專利名稱：噴墨頭及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種噴墨頭，它在記錄介質(zhì)上噴射墨水以進(jìn)行記錄，本發(fā)明還涉及該噴墨頭的制造方法。
背景技術(shù)：
在噴墨記錄設(shè)備例如噴墨打印機(jī)中使用的噴墨頭具有一個(gè)通道單元，該通道單元設(shè)有許多壓力腔室和與該壓力腔室相通的許多噴嘴。墨水從墨水容器中分配到壓力腔室中，并選擇地向每個(gè)壓力腔室施加壓力，從而使每個(gè)壓力腔室的體積發(fā)生變化，由此從相應(yīng)的噴嘴中噴射墨水。為了向各壓力腔室施加壓力，在通道單元的其上形成有壓力腔室的面上設(shè)置促動(dòng)器。
通常，通過(guò)以下步驟使得通道單元和促動(dòng)器彼此粘接在通道單元中限定了壓力腔室的壁部上形成粘合劑層；將促動(dòng)器設(shè)置在該通道單元上；將例如加熱器的加壓部件設(shè)置在促動(dòng)器上；然后施加壓力并加熱。當(dāng)通道單元和促動(dòng)器之間的粘合劑層的厚度不均勻的時(shí)候，可能會(huì)產(chǎn)生各壓力腔室內(nèi)產(chǎn)生的壓力不同的問(wèn)題，因此各噴嘴顯示出不同的墨水噴射特性，導(dǎo)致圖像質(zhì)量的降低。在極端的情況下，可以導(dǎo)致壓力腔室之間墨水泄漏。因此，為了防止墨水噴射特性的不同，希望該粘合劑層具有均勻的厚度。
通常采用壓電元件來(lái)作為促動(dòng)器。在這種情況下，在壓電元件上形成電極作為表面電極，向該表面電極輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)，由此使得壓電元件變形，并相應(yīng)地改變壓力腔室的體積。在這種技術(shù)中，有時(shí)表面電極是對(duì)每個(gè)壓力腔室單獨(dú)形成的，每個(gè)表面電極包括其面積比壓力腔室的面積略小的主體、以及延伸至壓力腔室面積之外(也就是延伸至與限定壓力腔室的壁部相對(duì)的位置)的延伸部(參見(jiàn)日本專利申請(qǐng)公開(kāi)11-34323)。在這種結(jié)構(gòu)中，在表面電極的延伸部上形成表面電極和例如柔軟扁平電纜的另一部件之間的觸點(diǎn)。通過(guò)將該電纜焊接至該觸點(diǎn)或者將該觸點(diǎn)壓在例如端子的觸頭部件上，可以在表面電極和電纜之間實(shí)現(xiàn)電連接。
但是在上述結(jié)構(gòu)中，在表面電極的延伸部上形成與電纜的接觸。因此，當(dāng)電纜設(shè)置在壓電元件上時(shí)，在電纜和壓電元件之間僅形成相對(duì)較窄的空間。在這種狀況下，當(dāng)電纜焊接至每個(gè)表面電極的延伸部上時(shí)，焊劑的溢流傾向于導(dǎo)致相鄰的表面電極之間的短路。當(dāng)壓力腔室密集地設(shè)置在通道單元中時(shí)，這個(gè)問(wèn)題尤為突出。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種噴墨頭和其制造方法，該噴墨頭的結(jié)構(gòu)中，作為促動(dòng)器的壓電元件設(shè)置在其中形成有壓力腔室的通道單元上，在通道單元和壓電元件之間形成的粘合劑層具有均勻的厚度，在壓電元件上形成的表面電極可以高的可靠性與電纜部件相連接。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種噴墨頭，它包括一通道單元，它具有多個(gè)壓力腔室以及與各壓力腔室相通的多個(gè)噴嘴；一促動(dòng)器單元，它粘接在通道單元上，并改變?cè)搲毫η皇业捏w積，以由此通過(guò)噴嘴噴射墨水；以及一電纜部件，它向促動(dòng)器單元提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)。所述促動(dòng)器單元包括由共同電極和多個(gè)表面電極夾在中間的壓電元件，所述多個(gè)表面電極在與相應(yīng)壓力腔室相對(duì)應(yīng)的位置處形成在壓電元件上；多個(gè)第一焊盤，它們形成在壓電元件上以與相應(yīng)表面電極連接，所述第一焊盤與表面電極相比距離壓電元件表面的高度更高，并與所述電纜部件連接；以及多個(gè)第二焊盤，它們形成在壓電元件上以與相應(yīng)表面電極間隔開(kāi)，所述第二焊盤與所述第一焊盤距離壓電元件表面的高度基本相同。
根據(jù)上述方面，在包括壓力腔室的通道單元上設(shè)置包括壓電元件的促動(dòng)器單元，并且在壓電元件上不僅形成有與各壓力腔室相對(duì)應(yīng)的表面電極，而且還形成有與各表面電極相對(duì)應(yīng)的第一焊盤和第二焊盤。第一焊盤與各表面電極連接，第二焊盤與各表面電極間隔開(kāi)。這兩種焊盤距離壓電元件的表面具有基本相同的高度，該高度高于表面電極距離壓電元件表面的高度。如此，給一個(gè)表面電極設(shè)置兩個(gè)或者多個(gè)焊盤的組合。結(jié)果，當(dāng)促動(dòng)器單元粘接在通道單元上時(shí)，可以分散由例如加熱器的加壓部件所施加的壓力。更具體的說(shuō)，加壓部件變?yōu)閮H與第一和第二焊盤相接觸，加壓部件的壓力通過(guò)第一和第二焊盤在壓電元件和通道單元的平面上分散的較好。這樣導(dǎo)致在通道單元和壓電元件之間形成的粘合劑層厚度均勻，因此防止墨水噴射特性的變化。
另外，第一焊盤被成形為凸起，它們與表面電極相比距離壓電元件表面的高度更高。因此，當(dāng)電纜部件設(shè)置在壓電元件上時(shí)，可以確保電纜部件和壓電元件之間較大的空間。另外，通過(guò)在第一焊盤之外設(shè)置第二焊盤，可以更確保該空間。這樣允許在第一焊盤和電纜部件之間穩(wěn)定的連接，由此抑制焊劑的溢流，并因此防止相鄰的表面電極之間的短路。也就是，該表面電極可以高度可靠地與電纜部件連接。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種制造噴墨頭的方法，包括以下步驟形成一通道單元，它包括多個(gè)壓力腔室、多個(gè)與各壓力腔室相通的噴嘴以及多個(gè)使所述壓力腔室彼此分開(kāi)的壁部；并且形成一促動(dòng)器單元，它改變了壓力腔室的體積，由此通過(guò)所述噴嘴噴射墨水。形成促動(dòng)器單元的步驟包括在壓電元件處設(shè)置多個(gè)表面電極以及與該表面電極相對(duì)的共同電極；在壓電元件上形成多個(gè)與各表面電極連接的第一焊盤，所述第一焊盤與表面電極相比距離壓電元件表面的高度更高；并且在壓電元件上形成多個(gè)與各表面電極間隔開(kāi)的第二焊盤，所述第二焊盤與所述第一焊盤距離壓電元件表面的高度基本相同。該制造噴墨頭的方法還包括以下步驟在所述通道單元的壁部上形成粘合劑層；并且將所述促動(dòng)器單元設(shè)置到所述通道單元上，從而所述表面電極與各壓力腔室相對(duì)，第一和第二焊盤與壁部相對(duì)，然后將一加壓部件設(shè)置所述促動(dòng)器單元上，以將所述促動(dòng)器單元擠壓并且粘接在所述通道單元上。
根據(jù)上述方法，在將促動(dòng)器單元粘附在通道單元的步驟中，采用主要用作與電纜部件的觸點(diǎn)的第一焊盤，還采用第二焊盤用于分散加壓部件所施加的壓力。因此，可以有效制造具有上述效果的噴墨頭。


從以下結(jié)合附圖的詳細(xì)說(shuō)明中可以更加清楚本發(fā)明的其它和另外的目的、特征以及優(yōu)點(diǎn)。
圖1為本發(fā)明實(shí)施方案的噴墨頭的透視圖；圖2為沿著圖1的II-II線剖開(kāi)的剖視圖；圖3為在圖1中所示的噴墨頭中所包括的頭主體的平面圖；圖4為由圖3中所示的交替長(zhǎng)短虛線包圍的區(qū)域的放大視圖；圖5為由圖4中所示的交替長(zhǎng)短虛線包圍的區(qū)域的放大視圖；圖6為沿著圖5的線VI-VI剖開(kāi)的圖3所示的頭主體的局部剖視圖；圖7為圖6所示的頭主體和與該頭主體連接的柔性印刷電路的局部分解透視圖；圖8A為形成圖6所示的墨水通道的空間的平面圖；圖8B為形成圖6所示的墨水通道的空間的透視圖；圖9為由圖6中所示的交替長(zhǎng)短虛線包圍的區(qū)域的放大視圖；圖10為一平面圖，顯示出在促動(dòng)器單元表面上形成的一個(gè)單獨(dú)電極的形狀以及與該單獨(dú)電極相對(duì)應(yīng)的焊盤和偽焊盤的形狀；圖11A為一局部平面圖，顯示出在促動(dòng)器單元表面上設(shè)置的單獨(dú)電極、焊盤和偽焊盤；圖11B為一局部放大圖，顯示出在圖11A中所示的一個(gè)單獨(dú)電極以及圍繞該單獨(dú)電極的焊盤和偽焊盤；
圖12為一放大剖視圖，顯示出其中柔性印刷電路的端子與促動(dòng)器的焊盤連接的狀態(tài)；圖13為一剖視圖，顯示出將促動(dòng)器單元粘接在通道單元上的步驟；圖14A、14B和14C為剖視圖，分步顯示出將柔性印刷電路的端子連接至焊盤的示例性步驟；并且圖15為設(shè)置在促動(dòng)器單元表面上的單獨(dú)電極、焊盤和偽焊盤的變型的局部平面圖。
具體實(shí)施例方式
首先，將參考圖1、2和3對(duì)本發(fā)明實(shí)施方案的噴墨頭的總體結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。
噴墨頭用于行打印類型的噴墨打印機(jī)中。如圖1和2所示，噴墨頭1具有頭主體1a和支撐該頭主體1a的基底71。在平面圖中，頭主體1a具有沿著作為主掃描方向的一個(gè)方向延伸的矩形。基底71包括部分粘接在頭主體1a上的基底模塊75，以及粘接在基底模塊75的上表面上用于支撐該基底模塊75的支架72。
由金屬材料例如不銹鋼制成的基底模塊75，基本是一長(zhǎng)方體部件，其長(zhǎng)度與頭主體1a的縱向長(zhǎng)度大致相同?；啄K75作為用于加強(qiáng)支架72的輕重量結(jié)構(gòu)。該支架72由設(shè)置在頭主體1a附近的支架主體73以及分別從支架主體73沿著與頭主體1a一側(cè)相對(duì)的方向延伸的一對(duì)支架支撐件74。每個(gè)支架支撐件74由平板部件構(gòu)成。這些支架支撐件74沿著支架主體73的縱向延伸，并彼此之間以預(yù)定的距離平行設(shè)置。
在每個(gè)支架支撐件74的外側(cè)表面上粘貼有彈性部件83例如海綿。沿著每個(gè)支架支撐件74的外側(cè)表面設(shè)置柔性印刷電路(FPC)作為電纜部件或者柔性扁平電纜，彈性部件83夾在它們中間。驅(qū)動(dòng)器IC80固定在FPC50上，從而面對(duì)彈性部件83。FPC50電連接至驅(qū)動(dòng)器IC80和下述的促動(dòng)器單元21。散熱器82設(shè)置成與驅(qū)動(dòng)器IC80的外側(cè)表面緊密接觸。近似長(zhǎng)方體形狀的散熱器82有效地耗散在驅(qū)動(dòng)器IC80中產(chǎn)生的熱量。
基板81設(shè)置在散熱器82之上的FPC50的外側(cè)。在基板81上，設(shè)置控制器(未顯示)，該控制器對(duì)噴墨頭1進(jìn)行總體控制。驅(qū)動(dòng)器IC80連接至基板81，它能夠?qū)υ谕ǖ绬卧?中形成的多個(gè)壓力腔室10(見(jiàn)圖5)中的每一個(gè)進(jìn)行單獨(dú)的電位控制，如下所述。
如圖2所示，在散熱器82和基板81之間以及在散熱器82和FPC50之間設(shè)置密封件84。通過(guò)將密封件84插在中間來(lái)使它們彼此固定。
如圖2所示，在支架主體73的兩端處沿著副掃描方向也就是沿著與主掃描方向垂直的方向(見(jiàn)圖1)形成向下突出的一對(duì)裙部73a。每個(gè)裙部73a在支架主體73的整個(gè)長(zhǎng)度上形成，由此在支架主體73的下表面上限定基本長(zhǎng)方體的溝槽73b。
基底模塊75容納在支架主體73的溝槽73b中，其上表面用粘合劑等粘接在溝槽73b的底面上。在基底模塊75中，形成兩個(gè)墨水儲(chǔ)存器3，作為提供給頭主體1a的墨水的通道。墨水儲(chǔ)存器3是兩個(gè)沿著基底模塊75的縱向延伸的基本為長(zhǎng)方體的空間或者中空區(qū)域。兩個(gè)墨水儲(chǔ)存器3沿著基底模塊75的縱向以預(yù)定距離彼此平行地設(shè)置，并且中間插入了沿著基底模塊75的縱向形成的隔板75a。在圖3中用虛線示意性的顯示出在基底模塊75中形成的墨水儲(chǔ)存器3。
參考圖2，與墨水儲(chǔ)存器3相通的開(kāi)口3b在基底模塊75的下表面75b上與墨水存儲(chǔ)器3相對(duì)應(yīng)地形成在左側(cè)位置處(參見(jiàn)圖3)。如圖3所示，開(kāi)口對(duì)3b按照之字形圖案沿著墨水存儲(chǔ)器3的延伸方向在沒(méi)有設(shè)置后述的促動(dòng)器單元21的區(qū)域中設(shè)置。每個(gè)開(kāi)口3b設(shè)有過(guò)濾器(未示出)，用于捕獲在墨水中可能含有的灰塵和臟物。在基底模塊75的下表面75b中，開(kāi)口3b的附近從其周圍向下凸起，如圖2所示。
如圖3所示，每個(gè)墨水儲(chǔ)存器3在其一端與開(kāi)口3a相通。從墨水容器(未顯示)中通過(guò)開(kāi)口3a向每個(gè)墨水儲(chǔ)存器3提供適當(dāng)?shù)哪?，從而使得墨水?chǔ)存器3中始終填充有墨水。
如圖2所示，在基底模塊75下面支撐的頭主體1a包括通道單元4和粘接在通道單元4的上表面上的多個(gè)促動(dòng)器單元21(圖2中只顯示了其中的一個(gè))。基底模塊75粘接在頭主體1a上，更詳細(xì)的說(shuō)，僅在下表面75b的每個(gè)開(kāi)口3b的附近75c處，粘接在頭主體1a的通道單元4上。基底模塊75的下表面75b中除了每個(gè)開(kāi)口3b附近75c之外的區(qū)域與頭主體1a間隔開(kāi)。促動(dòng)器單元21設(shè)置在該空間內(nèi)。因此，促動(dòng)器單元21和基底模塊75彼此不接觸。
如圖3所示，在平面圖中，每個(gè)促動(dòng)器單元21為沿著頭主體1a的縱向延伸的梯形，具有平行的相對(duì)側(cè)，也就是上側(cè)和下側(cè)。促動(dòng)器單元21按照之字形圖案設(shè)置在開(kāi)口對(duì)3b之間。促動(dòng)器單元21的相鄰傾斜側(cè)面沿著頭主體1a的寬度方向彼此重疊。通道單元4的下表面與粘附至促動(dòng)器單元21的區(qū)域?qū)?yīng)的區(qū)域成為墨水噴射區(qū)域。如后所述，在墨水噴射區(qū)域的表面上設(shè)有許多噴嘴8(見(jiàn)圖4)。盡管圖4中只顯示了一部分噴嘴8，但是在與粘接在促動(dòng)器單元2的區(qū)域?qū)?yīng)的整個(gè)區(qū)域上都設(shè)有噴嘴8。FPC50與促動(dòng)器單元21的表面連接，如后所述。
如圖2所示，在支架主體73的裙部73a的尖端周圍設(shè)置密封部件85。該密封部件85將FPC50固定在通道單元4和支架主體73上。結(jié)果，即使頭主體1a變得更長(zhǎng)，F(xiàn)PC50也很難彎曲。另外，可以防止促動(dòng)器單元21和FPC50之間的互連部分受到應(yīng)力，F(xiàn)PC50可以牢固的保持在適當(dāng)?shù)奈恢谩?br> 參考圖1，在噴墨頭1的沿著主掃描方向的每個(gè)下邊角附近，按照固定的間隔沿著噴墨頭1的側(cè)壁設(shè)置6個(gè)凸出部分30a。如圖2所示，這些凸出部分30a設(shè)置在噴嘴板30(見(jiàn)圖6)的沿著副掃描方向的兩端，該噴嘴板是頭主體1a的最下層。也就是，噴嘴板30沿著每個(gè)凸出部分30a和其它部分之間的邊界按照大致90度的角度彎曲。凸出部分30a在與用于打印的各種尺寸的紙張的兩端附近相對(duì)應(yīng)的位置處形成。由于噴嘴板30的彎曲部分不是直角而是圓的，因此很難導(dǎo)致卡紙，卡紙可能是因?yàn)橐呀?jīng)傳送至噴墨頭1的紙張的前端被噴墨頭1的側(cè)面所停止而造成的。
以下，參考圖4-8描述通道單元4的結(jié)構(gòu)。
在通道單元4中，形成與開(kāi)口3b相通的支管管道5(如圖4虛線所示)，從而在基底模塊75的墨水儲(chǔ)存器3中儲(chǔ)存的墨水可以引入到支管管道5中。每個(gè)支管管道5的前端部分分支為兩個(gè)子支管管道5a。在與一個(gè)促動(dòng)器單元21對(duì)應(yīng)的區(qū)域中，兩個(gè)子支管管道5a從位于該促動(dòng)器單元21的兩側(cè)上的兩個(gè)開(kāi)口3b中的每一個(gè)沿著噴墨頭1的縱向延伸。也就是，在通道單元4的與一個(gè)促動(dòng)器單元21對(duì)應(yīng)的區(qū)域中，四個(gè)子支管管道5a全部沿著噴墨頭1的縱向延伸。在剖視圖中，通道單元4中每個(gè)子支管管道5a的位置顯示在圖6中。
參考圖6，在通道單元4中的最上面的板(也就是后面將詳細(xì)說(shuō)明的空腔板22)中形成作為壓力腔室10的許多開(kāi)口，在該板表面上要粘附促動(dòng)器單元21。在與粘附在促動(dòng)器單元21上的區(qū)域相對(duì)應(yīng)的噴墨區(qū)域內(nèi)，如圖4和5所示一樣，壓力腔室10a在通道單元4的表面上彼此相鄰地布置。
如圖6所示，壓力腔室10通過(guò)孔道12與子支管管道5a連通?？椎?2用來(lái)限制墨水流動(dòng)，因此施加適當(dāng)?shù)耐ǖ雷枇?，由此使噴墨穩(wěn)定?？椎?2與壓力腔室10平行即與通道單元4的表面平行地延伸。如圖5所示，孔道12的一個(gè)端部位于子支管管道5a的區(qū)域中，并且其另一個(gè)端部位于具有基本上為菱形形狀的壓力腔室10的銳角部分處。
另外，參照?qǐng)D6，用作噴嘴8的許多開(kāi)口形成在作為通道單元4的最下面層的噴嘴板30中。如在圖4和5中所示一樣，噴嘴8布置在與粘附在促動(dòng)器單元21上的區(qū)域相對(duì)應(yīng)的噴墨區(qū)域內(nèi)。噴嘴8設(shè)置在子支管管道5a的范圍外面，并且基本上與菱形形狀的相應(yīng)壓力腔室10的一個(gè)銳角部分相對(duì)應(yīng)。
圖4和5顯示出通道單元4的下表面，因此應(yīng)該用虛線顯示出壓力腔室10和孔道12，但是為了便于理解用實(shí)線顯示出它們。在平面視圖中，一個(gè)壓力腔室10如圖5所示一樣重疊著兩個(gè)孔道12。如圖6所示，通過(guò)將壓力腔室10和孔道12設(shè)置在彼此不同的高度處來(lái)實(shí)現(xiàn)這種布置。這使得能夠高度密集地布置壓力腔室10，并且還能夠采用占據(jù)著相對(duì)較小區(qū)域的噴墨頭1來(lái)形成高分辨率圖像。
這里將對(duì)壓力腔室10和噴嘴8在與通道單元4的表面平行的平面中的布置進(jìn)行說(shuō)明。
在這些噴墨區(qū)域內(nèi)，壓力腔室10和噴嘴8沿著兩個(gè)方向即作為第一布置方向的沿著噴墨頭1的長(zhǎng)度的方向和作為第二布置方向的相對(duì)于噴墨頭1的寬度稍微傾斜的方向布置成矩陣形式。第一和第二布置方向形成比直角稍小的角度θ。噴嘴8沿著第一布置方向以50dpi的密度布置。另一方面這些壓力腔室10如此布置，從而與粘附在一個(gè)促動(dòng)器單元21上的區(qū)域相對(duì)應(yīng)的一個(gè)噴墨區(qū)域沿著第二布置方向可以最大包含有12個(gè)壓力腔室10。由沿著第二布置方向布置12個(gè)壓力腔室10所引起的在第一布置方向上的偏移量等于一個(gè)壓力腔室10。因此，在整個(gè)噴墨頭1的寬度上，12個(gè)噴嘴8處于與沿著第一布置方向在兩個(gè)相鄰噴嘴8之間的間隔相對(duì)應(yīng)的范圍內(nèi)。在沿著第一布置方向的每個(gè)噴墨區(qū)域的兩個(gè)端部處，即在與每個(gè)促動(dòng)器單元21的傾斜側(cè)面相對(duì)應(yīng)的部分處，一個(gè)噴墨區(qū)域與對(duì)應(yīng)于沿著噴墨頭1的寬度方向相對(duì)設(shè)置的促動(dòng)器單元21的另一個(gè)噴墨區(qū)域互補(bǔ)，由此滿足了上述條件。
因此，與紙張沿著噴墨頭1的副掃描方向的相對(duì)運(yùn)動(dòng)結(jié)合，該噴墨頭1可以通過(guò)利用沿著第一和第二布置方向布置的許多噴嘴8順序噴射出墨滴，來(lái)沿著主掃描方向以600dpi進(jìn)行打印。
參照?qǐng)D6和7，通道單元4具有包括總共九塊板的層狀結(jié)構(gòu)，即從頂部開(kāi)始依次為，空腔板22、基板23、孔板24、供應(yīng)板25、支管板26、27和28、蓋板29和噴嘴板30。這些板22至30由金屬例如不銹鋼等制成。
在空腔板22中形成有許多將用作壓力腔室10的基本上為菱形的開(kāi)口。在其中沒(méi)有形成任何開(kāi)口的空腔板22的部分構(gòu)成限定了相應(yīng)壓力腔室10的壁部22a。在基板23中，位于壓力腔室10和相應(yīng)孔道12之間的一個(gè)連通孔12和位于壓力腔室10和相應(yīng)噴嘴8之間的一個(gè)連通孔兩者都設(shè)置用于形成在空腔板22中的每個(gè)壓力腔室10。在孔板24中，用作孔道12的一個(gè)開(kāi)口和位于壓力腔室10和相應(yīng)噴嘴8之間的連通孔這兩者都設(shè)置用于形成在空腔板22中的每個(gè)壓力腔室。在供應(yīng)板25中，在孔道12和子支管管道5a之間的一個(gè)連通孔與壓力腔室10和相應(yīng)的噴嘴8之間的一個(gè)連通孔兩者都設(shè)置用于形成在空腔板22中的每個(gè)壓力腔室10。在支管板26、27和28的每一個(gè)中，除了用作子支管管道5a的開(kāi)口之外，在壓力腔室10和相應(yīng)噴嘴8之間的一個(gè)連通孔設(shè)置用于形成在空腔板22中的每一壓力腔室10。在蓋板29中，在壓力腔室10和相應(yīng)噴嘴8之間的一個(gè)連通孔設(shè)置用于形成在空腔板22中的每個(gè)壓力腔室10。在噴嘴板30中，用作噴嘴8的一個(gè)錐形孔設(shè)置用于形成在空腔板22中的每個(gè)壓力腔室10。
在通道單元4中形成有多條墨水通道32(參見(jiàn)圖6)，每條從墨水容器(未示出)延伸穿過(guò)墨水儲(chǔ)存器3、支管管道5、子支管管道5a、孔道12和壓力腔室10通向噴嘴8。墨水通道32首先從子支管管道5a向上延伸，然后在孔道12中水平延伸，然后進(jìn)一步向上延伸，然后再次在壓力腔室10中水平延伸，然后在一定程度上遠(yuǎn)離孔道12向下傾斜地延伸，然后朝著噴嘴8垂直向下延伸。
圖8A和8B分別顯示出在圖6中所示的通道單元4中形成墨水通道32的空間結(jié)構(gòu)的平面圖和透視圖。在圖8A和8B中顯示出設(shè)在位于孔道12和子支管管道5a之間的邊界處的過(guò)濾器13。該過(guò)濾器13用于除去包含在墨水中的灰塵。
下面將參照?qǐng)D9和10對(duì)促動(dòng)器單元21的結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
包括四個(gè)層疊放置的壓電片41、42、43和44的促動(dòng)器單元21通過(guò)插入在促動(dòng)器單元21和空腔板22之間的粘合劑層70(參見(jiàn)圖9)粘附到作為通道單元4的最上層的空腔板22上。這些壓電片41至44構(gòu)成一壓電元件。每塊壓電片41至44其厚度大約為15μm，并且由鋯鈦酸鉛(PZT)基陶瓷材料制成，該材料具有良好的可加工性和鐵電性。
壓電片41至44形成為層狀平板件，其跨過(guò)在噴墨頭1中形成在一個(gè)噴墨區(qū)域內(nèi)的多個(gè)壓力腔室10。因此，可以使壓電片41至44的機(jī)械剛度保持較高，另外噴墨頭1提高了對(duì)噴墨的響應(yīng)性。
作為厚度大約為1μm的表面電極的單獨(dú)電極35形成在最上面的壓電片41上。這些單獨(dú)電極35對(duì)應(yīng)于相應(yīng)的壓力腔室10。如圖10所示一樣，這些單獨(dú)電極35具有一主電極部分35x和一連接部分35y。主電極部分35x對(duì)著壓力腔室10，并且在平面圖中具有與壓力腔室10的形狀類似的基本上為菱形的形狀，其長(zhǎng)度為850μm并且寬度為250μm。主電極部分35x的一個(gè)銳角部分延伸出以形成對(duì)著空腔板22的壁部22a的連接部分35y。
其厚度大約為2μm的共同電極34插入在壓電片41和設(shè)置在壓電片41下面的壓電片42之間(參見(jiàn)圖9)。共同電極34為在一個(gè)促動(dòng)器單元21的基本上整個(gè)表面上延伸的單塊導(dǎo)電片。單獨(dú)電極35和共同電極34都由例如Ag-Pd基金屬材料制成，并且如將在下面所述一樣用來(lái)通過(guò)向壓電片41施加電場(chǎng)來(lái)改變壓力腔室10的體積。
在壓電片42和設(shè)置在壓電片42下面的壓電片43之間、在壓電片43和壓電片44之間以及在壓電片44下面沒(méi)有設(shè)置任何電極。
如圖4和5所示一樣，形成有單獨(dú)電極35的促動(dòng)器單元21的表面區(qū)域在其整個(gè)外周上由圓形接地電極38包圍。換句話說(shuō)，許多接地電極38以基本上相同的間隔圍繞著梯形壓電片41的表面的外周邊形成。所有接地電極38通過(guò)形成在壓電片41中的通孔(未示出)與共同電極34連接，但是圖9沒(méi)有任何其圖示。
這里將對(duì)促動(dòng)器單元21的驅(qū)動(dòng)方法進(jìn)行說(shuō)明。
包括在促動(dòng)器單元21中的壓電片41至44沿著其厚度方向被極化。夾在單獨(dú)電極35和共同電極34之間的部分用作活性部分。在該情況中，當(dāng)將單獨(dú)電極34設(shè)定在與共同電極34不同的電位處以沿著極化方向向壓電片41的相應(yīng)活性部分施加電場(chǎng)時(shí)，該活性部分沿著其厚度方向膨脹或收縮，并且在橫向壓電效應(yīng)的作用下沿著與厚度方向垂直的其平面方向收縮或膨脹。另一方面，其它三個(gè)壓電片42至44為非活性層，它們不具有夾在電極之間的區(qū)域，因此自身不能變形。也就是說(shuō)，促動(dòng)器單元21具有一種所謂的單形態(tài)結(jié)構(gòu)，其中遠(yuǎn)離壓力腔室10的上面壓電片41為包括活性部分的層，而靠近壓力腔室10的下面三塊壓電片42至44為非活性層。
在該結(jié)構(gòu)中，當(dāng)沿著極化方向向壓電片41的活性部分施加電場(chǎng)時(shí)，該活性部分沿著厚度方向膨脹并且沿著平面方向收縮，同時(shí)其它三塊壓電片42至44不出現(xiàn)任何變形。這時(shí)，由于壓電片41至44的最下面表面如圖9中所示一樣固定在空腔板22的壁部22a的上表面上，所以與壓電片41的活性部分的變形相關(guān)聯(lián)，整個(gè)壓電片41至44變形以朝著壓力腔室10一側(cè)凸起(即，單形態(tài)變形)。這減小了壓力腔室10的體積，并且提高了在壓力腔室10中的墨水壓力，由此通過(guò)噴嘴8將墨水噴射出。然后，當(dāng)再次將單獨(dú)電極35設(shè)定在與共同電極34相同的電位處時(shí)，壓電片41至44恢復(fù)其原始的平板形狀。這時(shí)，壓力腔室10的體積增加，并且因此在子支管管道5a中的墨水被引入到壓力腔室10中。
在另一個(gè)可能的驅(qū)動(dòng)方法中，提前使所有單獨(dú)電極35保持在與共同電極34不同的電位處，從而整個(gè)壓電片41至44變形以朝著壓力腔室10側(cè)凸起。然后，在每次噴射請(qǐng)求時(shí)，立即將相應(yīng)的單獨(dú)電極35設(shè)定在與共同電極34相同的電位處。之后，在預(yù)定的定時(shí)處再次將單獨(dú)電極35設(shè)定在與共同電極34不同的電位處。在該情況中，在當(dāng)單獨(dú)電極35和共同電極34具有相同的電位時(shí)，壓電片41至44恢復(fù)其原始的平板形狀，并且由此相應(yīng)的壓力腔室10與其初始狀態(tài)相比體積增加，其中壓電片41至44全部變形以朝著壓力腔室10側(cè)凸起。在壓力腔室10體積增加時(shí)，在子支管管道5a中的墨水被引入到壓力腔室10中。之后，在單獨(dú)電極35和共同電極34的電位彼此不同時(shí)，壓電片41至44整個(gè)變形以朝著壓力腔室10側(cè)凸起。這就減小了壓力腔室10的體積，并且提高了在壓力腔室10中的墨水壓力，由此通過(guò)噴嘴8噴射出墨水。
另一方面當(dāng)將與極化方向垂直的電場(chǎng)施加在壓電片41的活性部分上時(shí)，活性部分沿著其平面方向膨脹并且沿著其厚度方向收縮。這時(shí)，壓電片41至44整個(gè)變形以在壓力腔室10側(cè)上凹入。這就增加了壓力腔室10的體積，由此將在子支管管道5a中的墨水引入到壓力腔室10中。然后，當(dāng)單獨(dú)電極35的電位返回至其初始數(shù)值時(shí)，壓電片41至44恢復(fù)其原始的平板形狀。這就降低了壓力腔室10的體積并且提高了在壓力腔室10中的墨水壓力，由此通過(guò)噴嘴8噴射出墨水。
之后將對(duì)焊盤36和作為第二焊盤的偽焊盤37進(jìn)行說(shuō)明，這兩個(gè)焊盤形成在壓電片41的表面上，從而與每個(gè)單獨(dú)電極35相對(duì)應(yīng)。
焊盤36如圖9所示一樣設(shè)置在壓電片41的表面上，更具體地說(shuō)如圖10所示一樣設(shè)置在遠(yuǎn)離主電極部分35x的連接部分35y的端部處。也就是說(shuō)，焊盤36設(shè)置成對(duì)著壁部22a并且與單獨(dú)電極35連接。焊盤36形成為柱狀體，其直徑大約為160μm，厚度大約為10μm，并且由例如包括玻璃粉的金制成。圖9顯示出，焊盤36與單獨(dú)電極35相比離壓電片41表面的高度更高。由于焊盤36的厚度大約為10μm并且單獨(dú)電極35的厚度大約為1μm，所以焊盤36離壓電片41的表面的高度大約為11μm。
如圖9和10所示一樣，偽焊盤37和焊盤36構(gòu)成一對(duì)，并且相對(duì)于相應(yīng)壓力腔室10的中心對(duì)稱設(shè)置。偽焊盤37與焊盤36類似(設(shè)置成對(duì)著壁部22a)由包含有玻璃粉的金制成，并且具有與焊盤36基本上相同的大約為160μm的直徑以及基本上相同的10μm的厚度。由于焊盤36形成在單獨(dú)電極35上，所以在離壓電片41的表面的高度中在焊盤36和偽焊盤37之間存在1μm的差異，但是該差異在制造焊盤36、偽焊盤37和FPC50等中處于許可變化范圍內(nèi)。偽焊盤37在其上沒(méi)有電連接的情況下與單獨(dú)電極35間隔開(kāi)，同時(shí)焊盤36與單獨(dú)電極35連接。
參照?qǐng)D11A和11B，每個(gè)單獨(dú)電極35由成對(duì)的相應(yīng)焊盤36和偽焊盤37包圍，并且也由與位于單獨(dú)電極35附近的其它單獨(dú)電極35對(duì)應(yīng)的焊盤36和偽焊盤37包圍。另外參照?qǐng)D11B，在每個(gè)單獨(dú)電極35周圍設(shè)有六個(gè)焊盤36和偽焊盤37，包含與位于單獨(dú)電極35附近的其它單獨(dú)電極35相對(duì)應(yīng)的焊盤36和偽焊盤37。這三個(gè)焊盤36和三個(gè)偽焊盤37成對(duì)，并且每對(duì)相對(duì)于相應(yīng)壓力腔室10的中心對(duì)稱設(shè)置。這三個(gè)焊盤36和三個(gè)偽焊盤37布置成六邊形形式。
接下來(lái)將參照?qǐng)D12對(duì)FPC50的結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
FPC50包括一基底薄膜51、形成在基底薄膜51的下表面上的多個(gè)導(dǎo)電圖案53、覆蓋著基底薄膜51的基本上整個(gè)下表面的覆蓋薄膜52以及從覆蓋薄膜52的下表面伸出的端子54?；妆∧?1、導(dǎo)電圖案53以及覆蓋薄膜52的厚度分別大約為25μm、9μm和20μm。在覆蓋薄膜52中形成有多個(gè)通孔52a，每個(gè)通孔的面積小于導(dǎo)電圖案53的面積。每個(gè)通孔52a與多個(gè)導(dǎo)電圖案53中的每一個(gè)相對(duì)應(yīng)?；妆∧?1、導(dǎo)電圖案53和覆蓋薄膜52層疊設(shè)置，從而每個(gè)通孔52a的中心可以與每個(gè)導(dǎo)電圖案53的中心相對(duì)應(yīng)，并且覆蓋薄膜52可以覆蓋著導(dǎo)電圖案53的外周邊。
基底薄膜51和覆蓋薄膜52為絕緣片部件?；妆∧?1由聚酰亞胺樹脂制成，而覆蓋薄膜52由感光材料制成。同樣，通過(guò)用感光材料制成該覆蓋薄膜52，可以很容易形成許多通孔52a。
導(dǎo)電圖案53由銅箔制成。導(dǎo)電圖案53為用于將從驅(qū)動(dòng)器IC80輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)傳送給促動(dòng)器單元21的線路(參見(jiàn)圖1和2)。導(dǎo)電圖案53與驅(qū)動(dòng)器IC80連接，并且在基底薄膜51的下表面上形成預(yù)定圖案。
由導(dǎo)電材料例如鎳制成的端子54通過(guò)覆蓋薄膜52的通孔52a與導(dǎo)電圖案53連接。更具體地說(shuō)，端子54形成為用來(lái)封閉通孔52a，覆蓋著位于覆蓋薄膜52的下表面一側(cè)上的通孔52a的外周邊并且朝著壓電片41側(cè)伸出。端子54的直徑大約為50μm，并且端子54從覆蓋薄膜52的下表面的伸出長(zhǎng)度大約為30μm。
每個(gè)端子54與其中一個(gè)焊盤36相對(duì)應(yīng)。端子54和相應(yīng)的焊盤36通過(guò)焊料60相互連接。由于端子54與導(dǎo)電圖案53連接，所以與相應(yīng)焊盤36電連接的每個(gè)單獨(dú)電極35通過(guò)相互獨(dú)立地形成在FPC50上的導(dǎo)電圖案53與驅(qū)動(dòng)器IC80連接。這允許在每個(gè)壓力腔室10上進(jìn)行單獨(dú)的電位控制。
FPC50沒(méi)有與偽焊盤37相對(duì)應(yīng)的端子。如上所述，這是因?yàn)閭魏副P37沒(méi)有與單獨(dú)電極35電連接。
除了上述導(dǎo)電圖案53之外，F(xiàn)PC50同樣具有接地導(dǎo)電圖案(未示出)。接地導(dǎo)電圖案(未示出)的端子與上述接地電極38連接(參見(jiàn)圖4和5)，從而與接地電極38連接的共同電極34在其與任意壓力腔室10相對(duì)應(yīng)的區(qū)域中同樣保持在接地電位處。
接下來(lái)將對(duì)制造該噴墨頭1的方法的實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。
在該實(shí)施例中，在形成噴墨頭主體1a時(shí)，通道單元4和促動(dòng)器單元21彼此單獨(dú)地制備出并且隨后相互粘接在一起。
為了制造該通道單元4，首先用形成圖案的光致抗蝕劑掩模對(duì)九塊板22至30中的每一塊進(jìn)行蝕刻，由此在板22至30的每一塊中形成如在圖6和7中所示的開(kāi)口和溝槽。隨后，板22-30重疊起來(lái)并用粘合劑彼此粘接，從而它們可以形成如圖6所示的墨水通道32。
為了制造該促動(dòng)器單元21，首先，按照一定圖案將會(huì)形成為共同電極34的導(dǎo)電糊印刷在陶瓷材料生片上，以形成壓電片42。然后利用夾具定位四個(gè)壓電片41-44并彼此重疊，通過(guò)在預(yù)定溫度燃燒而形成一個(gè)片。隨后，在壓電片41上按照一定圖案來(lái)印刷會(huì)形成單獨(dú)電極35的導(dǎo)電糊。然后進(jìn)行燃燒過(guò)程。另外，在單獨(dú)電極35的一端上，更具體的說(shuō)，是在每個(gè)單獨(dú)電極35的連接部分35y上按照一定圖案印刷會(huì)形成每個(gè)焊盤36的導(dǎo)電糊。在以與配對(duì)的焊盤36和偽焊盤37相應(yīng)的壓力腔室10為中心與該焊盤36大致對(duì)稱的位置處，印刷會(huì)形成每個(gè)偽焊盤37的導(dǎo)電糊。通過(guò)隨后的燃燒過(guò)程來(lái)燒結(jié)糊料。結(jié)果，在壓電片41的表面上形成單獨(dú)電極35、焊盤36以及偽焊盤37。
然后，將通過(guò)前述步驟形成的通道單元4以及促動(dòng)器單元21彼此粘附。在該粘附步驟中，利用適當(dāng)?shù)姆椒ɡ甾D(zhuǎn)移法在通道單元4的空腔板22的壁部22a上形成熱固性粘合劑層70(見(jiàn)圖13)。然后將促動(dòng)器單元21定位和設(shè)置在通道單元4上，作為加壓部件的陶瓷加熱器100設(shè)置在促動(dòng)器單元21上，以施加壓力和熱。相應(yīng)的，通道單元4和促動(dòng)器單元21彼此固定，制備頭主體1a。此時(shí)，加熱器100僅與焊盤36和偽焊盤37相接觸，與壓電片41-44以及單獨(dú)電極35沒(méi)有任何接觸。
然后，將FPC50的端子54連接至焊盤36，以向單獨(dú)電極35輸送電信號(hào)，通過(guò)另外的預(yù)定步驟，完成噴墨頭1的制造。
此處，參考圖14A、14B和14C來(lái)描述將FPC50的端子54連接至焊盤36的示例性步驟。圖14A、14B和14C分步顯示了將端子54連接至焊盤36的步驟。
圖14A顯示了通過(guò)如上所述將促動(dòng)器單元21粘附至通道單元4而形成的頭主體1a。首先，施加厚度大致為10μm的焊料60，以覆蓋FPC50的端子54的整個(gè)表面(見(jiàn)圖14B)。然后設(shè)置FPC50，使得端子54可以面對(duì)焊盤36，在這種狀況下，使FPC50與促動(dòng)器單元21越來(lái)越接近，最終實(shí)現(xiàn)端子54和焊盤36之間的接觸(見(jiàn)圖14C)。當(dāng)例如將陶瓷加熱器(未示出)設(shè)置在FPC50的基底薄膜51的上表面上，并且施加壓力和熱量時(shí)，焊料60熔融成這樣一種形狀，從而覆蓋了端子54的整個(gè)外周面，即從覆蓋薄膜52的下表面到焊盤36的表面，因此使端子54和焊盤36形成完全連接。焊料60的隨后固化完成了端子54和焊盤36的連接，并且因此使FPC50與單獨(dú)電極35電連接。
雖然FPC50和偽焊盤37在圖14C沒(méi)有相互接觸，但是它們?cè)贔PC50彎曲或扭曲時(shí)會(huì)接觸。但是在任何一種情況中，F(xiàn)PC50永遠(yuǎn)不會(huì)與壓電片41至44和單獨(dú)電極35接觸，并且在FPC50和壓電片41之間確保了一空間。
如上所述，該實(shí)施方案的噴墨頭1具有這樣一種結(jié)構(gòu)，其中包括壓電片41至44的促動(dòng)器單元21布置在包括壓力腔室10的通道單元4上，其中在壓電片41上不僅形成有與相應(yīng)壓力腔室10相對(duì)應(yīng)的單獨(dú)電極35，而且還形成有與相應(yīng)單獨(dú)電極35相對(duì)應(yīng)的焊盤36和偽焊盤37。焊盤36與相應(yīng)的單獨(dú)電極35連接，并且使偽焊盤37與相應(yīng)單獨(dú)電極35間隔開(kāi)。焊盤36和偽焊盤37兩者離壓電片41的高度基本上相同，該高度高于單獨(dú)電極35離壓電片41的高度。同樣，由于為一個(gè)單獨(dú)電極35設(shè)有總共兩個(gè)突起即焊盤36和偽焊盤37，所以由加熱器100施加的壓力在促動(dòng)器單元21粘接在通道單元4上時(shí)可以分散。更具體地說(shuō)，加熱器10只與焊盤36和偽焊盤37接觸，并且其壓力在壓電片41至44和通道單元4的平面上通過(guò)焊盤36和偽焊盤37相對(duì)較好地分散。這使得形成在通道單元4和壓電片44之間的粘合劑層70的厚度均勻，因此防止了噴墨特性出現(xiàn)變化。
另外，焊盤36形成為突起，并且其離壓電片41表面的高度高于單獨(dú)電極35離壓電片41表面的高度。因此，當(dāng)將FPC50設(shè)置在壓電片41上時(shí)，在FPC50和壓電片41之間能夠確保相對(duì)較大的空間。另外，可以通過(guò)除了焊盤36之外還提供偽焊盤37來(lái)更加牢靠地確保該空間。這使得焊盤36和FPC50能夠進(jìn)行穩(wěn)定連接，由此抑制了焊料60溢流，因此防止了相鄰單獨(dú)電極35之間出現(xiàn)短路。也就是說(shuō)，可以非?？煽康貙为?dú)電極35連接在FPC50上。
從該實(shí)施方案的制造方法的效果方面看，在將促動(dòng)器單元21粘接在通道單元4上的步驟中，利用基本上用作與FPC50的觸點(diǎn)的焊盤36還有偽焊盤37來(lái)分散由加熱器100施加的壓力。因此可以有效地制造出具有上述效果的噴墨頭1。
另外，還有在使FPC50的端子54與焊盤36連接的步驟中，焊盤36和偽焊盤37用來(lái)確保在FPC50和壓電片41之間的空間。由此，可以采用一種穩(wěn)定的方式來(lái)進(jìn)行該連接。
另外，由可靠地確保在FPC50和壓電片41之間的空間所獲得的一個(gè)值得一提的效果在于，可以防止外力作用在單獨(dú)電極35上。也就是說(shuō)，即使在FPC50彎曲或扭曲時(shí)，該FPC50也不會(huì)與單獨(dú)電極35接觸，因?yàn)槊總€(gè)單獨(dú)電極35由焊盤36和偽焊盤37包圍，從而尤其在每個(gè)單獨(dú)電極35周圍確保了一空間。由外力引起的單獨(dú)電極35的變形會(huì)削弱促動(dòng)器單元21的可變形性，但是在該實(shí)施方案中可以防止出現(xiàn)這個(gè)問(wèn)題。
如果將焊盤36和偽焊盤37布置成對(duì)著壓力腔室10而不是壁部22a；則當(dāng)焊盤36和偽焊盤37在例如加熱器10施加壓力的期間受到作用力時(shí)，壓電片41至44由于位于其下面的壓力腔室10的空腔所以容易受損。另一方面，在該實(shí)施方案中，因?yàn)楹副P36和偽焊盤37兩者如圖9所示一樣布置在對(duì)著壁部22a的位置處，所以可以緩解上述對(duì)壓電片41造成破壞的問(wèn)題。
通過(guò)將焊盤36布置成對(duì)著壁部22a并且通過(guò)如上所述抑制焊料60的溢流所獲得的一個(gè)值得一提的效果在于，可以防止焊料60流進(jìn)對(duì)著壓力腔室10的區(qū)域中。當(dāng)焊料60流進(jìn)對(duì)著壓力腔室10的區(qū)域中時(shí)，可以削弱促動(dòng)器單元21的可變形性。但是，在該實(shí)施方案中可以防止出現(xiàn)這個(gè)問(wèn)題。
另外，在該實(shí)施方案中，每個(gè)單獨(dú)電極35設(shè)有相應(yīng)一個(gè)焊盤36以及相應(yīng)一個(gè)偽焊盤37，它們構(gòu)成一對(duì)并且相對(duì)于相應(yīng)一個(gè)壓力腔室10的中心對(duì)稱設(shè)置，如圖10所示一樣。因此，由加熱器100所施加的壓力尤其在壓力腔室10周圍可以被有效地分散，由此更加牢靠地使壓力腔室10周圍的粘合劑層70的厚度均勻。
如圖11A和11B所示一樣，壓力腔室10彼此相鄰地形成在通道單元4的表面上，并且每個(gè)單獨(dú)電極35由成對(duì)的相應(yīng)焊盤36和相應(yīng)偽焊盤37包圍，并且還由與該單獨(dú)電極35附近的其它單獨(dú)電極35相對(duì)應(yīng)的焊盤36和偽焊盤37包圍。在該情況中，不僅與該單獨(dú)電極35相對(duì)應(yīng)的焊盤36和偽焊盤37而且還有與其它相鄰單獨(dú)電極35相對(duì)應(yīng)的焊盤36和偽焊盤37有助于將力傳遞給相應(yīng)一個(gè)壓力腔室10周圍的粘合劑層70。因此，由于由加熱器100施加的壓力尤其在壓力腔室10周圍被有效地分散，所以可以可靠地使粘合劑層70的厚度均勻。
同樣，由于單獨(dú)電極35不僅由相應(yīng)的焊盤36和偽焊盤37包圍而且還由與其它單獨(dú)電極35對(duì)應(yīng)的焊盤36和偽焊盤37包圍，所以尤其在壓力腔室10周圍可以更加可靠地確保在FPC50和壓電片41之間的空間，從而可以更加可靠地進(jìn)行焊接，從而有利地防止了短路。
而且，焊盤36和偽焊盤37如圖11B所示一樣以相對(duì)于相應(yīng)壓力腔室10的中心對(duì)稱的方式布置在每個(gè)單獨(dú)電極35周圍。更具體地說(shuō)，每個(gè)都具有菱形形狀的壓力腔室10形成于通道單元4的表面上，并且三個(gè)焊盤36和三個(gè)偽焊盤37以六邊形的形式布置在與每個(gè)壓力腔室10對(duì)應(yīng)的每個(gè)單獨(dú)電極35周圍。在該情況中，通過(guò)設(shè)置在六邊形的頂點(diǎn)處的六個(gè)焊盤36和偽焊盤37將由加熱器100施加的壓力傳遞給壓電片41至44以及粘合劑層70。因此，使壓力更加有效且更加均勻地尤其分散在壓力腔室10周圍。因此，可以更加可靠地使粘合劑層70的厚度均勻。
多個(gè)壓力腔室10在通道單元4的表面上形成為一矩陣，這有助于使壓力腔室10高密度化，即高分辨率。當(dāng)壓力腔室10密集地布置在通道單元中時(shí)，在相鄰單獨(dú)電極35之間的短路問(wèn)題變成為最主要的問(wèn)題。但是在該實(shí)施方案中，壓力腔室10的密集化導(dǎo)致焊盤36和偽焊盤37的圓形布置圖案，從而在FPC50和壓電片41之間更加牢靠地確保了所述空間，因此可以采用更加可靠的方式來(lái)進(jìn)行焊接。也就是說(shuō)，即使在壓力腔室10以高密度布置時(shí)，也能有效地防止短路。而且，焊盤36和偽焊盤37的圓形布置圖案使得粘合劑層70的厚度均勻。
在將促動(dòng)器單元21粘接在通道單元4上的步驟中所使用的加壓部件不限于加熱器100。例如可以在不施加熱量的情況下將促動(dòng)器單元21粘接在通道單元4上。在這種情況中，粘合劑層70不必具有熱固性特性。
圖15顯示出如何布置壓力腔室10、單獨(dú)電極35、焊盤36和偽焊盤37的可能變型。該變型與上述實(shí)施方案的不同之處在于壓力腔室10和單獨(dú)電極35的形狀和布置方向(參見(jiàn)圖5和11A)。對(duì)于形狀，在上述實(shí)施方案中的該壓力腔室10和單獨(dú)電極35比在該變型中更長(zhǎng)且更薄。至于布置方向，在上述實(shí)施方案中的壓力腔室10沒(méi)有沿著形成壓力腔室10的菱形長(zhǎng)對(duì)角線和短對(duì)角線布置，而在該變型中的壓力腔室10沿著這兩條對(duì)角線布置。具體地說(shuō)在上述實(shí)施方案中，壓力腔室10不沿著形成壓力腔室的菱形的短對(duì)角線布置。由于在壓力腔室10等的布置上的這個(gè)差異，所以布置在每個(gè)單獨(dú)電極35周圍的六個(gè)焊盤36和偽焊盤37在該變型中處于規(guī)則六邊形形式，而在上述實(shí)施方案中它們沒(méi)有處于這種形式中。布置在每個(gè)單獨(dú)電極35周圍的焊盤36和偽焊盤37的這種平衡形式使得粘合劑層70的厚度更均勻。因此，在圖15中所示的變型對(duì)于實(shí)現(xiàn)粘合劑層70的厚度均勻而言更加理想。
但是，布置在每個(gè)單獨(dú)電極35周圍的焊盤36和偽焊盤37的形式不限于六邊形。另外，布置在每個(gè)單獨(dú)電極35周圍的焊盤36和偽焊盤37不必相對(duì)于相應(yīng)壓力腔室10的中心對(duì)稱設(shè)置。
另外，每個(gè)單獨(dú)電極35不必由與該單獨(dú)電極35附近的其它單獨(dú)電極35相對(duì)應(yīng)的焊盤36和偽焊盤37包圍。也就是說(shuō)，每個(gè)單獨(dú)電極35可以只是由與該單獨(dú)電極35相對(duì)應(yīng)的焊盤36和偽焊盤37包圍。或者，如后面所述一樣，可以布置任意形成的偽焊盤。
在上述實(shí)施方案中，為一個(gè)單獨(dú)電極35設(shè)置單個(gè)焊盤36。但是，這不是進(jìn)行限定，可以為一個(gè)單獨(dú)電極35設(shè)置多個(gè)焊盤36。但是在這種情況中，焊盤36和端子54的連接數(shù)量增加，同時(shí)電連接系統(tǒng)變得復(fù)雜。
在上述實(shí)施方案中，焊盤36形成在單獨(dú)電極35的表面上，更具體地說(shuō)形成在連接部分35y的表面上。但是，這些焊盤36的位置不限于此，只要焊盤36離壓電片41的表面的高度高于單獨(dú)電極35離壓電片41的表面的高度。例如，這些焊盤36可以形成在壓電片41的表面上。
同樣，雖然為一個(gè)單獨(dú)電極35設(shè)置了單個(gè)偽焊盤37以與焊盤36成對(duì)，但這不是進(jìn)行限定。例如，可以為一個(gè)單獨(dú)電極35設(shè)置兩個(gè)或多個(gè)偽焊盤37。另外，可以將偽焊盤37形成在壓電片41的表面上的任意位置處，除了形成有單獨(dú)電極35和焊盤36的位置。
焊盤36和偽焊盤37的形狀也可以有各種變化。
雖然在上述實(shí)施方案焊盤36和偽焊盤37由包含玻璃粉的金制成，但是這不是進(jìn)行限定。但是，優(yōu)選的是，用相同的材料來(lái)形成焊盤和偽焊盤，因?yàn)榭梢砸淮尉蛯⑺鼈冃纬?，由此可以?jiǎn)化制造過(guò)程。
而且，不必使用焊料60來(lái)使端子54和焊盤36連接。例如，該連接可以采用由錫、熱固性樹脂ACP(各向異性導(dǎo)電膏)制成的金屬粘接劑和任意其它材料。
雖然在上述實(shí)施方案中偽焊盤37沒(méi)有與FPC50連接，但是FPC50可以設(shè)有用于偽焊盤37的端子，用于使這些端子與偽焊盤37連接。在這種情況中，由于FPC50不容易與促動(dòng)器21分開(kāi)，所以可以使FPC50和促動(dòng)器21相互彎曲，從而提高可靠性。
另外促動(dòng)器單元不限于在上述實(shí)施方案中所述的那種。例如，可以將一共同電極設(shè)置在壓電片43和44之間，或者可以將其它單獨(dú)電極設(shè)置在壓電片42和43之間。上述實(shí)施方案的共同電極34為跨過(guò)壓電片的整個(gè)表面的單個(gè)導(dǎo)電片。但是，可以為每個(gè)壓力腔室10設(shè)置其面積大于壓力腔室10的共同電極，從而每個(gè)共同電極在這些片的厚度方向上的伸出區(qū)域可以覆蓋每個(gè)壓力腔室10的區(qū)域。或者，可以為每個(gè)壓力腔室10設(shè)置其面積稍小于壓力腔室10的面積的共同電極，從而每個(gè)共同電極在這些片的厚度方向上的伸出區(qū)域會(huì)落入在每個(gè)壓力腔室10的區(qū)域內(nèi)。在每個(gè)壓力腔室10設(shè)有其自身共同電極的這些情況中，共同電極必須相互電連接，從而所有共同電極在其與相應(yīng)壓力腔室10相對(duì)應(yīng)的部分中可以具有相同的電位。
該壓力腔室的平面形狀不限于四邊形例如菱形，而是可以變化成圓形、橢圓形等。另外，壓力腔室10在通道單元4的表面上的布置不限于矩陣布置。
根據(jù)本發(fā)明的噴墨頭不僅可以用在如在上述實(shí)施方案中一樣通過(guò)相對(duì)于固定的0頭主體輸送紙張來(lái)進(jìn)行打印的行式噴墨打印機(jī)中，而且還可以用在通過(guò)例如輸送紙張同時(shí)使頭主體垂直于紙張輸送方向進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)來(lái)進(jìn)行打印的串列式噴墨打印機(jī)。
另外，根據(jù)本發(fā)明的噴墨頭的用途不限于噴墨打印機(jī)，它還可以應(yīng)用于例如噴墨式傳真機(jī)或復(fù)印機(jī)。
雖然已經(jīng)結(jié)合上面列出的具體實(shí)施方案對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說(shuō)明，但是顯然本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以作出許多變化，改變和更改。因此，上面所述的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案只是用來(lái)舉例說(shuō)明，而不是進(jìn)行限定。在不脫離如在以下權(quán)利要求中所限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以作出各種改變。
權(quán)利要求
1.一種噴墨頭，它包括一個(gè)通道單元，它具有多個(gè)壓力腔室以及與各壓力腔室相通的多個(gè)噴嘴；一個(gè)促動(dòng)器單元，它粘接在所述通道單元上，并改變所述壓力腔室的體積，以由此通過(guò)所述噴嘴噴射墨水；以及一個(gè)電纜部件，它向所述促動(dòng)器單元提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)，其中，所述促動(dòng)器單元包括由共同電極和多個(gè)表面電極夾在中間的壓電元件，所述多個(gè)表面電極在與相應(yīng)壓力腔室相對(duì)應(yīng)的位置處形成在所述壓電元件上；多個(gè)第一焊盤，它們形成在所述壓電元件上以與相應(yīng)表面電極連接，所述第一焊盤與所述表面電極相比距離壓電元件表面的高度更高，并所述第一焊盤與所述電纜部件連接；以及多個(gè)第二焊盤，它們形成在壓電元件上以與相應(yīng)的表面電極間隔開(kāi)，所述第二焊盤與所述第一焊盤距離壓電元件表面的高度基本相同。
2.如權(quán)利要求1所述的噴墨頭，其中每個(gè)表面電極設(shè)有相應(yīng)一個(gè)所述第一焊盤和相應(yīng)一個(gè)所述第二焊盤，它們形成一對(duì)并且相對(duì)于相應(yīng)一個(gè)壓力腔室的中心對(duì)稱設(shè)置。
3.如權(quán)利要求2所述的噴墨頭，其中所述多個(gè)壓力腔室彼此相鄰地形成在所述通道單元的表面上；并且每個(gè)表面電極由成對(duì)的相應(yīng)第一和第二焊盤包圍，并且也由與所述表面電極附近的至少一個(gè)表面電極相對(duì)應(yīng)的成對(duì)第一焊盤和第二焊盤中的一個(gè)包圍。
4.如權(quán)利要求3所述的噴墨頭，其中所述表面電極由相對(duì)于相應(yīng)壓力腔室的中心對(duì)稱設(shè)置的兩個(gè)或多個(gè)第一焊盤和兩個(gè)或多個(gè)第二焊盤包圍。
5.如權(quán)利要求4所述的噴墨頭，其中所述壓力腔室具有四邊形形狀；并且所述表面電極由布置成六邊形形式的三個(gè)第一焊盤和三個(gè)第二焊盤包圍。
6.如權(quán)利要求5所述的噴墨頭，其中所述壓力腔室具有菱形形狀；并且所述表面電極由布置成規(guī)則六邊形形式的三個(gè)第一焊盤和三個(gè)第二焊盤包圍。
7.如權(quán)利要求1所述的噴墨頭，其中每個(gè)表面電極由相對(duì)于相應(yīng)一個(gè)壓力腔室的中心對(duì)稱設(shè)置的兩個(gè)或多個(gè)第一焊盤和兩個(gè)或多個(gè)第二焊盤包圍。
8.如權(quán)利要求1所述的噴墨頭，其中第一和第二焊盤具有直徑基本上相同的相同圓形形狀。
9.如權(quán)利要求1所述的噴墨頭，其中每個(gè)表面電極具有對(duì)著相應(yīng)一個(gè)壓力腔室的主電極部分和連接在相應(yīng)一個(gè)第一焊盤上的連接部分，所述主電極的平面形狀類似于相應(yīng)的壓力腔室的平面形狀。
10.如權(quán)利要求1所述的噴墨頭，其中所述共同電極保持在恒定電位處，并且形成為跨過(guò)多個(gè)壓力腔室，所述共同電極比表面電極更靠近壓力腔室設(shè)置。
11.如權(quán)利要求1所述的噴墨頭，其中所述電纜部件為具有形成在其上的布線圖案和端子的柔性扁平電纜，所述柔性扁平電纜與所述促動(dòng)器單元連接，并且所述多個(gè)第一焊盤與所述柔性扁平電纜的各個(gè)端子連接。
12.如權(quán)利要求1所述的噴墨頭，其中所述多個(gè)壓力腔室以矩陣的形式布置在所述通道單元的表面上。
13.如權(quán)利要求1所述的噴墨頭，其中所述通道單元具有多個(gè)使壓力腔室相互分開(kāi)的壁部，并且形成在壓電元件上的所述第一焊盤和第二焊盤與所述壁部相對(duì)。
14.如權(quán)利要求1所述的噴墨頭，其中所述第二焊盤與所述電纜部件連接。
15.一種噴墨頭，它包括一個(gè)通道單元，它具有多個(gè)壓力腔室、多個(gè)與各壓力腔室連通的噴嘴、以及多個(gè)使這些壓力腔室彼此分開(kāi)的壁部；一個(gè)促動(dòng)器單元，它粘接在所述通道單元上，并改變?cè)搲毫η皇业捏w積，以由此通過(guò)所述噴嘴噴射墨水；以及一根柔性扁平電纜，它具有形成在其上的布線圖案和端子，并且與所述促動(dòng)器單元連接以給所述促動(dòng)器單元提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)，其中所述促動(dòng)器單元包括一個(gè)壓電元件，它設(shè)置在所述通道單元上從而跨過(guò)多個(gè)壓力腔室；形成在所述壓電元件上的多個(gè)表面電極，每個(gè)表面電極具有對(duì)著相應(yīng)一個(gè)壓力腔室的主電極部分以及從相應(yīng)一個(gè)主電極延伸出以對(duì)著相應(yīng)一個(gè)壁部的連接部分；一個(gè)共同電極，它保持在恒定電位下并且形成為跨過(guò)所述多個(gè)壓力腔室，所述共同電極比表面電極更靠近壓力腔室設(shè)置，并且壓電元件夾在所述共同電極和所述表面電極之間；第一焊盤和第二焊盤，它們對(duì)于每個(gè)表面電極而言形成一對(duì)，并且相對(duì)于相應(yīng)一個(gè)壓力腔室的中心對(duì)稱地設(shè)置在所述壓電元件上，第一焊盤和第二焊盤兩者都對(duì)著所述壁部，并且離所述壓電元件表面的高度基本上相同，該高度比這些表面電極離所述壓電元件表面的高度高；并且其中所述第一焊盤與相應(yīng)一個(gè)表面連接的連接部分連接，并且與柔性扁平電纜的相應(yīng)一個(gè)端子連接，并且所述第二焊盤與相應(yīng)的表面電極間隔開(kāi)。
16.一種制造噴墨頭的方法，它包括以下步驟形成一個(gè)通道單元，它包括多個(gè)壓力腔室、多個(gè)與各壓力腔室相通的噴嘴以及多個(gè)使所述壓力腔室彼此分開(kāi)的壁部；并且形成一個(gè)促動(dòng)器單元，它改變了所述壓力腔室的體積，由此通過(guò)所述噴嘴噴射墨水，形成促動(dòng)器單元的步驟包括在壓電元件處設(shè)置多個(gè)表面電極以及與該多個(gè)表面電極相對(duì)的共同電極；在壓電元件上形成多個(gè)與各表面電極連接的第一焊盤，所述第一焊盤與所述表面電極相比距離壓電元件表面的高度更高；并且在壓電元件上形成多個(gè)與各表面電極間隔開(kāi)的第二焊盤，所述第二焊盤與所述第一焊盤距離壓電元件表面的高度基本相同，該方法還包括以下步驟在所述通道單元的壁部上形成粘合劑層；并且將所述促動(dòng)器單元設(shè)置到所述通道單元上，從而所述表面電極與各壓力腔室相對(duì)，所述第一和第二焊盤與所述壁部相對(duì)，然后將一個(gè)加壓部件設(shè)置所述促動(dòng)器單元上，以將所述促動(dòng)器單元擠壓并且粘接在所述通道單元上。
17.如權(quán)利要求16所述的制造噴墨頭的方法，還包括以下步驟，將柔性扁平電纜連接在所述促動(dòng)器單元上，從而使該柔性扁平電纜的端子與各個(gè)第一焊盤連接。
全文摘要
一個(gè)頭主體，它包括具有噴嘴和壓力腔室的一個(gè)通道單元以及粘接在所述通道單元上用來(lái)改變壓力腔室體積的促動(dòng)器單元。在促動(dòng)器單元的壓電片上不僅形成有與各個(gè)壓力腔室對(duì)應(yīng)的單獨(dú)電極，而且還形成有與每個(gè)單獨(dú)電極相對(duì)應(yīng)的成對(duì)的焊盤和偽焊盤。焊盤與單獨(dú)電極連接，而偽焊盤與所述單獨(dú)電極間隔開(kāi)。所述焊盤和偽焊盤離壓電片表面的高度基本上相同，該高度比單獨(dú)電極離壓電片表面的高度更高。這些單獨(dú)電極通過(guò)焊盤與電纜部件連接以給促動(dòng)器單元提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
文檔編號(hào)B41J2/055GK1532055SQ2004100301
公開(kāi)日2004年9月29日 申請(qǐng)日期2004年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月19日
發(fā)明者廣田淳 申請(qǐng)人:兄弟工業(yè)株式會(huì)社