CN116394654A - 喷墨打印装置、打印设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种喷墨打印装置、打印设备。所述喷墨打印装置包括：加热模组、喷射模组和选通模组；所述加热模组包括多个加热结构，所述喷射模组包括多个发射腔，所述加热结构用于加热所述发射腔内的液体；所述选通模组与所述加热模组独立；所述选通模组包括选通逻辑电路；所述选通逻辑电路与所述加热结构电连接，所述选通逻辑电路用于选通所述加热模组中对应的加热结构以进行加热。本发明能够改善喷墨打印装置可靠性差、维护成本过高，资源浪费较大的问题。

Description

喷墨打印装置、打印设备

技术领域

本发明涉及打印技术领域，尤其涉及一种喷墨打印装置、打印设备。

背景技术

喷墨打印装置主要利用加热结构加热发射腔中的液体，使得液体喷射至外部从而完成打印功能。在打印技术领域中有着重要的应用。

喷墨打印装置主要包含加热结构和控制加热结构的选通电路。现有的加热结构和控制加热结构的选通电路通常为集成器件，由于加热结构和选通电路的工艺兼容性问题，以及使用寿命不同的问题；加热结构和选通电路中任意一个损坏时都将使得喷墨打印装置无法使用，从而造成维护成本高，资源浪费的问题。

发明内容

本发明提供了一种喷墨打印装置、打印设备，以改善可靠性差、维护成本过高，资源浪费较大的问题。

根据本发明的一方面，提供了一种喷墨打印装置，所述喷墨打印装置包括：

加热模组、喷射模组和选通模组；

所述加热模组包括多个加热结构，所述喷射模组包括多个发射腔，所述加热结构用于加热所述发射腔内的液体；

所述选通模组与所述加热模组独立；所述选通模组包括选通逻辑电路；所述选通逻辑电路与所述加热结构电连接，所述选通逻辑电路用于选通所述加热模组中对应的加热结构以进行加热。

可选地，所述加热模组为MEMS器件；

所述选通模组为软性电路板，所述选通模组与所述加热模组通过焊盘电连接。

可选地，所述多个加热结构分为M组加热结构组，每组加热结构组包含N个加热结构；

所述选通模组包括与所述M组加热结构组一一对应的M个第一选通开关，所述第一选通开关用于根据其控制端的电位将其第一端与其第二端导通，其中，所述第一选通开关的第一端用于接入第一电源信号；所述加热结构组中加热结构的第一端与对应的第一选通开关的第二端电连接；

所述选通模组还包括N个第二选通开关，所述第二选通开关用于根据其控制端的电位将其第一端与其第二端导通，其中，所述第二选通开关的第一端用于接入第二电源信号；每组加热结构组中第k个加热结构的第二端与第k个第二选通开关的第二端电连接；其中，M和N为大于1的自然数，1≤k≤N。

可选地，所述加热模组包括：

衬底；

设置于所述衬底上的绝缘层，所述绝缘层设置有凹槽，所述凹槽内填充有导体层，所述导体层远离所述衬底的一面与所述绝缘层远离所述衬底的一面平齐；

设置于所述导体层远离所述衬底的一侧且与所述导体层接触的加热结构。

可选地，所述加热模组还包括包覆所述加热结构层的外涂层。

可选地，所述外涂层为至少两层的叠层结构。

可选地，所述喷射模组包括：

设置于所述外涂层远离所述衬底一侧的流道层，所述流道层形成有发射腔和流体槽，所述流体槽与所述发射腔连通；

设置于所述流道层远离所述衬底一侧的喷孔层，所述喷孔层形成有对应所述发射腔的喷孔。

可选地，所述喷射模组还包括阻水层，所述阻水层覆盖所述喷孔层并暴露出所述喷孔。

可选地，所述流体槽贯穿所述加热模组；所述加热结构与所述流体槽之间通过所述外涂层隔离；

所述导体层与所述流体槽之间通过所述绝缘层隔离。

根据本发明的另一方面，提供了一种打印设备，所述打印设备包括如上所述的喷墨打印装置。

本发明实施例的技术方案，采用的喷墨打印装置包括加热模组、喷射模组和选通模组；加热模组包括多个加热结构，喷射模组包括多个发射腔，加热结构用于加热发射腔内的液体；选通模组与加热模组独立；选通模组包括选通逻辑电路；选通逻辑电路与加热结构电连接，选通逻辑电路用于选通加热模组中对应的加热结构以进行加热。由于加热模组和选通模组独立设置，当其中任意一个损坏时，不必将两者均更换，只要将损坏的模组进行更换即可，因而极大地降低了维护成本。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种喷墨打印装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种选通逻辑电路的电路结构示意图；

图3为本发明实施例提供的又一种喷墨打印装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

图1为本发明实施例提供的一种喷墨打印装置的结构示意图，参考图1，喷墨打印装置包括：加热模组1、喷射模组2和选通模组(未示出)；加热模组1包括多个加热结构14，喷射模组2包括多个发射腔22，加热结构14用于加热发射腔22内的液体；选通模组与加热模组1独立；选通模组包括选通逻辑电路；选通逻辑电路与加热结构14电连接，选通逻辑电路用于选通加热模组1中对应的加热结构14以进行加热。

具体地，加热模组1中包含有多个加热结构14，喷射模组2中包括多个发射腔22，每个加热结构14对应一个发射腔22。当对应的加热结构14被选通逻辑电路选中时，该加热结构14上有电流流过，使得加热结构14产生热量，其产生的热量传导至发射腔22中，使得发射腔22中的液体被喷射至外部，从而实现打印功能。在本实施例中，加热模组1和选通模组为独立，换句话说，在制作喷墨打印装置时，加热模组1和选通模组并不是集成制作，而是各自独立制作。加热模组1和选通模组均制作完成后，通过焊接、键合或者连接线等方式实现选通逻辑电路与加热结构之间的电性连接。当加热模组1和选通模组中任意一个损坏时，可通过将两者拆分，从而更换损坏的部分。避免了加热模组和选通模组中任意一个损坏时需要将两者都更换而造成可靠性差、维护成本过高，以及资源浪费较多的问题。

本实施例的技术方案，采用的喷墨打印装置包括加热模组、喷射模组和选通模组；加热模组包括多个加热结构，喷射模组包括多个发射腔，加热结构用于加热发射腔内的液体；选通模组与加热模组独立；选通模组包括选通逻辑电路；选通逻辑电路与加热结构电连接，选通逻辑电路用于选通加热模组中对应的加热结构以进行加热。由于加热模组和选通模组独立设置，当其中任意一个损坏时，不必将两者均更换，只要将损坏的模组进行更换即可，因而极大地降低了维护成本，提高了可靠性。

可选地，加热模组1为MEMS(Micro-Electro-Mechanical System，微机电系统)器件；选通模组为软性电路板，选通模组与加热模组通过焊盘电连接。

具体地，在本实施例中，加热模组1设置为MEMS器件；而选通模组设置为独立的软性电路板。喷墨打印装置在制作时不必考虑MEMS器件与软性电路板工艺兼容性问题。同时MEMS器件的使用寿命要小于软性电路板的使用寿命，当MEMS器件损坏时，可通过将软性电路板与MEMS器件剥离，从而只抛弃MEMS器件或者对MEMS器件进行更换，可极大地降低维护成本，提高资源重复利用率。

需要说明的是，喷墨打印装置还可包括外围控制电路，软性电路板可以嵌入至加热模组和外围控制电路之间。在其它一些实施方式中，选通模组还可与外围控制电路集成设置。

可选地，图2为本发明实施例提供的一种选通逻辑电路的电路结构示意图，参考图2，多个加热结构14分为M组加热结构组(图2中示例性的每一列加热结构为一组加热结构组)，每组加热结构组中包含N个加热结构14；选通模组包括与M组加热结构组一一对应的M个第一选通开关31，第一选通开关31用于根据其控制端的电位将其第一端与其第二端导通，其中，第一选通开关31的第一端用于接入第一电源信号V+；加热结构组中加热结构14的第一端与对应的第一选通开关31的第二端电连接；选通模组还包括N个第二选通开关32，第二选通开关32用于根据其控制端的电位将其第一端与其第二端导通；其中，第二选通开关32的第一端用于接入第二电源信号V-；每组加热结构中第k个加热结构14的第二端与第k个第二选通开关32的第二端电连接，其中，M和N为大于1的自然数，1≤k≤N。

具体地，本实施例中可通过寻址的方式选择对应的加热结构14导通，使得对应的加热结构14加热。图2中以M为5，N为6为例，当然，M和N的数值并不局限于此。5个第一选通开关31的控制端分别为P1至P5；6个第二选通开关32的控制端分别为A1至A6。当需要选择某一个加热结构14加热时，通过寻址寻找其对应的第一选通开关31和第二选通开关32，例如需要选择第三行第二列的加热结构14进行加热，则将第二个第一选通开关31的控制端P2输入有效信号，使得第一电源信号V+加载至对应加热结构14的第一端，并将第三个第二选通开关32的控制端A3输入有效信号，使得第二电源信号V-加载至对应加热结构14的第二端，该加热结构14两端加载不同的电压，使得该加热结构14上有电流流过，从而产生热量。需要说明的是，上述实施方式中，并不一定仅选取一个加热结构14进行加热，还可选取多个加热结构进行加热。

上述实施例中，多个加热结构14物理上并不局限于阵列方式的排布，只要通过连接线实现逻辑上阵列排布即可。第一电源信号可以大于第二电源信号，也可以小于第二电源信号。

优选地，在上述实施例中，第一选通开关31可包括由一个NMOS管和一个PMOS管组成的反相器构成，反相器的输入端作为第一选通开关31的控制端，反相器31的输出端作为第一选通开关31的第二端；反相器的第一电压输入端作为第一选通开关31的第一端，反相器的第二电压输入端输入第二电压信号V-。第二选通开关32可包括一个三极管构成的OC门，三极管的控制极作为第二选通开关32的控制端，三极管的发射极作为第二选通开关32的第一端，三极管的集电极作为第二选通开关32的第二端。

可选地，继续参考图1，加热模组1包括：衬底11；设置于衬底11上的绝缘层12，绝缘层12设置有凹槽，凹槽内填充有导体层13，导体层13远离衬底11的一面与绝缘层12远离衬底11的一面平齐；设置于导体层13远离衬底11的一侧且与导体层接触的加热结构14。

具体地，在本实施例中，由于加热模组1和选通模组为独立设计，衬底11的材料可以具有多种选择，例如可以是硅、石英、陶瓷、玻璃或者金属等。衬底11的材料选择范围更广。绝缘层12可以是无机非金属材料，也可以是硅基的氧化硅或者氮化硅等材料。绝缘层12的厚度可大于200纳米，且小于5微米。在其它一些实施方式中，绝缘层12还可以与衬底11采用相同的材料。绝缘层12上设置凹槽，将导体层13设置在凹槽内，并且设置导体层13远离衬底11的一面与绝缘层12远离衬底的一面平齐，这样使得设置加热结构14的面为一个平面，加热结构14不需要弯折。避免了加热结构14因弯折而导致反复加热过程中应力在弯折处集中而导致的加热结构14损坏等问题。

需要说明的是，导体层13用于将加热结构14的两端连接至外部，每个加热结构14均与至少两个导体层13相接触。导体层13的材料可以是金属铝、金、铜或者银等各种良的导体材料。导体层13可通过整面覆盖搭配CMP研磨的方式实现与绝缘层的平齐，当然也可以采用刻蚀的方式，本实施例对此不作具体限定。

加热结构14可以是电阻，其材料可以是电阻率较高的材料，如镍铬合金、镍铁合金、钽铝合金、钽氮薄膜、钽铝氮薄膜、硅化钨等高阻薄膜。加热结构的厚度可根据制备的电阻值确定。

可选地，继续参考图1，加热模组1还包括包覆加热结构14的外涂层。

具体地，外涂层用于保护加热结构14，并且还能够起到防止漏电等效果。另外，在本实施例中，由于加热结构14没有弯折部分，相应的外涂层也不会有弯折部分。这样当加热结构14在反复加热时，因不会有应力集中点，外涂层也不会存在应力集中点，因而也不会因膨胀率等不同而使得应力集中点处损坏。外涂层损坏的概率较低，反过来又进一步降低加热结构14损坏的概率。

优选地，如图1所示，外涂层可以是至少两层的叠层结构。其具体可包括第一外涂层15和第二外涂层16。第一外涂层15可以是绝缘材料，用于避免漏电，其材料可以是氮化硅、高阻非晶硅或者氮化硅等。第二外涂层16与第一外涂层15形成复合涂层，可以用于抵抗液体腐蚀和电蚀，另外还起到一定的气蚀的抵抗作用。第二外涂层16的材料可以是碳化硅、蓝宝石、氧化铝、氧化钽或者金属钽等。

需要说明的是，如图1中所示，由于导体层13需要与外部电路(如选通模组)进行电连接。在一些实施方式中，外涂层至少暴露出部分导体层13。导体层13在靠近外涂层的一侧与选通模组实现电连接。在其它一些实施方式中，如图3所示，图3为本发明实施例提供的又一种喷墨打印装置的结构示意图，在本实施例中，还可以刻蚀形成贯穿衬底11和绝缘层12的过孔41，通过过孔41将导体层13与选通模组实现电连接。

可选地，继续参考图1，喷射模组2包括：设置于外涂层远离衬底11一侧的流道层21，流道层21形成有发射腔22和流体槽25；流体槽25与发射腔22连通；设置于流道层21远离衬底11一侧的喷孔层23，喷孔层23形成有对应发射腔22的喷孔。

具体地，流道层21起到支撑作用。其可以是柱状结构。当发射腔22中的液体被加热喷发出去后，流体槽25内的液体流入发射腔22中，以供下一次喷发使用。

优选地，喷射模组2还包括阻水层24，阻水层24覆盖喷孔层23并暴露出喷孔。

具体地，阻水层24可以是由聚四氟乙烯等疏水材料构成。阻水层24通过表面张力平衡发射腔22内部液体渗出的压力，从而阻挡发射腔22内的液体渗出。

可选地，继续参考图1，流体槽25贯穿加热模组1，加热结构14与流体槽25之间通过外涂层隔离；导体层13与流体槽25之间通过绝缘层12隔离。

具体地，流体槽25中具有大量的液体，若与加热结构或者导体层接触，液体会对加热结构或者导体层造成极大的腐蚀。本实施例中，通过外涂层将加热结构与流体槽进行隔离，并通过绝缘层12将导体层与流体槽相隔离，使得导体层和加热结构均不会与流体槽接触，降低导体层和加热结构被流体槽内的液体腐蚀的风险。

本发明实施例还提供了一种打印设备，打印设备包括本发明任意实施例提供的喷墨打印装置。因本发明实施例提供的打印设备包含本发明任意实施例提供的喷墨打印装置，因而也具有相同的有益效果，在此不再赘述。

应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发明中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。

上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。

Claims (10)

1.一种喷墨打印装置，其特征在于，所述喷墨打印装置包括：

加热模组、喷射模组和选通模组；

所述加热模组包括多个加热结构，所述喷射模组包括多个发射腔，所述加热结构用于加热所述发射腔内的液体；

所述选通模组与所述加热模组独立；所述选通模组包括选通逻辑电路；所述选通逻辑电路与所述加热结构电连接，所述选通逻辑电路用于选通所述加热模组中对应的加热结构以进行加热。

2.根据权利要求1所述的喷墨打印装置，其特征在于，所述加热模组为MEMS器件；

所述选通模组为软性电路板，所述选通模组与所述加热模组通过焊盘电连接。

3.根据权利要求1所述的喷墨打印装置，其特征在于，所述多个加热结构分为M组加热结构组，每组加热结构组包含N个加热结构；

所述选通模组包括与所述M组加热结构组一一对应的M个第一选通开关，所述第一选通开关用于根据其控制端的电位将其第一端与其第二端导通，其中，所述第一选通开关的第一端用于接入第一电源信号；所述加热结构组中加热结构的第一端与对应的第一选通开关的第二端电连接；

所述选通模组还包括N个第二选通开关，所述第二选通开关用于根据其控制端的电位将其第一端与其第二端导通，其中，所述第二选通开关的第一端用于接入第二电源信号；每组加热结构组中第k个加热结构的第二端与第k个第二选通开关的第二端电连接；其中，M和N为大于1的自然数，1≤k≤N。

4.根据权利要求1所述的喷墨打印装置，其特征在于，所述加热模组包括：

衬底；

设置于所述衬底上的绝缘层，所述绝缘层设置有凹槽，所述凹槽内填充有导体层，所述导体层远离所述衬底的一面与所述绝缘层远离所述衬底的一面平齐；

设置于所述导体层远离所述衬底的一侧且与所述导体层接触的加热结构。

5.根据权利要求4所述的喷墨打印装置，其特征在于，所述加热模组还包括包覆所述加热结构层的外涂层。

6.根据权利要求5所述的喷墨打印装置，其特征在于，所述外涂层为至少两层的叠层结构。

7.根据权利要求5所述的喷墨打印装置，其特征在于，所述喷射模组包括：

设置于所述外涂层远离所述衬底一侧的流道层，所述流道层形成有发射腔和流体槽，所述流体槽与所述发射腔连通；

设置于所述流道层远离所述衬底一侧的喷孔层，所述喷孔层形成有对应所述发射腔的喷孔。

8.根据权利要求7所述的喷墨打印装置，其特征在于，所述喷射模组还包括阻水层，所述阻水层覆盖所述喷孔层并暴露出所述喷孔。

9.根据权利要求7所述的喷墨打印装置，其特征在于，所述流体槽贯穿所述加热模组；所述加热结构与所述流体槽之间通过所述外涂层隔离；

所述导体层与所述流体槽之间通过所述绝缘层隔离。

10.一种打印设备，其特征在于，所述打印设备包括权利要求1-9任一项所述的喷墨打印装置。

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