专利名称：墨滴喷射装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及墨滴喷射装置，特别是涉及一种喷墨打印头，其包括至少一个形成在机体上的与墨滴液体供给装置连通的小室，所述小室具有形成在独立喷嘴板上的相应的喷嘴，该装置进一步包括用于对来自喷嘴的墨滴进行有效喷射的装置。
众所周知，当打印头喷嘴被干的油墨、纸张灰尘或类似物堵塞时，喷墨打印头操作便被中断。已知保持喷嘴清洁的方式有擦拭喷嘴板和/或，遮盖喷嘴(“覆盖”)和用一种适当的液体洗刷喷嘴板(“冲洗”)或施加真空到喷嘴板上或施加压力到油墨供给处迫使油墨通过喷嘴(“清除”)。在清除过程中被清出的油墨一般被收集在一个罩内，该罩用喷嘴板的外表面密封。当打印头被固定时罩也可放置在喷嘴板上，因此减少喷嘴中油墨被弄干率。
喷嘴通常通过激光烧蚀形成在喷嘴板上，例如通过描述在WO93/15911中的方法(属于本申请人并在此结合参考)，为此喷嘴板一般由一种独立的、薄的(一般50μm)可烧蚀的片材料制成，通常聚酰亚胺，聚碳酸酯，聚酯或聚醚醚酮可被使用，不过也可使用丙烯酸纤维或非玻璃无机材料。
喷嘴板一般通过粘合剂封装到通道端部处的机体上。此外喷嘴板可以某种方式在上面、下面延伸并延伸到机体的侧部和通道的两端以便提供一个区域面以保证有效的密封罩。
现已发现，由上述薄的材料制成的延伸的喷嘴板要求支承在其周边处。现已发现用粘合接头把喷嘴板粘合固定到这样支承上的要求不同于用粘合接头把喷嘴板粘合固定到机体上的要求，在其机体中形成有一些油墨小室。在后者的情况下，粘合层是由尽可能薄的符合于一种在相邻的油墨小室之间的有效的机体/喷嘴板密封剂制成，因此使得有可能另外流入到和(至少部分的)阻塞油墨小室的粘合剂的数量最小化。然而现已发现，这种薄层难以坚固的满足经受产生在喷嘴板上另外之处并且尤其是在上述覆盖、擦拭和其它工艺期间在其周边上的力。在这些力中，例如由擦拭叶片经过喷嘴板边缘所产生的剥离力现已发现是最显著的。
本发明的目的是提供一种适于制造和操作要求的打印头。
此外，本发明一方面在于由墨滴喷射装置构成，其包括至少具有一个墨滴液体小室的机体；一个独立的喷嘴板，其设有用于各墨滴小室的相应的喷嘴，喷嘴板是通过具有第一平均厚度的第一粘合层粘合到机体上；和一个通过第二粘合层粘合到喷嘴板上的喷嘴板支承件，所述第二粘合层所具有的第二平均厚度大于所述的第一平均厚度。
优选第一和第二粘合层基本上是位于相同的平面上。
较适宜的是，喷嘴板具有一个含有各喷嘴出口的出口表面和一个含有各喷嘴入口的入口表面，机体和喷嘴板支撑件被固定到喷嘴板的入口表面上。
本发明的另一方面在于一种制造墨滴喷射装置的方法，该装置包括至少具有一个墨滴液体小室和一个终止面的机体，所述小室或各小室对着终止面开口；一个独立的喷嘴板固定到机体的终止面并且设有用于各墨滴的相应喷嘴，和一个固定到喷嘴板上的喷嘴板支撑件，所述方法包括以下步骤把一粘合层施加到喷嘴板上；把一粘合层施加到喷嘴板支撑件上；把喷嘴板支撑件上的粘合层与机体的终止面对准，并且喷嘴板上的粘合层与机体和喷嘴支撑板上的粘合层相接触，由此在喷嘴板与喷嘴板支撑件之间产生一粘合粘结层，其厚于喷嘴板与机体之间的粘合粘结层。
使用喷嘴板/支撑件装置和不同厚度的喷嘴板/打印头机体粘合层使得能够在操作期间保持打印头完整性而没有危及制造质量。
本发明的一些有利的实施例被描述在下列的说明和所属的权利要求中。
本发明将结合下列的示意图通过实例而作出说明，其中
图1是根据本发明制造的打印头的一个透视图；图2是图1中去掉喷嘴板的打印头的前端的放大视图；图3是穿过图1的油墨喷射单元通道的横截面示意图；图4是平行于油墨通道轴D的图1的油墨喷射单元前端的详细视图。；图5是通过平行于油墨通道轴D的图1的打印头的前端截面视图来说明本发明。
图1示出了根据本发明制造的喷墨打印头5，其包括安装在基座构件15一端上的一个油墨喷射单元或一些单元10。基座构件15可由热导材料例如铝制成，以便能够传递走在油墨喷射单元上和在安装在线路板20上的打印头驱动电路上所产生的热。驱动信号从线路板的一端例如通过线接头25而传送到油墨喷射单元，这时打印数据和动力通过连接器30到达线路板的另一端。
如图所示，四个集流腔35把4种不同颜色的油墨(通常是蓝绿色，深红色，黄色和黑色)提供到4个相邻的油墨喷射单元，不过这些集流腔可完全等同的把同样的彩色油墨提供到所有的油墨喷射单元或由一个单个油墨集流腔代替。正如下面所解释说明的，不同油墨喷射单元的通道之间的定位例如通过在一个单个基座构件上形成所有4个单元来实现。集流腔35通过一个杆(未图示)而被夹持并与油墨喷射单元10密封接触，所述杆设置在凹进部分36处并且又被例如拧入到基座15上的螺栓固定。这些特征在本领域是已知的，例如可由本申请人的WO97/04963获知，在此可结合参考，因此不要求任何其它详细内容的描述。油墨喷射是由形成在喷嘴板45上的一排喷嘴40进行的，其各喷嘴与油墨喷射单元10的相应的油墨喷射小室相连通。
尽管本发明没有限定任何特殊种类的墨滴喷射装置，但由上述实例所描述的和示于图2的去掉喷嘴板的排列结构均装有一个油墨喷射单元，其利用剪切模式的壁起动器。图3示出了具有一排油墨喷射小室105的油墨喷射单元10的截面详图。其种类已揭示在上述的WO97/04963或EP-A-0364136(也属于本申请人并且在此可结合参考)中并且其包括具有纵轴D和由电极压电材料如钛酸铅锆(PZT)的启动器侧壁200所限定的油墨喷射通道105。借助安置在壁内或壁上的电极210，一电场作用在压电材料上并且垂直于极化方向P，由此使得壁通过剪切模式偏转到油墨通道(如图6中虚线所表示)由此从相对应的喷嘴中喷射墨滴。为了制造容易，包括通道壁200，基座205和盖板205的整个油墨喷射单元可由压电材料制造(盖板材料不需要被电极)。此外，用于喷射几个不同颜色油墨的几个通道组可形成在一个单个基座205上一在不同通道组的通道之间的定位由此得以保证。
喷嘴板被安置在通道105的一端(在图3中纸张的平面上)和垂直通道轴线的一个普通通道终止面201密封接触，并且由通道壁200的端部，基座205和盖板210形成。
图4表示了在喷嘴形成之前喷嘴板/打印头机体粘合接头220的一个实例，油墨通道105的轴向由箭头D表示。喷嘴板的后表面260被弄成粗糙面如WO95/11131(属于本申请人并且在此可结合参考)中所述，并且具有在通道上下形成的槽225以容纳过量的粘合荆，由此保证有一个基本上恒定的粘合层厚度。另外一些槽230也可以形成在喷嘴板与相应的盖板215的顶和底表面以及基座205的结合处。过量的粘合剂收集在这些通道中形成嵌条235，其进一步加强喷嘴板/油墨喷射单元的连接。
所示出的虚线250是喷嘴的位置，其是按下面所述形成的。喷嘴入口270形成在后袁面260上并与通道105相连通，而喷嘴出口280是形成在喷嘴板的前表面290上。
如上所述和图1所示，油墨喷射单元10的通道105的终止平面201是被结合到喷嘴板45的中心区域，其喷嘴板本身以某种方式上下延伸到中心区域的两侧以便提供一个区域的出口表面290，从而足以确保罩的有效密封。在图5中更加详细示出了这种情况(沿平行于油墨通道轴线D，图1的打印头的前端的截面视图)其还更加详细的示出了用于喷嘴板周边的支撑件110。
在所示的实例中，支撑件110是两部分结构，其包括一个铝构件300，该构件以一个结合件310固定到基座构件15上，并且加强了铝构件305.铝构件305提供有一个光滑表面，喷嘴板可固定到该光滑表面上。这样的结构被揭示在共同悬而未决的PCT申请No.GB98/02519中，在此可结合参考。
在油墨喷射单元10的区域中，由图5中的“A”表示，喷嘴板45的后表面通过图4中所示的一种粘合层而被固定到单元10上，其粘合层通常在为环氧粘结剂如Epotex(商标)在情况下平均厚度为3～5μm。如上所述，已发现这种粘合层在通道之间能给予足够的强度和密封，而这时阻塞打印头通道的危险达到最小化。
用于施加这种粘合层的一有效的技术是使用一条型编码器把粘合剂滚压到喷嘴板的后表面上以提供6～7μm涂层。一种可塑性填料然后施加到粘合剂上并剥落掉粘合剂的30～50％。
比较起来，在喷嘴板支撑件的区域(图5中“B”表示)中，喷嘴板45的后表面260通过一个基本比较厚的粘合层340而被固定，其提供了增强强度，尤其是剥离强度。应将知道的是为了清洁目的，当擦拭物拉过喷嘴板时，潜在的高剥离力是产生在喷嘴板的周边处，通常是沿着成排在图1中以“W”表示的喷嘴产生。本发明人已确定的是可接受的剥离强度是由一个层而获得的，该层具有至少大于喷嘴板与喷射单元之间的粘合层两倍，较好的是3倍或4倍的厚度，在所示出的实施例中，使用一种厚度为15～20μm的Epotex(商标)粘合剂。
也已发现沿着成排的喷嘴作用的抗剥离力受到垂直于成排喷嘴方向上的喷嘴板/支撑件粘合层的延展的影响，喷嘴板的至少一半，优选是至少三分之二在垂直于成排喷嘴的方向上是被支撑的，如图5所示。
图5的结构是首先通过把支承件110固定到基座15和油墨喷射单元10上而有利地制造的，单元10的前表面高于支承件的前表面350，高出的高度相应于粘结层340所要求厚度的数值，此后，一厚的粘合剂层施加到铝构件305的前表面350(如从一个喷嘴)，而一薄的粘合剂层施加到喷嘴板的后表面360(如通过一个辊)，并且喷嘴板被引入与支承件和油墨喷射单元的前表面接触。应将清楚的知道在形成一连续粘合层的时刻厚的和薄的粘合层在一定程度上互相合并在一起。随后以普通的方式施加压力和热以固化粘合剂。
通过适当的振动来保证结合层340的适当和恒定的厚度。另一种形式是在支承件110和喷嘴板后袁面360之间使用适当尺寸的垫片370。在图5中，这些采用带状物形式的垫片—由喷嘴板材料制成—在粘合剂施加之前固定到支承件110的前表面350上。然而，垫片当中的一些垫片可完全相同的结合到喷嘴板和/或结合到支承件110上，在这里垫片可被限定在形成在支承件的前表面350的沟槽之间，并且深度相应于粘合剂层所需的厚度，垫片此外可平行于成排的喷嘴布置，如图5所示，或垂直于成排喷嘴布置。当从垂直于成排喷嘴的方向上看时后者结构可增加粘合剂层的有效范围，由此增加了抵抗剥落力，该剥落力是在擦拭期间产生的。
喷嘴的形成可被延迟直到在喷嘴板已经固定到油墨喷射单元10之后，以便使本技术领域中存在的喷嘴/通道定位问题减至最少。
本发明已结合压电喷墨打印头作了描述，应将明白的是其仅通过一个实例进行描述，而本发明同样可应用到其它类型的墨滴喷射装置。
权利要求
1.墨滴喷射装置，其包括至少具有一个墨滴液体小室的机体；一个独立的喷嘴板，其提供有用于各墨滴小室的相应的喷嘴，喷嘴板是通过具有第一平均厚度的第一粘合层粘合到机体上；和一个通过第二粘合层粘合到喷嘴板上的喷嘴板支承件，其第二粘合层所具有的第二平均厚度大于所述的第一平均厚度.
2.根据权利要求1所述的装置，其中第一和第二粘合层基本上是位于相同的平面上。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其中喷嘴板具有一个含有各喷嘴出口的出口表面和一个含有各喷嘴入口的入口表面，机体和喷嘴板支撑件被固定到喷嘴板的入口表面上。
4.根据上述权利要求任何一项所述的装置，其中喷嘴板支承件处在可以支承喷嘴板的整个周边的位置上。
5.根据上述权利要求任何一项所述的装置，其中第二粘合层的面积大于第一粘合层的面积。
6.墨滴喷射装置，其包括至少一个形成在机体上的小室，所述小室与墨滴液体供给装置相连通并与形成在单独喷嘴板上的相应的喷嘴相连通；用于有效喷射来自喷嘴的墨滴的装置；其中各相应的喷嘴的出口形成在具有第一面积的喷嘴板的第一表面上，喷嘴板和机体通过具有第一平均厚度的第一粘合层在小于第一面积的第二面积上被相互结合在一起；并且其中所述装置还包括用于支承喷嘴板周边的支承装置，所述的支承装置通过第二粘合层被结合到喷嘴板的周边上，所述第二粘合层具有大于所述的第一平均厚度的第二平均厚度。
7.根据上述权利要求任何一项所述的装置，其中各粘合层具有基本恒定的厚度。
8.根据上述权利要求任何一项所述的装置，其中喷嘴板位于相对机体的中央位置。
9.根据任何一项上述权利要求所述的装置，其中所述的至少一个小室具有一个纵向轴并在垂直于所述轴取向的终止平面上终止，喷嘴板的第一表面基本上处于平行所述的终止平面的状态。
10.根据任何一项上述权利要求所述的装置，其中垫片装置是放入在喷嘴板与支撑装置之间。
11.根据任何一项上述权利要求所述的装置，其中所述的第二粘合层厚度较厚于第一粘合层三倍或更大。
12.一种制造墨滴喷射装置的方法，其包括至少具有一个墨滴液体小室和一个终止面的机体，所述小室或各小室对着终止面开口；一个独立的喷嘴板固定到机体的终止面并且提供有用于各墨滴的相应喷嘴，和一个固定到喷嘴板上的喷嘴板支撑件，所述方法包括以下步骤把一粘合层施加到喷嘴板上；把一粘合层施加到喷嘴板支撑件上；把喷嘴板支撑件上的粘合层与机体的终止面对准并且喷嘴板上的粘合层与机体和与喷嘴支撑板上的粘合层相接触，由此在喷嘴板与喷嘴板支撑件之间产生一粘合粘结层，其厚于喷嘴板与机体之间的粘合粘结层。
13.根据权利要求12所述的方法，其中喷嘴板与喷嘴板支撑件之间的粘合粘结层比喷嘴板与机体之间的粘合粘结层厚三倍或更多。
14.根据权利要求12或13所述的方法，其中施加到喷嘴板上的粘合剂层厚于施加到喷嘴板上的粘合剂层。
全文摘要
用于防止喷嘴板从喷墨打印头脱离的方法。喷嘴板(45)用粘合剂层粘结到喷嘴(250)上并用较厚的粘合剂层(340)粘结到支撑件上。这个附加的支撑件防止了在例如擦拭片经过喷嘴板时,所产生的力的作用下喷嘴板的脱离。喷嘴板与支撑件之间的垫片保证了粘合层恰当的均匀性和恒定的厚度。
文档编号B41J2/16GK1331635SQ99814
公开日2002年1月16日 申请日期1999年11月1日 优先权日1998年10月31日
发明者I·因格哈姆, J·怀特, D·帕尔默, R·A·哈维, S·特姆普勒 申请人:萨尔技术有限公司