DE69714251T2

DE69714251T2 - Tröpfchenablageapparat

Info

Publication number: DE69714251T2
Application number: DE69714251T
Authority: DE
Inventors: James Ashe; David Phillips; Stephen Temple
Original assignee: Xaar Technology Ltd
Current assignee: Xaar Technology Ltd
Priority date: 1996-04-23
Filing date: 1997-04-18
Publication date: 2003-03-27
Anticipated expiration: 2017-04-19
Also published as: CA2248807A1; JPH11506402A; CA2248807C; US20020005880A1; US6286943B1; EP0901415A1; WO1997039897A1; RU2165853C2; JP3177897B2; CN1216502A; EP0901415B1; US6618943B2; DE69714251D1; CN1191936C; IN191904B

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Tröpfchenablageapparat, insbesondere Tintenstrahldruckköpfe, welche aufweisen: eine Bodenplatte, welche ein piezoelektrisches Material aufweist und mit einer Mehrzahl bzw. Vielfachheit von parallelen oben offenen Kanälen ausgebildet ist, welche gegenseitig in einer Gruppierungs- bzw. Anordnungsrichtung senkrecht zur Länge der Kanäle beabstandet sind, wobei jeder Kanal wenigstens teilweise durch einander zugewandte Seitenwände und eine sich zwischen den Seitenwänden erstreckende Bodenfläche definiert bzw. begrenzt ist, wobei wenigstens die Seitenwände das besagte piezoelektrische Material aufweisen. Die vorliegende Erfindung weist auch Verfahren der Herstellung eines solchen Apparates auf und auch ein Verfahren zum Beschichten der Oberfläche eines Bauteils.
Solche Druckköpfe sind in dem Stand der Technik bekannt - z. B. aus der EP-A-0 277 703, der EP-A-0 278 590 und der EP-A-0 364 136 - und verwenden piezoelektrisches Material, welches in einem Schermodus bzw. Schubmodus betätigt bzw. betrieben wird, um das Volumen einer Tintenkammer zu verändern und dadurch ein Tintentröpfchen auszustoßen. Die EP-A-0 341 929 beschreibt ein Verfahren zum Antreiben bzw. Betreiben derartiger Aktuatoren bzw. Betätigungseinrichtungen und macht klar, dass die Aktuatoren jeder eine kapazitive Last haben. Wie allgemein zu verstehen ist, verursacht eine solche kapazitive Last Strom- und Energieanforderungen, welche sowohl die Größe als auch die Kosten der Treiberschaltung nachteilig beeinflussen. Weiterhin wurde durch die vorliegenden Erfinder erkannt, dass Strom, welcher in der Schaltung und den Elektroden des Druckkopfes selbst fließt, auch zur Wärmeerzeugung führen kann, welche wiederum die Viskosität der Tinte nachteilig beeinflusst: Wie dies in vielen Bauarten von Tintenstrahlapparaten der Fall ist, führt eine Änderung der Viskosität der Tinte zu einer Änderung in der Geschwindigkeit der ausgestoßenen Tintentröpfchen, welche sich wiederum als Fehler in der Tröpfchenablage in dem gedruckten Bild manifestieren.
Es wurde vorgeschlagen, die kapazitive Last eines Druckkopfes dadurch herabzusetzen, dass die Verwendung von piezoelektrischem Material in dem Druckkopf auf jene Bereiche beschränkt wird, in welchen piezoelektrische Aktivität tatsächlich erforderlich ist - das heißt in den Kanalwänden der "aktiven" (geschlossenen) Bereiche der Kanäle - und Material mit einem niedrigeren dielektrischen Koeffizienten für den Rest des Druckkopfes zu verwenden. Dies kann in der Praxis erreicht werden, indem ein "Einlassen" ("letting in") eines Einsatzes von piezoelektrischem Material in eine Basis mit niedrigerer Dielektrizität (lower dielectric base) geschaffen wird, indem Kanäle gebildet werden, welche sowohl durch den Einsatz als auch die Basis verlaufen, und indem Elektroden entlang der Länge jedes Kanals niedergeschlagen bzw. aufgebracht werden. Nur jener Teil von jeder Kanalwand, welcher piezoelektrisches Material aufweist, verformt sich in Abhängigkeit von einem über die Elektroden angelegten elektrischen Feld, wobei der Rest von jeder Wand und irgendeinem zugehörigen Verbindungsbereich nur eine Last mit niedriger Kapazität darstellt. Das "Einlassen" ("letting in") des piezoelektrischen Einsatzes ist jedoch ein komplexer Prozess und macht deshalb diese Technik aufwändig bzw. teuer.
In der Patentzusammenfassung (Abstracts) von Japan 7 101 056, Brother, wird ein Druckkopf aus einem Kompositflächenmaterial gebildet, welcher ein erstes Aluminiumoxidsubstrat aufweist, welches ein zweites Aluminiumoxidsubstrat und ein polarisiertes piezoelektrisches Keramiksubstrat trägt; Kanäle sind in dem zweiten Aluminiumoxidsubstrat und dem piezoelektrischen Substrat ausgebildet. Die elektrostatische Kapazität ist kleiner bzw. niedriger als in einer herkömmlichen Anordnung, aber es sind gute Klebverbindungen erforderlich.
In der US 3,245,895, Baker, ist ein Apparat zur Beschichtung einer Oberfläche eines Bauteils durch Verdampfen und Kondensieren eines metallischen Bestandteils und gleichzeitig Aussetzen der Kondensierungsschicht einem Ionenstrahl offenbart, aber der Apparat kann nur eine Art von Beschichtung auf irgendeiner Oberfläche des Bauteils bilden.
Die vorliegende Erfindung hat als ein Ziel, Druckköpfe, welche eine niedrigere kapazitive Last als bekannte Konstruktionen haben und dennoch nicht kompliziert herzustellen sind, zu schaffen. Verfahren zur Herstellung solcher Druckköpfe sind auch in der vorliegenden Erfindung enthalten.
Demzufolge besteht die vorliegende Erfindung in einem Tröpfchenablageapparat, welcher aufweist:
eine Bodenplatte, welche ein piezoelektrisches Material aufweist und mit einer Mehrzahl bzw. Vielfachheit von parallelen, oben offenen Kanälen ausgebildet ist, welche gegenseitig in einer Gruppierungs- bzw. Anordnungsrichtung senkrecht zu der Länge der Kanäle beabstandet sind, wobei jeder Kanal wenigstens teilweise durch einander zugewandte Seitenwände und durch eine sich zwischen den genannten Seitenwänden erstreckende Bodenfläche definiert bzw. begrenzt ist;
wobei wenigstens die Seitenwände das besagte piezoelektrische Material und Elektroden aufweisen, um ein elektrisches Feld an das besagte piezoelektrische Material anzulegen, um dadurch eine transversale Verlagerung bzw. Verschiebung der genannten Seitenwand zu bewirken, wobei sich die Elektroden im Wesentlichen entlang der Länge der Kanäle erstrecken;
eine Deckplatte, welche den besagten Bodenflächen der besagten Kanäle zugewandt ist und mit den besagten Seitenwänden verbunden bzw. verklebt ist, um die besagten Kanäle an deren Oberseiten zu schließen;
wobei die Kanäle mit Tröpfchenflüssigkeit gespeist werden und mit einer Düse zum Ausstoß von Tröpfchen daraus kommunizieren; wobei jeder Kanal einen Bereich aufweist, welcher auf einer Seite offen ist, welche parallel zu der Kanalachse ist, um mit der Einrichtung zur Versorgung mit Tröpfchenflüssigkeit zu kommunizieren, und einen anderen Bereich aufweist, welcher auf allen Seiten, welche parallel zu der Kanalachse liegen, geschlossen ist;
dadurch gekennzeichnet, dass
die jeweiligen das besagte piezoelektrische Material in dem besagten einen Bereich von jedem Kanal aufweisenden Seitenwände so deaktiviert sind, dass eine transversale Verlagerung bzw. Verschiebung der besagten Seitenwände in dem besagten einen Bereich von jedem Kanal nicht stattfindet.
Es ist durch die vorliegenden Erfinder festgestellt worden, dass nicht nur eine transversale Verlagerung bzw. Verschiebung der Wände in "offenen" Bereichen bzw. Abschnitten des Kanals unnötig ist, sondern dass durch Deaktivierung der Wände in solchen "offenen" Bereichen bzw. Abschnitten eine Reduktion in der kapazitiven Gesamtlast bei Druckköpfen erreicht werden kann, die gemäß der im Wesentlichen herkömmlichen Technik der Ausbildung von Kanälen in einem Substrat bzw. einer Basis mit einer gleichförmigen Schicht von piezoelektrischem Material erreicht werden kann. Die oben beschriebenen komplexen Verfahren der Herstellung können deshalb vermieden werden.
Gemäß einem ersten bevorzugten Aspekt besteht die Erfindung in einem Tröpfchenablageapparat, welcher aufweist: eine Bodenplatte, welche piezoelektrisches Material aufweist, und mit einer Mehrzahl von parallelen, oben offenen Kanälen ausgebildet ist, welche gegenseitig in einer Gruppierungs- bzw. Anordnungsrichtung senkrecht zur Länge der Kanäle beabstandet sind, wobei jeder Kanal wenigstens teilweise durch einander zugewandte Seitenwände und durch eine sich zwischen den genannten Seitenwänden erstreckende Bodenfläche definiert bzw. begrenzt ist, wobei wenigstens die Seitenwände das besagte piezoelektrische Material aufweisen; eine Deckplatte, welche den besagten Bodenflächen der besagten Kanäle zugewandt ist und mit den genannten Seitenwänden verbunden bzw. verklebt ist, um die besagten Kanäle an deren Oberseiten zu verschließen; wobei die Kanäle mit Tröpfchenflüssigkeit gespeist werden und mit einer Düse zum Ausstoß von Tröpfchen daraus kommunizieren; wobei jeder Kanal einen Bereich aufweist, welcher auf allen Seiten, welche parallel zu der Kanalachse liegen, geschlossen ist; Elektroden, um ein elektrisches Feld an das besagte piezoelektrische Material in den besagten Seitenwänden anzulegen; dadurch gekennzeichnet, dass in anderen Bereichen als dem besagten Bereich jedes Kanals eine Schicht eines Materials, das eine geringere Dielektrizitätskonstante als diejenige des piezoelektrischen Materials hat, zwischen dem genannten piezoelektrischen Material in den besagten Seitenwänden und wenigstens einer der besagten Elektroden angeordnet ist.
Eine erste bevorzugte Ausführungsform dieses Aspekts schafft einen Tröpfchenablageapparat, welcher aufweist: eine Bodenplatte, welche eine Schicht aus piezoelektrischem Material aufweist, welches in einer Richtung senkrecht zu der besagten Schicht gepolt ist und mit einer Mehrzahl bzw. Vielfachheit von parallelen, oben offenen Kanälen ausgebildet ist, die gegenseitig in einer Gruppierungs- bzw. Anordnungsrichtung beabstandet sind, welche senkrecht zu der Länge der Kanäle ist, wobei jeder Kanal wenigstens teilweise durch einander zugewandte Seitenwände mit einer Höhe und einer Bodenfläche, welche sich zwischen den besagten Seitenwänden erstreckt, definiert bzw. begrenzt ist, wobei wenigstens die Seitenwände das besagte piezoelektrische Material aufweisen; eine Deckplatte, welche den besagten Bodenflächen der besagten Kanäle zugewandt ist und mit den genannten Seitenwänden verbunden bzw. verklebt ist, um die besagten Kanäle an deren Oberseiten zu schließen; wobei die Kanäle mit Tröpfchenflüssigkeit gespeist werden und mit einer Düse zum Ausstoß von Tröpfchen daraus kommunizieren; wobei jeder Kanal einen Bereich aufweist, welcher auf allen Seiten, welche parallel zu der Kanalachse liegen, geschlossen ist; wobei Elektroden wenigstens auf gegenüber liegenden bzw. entgegengesetzten Seiten der besagten Seitenwände vorgesehen sind, um dadurch Scher- bzw. Schubmodus-Aktuatoren bzw. -Betätigungseinrichtungen zu schaffen, um einen Ausstoß von Tröpfchen aus den Kanälen zu bewirken, welche den besagten Aktuatoren bzw. Betätigungseinrichtungen zugeordnet sind, wobei jede Elektrode sich im Wesentlichen entlang der Länge des Kanals erstreckt; dadurch gekennzeichnet, dass eine Schicht von Material, die eine niedrigere Dielektrizitätskonstante als die des piezoelektrischen Materials aufweist, zwischen dem besagten piezoelektrischen Material und wenigstens einer der besagten Elektrode in anderen Bereichen als denen des besagten Bereichs von jedem Kanal angeordnet ist.
Eine zweite bevorzugte Ausführungsform dieses Aspektes schafft einen Tröpfchenablageapparat, welcher aufweist: eine Bodenplatte mit einer Schicht aus piezoelektrischem Material, welches in einer Richtung senkrecht zu der besagten Schicht gepolt ist, und mit einer Mehrzahl bzw. Vielfachheit von parallelen, oben offenen Kanälen ausgebildet ist, die gegenseitig in einer Gruppierungs- bzw. Anordnungsrichtung beabstandet sind, welche senkrecht zu der Länge der Kanäle ist, wobei jeder Kanal wenigstens teilweise durch einander zugewandte Seitenwände und durch eine Bodenfläche, welche sich zwischen den besagten Seitenwänden erstreckt, gebildet bzw. begrenzt ist, wobei wenigstens die Seitenwände das besagte piezoelektrische Material aufweisen;
eine Deckplatte, welche den besagten Bodenflächen der besagten Kanäle zugewandt ist und mit den genannten Seitenwänden verbunden bzw. verklebt ist, um die besagten Kanäle an deren Oberseiten zu schließen;
wobei die Kanäle mit Tröpfchenflüssigkeit gespeist werden und mit einer Düse zum Ausstoß von Tröpfchen daraus kommunizieren;
wobei jeder Kanal einen Bereich aufweist, welcher an einer Seite offen ist, welche parallel zu der Kanalachse ist, um mit der Einrichtung zur Versorgung mit Tröpfchenflüssigkeit zu kommunizieren, und einen anderen Bereich aufweist, welcher auf allen Seiten, welche parallel zu der Kanalachse liegen, geschlossen ist;
wobei Elektroden an entgegengesetzten bzw. gegenüber liegenden Seiten der besagten Seitenwände vorgesehen sind, um dadurch Scher- bzw. Schubmodus-Aktuatoren bzw. - Betätigungseinrichtungen zu schaffen, um einen Ausstoß von Tröpfchen aus den Kanälen zu bewirken, welche den besagten Aktuatoren bzw. Betätigungseinrichtungen zugeordnet sind, wobei jede Elektrode sich im Wesentlichen entlang der Länge des Kanals erstreckt;
dadurch gekennzeichnet, dass
in dem besagten einen Bereich des besagten Kanals eine Schicht aus einem Material mit einer Dielektrizitätskonstante vorhanden ist, welche geringer als diejenige des piezoelektrischen Materials ist, welches zwischen dem besagten piezoelektrischen Material und wenigstens einer der besagten Elektroden angeordnet ist, welche auf entgegengesetzten bzw. gegenüberliegenden Seiten der besagten Seitenwände angeordnet sind.
Ein solcher Apparat erreicht eine geringere Kapazität als herkömmliche Ausgestaltungen, ohne dass eine Komplexität mit dem "Einlassen" ("let-in") eines piezoelektrischen Einsatzes verbunden ist, wie dies oben beschrieben ist. In dem besagten einen Bereich des Kanals, welcher zu den Tintenversorgungseinrichtungen offen ist, brauchen die Wände nicht verlagerbar bzw. verschiebbar zu sein. Demzufolge können die Elektroden in einem solchen Bereich von dem piezoelektrischen Material der Kanalwände durch eine Schicht aus einem Material mit einer niedrigeren Dielektrizitätskonstante als derjenigen des piezoelektrischen Materials getrennt bzw. separiert sein, wodurch dieser Teil des piezoelektrischen Materials deaktiviert wird. Die sich ergebende kapazitive Last zwischen den Elektroden auf entgegengesetzten bzw. gegenüber liegenden Seiten der Kanalwand in diesem einen Bereich ist geringer als diejenige, welche mit piezoelektrischem Material alleine erhalten wird (wie dies der Fall ist in dem besagten anderen "geschlossenen" Bereich des Kanals) und trägt dadurch zu einer Reduktion in der gesamten kapazitiven Last des Druckkopfes bei.
Gemäß einer bestimmten Ausführungsform sind der besagte eine und der besagte andere Bereich wenigstens teilweise durch Seitenwände definiert bzw. begrenzt, welche koplanare obere Flächen aufweisen und welche von im Wesentlichen konstanter Höhe sind, wodurch die Höhe der jeweiligen Seitenwände der besagten einen und anderen Bereiche im Wesentlichen gleich ist. Solch eine Ausführungsform ist insbesondere zugänglich für die Herstellung, wobei dabei keine Veränderung beim Ausarbeiten (Fräsen) der Kanaltiefe wenigstens in der Vorwärtsrichtung der Kanäle erforderlich ist. In solch einer Ausführungsform kann dieser besagte andere Bereich des Kanals sich mit einer konstanten Tiefe so weit wie die Düse erstrecken. Unabhängig davon können der besagte eine und der besagte andere Bereich zueinander benachbart bzw. aneinander grenzend sein.
Vorzugsweise sind die auf entgegengesetzten bzw. gegenüber liegenden Seiten der Seitenwände vorgesehenen Elektroden an der Oberseite von jeder Seitenwand des Kanals angeordnet, und zwar entfernt von der Bodenfläche. Eine solche Anordnung ist insbesondere der Niederschlagung bzw. Aufbringung zugänglich, wobei das bekannte Prinzip der "Plattierung unter einem Winkel" ("angled plating") verwendet wird. Insbesondere kann sich die Elektrode vorzugsweise über ungefähr die Hälfte der Tiefe der jeweiligen Kanalwand in dem besagten anderen Bereich erstrecken, während in dem besagten einen Bereich sich die Elektrode vorzugsweise über 10% oder weniger der Höhe der jeweiligen Kanalwand erstreckt.
Wo bzw. wenn jeder der besagten Kanäle einen weiteren Bereich aufweist, welcher Kanalwände von geringerer Höhe besitzt als die Kanalwände von entweder dem besagten einen oder dem besagten anderen Bereich, wobei Elektroden an den bzw. auf den einander zugewandten Kanalwänden und dem Boden des besagten weiteren Bereichs von jedem der besagten Kanäle vorgesehen sind, ist dort eine Schicht von Material vorgesehen, welches eine Dielektrizitätskonstante aufweist, welche geringer ist als diejenige des zwischen den besagten Elektroden und den besagten einander zugewandten Wänden und dem Boden jedes Kanals eingesetzten bzw. zwischengeschalteten piezoelektrischen Materials. Die Elektroden in einem solchen weiteren Bereich dienen als Verbindungspunkte zwischen den Elektroden in den Kanälen und externen Treiberchips. Eine Schicht mit niedrigem dielektrischen Material (Dielektrikum) zwischen diesen Elektroden und den Kanalwänden mit verringerter Höhe vermindert die kapazitive Last dieser Bereiche.
Dieser Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht auch in einem Verfahren zur Herstellung eines Tröpfchenablageapparats, welches die Schritte aufweist: (a) Bilden einer Mehrzahl von parallelen Kanälen in einer Bodenplatte, welche eine Schicht aus piezoelektrischem Material aufweist; (b) Niederschlagen bzw. Aufbringen einer Schicht von Material auf wenigstens einer der einander zugewandten Seitenwände eines ersten Bereichs von jedem der besagten Kanäle, wobei das Material eine Dielektrizitätskonstante besitzt, welche geringer als diejenige des piezoelektrischen Materials ist, wobei die einander zugewandten Seitenwände eines zweiten Bereichs von jedem der besagten Kanäle von dem besagten Material frei bleiben; (c) Niederschlagen bzw. Aufbringen von Elektrodenmaterial auf die einander zugewandten Seitenwände der ersten und zweiten Bereiche der besagten Kanäle. Dieses Verfahren erlaubt wieder, einen Druckkopf mit niedriger Kapazität ohne Komplexität herzustellen, durch die erfindungsgemäße Verwendung von Niederschlags- bzw. Aufbringverfahren, wie sie an sich bekannt sind.
Vorteilhafterweise schließt das Verfahren das Maskieren des besagten zweiten Bereichs von jedem der besagten Kanäle vor dem Niederschlagen bzw. Aufbringen der besagten Schicht von Material auf wenigstens einer der einander zugewandten Seitenwände des besagten ersten Bereichs von jedem der besagten Kanäle ein und dann das Wegnehmen der Maske bzw. Demaskieren des besagten zweiten Bereichs vor dem Niederschlagen bzw. Aufbringen von Elektrodenmaterial auf den einander zugewandten Seitenwänden des besagten ersten und zweiten Bereichs der besagten Kanäle.
Das Elektrodenmaterial wird vorzugsweise mittels Metalldampfstrahlen niedergeschlagen bzw. aufgebracht, welche auf die besagten Wände und unter einem Winkel zu deren dem Kanal zugewandten Oberflächen gerichtet ist.
Ähnliche Vorteile können erzielt werden durch einen zweiten bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung. Dieser besteht in einem Tröpfchenablageapparat, welcher aufweist: eine Bodenplatte, welche eine Schicht aus piezoelektrischem Material aufweist, welches in einer Richtung senkrecht zu der besagten Schicht gepolt ist, und in dem eine Mehrzahl bzw. Vielfachheit von parallelen, oben offenen Kanälen ausgebildet ist, die gegenseitig in einer Gruppierungs- bzw. Anordnungsrichtung beabstandet sind, welche senkrecht zu der Länge der Kanäle ist, wobei jeder Kanal wenigstens teilweise durch einander zugewandte Seitenwände mit koplanaren oberen Flächen und durch eine Bodenfläche, welche sich zwischen den besagten Seitenwänden erstreckt, gebildet bzw. begrenzt ist, wobei wenigstens die Seitenwände das besagte piezoelektrische Material aufweisen; eine Deckplatte, welche den besagten Bodenflächen der besagten Kanäle zugewandt ist und mit den Seitenwänden verbunden bzw. verklebt ist, um die besagten Kanäle an deren Oberseiten zu schließen; wobei die Kanäle mit Tröpfchenflüssigkeit gespeist werden und mit einer Düse zum Ausstoß von Tröpfchen daraus kommunizieren; wobei jeder Kanal einen Bereich aufweist, welcher an einer Seite offen ist, welche parallel zu der Kanalachse liegt, um mit der Einrichtung zur Versorgung mit Tröpfchenflüssigkeit zu kommunizieren bzw. in Verbindung zu stehen, und einen anderen Bereich aufweist, welcher auf allen Seiten geschlossen ist, welche parallel zu der Kanalachse liegen; wobei Elektroden auf entgegengesetzten bzw. gegenüber liegenden Seiten der besagten Seitenwände vorgesehen sind, um dadurch Scher- bzw. Schubmodus-Aktuatoren bzw. - Betätigungseinrichtungen zu schaffen, um einen Ausstoß von Tröpfchen aus den Kanälen zu bewirken, welche den besagten Betätigungseinrichtungen zugeordnet sind, wobei jede Elektrode sich im Wesentlichen entlang der Länge bzw. entlang einem wesentlichen Teil der Länge des Kanals erstreckt; dadurch gekennzeichnet, dass die in dem besagten einen Bereich von jedem Kanal vorgesehenen Elektroden sich über einen kleineren bzw. geringeren Anteil der Höhe der jeweiligen Seitenwände erstrecken, als dies die in dem besagten anderen Bereich von jedem Kanal vorgesehenen Elektroden tun.
Mit einem solchen Apparat wird erneut eine niedrigere Kapazität als bei herkömmlichen Ausführungsformen auf eine einfache Weise erreicht. In dem besagten einen Bereich des Kanals, welcher zu den Tintenversorgungseinrichtungen offen ist, brauchen die Wände nicht verlagert bzw. verschoben zu werden, und demzufolge brauchen sich die Elektroden in einem solchen Bereich nur über einen (kleineren) Anteil der Höhe der Kanalwand zu erstrecken, welcher ausreicht, um die Betätigungsspannungen zu den Elektroden in dem geschlossenen Bereich des Kanals zu führen, aber unzureichend ist, um das piezoelektrische Material in dem offenen Bereich anzutreiben, welcher somit lokal bzw. örtlich deaktiviert ist. In dem geschlossenen Bereich erstrecken sich die Elektroden einen entsprechend größeren Anteil der Wand herunter, welcher ausreicht, um die Kanalwände zu bewegen. Auf diese Weise wird die kapazitive Last der Kanalwände in dem besagten einen (offenen) Bereich wenigstens reduziert bzw. herabgesetzt in Bezug auf herkömmliche Ausgestaltungen, was zu einer Verringerung der Kapazität des Druckkopfs als ein Ganzes führt.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform sind der besagte eine und der besagte andere Bereich jeder wenigstens teilweise durch Seitenwände von im Wesentlichen konstanter Höhe definiert bzw. begrenzt, wodurch die Höhe der jeweiligen Seitenwände von dem besagten einen oder anderen Bereich im Wesentlichen gleich ist. Eine solche Ausführungsform steht insbesondere für die Herstellung zur Verfügung, wobei dabei keine Veränderung bei der Ausarbeitung bzw. dem Fräsen der Tiefe der Kanäle wenigstens in der Vorwärtsrichtung der Kanäle erforderlich ist. In einer solchen Ausführungsform kann sich der besagte andere Bereich des Kanals bei im Wesentlichen konstanter Tiefe, so weit wie die Düse erstrecken. Unabhängig davon können der eine und der andere Bereich aneinander grenzend sein.
Vorzugsweise sind die Elektroden, die an entgegengesetzten bzw. gegenüber liegenden Seiten der Seitenwände vorgesehen sind, an der Oberseite von jeder Kanalseitenwand und entfernt von der besagten Bodenfläche angeordnet. Eine solche Anordnung ist insbesondere einer Niederschlagung bzw. einem Aufbringen zugänglich, indem das bekannte Prinzip der Plattierung bzw. des Niederschlags unter einem Winkel ("angled plating") verwendet wird. Insbesondere in dem besagten einen Bereich erstreckt sich die Elektrode vorzugsweise über 10% oder weniger der Höhe der jeweiligen Kanalwand.
Die Erfindung gemäß diesem zweiten Aspekt ist insbesondere vorteilhaft in Ausführungsformen, in welchen das Verhältnis der Längen der besagten einen und anderen Kanalbereiche ungefähr 2 oder größer ist.
Die vorliegende Erfindung weist auch ein entsprechendes Verfahren der Herstellung auf, welches die Schritte aufweist: (a) Bilden einer Mehrzahl von parallelen Kanälen in einer Bodenplatte, welche eine Schicht aus piezoelektrischem Material aufweist, welche Kanäle durch Kanalwände mit koplanaren Oberseiten getrennt bzw. voneinander separiert sind; (b) Niederschlagen bzw. Aufbringen von Elektrodenmaterial auf die einander zugewandten Seitenwände eines ersten Bereiches von jedem der besagten Kanäle über einen ersten Teil bzw. Anteil der Höhe der jeweiligen Seitenwände; (c) Niederschlagen bzw. Aufbringen von Elektrodenmaterial auf die einander zugewandten Seitenwände eines zweiten Bereichs von jedem der besagten Kanäle über einen zweiten Teil bzw. Anteil der Höhe der jeweiligen Seitenwände, wobei die ersten und zweiten Teile bzw. Anteile unterschiedlich sind.
Wiederum erlaubt die erfindungsgemäße Verwendung von an sich bekannten Verfahren des Niederschlagens bzw. Aufbringens, einen Kopf mit niedriger Kapazität ohne Schwierigkeiten bzw. Komplexitäten herzustellen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist das Verfahren die folgenden Schritte auf: Maskieren des besagten zweiten Bereichs von jedem der besagten Kanäle vor dem Niederschlagen bzw. Aufbringen des Elektrodenmaterials auf einander zugewandte Wände des besagten ersten Bereichs von jedem der besagten Kanäle über einen ersten Teil bzw. Anteil der Höhe der jeweiligen Seitenwände; und das Wegnehmen der Maske bzw. Demaskieren des besagten zweiten Bereichs vor dem Niederschlagen bzw. Aufbringen von Elektrodenmaterial auf den einander zugewandten Seitenwänden der besagten ersten und zweiten Bereiche von jedem der besagten Kanäle. Ein solches Verfahren ist einfach zu realisieren und erfordert nicht das Unterbrechen des Vakuums zwischen den Niederschlags- bzw. Aufbringschritten. Vorteilhafterweise ist der erste Teil bzw. Anteil größer als der zweite Teil bzw. Anteil, wobei der zweite Teil bzw. Anteil vorzugsweise nicht größer als 10% der Wandhöhe ist. Dies kann durch eine erfindungsgemäße Verwendung einer herkömmlichen Technik des Niederschlagens bzw. Aufbringens von Material mittels Metalldampfstrahlen erfolgen, welche auf die besagten Wände und unter einem Winkel zu deren einander zugewandten Kanalflächen erfolgen: der Winkel für den Niederschlag bzw. das Aufbringen in dem besagten ersten Bereich ist dabei steiler als der Winkel für das Niederschlagen bzw. Aufbringen in dem besagten zweiten Bereich.
Die vorliegende Erfindung schafft auch ein Verfahren der Beschichtung der Oberfläche eines Bauteils einschließlich der folgenden Schritte: Anordnen bzw. Platzieren des Bauteils bzw. der Komponente in einer Kammer, Aussetzen der Oberfläche einem Metalldampfstrahl und, während das besagte Aussetzen andauert, Umschalten zwischen einem Zustand, in welchem die Oberfläche des Bauteils bzw. der Komponente mit Ionen oder freien Radikalen bombardiert wird, und einem Zustand, in welchem die Kammer ein Vakuum enthält.
Die Erfindung wird nunmehr beispielsweise unter Bezugnahme auf die Zeichnungen bzw. Darstellungen beschrieben, in welchen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Form eines herkömmlichen Tintenstrahldruckkopfes ist, auf welchen die vorliegende Erfindung angewendet werden kann;
Fig. 2 eine Schnittansicht des Druckkopfs gemäß Fig. 1 ist, wobei der Schnitt entlang der Linie A-A von Fig. 1 gelegt ist;
Fig. 3(a), (b) und (c) Schnittansichten eines Teils des Druckkopfes gemäß Fig. 1 sind, wobei die Schnitte jeweils entlang der Linien B-B, C-C und D-D gelegt sind;
Fig. 4 eine Schnittansicht entsprechend derjenigen von Fig. 2 ist und welche einen ersten Aspekt der Erfindung einschließt;
Fig. 5(a), (b) und (c) Schnittansichten sind, wobei die Schnitte entlang der Linien B'-B', C'-C' und D'-D' von Fig. 4 und entsprechend den Schnitten gemäß den Fig. 3(a)-(c) gelegt sind;
Fig. 6 eine Schnittansicht entsprechend derjenigen von Fig. 2 ist und einen zweiten Aspekt der Erfindung einschließt;
Fig. 7(a), (b) und (c) Schnittansichten sind, wobei die Schnitte entlang den Linien B"-B", C"-C" und D"-D" von Fig. 6 und entsprechend den Schnitten von den Fig. 3(a)-(c) gelegt sind;
Fig. 8 eine schematische Darstellung eines Schnittes durch eine Kanalwand gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung ist;
Fig. 9 eine Schnittansicht entsprechend Fig. 6 ist und einen Verfahrensschritt gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung illustriert;
Fig. 10 eine Schnittansicht ist, wobei der Schnitt entlang der Längsachse eines Kanals eines anderen Druckkopfes gelegt ist, welcher die vorliegende Erfindung beinhaltet.
Die Fig. 1-3 zeigen - jeweils in perspektivischen und in Schnittansichten - einen typischen Tintenstrahldruckkopf 8, welcher piezoelektrische Wand-Aktuatoren bzw. - Betätigungseinrichtungen einschließt, die im Scher- bzw. Schubmodus arbeiten und bekannt sind, z. B. aus der US-A-5,016,028. Er weist eine Bodenplatte 10 aus einem piezoelektrischen Material auf, welches auf eine Leiterplatte bzw. Platine 12 montiert ist, von welcher nur ein Abschnitt dargestellt ist, welcher die Anschluss- bzw. Verbindungsleiterbahnen 14 zeigt.
Eine Mehrzahl von parallelen Nuten sind in der Bodenplatte 10 ausgebildet, welche sich in die Schicht aus piezoelektrischen Material erstrecken, wie dies z. B. in der US-A- 5,016,028 beschrieben ist. Jede Nut weist einen Vorwärtsteil auf, welcher verhältnismäßig tief ist, um Tintenkanäle 20 zu schaffen, welche durch entgegengesetzte bzw. gegenüber liegende Wände 22 von Aktuatoren bzw. Betätigungseinrichtungen getrennt sind, welche gleichförmige koplanare obere Flächen aufweisen, und einen rückwärtigen Teil, welcher verhältnismäßig flach bzw. wenig tief ist, um Stellen 23 zur Verbindung mit den Anschluss- bzw. Verbindungsbahnen zu schaffen. Die vorwärtigen und die rückwärtigen Teile sind durch einen "Auslauf'- ("run out"-) Abschnitt R des Kanals verbunden, dessen Radius durch den Radius der Schneidscheibe bestimmt wird, welche zur Ausbildung der Kanäle verwendet wird (z. B. in der vorerwähnten EP-A-0 364 136 erörtert).
Wie in Fig. 3 dargestellt, wird nach dem Ausbilden der Nuten eine metallisierte Plattierung darin niedergeschlagen bzw. angelagert, um den vorwärtigen Teil der Elektroden 26 auf den entgegengesetzten bzw. gegenüber liegenden Seiten der Tintenkanäle 20 zu schaffen, wo sie sich ungefähr über die Hälfte der Höhe der Kanäle von den Oberseiten der Wände her erstrecken (Fig. 3(a) und (b)), und in dem rückwärtigen Teil erfolgt der Niederschlag bzw. das Aufbringen der Anschluss- bzw. Verbindungsbahnen 24, welche mit den Elektroden in jedem Kanal 20 verbunden bzw. an diese angeschlossen sind (Fig. 3(c)). Die Oberseiten der Kanäle sind frei von Plattierungsmaterial gehalten, so dass die Bahn 24 und die Elektroden 26 isolierte Betätigungselektroden für jeden Kanal bilden. Diese Metallisierungstechnik ist in dem Stand der Technik bekannt, z. B. durch die oben erwähnte EP-A-0 364 136.
Nach der Niederschlagung bzw. Aufbringung und - optional - dem Beschichten der Bodenplatte 10 mit einer Passivierungsschicht für die elektrische Isolierung der Elektrodenteile von der Tinte wird die Bodenplatte 10, wie in Fig. 1 gezeigt, an der Leiterplatte bzw. Platine 12 montiert und gebondete Drahtverbindungen bzw. -anschlüsse 2ß werden hergestellt, welche die Anschluss- bzw. Verbindungsbahnen 24 auf der Bodenplatte 10 mit den Anschluss- bzw. Verbindungsbahnen 14 auf der Leiterplatte bzw. Platine 12 verbinden.
Eine Deckplatte bzw. ein Deckel 60 wird durch Verbinden bzw. Verkleben mit den Oberseiten der Betätigungswände 22 befestigt, wodurch eine Mehrzahl von "geschlossenen" Kanälen 20 gebildet wird. An einem Ende hat jeder Kanal Zugang zu einem Auffüllungs- Tintenvorrat - in dem gezeigten Beispiel erfolgt dies über das Fenster bzw. die Öffnung 27 in dem Deckel bzw. der Deckplatte 16. Am anderen Ende von jedem Kanal ist eine Düse 30 angeordnet, welche in einer mit dem Druckkopf verbundenen bzw. an ihn angeklebten Düsenplatte (vorteilhaft durch UV-Excimerlaserablation) geformt bzw. ausgebildet ist.
In dem Beispiel wird der Druckkopf betrieben, indem Tinte von einem Tintenvorrat über das Fenster 27 zugeliefert wird, von wo sie in die Tintenkanäle 20 zu den Düsen 30 gezogen wird. Wie dies bekannt ist, z. B. aus der EP-A-0 277 703, führt das geeignete Anlegen von Spannungswellenformen an die Elektroden auf jeder Seite einer Kanalwand zu einem Potenzialunterschied, welcher über der Wand aufgebaut wird, welcher umgekehrt das gepolte piezoelektrische Material der Kanalwände veranlasst, sich im Scher- bzw. Schubmodus zu deformieren und die Wand transversal bzw. quer, relativ zu dem jeweiligen Kanal auszulenken. Eine oder beide der Wände, welche einen Tintenkanal begrenzen, kann somit ausgelenkt bzw. verschoben werden.
Die Bewegung der Wände in den Kanal verringern das Kanalvolumen und bauen einen Druck in der Tinte entlang jener Länge des an der Ober- und der Unterseite jeweils durch den Boden und den Deckel geschlossenen Kanals und des auf beiden Seiten durch die jeweiligen Kanalwände geschlossenen Kanals auf. Diese Länge ist als die "aktive" Länge des Kanals bekannt und ist in den Fig. 1 und 2 durch "L" bezeichnet. Die Dissipation bzw. Abführung des Druckes veranlasst ein Tintentröpfchen, aus der Düse ausgestoßen zu werden.
Wie oben erwähnt, bilden Druckköpfe der beschriebenen Art eine kapazitive Last: in dem vorwärtigen Teil (entsprechend den Fig. 3(a) und (b)) wird ein Kondensator durch eine Kanalwand und die auf jeder Seite angeordneten Elektroden gebildet, wohingegen im rückwärtigen Teil des Kanals es natürlich nicht nur die (stark verringerte) Wand, sondern auch der piezoelektrische Boden ist, welcher in Kombination mit den Anschluss- bzw. Verbindungsbahnen 24 zu dem kapazitiven Effekt beitragen.
Fig. 4 zeigt eine Schnittansicht entsprechend der Fig. 2 und stellt einen Druckkopf gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung dar. Die Fig. 5 zeigt entsprechende Schnittansichten. Es ist ersichtlich, dass die Konstruktion der "aktiven" Länge des Druckkopfes gemäß Fig. 4 die gleiche bleibt wie diejenige des herkömmlichen Kopfes, wobei die Elektrode 26' sich ungefähr die Hälfte nach abwärts der Wand erstreckt.
In dem Bereich des Kanals mit voller Tiefe - welcher mit "N" bezeichnet ist -, welcher auf einer Seite zu dem Tintenzufuhrfenster 27 offen ist und deshalb nicht Teil der "aktiven" Länge des Kanals ist, erstreckt sich jedoch die Elektrode 26" nur entlang dem obersten Bereich der Wand. Dies ist ausreichend, um Betätigungssignale von den Anschluss- bzw. Verbindungsbahnen 24 zu der Elektrode 26' des aktiven Kanalbereichs zu führen, und vermindert noch - wie dies aus Fig. 5(b) hervorgeht - beträchtlich die kapazitive Last dieses Teils des Kanals durch Verringerung des Bereiches von piezoelektrischem Material, welcher zwischen den Kanalelektroden angeordnet ist (dies folgt aus dem eingeführten Prinzip, dass die Kapazität C eines Kondensators mit parallelen Platten, welcher Platten von dem Bereich A hat, welche durch eine Dicke L von Material getrennt sind, welches eine relative Dielektrizitätskonstante K aufweist, gegeben ist durch C = K.eo.A/L, wobei eo die Dielektrizitätskonstante des freien Raums ist).
Die Elektrode 26" mit verringerter Tiefe wird auch vorteilhaft in dem "Auslauf"-Bereich R verwendet, wo es zu einem Aufschließen mit den Anschluss- bzw. Verbindungsbahnen 24 kommt, welche in herkömmlicher Weise ausgebildet worden sind.
Was die Herstellung der Bahnen 26', 26" mit unterschiedlicher Höhe, wie sie oben ausgeführt wurde, angeht, wird dies vorteilhafterweise - aber nicht ausschließlich - durch Metalldampfniederschlag bzw. -aufbringung erzielt. Die Prinzipien dieser Technik sind vollständig in der EP-A-0 364 136 beschrieben und werden deshalb hier nicht erörtert. Der mit Kanälen versehene piezoelektrische Körper wird anfänglich einem Strahl von Metalldampf ausgesetzt, welcher senkrecht auf die Ebene des Körpers gerichtet wird, das heißt im Wesentlichen parallel zu den Seitenwänden der Kanäle, wobei alle Teile, mit Ausnahme des rückwärtigen Teils "C"', der Nuten abgeschirmt sind. Wie durch gestrichelte Linien 60 in Fig. 5(c) angegeben, wird hierdurch Metall niedergeschlagen bzw. aufgebracht, um Anschluss- bzw. Verbindungsbahnen 24 von ausreichender Dicke, um dem Drahtbondingvorgang zu widerstehen, typischerweise 2 bis 4 um, zu bilden.
Die Abschirmung für diejenigen Teile der Kanäle, welche die aktive Länge L des Druckkopfes bilden sollen, wird dann entfernt und der mit Kanälen versehene Körper und der Metalldampfstrahl werden relativ zueinander in die in Fig. 5(a) gezeigte Position derart gedreht, dass die Elektroden auf den Kanalwänden des Bereichs L für ungefähr die Hälfte der Höhe der Wände niedergeschlagen bzw. aufgebracht werden (was Veranlassung gibt für eine typische Plattierungstiefe von 125 um) und bei einer Dicke von typischerweise äquivalent dem Niederschlag bzw. der Aufbringung von 1 um auf eine Fläche, welche senkrecht zu dem Metalldampfstrahl angeordnet ist. Es ist zu verstehen, dass die relative Drehung zweimal ausgeführt werden muss, um es zu erlauben, dass beide Seitenwände von jedem Kanal beschichtet werden können. Dieser Teil des Prozesses bzw. Verfahrens entspricht der Elektrodenniederschlags- bzw. Aufbringungsmethode, welche in der EP-A-0 364 136 offenbart ist.
Schließlich wird die Abschirmung für den Rest des Kanals, nämlich die Bereiche N und R entfernt und der mit Kanälen versehene Körper und der Strahl von Metalldampf werden in Bezug zueinander wieder in den flachen Winkel, welcher in Fig. 5(b) gezeigt ist, gedreht, wodurch eine flachere Elektrode 26" (typischerweise mit einer Tiefe von 25 um) in den Bereichen R, N und auch entlang der Oberseite der Elektrode 26' in dem aktiven Bereich in dem vorherigen Schritt niedergeschlagen bzw. aufgebracht wird. In dem aktiven Bereich des Kanals hilft die flache Elektrode der Leitung entlang der Länge des aktiven Bereichs - dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn ein Elektrodenmaterial, welches hohen spezifischen elektrischen Widerstand besitzt, verwendet wird. Wiederum ist eine weitere Drehung erforderlich, um den Niederschlag bzw. das Aufbringen entlang der Oberseite der anderen Wände zu erlauben.
Das oben dargelegte Verfahren hat den zugeordneten Vorteil, dass bei jedem Stadium des Niederschlages bzw. der Aufbringung die Niederschlagung bzw. Aufbringungssparameter maßgeschneidert werden können, um optimale Elektrodeneigenschaften in dem bestimmten Bereich zu erreichen, welcher plattiert wird. Somit kann das erste Stadium des Niederschlagens bzw. der Aufbringung mit einer höheren Niederschlagungs- bzw. Aufbringunsgeschwindigkeit ausgeführt werden, um somit - in kürzest möglicher Zeit - eine Schicht von Metall von ausreichender Qualität abzulegen, nur um die Anschluss- bzw. Verbindungsbahnen zu bilden, welche an dem Keramiksubstrat während des Drahtbondingprozesses befestigt bleiben. Das zweite Stadium des Niederschlages bzw. Aufbringung der Elektroden in der aktiven Länge des Kanals kann auf der anderen Seite mit einer geringeren Niederschlagungs- bzw. Aufbringungsgeschwindigkeit so ausgeführt werden, dass sichergestellt wird, dass die auf den Wänden niedergeschlagenen bzw. aufgebrachten Elektroden in dem aktiven Teil des Kanals elektrische Kontinuität zeigen. Das endgültige Stadium, in welchem die flachen Elektroden 26" niedergeschlagen bzw. aufgebracht werden, kann wiederum mit einer höheren Niederschlagungs- bzw. Aufbringungsgeschwindigkeit ausgeführt werden, welche die Tatsache reflektiert, dass diese Elektrode bei einem Winkel abgeschieden bzw. aufgebracht wird, welcher nahe bei der Senkrechten liegt.
Die Abschirmung kann durch physikalische bzw. physische Masken ausgeführt werden, welche zwischen der mit Kanälen versehenen Bodenplatte 10 und der Quelle für Metalldampf angeordnet sind, vorzugsweise nahe dem mit Kanälen versehenen Bauteil 10, so dass eine gute Definierung bzw. Begrenzung der Kanten der Plattierung erreicht wird. Die Masken sind idealerweise aus einem Material gefertigt - wie etwa Polyimid oder einem Metall - das für die Verwendung in einem Vakuumsystem geeignet ist. In jeder Maske sind Löcher in ihr ausgebildet, entsprechend den zu plattierenden Bereichen, und gemäß dem oben beschriebenen Verfahren können sie entfernt werden, entweder indem sie entweder weggezogen werden oder indem sie weggeschoben werden von der Bodenplatte mit Kanälen oder indem sie so angelenkt werden, dass jede sich umgekehrt nach dem entsprechenden Stadium des Niederschlags bzw. dem Aufbringen öffnet. Vorzugsweise wird jede Maske entfernt, ohne dass die Vakuumkammer geöffnet wird, was andererseits dazu führen würde, dass Oxidschichten zwischen aufeinander folgend geformten Elektrodenschichten gebildet würden.
Ein alternatives Verfahren zum Niederschlagen bzw. Aufbringen von Elektroden enthält folgende Schritte: Anfängliches Niederschlagen bzw. Aufbringen einer flachen Elektrode entlang der gesamten Länge eines Kanals. Eine Maske zum Abschirmen des nicht aktiven Bereichs "N" des Kanals wird dann in die Kammer eingeführt, und zwar vor dem Niederschlag bzw. vor der Aufbringung, wie dies in herkömmlicher Weise aus der EP-A-0 364 136 bekannt ist, eine Elektrode mit einer Tiefe der halben Wand wird in dem aktiven Bereich "L" des Kanals ausgebildet und Anschluss- bzw. Verbindungsbahnen werden in dem flachen rückwärtigen Teil "C" des Kanals ausgebildet.
Ein unerwünschtes Niederschlagen bzw. Aufbringen von Metall auf den Oberseiten der Wände kann mittels eines thermoplastischen "Abhebe"-("lift off")-Films bzw. einer solchen Folie vermieden werden, wie dies z. B. aus der EP-A-0 397 441 bekannt ist oder durch Läppen nach der Ablagerung bzw. Abscheidung, wie in der EP-A-0 364 136. Ein weiteres Niederschlagen bzw. Aufbringen in Bereichen, wie etwa den Anschluss- bzw. Verbindungsbahnen, in dem Verlauf des nachfolgenden Niederschlagens bzw. Aufbringens, z. B. der Elektroden 26' oder 26", wird vorteilhafter Weise in Betracht gezogen, wenn die erforderliche anfängliche Anfangsdicke des Niederschlags bzw. der Aufbringung der Anschluss- bzw. Verbindungsbahnen (z. B. nur 2 um von Elektrodenmaterial brauchen ursprünglich in dem rückwärtigen Teil "C" der Nuten bzw. niedergeschlagen bzw. aufgebracht zu werden: in dem rückwärtigen Teil im Verlauf der nachfolgenden Niederschlagungs- bzw. Aufbringungsschritte niedergeschlagenes bzw. aufgebrachtes Elektrodenmaterial führt in einer endgültigen Zieldicke der Anschluss- bzw. Verbindungsbahnen von 3 bis 4 um.
Die Fig. 4 und 5 zeigen den vorerwähnten Aspekt der vorliegenden Erfindung, wenn er auf Druckköpfe angewendet wird mit Wänden aus piezoelektrischem Material, welches senkrecht zu der Schicht aus piezoelektrischem Material polarisiert ist und in einer einzigen Richtung - die so genannte "Ausleger- bzw. Überhangkonstruktion" ("cantilever construction"), welche in der EP-A-0 364 136 offenbar ist. Die vorliegende Erfindung ist keinesfalls auf solche Konstruktionen beschränkt und kann jedoch in gleicher Weise selbstverständlich auf Druckköpfe angewendet werden, welche eine "Winkel"-("chevron")-Konstruktion mit in zwei entgegengesetzten Richtungen polarisiertem piezoelektrischem Material haben, wie dies z. B. aus der EP-A-0 277 703 bekannt ist. Diese letztere Konstruktion hat den Vorteil, dass sie eine geringere Betriebsspannung als die "Ausleger- bzw. Überhangkonstruktion" ("cantilever contruction") erfordert, aber den Nachteil einer höheren kapazitiven Last. Die Verwendung der vorliegenden Erfindung ist deshalb außerordentlich geeignet. Wie z. B. aus der vorerwähnten EP- A-0 277 703 ersichtlich ist, erfordern solche Konstruktionen, dass die Elektrode in dem aktiven Bereich (L) des Kanals sich über die gesamte Höhe der Wand erstreckt. In den nicht aktiven Bereichen kann die Höhe der flachen Elektrode die gleiche sein wie diejenige in den Ausleger- bzw. Überhangkonstruktionen ("cantilever contruction"), das heißt typischerweise 25 um, und/oder nicht größer als 20% der Wandhöhe. Die WO92/09436 beschreibt ein Laminat, von welchem "Winkel"-("chevron")-Konstruktionen hergestellt werden, welche im Wesentlichen die gleichen Herstellungstechniken verwenden, wie sie oben mit Bezug auf "Ausleger- bzw. Überhangkonstruktionen" ("cantilever contruction") beschrieben worden sind.
Fig. 6 ist eine Schnittansicht entsprechend Fig. 2 und stellt einen Druckkopf gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung dar, wobei Fig. 7 entsprechende Schnittansichten zeigt. Wie bei dem vorherigen Aspekt, bleibt die Konstruktion der "aktiven" Länge des Druckkopfes die gleiche wie diejenige des herkömmlichen Kopfes, wobei sich die Elektrode 26 ungefähr die Hälfte des Weges nach abwärts von der Wand des piezoelektrischen Materials erstreckt in dem Fall der "Ausleger- bzw. Überhang-Betätigungseinrichtung" ("cantilever contruction"), welche gezeigt ist (und sich den gesamten Weg der Wand aus piezoelektrischem Material nach abwärts erstreckt in dem Fall von "Winkel-("chevron")-Art- Betätigungseinrichtungen).
Im Gegensatz dazu unterscheidet sich der Bereich (N) eines Kanals mit voller Tiefe, welcher auf einer Seite zu dem Fenster 27 für die Zufuhr von Tinte offen ist und welcher deshalb nicht Teil der "aktiven" Länge des Kanals ist, von herkömmlichen Konstruktionen darin, dass eine Schicht eines Materials 40 mit einer niedrigeren Dielektrizitätskonstante als derjenigen des piezoelektrischen Materials zwischen der Elektrode 26 und dem piezoelektrischen Material der Kanalwände 22 angeordnet ist. Dies wird in der Schnittansicht von Fig. 7(b) dargestellt.
Die kapazitive Last der Kanalwand in diesem Bereich des Kanals kann nun durch drei Kondensatoren in Reihe und nicht durch den einzelnen Kondensator herkömmlicher Konstruktionen dargestellt werden. Wie schematisch in Fig. 8 dargestellt, ist ein Kondensator C1 über der Schicht 40 auf jeder Seite der Wand zusätzlich zu dem Kondensator C&sub2; gebildet, welcher durch das piezoelektrische Material der Wand 22 selbst gebildet ist. Durch Wählen eines Materials mit einer geringeren Dielektrizitätskonstante als derjenigen des piezoelektrischen Materials, kann die sich ergebende Gesamtkapazität der Kondensatoren C1 und C2 in Reihe geringer gemacht werden als jene des piezoelektrischen Materials alleine. (Für eine erste Annäherung ist die Gesamtkapazität gegeben durch 1/Ctotal = 1/C&sub2; + 2/C&sub1;, woraus ersehen werden kann, dass ein niedriger Wert von C&sub1; einen niedrigen Wert von Ctotal ergibt).
Wie aus Fig. 7(c) klar ist, kann diese Technik vorteilhafterweise sowohl in dem Bereich C der Anschluss- bzw. Verbindungsbahnen als auch in dem Auslaufbereich R angewendet werden.
Wie bei dem vorhergehenden Aspekt gemäß der Erfindung, kann dieser Aspekt durch erfindungsgemäße Verwendung von Niederschlags- bzw. Aufbringtechniken bewirkt werden, welche an sich bekannt sind. Als Material mit einer niedrigeren Dielektrizitätskonstante als piezoelektrisches Material kann vorteilhaft Siliziumnitrid verwendet werden. Dies hat eine relative Dielektrizitätskonstante von ungefähr 8 (verglichen mit dem Wert von ungefähr 3600 für ein piezoelektrisches Material, wie etwa Bleizirkoniumtitanat (PZT)) und wird herkömmlicherweise bei Tintenstrahldruckköpfen als eine schützende passivierende Beschichtung für die Kanalelektroden verwendet.
Ein solches Material kann über bzw. auf den Kanalwänden niedergeschlagen bzw. aufgebracht werden, indem bekannte Techniken verwendet werden, wie z. B. jene aus der WO95/07820, während der beabsichtigte aktive Bereich L des Kanals maskiert bleibt. Die sich ergebende Schicht aus Siliziumnitrid hat typischerweise eine Dicke im Bereich von 0,3 um bis 0,5 um. Der Niederschlag- bzw. Aufbringungsprozess erfordert nur eine einzelne Maske, welche so angeordnet ist, dass sie das hereinkommende niedrige Dielektrium von der Bedeckung der aktiven Länge des Kanals abhält. Wie in Fig. 9 gezeigt, muss die Maske 70 engen Kontakt mit den Oberseiten der Wände 22 in dem aktiven Bereich L haben und muss sich ein wenig jenseits des aktiven Bereichs L erstrecken - typischerweise um etwa die Tiefe des Kanals - da die verwendete Niederschlag- bzw. Aufbringungstechnik das hereinkommende niedrige Dielektrium (durch Pfeile 80 angegeben) veranlasst, unterhalb eines überhängenden Bereichs 72 zu penetrieren bzw. einzudringen (in der Tat wird die Niederschlag- bzw. Aufbringungsmethode absichtlich wegen dieser Eigenschaft gewählt, um die unregelmäßige Oberfläche des piezoelektrischen Materials zu füllen). Weiterhin muss die Maske 70 eine beträchtliche Dicke aufweisen und sie muss thermisch leitfähig sein, eine Überhitzung und Verformung während des Niederschlag- bzw. Aufbringungsprozesses zu vermeiden. Somit ist sie typischerweise aus Aluminium von 2 bis 3 mm Dicke gemacht.
Elektroden können nachfolgend über die gesamte Länge des Kanals in der herkömmlichen Weise, wie sie oben erörtert wurde, niedergeschlagen bzw. aufgebracht werden. In der Tat wird von dem Passivierungsmittel angenommen, dass es eine glattere Oberfläche für das Niederschlagen bzw. die Aufbringung der Elektrode schafft, als es die gesägten Oberfläche der Kanalwände sind, mit dem Ergebnis, dass die Elektroden in den nicht aktiven Bereichen der Kanäle weniger der Ermüdung unterworfen sind.
Wie bei dem vorhergehenden Aspekt gemäß der Erfindung, hat sich die Verwendung von thermoplastischen "Abhebe"-("lift off")-Filmen bzw. Folien oder das Läppen als zufrieden stellend erwiesen, um Elektroden und niedriges Dielektrium zu entfernen, welche auf den Oberseiten der Kanalwände abgelagert bzw. niedergeschlagen worden sind. Wiederum ist die Erfindung gleichermaßen anwendbar auf "Ausleger- bzw. Überhang-"(cantilever-")", "Winkel"-("chevron-")" oder irgendwelche anderen -Konstruktionen von Druckköpfen, bei denen das piezoelektrische Material in einer Richtung senkrecht zu der Schicht von piezoelektrischem Material gepolt ist.
Viele alternative isolierende Materialien und/oder alternative Niederschlags- bzw. Aufbringungstechniken können anstelle von Siliziumnitrid für die niedrige Dielektriumsschicht verwendet werden: Oxide, insbesondere Siliziumoxide, Aluminiumoxide, Aluminiumnitride und diamantartiger Kohlenstoff. Eine geeignete bzw. zweckmäßige Wahl des Materials kann es erlauben, dass die niedrige Dielektrizitätsschicht und die Kanalelektrode niedergeschlagen bzw. aufgebracht wird, indem ein einzelnes Stück eines Niederschlags- bzw. Aufbringungsapparats verwendet wird, was zu ersichtlichen Wirtschaftlichkeiten in der Herstellungszeit (es besteht keine Notwendigkeit, das mit Kanälen versehene Bauteil von einer Maschine zu einer anderen zu transferieren) und der Kapitalausstattung führt. Zum Beispiel kann eine niedrige Dielektrikumsschicht aus Aluminiumnitrid auf einem mit Kanälen versehenen Bauteil in einer Kammer niedergeschlagen bzw. aufgebracht werden, indem Aluminium verdampft wird, während das Bauteil mit Stickstofflonen oder freien Radikalen bombardiert wird. Eine nachfolgende Evakuierung der Kammer erlaubt das Verdampfen das niederzuschlagenden bzw. aufzubringenden Aluminiums als eine Elektrode auf den Kanalwänden in der gleichen Kammer, in der aus der vorher erwähnten EP-A-0 364 136 bekannten Weise.
Es ist augenscheinlich, dass Veränderungen bezüglich der oben dargelegten Aspekte innerhalb des Bereichs der vorliegenden Erfindung möglich sind. Zum Beispiel können die vorher erwähnten Aspekte in Kombination verwendet werden, wobei der nicht aktive Bereich "N" des Kanals sowohl eine flache Elektrode als auch eine Schicht von niedrigem Dielektrium, das zwischen der Elektrode und der Kanalseitenwand angeordnet ist, aufweisen kann. Alternativ können entweder einer oder beide der vorerwähnten Aspekte der Erfindung in Kombination mit anderen Maßnahmen zur Verringerung der Kapazität verwendet werden.
Die relativen Dimensionen der aktiven und nicht aktiven Längen des Kanals können auch von jenen, welche in den Figuren gezeigt sind, abweichen bzw. bezüglich derer verändert werden: Der Betrieb mit Hochfrequenz von derjenigen Art, wie sie in der EP-A-0 422 870 beschrieben ist (und wo eine niedrige kapazitive Last angesichts der hohen Treiberfrequenz besonders wichtig ist), kann aktive Kanallängen (L) an dem unteren Ende des Bereichs von 10 bis 1 mm, z. B. 4 mm, erfordern, während die Dimensionen bzw. die Abmessungen der Sammelleitungsöffnung in der Längsrichtung des Kanals es erfordern können, im Wesentlichen konstant zu bleiben - bei 10 mm z. B. - um einen ausreichenden Tintenfluss ohne übermäßigen Druckabfall zu gestatten, um eine Anpassung an vorhandene Tintenzufuhrkonstruktionen bzw. - strukturen usw. zu ermöglichen. Somit ist zusammengenommen die vorliegende Erfindung besonders vorteilhaft bei Druckköpfen mit einem Verhältnis einer nicht aktiven Länge voller Tiefe zu einer aktiven Länge mit voller Tiefe von ungefähr 2 oder größer.
Andere kritische Dimensionen bzw. Abmessungen eines solchen Druckkopfes können typischerweise wie folgt sein: volle Kanaltiefe 300 um, Elektrodentiefe im aktiven Bereich des Kanals 150 um, Kanalwanddicke in den Bereichen mit voller Tiefe (L, N) 62 um, Länge des Bereichs von Anschluss- bzw. Verbindungsbahnen (C) 7,4 mm, Kanalwandbreite im Bereich von Anschluss- bzw. Verbindungsbahnen 47 um, Gesamtlänge des Aktuators bzw. der Betätigungseinrichtung (C + R + N + L) 11,5 mm, aktive Länge (L) 1,5 mm.
Es versteht sich, dass bei solchen Ausführungen die Verwendung der vorliegenden Erfindung eine größere proportionale Verringerung der kapazitiven Last des Druckkopfes ergibt als bei Druckköpfen von der in den Figuren gezeigten Art. Zum Beispiel ergibt gemäß einem Aspekt der Erfindung, wenn eine flache Elektrode von 25 um Tiefe in dem nicht aktiven Bereich einer einzelnen Kanalwand verwendet wird, welche die Dimensionen bzw. Abmessungen besitzt, welche oben beschrieben wurden, eine Gesamtkapazität für die Wand von 354 pF, verglichen mit einem Wert von 540 pF für die gleiche Wand, welche eine Elektrode von konstant 150 um Höhe verwendet. Die Verwendung eines niedrig dielektrischen Passivierungsfilms gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung wird eine Gesamtkapazität der Wand von 190 pF ergeben, während die Verwendung beider Aspekte in Kombination einen Wert für die Kapazität der Wand von 140 pF ergeben wird. Dieser Wert ist außerordentlich nahe demjenigen, der durch den aktiven Teil der Wand allein (129 pE) repräsentiert wird.
Die Erfindung ist nicht auf Ausgestaltungen von Druckköpfen beschränkt, wie sie in den Figuren gezeigt sind. Insbesondere kann Tröpfchenflüssigkeit über irgendeine Kanalseite zugeführt werden, welche parallel zu der Kanalachse liegt, z. B. über eine Öffnung in dem Kanalboden, wie dies in der EP-A-0 364 136 gezeigt ist. In ähnlicher Weise braucht die Düse nicht auf der Kanalachse angeordnet zu sein, wie dies in den Figuren gezeigt ist, sondern kann in dem Deckel bzw. der Deckplatte oder dem Boden (so genannte "Oberseitenspritzer"- ("topshooter"-) und "Bodenspritzer-" ("bottom-shooter"-) Ausbildungen) oder irgendwo sonst angeordnet sein, wie dies im Stand der Technik bekannt ist. Auch ist der Apparat gemäß der vorliegenden Erfindung nicht notwendigerweise auf die Herstellung durch die hierin beschriebenen Verfahren beschränkt: Zum Beispiel kann die selektive Aufbringung von den Elektroden und/oder niedrigen Dielektrikums Schichten nach dem Verbinden bzw. Verkleben des oberen Deckels auf den mit Kanälen versehenen Boden in Erwägung gezogen werden. Alternativ kann der mit Kanälen versehene Boden und die Oberseitenschicht in getrennten Anordnungen enthalten sein, von denen jede separat Herstellungsschritten unterworfen wird.
Es ist natürlich zu verstehen, dass die vorliegende Erfindung auf Herstellungstechniken im "Wafermaßstab", ("Wafer-Scale"-Techniken) und beschriebene Konstruktionen anwendbar ist, wie sie z. B. in der WO95/18717 beschrieben worden sind. Passivierungs- und Elektrodenniederschlagungs- bzw. -aufbringungsmasken werden notwendigerweise entsprechend angepasst. Bei diesen Konstruktionen, bei denen Tinte von dem Ende und nicht von der Seite des Kanals zugeführt wird - z. B. aus einem Sammeltrog 100, welcher senkrecht zu den Längsachsen der Kanäle läuft, wie dies in Fig. 10 dargestellt ist -, wird das niedrige Dielektrikumsmaterial einfach zwischen dem Elektrodenmaterial 105 und dem mit Kanälen versehenen Bauteil 110 in jenen Bereichen 120 angeordnet, welche außerhalb der geschlossenen ("aktiven") Bereiche der Kanäle liegen.
Die vorliegende Erfindung ist auch auf Konstruktionen anwendbar, welche piezoelektrisches Material aufweisen, welches auf verschiedene Weise zu den Konstruktionen, wie sie oben angegeben worden sind, polarisiert worden ist, und welche dementsprechend verschiedene Anordnungen von Betätigungselektroden aufweisen. Ein Beispiel einer solchen Konstruktion ist in der US-A-5,235,352 gegeben, welche Kanaltrennwände aufweist, welche piezoelektrisches Material aufweisen, welches parallel zu der Richtung der Mehrzahl bzw. Vielfachheit der Kanäle polarisiert ist und mittels Elektroden, welche in den Wänden selbst angeordnet sind, elektrischen Feldern, die senkrecht zur Richtung der Polarisation sind, ausgesetzt wird. Die niedrigen Dielektrikumsschichten werden zwischen den Elektroden und dem piezoelektrischen Material in solchen Teilen der Wand aufgebracht, welche nicht aktiven, nicht geschlossenen Bereichen des Kanals entsprechen.
Der Text der hiermit eingereichten Zusammenfassung wird hier als ein Teil der Beschreibung wiederholt.
Ein piezoelektrischer Druckkopf mit Tropfen-auf-Anforderung-Konstruktion hat Kanalwände, welche durch piezoelektrisches Material (10) definiert bzw. begrenzt sind, mit Elektroden (26) entlang deren Länge. In Teilen der Kanäle, welche zu einer Tintenzufuhrleitung offen sind, ist das piezoelektrische Material örtlich deaktiviert, z. B. durch Verringerung der Breite der Elektrode oder durch Anordnung von Material (40) mit einer niedrigen Dielektrizitätskonstante zwischen der Elektrode und dem piezoelektrischen Material. Daraus ergibt sich eine geringe kapazitive Last.

Claims

1. Tröpfchenablageapparat, welcher aufweist:

eine Bodenplatte, welche ein piezoelektrisches Material aufweist und mit einer Mehrzahl bzw. Vielfachheit von parallelen oben offenen Kanälen ausgebildet ist, welche gegenseitig in einer Gruppierungs- bzw. Anordnungsrichtung senkrecht zur Länge der Kanäle beabstandet sind, wobei jeder Kanal wenigstens teilweise durch einander zugewandte Seitenwände und durch eine sich zwischen den genannten Seitenwänden erstreckende Bodenfläche definiert ist;

wobei wenigstens die Seitenwände das besagte piezoelektrische Material und Elektroden, um ein elektrisches Feld an das besagte piezoelektrische Material anzulegen, um dadurch eine transversale Verlagerung der genannten Seitenwände zu bewirken, aufweisen wobei sich die Elektroden im wesentlichen entlang der Länge der Kanäle erstrecken;

eine Deckplatte, welche den besagten Bodenflächen der besagten Kanäle zugewandt ist und mit den genannten Seitenwänden verbunden ist, um die besagten Kanäle an deren Oberseite zu schließen;

wobei die Kanäle mit Tröpfchenflüssigkeit gespeist werden und mit einer Düse zum Ausstoß von Tröpfchen daraus kommunizieren;

wobei jeder Kanal einen Bereich aufweist, welcher an einer Seite offen ist, welche parallel zu der Kanalachse ist, um mit der Einrichtung zur Versorgung mit Tröpfchenflüssigkeit zu kommunizieren und einen anderen Bereich aufweist, welcher auf allen Seiten, welche parallel zu der Kanalachse liegen, geschlossen ist;

dadurch gekennzeichnet, dass

die jeweiligen das genannte piezoelektrische Material in dem besagten einen Bereich jedes Kanals aufweisenden Seitenwände so deaktiviert sind, dass eine transversale Verlagerung der besagten Seitenwände in dem genannten einen Bereich jedes Kanals nicht stattfindet.

2. Tröpfchenablageapparat gemäß Anspruch 1, bei welchem in dem einen Bereich jedes Kanals eine Schicht von Material mit einer niedrigeren Dielektrizitätskonstante als diejenige des piezoelektrischen Materials zwischen dem piezoelektrischen Material und wenigstens einer der auf entgegengesetzten Seiten der besagten Wände angeordneten Elektroden, eingesetzt bzw. zwischengeschaltet ist, um das piezoelektrische Material zu deaktivieren.

3. Tröpfchenablageapparat gemäß Anspruch 1, bei dem die in dem besagten einen Bereich von jedem Kanal vorgesehenen Elektroden sich über einen geringeren Teil der Höhe der jeweiligen Seitenwände erstrecken als dies die in dem besagten anderen Bereich von jedem Kanal vorgesehenen Elektroden tun, um so unwirksam zu sein, um das Piezomaterial in dem besagten einen Bereich anzusteuern, wodurch es deaktiviert ist.

4. Tröpfchenablageapparat, welcher aufweist:

eine Bodenplatte, welche ein piezoelektrisches Material aufweist und mit einer Mehrzahl von parallelen oben offenen Kanälen ausgebildet ist, welche gegenseitig in einer Gruppierungs- bzw. Anordnungsrichtung senkrecht zur Länge der Kanäle beabstandet sind, wobei jeder Kanal wenigstens teilweise durch einander zugewandte Seitenwände und durch eine sich zwischen den genannten Seitenwänden erstreckende Bodenfläche definiert ist, wobei wenigstens die Seitenwände das besagte piezoelektrische Material aufweisen;

eine Deckplatte, welche den besagten Bodenflächen der besagten Kanäle zugewandt ist und mit den besagten Seitenwänden verbunden ist, um die besagten Kanäle an deren Oberseiten zu verschließen;

wobei jeder Kanal einen Bereich aufweist, welcher auf allen Seiten, welche parallel zu der Kanalachse liegen, geschlossen ist;

Elektroden, um ein elektrisches Feld an das piezoelektrische Material in den besagten Seitenwänden anzulegen;

dadurch gekennzeichnet, dass

in anderen Bereichen als der besagte Bereich jedes Kanals eine Schicht eines Materials, das eine geringere Dielektrizitätskonstante als diejenige des piezoelektrischen Materials hat, zwischen dem genannten piezoelektrischen Material in den besagten Seitenwänden und wenigstens einer der besagten Elektroden eingesetzt bzw. zwischengeschaltet ist.

5. Tröpfchenablageapparat gemäß Anspruch 4, wobei die besagte Bodenplatte eine Schicht von piezoelektrischem Material aufweist, und zwar gepolt in einer Richtung senkrecht zu der besagten Schicht, und wobei die besagten Elektroden wenigstens an entgegengesetzten Seiten der genannten Seitenwände vorgesehen sind, um dadurch Scher- bzw. Schubmodusbetätigungseinrichtungen zu bilden, um einen Ausstoß von Tröpfchen von den den Betätigungseinrichtungen zugeordneten Kanälen zu bewirken, wobei sich jede Elektrode im wesentlichen entlang der Länge bzw. entlang einem wesentlichen Teil der Länge des Kanals erstreckt.

6. Tröpfchenablageapparat gemäß Anspruch 4 oder Anspruch 5, wobei jeder Kanal einen anderen Bereich an einer Seite offen hat, die parallel zu der Kanalachse liegt, um mit der Einrichtung zur Zufuhr von Tröpfchenflüssigkeit zu kommunizieren, wobei die besagte Schicht von Material eine Dielektrizitätskonstante besitzt, welche geringer als diejenige des piezoelektrischem Materials ist, welches zwischen dem piezoelektrischen Material und wenigstens einer der an entgegengesetzten Seiten der besagten Seitenwände in dem besagten anderen Bereich von jedem Kanal vorgesehenen Elektroden eingesetzt bzw. zwischengeschaltet ist.

7. Tröpfchenablageapparat gemäß Anspruch 6, bei dem der besagte eine und andere Bereich jeweils wenigstens teilweise durch Seitenwände gebildet werden, welche koplanare obere Oberflächen aufweisen und welche von im wesentlichen konstanter Höhe sind, wodurch die Höhe der jeweiligen Seitenwände des besagten einen oder anderen Bereichs im wesentlichen gleich ist.

8. Tröpfchenablageapparat gemäß den Ansprüchen 6 oder 7, wobei für jeden Kanal die Düse benachbart dem besagten einen Bereich des Kanals liegt.

9. Tröpfchenablageapparat gemäß irgendeinem der Ansprüche 6 bis 8, wobei für jeden Kanal der besagte eine und andere Bereich aneinander angrenzend sind bzw. aneinander anstoßen.

10. Tröpfchenablageapparat gemäß irgendeinem der Ansprüche 6 bis 9, und wobei in dem besagten einem Bereich Elektroden auf der Oberfläche des piezoelektrischen Materials von den jeweiligen Kanalwänden vorgesehen sind.

11. Tröpfchenablageapparat gemäß Anspruch 10, und wobei die besagten Elektroden, die auf entgegengesetzten Seiten der besagten Seitenwände von wenigstens dem besagten anderen Bereich von jedem Kanal vorgesehen sind, an der Oberseite von jeder Kanalseitenwand angeordnet sind, und zwar von der Bodenfläche entfernt.

12. Tröpfchenablageapparat gemäß irgendeinem der Ansprüche 6 bis 11, und wobei jeder der besagten Kanäle einen weiteren Bereich aufweist, welcher Kanalwände von geringerer Höhe besitzt als die Kanalwände von entweder dem besagten einen oder dem besagten anderen Bereich, wobei Elektroden an den bzw. auf den einander zugewandten Kanalwänden und dem Boden des besagten weiteren Bereichs von jedem der besagten Kanäle vorgesehen sind, wobei dort eine Schicht von Material vorhanden ist mit einer Dielektrizitätskonstanten, die geringer als diejenige des zwischen den besagten Elektroden und den besagten einander zugewandten Wänden und dem Boden jedes Kanals eingesetzten bzw. zwischengeschalteten piezoelektrischen Materials ist.

13. Verfahren zur Herstellung eines Tröpfchenablageapparats, wie er in Anspruch 4 beansprucht ist, und welches die Schritte aufweist:

a) Bilden einer Mehrzahl von parallelen Kanälen in einer Bodenplatte, welche eine Schicht aus piezoelektrischem Material aufweist;

b) Abscheiden bzw. Aufbringen einer Schicht von Material auf wenigstens einer der einander zugewandten Seitenwände eines ersten Bereichs von jedem der besagten Kanäle, wobei das Material eine Dielektrizitätskonstante besitzt, welche geringer als diejenige des piezoelektrischen Materials ist, wobei die einander zugewandten Seitenwände von einem zweiten Bereich von jedem der besagten Kanäle von dem besagten Material frei bleiben;

c) Niederschlagen bzw. Aufbringen von Elektrodenmaterial auf den einander zugewandten Seitenwänden von den besagten ersten und zweiten Bereichen der besagten Kanäle.

14. Verfahren gemäß Anspruch 13 und welches die folgenden Schritte aufweist:

d) Maskieren des besagten zweiten Bereichs von jedem der besagten Kanäle vor dem Niederschlagen bzw. Aufbringen der Schicht von Material auf wenigstens einer der einander zugewandten Seitenwände des genannten ersten Bereichs von jedem der besagten Kanäle;

e) Wegnehmen der Maske bzw. Demaskieren des besagten zweiten Bereichs vor dem Niederschlagen bzw. Aufbringen von Elektrodenmaterial auf den einander zugewandten Seitenwänden der besagten ersten und zweiten Bereiche der besagten Kanäle.

15. Verfahren gemäß Anspruch 13 oder 14 und wobei Elektrodenmaterial mittels eines Metalldampfstrahls niedergeschlagen bzw. aufgebracht wird, welcher auf die besagten Wände und unter einem Winkel zu deren dem Kanal zugewandten Oberflächen gerichtet ist.

16. Tröpfchenablageapparat, welcher aufweist:

eine Bodenplatte, welche eine Schicht aus piezoelektrischem Material aufweist, welches in einer Richtung senkrecht zu der besagten Schicht gepolt ist und mit einer Mehrzahl bzw. Vielfachheit von parallelen, oben offenen Kanälen ausgebildet ist, die gegenseitig in einer Gruppierungs- bzw. Anordnungsrichtung beabstandet sind, welche senkrecht zu der Länge der Kanäle ist, wobei jeder Kanal wenigstens teilweise durch einander zugewandte Seitenwände mit koplanaren oberen Flächen und durch eine Bodenfläche, welche sich zwischen den besagten Seitenwänden erstreckt, gebildet sind, wobei wenigstens die Seitenwände das besagte piezoelektrische Material aufweisen;

eine Deckplatte, welche den besagten Bodenflächen der besagten Kanäle zugewandt ist und mit den genannten Seitenwänden verbunden ist, um die besagten Kanäle an deren Oberseiten zu schließen;

wobei Elektroden an entgegengesetzten Seiten der besagten Seitenwände vorgesehen sind, um dadurch Scher- bzw. Schubmodusbetätigungseinrichtungen zu schaffen, um einen Ausstoß von Tröpfchen aus den Kanälen zu bewirken, welche den besagten Betätigungseinrichtungen zugeordnet sind, wobei jede Elektrode sich im wesentlichen entlang der Länge bzw. entlang einem wesentlichen Teil der Länge des Kanals erstreckt;

dadurch gekennzeichnet, dass

die in dem besagten einen Bereich von jedem Kanal vorgesehenen Elektroden sich über einen kleineren Anteil der Höhe der jeweiligen Seitenwände erstrecken als dies die in dem besagten anderen Bereich von jedem Kanal vorgesehenen Elektroden tun.

17. Tröpfchenablageapparat gemäß Anspruch 16, wobei der besagte eine und der besagte andere Bereich jeder wenigstens teilweise durch Seitenwände von im wesentlichen konstanter Höhe definiert sind, wodurch die Höhe der jeweiligen Seitenwände von dem besagten einen und dem besagten anderen Bereich im wesentlichen gleich ist.

18. Tröpfchenablageapparat gemäß Anspruch 17, wobei für jeden Kanal die Düsen benachbart zu dem besagten anderen Bereich des Kanals liegen.

19. Tröpfchenablageapparat gemäß irgendeinem der Ansprüche 16 bis 18, wobei für jeden Kanal der besagte eine und der besagte andere Bereich aneinander angrenzen bzw. aneinander anstoßen.

20. Tröpfchenablageapparat gemäß irgendeinem der Ansprüche 16 bis 19 und wobei die besagten Elektroden, die an entgegengesetzten Seiten der besagten Seitenwände von wenigstens dem besagten einen Bereich von jedem Kanal an der Oberseite von jeder Kanalseitenwand und entfernt von der besagten Bodenfläche angeordnet sind.

21. Tröpfchenablageapparat gemäß irgendeinem der Ansprüche 16 bis 20, wobei die Elektrode vorzugsweise sich über 10% oder weniger der Höhe der jeweiligen Kanalwand in dem besagten einen Bereich erstreckt.

22. Tröpfchenablageapparat gemäß irgendeinem der Ansprüche 16 bis 21, wobei die Elektrode, die sich in dem besagten anderen Bereich erstreckt, sich über ungefähr die Hälfte der Tiefe oder im wesentlichen die gesamte Tiefe der jeweiligen Kanalwand erstreckt.

23. Tröpfchenablageapparat gemäß irgendeinem der Ansprüche 16 bis 22, wobei das Verhältnis der Längen des besagten einen Kanalbereichs und des besagten anderen Kanalbereichs ungefähr zwei oder größer ist.

24. Verfahren zur Herstellung eines Tröpfchenablageapparats, wie er in Anspruch 16 beansprucht ist, und welches die Schritte aufweist:

a) Bilden einer Mehrzahl von parallelen Kanälen in einer Bodenplatte, welche eine Schicht aus piezoelektrischem Material aufweist, welche Kanäle durch Kanalwände mit koplanaren Oberseiten getrennt bzw. voneinander separiert sind;

b) Abscheiden bzw. Aufbringen von Elektrodenmaterial auf die einander zugewandten Seitenwände eines ersten Bereichs von jedem der besagten Kanäle über einen ersten Teil bzw. Anteil der Höhe der jeweiligen Seitenwände;

c) Niederschlagen bzw. Aufbringen von Elektrodenmaterial auf die einander zugewandten Seitenwände eines zweiten Bereichs von jedem der besagten Kanäle über einen zweiten Teil bzw. Anteil der Höhe der jeweiligen Seitenwände, wobei die ersten und zweiten Teile bzw. Anteile unterschiedlich sind.

25. Verfahren gemäß Anspruch 24 und welches die folgenden Schritte aufweist:

d) Maskieren des zweiten Bereichs von jedem der besagten Kanäle vor dem Niederschlagen bzw. Aufbringen des Elektrodenmaterials auf die einander zugewandten Seitenwände des besagten ersten Bereichs von jedem der besagten Kanäle über einen ersten Teil bzw. Anteil der Höhe der jeweiligen Seitenwände;

e) Wegnehmen der Maske bzw. Demaskieren des besagten zweiten Bereichs vor dem Niederschlagen bzw. Aufbringen von Elektrodenmaterial auf die einander zugewandten Seitenwände der besagten ersten und zweiten Bereiche von jedem der besagten Kanäle.

26. Verfahren nach Anspruch 24 oder Anspruch 25, wobei der besagte erste Teil bzw. Anteil größer als der besagte zweite Teil bzw. Anteil ist.

27. Verfahren gemäß Anspruch 26, wobei der besagte zweite Teil bzw. Anteil nicht größer als 10% der Höhe der Wand ist.

28. Verfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 24 bis 27, wobei das Elektrodenmaterial mittels eines Metalldampfstrahls niedergeschlagen bzw. aufgebracht wird, welcher gegen die besagten Wände und unter einem Winkel zu deren jeweils dem Kanal zugewandten Flächen ist, wobei der Winkel des Niederschlags bzw. Aufbringens in dem besagten ersten Bereich steiler bzw. spitzer als der Winkel des Niederschlagens bzw. Aufbringens in dem besagten zweiten Bereich ist.

29. Verfahren der Beschichtung der Oberfläche eines Bauteils bzw. einer Komponente mit den Schritten des Platzierens des Bauteils bzw. Komponente in einer Kammer, Aussetzen der Oberfläche einem Metalldampfstrahl und, während das Aussetzen andauert, Umschalten zwischen einem Zustand, in welchem die Oberfläche des Bauteils bzw. der Komponente mit Ionen oder freien Radikalen bombadiert wird, und einem Zustand, in welchem die Kammer ein Vakuum enthält.

30. Verfahren gemäß Anspruch 29, in welchem die besagten Ionen oder freien Radikale aus Sauerstoff oder Stickstoff bestehen.

31. Verfahren gemäß Anspruch 30, wobei der besagte Metalldampfstrahl verdampftes Aluminium aufweist.

32. Verfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 29 bis 31, wobei die besagten Bauteile bzw. Komponenten mit darin ausgebildeten Kanälen versehen sind, von denen jeder zwei einander zugewandte Seitenwände und eine Bodenfläche zwischen ihnen aufweist, wobei die Beschichtung auf den besagten Seitenwänden abgeschieden bzw. aufgebracht wird.

33. Verfahren gemäß Anspruch 32, wobei in dem besagten Zustand, in welchem die Kammer ein Vakuum enthält, der Metalldampfstrahl unter einem Winkel ungleich Null auf die besagten Kanalwände gerichtet wird.