CN104339867B - 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
液体喷射头(1)具备压电体基板(2),该压电体基板具有多个沿基准方向(K)交互地排列细长的吐出槽(3)和细长的非吐出槽(4)的槽列(5),在邻接的槽列(5)内,使包含于一侧槽列(5)的吐出槽(3)的另一侧端部和包含于另一侧槽列(5)的非吐出槽(4)的一侧端部隔离,且,在压电体基板(2)的厚度方向上重叠。从而高密度地构成槽列,并增加从压电体晶圆取得压电体基板(2)的个数。
Description
技术领域
本发明涉及向被记录介质喷射液滴而进行记录的液体喷射头、液体喷射装置及液体喷射头的制造方法。
背景技术
近年来,使用向记录纸等吐出墨滴而将字符、图形记录的、或者向元件基板的表面吐出液体材料而形成功能性薄膜的喷墨方式的液体喷射头。该方式中,经由供给管将墨、液体材料等的液体从液体罐引导到通道,对填充到通道的液体施加压力而从与通道连通的喷嘴作为液滴吐出。在吐出液体时,使液体喷射头或被记录介质移动而记录字符、图形,或者形成既定形状的功能性薄膜。
图18表示专利文献1所记载的这种液体喷射头。图18(a)是通道部的截面示意图,图18(b)是除去了喷嘴板的通道部的立体图。在基体1502上发射通道1508和非发射通道1510被工作侧壁1507分区而交互地排列。在发射通道1508的上部与发射通道连续地构成有通道延伸区1504。发射通道1508和非发射通道1510经由通道延伸区1504而上下交互地开口。在通道延伸区1504的上部粘接有喷嘴1506开口的喷嘴板1505。即,构成从发射通道1508向基体1502的表面沿垂直方向发射液滴的侧面发射(サイドシューター)型液体喷射头。墨等的液体以能从各通道的长度方向的一侧到另一侧循环的方式被填充。在将发射通道1508和非发射通道1510分区的工作侧壁1507的表面形成有电极1511,对该电极1511施加驱动信号而使工作侧壁1507工作,对发射通道1508内的墨施加压力而从喷嘴1506吐出墨滴。
与上述专利文献1同样地,在专利文献2~5中记载了构成通道的槽在通道长度方向的上下方向上交互开口的液体喷射头。在专利文献2~5中,记载了由在各通道的与长度方向正交的方向上排成一列的通道列构成,并且从发射通道的长度方向的一侧端部发射液滴的边缘发射(エッジシューター)型液体喷射头。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特表2009-500209号公报;
专利文献2:日本特开平7-205422号公报;
专利文献3:日本特开平8-258261号公报;
专利文献4:日本特开平11-314362号公报;
专利文献5:日本特开平10-86369号公报。
发明内容
在专利文献1中,记载了沿各通道的与长度方向正交的方向排成一列的通道列,但是对于形成多个通道列或者缩小多个通道列的间隔而高密度形成的情况没有记载。在专利文献2~5中也同样,对于形成多个通道列,以及对于狭窄地形成多个通道列的间隔的情况没有记载。
此外,专利文献1中记载的液体喷射头,由于发射通道1508和非发射通道1510两者中填充了液体,所以液体与两者的通道的电极表面接触。因此,在使用导电性的吐出液体的情况下,需要在电极1511或基体1502的表面上设置保护膜等,使制造工序复杂且长。
本发明的液体喷射头,其中包括压电体基板,该压电体基板具有多个槽列,所述槽列中细长的吐出槽和细长的非吐出槽沿基准方向交互地排列,在邻接的所述槽列内,包含于一侧的所述槽列的所述吐出槽的另一侧端部和包含于另一侧的所述槽列的所述非吐出槽的一侧端部隔离,且,在所述压电体基板的厚度方向上重叠。
此外,在邻接的所述槽列内,包含于一侧的所述槽列的所述吐出槽的另一侧端部和包含于另一侧的所述槽列的所述吐出槽的一侧端部在基准方向上重叠。
此外,在邻接的所述槽列内,包含于一侧的所述槽列的所述非吐出槽的另一侧端部和包含于另一侧的所述槽列的所述非吐出槽的一侧端部在基准方向上重叠。
此外,在邻接的所述槽列内,具备包含于一侧的所述槽列的所述吐出槽的另一侧端部向所述压电体基板的上表面一侧切上去的倾斜面,并且具备包含于一侧的所述槽列的所述非吐出槽的另一侧端部向所述压电体基板的与所述上表面相反一侧的下表面一侧切下去的倾斜面。
此外,在邻接的所述槽列内,包含于一侧的所述槽列的所述非吐出槽的一侧端部在所述压电体基板的侧面开口。
此外,包含于一侧的所述槽列的所述吐出槽的另一侧端部和包含于另一侧的所述槽列的所述非吐出槽的一侧端部之间的最接近距离不小于10μm。
此外,具备盖板,该盖板具有与所述吐出槽连通的液室,并且与所述压电体基板的上表面接合。
此外,具备喷嘴板,对应于所述槽列而具有多个排列有与所述吐出槽连通的喷嘴的喷嘴列,并且与所述压电体基板的下表面接合。
此外,所述液室包含公共液室,该公共液室在包含于一侧的所述槽列的所述吐出槽的另一侧端部连通。
此外,所述液室包含个别液室,该个别液室在包含于一侧的所述槽列的所述吐出槽的一侧端部连通。
此外,所述吐出槽及所述非吐出槽不在比所述压电体基板的厚度的大致1/2更靠上表面一侧的侧面设置驱动电极,而在比所述压电体基板的厚度的大致1/2更靠下表面一侧的侧面设置有驱动电极。
此外,设置在所述吐出槽的所述驱动电极,在槽方向上位于所述吐出槽在所述压电体基板的下表面开口的开口部的区域内。
此外,所述吐出槽及所述非吐出槽在比所述压电体基板的厚度的大致1/2更靠上表面一侧的侧面设置有驱动电极,而在比所述压电体基板的厚度的大致1/2更靠下表面一侧的侧面不设置驱动电极。
此外,设置在所述非吐出槽的所述驱动电极,在槽方向上位于所述非吐出槽在所述压电体基板的上表面开口的开口部的区域内。
本发明的液体喷射装置,其中包括:上述的液体喷射头;使所述液体喷射头和被记录介质相对移动的移动机构;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,其中包括:吐出槽形成工序,利用切割刀从压电体基板的上表面一侧切削所述压电体基板而形成多个细长的吐出槽;以及非吐出槽形成工序,利用切割刀从与所述压电体基板的上表面相反一侧的下表面一侧切削所述压电体基板而与所述吐出槽的槽方向平行地形成多个细长的非吐出槽,并且如下形成液体喷射头,即,形成多个沿基准方向交互地排列所述吐出槽和所述非吐出槽的槽列,并且在邻接的所述槽列内,使包含于一侧的所述槽列的所述吐出槽的另一侧端部和包含于另一侧的所述槽列的所述非吐出槽的一侧端部隔离,且,在所述压电体基板的厚度方向上重叠。
此外,具备盖板接合工序,将形成有公共液室的盖板接合到所述压电体基板的上表面,所述公共液室与所述吐出槽连通。
此外,具备喷嘴板接合工序,将喷嘴板接合到所述压电体基板的下表面,并使形成在所述喷嘴板的喷嘴和所述吐出槽连通。
此外,具备压电体基板磨削工序,在所述吐出槽形成工序之后将所述压电体基板磨削至既定厚度。
此外,具备向所述压电体基板设置感光性树脂膜的感光性树脂膜设置工序;以及形成所述感光性树脂膜的图案的树脂膜图案形成工序。
此外,具备导电材料沉积工序,从所述压电体基板的下表面一侧对所述吐出槽及所述非吐出槽的侧面沉积导电材料。
此外,具备导电材料沉积工序,从所述压电体基板的上表面一侧对所述吐出槽及所述非吐出槽的侧面沉积导电材料。
发明效果
本发明的液体喷射头,具备压电体基板,该压电体基板具有多个槽列,所述槽列中细长的吐出槽和细长的非吐出槽沿基准方向交互地排列,在邻接的槽列内,包含于一侧槽列的吐出槽的另一侧端部和包含于另一侧槽列的非吐出槽的一侧端部隔离,且,在所述压电体基板的厚度方向上重叠。由此,不仅能高密度地构成吐出槽,而且能够增加从压电体晶圆获取的压电体基板的个数。而且,能够简化与压电体基板的上表面接合的盖板的构造。
附图说明
图1是本发明第一实施方式所涉及的液体喷射头的压电体基板的示意性立体图;
图2是本发明第一实施方式所涉及的液体喷射头的压电体基板的说明图;
图3是本发明第二实施方式所涉及的液体喷射头的示意性分解立体图;
图4是本发明第二实施方式所涉及的液体喷射头的说明图;
图5是本发明第二实施方式所涉及的液体喷射头的说明图;
图6是本发明第三实施方式所涉及的液体喷射头的说明图;
图7是本发明第四实施方式所涉及的液体喷射头的压电体基板的局部俯视示意图;
图8是表示本发明第五实施方式所涉及的液体喷射头的制造方法的工序图;
图9是用于说明本发明第五实施方式所涉及的液体喷射头的制造方法的图;
图10是本发明第六实施方式所涉及的液体喷射头的制造方法的工序图;
图11是用于说明本发明第六实施方式所涉及的液体喷射头的制造方法的工序的图;
图12是用于说明本发明第六实施方式所涉及的液体喷射头的制造方法的工序的图;
图13是用于说明本发明第六实施方式所涉及的液体喷射头的制造方法的工序的图;
图14是用于说明本发明第六实施方式所涉及的液体喷射头的制造方法的工序的图;
图15是用于说明本发明第六实施方式所涉及的液体喷射头的制造方法的工序的图;
图16是用于说明本发明第六实施方式所涉及的液体喷射头的制造方法的工序的图;
图17是本发明第七实施方式所涉及的液体喷射装置的示意性立体图;
图18是现有公知的液体喷射头的说明图。
具体实施方式
(第一实施方式)
图1是本发明第一实施方式所涉及的液体喷射头1的压电体基板2的示意性立体图。图2是本发明第一实施方式所涉及的液体喷射头1的压电体基板2的说明图。图2(a)是压电体基板2的槽方向的截面示意图,图2(b)是压电体基板2的局部俯视示意图,图2(c)是压电体基板2的变形例的局部俯视示意图。再者,在压电体基板2的上表面US接合盖板,并在压电体基板2的下表面LS接合喷嘴板而构成液体喷射头1,但是本第一实施方式中对本发明的基本构成即压电体基板2进行说明。
如图1所示,压电体基板2邻接地具备第一槽列5a和第二槽列5b,该第一槽列5a中细长的第一吐出槽3a和细长的第一非吐出槽4a沿基准方向K交互地排列,该第二槽列5b中细长的第二吐出槽3b和细长的第二非吐出槽4b沿基准方向K交互地排列。邻接的第一及第二槽列5a、5b的、包含于一侧第一槽列5a的第一吐出槽3a的另一侧端部和包含于另一侧第二槽列5b的第二非吐出槽4b的一侧端部隔离,且,在压电体基板2的厚度方向T上重叠。同样地,邻接的第一及第二槽列5a、5b的、包含于另一侧第二槽列5b的第二吐出槽3b的一侧端部和包含于一侧第一槽列5a的第一非吐出槽4a的另一侧端部隔离,且,在压电体基板2的厚度方向T上重叠。
通过将邻接的第一或第二槽列5a、5b的、第一或第二吐出槽3a、3b和第二或第一非吐出槽4b、4a设为上述的构成,能够使邻接的第一槽列5a和第二槽列5b的距离靠近。由此,能够高密度地构成吐出槽的配置,并且增加从一块压电体晶圆取得压电体基板2的个数而能够谋求低成本化。
参照图2进行具体说明。图2(a)表示第一槽列5a的第一吐出槽3a的截面形状和第二槽列5b的第二非吐出槽4b的截面。用虚线表示在基准方向K(进纸面方向)邻接的第一槽列5a的第一非吐出槽4a和第二槽列5b的第二吐出槽3b。压电体基板2能够使用PZT(钛酸锆酸铅)陶瓷。压电体基板2中至少作为驱动壁起作用的侧壁由压电体材料构成即可。在未形成吐出槽3或非吐出槽4的周围区域或盖板8的液室9所对应的区域使用非压电材料的情况下,以下也称为压电体基板2。各槽是通过在圆盘外周埋入金刚石等的切削磨粒的切割刀(也称为金刚石刀)进行切削而形成。第一吐出槽3a、第二吐出槽3b是从压电体基板2的上表面US向下表面LS切削,第一非吐出槽4a、第二非吐出槽4b是从压电体基板2的下表面LS向上表面US切削。为此,第一及第二吐出槽3a、3b从上表面US朝着下表面LS成为凸形状,第一及第二非吐出槽4a、4b从下表面LS朝着上表面US成为凸形状。
第一及第二吐出槽3a、3b和第一及第二非吐出槽4a、4b都从上表面US贯通到下表面LS。再者,本发明中第一及第二非吐出槽4a、4b必须在下表面LS侧开口,但是在上表面US侧开口并不是必须的。第一及第二吐出槽3a、3b中上表面US侧的开口宽于下表面LS侧的开口。同样地第一及第二非吐出槽4a、4b中下表面LS侧的开口宽于上表面US侧的开口。具体而言,第一及第二吐出槽3a、3b中端部呈向压电体基板2的上表面US侧切上去的倾斜面6,第一及第二非吐出槽4a、4b中端部呈向压电体基板2的下表面LS侧切下去的倾斜面7。
如图2(b)所示,压电体基板2具备沿基准方向K并排的第一槽列5a和第二槽列5b。第一吐出槽3a和第一非吐出槽4a沿基准方向K以等间隔交互地排列,第二吐出槽3b和第二非吐出槽4b与第一槽列5a的排列错一半间距而沿基准方向K以等间隔交互地排列。即,第一槽列5a的第一吐出槽3a和第二槽列5b的第二非吐出槽4b沿槽方向直线状排列,第一槽列5a的第一非吐出槽4a和第二槽列5b的第二吐出槽3b沿槽方向直线状排列。
如图2(a)所示,第一吐出槽3a和第二非吐出槽4b中邻接一侧的端部、即倾斜面6和倾斜面7隔离,且,在厚度方向T上以重叠部的槽方向的长度w2重叠。同样地,第一非吐出槽4a和第二吐出槽3b中邻接一侧的端部、即倾斜面6和倾斜面7隔离,且,在厚度方向T上以重叠部的槽方向的长度w2重叠。由此,第一吐出槽3a与第二非吐出槽4b、以及第二吐出槽3b与第一非吐出槽4a不会连通,能够较窄地构成第一槽列5a与第二槽列5b的间隔。
在此,优选将包含于一侧第一槽列5a的第一吐出槽3a的另一侧端部和包含于另一侧第二槽列5b的第二非吐出槽4b的一侧端部之间的最接近距离Δt设为10μm以上。若最接近距离Δt小于10μm,则第一吐出槽3a和第二非吐出槽4b经由存在于压电体基板2内的空隙连通,为了避免此情况设为10μm以上。包含于另一侧第二槽列5b的第二吐出槽3b的一侧端部和包含于一侧第一槽列5a的第一非吐出槽4a的另一侧端部之间也同样。
此外,例如,将第一及第二吐出槽3a、3b的槽形状和第一及第二非吐出槽4a、4b的槽形状设为上下反转的相同的形状,将压电体基板2的厚度t1、即第一、第二吐出槽3a、3b、第一、第二非吐出槽4a、4b的各槽的深度例如设为360μm。例如在用半径为25.7mm的切割刀切削各槽的情况下,倾斜面6及倾斜面7的槽方向的长度w1约为3.5mm,吐出槽3和非吐出槽4不会连通而在厚度方向T上重叠的重叠部的槽方向的长度w2约为2mm。即,能够将第一槽列5a和第二槽列5b的间隔至少缩短2mm。同样地,如果设压电体基板2的厚度t1(槽的深度)为300μm,则倾斜面6及倾斜面7的长度w1约为3.1mm,与之相对,重叠部的槽方向的长度w2约为1.7mm,能够将第一槽列5a和第二槽列5b的间隔至少缩短1.7mm。如果考虑在压电体基板2的上表面US或下表面LS形成电极端子等,能够获得更加显著的缩短效果。
此外,如图2(a)及(b)所示,邻接的第一及第二槽列5a、5b的、包含于一侧第一槽列5a的第一吐出槽3a的另一侧端部和包含于另一侧第二槽列5b的第二吐出槽3b的一侧端部在基准方向K上重叠。同样地,邻接的第一及第二槽列5a、5b的、包含于一侧第一槽列5a的第一非吐出槽4a的另一侧端部和包含于另一侧第二槽列5b的第二非吐出槽4b的一侧端部在基准方向K上重叠。然后,第一及第二非吐出槽4a、4b不在该基准方向K上重叠的区域开口。
其结果,能够在第一槽列5a和第二槽列5b中公用后面说明的盖板的液室。而且,由于第一非吐出槽4a、第二非吐出槽4b不在该重叠的区域开口,所以即便盖板的液室不设狭缝液体也不会流入第一及第二非吐出槽4a、4b,能够简化盖板的构造。
此外,如图2(a)所示,邻接的第一及第二槽列5a、5b的、包含于一侧第一槽列5a的第一非吐出槽4a的一侧端部在压电体基板2的侧面SS开口。此外,包含于另一侧第二槽列5b的第二非吐出槽4b的另一侧端部在压电体基板2的侧面SS开口。由于液体不会填充到第一及第二非吐出槽4a、4b中,所以能够构成为与大气连通。特别是,第一及第二非吐出槽4a、4b的与邻接的槽列侧相反一侧优选形成为使槽的从下表面LS起的深度深于压电体基板2的厚度t1的大致1/2。由此,能够将在第一或第二非吐出槽4a、4b的两侧壁形成的驱动电极电分离而引出到压电体基板2的外周侧。
再者,将第一及第二非吐出槽4a、4b延伸设置到侧面SS并不是本发明的必要条件,也可以不用延伸设置到侧面SS,并且也可以将第一及第二吐出槽3a、3b设为上下反转的相同的形状。此外,作为槽列对邻接的2列的情况进行了说明,但并不限定于本发明的2列的槽列,也可为3列以上的槽列。
此外,本发明并不限定于沿基准方向K错一半间距而构成第一槽列5a的各槽和第二槽列5b的各槽的情况,在邻接的第一及第二槽列5a、5b内,使包含于一侧第一槽列5a的第一吐出槽3a的另一侧端部和包含于另一侧第二槽列5b的第二非吐出槽4b的一侧端部隔离,且,在压电体基板2的厚度方向T上重叠即可。同样地,使包含于另一侧第二槽列5b的第二吐出槽3b的一侧端部和包含于一侧第一槽列5a的第一非吐出槽4a的另一侧端部隔离,且,在压电体基板2的厚度方向T上重叠即可。在图2(c)所示的变形例中,第一槽列5a和第二槽列5b在基准方向K上错开3/8间距。在该情况下,也与第一槽列5a和第二槽列5b错一半间距的情况同样地,能够较窄构成第一槽列5a和第二槽列5b的间隔,此外,能够将盖板8的构造简化。
(第二实施方式)
图3是本发明第二实施方式所涉及的液体喷射头1的示意性分解立体图。图4及图5是本发明第二实施方式所涉及的液体喷射头1的说明图。图4(a)是液体喷射头1的槽方向的截面示意图,图4(b)是将液体喷射头1从盖板8的法线方向观看的局部平面示意图。图5是压电体基板2的下表面LS的局部平面示意图。与第一实施方式的不同点在于盖板8设置在压电体基板2的上表面US,压电喷嘴板10设置在体基板2的下表面LS这一点。压电体基板2为与第一实施方式同样的构造,因此省略详细的说明。对于相同的部分或具有相同的功能的部分标注相同的标号。
如图3所示,液体喷射头1具备:具有第一槽列5a和第二槽列5b的压电体基板2;具有液室9的盖板8;以及具有喷嘴11的喷嘴板10。盖板8具有与第一及第二吐出槽3a、3b连通的液室9,并与压电体基板2的上表面US接合。喷嘴板10具有:对应于第一槽列5a而排列与第一吐出槽3a连通的喷嘴11a的第一喷嘴列12a;以及对应于第二槽列5b而排列与第二吐出槽3b连通的喷嘴11b的第二喷嘴列12b,喷嘴板10与压电体基板2的下表面LS接合。
液室9包含公共液室9a和2个个别液室9b、9c。公共液室9a在包含于一侧第一槽列5a的第一吐出槽3a的另一侧端部和包含于另一侧第二槽列5b的第二吐出槽3b的一侧端部连通。此外,个别液室9b在包含于一侧第一槽列5a的第一吐出槽3a的一侧端部连通。个别液室9c在包含于另一侧第二槽列5b的第二吐出槽3b的另一侧端部连通。
在此,第一及第二非吐出槽4a、4b不在基准方向K上重叠的第一吐出槽3a和第二吐出槽3b的区域开口。因此,公共液室9a中,使公共液室9a和第一及第二吐出槽3a、3b连通,对于公共液室9a无需设置用于堵塞第一及第二非吐出槽4a、4b的狭缝。在厚度方向T上重叠的第一吐出槽3a和第二非吐出槽4b、以及第二吐出槽3b和第一非吐出槽4a互相隔离,因此流入公共液室9a的液体不会流入第一及第二非吐出槽4a、4b,流过第一吐出槽3a向个别液室9b流出,并流过第二吐出槽3b向个别液室9c流出。此外,流入第一及第二吐出槽3a、3b的液体的一部分,从与第一及第二吐出槽3a、3b分别连通的喷嘴11a、11b吐出。
而且,如图4(a)所示,第一吐出槽3a的第二槽列5b侧的端部、以及第二吐出槽3b的第一槽列5a侧的端部,优选位于公共液室9a的压电体基板2侧的开口部的区域内。同样地,第一吐出槽3a的与第二槽列5b侧相反一侧的端部、以及第二吐出槽3b的与第一槽列5a侧相反一侧的端部,优选位于各个个别液室9b及个别液室9c的压电体基板2侧的开口部的区域内。由此,能够减少第一及第二吐出槽3a、3b的内部区域、公共液室9a及个别液室9b、9c的流路内的液滞留,并且能够降低气泡滞留。
在第一及第二吐出槽3a、3b和第一及第二非吐出槽4a、4b的、比压电体基板2的厚度的大致1/2更靠上表面US一侧的侧面不会形成驱动电极13,而在比大致1/2更靠下表面LS一侧的侧面形成有驱动电极13。特别是,设置在第一或第二吐出槽3a、3b的侧面的驱动电极13位于槽方向上在第一或第二吐出槽3a、3b的下表面LS开口的开口部14的区域内。此外,在第一及第二非吐出槽4a、4b的两侧面形成的驱动电极13,互相电分离,延伸设置到压电体基板2的侧面SS。
再者,本实施方式中,示出采用上表面US或下表面LS的垂直方向上一样被施以极化处理的压电体基板2,在槽的下半部分形成驱动电极13的例子。取而代之,采用使上表面US或下表面LS的垂直方向上被施以极化处理的压电体基板和在与之相反方向被施以极化处理的压电体基板贴合的苏布朗(シュブロン)型压电体基板2。在该情况下,驱动电极13能够从比极化边界更靠上方的位置形成在下表面LS一侧的侧面。
如图5所示,第一槽列5a的第一非吐出槽4a延伸设置到与第二槽列5b侧相反一侧的压电体基板2的端部,设置在第一非吐出槽4a的侧面的驱动电极13电分离而延伸设置到压电体基板2的端部。同样地,第二槽列5b的第二非吐出槽4b延伸设置到与第一槽列5a侧相反一侧的压电体基板2的端部,设置在第二非吐出槽4b的侧面的驱动电极13电分离而延伸设置到压电体基板2的端部。在压电体基板2的下表面LS,设置有与设置在第一吐出槽3a的两侧面的驱动电极13电连接的第一公共端子16a、和与第一非吐出槽4a的驱动电极13电连接的第一个别端子17a。而且,在压电体基板2的下表面LS,设置有与第二吐出槽3b的驱动电极13电连接的第二公共端子16b、和与第二非吐出槽4b的驱动电极13电连接的第二个别端子17b。第一公共端子16a和第一个别端子17a设置在压电体基板2的下表面LS的一侧端部附近,第二公共端子16b和第二个别端子17b设置在另一侧端部附近。这些第一及第二公共端子16a、16b、第一及第二个别端子17a、17b与未图示的柔性电路基板连接而被供给驱动信号。
更具体而言,第一槽列5a中,设置在第一吐出槽3a的两侧面的驱动电极13与第一公共端子16a连接。在夹着第一吐出槽3a的2个第一非吐出槽4a的第一吐出槽3a一侧的侧面设置的驱动电极13经由第一个别端子17a电连接。第一个别端子17a设置在压电体基板2的第一槽列5a侧的下表面LS的端部,第一公共端子16a设置在第一个别端子17a与第一吐出槽3a之间的下表面LS。第二槽列5b中,第二公共端子16b及第二个别端子17b也与第一公共端子16a及第一个别端子17a同样地配置。
再者,本实施方式中,构成为将第一及第二公共端子16a、16b、第一及第二个别端子17a、17b设置在压电体基板2的下表面LS,并连接到未图示的柔性电路基板而能够供给驱动信号,但是本发明并不限定于此。例如,可以构成为使喷嘴板10兼有柔性电路基板的功能,并经由喷嘴板10而提供驱动信号。
此外,优选构成为将公共液室9a与个别液室9b或9c之间盖板8和压电体基板2的上表面US接合的槽方向的区域作为接合区域jw(参照图4(a)),设置在第一或第二吐出槽3a、3b的侧面的驱动电极13在槽方向上与接合区域jw相同或者包含于接合区域jw。由此,能够使第一或第二吐出槽3a、3b内部的液体有效率地感应到压力波。
液体喷射头1如下驱动。供给至公共液室9a的液体流入第一及第二吐出槽3a、3b并充满第一及第二吐出槽3a、3b。液体再从第一吐出槽3a向个别液室9b流出,此外,从第二吐出槽3b向个别液室9c流出而进行循环。压电体基板2预先在厚度方向T上被实施极化处理。例如,在从与第一吐出槽3a连通的喷嘴11a吐出液滴的情况下,向第一吐出槽3a的两侧壁的驱动电极13供给驱动信号而使之厚度滑移变形,使第一吐出槽3a的容积变化而从与第一吐出槽3a连通的第一喷嘴11a吐出液滴。更具体而言,向第一公共端子16a与第一个别端子17a之间供给驱动信号而使第一吐出槽3a的两侧壁进行厚度滑移变形。实际上,将第一公共端子16a固定于GND电平的电位,向第一个别端子17a提供驱动信号。再者,液体也可以从个别液室9b、9c流入并从公共液室9a流出的方式循环,并且也可以从公共液室9a、个别液室9b、9c的全部供给。
再者,液体不会填充到第一及第二非吐出槽4a、4b,此外,第一及第二个别端子17a、17b和第一及第二非吐出槽4a、4b的驱动电极13之间的各布线不与液体接触。因此,即便使用导电性的液体的情况下,也不会经由液体泄漏施加在第一或第二个别端子17a、17b与第一或第二公共端子16a、16b之间的驱动信号,从而不会产生驱动电极13或布线电解等的不良。
通过这样构成压电体基板2,能够使第一槽列5a和第二槽列5b的距离靠近,因此能够高密度地构成第一及第二吐出槽3a、3b,并且能够增加从一块压电体晶圆取得压电体基板2的个数而谋求低成本化。如在第一实施方式中已经说明的那样,如果将压电体基板2的厚度t1形成为360μm,则吐出槽3的倾斜面6的槽方向的长度w1约为3.5mm,吐出槽3和非吐出槽4在厚度方向T上不会连通而重叠部的槽方向的长度w2约为2mm。如果厚度t1为300μm,则倾斜面6的槽方向的长度w1约为3.1mm,与之相对,重叠部的槽方向的长度w2约为1.7mm。如果考虑在盖板8设置液室9或在压电体基板2设置公共端子16或个别端子17的情况,则能够将压电体基板2的宽度缩小到重叠部的长度以上,并且能够增加从压电体晶圆取得的个数。
此外,第一吐出槽3a的另一侧端部和第二吐出槽3b的一侧端部在沿基准方向K重叠的方向上设置,且,在该重叠的区域中第一非吐出槽4a或第二非吐出槽4b不开口。此外,在第一吐出槽3a的一侧端部的区域或第二吐出槽3b的另一侧端部的区域,第一及第二非吐出槽4a、4b也不开口。因此,无需设置用于堵塞第一非吐出槽4a、第二非吐出槽4b的狭缝,从而能够极为简化盖板8的构造。
例如,如果沿基准方向K排列的第一或第二喷嘴列12a、12b的喷嘴间距为100μm,则第一或第二非吐出槽4a、4b的基准方向K的间距也杨为100μm。与本发明不同的是,在吐出槽和非吐出槽在压电体基板2的上表面US开口的情况下,需要在基准方向K与形成盖板8的液室的狭缝以100μm的间距形成。盖板8需要使用热膨胀系数与压电体基板2相同程度的材料,使用难以精细加工的陶瓷材料,例如与压电体基板2相同的PZT陶瓷。在该陶瓷材料设置间距100μm的狭缝需要高度的加工技术。喷嘴趋于窄间距化,如本实施方式那样不需要精细狭缝的盖板,可以对液体喷射头1的低成本化作同贡献。
(第三实施方式)
图6是本发明第三实施方式所涉及的液体喷射头1的说明图。图6(a)是液体喷射头1的槽方向的纵截面示意图,图6(b)是将压电体基板2从上表面US一侧观看的平面示意图。与第二实施方式的不同点在于,驱动电极13、公共端子16及个别端子17的设置位置为非吐出槽4的一部分形状,其他构成与第二实施方式大致相同。因而,以下主要针对与第二实施方式不同的部分进行说明,对于相同的部分省略说明。对于相同的部分或具有相同的功能的部分标注相同的标号。
如图6(a)所示,液体喷射头1具备:压电体基板2;与压电体基板2的上表面US接合的盖板8;以及与压电体基板2的下表面LS接合的喷嘴板10。压电体基板2的槽方向的宽度形成为比盖板8的槽方向的宽度宽,以使压电体基板2的槽方向的两端部附近的上表面US露出的方式将盖板8接合到压电体基板2的上表面US。
第一槽列5a中细长的第一吐出槽3a和细长的第一非吐出槽4a沿基准方向K交互地排列,第二槽列5b中细长的第二吐出槽3b和细长的第二非吐出槽4b沿基准方向交互地排列,第一槽列5a和第二槽列5b沿基准方向K并排地设置,这与第二实施方式同样。此外,包含于一侧第一槽列5a的第一吐出槽3a的另一侧端部和包含于另一侧第二槽列5b的第二非吐出槽4b的一侧端部隔离,且,在压电体基板2的厚度方向上重叠。而且,包含于另一侧第二槽列5b的第二吐出槽3b的一侧端部和包含于一侧第一槽列5a的第一非吐出槽4a的另一侧端部隔离,且,在压电体基板2的厚度方向上重叠,这也与第二实施方式同样。此外,包含于一侧第一槽列5a的第一吐出槽3a的另一侧端部和包含于另一侧第二槽列5b的第二吐出槽3b的一侧端部在基准方向K上重叠这一点也与第二实施方式同样。
第一及第二非吐出槽4a、4b的截面形状与将第一及第二吐出槽3a、3b上下反转时的截面形状大体一致。即,第一及第二非吐出槽4a、4b中与邻接的槽列一侧相反一侧的端部没有延伸设置到压电体基板2的侧面SS这一点与第二实施方式不同。
第一及第二吐出槽3a、3b、第一及第二非吐出槽4a、4b各自在比压电体基板2的厚度的大致1/2更靠上表面US一侧的侧面设置有驱动电极13,而比压电体基板2的厚度的大致1/2更靠下表面LS一侧的侧面没有设置驱动电极13。而且,设置在第一或第二非吐出槽4a、4b的侧面的驱动电极13的槽方向的位置,处于第一或第二非吐出槽4a、4b在压电体基板2的上表面US开口的开口部14的区域内。再者,作为压电体基板2采用苏布朗型基板的情况下,能够在第一及第二吐出槽3a、3b以及第一及第二非吐出槽4a、4b的各侧面将驱动电极13形成为比压电体基板2的厚度的1/2更深。
如图6(b)所示,在压电体基板2的上表面US,设置有与设置在第一吐出槽3a的两侧面的驱动电极13电连接的第一公共端子16a、和与第一非吐出槽4a的驱动电极13电连接的第一个别端子17a。而且,在压电体基板2的上表面US,设置有与第二吐出槽3b的驱动电极13电连接的第二公共端子16b、和与第二非吐出槽4b的驱动电极13电连接的第二个别端子17b。第一公共端子16a和第一个别端子17a延伸设置到压电体基板2的上表面US的一侧端部附近,第二公共端子16b和第二个别端子17b延伸设置到另一侧端部附近。将这些第一及第二公共端子16a、16b、第一及第二个别端子17a、17b和形成在柔性电路基板的布线连接而能够向各驱动电极13供给驱动信号。
更加具体地进行说明。第一槽列5a中,设置在第一吐出槽3a的两侧面的驱动电极13与第一公共端子16a连接。在夹住第一吐出槽3a的2个第一非吐出槽4a的第一吐出槽3a一侧的侧面设置的驱动电极13经由第一个别端子17a电连接。第一个别端子17a设置在压电体基板2的第一槽列5a一侧的端部的上表面US,第一公共端子16a设置在第一个别端子17a与第一吐出槽3a之间的上表面US。第二槽列5b中,第二公共端子16b及第二个别端子17b也与第一公共端子16a及第一个别端子17a同样地连接并设置。
再者,本实施方式中,将第一及第二公共端子16a、16b、第一及第二个别端子17a、17b设置在压电体基板2的上表面US,但是本发明并不限定于该构成。也可为在盖板8的与压电体基板2相反一侧的表面形成第一及第二公共端子16a、16b或第一及第二个别端子17a、17b,在盖板8形成贯通电极而与设置在第一及第二吐出槽3a、3b的侧面的驱动电极13或设置在第一及第二非吐出槽4a、4b的侧面的驱动电极13电连接的构成。由此,能够防止液体与第一或第二公共端子16a、16b和第一或第二个别端子17a、17b的两电极接触。
以上,在第一实施方式~第三实施方式的说明中,对具有第一槽列5a和第二槽列5b这2列的槽列的液体喷射头1进行了说明,但是本发明并不限定于2列的槽列,也可为具有3列以上的槽列的构成。在该情况下,对于至少邻接的2列的槽列,如果包含上述第一实施方式~第三实施方式的构成,则包括在本发明的范围内。例如,在第2列和第3列的槽列内,包含于第2列的槽列的吐出槽和包含于第3列的槽列的非吐出槽在压电体基板的板厚方向上不重叠,且,包含于第2列的槽列的非吐出槽和包含于第3列的槽列的吐出槽不重叠的情况下,如果第1列和第2列的槽列具备第一~第三实施方式的构成,则也包括在本发明的范围内。
(第四实施方式)
图7是本发明第四实施方式所涉及的液体喷射头1的压电体基板2的局部俯视示意图。与第二实施方式或第三实施方式的不同点主要在于4个槽列沿基准方向K排列设置这一点。对于相同的部分或具有相同的功能的部分标注相同的标号。
如图7所示,压电体基板2具有细长的吐出槽3和细长的非吐出槽4沿基准方向K交互地排列的4个第一~第四槽列5a~5d。第一槽列5a和第二槽列5b中吐出槽3和非吐出槽4的排列在基准方向K上偏移1/2间距。第二槽列5b和第三槽列5c中吐出槽3和非吐出槽4的排列在基准方向K偏移-1/4间距。第三槽列5c和第四槽列5d中吐出槽3和非吐出槽4的排列在基准方向K偏移-1/2间距。从槽方向观看这些,吐出槽3成为1/4间距的等间隔,基准方向K的记录密度成为4倍。
各吐出槽3a~3d具备两端部从压电体基板2的下表面LS切上到上表面US的倾斜面,各非吐出槽4a~4d具备从压电体基板2的上表面US切下到下表面LS的倾斜面。而且,第一槽列5a的第一吐出槽3a(第一非吐出槽4a)和第二槽列5b的第二非吐出槽4b(第二吐出槽3b)互相隔离,且,在压电体基板2的板厚方向上重叠。更具体而言,在邻接的第一槽列5a和第二槽列5b内,包含于一侧第一槽列5a的第一吐出槽3a的第二槽列5b侧的端部和包含于另一侧第二槽列5b的第二非吐出槽4b的第一槽列5a侧的端部隔离,且,在压电体基板2的厚度方向上重叠。同样地,包含于另一侧第二槽列5b的第二吐出槽3b的第一槽列5a侧的端部和包含于一侧第一槽列5a的第一非吐出槽4a的第二槽列5b侧的端部隔离,且,在压电体基板2的厚度方向上重叠。由此,能够使第一槽列5a与第二槽列5b之间的距离靠近。
第三槽列5c的第三吐出槽3c(第三非吐出槽4c)和第四槽列5d的第四非吐出槽4c(第四吐出槽3d)互相隔离,且,在压电体基板2的板厚方向上重叠。更具体而言,在邻接的第三槽列5c和第四槽列5d内,包含于一侧第三槽列5c的第三吐出槽3c的第四槽列5d侧的端部和包含于另一侧第四槽列5d的第四非吐出槽4d的第三槽列5c侧的端部隔离,且,在压电体基板2的厚度方向上重叠。同样地,包含于另一侧第四槽列5d的第四吐出槽3d的第三槽列5c侧的端部和包含于一侧第三槽列5c的第三非吐出槽4c的第四槽列5d侧的端部隔离,且,在压电体基板2的厚度方向上重叠。由此,能够使第三槽列5c与第四槽列5d之间的距离靠近。
而且,在邻接的第二槽列5b和第三槽列5c内,包含于一侧第二槽列5b的第二吐出槽3b的第三槽列5c侧的端部和包含于另一侧第三槽列5c的第三吐出槽3c的第二槽列5b侧的端部在基准方向K上重叠或连通。同样地,在邻接的第二槽列5b和第三槽列5c内,包含于一侧第二槽列5b的第二非吐出槽4b的第三槽列5c侧的端部和包含于另一侧第三槽列5c的第三非吐出槽4c的第二槽列5b侧的端部在基准方向K上重叠或连通。由此,能够使第二槽列5b与第三槽列5c之间的距离靠近。
在压电体基板2的上表面US接合有盖板8,在盖板8设置有彼此隔离的公共液室9a、9d及个别液室9b、9c、9e。公共液室9a与第一槽列5a的多个第一吐出槽3a的第二槽列5b侧的端部及第二槽列5b的多个第二吐出槽3b的第一槽列5a侧的端部连通。公共液室9d与第三槽列5c的多个第三吐出槽3c的第四槽列5d侧的端部及第四槽列5d的多个第四吐出槽3d的第三槽列5c侧的端部连通。个别液室9b与第一槽列5a的多个第一吐出槽3a的与第二槽列5b侧相反一侧的端部连通。个别液室9e与第四槽列5d的多个第四吐出槽3d的与第三槽列5c侧相反一侧的端部连通。而且,个别液室9c与第二槽列5b的多个第二吐出槽3b的第三槽列5c侧的端部及第三槽列5c的多个第三吐出槽3c的第二槽列5b侧的端部连通。如此,公共液室9a、9d及个别液室9c与邻接的槽列的吐出槽公同连通,且,非吐出槽4不在各液室开口的区域开口,因此能够简化盖板8的构成。此外,能够将压电体基板2及盖板8的槽方向的长度显著短地形成。
在压电体基板2的未图示的下表面LS接合有未图示的喷嘴板10,在喷嘴板10具备各吐出槽3a~3d分别连通的喷嘴11,构成与第一~第四槽列5a~5d对应的第一~第四喷嘴列12a~12d。此外,在各槽的侧面设置有驱动电极,各驱动电极能够经由设置在压电体基板2的下表面LS或上表面US的公共端子或个别端子与外部电路电连接。在向压电体基板2的上表面US侧引出公共端子或个别端子的情况下,例如能够在盖板8设置贯通电极,经由该贯通电极而向盖板8的表面引出公共端子或个别端子。
再者,本实施方式中为了缩短第二槽列5b与第三槽列5c之间的距离,在个别液室9c的开口部上使第二吐出槽3b和第三吐出槽3c连通,取而代之,也可以使第二槽列5b和第三槽列5c隔离,将公共端子或个别端子的端子区域设置在第二槽列5b与第三槽列5c之间。此外,由于压电体基板2、盖板8的材料等与第一~第三实施方式同样,因此省略说明。
(第五实施方式)
图8是表示本发明第五实施方式所涉及的液体喷射头1的制造方法的工序图。图9是用于说明第五实施方式所涉及的液体喷射头1的制造方法的图。图9(S1)表示用切割刀20在压电体基板2形成吐出槽3的样子,图9(S2-1)表示用切割刀20在压电体基板2形成非吐出槽4的样子,图9(S2-2)是形成吐出槽3及非吐出槽4的压电体基板2的截面示意图。本实施方式为本发明所涉及的液体喷射头1的制造方法的基本构成。对于相同的部分或具有相同的功能的部分标注相同的标号。
如图8所示,液体喷射头1的制造方法具备吐出槽形成工序S1和非吐出槽形成工序S2。工序的顺序也可为先非吐出槽形成工序S2后吐出槽形成工序S1。如图9(S1)所示,在吐出槽形成工序S1中,利用圆盘状的切割刀20从压电体基板2的上表面US一侧切削压电体基板2而形成多个细长的吐出槽3。接着,如图9(S2-1)所示,在非吐出槽形成工序S2中,利用圆盘状的切割刀20从压电体基板2的与上表面US相反侧的下表面LS一侧切削压电体基板2而与吐出槽3的槽方向平行地形成多个细长的非吐出槽4。
在此,形成第一吐出槽3a和第一非吐出槽4a沿基准方向K交互排列的第一槽列5a、以及第二吐出槽3b和第二非吐出槽4b沿基准方向K交互排列的第二槽列5b(参照图1)。然后,如图9(S2-2)所示,在邻接的第一及第二槽列5a、5b内,以使包含于一侧第一槽列5a的第一吐出槽3a的另一侧端部和包含于另一侧第二槽列5b的第二非吐出槽4b的一侧端部隔离,且,在压电体基板2的厚度方向上重叠的方式形成。同样地,以使包含于另一侧第二槽列5b的第二吐出槽3b的一侧端部和包含于一侧第一槽列5a的第一非吐出槽4a的另一侧端部隔离,且,在压电体基板2的厚度方向上重叠的方式形成。由此,能够使邻接的第一槽列5a与第二槽列5b的距离靠近,因此增加从压电体晶圆取得压电体基板2的个数,能够谋求低成本化。
此外,在邻接的第一及第二槽列5a、5b内,能够以使包含于一侧第一槽列5a的第一吐出槽3a的另一侧端部和包含于另一侧第二槽列5b的第二吐出槽3b的一侧端部在基准方向K上重叠的方式形成。同样地,能够以使包含于一侧第一槽列5a的第一非吐出槽4a的另一侧端部和包含于另一侧第二槽列5b的第二非吐出槽4b的一侧端部在基准方向K上重叠的方式形成。而且,能够形成为在该第一吐出槽3a和第二吐出槽3b在基准方向K上重叠的区域中,使第一槽列5a的第一吐出槽3a和第二槽列5b的第二吐出槽3b这两个槽在上表面US开口,并且第一槽列5a的第一非吐出槽4a和第二槽列5b的第二非吐出槽4b都不在上表面US开口。
由此,能够简化压电体基板2的与上表面US接合的盖板8的液室9的构造。即,无需在与第一及第二吐出槽3a、3b连通的盖板8的公共液室9a设置用于防止第一及第二非吐出槽4a、4b之间的连通的狭缝。
以下,具体地进行说明。作为压电体基板2能够使用PZT陶瓷。作为切割刀20,能够使用外周部埋入金刚石等的研磨磨粒的刀。第一槽列5a或第二槽列5b能够将吐出槽3的间距设为数十μm到数百μm。第一及第二吐出槽3a、3b沿压电体基板2的板厚方向贯通是必要条件,但是第一及第二非吐出槽4a、4b既可以沿压电体基板2的板厚方向贯通,也可以不贯通。但是,第一吐出槽3a和第一非吐出槽4a之间的驱动壁,优选使第一吐出槽3a一侧的形状和第一非吐出槽4a一侧的形状为相同的形状。第二吐出槽3b和第二非吐出槽4b之间也同样。
此外,在吐出槽形成工序S1或非吐出槽形成工序S2中,将第一或第二吐出槽3a、3b切削到压电体基板2的厚度以上而贯通并不是必要条件。例如,也可以在吐出槽形成工序S1或非吐出槽形成工序S2中切削到压电体基板2的板厚中途,然后,磨削上表面US或下表面LS,至少使第一及第二吐出槽3a、3b。
压电体基板2的厚度例如能够设为200μm~400μm。优选使第一吐出槽3a与第二非吐出槽4b之间的最接近距离为10μm以上。例如,在使第一及第二吐出槽3a、3b的槽形状和第一及第二非吐出槽4a、4b的槽形状形成为上下反转时大致相同的形状的情况下,若将压电体基板2的厚度、即第一、第二吐出槽3a、3b、第一、第二非吐出槽4a、4b的槽深度形成为360μm,则吐出槽3的倾斜面6的槽方向的长度w1约为3.5mm,吐出槽3和非吐出槽4在厚度方向T不会连通而重叠部的槽方向的长度w2成为约2mm。如果压电体基板2的厚度为300μm,则倾斜面6的长度w1约为3.1mm,与之相对,重叠部的槽方向的长度w2成为约1.7mm。如果压电体基板2的厚度为250μm,则倾斜面6的长度w1约为2.8mm,与之相对,重叠部的槽方向的长度w2成为约1.4mm。能够如此缩短槽列间的距离,并高密度地构成吐出槽。
此外,本发明并不限于第一槽列5a和第二槽列5b这2列的例子,可为3列以上的多列。在该情况下,也如第三实施方式及第四实施方式中说明那样,在任何邻接的槽列间,也可以使包含于一侧槽列的吐出槽的另一侧端部和包含于另一侧槽列的非吐出槽的一侧端部隔离,且,在压电体基板2的厚度方向上重叠的方式形成,在邻接的所有槽列间无需满足上述条件。
(第六实施方式)
图10~图16是本发明第六实施方式所涉及的液体喷射头1的制造方法的说明图。图10是液体喷射头1的制造方法的工序图,图11~图16是用于说明各工序的截面示意图或平面示意图。对于相同的部分或具有相同的功能的部分标注相同的标号。
如图10所示,本实施方式所涉及的液体喷射头1的制造方法,具备:在压电体基板2的上表面US一侧形成细长的吐出槽3的吐出槽形成工序S1;磨削压电体基板2的上表面US而减小压电体基板2的厚度的基板上表面磨削工序S3;对磨削后的上表面US接合盖板8的盖板接合工序S4;磨削压电体基板2的下表面LS一侧而使吐出槽3在下表面LS开口的基板下表面磨削工序S5;在磨削后的下表面LS设置感光性树脂膜的感光性树脂膜设置工序S6;对感光性树脂膜21进行构图的树脂膜图案形成工序S7;在形成感光性树脂膜的图案的下表面LS沿基准方向K排列的吐出槽3之间形成细长的非吐出槽4的非吐出槽形成工序S2;从压电体基板2的下表面LS一侧沉积绝缘材料的绝缘材料沉积工序S8;从压电体基板2的下表面LS一侧沉积导电材料的导电材料沉积工序S9;用剥离法来对导电膜进行构图的导电膜图案形成工序S10;以及在压电体基板2的下表面LS接合喷嘴板10的喷嘴板接合工序S11。
以下,参照图11~图16对各工序进行说明。首先,在图11(S1)所示的吐出槽形成工序S1中,利用圆盘状的切割刀20,将厚度t为0.8mm的压电体基板2从上表面US一侧切削,在进纸面侧的基准方向K等间隔地形成多个细长的第一吐出槽3a。而且,与第一吐出槽3a邻接地在进纸面侧的基准方向K等间隔形成多个细长的第二吐出槽3b。多个第一吐出槽3a构成第一槽列5a,多个第二吐出槽3b构成第二槽列5b。在此,包含于第一槽列5a的第一吐出槽3a的第二槽列5b一侧的端部和包含于第二槽列5b的第二吐出槽3b的第一槽列5a一侧的端部在基准方向K(进纸面侧的方向)上重叠。切割刀20例如能够使用半径约为1英寸的刀。第一及第二吐出槽3a、3b切削到不贯通下表面LS的深度,确保压电体基板2的强度。
接着,在图11(S3)所示的基板上表面磨削工序S3中,磨削压电体基板2的上表面US而使压电体基板2的厚度t成为0.5mm。此时,第一及第二吐出槽3a、3b也不在压电体基板2的下表面LS开口,因此各吐出槽3之间的侧壁在压电体基板2的下表面LS侧连续,并且保持强度。再者,基板上表面磨削工序S3包含于压电体基板磨削工序中。此外,本基板上表面磨削工序S3并不是本发明的必要条件,在吐出槽形成工序S1中,如果将第一吐出槽3a、第二吐出槽3b切削到必要的深度,就能省略本工序。
接着,在图11(S4)所示的盖板接合工序S4中,将在中央形成公共液室9a、在公共液室9a两侧形成个别液室9b、9c的盖板8,以使公共液室9a与第一及第二吐出槽3a、3b连通的方式用粘接剂接合到压电体基板2的上表面US。公共液室9a具有内部没有狭缝的细长的开口。个别液室9b、9c与第一及第二吐出槽3a、3b分别连通,与公共液室9a同样地具有内部没有狭缝的细长的开口。
盖板8优选具有与压电体基板2相等的热膨胀系数的材料。例如,能够使用与压电体基板2相同的材料。此外,能够使用热膨胀系数近似于压电体基板2的可切削陶瓷。盖板8无需设置间距为数十μm~数百μm的狭缝,因此能够容易制造。盖板8也作为加强压电体基板2的加强板起作用。
接着,在图11(S5)所示的基板下表面磨削工序S5中,磨削压电体基板2的下表面LS而使压电体基板2的厚度薄达0.3mm,从而使第一及第二吐出槽3a、3b在下表面LS侧开口。由此,能够从下表面LS一侧容易确认第一及第二吐出槽3a、3b的位置。再者,基板下表面磨削工序S5包含于压电体基板磨削工序。
接着,在图11(S6)所示的感光性树脂膜设置工序S6中,在压电体基板2的下表面LS设置感光性树脂膜21。在下表面LS粘贴片状的感光性树脂膜21。接着,在图12(S7)所示的树脂膜图案形成工序S7中,将感光性树脂膜21曝光显影,形成以阴影线表示的感光性树脂膜21的图案。
接着,在图13(S2-1)所示的非吐出槽形成工序S2中,利用圆盘状的切割刀20从与上表面US相反一侧的下表面LS一侧切削压电体基板2而与吐出槽3的槽方向平行地形成多个细长的非吐出槽4。第一槽列5a中,将第一非吐出槽4a以与第一吐出槽3a平行地沿基准方向K交互形成,第二槽列5b中,将第二非吐出槽4b以与第二吐出槽3b平行地沿基准方向K交互形成。为了使上下反转时的压电体基板2内的截面形状与吐出槽3的截面形状为相同形状,非吐出槽4切削到若干进入盖板8的深度。
而且,在邻接的第一及第二槽列5a、5b中,以使包含于一侧第一槽列5a的第一吐出槽3a的另一侧端部和包含于另一侧第二槽列5b的第二非吐出槽4b的一侧端部隔离,且,在压电体基板2的厚度方向T上重叠的方式形成。同样地,以使包含于另一侧第二槽列5b的第二吐出槽3b的一侧端部和包含于一侧第一槽列5a的第一非吐出槽4a的另一侧端部隔离,且,在压电体基板2的厚度方向T上重叠的方式形成。此外,将第二非吐出槽4b的与第一槽列5a侧相反一侧的端部,延伸设置到侧面SS,以在压电体基板2的上表面US侧残留比压电体基板2的厚度的1/2还少的厚度。图13(S2-1)中,将切割刀20向下表面LS侧下拉,并向侧面SS方向移动而将第二非吐出槽4b延伸设置到侧面SS。第一非吐出槽4a也与第二非吐出槽4b同样,将与第二槽列5b侧相反一侧的端部延伸设置到侧面SS。
在第一吐出槽3a与第二非吐出槽4b之间,以及第二吐出槽3b与第一非吐出槽4a之间的最接近距离为不小于10μm的距离。槽方向的重叠宽度大致为1.7mm。若最接近距离Δt小于10μm,则经由存在于压电体基板2内的空隙而有第一吐出槽3a和第二非吐出槽4b连通的情况,为了避免此情况而设为10μm以上。
图13(S2-2)是从压电体基板2的下表面LS侧观看的平面示意图。第一及第二吐出槽3a、3b在下表面LS开口,而且,形成有感光性树脂膜21的图案,因此在切削非吐出槽4时能够容易进行对位。由于除去了感光性树脂膜21,露出下表面LS的区域为形成布线或端子的电极的区域。
接着,在图14所示的绝缘材料沉积工序S8中,在第一及第二吐出槽3a、3b的侧面,沉积规定侧壁18的驱动区域的绝缘材料例如硅氧化物(SiO2、SiO、石英,硅石等。)而形成绝缘膜19。图14(S8-1)是从下表面LS的下方观看在沉积绝缘物之前在压电体基板2的下表面LS设置掩蔽部23的状态的平面示意图,图14(S8-2)是表示从下表面LS的下方一侧蒸镀绝缘材料的样子的截面示意图,图14(S8-3)是表示在第一吐出槽3a及第二非吐出槽4b的侧面形成绝缘膜19的状态的截面示意图。
如图14(S8-1)所示,掩蔽部23在第一及第二吐出槽3a、3b在下表面LS开口的开口部14的范围内,以覆盖成为驱动区域的范围R的方式设置在下表面LS或其附近。接着,如图14(S8-2)所示,利用蒸镀法沉积以从下方朝向上方的箭头表示的绝缘材料。具体而言,从相对于下表面LS的法线向基准方向K倾斜的方向和向与基准方向K相反的方向倾斜的方向用斜蒸镀法来沉积。由此,通过未以掩蔽部23覆盖的开口部14,将绝缘材料沉积到第一及第二吐出槽3a、3b的侧面以及第一及第二非吐出槽4a、4b的侧面,形成绝缘膜19。如图14(S8-3)所示,绝缘膜19形成为比第一及第二吐出槽3a、3b的侧面的压电体基板2的厚度的大致1/4的深度还深,优选为大致1/3~大致1/2的深度。如果将绝缘膜19形成为比压电体基板2的厚度的大致1/4的深度还浅,则驱动区域的规定效果变弱,如果形成为比大致1/2还深,则绝缘材料的沉积时间变长、生产性下降。
如此,通过规定侧壁18的驱动区域,能够切去无用的驱动区域,能够将电效率和侧壁18的变形最优化。此外,第一及第二吐出槽3a、3b是用切割刀来切削的,因此开口部14的形状容易不均匀,以这样的状态在下一个导电材料沉积工序S9中导电材料的蒸镀范围会出现偏差。如本实施方式那样,通过形成绝缘膜19而规定驱动区域,能够去除因导电材料的蒸镀范围的偏差而造成的影响。再者,在本实施方式中在第一及第二非吐出槽4a、4b的侧面也形成绝缘膜19,但也可以省去第一及第二非吐出槽4a、4b的绝缘膜19。此外,在将绝缘膜19不在下表面LS或第一及第二非吐出槽4a、4b的侧面SS附近沉积的情况下,使用比区域R更靠外侧设置狭缝状的开口部的掩蔽部23即可。
接着,在图15所示的导电材料沉积工序S9中,在第一及第二吐出槽3a、3b的侧面以及第一及第二非吐出槽4a、4b的侧面从压电体基板2的下表面LS一侧沉积导电材料而形成导电膜22。图15(S9-1)是从下表面LS的下方观看在沉积导电材料之前在压电体基板2的下表面LS设置掩蔽部23的状态的平面示意图,图15(S9-2)是表示从下表面LS的下方朝向下表面LS斜蒸镀以箭头表示的导电材料的样子的截面示意图,图15(S9-3)是表示形成导电膜22的状态的截面示意图。
如图15(S9-1)所示,以覆盖第一槽列5a的第一吐出槽3a在下表面LS开口的开口部14和第二槽列5b的第二吐出槽3b在下表面LS开口的开口部14之间的区域的方式在下表面LS设置掩蔽部23。换句话说,以覆盖包含于邻接的第一及第二槽列5a、5b的一侧的第一非吐出槽4a的第二槽列5b侧的端部和包含于另一侧第二槽列5b的第二非吐出槽4b的一侧端部的方式在压电体基板2的下表面LS设置掩蔽部23。具体而言,在第一非吐出槽4a的从底面BS的下表面LS起的深度比压电体基板2的厚度的大致1/2还深的槽方向的位置设置掩蔽部23的第一槽列5a侧的端部。而且,在第二非吐出槽4b的从底面BS的下表面LS起的深度比压电体基板2的厚度的大致1/2还深的槽方向的位置设置掩蔽部23的第二槽列5b侧的端部。更为普通的是,在第一非吐出槽4a的底面BS的深度比要形成的驱动电极13(个别驱动电极13b)的上端部还深的槽方向的位置、与第二非吐出槽4b的底面BS的深度比要形成的驱动电极13(个别驱动电极13b)的上端部还深的槽方向的位置之间设置掩蔽部23。由此,防止形成在第一非吐出槽4a的两侧面的驱动电极13(个别驱动电极13b)经由底面BS而电短路的情况。第二非吐出槽4b也同样。
接着,如图15(S9-2)所示,用斜蒸镀法来沉积以从下方朝向上方的箭头表示的导电材料。导电材料是用斜蒸镀法从相对于下表面LS的法线向基准方向K倾斜的方向和与基准方向K相反的方向倾斜的方向沉积的。由此,如图15(S9-3)所示,导电材料在第一吐出槽3a和第二非吐出槽4b的侧面沉积到压电体基板2的厚度的大致1/2的深度,形成驱动电极13。此外,导电材料沉积到下表面LS的除去了感光性树脂膜21的表面和感光性树脂膜21的表面而形成导电膜22。此外,在设置有掩蔽部23的区域不会沉积导电材料。作为第一吐出槽3a的导电材料使用钛、铝等的金属材料。此外,在作为压电体基板2使用苏布朗型基板的情况下,在第一及第二吐出槽3a、3b以及第一及第二非吐出槽4a、4b的各侧面,能够将导电膜22沉积为比压电体基板2的极化边界还深。
图16(S10)是从压电体基板2的下表面LS侧观看的平面示意图。图16(S10)所示的导电膜图案形成工序S10中,通过从下表面LS除去感光性树脂膜21的剥离法,形成导电膜22的图案。其结果,在第一槽列5a一侧,比第一吐出槽3a的下表面LS的开口部14靠侧面SS侧形成有第一公共端子16a,第一公共端子16a经由中途的布线与形成在第一吐出槽3a的两侧壁的驱动电极13电连接。此外,在比第一公共端子16a更靠一侧(侧面SS侧)形成有第一个别端子17a,与形成在夹住第一吐出槽3a的2个第一非吐出槽4a的第一吐出槽3a侧的侧面的2个驱动电极13电连接。第二槽列5b一侧也同样。
接着,在图16(S11)所示的喷嘴板接合工序S11中,利用粘接剂在压电体基板2的下表面LS接合喷嘴板10,使形成在喷嘴板10的喷嘴11a、11b和第一及第二吐出槽3a、3b连通。具体而言,在第一及第二吐出槽3a、3b的对应的位置预先形成喷嘴11a、11b,进行喷嘴板10的对位而接合到下表面LS,使各喷嘴11a、11b分别与第一及第二吐出槽3a、3b连通。由于第一及第二吐出槽3a、3b在下表面LS开口,所以能够容易进行喷嘴11的对位。或者,在将喷嘴板10接合到压电体基板2的下表面LS之后,使喷嘴11a、11b开口,使各喷嘴11a、11b分别与第一及第二吐出槽3a、3b连通也可。此时,将喷嘴板10的宽度形成为比压电体基板2的宽度窄,使第一及第二公共端子16a、16b以及第一及第二个别端子17a、17b露出。
通过这样形成液体喷射头1,能够显著缩短压电体基板2的槽方向的宽度。例如,如以往那样,不重叠第一吐出槽3a(第二吐出槽3b)和第二非吐出槽4b(第一非吐出槽4a)的端部而并排形成第一及第二槽列5a、5b的情况下,压电体基板2的槽方向的宽度需要为29mm,与之相对,如本发明那样通过重叠第一吐出槽3a(第二吐出槽3b)和第二非吐出槽4b(第一非吐出槽4a)的端部,能够将压电体基板2的槽方向的宽度缩短到18mm。此外,以往需要在盖板8的液室9形成与吐出槽3相同数量的精细狭缝,但是本发明中不需要该精细狭缝,特别是,可以应对喷嘴间距的高密度化。
再者,上述制造方法为本发明的一个例子,例如先执行非吐出槽形成工序S2后执行吐出槽形成工序S1也可。此外,在吐出槽形成工序S1及非吐出槽形成工序S2之后,进行从压电体基板2的上表面US一侧沉积导电膜22的导电材料沉积工序S9也可。在该情况下,公共端子16a、16b或个别端子17a、17b形成在压电体基板2的上表面US。此外,上述实施方式中,对2列形成第一及第二槽列5a、5b的例子进行了说明,但是本发明并不局限于2列的槽列,例如能够形成具有3列或4列的槽列的液体喷射头1。槽列越增加,从一块压电体晶圆取得取的个数越增加,可以削减制造成本。
(第七实施方式)
图17是本发明第七实施方式所涉及的液体喷射装置30的示意性立体图。液体喷射装置30具备:使液体喷射头1、1’进行往复移动的移动机构40;向液体喷射头1、1’供给液体并从液体喷射头1、1’排出液体的流路部35、35’;与流路部35、35’连通的液体泵33、33’及液体罐34、34’。各液体喷射头1、1’具备多个槽列,包含于一侧槽列的吐出槽的另一侧端部和包含于另一侧槽列的非吐出槽的一侧端部隔离,且,在压电体基板的厚度方向上重叠。液体喷射头1、1’使用已经说明的第一~第六实施方式的任一种。
液体喷射装置30具备:将纸等的被记录介质44沿主扫描方向输送的一对输送单元41、42;向被记录介质44吐出液体的液体喷射头1、1’;承载液体喷射头1、1’的滑架(carriage)单元43;将储存于液体罐34、34’的液体按压而向流路部35、35’供给的液体泵33、33’;以及将液体喷射头1、1’沿与主扫描方向正交的副扫描方向扫描的移动机构40。未图示的控制部控制并驱动液体喷射头1、1’、移动机构40、输送单元41、42。
一对输送单元41、42具备沿副扫描方向延伸并一边与辊面接触一边旋转的方格压印辊(grid roller)和夹送辊。通过未图示的电机,使方格压印辊和夹送辊转移支轴周围,将夹入辊间的被记录介质44沿主扫描方向输送。移动机构40具备:沿副扫描方向延伸的一对导轨36、37;能沿一对导轨36、37滑动的滑架单元43;连结滑架单元43并使之沿副扫描方向移动的无接头带38;使该无接头带38经由未图示的滑轮回转的电机39。
滑架单元43承载多个液体喷射头1、1’,例如吐出黄色、深红色、青色、黑色这4种液滴。液体罐34、34’储存对应颜色的液体,经由液体泵33、33’、流路部35、35’而供给到液体喷射头1、1’。各液体喷射头1、1’响应驱动信号吐出各色液滴。通过控制从液体喷射头1、1’吐出液体的定时、驱动滑架单元43的电机39的旋转及被记录介质44的输送速度,能够在被记录介质44上记录任意图案。
再者,本实施方式为移动机构40使滑架单元43和被记录介质44移动而记录的液体喷射装置30,但是用固定滑架单元,移动机构使被记录介质二维移动而记录的液体喷射装置取代也可。即,移动机构使液体喷射头和被记录介质进行相对移动即可。
标号说明
1液体喷射头;2压电体基板;3吐出槽,3a第一吐出槽,3b第二吐出槽;4非吐出槽,4a第一非吐出槽,4b第二非吐出槽;5槽列,5a第一槽列,5b第二槽列,5c第三槽列,5d第四槽列;6、7倾斜面;8盖板;9液室,9a、9d公共液室,9b、9c、9e个别液室;10喷嘴板;11喷嘴,11a第一喷嘴,11b第二喷嘴;12喷嘴列,12a第一喷嘴列,12b第二喷嘴列,12c第三喷嘴列,13d第四喷嘴列;13驱动电极;14开口部;16公共端子,16a第一公共端子,16b第二公共端子;17个别端子,17a第一个别端子,17b第二个别端子;20切割刀;21感光性树脂膜;22导电膜;K基准方向,T厚度方向,US上表面,LS下表面,SS侧面。
Claims (22)
1.一种液体喷射头,其中包括:
压电体基板,该压电体基板具有多个槽列,所述槽列中细长的吐出槽和细长的非吐出槽沿基准方向交互地排列,
所述吐出槽和所述非吐出槽分别在与所述基准方向正交的方向的一侧具有一侧端部,并且在与所述基准方向正交的方向的另一侧具有另一侧端部,
在邻接的所述槽列内,包含于一侧的所述槽列的所述吐出槽的所述另一侧端部和包含于另一侧的所述槽列的所述非吐出槽的所述一侧端部隔离,且,在所述压电体基板的厚度方向上重叠。
2.根据权利要求1所述的液体喷射头,在邻接的所述槽列内,包含于一侧的所述槽列的所述吐出槽的所述另一侧端部和包含于另一侧的所述槽列的所述吐出槽的所述一侧端部在基准方向上重叠。
3.根据权利要求1所述的液体喷射头,在邻接的所述槽列内,包含于一侧的所述槽列的所述非吐出槽的所述另一侧端部和包含于另一侧的所述槽列的所述非吐出槽的所述一侧端部在基准方向上重叠。
4.根据权利要求1所述的液体喷射头,在邻接的所述槽列内,具备包含于一侧的所述槽列的所述吐出槽的所述另一侧端部向所述压电体基板的上表面一侧切上去的倾斜面,并且具备包含于一侧的所述槽列的所述非吐出槽的所述另一侧端部向所述压电体基板的与所述上表面相反一侧的下表面一侧切下去的倾斜面。
5.根据权利要求1所述的液体喷射头,在邻接的所述槽列内,包含于一侧的所述槽列的所述非吐出槽的所述一侧端部在所述压电体基板的侧面开口。
6.根据权利要求1所述的液体喷射头,包含于一侧的所述槽列的所述吐出槽的所述另一侧端部和包含于另一侧的所述槽列的所述非吐出槽的所述一侧端部之间的最接近距离不小于10μm。
7.根据权利要求1所述的液体喷射头,具备盖板,该盖板具有与所述吐出槽连通的液室,并且与所述压电体基板的上表面接合。
8.根据权利要求7所述的液体喷射头,所述液室包含公共液室,该公共液室在包含于一侧的所述槽列的所述吐出槽的所述另一侧端部连通。
9.根据权利要求7所述的液体喷射头,所述液室包含个别液室,该个别液室在包含于一侧的所述槽列的所述吐出槽的所述一侧端部连通。
10.根据权利要求1所述的液体喷射头,具备喷嘴板,对应于所述槽列而具有多个排列有与所述吐出槽连通的喷嘴的喷嘴列,并且与所述压电体基板的下表面接合。
11.根据权利要求1所述的液体喷射头,所述吐出槽及所述非吐出槽不在比所述压电体基板的厚度的大致1/2更靠上表面一侧的侧面设置驱动电极,而在比所述压电体基板的厚度的大致1/2更靠下表面一侧的侧面设置有驱动电极。
12.根据权利要求11所述的液体喷射头,设置在所述吐出槽的所述驱动电极,在槽方向上位于所述吐出槽在所述压电体基板的下表面开口的开口部的区域内。
13.根据权利要求1所述的液体喷射头,所述吐出槽及所述非吐出槽在比所述压电体基板的厚度的大致1/2更靠上表面一侧的侧面设置有驱动电极,而在比所述压电体基板的厚度的大致1/2更靠下表面一侧的侧面不设置驱动电极。
14.根据权利要求13所述的液体喷射头,设置在所述非吐出槽的所述驱动电极,在槽方向上位于所述非吐出槽在所述压电体基板的上表面开口的开口部的区域内。
15.一种液体喷射装置,其中包括:
权利要求1所述的液体喷射头;
使所述液体喷射头和被记录介质相对移动的移动机构;
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。
16.一种液体喷射头的制造方法,其中包括:
吐出槽形成工序,利用切割刀从压电体基板的上表面一侧切削所述压电体基板而形成多个细长的吐出槽;以及
非吐出槽形成工序,利用切割刀从与所述压电体基板的上表面相反一侧的下表面一侧切削所述压电体基板而与所述吐出槽的槽方向平行地形成多个细长的非吐出槽,
所述吐出槽和所述非吐出槽沿基准方向交互地排列,
所述吐出槽和所述非吐出槽分别在与所述基准方向正交的方向的一侧具有一侧端部,并且在与所述基准方向正交的方向的另一侧具有另一侧端部,
如下形成液体喷射头,即,形成多个沿基准方向交互地排列所述吐出槽和所述非吐出槽的槽列,并且在邻接的所述槽列内,使包含于一侧的所述槽列的所述吐出槽的所述另一侧端部和包含于另一侧的所述槽列的所述非吐出槽的所述一侧端部隔离,且,在所述压电体基板的厚度方向上重叠。
17.根据权利要求16所述的液体喷射头的制造方法,具备盖板接合工序,将形成有公共液室的盖板接合到所述压电体基板的上表面,所述公共液室与所述吐出槽连通。
18.根据权利要求16所述的液体喷射头的制造方法,具备喷嘴板接合工序,将喷嘴板接合到所述压电体基板的下表面,并使形成在所述喷嘴板的喷嘴和所述吐出槽连通。
19.根据权利要求16所述的液体喷射头的制造方法,具备压电体基板磨削工序,在所述吐出槽形成工序之后将所述压电体基板磨削至既定厚度。
20.根据权利要求16所述的液体喷射头的制造方法,具备向所述压电体基板设置感光性树脂膜的感光性树脂膜设置工序;以及形成所述感光性树脂膜的图案的树脂膜图案形成工序。
21.根据权利要求16所述的液体喷射头的制造方法,具备导电材料沉积工序,从所述压电体基板的下表面一侧对所述吐出槽及所述非吐出槽的侧面沉积导电材料。
22.根据权利要求16所述的液体喷射头的制造方法,具备导电材料沉积工序,从所述压电体基板的上表面一侧对所述吐出槽及所述非吐出槽的侧面沉积导电材料。
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