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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft
einen Tintenstrahl-Druckkopf, der so aufgebaut ist, dass der Abschnitt
einer Druckerzeugungskammer, der mit einer Düsenöffnung zum Ausstoßen von
Tintentröpfchen
in Verbindung steht, durch eine elastische Platte gebildet wird,
und ein piezoelektrisches Element an der Oberfläche der elastischen Platte
ausgebildet ist, so dass Tintentröpfchen durch die Verformung des
piezoelektrischen Elementes und der elastischen Platte ausgestoßen werden.
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VERWANDTE
TECHNIK
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Es ist ein herkömmlicher Tintenstrahl-Druckkopf
bekannt, der Druckerzeugungskammern aufweist, die mit Düsenöffnungen
zum Ausstoßen
von Tintentröpfchen
in Verbindung stehen, und so aufgebaut ist, dass ein Abschnitt der
Druckerzeugungskammern durch eine elastische Platte gebildet wird. Die
elastische Platte wird durch ein piezoelektrisches Element verformt,
um Druck auf Tinte in den Druckerzeugungskammern auszuüben und
so Tintentröpfchen über die
Düsenöffnungen
auszustoßen.
Es gibt zwei verschiedene Typen von Tintenstrahl-Druckköpfen, die
in der Praxis eingesetzt werden, wobei eine Struktur ein piezoelektrisches
Element mit einem Vertikalschwingungsmodus umfasst, bei dem das
piezoelektrische Stellglied in der axialen Richtung desselben ausgedehnt/zusammengezogen
wird, und die andere Struktur ein piezoelektrisches Stellglied mit einem
Ablenkschwingungsmodus umfasst.
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Erstere Struktur ist in der Lage,
das Fassungsvermögen
der Druckerzeugungskammer zu verändern,
wenn die Abschlussfläche
des piezoelektrischen Stellgliedes mit der elastischen Platte in Kontakt
gebracht wird. Daher kann ein Kopf, der für einen Druckvorgang mit hoher
Dichte eingerichtet ist, hergestellt werden. Jedoch ist ein kompliziertes
Verfahren erforderlich, bei dem das piezoelektrische Stellglied
in eine Kammform unter teilt wird, die mit dem Anordnungsabstand
der Düsenöffnungen übereinstimmt.
Des Weiteren ist ein Verfahren erforderlich, um das unterteilte
piezoelektrische Stellglied anzuordnen, das in der Druckerzeugungskammer
anzuordnen und zu befestigen ist. Daher weist erstere Struktur dahingehend
ein Problem auf, dass der Herstellungsvorgang zu kompliziert ist.
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Letztere Struktur hingegen ist in
der Lage, das piezoelektrische Element für die elastische Platte mit
einem relativ einfachen Verfahren zu schaffen, bei dem eine unbearbeitete
Platte des piezoelektrischen Materials so angebracht wird, dass
sie der Form der Druckerzeugungskammer entspricht, und die unbearbeitete
Platte dann gebrannt wird. Da die Ablenkschwingung verwendet wird,
ist eine relativ große
Fläche
erforderlich. Dadurch entsteht dahingehend ein Problem, dass dichte
Anordnung nicht ausgeführt
werden kann.
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Um das Problem zu lösen, das
bei dem letztgenannten Druckkopf auftritt, ist in der ungeprüften japanischen
Patentveröffentlichung
(OPI) Nr. 5-286131 eine Struktur offenbart worden. In diesem Fall
wird eine gleichmäßige Schicht
aus piezoelektrischem Material auf der Gesamtfläche der elastischen Platte
mit einem Filmherstellungsverfahren ausgebildet. Dann wird die Schicht
aus piezoelektrischen Material mit einem lithographischen Verfahren
in eine Form geschnitten, die an die Druckerzeugungskammer angepasst
werden kann. So wird das piezoelektrische Element unabhängig für jede der
Druckerzeugungskammern hergestellt.
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Daher kann der Prozess zum Anbringen
des piezoelektrischen Elementes an der elastischen Platte weggelassen
werden. So kann das piezoelektrische Stellglied mit dem lithographischen
Verfahren geschaffen werden, das ein genaues und einfaches Verfahren
ist. Des Weiteren wird dahingehend ein Vorteil erzielt, dass die
Dicke des piezoelektrischen Stellgliedes verringert wird und damit
Hochgeschwindigkeitsbetrieb möglich
ist. In diesem Fall wird wenigstens nur die obere Elektrode für jede der
Druckerzeugungskammern geschaffen, während die Schicht aus piezoelektrischem
Material für
die Gesamtoberfläche
der elastischen Platte vorhanden ist. Daher kann das piezoelektrische
Stellglied, das den Druckerzeugungskammern entspricht, betrieben werden.
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Der Druckkopf des Typs, der die piezoelektrischen
Stellglieder mit dem Ablenkschwingungsmodus umfasst, ist so eingerichtet,
dass die piezoelektrischen Stellglieder, die den Druckerzeugungskammern
entsprechen, mit einer isolierenden Schicht abgedeckt sind. Des
Weiteren sind Ausschnitte bzw. Fenster (im Folgenden als "Kontaktlöcher" bezeichnet) für die isolierende
Schicht vorhanden, so dass sie Verbindungsabschnitte mit einer leitenden
Struktur zum Zuführen
von Spannung zu jedem der piezoelektrischen Stellglieder bilden,
und zwar so, dass die Fenster so ausgebildet sind, dass sie den
Druckkammern entsprechen. Weiterhin sind Verbindungsabschnitte zwischen
den piezoelektrischen Stellgliedern und der leitenden Struktur in
dem Kontaktloch ausgebildet.
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An dem Kontaktlochabschnitt, in dem
der Verbindungsabschnitt zwischen den piezoelektrischen Stellgliedern,
die den Druckerzeugungskammern entsprechen, und der leitenden Struktur
ausgebildet ist, kommt es jedoch leicht zur Entstehung von starker
Spannung bzw. Belastung aufgrund der Funktion der piezoelektrischen
Stellglieder. Daher entsteht dahingehend ein Problem, dass die Entstehung
von Rissen und das Auftreten von Druck nicht verhindert werden können.
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Da der Verbindungsabschnitt mit der
leitenden Struktur mit dem Kontaktlochabschnitt verbunden ist, wird
Verformung, die durch das Anlegen von Spannung verursacht wird,
vergleichsweise eingeschränkt.
Die Nachgiebigkeit ist jedoch verglichen mit der der anderen Abschnitte
nicht gering. Daher tritt dahingehend ein Problem auf, dass die
Ausstoßgeschwindigkeit
verringert wird und die Betriebsspannung erhöht wird.
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Das obenstehende Problem wird dann
akut, wenn die Schicht aus piezoelektrischem Material mit dem Filmherstellungsverfahren
ausgebildet wird. Da das piezoelektrische Material, das mit dem
Filmherstellungsverfahren ausgebildet wird, sehr dünn ist, kann
verglichen mit der Struktur, die durch das Aufbringen des piezoelektrischen
Stellgliedes ausgebildet wird, nur mangelhafte Steifigkeit erreicht
werden.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Angesichts des Obenstehenden besteht
eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, einen Tintenstrahl-Druckkopf
zu schaffen, der in der Lage ist, die Entstehung von Rissen und
das Auftreten von Bruch aufgrund der Konzentration von Spannung
in dem Kontakt abschnitt zu verhindern und die Verringerung des Wirkungsgrades
der Verformung in dem Kontaktabschnitt zu verhindern.
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Um die oben erwähnten Probleme zu lösen, schafft
die vorliegende Erfindung einen Tintenstrahl-Druckkopf, der die
in Anspruch 1 aufgeführten Merkmale
umfasst. Der Tintenstrahl-Druckkopf der vorliegenden Erfindung umfasst
einen piezoelektrischen Schwingungserzeuger mit einem piezoelektrischen
Stellglied, das enthält:
eine elastische Platte, die wenigstens einen Abschnitt der Druckerzeugungskammer
bildet, die mit Düsenöffnungen
in Verbindung steht; ein piezoelektrisches Element, das an der Oberfläche der
elastischen Platte ausgebildet ist, und einen piezoelektrischen
Aktivierungsabschnitt, der in einem Bereich gegenüber der
Druckerzeugungskammer ausgebildet ist, wobei die Breite des piezoelektrischen
Aktivierungsabschnitts in jedem Bereich gegenüber der Druckerzeugungskammer geringer
ist als die Breite der Druckerzeugungskammer, wobei ein Kontaktabschnitt,
der mit einer Zuleitungselektrode zum Anlegen von Spannung an eine obere
Elektrode des piezoelektrischen Elementes verbunden ist, an der
Oberseite der oberen Elektrode ausgebildet ist und Verformung des
Abschnitts der elastischen Platte, der der Druckerzeugungskammer gegenüber liegt,
an dem Kontaktabschnitt, wenn Spannung an das piezoelektrische Element
angelegt wird, verglichen mit den anderen Abschnitten dadurch erschwert
wird, dass die Vorrichtung eine Konstruktion hat, die aus einer
der folgenden Konstruktionen ausgewählt wird.
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Gemäß einer ersten Konstruktion
der vorliegenden Erfindung wird ein Tintenstrahl-Druckkopf geschaffen, bei dem die Breite
des Abschnitts des piezoelektrischen Aktivierungsabschnitts an der
Druckerzeugungskammer an dem Kontaktabschnitt geringer ist als die
Breite der anderen Abschnitte.
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Da die Vorrichtung so aufgebaut ist,
dass die Breite des piezoelektrischen Aktivierungsabschnitts an
dem Kontaktlochabschnitt gering ist, wird Verformung, die aufgrund
der Funktion des Kontaktlochabschnitts auftritt, verglichen mit
den anderen Abschnitten eingeschränkt. So kann die Erzeugung
von Spannung verhindert werden, und Bruch und dergleichen lassen
sich vermeiden.
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Gemäß einer zweiten Konstruktion
der vorliegenden Erfindung wird ein Tintenstrahl-Druckkopf geschaffen, bei dem die Breite
eines Abschnitts der Druckerzeugungskammer an dem Kontaktabschnitt geringer
ist als die Breite der anderen Abschnitte.
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Da die Vorrichtung so aufgebaut ist,
dass die Breite des Abschnitts der Druckerzeugungskammer an dem
Kontaktlochabschnitt gering ist, wird Verformung, die aufgrund der
Funktion des Kontaktlochabschnitts auftritt, verglichen mit der
der anderen Abschnitte eingeschränkt.
Dadurch kann die Erzeugung von Spannung verhindert werden, und Bruch
kann vermieden werden. Da die Nachgiebigkeit des Kontaktlochabschnitts
verringert werden kann, kann die Gesamt-Ausstoßgeschwindigkeit erhöht werden.
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Gemäß einer dritten Konstruktion
der vorliegenden Erfindung wird ein Tintenstrahl-Druckkopf geschaffen, bei dem die Dicke
der elastischen Platte, die die Druckerzeugungskammer abdeckt, an
dem Kontaktabschnitt größer ist
als die Dicke des Abschnitts, an dem anderen Abschnitt.
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Da die Vorrichtung den Aufbau hat,
bei dem die Dicke der Abschnitte der elastischen Platte und der
unteren Elektrode an dem Kontaktlochabschnitt größer ist als die der anderen
Abschnitte, wird Verformung, die aufgrund der Funktion des Kontaktlochabschnitts
auftritt, verglichen mit den anderen Abschnitten eingeschränkt. Dadurch
kann die Erzeugung von Spannung eingeschränkt werden, und Bruch oder dergleichen
können
verhindert werden.
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Gemäß einer vierten Konstruktion
der vorliegenden Erfindung wird ein Tintenstrahl-Druckkopf geschaffen, bei dem die Dicke
des Abschnitts der elastischen Platte, die die Druckerzeugungskammer abdeckt,
an eine Außenwand
einer der Druckerzeugungskammern angrenzend in dem Abschnitt an dem
Kontaktlochabschnitt größer ist
als in den Abschnitten bis auf den Abschnitt an dem Kontaktlochabschnitt.
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Da die Vorrichtung so aufgebaut ist,
dass die Dicke der elastischen Platte und der unteren Elektrode,
die verformte Abschnitte an dem Kontaktlochabschnitt sind, größer ist
als die der anderen Abschnitte, kann Verformung, die aufgrund der
Funktion des Kontaktlochabschnitts auftritt, verglichen mit den
anderen Abschnitten eingeschränkt
werden.
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Dadurch kann die Erzeugung von Spannung eingeschränkt werden
und Bruch oder dergleichen können
verhindert werden.
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Gemäß einer fünften Konstruktion der vorliegenden
Erfindung wird ein Tintenstrahl-Druckkopf geschaffen,
wobei der Abschnitt an dem Kontaktabschnitt ein nicht aktiver piezoelektrischen
Abschnitt ist.
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Da die Vorrichtung den Aufbau hat,
bei dem der Abschnitt an dem Kontaktabschnitt nicht piezoelektrisch
verformt wird, wenn eine elektrische Spannung angelegt wird, wird
der Abschnitt an dem Kontaktabschnitt kaum verformt. Dadurch kann
die Erzeugung von Spannung eingeschränkt werden, und Bruch oder
dergleichen können
vermieden werden.
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Da die Vorrichtung der Erfindung
den Aufbau hat, bei dem die Verformung der elastischen Platten in
dem Abschnitt an dem Kontaktabschnitt im Vergleich zu der anderer
Abschnitte eingeschränkt
wird, kann Spannung bzw. Belastung, die auf die piezoelektrische
Schicht an dem Kontaktabschnitt ausgeübt wird, verringert werden.
So lässt
sich Bruch vermeiden.
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Gemäß einer Ausführung der
vorliegenden Erfindung wird ein Tintenstrahl-Druckkopf geschaffen,
bei dem eine isolierende Schicht an der Oberseite der oberen Elektrode
ausgebildet ist, und die isolierende Schicht einen Kontaktlochabschnitt
hat, der ein Fenster zum Ausbilden des Kontaktabschnitts zwischen
der Zuleitungselektrode und der oberen Elektrode ist.
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Da die Vorrichtung so aufgebaut ist,
dass die Verformung der piezoelektrischen Stellglieder in dem Abschnitt
an dem Kontaktabschnitt verglichen mit der anderer Abschnitte eingeschränkt wird,
kann Spannung, die auf den piezoelektrischen Aktivierungsabschnitt,
an dem Kontaktabschnitt, ausgeübt
wird, verringert werden. So lässt
sich Bruch vermeiden.
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Gemäß einer weiteren Ausführung der
vorliegenden Erfindung wird die Druckerzeugungskammer auf einem
Einkristall-Siliziumsubstrat durch anisotropes Ätzen ausgebil det, und jede
Schicht des piezoelektrischen Schwingungserzeugers wird mit einem
Filmausbildungsverfahren und einem Lithographieverfahren ausgebildet.
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Daher ist es möglich, Tintenstrahl-Druckköpfe herzustellen,
die jeweils dicht angeordnete Düsenöffnungen
in einer großen
Menge haben und dies auf relativ einfache Weise.
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Des Weiteren ist es gemäß der vorliegenden Erfindung
möglich,
Tintenstrahl-Druckköpfe
herzustellen, bei denen ein Abschnitt an dem Kontaktloch kaum verformt
wird.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine perspektivische Explosionsdarstellung, die einen Tintenstrahl-Druckkopf gemäß einer
Ausführung
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 ist
ein Schema, das den Tintenstrahl-Druckkopf gemäß der ersten Ausführung der vorliegenden
Erfindung zeigt und eine Draufsicht sowie eine Schnittansicht von 1 einschließt;
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3 ist
ein Schema, das eine Abwandlung der in 1 dargestellten Abdichtplatte zeigt;
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4 ist
ein Schema, das einen Prozess zum Herstellen von Dünnfilmen
gemäß der ersten Ausführung der
vorliegenden Erfindung zeigt;
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5 ist
ein Schema, das einen Prozess zum Herstellen von Dünnfilmen
gemäß der ersten Ausführung der
vorliegenden Erfindung zeigt;
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6 ist
eine Draufsicht, die einen wichtigen Abschnitt der ersten Ausführung der
vorliegenden Erfindung zeigt;
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7 ist
eine Draufsicht, die einen wichtigen Abschnitt einer zweiten Ausführung der
vorliegenden Erfindung zeigt;
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8 ist
eine Draufsicht, die einen wichtigen Abschnitt einer dritten Ausführung der
vorliegenden Erfindung zeigt;
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9A, 9B und 9C sind eine Draufsicht und Schnittansichten,
die einen wichtigen Abschnitt einer vierten Ausführung der vorliegenden Erfindung
zeigen;
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10 ist
eine Schnittansicht, die einen wichtigen Abschnitt einer Abwandlung
der vierten Ausführung
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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11 ist
eine auseinandergezogene Perspektivansicht, die einen Tintenstrahl-Druckkopf gemäß einer
weiteren Ausführung
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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12 ist
eine Schnittansicht, die einen Tintenstrahl-Druckkopf gemäß einer
weiteren Ausführung
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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13 ist
eine Schnittansicht, die einen Tintenstrahl-Druckkopf gemäß einer
fünften
Ausführung der
Erfindung zeigt; und
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14A und 14B sind Schnittansichten,
die einen Tintenstrahl-Druckkopf gemäß einer weiteren Anordnung
der in 13 dargestellten
fünften
Ausführung
zeigen.
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BEVORZUGTE
AUSFÜHRUNG
DER ERFINDUNG
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Eine Ausführung der vorliegenden Erfindung wird
im Folgenden beschrieben.
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1. Erste Ausführung
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1 ist
eine Perspektivansicht, die einen zusammengesetzten Tintenstrahl-Druckkopf
gemäß einer
Ausführung
der vorliegenden Erfindung zeigt. 2 ist
ein Schema, das die Schnittstruktur einer der Druckerzeugungskammern
in der Längsrichtung zeigt.
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Ein Fluiddurchlass-Ausbildungssubstrat 10 besteht,
wie in den Zeichnungen dargestellt, aus einem Einkristall-Siliziumsubstrat
mit einem Flächenazimuth
von (110). Das Fluiddurchlass-Ausbildungssubstrat 10 besteht
normalerweise aus einem Substrat mit einer Dicke von ungefähr 150 μm bis 300 μm, vorzugsweise
ungefähr
180 μm bis
ungefähr
280 μm, am
Besten ungefähr
220 μm.
Dies liegt darin begründet,
dass mit der genannten Dicke die Dichte der Anordnung erhöht werden
kann, während
gleichzeitig die Steifigkeit isolierender Wände zwischen benachbarten Druckerzeugungskammern
aufrechterhalten wird.
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Eine der Oberflächen des Fluiddurchlass-Ausbildungssubstrats 10 ist
als eine offene Fläche
ausgebildet, während
eine andere Fläche
einen elastischen Film 50 hat, der aus Siliziumdioxid besteht
und im Voraus durch thermische Oxidation ausgebildet wurde und eine
Dicke von 1 μm
bis 2 μm
hat.
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Die offene Fläche des Fluiddurchlass-Ausbildungssubstrats 10 weist
des Weiteren Düsenöffnungen 11 und
Druckerzeugungskammern 12 auf, die durch anisotropes Ätzen des
Einkristall-Siliziumsubstrats ausgebildet werden.
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Das anisotrope Ätzen wird so ausgeführt, dass
das Einkristall-Siliziumsubstrat in Alkalilösung, beispielsweise aus KOH,
eingetaucht wird. So wird das Einkristall-Siliziumsubstrat allmählich erodiert,
so dass erste Flächen
(111) senkrecht zu Flächen
(110) und zweite Flächen
(111), die einen Winkel von ungefähr 35° zu den Flächen (110) bilden,
zutage treten. Das anisotrope Ätzen
wird so durchgeführt,
dass die Ätzrate,
die für
die Flächen
(111) ermöglicht
wird, ungefähr
1/180 der Ätzrate
beträgt,
die für
die Flächen (110)
ermöglicht
wird. Das anisotrope Ätzen
ermöglicht
es, eine genaue Bearbeitung durchzuführen, indem hauptsächlich vertikale
Bearbeitung von Parallelogrammen durchgeführt wird, von denen jedes durch
zwei erste Flächen
(111) und zwei zweite diagonale Flächen (111) gebildet
wird. So können
die Druckerzeugungskammern 12 dicht angeordnet werden.
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Bei dieser Ausführung wird die längere Seite jeder
der Druckerzeugungskammern 12 durch die ersten Flächen (111)
gebildet, und die kürzere
Seite derselben wird durch die zweiten Flächen (111) gebildet.
Die Druckerzeugungskammern 12 werden ausgebildet, indem Ätzen so
durchgeführt
wird, dass das Fluiddurchlass-Ausbildungssubstrat 10 durchdrungen
wird und der elastische Film 50 erreicht wird. Der elastische
Film 50 wird in der Alkalilösung in sehr geringem Maß erodiert,
da die Alkalilösung
dazu dient, das Einkristall-Siliziumsubstrat zu ätzen.
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Des Weiteren wird jede der Düsenöffnungen 11,
die mit Enden der Druckerzeugungskammern 12 kommunizieren
kann, in eine Form gebracht, die eine Breite und eine Tiefe hat,
die geringer sind als die jeder der Druckerzeugungskammern 12.
Das heißt,
die Düsenöffnungen 11 werden
ausgebildet, indem das Einkristall-Siliziumsubstrat bis an eine
Mittelposition der Dicke des Einkristall-Siliziumsubstrats geätzt wird
(durch Halb-Ätzen). Es
ist anzumerken, dass Halb-Ätzen
durch Regulieren der Ätzdauer
durchgeführt
wird.
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Die Größe jeder der Druckerzeugungskammern 12 zum
Ausüben
von Druck, um Tintentröpfchen
auszustoßen,
und die jeder der Düsenöffnungen 11 zum
Ausstoßen
von Tintentröpfchen
werden entsprechend der auszustoßenden Menge an Tintentröpfchen,
der Ausstoßgeschwindigkeit
und der Ausstoßfrequenz
reguliert. Wenn beispielsweise 360 Tintentröpfchen pro Inch aufgezeichnet
werden, muss jede der Düsenöffnungen 11 genau
so ausgebildet werden, dass sie eine Nutenbreite von einigen zehn μm hat.
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Jede der Druckerzeugungskammern 12 und eine
gemeinsame Tintenkammer 31, die weiter unten beschrieben
wird, können
miteinander über
Tintenzuführ-Verbindungsöffnungen 21 in
Verbindung stehen, die an Positionen ausgebildet sind, die den Enden der
Druckerzeugungskammern 12 einer Abdichtplatte 20 entsprechen,
die weiter unten beschrieben wird. So wird Tinte von der gemeinsamen
Tintenkammer 31 über
die Tintenzuführ-Verbindungsöffnungen 21 zugeführt und
an die Druckerzeugungskammern 12 verteilt.
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Die Abdichtplatte 20 besteht
aus Glaskeramik und hat die Tintenzuführ-Verbindungsöffnungen 21,
die den Druckerzeugungskammern 12 entsprechen, und eine
Dicke von beispielsweise etwa 0,1 mm bis 1 mm sowie einen linearen
Wärmeausdehnungskoeffizienten
von beispielsweise 2,5 [× 10–6/°C] bis 4,5
[× 10–6/°C], wenn
die Temperatur 300°C
oder weniger beträgt.
Es ist anzumerken, dass es sich bei den Tintenzuführ-Verbindungsöffnungen 21 um
eine Schlitzöffnung 21A handeln
kann, die sich über
eine Position an ein Ende des Tintenzuführabschnitts jeder der Druckerzeugungskammern 12 angrenzend erstreckt,
oder um eine Vielzahl von Schlitzöffnungen 21B, wie
dies in 3A und 3B dargestellt ist. Eine der
Flächen
der Abdichtplatte 20 deckt die Gesamtfläche des Fluiddurchlass-Ausbildungssubstrats 10 ab,
so dass sie dazu dient, das Ein kristall-Siliziumsubtrat gegen Aufschlag
oder Kraft von außen
zu schützen.
Des Weiteren bildet eine weitere Fläche der Abdichtplatte 20 eine
Wand der gemeinsamen Tintenkammer 31.
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Ein die gemeinsame Tintenkammer bildendes
Substrat 30 bildet die Wand der gemeinsamen Tintenkammer 31 und
wird hergestellt, indem rostfreier Stahl mit einer entsprechenden
Dicke entsprechend der Anzahl von Düsenöffnungen und der Tintentröpfchen-Ausstoßfrequenz
gestanzt wird. In dieser Ausführung
beträgt
die Dicke des die gemeinsame Tintenkammer bildenden Substrats 30 0,2
mm.
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Tintenkammer-Seitenplatten 40 bestehen aus
Substraten aus rostfreiem Stahl, so dass die Oberfläche jeder
der Tintenkammer-Seitenplatten 40 die Wand der gemeinsamen
Tintenkammer 31 bildet. Die Tintenkammer-Seitenplatte 40 hat
eine dünne Wand 41,
die durch Halb-Ätzen
eines Abschnitts einer anderen Fläche ausgebildet wird, um eine
Vertiefung 40 herzustellen. Des Weiteren ist eine Tinteneinleitöffnung 42,
der Tinte von außen
zugeführt
wird, für die
Tintenkammer-Seitenplatte 40 vorhanden. Die dünne Wand 41 absorbiert
den Druck, der erzeugt wird, wenn Tintentröpfchen ausgestoßen werden, und
in einer Richtung entgegengesetzt zu den Düsenöffnungen 11 ausgeübt wird.
Daher wird das unnötige
Wirken von Über-
oder Unterdruck auf die anderen Druckerzeugungskammern 12 über die
gemeinsame Tintenkammer 31 vermieden. In dieser Ausführung wird
Steifigkeit, die erforderlich ist, um die Verbindung zwischen der
Tinteneinleitöffnung 42 und
der externen Tintenzuführeinrichtung
herzustellen, berücksichtigt.
Daher beträgt
die Dicke der Tintenkammer-Seitenplatte 40 0,2 mm, und
ein Abschnitt der Tintenkammer-Seitenplatte 40 wird als
die dünne
Wand 41 ausgeführt,
die eine Dicke von 0,02 mm hat. Um den Vorgang zum Ausbilden der
dünnen Wand 41 durch
Halb-Ätzen
wegzulassen, kann die Dicke der Tintenkammer-Seitenplatte 40 von
Anfang an 0,02 mm betragen.
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Des Weiteren werden ein piezoelektrisches Element,
das einen unteren Elektrodenfilm 60 mit einer Dicke von
beispielsweise ungefähr
0,5 μm enthält, und
ein piezoelektrischer Film 70, der eine Dicke von beispielsweise
ungefähr
1 mm hat, sowie ein oberer Elektrodenfilm 80, der eine
Dicke von beispielsweise 0,1 mm hat, an einem Abschnitt gegenüber der Öffnung,
die in dem Fluiddurchlass-Ausbildungssubstrat 10 ausgebildet
ist, übereinander
geschichtet, so dass ein piezoelektrisches Stellglied gebildet wird.
Die piezoelektrischen Elemente sind, wie oben beschrieben, in den
Bereichen des elastischen Films 50 gegenüber den
Druckerzeugungskammern 12 so angeordnet, dass das piezoelektrische
Element unabhängig
für jede
der Druckerzeugungskammern 12 angeordnet ist. In dieser
Ausführung
ist der untere Elektrodenfilm 60 eine gemeinsame Elektrode des
piezoelektrischen Elementes. Des Weiteren ist der obere Elektrodenfilm 80 eine
einzelne Elektrode für
die piezoelektrischen Elemente. Diese Ausführung hat den Aufbau, bei dem
die piezoelektrischen Filme 70 einzeln für die Druckerzeugungskammern 12 vorhanden
sind. In dieser Ausführung
ist der untere Elektrodenfilm 60 nicht auf das einzelne
plattenartige Element beschränkt,
sondern kann so abgewandelt werden, dass er ein kammartiges Element
ist, das mit einer vertikalen Brücke
und verschiedenen Abschnitten versehen ist, die sich horizontal
so erstrecken, dass sie der jeweiligen Druckerzeugungskammer entsprechen.
Es kann eine weitere Struktur eingesetzt werden, bei der ein piezoelektrischer
Film für
die Gesamtfläche
vorhanden ist und der obere Elektrodenfilm 80 einzeln für jede der
Druckerzeugungskammern 12 vorhanden ist. In beiden Fällen wird
ein piezoelektrischer Aktivierungsabschnitt durch den unteren Elektrodenfilm,
die piezoelektrische Schicht und den oberen Elektrodenfilm gebildet, der
durch die angelegte Spannung verformt wird, und der piezoelektrische
Aktivierungsabschnitt ist für
jede der Druckerzeugungskammern 12 vorhanden.
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In dieser Ausführung sind Abschnitte des piezoelektrischen
Film 70 und des oberen Elektrodenfilms 80, die
Kontaktlöchern 90a einer
isolierenden Schicht 90 entsprechen, die weiter unten beschrieben
wird, als Abschnitte 70a mit geringer Breite und Abschnitte 80a mit
geringer Breite ausgebildet, die jeweils eine Breite haben, die
geringer ist als die der anderen Abschnitte.
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Die isolierende Schicht 90,
die elektrisch isolierend wirkt, ist so ausgebildet, dass sie wenigstens den äußeren Rand
der Oberseite jedes der oberen Elektrodenfilme 80 und die
Seitenflächen
des piezoelektrischen Films 70 abdeckt. Vorzugsweise besteht die
isolierende Schicht 90 aus einem Material, das mit einem
Filmausbildungsverfahren ausgebildet werden oder durch Ätzen geformt
werden kann, so beispielsweise Siliziumoxid, Siliziumnitrid, oder
einem organischen Material, vorzugsweise lichtempfindlichem Polyimid
mit geringer Steifigkeit und ausgezeichneter elektrischer Isolierfähigkeit.
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Ein Kontaktloch 90a, das
es ermöglicht,
einen Teil des Abschnitt 80a des oberen Elektrodenfilms 80 mit
geringer Breite, der mit einem leitenden Muster 100 verbunden
ist, das weiter unten beschrieben wird, freizulegen, ist in einem
Teil des Abschnitts der isolierenden Schicht 90 zum Abdecken der
Oberseite des Abschnitts ausgebildet, der dem Abschnitt 80a des
oberen Elektrodenfilms 80 mit geringer Breite entspricht.
Das leitende Muster 100 ist so ausgebildet, dass es ein
Ende hat, das mit jedem der oberen Elektrodenfilme 80 durch
das Kontaktloch 90a verbunden ist, und ein anderes Ende,
das sich zu dem Verbindungsanschlussabschnitt erstreckt. Das leitende
Muster 100 ist so ausgebildet, dass es eine minimale Breite
hat, die es ermöglicht,
ein Ansteuersignal zuverlässig
zu dem oberen Elektrodenfilm 80 zu leiten.
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Ein Verfahren zum Ausbilden des piezoelektrischen
Films und dergleichen auf dem Fluiddurchlass-Ausbildungssubstrat 10,
das aus dem Einkristall-Siliziumsubstrat besteht, wird nunmehr unter
Bezugnahme auf 4 und 5 beschrieben.
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Ein Wafer des Einkristall-Siliziumsubstrats, aus
dem das Fluiddurchlass-Ausbildungssubstrat 10 ausgebildet
wird, wird, wie in 4A dargestellt,
in einem Diffusionsofen thermisch oxidiert, wobei die Innentemperatur
desselben ungefähr
1100°C beträgt, so dass
der elastische Film 50, der aus Siliziumdioxid besteht,
ausgebildet wird.
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Der untere Elektrodenfilm 60 wird,
wie in 4B dargestellt,
durch Kathodenzerstäuben
hergestellt. Als ein Material des unteren Elektrodenfilms 60 wird
vorzugsweise Pt oder dergleichen eingesetzt. Dies liegt darin begründet, dass
ein piezoelektrischen Film 70, der weiter unten beschrieben
wird und der durch Kathodenzerstäuben
oder ein Sol-Gel-Verfahren
ausgebildet wird, bei Temperaturen von etwa 600°C bis etwa 1000°C in der
Atmosphäre
oder in einer Atmosphäre
aus Sauerstoff gebrannt und kristallisiert werden muss, nachdem
der piezoelektrische Film 70 ausgebildet worden ist. Das
heißt,
das Material des unteren Elektrodenfilms 60 muss Leitfähigkeit
auch bei der oben genannten hohen Temperatur und in Sauerstoffatmosphäre beibehalten.
Wenn PZT als das Material des piezoelektrischen Films 70 eingesetzt
wird, wird vorzugsweise eine Änderung
der Leitfähigkeit,
die aufgrund der Diffusion von PbO auftritt, eingeschränkt wird.
Daher ist Pt ein bevorzugtes Material.
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Dann wird, wie in 4C dargestellt, der piezoelektrische
Film 70 ausgebildet. Obwohl der piezoelektrische Film 70 durch
Kathodenzerstäuben ausgebildet
werden kann, hat diese Ausführung
eine Struktur, bei der ein sogenanntes Sol-Gel-Verfahren eingesetzt
wird. Das heißt,
sogenanntes Sol, das hergestellt wird, indem ein metallorganisches
Material in einem Lösungsmittel
gelöst
wird, wird aufgetragen und dann getrocknet, um das Sol in Gel umzuwandeln.
Dann wird das Gel bei hohen Temperaturen gebrannt, so dass der piezoelektrische
Film 70, der aus dem Metalloxid besteht, hergestellt wird.
Als ein Material des piezoelektrischen Films 70 wird vorzugsweise
Bleizirkonat-Titanat (PZT) für
den Tintenstrahl-Druckkopf eingesetzt.
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Dann wird, wie in 4D dargestellt, der obere Elektrodenfilm 80 ausgebildet.
Der obere Elektrodenfilm 80 muss aus einem Material mit
ausgezeichneter Leitfähigkeit
bestehen. So kann eine Vielzahl von Metallmaterialien, wie beispielsweise
Al, Au, Ni und Pt oder ein leitendes Oxid, eingesetzt werden. In
dieser Ausführung
wird ein Pt-Film durch Kathodenzerstäuben ausgebildet.
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Dann werden, wie in 4E dargestellt, der obere Elektrodenfilm 80 sowie
der piezoelektrische Film 70 so strukturiert, dass das
piezoelektrische Stellglied für
jede der Druckerzeugungskammern 12 bereitgestellt wird. 4E zeigt einen Prozess,
bei dem der piezoelektrische Film 70 mit dem gleichen Muster
wie der obere Elektrodenfilm 80 strukturiert wird. Das
Strukturieren des piezoelektrischen Films 70 kann, wie
oben beschrieben, weggelassen werden. Dies liegt darin begründet, dass,
wenn Spannung angelegt wird, so dass das Muster des oberen Elektrodenfilms 80 als
eine einzelne Elektrode benutzt wird, das elektrische Feld nur an
jeden der oberen Elektrodenfilme 80 und den unteren Elektrodenfilm 60 angelegt
wird, der die gemeinsame Elektrode ist. Auf die anderen Abschnitte
wird kein Einfluss ausgeübt.
Jedoch muss Hochspannung angelegt werden, um das gleiche ausgeschlossene
bzw. verdrängte
Volumen zu erreichen. Daher wird vorzugsweise auch der piezoelektrische
Film 70 strukturiert. Dann wird der untere Elektrodenfilm 60 so
strukturiert, dass überflüssige Abschnitte
entfernt werden.
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Anschließend wird, wie in 5A dargestellt, die isolierende
Schicht 90 so ausgebildet, dass sie den äußeren Rand
des oberen Elektrodenfilms 80 und die Seitenfläche des
piezoelektrischen Films 70 abdeckt. Ein bevorzugtes Material
der isolierenden Schicht
90 ist oben beschrieben. In dieser
Ausführung
wird ein negatives lichtempfindliches Polyimid eingesetzt.
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Dann wird, wie in 5B dargestellt, die isolierende Schicht 90 so
strukturiert, dass Kontaktlöcher 90a in
den Abschnitten ausgebildet werden, die den Teilen entsprechen,
die den Endabschnitten der Tintenzuführabschnitte der Druckerzeugungskammern 12 entsprechen.
Die Kontaktlöcher 90a stellen die
Verbindung zwischen dem leitenden Muster 100, das weiter
unten beschrieben wird, und dem oberen Elektrodenfilm 80 her.
Es ist anzumerken, dass die Kontaktlöcher 90a in den anderen
Abschnitten der Druckerzeugungskammern ausgebildet werden können, so
beispielsweise in dem Mittelabschnitt oder den Endabschnitten, die
an die Düsen
angrenzen.
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Dann wird ein leitendes Element,
das beispielsweise aus CrAu besteht, auf der Gesamtfläche ausgebildet,
und anschließend
strukturiert. Damit ist das leitende Muster 100 ausgebildet.
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Der Prozess zum Ausbilden der Filme
ist wie oben beschrieben eingerichtet. Nachdem die Filme wie oben
beschrieben ausgebildet worden sind, wird das Einkristall-Siliziumsubstrat
mit der oben genannten Alkalilösung
anisotrop geätzt,
so dass die Druckerzeugungskammern 12 und dergleichen ausgebildet
werden, wie dies in 5C dargestellt
ist. Es ist anzumerken, dass die oben genannten sequentiellen Filmausbildungsprozesse
und der Prozess des anisotropen Ätzens
so ausgeführt
werden, dass eine Vielzahl von Chips gleichzeitig auf einem Wafer
ausgebildet werden. Nachdem die genannten Prozesse abgeschlossen
sind, werden die Chips für
jedes Fluiddurchlass-Ausbildungssubstrat 10 mit der Chipgröße, wie
in 1 dargestellt, abgetrennt.
Dann wird das abgetrennte Fluiddurchlass-Ausbildungssubstrat 10 nacheinander
mit der Abdichtplatte 20 dem Substrat 30 zum Ausbilden
der gemeinsamen Tintenkammer und der Tintenkammer-Seitenplatte 40 verbunden,
so dass sie zu einer Einheit zusammengefasst sind. Damit ist der
Tintenstrahl-Druckkopf hergestellt.
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Der so aufgebaute Tintenstrahlkopf
nimmt Tinte über
die Tinteneinleitöffnung 42 auf,
die mit der externen Tintenzuführeinrichtung
(nicht dargestellt) verbunden ist. So wird der innere Abschnitt
von der gemeinsamen Tintenkammer 31 zu den Düsenöffnungen 11 mit
Tinte gefüllt.
In Reaktion auf ein Aufzeichnungssignal, das von einer externen
Steu erschaltung (nicht dargestellt) zugeführt wird, wird Spannung an
einen Abschnitt zwischen dem unteren Elektrodenfilm 60 und
dem oberen Elektrodenfilm 80 über das leitende Muster 100 angelegt.
So werden der elastische Film 50, der untere Elektrodenfilm 60 und
der piezoelektrische Film 70 gebogen und verformt, so dass
der Druck in den Druckerzeugungskammern 12 erhöht wird.
Dadurch werden Tintentröpfchen über die
Düsenöffnungen 11 ausgestoßen.
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Die Form des piezoelektrischen Stellgliedes und
der Druckerzeugungskammer 12 ist in 6 dargestellt.
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Diese Ausführung hat den Aufbau, bei dem, wie
in 6 dargestellt, die
Abschnitte des piezoelektrischen Films 70 und des oberen
Elektrodenfilms 80, in denen die Kontaktlöcher 90 ausgebildet
sind, die Abschnitte 70a mit geringer Breite und die Abschnitte 80a mit
geringer Breite sind, die jeweils verglichen mit den anderen Abschnitten
eine geringe Breite haben. Die anderen Abschnitte sind so strukturiert,
dass sie im Wesentlichen den Formen der Druckerzeugungskammern 12 entsprechen.
Die Kontaktlöcher 90a der
isolierenden Schicht 90 sind in den Abschnitten 80a mit
geringer Breite ausgebildet. In den Kontaktlöchern 90a ist ein
Abschnitt, der mit dem leitenden Muster 100 verbunden ist,
ausgebildet.
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Diese Ausführung hat, wie oben beschrieben,
den Aufbau, bei dem die Breite jedes der piezoelektrischen Elemente
in den Abschnitten des Kontaktlochs 90a zum Ausbilden des
Verbindungsabschnitts mit dem leitenden Muster 100 verringert
ist. Daher kann das Maß der
Biegung der Abschnitte, die den Kontaktlöchern 90a entsprechen,
verringert werden. So kann Spannung, die auf den Abschnitt 70a mit
geringer Breite und den Abschnitt 80a mit geringer Breite
wirkt, verringert werden. So lassen sich Risse und Bruch vermeiden.
Die vorliegende Ausführung
kann auch umgesetzt werden, indem der aktive Teil des piezoelektrischen
Elementes an dem Kontaktloch 90a eine geringe Breite erhält.
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2. Zweite Ausführung
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7 zeigt
Formen eines piezoelektrischen Stellgliedes und einer Druckerzeugungskammer
eines Tintenstrahl-Druckkopfes gemäß einer zweiten Ausführung der
vorliegenden Erfindung.
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Anstelle des Abschnitts 70a des
piezoelektrischen Films 70 mit geringer Breite und des
Abschnitts 80a des oberen Elektrodenfilms 80 mit
geringer Breite gemäß der ersten
Ausführung
hat diese Ausführung
einen Aufbau, bei dem ein Abschnitt 12b mit geringer Breite
in einem Teil der Druckerzeugungskammer 12 ausgebildet
ist, der dem Kontaktloch 90a entspricht. Die anderen Abschnitte
sind denen der ersten Ausführung
entsprechend ausgebildet.
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Das heißt, der Abschnitt 12b mit
geringer Breite ist in einem Teil der Druckerzeugungskammer 12 ausgebildet.
Des Weiteren sind der piezoelektrische Film 70 und der
obere Elektrodenfilm 80 so ausgebildet, dass sie die gleiche
Breite im gesamten Abschnitt der Druckerzeugungskammern 12 haben. Darüber hinaus
sind die Kontaktlöcher 90a der
isolierenden Schicht 90 in den Abschnitten ausgebildet, die
den Abschnitten 12b mit geringer Breite entsprechen.
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Daher wird, wenn Spannung an das
piezoelektrische Stellglied über
das Kontaktloch 90a angelegt wird, Verformung eines Abschnitts,
der dem Abschnitt 12b der Druckerzeugungskammern 12 mit
geringer Breite entspricht, d. h. des Abschnitts, der über das
Kontaktloch 90a mit dem leitenden Muster 100 verbunden
ist, eingeschränkt.
Dadurch wird Spannung bzw. Belastung, die auf die Abschnitte des
piezoelektrischen Films 70 und des oberen Elektrodenfilms 80 wirkt,
die dem Kontaktloch 90a entsprechen, verringert. So können Risse
und Bruch vermieden werden. Des Weiteren kann die Nachgiebigkeit
der Abschnitte, die den Kontaktlöchern 90a entsprechen, verringert
werden, und damit kann die Ausstoßgeschwindigkeit erhöht werden.
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3. Dritte
Ausführung
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8 zeigt
die Formen eines piezoelektrischen Stellgliedes und einer Druckerzeugungskammer
eines Tintenstrahl-Druckkopfes gemäß einer dritten Ausführung der
vorliegenden Erfindung.
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Diese Ausführung wird hergestellt, indem
die erste Ausführung
und die zweite Ausführung
miteinander kombiniert werden. Ein Abschnitt 12b mit geringer
Breite ist in einem Teil der Druckerzeugungskammer 12 ausgebildet,
der dem Kontaktloch 90a entspricht. Des Weiteren sind Abschnitte 70a und 80a mit
geringer Breite für
den piezoelektrischen Film 70 und den oberen Elektrodenfilm 80 vorhanden.
Die anderen Abschnitte sind denen der ersten und der zweiten Ausführung entsprechend
ausgebildet.
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Das heißt, ein Abschnitt 12b mit
geringer Breite ist an ein Ende des Tintenzuführabschnitts der Druckerzeugungskammern 12 angrenzend
ausgebildet. Des Weiteren ist die Breite der Abschnitte des piezoelektrischen
Films 70 und des oberen Elektrodenfilms 80, die
dem Abschnitt 12b mit geringer Breite entsprechen, geringer
als die Breite der anderen Abschnitte. Daher sind ein Abschnitt 70a mit
geringer Breite und ein Abschnitt 80a mit geringer Breite
ausgebildet. Des Weiteren ist ein Kontaktloch 90a einer isolierenden
Schicht 90 in einem Teil ausgebildet, der dem Abschnitt 12b mit
geringer Breite entspricht.
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Daher wird des Weiteren, wenn Spannung an
das piezoelektrische Stellglied über
das Kontaktloch 90a angelegt wird, die Verschiebung des
Teils der Druckerzeugungskammer 12, der dem Abschnitt 12b mit
geringer Breite entspricht, d. h. des Verbindungsabschnitts mit
dem leitenden Muster 100 über das Kontaktloch 90a,
weiter verringert. Damit wird Belastung, die auf die Abschnitte
des piezoelektrischen Films 70 und des oberen Elektrodenfilms 80 wirkt,
die dem Kontaktloch 90a entsprechen, verringert. So wird
Nachgiebigkeit des Abschnitts, der dem Kontaktloch 90a entspricht,
verringert. Daher wird die Ausstoßgeschwindigkeit erhöht.
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4. Vierte
Ausführung
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9 zeigt
die Form eines piezoelektrischen Stellgliedes und einer Druckerzeugungskammer 12 eines
Tintenstrahl-Druckkopfes gemäß einer
vierten Ausführung
der vorliegenden Erfindung.
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Diese Ausführung hat einen Aufbau, bei
dem die Dicke eines elastischen Films 50 und eines unteren
Elektrodenfilms 60, die als die Schwingplatte des piezoelektrischen
Schwingungserzeugers dienen, in Abschnitten, die den Kontaktlöchern 90a entspre chen,
und den anderen Abschnitten verschieden ist. So können die
Abschnitte, die den Kontaktlöchern 90a entsprechen,
nicht einfach verformt werden.
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Das heißt, die Dicke der Abschnitte
des unteren Elektrodenfilms 60 gegenüber den Druckerzeugungskammern 12 bis
auf die Abschnitte, die den Kontaktlöchern 90a entsprechen
(in 9a mit diagonalen
Linien dargestellte Abschnitte), wird verringert. So wird ein dünner Abschnitt 60a ausgebildet, und
ein piezoelektrischer Film 70 sowie ein oberer Elektrodenfilm 80 werden
auf dem dünnen
Abschnitt 60a ausgebildet. Der dünne Abschnitt 60a des
unteren Elektrodenfilms 60 kann leicht durch Ionenätzen oder
dergleichen ausgebildet werden.
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Daher können, wenn Spannung an das
piezoelektrische Stellglied angelegt wird, die Abschnitte bis auf
den Abschnitt, der dem Kontaktloch 90a entspricht, leicht
verformt werden. Umgekehrt wird die Verformung des Abschnitts, der
dem Kontaktloch 90a entspricht, vergleichsweise eingeschränkt. Damit wird
die Entstehung von Belastung verhindert. Dadurch können Risse
und Bruch vermieden werden. In dieser Ausführung ist die isolierende Schicht 90 in den
Abschnitten bis auf das Kontaktloch 90a entfernt, um das
Maß der
Verformung zu vergrößern.
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Diese Ausführung hat den Aufbau, bei dem die
Dicke des unteren Elektrodenfilms 60 in den Abschnitten
bis auf den Abschnitt gegenüber
der Druckerzeugungskammer 12, der dem Kontaktloch 90a entspricht,
verringert ist. Um die Struktur herzustellen, bei der die Dicke
der Schwingungsplatte verringert ist, so dass die Schwingungsplatte
leicht verformt wird, kann ein dünner
Abschnitt 60b nur für
den Abschnitt vorhanden sein, der dem Randabschnitt der Druckerzeugungskammer 12 entspricht,
wie dies in 10 dargestellt
ist. Auch in diesem Fall wird die isolierende Schicht 90 in
den Abschnitten bis auf das Kontaktloch 90a entfernt, um
das Maß der
Verformung zu vergrößern.
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In beiden Fällen muss die Dicke des Abschnitts
an den Randabschnitt angrenzend, der der wichtigste Abschnitt für die Verformung
ist, die durch den piezoelektrischen Schwingungserzeuger erzeugt wird,
verringert werden. Daher wird vorzugsweise die Dicke eines Abschnitts
vom Randabschnitt der Druckerzeugungskammer 12 bis an eine
Position etwas weiter außen
als der Randabschnitt verringert. Die Verbindung mit dem dünnen Abschnitt 60b der
angrenzenden Druckerzeugungskammer 12 wird zugelassen.
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Der dünne Abschnitt kann für den elastischen
Film 50 oder sowohl für
den elastischen Film 50 als auch für den unteren Elektrodenfilm 60 anstelle
des unteren Elektrodenfilms 60 vorhanden sein. Natürlich ist
es auch möglich,
dass nur die untere Elektrode als die elastische Platte vorhanden
ist, um den dünnen
Abschnitt für
die untere Elektrode zu schaffen.
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5. Fünfte Ausführung
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13 ist
eine Schnittansicht, die einen Tintenstrahl-Druckkopf gemäß einer
fünften
Ausführung der
Erfindung zeigt. Gemäß der fünften Ausführung wird
ein Abschnitt, der dem Kontaktloch 90a entspricht, durch
ein nichtaktives piezoelektrisches Element gebildet, so dass der
Abschnitt, der dem Kontaktloch 90a entspricht, vergleichsweise
schwer verformt wird. Das heißt,
wenigstens ein Teil des unteren Elektrodenfilms 60, der
dem Kontaktloch 90a entspricht, wird entfernt, um einen
Abschnitt 60a, in dem die untere Elektrode entfernt ist,
auszubilden, der als nicht aktives piezoelektrisches Element dient,
das selbst dann keine piezoelektrische Verformung verursacht, wenn
Spannung angelegt wird. Gemäß der fünften Ausführung kann,
da der Abschnitt, der dem Kontaktloch 90a entspricht, durch
daran angelegte Spannung piezoelektrisch nicht verformt wird, erreicht
werden, dass der Abschnitt, der dem Kontaktloch 90a entspricht,
vergleichsweise schwer verformt wird.
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Weiterhin kann als ein weiteres Beispiel
dafür,
wie das nicht aktive piezoelektrische Element ausgebildet wird,
so dass der Abschnitt, der dem Kontaktloch 90a entspricht,
vergleichsweise kaum verformt wird, eine dielektrische Schicht an
einem Abschnitt vorhanden sein, der dem Kontaktloch 90a entspricht,
wie dies in 14A und 14B dargestellt ist. Das
heißt,
eine gering dielektrische Schicht 95a wird, wie in 14A dargestellt, zwischen
dem unteren Elektrodenfilm 60, dem Kontaktloch 90a entsprechend
und dem piezoelektrischen Film 70 ausgebildet, so dass
der die isolierende Schicht bildende Bereich als nicht aktiver piezoelektrischen
Abschnitt dient. Des Weiteren wird eine gering dielektrische Schicht 95b,
wie in 14B dargestellt,
zwischen dem piezoelektrischen Film 70 dem Kontaktloch 90a entsprechend
und dem oberen Elektrodenfilm 90 ausgebildet, so dass der
die gering dielektrische Schicht bildende Bereich als nicht aktiver piezoelektrischer
Abschnitt dient. Damit wird erreicht, dass der Abschnitt, der dem
Kontaktloch 90a entspricht, nicht vergleichsweise kaum
verformt wird.
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Bei beiden Anordnungen, die in 14A und 14B dargestellt sind, kann die gering
dielektrische Schicht vorzugsweise aus einem Material bestehen, das
dem Material der isolierenden Schicht 90, die in 2B dargestellt ist, gleicht,
wobei sie eine Dicke hat, die ausreicht, um keine piezoelektrischen
Erscheinungen zu verursachen.
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6. Andere
Ausführungen
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Die Ausführungen der vorliegenden Erfindung
sind beschrieben worden. Der Grundaufbau des Tintenstrahl-Druckkopfes
ist nicht auf die oben genannten Strukturen beschränkt. So
kann beispielsweise außer
der oben beschriebenen Abdichtplatte das die Tintenkammer bildende
Substrat 30 aus Glaskeramik bestehen. Des Weiteren kann
die dünne Wand 41 als
separates Element aus Glaskeramik hergestellt werden. Das Material,
die Struktur und dergleichen können,
wenn geeignet, abgewandelt werden.
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Obwohl die oben genannten Ausführungen den
Aufbau haben, bei dem die Düsenöffnungen
für die
Abschlussfläche
des Fluiddurchlass-Ausbildungssubstrats 10 vorhanden sind,
können
die Düsenöffnungen,
die senkrecht zu der Fläche
vorstehen, ausgebildet werden.
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Eine perspektivische Explosionsdarstellung der
oben genannten Struktur ist in 11 dargestellt, und
die Querschnittsform des Fluiddurchlasses ist in 12 dargestellt. Bei dieser Ausführung sind
die Düsenöffnungen 11 in
einem Düsensubstrat 120 gegenüber dem
piezoelektrischen Schwingungserzeuger ausgebildet. Die Düsenverbindungsöffnungen 22,
die Verbindung zwischen den Düsenöffnungen 11 und
den Druckerzeugungskammern 12 herstellen, sind so ausgebildet,
dass sie die Abdichtplatte 20, das die gemeinsame Tintenkammer
bildende Substrat 30, die dünne Platte 41A und
die Tintenkammer-Seitenplatte 40A durchdringen.
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Diese Ausführung hat einen Aufbau, der
im Wesentlichen den oben erwähnten
Ausführungen
bis auf den Aufbau gleicht, bei dem die dünne Platte 41A und
die Tintenkammer-Seitenplatte 40A aus
einzelnen Elementen bestehen und Öffnungen 40b in der Tinten kammer-Seitenplatte 40 ausgebildet
sind. Die gleichen Elemente sind mit den gleichen Bezugszeichen
versehen, und auf Beschreibung der gleichen Elemente wird verzichtet.
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Auch bei dieser Ausführung sind
der Abschnitt 70a mit geringer Breite und der Abschnitt 80a mit
geringer Breite ähnlich
wie bei der ersten Ausführung
für die
Teile des piezoelektrischen Films 70 und des oberen Elektrodenfilms 80 vorhanden,
die den Kontaktlöchern 90a der
isolierenden Schicht 90 entsprechen. Dadurch können die
Abschnitte, die den Kontaktlöchern 90a entsprechen,
verglichen mit den anderen Abschnitten nicht einfach verformt werden. Somit
kann ein gleichartiger Effekt wie bei der ersten Ausführung erzielt
werden. Natürlich
können
die Strukturen gemäß der zweiten
bis vierten Ausführung verwendet
werden.
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Jede der oben erwähnten Ausführungen ist bezüglich des
dünnen
Tintenstrahl-Druckkopfes beschrieben worden, der hergestellt werden
kann, indem das Filmherstellungsverfahren und das Lithographieverfahren
durchgeführt
werden. Natürlich
ist die vorliegende Erfindung nicht auf die oben erwähnten Strukturen
beschränkt.
So kann die vorliegende Erfindung beispielsweise bei einer Reihe
von Tintenstrahl-Druckköpfen
einschließlich
einer Struktur eingesetzt werden, bei der die Druckerzeugungskammern
durch das Laminieren von Substraten ausgebildet werden, einer Struktur,
bei der der piezoelektrische Film ausgebildet wird, indem eine unbearbeitete Platte
aufgebracht wird oder indem ein Siebdruck durchgeführt wird,
oder einer Struktur, bei der der piezoelektrische Film durch Ausnutzung
von Kristallwachstum ausgebildet wird.
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Obwohl jede Ausführung den Aufbau hat, bei dem
der elastische Film als die elastische Platte separat von der unteren
Elektrode vorhanden ist, kann die untere Elektrode auch als der
elastische Film dienen.
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Obwohl die Struktur, bei der die
isolierende Schicht zwischen dem piezoelektrischen Stellglied und
der Zuleitungselektrode ausgebildet ist, beschrieben worden ist,
ist die vorliegende Erfindung nicht auf die obenstehende Struktur
beschränkt.
So kann beispielsweise die isolierende Schicht weggelassen werden,
und ein anisotroper leitender Film kann thermisch an jeder der oberen
Elektroden angeschweißt
werden. Des Weiteren kann der anisotrope leitende Film mit der Zuleitungselektrode
verbunden werden.
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Als Alternative dazu kann die Verbindung
mit einem beliebigen verschiedener Bond-Verfahren hergestellt werden, so beispielsweise
dem Drahtbonden.
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Die vorliegende Erfindung kann, wie
oben beschrieben, bei einer Vielzahl von Tintenstrahl-Druckköpfen innerhalb
des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung
können, wie
oben beschrieben, die Teile der elastischen Platte gegenüber den
Druckerzeugungskammern, die den Kontaktlöchern entsprechen, mittels
einer Spannung, die an das piezoelektrische Element angelegt wird,
verglichen mit den anderen Abschnitten nicht leicht verformt werden.
Daher kann eine Wirkung dahingehend erreicht werden, dass Risse
und Bruch, die durch den Betrieb verursacht werden, vermieden werden
können.