喷墨打印机的喷墨头制造技术

一种喷墨头，包括： 多个压力室，每个压力室的一端与排出喷嘴相连，另一端与墨水供应器相连；以及 多个压力室的促动器单元， 其中所述促动器单元是连续的平面层，包括至少一层非活动层和至少一层活动层，所述非活动层由压电材料制成并布置在压力室的一侧，所述活动层由压电材料制成并布置在所述压力室上与所述非活动层相对的一侧，所述平面层覆盖所述多个压力室， 其中所述至少一层的活动层夹在公共电极和多个驱动电极之间，所述多个驱动电极所处的位置与所述多个压力室对应，以及 其中所述连续的平面层包括多个所述的至少一层活动层和／或多个所述的至少一层非活动层。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
本专利技术涉及喷墨打印机的喷墨头。最近，喷墨打印机被广泛使用。在喷墨打印机中使用的喷墨头(即，打印头)的结构是，将墨盒中的墨水提供到歧管中并分配到喷墨头中的多个压力室中。通过对压力室选择性地施加压力，墨水选择性地从喷嘴中喷出，每个喷嘴分别与压力室对应。为了对每个压力室选择性地施加压力，广泛使用压电陶瓷片层叠形成的促动器单元。美国专利5,402,159公开了这种喷墨头的一个例子，其原理在这里引用作为参考。上述专利公开的喷墨头包括促动器单元，促动器单元具有陶瓷层，这些陶瓷层是在多个压力室上方的连续层叠平面。在上述专利的喷墨头中，促动器单元的压电陶瓷层一般包括活动层和非活动层。活动层位于压力室一侧并且夹在保持为接地电位的公共电极与驱动电极(单独的电极)之间，驱动电极分别位于与压力室对应的位置。而非活动层位于与压力室相对的一侧上并且不带有电极。通过选择性地控制驱动电极的电位以与公共电极的电位不同，活动层根据压电纵向效应沿层的堆积方向膨胀/收缩。当活动层膨胀/收缩时，对应压力室的容积改变，从而选择性地从压力室中喷出墨水。非活动层变形很小并作为对活动层的支撑，使活动层有效地在层的堆积方向上膨胀/收缩。最近，对高度集成的压力室的需求增大。但是，上述专利中涉及的喷墨头不足以满足这些需求。考虑到上述问题，本专利技术在提供具有高度集成的压力室的喷墨头方面具有优点。根据本专利技术的一个方面，提供了一种喷墨头，其具有多个压力室和多个压力室的促动器单元，每个压力室具有的结构使其一端与排出喷嘴相连，另一端与墨水供应器相连。在此结构中，促动器单元是连续的平面层，包括至少一层非活动层和至少一层活动层，非活动层布置在压力室的一侧并由压电材料制成，活动层与非活动层相对，布置在压力室上的相对一侧并由压电材料制成，平面元件布置成覆盖多个压力室。至少一层的活动层夹在公共电极和多个驱动电极之间，多个驱动电极所处的位置与多个压力室对应。连续的平面层包括至少一个活动层和/或至少一个非活动层二者中的多个。在一个特殊情况下，当驱动电极设定的电位与公共电极的电位不同时，至少一层活动层根据压电横向效应产生变形，活动层的变形与至少一层非活动层相结合，一起产生单形效应，从而改变压力室的容积。可以选择的是，可以把公共电极保持在接地电位。可以选择的是，离压力室最远的电极的结构可以是公共电极和多个驱动电极中最薄的一个。这种电极可以通过气相沉积方法制成。可以选择的是，最靠近压力室的电极是公共电极。进一步可以选择的是，至少一个活动层的层厚度是20μm或小于20μm。再可以选择的是，至少一层活动层和至少一层非活动层的总数是4或大于4。需要注意的是，优选的t/T值为0.8或小于0.8，其中t表示至少一层活动层的厚度，T表示至少一层活动层和至少一层非活动层的整个厚度。特别优选的是t/T值为0.7或小于0.7。可以选择的是，可以满足下面的条件0.1mm≤L≤1mm0.3≤δ/L≤1其中，L表示至少一层活动层在较短一侧的宽度，以及δ表示每个驱动电极在与至少一层活动层宽度L相似的方向上的宽度。在一个特殊的情况下，所有的至少一层活动层和至少一层非活动层是由相同材料制成的。可以选择的是，所有的至少一层活动层和至少一层非活动层具有基本相同的厚度。在一个特殊情况下，活动层的数量和非活动层的数量分别是2和1。活动层的数量和非活动层的数量可以分别是2和2。另外可以选择的是，活动层和非活动层的总数可以是5，并且活动层和非活动层二者之一的数量可以是3。在一个特殊的情况下，活动层的数量和非活动层的数量是相同的。可以选择的是，活动层的数量和非活动层的数量之差可以是1。附图的简要描述附图说明图1是根据本专利技术一个实施例的喷墨头的仰视图；图2是图1中虚线包围区域的放大图3是图2中虚线包围区域的放大图；图4是图1中喷墨头的主要部分的剖视图；图5是图1中喷墨头的主要部分的分解透视图；图6是图4中虚线包围区域的放大图；图7是表示通过模拟得到的喷墨头的电效率和面积效率曲线图；图8是表示通过模拟得到的喷墨头的变形效率曲线图，其中活动和非活动层的数量从2变到6；图9是表示通过模拟得到的喷墨头的变形效率曲线图，其中活动和非活动层的厚度假定为10μm、15μm和20μm；以及图10是表示通过模拟得到的喷墨头的变形效率曲线图，其中活动宽度假定为100μm、150μm、200μm、250μm、300μm和350μm。图1是根据本专利技术一个实施例的喷墨头的仰视图；图2是图1中虚线包围区域的放大图；图3是图2中虚线包围区域的放大图；图4是图1中喷墨头的主要部分的剖视图；图5是图1中喷墨头的主要部分的分解透视图；图6是图4中虚线包围区域的放大图。喷墨打印机中使用的喷墨头1根据图像数据通过将墨水喷射到纸上来记录图像。如图1所示，当从底部观察时，根据此实施例的喷墨头1在一个方向上基本呈矩形(此方向为喷墨打印机的主要扫描方向)。喷墨头1的底面具有多个梯形的墨水喷射区2，沿着喷墨头1的纵向(即主要扫描方向)排列成两行，并且还互相交错(即交替排列成两行)。多个墨水喷射孔8(见图2和3)排列在每个墨水喷射区2的表面上，这将在下面描述。墨水储存器3沿着纵向形成在喷墨头1的内部。墨水储存器3通过孔3a与墨盒(未示出)相通，孔3a位于墨水储存器3的一端，从而墨水储存器3在所有时刻都充满墨水。多个成对的孔3b和3b沿着纵向(即主要扫描方向)以互相交错的形式排列在墨水储存器3上。每对孔3b和3b形成在从底部观察没有墨水喷射区2的区域。如图1和2所示，墨水储存器3通过孔3b与下面的歧管5相通。可以选择的是，孔3b可以具有过滤器，用以去除从其中通过的墨水中的灰尘。歧管5的末端分成两个支歧管5a和5a(见图2)。两个支歧管5a和5a从两个孔3b和3b中的每一个延伸进入墨水喷射区2的上部，两个孔3b和3b分别位于墨水喷射区2沿喷墨头1纵向的两侧。这样，在一个墨水喷射区2的上部，沿着喷墨头1的纵向共有四个支歧管5a伸入其中。每个支歧管5a由墨水储存器3中提供的墨水充满。如图2和3所示，多个墨水喷射孔8排列在每个墨水喷射区2的表面上。如图4所示，每个墨水喷射孔8形成为具有锥形末端的喷嘴，并且通过孔12和压力室(空腔)10与支歧管5a相通。压力室10是平面形的，基本为菱形(900μm长，350μm宽)。墨水通道32在喷墨头1中从墨盒经过墨水储存器3、歧管5、支歧管5a、孔12和压力室10延伸到墨水喷射孔8。需要注意的是，尽管压力室10和孔12形成在墨水喷射区2的内部并且通常应该以虚线画出，但在图2和3中为了清楚起见以实线画出。并且，从图3中可以看出，压力室10在墨水喷射区2内互相排列紧密，从而与一个压力室10相通的孔12与相邻的压力室10重叠。这种排列是能实现的，因为压力室10和孔12形成在不同层次(高度)上，如图4所示。压力室10可以排列得紧密，从而可以用占据相对较小面积的喷墨头1产生高分辨率的图像。压力室10沿着两个方向，即喷墨头1的纵向(第一阵列方向)以及与喷墨头1的宽度方向略微倾斜的方向(第二阵列方向)，排列在墨水喷射区2内，并位于图2所示的平面中。墨水喷射孔8在第一阵列方向的排列密度为50dpi。在每个墨水喷射区2的第二阵列方向上最多有12个压力室本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：渡边英年，坂井田惇夫，广田淳，
申请(专利权)人：兄弟工业株式会社，
类型：发明
国别省市：