CN113103763A - 液体喷射头和液体喷射头的制造方法 - Google Patents

液体喷射头和液体喷射头的制造方法 Download PDF

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Abstract

本申请涉及液体喷射头和液体喷射头的制造方法。液体喷射头包括：元件基板，其具有能量产生元件，能量产生元件配置成产生用于从喷射口喷射液体的能量；支撑构件，用于支撑元件基板，支撑构件包括在其中形成的液体室以用于向喷射口供应液体；和减震部，用于吸收液体室内液体的振动，减震部是挠性的。支撑构件具有通孔，当液体喷射头处于使用中定向时，通孔在竖直方向上位于液体室上方的位置处与液体室连通。减震部具有在竖直方向上向下渐缩的渐缩部，并且减震部定位成使得渐缩部封闭通孔，并且通过固定构件使减震部和支撑构件彼此附接。

Description

液体喷射头和液体喷射头的制造方法
技术领域
本公开涉及液体喷射头以及液体喷射头的制造方法。
背景技术
液体喷射头作为用于形成照片、文档或三维结构的手段，配置成从设置有喷射口的元件基板喷射多种液体，例如墨。如果由于形成有多个喷嘴而通过一次喷射操作来喷射大量的液体，或者以较短的喷射间隔来喷射液体以实现高速记录，则每小时的液体喷射量变大，从而喷射口内液体振动也趋于加大。如果在液体振动充分终止之前喷射液体，则可能会不利地影响记录质量。
日本专利申请特开No.2015-107633讨论了一种液体喷射头，包括：液体室，液体从液体室供应到喷射口；以及挠性减震部，处在用于支撑元件基板的支撑构件的一部分(液体室顶壁或壁表面的一部分)中。由于减震部由挠性材料制成，因此其形状可以根据液体室内液体的振动而变形，以便吸收液体的振动，从而抑制喷射口内液体的振动。
发明内容
在日本专利申请特开No.2015-107633中讨论的液体喷射头中，设置在液体室的壁表面上的减震部与包括有液体室的支撑构件二者仅通过支撑构件和减震部之间的附着力来接合，从而它们之间的附着力不会很高。因此，如果液体接触到支撑构件和减震部之间的接合部，则液体室内的液体可能会经由此接合部而泄漏到外部。
此外，在某些情况下，因喷射液体等情况而产生的气泡会进入液体室。如果在液体室内形成有可容纳气泡的凹部，则某些情况下气泡会积聚在凹部中。积聚在凹部中的气泡会进入喷射口，从而使从喷射口喷射液体的液体喷射性能劣化。
本公开旨在提供一种包括液体室的液体喷射头，能够在防止气泡积聚在液体室内部的同时确保支撑构件和减震部之间的高附着性。
根据本公开的一方面，液体喷射头包括：元件基板，具有能量产生元件，能量产生元件配置成产生用于从喷射口喷射液体的能量；支撑构件，用于支撑元件基板，支撑构件包括在其中形成的液体室以用于将液体供应到喷射口；和减震部，用于吸收液体室内液体的振动，减震部是挠性的；其中，支撑构件具有通孔，当液体喷射头处于使用中定向时通孔在沿着竖直方向位于液体室上方的位置处与液体室连通；其中，减震部具有在竖直方向上向下渐缩的渐缩部，并且定位成使得渐缩部封闭通孔；并且其中，通过固定构件使减震部和支撑构件彼此附接。
通过以下参考附图对示例性实施例的描述，本发明的其他特征将变得明显。
附图说明
图1A和1B分别是示出液体喷射头和元件基板的构造的图。
图2是示出液体喷射头的前视图。
图3是示出密封构件的透视图。
图4是沿着图2中的截面A-A截取的液体喷射头的剖视图。
图5A和图5B是各自示意性地示出流路构件的图。
图6是根据第二示例性实施例的液体喷射头的剖视图。
图7是示出液体喷射头制造过程的流程图。
具体实施方式
在下面的描述中，将参考附图描述本发明的示例性实施例。
(第一示例性实施例)
(液体喷射头)
图1A是示出根据本示例性实施例的液体喷射头100的分解透视图。图1B是示意性地示出从中喷射液体的元件基板155的喷射口123附近的构造的截面的图。液体喷射头100主要包括副罐120、壳体110、流路构件130和记录元件单元150，通过固定构件160把这些构件彼此固定。在本示例性实施例中，采用螺钉作为固定构件160。副罐120是在液体喷射头100中用于存储从存储液体的主罐(未示出)供应的液体(墨)的罐。流路构件130具有流路131，用于将液体从副罐120供应到元件基板155。记录元件单元150包括用于喷射液体的元件基板155、用于支撑元件基板155的支撑构件151、和电连接到元件基板155的挠性基板157。通过使用粘合剂(未示出)来使支撑构件151与元件基板155接触。此外，支撑构件151可以由铁和不锈钢材料(SUS)的合金(例如碳钢(S45C))、无机材料(例如硅、陶瓷)、或树脂材料(例如环氧树脂)制成。支撑构件151最好是耐腐蚀的。
密封构件140设置在流路构件130和记录元件单元150之间。密封构件140包括用于吸收(抑制)液体振动的减震部142和用于防止液体泄漏的密封部115。减震部142由挠性材料形成。更具体地，挠性材料的示例包括树脂材料，例如环氧树脂、热塑性弹性体、热固性弹性体和硅橡胶。减震部142仅需包含这些树脂材料中的至少一种。在减震部142设置在液体室101的内部(参照图4)的情况下，通过减震部142可根据液体振动而变形，能够抑制液体室101内的液体振动。类似地，密封部115也由挠性材料形成。更具体地，挠性材料的示例包括树脂材料，例如环氧树脂、热塑性弹性体、热固性弹性体和硅橡胶。密封部115仅需包含这些树脂材料中的至少一种。密封部115防止液体从流路构件130的流路131与记录元件单元150之间的部分泄漏。从主罐供给的液体按照以下顺序流过或经过流路构件130、密封构件140的密封部115、支撑构件151的供应口152、和液体室101，然后被供应到喷射口123。密封构件140的除减震部142和密封部115之外的部分116由非挠性材料(例如塑料或金属)形成。即，密封构件140由挠性构件和非挠性构件组成。
如图1B所示，元件基板155设置有能量产生元件124，能量产生元件124配置成产生用于从喷射口123喷射液体的能量。尽管图1B示出了发热元件作为能量产生元件124的示例，但是根据本示例性实施例的能量产生元件不限于此。即，可以代替地将压电元件用作能量产生元件124。驱动能量产生元件124将导致液体发生膜沸腾，然后从喷射口123喷射液体。
(液体喷射头的内部构造)
图2是在液体喷射头100完成状态下的图1A和图1B中的液体喷射头100的一部分的正视图。图3是示出密封构件140的透视图。图4是示出沿着图2中的A-A截面截取的剖视图。液体从主罐经由连接到液体连接部121的管(未示出)供应到液体室101。
如图4所示，密封构件140设置在支撑构件151的第二表面103上，该第二表面103是支撑构件151的用于支撑元件基板155的表面102(第一表面)的背面。密封构件140设置为使得密封构件140的减震部142封闭通孔154。液体室101具有相对于用于支撑元件基板155的第一表面102倾斜的形状，使得液体室101的横截面积沿竖直方向(沿着Z方向)从上侧朝向下侧逐渐增大(在下文中，液体室101也称为三角形液体室101)。在液体室101具有该形状的情况下，可以防止在液体从供应口152供应到液体室101中之后在液体室101的壁表面附近流动的液体的湍流。结果，可以防止已进入液体室101的气泡积聚在液体室101的壁表面(顶壁)附近。
在与液体室101顶壁相对应的表面159(在下文中，表面159简称为顶壁159)上，减震部142形成为使得减震部142紧密接触支撑构件151。因此，通孔154形成为当液体喷射头100处于使用中定向时(图4所示定向)通孔154在沿着竖直方向位于液体室101上方的位置处与液体室101连通。抵接部125设置(抵接)在支撑构件151的流路构件侧的表面(第二表面)103上，该表面103对应于支撑构件151的上表面。抵接部125由与减震部142的材料相同的材料形成，并且与减震部142形成为一体。采用固定构件160(参见图1A和1B)把支撑构件151和减震部142牢固地彼此固定。以这种方式，在减震部142设置在液体室101的顶壁159上的状态下，通过固定构件160使支撑构件151和减震部142相互向彼此施加应力，使得支撑构件151和减震部142牢固地彼此固定。这样就可在支撑构件151和减震部142彼此紧密接触从而在它们之间具有高附着性的情况下形成液体室101。
此外，每个减震部142具有在图4所示取向的情况下在竖直方向上向下逐渐渐缩的形状。具有这种形状的减震部142设置成使得减震部142封闭支撑构件151的通孔154，从而可以防止在液体室101中形成可能会包含气泡的凹部。因此，根据本示例性实施例，液体室101可以形成为能够在确保相互紧密接触的支撑构件151和减震部142之间的高附着性的同时减少气泡在液体室101内部的积聚。
接下来，将参照图7说明液体喷射头100的制造方法。图7是示出制造液体喷射头100的制造过程的流程图。在步骤S1中，制备形成有通孔154的支撑构件151。接下来，在步骤S2中，制备各自具有在竖直方向上向下渐缩形状的多个减震部142。然后，在步骤S3中，将减震部142沿竖直方向定位在支撑构件151上，使得减震部142的渐缩形状部封闭支撑构件151的通孔154。在步骤S4中，通过固定构件160使支撑构件151和减震部142彼此附接。以这种方式，制造出液体喷射头100。支撑构件151和减震部142在相互向彼此施加应力的情况下彼此牢固地固定，从而确保了彼此紧密接触的支撑构件151和减震部142之间的高附着性。此外，利用每个减震部142在竖直方向上向下逐渐渐缩的形状，减震部142封闭通孔154。因此，可以防止在液体室101内不期望地形成可积聚气泡的凹部(间隙)，从而可以防止气泡滞留在液体室101内部。
(大气连通路径)
图5A是示出流路构件130的俯视图。图5B是示出图5A所示流路构件130的变型例的图。用于与大气连通的空间部106形成在每个减震部142的面对液体室101的表面的背侧。这种构造使得减震部142易于变形。在流路构件130中形成有用于与空间部106和大气连通的大气连通路径113。在图5A和图5B中，在流路构件130中形成有第一大气连通路径113a和第二大气连通路径113b。第一大气连通路径113a是与图4所示两个减震部142中右侧一个减震部142(第一减震部)背面侧的空间部106(第一空间部)连接的大气连通路径。第二大气连通路径113b是与图4所示两个减震部142中左侧一个减震部142(第二减震部)背面侧的空间部106(第二空间部)连接的大气连通路径。即，在减震部142背面侧的空间部106经由大气连通路径113通向大气。在减震部142由如上所述树脂材料形成的情况下，液体室101中液体的挥发成分随着时间流逝而逐渐地透过减震部142并移动到大气连通路径113中。由于大气连通路径113与大气连通，因此液体室101中液体的挥发性成分逐渐经由大气连通路径113而蒸发。大气连通路径113的截面积越大，则液体蒸发量越大；大气连通路径113的长度越长，则液体蒸发量越小。因此，为了减少液体蒸发量，第一和第二大气连通路径113弯曲多次，以便增大大气连通路径113的长度。在图5A中，第一和第二大气连通路径113a和113b的流路彼此汇合。这使得可以在较小区域中形成较长的大气连通路径113。
此外，第一大气连通路径113a和第二大气连通路径113b可以如图5B所示各自独立地形成(彼此不汇合)。利用如图5B所示的构造，可以防止一个空间部106(第一空间部)中的压力变化影响另一空间部106(第二空间部)中的压力，以便减震部142可以稳定地抑制液体振动。
尽管在以上描述中将空间部106描述为与大气连通，但是空间部106也可以不与大气连通。即，空间部106可以是封闭空间。如果空间部106具有一定的体积，则减震部142可以根据液体振动而变形，从而即使空间部106是封闭空间的话减震部也可以实现减震功能。然而，如果空间部106是封闭空间，则空间部106中的压力将以如下方式改变，即：当减震部142根据液体振动而振动时，压力将会以防止减震部142变形的方式改变。因此，理想的是将空间部106中的压力保持恒定，以防止发生空间部106内部压力变化阻碍减震部142变形的现象。即，更理想的是使空间部106与大气连通。
(第二示例性实施例)
将参考图6描述第二示例性实施例。图6是示意性地示出根据第二示例性实施例在液体室101的顶壁159上设置减震部143的情况的图。如图6所示，根据第二示例性实施例的减震部143设置为使得每个减震部143的凸形表面(下表面)104顺沿着三角形液体室101的顶壁159的倾斜表面倾斜。这里，“顺沿着倾斜”是指顶壁159相对于元件基板155的倾斜角和减震部143的下表面104相对于元件基板155的倾斜角大致彼此相等，并且下表面104是顶壁159的平面的延伸。“大致相等的角度”是指在假设顶壁159平坦的情况下顶壁159的倾斜角与在假设下表面104为平坦的情况下下表面104的倾斜角之间的差在10度范围内。通过顺沿着三角形液体室101的顶壁159倾斜地设置减震部143的下表面104这样的构造，通孔154和减震部143之间的每个间隙可以最小化。这样可以防止以下现象，即：已进入液体室101中的气泡被捕获在减震部143和通孔154之间的间隙中，然后被保持在液体室101内部，这会导致气泡最终进入喷射口123。
根据本公开的示例性实施例，液体室可以形成为使得在防止气泡滞留在液体室内部的同时在支撑构件和减震部之间具有高附着性。
尽管已经参考示例性实施例描述了本发明，但是应当理解，本发明不限于所公开的示例性实施例。所附权利要求的范围应被赋予最宽泛的解释，以涵盖所有变型以及等同的结构和功能。

Claims (18)

1.一种液体喷射头，包括：
元件基板，具有能量产生元件，能量产生元件配置成产生用于从喷射口喷射液体的能量；
支撑构件，用于支撑元件基板，支撑构件包括在其中形成的液体室以用于将液体供应到喷射口；和
减震部，用于吸收液体室内液体的振动，减震部是挠性的，
其中，支撑构件具有通孔，当液体喷射头处于使用中定向时通孔在沿着竖直方向位于液体室上方的位置处与液体室连通，
其中，减震部具有在竖直方向上向下渐缩的渐缩部，并且定位成使得渐缩部封闭通孔；并且
其中，通过固定构件使减震部和支撑构件彼此附接。
2.根据权利要求1所述的液体喷射头，其中，减震部由树脂材料制成，树脂材料包括环氧树脂、热塑性弹性体、热固性弹性体、硅橡胶中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的液体喷射头，还包括：流路构件，流路构件具有流路以用于将液体供应到液体室；
其中，减震部设置在流路构件与支撑构件之间，并且
其中，在与减震部连接的抵接部抵接支撑构件的流路构件侧的表面的状态下通过固定构件使减震部和支撑构件彼此附接。
4.根据权利要求3所述的液体喷射头，
其中，在液体室中形成有与流路构件的流路连通的供应口，
其中，在流路构件和支撑构件之间设置有密封构件，密封构件具有密封部以用于通过密封流路和供应口而使流路和供应口彼此连接；并且
其中，减震部和抵接部形成在密封构件中。
5.根据权利要求3所述的液体喷射头，其中，抵接部由树脂材料制成，树脂材料包括环氧树脂、热塑性弹性体、热固性弹性体、硅橡胶中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的液体喷射头，其中，液体室的形状为使得液体室的截面积在竖直方向上从上侧至下侧逐渐增大。
7.根据权利要求6所述的液体喷射头，其中，形成液体室壁的竖直方向上侧表面相对于用于支撑元件基板的支撑构件表面倾斜。
8.根据权利要求7所述的液体喷射头，其中，减震部的渐缩部的表面相对于用于支撑元件基板的支撑构件表面倾斜。
9.根据权利要求8所述的液体喷射头，其中，减震部的渐缩部的表面是形成液体室壁的竖直方向上侧表面的延伸。
10.根据权利要求1所述的液体喷射头，其中，减震部的渐缩部的表面沿着用于支撑元件基板的支撑构件表面布置。
11.根据权利要求1所述的液体喷射头，其中，固定构件是螺钉。
12.根据权利要求1所述的液体喷射头，其中，支撑构件与元件基板接触。
13.根据权利要求1所述的液体喷射头，其中，在面对液体室的减震部表面的背侧上形成有空间部。
14.根据权利要求13所述的液体喷射头，其中，空间部与大气连通。
15.根据权利要求13所述的液体喷射头，
其中，空间部与连通大气的大气连通路径连接，并且
其中，大气连通路径弯曲多次。
16.根据权利要求15所述的液体喷射头，
其中，减震部包括第一减震部和第二减震部，
其中，空间部包括第一空间部和第二空间部，第一空间部在面向液体室的第一减震部表面的背侧，并且第二空间部在面向液体室的第二减震部表面的背侧，并且
其中，与第一空间部连接的第一大气连通路径和与第二空间部连接的第二大气连通路径彼此不汇合。
17.根据权利要求15所述的液体喷射头，
其中，减震部包括第一减震部和第二减震部，
其中，空间部包括第一空间部和第二空间部，第一空间部在面对液体室的第一减震部表面的背侧，第二空间部在面对液体室的第二减震部表面的背侧，并且
其中，与第一空间部连接的第一大气连通路径和与第二空间部连接的第二大气连通路径彼此汇合。
18.一种制造液体喷射头的方法，
液体喷射头包括：
元件基板，具有能量产生元件，能量产生元件配置成产生用于从喷射口喷射液体的能量；
支撑构件，用于支撑元件基板，支撑构件包括在其中形成的液体室以用于将液体供应到喷射口；和
减震部，用于吸收液体室内液体的振动，减震部是挠性的，
方法包括：
制备具有通孔的支撑构件，当液体喷射头处于使用中定向时通孔在竖直方向上位于液体室上方的位置处与液体室连通；
制备具有沿着竖直方向向下逐渐渐缩的渐缩部的减震部；
将减震部沿着竖直方向定位在支撑构件的上侧上，使得渐缩部封闭通孔；和
通过固定构件将减震部和支撑构件彼此附接。
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