CN102294897A - 液体喷射头、液体喷射装置及液体喷射头的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及液体喷射头、液体喷射装置及液体喷射头的制造方法。难以在各隔壁(7)中使在隔壁(7)的侧面形成的驱动电极(11)成为同一形状,驱动电极(11)的形状偏差导致液滴的喷出特性在各通道中产生偏差。驱动区域(DR)的隔壁(7),使比从槽(6)的底面(12)起到隔壁(7)的上表面(13)为止的高度的大约1/2高的上表面侧为压电体材料(10),并使比大约1/2低的底面(12)侧为介电常数小于压电体材料(10)的低介电常数材料(9),从而使各隔壁(7)的变形驱动量均匀,减少通道之间的液滴喷出速度的偏差,而且防止驱动信号泄漏到邻接的隔壁(7)后导致液滴喷出特性变动。
Description
技术领域
本发明涉及从喷嘴喷出液体而在被记录介质上形成图像及文字或薄膜材料的液体喷射头及使用它的液体喷射装置。
背景技术
近几年来,向记录纸等喷出墨滴从而描绘文字、图形或者向元件基板的表面喷出液体材料而形成功能性薄膜的图案的喷墨方式的液体喷射头被广泛利用。该方式通过供给管,从液体罐向液体喷射头供给墨水或液体材料,在液体喷射头形成的微小空间中填充该墨水,响应驱动信号使微小空间的容积瞬间变化,从与槽连通的喷嘴喷出液滴。
图11表示这种喷墨头51的分解斜视图(专利文献1的图1)。喷墨头51包括:在表面形成多个槽53的促动器基板52、以覆盖该多个槽53的方式与促动器基板52接合的盖板56、与促动器基板52的后端接合并向多个槽53供给墨水的集流腔57、与促动器基板52的前端接合并具备用于喷出墨水的喷嘴58a的喷嘴板58等。
促动器基板52及隔壁54由压电体材料构成,隔壁54被朝着基板面的法线方向实施极化处理。以在隔壁54的两侧面夹住隔壁54的方式形成电极55。通过向电极55供给驱动信号使隔壁54产生厚度滑移变形,从而使槽53的内容积变化。这样,就使槽53内填充的墨水从喷嘴58a中喷射,并在被记录介质上进行记录。
使隔壁54产生厚度滑移变形之际的弯曲点,为从槽53的底面起到隔壁54的上表面为止的高度的大约1/2。这样,能够最有效地变形驱动隔壁54。因此,在隔壁54的两面形成的电极55,被从槽53的底面起形成到隔壁54的1/2的高度为止或者从隔壁54的1/2的高度起形成到隔壁54的上表面的高度为止。若电极55的深度方向的宽度在各槽53中产生偏差,则墨水喷出性能就会在各个喷嘴58a中出现偏差。由于墨滴射中的被记录介质移动,因此墨滴的飞翔速度产生偏差后,射中的位置就会出现偏差,导致印刷品质下降。所以,要求在隔壁54的侧面形成的电极55在各槽53中的形状相同。
在专利文献1中,通过非电解镀覆法处理,在隔壁54的侧面及槽53的底面全面地形成金属电极。然后,从促动器基板52的表面的法线即从倾斜于与槽53正交的方向的方向照射激光束,除去在隔壁54的一个侧面上形成的金属电极的上半部分,接着从倾斜于相反侧的方向照射激光束,除去在另一个侧面上形成的金属电极的上半部分。除去金属电极之际,如果向广大的面积照射激光束而统一除去,由于表面被照射的激光束的入射角随着位置的不同而异,所以电极宽度就会产生偏差。为了避免这种情况,必须收敛激光束地小面积照射。
专利文献2公布了电极55的其它的形成方法。在由压电材料构成的促动器基板上形成多个槽后,向各槽插入大致具有槽宽的直径的靶线。从多个槽的上部开口方向照射惰性气体离子束,溅射埋入各槽的靶线。这样,溅射的金属粒子就从靶线附着到侧壁面的上部。然后从各槽中取出靶线。
作为其它的电极形成方法,斜向蒸镀导电材料的斜向蒸镀法被广为人知。图12示出采用斜向蒸镀法在由压电体材料构成的隔壁54的侧面形成驱动用的电极的方法。将促动器基板52插入真空蒸镀装置的腔内。首先使形成了隔壁54的表面的法线方向n和蒸发源59之间成为倾斜角θ,并且以使蒸发源59与隔壁54的长度方向大致成为正交的方向的方式设置促动器基板52(位置P1)。然后,从蒸发源59向隔壁54的一个侧面蒸镀金属例如铝。接着,以使蒸发源59与法线方向n成为倾斜角-θ的方式设置促动器基板52(位置P2)。然后,从蒸发源59向隔壁54的另一个侧面蒸镀金属。这样,就能够从隔壁54的高度的大约1/2起在上表面侧形成电极55。
专利文献1:日本特开2000-108361号公报
专利文献2:日本特开平5-318741号公报
在隔壁54的侧面形成的电极55,有必要在各隔壁54中形状相同。在专利文献1中,要想相同形状地形成电极55,必须向各隔壁54的每个侧面照射激光束,随着喷墨头的槽53的数量的增多,需要花费很多时间进行电极55的构图,导致批量生产性下降。另外,由于照射激光束,使金属材料向周围飞散,该飞散的金属材料重新附着在槽53中后,就会导致短路或喷嘴的堵塞。而在专利文献2所示的方法中,必须向许多细长的槽53的每一个埋入许多具有和槽53的宽度相同程度的直径的靶线,批量生产性低,不现实。
图13是采用图12的方法在隔壁54的侧面形成了电极55的促动器基板52的剖面示意图。图13(a)是促动器基板52的整体图,(b)及(c)是左右的局部剖面图。在促动器基板52的左端部中,左侧面比右侧面更深地形成在隔壁54的侧面形成的电极55。而在促动器基板52的右端部中,右侧面比左侧面更深地形成在隔壁54的侧面形成的电极55。这是因为蒸发源59的方向即倾斜角θ按照促动器基板52的表面的位置变化的缘故。就是说,在靠近蒸发源59的位置倾斜角θ较小,直到侧面更深的位置为止地形成电极55,而在离蒸发源59较远的位置倾斜角θ较大,只能在侧面较浅的位置形成电极55。
这样,在隔壁54形成的电极55就在深度方向上按照促动器基板52的表面的位置产生差异。图14示出采用图13所示的斜向蒸镀法形成电极55时的喷墨头的喷嘴No(喷嘴位置)与液滴喷出速度(相对值)的关系。如图14所示,中央部的喷嘴的液滴喷出速度大于周边部的喷嘴。这是因为与周边部相比,中央部的隔壁54被有效地施加电场的缘故。但是这种液滴喷出速度的偏差却导致印刷品质下降。
下面,使用图15及图16具体地讲述。图15是由在促动器基板52中形成的槽53和与其上表面接合的盖板56构成的喷出通道的剖面示意图。在这些图中,隔壁54由压电体材料构成,朝着垂直方向(隔壁54的高度方向)一样地实施了极化处理。图15(a)及(b)是在比隔壁54的高度h的大约一半(1/2)h高的上部侧的两侧面形成电极55的情况,图15(c)及(d)是在比隔壁54的高度h的大约一半(1/2)h低的下部侧露出地形成电极55的情况。
如图15(a)所示,若向端子Ta、Tb施加电压,则朝着隔壁54的厚度方向施加电场。于是,隔壁54的电极55侧的表面侧产生滑移应力(剪断应力)S,使隔壁54的中央部向外侧Ou弯曲。进而在使施加电压的极性反转时,就如图15(b)所示,滑移应力S的方向反转,使隔壁54的中央部向内侧In弯曲。这样地变形驱动隔壁54后,填充于喷出通道C内的墨水就从喷嘴58a喷出。
接着讲述与隔壁54的中央部相比电极55朝着下部侧露出的情况。在图15(c)中,向端子Ta、Tb施加电压而向隔壁54施加电场。于是,在隔壁54的上半部分就和上述图15(a)同样产生滑移应力S,使隔壁54向外侧Ou弯曲。另一方面,在隔壁54的下侧的施加电场区域产生的滑移应力使隔壁54向内侧In弯曲。因此,使隔壁54向外侧Ou弯曲的力量减小,隔壁54的变形量缩小,而且消耗电力增大。在使施加电压的极性反转时,就如图15(d)所示,滑移应力S的方向反转,在隔壁54的上半部分使隔壁54的中央部向内侧In弯曲,而在隔壁54的下侧产生的滑移应力却使隔壁54向外侧Ou弯曲,所以和上述(c)同样,隔壁54的变形量缩小,消耗电力也增大。
图16是表示电极55对于隔壁54的位置而言的形状的促动器基板52的剖面示意图,(a)是在比隔壁54的上半部分(1/2)h高的上部侧面形成所有的电极55的情况,(b)是向隔壁54的下半部分露出地形成所有的电极55的情况。如图16(a)所示,在各隔壁54的左侧面形成的电极55,左端部的隔壁54的电极55最深,朝着右端部逐渐变浅。另一方面,在各隔壁54的右侧面形成的电极55,左端部的隔壁54的电极55最浅,朝着右端部逐渐变深。其结果,各隔壁54的左右的电极55重叠的上半部分的施加电场区域Sa的面积,在促动器基板52的中央部为最大,朝着两端部变小。可以认为图14所示的中央部的喷出速度最大、朝着两端部变小,就是因为该施加电场区域Sa的面积按照隔壁54的位置变化的缘故。
电极55朝隔壁54的下半部分露出时,虽然如图16(b)所示,隔壁54的上半部分的施加电场区域Sa的面积成为一定,但是下半部分的施加电场区域Sb的中央部为最大,朝着周边部变小。就是说,隔壁54的上半部分的滑移应力虽然在各隔壁54中相同,但是对于上述应力导致的隔壁54的变形而言成为制动器的下半部分的滑移应力却是促动器基板52的中央部为最大,朝着周边部逐渐变小。因此,图16(b)时从喷嘴58a中喷出的墨滴的喷出速度也不能够成为一定。而且,由于在一边对隔壁54的变形驱动进行加速的同时,还一边使其减速,所以消耗多余的能量。在图13所示的实际的促动器基板52中,在斜向蒸镀之际,为了防止电极55在深度方向上产生分布,以及电极55的比高度h/2低的下侧被蒸镀后在进行隔壁54的变形驱动之际成为制动器,而在比高度h/2高的上部侧形成在隔壁54的侧面形成的所有的电极55。
综上所述,在隔壁54的直立设置的方向进行一样的分极后的促动器基板52中,如果在各隔壁54中没有使施加电场区域的面积一定,就不能够确保喷出速度的均匀性。另外,为了提高电致伸缩效应(電歪効果)、降低施加电压、减少驱动电路侧的负载,需要在使电极55不从隔壁54的h/2处向深度方向露出的同时,还要尽量宽广地形成上半部分的施加电场区域Sa,形成电极非常困难。
发明内容
本发明就是针对上述情况研制的,本发明提供在所有的通道中减小喷出性能的偏差而且喷出效率高的液体喷射头。
本发明的液体喷射头,其中具备:促动器基板,其具有在表面并列的多个槽、隔离邻接的槽的隔壁、和在所述隔壁的两侧面设置的驱动电极;盖板,覆盖所述槽并与所述促动器基板的表面接合;以及喷嘴板,具有与所述槽连通的喷嘴,并与所述促动器基板的端面接合,所述促动器基板具有用于变形驱动所述隔壁而使填充于所述槽中的液体从所述喷嘴喷射的驱动区域,在所述驱动区域中,所述隔壁使比从所述槽的底面起到所述隔壁的上表面为止的高度的大约1/2高的上表面侧由压电体材料构成,并使比大约1/2低的底面侧由介电常数小于所述压电体材料的低介电常数材料构成,所述驱动电极,在所述驱动区域中被从由所述压电体材料构成的隔壁的两侧面朝着由所述低介电常数材料构成的隔壁的两侧面露出地设置。
另外,所述驱动电极随着从所述促动器基板的一端向另一端前进,在所述多个隔壁的低介电常数材料形成的范围逐渐变化。
另外,所述促动器基板具有所述低介电常数材料和所述压电体材料的2层结构。
另外,所述低介电常数材料的热传导率,大于所述压电体材料。
另外,所述低介电常数材料的机械刚性,小于所述压电体材料。
另外,所述低介电常数材料由可加工陶瓷(machinable ceramics)或树脂材料构成。
本发明的液体喷射装置,其中具备:上述任一种液体喷射头,使所述液体喷射头往复移动的移动机构;向所述液体喷射头供给液体的液体供给管;以及向所述液体供给管供给所述液体的液体罐。
本发明的液体喷射头的制造方法,其中包含:第一接合工序,将由压电体材料构成的压电体基板和由介电常数小于所述压电体材料的低介电常数材料构成的低介电常数基板的表面接合而作为促动器基板;槽形成工序,在所述促动器基板的表面形成并列的多个槽,从而形成隔离邻接的槽的隔壁,使比从所述槽的底面起到所述隔壁的上表面为止的高度的大约1/2高的上表面侧的隔壁为所述压电体材料,使比大约1/2低的底面侧的所述隔壁为所述低介电常数材料;导电膜形成工序,在所述促动器基板的表面和使填充于所述槽中的液体喷射的驱动区域的隔壁中,从由所述压电体材料构成的隔壁的两侧面朝着由所述低介电常数材料构成的隔壁的两侧面露出地形成导电膜;电极形成工序,形成所述导电膜的图案;以及第二接合工序,将盖板与所述促动器基板的表面接合,并且将具有与所述槽连通的喷嘴的喷嘴板与所述促动器基板的端面接合。
另外,所述导电膜形成工序是采用溅射法沉积导电材料的工序。
另外,所述导电膜形成工序,是向所述促动器基板的表面,从倾斜于所述表面的法线的方向斜向蒸镀导电材料的斜向蒸镀工序。
另外,还包含:感光性树脂膜形成工序,在所述第一接合工序之后,在所述促动器基板的表面形成感光性树脂膜;和图案形成工序,在所述导电膜形成工序之前,将所述感光性树脂膜曝光显影,从而形成所述树脂膜的图案,所述电极形成工序,采用除去所述感光性树脂膜的剥离(lift off)法形成所述导电膜的图案。
(发明效果)
本发明的液体喷射头,其中具备:促动器基板,其具有在表面并列的多个槽、隔离邻接的槽的隔壁、和在隔壁的两侧面设置的驱动电极;盖板,覆盖槽并与促动器基板的表面接合;以及喷嘴板,具有与槽连通的喷嘴,并与促动器基板的端面接合。而且,促动器基板具有用于变形驱动隔壁而使填充于槽中的液体从所述喷嘴喷射的驱动区域,在驱动区域中,隔壁使比从所述槽的底面起到隔壁的上表面为止的高度的大约1/2高的上表面侧由压电体材料构成,并使比大约1/2低的底面侧由介电常数小于压电体材料的低介电常数材料构成,驱动电极,在驱动区域中被从由压电体材料构成的隔壁的两侧面朝着由低介电常数材料构成的隔壁的两侧面露出地设置。这样,因为在比隔壁的高度的大约1/2高的上部配置隔壁的驱动部,并且以从隔壁的压电体材料侧向低介电常数材料侧露出的方式构成驱动电极,所以能够使各隔壁的变形驱动量均匀,能够减少喷嘴之间的液滴喷出速度的偏差。进而,因为在邻接的隔壁之间隔着低介电常数材料,所以电容耦合变小,能够防止驱动信号泄漏到邻接的隔壁后使邻接的喷嘴的液体喷出特性变动。另外,因为不需要高精度地与隔壁的弯曲位置吻合地形成驱动电极,所以能够非常容易地形成电极。
附图说明
图1是本发明的第一实施方式涉及的液体喷射头的局部分解斜视图。
图2是本发明的第一实施方式涉及的促动器基板的说明图。
图3是本发明的第一实施方式涉及的液体喷射头的电极布线的示意图。
图4是本发明的第一实施方式涉及的液体喷射头的喷嘴位置和液滴喷出速度的关系的特性图。
图5是本发明的第二实施方式涉及的液体喷射头的局部分解斜视图。
图6是表示本发明的第三实施方式涉及的液体喷射头的制造方法的说明图。
图7是表示本发明的第四实施方式涉及的液体喷射头的制造方法的说明图。
图8是表示本发明的第五实施方式涉及的液体喷射头的制造方法的说明图。
图9是表示本发明的第五实施方式涉及的液体喷射头的制造方法的说明图。
图10是表示本发明的第六实施方式涉及的液体喷射头的制造方法的说明图。
图11是传统公知的喷墨头的分解斜视图。
图12是传统公知的喷墨头的电极形成方法的示意图。
图13是传统公知的喷墨头的隔壁的局部剖面图。
图14是表示的传统公知的喷墨头的喷嘴位置与液滴喷出速度的关系的特性图。
图15是讲述传统公知的喷出通道的变形驱动的剖面示意图。
图16是传统公知的促动器基板的剖面示意图。
具体实施方式
本发明的液体喷射头具备:具有被隔壁隔离的多个槽和在隔壁的两侧面设置的驱动电极的促动器基板;覆盖各槽地与促动器基板接合的盖板;以及具有与各槽连通的喷嘴而且与促动器基板的端面接合的喷嘴板。促动器基板具有用于变形驱动隔壁、使填充于槽中的液体从喷嘴喷射的驱动区域。该驱动区域的隔壁的比隔壁的高度的大约1/2高的上表面侧由压电体材料构成,比大约1/2低的槽的底面侧由介电常数小于压电体材料的低介电常数材料构成。另外,驱动区域的驱动电极被设置成从由压电体材料构成的隔壁的两侧面朝着由低介电常数材料构成的隔壁的两侧面露出。
通过该结构,隔壁的比其高度的大约1/2低的底面侧是低介电常数材料,即使施加电场也不会产生电致伸缩效应。因此,能够使各隔壁的变形驱动量均匀,能够减少喷嘴之间的液滴喷出速度的偏差。进而,因为在邻接的隔壁之间隔着低介电常数材料,所以电容耦合变小。由于该电容耦合变小,所以能够减少邻接的隔壁之间的驱动信号的泄漏,能够使液体喷出特性不受邻接的通道的驱动状态的影响。进而,因为驱动区域的驱动电极可以从由压电体材料构成的隔壁的两侧面向其下部的由低介电常数材料构成的隔壁露出地形成,露出量不会影响隔壁的变形驱动量,所以电极形成方法变得非常容易。
作为压电体材料,可以使用钛酸锆酸铅(PZT)或钛酸钡(BaTiO3)等。压电体材料被预先朝着特定的方向例如促动器基板表面的法线方向实施了极化处理。作为低介电常数材料,可以使用玻璃材料、金属氧化物、陶瓷、可加工陶瓷或树脂材料等。作为压电体材料使用PZT时,因为与传统的方法相比,能够使所使用的PZT为1/2以下,所以能够大幅度减少铅的使用量。作为低介电常数材料如果使用例如可加工陶瓷,因为加工性能优异,所以能够容易地和与表面接合的压电体材料同时形成槽。通过使压电体材料和低介电常数材料的热膨胀系数近似,能够提高接合的可靠性。作为低介电常数材料如果使用例如树脂材料,加工性及模成形性就良好,能够容易地形成复杂的形状。这时,因为与促动器基板的上部接合的盖板也能够使用树脂材料,所以能够大幅度降低制造成本。另外,作为低介电常数材料,使用热传导性高于压电体材料的材料,从而能够进一步提高隔壁的变形驱动产生的热的散热效果。还能够使低介电常数材料的机械刚性例如杨氏模量小于压电体材料。这样,能够用更低的电压来变形驱动隔壁。
本发明的液体喷射头的制造方法,具备:第一接合工序,将压电体基板和低介电常数基板的表面接合而作为促动器基板;槽形成工序,形成在促动器基板的表面并列的多个槽和隔离该多个槽的隔壁,使比从槽的底面起到隔壁的上表面为止的高度的大约1/2高的上表面侧为压电体材料,使比大约1/2低的底面侧为低介电常数材料;导电膜形成工序,在促动器基板的表面和驱动区域的隔壁中,从由压电体材料构成的隔壁的两侧面朝着由低介电常数材料构成的隔壁的两侧面露出地形成导电膜;电极形成工序,形成导电膜的图案;以及第二接合工序,将盖板与促动器基板的表面接合,并将喷嘴板与促动器基板的端面接合。
依据该制造方法,因为比隔壁的高度的大约1/2低的底面侧由低介电常数材料构成,所以施加电场后也不会产生电致伸缩效应。因此,即使驱动电极向比隔壁的高度的大约1/2低的底面侧露出,露出的驱动电极也不会影响隔壁的变形驱动,并且不会影响从喷嘴喷出的液滴的喷出速度。这样,能够在导电膜形成工序或电极形成工序中大幅度放宽在隔壁的侧面形成的电极图案的图案形成精度。作为电极形成方法,例如可以使用溅射法、蒸镀法、斜向蒸镀法或镀覆法等。进而,因为邻接的隔壁隔着低介电常数材料,所以能够减少驱动信号的泄漏。
另外,能够包含:感光性树脂膜形成工序,在接合工序之后,在促动器基板的表面形成感光性树脂膜;和图案形成工序,在导电膜形成工序之前,将该感光性树脂膜曝光显影,从而形成图案。另外,电极形成工序可以采用除去形成了上述图案的感光性树脂膜的剥离法,形成导电膜的图案。这样,能够容易地在促动器基板的表面及隔壁的上表面形成电极图案。下面,参照附图,具体地讲述本发明。
(第一实施方式)
图1是本发明的第一实施方式涉及的液体喷射头1的局部分解斜视图,面前侧的侧面表示沿着槽6的纵剖面。图2是第一实施方式使用的促动器基板2的说明图,(a)是槽6方向的纵剖面示意图,(b)是局部AA的纵剖面示意图,(c)及(d)是局部AA的纵剖面的左侧及右侧的局部放大图。
液体喷射头1具备促动器基板2、与其上接合的盖板3、和与促动器基板2及盖板3的前端FE的端面接合的喷嘴板4。促动器基板2具备将由压电体材料10构成的上侧基板粘贴到由低介电常数材料9构成的下侧基板之上的结构。促动器基板2的盖板3侧的表面,从前端FE朝着后端RE直到中途为止具备并列的多个槽6和隔离各槽6的多个隔壁7。
如图2所示,各槽6的比从槽6的底面12起到隔壁7的上表面13为止的高度h的大约1/2高的上表面侧由压电体材料10构成,比大约1/2低的底面侧由介电常数小于压电体材料10的低介电常数材料9构成。隔壁7的两侧面具备用于变形驱动隔壁7的驱动电极11L、11R。驱动电极11至少覆盖压电体材料10的整个侧面。如图2(a)所示,在隔壁7的各侧面形成的驱动电极11和在促动器基板2的后端RE的附近的表面形成的端子电极17电连接,进而和与后端RE的上表面接合的柔性基板5的未图示的布线电极电连接。
盖板3具备用于向各槽6供给液体的液体供给孔16。喷嘴板4具备与由盖板3和槽6构成的通道连通的喷嘴8,与促动器基板2和盖板3侧的前端FE的端面接合。未图示的驱动电路生成的驱动信号,经由柔性基板5的未图示的布线电极,给予在隔壁7的两侧面形成的驱动电极11L、11R。隔壁7按照驱动信号变形,使槽6的内部容积变化,从而使通道内填充的液体成为液滴,从喷嘴8喷出。
具体地说,由于隔壁7的上表面13从前端FE起直到液体供给孔16为止粘接固定到盖板3,所以产生该隔壁7的变形。将该变形的区域作为驱动区域DR。首先讲述隔壁7的大致上半部分的压电体材料10的变形。经由驱动电极11向隔壁7的压电体材料10施加驱动电压后,压电体材料10的断面就从近似矩形的形状向近似平行四边形的形状变形。这时,因为上述的上表面13被固定在盖板3,所以压电体材料10就在保持固定上表面13的状态下,以上表面13为上边,并以与低介电常数材料9的接合部为下边,变形成为近似平行四边形。接着讲述隔壁7的大致下半部分的低介电常数材料9的变形。对于上述压电体材料10的变形而言,因为在低介电常数材料9中不产生压电变形,所以随着压电体材料10的变形而变形。就是说,隔壁7的大致正中央由于被固定在压电体材料10,所以随着它的变形而变形。可是,隔壁7的最下部因为用低介电常数材料9来固定,所以不变形。这样,隔壁7的上半部分和下半部分以在大致正中央成为上下对称的方式互相变形成为近似平行四边形,从隔壁7的整体上看,变形成为“く”的形状。因该隔壁7变形而槽6的内部容积发生变化,如上所述地使填充于通道中的液体以液滴的方式从喷嘴8喷出。
此外,驱动区域DR的槽6的深度通常较深,其底面12被设定成为平坦的区域。因此,所谓“从驱动区域的隔壁的槽的底面到上表面为止的高度”,是指从槽6的平坦的底面12到上表面13为止的高度、即隔壁7成为最高的高度h。可是,驱动区域DR有时达到倾斜于槽6的底面12或者留下切割刀片的形状地成为圆弧形状的区域。这时,所谓“从驱动区域的隔壁的槽的底面到上表面为止的高度”,是将槽6的底面12倾斜的区域及留下圆弧形状的区域除外,指从槽6的平坦的底面12到上表面13为止的隔壁7成为最高的高度h。
接着,讲述隔壁7和驱动电极11的形状。如后文所详述的那样,采用斜向蒸镀法斜向蒸镀导电材料而形成驱动电极11。因此,驱动电极11的深度方向的宽度随着槽6对于导电材料的蒸发源而言的位置而变,不均匀。如图2(c)所示,在位于促动器基板2的左侧的隔壁7中,左侧面的驱动电极11L的深度方向的宽度大于右侧面的驱动电极11R的深度方向的宽度。如图2(d)所示,在位于促动器基板2的右侧的隔壁7中,右侧面的驱动电极11R的深度方向的宽度大于左侧面的驱动电极11L的深度方向的宽度。而且,各隔壁7的驱动电极11从图2(c)所示的驱动电极11L、11R逐渐变化成为图2(d)所示的驱动电极11L、11R的形状。就是说,在隔壁7的侧面形成的驱动电极11虽然覆盖比高度h的大约1/2高的上部的压电体材料10的整个侧面,但是低介电常数材料9的侧面的形状在深度方向上产生偏差。
可是,体现电致伸缩效应的是压电体材料10。在驱动区域DR中,从槽6的底面12起,在比高度h的大约1/2高的上部配置各隔壁7的压电体材料10。因此,能够使高度h的大约1/2处成为弯曲点,使对于电场能而言的弯曲变形最有效地体现。另外,在和邻接的隔壁7之间隔着低介电常数材料9。因此,给予特定的隔壁7的驱动信号由于电容耦合而泄漏到邻接的隔壁7的泄漏信号减少。其结果,向隔壁7的驱动电极11L、11R施加电场时的隔壁7的变形量,在各隔壁7中基本相同,进而邻接的隔壁7的驱动的影响也减少。
此外,如前所述,各隔壁7的驱动电极11从图2(c)所示的驱动电极11L、11R逐渐变化成为图2(d)所示的驱动电极11L、11R的形状。更详细地说,促动器基板2的一个驱动电极随着从促动器基板2的一端向另一端(从图2所示的纸面的左方朝着右方)前进,在低介电常数材料9形成的范围逐渐变化。如果将图2所示的驱动电极11L作为一个驱动电极,那么参照后文讲述的图3及图7等后,就能够更好地理解该形状,可知在驱动电极11L的低介电常数材料9形成的范围逐渐变小。
同样,促动器基板2的另一个驱动电极随着从促动器基板2的另一端向一端(从图2所示的纸面的右方朝着左方)前进,在低介电常数材料9形成的范围逐渐变化。如果将图2所示的驱动电极11R作为另一个驱动电极,那么参照后文讲述的图3及图7等后,就能够更好地理解该形状,可知在驱动电极11R的低介电常数材料9形成的范围逐渐变小。
图3是表示第一实施方式涉及的液体喷射头1的电极布线的示意图。图3(a)表示1循环驱动的电极布线,(b)表示3循环驱动的电极布线。促动器基板2在驱动区域DR中,隔壁71~77的比大约1/2高处由压电体材料10构成盖板3侧,比大约1/2低处由低介电常数材料9构成底面12侧。驱动电极11覆盖压电体材料10的两侧面的整个面,但是向低介电常数材料9侧露出的露出宽度不均匀。
在图3(a)中,由槽6和盖板3构成的通道分为伪通道D1~D4和喷出通道C1~C4,它们被交替配置。在伪通道D1~D4中不填充液体,而在喷出通道C1~C4中填充液体。在喷出通道C1~C4的两隔壁上形成的驱动电极11与GND共同连接。在与各喷出通道C1~C4邻接的伪通道D1~D4的喷出通道侧的侧面形成的驱动电极11,分别与输入驱动信号的端子Ta~Td连接。
例如驱动喷出通道C1时,给予端子Ta驱动信号。于是,两隔壁71、72以喷出通道C1为中心对称地变形,从未图示的喷嘴板4的对应的喷嘴8喷出填充于喷出通道C1中的液体。其它的喷出通道也同样地驱动。就是说,能够在同一个定时,从各喷出通道C1~C4同时喷出液滴。
在图3(b)中,液体填充于通道C1~C7。在各通道C1~C7的两隔壁上形成的驱动电极11,分别与端子T1~T7连接。然后,在第一循环的定时选择通道C1、C4、C7,在第二循环的定时选择通道C2、C5,在第三循环的定时选择通道C3、C6,以后反复进行该动作。例如在第一时刻驱动通道C1时,使端子T1接地(GND),将驱动信号给予端子T0、T2。于是,两隔壁71、72以通道C1为中心对称地变形,从未图示的喷嘴板4的对应的喷嘴8喷出填充于通道C1中的液体。在第二循环的定时驱动通道C2时,使端子T2接地(GND),将驱动信号给予端子T1、T3。于是,两隔壁72、73以通道C2为中心对称地变形,从未图示的喷嘴板4的对应的喷嘴8喷出填充于通道C2中的液体。以后,第三循环、第一循环...地反复驱动。
在上述哪个驱动条件中,都能够使各隔壁71~77的变形驱动量均匀,减少喷嘴之间的液滴喷出速度的偏差。进而,因为在邻接的隔壁之间隔着低介电常数材料9,所以电容耦合变小,驱动信号不会泄漏到邻接的隔壁而导致液体喷出特性变动。
图4是表示在第一实施方式中讲述的液体喷射头1的液滴喷出速度(相对值)与喷嘴No(喷嘴位置)之间的关系的曲线图。纵轴是液滴喷出速度,横轴是喷嘴No,和图14所示的传统例的标度相同。与表示传统例的图14相比,对于喷嘴No(喷嘴位置)而言,液滴喷出速度成为平稳的状态,可以认为大幅度地改善了图14所示的传统例的液滴喷出速度的均匀性。
在以上讲述的第一实施方式中,作为压电体材料10使用PZT陶瓷,作为低介电常数材料9使用可加工陶瓷。作为可加工陶瓷,例如可以使用MACERITE(マセライト)、MACOLE(マコ一ル)、PHOTOVEEL(ホトベ一ル)、SHEIPARU(シエイパル)(以上都是注册商标)等。PZT陶瓷的相对介电常数为2000以上,表示刚性的杨氏模量为70GPa~80GPa,热传导率为1W/m·k~1.5W/m·k。而可加工陶瓷的相对介电常数为10以下,例如是5~6的定介电体材料,可以使杨氏模量为50MPa至小于70MPa,热传导率为1.5W/m·k~90W/m·k。这样,能够将邻接的隔壁7之间的电容耦合导致的驱动信号的泄漏降低到可以忽略的程度。另外,还能够提高散热特性。因为由低刚性的材料从隔壁7的大约1/2起构成底面12,所以能够提高对于电场而言的变形效率。还因为热传导率提高,所以能够提高散热效率。进而,虽然电极形状在每个隔壁7中不同,但是各隔壁7的弯曲点在低介电常数材料9和压电体材料10的交界附近、即从槽6的底面12起成为高度h的大约1/2的一定,隔壁7对于电场而言的变形量也成为一定,能够减少液滴喷出速度的偏差。
此外,驱动电极11的形成的方法并不局限于导电材料的斜向蒸镀法,可以使用蒸镀法、溅射法、镀覆法等形成导电膜,然后对导电膜进行构图。盖板3可以使用热膨胀系数和压电体材料10同等程度的材料,例如可以使用和压电体材料10相同的材料。另外,作为低介电常数材料9,如果使用氮化铝或氮化铝类的可加工陶瓷,就能够将热传导率比PZT陶瓷提高一位以上,能够有效地冷却压电体材料10及槽6。如果由树脂材料构成低介电常数材料9和盖板3,因为能够采用成形法简便地使树脂材料成为复杂的形状,所以能够大幅度地降低制造成本。
(第二实施方式)
图5是本发明的第二实施方式涉及的液体喷射头1的示意性的局部斜视图。与第一实施方式不同的部分,是在促动器基板2的表面形成的多个槽6,从前端FE延伸到后端RE为止这一点。对于相同的部分或具有相同的功能的部分,赋予相同的标号。
液体喷射头1具备促动器基板2、与其上接合的盖板3、和与促动器基板2及盖板3的前端FE的端面接合的喷嘴板4。促动器基板2具备将由压电体材料10构成的上侧基板粘贴到由低介电常数材料9构成的下侧基板之上的结构。促动器基板2的表面,从前端FE朝着后端RE具备并列的多个槽6和隔离这些槽6的多个隔壁7。各槽6的比从其底面12起到隔壁7的上表面13为止的高度h的大约1/2高的上表面13侧由压电体材料10构成,比大约1/2低的底面12侧由低介电常数材料9构成。
各隔壁7的两侧面具备用于变形驱动隔壁7的驱动电极11。驱动电极11至少覆盖压电体材料10的通道侧的整个侧面。各隔壁7的驱动电极11在后端RE附近与在隔壁7的上表面13形成的端子电极17a连接。就是说,在隔壁7的一个侧面形成的驱动电极11与在一个侧面侧的上表面13形成的端子电极17a电连接,并且在另一个侧面形成的驱动电极11与在另一个侧面侧的上表面13形成的端子电极17b电连接。在后端RE的附近形成的这些端子电极17a、17b,和与后端RE的上表面接合的柔性基板5的未图示的布线电极电连接。
盖板3具备用于向槽6供给液体的液体供给孔16,以覆盖到后端RE的面前为止的表面的方式与促动器基板2的表面接合。在比液体供给孔16更加靠后端RE侧,各槽6被未图示的密封部件密封。这样,从液体供给孔16供给槽6的液体就不会经由槽6流到后端RE侧。喷嘴板4具备与由盖板3和槽6构成的通道连通的喷嘴8,与盖板3的前端FE的端面接合。
这样,因为从前端FE到后端RE为止并列地笔直形成槽6,所以能够除去槽6的底面12的倾斜部,并使促动器基板2小型化。在这里,驱动区域DR比盖板3的液体供给孔16更加靠前端FE侧。在本实施方式中,因为邻接的隔壁7被通过低介电常数材料9而固定,所以电容耦合导致的泄漏电场减少,隔壁7能够不受向邻接的隔壁供给的驱动信号的影响地驱动。另外,在驱动区域DR的所有的隔壁7中,驱动电极11至少覆盖压电体材料10的整个侧面,所以各隔壁7驱动时的变形量大致相同。其结果,驱动时从喷嘴8喷出的液滴的喷出速度在各通道中趋于均匀。
此外,还可以采用不在盖板3设置液体供给孔16而使盖板3覆盖促动器基板2的多个槽6之上的方式接合,在后端RE中设置供给液体用的集流腔,从后端RE侧向各槽6供给液体的结构。关于压电体材料10及低介电常数材料9的材料等,因为和第一实施方式同样,所以不再赘述。
(第三实施方式)
图6是表示本发明的第三实施方式涉及的液体喷射头的制造方法的说明图。对于相同的部分或具有相同的功能的部分,赋予相同的标号。
图6(a)表示将由压电体材料10构成的压电体基板与由介电常数小于该压电体材料10的低介电常数材料9构成的低介电常数基板的表面接合的第一接合工序后的促动器基板2的剖面。作为低介电常数材料9使用可加工陶瓷,作为压电体材料10使用PZT陶瓷,利用粘接部件(材料)粘贴而接合。使压电体基板的厚度为以后形成的槽6的深度的一半。这时,可以将比厚度大于槽6的一半深度的压电体基板与低介电常数基板之上接合,然后磨削到槽6的一半深度的厚度。因为压电体基板的厚度较厚,所以将它粘贴到低介电常数基板之上时的基板操作容易。例如要形成300μm的深度的槽时,使压电体基板的厚度为150μm。可加工陶瓷是相对介电常数为10以下的低介电常数材料,机械加工性能优异。例如可以使用MACERITE、MACOLE、PHOTOVEEL、SHEIPARU(以上都是注册商标)等。另外,作为低介电常数材料9,还可以使用氮化铝或氮化铝类的可加工陶瓷。这些材料的相对介电常数为10以下,是热传导性高的材料。因此,能够有效地冷却驱动之际发热的压电体材料10。
图6(b1)、(b2)表示切削促动器基板2的表面而形成并列的多个槽的槽形成工序,(b1)是促动器基板2的槽6方向的纵剖面示意图,(b2)是与槽6正交的方向的纵剖面示意图。使旋转的切割刀片19下降到促动器基板2的表面,并通过移动形成并列的多个槽6。隔离邻接的槽6的隔壁7的比从槽6的底面12起到隔壁7的上表面13为止的高度的大约1/2高的上表面13侧,由压电体材料10构成,比大约1/2低的底面12侧,由低介电常数材料9构成。使槽6的深度即从底面12起到上表面13为止的高度为300μm~360μm,形成了100通道以上的槽6。在本实施方式中,同时形成多个促动器基板2,如图6(b1)所示,按照船型的虚线6’切削槽6,在后文讲述的第二接合工序之后,在中央部BB分割,可以获得多个液体喷射头1。
图6(c)是在促动器基板2的表面及隔壁7的两侧面形成导电膜20的导电膜形成工序后的促动器基板2的剖面示意图。作为导电膜20,可以采用溅射法、蒸镀法、镀覆法等形成铝、金、Cr、Ni等金属材料。
图6(d)是对导电膜20构图而使各隔壁7的导电膜20成为驱动电极11的电极形成工序后的促动器基板2的剖面示意图。采用光刻法形成感光性树脂膜的图案,蚀刻除去了导电膜20。另外,还可以取代光刻法及蚀刻处理,采用激光或后文讲述的剥离法形成导电膜20的图案。此外,在本实施方式中,在构成槽6的两隔壁7的侧面形成的驱动电极11在槽6的底面12中连接。这是适合于在第一实施方式的图3(b)中讲述的3循环驱动的电极结构。采用在图3(a)中讲述的单循环驱动的电极结构时,可以用激光或比槽6的宽度薄的切割刀片切削底面12的中央部,分离在槽6的底面12形成的导电膜20。
图6(e)是将盖板3与促动器基板2的表面接合的第二接合工序后的液体喷射头1的剖面示意图。使用粘接材料将盖板3与促动器基板2的表面接合,构成液体喷出用的通道。然后,分离接合基板,将喷嘴板4与各基板的前端FE粘接,可以获得液体喷射头1。
这样,因为不需要高精度地在隔壁7的上半部分对驱动电极11进行构图,所以能够采用非常简便的方法,进行沉积导电材料后形成导电膜20的导电膜形成工序及形成导电膜20的图案的电极形成工序。
(第四实施方式)
图7是表示本发明的第四实施方式涉及的液体喷射头1的制造方法的说明图。本实施方式通过采用斜向蒸镀法的斜向蒸镀工序进行导电膜形成工序,第一接合工序及槽形成工序和第三实施方式同样,所以不再赘述。
图7(c1)、(c2)是向促动器基板2的表面斜向蒸镀导电材料的斜向蒸镀工序的说明图,(c1)是表示斜向蒸镀方法的示意图,(c2)是斜向蒸镀后的促动器基板2的剖面示意图。
蒸镀装置在未图示的腔的内部收纳蒸发源18或托架22。托架22在蒸发源18侧保持促动器基板2。托架22采用能以旋转轴O1旋转地保持促动器基板2、并且能以旋转轴O2在垂直于蒸发源18的方向上旋转的结构。
首先,以使蒸发源18的方向大致与槽6的长度方向正交而且与促动器基板2表面的法线n成为倾斜角θ的方式,将促动器基板2固定(set)在托架22上(图7(c1)的左侧位置)。(如果使从蒸发源18到托架22的距离为Zh,从旋转轴O2到促动器基板2的旋转轴O1的距离为Zx,那么tan(θ)=Zx/Zh)。接着,一边使托架22以旋转轴O2为中心旋转,一边使导电材料从蒸发源18蒸发,蒸镀到促动器基板2的表面及隔壁7的一个侧面上。
再接着,以使促动器基板2以旋转轴O1为中心旋转180°,并使蒸发源18的方向成为大致与槽6的方向正交而且与表面的法线n成为倾斜角-θ的方向的方式,将促动器基板2固定在托架22上(图7(c1)的右侧位置)。然后,一边使托架22以旋转轴O2为中心旋转,一边使导电材料从蒸发源18蒸发,蒸镀到促动器基板2的表面及另一个侧面上。根据槽6的宽度及压电体材料10的厚度设定蒸镀角度θ,以便至少在构成驱动区域DR内的隔壁7的压电体材料10的所有的侧面和从该压电体材料10向低介电常数材料9的侧面露出地沉积导电材料。例如使槽6的深度为300μm、槽6的宽度为75μm、与槽6方向正交的方向的有效长度为72mm时,可以使Zh为60cm以下、Zx为29cm以下。就是说,能够向离蒸发源18最远侧的隔壁7比其高度的大约1/2深地蒸镀导电材料。这时,如果使与促动器基板2的槽6的方向正交的方向的长度为10cm,那么就能够在旋转轴O1和O2之间同时蒸镀3个促动器基板2。就是说,与传统的方法相比,能够大幅度提高斜向蒸镀的生产性能。此外,作为导电材料使用了铝。除了铝以外,还能够使用金、铬等其它金属。
在这里,至少在由压电体材料10构成的隔壁7的整个侧面上沉积导电膜20、而且不在槽6的底面12沉积导电材料的斜向蒸镀的一般条件如下。使槽6的宽度为w、隔壁7的高度(槽6的深度)为h、隔壁7的压电体材料10和低介电常数材料9的交界的高度为h/2,作为斜向蒸镀角度(倾斜角θ),为了从隔壁7的上表面蒸镀到隔壁7的h/2的高度为止的条件为
tan(θ1)=2w/h...(1)
向隔壁7的整个侧面蒸镀、不向槽6的底面12蒸镀的条件为
tan(θ2)=w/h...(2)
所以,可以在满足下列公式(3)的位置设置促动器基板2对于蒸发源18而言的斜向蒸镀角度θ。
θ2<θ<θ1=tan-1(w/h)<θ<tan-1(2w/h)...(3)
例如使槽6的宽度w为75μm、隔壁7的高度h为360μm时,斜向蒸镀角度θ就成为12°~23°的范围。例如使图7(c1)所示的Zh为60cm时,可以斜向蒸镀的托架22的位置Zx就成为12.5cm~25cm的范围,可以在该范围内设置促动器基板2。
图7(c2)是斜向蒸镀导电材料后的促动器基板2的剖面示意图。在促动器基板2的表面、隔壁7的上表面及两侧面沉积导电材料,形成导电膜20。在促动器基板2的左端部中,隔壁7的导电膜20形成为左侧面比右侧面在底面12侧较深;在促动器基板2的右端部中,隔壁7的导电膜20形成为右侧面比左侧面在底面12侧较深。
图7(d)是对导电膜20进行构图而使各隔壁7的导电膜20成为驱动电极11的电极形成工序后的促动器基板2的剖面示意图。采用光刻法形成感光性树脂膜的图案,蚀刻除去了导电膜20。另外,还可以取代光工艺,通过激光或表面的磨削,将隔壁7的两侧面的导电膜20电分离。图7(e)是将盖板3与促动器基板2的表面接合的第二接合工序后的液体喷射头1的剖面示意图。使用粘接材料将盖板3与促动器基板2的表面接合,构成液体喷出用的通道。然后,分离接合基板,将喷嘴板4与各基板的前端FE接合,可以获得液体喷射头1。
这样制造的液体喷射头1,即使驱动电极11的宽度在槽6的底面12方向上存在偏差,体现电致伸缩效应的压电体材料10在各隔壁7中也相同,因此所以各隔壁7的变形驱动量成为一定,液滴喷出速度的通道之间的偏差减少。另外,因为在隔壁7和与它邻接的隔壁7之间隔着低介电常数材料9,所以隔壁7之间的电容耦合变小,能够防止驱动信号泄漏到邻接的隔壁后使邻接的喷嘴的液体喷出特性变动。进而,因为在斜向蒸镀工序中将在槽6的两侧面形成的驱动电极11电分离,所以可以去掉对沉积在槽6的底面12的电极进行切断的切断工序,非常简便地形成驱动电极11。另外,还因为能够大幅度地放宽斜向蒸镀之际的蒸镀角度θ,扩大可以蒸镀的范围,所以能够提高生产性能。
(第五实施方式)
图8及图9是表示本发明的第五实施方式涉及的液体喷射头的制造方法的说明图。与第四实施方式不同的部分,是采用剥离法对利用斜向蒸镀法形成的导电膜20进行构图这一点,其它工序和第四实施方式一样。
图8(a)表示将由压电体材料10构成的压电体基板与由介电常数小于压电体材料10的低介电常数材料9构成的低介电常数基板的表面接合的第一接合工序后的促动器基板2的剖面示意图。所使用的材料等已在第三实施方式中述及。
图8(x)是在促动器基板2的表面形成感光性树脂膜21的感光性树脂膜形成工序后的促动器基板2的剖面示意图。使用抗蚀剂片粘贴到促动器基板2的表面而形成感光性树脂膜21。还可以取代抗蚀剂片,使用旋转器等在促动器基板2的表面涂敷抗蚀剂膜而形成感光性树脂膜21。图8(b1)、(b2)表示使切割刀片19下降到促动器基板2的表面并移动,形成多个并列的槽6的槽形成工序,和第三实施方式同样。
图8(y)是形成感光性树脂膜21的图案的图案形成工序后的促动器基板2的上表面示意图。采用光刻法形成感光性树脂膜21的图案。这时,将感光性树脂膜21留在除去下一个斜向蒸镀工序沉积的导电材料的区域,从留下导电材料的区域除去感光性树脂膜21。在本实施方式中,从各隔壁7的上表面13到左右的端部为止,留着感光性树脂膜21。另外,各槽6及端子电极的形成区域,除去感光性树脂膜21后露出压电体材料10。
下面,图9(c1)、(c2)是向促动器基板2的表面斜向蒸镀导电材料的斜向蒸镀工序的说明图,和第三实施方式同样。如图9(c2)所示,感光性树脂膜21留在各隔壁7的上表面13上,在其上形成导电膜20。另外,在隔壁7的两侧面,以至少覆盖压电体材料10的方式形成导电膜20。
图9(d)是采用剥离法除去感光性树脂膜21而形成电极的电极形成工序后的促动器基板2的剖面示意图。通过除去感光性树脂膜21,同时除去导电膜20。这样,将在隔壁7的两侧面形成的导电膜20电分离,从而形成驱动电极11。进而在促动器基板2的两端部表面形成与各驱动电极11电连接的端子电极。图9(e)是将盖板3与促动器基板2的表面接合的液体喷射头1的剖面示意图,和第三实施方式同样。
这样,因为在采用斜向蒸镀法沉积驱动电极11后,采用剥离法来构图,所以能够容易地用简单的工序在隔壁7的两侧面及促动器基板2的表面形成电极图案。而且,即使驱动电极11的宽度在槽6的深度方向上存在偏差,体现电致伸缩效应的压电体材料10在各隔壁7中也相同,所以隔壁7的变形驱动量成为一定。另外,因为使用低介电常数材料9,所以驱动信号不会泄漏到邻接的隔壁7中。
此外,可以在槽形成工序之前进行感光性树脂膜21的图案形成工序,沿着感光性树脂膜21的图案形成多个槽6。另外,导电材料的斜向蒸镀工序并不局限于图7及图9所示的方法。例如可以采用在蒸发源18和促动器基板2之间设置细长的狭缝,只向促动器基板2沉积用特定角度入射的导电材料的结构。另外毫无疑问,导电膜20的剥离法并不局限于采用斜向蒸镀法形成导电膜20的情况,它还能够适用于采用第三实施方式的溅射法形成导电膜及形成其它的导电膜20的情况。
(第六实施方式)
图10是本发明的第六实施方式涉及的液体喷射装置30的示意性的斜视图。
液体喷射装置30具备:使上述本发明涉及的液体喷射头1、1’往复移动的移动机构43;向液体喷射头1、1’供给液体的液体供给管33、33’;以及向液体供给管33、33’供给液体的液体罐31、31’。各液体喷射头1、1’由本发明涉及的液体喷射头1构成,即具备:具有在表面并列的多个槽和隔离邻接的槽的隔壁的促动器基板;覆盖槽并与促动器基板的表面接合的盖板;以及具有与槽连通的喷嘴而且与促动器基板的端面接合的喷嘴板。该促动器基板具有用于变形驱动隔壁、使填充于槽中的液体从喷嘴喷射的驱动区域,驱动区域的隔壁中比从槽的底面起到隔壁的上表面为止的高度的大约1/2高的上表面侧为压电体材料,比大约1/2低的底面侧为介电常数小于压电体材料的低介电常数材料。
具体地说,液体喷射装置30具备:将纸等被记录介质34向主扫掠方向输送的一对输送单元41、42;向被记录介质34喷出液体的液体喷射头1、1’;将液体罐31、31’贮存的液体按压供给液体供给管33、33’的泵32、32’;以及向与主扫掠方向正交的副扫掠方向扫掠液体喷射头1的移动机构43等.
一对输送单元41、42向副扫掠方向延伸,具备一边接触辊面一边旋转的方格压印辊和夹送辊。在未图示的电动机的作用下,使方格压印辊和夹送辊绕轴移动,将被辊之间夹住的被记录介质34向主扫掠方向输送。移动机构43具备:一对向副扫掠方向延伸的导轨36、37;可以沿着一对导轨36、37滑动的滑动架单元38;连接滑动架单元38使其向副扫掠方向移动的无接头皮带39;以及通过未图示的皮带轮使该无接头皮带39转动的电动机40。
滑动架单元38载置多个液体喷射头1、1’,喷出例如黄、深红、青、黑等四种液滴。液体罐31、31’贮存对应的颜色的液体,经由泵32、32’、液体供给管33、33’供给液体喷射头1、1’。各液体喷射头1、1’按照驱动信号,喷出各种颜色的液滴。控制液体喷射头1、1’喷出液滴的定时、驱动滑动架组件38的电动机40的旋转及被记录介质34的输送速度,从而可以在被记录介质34上记录任意的图案。
通过该结构,由于液体喷射头1的液体喷出特性在各通道中趋于均匀,进而驱动通道的控制信号不会泄露到邻接的通道,所以能够在被记录介质上高品质地记录液体。另外,可以不必通过复杂的工序制造液体喷射头1地简化制造工序,有益于装置的低成本化。
(标号说明)
1液体喷射头;2促动器基板;3盖板;4喷嘴板;5柔性基板;6槽;7隔壁;8喷嘴;9低介电常数材料;10压电体材料;11驱动电极;30液体喷射装置。
Claims (11)
1.一种液体喷射头,其中具备:
促动器基板,其具有在表面并列的多个槽、隔离邻接的槽的隔壁、和在所述隔壁的两侧面设置的驱动电极;
盖板,覆盖所述槽并与所述促动器基板的表面接合;以及
喷嘴板,具有与所述槽连通的喷嘴,并与所述促动器基板的端面接合,
所述促动器基板具有用于变形驱动所述隔壁而使填充于所述槽中的液体从所述喷嘴喷射的驱动区域,
在所述驱动区域中,所述隔壁使比从所述槽的底面起到所述隔壁的上表面为止的高度的大约1/2高的上表面侧由压电体材料构成,并使比大约1/2低的底面侧由介电常数小于所述压电体材料的低介电常数材料构成,
所述驱动电极,在所述驱动区域中被从由所述压电体材料构成的隔壁的两侧面朝着由所述低介电常数材料构成的隔壁的两侧面露出地设置。
2.如权利要求1所述的液体喷射头,其中所述驱动电极具有随着从所述促动器基板的一端向另一端前进,在所述多个隔壁的低介电常数材料形成的范围逐渐变化的形状。
3.如权利要求1或2所述的液体喷射头,其中所述促动器基板具有所述低介电常数材料和所述压电体材料的2层结构。
4.如权利要求1所述的液体喷射头,其中所述低介电常数材料的热传导率,大于所述压电体材料。
5.如权利要求1所述的液体喷射头,其中所述低介电常数材料的机械刚性,小于所述压电体材料。
6.如权利要求1所述的液体喷射头,其中所述低介电常数材料由可加工陶瓷或树脂材料构成。
7.一种液体喷射装置,其中具备:
权利要求1所述的液体喷射头;
使所述液体喷射头往复移动的移动机构;
向所述液体喷射头供给液体的液体供给管;以及
向所述液体供给管供给所述液体的液体罐。
8.一种液体喷射头的制造方法,其中包含:
第一接合工序,将由压电体材料构成的压电体基板和由介电常数小于所述压电体材料的低介电常数材料构成的低介电常数基板的表面接合而作为促动器基板;
槽形成工序,在所述促动器基板的表面形成并列的多个槽,从而形成隔离邻接的槽的隔壁,使比从所述槽的底面起到所述隔壁的上表面为止的高度的大约1/2高的上表面侧的隔壁为所述压电体材料,使比大约1/2低的底面侧的所述隔壁为所述低介电常数材料;
导电膜形成工序,在所述促动器基板的表面和使填充于所述槽中的液体喷射的驱动区域的隔壁中,从由所述压电体材料构成的隔壁的两侧面朝着由所述低介电常数材料构成的隔壁的两侧面露出地形成导电膜;
电极形成工序,形成所述导电膜的图案;以及
第二接合工序,将盖板与所述促动器基板的表面接合,并且将具有与所述槽连通的喷嘴的喷嘴板与所述促动器基板的端面接合。
9.如权利要求8所述的液体喷射头的制造方法,其中所述导电膜形成工序是采用溅射法或镀覆法沉积导电材料的工序。
10.如权利要求8所述的液体喷射头的制造方法,其中所述导电膜形成工序,是向所述促动器基板的表面,从倾斜于所述表面的法线的方向斜向蒸镀导电材料的斜向蒸镀工序。
11.如权利要求8~10中任一项所述的液体喷射头的制造方法,其中包含:感光性树脂膜形成工序,在所述第一接合工序之后,在所述促动器基板的表面形成感光性树脂膜;和图案形成工序,在所述导电膜形成工序之前,将所述感光性树脂膜曝光显影,从而形成所述树脂膜的图案,
所述电极形成工序,采用除去所述感光性树脂膜的剥离法形成所述导电膜的图案。
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