專利名稱：打印頭模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種液滴噴出裝置，用于在基板上沉積液滴。
背景技術(shù)：
噴墨打印機(jī)是一種液滴噴出裝置。噴墨打印機(jī)一般包括對(duì)噴嘴通路的油 墨供給。噴嘴通路截至于噴出油墨液滴的噴嘴口。通過用致動(dòng)器擠壓油墨通 路中的油墨來控制油墨液滴噴出，致動(dòng)器例如可以是壓電偏轉(zhuǎn)器、熱起泡噴
射產(chǎn)生器或靜電偏轉(zhuǎn)元件。 一般的打印頭具有與噴嘴口和相關(guān)的致動(dòng)器對(duì)應(yīng) 的油墨通路陣列，從而可單獨(dú)控制每個(gè)噴嘴口的液滴噴出。在液滴按需打印 頭中，在打印頭和打印基板彼此相對(duì)移動(dòng)時(shí)開啟每個(gè)致動(dòng)器，從而在圖像的
特定像素位置處選擇性地噴出液滴。在高性能打印頭中，噴嘴口一般具有50 微米或更小的，例如大約35微米的直徑，以100- 300個(gè)噴嘴/英寸的間距分 離，具有100到3000dpi或更大的分辨率，并提供大約1到70皮升或更小的 液滴尺寸。液滴噴出頻率為10kHz或更大。
打印精度受大量因素影響，包括由打印機(jī)中的打印頭和多個(gè)打印頭之間 的噴嘴噴出的液滴的尺寸和速度均勻性。反過來液滴尺寸和液滴速度受諸如 油墨通路的尺寸均勻性、聲波干涉效果、油墨流通3各中的污染物和致動(dòng)器的
制動(dòng)均勻性這樣的因素影響。

發(fā)明內(nèi)容
一般地，在一個(gè)方面中，打印頭包括本體；粘附到所述本體的致動(dòng)器， 在所述致動(dòng)器與所述本體之間的包圍空間形成一腔室；由所述本體確定的開 口，用于釋放所述腔室中的壓力；和粘附到所述開口的密封體，在確保釋放 壓力的同時(shí)密封所述腔室。
該方案可包括一個(gè)或多個(gè)下列特征。所述致動(dòng)器包括壓電材料，所述密 封體由塑料(例如聚酰亞胺)形成。打印頭包括疊層組件。所述致動(dòng)器粘附 到所述疊層組件，所述疊層組件包括柔性印刷電路、空腔板、下降板、聲波抑制器、隔板和孔板。在所述聲波抑制器中形成有開口，在所述下降^反中形 成有溝道。打印頭包括由所述本體確定的油墨集流腔。所述密封體使用可分 離的粘結(jié)劑粘附到所述開口 。
在另一個(gè)方面中，柔性電路包括由柔性材料形成的本體；形成在所述本 體上的電跡線；和由所述本體確定的用于液體流過的開口 。
該方案可包括一個(gè)或多個(gè)下列特征。所述本體由聚酰亞胺形成，或者包 括粘結(jié)在一起(例如用包括聚酰亞胺的粘結(jié)劑)的兩層柔性材料(例如聚酰 亞胺)。所述本體包括基層(例如聚酰亞胺材料)、形成在所述基層上的電跡 線、和覆蓋所述跡線的覆層(例如可印刷的聚酰亞胺)。
在另一個(gè)方面中，疊層組件包括多個(gè)疊層，包括致動(dòng)器、空腔板、下降 板、和孔板，每個(gè)疊層都具有開口，每個(gè)疊層中的開口都與其他疊層的開口 對(duì)準(zhǔn)，；險(xiǎn)查所述開口來確保疊層的對(duì)準(zhǔn)和布置。
該方案可包括一個(gè)或多個(gè)下列特征。疊層組件進(jìn)一步包括在致動(dòng)器上的 基準(zhǔn)標(biāo)記，從而當(dāng)所述疊層對(duì)準(zhǔn)時(shí)，該基準(zhǔn)標(biāo)記是可見的。所述多個(gè)疊層還 包括聲波抑制器、柔性電路和隔板。
在一個(gè)方面中，對(duì)準(zhǔn)疊層的方法包括提供具有開口的多個(gè)疊層，包括致 動(dòng)器、空腔板、下降板、和孔板，所述疊層之一包括基準(zhǔn)標(biāo)記；使用疊層中
的開口和所述疊層之一上的所述基準(zhǔn)標(biāo)記對(duì)準(zhǔn)疊層；將疊層粘附在一起；和
檢查所述開口，以確定對(duì)準(zhǔn)疊層。檢查所述開口包括使用相機(jī)觀察疊層中的 開口，以證實(shí)所述基準(zhǔn)標(biāo)記與所述開口對(duì)準(zhǔn)。
此外，其他的方面、特征和優(yōu)點(diǎn)將從下面詳細(xì)的描述、附圖和權(quán)利要求 變得顯而易見。


圖1A是打印頭的透視圖1B是打印頭的分解圖2A是打印頭的本體和疊層組件的透視圖2B是打印頭的橫截面圖2C是本體底側(cè)的透^L圖
圖3是疊層組件的分解圖4A是柔性印刷電路的透視圖；圖4B是柔性印刷電路的橫截面圖。
具體實(shí)施例方式
參照?qǐng)D1A和1B,打印頭10包括粘結(jié)到疊層組件14的本體12。這些 部件用諸如環(huán)氧樹脂這樣的粘結(jié)劑粘結(jié)在一起。油墨首先通過過濾器16和 管子18引入打印頭10并通過形成在本體12中的油墨倒鉤(barb) 20進(jìn)入 本體12中。在本體12中形成有開口 22，用于釋放本體12與組件14之間的 氣壓；在開口 22上放置有密封體24。蓋子26粘附到本體12頂部。
圖2A和2B顯示了打印頭IO的本體12和組件14。組件14中的第一層 是粘結(jié)到柔性印刷電路30的壓電元件28。當(dāng)本體12粘結(jié)到組件14時(shí)，形 成了保護(hù)壓電元件28免于外部環(huán)境并與油墨通路密封的腔室32。
參照?qǐng)D3，組件14包括粘結(jié)在一起的下列部件壓電元件28、柔性印 刷電路30、空腔板34、下降板(descenderplate) 36、聲波抑制器38、隔板 40和孔板42。這些部件用諸如環(huán)氧樹脂這樣的粘結(jié)劑粘結(jié)在一起。
參照?qǐng)D2A，從油墨倒鉤20向下流到本體12底側(cè)并進(jìn)入如圖2C中所示 的形成在本體12中的集流腔44中。油墨填滿集流腔44，然后流過柔性印刷 電路30中的開口 46并進(jìn)入如圖3中所示的形成在空腔板34中的泵室48。
參照?qǐng)D3，當(dāng)壓電元件28啟動(dòng)時(shí)，泵室中的油墨被抽吸，通過泵室中的 開口 50，通過下降板36中的開口 52,通過聲波抑制器38中的開口 (沒有 示出)，通過隔板開口 54,并從孔^反42中的孔56出來。
圖2B顯示了當(dāng)本體12粘結(jié)到組件14，在組件14中具有作為第一層的 壓電元件28時(shí)形成的腔室32的橫截面圖。腔室32保護(hù)壓電元件28免于外 部環(huán)境。在本體12中形成開口 22以釋放腔室32中的氣壓，密封體24用粘 結(jié)劑(如環(huán)氧樹脂)粘結(jié)到開口 22。密封體24由在壓力下改變形狀的柔順 材料(如聚酰亞胺)形成。
當(dāng)腔室32內(nèi)的氣壓升高時(shí)，給其中密封體24與開口 22接觸的開口 22 的周邊附近施加了壓力。施加給密封體24的壓力的量是開口 22的半徑的函 數(shù)。在特定的壓力時(shí)，將密封體24粘結(jié)到開口 22的粘結(jié)劑從開口 22表面 分離，從而釋放氣壓，隨后再粘附上。對(duì)于特定的氣壓設(shè)計(jì)開口 22的半徑 和粘結(jié)劑的強(qiáng)度，從而粘結(jié)劑在特定的氣壓時(shí)分離并再粘附。
圖2A顯示了升高到本體12表面之上的本體12中的開口 22。通過升高開口 22，可保護(hù)壓電元件28免于泄漏的油墨，密封體24進(jìn)一步保護(hù)壓電元 件28免于油墨或其他環(huán)境因素。
參照?qǐng)D3，柔性印刷電路30中的開口提供了從集流腔44到泵室的油墨 流路。圖4A顯示了柔性印刷電路30，其具有通過開口之間的空間延伸以避 免在液體流過開口 46時(shí)接觸液體的電跡線58。電跡線58從柔性印刷電路 30中部附近(接近壓電元件)的電極延伸到柔性印刷電路30端部的連接器 60。凸塊62在連接器60的每一側(cè)上延伸，其扣進(jìn)如圖1A中所示的蓋子26 中。
圖4B顯示了具有用粘結(jié)劑粘結(jié)在一起的第一層64和第二層66的柔性 印刷電路30。隨著時(shí)間的流逝，油墨可能將粘結(jié)劑從該兩個(gè)層分離，泄漏在 柔性印刷電路30內(nèi)并與電跡線58接觸。在一個(gè)方案中，柔性印刷電^各30 的兩個(gè)層由聚酰亞胺形成，粘結(jié)劑也包含聚酰亞胺。當(dāng)柔性印刷電路30的 層和粘結(jié)劑由相同的材料形成時(shí)，油墨不可能將粘結(jié)劑從兩個(gè)層分離?？捎?沖模、激光或其他類似的方法在柔性印刷電路30中切出開口?？墒褂猛繉?或其他材料保護(hù)柔性印刷電路30中的開口邊緣免于由于液體流過開口而造 成的損害。
參照?qǐng)D3，盡管柔性印刷電路30中的開口提供了到泵室的油墨流路，但 實(shí)際上僅有一些開口與空腔板34中的泵室對(duì)齊。其余的泵室被開口之間的 空間阻擋。對(duì)于到達(dá)被阻擋的泵室的油墨，油墨通過未被阻擋的泵室流過柔 性印刷電路30中的開口并進(jìn)入下降板36中的溝道68。然后這些溝道68中 的油墨向回流到空腔板34中，以進(jìn)入未被阻擋的泵室。
參照?qǐng)D3，如果聲波抑制器38由諸如Upilex⑧聚酰亞胺這樣的塑料材料 形成，則該材料沒有被均勻粘結(jié)，這可能留下未被粘結(jié)的材料區(qū)域。為了更 好的粘結(jié)，可從聲波抑制器38中切出開口 70。
本體12可由諸如聚苯^e危醚(PPS )這樣的塑料材料、或諸如鋁這樣的金 屬形成。蓋子26可由諸如Delrin⑧乙縮醛這樣的塑料材料形成。柔性印刷電 路30和聲波抑制器38可由Upilex⑧聚酰亞胺形成，而下降板36和空腔板 34可由諸如Kovar⑧金屬合金這樣的金屬形成。隔板40可由具有低模數(shù)的材 料，諸如碳(大約7MFa)或聚酰亞胺(大約3MPa)形成。孔板42可由不 4秀鋼形成。
隔板40用于將孔板42和聲波抑制器38粘結(jié)在疊層組件14內(nèi)。除了接給孔板42或聲波抑制器38涂敷粘結(jié)劑之外，可在隔板的兩側(cè)上直接涂敷 粘結(jié)劑，然后將孔板42和聲波抑制器38粘結(jié)到隔板。隔板還可分散由于不 同的熱膨脹系數(shù)而導(dǎo)致的疊層之間的應(yīng)力。例如，當(dāng)疊層冷卻到室溫(大約 22°C)時(shí)，在大約150。C的粘結(jié)溫度處粘結(jié)在一起的具有不同熱膨脹系數(shù)的 疊層可能彎曲。隔板可通過分散粘結(jié)應(yīng)力減小疊層組件的彎曲。隔板的厚度 及其模數(shù)可影響其分散組件內(nèi)的應(yīng)力的能力。隔板的百分比應(yīng)力是應(yīng)力除以 隔板厚度的函數(shù)。
圖2C描述了具有三個(gè)孔72的本體12，在本體12的一側(cè)上具有兩個(gè)孔， 在另一側(cè)上具有一個(gè)孔，用于接收將打印頭10緊固到架組件的三個(gè)離心螺 釘。
參照?qǐng)D3,使用每個(gè)部件端部上的開口 74才企查缺少的部件和部件的對(duì) 準(zhǔn)。沖企查相才幾觀察開口 74，以在視覺上4企查部件的對(duì)準(zhǔn)。在壓電元件28上 設(shè)置有基準(zhǔn)標(biāo)記，當(dāng)所有部件正確對(duì)準(zhǔn)時(shí)能夠看到該基準(zhǔn)標(biāo)記。此外，在制 造之后或在打印頭IO的維護(hù)過程中，通過開口 74的^L覺^r查可確保所有部 件都存在且部件都處于正確的順序。
在其他方案中，可通過諸如粘結(jié)劑、螺絲和扣環(huán)這樣的其他緊固器件連 接本體和疊層組件?？赏ㄟ^其他材料或粘結(jié)劑緊固組件的各部分?？赏ㄟ^其 他粘結(jié)劑將密封體24粘結(jié)到本體中的開口。參照?qǐng)D2A和2B，除了在組件 與本體之間形成腔室來保護(hù)壓電元件之外，可通過涂層保護(hù)壓電元件。盡管
圖1A顯示了扣到打印頭10的蓋子26中的凸塊62,但凸塊可通過螺絲、扣 環(huán)、粘結(jié)劑或其他固定裝置緊固到打印頭。圖3中的柔性印刷電路30顯示 了在柔性印刷電路30兩側(cè)上的幾個(gè)開口，然而柔性印刷電路30可僅具有一 個(gè)用于油墨通路的開口或僅在一側(cè)上僅具有開口。類似地，圖3中的空腔板 顯示了在空腔板的兩側(cè)上的幾個(gè)泵室，但空腔板可僅具有一個(gè)泵室或僅在一 側(cè)上具有泵室。
圖1A中的連接器60可不使用凸塊62直接緊固到蓋子26。例如，連接 器60可使用粘結(jié)劑粘合到蓋子26。
參照?qǐng)D4A，柔性印刷電路30上的電跡線58被密封，從而防止流過開 口 46的液體接觸跡線。例如，圖4B中的第一層64可以是聚酰亞胺材料(例 如Upilex⑧聚酰亞胺)，電跡線形成在第一層64上，第二層66是; 隻蓋電跡線 的《1_層。該4隻層可以是{者3口乂人Nippon Steel Chemical,Japan獲4尋的Espanex SPI絲網(wǎng)印刷聚酰亞胺覆層這樣的可印刷的聚酰亞胺。使用絲網(wǎng)印刷方法或 其他沉積方法沉積聚酰亞胺。
參照?qǐng)D1A，打印頭10的尺寸包括大約29.15mm的高度，大約115.9mm 的長(zhǎng)度和大約30.6mm的寬度。參照?qǐng)D3，疊層組件14還可包括包含凸塊 43的接地板41。當(dāng)疊層疊加在一起時(shí)，如圖2A中所示，凸塊43從組件14 延伸并在框架12上折疊。圖1中的地線13與接地板41的凸塊43連接。
參照?qǐng)D3，疊層組件14還可包括包含凸塊43的接地板41。當(dāng)疊層疊加 在一起時(shí)，如圖2A中所示，凸塊43從組件14延伸并在框架12上折疊。圖 1中的地線13與接地板41的凸塊43連接。
再參照?qǐng)D3，流過疊層組件14的液體穿過接地板41中的開口 54并從孔 板42中的孔56流出。接地板41還可具有與組件14中其他疊層的開口 74 對(duì)準(zhǔn)的開口 74。
其他方案在隨后權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種打印頭，包括本體；粘附到所述本體的致動(dòng)器，并且在所述致動(dòng)器與所述本體之間的包圍空間形成一腔室；由所述本體確定的開口，用于釋放所述腔室中的壓力；和粘附到所述開口的密封體，在確保釋放壓力的同時(shí)密封所述腔室。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的打印頭，其中，所述致動(dòng)器包括壓電材料。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的打印頭，其中，所述密封體包括塑料。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的打印頭，其中，所述密封體包括聚酰亞胺。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的打印頭，其中，進(jìn)一步包括疊層組件。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的打印頭，其中，所述致動(dòng)器粘附到所述疊層 組件。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的打印頭，其中，所述疊層組件包括柔性印刷 電路、空腔板、下降板、聲波抑制器、隔板和孔板。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的打印頭，其中，在所述聲波抑制器中形成有 開口。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的打印頭，其中，在所述下降板中形成有溝道。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的打印頭，其中，由所述本體確定了油墨集流腔。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的打印頭，其中，所述密封體通過可分離的粘 結(jié)劑粘附到所述開口。
12. —種柔性電路，包括 由柔性材料形成的本體； 形成在所述本體上的電跡線；和 由所述本體確定的用于液體流過的開口 。
13. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的柔性電路，其中，所述本體由聚酰亞胺形成。
14. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的柔性電路，其中，所述本體包括粘結(jié)在一起 的兩層柔性材料。
15. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的柔性電路，其中，所述兩層由聚酰亞胺形成。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的柔性電路，其中，所述兩層使用粘結(jié)劑粘 結(jié)在一起。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的柔性電路，其中，所述粘結(jié)劑包括聚酰亞胺。
18. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的柔性電路，其中，所述本體包括覆蓋所述 跡線的覆層。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的柔性電路，其中，所述覆層包括沉積在基 層上并覆蓋所述跡線的可印刷的聚酰亞胺。
20. —種疊層組件，包括多個(gè)疊層，包括致動(dòng)器、空腔板、下降板、和孔板，每個(gè)疊層都具有開 口，根據(jù)所述開口的檢查，每個(gè)疊層中的開口都與其他疊層的開口對(duì)準(zhǔn)。
21. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的疊層組件，其中，進(jìn)一步包括在致動(dòng)器上 的基準(zhǔn)標(biāo)記，當(dāng)所述疊層對(duì)準(zhǔn)時(shí)，該基準(zhǔn)標(biāo)記是可見的。
22. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的疊層組件，其中，所述多個(gè)疊層進(jìn)一步包 括聲波抑制器、柔性電路和隔板。
23. —種對(duì)準(zhǔn)疊層的方法，包括提供具有開口的多個(gè)疊層，包括致動(dòng)器、空腔板、下降板和孔板，所述 疊層之一包括基準(zhǔn)標(biāo)記；使用疊層中的開口和所述疊層之一上的所述基準(zhǔn)標(biāo)記對(duì)準(zhǔn)疊層； 將疊層粘附在一起；和 ^r查所述開口，以確定對(duì)準(zhǔn)疊層。
24. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中，檢查的步驟包括使用相機(jī)觀 察疊層中的開口 ，以證實(shí)所述基準(zhǔn)標(biāo)記與所述開口對(duì)準(zhǔn)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種打印頭，包括本體；粘附到所述本體的致動(dòng)器，在所述致動(dòng)器與所述本體之間的包圍空間形成一腔室；由所述本體確定的開口，用于釋放所述腔室中的壓力；和粘附到所述開口的密封體，在確保釋放壓力的同時(shí)密封所述腔室。
文檔編號(hào)B41J2/045GK101432142SQ200780015481
公開日2009年5月13日 申請(qǐng)日期2007年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月28日
發(fā)明者卡爾·特蕾西, 小羅伯特·L·韋爾斯, 托德·塞弗倫斯, 托馬斯·G·達(dá)比 申請(qǐng)人:富士膠卷迪馬蒂克斯股份有限公司