專利名稱：噴墨頭以及具有噴墨頭的噴墨打印機的制作方法
技術(shù)區(qū)域本發(fā)明涉及在印刷介質(zhì)上噴射墨水進行印刷的噴墨頭以及具有噴墨頭的噴墨打印機。
現(xiàn)有技術(shù)在噴墨打印機中，噴墨頭把從墨水槽供給的墨水分配給多個壓力室中，通過給各個壓力室選擇施加壓力從噴嘴噴出墨水。用于向壓力室選擇施加壓力的一種方法是使用由陶瓷制成的多個壓電片層疊形成的執(zhí)行單元。
已知這種噴墨頭的一個例子是把跨過多個壓力室的多個連續(xù)平板狀的壓電片層疊，具有一個執(zhí)行單元，由多個壓力室共用的保持接地電位的共用電極和設(shè)置在對應(yīng)于各個壓力室位置上的多個個別電極即驅(qū)動電極把至少一個壓電片夾持其中(參照特開平4-341852號公報)。如果位于它的兩側(cè)的驅(qū)動電極與共用電極的電位不同，被驅(qū)動電極和共用電極夾持而且在層疊方向極化的壓電片部分作為活性層，由于所謂壓電縱效應(yīng)在層疊方向伸縮。因此壓力室內(nèi)的容積發(fā)生變動，能夠從與壓力室連通的噴嘴向印刷介質(zhì)噴射墨水。
因此，在這樣的噴墨頭中為了確保良好的墨水噴出性能，必須使執(zhí)行單元相對于流路單元正確定位(對準)，使從平面上看與各個壓力室相對的個別電極的位置在所定位置上。
上述噴墨頭由于制造上的種種限制，在分別制造含有壓力室的墨水流路所形成的流路單元和執(zhí)行單元之后，多數(shù)是通過使用粘合劑把壓力室作為內(nèi)側(cè)將兩者互相粘合進行制造的。這樣的粘合工藝是在使流路單元上形成的標記與執(zhí)行單元上形成的標記一致的狀態(tài)下完成的。
因此，由于對于一般流路單元是多個金屬板的層疊體，壓電片經(jīng)過燒結(jié)工藝制造，因此隨著執(zhí)行單元中的壓電片的尺寸變大，電極的位置精度降低。因此，伴隨著噴墨頭變長，流路單元內(nèi)的壓力室和執(zhí)行單元內(nèi)的個別電極之間的定位變得困難，噴墨頭的制造成品率下降。
一方面，執(zhí)行單元是價格昂貴的精密部件，同時由于是由陶瓷制成的，因此性質(zhì)很脆。特別是具有多角形外形形狀的執(zhí)行單元，它的角部很容易損壞，它的破損損耗是制造成本增加的主要原因。而且，為了使它的角部不碰撞其他部件，安裝執(zhí)行單元必須非常謹慎，因此噴墨頭的組裝作業(yè)非常困難。
發(fā)明概述因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種執(zhí)行單元與流路單元更精確定位的噴墨頭。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種執(zhí)行單元不容易破損的噴墨頭。
根據(jù)本發(fā)明的一個方案，提供一種噴墨頭和包括這種噴墨頭的噴墨打印機，所述噴墨頭具有流路單元，包括一端連接在噴嘴、另一端連接在墨水供給源的多個壓力室，上述多個壓力室沿著平面互相鄰接配置；和多個被固定在上述流路單元的一個表面上的執(zhí)行單元，用于使上述壓力室的容積發(fā)生變化，各個執(zhí)行單元具有與各個壓力室對應(yīng)的多個壓力發(fā)生部，同時按跨越多個上述壓力室的大小形成，沿著上述流路單元的長度方向排列成鄰接的上述執(zhí)行單元在上述流路單元的寬度方向上互相之間部分重疊，各個執(zhí)行單元具有多個上述壓力發(fā)生部以短陣形式形成的基本區(qū)域；和追加區(qū)域，是對應(yīng)于上述基本區(qū)域，在上述流路單元的寬度方向上鄰接的追加區(qū)域，在對應(yīng)于上述基本區(qū)域內(nèi)的上述壓力發(fā)生部和相鄰的另一個執(zhí)行單元的上述基本區(qū)域內(nèi)的上述壓力發(fā)生部之間的間隙部分形成上述壓力發(fā)生部。
這樣，多個執(zhí)行單元分別與流路單元之間能夠進行定位。因此，即使噴墨頭變長，也能夠抑制各個執(zhí)行單元的電極與壓力室之間的位置偏移量的增加，二者能夠以高精度定位。因此，能夠獲得良好的墨水噴出性能，同時能夠提高噴墨頭的制造成品率。而且，由于某一個執(zhí)行單元中設(shè)計的追加區(qū)域內(nèi)的壓力發(fā)生部對應(yīng)于與相鄰的執(zhí)行單元的基本區(qū)域內(nèi)的壓力發(fā)生部的間隙部分，因此在相鄰的執(zhí)行單元的接縫部分附近壓力發(fā)生部的數(shù)目不減少。因此能夠獲得沿著整個流路單元長度方向的壓力發(fā)生部的數(shù)目實質(zhì)上不變動的噴墨頭。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方案，提供一種噴墨頭，具有流路單元，包括多個與噴出墨水的噴嘴連通的壓力室，把上述多個壓力室沿著平面互相鄰接配置；和多個被固定在上述流路單元的一個表面上的執(zhí)行單元，用于使上述壓力室的容積發(fā)生變化，具有與各個壓力室對應(yīng)的多個壓力發(fā)生部，同時按跨越多個上述壓力室的大小形成，上述執(zhí)行單元具有五條以上的直線部分的輪廓形狀，各個直線部分與它的相鄰直線部分以直角或者鈍角中的任何角度連接。
這樣，由于使執(zhí)行單元的角部中的任何一個成直角或者鈍角，在制造噴墨頭時不易發(fā)生執(zhí)行單元損壞。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方案，提供一種噴墨頭，具有流路單元，包括一端連接在噴嘴、另一端連接在墨水供給源的多個壓力室，上述多個壓力室沿著平面互相鄰接配置；和多個被固定在上述流路單元的一個表面上的執(zhí)行單元，用于使上述壓力室的容積發(fā)生變化，各個執(zhí)行單元具有與各個壓力室對應(yīng)的多個壓力發(fā)生部，同時按跨越多個上述壓力室的大小形成，沿著上述流路單元的長度方向排列。
這樣，多個執(zhí)行單元分別與流路單元之間能夠進行定位。因此，即使噴墨頭變長，也能夠抑制各個執(zhí)行單元的電極與壓力室之間的位置偏移量的增加，二者能夠以高精度對準定位。因此，能夠獲得良好的墨水噴出性能，同時能夠提高噴墨頭的制造成品率。
附圖的簡要說明本發(fā)明的其他和進一層目的、特點和優(yōu)點通過下面結(jié)合附圖的描述將變得更為清楚。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例包括噴墨頭的噴墨打印機的簡要視圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例噴墨頭的透視圖；圖3是沿著圖2中的III-III剖開的剖面圖；圖4是包括圖2中所示的噴墨頭的噴墨頭主體的平面圖；圖5是圖4中所示的單點劃線所包圍范圍的放大圖；圖6是圖5中所示的單點劃線所包圍范圍的放大圖；圖7是圖4中所示的噴墨頭主體的局部截面圖；圖8是圖5中所示的雙點劃線所包圍范圍的放大圖；圖9是圖4中所示的噴墨頭主體的局部分解透視圖；圖10是從橫向看圖7中所示的單點劃線所包圍范圍的放大圖；圖11是根據(jù)本發(fā)明的第二實施例噴墨頭所包括的噴墨頭主體的平面圖；圖12是圖11中所示的噴墨頭主體的底面圖；圖13是圖11中所示的噴墨頭主體的橫截面；圖14是圖13中所示的單點劃線所包圍范圍Q的放大圖；圖15是圖11中所示的噴墨頭主體的局部截面圖；圖16是示出圖11中所示的噴墨頭主體中的執(zhí)行單元的詳細結(jié)構(gòu)的放大截面圖；圖17是示出圖11中所示的噴墨頭主體中的執(zhí)行單元的放大平面圖18是示出圖17中所示的執(zhí)行單元相互之間接縫部分的放大平面圖；圖19是根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的一個變形例中的執(zhí)行單元的放大平面圖；圖20是示出圖19中所示的執(zhí)行單元相互之間接縫部分的放大平面圖；圖21(a)和圖21(b)是描述作為本發(fā)明的變形例的由四個執(zhí)行單元并列構(gòu)成的噴墨頭中所包括的噴墨頭主體的平面圖；圖22是根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的噴墨頭中所包括的噴墨頭主體的平面圖；圖23是圖22中所示的噴墨頭主體的底面圖；圖24是圖22中所示的噴墨頭主體的橫截面；圖25是圖24中所示的單點劃線所包圍范圍E的放大圖；圖26是圖22中所示的噴墨頭主體的局部截面圖；圖27是示出圖22中所示的噴墨頭主體中的執(zhí)行單元的詳細結(jié)構(gòu)的放大截面圖；圖28(a)示出圖22中所示的噴墨頭主體中所包括的執(zhí)行單元的輪廓形狀的模式圖；圖28(b)是示出一個變形例的執(zhí)行單元的輪廓形狀的模式圖；圖29(a)是在圖22中所示的噴墨頭主體中執(zhí)行單元為七角形的變形例的平面圖；圖29(b)是圖29(a)中所示的噴墨頭主體中所包括的執(zhí)行單元的平面圖；圖30(a)是在圖22中所示的噴墨頭主體中執(zhí)行單元為八角形的變形例的平面圖；圖30(b)是圖30(a)中所示的噴墨頭主體中所包括的執(zhí)行單元的平面圖；圖31(a)是在圖22中所示的噴墨頭主體中執(zhí)行單元的輪廓的一部分形成為圓弧形狀的變形例的平面圖；圖31(b)是圖31(a)中所示的噴墨頭主體中所包括的執(zhí)行單元的平面圖；圖32是根據(jù)本發(fā)明的第四實施例的噴墨打印機的主要部分的模式圖。
實施例首先，參照圖1至圖10說明根據(jù)本發(fā)明第一實施例的噴墨頭。圖1是包括該噴墨頭的噴墨打印機的簡要視圖。圖1所示的噴墨打印機101是具有4個噴墨頭1的彩色噴墨打印機。在該打印機101中圖中的左方和圖中的右方分別構(gòu)成送紙部111和排紙部112。
在打印機101內(nèi)部形成有從送紙部111向排紙部112方向運動的紙張運送路徑。緊靠送紙部111的下游側(cè)設(shè)置有一對運送輥105a、105b，用于夾持運送圖象記錄介質(zhì)紙張。通過一對運送輥105a、105b紙張從圖中的左側(cè)運送到右側(cè)。在紙張運送路徑中間設(shè)置有兩個皮帶輪106、107、和跨越在兩輪106、107之間的卷繞環(huán)形傳送帶108。在傳送帶108的外周面即傳送面上進行硅酮處理，通過一對運送輥105a、105b運送的紙張通過傳送面的粘合力保持在傳送帶108的傳送面上，同時能夠通過一個運送輥106在圖中順時針(箭頭104所示方向)上的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動被運送到下游側(cè)(右方)。
在紙張相對于傳送帶106的插入和排出位置上，分別設(shè)置有壓鎮(zhèn)部件109a、109b。壓鎮(zhèn)部件109a、109b是用于使傳送帶108上的紙張不從傳送面上浮起，把紙張按壓在傳送帶108的傳送面上，確保粘在傳送面上。
沿著紙張運送路徑在緊靠傳送帶108的下游側(cè)后方設(shè)置有剝離機構(gòu)110。剝離機構(gòu)110構(gòu)成為把粘在傳送帶108的傳送面上的紙張從傳送面上剝離，朝右方的排紙部112運送。
4個噴墨頭1在其下端具有噴墨頭主體1a。噴墨頭主體1a分別具有矩形截面，互相接近設(shè)置，使它的縱向方向為與紙張運送方向垂直的方向(圖1中的紙面垂直方向)。即，所述打印機101是行式打印機。4個噴墨頭主體1a的各個底面對著紙張運送路徑，在所述底面上設(shè)置有多個微小孔徑的墨水噴出口形成的噴嘴。從4個噴墨頭主體1a分別噴出紅色、黃色、藍色和黑色墨水。
噴墨頭主體1a設(shè)置成在它的下面與傳送帶18的傳送面之間形成少量間隙，在所述間隙部分形成紙張運送路徑。利用這種構(gòu)成，在傳送帶108上運送的紙張順次通過4個噴墨頭主體1的正下方時，各種顏色的墨水從噴嘴向所述紙張的上表面即印刷面噴射，能夠在紙張上形成所希望的彩色圖象。
噴墨打印機101具有維護單元117，用于自動對噴墨頭1進行維護。所述維護單元117上設(shè)置有用于覆蓋4個噴墨頭主體1a的下表面的4個護罩116或者圖中未示出的凈化機構(gòu)等。
在用噴墨打印機101進行印刷時，維護單元117位于送紙部111的正下方位置(退避位置)。然后，在印刷完成后滿足所定的條件時(例如只有不進行印刷動作的狀態(tài)繼續(xù)了所定時間時或者進行斷開打印機101的電源操作時)，移動到緊靠4個噴墨頭主體1a的下表面位置處，在該位置(護罩位置)用護罩116分別覆蓋噴墨頭主體1a的下表面，防止噴墨頭主體1a的噴嘴部分墨水干燥。
皮帶輪106、107和傳送帶108由底座113支撐。底座113裝載在設(shè)置在它的下面的圓筒形部件115上。圓筒形部件115以安裝在偏離它的中心位置上的軸114為中心可以自由旋轉(zhuǎn)。因此，隨著軸114旋轉(zhuǎn)圓筒形部件115的上端高度變化，與之配合，底座113升降。在使維護單元117從退避位置移動到護罩位置時，必須確保使圓筒形部件115預先旋轉(zhuǎn)適當?shù)慕嵌?，使底?13、傳送帶108、以及皮帶輪106、107從圖1所示位置下降適當?shù)木嚯x，維護單元117移動所需要的空間。
在傳送帶108包圍的區(qū)域內(nèi)，在與噴墨頭1相對的位置即設(shè)置有大致呈正方形體形狀(寬度與傳送帶108的寬度相同)導向件121，通過與上側(cè)的傳送帶108的下面接觸從內(nèi)周面支撐傳送帶。
下面，對根據(jù)本實施例的噴墨頭1的結(jié)構(gòu)進行更詳細的說明。圖2是噴墨頭1的透視圖。圖3是沿著圖2中的III-III剖開的截面圖。如圖2和圖3所示，根據(jù)本實施例的噴墨頭1具有在一個方向(主掃描方向)上延伸的矩形平面形狀的噴墨頭主體1a和用于支撐所述噴墨頭主體1a的基部131。基部131除了支撐噴墨頭主體1a之外，還支撐向個別電極35a、35b(參照圖6)等提供驅(qū)動信號的驅(qū)動IC 132以及基板133。
如圖2所示，基部131由基塊138和支架139構(gòu)成，基塊138通過與噴墨頭主體1a的上表面部分接合支撐噴墨頭主體1a，支架139通過與基塊138的上表面接合支撐基塊138。基塊138是略呈長方體形狀的部件，長度與噴墨頭主體1a的長度方向上的長度大致相同。由不銹鋼等金屬材料制成的基塊138具有加強支架139的輕型結(jié)構(gòu)體的功能。支架139由支架主體141和一對支架支撐部142構(gòu)成，支架主體141設(shè)置在噴墨頭主體1a一側(cè)，一對支架支撐部142從支架主體141向與噴墨頭主體相反的一側(cè)延伸。一對支架支撐部142中的任何一個都是平板狀部件，沿著支架主體141的長度方向相隔所定間隔互相平行設(shè)置。
在支架主體141的副掃描方向(與主掃描方向垂直的方向)的兩端設(shè)置有向下方突出的一對套筒部14la。這里，由于一對套筒部141a中的每一個形成為跨越噴墨頭主體141的長度方向的整個長度，因此在噴墨頭主體141的下表面通過一對套筒部141a形成大致呈長方體形狀的槽部141b?；鶋K138收置在所述槽部141b內(nèi)。利用粘合劑把基塊138的上表面與噴墨頭主體141的槽部141b的底面粘接。由于基塊138的厚度比支架主體141的槽部141b的深度大一些，基塊138的下端部從套筒部141a的下方凸出。
基塊138的內(nèi)部形成有墨水池3，作為向噴墨頭主體1a提供墨水的流路，是在它的長度方向上延伸的大致呈長方體形狀的間隙(中空區(qū)域)?；鶋K138的下表面145形成有與墨水池3連通的開口3b(參照圖4)。而且，墨水池3通過圖中未示出的供給管與打印機主體內(nèi)的未示出的主墨水槽(墨水供給源)連接。因此，從主墨水槽向墨水池3補充適量的墨水。
基塊138的下表面145在開口3b的附近比周圍向下突出。因此，基塊138只與位于下表面145的開口3b附近部分145a的噴墨頭主體1a的流路單元4(參照圖3)接觸。因此，在基塊138的下表面145的開口3b附近部分145a以外的區(qū)域與噴墨頭主體1a隔離開，在所述隔離部分設(shè)置執(zhí)行單元21。
支架139的支架支撐部142的外側(cè)面通過硬海棉等彈性部件137固定有驅(qū)動IC 132。驅(qū)動IC 132的外側(cè)面緊密設(shè)置有散熱器134。散熱器134是大致呈長方體形狀的部件，有效散發(fā)驅(qū)動IC 132產(chǎn)生的熱量。作為供電部件的柔性印刷布線板FPC 136連接到驅(qū)動IC 132。連接在驅(qū)動IC 132上的FPC 136通過安裝軟鉛焊使基板133和噴墨頭主體1a電連接。驅(qū)動IC 132和散熱器134上方，F(xiàn)PC 136的外側(cè)設(shè)置有基板133。散熱器134的上表面與基板133之間、以及散熱器134的下表面與FPC 136之間分別利用密封部件149接合。
在支架主體141的套筒部141a的下表面和流路單元4的上表面之間設(shè)置有密封部件150，以便夾持FPC 136。即FPC 136通過密封部件150相對于流路單元4和噴墨頭主體141固定。這樣，可以防止在噴墨頭主體1a變長的情況下發(fā)生撓曲，防止對執(zhí)行單元21與FPC136之間的連接部施加應(yīng)力，并確實支撐FPC 136。
如圖2所示，在沿著噴墨頭1的主掃描方向的下方角部附近，沿著噴墨頭1的側(cè)壁，等間隔設(shè)置有6個突出部30a。這些突出部30a是設(shè)置在噴墨頭主體1a的最下層的噴嘴層30(參照圖7)的副掃描方向兩端的部分。即，噴嘴層30沿著突出部30a和其他部分的邊界線彎曲大約90度。突出部30a設(shè)置在打印機101中對應(yīng)于印刷使用的各種尺寸紙張的兩端附近的位置。由于噴嘴層30的彎曲部分部分不是形成為直角而是帶有圓形的形狀，因此不容易由于在與噴墨頭1接近的方向上運送的紙張的前端與噴墨頭1的側(cè)面接觸導致的紙張堵塞即卡紙現(xiàn)象。
圖4是噴墨頭主體1a的模式平面圖。在圖4中，形成在基塊138內(nèi)的墨水池3用假想的虛線描述。如圖4所示，噴墨頭主體1a形成在一個方向上(主掃描方向)延伸的矩形平面形狀。噴墨頭主體1a具有后述的多個壓力室10和噴嘴前端的墨水噴出口8(同時參照圖5、圖6和圖7)形成的流路單元4，交錯排列成2列的多個梯形執(zhí)行單元21接合在它的上面。各個執(zhí)行單元21的平行對邊(上邊和下邊)沿著流路單元4的長度方向設(shè)置。因此，相鄰的執(zhí)行單元21的斜邊在流路單元4的寬度方向上相互重疊。
與執(zhí)行單元21的接合區(qū)域?qū)?yīng)的流路單元4的下表面形成墨水噴射區(qū)域。如后面所述，多個墨水噴出口8呈短陣形式設(shè)置在墨水噴射區(qū)域的表面。而且，在設(shè)置在流路單元4的上方的基塊138內(nèi)沿著它的長度方向形成墨水池3。墨水池3通過設(shè)置在它的一端的開口3a與墨水槽(圖中未示出)連通，通常充滿墨水。墨水池3中沿著它的延伸方向，每兩個開口3b為一對，交錯設(shè)置在沒有設(shè)置執(zhí)行單元21的區(qū)域內(nèi)。
圖5是圖4中所示的單點劃線所包圍范圍的放大圖。如圖4和5所示，墨水池3通過開口3b與位于它的下層的流路單元4內(nèi)的歧管5連通。開口3b上設(shè)置有捕獲(濾除)墨水內(nèi)含有的塵埃等的過濾器(圖中未示出)。歧管5的前端部分形成為兩個分開的副歧管5a。所述2個副歧管5a分別從位于與所述執(zhí)行單元21相對的噴墨頭1的長度方向兩端的兩個開口3b進入一個執(zhí)行單元21的下部。即，在一個執(zhí)行單元21的下部共計有4個副歧管5a沿噴墨頭1的長度方向上延伸。各個副歧管5a充滿從墨水池3供給的墨水。
圖6是圖5中所示的單點劃線所包圍范圍的放大圖。如圖5和圖6所示，平面形狀大致呈菱形的個別電極35以短陣形式規(guī)則地設(shè)置在執(zhí)行單元21的上面。同時，在執(zhí)行單元21的內(nèi)部與個別電極35上下重疊的位置上配置有與個別電極35a相同形狀的個別電極35b。在對應(yīng)于流路單元4的執(zhí)行單元21的墨水噴出區(qū)域的表面上以短陣形式規(guī)則地設(shè)置有多個墨水噴出口8。流路單元4內(nèi)分別以短陣形式規(guī)則地設(shè)置有壓力室10(空腔)10和微孔12，所述壓力室10同時與各個墨水噴出口8連通，平面形狀比個別電極35a、35b大一周，大致呈菱形。壓力室10形成在與個別電極35a、35b對應(yīng)的位置上，在平面上看個別電極35a、35b的大部分包含在壓力室10的區(qū)域內(nèi)。而且，在圖5和圖6中，為了容易看清圖面，位于執(zhí)行單元21內(nèi)或者流路單元4內(nèi)的本應(yīng)用虛線表示的壓力室10和微孔12等現(xiàn)用實線表示。
圖7是沿著圖4中所示的噴墨頭主體1a的壓力室長度方向的局部截面圖。如同從圖7中所看到的一樣，各個墨水噴出口8的前端形成細的噴嘴形狀。各個墨水噴出口8通過壓力室10(長為900μm，寬為350μm)和微孔12與副歧管5a連通。這樣，噴墨頭1形成從墨水槽開始經(jīng)過墨水池3、副歧管5a、微孔12和壓力室10到達墨水噴出口8的墨水流路32。
而且，如同在7中所看到的一樣，壓力室10與微孔12設(shè)計在不同的高度上。這樣，如圖6所示，在對應(yīng)于位于執(zhí)行單元21的下方的墨水噴出區(qū)域的流路單元4內(nèi)，可以把與一個壓力室10連通的微孔12和鄰近所述壓力室的壓力室10設(shè)置成在平面上看處于同一位置上。結(jié)果，由于壓力室10之間能夠互相緊密接合而且高密度配置，因此能夠利用占用較小面積的噴墨頭1實現(xiàn)更高清晰度的圖像印刷。
在圖5和圖6所示的平面內(nèi)，壓力室10在噴墨頭1的長度方向(第一排列方向)和從噴墨頭1的寬度方向稍微傾斜的方向(第二排列方向)的兩個方向上排列在墨水噴出區(qū)域內(nèi)。第一排列方向和第二排列方向形成稍微小于直角的角度θ。墨水噴出口8在第一排列方向上以50dpi排列。一方面，壓力室10在第二方向上排列，使對應(yīng)一個執(zhí)行單元21的墨水噴出區(qū)域內(nèi)含有12個壓力室。因此，噴墨頭1的整個寬度內(nèi)相隔第一排列方向上相鄰的兩個墨水噴出口8之間距離的范圍內(nèi)存在12個墨水噴出口8。而且，各個墨水噴出區(qū)域的第一排列方向的兩端(相當于執(zhí)行單元21的斜邊)，通過使與對應(yīng)于對著噴墨頭1的寬度方向上的其他執(zhí)行單元21的墨水噴出區(qū)域構(gòu)成互補關(guān)系，來滿足上述條件。因此，根據(jù)本實施例的噴墨頭1中，伴隨著對噴墨頭1的寬度方向紙張的相對運動，從第一和第二方向上排列的多個墨水噴出口8順次把墨水噴出，能夠在主掃描方向上以600dpi進行印刷。
下面，參考圖8詳細說明流路單元8的結(jié)構(gòu)。圖8是示出壓力室10、墨水噴出口8和微孔(限制流路)12三者之間的位置關(guān)系的模式圖。如圖8所示，壓力室10在第一排列方向上以所定間隔500dpi排列成一列。這樣的壓力室10的列在第二排列方向上排列12列，所有壓力室10在對應(yīng)于一個執(zhí)行單元21的墨水噴出區(qū)域內(nèi)呈二維排列。
壓力室10有噴嘴被連接在圖8中上側(cè)的銳角部的壓力室10a和被連接在下側(cè)的銳角部的壓力室10b兩種。多個壓力室10a和多個壓力室10b分別形成共同在第一排列方向上排列的壓力室列11a、11b。如圖8所示，在對應(yīng)于一個執(zhí)行單元21的墨水噴出區(qū)域內(nèi)，兩列壓力室列11a從圖8的下側(cè)順次排列，在鄰近它的上側(cè)排列兩列壓力室11b。這樣兩列壓力室列11a和兩列壓力室列11b共同組成的4列壓力室列組成的一組壓力室列組在對應(yīng)于一個執(zhí)行單元21的墨水噴出區(qū)域內(nèi)從下側(cè)開始3次往復排列。連接各個壓力室列11a、11b中的各個壓力室的上側(cè)銳角部的直線與所述壓力室列從上側(cè)開始的相鄰壓力室列中的各個壓力室的下側(cè)斜邊交叉。
如上所述，對著圖8紙面從垂直方向看，通過把與壓力室10連接的噴嘴的設(shè)置位置不同的第一壓力室列11a和第二壓力室列11b每兩列相鄰地進行排列，所有壓力室10規(guī)則而且整齊排列。一方面，噴嘴集中排列在所述4列壓力室列所為一組的壓力室列組的中央?yún)^(qū)域內(nèi)。因此，如上所述，4列壓力室列為一組，從下側(cè)開始重復3次排列成壓力室列組的情況下，在壓力室列組與組的邊界附近區(qū)域內(nèi)，即在這樣的4列壓力室列組成的組的兩側(cè)，形成沒有噴嘴的區(qū)域。因此，在此處延伸設(shè)置用于向各個壓力室10提供墨水的粗的粗副歧管5a。在本實施例中，在對應(yīng)于一個執(zhí)行單元21的墨水噴出區(qū)域內(nèi)，沿著第一排列方向在圖中的下側(cè)設(shè)置1根、在最下側(cè)的壓力室列組和第二個壓力室列組之間設(shè)置1根、在最上側(cè)的壓力室列組的兩側(cè)設(shè)置兩根，總共設(shè)置4根粗的副歧管5a。
如圖8所示，與噴出墨水的墨水噴出口8連通的噴嘴在第一排列方向上，對應(yīng)于在所述方向上規(guī)則而且整齊排列的壓力室10以50dpi的等間距排列。而且，與第一排列方向成θ角交叉的第二排列方向上12個壓力室10規(guī)則而且整齊排列不同，與這12個壓力室10對應(yīng)的12噴嘴如上所述，有的與壓力室10的上側(cè)銳角部連通，有的與下側(cè)的銳角部連通，在第二排列方向上不是規(guī)則地以一定間距排列。
另一方面，在噴嘴通常與壓力室10的相同側(cè)的銳角部連通的情況下，噴嘴也在第二排列方向上規(guī)則地以一定間隔排列。即，在這種情況下，把噴嘴排列成，從圖中自下而上每提高一個壓力室列，每隔相當于在第一排列方向印刷時的清晰度600dpi的間隔位移。與此相對應(yīng)，在本噴墨頭中，2列壓力室列11a和2列壓力室列11b組合，由4列壓力室列組成一組，從下側(cè)重復3次排列，因此在圖中自下而上每提高一個壓力室列的噴嘴位置在第一排列方向上的位移通常不同。
在噴墨頭1中，在第一排列方向上的寬度相當于50dpi(大約508.0μm)，考慮在與所述第一排列方向垂直的方向上延伸的帶狀區(qū)域R。在所述帶狀區(qū)域R內(nèi)，對于12列壓力室列中的任何一列都只存在一個噴嘴。即，在對應(yīng)于一個執(zhí)行單元21的墨水噴出區(qū)域內(nèi)的任意位置，在劃分這樣的帶狀區(qū)域R的情況下，在該帶狀區(qū)域R內(nèi)通常分布12個噴嘴。因此，所述12個噴嘴中每一個在第一排列方向上延伸的直線上投影點的位置，以相當于印刷時的清晰度600dpi的間隔隔開。
屬于一個帶狀區(qū)域R的12個噴嘴在第一排列方向上延伸的直線上投影的位置從左面的開始順次把這12個噴嘴標記為(1)至(12)時，這12個噴嘴從下面開始按照(1)、(7)、(2)、(8)、(5)、(11)、(6)、(12)、(9)、(3)、(10)、(4)的順序排列。
在這樣構(gòu)成的噴墨頭1中，如果適當驅(qū)動執(zhí)行單元21內(nèi)的活性層，能夠描繪清晰度為600dpi的文字和圖象等。即，通過在運送印刷介質(zhì)的同時順序選擇驅(qū)動對應(yīng)于12列的壓力室列的活性層，能夠在印刷介質(zhì)上印刷特定的文字和圖形。
例如，對以600dpi清晰度印刷在第一排列方向上延伸的直線的情況進行說明。首先，簡單地對噴嘴與壓力室10的同一側(cè)的銳角部連通的情況進行說明。在這種情況下，對應(yīng)于運送印刷介質(zhì)，從位于圖8中最下方位置的壓力室列中的噴嘴起開始噴出墨水，順次選擇屬于臨近上側(cè)的壓力室列的噴嘴噴出墨水。這樣，墨點向著第一排列方向上以600dpi的間隔鄰接形成。最后，整體以600dpi清晰度描繪在第一排列方向上延伸的直線。
一方面，在本實施例中，從位于圖8中最下方位置的壓力室列11a中的噴嘴起開始噴出墨水，伴隨著運送印刷介質(zhì)，順次選擇與臨近上側(cè)的壓力室連通的噴嘴，噴出墨水。此時，由于自下而上每提高1個壓力室列的噴嘴位置在第一排列方向上的位移通常不同，因此伴隨著運送印刷介質(zhì)，沿著第一排列方向順次形成的墨點不是以600dpi間隔等間距排列。
即，如圖8所示，對應(yīng)于運送印刷介質(zhì)，首先與從圖中最下方的壓力室列11a連通的噴嘴(1)噴出墨水，在印刷介質(zhì)上以相當于500dpi的間隔(大約508.0μm)形成墨點。然后，伴隨著運送印刷介質(zhì)，如果直線形成位置到達與從下數(shù)第二個壓力室列11a連通的噴嘴(7)的位置，從該噴嘴(7)噴出墨水。這樣，在距離開始形成的墨點位置相當于600dpi間隔(大約42.3μm)的6倍的第一排列方向上的位移位置(大約42.3μm×6＝大約254.0μm)上形成第二個墨點。
然后，伴隨著運送印刷介質(zhì)，如果直線形成位置到達與從下數(shù)第三個壓力室列11b連通的噴嘴(2)的位置，從該噴嘴(2)噴出墨水。這樣，在距離開始形成的墨點位置相當于600dpi間隔(大約42.3μm)的第一排列方向上的位移位置上形成第三個墨點。然后，伴隨著運送印刷介質(zhì)，如果直線形成位置到達與從下數(shù)第四個壓力室列11b連通的噴嘴(8)的位置，從該噴嘴(8)噴出墨水。這樣，在距離開始形成的墨點位置相當于600dpi間隔(大約42.3μm)的7倍的第一排列方向上的位移位置(大約42.3μm×7＝大約296.3μm)上形成第四個墨點。進一步，伴隨著運送印刷介質(zhì)，如果直線形成位置到達與從下數(shù)第五個壓力室列11a連通的噴嘴(5)的位置，從該噴嘴(5)噴出墨水。這樣，在距離開始形成的墨點位置相當于600dpi間隔(大約42.3μm)的4倍的第一排列方向上的位移位置(大約42.3μm×4＝大約169.3μm)上形成第五個墨點。
以下相同，順次選擇與位于圖中自下而上的壓力室10連通的噴嘴，同時形成墨點。此時，如果圖8中所示的噴嘴的序號為N，只以相當于(倍率n＝N-1)×(相當于600dpi間隔)的量，從開始形成墨點開始在第一排列方向上位移的位置上形成墨點。最后選擇完12個噴嘴之后，由圖中最下面的壓力室列11a中的噴嘴(1)以相當于50dpi的間隔(大約508.0μm)形成的墨點之間每隔相當于600dpi的間隔(大約42.3μm)，形成的12個墨點連接，全體可以600dpi的清晰度描繪在第一排列方向上延伸的直線。
下面，說明根據(jù)本實施例的噴墨頭1的截面構(gòu)造。圖9是圖4中所示的噴墨頭主體1a的局部分解透視圖。圖10是從橫向看圖7中所示的單點劃線所包圍范圍的放大圖；如圖7和9所示，噴墨頭1的底部的主要部分具有層疊結(jié)構(gòu)，從上開始由執(zhí)行單元21、空腔板22、基板23、微孔板24、供給板25、歧管板26、27、28、蓋板29、以及噴嘴板30共計10塊板材層疊而成。其中，由除了執(zhí)行單元21之外的9塊板構(gòu)成流路單元4。
如后面所詳細描述的一樣，執(zhí)行單元21由5塊壓電片41～45(參照圖10)層疊形成，而且通過設(shè)置電極，其中只在最上層和與此相鄰的第二層具有施加電場時變成活性層的部分(下面，簡單地記載為“具有活性層的層”)，其余2層由非活性層(non-active layer)構(gòu)成。空腔板22是設(shè)置有多個對應(yīng)于壓力室10的大致呈菱形開口的金屬板?；?3是對于空腔板22的一個壓力室10，分別設(shè)置壓力室10和微孔12的連微孔以及從壓力室10到墨水噴出口8的連微孔的金屬板。微孔板24是對于空腔板22的一個壓力室10，分別設(shè)置從微孔12之外的壓力室10到墨水噴出口8的連微孔的金屬板。供給板25是對于空腔板22的一個壓力室10，分別設(shè)置微孔12和副歧管5a的連微孔以及從壓力室10到墨水噴出口8的連微孔的金屬板。歧管板26、27、28是在副歧管5a之外，對于空腔板22的一個壓力室10，分別設(shè)置從壓力室10到墨水噴出口8的連微孔的金屬板。蓋板29是對于空腔板22的一個壓力室10，分別設(shè)置從壓力室10到墨水噴出口8的連微孔的金屬板。噴嘴板30是對于空腔板22的一個壓力室10，分別設(shè)置起噴嘴功能的前端細的墨水噴出口8的金屬板。
為了形成如圖7所示的墨水流路32，所述10塊板21～30互相位置對準層疊。所述墨水流路32從副歧管5a開始首先向上方向，在微孔12內(nèi)水平延伸，從此再向上，在壓力室10內(nèi)再次水平延伸，從此暫時從微孔12離開的方向變?yōu)槌蛐毕路?，然后垂直向下朝向噴?。
如圖10所示，執(zhí)行單元21包括4個厚度均為15μm、以相同形式形成的5塊壓電片41、42、43、44、45。這些壓電片41～45由連續(xù)的層朝向狀平板(連續(xù)平板層)構(gòu)成，所述層狀平板設(shè)置成跨越噴墨頭1內(nèi)的一個墨水噴出區(qū)域內(nèi)形成的多個壓力室10。由于壓電片41～45作為連續(xù)平板層，設(shè)置成跨越多個壓力室10，因此例如能夠利用絲網(wǎng)印刷技術(shù)高密度配置個別電極35a、35b。因此，也能夠在與個別電極35a、35b對應(yīng)的位置上高密度配置壓力室10，能夠?qū)崿F(xiàn)高清晰度圖像印刷。壓電片41～45是由強電介體的鈦酸鋯酸鉛(PZT)系陶瓷材料構(gòu)成。
在位于最上層的壓電片41和與它的下面相鄰的壓電片42之間夾有形成在整個片上的厚度為2μm的共用電極34a。同樣，臨近壓電片42下層的壓電片43和與它的下面相鄰的壓電片44之間也夾有與共用電極34a相同形成的厚度為2μm的共用電極34b。而且，在壓電片41的上面，對每個壓力室10形成厚度為1μm的個別電極35a，所述個別電極35a的平面形狀與壓力室10相似(長為850μm，寬為250μm)，而且在層疊方向上的投影區(qū)域包括在壓力室內(nèi)(參照圖10)。而且，在壓電片42和壓電片43之間夾有與共用電極34a相同形成的厚度為2μm的個別電極35b。一方面，在臨近壓電片43下方的壓電片44和與它的下面相鄰的壓電片45之間、以及壓電片45的下方不設(shè)置電極。電極34a、34b、35a、35b由Ag-Pd系等金屬材料構(gòu)成。
共用電極34a、34b在圖中未示出區(qū)域內(nèi)接地。這樣，共用電極34a、34b在對應(yīng)于所有壓力室10的區(qū)域內(nèi)一律保持接地電位。而且，為了能夠控制對應(yīng)于每個壓力室10的電位，個別電極35a、35b與對于每個個別電極35獨立的FPC 136內(nèi)布置的導線(圖中未示出)接觸，通過所述導線連接在驅(qū)動IC 132上。此時，上下成對的個別電極35a、35b相互之間也可以通過同一根導線連接到驅(qū)動IC 132上。而且，共用電極34a、34b也可以對于每個壓力室10形成為多個比壓力室10大的共用電極，使在層疊方向上的投影區(qū)域含有壓力室區(qū)域，或者對于每個壓力室10形成為多個比壓力室10稍微小的共用電極，使投影區(qū)域包含在壓力室區(qū)域內(nèi)，不必是在整個板上形成的1個導電板。只是此時，必須使共用電極彼此電連接，以使對應(yīng)于壓力室10的部分全部是同一電位。
在噴墨頭1中，壓電片41～45的極化方向為它的厚度方向。即，執(zhí)行單元21由上側(cè)(即遠離壓力室10的一側(cè))的3塊壓電片41～43作為具有活性層的層，而且下側(cè)(即接近壓力室10的一側(cè))的2塊作為非活性層壓電片44、45，構(gòu)成所謂單表面波型。因此，如果個別電極35a、35b為規(guī)定的正或者負電位，例如電場和極化在同一方向上，壓電片41～43中被電極夾持的施加電壓部分起活性層(壓力發(fā)生部)的作用，由于壓電橫向效應(yīng)，在與極化方向垂直的方向上收縮。一方面，壓電片44、45不受電場的影響，不自發(fā)收縮，上層的壓電片41～43和下層的壓電片44、45之間在與極化方向垂直的方向上產(chǎn)生變形差，全部壓電片41～45向非活性層一側(cè)凸起變形(單表面變形)。此時，如圖10所示，由于壓電片41～45下面固定在劃分壓力室的隔壁(空腔板)22的上表面，結(jié)果壓電片41～45向壓力室一側(cè)凸起變形。因此，壓力室10的容積減小，墨水壓力升高，從墨水噴出口8噴出墨水。然后，如果個別電極35a、35b返回到與共用電極34a、34b相同的電位，壓電片41～45變?yōu)樵瓉淼男螤?，壓力?0的容積返回原來的容積，從歧管5一側(cè)吸入墨水。
而且，作為另一驅(qū)動方法，預先使個別電極35a、34b處于與共用電極34a、34b不同的電位，每當要求噴出墨水時，一旦使個別電極35a、35b變?yōu)榕c共用電極34a、34b相同的電位，然后就能夠以所定的時刻再次使個別電極35a、35b處于與共用電極34a、34b不同的電位。在這種情況通過個別電極35a、35b變?yōu)榕c共用電極34a、34b相同電位的時刻，壓電片41～45返回原來的形狀，壓力室10的容積比初期狀態(tài)(兩個電極的電位不同)有所增加，把墨水從歧管5一側(cè)吸入壓力室10內(nèi)。然后，在再次使個別電極35a、35b變?yōu)榕c共用電極34a、34b不同電位的時刻，壓電片41～45向壓力室10一側(cè)凸出變形，通過減小壓力室10的容積，墨水壓力提高，噴出墨水。
而且，如果施加在壓電片41～45上的電場方向與它的極化方向相反，由于壓電橫向效應(yīng)，由個別電極35a、35b與共用電極34a、34b所夾持的壓電片41、42中的活性層在與極化方向垂直的方向上伸長。因此，壓電片41～45向壓力室一側(cè)凹陷變形。因此，壓力室10的容積增大，從歧管5一側(cè)吸入墨水。然后，如果個別電極35a、35b的電位返回原來電位，壓電片41～45變成平板形狀，由于壓力室10的容積返回原來的容積，從墨水噴出口8噴出墨水。
下面，說明根據(jù)本實施例的噴墨頭1的制造方法。
在制造噴墨頭1時，首先分別單獨制造流路單元4和執(zhí)行單元21，然后把二者接合。在制造流路單元4時，在構(gòu)成流路單元4的各個板22～30上以構(gòu)圖的光致抗蝕膜作為掩模進行蝕刻，分別在各個板22～30上形成如圖7和圖9所示的開口部。然后，為了形成墨水流路32，使9塊板22～30用粘合劑粘接并疊合，制作流路單元4。
一方面，在制作執(zhí)行單元21時，首先在構(gòu)成壓電片43的陶瓷材料的原料板上印刷構(gòu)成個別電極35b的導電膏圖形，同時在構(gòu)成壓電片42、44的陶瓷材料的原料板上印刷構(gòu)成共用電極34a、34b的導電膏圖形。然后，利用夾具使構(gòu)成壓電片41～45的5塊原料板彼此對準定位并疊合，在所定溫度下燒成所獲得的層疊物。然后，在燒成的層疊物的壓電片41上形成個別電極35a。例如，個別電極35a可以在壓電片41的整個面上電鍍導電膜，通過激光構(gòu)圖去掉不要的部分，或者使用在對應(yīng)于個別電極35a的部分具有開口的掩模，通過PVD(物理汽相淀積)等在壓電片41上蒸鍍導電膜而形成。通過這些工藝完成執(zhí)行單元21的制作。
然后，利用粘合劑把如上所述制作的構(gòu)成執(zhí)行單元21粘接在流路單元4上，使壓電片45與空腔板22接觸。此時，根據(jù)流路單元4的空腔板22的表面上以及壓電片41的表面上分別形成的用于定位的標記把二者粘接。
然后，形成應(yīng)該上下重疊對應(yīng)的連接個別電極35a和個別電極35b的微孔，進一步在所述微孔中埋入導電材料。然后，為了向個別電極35a、35b和共用電極34a、34b提供電信號，通軟鉛焊把FPC 136電連接在與執(zhí)行單元21上的個別電極35a的接合位置上，并粘合進一步經(jīng)過規(guī)定的工藝完成噴墨頭1的制造。
這樣，由于只有個別電極35a與其他電極不同，不與構(gòu)成壓電片41～45的陶瓷材料一起燒成，由于個別電極35a露出，容易在燒成時因高溫加熱而被蒸發(fā)，與被陶瓷材料覆蓋的其他電極34a、34b、35b相比較，其厚度難以控制。可是，由于其他電極34a、34b、35b在燒成時厚度也會多少減少一些，因此如果考慮維持燒成后的連續(xù)性，其厚度難以變薄。一方面，由于個別電極35a是在燒成后通過上述方法形成的，因此可以形成為比其他電極34a、34b、35b薄一些。這樣，在噴墨頭1中，由于位于最上層的個別電極35a比其他電極34a、34b、35b薄，因此，容易通過個別電極35a限制含有活性層的壓電片41～43的位移，提高執(zhí)行單元21的效率(電效率和面積效率)。
由于噴墨頭1中含有活性層的壓電片41～43和作為非活性層的壓電片44、45使用相同的材料形成，因此不需要替換材料的時間，能夠通過比較簡單的制造工藝進行制造。因此，能夠期待降低制造成本。而且，由于含有活性層的壓電片41～43和作為非活性層的壓電片44、45實質(zhì)上全部具有相同厚度，能夠通過簡化制造工藝，實現(xiàn)降低制造成本。因為能夠在涂敷層疊構(gòu)成壓電片的陶瓷材料時簡單地進行厚度調(diào)整工藝。
而且，在根據(jù)本實施例的噴墨頭1中，每個墨水噴出區(qū)域內(nèi)分割的多個執(zhí)行單元21以粘接在流路單元4上的狀態(tài)，沿著它的長度方向排列。這樣，能使由于燒結(jié)等成型容易產(chǎn)生尺寸精度偏差以及個別電極35a、35b的位置精度偏差的每個執(zhí)行單元21與流路單元4定位，即使噴墨頭1變長也能夠抑制各個執(zhí)行單元21與流路單元4之間的位置偏移量增加，二者能夠更精確地定位。因此，即使對于離標記比較遠的個別電極35a、35b相對于壓力室10的位置也很少大幅度偏離所定位置，能夠獲得良好的墨水噴出性能，同時能夠顯著提高噴墨頭1的制造成品率。另一方面，與此相反，如果執(zhí)行單元21形成為與流路單元4相同的長度形狀，在把執(zhí)行單元21重疊在流路單元4上時的平面視圖中個別電極35a、35b相對于各個壓力室10的位置距離規(guī)定位置的偏移量隨著離標記越遠越大，距離標記比較遠的壓力室10的墨水噴出性能變壞，喪失噴墨頭1的墨水噴出性能的均一性。
而且，根據(jù)如上構(gòu)成的噴墨頭1通過共用電極34a、34b和個別電極35a、35b夾住壓電片41～43，能夠利用壓電效應(yīng)容易使壓力室10的容積變化。而且，由于含有活性層的壓電片41～43是連續(xù)的平板層，能夠容易地制造。
而且，噴墨頭1的執(zhí)行單元21是靠近壓力室10的壓電片44、45構(gòu)成非活性層，遠離壓力室10的壓電片41～43作為含有活性層的層的單表面波結(jié)構(gòu)。因此，能夠利用壓電橫向效應(yīng)使壓力室10的容積變化量增大，與壓力室10一側(cè)含有活性層的層、相反一側(cè)是非活性層的噴墨頭比較，能夠?qū)崿F(xiàn)施加在個別電極35a、35b上的電壓低壓化和/或壓力室10高度集成化。通過實現(xiàn)施加電壓低壓化，能夠?qū)崿F(xiàn)驅(qū)動個別電極35a、35b的驅(qū)動器小型化，能夠降低成本，能夠縮小壓力室10，即使實現(xiàn)它高度集成化，也能夠噴出充分量的墨水，實現(xiàn)噴墨頭1小型化和印刷點高密度配置。
而且，噴墨頭主體1的各個執(zhí)行單元21實質(zhì)上具有梯形形狀，各個執(zhí)行單元21的平行對邊沿著流路單元4的長度方向，而且多個執(zhí)行單元21交錯配置成2列，使相鄰的執(zhí)行單元21的斜邊彼此在流路單元4的寬度方向上互相重疊。這樣，由于相鄰的執(zhí)行單元21的斜邊互相重疊，在噴墨頭1相對于印刷介質(zhì)在它的寬度方向上相對移動時，存在于沿著流路單元4的寬度方向上的壓力室10能夠補充，實現(xiàn)高清晰度印刷，而且能夠制成非常窄的小型噴墨頭1。
而且，由于流路單元4中互相鄰接的多個壓力室10呈短陣配置，因此能夠在比較小的區(qū)域內(nèi)高密度配置多個壓力室10。
而且，在上述噴墨頭1中，雖然梯形的多個執(zhí)行單元交錯配置成2列，但是執(zhí)行單元不必是梯形也可以，多個執(zhí)行單元沿著流路單元的長度方向排列成1列也可以。或者，執(zhí)行單元交錯配置成3列以上也可以。
下面，說明本發(fā)明的第二實施例。圖11是根據(jù)本實施例的噴墨頭主體的平面圖。而且，在根據(jù)該實施例的噴墨頭以及噴墨打印機中，由于噴墨頭主體以外的部分與上述第一實施例類似，因此這里略去詳細說明。
如圖11所示，根據(jù)本實施例的噴墨頭的噴墨頭主體201構(gòu)成為沿著一個方向(主掃描方向)呈矩形平面形狀。噴墨頭主體201具有后述的多個壓力室210和墨水噴出口208形成的流路單元204，它的上面共有2個平行四邊形執(zhí)行單元221(圖11中右側(cè)的用標號221a表示，左側(cè)的用標號221b表示)并列接合。各個執(zhí)行單元221的一邊B沿著噴墨頭主體201的長度方向配置。相鄰的執(zhí)行單元221的斜邊C互相接近配置，而且與噴墨頭主體201的寬度方向(長度短的方向)一致狀態(tài)。在流路單元4上表面開設(shè)墨水供給口202，所述墨水供給口202通過圖中未示出的路徑連接到墨水供給源。
如從于圖11相反的一側(cè)(印刷面一側(cè))看噴墨頭主體201則如圖12所示，在流路單元4的下表面對應(yīng)于設(shè)置執(zhí)行單元221的區(qū)域內(nèi)，設(shè)計有2個平行四邊形的墨水噴出區(qū)域R1。在所述墨水噴出區(qū)域R1的表面上排列有多個微小孔徑的墨水噴出口208。
本實施例示出了進行單色打印的情況，向墨水供給口202提供單色(例如黑色)墨水。而且，進行彩色打印的結(jié)構(gòu)只要在所述流路單元的寬度方向上并列設(shè)置個數(shù)為色彩數(shù)目(例如如果是黃色、藍色、紅色、黑色四色，就是四個噴墨頭主體201)噴墨頭主體201，一邊向各個噴墨頭主體201供給各不相同顏色的墨水，一邊印刷就能夠?qū)崿F(xiàn)彩色打印。
圖13示出流路單元204的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的截面圖。如圖13所示，流路單元204內(nèi)部形成有歧管流路205，該歧管流路205通過墨水供給口202與墨水供給源連通，結(jié)果，歧管流路205通常充滿墨水。而且，最好在墨水供給口202內(nèi)設(shè)置過濾器，濾除墨水內(nèi)含有的塵埃等。
歧管流路20形成為跨越流路單元204的大部分，以便跨越兩個墨水噴出區(qū)域R1。歧管流路205中相當于墨水噴出區(qū)域R1的部分上，多個細長的平行四邊形形狀的島部205a形成為它的長度方向沿著流路單元204的長度方向等間隔排列。在這種構(gòu)成中，從墨水供給口202供給的墨水經(jīng)過歧管流路205內(nèi)部相鄰的島部205a之間，分配在各個墨水噴出區(qū)域R1中的流路單元204中形成的后述壓力室210中。
各個墨水噴出口208如圖15所示形成為前端細的噴嘴，通過平面形狀大致呈平行四邊形形狀的壓力室210和微孔212，與歧管流路205連通。通過這種結(jié)構(gòu)，墨水從歧管流路205通過微孔212供給壓力室210。然后，通過驅(qū)動后述的執(zhí)行單元221，給壓力室210內(nèi)的墨水施加噴射能量，從墨水噴出口208噴出墨水。
圖13中標號Q所示區(qū)域的詳細結(jié)構(gòu)在圖14中示出。如同從圖14中所看到的一樣，在流路單元204上面對應(yīng)于墨水噴出區(qū)域R1的范圍內(nèi)，多個壓力室210互相鄰接配置成短陣狀。而且，如圖15所示，由于構(gòu)成為壓力室210與微孔212設(shè)置在不同的高度上，因此連接一個壓力室210的微孔212與另一個壓力室210重復，因此能夠配置成如圖14所示。結(jié)果，能夠?qū)崿F(xiàn)高密度配置壓力室210，而且能夠?qū)崿F(xiàn)噴墨頭主體201小型化和形成圖象高清晰度。
從歧管流路205開始達到墨水噴出口208的路徑的具體結(jié)構(gòu)如圖15所示，該圖所示的流路單元204是由空腔板222、基板223、微孔板224、供給板225、歧管板226、227、228、蓋板229、噴嘴板230共計9塊板材層疊而成。因此，上述執(zhí)行單元221接合在流路單元204上面，構(gòu)成噴墨頭主體201。執(zhí)行單元221的詳細結(jié)構(gòu)在后面描述。
空腔板222上設(shè)置的平行四邊形形狀開口，構(gòu)成上述壓力室210，一方面，在噴嘴板230上通過沖壓形成前端細的墨水噴出口208。兩個板222、230之間夾持的板223～229上分別貫通有各個連微孔251，壓力室210和墨水噴出口208通過這些連微孔251連接。在微孔板224上設(shè)置有長孔形狀的微孔212。這些微孔212的一端通過在基板223上形成的連微孔252與壓力室210的端部(與墨水噴出口208連通一側(cè)的相反側(cè)端部)連接。微孔212適當調(diào)整供給壓力室210的墨水量，起防止從墨水噴出口208噴出的墨水量過大或者過小的作用。在供給板225上開設(shè)連微孔253，與微孔212的另一端和歧管流路205連接。
構(gòu)成流路單元204的9塊板222～230中的任何一塊都是金屬制成的，使用掩模圖形，在各個金屬板上進行選擇蝕刻形成壓力室210、微孔212和連微孔251、252、253。然后，把9塊板222～230互相對準定位并層疊粘接形成圖15所示的流路。
如圖16所示，執(zhí)行單元221具有5塊厚度均為15μm、以相同形式形成的壓電片241～245。這些壓電片241～245是連續(xù)的平板層，一個執(zhí)行單元221設(shè)置成跨越在噴墨頭主體201內(nèi)的一個墨水噴出區(qū)域R1內(nèi)形成的多個壓力室210。因此，能夠在執(zhí)行單元221內(nèi)高密度配置個別電極235a、235b。壓電片241～245的材料使用具有強電介性的鈦酸鋯酸鉛(PZT)系陶瓷材料。
在從上數(shù)第一層和第二層兩個壓電片241、242之間夾有形成在整個片上的厚度為2μm的共用電極234a。同樣，第三層和第四層壓電片243、244之間也夾有厚度為2μm的共用電極234b。在第一層壓電片241的上面，對每個壓力室210形成厚度為1μm的個別電極235a，個別電極235a的平面形狀如圖14所示，保持與壓力室210的形狀大致相似，并稍微縮小，而且設(shè)置成它的中心位置與壓力室210的中心位置大致一致。而且，第二層和第三層壓電片243、244之間也夾有形成為與個別電極235a相同的厚度為2μm的個別電極235b。這些個別電極235a、235b配置的部分相當于向壓力室210內(nèi)的墨水施加壓力的壓力發(fā)生部A。而且，第四層和第五層壓電片244、245之間、以及第五層壓電片245的下面不設(shè)置電極。這些電極234a、234b、235a、235b由Ag-Pd系等金屬材料構(gòu)成。
由于共用電極234a、234b在圖中未示出區(qū)域內(nèi)接地，共用電極234a、234b對應(yīng)于所有壓力室210的區(qū)域內(nèi)一律保持接地電位。為了能夠獨立控制對應(yīng)于每個壓力室210的電位，個別電極235a、235b通過對于每個個別電極235a、235b獨立的導線，連接在適當?shù)尿?qū)動IC上。
在噴墨頭主體201中，壓電片241～245的極化方向為它的厚度方向。即，執(zhí)行單元221由上側(cè)(即距離壓力室210遠的一側(cè))的3塊壓電片241～243作為含活性層的層，而且下側(cè)(即距離壓力室210近的一側(cè))的2塊壓電片244、245作為非活性層，構(gòu)成所謂單表面波型。
在這種結(jié)構(gòu)中，如果個別電極235a、235b為規(guī)定的正或者負電位，例如電場和極化在同一方向上，壓電片241～243中被電極夾持的部分(活性層，即壓力發(fā)生部)，在與極化方向垂直的方向上收縮。一方面，由于非活性層壓電片244、245不受電場的影響，不自發(fā)收縮。結(jié)果，上層的壓電片241～243和下層的壓電片244、245之間在極化方向上產(chǎn)生變形之差，全部壓電片241～245向非活性層一側(cè)凸起變形(單表面變形)。由于最下層的壓電片245的下表面固定在把多個壓力室210彼此隔開的隔壁上表面，壓電片241～245的壓力發(fā)生部A部分向壓力室210一側(cè)凸起變形，壓力室210的容積減小。結(jié)果，墨水壓力升高，從墨水噴出口208噴出墨水。然后，如果停止向個別電極235a、235b施加驅(qū)動電壓，壓電片241～245變?yōu)樵瓉淼男螤?，壓力?10的容積返回原來的容積，從歧管流路205吸入墨水。
下面，說明兩個執(zhí)行單元221a的形狀以及個別電極235a、235b的配置(換句話說是壓力發(fā)生部A的配置)。圖17是示出執(zhí)行單元221a的形狀以及壓力發(fā)生部配置的圖。圖18是示出執(zhí)行單元221a與執(zhí)行單元221b相互之間接縫部分與追加區(qū)域內(nèi)的壓力發(fā)生部之間關(guān)系的圖。
如前所述，雖然在噴墨頭主體201內(nèi)具有兩個執(zhí)行單元221a與執(zhí)行單元221b，但是兩個執(zhí)行單元221a和221b中，它的形狀和壓力發(fā)生部A的配置完全相同。
如圖11和圖17所示，執(zhí)行單元221a形成為平行四邊形形狀，設(shè)置在流路單元204上，使它的一邊B與流路單元204的長度方向平行，另一邊C相對于流路單元204的長度方向傾斜。因此如圖17所示，執(zhí)行單元221a被沿著流路單元204的長度方向的直線在流路單元的寬度方向上分割，即設(shè)定在流路單元204的寬度方向上相鄰的兩個區(qū)域P1、P2。
在其中的基本區(qū)域P1內(nèi)，多個壓力發(fā)生部A1互相鄰接，而且沿著流路單元204的長度方向和上述平行四邊形的另一邊C方向上呈短陣狀配置。
因此，在除去基本區(qū)域P1的其余區(qū)域(追加區(qū)域P2)內(nèi)，只在靠近執(zhí)行單元221b一側(cè)的平行四邊形形狀的銳角部D附近，壓力發(fā)生部A2互相鄰近，呈短陣狀配置。
把這樣構(gòu)成的兩個執(zhí)行單元221a、221b如圖11所示在流路單元204的長度方向上平列配置時，如圖18所示，由于執(zhí)行單元221a和執(zhí)行單元221b之間接縫位置，在相當于基本區(qū)域P1中不能設(shè)置壓力發(fā)生部A(圖18中的陰影所示區(qū)域G)的地方，執(zhí)行單元221a中所設(shè)的追加區(qū)域P2的壓力發(fā)生部A2位于該處。即，由于所述追加區(qū)域P2的壓力發(fā)生部A2配置成對應(yīng)于執(zhí)行單元221a中所設(shè)的基本區(qū)域P1的壓力發(fā)生部A1和相鄰的執(zhí)行單元221b中所設(shè)的基本區(qū)域P1的壓力發(fā)生部A1之間的間隙部分G，不需要另外配置用于從間隙部分G噴出墨水的執(zhí)行單元，能夠提供在整個流路單元長度方向上沒有縫隙地印刷的噴墨頭主體201。
換句話說，由于不能在執(zhí)行單元221a和執(zhí)行單元221b之間接縫部分附近區(qū)域內(nèi)(區(qū)域G)設(shè)置壓力發(fā)生部，因此也不能在該部分設(shè)置壓力室210和墨水噴出口208。因此，假設(shè)在不在執(zhí)行單元221a中所設(shè)的追加區(qū)域P2內(nèi)配置壓力發(fā)生部A2的情況下，相當于間隙部分G的部分不能打印，在執(zhí)行單元221a、221b之間接縫部分產(chǎn)生不能噴出墨水的部分?？墒?，由于在流路單元寬度方向上與所述區(qū)域G重疊的地方在執(zhí)行單元221a中所設(shè)的追加區(qū)域P2內(nèi)配置壓力發(fā)生部A2，因此沒有不能噴出墨水的部分。結(jié)果，相對于紙張，能夠形成沒有縫隙的圖象。
如上所述，在本實施例中，在流路單元204的長度方向上配置多個壓力發(fā)生部A1、A2的列，在執(zhí)行單元221中設(shè)置有多列。這些列在流路單元204的長度方向上的長度在基本區(qū)域P1內(nèi)長，在追加區(qū)域P2內(nèi)短。而且，考慮沿著流路單元204的寬度方向的列數(shù)時，追加區(qū)域P2內(nèi)的列數(shù)與沿著對應(yīng)的區(qū)域G部分的流路單元204的寬度方向上長度內(nèi)所具有的列數(shù)相同，因此，如果沿著流路單元204的寬度方向劃假想直線時，所述假想直線在相鄰的執(zhí)行單元221a、221b相互重疊的區(qū)域內(nèi)交叉的列數(shù)與不重疊區(qū)域內(nèi)交叉的列數(shù)相同。
因此，由于如上所述結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)相同結(jié)構(gòu)的兩個執(zhí)行單元221a、221b并列，因此簡化部件結(jié)構(gòu)，能夠降低兩個執(zhí)行單元221a、221b設(shè)計、制造所需要的成本和工時。
而且，本實施例中說明的執(zhí)行單元221中的壓力發(fā)生部A的配置是一個例子，也可以構(gòu)成為例如圖19所示的執(zhí)行單元255。圖19是本實執(zhí)行單元的壓力發(fā)生部配置的另一個例子。圖20是在圖19的配置中執(zhí)行單元221之間接縫部分與追加區(qū)域內(nèi)的壓力發(fā)生部之間關(guān)系的圖。
如圖19所示，在執(zhí)行單元255a上設(shè)置有沿著流路單元寬度方向分割的三個區(qū)域P11、P12、P13。因此，以在流路單元寬度方向中央的區(qū)域P11為基本區(qū)域，其余區(qū)域P12、P13為追加區(qū)域。
因此與圖17所示配置情況相同，即基本區(qū)域P11內(nèi)，多個壓力發(fā)生部A11互相鄰接，而且沿著流路單元的長度方向和上述平行四邊形的另一邊C方向上呈短陣狀排列。一方面，在追加區(qū)域P12內(nèi)，在靠近執(zhí)行單元255b一側(cè)的平行四邊形形狀的銳角部D附近，壓力發(fā)生部A12互相鄰近，呈短陣配置。在追加區(qū)域P13內(nèi)，在遠離執(zhí)行單元255b一側(cè)的平行四邊形形狀的銳角部D附近，壓力發(fā)生部A13互相鄰近，呈短陣狀排列。
因此，如圖20所示，執(zhí)行單元255a的追加區(qū)域P12內(nèi)的壓力發(fā)生部A12和執(zhí)行單元255b的追加區(qū)域P13內(nèi)的壓力發(fā)生部A13與執(zhí)行單元255a中所設(shè)的基本區(qū)域P11的壓力發(fā)生部A11和相鄰的執(zhí)行單元255b中所設(shè)的基本區(qū)域P11的壓力發(fā)生部A11之間的間隙部分G對應(yīng)配置。因此，能夠提供在整個流路單元長度方向上沒有縫隙地噴出墨水的噴墨頭主體201。
此外，根據(jù)本實施例，能夠獲得與上述第一實施例相同的效果。具體地說，由兩個執(zhí)行單元255a、255b沿著流路單元204的長度方向排列，即使流路單元204變長，執(zhí)行單元255a、255b與流路單元204之間也能夠高精度定位，能夠獲得良好的墨水噴出性能，同時能夠顯著提高噴墨頭201的制造成品率。而且，通過共用電極234a、234b和個別電極235a、235b夾持壓電片241～243，能夠利用壓電效應(yīng)容易地改變壓力室210的容積。而且，由于含有活性層的壓電片241～243是連續(xù)的平板層，能夠容易地制造。而且，由于具有表面波結(jié)構(gòu)的執(zhí)行單元221，以靠近壓力室210的壓電片244、245作為非活性層，以遠離壓力室210一側(cè)的壓電片241～243作為含有活性層的層，因此能夠利用壓電橫向效應(yīng)使壓力室210的容積變化量增大，能夠?qū)崿F(xiàn)施加在個別電極235a、235b上的電壓低壓化和/或壓力室210高度集成化。而且，由于流路單元204中互相鄰近的多個壓力室210呈短陣配置，因此能夠在比較小的區(qū)域內(nèi)高密度配置多個壓力室210。
而且，在本實施例中構(gòu)成為并列兩個執(zhí)行單元，但是當然也可以使用并列3個以上的結(jié)構(gòu)。通過多個并列能夠制造長的噴墨頭，所述噴墨頭具有在大尺寸紙張上也能夠高速打印的優(yōu)點。
在圖21(a)和圖21(b)中，分別示出根據(jù)變形例的噴墨頭主體271、272，所述變形例分別是與執(zhí)行單元221或者執(zhí)行單元255相同結(jié)構(gòu)的4個執(zhí)行單元261(在這些圖中從左到右分別用標號261a、261b、261c、261d表示)在兩端附近具有墨水供給口273的流路單元274上呈一條直線狀并列接合。執(zhí)行單元261與執(zhí)行單元221或者執(zhí)行單元255相同，由于對于從長度方向稍微短的如圖11所示的流路單元到如圖21(a)所示的長流路單元，能夠?qū)τ诓煌L度的流路單元共用，因此部件通用性提高，能夠降低制造成本。
而且，如圖11和圖21(a)所示，噴墨頭主體201、271構(gòu)成為執(zhí)行單元在一條直線上并列，與流路單元的寬度方向一致的狀態(tài)配置在流路單元中。因此，如同圖21(b)所示的噴墨頭主體272一樣，多個執(zhí)行單元261a、261b、261c、261d交錯配置也沒有關(guān)系。只是，從噴墨頭小型化的觀點看，最好多個執(zhí)行單元261在流路單元的寬度方向上整齊而且一致，在流路單元的長度方向上呈一條直線配置，形成圖11或者圖21(a)所示的結(jié)構(gòu)。特別是由于圖11或者圖21(a)的結(jié)構(gòu)能夠減小噴墨頭的寬度，因此在多個噴墨頭在它的寬度方向上并列配置，供給顏色互不相同的墨水進行彩色打印時，能夠以緊湊的空間配置多個噴墨頭，因此具有在打印時即使紙張傾斜也能夠減小圖象色彩失真的優(yōu)點。
下面，說明本發(fā)明的第三個實施例。圖22是根據(jù)本實施例的噴墨頭主體的平面圖。而且，在根據(jù)該實施例的噴墨頭以及噴墨打印機中，由于噴墨頭主體以外的部分與上述第一實施例類似，因此這里略去詳細說明。
如圖22所示，根據(jù)本實施例的噴墨頭的噴墨頭主體301構(gòu)成為沿著一個方向呈矩形平面形狀。噴墨頭主體301具有后述的多個壓力室310和墨水噴出口308形成的流路單元304，它的上表面共有四個大致呈六角形的執(zhí)行單元321(從圖22中右側(cè)到右側(cè)分別用標號321a、321b、321c、321d表示)交錯排列成2列并接合。各個執(zhí)行單元321配置成，它的平行對邊(上邊和下邊)沿著噴墨頭主體301的長度方向。相鄰的執(zhí)行單元321排列成，它的斜邊互相接近，而且在流路單元的寬度方向形成重疊部分。
流路單元304如從與圖22相反的一側(cè)(印刷面一側(cè))看到的如圖23所示，在流路單元304的下表面對應(yīng)于配置執(zhí)行單元321的區(qū)域內(nèi)，設(shè)有4個六角形的墨水噴出區(qū)域R2。在所述墨水噴出區(qū)域R2的表面上排列有多個微小孔徑的墨水噴出口308。在噴墨頭主體301的上表面設(shè)置有基塊302，在所述基塊302內(nèi)部配置有一對沿著噴墨頭主體301的長度方向形成的細長墨水池303。各個墨水池303的一端在基塊302的上面形成開口303a，所述開口303a與圖中未示出的墨水槽連接，結(jié)果通常墨水池303內(nèi)充滿墨水。
圖24示出流路單元304的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的截面圖。如圖24所示，流路單元304內(nèi)部形成有多個作為墨水供給源的歧管流路305。各個歧管流路305通過在對應(yīng)的流路單元304上表面形成開口305a與墨水池303連通。而且，最好在開口305a中設(shè)有過濾器，濾除墨水內(nèi)含有的塵埃等。
歧管流路305從開口305a開始分成分枝形狀，向后述的多個壓力室310提供墨水。在歧管流路305設(shè)計成一個其中一個在把圖23所示的一個六角形墨水噴出區(qū)域R2在圖23的紙面上下平均二等分的情況下，對應(yīng)于它的一側(cè)區(qū)域。設(shè)有8個歧管流路305，其中每個為向它的對應(yīng)區(qū)域內(nèi)包括的全部壓力室310分配供給墨水，而確定它的流路形狀。
因此，位于流路單元寬度方向一側(cè)的一半?yún)^(qū)域內(nèi)的墨水噴出口308通過歧管流路305與所有成對配置的其中一個的墨水池303連通。而且位于噴墨頭的寬度方向的另一側(cè)的一半?yún)^(qū)域內(nèi)墨水噴出口308與另一個的墨水池303連通。這樣，通過構(gòu)成歧管流路305、開口305a和墨水池303，能夠采用如下兩種打印狀態(tài)(1)向一對墨水池303供給相同顏色的墨水，進行單色高清晰度打印的狀態(tài)；(2)向一對墨水池303供給顏色互不相同的墨水，通過一個噴墨頭主體301進行雙色打印的狀態(tài)，形成通用性高的結(jié)構(gòu)。
各個墨水噴出口308如圖26所示形成為前端細的噴嘴，通過平面形狀大致呈菱形的壓力室310和微孔312，與歧管流路305連通。通過這種結(jié)構(gòu)，墨水從墨水槽經(jīng)墨水池303到達歧管流路305，從所述歧管流路305通過微孔312供給壓力室310。然后，通過驅(qū)動后述的執(zhí)行單元321，給壓力室310內(nèi)的墨水施加噴射能量，從墨水噴出口308噴出墨水。
圖24中標號E所示區(qū)域的詳細結(jié)構(gòu)在圖25中示出。如同從圖25中所看到的一樣，在流路單元304上表面對應(yīng)于墨水噴出區(qū)域R2的范圍內(nèi)，多個壓力室310互相鄰接配置成短陣。而且，如圖26所示，由于構(gòu)成為壓力室310與微孔312設(shè)計在不同的高度上，因此能夠配置成連接一個壓力室310的微孔312與另一個壓力室310重復。結(jié)果，能夠?qū)崿F(xiàn)高密度配置壓力室310，而且能夠?qū)崿F(xiàn)噴墨頭主體301小型化和形成圖象高清晰度。
從歧管流路305開始到達墨水噴出口308的路徑的具體結(jié)構(gòu)如圖26所示，該圖所示的流路單元304是由空腔板322、基板323、微孔板324、供給板325、歧管板326、327、328、蓋板329、噴嘴板330共計9塊板材層疊而構(gòu)成。因此，上述執(zhí)行單元321接合在流路單元304上表面，構(gòu)成噴墨頭主體301。執(zhí)行單元321的詳細結(jié)構(gòu)在后面描述。
空腔板322上設(shè)置有菱形開口，構(gòu)成上述壓力室310，一方面，在噴嘴板330上通過沖壓形成前端細的墨水噴出口308。兩個板322、330之間夾持的板323～329上分別貫通有各個連微孔351，壓力室310和墨水噴出口308通過這些連微孔351連接。在微孔板324上設(shè)置有長孔形狀的微孔312。這些微孔312的一端通過在基板323上形成的連微孔352與壓力室310的端部(與墨水噴出口308連通一側(cè)的相反側(cè)端部)連通。微孔312適當調(diào)整供給壓力室310的墨水量，起防止從墨水噴出口308噴出的墨水量過大或者過小的作用。在供給板325上開設(shè)連微孔353，通過所述連微孔353使微孔312的另一端與歧管流路205相連接。
構(gòu)成流路單元304的9塊板22～30中的任何一塊都是金屬制成的，壓力室310、微孔312和連微孔351、352、353使用掩模圖形，對各個金屬板上進行選擇蝕刻形成。然后，把9塊板22～30互相對準定位并層疊接合形成圖26所示的流路。
下面，說明執(zhí)行單元321的結(jié)構(gòu)。如圖27所示，執(zhí)行單元321具有5塊厚度均為15μm、以相同形式形成的壓電片341～345。這些壓電片341～345是連續(xù)的平板層，一個執(zhí)行單元321配置成跨越在噴墨頭主體301內(nèi)的一個墨水噴出區(qū)域R2內(nèi)形成的多個壓力室310。因此，能夠高密度配置個別電極335a、335b。壓電片341～345的材料使用具有強電介性的鈦酸鈷酸鉛(PZT)系陶瓷材料。
在從上數(shù)第一層和第二層兩個壓電片341、342之間夾有形成在整個片上的厚度為2μm的共用電極334a。同樣，第三層和第四層壓電片343、344之間也夾有厚度為2μm的共用電極334b。在第一層壓電片341的上面，對每個壓力室310形成厚度為1μm的個別電極335a，個別電極335a的平面形狀如圖14所示，保持與壓力室310的形狀大致相似，并稍微縮小，而且設(shè)置成它的中心位置與壓力室310的中心位置大致一致。而且，第二層和第三層壓電片343、344之間也夾有形成為與個別電極335a相同的厚度為2μm的個別電極335b。而且，第四層和第五層壓電片344、345之間、以及第五層壓電片345的下面不設(shè)置電極。這些電極334a、334b、335a、335b由Ag-Pd系等金屬材料構(gòu)成。
由于共用電極334a、334b在圖中未示出區(qū)域內(nèi)接地，共用電極334a、334b對應(yīng)于所有壓力室310的區(qū)域內(nèi)一律保持接地電位。為了能夠獨立控制對應(yīng)于每個壓力室310的電位，個別電極335a、335b通過對于每個個別電極335a、335b獨立的導線，連接在適當?shù)尿?qū)動IC(圖中未示出)上。
在噴墨頭主體301中，壓電片341～345的極化方向為它的厚度方向。即，執(zhí)行單元321由上側(cè)(即距離壓力室310遠的一側(cè))的3塊壓電片341～343作為含活性層的層，而且下側(cè)(即距離壓力室310近的一側(cè))的2塊壓電片344、345作為非活性層，構(gòu)成所謂單表面波型。
在這種結(jié)構(gòu)中，如果個別電極335a、335b為規(guī)定的正或者負電位，例如電場和極化在同一方向上，壓電片341～343中被電極夾持的部分(活性層，即壓力發(fā)生部)，在與極化方向垂直的方向上收縮。一方面，由于非活性層壓電片344、345不受電場的影響，不自發(fā)收縮。結(jié)果，上層的壓電片341～343和下層的壓電片344、345之間在極化方向垂直的方向上產(chǎn)生變形之差，全部壓電片341～345向非活性層一側(cè)凸起變形(單表面變形)。由于最下層的壓電片345的下表面固定在把多個壓力室310彼此隔開的隔壁上表面，壓電片341～345向壓力室310一側(cè)凸起變形，壓力室310的容積減小。結(jié)果，墨水壓力升高，從墨水噴出口308噴出墨水。然后，如果停止向個別電極335a、335b施加驅(qū)動電壓，壓電片341～345變?yōu)樵瓉淼男螤?，壓力?10的容積返回原來的容積，從歧管流路305吸入墨水。
在制作執(zhí)行單元321時，首先層疊構(gòu)成壓電片341～345的陶瓷材料的原料板并燒成。此時，根據(jù)需要在各個陶瓷材料的原料板上在構(gòu)成個別電極335b、共用電極334a、334b的金屬材料上印刷圖形。然后，在第一層壓電片341上全部電鍍構(gòu)成個別電極335a的金屬材料之后，通過激光構(gòu)圖去掉不要的部分，或者使用在對應(yīng)于個別電極335a的部分具有開口的掩模，在壓電片341上蒸鍍構(gòu)成個別電極335a的金屬材料。
這樣制造的執(zhí)行單元321由于是由陶瓷制成的，因此性質(zhì)很脆。特別是由于執(zhí)行單元321的角部容易損壞，為了使它的角部不碰撞其他部件，要求安裝時必須非常謹慎操作。
可是如圖28(a)所示執(zhí)行單元321的平面圖所示，根據(jù)本實施例的噴墨頭中執(zhí)行單元321形成為大致呈正六角形的輪廓形狀，所述輪廓形狀的六根直線部分(邊)L1～L6中的任何一條與它的相鄰直線部分L成大約120°連接。結(jié)果，執(zhí)行單元321的六個角部(相鄰的兩條直線部分L相交處)θ1～θ6中的任何一個都不是銳角，不容易損壞，減少在制作作為昂貴的精密部件的執(zhí)行單元321的工藝中的破損，能夠降低制造成本。
上述效果并不是只有使角部θ1～θ6中的任何一個角都為120°的結(jié)構(gòu)才實現(xiàn)，只要某一個角部θn的角度為90°(直角)以上，就能夠起到不易引起該角部缺損的效果。因此，為了構(gòu)成不易引起全部六個角部的結(jié)構(gòu)，六根直線部分L1～L6中的任何一條與它的相鄰直線部分L成直角或者鈍角連接就夠了(連接部分的角度θ1～θ6中的最小值為90°)，在滿足該條件的范圍內(nèi)，六角形的輪廓形狀可以自由變形。如圖28(b)所示，作為一個例子，示出輪廓形狀滿足上述條件的執(zhí)行單元355。
此外，根據(jù)本實施例，也能夠獲得與上述第一實施例相同的效果。具體地說，由四個執(zhí)行單元321沿著流路單元304的長度方向排列，即使流路單元304變長，執(zhí)行單元321與流路單元304之間也能夠高精度定位，能夠獲得良好的墨水噴出性能，同時能夠顯著提高噴墨頭301的制造成品率。而且，通過共用電極334a、334b和個別電極335a、335b夾持壓電片341～343，能夠利用壓電效應(yīng)容易地改變壓力室310的容積。而且，由于含有活性層的壓電片341～343是連續(xù)的平板層，能夠容易地制造。而且，由于具有單表面波結(jié)構(gòu)的執(zhí)行單元321，以靠近壓力室310的壓電片344、345作為非活性層，以遠離壓力室310一側(cè)的壓電片341～343作為活性層的層，因此能夠利用壓電橫向效應(yīng)使壓力室310的容積變化量增大，能夠?qū)崿F(xiàn)施加在個別電極335a、335b上的電壓低壓化和/或壓力室310高度集成化。而且，由于流路單元304中互相鄰近的多個壓力室310呈短陣狀配置排列，因此能夠在比較小的區(qū)域內(nèi)高密度配置多個壓力室310。
而且，在本發(fā)明中，執(zhí)行單元的輪廓形狀并不限于六角形。即，直線部分L的數(shù)目并不限于六根，構(gòu)成具有五根或者七根或者八根或者更多根直線部分的情況也可以。下面，參照圖29至圖31，說明執(zhí)行單元的輪廓形狀的變形例。而且，在下面的變形例中，與上述第三實施例相同的部件標以相同的標號。
圖29(a)是執(zhí)行單元制成七角形情況下的噴墨頭主體平面圖。圖29(b)是圖29(a)中所示的噴墨頭主體中包括的執(zhí)行單元的平面圖。從這些圖面可以看出，本變形例中的噴墨頭主體361除了執(zhí)行單元362(在圖29中從右開始分別用標號362a、362b、362c、362d表示)以外，結(jié)構(gòu)與根據(jù)第三實施例的噴墨頭主體301相同。
從圖29(b)可以看到，執(zhí)行單元362被做成為把上述實施例的六角形的一個角直線狀切下的輪廓形狀。結(jié)果，直線部分L有七根(L8～L14)，角部的角度θ8～θ12大致為120°，θ13、θ14大致為150°。
圖30(a)是執(zhí)行單元為八角形的情況下噴墨頭主體的平面圖。圖30(b)是圖30(a)中所示的噴墨頭主體中包括的執(zhí)行單元的平面圖。從這些圖面可以看出，本變形例中的噴墨頭主體371除了執(zhí)行單元372(在圖30中從右開始分別用標號372a、372b、372c、372d表示)以外，結(jié)構(gòu)與第三實施例的噴墨頭主體301相同。
從圖30(b)可以看到，執(zhí)行單元372被做成為把上述實施例的六角形的兩個角直線狀切下的輪廓形狀。結(jié)果，直線部分L有八根(L15～L22)，角部的角度θ15、θ16、θ19、θ20大致為120°，θ17、θ18、θ21、θ22、大致為150°。根據(jù)上述說明的兩個變形例結(jié)構(gòu)，與上述六角形執(zhí)行單元321比較，切下部分的角部變大，成150°，因此該角部更不容易缺損。
圖31(a)是在上述第三實施例中在執(zhí)行單元的互相鄰近的直線部分L的連接處的兩處形成為圓弧形狀部分F的情況下的噴墨頭的平面圖。圖31(b)是圖31(a)中所示的噴墨頭主體中包括的執(zhí)行單元的平面圖。從這些圖面可以看出，本變形例中的噴墨頭主體381除了執(zhí)行單元382(在圖31中從右開始分別用標號382a、382b、382c、382d表示)以外，結(jié)構(gòu)與第三實施例的噴墨頭主體301相同。
從31(b)可以看出，執(zhí)行單元382具有六根直線部分L23～L28。而且，執(zhí)行單元382的互相鄰近的直線部分L的連接處的兩處(L23與L28、L25與L26)形成為圓弧形狀部分F，直線部分L互相平滑連接。因此，非常不容易引起圓弧形狀部分F缺損。而且，此時由于含有夾持圓弧形狀部分F連接的兩根直線部分，相鄰直線部分L互相之間所成的角度(θ23～θ27)中的一個都大于90°(大約為120°)。
下面，參照圖32說明本發(fā)明的第四實施例。而且，在根據(jù)該實施例的噴墨頭以及噴墨打印機中，由于噴墨頭主體以外的部分與上述第一實施例類似，因此這里略去詳細說明。
圖32所示的噴墨頭主體401與上述實施例相同，具有由多個壓力室和墨水噴出口所形成的流路單元404，它的上表面共有2個平行四邊形執(zhí)行單元421(圖32中右側(cè)的用標號421a表示，左側(cè)的用標號421b表示)并列接合。各個執(zhí)行單元421的一邊B沿著噴墨頭主體401的長度方向配置。相鄰的執(zhí)行單元421的斜邊C互相接近配置，而且與噴墨頭主體401的寬度方向一致狀態(tài)。兩個執(zhí)行單元421互相之間部分在流路單元404的寬度方向上重疊。在流路單元404上面開設(shè)墨水供給402，所述墨水供給402通過圖中未示出的路徑連接到墨水供給源。
執(zhí)行單元421上表面分別粘接有向執(zhí)行單元421內(nèi)的個別電極和共用電極提供驅(qū)動信號的FPC 436。在各個FPC 436上連接有作為產(chǎn)生向執(zhí)行單元421內(nèi)的個別電極提供的驅(qū)動信號的驅(qū)動電路的驅(qū)動IC432。各個FPC 436電連接在包括CPU、RAM以及ROM的控制單元440上?？刂茊卧?40向驅(qū)動IC 432提供打印數(shù)據(jù)。驅(qū)動IC 432根據(jù)打印數(shù)據(jù)產(chǎn)生個別電極的驅(qū)動信號。
在執(zhí)行單元421上設(shè)有兩個區(qū)域P21、P22。其中，基本區(qū)域P21是各邊與執(zhí)行單元421的各邊平行的平行四邊形，寬度比執(zhí)行單元421的邊B稍微短，長度大約為邊C的3/4，在圖32中，設(shè)置在執(zhí)行單元421內(nèi)的上側(cè)部分。追加區(qū)域P22是各邊與執(zhí)行單元421的各邊平行的平行四邊形，寬度與基本區(qū)域P21相同，設(shè)置在執(zhí)行單元421內(nèi)基本區(qū)域P21的下方。追加區(qū)域P22共分為兩個各邊與執(zhí)行單元421的各邊平行的平行四邊形區(qū)域P22a、P22b。區(qū)域P22a的寬度大約是執(zhí)行單元421的邊B的1/5，長度大約為邊C的1/5，在圖32中位于執(zhí)行單元421的左下銳角部附近。區(qū)域P22b的寬度大約是執(zhí)行單元421的邊B的3/5，長度大約為邊C的1/5，在圖32中位于執(zhí)行單元421的下側(cè)區(qū)域P22a的右側(cè)。
在基本區(qū)域P21以及追加區(qū)域P22的兩個區(qū)域P22a、P22b內(nèi)，多個壓力發(fā)生部互相鄰接，在沿著流路單元404的長度方向以及沿上述平行四邊形的另一邊C方向配置成短陣狀。因此，對應(yīng)于各個壓力發(fā)生部，在流路單元404內(nèi)分別形成包括壓力室以及噴嘴的墨水流路。
把這樣構(gòu)成的兩個執(zhí)行單元421a、421b如圖32所示在流路單元404的長度方向上并列配置時，由于執(zhí)行單元421a和執(zhí)行單元421b之間接縫位置附近存在沒有壓力發(fā)生部的區(qū)域(圖23中的陰影所示區(qū)域G)，只考慮基本區(qū)域P11內(nèi)的壓力發(fā)生部時，在接縫位置附近沿著流路單元404的寬度方向的壓力發(fā)生部數(shù)目比接縫位置附近以外的地方少。
因此，本實施例中，在基本區(qū)域P21的下方所設(shè)的追加區(qū)域P22的區(qū)域P22a利用對應(yīng)于流路單元404的寬度方向上，接縫附近沒有壓力發(fā)生部的區(qū)域G的設(shè)計，在印刷時，控制單元440控制驅(qū)動IC432，使基本區(qū)域P21內(nèi)的壓力發(fā)生部和追加區(qū)域P22的區(qū)域P22a內(nèi)的壓力發(fā)生部工作，而且使追加區(qū)域P22的區(qū)域P22b內(nèi)的壓力發(fā)生部不工作。這樣，由于執(zhí)行單元421內(nèi)的壓力發(fā)生部實質(zhì)上配置在與如圖18所示的執(zhí)行單元221相同形狀的范圍內(nèi)，因此接縫附近沿著流路單元404的寬度方向上的壓力發(fā)生部的數(shù)目與其他地方相同。即，由于追加區(qū)域P22的區(qū)域P22a的壓力發(fā)生部A2對應(yīng)于執(zhí)行單元421a中所設(shè)的基本區(qū)域P21的壓力發(fā)生部和相鄰的執(zhí)行單元421b中所設(shè)的基本區(qū)域P1的壓力發(fā)生部之間的間隙部分而配置，不需要另外配置用于從間隙部分噴出墨水的執(zhí)行單元，能夠提供在整個流路單元長度方向上沒有縫隙地印刷的噴墨頭主體401。而且，由于執(zhí)行單元421內(nèi)的壓力發(fā)生部形成范圍與執(zhí)行單元421的形狀相似，因此不容易發(fā)生執(zhí)行單元421傾斜或者裝反等問題。
而且，如上所述可以看出，在本實施例中，在對應(yīng)于追加區(qū)域P22的區(qū)域P22b的流路單元404部分也可以不形成墨水流路。
在上述實施例中使用的壓電片或者電極材料并不限于上面所述的，也可以變換為其他公知的材料。而且，壓力室的平面形狀或者截面形狀、配置狀態(tài)、以及含有活性層的壓電片數(shù)目、非活性層的數(shù)目等也可以適當變換。而且，含有活性層的壓電片和非活性層的層厚形成不同厚度也可以。
而且，在上述實施例中，雖然通過在壓電片上配置個別電極和共用電極形成執(zhí)行單元，但是不必這樣把執(zhí)行單元接合在流路單元上，只要執(zhí)行單元能夠單獨變化各個壓力室的容積，也可以使用其他形式。而且，在上述實施例中，雖然說明了壓力室呈短陣狀配置的情況，但是壓力室設(shè)置成一列或者多列的情況也可以適用于本發(fā)明。而且，在上述實施例中，雖然非活性層都是壓電片，但是非活性層也可以使用壓電片以外的絕緣片。
雖然結(jié)合上述具體實施例描述了本發(fā)明，但是顯然對于本區(qū)域的普通技術(shù)人員來說可以進行許多中變形、改進和變化。因此，如前面所述本發(fā)明的最佳實施例是說明性的，不是限制性的。不脫離權(quán)利要求書多限定的本發(fā)明的精神和范圍可以進行各種變化。
權(quán)利要求
1.一種噴墨頭，具有流路單元，包括一端連接在噴嘴、另一端連接在墨水供給源的多個壓力室，上述多個壓力室沿著平面互相鄰接配置；和多個被固定在上述流路單元的一個表面上的執(zhí)行單元，用于使上述壓力室的容積發(fā)生變化，各個執(zhí)行單元具有與各個壓力室對應(yīng)的多個壓力發(fā)生部，同時按跨越多個上述壓力室的大小形成，沿著上述流路單元的長度方向排列成鄰接的上述執(zhí)行單元在上述流路單元的寬度方向上互相之間部分重疊；各個執(zhí)行單元具有多個上述壓力發(fā)生部以短陣形式形成的基本區(qū)域；和追加區(qū)域，是對應(yīng)于上述基本區(qū)域，在上述流路單元的寬度方向上鄰接的追加區(qū)域，在對應(yīng)于上述基本區(qū)域內(nèi)的上述壓力發(fā)生部和相鄰的另一個執(zhí)行單元的上述基本區(qū)域內(nèi)的上述壓力發(fā)生部之間的間隙部分形成上述壓力發(fā)生部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴墨頭，上述執(zhí)行單元實質(zhì)上是四邊形平板，在它的銳角部分附近設(shè)置上述追加區(qū)域。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的噴墨頭，上述執(zhí)行單元實質(zhì)上是平行四邊形平板，多個上述執(zhí)行單元呈互相鄰接的狀態(tài)沿著上述執(zhí)行單元的長度方向排列，使各個執(zhí)行單元的兩個對邊平行于上述流路單元的長度方向，而且另外兩個對邊相對于上述流路單元的長度方向傾斜。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴墨頭，在相對于上述追加區(qū)域在上述流路單元的長度方向上鄰接而且相對于上述基本區(qū)域在上述流路單元的寬度方向上鄰接的區(qū)域內(nèi)，不形成上述壓力發(fā)生部。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的噴墨頭，在上述執(zhí)行單元中設(shè)有多個沿上述流路單元的長度方向排列的上述多個壓力發(fā)生部的列；與上述流路單元的長度方向垂直方向上的(假想)直線在上述相鄰執(zhí)行單元互相重疊的區(qū)域內(nèi)交叉的列數(shù)與在無重疊區(qū)域內(nèi)交叉的列數(shù)相同。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴墨頭，兩個以上的上述執(zhí)行單元沿著上述流路單元的長度方向上排列成一條直線。
7.一種噴墨打印機，包括一種噴墨頭，該噴墨頭具有流路單元，包括一端連接在噴嘴、另一端連接在墨水供給源的多個壓力室，上述多個壓力室沿著平面互相鄰接排列；和多個被固定在上述流路單元的一個表面上的執(zhí)行單元，用于使上述壓力室的容積發(fā)生變化，各個執(zhí)行單元具有與各個壓力室對應(yīng)的多個壓力發(fā)生部，同時按跨越多個上述壓力室的大小形成，沿著上述流路單元的長度方向排列成鄰接的上述執(zhí)行單元在上述流路單元的寬度方向上互相之間部分重疊；各個執(zhí)行單元具有多個上述壓力發(fā)生部以短陣形式形成的基本區(qū)域；和追加區(qū)域，是對應(yīng)于上述基本區(qū)域，在上述流路單元的寬度方向上鄰接的追加區(qū)域，在對應(yīng)于上述基本區(qū)域內(nèi)的上述壓力發(fā)生部和相鄰的另一個執(zhí)行單元的上述基本區(qū)域內(nèi)的上述壓力發(fā)生部之間的間隙部分形成上述壓力發(fā)生部。
8.一種噴墨打印機，包括流路單元，包括一端連接在噴嘴、另一端連接在墨水供給源的多個壓力室，上述多個壓力室沿著平面互相鄰接配置；和多個被固定在上述流路單元的一個表面上的執(zhí)行單元，用于使上述壓力室的容積發(fā)生變化，各個執(zhí)行單元具有與各個壓力室對應(yīng)的多個壓力發(fā)生部，同時按跨越多個上述壓力室的大小形成，沿著上述流路單元的長度方向排列成鄰接的上述執(zhí)行單元在上述流路單元的寬度方向上互相之間部分重疊；各個執(zhí)行單元具有噴墨頭，該噴墨頭具有多個上述壓力發(fā)生部以短陣形式形成的基本區(qū)域；和相對于上述基本區(qū)域，與上述流路單元的寬度方向上鄰接，形成上述壓力發(fā)生部的追加區(qū)域；驅(qū)動上述噴墨頭的驅(qū)動電路；控制單元，控制上述驅(qū)動電路，在驅(qū)動上述噴墨頭時，在上述追加區(qū)域內(nèi)，僅使對應(yīng)于上述基本區(qū)域內(nèi)的上述壓力發(fā)生部和相鄰的另一個執(zhí)行單元的上述基本區(qū)域內(nèi)的上述壓力發(fā)生部之間的間隙部分的上述壓力發(fā)生部工作。
9.一種噴墨頭，具有流路單元，包括多個與噴出墨水的噴嘴連通的壓力室，把上述多個壓力室沿著平面互相鄰接配置；和多個被固定在上述流路單元的一個表面上的執(zhí)行單元，用于使上述壓力室的容積發(fā)生變化，按跨越多個上述壓力室的大小形成，具有與各個壓力室對應(yīng)的多個壓力發(fā)生部，同時具有五條以上的直線部分的輪廓形狀，各個直線部分與它的相鄰直線部分以直角或者鈍角中的任何角度連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的噴墨頭，多個上述執(zhí)行單元沿著上述流路單元的長度方向排列。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的噴墨頭，直線部分互相連接處中的至少一處具有圓弧狀部分。
12.一種噴墨頭，具有流路單元，包括一端連接在噴嘴、另一端連接在墨水供給源的多個壓力室，上述多個壓力室沿著平面互相鄰接配置；和多個被固定在上述流路單元的一個表面上的執(zhí)行單元，用于使上述壓力室的容積發(fā)生變化，各個執(zhí)行單元具有與各個壓力室對應(yīng)的多個壓力發(fā)生部，同時形成為跨越多個上述壓力室的大小，沿著上述流路單元的長度方向排列。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的噴墨頭，上述執(zhí)行單元包括通過保持一定電位的共用電極和設(shè)置在對應(yīng)于各個壓力室位置上的個別電極夾持的壓電片構(gòu)成的一個或者多個活性層。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的噴墨頭，在上述活性層和上述流路單元之間設(shè)置有壓電片構(gòu)成的一個或者多個非活性層。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的噴墨頭，上述多個壓力室互相鄰接而且呈短陣狀排列。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的噴墨頭，上述執(zhí)行單元實質(zhì)上具有梯形形狀，多個上述執(zhí)行單元排列成多列，交錯排列，使各個執(zhí)行單元的平行對邊沿著上述流路單元的長度方向，而且相鄰的上述執(zhí)行單元的斜邊在上述流路單元的寬度方向上相互重疊。
全文摘要
本發(fā)明的噴墨頭，具有流路單元，包括一端連接在噴嘴、另一端連接在墨水供給源的多個壓力室，多個壓力室沿著平面互相鄰接配置；為改變壓力室的容積，在流路單元的一個表面上固定的多個執(zhí)行單元。各個執(zhí)行單元具有具有對應(yīng)于各個壓力室的多個壓力發(fā)生部，而且形成為跨越多個壓力室，而且，沿著流路單元的長度方向排列，使相鄰的執(zhí)行單元相互之間在流路單元的寬度方向上部分重疊，還具有多個上述壓力發(fā)生部以短陣形式形成的基本區(qū)域和對應(yīng)于基本區(qū)域在流路單元的寬度方向上鄰接的追加區(qū)域。追加區(qū)域是壓力發(fā)生部在對應(yīng)于基本區(qū)域內(nèi)的壓力發(fā)生部和相鄰的另一個執(zhí)行單元的基本區(qū)域內(nèi)的壓力發(fā)生部之間的間隙部分形成的區(qū)域。
文檔編號B41J2/155GK1442302SQ031061
公開日2003年9月17日 申請日期2003年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月20日
發(fā)明者坂井田惇夫, 淺野武志, 廣田淳 申請人:兄弟工業(yè)株式會社