專利名稱：噴墨打印頭封裝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種噴墨打印頭封裝，更具體地說，涉及一種很容易擦拭打印頭、結(jié)構(gòu)簡單的噴墨打印頭封裝。
背景技術(shù)：
通常，噴墨打印頭是通過對記錄紙張或織物等的所要求位置處噴射少量印刷墨滴而打印出預(yù)定彩色圖像的裝置。根據(jù)墨滴噴射機(jī)理，噴墨打印頭大致分成兩種類型熱驅(qū)動噴墨打印頭，其中采用熱源以在墨水中形成氣泡并且使氣泡膨脹，從而使墨滴噴射出；壓電驅(qū)動噴墨打印頭，其中壓電晶體彎曲以對墨水施加壓力，從而噴射出墨滴。
通常采用包括半導(dǎo)體制造工藝在內(nèi)的各種方法以芯片(chip)形狀制造出噴墨打印頭。并且需要封裝以將制造出的打印頭芯片安裝在打印機(jī)中。
圖1示出了傳統(tǒng)噴墨打印頭封裝(ink-jet printhead package)。參照圖1，傳統(tǒng)噴墨打印頭封裝包括通道單元16，它包括噴嘴板13，其上成排地布置有多個噴嘴11；通道成形板14，其上形成有與多個噴嘴11的每一個相對應(yīng)的多個壓力腔；以及彈性板15，該板傳送固定在外殼17中的壓電致動器12的振動以改變壓力腔的體積。通道單元16通過具有用來暴露出噴嘴11的窗口的頭蓋19固定在外殼17中。
在傳統(tǒng)的噴墨打印頭封裝中，當(dāng)從噴嘴11中噴射出的一些墨滴留在噴嘴板13的表面上時，留在噴嘴板13的表面上的墨滴與其它顏色的墨水混合，或者改變墨滴噴射方向，從而導(dǎo)致打印質(zhì)量下降。因此，通常使用擦拭刮板來除去留在噴嘴板13的表面上的墨水。當(dāng)打印頭封裝進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動時，擦拭刮板與噴嘴板13的表面相接觸，并且將留下的墨水擦掉。
但是在傳統(tǒng)噴墨打印頭封裝中，噴嘴板13的表面的整個周邊由頭蓋19覆蓋，并且略有彈性變形的刮板不能緊密附著在靠近頭蓋19的區(qū)域上。因此不能完全去除留在噴嘴板13上的墨水。
現(xiàn)已研制出可以克服上述問題的噴墨打印頭封裝。圖2至4示出了這種噴墨打印頭封裝的一個實(shí)例。在美國專利6206499號中披露了圖2至4中所示的打印頭封裝。
圖2至4所示的噴墨打印頭封裝包括外殼32、具有上面形成有多個噴嘴43的噴嘴板41的通道單元34、以及將通道單元34固定在外殼32中的頭蓋35。
頭蓋35具有四個側(cè)壁50，四個側(cè)壁50的每一個與外殼32的側(cè)面接觸。只有在與擦拭方向(箭頭A的方向)垂直的側(cè)壁50上設(shè)有覆蓋著噴嘴板41的部分表面的重疊部分51。另一方面，在與擦拭方向(箭頭A的方向)平行的側(cè)壁50上沒有設(shè)置重疊部分。
如圖3和4中所示，在具有上述結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)噴墨打印頭封裝中，當(dāng)用擦拭刮板56擦拭噴嘴板41的表面時，擦拭刮板56與噴嘴板41表面的整個寬度接觸，因而可以很方便地除去留在噴嘴板41表面上的墨水K。
但是，如圖4所示，在上述噴墨打印頭封裝中，重疊部分51位于頭蓋35上以便將封裝單元34固定在外殼32中。因此，墨水可能在噴嘴板41和重疊部分51之間擴(kuò)散，并且在打印操作期間可能濺到所要打印的物體上，從而導(dǎo)致打印質(zhì)量下降。另外，在噴嘴板41的表面和重疊部分51之間有一臺階。因此，擦拭刮板56可能出現(xiàn)不穩(wěn)定運(yùn)動。再者，未被去除的墨水將堆積在由臺階形成的拐角中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種結(jié)構(gòu)簡單的噴墨打印頭封裝，其中由于沒有頭蓋，所以可以很方便地擦拭打印頭。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種噴墨打印頭封裝，該噴墨打印頭封裝包括一框架，它具有位于其中的垂直貫通的中空部、位于其中的供墨孔以及圍繞所述中空部的溝槽，并且所述供墨孔形成在該框架的底面中；涂覆在溝槽內(nèi)側(cè)的粘合劑；以及打印頭芯片，該芯片通過粘合劑粘接在框架上，并且通過多個噴嘴將通過供墨孔提供的墨水噴射出。
優(yōu)選的是，粘合劑為室溫硬化(RTV)的硅樹脂。
同時，該粘合劑包括圍繞供墨孔涂覆在溝槽內(nèi)側(cè)上的RTV硅樹脂，以及圍繞中空部涂覆在溝槽內(nèi)側(cè)上的環(huán)氧樹脂。
還優(yōu)選的是，接觸并且支撐打印頭芯片的支撐表面可以形成在溝槽的內(nèi)邊緣周圍，并且支撐表面與框架的底面形成一臺階。
臺階的高度優(yōu)選不大于打印頭芯片的厚度，更優(yōu)選的是，臺階的高度與打印頭芯片的厚度基本相等，而使打印頭芯片的底面與框架的底面形成同一平面。
優(yōu)選所述打印頭芯片包括被通過供墨孔提供的墨水填充的多個墨室；多個與所述多個墨室對應(yīng)的噴嘴；以及提供用來通過這些噴嘴將墨室內(nèi)的墨水噴射出的驅(qū)動力的致動器(actuator)。
還優(yōu)選的是，使內(nèi)部形成有印刷電路板的托架與框架的上部結(jié)合，并且印刷電路板和打印頭芯片通過柔性印刷電路相互電連接，而供墨軟管與供墨孔連接。在這種情況中，優(yōu)選的是，在供墨孔中設(shè)置一接管，供墨軟管插入該接管中。
本發(fā)明的上述噴墨打印頭封裝不包括頭蓋，從而容易擦拭打印頭芯片，并且簡化了噴墨打印頭封裝結(jié)構(gòu)。


通過參照附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行的詳細(xì)說明，本發(fā)明的上述方面和優(yōu)點(diǎn)將更加清楚。在這些附圖中圖1為傳統(tǒng)噴墨打印頭封裝的分解透視圖；圖2為傳統(tǒng)噴墨打印頭封裝的透視圖；圖3為從前面看的擦拭刮板和在圖2中示出的頭蓋的剖視圖；圖4為從側(cè)面看的擦拭刮板和在圖2中示出的頭蓋的剖視圖；圖5為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的噴墨打印頭封裝的分解視圖；圖6為圖5所示的本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的噴墨打印頭封裝背面的分解視圖；圖7為沿圖5中C-C′線剖開的噴墨打印頭封裝的垂直剖視圖；圖8為圖5所示的打印頭芯片的分解局部剖視圖；和圖9為裝有其它元件的噴墨打印頭封裝的透視圖。
具體實(shí)施例方式
下面通過參照附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式來對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。當(dāng)然，本發(fā)明可以有許多不同的實(shí)施方式，而不應(yīng)認(rèn)為只限于在本說明書中給出的實(shí)施方式。附圖中相同的附圖標(biāo)記表示具有相同功能的元件，并且為了清楚起見，可以將元件的尺寸和厚度放大。
圖5為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的噴墨打印頭封裝的分解視圖，圖6為圖5中示出的本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的噴墨打印頭封裝背面的分解視圖。
參照圖5和6，本發(fā)明的噴墨打印頭封裝包括框架100和通過粘合劑200粘接在框架100上的打印頭芯片300。
框架100包括垂直貫穿的中空部110和位于中空部110附近并且垂直貫穿的供墨孔120。在供墨孔120中設(shè)有一接管122，將在下面描述的供墨軟管(圖9的430)插入在該接管中。框架100可以由塑料制成，接管122可以由不銹鋼制成。
圍繞中空部110和供墨孔120的溝槽130在框架100的底面101上形成至預(yù)定深度。將打印頭芯片300粘接在框架100上的粘合劑200涂覆在溝槽130內(nèi)側(cè)。
可以使用具有高粘性和高密封特性的各種粘合劑作為粘合劑200。在本發(fā)明的此優(yōu)選實(shí)施方式中，粘合劑200采用室溫硬化(RTV)硅樹脂。RTV硅樹脂具有高粘性并且具有高密封特性，其優(yōu)點(diǎn)在于不需要用戶擠壓或加熱粘合劑200以使之硬化(vulcanization)。另外，RTV硅樹脂不與墨水反應(yīng)，不變質(zhì)并且不使墨水變質(zhì)。
還有，可以采用RTV硅樹脂和環(huán)氧樹脂兩者作為粘合劑200。根據(jù)環(huán)氧樹脂的類型其具有各種硬化機(jī)理，并且粘性比RTV硅樹脂更強(qiáng)。另一方面，環(huán)氧樹脂與墨水反應(yīng)。因此，優(yōu)選的是，將不與墨水反應(yīng)的RTV硅樹脂涂覆在很可能與墨水接觸的供墨孔120的周邊區(qū)域D上、即圍繞供墨孔120的溝槽130內(nèi)側(cè)，而將更粘的環(huán)氧樹脂涂覆在不太可能與墨水接觸的圍繞中空部110的溝槽130內(nèi)側(cè)上。
圖7為沿圖5中C-C′線剖開的噴墨打印頭封裝的垂直剖視圖。
參照圖7，接觸并支撐打印頭芯片300的支撐表面132形成在溝槽130的內(nèi)邊緣周圍，即中空部110的周邊和供墨孔120的周邊周圍。在這種情況中，優(yōu)選的是，支撐表面132從溝槽130的底面伸出至預(yù)定高度，并且形成一臺階S。
優(yōu)選的是，臺階S的高度不大于打印頭芯片300的厚度T。換句話說，臺階S形成為其高度小于或等于打印頭芯片300的厚度T。具體地說，當(dāng)臺階S的高度與打印頭芯片300的厚度T相同時，打印頭芯片300的底面301(下文稱為噴嘴表面)位于與框架100的底面101相同的平面中。
打印頭芯片300通過多個噴嘴331將通過與供墨孔120對準(zhǔn)的導(dǎo)墨孔311提供的墨水噴射出。如上所述，打印頭芯片300通過粘合劑200固定粘接在框架100上。
在這種情況中，如下所述，進(jìn)行將打印頭芯片300粘接在框架100上的工序。首先，當(dāng)框架100倒置時，即當(dāng)形成在框架100的底面上的溝槽130朝上時，將粘合劑200例如RTV硅樹脂或環(huán)氧樹脂涂覆在溝槽130內(nèi)側(cè)。在這種情況中，粘合劑200可以呈液態(tài)或漿狀。隨后，將打印頭芯片300放在粘合劑200上，并且采用壓板將它壓入框架100中。在這種情況中，優(yōu)選的是，將框架翻轉(zhuǎn)至其原始姿態(tài)，使打印頭芯片300面向下。這是因?yàn)?，即使粘合?00沒有充分填充在溝槽130中，也可以使打印頭芯片300和框架100之間的、在溝槽130下面涂覆有液態(tài)或漿狀粘合劑200的接觸面更加可靠地密封。在這種狀態(tài)下經(jīng)過預(yù)定時間之后，粘合劑200硬化，而打印頭芯片300被固定粘接在框架100上。當(dāng)粘合劑200硬化之后撤去壓板時，將打印頭芯片300粘接在框架100上的工序結(jié)束。
如上所述，本噴墨打印頭封裝不包括傳統(tǒng)的頭蓋。另外，本打印頭芯片300的噴嘴表面301與框架100的底面101共面。因而，擦拭刮板與打印頭芯片300的整個噴嘴表面301接觸。因此、容易擦拭噴嘴表面301，從而可以更好地除去留在噴嘴表面301上的雜質(zhì)和墨水。另外，減少了打印頭封裝的元件，從而使噴墨打印頭封裝結(jié)構(gòu)簡化、尺寸減小且成本降低。
圖8是圖5所示打印頭芯片300的分解圖。參照圖8，打印頭芯片300包括多個由通過供墨孔120提供的墨水填充的墨室312、多個與所述多個墨室312相對應(yīng)的噴嘴、以及提供用來通過噴嘴331將墨室312內(nèi)的墨水噴射出的驅(qū)動力的致動器340。在本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施方式中，采用壓電式致動器作為致動器340。
具體地說，可以通過三個基底310、320和330層疊在一起并且將它們彼此粘接在一起來形成打印頭芯片300。在三個基底310、320和330的每一個上形成有用于形成墨水通道的元件，并且在上基底310上形成有壓電致動器340。在上基底310上形成有與供墨孔120對準(zhǔn)的導(dǎo)墨孔311以及多個墨室312。這些墨室312在形成于中間基底320上的容器321的兩個側(cè)面上布置成兩排。
壓電致動器340形成在上基底310上。該壓電致動器340包括位于墨室312上的振動板341、以及位于振動板341上并且使振動板341振動的壓電體343。用作公用電極的下電極342位于壓電體343下面，用作向壓電體343施加電壓的驅(qū)動電極的上電極344位于壓電體343上。
與導(dǎo)墨孔311連接的容器321沿中間基底320的長度方向形成至預(yù)定深度。另外，將容器321連接在每個墨室312的一個端部上的多個限制件322形成為比容器321淺。在中間基底320上形成有多個減振器，這些減振器在與墨室312的另一端相對應(yīng)的位置中垂直貫通。
在與減振器323相對應(yīng)的位置中貫通的多個噴嘴331形成在下基底330上。
如上所述，將這樣形成的三個基底310、320和330層疊并彼此粘接在一起，由此形成打印頭芯片300。
下面將對具有上述結(jié)構(gòu)的打印頭芯片300的工作情況進(jìn)行說明。從墨盒(未示出)通過供墨孔120和導(dǎo)墨孔311流到容器321的墨水通過限制件322提供給墨室312。如果通過壓電致動器340的上電極344向壓電體343施加電壓時墨室312中充滿墨水，則壓電體343變形。因而，振動板341向下彎曲。由于振動板341的變形，所以減小了墨室312的體積。由于墨室312的體積減小引起墨室312中壓力增加，所以在墨室312中的墨水流過減振器323，并且通過噴嘴331被噴射到外面。隨后，當(dāng)將已經(jīng)施加在壓電致動器340的壓電體343上的電壓切斷時，壓電體343恢復(fù)至原始形狀。因此，振動板341回到其原始形狀，并且墨室312的體積增加。由于墨室312內(nèi)的壓力降低，所以存貯在容器321中的墨水通過限制件322流向墨室312，從而使這些墨室312充滿墨水。
圖9示出了加有其它元件的噴墨打印頭封裝。
參照圖9，托架410與其上粘接有打印頭芯片300的框架100的上部結(jié)合。可以采用螺釘401使框架100和托架410結(jié)合。在托架410中安裝有驅(qū)動打印頭芯片300的印刷電路板(PCB)412。
PCB412和打印頭芯片300通過柔性印刷電路(FPC)420彼此電連接。FPC420可以通過框架100的中空部110與PCB412和打印頭芯片300連接。在PCB412上設(shè)有用于連接FPC420的多個連接件414。
供墨軟管430的一端與框架110的供墨孔120連接。供墨軟管430的另一端與安裝在打印機(jī)中的墨水容器連接。如上所述，在供墨孔120中可以設(shè)置一接管122，供墨軟管430插入該接管中。
對打印頭芯片相對于噴墨打印頭封裝的粘性和密封特性進(jìn)行測試的試驗(yàn)結(jié)果如下若在70℃的溫度下已經(jīng)驅(qū)動打印頭芯片約1小時，可以得知墨水沒有泄漏；當(dāng)在8psi的壓力下將墨水供應(yīng)給打印頭芯片時，得知密封狀況沒有任何異常；還得知在完成試驗(yàn)之后打印頭芯片的粘接狀態(tài)沒有出現(xiàn)任何異常。從這些試驗(yàn)結(jié)果可以得出結(jié)論根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式，即使不設(shè)置頭蓋而采用粘合劑將打印頭芯片粘接在框架上，噴墨打印頭封裝的部件被粘結(jié)得足夠牢固，并且噴墨打印頭封裝被充分密封。
如圖9所示，在測量打印頭芯片300的噴墨特性時采用了CCD攝像機(jī)440。在傳統(tǒng)的噴墨打印頭封裝中，由于CCD攝像機(jī)440由頭蓋覆蓋，所以難以測量墨水離開噴嘴之后即刻的噴墨速度。但是，由于本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的打印頭封裝不包括頭蓋，并且打印頭芯片300的噴嘴表面301與框架100的底面101共面，所以用CCD攝像機(jī)440測量緊接在墨水離開噴嘴之后的噴墨速度變得很方便。
如上所述，在本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的噴墨打印頭封裝中，沒有設(shè)置傳統(tǒng)的頭蓋，因而打印頭芯片的噴嘴表面與所述框架的底面共面。這樣就可以很方便地采用擦拭刮板擦拭打印頭芯片的噴嘴表面，并且可以更好地除去留在噴嘴板上的雜質(zhì)和墨水。因此，不會出現(xiàn)傳統(tǒng)噴墨打印頭封裝所存在的問題，即墨水在頭蓋和框架之間擴(kuò)散。
另外，這類打印頭封裝的元件數(shù)量減少，從而簡化了打印頭封裝結(jié)構(gòu)，并且減小了尺寸和降低了成本。
再者，由于沒有頭蓋并且打印頭芯片的噴嘴表面與框架的底面共面，所以可以很容易測量出流過噴嘴的墨滴的噴射特性。
雖然上面已經(jīng)參照優(yōu)選實(shí)施方式對本發(fā)明作出了具體展示和說明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，在不超出由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的構(gòu)思和保護(hù)范圍的情況下，可以對其作出各種形式和細(xì)節(jié)上的改變。例如，雖然本發(fā)明對具有壓電型打印頭芯片的噴墨打印頭封裝作了展示和說明，但是本發(fā)明并不限于此，也可以用在具有電熱變送器型打印頭芯片的打印頭封裝中。另外，雖然采用了RTV硅樹脂和環(huán)氧樹脂作為將打印頭芯片粘接在框架上的粘合劑，但是也可以采用具有粘性和密封特性的其它類型的粘合劑。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1.一種噴墨打印頭封裝，其包括一框架，它具有位于其中的垂直貫通的中空部、位于其中的供墨孔以及圍繞所述中空部的溝槽，并且所述供墨孔形成在該框架的底面中；涂覆在所述溝槽內(nèi)側(cè)上的粘合劑；以及一打印頭芯片，該芯片通過所述粘合劑粘接在所述框架上，并且通過多個噴嘴將通過所述供墨孔提供的墨水噴射出。
2.如權(quán)利要求1所述的封裝，其中，所述粘合劑為室溫硬化硅樹脂。
3.如權(quán)利要求1所述的封裝，其中，所述粘合劑包括圍繞供墨孔涂覆在溝槽內(nèi)側(cè)的室溫硬化硅樹脂，以及圍繞中空部涂覆在溝槽內(nèi)側(cè)的環(huán)氧樹脂。
4.如權(quán)利要求1所述的封裝，其中，接觸并且支撐打印頭芯片的支撐表面可以形成在溝槽的內(nèi)邊緣周圍，并且該支撐表面與框架的底面形成一臺階。
5.如權(quán)利要求4所述的封裝，其中，所述臺階的高度不大于打印頭芯片的厚度，
6.如權(quán)利要求5所述的封裝，其中，所述臺階的高度與打印頭芯片的厚度基本相同，致使打印頭芯片的底面形成與框架的底面相同的平面。
7.如權(quán)利要求1所述的封裝，其中，所述打印頭芯片包括多個墨室，這些墨室由通過所述供墨孔提供的墨水填充；多個噴嘴，它們與多個所述墨室相對應(yīng)；以及一致動器，它提供用來通過這些噴嘴將所述墨室內(nèi)的墨水噴射出的驅(qū)動力。
8.如權(quán)利要求1所述的封裝，其中，所述致動器為壓電致動器，它包括位于所述墨室上的振動板以及位于所述振動板上并且使振動板振動的壓電體。
9.如權(quán)利要求8所述的封裝，其中，所述打印頭芯片包括一上基底，其中形成有所述墨室并且形成有與所述供墨孔相對應(yīng)的導(dǎo)墨孔；一中間基底，其中形成有用來使所述導(dǎo)墨孔與墨室連接的容器和使所述墨室與噴嘴連接的減振器；一下基底，其中形成有多個噴嘴；以及形成在所述上基底上的所述壓電致動器。
10.如權(quán)利要求1所述的封裝，其中，內(nèi)部形成有印刷電路板的托架與所述框架的上部結(jié)合，并且該印刷電路板和所述打印頭芯片通過柔性印刷電路相互電連接，而且供墨軟管與所述供墨孔連接。
11.如權(quán)利要求10所述的封裝，其中，在所述供墨孔中安裝有一接管，所述供墨軟管插入在該接管中。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種噴墨打印頭封裝，其包括一框架，它具有位于其中的垂直貫通的中空部；位于其中的供墨孔以及圍繞中空部的溝槽，并且所述供墨孔形成在框架的底面中；涂覆在溝槽內(nèi)側(cè)的粘合劑；以及一打印頭芯片，該芯片通過粘合劑粘接在框架上并且通過多個噴嘴將通過供墨孔提供的墨水噴射出。粘合劑可以采用室溫硬化硅樹脂和環(huán)氧樹脂。將打印頭芯片粘接在框架上，因而打印頭芯片的噴嘴表面形成與框架的底面相同的平面。內(nèi)部裝有印刷電路板的托架與框架的上部結(jié)合，印刷電路板和打印頭芯片通過柔性印刷電路相互電連接，而且供墨軟管與供墨孔連接。
文檔編號B41J2/16GK1541839SQ200410007379
公開日2004年11月3日 申請日期2004年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月1日
發(fā)明者金相采, 鄭在佑, 林承模 申請人:三星電子株式會社