在用于水性喷墨的高密度压电打印头的制造中用于打印头结构间隙粘合的与水性油墨可 ...的制作方法
【技术领域】
[0001] 本教导设及喷墨打印装置领域，更特别地设及用于高密度压电喷墨打印头的方法 和结构W及包括高密度压电喷墨打印头的打印机。
【背景技术】
[0002] 按需滴墨喷墨技术广泛用于打印工业中。使用按需滴墨喷墨技术的打印机可使用 热喷墨技术或压电技术。尽管压电喷墨比热喷墨制造更昂贵，但例如由于压电喷墨可使用 更广泛的油墨，因此通常青睐压电喷墨。
[0003] 压电喷墨打印头包括压电元件（即压电换能器或PZT)的阵列。形成阵列的一种 方法可包括将覆盖压电层可拆离地粘合至具有粘合剂的转印载体，并切割所述覆盖压电层 W形成多个单独的压电元件。可使用多个切割银进程W去除相邻压电元件之间的所有压电 材料，W在每个压电元件之间提供正确的间距。
[0004] 压电喷墨打印头可通常还包括柔性隔膜，压电元件的阵列附接至所述柔性隔膜。 当通常通过与电联接至电源的电极电连接而将电压施加至压电元件时，压电元件弯曲或偏 转，从而导致隔膜屈曲，所述隔膜屈曲从室中通过喷嘴排出一定量的油墨。屈曲还通过开口 从主油墨胆存器将油墨吸入室中W补偿被排出的油墨。
[0005] 喷墨打印头的形成通常需要材料的多个层的层合作为它们制造的部分。传统打印 头设计可使用锻金不诱钢片材金属的层，所述层具有光化学蚀刻，并随后针焊在一起W形 成稳固结构的特征。然而，在改进成本和性能的持续驱动下，可使用交替材料的使用和粘合 过程。尽管聚合物层可用作一些片材金属部件的替代，但聚合物需要具有合适性质的粘合 剂W彼此粘合W及粘合至金属层。
[0006] 例如，粘合剂必须与在打印头中所用的油墨可化学相容。此外，粘合剂应该具有在 使用过程中降低打印头的破坏的某些物理性质。粘合剂应该具有良好的粘合强度、低挤出 W防止流体路径的堵塞，并且应该在使用过程中充分抵抗高溫氧化。而且，在使用过程中当 暴露于某些油墨和高溫时，一些粘合剂可能重量增加并溶胀，或者变得适形性降低且更硬， 运可导致油墨渗漏或其他故障模式。运些故障中的一些可仅在打印头的延长使用之后发 生。
[0007] 另外，与水性油墨不相容可使粘合剂溶胀，由此导致尺寸几何形状的改变，运将影 响喷射性能。对于打印头模块化设计的要求，需要具有更低粘合溫度的粘合剂。一些目前的 粘合剂具有290°C或更高的粘合溫度，运在射流流线（jetstack)中的一些部件（例如PZT) 的临界溫度W上。因此，需要一种新型粘合剂，所述粘合剂适于在构造用于水性油墨的喷墨 打印头中的所有部件的粘合。
【发明内容】
[0008] 如下显示了简化概要，W提供对本教导的一个或多个实施例的一些方面的基本理 解。所述概要并非广泛的概述，不旨在确定本教导的关键或决定性要素，也不旨在描述本公 开的范围。相反，其主要目的仅在于W简化形式显示一个或多个概念W作为之后显示的详 细说明的前序。
[0009] 在一个实施例中，一种用于形成喷墨打印头的方法可包括将第一基材的第一表面 加热至40°C至120°C之间的溫度、使所述第一基材的经加热的第一表面与环氧粘合剂的第 一表面接触，W将所述环氧粘合剂粘着至所述第一基材的第一表面、在所述环氧粘合剂的 第二表面上的剥离衬垫上或在所述第一基材的第二表面上移动漉，W去除在所述环氧粘合 剂的第一表面与所述第一基材的第一表面之间的界面处的气泡，W及将所述第一基材和所 述环氧粘合剂冷却至22°C或更低的溫度。随后，所述方法还可包括将第二基材的第一表面 加热至40°C至120°C之间的溫度，W及在所述环氧粘合剂粘着至所述第一基材的第一表面 的情况下，使所述第二基材的经加热的第一表面与所述环氧粘合剂的第二表面接触，W将 所述环氧粘合剂粘着至所述第二基材的第一表面。所述方法还可包括在所述第二基材的第 二表面上移动漉，W去除在所述环氧粘合剂的第二表面与所述第二基材的第一表面之间的 界面处的气泡、然后在将所述环氧粘合剂粘着至所述第一基材和所述第二基材之后，通过 将所述第一基材、所述第二基材和所述环氧粘合剂加热至约80°C至约140°C之间的溫度达 约10分钟至约20分钟之间的持续时间，从而部分固化所述环氧粘合剂。在部分固化所述 环氧粘合剂之后，通过在压机内在40psi至l(K)psi之间的压力下将所述第一基材、所述第 二基材和所述环氧粘合剂加热至l〇〇°C至300°C之间的溫度达20分钟至200分钟之间的持 续时间，从而完全固化所述环氧粘合剂。使用水性油墨填充所述打印头，并将所述经完全固 化的环氧树脂暴露于所述水性油墨。
[0010] 在另一实施例中，喷墨打印头可包括第一基材、第二基材和插入所述第一基材与 所述第二基材之间的将所述第一基材物理连接至所述第二基材的环氧粘合剂。所述环氧 粘合剂可包含甲酪线性酪醒清漆和双酪A环氧树脂，并可具有将所述第一基材粘合至所述 第二基材的大于2(K)psi的搭接剪切强度。所述喷墨打印头还可包括物理接触所述环氧粘 合剂的在所述喷墨打印头内的水性油墨，当所述环氧粘合剂连续暴露于所述水性油墨达20 周时，所述环氧粘合剂具有小于0. 4%的质量吸收。
【附图说明】
[0011] 引入并构成本说明书的一部分的附图示出了本教导的实施例，并与描述一起用于 解释本公开的原理。在图中：
[0012] 图1为根据本教导的一个实施例而形成的一个示例性喷墨打印头部分的横截面；
[0013]图2为根据本教导的一个实施例制备、分配和固化的粘合剂膜的样品的差示扫描 量热法值SC)图；
[0014]图3为根据本教导的一个实施例制备、分配和固化的粘合剂膜的样品的动态力学 分析值M)图；
[0015] 图4显示了在190°C下固化70分钟的样品在多种不同的条件和油墨中储存的测试 结果；
[0016] 图5和6显示了当暴露于多种不同的油墨时使用本教导的一个实施例制造的打印 头的长期粘合强度测试的结果；
[0017] 图7和8显示了当暴露于多种不同的油墨时使用本教导的一个实施例制造的打印 头测试夹具的耐破度测试的结果；且
[0018] 图9为包括根据本教导的一个实施例的一个或多个打印头的打印机的透视图。
[0019] 应注意，附图的一些细节已被简化，并绘制为促进对本教导的理解而不是保持严 格的结构准确度、细节和比例。
【具体实施方式】
[0020] 现在将详细参照本教导的示例性实施例，其实例在附图中进行说明。只要有可能， 将在整个附图中使用相同的附图标记W表示相同或类似的部分。
[002。 如本文所用，除非另外指出，词语"打印机"涵盖为了任意目的进行打印输出功能 的任意设备，如数字复印机、造书机、传真机、多功能机、静电照相装置等。除非另外指出，词 语"聚合物"涵盖广泛范围的由长链分子形成的碳基化合物中的任一者，包括热固性聚酷亚 胺、热塑性塑料、树脂、聚碳酸醋、环氧树脂，和本领域已知的相关化合物。
[0022] 获得许多不同的喷墨打印头层和材料之间的可靠粘合，特别是在目前喷墨打印头 使用中存在的严苛环境条件下，是装置制造者关屯、的事。本教导的一个实施例可在打印头 内产生各个层合层之间的更牢固的物理粘合连接，特别是有关对化学严苛的油墨（如丙締 酸醋基紫外0JV)油墨、经染色的固体油墨和水性油墨）的抗性，并可在将压电换能器（PZT) 电联接至电路层（如印刷电路板或柔性印刷电路）的互连上产生减小的应力。
[0023] 打印头结构是本领域已知的，并包括层合在一起的许多层。用于层合的粘合剂必 须抵抗与化学严苛的油墨的反应，良好粘合至不同材料的表面W防止在高压打印过程中破 裂，并在高溫打印过程中（例如在使用固体油墨和水性油墨打印的过程中）保持有效。图 1显示了可使用本教导的一个实施例形成的一个示例性喷墨打印头结构10的一部分。图1 打印头结构10包括适形壁12、外歧管14、使用外歧管粘合剂18附接至外歧管14的转向器 16。图1还显示了使用转向器附接粘合剂22附接至转向器16的轮穀板20。在一个实施例 中，适形壁12可包括热塑性聚酷亚胺，外歧管14可包括侣，轮穀板20可包括不诱钢。外歧 管14可接收在使用过程中由固体油墨块烙化得到的液体油墨（为了简化不单独显示）、UV 和Xerox凝胶UV油墨、水性（即水基）油墨（如胶乳水性油墨和染料基水性油墨、颜料基水 性油墨），或为打印做准备的另一液体油墨，并将油墨保持在打印溫度下。图1还显示了本 体32、竖直入口 34、分离器36、包括碎石筛40的颗粒过滤器（碎石筛）层38、前端歧管42， 和具有喷嘴46的孔板44。可使用孔板粘合剂48将孔板44附接至前端歧管42。在一个实 施例中，本体3