CN101062614A - 液体输送装置及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种液体输送装置包括：流动通道单元；振动板，其包括从流动通道单元一侧边延伸的延伸部分；叠放在振动板上的压电材料层；以及向压电材料层施加电场的电极图形和驱动电路，其中振动板由电绝缘材料形成，并且驱动电路直接或间接安装在振动板的延伸部分上，液体输送装置还包括：电极和用于将电极和驱动电路相互连接的电极连接部分，液体输送装置构造成：在振动板的与流动通道单元重叠的区域处，电极图形的一部分和电极中的一个叠放在振动板上，压电材料层叠放在振动板上，液体输送装置构造成：在振动板的与延伸部分对应的区域处，电极图形的其它部分和电极连接部分叠放在振动板上，并且液体输送装置构造成使得电场施加在电极图形和电极之间。

Description

液体输送装置及其制造方法

本申请是申请日为2004年9月28日、发明名称为“液体输送装置及其制造方法”且申请号为200410012067.3的中国发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明总体上涉及液体输送装置及其制造方法。特别地，本发明涉及利用压电材料的液体输送装置及制造这种装置的方法。

背景技术

诸如喷墨记录头的液体输送装置是已知的，其包括其中形成有多个压力室的流动通道单元；构成每个压力室的壁的一部分的振动板；以及叠放在振动板上的压电材料层，以便振动该振动板，以使压力室中的液体从分别与压力室连通的喷嘴中喷出。电极叠放在该压电材料层上面以向该压电材料层施加电场。每个电极经诸如FBC(柔性印刷电路)或引线端子的接线部件连接于(驱动IC)，该驱动电路与流动通道单元分开设置并具有产生用于致动该压电材料层的致动信号的功能。这样的液体输送装置公开在例如与日本专利JP-A-8-258274相应的美国专利6,471,341中。

然而，在如上所述的诸如FBC或引线端子的接线部件设置在形成于该压电材料层的电极和外部驱动电路之间的情况下，元件的成本和元件连接过程所需要的成本增加，因此不可避免地增加装置的制造成本。而且，常规的装置需要空间用来放置使电极和驱动电路相互连接的诸如FBC或引线端子的接线部件，因此这种装置往往具有较大的尺寸。

发明内容

因此，本发明的第一个目的是提供一种液体输送装置，其确保简化在压电材料层和驱动电路之间的接线结构。

本发明的第二个目的是提供制造该液体输送装置的方法。

根据本发明，一种液体输送装置，包括：流动通道单元，其包括开口和容纳液体并与开口连通的压力室；振动板，该振动板部分地形成压力室，并包括从流动通道单元一侧边延伸的延伸部分；叠放在振动板上的压电材料层，并且当向压电材料层施加电场时压电材料层变形，从而振动振动板，以通过开口从压力室输送液体；以及向压电材料层施加电场的电极图形和驱动电路，液体输送装置的特征在于振动板由电绝缘材料形成，并且驱动电路直接或间接地安装在振动板的延伸部分上，液体输送装置还包括：电极；和用于将电极和驱动电路相互连接的电极连接部分，液体输送装置构造成使得：在振动板的与流动通道单元重叠的区域处，电极图形的一部分和电极中的一个叠放在振动板上，压电材料层叠放在振动板上，其中电极图形的该部分和电极中的所述一个设置在振动板和压电材料层之间，并且电极图形的该部分和电极中的另一个叠放在压电材料层上，液体输送装置构造成使得：在振动板的与延伸部分对应的区域处，电极图形的其它部分和电极连接部分叠放在振动板上，并且液体输送装置构造成使得电场施加在电极图形和电极之间。

至少上面指出的第一目的可以根据本发明的第一方面实现，其提供一种液体输送装置，包括：流动通道单元，其包括开口和容纳液体并与开口连通的压力室；振动板，该振动板部分地形成压力室，并包括从流动通道单元一侧边延伸的延伸部分；直接或间接叠放在振动板上的压电材料层，并且当向压电材料层施加电场时压电材料层变形，从而振动振动板，以通过开口从压力室输送液体；以及向压电材料层施加电场的电极图形和驱动电路。电极图形直接或间接地设置在振动板上，并且驱动电路直接或间接地安装在振动板的延伸部分上，并且液体输送装置还包括设置在驱动电路附近的散热部件。

在如上所述构造的液体输送装置中，向压电材料层施加电场的驱动电路和电极图形直接或间接地设置在该振动板上，该电极图形和驱动电路之间的接线结构可以简化。换句话说，本装置取消了常规用来连接形成在该压电材料层上的电极和驱动电路的诸如FPC或引线端子的接线部件，由此例如降低元件成本和元件连接过程所需要的成本。此外，本装置不需要放置用来连接电极和驱动电路的诸如FPC或引线端子的接线部件的空间，因此可以减小装置的尺寸。

上述的第二个目的可以根据本发明的第二方面实现，其提供制造液体输送装置的方法，该液体输送装置包括流动通道单元，该流动通道单元包括开口和容纳液体并与该开口连通的压力室；粘接于该流动通道单元并部分地构成该压力室的振动板；直接或间接地形成在该振动板上的压电材料层，当向其施加电场时该压电材料层变形，从而振动该振动板，以通过该开口从压力室输送液体。该方法包括：利用冲切法形成多个加工成形板件，在冲切法中金属板件经受冲切操作，该多个加工成形板件中每个包括框架部件、流动通道单元形成板，其部分地构成该流动通道单元并单独结合于该框架部件、以及散热部件形成板，其部分地形成散热部件并单独结合于该框架部件；形成一体的主体，其中至少一部分流动通道单元和散热部件粘接于振动板的相对表面之一，通过将该多个加工成形板件和该振动板一个叠放在另一个上来形成一体的主体；在振动板的相对表面中的另一个上以预定的顺序形成至少一个电极图形和压电材料层；在振动板的相对表面中的该另一个上直接或间接地安装驱动电路；以及从相应的框架部件上分离该流动通道单元形成板和散热部件形成板。

根据上述方法，构成该流动通道单元至少一部分的流动通道单元形成板和构成该散热部件的散热部件形成板可以同时结合在振动板上，从而减少制造该装置所需要的加工步骤。

根据本发明的第三方面，提供一种液体输送装置，包括：流动通道单元，其包括开口和容纳液体并与开口连通的压力室；振动板，该振动板部分地形成压力室，并包括从流动通道单元一侧边延伸的延伸部分；叠放在振动板上的压电材料层，并且当向压电材料层施加电场时压电材料层变形，从而振动振动板，以通过开口从压力室输送液体；以及向压电材料层施加电场的电极图形和驱动电路。该液体输送装置的特征在于：振动板由导电材料形成；在振动板的与流动通道单元重叠的区域处和振动板的与延伸部分对应的区域处，压电材料层叠放在振动板上；驱动电路安装在振动板的延伸部分上，而在振动板的与流动通道单元重叠的区域处和振动板的与延伸部分对应的区域处，电极图形叠放在压电材料层上；并且液体输送装置设置成使得电场施加在电极图形和振动板之间。

根据本发明的第四方面，提供一种液体输送装置，包括：流动通道单元，其包括开口和容纳液体并与开口连通的压力室；振动板，该振动板部分地形成压力室，并包括从流动通道单元一侧边延伸的延伸部分；叠放在振动板上的压电材料层，并且当向压电材料层施加电场时压电材料层变形，从而振动振动板，以通过开口从压力室输送液体；以及向压电材料层施加电场的电极图形和驱动电路。该液体输送装置的特征在于：振动板由导电材料形成；在振动板的与流动通道单元重叠的区域处，压电材料层叠放在振动板上；液体输送装置还包括电绝缘层，在振动板的与延伸部分对应的区域处，该电绝缘层叠放在振动板上；驱动电路安装在振动板的延伸部分上，而在振动板的与流动通道单元重叠的区域处和振动板的与延伸部分对应的区域处，电极图形叠放在压电材料层上和电绝缘层上；并且液体输送装置设置成使得电场施加在电极图形和振动板之间。

根据本发明的第五方面，提供一种液体输送装置，包括：流动通道单元，其包括开口和容纳液体并与开口连通的压力室；振动板，该振动板部分地形成压力室，并包括从流动通道单元一侧边延伸的延伸部分；叠放在振动板上的压电材料层，并且当向压电材料层施加电场时压电材料层变形，从而振动振动板，以通过开口从压力室输送液体；以及向压电材料层施加电场的电极图形和驱动电路。振动板由电绝缘材料形成。该液体输送装置还包括：下电极，在振动板的与流动通道单元重叠的区域处，该下电极叠放在振动板上；和用于将下电极和驱动电路相互连接的下电极连接部分，在振动板的与延伸部分对应的区域处，该下电极连接部分叠放在振动板上。在振动板的与流动通道单元重叠的区域处，压电材料层叠放在振动板上，其中下电极设置在振动板和压电材料层之间。驱动电路安装在振动板的延伸部分上，而在振动板的与流动通道单元重叠的区域处和振动板的与延伸部分对应的区域处，电极图形叠放在压电材料层上和振动板上。液体输送装置设置成使得电场施加在电极图形和下电极之间。

根据本发明的第六方面，提供一种液体输送装置，包括：流动通道单元，其包括开口和容纳液体并与开口连通的压力室；振动板，该振动板部分地形成压力室，并包括从流动通道单元一侧边延伸的延伸部分；叠放在振动板上的压电材料层，并且当向压电材料层施加电场时压电材料层变形，从而振动振动板，以通过开口从压力室输送液体；以及向压电材料层施加电场的电极图形和驱动电路。该液体输送装置还包括电绝缘层，在振动板的与流动通道单元重叠的区域处和振动板的与延伸部分对应的区域处，该电绝缘层叠放在振动板上。驱动电路安装在振动板的延伸部分上，而在振动板的与流动通道单元重叠的区域处和振动板的与延伸部分对应的区域处，电极图形叠放在电绝缘层上。在振动板的与流动通道单元重叠的区域处，压电材料层叠放在电绝缘层上，其中电极图形设置在电绝缘层和压电材料层之间。该液体输送装置还包括：上电极，该上电极叠放在压电材料层上；和用于将上电极和驱动电路相互连接的上电极连接部分，在振动板的与延伸部分对应的区域处，该上电极连接部分叠放在电绝缘层上。液体输送装置设置成使得电场施加在电极图形和上电极之间。

附图说明

通过结合附图阅读下面本发明优选实施例的详细描述，将会更好地理解本发明的上述和其他目的、特征、优点以及技术和工业应用的显著性，其中：

图1是根据本发明第一实施例构造的液体输送装置的沿压力室纵向截取的剖面图；

图2是沿压力室纵向截取的图1的液体输送装置的部分放大的剖面图；

图3是沿平行于压力室的行的方向截取的图1的液体输送装置的部分放大的剖面图；

图4是图1的液体输送装置的展开平面图；

图5是根据本发明第二实施例构造的液体输送装置的沿压力室的纵向截取的剖面图；

图6是根据本发明第三实施例构造的液体输送装置的沿压力室的纵向截取的剖面图；

图7是根据本发明第四实施例构造的液体输送装置的沿压力室的纵向截取的剖面图；

图8是包括图7的液体输送装置的喷墨记录头的沿压力室的纵向截取的剖面图；

图9是构成振动板的板件的俯视图；

图10是构成压力室板和第一散热部件的板件的俯视图；

图11是构成流动通道板和第二散热板的板件的俯视图；

图12是构成集流腔板和第三散热板的板件的俯视图；

图13是喷嘴板的俯视图；

图14示意示出图7的液体输送装置在制造该装置过程的各步骤中的状态，其中，图14A是剖面图，示出流动通道单元的金属板件和散热部件的金属板件同时结合于振动板的状态，图14B是剖面图，示出形成绝缘层的状态，图14C是剖面图，示出形成电极图形和外部电极的状态；

图15示意示出图7的液体输送装置在制造该装置过程的各步骤中的状态，其中，图15A是剖面图，示出形成压电材料层的状态，图15B是剖面图，示出结合喷嘴板的状态，图15C是剖面图，示出安装驱动电路的状态，图15D是剖面图，示出框架件被拆掉的状态

图16是根据本发明第五实施例构造的液体输送装置的沿压力室的纵向截取的剖面图；以及

图17是根据本发明第六实施例构造的液体输送装置的沿压力室的纵向截取的剖面图。

具体实施方式

第一实施例

参考图1-4描述本发明的第一实施例。图1示出应用本发明的液体输送装置10。该液体输送装置10用作喷墨打印机(未示出)的喷墨记录头10。如图1所示，根据本发明第一实施例构造的该喷墨记录头10包括：流动通道单元13，该流动通道单元包括多个压力室12，其中容纳有油墨11(对应于本发明中的“液体”)；以及致动板14，该致动板14叠放在流动通道单元13上并结合于流动通道单元13，以便封闭压力室12。

流动通道单元13具有大体为长方形的平面形状并包括四个板，即喷嘴板16、集流腔板17、流动通道板18和压力室板19。这四个板16、17、18、19以这样的顺序叠放并用环氧树脂型热固粘接剂相互粘接。

压力室板19由诸如不锈钢的金属材构成并具有两行多个压力室12。该两行压力室12沿流动通道单元13的纵向(即沿垂直于图1和图2的纸面的方向)以交错或锯齿形方式设置。每个压力室12具有沿流动通道单元13的宽度方向(即从图1和图2看到的横向)延伸的细长形状。流动通道板18也由诸如不锈钢的金属材料构成并具有穿过其厚度形成的集流腔通道20和压力通道21。每个集流腔通道20和每个压力通道21分别与相应的细长压力室12的纵向相对端部中的一个和另一个连通。集流腔板17也由诸如不锈钢的金属材料构成并具有集流腔22，集流腔22与油墨容器(未示出)和喷嘴通道23连通，该喷嘴通道23连接于相应的压力通道21。喷嘴板16由聚酰亚胺型合成树脂材料构成并具有喷墨喷嘴24(对应于本发明中的“开口”)，其连接于相应的喷嘴通道23并且油墨11从其喷出。喷嘴24沿流动通道单元13的纵向设置成两行。从油墨容器供给到集流腔22的油墨经集流腔通道20分配给压力室12，并经压力通道21和喷嘴通道23输送到喷嘴24。这样，在液体输送装置10的流动通道单元13中形成油墨流动通道。

致动板14包括部分地形成每个压力室12的振动板26，换句话说，它构成每个压力室12的壁的一部分，致动板14还包括压电材料层27，它直接叠放在远离压力室12的振动板26的相对表面中的一个(上表面)上。(在本说明书中，“直接”意味着在被安装的物体和安装该物体的表面之间有限的区域内没有间隔层或任何间隔材料)。振动板具有大体为长方形的形状并由诸如不锈钢的导电金属材料构成。该振动板26的短边的长度基本等于流动通道单元13的平行于喷嘴24的行的长边的长度，同时该振动板26的长边的长度基本上是该流动通道13短边的两倍。正如在其纵向所见，振动板26的大约一半由环氧型热固粘接剂粘接在压力室板19的上表面，从而覆盖流动通道单元13的整个上表面。正如在其纵向所见，振动板26的另一半从该流动通道单元13的相对长边中的一个延伸，换句话说，从该流动通道单元13的平行于压力室12的行的一个长边延伸，从而起延伸部分28的作用。振动板26连接于将在下面描述的驱动电路(IC)100的接地线并起下电极的作用。

压电材料层27由诸如鉛锆钛(PZT)的铁电压电陶瓷材料构成并且直接叠放在具有均匀厚度的振动板26的整个表面上。压电材料层27可以通过例如浮质沉积(aerosol deposition)(AD)法直接形成在振动板26上。可选地，由坯料片材制成的压电材料层可以由导电粘接剂直接粘接在振动板26上。还有，可以采用压电层形成工艺或方法(即，溶胶-凝胶法)，该方法包括将用于形成压电材料层27的原料溶液涂敷于作为基板的振动板26上并加热所涂敷的溶液。

振动板26具有电极图形30和驱动电路(IC)100，用于向该压电材料层27施加电场。驱动电路(IC)100是集成电路，具有产生用于致动压电材料层27的致动信号的功能。驱动电路(IC)100具有大体为长方形的平面形状并且如下文所述经压电材料层27上的电极图形30在振动板26的延伸部分28的远端部分附近通过焊接结合于振动板26。

电极图形30通过印刷预定形状的薄膜型导体形成在压电材料层27上，并且包括多个上电极30A和多个连接部分30B。详细地说，电极图形30包括多个电极片，其分别对应于多个压力室12。每个电极片包括一个上电极30A和一个连接部分30B。如图4所示，上电极30A在其相应于各自压力室12的相应位置叠放在压电材料层27上。每个上电极30A具有细长的椭圆形形状，其尺寸在其俯视图上稍稍地或多少有点小于每个压力室12的尺寸。每个连接部分30B从相应的上电极30A的相对纵向端中的一个朝着振动板26的延伸部分28的远端部分延伸。该连接部分30B沿流动通道单元13的纵向设置成以预定的间距相互间隔开。每个连接部分30B在其远离相应的上电极30A的相对端中的一个处通过焊接连接于驱动电路(IC)100。

多个外部电极31形成在振动板26的延伸部分28的远端部分，即驱动电路(IC)100的相对边中的远离该电极图形30的一个上。外部电极31通过印刷薄膜型导体形成在压电材料层27上，并沿流动通道单元13的纵向设置成以预定的间距相互间隔开。每个外部电极31在其相对端部之一处通过焊接连接于驱动电路(IC)100。外部电极31的数目少于电极图形30的电极片的数目(等于压力室12的数目)。在图4中，示出五个外部电极31。外部电极31经FPC等连接于打印机的控制电路(未示出)。

形成在振动板26上的压电材料层27受到压电处理以便在其厚度方向被极化。当驱动电路(IC)100使得任意一个上电极30A(和相应的连接部分30B)的电势高于作为下电极的振动板26的电势时，电场沿极化方向(即，沿压电材料层27的厚度方向)施加在压电材料层27的对应于该任意的上电极30A的部分上。因此，压电材料层27的上述部分沿压电材料层27的厚度方向膨胀并沿平行于压电材料层27的表面的方向收缩。这样，如图3的左部所示，压电材料层27和振动板26的对应于上电极30A的部分(即致动板14的一部分)变形成向着相应的压力室12突出的凸形形状。也就是，致动板14经受局部变形(即，单一形态变形)。因此，压力室12的容积减小并且该压力室12中的油墨11的压力相应增大，从而油墨11从与该压力室12连通的相应喷嘴24喷出。然后，当上电极30A的电势等于作为下电极的振动板26的电势时，压电材料层27和振动板26的变形部分回复到初始的或原来的扁平形状，并且压力室12的容积回复到初始的或原来的大小，从而油墨11从集流腔22被吸入到压力室12中。

如图1所示，振动板26的延伸部分28在邻近于流动通道单元13的折叠部分28A处折叠，从而该折叠部分28A弯曲成截面为大体“U”形形状，并且从而延伸部分28的远端部分与流动通道单元13相对。按照这种设置，间接地设置在振动板26的延伸部分28的远端部分上而压电材料层27在其之间的驱动电路(IC)100位于在流动通道单元13上方，从而与流动通道单元13相对。(为了详细描述，“间接”定义为覆盖或设置在层表面之上，但是在该层表面和该“间接在上面的”物体之间有一个或多个完整的或基本完整的材料层)。在这种设置中，液体输送装置10在其俯视图中(沿着垂直于流动通道单元13的平面的方向看)的总体尺寸(面积)和流动通道单元13在其俯视图中的尺寸(面积)没有大的差别。准确地说，液体输送装置10在其俯视图中的总体尺寸(面积)比流动通道单元13在其俯视图中的的尺寸(面积)大一个对应于从该流动通道单元13的一个长边伸出的折叠部分28的尺寸的量。

下面将说明制造根据第一实施例的液体输送装置10的方法。

首先，压电材料层27通过(1)浮质沉积(AD)法；(2)压电层形成工艺或方法(溶胶-凝胶法)；或者(3)粘接工艺或方法形成在振动板26上。

在压电材料层27用浮质沉积法形成的情况下，浮质室充满诸如鉛锆钛(PZT)微粒的压电材料，并且该微粒被搅动或摇动。随后，诸如氮气或氦气的运载气体被引入浮质室中，以便微粒在气体中流动，以产生浮质。这样产生的浮质以高速从喷嘴喷射到例如由不锈钢构成的振动板26上并且沉积在该振动板26的表面上以提供压电材料薄膜。

在压电材料层27用压电层形成法(溶胶-凝胶法)形成的情况下，压电材料的金属醇盐在溶液系统中进行水解和缩聚处理。在压电材料层27是由鉛锆钛(PZT)形成的情况下，采用例如溶解在甲氧乙醇中的乙酸鉛三水合物、锆丙氧化物和钛异丙氧化物的溶液作为原料溶液。该溶液通过旋转喷涂而涂敷在作为基板的振动板26上，以在其上形成薄层，并且所涂敷的溶液被干燥和加热。通过反复涂敷溶液并干燥和加热所涂敷的溶液，具有希望厚度的压电材料层27形成在振动板26上。

在压电材料层27用粘结法形成的情况下，例如用铝形成的基质或基板被浆状溶液涂敷，在该浆状溶液中诸如PZT的陶瓷粉末与粘合剂树脂混合并分散在该胶合剂树脂中，从而提供坯料薄片。在坯料薄片经烧制之后，该烧制的薄片用切割器分成具有一定形状的小片。其后，该压电材料的小薄片的相对表面之一用导电粘结剂涂敷，并且作为基板的振动板26被压紧在该小薄片的涂敷有粘结剂的表面上。此后，压电材料的小薄片附着于其上的振动板26与该基质分开，从而结合在振动板26上的压电材料的小薄片从该基质上拆下。这样压电材料层27形成在振动板26上。

在上述方法中，利用PZT作为压电材料形成压电材料层27。形成压电材料层27的压电材料不限于PZT，而是可以用任何其他压电材料，例如钛酸钡、钛酸鉛以及四水酒石碳酸钠。

之后，电极图形30形成在如此形成的压电材料层27上。在电极图形30用光刻蚀法形成的情况下，首先导体层形成在该压电材料层27的上表面上。然后，由光敏树脂形成的保护膜形成在该导体层的上表面。然后紫外线(UV射线)通过形成有规定图形的光掩膜施加于该保护膜，从而图形印刷在该保护膜上。经过对紫外线暴光后，保护膜的没有暴露于紫外线并保持可溶的部分用显影液溶解。通过使用这样形成的保护膜图形作为蚀刻掩膜，导体层的没有用保护膜覆盖的部分被蚀刻掉，从而在压电材料层27上形成与电极图形30对应的所希望的图形。电极图形30可以以别的方式形成。例如，电极图形30可以直接印刷压电材料层27上。可选地，在导体层形成在压电材料层27上之后，该导体层可以用激光分成或形成相应于电极图形30的所希望的图形。

在如上所述形成电极图形30之后，在上电极30A和作为下电极的振动板26之间施加电场，该电场比进行通常的喷墨操作时所施加的电场强，从而设置在上下电极之间的压电材料层27在其厚度方向被极化。

然后，驱动电路(IC)100连接于振动板26，压电材料层27在它们之间。驱动电路(IC)100例如通过回流焊接固定于例如电极图形30的连接部分30B以及压电材料层27上的电极31B。

同时，喷嘴板16、集流腔板17、流动通道板18和压力室板19相互叠放并相互结合并且这些板16-19相互定位。在板16-19中，具有通过蚀刻预先形成的对应于喷嘴24、集流腔22等的孔。

然后，致动板14和流动通道单元13相互叠放并相互结合，同时致动板14的振动板26相对于流动通道单元13的压力室板19定位。其后，从流动通道单元13延伸或伸出的振动板26的延伸部分28被折叠以与流动通道单元13相对，因而经压电材料层27固定于延伸部分28的驱动电路(IC)100位于流动通道单元13的上方。这样，制成液体输送装置10。

在根据所示第一实施例构造的该液体输送装置10中，驱动电路(IC)100间接安装在振动板26的延伸部分28上，而压电材料层27位于它们之间，延伸部分28从流动通道单元13延伸，并且延伸部分28被折叠以与流动通道单元13相对。按照这种设置，整个装置10在其俯视图中的面积可以做得比较小，这能够减小其内设置该装置10的打印机壳体或框架(未示出)的尺寸。

由于延伸部分28从长方形流动通道单元13的平行于压力室12的行的长边延伸，因此能够增加电极图形30的连接部分30B的间距，该连接部分在该流动通道单元13上面的驱动电路(IC)100和上电极30A之间延伸。

在根据所示第一实施例的该液体输送装置10中，振动板26由导电材料制造，并且电场施加在该振动板26和叠放在该压电材料层27上的电极图形30之间。根据这种设置，振动板26起电极的作用，由所有的压力室12共享。在本实施例中，具体说，压电材料层27形成为位于电极图形30和振动板26之间，从而压电材料层27起电绝缘层的作用，它使电极图形30和振动板26相互电绝缘。

在通过压电材料层27的变形来致动压力室12的情况下，需要在振动板26的至少一部分区域上形成压电材料层，该区域对应于压力室12。(在下文中，振动板26的上述区域称之为“压电材料层必要部分”)。在本实施例中，该液体输送装置10包括多个压力室12，需要至少在分别对应于该多个压力室12的区域的每个部分上形成压电材料层，也就是至少在分别对应于多个压力室12的多个压电材料层必要部分的每个上形成压电材料层。有鉴于此，在本实施例中，单个压电材料层27作为包括多个压电材料层必要部分的连续区域形成在振动板26的整个上表面上。

压电材料层可以以别的方式形成。例如，压电材料层可以只形成在单个区域(一个区域)上，该区域构成振动板26的整个上表面的一部分，这一部分包括上述的多个压电材料层必要部分。可选地，多个压电材料层可以分别形成在多个区域，其中每个区域包括多个必要部分的每个。压电材料层可以按照不同于上述的设置形成。

具体地说，可以形成单个的压电材料层从而提供在该整个电极图形30和振动板26之间。可选地，可以形成多个压电材料层从而多个压电材料层的每个只出现在电极图形30的多个电极片的每个和振动板26之间。在这种设置中，防止电极图形30的电极片的任何部分与振动板26直接接触从而避免该电极片和振动板26之间电短路。

在压电材料层27由浮质沉积法形成在振动板26上的情况下，压电材料层27能够在较短的时间周期内形成。

在压电材料层27由压电层形成工艺或方法(溶胶-凝胶法)形成在振动板26上的情况下，其中原料溶液被涂敷在振动板26上并对所涂敷的溶液加热，该压电材料层27能够均匀地形成在振动板26上。

在压电材料层27由粘接法形成的情况下，其中烧制的坯料片材粘接在振动板26上，防止振动板26由于其上的压电材料层27的变形而损坏。

第二实施例

下面参考图5描述根据本发明的第二实施例构造的液体输送装置40。在这个第二实施例中，在第一实施例中所用的同样的附图标记用于标记相应的零部件并且其详细说明将被省去。

在根据第二实施例构造的液体输送装置40中，压电材料层42形成在对应于流动通道单元13的振动板26的上表面的第一个半区域中，同时由合成树脂制成的绝缘层43例如形成在对应于延伸部分28的振动板26的上表面的第二个半区域。电极图形44形成为在其上形成有压电材料层27的振动板26的第一区域和其上形成有绝缘层43的振动板26的第二区域的上方延伸。电极图形44的结构类似于第一实施例中的电极图形30的结构。

在本液体输送装置40中，振动板26由导电材料制造，并且电极图形44设置成在形成于振动板26上的压电材料层42和绝缘层43两者的上方延伸。根据这种设置，夹在电极图形44和振动板26之间的压电材料层42(其为铁电材料)的区域可以减小，以便减小电极图形44和振动板26之间的电容。

在本实施例中，压电材料层42可以形成为叠放在振动板26的分别对应于每个压力室12的区域的至少每个部分上，也就是，至少在多个压电材料层必要部分的每个上。具体地说，压电材料层可以形成在，例如，包括多个必要部分的单个区域上。可选地，多个压电材料层可以分别形成在多个区域，其中每个区域包括多个压电材料层必要部分的每个。在如上所述形成压电材料层的情况下，绝缘层43可以形成在其上没有形成压电材料层的振动板26的区域的至少一部分上(以下该区域称之为“无压电材料层形成区”)。换句话说，绝缘层43可以形成在无压电材料层形成区的至少一部分上，这部分对应于电极图形44。具体的说，单个的绝缘层可以形成在覆盖无压电材料层形成区的多个部分的单个区域，这些部分分别对应于电极图形44的多个电极片。可选地，多个压电材料层可以分别形成在无压电材料层形成区的多个部分，这些部分分别对应多个电极图形44的电极片。在这种设置中，防止电极图形44所有的电极片的任何部分直接接触振动板26，因而避免电极便和振动板26之间电短路。

第三实施例

下面参考图6说明根据本发明第三实施例构造的液体输送装置。在这个第三实施例中，在第一实施例中所用的同样的附图标记用于标记相应的零部件并且其详细说明将被省去。

在该液体输送装置中，致动板51的振动板52由诸如聚酰亚胺的合成树脂的绝缘材料制造。在振动板52的上表面上形成有下电极53。具体地说，下电极53是至少形成在振动板52的区域的单个连续层的形式，该区域包括其对应于各自的压力室12的压电材料层必要部分。下电极经形成在振动板26上的连接部分(未示出)连接于驱动电路(IC)100的接地线，驱动电路(IC)100直接安装在延伸部分28(如前面提到的，在这个装置中所用的直接是指与安装在其上的层接触)。压电材料层54间接形成在对应于流动通道单元13的振动板26上表面的大致半个区域，使得压电材料层54与3振动板52结合而将下电极53夹在其中，尽管在这个例子中，该压电材料层可以以同样的周边区域直接在振动板52的上方并与振动板52接触。在这样形成的压电材料层44上，形成有电极图形，其包括多个上电极55A和多个连接部分55B。更具体地说，电极图形55包括多个对应于各自的压力室12的电极片，并且每个电极片包括一个形成在压电材料层54对应于相应的压力室12的位置的上电极55A和从该上电极55A延伸以便在振动板52的延伸部分28的上方延伸并连接于驱动电路(IC)100。

在本液体输送装置50中，其中振动板52由绝缘材料形成，其不必在电极图形55的连接部分55B和振动板52的延伸部分28之间提供任何绝缘结构。

在本实施例中，压电材料层54可以形成为间接地至少被支撑在振动板26的区域的每个部分，这些区域分别对应于多个压力室12。其细节在第一和第二个实施例解释。为了防止电极图形55的所有的电极片和下电极53之间的电短路，希望多个压电材料层分别形成在至少多个区域上，在每个区域，电极图形55的多个电极片的每个与下电极531相互重叠，或者希望单个的压电材料层形成在包括上述多个重叠区域的至少单个的区域上，在压电材料层没有形成在多个重叠区域的任何区域的情况下，绝缘层可以形成在该区域，以便避免相应的电极片和下电极53之间的电短路。

第四实施例

下面参考图7-15描述根据本发明第四实施例构造的液体输送装置。这个第四实施例的液体输送装置60也是用于喷墨打印机(未示出)的喷墨记录头。在下面的描述中，在第一实施例中所用的同样的附图标记用于标记相应的零部件并且其详细说明将被省去。

如图7所示，该液体输送装置60包括由诸如不锈钢的导电金属材料形成的大体为长方形的振动板62。流动通道单元13粘接在该振动板62的相对表面之一(即振动板62的下表面)。振动板62包括从流动通道单元13的长边延伸的延伸部分63，其平行于喷嘴24的行。延伸部分63折叠成大致U形的形状，从而其远端部分与流动通道单元13相对。绝缘层64形成为叠放在该振动板62的相对表面中的另一个整个表面(即振动板62的上表面)上，该表面与其上粘接有流动通道单元13的上述一个表面相对。该绝缘层64由诸如矾土的陶瓷材料形成，具有电绝缘性能和极好的热传导性。压电材料层65形成为叠放在绝缘层64的上表面的基本整个部分上，这个部分对应于流动通道单元13，使得压电材料层65与绝缘层64结合将电极图形67(在下面描述)夹在其之间。而且，驱动电路(IC)100经形成在延伸部分63的绝缘层64用绝缘的粘接剂66粘接在该振动板62的延伸部分63的远端部分。

在绝缘层64的上表面，形成有电极图形67，其包括多个单个的下电极67A和多个连接部分67B，更具体的说，电极图形67包括多个对应与各自压力室12的电极片，并且每个电极片包括单个的下电极67A和一个连接部分67B，该下电极67A形成在绝缘层64对应于相应的压力室12的位置，连接部分67B从单个的下电极67A延伸使得它在振动板62的延伸部分63的上方延伸并用焊接连接于驱动电路(IC)100。在压电材料层65的几乎整个上表面上，形成有上公用电极68(相应于本发明的“上电极”)。连接部分(未示出)形成在绝缘层64的上表面从而上公用电极68在振动板62的延伸部分63的上方延伸，以便用焊接连接于驱动电路(IC)100的接地线。而且，连接于驱动电路(IC)100的多个外部电极69形成在延伸部分的远端。如图8所示，FPC(柔性印刷电路板)70通过焊接连接于多个外部电极69，用于使驱动电路(IC)100和打印机的控制电路(未示出)相互连接。

在延伸部分63的远端，散热部件72形成在振动板62的上述一个相对的表面上，这个表面位于振动板62的相对侧之一上，靠近流动通道单元13并且与其上安装有驱动电路(IC)100的振动板62的另一个表面相对，而绝缘层64夹在其之间。散热部件72设置成使得从驱动电路(IC)100产生的热能够散去。散热件72包括叠放在振动板62上的三个金属板，以便相互粘接并且其中每个具有长方形形状，其尺寸稍稍地或多少有点大于驱动电路(IC)100的尺寸。在本实施利中，构成散热部件72的三个金属板是依次叠放在振动板62上的第一散热板73A、第二散热板73B、和第三散热板73C。散热部件72具有类似于包括板19、18、17并构成流动通道单元13的层叠结构的层叠结构。换句话说，第一散热板73A由与压力室板19的金属板相同金属材料制成的金属板形成，并且与压力室板19的金属板具有同样的厚度。第二散热板73B由与流动通道板18的金属板相同金属材料制成的金属板形成，并且与流动通道板18的金属板具有同样的厚度。第三散热板73C由与集流腔板17的金属板相同金属材料制成的金属板形成，并且与集流腔板17的金属板具有同样的厚度。形成散热部件72的最外面第三散热板73C具有多个散热凹槽74，每个具有槽形，以便沿平行于喷嘴24的行的流动通道单元13的长边方向延伸。

如此构造的液体输送装置60容纳在壳体75中，如图8所示。壳体75由合成树脂形成，例如，包括相互结合的外部件76和内部件77。外部件76是向上开口和向下开口的框架装形状。流动通道单元13安装在具有长方形形状下开口78内并形成该外部件76的下表面，由此液体输送装置60由外部件76固定，而喷嘴板16露出在壳体75的外表面。内部件77大体为板件并安装在外部件76内以便覆盖外部件76的上开口。内部件77在其内表面具有凸起部分79，其伸向流动通道单元13使得其远端邻靠在上公用电极68的上表面。外部件76具有形成下开口周边以便向内伸出的支撑部分80。喷嘴板16以与支撑部分80邻靠接触的方式固定。流动通道单元13被夹在凸起部分79和支撑部分80之间相对于壳体75沿垂直方向定位。在外部件76和内部件77之间形成一个在垂直方向延伸的插入孔81。振动板62的延伸部分63的折叠部分通过该插入孔81插入，从而延伸部分63的远端部分位于在流动通道单元13之上。内部件77具有形成在其上表面的阶梯式安装凹槽82。振动板62的延伸部分63的远端部分由粘接剂83结合于该安装凹槽82，其中驱动电路IC(100)与该安装凹槽82的上表面邻靠接触的方式被固定，同时散热部件72暴露于壳体75的外部。

下面将参考图9-图15详细说明制造该液体输送装置60的方法。

首先，通过由蚀刻在金属板上进行的冲切操作，形成一个图9所示的板件85作为振动板62的预加工件。该板件85包括长方形的振动板62和围绕该振动板62的长方形的框架件85A。振动板62和框架件85A由多个连接部分85B相互连接。振动板62具有油墨供给孔86，通过油墨供给孔86油墨从外部油墨容器(未示出)供给集流腔22。

类似地，通过由蚀刻在金属板上进行的冲切操作，形成一个图10所示的板件87作为压力室板19的预加工件。该板件87包括压力室板19、第一散热板73A和长方形框架件87A，其通过多个连接部分87B、87C相互整体地连接。在板件87中，在其与框架件87A形成为整体的压力室板19和第一散热板73A之间的位置关系处于平面姿态而不被折叠。压力室板19具有设置成之字形的或交错形式的多个压力室12和油墨供给孔88，通过油墨供给孔88，油墨从外部引进集流腔22。

类似地，通过由蚀刻在金属板上进行的冲切操作，形成一个图11所示的板件90作为流动通道板18的预加工件。该板件90包括流动通道板18、第二散热板73B和长方形框架件90A，其通过多个连接部分90B和90C相互整体地连接。在板件90中，流动通道板18和第二散热板73B之间的位置关系与当液体输送装置60处于振动板62处于平面姿态而没有折叠时的状态时同样的。流动通道板18具有集流腔通道20和对应于相应的压力室12的压力通道21，以及与集流腔22连通的于没供给孔91。

类似地，通过由蚀刻在金属板上进行的冲切操作，形成一个图12所示的板件92作为集流腔板17的预加工件。该板件92包括集流腔板17和第三散热板73C以及长方形的框架件92A，其通过多个连接部分92B和92C相互整体地连接。在板件92中，集流腔板17和第三散热板73C之间的位置关系与当液体输送装置60处于振动板62处于平面姿态而没有折叠时的状态时同样的。集流腔板17具有集流腔22，其经油墨供给孔86、88、91和与相应的压力通道21连接喷嘴通道23与外部油墨容器连通。第三散热板73C具有多个散热凹槽74。板件97、90、92对应于本发明中“加工成形板件”，集流腔板17、流动通道板18和压力通道板19对应与本发明中的“流动通道单元形成板”，并且第一、第二和第三散热板73A、73B、73C对应于本发明中的“散热部件形成板”。

喷嘴板16由通过受激准分子激光器在聚酰亚胺树脂材料上进行的冲切操作形成，使喷嘴24形成在相应的位置以便对应于相应的喷嘴通道23，如图13所示。

在各板件85、87、90、92的结合表面用环氧型热固性粘接剂涂敷之后，这些板85、87、90、92一个重叠在另一个上面，同时它们相互定位，如图14A所示。这样重叠的板85、87、90、92夹在夹紧装置94A和94B之间并被紧紧地压紧，并且被加热以便固化粘接剂。因此，位于在图14A左侧部分的振动板62、压力室板19、流动通道板18和集流腔板17的叠放和粘接(在流动通道单元13侧面上的振动板62的一个纵向相对部分)，和位于在图14A右侧部分的振动板62、第一至第三散热板73A-73C的叠放和粘接(在散热部件72侧面上的振动板62另一个纵向相对部分)可以同时进行。因此，流动通道单元13和散热部件72形成并粘接在振动板62的一个相对表面上，从而形成一个一体的主体。

其次，如图14B所示，例如，按照浮质沉积(AD)法、溶胶-凝胶法、溅射法、或CVD(化学气相沉积)法，通过将诸如矾土的绝缘材料堆积在包括振动板62的板件85上形成绝缘层64。

然后，如图14C所示，例如，通过上述光刻蚀法在绝缘层64的上表面形成电极图形67和外部电极69。

接着，如图15A所示，按照浮质沉积(AD)法、溶胶-凝胶法、溅射法、或CVD(化学气相沉积)法，通过将诸如鉛锆钛(PZT)的压电材料堆叠积在绝缘层64和电极图形67上上形成压电材料层65。

还有，例如，通过上述光刻蚀法在绝缘材料层65和绝缘层64的上表面形成公用的上电极68和从上电极68延伸的连接部分。

其后，如图15B所示，用热固性粘结剂将喷嘴板16粘结在集流腔板17的下表面。

随后，如图15C所示，用绝缘的粘结剂66将驱动电路(IC)100粘结在振动板62的延伸部分63的远端部分，而绝缘层在其之间。而且，驱动电路(IC)100用，例如，回流焊接连接于电极图形67的连接部分67B，公用上电极68和外部电极69的连接部分。

然后，如图15D所示，拆开板件85的连接部分85B，板件87的连接部分87B、87C，板件90的连接部分90B、90C，板件92的连接部分92B、92C，以便分离框架件85A、87A、90A、92A。框架件85A、87A、90A、92A的分离是，例如，用具有对应于切割线的边缘模具施加剪切力进行的。因此，制成本实施例的液体输送装置60。

在所示的第四个实施例中，散热部件设置在驱动电路(IC)100附近，驱动电路(IC)100间接安装在振动板62的延伸部分63上，而绝缘粘结剂66和绝缘层64在其之间，因此驱动电路(IC)100产生的热从散热部件散去。

在根据所示的第四实施例构造的液体输送装置60中，由陶瓷材料形成的绝缘部件64叠放在由金属材料形成的振动板62上，而驱动电路(IC)100经粘结剂66安装在结缘层64上，同时散热部件72粘接在振动板62的上述一个相对的表面，该相对的表面与驱动电路(IC)100间接安装在其上的振动板62的上述另一个表面相对。按照这种设置，驱动电路(IC)100产生的热通过金属的振动板62和具有良好的热传导性的陶瓷绝缘层64有效地传输到散热部件72。

在根据所示的第四实施例构造的液体输送装置60中，由具有绝缘性质的陶瓷材料形成的绝缘层64形成在由金属材料形成的振动板62上，而压电材料层65和用于对压电材料层65施加电场的电极图形67形成在绝缘层64上。按照这种设置，电极图形67和振动板62能够高度可靠地相互绝缘。

由于散热部件72和流体通道单元13用同样的金属材料形成，散热部件72的预加工件和流体通道单元13的预加工件可以共同相互制造，这导致该装置60的制造成本减少。

通过堆叠多个金属板件87、90、92形成流体通道单元13，并且通过堆叠多个金属板件87、90、92也形成散热部件72，因此流体通道单元13的形成和散热部件72的形成可以同时进行，从而可以减少制造该装置60所需要的步骤。

形成在散热部件表面的多个散热凹槽74能够有效增加散热部件72的表面积，因此散热部件72具有高散热效率。

还有，散热部件72由壳体75固定，以便暴露于壳体的外表面，确保良好的散热。

由于金属板87、90、92提供给流动通道单元13的各板19、18、17和散热部件72的各板73A、73B、73C，因此板19、18、17粘接于振动板62和板73A、73B、73C粘接于振动板62可以在一个步骤中同时进行，有效地减少了制造该装置60所需要的步骤。在所示的第四个实施例中，在公用上电极68已经形成在压电材料层65上之后喷嘴板16粘接于集流腔板17的下表面。然而，当板件85、87、90、92在图14A所示的步骤中相互叠放并相互粘接时，喷嘴板16可以粘接于供给板件92的集流腔板17。在这种情况下，希望喷嘴板16的预加工件是金属板，喷嘴24通过蚀刻形成在其上。上述制造根据第四实施例的液体输送装置60的方法可以分别应用于制造根据第一、第二和第三实施例所示的液体输送装置10、40和50。

第五实施例

下面将参考图16描述根据本发明第五实施例构造的液体输送装置60A。在这个第五实施例中，与第一和第四实施例所用的同样的附图标记用来标记相应的零部件，并且其详细说明被省去。

在液体输送装置60A中，振动板62的延伸部分63以近似90度的角度折叠，如图16所示。液体输送装置60A容纳在喷墨记录头的壳体(未示出)内，其中延伸部分63如上所述被折叠。这种设置如在该俯视图中所见能够有效减少该装置60A的面积，因而减小该装置60A的尺寸。第五实施例的液体输送装置60A的散热部件72没有形成在图7的装置的散热部件上的散热凹槽74。

第六实施例

下面将参考图17描述根据本发明第六实施例构造的液体输送装置60B。在这个第六实施例中，与第一和第四实施例所用的同样的附图标记用来标记相应的零部件，并且其详细说明被省去。

第六实施例的液体输送装置60B具有由第一散热板96以及第二和第三散热板73B、73C构成的散热部件95。第二和第三散热板73B、73C只设置在延伸部分63的远端部分，同时第三散热板96设置成在这整个延伸部分63上延伸并且在其一端连接于流动通道单元13的压力室板19。槽形的多个散热凹槽97形成在位于流动通道单元13和第二散热板73B之间的第一散热板96的外表面，以便散热凹槽97沿平行于喷嘴24的行的方向延伸。散热凹槽97不仅有效地增加散热效率，而且使延伸部分63能够弯曲成具有稳定的曲率。如上所述，散热部件和散热凹槽的构形或结构可以适当地改变。

虽然为了说明的目的上面已经描述了本发明的优选实施例，应当明白，本发明不限于所示实施例的细节，而是可以通过本领域技术人员所做的各种变换和修改来实施，而不脱离本发明的由权利要求所限定的实质和范围。

在每个所示的实施例中，已经描述了喷墨记录头形式的液体输送装置。本发明的原理同样可以用于通过利用压电陶瓷输送液体的微型泵。

根据本发明的液体输送装置从与相应的压力室连通的喷嘴(开口)输送各种状态的油墨，例如，滴状的或雾状的。而且该装置通过喷射、发射、喷流、喷发等方式输送液体。

Claims (1)

1.一种液体输送装置，包括：流动通道单元，其包括开口和容纳液体并与开口连通的压力室；振动板，该振动板部分地形成压力室，并包括从流动通道单元一侧边延伸的延伸部分；叠放在振动板上的压电材料层，并且当向压电材料层施加电场时压电材料层变形，从而振动振动板，以通过开口从压力室输送液体；以及向压电材料层施加电场的电极图形和驱动电路，液体输送装置的特征在于

振动板由电绝缘材料形成，并且驱动电路直接或间接地安装在振动板的延伸部分上，

液体输送装置还包括：电极；和用于将电极和驱动电路相互连接的电极连接部分，

液体输送装置构造成使得：在振动板的与流动通道单元重叠的区域处，电极图形的一部分和电极中的一个叠放在振动板上，压电材料层叠放在振动板上，其中电极图形的该部分和电极中的所述一个设置在振动板和压电材料层之间，并且电极图形的该部分和电极中的另一个叠放在压电材料层上，

液体输送装置构造成使得：在振动板的与延伸部分对应的区域处，电极图形的其它部分和电极连接部分叠放在振动板上，并且

液体输送装置构造成使得电场施加在电极图形和电极之间。

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