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一种喷墨打印头，包括：一个具有出口的公共油墨腔室；及一个单独油墨流动路径，该单独油墨流动路径具有一个压力腔室，并通过该压力腔室将油墨从公共油墨腔室的出口导引到一个喷嘴；其中该公共油墨腔室及该单独油墨流动路径由多个其上形成孔的薄板元件构成，这些薄板元件通过金属－金属结合而层压并固定到彼此之上；及其中公共油墨腔室沿这些薄板元件的平面方向的截面积构造成在设有出口的一端部小于在该多个薄板元件的厚度方向的中心部分。

1.  一种喷墨打印头，包括：
一个具有出口的公共油墨腔室；及
一个单独油墨流动路径，该单独油墨流动路径具有一个压力腔室，并通过该压力腔室将油墨从公共油墨腔室的出口导引到一个喷嘴；
其中该公共油墨腔室及该单独油墨流动路径由多个其上形成孔的薄板元件构成，这些薄板元件通过金属-金属结合而层压并固定到彼此之上；及
其中公共油墨腔室沿这些薄板元件的平面方向的截面积构造成在设有出口的一端部小于在该多个薄板元件的厚度方向的中心部分。

2.  根据权利要求1所述的喷墨打印头，其中公共油墨腔室的截面积构造成在与该端部相对的另一端部大于中心部分。

3.  根据权利要求1所述的喷墨打印头，其中公共油墨腔室的截面积构造成在该端部分三级或更多级逐级改变。

4.  根据权利要求1所述的喷墨打印头，其中公共油墨腔室的截面积构造成在该端部连续改变。

5.  根据权利要求1所述的喷墨打印头，其中公共油墨腔室由彼此相连的孔构成。

6.  根据权利要求1所述的喷墨打印头，其中公共油墨腔室的截面积的改变率构造成在设有压力腔室的一侧大于相对于出口与该一侧相对定位的相对侧。

7.  根据权利要求1所述的喷墨打印头，其中层压在通向压力腔室一侧的公共油墨腔室上方的多个薄板元件中的一部分中最厚的一个，相对于多个薄板元件中的该部分的中心位置定位在通向多个薄板元件的该部分中的公共油墨腔室的一侧。

8.  根据权利要求7所述的喷墨打印头，其中最厚的薄板元件用作公共油墨腔室的顶部。

9.  根据权利要求7所述的喷墨打印头，其中该多个薄板元件包括：
一个空腔板，该空腔板上形成的一个孔对应于压力腔室；
一个供应板，该供应板上形成的一个孔对应于出口，并构造成最厚的薄板元件；及
一个狭缝板，该狭缝板上形成的一个孔对应于一个限制流动路径，该限制流动路径限制油墨流动并设置于公共油墨腔室与单独油墨流动路径中的压力腔室之间，该狭缝板层压在空腔板与供应板之间的一个位置。

10.  根据权利要求7所述的喷墨打印头，其中以矩阵形式布置有多个压力腔室，且
其中公共油墨腔室设置成在沿压力腔室的方向延伸，并具有这样的截面形状，其中在该多个薄板元件层压方向的长度大于在垂直于其延伸方向的方向上的长度。

11.  一种喷墨打印头，包括：
一个具有出口的公共油墨腔室；及
一个单独油墨流动路径，该单独油墨流动路径具有一个压力腔室，并通过该压力腔室将油墨从公共油墨腔室的出口导引到一个喷嘴；
其中该公共油墨腔室及该单独油墨流动路径由多个其上形成孔的薄板元件构成，这些薄板元件通过金属-金属结合而层压并固定到彼此之上；及
其中层压在通向压力腔室一侧的公共油墨腔室上方的多个薄板元件中的一部分中最厚的一个，相对于多个薄板元件中的该部分的中心位置定位在通向多个薄板元件的该部分中的公共油墨腔室的一侧。

12.  根据权利要求11所述的喷墨打印头，其中最厚的薄板元件用作公共油墨腔室的顶部。

13.  根据权利要求11所述的喷墨打印头，其中该多个薄板元件包括：
一个空腔板，该空腔板上形成的一个孔对应于压力腔室；
一个供应板，该供应板上形成的一个孔对应于出口，并构造成最厚的薄板元件；及
一个狭缝板，该狭缝板上形成的一个孔对应于一个限制流动路径，该限制流动路径限制油墨流动并设置于公共油墨腔室与单独油墨流动路径中的压力腔室之间，该狭缝板层压在空腔板与供应板之间的一个位置。

14.  根据权利要求11所述的喷墨打印头，其中以矩阵形式布置有多个压力腔室，且
其中公共油墨腔室设置成在沿压力腔室的方向延伸，并具有这样的截面形状，其中在该多个薄板元件层压方向的长度大于在垂直于其延伸方向的方向上的长度。

喷墨打印头
技术领域
本发明涉及一种用于将油墨喷射到记录介质上从而进行打印的喷墨打印头。
背景技术
喷墨打印机包括至少一个喷墨打印头，喷墨打印头中设有喷嘴，从而能够将油墨从喷嘴中喷射出来而在打印介质上进行打印。在这样的喷墨打印头中，必须在喷墨打印头中形成复杂而精确的油墨流动路径。因此，喷墨打印头是通过对薄板状蚀刻板进行层压而形成的。为了确保地将蚀刻板层压和粘结到彼此之上，例如可以考虑使用粘结剂，如环氧树脂粘结剂、聚酰亚胺粘结剂或者丙烯酸粘结剂。但当所涂抹的粘结剂量较大时，粘结剂会流入形成于喷墨打印头内部的油墨流动路径中。结果，油墨流动路径可能被粘结剂变窄或阻塞。因此提出了以这样的方式制造喷墨打印头，即通过金属-金属结合的一种方法的扩散结合将薄板状蚀刻板层压和粘结到彼此之上(例如参见 JP-A-UM-58-147749(1983))。根据这种技术，可用较强的粘结力将薄板状蚀刻板粘结到彼此之上，同时由于不使用粘结剂，过剩的粘结剂不会流入油墨流动路径中，可防止油墨流动路径变窄。
发明内容
在使用金属粘结的粘结工艺中，必须在真空气氛中在粘结方向将预定的压力施加到粘结物件上。但如果在喷墨打印头内部形成具有大开口的大尺寸油墨流动路径(公共油墨腔室)的情况下在蚀刻板的粘结方向施加这种预定压力，则层压而邻接公共油墨腔室的蚀刻板不能在与施加压力方向相反的方向上被支承。结果，蚀刻板变形而向公共油墨腔室凸起弯曲。因此，在邻接公共油墨腔室的蚀刻板与邻接该蚀刻板的另一个蚀刻板之间形成间隙，使得在粘结方向上的预定压力不能施加在间隙部分上。由此，不能在邻接公共油墨腔室的蚀刻板与邻接该蚀刻板的另一个蚀刻板之间获得足够的粘结强度。此外，由于由这些蚀刻板形成的其它油墨流动路径的尺寸会变形，不能获得可靠的金属-粘结。
因此本发明的一个目的是提供一种喷墨打印头，其中即使在公共油墨腔室形成于喷墨打印头内部的情况下，邻接公共油墨腔室的多个薄板元件也能够通过金属-金属结合而固定到彼此之上。
根据本发明的第一方面，提供一种喷墨打印头，包括：一个具有出口的公共油墨腔室；及一个单独油墨流动路径，该单独油墨流动路径具有一个压力腔室，并通过该压力腔室将油墨从公共油墨腔室的出口导引到一个喷嘴；其中该公共油墨腔室及该单独油墨流动路径由多个其上形成有孔的薄板元件构成，这些薄板元件通过金属-金属结合而层压并固定到彼此之上；及其中公共油墨腔室沿这些薄板元件的平面方向的截面积构造成在设有出口的一端部小于在该多个薄板元件的厚度方向的中心部分。
根据本发明的第二方面，提供一种喷墨打印头，包括：一个具有出口的公共油墨腔室；及一个单独油墨流动路径，该单独油墨流动路径具有一个压力腔室，并通过该压力腔室将油墨从公共油墨腔室的出口导引到一个喷嘴；其中该公共油墨腔室及该单独油墨流动路径由多个其上形成有孔的薄板元件构成，这些薄板元件通过金属-金属结合而层压并固定到彼此之上；及其中层压在通向压力腔室一侧的公共油墨腔室上方的多个薄板元件中的一部分中最厚的一个，相对于多个薄板元件中的该部分的中心位置定位在通向多个薄板元件的该部分中的公共油墨腔室的一侧。
附图说明
从下面结合附图所作的详细说明中，本发明的这些和其它目的和优点将变得更加清楚，其中：
图1是根据本发明第一实施例的喷墨打印头的透视图；
图2是沿图1中线II-II所取的剖视图；
图3是图2中所示喷墨打印头中所包括的头本体的平面图；
图4是由图3中所示虚线所围绕的区域的放大视图；
图5是图4中所示虚线所围绕的区域的放大视图；
图6是沿图5中线VI-VI所取的剖视图；
图7是图6中所示头本体的局部分解透视图；
图8A是图6中所示致动器单元的放大视图，图8B是安装在致动器单元上的各单独电极的放大视图；
图9A至9D是剖视图，表示图1中所示喷墨打印头的头本体的改进；
图10是根据本发明第二实施例的喷墨打印头地头本体的剖视图；
图11表示图10中所示头本体的改进；
图12是一个剖视图，表示喷墨打印头的头本体的另一个改进；及
图13是根据本发明另一个实施例的喷墨打印头的头本体的剖视图。
具体实施方式
现在参照附图，对本发明的优选实施例作详细描述。
第一实施例
下面参照附图对根据本发明第一实施例的一个优选实施例进行描述。
图1是一个透视图，表示根据第一实施例的喷墨打印头的外观。
图2是沿图1中的线II-II所取的剖视图。喷墨打印头1具有一个头本体70和一个底块71。头本体70的形状类似于一个在主扫描方向延伸的平的矩形，用于将油墨喷射到纸张上。底块71设置于头本体70上方，包括构成向头本体70供应油墨的流动路径的墨池3。
头本体70包括一个流动路径单元4，和多个致动器单元21。在流动路径单元4中形成一个油墨流动路径。该多个致动器单元21粘结到流动路径单元4的上表面上。流动路径单元4和致动器单元21以这样的方式形成，使多个薄板元件彼此层压和粘结在一起。作为馈电电路元件的柔性印刷电路板(下面称作FPC)50粘结到致动器单元21的上表面上，并在左右方向拉出。如图2中所示，FPC50在向上导引的同时弯折。底块71由金属材料如不锈钢制成。底块71中的每个墨池3是沿底块71的长度方向形成的一个接近矩形的平行六面体中空区域。
底块71的下表面73从位于开口3b邻近区域的周边向下突出。底块71仅在下表面73的开口3b的邻近区域73a处接触流动路径单元4(图3中所示)。为此，将除底块71的下表面73的开口3b的邻近区域73a之外的全部其它区域与头本体70分隔开，使致动器单元21设置在分隔开的部分中。
底块71粘结并固定到形成于固定件72的夹爪72a的下表面中的空腔中。固定件72包括一个夹爪72a，和一对平板状突起72b，该对突起72b在垂直于夹爪72a上表面的方向从夹爪72a的上表面伸出，从而在彼此之间形成一个预定的距离。粘结到致动器单元21上的FPC50设置成沿固定件72的突起72b的表面分别延伸穿过如海绵这样的弹性元件83。驱动器集成电路80设置在位于固定件72的突起72b的表面上的FPC50上。FPC50通过低温焊接与驱动器集成电路80和致动器单元21(将在下面详细描述)电连接，从而将从驱动器集成电路80输出的驱动信号传送到头本体70的致动器单元21。
接近矩形的平行六面体散热器82紧密设置在驱动器集成电路80的外表面上，从而能够有效地将驱动器集成电路80中产生的热量散发出去。板81设置在驱动器集成电路80和散热器82上方并位于FPC50外部。密封元件84分别设置在每个散热器82的上表面与一个对应板81之间，以及每个散热器82的下表面与一个对应FPC50之间。也就是说，散热器82、板81和FPC50通过密封元件84而彼此粘结。
图3是包括在图1中所示喷墨打印头中的头本体的平面图。图3中，形成于底块71中的墨池3实际上由虚线画出。两个墨池3沿头本体70的长度方向彼此平行地延伸，从而在两个墨池3之间形成一个预定距离。两个墨池3中的每一个在其一端具有一个开口3a。两个墨池3通过开口3a与一个墨箱(未图示)相通，从而总是充满油墨。在每个墨池3中沿头本体70的长度方向设有大量开口3b。如上所述，墨池3通过开口3b与流动路径单元4连接。这些大量开口3b以这样的方式形成，使每对开口3b沿头本体70的长度方向紧密设置。与一个墨池3连接的该对开口3b和与另一个墨池3连接的该对开口3b设置成Z字形。
分别具有梯形平面形状的该多个致动器单元21设置在没有设置开口3b的区域中。该多个致动器单元21设置成Z字形，从而具有与该对开口3b相反的图案。每个致动器单元21的平行相对侧部(上和下侧)平行于头本体70的长度方向。相邻致动器单元21的倾斜侧在头本体70的宽度方向彼此重叠。
图4是由图3中的虚线围绕的区域的放大视图。如图4中所示，设置于每个墨池3中的开口3b分别与作为公共墨腔的集管5相通。每个集管5的端部分支成两个分集管5a。在平面图中，与相邻开口3b分开的每两个分集管5a从每个致动器单元21的两个倾斜侧部伸出。也就是说，在每个致动器单元21下面设有总共四个分集管5a，它们沿致动器单元21的平行的相对侧延伸，从而彼此分开。
在流动路径单元4的下表面中对应于致动器单元21的粘结区域形成喷墨区域。如下面将描述的，在每个喷墨区域的表面中以矩阵形式设有大量喷嘴8。尽管为简化起见，图4中示出若干喷嘴8，但喷嘴8实际上设置在整个喷墨区域上。
图5是由图4中的虚线围绕的区域的放大视图。图4和5示出一种状态，其中以矩阵形式设置在流动路径单元4中的大量压力腔室10的平面是从垂直于喷墨表面的方向观察的。每个压力腔室10的形状基本上类似于在平面视图中具有倒圆角部的偏菱形。偏菱形的长对角线平行于流动路径单元4的宽度方向。每个压力腔室10的一端与一个对应的喷嘴8连接，另一端穿过狭缝12与作为公共油墨流动路径的一个对应分集管5a连接。在致动器单元21上形成一个在平面图中与压力腔室10相邻的单独电极35，该电极35具有与每个压力腔室10相似但尺寸小于它的平面形状。为简化起见，图5中示出大量单独电极35中的某些。顺带提及的是，在致动器单元21或流动路径单元4中必须用虚线表示的压力腔室10和狭缝12在图4和5中是用实线表示的，从而容易理解附图。
图5中，在布置方向A(第一方向)和布置方向B(第二方向)以矩阵形式相邻设置有分别储存着压力腔室10的多个实际偏菱形区域10，从而使具有公共侧部的相邻的实际偏菱形区域10x不会彼此重叠。布置方向A是喷墨打印头1的长度方向，即每个分集管5a的延伸方向。布置方向A平行于每个偏菱形区域10x的短对角线。布置方向B是每个偏菱形区域10x的一个倾斜侧的方向，其中在布置方向B与布置方向A之间形成一个钝角θ。每个压力腔室10的中心位置与对应偏菱形区域10x的相同，但在平面图中每个压力腔室10的轮廓线与对应偏菱形区域10x的轮廓线分开。
在两个布置方向A和B上以矩阵形式相邻设置的压力腔室10沿布置方向A以对应于37.5dpi的距离为间距形成。压力腔室10制成在一个喷墨区域中在布置方向B设有十八个压力腔室10。在布置方向B位于相对端部的压力腔室是与喷墨无关的虚拟腔室。
以矩阵形式设置的该多个压力腔室10沿图5中所示的布置方向A形成多个压力腔室列。根据从垂直于图5中纸面的方向(第三方向)观察的相对于分集管5a的位置，这些压力腔室列被分隔成第一压力腔室列11a、第二压力腔室列11b、第三压力腔室列11c和第四压力腔室列11d。第一至第四压力腔室列从每个致动器单元21的上侧到下侧以11c-＞11d-＞11a-＞11b-＞11c-＞11d-＞…-＞11b的顺序循环设置。
在形成第一压力腔室列11a的压力腔室10a和形成第二压力腔室列11b的压力腔室10b中，当从第三方向观察时，喷嘴8在垂直于布置方向A的方向(第四方向)不均匀地分布在图5中纸面的底侧。这些喷嘴8分别位于对应菱形区域10x的底端部中。另一方面，在形成第三压力腔室列11c的压力腔室10c和形成第四压力腔室列11d的压力腔室10d中，喷嘴8在第四方向不均匀地分布在图5中纸面的上侧。这些喷嘴8分别位于对应菱形区域10x的上端部中。在第一和第四压力腔室列11a和11d中，当从第三方向观察时，不小于压力腔室10a和10d一半的区域覆盖了分集管5a。在第二和第三压力腔室列11b和11c中，当从第三方向观察时，压力腔室10b和10c的区域根本不覆盖分集管5a。为此，可制成属于任何压力腔室列的压力腔室10，从而尽可能充分地加宽分集管5a，同时与压力腔室10连接的喷嘴8不覆盖分集管5a。因此，油墨可平稳地供应到各压力腔室10。
下面参照附图6和7对头本体70的剖面结构作更具体的描述。图6是沿图5中的线VI-VI所取的剖视图。图6中示出属于第一压力腔室列11a的压力腔室10a。图7是头本体的局部分解透视图。如图6中清楚的，每个喷嘴8通过压力腔室10(10a)和狭缝12与一个分集管5a连接。通过这种方式，根据每个压力腔室10在头本体70中设有一个单独的油墨流动路径32，用于将油墨从分集管5a的出口通过狭缝12和压力腔室10导引到喷嘴8。
如同样从图7中清楚的，头本体70具有一个层压结构，其中总共有十个片状材料层压在彼此之上，即致动器单元21，空腔板22，基板23，狭缝板24，供应板25，集管板26、27、28，盖板29和喷嘴板30以向下的顺序层压。十个片状材料除致动器单元21之外，即九个金属板形成了一个流动路径单元4。各金属板通过扩散结合而彼此共同粘结在一起。
如下面将详细描述的，致动器单元21包括一个由作为四层的四个压电片41至44(见图8A)构成的压层，和电极，电极设置成只有最上层被设置成这样一个层(下面简称“活性层包括层”)，该层的一部分在施加电场时用作活性层，而其余三层设置成非活性层。空腔板22是一个金属板，具有大量对应于压力腔室10的接近菱形的开口。基板23是一个金属板，具有分别用于将空腔板22的一个压力腔室10与一个对应狭缝12相连的孔，以及分别用于将压力腔室10与一个对应油墨喷嘴8相连的孔。狭缝板24是一个金属板，具有分别用于连接空腔板22的一个压力腔室10中的两个孔的制成半蚀刻区域的狭缝12，以及用于将空腔板22的一个压力腔室10与一个对应的油墨喷嘴8相连的孔。
在该实施例中，狭缝12用作限制油墨流动的限制流动路径，并设置在公共油墨腔室(集管5)和单独油墨流动路径中的压力腔室10之间。
供应板25是一个金属板，具有分别用于将空腔板22的一个压力腔室10的狭缝12与一个对应的分集管5a相连的孔，以及分别用于将压力腔室10与油墨喷嘴8相连的孔。集管板26、27和28是金属板，具有在层压形成集管5a时彼此连接在一起的孔26c、27c和28c，以及分别用于将空腔板22的一个压力腔室10与一个对应的油墨喷嘴8相连的孔。盖板29是一个金属板，具有分别用于将空腔板22的一个压力腔室10与一个对应的油墨喷嘴8相连的孔。喷嘴板30是一个金属板，具有分别用于空腔板22的一个压力腔室10的喷嘴8。
这九个金属板层压在彼此之上，同时定位而形成图6中所示的单独油墨流动路径32。每个单独油墨流动路径32首先从分集管5a向上延伸，在狭缝12中水平延伸，进一步向上延伸，再次在压力腔室10中水平延伸，在远离狭缝12的方向向下倾斜延伸一段，垂直向下延伸到喷嘴8。
特别地，用作公共油墨腔室的每个分集管5a是如上所述由集管板26、27和28的三个孔26c、27c和28c构成的。当从狭缝板24一侧向盖板29一侧观察时，每个分集管5a中的金属板在平面方向的截面积，即用于形成每个分集管5a的集管板26、27和28的孔26c、27c和28c的开口面积，以集管板26、27和28的层压顺序逐级变大(三级)。
用于形成每个分集管5a的集管板26、27和28的孔26c、27c和28c具有在分集管5a的宽度方向用作内壁的内壁26a、26b、27a、27b、28a和28b。这些内壁26a、27a和28a是如图5中所示形状类似梯形的分集管5a的底侧(图5中下侧所示)上的内壁。内壁26b、27b和28b是分集管5a的顶侧(图5中上侧所示)上的内壁。顺带提及的是，由集管板28的内壁28a和28b形成的宽度方向形状称作图4和5中所示的分集管5a的宽度方向尺寸。内壁26a、27a和28a设置成当从狭缝板24一侧向盖板29一侧观察时，分集管5a的底侧上的内壁逐级向底侧转换。另一方面，内壁26b、27b和28b设置成使分集管5a的上侧上的内壁对准在一条直线上。也就是说，分集管5a在宽度方向的截面形状基本上类似于一个直角三角形。
下面将对作为流动路径单元4的最上层而层压在空腔板22上的致动器单元21的构造进行描述。图8A是一个局部放大剖视图，表示致动器单元21和压力腔室10。图8B是一个平面图，表示粘结到致动器单元21的表面上的单独电极的形状。
如图8A中所示，致动器单元21包括四个制成同样具有约15微米厚度的压电片41、42、43和44。这些压电片41至44设置成层状的平板(连续平板层)，这些平板彼此相连，从而布置在形成于头本体10中的一个喷墨区域中的大量压力腔室10上。由于这些压电片41至44设置成在大量压力腔室10上的连续平板层，例如当使用丝网印刷技术时可将单独电极35密集地设置在电压片41上。因此，设置在对应于单独电极35的位置中的压力腔室10也可密集设置，从而可打印出高分辨率图像。每个压电片41至44由具有铁电性的锆酸钛酸铅(PZT)陶瓷材料制成。
单独电极35形成在作为最上层的压电片41上。一个厚度约为2微米的公共电极34夹在作为最上层的压电片41和位于压电片41下面的压电片42之间，使得公共电极34形成在压电片42的整个表面上。单独电极35和公共电极34由金属材料如银-钯制成。
如图8B中所示，每个单独电极35具有约1微米的厚度，且基本上具有接近于图5中所示的压力腔室10的形状的偏菱形形状。
每个大致偏菱形单独电极35伸出一个锐角部分。在单独电极35的锐角部分的延伸部的一端设有一个直径约为160微米的圆形焊盘部分36，从而与单独电极35电连接。例如，焊盘部分36由含有玻璃粉的金制成。如图8A中所示，焊盘部分36粘结到单独电极35的延伸部的表面上。
公共电极34接地到一个未图示的区域。因此，公共电极34在对应于全部压力腔室10的区域中同样地保持接地电势。根据单独电极35将单独电极35通过包括独立导线的FPC50与驱动器集成电路80连接，从而可根据每个压力腔室10控制电势(见图1和2)。
下面对致动器单元21的驱动方法进行描述。致动器单元21中压电片41的极化方向是压电片41的厚度方向。也就是说，致动器单元21具有一个所谓的单一形态类型结构，其中位于上侧上的(即远离压力腔室10的)一个压电片41用作包括一个活性层的层，而位于下侧上的(即靠近压力腔室10)的三个压电片42至44用作非活性层。因此，当单独电极35的电势设定为一个预定的正或负值时，置于电极之间的压电片41的施加电场部分用作活性层(压力产生部分)，并由于横向压电效应而在垂直于极化方向的方向收缩，例如如果电场的方向与极化方向相同的话。另一方面，压电片42至44不受电场的影响，因而压电片42至44不会自发地移动。因此在垂直于极化方向的方向，在位于上侧的压电片41与位于下侧的压电片42至44之间产生了变形差，使得全部压电片41至44变形而在非活性侧凸起弯曲(单一形态变形)。在这种情况下，如图8A中所示，全部压电片41至44的下表面固定到将压力腔室分隔开的间隔壁(空腔板)22的上表面上。结果，压电片41至44变形而在压力腔室侧凸起弯曲。为此，压力腔室10的体积减小而提高油墨压力，从而从与压力腔室10连接的喷嘴8喷射油墨。然后，当单独电极35的电势返回到与公共电极34的电势相同值时，压电片41至44恢复到原始形状，因而压力腔室10的体积返回到原始值。结果，油墨从集管5一侧吸出。
根据上述的第一实施例，在厚度方向施加到各金属板上用于在邻近分集管5a的区域中金属粘结各金属板的压力被连续从供应板25扩散到用于形成分集管5a的集管板26、27和28。为此，供应板25没有向分集管5a凸起弯曲，因而既没有在供应板25与狭缝板24之间形成间隙，也没有在由供应板25和狭缝板24构成的狭缝12的油墨流动路径的内部形状上产生变形。因此，即使在流动路径单元4中形成分集管5a的情况下，也可通过金属-金属结合而确保地将与分集管5a相邻的多个金属板固定到彼此之上。
此外，由于以形成于集管板26、27和28中的多个孔26c、27c和28c彼此连接的形式制成分集管5a，可以在每个分集管5a具有所需截面形状的情况下很容易地制成分集管5a。
尽管已经针对每个分集管5a在宽度方向的截面形状基本上类似于直角三角形的情况对第一实施例进行了描述，但每个分集管5a的形状并没有受到限制，只要当从狭缝板24一侧向盖板29一侧观察时，各金属板在每个分集管5a平面方向的截面积增加。图9A至9D是剖视图，表示头本体70的改进。例如，如图9A中所示，形成于集管板26、27和28中的孔26c、27c和28c的内壁可在每个分集管5a的宽度方向相对侧以集管板26、27和28的层压顺序逐级加宽，使每个分集管5a在宽度方向的截面积基本上类似于三角形。
尽管已经针对当从狭缝板24一侧向盖板29一侧观察时构成分集管5a的集管板26、27和28的孔26c、27c和28c的面积随集管板26、27和28而逐级增加的情况对改进进行了描述，但孔26c、27c和28c的形状并不限于此。集管板26、27和28的孔26c、27c和28c的形状可以是孔26c、27c和28c的面积连续改变。例如，每个分集管5a在宽度方向的截面积可基本上类似于由直线形成的三角形或直角三角形。每个分集管5a在宽度方向的截面积可类似于图9B中所示的梯形，或者如图9C中所示的半圆形。
尽管图6中显示了这样的结构，其中构成分集管5a的三个集管板26、27和28的全部孔26c、27c和28c的面积改变从而随层压顺序而增大，但本发明并不限于这种结构。例如，如图9D中所示，结构可以制成这样，使集管板26和27的孔26c和27c的面积改变而随层压顺序增大，而集管板27和28的孔27c和28c的面积改变而随层压顺序减小。
第二实施例
下面参照附图对本发明的第二实施例进行描述。
根据第二实施例的头本体70A对应于根据第一实施例的头本体70。除第二实施例中头本体70A的截面结构之外，第二实施例基本上与第一实施例相同。因此将只对第二实施例中头本体70A的截面结构进行描述。
图10是沿图5中线VI-VI所取的剖视图。图10中示出属于第一压力腔室列11a的一个压力腔室10a。如从图10中清楚的，喷嘴8通过压力腔室10(10a)和狭缝12与分集管5aA连接。通过这种方式，根据每个压力腔室10在头本体70A中形成一个单独油墨流动路径32A，用于将油墨从分集管5aA的出口通过狭缝12和压力腔室10导引到喷嘴8。
头本体70A具有一个层压结构，其中总共有十个片状材料层压在彼此之上，即致动器单元21，空腔板22，基板23，狭缝板24，供应板25A，集管板26A、27A和28A，盖板29和喷嘴板30以向下顺序层压。十个片状材料除致动器单元21之外，即九个金属板形成了一个流动路径单元4A。各金属板通过扩散结合而彼此共同粘结在一起。
致动器单元21包括一个由作为四层的四个压电片41至44(见图8A)构成的压层，和电极，电极设置成只有最上层被设置成这样一个层，该层的一部分在施加电场时用作活性层，而其余三层设置成非活性层。空腔板22是一个金属板，具有大量对应于压力腔室10的接近菱形的开口。基板23是一个金属板，具有分别用于将空腔板22的一个压力腔室10与一个对应狭缝22相连的孔，以及分别用于将压力腔室10与一个对应油墨喷嘴8相连的孔。狭缝板24是一个金属板，具有分别用于连接空腔板22的一个压力腔室10中的两个孔的制成半蚀刻区域的狭缝12，以及用于分别将空腔板22的一个压力腔室10与一个对应的油墨喷嘴8相连的孔。供应板25A是一个金属板，具有分别用于将空腔板22的一个压力腔室10的狭缝12与一个对应的分集管5aA相连的孔，以及分别用于将压力腔室10与油墨喷嘴8相连的孔。供应板25A制成在构成流动路径单元4的金属板中最厚。供应板25A的厚度选择成使得供应板25A不会由于在扩散结合时施加的压力而向分集管5aA一侧弯曲。集管板26A、27A和28A是金属板，具有在层压形成集管5aA时彼此连接在一起的孔26cA、27cA和28cA，以及分别用于将空腔板22的一个压力腔室10与一个对应的油墨喷嘴8相连的孔。盖板29是一个金属板，具有分别用于将空腔板22的一个压力腔室10与一个对应的油墨喷嘴8相连的孔。喷嘴板30是一个金属板，具有分别用于空腔板22的一个压力腔室10的喷嘴8。
这九个金属板层压在彼此之上，同时定位而形成图10中所示的单独油墨流动路径32A。每个单独油墨流动路径32A首先从分集管5aA向上延伸，在狭缝12中水平延伸，进一步向上延伸，再次在压力腔室10中水平延伸，在远离狭缝12的方向向下倾斜延伸一段，垂直向下延伸到喷嘴8。
用作油墨流动路径的每个分集管5aA是如上所述由集管板26A、27A和28A的三个孔26cA、27cA和28cA构成的。每个分集管5aA在宽度方向的截面形状类似于矩形，其中在宽度方向的长度(宽度)大于在金属板层压方向的长度(高度)。
根据上述的第二实施例，具有前述厚度的供应板25A层压成与集管板26A相邻，该集管板26A在邻近分集管5aA的区域中分别具有作为大开口的孔26cA。为此，当各金属板通过金属-金属结合而固定到彼此之上时，供应板25A没有由于在各金属板厚度方向施加的压力而向分集管5aA一侧凸起弯曲。因而既没有在供应板25A与狭缝板24之间形成间隙，也没有在由供应板25A和狭缝板24构成的狭缝12的油墨流动路径的内部形状上产生变形。结果，即使在分集管5aA制成在金属板内侧的情况下，也可通过金属-金属结合而确保地将与分集管5aA相邻的多个金属板固定到彼此之上。
尽管已经针对每个分集管5aA的截面形状类似于矩形的情况对第二实施例作了描述，在这种情况下宽度方向上的长度(高度)大于金属板层压方向的长度(宽度)，但每个集管5aA的形状并不限于此。图11是一个剖视图，表示头本体70A的一个改进。例如，如图11中所示，每个分集管5aA的截面形状可类似于矩形，其中在宽度方向的长度(宽度)小于在金属板层压方向的长度(高度)。根据该改进，可防止在供应板25A与狭缝板24之间形成间隙，同时防止由供应板25A和狭缝板24构成的狭缝12的油墨流动路径的内部形状发生变形。
尽管上面已经描述了本发明的优选实施例，但本发明并不限于这些实施例，在不脱离权利要求范围的情况下可进行多种改变。例如，尽管第一实施例中图示了这样的结构，其中每个分集管5a是由三个集管板26、27和28的孔26c、27c和28c制成，但本发明并不限于这种结构。每个分集管5a可由两个或更少金属板的孔制成，或者由四个或更多金属板的孔制成。顺带提及的是，当每个分集管5a由一个金属板的孔制成时，用于制成分集管5a的金属板的孔在平面方向的截面积设定成当从狭缝板24一侧向盖板29一侧观察时增大。
尽管第二实施例中图示了这样的结构，其中供应板25A是构成流动路径单元4A的金属板中最厚的一个，但本发明并不限于这种结构，而是还可应用于这样的结构，其中除供应板之外的一个金属板如基板是构成流动路径单元4A的金属板中最厚的一个。如在第一实施例中所述的，用于制成分集管5aA的金属板的孔在平面方向的截面积可制成当从狭缝板24一侧向盖板29一侧观察时增大。
尽管第一和第二实施例中表示了这样的结构，其中金属板通过扩散结合而彼此粘结在一起，但本发明并不限于这种结构。例如，金属板可通过低温粘结而彼此粘结。顺带提及的是，当使用低温粘结时，金属板如对于低温焊接可湿性良好的镀铜、镀银或镀金金属板或者含有这些元素中至少一种的不锈钢板在真空气氛中在高温下彼此粘结在一起。
根据本发明的一个方面，喷墨打印头包括一个公共油墨腔室，以及用于将油墨从公共油墨腔室分别通过压力腔室导引到喷嘴的单独油墨流动路径，该公共油墨腔室和这些单独油墨流动路径以这样的方式形成，使多个具有孔的薄板元件在层压到彼此上的同时通过金属-金属结合而固定到彼此之上，其中公共油墨腔室沿多个薄板元件的平面方向的截面积构造成这样，使得在公共油墨腔室的出口侧的端部的截面积小于在该多个薄板元件的厚度方向的中心部分的截面积。
根据上面的结构，当在与公共油墨腔室相邻的区域中通过金属-金属结合而将薄板固定到彼此之上时，在薄板元件厚度方向施加的压力扩散到构成公共油墨腔室的薄板元件上。因此可防止薄板元件(向公共油墨腔室凸起)弯曲。因此可避免在薄板元件之间产生间隙或者形成于薄板元件之间的油墨流动路径的内部形状发生变形的现象。结果，即使在公共油墨腔室在薄板元件内部形成的情况下，与公共油墨腔室相邻的该多个薄板元件也可确保地通过金属-金属结合而固定到彼此之上。
优选地，在该结构中，公共油墨腔室沿该多个薄板元件的截面积这样构造，使公共油墨腔室出口侧一端部的截面积小于在该多个薄板元件的厚度方向中心部分的截面积，而在另一端部附近的截面积大于在中心部分附近的截面积。根据这种结构，压力能够更大地扩散到构成公共油墨腔室的薄板元件上。因此，可防止薄板元件(向公共油墨腔室凸起)弯曲。因此可更充分地防止在薄板元件之间形成间隙，或者形成于薄板元件之间的油墨流动路径的内部形状发生变形。
公共油墨腔室沿多个薄板元件的平面方向的截面积可在公共油墨腔室的出口侧一端部分三级或更多级逐级改变，或者可在公共油墨腔室的出口侧一端部连续改变。根据这种结构，可以容易地将防止在薄板之间形成间隙与保持公共油墨腔室的体积结合在一起。
优选地，公共油墨腔室可以这样的方式制成，形成于彼此相邻层压的多个薄板元件中的孔彼此相连。根据这种结构，可容易地制造公共油墨腔室。
根据本发明的另一方面，喷墨打印头包括一个公共油墨腔室，以及用于分别通过压力腔室将油墨从公共油墨腔室的出口导引到喷嘴的单独油墨流动路径，公共油墨腔室和单独油墨流动路径这样成形，使多个具有孔的薄板元件通过金属-金属结合而固定到彼此之上同时层压在彼此之上，其中与构成公共油墨腔室的薄板元件在层压方向相邻的薄板元件中最厚的一个位于多个薄板元件在层压方向的中心位置与公共油墨腔室之间。
根据上面的结构，当在邻接公共油墨腔室的区域中多个薄板元件通过金属-金属结合而固定到彼此之上时，最厚的薄板元件几乎不会由于在薄板元件厚度方向施加的压力而变形。因此，可防止薄板元件(向公共油墨腔室凸起)弯曲。因此，可防止在薄板元件之间形成间隙，或者形成于薄板元件之间的油墨流动路径的内部形状发生变形。结果，即使在公共油墨腔室形成于薄板元件内部的情况下，与公共油墨腔室相邻的多个薄板元件也能够通过金属-金属结合而确保地固定到彼此之上时。
优选地，在上述结构中，最厚的薄板可构造成用作公共油墨腔室的一个壁。根据这种结构，压力集中在最厚的薄板元件上。因此，可防止薄板元件弯曲。因此，可以更充分地防止在薄板元件之间形成间隙或者形成于薄板元件之间的油墨流动路径的内部形状发生变形。
公共油墨腔室可沿压力腔室延伸，并可具有这样的形状，使公共油墨腔室在层压方向的长度大于公共油墨腔室在垂直于延伸方向的方向上的宽度。根据这种结构，可以更充分地防止由于薄板元件的变形而在薄板元件之间形成间隙。
在根据上述实施例的喷墨打印头中，如图12中所示，公共油墨腔室(集管5)的截面积的变化率可构造成在设有压力腔室10的一侧大于相对于出口与该一侧相对定位的相对侧。根据这种结构，可防止薄板元件(向公共油墨腔室凸起)弯曲。因此，可防止在薄板元件之间形成间隙或者形成于薄板元件之间的油墨流动路径的内部形状发生变形的现象。结果，即使在公共油墨腔室形成于薄板元件内部的情况下，也能够通过金属-金属结合而确保地将邻接公共油墨腔室的多个薄板元件固定到彼此之上。
根据本发明，还实现了具有图13中所示结构的喷墨打印头。图13中所示的喷墨打印头的结构包括：一个具有出口的公共油墨腔室；和一个单独油墨流动路径，该单独油墨流动路径具有一个压力腔室，通过该压力腔室将油墨从公共油墨腔室的出口导引到一个喷嘴。公共油墨腔室和单独油墨流动路径由其上形成孔的多个薄板元件构成，这些薄板元件通过金属-金属结合而层压并固定到彼此之上。并且，公共油墨腔室沿薄板元件的平面方向的截面积构造成在设有出口的一端部小于在多个薄板元件的厚度方向的中心部分。在图13中所示的结构中，层压在通向压力腔室一侧的公共油墨腔室上方的多个薄板元件中的一部分中最厚的一个，相对于多个薄板元件中的该部分的中心位置定位在多个薄板元件的该部分中的通向公共油墨腔室的一侧。
根据图13中所示的结构，可防止薄板元件(向公共油墨腔室凸起)弯曲。因此，可防止在薄板元件之间形成间隙或者形成于薄板元件之间的油墨流动路径的内部形状发生变形。结果，即使在公共油墨腔室形成于薄板元件内部的情况下，邻接公共油墨腔室的多个薄板元件也能够通过金属-金属结合而确保地固定到彼此之上。
前面对本发明优选实施例的描述是为了图示和说明的目的而给出的。并不是穷尽或者将本发明限制到所公开的精确形式，各种改进和变化能够在上述教导的启发下作出或者从本发明的实践中获得。选择和描述实施例是为了说明本发明的原理及其实际应用，从而使本领域技术人员应用于各种实施例并适应所设想的特定应用而作出各种改进。期望本发明的范围由附属于其的权利要求以及它们的等同物限定。