CN107825855A - 喷墨头及喷墨头的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种喷墨头及喷墨头的制造方法，使喷墨头的制造变得容易。该喷墨头在记录介质上喷出油墨，并具有：基板；多个致动器，设置于所述基板，且排列成直线状；流路部件，具有封闭部和在压力室中循环的油墨的流路，所述封闭部通过交替封闭由相邻的所述致动器所限定的空间来交替形成所述压力室和密封空间，所述压力室用于喷出所述油墨，所述密封空间与所述压力室相邻且相对于所述油墨密封；以及公共油墨室，形成于所述流路部件的上方，与各个所述压力室连通。

Description

喷墨头及喷墨头的制造方法
技术领域
本发明涉及喷墨头及喷墨头的制造方法。
背景技术
在通过将液体油墨喷射于纸等记录介质而进行印刷的喷墨打印机中，当未进行印刷的待机时间长期化时，喷嘴内的油墨干燥，发生喷嘴的堵塞。于是，在这种喷墨打印机中，使油墨平时在墨罐与喷墨头之间循环。
循环型的喷墨头的压力室通过配置成直线状的压电材料来限定。由压电材料夹着的空间能够成为可喷出所填充的油墨的压力室。然而，当高速驱动构成某个压力室的压电材料时，有时也会与意图相反地从相邻的压力室喷出油墨。因此，通过交替密封由压电元件所限定的空间，与压力室相邻的空间作为虚拟室的喷墨头问世。在具有这种虚拟室的喷墨头中，压电元件之间的间隙用例如树脂等封堵，从而形成与压力室相邻的虚拟室。
然而，向压电元件之间填充树脂是烦杂的作业。还认为尤其是在压电元件的排列间隔狭窄时，或压电元件的数量多时，发生树脂的填充失误的频率变高，进而产品的成品率降低。
发明内容
发明所要解决的技术问题
本发明是在上述的情况下进行，其目的在于使喷墨头的制造变得容易。
用于解决技术问题的手段
为了解决上述技术问题，本发明提供一种喷墨头，在记录介质上喷出油墨，所述喷墨头具有：基板；多个致动器，设置于所述基板，且排列成直线状；流路部件，具有封闭部和在压力室中循环的油墨的流路，所述封闭部通过交替封闭由相邻的所述致动器所限定的空间来交替形成所述压力室和密封空间，所述压力室用于喷出所述油墨，所述密封空间与所述压力室相邻且相对于所述油墨密封；以及公共油墨室，形成于所述流路部件的上方，与各个所述压力室连通。
本发明提供一种喷墨头的制造方法，该喷墨头是所述喷墨头，所述喷墨头的制造方法包括如下工序：形成在基板上呈直线状排列的多个致动器；设置包围所述致动器的型箱；以及在所述型箱中填充感光性树脂并使该感光性树脂固化，形成所述流路部件。
附图说明
图1是第一实施方式的喷墨头的立体图。
图2是喷墨头的展开立体图。
图3是壳体的立体图。
图4是放大示出设置于基板上的致动器的立体图。
图5是示出电极图案的立体图。
图6是用于说明致动器的动作的图。
图7是用于说明致动器的动作的图。
图8是示出固定于基板和致动器的流路块的立体图。图9是示出喷墨头的XY剖面的图。
图10是示出喷墨头的XZ剖面的图。
图11是用于说明喷墨头的制造方法的图。
图12是用于说明喷墨头的制造方法的图。
图13是用于说明喷墨头的制造方法的图。
图14是用于说明喷墨头的制造方法的图。
图15是用于说明喷墨头的制造方法的图。
图16是用于说明喷墨头的制造方法的图。
图17是用于说明喷墨头的制造方法的图。
图18是用于说明喷墨头的制造方法的图。
图19是用于说明喷墨头的制造方法的图。
图20是用于说明喷墨头的变形例的图。
图21是用于说明变形例的喷墨头的制造方法的图。图22是第二实施方式的喷墨头的立体图。
图23是喷墨头的展开立体图。
图24是用于说明喷墨头的动作的图。
附图标记说明
10、11喷墨头；20壳体；21壳主体；22A、22B管路；23开口；24凸部；30基板；32致动器；32a、32b压电元件；33电极图案；34致动器；40流路块；41框架部；42突出部；43凹部；44支承部；50孔板；51开口；100型箱；300多层膜；320片材块；321片材；322片材；330镀膜；400紫外线固化树脂；410板；C公共油墨室；D虚拟室；F流路；P压力室。
具体实施方式
第一实施方式
下面，使用附图对第一实施方式进行说明。在说明中使用由相互正交的X轴、Y轴以及Z轴构成的正交坐标系。
图1是示出本实施方式的喷墨头10的立体图。喷墨头10是共用壁型的喷墨头。图2是喷墨头10的展开立体图。如图2所示，喷墨头10具有壳体20、基板30、流路块40以及孔板50。
壳体20具有以纵长方向为Y轴方向的壳主体21和安装于壳主体21的2条管路22A、22B。图3是从下方(-Z一侧)观察壳体20时的立体图。壳主体21在Y轴方向的尺寸为50mm左右，并且为下方(-Z一侧)敞开的长方形的中空部件。在壳主体21上形成有以纵长方向为Y轴方向的长方形的开口23。壳主体21由例如在表面形成有绝缘覆膜的铝、不锈钢等金属、塑料等树脂、或陶瓷等形成。
如图1所示，管路22A、22B以Z轴方向为纵长方向，固定于壳体20的上表面的Y轴方向两端部。管路22A、22B与壳体20的内部空间连通。管路22A、22B构成供给于喷墨头10的油墨的循环系统。向喷墨头10供给的油墨从管路22A供给，并从管路22B排出。由此，油墨在喷墨头102A与未图示的墨罐之间循环。
如图2所示，基板30为以纵长方向为Y轴方向的长方形的基板。在基板30的下表面固定有沿着Y轴排列的多个致动器32。基板30由例如使环氧树脂浸渍于玻璃纤维中的部件、氧化铝、陶瓷等形成。基板30的Y轴方向尺寸与形成于壳体20的开口23的Y轴方向尺寸大致相等。此外，基板30的厚度与开口23的X轴方向尺寸大致相等。
图4是放大示出设置于基板30的致动器32的图。如图4所示，致动器32为长方形板状的部件。致动器32由2个成型修整成以纵长方向为X轴方向的长方形的压电元件32a、32b构成。通过使用粘合剂等将压电元件32a的下表面与压电元件32b的上表面粘合，压电元件32a、32b成为一体化。
通过使用粘合剂将压电元件32a的上表面粘合于基板30的下表面，将致动器32固定于基板30。各致动器32沿着Y轴等间隔排列。为此，被致动器32夹着的空间S成为容积彼此相同的空间。
例如，压电元件32a、32b为以锆钛酸铅为主成分的压电元件。压电元件32a、32b各自的分极方向与Z轴平行，且压电元件32a的极性与压电元件32b的极性相反。
虽然在图4中省略了图示，但如图5所示，从各空间S的内壁面到基板30的+X一侧的面形成有电极图案33。该电极图案33例如为由镍膜形成的图案，作为用于向致动器32施加电压的电极而发挥功能。
通过向各电极图案33选择性地施加电压，能够使如图6所示那样呈直线的致动器32如图7所示那样弯曲。当致动器32弯曲时，空间S的体积变小，从后述的设置于孔板50的开口51喷出油墨。
如图2所示，流路块40为以纵长方向为Y轴方向的部件。流路块40为具有矩形框状的框架部41和从框架部41向内侧突出的突出部42这两部分的部件。框架部41的X轴方向及Y轴方向的尺寸与壳主体21的X轴方向及Y轴方向的尺寸分别相等。突出部42以设置于框架部41的-X一侧的突出部42与设置于框架部41的+X一侧的突出部42相对的方式设置于框架部41的内侧。
图8是示出固定于基板30和致动器32的流路块40的图。如图8所示，在流路块40固定于基板30和致动器32时，流路块40的突出部42紧贴于2个致动器32及基板30的-X一侧的侧面和+X一侧的侧面。由此，被致动器32夹着的空间S被突出部42交替封闭。
如图9所示，被2个致动器32所限定的空间S中，被流路块40封闭的空间S成为不流入油墨的虚拟室D。此外，未被流路块40封闭的空间S成为流入油墨的压力室P。在压力室P中循环的油墨以相邻的突出部42之间的间隙作为流路F而供给于压力室P，之后排出。
如图2所示，孔板50为以聚酰亚胺等为原材料并以纵长方向为Y轴方向的长方形的片材。孔板50的X轴方向尺寸及Y轴方向尺寸与流路块40的X轴方向尺寸及Y轴方向尺寸分别相等。
在孔板50上沿着Y轴等间隔地形成有圆形的开口51。开口51作为用于将在喷墨头10中循环的油墨喷出到纸等记录介质上的喷嘴而发挥功能。这些开口51的排列间隔与图9所示的压力室P的排列间隔相等。
图10是示出喷墨头10的XZ剖面的图。在如上述构成的壳体20、基板30、流路块40、孔板50中，如图10所示，通过将流路块40固定于基板30与致动器32，使基板30与流路块40一体化。而且，壳体20以基板30插入于开口23的状态固定于基板30的侧面和流路块40的上表面。固定于流路块40的壳体20的内部空间成为与所有压力室P连通的公共油墨室C。孔板50固定于流路块40的下表面和致动器32的下表面。
通过如以上那样使壳体20、基板30、流路块40以及孔板50一体化，组装图1所示的喷墨头10。在该状态时，如图9所示，孔板50的开口51成为与压力室P连通的状态。此外，通过流路块40的突出部42和孔板50，虚拟室D成为对油墨密封的状态。
如图10所示，在喷墨头10中，从管路22A供给油墨，并从管路22B排出油墨，从而油墨在喷墨头10中循环。如图10的实线所示，在喷墨头10中，从管路22A流入的油墨流过壳体20的内部之后，通过流路块40而流入压力室P。而且，流入压力室P的油墨通过流路块40而被引导至壳体20的内部，最后从管路22B排出。
在油墨如图10的实线所示那样循环时，若选择性地向图5所示的电极图案33施加电压，则致动器32从图6所示的状态变形为图7所示的状态。由此，作为压力室P发挥功能的空间S收缩，并如图10的空心箭头所示那样从形成于孔板50的开口51喷出油墨。
接下来，对如上述那样构成的喷墨头10的制造方法进行说明。
首先，如图11所示，将与压电元件32a同样以锆钛酸铅为主成分的片材321和与压电元件32b同样以锆钛酸铅为主成分的片材322分别粘结，形成双层结构的多层膜300。对于片材321、322的粘合可以使用例如具有热固性的粘合材料等。
构成多层膜300的片材321、322的分极方向为与片材321、322的法线平行的方向(Z轴方向)，在本实施方式中，例如片材321的极性为+Z方向，片材322的极性为-Z方向。
接下来，将多层薄膜300在用图11的虚线所示的位置切割。由此，如图12所示，形成由2张片材321、322而成，并以纵长方向为X轴方向的片材块320。
接下来，使用例如具有热固性的粘合剂或具有紫外线固化性的粘合材料，将片材块320如图13所示那样粘合于基板30的上表面。
接下来，使用金刚石锯在片材块320上形成多个从上表面到达基板30并与Y轴平行的沟槽。由此，如图14所示，构成片材块320的片材321、322成为压电元件32a、32b。压电元件32a、32b构成致动器32。当使用金刚石锯形成致动器32时，如图4所示，致动器32之间的基板30的表面成为凹面。
接下来，如图15所示，在致动器32的表面和基板30的+X一侧的面形成例如镀膜330。而且，通过对致动器32的上表面(+Z一侧的面)和致动器32的侧面(+X一侧及-X一侧的面)进行研磨而除去镀膜330，在基板30的镀膜330上形成图案。由此，如图5所示，形成用于向致动器32施加电压的电极图案33。
接下来，如图16所示，以致动器32与基板30的上端暴露的方式将型箱100设置于基板30。
接下来，如图17所示，在型箱100中填充对紫外线具有固化性的紫外线固化树脂400，并用使紫外线透射的玻璃等板410盖上型箱100。而且，隔着掩膜M对紫外线固化树脂400照射紫外线，从而使紫外线固化树脂400固化。由此，如图18所示，形成由紫外线固化树脂400而成的流路块40。
接下来，除去型箱100和未固化的紫外线固化树脂400。由此，如图8所示，形成与基板30及致动器32一体化的流路块40。若形成流路块40，则与致动器32一起对流路块40的表面进行研磨。由此，在除去残留于致动器32的表面的紫外线固化树脂的同时使与孔板50粘合的面平整。
接下来，参照图2可知那样，在基板30及流路块40上固定壳体20，在流路块40上固定孔板50。由此，完成喷墨头10。
喷墨头10经过以上的工序而制造。在喷墨头10中，驱动器IC连接于电极图案33，油墨循环系统连接于管路22A、22B。
如以上说明的那样，在本实施方式中，如图9所示，利用流路块40的突出部42密封形成于致动器32之间的空间S，从而形成虚拟室D。此外，在流路块40中，通过相邻的2个突出部42形成在各压力室P中循环的油墨的流路F。突出部42作为流路块40而与框架部41一体成型。为此，不需要如下烦杂的作业：为了通过密封致动器32所限定的空间来设置虚拟室，在致动器32之间一一填充树脂等。因此，能够容易地制造喷墨头10。
此外，由于喷墨头10的制造变得容易，因此能够在削减装置的制造成本的同时提高成品率。
在本实施方式中，如图9所示，对连接于2个致动器32的突出部42的抵接面为平面的情况进行了说明。不限于此，例如，如图19所示，也可以在突出部42的相对面形成凹部43，由夹着凹部43的一对支承部44分别支承致动器32。支承部44由于弹性而一定程度上自如变形。为此，由于减少驱动致动器32时的阻力，结果是施加于致动器32的电压较低就可以。因而，能够削减喷墨头10消耗的电力。
如图19所示，在支承部44分别支承致动器32时，虚拟室D的X轴方向尺寸比致动器32的X轴方向尺寸大。为此，需要基板30的厚度大于致动器32的X轴方向尺寸。
在本实施方式中，如图10所示，对流路块40的上表面和壳体20的下表面粘合的情况进行了说明。不限于此，如图20所示，流路块40也可以被壳体20包围。
此时，虽然喷墨头10的X轴方向尺寸变大，但能够简化喷墨头的制造工序。例如，如图21所示，在将壳体20固定于基板30之后，用使紫外线透射的玻璃等板410封堵壳体20的下表面一侧。接下来，在壳体20的内部填充紫外线固化树脂400，隔着掩膜M从下方照射紫外线。由此，能够形成与壳体20及基板30成为一体的流路块40。根据该方法，可以不使用型箱100就形成流路块40。为此，能够削减产品的制造成本。
第二实施方式
接下来，参照附图对本发明的第2实施方式进行说明。需要注意的是，对于与第一实施方式相同或等同的构成使用相同的附图标记，并省略或简略其说明。
图22是第二实施方式的喷墨头11的立体图。本实施方式的喷墨头11在基板30兼作孔板50这一点与第一实施方式的喷墨头10不同。
图23是喷墨头11的展开立体图。如图23所示，兼作孔板的基板30为以纵长方向为Y轴方向的基板。在基板30的上表面等间隔配置有沿着-X一侧的外缘成型修整为梯形的致动器32。在基板30的上表面，用于向致动器32施加电压的电极图案形成在从致动器32到基板30的+X一侧端的区域。
在基板30的上表面以包围致动器32的方式固定有流路块40。而且，在流路块40上固定有壳体20。
图24是示出喷墨头11的XZ剖面的图。如图24所示，在壳体20的内部形成有从顶面的中央部向下方突出的凸部24。凸部24的下表面粘合于各致动器32的上表面，凸部24周围的空间作为公共油墨室C而发挥功能。
致动器34之间的空间S交替地成为压力室P和虚拟室D。压力室P为由基板30、致动器32以及壳体20的凸部24包围的空间。此外，虚拟室D为由基板30、致动器32、壳体20的凸部24以及流路块40的突出部42包围的空间。
如图24所示，从管路22A供给油墨，从管路22B排出油墨，从而油墨在喷墨头11中循环。如用图24的实线所示那样，在喷墨头11中，从管路22A流入的油墨流过壳体20的内部之后，通过流路块40而流入压力室P。而且，流入压力室P的油墨通过流路块40引导至壳体20的内部，从管路22B排出。
在油墨如用图24的实线所示那样循环时，若驱动致动器32，则如空心箭头所示那样从形成于基板30的开口51喷出油墨。
如以上说明的那样，在本实施方式中，通过流路块40的突出部42来密封形成于致动器32之间的空间S，从而形成虚拟室D。此外，在流路块40中，通过相邻的2个突出部42而形成在各压力室P中循环的油墨的流路。突出部42作为流路块40而与框架部41一体成型。为此，不像如现有技术那样需要如下烦杂的作业：为了通过密封致动器32所限定的空间来设置虚拟室，在致动器32之间一一填充树脂等。因此，能够容易地制造喷墨头10。
以上，虽然对本发明的实施方式进行了说明，但本发明不限于上述实施方式。例如，在上述实施方式中，对使用紫外线固化树脂400制造流路块40的情况进行了说明。不限于此，流路块40也可以由紫外线固化树脂以外的树脂构成。
在上述实施方式中，对压力室P与虚拟室D交替配置的情况进行了说明。然而，压力室P与虚拟室D不一定必须交替配置。
上述实施方式的喷墨头10、11为一个例子，设置于基板30的致动器32的数量、大小，压力室P及虚拟室D的数量、大小等可以根据喷墨头10、11的用途、析像度而适当变更。
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，并非旨在限定发明的范围。这些新实施方式能够以其它各种方式实施，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包括在发明的范围和宗旨中，并且包括在权利要求书所记载的发明及其等同范围内。

Claims (10)

1.一种喷墨头，在记录介质上喷出油墨，所述喷墨头具有：
基板；
多个致动器，设置于所述基板，且排列成直线状；
流路部件，具有封闭部和在压力室中循环的油墨的流路，所述封闭部通过交替封闭由相邻的所述致动器所限定的空间来交替形成所述压力室和密封空间，所述压力室用于喷出所述油墨，所述密封空间与所述压力室相邻且相对于所述油墨密封；以及
公共油墨室，形成于所述流路部件的上方，与各个所述压力室连通。
2.根据权利要求1所述的喷墨头，其中，
所述流路部件的所述封闭部与所述流路由树脂一体形成。
3.根据权利要求1或2所述的喷墨头，其中，
所述封闭部具有支承相邻的所述致动器的一对支承部，并且在所述一对支承部之间形成有凹部。
4.根据权利要求1或2所述的喷墨头，其中，
所述喷墨头具有壳体，该壳体形成有与所述压力室连通的公共油墨室，并设置成包围所述流路部件。
5.根据权利要求1或2所述的喷墨头，其中，
所述喷墨头还具有孔板，该孔板中形成有用于将所述油墨喷出到记录介质上的多个开口。
6.根据权利要求5所述的喷墨头，其中，
所述开口为圆形且等间隔配置。
7.根据权利要求1或2所述的喷墨头，其中，
所述基板为长方形的基板。
8.根据权利要求7所述的喷墨头，其中，
在所述基板的下表面固定有所述多个致动器。
9.根据权利要求1或2所述的喷墨头，其中，
所述致动器由2个成型修整成长方形的压电元件构成。
10.一种喷墨头的制造方法，该喷墨头是权利要求1至9中任一项所述的喷墨头，所述喷墨头的制造方法包括如下工序：
形成在基板上呈直线状排列的多个致动器；
设置包围所述致动器的型箱；以及
在所述型箱中填充感光性树脂并使该感光性树脂固化，形成所述流路部件。
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