專利名稱：噴墨頭單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種包括用于將墨滴噴出到記錄介質(zhì)上的打印頭在內(nèi)的噴墨頭單元。
背景技術(shù)：
作為包括將墨滴噴出到紙張或其它記錄介質(zhì)上的打印頭在內(nèi)的一種噴墨頭單元，已知有一種噴墨頭單元，該噴墨頭單元包括流動通道單元和壓電致動器單元。該流動通道單元具有多個壓力室和分別與這些壓力室連通的多個噴嘴，以便通過這些噴嘴噴出墨滴。該壓電致動器單元的功能是通過改變這些壓力室的內(nèi)部容積來對這些壓力室內(nèi)的墨加壓。在例如JP-A-11-334061(見圖2(a))和JP-A-9-156099中公開了這種噴墨頭單元。典型的壓電致動器單元包括延伸越過這些壓力室的壓電片、設(shè)置在與這些壓力室對應(yīng)的各個位置處的多個單獨電極、和在該壓電片的與這些單獨電極相對的側(cè)面上的公共電極。當(dāng)對一個單獨電極施加驅(qū)動電壓時，壓電片的介入該單獨電極與公共電極之間的部分由于在壓電片的厚度方向上受電場影響而收縮。因此，與該單獨電極對應(yīng)的壓力室的內(nèi)部容積改變，從而對該壓力室內(nèi)的墨加壓。
將這些單獨電極與布線相連，以便通過布線對這些單獨電極施加驅(qū)動電壓。在例如上述公開JP-A-11-334061的噴墨頭單元中，布置成陣列(matrix)的多個上部電極分別與印刷布線板的多個連接終端相連，在該印刷布線板上形成布線圖案。在另一個公開JP-A-9-156099的噴墨頭單元中，在壓電片上，在該壓電片的變形區(qū)域內(nèi)放置多個驅(qū)動電極，這些驅(qū)動電極包括多個上部驅(qū)動電極(單獨電極)和一個下部驅(qū)動電極(公共電極)，并對這些驅(qū)動電極施加電壓。多個布線從各個驅(qū)動電極在相同的方向上延伸進(jìn)入該壓電片上的布線區(qū)域，從而在那里與印刷布線板相連。該布線區(qū)域與壓電片介入上部和下部驅(qū)動電極之間的變形區(qū)域相鄰。當(dāng)對上部驅(qū)動電極施加電壓時，為了避免在壓電片上介入下部驅(qū)動電極與連接該上部驅(qū)動電極的布線之間的部分處產(chǎn)生不必要的靜電電容，在壓電片上越過該布線區(qū)域形成具有相對較低的介電常數(shù)的介電薄膜，而那些布線形成在介電薄膜的與壓電片相對的表面上。
在公開JP-A-11-334061的噴墨頭單元中，放置印刷布線板使其覆蓋上部電極的陣列，使得上部電極分別與印刷布線板的連接終端相連。在該布置中，印刷布線板在受到外力時傾向于與上部電極分離。因此，印刷布線板與上部電極之間電連接的可靠性較低。
同時，根據(jù)公開JP-A-9-156099的技術(shù)，只要壓力室的數(shù)目較小，就容易只在布線區(qū)域內(nèi)形成從設(shè)置在變形區(qū)域內(nèi)的那些單獨電極處延伸出的布線。但是，在壓力室的數(shù)目增大的情況下，特別是在壓力室布置成陣列的情況下，這些布線的一部分不可避免地形成在變形區(qū)域以及布線區(qū)域內(nèi)。由于在變形區(qū)域內(nèi)沒有提供具有低介電常數(shù)的介電薄膜，在供有電壓的布線與下部驅(qū)動電極或公共電極之間的變形區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生不必要的靜電電容。該不必要的靜電電容使壓電片在介入公共電極與被施加電壓的布線之間的部分處變形，導(dǎo)致壓電片在與該布線附近的一個或多個壓力室對應(yīng)的位置處產(chǎn)生不需要的變形。即出現(xiàn)串?dāng)_，串?dāng)_使得墨滴噴出特性在壓力室之間變化并相應(yīng)地在噴嘴之間變化，從而降低了打印質(zhì)量。另外，在為了確保在變形區(qū)域內(nèi)的每兩個相鄰布線之間足夠的間隔而將與對應(yīng)于一個壓力室的一個單獨電極相連的布線的一部分設(shè)置在另一個壓力室之上的情況下，在被施加電壓的布線周圍產(chǎn)生的電場直接對壓電片的在所述另一個壓力室之上的對應(yīng)部分產(chǎn)生影響。在該情況下，在所述另一個壓力室處，串?dāng)_的不利影響變得很嚴(yán)重。

發(fā)明內(nèi)容
已經(jīng)考慮上述情形而研制了本發(fā)明，本發(fā)明的一個目的是提供一種包括打印頭的噴墨頭單元，該打印頭能夠避免產(chǎn)生不必要的靜電電容并避免出現(xiàn)串?dāng)_。
為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明提供一種包括打印頭的噴墨頭單元，該打印頭包括流動通道單元，該流動通道單元具有多個噴嘴和分別與這些噴嘴連通的多個壓力室；致動器單元，該致動器單元具有延伸越過這些壓力室的壓電片、設(shè)置在該壓電片上與這些壓力室對應(yīng)的各個位置處的多個單獨電極、和設(shè)置在該壓電片的與這些單獨電極相對的表面上的公共電極，該致動器單元固定在流動通道單元的表面上，用于改變每個壓力室的內(nèi)部容積；介電薄膜，該介電薄膜連續(xù)地形成在致動器單元的與流動通道單元相對的表面上，從而在位置不對應(yīng)于這些壓力室的第一區(qū)域上以及在位置對應(yīng)于這些壓力室的第二區(qū)域上延伸，該介電薄膜具有多個通孔，而且該介電薄膜的介電常數(shù)比壓電片的介電常數(shù)低；多個第一布線，這些第一布線形成在介電薄膜的與致動器單元相對的表面上，從而在大致相同的方向上延伸；和多個第二布線，這些第二布線穿過介電薄膜的那些通孔延伸，并將各個單獨電極與第一布線相連。
在該噴墨頭單元中，當(dāng)選擇性地對打印頭的致動器單元的一個單獨電極施加電壓時，壓電片的介入公共電極與被施加電壓的該單獨電極之間的部分在壓電片的厚度方向上受電場影響并變形。該變形改變了對應(yīng)的壓力室的內(nèi)部容積，以對該壓力室內(nèi)的墨加壓，從而從與該壓力室連通的噴嘴中噴出墨滴。
在致動器單元的遠(yuǎn)離流動通道單元的表面上形成有介電常數(shù)比壓電片低的介電薄膜。在該介電薄膜的與致動器單元相對的表面上形成有用于各個單獨電極的第一布線。每個第一布線和對應(yīng)的單獨電極通過第二布線彼此相連，該第二布線通過穿過介電薄膜形成的一個所述通孔延伸。
這樣，介電常數(shù)比壓電片低的介電薄膜介入壓電片與第一布線之間。因此，當(dāng)通過對應(yīng)的第一和第二布線對一個單獨電極施加電壓時，不會產(chǎn)生不必要的靜電電容，從而提高了致動器單元的驅(qū)動效率。因為使得由于該不必要的靜電電容所引起的變形最小化，所以在壓電片中位于公共電極與被施加電壓的第一布線之間的部分處，避免出現(xiàn)與該第一布線附近的所述一個或多個壓力室的串?dāng)_。
在致動器單元上，介電薄膜連續(xù)地形成在位置不對應(yīng)于這些壓力室的第一區(qū)域上以及在位置對應(yīng)于這些壓力室的第二區(qū)域上。因此，即使把用于與一個壓力室對應(yīng)的單獨電極的一個第一布線設(shè)置在另一個壓力室之上，也使得由于對該第一布線施加電壓而引起的壓電片在所述另一個壓力室之上的部分處的變形最小化，從而避免由于在所述另一個壓力室之上存在該第一布線而引起的串?dāng)_。因而也能夠在位置對應(yīng)于這些壓力室的第二區(qū)域內(nèi)放置第一布線，從而增大用于布置第一布線的空間。這樣能夠使每相鄰兩個第一布線之間的間隔變寬，從而便于形成這些第一布線，繼而能夠減少致動器單元或打印頭的制造成本。第一布線在大致相同的方向上延伸，使得這些第一布線的在同一側(cè)上的端部聚集在一個區(qū)域內(nèi)，第一布線在該區(qū)域處與布線件例如可稱為柔性印刷電路(FPC)的柔性印刷布線板相連。根據(jù)該布置，容易將第一布線連接到布線件上，從而提高兩者之間連接的可靠性。
優(yōu)選地，第一布線在大致相同的方向上延伸。
在本發(fā)明的第一形式中，每個第一布線的整體都設(shè)置在第一區(qū)域內(nèi)。當(dāng)采用這種布置時，在對與一個特定壓力室對應(yīng)的一個單獨電極施加電壓時，避免了在與該單獨電極相連的第一布線周圍產(chǎn)生的電場對壓電片的與另一個壓力室對應(yīng)的部分產(chǎn)生影響。從而更可靠地避免串?dāng)_。
在本發(fā)明的第二形式中，一個或多個所述第一布線的一部分設(shè)置在第二區(qū)域內(nèi)。通過該布置，增大了用于布置第一布線的區(qū)域，從而能夠使每兩個相鄰的第一布線之間的間隔變寬。因而便于形成第一布線。
根據(jù)第二形式的噴墨頭單元，可以使得所述單獨電極的形狀大致類似于壓力室的形狀但比壓力室的形狀小，使得當(dāng)在與壓電片垂直的方向上觀察時這些單獨電極設(shè)置在各個相應(yīng)的壓力室的輪廓線內(nèi)，而且一個或多個所述第一布線的所述部分設(shè)置在介電薄膜上位置與所述壓力室對應(yīng)但不與所述單獨電極對應(yīng)的第三區(qū)域內(nèi)。當(dāng)對該單獨電極施加電壓時，壓電片的介入該單獨電極與公共電極之間的部分極大地變形。在該布置中，在第一布線不設(shè)置在與這樣一個介入部分對應(yīng)的區(qū)域內(nèi)的情況下，有效地避免了由于第一布線的存在而抑制所需要的壓電片的變形。
在本發(fā)明的噴墨頭單元中，介電薄膜的通孔優(yōu)選形成在第二區(qū)域內(nèi)。當(dāng)采用這種布置時，形成在壓電片上的該單獨電極與在通孔內(nèi)延伸的第二布線相連，該單獨電極在平面圖中位于壓電片上對應(yīng)的壓力室的輪廓線內(nèi)部的位置處。因此，在不與該壓力室對應(yīng)的第一區(qū)域處，電場不直接影響壓電片，從而有效地避免與在該第一布線附近的一個或多個壓力室的串?dāng)_，否則壓電片在第一區(qū)域處的不需要的變形會引起該串?dāng)_。
可以布置使得所述壓力室在相同的方向上伸長，而且每個通孔都形成在與對應(yīng)的一個壓力室的兩個相對縱向端中的至少一端對應(yīng)的位置處。由于在對該單獨電極施加電壓時壓電片在與該壓力室的兩個縱向端部對應(yīng)的位置處不容易變形，而在本布置中，每個通孔都形成在與這樣一個位置對應(yīng)的位置處，從而該單獨電極與第二布線之間的連接位于該位置處，所以本布置有效地避免了該連接抑制所需要的壓電片的變形而造成的不便。
另外，可以布置使得所述壓力室的形狀是在其兩個相對縱向端處具有兩個銳角部分的四邊形，而且每個通孔都形成在與對應(yīng)的一個壓力室的所述兩個銳角部分中的至少一個銳角部分對應(yīng)的位置處。由于在對該單獨電極施加電壓時壓電片在與該壓力室的兩個銳角部分對應(yīng)的位置處不容易變形，而在本布置中，通孔形成在與這樣一個銳角部分對應(yīng)的位置處，從而該單獨電極與第二布線之間的連接位于該位置處，所以本布置有效地避免了該連接抑制所需要的壓電片的變形而造成的不便。
本發(fā)明的噴墨頭單元可以使得所述單獨電極布置在第一區(qū)域內(nèi)，而且所述第一布線延伸進(jìn)入沿該第一區(qū)域延伸的第二區(qū)域。當(dāng)采用這種布置時，能夠使所述單獨電極通過第一布線與布線板例如柔性印刷布線板相連，使得這些第一布線的端部聚集在一個區(qū)域內(nèi)，第一布線在該區(qū)域處與布線件相連。在傳統(tǒng)的布置中，例如如上面提及的公開JP-A-11-334061中公開的那樣，在布線件的表面與致動器單元的表面平行的狀態(tài)下布線件與致動器單元相連，與該傳統(tǒng)的布置相比，本布置使得將這些第一布線與布線件相連更容易，從而提高了兩者之間連接的可靠性。
介電薄膜的介電常數(shù)優(yōu)選不高于壓電片的介電常數(shù)的1/100。這種布置提高了致動器單元的驅(qū)動效率，同時可靠地避免了串?dāng)_。
介電薄膜可以由玻璃和樹脂之一制成。由于玻璃和樹脂相對不貴，通過使用玻璃或樹脂作為介電薄膜的材料來減少噴墨頭單元的制造成本。
本發(fā)明的噴墨頭單元可以使得壓力室布置成陣列(matrix)。傳統(tǒng)上，當(dāng)為了實現(xiàn)高速高質(zhì)量打印而將多個壓力室布置成陣列時傾向于出現(xiàn)串?dāng)_。對這種情況應(yīng)用本發(fā)明將可靠地避免串?dāng)_。


通過閱讀對本發(fā)明優(yōu)選實施例的下列詳細(xì)描述，并結(jié)合附圖考慮時，將更好地理解本發(fā)明的上述與其它目的、特征、優(yōu)點和技術(shù)與工業(yè)重要性，其中圖1的透視圖示出了將本發(fā)明的原理應(yīng)用到其上的噴墨頭單元；圖2是沿圖1中線2-2的剖視圖；圖3的平面圖示出了圖1的噴墨頭單元的噴墨打印頭；圖4是圖3中用點劃線圈起的區(qū)域的放大視圖；圖5是圖4中用點劃線圈起的區(qū)域的放大視圖；圖6是沿圖5中線6-6的剖視圖；圖7的放大平面圖示意性示出了打印頭的致動器單元的一部分；圖8是沿圖7中線8-8的剖視圖；圖9的放大平面圖示意性示出了根據(jù)本發(fā)明第二實施例的噴墨頭單元的打印頭的致動器單元的一部分；圖10的放大平面圖示意性示出了根據(jù)本發(fā)明第三實施例的噴墨頭單元的打印頭的致動器單元的一部分；圖11的放大平面圖示意性示出了根據(jù)本發(fā)明第四實施例的噴墨頭單元的打印頭的致動器單元的一部分。
具體實施方式
下文將參考附圖描述本發(fā)明目前優(yōu)選的實施例。
參考圖1到8，將描述根據(jù)本發(fā)明第一實施例的噴墨頭單元。在圖1和2中，附圖標(biāo)記1一般表示噴墨頭單元，該噴墨頭單元設(shè)置在噴墨打印機(未示出)中，用于向紙張形式的記錄介質(zhì)上噴射墨滴，以便在記錄介質(zhì)上記錄信息或圖像。噴墨頭單元1包括噴墨打印頭70，該噴墨打印頭70在平面圖中具有沿主掃描方向延伸的矩形形狀和通過其向紙張噴墨的多個噴嘴8(圖4和5)；基塊71，該基塊71設(shè)置在打印頭70上面，并在基塊71中形成兩個貯墨器3、3，每個貯墨器3都用作為將給打印頭70供應(yīng)的墨的流動通道。
打印頭70包括流動通道單元4，在該流動通道單元4中形成墨通道；和多個致動器單元21，這些致動器單元21與流動通道單元4的上表面相結(jié)合。在流動通道單元4與所述多個致動器單元21中的每個單元形成為使得多個薄板彼此堆疊并結(jié)合。如圖2所示，每個致動器單元21的一個端部與引出到兩側(cè)的兩個柔性印刷布線板50(下文如“背景技術(shù)”中所解釋那樣稱為“FPC 50”)中的一個柔性印刷布線板50相結(jié)合。基塊71由金屬例如不銹鋼等形成。形成在基塊71中的每個貯墨器3、3是沿基塊71的縱向延伸的大致為長方體的中空區(qū)域。
基塊71的下表面73在其位于開口3b附近的部分73a處向下突出。下文可能會將部分73a稱為“開口附近部分73a”?；鶋K71僅在其下表面73的開口附近部分73a處與流動通道單元4接觸。因此，基塊71的除開口附近部分73a之外的下表面73的區(qū)域與打印頭70隔開，而打印頭70與基塊71在其上述隔開區(qū)域處的下表面73之間的空間內(nèi)放置著致動器單元21。
基塊71容納在形成于保持器72的保持部分72a的下表面上的凹進(jìn)內(nèi)，并與保持部分72a相結(jié)合固定。保持器72包括保持部分72a和一對平板狀伸出部分72b，這對平板狀伸出部分72b從保持部分72a的上表面沿與該上表面垂直的向上方向延伸，從而彼此相對并在兩者之間具有預(yù)定距離。與致動器單元21相結(jié)合的兩個FPC 50中的每個FPC50都沿伸出部分72b的外表面延伸，在FPC 50與伸出部分72b之間介入彈性件83例如海綿。在沿保持器72的伸出部分72b的表面放置的各個FPC 50上安裝驅(qū)動器IC 80。每個FPC 50都通過焊接與驅(qū)動器IC80和打印頭70的后述致動器單元21同時電連接，以便將從驅(qū)動器IC80輸出的操作信號傳遞給致動器單元21。
將具有大致為長方體形狀的每個散熱器82放置成與相應(yīng)的驅(qū)動器IC 80緊密接觸，從而通過散熱器82散開驅(qū)動器IC 80處產(chǎn)生的熱。在每一側(cè)，在驅(qū)動器IC 80與散熱器82上方和FPC 50的外側(cè)都放置有襯底81。在每個散熱器82的上表面與同一側(cè)的襯底81之間和在每個散熱器82的下表面與同一側(cè)的FPC 50之間提供密封件84。
圖3是圖1所示打印頭70的平面圖。在圖3中，在基塊71中形成的每個貯墨器3實際上用虛線表示。兩個貯墨器3、3彼此平行地沿打印頭70的縱向延伸，在兩個貯墨器3、3之間具有預(yù)定間隔。在每個貯墨器3的相對端中的一端處形成有端部開口3a，貯墨器3通過該端部開口3a與墨容器(未示出)連通以便注墨。每個貯墨器3形成有多個開口3b，這些開口3b排列在打印頭70的縱向上。貯墨器3、3與流動通道單元4通過開口3b彼此相連。開口3b形成為多對，每一對的兩個開口3b放置成沿打印頭70的縱向彼此相鄰。與兩個貯墨器3中的一個貯墨器3連通的開口對3b和與另一個貯墨器3連通的開口對3b在平面圖中布置成鋸齒形圖案。
每個致動器單元21在平面圖中都具有梯形形狀，這些致動器單元21設(shè)置在流動通道單元4上表面的不與開口3b對應(yīng)的區(qū)域上，使得這些致動器單元21布置成與開口對3b的鋸齒形圖案相對的鋸齒形圖案。每個致動器單元21的平行對邊(短邊和長邊)都平行于打印頭70的縱向，而相鄰致動器單元21的斜邊在沿主掃描方向觀察時部分重疊。如圖3所示，各個致動器單元21的設(shè)置在左手側(cè)的左端部與兩個FPC50中的一個FPC 50相結(jié)合，而各個致動器單元21的設(shè)置在右手側(cè)的右端部與另一個FPC 50相結(jié)合。
圖4放大示出了圖3中用點劃線圈起的區(qū)域。如圖4所示，為每個貯墨器3提供的開口3b與相應(yīng)的集管5連通。每個集管5都分支為兩個子集管5a，每個子集管5a都作為一個公共墨室。兩個分支子集管5a從位于每個致動器單元21的兩個斜邊的相對側(cè)上的兩個開口3b中的一個開口3b起延伸，而另兩個分支子集管5a從這兩個開口3b中的另一個開口3b起延伸。因此，在平面圖中，在每個致動器單元21下面一共四個子集管5a沿著該致動器單元21的兩個平行邊延伸，并使得這四個子集管5a彼此隔開。
在流動通道單元4的下表面上形成有多個噴墨區(qū)域，在其中的每個噴墨區(qū)域內(nèi)，大量的噴嘴8布置成如下所述的陣列。盡管在圖4中為了簡潔只示出了一些噴嘴8，噴嘴8事實上布置遍及每個噴墨區(qū)域。
圖5是圖4中用點劃線圈起的區(qū)域的放大視圖。流動通道單元4的大量壓力室10在一個平面上布置成陣列，圖4和5示出了在與打印頭70的噴墨表面垂直的方向上觀察該平面時的狀態(tài)。每個壓力室10在平面圖中都大致為具有圓角的菱形形狀。每個菱形壓力室10的長對角線都平行于流動通道單元4的寬度方向。如圖6所示，每個壓力室10的一端與相應(yīng)的噴嘴8連通，而其另一端通過相應(yīng)的孔12與作為公共墨室的相應(yīng)的子集管5a連通。在每個致動器單元21上形成多個單獨電極35，這些單獨電極35在平面圖中所處位置與各個壓力室10重疊。每個單獨電極35在平面圖中都具有與壓力室10的形狀類似而且尺寸比壓力室10略小的形狀。為簡單起見，在圖5中只示出了一些單獨電極35。另外，壓力室10、孔12等在致動器單元21或流動通道單元4中，應(yīng)該用虛線表示，但在圖4和5中用實線表示它們。
在圖5中，在多個假想菱形區(qū)域10x內(nèi)容納各個壓力室10(10a、10b、10c、10d)，在兩個方向即布置方向A和布置方向B上，這些假想菱形區(qū)域10x彼此相鄰地布置成陣列，使得相鄰的菱形區(qū)域10x彼此不重疊并具有相應(yīng)的公共邊。布置方向A是打印頭70的縱向即每個子集管5a的延伸方向，并平行于每個菱形區(qū)域10x的短對角線。布置方向B是每個菱形區(qū)域10x的相對于布置方向A形成鈍角θ的一個斜邊的方向。在平面圖中，每個壓力室10的中心位置與相應(yīng)的菱形區(qū)域10x的中心位置共用，而每個壓力室10的輪廓線與相應(yīng)的菱形區(qū)域10x的輪廓線分離。
在兩個布置方向A和B上彼此相鄰地布置成陣列的這些壓力室10在布置方向A上彼此隔開對應(yīng)于37.5dpi的距離R。在本實施例中，在一個噴墨區(qū)域內(nèi)，18個壓力室10沿布置方向B布置成一行。位于布置方向B上的兩個相對端處的壓力室10是不促使噴墨的假室(dummychamber)。
如圖5所示，形成為陣列的所述多個壓力室10沿布置方向A構(gòu)成多個壓力室行。每個壓力室行延伸的方向與這些壓力室的菱形形狀的長對角線垂直。在與圖5的紙張表面垂直的方向上觀察時，所述多個壓力室行根據(jù)它們相對于子集管5a的位置分成第一壓力室行11a、第二壓力室行11b、第三壓力室行11c和第四壓力室行11d。第一到第四壓力室行11a-11d中的各個壓力室行從致動器單元21的平行對邊的短邊(下文稱為“較短底邊”)向長邊(下文稱為“較長底邊”)以11c、11d、11a、11b、11c、11d...11b的順序周期性地放置四次。
在與圖5的紙張表面垂直的方向上觀察時，在構(gòu)成第一壓力室行11a的壓力室10a和構(gòu)成第二壓力室行11b的壓力室10b中，相對于圖5中與布置方向A垂直的垂直方向，噴嘴8位于每個壓力室10a、10b的離圖5的紙張表面下側(cè)較近的下端處。即在圖5中的垂直方向看時，壓力室10a、10b的噴嘴8位于相應(yīng)的菱形區(qū)域10x的各個下端處。另一方面，在與圖5的紙張表面垂直的方向上觀察時，在構(gòu)成第三壓力室行11c的壓力室10c和構(gòu)成第四壓力室行11d的壓力室10d中，相對于圖5中與布置方向A垂直的垂直方向，噴嘴8位于每個壓力室10c、10d的離圖5的紙張表面上側(cè)較近的上端處。即在圖5中的垂直方向看時，壓力室10c、10d的噴嘴8位于相應(yīng)的菱形區(qū)域10x的各個上端處。在與圖5的紙張表面垂直的方向上觀察時，在第一壓力室行11a、第四壓力室行11d中，每個壓力室10a、10d的區(qū)域的一半或更多與相應(yīng)的子集管5a重疊。在第二壓力室行11b、第三壓力室行11c中，每個壓力室10b、10c的整個區(qū)域都不與任何子集管5a重疊。因此，屬于任意壓力室行11a-11d的壓力室10能夠形成為使得與相應(yīng)的壓力室10連通的噴嘴8不與子集管5a重疊，同時使子集管5a的寬度盡可能地大，從而能夠平穩(wěn)地向壓力室10供墨。
下面參考圖6，圖6是沿圖5中線6-6的剖視圖，在圖6中將解釋打印頭70的剖面結(jié)構(gòu)。如圖6所示，每個噴嘴8通過相應(yīng)的壓力室10和相應(yīng)的孔12與相應(yīng)的子集管5a連通。因此，在打印頭70中為每個壓力室10形成有單獨墨通道32，該單獨墨通道32從子集管5a的出口處經(jīng)過孔12和壓力室10延伸到噴嘴8。
打印頭70具有層狀結(jié)構(gòu)，在該層狀結(jié)構(gòu)中，一共十個板彼此堆疊或重疊。這十個板包括致動器單元21和構(gòu)成流動通道單元4的九個板，即空腔板22、基板23、孔板24、供應(yīng)板25、集管板26、27和28、蓋板29和噴嘴板30。
每個致動器單元21包括四個彼此堆疊的壓電片41-44(圖8)，使得在四個壓電片41-44中只有最上層的片用作包括工作部分的工作層，在施加電場時，每個工作部分都會工作，而其余三個層或片是非工作層?？涨话?2是金屬板，在空腔板22中形成大量在平面圖中大致為菱形形狀的開口，這些開口給出了各個壓力室10。基板23是金屬板，對于空腔板22的一個壓力室10而言，在基板23中形成該壓力室10與相應(yīng)的孔12之間的連通孔，并形成用于在該壓力室10與相應(yīng)的噴嘴8之間連通的連通孔?？装?4是金屬板，對于空腔板22的一個壓力室10而言，在孔板24中形成孔12，孔12由兩個孔和連接這兩個孔的半蝕刻部分構(gòu)成；和一個連通孔，該連通孔用于該壓力室10與相應(yīng)的噴嘴8之間的連通。供應(yīng)板25是金屬板，對于空腔板22的一個壓力室10而言，在供應(yīng)板25中形成在相應(yīng)的孔12與相應(yīng)的子集管5a之間的連通孔；和用于在該壓力室10與相應(yīng)的噴嘴8之間連通的連通孔。集管板26、27和28是金屬板，對于一個壓力室10而言，集管板26、27和28除具有當(dāng)這些集管板26-28堆疊時合作形成子集管5a的切口之外，還具有用于該壓力室10與相應(yīng)的噴嘴8之間連通的各個連通孔。蓋板29是金屬板，對于一個壓力室10而言，在蓋板29中形成用于該壓力室10與相應(yīng)的噴嘴8之間連通的連通孔。噴嘴板30是金屬板，對于一個壓力室10而言，在噴嘴板30中形成給出相應(yīng)的噴嘴8的孔。
流動通道單元的這九個板22-30彼此堆疊，同時彼此相對地定位，從而形成單獨墨通道32，在圖6中示出了這些單獨墨通道32中的一個單獨墨通道32。每個單獨墨通道32首先從子集管5a向上延伸，接著在孔12處水平延伸，進(jìn)而向上延伸，然后在壓力室10處再次水平延伸，沿向下方向傾斜延伸以便離開孔12，并垂直向下向噴嘴8延伸。
下面參考圖7和8，將對重疊在流動通道單元4的最上層的板空腔板22上的每個致動器單元21的結(jié)構(gòu)進(jìn)行解釋。圖7的局部平面圖放大示出了致動器單元21的端部，致動器單元21在該端部處與FPC 50相結(jié)合，而圖8是沿圖7中線8-8的剖視圖。如圖7和8所示，致動器單元21包括四個延伸越過壓力室10的壓電片41-44；設(shè)置在最上層的壓電片41上與壓力室10對應(yīng)的各個位置處的那些單獨電極35；和公共電極34，該公共電極34設(shè)置在最上層的壓電片41的與這些單獨電極35相對的側(cè)面上。
四個壓電片41、42、43、44具有大致相同的厚度，約15μm。這些壓電片41-44形成為分層的平板(由連續(xù)的平坦層構(gòu)成)，該分層的平板延伸越過形成在打印頭70的一個噴墨區(qū)域內(nèi)的所述大量壓力室10。由于壓電片41-44延伸越過作為連續(xù)的平坦層的所述大量壓力室10，通過例如絲網(wǎng)印刷術(shù)能夠在壓電片41上高密度地放置那些單獨電極35。另外，還能夠高密度地放置形成在與各個單獨電極35對應(yīng)的位置處的壓力室10，從而能夠?qū)崿F(xiàn)高分辨率圖像打印。壓電片41-44由具有鐵電性的鋯鈦酸鉛(PZT)陶瓷材料形成。
如圖7所示，每個單獨電極35在平面圖中具有菱形形狀，該菱形形狀類似于壓力室10的菱形形狀但略小于壓力室10的菱形形狀。這些單獨電極35形成在壓電片41-44的最上層的片41上，使得每個單獨電極35在平面圖中位于相應(yīng)的一個壓力室10的輪廓線內(nèi)。相應(yīng)地，這些單獨電極35以類似于壓力室10的方式在壓電片41的上表面上布置成陣列。這些單獨電極35的厚度約為例如1μm。
公共電極34形成在最上層的壓電片41與第二最上層的壓電片42之間，并延伸遍布壓電片41、42的整個區(qū)域。公共電極34的厚度約為例如2μm。公共電極34在未示出的位置處接地，從而在與任何壓力室10對應(yīng)的每個位置處保持在地電位。
單獨電極35和公共電極34都由例如基于Ag-Pd的金屬材料等制成。
在該噴墨打印頭70中，遍及致動器單元21的上表面的整個區(qū)域形成介電薄膜60，該上表面是致動器單元21的與流動通道單元4相對的表面。即越過那些單獨電極35形成該介電薄膜60。介電薄膜60具有比壓電片41-44的介電常數(shù)低的介電常數(shù)，并優(yōu)選由低k(低介電常數(shù))材料制成，該低k(低介電常數(shù))材料的介電常數(shù)不大于壓電片41-44的介電常數(shù)的1/100。在本實施例中，壓電片41-44的相對介電常數(shù)約為3500。因此，形成介電薄膜60的材料的相對介電常數(shù)應(yīng)該約為幾十。通過提供具有這樣的介電常數(shù)的介電薄膜60提高致動器單元21的驅(qū)動效率，同時有效地避免串?dāng)_。
可以通過已知的方法用相對不貴的材料形成介電薄膜60。例如，介電薄膜60可以由通過化學(xué)蒸氣沉積法(CVD)沉積的玻璃材料形成，或通過印刷術(shù)由氟樹脂形成。通過采用相對不貴的材料例如玻璃和樹脂作為絕緣薄膜或介電薄膜60降低了打印頭的制造成本。
介電薄膜60的厚度約為例如0.5到2μm。
如圖7所見，在介電薄膜60中與每個菱形壓力室10的兩個銳角部分中下側(cè)的一個銳角部分對應(yīng)的部分處形成有通孔60a，通孔60a延伸穿過介電薄膜60的厚度。
如圖7所見，連接布線61從每個大致為菱形的單獨電極35的下端部起延伸，而且該連接布線61與(構(gòu)成第二布線的)垂直布線62相連，該垂直布線62設(shè)置在通孔60a內(nèi)部并延伸穿過介電薄膜60的厚度。
由于通孔60a形成在如上所述的位置處，當(dāng)對一個單獨電極35施加電壓時，壓電片41的在位置上與對應(yīng)于該單獨電極的壓力室10的兩個縱向端部中的每個縱向端部對應(yīng)的部分不容易變形。即在壓力室10的區(qū)域內(nèi)，通孔60a形成在壓電片41最不容易變形的位置處，使得該單獨電極35在壓電片41最不容易變形的位置處與垂直布線62相連。根據(jù)該布置，在該單獨電極35與垂直布線62之間連接的存在不會抑制壓電片41的變形。為了獲得這種效果，該布置同樣可應(yīng)用于壓力室在平面圖中的形狀為長條形的任何情況，即不僅對如本實施例中那樣壓力室在其縱向端處為菱形形狀或具有兩個銳角部分的長條的四邊形的情況，而且對壓力室在平面圖中具有任何其它長條形狀的情況也可應(yīng)用該布置。
每個垂直布線62都與(構(gòu)成第一布線的)表面布線63相連。如圖7所示，這些表面布線63設(shè)置在介電薄膜60上，使得每個表面布線63(嚴(yán)格地說，除從排列在致動器單元21的要與FPC 50相連的那一側(cè)的邊緣處的那些單獨電極35中延伸出的表面布線63之外)的一部分位于與該表面布線63延伸出自的壓力室10不同的一個或更多個壓力室10之上，但不位于任何單獨電極35之上。這些表面布線63沿相同的方向即壓力室10的長對角線的方向向圖7中的下側(cè)延伸，而將這些表面布線63在該側(cè)的端部連接到各個連接終端64上，以與FPC 50相連。這些連接終端64設(shè)置在沿著致動器單元21的梯形形狀的較長底邊21a并與之相鄰地延伸的區(qū)域(構(gòu)成第二區(qū)域)內(nèi)。該區(qū)域沿著布置一組單獨電極的另一個區(qū)域(構(gòu)成第一區(qū)域)的一側(cè)延伸。如圖7和8所示，F(xiàn)PC 50通過其連接盤50a與連接終端64相連，F(xiàn)PC 50的一個邊緣與致動器單元21的梯形形狀的較長底邊21a平行。當(dāng)請求從一個噴嘴8噴出一個墨滴時，驅(qū)動器IC 80選擇性地對與該噴嘴8對應(yīng)的一個單獨電極35施加電壓。
根據(jù)該布置，單獨電極35和(作為布線件的)FPC 50通過表面布線63(每個表面布線63都構(gòu)成第一布線)相連，使得這些表面布線63的端部聚集在一個區(qū)域內(nèi)，以便在該區(qū)域使FPC 50與這些表面布線63相連。與布線件連接致動器單元或致動器單元的電極的布置相比，如上面提及的公開JP-A-11-334061中那樣，其處于使得布線件的表面與致動器單元的表面平行的狀態(tài)，本布置使得通過表面布線63將這些單獨電極與FPC 50形式的布線件相連更容易，同時提高了兩者之間連接的可靠性。
注意到在圖7中只示出了實際提供的所有表面布線63中的一部分。換言之，在實際的打印頭中，表面布線63的數(shù)目是圖7中所示表面布線63數(shù)目的兩倍，相應(yīng)地，連接終端64的數(shù)目是圖7中所示連接終端64數(shù)目的兩倍。
如上所述，在壓電片41與連接單獨電極35的每個表面布線63之間插有由低k材料制成的介電薄膜60。因此，當(dāng)通過一個單獨電極35的相應(yīng)的表面布線63對該單獨電極35施加電壓時，使得作用于壓電片41在該表面布線63下方的部分上的電場最小化。另外，還使得在壓電片41的這部分處相對于該表面布線63而產(chǎn)生的不必要的靜電電容即寄生電容最小化。
與本布置對比，在不采用介電薄膜60而且以與圖5所示本打印頭70類似的方式把壓力室10布置成陣列的情況下，即使當(dāng)為了避免由于在壓力室10之上存在表面布線63所引起的壓力室10的變形而將表面布線63放置成不位于任何壓力室10之上時，在每個表面布線63周圍產(chǎn)生電場，該電場取決于在公共電極34與每個單獨電極35之間的距離，從而在介入公共電極34與每個單獨電極35之間的位置處使壓電片41變形。從而出現(xiàn)串?dāng)_。另外，產(chǎn)生了相對于表面布線63的寄生電容，這些寄生電容取決于表面布線63的布置方式，因此驅(qū)動器IC 80所施加電壓的相位和波形出現(xiàn)變化。該電壓的相位和波形變化的程度取決于例如表面布線63的延伸距離，因此打印頭70受如下不便的影響，即噴墨特性在分別與表面布線63對應(yīng)的壓力室10之間變化。
在本實施例的打印頭70中，另一方面，當(dāng)對一個表面布線63進(jìn)行電壓施加時，在不需要的部分處作用于壓電片41的電場極其微弱，而且避免了與在該表面布線63附近的所述一個或多個壓力室10的串?dāng)_。另外，由于對各個表面布線63產(chǎn)生的寄生電容也極小，所以噴墨特性在壓力室10之間是均勻的。
介電薄膜60形成在位置與壓力室10對應(yīng)的區(qū)域處以及與壓力室10之間空隙對應(yīng)的區(qū)域處。因此，即使在把與對應(yīng)于一個壓力室10的單獨電極35相連的表面布線63設(shè)置在另一個壓力室10之上時，也使得當(dāng)對該表面布線63進(jìn)行電壓施加時壓電片41在與所述另一個壓力室10對應(yīng)的所述部分處的變形最小化，從而避免由于在所述另一個壓力室10之上存在該表面布線63而引起的串?dāng)_。由于允許表面布線63位于壓力室10之上，所以能夠使表面布線63之間的間隔變寬。這樣便于形成表面布線63。
如圖7所示，在平面圖中，通孔60a形成在壓力室10的一個區(qū)域內(nèi)。相應(yīng)地，設(shè)置在壓電片41上用于使單獨電極35與在通孔60a中的垂直布線62相連的連接布線61也位于壓力室10的該區(qū)域內(nèi)。同時，與垂直布線62的另一端相連的表面布線63設(shè)置在介電薄膜60的上表面或外表面上。因此，在不對應(yīng)于壓力室10的區(qū)域內(nèi)，壓電片41以及介電薄膜60介入表面布線63與公共電極34之間，使得電場在該區(qū)域處不直接影響壓電片41。從而壓電片41在該區(qū)域處不變形，而且不會出現(xiàn)由于片41在該不需要的區(qū)域處的變形而引起的與在供有電壓的表面布線63附近的所述一個或多個壓力室10的串?dāng)_。以這種方式避免壓力室10中或噴嘴之間噴墨特性的變化。
同時，壓電片41的一部分直接夾在每個連接布線61與公共電極34之間，在平面圖中該連接布線61位于相應(yīng)的壓力室10的所述區(qū)域內(nèi)。這可能會促使噴出墨滴，但實際上決不會降低噴墨特性，而且至少與串?dāng)_無關(guān)。
表面布線63在介電薄膜60上從與垂直布線62的連接點處延伸進(jìn)入沿著致動器單元21的梯形形狀的較長底邊21a延伸的所述區(qū)域。在該區(qū)域內(nèi)，為各個表面布線63形成連接終端64，而這些連接終端64與FPC 50相連。該布置便于在噴墨頭單元1的生產(chǎn)過程中可靠地連接FPC 50與連接終端64的工作操作，從而增強兩者之間的電連接。
如上面的段落中詳細(xì)描述的那樣，(表面布線63中除一些表面布線63之外的)每個表面布線63的一部分位于所述一個或多個壓力室10之上，但不位于任何單獨電極35之上。這樣增大了用于布置表面布線63的空間，從而能夠使相鄰表面布線63之間的間隔變寬，并能夠提高致動器單元21上的布線密度。壓力室10的允許在其上放置表面布線63的部分使得即使在那里放置表面布線63時，實際在結(jié)構(gòu)上也根本不會促使壓力室10變形。即在對單獨電極35進(jìn)行電壓施加時，壓電片41的介入該單獨電極35與公共電極34之間的部分極大地變形。在與壓電片41-44的部分或壓力室10的部分對應(yīng)的區(qū)域內(nèi)沒有任何表面布線63會極大地變形，不會抑制所需要的壓力室10的變形。
如上所述，在本實施例中，除在表面布線63下方存在介電薄膜60之外，布置表面布線63的特定方式也有助于避免串?dāng)_。從而以增強的可靠性避免串?dāng)_。
現(xiàn)在將描述當(dāng)對壓力室10中的墨加壓時致動器單元21的操作。在致動器單元21的壓電片41處的極化方向平行于壓電片41的厚度方向。即致動器單元21是單壓電芯片型的，即在片41-44中最遠(yuǎn)離壓力室10的壓電片41-44的最上層壓電片41是工作層，而在壓力室10附近的三個下部片42、43、44是非工作層。因此，在電場方向與極化方向一致的情況下，當(dāng)使得單獨電極35處的電位處于給定的正值或負(fù)值時，壓電片41的介入單獨電極與公共電極之間并施加有電場的部分用作工作部分，并由于橫向壓電效應(yīng)而在與極化方向垂直的方向上收縮。同時，電場不影響壓電片42-44，因此壓電片42-44不會自己收縮。因此，在最上層的片41與其它片42-44之間沿著與極化方向垂直的方向出現(xiàn)了變形差異，使得壓電片41-44作為一個整體變得凸向非工作層42-44側(cè)。由于壓電片41-44或致動器2 1固定到形成壓力室10的空腔板22上表面上，壓電片41-44變形為凸向壓力室10。這樣減少壓力室10的內(nèi)部容積，對其中的墨加壓，并導(dǎo)致從噴嘴8噴出墨滴。其后，當(dāng)改變單獨電極35處的電位使其回到與公共電極34相同的電平時，壓電片41-44恢復(fù)到原始形狀，也使壓力室10的內(nèi)部容積恢復(fù)。這時，將集管5中的墨吸入壓力室10。
在另一種驅(qū)動方法中，所有的單獨電極35都預(yù)先設(shè)定為具有與公共電極34的電位不同的電位。每當(dāng)作出噴墨請求時，與該噴墨請求一致的任何一個單獨電極35就設(shè)定為具有與公共電極34的電位相同的電位。然后，在預(yù)定的時刻，該單獨電極35再次設(shè)定為具有與公共電極34的電位不同的電位。在這種情況下，在該單獨電極35設(shè)定為具有與公共電極34的電位相同的電位的時刻，由于壓電片41-44恢復(fù)到原始形狀，當(dāng)與初始狀態(tài)(在初始狀態(tài)下，該單獨電極35與公共電極34的電位彼此不同)相比時，與該單獨電極35對應(yīng)的壓力室10的容積增大了，從而從集管5將墨吸入該壓力室10。其后，在該單獨電極35再次設(shè)定為具有與公共電極34的電位不同的電位的時刻，壓電片41-44變形為凸向該壓力室10的凸形。結(jié)果，該壓力室10的容積減少，從而增大墨壓，使得從與該壓力室10連通的噴嘴8中噴墨。
當(dāng)對該單獨電極35施加電壓時，壓電片41-44在對應(yīng)于該單獨電極35的位置處變形最大。如上所述，在該位置處不形成表面布線63，從而消除如下不便，即表面布線63的存在抑制了壓電片41-44在對應(yīng)于該單獨電極35的位置處的變形。如圖7所見，壓力室10具有帶有兩個銳角部分的菱形形狀，而通孔60a形成在與壓力室10的下部的一個銳角部分對應(yīng)的位置處。當(dāng)對該單獨電極35進(jìn)行電壓施加時，壓電片41-44在與壓力室10的銳角部分對應(yīng)的部分處在結(jié)構(gòu)上最不容易變形。因此，設(shè)置在對應(yīng)于該部分的位置處的連接布線61與垂直布線62實際上根本不使壓電片41-44變形。根據(jù)物理原理，當(dāng)對該單獨電極35施加電壓而對連接布線61與垂直布線62施加電壓時，連接布線61與垂直布線62將使壓電片41-44變形。然而，由于連接布線61與垂直布線62位于壓電片41-44在結(jié)構(gòu)上比較不容易變形的位置處，壓力室10的變形幾乎唯一取決于該單獨電極35周圍產(chǎn)生的電場。因此，通過在壓力室10之上的特定位置處形成通孔60a，能夠獲得無串?dāng)_的顯示均勻噴墨特性的噴墨打印頭。
如上所述的噴墨頭單元1享有下列優(yōu)點。
介電常數(shù)比壓電片41-44小的介電薄膜60介入每個表面布線63與壓電片41之間，該布置最小化了當(dāng)通過一個表面布線63對一個單獨電極35進(jìn)行電壓施加時對于該表面布線63而產(chǎn)生的靜電電容或寄生電容；以及在該表面布線63與公共電極34之間產(chǎn)生的不必要的電場。因此提高了致動器單元21的驅(qū)動效率，同時使得噴墨特性在致動器單元21上均勻。由于在表面布線63與公共電極34之間的不必要的電場最小化，使得壓電片41在介入表面布線63與公共電極34之間的部分處的變形最小化，這意味著使得壓電片41-44在該部分附近處的變形最小化，從而避免與在該部分附近處的一個或多個壓力室10的串?dāng)_。從而提高了打印質(zhì)量。
在位置對應(yīng)于壓力室10的區(qū)域處形成介電薄膜60的布置避免了串?dāng)_，否則，在與用于一個壓力室的一個單獨電極35相連的表面布線63設(shè)置在另一個壓力室之上的情況下會出現(xiàn)串?dāng)_。根據(jù)該布置，用于布置表面布線63的空間增大了，從而能夠使相鄰表面布線63之間的間隔變寬。這樣便于形成表面布線63，能夠減少致動器單元21或打印頭70的制造成本。
傳統(tǒng)上，在為了實現(xiàn)高速高質(zhì)量的打印而將大量壓力室布置成陣列的情況下傾向于出現(xiàn)串?dāng)_。本實施例的噴墨頭單元可應(yīng)用于這種情況，以可靠地避免串?dāng)_。
現(xiàn)在將描述本發(fā)明的其它一些實施例。在下面的描述中，與第一實施例相同的元件或部件，或者至少與第一實施例中的對應(yīng)物類似的元件或部件將由相同的附圖標(biāo)記表示，在不必要的情況下不提供對其的描述。
參考圖9，將描述根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的噴墨頭單元。
在該實施例中，類似于第一實施例，表面布線63不設(shè)置在任何單獨電極35之上。第二實施例與第一實施例的不同在于在位置對應(yīng)于每個單獨電極35的區(qū)域內(nèi)去除介電薄膜60的一部分，從而對外部暴露該單獨電極35。
根據(jù)該實施例，壓電片41-44在對應(yīng)于每個單獨電極35的位置處更容易變形，從而提高了壓電片41-44的變形效率，并相應(yīng)地提高了壓力室10的變形效率。
注意到在圖9中只示出了實際提供的所有表面布線63中的一部分。換言之，在實際的打印頭中，表面布線63的數(shù)目是圖9中所示表面布線63數(shù)目的兩倍，相應(yīng)地，連接終端64的數(shù)目是圖9中所示連接終端64數(shù)目的兩倍。
參考圖10，將描述根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的噴墨頭單元。
在本實施例中，允許每個表面布線63(嚴(yán)格地說，除從排列在致動器單元21的要與FPC 50相連的一側(cè)的邊緣處的單獨電極35中延伸出的表面布線63之外)的一部分設(shè)置在一個或多個單獨電極35之上，以及與該表面布線63延伸出自的壓力室10不同的一個或多個壓力室10之上。
根據(jù)該實施例，用于布置表面布線63的空間進(jìn)一步增大，從而能夠使相鄰表面布線63之間的間隔進(jìn)一步變寬。如果表面布線63放置于單獨電極35之上的方式在布線63之間變化，則壓力室10的變形量在布線63之間變化。因此，為了實現(xiàn)均勻噴墨特性，優(yōu)選地，在所有表面布線63中，表面布線63相對于各個相應(yīng)的單獨電極35的位置和被各個表面布線63占用的空間或區(qū)域是均勻的。
注意到在圖10中只示出了實際提供的所有表面布線63中的一部分。換言之，在實際的打印頭中，表面布線63的數(shù)目是圖10中所示表面布線63數(shù)目的兩倍，相應(yīng)地，連接終端64的數(shù)目是圖10中所示連接終端64數(shù)目的兩倍。
現(xiàn)在參考圖11，將描述根據(jù)本發(fā)明的第四實施例的噴墨頭單元。
在上述第一到第三實施例的每個實施例中，都允許表面布線63在所述一個或多個壓力室10之上延伸。但是，在本實施例中，表面布線63放置成只在那些壓力室之間的空隙之上延伸，而不在任何壓力室10之上延伸。
根據(jù)第四實施例，當(dāng)通過與一個單獨電極35相連的一個表面布線63對在位置上與一個壓力室10對應(yīng)的該單獨電極35施加電壓時，在該表面布線63周圍產(chǎn)生的電場不對壓電片41的在位置上與另一個壓力室10對應(yīng)的部分產(chǎn)生影響。從而進(jìn)一步可靠地避免串?dāng)_，否則，在所述另一個壓力室10之上存在表面布線63會引起該串?dāng)_。
如上所述，在本實施例中，作為第一布線的表面布線原則上不設(shè)置在任何壓力室10之上。然而，嚴(yán)格地說，如在圖7中可見，(作為第一布線的)每個表面布線在其與(作為第二布線的)垂直布線相連的一端處的部分設(shè)置在該表面布線本身延伸出自的壓力室之上，但是只越過很短的距離。該距離可以是零，即每個通孔60a都可以形成在虛線所示的相應(yīng)的壓力室10的輪廓線上，或形成在該輪廓線外側(cè)的位置處。當(dāng)通孔60a形成在該輪廓線外側(cè)時，優(yōu)選通孔60a位于盡可能靠近該輪廓線處。
注意到在圖11中只示出了實際提供的所有表面布線63中的一部分。換言之，在實際的打印頭中，表面布線63的數(shù)目是圖11中所示表面布線63數(shù)目的兩倍，相應(yīng)地，連接終端64的數(shù)目是圖11中所示連接終端64數(shù)目的兩倍。
在每個上述實施例中，對每個壓力室形成一個通孔，而且該通孔設(shè)置在與該壓力室的兩個相對縱向端中的一端對應(yīng)的位置處。但是，每個實施例都可以改進(jìn)，使得對每個壓力室形成兩個通孔，而且這兩個通孔設(shè)置在與該壓力室的兩個相對縱向端對應(yīng)的各個位置處。就通用性而言，該改進(jìn)優(yōu)于上述實施例。即同一個介電薄膜能夠很容易地用于兩種類型的噴墨頭單元，如圖7和9-11所見，在這兩種類型的噴墨頭單元中，表面布線分別向上和向下延伸以與FPC 50相連。在該改進(jìn)中，可以布置成使得從每個單獨電極延伸出兩個連接布線以與在所述兩個通孔內(nèi)垂直延伸的相應(yīng)垂直布線相連，而垂直布線與相應(yīng)的表面布線相連，或者垂直布線通過各個單獨布線與單獨一個公共表面布線相連。就故障保險而言，該布置優(yōu)于上述實施例。即在垂直布線與相應(yīng)的表面布線相連的情況下，即使用于一個壓力室的兩個表面布線中的一個表面布線斷開或以其它方式失效，另一個表面布線也能夠工作。在垂直布線通過各個單獨布線與所述單獨一個公共表面布線相連的情況下，即使兩個單獨布線中的一個單獨布線斷開或以其它方式失效，該單獨電極也通過另一個正常的單獨布線與表面布線保持連接。
在每個上述實施例中，壓力室10在平面圖中的形狀是菱形。但是，本發(fā)明的原理同樣可應(yīng)用于壓力室在平面圖中具有其它形狀例如橢圓和矩形等的情況。
權(quán)利要求1.一種包括打印頭的噴墨頭單元，包括流動通道單元，該流動通道單元具有多個噴嘴和分別與這些噴嘴連通的多個壓力室；致動器單元，該致動器單元具有延伸越過壓力室的壓電片、設(shè)置在該壓電片上與壓力室對應(yīng)的各個位置處的多個單獨電極、和設(shè)置在該壓電片的與單獨電極相對的表面上的公共電極，該致動器單元固定在流動通道單元的表面上，用于改變每個壓力室的內(nèi)部容積；介電薄膜，該介電薄膜連續(xù)地形成在致動器單元的與流動通道單元相對的表面上，從而在位置不對應(yīng)于壓力室的第一區(qū)域上以及在位置對應(yīng)于壓力室的第二區(qū)域上延伸，該介電薄膜具有多個通孔，而且該介電薄膜的介電常數(shù)低于該壓電片的介電常數(shù)；多個第一布線，第一布線形成在介電薄膜的與致動器單元相對的表面上，從而彼此不相交地延伸；和多個第二布線，第二布線穿過介電薄膜的所述通孔延伸，并將各個單獨電極連接到第一布線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的噴墨頭單元，其中第一布線在大致相同的方向上延伸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的噴墨頭單元，其中每個第一布線的整體都設(shè)置在第一區(qū)域內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的噴墨頭單元，其中一個或多個所述第一布線的一部分設(shè)置在第二區(qū)域內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的噴墨頭單元，其中所述單獨電極的形狀大致類似于壓力室的形狀但比壓力室的形狀小，使得當(dāng)在與壓電片垂直的方向上觀察時，單獨電極設(shè)置在各個相應(yīng)的壓力室的輪廓線內(nèi)，且其中一個或多個所述第一布線的所述部分設(shè)置在介電薄膜上的第三區(qū)域內(nèi)，該第三區(qū)域的位置與所述壓力室相對應(yīng)但不與所述單獨電極相對應(yīng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的噴墨頭單元，其中所述介電薄膜的通孔形成在第二區(qū)域內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的噴墨頭單元，其中所述多個壓力室在相同的方向上伸長，而且每個所述通孔都形成在與多個壓力室中相應(yīng)的一個壓力室的兩個相對縱向端中的一端相對應(yīng)的位置處。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的噴墨頭單元，其中所述壓力室的形狀是在其兩個相對縱向端處具有兩個銳角部分的四邊形，而且每個通孔都形成在與多個壓力室中相應(yīng)的一個壓力室的所述兩個銳角部分的其中之一相對應(yīng)的位置處。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的噴墨頭單元，其中在位置對應(yīng)于每個單獨電極的區(qū)域內(nèi)去除介電薄膜的一部分，從而對外部暴露該單獨電極。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的噴墨頭單元，其中所述單獨電極布置在一第一區(qū)域內(nèi)，且所述第一布線延伸進(jìn)入沿該第一區(qū)域延伸的一第二區(qū)域。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的噴墨頭單元，其中介電薄膜的介電常數(shù)不高于壓電片的介電常數(shù)的1/100。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的噴墨頭單元，其中介電薄膜由玻璃和樹脂的其中之一制成。
13.根據(jù)權(quán)利要求1到12中任一項的噴墨頭單元，其中所述壓力室布置成陣列。
14.根據(jù)權(quán)利要求1的噴墨頭單元，其中所述壓力室布置成在第一方向上延伸的至少一行，而且所述壓力室在與第一方向相交的第二方向上伸長。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的噴墨頭單元，其中所述第一布線大致在與第一方向相交的方向上延伸。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的噴墨頭單元，其中所述單獨電極布置在第一區(qū)域內(nèi)，且所述第一布線延伸進(jìn)入沿該第一區(qū)域延伸的第二區(qū)域。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的噴墨頭單元，其中所述壓力室布置成在第一方向上延伸的多行。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的噴墨頭單元，其中每個第一布線的整體都設(shè)置在所述第一區(qū)域內(nèi)。
19.根據(jù)權(quán)利要求17的噴墨頭單元，其中一個或多個所述第一布線的一部分設(shè)置在所述第二區(qū)域內(nèi)。
20.根據(jù)權(quán)利要求14到19中任一項的噴墨頭單元，其中每個通孔都形成在與多個壓力室中相應(yīng)的一個壓力室的兩個相對縱向端中的一端相對應(yīng)的位置處。
專利摘要一種噴墨頭單元，包括打印頭，該打印頭包括流動通道單元，該流動通道單元具有多個噴嘴和與這些噴嘴連通的多個壓力室；致動器單元，該致動器單元具有延伸越過這些壓力室的壓電片，并具有設(shè)置在該壓電片上與這些壓力室對應(yīng)地定位的多個單獨電極、和在與這些單獨電極相對的側(cè)面上的公共電極，該致動器單元固定到流動通道單元上，用于改變每個壓力室的容積；介電薄膜，該介電薄膜形成在致動器單元的與流動通道單元相對的表面上，從而在對應(yīng)和不對應(yīng)于這些壓力室的區(qū)域上延伸，該薄膜具有多個通孔和比該片低的介電常數(shù)；多個第一布線，這些第一布線形成在薄膜的與致動器單元相對的表面上，從而在大致相同的方向上延伸；和多個第二布線，這些第二布線與所述單獨電極和所述第一布線相連，并穿過那些通孔延伸。
文檔編號B41J2/045GK2837075SQ20052011305
公開日2006年11月15日 申請日期2005年7月18日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月16日
發(fā)明者坂井田　惇夫 申請人:兄弟工業(yè)株式會社