CN101746140A - 液体喷射头芯片、液体喷射头以及液体喷射记录装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种液体喷射头芯片(1)，具备：致动基板(3)，具有在一个表面上开口并平行地隔开间隔而形成的多个排出槽(13)；以及盖板基板(5)，与致动基板(3)的所述一个表面接合，盖板开口部(61)和空气排出流路(71A)分别独立地设置，盖板开口部(61)具有共用墨水室(17)和多个狭缝(19)，共用墨水室(17)具有在上端面(5C)上开口的开口面(17A)，多个狭缝(19)从共用墨水室(17)贯通至排出槽(13)，空气排出流路(71A)连通上端面(5C)和沿板厚方向延伸的一个端面(5A)，在大致闭塞共用墨水室(17)的开口面(17A)的位置处配置有除去异物的异物除去过滤器(29)，在大致闭塞空气排出流路(71A)的位置处配置有通过阻力小于异物除去过滤器(25)的气泡通过过滤器(73)。

Description

液体喷射头芯片、液体喷射头以及液体喷射记录装置

技术领域

本发明涉及液体喷射头芯片、液体喷射头以及液体喷射记录装置。

背景技术

在现有技术中，已知一种液体喷射记录装置，该液体喷射记录装置使用具有将墨水等液体排出的多个排出喷嘴的液体喷射头来将文字或图像记录到被记录介质上。一般而言，喷墨头由致动基板、盖板基板以及墨水流路部件沿板厚方向接合成层叠状态而形成，其中，该致动基板具有多个排出槽，该盖板基板形成墨水路径，该墨水流路部件具有经由盖板基板将墨水供给至各排出槽的共用液体室(例如，参照专利文献1)。

在这样的喷墨头中，在将异物除去过滤器配置于墨水流路部件的液体供给室内的情况下，存在着由于不能通过异物除去过滤器的大气泡而产生墨水向共用液体室的供给不足的倾向。与此相对，专利文献1中所记载的喷墨头在墨水流路部件上形成气泡排出路径，经由气泡排出路径而将滞留在异物除去过滤器的上游侧的气泡排出至外部，并且，在该气泡排出路径内配置负压保持过滤器，保持墨水流路部件内的负压。

专利文献1：日本特开2007-30495号公报

发明内容

然而，如现有技术的喷墨头那样，在将负压保持过滤器配置于墨水流路部件上的情况下或在将负压保持过滤器配置于喷墨头外部的另外的零件上的情况下，存在着墨水流路部件的形状变复杂或零件数变多的问题。另外，存在着不能使喷墨头小型化且制造成本也上升的问题。

本发明是鉴于上述情况而做出的，其目的在于，提供一种不需要另外的零件的简易构造的液体喷射头芯片、液体喷射头以及液体喷射记录装置。

为了达成上述目的，本发明提供以下的手段。

本发明提供一种液体喷射头芯片，其具备：致动基板，具有在一个表面上开口并平行地隔开间隔而形成的多个液体排出流路；以及盖板基板，与该致动基板的所述一个表面接合，开口部和空气排出流路分别独立地设置，所述开口部在与该致动基板相反的一侧的表面上开口并与所述液体排出流路连通，所述空气排出流路连通该开口部开口的所述表面和沿板厚方向延伸的端面，其中，在大致闭塞该盖板基板的所述开口部的位置处配置有除去异物的异物除去过滤器，在大致闭塞所述空气排出流路的开口的位置处配置有通过阻力小于所述异物除去过滤器的气泡通过过滤器。

依照本发明，如果将液体存积在设于盖板基板上的开口部，则开口部作为将液体供给至各液体排出流路的共用液体室而起作用。另外，通过使各液体排出流路的侧壁发生剪切变形而使液体排出流路内的容积变化，能够使从开口部分配至各液体排出流路的液体在各个液体排出流路排出。另外，通过在开口部配置异物除去过滤器，能够除去供给至液体排出流路的液体中所含有的尘埃等，或防止大气泡侵入液体排出流路。

在这种情况下，通过独立于开口部而形成从盖板基板的开口部开口的表面(以下作为“上端面”。)连通至端面的空气排出流路，从而在将流路部件与盖板基板的上端面接合并将液体供给至开口部的情况下，能够通过空气排出流路而将不能通过异物除去过滤器的大气泡向外部放出。由此，能够防止异物除去过滤器被气泡堵塞而妨碍液体至开口部的供给。

另外，通过在空气排出流路上配置通过阻力小于异物除去过滤器的气泡通过过滤器，能够使气泡通过并由液体的表面张力维持开口部内的负压。由此，能够防止液体从空气排出流路泄漏。另外，通过在盖板基板上设置异物除去过滤器以及空气排出流路，从而不需要另外的零件就能够使构造单纯化。

在上述发明中，所述开口部也可以具备凹部和多个贯通孔，所述凹部在与所述致动基板相反的一侧的表面上具有开口面，所述多个贯通孔从该凹部贯通至所述液体排出流路。

通过如此地构成，从凹部的开口面供给的液体经由贯通孔分配至液体排出流路。所以，例如，通过相对于液体排出流路每隔一个而配置贯通孔，能够构成水性墨水用的液体喷射头芯片。

在上述发明中，所述空气排出流路也可以向沿着所述液体排出流路的方向开口。

通过使从液体排出流路排出液体的方向和连通空气排出流路的方向成为同一方向，能够在用于形成喷嘴孔的喷嘴板上形成气泡排出孔。由此，能够使构造更加单纯化。

本发明提供一种液体喷射头，其具备上述本发明的液体喷射头芯片以及流路部件，该流路部件与所述盖板基板的所述开口部开口的所述表面接合，并具有与所述开口部和所述空气排出流路连接的流路。

依照本发明，大气泡不滞留在盖板基板的异物除去过滤器上而能够将液体供给至开口部。另外，没有必要在流路部件上设置异物除去过滤器或空气排出流路，能够成为简易的形状。由此，能够谋求液体喷射头整体的小型化。

本发明提供一种具备上述本发明的液体喷射头的液体喷射记录装置。

依照本发明，能够稳定地排出液体。例如，在使用墨水作为液体的情况下，能够在被记录介质上进行稳定的印字。

依照本发明，起到不需要复杂的形状或另外的零件就能够使构造单纯化的效果。

附图说明

图1是本发明的一个实施方式的液体喷射头的分解立体图。

图2是进一步分解图1的液体喷射头芯片的立体图。

图3是图1的液体喷射头的截面图。

图4是图3的液体喷射头的放大截面图。

图5是搭载图1的液体喷射头的液体喷射装置的概略立体图。

图6是本发明的一个实施方式中的变形例的液体喷射头的截面图。

符号说明

1  液体喷射头芯片

9  流路(流路部件)

10  液体喷射头

13  排出槽(液体排出流路)

61  盖板开口部(开口部)

17  共用墨水室(凹部)

19  狭缝(贯通孔)

29  异物除去过滤器

71A、71B  空气排出流路

73  气泡通过过滤器

100  液体喷射记录装置

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明的一个实施方式的液体喷射头芯片1、液体喷射头10以及液体喷射记录装置100进行说明。

本实施方式的液体喷射头10例如排出水性墨水(液体)，如图1和图2所示，具备液体喷射头芯片1、将墨水供给至液体喷射头芯片1内的流路(流路部件)9以及搭载驱动液体喷射头芯片1的驱动电路等的布线基板(省略图示)。这些各个部件例如固定在由铝等制成的支撑板(省略图示)上，各部件彼此由热传导性良好的粘接剂或双面胶等结合。

液体喷射头芯片1具备由PZT(锆钛酸铅)等压电元件构成的厚度约0.8mm的致动基板3、粘接在致动基板3的一个表面上的厚度约0.8mm的盖板基板5以及粘接在致动基板3和盖板基板5的端面上的喷嘴板7。

致动基板3沿板厚方向极化。另外，如图3和图4所示，在致动基板3上，在设有盖板基板5的一个表面上平行地隔开间隔而设有具有开口部13A的多个排出槽(液体排出流路)13。各排出槽13具有例如约0.36mm的深度，分别由侧壁15分离。

各排出槽13的长边方向的一端延伸至致动基板3的一个端面3A，另一端并不延伸至另一端面3B，而是在途中位置深度逐渐变浅。这样的排出槽13例如成为仿照圆板状的模切件(省略图示)的刀片外径的形状。

另外，在各排出槽13的两侧壁15上，从排出槽13的开口部13A至深度方向的途中位置，通过蒸镀而形成有沿致动基板3的长边方向延伸的驱动电压施加用的电极16。

盖板基板5粘接在致动基板3的一个表面，即形成有排出槽13的开口部13A的表面上。该盖板基板5具备由凹状的共用墨水室(凹部)17和多个狭缝(贯通孔)19构成的盖板开口部(开口部)61，该共用墨水室17在与致动基板3相反的一侧的表面(以下，称为“上端面”。)5C上具有开口面17A，该多个狭缝(贯通孔)19从共用墨水室17贯通至致动基板3的排出槽13变浅的端部。

共用墨水室17沿着致动基板3的排出槽13的排列方向延伸，具有与所有排出槽13的上述端部相对的连通构造。在盖板基板5粘接于致动基板3上的状态下，通过由盖板基板5堵塞排出槽13的开口部13A中的除了共用墨水室17的狭缝19所贯通的部分以外的区域，从而形成多个独立的排出通道23A以及虚设通道23B。

排出通道23A是由盖板基板5的狭缝19所贯通的排出槽13形成的墨水流路，从而充填从共用墨水室17供给的墨水。另一方面，虚设通道23B是由盖板基板5闭塞排出槽13的开口部13A的空洞部，以墨水不流入的方式密闭。这些排出通道23A以及虚设通道23B沿排出槽13的排列方向交替形成。

在共用墨水室17中，朝向从开口面17A离开的方向设有内壁面突出至内侧的阶梯部25。该阶梯部25在离盖板基板5的致动基板3侧表面的距离为约0.5mm的位置处形成。另外，具有平坦面的异物除去过滤器29在配置成大致闭塞共用墨水室17的开口面17A的状态下，通过粘接而固定在阶梯部25上。

异物除去过滤器29例如是孔径为约0.8微米的网眼构造，具有约0.1mm的厚度。另外，异物除去过滤器29配置在离所有狭缝19的致动基板3侧的端部大致一定距离(约0.5mm)的位置。通过该异物除去过滤器29，能够除去从共用墨水室17供给至排出槽13的墨水中所含有的尘埃等，或防止大气泡侵入排出槽13。另外，在组装液体喷射头10时等，即使以液体喷射头芯片1单体进行处理，也能够防止尘埃等进入共用墨水室17。

另外，在盖板基板5上，设有将上端面5C和沿板厚方向延伸的一端面5A连通的2条空气排出流路71A、71B。这些空气排出流路71A、71B用于将滞留在共用墨水室17的异物除去过滤器29上的气泡等放出至外部，独立于共用墨水室17而形成。

具体而言，空气排出流路71A、71B形成为：在与共用墨水室17的开口面17A的长边方向的两端邻接的位置处分别具有开口部70A、70B，沿板厚方向延伸并在途中朝向沿着排出槽13的方向弯折，在配置成与致动基板3的一端面3A大致共面状的盖板基板5的一端面5A上开口。

另外，在空气排出流路71A、71B上，朝向从入口部70A、70B离开的方向分别设有内壁面突出至内侧的阶梯部26。在该阶梯部26上，分别配置有通过阻力小于异物除去过滤器29，即孔径大的气泡通过过滤器73。

气泡通过过滤器73是孔径为约25微米的网眼构造，具有约0.05mm的厚度。该气泡通过过滤器73能够使气泡通过，并且能够通过由从后述的气泡排出孔75侧经由气泡排出流路71A、71B侵入的空气和充满墨水的网眼形成的墨水的表面张力维持共用墨水室17内的负压。

此外，通过在盖板基板5的同一表面上形成共用墨水室17的开口面17A以及空气排出流路71A、71B的入口部70A、70B，能够从同一方向分别安装异物除去过滤器29和气泡通过过滤器73，能够使作业工序简易。

喷嘴板7粘接在致动基板3的排出通道23A和虚设通道23B所开口的一端面3A以及盖板基板5的2条空气排出流路71A、71B所开口的一端面5A上。另外，喷嘴板7在与排出通道23A的开口相对的位置上具有喷嘴孔27，并且，在与空气排出流路71A、71B的开口相对的位置上分别具有气泡排出孔75。此外，虚设通道23B的开口由喷嘴板7封闭。

该喷嘴板7例如在聚酰亚胺薄膜上使用准分子激光器装置等而形成喷嘴孔27或气泡排出孔75。此外，在喷嘴板7的成为与被记录介质相对的面上，形成具有疏水性的疏水膜(图示省略)，防止墨水的附着等。

流路9以覆盖共用墨水室17的开口面17A以及空气排出流路71A、71B的入口部70A、70B的方式粘接在盖板基板5的上端面5C上。另外，流路9经由连结部9A而接连至暂时积存从墨水盒(图示省略)供给的墨水的压力调整室(图示省略)。该流路9具备在盖板基板5侧表面上开口的流路凹部31和连结部9A在该流路凹部31的内壁面上开口的墨水导入孔33。

流路凹部31沿着致动基板3的共用墨水室17的长边方向延伸，形成与共用墨水室17以及空气排出流路71A、71B的两方连接的大致长方体状的共用流路35。

墨水导入孔33是将从上述压力调整室供给的墨水引导至共用流路35内的孔，配置在流路凹部31的长边方向的大致中央附近。

支撑板支撑重叠的致动基板3和盖板基板5，并且支撑喷嘴板7。在支撑板上，形成有沿排出槽13的排列方向延伸的嵌合孔，在将重叠的致动基板3以及盖板基板5嵌入该嵌合孔内的状态下，支撑两板3、5。支撑板的前端侧的表面与致动基板3和盖板基板5的前端侧的端面成为共面。

例如，如图5所示，这样构成的液体喷射头10搭载在作为适用于打印机或传真机等的喷墨式记录装置的液体喷射记录装置100中而使用。

液体喷射记录装置100具备按各种颜色设置的多个液体喷射头10、液体喷射头10沿主扫描方向并列设置多个而搭载的滑架103以及经由由柔性管制成的墨水供给管105而将墨水供给至液体喷射头10的墨盒107。

滑架103以能够沿一对导轨109A、109B的长轴方向移动的方式搭载。另外，在导轨109A、109B的一端侧设有驱动马达111。驱动马达111的驱动力传递至架设在与该驱动马达111连结的滑轮113A和设于导轨109A、109B的另一端侧的滑轮113B之间的同步带(timingbelt)115，由此搬送固定在同步带115的规定位置处的滑架103。

另外，在与滑架103的搬送方向正交的方向上，在由点划线表示的外壳117的两端侧，沿着导轨109A、109B分别设有一对搬送辊119。这些搬送辊119在滑架103的下方，沿与滑架103的搬送方向正交的方向搬送被记录介质S。

在这样构成的液体喷射记录装置100中，通过由搬送辊119运送被记录介质S并沿与被记录介质S的运送方向正交的方向使滑架103扫描，从而由喷射头10将文字以及图像等记录在被记录介质S上。

以下，具体地说明搭载在液体喷射记录装置100上的液体喷射头10的作用。

从墨水盒供给的墨水在暂时积存于压力调整室之后，通过连结部9A而从流路9的墨水导入孔33被导入至共用流路35内，向盖板基板5的共用墨水室17引导。

在这种情况下，从墨水导入孔33导入的墨水以从共用流路35和共用墨水室17的长边方向的大致中央附近向两端部蔓延的方式流入。因此，从墨水导入孔33进入共用流路35内的气泡中的不能通过共用墨水室17的异物除去过滤器29的大气泡容易滞留在从墨水导入孔33离开的方向，即共用流路35的长边方向的两端部。

通过将空气排出流路71A、71B配置在与共用墨水室17的开口面17A的长边方向的两端邻接的位置，能够高效地将气泡放出至外部。由此，能够防止异物除去过滤器29被气泡堵塞而妨碍墨水至共用墨水室17的供给。另外，通过由气泡通过过滤器73利用墨水的表面张力来维持共用墨水室17内的负压，能够防止墨水从空气排出流路71A、71B泄漏。

通过共用墨水室17的异物除去过滤器29的墨水经由狭缝19而被分配供给至所有排出通道23A内。通过异物除去过滤器29，不仅能够防止大气泡侵入排出槽13，而且能够除去墨水中所含有的尘埃等。

如果将墨水供给至各排出通道23内，那么，将电压施加至规定的排出通道23A的两侧壁15的电极16上。由此，由压电厚度滑动效果导致侧壁15发生剪切变形且排出通道23A内的容积变化。

例如，沿与极化方向正交的一个方向施加电压，从而使排出通道23A的两侧壁15向排出通道23A的外侧变形，即，向虚设通道23B的内侧变形。由此，将排出通道23A内的容积增加的部分的墨水引入至排出通道23A内。

接着，使施加在侧壁15上的电压为零。即，排出通道23A的两侧壁15成为电压施加前的无变形的状态。由此，排出通道23A内的容积减少且压力增加，从喷嘴孔27排出墨水。

在这种情况下，由于具有平坦面的异物除去过滤器29在共用墨水室17内配置成离所有狭缝19大致一定距离(约0.5mm)，因而抑制了压力变动在一部分邻接的排出通道23A和虚设通道23B之间传播(所谓的串扰)。由此，排出通道23A全体的排出特性几乎稳定，来自所有排出通道23A的墨水的排出不影响邻接的虚设通道23B的动作状态而进行。例如，各排出喷嘴孔27的排出速度差被抑制在约0.2m/s以下，墨水排出量被抑制在±3％以内。

如以上所说明的，依照本实施方式的液体喷射头芯片1、液体喷射头10以及液体喷射记录装置100，通过具备气泡通过过滤器73的空气排出流路71A、71B，能够将滞留在异物除去过滤器29上的气泡放出至外部而防止妨碍墨水至共用墨水室17的供给，并且，能够维持共用墨水室17内的负压。由此，能够稳定地排出墨水，能够在被记录介质S上进行稳定的印字。另外，没有必要将异物除去过滤器29以及空气排出流路71A、71B配置在流路9上或配置在另外的零件上，能够使液体喷射头芯片1以及液体喷射头10的构造单纯化。所以，能够谋求液体喷射头10的小型化·薄型化以及制造成本的降低。

此外，在本实施方式中，虽然将墨水导入孔33配置在共用流路35的长边方向的大致中央附近，但例如如图6所示，也可以配置在与共用流路35的长边方向的任一端邻接的位置处。在这种情况下，由于从墨水导入孔33进入共用流路35内的气泡容易滞留在从墨水导入孔33离开的方向，即，共用流路35的长边方向的另一端，因而不设置空气排出流路71B而仅在与共用墨水室17的长边方向的离墨水导入孔33远的一方的一端邻接的位置处设置空气排出流路71A即可。这样，能够使喷射头芯片1的构造更加单纯化。

另外，在本实施方式中，虽然举例说明了异物除去过滤器29，但也可以是具有能够配置成离所有狭缝19的端部大致一定距离的平坦面的构造物，例如，也可以采用具有贯通孔的板等。在这种情况下，优选将构造物配置成离所有狭缝19的端部小于0.8mm的距离。

另外，在本实施方式中，虽然沿排出槽13的排列方向交替地形成有排出通道23A和虚设通道23B，但也可以代替这种结构而使盖板基板5的狭缝19贯通至所有排出槽13，只形成排出通道23A。在这种情况下，喷嘴板7以与所有排出通道23A相对的间距形成喷嘴孔27即可。这样，能够不影响其他排出通道23A的动作而进行来自所有排出通道23A的墨水的排出。

另外，在本实施方式中，虽然示出了使施加在侧壁15上的电压为零而使排出通道23A的两侧壁15成为电压施加前的无变形的状态的驱动方法，但也可以沿反方向施加电压，沿与极化方向正交的另一方向施加电压，从而使排出通道23A的两侧壁15向排出通道23A的内侧变形，即，向虚设通道23B的外侧变形。由此，排出通道23A的容积减少且压力增加，从喷嘴孔27排出墨水。

如以上那样说明了不同的驱动方法，在这些方法中，为了稳定地排出墨水，在有必要进行进一步的墨水的加压的情况下，使侧壁15以向排出的通道侧突出的方式变形。通过该动作，使得排出的通道的内部的压力进一步增加，因而能够进一步对墨水进行加压。但是，由于如上述那样，该动作以稳定地排出墨水为目的，因而该动作不是必须的动作而根据必要而适当使用即可。另外，在本实施方式中，通过根据必要将上述的各动作组合而实行，从而能够实现最佳的墨水的排出。

另外，在本实施方式中，虽然举例说明了喷墨式记录装置以作为液体喷射装置的一个示例，但也可以不限于打印机。例如，也可以为传真机或请求式印刷机。另外，在本实施方式中，虽然多个喷嘴孔27沿排列方向以直线状排列成一列，但多个喷嘴孔27也可以不排列成直线状，沿纵方向偏移排列，以代替这种结构。例如，多个喷嘴孔27也可以倾斜地排列，或者，也可以排列成交错状。另外，关于喷嘴孔27的形状，也不限定于圆形。例如，也可以为三角等多角形状或椭圆形状或星型形状。

另外，在本实施方式中，虽然说明了利用水性的墨水的情况，但也可以使用例如非导电性的油性墨水、溶剂墨水或UV墨水等。此外，在使用油性墨水的情况下，液体喷射头芯片1为上述的使盖板基板5的狭缝19贯通至所有排出槽13而只形成排出通道23A的构成即可。通过如此地构成墨水喷射头芯片，无论怎样的性质的墨水，均能够分开使用。所以，能够利用水性的墨水而进行记录。特别地，即使是具有导电性的墨水也能够毫无问题地利用，因而能够提高喷墨打印机的附加价值。此外，其他也能够起到同样的作用效果。

另外，在本实施方式中，盖板基板5的盖板开口部61具备共用墨水室17和狭缝19，但也可以是例如盖板开口部61不具备狭缝19而与所有排出槽13连通的构造。这样，例如在使用油性墨水的情况下，能够使液体喷射头芯片1成为简易的构成。

另外，在本发明中，虽然在盖板基板5上形成有共用墨水室17，但作为参考例，也可以在致动基板3上形成有共用墨水室。例如，也可以是这样的构成：在致动基板3的背面(与形成有排出槽13的表面相反的一侧的面)上形成有沿排出槽13的排列方向延伸的截面凹状的共用墨水室以及独立于该共用墨水室的空气排出流路，在该共用墨水室的底面上形成有与排出槽连通的狭缝。此外，在这种情况下，更换支撑板的位置并将支撑板配置成重叠在盖板基板5上即可。

Claims (5)

1.一种液体喷射头芯片，具备：

致动基板，具有在一个表面上开口并平行地隔开间隔而形成的多个液体排出流路；以及

盖板基板，与该致动基板的所述一个表面接合，开口部和空气排出流路分别独立地设置，所述开口部在与该致动基板相反的一侧的表面上开口并与所述液体排出流路连通，所述空气排出流路连通该开口部开口的所述表面和沿板厚方向延伸的端面，

其中，在大致闭塞该盖板基板的所述开口部的位置处配置有除去异物的异物除去过滤器，在大致闭塞所述空气排出流路的开口的位置处配置有通过阻力小于所述异物除去过滤器的气泡通过过滤器。

2.根据权利要求1所述的液体喷射头芯片，其特征在于，所述开口部具备凹部和多个贯通孔，所述凹部在与所述致动基板相反的一侧的表面上具有开口面，所述多个贯通孔从该凹部贯通至所述液体排出流路。

3.根据权利要求1或2所述的液体喷射头芯片，其特征在于，所述空气排出流路向沿着所述液体排出流路的方向开口。

4.一种液体喷射头，具备：

根据权利要求1至3中的任一项所述的液体喷射头芯片；以及

流路部件，与所述盖板基板的所述开口部开口的所述表面接合，具有与所述开口部和所述空气排出流路连接的流路。

5.一种液体喷射记录装置，具备根据权利要求4所述的液体喷射头。

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