CN107020815B - 喷墨头 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种即使在将具有导电性的液体、以及具有极性的液体用于油墨的情况下，也能够维持电极与油墨之间的绝缘性的喷墨头。喷墨头的压电部件平行地形成多个长沟，在长沟上交替地设置有吐出油墨的驱动流道即多个压力室、和不吐出油墨的空的假流道，极化方向相反。喷嘴板具有分别连通至压力室的多个喷嘴。多个电极分别设置在压电部件的多个长沟上，对压电部件供应驱动脉冲。多个配线图案从基体的安装面的一个侧端部延伸，分别连接至多个电极。第一保护层在基体的安装面的配线图案侧的表面上成膜，形成平坦化层。第二保护层被层叠在平坦化层上，由电绝缘特性良好的电绝缘层构成。

Description

喷墨头
技术领域
本发明的实施方式涉及喷墨头。
背景技术
一直以来，已知一种利用压电部件的剪切模式变形，使墨滴从喷嘴吐出的所谓的剪切模式喷墨头。作为这种剪切模式喷墨头构造的一例，有层叠了压电陶瓷板、油墨室板、喷嘴板的层叠构造的头部。其中，压电陶瓷板由多个沟和各沟之间的侧壁形成，沟的内面的侧壁上形成有电极。油墨室板覆盖压电陶瓷板的沟而形成油墨室。
在这种剪切模式喷墨头构造中，由于油墨与电极接触，在将具有导电性的液体及具有极性的液体用于油墨时，电极上形成有电极保护膜。其中，为了覆盖电极，在沟的内面依次形成例如由无机材料构成的无机绝缘膜和由有机材料构成的有机绝缘膜，由无机绝缘膜和有机绝缘膜的双层膜形成保护层。然后，在制造该头部时，在将形成有电极的压电陶瓷板和油墨室板接合之后，形成由无机绝缘膜和有机绝缘膜的双层膜形成的保护层，在该接合体的端面上接合有喷嘴板。
发明内容
然而，在一直以来的喷墨头构造中，如果在由有机材料形成的保护膜上有针孔，就会出现不能保持电极与油墨之间的绝缘性的问题。
实施方式的喷墨头具备基体、压电部件、喷嘴板、油墨供给装置、多个电极、多个配线图案、第一保护层、以及第二保护层。压电部件上平行地形成多个长沟，在长沟上交替设置吐出油墨的驱动流道即多个压力室、和不吐出油墨的空的假流道，极化方向相反。喷嘴板具有分别连通至压力室的多个喷嘴。多个电极分别设置在压电部件的多个长沟里，对压电部件供应驱动脉冲。多个配线图案从基体的安装面的一个侧端部延伸，分别连接至多个电极。第一保护层在基体的安装面的配线图案侧的表面上成膜，形成使配线图案的表面平坦化的平坦化层。第二保护层层叠在由配线图案和第一保护层构成的平坦化层上，由电绝缘特性良好的电绝缘层构成。
附图说明
图1是示出第一实施方式的喷墨头的简要构成的立体图。
图2是喷墨头的分解立体图。
图3是图1的F3-F3线截面图。
图4是示出喷墨头的主要部分构成的立体图。
图5是示出喷墨头的油墨的吐出状态的主要部分的纵截面图。
图6是示出喷墨头的假流道的主要部分的纵截面图。
图7是示出喷墨头的配线图案的保护层的主要部分的纵截面图。
符号说明
10、喷墨头 11、头主体
12、单元部 12a、油墨供给部
12b、油墨排出部 13、电路基板
15、底板 16、喷嘴板
17、框架部件 18、驱动元件
19、油墨室 21、安装面
21a、侧端部 21b、侧端部
22、供给孔 23、排出孔
25、喷嘴 27、长沟
28、电极 35、配线图案
35a、第一部分 35b、第二部分
35m、配线图案 35p、配线图案
44、基板主体 45、膜载体封装
46、膜 48、各向异性导电性膜
51、压力室 52、假流道
53、密封部 54、第一保护层
55、平坦化层 56、第二保护层。
具体实施方式
以下，参照图1至图7，对一个实施方式进行说明。图1是示出一个实施方式的喷墨头10的立体图。图2是喷墨头10的分解立体图。图3是图1的F3-F3线截面图。图4是示出喷墨头的主要部分构成的立体图。
如图1所示，喷墨头10是所谓侧喷型喷墨头。喷墨头10安装在喷墨打印机上，通过管子那样的部件连接至油墨罐。这种喷墨头10具备头主体11、单元部12、以及一对电路基板13。
头主体11是用于吐出油墨的装置。头主体11安装在单元部12中。单元部12包括形成头主体11和所述油墨罐之间的路径的一部分的歧管、以及用于安装在所述喷墨打印机的内部的部件。一对电路基板13分别安装在头主体11上。
如图3所示，头主体11具备底板15、喷嘴板16、框架部件17、以及作为压电部件的一对驱动元件18(图3只示出一个)。底板15是基体的一例。头主体11的内部形成有供应油墨的油墨室19。
如图2所示，底板15由例如矾土(氧化铝)这样的陶瓷形成矩形的板状。底板15具有平坦的安装面21。在安装面21上开有多个供给孔22、多个排出孔23。
在底板15的中间部分，沿底板15的长度方向并排设置有供给孔22。如图3所示，供给孔22与单元部12的所述歧管的油墨供给部12a连通。供给孔22通过油墨供给部12a连接至所述油墨罐。所述油墨罐的油墨从供给孔22供给油墨室19。
如图2所示，排出孔23以夹着供给孔22的方式排成两列而设置。如图3所示，排出孔23与单元部12的所述歧管的油墨排出部12b连通。排出孔23通过油墨排出部12b连接至所述油墨罐。油墨室19的油墨从排出孔23被回收至所述油墨罐。由此，油墨在所述油墨罐与油墨室19之间循环。
如图2所示，喷嘴板16由例如表面被赋予了防油功能的聚酰亚胺制的矩形膜形成。喷嘴板16与底板15的安装面21相对。喷嘴板16上设置有多个喷嘴25。多个喷嘴25沿喷嘴板16的长度方向排成两列。
框架部件17由例如镍合金形成矩形的框架状。框架部件17介于底板15的安装面21和喷嘴板16之间。框架部件17分别与安装面21和喷嘴板16粘接。即，喷嘴板16通过框架部件17安装在底板15上。油墨室19被底板15、喷嘴板16和框架部件17包围而形成。
驱动元件18由例如锆钛酸铅(PZT)所形成的板状的两个压电体形成。所述的两个压电体在其厚度方向上以极化方向互为相反的方式贴合。
一对驱动元件18与底板15的安装面21粘接。一对驱动元件18对应于排成两列的喷嘴25平行地设置在油墨室19的中间。如图2所示，驱动元件18形成为截面梯形。驱动元件18的顶部与喷嘴板16粘接。
驱动元件18上平行地形成有多个长沟27。长沟27分别沿与驱动元件18的长度方向交叉的方向延伸，在驱动元件18的长度方向排列。如图4所示，本实施方式的驱动元件18，在长沟27上交替地设置有吐出油墨的驱动流道即多个压力室51、和不吐出油墨的空的假流道52。
假流道52被在长沟27的两端由密封树脂所形成的密封部53密封。如图6所示，密封部53形成在底板15的安装面21和喷嘴板16之间。由此，能够防止油墨室19中的油墨流入假流道52。喷嘴板16的喷嘴25被相对设置在与长沟27的压力室51对应的位置上。
多个长沟27上分别设置有电极28。电极28由例如对镍薄膜进行光刻蚀刻加工而形成。电极28覆盖长沟27的内面。
如图2所示，从底板15的安装面21跨越驱动元件18，设置有多个配线图案35。这些配线图案35通过例如对镍薄膜进行光刻蚀刻加工而形成。
配线图案35从安装面21的一个侧端部21a及另一个侧端部21b分别延伸。另外，侧端部21a、21b不仅包括安装面21的边缘，也包括其周边区域。因此，配线图案35可以设置在安装面21的边缘的内侧。
以下，以从一个侧端部21a延伸的配线图案35为代表进行说明。另外，另一方的侧端部21b的配线图案35的基本构成与一个侧端部21a的配线图案35相同。
配线图案35具有第一部分35a和第二部分35b。如图2所示，配线图案35的第一部分35a是从安装面21的侧端部21a向驱动元件18以直线形延伸的部分。第一部分35a互相平行地延伸。配线图案35的第二部分35b是横跨第一部分35a的端部和电极28的部分。第二部分35b分别电连接至电极28。
而且，本实施方式的配线图案35具有连接至假流道52的电极28的第一配线图案35p、和连接至压力室51的电极28的第二配线图案35m。如图4所示，连接至压力室51的电极28的第二配线图案35m始终接地。
假流道52的电极28分割成两个，一方被作为共用电极而形成。假流道52的电极28的另一方作为负载正电荷的个别电极发挥作用。并且，在作为假流道52的个别电极发生作用的电极28上连接有第一配线图案35p。
根据本实施方式，如图7所示，例如，由无机绝缘材料构成的第一保护层54在底板15的安装面21的配线图案35侧的表面上成膜。该第一保护层54利用例如旋涂法形成。该第一保护层54形成使配线图案35的表面平坦化的平坦化层55。
而且，在由配线图案35和第一保护层54构成的平坦化层55上，层叠有由电绝缘特性良好的电绝缘层构成的第二保护层56。该第二保护层56由有机绝缘材料所构成的例如帕里纶膜形成。第二保护层56的帕里纶膜通过蒸镀聚合而形成。此外，第二保护层56由无机材料中的氮化硅膜形成也没有问题。作为氮化硅膜的制法，可以使用CVD(化学气相成长)法、RF磁控管溅射法、ALD(原子层堆积)法。
如图1所示，一对电路基板13分别具有基板主体44、一对膜载体封装(FCP)45。此外，FCP也被称为胶带载体封装(TCP)。
基板主体44是具有刚性且形成矩形的印刷配线板。基板主体44上安装有各种电子元件及连接器。此外，基板主体44上分别安装有一对FCP45。
一对FCP45在形成多条配线的同时，还分别具有：树脂制的具有柔软性的膜46、以及连接至所述多条配线的IC47。膜46是载带自动键合(TAB)。IC47是用于对电极28施加电压的部件。IC47通过树脂固定在膜46上。
如图3所示，FCP45的端部通过各向异性导电性膜(ACF)48热压粘接至配线图案35的第一部分35a。由此，FCP45的所述多个配线与配线图案35电连接。
通过使FCP45连接至配线图案35，IC47即通过FCP45的所述配线电连接至电极28。IC47通过膜46的所述配线对电极28施加电压。
IC47对电极28施加电压后，驱动元件18发生共享模式变形，使得设置有该电极28的长沟27的压力室51的容积增减。由此，长沟27的压力室51中的油墨的压力变化，该油墨从喷嘴25吐出。
根据本实施方式的喷墨头10的构成，驱动元件18如图4所示，在长沟27上交替地设置有吐出油墨的驱动流道即多个压力室51、和不吐出油墨的空的假流道52。因此，在个别地驱动各个压力室51使其独立工作，并吐出油墨时，发生共享模式变形的压力室51的活动不会被传递至邻接的其它压力室51。其结果，能够迅速地进行个别驱动喷墨头10的每个的压力室51的动作，从而能够实现高精度的高速印刷。
假流道52被在长沟27的两端由密封树脂所形成的密封部53密封，能够防止油墨室19中的油墨流入假流道52。喷嘴板16的喷嘴25相对设置在与长沟27的压力室51对应的位置上。因此，例如，当通过激光加工形成喷嘴板16的喷嘴25时，激光不会对假流道52照射。因此，在通过激光加工形成喷嘴板16的喷嘴25时，由于激光不会对假流道52的电极28照射，因此，无需担心假流道52的电极28的电绝缘层受损害。
而且，根据本实施方式，例如，由无机绝缘材料构成的第一保护层54被在底板15的安装面21的配线图案35侧的表面成膜，通过该第一保护层54形成使配线图案35的表面平坦化的平坦化层55。而且，由配线图案35和第一保护层54构成的平坦化层55上层叠有由电绝缘特性良好的电绝缘层构成的第二保护层56。由此，依次对配线图案35的具有平坦化特性的平坦化层55、以及耐油墨特性和覆盖率良好的第二保护层56成膜。因此，即使在将具有导电性的液体及具有极性的液体用于油墨的情况下，也能够再现性良好地确保向头主体11的内部的油墨室19供应油墨时的油墨与电极28之间的绝缘性。
而且，本实施方式的配线图案35具有连接至假流道52的电极28的第一配线图案35p、和连接至压力室51的电极28的第二配线图案35m。并且，如图4所示，连接至压力室51的电极28的第二配线图案53m始终接地。因此，即使在具有导电性的液体、以及具有极性的液体的油墨流入了压力室51的内部的情况下，也能够防止压力室51的电极28短路。并且，如果在该构造的喷墨头10的电极28上形成电极保护膜，则即使电极保护膜上有针孔，也能够维持电极28和油墨之间的绝缘性。
根据这些实施方式，能够提供一种即使在将具有导电性的液体、以及具有极性的液体用于油墨的情况下，也能够维持电极与油墨之间的绝缘性的喷墨头。
虽然说明了几个实施方式，但这些实施方式只是作为示例而提出的，并非旨在限定发明的范围。这些实施方式能够以其他各种方式进行实施，能够在不脱离发明的宗旨的范围内进行各种省略、替换、变更。这些实施方式及其变形被包括在发明的范围和宗旨中，同样地被包括在权利要求书所记载的发明及其均等的范围内。

Claims (5)

1.一种喷墨头，具备：
基体，其具有安装面；
压电部件，其被安装在所述基体的安装面上，所述压电部件平行地形成有多个长沟，在所述长沟上交替地设置有吐出油墨的驱动流道即多个压力室、和不吐出所述油墨的空的假流道，压电部件由板状的两个压电体形成，两个所述压电体在其厚度方向上以极化方向互为相反的方式贴合；
喷嘴板，其具有分别连通至所述压电部件的所述压力室的多个喷嘴；
油墨供给装置，其向所述压力室供应油墨；
多个电极，其分别设置在所述压电部件的多个所述长沟上，对所述压电部件供应驱动脉冲；
多个配线图案，其从所述基体的安装面的一个侧端部延伸，分别连接至所述多个电极；
第一保护层，其在所述基体的安装面的所述配线图案侧的表面上成膜，形成使所述配线图案的表面平坦化的平坦化层；以及
第二保护层，其被层叠在由所述配线图案和所述第一保护层构成的所述平坦化层上，由电绝缘特性良好的电绝缘层构成。
2.根据权利要求1所述的喷墨头，其中，所述假流道中，所述长沟的两端被密封部密封。
3.根据权利要求1所述的喷墨头，其中，
所述驱动流道的电极始终接地，
所述假流道的电极作为负载正电荷的个别电极发挥作用。
4.根据权利要求1所述的喷墨头，其中，
所述喷嘴板的所述喷嘴相对设置在与所述长沟的所述压力室对应的位置上。
5.根据权利要求1所述的喷墨头，其中，
所述配线图案具有连接至所述假流道的电极的第一配线图案和连接至所述压力室的电极的第二配线图案，所述第二配线图案始终接地。
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