JPS60151062A - Manufacture of converter row - Google Patents

Manufacture of converter row

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JPS60151062A
JPS60151062A JP59266054A JP26605484A JPS60151062A JP S60151062 A JPS60151062 A JP S60151062A JP 59266054 A JP59266054 A JP 59266054A JP 26605484 A JP26605484 A JP 26605484A JP S60151062 A JPS60151062 A JP S60151062A
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JP
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transducer
diaphragm
transducer material
sheet
array
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Japanese (ja)
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デービツド・ダブリユー・ハツバード
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Pitney Bowes Inc
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はインパルスインキジェット印字ヘッドの製造方
法に関し、特にインパルスインキジェット印字ヘッドに
使用する変換器列を1枚の変換器シートから製造する方
法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method of manufacturing an impulse inkjet printhead, and more particularly to a method of manufacturing a transducer array for use in an impulse inkjet printhead from a single transducer sheet.

従来の技術 インキジェット装置、特にインパルスインキジェット装
置は周知である。基本的にはこの種インパルス装置は短
い圧力パルスを使用してインキ滴をインキ室から小さい
ノズルを経て印字面に射出し特定のパターンとして像を
形成する0各滴は液内の圧力波によって生じ、変換器例
えば圧電セラミック材料に電圧パルスを供給することに
よって圧力波が生ずる。インパルス又は所要の滴の用語
は既知の文献及び本明細書で使用し、インキ滴の排出の
速度即ち周波数にはノズル再充填のだめの回復時間以外
に制限のないインキジェット装置を称する。即ち、液滴
は所望の速度でパターン、シーケンス、リズムの有無に
拘らず排出可能とする。
BACKGROUND OF THE INVENTION Inkjet devices, particularly impulse inkjet devices, are well known. Basically, this type of impulse device uses short pressure pulses to eject ink droplets from the ink chamber through a small nozzle onto the print surface, forming an image in a specific pattern. Each drop is created by pressure waves within the liquid. Pressure waves are generated by applying voltage pulses to a transducer, such as a piezoceramic material. The term impulse or required drop is used in the known literature and herein to refer to an ink jet device in which there is no limit to the rate or frequency of ink drop ejection other than nozzle refill sump recovery time. That is, droplets can be ejected at any desired rate with or without pattern, sequence, or rhythm.

インパルスインキジェットの原理はインキの圧縮と、こ
れに続くインキ室からノズルを通るインキ滴の排出であ
り、これを行なう駆動機構は薄いダイアフラムに接着し
た変換器材料例えば圧電セラミックから成る。圧電セラ
ミック材料に電圧を供給すれば圧電セラミックは平面寸
法を変化させようとするが、ダイアフラムに確実剛性に
接着されるため、曲りが生ずる。インパルスジェットに
おいて、変換器ダイアフラム構造即ち駆動機構の電気イ
ンパルスに基く寸法変化を使用してインキに圧力を供給
する。例えば矩形の圧電セラミック変換器において、変
換器材料に近い強度を有する可撓性ダイアプラム材料に
変換器材料を接着する。
The principle of an impulse ink jet is the compression of ink and subsequent ejection of ink droplets from the ink chamber through a nozzle; the drive mechanism for this consists of a transducer material, such as a piezoelectric ceramic, bonded to a thin diaphragm. When a voltage is applied to the piezoelectric ceramic material, the piezoelectric ceramic tends to change its planar dimensions, but since it is firmly and rigidly bonded to the diaphragm, bending occurs. In impulse jets, dimensional changes based on electrical impulses of a transducer diaphragm structure or drive mechanism are used to provide pressure to the ink. For example, in a rectangular piezoceramic transducer, the transducer material is bonded to a flexible diaphragm material that has a strength close to that of the transducer material.

変換器が作用電圧によって膨張又は収縮した時にダイア
フラムと変換器は曲る必要がある。厚さ5ミル(約0.
13mm)の変換器においてノズルからインキ滴をイン
パルス状に押出すための標準駆動電圧は例えば100■
である。インパルスは例えば20〜40ミリ秒だけ継続
し、4マイクロインチの滴を1気圧で排出する。滴がノ
ズルから排出した後のインキの再充填はノズルでの毛管
作用によって行なう。再充填は通常は約100マイクロ
秒を要し、インキの粘度、表面張力、液通路のインピー
ダンスによって異なる。約1 in (約25mm)の
層の液静圧が毛管作用に釣合う。
The diaphragm and transducer must flex when the transducer is expanded or contracted by the applied voltage. Thickness: 5 mils (approx.
For example, the standard drive voltage for extruding ink droplets from the nozzle in an impulse manner in a 13 mm transducer is 100 mm.
It is. The impulse lasts, for example, 20-40 milliseconds and expels a 4 microinch drop at 1 atmosphere. Refilling of the ink after a drop has exited the nozzle is accomplished by capillary action at the nozzle. Refill typically takes about 100 microseconds and varies depending on ink viscosity, surface tension, and fluid path impedance. The hydrostatic pressure of the approximately 1 in (approximately 25 mm) layer balances the capillary action.

インキジェット又はインキジェットヘッドの列は変換器
の列を必要とする。通常は各変換器は各ジェットのイン
キ室に近接して個別に接着剤接着法によって取付ける。
A bank of ink jets or ink jet heads requires a bank of transducers. Typically, each transducer is individually adhesively mounted adjacent to the ink chamber of each jet.

この場合に生ずる問題点は、列内の変換器の数が例えば
12個以上となれば、取扱が複雑となるために破損等の
取扱上の問題を生ずる。更に、個別の変換器をダイアフ
ラムに接着するには時間と部品費は変換器の数に比例し
て増加する。更に、破損の可能性及び液溶の容積、速度
に関する性能上のばらつきが大きくなる。
The problem that arises in this case is that when the number of transducers in a row is, for example, 12 or more, handling becomes complicated, resulting in handling problems such as breakage. Furthermore, the time and component cost of gluing individual transducers to the diaphragm increases proportionally with the number of transducers. Furthermore, the possibility of breakage and performance variations in solution volume and velocity are increased.

出願人の同日出願は1枚のシートの変換器材料を接着剤
を使用してダイアフラムに接着する。接着剤を省略でき
れば接着剤層が機械的エネルギーを吸収することがない
ため、エネルギー伝達は良くなる。他の問題点として、
接着剤層がない場合は変換器材料とダイアフラムとが電
気的に接触するため、接着剤層を電気が通る必要がない
。接着剤層は容量層を形成して圧電セラミックの電界を
減少して曲げ効果を減少する。
Applicant's same-day application adheres a single sheet of transducer material to a diaphragm using an adhesive. If the adhesive can be omitted, energy transfer is improved because the adhesive layer does not absorb mechanical energy. Another problem is that
Without the adhesive layer, there is electrical contact between the transducer material and the diaphragm, so there is no need for electricity to pass through the adhesive layer. The adhesive layer forms a capacitive layer to reduce the electric field in the piezoelectric ceramic and reduce bending effects.

本発明によって、上述の既知のインパルスインキジェッ
ト印字ヘッド用の変換器列の各種製造方法の欠点をなく
する。
The present invention obviates the drawbacks of the known methods of manufacturing transducer arrays for impulse inkjet printheads as described above.

本発明によって1枚の変換器材料のシートを使用する変
換器列の製造方法を提供し、各個の変換器を接着して変
換器列を形成する必要性をなくする0 本発明によってダイアフラム材料を変換器材料に被覆し
て変換器列を製造する方法を提供し、接着剤の必要性を
なくする。
The present invention provides a method of manufacturing a transducer array using a single sheet of transducer material, eliminating the need to bond each individual transducer to form a transducer array. A method of manufacturing transducer arrays by coating transducer material is provided, eliminating the need for adhesives.

本発明によるインパルスインキジエラl−印字ヘッドに
使用する変換器列を製造する方法は、1枚の変換器材料
のシート上にダイアフラム材料の層を被覆し、変換器材
料の十分な量を除去してダイアフラムから延長した変換
器材料の複数の独立部分を残す。
A method of manufacturing a transducer array for use in an Impulse Ink Ziera l-printhead according to the present invention includes coating a layer of diaphragm material on one sheet of transducer material and removing a sufficient amount of the transducer material. leaving multiple independent sections of transducer material extending from the diaphragm.

作 用 本発明による変換器列の製造方法は既知の方法よりは安
価であシ、本発明の方法は組立過程が少なく、変換器列
を製造する時間は著しく少ない。
Operation The method of manufacturing a transducer array according to the invention is less expensive than known methods, the method of the invention involves fewer assembly steps, and the time required to manufacture the transducer array is significantly less.

本発明による変換器列の製造方法は変換器自体が寸法組
成上既知の方法より均等であり、各変換器の駆動所要電
圧のばらつきが少ない。
In the method of manufacturing a transducer array according to the present invention, the transducers themselves are more uniform in size and composition than known methods, and there is less variation in the voltage required to drive each transducer.

本発明による変換器列の製造方法は各変換器の位置を1
0000分の数インチ程度とすることができ、既知の方
法で変換器を個々に置く場合は±0.5ミル程度となる
The method of manufacturing a transducer array according to the present invention is such that the position of each transducer is
It can be on the order of a few millionths of an inch, or on the order of ±0.5 mil if the transducers are placed individually using known methods.

本発明による変換器列の製造方法は著しく脆い変換器の
破損の問題をはソなくする。1枚のシートでなく小さい
変換器部品を取扱う場合は注意深(9) く扱っても破損を生じ易い。
The method of manufacturing a transducer array according to the invention eliminates the problem of breakage of extremely brittle transducers. When handling small converter parts rather than single sheets, damage can easily occur even if handled with care (9).

本発明による変換器列の製造方法は平なシートから切出
し得るどんな変換器形状でも製造でき、インキジェット
ヘッドの出力及び種々の長さのインキ通路に対応する変
換器を製造できる。
The method of manufacturing a transducer array according to the invention can produce any transducer shape that can be cut from a flat sheet, and can produce transducers for different ink jet head outputs and ink path lengths.

本発明の目的と利点とを明らかにするだめの例示とした
実施例並びに図面について説明する。
Reference will now be made to illustrative embodiments and drawings intended to clarify objects and advantages of the invention.

実施例 本発明の方法によって製造する変換器組立体には圧電部
材、好適な例で圧電セラミック材料製の圧電部材を有す
る。圧電セラミック変換器のインパルスインキジェット
に使用される形状は各種ある。標準の形状には円板、管
立方形がある。円板は約0.5Z7+、(約12.7m
m)以下の直径とする。矩形は長さ1in巾0.1” 
(25,4x 2.5mm )とする。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A transducer assembly manufactured by the method of the invention includes a piezoelectric member, preferably made of piezoceramic material. There are a variety of shapes used for impulse ink jets of piezoelectric ceramic transducers. Standard shapes include disk and tube cube. The disc is approximately 0.5Z7+, (approximately 12.7m
m) The diameter shall be as follows. The rectangle is 1 inch long and 0.1” wide.
(25.4 x 2.5 mm).

管は長さ約0.4i″□(約10mm)外径約0.1 
Z7L(2,5mm)とする。本発明による変換器は円
板又は矩形等所要の形状とし、少なくとも1個の平面、
即ちダイアフラムを変換器面に被覆するだめの面を必要
とする。圧電セラミック部材の上面にスバ(10) ツタ等によって導電材料例えば金を被覆する。電圧パル
ス発生器を導電上下面に電気導線を介して接続する。金
の層は圧電セラミック面を導体とし、後述する通りダイ
アフラム材料を電気めっき可能とする。
The length of the tube is approximately 0.4i''□ (approximately 10mm) and the outer diameter is approximately 0.1
Z7L (2.5mm). The transducer according to the invention has the desired shape, such as a disc or a rectangle, and has at least one plane,
That is, a receptacle surface is required to cover the diaphragm to the transducer surface. The upper surface of the piezoelectric ceramic member is coated with a conductive material, such as gold, using a spruce (10) or the like. A voltage pulse generator is connected to the conductive upper and lower surfaces via electrical leads. The gold layer makes the piezoceramic surface a conductor and allows the diaphragm material to be electroplated as described below.

インパルスインキジェット印字ヘッドに使用する変換器
列を本発明によって製造するために第1図に示す圧電セ
ラミック材料1の1枚のシートとした変換器材料から出
発する。1枚のシートの圧電セラミック材料に第1にダ
イアフラム材料2を被覆する。これをインキジェット印
字ヘッド3の各インキ室5のインキ4の部分に直接接触
させて固着する。ダイアフラムは例えば金属又は合金と
し、厚さ0.001in(約0.025mm)程度とす
る。
To manufacture a transducer array for use in an impulse inkjet printhead according to the invention, one starts from a transducer material in the form of a sheet of piezoceramic material 1 shown in FIG. A sheet of piezoceramic material is first coated with diaphragm material 2 . This is brought into direct contact with the ink 4 portion of each ink chamber 5 of the inkjet print head 3 and fixed. The diaphragm is made of metal or an alloy, for example, and has a thickness of about 0.001 inch (about 0.025 mm).

ダイアフラムを形成する材料は圧電材料に相当する強度
とし変換器が電圧印加によって膨張収縮した時にダイア
フラムと圧電セラミックとは共に屈曲することが可能と
する。被覆過程は電気めっきが好適であり、圧電セラミ
ックシートの一方の面にダイアフラム材料を被覆する。
The material forming the diaphragm has a strength comparable to that of the piezoelectric material, allowing the diaphragm and the piezoelectric ceramic to bend together when the transducer expands and contracts by applying a voltage. The coating process is preferably electroplating and coats one side of the piezoelectric ceramic sheet with the diaphragm material.

圧電セラミック(11) シートのめっきすべき面は金等の所要材料を被着して圧
電セラミック材料面に金属例えばニッケルの効率の良い
電気めっきを可能にする。
Piezoceramic (11) The surface to be plated of the sheet is coated with the required material, such as gold, to enable efficient electroplating of metals, such as nickel, onto the piezoceramic material surface.

本発明によって、ダイアフラム材料の被覆の前に圧電セ
ラミック材料の永久的極性化を行なう。
According to the invention, permanent polarization of the piezoceramic material is performed prior to coating with the diaphragm material.

極性化過程は圧電上2ミック材料にこの材料の保磁界を
超える直流電圧例えば65〜100 ”/m、;1を作
用させる。
The polarization process involves subjecting the piezoelectric material to a DC voltage exceeding the coercive field of this material, e.g. 65-100"/m, 1.

第1図の状態となった後に、所要量の圧電セラミック材
料を除去してダイアフラムから延長した圧電セラミック
材料の複数の独立部分を形成する。
After the condition of FIG. 1 is achieved, the required amount of piezoceramic material is removed to form a plurality of independent sections of piezoceramic material extending from the diaphragm.

インパルスインキジェット印字ヘッドにおいては独立部
分はインキ室5上とするのが通常である。
In impulse inkjet printheads, the independent part is usually above the ink chamber 5.

本発明によって、除去する圧電セラミック材料の量と位
置とを可変とし、変換器列は異なる形状となる。例えば
、第2図に示す通り、圧電セラミック材料を除去して、
インキ室5の真上でダイアフラム材料2の層に被覆した
夫々の独立した圧電セラミック材料の島6を形成する。
With the present invention, the amount and location of the piezoceramic material removed is variable, resulting in different shapes of the transducer array. For example, as shown in FIG. 2, by removing the piezoelectric ceramic material,
Immediately above the ink chamber 5 are formed respective independent islands 6 of piezoceramic material coated in a layer of diaphragm material 2 .

インパルスインキジェット印字ヘッドの作動に際して所
要の圧電(12) ゛ セラミックの島6に作用した駆動電圧によって変換器材
料とダイアフラムとは曲る。この曲りは変換器とダイア
フラム材料の膨張又は収縮の差によって生じ、直下のイ
ンキ室に圧力を生じてインキ滴を噴出させる。
During operation of the impulse inkjet printhead, the required piezoelectric (12) drive voltage applied to the ceramic island 6 causes the transducer material and the diaphragm to bend. This bending is caused by differential expansion or contraction of the transducer and diaphragm materials, creating pressure in the ink chamber directly below and ejecting the ink droplets.

圧電セラミック材料の除去過程間に著しく薄い、例えば
0.001”(約0.025mm)厚さのダイアフラム
に僅かな損傷も生じさせないことが重要である。ダイア
フラムの損傷を最小にするためには圧電セラミックの除
去操作間に圧電セラミック材料を完全に除去するのを防
ぐ。このためには、第3図に示す通り、複数の圧電セラ
ミック材料の独立部分7を形成し得るように圧電セラミ
ック材料を除去し、完全に材料の厚さ全部を除去するこ
とはない。この独立部分7はインキ室5の直上である。
It is important not to cause any damage to the extremely thin, e.g. 0.001" thick, diaphragm during the removal process of the piezoceramic material. To avoid complete removal of the piezoceramic material during the ceramic removal operation, it is necessary to remove the piezoceramic material in such a way that a plurality of independent sections 7 of piezoceramic material can be formed, as shown in FIG. However, the entire thickness of the material is not completely removed.This separate section 7 is directly above the ink chamber 5.

残存圧電セラミック材料の厚さがダイアフラム3の厚さ
より著しく小さく、例えばダイアフラムの厚さの約10
96以下であれば、インキ室5上のダイアフラムの剛性
の増加はインキの噴射に際して変換器とダイアフラム材
料の曲げに対して犬(13) きな影響はなく、インキ4をインキ室5からインキジェ
ットヘッド3のノズルを経て駆動する圧力に大きな影響
はない。
The thickness of the remaining piezoceramic material is significantly smaller than the thickness of the diaphragm 3, for example approximately 10 times the thickness of the diaphragm.
96 or less, the increase in the stiffness of the diaphragm above the ink chamber 5 has no significant effect on the bending of the transducer and diaphragm material during ink jetting, and the ink 4 is transferred from the ink chamber 5 to the inkjet. The pressure driving through the nozzles of head 3 is not significantly affected.

多くの例では変換器材料除去過程後に残る圧電セラミッ
ク材料の島即ち独立部分を機械的に強化し、変換器部分
が割れ又は疲労によって破損する機会を減少するのが望
ましい。このためには、本発明によって、第4図に示す
通シ、圧電セラミック材料9とダイアフラム2との境界
に滑らから機械的遷移部8を形成する。
In many instances, it is desirable to mechanically strengthen the islands or isolated portions of piezoelectric ceramic material that remain after the transducer material removal process to reduce the chance that the transducer section will fail due to cracking or fatigue. To this end, according to the invention, a smooth mechanical transition 8 is formed at the interface between the piezoceramic material 9 and the diaphragm 2, as shown in FIG.

変換器に作用する電圧値を低くするのが望ましい場合に
は第5図に示す変換器構造を使用するのが好適である。
The converter structure shown in FIG. 5 is preferably used when it is desired to reduce the value of the voltage acting on the converter.

このためには、本発明によって、反対の極性を有する2
枚の圧電セラミック材料シートをエポキシ接着剤等を使
用して互に接着する。
For this purpose, according to the invention two
The sheets of piezoelectric ceramic material are bonded together using an epoxy adhesive or the like.

接着した層の面にダイアフラム材料2を電着等によって
被覆する。図に示す通シ、所要の圧電セラミック材料を
除去して圧電セラミック材料の複数の独立部分を形成し
、各部分は反対極性の圧電セラミック材料の層10.1
1から成る。ダイアフ(14) ラムはインキジェット印字ヘッド3に固着し、各インキ
室5のインキ4上に直接接触する。
The surface of the bonded layer is coated with diaphragm material 2 by electrodeposition or the like. In the process shown in the figure, the required piezoceramic material is removed to form a plurality of independent sections of piezoceramic material, each section being a layer 10.1 of piezoceramic material of opposite polarity.
Consists of 1. The diaph (14) ram is fixed to the inkjet print head 3 and is in direct contact on the ink 4 in each ink chamber 5.

変換器材料の除去技法として、本発明によって変換器材
料の一部、通常薄いストリップ部分のみを除去するのが
効果的、安価である。第6図は除去結果を示し、インキ
室5の部分上ではない位置に変換器材料の残存部分12
がある。
As a transducer material removal technique, it is effective and inexpensive to remove only a portion of the transducer material, typically a thin strip, according to the present invention. FIG. 6 shows the result of the removal, with the remaining portion of transducer material 12 located not over a portion of the ink chamber 5.
There is.

上述の第2〜6図に示す変換器材料の独立部分を形成す
るために変換器材料を除去する方法は種々の技法を使用
できる。例えば使用可能の方法として化学的腐蝕がある
。各種の酸溶液、例えば弗化水素酸、燐酸、弗化硼素酸
、硫酸、硝酸、塩酸を含む溶液、を使用して大部分の圧
電セラミックマ) IJラックス溶解する。残存物は洗
滌又は機械的に除去できる。特定の腐蝕パターンとする
ためには、圧電セラミック材料を均等に光感性重合体で
被覆し、写真マスクを通して紫外線を露光した後に重合
体の一部を選択的に除去する。残存重合体は圧電セラミ
ック材料を溶解するために使用する腐蝕剤には反応しな
い。不要な圧電セラミック(15) を除去した後に残りの光感性重合体を除去する。
Various techniques can be used to remove the transducer material to form the separate sections of transducer material shown in FIGS. 2-6 above. For example, chemical etching is a method that can be used. Most piezoelectric ceramic materials (IJ lux) are dissolved using various acid solutions, such as those containing hydrofluoric acid, phosphoric acid, fluoroboric acid, sulfuric acid, nitric acid, and hydrochloric acid. Residues can be removed by washing or mechanically. To obtain a specific corrosion pattern, the piezoceramic material is uniformly coated with a photosensitive polymer and portions of the polymer are selectively removed after exposure to ultraviolet light through a photographic mask. The remaining polymer does not react with the etchant used to dissolve the piezoceramic material. After removing the unnecessary piezoelectric ceramic (15), the remaining photosensitive polymer is removed.

化学的腐蝕の特定の深さを得るためには液の浸漬時間、
温度、濃度、機械的攪拌によって定める。
The immersion time of the liquid to obtain a certain depth of chemical corrosion,
Determined by temperature, concentration, and mechanical stirring.

例えば、圧電セラミック材料の組成をpbo。For example, the composition of the piezoelectric ceramic material is pbo.

7、r02 + TiO2+添加不純物の混合物で形成
する場合は、本発明による圧電セラミック材料の独立部
分を形成するだめの化学的腐蝕を行なう酸溶液は、10
fnlのHCI (比重1.19)、3−のHF(40
%溶液)を室温で約3時間作用させる。
7. When formed with a mixture of r02 + TiO2 + added impurities, the acid solution carrying out the chemical attack to form the independent parts of the piezoelectric ceramic material according to the invention is 10
fnl HCI (specific gravity 1.19), 3-HF (40
% solution) for about 3 hours at room temperature.

他の圧電セラミック材料の除去方法はレーザスクライビ
ングとし、連続又はパルスとしたレーザを使用して圧電
セラミックの不要部分を蒸発させる。
Another method for removing piezoelectric ceramic material is laser scribing, in which a continuous or pulsed laser is used to vaporize unwanted portions of the piezoelectric ceramic.

圧電セラミック変換器又はレーザは機械的に予じめプロ
グラムされたマイクロプロセサの制御下とする。除去率
に影響する因子として、レーザ出力、雰囲気、レーザの
焦点集中、露光時間、補助ガス、熱放散機構、圧電セラ
ミックの耐火性、圧電セラミックの有効放散性、光吸収
性等がある。除去部附近で圧電セラミックに熱応力を生
じない注意が必要である。本発明によって製造する変換
器列に(16) レーザースクライビング技法を使用する例として、(α
)Nd:YAGレーザを使用、(b)連続波モードと高
周波パルス、(例えば5〜10 KHz )、(c)走
査速度的3 i7L /、、、とした。この技法は開口
のある場合とない場合を実験した。 (d)単パス及び
多パスを使用した。圧電セラミック材料を除去する他の
技法は、計算機制御の砂吹材である。この方法では、小
粒子例えばアルミナの流れを高圧ガスと共に細いノズル
から噴出し、圧電セラミックを制御された方法で研削す
る。レーザの場合と同様に、切断位置は機械的に定める
。制御パラメータとして、露出時間、速度、粒子密度、
粒子の形式、離す距離、粒子流の方法集がある。
The piezoceramic transducer or laser is under the control of a mechanically preprogrammed microprocessor. Factors that influence the removal rate include laser power, atmosphere, laser focus concentration, exposure time, auxiliary gas, heat dissipation mechanism, fire resistance of the piezoelectric ceramic, effective dissipation of the piezoelectric ceramic, light absorption, etc. Care must be taken not to cause thermal stress to the piezoelectric ceramic near the removal part. As an example of using (16) laser scribing techniques in transducer arrays manufactured according to the present invention, (α
) Nd:YAG laser was used, (b) continuous wave mode and high frequency pulse (e.g. 5-10 KHz), (c) scanning speed 3 i7L/, . This technique was tested with and without an opening. (d) Single pass and multiple passes were used. Another technique for removing piezoceramic material is computer-controlled sand blasting. In this method, a stream of small particles, such as alumina, is ejected through a narrow nozzle together with high-pressure gas to grind the piezoelectric ceramic in a controlled manner. As with lasers, the cutting position is determined mechanically. As control parameters, exposure time, speed, particle density,
There is a collection of methods for particle types, separation distances, and particle flows.

変換器材料を除去する他の技法として、鋸切断がちシ、
狭い巾のシリコンウェハー切断用の円板が圧電セラミッ
クの一部を切取る0他の技法として超音波加工がある。
Other techniques for removing transducer material include saw cutting,
Another technique in which a narrow silicon wafer cutting disk cuts out a portion of the piezoelectric ceramic is ultrasonic machining.

鋸切断法は通常は直線切断に限定される。超音波加工は
細かい研磨剤、例えば600グリツドの炭化硼素のスラ
リーを使用する。使用工具は所要のパターンとし、例え
ば円、(17) 矩形等とする。切断工具は小さな振巾で高周波例えば2
0000KHzで振動する。切断運動は精密に制御し、
加工材に及ぼす力は著しく小さい。
Saw cutting methods are usually limited to straight cuts. Ultrasonic machining uses a fine abrasive, such as a 600 grit boron carbide slurry. The tools used have the required pattern, for example, a circle, (17) rectangle, etc. The cutting tool uses a small amplitude and high frequency e.g.
It vibrates at 0000KHz. Cutting movement is precisely controlled,
The forces exerted on the workpiece are significantly smaller.

かくして変換器材料の極めて薄いシートも緩やかな加工
で狭い公差で加工できる。
In this way, even extremely thin sheets of transducer material can be processed with gentle processing and close tolerances.

発明の効果 本発明による変換器製造方法は1枚の変換器材料のシー
トに直接ダイアフラム材料を被覆し、変換器材料の一部
を化学的又は機械的に除去して独立した複数の変換器を
形成する。これによって、既知の煩雑な手作業を省略し
、均等、正確な変換器列を安価に短時間で製造できる。
ADVANTAGEOUS EFFECTS OF THE INVENTION The method of manufacturing a transducer according to the present invention involves directly coating a sheet of transducer material with a diaphragm material and chemically or mechanically removing a portion of the transducer material to form a plurality of independent transducers. Form. This eliminates the known complicated manual work and allows uniform and accurate transducer arrays to be manufactured at low cost and in a short time.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はインキジェット列に接着した変換器材料の1枚
のシートを示す断面図、第2図は本発明によって形成し
た変換器列を示す断面図、第3図は変換器の各独立部分
が完全に分離しない断面図、第4図は本発明の実施例に
よる変換器列の断面図、第5図は変換器材料を2層とし
た例を示す断面図、第6図は変換器列の別の実施例を示
す断面図であ(18) る0 1:変換器材料 2:ダイアフラム材料3:変換器列 
4:インキ 5:インキ室 6,7,9:独立部分 8:遷移部 10.11:反対極性の層 12:残存部分 (19)
1 is a cross-sectional view of a single sheet of transducer material adhered to an ink jet array; FIG. 2 is a cross-sectional view of a transducer array formed in accordance with the present invention; and FIG. 3 is a cross-sectional view of a transducer array formed in accordance with the invention. FIG. 4 is a cross-sectional view of a transducer array according to an embodiment of the present invention, FIG. 5 is a cross-sectional view showing an example of two layers of transducer material, and FIG. 6 is a transducer array. (18) 0 1: Transducer material 2: Diaphragm material 3: Transducer row
4: Ink 5: Ink chamber 6, 7, 9: Independent part 8: Transition part 10.11: Layer of opposite polarity 12: Remaining part (19)

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、 インパルスインキジェット印字ヘッドに使用する
変換器列を1枚の変換器材料から製造する方法であって
、 a)ダイアフラム材料の層1i枚の変換器材料の面に被
覆し、 b)変換器材料の一部を除去してダイアフラム材料から
延長した変換器材料の複数の独立部分を残すことを特徴
とする変換器列の製造方法。 2、前記ダイアフラム材料を電着技法によって被覆する
特許請求の範囲第1項記載の方法。 3、前記ダイアフラムは変換器材料に近い強度の材料で
形成しダイアフラムと変換器が変換器の膨張又は収縮に
際して共に曲ることを特徴とする特許請求の範囲第1項
記載の方法。 4、前記変換器材料の十分な量を除去して変換器材料の
複数の分離した島を形成する特許請求の範囲第1項記載
の方法。 5、前記変換器材料の十分な量を除去して変換器材料の
全部の厚さを除去することなく複数の独立部分を形成す
る特許請求の範囲第1項記載の方法。 6、前記1枚の変換器材料のシートは反対の極性の2枚
の変換器材料のシートを接着して形成する特許請求の範
囲第1項記載の方法。 7、 前記1枚の変換器材料のシートは反対の極性の2
枚の変換器材料のシートを接着して形成する特許請求の
範囲第2項記載の方法。 8、前記除去過程(b)を化学腐蝕方法によって行なう
特許請求の範囲第1項記載の方法。 9、前記除去過程(b)をレーザースクライビング過程
によって行なう特許請求の範囲第1項記載の方法。 10、前記除去過程(b)をサンドブラスト法によって
行なう特許請求の範囲第1項記載の方法。 11、前記除去過程(b)を超音波加工法によって行々
う特許請求の範囲第1項記載の方法。 12.前記除去過程(b)を鋸切断法によって行なう特
許請求の範囲第1項記載の方法。 ′13、前記変換器
材料を過程(、)の前に極性化する特許請求の範囲第1
項記載の方法。 14 前記変換器材料を圧電セラミック材料とする特許
請求の範囲第1項記載の方法。 15、前記ダイアフラム材料をニッケルとする特許請求
の範囲第1項記載の方法。 16 前記ダイアフラム材料をニッケルとする特許請求
の範囲第2項記載の方法。 17、前記変換器材料に第1に金の層を被覆しニッケル
を金の層の上に電着する特許請求の範囲第15項記載の
方法。 18、インパルスインキジェット印字ヘッドの製造方法
であって、 α) 1枚の変換器材料のシートの面上にダイアフラム
材料の層を被覆し、 b)上記変換器材料の所要量を除去してダイアフラムか
ら延長する変換器材料の複数の独立部分を残して変換器
列を形成し、 C)上記列をインキジェットの列に固着することを特徴
とするインパルスインキジェット印字ヘッドの製造方法
。 19、前記変換器材料のシートはインキジェット印字ヘ
ッドのインキ室の大部分を覆う寸法とする特許請求の範
囲第18項記載の方法。 20 前記変換器材料の十分な量を除去して変換器材料
の複数の独立した島を形成させる特許請求の範囲第18
項記載の方法。 21、前記ダイアフラム材料を電着法によって被覆する
特許請求の範囲第18項記載の方法。 22、前記変換器材料の十分な量を除去して材料の厚さ
全部を除去することなく変換器材料の複数の独立部分を
形成させる特許請求の範囲第18項記載の方法。 23、前記変換器材料を圧電セラミック材料とする特許
請求の範囲第18項記載の方法。 24、前記変換器材料を過程(、Z)の前に極性化させ
る特許請求の範囲第18項記載の方法。 25 前記過程(b)をサンドブラスト法によって行な
う特許請求の範囲第18項記載の方法。 26 前記過程(b)を超音波加工法によって行なう特
許請求の範囲第18項記載の方法。
[Claims] 1. A method of manufacturing a transducer array for use in an impulse inkjet printhead from a single sheet of transducer material, comprising: a) coating the surface of the transducer material with 1i layers of diaphragm material; and b) removing a portion of the transducer material to leave a plurality of independent sections of transducer material extending from the diaphragm material. 2. The method of claim 1, wherein the diaphragm material is coated by an electrodeposition technique. 3. The method of claim 1, wherein the diaphragm is made of a material having a strength similar to that of the transducer material, and the diaphragm and transducer flex together upon expansion or contraction of the transducer. 4. The method of claim 1, wherein a sufficient amount of the transducer material is removed to form a plurality of discrete islands of transducer material. 5. The method of claim 1, wherein a sufficient amount of the transducer material is removed to form a plurality of independent sections without removing the entire thickness of the transducer material. 6. The method of claim 1, wherein said one sheet of transducer material is formed by bonding two sheets of transducer material of opposite polarity. 7. Said one sheet of transducer material has two transducer materials of opposite polarity.
3. The method of claim 2, wherein two sheets of transducer material are bonded together. 8. The method according to claim 1, wherein the removal step (b) is carried out by a chemical etching method. 9. The method according to claim 1, wherein the removing step (b) is performed by a laser scribing step. 10. The method according to claim 1, wherein the removal step (b) is carried out by sandblasting. 11. The method according to claim 1, wherein the removing step (b) is performed by ultrasonic processing. 12. 2. A method according to claim 1, wherein said removing step (b) is carried out by sawing. '13, claim 1, wherein the transducer material is polarized before the process (,).
The method described in section. 14. The method of claim 1, wherein the transducer material is a piezoceramic material. 15. The method of claim 1, wherein the diaphragm material is nickel. 16. The method of claim 2, wherein the diaphragm material is nickel. 17. The method of claim 15, wherein the transducer material is first coated with a layer of gold and nickel is electrodeposited onto the layer of gold. 18. A method of manufacturing an impulse ink jet printhead, comprising: a) coating a layer of diaphragm material on the face of a sheet of transducer material; and b) removing a required amount of said transducer material to form a diaphragm. A method of manufacturing an impulse inkjet printhead comprising: leaving a plurality of independent portions of transducer material extending from to form a transducer array, and C) securing said array to an inkjet array. 19. The method of claim 18, wherein the sheet of transducer material is sized to cover a majority of the ink chamber of an inkjet printhead. 20. Claim 18, wherein a sufficient amount of the transducer material is removed to form a plurality of independent islands of transducer material.
The method described in section. 21. The method of claim 18, wherein the diaphragm material is coated by electrodeposition. 22. The method of claim 18, wherein a sufficient amount of the transducer material is removed to form a plurality of independent sections of transducer material without removing the entire thickness of the material. 23. The method of claim 18, wherein the transducer material is a piezoceramic material. 24. The method of claim 18, wherein the transducer material is polarized before the step (,Z). 25. The method according to claim 18, wherein the step (b) is carried out by sandblasting. 26. The method according to claim 18, wherein the step (b) is performed by ultrasonic processing.
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