專利名稱：噴墨打印機(jī)頭和打印機(jī)設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及噴墨打印機(jī)頭和打印機(jī)設(shè)備，具體涉及利用雙壓電晶片結(jié)構(gòu)的壓力發(fā)生元件使配置為充滿油墨壓力室一個(gè)壁的振動(dòng)膜產(chǎn)生振動(dòng)而噴墨的噴墨打印機(jī)頭和打印機(jī)設(shè)備。


圖1示出常規(guī)噴墨打印機(jī)設(shè)備10。噴墨打印機(jī)頭11定位在傳送輥13和牽引輥14之間，對(duì)著壓板15?；?2具有油墨槽，該滑架裝配成可在垂直于紙表面的方向上移動(dòng)。紙17被夾壓在壓緊輥18和傳送輥13之間和壓緊輥19和牽引輥14之間，并沿圖中箭頭A的方向被傳送。起動(dòng)噴墨打印機(jī)頭11，滑架12便可在垂直于紙17表面的方向上滑動(dòng)，因而噴墨打字印頭便可以在紙17上印刷。印刷后的紙隨后收集在堆集架20上。
近年來(lái)隨著對(duì)個(gè)人計(jì)算機(jī)能效越來(lái)越高的要求，對(duì)其外圍設(shè)備的能效包括噴墨打印機(jī)設(shè)備的能效同樣提出了高要求。在外圍設(shè)備例如噴墨打印機(jī)的情況下，這種設(shè)備可以確定為其中半導(dǎo)體驅(qū)動(dòng)電壓等于或小于20V的設(shè)備。然而這種噴墨打印機(jī)設(shè)備還必需同時(shí)提供高分辨率的印刷。因此從噴墨打印頭11噴出的油墨粒子的直徑已被快速地微細(xì)化。另外，噴墨打印頭11不僅必須滿足上述要求，而且還必須具有可以以高度可靠性大規(guī)模生產(chǎn)的結(jié)構(gòu)。
圖2是常規(guī)噴墨打印機(jī)頭的部分傾斜橫截面圖。如圖所示，噴墨打印機(jī)頭30包括金屬的或塑料的主組件36，該主組件具有多個(gè)用于噴墨(在下文稱壓力發(fā)生部件)的壓力發(fā)生部件31、多個(gè)配置在噴射板33上的噴嘴32、振動(dòng)膜34和多個(gè)壓力室35，該壓力室被形成為一個(gè)壓力室35對(duì)著一個(gè)噴嘴32。
壓力發(fā)生部件31裝在各個(gè)壓力室35上，并包括長(zhǎng)而細(xì)的壓電壓力發(fā)生部件主組件37、位于壓力發(fā)生部件主組件37下面的一部分振動(dòng)膜以及配置在壓力發(fā)生部件主組件37上的特殊電極38。各別壓力發(fā)生部件31被作成為形成雙壓電晶片構(gòu)件，該構(gòu)件由壓力發(fā)生部件主組件37和位于壓力發(fā)生部件主組件37下面的那部分振動(dòng)膜34組成，使得在圖中未畫出的控制器將驅(qū)動(dòng)信號(hào)加在各個(gè)電極上時(shí)，該壓電壓力發(fā)生部件主組件37彎曲而造成收縮，使壓力發(fā)生部件31變形，凸入到圖2中壓力室35的用虛線表示的內(nèi)部，由此使壓力室35中的油墨粒子從噴嘴32噴出。當(dāng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)不再加于壓力發(fā)生部件31上時(shí)，振動(dòng)膜34的彈力將使振動(dòng)膜返回其正常的平面狀狀態(tài)。由此阻油墨粒子從壓力室35經(jīng)噴嘴32噴出。
應(yīng)當(dāng)注意到，壓電壓力發(fā)生部件主組件與作為振動(dòng)件的薄振動(dòng)膜34相結(jié)合使用使得既可達(dá)到較大的能效，又可達(dá)到比常規(guī)振動(dòng)板構(gòu)件高的分辨率，即使常規(guī)振動(dòng)板采用在壓電部件內(nèi)產(chǎn)生大量能量的高電場(chǎng)強(qiáng)度。
本發(fā)明人先前已提出一種制造上述噴墨打印機(jī)頭30的方法。該方法示于圖3，用一種流程生產(chǎn)噴墨打印機(jī)頭30A，該流程的步驟在圖中示為A～G。步驟H和I表示已完成的噴墨打印機(jī)頭30A，該打印機(jī)頭被固定就位后，將柔性電纜端子連接于其上。
開始用濺射法在氧化鎂底襯上形成鉑膜。在步驟A和B中使該薄膜作成圖案，形成各別的電極38，此后用濺射法形成壓電部件38，在步驟C中使壓電部件作成一定圖案，形成壓力發(fā)生部件主組件37。隨后在氧化鎂底襯的頂表面上形成聚酰亞胺層41，并使其表面展平，如步驟D所示。然后在步驟E中于頂表面上形成鉻的濺射膜，該濺射鉻膜構(gòu)成振動(dòng)膜34。隨后在振動(dòng)膜34的表面上涂上感光膠膜42，并在感光膠膜上在對(duì)應(yīng)于定位壓力發(fā)生部件主組件37的位置形成壓力室35，如步驟F所示。最后在步驟G中腐蝕去掉氧化鎂底襯40，由此形成噴墨打印機(jī)頭30A。
在已除去氧化鎂底襯時(shí)，在振動(dòng)膜34上可能發(fā)生裂紋45。當(dāng)振動(dòng)膜34上發(fā)生裂紋45時(shí)，便從外部釋放作用在壓力室35內(nèi)的壓力，因而該壓力不能通到壓力室的內(nèi)部。油墨不僅不能從壓力室經(jīng)噴嘴排出，而且還可能從裂縫中滲出，因?yàn)橛湍菍?dǎo)電的，所以滲漏的油墨可能使電路短路。
可以認(rèn)為振動(dòng)膜34上的裂紋45是由于下列原因產(chǎn)生的。
鉻是金屬，而壓電部件是陶瓷。因此鉻的熱膨脹系數(shù)顯著大于壓電部件的熱膨脹系數(shù)。這樣當(dāng)在如圖3的F步驟中在振動(dòng)膜34上形成壓力室時(shí)，便在振動(dòng)膜34上形成因鉻和壓電部件的熱膨脹系數(shù)之間的巨大差別所產(chǎn)生的熱應(yīng)力以及因鉻和壓電部件晶體結(jié)構(gòu)之間的差別所產(chǎn)生的應(yīng)力。在振動(dòng)膜34上的應(yīng)力主要是沿側(cè)向方向X的應(yīng)力，該側(cè)向方向與并排配置的壓力發(fā)生部件的排列方向一致。在此階段，氧化膜底襯40復(fù)蓋和約束振動(dòng)膜34的整個(gè)表面。
感光膠膜42是保護(hù)層，其機(jī)械強(qiáng)度低于金屬的鉻膜。因此只利用感光膠膜很難約束振動(dòng)膜上的應(yīng)力。因而一旦腐蝕除去氧化鎂底襯，振動(dòng)膜34便脫離約束，因而在上述應(yīng)力造成的拉力方向上受到力的作用，這種力造成在振動(dòng)膜34上出現(xiàn)裂紋。
因此本發(fā)明的目的是提供一種可以解決上述問(wèn)題的噴墨打印機(jī)頭和打印機(jī)設(shè)備。
提供這樣一種噴墨打印機(jī)頭便可達(dá)到本發(fā)明的上述目的，這種打印機(jī)頭包括多個(gè)壓力室，這些壓力室包含油墨，并排配置在主組件中，使得各個(gè)壓力室對(duì)著噴墨的噴嘴；振動(dòng)膜，具有相當(dāng)于主組件的尺寸，并配置成使該膜的一部分復(fù)蓋其壓力室，一部分膜對(duì)著各個(gè)壓力室并形成各個(gè)壓力室的一個(gè)壁；多個(gè)壓力發(fā)生部件，該部件并排配置在振動(dòng)膜上，并包括壓電的壓力發(fā)生部件主組件和形成在壓力發(fā)生部件主組件上的單獨(dú)的電極；增強(qiáng)部件，用于增強(qiáng)振動(dòng)膜，由配置在振動(dòng)膜一個(gè)區(qū)域上的壓電部件組成，該區(qū)域不是振動(dòng)膜的并排配置多個(gè)壓力發(fā)生部件的區(qū)域。
提供這樣一種如上所述的噴墨打印機(jī)頭也可以達(dá)到本發(fā)明的上述目的，即其中增強(qiáng)部件在對(duì)應(yīng)于配置多個(gè)壓力發(fā)生部件的區(qū)域內(nèi)不是分立的，而是連續(xù)的。
由于在振動(dòng)膜上對(duì)應(yīng)于在預(yù)定形成壓力發(fā)生部件的位置的區(qū)域內(nèi)形成連續(xù)的不間斷的如上所述的壓電增強(qiáng)部件，所以可以在整個(gè)壓力發(fā)生部件區(qū)域上抑制由應(yīng)力造成的振動(dòng)膜的收縮，由此可防止振動(dòng)膜上出現(xiàn)裂紋。
提供這樣一種噴墨打印機(jī)頭也可以達(dá)到本發(fā)明的上述目的，這種噴墨打印機(jī)頭包括多個(gè)包含油墨的壓力室，并排配置在主組件中，使得各個(gè)壓力室對(duì)著噴墨的噴嘴；振動(dòng)膜，其尺寸相當(dāng)于主組件尺寸，配置成使部分膜復(fù)蓋其壓力室，一部分膜對(duì)著各個(gè)壓力室并形成各個(gè)壓力室的一個(gè)壁；多個(gè)壓力發(fā)生部件，該部件并排配置在振動(dòng)膜上，包含壓電壓力發(fā)生部件主組件和形成在壓力發(fā)生部件主組件上的單獨(dú)的電極；其中，各個(gè)壓力發(fā)生部件主組件的端部分被成形為應(yīng)力難于在其端部分上集中。
由于提供其中壓力發(fā)生部件主組件按上述方式成形的噴墨打印機(jī)頭，所以能夠防止出現(xiàn)從壓力發(fā)生部件的端部分伸出的裂紋；另外，提供這樣一種噴墨打印機(jī)頭也可以達(dá)到本發(fā)明的上述目的，該打印機(jī)頭包括多個(gè)包含油墨的壓力室，并排配置在主組件內(nèi)，使得各個(gè)壓力室對(duì)著噴墨的噴嘴；振動(dòng)膜，其大致相當(dāng)于主組件的大小，使該膜的一部分復(fù)蓋其壓力室，該部分膜對(duì)著各個(gè)壓力室并形成各個(gè)壓力室的一個(gè)壁；多個(gè)壓力發(fā)生部件，并排配置在振動(dòng)膜上，并包括壓電壓力發(fā)生部件主組件和配置在壓力發(fā)生部件主組件上的單獨(dú)的電極；其中，單獨(dú)的電極的端部分被成形為應(yīng)力很難于聚集在該端部分。
由于提供其電極按上述方式成形的噴墨打印機(jī)頭，所以可防止出現(xiàn)從電極端部分伸出的裂紋。
另外，提供這樣一種噴墨打印機(jī)頭的驅(qū)動(dòng)元件也可以達(dá)到本發(fā)明的上述目的，該驅(qū)動(dòng)元件通過(guò)使壓力室的體積發(fā)生變化而使油墨從裝滿油墨的壓力室中噴出，該驅(qū)動(dòng)元件包括壓電部件和振動(dòng)膜，采用薄膜形成技術(shù)在目標(biāo)底襯上形成壓電部件和振動(dòng)膜。
其中壓電部件包括產(chǎn)生壓力的壓力發(fā)生部件，利用該壓力可使壓力室的體積發(fā)生變化。
連續(xù)的增強(qiáng)部件，包圍壓力發(fā)生部件的區(qū)域。
由于提供如上所述的噴墨打印機(jī)頭的驅(qū)動(dòng)元件，其中連續(xù)增強(qiáng)部件又包圍壓力發(fā)生部件的區(qū)域，所以能夠增強(qiáng)包圍壓力發(fā)生部件的振動(dòng)膜的整個(gè)邊緣。
另外，提供這樣一種噴墨打印機(jī)頭的驅(qū)動(dòng)元件也可以達(dá)到本發(fā)明的上述目的，該驅(qū)動(dòng)元件通過(guò)使壓力室的體積發(fā)生改變而使油墨從裝滿油墨的壓力室中噴出，該驅(qū)動(dòng)元件包括壓電部件和振動(dòng)膜，采用薄膜形成技術(shù)在目標(biāo)底襯上沉積壓電部件和振動(dòng)膜；其中壓電膜包括產(chǎn)生壓力的壓力發(fā)生部件，通過(guò)該壓力可以改變壓力室的體積，壓力發(fā)生部件的端部分形成大體方形，方形的頂角被形成為在頂角上消散應(yīng)力。
由于提供這樣一種大體方形的壓力發(fā)生部件的端部分，使方形的頂角成形為可以在該頂角分散應(yīng)力，所以可防止在方形的頂角部分發(fā)生裂紋和從該頂角部分伸出裂紋。
下面結(jié)合附圖進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，由此可以更明顯看出本發(fā)明的其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)。
圖1是典型常規(guī)噴墨打印機(jī)主要部分的示意圖；圖2是常規(guī)噴墨打印機(jī)頭的部分傾斜橫截面圖；圖3是示意圖，說(shuō)明本發(fā)明人先前提出的制造噴墨打印機(jī)頭的方法；圖4是本發(fā)明第一實(shí)施例的噴墨打印機(jī)頭的示意圖；圖5是配置本發(fā)明噴墨打印機(jī)頭第一實(shí)施例的打印機(jī)設(shè)備的示意圖；圖6A是本發(fā)明噴墨打印機(jī)頭第一實(shí)施例的示意頂視圖；圖6B是沿圖6A的B-B線截取的橫截面圖；圖6C是沿圖6A的C-C線截取的橫截面圖；圖7是示意圖，示出制造本發(fā)明噴墨打印機(jī)頭第一實(shí)施例的步驟；圖8是圖7的繼續(xù)；圖9A是完成的噴墨打印機(jī)頭的平面圖；圖9B是沿圖9A的B-B線截取的橫截面圖；圖10示出在制造噴墨打印機(jī)頭期間生產(chǎn)的噴墨打印機(jī)頭塊的相鄰噴墨打印機(jī)頭的切開線；圖11A是本發(fā)明第二實(shí)施例噴墨打印機(jī)頭的示意圖；圖11B是沿圖11A的B-B線截取的橫截面圖；圖11C是沿圖11A的C-C線截取的橫截面圖；圖12是本發(fā)明第三實(shí)施例噴墨打印機(jī)頭的示意圖；圖13是本發(fā)明第四實(shí)施例噴墨打印機(jī)頭的示意圖；圖14是本發(fā)明第五實(shí)施例噴墨打印機(jī)頭的示意圖；下面首先參考圖4至6A詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的第一實(shí)施例。
圖4是本發(fā)明噴墨打印機(jī)頭第一實(shí)施例的示意圖。該噴墨打印機(jī)頭50具有多個(gè)分別裝滿油墨的壓力室51，該壓力室沿側(cè)向方向X1、X2配置，該噴墨打印機(jī)頭50還包括由感光膠膜構(gòu)成的主組件52，在該感光膠膜上形成沿側(cè)向方向X1、X2延伸的油墨道59；噴嘴板54，該板上形成噴墨的噴嘴53；由鉻膜構(gòu)成的振動(dòng)膜55；多個(gè)壓力發(fā)生部件56；增強(qiáng)框架部件57；聚酰亞胺層58。
如下面將要說(shuō)明，鉻膜振動(dòng)膜55利用濺射法形成，其厚度t1極薄，僅2μm。鉻膜振動(dòng)膜55固定形成于主組件52的頂表面上，使其能夠復(fù)蓋各個(gè)壓力室51。面向壓力室51的那部分鉻膜振動(dòng)膜55形成壓力室51的一個(gè)壁。
在振動(dòng)膜上單獨(dú)地形成壓力發(fā)生部件56，該部件構(gòu)成壓電部件。如下面說(shuō)明的，壓力發(fā)生部件用濺射法形成，形為細(xì)長(zhǎng)形，沿Y1和Y2方向縱向延伸。壓力發(fā)生部件56包括壓力發(fā)生部件主組件60，其厚度很薄，約為3μm；在壓力發(fā)生部件60底表面上的那部分振動(dòng)膜55a；各別的薄鉑膜電極61。壓力發(fā)生部件主組件60和形成于壓力發(fā)生部件60底表面的那部分振動(dòng)膜55a共同形成雙壓電晶片構(gòu)件。
如圖4的放大圖所示，壓力發(fā)生部件主組件60在其兩端具有弧形的端部分60a和60b。單獨(dú)的電極61的兩端同樣具有弧形端部分61a和61b.這些弧形端部分60a、60b、61a和61b的作用是使得內(nèi)應(yīng)力在振動(dòng)膜內(nèi)很難于集中。
圖6是本發(fā)明噴墨打印機(jī)頭第一實(shí)施例的示意頂視圖，圖6B是沿圖6A的B-B線截取的橫截面圖，而圖6C是沿圖6A的C-C線截取的橫截面圖。如圖所示，存在振動(dòng)膜的區(qū)域62，在該區(qū)域內(nèi)形成壓力發(fā)生部件，多個(gè)壓力發(fā)生部件沿縱方向Y1、Y2是細(xì)長(zhǎng)形的，而沿橫向方向X1、X2并排配置。
增強(qiáng)框架部件57是壓電部件，如下面將說(shuō)明，用濺射法形成。增強(qiáng)框架部件57包括四個(gè)連續(xù)相接的條，該條形成于振動(dòng)膜55上，從而包圍大體方形的壓力發(fā)生部件區(qū)域，如圖6A所示，該條包括第一條57-1，在橫向方向X1-X2延伸，沿著其上形成壓力發(fā)生部件的振動(dòng)膜區(qū)域62的Y2邊緣；第二條57-2，在橫方向X1-X2延伸，沿著其上形成壓力發(fā)生部件的振動(dòng)膜區(qū)域62的Y1邊緣；第三條57-3，在方向Y1-Y2延伸，沿著其上形成壓力發(fā)生部件的振動(dòng)膜區(qū)域62的X1邊緣；第四條57-4，在Y1-Y2方向延伸，沿著其上配置壓力發(fā)生部件的振動(dòng)膜區(qū)域62的X邊緣。其上形成壓力發(fā)生部件的振動(dòng)膜區(qū)域62的邊緣和增強(qiáng)框架部件57之間的間隔64的寬度a為200m。
構(gòu)成增強(qiáng)框架部件57的四個(gè)條57-1至57-4中的第一和第二條57-1和57-2沿著其中沿橫方向X1、X2形成壓力發(fā)生部件的振動(dòng)膜區(qū)域的整個(gè)長(zhǎng)度L1是不間斷的，而是連續(xù)的。同樣，構(gòu)成增強(qiáng)框架部件57的四個(gè)條中的第三和第四條57-3和57-4沿著其中沿縱方向Y1、Y2形成壓力發(fā)生部件的振動(dòng)膜區(qū)域的整個(gè)長(zhǎng)度L2是不間斷的，而是連續(xù)的。第一和第二條57-1和57-2以及第三和第四條57-3和57-4被連接，形成連續(xù)的增強(qiáng)的大體為方形的框架部件57。
由于其機(jī)械強(qiáng)度，增強(qiáng)框架部件57的作用是制止由振動(dòng)膜55內(nèi)的應(yīng)力引起的振動(dòng)膜55的縮回。第一和第二條57-1和57-2防止振動(dòng)膜在橫方向X1、X2的收縮，由此可以防止在縱方向Y1、Y2出現(xiàn)裂紋。第三和第四條制止振動(dòng)膜在縱方向Y1、Y2的收縮，由此可以防止在橫方向X1、X2出現(xiàn)裂紋。
如前所述，鉑膜63形成于增強(qiáng)部件57的頂表面上。在增強(qiáng)部件57包圍的內(nèi)側(cè)部分形成聚酰亞胺層58。如下面將說(shuō)明，形成該聚酰亞胺層58是為了在用濺射法形成薄鉻膜振動(dòng)膜55時(shí)提供內(nèi)襯層，在以后保留該層。
除構(gòu)成連續(xù)增強(qiáng)件57的四個(gè)條外，弧形端部分60a、60b、61a和61b也用于防止出現(xiàn)裂紋。
圖5是配置本發(fā)明第一實(shí)施例噴墨打印機(jī)頭的打印機(jī)設(shè)備的示意圖。噴墨打印機(jī)頭設(shè)備70包括上述打印機(jī)頭50，該打印機(jī)頭裝在底座71頂表面的前部分，而具有半導(dǎo)體組件72a的驅(qū)動(dòng)線路板72則裝在底座71的后部分上。柔形導(dǎo)線72連接于噴墨打印機(jī)頭50和驅(qū)動(dòng)線路板72。
如圖6A、6B和6C所示，柔性導(dǎo)線73包括多個(gè)單獨(dú)的電極線75和形成在基膜74底表面上的共同電極線76，單獨(dú)的電極線和共同的電極線由復(fù)蓋膜77復(fù)蓋，但不復(fù)蓋側(cè)邊緣部分。共同電極線76配置在橫方向X1、X2的兩側(cè)邊緣，共同電極線76的Y1端部連接于接地極。柔性電纜的Y1端部連接于驅(qū)動(dòng)線路板72。如圖6A所示，柔性電纜72的其余端部這樣連接，使得各別的端子線75連接于單獨(dú)的電極61的邊緣，而共同電極線76經(jīng)聚酰亞胺層58上的開口58a連接于振動(dòng)膜。
在噴墨打印機(jī)頭設(shè)備70即上面已詳細(xì)說(shuō)明其結(jié)構(gòu)的噴墨打印機(jī)頭50中，當(dāng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)從驅(qū)動(dòng)電路板72輸入單獨(dú)的電極61時(shí)，壓電的壓力發(fā)生部件主組件60便在縱方向Y1、Y2上收縮，從而使雙壓電晶片的壓力發(fā)生部件發(fā)生形變，使壓力發(fā)生部件56伸入到壓力室51的內(nèi)部，伸入到圖4虛線所示的位置，由此使油墨粒子從壓力室51經(jīng)噴嘴53噴出。當(dāng)停止輸入驅(qū)動(dòng)信號(hào)時(shí)，振動(dòng)膜55的彈性將使壓力發(fā)生部件56返回到其正常的平面狀態(tài)。
應(yīng)當(dāng)注意到，振動(dòng)膜55和壓力發(fā)生部件主組件60均很薄，因而可以降低打印期間的能耗，還可以達(dá)到較高的分辨率，因?yàn)閺膰娮?3噴出的墨粒的粒度減小到約2p1，而采用先有技術(shù)其顆粒度通常為8p1。
如圖6A所示，共同電極線76在位置78電連接于增強(qiáng)框架部件57頂表面上的鉑膜63。因此，其間配置絕緣增強(qiáng)框架部件57的振動(dòng)膜55和鉑膜63具有相同的電位，這樣可以避免在增強(qiáng)框架部件57上聚集電荷。所以噴墨打印機(jī)頭裝置70即上述的噴墨打印頭50不會(huì)受到由于在增強(qiáng)框架部件57上的電荷聚集而形成電干擾。
下面參考圖7和圖8詳細(xì)說(shuō)明制造圖4所示噴墨打印機(jī)頭的方法。
如圖7的步驟A和B所示，厚度為2μm的鉑薄膜用濺射法形成在透明的無(wú)色氧化鎂底襯80上，即目標(biāo)底襯80上。然后掩蔽該鉑膜并用光蝕刻法在其上蝕刻圖案，形成單獨(dú)的的電極61以及大體為矩形的鉑膜63。適當(dāng)調(diào)節(jié)掩模圖案便可使單獨(dú)的電極的兩個(gè)端部成形為如圖7的步驟B中用放大部分示出的弧形部分61a、61b。
接著如圖7的步驟C所示，利用噴濺法使壓電部件形成為壓電膜，使該膜的厚度約為3μm。然后掩蔽該膜，用光蝕刻法在其上刻出圖案，形成壓力發(fā)生部件主組件60和增強(qiáng)框架部件57。適當(dāng)控制掩模圖案便可以使壓力發(fā)生部件主組件60的兩個(gè)端部形成如圖7步驟C中的放大部分所示的弧形部分60a、60b。
應(yīng)當(dāng)注意到，在上述工藝中，增強(qiáng)框架部件57和壓力發(fā)生部件主組件60可以同時(shí)形成，因而不需要分開的步驟單獨(dú)形成增強(qiáng)部件。因此不需要增加噴墨打印機(jī)頭50的制造方法的步驟數(shù)目，其制造步驟與常規(guī)方法相同。
隨后，如圖7的步驟D所示，使掩模圖案留置其位，隨后在一部分中充入光敏的聚酰亞胺樹脂，形成平的聚酰亞胺層58，該層的深度與壓力發(fā)生部件主組件60和增強(qiáng)框架部件57的厚度完全相同，充入光敏聚酰亞胺的那部分是已除去壓電部件膜的部分，即相鄰壓電發(fā)生部件主組件60之間的部分和壓力發(fā)生部件主組件60和增強(qiáng)部件57之間的部分。
然后除去掩模圖案，并如圖7的步驟E所示，在表面上濺射鉻，形成振動(dòng)膜55，該鉻膜的厚度為3μm。因?yàn)槿缟纤鲣佋O(shè)的內(nèi)涂層是平的，所以振動(dòng)膜55也是平的。應(yīng)當(dāng)注意到，在圖7的步驟E中，除氧化鎂底襯80即目標(biāo)底襯外的樹脂部分包括傳動(dòng)元件100。
隨后，如圖8的步驟A所示，將感光膠膜在352、速度為1m/min和壓力為2.5千克力/cm2的條件下層壓在振動(dòng)膜55上。隨后掩蔽層壓感光膠膜，并曝光、顯影，在對(duì)應(yīng)于壓力發(fā)生部件主組件60的位置形成壓力室51，隨后在150℃烘烤14小時(shí)形成上部主組件52a。
在此階段，振動(dòng)膜受到由于鉻和壓電部件熱膨脹系統(tǒng)之間差別而產(chǎn)生的熱應(yīng)力和由于鉻和壓電部件晶體結(jié)構(gòu)之間差別而產(chǎn)生的應(yīng)力的作用。這種應(yīng)力主要沿橫向X軸線方向作用，此方向完全與并列配置的壓力發(fā)生部件主組件60的排列方向一致。
然后用酸性腐蝕流體除去氧化鎂底襯80，如圖8所示，得到如圖9A和9B示出的已完成的噴墨打印機(jī)頭81。
氧化鎂底襯80從圖7的步驟B到圖8的步驟A起著底襯的作用，用于約束相對(duì)于振動(dòng)膜55的整體表面的移動(dòng)。由于除去該氧化鎂底襯80，振動(dòng)膜55便失去這種約束，從而受到在應(yīng)力方向作用的力的作用。
然而，這種在振動(dòng)膜55上沿上述應(yīng)力方向作用的力其影響因?yàn)樵鰪?qiáng)框架部件57作用在振動(dòng)膜55邊緣部分的約束力而可以減小到最小。另外，由于壓力發(fā)生部件主組件60具有弧形的端部分60a、60b，所以應(yīng)力很難集中于壓力發(fā)生部件56的端部分。再則，由于單獨(dú)的電極61具有弧形的端部分，所以應(yīng)力很難聚集在壓力發(fā)生部件56的端部分。因而在振動(dòng)膜55上不會(huì)出現(xiàn)裂紋。
最后，如圖8的步驟C所示，將下部主組件52b固定在部分完成的噴墨打印機(jī)頭81的上部主組件52a上，由此完成噴墨打印機(jī)頭50。
應(yīng)當(dāng)注意到，在大批量生產(chǎn)期間生產(chǎn)噴墨打印機(jī)頭50的方法是，首先生產(chǎn)出噴墨打印機(jī)頭塊90，在該塊上將多個(gè)噴墨打印機(jī)頭50配置在一個(gè)單一底襯上，然后將底襯切成片，分成多個(gè)單個(gè)的噴墨打印機(jī)頭。如圖10所示，增強(qiáng)框架部件57這樣成形，使得在相鄰增強(qiáng)框架部件57之間留出切分的條形區(qū)域91。可以在切分的條形區(qū)域91上沿虛線92進(jìn)行切割。即打印頭之間的切分位置位于任何增強(qiáng)框架部件57的外邊緣的外面。
如果在增強(qiáng)件上進(jìn)行切分，則切割的振動(dòng)可能使增強(qiáng)框架部件57破裂。也可能造成在振動(dòng)膜55上出現(xiàn)裂紋。然而由于在離開增強(qiáng)框架部件57的位置進(jìn)行切分，所以可以避免增強(qiáng)框架部件57的任何破裂，因而也可避免在振動(dòng)膜55上造成裂紋的可能性。
應(yīng)當(dāng)注意到，本發(fā)明不限于上述實(shí)施例。即本發(fā)明不限于具有增強(qiáng)框架部件57以及端部為圓形的壓力發(fā)生部件主組件60和單獨(dú)的電極61。
為防止在振動(dòng)膜55上出現(xiàn)裂紋，只有配置增強(qiáng)框架部件57才有效。同樣，為防止在振動(dòng)膜55上出現(xiàn)裂紋，只有使壓力發(fā)生部件60具有圓形端部60a、60b才有效，正如只有使單獨(dú)的電極61具有圓形端部61a、61b才有效一樣。
另外，對(duì)于增強(qiáng)框架部件57，為防止在振動(dòng)膜上出現(xiàn)裂紋，僅應(yīng)用第一和第二條57-1和57-2是有效的，正如只應(yīng)用第三和第四條57-3和57-4是有效的以及只應(yīng)用第一、第三和第四條57-1、57-3和57-4是有效的一樣。
現(xiàn)在說(shuō)明本發(fā)明的第二實(shí)施例，該實(shí)施例涉及增強(qiáng)框架部件的變型。
圖11A是本發(fā)明噴墨打印機(jī)頭第二實(shí)施例的示意圖，圖11B是沿圖11A的B-B線截取的橫截面圖，而圖11C是沿圖11A的C-C線截取的橫截面圖。該噴墨打印機(jī)頭50A不同于圖4和6A所示噴墨打印機(jī)頭50之處僅在于增強(qiáng)部件57A。
即圖11A、11B和11C所示的增強(qiáng)部件57A是一種已去掉第二條57-2的增強(qiáng)部件。因此增強(qiáng)部件57A包括第一、第三和第四條57-1、57-3和57-4。去掉第二條57-2消除了由增強(qiáng)部件57頂表面上的鉑膜63引起的柔性電纜短路的可能性。
應(yīng)用定位夾具施加壓力而連接柔性電纜73。所加壓力作用在不存增強(qiáng)部件的位置，因而在壓電增強(qiáng)部件上不會(huì)出現(xiàn)任何裂紋。結(jié)果可以避免在增強(qiáng)部件57上出現(xiàn)裂紋的可能性，從而可避免在振動(dòng)膜55上造成裂紋。
現(xiàn)在說(shuō)明本發(fā)明的第三實(shí)施例，該實(shí)施例涉及壓力發(fā)生部件主組件60以及單獨(dú)的電極61的弧形端部分的變型。
圖12是本發(fā)明第三實(shí)施例的噴墨打印機(jī)頭50B的示意圖。如圖所示，該噴墨打印機(jī)頭50B具有壓力發(fā)生部件56B。該壓力發(fā)生部件56B包括壓力發(fā)生部件主組件60B和單獨(dú)的的電極61B。該壓力發(fā)生部件主組件60B的端部分被成形為多角形部分60Ba、60Bb，而單獨(dú)的電極的端部分成形為61Ba、61Bb。由于壓力發(fā)生部件主組件60B的端部分60Ba、60Bb和單獨(dú)的電極61B的端部分61Ba、61Bb為多角形形狀，所以應(yīng)力很難集中于壓力發(fā)生部件56B的端部分，因而在振動(dòng)膜55上不會(huì)出現(xiàn)裂紋。
下面說(shuō)明本發(fā)明的第四實(shí)施例，該實(shí)施例涉及壓力發(fā)生部件主組件60以及單獨(dú)的電極61的弧形端部分的變型。
圖13是本發(fā)明第四實(shí)施例的噴墨打印機(jī)頭50C的示意圖。如圖所示，該噴墨打印機(jī)頭50C具有壓力發(fā)生部件56C。該壓力發(fā)生部件56C包括壓力發(fā)生部件主組件60C和單獨(dú)的電極61C。該壓力發(fā)生部件主組件60的端部分60Ca、60Cb具有多階梯形狀，而單獨(dú)的電極61C的端部分61Ca、61Cb也同樣具有這種形狀。由于壓力發(fā)生部件主組件60C的端部分60Ca、60Cb以及單獨(dú)的電極61C的端部分61Ca、61Cb具有多階梯形狀，所以應(yīng)力很難聚集在壓力發(fā)生部件56C的端部分上，因而在振動(dòng)膜55不會(huì)出現(xiàn)裂紋。
現(xiàn)在說(shuō)明本發(fā)明的第五實(shí)施例，該實(shí)施例涉及壓力發(fā)生部件主組件60以單獨(dú)的電極61的弧形端部分的變型。
圖14是本發(fā)明第五實(shí)施例的噴墨打印機(jī)頭的示意圖。如圖所示，噴墨打印機(jī)頭50D包括壓力發(fā)生部件56D。該壓力發(fā)生部件56D包括壓力發(fā)生部件主組件60D和單獨(dú)的電極61D。該壓力發(fā)生部件主組件60D具有方形端部分，而單獨(dú)的電極61D的端部分61Da、61Db為圓弧形。由于單獨(dú)的電極61D的端部分61Da、16Db為弧形，所以應(yīng)力很難聚集在壓力發(fā)生部件56C的端部分上，因而在振動(dòng)膜55上不會(huì)出現(xiàn)裂紋。
為使任何一個(gè)本領(lǐng)域的技術(shù)人員能制作和利用本發(fā)明進(jìn)行了上述說(shuō)明，并提供了實(shí)施本發(fā)明的發(fā)明人研究的最好模式。
本發(fā)明不限于具體公開的實(shí)施例和變型，可以改型而不超出本發(fā)明的范圍。
本發(fā)明是基于1998年12月25日提出的日本先有申請(qǐng)No.10-371033，該申請(qǐng)的整個(gè)內(nèi)容已作為參考包含在本文中。
權(quán)利要求
1.一種噴墨打印機(jī)頭，包括多個(gè)裝有油墨的壓力室，并排配置在主組件中，使得各個(gè)壓力室對(duì)著噴墨的噴嘴；振動(dòng)膜，其尺寸等于主組件尺寸，被配置成可以復(fù)蓋其壓力室，該膜的一部分對(duì)著各個(gè)壓力室并構(gòu)成每個(gè)壓力室的一個(gè)壁；多個(gè)壓力發(fā)生部件，并排配置在振動(dòng)膜上，包括壓力發(fā)生部件主組件和形成于該壓力發(fā)生部件主組件上的單獨(dú)的電極；增強(qiáng)部件，用于增強(qiáng)振動(dòng)膜，由形成于振動(dòng)膜一個(gè)區(qū)域上的壓電部件構(gòu)成，該區(qū)域不是振動(dòng)膜的并排配置多個(gè)壓力發(fā)生部件的區(qū)域。
2.如權(quán)利要求1所述的噴墨打印機(jī)頭，其特征在于，壓電增強(qiáng)部件的區(qū)域具有與并排配置的壓力發(fā)生部件同時(shí)形成的部分。
3.如權(quán)利要求1所述的噴墨打印機(jī)頭，其特征在于，增強(qiáng)部件包括在一個(gè)方向連續(xù)延伸的條，該方向與并排配置的壓力發(fā)生部件的排列方向完全相同，該壓力發(fā)生部件并排配置在振動(dòng)膜的對(duì)應(yīng)于壓力發(fā)生部件位置的區(qū)域內(nèi)。
4.如權(quán)利要求1所述的噴墨打印機(jī)頭，其特征在于，增強(qiáng)部件包括沿一個(gè)方向連續(xù)延伸的兩個(gè)條，該方向與并排配置的壓力發(fā)生部件的排列方向完全相同，該條沿著振動(dòng)膜的對(duì)應(yīng)于壓力發(fā)生部件位置的區(qū)域的兩個(gè)相對(duì)側(cè)邊中的各個(gè)側(cè)邊。
5.如權(quán)利要求1所述的噴墨打印機(jī)頭，其特征在于，培強(qiáng)部件包括一個(gè)條，該條沿壓力發(fā)生部件縱方向連續(xù)延伸，該壓力發(fā)生部件位于振動(dòng)膜的對(duì)應(yīng)于壓力發(fā)生部件位置的區(qū)域內(nèi)。
6.如權(quán)利要求1所述的噴墨打印機(jī)頭，其特征在于，增強(qiáng)部件包括在一個(gè)方向連續(xù)延伸的兩個(gè)條，該方向與并排配置的壓力發(fā)生部件的排列方向完全相同，該條沿著振動(dòng)膜的對(duì)應(yīng)于壓力發(fā)生部件位置的區(qū)域的兩個(gè)相對(duì)側(cè)邊中的各個(gè)側(cè)邊；在一個(gè)方向連續(xù)延伸的兩個(gè)條，該方向與壓力發(fā)生部件中各個(gè)部件的配置方向相同，該條沿著振動(dòng)膜的相當(dāng)于壓力發(fā)生部件位置的區(qū)域的兩個(gè)相對(duì)端部中的各個(gè)端部；沿并排配置的壓力發(fā)生部件排列方向配置的兩個(gè)條和沿各別壓力發(fā)生部件方向配置的兩個(gè)條被連接起來(lái)，使其包圍一個(gè)大體方形區(qū)域，該區(qū)域中包括振動(dòng)膜的相當(dāng)于壓力發(fā)生部件位置的區(qū)域。
7.如權(quán)利要求1所述的噴墨打印機(jī)頭，其特征在于，增強(qiáng)部件在對(duì)應(yīng)于多個(gè)壓力發(fā)生部件位置的區(qū)域中不是分立的，而是連續(xù)的。
8.一種噴墨打印機(jī)頭，包括多個(gè)包含油墨的壓力室，并排配置在主組件中，使得各個(gè)壓力室對(duì)著噴墨的噴嘴；振動(dòng)膜，具有對(duì)應(yīng)于主組件的尺寸，被配置成可以復(fù)蓋其壓力室，一部分膜對(duì)著各個(gè)壓力室并形成各個(gè)壓力室的一個(gè)壁；多個(gè)壓力發(fā)生部件，并排配置在振動(dòng)膜上，包括壓力發(fā)生部件主組件和形成在該壓力發(fā)生部件主組件上的單獨(dú)的電極；其特征在于，各個(gè)壓力發(fā)生部件主組件的端部分被形成為使應(yīng)力難于聚集在該端部分上。
9.一種噴墨打印機(jī)頭，包括多個(gè)包含油墨的壓力室，并排配置在主組件內(nèi)，使得各個(gè)壓力室對(duì)著噴墨的噴嘴；振動(dòng)膜，具有對(duì)應(yīng)于主組件的尺寸，配置成可以復(fù)蓋其壓力室，一部分膜對(duì)著各個(gè)壓力室并形成各個(gè)壓力室的一個(gè)壁；多個(gè)壓力發(fā)生部件，該部件并排配置在振動(dòng)膜上，包括壓電的壓力發(fā)生部件主組件和形成在該壓力發(fā)生部件主組件上的單獨(dú)的電極；其特征在于，各個(gè)單獨(dú)的電極的端部分被成形為使應(yīng)力難于聚集在該端部上。
10.一種打印機(jī)設(shè)備，包括記錄介質(zhì)輸送機(jī)構(gòu)；一種成像單元，具有噴墨打印機(jī)頭，該噴墨打印機(jī)頭包括多個(gè)包含油墨的壓力室，并排配置在主組件內(nèi)，使得各個(gè)壓力室對(duì)著噴墨的噴嘴；振動(dòng)膜，具有對(duì)應(yīng)于主組件的尺寸，配置成可以復(fù)蓋其壓力室，一部分膜對(duì)著各個(gè)壓力室并形成每個(gè)壓力室的一個(gè)壁；多個(gè)壓力發(fā)生部件，并排配置在振動(dòng)膜上，包括壓電的壓力發(fā)生部件主組件和形成在該壓力發(fā)生部件主組件上的單獨(dú)的電極；用于增強(qiáng)振動(dòng)膜的增強(qiáng)部件，由壓電部件構(gòu)成，該壓電部件形成在振動(dòng)膜的一個(gè)區(qū)域上，該區(qū)域不是振動(dòng)膜的并排配置多個(gè)壓力發(fā)生部件的區(qū)域。
11.一種打印機(jī)設(shè)備，包括記錄介質(zhì)傳送機(jī)構(gòu)；一種成像單元，具有噴墨打印機(jī)頭，該打印機(jī)頭包括多個(gè)壓力室，該壓力室包含油墨，并排配置在主組件中，使得各個(gè)壓力室對(duì)著噴墨的噴嘴；振動(dòng)膜，具有對(duì)應(yīng)于主組件的尺寸，并配置成可以復(fù)蓋其壓力室，一部分膜對(duì)著各個(gè)壓力室，并形成各個(gè)壓力室的一個(gè)壁；多個(gè)壓力發(fā)生部件，該部件并排配置在振動(dòng)膜上，包括壓電的壓力發(fā)生部件主組件和配置在該壓力發(fā)生部件主組件上的單獨(dú)的電極；其特征在于，各壓力發(fā)生部件主組件的端部分被成形為使應(yīng)力難于聚集在該端部分上。
12.一種打印機(jī)設(shè)備，包括記錄介質(zhì)傳送機(jī)構(gòu)；一種成像單元，具有噴墨打印機(jī)頭，該打印機(jī)頭包括多個(gè)包括油墨的壓力室，并排配置在主組件內(nèi)，使得各個(gè)壓力室對(duì)著噴墨的噴嘴；振動(dòng)膜，具有對(duì)應(yīng)于主組件的尺寸，配置成可以復(fù)蓋其壓力室，一部分膜對(duì)著各個(gè)壓力室并形成各個(gè)壓力室的一個(gè)壁；多個(gè)壓力發(fā)生部件，并排配置在振動(dòng)膜上，包括壓電的壓力發(fā)生部件主組件和形成在該壓力發(fā)生部件主組件上的單獨(dú)的電極；其特征在于，各個(gè)單獨(dú)的電極的端部分被成形為使得應(yīng)力很難于聚集在該端部分上。
13.一種噴墨打印機(jī)頭的驅(qū)動(dòng)元件，用于通過(guò)使壓力室的體積發(fā)生變化而使油墨從裝滿油墨的壓力室噴出，該驅(qū)動(dòng)元件包括壓電部件和振動(dòng)膜，該壓電部件和振動(dòng)膜用薄膜成形法沉積在目標(biāo)底襯上；其特征在于，該壓電部件包括用于產(chǎn)生壓力的壓力發(fā)生部件，該壓力可使壓力室的體積發(fā)生變化；連續(xù)的增強(qiáng)部件，該部件包圍壓力發(fā)生部件的區(qū)域。
14.一種噴墨打印機(jī)頭的驅(qū)動(dòng)元件，用于通過(guò)使壓力室的體積發(fā)生變化而使油墨從裝滿油墨的壓力室中噴出，該驅(qū)動(dòng)元件包括壓電部件和振動(dòng)膜，該壓電部件和振動(dòng)膜用薄膜成形法沉積在目標(biāo)底襯上；其特征在于，該壓電膜包括用于產(chǎn)生壓力的壓力產(chǎn)生部件，該壓力可以改變壓力室的體積，該壓力發(fā)生部件的端部分被成形為大體方形，該方形的頂角被成形為使應(yīng)力可以在該端部分上消散。
15.如權(quán)利要求14所述的噴墨打印機(jī)頭的驅(qū)動(dòng)元件，其特征在于，使應(yīng)力消散的形狀或者為圓錐形、弧形，或者為階梯形，或者為這些形狀的任何復(fù)合形狀。
全文摘要
在薄的振動(dòng)鉻膜上形成包圍壓力發(fā)生部件的壓電的增強(qiáng)部件。增強(qiáng)部件相對(duì)于包圍壓力發(fā)生部件的薄膜區(qū)域不是分立的,而是連續(xù)的。在該膜中引起熱應(yīng)力以及由于壓電部件和鉻膜不同的晶體結(jié)構(gòu)而產(chǎn)生的應(yīng)力。增強(qiáng)部件本身的機(jī)械強(qiáng)度可以抑制由內(nèi)應(yīng)力引起的振動(dòng)膜的收縮,因而可防止在振動(dòng)膜上出現(xiàn)裂紋。同樣,壓力發(fā)生部件以及單獨(dú)的電極的端部被成形為使得應(yīng)力很難于聚集在該端部上,由此也可以防止在振動(dòng)膜上出現(xiàn)裂紋。
文檔編號(hào)B41J2/14GK1258600SQ991183
公開日2000年7月5日 申請(qǐng)日期1999年8月31日 優(yōu)先權(quán)日1998年12月25日
發(fā)明者小池修司, 坂本義明, 新海知久 申請(qǐng)人:富士通株式會(huì)社