CN102673153A - 液体喷射头以及液体喷射装置 - Google Patents

Abstract

一种液体喷射头以及液体喷射装置，所述液体喷射头为了以对应于液体粘度的适当的驱动波形而使液体喷出，从而具备能够准确地计测所喷出的液体的温度的温度传感器。其中，记录头(20)具备：喷嘴板(27)，其上设置有喷射液体的喷嘴开口(26)；流道形成基板(21)，其上设置有与喷嘴开口(26)连通的压力产生室(22)；连通部(23)，其贮留向压力产生室(22)供给的液体；压电元件(30)，其使压力产生室(22)内的液体产生压力变化；将热敏电阻(52)配置于流道形成基板(21)的与喷嘴开口(26)相反侧的面上，并使热敏电阻(52)的一侧的引线与配线层(54B)连接，配线层(54B)以一端面向连通部(23)的方式形成在流道形成基板(21)的所述面上。

Description

液体喷射头以及液体喷射装置

技术领域

本发明涉及一种液体喷射头以及液体喷射装置，特别在适用于如下情况时非常有用，即，为了以配合所喷射的液体的温度的方式而对喷出特性进行控制，从而对该液体喷射头的驱动波形进行适当选择的情况。

背景技术

作为喷射液滴的液体喷射头的代表例、即喷墨式记录头，例如存在如下的装置，该装置具备：流道形成基板，其上形成有压力产生室；压电致动器，其在流道形成基板的一个面侧与所述压力产生室对应地设置，并且，通过利用压电致动器的位移而对压力产生室内施加压力，从而使油墨滴从喷嘴开口进行喷射，所述喷嘴开口以在厚度方向上贯穿喷嘴板的方式而被形成在喷嘴板上。

这种喷墨式记录头中的油墨的喷出特性依存于其粘度，而粘度依存于其温度。因此，实施了如下的控制，即，对配合由热敏电阻计测出的温度而驱动压电致动器的驱动波形进行适当的选择或变更的控制。

但是，现有的热敏电阻作为一个电子部件而被配置在电路基板上。因此，此时，热敏电阻将对环境温度进行计测，从而与从喷嘴开口被喷出的油墨的实际温度之间会产生较大的温度差。

为了提高油墨的喷出特性，更加准确地计测所喷出的油墨的温度非常重要。因此，作为用于更加准确地进行计测经由喷嘴开口而被喷出的油墨的温度的改善方法，提出了专利文献1和专利文献2所公开的结构。

在专利文献1中，该记录头通过使发热基板和流道基板接合而形成，且温度传感器被埋设于发热基板中。

此外，在专利文献2中，在形成于流道形成基板上的下部电极上，在经由绝缘膜而确保了与下部电极之间相互绝缘的基础上，将作为温度检测传感器的热敏电阻配置在了所述绝缘膜的上表面上。

如上所述，在专利文献1中，由于温度传感器在与油墨接触的这种状态下被埋设于发热基板中，因此认为在确保其电极等的绝缘性上存在问题。此外，在专利文献2中，由于在流道形成基板上所形成的下部电极上，在经由绝缘膜而确保了与下部电极之间相互绝缘的基础上，将温度检测传感器配置在了所述绝缘膜的上表面上，因此存在如下问题，即，不仅该部分的结构变得复杂，而且成为对隔着下电极膜和绝缘膜的油墨温度进行计测，因此，与此相应，精度也会下降。

另外，这种问题不仅存在于喷出油墨的喷墨式记录头中，也同样存在于喷射油墨以外的液体的液体喷射头中。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2004-345109号公报

专利文献2：日本特开2006-205735号公报

发明内容

鉴于如上课题，本发明的目的在于，提供一种液体喷射头和液体喷射装置，所述液体喷射头为了通过对应于液体粘度的适当的驱动波形而使液体喷出，从而具备能够准确地计测所喷出的液体的温度的温度传感器。

用于解决上述课题的本发明的方式为一种液体喷射头，其特征在于，具备：喷嘴板，其上设置有喷射液体的喷嘴开口；流道形成基板，其上设置有与所述喷嘴开口连通的压力产生室；液体贮留部，其贮留向所述压力产生室供给的所述液体；压力产生单元，其使所述压力产生室内的所述液体产生压力变化，其中，在所述流道形成基板的与所述喷嘴开口相反侧的面上，配置有温度传感器，并且使所述温度传感器的一侧的引线与如下的配线连接，所述配线以一端面向所述液体贮留部的方式被形成在所述流道形成基板的所述面上。

在所述方式中，从喷嘴开口被喷出的液体的温度经由具有良好的热传导率的流道形成基板而被温度检测传感器检测出。其结果为，能够高精度地计测出所述液体的温度。而且，由于被贮留于液体贮留部中的液体经由配线和一侧的引线而与温度检测传感器接触，因此使其温度经由配线而直接被传递至温度检测传感器，从而能够进行高精度地反映了实际的液体温度的计测。

此处，优选为，所述温度传感器的至少一侧的所述引线被连接于，一端侧与所述压力产生单元的引线电极相连接的COF基板的所述一端侧。在这种情况下，能够利用COF基板的配线而将温度传感器计测到的温度信息良好地送出到预定的基板等处。

此外，优选为，所述温度传感器被配置在所述流道形成基板的中央部。在这种情况下，由于流道形成基板的中央部为反映了流体的平均温度的部位，因此最适合作为对流体的温度进行计测的部位，由此能够有助于高精度的温度信息计测。

另外，优选为，所述配线为利用了如下的配线层的配线，所述配线层为，当通过蚀刻而在所述流道形成基板上形成所述液体贮留部时，以在所述流道形成基板的与所述喷嘴开口的相反侧将所述液体贮留部闭塞的方式，通过与所述引线电极相同的部件而与所述引线电极不连续地形成的配线层，且为在所述蚀刻结束后将所述闭塞的部分破坏的工序中所残留的所述配线层。在这种情况下，能够有效地灵活运用随着该液体喷射头的流道形成基板的制作而实施的所谓的破膜工序中所产生的配线层，从而将液体的温度传递至温度传感器。其结果为，还能够实现仅在流道形成基板的蚀刻时需要、而在破膜工序后不需要的配线层的有效利用。

另外，本发明的其他方式所涉及的液体喷射装置的特征在于，其被构成为，具有上述液体喷射头，并且驱动所述压力产生单元的驱动波形被能够根据所述温度传感器所检测出的温度而被切换。

在所述方式中，由于能够高精度地检测出表示从液体喷射头喷出的液体的温度的温度信息，因此能够通过与之对应的适当的驱动波形而对液体喷射头进行驱动。其结果为，能够实现可通过提高液体的喷出特性而提高印刷物等的品质的液体喷射装置。

附图说明

图1为实施方式所涉及的记录头的分解立体图。

图2为实施方式所涉及的记录头的压力产生室在长度方向上的剖视图。

图3为将图2中的热敏电阻部分抽出表示的放大图。

图4为俯视观察图1中的流道形成基板时的放大图。

图5为表示图2中的流道形成基板的歧管部分的放大图。

图6为表示实施方式所涉及的记录头的制造工序的一部分的剖视图。

图7为表示实施方式所涉及的记录头的制造工序的一部分的剖视图。

图8为表示使用了热敏电阻的温度测量器的电路结构的一个示例的电路图。

图9为表示实施方式所涉及的喷墨式记录装置的一个示例的示意图。

具体实施方式

以下，根据实施方式对本发明进行详细说明。

图1为，本发明的实施方式所涉及的喷墨式记录头(以下，也简称为记录头)的分解立体图。图2为，记录头的压力产生室在长度方向上的剖视图。

如两图所示，在构成记录头20的流道形成基板21上，设置有两列由多个压力产生室22并排设置在流道形成基板21的宽度方向上而形成的列。此外，在各列的压力产生室22的长度方向外侧的区域内形成有连通部23，连通部23和各个压力产生室22经由在每个压力产生室22上设置的油墨供给通道24和连通通道25而被连通。

在流道形成基板21的一个面上接合有喷嘴板27，该喷嘴板27上穿设有喷嘴开口26，所述喷嘴开口26连通于各个压力产生室22的与油墨供给通道24相反侧的端部附近。

另一方面，在流道形成基板21的与喷嘴板27相反侧的面上，经由弹性膜28和绝缘体膜29而形成有压电元件30。压电元件30由第一电极31、压电体层32、第二电极33构成。在构成各个压电元件30的第二电极33上，连接有被延伸设置至绝缘体膜29上的引线电极34。引线电极34的一端部与第二电极33相连接，并且，另一端部侧与安装有用于驱动压电元件30的驱动IC35a的COF基板35相连接。如此，在COF基板35的一端侧连接有引线电极34，而COF基板35的另一端侧与在该记录头20的上方的外壳部件(未图示)上所固定的电路基板(未图示)相连接。

在形成有这种压电元件30的流道形成基板21上，且在与压电元件30对置的区域内，通过粘合剂38而接合有保护基板37，该保护基板37具备，作为用于保护压电元件30的空间的压电元件保持部36。此外，在保护基板37上设置有歧管部39。在本实施方式中，该歧管部39与流道形成基板21的连通部23相连通，从而构成了成为各个压力产生室22的共通的油墨室的歧管40。

此外，在保护基板37上，设置有在厚度方向贯穿保护基板37的贯穿孔41。本实施方式中，贯穿孔41被设置于两个压电元件保持部36之间。而且，从各个压电元件30引出的引线电极34的端部附近被设置为，在贯通孔41内露出。

而且，在保护基板37上，接合有由密封膜44和固定板45构成的可塑性基板46。此处，密封膜44由刚性较低且具有可挠性的材料构成，通过该密封膜44而使歧管部39的一个面被密封。此外，固定板45由金属等的硬质材料形成。由于该固定板45的与歧管40对置的区域成为了在厚度方向上被完全去除的开口部47，因此歧管40的一个面仅被具有可挠性的密封膜44密封。而且，在可塑性基板46上，设置有用于将油墨导入歧管40内的油墨导入口48。

在可塑性基板46上，固定有头外壳49。在头外壳49上设置有油墨导入通道50，该油墨导入通道50与油墨导入口48连通且将来自墨盒等贮留机构的油墨供给至歧管40。而且，在头外壳49上设置有，与设置在保护基板37上的贯通孔41连通的配线部件保持孔51，COF基板35以被插穿于配线部件保持孔51内的状态而使其一端侧与引线电极34连接。

图3为将图2中的热敏电阻部分抽出表示的放大图；图4为俯视观察图1中的流道形成基板时的放大图；如图2、图3、图4详细所示，在流道形成基板21的与喷嘴板27相反侧的面的中央部上，配置有作为温度传感器的热敏电阻52。热敏电阻52的一侧的引线53A在流道形成基板21上，于由压电元件30所形成的长度方向上的列的一侧的外侧，与连接焊点54A相连接。此外，热敏电阻52的另一侧的引线53B与配线层54B相连接，该配线层54B以使其一端面向作为液体贮留部的歧管40的连通部23的方式而形成于流道形成基板21的上述面上。本方式中，配线层54B上分别连接有引线53B，且所述配线层54B分别面向对应于压电元件30的列而形成的两个连通部23。但是，此时只要与其中的某一个配线层54B连接即可。

而且，在本方式中，经由配线层54B和配线层54B的一端部所接触的歧管40内的油墨，而使热敏电阻52的引线53B侧接地。此时，油墨需要为导电性的油墨，此外油墨需要成为接地电位。这可以通过如下方式良好地实现，即，例如，由作为导电性部件的SUS来形成喷嘴板27，或者从外部使由导电性部件形成的针状部件面向歧管40内，并将该针状部件设为接地电位。

连接焊点54A被连接在COF基板35上。即，在本方式中，热敏电阻52的一侧的引线53A通过利用向各个压电元件30供给预定的驱动信号的、COF基板35的一条配线，从而经由COF基板35而与外部的配线基板(未图示)相连接。此处，虽然热敏电阻52将表示与流道形成基板21的中央部的温度相对应的电阻值的信号作为温度信号而送出，但上述电阻值也反映了经由另一侧的引线53B而被直接传递的、经由配线层54B的歧管40内的油墨的温度。因此，热敏电阻52能够将更加准确地反映了经由喷嘴开口26而被喷出的油墨的温度的值作为测量值，来进行检测。

本方式中的配线层54B利用了如下的膜，即，在通过蚀刻而在流道形成基板21上形成歧管40的连通部23时，在流道形成基板21的与喷嘴开口26的相反侧将连通部23闭塞的膜，且为在所述蚀刻结束后破坏所述闭塞的部分的工序(破膜工序)中所残留的膜。

在此，对与本方式所涉及的记录头20的制造工序中的破膜工序有关的工序进行说明。图6和图7为表示实施方式所涉及的记录头的制造工序的一部分的剖视图(仅图示了与图2的右半部分对应的部分)。另外，两图中，对与图1和图2相同的部分标记相同的符号，并省略重复的说明。

图6(a)图示了，在作为硅晶片的流道形成基板用晶片110上形成了弹性膜28、绝缘体膜29和压电元件30时的状态。从所述状态起形成引线电极34。具体而言，如图6(b)所示，以遍布流道形成基板用晶片110的全部表面的方式而形成配线层90。并且，在该配线层90上，形成例如由抗蚀剂等构成的掩膜图案(未图示)，并通过利用该掩膜图案而对每个压电元件30进行配线层90的图案形成，从而形成引线电极34，并且在与弹性膜28的贯穿部对应的区域(之后形成连通部23的区域)，保留与引线电极34不连续的配线层54B，并通过该配线层90而对贯穿部进行密封。

接下来，如图6(c)所示，通过粘合剂38而将贮存器形成基板用晶片130粘合在流道形成基板用晶片110上。此处，在该贮存器形成基板用晶片130上预先形成有歧管部39和压电元件保持部36等。之后，使流道形成基板用晶片110减薄至预定的厚度。

之后，如图7(a)所示，在流道形成基板用晶片110上重新形成掩膜57，并形成为预定形状。然后，如图7(b)所示，通过该掩膜57而对流道形成基板用晶片110进行各向异性蚀刻(湿式蚀刻)，从而在流道形成基板用晶片110上形成压力产生室22、连通部23、油墨供给通道24和连通通道25。此处，配线层90将歧管部39的流道形成基板21侧的开口端面密封，从而防止了用于形成连通部23的蚀刻液流入歧管部39侧。

在流道形成基板用晶片110上形成了压力产生室22、连通部23、油墨供给通道24和连通通道25之后，为了形成歧管40，如图7(c)所示，将连通部23和歧管部39之间的配线层90与弹性膜28和绝缘体膜29一起去除(破膜)，从而使连通部23与歧管部39连通。其结果为，在连通部23的周围形成了，破膜工序后残留的、端部面向连通部23的配线层54B。如此，由于配线层54B由与引线电极34相同的材料形成，因此其不仅为良导体，且成为热传导性也良好的部件。

在所述记录头20中，通过预定的驱动信号而对压电元件30进行驱动。其结果为，通过压力产生室22中产生的压力，从而使油墨滴从压力产生室22经由喷嘴开口26而喷出。此处，由于通过在流道形成基板21上配置的热敏电阻52来检测出反映了油墨温度的温度信息，因此，能够根据该温度信息而选择适当的驱动信号，并通过所选择的驱动信号来驱动压电元件30。此处，由于对通常由硅基板形成的、具有良好的热传导性的流道形成基板21的温度进行计测，且歧管40内的油墨的热量被直接传导至引线53B，因此热敏电阻52所检测出的温度高精度地反映了实际的油墨的温度。因此，能够使基于所述温度信息的驱动信号也设置为考虑到该油墨温度的最佳的波形。

图8为这种情况下的温度测量部分的等效电路的一个示例。如该图所示，在作为电阻值随温度变化的可变电阻Rt的热敏电阻52上，串联有固定电阻R1。因此，通过由电压计V对固定电阻R1两端的电压进行计测，从而能够通过可变电阻Rt的电阻值而检测出应当计测到的温度。这是由于，由电压计V计测到的电压作为下述的值而被施加的缘故，所述值为，通过由固定电阻R1和可变电阻Rt的电阻值所决定的分压比而将电源电压V cc分压的值。

(其他的实施方式)

以上，对本发明的各实施方式进行了说明，但是本发明的基本结构并不限定于上述内容。例如，在上述实施方式中，采取了热敏电阻52的引线53B仅与配线层54B连接，并经由油墨而接地的方式，但是显然也可以采取如下方式，即，与引线53A同样地利用COF基板35，并通过利用COF基板35的一条配线从而经由外部的配线基板(未图示)而接地。此时，配线层54B也可以处于电位浮动的状态。此外，在上述实施方式中，仅将一个热敏电阻52配置在了流道形成基板21的中央部，但是只要保证了其数量和流道形成基板21的面，则对设置部位并无特别的限制。

在上述实施方式中，作为使压力产生室22产生压力变化的压力产生单元，利用薄膜型的压电元件30而进行了说明，但是并不限定于此，例如，也可以使用通过贴设印刷电路基板等的方法而形成的厚膜型压电致动器、或者由压电材料和电极形成材料交替层叠而成并在轴向上进行伸缩的纵向振动型压电致动器等。此外，作为压力产生单元，还可以使用如下装置，即，将发热元件配置在压力产生室内，并通过由发热元件的发热而产生的气泡使液滴从喷嘴开口喷出的装置；或在振动板和电极之间产生静电，并通过静电力而使振动板发生变形，从而使液滴从喷嘴开口喷出的所谓的静电式致动器等。

上述实施方式所涉及的喷墨式记录头构成了具备与墨盒等连通的油墨流道的记录头单元的一部分，并被搭载于喷墨式记录装置中。图9为，表示该喷墨式记录装置的一个示例的示意图。如该图所示，在具有上述实施方式所涉及的喷墨式记录头的记录头单元1A、1B中，以可拆装的方式而设置有构成油墨供给装置的墨盒2A、2B，搭载有所述记录头单元1A和1B的滑架3以在轴向上移动自如的方式而被设置在安装于装置主体4上的滑架轴5上。所述记录头单元1A和1B例如分别被设定为，喷出黑色油墨组合物和彩色油墨组合物的装置。

而且，通过使驱动电机6的驱动力通过未图示的多个齿轮和同步齿型带7而被传递至滑架3，从而使搭载有记录头单元1A和1B的滑架3沿着滑架轴5进行移动。另一方面，在装置主体4上沿着滑架轴5而设置有滚筒8，通过未图示的供纸辊等而被供纸的、纸等的作为记录介质的记录薄片S，被卷绕在滚筒8上并被输送。

另外，在上述示例中采取了如下装置，即，将记录头单元1A、1B搭载于在与记录纸S的输送方向交叉的方向(主扫描方向)上进行移动的滑架3上，并在使记录头单元1A、1B于主扫描方向上移动的同时进行印刷的、所谓的串行式喷墨记录装置，但是并不限定于此。显然也可以采用记录头被固定而仅通过输送记录纸S来进行印刷的、所谓的行式喷墨记录装置。

而且，在上述实施方式中，作为液体喷射装置的一个示例，列举喷墨式记录装置进行了说明，但是本发明的对象广泛包括具备液体喷射头的液体喷射装置全体，显然也适用于具备喷射油墨以外的液体的液体喷射头的液体喷射装置。作为其他的液体喷射头，例如，可以列举出打印机等的图像记录装置中使用的各种记录头、液晶显示器等的滤色器的制造中使用的颜色材料喷射头、有机EL(Electro Luminescence，电致发光)显示器和FED(面发光显示器)等的电极形成中使用的电极材料喷射头、生物芯片(biochip)制造中使用的生物有机物喷射头等。

符号说明

20喷墨式记录头(记录头)，

21流道形成基板，

22压力产生室，

23连通部，

26喷嘴开口，

27喷嘴板，

28弹性膜，

29绝缘体膜，

30压电元件，

34引线电极，

35COF基板，

37保护基板，

40歧管，

52热敏电阻，

53A、53B引线，

54A连接焊点，

54B配线层。

Claims (5)

1.一种液体喷射头，其特征在于，

具备：

喷嘴板，其上设置有喷射液体的喷嘴开口；

流道形成基板，其上设置有与所述喷嘴开口连通的压力产生室；

液体贮留部，其贮留向所述压力产生室供给的所述液体；

压力产生单元，其使所述压力产生室内的所述液体产生压力变化，

其中，所述流道形成基板的与所述喷嘴开口相反侧的面上配置有温度传感器，并且使所述温度传感器的一侧的引线与如下的配线连接，所述配线以使其一端面向所述液体贮留部的方式被形成在所述流道形成基板的所述面上。

2.如权利要求1所述的液体喷射头，其特征在于，

所述温度传感器的至少一侧的所述引线被连接于，一端侧与所述压力产生单元的引线电极相连接的COF基板的所述一端侧。

3.如权利要求1或2所述的液体喷射头，其特征在于，

所述温度传感器被配置在所述流道形成基板的中央部。

4.如权利要求1至3中的任一项所述的液体喷射头，其特征在于，

所述配线为利用了如下的配线层的配线，所述配线层为，当通过蚀刻而在所述流道形成基板上形成所述液体贮留部时，以在所述流道形成基板的与所述喷嘴开口的相反侧将所述液体贮留部闭塞的方式，通过与所述引线电极相同的部件而与所述引线电极不连续地形成的配线层，且为在所述蚀刻结束后将所述闭塞的部分破坏的工序中所残留的所述配线层。

5.一种液体喷射装置，其特征在于，

所述液体喷射装置被构成为，具有权利要求1至4中的任一项所述的液体喷射头，并且，驱动所述压力产生单元的驱动波形根据所述温度传感器所检测出的温度而被切换。

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