CN109484032A - 液体喷射头及其制造方法、液体喷射装置以及压电器件 - Google Patents
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Abstract
本发明提供液体喷射头及其制造方法、液体喷射装置以及压电器件。液体喷射头具备:流道形成基板(10),其形成有第一液体供给室(13);振动板(50),其被设置于流道形成基板的一面侧;压电元件(300),其被形成于振动板上;第一过滤器(16),其被设置于流道形成基板的一面侧,且形成有与第一液体供给室连通的多个第一液体供给口(15);保护基板(30),其被设置于流道形成基板的一面侧,且设置有经由第一液体供给口而与第一液体供给室连通的第二液体供给室(31)及第二过滤器(34),其被设置于与第一过滤器相比靠上游侧,且设置有多个第二液体供给口(35),第二液体供给口的内径为第一液体供给口的内径以上。
Description
技术领域
本发明涉及一种喷射液体的液体喷射头、具备液体喷射头的液体喷射装置、具有压电元件的压电器件、以及液体喷射头的制造方法。
背景技术
作为被用于液体喷射头的代表性示例即喷墨式记录头中的压电器件,存在一种压电器件,其具备:流道形成基板,其设置有与喷嘴连通的独立流道和与独立流道连通的液体供给室;压电元件,其经由振动板而被设置于流道形成基板的一面侧。
在具有上述压电器件的喷墨式记录头中,公开了一种结构,即,通过在振动板上设置与液体供给室连通的多个液体供给口,从而使振动板作为对异物进行捕捉的过滤器而发挥功能的结构(例如,参照专利文献1)。
但是,如果在流道上设置孔比较细的过滤器,那么存在会因被包含于油墨中的异物而产生堵塞从而容易产生因油墨的供给不良而导致的喷出不良这样的问题。而且,如果在流道上设置孔较粗的过滤器,那么存在被包含于油墨中的异物无法被过滤器捕捉而向下游流动从而容易产生因异物而导致的喷出不良这样的问题。
此外,上述问题并不仅仅存在于喷墨式记录头中,在喷射油墨之外的液体的液体喷射头中也是同样存在的。
另外,这种问题并未被限定于以喷墨式记录头为代表的液体喷射头,在压电器件中也是同样存在的。
专利文献1:日本特开2013-993号公报
发明内容
本发明鉴于上述情况,其目的在于,提供一种能够抑制液滴的喷出不良的液体喷射头、液体喷射装置、压电器件以及液体喷射头的制造方法。
解决上述课题的本发明的方式在于一种液体喷射头,具备:喷嘴,其对液体进行喷射;流道形成基板,其形成有与所述喷嘴连通的压力产生室以及与所述压力产生室连通的第一液体供给室;振动板,其被设置于所述流道形成基板的一面侧;压电元件,其被形成于所述振动板的与所述压力产生室相对应的位置;第一过滤器,其被设置于所述流道形成基板的所述一面侧,且形成有与所述第一液体供给室连通的多个第一液体供给口;保护基板,其被设置于所述流道形成基板的所述一面侧,且设置有经由所述第一液体供给口而与所述第一液体供给室连通的第二液体供给室;第二过滤器,其被设置于与所述第一过滤器相比靠上游侧,且设置有多个第二液体供给口,所述第二液体供给口的内径为所述第一液体供给口的内径以上。
在所述的方式中,通过设置第一过滤器和第二过滤器,从而能够用两级的过滤器对异物进行捕捉,与仅设置有任意一方的过滤器的情况相比,能够抑制过滤器的由异物产生的堵塞。
此外,由于第二液体供给口的内径为第一过滤器的第一液体供给口的内径以上,因此,能够通过第二过滤器对更大的异物进行捕捉,并通过第一过滤器对无法由第二过滤器捕捉的与第二液体供给口相比较小的异物进行捕捉。因此,由于能够通过第二过滤器对比较大的异物进行捕捉,从而能够抑制第一过滤器的第一液体供给口因较大的异物而被覆盖的情况,而能够降低第一过滤器的堵塞。
在此,优选为,所述第一过滤器由所述振动板的至少一部分形成。据此,能够通过形成振动板的工序同时地形成第二过滤器,因此,能够省略设置第二过滤器的工序从而降低成本。
此外,优选为,所述第一液体供给口的内径为所述喷嘴的内径以下。据此,能够可靠地通过第一过滤器对成为喷嘴的堵塞的原因的异物进行捕捉,从而能够抑制喷嘴的堵塞。
另外,优选为,所述第二液体供给室被设置成,在所述保护基板和所述流道形成基板的层压方向上贯穿所述保护基板,所述第二过滤器被设置于所述保护基板的与所述流道形成基板相反的一面侧的所述第二液体供给室的开口处。据此,通过在第二液体供给室的开口处设置第二过滤器,从而能够将第二过滤器尽可能地配置在距第一过滤器较近的位置。因此,缩短了第二过滤器和第一过滤器之间的流道长度,难以在第二过滤器与第一过滤器之间产生异物,此外,即使在上游侧产生了异物,也能够通过第二过滤器对异物进行捕捉,从而能够抑制第一过滤器的由异物产生的堵塞。
另外,优选为,在所述保护基板的与所述流道形成基板相反的一面侧具备流道部件,所述流道部件具有经由所述第二液体供给口而与所述第二液体供给室连通的第三液体供给室,所述流道部件具有对所述第二过滤器的靠所述流道部件侧的面进行支承的梁部。据此,通过设置梁部,从而能够抑制第二过滤器的向流道部件侧的变形,并能够抑制第二过滤器的因变形而产生的破坏。
此外,优选为,所述第一液体供给室针对各个所述压力产生室而被独立地设置。据此,由于将第一液体供给室针对各个压力产生室而独立地设置,因此,能够使第一过滤器的第一液体供给口作为施加流道阻力的节流流道而发挥功能,并能够在流道形成基板上使节流流道较短、或者不设置节流流道,从而能够实现小型化。
另外,优选为,在所述第一过滤器与所述压力产生室之间的流道的壁面上,设置有具有挠性的柔性部。据此,能够通过柔性部的变形来吸收在从喷嘴喷出液滴时从压力产生室朝向上游侧的压力变动,压力变动难以传递至第一过滤器,能够抑制第一过滤器的因变形而产生的破坏。此外,由于在距压力产生室较近的位置设置柔性部,因此,能够在短时间内对从压力产生室朝向上游侧的压力变动进行吸收,缩短对压电元件进行驱动的驱动周期,从而在短时间内连续喷出液滴。
另外,本发明的其他方式在于一种液体喷射装置,其特征在于,具备上述方式的液体喷射头。
在所述的方式中,能够实现抑制了液滴的喷出不良的液体喷射装置。
此外,本发明的其他方式在于一种压电器件,被使用于从喷嘴喷射出液体的液体喷射头中,所述压电器件具备:流道形成基板,其形成有与所述喷嘴连通的压力产生室以及与所述压力产生室连通的第一液体供给室;振动板,其被设置于所述流道形成基板的一面侧;压电元件,其被形成于所述振动板的与所述压力产生室相对应的位置;第一过滤器,其被设置于所述流道形成基板的所述一面侧,且形成有与所述第一液体供给室连通的多个第一液体供给室;保护基板,其被设置于所述流道形成基板的所述一面侧,且设置有经由所述第一液体供给口而与所述第一液体供给室连通的第二液体供给口;第二过滤器,其被设置于与所述第一过滤器相比靠上游侧,且设置有多个第二液体供给口,所述第二液体供给口的内径为所述第一液体供给口的内径以上。
在所述的方式中,通过设置第一过滤器和第二过滤器,从而能够用两级的过滤器对异物进行捕捉,与仅设置有任意一方的过滤器的情况相比,能够抑制过滤器的由异物产生的堵塞。
此外,由于第二液体供给口的内径与第一过滤器的第一液体供给口的内径相比较大,因此,能够通过第二过滤器对更大的异物进行捕捉,并且通过第一过滤器对无法由第二过滤器捕捉的与第二液体供给口相比较小的异物可靠地进行捕捉。因此,能够通过第二过滤器对比较大的异物进行捕捉,因此,能够抑制第一过滤器的第一液体供给口因较大的异物而被覆盖,从而降低第一过滤器的堵塞。
此外,本发明的其他的方式在于一种液体喷射头的制造方法,所述液体喷射头具备:喷嘴,其对液体进行喷射;流道形成基板,其形成有与所述喷嘴连通的压力产生室以及与所述压力产生室连通的第一液体供给室;振动板,其被设置于所述流道形成基板的一面侧;压电元件,其被形成于所述振动板的与所述压力产生室相对应的位置;第一过滤器,其被设置于所述流道形成基板的所述一面侧,且形成有与所述第一液体供给室连通的多个第一液体供给口;保护基板,其被设置于所述流道形成基板的所述一面侧,且设置有经由所述第一液体供给口而与所述第一液体供给室连通的第二液体供给室;第二过滤器,其被设置于所述保护基板的与所述流道形成基板相反的一面侧,且形成有与所述第二液体供给室连通的多个第二液体供给口,在所述液体喷射头的制造方法中,具备:在所述保护基板上形成所述第二液体供给室以及所述第二过滤器的工序;通过气相法将具有耐液体性的第一保护膜成膜于所述保护基板的所述第二液体供给室的内壁面以及所述第二过滤器的工序;将所述保护基板和所述流道形成基板接合,并在所述流道形成基板上形成所述压力产生室、所述第一液体供给室以及所述第一过滤器的工序;在所述保护基板和所述流道形成基板被接合在一起的接合体中,通过气相法将具有耐液体性的第二保护膜成膜于所述压力产生室、所述第一液体供给室、所述第二液体供给室的内壁、所述第一过滤器以及所述第二过滤器的工序。
在所述的方式中,通过在第一过滤器以及第二过滤器上设置保护膜,从而能够提高第一过滤器以及第二过滤器的刚性。此外,通过不同工序来设置第一保护膜和第二保护膜,能够在第一液体供给口以及第二液体供给口的内壁面上形成保护膜,因此,能够抑制第一过滤器以及第二过滤器因液体而被蚀刻的情况。
附图说明
图1为本发明的实施方式一所涉及的记录头的分解立体图。
图2为本发明的实施方式一所涉及的记录头的主要部分俯视图。
图3为本发明的实施方式一所涉及的记录头的剖视图。
图4为将本发明的实施方式一所涉及的记录头的主要部分放大的剖视图。
图5为表示本发明的实施方式一所涉及的记录头的制造方法的图。
图6为表示本发明的实施方式一所涉及的记录头的制造方法的图。
图7为表示本发明的实施方式一所涉及的记录头的制造方法的图。
图8为表示本发明的实施方式一所涉及的记录头的制造方法的图。
图9为表示本发明的实施方式一所涉及的记录头的制造方法的图。
图10为本发明的实施方式二所涉及的记录头的主要部分剖视图。
图11为本发明的实施方式二所涉及的记录头的主要部分俯视图。
图12为本发明的实施方式三所涉及的记录头的主要部分剖视图。
图13为表示一个实施方式所涉及的记录装置的概要结构的图。
具体实施方式
以下,参照附图,对本发明的实施方式进行说明。但是,以下的说明表示本发明的一个方式,在本发明的范围内能够任意地进行变更。在各图中标记相同的符号的部件表示相同的部件,并适当地省略了说明。另外,在各图中,X、Y、Z表示相互正交的三个空间轴。在本说明书中,将沿着这些轴的方向作为第一方向X、第二方向Y以及第三方向Z进行说明。
实施方式一
图1为本发明的实施方式一所涉及的作为液体喷射头的一个示例的喷墨式记录头的分解立体图,图2为喷墨式记录头的流道形成基板的俯视图,图3为以图2的A-A’线为基准的喷墨式记录头的剖视图,图4为放大了图3的主要部分的图。
如附图所示,构成喷墨式记录头1(以下,也简称为记录头1)的流道形成基板10能够使用不锈钢或镍(Ni)等金属、以氧化锆(ZrOX)或者氧化铝(AlXOY)为代表的陶瓷材料、玻璃陶瓷材料、氧化硅(SiOX)、氧化镁(MgO)、铝酸镧(LaAlO3)那样的氧化物等。在本实施方式中,流道形成基板10由单晶硅基板构成。
在流道形成基板10上,通过从一面侧进行各向异性蚀刻,从而由多个隔壁划分出的压力产生室12沿着并排设置有喷出油墨的多个喷嘴21的第一方向X而被并排设置。另外,在流道形成基板10上,在第一方向上并排设置有压力产生室12的列在第二方向Y上被设置多列,在本实施方式中,被设置为两列。另外,在流道形成基板10上,在第二方向Y上的压力产生室12的一端侧,通过隔壁而划分出油墨供给通道14和第一液体供给室13。即,在本实施方式中,在流道形成基板10上,作为与各喷嘴21连通的独立流道而设置有压力产生室12、油墨供给通道14和第一液体供给室13。也就是说,本实施方式的第一液体供给室13针对各个压力产生室12而被独立地设置。并且,在本实施方式中,虽然针对各压力产生室12而独立地设置了第一液体供给室13,但并未被特别地限定于此,也可以将第一液体供给室13设置成与多个压力产生室12共同地连通。即,第一液体供给室13也可以构成与多个独立流道共同地连通的共用液室的一部分。
油墨供给通道14在第一方向X上以与压力产生室12相比较窄的宽度形成,并将从第一液体供给室13流入至压力产生室12中的油墨的流道阻力保持为恒定。并且,油墨供给通道14并未被限定于缩小宽度的结构,也可以缩小第三方向Z上的高度。
并且,在流道形成基板10的压力产生室12、第一液体供给室13和油墨供给通道14的内壁面上设置有具有耐液体性(耐油墨性)的保护膜200。在此所说的耐液体性(耐油墨性)是指,相对于碱性的油墨的耐蚀性。作为这样的保护膜200,例如,能够使用将选自氧化钽(TaOX)、氧化锆(ZrOX)、镍(Ni)、铬(Cr)中的至少一种材料设为单层或进行了层压的结构。在本实施方式中,使用了五氧化钽(TaO5)以作为保护膜。
喷嘴板20通过粘合剂或热熔敷薄膜等而被固定安装于流道形成基板10的压力产生室12的开口的面侧,所述喷嘴板20穿设有与各压力产生室12的和油墨供给通道14相反的一侧的端部附近连通的喷嘴21。并且,喷嘴板20能够使用不锈钢或镍(Ni)等金属、单晶硅基板、以氧化锆(ZrOX)或者氧化铝(AlXOY)为代表的陶瓷材料、玻璃陶瓷材料、如氧化硅(SiOX)、氧化镁(MgO)、铝酸镧(LaAlO3)那样的氧化物等。
另一方面,在上述流道形成基板10的与喷嘴板20相反的一侧的面上,形成有振动板50。本实施方式的振动板50具备被设置于流道形成基板10侧的包含氧化硅(SiOX)在内的弹性膜51、和被设置于弹性膜51上的包含氧化锆(ZrOX)在内的绝缘体膜52。在本实施方式中,使用了包含二氧化硅(SiO2)在内的弹性膜51和包含氧化锆(ZrO2)在内的绝缘体膜52。并且,压力产生室12、第一液体供给室13以及油墨供给通道14是通过从与喷嘴板20接合的面侧对流道形成基板10进行各向异性蚀刻而被形成的,压力产生室12的与喷嘴板20相反的一侧的面由弹性膜51划分。
并且,振动板50既可以仅设置弹性膜51以及绝缘体膜52中的任意一方,也可以在设置弹性膜51以及绝缘体膜52的基础上,再设置另外的膜。另外,振动板50并未被限定于包含氧化硅以及氧化锆的板,例如,也可以使用氮化硅(SiN)、氧化钛(TiOX)等。即,振动板50能够使用将选自氧化硅、氧化锆、氮化硅、氧化钛的至少一种材料设为单层或者进行层压的结构。
在流道形成基板10的振动板50上,第一电极60、压电体层70和第二电极80通过成膜以及光刻法而被层压,从而构成压电元件300。在本实施方式中,压电元件300成为使压力产生室12内的油墨产生压力变化的驱动元件。在此,压电元件300也可以称为压电致动器,是指包含第一电极60、压电体层70以及第二电极80的部分。一般而言,采用如下的结构,即,将压电元件300的任意一方的电极设为多个压电元件300所共用的共用电极,并将另一方的电极设为针对每个压电元件300而独立的独立电极的结构。在本实施方式中,虽然将第一电极60设为共用电极,并将第二电极80设为独立电极,但也可以进行相反的设置。
第一电极60为在使压电体层70成膜时未氧化而能够维持导电性的材料,例如,优选使用铂(Pt)、铱(Ir)等贵金属、或者以镧镍氧化物(LNO)、氧化铱(IrO2)等为代表的导电性氧化物,更加优选使用这些物质的层压膜。
另外,作为第一电极60,也可以在上述导电材料与振动板50之间使用用于确保紧贴力的紧贴层。在本实施方式中,虽然并未特别图示,但作为紧贴层,使用了钛。并且,作为紧贴层,能够使用锆、钛、氧化钛等。即,在本实施方式中,通过由钛构成的紧贴层、和选自上述导电材料中的至少一种的导电层,从而形成第一电极60。
压电体层70由被形成于第一电极60上的具有极化结构的氧化物的压电材料构成,例如,能够由通过通式ABO3来表示的钙钛矿型氧化物构成,并能够使用含铅的铅类压电材料或不含铅的非铅类压电材料等。压电体层70例如能够通过溶胶-凝胶法、MOD(Metal-Organic Decomposition,金属有机物分解)法等液相法、溅射法、激光烧蚀法等PVD(Physical Vapor Deposition,物理气相沉积)法(气相法)等来形成。
第二电极80优选为,能够良好地形成与压电体层70之间的界面,并且能够发挥导电性以及压电特性的材料,优选使用铱(Ir)、铂(Pt)、钯(Pd)、金(Au)等贵金属材料、以及以镧镍氧化物(LNO)为代表的导电性氧化物。另外,第二电极80也可以为多个材料的层压。在本实施方式中,使用了铱和钛的层压电极(铱与压电体层70接触)。而且,第二电极80能够通过溅射法、激光烧蚀法等PVD(Physical Vapor Deposition)法(气相法)、溶胶-凝胶法、MOD(Metal-Organic Decomposition)法、电镀法等液相法来形成。另外,在形成第二电极80后,通过实施加热处理,从而能够实施压电体层70的特性改善。
上述第二电极80仅被形成于压电体层70上,即,仅被形成于压电体层70的与流道形成基板10相反的一侧的表面上。
另外,从压电元件300的第二电极80起,例如,设置有由金(Au)等构成的引线电极90。引线电极90的一端部与第二电极80连接,另一端部被延伸设置到流道形成基板10的和油墨供给通道14相反的一侧,在延伸设置的引线电极90的顶端部,倒装芯片安装有由对压电元件300进行驱动的半导体集成电路(IC)构成的驱动电路120。另外,在驱动电路120与流道形成基板10(振动板50)之间,填充有作为底部填充剂的填充剂121。
另外,如图2所示,在流道形成基板10的振动板50上,设置有输入配线122。输入配线122的一端部与驱动电路120连接,并且,另一端部被延伸设置于流道形成基板10的第二方向Y的一端部,用于供给对记录头1的驱动进行控制的信号的外部配线130与被延伸设置的输入配线122的顶端部连接。外部配线130例如为FFC(Flexible Flat Cable,柔性扁平电缆)或FPC(Flexible Printed Circuits,柔性印刷电路)等挠性的电缆。来自外部配线130的信号经由输入配线122而被向驱动电路120供给。
而且,在流道形成基板10的靠压电元件300侧的面上,接合有保护基板30。在本实施方式中,使用粘合剂36来对流道形成基板10和保护基板30进行了接合。保护基板30能够使用不锈钢或镍(Ni)等金属、单晶硅基板、以氧化锆(ZrOX)或者氧化铝(AlXOY)为代表的陶瓷材料、玻璃陶瓷材料、如氧化硅(SiOX)、氧化镁(MgO)、铝酸镧(LaAlO3)那样的氧化物等。作为上述保护基板30,优选为线膨胀系数与流道形成基板10相等的材料。顺便说明,在作为保护基板30而使用了线膨胀系数与流道形成基板10大为不同的材料的情况下,通过被加热或冷却,会因流道形成基板10与保护基板30之间的线膨胀系数的不同而产生翘曲。在本实施方式中,通过使用与流道形成基板10相同的材料、即单晶硅基板来作为保护基板30,从而能够抑制因热而产生的翘曲。
另外,在保护基板30上,设置有向流道形成基板10的第一液体供给室13供给油墨的第二液体供给室31。第二液体供给室31以与多个第一液体供给室13共同地连通的大小而被设置。即,第二液体供给室31的靠流道形成基板10侧的开口以跨及被并排设置于第一方向X上的多个第一液体供给室13的方式连续设置,并构成与多个独立流道连通的共用流道的一部分。
在该保护基板30的第二液供给室31的内壁上,也形成有上述保护膜200。即,在流道形成基板10与保护基板30的压力产生室12、油墨供给通道14、第一液体供给室13以及第二液体供给室31的流道的内壁上,形成有保护膜200。
此外,保护基板30的第二液体供给室31经由多个第一液体供给口15而与第一液体供给室13连通,来自第二液体供给室31的油墨经由多个第一液体供给口15而被供给至第一液体供给室13。即,在流道形成基板10的靠保护基板30侧的一面侧设置有第一过滤器16,所述第一过滤器16由振动板50的至少一部分形成,并形成有与第一液体供给室13连通的多个第一液体供给口15。
各个第一液体供给口15具有与第一液体供给室13的靠第二液体供给室31侧的开口相比较小的开口。上述第一液体供给口15对于第一液体供给室13被设置有两个以上的多个。在此,对于第一液体供给室13设置有多个第一液体供给口15是指,对于一个第一液体供给室13设置有两个以上的第一液体供给口15的意思。即,虽然在一个记录头1中设置有多个第一液体供给口15,但对于一个第一液体供给室13设置有一个第一液体供给口15的情况,并未被包含于本发明的“多个第一液体供给口”中。
在本实施方式中,形成有上述第一液体供给口15的第一过滤器16由振动板50的至少一部分形成。由于本实施方式的振动板50具有弹性膜51和绝缘体膜52,因此,第一过滤器16只要包含弹性膜51以及绝缘体膜52中的至少一方即可。即,第一过滤器16只要由振动板50的至少一部分构成即可,也可以除了具有振动板50的至少一部分之外,还具有其他的膜。例如通过使用构成压电元件300的膜,特别是使用从第一电极60以及第二电极80被选择出的至少一方,以作为构成第一过滤器16的振动板50以外的膜,从而能够提高第一过滤器16的刚性以及韧性,并且不需要形成新的膜的工序,从而能够降低成本。此外,虽然未特别地图示,但是在设置有覆盖压电体层70而进行保护的保护膜的情况下,也可以将保护膜用于第一过滤器16。当然,作为构成第一过滤器16的振动板50以外的膜,也可以使用覆盖压电元件300、压电体层70的保护膜以外的膜。
通过这样由振动板50的至少一部分构成第一过滤器16,从而能够通过形成振动板50的工序同时地形成第一过滤器16的至少一部分,进而能够省略设置第一过滤器16的工序的至少一部分。因此,能够降低成本。当然,第一过滤器16也可以由振动板50以外的材料形成,即,通过与振动板50不同的工序而被形成。
在本实施方式中,将第一过滤器16设为使用层压有弹性膜51和绝缘体膜52的振动板50。此外,在由振动板50形成的第一过滤器16的表面形成有保护膜200。保护膜200被连续地形成在第一过滤器16的表面上,即以跨及流道形成基板10侧的表面、保护基板30侧的表面和第一液体供给口15的内壁面的方式而连续地被形成。通过这样在第一过滤器16上设置保护膜200,从而能够抑制第一过滤器16的特别是弹性膜51因油墨而被蚀刻的情况。
此外,第一过滤器16由振动板50的至少一部分形成是指,振动板50的一部分被设置于第一液体供给口15的周围的至少一部分的意思。即,振动板50的至少一部分被设置于第一液体供给口15的周围的至少一部分是指,既包括振动板50的至少一部分在一个第一液体供给口15的周向上被不连续地设置的结构、也包括振动板50的至少一部分在一个第一液体供给口15的周向上被连续地设置的结构的意思。此外,振动板50的至少一部分被设置于第一液体供给口15的周围的至少一部分是指,包括振动板50的至少一部分形成第一液体供给口15的开口缘部的一部分的结构、振动板50的至少一部分被形成于彼此相邻的第一液体供给口15之间的一部分的结构、以及振动板50的至少一部分被形成于第一液体供给口15与流道壁之间的一部分的结构。在本实施方式中,弹性膜51和绝缘体膜52在第一液体供给口15的开口缘部于周向上连续地被形成。
这样设置有多个第一液体供给口15的第一过滤器16在从第二液体供给室31向第一液体供给室13供给油墨时,对被包含于油墨中的气泡、灰尘等异物进行捕捉。此外,如图4所示,优选为,第一液体供给口15的内径d1为喷嘴21的内径dN以下(d1≤dN)。由此,能够通过第一过滤器16对与喷嘴21的内径dN相比较大而使喷嘴21产生堵塞的异物进行捕捉,从而抑制喷嘴21的由异物产生的喷出不良。
此外,在本实施方式中,将设置有压力产生室12等的流道形成基板10、振动板50、压电元件300、第一过滤器16、保护基板30和下文详细记述的第二过滤器34合并称为压电器件。
另一方面,在保护基板30的与压电元件300对置的区域,设置有压电元件保持部32。由于压电元件300被形成于该压电元件保持部32内,因此,能够在几乎未受到外部环境的影响的状态下被保护。并且,压电元件保持部32既可以被密封,也可以不被密封。
另外,在保护基板30的压电元件保持部32之间,设置有驱动电路保持部33。驱动电路保持部33以在作为厚度方向的第三方向Z上贯穿保护基板30的方式设置,且在内部被配置有驱动电路120。
作为这样的保护基板30的材料,例如,能够使用不锈钢、镍(Ni)等金属、单晶硅基板、以氧化锆(ZrOX)或者氧化铝(AlXOY)为代表的陶瓷材料、玻璃陶瓷材料、如氧化硅(SiOX)、氧化镁(MgO)、铝酸镧(LaAlO3)那样的氧化物等。此外,优选为,保护基板30由与流道形成基板10的热膨胀率大致相同的材料形成,在本实施方式中,使用了与流道形成基板10相同的材料的硅单晶基板而形成。
此外,在保护基板30的与流道形成基板10相反的一面侧的第二液体供给室31的开口部分设置有将第二液体供给室31的开口覆盖的第二过滤器34。
上述第二过滤器34也可以通过液相法或者气相法而被成膜于保护基板30,此外,还可以是将第二过滤器34粘贴于保护基板30而成的。
作为第二过滤器34的材料,能够使用将选自氧化硅(SiOX)、氧化锆(ZrOX)、氮化硅(SiN)、氧化钛(TiOX)等的至少一种材料设为单层或者进行层压后获得的材料。当然,第二过滤器的材料并未被限定于上述材料,也可以为树脂或金属等,此外也可以为对金属或树脂进行了层压后获得的材料。此外,在使用了对油墨的耐蚀性较低的材料以作为第二过滤器34的情况下,优选为,使用在表面上具有耐液体性(耐油墨性)的保护膜。在本实施方式中,作为第二过滤器34而使用了二氧化硅(SiO2)。此外,第二过滤器34被连续地设置在保护基板30的与流道形成基板10相反的一侧的面上。上述第二过滤器34可以通过对由单晶硅构成的保护基板30进行热氧化而形成,也可以通过进行成膜而形成。当然,也可以将第二过滤器34粘贴于保护基板30。
此外,在第二过滤器34的表面上,形成有保护膜200。保护膜200被连续地形成在第二过滤器34的表面上,即以跨及第二过滤器34的靠保护基板30侧的表面、第二过滤器34的靠外壳部件40侧的表面和下文详细记述的第二液体供给口35的内壁面的方式而被连续形成。通过这样在第二过滤器34上设置保护膜200,从而能够抑制第二过滤器34因油墨而被蚀刻的情况。
在上述第二过滤器34上,设置有多个第二液体供给口35。各个第二液体供给口35具有与第二液体供给室31的和流道形成基板10相反的一侧的开口相比较小的开口,且对于第二液体供给室31被设置有两个以上的多个。在此,对于第二液体供给室31设置有多个第二液体供给口35是指,对于一个第二液体供给室31设置有两个以上的第二液体供给口35的意思。即,虽然在一个记录头1中设置有多个第二液体供给口35,但对于一个第二液体供给室31设置有一个第二液体供给口35的情况,并未被包含于本发明的“多个第二液体供给口”中。
此外,在保护基板30上,固定有本实施方式的流道部件即外壳部件40。在本实施方式中,外壳部件40经由粘合剂44而被接合于保护基板30上。
在外壳部件40中,形成有与保护基板30的第二液体供给室31连通的第三液体供给室41。在本实施方式中,第三液体供给室41以在作为层压方向的第三方向Z上贯穿外壳部件40的方式设置。第三液体供给室41的靠保护基板30侧的开口具有与第二液体供给室31相比较大的开口,第三液体供给室41的靠保护基板30侧的开口的一部分被保护基板30的靠外壳部件40侧的面密封,在本实施方式中,被第二过滤器34密封。
来自这样的外壳部件40的第三液体供给室41的油墨经由多个第二液体供给口35而被供给至第二液体供给室31。
通过这样在保护基板30上设置第二过滤器34,从而能够通过第二过滤器34对被包含于油墨中的异物进行捕捉,并通过第一过滤器16对无法由第二过滤器34捕捉的异物进行捕捉。即,能够通过第二过滤器34和第一过滤器16这两个阶段对异物进行捕捉。因此,与仅设置有第一过滤器16以及第二过滤器34中的任意一方的过滤器的情况相比,能够抑制过滤器的由异物产生的堵塞。特别是,通过将第二过滤器34设置在外壳部件40的第三液体供给室41与保护基板30的第二液体供给室31之间,从而能够将由第二过滤器34捕捉到的异物保持在外壳部件40的具有比较大的容积的第三液体供给室41内。因此,将由第二过滤器34捕捉到的异物、例如气泡保持在第三液体供给室41内,并使在第三液体供给室41内所保持的气泡等异物在比较广的空间中漂浮,从而能够抑制第二过滤器34的堵塞。顺便说一下,也可以使第三液体供给室41的油墨在第三液体供给室41与油墨供给单元之间进行循环。据此,能够使由第二过滤器34捕捉到的异物返回至油墨供给单元侧,从而也能够抑制由异物产生的第二过滤器34的堵塞。
此外,第二液体供给口35的内径d2为第一液体供给口15的内径d1以上(d2≥d1)。通过这样将第二液体供给口35的内径d2设为第一液体供给口15的内径d1以上,从而能够通过第二过滤器34对更大的异物进行捕捉,并通过第一过滤器16对无法由第二过滤器34捕捉的与第二液体供给口35相比较小的异物进行捕捉。因此,能够进一步抑制喷嘴21的异物的堵塞。此外,由于能够通过第二过滤器34对比较大的异物进行捕捉,因此,能够抑制第一过滤器16的第一液体供给口15因较大的异物而被覆盖的情况,从而能够减少第一过滤器16的堵塞。
此外,优选为,第二液体供给口35的内径d2为喷嘴21的内径dN以下(d2≤dN)。由此,能够通过第二过滤器34对与喷嘴21的内径dN相比较大而使喷嘴21产生堵塞的异物进行捕捉,从而抑制喷嘴21的由异物产生的喷出不良。
此外,通过在保护基板30的第三方向Z的两侧设置第一过滤器16和第二过滤器34,从而能够在距喷嘴21较近的位置设置两个第一过滤器16以及第二过滤器34。因此,即使在流道的中途因粘合剂的脱落等而产生异物,也能够通过两个第一过滤器16以及第二过滤器34对异物进行捕捉,从而能够有效地抑制因由异物导致的喷嘴21的堵塞而产生喷出不良。顺便说一下,例如,如果在流道的上游侧远离喷嘴21的位置设置过滤器,那么当在与过滤器相比靠喷嘴21侧的下游处存在多个粘合剂,且因粘合剂的一部分脱落而产生异物时,无法通过过滤器对异物进行捕捉,从而有可能产生喷嘴21的堵塞。
另外,在外壳部件40的与保护基板30相反的一侧的第三液体供给室41所开口的面上,接合有由密封膜46以及固定板47构成的柔性基板45。密封膜46由刚性较低且具有挠性的材料(例如,厚度为6μm的聚苯硫醚(PPS)薄膜)构成,并通过该密封膜46而使第三液体供给室41的一面被密封。另外,固定板47由金属等硬质的材料形成。由于该固定板47的与第三液体供给室41对置的区域成为在厚度方向上被完全去除后的开口部48,因此,第三液体供给室41的一面成为仅被具有挠性的密封膜46密封的柔性部49。
另外,在柔性基板45中,设置有在厚度方向上贯穿的油墨导入口42,油墨从未图示的外部的油墨供给单元经由油墨导入口42而向第三液体供给室41供给。也就是说,在本实施方式的记录头1中,从未图示的外部的油墨供给单元经由油墨导入口42而取入油墨,在从第三液体供给室41至喷嘴21为止于内部充满油墨后,根据来自驱动电路120的记录信号,通过向和压力产生室12相对应的各个第一电极60与第二电极80之间施加电压,并使压电元件300以及振动板50进行挠曲变形,从而使各压力产生室12内的压力升高,以从喷嘴21中喷出油墨。
像以上说明的那样,具备:喷嘴21,其对液体即油墨进行喷射;流道形成基板10,其形成有与喷嘴21连通的压力产生室12和与压力产生室12连通的第一液体供给室13;振动板50,其被设置于流道形成基板10的一面侧;压电元件300,其被形成于振动板50的与压力产生室12相对应的位置;第一过滤器16,其被设置于流道形成基板10的一面侧,且形成有与第一液体供给室13连通的多个第一液体供给口15;保护基板30,其被设置于流道形成基板10的一面侧,且设置有经由第一液体供给口15而与第一液体供给室13连通的第二液体供给室31;以及第二过滤器34,其被设置于与第一过滤器16相比靠上游侧,且设置有多个第二液体供给口35,第二液体供给口35的内径d2为第一液体供给口15的内径d1以上。
通过这样设置第一过滤器16和第二过滤器34,从而能够通过两阶段的过滤器对异物进行捕捉。因此,与仅设置有第一过滤器16以及第二过滤器34中的任意一方的过滤器的情况相比,能够抑制过滤器的由异物产生的堵塞。
此外,由于第二过滤器34的第二液体供给口35的内径d2为第一过滤器16的第一液体供给口15的内径d1以上,因此,能够通过第二过滤器34对更大的异物进行捕捉,并通过第一过滤器16对无法由第二过滤器34捕捉的与第二液体供给口35相比较小的异物进行捕捉。因此,由于能够通过第二过滤器34对比较大的异物进行捕捉,因此能够抑制第一过滤器16的第一液体供给口15因较大的异物而被覆盖的情况,从而降低第一过滤器16的堵塞。
此外,在本实施方式中,优选为,第一过滤器16由振动板50的至少一部分形成。据此,能够通过形成振动板50的工序同时地形成第一过滤器16的至少一部分,从而能够省略形成第一过滤器16的至少一部分的工序,而降低成本。
此外,在本实施方式中,优选为,第一液体供给口15的内径d1为喷嘴21的内径dN以下。据此,能够通过第一过滤器16对与喷嘴21的内径dN相比较大的异物进行捕捉,从而抑制因由异物导致的喷嘴21的堵塞而产生喷出不良。此外,对于第二液体供给口35的内径d2也同样地优选为,设为喷嘴21的内径dN以下。由此,能够通过第二过滤器34对与喷嘴21的内径dN相比较大而会使喷嘴21产生堵塞的异物进行捕捉,从而进一步抑制喷嘴21的由异物产生的喷出不良。当然,第二液体供给口35的内径d2也可以与喷嘴21的内径dN相比较大。
此外,在本实施方式中,优选为,第二液体供给室31被设置成在保护基板30和流道形成基板10的层压方向即第三方向Z上贯穿保护基板30,第二过滤器34被设置于保护基板30的与流道形成基板10相反的一面侧的第二液体供给室31的开口处。据此,通过在第二液体供给室31的开口处设置第二过滤器34,能够尽可能地将第二过滤器34配置在距第一过滤器16较近的位置,因此,会缩短第二过滤器34与第一过滤器16之间的流道长度,难以在第二过滤器34与第一过滤器16之间产生异物,此外,即使在上游侧产生异物,也能够通过第二过滤器34对异物进行捕捉,从而抑制第一过滤器16的由异物产生的堵塞。此外,如果将第二过滤器34配置在更上游侧,则第二过滤器34与第一过滤器16之间的流道长度变长,与流道长度较短的情况相比,容易在中途产生异物,可能因异物而产生第一过滤器16的堵塞。
此外,虽然在本实施方式中,将第二过滤器34设置在保护基板30的与流道形成基板10相反的一侧的第二液体供给室31的开口处,但是只要第二过滤器34位于与第一过滤器16相比靠上游侧,其位置就未被特别地限定。例如,也可以将第二过滤器34设置于流道部件即外壳部件40的与保护基板30相反的一侧的面的第三液体供给室41的开口部分处。
另外,在本实施方式中,优选为,第一液体供给室13针对各个压力产生室12而被独立地设置。据此,通过将第一液体供给室13针对各个压力产生室12独立地设置,从而能够通过第一过滤器16的第一液体供给口15对流入压力产生室12的油墨施加流道阻力。因此,能够缩短油墨供给通道14、或者不将油墨供给通道14设置于流道形成基板10,从而能够实现流道形成基板10的小型化。此外,在通过第一过滤器16的第一液体供给口15而施加流道阻力的情况下,只要适当地对第一液体供给口15的开口率(相对于第一液体供给室13的靠保护基板30侧的开口面积的面积比例)进行调整即可。
此外,也可以使第一液体供给室13与多个压力产生室12共同地连通。此外,即便在将第一液体供给室13针对各个压力产生室12而独立地设置的情况下,通过在流道形成基板10上设置油墨供给通道14,也能够利用油墨供给通道14抑制压力产生室12的压力变化对上游侧进行影响的情况,因此,能够抑制第一过滤器16的因压力变化所产生的变形而导致的破坏。
在此,参照图5~图9,对本实施方式的记录头的制造方法进行说明。此外,图5~图9为表示记录头的制造方法的剖视图。
如图5所示,通过在由硅单晶基板构成的保护基板30的整个面上形成作为第二过滤器34的氧化硅膜341,并将一面的氧化硅膜341作为掩模而对保护基板30进行蚀刻,从而形成第二液体供给室31、压电元件保持部32和驱动电路保持部33。通过将氧化硅膜341作为掩模而对保护基板30进行使用了KOH(氢氧化钾)等碱溶液的湿式蚀刻,从而能够形成压电元件保持部32。此外,通过对保护基板30进行干蚀刻,并在底面上残留有保护基板30的一部分的状态下切换为湿式蚀刻,从而能够形成第二液体供给室31以及驱动电路保持部33。这样,当形成第二液体供给室31时,通过从干蚀刻切换为湿式蚀刻,从而在第二液体供给室31的开口部分处使氧化硅膜341以封堵第二液体供给室31的方式未被蚀刻而残留。在本实施方式中,对第二液体供给室31的开口进行封堵的氧化硅膜341成为第二过滤器34。
此外,虽然在本实施方式中,第二液体供给室31是使用干蚀刻和湿式蚀刻而形成的,但并未被特别地限定于此,也可以仅通过湿式蚀刻而形成。
此外,在通过蚀刻而形成驱动电路保持部33时,例如,也可以通过干蚀刻将氧化硅膜341与保护基板30一起去除。
接下来,如图6所示,在形成有第二液体供给室31、压电元件保持部32以及驱动电路保持部33的保护基板30的整个面上形成作为保护膜200的第一保护膜201。在本实施方式中,第一保护膜201能够通过例如CVD法等气相法而形成。
接下来,如图7所示,通过对残留于第二液体供给室31的开口部分的氧化硅膜341进行干蚀刻,从而形成第二液体供给口35。由此,氧化硅膜341成为形成有第二液体供给口35的第二过滤器34。此外,在以将驱动电路保持部33的开口封堵的方式而形成有氧化硅膜341的情况下,只要在形成第二液体供给口35的同时,将封堵驱动电路保持部33的开口的氧化硅膜341去除即可。
接下来,如图8所示,将形成有振动板50、压电元件300以及引线电极90等的流道形成基板10和保护基板30接合在一起。在本实施方式中,保护基板30和流道形成基板10经由粘合剂36而粘合。此外,在流道形成基板10和保护基板30接合前或者接合后,在流道形成基板10上形成压力产生室12、第一液体供给室13、油墨供给通道14以及第一液体供给口15。此外,优选为,在将流道形成基板10与保护基板30接合,并且在流道形成基板10上形成有压力产生室12、第一液体供给室13、油墨供给通道14以及第一液体供给口15后,安装驱动电路120。其原因是,由于驱动电路120的价格较高,因此,在尽可能靠后的工序对驱动电路120进行安装则不会因其他工序的失败而浪费驱动电路120,从而能够提高成品率且降低成本。
接下来,如图9所示,对于流道形成基板10和保护基板30被接合在一起的接合体,形成作为保护膜200的第二保护膜202。由于第二保护膜202通过CVD法等气相法而形成,因此,在流道形成基板10与保护基板30的接合体的表面的整个面上形成。由此,能够在与油墨接触的流道的内壁面上形成具有第一保护膜201和第二保护膜202的保护膜200。特别是,由于能够在第一过滤器16的第一液体供给口15的内壁面与第二过滤器34的第二液体供给口35的内壁面上形成保护膜200,因此,能够抑制第一过滤器16以及第二过滤器34因油墨而被蚀刻的情况。此外,通过在第一过滤器16以及第二过滤器34上设置保护膜200,从而能够提高第一过滤器16以及第二过滤器34的刚性以及韧性,并抑制第一过滤器16以及第二过滤器34的破坏。
然后,通过在流道形成基板10上接合喷嘴板20,并且在保护基板30上接合外壳部件40以及柔性基板45,从而成为记录头1。
像以上说明的那样,喷墨式记录头的制造方法,所述喷墨式记录头具备:喷嘴21,其对液体即油墨进行喷射;流道形成基板10,其形成有与喷嘴21连通的压力产生室12和与压力产生室12连通的第一液体供给室13;振动板50,其被设置于流道形成基板10的一面侧;压电元件300,其被形成于振动板50的与所述压力产生室12相对应的位置;第一过滤器16,其被设置于流道形成基板10的一面侧,由振动板50的至少一部分形成,并形成有与第一液体供给室13连通的多个第一液体供给口15;保护基板30,其被设置于流道形成基板10的一面侧,并设置有经由第一液体供给口15而与第一液体供给室13连通的第二液体供给室31;第二过滤器34,其被设置于保护基板30的与流道形成基板10相反的一面侧,并形成有与第二液体供给室31连通的多个第二液体供给口35,喷墨式记录头的制造方法具备:在保护基板30上形成第二液体供给室31以及第二过滤器34的工序;通过气相法将具有耐液体性的第一保护膜201成膜于保护基板30的第二液体供给室31的内壁面以及第二过滤器34的工序;将保护基板30和流道形成基板10接合,并在流道形成基板10上形成压力产生室12、第一液体供给室13以及第一过滤器16的工序;在保护基板30和流道形成基板10被接合在一起的接合体中,通过气相法将具有耐液体性的第二保护膜202成膜于压力产生室12、第一液体供给室13、第二液体供给室31的内壁、第一过滤器16以及第二过滤器34的工序。
通过这样在将保护基板30和流道形成基板10接合的前后,执行形成第一保护膜201的工序和形成第二保护膜202的工序,从而能够以跨及流道的内壁面、第一过滤器16以及第二过滤器34的表面的方式而连续地形成保护膜200。因此,能够通过保护膜200可靠地保护流道的内壁面、第一过滤器16以及第二过滤器34。
实施方式二
图10为本发明的实施方式二所涉及的液体喷射头的一个示例即喷墨式记录头的主要部分剖视图,图11为喷墨式记录头的外壳部件的主要部分俯视图。并且,对于与上述实施方式相同的部件标记相同的符号,并省略重复的说明。
如图所示,在本实施方式的流道部件即外壳部件40上设置有梁部100,该梁部100被设置于第二过滤器34的外壳部件40侧,且横穿第二液体供给室31的靠外壳部件40侧的开口。
梁部100可以与外壳部件40一体地形成,另外,也可以与外壳部件40分体地设置。本实施方式的梁部100与外壳部件40一体地形成。顺便说一下,与外壳部件40一体的梁部100能够在由树脂形成外壳部件40时同时形成,从而能够以低成本而形成。此外,在与外壳部件40分体地设置梁部100时,外壳部件40的材料或形状不会因设置梁部100而被限制,从而容易地实施外壳部件40以及梁部100的设计以及制造。此外,在与外壳部件40分体地设置梁部100的情况下,只要在外壳部件40与保护基板30之间设置垫片,并在垫片上设置梁部100即可。
如图11所示,优选为,以不对第二过滤器34的第二液体供给口35进行封堵的方式设置上述梁部100。即,只要不将第二液体供给口35设置在第二过滤器34的被梁部100覆盖的位置即可。当然,也可以使梁部100的一部分封堵第二液体供给口35的一部分。
此外,在本实施方式中,如图11所示,相对于第二液体供给室31的靠外壳部件40侧的开口在第二方向Y上横穿的梁部100在第一方向X上以预定的间隔而被设置有多个。此外,梁部100的形状并未被特别地限定,例如,也可以将梁部100配置在相对于第二液体供给室31的靠外壳部件40侧的开口而在第一方向X上横穿的方向上。此外,也可以将梁部100相对于第二液体供给室31的开口而设置为格子状。
通过这样在第二过滤器34的靠外壳部件40侧的面上设置有梁部100,从而使第二过滤器34的靠外壳部件40侧的面被梁部100支承。因此,能够通过梁部100来抑制第二过滤器34的变形、特别是朝向外壳部件40侧的变形,从而能够抑制第二过滤器34的因变形而产生的裂纹等破坏。
此外,在本实施方式中,梁部100和第二过滤器34通过将外壳部件40与保护基板30粘合的粘合剂44而被接合在一起。因此,也能够通过梁部100抑制第二过滤器34的朝向第二液体供给室31侧的变形。由此,能够进一步可靠地抑制第二过滤器34的因变形而产生的破坏。此外,在本实施方式中,虽然通过粘合剂44将梁部100和第二过滤器34接合在一起,但并未被特别地限定于此,也可以不将梁部100和第二过滤器34接合在一起。但是,在未将梁部100和第二过滤器34接合的情况下,无法通过梁部100抑制第二过滤器34的朝向第二液体供给室31侧的变形。
此外,虽然在本实施方式中,示例了将梁部100设置于第二过滤器34的上游侧即外壳部件40侧的结构,但并未被特别地限定于此,也可以梁部100设置在第二过滤器34的下游侧即流道形成基板10侧。此外,也可以将梁部100设置在第二过滤器34的上游侧和下游侧这两侧。
像以上说明的那样,本实施方式的记录头1在保护基板30的与流道形成基板10相反的一面侧具备外壳部件40,所述外壳部件40为具有经由第二液体供给口35而与第二液体供给室31连通的第三液体供给室41的流道部件,外壳部件40具有对第二过滤器34的靠外壳部件40侧的面进行支承的梁部100。
由于这样在第二过滤器34的靠外壳部件40侧的面上设置梁部100,因此,梁部100能够对第二过滤器34的靠外壳部件40侧的面进行支承。因此,能够通过梁部100来抑制第二过滤器34的变形、特别是朝向外壳部件40侧的变形,从而能够抑制第二过滤器34的因变形而产生的裂纹等破坏。
此外,在本实施方式中,由于将梁部100与第二过滤器34接合,因此,能够通过梁部100抑制第二过滤器34的朝向第二液体供给室31侧的变形,从而能够进一步抑制第二过滤器34的因变形而产生的破坏。
实施方式三
图12为本发明的实施方式三所涉及的液体喷射头的一个示例、即喷墨式记录头的剖视图。并且,对于与上述实施方式相同的部件标记相同的符号,并省略重复的说明。
如图12所示,在本实施方式的液体喷射头的一个示例即喷墨式记录头的流道形成基板10上,形成有压力产生室12和第一液体供给室13。
第一液体供给室13与多个压力产生室12共同地连通,并在并列设置有压力产生室12的第一方向X上连续地设置。此外,在本实施方式中,虽然将第一液体供给室13与多个压力产生室12共同地连通,但并未被特别地限定于此,也可以将第一液体供给室13按每个压力产生室12而独立地设置。
此外,在流道形成基板10上,未形成有上述实施方式一的油墨供给通道14,第一液体供给室13与压力产生室12并未直接连通,而是经由由流道形成基板10的一部分形成的壁而被划分开。
在流道形成基板10的与保护基板30相反的一侧依次层压有连通板25和喷嘴板20。
在连通板25上设置有将压力产生室12和喷嘴21连通的喷嘴连通通道26。即,压力产生室12经由喷嘴连通通道26而与喷嘴21连通。这样,通过设置连通板25以及喷嘴连通通道26,从而能够将喷嘴板20的喷嘴21和压力产生室12分开配置,因此,位于压力产生室12中的油墨难以受到在喷嘴21附近的油墨内产生的因油墨中的水分的蒸发而引起的变粘的影响。此外,由于喷嘴板20仅将喷嘴连通通道26的开口覆盖即可,因此,能够缩小喷嘴板20的面积,并能够实现成本的降低。
此外,在连通板25上,设置有与流道形成基板10的第一液体供给室13连通的连通部27。连通部27具有第一连通部27a和第二连通部27b。第一连通部27a以将连通板25在第三方向Z上贯穿的方式而被设置。此外,第二连通部27b向连通板25的喷嘴板20侧开口且以未贯穿连通板25的方式被设置为到厚度的中途为止的深度,一端与第一连通部27a连通。在本实施方式中,上述第一连通部27a和第二连通部27b以由多个压力产生室12共用的方式而被设置。当然,也可以将第一连通部27a以及第二连通部27b按每个压力产生室12而独立地设置。此外,也可以将第一连通部27a对于多个压力产生室12共用地设置,并将第二连通部27b按每个压力产生室12独立地设置。
此外,在连通板25上,设置有在第三方向Z上贯穿连通板25且将第二连通部27b的另一端部与压力产生室12连通的油墨供给通道28。油墨供给通道28针对各个压力产生室12而被独立地设置,并将流入压力产生室12中的油墨的流道阻力保持为恒定。
此外,在连通板25的连通部27所开口的靠喷嘴板20侧的面上设置有柔性基板45。该柔性基板45对连通部27的靠喷嘴板20侧的开口进行密封。这样的柔性基板45与上述实施方式相同,具备:具有挠性的密封膜46;由金属等硬质的材料构成的固定板47。由于固定板47的与第三液体供给室41对置的区域成为在厚度方向上被完全去除了的开口部48,因此,连通部27的一面成为仅被具有挠性的密封膜46密封的可挠部即柔性部49。
此外,在流道形成基板10的第一液体供给室13的靠保护基板30侧的开口部分处,设置有由振动板50的至少一部分构成的第一过滤器16。第一过滤器16与上述实施方式相同地具有第一液体供给口15。
此外,在保护基板30的第二液体供给室31的与流道形成基板10相反的一侧的开口部分处,设置有设有第二液体供给口35的第二过滤器34。
这样,在本实施方式的记录头1中,通过将可挠部即柔性部49设置于压力产生室12的上游侧且距该压力产生室12较近的位置,在本实施方式中,为设置于压力产生室12与第一过滤器16之间,从而能够通过柔性部49的变形而对油墨喷出时的从压力产生室12朝向上游侧的压力变动进行吸收。因此,能够通过柔性部49在短时间内对从压力产生室12朝向上游侧的压力变动进行吸收。因此,能够缩短对压电元件300进行驱动的驱动周期,而在短时间内连续喷出油墨滴,从而能够提高印刷速度。此外,在本实施方式中,能够与第一过滤器16相比先通过柔性部49对在油墨喷出时从压力产生室12朝向上游侧的压力变动进行吸收。因此,在油墨喷出时从压力产生室12朝向上游的压力变动难以被施加于第一过滤器16,第一过滤器16难以变形,难以产生由变形导致的破坏。
此外,在本实施方式中,虽然在压力产生室12与第一过滤器16之间设置了柔性部49,但并未被特别地限定于此,与上述实施方式一同样,也可以将柔性部49设置于与第二过滤器34相比靠上游侧。此外,也可以设置本实施方式的柔性部49和上述实施方式一的柔性部49这两个柔性部。
此外,虽然未特别地图示,但是在作为连通板25而使用了耐液体性(耐油墨性)较低的材料的情况下,优选为,也在连通板25的喷嘴连通通道26、连通部27等的流道内壁上设置保护膜200。
像以上说明的那样,在本实施方式中,在第一过滤器16与压力产生室12之间的流道的壁面上,设置有具有挠性的柔性部49。
这样,通过在第一过滤器16与压力产生室12之间设置柔性部49,从而能够通过柔性部49的变形而对在喷出油墨滴时从压力产生室12朝向上游侧的压力变动进行吸收。因此,压力变动难以传递至第一过滤器16,能够抑制第一过滤器16的因变形而产生的破坏。此外,通过在距压力产生室12较近的位置设置柔性部49,从而能够在短时间内对从压力产生室12朝向上游侧的压力变动进行吸收,缩短了对压电元件300进行驱动的驱动周期,能够在短时间内连续喷出油墨滴,从而能够提高印刷速度。
其他实施方式
以上,虽然对本发明的各实施方式进行了说明,但本发明的基本结构并未被限定于上述的方式。
虽然在上述实施方式一以及实施方式二中,将油墨供给通道14设置于流道形成基板10,但并未被特别地限定于此,也可以不设置油墨供给通道14。例如,也可以仅使第一过滤器16的第一液体供给口15作为油墨供给通道而发挥功能,此外,还可以将第二液体供给室31针对各个压力产生室12而独立地设置,且使第一过滤器16的第一液体供给口15、第二过滤器34的第二液体供给口35以及第一过滤器16与第二过滤器34之间的第二液体供给室31,作为将流入压力产生室12的油墨的流道阻力保持为恒定的油墨供给通道而发挥功能。通过这样不设置油墨供给通道14,从而能够将流道形成基板10小型化而实现记录头1的小型化。此外,在通过第一过滤器16的第一液体供给口15或第二液体供给口35施加流道阻力的情况下,只要适当地对第一液体供给口15或第二液体供给口35的开口率进行调整即可。
此外,在上述各个实施方式中,也可以在与第二过滤器34相比靠上游侧处设置第三过滤器。作为第三过滤器,例如,能够设置于流道部件即外壳部件40的第三液体供给室41的与保护基板30相反的一侧的开口处等。当然,过滤器的数量并未被限定为三个,也可以设置四个以上的过滤器。此外,也可以将过滤器设置在与流道部件相比靠上游侧的部件等。此外,在设置了多级的过滤器的情况下,优选为,过滤器的开口随着从上游侧朝向下游而逐渐变小。由此,在上游侧对比较大的异物进行捕捉,并在下游侧对比较小的异物进行捕捉,从而能够高效地通过多个过滤器对不同大小的异物进行捕捉。
此外,在上述各个实施方式中,虽然例示了在流道形成基板10上成膜有振动板50的结构,但并未被特别地限定于此,也可以在流道形成基板10上粘贴振动板50。
而且,在上述各实施方式中,作为使压力产生室12产生压力变化的驱动元件,使用薄膜型的压电元件300进行了说明,但并未被特别地限定于此,例如,能够使用通过粘贴印刷电路基板等方法而被形成的厚膜型的压电元件、或者使压电材料和电极形成材料交替地层压而在轴向上进行伸缩的纵向振动型的压电元件等。另外,作为驱动元件,能够使用在压力产生室内配置发热元件、并通过由发热元件的发热产生的气泡而从喷嘴喷出液滴的装置、或者在振动板与电极之间产生静电、并通过静电力使振动板变形而从喷嘴开口喷出液滴的所谓静电式致动器等。
另外,上述的喷墨式记录头1构成具备与墨盒等连通的油墨流道在内的喷墨式记录头单元的一部分,并被搭载于喷墨式记录装置。图13为表示该喷墨式记录装置的一个示例的概要图。
在图13所示的喷墨式记录装置I中,多个记录头1以可拆装的方式设置有构成油墨供给单元的墨盒2,搭载有该记录头1的滑架3以在轴向上移动自如的方式被设置于滑架轴5,该滑架轴5被安装于装置主体4。
而且,通过驱动电机6的驱动力经由未图示的多个齿轮和同步带7而向滑架3传递,从而使搭载有记录头1的滑架3沿着滑架轴5移动。另一方面,在装置主体4上设置有作为输送单元的输送辊8,纸等记录介质即记录薄片S被输送辊8输送。并且,对记录薄片S进行输送的输送单元并未被限于输送辊,也可以为带、晒鼓等。
并且,在上述喷墨式记录装置I中,虽然采用了油墨供给单元的墨盒2被搭载于滑架3的结构,但并未被特别地限定于此,例如,也可以将油墨罐等油墨供给单元固定于装置主体4,并将油墨供给单元和记录头1经由软管等供给管而连接在一起。另外,油墨供给单元也可以不被搭载于喷墨式记录装置。
另外,在上述喷墨式记录装置I中,虽然例示了记录头1被搭载于滑架3并向主扫描方向移动的结构,但并未被特别地限定于此,例如,也能够将本发明应用于固定有记录头1且仅通过使纸等记录薄片S向副扫描方向移动而实施印刷的所谓行式记录装置。
而且,本发明广泛地以液体喷射头作为对象,例如也能够应用于在打印机等图像记录装置中所使用的各种喷墨式记录头等记录头、在液晶显示器等的滤色器的制造中所使用的颜色材料喷射头、在有机EL(Electro Luminescence,电致发光)显示器、FED(场发射显示器)等的电极形成中所使用的电极材料喷射头、在生物芯片制造中所使用的生物体有机物喷射头等。另外,虽然作为液体喷射装置的一个示例,例举出喷墨式记录装置I并进行了说明,但也能够用于使用了上述其他液体喷射头的液体喷射装置中。
此外,本发明将被广泛地应用于液体喷射头的压电器件作为对象。
符号说明
I…喷墨式记录装置(液体喷射装置);1…喷墨式记录头(液体喷射头);2…墨盒;3…滑架;4…装置主体;5…滑架轴;6…驱动电机;7…同步带;8…输送辊;10…流道形成基板;12…压力产生室;13…第一液体供给室;14…油墨供给通道;15…第一液体供给口;16…第一过滤器;20…喷嘴板;21…喷嘴;25…连通板;26…喷嘴连通通道;27…连通部;27a…第一连通部;27b…第二连通部;28…油墨供给通道;30…保护基板;31…第二液体供给室;32…压电元件保持部;33…驱动电路保持部;34…第二过滤器;35…第二液体供给口;36…粘合剂;40…外壳部件(流道部件);41…第三液体供给室;42…油墨导入口;44…粘合剂;45…柔性基板;46…密封膜;47…固定板;48…开口部;49…柔性部;50…振动板;51…弹性膜;52…绝缘体膜;60…第一电极;70…压电体层;80…第二电极;90…引线电极;100…梁部;120…驱动电路;121…填充剂;122…输入配线;130…外部配线;200…保护膜;201…第一保护膜;202…第二保护膜;300…压电元件;341…氧化硅膜;S…记录薄片;X…第一方向;Y…第二方向;Z…第三方向。
Claims (10)
1.一种液体喷射头,其特征在于,具备:
喷嘴,其对液体进行喷射;
流道形成基板,其形成有与所述喷嘴连通的压力产生室以及与所述压力产生室连通的第一液体供给室;
振动板,其被设置于所述流道形成基板的一面侧;
压电元件,其被形成于所述振动板的与所述压力产生室相对应的位置;
第一过滤器,其被设置于所述流道形成基板的所述一面侧,且形成有与所述第一液体供给室连通的多个第一液体供给口;
保护基板,其被设置于所述流道形成基板的所述一面侧,且设置有经由所述第一液体供给口而与所述第一液体供给室连通的第二液体供给室;以及第二过滤器,其被设置于与所述第一过滤器相比靠上游侧,且设置有多个第二液体供给口,
所述第二液体供给口的内径为所述第一液体供给口的内径以上。
2.如权利要求1所述的液体喷射头,其特征在于,
所述第一过滤器由所述振动板的至少一部分形成。
3.如权利要求1或2所述的液体喷射头,其特征在于,
所述第一液体供给口的内径为所述喷嘴的内径以下。
4.如权利要求1至3中任一项所述的液体喷射头,其特征在于,
所述第二液体供给室被设置成,在所述保护基板和所述流道形成基板的层压方向上贯穿所述保护基板,
所述第二过滤器被设置于所述保护基板的与所述流道形成基板相反的一面侧的所述第二液体供给室的开口处。
5.如权利要求4所述的液体喷射头,其特征在于,
在所述保护基板的与所述流道形成基板相反的一面侧具备流道部件,所述流道部件具有经由所述第二液体供给口而与所述第二液体供给室连通的第三液体供给室,
所述流道部件具有对所述第二过滤器的靠所述流道部件侧的面进行支承的梁部。
6.如权利要求1至5中任一项所述的液体喷射头,其特征在于,
所述第一液体供给室针对各个所述压力产生室而被独立地设置。
7.如权利要求1至6中任一项所述的液体喷射头,其特征在于,
在所述第一过滤器与所述压力产生室之间的流道的壁面上,设置有具有挠性的柔性部。
8.一种液体喷射装置,其特征在于,具备权利要求1至7中任一项所述的液体喷射头。
9.一种压电器件,其特征在于,被使用于从喷嘴喷射出液体的液体喷射头中,
所述压电器件具备:
流道形成基板,其形成有与所述喷嘴连通的压力产生室以及与所述压力产生室连通的第一液体供给室;
振动板,其被设置于所述流道形成基板的一面侧;
压电元件,其被形成于所述振动板的与所述压力产生室相对应的位置;
第一过滤器,其被设置于所述流道形成基板的所述一面侧,且形成有与所述第一液体供给室连通的多个第一液体供给口;
保护基板,其被设置于所述流道形成基板的所述一面侧,且设置有经由所述第一液体供给口而与所述第一液体供给室连通的第二液体供给室;以及
第二过滤器,其被设置于与所述第一过滤器相比靠上游侧,且设置有多个第二液体供给口,
所述第二液体供给口的内径为所述第一液体供给口的内径以上。
10.一种液体喷射头的制造方法,其特征在于,
所述液体喷射头具备:
喷嘴,其对液体进行喷射;
流道形成基板,其形成有与所述喷嘴连通的压力产生室以及与所述压力产生室连通的第一液体供给室;
振动板,其被设置于所述流道形成基板的一面侧;
压电元件,其被形成于所述振动板的与所述压力产生室相对应的位置;
第一过滤器,其被设置于所述流道形成基板的所述一面侧,且形成有与所述第一液体供给室连通的多个第一液体供给口;
保护基板,其被设置于所述流道形成基板的所述一面侧,且设置有经由所述第一液体供给口而与所述第一液体供给室连通的第二液体供给室;以及
第二过滤器,其被设置于所述保护基板的与所述流道形成基板相反的一面侧,且形成有与所述第二液体供给室连通的多个第二液体供给口,
在所述液体喷射头的制造方法中,具备:
在所述保护基板上形成所述第二液体供给室以及所述第二过滤器的工序;
通过气相法将具有耐液体性的第一保护膜成膜于所述保护基板的所述第二液体供给室的内壁面以及所述第二过滤器的工序;
将所述保护基板和所述流道形成基板接合,并在所述流道形成基板上形成所述压力产生室、所述第一液体供给室以及所述第一过滤器的工序;以及
在所述保护基板和所述流道形成基板被接合在一起的接合体中,通过气相法将具有耐液体性的第二保护膜成膜于所述压力产生室、所述第一液体供给室、所述第二液体供给室的内壁、所述第一过滤器以及所述第二过滤器的工序。
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