DE69607796T2

DE69607796T2 - Laminierter Tintenstrahlaufzeichnungskopf

Info

Publication number: DE69607796T2
Application number: DE69607796T
Authority: DE
Inventors: Tomoaki Abe; Fujio Akahane; Takahiro Katakura; Yoshio Miyazawa; Motonori Okumura; Minoru Usui
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1995-08-23
Filing date: 1996-08-23
Publication date: 2000-12-28
Anticipated expiration: 2016-08-24
Also published as: EP0759361A3; EP0759361A2; EP0759361B1; HK1011664A1; DE69607796D1; US5963234A

Description

Die Erfindung betrifft einen laminierten Tintenstrahlaufzeichnungskopf.
Wie zum Beispiel in EP-A-0 584 823 dargestellt ist, ist ein Tintenstrahlaufzeichnungskopf so konstruiert, daß piezoelektrische Vibratoren an einem Teil einer elastischen Platte befestigt sind, die eine Druckerzeugungskammer bildet, und das Volumen jeder Druckerzeugungskammer durch Verbiegen des entsprechenden piezoelektrischen Vibrators verändert wird. Daher kann der Tintenstrahlaufzeichnungskopf einen großen Bereich der Druckerzeugungskammer verschieben. Daher kann ein solcher Tintenstrahlaufzeichnungskopf Tintentröpfchen stabil erzeugen.
Wie in Fig. 15 dargestellt, kann ein solcher Aufzeichnungskopf grob in Stellgliedeinheiten A, B, C und eine einzige Strömungspfadeinheit D unterteilt werden. Die Mehrzahl von Stellgliedeinheiten A, B, C wird durch Sintern eines keramischen Materials in Druckerzeugungskammern, Vibrationsplatten und piezoelektrische Vibratoren hergestellt. Die Strömungspfadeinheit D besteht aus einer Metallplatte, die so geformt ist, daß sie einer Mehrzahl von Anordnungen von Düsenöffnungen entspricht. Die Mehrzahl von Stellgliedeinheiten A, B, C und die Strömungspfadeinheit D sind unter Verwendung eines Haftmittels aneinander befestigt.
Wie zuvor beschrieben, ist die Mehrzahl von Stellgliedeinheiten an der Strömungspfadeinheit durch ein Wärmeschmelzverfahren befestigt, wobei eine schmelzbare Folie zwischen den Stellgliedeinheiten und der Strömungspfadeinheit eingelegt wird und die schmelzbare Folie durch Erwärmen bei gleichzeitiger Druckausübung geschmolzen wird.
Da jedoch die Klebefläche groß ist, dehnt sich die Luft, die zwischen der schmelzbaren Folie und den Stellgliedein heiten/der Strömungspfadeinheit enthalten ist, aus und verursacht somit eine fehlerhafte Klebverbindung. Da die Materialien über einen langen Zeitraum erwärmt werden, führt des weiteren ein Unterschied in der Wärmeausdehnung aufgrund von Materialunterschieden zu einem Verziehen oder dergleichen.
Zusätzlich zu diesen Problemen tritt bei zunehmender Verkleinerung von Aufzeichnungsköpfen das Problem einer sogenannten "Kreuzkoppelung" auf, da sich Vibrationen der piezoelektrischen Vibratoren zu den gemeinsamen Tintenkammern fortpflanzen, und dies wiederum die Menisken der anderen Druckerzeugungskammer durch die Tinte in der gemeinsamen Tintenkammer verursacht. Dadurch tritt das Problem z. B. einer schlechteren Druckqualität auf.
Die vorliegende Erfindung beabsichtigt, die obengenannten Probleme zu beheben. Die Aufgabe wird durch den laminierten Tintenstrahlaufzeichnungskopf gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 gelöst. Weitere Vorteile, Merkmale, Aspekte und Einzelheiten der Erfindung gehen aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen hervor.
Die Erfindung betrifft im allgemeinen einen laminierten Tintenstrahlaufzeichnungskopf, der durch Zusammenkleben einer Stellgliedeinheit, die aus Keramik besteht, mit einem Strömungspfadsubstrat, das aus Metall besteht, gebildet wird.
Ein Aspekt der Erfindung ist daher die Bereitstellung eines laminierten Tintenstrahlaufzeichnungskopfs, der sowohl eine Lösung für die Unannehmlichkeiten bieten kann, die der Wärmeklebung zwischen der Strömungspfadeinheit und der Stellgliedeinheit zugeschrieben werden, als auch gleichzeitig für das Problem einer Kreuzkoppelung und dergleichen.
Es wird ein laminierter Tintenstrahlaufzeichnungskopf bereitgestellt, umfassend: eine Stellgliedeinheit mit einem piezoelektrischen Vibrator an einer ihrer Oberflächen und einer Druckerzeugungskammer, die darin ausgebildet ist; und eine Strömungspfadeinheit, die mit einer ersten Oberfläche an eine andere Oberfläche der Stellgliedeinheit laminiert ist, wobei eine gemeinsame Tintenkammer in der Strömungspfadeinheit ausgebildet ist; wobei eine Ausnehmung an der ersten Oberfläche der Strömungspfadeinheit derart ausgebildet ist, daß die Ausnehmung der gemeinsamen Tintenkammer gegenüberliegt.
Da die Ausnehmung der Strömungspfadeinheit einen Raum in bezug auf die Stellgliedeinheit bildet, wird die durch Wärme ausgedehnte Luft in diese Ausnehmung freigesetzt, wodurch der Druck verringert wird. Zusätzlich schirmt die Luftschicht, die durch die Ausnehmung gebildet wird, die Fortpflanzung von Vibrationen von den piezoelektrischen Vibrationselementen zu der gemeinsamen Tintenkammer ab.
Die Erfindung wird mit Bezugnahme auf die folgende Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen besser verständlich, von welchen:
Fig. 1 eine in Einzelteile aufgelöste, perspektivische Ansicht für den Zusammenbau eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfs ist, der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist;
Fig. 2 eine Schnittansicht des in Fig. 1 dargestellten Tintenstrahlaufzeichnungskopfs ist;
Fig. 3 ein Diagramm ist, das ein Positionsverhältnis zwischen Ausnehmungen und einer gemeinsamen Tintenkammer zeigt, die in einem Substrat zur Bildung eines Tintenversorgungseinlasses ausgebildet sind;
Fig. 4(a) bis 4(c) Diagramme sind, die ein Verfahren zur Bildung einer Ausnehmung in dem Substrat zur Bildung eines Tintenversorgungseinlasses zeigen;
Fig. 5(a) bis 5(c) Diagramme sind, die ein weiteres beispielhaftes Verfahren zur Bildung einer Ausnehmung in dem Substrat zur Bildung eines Tintenversorgungseinlasses zeigen;
Fig. 6 eine Schnittansicht ist, die ein weiteres beispielhaftes Substrat zur Bildung eines Tintenversorgungseinlasses zeigt;
Fig. 7 eine Schnittansicht ist, die ein weiteres beispielhaftes Substrat zur Bildung eines Tintenversorgungseinlasses zeigt;
Fig. 8 ein Diagramm ist, das ein Verfahren zum Ankleben der Stellgliedeinheit an eine Strömungspfadeinheit zeigt;
Fig. 9 eine Schnittansicht ist, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt, in dem ein Substrat zur Bildung eines Tintenversorgungseinlasses verwendet wird, das durch Zusammenkleben von zwei dünnen Platten gebildet wird;
Fig. 10 ein Diagramm ist, das die Umgebung einer Ausnehmung in vergrößerter Form zeigt;
Fig. 11 eine Draufsicht ist, die ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt, in dem ein Substrat zur Bildung eines Tintenversorgungseinlasses verwendet wird, das durch Zusammenkleben von zwei dünnen Platten gebildet wird;
Fig. 12 eine Draufsicht ist, die ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt, in dem ein Substrat zur Bildung eines Tintenversorgungseinlasses verwendet wird, das durch Zusammenkleben von zwei dünnen Platten gebildet wird;
Fig. 13 eine Schnittansicht ist, die einen Tintenstrahlaufzeichnungskopf, der ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist, in Form einer Struktur in der Nähe einer Druckerzeugungskammer einer einzigen Stellgliedeinheit zeigt;
Fig. 14(a) bis 14(c) Diagramme sind, die ein beispielhaftes Verfahren zur Herstellung eines Substrats zur Bildung eines Tintenversorgungseinlasses des in Fig. 13 dargestellten Aufzeichnungskopfs zeigen;
Fig. 15 eine perspektivische Ansicht ist, die einen Tintenstrahlaufzeichnungskopf nach dem Stand der Technik mit einer Mehrzahl von Stellgliedeinheiten auf einer Strömungspfadeinheit zeigt;
Fig. 16 eine Schnittansicht ist, die einen Tintenstrahlaufzeichnungskopf, der ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist, in Form einer Struktur in der Nähe einer Druckerzeugungskammer einer einzigen Stellgliedeinheit zeigt; und
Fig. 17 eine Schnittansicht ist, die einen Tintenstrahlaufzeichnungskopf, der ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist, in Form einer Struktur in der Nähe einer Druckerzeugungskammer einer einzigen Stellgliedeinheit zeigt.
Fig. 1 ist eine in Einzelteile aufgelöste, perspektivische Ansicht für den Zusammenbau, die den gesamten Teil eines Aufzeichnungskopfs zeigt, wobei schmelzbare Folien fehlen; und Fig. 2 ist eine Schnittansicht, die eine Struktur in der Nähe einer Druckerzeugungskammer einer einzigen Stellgliedeinheit zeigt. In Fig. 1 und 2 bezeichnet das Bezugszeichen 2 einen ersten Abdeckkörper, der aus einer dünnen Zirkondioxidplatte mit einer Dicke von etwa 10 um konstruiert ist und Antriebselektroden 5 aufweist, die an seiner Oberfläche ausgebildet sind, so daß sie Druckerzeugungskammern 4 gegenüberliegen, die später beschrieben werden. Piezoelektrische Vibratoren 3, die aus PZT oder dergleichen bestehen, sind an den Elektroden 5 befestigt.
Abhängig von einer Biegeschwingung des entsprechenden piezoelektrischen Vibrators 3 zieht sich jede Druckerzeugungskammer 4 zusammen oder dehnt sich aus, und dadurch wird nicht nur ein Tintentröpfchen aus der entsprechenden Düsenöffnung 28 ausgestoßen, sondern auch Tinte aus einer gemeinsamen Tintenkammer 23 durch einen Tintenversorgungseinlaß 20 eingesaugt.
Das Bezugszeichen 7 bezeichnet ein Abstandstück, das durch Bilden von Durchgangslöchern in einer keramischen Platte hergestellt wird, die aus Zirkondioxid (ZrO&sub2;) besteht und eine Dicke aufweist, die zur Bildung der Druckerzeugungskammern 4 geeignet ist, z. B. 150 um. Die beiden Oberflächen des Abstandstücks 7 sind durch einen zweiten Abdeckkörper 8, der später beschrieben wird, beziehungsweise durch den ersten Abdeckkörper 2 zur Bildung der Druckerzeugungskammern 4 verschlossen.
Das Bezugszeichen 8 bezeichnet einen zweiten Abdeckkörper, der durch Bildung von Verbindungsöffnungen 9 und Verbindungsöffnungen 10, die später beschrieben werden, in einer keramischen Platte, die aus Zirkondioxid oder dergleichen besteht, hergestellt wird. Jede Verbindungsöffnung 9 verbindet einen entsprechenden Tintenversorgungseinlaß 20 mit einem Ende einer entsprechenden Druckerzeugungskammer 4. Jede Verbindungsöffnung 10 verbindet eine entsprechende Düsenöffnung 28 mit dem anderen Ende der entsprechenden Druckerzeugungskammer 4. Der zweite Abdeckkörper 8 ist an der anderen Oberfläche des Abstandstücks 7 befestigt.
Diese Elemente 2, 7, 8 sind zu einer Stellgliedeinheit 1 durch Formen eines tonartigen, keramischen Materials zu vorbestimmten Formen und Laminieren und Sintern der Formen ohne Haftmittel zusammengefügt.
Das Bezugszeichen 21 bezeichnet ein Substrat zur Bildung eines Tintenversorgungseinlasses, das auch als Befestigungssubstrat für die Stellgliedeinheit 1 dient. Für das Substrat 21 zur Bildung eines Tintenversorgungseinlasses ist eine maximale Festigkeit unter den Aufzeichnungskopfbildungselementen erforderlich, so daß Tintentankverbindungselemente auch an dem Substrat zur Bildung eines Tintenversorgungseinlasses angeordnet werden können. Daher wird Metall, wie zum Beispiel ein Rostschutzstahl, oder eine Keramik mit tintenabstoßender Eigenschaft als Material gewählt.
Ausnehmungen 21a sind an einer Oberfläche des Substrats 21 zur Bildung eines Tintenversorgungseinlasses ausgebildet, die den gemeinsamen Tintenkammern 23 gegenüberliegen. Jede Ausnehmung 21a mündet an einer Position, die der Druckerzeugungskammer 4 gegenüberliegt und an einer Außenseite, d. h., zu der Stellgliedeinheit 1, wie in Fig. 2 und 3 dargestellt ist.
Eine solche Ausnehmung 21a wird zu einer flachen Oberfläche (Fig. 4(c)) bearbeitet, indem eine Ausnehmung 40 in einer Oberfläche gebildet wird, die der gemeinsamen Tintenkammer 23 des Substrats 21 zur Bildung eines Tintenversorgungseinlasses (Fig. 4(a)) gegenüberliegt, und ein Fortsatz 41 an der anderen Oberfläche (Fig. 4(b)) abgeschliffen wird, wenn ein Metall zur Herstellung des Substrats 21 zur Bildung eines Tintenversorgungseinlasses verwendet wird.
Es kann auch eine andere Technik angewendet werden. Die Technik beinhaltet die Schritte: des Bildens einer Ätzschutzschicht 43 mit einem Fenster 42 in einer Oberfläche des Substrats 21 zur Bildung eines Tintenversorgungseinlasses, das der gemeinsamen Tintenkammer gegenüberliegt (Fig. 5(a)); des Bildens einer Ausnehmung 44 durch Ätzen nur einer einzigen Oberfläche (Fig. 5(b)); und des anschließenden Entfernens der Ätzschutzschicht 43 (Fig. 5(c)).
Es ist noch eine andere Technik anwendbar. Wie in Fig. 6 dargestellt, beinhaltet diese Technik die Schritte: des Herstellens eines Plattenelements, das durch Laminieren und Zusammenkleben von zwei dünnen Platten 50, 51 aus Rostschutzmetall mittels einer Klebefolie 52 hergestellt wird; und des selektiven Entfernens eines Abschnitts, welcher der Ausnehmung 21a entspricht, aus einer der dünnen Metallplatten 50 durch Ätzen, wobei die Klebefolie 52 als Ätzabstoppmittel dient. Es gibt noch eine andere Technik, die durch die Bildung eines dickwandigen Abschnittes durch Elektroformung gekennzeichnet ist, während ein Abschnitt, welcher der Ausnehmung 21a an einer Oberfläche des Substrats entspricht, abgedeckt ist.
Wie in Fig. 7 dargestellt, gibt es noch eine weitere Technik, welche die Schritte beinhaltet: des Laminierens und Zusammenklebens von zwei dünnen Metallplatten 50, 51 während eine PPS- oder PI-Folie 54 zwischen den beiden dünnen Metallplatten 50, 51 liegt, mittels Klebefolien 55, 56; und des selektiven Entfernens eines Abschnitts, welcher der Ausnehmung 21a entspricht, aus einer der dünnen Metallplatten 50 durch Ätzen, wobei die Klebefolie 54 als Ätzabstoppmittel dient.
Wie in Fig. 1 und 2 dargestellt, sind bei dem Substrat 21 zur Bildung eines Tintenversorgungseinlasses die Tintenversorgungseinlässe 20 an einer Seite der Druckerzeugungskammern 4 ausgebildet, und Verbindungsöffnungen 24 an der anderen Seite der Druckerzeugungskammern 4. Jeder Tintenversorgungseinlaß 20 verbindet die gemeinsame Tintenkammer 23, die später beschrieben wird, mit der entsprechenden Druckerzeugungskammer 4. Jede Verbindungsöffnung 24 verbindet die Druckerzeugungskammer 4 mit der entsprechenden Düsenöffnung 28.
Des weiteren sind Tintenversorgungsöffnungen 22, 22, 22 an Positionen außerhalb eines Befestigungsbereichs für die Stellgliedeinheit 1 angeordnet. Die Tintenversorgungsöffnungen ermöglichen, daß Tinte von einem nicht dargestellten Tintentank einströmt.
Das Bezugszeichen 25 bezeichnet ein Substrat zur Bildung einer gemeinsamen Tintenkammer, das durch Bilden von Durchgangslöchern und Verbindungsöffnungen 26 konstruiert wird. Das Substrat 25 zur Bildung einer gemeinsamen Tintenkammer ist aus einem Plattenelement mit einer Dicke konstruiert, die zur Bildung der gemeinsamen Tintenkammer 23 geeignet ist, d. h., aus einem korrosionsbeständigen Plattenelement, wie einem 150 um dickem, rostfreien Stahl. Die Durchgangslöcher entsprechen den Formen der gemeinsamen Tintenkammern 23. Jede Verbindungsöffnung 26 ist mit einer entsprechenden Düsenöffnung 28 verbunden, die in einer Düsenplatte 27 ausgebildet ist.
Das Substrat 21 zur Bildung eines Tintenversorgungseinlasses, das Substrat 25 zur Bildung einer gemeinsamen Tintenkammer und die Düsenplatte 27 sind zu einer Strömungspfadeinheit 30 zusammengebaut, wobei Haftschichten 32, 33, wie zum Beispiel schmelzbare Folien oder Haftmittel, dazwischenliegen.
Wenn die schmelzbare Folie 31 und die Stellgliedeinheit 1 der Reihe nach an einer Oberfläche des Substrats 21 zur Bildung eines Tintenversorgungseinlasses der Strömungspfadeinheit 30 laminiert werden, wie in Fig. 8 dargestellt, und danach unter Druck erwärmt werden, erweicht sich die biegsame Folie 31 rasch und schmilzt, während die Temperatur des Klebebereichs rasch steigt.
Obwohl die Erwärmung ein Ausdehnen der Luft bewirkt, die zwischen der schmelzbaren Folie 31 und der Stellgliedeinheit 1/der Strömungspfadeinheit 30 eingeschlossen ist, wird ein Druckanstieg durch einen Raum verringert, der von der Ausnehmung 21a des Substrats 21 zur Bildung eines Tintenversorgungseinlasses und ein Fenster 31a der schmelzbaren Folie 31 gebildet wird. Daher kann die Klebefläche zuverlässig geklebt werden.
Wenn zum Beispiel eine Ausnehmung 21a mit einer Länge L von 8,73 mm, einer Breite W von 1,74 mm und einer Dicke des dünnwandigen Abschnitts im Bereich von 15 bis 25 um in dem Substrat 21 zur Bildung eines Tintenversorgungseinlasses gebildet wird, weist die Ausnehmung 21a eine Nachgiebigkeit von etwa 1 · 10&supmin;¹&sup5; m³/Pa auf. Daher kann der Druckanstieg, der durch wärmegedehnte Luft zum Zeitpunkt des Klebens verursacht wird, ausreichend absorbiert werden.
Des weiteren dient eine Dicke T' (Fig. 2) einer Luftschicht, die zwischen der Ausnehmung 21a und der Haftschicht gebildet ist, als geeignetes Vibrationsabschirmelement in bezug auf die Vibrationen, die sich von der Stellgliedeinheit 1 fortpflanzen. Diese Konstruktion trägt dazu bei, eine mangelhafte Tintenzuführung zu den Druckerzeugungskammern 4 zu verhindern. Das heißt, Vibrationen die an den Druckerzeugungskammern 4 zum Zeitpunkt des Ausstoßens von Tintentröpfchen hervorgerufen werden, pflanzen sich zu der gemeinsamen Tintenkammer 23 fort, und diese Fortpflanzung zu der gemeinsamen Tintenkammer 23 löst Vibrationen in der Tinte in der gemeinsamen Tintenkammer aus, wodurch die Tintenzufuhr zu den Druckerzeugungskammern beeinträchtigt wird.
Es kann festgehalten werden, daß das Bezugszeichen 14 in Fig. 1 eine gemeinsame Elektrode bezeichnet, die an der Oberfläche des piezoelektrischen Vibrators 3 ausgebildet ist, und das Bezugszeichen 15 ein biegsames Kabel bezeichnet, das die Stellgliedeinheit mit einer externen Vorrichtung verbindet.
Wenn ein Antriebssignal an einen piezoelektrischen Vibrator 3 in diesem Ausführungsbeispiel angelegt wird, vibriert der piezoelektrische Vibrator 3, wobei er sich biegt, so daß die entsprechende Druckerzeugungskammer 4 zusammengezogen wird. Dadurch wird Druck auf die Tinte in der Druckerzeugungskammer 4 ausgeübt, wodurch ein Tintentröpfchen aus der entsprechenden Düsenöffnung 28 getrieben wird.
Zu diesem Zeitpunkt erreichen Vibrationen des piezoelektrischen Vibrators 3, die durch die Stellgliedeinheit 1 übertragen werden, die gemeinsame Tintenkammer 23, nachdem sie durch Reflexion und Absorption aufgrund eines extrem großen Imdepanzunterschiedes gedämpft wurden, der durch die Luftschicht in der Ausnehmung 21a des Substrats 21 zur Bildung eines Tintenversorgungseinlasses verursacht wird. Daher kann die Übertragung von Vibrationen durch die gemeinsame Tintenkammer 23, die zu Druckschwankungen in anderen Druckerzeugungskammern 4 führt und bisher ein Problem war, deutlich verringert werden.
Da die Klebefläche zwischen dem Substrat 21 zur Bildung eines Tintenversorgungseinlasses und der Stellgliedeinheit 1 auf einfache Weise begrenzt werden kann, kann die Haltbarkeit des Haftmittels in bezug auf einen Wärmezyklus durch das Ausgleichen eines Unterschiedes in der Wärmedehnung verbessert werden, der durch einen Unterschied in den Materialien verursacht wird, aus welchen beide Elemente bestehen.
Wenn, wie in Fig. 6 dargestellt, Plattenelemente durch Laminieren und Zusammenkleben von zwei dünnen Metallplatten 50, 51 durch die Haftfolie bzw. Klebefolie 52 hergestellt werden, und der Abschnitt, welcher der Ausnehmung 21a der dünnen Metallplatte 50 entspricht, selektiv durch Ätzen entfernt wird, wobei die Klebefolie 52 als Ätzabstoppmittel dient, liegt außerdem der Rand 51a der Ausnehmung 21a frei, und es ist daher wahrscheinlich, daß die Haftstärke des Randes 51a etwas verringert ist, da die Ätzlösung diesen Bereich beeinträchtigt.
Wenn die Stellgliedeinheit 1 erwärmt und geklebt wird, während sie Druck aufnimmt, wobei die schmelzbare Folie 31 an der Oberfläche der dünnen Metallplatte 50 unter dieser Bedingung angeordnet ist, konzentrieren sich Belastungen an diesem Rand und führen zu einer Ablösung. Es besteht auch die Möglichkeit, daß die Luft, die zwischen der schmelzbaren Folie 31 und der Stellgliedeinheit 1/der Strömungspfadeinheit 30 enthalten ist, sich durch Wärme ausdehnt und in die Tiefe an dem Rand 51a eindringt, wodurch eine große Ablösung entsteht.
Fig. 9 zeigt ein Ausführungsbeispiel, das in einem Fall anwendbar ist, wenn die Ausnehmung 21a durch Ätzen einer Oberfläche gebildet wird, wobei zwei solche dünnen Metallplatten 50, 51 durch die Klebefolie 52 zusammengeklebt sind. Die Position der Ausnehmung 21a ist um eine vorbestimmte Strecke Δd in bezug auf den Rand der gemeinsamen Tintenkammer 23 verschoben, so daß die Ausnehmung 21a sich leicht an diesem Bereich verbiegen kann.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel werden die dünnen Metallplatten 50, 51 und die Schicht, die aus der schmelzbaren Folie 52 gebildet ist, einstückig elastisch verformt, selbst wenn Belastungen auf einen Teil der Ausnehmung 21a ausgeübt werden, wenn Druck während des Schmelzvorganges ausgeübt wird. Daher kann eine Beschleunigung der Ablösung der dünnen Platte 50 aufgrund der Luftausdehnung kontrolliert werden, indem starke Belastungskonzentrationen an dem Rand 51a verhindert werden.
Fig. 11 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, das angewendet wird, um das Problem zu vermeiden, das verursacht wird, wenn zwei dünne Metallplatten 50, 51 mittels der Klebefolie 52 zusammengeklebt werden. In diesem Ausfüh rungsbeispiel ist eine Mehrzahl von Ausnehmungen 21b, 21c, 21d durch Ätzen der dünnen Metallplatte 50 gebildet, die derart geätzt wird, daß Rippen 50b, 50c, die in die Breitenrichtung verlaufen, mit vorbestimmtem Abstand in Richtung der Anordnung der Düsenöffnung verbleiben. Vorzugsweise werden die Abstände L1, L2, L3, in welchen die Rippen 50b, 50c angeordnet sind, mit zunehmendem Abstand von der Tintenversorgungsöffnung 22 größer (L1 < L2 < L3).
Die dünne Metallplatte 50 und die Klebefolie 52 werden durch die aufgenommenen Belastungen relativ leicht entlang der Ränder der Ausnehmungen 21b, 21c, 21d in die Längsrichtung voneinander getrennt. Die Ränder in die Längsrichtung sind jedoch so gestaltet, daß sie durch die Rippen 50b, 50c zueinander gezogen werden. Daher kann das Ablösen der dünnen Metallplatte 50 von der Klebefolie 52 verhindert werden. Des weiteren werden die Abstände L1, L2, L3, in welchen die Rippen 50b, 50c angeordnet sind, mit zunehmendem Abstand der Rippen 50b, 50c von der Tintenversorgungsöffnung 22 größer, und die Fläche der Ausnehmung 21d, die am weitesten von der Tintenversorgungsöffnung 22 entfernt ist, ist vergrößert. Daher kann eine Ablösung verhindert werden, ohne eine Nachgiebigkeit in der Tiefe der gemeinsamen Tintenkammer unnötig zu kontrollieren.
Fig. 12 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, das zur Verhinderung eines Ablösens konstruiert ist. In diesem Ausführungsbeispiel sind Fortsätze 50d, 50d, ... in vorbestimmten Abständen entlang der Ränder der dünnen Metallplatte 50 in die Längsrichtung gegenüber den Ausnehmungen 21a angeordnet, wobei die dünne Metallplatte 50 die Ausnehmungen 21a bildet.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel kann die Klebefläche an den Rändern durch die Fortsätze 50d, 50d, ... vergrößert werden, wodurch ein Ablösen verhindert wird.
Es kann festgehalten werden, daß flache Ausnehmungen 21e, 21f ausgebildet werden können, so daß sie einander an beiden Oberflächen des Substrats 21 zur Bildung eines Tintenversorgungseinlasses gegenüberliegen, wie in Fig. 13 dargestellt, wenn das Bilden einer tiefen Ausnehmung 21a in dem Substrat 21 zur Bildung eines Tintenversorgungseinlasses mit hoher Genauigkeit schwierig ist.
Dieses Ausführungsbeispiel kann auch den Druckanstieg, der durch Wärmedehnung zum Zeitpunkt des Schmelzvorganges entsteht, unter Verwendung einer der Ausnehmungen 21e ausgleichen. Zusätzlich kann nicht nur die Fortpflanzung von Vibrationen von der Stellgliedeinheit 1 zu der gemeinsamen Tintenkammer gemeinsam mit der anderen Ausnehmung 21f verhindert werden, sondern es wird auch die Klebefläche der Stellgliedeinheit 1 soweit wie möglich verringert, um dadurch einen Ausgleich der Unterschiede in der Wärmedehnung zu ermöglichen.
Wie in Fig. 14(a) bis 14(c) dargestellt ist, kann ein solches Substrat zur Bildung eines Tintenversorgungseinlasses durch Anordnen von Rostschutzbeschichtungen 43, 46 mit Fenstern 42, 45 an Positionen, die den Ausnehmungen 21e, 21f des Substrats 21 zur Bildung eines Tintenversorgungseinlasses gegenüberliegen, an beiden Oberflächen (Fig. 14(a)), Bilden der Ausnehmungen 21e, 21f durch anschließendes Ätzen beider Oberflächen (Fig. 14(b)) und Entfernen der Rostschutzbeschichtungen 43, 46 (Fig. 14(c) gebildet werden.
Die Anordnung der Ausnehmungen 21e, 21f an beiden Oberflächen hilft nicht nur, die Bearbeitungszeit zu verkürzen, sondern garantiert auch eine Genauigkeit, da die Ätztiefe gering ist.
In der obengenannten Stellgliedeinheit umfaßt das Druckerzeugungsmittel den ersten Abdeckkörper 2, die piezoelek trischen Vibratoren 3 und die Antriebselektroden 5, wie in Fig. 1 und 2 dargestellt ist. Als Alternative kann das Druckerzeugungsmittel, das piezoelektrische, vibrierende Platten 100, untere Elektroden 101 und obere Elektroden 102 umfaßt, um eine Oberfläche des Abstandstücks 7 zu schließen, angewendet werden, wie in Fig. 16 dargestellt ist. Des weiteren kann das Druckerzeugungsmittel, das Abdeckplatten 106, eine elektrisch leitende Schicht 103, Heizelemente 104 und eine Schutzschicht 105 umfaßt, verwendet werden, wie in Fig. 17 dargestellt ist. Andere Anordnungen, die den Druck in der Druckerzeugungskammer ändern, können für die vorliegende Erfindung verwendet werden.
Wie zuvor beschrieben wurde, ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß sie den Druck verringert, da die Ausnehmung die durch Wärme ausgedehnte Luft während des Zusammenklebens in eine Oberfläche des Substrats zur Bildung eines Tintenversorgungseinlasses freisetzen kann, die der Stellgliedeinheit gegenüberliegt, und die Klebefläche auf ein Minimum verringert ist, so daß Unterschiede in der Wärmedehnung zwischen beiden Elementen von der Haftschicht aufgenommen werden können. Da die Ausnehmung in einem Bereich ausgebildet ist, welcher der Druckerzeugungskammer gegenüberliegt, dient des weiteren die Luftschicht, die durch die Ausnehmung gebildet wird, als Vibrationsabschirmelement, das seinerseits dazu beiträgt, eine Fortpflanzung von Vibrationen von den piezoelektrischen Vibratoren zu der gemeinsamen Tintenkammer zu verhindern.

Claims

1. Laminierter Tintenstrahlaufzeichnungskopf, umfassend:

eine Stellgliedeinheit (1) mit mindestens einer Druckerzeugungskammer (4) und darin ausgebildeten Druckerzeugungsmitteln; und

eine Strömungspfadeinheit (30) auf welche die Stellgliedeinheit (1) laminiert ist, wobei in der Strömungspfadeinheit (30) mindestens eine gemeinsame Tintenkammer (23) ausgebildet ist; dadurch gekennzeichnet, daß:

eine Ausnehmung (21a; 40; 44) auf einer Oberfläche der Strömungspfadeinheit (30) derart ausgebildet ist, daß die Ausnehmung (21a; 40; 44) der gemeinsamen Tintenkammer (23) gegenüberliegt.

2. Laminierter Tintenstrahlaufzeichnungskopf nach Anspruch 1, wobei die Ausnehmung (21a; 40; 44) in einem Bereich ausgebildet ist, welcher der Druckerzeugungskammer (4) gegenüberliegt.

3. Laminierter Tintenstrahlaufzeichnungskopf nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Stellgliedeinheit (1) umfaßt: einen ersten Abdeckkörper (2), in dem das Druckerzeugungsmittel ausgebildet ist; und/oder ein Abstandstück (7), von dem eine Oberfläche durch den ersten Abdeckkörper (2) verschlossen ist, so daß die Druckerzeugungskammer (4) gebildet wird.

4. Laminierter Tintenstrahlaufzeichnungskopf nach Anspruch 3, wobei die Stellgliedeinheit des weiteren einen zweiten Abdeckkörper (8) umfaßt, der die andere Oberfläche des Abstandstückes (7) verschließt, und eine Verbindungsöffnung (9) aufweist, die zumindest mit der gemeinsamen Tintenkammer (23) in Verbindung steht.

5. Laminierter Tintenstrahlaufzeichnungskopf nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Strömungspfadeinheit (30) umfaßt: ein Substrat (21) zur Bildung eines Tintenversorgungseinlasses, in dem an einer seiner Oberflächen die Ausnehmung (21a; 40; 44) ausgebildet ist; und/oder ein Substrat (25) zur Bildung einer gemeinsamen Tintenkammer, das auf das Substrat (21) zur Bildung eines Tintenversorgungseinlasses laminiert ist und in dem die gemeinsame Tintenkammer (23) ausgebildet ist; und/oder eine Düsenplatte (27), die auf das Substrat (25) zur Bildung einer gemeinsamen Tintenkammer laminiert ist und eine Düsenöffnung (28) aufweist.

6. Laminierter Tintenstrahlaufzeichnungskopf nach Anspruch 5, wobei das Substrat (21) zur Bildung eines Tintenversorgungseinlasses durch Zusammenkleben von zwei dünnen Metallplatten (50, 51) mittels einer Haftschicht (52) gebildet ist; und die Ausnehmung (21a) durch teilweises Entfernen einer der dünnen Metallplatten (50, 51) gebildet ist.

7. Laminierter Tintenstrahlaufzeichnungskopf nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei ein Umfangsrand der Ausnehmung (21a; 40; 44) so angeordnet ist, daß er von dem Rand der gemeinsamen Tintenkammer (23) in das Innere der gemeinsamen Tintenkammer (23) verschoben ist.

8. Laminierter Tintenstrahlaufzeichnungskopf nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Ausnehmung (21a) so gebildet ist, daß sie in eine Mehrzahl von Bereichen in die Anordnungsrichtung der Düsenöffnung (28) unterteilt ist.

9. Laminierter Tintenstrahlaufzeichnungskopf nach Anspruch 8, wobei eine Fläche jedes der Teilbereiche so eingestellt ist, daß sie mit zunehmendem Abstand zu einer Tintenströmungsöffnung, in welche Tinte von einer äußeren Quelle eingeleitet wird, größer wird.

10. Laminierter Tintenstrahlaufzeichnungskopf nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine Mehrzahl von Fortsätzen (41; 50d), die im Inneren der Ausnehmung (21a; 40; 44) zur Formung der Ausnehmung vorstehen, in dem Umfangsrand der Ausnehmung (21a; 40; 44) ausgebildet sind.

11. Laminierter Tintenstrahlaufzeichnungskopf nach einem der Ansprüche 5 bis 10, wobei eine zweite Ausnehmung (47) an einer anderen Oberfläche des Substrates (21) zur Bildung eines Tintenversorgungseinlasses an der Rückseite der Ausnehmung (44) ausgebildet ist.

12. Laminierter Tintenstrahlaufzeichnungskopf nach einem der Ansprüche 5 bis 11, wobei das Substrat (21) zur Bildung eines Tintenversorgungseinlasses durch Zusammenkleben von zwei dünnen Metallplatten (50, 51) mittels einer Haftschicht (52) gebildet ist; und/oder die Ausnehmung (21a) durch teilweises Entfernen einer der dünnen Metallplatten (50, 51) mit der Haftschicht (52) als Ätzabstoppmittel gebildet ist.

13. Laminierter Tintenstrahlaufzeichnungskopf nach einem der Ansprüche 5 bis 11, wobei das Substrat (21) zur Bildung eines Tintenversorgungseinlasses durch Zusammenkleben von zwei dünnen Metallplatten (50, 51) mit einer zwischen den zwei dünnen Metallplatten (50, 51) liegenden Kunststoffolie (54) mittels zwei Haftschich ten (55, 56) gebildet ist, und die Ausnehmung (21a) durch teilweises Entfernen einer der dünnen Metallplatten (50, 51) mit der Kunststoffolie (54) als Ätzabstoppmittel gebildet ist.

14. Laminierter Tintenstrahlaufzeichnungskopf nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Stellgliedeinheit (1) und die Strömungspfadeinheit (30) durch eine schmelzbare Folie (31) zusammengeklebt sind, in welcher ein Fenster (31a) in einem Bereich vorgesehen ist, welcher der Ausnehmung (21a; 40; 44) gegenüberliegt.