CN102328508A - 喷液头、喷液头单元及喷液装置 - Google Patents

喷液头、喷液头单元及喷液装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供能够可靠地使岐管具有柔性、并能够对液体排出特性的下降进行抑制的喷液头、喷液头单元及喷液装置。顺序叠层有：并排设置有压力产生室(21)的流路形成基板(22)、设置有连通于多个压力产生室(21)而成为共用液体室的歧管(32)的岐管形成基板(31)、对前述岐管(32)进行密封的柔性基板(50)、和连通于前述压力产生室(21)而设置有喷射液体的喷嘴开口(34)的喷嘴板(35)；在前述柔性基板(50)的与前述岐管(32)相对的区域，设置具有柔性的柔性部(51)；在前述喷嘴板(35)，设置有贯通于与前述柔性部(51)相对的区域的贯通孔(60)。

Description

喷液头、喷液头单元及喷液装置
技术领域
本发明涉及从喷嘴开口喷射液体的喷液头、喷液头单元及喷液装置，尤其涉及作为液体排出墨液的喷墨式记录头、喷墨式记录头单元及喷墨式记录装置。
背景技术
作为喷液头之一例的喷墨式记录头，例如，存在以下喷墨式记录头：具备致动器单元和流路单元，所述致动器单元设置有压电元件及压力产生室；所述流路单元具有喷嘴板及歧管形成基板，所述喷嘴板连通于压力产生室并设置有排出墨液的喷嘴开口；所述歧管形成基板设置有成为压力产生室的共用的墨液室的歧管。
在如此的喷墨式记录头中，提出如下方案：通过喷嘴板对歧管进行密封、并使得该喷嘴板的对歧管进行密封的区域为因歧管内的压力变化而变形的柔性部(例如，参照专利文献1)。
并且，还具有以下方案：在歧管形成基板的底面侧具备设置有柔性部的柔性基板，所述柔性部因歧管内的压力变化而变形(例如参照专利文献2)。
在该专利文献2中，形成使得柔性基板的一部分的厚度变薄的凹部，并通过该凹部来设置柔性部。
【专利文献1】特开2006-95725号公报
【专利文献2】特开2009-208461号公报
可是，在如专利文献1那样在喷嘴板设置有柔性部的情况下，因为柔性部的振动原封不动传递到喷嘴开口附近，所以存在对排出方向和/或排出特性产生不良影响的问题。并且，喷嘴板因为设置喷嘴开口所以无法使其较薄，并且，柔性基板为了使柔性部具有柔性而存在要使其比较薄的问题，故存在难以用1块基板兼具作为喷嘴板的功能与作为柔性基板的功能这双方的问题。
并且，如专利文献2等，作为柔性基板的柔性部仅设置有凹部，这样无法确保柔性部发生变形的充分空间，无法通过柔性部对歧管内的压力变动进行充分吸收，存在墨液排出特性低下的问题。并且，为了形成具有凹部的结构而使得柔性基板变厚，所以从压力产生室到喷嘴开口的连通部(流路)变长，有时也成为不利于高频驱动的墨液排出特性。
发明内容
本发明鉴于如此的情形，目的在于提供能够可靠地使岐管具有柔性、并能够对液体排出特性的低下进行抑制的喷液头、喷液头单元及喷液装置。
解决上述问题的本发明的方式是一种喷液头，其特征在于：顺序叠层有：并行设置有压力产生室的流路形成基板、设置有连通于多个压力产生室而成为共用液体室的歧管的岐管形成基板、对前述岐管进行密封的柔性基板和连通于前述压力产生室的设置有喷射液体的喷嘴开口的喷嘴板；在前述柔性基板的与前述岐管相对置的区域，设置有具有柔性的柔性部；在前述喷嘴板，设置有贯通于与前述柔性部相对置的区域的贯通孔。
在如此的方式中，因为柔性基板与喷嘴板分体构成，所以能够对柔性基板的振动传递到喷嘴开口这一情况进行抑制，能够对在液滴的排出方向和/或排出特性方面造成不良影响这一情况进行抑制。并且，因为能够使柔性基板比较薄，所以能够缩短压力产生室与喷嘴开口的距离、提高液体排出特性。而且，因为不会由于贯通孔而限制柔性部的变形量，所以能够将歧管内的压力变动通过柔性部充分地进行吸收。
在此，优选：前述喷嘴板以硅基板或金属板所形成。依照于此，能够高精度地形成喷嘴开口。
并且，优选：在前述喷嘴板的喷液面侧设置有罩盖头，所述罩盖头设置有使前述喷嘴开口露出的喷嘴开口露出开口部。依照于此，通过罩盖板，能够保护喷嘴板，对喷嘴板的变形和/或损坏进行抑制。
而且，本发明的其他方式是一种喷液头单元，其特征在于：具备多个上述方式的喷液头。
在如此的方式中，能够实现提高了喷液特性的喷液头单元。
并且，本发明的其他方式是一种喷液装置，其特征在于：具备上述方式的喷液头单元或喷液头。
在如此的方式中，能够实现喷液特性提高了的喷液装置。
并且，优选：进一步具备对环境温度进行检测的温度检测单元，并具有基于该温度检测单元检测到的环境温度对驱动信号进行校正的控制部，所述驱动信号对于使前述压力产生室内的液体产生压力变动的压力产生单元进行驱动。
依照于此，则通过对环境温度进行测定，不用对喷液头内的液体的实际温度进行检测，就能够得到与喷液头内的液体的实际液体温度相同的信息，能够以适于液体实际温度的驱动信号使液体排出。从而，能够降低由于温度变化引起的液体排出特性的不均衡，能够提高印刷质量。
附图说明
图1是对本发明的实施方式1中的记录头的要部形成缺口的立体图。
图2是本发明的实施方式1涉及的记录头的要部的剖视图。
图3是本发明的实施方式1涉及的记录头的要部的俯视图。
图4是本发明的其他实施方式涉及的记录头的俯视图及剖视图。
图5是本发明的一个实施方式涉及的喷墨式记录装置的概略图。
符号说明
10喷墨式记录头(喷液头)，20致动器单元，21压力产生室，22流路形成基板，23振动板，24压力产生室底板，25供给连通孔，30流路单元，31液体供给口形成基板，32歧管，33歧管形成基板，34喷嘴开口，35喷嘴板，36喷嘴连通孔，37液体供给口，38液体导入口，39喷嘴连通孔，40压电元件，50柔性基板，51柔性部，60贯通孔，61梁部，70罩盖板
具体实施方式
以下基于实施方式详细地对本发明进行说明。
实施方式1
图1是对表示本发明的实施方式1中的喷液头之一例的喷墨式记录头的要部形成缺口的立体图，图2是喷墨式记录头的剖视图，图3是喷墨式记录头的要部俯视图。
如图示地，本实施方式的喷墨式记录头10包括致动器单元20、和固定该致动器单元20的流路单元30。
致动器单元20为具备压电元件40的致动器装置，具有形成有压力产生室21的流路形成基板22、设置于流路形成基板22的一方的面侧的振动板23、和设置于流路形成基板22的另一方的面侧的压力产生室底板24。
流路形成基板22例如由具有150μm程度的厚度的氧化铝(Al2O3)和/或氧化锆(ZrO2)等陶瓷板形成，在本实施方式中，多个压力产生室21沿其宽度方向并排设置。而且，在该流路形成基板22的一方的面，固定有例如由厚度为10～12μm的不锈钢(SUS)薄板形成的振动板23，压力产生室21的一方的面通过该振动板23所密封。
压力产生室底板24固定于流路形成基板22的另一方的面侧而对压力产生室21的另一方的面进行密封，并具有：设置于压力产生室21的较长方向的一方端部附近的、使压力产生室21与后述的歧管相连通的供给连通孔25，和设置于压力产生室21的较长方向的另一方端部附近的、连通于后述喷嘴开口34的喷嘴连通孔26。
而且，压电元件40设置于振动板23上的与各压力产生室21相对的区域的各个。
在此，各压电元件40以设置于振动板23上的下电极膜41、按各压力产生室21的各个独立设置的压电体层42、和设置于各压电体层42上的上电极膜43所构成。压电体层42通过贴附或印刷由压电材料形成的生片所形成。并且，下电极膜41在并排设置的压电体层42的范围内设置而成为各压电元件40的共用电极，作为振动板的一部分而起作用。当然，也可以按各压电体层42的每个设置下电极膜41。
还有，作为致动器单元20的各层的流路形成基板22、振动板23及压力产生室底板24通过将粘土状陶瓷材料、即所谓生片成形为预定厚度，例如穿通设置压力产生室21等之后进行叠层烧制而无需粘接剂地一体化。而且，此后，在振动板23上形成压电元件40。
另一方面，流路单元30包括：接合于致动器单元20的压力产生室底板24的液体供给口形成基板31、形成成为多个压力产生室21的共用墨液室的歧管32的歧管形成基板33、设置于歧管形成基板33的与液体供给口形成基板31相反侧的柔性基板50、和形成有喷嘴开口34的喷嘴板35。
液体供给口形成基板31由厚度为60μm的不锈钢(SUS)薄板构成，穿通设置有：对喷嘴开口34与压力产生室21进行连接的喷嘴连通孔36、和与前述供给连通孔25一起对歧管32与压力产生室21进行连接的液体供给口37，并且，设置有与各歧管32连通、并供给来自外部墨液箱的墨液的液体导入口38。液体供给口37与液体导入口38设置为，在压力产生室21的较长方向、即与作为压力产生室21的并排设置方向的一方向相正交的方向，分别连通于后述的歧管32的两端部。还有，在本实施方式中，1个液体导入口38设置为，连通于详情后述的歧管32的作为压力产生室21的并排设置方向的一方向的中央部。
歧管形成基板33在适于构成墨液流路(液体流路)的例如150μm的不锈钢等具备耐腐蚀性的板材，具有从外部墨液箱(未图示)接受墨液供给并对压力产生室21供给墨液的歧管32、和使压力产生室21与喷嘴开口34相连通的喷嘴连通孔39。
歧管32，在多个压力产生室21的范围内、即在压力产生室21的并排设置方向的范围内设置。
柔性基板50接合于歧管形成基板33的与液体供给口形成基板31相反侧的面，对歧管32的底面进行密封。如此的柔性基板50例如包括不锈钢(SUS)等金属、聚苯硫醚(PPS)等树脂和/或陶瓷等单体或它们的叠层体，至少对歧管32进行密封的区域能够采用具有柔性的材料。在本实施方式中，作为柔性基板50，例如采用厚度为12μm的不锈钢(SUS)。还有，所谓柔性基板50包括叠层体例如是指，柔性基板50包括膜状的弹性膜和厚度方向的一部分贯通而设置的支持基板。
并且，在柔性基板50，贯通于厚度方向而设置有使设置于歧管形成基板33的喷嘴连通孔39与喷嘴开口34相连通的喷嘴连通孔52。即，来自压力产生室21的墨液通过在液体供给口形成基板31、歧管形成基板33及柔性基板50设置的喷嘴连通孔36、39及52从喷嘴开口34排出。
还有，虽然在本实施方式中，作为柔性基板50采用厚度均匀的基板，但是并非特别地限定于此，例如，也可以采用仅柔性基板50的对歧管32进行密封的区域比其他区域薄的基板。但是，在柔性基板50，贯通于厚度方向而设置有使设置于歧管形成基板33的喷嘴连通孔39与喷嘴开口34相连通的喷嘴连通孔52。从而，在作为柔性基板50采用仅使得对歧管32进行密封的区域较薄的基板的情况下，因为喷嘴连通孔52变长，喷嘴开口34与压力产生室21的距离离开，所以并不优选。此外，若喷嘴开口34与压力产生室21的距离离开，则有可能流路阻力增大等对墨液排出特性产生不良影响。
喷嘴板35包括例如以不锈钢等金属和/或硅等陶瓷材料所形成的板状构件。在喷嘴板35，以与压力产生室21相同的排列间距穿通设置地形成有喷嘴开口34。
并且，在喷嘴板35的与歧管相对的区域，设置有贯通于厚度方向的贯通孔60。由此，柔性基板50的通过贯通孔60所露出的区域作为柔性部51而起作用。换言之，在喷嘴板35的与柔性部51相对的区域，设置有贯通于厚度方向的贯通孔60。
贯通孔60在本实施方式中如示于图3地，在压力产生室21的并排设置方向上，按由多个压力产生室21所构成的每个压力产生室组分割而设置。在本实施方式中，通过将贯通孔60沿歧管的较长方向分割为4个而设置，在相邻的贯通孔60之间设置与喷嘴板35一体化的梁部61。喷嘴板35整体的刚性通过该梁部61而提高，能够对由于喷嘴板35的变形和/或喷嘴开口34附近的振动引起的墨液排出特性的下降进行抑制。
还有，因为喷嘴开口34附近必须为刚性，所以难以使喷嘴板35的厚度较薄。在本实施方式中，例如采用厚度为60μm的不锈钢。因此，无法实现下述构成：不设置柔性基板50，以未设置贯通孔60的喷嘴板的一部分对歧管32进行密封，使喷嘴板的对歧管32进行密封的部分作为柔性部。还有，柔性部51因为必须为柔性，所以不能较厚。从而，无法使喷嘴板35的一部分作为柔性部。
如此的流路单元30通过将液体供给口形成基板31、歧管形成基板33、柔性基板50及喷嘴板35通过粘接剂和/或热熔粘膜等进行固定而形成。还有，虽然在图2中，仅例示对喷嘴板35与柔性基板50进行粘接的粘接剂62，但是在构成流路单元30的其他构件之间，虽然未图示，也可设置粘接剂。而且，如此的流路单元30与致动器单元20通过粘接剂和/或热熔粘膜而接合固定。
而且，在如此构成的喷墨式记录头10中，在通过液体导入口38将墨液从墨液盒(贮存单元)取进歧管32内、以墨液充满从歧管32到喷嘴开口34为止的墨液流路内之后，按照来自未图示的驱动电路的记录信号，对对应于各压力产生室21的各压电元件40施加电压而使振动板23与压电元件40一起弯曲变形，由此使得各压力产生室21内的压力升高而从各喷嘴开口34喷射墨滴。
并且，在对歧管32取进墨液时的压力变动和/或从喷嘴开口34排出墨液时向与喷嘴开口34相反侧的歧管32侧的压力变动等，由通过喷嘴板35的贯通孔60所形成的柔性基板50的柔性部51所吸收。此时，在本实施方式中，因为柔性基板50与喷嘴板35分体，所以能够抑制柔性基板50的振动传递于喷嘴开口34的情况，对在墨滴的排出方向和/或排出特性方面产生不良影响的情况进行抑制。并且，通过使柔性基板50与喷嘴板35分体，能够使柔性基板50较薄，所以能够缩短压力产生室21与喷嘴开口34的距离，提高墨液排出特性。而且，因为柔性部51的变形量并不因贯通孔60而受到限制，所以能够通过柔性部51充分吸收歧管32内的压力变动。
并且，因为柔性部51通过设置于喷嘴板35的贯通孔60而露出，所以能够使喷墨式记录头10内部的墨液温度、尤其是接近压力产生室21的贮存有墨液的歧管32内的墨液温度在短时间成为与喷墨式记录头10的外部温度(环境温度)基本相同的温度。在此，墨液的粘度相应于墨液的温度发生变化。例如，若温度高则墨液的粘度变低、若温度低则墨液的粘度变高。因此，虽然通过以适于墨液温度(粘度)的驱动波形对压电元件40进行驱动来使墨液排出，而能够使墨液排出特性变得均一，但是墨液的温度通常通过以温度传感器等温度检测单元对喷墨式记录头10的环境温度(室温)进行测定而取得。在如此的情况下，有可能在喷墨式记录头10的流路内部的实际的墨液温度与环境温度产生误差，无法以适于实际的墨液温度的驱动波形使墨液排出，导致墨液排出特性下降。在本实施方式中，通过在喷嘴板35设置贯通孔60，能够使对歧管32进行密封的柔性部51露出于外部，所以能够使歧管32内的墨液的温度在短时间同步为基本与进行温度测定的环境温度相同的温度。即，因为歧管32内的墨液并不通过较厚的喷嘴板35而仅以较薄的柔性基板50与外部隔离，所以歧管32内的墨液温度容易在短时间达到环境温度。因此，仅通过对环境温度进行测定而确定驱动波形，就能够以适于实际的流路内的墨液温度的驱动波形对压电元件40进行驱动，能够使墨液排出特性提高。
其他实施方式
以上，虽然对本发明的一个实施方式进行了说明，但是本发明的基本构成并不限定于上述方式。例如，虽然在上述的实施方式1中，例示了：在喷嘴板35的与柔性基板50相反侧未设置罩盖板的喷墨式记录头，但是并非特别限定于此，也可以在喷嘴板35的外侧、即与柔性基板50相反侧，设置罩盖板。将如此的例示于图4。还有，图4是本发明的其他实施方式涉及的喷墨式记录头的俯视图及剖视图。
如示于图4地，在喷墨式记录头10的喷嘴板35侧，设置覆盖喷嘴板35的表面的罩盖板70。在罩盖板70，设置使多个喷嘴开口34露出的喷嘴开口露出开口部71。并且，在罩盖板70，设置连通于喷嘴板35的贯通孔60而使柔性部51露出的柔性部露出开口部72。当然，即使不在罩盖板70设置柔性部露出开口部72，在柔性部51与罩盖板70之间也可通过喷嘴板35的贯通孔60而确保空间，所以并不阻碍柔性部51的变形，但是通过在罩盖板70设置柔性部露出开口部72，柔性部51可以大幅度变形，并能够通过柔性部51而使歧管32内的墨液容易地同步为基本与外部温度相同的温度。
并且，虽然在上述的实施方式1中，对具有厚膜型压电元件40的喷墨式记录头10进行了例示，但是作为使压力变化产生于压力产生室21的压力产生单元，并非特别限定于此，即使是具备例如具有通过溶胶-凝胶法、MOD法、溅射法等所形成的压电材料的薄膜型压电元件、使压电材料与电极形成材料交替叠层而伸缩于轴向方向的纵向振动型压电元件、隔开预定间隙配置振动板和电极并以静电力对振动板的振动进行控制的所谓静电致动器、在压力产生室内配置发热元件并通过以发热元件的发热所产生的气泡而使液滴从喷嘴开口排出的构件等的喷墨式记录头，也能起到同样的效果。
并且，本实施方式的喷墨式记录头构成具备与墨液盒等相连通的墨液流路的记录头单元的一部分，搭载于喷墨式记录装置。图5是表示该喷墨式记录装置之一例的概略图。
如示于图5地，喷墨式记录装置I具备具有喷墨式记录头10的记录头单元1A及1B。记录头单元1A及1B可以装卸地设置有构成墨液供给单元的盒体2A及2B，搭载有该记录头单元1A及1B的滑架3沿轴向方向移动自如地设置于安装于装置主体4的滑架轴5。该记录头单元1A及1B例如分别排出黑色墨液组成物及彩色墨液组成物。
并且，通过使得驱动电动机6的驱动力通过未图示的多个齿轮及同步带7传递于滑架3，使得搭载有记录头单元1A及1B的滑架3沿滑架轴5移动。另一方面，在装置主体4沿滑架轴5设置压板8，通过未图示的供纸滚筒等所供给的纸等的作为记录介质的记录片S卷挂于压板8被输送。还有，虽然未特别图示，但是也可以在装置主体4的内侧或外侧，设置对作为环境温度的室温进行测定的温度传感器等温度检测单元。
而且，这些驱动电动机6和/或记录头单元1A及1B的压力产生单元等通过以未图示的CPU和/或存储器等所构成的控制部控制而进行工作。并且，控制部基于温度检测单元检测到的环境温度，将施加于喷墨式记录头10的作为压力产生单元的压电元件40的驱动信号校正为适合环境温度的驱动信号。在此，如上述地，在本实施方式中，通过在喷嘴板35设置贯通孔60，能够使对歧管32进行密封的柔性部51露出于外部，所以能够使歧管32内的墨液的温度在短时间同步为基本与进行温度测定的环境温度相同的温度。从而，仅通过对环境温度进行测定并对作为驱动信号的驱动波形进行校正，就能够以适于实际流路内的墨液温度的驱动信号(驱动波形)对压电元件40进行驱动，能够使墨液排出特性提高。
还有，虽然在上述的实施方式中，作为喷液头之一例举出喷墨式记录头进行了说明，但是本发明广泛地以喷液头全体为对象，当然也能够应用于喷射墨液以外的液体的喷液头。作为其他的喷液头，例如，可举出：用于打印机等图像记录装置的各种记录头，用于液晶显示器等滤色器制造的色材喷射头，用于有机EL显示器、FED(场致发射显示器)等的电极形成的电极材料喷射头，用于生物芯片制造的生物体有机物喷射头等。

Claims (7)

1.一种喷液头，其特征在于，
顺序叠层有：
流路形成基板，其形成有连通于喷射液体的喷嘴开口的压力产生室；
压力产生元件，其使前述喷嘴开口及前述压力产生室内的液体产生压力变化；
岐管形成基板，其设置有连通于多个压力产生室而成为共用的液体室的岐管；
柔性基板，其对前述岐管进行密封；和
喷嘴板，其连通于前述压力产生室，设置有前述喷嘴开口；
在前述柔性基板的与前述岐管相对置的区域，设置有具有柔性的柔性部；
在前述喷嘴板设置有贯通孔，所述贯通孔贯通于与前述柔性部相对置的区域。
2.根据权利要求1所述的喷液头，其特征在于：
前述喷嘴板以硅基板或金属板所形成。
3.根据权利要求1所述的喷液头，其特征在于：
在前述喷嘴板的喷液面侧设置有罩盖头，所述罩盖头设置有使前述喷嘴开口露出的喷嘴开口露出开口部。
4.一种喷液头单元，其特征在于：
具备多个权利要求1所述的喷液头。
5.一种喷液装置，其特征在于：
具备权利要求4所述的喷液头单元。
6.一种喷液装置，其特征在于：
具备权利要求1所述的喷液头。
7.根据权利要求6所述的喷液装置，其特征在于：
还具备对环境温度进行检测的温度检测单元，并具有基于该温度检测单元检测到的环境温度对驱动信号进行校正的控制部，所述驱动信号，对使前述压力产生室内的液体产生压力变动的压力产生单元进行驱动。
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