem leitenden Material, welches ein Metall wie z. B. Gold, Kupfer, Nickel oder Palladium oder eine Legierung davon enthält, oder aus einem leitenden Kunststoffmaterial hergestellt werden. Nachdem die rohen Lagen der piezoelektrischen Elemente ausgebildet worden sind, können die Elektroden im allgemeinen vorteilhafterweise mit Hilfe von Siebdruck oder einer anderen Technik in bestimmten Gebieten auf den rohen Lagen ausgebildet werden. Obwohl die Anzahl der piezoelektrischen Antriebe, d. h. die Anzahl von Gruppen bestehend aus einer piezoelektrischen Elementschichtanordnung und zwei Elektrodenschichten, zwischen denen die piezoelektrische Elementschichtanordnung angeordnet ist, gemäß der vorliegenden Erfindung nicht festgelegt ist, umfaßt sie gewöhnlich zwei bis fünf Gruppen. Obwohl die Dicke der piezoelektrischen Elementschichtanordnung und der Elektrodenschichten jeder Gruppe nicht genau festgelegt ist, beträgt sie ca. 20 bis 100 µm für die piezoelektrische Schichtanordnung und 0,5 bis 5 µm für die Elektrodenschicht. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann der zuvor beschriebene Tintenstrahlkopf vorteilhafterweise dadurch hergestellt werden, daß der piezoelektrische Abschnitt mit den Tintenkanälen gegenüberliegend angeordneten piezoelektrischen Antrieben ausgestaltet wird, wobei jeder piezoelektrische Antrieb zwischen einem Paar der Elektroden angeordnete piezoelektrische Elemente aufweist und ein Schlitz mindestens zwei Seitenflächen des piezoelektrischen Antriebs umgebend ausgebildet ist, wobei sich die Querschnittsfläche der den piezoelektrischen Antrieb bildenden piezoelektrischen Elemente in Dickenrichtung des piezoelektrischen Abschnitts mit zunehmender Entfernung von dem Tintenkanal verringert, und daß die Schlitze auf rohen Lagen eines die piezoelektrischen Elemente bildenden Keramikmaterials ausgebildet werden, wobei die rohen Lagen nachfolgend zu dem piezoelektrischen Abschnitt hartgebrannt werden.As previously explained, this includes in the piezoelectric section included piezoelectric drive a variety of movable piezoelectric Elements, each preferably layered and between a pair of electrodes are arranged. The individual electrodes are like the piezoelectric elements arranged in layers and can - as is usual in this technical field - from a conductive material which is a metal such. B. gold, copper, nickel or Contains palladium or an alloy thereof, or from a conductive plastic material getting produced. After the raw layers of the piezoelectric elements are formed have been, the electrodes can generally advantageously with the help of Screen printing or other technique in certain areas on the raw layers be formed. Although the number of piezoelectric drives, i.e. H. the number of groups consisting of a piezoelectric element layer arrangement and two Electrode layers, between which the piezoelectric element layer arrangement arranged according to the present invention, it includes usually two to five groups. Although the thickness of the piezoelectric Element layer arrangement and the electrode layers of each group are not precisely defined it is approximately 20 to 100 μm for the piezoelectric layer arrangement and 0.5 to 5 µm for the electrode layer. According to the present invention, the above described inkjet head can be advantageously manufactured in that the Piezoelectric section with the ink channels arranged opposite piezoelectric drives is designed, each piezoelectric drive has piezoelectric elements disposed between a pair of the electrodes and a slot surrounding at least two side surfaces of the piezoelectric drive is formed, the cross-sectional area of the piezoelectric drive forming piezoelectric elements in the thickness direction of the piezoelectric portion decreases with increasing distance from the ink channel, and that the slits open raw layers of a ceramic material forming the piezoelectric elements with the raw layers subsequent to the piezoelectric section be burned hard.

Bei diesem Herstellungsverfahren werden die Schlitze des piezoelektrischen Abschnitts vorzugsweise durch Bestrahlen der rohen Lagen mit Excimer-Laserstrahlen zur Ausbildung der piezoelektrischen Elemente oder durch Preßformen der rohen Lagen ausgebildet. In einigen Fällen kann zusammen mit den rohen Lagen ein Sublimatbindemittel verwendet werden, so daß das Bindemittel beim Brennen sublimiert, um die Schlitze auszubilden. Geeignete Bindemittelmaterialien sind beispielsweise organische Kunstharze, wie z. B. Ethylzellulose oder Zellulosenitrat, obwohl die Bindemittel nicht hierauf beschränkt sind. Ein Bindemittelmaterial kann alleine verwendet werden, oder zwei oder mehr Bindemittelmaterialien können miteinander kombiniert und zusammen verwendet werden.In this manufacturing process, the slits of the piezoelectric section preferably by irradiating the raw layers with excimer laser beams for formation the piezoelectric elements or by press molding the raw sheets. In In some cases, a sublimate binder can be used with the raw layers so that the binder sublimes when fired to form the slits. Suitable binder materials are, for example, organic synthetic resins, such as. B. Ethyl cellulose or cellulose nitrate, although the binders are not limited to this. A binder material can be used alone, or two or more Binder materials can be combined and used together.

Die die piezoelektrischen Elemente bildenden rohen Lagen können mit Hilfe verschiedener Verfahren zu einem Laminatkörper gebrannt werden. Vorzugsweise werden beispielsweise auf jeder der die piezoelektrischen Elemente bildenden rohen Lagen Schlitze ausgebildet, die rohen Lagen werden nacheinander übereinandergeschichtet, um somit ein gewünschtes Schlitzmuster zu erzielen, und der Laminatkörper wird hartgebrannt. Alternativ können auch mehrere rohe Lagen, die die piezoelektrischen Elemente bilden, im voraus übereinandergeschichtet werden, so daß ein Laminatkörper entsteht, ein gewünschtes Schlitzmuster wird in dem somit erhaltenen Laminatkörper ausgebildet, und der Laminatkörper wird hartgebrannt. Des weiteren können zwei oder mehr Abschnittsteile, die jeweils aus einem Laminatkörper mit den die piezoelektrischen Elemente bildenden rohen Lagen bestehen und den piezoelektrischen Abschnitt bilden, im voraus mit gewünschten Schlitzen ausgebildet werden, wobei die Abschnittsteile miteinander kombiniert und anschließend gebrannt werden.The raw layers forming the piezoelectric elements can be made using various Process to be burned to a laminate body. For example, preferably slots are formed on each of the raw layers forming the piezoelectric elements, the raw layers are stacked one after the other in order to create a desired one To achieve slit patterns, and the laminate body is burned hard. Alternatively, you can also several raw layers that form the piezoelectric elements in advance be stacked on top of each other so that a laminate body is created, a desired one Slit pattern is formed in the laminate body thus obtained, and the Laminate body is burned hard. Furthermore, two or more section parts, which each consist of a laminate body with those forming the piezoelectric elements raw layers exist and form the piezoelectric section, in advance with Desired slots are formed, the section parts with each other combined and then burned.

Der zweite Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft die Struktur des Tintenkanalabschnitts.The second aspect of the present invention relates to the structure of the Ink channel section.

Der Tintenstrahlkopf gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung entspricht im wesentlichen dem zuvor erläuterten Kopf, wobei der Tintenstrahlkopf gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung sich jedoch von dem zuvor erläuterten Kopf dadurch unterscheidet, daß der Kopf gemäß dem zweiten Aspekt von den drei Abschnitten, d. h. dem Tintenkanalabschnitt, dem Düsenabschnitt und dem piezoelektrischen Abschnitt des Tintenstrahlkopfes, einen verbesserten Tintenkanalabschnitt aufweist. The ink jet head according to the second aspect of the present invention corresponds to essentially the head explained above, the ink jet head according to the second However, aspect of the present invention differs from the head explained above distinguishes that the head according to the second aspect of the three sections, i. H. the ink channel portion, the nozzle portion and the piezoelectric portion of the Inkjet head, has an improved ink channel portion.

Bei dem erfindungsgemäßen Tintenstrahlkopf besitzt der Tintenkanalabschnitt, der für gewöhnlich flach ausgebildet ist, zwei oder mehr unabhängige, auf zwei Hauptflächen, d. h. der Ober- und Unterseite, des Tintenkanalabschnitts ausgebildete Tintenkanäle, und die an den die Tintenkanäle aufweisenden Flächen des Tintenkanalabschnitts befestigten piezoelektrischen Abschnitte besitzen jeweils gegenüberliegend zu den Tintenkanälen angeordnete piezoelektrische Antriebe. Dabei bezeichnet der Begriff "piezoelektrischer Antrieb", wie zuvor erläutert worden ist, eine Gruppe aus mindestens einem piezoelektrischen Element und einem Elektrodenpaar, zwischen dem das piezoelektrische Element angeordnet ist. Das piezoelektrische Element kann ein einzelnes piezoelektrisches Element oder eine Laminatstruktur aus zwei oder mehr dieser piezoelektrischen Elemente sein. Der Tintenkanalabschnitt, die piezoelektrischen Abschnitte und der Düsenabschnitt können, wie zuvor beschrieben worden ist, wie die gewöhnlichen Abschnitte mit Hilfe bekannter Techniken hergestellt werden. Der Tintenkanalabschnitt, der an jeder seiner Seitenflächen Tintenkanäle besitzt, kann vorzugsweise dadurch hergestellt werden, daß die beiden Seitenflächen des Tintenkanalabschnitts gleichzeitig und selektiv geätzt werden. Ein eigens hierfür ausgebildeter piezoelektrischer Abschnitt kann an jeder Seitenfläche eines einzelnen Tintenkanalabschnitts befestigt werden, um die Anzahl der Einzelteile des Tintenstrahlkopfes zu verringern.In the ink jet head according to the invention, the ink channel portion which is for is usually flat, two or more independent, on two main surfaces, d. H. the top and bottom of the ink channel portion formed ink channels, and attached to the surfaces of the ink channel portion having the ink channels Piezoelectric sections each have opposite to the ink channels arranged piezoelectric drives. The term "piezoelectric Drive ", as previously explained, a group of at least one piezoelectric element and a pair of electrodes between which the piezoelectric Element is arranged. The piezoelectric element can be a single piezoelectric Element or a laminate structure of two or more of these piezoelectric elements be. The ink channel section, the piezoelectric sections and the nozzle section can, as has been described previously, using the ordinary sections known techniques. The ink channel section attached to each of its Side surfaces has ink channels, can preferably be made by the both side surfaces of the ink channel portion are etched simultaneously and selectively. A A specially designed piezoelectric section can have one on each side surface individual ink channel section are attached to the number of parts of the Reduce inkjet head.

Bei dem zuvor erläuterten Tintenkanalabschnitt weist vorzugsweise mindestens ein Ende des Tintenkanalabschnitts keinen daran befestigten piezoelektrischen Abschnitt auf. In diesem Fall bezeichnet der Begriff "Ende" des Tintenkanalabschnitts gewöhnlich zwei Enden eines sich in Längsrichtung erstreckenden Teils des Tintenkanalabschnitts, und es kann eines der Enden oder beide Enden betroffen sein, falls der Tintenkanalabschnitt mit Hilfe des entsprechenden Endes oder der Enden an dem Tintenstrahlkopf befestigbar ist. Dadurch, daß der Tintenkanalabschnitt einen Bereich aufweist, an dem keine piezoelektrischen Elemente angeordnet sind, kann dieser Bereich zur Befestigung des Tintenkanalabschnitts an dem Kopf verwendet werden. Da dieser Bereich keine piezoelektrischen Elemente besitzt, kann - im Gegensatz zu den bekannten Köpfen - eine Beschädigung der piezoelektrischen Elemente vermieden werden, und der Tintenkanalabschnitt kann einfach und zuverlässig an dem Kopf befestigt werden. In the ink channel section explained above, preferably has at least one end of the ink channel portion does not have a piezoelectric portion attached thereto. In in this case the term "end" of the ink channel section usually denotes two Ends of a longitudinally extending part of the ink channel portion, and it one of the ends or both ends may be affected if the ink channel section includes Can be attached to the ink jet head by means of the corresponding end or ends. Because the ink channel portion has an area where none Piezoelectric elements are arranged, this area can be used to attach the Ink channel section can be used on the head. Because this area is none possesses piezoelectric elements, can - in contrast to the known heads - one Damage to the piezoelectric elements can be avoided, and the Ink channel portion can be easily and reliably attached to the head.

Die piezoelektrischen Antriebe des piezoelektrischen Abschnitts können eine beliebige Struktur besitzen. So kann beispielsweise eine Einzelschicht aus einem piezoelektrischen Element zwischen einem Elektrodenpaar angeordnet sein, oder jedes piezoelektrische Schichtelement kann sowohl auf seiner Ober- als auch Unterseite mit einer Elektrodenschicht beschichtet sein, wobei derartige Schichtelemente übereinander zur Ausbildung einer Mehrschichtstruktur geschichtet werden. Wie zuvor erläutert worden ist, können die piezoelektrischen Antriebe vorteilhafterweise aus rohen Lagen eines Keramikmaterials, welches die piezoelektrischen Elemente bildet und als Ursprungsmaterial dient, gebildet werden. Als Orientierung eines Versatzes zwischen den Elektroden wird ein Versatz in die Richtung d33 eines piezoelektrischen Elementes verwendet, wobei dieser Versatz sowohl auf diese piezoelektrischen Antriebe als auch auf andere piezoelektrischen Antriebe der vorliegenden Erfindung zutrifft.The piezoelectric drives of the piezoelectric section can be any Have structure. For example, a single layer made of a piezoelectric Element may be arranged between a pair of electrodes, or each piezoelectric The layer element can be covered with a top and bottom surface Electrode layer may be coated, such layer elements on top of each other Formation of a multilayer structure can be layered. As previously explained can the piezoelectric drives advantageously from raw layers of a Ceramic material that forms the piezoelectric elements and as Original material is used to be formed. As an orientation of an offset between the Electrodes becomes an offset in the direction d33 of a piezoelectric element used, this offset both on these piezoelectric drives and on other piezoelectric actuators of the present invention apply.

Bei dem Tintenstrahlkopf gemäß diesem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es wie bei dem zuvor erläuterten Tintenstrahlkopf vorteilhaft, wenn jeder piezoelektrische Antrieb einen mindestens zwei Seitenflächen des piezoelektrischen Antriebs umgebenden Schlitz aufweist, wobei sich die Querschnittsfläche der piezoelektrischen Elemente, die den piezoelektrischen Antrieb bilden, mit in Dickenrichtung des piezoelektrischen Abschnitts zunehmender Entfernung von dem Tintenkanal verringert. Die Wirkung dieser Schlitze wurde bereits ausführlich beschrieben.The ink jet head according to this aspect of the present invention is the same as in the previously explained ink jet head advantageous if each piezoelectric drive a slot surrounding at least two side surfaces of the piezoelectric drive has, wherein the cross-sectional area of the piezoelectric elements that the Form piezoelectric drive, with in the thickness direction of the piezoelectric section decreasing distance from the ink channel. The effect of these slots has already been described in detail.

Die auf den gegenüberliegenden Flächen des Tintenkanalabschnitts ausgebildeten Tintenkanäle können gemäß einem beliebigen Muster angeordnet sein. So können beispielsweise die Tintenkanäle derart angeordnet sein, daß die Tintenkanäle auf der gegenüberliegenden Seite mit einer bestimmten Entfernung verschoben sind, so daß die Tintenkanäle zickzack-artig angeordnet sind. In diesem Fall sind auch die Düsen des an dem Vorderende des Tintenkanalabschnitts befestigten Düsenabschnitts zickzack-artig angeordnet, so daß Tintentropfen von den Düsen effektiv ausgestoßen werden können. Die zickzack-artige Anordnung bzw. Verteilung der Düsen kann auch durch eine andere Technik erzielt werden. Wie weiter unten erläutert wird, können, wenn ein Ende des Tintenkanalabschnitts von einer Halterung gestützt wird und an dem Tintenstrahlkopf befestigt ist, benachbarte Tintenkanalabschnitte zueinander um eine bestimmte Entfernung bezüglich des Stützpunktes der Halterung verschoben werden, so daß die Düsen der Düsenabschnitte zickzack-artig verteilt oder angeordnet werden.Those formed on the opposite surfaces of the ink channel section Ink channels can be arranged according to any pattern. So can For example, the ink channels can be arranged such that the ink channels on the opposite side are shifted by a certain distance so that the Ink channels are arranged in a zigzag fashion. In this case, the nozzles are also on nozzle portion attached to the front end of the ink channel portion in a zigzag fashion arranged so that ink drops can be effectively ejected from the nozzles. The zigzag-like arrangement or distribution of the nozzles can also by another Technology can be achieved. As explained below, when one end of the Ink channel section is supported by a holder and on the ink jet head is attached, adjacent ink channel sections to each other by a certain distance be moved with respect to the base of the bracket, so that the nozzles Nozzle sections can be distributed or arranged in a zigzag fashion.

Wie zuvor erläutert worden ist, ist bei dem erfindungsgemaßen Tintenstrahlkopf mindestens ein Ende des Tintenkanalabschnitts derart ausgebildet, daß daran kein piezoelektrischer Abschnitt befestigt ist, um die unerwartete Wirkung zu erzielen, daß Beschädigungen der piezoelektrischen Elemente vermieden werden und die Handhabbarkeit davon verbessert wird. Diese bemerkenswerte Wirkung kann nicht nur dadurch erzielt werden, daß auf beiden Seiten des Tintenkanalabschnitts Tintenkanäle ausgebildet werden, sondern auch, wenn lediglich Tintenkanäle auf einer Hauptfläche des Tintenkanalabschnitts vorgesehen werden.As previously explained, the ink jet head of the present invention is at least one end of the ink channel portion formed so that there is no piezoelectric section is attached to achieve the unexpected effect that Damage to the piezoelectric elements can be avoided and the Manageability thereof is improved. Not only can this remarkable effect can be achieved in that on both sides of the ink channel section ink channels are formed, but also if only ink channels on a main surface of the Ink channel section can be provided.

Nachfolgend wird das Halten des Tintenkanalabschnitts in einer Halterung ausführlicher beschrieben. Mehrere piezoelektrische Segmente, die jeweils dadurch gebildet werden, daß der Tintenkanalabschnitt, der piezoelektrische Abschnitt und der Düsenabschnitt zu einem Ganzen miteinander verbunden werden, können in einer Halterung gemäß einer bestimmten Reihenfolge angeordnet und dort befestigt werden. Zu diesem Zeitpunkt wird das Ende des zuvor erläuterten Tintenkanalabschnitts in eine in einem Rahmen der Halterung ausgebildete Nut oder Rille eingesetzt und daran mit Hilfe von Befestigungsmitteln, wie z. B. Klebstoffen oder Schrauben, befestigt. Die Befestigungsrillen der Halterung sind für die Positionierung der piezoelektrischen Segmente an gewünschten Stellen vorteilhaft. Die Befestigungsrillen können beispielsweise zueinander leicht versetzt angeordnet sein, um eine beliebige Düsenverteilung durch die Düsenabschnitte zu erzielen. Die Halterung kann Teil einer Kopfeinheit oder ein unabhängiges Teil davon sein.Hereinafter, holding the ink channel portion in a holder becomes more detailed described. A plurality of piezoelectric segments, which are each formed in that the ink channel section, the piezoelectric section and the nozzle section into one Can be connected together, in a holder according to a arranged in a specific order and fastened there. At this time the end of the previously explained ink channel section into a frame of the Bracket trained groove or groove inserted and attached to it with the help of Fasteners such as B. adhesives or screws attached. The Mounting grooves of the bracket are for positioning the piezoelectric Advantageous segments at desired locations. The mounting grooves can, for example be slightly offset from each other to any nozzle distribution through the To achieve nozzle sections. The bracket can be part of a head unit or a be an independent part of it.

Weitere Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiele verständlicher.Further exemplary embodiments of the present invention are described below described embodiments more understandable.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend ausführlicher unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsbeispiele erläutert. Bei der nachfolgenden Beschreibung, bei der auf die beigefügte Zeichnung Bezug genommen wird, werden, soweit dies nicht anders angegeben ist, entsprechende Elemente oder Teile mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, wobei diese somit ähnliche Zusammensetzungen aufweisen und mit Hilfe ähnlicher Techniken hergestellt werden können.The present invention will hereinafter be described in more detail with reference to FIG preferred embodiments explained. In the following description, in the Reference is made to the attached drawing, unless otherwise is indicated, corresponding elements or parts with the same reference numerals referred to, which thus have similar compositions and with the help similar techniques can be produced.

Fig. 5A zeigt eine Querschnittsansicht eines wesentlichen Abschnitts des Tintenstrahlkopfes gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, und Fig. 5B zeigt eine vergrößerte Ansicht eines in Fig. 5A gezeigten Bereichs A. Ein piezoelektrisches Teil bzw. ein piezoelektrischer Abschnitt 1 besteht aus einem Substrat 2 und einem darauf geschichteten piezoelektrischen Element 3. Bei dem dargestellten Beispiel besitzt das piezoelektrische Element 3 eine dreischichtige Struktur. Ein als bewegliches piezoelektrisches Element dienender piezoelektrischer Antrieb 30 besitzt einen um den piezoelektrischen Antrieb herum ausgebildeten Schlitz 9, und jedes piezoelektrische Element ist, wie in Fig. 5B gezeigt ist, zwischen zwei Schichtelektroden 3a angeordnet. Die Oberschicht des piezoelektrischen Antriebs 30 ist durch ein flaches Teil 4 gebildet, welches die Unterseite der einzelnen Tintenkanäle 12 bildet. Das flache Teil 4 ist aus einer wärmeausgehärteten Trockenresistschicht oder einer Metalldünnschicht aus beispielsweise nicht rostendem Stahl gefertigt. Wird der piezoelektrische Antrieb 30 betrieben, d. h. wird über die Elektroden 3a eine Antriebsspannung an jede Schicht des piezoelektrischen Elements 3 angelegt, verändert sich die Oberfläche des flachen Teils 4 in den Tintenkanälen 12 mit Ausdehnen bzw. Zusammenziehen der piezoelektrischen Elemente 3 in Dickenrichtung. Wie in Fig. 4 gezeigt ist, verändert sich dementsprechend der an die interne Tinte angelegte Druck, so daß Tintentropfen von den Düsen ausgestoßen werden. Die Tintenkanäle 12 sind oberhalb der piezoelektrischen Antriebe 30 des piezoelektrischen Abschnitts ausgebildet, und das Tintenkanalteil bzw. der Tintenkanalabschnitt 11 ist mit Hilfe einer (nicht gezeigten) Klebstoffschicht an dem piezoelektrischen Abschnitt befestigt. FIG. 5A shows a cross-sectional view of an essential portion of the ink jet head according to a preferred embodiment of the present invention, and FIG. 5B shows an enlarged view of an area A shown in FIG. 5A. A piezoelectric part or a piezoelectric portion 1 consists of a substrate 2 and a piezoelectric element 3 laminated thereon. In the example shown, the piezoelectric element 3 has a three-layer structure. A serving as a moving piezoelectric element of piezoelectric actuator 30 has a slot 9 formed around the piezoelectric drive around, and each piezoelectric element is, as shown in Fig. 5B, arranged between two electrode layer 3 a. The upper layer of the piezoelectric drive 30 is formed by a flat part 4 , which forms the underside of the individual ink channels 12 . The flat part 4 is made of a thermoset dry resist layer or a thin metal layer made of, for example, stainless steel. If the piezoelectric actuator 30 operates, that is applied a driving voltage to each layer of the piezoelectric element 3 via the electrodes 3, the surface of the flat part 4 changes in the ink channels 12 to expand or contract the piezoelectric elements 3 in the thickness direction. Accordingly, as shown in Fig. 4, the pressure applied to the internal ink changes so that ink drops are ejected from the nozzles. The ink channels 12 are formed above the piezoelectric drives 30 of the piezoelectric section, and the ink channel part or the ink channel section 11 is attached to the piezoelectric section by means of an adhesive layer (not shown).

Der wesentliche Bereich des zuvor erläuterten Tintenstrahlkopfes kann durch eine Folge von in den Fig. 8A bis 8D dargestellten Verfahrensschritten hergestellt werden. Wie in Fig. 8A gezeigt ist, wird eine grüne oder rohe Lage bzw. Folie 33 (deren typische Zusammensetzung bereits zuvor beschrieben worden ist) für die Ausbildung des piezoelektrischen Ausschnitts vorgesehen, und die Oberseite der rohen Lage 33 wird mit einer dielektrischen Maske 31 mit einem schmalen Zwischenraum zwischen der Maske und der Lage abgedeckt. Die bei diesem Beispiel verwendete dielektrische Maske 31 wird dadurch hergestellt, daß mehrere Oxidschichten auf einem Quarzsubstrat übereinandergeschichtet und anschließend gemustert werden. Anschließend wird die rohe Lage 33, wie in Fig. 8A durch Pfeile dargestellt, mit Excimer-Laserstrahlen mit einer Energiedichte von 6J/cm² bestrahlt, um die bestrahlten Teile selektiv zu entfernen und Schlitze 9 auszubilden. Es ist zu beachten, daß die auf die rohe Lage emittierten Excimer- Laserstrahlen in der rohen Lage organische Substanzen karbonisieren, wobei die dabei entstehenden Kohlenstoffteilchen streuen und an der dielektrischen Maske haften können, wodurch das Durchlaßvermögen bezüglich der Excimer-Laserstrahlen verschlechtert wird. Um dies zu vermeiden, kann Sauerstoff- oder Ozongas durch den schmalen Zwischenraum zwischen der rohen Lage 33 und der dielektrischen Maske 31 geführt werden. Die verwendete rohe Lage 33 ist gewöhnlich biegsam und kann daher an eine geeignete Transportschicht, wie z. B. an eine Kunststoffschicht, beispielsweise eine PET-Schicht, befestigt werden, um den Transport nach Ausbildung der Schlitze zu erleichtern, und anschließend kann der Schlitz ausgebildet und das Laminat hergestellt werden. Die an den piezoelektrischen Elementen anzubringenden Elektroden können vor Ausbildung der Schlitze 9 auf der rohen Lage beispielsweise durch Siebdruck mit einem bestimmten Muster auf der Oberfläche der rohen Lage 33 oder alternativ nach Ausbildung der Schlitze 9 auf ähnliche Weise ausgebildet werden. Falls erforderlich, können die Elektroden nach Befestigung der rohen Lage 33 an einem Substrat angebracht werden.The essential area of the ink jet head explained above can be manufactured by a sequence of process steps shown in Figs. 8A to 8D. As shown in FIG. 8A, a green or raw sheet 33 (the typical composition of which has already been described above) is provided for forming the piezoelectric cutout, and the top of the raw sheet 33 is covered with a dielectric mask 31 a narrow space between the mask and the layer covered. The dielectric mask 31 used in this example is produced by stacking several oxide layers on a quartz substrate and then patterning them. Subsequently, as shown by arrows in FIG. 8A, the raw layer 33 is irradiated with excimer laser beams with an energy density of 6J / cm ^{2 in} order to selectively remove the irradiated parts and form slots 9 . It should be noted that the excimer laser beams emitted on the raw sheet carbonize organic substances in the raw sheet, whereby the resulting carbon particles can scatter and adhere to the dielectric mask, thereby deteriorating the transmittance with respect to the excimer laser beams. In order to avoid this, oxygen or ozone gas can be passed through the narrow space between the raw layer 33 and the dielectric mask 31 . The raw sheet 33 used is usually flexible and can therefore be attached to a suitable transport layer, such as e.g. B. to a plastic layer, for example a PET layer, to facilitate transport after the formation of the slots, and then the slot can be formed and the laminate can be produced. The electrodes to be attached to the piezoelectric elements can be formed in a similar manner before the slots 9 are formed on the raw layer, for example by screen printing with a specific pattern on the surface of the raw layer 33 or alternatively after the slots 9 are formed. If necessary, the electrodes can be attached to a substrate after the green sheet 33 has been attached.

Nachdem die Schlitze auf der rohen Lage ausgebildet worden sind, wird eine erforderliche Anzahl von derartigen rohen Lagen (in dem dargestellten Beispiel drei) korrekt angeordnet und auf einem Substrat 2 übereinandergeschichtet, so daß sich die Fläche der rohen Lagen mit steigender Entfernung von dem Substrat 2 vergrößert, und die Lagen werden, wie in Fig. 8B gezeigt ist, eng zusammengedrückt. Das Substratmaterial kann dem Material der piezoelektrischen Elemente entsprechen oder aber auch davon abweichen. Wird ein anderes Material verwendet, muß der Wärmewiderstand des verwendeten Materials in Anbetracht des nachfolgenden Hartbrennprozesses gleich groß oder größer als der Wärmewiderstand des Materials der piezoelektrischen Elemente sein. Auf diese Weise wird ein Laminatkörper mit einem um die beweglichen piezoelektrischen Elemente 3 ausgebildeten Schlitz 9 erhalten. In jedem piezoelektrischen Antrieb besitzt das piezoelektrische Element 3 der obersten Schicht die größte Fläche, während die unterste Schicht die kleinste Fläche besitzt.After the slits have been formed on the green sheet, a required number of such green sheets (three in the example shown) are correctly arranged and stacked on a substrate 2 so that the area of the green sheets increases with distance from the substrate 2 is enlarged and the layers are compressed as shown in Fig. 8B. The substrate material can correspond to the material of the piezoelectric elements or can also deviate therefrom. If another material is used, the thermal resistance of the material used must be equal to or greater than the thermal resistance of the material of the piezoelectric elements in view of the subsequent hard firing process. In this way, a laminate body with a slot 9 formed around the movable piezoelectric elements 3 is obtained. In each piezoelectric drive, the piezoelectric element 3 of the top layer has the largest area, while the bottom layer has the smallest area.

Anschließend wird der somit erhaltene Laminatkörper hartgebrannt. Unter Berücksichtigung der Zusammensetzung der zur Ausbildung des piezoelektrischen Abschnitts verwendeten rohen Lagen betrug die Brenntemperatur bei diesem Beispiel ca. 1000°C. Fig. 8C zeigt eine Außenansicht des nach dem Hartbrennen erhaltenen piezoelektrischen Abschnitts 1. Wie in dieser Figur gezeigt ist, sind die Schlitze 9 gemäß dem vorliegenden Beispiel jeweils kanalförmig ausgebildet und umgeben die in Längsrichtung verlaufenden piezoelektrischen Antriebe.The laminate body thus obtained is then fired hard. Taking into account the composition of the raw layers used to form the piezoelectric section, the firing temperature in this example was approximately 1000 ° C. Fig. 8C shows an external view of the obtained after firing the piezoelectric section 1. As shown in this figure, the slots 9 are each channel-shaped in accordance with the present example and surround the longitudinally extending piezoelectric drives.

Anschließend wird auf der gesamten Oberfläche des somit hergestellten piezoelektrischen Abschnitts 1 der in den Fig. 5A und 5B gezeigte flache Abschnitt 4 ausgebildet, und der Tintenkanalabschnitt 11 wird darauf genau positioniert und aufgesetzt und mit Hilfe einer Klebstoffschicht daran befestigt. Auf diese Weise wird der in Fig. 8D gezeigte ganze Körper hergestellt. Es wird darauf hingewiesen, daß Fig. 5A eine Querschnittsansicht entlang der in Fig. 8D gezeigten Linie V-V darstellt.Subsequently, the flat portion 4 shown in Figs. 5A and 5B is formed on the entire surface of the piezoelectric portion 1 thus manufactured, and the ink channel portion 11 is precisely positioned and placed thereon and fixed thereto by means of an adhesive layer. In this way, the whole body shown in Fig. 8D is manufactured. It is noted that FIG. 5A is a cross-sectional view along the line VV shown in FIG. 8D.

Fig. 6 zeigt eine Querschnittsansicht des wesentlichen Teils eines Tintenstrahlkopfes gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Ein piezoelektrischer Abschnitt 1 besteht aus einem Substrat 2 und einem darauf geschichteten piezoelektrischen Element 3. Das dargestellte piezoelektrische Element 3 besitzt eine dreischichtige Struktur. Ein als bewegliches piezoelektrisches Element dienender piezoelektrischer Antrieb 30 besitzt einen um den piezoelektrischen Antrieb 30 ausgebildeten Schlitz 9. Obwohl dies nicht gezeigt ist, ist jedes piezoelektrische Element zwischen Schichtelektroden angeordnet. Auf der obersten Schicht ist ein flaches Teil bzw. ein flacher Abschnitt 4 ausgebildet. Im Gegensatz zu dem in Fig. 5A gezeigten Schlitz besitzt gemäß diesem Ausführungsbeispiel der Schlitz 9 keinen abgestuften Freiraum, sondern der Schlitz 9 besitzt einen Freiraum, dessen Querschnittsfläche sich stetig verändert und der in vertikaler Richtung eine trapezförmige Querschnittsform aufweist. Fig. 6 shows a cross-sectional view of the essential part of an ink jet head according to another preferred embodiment of the present invention. A piezoelectric section 1 consists of a substrate 2 and a piezoelectric element 3 layered thereon. The piezoelectric element 3 shown has a three-layer structure. A piezoelectric drive 30 serving as a movable piezoelectric element has a slot 9 formed around the piezoelectric drive 30 . Although not shown, each piezoelectric element is arranged between layer electrodes. A flat part or a flat section 4 is formed on the uppermost layer. In contrast to the slot shown in FIG. 5A, the slot 9 according to this exemplary embodiment does not have a stepped free space, but the slot 9 has a free space whose cross-sectional area changes continuously and which has a trapezoidal cross-sectional shape in the vertical direction.

Auf den piezoelektrischen Antrieben des piezoelektrischen Abschnitts 1 sind Tintenkanäle 12 positioniert, wobei ein Tintenkanalabschnitt 11 mit Hilfe einer (nicht gezeigten) Kunststoffschicht befestigt ist.Ink channels 12 are positioned on the piezoelectric drives of the piezoelectric section 1 , an ink channel section 11 being fastened by means of a plastic layer (not shown).

Der wesentliche Bereich des zuvor erläuterten Tintenstrahlkopfes kann durch eine Folge von Herstellungsschritten gemäß Fig. 9A und 9B hergestellt werden. Wie in Fig. 9A gezeigt ist, wird auf jeder rohen Lage ein (nicht gezeigtes) Elektrodenmuster ausgebildet, um einen piezoelektrischen Abschnitt zu bilden, und eine erforderliche Anzahl von rohen Lagen werden übereinandergeschichtet, um auf diese Weise einen Schicht- oder Laminatkörper 34 aus den rohen Lagen herzustellen. Die Oberfläche des Laminatkörpers 34 wird beabstandet durch einen schmalen Zwischenraum mit einer dielektrischen Maske 31 abgedeckt. Wie in der Figur durch Pfeile dargestellt ist, wird die Anordnung mit Excimer-Laserstrahlen bestrahlt, um auf diese Weise die mit dem Laserlicht bestrahlten Teile selektiv zu entfernen und die Schlitze 9 auszubilden. Die einzelnen Schlitzbereiche besitzen zwischen der Oberseite des Laminatkörpers 34 direkt unterhalb der Maske 31 und der Unterseite des Laminatkörpers 34, die am weitesten entfernt von der Maske 31 ist, deutlich unterschiedliche Breiten.The essential portion of the ink jet head explained above can be manufactured by a series of manufacturing steps as shown in FIGS. 9A and 9B. As shown in Fig. 9A, an electrode pattern (not shown) is formed on each raw sheet to form a piezoelectric portion, and a required number of raw sheets are stacked to thereby form a laminated body 34 from the to produce raw layers. The surface of the laminate body 34 is covered at a distance by a narrow space with a dielectric mask 31 . As shown in the figure by arrows, the arrangement is irradiated with excimer laser beams in order in this way to selectively remove the parts irradiated with the laser light and to form the slots 9 . The individual slit regions have clearly different widths between the top of the laminate body 34 directly below the mask 31 and the bottom of the laminate body 34 , which is the furthest away from the mask 31 .

Der Laminatkörper 34 mit den in Übereinstimmung mit der vorhergehenden Beschreibung hergestellten Schlitzen wird umgedreht bzw. auf den Kopf gestellt und fest an einem Substrat 2 befestigt und anschließend hartgebrannt. Die Befestigung des Laminatkörpers 34 an dem Substrat 2 und das Hartbrennen dieser beiden Teile werden analog zu dem zuvor beschriebenen Beispiel durchgeführt. Fig. 9B zeigt eine Querschnittsansicht des nach dem Hartbrennen vorliegenden piezoelektrischen Abschnitts 1.The laminate body 34 with the slits made in accordance with the preceding description is turned upside down and firmly attached to a substrate 2 and then fired. The attachment of the laminate body 34 to the substrate 2 and the hard burning of these two parts are carried out analogously to the example described above. Fig. 9B shows a cross-sectional view of the present after firing the piezoelectric section 1.

Anschließend wird auf dem ausgebildeten piezoelektrischen Abschnitt ein Tintenkanalabschnitt präzise positioniert und aufgesetzt und mit Hilfe einer Klebstoffschicht fest daran befestigt. Auf diese Weise wird die in Fig. 6 gezeigte integrierte Struktur erhalten.An ink channel section is then precisely positioned and placed on the formed piezoelectric section and firmly attached to it with the aid of an adhesive layer. In this way, the integrated structure shown in Fig. 6 is obtained.

Fig. 7 zeigt eine Querschnittsansicht eines wesentlichen Bereichs eines Tintenstrahlkopfes gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Ein piezoelektrischer Abschnitt 1 besitzt ein Substrat 2 sowie ein darauf geschichtetes piezoelektrisches Element 3. Bei diesem Ausführungsbeispiel besitzt das piezoelektrische Element 3 wiederum eine dreischichtige Struktur. Ein als ein bewegliches piezoelektrisches Element dienender piezoelektrischer Antrieb 30 besitzt einen um den piezoelektrischen Antrieb ausgebildeten Schlitz 9. Obwohl dies nicht gezeigt ist, ist jedes piezoelektrische Element zwischen Schichtelektroden angeordnet. Auf der obersten Schicht ist ein flaches Teil bzw. ein flacher Abschnitt 4 ausgebildet. Ähnlich zu dem in Fig. 5A gezeigten Beispiel weist der Schlitz 9 einen sich stufig verändernden Zwischenraum auf. Des weiteren vergrößert sich bei diesem Ausführungsbeispiel, wie in der Figur gezeigt ist, mit Ausnahme des piezoelektrischen Antriebs mit abnehmender Entfernung zu dem Substrat 2 die Querschnittsfläche eines Teils (Nichtantriebsteil) des piezoelektrischen Elementes. Dies führt dazu, daß die Haftung zwischen dem piezoelektrischen Element und dem Substrat verbessert wird. Auf dem piezoelektrischen Abschnitt 1 sind oberhalb der piezoelektrischen Antriebe Tintenkanäle 12 angeordnet, und ein Tintenkanalabschnitt 11 ist über eine (nicht gezeigte) Klebstoffschicht an dem piezoelektrischen Abschnitt 1 befestigt. Fig. 7 is a cross-sectional view showing an essential portion of an ink jet head according to another preferred embodiment of the present invention. A piezoelectric section 1 has a substrate 2 and a piezoelectric element 3 layered thereon. In this exemplary embodiment, the piezoelectric element 3 again has a three-layer structure. A piezoelectric drive 30 serving as a movable piezoelectric element has a slot 9 formed around the piezoelectric drive. Although not shown, each piezoelectric element is arranged between layer electrodes. A flat part or a flat section 4 is formed on the uppermost layer. Similar to the example shown in FIG. 5A, the slot 9 has a step-changing space. Furthermore, in this embodiment, as shown in the figure, with the exception of the piezoelectric drive, the cross sectional area of a part (non-drive part) of the piezoelectric element increases as the distance to the substrate 2 decreases. As a result, the adhesion between the piezoelectric element and the substrate is improved. Ink channels 12 are arranged on the piezoelectric section 1 above the piezoelectric drives, and an ink channel section 11 is attached to the piezoelectric section 1 via an adhesive layer (not shown).

Der wesentliche Teil des zuvor beschriebenen Tintenstrahlkopfes kann durch eine Folge von in den Fig. 10A bis 10C gezeigten Herstellungsschritten hergestellt werden. Wie in Fig. 10A gezeigt ist, werden zwei Arten von geschichteten rohen Lagen 35 und 36 zur Ausbildung von piezoelektrischen Abschnitten vorbereitet. Das Schichten der rohen Lagen und das Ausbilden der Elektroden kann wie oben beschrieben erfolgen. Die in der Figur gezeigten kammartigen Strukturen können beispielsweise durch Preßformen hergestellt werden. Wie in Fig. 10B gezeigt ist, werden die beiden gemusterten und geschichteten rohen Lagen 35 und 36 derart angeordnet, daß ihre Kammzähne ineinanderpassen, und die Lagen 35 und 36 werden an einem Substrat 2 befestigt und anschließend hartgebrannt. Das Befestigen und Hartbrennen kann analog zu den vorhergehenden Beispielen ausgeführt werden. Nach dem Hartbrennen wird die in Fig. 10C gezeigte Querschnittsform erhalten, die eine Ansicht entlang der in der Fig. 10B gezeigten Linie C-C des piezoelektrischen Abschnitts 1 entspricht.The essential part of the ink jet head described above can be manufactured by a series of manufacturing steps shown in Figs. 10A to 10C. As shown in Fig. 10A, two kinds of layered green sheets 35 and 36 are prepared to form piezoelectric sections. The layering of the raw layers and the formation of the electrodes can be carried out as described above. The comb-like structures shown in the figure can be produced, for example, by press molding. As shown in Fig. 10B, the two patterned and layered green sheets 35 and 36 are arranged such that their comb teeth fit together, and the sheets 35 and 36 are attached to a substrate 2 and then fired. Fastening and hard burning can be carried out analogously to the previous examples. After the hard firing, the cross-sectional shape shown in FIG. 10C is obtained, which corresponds to a view along the line CC of the piezoelectric section 1 shown in FIG. 10B.

Auf den somit ausgebildeten piezoelektrischen Abschnitt wird des weiteren ein Tintenkanalabschnitt präzise positioniert und aufgesetzt und anschließend mit Hilfe einer Klebstoffschicht daran befestigt. Auf diese Weise wird die in Fig. 7 gezeigte integrierte Struktur erhalten.In addition, an ink channel section is precisely positioned and placed on the piezoelectric section thus formed and then attached to it with the aid of an adhesive layer. In this way, the integrated structure shown in Fig. 7 is obtained.

Bei dem zuvor erläuterten Beispiel wird an den Seitenflächen eines piezoelektrischen Antriebs des piezoelektrischen Abschnitts ein Schlitz ausgebildet. In der Praxis kann jedoch gemäß der vorliegenden Erfindung der Schlitz derart ausgebildet werden, daß er sich ausgehend von den Seitenflächen zu der Unterseite des piezoelektrischen Antriebs hin erstreckt. Dadurch können bevorzugte Wirkungen erzielt werden.In the example explained above, on the side surfaces of a piezoelectric Drive the piezoelectric section formed a slot. In practice it can however, according to the present invention, the slot can be formed so that it starting from the side surfaces towards the underside of the piezoelectric drive extends. Preferred effects can thereby be achieved.

Fig. 11B zeigt eine Querschnittsansicht eines wesentlichen Bereichs eines piezoelektrischen Abschnitts, der einen von den Seitenflächen zu der Unterseite eines piezoelektrischen Antriebs 30 gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ausgebildeten Schlitz 9 besitzt. Bei Anlegen einer Spannung zwischen Elektroden 5 des piezoelektrischen Antriebs 30 wird ein piezoelektrisches Element 3 in die durch einen Pfeil X angedeutete Richtung deformiert. Gemäß diesem Beispiel ist der Schlitz 9 bis zu der Unterseite des piezoelektrischen Antriebs 30 ausgestaltet, so daß selbst bei Auftreten von (den in Fig. 4 gezeigten Kräften b1 und b2 entsprechenden) einschränkenden Kräften unterhalb der Schlitze 9a an ihrer Unterseite in dem piezoelektrischen Element 3 diese Schlitze 9a diese einschränkenden Kräfte blockieren, so daß diese keinesfalls den Bereich des piezoelektrischen Antriebs 30 erreichen bzw. beeinflussen können. Wird eine Spannung an die Elektroden 5 angelegt, werden demzufolge die oberhalb der Schlitze 9a angeordneten Teile wie durch einen Pfeil Y angedeutet deformiert, wobei diese Deformation im Gegensatz zu den bekannten piezoelektrischen Elementen nicht durch die Deformation des piezoelektrischen Elements in die durch den Pfeil X angedeutete Richtung beeinträchtigt wird. Demzufolge kann nach Installation dieses piezoelektrischen Abschnitts in einen Tintenstrahlkopf Tinte mit geringem Energieaufwand ausgestoßen werden. FIG. 11B shows a cross-sectional view of an essential portion of a piezoelectric portion, which has a slot 9 formed from the side surfaces to the bottom of a piezoelectric drive 30 according to a further preferred embodiment of the present invention. When a voltage is applied between electrodes 5 of the piezoelectric drive 30 , a piezoelectric element 3 is deformed in the direction indicated by an arrow X. According to this example, the slot 9 is arranged on the bottom face of the piezoelectric actuator 30 so that even in the presence of (the forces shown in Fig. 4 b1 and b2 corresponding) limiting forces below the slots 9 a on its underside in the piezoelectric element 3 these slots 9 a block these restricting forces so that they can in no way reach or influence the area of the piezoelectric drive 30 . When a voltage is applied to the electrodes 5, are therefore the deformed as indicated by an arrow Y above the slots 9 a arranged parts, wherein this deformation, unlike the known piezoelectric elements not by the deformation of the piezoelectric element in indicated by the arrow X indicated direction is impaired. As a result, after installing this piezoelectric portion in an ink jet head, low-energy ink can be ejected.

Der in Fig. 11B gezeigte piezoelektrische Abschnitt kann vorzugsweise ausgehend von dem in Fig. 11A gezeigten Strukturabschnitt hergestellt werden. Insbesondere sind, wie in Fig. 11A gezeigt ist, analog zu den vorhergehenden Beispielen rohe Lagen übereinandergeschichtet, und zusätzlich zu den Elektroden 5 sind Bindemittel 37 vorhanden bzw. aufgedruckt. Anschließend wird das somit erhaltene Laminat aus den rohen Lagen hartgebrannt, um die aus organischen Sublimatkunstharzen bestehenden Bindemittel zu dispergieren und an den entsprechenden Stellen Hohlräume auszubilden. Anschließend werden ähnlich zu den vorhergehenden Beispielen entlang der Seitenflächen eines piezoelektrischen Antriebs Schlitze ausgebildet. Die dabei ausgebildeten Schlitze erreichen dabei die gemäß dem vorhergehenden Prozeß ausgebildeten Hohlräume, so daß der in Fig. 11B dargestellte piezoelektrische Abschnitt fertiggestellt wird. In der Mitte der untersten Schicht eines piezoelektrischen Elements kann sich an den piezoelektrischen Antrieb eine inaktive Schicht anschließen.The piezoelectric section shown in FIG. 11B can preferably be produced starting from the structural section shown in FIG. 11A. In particular, as shown in FIG. 11A, as in the previous examples, raw layers are layered on top of one another, and binders 37 are present or printed in addition to the electrodes 5 . Subsequently, the laminate thus obtained is hard-fired from the raw layers in order to disperse the binders consisting of organic sublimate synthetic resins and to form cavities at the appropriate locations. Then, similarly to the previous examples, slits are formed along the side surfaces of a piezoelectric drive. The slots formed thereby reach the cavities formed according to the previous process, so that the piezoelectric section shown in Fig. 11B is completed. In the middle of the lowest layer of a piezoelectric element, an inactive layer can follow the piezoelectric drive.

Fig. 12 zeigt eine Querschnittsansicht eines wesentlichen Bereichs eines Tintenstrahlkopfes gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei einem in dieser Figur dargestellten piezoelektrischen Segment 41 sind Tintenkanäle 12 auf der Ober- und Unterseite eines Tintenkanalabschnitts 11 ausgebildet, und ein piezoelektrischer Abschnitt 1 ist an jeder der die Tintenkanäle aufweisenden Oberflächen derart befestigt, daß entsprechende piezoelektrische Antriebe 30 an die Tintenkanäle 12 anstoßen. Wie nachfolgend erläutert wird, sind in diesem Fall die piezoelektrischen Abschnitte 1 nicht an der gesamten Ober- und Unterseite des Tintenkanalabschnitts 11 befestigt, sondern es sind Befestigungsenden 11a vorgesehen, die an Rillen einer Halterung befestigt werden sollen. Obwohl dies nicht gezeigt ist, besteht der piezoelektrische Abschnitt 1 aus einem Substrat und einem darauf geschichteten piezoelektrischen Element und besitzt lediglich an bestimmten Stellen die piezoelektrischen Antriebe 30. Bei dem in der Figur dargestellten Beispiel besitzt der piezoelektrische Antrieb 30 zwei piezoelektrische Schichten und Elektrodenschichten, die jeweils übereinandergeschichtet sind. Insbesondere besitzen die Elektrodenschichten dreischichtige Strukturen. Fig. 12 shows a cross sectional view of an essential portion of an ink jet head according to another preferred embodiment of the present invention. In a piezoelectric segment 41 shown in this figure, ink channels 12 are formed on the top and bottom of an ink channel section 11 , and a piezoelectric section 1 is attached to each of the surfaces having the ink channels so that corresponding piezoelectric drives 30 abut the ink channels 12 . As will be explained below, the piezoelectric portions 1 of the ink channel portion 11 are in this case not to the entire upper and lower sides attached but there are provided fixing ends 11 a to be fixed to a mounting groove. Although this is not shown, the piezoelectric section 1 consists of a substrate and a piezoelectric element layered thereon and has the piezoelectric drives 30 only at certain points. In the example shown in the figure, the piezoelectric drive 30 has two piezoelectric layers and electrode layers, which are each stacked on top of one another. In particular, the electrode layers have three-layer structures.

Fig. 13 zeigt einen Zustand, bei dem ein Düsenkopf an einem Vorderende des in Fig. 12 gezeigten piezoelektrischen Segments 41 befestigt ist. Wie in Fig. 12 gezeigt ist, sind die Tintenkanäle 12 auf beiden Seiten des Tintenkanalabschnitts zickzack-artig angeordnet, so daß das Layoutmuster der Tintenkanäle in dem in Fig. 13 gezeigten Düsenabschnitt 14 widergespiegelt wird, wodurch eine zickzack-artige Verteilung von Düsen 15 erzielt wird. FIG. 13 shows a state in which a nozzle head is attached to a front end of the piezoelectric segment 41 shown in FIG. 12. As shown in Fig. 12, the ink channels 12 are arranged on both sides of the ink channel section in a zigzag manner so that the layout pattern of the ink channels is reflected in the nozzle section 14 shown in Fig. 13, thereby achieving a zigzag-like distribution of nozzles 15 becomes.

Fig. 14 zeigt ein modifiziertes Beispiel des in Fig. 12 dargestellten piezoelektrischen Segments 41. Gemäß diesem Beispiel ist zur Verbesserung der volumetrischen Veränderung der in den Tintenkanälen befindlichen Tinte analog zu den vorhergehenden Beispielen der vorliegenden Erfindung ein Schlitz 9 um einen piezoelektrischen Antrieb 30 herum ausgebildet. Die Struktur und Form des Schlitzes 9 entspricht der vorhergehenden Beschreibung. FIG. 14 shows a modified example of the piezoelectric segment 41 shown in FIG. 12. According to this example, in order to improve the volumetric change of the ink in the ink channels, a slot 9 is formed around a piezoelectric drive 30 analogous to the previous examples of the present invention. The structure and shape of the slot 9 corresponds to the previous description.

Die in den Fig. 12 und 13 dargestellten piezoelektrischen Segmente können beispielsweise wie folgt hergestellt werden.The piezoelectric segments shown in FIGS. 12 and 13 can be manufactured as follows, for example.

Ein auf PNN basierendes Keramikmaterial wird zu einer 40 µm dicken rohen Folie oder Lage geformt. Anschließend wird auf beiden Seiten der somit erhaltenen rohen Lage eine auf Silber-Palladium basierende Legierung selektiv an Stellen aufgedruckt, wo piezoelektrische Antriebe ausgebildet werden sollen, um somit Elektroden mit einer Breite von 100 µm auszubilden. Um einen piezoelektrischen Antrieb mit drei aktiven Schichten zu schaffen, werden mehrere dieser hohen Lagen übereinandergeschichtet und der somit erhaltene Laminatkörper bei 1000°C hartgebrannt. Auf diese Weise wird ein piezoelektrischer Abschnitt mit 15 auf einem Substrat mit Abständen von 280 µm angeordneten piezoelektrischen Antrieben mit den 100 µm breiten Elektroden erhalten.A ceramic material based on PNN becomes a 40 µm thick raw foil or Layer shaped. Then a raw layer is obtained on both sides of the raw layer thus obtained selectively printed on silver-palladium-based alloy in places where Piezoelectric drives are to be formed so as to have electrodes with a width of 100 µm. A piezoelectric actuator with three active layers To create, several of these high altitudes are stacked and the Laminate body obtained hard-fired at 1000 ° C. This way, a Piezoelectric section with 15 on a substrate with intervals of 280 microns arranged piezoelectric drives with the 100 µm wide electrodes obtained.

Davon getrennt werden beide Seiten einer Platte aus rostfreiem Stahl gleichzeitig geätzt, um auf jeder dieser Seiten Tintenkanäle mit einer Breite von 200 µm und einer Tiefe von 100 µm auszubilden. Bei dem somit erhaltenen Tintenkanalabschnitt sind die Tintenkanäle auf der Oberseite gegenüber denen auf der Unterseite um 140 µm versetzt.Separately, both sides of a stainless steel plate are etched simultaneously, in order to have ink channels with a width of 200 µm and a depth of Train 100 µm. In the ink channel portion thus obtained, the ink channels are offset by 140 µm on the top compared to those on the bottom.

Anschließend werden der piezoelektrische Abschnitt und der wie oben beschrieben ausgebildete Tintenkanalabschnitt miteinander derart verbunden, daß die piezoelektrischen Antriebe an den Tintenkanälen anstoßen, wodurch ein piezoelektrisches Segment hergestellt wird. Bei diesem Beispiel erfolgt die Verbindung zwischen dem piezoelektrischen Abschnitt und dem Tintenkanalabschnitt dadurch, daß zwischen den Abschnitten eine Trockenresistschicht mit einer Dicke von 30 µm angeordnet und anschließend eine Wärmeverschweißung durchgeführt wird.Then the piezoelectric section and the one as described above trained ink channel section connected to each other such that the piezoelectric Drives abut on the ink channels, creating a piezoelectric segment will be produced. In this example, the connection between the piezoelectric section and the ink channel section in that between the Sections arranged a dry resist layer with a thickness of 30 microns and then heat welding is carried out.

An einer vorderen Endfläche des somit erhaltenen Segments wird ein Düsenabschnitt (mit einer Dicke von 80 µm, einem Durchmesser von 40 µm und mit 30 Düsen) befestigt. Dadurch wird das gewünschte piezoelektrische Segment fertiggestellt.On a front end surface of the segment thus obtained, a nozzle portion (with a thickness of 80 microns, a diameter of 40 microns and with 30 nozzles) attached. This completes the desired piezoelectric segment.

Fig. 15 zeigt eine Querschnittsansicht eines wesentlichen Bereichs eines Tintenstrahlkopfes gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In dem in dieser Figur dargestellten piezoelektrischen Segment 41 sind Tintenkanäle 12 lediglich auf der Oberseite eines Tintenkanalabschnitts 11 des Segments ausgebildet, und ein piezoelektrischer Abschnitt 1 ist derart mit der die Tintenkanäle aufweisenden Seite verbunden, daß entsprechende piezoelektrische Antriebe 30 an die Tintenkanäle 12 anstoßen bzw. angrenzen. In diesem Fall ist der piezoelektrische Abschnitt nicht an der gesamten Oberseite des Tintenkanalabschnitts 11 angebracht, sondern es sind Befestigungsenden 11a vorhanden, die an Rillen einer Halterung zu befestigen sind. Obwohl dies nicht gezeigt ist, besteht der piezoelektrische Abschnitt 1 aus einem Substrat und einem darauf geschichteten piezoelektrischen Element, wobei die piezoelektrischen Antriebe ledigliche an bestimmten Stellen ausgebildet sind. Bei dem in dieser Figur gezeigten Beispiel besteht der piezoelektrische Antrieb 30 aus zwei piezoelektrischen Elementschichten sowie auf beiden Seitenflächen jeder piezoelektrischen Elementschicht aufgebrachten Elektrodenschichten. Insbesondere besitzen die Elektrodenschichten eine dreischichtige Struktur. Fig. 15 is a cross-sectional view showing an essential portion of an ink jet head according to another preferred embodiment of the present invention. In the piezoelectric segment 41 shown in this figure, ink channels 12 are formed only on the upper side of an ink channel section 11 of the segment, and a piezoelectric section 1 is connected to the side having the ink channels in such a way that corresponding piezoelectric drives 30 abut the ink channels 12 or adjoin. In this case, the piezoelectric section is not attached to the entire top of the ink channel section 11 , but there are fastening ends 11 a, which are to be fastened to grooves of a holder. Although this is not shown, the piezoelectric section 1 consists of a substrate and a piezoelectric element layered thereon, the piezoelectric drives only being formed at certain points. In the example shown in this figure, the piezoelectric drive 30 consists of two piezoelectric element layers and electrode layers applied to both side surfaces of each piezoelectric element layer. In particular, the electrode layers have a three-layer structure.

Das in Fig. 15 gezeigte piezoelektrische Segment kann beispielsweise wie folgt hergestellt werden.The piezoelectric segment shown in Fig. 15 can be manufactured, for example, as follows.

Ein auf PNN basierendes Keramikmaterial wird zu einer rohen Lage mit einer Dicke von 40 µm geformt. Anschließend wird auf beiden Seitenflächen der somit erhaltenen rohen Lage eine auf Silber-Palladium basierende Legierung selektiv an Stellen aufgedruckt, wo die piezoelektrischen Antriebe ausgebildet werden sollen, um Elektroden mit einer Breite von 100 µm auszubilden. Um den piezoelektrischen Antrieb mit drei aktiven Schichten herzustellen, wird die erforderliche Anzahl von derartigen rohen Lagen übereinandergeschichtet und der somit erhaltene Laminatkörper bei 1000 °C hartgebrannt. Auf diese Weise wird ein piezoelektrischer Abschnitt mit 15 auf einem Substrat mit Abständen von 280 µm angeordneten piezoelektrischen Antrieben mit den 100 µm breiten Elektroden erhalten. Getrennt davon wird eine Seitenfläche einer Platte aus nichtrostendem Stahl geätzt, um Tintenkanäle mit einer Breite von 200 µm und einer Tiefe von 100 µm auszubilden. Anschließend werden der piezoelektrische Abschnitt und der wie zuvor erläutert ausgebildete Tintenkanalabschnitt aneinander befestigt, so daß die piezoelektrischen Antriebe an die Tintenkanäle angrenzen, wodurch ein piezoelektrisches Segment geschaffen wird. Der piezoelektrische Abschnitt ist jedoch nicht an jedem Ende des Tintenkanalabschnitts befestigt. An einer vorderen Endfläche des somit erhaltenen Segments ist ein Düsenabschnitt (mit einer Dicke von 89 µm, mit einem Durchmesser von 40 µm und mit 30 Düsen) befestigt. Dadurch wird das gewünschte piezoelektrische Segment fertiggestellt.A ceramic material based on PNN becomes a raw layer with a thickness of 40 µm shaped. Subsequently, the raw product thus obtained is obtained on both side surfaces Layer an alloy based on silver-palladium selectively printed in places where the piezoelectric drives are designed to be electrodes with a width of 100 µm. To the piezoelectric drive with three active layers will produce the required number of such raw sheets stacked on top of each other and the laminate body thus obtained hard-fired at 1000 ° C. In this way, a piezoelectric section with 15 on a substrate Intervals of 280 µm arranged piezoelectric drives with the 100 µm wide Get electrodes. Separately, a side surface of a plate is made of stainless Steel etched around ink channels with a width of 200 µm and a depth of 100 µm to train. Then the piezoelectric section and the same as before explained trained ink channel section attached to each other, so that the Piezoelectric drives adjoin the ink channels, creating a piezoelectric Segment is created. However, the piezoelectric section is not at each end attached to the ink channel portion. On a front end face of the thus obtained Segments is a nozzle section (with a thickness of 89 µm, with a diameter of 40 µm and fixed with 30 nozzles). This will make the desired piezoelectric Segment completed.

Nach Fertigstellung des piezoelektrischen Segments werden mehrere dieser Segmente in Rillen einer Halterung 40 eingesetzt und daran, wie in Fig. 16 gezeigt ist, befestigt, und die Halterung wird, wie in Fig. 17 gezeigt ist, an einer bestimmten Stelle einer Tintenstrahlkopfeinheit befestigt. Bei Vergleich des somit erhaltenen Tintenstrahlkopfes mit dem bekannten Tintenstrahlkopf ist ersichtlich, daß die piezoelektrischen Segmente die Halterung lediglich über die Tintenkanalabschnitte berühren, so daß dadurch keine Beschädigung der piezoelektrischen Elemente oder eine Verschiebung zwischen den einzelnen Abschnitten auftreten kann.Upon completion of the piezoelectric segment, a plurality of these segments are inserted into and secured to grooves of a bracket 40 , as shown in Fig. 16, and the bracket is secured to a particular location on an ink jet head unit, as shown in Fig. 17. When the ink jet head thus obtained is compared with the known ink jet head, it can be seen that the piezoelectric segments only touch the holder via the ink channel sections, so that no damage to the piezoelectric elements or a displacement between the individual sections can occur as a result.

Das in Fig. 15 gezeigte piezoelektrische Segment 41 kann dazu verwendet werden, ein Ausstoßmuster für die Tintentropfen zu erzielen, welches von demjenigen der in den Fig. 16 und 17 gezeigten Köpfe abweicht. Wie in Fig. 18 gezeigt ist, ist es in diesem Fall vorteilhaft, die Befestigungspositionen der piezoelektrischen Segmente 41 bezüglich der Halterung 40 zu verschieben.The piezoelectric segment 41 shown in Fig. 15 can be used to obtain an ink drop ejection pattern which is different from that of the heads shown in Figs. 16 and 17. In this case, as shown in FIG. 18, it is advantageous to shift the fastening positions of the piezoelectric segments 41 with respect to the holder 40 .

Fig. 19 zeigt des weiteren eine Querschnittsansicht eines wesentlichen Bereichs eines Tintenstrahlkopfes gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei dem in der Figur dargestellten piezoelektrischen Segment 41 sind Tintenkanäle 12 sowohl auf der Ober- als auch auf der Unterseite eines Tintenkanalabschnitts 11 des piezoelektrischen Segments ausgebildet, so daß die Unterseiten der Tintenkanäle 11 einander gegenüberliegen. An die die Tintenkanäle aufweisenden Seitenflächen des Tintenkanalabschnitts 11 ist ein piezoelektrischer Abschnitt 1 befestigt, so daß die Tintenkanäle 12 den entsprechenden piezoelektrischen Antrieben 30 gegenüberliegen. In diesem Fall ist der piezoelektrische Abschnitt 1 nicht an die gesamte Oberfläche des Tintenkanalabschnitts 11 befestigt, sondern es sind Befestigungsenden 11a vorgesehen, die an Rillen einer Halterung zu befestigen sind. Obwohl dies in der Figur nicht gezeigt ist, besteht der piezoelektrische Abschnitt 1 des weiteren aus einem Substrat und einem darauf geschichteten piezoelektrischen Element und besitzt lediglich an bestimmten Stellen ausgebildete piezoelektrische Antriebe 30. Bei dem in der Figur dargestellten Beispiel weist der piezoelektrische Antrieb 30 eine Struktur mit einer zwischen einem Paar von Elektrodenschichten angeordneten piezoelektrischen Schicht auf. Fig. 19 further includes a cross-sectional view showing an essential portion of an ink jet head according to another preferred embodiment of the present invention. In the piezoelectric segment 41 shown in the figure, ink channels 12 are formed both on the top and on the bottom of an ink channel section 11 of the piezoelectric segment, so that the undersides of the ink channels 11 lie opposite one another. A piezoelectric section 1 is fastened to the side surfaces of the ink channel section 11 having the ink channels, so that the ink channels 12 lie opposite the corresponding piezoelectric drives 30 . In this case, the piezoelectric section 1 is not attached to the entire surface of the ink channel section 11 , but there are attachment ends 11 a, which are to be attached to grooves of a holder. Furthermore, although this is not shown in the figure, the piezoelectric section 1 consists of a substrate and a piezoelectric element layered thereon and has only piezoelectric drives 30 formed at certain points. In the example shown in the figure, the piezoelectric drive 30 has a structure with a piezoelectric layer disposed between a pair of electrode layers.

Das in Fig. 19 gezeigte piezoelektrische Segment kann beispielsweise folgendermaßen hergestellt werden.The piezoelectric segment shown in Fig. 19 can be manufactured as follows, for example.

Ein auf PNN basierendes Keramikmaterial wird zu einer rohen Lage mit einer Dicke von 150 µm geformt. Anschließend wird auf beiden Flächen der somit erhaltenen rohen Lage eine auf Silber-Palladium basierende Legierung selektiv an Stellen aufgedruckt, wo piezoelektrische Antriebe ausgebildet werden sollen, um auf diese Weise Elektroden mit einer Breite von 100 µm auszubilden. Zur Ausbildung eines piezoelektrischen Antriebs mit einer aktiven Schicht werden mehrere dieser rohen Lagen übereinandergeschichtet und der somit erhaltene Laminatkörper bei 1000°C hartgebrannt. Auf diese Weise wird ein piezoelektrischer Abschnitt mit 15 auf einem Substrat mit Abständen von 280 µm angeordneten piezoelektrischen Antrieben mit den 100 µm breiten Elektroden erhalten. Davon getrennt werden die beiden Flächen einer Glasplatte gleichzeitig geätzt, um an denselben Stellen auf beiden Seiten der Glasplatte Tintenkanäle mit einer Breite von 200 µm und einer Tiefe von 100 µm auszubilden. Anschließend werden die wie oben beschrieben ausgebildeten piezoelektrischen Abschnitte und der Tintenkanal miteinander verbunden, so daß die piezoelektrischen Antriebe und die Tintenkanäle einander gegenüberliegen, um somit ein piezoelektrisches Segment zu schaffen. Es ist jedoch nicht jedes Ende des Tintenkanalabschnitts an den piezoelektrischen Abschnitten befestigt. Auf diese Weise wird das dargestellte piezoelektrische Segment fertiggestellt.A ceramic material based on PNN becomes a raw layer with a thickness of 150 µm shaped. The raw layer thus obtained is then applied to both surfaces selectively printed an alloy based on silver-palladium in places where Piezoelectric drives are to be designed to use electrodes in this way a width of 100 microns. To form a piezoelectric drive with In an active layer, several of these raw layers are stacked on top of one another laminate bodies thus obtained are hard-fired at 1000 ° C. This way, a Piezoelectric section with 15 on a substrate with intervals of 280 microns arranged piezoelectric drives with the 100 µm wide electrodes obtained. Separated from it, the two surfaces of a glass plate are etched simultaneously to same places on both sides of the glass plate ink channels with a width of 200 µm and a depth of 100 µm. Then the same as above described formed piezoelectric sections and the ink channel with each other connected so that the piezoelectric drives and the ink channels each other face each other to create a piezoelectric segment. However, it is not each end of the ink channel section attached to the piezoelectric sections. On in this way the piezoelectric segment shown is completed.

Nach Fertigstellung des piezoelektrischen Segments werden, wie in Fig. 20 gezeigt ist, vier derartige piezoelektrische Segmente 41 in Rillen oder Nuten einer Halterung 40 eingesetzt und daran befestigt, und ein Düsenabschnitt (mit einer Dicke von 100 µm, mit einem Durchmesser von 50 µm und mit 60 Düsen) wird an einer vorderen Endfläche des piezoelektrischen Segments mit Klebstoffen befestigt.After completion of the piezoelectric segment, as shown in Fig. 20, four such piezoelectric segments 41 are inserted and fixed in grooves or grooves of a bracket 40 , and a nozzle portion (100 µm in thickness, 50 µm in diameter and with 60 nozzles) is attached to a front end surface of the piezoelectric segment with adhesives.

Gemäß dem zuvor beschriebenen Tintenstrahlkopf mit auf beiden Seiten ausgebildeten Tintenkanälen befinden sich, im Gegensatz zu dem bekannten Kopf mit lediglich auf einer Seite ausgestalteten Tintenkanälen, vier Tintenkanalabschnitte und vier Einsetzstellen auf der Halterung, um die Positioniergenauigkeit zu verbessern, so daß die Positioniergenauigkeit zwischen den Düsenpositionen und den Tintenkanalpositionen innerhalb eines gewünschten Bereichs von ± 20 µm liegt. In diesem Zusammenhang benötigt der bekannte Kopf mit lediglich auf einer seiner Seitenflächen ausgebildeten Tintenkanälen acht Tintenkanalabschnitte und auf einer Halterung acht Einsetzstellen. Des weiteren kann mit Hilfe der vorliegenden Erfindung die Dicke jedes Segmentes auf die Hälfte der Gesamtgröße des Kopfes beschränkt werden, so daß eine Installation mit hoher Dichte möglich ist.According to the ink jet head described above with formed on both sides In contrast to the known head, there are only one ink channels Page designed ink channels, four ink channel sections and four insertion points the bracket to improve the positioning accuracy, so that the Positioning accuracy between the nozzle positions and the ink channel positions is within a desired range of ± 20 µm. In this context requires the known head with only one side surface formed Ink channels eight ink channel sections and eight insertion points on a holder. Of further, with the help of the present invention, the thickness of each segment on the Half of the total size of the head can be limited, so that a high installation Density is possible.

Wie zuvor erläutert worden ist, wird gemäß der vorliegenden Erfindung in der Nähe eines piezoelektrischen Elements und dieses umgebend ein Schlitz vorgesehen, um die durch ein elektrisches Feld hervorgerufene Verformungseffektivität des piezoelektrischen Elements zu verbessern, wodurch die Tintenkanäle verengt werden und somit das Volumen und das Gewicht eines Tintenstrahlkopfes verringert werden kann. Des weiteren kann mit Hilfe der vorliegenden Erfindung die anzulegende Spannung verringert werden, so daß ein Tintenstrahlkopf aus kompakten Teilen kleiner Kapazität aufgebaut werden kann, wodurch die Kosten und das Gewicht des Kopfes reduziert werden. Aufgrund dieser erwähnenswerten Wirkungen können mit Hilfe der vorliegenden Erfindung kompakte und billige Tintenstrahldrucker realisiert werden. As previously explained, according to the present invention, near one Piezoelectric element and surrounding this provided a slot through which electric field induced deformation effectiveness of the piezoelectric element to improve, which narrows the ink channels and thus the volume and Weight of an ink jet head can be reduced. Furthermore, with the help of present invention, the voltage to be applied can be reduced so that a Inkjet head can be built from compact parts of small capacity, which the cost and weight of the head are reduced. Based on these Noteworthy effects can be compact and with the help of the present invention cheap inkjet printers can be realized.

Des weiteren kann mit Hilfe der vorliegenden Erfindung die durch ein elektrisches Feld hervorgerufene Verformungseffektivität eines piezoelektrischen Elementes verbessert werden, um somit die Tintenkanäle zu verengen, so daß ein Vieldüsenkopf mit den derzeit gewünschten 60 Düsen oder mehr bereitgestellt werden kann. Des weiteren können mit Hilfe der vorliegenden Erfindung die Tintenkanäle verengt werden, um somit die Struktur des Tintenstrahlkopfes zu vereinfachen, wodurch die Größe und das Gewicht des Kopfes selbst verringert und die Herstellungskosten des Kopfes gesenkt werden können. Des weiteren kann mit Hilfe der vorliegenden Erfindung die an ein piezoelektrisches Element anzulegende Spannung reduziert werden, so daß die Antriebsschaltung aus kleinen Teilen geringer Kapazität aufgebaut werden kann, so daß auch bezüglich dieses Aspekts ein kompakter, leichter und billiger Tintenstrahlkopf realisiert werden kann.Furthermore, with the help of the present invention, that can be caused by an electric field caused deformation effectiveness of a piezoelectric element improved be to narrow the ink channels so that a multi-nozzle head with the currently desired 60 nozzles or more can be provided. You can also use With the help of the present invention the ink channels are narrowed, thus reducing the structure to simplify the ink jet head, reducing the size and weight of the head itself can be reduced and the manufacturing cost of the head can be reduced. Of further can with the help of the present invention to a piezoelectric element applied voltage can be reduced so that the drive circuit from small parts small capacity can be built, so that also in this aspect compact, light and cheap inkjet head can be realized.

Des weiteren werden gemaß der vorliegenden Erfindung Tintenkanäle auf beiden Seitenflächen eines Tintenkanalabschnitts ausgebildet, um somit die Anzahl an Einzelteilen des Tintenstrahlkopfes zu reduzieren und die Anzahl der Teile, die eine Positionierung erfordern, zu halbieren, so daß eine präzise Anordnung der Segmente realisiert werden und eine Beschädigung der piezoelektrischen Elemente vermieden werden kann.Furthermore, according to the present invention, ink channels are made on both Side surfaces of an ink channel section formed, so the number of items of the ink jet head and reduce the number of parts that require positioning require to be halved so that a precise arrangement of the segments can be realized and damage to the piezoelectric elements can be avoided.

Claims

1. An ink jet head comprising:
an ink channel section ( 11 ) with ink channels ( 12 ),
a nozzle portion ( 14 ) connected to a front end of the ink channel portion ( 11 ), having nozzles ( 15 ) communicating with the corresponding ink channels ( 12 ) for ejecting ink, and
a piezoelectric section ( 1 ) connected to a main surface of the ink channel section ( 11 ) for pressurizing the ink in the ink channels ( 12 ) and ejecting ink drops through the nozzles ( 15 ),
wherein the piezoelectric section ( 1 ) opposite to the ink channels ( 12 ) arranged piezoelectric drives ( 30 ), each piezoelectric drive ( 30 ) between a pair of electrodes ( 3 a, 5 ) arranged piezoelectric elements ( 3 ) and at least two Side surfaces of the piezoelectric drive ( 30 ) surrounding slot ( 9 ), and
wherein the cross-sectional areas of the piezoelectric elements ( 3 ) forming the piezoelectric drive ( 30 ) decrease with increasing distance in the thickness direction of the piezoelectric section ( 1 ) from the ink channel ( 12 ).

2. The ink jet head according to claim 1, wherein the piezoelectric elements ( 3 ) each have a layer-like shape with gradually reducing cross-sectional areas.

The ink jet head according to claim 1 or 2, wherein those side surfaces of the piezoelectric drive ( 30 ) which adjoin the slot ( 9 ) comprise a combination of side surfaces which are vertical and inclined with respect to the main surface of the piezoelectric section ( 1 ).

4. Ink jet head according to one of the preceding claims, wherein the slots ( 9 ) are formed on green layers of a ceramic material forming the piezoelectric elements ( 3 ).

5. The ink jet head according to claim 4, wherein the slits ( 9 ) are formed by emission of excimer laser beams on the green sheets.

The ink jet head according to claim 4, wherein the slits ( 9 ) are formed by press molding the green sheets.

7. inkjet head,
with an ink channel section ( 11 ) with ink channels ( 12 ),
a nozzle portion ( 14 ) connected to a front end of the ink channel portion ( 11 ), nozzles ( 15 ) communicating with the corresponding ink channels ( 12 ) for ejecting ink, and
in order to eject the piezoelectric sections (1) which are connected to the ink channels (12) having surfaces of the ink channel portion (11) in the ink channels (12) ink in with pressurize and via the nozzles (15) ink drops,
the ink channel portion ( 11 ) having the ink channels ( 12 ) on each of its two major surfaces,
wherein each piezoelectric section (1) having with the ink channels (12) surfaces of the ink channel portion (11) having opposite to the ink channels (12) arranged piezoelectric actuators (30), and
wherein each piezoelectric drive ( 30 ) has at least one between a pair of electrodes ( 3 a, 5 ) arranged piezoelectric element ( 3 ).

8. ink jet head according to claim 7, wherein at least one end ( 11 a) of the ink channel section ( 11 ) no piezoelectric sections ( 1 ) are provided and this end ( 11 a) is used for installing the ink channel section ( 11 ) in the ink jet head.

9. The ink jet head according to claim 7 or 8, wherein in the ink channel section ( 11 ) the ink channels ( 12 ) formed on opposite surfaces of the ink channel section ( 11 ) are offset from one another by a certain distance, so that the nozzles ( 15 ) of the nozzle section ( 14 ) are distributed zigzag.

10. Ink jet head according to claim 8 or 9, wherein the end ( 11 a) of the ink channel section ( 11 ) is supported by a holder ( 40 ) such that support points of adjacent ink channel sections ( 11 ) are offset from one another by a certain distance, so that the nozzles ( 15 ) of the nozzle section ( 14 ) are distributed in a zigzag fashion.

11. Ink jet head according to one of claims 7 to 10,
wherein each of the piezoelectric drives ( 30 ) of the piezoelectric sections ( 1 ) has a slot ( 9 ) surrounding at least two side surfaces of the corresponding piezoelectric drive ( 30 ), and
wherein the cross-sectional areas of the piezoelectric elements ( 3 ) forming the corresponding piezoelectric drive ( 30 ) decrease as the distance from the corresponding ink channel ( 12 ) increases in the thickness direction of the piezoelectric section ( 1 ).

12. inkjet head,
with an ink channel section ( 11 ) with ink channels ( 12 ),
a nozzle portion ( 14 ) connected to a front end of the ink channel portion ( 11 ), nozzles ( 15 ) communicating with the corresponding ink channels ( 12 ) for ejecting ink, and
with a piezoelectric section (1) which is connected to an ink channels (12) having surface of the ink channel portion (11) to the contained in the ink channels (12) ink to pressurize and via the nozzles (15) ink drops ejected,
the ink channel portion ( 11 ) having the ink channels ( 12 ) on a major surface,
wherein with the one having the ink channels (12) having surface of the ink channel portion (11) connected to the piezoelectric section (1) opposed to the ink channels (12) arranged piezoelectric actuators (30) each having at least one between a pair of electrodes (3 a, 5 ) arranged piezoelectric element ( 3 ), and
wherein at least one end ( 11 a) of the ink channel section ( 11 ) no piezoelectric section ( 1 ) is provided and this end ( 11 a) is used for installing the ink channel section ( 11 ) in the ink channel head.

13. Ink jet head according to claim 12, wherein the end ( 11 a) of the ink channel section ( 11 ) is supported by a holder ( 40 ) in such a way that the support points of adjacent ink channel sections ( 11 ) are displaced from one another by a certain distance, so that the nozzles ( 15 ) of the nozzle section ( 14 ) are distributed in a zigzag fashion.

14. The ink jet head according to claim 12 or 13,
wherein each piezoelectric drive ( 30 ) of the piezoelectric section ( 1 ) has a slot surrounding at least two side surfaces of the piezoelectric drive ( 30 ), and
wherein the cross-sectional areas of the piezoelectric elements ( 3 ) forming the corresponding piezoelectric drive ( 30 ) decrease as the distance from the corresponding ink channel ( 12 ) increases in the thickness direction of the piezoelectric section ( 1 ).

15. A method of manufacturing an ink jet head,
with an ink channel section ( 11 ) with ink channels ( 12 ),
a nozzle portion ( 14 ) connected to a front end of the ink channel portion ( 11 ) and having nozzles ( 15 ) for ejecting ink in communication with the corresponding ink channels ( 12 ), and
a piezoelectric section ( 1 ) connected to a main surface of the ink channel portion ( 11 ) for pressurizing the ink in the ink channels ( 12 ) and ejecting ink drops through the nozzles ( 15 ),
wherein piezoelectric drives ( 30 ) are formed in the piezoelectric section ( 1 ), which are arranged opposite to the ink channels ( 12 ),
wherein each piezoelectric drive ( 30 ) with between a pair of electrodes ( 3 a, 5 ) arranged piezoelectric elements ( 3 ) and at least two side surfaces of the piezoelectric drive ( 30 ) surrounding slot ( 9 ) is formed such that the cross-sectional areas of the reduce the piezoelectric elements ( 3 ) forming the corresponding piezoelectric drive ( 30 ) with increasing distance from the corresponding ink channel ( 12 ) in the thickness direction of the piezoelectric section ( 1 ),
the slots ( 9 ) being formed on green layers of a ceramic material forming the piezoelectric elements ( 3 ), and
the green layers being hard-fired to form the piezoelectric section ( 1 ).

16. The method of claim 15, wherein the slots ( 9 ) are formed by emitting excimer laser beams onto the green sheets.

17. The method of claim 15, wherein the slots ( 9 ) are formed by press molding the green sheets.

18. The method according to any one of claims 15 to 17,
the slots ( 9 ) being formed on each of the green layers forming the piezoelectric elements ( 3 ),
wherein the green ceramic layers are stacked in a manner necessary to obtain a desired slit pattern, and
the laminate body ( 34 ) thus obtained is hard-fired.

19. The method according to any one of claims 15 to 17,
a laminate body ( 34 ) consisting of the green layers ( 35 , 36 ) forming the piezoelectric elements ( 3 ) is formed beforehand,
wherein the slots ( 9 ) are formed on the laminate body ( 34 ) according to a desired pattern, and
the laminate body ( 34 ) is then fired hard.

20. The method according to any one of claims 15 to 17,
wherein two or more parts ( 35 , 36 ) forming the piezoelectric section ( 1 ), which when combined with one another form a desired piezoelectric section ( 1 ) and each consist of the green layers forming the piezoelectric elements ( 3 ), are first formed, and
wherein the molded parts ( 35 , 36 ) forming the piezoelectric section ( 1 ) are combined with one another to achieve a desired shape and are subsequently fired.