專利名稱：液體噴頭、液體噴射裝置及液體噴頭的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用熱能噴射液體的熱噴墨打印機噴頭所用的液體噴頭、具有該液體噴頭的液體噴射裝置、及該液體噴頭的制造方法。詳細(xì)地說，本發(fā)明涉及一種使液體噴頭各零部件由于溫度變化造成的應(yīng)變降低到最小，從而抑制液體噴頭內(nèi)出現(xiàn)性能惡化的技術(shù)。
背景技術(shù)：
在各種液體噴頭中，在噴墨打印機所用的使用熱系統(tǒng)的噴墨打印機噴頭中，使用一個具有數(shù)百個加熱元件的噴頭芯片，這些加熱元件形成于半導(dǎo)體襯底上。在單色噴頭中，使用一個噴頭芯片，而在彩色噴頭中，常常使用雙單元(two block)的結(jié)構(gòu)，它由一個以等間距整體構(gòu)造而成的Y(黃色)、M(品紅色)和C(青色)三色噴頭和一個單獨提供的K(黑色)噴頭組成。
為了提高打印速度，一種方法是在一個噴頭內(nèi)提供盡可能多的多個液體噴射部分(包括噴嘴、加熱元件、和液體室)。液體噴射部分必須具有噴嘴、加熱元件和液體室及使全部液體室連通的流路，因此，要求用于此的面積最小。
現(xiàn)在假設(shè)大約600DPI(節(jié)距為42.3μm)為一個界限。例如，一個噴頭具有排列密度為600DPI的256個液體噴射部分，則該噴頭長10.8mm。隨著液體噴射部分尺寸的增加，處理變得困難，產(chǎn)率降低而花費增加。
日本未審專利申請公報No.2002-127427披露了一種熱線形噴頭技術(shù)，它將多個噴頭芯片排列成一個大的線形噴頭。例如，根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，可制造出具有排列密度為600DPI的320個加熱元件的芯片噴頭(長15.4mm)，將64個芯片噴頭排列在一起形成一個線形噴頭，它可以在A4紙(日本標(biāo)準(zhǔn)，210mm)的整個寬度上同時記錄圖像。
圖8A至8D為這種線形噴頭的示意圖。在圖8A至8D中，至噴頭芯片4A至4D的電連接沒有畫出。為了描述方便，圖中各元件的厚度和長度比例與實際的有所不同。另外，如上所述A級(A-size)線形噴頭具有64個噴頭芯片；然而，為了簡化說明，參照圖8A至8D對四個噴頭芯片4A至4D進(jìn)行描述。參考圖8A至8D，線形噴頭1包括噴嘴板3、四個噴頭芯片4A至4D和六個偽芯片(dummy chip)5A至5F，它們粘結(jié)于噴嘴板3的一個表面，此外線性噴頭1還具有形成在這些芯片上的流路板2。
圖9是一剖視圖，詳細(xì)示出了流路板2、噴頭芯片4及噴嘴板3。如圖9所示，噴頭芯片4具有放置于半導(dǎo)體襯底4a上的加熱元件4b。320個加熱元件4b以600DPI的密度被排列成一個噴頭芯片4。在排列有加熱元件4b的表面上，設(shè)有阻擋層4c以形成液體室。
噴嘴板3上布置有與噴頭芯片4的加熱元件4b的位置相對應(yīng)的噴孔3a。
如圖8A至8D所示的例子中，噴頭芯片4以交錯的形式排列。偽芯片5布置于噴頭芯片4之間，基本沒有間隙(例如，將偽芯片5C置于噴頭芯片4A和4C之間)。偽芯片5與噴頭芯片4至少高度相同，而且它還可以與噴頭芯片4的形狀相同，并且可以沒有加熱元件4b。偽芯片5不噴射墨水。
而且，偽芯片5A到5F中的偽芯片5A和5F分別布置在噴頭芯片4A到4D縱向方向的兩端，因此供液通路2a被噴頭芯片4A到4D和偽芯片5A到5F環(huán)繞。另外，噴頭芯片4A到4D和偽芯片5A到5F形成一個平坦表面，流路板2的被粘結(jié)到該表面上。
流路板2包括一個形成于上部中心處的液體入口2b和一個形成于流路板2內(nèi)部的供液通路2a，從而使液體入口2b與噴頭芯片4連通。
參照圖9，當(dāng)位于噴頭芯片4上的加熱元件4b被加熱時，加熱元件4b上產(chǎn)生氣泡。雖然氣泡會在短時間內(nèi)消失，但當(dāng)時由于氣泡的產(chǎn)生和消失而導(dǎo)致的壓力變化使得加熱元件4b上的液體所受的力劇增。接著，劇增的力將小液滴從噴孔3a噴射出去。
噴頭芯片4的熱幾乎都是由加熱元件4b產(chǎn)生的。而且，由于加熱元件4b與半導(dǎo)體襯底4a接觸，因此甚至是在加熱元件4b未與液體接觸的那一側(cè)上，加熱元件4b產(chǎn)生的熱也被導(dǎo)走。
噴頭芯片4內(nèi)產(chǎn)生的熱被傳導(dǎo)給液體，從而推動每次噴射的小液滴。在其它地方，例如在噴頭芯片4的底表面，熱量經(jīng)由噴頭芯片4和流路板2之間的粘接層6被傳導(dǎo)給流路板2，而在噴頭芯片4的前表面，熱量經(jīng)由噴頭芯片4的阻擋層4c被傳導(dǎo)給噴嘴板3。
但是，上述傳統(tǒng)技術(shù)在實際應(yīng)用中存在以下問題。
如上所述，由于單個噴頭芯片4的大小約為20mm，因此即使當(dāng)噴頭芯片4上粘結(jié)有帶有噴孔3a的噴嘴板3和流路板2時，如果各零部件之間由于熱膨脹產(chǎn)生的熱應(yīng)力導(dǎo)致產(chǎn)生應(yīng)變，那么應(yīng)變的程度不至于在串接系統(tǒng)中導(dǎo)致失效。
在另一方面，當(dāng)多個噴頭芯片4像在線形噴頭1中一樣被連接在一起時，隨其縱向長度的增加，由于熱膨脹而產(chǎn)生的膨脹差異(即線性膨脹系數(shù)的差異)就成為一個問題，這取決于布置于噴頭芯片4前表面(噴嘴板3側(cè))和底表面(流路板2側(cè))上的材料。
如果流路板2、噴頭芯片4和噴嘴板3的材料有基本相同的線性系數(shù)，熱膨脹問題就不會出現(xiàn)。但是，在選擇流路板2、噴頭芯片4和噴嘴板3的材料上，每個部分需要的性能或功能有所不同，因此，每個部分必須滿足所需的性能或功能。
例如，對于流路板2來說，首先選用鑄鋁。這是因為它具有良好的可加工性和熱傳導(dǎo)率。然后是注模成型的丙烯酸樹脂，這是因為與鋁相比它具有良好的潤濕性和可加工性及較低的楊氏模量。
而且，對于阻擋層4c來說，，選用一種高聚合材料，作為代表的有感光環(huán)化橡膠抗蝕劑或曝光固化干膜抗蝕劑。這是由于它有很強的粘著力，固化后硬度高于丙烯酸樹脂，并且成本低。
另外，對于噴嘴板3來說，選用電鑄鎳，因為利用電鑄鎳構(gòu)造噴孔3a相對簡單，它的熱膨脹相對小，而且它的潤濕性和價格適于實際應(yīng)用。
如上所述，每個部分所選擇的材料和制造方法必須滿足各部分所需的性能和功能。當(dāng)流路板2、噴頭芯片4和噴嘴板3的材料用這種方法來選擇，它的線性膨脹系數(shù)彼此會有差異。
圖10A至10C為剖視圖，展示了線形噴頭1中的熱應(yīng)力和應(yīng)變的產(chǎn)生，其中圖10A定性表示出由于溫度變化而產(chǎn)生的位移程度。在圖中，以線形噴頭1縱向上的中心為原點。如圖所示，在這種情況下，隨溫度的升高，噴嘴板3和流路板2伸長，使得從中心越靠近兩端處，相對于溫度升高前的位置的位移越大。箭頭的長度表示其位移的大小。
圖10B為示出了由于溫度改變而產(chǎn)生的變形的一個實施例的剖視圖。當(dāng)流路板2和噴嘴板3的線性膨脹系數(shù)與噴頭芯片4的線性膨脹系數(shù)不同時(在該實施例中，它們大于噴頭芯片4的線性膨脹系數(shù))，噴嘴板3和流路板2伸長至比噴頭芯片4的直線長度更長，如果其他部分自由，而流路板2、噴頭芯片4和噴嘴板3之間用粘接劑粘結(jié)在一起，那么噴嘴板3和流路板2就會象雙金屬現(xiàn)象那樣被彎曲成圖中的弓形。
當(dāng)線形噴頭1如此弓形彎曲時，記錄介質(zhì)與噴頭芯片之間的距離就會改變。例如，在置于兩端的噴頭芯片4中，噴嘴板3和記錄介質(zhì)之間的距離沒有太大改變；但是，噴頭芯片4卻相對于記錄介質(zhì)傾斜(而不是平行)。另一方面，在位于中部的噴頭芯片4中，由于線形噴頭1弓形彎曲，盡管平行關(guān)系沒有太大改變，但噴頭芯片4的位置卻向上移動，以至于與記錄介質(zhì)之間的距離拉長。
因此，為防止弓形變形，可對線形噴頭1施加一個力來維持線形噴頭1與記錄介質(zhì)之間的位置關(guān)系。
如圖10C所示，從頂部向線形噴頭1的中部施加壓力，同時通過向線形噴頭1施加力F1、F3來從底部支撐住其兩端，從而可以抑制弓形變形(保持平均)。
但在這種情況下，如圖中的箭頭所示，流路板2和噴頭芯片4之間以及噴頭芯片4和噴嘴板3之間會產(chǎn)生剪切力，并且越靠近兩端，剪切力越大。
特別是，如上所述在噴頭芯片4上設(shè)有阻擋層4c，以便利用該阻擋層形成液體室和單獨流路。這些部分的強度小于噴頭芯片4的半導(dǎo)體襯底4a或噴嘴板3的強度，因此會因剪切力而產(chǎn)生彈性變形和塑性變形，這就導(dǎo)致液體室和單獨流路很難滿足所需要的性能。
圖11A和11B所示為熱應(yīng)力施加到線形噴頭1的液體噴射部分上時拍攝的效果圖片，其中圖11A所示為線形噴頭1的中心部分。
如圖11A所示，變形(應(yīng)變)幾乎不存在。然而，如圖11B所示，在線形噴頭1的兩端，阻擋層4c發(fā)生變形，這樣可能影響到噴射性能。
為減少這種影響，在打印機一般的耐溫范圍內(nèi)，例如在15℃至35℃之間，噴射特性的變化需要進(jìn)一步降低以適應(yīng)溫度的變化。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明所要解決的問題是，抑制當(dāng)通過布置多個噴頭芯片來構(gòu)造一線形噴頭時由于溫度變化而產(chǎn)生的噴射特性的變化。
本發(fā)明采用以下方法以解決上述問題根據(jù)本發(fā)明中的一液體噴頭包括其上形成有用于噴射小液滴的噴孔的一噴嘴板；一框架形狀的第一支撐基板；具有多個加熱元件的一噴頭芯片，這些加熱元件布置在一半導(dǎo)體襯底上；一第二支撐基板，至少其部分布置于第一支撐基板的框架內(nèi)部的一區(qū)域內(nèi)，該液體噴頭具有多個噴頭芯片，所述噴頭芯片排成一行被結(jié)合到噴嘴板上，使得加熱元件分別與噴孔相對，其中噴頭芯片的線性膨脹系數(shù)和第一支撐基板的基本相同；噴嘴板的線性膨脹系數(shù)大于第一支撐基板；且第二支撐基板的線性膨脹系數(shù)也大于第一支撐基板，其中噴嘴板被結(jié)合到第一支撐基板上，而在第一支撐基板和第二支撐基板之間的接合面不產(chǎn)生熱應(yīng)力的環(huán)境溫度下，第一支撐基板使噴嘴板中產(chǎn)生拉應(yīng)力，其中第二支撐基板被結(jié)合到第一支撐基板之上，使得第二支撐基板兩個縱向端處的至少一部分外側(cè)面配合在第一支撐基板的至少部分內(nèi)側(cè)面之間，且當(dāng)?shù)诙位逑鄬τ诘谝恢位鍩崤蛎洉r，第一支撐基板限制了第二支撐基板的應(yīng)變，而第二支撐基板中產(chǎn)生壓應(yīng)力。
根據(jù)本發(fā)明，噴嘴板結(jié)合到第一支撐基板上，而噴嘴板的線性膨脹系數(shù)大于第一支撐基板。因此，當(dāng)噴嘴板在高溫時結(jié)合到第一支撐基板上時，在常溫下噴嘴板與第一支撐基板的膨脹/收縮相對應(yīng)地膨脹/收縮。因為噴頭芯片的線性膨脹系數(shù)與第一支撐基板幾乎相同，而且噴頭芯片被結(jié)合到噴嘴板上，所以噴頭芯片隨著第一支撐基板膨脹/收縮。
另外，第二支撐基板被結(jié)合到第一支撐基板上，使得第二支撐基板與第一支撐基板相配合，而且第二支撐基板的線性膨脹系數(shù)大于第一支撐基板。當(dāng)?shù)诙位逑鄬?yīng)第一支撐基板熱膨脹時，第一支撐基板限制了第二支撐基板的應(yīng)變。


圖1A-1C所示為根據(jù)一個實施例的線形噴頭，其中圖1A為裝配前的分解平面圖，圖1B為裝配前的側(cè)視圖，圖1C為裝配后的側(cè)視剖面圖；圖2A和2B為示出了具有應(yīng)變吸收板的噴頭支撐構(gòu)件的示圖；圖3為以溫度變化為橫坐標(biāo)，著色劑的量為縱坐標(biāo)的曲線圖；圖4為示出了噴頭支撐構(gòu)件、外框架與粘接層之間的位置關(guān)系的平面圖；圖5為外框架用于一種顏色的橢圓槽的示圖，其示出了從底部觀察到的噴頭芯片和噴嘴板之間的位置關(guān)系；圖6為示出了四色線形噴頭的外框架的示圖；圖7為連線板粘結(jié)到外框架上的過程的說明性示圖；圖8A至8D為示意性示出這些線形噴頭的示圖；圖9為詳細(xì)示出流路板、噴頭芯片和噴嘴板的剖面圖；圖10A至10C為說明線形噴頭中的熱應(yīng)力、應(yīng)變產(chǎn)生的剖面圖；
圖11A至11B示出了當(dāng)在線形噴頭的液體噴射部分上施加熱應(yīng)力時拍攝的效果圖片。
具體實施例方式
根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)將多個噴頭芯片連接形成一個線形系統(tǒng)的液體噴頭時，由于各構(gòu)件之間的熱線性膨脹系數(shù)的差異而產(chǎn)生的熱應(yīng)變能夠降低到最小，因此，打印質(zhì)量將不會受到溫度變化的影響。
另外，在以下實施例中，液體噴頭相當(dāng)于線形噴頭10。第一支撐構(gòu)件相當(dāng)于外框架11；第二支撐部件相當(dāng)于噴頭支撐構(gòu)件14，在以下實施例中它也充當(dāng)流路板。
以下將參照附圖對本發(fā)明的一個實施例進(jìn)行說明。在以下實施例中，以噴墨打印機作為液體噴射裝置的一個示例；以熱線形噴頭作為液體噴射裝置的液體噴頭的一個示例。
以下在說明書和權(quán)利要求中，術(shù)語的意義如下“接合”意為不可能分離(或脫落)的永久連接，包括(1)用粘接劑將各部件粘結(jié)在一起，和(2)不用粘接劑(沒有在各元件之間嵌入粘接)而是通過熱壓或超聲振動進(jìn)行超聲連接或焊接從而使其接合(連接)。
另外，“粘結(jié)”是接合的一種，意思是用粘接劑(將粘接劑涂在各元件之間)將各元件連接在一起，這種連接是不可能分離(或脫落)的永久連接。
圖1A-1C示出了根據(jù)一個實施例的為線形噴頭10，其中圖1A為組裝前的分解平面圖，圖1B為組裝前的側(cè)視圖，圖1C為組裝后的側(cè)視剖面圖。
線形噴頭10包括外框架11(相當(dāng)于本發(fā)明中的第一基體)、噴嘴板12、噴頭芯片13和噴頭支撐構(gòu)件14(相當(dāng)于本發(fā)明中的第二基體)。
外框架11被形成為近似的矩形框架，其可以由線性膨脹系數(shù)比單晶硅或多晶硅的線性膨脹系數(shù)高0.5-1.5倍的陶瓷(在本實施例中，尤其是由粉末材料燒結(jié)而成的粉末燒結(jié)陶瓷)制成。在這種情況下，外框架11(陶瓷)的線性膨脹系數(shù)大約為3-3.5ppm，與噴頭芯片13(半導(dǎo)體襯底)的線性膨脹系數(shù)近似(幾乎相等)，后者的硅線性膨脹系數(shù)約為2.5-3.0ppm。如果外框架11以此方式由陶瓷形成，那么外框架11的楊氏模量接近于金屬材料。另外，線性膨脹系數(shù)可通過改變陶瓷的組分和制造方法來進(jìn)行調(diào)整。
噴嘴板12是厚度約為10-20μm的極薄的膜層，并且有多個噴孔。從可加工性、價格、潤濕性和楊氏模量的角度來看，噴嘴板12使用電鑄鎳作為金屬材料，用聚酰亞胺作為聚合材料。
噴頭芯片13由硅半導(dǎo)體襯底、布置在襯底上的加熱元件和位于加熱元件上的阻擋層構(gòu)成(與以上提到的傳統(tǒng)噴頭芯片4的結(jié)構(gòu)相同)。由感光環(huán)化橡膠抗蝕劑或曝光固化干膜抗蝕劑構(gòu)成的阻擋層是通過在形成有加熱元件的半導(dǎo)體襯底的整個表面上沉積了抗蝕劑層之后，通過光刻處理移除不必要的部分而形成的。利用阻擋層，構(gòu)造出液體室(墨室)和向液體室供應(yīng)墨水的流路(用于每個液體室的單獨流路)。
根據(jù)該實施例，噴頭支撐構(gòu)件14作為流路板，如圖1A-1C所示，它包括一個在豎直方向圓柱形貫通的液體入口14a。
噴頭支撐構(gòu)件14不僅需要承受張力，還要分別承受來自薄片噴嘴板12的壓縮、彎曲和扭曲(非塑性變形)。因此，噴頭支撐構(gòu)件14一般制成板狀或條狀。
因此，噴頭支撐構(gòu)件14可以像外框架11一樣由陶瓷構(gòu)成。因此，使得噴頭支撐構(gòu)件14和外框架11的線性膨脹系數(shù)相同。但是，陶瓷的可加工性不如金屬材料或聚合體材料的那么好。所以，噴頭支撐構(gòu)件14由以下材料及方法制造。
首先，噴頭支撐構(gòu)件14可由線性膨脹系數(shù)比外框架11的線性膨脹系數(shù)高0.5-1.5倍的材料制成。例如，只要噴頭支撐構(gòu)件14和外框架11有著基本相同的線性膨脹系數(shù)，噴頭支撐構(gòu)件14的剛性(由E×I表示，其中E為楊氏模量(縱向彈性模量)，I為幾何慣性力矩，其結(jié)果為抗撓剛性)就沒有限制。但是，如果噴頭支撐構(gòu)件14的線性膨脹系數(shù)在上述范圍內(nèi)大于外框架11的線性膨脹系數(shù)，那么噴頭支撐構(gòu)件14的剛性必須小于外框架11。
第二，噴頭支撐構(gòu)件14可由線性膨脹系數(shù)與陶瓷基本相同的聚合材料制成。例如，液晶塑料(也稱為LCP或液晶聚合物，特別是，Polyplastics有限公司生產(chǎn)的VECTRA B230)可能會更好。另外，液晶塑料的線性膨脹系數(shù)大約為3.0ppm。因為聚合材料有較小的線性膨脹系數(shù)，所以它的線性膨脹系數(shù)接近于外框架11的線性膨脹系數(shù)，其機械強度以及潤濕性都非常良好。
第三，噴頭支撐構(gòu)件14可由不脹鋼(36％的鐵和鎳合金)、鈦或鈦合金、鎳鋼、鍍鎳鋼(由于鍍鎳而提高了潤濕性能)、不銹鋼或氮化鋁制成。
而且，如圖1A-1C所示，噴頭支撐構(gòu)件14中設(shè)置有液體入口14a，因此需要能夠制成液體入口14a的材料和加工方法。在此種情況下，以下任何一種方法都可以采用。
首先，可采用的一種方法是，上述不脹鋼、鎳鋼、鍍鎳鋼或不銹鋼的平板是塑性加工的，以便形成液體入口14a，同時在其中形成與液體入口14a連通的流路。例如，在噴頭支撐構(gòu)件14內(nèi)部形成空間來構(gòu)造一個通路，其等同于圖6所示的傳統(tǒng)供液通路2a(參見圖2A和2B中所示的供液通路14b，下文中將對此進(jìn)行描述)。當(dāng)平板被塑性加工時，彎曲強度、扭曲強度和抗壓強度將提高到大于平板本身的水平。
第二，液體入口14a可通過對具有和陶瓷(例如，以上提到的LCP)基本上一樣的線性膨脹系數(shù)的聚合材料進(jìn)行注模成形而制成。而且，與液體入口14a連通的供液通路也可用相似的方式制造(圖2A和2B中所示的供液通路14b)。
第三，可采用的另一個方法是，在第二種方法中，在噴頭支撐構(gòu)件14下面提供應(yīng)變吸收板。圖2A和2B中示出了帶有應(yīng)變吸收板14c的噴頭支撐構(gòu)件14A。噴頭支撐構(gòu)件14A設(shè)置有與液體入口14a連通的供液通路14b，其是通過在內(nèi)部以及在液體入口14a內(nèi)形成一空間而形成的。
應(yīng)變吸收板14c是平板，并且當(dāng)應(yīng)變吸收板14c位于噴頭芯片13上時，其被粘結(jié)在噴頭芯片13的上表面上。同時，應(yīng)變吸收板14c的上表面粘結(jié)在噴頭支撐構(gòu)件14A的底表面上。
應(yīng)變吸收板14c上設(shè)置有許多橢圓形通孔14d。穿過通孔14d，供液通路14b與噴頭芯片13連通。
在這種情況下，應(yīng)變吸收板14c可由不脹鋼、鍍鎳鋼、不銹鋼、或陶瓷的平板制成，而噴頭支撐構(gòu)件14A除了應(yīng)變吸收板14c的部分，可由象第二種方法中的那些聚合材料制成。通過用金屬材料和聚合材料的組合材料制成噴頭支撐構(gòu)件14A，線性膨脹系數(shù)和壓縮由金屬材料制成的應(yīng)變吸收板14c來確保，而可加工性和成本通過注模成形的聚合材料得到提高。
接下來將對線形噴頭10的制造方法進(jìn)行說明。
首先，參照圖1B，噴嘴板12被粘結(jié)在外框架11上(第一步)。外框架11的框架底面被粘結(jié)在噴嘴板12上。粘結(jié)過程在T1溫度下進(jìn)行，T1是制造線形噴頭10過程中的最高溫度(150℃或更高，根據(jù)實施例確定)。另外，溫度T1要高于驅(qū)動過程中線形噴頭10的最高溫度。熱固化(heat-curing)的片狀粘接劑可作為粘接劑，特別是可以使用環(huán)氧樹脂粘接劑。
根據(jù)實施例，噴嘴板12的線性膨脹系數(shù)大于外框架11。特別是如實施例所述，當(dāng)噴嘴板12由鎳制造而成時，它的線性膨脹系數(shù)大約為12-13ppm。但是，當(dāng)外框架11由陶瓷制成時，其線性膨脹系數(shù)約為3-3.5ppm。
當(dāng)噴嘴板12在150℃的環(huán)境溫度下粘結(jié)在外框架11上，如果溫度低于150℃，則在噴嘴板12上將產(chǎn)生一個沿壓縮方向的力。即，在低于150℃的溫度下在噴嘴板12內(nèi)總是產(chǎn)生一個拉應(yīng)力。因此，在150℃或更低的環(huán)境溫度下，噴嘴板12保持緊拉的狀態(tài)。
然后，噴頭芯片13被粘結(jié)在噴嘴板12上(第二步)。在低于T1溫度的T2溫度下，噴頭芯片13粘結(jié)在噴嘴板12上。根據(jù)該實施例，溫度T2為120℃。為了將噴頭芯片13粘結(jié)在噴嘴板12上，噴頭芯片13的阻擋層必須粘結(jié)在噴嘴板12上；粘結(jié)溫度由阻擋層的特性決定，因此根據(jù)實施例，阻擋層的加工溫度為120℃。
這里，噴嘴板12上設(shè)有噴孔，并且其粘結(jié)方式使得噴孔與噴頭芯片13的加熱元件相對應(yīng)(使得每個噴孔的軸線與噴頭芯片13的每個加熱元件的軸線在豎直方向上相重合)。噴孔布置在加熱元件上且圍繞在加熱元件周圍，液體室由側(cè)面上的阻擋層和頂部上的噴嘴板12形成。
在120℃的環(huán)境溫度下，噴嘴板12中產(chǎn)生拉應(yīng)力。即，在150℃的環(huán)境溫度下，噴嘴板12與外框架11無應(yīng)變地粘結(jié)在一起，使得在120℃時，由于噴嘴板12與外框架11的線性膨脹系數(shù)不同，噴嘴板12收縮得比外框架11多。但是，由于噴嘴板12的收縮力小于外框架11的剛性，所以即使當(dāng)溫度低于150℃時，外框架11中也很難產(chǎn)生應(yīng)變，從而使得噴嘴板12的收縮與外框架11一致。
盡管在圖1A-1C中沒有示出，偽芯片在縱向方向上布置于噴頭芯片13上，以便如圖8c中所示的布置那樣基本上無間隙地插入其間。偽芯片可以有加熱元件、阻擋層和象在噴頭芯片13中一樣地形成的單獨流路?；蛘?，偽芯片僅具有設(shè)置于半導(dǎo)體襯底的幾乎整個區(qū)域上的阻擋層，而沒有加熱元件和單獨流路。在任何情況下，偽芯片不能噴射小液滴。
然后，在低于溫度T2的溫度T3下，噴頭支撐構(gòu)件14粘結(jié)在外框架11和噴頭芯片13上(第三步)。
以下將說明在裝配過程中的環(huán)境溫度與應(yīng)變之間的關(guān)系。圖3為以溫度變化為橫坐標(biāo)，著色劑的量為縱坐標(biāo)的曲線圖。簡短地說，在圖3曲線的范圍內(nèi)，假設(shè)溫度與應(yīng)變成正比。
根據(jù)圖3，直線L1表示在常溫(根據(jù)該實施例為25℃)下裝配的應(yīng)變特性；在打印機的正常工作溫度為15-35℃的情況下，在其中間溫度25℃下進(jìn)行的裝配表現(xiàn)出直線L1的特性。這是因為，應(yīng)變在25℃為零；而且當(dāng)溫度達(dá)到例如35℃時，應(yīng)變達(dá)到Dmin。
當(dāng)僅考慮正常工作溫度時，在該范圍的中間溫度25℃(常溫)下，裝配過程中的應(yīng)變能降低到最小。
但是，當(dāng)在實際使用打印機時，線形噴頭10的溫度上升至高于室內(nèi)溫度，在室溫為25℃時，其可達(dá)到45℃。
因此，根據(jù)直線L1，在25℃下進(jìn)行的裝配過程中，操作線形噴頭10的溫度達(dá)到45℃時應(yīng)變量達(dá)到Dave。但是，當(dāng)裝配溫度為線形噴頭10工作溫度的平均值(估計值)45℃時，特性表現(xiàn)為直線L2，因此，應(yīng)變在45℃為零。
然后，根據(jù)該實施例，噴頭支撐構(gòu)件14的粘結(jié)溫度設(shè)在45℃(作為設(shè)計值，在45±10℃的范圍內(nèi))，使得在平均工作溫度(45℃)下可抑制噴頭支撐構(gòu)件14中的應(yīng)變。即，溫度T3為45±10℃。
當(dāng)打印機經(jīng)過很長時間的休息后啟動時，線形噴頭10的溫度降至低于室溫(25℃)，使得噴頭支撐構(gòu)件14在此時可能產(chǎn)生應(yīng)變。在此種情況下，線形噴頭10在必要時需預(yù)熱。
同時，在45℃的環(huán)境溫度下，如圖1A-1C所示，噴頭支撐構(gòu)件14的兩個外端之間在縱向上的長度設(shè)為近似等于外框架11的兩內(nèi)端在縱向上的長度(噴頭支撐構(gòu)件14的長度稍短)。因此，在溫度T3下，噴頭支撐構(gòu)件14基本上無間隙地配合在外框架11的內(nèi)部。因此，在45℃的環(huán)境溫度下，噴頭支撐構(gòu)件14和外框架11中不產(chǎn)生熱應(yīng)力。
如圖1A-1C所示，噴頭支撐構(gòu)件14在縱向上的外側(cè)面用粘接劑(在兩側(cè)面之間形成粘接層15)粘結(jié)于外框架11在縱向上的內(nèi)側(cè)面上。同時，噴頭支撐構(gòu)件14的底面通過以相同方式形成粘接層15而用粘接劑粘結(jié)于噴頭芯片13(和圖1A-1C中沒有顯示的偽芯片)的上表面上。
圖4示出了噴頭支撐構(gòu)件14、外框架11合粘接層15之間的位置關(guān)系的平面圖。另外，噴頭支撐構(gòu)件14和外框架11之間的間隙在圖4中被夸張地示出，實際的間隔小于圖中所示。如圖4所示，不僅噴頭支撐構(gòu)件14和外框架11在縱向上的末端有粘接層15，在其近似中間部分也有粘接層15。
在上述構(gòu)造的線形噴頭10中，備用器件或操作過程中的溫度為150℃或更低，因此，噴距板12內(nèi)總會產(chǎn)生拉應(yīng)力。在150℃或更低的溫度下，噴嘴板12隨著外框架11的膨脹/收縮而進(jìn)行膨脹/收縮。此外，噴頭芯片13粘結(jié)于噴嘴板12上由于噴頭芯片13和外框架11的線性膨脹系數(shù)基本相同，因此噴嘴板12隨著外框架11進(jìn)行膨脹/收縮，即使發(fā)生溫度變化，噴頭芯片13的加熱元件與噴嘴板12的噴孔的位置關(guān)系仍會維持。
另外，在線形噴頭10的平均工作溫度(45℃)下，噴頭支撐構(gòu)件14和外框架11中不會產(chǎn)生熱應(yīng)力，因此沒有應(yīng)變產(chǎn)生。當(dāng)噴頭支撐構(gòu)件14的線性膨脹系數(shù)大于外框架11的線性膨脹系數(shù)，在溫度大于45℃時，產(chǎn)生一個壓應(yīng)力(圖4中箭頭P1)。
在這種情況下，噴頭支撐構(gòu)件14的伸長超過外框架11；但是，噴頭支撐構(gòu)件14的縱向上的兩端均被外框架11夾住，同時外框架11的粘結(jié)表面剛性設(shè)為大于噴頭支撐構(gòu)件14。即，當(dāng)溫度高于45℃時，當(dāng)噴頭支撐構(gòu)件14的應(yīng)變受到外框架11的限制時，噴頭支撐構(gòu)件14中會產(chǎn)生一個壓應(yīng)力。
如圖4所示，因為噴頭支撐構(gòu)件14不僅在縱向上的兩端有粘接層15，而且在縱向上的中間位置也存在粘接層15，所以傳統(tǒng)技術(shù)中的現(xiàn)象(噴頭支撐構(gòu)件14彎曲成弓形)不會發(fā)生。由于噴頭支撐構(gòu)件14的縱向上的兩端均被外框架11壓住，所以當(dāng)溫度升高，在與縱向相垂直的方向(圖4中的P2)上會產(chǎn)生應(yīng)變。因此，噴頭支撐構(gòu)件14和外框架11之間的間隙必須具有一定容差，尤其是在與縱向相垂直的方向上，而且優(yōu)選粘接層15具有撓性(橡膠彈性)。
例如，聚亞安酯樹脂粘接劑具有相應(yīng)于該組合材料的撓性(橡膠彈性)。同時，彈性體樹脂粘接劑由在固化之后具有橡膠彈性的材料制成，使得固化后的粘接劑或多或少具有橡膠彈性。例如，在硅樹脂中，因為作為其主要材料的聚硅氧烷的作用，無論是室溫固化還是熱定形類型，固化樹脂都表現(xiàn)出了橡膠彈性。
如上所述，當(dāng)線形噴頭10由具有不同線性膨脹系數(shù)多種材料的組合成時，由于溫度變化而引起的應(yīng)變可以降低到最小。
然后，線形噴頭10裝配到噴墨打印機的機身上，然后相對于記錄介質(zhì)進(jìn)行移動。例如，在線形噴頭10裝配到打印機的機身上的狀態(tài)下，記錄介質(zhì)在與線形噴頭10的縱向相垂直的方向上移動。
在相對移動過程中，線形噴頭10的每個噴頭芯片13處噴射出小液滴。即，布置在噴頭芯片13上的加熱元件被加熱，使得通過由于氣泡的產(chǎn)生/消失而產(chǎn)生的壓力變化在加熱元件上的液體上施加一個劇增的力。在該劇增力的作用下，小液滴由噴孔噴射出，從而通過小液滴落在記錄介質(zhì)上形成圖像。
通過如此驅(qū)動線形噴頭10，線形噴頭10的溫度升高，即使當(dāng)線形噴頭10的溫度發(fā)生變化(即使在線形噴頭10的內(nèi)部產(chǎn)生熱應(yīng)力)時，噴頭芯片13和記錄介質(zhì)之間的距離也很難改變，以此獲得高品質(zhì)的打印。
(具體示例)接下來，將描述本發(fā)明的一個示例。在該示例中，線形噴頭10為四色線形噴頭(Y黃色，M品紅色，C青色，K黑色)。
首先，外框架11由陶瓷(粉末燒結(jié)陶瓷)制成。由于這是作為四色線形噴頭的外框架11，所以設(shè)置了四個彼此平行(見圖6，其為外框架11的俯視圖)的槽(橢圓槽11a、11b、11c、11d)。每個槽的長徑、短徑和厚度分別為227mm、6.0mm和5.0mm。
電鑄鎳薄膜(厚13μm)在160℃下被設(shè)置在外框架11的兩個表面上(在該示例中，溫度為160℃，高于150℃)。噴嘴板12設(shè)置在底面上，在頂面上設(shè)置一加強板12h，用以改善拉伸平衡。使拉力施加在兩個表面上可以減小兩個表面上的應(yīng)力差。
圖5為外框架11用于一種顏色的橢圓槽的示圖，其示出了從底部觀察到的噴頭芯片13和噴嘴板12之間的位置關(guān)系。
在該示例中，每個噴頭芯片13的結(jié)合數(shù)量很大，而且如果同時設(shè)置長的結(jié)合工作孔，在160℃下粘結(jié)的噴嘴板12的應(yīng)變就增大。設(shè)置了帶有一些焊盤的結(jié)合端子，至于噴頭芯片13，一個電極被分成兩個分割部分，以便噴嘴板12上的應(yīng)變通過對應(yīng)每個分割部分的一半橢圓槽而降低。
上述的偽芯片D被設(shè)置在噴頭芯片13之間，而且通過與噴頭芯片13同樣的方法被粘結(jié)。但是，偽芯片D并不設(shè)有電連接。
在被粘結(jié)在噴嘴板12上之后，噴頭芯片13和偽芯片D之間的間隙被密封，以便防止液體從噴頭芯片13和偽芯片D所圍繞的區(qū)域泄漏出去。
同時，將制造三種噴頭支撐構(gòu)件14。第一元件由鋁制成，作為基礎(chǔ)材料，其表面上覆蓋有聚酰亞胺樹脂。第二元件由注射成型的液晶塑料制成。第三元件由不銹鋼平板(厚度為0.3mm)制成。在噴頭支撐構(gòu)件14的兩端，設(shè)置有槽，用于提供供結(jié)合端子插入的空間(10mm×0.9mm)。
安裝步驟如下(1)在160℃的環(huán)境溫度下，噴嘴板12和加強板12h粘結(jié)于外框架11上。
(2)噴頭芯片13被粘結(jié)，使得它與通過預(yù)先用光化學(xué)雕刻以高精度形成在噴嘴板12上的噴孔12a對準(zhǔn)。
(3)偽芯片D參照噴頭芯片13的位置被粘結(jié)。
(4)密封噴頭芯片13和偽芯片D之間的間隙。
(5)通過在噴頭芯片13和偽芯片D的上表面上施加粘接劑，以及使噴頭支撐構(gòu)件14從頂部落入形成于外框架上的槽中，使噴頭支撐構(gòu)件14粘結(jié)于噴頭芯片13上。
(6)在噴頭支撐構(gòu)件14周圍的預(yù)定位置被填滿粘接劑，噴頭支撐構(gòu)件14用固定夾具加壓，保持預(yù)定的一段時間(固化粘接劑)。除了線形噴頭10的平均工作溫度45℃之外，也可以在常溫(25℃)下嘗試該處理。
(7)在確認(rèn)噴頭支撐構(gòu)件14已粘結(jié)之后，移開固定夾具；具有以高精度布置在印刷電路板上的所需數(shù)量(在該示例中，每種顏色16個，共64個)的結(jié)合端子的接線板16(參見圖7，為便于理解，接線板16被放大了)，從噴頭支撐構(gòu)件14上方被插入外框架11中，以利用粘接劑將其固定。
(8)穿過圖5所示的、設(shè)置在噴嘴板12上的結(jié)合工作孔，實現(xiàn)線接合(wirebonding)。
(9)密封結(jié)合工作孔12b。
使用以上述過程制造的線形噴頭10，打印出圖像。另外，噴頭支撐構(gòu)件14由鋁和聚酰亞胺制成，打印在室溫35℃下進(jìn)行，其中使用了在常溫25℃下和在平均工作溫度45℃下粘結(jié)的噴頭支撐構(gòu)件14。因此，在任何一個例子中，可以肯定的是其打印質(zhì)量得到前所未有的提高，并且由于熱應(yīng)力而產(chǎn)生的影響被降低。
權(quán)利要求
1.一液體噴頭，其包括一噴嘴板，其上形成有噴射小液滴的多個噴孔；一框架形狀的第一支撐基板；一噴頭芯片，其具有布置在一半導(dǎo)體襯底上的多個加熱元件；和一第二支撐基板，它的至少一部分被布置在所述第一支撐基板的框架內(nèi)部的一區(qū)域中，具有多個所述噴頭芯片的所述液體噴頭排成一行被結(jié)合到噴嘴板上，使得所述加熱元件與所述噴孔分別相對，其中，所述噴頭芯片的線性膨脹系數(shù)與所述第一支撐基板的線性膨脹系數(shù)基本相同；所述噴嘴板的線性膨脹系數(shù)大于所述第一支撐基板的線性膨脹系數(shù)；并且所述第二支撐基板的線性膨脹系數(shù)大于所述第一支撐基板的線性膨脹系數(shù)，其中，所述噴嘴板被結(jié)合到所述第一支撐基板上，而在所述第一支撐基板和第二支撐基板之間的接合面不產(chǎn)生熱應(yīng)力的環(huán)境溫度下，所述第一支撐基板使所述噴嘴板中產(chǎn)生拉應(yīng)力，其中，所述第二支撐基板結(jié)合到所述第一支撐基板上，使得第二支撐基板在縱向上的兩端處的至少一部分外側(cè)面配合在第一支撐基板的至少一部分內(nèi)側(cè)面之間，以及其中，當(dāng)所述第二支撐基板相對于所述第一支撐基板熱膨脹時，第一支撐基板限制了第二支撐基板的應(yīng)變，而第二支撐基板中產(chǎn)生壓應(yīng)力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴頭，其中，在所述液體噴頭的平均工作溫度下，所述第二支撐基板和所述第一支撐基板之間的接合面上不產(chǎn)生壓應(yīng)力，而第一支撐基板在所述噴嘴板上產(chǎn)生拉應(yīng)力。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴頭，其中，在所述液體噴頭的平均工作溫度，即45±10℃的溫度范圍內(nèi)，在所述第二支撐基板和所述第一支撐基板之間的接合面上不產(chǎn)生壓應(yīng)力，而第一支撐基板在所述噴嘴板上產(chǎn)生拉應(yīng)力。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴頭，其中，所述第二支撐基板的線性膨脹系數(shù)大于所述第一支撐基板的線性膨脹系數(shù)，同時低于第一支撐基板的線性膨脹系數(shù)的1.5倍。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴頭，其中，所述第一支撐基板由線性膨脹系數(shù)為單晶硅或多晶硅線性膨脹系數(shù)的0.5-1.5倍的陶瓷制成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴頭，其中，所述噴嘴板由鎳和聚酰亞胺中的一種制成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴頭，其中，所述第二支撐基板由選自以下的一種或多種材料的組合制成線性膨脹系數(shù)在單晶硅或多晶硅的線性膨脹系數(shù)的0.5-1.5倍范圍內(nèi)的陶瓷、線性膨脹系數(shù)在單晶硅或多晶硅的線性膨脹系數(shù)的0.5-1.5倍范圍內(nèi)的聚合材料、不脹鋼、鈦或鈦合金、鎳鋼、鍍鎳鋼、不銹鋼和氮化鋁。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴頭，其中，所述第二支撐基板包括由第二支撐基板的開口部分形成的一液體入口和與所述液體入口連通且連通至所述噴頭芯片的加熱元件上的一供應(yīng)通路。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴頭，其中，所述第二支撐基板包括由所述第二支撐基板的開口部分形成的一液體入口和與所述液體入口連通且連通至所述噴頭芯片的加熱元件上的一供應(yīng)通路，并且所述第二支撐基板由選自以下的一種或多種材料的組合制成線性膨脹系數(shù)在單晶硅或多晶硅的線性膨脹系數(shù)的0.5-1.5倍范圍內(nèi)的陶瓷、線性膨脹系數(shù)在單晶硅或多晶硅的線性膨脹系數(shù)的0.5-1.5倍范圍內(nèi)的聚合材料、不脹鋼、鈦或鈦合金、鎳鋼、鍍鎳鋼、不銹鋼和氮化鋁。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴頭，其中，所述第二支撐基板包括由所述第二支撐基板的開口部分形成的一液體入口和與所述液體入口連通且連通至所述噴頭芯片的加熱元件上的一供應(yīng)通路，其中所述第二支撐基板包括所述液體入口的部分由下述材料中的一種制成線性膨脹系數(shù)在單晶硅或多晶硅的線性膨脹系數(shù)的0.5-1.5倍范圍內(nèi)的陶瓷、不脹鋼、鎳鋼、鍍鎳鋼、不銹鋼，并且所述供應(yīng)通路由線性膨脹系數(shù)在單晶硅或多晶硅的線性膨脹系數(shù)的0.5-1.5倍范圍內(nèi)的聚合材料制成。
11.一液體噴頭，其包括一噴嘴板，其上形成有噴射小液滴的多個噴孔；一框架形狀的第一支撐基板；一噴頭芯片，其具有布置于一半導(dǎo)體襯底上的多個加熱元件；和一第二支撐基板，它的至少一部分被布置在所述第一支撐基板的框架內(nèi)部的一區(qū)域中，具有多個所述噴頭芯片的所述液體噴頭排成一行被結(jié)合在所述噴嘴板上，使得所述加熱元件與所述噴孔分別相對，其中，所述噴頭芯片的線性膨脹系數(shù)與所述第一支撐基板的線性膨脹系數(shù)基本相同；所述噴嘴板的線性膨脹系數(shù)大于所述第一支撐基板的線性膨脹系數(shù)；并且所述第二支撐基板的線性膨脹系數(shù)與所述第一支撐基板的線性膨脹系數(shù)基本相同，其中，所述噴嘴板被接合到所述第一支撐基板上，而第一支撐基板在所述噴嘴板上產(chǎn)生拉應(yīng)力，其中，所述第二支撐基板被接合到所述第一支撐基板上，使得所述第二支撐基板在縱向上的兩端處的至少一部分外側(cè)面配合在所述第一支撐基板的至少一部分內(nèi)側(cè)面之間。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的噴頭，其中，所述第一支撐基板由線性膨脹系數(shù)在單晶硅或多晶硅的線性膨脹系數(shù)的0.5-1.5倍范圍內(nèi)的陶瓷制成。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的噴頭，其中，所述噴嘴板由鎳和聚酰亞胺中的一種制成。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的噴頭，其中，所述第二支撐基板由選自以下的一種或多種材料的組合制成線性膨脹系數(shù)在單晶硅或多晶硅的線性膨脹系數(shù)的0.5-1.5倍范圍內(nèi)的陶瓷、線性膨脹系數(shù)在單晶硅或多晶硅的線性膨脹系數(shù)的0.5-1.5倍范圍內(nèi)的聚合材料、不脹鋼、鈦或鈦合金、鎳鋼、鍍鎳鋼、不銹鋼和氮化鋁。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的噴頭，其中，所述第二支撐基板包括由所述第二支撐基板的開口部分形成的一液體入口和與所述液體入口連通且連通至所述噴頭芯片的加熱元件上的一供應(yīng)通路。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的噴頭，其中，所述第二支撐基板包括由所述第二支撐基板的開口部分形成的一液體入口和與所述液體入口連通且連通至所述噴頭芯片的加熱元件上的一供應(yīng)通路，并且所述第二支撐基板由選自以下的一種或多種材料的組合制成線性膨脹系數(shù)在單晶硅或多晶硅的線性膨脹系數(shù)的0.5-1.5倍范圍內(nèi)的陶瓷、線性膨脹系數(shù)在單晶硅或多晶硅的線性膨脹系數(shù)的0.5-1.5倍范圍內(nèi)的聚合材料、不脹鋼、鈦或鈦合金、鎳鋼、鍍鎳鋼、不銹鋼和氮化鋁。
17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的噴頭，其中，所述第二支撐基板包括由所述第二支撐基板的開口部分形成的一液體入口和與所述液體入口連通且連通至所述噴頭芯片的加熱元件上的一供應(yīng)通路，其中，所述第二支撐基板包括所述液體入口的部分由下述材料中的一種制成線性膨脹系數(shù)在單晶硅或多晶硅的線性膨脹系數(shù)的0.5-1.5倍范圍內(nèi)的陶瓷、不脹鋼、鎳鋼、鍍鎳鋼、和不銹鋼，并且其中，所述供應(yīng)通路由線性膨脹系數(shù)在單晶硅或多晶硅的線性膨脹系數(shù)的0.5-1.5倍范圍內(nèi)的聚合材料制成。
18.一液體噴射裝置，其包括一噴嘴板，其上形成有噴射小液滴的多個噴孔；一框架形狀的第一支撐基板；一噴頭芯片，其具有布置于一半導(dǎo)體襯底上的多個加熱元件；和一第二支撐基板，它的至少一部分被布置在所述第一支撐基板的框架內(nèi)部的一區(qū)域中，一具有多個所述噴頭芯片的液體噴射頭，所述噴頭芯片排成一行結(jié)合到所述噴嘴板上，使得所述加熱元件與所述噴孔分別相對，其中，所述噴頭芯片的線性膨脹系數(shù)與所述第一支撐基板的線性膨脹系數(shù)基本相同；所述噴嘴板的線性膨脹系數(shù)大于所述第一支撐基板的線性膨脹系數(shù)；并且所述第二支撐基板的線性膨脹系數(shù)大于所述第一支撐基板的線性膨脹系數(shù)，其中，所述噴嘴板被結(jié)合到所述第一支撐基板上，而在所述第一支撐基板和第二支撐基板之間的接合面不產(chǎn)生熱應(yīng)力的環(huán)境溫度下，第一支撐基板在所述噴嘴板上產(chǎn)生拉應(yīng)力，其中，所述第二支撐基板結(jié)合到所述第一支撐基板上，使得所述第二支撐基板在縱向上的兩端處的至少一部分外側(cè)面配合在所述第一支撐基板的至少一部分內(nèi)側(cè)面之間，以及其中，當(dāng)所述第二支撐基板相對于所述第一支撐基板熱膨脹時，第一支撐基板限制了第二支撐基板的應(yīng)變，而所述第二支撐基板中產(chǎn)生壓應(yīng)力。
19.一液體噴射裝置，其包括一噴嘴板，其上形成有噴射小液滴的多個噴孔；一框架形狀的第一支撐基板；一噴頭芯片，其具有多個布置于一半導(dǎo)體襯底上的加熱元件；和一第二支撐基板，它的至少一部分被布置于所述第一支撐基板的框架內(nèi)部的一區(qū)域中，一具有多個所述噴頭芯片的液體噴射頭，所述噴頭芯片排成一行結(jié)合到所述噴嘴板上，使得所述加熱元件與所述噴孔分別相對，其中，所述噴頭芯片的線性膨脹系數(shù)與所述第一支撐基板的線性膨脹系數(shù)基本相同；所述噴嘴板的線性膨脹系數(shù)大于所述第一支撐基板的線性膨脹系數(shù)；并且所述第二支撐基板的線性膨脹系數(shù)大于所述第一支撐基板的線性膨脹系數(shù)，其中，所述噴嘴板被結(jié)合到所述第一支撐基板上，第一支撐基板在所述噴嘴板中產(chǎn)生拉應(yīng)力，其中，所述第二支撐基板被結(jié)合到所述第一支撐基板上，使得所述第二支撐基板在縱向上的兩端處的至少一部分外側(cè)面配合在所述第一支撐基板的至少一部分內(nèi)側(cè)面之間。
20.一種液體噴頭的制造方法，該液體噴頭包括一噴嘴板，其上形成有噴射小液體的多個噴孔；一框架形狀的第一支撐基板；一噴頭芯片，其具有多個布置于一半導(dǎo)體襯底上的加熱元件；和一第二支撐基板，它的至少一部分被布置于所述第一支撐基板的框架內(nèi)部的一區(qū)域中，其中，所述噴頭芯片的線性膨脹系數(shù)與所述第一支撐基板的線性膨脹系數(shù)基本相同；所述噴嘴板的線性膨脹系數(shù)大于所述第一支撐基板的線性膨脹系數(shù)；并且所述第二支撐基板的線性膨脹系數(shù)大于所述第一支撐基板的線性膨脹系數(shù)，所述制造方法包括以下步驟在環(huán)境溫度T1下，將所述噴嘴板結(jié)合到所述第一支撐基板上；在低于溫度T1的環(huán)境溫度T2下，將多個所述噴頭芯片結(jié)合到所述噴嘴板上，使得所述加熱元件與所述噴孔分別相對；在低于溫度T2的環(huán)境溫度為T3下，將所述第二支撐基板結(jié)合到所述第一支撐基板上，使得所述第二支撐基板在縱向上的兩端的至少一部分外側(cè)面配合在所述第一支撐基板的至少一部分內(nèi)側(cè)面之間。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中，在所述結(jié)合第二支撐基板的步驟中，在環(huán)境溫度T3下，所述第二支撐基板被利用粘接劑粘結(jié)到所述第一支撐基板上，然后所述粘接劑完成固化。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中，在所述結(jié)合第二支撐基板的步驟中，溫度T3為所述液體噴頭的平均工作溫度。
23.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中，在所述結(jié)合第二支撐基板的步驟中，溫度T3為所述液體噴頭的平均工作溫度，其范圍為45±10℃。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種線形噴頭，其包括一噴嘴板、一框架形狀的外框架、多個噴頭芯片和布置在外框架內(nèi)的一噴頭支撐構(gòu)件。噴嘴板和噴頭支撐構(gòu)件的線性膨脹系數(shù)大于外框架的線性膨脹系數(shù)。噴嘴板被結(jié)合到外框架上，外框架在噴嘴板中產(chǎn)生拉應(yīng)力。噴頭支撐構(gòu)件結(jié)合到外框架上并與其配合。當(dāng)噴頭支撐構(gòu)件相對于外框架熱膨脹時，外框架限制了噴頭支撐構(gòu)件的應(yīng)變，而噴頭支撐構(gòu)件產(chǎn)生壓應(yīng)力。
文檔編號B41J2/05GK1672935SQ200510069
公開日2005年9月28日 申請日期2005年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月23日
發(fā)明者江口武夫, 中村厚志, 宮崎明仁, 平島滋義, 安藤直志 申請人:索尼株式會社