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Die
vorliegende Erfindung betrifft piezoelektrische Tintenstrahlmodule.
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Ein
piezoelektrisches Tintenstrahlmodul enthält einen Modulkörper, ein
piezoelektrisches Element und ein elektrisches Anschlußelement
zur Ansteuerung des piezoelektrischen Elements. Der Modulkörper, gewöhnlich Kohlenstoff
oder Keramik, ist typischerweise ein dünnes, rechteckiges Teil, in
dessen Oberflächen
eine Reihe von Tintenbehältern
maschinell hergestellt ist, die als Pumpkammern für Tinte
dienen. Das piezoelektrische Element ist über der Oberfläche des
Strahlkörpers
angeordnet, um die Pumpkammern abzudecken und das piezoelektrische
Material in einer Weise zu positionieren, daß die Tinte in den Pumpkammern
unter Druck gesetzt wird und Ausstoßen bewirkt wird.
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In
einem typischen piezoelektrischen Shear-Mode-Tintenstrahlmodul bedeckt
ein einziges monolithisches piezoelektrisches Element die Pumpkammern,
um nicht nur für
die Funktion des Unterdrucksetzens der Tinte zu sorgen, sondern
auch die Pumpkammern gegen Tintenleckage abzudichten. Der elektrische
Anschluß wird
typischerweise durch eine Flex-Print
hergestellt, die über
der Außenfläche des
piezoelektrischen Elements positioniert und mit elektrischen Kontakten
an Orten versehen ist, die mit den Orten der Pumpkammern übereinstimmen.
Ein Beispiel für
einen piezoelektrischen Shear-Modus-Tintenstrahlkopf ist in der
US 5,640,184 beschrieben.
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In
einem bekannten Tintenstrahlmodul, das von Brother erhältlich ist,
ist eine Harzmembran in der Nähe
jeder Pumpkammer vorgesehen. Das zentrale Gebiet jeder Membran wird
durch eine piezoelektrische Einrichtung gepumpt. Elektroden sind
in dem piezoelektrischen Material eingebettet.
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Das
Dokument US-A-5581288 offenbart einen Tintenstrahlkopfblock, der
ein Substrat mit einer Vielzahl von Behältern für auszustoßende Tinte aufweist. Die Behälter sind
durch eine Platte verschlossen, die aus einem leitenden Material
hergestellt ist, das für
eine Masse für
eine Vielzahl von piezoelektrischen Elementen sorgt.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen piezoelektrischen Tintenstrahlkopf,
der ein Polymer, vorzugsweise eine Flex-Print, enthält, das/die
zwischen dem piezoelektrischen Element und den Pumpkammern in dem
Strahlkörper
angeordnet ist. Das Polymer dichtet die Pumpkammern ab und positioniert auch
die Elektroden auf der Seite des piezoelektrischen Elements, in
dem Bewegung bewirkt wird, was die Größe der für den Betrieb erforderlichen
Ansteuerspannung reduzieren kann. Das nachgiebige Flex-Print-Material
kann auch für
elektrische, mechanische und Flüssigkeitsdruckisolierung
zwischen Pumpkammern sorgen, was die Ausstoßgenauigkeit verbessert.
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Somit
bietet die Erfindung in einem Aspekt ein piezoelektrisches Element,
das derart positioniert ist, daß es
die Tinte in einem Tintenbehälter
Ausstoßdruck
aussetzt. Ein flexibles Material trägt elektrische Kontakte, die
zur Aktivierung von genanntem piezoelektrischem Element gestaltet
sind, und ist zwischen dem Behälter
und dem piezoelektrischen Element in einer Weise zum Abdichten des
Behälters
positioniert.
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Implementierungen
der Erfindung können
eines oder mehrere der folgenden Merkmale enthalten. Das Material
kann ein Polymer sein. Der Tintenbehälter kann durch einen Mehrelementmodulkörper definiert
sein. Ein Tintenfüllströmungsweg,
der zum Behälter führt, kann
durch das Polymer abgedichtet sein. Das Polymer kann eine Fläche enthalten,
die nicht abgestützt
ist. Das piezoelektrische Element kann derart dimensioniert sein,
daß es
den Behälter abdeckt,
ohne den Tintenfüllströmungsweg
abzudecken. Das Modul kann eine Reihe von Behältern enthalten, die alle von
einem einzigen piezoelektrischen Element oder in anderen Beispielen
durch separate jeweilige piezoelektrische Elemente abgedeckt sind. Das
Modul kann ein piezoelektrisches Shear-Mode-Modul sein. Das piezoelektrische
Element kann ein monolithisches piezoelektrisches Teil sein.
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In
weiteren allgemeinen Aspekten der Erfindung enthält das flexible Material über dem
Strömungsweg
eine Fläche,
die nicht abgestützt
ist; das piezoelektrische Element überspannt den Tintenbehälter und
ist so positioniert, daß die
Tinte in dem Behälter
Ausstoßdruck
ausgesetzt ist; und elektrische Kontakte sind nur auf einer Seite
des piezoelektrischen Elements benachbart zum Tintenbehälter angeordnet.
In einigen Implementierungen können
die Kontakte dünner
als 25 Mikron, vorzugsweise dünner als
10 Mikron sein.
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Weitere
Merkmale und Vorteile werden anhand der folgenden Beschreibung und
der Ansprüche
ersichtlich werden.
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Beschreibung
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Als
erstes beschreiben wir kurz die Zeichnungen.
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1 zeigt
eine Explosionsansicht eines piezoelektrischen Shear-Mode-Tintenstrahldruckkopfes;
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2 zeigt
eine Seitenansicht im Querschnitt durch ein Tintenstrahlmodul;
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3 zeigt
eine perspektivische Ansicht eines Tintenstrahlmoduls, die die Anordnung
von Elektroden relativ zur Pumpkammer und zum piezoelektrischen
Element darstellt;
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4A zeigt
eine Graphik der Feldlinien in einem piezoelektrischen Element,
während 4B die
Elementverschiebung darstellt, wenn eine Ansteuerspannung angelegt
ist;
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5 zeigt
eine Explosionsansicht einer weiteren Ausführungsform eines Tintenstrahlmoduls;
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6 zeigt
eine Graphik von Strahlgeschwindigkeitsdaten für eine Ausführungsform des Druckkopfes
mit 256 Strahlen.
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Unter
Bezugnahme auf
1 enthält ein piezoelektrischer Tintenstrahlkopf
2 mehrere
Module
4,
6, die in einem Bundelement
10 montiert
sind, an dem eine Verteilerplatte
12 angebracht ist, und
eine Düsenplatte
14.
Tinte wird durch das Bundelement
10 in die Strahlmodule
eingeleitet, die zum Ausstoßen
von Tinte aus den Düsen
16 an
der Düsenplatte
14 betätigt werden.
Ein beispielhafter Tintenstrahlkopf ist in der
US 5,640,184 , oben aufgenommen, beschrieben
und als Modell CCP-256 (Spectra, Inc., Hanover, New Hampshire) erhältlich.
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Jedes
Tintenstrahlmodul 4, 6 enthält einen Körper 20, der aus einem
dünnen
rechteckigen Block aus einem Material, wie zum Beispiel gesintertem Kohlenstoff
oder Keramik, ausgebildet ist. In beiden Seiten des Körpers ist
eine Reihe von Schächten 22 maschinell
hergestellt, die Tintenpumpkammern bilden. Die Tinte wird durch
einen Tintenfülldurchgang 26,
der auch in dem Körper
maschinell hergestellt ist, eingeleitet.
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Die
gegenüberliegenden
Oberflächen
des Körpers
sind mit flexiblen Polymerfolien 30, 30' abgedeckt,
die eine Reihe von elektrischen Kontakten enthalten, die gestaltet
sind, um über den
Pumpkammern in dem Körper
positioniert zu werden. Die elektrischen Kontakte sind mit Leitungen
verbunden, die wiederum mit einer Flex-Print 32, 32' verbunden werden
können,
die integrierte Ansteuerschaltung 33, 33' enthält. Die
Folien 30, 30' können Flex-Prints (Kapton)
sein, die von Advanced Circuit Systems erhältlich sind, die in Franklin,
New Hampshire, sitzen. Jede Flex-Print-Folie ist durch eine dünne Epoxidschicht
zum Körper 20 abgedichtet.
Die Epoxidschicht ist dünn
genug, um die Oberflächenrauhigkeiten
des Strahlkörpers
zu füllen
und für
eine mechanische Bindung zu sorgen, aber auch dünn genug, so daß nur eine
kleine Epoxidmenge aus den Bindelinien in die Pumpkammern gequetscht
wird.
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Jedes
piezoelektrische Element 34, 34', das ein einzelnes monolithisches
PZT-Teil sein kann, ist über
der Flex-Print 30, 30' positioniert. Jedes piezoelektrische
Element 34, 34' weist
Elektroden auf, die durch chemisches Wegätzen von leitfähigem Metall, das
durch Vakuumbedampfen auf die Oberfläche des piezoelektrischen Elements
aufgebracht worden ist, ausgebildet sind. Die Elektroden auf dem
piezoelektrischen Element befinden sich an Orten, die den Pumpkammern
entsprechen. Die Elektroden an dem piezoelektrischen Element stehen
mit den entsprechenden Kontakten auf der Flex-Print 30, 30' elektrisch
in Eingriff. Als eine Folge wird elektrischer Kontakt mit jedem
piezoelektrischen Element auf der Seite des Elements hergestellt,
in dem eine Aktivierung bewirkt wird. Die piezoelektrischen Elemente
sind durch dünne
Epoxidschichten an den Flex-Prints befestigt. Die Epoxiddicke reicht
aus, um die Oberflächenrauhigkeit
des piezoelektrischen Elements aufzufüllen und für eine mechanische Bindung
zu sorgen, aber auch dünn
genug, so daß sie
nicht wie ein Isolator zwischen den Elektroden an dem piezoelektrischen
Element und den Elektroden auf der Flex-Print wirkt. Zum Erzielen von guten
Bindungen sollte die Elektrodenmetallisierung auf der Flex-Print dünn sein.
Sie sollte geringer als 25 Mikron sein, und weniger als 10 Mikron
wird bevorzugt.
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Unter
Bezugnahme auf 2 sind die piezoelektrischen
Elemente 34, 34' derart
dimensioniert, daß sie
nur den Abschnitt des Körpers
abdecken, der die maschinell hergestellten Tintenpumpkammern 22 enthält. Der
Abschnitt des Körpers,
der den Tintenfülldurchgang 26 enthält, wird
nicht von dem piezoelektrischen Element abgedeckt. Somit ist die
Gesamtgröße des piezoelektrischen
Elements verringert. Verringerung der Größe des piezoelektrischen Elements
reduziert Kosten und reduziert auch die elektrische Kapazität des Strahls,
was die Anforderungen an die elektrische Ansteuerleistung für den Strahl
verringert.
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Die
Flex-Prints sorgen für
chemische Isolierung zwischen der Tinte und dem piezoelektrischen Element
und seinen Elektroden, was für
mehr Flexibilität
bei der Tintengestaltung sorgt. Tinten, die für Metallelektroden korrosiv
sind, und Tinten, die durch Einwirkung von elektrischen Spannungen
ungünstig beeinflußt werden
können,
wie zum Beispiel Tinten auf Wasserbasis, können verwendet werden.
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Die
Flex-Prints sorgen auch für
elektrische Isolierung zwischen dem Strahlkörper und der Tinte einerseits
und dem piezoelektrischen Element und seinen Elektroden andererseits.
Dies ermöglicht
einfachere Entwürfe
für die
Strahlansteuerschaltung, wenn der Strahlkörper oder die Tinte in der
Pumpkammer leitfähig
ist. Im normalen Gebrauch kann ein Bediener mit der Düsenplatte
in Kontakt geraten, die mit der Tinte und dem Tintenkörper in
elektrischen Kontakt stehen kann. Mit der durch die Flex-Print bereitgestellten
elektrischen Isolierung muß die
Ansteuerschaltung nicht dem Fall Rechnung tragen, daß ein Bediener
mit einem Element der Ansteuerschaltung in Kontakt gerät.
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Der
Tintenfülldurchgang 26 ist
durch einen Abschnitt 31, 31' der Flex-Print abgedichtet, die
an dem äußeren Abschnitt
des Modulkörpers
angebracht ist. Die Flex-Print bildet eine unsteife Abdeckung über dem
Tintenfülldurchgang
und dichtet selbigen ab und entspricht in etwa einer freien Oberfläche des
der Atmosphäre
ausgesetzten Fluids. Abdecken des Tintenfülldurchgangs mit einer unsteifen
flexiblen Oberfläche
verringert das Übersprechen
zwischen Strahlen.
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Übersprechen
ist eine unerwünschte
Wechselwirkung zwischen Strahlen. Das Abfeuern von einem oder mehreren
Strahlen kann die Leistung von anderen Strahlen durch Änderung
von Strahlgeschwindigkeiten oder der ausgestoßenen Tropfenvolumina ungünstig beeinflussen.
Dies kann auftreten, wenn nicht erwünschte Energie zwischen Strahlen übertragen
wird. Der Effekt des Versehens eines Tintenfülldurchgangs mit dem Äquivalent
einer freien Oberfläche
besteht darin, daß mehr
Energie in die Pumpkammer an dem Füllende einer Pumpkammer zurück reflektiert
wird und weniger Energie in den Tintenfülldurchgang eintritt, wo sie
die Leistung der Nachbarstrahlen beeinflussen könnte.
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Im
normalen Betrieb wird das piezoelektrische Element als erstes in
einer Weise betätigt,
daß das
Volumen der Pumpkammer zunimmt, und dann nach einer Zeitdauer wird
das piezoelektrische Element ausgeschaltet, so daß es in
seine ursprüngliche Position
zurückkehrt.
Erhöhung
des Volumens der Pumpkammer bewirkt, daß eine negative Druckwelle in
Gang gesetzt wird. Dieser negative Druck startet in der Pumpkammer
und bewegt sich in Richtung auf beide Enden der Pumpkammer (in Richtung
auf die Düse
und in Richtung auf den Tintenfülldurchgang, wie
durch Pfeile
33,
33' vorgeschlagen).
Wenn die negative Welle das Ende der Pumpkammer erreicht und auf
die große
Fläche
des Tintenfülldurchgangs trifft
(der mit einer näherungsweise
freien Oberfläche kommuniziert),
wird die negative Welle als eine positive Welle, die in Richtung
auf die Düse
wandert, in die Pumpkammer zurück
reflektiert. Die Rückkehr des
piezoelektrischen Elements in seine ursprüngliche Position erzeugt auch
eine positive Welle. Der Zeitpunkt des Abschaltens des piezoelektrischen Elements
ist derart, daß sich
seine positive Welle und die reflektierte positive Welle addieren,
wenn sie die Düse
erreichen. Dies wird in
US 4,891,654 erörtert.
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Reflektieren
von Energie in die Pumpkammer zurück erhöht den Druck an der Düse für eine bestimmte
angelegte Spannung und verringert die Energiemenge, die in das Füllgebiet übertragen
wird, die andere Strahlen ungünstig
als Übersprechen
beeinflussen könnte.
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Die
Nachgiebigkeit der Flex-Print über
der Füllfläche verringert
auch Übersprechen
zwischen Strahlen durch Verringerung der Amplitude von Druckimpulsen,
die in das Tintenfüllgebiet
anhand von Abfeuern von Strahlen eintreten. Die Nachgiebigkeit einer
Metallschicht in einem anderen Zusammenhang ist in
US 4,891,654 erörtert.
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Unter
Bezugnahme auf 3 ist die Elektrodenstruktur 50 auf
der Flex-Print 30 relativ zur Pumpkammer und zum piezoelektrischen
Element dargestellt. Das piezoelektrische Element weist Elektroden 40 auf
der Seite des piezoelektrischen Elements 34 auf, die mit
der Flex-Print in
Kontakt gerät.
Jede Elektrode 40 ist so plaziert und dimensioniert, daß sie mit einer
Pumpkammer 45 in dem Strahlkörper übereinstimmt. Jede Elektrode 40 weist
ein längliches
Gebiet 42 auf, das eine Länge und Breite aufweist, die
allgemein mit denjenigen der Pumpkammer übereinstimmen, aber kürzer und
schmaler ist, so daß ein
Spalt 43 zwischen dem Rand der Elektrode 40 und
den Seiten und dem Ende der Pumpkammer vorhanden ist. Diese Elektrodengebiete 42,
die auf den Pumpkammern zentriert sind, sind die Ansteuerelektroden. Eine
kammförmige
zweite Elektrode 52 an dem piezoelektrischen Element stimmt
allgemein mit der Fläche
außerhalb
der Pumpkammer überein.
Diese Elektrode 52 ist die gemeinsame (Masse-) Elektrode.
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Die
Flex-Print weist Elektroden 50 auf der Seite 51 der
Flex-Print auf, die mit dem piezoelektrischen Element in Kontakt
gerät.
Die Elektroden der Flex-Print und die Elektroden des piezoelektrischen Elements überlappen
ausreichend für
guten elektrischen Kontakt und leichte Ausrichtung der Flex-Print und
des piezoelektrischen Elements. Die Elektroden der Flex-Print erstrecken
sich über
dem piezoelektrischen Element (in der vertikalen Richtung in 3), um
eine Lötverbindung
mit der Flex-Print 32 zu ermöglichen, die die Ansteuerschaltung
enthält.
Man muß nicht
notwendigerweise zwei Flex-Prints 30, 32 haben.
Es kann eine einzige Flex-Print verwendet werden.
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Auf
die 4A und 4B bezugnehmend, sind
eine graphische Darstellung der Feldlinien in dem piezoelektrischen
Element und der resultierenden Verschiebung des piezoelektrischen Elements für einen
einzigen Strahl gezeigt. 4A zeigt
theoretische elektrische Feldlinien in dem piezoelektrischen Element
und 4B zeigt eine übertriebene Verschiebung
des piezoelektrischen Elements während
Betätigung
zu Darstellungszwecken. Die tatsächliche
Verschiebung des piezoelektrischen Elements beträgt näherungsweise 1/10.000 der Dicke des
piezoelektrischen Elements (1 Millionstel eines Zolls). In 4A ist
das piezoelektrische Element mit Elektroden 70, 71 auf
der unteren Fläche
neben dem Strahlkörper 72 und
Luft 74 über
dem piezoelektrischen Element 76 gezeigt. Der Einfachheit
halber ist die Kapton-Flex-Print
zwischen dem piezoelektrischen Element und Strahlkörper in
dieser Ansicht nicht gezeigt. Die Ansteuerelektroden 70 sind
auf den Pumpkammern 78 zentriert, und die Masseelektrode ist
genau außerhalb
der Pumpkammern angeordnet. Anlegen einer Ansteuerspannung an die
Ansteuerelektrode führt
zu elektrischen Feldlinien 73, wie sie in 4A gezeigt
sind. Das piezoelektrische Element weist ein Umpolungsfeld 75 auf,
das im wesentlichen gleichförmig
und senkrecht zur Fläche
verläuft,
die die Elektroden enthält.
Wenn das elektrische Feld senkrecht zum Umpolungsfeld angelegt wird,
bewegt sich das piezoelektrische Element im Schermodus (shear mode).
Wenn das elektrische Feld parallel zum Umpolungsfeld angelegt ist,
bewegt sich das piezoelektrische Element im Streckmodus (extension mode).
In dieser Konfiguration mit Masse- und Ansteuerelektroden auf der
Seite des piezoelektrischen Elements, das sich neben den Pumpkammern
befindet, kann für
eine bestimmte angelegte Spannung die Verschiebung der Oberfläche des
piezoelektrischen Elements benachbart zur Pumpkammer wesentlich größer sein,
als wenn die Elektroden auf der gegenüberliegenden Fläche des
piezoelektrischen Elements wären.
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Der
Großteil
der Verschiebung ergibt sich aufgrund des Shear-Mode-Effekts, aber
in dieser Konfiguration bewirkt der parasitäre Streckmodus eine Vergrößerung der
Verschiebung. In dem piezoelektrischen Element verlaufen in dem
Material zwischen den gemeinsamen und den Ansteuerelektroden die
elektrischen Feldlinien im wesentlichen senkrecht zum Umpolungsfeld,
was zu einer Verschiebung aufgrund des Shear-Mode führt. In
dem Material in der Nähe
der Elektroden weisen die elektrischen Feldlinien eine größere Komponente
auf, die parallel zum Umpolungsfeld verläuft, was zu einer parasitären Streckmodusverschiebung
führt.
In dem Gebiet der gemeinsamen Elektroden erstreckt sich das piezoelektrische
Material in einer Richtung von der Pumpkammer weg. In dem Gebiet
der Ansteuerelektrode verläuft
die Komponente des elektrischen Feldes, das parallel zum Umpolungsfeld
verläuft,
in der entgegengesetzten Richtung. Dies führt zu einer Komprimierung
des piezoelektrischen Materials in dem Gebiet der Ansteuerelektrode.
Dieses Gebiet um die Ansteuerelektrode ist kleiner als das Gebiet zwischen
den gemeinsamen Elektroden. Dies erhöht die Gesamtverschiebung der
Oberfläche
des piezoelektrischen Elements, das sich neben der Pumpkammer befindet.
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Insgesamt
kann mehr Verschiebung von einer bestimmten Ansteuerspannung erzielt
werden, wenn sich die Elektroden auf der Pumpkammerseite des piezoelektrischen
Elements statt auf der gegenüberliegenden
Seite des piezoelektrischen Elements befinden. In Ausführungsformen
kann diese Verbesserung erzielt werden, ohne den Aufwand des Plazierens
von Elektroden auf beiden Seiten des piezoelektrischen Elements
zu erleiden.
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Unter
Bezugnahme auf 5 wird eine weitere Ausführungsform
eines Strahlmoduls gezeigt. In dieser Ausführungsform besteht der Strahlkörper aus mehreren
Teilen. Der Rahmen des Strahlkörpers 80 ist
gesinterter Kohlenstoff und enthält
einen Tintenfülldurchgang.
An dem Strahlkörper
sind auf jeder Seite Versteifungsplatten 82, 82' angebracht,
die dünne
Metallplatten sind, die zum Versteifen der Anordnung gestaltet sind.
An den Versteifungsplatten befinden sich Hohlraumplatten 84, 84', die dünne Metallplatten
sind, in die Pumpkammern chemisch gefräst worden sind. An den Hohlraumplatten
sind die Flex-Prints 30, 30' angebracht
und an den Flex-Prints sind die piezoelektrischen Elemente 34, 34' angebracht.
All diese Elemente sind mit Epoxid miteinander verbunden. Die Flex-Prints,
die die Ansteuerschaltung 32, 32' enthalten, sind durch einen Lötprozeß angebracht.
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Die
in 5 gezeigte Ausführungsform detaillierter beschreibend,
ist der Strahlkörper
aus gesintertem Kohlenstoff mit einer Dicke von näherungsweise
0,12 Zoll maschinell hergestellt. Die Versteifungsplatten sind aus
0,007 Zoll dickem Kovar-Metall chemisch gefräst, wobei eine Füllöffnung 86 pro Strahl,
die 0,030 Zoll mal 0,125 Zoll beträgt, über dem Tintenfülldurchgang
angeordnet ist. Die Hohlraumplatten sind aus 0,006 Zoll dickem Kovar-Metall chemisch gefräst. Die Öffnungen 88 der
Pumpkammer in der Hohlraumplatte sind 0,033 Zoll breit und 0,490
Zoll lang. Die an dem piezoelektrischen Element angebrachte Flex-Print ist aus von
The Dupont Company erhältlichem,
0,01 Zoll Kapton hergestellt. Das piezoelektrische Element ist 0,010
Zoll dick und 0,3875 Zoll mal 2,999 Zoll. Die Ansteuerelektroden an
dem piezoelektrischen Element sind 0,016 Zoll breit und 0,352 Zoll
lang. Der Abstand der Ansteuerelektrode von der gemeinsamen Elektrode
beträgt näherungsweise
0,010 Zoll. Die obengenannten Elemente sind mit Epoxid miteinander
verbunden. Die Epoxidbindelinien zwischen der Flex-Print und dem piezoelektrischen
Element weisen eine Dicke im Bereich von 0 bis 15 Mikron auf. In
Gebieten, wo eine elektrische Verbindung zwischen der Flex-Print
und dem piezoelektrischen Element hergestellt werden muß, muß die Dicke
des Epoxids zumindest an einigen Stellen gleich Null sein, und die
Dicke des Epoxids an anderen Stellen wird von Oberflächenvariationen
der Flex-Print und des piezoelektrischen Elements abhängen. Die
Ansteuerschaltung-Flex-Print 32 ist über einen Lötprozeß mit der an dem piezoelektrischen
Element angebrachten Flex-Print 30 elektrisch
verbunden.
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Unter
Bezugnahme auf 6 sind Geschwindigkeitsdaten
für einen
Druckkopf mit 256 Strahlen mit der Ausführung von 5 gezeigt.
Die Geschwindigkeitsdaten sind auf die Durchschnittsgeschwindigkeit
aller Strahlen normiert dargestellt. Zwei Datensätze sind in der Graphik überlagert.
Ein Satz stellt die Geschwindigkeit eines bestimmten Strahls dar,
die gemessen wurde, als keine anderen Strahlen feuerten. Der andere
Datensatz stellt die Geschwindigkeit eines bestimmten Strahls dar,
wenn alle anderen Strahlen feuern. Die nahezu vollständig einander überlagernden
zwei Datensätze
sind ein Anzeichen für
das geringe Übersprechen
zwischen Strahlen, das diese Konfiguration liefert.
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Weitere Ausführungsformen
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In
einer weiteren Ausführungsform
weisen die piezoelektrischen Elemente
34,
34' keine Elektroden
auf deren Oberflächen
auf. Die Flex-Prints
30,
30' weisen Elektroden auf, die in
ausreichendem Kontakt mit dem piezoelektrischen Element gebracht sind
und eine Ausgestaltung aufweisen, so daß keine Elektroden an dem piezoelektrischen
Material erforderlich sind. Dies ist in
US 5,755,909 diskutiert.
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In
einer weiteren Ausführungsform
weisen die piezoelektrischen Element 34, 34' Elektroden
nur auf der Oberfläche
fern von den Pumpkammern auf.
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In
einer weiteren Ausführungsform
weisen die piezoelektrischen Elemente Ansteuer- und gemeinsame Elektroden
auf der Oberfläche
fern von den Pumpkammern und eine gemeinsame Elektrode auf der Seite
neben den Pumpkammern auf. Diese Elektrodenkonfiguration ist effizienter
(mehr Ablenkung eines piezoelektrischen Elements für eine bestimmte
angelegte Spannung), als wenn sich Elektroden nur auf der Oberfläche des
piezoelektrischen Elements fern von den Pumpkammern befinden.
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Diese
Konfiguration führt
dazu, daß einige elektrische
Feldlinien von einer Oberfläche
des piezoelektrischen Elements zur anderen Oberfläche gehen
und somit eine zum Umpolungsfeld in dem piezoelektrischen Element
parallele Komponente aufweisen. Die zum Umpolungsfeld parallele
Komponente des elektrischen Feldes führt zu Streckmodusablenkung
des piezoelektrischen Elements. Mit dieser Elektrodenkonfiguration
verursacht die Streckmodusablenkung des piezoelektrischen Elements Spannung
in der Ebene des piezoelektrischen Elements. Spannung in der Ebene
des piezoelektrischen Elements, die durch einen Strahl verursacht ist,
kann die Ausgabe von anderen Strahlen ungünstig beeinflussen. Dieser
ungünstige
Effekt variiert mit der Anzahl von zu einem bestimmten Zeitpunkt
aktiven Strahlen und variiert mit der Frequenz, mit der die Strahlen
aktiviert werden. Dies stellt eine Form von Übersprechen dar. In dieser
Ausführungsform wird
Effizienz für Übersprechen
eingetauscht.
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In
der Ausführungsform
mit Elektroden auf der Oberfläche
des piezoelektrischen Elements benachbart zu den Pumpkammern wird
keine Effizienz anhand des Hinzufügens einer Masseelektrode auf der
Oberfläche
des piezoelektrischen Elements fern von den Pumpkammern gewonnen.
Hinzufügen
einer Masseelektrode zur Oberfläche
des piezoelektrischen Elements fern von der Pumpkammer wird die elektrische
Kapazität
des Strahls erhöhen
und somit die elektrischen Ansteueranforderungen erhöhen.
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In
einer weiteren Ausführungsform
weisen die piezoelektrischen Elemente 34, 34' Ansteuer- und gemeinsame Elektroden
auf beiden Oberflächen auf.
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Weitere
Ausführungsformen
befinden sich innerhalb des Schutzbereiches der folgenden Ansprüche. Zum
Beispiel kann die Flex-Print aus einer großen Vielzahl von flexiblen
isolierenden Materialien hergestellt sein und können die Abmessungen der Flex-Print
irgendwelche Abmessungen sein, die die geeigneten Grade von Nachgiebigkeit
benachbart zu den Tintenbehältern
und benachbart zum Fülldurchgang
erzielen werden. In Gebieten, wo die Flex-Print nur den Fülldurchgang
abdichtet und nicht zur Bereitstellung eines elektrischen Kontakts
erforderlich ist, könnte
die Flex-Print durch eine nachgiebige Metallschicht ersetzt werden.