CN106553451B - 液体喷射装置 - Google Patents
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Abstract
液体喷射装置包括:流动通道限定构件,有压力腔室;压电致动器,由包括压电层、公共电极和单独电极的多个层构成,公共电极在压电层的一个表面侧上,单独电极在压电层的另一个表面侧上,压电致动器叠置在流动通道限定构件上且具有与压力腔室连通的通孔;环形导体,在压电致动器的远离流动通道限定构件的一个表面上,使得多个层的一部分夹在环形导体和公共电极之间,环形导体包围通孔的周边;液体供应构件,有与通孔连通的供应通道,液体供应构件经由环形导体结合到压电致动器的一个表面,环形导体连接到端子,端子被赋予预定恒定电位,环形导体对通孔限定的流动通道暴露。在不增加装置的尺寸的情况下液体的电位被维持在恒定水平。
Description
技术领域
本发明涉及一种液体喷射装置。
背景技术
JP2009-255536A中公开了被构造成从喷嘴喷射墨的喷墨头作为液体喷射装置的一个示例。公开的喷墨头包括:流动通道限定板,在该流动通道限定板中形成多个压力腔室;压电致动器,该压电致动器被设置在流动通道限定板上,从而覆盖压力腔室;和储存器限定板,该储存器限定板结合到压电致动器的上表面。
流动通道限定板设有在压力腔室布置的方向上延伸的集管(连通部)。集管对流动通道限定板的上表面敞开。压电致动器具有包括振动板、压电层、上电极层和堆叠在振动板上的下电极层的堆叠结构。一个压电元件由下电极层、压电层和上电极层构成,用于对对应一个压力腔室中的墨赋予压力。下电极层是公共电极,上电极层是单独电极。
压电致动器设有与集管的开口对应的通孔。金属层被形成在通孔的周边的周围以便包围通孔。金属层与每一个压电元件的电极独立形成,且不导通到电极。在储存器限定板的在通孔的周边的周围的区域处,储存器限定板经由周围的金属层结合到压电致动器。形成在储存器限定板中的流动通道经由压电致动器的通孔与流动通道限定板的集管连通。
发明内容
在JP2009-255536A中公开的液体喷射装置中,在从储存器限定板供应的液体被充电的情况下,在液体和压电元件的公共电极之间产生电位差。该电位差可在存在于压电层的晶粒边界的小缺陷中引起短路,引起损坏致动器的风险。此外,当液体的电位由于被充电变得不稳定时,阻止从喷嘴喷射的液滴在期望方向上行进。为了避免该缺陷,重要的是将液体的电位保持在恒定水平,(优选地在与公共电极相同的电位)。然而,如果该头设有任何专用于将液体电位保持在恒定水平的结构,头的尺寸不可避免地增加。
本发明的方面涉及液体喷射装置,在该液体喷射装置中,在不增加装置的尺寸的情况下,液体的电位被维持在恒定水平。
在本发明的一个方面中,液体喷射装置包括:流动通道限定构件,在所述流动通道限定构件中形成压力腔室;压电致动器,所述压电致动器由多个层构成,所述多个层彼此堆叠,并且所述多个层包括压电层、公共电极和单独电极,所述公共电极被设置在所述压电层的一个表面侧上,所述单独电极被设置在所述压电层的另一个表面侧上,所述压电致动器被叠置在所述流动通道限定构件上,并且所述压电致动器具有与所述压力腔室连通的通孔;环形导体,所述环形导体被设置在所述压电致动器的两个相反表面中的远离所述流动通道限定构件的一个表面上,使得所述多个层的一部分被夹在所述环形导体和所述公共电极之间,所述环形导体包围所述通孔的周边;和液体供应构件,在所述液体供应构件中形成与所述通孔连通的供应通道,所述液体供应构件经由所述环形导体结合到所述压电致动器的所述两个相反表面中的所述一个表面,其中所述环形导体被连接到端子,所述端子被构造成被赋予预定恒定电位,并且所述环形导体对由所述通孔限定的流动通道暴露。
根据如上所述构造的液体喷射装置,环形导体被设置在压电致动器的两个相反表面中的远离流动通道限定构件的表面上,以便包围通孔的周边。液体供应构件经由环形导体结合到压电致动器的两个相反表面中的所述一个表面,导致在压电致动器的在通孔周围的区域处增强的密封。此外,保持在预定恒定电位的环形导体对由通孔限定的流动通道暴露。因而,从液体供应构件经由通孔供应到压力腔室的液体与通孔的流动通道中的环形导体接触,从而液体的电位等于恒定电位。即,以保持在恒定电位的环形导体在通孔中对流动通道暴露的简单构造使液体的电位保持在恒定电位。不需要附加提供专用于使液体电位成为恒定电位的任何结构,因而避免液体喷射装置的尺寸增加。
在如上所述构造的液体喷射装置中,所述环形导体可具有比所述公共电极大的厚度。
在如上所述构造的液体喷射装置中,所述公共电极可保持在预定恒定电位,并且所述环形导体和所述公共电极可经由被形成为穿过所述压电致动器的所述多个层的所述一部分的接触孔电连接。
在如上所述构造的液体喷射装置中,某一方向可被定义为第一方向,并且与所述第一方向正交的方向可被定义为第二方向,所述液体喷射装置的在所述第二方向上的两个相反端部中的一个端部可被定义为一个端部,而所述两个相反端部中的另一个端部可被定义为另一个端部,所述第二方向上的两个相反方向中的朝向所述液体喷射装置的所述一个端部的一个方向可以被定义为一个方向,而所述第二方向上的所述两个相反方向中的朝向所述液体喷射装置的所述另一个端部的另一个方向可被定义为另一个方向,每一个均作为所述压力腔室(26)的多个压力腔室(26)可被形成在所述流动通道限定构件(21)中,从而沿所述第一方向布置,所述液体喷射装置可进一步包括公共布线,所述公共布线包括:第一导电部,所述第一导电部被设置在所述压电致动器的所述两个相反表面中的所述一个表面上,并且所述第一导电部位于所述压力腔室的在所述第二方向上的两个相反侧中的离所述液体喷射装置的所述一个端部较近的一侧上;和多个第二导电部,所述多个第二导电部被设置在所述压电致动器的所述两个相反表面中的所述一个表面上,并且所述多个第二导电部从所述第一导电部在所述另一个方向上延伸,使得所述多个第二导电部中的每一个第二导电部导通到每一个均作为所述环形导体的多个环形导体中的对应一个环形导体,并且每一个所述第二导电部和每一个所述环形导体中的一方可经由每一个均作为所述接触孔的多个接触孔中的对应一个接触孔连接到所述公共电极。
如上所述构造的液体喷射装置可进一步包括单独布线,所述单独布线被设置在所述压电致动器的所述两个相反表面中的所述一个表面上,每一个所述单独布线从所述多个压力腔室中的对应一个压力腔室的所述单独电极在所述另一个方向上延伸。
在如上所述构造的液体喷射装置中,所述多个压力腔室可形成第一压力腔室列和第二压力腔室列,所述第一压力腔室列在所述第一方向上延伸,所述第二压力腔室列在所述第一方向上延伸,并且所述第二压力腔室列被设置在所述第一压力腔室列的在所述第二方向上的两个相反侧中的离所述液体喷射装置的所述一个端部较近的一侧上,并且被连接到为所述第一压力腔室列中的每一个所述压力腔室设置的所述环形导体的所述第二导电部被连接到所述第一导电部,从而在所述第二压力腔室列中的对应相邻两个所述压力腔室之间通过。
在如上所述构造的液体喷射装置中,当从所述压电致动器的所述多个层的堆叠方向观察时,为所述第一压力腔室列中的每一个所述压力腔室设置的所述通孔和所述环形导体可被设置成与对应一个所述压力腔室的在所述第二方向上的两个相反端部中的离所述液体喷射装置的所述一个端部较近的一个端部重叠。
在本发明的另一个方面中,液体喷射装置包括:流动通道限定构件,在所述流动通道限定构件中形成压力腔室;压电致动器,所述压电致动器由多个层构成,所述多个层彼此堆叠,并且所述多个层包括压电层、公共电极和单独电极,所述公共电极被设置在所述压电层的一个表面侧上,所述单独电极被设置在所述压电层的另一个表面侧上,所述压电致动器被叠置在所述流动通道限定构件上,并且所述压电致动器具有与所述压力腔室连通的通孔;环形导体,所述环形导体被设置在所述压电致动器的两个相反表面中的远离所述流动通道限定构件的一个表面上,使得所述多个层的一部分被夹在所述环形导体和所述公共电极之间,所述环形导体包围所述通孔的周边;接触孔,所述接触孔被形成为穿过所述压电致动器的所述多个层的所述一部分,从而将所述环形导体和所述公共电极电连接;和液体供应构件,在所述液体供应构件中形成与所述通孔连通的供应通道,所述液体供应构件经由所述环形导体结合到所述压电致动器的所述两个相反表面中的所述一个表面。
根据如上所述构造的液体喷射装置,环形导体被设置在压电致动器的所述两个相反表面中的远离流动通道限定构件的所述一个表面上,从而包围通孔的周边。液体供应构件经由环形导体结合到压电致动器的所述两个相反表面中的所述一个表面上,导致压电致动器的在通孔周围的区域处增强的密封。
在如上所述构造的液体喷射装置中,某一方向可被定义为第一方向,并且与所述第一方向正交的方向可被定义为第二方向,所述液体喷射装置的在所述第二方向上的两个相反端部中的一个端部可被定义为一个端部,而所述两个相反端部中的另一个端部可被定义为另一个端部,所述第二方向上的两个相反方向中的朝向所述液体喷射装置的所述一个端部的一个方向可以被定义为一个方向,而所述第二方向上的所述两个相反方向中的朝向所述液体喷射装置的所述另一个端部的另一个方向可被定义为另一个方向,每一个均作为所述压力腔室的多个压力腔室可被形成在所述流动通道限定构件中,从而沿所述第一方向布置,所述液体喷射装置可进一步包括公共布线,所述公共布线包括:第一导电部,所述第一导电部被设置在所述压电致动器的所述两个相反表面中的所述一个表面上,并且所述第一导电部位于所述压力腔室的在所述第二方向上的两个相反侧中的离所述液体喷射装置的所述一个端部较近的一侧上;和多个第二导电部,所述多个第二导电部被设置在所述压电致动器的所述两个相反表面中的所述一个表面上,并且所述多个第二导电部从所述第一导电部在所述另一个方向上延伸,使得所述多个第二导电部中的每一个第二导电部导通到每一个均作为所述环形导体的多个环形导体中的对应一个环形导体,并且每一个所述第二导电部可经由每一个均作为所述接触孔的多个接触孔中的对应一个接触孔连接到所述公共电极。
在如上所述构造的液体喷射装置中,所述多个压力腔室可形成在所述第二方向上并排布置的两个压力腔室列,当从所述压电致动器的所述多个层的堆叠方向观察时,所述通孔可被设置成与对应一个所述压力腔室的在所述第二方向上的内端部重叠,并且所述接触孔可被设置在所述两个压力腔室列之间的区域中。
在如上所述构造的液体喷射装置中,所述接触孔可被设置在当从所述压电致动器的所述多个层的堆叠方向观察时所述接触孔与对应一个所述压力腔室重叠的区域中。
在如上所述构造的液体喷射装置中,某一方向可被定义为第一方向,并且与所述第一方向正交的方向可被定义为第二方向,所述液体喷射装置的在所述第二方向上的两个相反端部中的一个端部可被定义为一个端部,而所述两个相反端部中的另一个端部可被定义为另一个端部,所述第二方向上的两个相反方向中的朝向所述液体喷射装置的所述一个端部的一个方向可以被定义为一个方向,而所述第二方向上的所述两个相反方向中的朝向所述液体喷射装置的所述另一个端部的另一个方向可被定义为另一个方向,每一个均作为所述压力腔室的多个压力腔室可被形成在所述流动通道限定构件中,从而沿所述第一方向布置,所述液体喷射装置可进一步包括公共布线,所述公共布线包括:第一导电部,所述第一导电部被设置在所述压电致动器的所述两个相反表面中的所述一个表面上,并且所述第一导电部位于所述压力腔室的在所述第二方向上的两个相反侧中的离所述液体喷射装置的所述一个端部较近的一侧上;和多个第二导电部,所述多个第二导电部被设置在所述压电致动器的所述两个相反表面中的所述一个表面上,并且所述多个第二导电部从所述第一导电部在所述另一个方向上延伸,使得所述多个第二导电部中的每一个第二导电部导通到每一个均作为所述环形导体的多个环形导体中的对应一个环形导体,并且每一个所述第二导电部可经由每一个均作为所述接触孔的多个接触孔中的对应一个接触孔直接连接到所述公共电极。
附图说明
当与附图结合考虑时,通过阅读以下实施例的详细描述,将更好地理解本公开的目的、特征、优势和技术及工业意义,其中:
图1是示意性地示出根据第一实施例的喷墨打印机的平面图;
图2是头单元的平面图;
图3是图2的部分放大平面图;
图4是沿图3中的线IV-IV截取的剖视图;
图5是图4的部分放大剖视图;
图6是第一实施例的变型的剖视图,该视图与图5对应;
图7是另一变型的剖视图,该视图与图5对应;
图8A和图8B是进一步的变型的头单元的部分放大平面图;
图9是根据第二实施例的头单元的部分放大平面图;
图10是图9的头单元的剖视图;并且
图11A和图11B是根据第二实施例的变型的头单元的部分放大剖视图。
具体实施方式
首先参考图1,将说明根据第一实施例的喷墨打印机1的示意结构。图1中分别标示为“前”、“后”、“右”和“左”的方向分别定义为打印机1的前侧、后侧、右侧和左侧。此外,图1的片材的两个相反侧中与片材的前表面对应的一侧被定义为打印机的上侧,而与片材的背面对应的另一侧被定义为打印机的下侧。下列说明基于这些定义。
打印机的总体结构
如图1所示,喷墨打印机1包括压板2、滑架3、喷墨头4、输送机构5和控制器6。
作为记录介质的一个示例的记录片材100被放置在压板2上。滑架3能够在滑架3与压板2对置的区域中移动,以便沿两个导轨10、11在左右方向(下文中适当的情况下也称为“扫描方向”)上往复移动。无端皮带14被连接到滑架3。当无端皮带14被滑架驱动马达15驱动时,滑架3在扫描方向上往复移动。
喷墨头4被安装在滑架3上,且被构造成与滑架3一起在扫描方向上移动。喷墨头4包括在扫描方向上布置的四个头单元16。四个头单元16经由相应的管(未示出)连接到保持四个墨盒17的盒保持件7,四个墨盒17中分别存储黑色墨、黄色墨、青色墨和品红色墨。每一个头单元16具有形成在它的下表面(对应于图1的图面的背面)的多个喷嘴24(图2-4)。每一个头单元16的喷嘴24将从对应一个墨盒17供应的墨喷射到放置在压板2上的记录片材100。
输送机构5包括两个输送辊18、19,所述两个输送辊18、19被设置成在前后方向上将压盘2夹在两个输送辊18、19之间。输送机构5被构造成使得两个输送辊18、19将放置在压板2上的记录片材100朝向前侧(也就是在输送方向上)输送。
控制器6包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)和包括各种控制电路的特定用途集成电路(ASIC)。控制器6执行各种处理,例如根据存储在ROM中的程序通过ASIC在记录片材100上的打印处理。例如,控制器6在打印处理中基于从外部装置例如个人计算机(PC)输入的打印命令控制喷墨头4、滑架驱动马达15和其它相关部件,使得在记录片材100上打印图像等。具体地,控制器6控制打印机1以便交替地执行喷墨操作和输送操作,在喷墨操作中,喷墨头4在与滑架3一起在扫描方向上移动的同时喷射墨,在输送操作中,记录片材100被输送辊18、19在输送方向上输送预定量。
喷墨头的详细结构
将说明喷墨头4中的每一个头单元16的结构。因为四个头单元16结构彼此相同,所以以下将说明四个头单元16中的一个。
图2是头单元16的平面图。图3是图2的部分放大平面图。图4是沿图3的线IV-IV截取的剖视图。图5是图4的部分放大剖视图。如图2-5所示,头单元16包括喷嘴板20、流动通道限定板21、包括多个压电元件31的压电致动器22和储存器限定构件23。简言之,结合到流动通道限定板21的端部的COF50由图2和图3中的双点划线示意性示出,并且储存器限定构件23由图3中的双点划线示意性地示出。
喷嘴板
喷嘴板20由硅等形成。多个喷嘴24被形成在喷嘴板20中。如图2所示,喷嘴24被布置在输送方向上且形成在扫描方向上布置的两个喷嘴列27(27a、27b)。在一个喷嘴列27中的喷嘴24的节距由P表示的情况下,喷嘴列27a的喷嘴24相对于喷嘴列27b中的喷嘴24在输送方向上偏移距离P/2。
流动通道限定板
流动通道限定板21是由单晶硅形成的板。在流动通道限定板21中,形成分别与多个喷嘴24连通的多个压力腔室26。每一个压力腔室26具有在扫描方向上延伸的矩形平面形状。多个压力腔室26形成在扫描方向上布置的两个压力腔室列28(28a、28b)以便与两个喷嘴列27对应。流动通道限定板21的下表面被喷嘴板20覆盖。当从上下方向上观察时,每一个压力腔室26的扫描方向上的外端部与喷嘴24的对应一个重叠。如图2所示,右压力腔室列28a中的每一个压力腔室26的右端部与喷嘴24的对应一个重叠,并且左压力腔室列28b中的每一个压力腔室26的左端部与喷嘴24的对应一个重叠。
压电致动器
压电致动器22具有堆叠结构,该堆叠结构由多个层构成,所述多个层包括叠置在流动通道限定板21上的绝缘层30和压电层37。压电致动器22被设置在流动通道限定板21的上表面上,以便覆盖所述多个压力腔室26。在压电致动器22的与相应压力腔室26的内端部对应的部分处,压电致动器22设有通孔29。每一个通孔29被形成为穿过多个层,以便与对应一个压力腔室26连通。具体地,在右压力腔室列28a中,通孔29与对应一个压力腔室26的左端部重叠。在左压力腔室列28b中,通孔29与对应一个压力腔室26的右端部重叠。墨被从储存器限定构件23的储存器60经由相应通孔29供应到压力腔室26。
绝缘层30是例如通过氧化硅板的表面形成的二氧化硅层。绝缘层30具有例如1.0μm-1.5μm的厚度。多个压电元件31被设置在绝缘层30的上表面的与多个压力腔室26重叠的位置。每一个压电元件31对相应的压力腔室26中的墨赋予喷射能量,用于从相应的喷嘴24喷射墨。
将说明压电元件31。在绝缘层30上,公共电极32、两个压电构件33和多个单独电极34依次堆叠。
公共电极32被设置在绝缘层30的上表面上。如图4和图5所示,公共电极32被形成在绝缘层30的大致整个上表面上。公共电极32由例如铂(Pt)形成。公共电极32具有例如0.1μm的厚度。
两个压电构件33被设置在公共电极32上以便与相应的两个压力腔室列28对应。通过使由压电材料例如锆钛酸铅(PZT)形成的膜制备的压电层37图案化,获得每一个压电构件33。压电层37可由除了PZT之外的材料(例如不含铅的无铅压电材料)形成。每一个压电构件33具有例如1.0μm-2.0μm的厚度。每一个压电构件33具有在输送方向上延伸的长平面形状,且被设置为在输送方向上跨越两个压力腔室列28中的对应一个压力腔室列28的压力腔室26。
多个单独电极34被形成在每一个压电构件33的上表面的分别与压力腔室26对应的位置。每一个单独电极34具有小于压力腔室26的矩形平面形状,且被设置成与对应压力腔室26的中央部分重叠。例如,每一个单独电极34由铱(Ir)或铂(Pt)形成,且具有0.1μm的厚度。
在上述构造中,为一个压力腔室26形成一个压电元件31,通过一个单独电极34、公共电极32的面对一个压力腔室26的部分和压电构件33的由一个单独电极34和公共电极32的该部分夹着的部分形成一个压电元件31。压电构件33的由位于压电构件33的下表面侧的公共电极32和位于压电构件33的上表面侧的一个单独电极34夹着的部分在下文中将被称为活动部36。当在每一个压电元件31中在单独电极34和公共电极32之间产生电位差并且电场相应地在活动部36的厚度方向上作用在活动部36上时,活动部36在平面方向上变形。由于活动部36的变形,压电元件31作为整体经受弯曲变形,从而压电元件31的与压力腔室26面对的部分在与绝缘层30的平面方向正交的上下方向上变形。
如图4和图5所示,除了绝缘层30和压电元件31之外,压电致动器22进一步包括压电构件保护层40和中间绝缘层41。
如图4和图5所示,压电构件保护层40被设置成覆盖两个压电构件33。压电构件保护层40是用于保护压电构件33(压电层37)的层,例如用于防止空气中的水分进入压电构件33。例如,压电构件保护层40由具有低水渗透性的材料例如氧化物诸如铝氧化物(氧化铝:Al2O3)、硅氧化物(SiOx)或钽氧化物(TaOx)或氮化物诸如氮化硅(SiN)形成。
中间绝缘层41被形成在压电构件保护层40上。虽然用于中间绝缘层41的材料不作限制,但中间绝缘层41由例如二氧化硅(SiO2)形成。中间绝缘层41具有例如0.3μm-0.5μm的厚度。中间绝缘层41被设置用于增强公共电极32和连接到相应单独电极34的单独布线42(将被说明)之间的绝缘性。
如图3-5所示,压电构件保护层40和中间绝缘层41在形成在压电构件33上的每一个单独电极34的中央部分处被部分去除。此外,在每一个单独电极34的中央部分处也将覆盖单独布线42和公共布线44的布线保护层43去除。即,每一个单独电极34的中央部分不被压电构件保护层40、中间绝缘层41和布线保护层43覆盖。因而,不会由于压电构件33上设置层40、41、43而防碍压电构件33变形。
单独布线和公共布线
在压电致动器22的上表面上,也就是在中间绝缘层41的上表面上,设置公共布线44和多个单独布线42。单独布线42和公共布线44由具有低电阻率的材料例如铝(Al)或金(Au)形成。单独布线42和公共布线44具有例如1.0μm的厚度。
每一个单独布线42的一端与相应的压电构件33的上表面的一端重叠。每一个单独布线42的一端在形成为穿过压电构件保护层40和中间绝缘层41的接触孔中经由连接构件48导通到对应单独电极34。每一个单独布线42被从对应单独电极34向右引出,且延伸到流动通道限定板21的右端部,在该右端部处,流动通道限定板21不由储存器限定构件23覆盖。具有比单独布线42大的宽度的多个驱动端子46被设置在流动通道限定板21的上表面的右端部上,以便在输送方向上布置。多个单独布线42被分别连接到多个驱动端子46。将要说明的COF50被连接到驱动端子46。
公共布线44包括第一导电部44a、多个第二导电部44b、两个第三导电部44c。
第一导电部44a被设置在多个压力腔室26的左侧也就是压力腔室26的一侧上,压力腔室26的所述一侧与引出单独布线42的另一侧相反。换言之,第一导电部44a被设置在压力腔室26的在扫描方向上的两个相反侧中的离头单元16的左端部较近的一侧上。第一导电部44a在与多个压力腔室26的布置方向一致的扫描方向上延伸。多个接触孔53被形成为穿过设置在第一导电部44a和公共电极32之间的中间绝缘层41和压电构件保护层40。第一导电部44a经由连接构件54连接到公共电极32,这些连接构件54由导电材料形成且被设置在相应接触孔53中。
每一个第二导电部44b从第一导电部44a向右延伸,通过左压力腔室列28b中的对应相邻两个压力腔室26之间,且到达两个压力腔室列28a、28b之间的中间区域。在两个压力腔室列28a、28b之间的中间区域中,多个接触孔55被形成为穿过压电构件保护层40和中间绝缘层41以便分别与多个第二导电部44b对应。每一个第二导电部44b经由由导电材料形成,且被设置在相应接触孔55中的连接构件56中的对应一个连接构件56连接到公共电极32。
如图2和图3所示,两个第三导电部44c分别从第一导电部44a的前端部和后端部延伸到流动通道限定板21的右端部,在该右端部处,流动通道限定板21不被储存器限定构件23覆盖。在流动通道限定板21的右端部的上表面上设置两个接地端子47。两个接地端子47被分别设置在一组驱动端子46的前侧和后侧。两个第三导电部44c被连接到相应的两个接地端子47。两个接地端子47被连接到COF50,从而用作被赋予接地电位的端子。
在该构造中,公共电极32经由公共布线44的第一导电部44a、第二导电部44b和第三导电部44c连接到接地端子47。因而,公共电极32的电位保持在接地电位。可以认为公共电极32和接地端子47通过两个线路(也就是从第一导电部44a延伸且经过连接构件54的线路;以及从第一导电部44a延伸且经过第二导电部44b和连接构件56的线路)导通。在该构造中,当每一个压电元件31被驱动时,电流从公共电极32经由上面指示的两个线路流动到接地端子47。因此,接地端子47和与接地端子47间隔开的压电元件31之间的电阻低,从而能够减少在位于不同位置处的所述多个压电元件31中公共电极32的电位变化。
如图3-5所示,环形导体45被设置在中间绝缘层41上(也就是在压电致动器22的上表面上),以便包围相应通孔29。每一个环形导体45的厚度(即每一个环形导体45从压电致动器22的上表面到环形导体45的上端面的高度)是例如1.0μm。储存器限定构件23经由环形导体45结合到压电致动器22的上表面的在相应通孔29的周围的区域。
环形导体45被导通到从第一导电部44a延伸到两个压力腔室列28之间的中间区域的第二导电部44b的远端。如图3所示,用于左、右压力腔室列28a、28b中的对应两个压力腔室26的两个环形导体45被导通到一个第二导电部44b分支的远端。在本实施例中,能够理解两个环形导体45被导通到其多数部分是公共的相应的两个第二导电部44b。每一个环形导体45经由对应第二导电部44b和对应连接构件56导通到设置在环形导体45下方的公共电极32,环形导体45与公共电极32协作,以将压电构件保护层40和中间绝缘层41夹在环形导体45与公共电极32之间。与公共电极32一样,环形导体45具有接地电位。
如图4和图5所示,每一个环形导体45在它的内端面处对由对应通孔29限定的流动通道暴露。因此,从储存器限定构件23经由通孔29供应到压力腔室26的墨在由通孔29限定的流动通道中接触环形导体45,从而已接触环形导体45的墨的电位变得等于接地电位。作为结果,防止墨被充电。
在本实施例中,覆盖单独布线42和公共布线44的布线保护层43被形成在中间绝缘层41上,从而在多个单独布线42之间以及单独布线42和公共布线44之间增强绝缘性。例如,布线保护层43由氮化硅(SiNx)形成,且具有0.1μm-1μm的厚度。如在图3和图4所示,布线保护层43不被形成在流动通道限定板21的右端部处,且驱动端子46和接地端子47不被布线保护层43覆盖。布线保护层43可被根据不同条件例如布线的材料和节距而消除。例如,在单独布线42和公共布线44由金形成的情况下可以消除布线保护层43。
COF
如图2和图3所示,在COF50的一端处,COF50连接到流动通道限定板21的右端部的上表面,在COF50的所述一端处,设置驱动端子46和接地端子47。驱动器IC51被安装在COF50上。在COF50的另一端处,COF50连接到打印机1的控制器6(图1)。COF50具有多个驱动布线52(见图4)和地布线(未示出)。驱动布线52被连接到驱动器IC51的相应输出端子。在COF50结合到流动通道限定板21的右端部的状态下,驱动布线52被电连接到相应驱动端子46。同时,COF50的地布线被电连接到相应接地端子47。
驱动器IC51基于从控制器6发出的控制信号产生驱动信号,且将产生的驱动信号输出到压电元件31。驱动信号经由驱动布线52输入到驱动端子46,且经由单独布线42供应到单独电极34。在该情况下,单独电极34的电位在预定驱动电位和接地电位之间改变。另一方面,经由公共布线44与接地端子47接触的公共电极32的电位保持在接地电位。
以下将说明当驱动信号被从驱动器IC51供应到每一个压电元件31时每一个压电元件31的操作。在不输入驱动信号的状态下,单独电极34的电位保持在接地电位,也就是说,单独电极34具有与公共电极32相同的电位。当在该状态下输入驱动信号到单独电极34时,由于单独电极34和公共电极32之间的电位差,电场在厚度方向上作用在压电构件33的活动部36上。在该情况下,在绝缘层30上的活动部36变形,从而整个压电元件31经受弯曲变形从而朝向压力腔室26突出。作为结果,压力腔室26的容积减少,在压力腔室26中产生压力波,从而从与压力腔室26连通的喷嘴24喷射墨滴。
储存器限定构件
用于储存器限定构件23的材料不受限制。储存器限定构件23可以与流动通道限定板21一样由硅板形成,或者可由其它材料例如树脂形成。储存器限定构件23可具有由彼此不同的材料形成的多个层构成的堆叠结构。
存储墨的储存器60被形成在储存器限定构件23的上部。墨被从由盒保持器7保持的对应墨盒17(图1)供应到储存器60。在储存器限定构件23的下部处,形成与相应的两个压电构件33对应的两个凹入部63。在储存器限定构件23结合到流动通道限定板21的上表面的状态下,两个压电构件33被容纳在相应的两个凹入部63中。多个供应通道64被形成在储存器限定构件23的分隔壁65中,该分隔壁65限定所述两个凹入部63。
储存器限定构件23通过热固性粘合剂66被结合到压电致动器22。当结合时,储存器限定构件23的分隔壁65被结合到压电致动器22的位于两个压电构件33之间的区域,并且供应通道64与相应通孔29连通。分隔壁65经由环形导体45结合到压电致动器22的在通孔29的周围的区域,导致在通孔29的周围的区域处增强的密封。
如上所述,环形导体45被经由连接构件54、56连接到公共电极32,以便保持在与公共电极32相同的接地电位。此外,每一个环形导体45在相应的通孔29中对流动通道暴露。因此,从储存器限定构件23经由通孔29供应到压力腔室26的墨在通孔29的流动通道中与环形导体45接触,从而墨的电位变得等于接地电位。在本实施例中,使墨的电位等于接地电位,因此以保持在接地电位的环形导体45在通孔29中对流动通道暴露的简单构造防止墨充电。即,不需要另外提供任何专用于使墨的电位等于接地电位的结构,因而避免头单元16的尺寸的增加。
公共电极32经由连接构件56连接到设置在压电致动器22的上表面的公共布线44。而且,每一个环形导体45被连接到延伸到相应的通孔29附近的公共布线44的相应的第二导电部44b,从而环形导体45被保持在接地电位。即,通过利用将公共电极32连接到接地端子47的结构,环形导体45保持在接地电位。因而不需要提供任何用于将环形导体45的电位保持在接地电位的特殊结构。
可以想到的是:公共电极32在每一个通孔29中对流动通道部分暴露,以允许墨接触公共电极32。然而,在如本实施例中公共电极32的厚度很小(例如0.1μm)的情况下,公共电极32的暴露面积很小,从而即使公共电极32在每一个通孔29中对流动通道暴露,墨也难以接触公共电极32。相反,本实施例中环形导体45具有大于公共电极32的厚度(例如1.0μm),导致与墨的更大接触面积。因而,在本实施例中,与公共电极32暴露的构造相比,更容易将墨的电位保持在接地电位。
如图2所示,公共布线44的第二导电部44b从环形导体45朝向第一导电部44a向左延伸,而单独布线42从单独电极34向右延伸。即,公共布线44的第二导电部44b和单独布线42在彼此不同的方向上延伸,从而第二导电部44b和单独布线42可容易在压电致动器22的上表面上布局。
如图3所示,通孔29被设置成与对应压力腔室26的内端部重叠。即,在右压力腔室列28a中,通孔29与对应压力腔室26的左端部重叠。在左压力腔室列28b中,通孔29与对应压力腔室26的右端部重叠。在该构造中,连接到用于远离第一导电部44a定位的右压力腔室列28a的环形导体45的每一个第二导电部44b仅需要通过左压力腔室列28b中对应相邻两个压力腔室26之间,而不通过右压力腔室列28a中的相邻两个压力腔室26之间。因此,从用于左压力腔室列28b的相应的单独电极34引出的单独布线42中的每一个可被容易地设置成通过右压力腔室列28a中的对应相邻两个压力腔室26之间。
在本实施例中,头单元16是“液体喷射装置”的一个示例。流动通道限定板21是“流动通道限定构件”的一个示例。储存器限定构件23是“液体供应构件”的一个示例。输送方向是“第一方向”的一个示例,扫描方向是“第二方向”的一个示例。
将说明示出的第一实施例的一些变型。在以下变型中,与第一实施例中使用的相同附图标记被用于标识对应部件,并且省略其详细说明。
(1)如图6所示,不仅环形导体45而且公共电极32可在每一个通孔29中对流动通道暴露。在该构造中,保持在接地电位的导电部具有与墨的更大接触面积。
(2)在第一变型中,公共电极32被设置在压电构件33的下方,并且单独电极34被设置在压电构件33的上方。如图7所示,单独电极74可被设置在压电构件33的下方,并且公共电极72可被设置在压电构件33的上方。在该构造中,设置在压电构件33的上方的公共电极72被绝缘层75覆盖,并且环形导体45被设置在绝缘层75上。与公共电极72协作以将绝缘层75夹在其间的每一个环形导体45经由设置在形成于绝缘层75中的对应一个接触孔76中的连接构件77连接到公共电极72。
(3)接触孔55的位置和连接环形导体45与公共电极32的连接构件56的位置可适当地改变。如图8A所示,连接构件56可被设置在当从压电致动器22的多个层的堆叠方向观察时连接构件56与对应压力腔室26重叠的区域中。可替代地,如图8B所示,连接构件56可被设置成与对应环形导体45重叠,并且环形导体45可通过连接构件56直接连接到公共电极32。
(4)在第一实施例中,压电构件保护层40和中间绝缘层41被设置在环形导体45和公共电极32之间。介于环形导体45和公共电极32之间的层可被适当地改变。例如,压电层37的构成压电构件33的部分可介于环形导体45和公共电极32之间。在该第一实施例中,压电构件保护层40和中间绝缘层41的任一个可被消除。
(5)环形导体45不需要连接到公共布线44,该公共布线连接公共电极32和接地端子47。即,每一个环形导体45可通过不同于公共布线44的另一布线直接连接到接地端子47,而不通过对应接触孔55连接到位于环形导体45的下方的公共电极32。
接下来将说明第二实施例。图9是根据第二实施例的头单元80的部分放大平面图。图10是图9的头单元80的剖视图。
图9和图10中示出的第二实施例的头单元80与第一实施例(图3和图5)的头单元16的不同之处在于环形导体85中的每一个在对应通孔29中不对流动通道暴露。除了环形导体85之外的部件与第一实施例中的相同,并且省略其详细说明。
在第二实施例中,因为每一个环形导体85在通孔29中不对流动通道暴露,所以环形导体85不接触墨。因此,在第二实施例中,与第一实施例不同,环形导体85当导通到公共布线44时不提供防止墨充电的优势。在该方面,不需要将环形导体85连接到公共布线44。
然而,在第二实施例中,接触孔55和用于连接公共布线44与公共电极32的连接构件56位于两个压力腔室列28之间的中间区域。即,连接构件56位置靠近位于与压力腔室26的内端部重叠的位置的环形导体85。在该情况下,如果连接到连接构件56的公共布线44的第二导电部44b被设置成绕过环形导体85,根据该布局可能占据另外的空间。为了避免这种不方便,为了节省空间,环形导体85连接到第二导电部44b。
图11A和11B是根据变型的头单元的部分放大平面图。而且在图11A中示出的将接触孔55和连接构件56设置在与压力腔室26重叠的区域的构造中,连接构件56和环形导体85位置彼此靠近。因而优选将环形导体85连接到第二导电部44b。可替代地,如图11B所示,环形导体85可被连接到第二导电部44b,接触孔55和连接构件56可被设置成与环形导体85重叠,环形导体85可通过连接构件56直接连接到公共电极32。
在示出的实施例中,本发明被应用于被构造成通过对记录片材喷射墨而在记录片材上打印图像等的喷墨头。应该理解,本发明能够应用于除了图像打印之外的各种用途的其它液体喷射装置。例如,本发明能够应用于被构造成对基板喷射导电液体以在基板的表面上形成导电图案的液体喷射装置。
Claims (9)
1.一种液体喷射装置,包括:
流动通道限定构件,在所述流动通道限定构件中形成压力腔室;
压电致动器,所述压电致动器由多个层构成,所述多个层彼此堆叠,并且所述多个层包括压电层、公共电极和单独电极,所述公共电极被设置在所述压电层的一个表面侧上,所述单独电极被设置在所述压电层的另一个表面侧上,所述压电致动器被叠置在所述流动通道限定构件上,并且所述压电致动器具有与所述压力腔室连通的通孔;
环形导体,所述环形导体被设置在所述压电致动器的两个相反表面中的远离所述流动通道限定构件的一个表面上,使得所述多个层的一部分被夹在所述环形导体和所述公共电极之间,所述环形导体包围所述通孔的周边;和
液体供应构件,在所述液体供应构件中形成与所述通孔连通的供应通道,所述液体供应构件经由所述环形导体结合到所述压电致动器的所述两个相反表面中的所述一个表面,
其中所述环形导体被连接到端子,所述端子被构造成被赋予预定恒定电位,并且所述环形导体对由所述通孔限定的流动通道暴露,
其中所述公共电极被保持在所述预定恒定电位,
其中所述环形导体和所述公共电极经由接触孔电连接,所述接触孔被形成为穿过所述压电致动器的所述多个层的所述一部分,
其中每一个均作为所述压力腔室的多个压力腔室被形成在所述流动通道限定构件中,沿第一方向布置,并且与所述第一方向正交的方向被定义为第二方向,
其中所述液体喷射装置的在所述第二方向上的两个相反端部中的一个端部被定义为一个端部,而所述两个相反端部中的另一个端部被定义为另一个端部,
其中所述第二方向上的两个相反方向中的朝向所述液体喷射装置的所述一个端部的一个方向被定义为一个方向,而所述第二方向上的所述两个相反方向中的朝向所述液体喷射装置的所述另一个端部的另一个方向被定义为另一个方向,
其中所述液体喷射装置进一步包括公共布线,所述公共布线包括:第一导电部,所述第一导电部被设置在所述压电致动器的所述两个相反表面中的所述一个表面上,并且所述第一导电部位于所述压力腔室的在所述第二方向上的两个相反侧中的离所述液体喷射装置的所述一个端部较近的一侧上;和多个第二导电部,所述多个第二导电部被设置在所述压电致动器的所述两个相反表面中的所述一个表面上,并且所述多个第二导电部从所述第一导电部在所述另一个方向上延伸,使得所述多个第二导电部中的每一个第二导电部导通到每一个均作为所述环形导体的多个环形导体中的对应一个环形导体,并且
其中每一个所述第二导电部和每一个所述环形导体中的一方经由每一个均作为所述接触孔的多个接触孔中的对应一个接触孔连接到所述公共电极。
2.根据权利要求1所述的液体喷射装置,其中所述环形导体具有比所述公共电极大的厚度。
3.根据权利要求1所述的液体喷射装置,进一步包括单独布线,所述单独布线被设置在所述压电致动器的所述两个相反表面中的所述一个表面上,每一个所述单独布线从所述多个压力腔室中的对应一个压力腔室的所述单独电极在所述另一个方向上延伸。
4.根据权利要求1所述的液体喷射装置,
其中所述多个压力腔室形成第一压力腔室列和第二压力腔室列,所述第一压力腔室列在所述第一方向上延伸,所述第二压力腔室列在所述第一方向上延伸,并且所述第二压力腔室列被设置在所述第一压力腔室列的在所述第二方向上的两个相反侧中的离所述液体喷射装置的所述一个端部较近的一侧上,并且
其中被连接到为所述第一压力腔室列中的每一个所述压力腔室设置的所述环形导体的所述第二导电部被连接到所述第一导电部,从而在所述第二压力腔室列中的对应相邻两个所述压力腔室之间通过。
5.根据权利要求4所述的液体喷射装置,其中当从所述压电致动器的所述多个层的堆叠方向观察时,为所述第一压力腔室列中的每一个所述压力腔室设置的所述通孔和所述环形导体被设置成与对应一个所述压力腔室的在所述第二方向上的两个相反端部中的离所述液体喷射装置的所述一个端部较近的一个端部重叠。
6.一种液体喷射装置,包括:
流动通道限定构件,在所述流动通道限定构件中形成压力腔室;
压电致动器,所述压电致动器由多个层构成,所述多个层彼此堆叠,并且所述多个层包括压电层、公共电极和单独电极,所述公共电极被设置在所述压电层的一个表面侧上,所述单独电极被设置在所述压电层的另一个表面侧上,所述压电致动器被叠置在所述流动通道限定构件上,并且所述压电致动器具有与所述压力腔室连通的通孔;
环形导体,所述环形导体被设置在所述压电致动器的两个相反表面中的远离所述流动通道限定构件的一个表面上,使得所述多个层的一部分被夹在所述环形导体和所述公共电极之间,所述环形导体包围所述通孔的周边;
接触孔,所述接触孔被形成为穿过所述压电致动器的所述多个层的所述一部分,从而将所述环形导体和所述公共电极电连接;和
液体供应构件,在所述液体供应构件中形成与所述通孔连通的供应通道,所述液体供应构件经由所述环形导体结合到所述压电致动器的所述两个相反表面中的所述一个表面,
其中每一个均作为所述压力腔室的多个压力腔室被形成在所述流动通道限定构件中,沿第一方向布置,并且与所述第一方向正交的方向被定义为第二方向,
其中所述液体喷射装置的在所述第二方向上的两个相反端部中的一个端部被定义为一个端部,而所述两个相反端部中的另一个端部被定义为另一个端部,
其中所述第二方向上的两个相反方向中的朝向所述液体喷射装置的所述一个端部的一个方向被定义为一个方向,而所述第二方向上的所述两个相反方向中的朝向所述液体喷射装置的所述另一个端部的另一个方向被定义为另一个方向,
其中所述液体喷射装置进一步包括公共布线,所述公共布线包括:第一导电部,所述第一导电部被设置在所述压电致动器的所述两个相反表面中的所述一个表面上,并且所述第一导电部位于所述压力腔室的在所述第二方向上的两个相反侧中的离所述液体喷射装置的所述一个端部较近的一侧上;和多个第二导电部,所述多个第二导电部被设置在所述压电致动器的所述两个相反表面中的所述一个表面上,并且所述多个第二导电部从所述第一导电部在所述另一个方向上延伸,使得所述多个第二导电部中的每一个第二导电部导通到每一个均作为所述环形导体的多个环形导体中的对应一个环形导体,并且
其中每一个所述第二导电部经由每一个均作为所述接触孔的多个接触孔中的对应一个接触孔连接到所述公共电极。
7.根据权利要求6所述的液体喷射装置,
其中所述多个压力腔室形成在所述第二方向上并排布置的两个压力腔室列,
其中当从所述压电致动器的所述多个层的堆叠方向观察时,所述通孔被设置成与对应一个所述压力腔室的在所述第二方向上的内端部重叠,并且
其中所述接触孔被设置在所述两个压力腔室列之间的区域中。
8.根据权利要求6所述的液体喷射装置,其中所述接触孔被设置在当从所述压电致动器的所述多个层的堆叠方向观察时所述接触孔与对应一个所述压力腔室重叠的区域中。
9.根据权利要求6所述的液体喷射装置,
其中每一个均作为所述压力腔室的多个压力腔室被形成在所述流动通道限定构件中,沿第一方向布置,并且与所述第一方向正交的方向被定义为第二方向,
其中所述液体喷射装置的在所述第二方向上的两个相反端部中的一个端部被定义为一个端部,而所述两个相反端部中的另一个端部被定义为另一个端部,
其中所述第二方向上的两个相反方向中的朝向所述液体喷射装置的所述一个端部的一个方向被定义为一个方向,而所述第二方向上的所述两个相反方向中的朝向所述液体喷射装置的所述另一个端部的另一个方向被定义为另一个方向,
其中所述液体喷射装置进一步包括公共布线,所述公共布线包括:第一导电部,所述第一导电部被设置在所述压电致动器的所述两个相反表面中的所述一个表面上,并且所述第一导电部位于所述压力腔室的在所述第二方向上的两个相反侧中的离所述液体喷射装置的所述一个端部较近的一侧上;和多个第二导电部,所述多个第二导电部被设置在所述压电致动器的所述两个相反表面中的所述一个表面上,并且所述多个第二导电部从所述第一导电部在所述另一个方向上延伸,使得所述多个第二导电部中的每一个第二导电部导通到每一个均作为所述环形导体的多个环形导体中的对应一个环形导体,并且
其中每一个所述第二导电部经由每一个均作为所述接触孔的多个接触孔中的对应一个接触孔直接连接到所述公共电极。
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