專利名稱：噴墨打印頭及具有該噴墨打印頭的噴墨打印機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種向印刷載體上噴墨而進(jìn)行打印的噴墨打印頭(ink-jet head)以及具有該噴墨打印頭的噴墨打印機(jī)。
背景技術(shù)：
在噴墨打印機(jī)中，噴墨打印頭將從墨水容器供給的墨水分配到多個(gè)壓力室(pressure chamber)，通過選擇地對(duì)各壓力室施加壓力，從噴嘴(nozzle)噴出墨水。作為用于選擇地對(duì)壓力室施加壓力的一個(gè)裝置，使用執(zhí)行單元，該執(zhí)行單元層疊了由陶瓷構(gòu)成的多枚壓電板。
眾所周知的上述噴墨打印頭的一個(gè)例子，具有一個(gè)執(zhí)行單元(actuator unit)，該執(zhí)行單元層疊了跨越多個(gè)壓力室的多枚連續(xù)平板狀的壓電板，并且至少一枚壓電板被多個(gè)壓力室共用，該執(zhí)行單元被夾在保持接地電位的共用電極(common electrode)和配置在與各壓力室對(duì)應(yīng)的位置上的多個(gè)獨(dú)立電極即驅(qū)動(dòng)電極(individual electrode ordriving electrode)之間(參照特開平4-341852號(hào)公報(bào))。被驅(qū)動(dòng)電極和共用電極夾持且在層疊方向上極化的壓電板部分，如果使其兩側(cè)的驅(qū)動(dòng)電極的電位與共用電極不同，則由于縱向壓電效應(yīng)(longitudinalpiezoelectric effect)，其作為活性層(active layer)在層疊方向上伸縮。由此，壓力室內(nèi)的容積產(chǎn)生變化，從而會(huì)從與壓力室連通的噴嘴向印刷載體噴出墨水。
近年來，對(duì)于上述噴墨打印頭，從降低消耗功率和制造成本等觀點(diǎn)出發(fā)，強(qiáng)烈希望以低電壓驅(qū)動(dòng)執(zhí)行單元。但是，上述噴墨打印頭的現(xiàn)狀無法完全滿足這樣的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是提供一種能以低電壓驅(qū)動(dòng)執(zhí)行單元的噴墨打印頭以及具有該噴墨打印頭的噴墨打印機(jī)。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種噴墨打印頭，其特征在于，包括流路單元(單數(shù))，包含一端與噴嘴連接、另一端與墨水供給源連接的多個(gè)壓力室，上述多個(gè)壓力室沿平面彼此相鄰配置，同時(shí)兩個(gè)以上的上述壓力室與一個(gè)上述噴嘴連通；以及執(zhí)行單元(單數(shù))，用于使上述壓力室的容積變化，接合在上述流路單元的一個(gè)表面上，跨越多個(gè)上述壓力室而配置。
由于多個(gè)壓力室與一個(gè)噴嘴連通，所以通過驅(qū)動(dòng)執(zhí)行單元，使墨水從上述多個(gè)壓力室同時(shí)向噴嘴噴出，可以使執(zhí)行單元的驅(qū)動(dòng)電壓實(shí)現(xiàn)低電壓化，并且可以確保足夠的噴墨量。而且，伴隨著驅(qū)動(dòng)電壓的低電壓化，可以降低消耗功率，且可以使驅(qū)動(dòng)執(zhí)行單元的驅(qū)動(dòng)器IC小型化，降低制造成本。在本發(fā)明中，執(zhí)行單元的驅(qū)動(dòng)電壓隨著與一個(gè)噴嘴連通的壓力室的數(shù)量增加，可以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)低電壓化。并且，根據(jù)本發(fā)明，由于執(zhí)行單元跨越多個(gè)壓力室而配置，所以易于制造。


參照以下附圖的說明，可以進(jìn)一步清楚本發(fā)明的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)。
圖1是包含本發(fā)明第一實(shí)施方式的噴墨打印頭的噴墨打印機(jī)的簡(jiǎn)圖。
圖2是本發(fā)明第一實(shí)施方式的噴墨打印頭的斜視圖。
圖3是沿圖2的III-III線的剖視圖。
圖4是圖3所示的點(diǎn)劃線所包圍的區(qū)域的放大圖。
圖5是圖4所示的點(diǎn)劃線所包圍的區(qū)域的放大圖。
圖6是圖5所示的點(diǎn)劃線所包圍的區(qū)域的放大圖。
圖7(a)是圖4所示的打印頭主體的局部剖視圖。
圖7(b)是圖4所示的打印頭主體的主要部分的透視平面圖。
圖8是圖4所示的打印頭主體的局部分解斜視圖。
圖9是圖6的簡(jiǎn)要局部放大平面圖。
圖10是沿圖9的X-X線的局部剖視圖。
圖11(a)是部分替換圖4所示的噴墨打印頭的部件、與圖7(a)對(duì)應(yīng)的局部剖視圖。
圖11(b)是部分替換圖4所示的噴墨打印頭的部件、與圖7(b)對(duì)應(yīng)的主要部分透視平面圖。
圖12是圖11(a)、(b)所示的噴墨打印頭、與圖6對(duì)應(yīng)的圖。
圖13(a)是本發(fā)明第二實(shí)施方式的噴墨打印頭、與圖7(a)對(duì)應(yīng)的局部剖視圖。
圖13(b)是本發(fā)明第二實(shí)施方式的噴墨打印頭、與圖7(a)對(duì)應(yīng)的主要部分透視平面圖。
具體實(shí)施方式
圖1是包含本發(fā)明第一實(shí)施方式的噴墨打印頭的噴墨打印機(jī)的簡(jiǎn)圖。圖1所示的噴墨打印機(jī)即噴墨記錄裝置101，是具有四個(gè)噴墨打印頭1的彩色噴墨打印機(jī)。在該打印機(jī)101中，在圖中左方構(gòu)成送紙機(jī)構(gòu)111，在圖中右方構(gòu)成排紙機(jī)構(gòu)112。
在打印機(jī)101內(nèi)部，形成從送紙機(jī)構(gòu)111流向排紙機(jī)構(gòu)112的紙張傳輸路徑。在緊鄰送紙機(jī)構(gòu)111的下游側(cè)，配置有夾持傳輸作為圖像記錄載體的紙張的一對(duì)送紙輥?zhàn)?05a、105b。通過一對(duì)送紙輥?zhàn)?05a、105b，紙張被從圖中左方向右方傳輸。在紙張傳輸路徑的中間，配置有兩個(gè)皮帶輪106、107，以及環(huán)繞在兩個(gè)皮帶輪106、107之間的環(huán)狀傳輸帶108。對(duì)傳輸帶108的外周面即傳輸面進(jìn)行硅酮處理，可以借助于粘附力將由一對(duì)送紙輥?zhàn)?05a、105b所傳輸?shù)募垙埍３衷趥鬏攷?08的傳輸面上，同時(shí)通過一個(gè)皮帶輪106向圖中順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)(箭頭104的方向)的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，向下游側(cè)(右方)傳輸。
在用紙相對(duì)于皮帶輪106的插入和排出位置上，配置有鎮(zhèn)紙部件109a、109b。鎮(zhèn)紙部件109a、109b用于將紙張壓在傳輸帶108的傳輸面上，使其可靠地粘附在傳輸面上，以使傳輸帶108上的紙張不從傳輸面上浮起。
沿紙張傳輸路徑，在緊鄰傳輸帶108的下游側(cè)，設(shè)有剝離機(jī)構(gòu)110。剝離機(jī)構(gòu)110將粘附在傳輸帶108的傳輸面上的紙張從傳輸面剝離，使其向右方的排紙機(jī)構(gòu)112傳輸。
4個(gè)噴墨打印頭1在其下端具有打印頭主體1a(如后所述，該打印頭主體1a貼合有形成包含壓力室的墨水通路的墨水通路機(jī)構(gòu)(inkpassage unit)和對(duì)壓力室內(nèi)的墨水施加壓力的執(zhí)行單元)。打印頭主體1a分別具有矩形截面，并且相鄰配置，使得其縱向與紙張傳輸方向垂直。即，該打印機(jī)101為行式打印機(jī)。4個(gè)打印頭主體1a的各底面與紙張傳輸路徑相對(duì)置，在上述底面上設(shè)有噴嘴，該噴嘴形成具有微小直徑的多個(gè)噴墨口。從4個(gè)打印頭主體1a分別噴出紅色(magenta)、黃色(yellow)、藍(lán)色(cyan)、黑色(black)墨水。
打印頭1a被配置成，在其下表面與傳送帶108的傳輸面之間形成很窄的間隙，在該間隙形成紙張傳輸路徑。以此種構(gòu)成，當(dāng)在傳輸帶108上傳輸?shù)募垙堩槾瓮ㄟ^4個(gè)打印頭主體1a的下方時(shí)，從噴嘴向該紙張的上表面即印刷面噴射各色墨水，因而在紙張上形成所希望的彩色圖像。
噴墨打印機(jī)101具有維護(hù)機(jī)構(gòu)117，用于對(duì)噴墨打印頭1自動(dòng)進(jìn)行維護(hù)。該維護(hù)機(jī)構(gòu)117設(shè)有用于覆蓋4個(gè)打印頭主體1a的下表面的4個(gè)蓋體116和未圖示的清洗機(jī)構(gòu)等。
當(dāng)通過噴墨打印機(jī)101進(jìn)行打印時(shí)，維護(hù)機(jī)構(gòu)117位于送紙機(jī)構(gòu)111正下方的位置上(避讓位置)。當(dāng)打印結(jié)束之后滿足規(guī)定條件時(shí)(例如不進(jìn)行打印動(dòng)作的狀態(tài)持續(xù)規(guī)定時(shí)間時(shí)，或者打印機(jī)101的電源被關(guān)閉時(shí))，維護(hù)機(jī)構(gòu)117移動(dòng)到緊鄰4個(gè)打印頭主體1a的下方位置，在該位置(護(hù)罩位置)上，通過蓋體116分別覆蓋打印頭主體1a的下表面，從而可以防止打印頭主體1a的噴嘴部分的墨水風(fēng)干。
皮帶輪106、107和傳輸帶108由基座113支持?；?13放置在配置于其下方的圓筒部件115上。圓筒部件115以裝配于偏離中心的位置上的軸114為中心，可以旋轉(zhuǎn)。因此，當(dāng)伴隨著軸114的旋轉(zhuǎn)，圓筒部件115的上端高度發(fā)生變化時(shí)，基座113相應(yīng)地升降。當(dāng)使維護(hù)機(jī)構(gòu)117從避讓位置向護(hù)罩位置移動(dòng)時(shí)，預(yù)先使圓筒部件115旋轉(zhuǎn)適當(dāng)?shù)慕嵌?，使基?13、傳輸帶108和皮帶輪106、107從圖1所示的位置下降適當(dāng)?shù)木嚯x，以確保維護(hù)機(jī)構(gòu)117的移動(dòng)用的空間。
在由傳輸帶108所包圍的區(qū)域內(nèi)，配置有大體為長(zhǎng)方體形狀的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)121，通過與相對(duì)于噴墨打印頭1的位置即上側(cè)的傳輸帶108的下表面接觸，從內(nèi)周側(cè)支持傳輸帶108。
以下對(duì)本實(shí)施方式的噴墨打印頭1的結(jié)構(gòu)，進(jìn)行詳細(xì)說明。圖2是噴墨打印頭1的斜視圖。圖3是沿圖2的III-III線的剖視圖。如圖2和圖3所示，本實(shí)施方式的噴墨打印頭1包括打印頭主體1a，具有向一個(gè)方向(主掃描方向)延伸的矩形平面形狀；基部131，用于支持打印頭主體1a?；?31除了支持打印頭主體1a，還支持向獨(dú)立電極35(參照?qǐng)D6)等提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)的驅(qū)動(dòng)器IC 132和基板133。
如圖2所示，基部131由以下部分構(gòu)成基塊138，通過與打印頭主體1a的上表面部分地接合，支持打印頭主體1a支架139，通過與基塊138的上表面接合，支持基塊138?；鶋K138是與打印頭主體1a的長(zhǎng)度方向長(zhǎng)度大致相同的近似長(zhǎng)方體形狀的部件。由不銹鋼等金屬材料正常地基塊138具有減去支架139的輕量構(gòu)造體的功能。支架139由以下部分構(gòu)成支架主體141，配置在打印頭主體1a一側(cè)；一對(duì)支架支持部142，從支架主體141向與打印頭主體1a相反一側(cè)延伸。一對(duì)支架支持部142均為平板狀部件，沿支架主體141的長(zhǎng)度方向以規(guī)定間隔彼此平行配置。
在支架主體141的副掃描方向(與主掃描方向正交的方向)的兩端部，設(shè)有向下方突出的一對(duì)擋裙部141a。一對(duì)擋裙部141a均在支架主體141的長(zhǎng)度方向整個(gè)寬度上形成，所以在支架主體141的下表面，由一對(duì)擋裙部141a形成近似正方體形狀的槽部141b。在該槽部141b內(nèi)，容納基塊138。基塊138的上表面和支架主體141的槽部14b的底面，由粘結(jié)劑接合?；鶋K138的厚度比支架主體141的槽部141b的深度稍大，所以基塊138的下端部從擋裙部141a向下方伸出。
在基塊138的內(nèi)部，作為向打印頭主體1a供給墨水的流路，形成在其長(zhǎng)度方向上延伸的近似長(zhǎng)方體旋轉(zhuǎn)的空隙(中空區(qū)域)即墨水池3。在基塊138的下表面145上，形成與墨水池3連通的開口3b(參照?qǐng)D4)。墨水池3通過未圖示的供給管與打印機(jī)主體內(nèi)的未圖示的主墨水容器(墨水供給源)連接。因此，可以從主墨水容器向墨水池3補(bǔ)充適量的墨水。
基塊138的下表面145在開口3b附近從周圍向下方伸出。基塊138僅在下表面145的開口3b附近部分145a，與打印頭主體1a的流路單元4(參照?qǐng)D3)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，與打印頭主體1a的隔離開，在該隔離部分上配置執(zhí)行單元21。
在支架139的支架支持部142的外側(cè)面，通過海綿等彈性部件137固定有驅(qū)動(dòng)器IC132。在驅(qū)動(dòng)器IC的外側(cè)面，緊密配置有散熱器(heatsink)134。散熱器134是近似長(zhǎng)方體形狀的部件，可以使驅(qū)動(dòng)器IC132產(chǎn)生的熱量有效地發(fā)散。作為供電部件的柔性印刷電路板(FPCFlexible Printed Circuit)136與驅(qū)動(dòng)器IC132連接。與驅(qū)動(dòng)器IC132連接的FPC136通過錫焊與基板133和打印頭主體1a電連接。在驅(qū)動(dòng)器IC132和散熱器134的上方，在FPC136的外側(cè)，配置有基板133。散熱器134的上表面和基板133之間，以及散熱器134下表面和FPC136之間，分別通過密封部件149接合。
在支架主體141的擋裙部141a下表面和流路單元4上表面之間，配置有夾持FPC136的密封部件150。即，F(xiàn)PC136相對(duì)于流路單元4和支架主體141，由密封部件150固定。由此，可以防止打印頭主體1a長(zhǎng)度較大時(shí)的彎曲，并且可以防止對(duì)執(zhí)行單元21和FPC136的連接部施加應(yīng)力以及可靠地保持FPC136。
如圖2所示，在沿噴墨打印頭1的主掃描方向的下方角部附近，沿噴墨打印頭1的側(cè)壁，等間距地配置有6個(gè)凸起部30a。這些板狀部件是設(shè)置在打印頭主體1a最下層的噴嘴板30(參照?qǐng)D7)的次掃描方向兩端部的部分。即，噴嘴板30沿凸起部30a和除此之外的部分的邊界線彎折90度。凸起部30a設(shè)置在打印機(jī)101中、與用于打印的各紙張的兩端部附近對(duì)應(yīng)的位置上。噴嘴板30的彎折部分不是直角，而是彎折成帶圓角形狀，所以不易發(fā)生以下情況，即向與噴墨打印頭1接近的方向傳輸來的紙張的前端部與噴墨打印頭1的側(cè)面接觸，而產(chǎn)生紙張堵塞即卡紙。
圖4是打印頭主體1a的簡(jiǎn)要俯視圖。在圖4中，用虛線表示在基塊138內(nèi)形成的墨水池3。如圖4所示，打印頭主體1a為向一個(gè)方向(主掃描方向)延伸的矩形平面形狀。打印頭主體1a具有后述的形成多個(gè)壓力室10和噴嘴前端的噴墨口8(參照?qǐng)D5、圖6、圖7(a)、(b))的流路單元4，形成為交錯(cuò)狀、排列成2列的多個(gè)臺(tái)形執(zhí)行單元21與其上表面接合。各執(zhí)行單元21的平行的對(duì)邊(上邊和下邊)沿流路單元4的縱向配置。相鄰的執(zhí)行單元21的斜邊在流路單元4的寬度方向上重疊。
與執(zhí)行單元21的接合區(qū)域?qū)?yīng)的流路單元4的下表面成為噴墨區(qū)域。在噴墨區(qū)域的表面，如后所述，多個(gè)噴墨口8排列成矩陣狀。此外，在流路單元4上方配置的基塊138內(nèi)，沿其縱向形成墨水池3。墨水池3通過設(shè)在其一端上的開口3a，與墨水容器(未圖示)連通，因此總是充滿墨水。墨水池3在其延伸方向上形成2個(gè)一對(duì)的開口3b，在沒有設(shè)置執(zhí)行單元21的區(qū)域內(nèi)設(shè)置成交錯(cuò)狀。
圖5是由圖4內(nèi)的點(diǎn)劃線所圍成的區(qū)域的放大圖。如圖4和圖5所示，墨水池3通過開口3b，與其下層的流路單元4內(nèi)的岐管(manifoldchannel)5連通。開口3b內(nèi)設(shè)有用于捕獲墨水內(nèi)含有的灰塵等的過濾器(未圖示)。岐管5的前端部分為兩叉，形成副岐管5a。在一個(gè)執(zhí)行單元21的下部，兩個(gè)副岐管5a分別從在噴墨打印頭1的縱向彼此相鄰的2個(gè)開口3b進(jìn)入該執(zhí)行單元21。即，在一個(gè)執(zhí)行單元21的下部，一共4個(gè)副岐管5a沿噴墨打印頭1的縱向延伸。各副岐管5a內(nèi)充滿由墨水池3供給的墨水。
圖6是由圖5的點(diǎn)劃線所圍成的區(qū)域的放大圖。如圖5和圖6所示，在執(zhí)行單元21的上表面，平面形狀為近似菱形的獨(dú)立電極35呈矩陣狀規(guī)則地排列。此外，在流路單元與執(zhí)行單元21對(duì)應(yīng)的噴墨區(qū)域的表面上，呈矩陣狀地排列有多個(gè)噴墨口8。在流路單元4內(nèi)，呈矩陣狀地分別排列有與各噴墨口8連通的壓力室(空腔)10和狹孔12，其中壓力室10的平面形狀為比獨(dú)立電極35大一圈的近似菱形。壓力室10在與獨(dú)立電極35對(duì)應(yīng)的位置上形成，在平面視圖中，獨(dú)立電極35的大部分包含在壓力室10中。在圖5和圖6中，為了容易理解該圖，用實(shí)線表示位于執(zhí)行單元21內(nèi)或流路單元4內(nèi)、本應(yīng)以虛線表示的壓力室10和狹孔(aperture)12。
圖7(a)、(b)是圖4的打印頭主體的局部剖視圖和主要部分透視平面圖。從圖7(a)、(b)可知，各噴墨口8在不存在副岐管5a的區(qū)域，形成纖細(xì)形狀的噴嘴，該噴嘴設(shè)在沿壓力室10的較長(zhǎng)對(duì)角線方向(以下稱為“對(duì)角線方向”)相鄰的兩個(gè)壓力室10的中間位置上。此外，噴墨口8上方的空隙分為兩支，分別通過壓力室10(長(zhǎng)900μm、寬350μm)和狹孔12與副岐管5a連通。即，2個(gè)壓力室10與1個(gè)噴墨口相連通。這樣，在噴墨打印頭1內(nèi)，形成從墨水容器經(jīng)由墨水池3、岐管5、副岐管5a、狹孔12及壓力室10至噴墨口8的墨水通路(ink passage)32，從壓力室10經(jīng)由墨水通路32而流出的2股墨水流在噴墨口8的上方匯合，然后從噴墨口8噴出。
以下參照?qǐng)D6，對(duì)配置在圖5所示的臺(tái)形噴墨區(qū)域內(nèi)的壓力室10、副岐管5a等的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。在圖5和圖6所示的平面內(nèi)，壓力室10在噴墨打印頭1的長(zhǎng)度方向(第一排列方向)和從噴墨打印頭1的寬度方向稍傾斜的方向(第二排列方向)2個(gè)方向上被排列在墨水噴出區(qū)域內(nèi)。第一排列方向和第二排列方向形成比直角稍小的角度θ。
在形成于流路單元4上表面上的壓力室10的矩陣內(nèi)，存在多個(gè)壓力室陣列，上述壓力室陣列由圖6所示的、沿第一排列方向配置的多個(gè)壓力室10構(gòu)成。根據(jù)與各壓力室10連接的噴墨口8的配置不同，壓力室陣列有第一和第二壓力室陣列兩種。在第一壓力室陣列11a中，從相對(duì)于圖6的紙面垂直的方向(第三方向)看，在與第一排列方向交叉的、連接壓力室10兩端的方向，即對(duì)角線方向上，噴墨口8偏向該壓力室10的一側(cè)，在本實(shí)施方式中為圖6的紙面上側(cè)。另一方面，在第二壓力室陣列11b中，在對(duì)角線方向上，噴墨口8偏向該壓力室10的另一側(cè)，在本實(shí)施方式中為圖5的紙面下側(cè)。上述第一和第二壓力室陣列11a、11b每隔兩列交互地排列。因此，與屬于第一壓力室陣列11a的壓力室10連通的噴墨口8，以及與屬于從該第一壓力室陣列11a開始第2列上的第二壓力室陣列11b的壓力室10連通的噴墨口8是共用的，噴墨口8隔離上述兩個(gè)壓力室10位于兩者中間。
向第一排列方向延伸的副岐管5a與多個(gè)壓力室10連通，作為共用墨水通路。從相對(duì)于圖6的紙面垂直的方向看，為了使與各壓力室10連接的噴墨口8朝向外側(cè)，該副岐管5a包含彼此相鄰的一個(gè)第一壓力室陣列11a和一個(gè)第二壓力室陣列11b的邊界區(qū)域，并且與噴墨口8不重合。為了增大其寬度，優(yōu)選副岐管5a包含彼此相鄰的各一個(gè)壓力室陣列11a、11b的大部分。即，在副岐管5a與噴墨口8不重合的范圍內(nèi)，優(yōu)選使副岐管5a的寬度界限延伸到壓力室10的與噴墨口8連接的一端附近。
從圖7(a)可知，使壓力室10和副岐管5a可連通的狹孔12與流路單元4的表面大致平行地延伸。該狹孔12施加適當(dāng)?shù)牧髀纷枇Γ蕴岣邍娔姆€(wěn)定程度。此外，壓力室10和狹孔12設(shè)置為不同的高度。由此，如圖6所示，在位于執(zhí)行單元21下方的墨水噴出區(qū)域所對(duì)應(yīng)的流路單元4內(nèi)，在平面視圖上，可以使與一個(gè)壓力室10連通的狹孔12配置在與該壓力室相鄰的壓力室10相同的位置上。其結(jié)果是，壓力室10之間可以高密度地緊密排列，所以能通過較小面積的噴墨打印頭1打印高析像度的圖像。
在壓力室10內(nèi)，用于噴墨的壓力波的傳播方向(以下簡(jiǎn)稱為“壓力波的傳播方向”)與連接壓力室10兩端的方向，即與壓力室10的對(duì)角線方向大致平行。在壓力波的傳播方向垂直于表面的情況下，一般使壓力室10的平面形狀為圓形或正多邊形等軸對(duì)稱形狀，但在壓力室10為菱形等細(xì)長(zhǎng)形狀，壓力波的傳播方向?yàn)檠乇砻娴膶?duì)角線方向的情況下，執(zhí)行單元21的AL長(zhǎng)度(Acoustic Length)(壓力波在壓力室10內(nèi)傳播的時(shí)間)較長(zhǎng)。因此，在進(jìn)行所謂的“吸入噴出”(fill before fire，預(yù)先對(duì)所有的獨(dú)立電極35施加電壓，使所有的壓力室10的容積縮小，僅解除要進(jìn)行噴墨動(dòng)作的壓力室10的獨(dú)立電極35的電壓，使其容積擴(kuò)大，然后再次對(duì)獨(dú)立電極35施加電壓，使壓力室10的容積縮小，從而利用在壓力室10內(nèi)傳播的壓力波，高效地對(duì)墨水施加噴出壓力的方法)的情況下，不必增大獨(dú)立電極35的驅(qū)動(dòng)時(shí)鐘頻率，就能容易地進(jìn)行驅(qū)動(dòng)電壓控制。
壓力室10和噴墨口8在第一排列方向上以50dpi排列。另一方面，壓力室10在第二排列方向上，在一個(gè)噴墨區(qū)域內(nèi)包含12個(gè)(噴墨口8為6個(gè))而排列，由于在第二排列方向上排列12個(gè)壓力室10，使得向第一排列方向的位移相當(dāng)于一個(gè)壓力室10。由此，在噴墨打印頭1的整個(gè)寬度內(nèi)，在第一方向上相鄰的2個(gè)噴墨口8之間的間隔距離范圍內(nèi)，有6個(gè)噴墨口8。在各噴墨區(qū)域的第一排列方向的兩端部(相當(dāng)于執(zhí)行單元21的斜邊)，通過與噴墨打印頭1的寬度方向相對(duì)的噴墨區(qū)域成互補(bǔ)關(guān)系，而滿足上述條件。因此，在本實(shí)施方式的噴墨打印頭1中，隨著相對(duì)于紙張、向噴墨打印頭1寬度方向的相對(duì)移動(dòng)，順次從在第一及第二排列方向所排列的多個(gè)噴墨口8噴出墨滴，從而可以在主掃描方向上以300dpi進(jìn)行打印。
以下，對(duì)本實(shí)施方式的噴墨打印頭1的截面結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。圖8是圖4所示的打印頭主體1a的局部分解斜視圖。如圖7(a)和圖8所示，噴墨打印頭1的底部主要部分具有疊層結(jié)構(gòu)，從上到下層疊有執(zhí)行單元21、空腔板(cavity plate)22、基板(base plate)23、狹孔板(aperture plate)24、供應(yīng)板(supply plate)25、岐管板(manifold plate)26、27、蓋板(cover plate)29以及噴嘴板(nozzle plate)30共9枚板材。其中，除了執(zhí)行單元21，其余8枚板材構(gòu)成流路單元4。構(gòu)成流路單元4的8枚板材22～30也可以疊層多枚板材而構(gòu)成。
如后所述，執(zhí)行單元21層疊有4枚壓電板并且配置有電極，其中僅最上層具有活性層，其余3層為非活性層(non-active layer)。
空腔板22是設(shè)有多個(gè)與壓力室10對(duì)應(yīng)的近似菱形的開口的金屬板。如圖7(a)、(b)所示，基板23是對(duì)空腔板22的每一個(gè)壓力室10，分別設(shè)有壓力室10和狹孔12之間的連通孔23a以及從壓力室10通向噴墨口8的連通孔23b的金屬板。
狹孔板24是對(duì)空腔板22的每一個(gè)壓力室10，除了分別設(shè)有狹孔12，還分別設(shè)有與連通孔23b連接、通向噴墨口8的連通孔24b的金屬板。供應(yīng)板25是對(duì)空腔板22的每一個(gè)壓力室10，分別設(shè)有狹孔12和副岐管5a之間的連通孔25a以及連接連通孔23b、24b、通向噴墨口8的連通孔25b的金屬板。
岐管板26是設(shè)置在副岐管5a的上部，對(duì)空腔板22的每一個(gè)壓力室10，分別設(shè)有與連通孔23b、24b、25b連通、通向噴墨口8的連通孔26b的金屬板。岐管板27是設(shè)置在副岐管5a的下部，對(duì)在對(duì)角線方向上相鄰的每?jī)蓚€(gè)壓力室10，分別設(shè)有連接與上述壓力室10連通的2個(gè)連通孔26b的一個(gè)連通孔27b的金屬板。
蓋板29是對(duì)在對(duì)角線方向上相鄰的每2個(gè)壓力室10，分別設(shè)有與連通孔23b、24b、25b、26b、27b連通、通向噴墨口8的連通孔29b的金屬板。噴嘴板30是對(duì)在對(duì)角線方向上相鄰的每2個(gè)壓力室10，分別設(shè)有通過連通孔23b、24b、25b、26b、27b、29b與2個(gè)壓力室10連通的、作為噴嘴工作的纖細(xì)的噴墨口8的金屬板。
上述9枚板材21～30彼此對(duì)位而層疊，以形成如圖7(a)所示的墨水流路32。該墨水流路32從副岐管5a開始先向上方，然后在狹孔12中沿水平延伸，然后再向上方，在壓力室10中再沿水平延伸，然后在偏離狹孔12的方向上向斜下方，再垂直向下方，在連通孔27b中，與來自在對(duì)角線方向上相鄰的2個(gè)壓力室10的墨水匯合，最后到達(dá)噴墨口8。
在本實(shí)施方式中，除空腔板22和噴嘴板30外的6枚板材，即基板23、狹孔板24、供應(yīng)板25、岐管板26、27、蓋板29構(gòu)成連接板。由連通孔23b、24b、25b、26b、27b、29b形成連接流路。
以下，對(duì)執(zhí)行單元21的詳細(xì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。圖9是圖6的簡(jiǎn)要局部放大平面圖。如圖9所示，在執(zhí)行單元21的上表面的平面視圖中，與各壓力室10實(shí)質(zhì)重合的位置上，分別設(shè)有厚度為1.1μm左右的獨(dú)立電極35。獨(dú)立電極35由近似菱形的主電極部35a和從主電極部35a的一個(gè)銳角部延續(xù)而形成的、比主電極部35a小的近似菱形的輔助電極部35b構(gòu)成。主電極部35a具有比壓力室10小一圈，并有與壓力室10近似的形狀，在平面視圖中，其收容在壓力室10內(nèi)。此外，輔助電極部35b在平面視圖中，其大部分區(qū)域從壓力室10伸出。在執(zhí)行單元21上表面的獨(dú)立電極35以外的區(qū)域，露出后述的壓電板41。
圖10是沿圖9的X-X線的局部剖視圖。如圖9所示，執(zhí)行單元21分別包含厚度為1.5μm左右、同樣形成的4枚壓電板41、42、43、44。在執(zhí)行單元21的上表面，貼有FPC 136，用于提供控制獨(dú)立電極35和共用電極34的電位的信號(hào)。壓電板41～44是連續(xù)平板層，跨越在噴墨打印頭1內(nèi)的1個(gè)噴墨區(qū)域內(nèi)形成的多個(gè)壓力室10而配置。壓電板41～44作成連續(xù)平板層，并且跨越多個(gè)壓力室10而配置，由此能高密度地配置獨(dú)立電極35。因此，也能高密度地配置在與獨(dú)立電極35對(duì)應(yīng)的位置上形成的壓力室10，從而打印高析像度的圖像。在本實(shí)施方式中，壓電板41～44由具有強(qiáng)電介性的鈦酸鋯酸鉛(PZT)系列的陶瓷材料制成。
在位于最上層的壓電板41和與其下方相鄰的壓電板42之間，有在壓電板整個(gè)表面形成的厚度為2μm左右的共用電極34。此外，如上所述，在執(zhí)行單元21的上表面即壓電板41的上表面，對(duì)應(yīng)每個(gè)壓力室10都形成獨(dú)立電極35，獨(dú)立電極35由具有與壓力室10相似的平面形狀(長(zhǎng)850μm、寬250μm)且在層疊方向的投影區(qū)域被包含壓力室區(qū)域內(nèi)的主電極部35a以及近似為菱形的輔助電極部35b構(gòu)成。進(jìn)而，在壓電板43和壓電板44之間，以及壓電板42和壓電板43之間，分別有加強(qiáng)用金屬膜36a、36b，用于加強(qiáng)執(zhí)行單元21。加強(qiáng)用金屬膜36a、36b與共用電極34同樣在整個(gè)板面上形成且具有與共用電極34大致相同的厚度。在本實(shí)施方式中，獨(dú)立電極35由疊層金屬材料構(gòu)成，該疊層金屬材料的基底由Ni(膜厚為1μm左右)形成、表層由Au(膜厚為0.1μm左右)形成，共用電極34和加強(qiáng)用金屬膜36a、36b由Ag-Pd系列金屬材料構(gòu)成。加強(qiáng)用金屬膜36a、36b不起電極的作用，不是必須設(shè)置的，但通過設(shè)置加強(qiáng)用金屬膜36a、36b，可以補(bǔ)償燒結(jié)后的壓電板41～44的脆性，使壓電板41～44易于操縱。
共用電極34在未圖示的區(qū)域通過FPC 136被接地。由此，共用電極34在所有與壓力室10對(duì)應(yīng)的區(qū)域，被保持相等的一定電位(例如接地電位)。此外，獨(dú)立電極35為了與每個(gè)壓力室10對(duì)應(yīng)地控制電位，在近似菱形的輔助電極部35b中，與對(duì)應(yīng)每個(gè)獨(dú)立電極35而獨(dú)立地在FPC 136內(nèi)配置的引線(未圖示)接觸，通過該引線與未圖示的驅(qū)動(dòng)裝置連接。由此，在本實(shí)施方式的平面視圖中，在位于壓力室10外側(cè)的輔助電極部35b中，獨(dú)立電極35和FPC 50連接，因此能減小對(duì)執(zhí)行單元21在層疊方向上的伸縮的阻礙，從而能增大壓力室10的容積變化量。共用電極34可以形成在層疊方向上的投影區(qū)域?qū)γ總€(gè)壓力室10比壓力室10大的多個(gè)，以包含壓力室區(qū)域，或者可以形成投影區(qū)域?qū)?yīng)每個(gè)壓力室10比壓力室小的多個(gè)，以包含在壓力室區(qū)域內(nèi)，而不必是在壓電板整個(gè)表面上形成的一枚導(dǎo)電板。但是，此時(shí)，共用電極之間必須電連接，使得與壓力室10對(duì)應(yīng)的所有部分為相同的電位。
在本實(shí)施方式的噴墨打印頭1中，壓電板41～44的極化方向?yàn)槠浜穸确较颉＜?，?zhí)行單元21形成最上側(cè)(即離壓力室10最遠(yuǎn))的壓電板41為具有活性層的層、下側(cè)(即靠近壓力室10)的3枚壓電板42～44為非活性層的單面(unimolf)型結(jié)構(gòu)。因此，當(dāng)使獨(dú)立電極35為正或負(fù)的規(guī)定電位時(shí)，例如如果電場(chǎng)和極化同方向，則由壓電板41～43中的電極所夾的活性層由于橫向壓電效應(yīng)，向與極化方向垂直的方向收縮。另一方面，壓電板42～44由于不受電場(chǎng)的影響，不會(huì)自發(fā)地收縮，所以在最上層的壓電板41和下層的壓電板42～44之間，在壓電板之間會(huì)產(chǎn)生向與極化方向垂直的方向的扭曲差，從而會(huì)產(chǎn)生變形，使得壓電板41整體向非活性層一側(cè)凸起(單面變形)。此時(shí)，如圖9所示，由于壓電板41～44的下表面被固定在分隔壓力室的隔板(空腔板)22的上表面，其結(jié)果是壓電板41～44向壓力室一側(cè)凸起而變形。因此，壓力室10的容積變小，墨水的壓力上升，從而從噴墨口8噴出墨水。此后，當(dāng)使獨(dú)立電極35恢復(fù)到與共用電極34相同的電位時(shí)，壓電板41～44變回原來的形狀，壓力室10也恢復(fù)到原來的容積，從而從岐管5一側(cè)吸入墨水。
作為其他的驅(qū)動(dòng)方法，可以預(yù)先使獨(dú)立電極35為與共用電極34不同的電位，對(duì)于每個(gè)噴墨請(qǐng)求，使獨(dú)立電極35與共用電極34暫時(shí)為相同的電位，然后經(jīng)過規(guī)定的時(shí)間，再次使獨(dú)立電極35變?yōu)榕c共用電極34不同的電位。在這種情況下，在獨(dú)立電極35和共用電極34為相同的電位期間內(nèi)，壓電板41～44恢復(fù)原來的形狀，由此，壓力室10的容積與初始狀態(tài)相比變大，從而墨水從岐管5一側(cè)被吸入壓力室10內(nèi)。然后，在使獨(dú)立電極35再次變?yōu)榕c共用電極34不同的電位的期間內(nèi)，壓電板41～44向壓力室10一側(cè)凸起而變形，壓力室10的容積變小，由此對(duì)墨水的壓力上升，墨水被噴出。
此外，如果施加在壓電板41～44上的電場(chǎng)方向與其極化方向相反，則由于橫向壓電效應(yīng)(transversal piezoelectric effect)，由獨(dú)立電極35和共用電極34所夾的壓電板41內(nèi)的活性層向垂直于極化方向的方向伸長(zhǎng)。因此，壓電板41～44向壓力室10一側(cè)凹進(jìn)而變形。因此，壓力室10的容積變大，墨水從岐管5一側(cè)被吸入。然后，如果獨(dú)立電極35恢復(fù)到原來的電位，則壓電板41～44恢復(fù)原來的形狀，壓力室1010的容積恢復(fù)原來的容積，由此墨水從噴墨口8被噴出。
在本實(shí)施方式的噴墨打印頭1中，由于2個(gè)壓力室10與1個(gè)噴墨口8連通，如果驅(qū)動(dòng)執(zhí)行單元21的獨(dú)立電極35，使墨水同時(shí)從該2個(gè)壓力室10向噴墨口8噴出，則一個(gè)噴墨口8的噴墨量是2個(gè)壓力室10之和，所以即使把從各壓力室10噴出的墨水量減半，也可以確保足夠的噴墨量。即，在本實(shí)施方式中，同一個(gè)壓力室10與一個(gè)噴墨口8連通的情況相比，可以極大地降低獨(dú)立電極35的驅(qū)動(dòng)電壓。隨著獨(dú)立電極35的驅(qū)動(dòng)電壓的低電壓化，可以減小消耗功率，并且可以使驅(qū)動(dòng)獨(dú)立電極35的驅(qū)動(dòng)器IC小型化，從而減小制造成本。
特別是，在執(zhí)行單元21跨越多個(gè)壓力室10而配置的情況下，如果增大其中一個(gè)壓力室10的單面變形量，則該壓力室10受到其周圍部分的更大的機(jī)械約束，所以應(yīng)施加在與該壓力室10對(duì)應(yīng)的獨(dú)立電極35上的電壓與變形量之間的關(guān)系不是線性的。即，與從初始狀態(tài)開始的變形量小的區(qū)域相比，在變形量大的區(qū)域中，為了增大相同的變形量而應(yīng)增大的電壓將變大。但是，在本實(shí)施方式中，如上所述，由于可以使來自各壓力室10的噴墨量減半，所以可以使各壓力室10的單面變形量變得較小，從而可以在從初始狀態(tài)開始的變形量小的區(qū)域進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，使驅(qū)動(dòng)電壓降低一半以下。因此，消耗功率的減小和驅(qū)動(dòng)器IC的低成本化的效果非常好。
隨著與一個(gè)噴墨口8連通的壓力室10的個(gè)數(shù)增多，獨(dú)立電極35的驅(qū)動(dòng)電壓可以實(shí)現(xiàn)更低電壓化。另一方面，如果與一個(gè)噴墨口8連通的壓力室10的個(gè)數(shù)增多，則由于噴墨打印頭1所包含的噴墨口8數(shù)量減少，從而被打印的圖像的析像度變低。由此，與一個(gè)噴墨口8連通的壓力室10的數(shù)量與被打印的圖像的析像度為折中(trade off)關(guān)系。
此外，在噴墨打印頭1中，執(zhí)行單元21包含由與各壓力室10共用的共用電極34和配置在與各壓力室10對(duì)應(yīng)的位置上的多個(gè)獨(dú)立電極35所夾的具有活性層的壓電板41。因此，可以通過改變由共用電極和獨(dú)立電極所夾的、作為壓電板的活性層的數(shù)量和厚度等，來較容易地增減壓力室10的容積變化量。
此外，噴墨打印頭1的僅離執(zhí)行單元21的壓力室10最遠(yuǎn)的壓電板41包含活性層，并且僅在與位于壓電板41的壓力室一側(cè)的表面相反的表面(上表面)上形成獨(dú)立電極35。因此，在制造執(zhí)行單元21時(shí)，不必形成用于使平面視圖上重合設(shè)置的獨(dú)立電極之間彼此連接的通孔，從而能易于制造。
并且，由于在流路單元4中彼此相鄰的多個(gè)壓力室10配置成矩陣狀，所以可以在較小的區(qū)域內(nèi)高密度地配置多個(gè)壓力室10。
此外，由于壓力室10的平面形狀為菱形，所以能確保在壓力室10，壓力波的傳播方向長(zhǎng)度很長(zhǎng)，并且多個(gè)壓力室彼此接近配置。
進(jìn)而，本實(shí)施方式的噴墨打印頭1，在離壓力室10最遠(yuǎn)的包含活性層的壓電板41和流路單元4之間，配置作為非活性層的3枚壓電板42～44。這樣，相對(duì)于1層活性層配置3層非活性層，由此可以使壓力室10的容積變化量較大。因此，本發(fā)明人認(rèn)為可以實(shí)現(xiàn)獨(dú)立電極35的驅(qū)動(dòng)電壓的低電壓化，并且可以實(shí)現(xiàn)壓力室10的小型化和高集成化。
此外，根據(jù)具有上述結(jié)構(gòu)的本實(shí)施方式的噴墨打印頭1，通過將壓電板41夾在共用電極34和獨(dú)立電極35之間，通過壓電效應(yīng)可以容易地使壓力室10的容積變化。此外，由于包含活性層的壓電板41為連續(xù)平板層，所以易于制造。
此外，本實(shí)施方式的噴墨打印頭1，具有使靠近壓力室10的壓電板42～44為非活性層、使離壓力室10最遠(yuǎn)的壓電板41成為包含活性層的層的單面型結(jié)構(gòu)的執(zhí)行單元21。因此，可以通過橫向壓電效應(yīng)增大壓力室10的容積變化量，與壓力室10一側(cè)為包含活性層的層、其相反一側(cè)為非活性層的噴墨打印頭相比，可以實(shí)現(xiàn)施加在獨(dú)立電極35上的電壓的低電壓化和/或壓力室10的高集成化。通過實(shí)現(xiàn)加載電壓的低電壓化，可以使驅(qū)動(dòng)獨(dú)立電極35的驅(qū)動(dòng)器小型化，降低成本，并且即使減小壓力室10，使其高集成化時(shí)，也可以噴出足夠的墨水，從而實(shí)現(xiàn)了打印頭1的小型化和打印點(diǎn)的高密度配置。
此外，在噴墨打印頭1中，在每個(gè)噴墨區(qū)域被分割的多個(gè)執(zhí)行單元21在與流路單元4連接的狀態(tài)下，沿其縱向排列。由此，由于通過燒結(jié)等成形，可以使易于產(chǎn)生尺寸精度不均勻和獨(dú)立電極35的位置精度不均勻的每個(gè)執(zhí)行單元21與流路單元4進(jìn)行對(duì)位，從而即使打印頭的尺寸較大，也可以抑制各執(zhí)行單元21和流路單元4的位置偏差量的增大，使兩者高精度地進(jìn)行對(duì)位。由此，即使對(duì)于離目標(biāo)較遠(yuǎn)的獨(dú)立電極35，其相對(duì)于壓力室10的位置也不會(huì)大幅地偏離規(guī)定位置，從而使噴墨打印頭1的制造合格率大幅提高。另一方面，與此相反，如果執(zhí)行單元21以與流路單元4相同的尺寸形成，則當(dāng)使執(zhí)行單元21與流路單元4重合時(shí)，平面視圖中獨(dú)立電極35相對(duì)于壓力室10的位置偏離規(guī)定位置的偏移量隨著遠(yuǎn)離目標(biāo)而變大，從而使離目標(biāo)較遠(yuǎn)的壓力室10的噴墨性能變差，失去了噴墨打印頭1內(nèi)的噴墨性能的均一性。
進(jìn)而，本實(shí)施方式的噴墨打印頭1的各執(zhí)行單元21實(shí)質(zhì)上具有臺(tái)形形狀，多個(gè)執(zhí)行單元21配置成交錯(cuò)的2列，使得各執(zhí)行單元21的平行對(duì)邊沿流路單元4的縱向，并且相鄰的執(zhí)行單元21的各斜邊在流路單元4的寬度方向上重疊。這樣，由于相鄰的執(zhí)行單元21的各斜邊重疊，當(dāng)噴墨打印頭1相對(duì)于印刷載體在其寬度方向上相對(duì)移動(dòng)時(shí)，沿流路單元4的寬度方向而存在的各壓力室10之間可以互補(bǔ)，從而可以實(shí)現(xiàn)高析像度打印，并且可以實(shí)現(xiàn)寬度非常窄的小型噴墨打印頭1。
以下，對(duì)噴墨打印頭1的打印頭主體1a的制造方法進(jìn)行說明。為了制造執(zhí)行單元21，首先將5枚構(gòu)成壓電板41～44的陶瓷材料的生板材(green sheet)進(jìn)行層疊，然后進(jìn)行燒固。在層疊時(shí)，在各陶瓷材料上圖像印刷構(gòu)成共用電極34、加強(qiáng)用金屬膜36a、36b的金屬材料。燒固后，在壓電板41的整個(gè)表面上電鍍構(gòu)成獨(dú)立電極35的金屬材料，然后通過激光構(gòu)圖，除去不要的部分，或者使用在與獨(dú)立電極35對(duì)應(yīng)的部分上有開口的掩模，在壓電板41上蒸鍍構(gòu)成獨(dú)立電極35的金屬材料。
這樣，僅獨(dú)立電極35與其他電極不同，不是與構(gòu)成壓電板41～44的陶瓷材料同時(shí)燒固，所以不必?fù)?dān)心露出外部的獨(dú)立電極35由于燒結(jié)時(shí)的高溫加熱而被蒸發(fā)。此外，由于獨(dú)立電極35在燒固后通過上述方法形成，所以能形成得較薄。這樣，在本實(shí)施方式的噴墨打印頭1中，通過使位于最上層的獨(dú)立電極35形成得較薄，使包含活性層的壓電板41的位移難以被獨(dú)立電極35限制，從而能提高執(zhí)行單元21的效率(電效率和面積效率)。
如果考慮上述燒結(jié)時(shí)的蒸發(fā)，則壓電板41～44燒結(jié)后，圖形印刷由金屬涂料制成的獨(dú)立電極35，然后燒結(jié)獨(dú)立電極35。在這種情況下，在壓電板41～44燒結(jié)時(shí)，壓電板41～44已經(jīng)充分收縮，所以獨(dú)立電極燒結(jié)時(shí)的收縮幾乎不會(huì)使壓電板41～44的尺寸變化。因此，可以使獨(dú)立電極35與對(duì)應(yīng)的壓力室10高精度地對(duì)位。
此外，如上所述，通過設(shè)置加強(qiáng)用金屬膜36a、36b，可以加強(qiáng)壓電板41～44的脆度，提高壓電板41～44的操作性，但不一定非要設(shè)置加強(qiáng)用金屬膜36a、36b。例如，如果執(zhí)行單元21的尺寸為1英寸左右，則即使不設(shè)置加強(qiáng)用金屬膜36a、36b，也不會(huì)由于脆度對(duì)壓電板41～44的操作性產(chǎn)生影響。
在本實(shí)施方式中，如上所述，僅在壓電板41上形成獨(dú)立電極35。另一方面，當(dāng)在壓電板41之外的壓電板42～44上也形成獨(dú)立電極時(shí)，必須在壓電板41～44層疊和燒結(jié)前將所述獨(dú)立電極印刷在所希望的壓電板41～44上。因此，由于燒結(jié)時(shí)壓電板41～44的收縮，壓電板42～44上的獨(dú)立電極的位置精度和壓電板41上的獨(dú)立電極35的位置精度產(chǎn)生偏差。但是，在本實(shí)施方式中，由于僅在壓電板41上形成獨(dú)立電極35，所以不會(huì)產(chǎn)生所述位置精度的偏差，獨(dú)立電極35可以與對(duì)應(yīng)的壓力室10高精度地對(duì)位。
如上所述制造的執(zhí)行單元21通過粘結(jié)劑與流路單元4接合，該流路單元4通過將利用單獨(dú)的蝕刻工藝而形成多個(gè)開口的空腔板22等8枚金屬板接合而制成。此時(shí)，根據(jù)在流路單元4的空腔板22的表面和執(zhí)行單元21的壓電板41的表面上分別形成的、用于對(duì)位的標(biāo)記，將兩者接合起來。這樣，制成了打印頭主體1a。
然后，將用于向獨(dú)立電極35提供電信號(hào)的FPC 136通過錫焊與執(zhí)行單元21電連接，進(jìn)而通過規(guī)定的工藝，完成噴墨打印頭1的制造。
執(zhí)行單元21的包含活性層的壓電板41和作為非活性層的壓電板42～44由相同的材料形成，因此不需要更換材料的步驟，能以較簡(jiǎn)單的制造工藝進(jìn)行制造。因此，可以降低制造成本。進(jìn)而，由于包含活性層的壓電板41和作為非活性層的壓電板42～44實(shí)質(zhì)上均具有相同的厚度，所以制造工藝的簡(jiǎn)化會(huì)導(dǎo)致成本降低。其原因是可以簡(jiǎn)化涂覆層疊構(gòu)成壓電板的陶瓷材料時(shí)的厚度調(diào)整工藝。
如上所述，在本實(shí)施方式的噴墨打印頭1中，流路單元4由8枚板材22～30層疊而成。因此，只要更換上述8枚板材22～30的一部分，就可以容易地變換一個(gè)壓力室10與一個(gè)噴墨口8連通的狀態(tài)，以及兩個(gè)或兩個(gè)以上的壓力室10與一個(gè)噴墨口8連通的狀態(tài)。對(duì)于這一點(diǎn)，參照?qǐng)D11(a)、(b)和圖11進(jìn)一步進(jìn)行說明。圖11(a)、(b)是分別與在一個(gè)壓力室10與各噴墨口8連通的情況下的圖7(a)、(b)對(duì)應(yīng)的局部剖視圖和主要部分透視平面圖，圖12是與圖6對(duì)應(yīng)的平面圖。在圖11(a)、(b)和圖12中，對(duì)與圖6和圖7(a)、(b)相同的部件標(biāo)以相同的標(biāo)號(hào)。
通過比較圖7(a)和圖11(a)可知，圖11(a)的流路單元64相對(duì)于圖7(a)的流路單元4，將岐管板27替換為岐管板67，將蓋板29替換為蓋板69，將噴嘴板30替換為噴嘴板70，而其他的板材22～26對(duì)兩者是共用的。
如圖11(a)、(b)所示，岐管板67是設(shè)置在副岐管5a的下部，對(duì)于空腔板22的每一個(gè)壓力室10，分別設(shè)置在與岐管板26的連通孔26b相同的位置上以相同的形狀形成的連通孔67b的金屬板。蓋板69是對(duì)于每一個(gè)壓力室10，分別設(shè)置與連通孔23b、24b、25b、26b、67b連接、通向噴墨口68的連通孔69b的金屬板。噴嘴板70是對(duì)于每一個(gè)壓力室10，分別設(shè)置通過連通孔23b、24b、25b、26b、67b、69b與一個(gè)壓力室10連通的、起到噴嘴作用的纖細(xì)的噴墨口68的金屬板。
這樣，在具有圖11(a)、(b)和圖21所示的流路單元64的噴墨打印頭的情況下，一個(gè)壓力室10與一個(gè)噴墨口68連通，噴墨口68設(shè)置在與壓力室10的端部對(duì)應(yīng)的位置上。因此，噴墨口68的數(shù)量是本實(shí)施方式的噴墨打印頭1的2倍，可以在主掃描方向上以600dpi進(jìn)行打印。
如圖11(a)、(b)和圖12所示的流路單元64，僅通過替換本實(shí)施方式的流路單元4的3枚板材即可得到，所以易于制造。因此，根據(jù)本實(shí)施方式，能實(shí)現(xiàn)通過低電壓驅(qū)動(dòng)來共用多個(gè)可打印高析像度圖像的打印頭和可打印低析像度圖像的打印頭的部件。
以下，對(duì)本實(shí)施方式的第二實(shí)施方式進(jìn)行說明。圖13(a)、(b)是本實(shí)施方式的噴墨打印頭的與圖7(a)、(b)對(duì)應(yīng)的局部剖視圖和主要部分透視平面圖。在圖13(a)、(b)中，對(duì)與圖7(a)、(b)和圖11(a)、(b)相同的部件使用相同的標(biāo)號(hào)。
通過比較圖13(a)和圖11(a)可知，圖13(a)的流路單元74是將圖11(a)的流路單元64中的基板23替換為基板73的流路，而其他的板材22、24～70對(duì)兩者是共用的。
如圖13(a)、(b)所示，基板73是對(duì)于每一個(gè)壓力室10，設(shè)置壓力室10和狹孔12之間的連通孔73a，同時(shí)設(shè)置連接在對(duì)角線方向上相鄰的2個(gè)壓力室10和一側(cè)的連通孔24b的細(xì)長(zhǎng)形狀的連通孔73b的金屬板。通過在基板73上設(shè)置連通孔73b，可以從2個(gè)壓力室10向與連通孔73b連通的噴墨口68供給墨水，但墨水沒有供給與連通孔73b不連通的噴墨口68′，該噴墨口68是虛設(shè)的。
這樣，在圖13(a)、(b)所示的本實(shí)施方式的噴墨打印頭中，與上述第一實(shí)施方式相同，2個(gè)壓力室10也與一個(gè)噴墨口68連通，所以可以降低獨(dú)立電極35的驅(qū)動(dòng)電壓。此外，本實(shí)施方式的噴墨打印頭，為了從可用300dpi進(jìn)行低析像度打印的狀態(tài)變?yōu)閳D11(a)、(b)所示的可用600dpi進(jìn)行高析像度打印的狀態(tài)，僅更換基板73即可，因此與上述實(shí)施方式相比，具有可進(jìn)一步提高部件通用化的優(yōu)點(diǎn)。此外，本實(shí)施方式還具有以下優(yōu)點(diǎn)，即從2個(gè)墨水通路流出的墨水的匯合位置在最靠近壓力室10的基板73內(nèi)，離噴墨口68較遠(yuǎn)，從而可以減小伴隨墨水匯合而產(chǎn)生的紊流對(duì)來自噴墨口68的墨水的噴出特性的影響。
在上述實(shí)施方式中，壓電板和電極材料不限于上述材料，可以用其他公知的材料代替。此外，壓力室的平面形狀或截面形狀、配置方式、包含活性層的壓電板數(shù)量、非活性層的數(shù)量等也可以進(jìn)行適當(dāng)改變。例如，可以在流路單元上僅接合形成為細(xì)長(zhǎng)的一個(gè)執(zhí)行單元。此外，包含活性層的壓電板和非活性層可以設(shè)定為不同的厚度。
此外，在上述實(shí)施方式中，2個(gè)壓力室與一個(gè)噴墨口連通，但也可以使3個(gè)以上的壓力室與一個(gè)噴墨口連通。
此外，在上述實(shí)施方式中，僅使離位于最上層的離壓力室最遠(yuǎn)的壓電板為包含活性層的壓電板，但也可以使其他的壓電板為包含活性層的壓電板。為了制造這樣的噴墨打印頭，在層疊壓電板時(shí)，只要印刷與包含活性層的壓電板的一個(gè)表面(例如壓電板42的下表面)接觸的獨(dú)立電極圖形即可。在這種情況下，需要形成用于連接在平面視圖中上下重合的各獨(dú)立電極的通孔，制造工藝較為復(fù)雜。
此外，在上述實(shí)施方式中，通過在壓電板上配置獨(dú)立電極和共用電極來形成執(zhí)行單元，但不一定使用這樣的執(zhí)行單元，只要能使各壓力室的容積分別變化，也可以使用其他的執(zhí)行單元。
此外，在上述實(shí)施方式中，流路單元是將板狀的金屬板層疊接合而成的，但流路單元不一定由板材層疊而成。此外，當(dāng)流路單元為板材層疊而成時(shí)，來自多個(gè)墨水通路的墨水可以在任意的金屬板上匯合。
此外，在上述實(shí)施方式中，將臺(tái)形的多個(gè)執(zhí)行單元配置成交錯(cuò)狀的2列，但執(zhí)行單元不必一定作成臺(tái)形的，可以將多個(gè)執(zhí)行單元沿流路單元的縱向配置成1列?；蛘邔?zhí)行單元配置成交錯(cuò)狀的3列以上。
權(quán)利要求1.一種噴墨打印頭，其特征在于，包括流路單元(單數(shù))，包含一端與噴嘴連接、另一端與墨水供給源連接的多個(gè)壓力室，上述多個(gè)壓力室沿平面彼此相鄰配置，同時(shí)兩個(gè)以上的上述壓力室與一個(gè)上述噴嘴連通；以及執(zhí)行單元(單數(shù))，為了使上述壓力室的容積變化而與上述流路單元的一個(gè)表面接合，跨越多個(gè)上述壓力室而配置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴墨打印頭，其特征在于，上述流路單元由多個(gè)板狀部件層疊而成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴墨打印頭，其特征在于，上述流路單元包括空腔板，構(gòu)成多個(gè)上述壓力室；噴嘴板，形成多個(gè)上述噴嘴；以及連接板，形成使兩個(gè)以上的上述壓力室與一個(gè)上述噴嘴連通的連接流路，由一個(gè)板狀部件或?qū)盈B的兩個(gè)以上板狀部件構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的噴墨打印頭，其特征在于，通過替換上述連接部的一個(gè)或多個(gè)上述板狀部件以及上述噴嘴板中至少其中之一，可以轉(zhuǎn)換兩個(gè)以上的上述壓力室與一個(gè)上述噴嘴連通的狀態(tài)，以及僅一個(gè)上述壓力室與一個(gè)上述噴嘴連通的狀態(tài)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴墨打印頭，其特征在于，上述執(zhí)行單元包括與各壓力室共用的共用電極(單數(shù))；多個(gè)獨(dú)立電極，配置在與各壓力室對(duì)應(yīng)的位置上；以及多個(gè)壓電板，夾在上述共用電極和至少一個(gè)上述獨(dú)立電極之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴墨打印頭，其特征在于，上述壓力室的兩端在與上述平面平行的面內(nèi)，具有連接上述兩端的方向的長(zhǎng)度比與其垂直的方向的長(zhǎng)度長(zhǎng)的細(xì)長(zhǎng)形狀。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴墨打印頭，其特征在于，上述多個(gè)壓力室彼此相鄰并且配置成矩陣狀。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴墨打印頭，其特征在于，上述壓力室的平面形狀為菱形。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴墨打印頭，其特征在于，多個(gè)上述執(zhí)行單元沿上述流路單元的長(zhǎng)度方向排列。
10.一種包含噴墨打印頭的噴墨打印機(jī)，其特征在于，該噴墨打印頭包括流路單元(單數(shù))，包含一端與噴嘴連接、另一端與墨水供給源連接的多個(gè)壓力室，上述多個(gè)壓力室沿平面彼此相鄰配置，同時(shí)兩個(gè)以上的上述壓力室與一個(gè)上述噴嘴連通；以及執(zhí)行單元(單數(shù))，為了使上述壓力室的容積變化而與上述流路單元的一個(gè)表面接合，跨越多個(gè)上述壓力室而配置。
專利摘要本實(shí)用新型的噴墨打印頭，包括流路單元，包含一端與噴嘴連接、另一端與墨水供給源連接的多個(gè)壓力室；以及執(zhí)行單元(單數(shù))，為了使上述壓力室的容積變化而與流路單元的一個(gè)表面接合。執(zhí)行單元跨越多個(gè)壓力室而配置。在流路單元中，多個(gè)壓力室沿平面彼此相鄰配置，同時(shí)兩個(gè)以上的壓力室與一個(gè)噴嘴連通。
文檔編號(hào)B41J2/14GK2691853SQ0320341
公開日2005年4月13日 申請(qǐng)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 申請(qǐng)人:兄弟工業(yè)株式會(huì)社