在用于水性噴墨的高密度壓電打印頭的制造中用于打印頭結(jié)構(gòu)間隙粘合的與水性油墨可 ...的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本教導(dǎo)設(shè)及噴墨打印裝置領(lǐng)域，更特別地設(shè)及用于高密度壓電噴墨打印頭的方法 和結(jié)構(gòu)W及包括高密度壓電噴墨打印頭的打印機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002] 按需滴墨噴墨技術(shù)廣泛用于打印工業(yè)中。使用按需滴墨噴墨技術(shù)的打印機(jī)可使用 熱噴墨技術(shù)或壓電技術(shù)。盡管壓電噴墨比熱噴墨制造更昂貴，但例如由于壓電噴墨可使用 更廣泛的油墨，因此通常青睞壓電噴墨。
[0003] 壓電噴墨打印頭包括壓電元件（即壓電換能器或PZT)的陣列。形成陣列的一種 方法可包括將覆蓋壓電層可拆離地粘合至具有粘合劑的轉(zhuǎn)印載體，并切割所述覆蓋壓電層 W形成多個單獨(dú)的壓電元件。可使用多個切割銀進(jìn)程W去除相鄰壓電元件之間的所有壓電 材料，W在每個壓電元件之間提供正確的間距。
[0004] 壓電噴墨打印頭可通常還包括柔性隔膜，壓電元件的陣列附接至所述柔性隔膜。 當(dāng)通常通過與電聯(lián)接至電源的電極電連接而將電壓施加至壓電元件時，壓電元件彎曲或偏 轉(zhuǎn)，從而導(dǎo)致隔膜屈曲，所述隔膜屈曲從室中通過噴嘴排出一定量的油墨。屈曲還通過開口 從主油墨膽存器將油墨吸入室中W補(bǔ)償被排出的油墨。
[0005] 噴墨打印頭的形成通常需要材料的多個層的層合作為它們制造的部分。傳統(tǒng)打印 頭設(shè)計可使用鍛金不誘鋼片材金屬的層，所述層具有光化學(xué)蝕刻，并隨后針焊在一起W形 成穩(wěn)固結(jié)構(gòu)的特征。然而，在改進(jìn)成本和性能的持續(xù)驅(qū)動下，可使用交替材料的使用和粘合 過程。盡管聚合物層可用作一些片材金屬部件的替代，但聚合物需要具有合適性質(zhì)的粘合 劑W彼此粘合W及粘合至金屬層。
[0006] 例如，粘合劑必須與在打印頭中所用的油墨可化學(xué)相容。此外，粘合劑應(yīng)該具有在 使用過程中降低打印頭的破壞的某些物理性質(zhì)。粘合劑應(yīng)該具有良好的粘合強(qiáng)度、低擠出 W防止流體路徑的堵塞，并且應(yīng)該在使用過程中充分抵抗高溫氧化。而且，在使用過程中當(dāng) 暴露于某些油墨和高溫時，一些粘合劑可能重量增加并溶脹，或者變得適形性降低且更硬， 運(yùn)可導(dǎo)致油墨滲漏或其他故障模式。運(yùn)些故障中的一些可僅在打印頭的延長使用之后發(fā) 生。
[0007] 另外，與水性油墨不相容可使粘合劑溶脹，由此導(dǎo)致尺寸幾何形狀的改變，運(yùn)將影 響噴射性能。對于打印頭模塊化設(shè)計的要求，需要具有更低粘合溫度的粘合劑。一些目前的 粘合劑具有290°C或更高的粘合溫度，運(yùn)在射流流線（jetstack)中的一些部件（例如PZT) 的臨界溫度W上。因此，需要一種新型粘合劑，所述粘合劑適于在構(gòu)造用于水性油墨的噴墨 打印頭中的所有部件的粘合。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 如下顯示了簡化概要，W提供對本教導(dǎo)的一個或多個實(shí)施例的一些方面的基本理 解。所述概要并非廣泛的概述，不旨在確定本教導(dǎo)的關(guān)鍵或決定性要素，也不旨在描述本公 開的范圍。相反，其主要目的僅在于W簡化形式顯示一個或多個概念W作為之后顯示的詳 細(xì)說明的前序。
[0009] 在一個實(shí)施例中，一種用于形成噴墨打印頭的方法可包括將第一基材的第一表面 加熱至40°C至120°C之間的溫度、使所述第一基材的經(jīng)加熱的第一表面與環(huán)氧粘合劑的第 一表面接觸，W將所述環(huán)氧粘合劑粘著至所述第一基材的第一表面、在所述環(huán)氧粘合劑的 第二表面上的剝離襯墊上或在所述第一基材的第二表面上移動漉，W去除在所述環(huán)氧粘合 劑的第一表面與所述第一基材的第一表面之間的界面處的氣泡，W及將所述第一基材和所 述環(huán)氧粘合劑冷卻至22°C或更低的溫度。隨后，所述方法還可包括將第二基材的第一表面 加熱至40°C至120°C之間的溫度，W及在所述環(huán)氧粘合劑粘著至所述第一基材的第一表面 的情況下，使所述第二基材的經(jīng)加熱的第一表面與所述環(huán)氧粘合劑的第二表面接觸，W將 所述環(huán)氧粘合劑粘著至所述第二基材的第一表面。所述方法還可包括在所述第二基材的第 二表面上移動漉，W去除在所述環(huán)氧粘合劑的第二表面與所述第二基材的第一表面之間的 界面處的氣泡、然后在將所述環(huán)氧粘合劑粘著至所述第一基材和所述第二基材之后，通過 將所述第一基材、所述第二基材和所述環(huán)氧粘合劑加熱至約80°C至約140°C之間的溫度達(dá) 約10分鐘至約20分鐘之間的持續(xù)時間，從而部分固化所述環(huán)氧粘合劑。在部分固化所述 環(huán)氧粘合劑之后，通過在壓機(jī)內(nèi)在40psi至l(K)psi之間的壓力下將所述第一基材、所述第 二基材和所述環(huán)氧粘合劑加熱至l〇〇°C至300°C之間的溫度達(dá)20分鐘至200分鐘之間的持 續(xù)時間，從而完全固化所述環(huán)氧粘合劑。使用水性油墨填充所述打印頭，并將所述經(jīng)完全固 化的環(huán)氧樹脂暴露于所述水性油墨。
[0010] 在另一實(shí)施例中，噴墨打印頭可包括第一基材、第二基材和插入所述第一基材與 所述第二基材之間的將所述第一基材物理連接至所述第二基材的環(huán)氧粘合劑。所述環(huán)氧 粘合劑可包含甲酪線性酪醒清漆和雙酪A環(huán)氧樹脂，并可具有將所述第一基材粘合至所述 第二基材的大于2(K)psi的搭接剪切強(qiáng)度。所述噴墨打印頭還可包括物理接觸所述環(huán)氧粘 合劑的在所述噴墨打印頭內(nèi)的水性油墨，當(dāng)所述環(huán)氧粘合劑連續(xù)暴露于所述水性油墨達(dá)20 周時，所述環(huán)氧粘合劑具有小于0. 4%的質(zhì)量吸收。
【附圖說明】
[0011] 引入并構(gòu)成本說明書的一部分的附圖示出了本教導(dǎo)的實(shí)施例，并與描述一起用于 解釋本公開的原理。在圖中：
[0012] 圖1為根據(jù)本教導(dǎo)的一個實(shí)施例而形成的一個示例性噴墨打印頭部分的橫截面；
[0013]圖2為根據(jù)本教導(dǎo)的一個實(shí)施例制備、分配和固化的粘合劑膜的樣品的差示掃描 量熱法值SC)圖；
[0014]圖3為根據(jù)本教導(dǎo)的一個實(shí)施例制備、分配和固化的粘合劑膜的樣品的動態(tài)力學(xué) 分析值M)圖；
[0015] 圖4顯示了在190°C下固化70分鐘的樣品在多種不同的條件和油墨中儲存的測試 結(jié)果；
[0016] 圖5和6顯示了當(dāng)暴露于多種不同的油墨時使用本教導(dǎo)的一個實(shí)施例制造的打印 頭的長期粘合強(qiáng)度測試的結(jié)果；
[0017] 圖7和8顯示了當(dāng)暴露于多種不同的油墨時使用本教導(dǎo)的一個實(shí)施例制造的打印 頭測試夾具的耐破度測試的結(jié)果；且
[0018] 圖9為包括根據(jù)本教導(dǎo)的一個實(shí)施例的一個或多個打印頭的打印機(jī)的透視圖。
[0019] 應(yīng)注意，附圖的一些細(xì)節(jié)已被簡化，并繪制為促進(jìn)對本教導(dǎo)的理解而不是保持嚴(yán) 格的結(jié)構(gòu)準(zhǔn)確度、細(xì)節(jié)和比例。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 現(xiàn)在將詳細(xì)參照本教導(dǎo)的示例性實(shí)施例，其實(shí)例在附圖中進(jìn)行說明。只要有可能， 將在整個附圖中使用相同的附圖標(biāo)記W表示相同或類似的部分。
[002。 如本文所用，除非另外指出，詞語"打印機(jī)"涵蓋為了任意目的進(jìn)行打印輸出功能 的任意設(shè)備，如數(shù)字復(fù)印機(jī)、造書機(jī)、傳真機(jī)、多功能機(jī)、靜電照相裝置等。除非另外指出，詞 語"聚合物"涵蓋廣泛范圍的由長鏈分子形成的碳基化合物中的任一者，包括熱固性聚酷亞 胺、熱塑性塑料、樹脂、聚碳酸醋、環(huán)氧樹脂，和本領(lǐng)域已知的相關(guān)化合物。
[0022] 獲得許多不同的噴墨打印頭層和材料之間的可靠粘合，特別是在目前噴墨打印頭 使用中存在的嚴(yán)苛環(huán)境條件下，是裝置制造者關(guān)屯、的事。本教導(dǎo)的一個實(shí)施例可在打印頭 內(nèi)產(chǎn)生各個層合層之間的更牢固的物理粘合連接，特別是有關(guān)對化學(xué)嚴(yán)苛的油墨（如丙締 酸醋基紫外0JV)油墨、經(jīng)染色的固體油墨和水性油墨）的抗性，并可在將壓電換能器（PZT) 電聯(lián)接至電路層（如印刷電路板或柔性印刷電路）的互連上產(chǎn)生減小的應(yīng)力。
[0023] 打印頭結(jié)構(gòu)是本領(lǐng)域已知的，并包括層合在一起的許多層。用于層合的粘合劑必 須抵抗與化學(xué)嚴(yán)苛的油墨的反應(yīng)，良好粘合至不同材料的表面W防止在高壓打印過程中破 裂，并在高溫打印過程中（例如在使用固體油墨和水性油墨打印的過程中）保持有效。圖 1顯示了可使用本教導(dǎo)的一個實(shí)施例形成的一個示例性噴墨打印頭結(jié)構(gòu)10的一部分。圖1 打印頭結(jié)構(gòu)10包括適形壁12、外歧管14、使用外歧管粘合劑18附接至外歧管14的轉(zhuǎn)向器 16。圖1還顯示了使用轉(zhuǎn)向器附接粘合劑22附接至轉(zhuǎn)向器16的輪穀板20。在一個實(shí)施例 中，適形壁12可包括熱塑性聚酷亞胺，外歧管14可包括侶，輪穀板20可包括不誘鋼。外歧 管14可接收在使用過程中由固體油墨塊烙化得到的液體油墨（為了簡化不單獨(dú)顯示）、UV 和Xerox凝膠UV油墨、水性（即水基）油墨（如膠乳水性油墨和染料基水性油墨、顏料基水 性油墨），或?yàn)榇蛴∽鰷?zhǔn)備的另一液體油墨，并將油墨保持在打印溫度下。圖1還顯示了本 體32、豎直入口 34、分離器36、包括碎石篩40的顆粒過濾器（碎石篩）層38、前端歧管42， 和具有噴嘴46的孔板44?？墒褂每装逭澈蟿?8將孔板44附接至前端歧管42。在一個實(shí) 施例中，本體3