CN116176128A - 液体喷射头 - Google Patents

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Abstract

一种液体喷射头，其包括：具有第一表面和与第一表面相反的第二表面的第一基板，第一表面具有结构体；具有面向第一基板的第一表面的第二表面的第二基板；以及具有面向第一基板的第二表面的第一表面的第三基板。第一基板、第二基板和第三基板通过粘合剂接合在一起。第一基板的第二表面具有位于结构体的后侧的区域中的开口，并且该开口具有曲率半径均为R2的角部。第二基板的第二表面在面向结构体的区域中具有开口，并且该开口具有曲率半径均为R1的角部。曲率半径R1和R2满足R1<R2。

Description

液体喷射头
技术领域
本公开总体上涉及液体喷射头。
背景技术
近年来制造的微机电系统(MEMS)装置(例如压力传感器和加速度传感器)包括均具有基板组(其通过用粘合剂将基板接合在一起而形成)的装置。这样的装置的示例包括喷射液体的液体喷头。
这样的液体喷射头的示例包括喷墨打印头。喷墨打印头包括施加能量以用于喷墨的能量产生元件。
基板的前表面具有喷射口限定构件。喷射口限定构件具有用于喷墨的多个喷射口。基板具有用作墨水通道的通孔，墨水从基板的后表面通过所述通孔供给到前表面。通孔与喷射口连通。在经过通孔之后，墨水通过能量产生元件施加的力而经由喷射口喷射。能量产生元件的示例包括能够通过通电加热使墨水沸腾的元件(例如加热器元件)、以及能够利用体积变化对液体加压的元件(例如压电元件)。
日本专利特开第2013-91272号公开了一种液体喷射设备，其是包括基板组的示例性装置。具体地，该液体喷射设备包括与喷嘴孔口连通的压力产生室和压电元件，每个压电元件都包括压电体层和位于压电体层上的电极。积聚在压力产生室中的液体通过喷嘴孔口喷出。
在与日本专利特开第2013-91272号的公开相类似的液体喷射设备中，多个基板通常用粘合剂接合在一起。然而，粘合剂可能会相对于位于基板接合表面处的结构体溢出并影响喷射特性。例如，粘合剂可能与压电元件的振动板重叠，导致振动特性的变化。粘合剂可能会堵塞用于向包含能量产生元件的公共液体室供给液体的供给口并阻碍液体供给，由此影响喷射特性。
发明内容
本公开提供了一种液体喷射头，该液体喷射头相对于位于基板的接合表面处的结构体具有受控的粘合剂流动。
本公开的一方面提供了一种液体喷射头，其包括：第一基板，所述第一基板具有第一表面和与第一表面相反的第二表面，第一表面具有结构体；第二基板，所述第二基板具有面向第一基板的第一表面的第二表面；以及第三基板，所述第三基板具有面向第一基板的第二表面的第一表面。第一基板和第二基板通过位于第一基板的第一表面和第二基板的第二表面之间的粘合剂接合在一起。第一基板和第三基板通过位于第一基板的第二表面和第三基板的第一表面之间的粘合剂接合在一起。第一基板的第二表面具有开口，该开口位于所述结构体的后侧的区域中并且具有曲率半径均为R2的角部。第二基板的第二表面具有开口，该开口位于面向所述结构体的区域中并且具有曲率半径均为R1的角部。曲率半径R1和R2满足R1<R2。
参考附图，根据以下的示例性实施例的描述，本公开的更多特征将变得显而易见。
附图说明
图1是第一实施例中的接合基板的截面图。
图2A至2C是第一实施例中的各个基板的截面图。
图3是接合基板的截面图，示出了本公开中解决的问题。
图4A至图4C以及图4A'和图4A"是根据本公开第一实施例形成的各个基板的截面图。
图5是示出曲率半径、粘合剂沿着角部的延伸、以及粘合剂的溢出宽度之间的关系的图。
图6是根据本公开第一实施例形成的接合基板的截面图。
图7是第二实施例中的接合基板的截面图。
图8A至8C是第二实施例中的各个基板的截面图。
图9是接合基板的截面图，示出了本公开中解决的问题。
图10A至10C是根据本公开第二实施例形成的各基板的截面图。
图11是根据本公开第二实施例形成的接合基板的截面图。
图12是第三实施例中的接合基板的截面图。
图13A至13C和图13B'是第三实施例中的各个基板的截面图。
图14是接合基板的截面图，示出了本公开中解决的问题。
图15A至15C是根据本公开第三实施例形成的各基板的截面图。
图16是根据本公开第三实施例形成的接合基板的截面图。
图17是第四实施例中的接合基板的截面图。
图18A至图18C和图18B'是第四实施例中的各个基板的截面图。
图19是接合基板的截面图，示出了本公开中解决的问题。
图20A至20C是根据本公开第四实施例形成的各基板的截面图。
图21是根据本公开第四实施例形成的接合基板的截面图。
具体实施方式
下面将参照附图描述本公开的实施例。本文描述的部件的尺寸、材料、形状和相对位置可以根据应用本公开的设备的配置和各种条件而适当地改变，因此不旨在将本公开的范围限制于以下的实施例。应注意，本领域中的已知或公知的技术适用于本文没有具体示出或描述的配置或步骤。重复的说明内容可以省略。
如本文所用，术语“曲率半径”是指从接合界面观察时在每个基板的平面图中的开口的每个角部的形状。根据开口(例如凹部或通孔)的从粘合剂流动的表面(接合界面)算起的深度，优选地，开口的深度的1/2以上具有相同的曲率半径；更优选地，开口的深度的3/4以上具有相同的曲率半径；最优选地，开口的整个深度都具有相同的曲率半径。
以下的实施例将描述接合三个基板的示例。实施例不限于该示例并且适用于三个或更多个基板的接合。
第一实施例
下面将参照附图描述根据本公开第一实施例的用于液体喷射头的基板。为了充分地说明本公开，在下述的实施例中可能给出了具体的陈述。这些陈述给出了示例，但并非特定地用于限制本公开的范围。
液体喷射头是在诸如喷墨打印机的打印设备中所包括的构件。打印设备还包括容纳待供给到液体喷射头的液体的液体容纳部分以及用于要进行打印的打印介质的输送机构。
图1是根据本公开第一实施例的用于液体喷射头的接合基板的截面图。在图1中未示出粘合剂对开口的影响或者本公开要解决的问题。
液体喷射头包括第一基板1、第二基板2和第三基板3。第一基板1具有第一表面1a和第二表面1b。第二基板2具有第一表面2a和第二表面2b。第三基板3具有第一表面3a和第二表面3b。图2A至2C是第一实施例中的彼此分离的基板的截面图。
各个基板用粘合剂4接合在一起以形成液体喷射头基板。换言之，接合基板具有至少带有粘合剂的多个接合表面。
第一基板1例如是硅基板。第一表面1a具有振动膜6。振动膜6上具有压电元件5(结构体)。第二表面1b具有用作压力室7的开口(空间)。振动膜6用作压力室的顶壁并限定多个压力室7。
第二基板2例如是硅基板。第二基板2被设置成覆盖压电元件5。第二基板2的第二表面2b具有面向压电元件5的凹部8，并且通过粘合剂4接合到第一基板1的第一表面1a。凹部8接收与多个压力室7一一对应地布置的多个压电元件5。
第三基板3接合到第一基板1的第二表面1b。第三基板3例如是硅基板。第三基板3与第一基板1和振动膜6一起限定压力室7。
第三基板3具有液体喷射通道9。液体喷射通道9的底部具有用于液体喷射的喷射口10。喷射口10和液体喷射通道9延伸穿过第三基板3。喷射口10位于第三基板3的与压力室7相反的一侧。因此，压力室7的容积变化导致积聚在压力室7中的液体经过液体喷射通道9并从喷射口10喷射。
第二基板2上具有墨盒(未示出)。第二基板2具有延伸穿过第二基板2的通孔11。第二基板2的通孔11进一步延伸穿过第一基板1并与第一基板1中的压力室7连通。因此，墨盒中的液体通过通孔11被供给到压力室7。
压电元件5设置在振动膜6上，由此形成压电致动器。压电致动器包括振动膜形成层上的下电极(未示出)、下电极上的压电元件5、以及压电元件5上的上电极(未示出)。
振动膜形成层通过例如等离子体化学气相沉积(CVD)来形成。然后，依次形成氢阻挡膜(未示出)、下电极(未示出)、压电体膜和上电极(未示出)。下电极和上电极通过例如溅射工艺形成。压电体膜通过溶胶-凝胶工艺形成。压电体膜可以通过溅射工艺形成。
压电元件5可以包括由例如溶胶-凝胶工艺或溅射工艺形成的锆钛酸铅(PZT)膜。压电元件5包括金属氧化物晶体的烧结体。形成夹层和布线层，使得致动器可以被驱动，从而形成用作致动器基板的第一基板1。
压电元件5位于振动膜6的与压力室7相反的一侧。换言之，压电元件5位于振动膜6的与压力室7相反的表面上。
振动膜6能够朝向压力室7变形。
由驱动集成电路(IC)(未示出)施加到压电元件5的驱动电压因逆压电效应而促使压电元件5变形。因此，振动膜6也与压电元件5一起变形，导致压力室7的容积变化。这样给液体加压。
加压液体经过液体喷射通道9并作为微小液滴从喷射口10喷射。
图2A至图2C所示的基板加工没有特别限制，并且通过使用典型的基板制造工艺来执行。例如，半导体制造工艺可以用于硅基板。在基板的表面上形成期望的蚀刻掩模，然后执行Si干法蚀刻，由此处理基板。对于蚀刻掩模，例如，可以使用基于酚醛清漆的光致抗蚀剂。基板可以通过曝光、显影和图案化来形成。
例如，对于Si干法蚀刻，可以使用被称为Bosch工艺的蚀刻方法。该工艺包括使用SF6气体的蚀刻和使用C4F8气体的涂覆。通过改变光致抗蚀剂的曝光掩模，可以将本公开的第一实施例中的每个开口的角部的曲率半径改变为任意值。
尽管至少这些基板的待接合表面(例如，第一基板1的第二表面1b和第三基板3的第一表面3a)的开口需要在将基板接合在一起之前进行加工，但是可以在将基板接合在一起之前或之后执行诸如在除了待接合表面以外的表面处的开口形成和基板减薄这样的基板加工。
对于粘合剂4，可以适当地使用对基板具有高粘性的材料。此外，可以使用包含很少气泡并表现出良好涂布性能的材料。此外，可以使用具有低粘度以允许粘合剂变薄的材料。粘合剂可以包含树脂，例如环氧树脂、丙烯酸树脂、硅树脂、苯并环丁烯树脂、聚酰胺树脂、聚酰亚胺树脂和聚氨酯树脂。
粘合剂4的固化方法的示例包括热固化和紫外线(UV)辐射延迟固化。
在任一基板能够透射紫外线的情况下，也可以使用紫外线固化。施加粘合剂的方法包括以旋涂方式将粘合剂施加至干膜，并且将粘合剂转印至基板的任何一个待接合表面。粘合剂能够以任何其他的方式(例如通过丝网印刷)施加。如果粘合剂是光敏粘合剂，则可以使用光刻构图(photolithographic patterning)。
粘合剂可以形成为较厚的厚度，以消除接合基板时的空隙。在将基板接合在一起之前，粘合剂的厚度为1.0μm以上，优选为2.0μm以上，更优选为5.0μm以上。
增厚粘合剂可以减少或消除空隙，但是增加了粘合剂会溢出到接合表面处的开口中的可能性。可能会出现本公开要解决的问题。
图3是用粘合剂4接合在一起的第一基板1、第二基板2和第三基板3的示意性截面图。现在将描述图3中受粘合剂影响的部分12。如果粘合剂4未被控制并防止其溢出，则粘合剂4可能会溢出到第二基板2的第二表面2b的凹部8中并与振动膜6重叠。此外，粘合剂4可能会溢出到第一基板1的第二表面1b的压力室7中，沿着压力室7的角部延伸，并且类似地与振动膜6重叠。粘合剂的溢出部和振动膜6之间的重叠会影响振动膜6的振动特性，由此影响喷射性能。用作通道的通孔11可能会由于粘合剂的溢出部而变窄或堵塞，这可能会影响喷射性能。
根据本公开的第一实施例，在用粘合剂接合在一起的基板的接合表面处的开口的角部的曲率半径之间的关系被限定用以控制粘合剂的溢出部，由此实现良好的喷射性能。
图5示出了粘合剂沿着基板开口的角部的延伸的测量值和粘合剂在用粘合剂接合在一起的基板的接合表面处溢出的宽度的测量值，并且示出了各个测量值与曲率半径为8μm时的基准值的比率。制备包括具有不同曲率半径R的开口的基板以用于实验。本文使用的术语“延伸”是指表面张力导致溢出到开口中的粘合剂相对于接合界面X-Y在高度方向Z上沿着开口的角部延伸的现象。本文使用的术语“溢出宽度”是指在与接合界面X-Y相同的平面上溢出到开口的粘合剂沿着X轴或Y轴的尺寸。参见图5，较大的曲率半径R意味着延伸减小且溢出宽度相对增加。特别地，20μm以上的曲率半径R表明能够充分地抑制延伸。相比之下，较小的曲率半径R意味着延伸增加且溢出宽度相对减小。换言之，限定多个待接合表面的开口的角部的曲率半径之间的关系能够控制粘接剂的溢出。
图4A至4C包括本公开的第一实施例中的第一基板1、第二基板2和第三基板3的开口的平面图。图4A中用作凹部8的开口的每个角部的小曲率半径R1允许在第一基板1的第一表面1a上溢出的粘合剂4沿着凹部8的角部积极地延伸，由此减少溢出量。这样可以减少或消除粘合剂4对振动膜6的影响。
此外，图4B中压力室7的每个角部的大曲率半径R2可以抑制在第三基板3的第一表面3a上溢出的粘合剂4沿着压力室7的角部延伸。这样可以减少或消除粘合剂4对振动膜6的影响。换言之，曲率半径R1和R2满足R1<R2即可减少或消除粘合剂4对振动膜6的影响。曲率半径为R2的开口位于第一基板1的第二表面1b内的区域中，并且该区域位于结构体的后侧。
如图5所示，图4A中用于促进粘合剂沿角部延伸并减小粘合剂溢出宽度的曲率半径R1优选地小于12μm，更优选地小于或等于8μm。图4B中用于抑制粘合剂沿角部延伸的曲率半径R2优选地大于20μm，更优选地大于或等于30μm。
对于在图4A中用作通孔11的开口的每个角部的曲率半径R3而言，粘合剂沿着角部的过度延伸可能会导致粘合剂到达并污染第二基板2的第一表面2a。相比之下，过度抑制粘合剂沿角部的延伸可能会导致粘合剂减小通孔11的横截面积或堵塞通孔11，由此影响墨水的流动。因此，曲率半径R3可以满足R1<R3<R2且12μm≤R3≤20μm。
图4A'和4A"均示出了包括台阶部分15的通孔11。在这样的情况下，粘合剂4沿着角部延伸并积聚在台阶部分15处，从而可以抑制粘合剂4到达第二基板2的第一表面2a。因此，台阶部分15允许粘合剂4沿着角部积极地延伸。换言之，曲率半径R3可以满足R3≤R1<R2。在此情况下，通孔11的比台阶部分15更靠近第二基板2的第一表面2a的部分可以具有大于曲率半径R3的曲率半径。这样的曲率半径可以抑制粘合剂4到达第二基板2的第一表面2a。
液体喷射通道9可以具有任意的开口形状。然而，溢出到用作压力室7的开口中的粘合剂4可能会到达液体喷射通道9并且影响喷射口10。为此，如图4C所示，液体喷射通道9的每个角部的曲率半径R4优选地满足R2＝R4，更优选地满足R2<R4。
图6是根据如图4A至4C所示的本公开的第一实施例形成的通过粘合剂4接合在一起的基板或者第一基板1、第二基板2和第三基板3的截面图。本公开的第一实施例在具有多个接合表面的接合基板中控制粘合剂的溢出并且允许接合基板具有良好的喷射性能而不受粘合剂的影响。
第二实施例
下面将参照附图描述根据本公开第二实施例的用于液体喷射头的基板。在下面描述的实施例中，为了充分地说明本公开，可能给出了具体的陈述。这些陈述给出了示例，但并非特定地用于限制本公开的范围。以下的说明内容将重点关注第二实施例与第一实施例之间的不同之处。
尽管第二实施例的附图示出了液体喷射头被定向成使得喷射口位于上方且液体供给口位于下方，但是这样的定向是在制造液体喷射头的通道限定构件时采用的。在大多数情况下，液体喷射头被定向成使得喷射口在使用时位于下方。
图7是根据本公开第二实施例的用于液体喷射头的接合基板的截面图。在图7中未示出粘合剂对开口的影响或者本公开要解决的问题。图8A至8C是第二实施例中的彼此分离的基板的截面图。各个基板用粘合剂4接合在一起以形成液体喷射头基板。
第一基板1例如是硅基板。第一表面1a具有能量产生元件16和对应于能量产生元件16的供给口18。第一基板1的第二表面1b具有开口，每个开口用作通道19。供给口18与第一基板1中的通道19连通，使得液体从通道19通过供给口18被引导至在其中具有能量产生元件16的公共液体室17。
第二基板2例如是硅基板或不锈钢基板。第二基板2被设置成覆盖能量产生元件16。第二基板2的第二表面2b具有凹部8，其用作面向能量产生元件16的公共液体室17。第二基板2接合到第一基板1，使得凹部8接收与多个公共液体室17一一对应地布置的多个能量产生元件16。每个凹部8的顶部具有用于液体喷射的喷射口10。喷射口10和凹部8延伸穿过第二基板2且对应于能量产生元件16。因此，公共液体室17的容积变化导致积聚在公共液体室17中的液体从喷射口10喷射。第二基板2通过粘合剂4接合到第一基板1的第一表面1a。
第三基板3接合到第一基板1的第二表面1b。第三基板3例如是硅基板。第三基板3具有用于通道转换的开口20。开口20延伸穿过第三基板3。
用于通道转换的开口20使得通道19包括液体供给通道和液体收集通道。负压控制单元(未示出)在液体供给通道和液体收集通道之间产生压差。该压差导致液体供给通道中的液体通过供给口18流到公共液体室17并进一步通过供给口18流到液体收集通道。
该流动允许例如将通过经由喷射口10蒸发而粘度增加的液体、气泡和异物从处于打印停止状态的喷射口10和公共液体室17收集到液体收集通道中。这样可以抑制喷射口10和公共液体室17中的液体的粘度增加。
此外，墨盒(未示出)设置在第三基板3的上游。第三基板3中的用于通道转换的开口20与第一基板1中的通道19和供给口18连通并且还与公共液体室17连通。在第二实施例中，供给口18用作由液体喷射头喷射的液体的供给路径。
第一基板1的第一表面1a具有表面膜层(未示出)，该表面膜层包括连接到能量产生元件16的布线层和绝缘夹层。供给口18和通道19通过使用蚀刻掩模(例如使用光致抗蚀剂制成该蚀刻掩模)进行蚀刻而形成。例如，假设能量产生元件16是电热转换元件。在由驱动IC(未示出)施加的驱动电压的作用下，电热转换元件在液体中瞬间产生气泡。由气泡的生长引起的公共液体室17中的压力变化被用于通过喷射口10喷射液滴。
与第一实施例中一样，图8A至8C所示的基板加工没有特别限制，并且通过使用典型的基板制造工艺来执行。通过改变光致抗蚀剂的曝光掩模，可以将本公开的第二实施例中的每个开口的角部的曲率半径改变为任意值。尽管至少这些基板的待接合表面的开口需要在将基板接合在一起之前进行加工，但是可以在将基板接合在一起之前或之后执行诸如在除了待接合表面以外的表面处的开口形成和基板减薄这样的基板加工。
用于粘合剂4的材料、固化粘合剂4的方法、以及施加粘合剂4的方法与第一实施例相同。粘合剂可以形成为较厚的厚度，以消除接合基板时的空隙。在将基板接合在一起之前，粘合剂的厚度为1.0μm以上，优选为2.0μm以上，更优选为5.0μm以上。增厚粘合剂可以减少或消除空隙，但是增加了粘合剂会溢出到接合表面处的开口中的可能性。可能会出现本公开要解决的问题。
图9是用粘合剂4接合在一起的第一基板1、第二基板2和第三基板3的示意性截面图。现在将描述图9中受粘合剂影响的部分12。如果粘合剂4未被控制并防止其溢出，则粘合剂4可能会溢出到第二基板2的第二表面2b的凹部中并阻塞供给口18。此外，粘合剂4可能会溢出到第一基板1的第二表面1b的通道19中，沿着通道19的角部延伸，并且类似地阻塞供给口18。
粘合剂4的溢出部对供给口18的阻塞可能会堵塞供给口18，使得液体不能供给到公共液体室17。对于如第二实施例中所述的液体供给通道中的液体通过供给口18流到公共液体室17并进一步通过供给口18流到液体收集通道的配置，供给口18可能会由于粘合剂的溢出部而变窄。这可能会使得难以将例如通过经由喷射口10蒸发而粘度增加的液体、气泡和异物收集到液体收集通道中。因此，喷射口10和公共液体室17中的液体可能会增加粘度，从而影响喷射性能。
根据本公开的第二实施例，在用粘合剂接合在一起的基板的接合表面处的开口的角部的曲率半径之间的关系被限定用以控制粘合剂的溢出部，由此实现良好的喷射性能。
图10A至10C包括本公开的第二实施例中的第一基板1、第二基板2和第三基板3的开口的平面图。图10A中用作凹部8的开口的每个角部的小曲率半径R1允许在第一基板1的第一表面1a上溢出的粘合剂4沿着凹部8的角部积极地延伸，由此减少溢出量。这样可以减少或消除粘合剂4对供给口18的影响。
此外，图10B中的通道19的每个角部的大曲率半径R2可以抑制在第三基板3的第一表面3a上溢出的粘合剂4沿着通道19的角部延伸。这样可以减少或消除粘合剂4对供给口18的影响。
换言之，曲率半径R1和R2满足R1<R2即可减少或消除粘合剂4对供给口18的影响。此外，在第三基板3的第一表面3a上溢出的粘合剂4可能会阻塞用于通道转换的开口20，延伸穿过开口，并到达第三基板3的第二表面3b。为此，第三基板3中用于通道转换的开口20的每个角部的曲率半径R5可以满足R2<R5或者R1<R2<R5。
如图5所示，图10A中用于促进粘合剂沿角部延伸并减小粘合剂溢出宽度的曲率半径R1优选地小于12μm，更优选地小于或等于8μm。图10B中用于抑制粘合剂沿角部延伸的曲率半径R2优选地大于20μm，更优选地大于或等于30μm。
图11是根据如图10A至10C所示的本公开的第二实施例形成的通过粘合剂4接合在一起的基板或者第一基板1、第二基板2和第三基板3的截面图。本公开的第二实施例在具有多个接合表面的接合基板中控制粘合剂的溢出并且允许接合基板具有良好的喷射性能而不受粘合剂的影响。
第三实施例
下面将参照附图描述根据本公开第三实施例的用于液体喷射头的基板。在下面描述的实施例中，为了充分地说明本公开，可能给出了具体的陈述。这些陈述给出了示例，但并非特定地用于限制本公开的范围。以下的说明内容将重点关注第三实施例与第一实施例之间的不同之处。
图12是根据本公开第三实施例的用于液体喷射头的接合基板的截面图。图12中未示出粘合剂对开口的影响或者本公开要解决的问题。图13A至13C是第三实施例中的彼此分离的基板的截面图。各个基板用粘合剂4接合在一起以形成液体喷射头基板。
第一基板1例如是硅基板。第一表面1a具有振动膜6和位于振动膜6上的凹部8。压电元件5位于凹部8的底部。凹部8可以通过加工基板来形成。如图13B'所示，凹部8可以通过例如使用永久抗蚀剂14(譬如SU-8)进行曝光和显影而形成在期望的位置处。
第二基板2例如是硅基板。第二基板2被设置成覆盖压电元件5。第二基板2的第二表面2b通过粘合剂4接合到第一基板1的第一表面1a。
第三基板3的第一表面3a具有用作压力室7的开口。各个基板接合在一起，使得凹部8接收与多个压力室7一一对应地布置的多个压电元件5。
第三基板3是例如硅基板，并且至少具有用作压力室7的开口和用于液体喷射的喷射口10。尽管在第三实施例中没有示出第一实施例所示的液体喷射通道，但是液体喷射通道可以像在第一实施例中那样位于压力室7和喷射口10之间。
第三基板3的第一表面3a接合到第一基板1的第二表面1b。振动膜6用作每个压力室7的顶壁并限定多个压力室7。
图14是用粘合剂4接合在一起的第一基板1、第二基板2和第三基板3的示意性截面图。现在将描述图14中受粘合剂影响的部分12。如果粘合剂4未被控制并保持以免溢出，则粘合剂4可能会溢出到第一基板1的第一表面1a的凹部8中，沿着凹部8的角部延伸，并与振动膜6重叠。此外，粘合剂4可能会溢出到第三基板3的第一表面3a的压力室7中并与振动膜6重叠。粘合剂的溢出部和振动膜6之间的重叠会影响振动膜6的振动特性，由此影响喷射性能。
根据本公开的第三实施例，改变在各个基板的接合表面处的开口的角部的曲率半径以控制粘合剂的溢出部，由此实现良好的喷射性能。
图15A至15C包括本公开的第三实施例中的第一基板1、第二基板2和第三基板3的开口的平面图。图15B中用作凹部8的开口的每个角部的大曲率半径R1可以抑制在第一基板1的第一表面1a上溢出的粘合剂4沿着凹部8的角部延伸，由此减少或消除粘合剂4对振动膜6的影响。
此外，图15C中的压力室7的每个角部的小曲率半径R2允许在第三基板3的第一表面3a上溢出的粘合剂4沿着压力室7的角部延伸，由此减少或消除粘合剂4对振动膜6的影响。换言之，曲率半径R1和R2满足R1>R2即可减少或消除粘合剂4对振动膜6的影响。
如图5所示，用于抑制粘合剂沿角部延伸的曲率半径R1优选地大于20μm，更优选地大于或等于30μm。用于促进粘合剂沿角部延伸的曲率半径R2优选地小于12μm，更优选地小于或等于8μm。
对于在图15A中用作通孔11的开口的每个角部的曲率半径R3而言，粘合剂沿着角部的过度延伸可能会导致粘合剂到达并污染第二基板2的第一表面2a。相比之下，过度抑制粘合剂沿角部的延伸可能会导致粘合剂减小通孔11的横截面积或堵塞通孔11，由此影响液体的流动。因此，曲率半径R3可以满足R1>R3>R2且12μm≤R3≤20μm。
图16是根据如图15A至15C所示的本公开的第三实施例形成的通过粘合剂4接合在一起的基板或者第一基板1、第二基板2和第三基板3的截面图。本公开的第三实施例在具有多个接合表面的接合基板中控制粘合剂的溢出并且允许接合基板具有良好的喷射性能而不受粘合剂的影响。
第四实施例
下面将参照附图描述根据本公开第四实施例的用于液体喷射头的基板。在下面描述的实施例中，为了充分地说明本公开，可能给出了具体的陈述。这些陈述给出了示例，但并非特定地用于限制本公开的范围。以下的说明内容将重点关注第四实施例与第二实施例之间的不同之处。
尽管第四实施例的附图示出了液体喷射头被定向成使得喷射口位于上方且液体供给口位于下方，但是这样的定向是在制造液体喷射头的通道限定构件时采用的。在大多数情况下，液体喷射头被定向成使得喷射口在使用时位于下方。
图17是根据本公开第四实施例的用于液体喷射头的接合基板的截面图。在图17中未示出粘合剂对开口的影响或者本公开要解决的问题。图18A至18C是第四实施例中的彼此分离的基板的截面图。各个基板用粘合剂4连接在一起以形成液体喷射头基板。
第一基板1例如是硅基板。第一表面1a具有能量产生元件16和对应于能量产生元件16的供给口18。第一基板1的第一表面1a具有凹部8。每个能量产生元件16都位于凹部8的底部。凹部8可以通过加工基板来形成。如图18B'所示，凹部8可以通过例如使用永久抗蚀剂14(譬如SU-8)进行曝光和显影而形成在期望的位置处。
第二基板2是例如硅基板或不锈钢基板，并且具有用于液体喷射的多个喷射口10。第二基板2的第二表面2b接合到第一基板1的第一表面1a，使得喷射口10与相应的能量产生元件16对准。第一基板1的第一表面1a处的凹部8用作公共液体室17。例如，假设能量产生元件16是电热转换元件。在由驱动IC(未示出)施加的驱动电压的作用下，电热转换元件在液体中瞬间产生气泡。由气泡的生长引起的公共液体室17中的压力变化被用于通过喷射口10喷射液滴。
第三基板3例如是硅基板。第三基板3具有与通道转换构件成一体的通道19。与第二实施例一样，通道19包括液体供给通道和液体收集通道。由负压控制单元(未示出)产生的压差使得液体供给通道中的液体通过供给口18流到公共液体室17并进一步通过供给口18流到液体收集通道。第三基板3的第二表面3b具有用于通道转换的开口20。开口20和通道19延伸穿过第三基板3。
第一基板1中的供给口18与第三基板3中的通道19连通，使得液体从通道19通过供给口18被引导至在其中具有能量产生元件16的公共液体室17。
图19是用粘合剂4接合在一起的第一基板1、第二基板2和第三基板3的示意性截面图。现在将描述图19中受粘合剂影响的部分12。如果粘合剂4未被控制并防止其溢出，则粘合剂4可能会溢出到第一基板1的第一表面1a的凹部8中，沿着凹部8的角部延伸，并阻塞供给口18。
此外，粘合剂4可能会溢出到第一基板1的第二表面1b处的通道19中，沿着通道19的角部延伸，并且类似地阻塞供给口18。
粘合剂4的溢出部对供给口18的阻塞可能会堵塞供给口18，使得液体不能供给到公共液体室17。对于如第四实施例中所述的液体供给通道中的液体通过供给口18流到公共液体室17并进一步通过供给口18流到液体收集通道的配置，供给口18可能会由于粘合剂的溢出部而变窄。这可能会使得难以将例如通过经由喷射口10蒸发而粘度增加的液体、气泡和异物收集到液体收集通道中。因此，喷射口10和公共液体室17中的液体可能会增加粘度，从而影响喷射性能。
根据本公开的第四实施例，在用粘合剂接合在一起的基板的接合表面处的开口的角部的曲率半径之间的关系被限定用以控制粘合剂的溢出部，由此实现良好的喷射性能。
图20A至20C包括本公开的第四实施例中的第一基板1、第二基板2和第三基板3的开口的平面图。在图20B中，用作凹部8的开口的每个角部的大曲率半径R1可以抑制在第二基板2的第二表面2b上溢出的粘合剂4沿着凹部8的角部延伸，由此减少或消除粘合剂4对供给口18的影响。
此外，图20C中的通道19的每个角部的小曲率半径R2允许在第三基板3的第一表面3a上溢出的粘合剂4沿着通道19的角部延伸，由此减少或消除粘合剂4对供给口18的影响。换言之，曲率半径R1和R2满足R1>R2即可减少或消除粘合剂4对供给口18的影响。
如图5所示，用于抑制粘合剂沿角部延伸的曲率半径R1优选地大于20μm，更优选地大于或等于30μm。用于促进粘合剂沿角部延伸的曲率半径R2优选地小于12μm，更优选地小于或等于8μm。
图21是根据如图20A至20C所示的本公开的第四实施例形成的通过粘合剂4接合在一起的基板或者第一基板1、第二基板2和第三基板3的截面图。本公开的第四实施例在具有多个接合表面的接合基板中控制粘合剂的溢出并且允许接合基板具有良好的喷射性能而不受粘合剂的影响。
本公开的实施例可以提供一种液体喷射头，其能够使相对于位于基板的接合表面处的结构体溢出的粘合剂的流动受控。
尽管已经参照示例性实施例描述了本公开，但是应当理解，本公开不限于所公开的示例性实施例。所附权利要求的范围应给予最广泛的解释以便涵盖所有这样的变型以及等同的结构和功能。

Claims (10)

1.一种液体喷射头，包括:
第一基板，所述第一基板具有第一表面和与所述第一表面相反的第二表面，所述第一表面具有结构体；
第二基板，所述第二基板具有面向所述第一基板的第一表面的第二表面；以及
第三基板，所述第三基板具有面向所述第一基板的第二表面的第一表面，
所述第一基板和所述第二基板通过位于所述第一基板的第一表面和所述第二基板的第二表面之间的粘合剂接合在一起，
所述第一基板和所述第三基板通过位于所述第一基板的第二表面和所述第三基板的第一表面之间的粘合剂接合在一起，
所述第一基板的第二表面具有开口，该开口位于所述结构体的后侧的区域中并且具有曲率半径均为R2的角部，
所述第二基板的第二表面具有开口，该开口位于面向所述结构体的区域中并且具有曲率半径均为R1的角部，
曲率半径R1和R2满足R1<R2。
2.根据权利要求1所述的液体喷射头，其中，在所述第一基板的第二表面处的开口和所述第三基板限定用作压力室的空间。
3.根据权利要求1所述的液体喷射头，其中
所述第二基板还具有延伸穿过所述第二基板的开口，并且延伸穿过所述第二基板的所述开口具有曲率半径均为R3的角部，并且
曲率半径R1、R2和R3满足R1<R3<R2。
4.根据权利要求1所述的液体喷射头，其中
所述第二基板还具有延伸穿过第二基板且包括台阶部分的通孔，
包括所述台阶部分的所述通孔具有位于所述第二基板的第二表面处的开口，该开口具有曲率半径均为R3的角部，并且
曲率半径R1、R2和R3满足R3≤R1<R2。
5.根据权利要求1所述的液体喷射头，其中
所述第三基板还具有用于液体喷射的喷射口和用于向所述喷射口供给液体的液体喷射通道，
所述液体喷射通道具有曲率半径均为R4的角部，并且
曲率半径R2和R4满足R4≥R2。
6.根据权利要求1所述的液体喷射头，其中
所述第二基板具有喷射口，
所述第二基板的开口和所述第一基板限定用作公共液体室的空间，
所述第一基板的开口和所述第三基板限定用作通道的空间，并且
所述结构体是能量产生元件，所述能量产生元件配置成产生使液体通过所述喷射口进行喷射的能量。
7.根据权利要求6所述的液体喷射头，其中
所述第三基板还具有连接到所述通道的开口，
所述第三基板的开口具有曲率半径均为R5的角部，并且
曲率半径R1、R2和R5满足R1<R2<R5。
8.根据权利要求1所述的液体喷射头，其中，R1<12μm并且R2>20μm。
9.根据权利要求6的液体喷射头，其中，所述能量产生元件是电热转换元件。
10.根据权利要求1所述的液体喷射头，其中，所述结构体是配置成产生用于液体喷射的压力的压电元件。
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