专利名称：喷墨头的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于在记录介质上打印图像/文字的喷墨头，更具体地说，涉及一种包括公共墨水腔室的喷墨头，公共墨水腔室用于将墨水分配到多个墨水压力腔室。
背景技术：
图1示意性地示出了在日本专利申请临时公开No.P2001-277496中公开的喷墨头中形成的传统的墨水流道。该墨水流道包括通过相应的供墨管道1027与公共墨水腔室1026相连的多个墨水压力腔室1020。首先将要从喷墨头喷出的墨水通过供墨管1035引入公共墨水腔室1026中，之后，将其从公共墨水腔室1026中分配到每个墨水压力腔室1020中。有选择地挤压每个墨水压力腔室1020中的墨水，从而将墨水从与压力腔室1020流体连通的喷嘴1013中喷出。
当压力反复加到一个或多个墨水压力腔室1020中的墨水上时，压力波通过供墨管道1027从该墨水压力腔室1020传递到公共墨水腔室1026中。压力波在公共墨水腔室1026的封闭端1026a部分地反射，而且传递的压力波与反射的压力波相叠加。叠加的压力波部分地传递通过供墨管道1027以便增加/降低压力腔室1026中的压力。这种非故意的增加/降低压力腔室1026中的压力引起从喷嘴中喷出的墨水量的增加/降低，以及喷嘴中所形成的墨水弯液面的破坏。破坏墨水弯液面会引起空气进入喷嘴，对喷嘴的功能造成损害。
因此，需要这样一种喷墨头，其中在一个墨水压力腔室中生成的压力波不会经由公共墨水腔室影响另一墨水压力腔室中(通常是邻近的墨水压力腔室中)的墨水。
日本专利申请临时公开平9-314832也公开了一种喷墨头，其具有多个墨水压力腔室以及一个与其相连的公共墨水腔室。公共墨水腔室呈U形在其中部与供墨管道相连。来自外部墨盒的墨水通过供墨管道供给到公共墨水腔室中。
在上述喷墨头中，当墨水通过供墨管道流入公共墨水腔室时，压力波在其中产生。压力波沿着U形公共墨水腔室向其两端传递。之后，压力波在公共墨水腔室的两端被反射并沿着公共墨水腔室传递回来，从而与随后产生的并朝着公共墨水腔室两端传递的压力波相遇。在反射回的压力波与随后产生的压力波相遇并彼此叠加的位置，一部分压力波进入墨水压力腔室，它增加/降低墨水压力腔室中的压力，这导致在对应的喷嘴中墨水喷射不佳/喷射过多墨水。
应该理解，上述喷墨头还具有一对从公共墨水腔室的末端延伸出的窄流道。但是，这些流道主要用于排出留在公共墨水腔室中的空气，并因此不能起到有效减少公共墨水腔室末端处压力波反射的作用。
日本专利申请临时公开P2000-234170公开了一种喷墨头，该喷墨头包括一对用于在多个墨水压力腔室之间分配墨水的公共墨水腔室。每个公共墨水腔室都呈较为细长笔直的形状，且在其一端与供墨管道相连，从而使来自外部墨盒的墨水能够供给到其中。
日本专利公开No.2718010还公开了一种喷墨头，该喷墨头包括细长且基本笔直的公共墨水腔室，用于将墨水分配到多个压力腔室中。
在上述两个专利文献中公开的喷墨头的公共墨水腔室中，当墨水供给到公共墨水通道中时，压力波在其中生成。压力波向前传播并在公共墨水通道的末端反射返回并叠加在随后生成的压力波上，如同日本专利申请临时公开平9-314832中公开的喷墨头中的压力波。因此，在上述两专利文献公开的喷墨头中也发生相同的问题(即墨水供给不足/过多)。
因此，需要一种具有公共墨水腔室的喷墨头，在墨水供给到公共墨水腔室时，能够防止其中产生的压力波显著反射。
发明内容
本发明的优势在于，提供了能够满足上述需要的喷墨头。
根据本发明一方面的喷墨头，包括多个墨水压力腔室以及一集流通道。每个墨水压力腔室都有选择地对供给到其中的墨水加压，从而将墨水从喷墨头喷出。集流通道与每个墨水压力腔室流体连通并在其间分配墨水。一个被墨水环绕的凸台组形成在集流通道中，因此传递到集流通道中或在其中产生的压力波环绕凸台部分流动，因此压力波被减弱，不会严重影响墨水压力腔室中的压力。
根据本发明另一方面的喷墨头包括多个墨水压力腔室，每个腔室选择性地加压提供到其中的墨水，以便从喷墨头喷出墨水。喷墨头还包括集流通道，它具有基本上为封闭环形的形状，并与每个墨水压力腔室流体连通，以便分配其中的墨水。在形成为封闭环形形状的集流通道中，传递到其中或在其中产生的压力波沿集流通道循环，因此当压力波在封闭环形通道中传递时被减弱，并且不会严重影响墨水压力腔室中的墨水。
在另一个示例性实施例中，喷墨头可具有多个板的层叠结构，该多个板包括一用于确定集流通道的集流板。集流板具有一个在其中形成的开口，其一部分留在该开口中，从而使该开口形成基本上为封闭环形的形状，或者凸台部分形成在该开口中。
在另一个示例性实施例中，留在开口中的部分可由集流板中形成的梁支撑。在此情况下，该梁可以比集流板细，从而防止压力波围绕凸台组或沿封闭环状的集流通道传递。
应该理解，能够通过蚀刻集流板，轻易地形成如上构造的开口。还应该注意，该细梁可通过将集流板蚀刻掉其厚度的一半而形成(半蚀刻)。
在一个示例性实施例中，喷墨头包括彼此层叠从而形成集流通道的多个集流板。在该情况下，在集流板中形成梁，当从集流板层叠的方向看过去时，这些梁不完全重叠。以上述方式布置的梁不形成反射回沿集流通道传递的压力波的连续壁。
在另一个示例性实施例中，喷墨头包括第一集流板，其具有用于确定集流通道的开口。分开的板片位于该开口中，从而形成凸台部分或形成集流通道以便形成封闭环。在此情况下，分开的板片由将第一集流板夹在其中的其它两块板支撑。
其它两块板中的每一个，或第二集流板，其构造形式可以是，具有穿过其中的开口，并将其一部分留在开口中，且由第二集流板中形成的梁支撑。在此情况下，可将分开的板片夹在第二集流板留在其开口中的部分之间。
在各种示例性实施例中，第一和第二集流板的开口基本上呈相同的形状。
在各种示例性实施例中，分开的板片的形状与第二集流板留在其开口中的部分的形状基本相同。
在另一个示例性实施例中，喷墨头还包括与集流通道相连的多个供墨管道，以便将来自外部的墨水供给到集流通道中。在此情况下，即使供墨管道中的一个被堵塞，也可确保将墨水供给到集流通道中。因此，在此情况中就保证了墨水从喷墨头中的稳定喷射。
以下将参照附图详细描述根据本发明的装置的各种示例性实施例，附图中图1示意性地示出根据现有技术在喷墨头中形成的墨水流道；图2为根据本发明的实施例的喷墨头的分解透视图；图3示意性地示出图2所示的喷墨头主体的分解透视图；图4为图2所示喷墨头的喷嘴板的部分平面图；图5A为图2所示喷墨头的盖板的部分平面图；图5B示出图5A所示盖板下表面的一部分；图6示出图2所示喷墨头的第一、第二和第三集流板的透视图；图7、图8和图9为图2所示喷墨头的第一、第二及第三集流板的部分平面图；图10为图2所示喷墨头的供墨板的部分平面图；图11示出图10所示供墨板的过滤部分的顶视图；图12示出供墨板中包含着图11所示的过滤部分的那个部分的剖视图；图13为图12所示的供墨板的供墨口的顶视图；图14示出图2所示的喷墨头的孔板的部分顶视图；图15为图14所示孔板的节流部分的顶视图；图16示出图2所示喷墨头的基板的部分顶视图；图17示出图2所示喷墨头的空腔板的部分顶视图；图18示出喷墨头2的压电片的顶视图；图19示出图18所示压电片上形成的驱动电极的顶视图；图20示出沿图19中A-A线截开的压电片的部分剖视图；图21示出压电片中包含着第一公共电极的那部分的剖视图；图22示出压电片中包含着第二公共电极的那部分的剖视图；
图23为压电片中包含着虚设电极的那部分的剖视图；图24为图2所示喷墨头的柔性印刷板(FPC板)的延伸部分的平面图；图25为图24所示的FPC板的延伸部分的部分放大图；图26示出FPC板中包含接触焊盘的那部分的剖视图；图27为FPC板以及压电片的剖视图，示出其中彼此相连的接触焊盘；图28为喷墨头的部分剖视图，示出从一个喷嘴延伸出的墨水通道的一部分；图29为图28所示墨水通道的透视图；图30为从其喷嘴侧观察图29所示墨水通道的平面图；图31为图2所示喷墨头的两个集流通道的顶视图；图32和图33分别示出图31所示集流通道之一的顶视图；图34为该集流通道的部分透视图；图35示出改进后的集流板的透视图；图36A、36B以及36C示出可在图2所示的喷墨头的供墨管道中形成的过滤部分；图37为由图36A、36B以及36C所示过滤部分构成的过滤器的顶视图；图38示意性地示出图37所示的过滤器的过滤孔；图39是根据对实施例的修改，集流通道的一部分的透视图；以及图40是根据对实施例的修改的集流通道的一部分的透视图。
具体实施例方式
以下，将参考附图对根据本发明的一个实施例的喷墨头加以说明。
图2为根据本发明的实施例的喷墨头1的分解透视图。喷墨头1包括主体2以及四个梯形板式压电片10，压电片10由粘合剂固定在主体2的顶面上。喷墨头1还包括四个柔性印刷电路板50，在以下将其称为FPC板50。每个FPC板50都具有延伸部分51，该部分由粘合剂固定在相应压电片10的顶面上，以便与压电片10电连接。而且，每个FPC板50都在其上具有驱动集成电路(驱动IC)(未示出)。
图3示意性地示出图2所示的喷墨头1的主体2的分解透视图。主体2具有由多个基本呈矩形的薄金属片构成的层叠结构。在一个示例实施例中，主体2由九层金属片构成，从主体2的底部开始，它们是喷嘴板100、盖板200、第一集流板300、第二集流板400和第三集流板500、供墨板600、孔板700、基板800、以及空腔板900。在九个板中的每个板上，在各自压电片10的下面都确定有四个打印区域(110、210、310、410、510、610、710、810、910)。每个打印区域都呈与压电片10相同的梯形形式。
图4为喷嘴板100的部分平面图。如图4所示，喷嘴板100上的每个打印区域110都具有多个小直径喷嘴111，以便将通过喷嘴板100形成的墨水喷出。喷嘴111的数目及排列方式根据喷墨头1所需的打印分辨率决定。例如在一个示例实施例中，所需的打印分辨率大约为600dpi。注意，喷嘴111是用蚀刻方法形成的。因此，可以容易地生产出喷嘴板100，且成本低廉。
图5A为盖板200的部分平面图。如图5A所示，盖板200上的每个打印区域210都具有多个小直径通孔211，作为墨水通道。通孔211在与喷嘴板100的喷嘴111相应的位置分别形成。因此，当盖板200叠置在喷嘴板100之上时，就在每个通孔211与相应喷嘴111之间形成了流体连通(见图28)。
图5B示出盖板200下表面的一部分。盖板200的下表面具有两个细长槽212。槽212的形成方式为，穿过每个打印区域210并沿着盖板200的纵向在每个打印区域210中基本直线地延伸。在每个打印区域210中，每个槽212都具有一个与盖板200的下表面齐平的凸台部分213。每个凸台部分213都在盖板200的纵向上呈长条形。通孔211在槽212之外，沿着其外缘形成，而且也是在每个凸台部分213之内。注意，通孔211和槽212由蚀刻方法形成。因此，可容易地生产盖板200，且成本低廉。
图6示出第一、第二和第三集流板300、400和500的透视分解图。图7示出第一集流板300的部分平面图。第一集流板300由多个通孔311形成，作为墨水通道。第一集流板300的通孔311在与盖板200的通孔211相应的位置分别形成。因此，当第一集流板300叠置在盖板200之上时，第一集流板300的通孔311与盖板200的通孔211形成了流体连通(见图28)。
而且，第一集流板300具有通过蚀刻在其中形成的两个细长开口312。开口312的形成方式为，穿过每个打印区域310，因此其在每个打印区域310之内的部分都沿着第一集流板300的纵向基本直线地延伸。开口312构成一对集流通道20的一部分，这将随后进行说明(见图28)。
在每个打印区域310中，每个开口312都具有沿第一集流板300的纵向延伸的细长凸台部分313。每个凸台部分313都具有分别与第一集流板300的顶面和底面齐平的顶面和底面。每个凸台部分313由多个连接梁314所支撑，该连接梁由半蚀刻、或者通过将集流板300从其下侧蚀刻掉一半的厚度而形成。因此，每个连接梁314的厚度都小于第一集流板300的厚度。在一个示例实施例中，连接梁314的厚度大约为第一集流板300的厚度的一半。
注意，通孔311沿着开口312的外缘形成在第一集流板30中，且形成在凸台部分313上。还应注意，从每个开口312中延伸出多个供墨部分(开口)315。
图8为第二集流板400的部分平面图。第二集流板400由多个通孔411形成，作为墨水通道。第二集流板400的通孔411在与第一集流板300的通孔311相应的位置分别形成。因此，当第二集流板400叠置在第一集流板300之上时，第二集流板400的通孔411与第一集流板300的通孔311形成流体连通(见图28)。
而且，第二集流板400具有通过蚀刻穿透形成的两个细长开口412。两开口412具有与第一集流板300的开口312基本相同的形状。即，开口412的形成方式为，穿过每个打印区域410，因此其处于每个打印区域410内的部分都基本直线地沿着第二集流板400的纵向延伸。第二集流板400的开口412在与第一集流板300的各个开口312相应的位置形成。因此，当第二集流板400叠置在第一集流板300之上时，第二集流板400的开口412与第一集流板300的开口312形成流体连通，并籍此与开口312一起构成集流通道20的一部分(见图28)。
在每个打印区域410中，每个开口412都具有在第二集流板400的纵向上延伸的细长凸台部分413。每个凸台部分413都具有分别与第二集流板400的顶面和底面齐平的顶面和底面。凸台部分413由多个连接梁414支撑，通过在第二集流板400的上侧半蚀刻，形成连接梁414。每个连接梁414的厚度大约为第二集流板400厚度的一半。
注意，通孔411在开口412之外沿着其外缘并在凸台部分413内形成。
还应注意，在第二集流板400中有多个供墨部分(开口)415，在与第一集流板300的供墨部分315相应的位置从开口412中延伸出来。因此，当第二集流板400叠置在第一集流板300之上时，第二集流板400的供墨部分415即与第一集流板300的供墨部分315形成流体连通。
图9为第三集流板500的部分平面图。第三集流板500具有多个通孔511，作为墨水通道。第三集流板500的通孔511在与第二集流板400的通孔411相应的位置分别形成。因此，当第三集流板500叠置在第二集流板400之上时，第三集流板500的通孔511即与第二集流板400的通孔411形成流体连通(见图28)。
而且，第三集流板500具有通过蚀刻在其中穿透形成的两个细长开口512。该两个开口512具有与第二集流板400的开口412基本相同的形式。即，开口的形成方式为，穿过每个打印区域510，因此其在每个打印区域510内的各个部分都沿着第三集流板500的纵向基本直线地延伸。第三集流板500的开口512位于与第二集流板400的各个开口412相应的位置上。因此，当第三集流板500叠置在第二集流板400之上，从而与开口312和412一起构成集流通道20的一部分时，第三集流板500的开口512与第二集流板400的开口412形成流体连通(见图28)。
每个开口512都包括多个细长的凸台部分513。每个凸台部分513都具有与第三集流板500的顶面和底面齐平的顶面和底面。凸台部分513由多个连接梁514支撑，通过在第三集流板500的上侧半蚀刻，形成连接梁514。每个连接梁514的厚度大约为第三集流板500厚度的一半。
注意，通孔511沿着开口512的外缘在凸台部分513上形成。
还应注意，在第三集流板500中有多个供墨部分(开口)515，在与第二集流板400的供墨部分415相应的位置从开口512中分别延伸出来。因此，当第三集流板500叠置在第二集流板400之上时，第三集流板500的供墨部分515与第二集流板400的供墨部分415形成流体连通。如将在下文中描述的，通过供墨部分515向包括开口312、412和512的集流通道20供给墨水。供墨部分515形成在开口512的细长部分的每一端的附近，其中开口512限定在每个打印区域510内。因此，尽管每个集流通道20在每个打印区域510内具有细长的形状，墨水也可有效地供给到其中。
图10为供墨板600的部分平面图。如图10所示，在供墨板600上的每个打印区域610都具有作为墨水通道的多个小直径通孔611，以及也作为墨水通道的多个过滤部分612。
通孔611在与第三集流板500的通孔511相应的位置形成。因此，当供墨板600叠置在第三集流板500之上时，供墨板600的通孔611与第三集流板500的通孔511形成流体连通(见图28)。
供墨板600的每个过滤部分612的形成方式为，当供墨板600叠置在第三集流板500之上时，过滤部分612与两个开口512中的任意一个开口都形成流体连通(图28)。
图11示出供墨板600的过滤部分612的放大顶视图，且图12示出供墨板600在其含有一个过滤部分612的那部分处的剖视图。如图11和12所示，过滤部分612为形成在供墨板600中的一个凹陷，该凹陷具有穿透其底部形成的多个过滤孔613。过滤孔613从通过过滤部分612的墨水中除去外来微粒。
返回参考图3和图10，供墨板600在基本呈梯形的打印区域610之外的位置上还具有十个穿透供墨板600形成的小供墨口601。供墨口601的形成方式为，当供墨板600叠置在第三集流板500之上时，供墨口601朝向第三集流板500的供墨部分515，并籍此与其形成流体连通。
图13为供墨口601的放大顶视图。如图13所示，供墨口601具有多个过滤孔602，过滤孔602防止墨水中的外来微粒(如，灰尘)被引入集流通道20。
图14为孔板700的部分平面图。如图14所示，孔板700上的每个打印区域710都具有多个小直径通孔711以及多个节流部分712。通孔711的形成方式为，当孔板700叠置在供墨板600之上时，通孔711朝向供墨板600的通孔611，并籍此与其形成流体连通(见图28)。
图15为节流部分712的放大顶视图。节流部分712为通过压力加工在孔板700中形成的通孔。节流部分712具有入口部分713、出口部分714、以及通道部分715，通道部分715在入口部分713和出口部分714之间延伸，从而将它们彼此流体连通。
将节流部分712定位，使得当孔板700叠置在供墨板600之上时，入口部分713大致朝向供墨板600的过滤部分612，并籍此与其形成流体连通(见图28)。
返回参考图3和图14，在四个打印区域710之外的位置上，孔板700还具有穿透其形成的十个小供墨口701。供墨口701的形成方式为，当孔板700叠置在供墨板600之上时，供墨口701朝向供墨板600的各个供墨口601，并籍此与其流体连通。
图16为基板800的部分平面图。如图16所示，基板800上的每个打印区域810都具有多个小直径通孔811以及多个小直径通孔812，它们都起到墨水通道的作用。通孔811的形成方式为，当基板800叠置在孔板700之上时，通孔811朝向孔板700的通孔711，并与其形成流体连通(见图28)。通孔812的形成方式为，当基板800叠置在孔板700之上时，通孔812大致朝向孔板700的节流部分712，并与其形成流体连通(见图28)。
在四个打印区域810之外的位置上，基板800还具有穿透其形成的十个小供墨口801。供墨口801的形成方式为，当基板800叠置在孔板700之上时，供墨口801朝向孔板700的供墨口701，并籍此与其流体连通。
图17为空腔板900的部分平面图。如图17所示，空腔板900上的每个打印区域910都具有多个基本呈菱形的开口、或者穿过空腔板900形成的墨水压力腔室911。各个墨水压力腔室911呈矩阵形式排列，且它们的密度对应于喷墨头1所需的打印分辨率。
每个墨水压力腔室911具有一对锐角角部和一对钝角角部。排列墨水压力腔室911，使得每个墨水压力腔室911的锐角角部都位于相邻的墨水压力腔室911的锐角角部之间，从而使墨水压力腔室能够以高密度排列。
还将墨水压力腔室911排列，使得当空腔板900叠置在基板800之上时，每个墨水压力腔室911的其中一个锐角角部朝向基板800的其中一个通孔811，并与其形成流体连通，同时，另一锐角角部朝向基板800的其中一个通孔812，并与其形成流体连通(见图28)。
空腔板900还具有十个形成在打印区域910之外的位置上的小供墨口901。供墨口901的形成方式为，当空腔板900叠置在基板800之上时，供墨口901朝向基板800的供墨口801，并与其形成流体连通。
还应注意，定位孔903位于每个打印区域910的每个斜边附近。这些定位孔辅助压电片10在空腔板900上定位。
以下，将说明压电片10和FPC板50的总体结构，以及它们之间的电连接。
首先，将说明压电片10的总体结构。图18示出压电片10的顶视图。压电片10具有多个基本呈菱形的驱动电极11，这些驱动电极11以矩阵形式排列在压电片上，其排列密度与喷墨头1所需的打印分辨率相对应。驱动电极11在与空腔板900的墨水压力腔室911相应的位置上分别形成。因此，当压电片10叠置在空腔板900之上以将每个墨水压力腔室911的上侧封闭时，驱动电极11位于各个墨水压力腔室911上方。
图19示出驱动电极11的放大顶视图，且图20示出沿图19中A-A线截开的压电片10的部分剖视图。
如图19所示，接触焊盘14从驱动电极11的其中一个锐角角部处延伸出来，从而与驱动电极11相邻接。接触焊盘部分14呈双排结构，该结构具有高于驱动电极11的第一水平部分12；以及高于第一水平部分12的第二水平部分13。第一水平部分12在第二水平部分13与驱动电极11之间形成。
如图20所示，压电片10具有一种层叠结构，第一压电层21、第二压电层23、第三压电层24和第四压电层26层叠在其中。内电极22位于第一压电层21和第二压电层23之间，且内电极25位于第三压电层24和第四压电层26之间。内电极22和25的末端暴露在压电片10的倾斜侧面上。注意，压电片10贴附在空腔板900上，从而在其倾斜侧面上彼此相接触。因此，压电片10的内电极22和25彼此电连接。
返回参考图18，多个第一公共电极31以及多个第二公共电极36在每个压电片10的顶面上沿着其倾斜边交替形成。
图21示出压电片10在其包含着其中一个第一公共电极31的那部分的剖视图。如图21所示，第一公共电极31通过通孔32与形成在第三压电层24和第四压电层26之间的内电极25电连接。而且，第一公共电极31具有凸起33，作为接触焊盘33。
图22示出压电片10在其包含着其中一个第二公共电极36的那部分的剖视图。如图22所示，第二公共电极36通过通孔37与形成在第一压电层21和第二压电层23之间的内电极22电连接。而且，第二公共电极36具有凸起38，作为接触焊盘38。
返回参考图18，每个压电片10在每个斜边附近都具有位于其顶面的定位标记46。这些定位标记46辅助压电片10在空腔板900上定位。而且，每个压电片10具有多个形成在其顶面上的圆形虚设电极41。虚设电极沿着虚线L1和L2排列，L1和L2在梯形压电片10的上下两边，或称平行边附近确定，并与其平行。
图23为压电片10在其包含着其中一个虚设电极41的部分处的剖视图。如图23所示，虚设电极41不与内电极22或25中的任何一个相连。
以下，将说明FPC板50的总体结构。
图24为FPC板50的延伸部分51的顶视图，且图25为FPC板50的延伸部分51的部分放大图。
如图24所示，FPC板50具有多个形成在其延伸部分51上的接触焊盘52。接触焊盘52在压电片10上与驱动电极11的第二水平部分13相应的位置上形成。因此，当FPC板50贴附到压电片10上时，接触焊盘52与驱动电极11在其第二水平部分13处相接触。
每个接触焊盘52与铜箔制成的导电图案53相连，如图25所示。注意，出于简洁的目的，导电图案53在图24中未示出。
如图24所示，多个接触焊盘54在FPC板50的延伸部分51上沿着其尖端和两斜边形成。沿延伸部分51的尖端排列的接触焊盘54位于对应于压电片10上沿着虚线L1形成的各个虚设电极41的位置(见图18)，从而在FPC板50贴附到压电片10上时与其相接触。沿着FPC板50的延伸部分51的斜边排列的接触焊盘54位于对应于沿压电片10的斜边交替形成的各个公共电极31和36的位置，从而在FPC板50贴附到压电片10上时与其相接触。
注意，如图25所示，每个接触焊盘54都与铜箔制成的导电图案55电连接。
图26示出FPC板50在其包含着其中一个接触焊盘52的那部分的剖视图。FPC板50包括底膜61，如聚酰亚胺膜，导电图案53、以及覆盖层62。导电图案53在底膜61上形成且覆盖层62在底膜61与导电图案53上延展。覆盖层62在靠近导电图案53的末端部分的位置上具有多个穿透形成的孔。孔中填充有电镀形成的镍63。镍63从孔中凸出的部分由焊料64所覆盖。镍63和焊料64构成FPC板50的接触焊盘52。
应该理解，沿FPC板50的延伸部分51的尖端和斜边形成的接触焊盘54以及与其相连的导电图案55具有与接触焊盘52以及导电图案53基本相同的结构。
返回参考图24，FPC板50的延伸部分51具有形成在其每个斜边附近的定位标记56，用于辅助延伸部分51在压电片10上定位。即，如果FPC板50的延伸部分51位于压电片10上，使得其上的定位标记56与压电片10上的定位标记46对准，则每个FPC板50的接触焊盘52都位于压电片10的相应驱动电极11的第二水平部分13或接触焊盘14上。因此，FPC板50的每个接触焊盘52(或镍制部分63和焊料部分64)，通过例如热压缩方式，都能固定到压电片10的相应的驱动电极11(或第二水平部分13)上，从而与其建立电连接，如图27所示。
当FPC板50的接触焊盘52以及压电片10的驱动电极1 1的接触焊盘14如上述彼此相连时，接触焊盘52(镍制部分63和焊料部分64)以及接触焊盘14的第二水平部分13就被绝缘膏(N.C.P.)15所覆盖。由施加到接触焊盘52上的热量熔化的N.C.P.15部分地流到接触焊盘14的第一水平部分12上。焊料64也熔化，并朝向驱动电极11部分地流动。但是，第一水平部分12防止焊料64进一步向下流到驱动电极11上，从而防止驱动电极11被焊料64腐蚀。但是，应注意朝向驱动电极11流动的焊料64的量根据不同情况而变化。N.C.P.15的提供可可靠地防止焊料64流到驱动电极11上，即使是在大量的焊料64朝向驱动电极11流动的情况下。而且，N.C.P.15还充当粘结剂，用于加强FPC板50与压电片10之间的接合强度。
而且，当FPC板50的延伸部分51位于压电片10之上时，FPC板50上的定位标记56与压电片10上的定位标记46对准，FPC板50的接触焊盘54与沿着虚线L1形成的压电片10的虚设电极41相接触，并与沿着压电片10的每条斜边交替形成的公共电极31、36的凸起33、38相接触。因此，例如，接触焊盘54能够通过热压缩的方法与虚设电极41和公共电极31、36电连接。
在如上所述地将FPC板50连接到压电片10之后，即可通过FPC板50在驱动电极11与内电极22、25之间施加驱动电压，从而分别使在每个驱动电极11的正下方的第一、第二、第三和第四压电层21、23、24、26变形。
在每个驱动电极11的紧下方确定的第一压电层21的每个部分都作为工作部分，在相应驱动电极11上施加电压时，工作部分就会弯曲。
应该理解，由于第一到第四压电层21、23、24、26的压电材料与内电极22、25的金属材料之间的收缩百分比不同，因此在其烧结过程中，压电片10可能弯曲或变形成波浪形。内电极25位于第三和第四压电层24和26之间，以便作为约束层，防止第一到第四压电层(21、23、24、26)弯曲或变形成波浪形，并籍此使压电片10保持平坦。而且，第二、第三和第四压电层(23、24、26)也作为约束层，迫使第一压电层21的工作部分只能向下(即，向着空腔板900)弯曲。
以下，将说明如上构造的喷墨头1中的墨水流动。
图28为喷墨头1的部分剖视图，示出从其中一个喷嘴111中延伸出的一部分墨水通道。图29为图28所示的墨水通道的透视图，且图30为图29所示的墨水通道从其喷嘴侧观察的顶视图。
现在参考图3、28、29和30，要从喷墨头1喷出的墨水首先从墨盒(未示出)通过供墨管道供给到集流通道20中，每个供墨管道都包括供墨口901、801、701和601(见图3)。注意，当墨水在供墨板600的供墨口601中流动时，由过滤孔602防止墨水中的外来微粒进入集流通道20(见图13)。
参考图28，集流通道20的侧壁分别包括第一、第二和第三集流板300、400、500的开口312、412、512的侧壁。而且，集流通道20的上表面由供墨板600确定，同时其下表面由盖板200确定。
图31为在喷墨头1中形成的集流通道20的顶视图。如图31所示，两个集流通道20在喷墨头1中形成，一个在喷墨头1的宽度方向上的上半边，如图32所示；另一个在下半边，如图33所示。每个集流通道20具有五个墨水供给部分，每个都分别含有第一、第二和第三集流板300、400、500的墨水供给部分315、415、515(见图7、8、9)。
第一、第二和第三集流板300、400和500的凸台部分313、413、513分别以基本相同的形状形成，且都形成在基本相同的位置。因此，凸台部分313、413、513在喷墨头1的层叠方向上彼此对齐，从而在集流通道20中形成在盖板200的顶面与供墨板600的底面之间延伸的凸台组，它们被墨水包围。由凸台部分313、413、513组成的凸台组在集流腔室20中确定封闭环。每个封闭环都在其中一个凸台组的周围确定。因此，产生于集流腔室20中的墨水的压力波能够围绕由凸台部分313、413和513组成的凸台组传递。
支撑凸台部分313、413、513的连接梁314、414、514的定位方式为，不彼此重叠(从喷墨头1的层叠方向上看过去，如图34所示)。因此，连接梁314、414、514没有显著减小集流腔室20的横截面，并因此不会妨碍墨水中的压力波围绕由凸台部分313、413、513组成的凸台组顺畅地传播。
返回参考图28，供给到集流通道20中的墨水，通过相应的供墨板600过滤部分612、孔板700的节流部分712、以及基板800的通孔812，接着被引入每个空腔板900的墨水压力腔室911中。注意，在墨水流经过滤部分612时，由过滤部分612的过滤孔613已从墨水中将外部微粒清除，从而防止了外部微粒进入墨水压力腔室911(见图11和12)。
墨水压力腔室911的上侧由贴附在空腔板900上的压电片10封闭。压电片10位于空腔板900上，从而使驱动电极11位于各个墨水压力腔室911的正上方。如图30所示，每个基本呈菱形的驱动电极11都位于相应墨水压力腔室911正上方确定的基本呈菱形的区域内。而且，形成在驱动电极11从其锐角角部延伸出的那部分上的接触焊盘14，位于墨水压力腔室911正上方确定的基本呈菱形的区域之外。
当驱动电压加在驱动电极11与压电片10的内电极22、25之间时，压电片10朝着空腔板900变形(弯曲)，从而将墨水压入墨水压力腔室911中。受压的墨水流经基板800、孔板700、供墨板600、第三集流板500、第二集流板400，第一集流板300、以及盖板200的通孔811、711、611、511、411、311、211，并从喷嘴板100的喷嘴111喷出。
如上所述，其中一个集流通道20在喷墨头1在宽度方向上的上半边形成，而另一集流通道则形成在下半侧(见图32和33)。喷墨头1上半边的集流通道20分别通过形成在供墨板600、孔板700和基板800上半边的通孔612、节流部分712和通孔812与在空腔板900上半边形成的所有墨水压力腔室911流体连通。而且，喷墨头1下半边的集流通道20分别通过形成在供墨板600、孔板700和基板800下半边的通孔612、节流部分712和通孔812与在空腔板900下半边形成的所有墨水压力腔室911流体连通。因此，供给到集流通道20中的墨水被分配到所有的墨水压力腔室911中，从而使墨水能够从任何喷嘴111中喷出。
如上所述，每个集流通道20都与多个墨水压力腔室911流体连通。因此，当为了从相应喷嘴111中喷出墨水，压电片10将压力施加到其中一个墨水压力腔室911时，压力波就从该墨水压力腔室911传递到相应的集流通道20。而且，部分压力波可以传递到其它墨水压力腔室911中，(例如，邻近受压墨水的墨水压力腔室)，并因此破坏在连接邻近墨水压力腔室911与对应喷嘴111的墨水通道中形成的墨水弯液面。破坏墨水弯液面是人们所不希望的，因为这会使空气进入墨水通道并影响墨水喷射的稳定性。
但是在一个示例实施例中，由于每个集流通道20形成环形形状以便包括位于其中的封闭环，所以传递到集流通道20中的压力波会沿着封闭环循环，不会叠加，因此不会传递到墨水压力腔室911中，例如与受压的墨水压力腔室相邻的墨水压力腔室中。因此，在从墨水压力腔室911延伸出的墨水通道中形成的墨水弯液面不会因为压力波而被破坏。
如上所述，第一、第二和第三集流板300、400、500的连接梁314、414、514由半蚀刻形成。因此，连接梁314、414、514比第一、第二和第三集流板300、400、500及其凸台部分313、413、513都要细。这样的细连接梁314、414、514不会阻止墨水中的压力波沿着集流通道20中确定的封闭环传递。
而且，第一、第二和第三集流板300、400、500的连接梁314、414、514以在喷墨头1的层叠方向上彼此不重叠的形式形成。与连接梁314、414、514在喷墨头1的层叠方向上彼此对准的情况相比，这种排列减少了连接梁314、414、514对于沿着集流通道20传递到墨水中的压力波的阻力。应注意，由于每个连接梁314、414、514比对应的集流板300、400、500薄，因此集流通道20不会被连接梁314、414、514阻塞，即使是在它们沿喷墨头1的层叠方向对准的情况下。但是，在这种情况下，由于连接梁之间间隙非常小，因此压力波不能平滑地穿过连接梁314、414、514传递。
应该理解，根据本实施例，喷墨头1的每个集流通道20都与多于一条的供墨管道相连，它们中的每条都包括供墨口601、701、801、901。因此，即使供墨管道中的一条被堵塞，墨水也能够从外部墨盒供给到每个集流通道20中，从而使喷墨头1保持稳定的墨水喷射。
如上所述，当墨水从外部墨盒通过供墨管道(601、701、801、901)供给到集流通道20中时，压力波在集流通道20中产生。在一个示例实施例中，集流通道20让压力波沿着在其中确定的封闭环循环，并因而不会将它们反射回去。所以，在集流通道20中不会发生反射压力波与后续压力波的叠加，这种叠加会导致墨水压力腔室911内压力不足或过大，并因而导致从喷墨头1中的墨水喷射不稳定。
尽管本发明是参照其具体的实施例进行具体说明的，但对于本领域技术人员，显然，在不背离由所附权利要求确定的本发明的范围和范围的前提下，可以对其作出各种变更和改进。
例如，第一、第二和第三集流板300、400、500中的一个以上都可以替换为图35所示的集流板1002以及八个分开的板片1004。集流板1002具有与第一、第二和第三集流板300、400、500基本相同的形状，但是它不具有凸台部分313、413、513和连接梁314、414、515。换言之，集流板1002为具有两个开口1006的基本呈矩形的板，两个开口1006具有与第一、第二和第三集流板300、400、500中形成的开口312、412、512基本相同的形状并且也位于基本相同的位置。
分开的板片1004具有与第一、第二和第三集流板300、400、500中形成的凸台部分313、413、513基本相同的形状。当集流板1002用作第一、第二和第三集流板300、400、500中的一个的替换件时，分开的板片1004位于与凸台部分313、413、513相应的位置上的开口1006中，从而在开口1006形成的集流通道中确定封闭环。
例如，如果将第二集流板400替换为集流板1002，则分开的板片1004位于集流板1002的开口1006中，从而每个分开的板片1004都夹在第一和第三集流板300、500的相应的凸台部分313、513之间，如图39所示。
图35所示的集流板1002和分开的板片1004的有利之处在于，它们不需要对集流板1002进行半蚀刻以在其中形成连接梁314、414、514。
应该理解，每个供墨板600的供墨口601可具有如图36A所示的过滤部分620，代替图13所示的过滤孔602。在此情况下，孔板700的每个供墨口701都具有图36B所示的过滤部分720，且基板800的每个供墨口801都具有如图36C所示的过滤部分820。
过滤部分620在固定的间距上具有多个彼此平行的切口X1。每个切口X1的宽度L1都大约为50μm。切口X1通过蚀刻穿透供墨板600而形成。因此，可容易地获得切口X1，且成本低廉。
除了切口X2、X3的延伸方向不同之外，过滤部分720、820具有与过滤部分620基本相同的结构。即，过滤部分620、720、820的形成形式，使得当供墨板600、孔板700以及基板800彼此层叠时，切口X1、X2、X3以约60度角彼此交叉。
图37示出包含彼此层叠的过滤部分X1、X2、X3的过滤器F1的顶视图。如图37所示，彼此交叉的切口X1、X2、和X3形成多个过滤孔F2，用于从流过的墨水中除去外来微粒。由于切口X1、X2、X3以约60度角彼此交叉，所以每个过滤孔F2都基本呈规则的三角形。
图38示意性地示出过滤器F1的一个过滤孔F2。由于每个切口X1、X2、X3的宽度大约为50μm，所以过滤孔F2的内切圆的直径为16.7μm。因此，过滤器F1不会允许大于16.7μm的外来微粒通过。
应该理解，通过蚀刻、挤压等方法穿透一块板精确形成小孔，比如形成上述过滤孔F2，是较为困难的。相反，切口X1、X2、X3可通过蚀刻相对容易且精确地形成，从而使得能够方便地形成小过滤孔F2。
在另一实施例中，第二集流板400和第三集流板500可用与集流板1002类似的集流板代替(见图35)，这种集流板不形成有凸台部分，并且第一集流板300可用图40中示出的修改的集流板300M代替。在这种修改中，第一集流板300M的凸台部分313M的厚度为凸台部分313、413、513厚度的总和，因此一个凸台部分313M形成在上述实施例中的凸台组。该凸台部分(或凸台组)313M由设置在修改的集流板300M上的一个或多个梁314M支撑。应注意，这种凸台组可形成在多个集流板中的任一个上，其它集流板不形成有凸台部分。
权利要求
1.一种喷墨头，包括多个墨水压力腔室，每个所述墨水压力腔室都有选择地对供给到其中的墨水加压，从而将墨水从所述喷墨头中喷出；集流通道，该集流通道与每个所述墨水压力腔室流体连通，以便分配其中的墨水；以及设置在所述集流通道中的凸台组，所述凸台组被墨水环绕。
2.根据权利要求1的喷墨头，其特征在于，所述喷墨头具有多个板的层叠结构，该多个板包括至少一个用于确定所述集流通道的集流板，所述至少一个集流板具有在其中穿透形成的开口，作为所述至少一个集流板留在所述开口中的一部分的凸台部分设置在所述开口中，所述至少一个集流板的所述开口限定所述集流通道，至少一个集流板的所述凸台部分形成所述凸台组。
3.根据权利要求2的喷墨头，其特征在于，所述至少一个集流板的所述凸台部分由所述至少一个集流板上形成的至少一个梁支撑，所述至少一个梁比所述集流板薄。
4.根据权利要求2的喷墨头，其特征在于，通过蚀刻所述集流板形成所述开口。
5.根据权利要求3的喷墨头，其特征在于，通过将所述集流板蚀刻掉其一半的厚度，形成所述至少一个梁。
6.根据权利要求1的喷墨头，其特征在于，所述喷墨头具有多个板的层叠结构，该多个板包括彼此层叠的多个集流板，其中，每个所述集流板都具有在其中穿透形成的开口，作为所述集流板留在所述开口中的一部分的凸台部分设置在所述开口中，每个所述集流板的所述开口形成所述集流通道，每个所述集流板的所述凸台部分形成所述凸台组。
7.根据权利要求6的喷墨头，其特征在于，每个所述集流板的所述凸台部分由在每个所述集流板上形成的至少一个梁支撑。
8.根据权利要求7的喷墨头，其特征在于，所述多个集流板的所述梁形成在所述集流板上，因此当从所述多个集流板层叠的方向看过去时，这些梁不是完全重叠的。
9.根据权利要求7的喷墨头，其特征在于，所述梁比各个集流板薄。
10.根据权利要求9的喷墨头，其特征在于，通过将所述集流板蚀刻掉其一半的厚度，形成所述梁。
11.根据权利要求1的喷墨头，其特征在于，所述喷墨头具有多个板的层叠结构，所述多个板包括具有开口以确定所述集流通道的第一集流板，位于所述开口中用于形成所述凸台组的分开的板片，所述分开的板片由夹着所述第一集流板的其中两个所述板支撑。
12.根据权利要求1的喷墨头，还包括多个板，这些板包括彼此层叠的多个集流板，其中所述多个集流板中的每个都形成有通孔，层叠的所述多个集流板的通孔形成所述集流通道，且其中所述的凸台组由在所述多个集流板中的至少一个上设置的至少一个支撑元件所支撑。
13.根据权利要求1的喷墨头，包括与所述集流通道相连的多个供墨管道，用于将墨水从外部的墨水源供给到所述集流通道中。
14.一种喷墨头，包括多个墨水压力腔室，每个所述墨水压力腔室都有选择地对供给到其中的墨水加压，从而将墨水从所述喷墨头中喷出；以及呈封闭环通道形式的集流通道，且该集流通道与每个所述墨水压力腔室流体连通，以便分配其中的墨水。
15.根据权利要求14的喷墨头，其特征在于，所述喷墨头具有多个板的层叠结构，该多个板包括至少一个集流板，所述集流板都具有在其中穿透形成的、基本上为封闭环状的开口，该开口围绕所述集流板的一部分。
16.根据权利要求14的喷墨头，还包括多个板的层叠结构，该多个板包括彼此层叠的多个集流板，其中，所述多个集流板中的每个都形成有基本上为封闭环状的开口，该开口围绕每个所述多个集流板的一部分，当所述多个集流板层叠时，所述多个集流板的封闭环状的开口形成所述集流通道。
17.根据权利要求14的喷墨头，其特征在于，每个所述多个集流板的所述封闭环状开口通过蚀刻形成。
18.根据权利要求16的喷墨头，其特征在于，每个所述多个集流板的所述部分被连接到集流板上，采用至少一个横跨所述封闭环状开口的梁在集流板上设置所述部分。
19.根据权利要求18的喷墨头，其特征在于，所述至少一个梁比对应的集流板薄。
20.根据权利要求19的喷墨头，其特征在于，通过将所述集流板蚀刻掉其一半的厚度，形成所述梁。
21.根据权利要求14的喷墨头，包括与所述集流通道相连的多个供墨管道，用于将墨水从外部的墨水源供给到所述集流通道中。
22.根据权利要求9的喷墨头，其特征在于，所述第一集流板夹在两个第二集流板之间，每个所述第二集流板具有穿过其中形成的开口，并且所述第二集流板的一部分留在所述开口中，所述部分由第二集流板中形成的梁支撑，且其中所述分开的板片支撑在所述第二集流板留在其所述开口中的所述部分之间。
23.根据权利要求22的喷墨头，其特征在于，所述第一和第二集流板的所述开口具有基本上相同的形状。
24.根据权利要求22的喷墨头，其特征在于，所述分开的板片与所述第二集流板留在其所述开口中的部分具有基本上相同的形状。
全文摘要
一种喷墨头由彼此层叠的多个板构成。该多个板包括一空腔板，该空腔板具有多个墨水压力腔室；以及多个集流板，用于形成与墨水压力腔室流体连通的集流腔室，以便分配其中的墨水。每个集流板具有在其中穿透形成的开口，且集流板的一部分留在该开口中。当集流腔室彼此层叠时，如以上形成的集流板的开口构成呈封闭环形的集流通道。集流板留在开口中的各部分由形成在集流板上的多个梁支撑。该梁比对应的集流板薄，而且这样布置，从而在从集流板层叠的方向上看时彼此不重叠。
文档编号B41J2/14GK1496829SQ03160120
公开日2004年5月19日 申请日期2003年9月26日 优先权日2002年9月26日
发明者渡边英年, 广田淳, 近本忠信, 信 申请人:兄弟工业株式会社