CN1052443C - 制造高密度喷墨印刷头系统的方法 - Google Patents

Abstract

一种制造喷墨印刷头的侧壁可致动的高密度通道系统的方法，由惰性材料制成的主体部分的第一表面导电地粘结到由活性材料制成的第一中间体部分的第一表面上；然后，机加工许多平行槽，这些槽通过第一中间体部分和部分的主体部分，形成许多被相应的许多侧壁致动器分开的通道，该侧壁致动器包括由惰性材料制成的第一侧壁截面和由活性材料制成的第二侧壁截面，然后，顶体部分导电地粘结到中间体部分上。

Description

本发明涉及一种制造喷墨印刷头的方法，尤其涉及到制造由通道喷墨的、具有高密度平行通道系统和侧壁致动器的喷墨印刷头。

印刷机提供一种在人类以可读形式中产生永久性记录的装置。一般说，印刷技术可分为冲击印刷技术和非冲击印刷技术。在冲击印刷技术中，图象是通过用冲击件击打放在纸件近处的墨带形成的。冲击印刷技术进一步又可分为成形一字符印刷和版型印刷，在成形一字形印刷中，击打墨带产生图象的冲击件，包括想要的字符的凸起的镜面图象部分。在版型印刷中，冲击件是一根触针或多根触针，这里，字符是通过击打对着墨带配置的触针或多根触针而产生一系列紧密的间隔开的点子形成的。通过有选择地击打对着墨带配置的多根触针，任何可描述的字符借助点型片均可产生。

由于其高的印刷速度、以及它更适于印刷图表和半色调图象，非冲击印刷通常比冲击印刷更为人们乐意采用。非冲击印刷技术包括版型、静电和电子照象型印刷技术。在版型印刷中，许多触针被电脉冲有选择地加热，所产生的热，在通常专门处理过的纸的一面上产生一个印记。在静电型印刷中，印刷件和导电纸面之间的电弧，除去了纸上的不透明涂层，从而使对比色的内层曝光。最后，在电子照象型印刷中，用一种如激光那样的光源，使光导电性材料有选择地带电，粉状上色剂被吸到带电的区域。当处在与纸面接触时，上色剂便转送到纸面上，然后，该上色剂被加热而使之熔化到纸面上。

非冲击印刷另一种形式通常归类在喷墨印刷，喷墨印刷系统用喷射细的墨点产生图象。该装置产生多次重复的并可控制的小墨点，以便在由计数法贮存的图象数据规定的地方印上一个小墨点。大多数商业出售的喷墨印刷系统可分为“连续喷射”型喷墨印刷系统和“按指令滴落”型喷墨印刷系统，在前一种印刷系统中，微滴从印刷头中连续地喷出，根据所想要产生的图象，微滴可直接对着纸张或向离开纸的方向喷射。在后一种印刷系统中，微滴根据所要产生图象有关的专门指令，才从印刷头中喷出的。

连续喷射型喷墨印刷系统，是以从一个小孔喷出液流，形成均匀小微滴的现象为基础的。可明显看到，例如使用可产生压力、振荡、使整个液体扩散的电子机械装置，根据表面张力波的扩张导致喷射的现象，从直径约为50-80微米的小孔中，在压力下喷出的液体，趋向于破裂成均匀的微滴。如在图1中，可看到一种连续喷墨型喷墨印刷机200的简图。这里，泵202把油墨从墨源204泵入喷嘴组件206中，喷嘴组件206有一压电晶体208，它连续地被晶体驱动器210提供的电压所驱动。泵202使供到喷嘴组件206中的油墨，通过喷嘴212以连续液流形式喷出。连续振荡的压电晶体208产生压力扰动，引起连续的油墨液流分裂成均匀油墨微滴，并且由于静电场存在而得到静电荷。这个静电场常被称为由电极214产生的带电场。利用高压偏转板216，可控制选择出的一些带静电微滴的轨迹，以便击向纸件218的纸面上理想位置。高压偏转板216，还使带静电荷的微滴中一些未被选中的微滴偏离纸件218的纸面，而落入用于循环用的贮存器220中。

由于微滴的大小很小和具有准确的流轨控制，故连续喷墨型喷墨印刷系统的质量，可接近成形字符冲击印刷系统的质量。但，连续喷射型喷墨印刷系统的缺点为，当少印或不印刷时，墨液必须一直在喷射，这种要求减少油墨因而降低该印刷系统的可靠性。

由于该缺点，人们对借助电子机械产生的压力波使引起的微滴增加了兴趣。在这种型式的系统中，通过对直接或间接与墨液耦合的压电材料施加一电压脉冲，引起了墨液中体积改变，这种发生在墨液中的体积变化便引起压力/速度的瞬变，这些是直接为了要产生从孔中流出的微滴，由于只是在所期望的滴墨时才施加电压，故这种型式的喷墨印刷系统被称为“按指令滴落”型。图2中，表示一种按指令喷墨型的喷墨印刷机，喷嘴组件306把油墨从蓄墨池(未示出)中抽出，驱动器310接收字符数据并致动相应的压电材料308。例如，如收到字符数据要求墨滴是从喷嘴组件306中喷出，则该驱动器310就把一个电压施加到压电材料308上。然后，压电材料将以一种方式变形，这使喷嘴组件306从小孔312中喷出一微滴墨。随后，该喷出的微滴被射向纸件318的纸面上。

在喷墨印刷机中使用的压电材料是公知技术，通常，压电材料使用于通过材料的两端施加一电场，使电能转换成机械能，从而引起压电材料变形的压电转换器中。这种使压电材料变形的能力，已常被利用在迫使油墨从喷墨印刷机的装有油墨通道中喷出。一种利用压电材料的变形喷墨的这种喷墨印刷机的结构，包括一根环绕装墨通道的管状压电转换器。当转换器被所施加的电压脉冲激励时，装墨通道被压缩，而把一微滴墨从通道中喷出。例如，参照Zoltan的美国专利3857045可看到一种利用环形转换器的喷墨印刷机。这种相对复杂的压电转换器和与之配套的装墨通道的结构，使这些装置制造起来相对费时和造价较高。

为了降低喷墨印刷头的每一个装置通道(或喷嘴)的制造成本，特别是降低这些具有压电致动器的喷墨印刷头的成本，人们一直长久想要生产一种具有通道组的喷墨印刷头，在该通道组中，这些单独的通道被排成使相邻通道之间的间隔相对小些。例如，构成一种使通道系统中相邻通道之间被隔开约4和8密耳的喷墨印刷头，可能是很合乎需要的。这样一种喷印刷头，这里称为“高密度”喷墨印刷头，除了减少每个装置通道的制造成本外，制造高密度喷墨印刷头带来另一优点是提高印刷的速度。但，在推荐的高密度喷墨印刷头中，采用非常密的通道间隔，一直是制造这种印刷头主要问题。

制造带有压电致动器并减小通道间距的喷墨印刷头的许多企图，已集中到制造一种带平行通道系统和带有驱动通道的剪式压电转换器的喷墨印刷头上。例如，在Fischbeck以及其他人的二个美国专利US4584590、4825227中公开了一种平行通道系统喷墨印刷头的剪式压电转换器。在Fischbeck及其他人的二个专利中，在一系列末端开口的平行墨压力腔的顶部盖有一片压电材料，在其另一面上装有电极，使正电极置于将压力腔隔开的垂直壁的上方，负电极则在腔本身的上边。当一个电场施加到电极二端时，在通常垂直于电场方向中被极化的压电材料，以剪式形状变形压缩墨压力腔。然而在这些形状中，有许多压电材料是不起作用的，而且压电材料的变形程度小。

参照Nilsson的美国专利US4536097，可看到具有平行通道系统和利用压电材料构成装置通道侧壁的一种喷墨印刷头。在Nilsson的美国专利中，喷墨通道基体是由一系列彼此平行、间隔排列的，并在相对的侧面上用电压材料片制成的第一、第二块板覆盖。由导电材料制成的一块板形成所有压电材料片的共用电极。在该板另一侧面上，电触头将一个电压施加到限定通道的二片压电材料上时，这二片压电材料就变窄，并变得高些，以使密封的通道模截面增大，而使墨被抽入通道中。当电压去掉时，这二片变回原来形状，由此减小通道体积而将油墨从那里喷出。

具有平行装墨通道系统和利用压电材料构成通道垂直壁的剪式致动器的一种喷墨印刷头也已公开。例如，在Bartky等人的美国专利4879568和Michaelis等人的美国专利4887100中，均已公开了一种喷墨印刷头的通道系统。在该系统中，压电材料被用作沿形成系统的每个通道的整个长度的垂直壁。在这些结构中，垂直的通道壁是由二个被相反地极化的、彼此紧挨着安装的、并被夹在顶壁和底部之间形成墨的通道的压电材料块构成的。墨通道形成之后，沿垂直通道壁的全长设置电极，当二电极之间产生垂直于压电材料片转态方向的电场时，垂直的通道壁就变形，以剪式形状压缩喷墨通道。

制造如同Bartky等人和Michaelis等人所公开的这些一样的具有侧壁致动器的平行通道系统的喷墨印刷头，在实践中是很不方便的。为了形成这样的喷墨印刷头，应先提供一基壁，并在其上装有一层压电材料。然后，加工许多穿过压电材料的平行槽，从而提供限定该系统的通道侧壁。随后，电极应装在限定通道的这些壁的表面上，以使所需要的电场可施加到侧壁上。然后，连接电路驱动装置，并将顶壁紧固到压电侧壁上以密封住通道。尤其在限定通道侧壁表面上安装电极，特别是一般采用非常小的尺寸，实践证明是分外困难的。沿限定通道的侧壁表面装电极的一种方法，是沿该面金属化该压电材料，从壁顶部加工掉金属形成深槽，然后把电连接到槽内壁深处。人们已预料到，这些步骤中每一步骤都可能造成重大的制造问题，如此，迟早要采用相对简单的制造具有高密度通道系统和侧壁致动器的喷墨印刷头的方法。

本发明的目的是提供一种制造喷墨打印头的简化组装方法，尤其是消除了使通道侧壁金属化及与之电接触以提供致动电极有关的制造方面的困难。

本发明是一种制造具有一排侧壁可致动的平行通道和喷墨印刷头的方法。在一个实施例中，由惰性材料制成的主体部分的第一表面被导电地粘结到由活性材料制成的中间体部分的第一表面上，然后加工许多穿过该第一中间部分的平行槽，从而形成许多被由活性材料制成的许多相应侧壁致动器分开的平行通道，由惰性材料制成的的顶体部分的第一表面，随后被导电地粘结到第一中间体部分的第二表面上；对于许多侧壁致动器的每一个致动器来说，其第一中间体部分的第一表面和主体部分的第一表面之间的导电粘结剂，导电地连接到电压源上，而顶体部分的第一表面和第一中间体部分的第二表面之间的导电粘结剂，导电地接地。在本发明的该实施例的一种情况中，平行通过机加工制成。在另一种情况中，成形和/或机加工可向下伸进主体通道中，从而形成许多平行通道，它们被相应许多侧壁致动器分开，而侧壁致动器具有由惰性材料制成的第一截面和由活性材料制成的第二截面。

在另一实施例中，本发明是一种制造喷墨印刷头的高密度平行通道系统的方法。

主体部分的第一表面导电地粘结到由按第一方向极化的压电材料制成的中间体部分的第一表面上，以致极化方向平行于主体部分的第一表面；之后，按垂直于第一方向的第二方向加工许多穿过中间体部分和主体部分的平行槽；最后，顶体部分的第一表面随之导电地安装到中间体部分的第二表面上。

在再一个实施例中，本发明是一种制造具有一排平行通道、每个通道是可由一般呈U形的侧壁致动器驱动的喷墨印刷头的方法。导电地彼此安装由活性材料制成的主体部分和中间体部分的第一表面，制作许多穿过中间体部分和部分的主体部分的平行通道，使得每个平行通道具有包括中间体部分和主体部分截面的第一和第二侧壁；由惰性材料制成的顶体部分的第一表面导电地粘结到中间体部分的第二表面上；第一侧壁的中间体和主体部分之间的导电粘结剂，导电地接到一个具有第一极性的电压源上，而第二侧壁的中间体和主体部分之间的导电粘结剂，导电地接到一个具有第二极性的电压源上；顶体和中间体之间的导电粘结剂导电地接地。

在还有一个实施例中，本发明是一种制造具有一排侧壁可致动的平行通道的喷墨印刷头的方法。由活性材料制成的主体部分和中间体部分的第一表面导电地粘结在一起，然后，制作许多穿过中间体部分和部分的主体部分的平行通道，这些通道中每一个是可致动的，整个呈U形的侧壁致动器。

参照附图，本领域的技术人员可更清楚了解本发明及其多个目的、特点和优点。其中：

图1是连续喷射型喷墨印刷头的示意图；

图2是按指令滴落型喷墨印刷头的示意图；

图3是制造按本发明所述结构的高密度、侧壁致动的、平行通道的喷墨印刷头的未极化长方块压电材料的立体图；

图4是图3的压电材料块在第一表面对金属化和块极化步骤后的立体图；

图5是图4中的金属化和极化的压电材料块在非金属化和切片步骤之后的立体图；

图6是图5中的单片极化压电材料在第二表面对金属化之后的局部前端面垂直剖面图；

图7是如图3中所述的第二块未极化压电材料，在单个表面金属化步骤之后的局部前端面垂直剖面图；

图8是图7未极化的和金属化的压电材料块和6中极化的和金属化的压电材料块配合与粘结之后的局部前端面垂直剖视图；

图9是图8中压电材料块在金属化工序后局部前端面垂直剖面图；

图10是完全组装好喷墨印刷头的高密度平行通道排列情况的局部前端面垂直剖面图，它是通过把图7中所述第二块未极化的金属化压电材料粘接到图9所述加工好的压电材料块上而成的；

图11是完全组装好高密度喷墨印刷头的立体图，它是用图10中组装好高密度平行通道排列而成的；

图12a是图10完全组装好高密度平行通道排列的单侧壁致动器的局部前端面垂直剖面图。

图12b是图12a的单侧壁致动器的可替换实施例的局部前端面垂直剖面图；

图12c是图12a的单侧壁致动器另一个可替换实施例局部前端面垂直剖面图；

图12d是图12a单侧壁致动器又一个可替换实施例局部前端面垂直剖面图；

图12e是图12a单侧壁致动器再一个可替换实施例局部前端面垂直剖面图；

图13是图6的极化和金属化的压电材料底块与极化和金属化的压电材料薄块配合和粘结后局部前端面垂直剖面图；

图14是图13配合与粘结好压电材料块经加工后的局部前端面垂直剖面图；

图15是一个完全组装好喷墨印刷头的高密度平行通道排列情况局部前端面垂直剖面图，它由图7未极化的金属化压电材料配合到图14加工好压电材料块上构成的。

虽下述元件编号次序有点独特，但该次序经选择而提出的，尽可能使本申请与参考结合以前共同正在进行申请中的编号相同。现参照附图，各图中物件厚度、尺寸已放大，必要时，用作解释的目的，这里相同数字代表相同或类似元件，从所有的图中，现可看出图3的一个长方块压电材料2。在大多数情况下，压电材料以粉末形式提供，但必须压成普通的长方形，象这里所述的那样。一般一次被压成长方形，然后，烧制压电材料，并通过研磨表面使之圆滑，制造出具有所需长度，宽度、高度的普通长方块的压电材料2。一般的长方块2的准确长度、宽度和高度随着制造喷墨印刷头的高密度平行通道排列的尺寸而变化。在本发明的实施例中，压电材料选择为lead Zirconate titante(或“PZT”)，但，应清楚认识到，其它类似的压电材料可用来制造喷墨印刷头的通道系统时，并没有超出本发明的范围。下面参照图4，现可看到图3中所述长方块2按选择的P方向极化后情况。为了极化长方块2，长方块2的相对表面3、5首先通过涂敷被金属化，例如通过喷镀工艺，在其上镀上各自的导电金属材料层4，6。接着在金属层4和6之间施加一个预定值的高压，以极化该长方块2，这样，长方块2产生的极化方向以箭头“P”表示，并相当于层4和6之间的电压降方向。例如，为了按所示的方向极化长方块2，相对于层6的正压应施加到层4上。极化完成后，金属层4和6就被传统的装置切掉。

参照图5，现可看到极化后的PZT长方块2被加工成许多薄片14，例如，通过锯切工艺，使每片具有预定的厚度。单独的薄片14叠起来，将较大的相对表面14a与14b进行金属化，以便得到第一金属化的导电表面36和第二金属化的导电表面38。在最佳实施例中，金属化工艺是通过在每个表面14a和14b上喷镀一层镍铬—金合金来完成的。但，应清楚地明白，前面提到的喷镀工艺只是一种方法，在该方法中，一层导电材料可施加到表面14a，14b上，还有许多其它导电材料可适用作金属化导电表面。见图6，可看到以后称为喷墨印刷头10的中间体部分14的单独薄片14，具有第一和第二金属化导电表面36和38。

见图7，现可看到高密度喷墨印刷头10的主体部分12。在本发明最佳实施例中，主体部分12由未极化的压电材料制成，但完全可考虑到，主体部分12不需要由压电材料制成，可由任何一种惰性材料制成。主体部分12由使用了与用来形成中间体部分14的工艺相类似的工艺的压电材料制成。在第二个压电材料块由粉末的压电材料制成后，第二块不极化，然后，由第二块叠成的一片，形成了主体部分12，只有一个较大表面12a被金属化，得到了第三金属化的导电表面34。

参照图8，现可看到图6的中间体14被配合到和粘到图7的主体部分12上。最好通过使用一个第一层导电粘结剂40(例如，使用环氧树脂或其它导电粘结剂)导电地粘结到主体部分12的金属化的导电表面34和中间体部分14的金属化的导电表面38，实现中间体部分14和主体部分12之间的粘结。典型的第一层导电粘结剂40应该涂得很薄一层，最好相当于大约2/10-1/2密耳(mil)厚。另一方面，主体部分12的金属化导电表面34和中间体部分14的金属化导电表面38之间的粘结，可通过金属化导电表面34，38相互焊接来实现。最好是，中间体部分14可导电地安装到主体部分12上，使中间体部分14的极化方向P一般的平行于主体部分12的表面12a。

可设想，根据本发明的一个实施例，当象中间体部分14的表面14b和主体部分12的表面12a被导电地装在一起，以及电压可迅速施加到夹在那儿中间的第一层导电粘结剂40那样，可长时间保持高密度喷墨印刷头10的良好工作时，这时，一个或二个金属化导电表面34和/或38就可去掉。这样，在本发明这个特例中，就去掉表面34和38，只用单独的导电粘结剂层40将表面12a和12b彼此导电地粘贴住。但，应注意到，当金属化导电表面34，38已经去掉后，应用中使用钎剂是不合适的。

在时间足够长之后，允许导电粘结剂层40固化，然后开始加工，以形成喷墨印刷头的通道组。如图9所示，通过机加工穿过中间体部分14和主体部分12的一些槽，形成了一系列轴向延伸大体平行的通道18。最好，加工工艺是这样进行，使得制成的每一个通道18向下延伸，以致要穿过金属化的导电表面36、中间体部分14、金属化的导电表面38、第一导电粘结剂层40、金属化的导电表面34和部分主体部分12而进行加工。还有一个较好办法是，把通道加工成使它们在通常垂直于中间体部分14的极化方向P的轴向延伸。此外，通过加工工艺不伸进主体部分12中进行加工或改变加工工艺伸入主体部分12中的加工深度，可实施本发明各种状况。根据本发明专门实施例，可预料到，被去掉的主体部分12的那部分高度，相对于中间体部分14的高度的比例有明显变化。例如，可设想，在本发明的各种情况下，上述的被加工去掉的主体部分12的那部分高度与整个被加工的中间体部分14的高度之比，可趋于无限大，即这里被加工掉的主体部分12的那部分，接近于无穷小的高度。但应注意，为了制成大体上平行的通道18，被加工去掉的主体部分12的截面高度，近似等于去掉的中间体部分14的截面高度1.3倍，在使用中已证实是完全合适的。

用本方法，形成通道18，它包括喷墨印刷头10的通道系统和一些侧壁致动器28，每个致动器具有第一侧壁致动器剖面30和第二侧致动器剖面32，它们确定了这些通道18的侧壁而且在毗邻的通道18还产生了喷墨压力脉冲。下面参照图10，现可以看到完全组装好的喷墨印刷头10的通道系统。通过将单层金属化导电表面42成形在其上的第三个未极化压电材料块16导电地粘贴到中间体部分14的金属化导电表面36上而制成，该喷墨印刷头10的通道系统1。这以后将被称作喷墨印刷头10的顶体部分16的该第三块16，可以采用上述有关主体部分12的类似方法构成。为了形成顶体部分16，整个的压电材料长方块由粉末压电材料制成。金属化导电表面42然后被成形在顶体部分16的表面16a上，此外当最好顶体部分16由末极化压电材料制成时，完全可以设想顶体部分16不需要由压电材料制成而可以由任何合适的惰性金属制成。

为了完成组装喷墨印刷头10的通道系统工作，该顶体部分16的金属化导电表面42被第二层导电粘合剂44导电地粘到第二侧壁截面32的金属化导电表面36上。最好该层导电粘合剂44铺在金属化导电表面42上，然后将顶体部分16放置到金属导电表面36上。如前所述，可以想到，在本发明的一个实施例中，当像中间体部分14的表面14a和顶体部分16的表面16a被导电地粘在一起和被夹在那中间的第二层导电粘合剂44可以迅速接地那样能长期的保持高密度喷墨印刷头10的良好工作时，一个或两个金属化导电表面36或42可以去掉。这样，在本发明的特例中，可以考虑单独使用第二层导电粘合剂44将表面14a和16a彼此导电地粘住。正如现在可看到的，许多具有预定宽度和深度的垂直槽，预先作成通过中间体部分14和主体部分12以及顶体部分16的表面16a，这些垂直槽限定许多装墨通道18，从而提供了喷墨印刷头10的通道系统。

下面参照图11，现可看到一个根据本发明的叙述而构成的完成组装的喷墨印刷头10。该喷墨印刷头10包括被对准地配合并粘到中间体部分14上的主体部分12，依次，中间体部分14被对准地，配合到并粘到顶体部分16上。在此所述的实施例中，主体部分12的表面12a和中间体部分14的表面14b单独由第一层导电粘合剂40彼此导电地粘住，而中间体部分14的表面14a和顶体部分的表面16a单独由第二层导电粘合剂44彼此导电地粘住。

在靠近喷墨印刷头10的后部制作有一根与这些装墨通道18(图11中未示出)相通的管道(图11中未示出)，最好该管道由一根成形在顶体部分16中的通道组成而且该通道完全垂直于被成形在主体部分和中间体部分12，14中的这些装墨通道18延伸。参照结合以前在共同正在进行申请中所述的更全面的一种方式，该管道经由垂直穿过顶体部分16的一根内部导管(在图11中未示出)和一根外部墨导管46通到供给装置，该供给装置将墨从与外部导管46连接的墨源25那里送到装置通道18。

继续参照图11，该喷墨印刷头10进一步包括一前壁20，它具有一个前壁20a，一个后面20b和许多穿过那里的全带锥度的孔26。后面20b例如与主体、中间体和顶体部分12，14和16对准，配合和粘结。以致每个孔26与相应成形在中间体部分14中的许多通道18中的一个是相通的，最好每个孔26应该这样定位使它位于相应通道18端部的中央，从而提供了这些通道18的喷墨嘴。然而可以预料到每一通道18的端部在印刷过程中都能起到喷射墨滴的孔的作用，而没有必要提供前壁20和孔26。还可以考虑到，根据设想的特殊喷墨印刷头10的通道要求，由孔26组成的孔组27的尺寸可以变化，以覆盖住各种沿前壁20的所选择的长度。最好孔组27应该包括2、3或多行被小距离间隔开的孔，进一步关于组成外形的细节可以参照结合以前的有关装置专利申请。

为了驱动喷墨印刷头，控制装置50，一般包括一个电压源和一个按许多预定程序中任一个程序起动电源的微处理机，该预定程序对应于由喷墨印刷头喷墨时所形成的各种图像。控制装置50有一个电压接线端50a，电连接到相应于通过加工工艺制成的各种侧壁致动器28的导电粘合剂材料40上。另一方面，由加工工艺形成的每个侧壁致动器28的第二层导电材料44接地。当将正和/或负电压施加到对应于好几对的侧壁28的导电层40上时，这些通道28将按预定的指令序列变形(或激励)，从而引起从孔26中喷墨，并在一张离开喷墨印刷头一短距离被定位的纸上形成图像(未不出)。

可以改变所选择的激励通道18的脉冲指令序列的准确形状，这并没超出本发明的叙述范围，例如，一种合适的脉冲指令序列可通过参照89-WA/FE-4(1989)，Wallace，David B的题为“使用积分方法滴落造型、按指令滴落的喷墨装置的特性模拟方法”的文章而看到。它的最一般道理是，侧壁致动器28的脉冲序列由正(或“+”)部分和负(或“-”)部分组成，正部分将压力脉冲传至正被侧壁致动器28激励的通道18，而负部分将互补的附加压力脉冲传进靠近正被动激励的通道18的通道18，该两侧通道18共用同一被激励的侧壁28，例如，在本发明的一个实施例中，一对确定了通道18的相邻侧壁致动器28的每一个侧壁致器28，都具有包含上述正压和负压部分的脉冲序列，对应于其中一对，在相反的时间间隔期间施加正压和负压部分，从而形成一个+、-、+、-电压图，它将引起每隔一个通道18在施加电压之后喷出一滴墨，在本发明的第二个实施例中，确定了第一通道的第一对相邻侧壁致动器28可有一脉冲序列，该脉冲序列包括对应于第一对中的一个，在相反的时间周期间施加的上述正压和负压部分，确定了靠近第一通道的第二通道的第二对相邻侧壁致动器28可以在这个时间周期期间没有电压施加到那里，从而形成了一个+、-、0、0电压起伏图，图中每第四个通道18在加压后将激励。进一步可看到，通过对应于每个侧壁致动器28，选择施加到第一层导电粘合剂40上的电压，可以提供出很多通道致动图。

在图11所述的实施例中，主体部分12通过中间体部分14和顶体部分16向后延伸，从而在喷墨印刷头10上提供一个表面，在该表面上可以安装控制器50。然而可以完全设想，主体部分12，中间体部分14和顶体部分16可以都是同样长度，因此就需要将控制器50相对于喷墨印刷头10置于遥控位置。

下面参照图12a-e，现可以看到，侧壁28的第一、第二、第三、第四、第五个实施例，可以按照本发明的学说构成，然而应清楚地认识到，这里所述的侧壁致动器28的每个实施例需要不同的制定方法，每种方法都包含在本申请的广泛发明思想主题中，在该主题中，喷墨印刷头10的主体部分12有一剖面或一个活性压电材料剖面最好每一个在平行主体部分12的方向上被极化并在位于沿着其顶和底表面上，有或者没有金属化层。被导电地安装在彼此的顶部上以便形成喷墨印刷头10的中间体部分，以前标号的剖面导电地装在彼此的顶部上，加工的轴向延伸槽通过剖面形成通道组。制成的槽向下穿过由中间体部分14组成的压电材料导电安装后，也可以局部地穿过下面由主体部分12组成的惰性材料钻孔之后，导电粘合剂用于粘性地安装在安装活性压电材料的截面，为通过加工工序制成的侧壁致动器迅速提供可连接的电接触，通道延伸侧壁致动器的电连接可以提供在喷墨印刷头10的背面。

现参照图12a，由于它与图10中所述情况相同，所以我们不认为需要全面的叙述本发明的该实施例，然而某些涉及该实施例的细节下面要讨论，以帮助比较本发明的这个实施例与图12b-e中所述的本发明的替换实施例。图12a中所述的第一实施例的侧壁28如同中间体部分14装在主体部分12上一样是通过导电地安装沿指示方向P极化的第二层压电材料而制成的。加工工序完成之后，制成了一系列的侧壁致动器28，其中之一被描述在图12中，每一个侧壁致动器包括由隋性金属制成的第一侧壁剖面30和由极化压电材料形成的第二侧壁剖面32，通过加工工序制成的每个侧壁致动器28的第一层导电粘合剂40然后接到电压接线端50上，而通过加工工序制成的每个侧壁致动器28的第二层导电粘合剂42被接地。

下面参照图12b，现可以看到，第二实施例的侧壁致动器28具有第一、第二和第三侧壁剖面30、54和56，这里，第二和第三侧壁剖面54，56分别安装有第一和第二金属化的导电表面57和58，60和62，通过第一层导电粘合剂40第二侧壁剖面54的第一金属化导电表面57安装到第一侧壁剖面30的金属化导电剖面34上，而通过第三层导电粘合剂64第二侧壁剖面54的第二金属化导电表面58安装到第三侧壁剖面56的第一金属化导电表面60上。最后，通过第二层导电粘合剂44，第三侧壁剖面56的第二金属化导电表面62被安装到顶体部分16上。

为了形成本实施例的侧壁致动器28，按指示方向P极化的第一层压电材料被导电地安装到主体部分12上。例如，第一层压电材料除该层厚度应该减少外，可以按构成中间体部分14的同样方法构成。接下来，第二层压电材料按相反方向安装到第一层压电材料上。第二层压电材料可以按用来构成第一层的同样方式构成，然后在安装之前旋转180°，以提供相反的极化方向，之后的加工步骤与以前叙述的一样。通过加工工序成的每个侧壁致动器28的第一和第二层导电粘合剂40、44应接地，而通过加工工序制成的每个侧壁致动器28的第三层导电粘合剂58应接到电压接线端52上。

下面参照图12c，现将叙述第三实施例的侧壁致动器28的较多细节，这里侧壁致动器再次包括一对侧壁剖面，但这里，分别具有第一和第二金属化导电表面70和72，74和76的第一和第二侧壁剖面66，68两个都由活动材料制成。这里的第一层导电粘合剂40将主体部分12的第一金属化导电表面34导电地安装到第一侧壁剖面66的第一金属化导电表面70上，第四层导电粘合剂78导电地安装第一侧壁剖面66的第二金属化导电表面72和第二侧壁剖面68的第一金属化导电表面74，而第二层导电粘合剂44导电地安装第二侧壁剖面68的第二金属化导电表面76和顶体部分16的金属化导电表面42。

为了形成本实施例的侧壁致动器28，第一层按指示方向P极化的压电材料导电地安装到主体部分12上。例如，第一层压电材料可以按构成中间体部分14的同样方式构成。接下来按相反方向极化的第二层压电材料然后导电地装到第一层压电材料上。第二层压电材料可以按构成第一层的方式同样地构成，并然后在安装之前旋转180°，以提供相反的极化方向。然而，在本实施例中，机械加工的差异在于由此而制成的槽将不伸入主体部分12中。相反地，在金属化导电表面34已被加工掉后应当停止机械加工。最后，由机加工工艺制成的每个侧壁28的第一和第二层导电粘合剂40和44应当接地，而由机加工工艺制成的每个侧壁28的第三层导电粘合剂78应当连到电压接线端52上。

下面参照图12d，现将叙述第四实施例的侧壁致动器28的较多细节，这里，侧壁致动器28由用惰性材料制成的第一侧壁剖面30和由活性材料制成的第二第三和第四侧壁剖面80，82和84组成。每一活性侧壁剖面80，82和84分别具有第一和第二金属化导电表面86和88，90和92及94和96。在本实施例中，第一层的导电粘合剂层导电地粘结金属化导电表面34和86，第三导电粘合剂层98导电地粘结金属化导电表面88和90，第四层导电粘合剂层100导电地粘结金属化导电表面92和94，而第二导电粘合剂层44导电地粘结金属化导电表面96和42。

为了形成本实施例的侧壁致动器28，按指示方向P极化的第一层压电材料被导电地粘结到主体部分12上。例如第一层压电材料可以按构成中间体部分14的同样方式构成。接下来，按相反方向极化的第二层压电材料然后被导电地粘结到第一层压电材料上，第二层的压电材料可以按构成第一层的方式同样地构成，并然后在粘结之前旋转180°以提供相反的极化方向，最后，具有同样结构和极化方向的第三层压电材料如同第一层压电材料一样然后导电地被粘结到第二层压电材料上。在与前述的图12a和12b的情况同样的加工步骤之后，由机加工工艺制成的每个侧壁致动器28的第一和第四导电粘合剂40，100将接到电压接线端52上，而由机加工工艺制成的每个侧壁致动器28的第二和第三层导电粘合剂44，98将接地。

下面参照图12e，现将叙述第五实施例的侧壁致动器28的较多细节。这里，该侧壁致动器28由第一、第二、第三、第四、第五和第六侧壁剖面104，106，108，110，112和114组成，每一个由活动材料制成，而且每一个分别具有附着到那儿上面的第一和第二金属化导电表面116和118，120和124，126和128，130和132，134和136，138和140。第一导电粘合剂层40导电地粘结金属化导电表面34和116，第三导电粘合剂层142导电地粘结金属化导电表面层118和120，第四层导电粘合剂层144导电地粘结金属化导电表面124和126，第五导电粘合剂层146导电地粘结金属化导电表面128和130，第六导电粘合剂层148导电地粘结金属化导电表面132和134，第七导电粘合剂层150导电地粘结层136和138，而第二导电粘合剂层44导电地粘结金属化导电表面140和142。

为了形成本实施例的侧壁致动器28，按指示方向P极化的第一层压电材料被导电地粘结到主体部分12上。例如，第一层压电材料可以按构成中间体部分14的同样方式构成，但要适当地减少厚度。接下来，按相反方向极化的第二层压电材料然后导电地粘结到第一层压电材料上，第二层压电材料可以按构成的第一层的方向同样构成并在粘结之前旋转180°，以提供相反的极化方向，第三、第四和第五、第六层压电材料然后同样被构成，相对于前层旋转180°并导电地粘结到那儿。在本实施例中，机加工步骤与图10c中所述的制成的槽在那附近应当不伸进主体12里的情况是类似的，相反地，在金属化导电表面34已经被加工掉之后机加工应当停止。然后通过机加工工艺制成的每个侧壁致动器28的第三、第五、和第七层导电粘合剂142，146和150将接到电压接线端52上，而通过机加工工艺制成的每个侧壁28的第一  第二、第四和第六层导电粘合剂40，44，144和148将接地。

参照图13，现还可以看到本发明的另一个实施例。这里，现可以见到接图6的中间体部分14同样构成的另一个中间体部分414被配合和粘结到主体部分412上。正如以前一样，中间体部分414是由按P方向极化的压电材料构成的并具有分别被装在表面414b、414a上的金属化导电表面436，438，但在本发明的该实施例中，主体部分412也是在P方向极化的压电材料制成的，主体部分412可以通过将粉末压电材料压成整个长方形，焙烧压缩压电材料、平整压电材料组合块的表面，按方向P极化压电材料块和在其上喷镀一层导电金属434来金属化表面412a而制成。通过一层导电粘合剂440导电地将主体部分412的金属化导电表面434和中间体部分414的金属导电表面438粘结在一起而使中间体部分414和主体部分412粘结在一起。另一方面，主体部分412的金属化导电表面434和中间体部分414的金属化导电表面438之间的连接可以通过彼此焊接金属化导电表面434，438来获得。按本发明的一种情况可以进一步设想，只要能保持本发明良好工作，一个或二个金属化导电表面434和/或438可以被去掉。

在足够长的时间之后让该层导电粘合剂440固化，然后开始机加工工艺，以形成喷墨印刷头的通道系统。如图14所示，通过机加工出多个穿过中间体部分414和主体部分412的槽，而形成一系列轴向延伸，大体上平行的通道418。最好，机加工工艺应当这样进行，使得制成的每个通道418因此而应当向下延伸，以致使金属导电表面436，极化压电材料的中间体部分414，金属化导电表面438，一层导电粘合剂440，金属导电表面434和部分的极化压电材料的主体部分412被加工掉。在本方法中，形成了由喷墨印刷头的通道系统和多个侧壁致动器428所组成的多个通道418，每一个具有第一侧壁致动器剖面430和第二侧壁致动器剖面432，它们限定了被制成的通道418的两侧面，下面将更全面的叙述按这里所述的方法来制造平行通道系统，即每个通道418备有一般呈U型的侧壁致动器450(图14中虚线所示)，它由在通道418的相对两侧面上的第一侧壁致动器剖面430和主体部分412的一部分组成，该部分412横间连接了通道418相对两侧面上的两第一侧壁致动器剖面430。

接下来参照图15，现可以看到全部组装好的喷墨印刷头的通道系统。该喷墨印刷头的通道系统通过导电地安装未极化压电材料或其它惰性材料的第三块416而制成的，具有一个单层金属化导电表面442，被形成在底表面416a上，由此再到中间体部分414的金属化导电表面436上。该第三块416，以后将被称作喷要印刷头顶体部分416，可以按类似于前述有关顶体部分16的方式构成。为了完成喷墨印刷头的组装，通过第二层导电粘合剂444，顶体部分416的金属化导电表面442导电地粘结到第二侧壁剖面432的金属化导电表面436上。最好，该层导电粘合剂444应当铺放在金属化导电表面442上而顶体部分416然后被放置到金属化导电表面436上。如以前一样，可设想在本发明的某实施例中，只要能保持高密度喷墨印刷头的良好工作，可以去掉一个或二个金属化导电表面436或442。

图15叙述了平行通道系统电连接情况，每个所述的通道418备有一般呈U型的致动器450。一个电触头452，它在本发明的一个实施例中，可以通过导电粘合剂440，金属化导电表面434和438彼此钎焊而使金属化导电表面434和438彼此导电地安装，或者用单层导电粘合剂附在表面412a和414a彼此之间，而通道418的一侧接到+1伏电压源上(未示出)。第二电触头454然后接到-1伏电压源上。为了实现平行通道系统的电连接，该层导电粘合剂444接地。在本方法中，通道418应当有一个一般呈U型的致动器450，在触头452和触头454之间具有2伏电压降。在触头452和地之间，第一侧壁致动器具有+1伏电压降而在触头454和地之间第二侧壁致动器具有-1伏电压降，只要按本方法构成的，当+、-、+、-电压起伏图施加到触头452、454时，就会引起每隔一个通道418，在施加电压时喷射一滴墨。被组合的U形致动器450和一对靠近通道418的侧壁致动器432所产生的作用在通道418上的压缩和/或膨胀力，比由侧壁致动器28施加在通道18上的力大得多。

最后，同时应该清楚的了解，具有平行通道系统，每个通道带有U形致动器的高密度喷墨印刷头的尺寸在本发明的范围之内可以很容易地被变动。特别应当给以关注的是，体现本发明的喷墨印刷头可以用下述尺寸制成：

孔直径：40微米(μM)

PZT长：15毫米(mm)

PZT高：120微米(μM)

通道高：356微米

通道宽：91微米

侧壁宽：81微米

这样，已经叙述和说明了这里的各种制造高密度侧壁致动的平行通道系统的喷墨印刷头的方法，每个公开方法都提供了比较简单、便易的制造上述喷墨印刷头的方法，该方法是通过提供导电安装的、被包含在侧壁致动器里的理想活性材料层，然后机加工轴向穿过活性材料层的一些槽，在本发明的一些实施例中，该槽通过下面的未极化惰性材料的一部分，从而形成许多装墨的通道，并将活性材料层分成新形成通道的许多侧壁致动器，此外，导电地安装在活性材料的相邻剖面上、现被分割成一些侧壁致动器的材料层，很容易被利用作为电触头，该电触头通过把电致动器的端部电连接到电压源上或者接地，而使所选择的偏压置于侧壁上。然而，本专业的技术人员应当承认，除这些专门提到的之外，实际上在本发明范围内可以作出很多改进和变化。因此应清楚地了解，如这里所述的本发明的形式仅是示范性的，并不意味着本发明的范围就局限于此。

Claims (10)

1.一种制造具有一排侧壁可致动的平行通道的喷墨印刷头的方法，所述平行通道贯穿压电材料的中间体部分的厚度，所述中间体部分夹在基体部分和盖部分的相应表面之间且粘结在所述相应表面之间，所述平行通道限定在由所述中间体部分所提供的侧壁之间，所述通道与其端壁上的小孔相通；所述中间体部分上所配置的致动电极用以接收致动电压，使所述侧壁变形，使所述通道扩张和收缩，所述方法的特征在于包括下述步骤：

用插入的导电层将所述中间体部分的第一表面粘结到所述基体部分的第一表面；

形成多个贯穿所述中间体部分、所述插入的导电层和所述基体部分的一部分的总体上平行的通道，所述多个平行通道各由一对侧壁所限定，各所述侧壁的下部分是由所述主体部分形成的，上部分则是由所述中间体部分形成的，所述插入的导电层的一部分在所用的各侧壁的下部分和上部分之间提供相应的致动电极；

所述那对侧壁各包括所述中间体部分的所述第一和第二表面的区域，并限定所述通道，为所述通道提供U形致动器，所述U形致动器包括限定所述通道的所述那对侧壁的所述下部分。

2.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述插入的导电层包括导电粘结材料。

3.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述插入的导电层包括粘结到所述中间体部分和所述基体部分的电极金属层。

4.根据权利要求1至3任何一项的方法，其特征在于，所述中间体部分沿着总体上垂直于穿过该中间体部分的所述通道范围的方向被极化。

5.根据权利要求1至4任何一项的方法，其特征在于，所述中间体部分包括多层极化的压电材料的叠层，导电层插在所述多层叠层的相邻叠层之间，各层所述压电材料是沿总体上平行于粘结有该中间体部分的该基体部分的表面的极化方向而极化的。

6.根据权利要求5的方法，其特征在于，所述叠层具有近乎相同的厚度。

7.根据权利要求5或6的方法，其特征在于，所述中间体部分的相邻极化层沿相反方法极化。

8.根据权利要求1-7任一项的方法，其特征在于，所述通道伸入所述基体部分的量大于所述中间体部分的厚度。

9.根据权利要求1-8任一项的方法，其特征在于，所述基体部分包括压电材料。

10.根据权利要求1-9任一项的方法，其特征在于，所述平行通道是通过机切削穿过所述中间体部分和局部穿过所述基体部分而形成的。

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