[发明专利]绝缘基板静电喷墨打印头

说明书

背景技术

一些喷墨打印头(包括固体墨水喷射打印头)使用将电信号转化成机械运动的压电陶瓷材料(典型地包括锆钛酸铅(lead zirconium titanate)，缩写为PZT)。PZT元件响应于信号移动，作用在薄膜上，该薄膜弯曲以将墨水喷出到打印基板上。墨水位于邻近PZT元件和薄膜的室中，所述室通过板的堆叠(被称为喷射堆栈)形成。

定制集成电路(ASIC)向PZT元件提供电驱动信号。ASIC典型地位于被焊接至电子电路板的球删阵列(BGA)封装中。电子电路板通过柔性(软性)电路连接至PZT元件。发展已产生了直接结合至软性电路的ASIC晶粒——被称为覆晶薄膜(COF)的过程。平板显示器中广泛采用覆晶薄膜，但是显示器向覆晶玻璃发展，覆晶玻璃较便宜并且实现了较高的互连密度。

与喷墨打印头相关的其它技术继续发展。一个有前途的领域在于微电机械系统(MEMS)。基于MEMS的打印头典型地使用静电致动而不是PZT。这些打印头用于喷出墨滴的电能比PZT少80％，但是制造成本较高，原因是典型的MEMS过程中所使用的昂贵的IC处理和基板。

能够结合覆晶玻璃的较低成本与MEMS技术的效率来制造低成本、高效的打印头将是有益的。

附图说明

图1示出了墨水输送系统的内部构造以及单个墨水喷射器的横截面图。

图2示出了绝缘基板打印头以及墨水输送系统和单个喷射器的实施例的内部构造的横截面图。

图2至图6示出了制造绝缘基板打印头的过程。

图7至图8示出了处于部分偏斜状态和更完全的偏斜状态的绝缘基板打印头中的薄膜的一部分。

具体实施方式

图1示出了墨水输送系统和喷墨堆栈10的内部部件的横截面，如美国专利No.8,226,207中所示。堆栈包括隔离层12，该隔离层留出定位在压电换能器44正下方的气隙42，当电流从换能器驱动器36向下传送至金属膜38时，该压电换能器44弯曲。柔性导电连接器40连接金属膜与换能器，从而允许电流流向压电换能器。柔性连接器可以是在压电换能器朝向或离开金属膜弯曲时保持与压电换能器的电连接的导电粘合剂(例如银胶)。压电换能器由间隔层14包绕，该间隔层14支承竖直堆栈。在图1的实施例中，隔离层和间隔层的厚度均处于25微米(um)至50um之间，并且压电换能器的厚度处于25um至75um之间。

压电换能器附接至柔性隔膜16，该柔性隔膜16定位在压电换能器的正上方。驱动压电换能器的电流使换能器朝向隔膜弯曲或者使换能器远离隔膜朝向气隙弯曲。该隔膜响应于压电换能器的弯曲，并且一旦通向压电换能器的电信号终止就恢复其初始形状。该实施例中的隔膜的厚度可以选自10至40um的范围内。

主体层18位于隔膜之上，该主体层具有侧向壁，所述侧向壁形成压力室30。隔膜位于压力室的正下方，从而形成压力室壁中的一个壁。在该实施例中，主体层和压力室的厚度为38um或50um。压力室具有四个侧向壁，这四个侧向壁可以可选地具有形成菱形或方形区域的大致相同的长度。在该实施例中，每一个壁的长度都可以处于从500um至800um的范围内，从而限定喷墨堆栈的长度和宽度尺寸。

在主体层之上，孔支架层20围绕与流体连接至压力室的出口32形成侧向壁。在该实施例中，孔支架层和出口的厚度为50um。压力室和出口的组合体积不应当超过0.025mm³。在基部处，孔板22包绕较窄的墨水孔34。孔流体连接至出口。该实施例中，孔板的厚度为25um。尽管图1示出了具有孔位于附图顶部的取向的喷墨堆栈，但是这仅仅是多种可能的取向(包括喷墨堆栈沿相反方向竖直地定向、水平地定向、或者以钝角定向)中的一种。

继续参照图1，墨水从端口24行进至歧管26。喷墨堆栈通过形成在进口层中的进口通道28流体连接至该歧管。进口通道连接歧管和喷墨堆栈的喷出器，以使得墨水能够从歧管流动并且进入压力室。

当压电换能器响应于电流弯曲时，隔膜偏斜，从而迫使墨水离开压力室并且进入出口和孔中。墨水从较宽的压力室出口流向较窄的孔，在该较窄的孔处，墨滴形成并且从喷墨堆栈被排出。压电换能器随后可以沿相反方向弯曲，从而将隔膜拉离压力室，以在墨滴被喷出之后将墨水从进入通道拉入压力室中。