CN102689516B - 液体喷射头和液体喷射装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种液体喷射头和液体喷射装置，该液体喷射头具备能够准确地计测被喷出的液体的温度的温度传感器，从而以对应于液体粘度的适当的驱动波形而使液体喷出。所述液体喷射头具备：流道形成基板(21)，其设置有与喷射液体的喷嘴(26)连通的压力产生室(22)，且由硅构成；压电元件(30)，其以与所述压力产生室对置的方式被设置在所述流道形成基板上，并使所述压力产生室内的所述液体产生压力变化；保护基板(37)，其具有收纳所述压力产生构件的保持部(36)，并与所述流道形成基板的设置有所述压力产生构件的面相接合，并且，所述流道部件由硅构成，在所述流道部件的所述流道形成基板相反侧的面上设置有热敏电阻(52)。

Description

液体喷射头和液体喷射装置

技术领域

本发明涉及一种液体喷射头和液体喷射装置，其特别是在应用于按照液体的温度而对该液体喷射头的驱动波形适当地进行选择，以对喷出特性进行控制的情况时较为有用。

背景技术

作为喷射液滴的液体喷射头的代表例的喷墨式记录头，例如存在如下的记录头，即，具备：流道形成基板，其形成有压力产生室；压电致动器，其以对应于所述压力产生室的方式而被设置在流道形成基板的一面侧，通过利用压电致动器的位移而对压力产生室内施加压力，从而使油墨滴从在喷嘴板的厚度方向上贯穿喷嘴板而形成的喷嘴被喷射。

这种喷墨式记录头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，实施如下的控制，即，对对应于由热敏电阻计测出的温度而驱动压电致动器的驱动波形适当地进行选择或变更。

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，在这种情况下，热敏电阻是对环境温度进行计测，从而与从喷嘴被喷出的油墨的实际温度之间产生了较大的温度差。

为了油墨的喷出特性的提高，更加准确地计测被喷出的油墨的温度较为重要。因此，作为用于对经由喷嘴而被喷出的油墨的温度更加准确地进行计测的方法，提出了专利文献1和专利文献2所公开的结构。

专利文献1中，该记录头通过将放热基板和流道基板接合而形成，且温度传感器被埋设于放热基板中。

此外，专利文献2中，作为温度检测传感器的热敏电阻在形成于流道形成基板上的下部电极上通过绝缘膜而确保了与下部电极之间的相互绝缘的基础上，被配置于所述绝缘膜的上表面上。

由于在如上文所述的专利文献1中，温度传感器以与油墨接触的这种状态被埋设于放热基板中，因此认为在其电极等的绝缘性的确保上存在问题。此外，在专利文献2中，由于在形成于流道形成基板上的下部电极上通过绝缘膜而确保了与下部电极之间的相互绝缘的基础上，将温度检测传感器配置在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，而且是对隔着下电极膜和绝缘膜的油墨温度进行计测，因此与此相对应，精度也将下降。

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。

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

鉴于上述情况，本发明的目的在于，提供一种液体喷射头和液体喷射装置，其具备能够准确地计测被喷出的液体的温度的温度传感器，从而以对应于液体粘度的适当的驱动波形来使液体被喷出。

解决上述课题的本发明的方式涉及一种液体喷射头，其特征在于，具备：流道形成基板，其设置有与喷射液体的喷嘴连通的压力产生室，且由硅构成；压力产生构件，其以与所述压力产生室对置的方式被设置在所述流道形成基板上，并使所述压力产生室内的所述液体产生压力变化；流道部件，其具有收纳所述压力产生构件的保持部，并与所述流道形成基板的设置有所述压力产生构件的面相接合，并且，所述流道部件由硅构成，在所述流道部件的所述流道形成基板相反侧的面上设置有温度传感器。

在所涉及的方式中，表示从喷嘴喷出的液体的温度的热量经由具有良好的热传导率的硅基板，而向同样由硅基板形成的流道部件被传递，从而由温度传感器检测出。其结果为，能够高精度地对所述液体的温度进行计测。

此处，优选为，在所述温度传感器上设置有与之电连接的引线，所述引线与设置有驱动上述压力产生构件的电路的基板相连接。其原因在于，在该情况下，能够利用基板的配线而向预定的基板等良好地送出温度传感器计测出的温度信息。

而且，本发明的其他方式涉及一种液体喷射装置，其特征在于，具有上述液体喷射头，且被构成为，根据所述温度传感器检测出的温度来切换驱动所述压力产生构件的驱动波形。

在所涉及的方式中，由于能够高精度地对表示从液体喷射头喷出的液体的温度的温度信息进行检测，因此能够以与之对应的适当的驱动波形来驱动液体喷射头。其结果为，能够实现可通过液体的喷出特性的提高而使印刷物等的质量提高的液体喷射装置。

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的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为表示包含热敏电阻的部分的等效电路的电路图。

图5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液体喷射头的一个示例、即喷墨式记录头(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的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在流道形成基板21的宽度方向上并排设置而成的列。此外，在各个列的压力产生室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通过对应于每个压力产生室22而设置的油墨供给通道24和连通通道25而被连通。本实施方式中的流道形成基板21为，通过蚀刻而在硅基板上形成了压力产生室22等的部件。

在流道形成基板21的一个面上接合有喷嘴板27，所述喷嘴板27上贯穿设置有与各个压力产生室22的油墨供给通道24的相反侧的端部附近相连通的喷嘴26。

另一方面，在流道形成基板21的喷嘴板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，连接有延伸至绝缘体膜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，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。以此种方式，COF基板35的一端侧与引线电极34相连接，而COF基板35的另一端侧与被固定在该记录头20的上方的外壳部件(未图示)上的电路基板(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，于与压电元件30对置的区域内，通过粘合剂38而接合有保护基板37，所述保护基板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的共用的油墨室的歧管40。

此外，在保护基板37上设置有在厚度方向上贯穿保护基板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，在贯穿孔41内露出。

所涉及的保护基板37由硅基板形成，且为通过对该硅基板的蚀刻而形成了压电元件保持部36和歧管部39等的部件，并且在该流道形成基板21相反侧(在图2中为上侧)的面上，配置有作为温度传感器的热敏电阻52。由此来计测保护基板37的上表面的温度。另外，该部分的连接结构等详细的结构，将在后文中进行详细叙述。

而且，在保护基板37上，接合有由密封膜44以及固定板45构成的可塑性基板46。此处，密封膜44由刚性较低并具有挠性的材料构成，通过该密封膜44，从而使歧管部39的一个面被密封。此外，固定板45由金属等的硬质材料而形成。由于该固定板45的与歧管40对置的区域成为在厚度方向上完全被去除的开口部47，因此歧管40的一个面仅通过具有挠性的密封膜44而被密封。而且，在可塑性基板46上设置有用于向歧管40内导入油墨的油墨导入口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，所述油墨导入通道50与油墨导入口48连通从而向歧管40供给来自墨盒等贮留构件的油墨。而且，在头外壳49上设置有与被设置在保护基板37上的贯穿孔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内的状态下而使其一端侧与引线电极34相连接。

图3为将图2中的热敏电阻部分抽出表示的放大图。如该图所示，热敏电阻52的两条引线53A、53B均与COF基板35相连接。即，引线53A、53B沿着保护基板37的面向贯穿孔41的壁面而从保护基板37的上表面朝向下方配置，且在绝缘体膜29的上表面处与引线电极34同样地与COF基板35的两条配线分别连接从而与电路基板(未图示)相连接，进而与外部的预定的电路相连接。在此，引线53B被接地。因此，当然也可以仅使引线53A与COF基板35的配线相连接，而使引线53B另行与接地电位的部分相连接。

图4为此时的温度测量部分的等效电路的一个示例。如该图所示，在电阻值根据温度而发生变化的可变电阻Rt、即热敏电阻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的两端的电压进行计测，从而能够通过可变电阻Rt的电阻值而检测出需要计测的温度。其原因在于，由电压计V计测出的电压作为下述的值而被施加，即，通过由固定电阻R1和可变电阻Rt的电阻值决定的分压比而将电源电压Vcc分压后的值。

在所涉及的记录头20中，压电元件30通过预定的驱动信号而被驱动。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26而被喷出。在此，由于通过被配置在保护基板37上的热敏电阻52来检测反映出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，从而利用所选择的驱动信号来驱动压电元件30。在此，由于对由硅基板形成且具有良好的热传导性的保护基板37的温度进行计测，因此由热敏电阻52检测出的温度高精度地反映了实际的油墨的温度。即，流道形成基板2良好地传导压力产生室22和连通部23的油墨的温度，且保护基板37良好地传导歧管部39的温度。

因此，也能够将基于所涉及的温度信息的驱动信号设定为考虑到该油墨温度的理想的波形。

(其他的实施方式)

以上，虽然对本发明的一个实施方式进行了说明，但本发明的基本结构并不限定于上述内容。例如，虽然在上述的实施方式中，采取了使热敏电阻52的引线53A、53B与COF基板35相连接而向外部引出的结构，但显然并不限定于此。只要热敏电阻52的配置位置在作为流道部件的保护基板37的上表面上，则并无其他限制。因此，例如在通过引线接合而对保护基板上的IC和引线电极进行连接的形式的装置中，可以构成为，利用一端部与保护基板的上表面相连接的FPC而将热敏电阻52的信号向外部取出。

虽然在上述实施方式中，作为使压力产生室22产生压力变化的压力产生构件，利用薄膜型的压电元件30而进行了说明，但并不特别限定于此，例如，可以使用如下元件，即，通过粘贴印刷电路基板等方法而形成的厚膜型的压电致动器、或使压电材料和电极形成材料交替层叠并在轴向上进行伸缩的纵振动型压电致动器等。此外，作为压力产生构件，可以使用如下两种构件，即，将发热元件配置在压力产生室内，通过因发热元件的发热而产生的气泡，从而使液滴从喷嘴喷出的构件，或使振动板和电极之间产生静电，通过静电力而使振动板发生变形，从而使液滴从喷嘴喷出的、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5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，以可拆卸的方式而设置有构成油墨供给构件的墨盒2A、2B，搭载有该记录头单元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。该记录头单元1A和1B例如分别被设定为，喷出黑色油墨组成物和彩色油墨组成物的单元。

而且，通过使驱动电机6的驱动力经由未图示的多个齿轮和正时带7而向滑架3传递，从而使搭载有记录头单元1A和1B的滑架3沿着滑架轴5而进行移动。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上而输送。

另外，虽然在上述的示例中采取了如下的记录装置，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)上移动的滑架3上，并在使记录头单元1A、1B在主扫描方向上移动的同时实施印刷的、所谓的串行式喷墨式记录装置，但并不限定于此。显然也可以采取记录头被固定而仅通过输送记录纸S来实施印刷的、所谓的行式喷墨记录装置。

而且，虽然在上述实施方式中，作为液体喷射装置的一个示例，列举喷墨式记录装置而进行了说明，但本发明为广泛地以具备液体喷射头的液体喷射装置整体为对象的发明，其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，可列举出打印机等的图像记录装置中所使用的各种记录头、液晶显示器等的滤色器的制造中所使用的颜色材料喷射头、有机EL(ElectroLuminescence，电致发光)显示器和FED(面发光显示器)等的电极形成中所使用的电极材料喷射头、生物芯片(chip)制造中所使用的生体有机物喷射头等。

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，

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。

Claims (3)

1.一种液体喷射头，其特征在于，具有：

流道形成基板，其设置有与喷射液体的喷嘴连通的压力产生室，且由硅构成；

压力产生构件，其以与所述压力产生室对置的方式被设置在所述流道形成基板上，并使所述压力产生室内的所述液体产生压力变化；

流道部件，其具有收纳所述压力产生构件的保持部，并与所述流道形成基板的设置有所述压力产生构件的面相接合，

所述流道部件由硅构成，在所述流道部件的所述流道形成基板相反侧的面上设置有温度传感器。

2.如权利要求1所述的液体喷射头，其特征在于，

在所述温度传感器上设置有与之电连接的引线，

所述引线与设置有驱动所述压力产生构件的电路的基板相连接。

3.一种液体喷射装置，其特征在于，

具有权利要求1或权利要求2所述的液体喷射头，且被构成为，根据所述温度传感器检测出的温度来切换驱动所述压力产生构件的驱动波形。