专利名称：液体喷头单元和液体喷射装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及液体喷头单元和液体喷射装置，这两者都包括用于喷出待喷射液体的液体喷头。更具体而言，本发明涉及喷墨记录头单元和喷墨记录装置，这两者都包括喷墨记录头。在该喷墨记录头中，压力产生腔与通过其喷出墨滴的喷嘴孔连通，压力产生腔的一部分由振动板构成。压电元件通过使用该振动板而被设置到其上。墨滴依靠压电元件的位移被喷出。
背景技术：
诸如喷墨打印机和绘图仪的喷墨记录装置包括设置有喷墨记录头的喷墨记录头单元(此后称为“头单元”)，所述喷墨记录头可以以墨滴的形式喷出墨水，所述墨水被储存在诸如墨盒和墨罐之类的墨水储存部分中。
头单元包括喷墨记录头、头壳体和盖体头。喷墨记录头包括若干喷嘴行，所述喷嘴行由在每一喷嘴行中并排布置的喷嘴孔构成。头壳体在墨水供应端口一侧固定到喷墨记录头。盖体头保护喷墨记录头中通过其喷出墨滴的表面(此后，称为“墨滴喷出表面”)。对此，已经提出了一种制造喷嘴板的方法。在此方法的情况下，通过使用无电镀技术，对构成喷墨记录头的喷嘴板中的暴露部分和每一喷嘴孔的内表面进行疏水处理。由此，在喷嘴板中的暴露部分和每一喷嘴孔的内表面上形成了涂层。(参见例如日本专利早期公开公报No.Tokkai.Hei.9-123461(权利要求的范围、第3页和图1))但是，如果通过对喷嘴板的暴露部分进行疏水处理而将涂层(疏水膜)设置到喷嘴板中的所有暴露部分，则会引起这样的问题，即在喷嘴板利用介于其间的粘接剂被固定到另一构件的情况下，疏水膜使得喷嘴板与该构件的粘接强度变小。
考虑到该问题，已经提出了另一种制造喷嘴板的方法。在此方法的情况下，喷嘴板设置有经疏水处理的表面和未经疏水处理的表面，所述经疏水处理的表面通过进行疏水表面处理得到，所述未经疏水处理的表面处在通过不进行疏水表面处理而得到的喷嘴板的外周。此非疏水部分由介于该非疏水部分和盖体头之间的粘接剂被粘接接合到盖体头。盖体头的形状像盒子，并且覆盖喷嘴板。(参见例如日本专利早期公开公报No.Tokkai.Hei.10-34920(第3页和图1到2))但是，在日本专利早期公开公报No.Tokkai.Hei.9-123461和No.Tokkai.Hei.10-34920中所公开的，在喷嘴板上形成疏水膜的情况下，将带来如下的问题。微小的喷嘴孔对设置有疏水膜的面积之比很低。这使得难以辨认喷嘴孔。因此，难以通过利用喷嘴孔将喷墨记录头与诸如墨盒被安装到其上的盒壳体之类的保持构件对齐。
此外，已经出现了这样的头单元，其中喷嘴孔被并排布置在其中的喷嘴行由于使用多个喷墨记录头而被翻倍。这样的头单元要求相邻喷墨记录头的喷嘴行以高精度彼此相对对齐，以便提高打印质量。但是，如果疏水膜被形成在喷嘴板上，则带来这样的问题，即相邻的喷嘴行不能利用喷嘴孔来以高精度彼此相对对齐。这是因为难以辨认微小的喷嘴孔。
应该注意，这样的问题不仅存在于包括用于喷出墨水的喷墨记录头的喷墨记录头单元中，而且存在于包括用于喷出不同于墨水的其他液体的其他液体喷头的液体喷头单元中。
发明内容
考虑到上述情况，本发明的目的是提供一种液体喷头单元以及液体喷射装置，其能够提高对齐喷嘴孔的精度，并可以相应地提高打印质量。
用于完成该目的的本发明的第一方面是通过一种液体喷头单元实现的，其特征在于包括液体喷头，所述液体喷头包括设置有多个喷嘴行的喷嘴板，所述喷嘴行由液滴通过其喷出并且并排布置的多个喷嘴孔构成；头壳体，所述头壳体在液体供应端口一侧被固定到所述液体喷头；和盖体头，所述盖体头被设置到所述液体喷头的液滴喷出表面。该液体喷头单元的特征在于，所述喷嘴板中未被所述盖体头覆盖的暴露区域包括多个喷嘴，所述多个喷嘴分别在其喷嘴孔的外周设置有疏水膜；和与前述喷嘴具有相同形状的多个喷嘴，所述多个喷嘴分别在其喷嘴孔的外周具有未设置疏水膜的非疏水部分。
该第一方面通过分别处在喷嘴孔外周的非疏水部分可以提高喷嘴的可视性，并且可以容易地以高精度将喷嘴与液体喷头和盖体头等对齐。
本发明的第二方面通过根据所述第一方面的液体喷头单元实现，其特征在于所述非疏水部分的亮度强达所述疏水膜的亮度的11倍或者更多倍。
该第二方面使得非疏水部分与疏水膜的对比度更高，并且由此可以提高其喷嘴孔的外周为非疏水的喷嘴的可视性。
本发明的第三方面通过根据所述第一和第二方面任一项的液体喷头单元实现，其特征在于所述疏水膜由金属膜制成。
该第三方面可以提高其喷嘴孔的外周为非疏水的喷嘴的可视性，即使疏水膜是由金属膜形成的。
本发明的第四方面通过根据所述第一到第三方面任一项的液体喷头单元实现，其特征在于所述盖体头包括接合部分，所述接合部分限定所述喷嘴孔通过其被暴露的暴露开口部分，并且所述接合部分被接合到所述液体喷头的所述液滴喷出表面的至少两个端部，所述两个端部位于所述喷嘴行的外侧。
该第四方面在要将多个液体喷头固定到盖体头的情况下，通过使用高可视的喷嘴，使得多个液体喷头可以与盖体头对齐。这使得可以以高精度将相邻喷嘴行相对对齐。此外，这使得可以减小盖体头和液滴喷出表面之间的台阶差，因为盖体头被接合到液滴喷出表面。这使得可以防止液体残留在墨滴喷出表面，即使当液滴喷出表面被擦拭或者抽真空时。因为在盖体头和液滴喷出表面之间没有空隙，所以使得可以可靠地防止否则将发生的其中纸被堵塞在空隙中的塞纸，并且使得可以可靠地防止盖体头发生变形。而且，这使得可以容易地以高精度将盖体头和多个喷嘴行彼此对齐，因此可以使得盖体头和多个喷嘴行能够被彼此接合。
本发明的第五方面通过根据所述第一到第三方面任一项的液体喷头单元实现，其特征在于在所述液体喷头和所述盖体头之间包括一具有接合部分的固定板，所述接合部分限定所述喷嘴孔通过其被暴露的暴露开口部分，并且所述接合部分被接合到所述液体喷头的所述液滴喷出表面的至少两个端部，所述两个端部位于所述喷嘴行的外侧；并且所述固定板和所述液体喷头中的表面(即所述液体喷出表面)彼此接合，并且由此将多个液体喷头固定到所述公共的固定板上。
该第五方面在要将多个液体喷头与固定板对齐的情况下，通过使用高可视的喷嘴，可以使得多个液体喷头能够被与固定板对齐。这使得可以以高精度将相邻喷嘴行相对对齐。
本发明的第六方面通过其特征在于包括根据第一到第五方面中任一项所述的液体喷头单元的液体喷射装置实现。
该第六方面可以实现提高了打印质量和可靠性的液体喷射装置。
图1是根据本发明第一实施例的喷墨记录头单元的分解立体图。
图2是观察根据第一实施例的喷墨记录头单元被组装时的立体图。
图3是根据第一实施例的喷墨记录头单元的主要部分的横截面图。
图4是根据第一实施例的喷墨记录头的主要部分的分解立体图。
图5是根据第一实施例的头壳体和记录头的横截面图。
图6是根据第一实施例的喷嘴板的平面图。
图7A到7C是分别示出了制造根据第一实施例的喷墨记录头单元的步骤的平面图。
图8是根据第一实施例的喷墨记录装置的示意图。
图9是根据第二实施例的喷墨记录头单元的分解立体图。
具体实施例方式
下面将对本发明的实施例进行详细描述。
(第一实施例)图1是示出了根据本发明第一实施例的喷墨记录头单元的分解立体图。图2是观察该喷墨记录头单元被组装时的立体图。图3是喷墨记录头单元的主要部分的横截面图。盒壳体210是构成喷墨记录头单元200(此后称为“头单元200”)的支撑构件。盒壳体210包括盒安装部分211，每一个墨盒(没有示出)被安装到其对应的盒安装部分211，而每一个墨盒分别是用于供应墨水的装置。例如在本发明的情况下，墨盒被构造成独立的容器，每一个所述容器都填充黑色墨水和三种彩色墨水中的任何一种。分别填充有黑色墨水和三种彩色墨水的墨盒被安装到盒壳体210。盒壳体210的底部设置有多个墨水连通通路212，如图3所示。每一墨水连通通路212的一端开口到盒安装部分211中的对应一个。每一墨水连通通路212的另一端开口到头壳体，所述头壳体将在后面进行描述。此外，墨水供应针213在过滤器(没有示出)被置于墨水供应针213和开口部分之间的情况下，被固定到其对应的盒安装部分211的墨水连通通路212的开口部分。若干墨水供应针213被分别插入到墨盒的多个墨水供应端口中。若干过滤器被分别形成在墨水连通通路212中，用于从墨水中去除气泡和异物。
如上述所构造的盒壳体210包括处在其底表面的头壳体230。若干喷墨记录头220被分别固定到多个头壳体230。每一喷墨记录头220包括多个压电元件300，并且响应于其压电元件300的驱动，而从其喷嘴孔朝向喷墨记录头面向盒壳体210的另一侧上的端表面喷出墨滴。在本发明的情况下，为黑色墨水和彩色墨水中的每一种提供多个喷墨记录头220。每一喷墨记录头220喷出其对应的墨盒中的墨水。多个头壳体230被分别设置到喷墨记录头220，并且彼此独立。
在此，将对根据此实施例的被安装到盒壳体210上的每一喷墨记录头220和每一头壳体230进行描述。图4是喷墨记录头和头壳体的分解立体图。图5是喷墨记录头和头壳体的横截面图。在此实施例的情况下，如图4和5所示，构成喷墨记录头220中的每一个的通道形成衬底10由单晶硅衬底形成。此外，由二氧化硅制成的弹性膜50被形成在通道形成衬底10的一个表面上，而弹性膜50已经预先通过热氧化工艺形成。通过从通道形成衬底10的另一表面各向异性地刻蚀通道形成衬底，在此通道形成衬底10上形成两行压力产生腔12，所述两行彼此平行地沿通道形成衬底的宽度方向布置。每一压力产生腔12由多个间隔壁限定。连通部分13被形成在两行压力产生腔12中的每一行沿压力产生腔12纵向的外侧中。每一连通部分13与设置到储存室形成板的储存室部分31连通，该储存室形成板将在后面描述。此外，连通部分13构成储存室100，所述储存室100是用于压力产生腔12的公共墨水室。此外，连通部分13中的每一个通过其对应的墨水供应通路14与对应行中的每一个压力产生腔12的一端连通，所述一端位于压力产生腔12的纵向上。
喷嘴板20利用粘接剂、热粘接膜等被固定到通道形成衬底10的表面上，所述表面中形成有多个开口。在喷嘴板20中钻出多个喷嘴孔21，并且喷嘴孔21分别与压力产生腔12的墨水供应通路14在压力产生腔12面向墨水供应通路14的另一侧连通。换句话说，一个喷墨记录头设置有两个喷嘴行21A，喷嘴孔21被并排地布置在喷嘴行21A中。顺带地，喷嘴板20的厚度例如为0.01mm到1mm。喷嘴板20由在300℃下其线性膨胀系数为例如2.5到4.5[10-6/℃]的玻璃陶瓷、单晶硅板、不锈钢等制成。
在此，喷嘴板20在没有压力产生腔12与之连通的相应位置处具有虚喷嘴22。虚喷嘴22具有与喷嘴孔21相同的形状。虚喷嘴22被设置到所述相应位置上，所述相应位置远离其相邻的喷嘴孔21一定的距离，所述距离是相邻两个喷嘴孔21之间的间距的N倍长。当想要将喷墨记录头220和盖体头240彼此对齐并固定时，将使用在后面进行详细描述的虚喷嘴22。在此实施例的情况下，虚喷嘴22被设置到两个喷嘴行21A中每一个在使得行21A中的喷嘴孔21并排布置的方向上的相对两侧。换句话说，在此实施例的情况下，每一喷嘴板20设置有四个虚喷嘴22。应该注意，喷嘴板20中虚喷嘴22的数量不限于此具体值。如果每一喷嘴板20中有两个虚喷嘴22就足够了。在想要使喷嘴板20设置有两个虚喷嘴22的情况下，其优点是，一个虚喷嘴被设置到喷嘴板20在喷嘴行21A使得每一喷嘴行21A的喷嘴孔21并排布置的方向上的相对两侧中的每一侧处。这使得可以通过虚喷嘴22容易并精确地将喷墨记录头220和盖体头240彼此对齐。此外，如果虚喷嘴22具有与喷嘴孔21相同的形状，并且如果虚喷嘴22被分别设置在远离其相邻的喷嘴孔21达到每对喷嘴孔21之间的间距的N倍长的距离的位置上，则使得可以使用与形成喷嘴孔相同的工具来在每一喷嘴板20上精确地形成虚喷嘴22，所述工具包括销钉。
而且，每一喷嘴板20在墨滴喷出表面上设置有疏水膜23。可以作为疏水膜23列出的是包含含氟高聚物分子的金属膜、通过等离子体聚合硅氧烷等所得到的等离子体聚合膜及其等同物。由金属膜制成的疏水膜23可以例如通过低共熔覆镀工艺而精确地形成预定的厚度。此外，由等离子体聚合膜制成的疏水膜23可以通过下面的过程使用等离子体聚合系统来形成。将惰性气体和具有氧化性的气体与通过气化硅氧烷得到的材料气体混合。惰性气体包括氩和氦。具有氧化性的气体包括氧气和二氧化碳。这些材料被聚合。应该注意，在此实施例的情况下，通过以低共熔的方式将氟树脂覆镀在由不锈钢制成的喷嘴板20上，来形成疏水膜23。
在喷嘴板20和将在后面进行描述的盖体头240被彼此接合的情况下，粘接剂的粘接强度由于疏水膜23而下降。如上所述的疏水膜23仅仅被设置在盖体头240中通过暴露开口部分241而暴露的区域中。换句话说，为了使盖体头240可以被接合到覆盖喷嘴板20的外周的圆周部分，疏水膜23被设置在喷嘴板20中除喷嘴板20被接合到盖体头240的区域之外的区域。此细节将在后面进行描述。
此外，分别对应于喷嘴板20的墨滴喷出表面中的虚喷嘴22的区域是没有设置疏水膜23的非疏水部分24。在此实施例的情况下，每一虚喷嘴22开口的部分的外周中的区域设置有非疏水部分24，其形状类似圆形。如果非疏水区域24以此方式被设置到与喷嘴板20中的虚喷嘴22之一对应的区域，则这使得非疏水部分24的亮度可以强于疏水膜23的亮度。换句话说，这使得非疏水部分24的对比度可以更高，因此使得可以提高虚喷嘴22的可视性。
注意，非疏水部分24的直径为0.4mm或者更大是有利的。这是因为，在意图通过低共熔覆镀工艺形成疏水部分23和非疏水部分24的情况下，如果构成非疏水区域24的区域的相应阻挡层的直径小于0.4mm，则在覆镀工艺过程中该阻挡层脱落。因此，非疏水部分24也被覆镀。
此外，非疏水部分24被形成为具有相对较小的面积是有利的。这是因为，例如如果非疏水部分24很大，则使得墨水可能残留在非疏水部分24中。残留墨水增大其粘度。因此，当喷嘴板20被擦拭时，粘度增大的墨水粘附到擦拭器上。如果通过使用其上粘附了粘度增大的墨水的擦拭器来擦拭喷嘴孔21，则粘度增大的墨水通过喷嘴孔21进入喷嘴板20。这导致喷嘴孔21被堵塞或者导致其他问题。换句话说，有利的是，非疏水部分24被形成为直径是0.4mm或者更大，但是尽可能的小。优选的是，非疏水部分24的直径为0.4mm到0.5mm。
此外，如上所述的非疏水部分24可以以如下方式被形成。例如，喷嘴孔21和虚喷嘴22被形成在喷嘴板20中。此后，后来将构成非疏水部分的区域设置相应的阻挡层。然后，通过低共熔覆镀工艺形成疏水膜23。接着，去除阻挡层。
在此，在由氟树脂制成的疏水膜23被形成在由不锈钢制成的喷嘴板20上的情况下，这使得非疏水部分24的亮度可以是疏水膜23的亮度的11倍。如果以此方式使得非疏水部分24的对比度更高，则使得可以提高虚喷嘴22的可视性。因此，可以容易地以高精度对齐喷墨记录头220和盖体头240。顺带地，当光被照射到喷嘴板20并且同时将通过对喷嘴板20进行照相得到的图像显示在显示屏幕上时，测量非疏水部分24和疏水膜23各自的亮度。在意图将喷墨记录头220和盖体头240彼此对齐和固定的情况下，通过显示屏幕监视喷嘴板20。
同时，在弹性膜50上通道形成衬底10面向其中形成开口的表面的另一侧形成下电极膜、压电元件300。通过在弹性膜50上依次层叠下电极膜、压电层和上电极膜，来形成压电元件300。下电极膜由金属制成。压电层由钛酸铅锆(PZT)等制成。上电极膜由金属制成。储存室形成板30被接合到通道形成衬底10上，压电元件300被形成在所述通道形成衬底10上，如上所述。储存室形成板30包括构成储存室100的至少若干部分的储存室部分31。在此实施例的情况下，以这样的方式来形成储存室部分31，即储存室部分31中的每一个在储存室形成板30的厚度方向上穿透储存室形成板30，并且储存室部分31中的每一个在压力产生腔12的宽度方向上延伸。储存室部分31中的每一个与其对应的连通部分13连通，并且构成作为用于压力产生腔12的公共墨水室的储存室100。
此外，压电元件保持部分32被设置到储存室形成板30中与压电元件300相对的若干区域中。压电元件保持部分32中的每一个包括中空空间，所述中空空间大到足以不会阻碍压电元件300的运动。可以作为用于如上所述的储存室形成板30的材料列出的有玻璃、陶瓷、金属、塑料等。有利的是，其热膨胀系数大致等于通道形成衬底10的热膨胀系数的材料被用于储存室形成板30。在此实施例的情况下，储存室形成板30由与通道形成衬底10相同的材料形成，并且该材料是单晶硅衬底。
用于驱动压电元件300的驱动IC 110被设置在储存室形成板30上。这些驱动IC 110的端子与引出互连连接，所述引出互连从压电元件300的各个电极通过接合线(没有示出)等被引出。此外，驱动IC 110的端子通过诸如图1所示的柔性印刷电缆(FPC)之类的外部互连111而与外部连接。因此，驱动IC 110的端子被设计来从外部通过外部互连111接收诸如打印信号之类的各种信号。
柔性板40被接合到如上所述的储存室形成板30的顶部。用于将墨水供应到储存室100的墨水引入端口44以该墨水引入端口44在柔性板40的厚度方向上穿透柔性板40的方式，被形成在柔性板40中与储存室100相对的相应区域中。柔性板40中与储存室100相对的、除形成墨水引入端口44的区域之外的区域是柔性部分43，所述柔性部分43被形成为在厚度方向上很薄。储存室100被柔性部分43密封。这些柔性部分43为储存室100的内部提供柔度。
如上所述，喷墨记录头220由喷嘴板20、通道形成衬底10、储存室形成板30和柔性板40形成。此外，头壳体230被设置到喷墨记录头220的柔性板40的顶部。头壳体230设置有若干墨水供应连通通路231。每一墨水供应连通通路231与其对应的墨水引入端口44连通，并且与其对应的盒壳体210墨水连通通路212连通。由此，墨水供应连通通路231中的每一个从盒壳体210向其对应的墨水引入端口44供应墨水。头壳体230分别在头壳体230的与柔性部分43相对的区域中设置有凹入部分232。因此，柔性部分43中的每一个被设计成在必要时进行弯曲变形。此外，头壳体230在头壳体230的与设置在储存室形成板30上的驱动IC 110相对的区域中设置有驱动IC保持部分233。驱动IC保持部分233在头壳体230的厚度方向上穿透头壳体230。外部互连111被插入到驱动IC保持部分233中，并且因此被连接到驱动IC 110。
如上所述的根据此实施例的喷墨记录头220从墨水引入端口44通过墨水连通通路212和墨水供应连通通路231取出墨盒中的墨水。因此，喷墨记录头220的内部充满墨水，所述内部的范围为从储存室100到喷嘴孔21。此后，喷墨记录头220根据来自驱动IC 110的打印信号，将电压施加到分别对应于压力产生腔12的压电元件300。这样，喷墨记录头220使得弹性膜50和压电元件300发生弯曲变形。这就升高了各压力产生腔12中的压力，因此导致墨滴从喷嘴孔21喷出。
构成如上所述的喷墨记录头220的构件和头壳体230中的每一个都分别在其两个角部处设置有销钉插入孔234。销钉被分别插入到销钉插入孔234中，并且销钉被用于组装时构件的彼此对齐。因此，构件被彼此接合，同时构件通过将销钉分别插入到销钉插入孔234中的方式而相对对齐。这样，以一体的方式形成了喷墨记录头220和头壳体230。
应该注意，通过如下过程来构造喷墨记录头220。多个芯片被同时形成在一个硅晶片上。然后，喷嘴板20和柔性板40被粘接到硅晶片上。因此，喷嘴板20、柔性板40和硅晶片被形成为一体化的整体。之后，将该一体化整体按每一通道形成衬底10来划分，如图4所示，所述通道形成衬底10的尺寸等于芯片的尺寸。这样被划分的每个一体化整体都形成为喷墨记录头220。
这样的四个喷墨记录头220和这样的四个头壳体230在使得每一喷嘴行21A被对齐的方向上以预定间距固定到盒壳体210。这意味着根据此实施例的头单元200设置有8个喷嘴行21A。如果要通过对一个头单元200使用多个喷墨记录头220而使并排布置的喷嘴孔21的喷嘴行21A翻倍的话，则与其中多个喷嘴行21A被形成在单个喷墨记录头220中的情况相比，这使得可以防止产率降低。此外，如果为了使喷嘴行21A翻倍的目的而将多个喷墨记录头220用于一个头单元200，则使得可以由一个硅晶片形成的喷墨记录头220的数量可以增大。这使得可以缩减硅晶片的未使用的面积，因此使得制造成本可以减小。
而且，如图1和2所示，通过使用各个头壳体230由盒壳体210保持的四个喷墨记录头220通过形状类似于盒子的盖体头240，而以盖体头240覆盖四个喷墨记录头220的方式彼此相对对齐。这样，四个记录头220被盒壳体210保持。盖体头240包括暴露开口部分241和接合部分242。喷嘴孔21和虚喷嘴22通过暴露开口部分241被暴露。接合部分242限定所述暴露开口部分241，并且被接合到每一喷墨记录头220的液滴喷出表面的至少两个端部，所述两个端部位于并排布置在喷嘴行21A中的喷嘴孔的外侧。
在此实施例的情况下，接合部分242由框部分243和梁部分244构成。框部分243被设置到通过其喷出墨滴的表面的外周，横跨多个喷墨记录头220。每一梁部分244以延伸的方式被设置在每两个相邻喷墨记录头220之间。梁部分244将暴露开口部分分离开来。框部分243和梁部分244被接合到每一喷墨记录头220的表面，墨滴通过该表面被喷出。接合部分242的框部分243以这样的方式被形成，即，框部分243密封用于在制造过程中使构件彼此对齐的销钉插入孔234。此外，盖体头240包括侧壁部分245。侧壁部分245以延伸的方式被这样设置到喷墨记录头220的墨滴喷出表面的侧部，即，侧壁部分245沿着墨滴喷出表面的外周部分弯曲。
这样，盖体头240被设计来使得接合部分242被粘接到喷墨记录头220的墨滴喷出表面上。这使得可以减小盖体头240和墨滴喷出表面之间的台阶差。这使得即使在墨滴喷出表面被擦拭或者抽真空时，也可以防止墨水残留在墨滴喷出表面。此外，每两个相邻喷墨记录头220之间的空隙被其对应的梁部分244密封。因此，墨水不会进入到每两个相邻喷墨记录头220之间的空隙中。这使得可以防止由于不这样就将进入该空隙中的墨水导致压电元件300和驱动IC 110劣化和损坏。此外，盖体头240和喷墨记录头220的墨滴喷出表面通过使用粘接剂而被紧密地彼此粘接。这使得可以防止已进行记录的介质进入不这样就将存在的空隙中。这也使得可以防止盖体头240变形，并可以防止塞纸。而且，侧壁部分245覆盖多个喷墨记录头220的外周部分。这使得可以可靠地防止墨水沿着多个喷墨记录头220的侧面扩散，要不然的话这将发生。此外，盖体头240设置有接合到各喷墨记录头220的墨滴喷出表面的接合部分242。这使得可以将多个喷墨记录头220中的每一个的每一喷嘴行21A与盖体头240精确地对齐。因此，喷墨记录头220被精确地接合到盖体头240。
可以作为用于盖体头240的材料列出的是诸如不锈钢之类的金属材料。盖体头240可以通过压制金属材料或者通过模制金属材料来形成。此外，如果盖体头240由导电的金属材料制成，则这使得盖体头240可以接地。顺带地，对于盖体头240和喷嘴板20之间的接合没有强加任何具体限制。可以作为用于接合的粘接列出的是通过使用诸如热固性环氧粘接剂、紫外固化粘接剂等之类的粘接剂的粘接。
接合部分242包括若干凸缘部分246，凸缘部分246分别设置有用于使盖体头240与其他构件对齐并固定的固定孔247。这些凸缘部分246被设置到接合部分242，使得这些凸缘部分246以其从侧壁部分245在与墨滴喷出表面的伸展方向相同的方向上突出的方式，从侧壁部分245弯曲。在此实施例的情况下，盖体头240被固定到盒壳体210，如图2和3所示，其中所述盒壳体210是用于保持喷墨记录头220和头壳体230的保持构件。更具体地，盒壳体210设置有朝向墨滴喷出表面突出的突起215，并且所述突起215被分别插入到盖体头240的固定孔247中，如图2和3所示。通过将这些突起215插入到盖体头240的固定孔247中，并且同时通过加热各突起215的末端而使该末端卷曲，来将盖体头240固定到盒壳体210。如果设置到盒壳体210上的这些突起215被设计为外径小于凸缘部分246的固定孔247，则这使得可以在与墨滴喷出表面伸展相同的表面方向上对齐盖体头240与盒壳体。由此，盖体头240可以被固定到盒壳体210上。
此外，通过将盖体头240的固定孔247和多个喷嘴行21A彼此对齐而将这样的盖体头240和每一喷墨记录头220彼此固定。在此，盖体头240的固定孔247和每一喷墨记录头220的喷嘴行21A可以例如通过使用由诸如玻璃的透明片构件制成的对齐夹具来彼此对齐，因为盖体头240被接合到每一喷墨记录头220的墨滴喷出表面上。
这里，将对使用对齐夹具制造盖体头240和喷墨记录头220的方法进行描述。顺带地，图7A到7B是分别示出了头单元的制造步骤的平面图。如图7A所示，对齐夹具400由诸如玻璃的透明片构件制成。以被用于对齐的对齐标记401和喷嘴板20的虚喷嘴22被置于其各自预定位置的方式，设置对齐夹具400。在此实施例的情况下，每一喷墨记录头220设置有四个虚喷嘴22。因此，对齐夹具400在对应于每一喷墨记录头220的区域中设置有四个对齐标记401。换句话说，对齐夹具400总共设置有16个对齐标记401。
首先，如图7B所示，将对齐夹具400的外周和盖体头240的外周彼此对齐。由此，对齐夹具400和盖体头240的固定孔247彼此对齐。在此实施例的情况下，对齐夹具400和盖体头240的固定孔247通过将对齐夹具400的外周和盖体头240的外周彼此对齐，而彼此对齐。但是，对齐方式不限于此。例如，对齐夹具400可以设有将被插入到盖体头240的固定孔247中的突起，并且因此对齐夹具400和盖体头240可通过将突起分别插入到固定孔247中而彼此对齐。另外，对齐夹具400可以设有用于对齐的销钉插入其中的通孔，并且因此对齐夹具400和盖体头240可以通过将每一对齐销钉插入到其对应的通孔和其对应的固定孔247中而彼此对齐。
随后，如图7C所示，从与盖体头240相对一侧跨过该对齐夹具看穿对齐夹具400。由此，第一喷墨记录头220的虚喷嘴22各自的位置与对齐标记401对齐。这些虚喷嘴22为穿透喷嘴板20的通孔。这使得这些虚喷嘴22以相对于以强的亮度显示的其各自非疏水部分24的背景，而以弱的亮度被显示。这使得虚喷嘴22可容易被看到。因此，可以容易地以高精度进行对齐。在此情况下，粘接剂被预先涂覆到盖体头240的接合表面，喷墨记录头220被接合到该接合表面。当第一喷墨记录头220的喷嘴行21A彼此对齐时，第一喷墨记录头220和盖体头240被同时彼此接合。顺带地，实际上，通过从对齐夹具400上方照射光束到喷嘴板20并通过由此将喷嘴板20的照像图像显示在显示屏幕上，而将虚喷嘴22各自的位置与对齐标记401对齐。
在此，如上所述，热固性粘接剂或者紫外固化粘接剂可以被用作将喷墨记录头220和盖体头240彼此接合的粘接剂。在使用热固性粘接剂的情况下，盖体头240和喷墨记录头220通过下面的过程被彼此接合。粘接剂被涂覆到盖体头240。之后，使盖体头240和喷墨记录头220彼此抵靠。在对盖体头240和喷墨记录头220施加预定压力的同时，使粘接剂硬化。另一方面，在使用紫外固化粘接剂的情况下，盖体头240和喷墨记录头220通过下面的过程被彼此接合。粘接剂被涂覆到盖体头240。之后，在使盖体头240和喷墨记录头220彼此抵靠的同时，通过向盖体头240和喷墨记录头220照射紫外光束来使粘接剂硬化。此时，不像热固性粘接剂，紫外固化粘接剂不必在向盖体头240和喷墨记录头220施加预定压力的同时被硬化。这使得可以防止喷墨记录头220和盖体头240之间的错位，而所述错位否则将由于施加压力而发生。因此，喷墨记录头220和盖体头240可以以高精度彼此接合。而且，在通过使用紫外固化粘接剂进行接合的情况下，接合强度相对较小。因此，在盖体头240和喷墨记录头220通过使用紫外固化粘接剂而彼此粘接之后，更好的是，由喷墨记录头220和盖体头240限定的诸如角部之类的外周应该通过热固性粘接剂而彼此固定。这使得可以以高精度将喷墨记录头220和盖体头240彼此牢固地接合，因此可以使可靠性提高。
此后，重复进行图7C所示的过程。由此，多个喷墨记录头220中的剩余记录头220被依次固定到盖体头240。如果通过将盖体头240和虚喷嘴22以此方式彼此对齐而使盖体头240和虚喷嘴22彼此接合，则这使得可以将盖体头240和喷嘴行21A以高精度彼此对齐。同时，这使得可以将多个喷墨记录头220的相邻喷嘴行21A以高精度彼此相对对齐。由此，可以提高打印质量。此外，在通过使用固定孔247来将盖体头240的位置与盒壳体210对齐，而将盖体头240固定到盒壳体210的情况下，固定孔247和喷嘴行21A所在位置被同时对齐。这使得可以容易地以高精度对齐盒壳体210和喷嘴行21A。
应该注意，通过在前述的步骤中将盖体头240和多个喷墨记录头220彼此对齐而使盖体头240和多个喷墨记录头220彼此接合之后，可以通过下面的过程来形成根据此实施例的头单元200。头壳体230被接合到盒壳体210，每一头壳体230已经被接合到喷墨记录头220的一部分上，墨水引入端口44被形成在该部分中。同时，盖体头240的固定孔247被分别固定到盒壳体210的突起215上。
这样的头单元200被安装到喷墨记录装置上。图8是示出了喷墨记录装置的示例的示意图。如图8所示，盒1A和1B被可拆卸地设置到包括喷墨记录头的头单元200。盒1A和1B构成用于供应墨水的装置。此头单元200被安装到其上的托架3被设置到托架轴5，可在托架轴5的轴向上移动。托架轴5被固定到装置主体4。这些盒1A和1B中的每一个被设计来喷出黑色墨水组合物和彩色墨水组合物。
此外，驱动电机6的驱动力通过多个齿轮(没有示出)和同步带7被传递到托架3。这使得其上安装头单元200的托架3沿着托架轴5移动。另一方面，装置主体4沿着托架轴5设置有滚筒8。作为诸如多片纸的记录介质的记录片S被供应辊(没有示出)供入，所述记录片S被设计来在滚筒8上传输。
(第二实施例)图9是根据本发明第二实施例的头单元的分解立体图。顺带地，如果构件与第一实施例的相同，则所述构件将由与第一实施例相同的标号和符号表示，并且因此重复的描述将被省略。在根据此实施例的头单元200A的情况下，如图9所示，通过使得公共固定板250与多个喷墨记录头220彼此对齐，由接合到墨滴喷出表面的公共固定板250保持多个喷墨记录头220。此固定板250由一平板形成，并且包括暴露开口部分251和接合部分252。喷嘴孔21和虚喷嘴22通过暴露开口部分251被暴露。接合部分252限定暴露开口部分251，并且被接合到每一喷墨记录头220的墨滴喷出表面。
可以通过使用对齐夹具400，与第一实施例相同地将多个这样的喷墨记录头220的位置与固定板250对齐。换句话说，透过对齐夹具400可以看到固定板250。于是，喷墨记录头220以这样的方式被固定到固定板250，即在固定板250的表面上对齐标记401的位置与虚喷嘴22的位置一一匹配，所述表面处在固定板面向对齐夹具400的另一侧。这样，可以将多个这样的喷墨记录头220的位置与固定板250对齐。
此时，喷嘴板20中对应于虚喷嘴22的区域分别设置有非疏水部分24。这提高了虚喷嘴22的可视性，并且因此使得可以以高精度将墨水记录头220的位置与固定板250的位置对齐。同时，这使得可以以高精度将多个喷嘴行21A中的每一对相对对齐。
此外，盖体头240被固定到固定板250的表面，该表面处在固定板250面向喷墨记录头220的另一侧。例如通过使用对齐夹具400，可以以高精度将此盖体头240和固定板250对齐，由此盖体头240和固定板250可以与第一实施例相同地彼此固定。通过将多个喷墨记录头220和固定板250彼此对齐，已经预先将多个喷墨记录头220固定到固定板250。
在此实施例的情况下，盖体头240被接合到固定板250的表面上，该表面处在固定板面向喷墨记录头220的另一侧。但是，应该注意，对接合没有强加任何具体限制。例如，盖体头240可以被设置到固定板250，而在盖体头240和固定板250之间有预定空隙，而不是盖体头240被接合到固定板250上。另外，盖体头240可以以抵靠固定板250的方式设置到固定板250。不管使用什么方法，多个喷墨记录头220都可以对齐并固定到固定板250。这使得可以以高精度将多个喷嘴行21A彼此相对对齐。
(其他实施例)上面已经描述了本发明的实施例中的每一个。但是，本发明不限于上述的实施例。例如，在第一和第二实施例的情况下，通过使用分别设置有非疏水部分24的虚喷嘴22，将多个喷墨记录头220对齐并固定到盖体头240或者固定板250。但是，对齐和固定并不具体地限于此。即使在包括单个喷墨记录头220的头单元的情况下，如果喷嘴板20中分别对应于虚喷嘴22的区域设置有相应的非疏水部分24，则喷嘴孔21也可以对齐并固定到盖体头240等。
而且，包括侧壁部分245和固定孔247的凸缘部分246不是必需的，尽管在第一和第二实施例的情况下盖体头240设置有包括侧壁部分245和固定孔247的凸缘部分246。在没有包括侧壁部分245和固定孔247的凸缘部分246的情况下，可以防止墨水残留在墨滴喷出表面上。此外，多个喷墨记录头220可以被容易地接合到盖体头240，同时以高精度确定放置喷嘴行21A的相对位置。
已经在给出使用虚喷嘴22的示例的情况下描述了本发明的实施例中的每一个，所述虚喷嘴22不会带来问题，即使虚喷嘴22被布置为远离喷嘴孔21预定距离，以免残留在非疏水部分24中的墨水将影响通过其喷出墨滴的喷嘴孔21。但是，使用虚喷嘴22不是必需的。非疏水部分可以设置有围绕每一通过其喷出墨滴的、并且分别与压力产生腔12连通的喷嘴孔21的外周部分，而不是使用虚喷嘴22。因此，在位置被对齐时非疏水部分可以被用作可视标记。但是，在非疏水部分设置围绕每一通过其喷出墨滴的喷嘴孔21的外周部分的情况下，如果非疏水部分被形成在可视范围中尽可能窄的范围中，则这使得可以防止非疏水部分影响其相邻的喷嘴孔21。
此外，已经在给出弯曲振动型的喷墨记录头220的示例的情况下，描述了第一和第二实施例。但是，本发明不限于弯曲振动型的喷墨记录头220。无需多言，本发明可以应用于包括各种结构的喷墨记录头的单元头，包括如下单元头垂直振动型喷墨记录头，其在轴向上膨胀和压缩已经被彼此叠放的压电元件和电极形成材料；以及通过使用来自生热元件等的热所产生的气泡来喷射墨滴的喷墨记录头。
已经在给出均包括喷墨记录头的头单元和喷墨记录装置的示例的情况下描述了液体喷头。但是，应该注意，本发明的宽泛的意图是液体喷头单元和液体喷射装置的整个范围，所述液体喷头单元和液体喷射装置都包括液体喷头。例如，可以作为液体喷头列出的是用于诸如打印机的图像记录装置的记录头；用于制造用于液晶显示器等的色彩过滤器的颜料喷头；用于形成用于有机EL显示器、场发射显示器(FED)等的电极的电极材料喷头；以及用于制造生物芯片的活性有机材料喷头。
权利要求
1.一种液体喷头单元，包括液体喷头，所述液体喷头包括设置有多个喷嘴行的喷嘴板，所述喷嘴行由液滴通过其喷出并且并排布置的多个喷嘴孔构成；头壳体，所述头壳体在液体供应端口一侧被固定到所述液体喷头；和盖体头，所述盖体头被设置到所述液体喷头的液滴喷出表面，其中，所述喷嘴板中未被所述盖体头覆盖的暴露区域包括多个喷嘴，所述多个喷嘴分别在其喷嘴孔的外周设置有疏水膜；和与前述喷嘴具有相同形状的多个喷嘴，所述多个喷嘴分别在其喷嘴孔的外周具有未设置疏水膜的非疏水部分。
2.根据权利要求1所述的液体喷头单元，其中，所述非疏水部分的亮度强达所述疏水膜的亮度的11倍或更多倍。
3.根据权利要求1所述的液体喷头单元，其中，所述疏水膜由金属膜制成。
4.根据权利要求1所述的液体喷头单元，其中，所述盖体头包括接合部分，所述接合部分限定所述喷嘴孔通过其被暴露的暴露开口部分，并且所述接合部分被接合到所述液体喷头的所述液滴喷出表面的至少两个端部，所述两个端部位于所述喷嘴行的外侧。
5.根据权利要求1所述的液体喷头单元，在所述液体喷头和所述盖体头之间包括一具有接合部分的固定板，所述接合部分限定所述喷嘴孔通过其被暴露的暴露开口部分，并且所述接合部分被接合到所述液体喷头的所述液滴喷出表面的至少两个端部，所述两个端部位于所述喷嘴行的外侧，其中，所述固定板和所述液体喷头中的所述液体喷出表面彼此接合，并且由此将多个液体喷头固定到所述公共的固定板上。
6.一种液体喷射装置，包括根据权利要求1到5中任一项所述的液体喷头单元。
全文摘要
本发明提供了一种能够提高喷嘴孔对齐精度并且因此提高打印质量的液体喷头单元和液体喷射装置。包括液体喷头，所述液体喷头包括设置有多个喷嘴行的喷嘴板，所述喷嘴行由液滴通过其喷出并且并排布置的多个喷嘴孔构成；头壳体，所述头壳体在液体供应端口一侧被固定到所述液体喷头；和盖体头，所述盖体头被设置到所述液体喷头的液滴喷出表面。所述喷嘴板中未被所述盖体头覆盖的暴露区域包括多个喷嘴，所述多个喷嘴分别在其喷嘴孔的外周设置有疏水膜；以及与前述喷嘴具有相同形状的多个喷嘴，所述多个喷嘴分别在其喷嘴孔的外周具有未设置疏水膜的非疏水部分。
文档编号B41J2/145GK1733487SQ20051008999
公开日2006年2月15日 申请日期2005年8月9日 优先权日2004年8月11日
发明者大胁宽成 申请人:精工爱普生株式会社