CN111169167A - 液体喷射头芯片、液体喷射头和液体喷射记录装置 - Google Patents

液体喷射头芯片、液体喷射头和液体喷射记录装置 Download PDF

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Abstract

提供能够为紧凑的构成同时发挥优异的吐出性能的液体喷射头芯片。该液体喷射头芯片具备促动器板、共同电极、外部连接用的共同电极焊盘、盖板以及封闭板。促动器板具有表面、背面、以及沿厚度方向贯通并且沿与厚度方向正交的第一方向延伸的吐出通道。共同电极在吐出通道的内表面设置。共同电极焊盘在背面中的第一方向上的端部区域设置,与共同电极连接。盖板以与促动器板的表面相对的方式配置,具有与吐出通道相对的液体流通孔。封闭板以与促动器板的背面中的除了端部区域以外的通道形成区域相对的方式配置,将吐出通道闭塞。

Description

液体喷射头芯片、液体喷射头和液体喷射记录装置
技术领域
本公开涉及液体喷射头芯片、液体喷射头和液体喷射记录装置。
背景技术
作为液体喷射记录装置的一种,提供喷墨方式的记录装置,其将墨水(液体)吐出(喷射)至记录纸等被记录介质而进行图像或文字等的记录(例如,参照专利文献1)。在该方式的液体喷射记录装置中,从墨水罐向喷墨头(液体喷射头)供给墨水,从该喷墨头的喷嘴孔对被记录介质吐出墨水,由此进行图像或文字等的记录。另外,在这样的喷墨头,设有吐出墨水的头芯片。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:美国专利第8091987号说明书。
发明内容
发明要解决的课题
在这样的头芯片等中,除了具有稳定的墨水吐出性能之外,还要求紧凑化。因而,期望提供能够为紧凑的构成同时发挥优异的吐出性能的液体喷射头芯片、液体喷射头和液体喷射记录装置。
用于解决课题的方案
本公开的一个实施方式所涉及的液体喷射头芯片具备以下的(1)至(5)的各构成要素。
(1) 促动器板,其具有表面、背面、以及沿将表面与背面相连的厚度方向贯通并且沿与厚度方向正交的第一方向延伸的吐出通道。
(2) 共同电极,其在吐出通道的内表面设置。
(3) 外部连接用的共同电极焊盘,其在背面中的第一方向上的端部区域设置,与共同电极连接。
(4) 盖板,其以与促动器板的表面相对的方式配置,具有与吐出通道相对的液体流通孔。
(5) 封闭板,其以与促动器板的背面中的除了端部区域以外的通道形成区域相对的方式配置,将吐出通道闭塞。
本公开的一个实施方式所涉及的液体喷射头是具备上述本公开的一个实施方式所涉及的液体头芯片的液体喷射头。
本公开的一个实施方式所涉及的液体喷射记录装置具备上述本公开的一个实施方式所涉及的液体喷射头、和安装有该液体喷射头的基体。
发明的效果
依据本公开的一个实施方式所涉及的液体喷射头芯片、液体喷射头和液体喷射记录装置,能够为紧凑的构成,同时发挥优异的吐出性能。
附图说明
图1是表示本公开的一个实施方式所涉及的液体喷射记录装置的概略构成示例的示意立体图。
图2是表示图1所示的液体喷射头和墨水循环机构的概略构成示例的示意图。
图3是图1所示的液体喷射头的分解立体图。
图4是图1所示的液体喷射头的截面图。
图5是图1所示的液体喷射头的另一截面图。
图6A是表示图1所示的液体喷射头的促动器板中的与吐出通道的延伸方向正交的截面的截面图。
图6B是将图6A所示的液体喷射头的促动器板放大表示的放大截面图。
图6C是将图6B所示的液体喷射头的促动器板中的端部进一步放大表示的放大截面图。
图6D是将图6B所示的液体喷射头的促动器板中的中央部进一步放大表示的放大截面图。
图6E是将图6A所示的吐出通道的构成放大表示的概略图。
图7是将图3所示的液体喷射头芯片的一部分放大表示的部分截断立体图。
图8是将图3所示的盖板放大表示的立体图。
图9A是表示图1所示的液体喷射头的制造方法的一个工序的截面图。
图9B是表示继图9A之后的一个工序的截面图。
图9C是表示继图9B之后的一个工序的截面图。
图9D是表示继图9C之后的一个工序的截面图。
图9E是表示继图9D之后的一个工序的截面图。
图9F是表示继图9E之后的一个工序的截面图。
图9G是表示继图9F之后的一个工序的截面图。
图9H是表示继图9G之后的一个工序的截面图。
图9I是表示继图9H之后的一个工序的截面图。
图9J是表示继图9I之后的一个工序的截面图。
图10是将图3所示的促动器板放大表示的截面图。
图11是表示图1所示的液体喷射头的制造方法中的形成盖板的一个工序的俯视图。
图12是表示继图11之后的一个工序的截面图。
图13是表示图1所示的液体喷射头的制造方法中的流路板制作工序的俯视图。
图14是变形例1所涉及的液体喷射头的截面图。
图15是变形例2所涉及的液体喷射头的截面图。
具体实施方式
以下,参照附图对本公开的实施方式详细地进行说明。此外,说明按以下的顺序进行。
1.实施方式(在一对头芯片之间配置有流路板并且进行墨水循环的边射型的喷墨头的示例。)
2.变形例
变形例1(在一对头芯片之间配置有流路板并且未伴随墨水循环的边射型的喷墨头的示例。)
变形例2(在流路板的单侧配置头芯片那样的进行墨水循环的边射型的喷墨头的示例。)
3.其它变形例。
<1.实施方式>
[打印机1的整体构成]
图1是示意性地以立体图表示作为本公开的一个实施方式所涉及的液体喷射记录装置的打印机1的概略构成示例的图。该打印机1是利用墨水对作为被记录介质的记录纸P进行图像或文字等的记录(印刷)的喷墨打印机。
如图1所示,打印机1具备一对搬送机构2a、2b、墨水罐3、喷墨头4、供给管50、扫描机构6以及墨水循环机构8。这些各部件容纳于具有既定形状的框体10内。此外,在本说明书的说明所使用的各附图中,为了使各部件成为能够辨认的大小,适当变更各部件的比例尺。
在此,打印机1对应于本公开中的“液体喷射记录装置”的一个具体示例,喷墨头4(后述的喷墨头4Y、4M、4C、4K)对应于本公开中的“液体喷射头”的一个具体示例。
如图1所示,搬送机构2a、2b分别是沿着搬送方向d(X轴方向)搬送记录纸P的机构。这些搬送机构2a、2b分别具有栅格辊21、夹送辊22和驱动机构(未图示)。栅格辊21和夹送辊22分别沿着Y轴方向(记录纸P的宽度方向)延伸设置。驱动机构是使栅格辊21绕轴旋转(在Z-X面内旋转)的机构,由例如马达等构成。
(墨水罐3)
墨水罐3是将墨水容纳于内部的罐。作为该墨水罐3,在该示例中如图1所示,设有个别地容纳黄色(Y)、品红色(M)、青色(C)、黑色(K)这四种颜色的墨水的四种罐。即,设有容纳黄色的墨水的墨水罐3Y、容纳品红色的墨水的墨水罐3M、容纳青色的墨水的墨水罐3C以及容纳黑色的墨水的墨水罐3K。这些墨水罐3Y、3M、3C、3K在框体10内沿着X轴方向并排地配置。
此外,由于墨水罐3Y、3M、3C、3K分别是对于除了所容纳的墨水的颜色以外都相同的构成,因而以下总称为墨水罐3而说明。
(喷墨头4)
喷墨头4是从后述的多个喷嘴78对记录纸P喷射(吐出)液滴状的墨水而进行图像或文字等的记录的头。作为该喷墨头4,在该示例中如图1所示,也设有个别地喷射在上述的墨水罐3Y、3M、3C、3K分别容纳的四种颜色的墨水的四种头。即,设有喷射黄色的墨水的喷墨头4Y、喷射品红色的墨水的喷墨头4M、喷射青色的墨水的喷墨头4C以及喷射黑色的墨水的喷墨头4K。这些喷墨头4Y、4M、4C、4K在框体10内沿着Y轴方向并排地配置。
此外,由于喷墨头4Y、4M、4C、4K分别是对于除了所利用的墨水的颜色以外都相同的构成,因而以下总称为喷墨头4而说明。另外,对该喷墨头4的详细构成在后文中进行阐述(参照图2等)。
供给管50是用于将墨水从墨水罐3内向喷墨头4内供给的管。
(扫描机构6)
扫描机构6是使喷墨头4沿着记录纸P的宽度方向(Y轴方向)扫描的机构。如图1所示,该扫描机构6具有:一对导轨31、32,其沿着Y轴方向延伸设置;滑架33,其以能够移动的方式被支撑于这些导轨31、32;以及驱动机构34,其使该滑架33沿着Y轴方向移动。另外,驱动机构34具有:一对滑轮35、36,其配置于导轨31、32之间;环状带37,其卷绕于这些滑轮35、36之间;以及驱动马达38,其使滑轮35旋转驱动。
滑轮35、36分别沿着Y轴方向配置在与各导轨31、32中的两端附近对应的区域。滑架33联接至环状带37。该滑架33具有:平板状的基座33a,其承载前述的四种喷墨头4Y、4M、4C、4K;和壁部33b,其从该基座33a垂直地(沿Z轴方向)立起。在基座33a上,沿着Y轴方向并排地承载有喷墨头4Y、4M、4C、4K。
此外,由这样的扫描机构6和前述的搬送机构2a、2b构成使喷墨头4和记录纸P相对地移动的移动机构。
(墨水循环机构8)
图2是表示墨水循环机构8的概略构成示例的示意图。墨水循环机构8是使墨水在墨水罐3与喷墨头4之间循环的机构,具备:循环流路83,其由墨水供给管81和墨水排出管82构成;加压泵84,其设于墨水供给管81;以及吸引泵85,其设于墨水排出管82。墨水供给管81和墨水排出管82由例如以能够追随支撑喷墨头4的扫描机构6的动作的程度具有挠性的柔性软管构成。
加压泵84是对墨水供给管81内加压并将墨水通过墨水供给管81送出至喷墨头4的泵。通过加压泵84的功能,加压泵84与喷墨头4之间的墨水供给管81内相对于喷墨头4成为正压。
吸引泵85是对墨水排出管82内减压并通过墨水排出管82从喷墨头4吸引墨水的泵。通过吸引泵85的功能,吸引泵85与喷墨头4之间的墨水排出管82内相对于喷墨头4成为负压。通过加压泵84和吸引泵85的驱动,墨水能够通过循环流路83而在喷墨头4与墨水罐3之间循环。此外,墨水循环机构8不限定于上述的构成,也可以具有另外的构成。
[喷墨头4的详细构成]
接着,除了图1之外,还参照图3至图8对喷墨头4的详细构成示例进行说明。图3是以立体图表示喷墨头4的详细构成示例的图。图4是表示喷墨头4中的包括头芯片40A(后述)的吐出通道54(后述)和头芯片40B的虚设通道55(后述)的Y-Z截面的构成示例的截面图。图5是表示喷墨头4中的包括头芯片40A的虚设通道55(后述)和头芯片40B的吐出通道54(后述)的Y-Z截面的构成示例的截面图。图6A是表示喷墨头4中的与吐出通道54和虚设通道55的延伸方向(Z轴方向)正交的截面(X-Y截面)的截面图。图6B是将图6A所示的喷墨头4的截面(X-Y截面)放大表示的放大截面图。但是,在图6B中,表示喷墨头4中的X轴方向的两端部(端部R4、L4)和X轴方向的中央部C4,对于端部R4与中央部C4之间的部分和端部L4与中央部C4之间的部分省略图示。在图6B中,以单点划线表示的中心线CL示出喷墨头4中的X轴方向的中心位置。此外,在后述的图9A至9J中,也同样地表示各制造过程中的喷墨头4的X轴方向的两端部(端部R4、L4)和X轴方向的中央部C4,对于两端部(端部R4、L4)与中央部C4之间的部分省略图示。图6C是将图6B所示的喷墨头4中的端部L4的一部分放大表示的截面图,图6D是将图6B所示的喷墨头4中的中央部C4的一部分放大表示的截面图。此外,由于喷墨头4中的端部R4具有以中心线CL(图6B)作为对称轴而与端部L4实质上线对称的截面构成,因而在本说明书中,省略端部R4的说明和图示。另外,图6E是将沿着Y-Z平面的吐出通道54的构成放大表示的概略图。图7是将头芯片40的一部分放大表示的部分截断立体图。
如图3所示,喷墨头4具备一对头芯片40A、40B、流路板41、入口歧管42、出口歧管(未图示)、返回板43以及喷嘴板(喷射板)44。喷墨头4是从吐出通道54的延伸方向(Z轴方向)的前端部吐出墨水的所谓边射类型中的使墨水在喷墨头4与墨水罐3之间循环的循环式(边射循环式)的喷墨头。
(头芯片40A、40B)
一对头芯片40A、40B具有实质上彼此相同的构成,以在Y轴方向上夹着流路板41而呈实质上对称的姿势的方式设于实质上对称的位置。以下,在没必要特别地区分的情况下,将一对头芯片40A、40B总称为头芯片40而说明。此外,头芯片40对应于本公开中的“液体喷射头芯片”的一个具体示例。头芯片40从靠近流路板41的位置起按顺序具备盖板52、促动器板51以及封闭板53。
(促动器板51)
促动器板51是以X轴方向作为长边方向并且以Z轴方向作为短边方向的沿着X-Z面扩展的板状部件,具有与盖板52相对的第一面51f1和与封闭板53相对的第二面51f2。此外,“第一面51f1”是与本公开的“表面”对应的一个具体示例,“第二面51f2”是与本公开的“背面”对应的一个具体示例。如图7所示,第二面51f2包括端部区域R1和通道形成区域R2。端部区域R1是不与封闭板53重叠地露出于外部的部分,通道形成区域R2是形成有吐出通道54和虚设通道55并且与封闭板53重合的部分。促动器板51是如下的所谓人字纹(chevron)类型的层叠基板(参照图6):将两块压电基板51a和压电基板51b层叠,压电基板51a和压电基板51b具有在将第一面51f1与第二面51f2相连的厚度方向(Y轴方向)上彼此不同的极化方向。那些压电基板51a、51b优选地使用由例如PZT(锆钛酸铅)等压电材料构成的陶瓷基板。
促动器板51具有沿厚度方向(Y轴方向)贯通并且分别向Z轴方向以直线状延伸的多个吐出通道54和多个虚设通道55。吐出通道54和虚设通道55在X轴方向上彼此隔开而交替地配置。吐出通道54和虚设通道55由驱动壁56分隔。因此,促动器板51在与Z轴方向正交的截面(X-Y截面)上成为并排有多个狭缝状的通道的构造(参照图6)。此外,“吐出通道54”和“虚设通道55”分别是与本公开的“吐出通道”和“非吐出通道”对应的一个具体示例。
吐出通道54是作为用于对墨水施加压力的压力室而起作用的部分,具有在X轴方向上相对的一对内表面541。一对内表面541分别是例如与Y-Z平面平行的平面。如图7所示,吐出通道54的下端部延伸至到达促动器板51的下端面511(与返回板43相对的面),形成有与返回板43相对的开口54K。开口54K是墨水被吐出的吐出端。与此相对的是,吐出通道54的上端部未到达促动器板51的上端面(与返回板43相反的一侧的面)512,而是终止于促动器板51内。即,吐出通道54的上端部附近成为位于下端面511与上端面512之间并且包括倾斜面54b的闭塞端,以随着朝向上端面512而深度(Y轴方向的尺寸)逐渐减少的方式形成。换而言之,作为吐出通道54中的Z轴方向的端部的闭塞端54T包括相对于盖板52而倾斜并相向的倾斜面54b。因此,从倾斜面54b与第二面51f2的交叉位置直至作为吐出端的下端面511的第一距离L1比从倾斜面54b与第一面51f1的交叉位置直至下端面511的第二距离L2更短(参照图4)。此外,下端面511和上端面512分别是与本公开的“前方端面”和“后方端面”对应的一个具体示例。
吐出通道54的内表面541包括例如从第一面51f1至到达第二面51f2而连续地被共同电极61覆盖的部分。如图6B所示,共同电极61具有第一共同电极部分61A和第二共同电极部分61B。第一共同电极部分61A以从第一面51f1朝向第二面51f2连续地覆盖吐出通道54的内表面541的方式设置。第二共同电极部分61B以从第二面51f2朝向第一面51f1连续地覆盖吐出通道54的内表面541的方式并且以与第一共同电极部分61A的至少一部分重合的方式设置。在此,第一共同电极部分61A也可以从第一面51f1至到达第二面51f2连续地覆盖内表面541,也可以从第一面51f1至到达第二面51f2的途中连续地覆盖内表面541。同样地,第二共同电极部分61B也可以从第二面51f2至到达第一面51f1连续地覆盖内表面541,也可以从第二面51f2至到达第一面51f1的途中连续地覆盖内表面541。另外,如图6B所示,第一共同电极部分61A有时具有如下的部位:越是从第一面51f1靠近第二面51f2,第一共同电极部分61A的膜厚就越是减少。同样地,第二共同电极部分61B有时具有如下的部位:越是从第二面51f2靠近第一面51f1,第二共同电极部分61B的膜厚就越是减少。在此情况下,共同电极61可以形成为:第一共同电极部分61A中的膜厚比较小的部位与第二共同电极部分61B中的膜厚比较小的部位彼此重合。
参照图6C和图6D,对共同电极61更详细地进行说明。首先,参照图6C对喷墨头4的端部L4的截面构成详细地进行说明。如图6C所示,在端部L4中,在吐出通道54的内表面541中的朝向中心线CL的向内侧表面541A形成的第一共同电极部分61A的厚度TA1比在吐出通道54的内表面541中的朝向与中心线CL相反侧的向外侧表面541B形成的第一共同电极部分61A的厚度TA2更厚。在此所说的厚度TA1是在端部L4中在向内侧表面541A形成的第一共同电极部分61A中的最厚部分的X轴方向的尺寸。即,是在端部L4中在向内侧表面541A形成的第一共同电极部分61A中的在Y轴方向上最靠近第一面51f1的位置处的X轴方向的尺寸。另外,厚度TA2是在端部L4中在向外侧表面541B形成的第一共同电极部分61A中的最厚部分的X轴方向的尺寸。即,是在端部L4中在向外侧表面541B形成的第一共同电极部分61A中的在Y轴方向上最靠近第一面51f1的位置处的X轴方向的尺寸。另外,在端部L4中在向内侧表面541A形成的第一共同电极部分61A的深度(Y轴方向的尺寸)H61A1比在向外侧表面541B形成的第一共同电极部分61A的深度(Y轴方向的尺寸)H61A2更浅。此外,在图6C的示例中,第一共同电极部分61A的深度H61A2与促动器板51的厚度实质上相同。
在喷墨头4的端部L4中,吐出通道54的内表面541中的在向内侧表面541A形成的第二共同电极部分61B的厚度TB1比在向外侧表面541B形成的第二共同电极部分61B的厚度TB2更厚。在此所说的厚度TB1是在端部L4中在向内侧表面541A形成的第二共同电极部分61B中的最厚部分的X轴方向的尺寸。即,是在端部L4中在向内侧表面541A形成的第二共同电极部分61B中的在Y轴方向上最靠近第二面51f2的位置处的X轴方向的尺寸。另外,在端部L4中,厚度TB2是在向外侧表面541B形成的第二共同电极部分61B中的最厚部分的X轴方向的尺寸。即,是在端部L4中在向外侧表面541B形成的第二共同电极部分61B中的在Y轴方向上最靠近第二面51f2的位置处的X轴方向的尺寸。另外,在端部L4中在向内侧表面541A形成的第二共同电极部分61B的深度H61B1比在向外侧表面541B形成的第二共同电极部分61B的深度H61B2更浅。此外,在图6C的示例中,第二共同电极部分61B的深度H61B2与促动器板51的厚度实质上相同。
接着,如图6D所示,在喷墨头4中的X轴方向的中央部C4,在向内侧表面541A形成的第一共同电极部分61A的厚度TA3与在向外侧表面541B形成的第一共同电极部分61A的厚度TA4大致相等。厚度TA3和厚度TA4全都比厚度TA1更薄,并比厚度TA2更厚。在此所说的厚度TA3是在中央部C4中在向内侧表面541A形成的第一共同电极部分61A中的最厚部分的X轴方向的尺寸。即,是在中央部C4中在向内侧表面541A形成的第一共同电极部分61A中的在Y轴方向上最靠近第一面51f1的位置处的X轴方向的尺寸。另外,厚度TA4是在中央部C4中在向外侧表面541B形成的第一共同电极部分61A中的最厚部分的X轴方向的尺寸。即,是在中央部C4中在向外侧表面541B形成的第一共同电极部分61A中的在Y轴方向上最靠近第一面51f1的位置处的X轴方向的尺寸。另外,在中央部C4中,在向内侧表面541A形成的第一共同电极部分61A的深度H61A3与在向外侧表面541B形成的第一共同电极部分61A的深度H61A4大致相等。此外,深度H61A3和深度H61A4全都比深度H61A1更深,并比深度H61A2更浅。此外,在向内侧表面541A形成的第一共同电极部分61A的深度(Y轴方向的尺寸)以从端部L4(或端部R4)朝向中央部C4逐渐变深的方式连续地变化。在向外侧表面541B形成的第一共同电极部分61A的深度(Y轴方向的尺寸)以从端部L4(或端部R4)朝向中央部C4逐渐变浅的方式连续地变化。
在喷墨头4的中央部C4,吐出通道54的内表面541中的在向内侧表面541A形成的第二共同电极部分61B的厚度TB3与在向外侧表面541B形成的第二共同电极部分61B的厚度TB4大致相等。厚度TB3和厚度TB4全都比厚度TA1更薄,并比厚度TA2更厚。在此所说的厚度TB3是在中央部C4中在向内侧表面541A形成的第二共同电极部分61B中的最厚部分的X轴方向的尺寸。即,是在中央部C4中在向内侧表面541A形成的第二共同电极部分61B中的在Y轴方向上最靠近第二面51f2的位置处的X轴方向的尺寸。另外,厚度TB4是在中央部C4中在向外侧表面541B形成的第二共同电极部分61B中的最厚部分的X轴方向的尺寸。即,是在中央部C4中在向外侧表面541B形成的第二共同电极部分61B中的在Y轴方向上最靠近第二面51f2的位置处的X轴方向的尺寸。另外,在中央部C4中,在向内侧表面541A形成的第二共同电极部分61B的深度(Y轴方向的尺寸)H61B3与在向外侧表面541B形成的第二共同电极部分61B的深度(Y轴方向的尺寸)H61B4大致相等。此外,在向内侧表面541A形成的第二共同电极部分61B的深度(Y轴方向的尺寸)以从端部L4(或端部R4)朝向中央部C4逐渐变深的方式连续地变化。在向外侧表面541B形成的第二共同电极部分61B的深度(Y轴方向的尺寸)以从端部L4(或端部R4)朝向中央部C4逐渐变浅的方式连续地变化。
而且,如图6E所示,作为吐出通道54中的Z轴方向的端部的闭塞端54T包括未形成有第二共同电极部分61B而是吐出通道54的内表面541或第一共同电极部分61A露出的露出部分。这是因共同电极61的制造过程引起的构成。由于闭塞端54T包括相对于盖板52而倾斜并相向的倾斜面54b,因而如果从与盖板52相反一侧的第二面51f2通过蒸镀法形成第二共同电极部分61B,则在闭塞端54T中的内表面541或第一共同电极部分61A不形成第二共同电极部分61B。
共同电极61与共同电极焊盘62连接。共同电极焊盘62以覆盖第二面51f2中的吐出通道54的上端部的周边部分的一部分的方式形成。共同电极焊盘62从第二面51f2中的吐出通道54的周边部分至到达端部区域R1而延伸。此外,共同电极61是与本公开的“共同电极”或“电极”对应的一个具体示例,共同电极焊盘62是与本公开的“共同电极焊盘”对应的一个具体示例。
另外,理想的是,在向内侧表面541A形成的第二共同电极部分61B的深度H61B1、H61B3比在向内侧表面541A形成的第一共同电极部分61A的深度H61A1、H61A3更浅。但是,也可以是,深度H61B1、H61B3与深度H61A1、H61A3相等,或深度H61B1、H61B3比深度H61A1、H61A3更深。同样地,理想的是,在向外侧表面541B形成的第二共同电极部分61B的深度H61B2、H61B4比第一共同电极部分61A的深度H61A2、H61A4更浅。但是,也可以是,深度H61B2、H61B4与深度H61A2、H61A4相等,或深度H61B2、H61B4比深度H61A2、H61A4更深。
如图6A和图6B所示,虚设通道55具有在X轴方向上相对的一对内表面551。一对内表面551分别是例如与Y-Z平面平行的平面。一对内表面551被个别电极63例如整面地覆盖。如图6B所示,个别电极63具有第一个别电极部分63A和第二个别电极部分63B。第一个别电极部分63A以从第一面51f1朝向第二面51f2连续地覆盖虚设通道55的内表面551的方式设置。第二个别电极部分63B以从第二面51f2朝向第一面51f1连续地覆盖虚设通道55的内表面551的方式并且以与第一个别电极部分63A的至少一部分重合的方式设置。在此,第一个别电极部分63A也可以从第一面51f1至到达第二面51f2连续地覆盖内表面551,也可以从第一面51f1至到达第二面51f2的途中连续地覆盖内表面551。同样地,第二个别电极部分63B也可以从第二面51f2至到达第一面51f1连续地覆盖内表面551,也可以从第二面51f2至到达第一面51f1的途中连续地覆盖内表面551。另外,如图6B所示,第一个别电极部分63A有时具有如下的部位:越是从第一面51f1靠近第二面51f2,第一个别电极部分63A的膜厚就越是减少。同样地,第二个别电极部分63B有时具有如下的部位:越是从第二面51f2靠近第一面51f1,第二个别电极部分63B的膜厚就越是减少。在此情况下,个别电极63可以形成为:第一个别电极部分63A中的膜厚比较小的部位与第二个别电极部分63B中的膜厚比较小的部位彼此重合。
参照图6C和图6D,对个别电极63更详细地进行说明。首先,如图6C所示,在喷墨头4中的端部L4,在虚设通道55的内表面551中的朝向中心线CL的向内侧表面551A形成的第一个别电极部分63A的厚度TA5比在虚设通道55的内表面551中的朝向与中心线CL相反侧的向外侧表面551B形成的第一个别电极部分63A的厚度TA6更厚。在此所说的厚度TA5是在端部L4中在向内侧表面551A形成的第一个别电极部分63A中的最厚部分的X轴方向的尺寸。即,是在端部L4中在向内侧表面551A形成的第一个别电极部分63A中的在Y轴方向上最靠近第一面51f1的位置处的X轴方向的尺寸。另外,厚度TA6是在端部L4中在向外侧表面551B形成的第一个别电极部分63A中的最厚部分的X轴方向的尺寸。即,是在端部L4中在向外侧表面551B形成的第一个别电极部分63A中的在Y轴方向上最靠近第一面51f1的位置处的X轴方向的尺寸。另外,在端部L4中,在向内侧表面551A形成的第一个别电极部分63A的深度(Y轴方向的尺寸)H63A5比在向外侧表面551B形成的第一个别电极部分63A的深度(Y轴方向的尺寸)H63A6更浅。此外,在图6C的示例中,第一个别电极部分63A的深度H63A6与促动器板51的厚度实质上相同。
在端部L4中,虚设通道55的内表面551中的在向内侧表面551A形成的第二个别电极部分63B的厚度TB5比在向外侧表面551B形成的第二个别电极部分63B的厚度TB6更厚。在此所说的厚度TB5是在端部L4中在向内侧表面551A形成的第二个别电极部分63B中的最厚部分的X轴方向的尺寸。即,是在端部L4中在向内侧表面551A形成的第二个别电极部分63B中的在Y轴方向上最靠近第二面51f2的位置处的X轴方向的尺寸。另外,在端部L4中,厚度TB6是在向外侧表面551B形成的第二个别电极部分63B中的最厚部分的X轴方向的尺寸。即,是在端部L4中在向外侧表面551B形成的第二个别电极部分63B中的在Y轴方向上最靠近第二面51f2的位置处的X轴方向的尺寸。另外,在端部L4中,在向内侧表面551A形成的第二个别电极部分63B的深度(Y轴方向的尺寸)H63B5比在向外侧表面551B形成的第二个别电极部分63B的深度(Y轴方向的尺寸)H63B6更浅。此外,在图6C的示例中,第二个别电极部分63B的深度H63B6与促动器板51的厚度实质上相同。
接着,如图6D所示,在喷墨头4的中央部C4,在向内侧表面551A形成的第一个别电极部分63A的厚度TA7与在向外侧表面551B形成的第一个别电极部分63A的厚度TA8大致相等。厚度TA7和厚度TA8全都比厚度TA5更薄,并比厚度TA6更厚。在此所说的厚度TA7是在中央部C4中在向内侧表面551A形成的第一个别电极部分63A中的最厚部分的X轴方向的尺寸。即,是在中央部C4中在向内侧表面551A形成的第一个别电极部分63A中的在Y轴方向上最靠近第一面51f1的位置处的X轴方向的尺寸。另外,厚度TA8是在中央部C4中在向外侧表面551B形成的第一个别电极部分63A中的最厚部分的X轴方向的尺寸。即,是在中央部C4中在向外侧表面551B形成的第一个别电极部分63A中的在Y轴方向上最靠近第一面51f1的位置处的X轴方向的尺寸。另外,在中央部C4中在向内侧表面551A形成的第一个别电极部分63A的深度(Y轴方向的尺寸)H63A7与在向外侧表面551B形成的第一个别电极部分63A的深度(Y轴方向的尺寸)H63A8大致相等。此外,深度H63A7和深度H63A8全都比深度H63A5更深,并比深度H63A6更浅。此外,在向内侧表面551A形成的第一个别电极部分63A的深度(Y轴方向的尺寸)以从端部L4(或端部R4)朝向中央部C4逐渐变深的方式连续地变化。在向外侧表面551B形成的第一个别电极部分63A的深度(Y轴方向的尺寸)以从端部L4(或端部R4)朝向中央部C4逐渐变浅的方式连续地变化。
在喷墨头4的中央部C4,虚设通道55的内表面551中的在向内侧表面551A形成的第二个别电极部分63B的厚度TB7与在向外侧表面551B形成的第二个别电极部分63B的厚度TB8大致相等。厚度TB7和厚度TB8全都比厚度TB5更薄,并比厚度TB6更厚。在此所说的厚度TB7是在中央部C4中在向内侧表面551A形成的第二个别电极部分63B中的最厚部分的X轴方向的尺寸。即,是在中央部C4中在向内侧表面551A形成的第二个别电极部分63B中的在Y轴方向上最靠近第二面51f2的位置处的X轴方向的尺寸。另外,厚度TB8是在中央部C4中在向外侧表面551B形成的第二个别电极部分63B中的最厚部分的X轴方向的尺寸。即,是在中央部C4中在向外侧表面551B形成的第二个别电极部分63B中的在Y轴方向上最靠近第二面51f2的位置处的X轴方向的尺寸。另外,在中央部C4中,在向内侧表面551A形成的第二个别电极部分63B的深度(Y轴方向的尺寸)H63B7与在向外侧表面551B形成的第二个别电极部分63B的深度(Y轴方向的尺寸)H63B8大致相等。此外,在向内侧表面551A形成的第二个别电极部分63B的深度(Y轴方向的尺寸)以从端部L4(或端部R4)朝向中央部C4逐渐变深的方式连续地变化。在向外侧表面551B形成的第二个别电极部分63B的深度(Y轴方向的尺寸)以从端部L4(或端部R4)朝向中央部C4逐渐变浅的方式连续地变化。
另外,覆盖虚设通道55中的一对内表面551的一对个别电极63彼此互相绝缘。个别电极63与覆盖第二面51f2的端部区域R1的一部分的个别电极焊盘64连接。此外,在本实施方式中,个别电极焊盘64以使周边部分中的比共同电极焊盘62更位于上方的部分沿X轴方向延伸的方式设置。个别电极焊盘64使将吐出通道54夹在中间而相邻的一对个别电极63彼此连接。在此,个别电极63和个别电极焊盘64与共同电极61和共同电极焊盘62电绝缘。此外,个别电极63是与本公开的“个别电极”对应的一个具体示例,个别电极焊盘64是与本公开的“个别电极焊盘”对应的一个具体示例。共同电极焊盘62和个别电极焊盘64与外部布线基板(柔性印刷基板)45连接(参照图4和图5)。但是,共同电极焊盘62和个别电极焊盘64彼此电分离。
(盖板52)
盖板52是以X轴方向作为长边方向并且以Z轴方向作为短边方向的沿着XZ面扩展的板状部件。盖板52具有与促动器板51的第一面51f1相对的相对面52f1。
图8是从流路板41侧观看盖板52的立体图。在盖板52中形成有液体供给路70,液体供给路70沿Y轴方向(厚度方向)贯通盖板52,并且与吐出通道54连通。液体供给路70是与本公开的“液体流通孔”对应的一个具体示例。液体供给路70包括:共同墨水室71,其在Y轴方向的流路板41侧开口;和多个狭缝72,其分别与共同墨水室71连通,并且在Y轴方向的促动器板51侧开口。多个狭缝72设于与多个吐出通道54对应的位置。共同墨水室71相对于多个狭缝72共同地设置,通过多个狭缝72与各吐出通道54连通。共同墨水室71不与虚设通道55连通。
共同墨水室71在盖板52中的与流路板41相对的相对面52f2形成。共同墨水室71配置于在Z轴方向上与吐出通道54的倾斜面54b实质上相同的位置。共同墨水室71以朝向相对面52f1侧凹陷并且沿X轴方向延伸的槽状形成。墨水通过流路板41流入至共同墨水室71。
多个狭缝72在与促动器板51相对的相对面52f1形成。多个狭缝72配置于在Y轴方向上分别与共同墨水室71的一部分重合的位置。多个狭缝72与共同墨水室71和多个吐出通道54连通。理想的是,各狭缝72的X轴方向的宽度与各吐出通道54的X轴方向的宽度实质上相同。
此外,盖板52可以由具有绝缘性且具有与形成促动器板51的材料的导热率相等以上的导热率的材料形成。例如,在由PZT形成促动器板51的情况下,盖板52优选地由PZT或硅形成。这是因为,由此头芯片40A的盖板52的温度与头芯片40B的盖板52的温度的差降低,能够谋求喷墨头4内的墨水温度的均匀化。其结果是,墨水的吐出速度的偏差降低,印字稳定性提高。
(封闭板53)
封闭板53是与盖板52同样地以X轴方向作为长边方向并且以Z轴方向作为短边方向的沿着XZ面扩展的板状部件。封闭板53具有:下端面531,其与促动器板51的下端面511和盖板52的下端面521在Z轴方向上一致;和上端面532,其在Z轴方向上位于与下端面531相反的一侧。上端面532位于在Z轴方向上从上端面512和上端面522的位置后退的位置。封闭板53还具有与促动器板51的第二面51f2相对的相对面53f1。封闭板53以相对面53f1与促动器板51的第二面51f2中的通道形成区域R2相对的方式配置。因此,由封闭板53和盖板52将多个吐出通道54和多个虚设通道55闭塞。封闭板53也可以不具有开口或切口、槽等。即,由于可以是简单的长方体,因而作为其构成材料,还能够使用加工困难的功能性材料或难以得到高加工精度的低价格材料。即,材料种类的选择的自由度提高。
(一对头芯片40A、40B的配置关系)
如图3所示,一对头芯片40A、40B以使各自的相对面52f2彼此在Y方向上相对的状态沿Y轴方向夹着流路板41而配置。
头芯片40B的吐出通道54和虚设通道55相对于头芯片40A的吐出通道54和虚设通道55的排列间距而沿X轴方向以一半间距错开排列。即,头芯片40A的吐出通道54和虚设通道55与头芯片40B的吐出通道54和虚设通道55以交错状排列。
因此,如图4所示,头芯片40A的吐出通道54和头芯片40B的虚设通道55在Y轴方向上相对。同样地,如图5所示,头芯片40A的虚设通道55和头芯片40B的吐出通道54在Y轴方向上相对。此外,头芯片40A、40B中的各自的吐出通道54和虚设通道55的间距能够适当变更。
(流路板41)
流路板41在Y轴方向上夹持于头芯片40A与头芯片40B之间。流路板41可以由同一部件一体地形成。如图3所示,流路板41呈以X轴方向作为长边方向并以Y轴方向作为短边方向的矩形板状。从Y轴方向观察,流路板41的外形与盖板52的外形实质上相同。
头芯片40A中的相对面52f2接合至流路板41的Y轴方向上的主面41f1(与头芯片40A相对的面)。头芯片40B中的相对面52f2接合至流路板41的Y轴方向上的主面41f2(与头芯片40B相对的面)。
如图4和图5所示,在流路板41的各主面41f1、41f2中形成有:入口流路74,其分别与共同墨水室71连通;和出口流路75,其分别与返回板43的循环路76连通。
如图3所示,出口流路75从流路板41的各主面41f1、41f2朝向Y轴方向的内侧凹陷,并且以从流路板41的下端面411朝向上端面412的方式凹陷。各出口流路75的一端部在流路板41的X轴方向的另一端面处开口。各出口流路75在从流路板41的X轴方向的另一端面向下方以曲柄状弯曲之后,朝向X轴方向的一端侧以直线状延伸。如图4所示,出口流路75的Z轴方向的宽度可以比入口流路74的Z轴方向的宽度更小。另外,出口流路75的Y轴方向的深度与入口流路74的Y轴方向的深度实质上相同。出口流路75在流路板41的X轴方向的另一端面处连接至出口歧管(未图示)。出口歧管连接至墨水排出管82(参照图1)。
(入口歧管42)
如图3所示,入口歧管42接合至头芯片40A、40B和流路板41的X轴方向的一端面。在入口歧管42,形成有与一对入口流路74连通的供给路77。供给路77中的与流路板41相反一侧的端部连接至墨水供给管81(参照图1)。
(返回板43)
返回板43呈以X轴方向作为长边方向并以Y轴方向作为短边方向的矩形板状。返回板43同时接合至头芯片40A、40B的下端面511、521、531和流路板41的下端面411。即,返回板43配设于头芯片40A和头芯片40B中的吐出通道54的开口54K侧。返回板43是介于头芯片40A和头芯片40B中的吐出通道54的开口54K与喷嘴板44的上表面之间的隔离板。在返回板43,形成有将头芯片40A、40B的吐出通道54与出口流路75之间连接的多个循环路76。多个循环路76包括第一循环路76a和第二循环路76b。多个循环路76沿Z轴方向贯通返回板43。
(喷嘴板44)
如图3所示,喷嘴板44的外形呈以X轴方向作为长边方向并以Y轴方向作为短边方向的矩形板状。喷嘴板44接合至返回板43的下端面。在喷嘴板44,排列有沿Z轴方向贯通喷嘴板44的多个喷嘴78(喷射孔)。多个喷嘴78包括第一喷嘴78a和第二喷嘴78b。多个喷嘴78沿Z轴方向贯通喷嘴板44。
如图4所示,第一喷嘴78a分别形成于喷嘴板44中的与返回板43的各第一循环路76a在Z轴方向上相对的部分。即,第一喷嘴78a以与第一循环路76a相同的间距沿X轴方向隔开间隔而在一条直线上排列。第一喷嘴78a在第一循环路76a中的Y轴方向的外端部处与第一循环路76a内连通。由此,各第一喷嘴78a经由第一循环路76a与头芯片40A的对应吐出通道54分别连通。
如图5所示,第二喷嘴78b分别形成于喷嘴板44中的与返回板43的各第二循环路76b在Z轴方向上相对的部分。即,第二喷嘴78b以与第二循环路76b相同的间距沿X轴方向隔开间隔而在一条直线上排列。第二喷嘴78b在第二循环路76b中的Y轴方向的外侧端部处与第二循环路76b内连通。由此,各第二喷嘴78b经由第二循环路76b与头芯片40B的对应吐出通道54分别连通。虚设通道55不与第一喷嘴78a和第二喷嘴78b连通,而是由返回板43从下方覆盖。
[喷墨头4的制造方法]
接着,对喷墨头4的制造方法进行说明。本实施方式的喷墨头4的制造方法包括头芯片制作工序、流路板制作工序、板接合工序以及返回板等接合工序。此外,头芯片制作工序关于头芯片40A和头芯片40B能够通过同样的方法进行。因此,在以下的说明中,对头芯片40A中的头芯片制作工序进行说明。
(头芯片制作工序)
本实施方式的喷墨头4的制造方法中的头芯片制作工序主要包括促动器板51所涉及的工序和盖板52所涉及的工序。在这些工序中,促动器板51所涉及的工序包括例如晶圆准备工序、掩模图案形成工序、通道形成工序和电极形成工序。以下,参照图9A至图9J主要说明促动器板51所涉及的工序。
在晶圆准备工序中,如图9A所示,预备沿厚度方向(Y轴方向)进行了极化处理的两块压电晶圆51aZ和51bZ,将它们以各自的极化方向成为反向的方式层叠。此后,根据需要对压电晶圆51aZ进行磨削加工,调整压电晶圆51aZ的厚度。此时的压电晶圆51aZ的表面成为第一面51f1。由此,形成有促动器晶圆51Z。
通过随后的掩模图案形成工序,如图9B所示,将在形成共同电极61等时作为掩模利用的抗蚀剂图案RP1形成于上述的促动器晶圆51Z的第一面51f1上。抗蚀剂图案RP1在应当形成多个吐出通道54和多个虚设通道55的既定位置具有多个与那些多个吐出通道54和多个虚设通道55对应的开口。此外,抗蚀剂图案RP1也可以由干抗蚀剂形成,也可以由湿抗蚀剂形成。
在随后的通道形成工序中,通过未图示的切割刀片等从上述的促动器晶圆51Z的第一面51f1进行切削加工。具体而言,通过深挖促动器晶圆51Z中的未被抗蚀剂图案RP1覆盖的露出部分,从而多个吐出通道54和多个虚设通道55以沿X轴方向隔开间隔而呈平行的方式且以交替地并排的方式形成(参照图9B)。
在随后的第一电极形成工序中,如图9C所示,通过例如蒸镀法,以覆盖多个沟54U的内表面541U、多个沟55U的内表面551U以及抗蚀剂图案RP1的方式形成金属覆膜MF1。此时,可以通过对内表面541U、551U从斜向方向进行使金属覆膜MF1的构成材料附着的倾斜蒸镀,从而覆盖各沟54U的内表面541U和各沟55U的内表面551U,直至在Y轴方向上尽可能深的位置。此外,在形成金属覆膜MF1的前一阶段中,也可以适当进行将附着于各沟54U的内表面541U和各沟55U的内表面551U的抗蚀剂等的残渣除去的浮渣清除(descum)处理。
接下来,在通过除去抗蚀剂图案RP1而使促动器晶圆51Z的第一面51f1露出之后,如图9D所示,以使相对面52f1与第一面51f1重合的方式接合盖板52。此时,以液体供给路70与吐出通道54相对的方式将盖板52的相对面52f1接合至第一面51f1。在此,通过除去抗蚀剂图案RP1,从而仅残留有金属覆膜MF1中的覆盖沟54U的内表面541U和沟55U的内表面551U的部分。其结果是,在沟54U的内表面541U形成有第一共同电极部分61A,在沟55U的内表面551U形成有第一个别电极部分63A。
接着,如图9E所示,对压电晶圆51bZ从背面(与压电晶圆51aZ相反一侧的面)进行研磨机加工,调整压电晶圆51bZ的厚度。此时,使多个吐出通道54和多个虚设通道55露出。此时的压电晶圆51bZ的背面成为第二面51f2。由此,形成有所谓人字纹类型的促动器板51。
在随后的第二电极形成工序中,如图9F所示,通过例如蒸镀法,形成覆盖多个吐出通道54的内表面541和多个虚设通道55的内表面551的金属覆膜MF2。此时,金属覆膜MF2与第一共同电极部分61A或第一个别电极部分63A相接,或者,金属覆膜MF2的一部分可以与第一共同电极部分61A或第一个别电极部分63A的一部分重合。
接着,如图9G所示,在通过选择性地除去金属覆膜MF2中的覆盖第二面51f2的部分而使第二面51f2露出之后,在第二面51f2之上选择性地形成抗蚀剂图案RP2。在此,通过选择性地除去金属覆膜MF2中的覆盖第二面51f2的部分,从而仅残留有金属覆膜MF2中的覆盖吐出通道54的内表面541和虚设通道55的内表面551的部分。其结果是,在吐出通道54的内表面541形成有第二共同电极部分61B,在虚设通道55的内表面551形成有第二个别电极部分63B。其结果是,形成有共同电极61和个别电极63。
此后,如图9H所示,作为第三电极形成工序,通过例如蒸镀法,以覆盖第二面51f2和抗蚀剂图案RP2的方式形成金属覆膜MF3。此时,金属覆膜MF3与第二共同电极部分61B或第二个别电极部分63B相接,或者,金属覆膜MF3的一部分可以与第二共同电极部分61B或第二个别电极部分63B的一部分重合。
接着,如图9I所示,通过除去抗蚀剂图案RP2,从而金属覆膜MF3的一部分残留于第二面51f2,成为共同电极焊盘62和个别电极焊盘64(未在图9I中显示)。
最后,如图9J所示,通过使封闭板53的相对面53f1相对于第二面51f2贴合,从而将促动器板51与封闭板53接合。通过以上,头芯片40A的制作完成。对于头芯片40B也能够同样地制作。
在此,例如在共同电极61中,如图10所示,第一共同电极部分61A和第二共同电极部分61B可以分别包括覆盖吐出通道54的内表面541的第一金属M1、和覆盖该第一金属M1的第二金属M2的两层构造。图10是将吐出通道54的内表面541与共同电极61的边界附近放大表示的截面示意图。例如,促动器板51具有烧结的多个粒子51P,第一金属M1和第二金属M2按顺序层叠于粒子51P的表面上。在形成第一共同电极部分61A时,首先,通过斜向蒸镀而在构成内表面541的粒子51P的表面上形成第一金属M1,接下来,通过斜向蒸镀而在第一金属M1的表面上形成第二金属M2。在形成第二共同电极部分61B时,首先,通过斜向蒸镀而在粒子51P的表面上或第一共同电极部分61A上形成第一金属M1,接下来,通过斜向蒸镀而在第一金属M1的表面上形成第二金属M2。在此,第一共同电极部分61A通过从促动器板51的第一面51f1侧斜向蒸镀而形成,与此相对的是,第二共同电极部分61B通过从促动器板51的第二面51f2侧斜向蒸镀而形成。因此,第一共同电极部分61A中的第一金属M1和第二金属M2相对于粒子51P的层叠方向Y61A与第二共同电极部分61B中的第一金属M1和第二金属M2相对于粒子51P的层叠方向Y61B不同。在本实施方式中,例如可以是,与从第一面51f1侧斜向蒸镀第一共同电极部分61A时的第一蒸镀角度相比,增大从第二面51f2侧斜向蒸镀第二共同电极部分61B时的第二蒸镀角度。这是因为,当形成第二共同电极部分61B时,能够不使附着于吐出通道54的内表面541的第二共同电极部分61B(金属覆膜MF2)减少,就使附着于第二面51f2的第二共同电极部分61B(金属覆膜MF2)减少。此外,对于个别电极63也与共同电极61同样地,可以包括图10所示的第一金属M1和第二金属M2的两层构造。
在此,主要参照图11和图12对盖板52所涉及的工序进行说明。图11是表示共同墨水室71的形成工序的俯视图,图12是表示继图11之后的狭缝72的形成工序的截面图。此外,图12表示沿着图11所示的XII-XII切断线的向视方向的截面。
如图11所示,在共同墨水室71的形成工序中,首先,对所预备的盖晶圆120从表面侧通过未图示的掩模而进行喷砂等,形成共同墨水室71。接下来,如图12所示,在狭缝形成工序中,对盖晶圆120从背面侧通过未图示的掩模而进行喷砂等,形成分别与共同墨水室71内连通的狭缝72。此外,共同墨水室71的形成工序和狭缝72的形成工序分别不限于喷砂,也可以通过切割、切削等来进行。最后,沿着图11所示的沿X轴方向延伸的单点划线使盖晶圆120单片化。由此,盖板52完成。
(流路板制作工序)
本实施方式的喷墨头4的制造方法中的流路板制作工序是包括流路形成工序和单片化工序的工序。
图13是表示流路板制作工序的俯视图。如图13所示,在流路形成工序中,首先对流路晶圆130从表面侧通过未图示的掩模而进行喷砂等,分别形成表面侧的入口流路74和表面侧的出口流路75。
此外,在流路形成工序中,对流路晶圆130从背面侧通过未图示的掩模而进行喷砂等,形成背面侧的入口流路74和背面侧的出口流路75。此外,流路形成工序的各工序不限于喷砂,也可以通过切割、切削等来进行。
在继流路形成工序之后的单片化工序中,使用切割器等沿着出口流路75中的X轴方向直线部的轴线(图12所示的假想线D)使流路晶圆130单片化。由此,流路板41(参照图3)完成。
(各种板接合工序)
如图3所示,在各种板接合工序中,将头芯片40A的盖板52和头芯片40B的盖板52中的每一个与流路板41接合。具体而言,将流路板41的主面41f1贴附于头芯片40A的相对面52f2,并且将流路板41的主面41f2贴附于头芯片40B的相对面52f2。由此,制作板接合体。此外,也可以通过在使盖晶圆120在流路晶圆130的两面各贴合一块之后,进行芯片分割(单片化),从而制作头芯片40A的盖板52、流路板41以及头芯片40B的盖板52按顺序贴合的板接合体。
(返回板等接合工序)
接下来,相对于上述的板接合体而将返回板43和喷嘴板44接合。此后,相对于共同电极焊盘62和个别电极焊盘64而安装外部布线基板45(参照图4、图5)。
通过以上,本实施方式的喷墨头4完成。
[动作和作用/效果]
(A.打印机1的基本动作)
在该打印机1中,如以下那样,进行针对记录纸P的图像或文字等的记录动作(印刷动作)。此外,作为初始状态,在图1所示的四种墨水罐3(3Y、3M、3C、3K)中,分别充分地封入有对应的颜色(四种颜色)的墨水。另外,墨水罐3内的墨水成为经由墨水循环机构8填充于喷墨头4内的状态。更具体而言,既定量的墨水成为经由墨水供给管81和流路板41供给至头芯片40并经过液体供给路70填充于吐出通道54内的状态。
在这样的初始状态下,如果使打印机1工作,则搬送机构2a、2b中的栅格辊21分别旋转,由此将记录纸P一边夹持于栅格辊21与夹送辊22之间,一边沿着搬送方向d(X轴方向)搬送。另外,与这样的搬送动作同时地,驱动机构34中的驱动马达38通过使滑轮35、36分别旋转而使环状带37动作。由此,滑架33一边被导轨31、32引导,一边沿着记录纸P的宽度方向(Y轴方向)往复移动。然后,此时,通过各喷墨头4(4Y、4M、4C、4K)使四种颜色的墨水适当吐出至记录纸P,由此进行针对该记录纸P的图像或文字等的记录动作。
(B.喷墨头4中的详细动作)
接下来,参照图1至图8对喷墨头4中的详细动作(墨水的喷射动作)进行说明。即,在本实施方式的喷墨头4(边射类型)中,如以下那样,进行使用剪断(剪切)模式的墨水的喷射动作。此外,以下的喷射动作由在喷墨头4搭载的驱动电路(未图示)执行。
在如本实施方式那样的作为边射类型的纵循环式的喷墨头4中,首先,通过使图2所示的加压泵84和吸引泵85工作,从而使墨水流通于循环流路83内。在此情况下,流通于墨水供给管81的墨水通过图3所示的入口歧管42的供给路77,向流路板41的入口流路74内流入。向入口流路74内流入的墨水在通过共同墨水室71之后,通过狭缝72而供给至吐出通道54内。流入至吐出通道54内的墨水在经由返回板43的循环路76而再次集合于出口流路75内之后,通过出口歧管而排出至图2所示的墨水排出管82。排出至墨水排出管82的墨水在返回至墨水罐3之后,再次供给至墨水供给管81。由此,墨水在喷墨头4与墨水罐3之间循环。
然后,如果通过滑架33(参照图1)而开始往复移动,则经由外部布线基板45在共同电极61与个别电极63之间施加驱动电压。此时,例如,以个别电极63作为驱动电位Vdd,以共同电极61作为基准电位GND。如果在共同电极61与个别电极63之间施加驱动电压,则在界定吐出通道54的两个驱动壁56产生厚度切变变形,这两个驱动壁56以向虚设通道55侧突出的方式变形。即,促动器板51由于具有沿厚度方向(Y轴方向)进行了极化处理的两块压电基板51a、51b被层叠的构造,因而通过施加上述的驱动电压,从而以驱动壁56中的Y轴方向的中间位置为中心而以V字状弯曲变形。由此,吐出通道54正好膨胀那样地变形。
如果通过界定吐出通道54的两个驱动壁56的变形而吐出通道54的容积增大,则共同墨水室71内的墨水通过狭缝72而被引导至吐出通道54内。然后,被引导至吐出通道54的内部的墨水成为压力波而传播至吐出通道54的内部。在该压力波到达喷嘴78的时机,使共同电极61与个别电极63之间的驱动电压为零。由此,两个驱动壁56的形状复原,暂时增大的吐出通道54的容积恢复至原来的容积。通过该动作而吐出通道54的内部的压力增加,吐出通道54内的墨水被加压。其结果是,能够使墨水从喷嘴78吐出。此时,墨水在通过喷嘴78时成为液滴状的墨水滴而被吐出。由此,能够如上所述地将文字或图像等记录于记录纸P。
此外,喷墨头4的动作方法不限于上述的内容。例如,也可以构成为:通常状态的驱动壁56向吐出通道54的内侧变形,吐出通道54正好向内侧凹陷。该情况能够通过如下来实现:使在共同电极61与个别电极63之间施加的驱动电压成为与上述的电压正负相反的电压,或不改变电压的正负,而是使促动器板51的极化方向相反。另外,也可以在使吐出通道54以向外侧膨胀的方式变形之后,使吐出通道54以向内侧凹陷的方式变形,提高吐出时的墨水的加压力。
(C.作用/效果)
接着,对本实施方式的头芯片40、喷墨头4和打印机1中的作用和效果详细地进行说明。
在本实施方式的头芯片40中,与覆盖吐出通道54的内表面的共同电极61导通的共同电极焊盘62设于促动器板51中的与向吐出通道54供给墨水的盖板52相反一侧的第二面51f2。因此,能够容易地将对共同电极61进行电压供给的外部设备连接至共同电极焊盘62。另外,在头芯片40中,以与包括吐出墨水的开口54K的下端面511相对的方式配置有喷嘴板44,促动器板51和盖板52沿与吐出通道54的延伸方向(Z轴方向)正交的厚度方向(Y轴方向)层叠。因此,在头芯片40中,在促动器板51中的与盖板52相反一侧的第二面51f2,与外部设备的连接是可能的。其结果是,不仅在促动器板51形成并与共同电极61连接的共同电极焊盘62的路径简单化,而且缩短共同电极焊盘62的路径长度。因此,共同电极焊盘62的断线难以发生。另外,由于能够通过缩短共同电极焊盘62的路径长度而降低共同电极焊盘62的电阻值,因而能够降低头芯片40的驱动时的发热量。
在头芯片40中,作为共同电极61的形成方法,不仅能够选择镀敷法,而且由于吐出通道54沿Y轴方向贯通促动器板51,因而还能够选择两面蒸镀工艺。具体而言,能够通过如下的两面蒸镀工艺来形成共同电极61:在如图9C所示地通过从第一面51f1侧的蒸镀而形成金属覆膜MF1之后,如图9F所示地通过从第二面51f2侧的蒸镀而形成金属覆膜MF2。因此,在头芯片40中,共同电极61的形成方法的自由度提高。与此相对的是,在吐出通道未沿其厚度方向贯通促动器板的情况下,两面蒸镀工艺当然不能够适用。此外,在促动器板51如图6A所示地为人字纹类型的层叠基板的情况下,理想的是,通过上述的两面蒸镀工艺来形成共同电极61。通过利用这样的两面蒸镀工艺来将第一共同电极部分61A和第二共同电极部分61B以一部分重合的方式形成,从而降低促动器板51的厚度方向(Y轴方向)上的共同电极61的深度的偏差。因而,在多个吐出通道54形成的共同电极61彼此的电阻值的偏差降低,在多个吐出通道54形成的共同电极61彼此的发热量的偏差降低。其结果是,分别供给至多个吐出通道54的墨水的温度(即,墨水的粘度)的偏差降低,墨水的吐出速度或墨水的吐出量的偏差降低。然而,在促动器板51并非为人字纹类型的层叠基板的情况下,理想的是,通过仅进行从单面侧的蒸镀,例如通过不进行从第二面51f2侧的蒸镀,而是仅进行从第一面51f1侧的蒸镀,从而形成共同电极61。
另外,在头芯片40中,促动器板51、盖板52以及封闭板53这三个部分中的封闭板53的形状简单化。因而,当制造封闭板53时,不需要高的加工精度,因而由难以进行高精度的加工的材料也能够形成封闭板53。即,封闭板53的构成材料的选择的自由度提高。
而且,在本实施方式的喷墨头4中,由于在两个头芯片40A、40B之间配置有共同的流路板41,因而能够使墨水的流路的一部分共同化。可是,在例如日本特开2007-50687号公报所记载的喷墨头中,在包括墨水所流动的槽的压电陶瓷板2、5的外侧,配置有包括墨水室的墨水室板7、10。即,对压电陶瓷板2进行墨水供给的墨水的流路与对压电陶瓷板5进行墨水供给的墨水的流路分离。因此,压电陶瓷板2、5与墨水室板7、10的层叠方向上的尺寸(即,厚度)往往变大。或者,如例如美国专利第8091987号说明书所记载的喷墨头那样,在将从以彼此相邻的方式配置的一对促动器板的吐出端分别吐出的墨水向它们的外侧排出的构造中,也需要两个系统的墨水流路,因而依然厚度往往变大。与此相对的是,本实施方式的喷墨头4中,向两个头芯片40A、40B进行墨水的供给的流路能够集约化,因而能够实现如下的喷墨头4:与现有技术比较,实现简单的构造,使Y轴方向的厚度薄型化,轻质化。
本实施方式的头芯片40还具备在虚设通道55的内表面设置的个别电极63和在第二面51f2设置的个别电极焊盘64。因此,通过在共同电极61与个别电极63之间施加驱动电压,从而在界定吐出通道54的两个驱动壁56使厚度切变变形产生,将墨水导入至吐出通道54,通过使共同电极61与个别电极63之间的驱动电压为零,从而能够使驱动壁56复原而将墨水从吐出通道54吐出。特别地,由于使促动器板51为具有沿厚度方向进行了极化处理的两块压电基板51a、51b被层叠的构造的人字纹基板,因而与使促动器板51为单极基板的情况相比,能够降低促动器板51的驱动电压。
另外,在本实施方式的头芯片40中,吐出通道54的下端部形成有在促动器板51的下端面511露出的开口54K,吐出通道54的上端部成为包括终止于促动器板51内的倾斜面54b的闭塞端。因此,从盖板52的液体供给路70供给至吐出通道54的墨水被闭塞端的倾斜面54b以朝向开口54K的方式引导。因而,墨水能够在吐出通道54的内部顺畅地移动,所以能够实现稳定的吐出动作。
<2.变形例>
接下来,对上述实施方式的变形例(变形例1至2)进行说明。此外,对与实施方式中的构成要素实质上相同的构成要素标记相同符号,适当省略说明。
[变形例1]
图14表示变形例1所涉及的喷墨头4A中的在吐出通道54沿着延伸方向的截面。图14对应于表示上述实施方式的喷墨头4的图4。上述实施方式的喷墨头4具有在头芯片40与喷嘴板44之间插入有返回板43而在墨水罐3与喷墨头4之间进行墨水循环的构造。与此相对的是,图14所示的变形例1所涉及的喷墨头4A不具有返回板43。即,喷嘴板44通过粘接剂等接合至头芯片40A、40B的下端面511、521、531和流路板41的下端面411。另外,虽然在流路板41设有入口流路74,但未设置出口流路75。因此,在喷墨头4A中,不进行其内部中的墨水循环,而是从吐出通道54的开口54K吐出的墨水朝向喷嘴板44行进,从喷嘴78吐出。变形例1所涉及的喷墨头4A具有除了上述点以外其它都与上述实施方式的喷墨头4实质上相同的构成,因而能够期待与上述实施方式的喷墨头4同样的效果。
[变形例2]
图15表示变形例2所涉及的喷墨头4B中的在吐出通道54沿着延伸方向的截面。图15对应于表示上述实施方式的喷墨头4的图4。上述实施方式的喷墨头4具有在一个流路板41的两侧设有头芯片40A和头芯片40B的构造。与此相对的是,图15所示的变形例2所涉及的喷墨头4B具有仅在一个流路板41B的单侧设有头芯片40的构造。变形例2所涉及的喷墨头4B具有除了上述点以外其它都与上述实施方式的喷墨头4实质上相同的构成。
<3.其它变形例>
以上,列举几个实施方式和变形例而说明了本公开,但本公开不限定于这些实施方式等,各种变形是可能的。
例如,在上述实施方式等中,具体地列举了打印机、喷墨头和头芯片中的各部件的构成示例(形状、配置、个数等)而说明,但不限于在上述实施方式等中说明的,也可以是另外的形状或配置、个数等。
在上述实施方式等中,例示了使墨水从作为吐出通道的延伸方向上的端部的吐出端(开口54K)吐出的所谓边射类型的喷墨头而说明,但本公开的液体喷射头不限定于此。具体而言,也可以是墨水沿促动器板的厚度方向(即,吐出通道的深度方向)通过的所谓侧射类型的喷墨头。
另外,在上述实施方式等中,例示了将具有彼此不同的极化方向的两块压电基板层叠的人字纹类型的促动器板,但本公开的喷墨头也可以是具有所谓悬臂类型(单极类型)的促动器板的喷墨头。悬臂类型(单极类型)的促动器板由极化方向沿着厚度方向设定为单方向的一个压电基板形成。此外,在该悬臂类型(单极类型)的促动器板中,例如,驱动电极通过斜向蒸镀而装配直至深度方向的上半部分。因此,驱动力仅到达形成有该驱动电极的部分,由此驱动壁弯曲变形。其结果是,即使在此情况下,驱动壁也以V字状弯曲变形,因而吐出通道正好膨胀那样地变形。
而且,在上述实施方式等中,作为本公开中的“液体喷射记录装置”的一个具体示例,列举了打印机1(喷墨打印机)而说明,但不限于该示例,还能够将本公开适用于除了喷墨打印机以外的其它装置。换而言之,也可以将本公开的“头芯片”(头芯片40A、40B)和“液体喷射头”(喷墨头4)适用于除了喷墨打印机以外的其它装置。具体而言,例如,也可以将本公开的“头芯片”和“液体喷射头”适用于传真机或按需式印刷机等装置。
此外,本说明书中所记载的效果只不过是例示,不受限定,另外也可以存在其它效果。
另外,本公开也能够采取如以下那样的构成。
(1) 一种液体喷射头芯片,具备:促动器板,其具有表面、背面、以及沿将前述表面与前述背面相连的厚度方向贯通并且沿与前述厚度方向正交的第一方向延伸的吐出通道;共同电极,其在前述吐出通道的内表面设置;外部连接用的共同电极焊盘,其在前述背面中的前述第一方向上的端部区域设置,与前述共同电极连接;盖板,其以与前述促动器板的前述表面相对的方式配置,具有与前述吐出通道相对的液体流通孔;以及封闭板,其以与前述促动器板的前述背面中的除了前述端部区域以外的通道形成区域相对的方式配置,将前述吐出通道闭塞。
(2) 上述(1)1所记载的液体喷射头芯片,还具备喷嘴板,喷嘴板以与前述促动器板中的与前述背面交叉的前方端面相对的方式配置,前述吐出通道具有在前述前方端面露出的吐出端。
(3) 上述(1)或上述(2)所记载的液体喷射头芯片,还具备个别电极和个别电极焊盘,前述促动器板还具有非吐出通道,非吐出通道以在与前述厚度方向和前述第一方向两者正交的第二方向上与前述吐出通道彼此隔开而相邻的方式设置,前述个别电极在前述非吐出通道的内表面设置,前述个别电极焊盘在前述背面中的前述端部区域设置,与前述个别电极连接。
(4) 上述(1)至(3)的任一项所记载的液体喷射头芯片中,前述吐出通道还具有吐出端和闭塞端,吐出端在前述促动器板中的与前述表面和前述背面交叉的前方端面露出,闭塞端位于前述促动器板中的与前述前方端面相反一侧的后方端面、与前述前方端面之间,前述吐出通道的前述闭塞端包括倾斜面,从前述倾斜面与前述背面的交叉位置直至前述吐出端的第一距离比从前述倾斜面与前述表面的交叉位置直至前述吐出端的第二距离更短。
(5) 上述(1)至(4)的任一项所记载的液体喷射头芯片中,前述促动器板包括:沿前述厚度方向层叠的具有第一极化方向的第一压电基板;和具有与前述第一极化方向不同的第二极化方向的第二压电基板,前述共同电极在前述厚度方向上从前述表面至到达前述背面而连续地覆盖前述吐出通道的内表面。
(6) 一种液体喷射头,其具备上述(1)至(5)的任一项所记载的液体喷射头芯片。
(7) 上述(6)所记载的液体喷射头,还具备返回板,前述吐出通道具有在前述促动器板中的与前述背面交叉的前方端面露出的吐出端,前述返回板包括循环路,循环路以覆盖前述促动器板的前述前方端面的方式配置,并与前述吐出通道连通。
(8) 上述(7)所记载的液体喷射头,具备:作为前述促动器板的第一促动器板和第二促动器板;作为前述盖板的第一盖板和第二盖板;作为前述封闭板的第一封闭板和第二封闭板;以及在前述第一封闭板与前述第二封闭板之间设置的流路板,前述第一促动器板在前述第一封闭板与前述流路板之间设置,前述第二促动器板在前述第二封闭板与前述流路板之间设置,前述第一盖板在前述第一促动器板与前述流路板之间设置,前述第二盖板在前述第二促动器板与前述流路板之间设置,前述流路板具有与前述第一盖板的前述液体流通孔和前述第二盖板的前述液体流通孔连通的液体供给流路、以及与前述循环路连通的液体排出流路。
(9) 一种液体喷射记录装置,其具备:上述(6)至上述(8)的任一项所记载的液体喷射头;和安装有前述液体喷射头的基体。
符号说明
1…打印机,10…框体,2a、2b…搬送机构,21…栅格辊,22…夹送辊,3(3Y、3M、3C、3B)…墨水罐,4(4Y、4M、4C、4K)…喷墨头,40(40A、40B)…头芯片,41…流路板,42…入口歧管,43…返回板,44…喷嘴板,50…供给管,51…促动器板,51a、51b…压电基板,51f1…第一面,51f2…第二面,511…下端面,512…上端面,52…盖板,53…封闭板,54…吐出通道,54K…开口,55…虚设通道,6…扫描机构,31、32…导轨,33…滑架,33a…基座,33b…壁部,34…驱动机构,35、36…滑轮,37…环状带,38…驱动马达,61…共同电极,62…共同电极焊盘,63…个别电极,64…个别电极焊盘,64B…旁路布线,70…液体供给路,71…共同墨水室,72…狭缝,74…入口流路,75…出口流路,76…循环路,77…供给路,78…喷嘴,8…墨水循环机构,81…墨水供给管,82…墨水排出管,83…循环流路,84…加压泵,85…吸引泵,P…记录纸,R1…端部区域,R2…通道形成区域,d…搬送方向。

Claims (9)

1.一种液体喷射头芯片,具备:
促动器板,其具有表面、背面、以及沿将所述表面与所述背面相连的厚度方向贯通并且沿与所述厚度方向正交的第一方向延伸的吐出通道;
共同电极,其在所述吐出通道的内表面设置;
外部连接用的共同电极焊盘,其在所述背面中的所述第一方向上的端部区域设置,与所述共同电极连接;
盖板,其以与所述促动器板的所述表面相对的方式配置,具有与所述吐出通道相对的液体流通孔;以及
封闭板,其以与所述促动器板的所述背面中的除了所述端部区域以外的通道形成区域相对的方式配置,将所述吐出通道闭塞。
2.根据权利要求1所述的液体喷射头芯片,其特征在于,
还具备喷嘴板,所述喷嘴板以与所述促动器板中的与所述背面交叉的前方端面相对的方式配置,
所述吐出通道具有在所述前方端面露出的吐出端。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的液体喷射头芯片,其特征在于,
还具备个别电极和个别电极焊盘,
所述促动器板还具有非吐出通道,所述非吐出通道以在与所述厚度方向和所述第一方向两者正交的第二方向上与所述吐出通道彼此隔开而相邻的方式设置,
所述个别电极在所述非吐出通道的内表面设置,
所述个别电极焊盘在所述背面中的所述端部区域设置,与所述个别电极连接。
4.根据权利要求1或权利要求2所述的液体喷射头芯片,其特征在于,
所述吐出通道还具有吐出端和闭塞端,所述吐出端在所述促动器板中的与所述表面和所述背面交叉的前方端面露出,所述闭塞端位于所述促动器板中的与所述前方端面相反一侧的后方端面、与所述前方端面之间,
所述吐出通道的所述闭塞端包括倾斜面,从所述倾斜面与所述背面的交叉位置直至所述吐出端的第一距离比从所述倾斜面与所述表面的交叉位置直至所述吐出端的第二距离更短。
5.根据权利要求1或权利要求2所述的液体喷射头芯片,其特征在于,
所述促动器板包括:
沿所述厚度方向层叠的具有第一极化方向的第一压电基板;和
具有与所述第一极化方向不同的第二极化方向的第二压电基板,
所述共同电极在所述厚度方向上从所述表面至到达所述背面而连续地覆盖所述吐出通道的内表面。
6.一种液体喷射头,具备根据权利要求1所述的液体喷射头芯片。
7.根据权利要求6所述的液体喷射头,其特征在于,
还具备返回板,
所述吐出通道具有在所述促动器板中的与所述背面交叉的前方端面露出的吐出端,
所述返回板包括循环路,所述循环路以覆盖所述促动器板的所述前方端面的方式配置,并与所述吐出通道连通。
8.根据权利要求7所述的液体喷射头,其特征在于,
具备:
作为所述促动器板的第一促动器板和第二促动器板;
作为所述盖板的第一盖板和第二盖板;
作为所述封闭板的第一封闭板和第二封闭板;以及
在所述第一封闭板与所述第二封闭板之间设置的流路板,
所述第一促动器板在所述第一封闭板与所述流路板之间设置,
所述第二促动器板在所述第二封闭板与所述流路板之间设置,
所述第一盖板在所述第一促动器板与所述流路板之间设置,
所述第二盖板在所述第二促动器板与所述流路板之间设置,
所述流路板具有与所述第一盖板的所述液体流通孔和所述第二盖板的所述液体流通孔连通的液体供给流路、以及与所述循环路连通的液体排出流路。
9. 一种液体喷射记录装置,具备:
根据权利要求6至权利要求8中的任一项所述的液体喷射头;和
安装有所述液体喷射头的基体。
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