CN116890524A - 液体喷射头和液体喷射装置 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是提供一种液体喷射头以及一种液体喷射装置，其能够在不增加芯片尺寸的情况下减少或者防止图像质量的降低。为此，采用这样的构造，其中在液体供应基板与设置在公共供应通道和公共收集通道之间的通道隔板之间不设置粘结层，并且在那里设置微小连通部分。

Description

液体喷射头和液体喷射装置

技术领域

本发明涉及一种用于喷射循环液体的液体喷射头，以及一种能够在其上安装液体喷射头的液体喷射装置。

背景技术

喷射液体的液体喷射头的问题是所谓的串扰，其中响应于液滴从喷射口通过压力室的喷射而发生的压力波动通过液体通道传播到其他的压力室并且改变喷射特性。

此外，近年来，除了需要实现更高的图像质量和分辨率之外，还需要在压力室中喷射液体且同时使这些液体循环的液体喷射头。

日本专利特开第2019-155909号公开了一种构造，其中公共供应通道和公共收集通道交替设置，并且在形成公共供应通道和公共收集通道的壁的一部分上设置阻尼器以抑制串扰。在日本专利特开第2019-155909号的构造中，用作阻尼器的阻尼器构件接合到公共供应通道和公共收集通道之间的通道隔板的上部分。

诸如日本专利特开第2019-155909号中所述的构造需要在通道隔板的上部分上有足够的接合区域。然而，在此情况下，阻尼器区域和流体区域可能较小。阻尼器区域的尺寸的减小可能会增加串扰，并且流体区域的尺寸的减小可能会增加压降。这可能会因此降低图像质量。另一方面，在接合区域变小的情况下，粘结层可能会从接合部分伸出，这会导致关于通道闭塞等方面的问题。这可能会因此降低图像质量。此外，为了提供足够的阻尼器区域、流体区域和接合区域，不希望增加芯片尺寸。

发明内容

鉴于上述情况，本发明提供的液体喷射头和液体喷射装置能够在不增加芯片尺寸的情况下减少或者防止图像质量的降低。

本发明的液体喷射头包括：喷射口，从所述喷射口喷射液体；压力室，所述压力室与所述喷射口连通；压力生成元件，所述压力生成元件设置在所述压力室中并且能够通过施加压力从所述喷射口喷射液体；单独的供应通道，所述单独的供应通道与所述压力室连通并且能够将液体供应到所述压力室；单独的收集通道，所述单独的收集通道与所述压力室连通并且能够从所述压力室收集液体；公共供应通道，所述公共供应通道与所述单独的供应通道连通；公共收集通道，所述公共收集通道与所述单独的收集通道连通；以及通道隔板，所述通道隔板设置在所述公共供应通道和所述公共收集通道之间，在所述通道隔板中设置有多个所述喷射口和多个所述压力室，所述公共供应通道和所述公共收集通道分别与多个所述单独的供应通道和多个所述单独的收集通道连通，并且与所述公共供应通道和所述公共收集通道连通的连通部分设置在存在于形成所述通道隔板的第一基板和层叠于所述第一基板上的第二基板之间的区域处，并且对应于所述通道隔板。

根据本发明可以提供的液体喷射头和液体喷射装置能够在不增加芯片尺寸的情况下减少或者防止图像质量的降低。

参考附图，根据示例性实施例的以下描述，本发明的更多特征将变得显而易见。

附图说明

图1是示出液体喷射装置的示意性透视图，液体喷射头能够安装在该液体喷射装置上；

图2是示出液体喷射头的外部透视图；

图3A是示出液体喷射基板的视图；

图3B是示出液体喷射基板的视图；

图3C是示出液体喷射基板的视图；

图3D是示出液体喷射基板的视图；

图4A是示出液体喷射基板的视图；

图4B是示出液体喷射基板的视图；

图5是示出液体喷射基板的视图；

图6是示出作为比较例的液体喷射基板的横截面图；

图7是示出微小连通部分的高度和粘性阻力比之间的关系的曲线图；

图8A是示出液体喷射基板的视图；

图8B是示出液体喷射基板的视图；

图9A是示出液体喷射基板的视图；

图9B是示出液体喷射基板的视图；

图10A是示出液体喷射基板的变型的视图；以及

图10B是示出液体喷射基板的变型的视图。

具体实施方式

(第一实施例)

根据本实施例的液体喷射头和液体喷射装置能够应用于诸如打印机、复印机、具有通信系统的传真机、以及具有打印单元的文字处理器这样的装置，以及组合各种处理装置的工业打印装置。

下面将参考附图描述本发明的第一实施例。

图1是示出液体喷射装置101的示意性透视图，液体喷射头1能够安装在该液体喷射装置上，液体喷射头1是能够应用本实施例的液体喷射头。液体喷射装置101通过在将打印介质111移动到与液体喷射头1的液体喷射表面相对的位置的同时从液体喷射头1喷射液体(下文中也称为“墨”)而在打印介质111上形成图像。安装在液体喷射装置101上的液体喷射头1包括用于青色(C)墨的液体喷射头1Ca和1Cb以及用于品红色(M)墨的液体喷射头1Ma和1Mb。液体喷射头1还包括用于黄色墨的液体喷射头1Ya和1Yb以及用于黑色(K)墨的液体喷射头1Ka和1Kb。

多个喷射口沿着打印介质111的宽度沿着X方向设置在液体喷射头1中。打印介质111通过传送单元110在A方向上传送，并且通过液体喷射头1在打印介质上执行打印。

图2是示出液体喷射头1的外部透视图。本实施例中的每个液体喷射头1都具有设置在头主体4中的四个液体喷射基板2。液体喷射基板2设置成使得在X方向上延伸的喷射口3的阵列的端部部分在Y方向上彼此重叠。以该方式设置液体喷射基板2使得能够用长喷射口阵列进行打印。由液体喷射头1喷射的墨从液体罐(未示出)通过头主体4中的公共供应口(未示出)供应到液体喷射基板2。

图3A是示出从形成有喷射口3的喷射口表面侧看到的液体喷射基板2的视图。图3B是示出从与喷射口表面相对的一侧看到的液体喷射基板2的视图。形成在喷射口基板201中的多个喷射口3沿着喷射口基板201的纵向方向设置，并且形成多个喷射口阵列。在通道形成基板204中形成多个连接通道15。墨从连接通道15中的一些供应到液体喷射基板2中，并且通过内部通道从喷射口3喷射以施加到打印介质111。

在头主体4中，设置有用于供应喷射液体所需的电力和信号的电基板(未示出)。该电基板通过布线(未示出)连接到每个液体喷射基板2上的端子10。液体喷射头1能够配置成包括图2的示例在内的任何形式构造，并且其他形式不受限制。

图3C是沿着图3A中的IIIC-IIIC线截取的液体喷射基板2的横截面图。液体喷射基板2包括喷射口基板201、致动器基板202、液体供应基板203和通道形成基板204。液体喷射基板2还包括阻尼器基板302，该阻尼器基板302包括在通道形成基板204和液体供应基板203之间的阻尼器构件300。因此，液体喷射基板2包括五个基板。

图3D是图3C中的圆圈部分IIID的放大图。多个压力室11设置在液体喷射基板2中。每个压力室11形成为与喷射口3连通。在形成压力室11的一些壁的致动器基板202中，压电元件18设置成面向喷射口3。可以通过致动所述压电元件18从喷射口3喷射液体。通过接收电压，压电元件18变形以便对压力室11内部的液体加压并且以液滴的形式从喷射口3喷射液体。另外，单独的供应通道12a和单独的收集通道12b形成为与压力室11连通。每个单独的供应通道12a与公共供应通道13a连通。每个单独的收集通道12b与公共收集通道13b连通。单独的供应通道12a构造成能够将液体供应到压力室11。单独的收集通道12b构造成能够从压力室11收集液体。

公共供应通道13a的面向单独的供应通道12a的壁由阻尼器构件300形成。公共收集通道13b的面向单独的收集通道12b的壁由阻尼器构件300形成。阻尼器构件300的与其面向单独的收集通道12b的表面相对的表面形成阻尼器区域301中的一些。公共供应通道13a连接到连接通道15a，并且液体从外部通过连接通道15a供应到公共供应通道13a。公共收集通道13b连接到连接通道15b，并且从公共收集通道13b通过连接通道15b向外部收集液体。

喷射口基板201、致动器基板202、液体供应基板203和通道形成基板204都可以是硅基板或类似基板。它们不限于个别的基板。

阻尼器构件300由弹性材料制成。例如，可以使用诸如聚酰亚胺和聚酰胺的树脂材料。关于阻尼器基板302，阻尼器构件300附接至硅基板的一个表面，并且根据通道形成基板204中的通道的形状，通过诸如蚀刻的手段在阻尼器构件300中形成开口。然后，将阻尼器基板302附接至通道形成基板204，并且蚀刻与阻尼器构件300相对的表面。以该方式，可以形成公共供应通道13a和公共收集通道13b。用于在阻尼器构件300中形成开口的手段可以是干法蚀刻，或者是在阻尼器构件300是光敏树脂的情况下使用曝光进行图案化。

在本实施例中，已经示例性地描述了通过致动压电元件18从喷射口3喷射液体的构造。然而，构造不限于此，并且构造可以使得通过致动压力生成元件(例如加热元件)从喷射口喷射液体。

图4A是示出液体喷射基板2的一部分的放大平面透视图。图4B是沿着图4A中的IVB-IVB线的横截面。在液体喷射基板2中，设置有多个喷射口3以及与喷射口3连通并且对应于喷射口3设置的压力室11。此外，在液体喷射基板2中，沿Y方向并排形成多个喷射口阵列，每个喷射口阵列通过在X方向上排列喷射口3而形成，并且为每个压力室11形成单独的供应通道12a和单独的收集通道12b。公共供应通道13a和公共收集通道13b形成为在X方向上延伸，所述X方向是基板的纵向方向。此外，阻尼器区域301设置成与单独的供应通道12a和单独的收集通道12b的位置重叠。此外，单独的供应通道12a通过公共供应通道13a连接到供应连接通道15a，并且单独的收集通道12b通过公共收集通道13b连接到收集连接通道15b。

对应于喷射口的压力室11在X方向上彼此相邻，所述X方向是压力室11的横向方向。通过以该方式相邻，与压力室11连通的喷射口形成喷射口阵列。这使得能够增加密度。例如，在本实施例中，每个压力室11在其横向方向(X方向)上的长度为110μm，并且压力室11和喷射口3以150dpi的间隔设置。多个喷射口阵列设置成在Y方向上彼此偏移。这样的布置使得能够在打印介质上实现600dpi的高喷射口密度。在本实施例中，设置四个喷射口阵列以实现600dpi。替代地，构造可以使得设置八个喷射口阵列以实现1200dpi。

如前所述，压电元件18通过接收电压而变形，从而对压力室11内部的液体加压并且以液滴的形式从喷射口3喷射液体。此时，在压力室11中发生压力波动。增加喷射口3的密度不仅使压力室11彼此更靠近，而且还使公共供应通道13a和公共收集通道13b彼此更靠近。这将导致所谓的串扰，其中响应于从喷射口喷射液滴而发生的压力波动通过对应的压力室11、公共供应通道13a和公共收集通道13b传播到其他的压力室。在喷射时在压力室11中生成的压力从压力室11通过对应的单独的供应通道12a和单独的收集通道12b传播到对应的公共供应通道13a和公共收集通道13b。然后，压力通过公共供应通道13a和公共收集通道13b传播到其他的压力室。

阻尼器基板302形成公共供应通道13a和公共收集通道13b的一部分，并且通道隔板16设置在公共供应通道13a和公共收集通道13b之间。在本实施例中，通道隔板16被制成为较薄。这样缩短了公共供应通道13a和公共收集通道13b之间的距离，并且不使公共供应通道13a和公共收集通道13b在Y方向上变窄。此外，阻尼器区域301设置成沿着液体喷射基板2的纵向方向(即X方向)延伸。这样增加了阻尼器区域301的尺寸而不增加液体喷射基板2的尺寸。

阻尼器区域301设置在与单独的供应通道12a和单独的收集通道12b相对的位置处。阻尼器区域301构造成使阻尼器构件300能够接收通过单独的供应通道12a和单独的收集通道12b传播的压力并且变形以吸收压力波动。在通道形成基板204中，允许阻尼器构件300变形的阻尼器区域301以及供应连接通道15a或收集连接通道15b交替地形成。

图5是沿着图4A中的IVB-IVB线截取的横截面图，但是示出了从与图4B相反的方向看到的横截面。图6是示出作为比较例的液体喷射基板的横截面图。

在本实施例的每个液体喷射基板2中，通过利用粘结层19附连和层压液体供应基板203和包括阻尼器构件300的阻尼器基板302而形成公共供应通道13a和公共收集通道13b。粘结层19设置有包括粘性材料的粘结区域和不包括粘性材料的非粘结区域。当液体供应基板203和阻尼器基板302彼此附连时，液体供应基板203与处于公共供应通道13a和公共收集通道13b之间的通道隔板16之间的区域是非粘结区域，并且在那里未设置粘结层19。在液体供应基板203和通道隔板16之间未设置粘结层19，并且在那里设置有微小连通部分20。阻尼器基板302的未设置公共供应通道13a、公共收集通道13b或通道隔板16的部分是粘结区域，并且在那里设置粘结层19。

在利用粘结层以通常方式附接基板的情况下，该构造使得粘结层19也设置在通道隔板16上，如图6所示。应当注意，在如本实施例中那样将通道隔板制成为较薄的情况下，通道隔板不具有在其上设置粘结层的足够区域。因此，粘结层可以伸出到公共供应通道和公共收集通道中。在粘结层伸出到公共供应通道和公共收集通道中的情况下，将存在公共供应通道和公共收集通道堵塞或通道区域的尺寸减小的可能性，这可能会导致压力损失增加。

通过采用如本实施例中那样在公共供应通道13a和公共收集通道13b之间的通道隔板16上不设置粘结层19的构造，为公共供应通道13a和公共收集通道13b提供足够的区域，由此减少压力损失。此外，设置微小连通部分20以允许在公共供应通道13a和公共收集通道13b的上部分(使用期间沿重力方向的下部分)处的滞留区域中产生流动并因此减少滞留。这样有助于通过循环流使气泡等在公共供应通道13a和公共收集通道13b中流动。

顺便提及，在微小连通部分20的尺寸较大的情况下，依次流动通过单独的供应通道12a、压力室11和单独的收集通道12b的循环流量将较小。为此，微小连通部分20的尺寸优选地较小，并且微小连通部分20的通道阻力优选地较大。

图7是曲线图，其中横轴表示微小连通部分20的高度，并且纵轴表示微小连通部分20的粘性阻力和喷射通道(从单独的供应通道12a通过压力室11到达单独的收集通道12b的通道)的粘性阻力之间的比率。微小连通部分20处的通道的粘性阻力是喷射通道的粘性阻力的100倍以上，并且理想地是1000倍以上。微小连通部分20的高度是7μm以下，理想地是3μm以下。

如上所述，该构造使得在液体供应基板203与处于公共供应通道13a和公共收集通道13b之间的通道隔板16之间不设置粘结层19，并且在那里设置微小连通部分20。这样使得可以提供液体喷射头和液体喷射装置，其能够在不增加芯片尺寸的情况下减少或者防止图像质量的降低。

(第二实施例)

下面将参考附图描述本发明的第二实施例。应当注意，本实施例中的基本构造类似于第一实施例中的基本构造，因此下面将描述特征构造。

图8A是本实施例中的液体喷射基板2的部分横截面图。图8B是液体喷射基板2的横截面图。在本实施例的液体喷射基板2中，单独的供应通道12a、单独的收集通道12b、公共供应通道13a和公共收集通道13b设置在液体供应基板203中。这样的构造消除了对第一实施例中的阻尼器基板302的需要并且减少了基板的数量，从而允许降低成本。

在本实施例中，阻尼器构件300设置在液体供应基板203和通道形成基板204之间，并且粘结层19设置在阻尼器构件300和液体供应基板203之间。此外，通道隔板16设置在液体供应基板203上，在通道隔板16和阻尼器构件300之间不设置粘结层19，并且微小连通部分20设置在那里。

通过采用如上所述在公共供应通道13a和公共收集通道13b之间的通道隔板16上不设置粘结层19的构造，为公共供应通道13a和公共收集通道13b提供足够的区域，从而减小压力损失。此外，提供微小连通部分20以允许在阻尼器区域301上产生循环流并且减少滞留。这样有助于通过循环流使气泡等在公共供应通道13a和公共收集通道13b中流动。

(第三实施例)

下面将参考附图描述本发明的第三实施例。应当注意，本实施例中的基本构造类似于第一实施例中的基本构造，因此下面将描述特征构造。

图9A是本实施例中的液体喷射基板2的部分横截面图。图9B是液体喷射基板2的横截面图。在本实施例的液体喷射基板2中，阻尼器区域301设置在与单独的收集通道12b相对的位置处，并且不设置在与单独的供应通道12a相对的位置处。在液体循环通过压力室11的构造中，单独的收集通道12b中的压力被设定为低于单独的供应通道12a中的压力，以便产生循环流。因此，响应于喷射而在压力室11中发生的压力波动更大程度地传播到单独的收集通道12b。因此，通过在与单独的收集通道12b相对的位置处设置阻尼器区域301并且在与单独的供应通道12a相对的位置处不设置阻尼器区域301，可以实现有利的效果。

此外，在与单独的供应通道12a相对的位置处没有阻尼器区域301使得可以扩大在与单独的收集通道12b相对的位置处的阻尼器区域301。

通常，阻尼性能取决于阻尼器构件300的厚度、表面积和杨氏模量。阻尼器构件300的厚度和杨氏模量越小，串扰抑制效果就越大。然而，在此情况下，阻尼器构件300的机械强度令人担心。因此，从机械强度的可靠性的角度看，增加阻尼器构件300的表面积是有效的。

图10A是示出本实施例中的液体喷射基板2的变型的部分横截面图。图10B是液体喷射基板2的横截面图。如图10A和10B所示，本实施例中的构造可以应用于如第二实施例中所述的液体供应基板203和阻尼器基板302彼此一体形成的构造。

在本实施例中，已经描述了阻尼器区域301设置在与单独的收集通道12b相对的位置处而不设置在与单独的供应通道12a相对的位置处的示例。然而，本实施例不限于该示例。具体地，构造可以使得阻尼器区域301设置在与单独的收集通道12b相对的位置处或者与单独的供应通道12a相对的位置处。

尽管已经参考示例性实施例描述了本发明，但是应当理解，本发明不限于所公开的示例性实施例。所附权利要求的范围应符合最广义的解释，以便涵盖所有这样的变型以及等同的结构和功能。

Claims (13)

1.一种液体喷射头，包括：

喷射口，从所述喷射口喷射液体；

压力室，所述压力室与所述喷射口连通；

压力生成元件，所述压力生成元件设置在所述压力室中并且能够通过施加压力从所述喷射口喷射液体；

单独的供应通道，所述单独的供应通道与所述压力室连通并且能够将液体供应到所述压力室；

单独的收集通道，所述单独的收集通道与所述压力室连通并且能够从所述压力室收集液体；

公共供应通道，所述公共供应通道与所述单独的供应通道连通；

公共收集通道，所述公共收集通道与所述单独的收集通道连通；以及

通道隔板，所述通道隔板设置在所述公共供应通道和所述公共收集通道之间，在所述通道隔板中设置有多个所述喷射口和多个所述压力室，

所述公共供应通道和所述公共收集通道分别与多个所述单独的供应通道和多个所述单独的收集通道连通，并且

与所述公共供应通道和所述公共收集通道连通的连通部分设置在存在于形成所述通道隔板的第一基板和层叠于所述第一基板上的第二基板之间的区域处，并且对应于所述通道隔板。

2.根据权利要求1所述的液体喷射头，其中循环流依次流动通过所述公共供应通道、所述单独的供应通道、所述压力室、所述单独的收集通道和所述公共收集通道。

3.根据权利要求1所述的液体喷射头，还包括：

粘结层，所述粘结层设置在所述第一基板和所述第二基板之间，其中

所述粘结层包括设置有粘性材料的粘结区域和不设置粘性材料的非粘结区域，并且

所述通道隔板设置在与所述粘结层的所述非粘结区域相对应的位置处。

4.根据权利要求1所述的液体喷射头，其中所述连通部分的粘性阻力是从所述单独的供应通道通过所述压力室到达所述单独的收集通道的通道的粘性阻力的至少100倍。

5.根据权利要求1所述的液体喷射头，其中所述连通部分的粘性阻力是从所述单独的供应通道通过所述压力室到达所述单独的收集通道的通道的粘性阻力的至少1000倍。

6.根据权利要求1所述的液体喷射头，其中所述连通部分的高度为7μm以下。

7.根据权利要求1所述的液体喷射头，其中所述连通部分的高度为3μm以下。

8.根据权利要求1所述的液体喷射头，其中所述压力生成元件是压电元件。

9.根据权利要求1所述的液体喷射头，还包括至少在所述公共供应通道或所述公共收集通道中的一者处的阻尼器构件，所述阻尼器构件能够吸收在所述压力室中发生的压力波动。

10.根据权利要求1所述的液体喷射头，还包括在所述公共收集通道处的阻尼器构件，所述阻尼器构件能够吸收在所述压力室中发生的压力波动。

11.根据权利要求9所述的液体喷射头，其中

所述多个喷射口设置为形成阵列，并且

所述阻尼器构件设置为沿着所述喷射口的阵列延伸。

12.根据权利要求1所述的液体喷射头，其中所述单独的供应通道、所述单独的收集通道、所述公共供应通道和所述公共收集通道形成在所述第一基板中。

13.一种液体喷射装置，液体喷射装置构造成使得在其上能够安装液体喷射头，所述液体喷射头包括：

喷射口，从所述喷射口喷射液体；

压力室，所述压力室与所述喷射口连通；

压力生成元件，所述压力生成元件设置在所述压力室中并且能够通过施加压力从所述喷射口喷射液体；

单独的供应通道，所述单独的供应通道与所述压力室连通并且能够将液体供应到所述压力室；

单独的收集通道，所述单独的收集通道与所述压力室连通并且能够从所述压力室收集液体；

公共供应通道，所述公共供应通道与所述单独的供应通道连通；

公共收集通道，所述公共收集通道与所述单独的收集通道连通；以及

通道隔板，所述通道隔板设置在所述公共供应通道和所述公共收集通道之间，在所述通道隔板中设置有多个所述喷射口和多个所述压力室，

所述公共供应通道和所述公共收集通道分别与多个所述单独的供应通道和多个所述单独的收集通道连通，并且

与所述公共供应通道和所述公共收集通道连通的连通部分设置在存在于形成所述通道隔板的第一基板和层叠于所述第一基板上的第二基板之间的区域处，并且对应于所述通道隔板。