噴墨記錄設備的製作方法
2023-05-06 21:39:36 2
專利名稱：噴墨記錄設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種將墨噴射到記錄介質上的噴墨記錄設備。
背景技術：
US 2005/073562 A1公開了一種噴墨記錄設備的噴墨頭，該噴墨頭從噴嘴將墨噴射到如列印紙的記錄介質上。這一噴墨頭包括通道單元、儲存器單元以及致動器單元。該通道單元形成有包括噴嘴的墨通道。該儲存器單元儲存供應到通道單元的墨。該致動器單元使通道單元內的墨具有噴射能量。在該噴墨頭中，儲存器單元(儲存器構件)的上表面固定到框架(件)上，而通道單元的上表面固定到儲存器單元的底表面上。噴嘴開口的噴墨表面形成在通道單元的底表面上。
發明內容
通道單元因為內部嵌有大量微小通道而具有較低的強度。因此，擔心在通道單元上施加外力可能引起通道單元的變形和/或損壞。在將噴墨頭固定到框架上的情形中，從保護低強度通道單元免受外力影響的方面而言，優選地框架與通道單元之間在與噴墨表面垂直的方向上的距離較短，該距離構成從框架表面露出的量。根據US 2005/073562A1，高強度儲存器單元固定到框架上，從而能牢固地支撐噴墨頭。然而，相對於框架將儲存器單元布置成使得框架和通道單元將儲存器單元夾在框架和通道單元之間。即，因為儲存器單元的與通道單元對置的表面固定到框架上，所以大致整個通道單元構造成從框架表面突出。因此，在使用期間和進行維護時，噴墨頭易受與其突出部分相當量的不需要的外力的影響。
本發明提供一種噴墨記錄設備，該噴墨記錄設備能牢固地支撐噴墨頭，而且能縮短框架與通道單元之間在與噴墨表面垂直的方向上的距離。
根據本發明的一個方面，噴墨記錄設備包括噴墨頭和框架。該噴墨頭包括通道單元和儲存器單元。該通道單元包括公共墨室以及多個單獨墨通道，這些單獨墨通道中的每個單獨墨通道從該公共墨室穿過壓力室延伸至噴嘴。通道單元固定到該儲存器單元上。儲存器單元將墨供應到公共墨室。該框架支撐噴墨頭。噴墨頭在與記錄介質的輸送方向垂直的延伸方向上延伸。儲存器單元包括層壓多個板件的層壓結構。所述多個板件包括固定板。在儲存器單元的平面圖中，該固定板的兩個端部都位於通道單元外側。固定板包括第一表面和第二表面。第一表面比第二表面離通道單元近。固定板的所述兩個端部都固定在框架上，從而固定板的所述兩個端部都面對框架，而且第一表面比第二表面離框架近。
根據這一結構，固定板包括第一表面和第二表面。第一表面比第二表面離通道單元近。固定板固定到框架上，從而固定板的第一表面比第二表面離框架近。因此，框架牢固地支撐噴墨頭，而且能縮短框架與通道單元之間在與噴墨表面垂直的方向上的距離，其中噴嘴在該噴墨表面中開口。因此，能保護低強度通道單元免受可能引起通道單元的變形和破損的外力影響。而且，因為固定板的所述兩個端部都固定到框架上，從而易於對噴墨頭的傾斜等進行調節。
圖1為根據本發明實施例的噴墨記錄設備的外視圖；圖2為示出圖1所示的噴墨頭的透視圖；圖3為噴墨頭沿圖2中的III-III線的剖視圖；圖4為圖2所示的儲存器單元和頭本體沿主掃描方向的剖視圖；圖5為圖4所示的儲存器單元的分解平面圖；圖6為圖2所示的頭本體的平面圖；
圖7為圖6中由點劃線包圍的區域的放大圖；圖8為沿圖7中的VIII-VIII線的局部剖視圖；圖9為圖2所示的頭本體的局部分解透視圖；而圖10A為圖8所示的致動器單元的放大剖視圖，而且圖10B為布置在圖10A中的致動器單元的表面上的單獨電極的平面圖。
具體實施例方式
以下將參考附圖對本發明的實施例進行描述。
圖1為根據本發明實施例的噴墨記錄設備的外視圖。如圖1所示，噴墨記錄設備101包括輸送機構2，該輸送機構2輸送作為記錄介質的列印紙；四個噴墨頭1，這些噴墨頭1通過將墨滴噴射到列印紙上而在由輸送機構2輸送的列印紙上形成圖像；以及框架3，該框架3支撐輸送機構2和四個噴墨頭1。
輸送機構2構造成形成用於列印紙的輸送通路，在該輸送通路中，列印紙被從圖的左側(以下稱為「饋紙側」)饋送並排出到圖的右側(以下稱為「排紙側」)。輸送機構2包括兩個皮帶輥2a和2b、以及輸送皮帶2c。這兩個皮帶輥2a和2b可旋轉地支撐為彼此平行。輸送馬達(未示出)驅動皮帶輥2a。輸送皮帶2c為在兩個皮帶輥2a和2b上拉緊的環形皮帶。在驅動皮帶輥2a時，輸送皮帶2c在圖中示出的箭頭方向上受到驅動。輸送皮帶2c的外圍表面即輸送表面進行了矽處理，從而輸送皮帶2c能通過輸送表面的粘附在保持列印紙的同時將列印紙從饋紙側輸送到排紙側(見圖中的白色箭頭)。
四個噴墨頭1由框架3支撐，從而將這些噴墨頭1沿噴墨頭1的寬度方向在輸送通路上彼此相鄰地布置。噴墨頭1為在與列印紙輸送方向垂直的方向上延伸越過輸送通路的行式頭。噴墨頭1在輸送通路側上的表面、即與輸送的列印紙面對的表面為噴墨表面。而且，四個噴墨頭1構造成噴射顏色互不相同的墨滴，這些顏色為青色、黃色、洋紅色和黑色。換言之，噴墨記錄設備101為彩色噴墨印表機。
框架3的上表面支撐四個噴墨頭1的兩個縱向端部。圖1僅示出框架3的一部分。
接下來，將參考圖2和3對噴墨頭1的細節進行描述。圖2為從圖1所示的箭頭II的方向觀察的噴墨頭1的外視圖。圖3為沿圖2所示的箭頭線III-III的剖視圖。
如圖2和3所示，噴墨頭1在主掃描方向上伸長。每個噴墨頭1從底部起依次包括頭本體1a、儲存器單元70、以及對頭本體1a的驅動進行控制的控制器80。將從頂部開始依次對噴墨頭1的部件進行描述。
如圖2和3所示，控制器80包括主基片82；兩個副基片81，在該主基片82兩側上分別布置一個副基片81；以及驅動器IC83。每個驅動器IC83固定到對應的副基片81的與對應的主基片82對置的側表面上。驅動器IC83產生用於對包括在頭本體1a內的致動器單元21進行驅動的信號。
主基片82和副基片81具有在主掃描方向上伸長的矩形平面表面，並相互平行地直立。主基片82固定到儲存器單元70的上表面上，而副基片81設置在儲存器單元70上方與主基片82的兩側等距的位置處。主基片82和每個副基片81彼此電連接。散熱器84固定到每個驅動器IC83的與主基片82對置的表面上。
從頭1的下部向上引出作為饋電件的FPC(柔性印刷電路)50。FPC50在其一端處連接到致動器單元21上，並在其另一端處連接到副基片81上。FPC50還通過驅動器IC83連接到散熱器84上。換言之，電連接到副基片81和驅動器IC83上的FPC50將由副基片81輸出的信號1傳送到驅動器IC83，並向致動器單元21供應驅動器IC83輸出的驅動信號。
噴墨頭1還設有覆蓋控制器80的上蓋51以及覆蓋頭1下部的下蓋52。蓋51和蓋52防止列印過程中的墨散射粘附到控制器80等上。在圖2中省略了上蓋50，以便能看到控制器80。
如圖3所示，上蓋51具有拱形頂，並覆蓋控制器80。下蓋52具有在頂部和底部開口的大致正方形的管狀形狀，並覆蓋主基片82的下部。FPC50鬆散地放置在由下蓋52覆蓋的空間內部，從而沒有應力作用在FPC50上。在下蓋52的頂部處，頂壁52b形成為從側壁的頂端向內凸出。上蓋51的底端位於頂壁52b和側壁之間的連接部分之上。下蓋52和上蓋51都具有與頭本體1a大致相同的寬度。
向下凸出的兩個凸起52a形成在下蓋52的各個側壁(在圖2中僅示出了一個側壁)的下端處。這兩個凸起52a布置在下蓋52的側壁的縱向方向上。凸起52a容納在稍後將要描述的儲存器單元70的凹部53內。而且，凸起52a覆蓋FPC50的位於凹部53內的部分。換言之，當凸起52a容納在凹部53內時，在凸起52a和凹部53之間形成間隙，從而FPC50能通過該間隙。而且，如能從圖2和3所看到的那樣，側壁的除了凸起52a以外的下端與儲存器單元70的上表面接觸。凸起52a的頂端以一定間隙面對頭本體1a的通道單元4，該間隙用於吸收製造誤差。
FPC50的連接到致動器單元21上的端部的附近區域沿通道單元4的平面表面水平延伸。FPC50在穿過儲存器單元70的凹部53並形成FPC50的彎曲部分時被向上引出。
接下來，將進一步參考圖4和5對儲存器單元70進行描述。圖4為儲存器單元70和頭本體1a沿主掃描方向的剖視圖。圖5為儲存器單元70的分解平面圖。為了便於描述，在圖4中放大了垂直比例尺。而且也適當地示出儲存器單元70內的墨通道，通常在沿單一線的剖視圖中不會示出墨通道。
儲存器單元70暫時地儲存墨，並將墨供應至頭本體1a的通道單元4。如圖5A至5H所示，儲存器單元70具有層壓結構，在該層壓結構中，具有在主掃描方向上伸長的矩形平面表面的七塊板71、73、74、75、76、77和78(見圖1)、以及一個阻尼片72層壓在一起。在這些部件中，七塊板71以及73至78是由不鏽鋼等製成的金屬板。
如圖4和5A所示，在形成最上層的第一板71中，分別在寬度方向上的中心位置內以及在第一板71的沿縱向方向的兩個端部附近形成圓孔55a和56a。而且，圓孔71a和71b分別形成在圓孔55a和56a的沿縱向方向的中心側上。圓孔71a和71b位於從第一板71的在寬度方向上的中心向第一板71的在寬度方向上的各端偏移的位置內。在第一板71的縱向方向上伸長的橢圓形凹部71c形成在第一板71的下表面(面對阻尼片72的表面)上。橢圓形凹部71c位於第一板71的在縱向方向上的中心與圓孔56a之間。而且，圓孔71d形成在橢圓形凹部71c底部的中心內。
從頂部起為第二層的阻尼片72由柔性薄膜製成。如圖4和5B所示，與形成在第一板71內的圓孔55a和56a對應的圓孔55b和56b、以及與形成在第一板71內的圓孔71a和71b對應的圓孔72a和72b形成在阻尼片72中。而且，柔性薄膜的材料並不限於金屬、樹脂等，只要該材料容易響應墨壓力的波動而彎曲。本實施例採用通過將阻氣膜添加到本身就具有良好阻氣特性的PET(聚對苯二甲酸乙二醇酯)樹脂上而獲得的複合樹脂膜。根據這一結構，幾乎完全抑制空氣和溼氣滲透過柔性薄膜，從而使得柔性薄膜能用作針對墨壓力的波動的良好阻尼器。
如圖4和5c所示，在從頂部起為第三層的第三板73中，與形成在第一板71內的圓孔55a和56a對應的圓孔55c和56c、與形成在第一板71內的圓孔71a和71b對應的圓孔73a和73b、以及與形成在第一板71中的橢圓形凹部71c對應的橢圓孔73c形成為通孔。
如圖4所示，從頂部起為第四層的第四板74(用作為固定板)在七塊板71、73、74、75、76、77和78中具有最大厚度，並具有最大強度(剛性)。為了具有最大剛性，第四板74可在七塊板71、73、74、75、76、77和78中具有最大厚度。而且如圖4和5D所示，與形成在第三板73內的圓孔55c和56c對應的圓孔55d和56d形成在第四板74中。而且，細長凹部74a和74b形成為從與形成在第一板71中的圓孔71a和71b對應的區域向第四板74的在第四板74的寬度方向上的中心斜對角地延伸。而且，橢圓孔74c在第四板74中形成為在與細長凹部74a連通的同時延伸到第四板74的中心(即，在作為圖5D的放大圖的圖5I中示出的點P)。具有不同高度的兩個階梯面74d和74e形成在橢圓孔74c的外圍附近。過濾器74g設置在比階梯面74d低的階梯面74e上，並從墨中清除灰塵等。而且，橢圓形凹部74f在第四板74內形成為在與細長凹部74b連通的同時延伸到第四板74的中心。橢圓形凹部74f具有與形成在第三板73中的橢圓孔73c幾乎完全相同的外圍形狀和尺寸。橢圓形凹部74f向第三板73開口。而且，細長凹部74a和74b的底部、階梯面74d的底部以及橢圓形凹部74f的底部形成在同一平面上。而且，在第四板74的中心附近的側壁內形成阻尼連通開口74h。而且，橢圓孔74c和橢圓形凹部74f通過該阻尼連通開口74h彼此連通。細長凹部74a和橢圓孔74c的在階梯面74e的板73側上的一部分形成上遊墨儲存器61a。而且，橢圓形凹部74f以及細長凹部74b形成阻尼室62。
如圖4和5E所示，在從頂部起為第五層的第五板75中，圓孔75a形成在板75的中心處。第五板75層壓在第四板74之下，從而圓孔75a與形成在第四板74中的通孔74c連通。而且，圓孔75a與位於第四板74中央的通孔74c的銳角部分面對。
如圖4和5F所示，在從頂部起為第六層的第六板76中形成通孔76a。在平面圖中，該通孔76a沿主掃描方向在彎曲和變細的同時延伸，並關於其中心對稱。具體地，通孔76a包括在主掃描方向上延伸的主通道76b、以及從主通道76b分支並在通道寬度上比主通道76b窄的分歧通道76c。在相同方向上延伸的兩個分歧通道76c是成對的。在不同方向上延伸的兩對分歧通道76c從主通道76b的在寬度方向上的每個端部突出，且在主通道76b的縱向方向上彼此分開。四對分歧通道76c布置成交錯的圖案。第四板74的橢圓孔74c的在階梯面74e的板75側上的一部分、第五板75內的圓孔75a、以及通孔76a形成下遊墨儲存器61b。
如圖4所示，與其它的板相比，從頂部起為第七層的第七板77極薄。而且，如圖4和5G所示，在第七板77內形成總共10個橢圓孔77a，這些橢圓孔77a位於與主通道76b的在縱向方向上的兩個端部對應、以及與在第六板76內形成的分歧通道76c的頂端部分對應的位置。在第七板77的沿寬度方向的每個端部附近沿縱向方向以交錯的圖案布置五個橢圓孔77a，同時這些橢圓孔77a彼此分開並避開後面將描述的切口53。具體地，一個、兩個以及兩個橢圓孔77a從縱向方向上的一端(圖5G中的左端)起按次序布置在第七板的沿寬度方向的一端上。而且，一個、兩個以及兩個橢圓孔77a從縱向方向上的另一端(圖5G中的右端)起按次序布置在第七板77的沿寬度方向的另一端上。這些橢圓孔77a關於第七板77的中心對稱。
如圖4和5H所示，在形成最下層的第八板78中形成與在第七板77中形成的橢圓孔77a對應的橢圓孔78a、以及與在第六板76中形成的主通道76b對應的通孔78b。通孔78b具有與形成在第六板76中的主通道76b幾乎完全相同的外圍形狀和尺寸。在層壓各個板時，第七板77的一部分通過通孔78b露出。在第八板78的下表面上，橢圓孔78a的外圍部分(即，由圖中的虛線和第八板78的輪廓包圍的並包含橢圓孔78a的部分)形成為向下突出。只有這些突出部分固定到通道單元4的上表面上，而除了突出部分之外的所有部分與通道單元4分開(見圖3)。
如圖4所示，七塊板71和73至78、以及所述一個阻尼片72相互對準、層壓並固定。此時，形成在板71、73和74以及阻尼片72中的圓孔55a至55d以及56a至56d形成通孔55和56，這些通孔55和56在層壓方向上穿過包括板71、73和74以及阻尼片72的層壓結構79。根據這一實施例，板75、76、77和78在平面圖中具有與頭本體1a的形狀和尺寸幾乎完全相同的外圍形狀。板71、73和74以及阻尼片72的在縱向方向上的兩個端部突出到頭本體1a的外側。通孔55位於兩個突出端部中的一個突出端部(圖4和5的左側)內，而通孔56位於這些突出端部中的另一個突出端部內。
如圖2所示，框架3具有沉孔部3a。每個沉孔部3a的上表面(用作為第四表面)形成有沉孔3b。噴墨頭1布置成使得沉孔部3a的上表面與第四板74的下表面的在縱向方向上的兩個端部接觸(面對)。而且，從第一板71插入到通孔55和56中的螺釘13到達框架3。即，沉孔3b容納螺釘13。而且，螺釘13的每個頭13a與第一板71的上表面接觸，頭13a的外徑比通孔55和56的內徑大。因此，層壓結構79固定到框架3上。此時，在與噴墨本體1a的噴墨表面交叉的方向上(或在儲存器單元70與通道單元4的層壓方向上)，第四板74的下表面(用作為第一表面)比第四板74的上表面(用作為第二表面)離通道單元4近。在第四板74的上表面和下表面中，該下表面比該上表面離框架3近。而且，通道單元4的噴墨表面比包含框架3的下表面(用作為第三表面)的平面離第四板74遠。框架3的下表面的至少一部分(在本實施例中，沉孔部3a的下表面)位於框架3(沉孔部3a)與第四板74的下表面面對的區域內。在框架3的至少部分位於該區域內的表面中(在本實施例中，是指在沉孔部3a的上表面和下表面中)，框架3的沉孔部3a的下表面離第四板74最遠。換言之，噴墨表面位於框架3的下表面的稍下方，而且通道單元4的僅一部分從框架3的下表面露出(突出)。
而且，如圖4和5所示，包括上遊墨儲存器61a以及阻尼室62的內部空間形成在由沿縱向方向比通道單元4長的板71、73和74以及阻尼片72構成的層壓結構79內，該上遊墨儲存器61a是墨通道的一部分。該內部空間具有均勻的厚度。特別地，在本實施例中，該內部空間的由下遊墨儲存器61b和上部墨儲存器61a的一部分形成的部分的高度等於該內部空間的由阻尼室62形成的另一部分的高度。即，第四板74的厚度(橢圓孔74c的高度)與從橢圓形凹部74f的底部到橢圓形凹部71c的頂部的距離相等。而且，如圖5I所示，該內部空間在平面圖中具有關於層壓結構79的中心點P近似對稱的構造和形狀。而且，在層壓結構79的沿縱向方向的中心點P的一側上形成的上遊墨儲存器61a的容積與層壓結構79中的下遊墨儲存器61b的一部分的容積的和(作為該內部空間的所述一部分的容積)大致等於在層壓結構79的沿縱向方向的中心點P的另一側內形成的阻尼室62的容積與橢圓形凹部71c的容積的和(作為該內部空間的另一部分的容積)。換言之，在平面圖中，內部空間的所述一部分位於固定到框架3上的層壓結構79的沿縱向方向的中心點P的所述一側上，而且內部空間的所述另一部分位於中心點P的所述另一側上。內部空間的所述一部分的容積與內部空間的所述另一部分的容積大致相等。因為該內部空間具有均勻的厚度，所以內部空間的所述一部分的厚度(高度)與內部空間的所述另一部分的厚度(高度)大致相等。從而，在平面圖(如圖5I)中，內部空間的所述一部分74a和74c的面積與內部空間的所述另一部分74b和74f的面積大致相等。根據這一結構，使得層壓結構79的強度是均勻的。如上所述，層壓結構79包括具有最大強度(剛性)的第四板74，從而，它不僅能牢固地固定到框架3上，而且整個噴墨頭1不會由於螺釘13的旋緊力而變形。即使存在任何變形，也能容易對它進行校正，這是因為層壓結構79的強度是均勻的，且在層壓結構79的左區域和右區域之間沒有相當大的強度差異。
而且，如圖5A至5H所示，總共四個矩形切口53a至53g以交錯的圖案形成，其中沿縱向方向在每個板71以及73至78的兩個寬度方向上的端部上布置每兩個切口。因為板71和73至78以及阻尼片72能在頂部和底部處相互對準，從而切口53a至53g形成在層壓方向上穿過儲存器單元70的凹部53(見圖2)。除了凹部53之外，儲存器單元70的寬度與通道單元4的寬度大致相等。
接下來，將對供墨時墨在儲存器單元70內部的流動進行描述。
如圖4所示，供應接頭91和排出接頭92固定到第一板71上表面的形成圓孔71a和71b的位置上。接頭91和92都是具有稍大外徑的基端91b和92b的柱形件。接頭91和92設置在第一板71的上表面上，從而柱形空間91a和92a的在基端91b和92b的下表面內形成的開口分別與在第一板71內形成的柱形孔71a和71b對準。現在以下將描述通過供應接頭91供應的墨在儲存器單元70內部的流動(由圖4中的黑箭頭所示)。
如圖4中的黑色箭頭所示，通過供應接頭91的柱形空間91a流入圓孔71a的墨通過圓孔72a和73a流入上遊墨儲存器61a中。已經流入到上遊墨儲存器61a中的墨通過阻尼連通開口74h流入到阻尼室62中，同時通過過濾器74g並流入到下遊墨儲存器61b中。已經流入到下遊墨儲存器61b中的墨通過形成在第五板75中的圓孔75a向下流入到第六板76的主通道76b的近似中心處。隨後，如圖5F所示，墨從主通道76b的近似中心向主通道76b的在縱向方向上的兩個端部流動，而且還向每個分歧通道76c的頂端流動。已經到達主通道76b的縱向端部或每個分歧通道76c的頂端的墨通過橢圓孔77a和78a流入在通道單元4的上表面中開口的接收開口5b(見圖6)。在第一次將墨引入時，通過排出接頭92將已經流入到阻尼室62中的墨排出到外部，從而能容易地將在上遊墨儲存器61a和阻尼室62中存在的任何氣泡排出。即，在過濾器74g的上遊側上的空間的內部能充滿墨，而在其內沒有氣泡。
這樣，就暫時將墨儲存在上遊墨儲存器61a和下遊墨儲存器61b中。而且，圓孔73a的在第三板73的下表面內的開口形成上遊墨儲存器61a的「進入口」，而圓孔71a、72a和73a形成「供墨通道」。
接下來，將對在反清洗期間通過排出接頭92排出的墨的流動(由圖4中的白色箭頭所示)進行描述。反清洗指的是如下的過程，即，通過噴嘴8將墨或清潔液加壓注入，而且在強制墨或清潔液沿通道在與墨在正常列印操作過程中的流動方向相反的方向上流動之後，將墨或清潔液從噴墨頭1排出。通過這一方式能進行對噴墨頭1內部的清潔(即，清除留在噴墨頭1內部的如灰塵和氣泡等異物)。
在反清洗期間，清潔液通過接收開口5b流入到儲存器單元70中。已經流入到儲存器單元70的清潔液經過橢圓孔78a和77a而到達下遊墨儲存器61b，然後通過過濾器74g並流入到上遊墨儲存器61a中。如圖4中的白色箭頭所示，已經流入到上遊墨儲存器61a的清潔液通過阻尼室62以及圓孔73b、72b和71b，並從排出接頭92中排出。此時，存在於通道單元4和儲存器單元70內部的墨由清潔液推動，並與清潔液一起排出。此時，也將過濾器74g收集到的異物排出，從而過濾器的性能隨著通道的清潔而恢復。
如圖4所示，第三板73形成通道壁，該通道壁形成阻尼室62，而且阻尼片72覆蓋在該通道壁中形成的橢圓孔73c的開口。而且，阻尼片72的覆蓋橢圓孔73c的區域與在第一板71內形成的橢圓形凹部71c面對。而且，由阻尼片72與橢圓形凹部71c形成的空間通過圓孔71d與大氣連通。即，阻尼片72介於阻尼室62中的墨和大氣之間。因此，即使發生儲存器單元70內的墨壓力波動，也能通過阻尼片72的振動衰減該壓力波動。而且，橢圓形凹部71c的底部對阻尼片72向橢圓形凹部71c的過度運動進行限制，從而防止損壞阻尼片72。另外，該限制件不僅限制阻尼片72的運動，而且還防止可導致阻尼片72損壞的任何外力的直接強加。這樣能更容易操作噴墨頭1，而且還有助於延長噴墨頭1的壽命。
接下來，將參考圖6至圖10描述頭本體1a。圖6為頭本體1a的平面圖。圖7為圖6中由點劃線包圍的區域的放大圖。而且，為了便於描述，在圖7中用實線示出應由虛線示出的位於致動器單元21之下的壓力室10和孔隙12。圖8為沿圖7中的VIII-VIII線的局部剖視圖。圖9為頭本體1a的局部分解透視圖。圖10A為致動器單元21的放大剖視圖。圖10B為示出布置在圖10A中的致動器單元21的表面上的單獨電極35的平面圖。
如圖6所示，頭本體1a包括通道單元4和固定在通道單元4的上表面上的四個致動器單元21。這些致動器單元21具有選擇性地使形成在通道單元4中的壓力室10內的墨具有噴射能量的功能。
通道單元4具有與儲存器單元70的寬度近似相等的寬度，並具有大致平行六面體的形狀，該通道單元4在主掃描方向上的長度稍小於儲存器單元70的長度。如圖7和8所示，包括大量以矩陣方式布置的噴嘴8的噴墨表面形成在通道單元4的下表面上。與噴嘴8類似，在噴墨表面上以矩陣方式設置大量壓力室10。
如圖9所示，通道單元4包括九個金屬板，這些金屬板從頂部起依次具有空腔板22、基板23、孔隙板24、供應板25、集管板26、27和28、蓋板29以及噴嘴板30。板22至30具有在主掃描方向上伸長的矩形平面(見圖2)。
在空腔板22中形成大量與接收開口5b對應的通孔(見圖6)、以及大量具有大致菱形形狀並與壓力室10對應的通孔。在基板23內為每個壓力室10形成壓力室10與孔隙12之間的連通孔、和壓力室10與噴嘴8之間的連通孔、以及接收開口5b與集管通道5之間的連通孔。在孔隙板24內為每個壓力室10形成與孔隙12對應的通孔、和壓力室10與噴嘴8之間的連通孔、以及接收開口5b與集管通道5之間的連通孔。在供應板25內為每個壓力室10形成孔隙12與副集管通道5a之間的連通孔、和壓力室10與噴嘴8之間的連通孔、以及接收開口5b與集管通道5之間的連通孔。在集管板26、27和28內為每個壓力室10形成壓力室10與噴嘴8之間的連通孔、以及在層壓時相互連通從而形成集管通道5和副集管通道5a的通孔。在蓋板29內為每個壓力室10形成壓力室10與噴嘴8之間的連通孔。在噴嘴板30內為每個壓力室10形成與噴嘴8對應的孔。
九塊板22至30設置、層壓並固定在一起，從而如圖8所示在通道單元4內形成單獨墨通道32。
如圖6所示，總共十個接收開口5b開口在通道單元4的上表面上的與橢圓孔77a和78a對應的位置上(見圖5G和5H)。集管通道5和從集管通道5分支的副集管通道5a形成在通道單元4內，集管通道5和這些副集管通道5a與接收開口5b連通。對每個噴嘴8而言，圖8示出的單獨墨通道32形成為從集管通道5通過副集管通道5a以及壓力室10延伸至噴嘴8。從儲存器單元70通過接收開口5b供應到通道單元4的墨從集管通道5轉移到副集管通道5a，並通過孔隙12以及壓力室10到達噴嘴8，該孔隙12起到隔膜的作用。
如圖6所示，四個致動器單元21具有梯形的平面形狀。這四個致動器單元21布置成交錯的圖案，從而避開在通道單元4的上表面中開口的接收開口5b。噴墨表面與通道單元4的下表面的區域對應，而該下表面與致動器單元21的連接區域對應。每個致動器單元21的兩個平行對邊與通道單元4的縱向方向對準。相鄰致動器單元21的斜邊在通道單元4的寬度方向上相互重疊。而且，這四個致動器單元21具有如下的相對位置關係，即，其中各個致動器單元21相對於通道單元4的寬度方向中心在交替相反的方向上等距離分開。
致動器單元21固定到通道4的上表面的一部分上，該部分面對儲存器單元70的下表面，但與該下表面分開(見圖3)。致動器單元21不與儲存器單元70接觸。
致動器單元21包括四個由具有鐵電特性的鋯鈦酸鉛(PZT)陶瓷材料製成的壓電片41、42、43和44(見圖10A)。壓電片41、42、43和44具有約15微米的厚度。壓電片41至44彼此固定並設置成橫跨在通道單元4內形成的所述大量壓力室10。
單獨電極35形成在作為最上層的壓電片41上與壓力室10對應的位置內。厚度約為2微米的公共電極34介於作為最上層的壓電片41與壓電片41之下的壓電片42之間，該公共電極34沿壓電片41和42的整個片表面形成。單獨電極35和公共電極34都由例如Ag-Pd材料的金屬製成。在壓電片42和壓電片43之間或在壓電片43與壓電片44之間沒有提供電極。
每個單獨電極35的厚度約為1微米。如圖10B所示，每個單獨電極35具有與壓力室10的形狀類似的大致平面菱形形狀。單獨電極35的大致菱形形狀的銳角部分是延展的，而且直徑約為160微米的圓形焊盤36連接到單獨電極35的頂端上，從而與單獨電極35電連接。該焊盤36包括例如含有玻璃粉的金屬。如圖10B所示，焊盤36在壓電片41至44的厚度方向上連接在如下位置上，該位置位於單獨電極35的延展部分上並與空腔板22的形成壓力室10的壁的位置相反。也就是說，焊盤36連接在不與壓力室10重疊的位置，從而與FPC50上設置的觸點電接合(見圖3)。
公共電極34在未示出的區域內接地。因此，公共電極34在與所有的壓力室10對應的區域內維持在相等的地電位上。同時，單獨電極35通過FPC50和焊盤36而連接到驅動器IC83上，該FPC50包括用於每個單獨電極35的分開且獨立的導線，從而能對與每個壓力室10相關的電位進行控制(見圖3)。
如上所述，壓電片41至44布置成橫跨所述大量的壓力室10，從而通過利用如絲網印刷技術能實現單獨電極35在壓電片41上的高密度布置。這樣，在與單獨電極35對應的位置中形成的壓力室10也能以高密度布置，從而能實現高解析度的列印。
現在將描述對致動器單元21進行驅動的方法。
在厚度方向上將壓電片41極化。在單獨電極35設置成與公共電極34的電位不同的電位而且在極化方向上對壓電片41施加電場時，壓電片41的施加了電場的部分用作為工作部分，該工作部分由於壓電效應而變形。即，壓電片41在厚度方向上擴或收縮，而且由於橫向壓電效應，壓電片41試圖在平面方向上收縮或擴展。相反，餘下的三個壓電片42至44為非工作層，這些非工作層不具有夾在單獨電極35和公共電極34之間的區域。因此，這三個壓電片42至44不能自發變形。
換言之，致動器單元21為所謂單壓電晶片型，它具有作為包括工作部分的層的與壓力室10分開的上壓電片41、以及作為非工作層的三個靠近壓力室10的下壓電片42至44。如圖10A所示，壓電片41至44固定到空腔板22的形成壓力室10的上表面上。因此，如果壓電片41的施加了電場的部分與壓電片41下面的壓電片42至44之間的變形在極化方向上出現差異，則整個壓電片42至44變形為向壓力室10突出(單壓電晶片變形)。由於壓力室10的容積隨之減小，所以壓力室10內的壓力上升，從而把墨從壓力室10推動到噴嘴8，並將墨從噴嘴8噴出。
隨後，通過使單獨電極35的電位返回到與公共電極34的電位相等，壓電片41至44復原到初始的扁平形狀，而且壓力室10的容積返回到初始容積。同時，從集管通道5將墨引入到壓力室10，從而再次將墨儲存在壓力室10內。
如上所述，根據本實施例的噴墨記錄設備101，第四板74的下表面比第四板74的上表面離通道單元4近。相對剛性的第四板74固定到框架3上，從而第四板74的下表面比第四板74的上表面離框架3近。因此，框架3牢固地支撐噴墨頭1，而且能縮短框架3與頭本體1a之間在與噴墨表面垂直的方向上的距離。這樣，在例如某些情形下對設備進行維護時，在將噴墨頭1與整個框架3一起從輸送皮帶2c分離後執行各種過程。然而，即使在這一情形下，通道單元4也只有一部分從框架3突出，從而就減少了外力直接施加到通道單元4上的機會。換言之，儘管通道單元4由於在其內密集嵌入的大量微小通道而具有較低的強度，然而通道單元4能免受可引起變形和破損的外力影響。而且，因為層壓結構79的在縱向方向上的兩個端部都固定到框架3上，所以易於對噴墨頭1的傾斜等進行調節。
而且，因為通孔55和56形成在板71、73和74內以及阻尼片72內，所以噴墨頭1能容易且牢固地固定到框架3上。
而且，通過從板71側將螺釘13插入到通孔55和56中容易連接噴墨頭1。
此外，頭本體1a的噴墨表面比包含框架3的表面的平面離框架3的第四板74遠，框架3的該表面的至少一部分位於框架3面對第四板74的區域內。在框架3的至少部分位於該區域內的表面中，框架3的該表面離第四板74最遠。因此，如圖2所示，即使輸送皮帶2c的在與輸送方向垂直的方向上的兩個端部面對框架3的該區域，在通道單元4附近以及至少在噴墨頭1面對框架3的區域內也不妨礙維持噴墨表面與輸送皮帶2c之間的空隙。這樣，能較容易地確保噴墨表面與列印紙之間的預定空隙。而且，例如即使在輸送列印紙的同時進行列印，也由於在噴墨表面附近不存在對輸送的這一妨礙而使可靠的列印成為可能。
而且，因為上遊墨儲存器61a以及一部分的下遊墨儲存器61b形成在相對剛性的第四板74內，從而能容易地確保儲存器的容積。
而且，因為層壓結構79具有均勻的強度，所以框架3較牢固地支撐噴墨頭1。
至此已經描述了實施例，但本發明不限於該實施例。在權利要求的範圍內可以作出多種設計改變。例如，根據上述實施例，包括板71、73和74以及阻尼片72的層壓結構79通過插入到通孔55和56中的螺釘13固定到框架3上。可替換地，可通過不同於螺釘13的緊固件固定層壓結構79。而且，只要板74固定到框架3上，就無需將其它的板固定到框架3上。
而且，根據上述實施例，頭本體1a的噴墨表面比包含框架3的表面的平面離框架3的第四板74遠，框架3的該表面的至少一部分位於框架3面對第四板74的區域內。在框架3的至少部分位於該區域內的表面中，框架3的該表面離第四板74最遠。然而，本發明不限於這一結構。可替換地，頭本體1a的噴墨表面可布置在該平面上。
進一步可替換地，頭本體1a的噴墨表面可比該平面離第四板74近。在該情形下，因為噴墨表面凹入框架3(沉孔部3a的下表面)，從而在噴墨頭1的維護過程中，外力作用到頭本體1a的噴墨表面上的機會就較少。
而且，根據上述實施例，層壓結構79的內部空間具有均勻的厚度，並在平面圖中關於層壓結構79的中心點大致對稱。可替換地，層壓結構79的內部空間的厚度可以不均勻。而且，層壓結構79無需在平面圖中大致對稱。而且，內部空間(74a、61a、61b、62、71c、74b)的所述一部分(74a、61a、61b)的容積可與內部空間(74a、61a、61b、62、71c、74b)的所述另一部分(62、71c、74b)的容積不同。在這些情形下，層壓結構79的強度可以是均勻的。
根據本發明的噴墨頭能應用到噴墨型傳真機和複印機上以及應用到印表機上。
權利要求
1.一種噴墨記錄設備，包括噴墨頭(1)，該噴墨頭(1)包括通道單元(4)，該通道單元(4)包括公共墨室(5a)和多個單獨墨通道(32)，這些單獨墨通道(32)中的每個單獨墨通道(32)從該公共墨室(5a)通過壓力室(10)而延伸至噴嘴(8)；以及儲存器單元(70)，通道單元(4)固定到該儲存器單元(70)上，儲存器單元(70)將墨供應至公共墨室(5a)；以及框架(3)，該框架(3)支撐噴墨頭(1)，其中噴墨頭(1)在與記錄介質的輸送方向垂直的延伸方向上延伸，儲存器單元(70)包括層壓多個板件(71、72、73、74、75、76、77、78)的層壓結構，其中所述多個板件(71、72、73、74、75、76、77、78)包括固定板(74)，在儲存器單元(70)的平面圖中，固定板(74)的兩個端部都位於通道單元(4)外側，固定板(74)包括第一表面和第二表面，第一表面比第二表面離通道單元(4)近，而且固定板(74)的所述兩個端部都固定在框架(3)上，從而固定板(74)的所述兩個端部都面對框架(3)；而且第一表面比第二表面離框架(3)近。
2.根據權利要求1所述的噴墨記錄設備，其中在板件(71、72、73、74、75、76、77、78)中固定板(74)具有最大剛性。
3.根據權利要求1所述的噴墨記錄設備，其中在所述多個板件(71、72、73、74、75、76、77、78)中固定板(74)最厚。
4.根據權利要求1所述的噴墨記錄設備，其中固定板(74)的第一表面在固定板(74)的所述兩個端部處與框架(3)接觸並固定到框架(3)上。
5.根據權利要求1所述的噴墨記錄設備，其中通道單元(4)包括噴墨表面，通道單元(4)的噴嘴(8)在該噴墨表面中開口，而且在與通道單元(4)的噴墨表面交叉的方向上，固定板(74)的第一表面比固定板(74)的第二表面離框架(3)近。
6.根據權利要求1所述的噴墨記錄設備，其中儲存器單元(70)以及通道單元(4)相互層壓，而且在儲存器單元(70)和通道單元(4)的層壓方向上，固定板(74)的第一表面比固定板(74)的第二表面離框架(3)近。
7.根據權利要求1所述的噴墨記錄設備，其中固定板(74)形成有通孔(55、56)，通孔(55、56)在固定板(74)的厚度方向上穿過固定板(74)，而且噴墨頭(1)還包括緊固件(13)，該緊固件(13)插入到通孔(55、56)中併到達框架(3)。
8.根據權利要求7所述的噴墨記錄設備，其中緊固件(13)在緊固件(13)的端部處包括擴展部分(13a)，該擴展部分具有比通孔(55、56)的內徑大的外徑，而且該擴展部分(13a)位於相對於在固定板(74)和框架(3)之間的固定表面的固定板側上。
9.根據權利要求1至8中任何一項所述的噴墨記錄設備，其中通道單元(4)包括噴墨表面，通道單元(4)的噴嘴(8)在該噴墨表面中開口，通道單元(4)的噴墨表面比包含框架(3)的第三表面的平面離固定板(74)遠，該第三表面的至少一部分位於框架(3)面對固定板(74)的區域內，在框架(3)的至少部分位於該區域內的表面中，框架(3)的第三表面離固定板(74)最遠。
10.根據權利要求7至8中任何一項所述的噴墨記錄設備，其中通道單元(4)包括噴墨表面，通道單元(4)的噴嘴(8)在該噴墨表面中開口，框架(3)包括形成有沉孔(3b)的沉孔部(3a)，該沉孔(3b)容納緊固件(13)，沉孔部(3a)包括第四表面和第五表面，沉孔部(3a)的第四表面面對固定板(74)，而且通道單元(4)的噴墨表面比框架(3)的沉孔部(3a)的第五表面離固定板(74)遠。
11.根據權利要求1至8中任何一項所述的噴墨記錄設備，其中通道單元(4)包括噴墨表面，通道單元(4)的噴嘴(8)在該噴墨表面中開口，通道單元(4)的噴墨表面比包含框架(3)的第三表面的平面離固定板(74)近，該第三表面的至少一部分位於框架(3)面對固定板(74)的區域內，在框架(3)的至少部分位於該區域內的表面中，框架(3)的第三表面離固定板(74)最遠。
12.根據權利要求7至8中任何一項所述的噴墨記錄設備，其中通道單元(4)包括噴墨表面，通道單元(4)的噴嘴(8)在該噴墨表面中開口，框架(3)包括形成有沉孔(3b)的沉孔部(3a)，該沉孔(3b)容納緊固件(13)，沉孔部(3a)包括第四表面和第五表面，沉孔部(3a)的第四表面面對固定板(74)，而且通道單元(4)的噴墨表面比框架(3)的沉孔部(3a)的第五表面離固定板(74)近。
13.根據權利要求1至8中任何一項所述的噴墨記錄設備，其中儲存器單元(70)包括墨儲存器(61a、61b)，墨儲存器(61a、61b)儲存供應到公共墨室(5a)的墨，而且固定板(74)形成有形成墨儲存器(61a、61b)的至少一部分壁表面。
14.根據權利要求1至8中任何一項所述的噴墨記錄設備，其中板件(71、72、73、74、75、76、77、78)中的包括固定板(74)的多於一個的板件(71、72、73、74)固定到框架(3)上，板件(71、72、73、74、75、76、77、78)中的所述多於一個的板件(71、72、73、74)形成包括用於墨的通道(74a、61a、61b)的內部空間(74a、61a、61b、62、71c、74b)，在平面圖中，所述內部空間(74a、61a、61b、62、71c、74b)的一部分(74a、61a、61b)位於板件(71、72、73、74、75、76、77、78)中的所述多於一個的板件(71、72、73、74)的在延伸方向上的中點(P)的一側上，在平面圖中，所述內部空間(74a、61a、61b、62、71c、74b)的另一部分(62、71c、74b)位於在延伸方向上的該中點(P)的另一側上，而且所述內部空間(74a、61a、61b、62、71c、74b)的所述一部分(74a、61a、61b)的容積與所述內部空間(74a、61a、61b、62、71c、74b)的所述另一部分(62、71c、74b)的容積大致相等。
15.根據權利要求14所述的噴墨記錄設備，其中所述內部空間(74a、61a、61b、62、71c、74b)的所述一部分(74a、61a、61b)在厚度上與所述內部空間(74a、61a、61b、62、71c、74b)的所述另一部分(62、71c、74b)大致相等，而且在平面圖中，所述內部空間(74a、61a、61b、62、71c、74b)的所述一部分(74a、61a、61b)的面積與所述內部空間(74a、61a、61b、62、71c、74b)的所述另一部分(62、71c、74b)的面積大致相等。
16.根據權利要求15所述的噴墨記錄設備，其中在平面圖中，所述內部空間(74a、61a、61b、62、71c、74b)大致點對稱。
全文摘要
一種噴墨記錄設備包括噴墨頭和支撐該噴墨頭的框架。該噴墨頭包括通道單元以及儲存器單元，該通道單元固定到該儲存器單元上。該儲存器單元包括層壓多個板件的層壓結構。這些板件包括固定板。在平面圖中，該固定板的兩個端部都位於通道單元外側。該固定板包括第一表面和第二表面。第一表面比第二表面離通道單元近。固定板的所述兩個端部都固定在框架上，從而固定板的所述兩個端部都面對框架，而且第一表面比第二表面離框架近。
文檔編號B41J2/14GK1820949SQ200610007058
公開日2006年8月23日 申請日期2006年2月14日 優先權日2005年2月15日
發明者平比呂志 申請人:兄弟工業株式會社