[0001] Die Erfindung betrifft eine Anordnung sowie ein Herstellungsverfahren für eine Piezoaktorenplatte,
die insbesondere für Tintendruckköpfe vorgesehen ist, die aus Tintendruckmodulen in
Stapelbauweise zusammengesetzt sind.
Derartige Tintendruckköpfe werden in kleinen schnellen Druckern eingesetzt, die wiederum
Bestandteil von modernen Maschinen zum Frankieren von Postgut oder zum Drucken von
Adressen sind. Im Unterschied zum üblichen Bürodrucker mit zeilenweisem Abdruck erfolgt
der Druck bei diesen Maschinen als einmaliger Frankierabdruck in einem Durchlauf des
Postgutes. Entsprechend dieser wesentlich größeren Druckbreite - ungefähr 25,4 mm
beziehungsweise ein Inch - ist die Anzahl untereinander anzuordnender Tintendüsen
und damit auch die Anzahl der Piezoaktoren in einem Tintendruckkopf erheblich größer
als bei Tintendruckköpfen für Bürodrucker.
Um den modernen Komfort - Klischees mit Wort- und Bildzeichen - für Frankiermaschinen
mit guter Druckqualität zu erfüllen, sind Druckauflösungen von annähernd 200 dpi (dots
per inch) erforderlich, das bedeutet Tintendruckköpfe mit mindestens derselben Düsen-
beziehungsweise Piezoaktorenzahl je nach Druckkopfeinbaulage bei einer Druckbreite
von 25,4mm - einem Inch -.
Zwangsläufig werden derartige Tintendruckköpfe in Planar- beziehungsweise Stapelbauweise
ausgeführt, einerseits aus Gründen der zulässigen Dimensionen und damit der zu erzielenden
Packungsdichte und andererseits aus Gründen einer ökonomischen Fertigung, vergleiche
auch DE 42 25 799 A1.
[0002] Üblicherweise werden hierbei als Piezoaktoren Flächenschwinger eingesetzt, bei denen
zwischen zwei Metallelektroden ein piezoelektrisches Material, zum Beispiel Blei-Zirkonat-Titanat
(PZT), angeordnet ist. Die Trägerplatte - zugleich Membranplatte über den Tintendruckkammern
- für die Piezoaktoren kann aus Glas, Keramik, Plast oder Metall bestehen. Im letzten
Fall könnte eine Elektrode entfallen, allerdings ist dann ein leitfähiger Kleber erforderlich.
Die Art und Weise der Anordnung, Aufbringung und Kontaktierung der Piezoaktoren ist
dabei ein wesentliches Problem.
[0003] Es ist ein eine Anordnung für plattenförmige Piezoaktoren für Tintendruckköpfe bekannt,
siehe DE 36 28 346 A1, bei der die Piezoaktoren beidseitig mit Elektroden belegt und
auf einer Membranplatte über Tintendruckkammern aufgebracht sind. Jeder Piezoaktor
hat einen aktiven und einen inaktiven Bereich, wobei eine Elektrode vom aktiven bis
in den inaktiven Bereich der Gegenseite erstreckt ist.
Diese Anordnung ist für die Verwendung in Tintendruckköpfen in Stapelbauweise geeignet.
[0004] Es ist ferner ein Tintendruckkopf in Planartechnik bekannt, siehe Patent Abstracts
of Japan vol. 014, no. 291, 22.06.1990 & JP 02 092 644 A, 03.04.1990, bei dem eine
piezokeramische Platte eine Kammstruktur aufweist, deren die Zinken die Piezoaktoren
bilden.
[0005] Es ist auch ein Planartintendruckkopf bekannt, der aus Metallplatten zusammengesetzt
ist, vergleiche DE 37 10 654 A1.
Eine der Platten ist eine Membranplatte aus Nickel mit einer Plattendicke von 0,03
mm, auf der entsprechend der Anzahl der Düsen Piezoplättchen von einem Durchmesser
von ungefähr 1 mm als Antriebselemente für die Druckkammern angeordnet sind. An die
Membranplatte schließt sich eine Druckkammerplatte aus Nickel mit einer Plattendicke
von 0,2 mm an; das entspricht der gewünschten Höhe der Druckkammern. Die Piezoplättchen
werden einzeln in den Bereichen über den Druckkammern auf die Membranplatte aufgeklebt
oder aufgelötet. Der Montage- und Justieraufwand hierfür ist beträchtlich.
[0006] Analog sind auch die Verhältnisse bei einer anderen bekannten Lösung für einen Tintendruckkopf,
vergleiche US 4,703,333. Hier werden die von der Membranplatte abgewandten Beläge
der Piezoaktoren mit den Anschlüssen eines Bandleiters kontaktiert.
[0007] Weiterhin ist ein piezoelektrischer Tintendruckkopf mit einem monolithischen Piezokeramikkörper
bekannt, vergleiche DE 38 05 279 A1, der parallel nebeneinander angeordnete Wandler
hat. Jeder Wandler weist ein planares, piezoelektrisches Antriebselement, eine Druckkammer,
einen Tintenkanal und eine Düse auf. Die Druckkammern, die Tintenkanäle und die Düsen
sind als Hohlräume in einem Piezokeramikkörper ausgebildet. Jedes Antriebselement
weist eine äußere Elektrode, eine innere Elektrode und eine zwischen den Elektroden
angeordnete aktive Piezokeramikschicht auf. Die Antriebselemente sind durch Einschnitte
in der aktiven Piezokeramikschicht akustisch voneinander separiert. Mit anderen Worten,
die Einschnitte sollen das Übersprechen zwischen den einzelnen Antriebselementen verhindern.
Zur Herstellung des monolithischen Piezokeramikkörpers werden Piezokeramikrohfolien
übereinander gestapelt, unter Vakuum gepreßt und gesintert. Eine Piezokeramikrohfolie
ist durch Ätzen strukturiert; die dabei entstandenen Hohlräume entsprechen der Form
der Druckkammern, der Druckkammerausgänge sowie der Tintenkanäle. Das Ätzen erfolgt
mittels Sprühätzen oder Laserätzen. Auf die strukturierte Piezokeramikrohfolie wird
eine Zwischenrohfolie aus Piezokeramik gelegt, die einseitig metallisiert ist. Nach
dem Sintern bildet die Piezokeramik der Zwischenrohfolie die Druckkammerwände, wobei
die Metallisierung auf der von den Druckkammern abgewandten Seite liegt. Die Metallisierung
wird durch Bedrucken der Zwischenrohfolie mit einer Metallpaste hergestellt. Sie bildet
nach dem Sintern die miteinander verbundenen inneren Elektroden. Auf der Zwischenrohfolie
ist eine obere Piezokeramikrohfolie angeordnet, aus der nach dem Sintern die aktiven
Piezokeramikschichten entstehen.
Nach dem Sintern der gestapelten und gepreßten Piezokeramikrohfolien werden die Öffnungen
der Tintenkanäle durch Materialabtrag bei mechanischer Bearbeitung freigelegt. Die
äußeren Elektroden werden auf die äußere Seite der aktiven Piezokeramikschichten durch
Sputtern unter Verwendung einer Maske oder durch Siebdrucken aufgebracht. Anschließend
erfolgt das Polarisieren der Wandler und das Separieren der Antriebselemente. Der
so entstandene Piezokeramikkörper wird mit Anschlüssen eines Anschlußbandes kontaktiert
und in ein Gehäuse oder einen Halterahmen eingesetzt.
[0008] Wie aus einem anderen bekannten Verfahren zur Herstellung eines Piezokeramik-Elementes
für Tintenstrahlschreiber hervorgeht, vergleiche DE 37 33 109 A1, und das gleichfalls
auf der Sinterung von Piezokeramikrohfolien beruht, sind Sintertemperaturen von 1100
bis 1300° C in Sauerstoffatmosphäre erforderlich. Als Elektrodenmaterial, das für
den Sinterprozeß geeignet ist, werden Platin oder Metalle der Platingruppe eingesetzt.
Beide letztgenannte Lösungen haben den Nachteil, daß zeit- und energieaufwendige Hochtemperaturprozesse
und teures Elektrodenmaterial erforderlich sind. Hinzu kommt, daß erst der fertige
monolithische Piezokeramikkörper polarisiert werden kann. Das Elektrodenmaterial muß
gegenüber der Tinte korrosionsbeständig sein, da eine Elektrode im Tintenraum untergebracht
ist.
[0009] Schließlich ist noch ein Verfahren zum Bestücken eines Tintenstrahldurckkopfes mit
Piezoaktoren bekannt, vergleiche DE 38 04 165 A1, bei dem zunächst eine Piezokeramikplatte
mit einer Membranplatte fest verbunden wird und danach erst eine Trennung der Piezoaktoren
von der Piezokeramikplatte erfolgt. Die Membranplatte besteht aus Glas und ist auf
der der Piezokeramikplatte zugewandten Seite mit einer Zink- oder Nickeloxydschicht
versehen. Beide Platten sind mittels eines Klebers verbunden. Die Piezoaktoren werden
mittels einer Trennvorrichtung, wie Laserstrahlvorrichtung oder Trennschleifmaschine,
vereinzelt. Zweckmäßigerweise werden die Piezoaktoren von der Piezokeramikplatte schon
vor der Klebeverbindung bis auf einen Verbindungssteg getrennt. Die Piezokeramikplatte
dient auf diese Weise als Montagehilfe und verhindert eine Falschpolung. Die Metalloxydschicht
auf der Glasplatte stellt die gemeinsame Elektrode für die Piezoaktoren dar. Damit
ein sicherer Kontakt zwischen der einen Seite der Piezoaktoren und der Metalloxydschicht
besteht, ist ein leitfähiger Kleber erforderlich.
Metallschichten auf Glassubstrat haben bekanntermaßen eine schlechte Haftung. Da die
Fügeverbindung zwischen der metallisierten Glasmembran und den Piezoaktoren aufgrund
der periodischen Schwingungen starken mechanischen Belastungen unterliegt, kann es
zu Ablösungen der Metallschicht vom Glas und damit zum Ausfall des Druckmoduls kommen.
[0010] Zweck der Erfindung ist eine Vereinfachung der Herstellung von Tintendruckköpfen
bezüglich des Teils Piezoaktoren.
[0011] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung und ein Herstellungsverfahren
für eine Piezoaktorenplatte für Tintendruckköpfe der eingangs genannten Art zu schaffen,
mit der/dem eine Montage ohne besonderen Justieraufwand, eine sichere Elektroden-
und Piezoaktorenbefestigung ohne Berührung mit Tinte und eine einfache Kontaktierung
ermöglicht wird. Auf Hochtemperaturprozesse und leitfähige Kleber soll dabei verzichtet
werden. Die Wahl des Werkstoffes für die Membranplatte soll unabhängig von den Piezoaktoren
sein.
[0012] Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gemäß den Patentansprüchen gelöst.
[0013] Auf Grund der vorgeschlagenen Lösung ergeben sich eine Reihe von Vorteilen.
Da beide Elektroden von derselben Seite zugänglich sind, ist eine Kontaktierung mit
Anschlußleitungen auf die einfachste Weise und in nur einer Fügerichtung möglich.
Neben Bonden und Löten besteht sogar die Möglichkeit der einfachen Druckkontaktierung.
Die grabenförmige Vertiefung zwischen dem aktiven und dem inaktiven Bereich bewirkt
eine gute akustische Entkopplung zwischen den Piezoaktoren.
Die Gestaltung der Piezoaktorenplatte läßt die Verwendung entsprechend konfektionierter
Bandkabel für die Steuerung mit Anschlußmodul zu.
Je nachdem, ob eine größere Anzahl von Piezoaktoren oder nur einzelne Piezoaktoren
aufzubringen sind, ist durch die gemeinsame Verbindung über den aktiven Bereich eine
einfache Montage ohne komplizierte Justage möglich. Der zusätzliche Platzbedarf ist
dabei unerheblich, zumal eine fertige Strukturierung und Konfektionierung der Piezoaktoren
vor dem Aufbringen auf die Membran gleichfalls möglich ist.
Da die Elektroden unmittelbar auf die Piezokeramik aufgebracht sind, wird eine Verbindung
mit guter Haftwirkung erreicht und auf leitfähigen Kleber kann verzichtet werden.
Dafür besteht die Möglichkeit, den Kleber so zu wählen, daß eine sichere Haftverbindung
zwischen Piezoaktor- und Membranplatte erzielt wird. Da die Piezoaktoren von den Tintenkammern
durch die Membranplatte getrennt sind, brauchen sowohl die Elektroden als auch die
Klebeverbindung nicht korrosionsbeständig gegen die Tinte zu sein. Es wird vorzugsweise
auf eine Silberlegierung orientiert. Eine komplizierte Elektrodenführung aus dem Modulinneren
entfällt.
Die erfindungsgemäße Lösung gestattet auch den Einsatz bereits mit Elektroden beschichteter
und polarisierter Piezoplatten. Es brauchen dann nur noch eine Stirnseite nachträglich
metallisiert und die Strukturierung vorgenommen zu werden, wobei dafür auch weitgehend
technologische Freiheiten bestehen.
[0014] Die Erfindung wird nachstehend am Ausführungsbeispiel näher erläutert.
Es zeigen:
- Fig. 1
- eine perspektivische Ansicht einer Piezoaktorenplatte mit riegelförmiger Struktur,
[0015] Wie Fig. 1 zeigt, haben mehrere Piezoaktoren 2 x 8 x 1 einen gemeinsamen inaktiven
Bereich 12, in den von der Gegenseite her eine gemeinsame Elektrode 14 um eine Stirnfläche
15 erstreckt ist.
Die Piezoaktoren sind riegelartig - wie bei einer Schokoladentafel - angeordnet. Auf
jeden Fall sind sie alle identisch aufgebaut.
Die Elektroden 13.01, 13.02 bis 13.16 und 14 können unmittelbar mit Anschlußleitungen
eines nicht näher gezeigten Bandkabels für die Ansteuerung kontaktiert sein.
Das Bandkabel kann dabei mit einem Anschlußmodul versehen sein, das eine entsprechende
Ausnehmung über dem Trennbereich zwischen aktiven Bereich 11 und inaktiven Bereich
12 sowie dem aktiven Bereich 11 besitzt.
Die Piezoaktorenplatte 1 sitzt so auf der Membranplatte des Tintendruckmoduls auf,
daß die Piezoaktoren in Bereichen über dessen Tintendruckkammern liegen.
[0016] Bei Anregung eines Piezoaktors werden Tintentröpfchen aus den Düsen hinausgespritzt.
[0017] Für die Herstellung der erfindungsgemäßen Anordnung sind mehrere Verfahren mit Abwandlungen
möglich. Der prinzipielle Verfahrensweg ist wie nachfolgend beschrieben.
Eine Platte aus piezoelektrischem Material, wie vorzugsweise Blei-Zirkonat-Titanat,
wird mittels eines geeigneten Verfahrens mindestens an ihren Breitseiten und einer
Stirnseite metallisiert, wobei die Metallisierung auf einer Breitseite parallel zur
metallisierten Stirnseite durchgehend unterbrochen ist. Hilfsweise wird dabei eine
entsprechende Maskenabdeckung verwendet.
Anschließend wird die nun metallisierte Platte 1 durch Anlegen einer Polarisationsspannung
in üblicher Weise polarisiert.
Die polarisierte Platte 1 wird mit ihrer durchgehend metallisierten Breitseite mittels
eines geeigneten Klebers, wie ein dünnflüssiger Epoxydharzkleber oder ein uv-aushärtbarer
Kleber, in einer Schichtdicke von 1 bis 5 µm auf der Membranplatte befestigt.
Die Platte 1 wird dann mittels geeigneter Verfahren so strukturiert, daß ein gewünschtes
Muster von Einzelpiezoaktoren vorliegt.
Anschließend wird die strukturierte Platte 1 mit ihren Elektroden 13.01 bis 13.16,
14 in geeigneter Weise, wie Bonden, Löten oder Andrücken über ein Anschlußmodul mit
zugeordneten Anschlußleitungen eines Bandkabels kontaktiert.
[0018] Eine Abwandlung des vorstehend beschriebenen Verfahrens ist in der Weise möglich,
daß die Platte 1 nach der Metallisierung zunächst strukturiert, dann polarisiert auf
die Membranplatte geklebt und abschließend kontaktiert wird.
[0019] Eine weitere Variante besteht darin, daß eine bereits an den Breitseiten metallisierte
Piezoplatte 1 - vorkonfektioniertes Bauelement - zunächst polarisiert wird. Anschließend
erfolgt die Strukturierung entsprechend dem gewünschten Muster.
[0020] Im weiteren wird die Stirnseite metallisiert, die zur Trennlinie zwischen aktiven
und passiven Bereich parallel liegt, so daß dadurch die Elektrode 14 in den inaktiven
Bereich 12 der Gegenseite erstreckt wird.
Schließlich wird die Platte 1 wie vorher mit der durchgehend metallisierten Breitseite
auf die Membranplatte geklebt und anschließend werden die Elektroden 13.01 bis 13.16,
14 mit den zugeordneten Anschlußleitungen des Bandkabels kontaktiert.
Die Metallisierung kann mittels Galvanisierung, Sputtern, Aufdampfen oder Siebdruck
erfolgen. Als Material wird vorzugsweise eine Silberlegierung verwendet. Aluminiumlegierungen
sind aber keineswegs ausgeschlossen. Die Strukturierung kann mittels Sägen, Ätzen,
Laserätzen oder Sandstrahlen vorgenommen werden.
Verwendete Bezugszeichen
[0021]
- 1
- Piezoaktor, Piezoaktorenplatte
- 11
- aktiver Bereich der Piezoaktorenplatte 1
- 12
- inaktiver Bereich der Piezoaktorenplatte 1
- 13, 13.01 bis 13.16
- Elektroden über den aktiven Bereichen der Einzelpiezoaktoren bzw. Teilpiezoaktoren
- 14
- Elektrode vom aktiven Bereich 11 bis in den inaktiven Bereich 12, gemeinsame Elektrode
- 15
- Stirnfläche der Piezoaktorenplatte
1. Anordnung für eine Piezoaktorenplatte für Tintendruckköpfe, die aus Tintendruckmodulen
mit einer Membranplatte in Stapelbauweise zusammengesetzt sind, wobei die Einzelpiezoaktoren
der Piezoaktorenplatte (1) beidseitig mit Elektroden (13.01 bis 13.16, 14) belegt
und auf eine Membranplatte über Tintendruckkammern aufgebracht sind, wobei die Einzelpiezoaktoren
einen aktiven Bereich (11) der Piezoaktorenplatte (1) bilden, während der restliche
Teil der Piezoaktorenplatte (1) einen inaktiven Bereich (12) bildet, wobei sich eine
der Elektroden (14), welche zugleich gemeinsame Elektrode aller Einzelpiezoaktoren
ist, über eine Stirnfläche (15) der Piezoaktorenplatte (1) bis auf die Gegenseite
erstreckt, wobei
zwischen dem aktiven Bereich (11) und dem inaktiven Bereich (12) eine grabenförmige
Vertiefung in der Piezoaktorenplatte (1) vorgesehen ist.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (13.01 bis 13.16, 14) der Piezoaktoren unmittelbar mit Anschlußleitungen
eines Bandkabels für die Ansteuerung kontaktiert sind.
3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (13.01 bis 13.16, 14) der Piezoaktoren mittelbar über ein Anschlußmodul
mit Anschlußleitungen eines entsprechend konfektionierten Bandkabels für die Ansteuerung
kontaktiert sind.
4. Verfahren zur Herstellung einer Piezoaktorenplatte für Tintendruckköpfe, die aus Tintendruckmodulen
mit einer Membranplatte in Stapelbauweise zusammengesetzt sind, wobei die Einzelpiezoaktoren
der Piezoaktorenplatte (1) beidseitig mit Elektroden (13.01 bis 13.16, 14) belegt
und auf eine Membranplatte über Tintendruckkammern aufgebracht sind, wobei die Einzelpiezoaktoren
einen aktiven Bereich (11) der Piezoaktorenplatte (1) bilden, während der restliche
Teil der Piezoaktorenplatte (1) einen inaktiven Bereich (12) bildet, wobei sich eine
der Elektroden (14), welche zugleich gemeinsame Elektrode aller Einzelpiezoaktoren
ist, über eine Stirnfläche (15) der Piezoaktorenplatte (1) bis auf die Gegenseite
erstreckt, das
folgende Schritte beinhaltet :
- eine Platte aus piezoelektrischem Material wird mittels eines geeigneten Verfahrens
mindestens an ihren Breitseiten und einer Stirnseite (15) metallisiert, wobei die
Metallisierung auf einer Breitseite parallel zur metallisierten Stirnseite (15) durchgehend
unterbrochen ist; hilfsweise wird zu diesem Zweck eine entsprechende Maskenabdeckung
vorgenommen,
- die metallisierte Platte wird durch Anlegen einer Polarisationsspannung polarisiert,
- die polarisierte Platte wird mit ihrer durchgehend metallisierten Breitseite mittels
eines geeigneten Klebers auf der Membranplatte befestigt,
- die Platte wird mittels geeigneter Verfahren so strukturiert, daß ein gewünschtes
Muster von Einzelpiezoaktoren (n x 1) vorliegt,
- die strukturierte Platte (1) wird mit ihren Elektroden (13.01 bis 13.16, 14) in
geeigneter Weise mit zugeordneten Anschlußleitungen eines Bandkabels kontaktiert.
5. Verfahren zur Herstellung einer Piezoaktorenplatte für Tintendruckköpfe, die aus Tintendruckmodulen
mit einer Membranplatte in Stapelbauweise zusammengesetzt sind, wobei die Einzelpiezoaktoren
der Piezoaktorenplatte (1) beidseitig mit Elektroden (13.01 bis 13.16, 14) belegt
und auf eine Membranplatte über Tintendruckkammern aufgebracht sind, wobei die Einzelpiezoaktoren
einen aktiven Bereich (11) der Piezoaktorenplatte (1) bilden, während der restliche
Teil der Piezoaktorenplatte (1) einen inaktiven Bereich (12) bildet, wobei sich eine
der Elektroden (14), welche zugleich gemeinsame Elektrode aller Einzelpiezoaktoren
ist, über eine Stirnfläche (15) der Piezoaktorenplatte (1) bis auf die Gegenseite
erstreckt, das
folgende Schritte beinhaltet :
- eine Platte aus piezoelektrischem Material wird mittels eines geeigneten Verfahrens
mindestens an ihren Breitseiten und einer Stirnseite (15) metallisiert, wobei die
Metallisierung auf einer Breitseite parallel zur metallisierten Stirnseite (15) durchgehend
unterbrochen ist; hilfsweise wird zu diesem Zweck eine entsprechende Maskenabdeckung
vorgenommen,
- die Platte wird mittels geeigneter Verfahren so strukturiert, daß ein gewünschtes
Muster von Einzelpiezoaktoren (n x 1) vorliegt,
- die strukturierte Platte wird durch Anlegen einer Polarisationsspannung polarisiert,
- die polarisierte strukturierte Platte (1) wird mit ihrer durchgehend metallisierten
Breitseite mittels eines geeigneten Klebers auf einer Membranplatte befestigt,
- die strukturierte Platte (1) wird mit ihren Elektroden (13.01 bis 13.16; 14) in
geeigneter Weise mit zugeordneten Anschlußleitungen eines Bandkabels kontaktiert.
6. Verfahren zur Herstellung einer Piezoaktorenplatte für Tintendruckköpfe, die aus Tintendruckmodulen
mit einer Membranplatte in Stapelbauweise zusammengesetzt sind, wobei die Einzelpiezoaktoren
der Piezoaktorenplatte (1) beidseitig mit Elektroden (13.01 bis 13.16, 14) belegt
und auf eine Membranplatte über Tintendruckkammern aufgebracht sind, wobei die Einzelpiezoaktoren
einen aktiven Bereich (11) der Piezoaktorenplatte (1) bilden, während der restliche
Teil der Piezoaktorenplatte (1) einen inaktiven Bereich (12) bildet, wobei sich eine
der Elektroden (14), welche zugleich gemeinsame Elektrode aller Einzelpiezoaktoren
ist, über eine Stirnfläche (15) der Piezoaktorenplatte (1) bis auf die Gegenseite
erstreckt, das
folgende Schritte beinhaltet :
- eine an ihren beiden Breitseiten mit Elektroden (13, 14) versehene Platte aus piezoelektrischem
Material wird mittels einer Polarisationsspannung polarisiert,
- die Platte wird mittels geeigneter Verfahren so strukturiert, daß diese in einen
aktiven Bereich (11) und in einen inaktiven Bereich (12) aufgeteilt wird und daß im
aktiven Bereich ein gewünschtes Muster von Ein zelpiezoaktoren (n x 1) vorliegt,
- die Stirnseite (15), die zur Trennlinie zwischen aktiven und inaktiven Bereich parallel
und benachbart liegt, wird mittels eines geeigneten Verfahrens metallisiert, so daß
auf diese Weise die eine Elektrode (14) in den inaktiven Bereich der Gegenseite erstreckt
wird,
- die Platte (1) wird mit ihrer durchgehend metallisierten Breitseite mittels eines
geeigneten Klebers auf einer Membranplatte befestigt,
- die Platte (1) wird mit ihren Elektroden (13.01 bis 13.16, 14) in geeigneter Weise
mit zugeordneten Anschlußleitungen eines Bandkabels kontaktiert.
7. Verfahren nach den Ansprüchen 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß als piezoelektrisches Material Blei-Zirkonat-Titanat verwendet wird.
8. Verfahren nach den Ansprüchen 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Metallisierung mittels Galvanisieren erfolgt.
9. Verfahren nach den Ansprüchen 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Metallisierung mittels Sputtern erfolgt.
10. Verfahren nach den Ansprüchen 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Metallisierung mittels Aufdampfen erfolgt.
11. Verfahren nach den Ansprüchen 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Metallisierung mittels Siebdruck einer Metallpaste erfolgt.
12. Verfahren nach den Ansprüchen 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet,
daß zur Metallisierung eine Silberlegierung verwendet wird.
13. Verfahren nach den Ansprüchen 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Strukturierung mittels Sägen erfolgt.
14. Verfahren nach den Ansprüchen 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Strukturierung mittels Ätzen erfolgt.
15. Verfahren nach den Ansprüchen 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Strukturierung mittels Laserätzen erfolgt.
16. Verfahren nach den Ansprüchen 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Strukturierung mittels Sandstrahlen erfolgt.
17. Verfahren nach den Ansprüchen 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß als Kleber ein dünnflüssiger Epoxydharzkleber verwendet wird, der in einer Dicke
von 1 bis 5 µm aufgetragen wird.
18. Verfahren nach den Ansprüchen 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß als Kleber ein mittels UV-Bestrahlung aushärtbarer Kleber verwendet wird.
19. Verfahren nach den Ansprüchen 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Elektroden (13.01 bis 13.16, 14) der Platte (1) mit den zugeordneten Anschlußleitungen
mittels Bonden kontaktiert sind.
20. Verfahren nach den Ansprüchen 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Anschlußleitungen des Bandkabels mechanisch gegen die zugeordneten Elektroden
(13.01 bis 13.16, 14) der Platte (1) mittels eines Anschlußmoduls gepreßt werden.
1. An arrangement for a piezoactuator plate for ink print heads composed of ink print
modules with a membrane plate in a stacked construction, wherein the individual piezoactuators
of piezoactuator plate (1) are covered on both sides with electrodes (13.01 to 13.16,
14) and are arranged on a membrane plate over ink pressure chambers; wherein the individual
piezoactuators form an active area (11) of the piezoactuator plate (1), while the
remaining part of the piezoactuator plate (1) forms an inactive area (12); wherein
one of the electrodes (14), that at the same time is a common electrode of all individual
piezoactuators, extends over one face area (15) of piezoactuator plate (1) up to the
opposite side, wherein a ditch-shaped impression is provided in piezoactuator plate
(1) between the active area (11) and the inactive area (12).
2. An arrangement according to Claim 1, characterised in that the electrodes (13.01 to 13.16, 14) of the piezoactuators are directly contacted
with connecting lines of a flat cable for driving the piezoactuators.
3. An arrangement according to Claim 1, characterised in that the electrodes (13.01 to 13.16, 14) of the piezoactuators are indirectly contacted,
through a connecting module, with the connecting lines of a respectively ready-made
flat cable for driving the piezoactuators.
4. A method for the production of a piezoactuator plate for ink print heads composed
of ink print modules with a membrane plate in a stacked construction, wherein the
individual piezoactuators of piezoactuator plate (1) are covered on both sides with
electrodes (13.01 to 13.16, 14) and are arranged on a membrane plate over ink pressure
chambers; wherein the individual piezoactuators form an active area (11) of piezoactuator
plate (1), while the remaining part of piezoactuator plate (1) forms an inactive area
(12); and wherein one of the electrodes (14), that at the same time is a common electrode
of all individual piezoactuators, extends over one face area (15) of piezoactuator
plate (1) up to the opposite side, the method comprising the following steps:
- a plate made of piezoelectric material is metallized at least on its broad sides
and one face side (15) by means of a suitable method, the metallization on one of
the broad sides being interrupted throughout in parallel with the metallized face
side (15); a respective mask covering can be applied for that purpose;
- the metallized plate is polarised by means of applying a polarisation voltage;
- the polarised plate is fixed with its completely metallized broad side to the membrane
plate by means of a suitable glue;
- by means of suitable processes, the plate is structured in such manner that it shows
a desired pattern of individual piezoactuators (n x 1);
- with its electrodes (13.01 to 13.16, 14), the structured plate (1) is contacted
with the assigned connecting lines of a flat cable in a suitable manner.
5. A method for the production of a piezoactuator plate for ink print heads composed
of ink print modules with a membrane plate in a stacked construction, wherein the
individual piezoactuators of piezoactuator plate (1) are covered on both sides with
electrodes (13.01 to 13.16, 14) and are arranged on a membrane plate over ink pressure
chambers; wherein the individual piezoactuators form an active area (11) of piezoactuator
plate (1), while the remaining part of piezoactuator plate (1) forms an inactive area
(12); and wherein one of the electrodes (14), that at the same time is a common electrode
of all individual piezoactuators, extends over one face area (15) of piezoactuator
plate (1) up to the opposite side, the method comprising the following steps:
- a plate made of piezoelectric material is metallized at least on its broad sides
and one face side (15) by means of a suitable method, the metallization on one of
the broad sides being interrupted throughout in parallel with the metallized face
side (15); a respective mask covering can be applied for that purpose;
- by means of suitable processes, the plate is structured in such manner that it shows
a desired pattern of individual piezoactuators (n x 1);
- the structured plate is polarised by means of applying a polarisation voltage;
- the polarised structured plate (1) is fixed with its completely metallized broad
side to the membrane plate by means of a suitable glue;
- with its electrodes (13.01 to 13.16, 14), the structured plate (1) is contacted
with the assigned connecting lines of a flat cable in a suitable manner.
6. A method for the production of a piezoactuator plate for ink print heads composed
of ink print modules with a membrane plate in a stacked construction, wherein the
individual piezoactuators of piezoactuator plate (1) are covered on both sides with
electrodes (13.01 to 13.16, 14) and are arranged on a membrane plate over ink pressure
chambers, wherein the individual piezoactuators form an active area (11) of piezoactuator
plate (1), while the remaining part of piezoactuator plate (1) forms an inactive area
(12), wherein one of the electrodes (14), that at the same time is a common electrode
of all individual piezoactuators, extends over one face area (15) of piezoactuator
plate (1) up to the opposite side, the method comprising the following steps:
- a plate made of piezoelectric material provided with electrodes (13, 14) on both
of its broad sides is polarised by means of applying a polarisation voltage;
- by means of suitable methods, the plate is structured in such a manner that it is
divided into an active area (11) and an inactive area (12) and the active area shows
a desired pattern of individual piezoactuators (n x 1);
- the face side (15) located in parallel with and adjacent to the separating line
between active and inactive area is metallized by means of a suitable process so as
to extend the one electrode (14) into the inactive area on the opposite side that
way;
- plate (1) is fixed with its completely metallized broad side to the membrane plate
by means of a suitable glue;
- with its electrodes (13.01 to 13.16, 14), plate (1) is contacted with the assigned
connecting lines of a flat cable in a suitable manner.
7. A method according to Claims 4 to 6, characterised by using lead-zirconate-titanate as piezoelectric material.
8. A method according to Claims 4 to 6, characterised in that the metallization is made by means of galvanization.
9. A method according to Claims 4 to 6, characterised in that the metallization is made by means of sputtering.
10. A method according to Claims 4 to 6, characterised in that the metallization is made by means of vacuum metallization.
11. A method according to Claims 4 to 6, characterised in that the metallization is made by means of screen printing a metal paste.
12. A method according to Claims 4 to 11, characterised in that a silver alloy is used for the metallization.
13. A method according to Claims 4 to 6, characterised in that the structuring is made by means of sawing.
14. A method according to Claims 4 to 6, characterised in that the structuring is made by means of etching.
15. A method according to Claims 4 to 6, characterised in that the structuring is made by means of laser etching.
16. A method according to Claims 4 to 6, characterised in that the structuring is made by means of sandblasting.
17. A method according to Claims 4 to 6, characterised in that the glue used is a fluid epoxy resin glue applied with a thickness of 1 to 5
µm.
18. A method according to Claims 4 to 6, characterised in that the glue used is a glue curing under UV radiation.
19. A method according to Claims 4 to 6, characterised in that the electrodes (13.01 to 13.16, 14) of plate (1) are contacted with the assigned
connecting lines by means of bonding.
20. A method according to Claims 4 to 6, characterised in that the connecting lines of the flat cable are mechanically pressed against the
assigned electrodes (13.01 to 13.16, 14) of plate (1) by means of a connecting module.
1. Agencement pour une plaque à piézo-actionneurs pour têtes d'impression à encre qui
sont composées de modules d'impression à encre avec une plaque à membrane en pile,
les différents piézo-actionneurs de la plaque à piézo-actionneurs (1) étant occupés
des deux côtés avec des électrodes (13.01 à 13.16,14) et placés sur une plaque à membrane
au-dessus des chambres d'impression à encre, les piézo-actionneurs formant une zone
active (11) de la plaque à piézo-actionneurs (1), tandis que la partie restante de
la plaque à piézo-actionneurs (1) forme une zone inactive (12), une des électrodes
(14), laquelle est en même temps l'électrode commune de tous les piézo-actionneurs
individuels, s'étendant sur une surface frontale (15) de la plaque à piézo-actionneurs
(1) jusqu'au côté opposé, une cavité en forme de fosse étant prévue dans la plaque
à piézo-actionneurs (1) entre la zone active (11) et la zone inactive (12).
2. Agencement selon la revendication 1, caractérisé en ce que, les électrodes (13.01 à 13.16,14) des piézo-actionneurs sont mises en contact directement
avec les fils de branchement d'un câble plat pour le pilotage.
3. Agencement selon la revendication 1, caractérisé en ce que, les électrodes (13.01 à 13.16, 14) des piézo-actionneurs sont mises en contact indirectement,
via un module de branchement, avec des fils de branchement d'un câble plat confectionné
en conséquence pour le pilotage.
4. Procédé pour la fabrication d'une plaque à piézo-actionneurs pour têtes d'impression
à encre qui sont composées de modules d'impression à encre avec une plaque à membrane
en pile, les différents piézo-actionneurs de la plaque à piézo-actionneurs (1) étant
occupés des deux côtés avec des électrodes (13.01 à 13.16, 14) et placés sur une plaque
à membrane au-dessus des chambres d'impression à encre, les piézo-actionneurs formant
une zone active (11) de la plaque à piézo-actionneurs (1), tandis que la partie restante
de la plaque à piézo-actionneurs (1) forme une zone inactive (12), une des électrodes
(14), laquelle est en même temps l'électrode commune de tous les piézo-actionneurs
individuels, s'étendant sur une surface frontale (15) de la plaque à piézo-actionneurs
(1) jusqu'au côté opposé, procédé comprenant les étapes suivantes:
- une plaque en matériau piézo-électrique est métallisée au moyen d'un procédé approprié
au moins sur ses côtés larges et un côté frontal (15), la métallisation étant interrompue
en continu sur un côté large parallèlement au côté frontal métallisé (15); on procédera
subsidiairement, à cet effet, à une protection de masque correspondante,
- la plaque métallisée est polarisée par l'application d'une tension de polarisation,
- la plaque polarisée est fixée avec son côté large métallisé en continu sur la plaque
à membrane au moyen d'une colle appropriée,
- la plaque est structurée au moyen d'un procédé approprié engendrant un modèle désiré
de piézo-actionneurs individuels (n x 1),
- la plaque structurée (1) est mise en contact avec ses électrodes (13.01 à 13.16,
14) d'une manière appropriée avec des fils de branchement associés d'un câble plat.
5. Procédé pour la fabrication d'une plaque à piézo-actionneurs pour têtes d'impression
à encre qui sont composées de modules d'impression à encre avec une plaque à membrane
en pile, les différents piézo-actionneurs de la plaque à piézo-actionneurs (1) étant
occupés des deux côtés avec des électrodes (13.01 à 13.16,14) et placés sur une plaque
à membrane au-dessus des chambres d'impression à encre, les piézo-actionneurs formant
une zone active (11) de la plaque à piézo-actionneurs (1), tandis que la partie restante
de la plaque à piézo-actionneurs (1) forme une zone inactive (12), une des électrodes
(14), laquelle est en même temps l'électrode commune de tous les piézo-actionneurs
individuels, s'étendant sur une surface frontale (15) de la plaque à piézo-actionneurs
(1) jusqu'au côté opposé, procédé comprenant les étapes suivantes:
- une plaque en matériau piézo-électrique est métallisée au moyen d'un procédé approprié
au moins sur ses côtés larges et un côté frontal (15), la métallisation étant interrompue
en continu sur un côté large parallèlement au côté frontal métallisé (15); on procédera
subsidiairement, à cet effet, à une protection de masque correspondante,
- la plaque est structurée au moyen d'un procédé approprié engendrant un modèle désiré
de piézo-actionneurs (n x 1),
- la plaque structurée est polarisée par l'application d'une tension de polarisation,
- la plaque polarisée structurée (1) est fixée avec son côté large métallisé en continu
sur la plaque à membrane au moyen d'une colle appropriée,
- la plaque structurée (1) est mise en contact avec ses électrodes (13.01 à 13.16,
14) d'une manière appropriée avec des fils de branchement associés d'un câble plat.
6. Procédé pour la fabrication d'une plaque à piézo-actionneurs pour têtes d'impression
à encre qui sont composées de modules d'impression à encre avec une plaque à membrane
en pile, les différents piézo-actionneurs de la plaque à piézo-actionneurs (1) étant
occupés des deux côtés avec des électrodes (13.01 à 13.16, 14) et placés sur une plaque
à membrane au-dessus des chambres d'impression à encre, les piézo-actionneurs formant
une zone active (11) de la plaque à piézo-actionneurs (1), tandis que la partie restante
de la plaque à piézo-actionneurs (1) forme une zone inactive (12), une des électrodes
(14), laquelle est en même temps l'électrode commune de tous les piézo-actionneurs
individuels, s'étendant sur une surface frontale (15) de la plaque à piézo-actionneurs
(1) jusqu'au côté opposé, procédé comprenant les étapes suivantes:
- une plaque en matériau piézo-électrique, pourvue sur ses deux côté larges d'électrodes
(13, 14), est polarisée au moyen d'une tension de polarisation,
- la plaque est structurée au moyen d'un procédé approprié de telle sorte que celle-ci
est divisée en une zone active (11) et une zone inactive (12) engendrant un modèle
désiré de piézo-actionneurs individuels (n x 1),
- le côté frontal (15), qui se situe parallèlement et au voisinage de la ligne de
séparation entre la zone active et la zone inactive, est métallisé au moyen d'un procédé
approprié de telle sorte que, de cette manière, une électrode (14) est étendue dans
la zone inactive du côté opposé,
- la plaque (1) est fixée avec son côté large métallisé en continu sur une plaque
à membrane au moyen d'une colle appropriée,
- la plaque (1) est mise en contact avec ses électrodes (13.01 à 13.16, 14) d'une
manière appropriée avec des fils de branchement associés d'un câble plat.
7. Procédé selon les revendications 4 à 6, caractérisé en ce que l'on utilise du titanate-circonate de plomb comme matériau piézo-électrique.
8. Procédé selon les revendications 4 à 6, caractérisé en ce que la métallisation a lieu par galvanisation.
9. Procédé selon les revendications 4 à 6, caractérisé en ce que la métallisation a lieu par pulvérisation cathodique.
10. Procédé selon les revendications 4 à 6, caractérisé en ce que la métallisation a lieu par métallisation sous vide.
11. Procédé selon les revendications 4 à 6, caractérisé en ce que la métallisation a lieu par sérigraphie d'une pâte métallique.
12. Procédé selon les revendications 4 à 11, caractérisé en ce que l'on utilise un alliage d'argent pour la métallisation.
13. Procédé selon les revendications 4 à 6, caractérisé en ce que la structuration a lieu par sciage.
14. Procédé selon les revendications 4 à 6, caractérisé en ce que la structuration a lieu par gravure.
15. Procédé selon les revendications 4 à 6, caractérisé en ce que la structuration a lieu par gravure au laser.
16. Procédé selon les revendications 4 à 6, caractérisé en ce que la structuration a lieu par sablage.
17. Procédé selon les revendications 4 à 6, caractérisé en ce que l'on utilise comme colle une colle à résine époxy très liquide qui est appliquée
en couche de 1 à 5 µm d'épaisseur.
18. Procédé selon les revendications 4 à 6, caractérisé en ce que l'on utilise comme colle une colle durcissable au moyen de rayonnement UV.
19. Procédé selon les revendications 4 à 6, caractérisé en ce que les électrodes (13.01 à 13.16, 14) de la plaque (1) sont mises en contact avec les
fils de branchement associés par bonding.
20. Procédé selon les revendications 4 à 6, caractérisé en ce que les fils de branchement du câble plat sont pressés mécaniquement contre les électrodes
associées (13.01. à 13.16,14) de la plaquel (1) au moyen d'un module de branchement.