专利名称:制造喷墨头的方法
技术领域：
本发明涉及一种制造将墨从喷墨口喷出的喷墨头的方法。
背景技术：
一种已知的喷墨头具有通路单元、以及结合到该通路单元上的压电致动器。该通路单元具有单独墨通路，该单独墨通路包括喷墨口和压力腔室。该压电致动器对压力腔室中含有的墨施加压力。在这种类型的一些喷墨头中，在压电致动器的表面上，电极电连接到接线构件上，通过该接线构件将驱动信号供应至该电极，从而驱动压电致动器。例如，美国专利申请公布No.20040113994公开了一种喷墨头，在该喷墨头中，充当压电致动器的致动器单元包括压电体，该压电体具有四个层压压电层，而且在形成于压电体上的各个单独电极的上表面上设有导电焊盘。通过将诸如金膏的金属膏以一定图案印刷在单独电极上、然后烘焙该膏，从而形成所述焊盘中的每个焊盘。形成在致动器单元上的单独电极通过焊盘电连接到形成在FPC(柔性印刷电路)上的接线端子上，该FPC为设置在致动器单元上方的接线构件。只有在焊盘处致动器单元才与FPC接触。压电体和FPC被夹在它们之间的焊盘充分分隔开，从而压电体和FPC不彼此接触。因此，FPC不阻碍压电体的变形，从而从喷墨口喷墨的性能不改变。
发明内容然而，为了制造美国专利申请公布No.20040113994中公开的喷墨头，需要在高温下烘焙由金属膏制成的焊盘。在该烘焙过程中，压电体可能翘曲，或者金属可能散布到压电体内部，从而降低压电体的绝缘电阻。此外，因为诸如金的材料昂贵，从而制造成本增大。解决这些问题的可能途径是采用包括可在较低温度烘焙的导电材料的树脂膏来代替金属材料作为焊盘的材料。然而，树脂膏比金属软。因此，如果在形成焊盘之后，压电致动器被挤压到通路单元上从而使压电致动器和通路单元结合，则焊盘被压碎且焊盘的高度降低。结果，压电体和FPC不能充分彼此分隔开。可替换地，在焊盘的高度不均匀的情况下，具有较大高度的焊盘被挤压，并且其上表面变平。这样的焊盘可能成为不良触点。为了避免这些缺点，可设想的是，在使通路单元和压电致动器彼此结合之后形成焊盘。然而，压力腔室构成为在通路单元的表面上形成的凹进。因此，压电致动器的下表面部分地支撑在通路单元上，而部分地不支撑在通路单元上，而是与压力腔室相对。在压电致动器的下表面像这样部分地支撑在通路单元上的情况下，在将树脂膏以一定的图案印刷到单独电极的表面上的时刻，压电体中可能会由于施加到压电体上的力而发生破裂。
本发明的目的在于提供一种制造喷墨头的方法，该方法能够在压电体和接线构件之间确保足够的空间，同时防止发生压电体的翘曲、压电体绝缘电阻的降低、以及压电体中的破裂。
根据本发明的一方面，提供一种制造喷墨头的方法，该喷墨头包括通路单元、压电致动器和接线构件。该通路单元具有单独墨通路，该单独墨通路包括喷墨口和压力腔室，而且该通路单元还具有如下的表面，在该表面上以凹进的形式设置所述压力腔室。该压电致动器对所述压力腔室中的墨施加喷射能量。所述压电致动器包括压电体、电极、和导电焊盘，该压电体设置在所述通路单元的所述表面上，从而封闭所述凹进，该电极以与所述压力腔室相对的方式形成在所述压电体的与所述通路单元背对的表面上，该导电焊盘形成在所述电极上。该接线构件包括基片和形成在该基片上的布线，而且在该布线上设有端子，该端子电连接到所述焊盘上。所述方法包括以下步骤在所述压电致动器的与其形成有所述焊盘的表面相反的整个表面支撑在支撑构件上的状态下，在所述电极上形成由包括导电材料的树脂膏制成的所述焊盘；在所述压电致动器设置在所述通路单元的所述表面上、且所述电极与所述压力腔室相对的状态下，通过对所述焊盘除其一部分之外进行挤压，从而使所述通路单元和所述压电致动器彼此结合；以及通过使所述焊盘的在所述结合步骤中没有被挤压的所述部分与所述接线构件接触，从而将所述焊盘电连接到所述端子上。
在该方面中，所述焊盘由树脂膏制成。因此在形成所述焊盘时不必在高温下烘焙所述焊盘。这样能抑制所述压电体的翘曲、并且能抑制所述焊盘内包含的导电材料散布到所述压电体中，该散布降低了所述压电体的绝缘电阻。此外，因为所述焊盘由树脂膏制成，从而与当所述焊盘由诸如金的金属材料制成时相比能降低制造成本。
此外，因为在所述压电致动器结合到所述通路单元上之前在所述压电致动器上形成所述焊盘，从而能够在所述压电致动器的与其形成有所述焊盘的表面相反的整个表面支撑在所述支撑构件上的状态下形成所述焊盘。这使得所述压电体中难以发生破裂。
而且，当将所述压电致动器结合到所述通路单元上时，所述焊盘除其一部分之外被挤压。因此，所述焊盘的所述部分不会由于结合挤压而压碎。因此，所述焊盘的所述部分的高度不降低，从而在所述压电体和所述接线构件之间确保了足够的空间。这能够防止喷射故障，否则所述接线构件和所述压电体之间发生接触可能引起喷射故障。
此外，所述焊盘的未挤压部分的上表面不是平坦的。因此，当将所述焊盘电连接到所述端子上时，能吸收所述焊盘的高度的不均匀，从而能够使所述焊盘和所述端子确实地彼此连接。
此外，当将压电致动器结合到通路单元上时，不是直接挤压所述压电体，而是通过焊盘间接挤压所述压电体。因此，即使在所述压电体与夹具之间存在小的异物，或者在所述压电体的表面上存在小的突起，也能防止在所述压电体中发生破裂等。
本发明的其它和另外的目的、特征和优点将从以下与附图相联系的描述中显得更加完全，在附图中图1示意地示出具有通过根据本发明实施例的方法制造的喷墨头的喷墨打印机的结构；图2为图1所示的头主体的平面图；图3为图2的放大比例的局部视图；图4为沿图3中的线IV-IV的剖面图；图5为图4的放大比例的局部视图，包括FPC；图6为示意地示出在压电致动器的焊盘和FPC的接线端子之间在平面图中的位置关系的图；图7A至7D为逐步示出制造图1所示的喷墨头的方法的剖面图；图8A和8B为分别与图7C和7D对应的剖面图，并示出根据本发明实施例的第一变型的制造方法；图9A和9B为分别与图7C和7D对应的剖面图，并示出根据本发明实施例的第二变型的制造方法；图10A至10B为分别与图7C和7D对应的剖面图，并示出根据本发明实施例的第三变型的制造方法；图11为与图7B对应的剖面图，并示出根据本发明实施例的第四变型的制造方法；而图12为与图7B对应的剖面图，并示出根据本发明实施例的第五变型的制造方法。
具体实施方式将对通过根据本发明实施例的方法制造的喷墨头给出描述。图1示出包括通过根据该实施例的方法制造的喷墨头2的打印机1。图1示出的打印机1为行式头型的彩色喷墨打印机，其包括四个固定的喷墨头2。在平面图中，喷墨头2具有在垂直穿越图1的附图纸面的方向上细长的矩形形状。打印机1包括馈纸单元114、排纸盘116、以及输送单元120，它们分别在图1的下部、上部和中部示出。打印机1还包括对上述单元的操作进行控制的控制器100。
馈纸单元114具有纸张保持器115和馈纸辊145。矩形形状的一叠打印纸张(记录介质)P能够被保持在纸张保持器115中。馈纸辊145把保持在纸张保持器115中的打印纸张P的最上面的一张送出到输送单元120。在纸张保持器115中，打印纸张P被保持成在沿其较长侧的方向上送出。在纸张保持器115和输送单元120之间沿输送路径设置两对馈送辊118a和118b、以及119a和119b。在馈送辊118a和118b的作用下，从馈纸单元114排出的打印纸张P以其一个较短边为前缘在图1中向上传送。然后，通过馈送辊119a和119b将打印纸张P向左传送到输送单元120。
输送单元120具有环形输送皮带111、以及两个皮带辊106和107，输送皮带111绕在这两个皮带辊106和107上。以如下方式调节输送皮带111的长度，该方式使得在输送皮带111绕在这两个皮带辊106和107上的状态下，在输送皮带111中产生预定的张力。绕在这两个皮带辊106和107上的输送皮带111具有两个平行平面，这两个平面每个都包括皮带辊106和107的公切线。这两个平面中的与喷墨头2对置的一个平面形成用于打印纸张P的输送面127。在由输送皮带111形成的输送面127上输送从馈纸单元114送出的打印纸张P，同时喷墨头2在打印纸张P的上表面(打印面)上进行打印。然后，打印纸张P到达排纸盘116。这样打印了的打印纸张P堆叠在排纸盘116中。
所述四个喷墨头2中的每个喷墨头在其下端都具有头主体13。该头主体13由通路单元4和四个压电致动器21制成，这四个压电致动器21通过胶粘剂结合到通路单元4上(参见图2和4)。如稍后将描述的那样，在通路单元4内部形成许多单独墨通路32，每个单独墨通路32都包括喷墨口8和压力腔室10。对压力腔室10中的墨施加压力。压电致动器21对许多压力腔室10中的所期望的一个或多个压力腔室中含有的墨施加压力。用作对压电致动器供应打印信号的接线构件的FPC50结合到每个压电致动器21的上表面上(参见图5)。
如图2所示，在平面图中，头主体13具有在垂直穿越图1的附图纸面的方向上细长的矩形形状。所述四个头主体13沿图1的附图纸面的水平方向彼此相邻地布置。所述四个头主体13中的每个头主体13在其底面(喷墨面)上具有许多小直径喷墨口8，如图3所示。从喷墨口8喷出的墨的颜色是品红色(M)、黄色(Y)、青色(C)、和黑色(K)中的任何颜色。一个头主体13中包括的许多喷墨口8喷射相同颜色的墨。此外，所述四个头主体13分别从它们的许多喷墨口8喷出品红色、黄色、青色、和黑色四种不同颜色的墨。
在头主体13的底面和输送皮带111的输送面127之间形成狭窄的空间。该空间构成输送路径，打印纸张P沿着该输送路径从图1的右边输送到左边。当打印纸张P在所述四个头主体13下方通过时，根据图像数据从喷墨口8向打印纸张P的上表面喷墨，从而在打印纸张P上形成期望的彩色图像。
所述两个皮带辊106及107与输送皮带111的内表面111b接触。在输送单元120的所述两个皮带辊106和107中，位于输送路径下游的皮带辊106连接到未示出的输送马达的驱动轴174上。输送马达在控制器100的控制下被驱动转动。另一皮带辊107为从动辊，其在输送皮带111给予的转动力的作用下随着皮带辊106的转动而一起转动。
夹压辊138和夹压支承辊139设置在皮带辊107附近，从而将输送皮带111夹在夹压辊138和夹压支承辊139之间。夹压辊138被未示出的弹簧向下偏压，以便把供应到输送单元120的打印纸张P压到输送面127上。输送皮带111和打印纸张P被夹压在夹压辊138和夹压支承辊139之间。因为输送皮带111的外表面用粘性硅橡胶进行了处理，所以能够将打印纸张P确实地粘附到输送面127上。
如图1所示，在输送单元120的左侧设置剥离板140。剥离板140的右端进入到打印纸张P和输送皮带111之间，从而从输送面127剥离粘附到输送皮带111的输送面127上的打印纸张P。
在输送单元120和排纸盘116之间设置两对馈送辊121a和121b、以及122a和122b。在馈送辊121a和121b的作用下，从输送单元120排出的打印纸张P以其一个较短边为前缘在图1中向上传送。然后，馈送辊122a和122b将打印纸张P传送到排纸盘116。
在夹压辊138和最上游的一个喷墨头2之间设置纸张传感器133，以便检测输送路径上的打印纸张P的前缘的位置，该纸张传感器是由发光体和受光体构成的光学传感器。
接着，将描述头主体13的细节。图2为图1所示的头主体13的平面图。图3为图2中的点划线包围的块的放大比例的平面图。在图3中，为了容易理解，用虚线示出压电致动器21，不过它们应该用实线示出，而用实线示出实际上应该用虚线示出的喷墨口8、压力腔室10、和孔隙12。
如图2和3所示，头主体13具有通路单元4，在该通路单元4中形成许多压力腔室10和许多喷墨口8。所述许多压力腔室10形成四个压力腔室组9。对相应压力腔室10中的墨施加压力，从而从所述许多喷墨口8喷墨。梯形的四个压电致动器21结合到通路单元4的上表面上。这些压电致动器21沿通路单元4的纵向方向以Z字形图案布置成两排。更具体而言，这些压电致动器21中的每个压电致动器都设置成使得它的平行对边、即其上侧和下侧沿通路单元4的纵向方向延伸。此外，每个相邻压电致动器21的斜边相对于通路单元4的宽度方向而言彼此部分地重叠。
通路单元4的下表面的与结合有压电致动器21的位置相对应的区域限定了喷墨区域。如图3所示，在这些喷墨区域中规则地布置许多喷墨口8。在通路单元4的上表面上以二维形式(以矩阵形式)规则地布置许多压力腔室10。这些压力腔室10构成为形成在通路单元4的上表面上的凹进。这些凹进被压电致动器21封闭，从而限定了压力腔室10。结果，压电致动器21的下表面被部分地支撑在通路单元4上，且部分地不支撑在通路单元4上，而是与压力腔室10对置。
在通路单元4的上表面中，由存在于与一个压电致动器21对置的区域内的压力腔室10构成一个压力腔室组9。如稍后将描述的那样，形成在压电致动器21上的单独电极35与各个压力腔室10一一对应地相对。
在通路单元4的内部形成有充当公共墨腔室的集管通道5、以及充当公共墨腔室的分支通路的副集管通道5a。一个喷墨区域与沿通路单元4的纵向方向延伸的四个副集管通道5a相对。墨通过设置在通路单元4的上表面上的墨流入开口5b而供应至集管通道5。
墨通过副集管通道5a的出口，然后通过充当节流阀的孔隙12、以及在平面图中具有大致菱形形状的压力腔室10，然后从喷墨口8喷出。多排喷墨口8在通路单元4的纵向方向上延伸。从相同的副集管通道5a供应从包括在四个相邻排中的喷墨口8喷出的墨。
以如下方式设置通路单元4的所述许多喷墨口8，该方式使得当所有喷墨口8在与沿通路单元4的纵向方向延伸(即，与纸张输送方向垂直地延伸)的假想线垂直的方向上投影到该假想线上时，这些喷墨口8在该假想线上的投影点能以600dpi的规则间隔布置。
将描述头主体13的剖面结构。图4为沿图3中的线IV-IV的剖面图。如图4所示，头主体13由彼此结合的通路单元4和压电致动器21制成。通路单元4具有分层结构，其中，从顶部开始分层放置空腔板22、基板23、孔隙板24、供应板25、集管板26、27、28、盖板29、以及喷嘴板30。在通路单元4内部形成有延伸至喷墨口8的墨通路，从外部供应来的墨在这些喷墨口8处以墨滴形式喷出。这些墨通路包括其中暂时存储墨的集管通道5和副集管通道5a，而且还包括单独墨通路32，每个单独墨通路32从副集管通道5a的出口延伸到喷墨口8。在各个板22至30中形成凹进和孔，这些凹进和孔构成这些墨通路的一部分。
空腔板22为金属板，其中形成有用作压力腔室10的许多大致菱形的孔。基板23为金属板，其中形成有每个都将每个压力腔室10连接到对应的孔隙12上的许多连接孔、和每个都构成从每个压力腔室10至对应的喷墨口8的通路的一部分的许多连接孔。孔隙板24为金属板，其中形成有用作孔隙12的许多孔、和每个都构成从每个压力腔室10至对应的喷墨口8的通路的一部分的许多连接孔。供应板25为金属板，其中形成有每个都将每个孔隙12连接到副集管通道5a的许多连接孔、以及每个都构成从每个压力腔室10至对应的喷墨口8的通路的一部分的许多连接孔。集管板26、27、和28中的每个集管板为金属板，其中形成有构成副集管通道5a的孔、和每个都构成从每个压力腔室10至对应的喷墨口8的通路的一部分的许多连接孔。盖板29为金属板，其中形成有每个都构成从每个压力腔室10至对应的喷墨口8的通路的一部分的许多连接孔。喷嘴板30为金属板，其中形成有许多通孔。这些通孔在喷嘴板30的外侧面上构成喷墨口8。所述九块金属板分层定位以便形成单独墨通路32。
如图5所示，压电致动器21包括压电体45，该压电体45具有四个压电层41、42、43和44的分层结构。压电层41至44中的每个压电层都具有大约15μm的相同厚度，从而压电致动器21具有大约60μm的厚度。压电层41至44中的任何压电层都是在形成于头主体13的一个喷墨区域中的所有压力腔室10上延伸的连续层状平板(连续的平层)。压电层41至44由具有铁电性的锆钛酸铅(PZT)基陶瓷材料制成。
在最上面的压电层41上形成厚度约为1μm的单独电极35。通过印刷包括诸如金属的导电材料的导电膏而形成单独电极35以及后述的公共电极34。单独电极35在平面图中具有大致菱形形状。单独电极35形成为使得它与压力腔室10相对，此外在平面图中单独电极35的大部分落入在压力腔室10内。因此，大致在最上面的压电层41上的整个区域上，按照与压力腔室10的图案相同的图案以二维形式规则地布置有许多单独电极35，如图3所示。在该实施例中，单独电极35只形成在压电致动器21的表面上，因此只有最外层的压电层41包括引起压电应变的活性区域。其它的压电层42、43、和44为非活性层。因此，压电致动器21为具有层压的活性层和非活性层、且引起单压电晶片变形的致动器，从而呈现良好的变形效率。
单独电极35的一个锐角部分不与压力腔室10相对。具体地，所述一个锐角部分延伸到位于空腔板22的梁22a上方的位置，该位置是指空腔板22的没有形成压力腔室10的部分。梁22a结合到压电致动器21上，并支撑压电致动器21。在单独电极35的不与压力腔室10相对的部分上设置由导电树脂膏制成的焊盘36。焊盘36在平面图中具有大约30μm的直径。单独电极35和焊盘36彼此电连接。焊盘36在平面图中具有大致圆形形状。如图5所示，焊盘36的中央部分形成突起36a，该突起36a在围绕该突起36a的周边部分36b上方突出。突起36a在平面图中具有大约15μm的直径。如稍后将详述的那样，每个焊盘36通过设置在FPC50上的布线53而电连接到作为控制器100的一部分的未示出的驱动器IC上。
厚度约为2μm的公共电极34介于最上面的压电层41和设置于该最上面的压电层41下方的压电层42之间。公共电极34大致形成在压电致动器21的整个表面上。结果，压电层41在其与压力腔室10相对的部分中被夹在包括单独电极35和公共电极34的一对电极之间。在压电层42和43之间、以及在压电层43和44之间都不设置电极。
在压电层41上，在单独电极35构成的电极组的外侧形成未示出的表面电极。该表面电极通过未示出的导电构件而电连接到公共电极34上，该未示出的导电构件嵌入在形成于压电层41内的通孔中。此外，该表面电极还连接到设置于FPC50上的未示出的布线上。公共电极34通过该布线接地。因此，公共电极34在其与所有压力腔室10对应的部分中同等地保持在地电位。在该表面电极上设有形状与焊盘36的形状相同的未示出的焊盘。
如图5所示，充当接线构件的FPC50设置在压电致动器21上方。FPC50具有绝缘基片51、以一定图案形成在该基片51上的布线53、以及覆盖层52，该覆盖层52与基片51一起夹着布线53从而保护布线53。在覆盖层52的在平面图中与每个焊盘36的突起36a重叠的部分处形成直径约为17μm的通孔52a。布线53在通孔52a的底部处暴露，而且布线53的暴露区域用作直径约为17μm的端子53a。该端子53a电结合到焊盘36的突起36a的端部，从而单独电极35和布线53通过焊盘36而电连接。图6表示在焊盘36和端子53a之间在平面图中的位置关系。
焊盘36的侧面覆盖有由热固性合成树脂材料制成的合成树脂层54。因此将焊盘36稳定地固定到FPC50上。此外，合成树脂层54的覆盖焊盘36的该侧面的部分允许压电体45和FPC50在物理上彼此牢固地固定。而且能够改善在单独电极35和其它布线53之间的电绝缘。与设置在单独电极35上的焊盘一样，设置在表面电极上的焊盘也电结合到形成在FPC50上的另一布线的端子上。
这里将描述致动器单元21的操作。在致动器单元21中，在所述四个压电层41至44中只有压电层41在从单独电极35朝向公共电极34取向的方向上极化。在驱动器IC给予单独电极35预定电位时，电压施加到压电层41的活性区域上，即施加到压电层41的被夹在给予该预定电位的单独电极35和保持为地电位的公共电极34之间的区域上。结果，在压电层41的该区域中产生沿厚度方向的电场，从而压电层41的活性区域由于横向压电效应而在与极化方向垂直的方向上收缩。由于没有对其它的压电层42至44施加电场，从而这些压电层42至44不以这样的方式收缩。因此，压电层41至44的与该活性区域相对的部分总体上呈现向压力腔室10突出的单压电晶片变形。这减小了压力腔室10的容积，从而提高墨压力，使得墨如图4所示从喷墨口8喷出。然后，当单独电极35的电位返回到地电位时，压电层41至44恢复它们的原始形状，而且压力腔室10恢复其原始容积。因此将墨从副集管通道5a吸入到单独墨通路中。
在另一驱动模式中，预先给予单独电极35预定电位。在每次喷射请求时，单独电极35一度被设置在地电位，然后在预定的时刻再次被给予该预定电位。在该模式中，在将单独电极35设置在地电位的时刻，压电层41至44返回到它们的原始状态，并且压力腔室10的容积变得比在预先施加有预定电压的初始状态下的容积大。因此将墨从副集管通道5a吸入到压力腔室10中。然后，在再次给予单独电极35该预定电位的时刻，压电层41至44的与活性区域相对的部分向压力腔室10突出地变形。因此，压力腔室10的容积改变从而提高墨压力，使得墨从喷墨口8喷出。
接着，将参照图7A至7D描述制造头主体3的方法。图7A至7D为逐步示出制造头主体13的方法的剖面图。
为了制造头主体13，通过分层放置板22至30并将它们彼此结合而预先制备上述通路单元4。同时，在由陶瓷材料制成的将成为压电层42的生片上以一定图案印刷将成为公共电极34的导电膏，而在由陶瓷材料制成的将成为压电层41的生片上以一定图案印刷将成为单独电极35的导电膏。这里采用Ag-Pd基导电膏用于公共电极34，而采用Au基导电膏用于单独电极35。公共电极34的厚度约为2μm，而单独电极35的厚度约为1μm。随后，分层定位所述四个压电层41至44，从而获得分层体，然后在预定温度烘焙该分层体，从而形成包括所述四个压电层41至44且支撑电极34和35的压电体45。
之后，如图7A所示，通过掩模印刷(焊盘形成步骤)，在每个单独电极35上，更具体地说在该单独电极35的如上所述不与压力腔室10相对的区域上形成由包括导电材料的树脂膏制成的焊盘36。此时，压电体45的整个下表面支撑在支撑构件201上。树脂膏例如为包括陶瓷粒子和导电粒子的印刷膏。所述粒子中的每个粒子由球形粒子形成。采用二氧化硅、氧化铝等用于所述陶瓷粒子。导电粒子包括乙烯或丙烯酸树脂粒子作为芯材，在该芯材的表面上形成诸如Au、Ni、Cu等的金属层。以预定的图案印刷树脂膏，然后在大约150至200摄氏度烘焙。因此将树脂膏固化从而形成焊盘36。在该实施例中，该操作是在大约180摄氏度进行的。
接着，如图7B所示，以压力腔室10和单独电极35彼此相对的方式，用压电致动器21和通路单元4之间的热固性胶粘剂将压电致动器21设置在通路单元4上。在此状况下，利用能通过内置的加热器进行温度控制的板状夹具60，在将焊盘36加热到热固性胶粘剂的固化温度或更高温度的同时向下压焊盘36。结果，热固性胶粘剂固化，从而通过热固性胶粘剂(结合步骤)将压电致动器21结合到通路单元4上。
在此时采用的夹具60的下表面上形成有凹进60a。该凹进60a在平面图中比焊盘36的轮廓小，而且该凹进60a的深度大于焊盘36的高度。此外，在平面图中，凹进60a比端子53a的轮廓和通孔52a的轮廓小。具体地说，在平面图中，凹进60a具有大约15μm的直径。在结合步骤中，夹具60定位成使得在平面图中凹进60a位于焊盘36的中央部分处，然后通过夹具60挤压焊盘36。挤压力只施加到焊盘36的在平面图中不与凹进60a重叠的部分上，该部分是指焊盘36的周边部分36b。周边部分36b被夹具60挤压，从而高度降低。这里，不管挤压力多大，周边部分36b的高度都不降低到一定极限之外。另一方面，由周边部分36b围绕的中央部分没有被夹具60挤压，因此高度不降低。结果，焊盘36的中央部分成为比周边部分36b向上突出更多的突起36a。
接着，如图7C所示，FPC50设置在压电致动器21的上方，其设置方式使得突起36a和通孔52a在平面图中彼此重叠。未固化的合成树脂层54形成在FPC50上，从而覆盖从覆盖层52暴露出的端子53a及其周边。
然后，如图7D所示，利用能够通过内置的加热器进行温度控制的未示出的板状夹具，在将压电致动器21的焊盘36加热到合成树脂层54的固化温度或更高温度的同时，通过已经以使得突起36a和通孔52a在平面图中彼此重叠的方式定位的FPC50挤压焊盘36。此时，合成树脂层54在固化过程中一度软化。焊盘36的突起36a穿过这样软化的合成树脂层54到达端子53a，从而将焊盘36电结合到端子53a上。然后，合成树脂层54固化，从而在物理上将焊盘36固定到FPC50上(连接步骤)。按照上述方式制造头主体13。
在上述实施例中，因为焊盘36由包括导电材料的树脂膏制成，所以，与由金属膏制成的焊盘能固化的温度相比，所述焊盘能在较低的温度固化。这样能抑制压电层41至44在焊盘36的固化过程中的翘曲，并且能抑制金属材料在压电层41至44内部的散布，金属材料的散布降低了压电层41至44的绝缘电阻。此外，因为焊盘36由树脂膏制成，从而与当焊盘36由诸如金的金属材料制成时相比能降低制造成本。
此外，因为在压电致动器21结合到通路单元4上之前在压电致动器21上形成焊盘36，从而能够在压电致动器的整个下表面支撑在支撑构件201上的状态下形成焊盘36。这使得在形成焊盘时压电体45中难以发生破裂。
而且，当将压电致动器21结合到通路单元4上时，焊盘36除它的突起36a之外被挤压。因此，焊盘36的突起36a不会因为结合挤压而压碎。因此，焊盘36的突起36a的高度不降低，从而在压电体45和FPC50之间确保了足够的空间。这能够防止喷射故障，否则FPC50和压电体45之间发生接触可能引起喷射故障。
因为突起36a在结合步骤中不受挤压，所以，在结合步骤之后，突起36a的高度随焊盘的不同而不同。然而，即使在结合步骤之后，焊盘36的突起36a的上表面也不是平坦的。当将焊盘36电结合到端子53a上时，突起36a的上表面受到挤压，并容易变形。因此能吸收焊盘36的高度的不均匀，并且焊盘36和端子53a确实地彼此连接。
此外，当结合通路单元4和压电致动器21时，板状夹具60不直接挤压压电体45，而是通过位于板状夹具60和压电体45之间的焊盘36挤压压电体45。这样能防止夹具60在结合步骤期间离压电体45太近超过极限。因此，即使在压电体45与夹具60之间存在小的异物，或者在压电体45的表面上存在小的突起，也不会有压力施加到该异物或突起上。因此，能防止在压电体45中发生破裂等。
在板状夹具60定位成使得其中形成的凹进60a与焊盘36的中央部分相对的状态下，进行结合步骤。因此，容易在焊盘36上形成突起36a。
形成在夹具60中的凹进60a在平面图中比焊盘36的轮廓小。在结合步骤中，以所述中央部分被周边部分36b围绕的方式定位夹具60。这样给予焊盘36高度可靠、稳定的形状，该形状使焊盘36的突起36a被比突起36a短的部分围绕。
因为凹进60a在平面图中比端子53a的轮廓小，从而突起36a不制成为比端子53a的轮廓大。因此，能够将突起36a形成为较小，而且容易使突起36a接触在通孔52a的底部处暴露出的端子53a。此外，即使当没有用覆盖层52覆盖布线53时，突起36a也几乎不与和意图用于该突起36a的端子53a相邻的另一端子接触。
凹进60a的深度大于焊盘36的高度。因此，即使当在结合步骤中夹具60最大程度地靠近压电致动器21时，突起36a也不会由于被夹具60挤压而下降。因此必然在压电体45和FPC50之间确保足够的空间。
合成树脂层54在约150摄氏度的相对低的温度下固化。因此，在连接步骤中不容易产生由热引起的缺点，例如压电体45的翘曲。此外，因为未固化的合成树脂此时由于加热而固化，从而提高了焊盘36与FPC50之间的机械结合强度。
而且，因为采用了具有形成在其中的凹进60a的夹具60，从而在结合通路单元4和压电致动器21时容易只挤压焊盘36的周边部分36b。
接着，将描述对上述实施例作出的各种变型。以下将用相同的附图标记表示与上述实施例中相同的结构，并适当地省略对这些相同结构的描述。
在第一变型中，如图8A所示，在布线53的下表面上形成未固化的热固性合成树脂层74来代替覆盖层52。在连接步骤中，如图8B所示，利用能够通过内置的加热器进行温度控制的未示出的板状夹具，在将压电致动器21的焊盘36加热到合成树脂层74的固化温度或更高温度的同时，通过已经以使得突起36a和端子53a在平面图中彼此重叠的方式定位的FPC70挤压焊盘36。此时，合成树脂层74在固化过程中一度软化。焊盘36的突起36a穿过这样软化的合成树脂层74到达端子53a，从而将焊盘36电结合到端子53a上。然后，合成树脂层74固化，从而在物理上将焊盘36固定到FPC70上。另外，用固化的合成树脂层74覆盖布线53的整个下表面。因此，布线53能够确实地保持与其相邻的布线53绝缘。
在另一变型中，如图9A所示，在结合步骤之后，在焊盘36的上表面上形成由热固性合成树脂材料制成的未固化合成树脂层81，从而用合成树脂层81覆盖焊盘36(树脂层形成步骤)。
然后，在连接步骤中，如图9B所示，利用能够通过内置的加热器进行温度控制的未示出的板状夹具，在将焊盘36加热到合成树脂层81的固化温度或更高温度的同时，通过已经以使得突起36a和端子53a在平面图中彼此重叠的方式定位的FPC50挤压焊盘36。此时，合成树脂层81在固化过程中一度软化。焊盘36的突起36a穿过这样软化的合成树脂层81到达端子53a，从而将焊盘36电结合到端子53a上。然后，合成树脂层81固化，从而在物理上将焊盘36固定到FPC50上。
合成树脂层81在约150摄氏度的相对低的温度下固化。因此，在连接步骤中不容易产生由热引起的缺点，例如压电体45的翘曲。此外，因为未固化的合成树脂此时由于加热而固化，从而提高了焊盘36与FPC50之间的机械结合强度。
在另一变型中，如图10A所示采用FPC85。在该FPC85中，用由导电材料制成的突出部86覆盖端子53a。突出部86填充通孔52a，并且还扩展成将覆盖层52的下表面的一部分覆盖。此外，突出部86的下表面覆盖有焊料层87。突出部86的软化温度比焊料层87的软化温度高。
在此情况下的连接步骤中，如图10B所示，利用能通过内置的加热器进行温度控制的未示出的板状夹具，在将焊盘36加热到等于或高于焊料层87的软化温度而低于突出部86的软化温度的温度的同时，通过已经以使得突起36a和端子53a在平面图中彼此重叠的方式定位的FPC85挤压焊盘36。焊料层87由此熔化，而且焊盘36的突起36a进入焊料层87。通过停止加热，焊料层87固化，并且突起36a和焊料层87彼此电结合。因此，焊盘36电连接到端子53a。
还可行的是，突起36a的上端穿过焊料层87并到达突出部86。此外，未固化的合成树脂层可以形成为覆盖焊盘36。该合成树脂层在结合中由于加热而固化。因此，固化了的合成树脂层直接将压电体45结合到FPC85上，同时防止熔化了的焊料过分扩展。即，能够将焊料的扩展限制于焊盘36的附近。
在另一变型中，在结合步骤中，夹具90如图11所示设置，其设置方式使得形成在夹具90中的凹进90a的一部分在平面图中与焊盘91重叠，该部分指的是凹进90a在图11中的左端部分，而凹进90a的其余部分在平面图中不与焊盘91重叠，该其余部分指的是凹进90a在图11中的右端部分。在此状况下，焊盘91被夹具90挤压。这里，凹进90a的直径小于焊盘91的直径，而且凹进90a的深度小于焊盘91的高度。
在此情形下，在结合步骤后，突起91a出现在焊盘91的右端部分处，而焊盘91的其余部分被夹具90挤压并因此变平。通过在连接步骤中使突起91a和端子53a在平面图中彼此重叠，可以将焊盘91电连接到端子53a上。
在另一变型中，如图12所示，采用在其中形成有通孔95a的夹具95。通孔95a的直径小于焊盘36的直径。在结合步骤中，夹具95设置成使得通孔95a在平面图中与焊盘36的中央部分重叠，然后夹具95在加热的同时挤压焊盘36。因此，通路单元4以及压电致动器21彼此结合。而且，在此情况下，焊盘36的与通孔95a重叠的部分不受挤压，从而在结合步骤中在焊盘36上形成突起36a。此时，即使突起36a通过通孔95a并从通孔95a的相反侧突出，不管夹具95的厚度如何也都能够将突起36a保持在期望的高度，因为对突起36a没有任何限制。
压电体可包括一个至三个压电层，或可替换地可包括五个或更多的压电层。然而，考虑到产生单压电晶片变形，优选压电体包括一层或多层活性层以及一层或多层非活性层。
在上述实施例中，在形成于压电体的表面上的单独电极上设置焊盘。然而，焊盘可以不必设置在单独电极上，而是可设置在任何电极上，只要该电极形成在压电体的表面上即可。
在热固性胶粘剂不介于通路单元与压电致动器之间的情况下，在结合步骤中不需要加热。
尽管已经结合以上概述的具体实施例对本发明进行了描述，但显然本领域内技术人员将显而易见许多替换物、变型和变体。因此，以上阐述的本发明优选实施例意图用于说明而不是限制。在不偏离如所附权利要求
所限定的本发明的精神和范围的情况下可作出各种改变。
权利要求
1.一种制造喷墨头的方法，该喷墨头包括通路单元，该通路单元具有单独墨通路，该单独墨通路包括喷墨口和压力腔室，而且该通路单元还具有如下的表面，在该表面上以凹进的形式设置所述压力腔室；压电致动器，该压电致动器对所述压力腔室中的墨施加喷射能量，所述压电致动器包括压电体、电极、和导电焊盘，该压电体设置在所述通路单元的所述表面上，从而封闭所述凹进，该电极以与所述压力腔室相对的方式形成在所述压电体的与所述通路单元背对的表面上，该导电焊盘形成在所述电极上；以及接线构件，该接线构件包括基片和形成在该基片上的布线，而且在该布线上设有端子，该端子电连接到所述焊盘上，所述方法包括以下步骤在所述压电致动器的与其形成有所述焊盘的表面相反的整个表面支撑在支撑构件上的状态下，在所述电极上形成由包括导电材料的树脂膏制成的所述焊盘；在所述压电致动器设置在所述通路单元的所述表面上、且所述电极与所述压力腔室相对的状态下，通过对所述焊盘除其一部分之外进行挤压，从而使所述通路单元和所述压电致动器彼此结合；以及通过使所述焊盘的在所述结合步骤中没有被挤压的所述部分与所述接线构件接触，从而将所述焊盘电连接到所述端子上。
2.根据权利要求
1所述的方法，其中，在所述结合步骤中，在板状夹具以使得形成在该夹具中的凹进或通孔与所述焊盘的所述部分相对的方式定位的状态下，通过所述夹具挤压所述焊盘。
3.根据权利要求
2所述的方法，其中当在与所述压电体的所述表面垂直的方向上看时，所述凹进或所述通孔比所述焊盘的轮廓小；而且在结合步骤中，所述夹具以使得所述焊盘的所述部分由所述焊盘的被所述夹具挤压的那部分围绕的方式定位。
4.根据权利要求
2或3所述的方法，其中当在与所述压电体的所述表面垂直的方向上看时，所述凹进或所述通孔比所述端子的轮廓小。
5.根据权利要求
2或3所述的方法，其中所述凹进的深度比所述焊盘的高度大。
6.根据权利要求
1所述的方法，其中，在所述结合步骤中，在进行加热的同时，所述焊盘除其一部分之外被挤压。
7.根据权利要求
1所述的方法，其中，在所述结合步骤中，使热固性胶粘剂介于所述通路单元和所述压电致动器之间，并加热到该热固性胶粘剂的固化温度或更高的温度。
8.根据权利要求
1所述的方法，其中所述接线构件包括热固性合成树脂层，该热固性合成树脂层覆盖所述端子；在所述连接步骤之前，所述合成树脂层未固化；而且在所述连接步骤中，在进行加热的同时，所述焊盘被所述接线构件挤压，使得所述焊盘的所述部分穿过所述未固化的合成树脂层，从而将所述部分电结合到所述端子上，而所述合成树脂层固化，从而在物理上将所述焊盘固定到所述接线构件上。
9.根据权利要求
1所述的方法，在所述结合步骤之后和所述连接步骤之前，该方法还包括形成覆盖所述焊盘的未固化的热固性合成树脂层的步骤，其中，在所述连接步骤中，在进行加热的同时，所述焊盘被所述接线构件挤压，使得所述焊盘的所述部分穿过所述未固化的合成树脂层，从而将所述部分电结合到所述端子上，而所述合成树脂层固化，从而在物理上将所述焊盘固定到所述接线构件上。
专利摘要
提供一种制造喷墨头的方法，该喷墨头包括通路单元、压电致动器和接线构件。该通路单元具有如下的表面，在该表面上以凹进的形式设置压力腔室。该压电致动器包括压电体、电极、和导电焊盘，该压电体封闭所述凹进，该电极形成在压电体上，该导电焊盘形成在所述电极上。所述接线构件包括布线，在该布线上设有端子，该端子电连接到焊盘上。所述方法包括以下步骤在电极上形成由树脂膏制成的焊盘；在所述电极与所述压力腔室相对的状态下，通过对所述焊盘除其一部分之外进行挤压，从而使所述通路单元和所述压电致动器彼此结合；以及通过使所述焊盘的在所述结合步骤中没有被挤压的所述部分与所述接线构件接触，从而将所述焊盘电连接到所述端子上。
文档编号H05K3/34GK1990249SQ200610168570
公开日2007年7月4日 申请日期2006年12月21日
发明者广田淳, 坂井田惇夫 申请人:兄弟工业株式会社导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan