CN111421958A - 喷墨头、喷墨装置以及喷墨头的制造方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供能够确保喷出性能以及耐压性的喷墨头、喷墨装置以及喷墨头的制造方法。一实施方式涉及的喷墨头具备喷嘴板和致动器基座。喷嘴板具有多个喷嘴。致动器基座具有多个壁部、多个第一槽和多个第二槽。壁部具有与所述喷嘴板接合的接合面。第一槽配置于所述壁部的一侧，并形成与多个所述喷嘴连通的压力室。第二槽配置于所述壁部的另一侧。在多个所述壁部的所述接合面和所述喷嘴板之间，所述喷嘴板和所述致动器基座经由粘接剂接合。在多个所述壁部中过半数的所述壁部中，所述粘接剂配置成相比所述第一槽侧更偏向所述第二槽侧。

Description

喷墨头、喷墨装置以及喷墨头的制造方法

技术领域

本发明的实施方式涉及喷墨头、喷墨装置以及喷墨头的制造方法。

背景技术

在具备多个压力室的共享模式共享壁方式的喷墨头中，已知有在规定的并排方向交替具备与喷嘴连通的多个压力室、配置在多个压力室间的多个空气室的构成。这种液体喷出头例如通过粘接剂将喷嘴板接合于构成压力室、空气室并具有多个槽的致动器基座。

发明内容

在这种喷墨头中，粘接剂的涂覆位置的控制较难，有时还会向压力室溢出。如果溢出的粘接剂施加到喷嘴，则会对墨滴的喷出性能带来不良影响而成为打印品质降低的原因。另一方面，若为了抑制粘接剂的溢出而减少粘接剂的涂覆量，则会由于接合强度的不足而导致耐压性受损。

本发明要解决的技术问题在于提供能够确保喷出性能以及耐压性的喷墨头、喷墨装置以及喷墨头的制造方法。

本发明的一实施方式涉及一种喷墨头，其具备喷嘴板、致动器基座。喷嘴板具有多个喷嘴。致动器基座具有多个壁部、多个第一槽、多个第二槽。壁部具有与所述喷嘴板接合的接合面。第一槽配置于所述壁部的一侧，形成与所述喷嘴连通的压力室。第二槽配置于所述壁部的另一侧。在多个所述壁部的所述接合面和所述喷嘴板之间，所述喷嘴板和所述致动器基座经由粘接剂接合。在多个所述壁部中大多数的所述壁部中，所述粘接剂配置成比所述第一槽侧偏向所述第二槽侧。

本发明还涉及一种喷墨装置，其具备：上述的喷墨头；以及输送装置，沿着规定的输送路径输送记录介质。

本发明还涉及一种喷墨头的制造方法，该喷墨头的制造方法将喷嘴板与致动器基座经由粘接剂接合，其中，所述喷嘴板具有喷嘴，所述致动器基座具有多个壁部、多个第一槽和多个第二槽，多个所述壁部具有与所述喷嘴板接合的接合面，多个所述第一槽配置于所述壁部的一侧并与所述喷嘴连通，多个所述第二槽配置于所述壁部的另一侧，在所述壁部的接合面中，所述粘接剂配置成相比所述第一槽侧更偏向所述第二槽侧。

附图说明

图1是示出第一实施方式涉及的喷墨头的构成的分解立体图。

图2是示出同一喷墨头的一部分构成的立体图。

图3是示出同一喷墨头的一部分构成的剖视图。

图4是示出同一喷墨头的制造方法的说明图。

图5是示出使用同一喷墨头的喷墨打印机的构成的说明图。

图6是示出其他实施方式涉及的喷墨头的制造方法的说明图。

附图标记说明

1(1C、1M、1Y、1B)…喷墨头、20…致动器基座、21…基板、21a…供给孔、21b…回收孔、22…层叠压电体、23…槽、23A…槽列、23a…第一槽、23b…第二槽、24…电极、25…隔壁部(壁部)、25a…第一压电元件、25b…第二压电元件、25c…接合面、26…布线图案、27…罩壁、30…喷嘴板、31…喷嘴、40…框架、41…框架部件、41a…开口部、50…粘接剂、100…喷墨打印机、111…框体、112…介质供给部、112a…供纸盒、113…图像形成部、114…介质排出部、114a…排扺托盘、115…输送装置、116…控制部、116a…CPU、117…支撑部、118…输送带、119…支撑板、120…带辊、121a-121h…引导板对、122a-122h…输送用辊、130…头部单元、132…墨盒、133…连接流路、133a…供给流路、133b…回收流路、134…循环泵、A1…输送路径、C1…压力室、C2…空气室、C3…通用室。

具体实施方式

下面，参照图1至图5对第一实施方式涉及的作为液体喷出头的喷墨头1以及作为喷墨装置的喷墨打印机100进行说明。在各图中，为了便于说明，适当地将结构放大、缩小或者省略示出。图中箭头X、Y、Z表示相互正交的三个方向。在本实施方式中，示出喷墨头1的第一方向沿着X轴配置、第二方向沿着Y轴配置、第三方向沿着Z轴配置的例子。

图1是示出第一实施方式涉及的喷墨头1的一部分的分解立体图，图2是示出喷墨头1的一部分构成的立体图，图3是示出喷墨头1的上述一部分构成的剖视图。

图1至图6示出的喷墨头1为液体喷出头，具备致动器基座20、喷嘴板30和框架40。喷墨头1为共享模式共享壁方式的喷墨头。

致动器基座20具备基板21和层叠压电体22。致动器基座20隔着框架40与喷嘴板30对置接合，在与喷嘴板30之间形成通用室C3。

基板21构成为方形的板状。基板21优选由PZT、陶瓷、玻璃、易切削性陶瓷、或者包含这些的材料构成。基板21具有多个沿厚度方向贯通的贯通孔即供给孔21a及回收孔21b。

层叠压电体22形成在基板21的喷嘴板30侧的面上。在本实施方式中，在基板21的主面上并排配置两个沿着规定的第一方向延伸的层叠压电体22。层叠压电体22通过层叠两个压电部件而构成。压电部件例如由PZT(锆钛酸铅)系压电陶瓷材料构成。除此之外，作为压电部件，考虑到环境，也可以使用KNN(铌酸钾钠)等无铅系压电陶瓷。两个压电部件以极化方向为反向的方式被极化，并经由粘接层被粘接。

在层叠压电体22的与喷嘴板30对置的端面上形成有槽列23A，槽列23A具有沿第一方向排列的多个槽23。层叠压电体22的沿着第一方向以及第三方向的截面形状为梳齿形状。在相邻的槽23之间形成由压电元件构成的支柱状的隔壁部25。隔壁部25成为使槽23的容积变化的驱动元件。

就槽列23A而言，多个第一槽23a和多个第二槽23b沿第一方向交替配列。多个槽23沿第一方向并排配置多个，并且沿着第二方向延伸且相互平行地配置。槽23a、23b分别在层叠压电体22的第二方向的全长上形成。即，槽23a、23b向喷嘴板30侧开口。在各槽23a、23b的内表面底部以及两侧面形成有电极24。

第一槽23a的第二方向的两端在框架部件41的开口部41a内开口，并且第一槽23a与通用室C3连通。第一槽23a分别设置于与喷嘴31对置的位置，且与喷嘴31数量相同。第一槽23a构成与通用室C3连通且与喷嘴31连通的压力室C1。

在第二槽23b的第二方向的两端部设置有由光固化树脂构成的罩壁27。罩壁27将第二槽23b的第二方向的两端堵塞。第二槽23b被覆盖其第二方向的两端的罩壁27、覆盖其第三方向的喷嘴板30和配置在第一方向两侧的隔壁部25堵塞，而构成与压力室C1、通用室C3隔开的空气室C2。

隔壁部25配置在多个槽23之间，为沿着第二方向延伸的例如长方体状的壁状部件。隔壁部25由层叠有第一压电元件25a和层叠于第一压电元件25a的第二压电元件25b的压电元件构成。隔壁部25的喷嘴板30侧的端面即接合面25c经由粘接剂50接合于喷嘴板30。通过隔壁部25的接合面25c粘接于喷嘴板30，将由第二槽23b构成的空气室C2堵塞。

粘接剂50例如使用对耐油墨性有效的环氧系粘接剂。例如，在本实施方式中，使用固化时加热到80℃的类型的粘接剂。粘接剂50配置成相比配置于隔壁部25的一侧的第一槽23a更偏向靠近配置于另一侧的第二槽23b处。

就喷墨头1而言，在过半数例如80％以上的数量的喷嘴31中，与对置的隔壁部25之间的粘接剂50的位置位于与隔壁部25的中央相比靠第二槽23b侧的位置，粘接剂50的涂覆区域的第一槽23a侧的端缘缩回而不从隔壁部25的端缘突出。另外，粘接剂50的涂覆量不均匀，第二槽23b侧的涂覆量较多。就粘接剂50从隔壁部25的接合面25c向槽侧突出的溢出量而言，第二槽23b侧比第一槽23a侧多。

作为一例，在本实施方式中，在与多个喷嘴31中80％以上的数量的喷嘴31对置的压力室C1和与之相邻的空气室C2之间的隔壁部25中，粘接剂50的涂覆区域的中央位于与隔壁部25的中央相比靠第二槽23b侧的位置，成为不向第一槽23a溢出的位置关系。

这里，作为喷墨头1的制造工序的一例，对使粘接剂50偏向第二槽23b而将致动器基座20和喷嘴板30接合的方法进行说明。在喷墨头1的制造工序中，将致动器基座20和喷嘴板30接合的接合处理具备：涂覆工序，将粘接剂50涂覆于隔壁部25的接合面25c；贴合工序，在涂覆粘接剂50后将喷嘴板30贴合于致动器基座20；以及固化工序，使粘接剂50固化。

在本实施方式中，作为一例，例如如图4所示，在将粘接剂50涂覆于接合面25c的涂覆处理中，在隔壁部25的接合面25中，将粘接剂50涂覆于第二槽侧的位置。作为具体例，例如，粘接剂50的涂覆区域的中心配置在与接合面25c的中央相比靠近第二槽23b的位置。在本实施方式中，在从中央起靠向第二槽侧的一半区域进行涂覆。如上所述，通过使涂覆位置偏移而涂覆粘接剂，形成粘接剂50的位置偏离的喷墨头1。

电极24为由镍等导电性材料构成的导电膜。电极24形成于第一槽23a的底部，且连接于基板21上的布线图案。电极24例如通过真空蒸镀法、化学镀镍法等方法形成。电极24可以由例如金、铜等形成。或者，也可以层叠两种以上的导电性的膜。

布线图案26(布线电极)例如为由与电极24同样的镍等导电性材料形成并且具有规定的图案的导电膜。布线图案26形成于基板21的主面。布线图案26在例如通过真空蒸镀法、化学镀镍法等方法形成电极24时同时形成。此外，布线图案26形成至框架部件41的外侧，在露出于框架部件41的外侧部分中，能够通过FPC等将驱动电路连接。

在致动器基座20的与喷嘴板30相反侧的面上，连接有形成规定的油墨流路的歧管。歧管具备与通用室C3连通且与供给流路133a连通的流路即供给路径、与通用室C3连通且与回收流路133b连通的回收路径。例如，在歧管的外表面设置有例如搭载了驱动IC的电路基板，驱动IC经由FPC(Flexible Printed Circuits，柔性印刷电路)以及布线图案与电极24电连接。

喷嘴板30例如由聚酰亚胺膜等树脂材料构成为矩形的板状。在喷嘴板30形成有沿厚度方向贯通的多个喷嘴31。多个喷嘴31分别连通于各压力室C1。在本实施方式中，喷嘴31排成两列，在各列分别并排配置600个喷嘴31。喷嘴板30与致动器基座20对置配置，通过覆盖基板21上的槽列23A，堵住第二槽23b的开口，并且由第一槽23a构成的压力室C1与喷嘴31连通。

框架40构成为矩形的框状，具备在中央形成有矩形的开口部41a的框架部件41。框架部件41具有规定的厚度，通过配置在致动器基座20和喷嘴板30之间，形成与配置于开口部41a的致动器基座20的第一槽23a连通的通用室C3。

以上述方式构成的喷墨头1在将致动器基座20、喷嘴板30以及框架40组装的状态下，在框架部件41的开口部41a内形成与喷嘴31连通的多个压力室C1、用喷嘴板30以及罩壁27堵住的多个空气室C2、与多个压力室C1连通的通用室C3。压力室C1和空气室C2在第一方向上交替并排配置，并且被由压电元件构成的隔壁部25分隔。

接下来，参照图5对具有喷墨头1的喷墨打印机100进行说明。图5是示出喷墨打印机100的构成的说明图。如图5所示，喷墨打印机100具备框体111、介质供给部112、图像形成部113、介质排出部114、输送装置115和控制部116。

喷墨打印机100为如下液体喷出装置：沿着从介质供给部112通过图像形成部113而到达介质排出部114的规定的输送路径A1输送作为喷出对象物的记录介质(例如纸张P)，同时喷出油墨等液体，从而对纸张P进行图像形成处理。

介质供给部112具备多个供纸盒112a。介质排出部114具备排扺托盘114a。图像形成部113具备支撑纸张的支撑部117、在支撑部117的上方对置配置的多个头部单元130。

支撑部117具备：在进行图像形成的规定区域形成为环状的输送带118、从背面侧支撑输送带118的支撑板119以及位于输送带118的背面侧的多个带辊120。

头部单元130具备：多个喷墨头1、分别搭载于各喷墨头1上的作为液体存储盒的多个墨盒132、将喷墨头1和墨盒132连接的连接流路133、以及作为循环部的循环泵134。头部单元130为使液体循环的循环型的头部单元。

在本实施方式中，作为喷墨头1，具备青色、品红色、黄色、黑色这四种颜色的喷墨头1C、1M、1Y、1B以及作为分别收纳这些各种颜色的油墨的墨盒132的墨盒132C、132M、132Y、132B。墨盒132通过连接流路133连接于喷墨头1。连接流路133具备连接于喷墨头1的供给口的供给流路133a和连接于喷墨头1的排出口的回收流路133b。

另外，在墨盒132上连结有未图示的泵等负压控制装置。并且，通过对应于喷墨头1和墨盒132的水头压力利用负压控制装置在墨盒132内进行负压控制，使供给到喷墨头1的各喷嘴的油墨形成规定形状的弯月面。

循环泵134为例如由压电泵构成的送液泵。循环泵134设置于供给流路133a。循环泵134通过布线连接于控制部116的驱动电路。CPU(Central Processing Unit，中央处理器)116a构成为能够控制循环泵134。循环泵134通过包含喷墨头1和墨盒132的循环流路使液体循环。

输送装置115沿着从介质供给部112的供纸盒112a通过图像形成部113而到达介质排出部114的排扺托盘114a的输送路径A1输送纸张P。输送装置115具备沿着输送路径A1配置的多个引导板对121a-121h、多个输送用辊122a-122h。

控制部116具备：作为控制器的CPU116a、储存各种程序等的ROM(Read OnlyMemory，只读存储器)、临时储存各种可变数据和图像数据等的RAM(Random AccessMemory，随机存取存储器)、进行数据从外部的输入以及数据向外部的输出的接口部。

在喷墨头1以及喷墨打印机100中，当进行从喷嘴31喷出液体的驱动时，控制部116通过驱动电路经由布线图案26施加驱动电压。如果对通过电压的施加而驱动的压力室C1内的电极和与之左右两侧相邻的空气室C2的电极赋予电位差，则第一压电元件25a和第二压电元件25b相互反向变形，通过这两个压电元件的变形，驱动元件进行弯曲变形。例如，首先使压电元件向驱动的压力室C1打开的方向变形而使压力室C1内成为负压，从而将油墨导入压力室C1内。接着，使压电元件向压力室C1关闭的方向变形而对压力室C1内进行加压，从而使墨滴从喷嘴31喷出。

对以上述方式构成的喷墨头1以及喷墨打印机100的动作进行说明。控制部116例如基于使用者的操作输入、来自外部的指令来检测印刷指示。然后，如果检测到印刷指示，则控制部116驱动输送装置115而输送纸张P，并且在规定的定时对头部单元130输出打印信号，从而驱动喷墨头1。作为喷出动作，喷墨头1通过与图像数据相应的图像信号选择性地驱动压电元件而从喷嘴31喷出油墨，在保持于输送带118上的纸张P上形成图像。

作为液体喷出动作，CPU116a通过驱动电路经由布线图案26将驱动电压施加于层叠压电体22上的电极24，从而使层叠压电体22变形。例如，使层叠压电体22向驱动的压力室C1的容积增大的方向变形，使压力室C1内成为负压，从而将油墨导入压力室C1内。另一方面，使层叠压电体22向压力室C1的容积减少的方向变形，对压力室C1内进行加压，从而使墨滴从喷嘴31喷出。通过该压力室C1的容积的变动，从与压力室C1对置配置的一对喷嘴31喷出液滴Id。然后，向对置配置的纸张P喷射液滴Id。

根据本实施方式涉及的喷墨头1以及喷墨打印机100，能够提供能够确保喷出性能以及耐压性的喷墨头、喷墨装置以及喷墨头的制造方法。即，通过使粘接剂50偏向不与喷嘴31连通的虚设的空气室C2，能够涂覆所需量的粘接剂50，能够通过确保较高的粘接强度来确保耐压性，并且能够防止粘接剂50进入压力室C1侧，避免对液体喷出性能的影响。另外，由于仅通过改变涂覆位置就能够实现上述内容，因此，能够利用已有的制造装置以及制造工序。

另外，本发明不限定于上述实施方式，在实施阶段中，在不脱离其主旨的范围内，能够通过使构成要素变形来具体实现。

在上述第一实施方式中，作为一例，示出了在将粘接剂50涂覆于接合面25c的涂覆处理中调整涂覆区域的例子，但不限定于此。例如，作为其他实施方式，如图6所示，也可以在贴合处理后的固化工序中，通过设置第一槽23a与第二槽23b的压力差来控制粘接剂的位置。具体来说，在喷墨头1的制造工序中，将致动器基座20与喷嘴板30接合的接合处理具备：涂覆工序，将粘接剂涂覆于隔壁部25的接合面25c；贴合工序，在涂覆粘接剂后将喷嘴板30贴合于致动器基座20；以及固化工序，使粘接剂固化。

在本实施方式中，作为粘接剂50，使用对耐油墨性有效的环氧系粘接剂并且固化时加热到80℃的类型的粘接剂。在本实施方式中，将粘接剂50涂覆于接合面25c，在将喷嘴板30贴合于隔壁部25并组装之后，当加热组装部件并使其固化时，放入加压加热腔室。即，通过将整个组装部件暴露于高压的环境，使得被堵塞的空气室C2内的压力低于与外部连通的压力室C1内的压力。因此，在直到粘接剂50完全固化的期间，粘接剂50流向压力较低的空气室C2侧，从而粘接剂50的位置发生偏离。例如，在涂覆处理中，即使在隔壁部25的接合面25c的中心进行涂覆的情况下，也能够通过压力差使粘接剂偏离。在该实施方式中，也能够与上述第一实施方式同样防止粘接剂进入第一槽23a即压力室C1侧，能够确保耐压性和喷出性能。另外，仅通过将组装部件放入加压腔室就能够对压力室C1与空气室C2产生压力差，能够容易控制粘接剂的区域。

另外，在上述实施方式中，举例示出了在基板21上具备由压电部件构成的层叠压电体22的致动器基座20，但是不限于此。例如，也可以不使用基板21而仅通过压电部件来形成致动器基座20。另外，也可以不使用两个压电部件而使用一个压电部件。

另外，喷出的液体不限于油墨，也可以喷出油墨以外的液体。作为喷出油墨以外的液体的液体喷出装置，例如也可以是喷出包含有用于形成印刷布线基板的布线图案的导电性粒子的液体的装置等。

除了上述以外，喷墨头1例如可以是使振动板变形而喷出墨滴的结构，或者也可以是利用加热器等的热能而从喷嘴喷出墨滴的结构等。

喷墨头1例示了每隔一个压力室C1进行配置的构成，但是不限于此。例如，也可以在一对压力室C1、C1之间配置两个以上的虚设的空气室C2，在该情况下，通过使压力室C1与空气室C2之间的隔壁部25的粘接剂50的位置靠近空气室C2侧，能够在确保粘接强度和耐压性的同时维持喷嘴的液体喷出性能。

另外，在上述实施方式中，示出了液体喷出装置使用于喷墨记录装置的例子，但是不限于此。例如，也能够使用于3D打印机、工业用的制造机器、医疗用途，能够实现小型轻量化以及低成本化。

根据以上说明的至少一个实施方式，能够提供能够确保喷出性能以及耐压性的喷墨头、喷墨装置以及喷墨头的制造方法。

虽然说明了几个实施方式，但这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。这些新的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等同的范围内。

Claims (10)

1.一种喷墨头，其特征在于，具备：

喷嘴板，具有多个喷嘴；以及

致动器基座，具备多个壁部、多个第一槽和多个第二槽，多个所述壁部具有与所述喷嘴板接合的接合面，多个所述第一槽配置于所述壁部的一侧并形成与多个所述喷嘴连通的压力室，多个所述第二槽配置于所述壁部的另一侧，

在多个所述壁部的所述接合面与所述喷嘴板之间，所述喷嘴板与所述致动器基座经由粘接剂接合，在多个所述壁部中的过半数的所述壁部中，所述粘接剂配置成相比所述第一槽侧更偏向所述第二槽侧。

2.根据权利要求1所述的喷墨头，其特征在于，

所述喷墨头还具备框架，

所述致动器基座隔着所述框架与所述喷嘴板对置接合，并在所述致动器基座与所述喷嘴板之间形成通用室。

3.根据权利要求1或2所述的喷墨头，其特征在于，

在多个所述壁部中占80％以上数量的所述壁部中，所述粘接剂配置成相比所述第一槽侧更偏向所述第二槽侧。

4.根据权利要求1或2所述的喷墨头，其特征在于，

所述喷墨头是用于喷出包含有用于形成印刷布线基板的布线图案的导电性粒子的液体的。

5.一种喷墨装置，其特征在于，具备：

权利要求1～4中任一项所述的喷墨头；以及

输送装置，沿着规定的输送路径输送记录介质。

6.一种喷墨头的制造方法，其特征在于，

将喷嘴板与致动器基座经由粘接剂接合，

其中，所述喷嘴板具有喷嘴，

所述致动器基座具有多个壁部、多个第一槽和多个第二槽，多个所述壁部具有与所述喷嘴板接合的接合面，多个所述第一槽配置于所述壁部的一侧并与所述喷嘴连通，多个所述第二槽配置于所述壁部的另一侧，

在所述壁部的接合面中，所述粘接剂配置成相比所述第一槽侧更偏向所述第二槽侧。

7.根据权利要求6所述的喷墨头的制造方法，其特征在于，

当在所述壁部或者所述喷嘴板涂覆所述粘接剂时，按照使涂覆区域或者涂覆量偏向所述第二槽侧的方式进行涂覆。

8.根据权利要求6所述的喷墨头的制造方法，其特征在于，

在将所述粘接剂配置在所述壁部与所述喷嘴板之间而将所述喷嘴板与所述致动器基座贴合的状态下，通过使所述第一槽的压力比所述第二槽的压力高，使所述粘接剂偏向所述第二槽侧。

9.根据权利要求6或7所述的喷墨头的制造方法，其特征在于，

所述喷墨头还具备框架，

所述致动器基座隔着所述框架与所述喷嘴板对置接合，并在所述致动器基座与所述喷嘴板之间形成通用室。

10.根据权利要求6或7所述的喷墨头的制造方法，其特征在于，

所述喷墨头是用于喷出包含有用于形成印刷布线基板的布线图案的导电性粒子的液体的。

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