CN1576012A - 制造液体喷射头的方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于制造液体喷射头的方法，包括以下步骤，将包括多个呈梳状布置的压电元件的振动器组件放置在头壳体中；使用一种树脂填充压电元件之间，头壳体的容纳部分中，和液体供给口的每个空间；将一种树脂沉积在包括所述压电元件的端部的平面上，然后将所述树脂形成图案，以形成作为被隔离的压力传递部分的岛；将一隔板放置在形成图案的树脂上，并在该隔板上形成可溶解树脂图案；在所述可溶解树脂图案上形成一涂层；且将所述可溶解树脂图案溶解掉，以形成液体供给室，压力室等。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于制造液体喷射头的方法，该液体喷射头被用于借助喷墨(液体喷射)系统或类似系统、液体喷射装置等产生液滴的头盒。
本发明还设计一种制造液体喷射头的方法，该液体喷射头可被用于设有通信系统的装置，例如打印机，复印机，传真机，和设有打印机的文字处理器，其中在记录介质例如纸张，纱，纤维，纺织品，皮革，金属，塑料，玻璃和陶瓷上进行记录。该液体喷射头还可被用于工业上应用的结合有各种处理装置的复合记录装置。在该说明书中，术语“记录”的意思不仅包括在记录介质上提供具有例如有含义的字符或图形的图像，而且还包括在记录介质上提供具有例如无含义的图案。
背景技术
通常，在按需型液体喷射记录头中，压力室是通过放置一具有多个喷嘴的喷嘴板使其面对一借助压电元件(压电振动器)可以局部弹性变形的隔板而形成的。一种液体例如墨水，借助由于压电元件的收缩和伸长被抽吸引入压力室中，然后由于压电元件的伸长，墨滴被从喷嘴中喷出。为了增强压电元件和隔板之间的连接，例如在美国专利NO.4418355中公开了一种接合元件，其被插入每个压电元件和隔板之间使压电元件的位移被有效传递到压力室。日本专利NO.63-25942中也公开了一种使用底脚来增强连接的喷射装置。在上述任一种情况下，压电元件和构成压力室的构件被分别形成，然后彼此被连接在一起。在连接过程中，要求对准精度要高，从而增加了制造成本。也有可能压电元件的位移不能有效地被传递到压力室或压电元件的位移被传递到不应当移动的部分，导致喷嘴中的弯月面不稳定即串扰。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种用于制造液体喷射头的方法，其中设置隔离开的压力传递部分(岛)，用于将压力精确地传递给压力室，即使是在压电元件不是被以超高精度制造的情况下，且隔离开的压力传递部分与包括压力室等的液体通道结构整体地形成。因此，取消了接合步骤，这样就避免了接合误差。
本发明的另一个目的是提供一种简单的且廉价的用于制造高性能液体喷射头的方法，其中压力传递操作被有效地执行，且尽可能防止串扰等情况的发生。
在本发明的一方面中，提供一种制造液体喷射头的方法，该液体喷射头包括多个喷射口，具有与所述多个喷射口分别相连通的多个压力室的液体通道，和与多个压力室分别相对应的多个压电元件，在相应压电元件和压力室之间具有被隔离的压力传递部分，所述方法包括以下步骤：形成用作液体通道的图案，在该图案上形成用作液体通道的涂层，在该涂层上形成用于形成被隔离的压力传递部分的压力传递层，在所述压力传递层上设置多个压电元件与多个压力室相对应，去除用作液体通道的图案，以形成多个压力室，和去除除与多个压力室相对应的部分之外的压力传递层，以形成被隔离的压力传递部分。
在本发明的另一方面中，提供一种用于制造液体喷射头的方法，该液体喷射头包括多个喷射口，具有与所述多个喷射口分别相连通的多个压力室的液体通道，和与多个压力室分别相对应的多个压电元件，在相应压电元件和压力室之间具有被隔离的压力传递部分，所述多个压电元件被布置成梳状，所述方法包括以下步骤：使用填料填充所述压电元件之间的空间，形成用于在包括多个压电元件的端部的平面上形成被隔离的压力传递部分的压力传递层，将隔板放置在所述压力传递层上，并在该隔板上形成用作液体通道的图案，在所述用作液体通道的图案上形成一涂层，去除用作液体通道的图案形成多个压力室；和去除除与多个压力室相对应的部分之外的压力传递层而形成被隔离的压力传递部分。
在本发明的另一方面中，提供一种用于制造液体喷射头的方法，该液体喷射头包括多个喷射口，具有与所述多个喷射口相连通的多个压力室的液体通道，和被平行布置从而与多个压力室分别相对应的多个压电元件，在相应压电元件和压力室之间具有被隔离的压力传递部分，所述方法包括以下步骤：使用填料填充所述压电元件之间的空间，形成用于在包括多个压电元件的端部的平面上形成被隔离的压力传递部分的压力传递层，将隔板放置在所述压力传递层上，并在该隔板上形成用作液体通道的图案，在所述用作液体通道的图案上形成一涂层，去除用作液体通道的图案形成多个压力室，和去除除与多个压力室相对应的部分之外的压力传递层以形成被隔离的压力传递部分。
按照本发明，由于用于形成压力室的涂层和由树脂构成的被隔离的压力传递部分通过光刻而整体地形成，因此，能够在接合于压电元件的被隔离的压力传递部分和压力室之间稳定地实现高精度对准。
因此，受激的压电元件的振动不会影响相邻的压力室。相对于属于受激压电元件的压力室，压力能够在垂直于喷射口的阵列(喷嘴阵列)的压力室上在较宽范围内被均匀传递。
结果是，能够廉价地制造精确的液体喷射头，其中压电元件的移位被有效传递，且通过防止将移位传递给相邻的压力室，喷嘴中的弯月面被稳定地保持。
如上所述，按照本发明，由于液体通道结构和作为被接合于压电元件的被隔离的压力传递部分的岛被整体地形成，因此可以实现高对准精度，且能够非常容易地设定压电元件和与压力室各对应的岛之间的位置精度。此外，由于岛和相应压电元件之间的距离可以被减小，因此能够容易地制造具有高工作频率的液体喷射头。
因此，受激压电元件的振动不被传递给相邻的压力室。相对于属于受激振动器的压力室，压力在垂直于喷嘴阵列的压力室上的一个较宽范围内被均匀传递，从而压电元件的移位可以被有效地传递。通过防止将所述移位传递给相邻的压力室，喷嘴中的弯月面被稳定地保持。从而，特别是，能够廉价地制造一种液体喷射头，由于其稳定的喷射，该液体喷射头适用于超高清晰度打印。
根据下文参照附图对优选实施例进行的说明，本发明的其它目的，特征和优点将变得显而易见。
附图说明
图1为在本发明的第一实施例中的液体喷射头的局部剖视透视图。
图2A到2L为截面图，示出了按照例1的用于制造液体喷射头的方法的步骤。
图3A到3L为截面图，示出了按照例2的用于制造液体喷射头的方法的步骤。
图4A到4J为截面图，示出了按照例3的用于制造液体喷射头的方法的步骤。
图5为本发明的第二实施例中的液体喷射头的透视装配图。
图6A和6B为沿着正交纵向平面切出的截面图，示出了如图5所示的液体喷射头。
图7A和7B为透视图，示出了振动器组件的加工方法。
图8A和8B为沿着液体喷射头的正交纵向平面切出的压电元件的截面图。
图9A和9B为沿着液体喷射头的正交纵向平面切出的压电元件的截面图，且示出了按照例4用于形成液体喷射头的上部区域的第一步骤。
图10A和10B为沿着液体喷射头的正交纵向平面切出的压电元件的截面图，且示出了按照例4用于形成液体喷射头的上部区域的第二步骤。
图11A和11B为沿着液体喷射头的正交纵向平面切出的压电元件的截面图，且示出了按照例4用于形成液体喷射头的上部区域的第三步骤。
图12A和12B为沿着液体喷射头的正交纵向平面切出的压电元件的截面图，且示出了按照例4用于形成液体喷射头的上部区域的第四步骤。
图13A和13B为沿着液体喷射头的正交纵向平面切出的压电元件的截面图，且示出了按照例4用于形成液体喷射头的上部区域的第五步骤。
图14A和14B为沿着液体喷射头的正交纵向平面切出的压电元件的截面图，且示出了按照例4用于形成液体喷射头的上部区域的第六步骤。
图15A和15B为沿着液体喷射头的正交纵向平面切出的压电元件的截面图，且示出了按照例4用于形成液体喷射头的上部区域的第七步骤。
图16A和16B为沿着液体喷射头的正交纵向平面切出的压电元件的截面图，并示出了借助按照例5的光刻方法形成喷射口的步骤。
具体实施方式
下面将参照附图对本发明的实施例进行说明。
图1示意性示出了本发明的第一实施例的液体喷射头的整体结构。涂层1为液体通道结构，包括由多个喷射部分(喷嘴)2组成的喷嘴阵列；一用于供给液体的液体供给室3，其通过如下文所述的溶解树脂图案而形成；用于收容并压缩液体的压力室4；一与液体供给室3连通的用于从外部引入液体的液体供给口3a；一用于对压力室4施加压力的隔板5；和作为被隔离的压力传递部分的凸起岛6，其沿着压力室4的纵向方向延伸。借助每个岛6，振动器组件10压电元件11与隔板5被彼此接合在一起。所述压力室4被分隔壁4a彼此分隔开，并被平行设置，且对应的喷射口2也被平行设置。
一液体供给元件3b借助粘合剂被粘合到液体供给口3a。通过将液体供给元件3b连接到液体容器(图中未示出)，液体可以被供给。如上所述，所述涂层1为液体通道结构，包括液体通道，例如液体供给室3和压力腔4，和隔板5，且与岛6整体地形成。
作为液体喷射能量产生元件的压电元件11，例如可以使用一种具有层状结构的压电元件，所述层状结构包括一压电元件，该压电元件由锆钛酸铅(PZT)和电极构成。每个压电元件11被固定到一基板(图中未示出)上。多个压电元件11被平行设置，与各压力室4相对应。为了驱动所述压电元件11，设置一公共电极(图中未示出)和多个独立电极(图中未示出)。所述公共电极和独立电极分别与共用线和信号线连接，驱动信号被从驱动电路(图中未示出)发送给上述电极。
图2A到2L为截面图，示出了用于制造本实施例中的液体喷射头的方法。如图2A所示，通过施加一种脱模剂或类似物质，一分隔层102被形成在基底101上。如图2B所示，一第一树脂涂层1a被沉积在分隔层102上。如图2C所示，一可溶性树脂层103a被沉积在其上，且利用蒙片104进行光刻，从而形成如图2D所示的具有液体供给室3和压力室4的形状的图案103。
接下来，如图2E所示，图案103被第二树脂涂层1b覆盖，从而形成一由第一树脂涂层1a和第二树脂涂层1b构成的涂层1。
如图2F所示，一感光树脂层105被沉积在涂层1上，利用蒙片106进行曝光。从而如图2G所示，与各压力室4相对应的岛6的潜像105a与涂层1整体形成。接下来，如图2H所示，放置振动器组件10的各压电元件11，使它们与各岛6相对应。使用设置在振动器组件10上的且透过透明基底101和树脂涂层1a和1b可以观察到的对准装置，例如对准标记，将用作压力室4的图案103，岛6的潜像105a，和压电元件11彼此对准。然后所述压电元件11被粘合到岛6上。
如图2I所示，通过将分隔层102溶解，去除所述基底101。如图2J所示，借助抗蚀剂层107，第一树脂涂层1a通过激光蚀刻，等离子蚀刻或类似方法获得图案。从而形成如图2K所示的喷射口2。或者是，在第一树脂涂层1a被沉积在分隔层102上之后，立即形成所述喷射口2。
接下来，如图2L所示，图案103和感光树脂层105的未曝光部分通过溶解而被去除，从而形成液体供给室3(见图1)，压力室4和岛6(每个岛6与相邻的压电元件11相隔离开)。在该步骤中，理想的是，同时去除图案103和感光树脂层105的未曝光部分，从而使制造容易。
例1
下面将对如图2A到2L所示的第一实施例的制造液体喷射头的方法的一个具体示例进行说明。
在如图2A所示的步骤中，厚度为5mm的一耐热玻璃基底被用作基底101，分隔层102被形成在该基底101上。为了形成分隔层102，通过将可溶性聚(甲基异丙烯基酮)(由Tokyo Ohka Kogyo Co.，Ltd.制造的ODUR-1010)涂布到PET基质上，来制备厚度为2μm的干膜，然后进行干燥，通过层压将该干膜转移到基底101上。另外，在使用前，所述ODUR-1010被浓缩，因为否则可能由于其粘度低而导致形成厚膜。然后，在120℃下进行预烘干20分钟。
接下来，如图2B所示，为了形成用于形成液体供给室3、压力室4等的涂层1的一部分，借助旋涂、滚动涂布或类似方法，厚度为5μm的第一树脂涂层1a被形成在分隔层102上。为了形成第一树脂涂层1a，应用以下组分的树脂混合物被制备：
环氧树脂(邻甲酚-线型酚醛环氧树脂) 100份
阳离子光聚合引发剂(4，4-二叔丁苯基碘鎓六氟锑酸盐) 1份
硅烷偶联剂(由Nippon Unicar Co.，Ltd.制造的A-187) 10份
该树脂混合物在一由甲基异丁基酮和二甲苯构成的混合物中溶解，其中甲基异丁基酮和二甲苯的重量浓度都为50％，且借助旋涂将所得溶液涂布在分隔层102上，从而形成厚度为5μm的感光树脂层。为了使感光树脂层硬化，进行曝光。
接下来，如图2C所示，为了形成液体供给室3和压力室4，厚度为10μm的可溶树脂层103a被形成在第一树脂涂层1a上。为了形成树脂层103a，通过将可溶性聚(甲基异丙烯基酮)(由Tokyo Ohka Kogyo Co.，Ltd.制造的ODUR-1010)涂布到PET基质上，来制备厚度为10μm的干膜，然后进行干燥，通过层压将该干膜转移到第一树脂涂层1a上。另外，在使用前，所述ODUR-1010被浓缩，因为否则可能由于其粘度低而导致形成厚膜。随后，在120℃下进行预烘干20分钟。
使用佳能蒙片校准器PLA520(冷光镜CM290)和蒙片104，对树脂层103a进行曝光以形成用作液体通道的图案。所述曝光操作进行1.5分钟，使用甲基异丁基酮/二甲苯(2/1)进行显影，随后借助二甲苯进行冲洗。如图2D所示，形成由可溶树脂构成的图案103。制备该图案103从而在涂层1中保证用于液体供给室3和压力室4的空间。
如图2E所示，为了形成隔板5和液体通道结构，例如压力室4的分隔板4a，利用旋涂或滚动涂布或类似方法将厚度为5μm的第二树脂涂层1b被形成在图案103上。为了形成第二树脂涂层1b，使用以下组分制备一种树脂混合物：
环氧树脂(邻甲酚-线型酚醛环氧树脂) 100份
阳离子光聚合引发剂(4，4-二叔丁苯基碘鎓六氟锑酸盐 1份
硅烷偶联剂(由Nippon Unicar Co.，Ltd.制造的A-187) 10份
该树脂混合物在一由甲基异丁基酮和二甲苯构成的混合物中溶解，其中甲基异丁基酮和二甲苯的重量浓度都为50％，且借助旋涂将所得溶液涂布在图案103上，从而形成厚度为5μm的感光树脂层。为了使感光树脂层硬化，进行曝光。如图1所示的涂层1包括这样形成的第一和第二树脂涂层1a和1b。
接下来，如图2F所示，为了形成用于将压电元件11粘合到第二树脂涂层1b上的岛6，借助旋涂、滚动涂布或类似方法，将厚度为5μm的感光树脂层105形成在第二树脂涂层1b上。为了形成感光树脂层105，使用以下组分制备一种树脂混合物：
环氧树脂(邻甲酚-线型酚醛环氧树脂) 100份
阳离子光聚合引发剂(4，4-二叔丁苯基碘鎓六氟锑酸盐) 1份
硅烷偶联剂(由Nippon Unicar Co.，Ltd.制造的A-187) 10份
该树脂混合物在一由甲基异丁基酮和二甲苯构成的混合物中溶解，其中甲基异丁基酮和二甲苯的重量浓度都为50％，且借助旋涂将所得溶液涂布在第二树脂涂层1b上，从而形成厚度为5μm的感光树脂层。为了使感光树脂层105硬化，使用蒙片106进行曝光，从而如图2G所示，隔离岛6的潜像105a被形成。
如图2H所示，使用环氧粘合剂将压电元件11粘合到具有隔离岛6的潜像105a的感光树脂层105上。由于所述基底101和涂层1是透光的，因此能够使用立体显微镜从基底101侧观察设置在压电元件11上的对准标记(图中未示出)，同时将压电元件11粘合到感光树脂层105上。在该示例中，使用立体显微镜SZH-10(商品名称；由Nikon公司制造)。这样就能够精确地确定压电元件11相对于岛6的位置，从而提高定位精度。在使用环氧粘合剂将压电元件11粘贴到岛6上之后，在120℃的温度下进行预烘干20分钟。
接下来，如图2I所示，工件被浸入甲基异丁基酮中，同时使用超声波，将设置在基底101和第一树脂涂层1a之间的分离层102溶解掉。从而该基底101被去除。
随后，如图2J和2K所示，形成喷射口2。首先，如图2J所示，一种含硅正抗蚀剂FH-SP(商品名称；由Fuji Hunt制造)107被涂布在第一树脂涂层1a上，形成图案。使用受激准分子激光器并借助蒙片进行照射的激光烧蚀，喷射口2就被形成在第一树脂涂层1a上。在可溶解图案103中，所述激光烧蚀被停止在预定位置(深度)。
接下来，如图2L所示，工件被浸入甲基异丁基酮中，同时使用超声波，将可溶解图案103溶解掉。从而形成液体通道，例如液体供给室3和压力室4。感光树脂层105的潜像105a也被显影，从而形成岛6。
这样形成的头单元包括：包括液体供给室3和压力室4的涂层1，和包括压电元件11的振动器组件10。液体供给元件3b(图1)被连接到所述头组件，用于驱动压电元件11的信号线和公用线被电连接到所述头单元。从而就完全形成了液体喷射头。
所述液体喷射头被安装在液体喷射记录装置上，且使用由纯净水/二甘醇/异丙醇/乙酸锂/黑色染料食用黑2(79.4/15/3/0.1/2.5)组成的墨水进行打印。结果是，能够稳定地进行打印，且能够获得高品质的印刷品。
例2
下面将参照图3A到3L对第一实施例中的用于制造液体喷射头的方法的另一个具体示例进行说明。
该示例中的方法与例1中的方法基本相同，所不同之处仅在于，喷射口22通过氧等离子体蚀刻形成。对于相同元件，使用与例1中相同的附图标记，除了喷射口22之外。
如图3A到3I所示的步骤与如图2A到2I所示步骤相同，其说明被省去。如图3J所示，为了形成喷射口22，使用氧等离子体蚀刻。一种抗蚀剂层108被用作氧等离子体抗蚀膜。如图3K所示，使用氧等离子体蚀刻对第一树脂涂层1a进行蚀刻以形成喷射口22。该蚀刻被停止在可溶解图案103中的预定位置。接下来，如例1所述，如图3L所示，所述可溶解图案103被溶解掉，从而形成了液体通道，例如液体供给室3和压力室4，且感光树脂层105的潜像105a被显影，从而形成岛6。
对于这样制造的液体喷射头来说，如例1中的液体喷射头一样，能够稳定地执行打印，且能够获得高品质的印刷品。
例3
图4A到4J为截面图，示出了第一实施例中的用于制造液体喷射头的方法的另一具体示例的步骤。
该示例中的方法与例1或例2中的方法基本相同，所不同的是形成喷射口32的步骤。与例1或例2中相同的元件使用相同附图标记。
在如图4A所示的步骤中，一种厚度为5mm的耐热玻璃基底被用作基底101，且分离层102被形成在基底101上。为了形成所述分离层102，一种通过将可溶性聚(甲基异丁基酮)(由Tokyo Ohka Kogyo Co.，Ltd.制造的ODUR-1010)涂布到PET基质上然后进行干燥从而制备厚度为2μm的干膜，通过层压将该干膜转移到基底101上。另外，在使用之前，所述ODUR-1010被浓缩，因为否则其可能由于粘度低而形成厚膜。随后，在120℃下预烘干20分钟。
接下来，如图4B所示，为了形成涂层1，即，液体通道结构(液体供给室3和压力室4)，厚度为5μm的第一树脂涂层1a通过旋涂或滚动涂布或类似方法形成在分离层102上。
为了形成第一树脂涂层1a，使用下述成分制备一种树脂混合物：
环氧树脂(邻甲酚-线型酚醛环氧树脂) 100份
阳离子光聚合引发剂(4，4-二叔丁苯基碘鎓六氟锑酸盐) 1份
硅烷偶联剂(由Nippon Unicar Co.，Ltd.制造的A-187) 10份
该树脂混合物在一由甲基异丁基酮和二甲苯构成的混合物中溶解，其中甲基异丁基酮和二甲苯的重量浓度都为50％，且借助旋涂将所得溶液涂布在第二树脂涂层1b上，从而形成厚度为5μm的感光树脂层。为了使感光层硬化并通过形成潜像32a来确定喷射口32，使用蒙片109并借助佳能蒙片校准器PLA520(冷光镜CM290)进行曝光。
接下来，如图4C所示，为了形成液体供给室3和压力室4，一种厚度为10μm的可溶性树脂层103a被形成在第一树脂涂层1a上。为了形成树脂层103a，一种通过将可溶性聚(甲基异丁基酮)(由Tokyo OhkaKogyo Co.，Ltd.制造的ODUR-1010)涂布到PET基质上然后进行干燥从而制备厚度为10μm的干膜，通过层压将该干膜转移到第一树脂涂层1a上。另外，所述ODUR-1010被浓缩，因为否则其可能由于粘度低而形成厚膜。随后，在120℃下预烘干20分钟。
使用蒙片104并借助佳能蒙片校准器PLA520(冷光镜CM290)对树脂层103a进行曝光，以形成用于液体通道的图案。进行曝光操作1.5分钟，使用甲基异丁基酮/二甲苯(2/1)进行显影，然后使用二甲苯进行冲洗。从而，如图4D所示，形成由可溶性树脂构成的图案103。所述图案103被形成，以确定用于液体供给室3和压力室4的空间。
如图4E所示，为了形成隔板5和用于形成压力室4的分隔壁4a的结构的部分，通过旋涂、滚动涂布或类似方法，一厚度为5μm的第二树脂涂层1b被形成在图案103上。为了形成第二树脂涂层1b，使用以下成分制备一种树脂混合物：
环氧树脂(邻甲酚-线型酚醛环氧树脂) 100份
阳离子光聚合引发剂(4，4-二叔丁苯基碘鎓六氟锑酸盐) 1份
硅烷偶联剂(由Nippon Unicar Co.，Ltd.制造的A-187) 10份
该树脂混合物在一由甲基异丁基酮和二甲苯构成的混合物中溶解，其中甲基异丁基酮和二甲苯的重量浓度都为50％，且借助旋涂将所得溶液涂布在图案103上，从而形成厚度为5μm的感光树脂层。为了使感光树脂层硬化而进行曝光。
接下来，如图4F所示，为了形成用于将压电元件11粘合到第二树脂涂层1b上的岛6，通过旋涂、滚动涂布或类似方法，厚度为5μm的感光树脂层105被形成在第二树脂涂层1b上。为了形成感光树脂层105，使用以下组分制备一种树脂混合物：
环氧树脂(邻甲酚-线型酚醛环氧树脂) 100份
阳离子光聚合引发剂(4，4-二叔丁苯基碘鎓六氟锑酸盐) 1份
硅烷偶联剂(由Nippon Unicar Co.，Ltd.制造的A-187) 10份
该树脂混合物在一由甲基异丁基酮和二甲苯构成的混合物中溶解，其中甲基异丁基酮和二甲苯的重量浓度都为50％，且借助旋涂将产物溶液涂布在第二树脂涂层1b上，从而形成厚度为5μm的感光树脂层105。为了使感光树脂层105硬化使用蒙片106进行曝光，从而形成隔离岛6的潜像105a。
接下来，如图4H所示，使用一种环氧粘合剂将压电元件11粘合到设有隔离岛6的潜像105a的光敏树脂层105上。由于基底101和涂层1是透光的，因此能够将压电元件11粘合到感光树脂层105上，同时使用立体显微镜从基底侧101观察设置在压电元件11上的对准标记(图中未示出)。在该示例中，使用一种立体显微镜SZH-10(商品名称；由Nikon公司制造)。这样就能够精确地确定压电元件11相对于岛6的位置，从而提高定位精度。在使用环氧粘合剂将压电元件11粘贴到岛6上之后，在120℃的温度下进行预烘干20分钟。
如图4I所示，工件被浸入甲基异丁基酮中，同时使用超声波，将设置在基底101和第一树脂涂层1a之间的分离层102溶解掉。从而该基底101被去除。
接下来，如图4J所示，工件被浸入甲基异丁基酮中，同时使用超声波，将潜像32a溶解掉，从而形成喷射口32。然后，可溶解图案103被溶解掉，以形成液体通道，例如液体供给室3和压力室4，在感光树脂层105中的岛6的潜像105a被显影。
一种液体供给元件3b(见图1)被接合到振动组件，该振动组件包括这样形成的液体通道结构和压电元件11，且用于驱动压电元件11的信号线和公用线，被电连接到所述振动组件。从而形成了液体喷射头，所述压电元件也就是液体喷射压力产生元件。
相对于这样制造的液体喷射头，如例1或例2中的液体喷射头中一样，能够稳定地执行打印，可以获得高品质印刷品。
这样制造的本发明的液体喷射头作为整行型液体喷射头是有效的，其能够在记录片材的整个宽度上进行记录，而且作为被整体地形成的彩色记录头也是有效的，或其中多个液体喷射头被组合起来的彩色记录头也是有效的。本发明的液体喷射头也适用于固体油墨，这种油墨在高于给定温度下变成液体。
下面将参照图5至图15A和15B对本发明的第二实施例进行说明。
图5为第二实施例中的液体喷射头的透视组装图。在图5中，包括液体通道结构的上部区域和包括压电元件的下部区域被分别示出，以易于理解在即将完成制造之前的头的结构。图6A和6B分别为纵向截面图和在宽度方向上的截面图，示出了如图5所示的液体喷射头。
与液体通道结构相对应的树脂涂层41包括两列喷嘴，每列喷嘴具有多个喷射口(喷嘴)42。如下文所述，借助将由可溶解树脂形成图案的树脂图案溶解掉的步骤，形成液体供给室43，压力室44等。
与被隔离的压力传递部分相对应的隔板45和岛46被设置在树脂涂层41之下。隔板45的两个开口45a与两个液体供给室43相连通。所述隔板45的一个表面面对喷射口42，且压力室44被设置在它们之间，所述隔板45的另一表面紧靠在振动器组件50的压电元件51的端部上，且岛46被设置在它们之间。每个岛46将对应压电元件51的伸长和收缩传递到相应压力室44中的液体。
两个振动器组件50被支撑在头壳体60中。所述头壳体60设有用于容纳各振动器组件50的容纳部分61和与隔板45的开口45a相连通的液体供给口62。
在每个振动器组件50中，用于喷射例如记录液体的液滴的液体喷射能量由被布置成梳状的各压电元件51产生，且通过隔板45将所述能量施加给压力室44中的液体，以执行记录等。换言之，当压电元件51被用作液体喷射能量产生元件时，喷射能量由元件的机械振动产生。每个振动器组件50包括用于支撑各压电元件51的支撑元件52，和用于驱动各压电元件51的控制器。
图7A和7B示出了每个振动器组件50的制造过程。为了制造振动器组件50，按照压力室44的行距，压电元件50a被从一端朝着另一端切割，从而形成多个压电元件51。在该切割步骤中，通过设定钻石轮滑片机或类似装置的切割深度，从而穿透设置在支撑件52上的薄膜电极52a，从而能够同时形成用于供给驱动信号的导线53。通过使用导电粘合剂固定一导电板，一公共电极54也被形成在压电元件51的另一表面上。当驱动信号被从一控制器施加到导线53和公共电极54上时，压电元件51就沿纵向方向伸长或收缩。
所述各振动器组件50被放置在头壳体60中，压电元件51的端部基本上与外壁表面平齐。用作液体通道结构等的树脂涂层41被设置在那个平面上。
图8A和8B到图15A和15B示出了液体通道结构的制造方法。如图8A，8B和图9A，9B所示，在头壳体60中的容纳部分61、液体供给口62等中的空间充满可溶性树脂71和72。然而，如下文所述，所述充满被布置成梳状的各压电元件51与容纳部分61之间的空间中的树脂71，当在最终阶段不被溶解掉时，可以不被溶解。
此外，通过抛光，树脂涂层41等被设置于其上的表面60a被弄光滑。通过形成该平滑表面，能够借助涂布方法例如旋涂或滚动涂布，以高精度在所述平滑表面上形成小于约50μm的任意厚度的树脂层。另外一个优点是能够将一种不能形成干膜的材料(涂布性能差)容易地施加于其上。
当一树脂层被设置在表面60a上，以形成液体通道结构时，压电元件51，岛46，压力室44和喷射口42必须彼此精确地对准。在如下所述的形成图案步骤中，最好基于设置在压电元件51或振动器组件50上的对准标记即对准装置进行对准，所述对准标记可透过树脂被观察到。
接下来，如图10A和10B所示，为了在各压电元件51的端部上形成岛46，借助旋涂或滚动涂布将光敏树脂层73沉积在表面60a上。使用蒙片110进行曝光，以形成隔离岛46的潜像73a。
如图11A和11B所示，具有与液体供给口62相对应开口的树脂板被附着在设有潜像73a的感光树脂层73上，以形成具有开口45a的隔板45。
用作隔板45的树脂，其作为用于液体喷射头的结构材料必须具有高机械强度，耐热性，对基底的粘附性，抗液体性例如墨水，不改变这种液体的能力，和其它特性。
如图12A和12B所示，通过旋涂或滚动涂布，一种可溶解树脂被进一步沉积在隔板45上，然后形成图案，以形成用于液体通道例如液体供给室43和压力室44的图案74。
接下来，如图13A和13B所示，形成一层用于形成树脂涂层41的树脂层41a。该树脂层41a也作为一种用于液体喷射头的结构材料必须具有高机械强度，耐热性，对基底的粘附性，抗液体性例如墨水，不改变这种液体的能力，和其它特性。
作为树脂层41a，优选使用通过施加光能或热能而被聚合和硬化及能强力粘合在基质上的树脂。
然后对所述树脂层41a形成图案。即，用于形成喷射口42的抗蚀剂层111被设置在树脂层41a上，并形成开口111a。如果该树脂层41a是光敏性的，则使用光刻法形成图案从而形成喷射口42。如果使用凝固树脂，则可以采用受激准分子激光器或氧等离子体蚀刻进行处理，以形成如图14A和14B所示的喷射口42。
接下来，使用溶剂，将用于液体通道的抗蚀剂层111，树脂72和图案74溶解掉。填充于各压电元件51之间的空间中和处于头壳体60的容纳部分61内的树脂71，和除了构成岛46之外的潜像73a的感光树脂层73也被溶解掉。
一种液体供给元件被粘合在这样制造的设有压力室44等的树脂涂层41上。建立电连接，以驱动所述压电元件51。这样就形成了一种液体喷射头。
例4
如图7A和7B到15A和15B所示，根据第二实施例中的一种方法的具体示例制造一种液体喷射头。
首先，制造振动器组件50作为喷射能量产生元件。如图7A和7B所示，为了制造每个振动器组件50，其中压电层和电极层总共20层被交替层叠，从而能够在约24V的低电压下驱动的层叠压电振动板50a的一部分被固定在支撑件52上，该支撑件52在具有导电粘合剂KE3492(由Shin-Etsu Chemical Co.，Ltd.制造)的表面上设有薄膜电极52a。与支撑件52的剖面面对的层叠压电振动板50a的自由端，被从一端朝着另一端根据压力室44的行距切割，从而形成多个压电元件51，以梳状布置。在该切割步骤中，通过设定钻石轮划片机或类似装置的切割深度，穿透薄膜电极52a，能够同时形成用于供给驱动信号的导线53。在该示例中，切割宽度被设定为90μm，且对于500μm的层叠压电振动板50a，以550μm的切割深度执行切割操作。通过借助导电粘合剂固定一导电板，一公共电极54被形成在压电元件51的另一表面上。随后，当驱动信号被施加给所述导线53和公共电极54时，压电元件51在纵向方向上伸长或收缩。
所述振动器组件50被放置在头壳体60的容纳部分61中，从而压电元件51的端部基本上与外壁表面其平(见图5，8A和8B)。
然后，如下文所述，一液体通道结构被制造。
首先，如图9A和9B所示，压电元件51，容纳部分61和液体供给口62等之间的空间被充满可溶性树脂71和72。使用PMER A-900(由TokyoOhka Kogyo Co.，Ltd.)作为树脂71和72。此外，借助抛光对在其上将要形成液体通道结构的表面60a进行平滑化。
接下来，岛46被形成在各压电元件51的端部上。如图10A和10B所示，为了形成岛46，借助旋涂形成感光树脂层73，且使用蒙片110进行曝光。隔离岛46的潜像73a即被形成。
然后，具有与液体供给口62相对应开口的树脂板被贴在具有潜像73a的感光树脂层73上，从而如图11A和11B所示，具有开口45a的隔板45即被形成。在该实施例中，使用一种脂环族环氧树脂EHPE-3150(由DaicelChemical Industries，Ltd.制造)，且使用4，4’-二叔丁苯基碘鎓六氟锑酸盐/三氟甲基磺酸铜作为热固性阳离子光聚合催化剂。一种佳能蒙片校准器MPA-600被用于曝光操作。
或者，一种聚苯硫醚薄膜被用作树脂板，且借助机械加工可以形成开口。由于液体供给口的尺寸相对较大，因此当该树脂板被安装时，对精度没有特别要求。
此外，如图12A和12B所示，借助旋涂，作为可溶性树脂的PMERA-900(由Tokyo Ohka Kogyo Co.，Ltd.)被沉积在隔板45上，借助佳能蒙片校准器MPA-600，形成图案，然后进行显影。从而形成用作液体通道的图案74。
作为一种酚醛抗蚀剂的PMER A-900树脂具有高分辨率和稳定图案特性，但涂布性能较差，且不能容易地形成干膜。在该实施例中，由于隔板45的表面是平面的，因此能够借助旋涂以预定厚度精确地形成酚醛抗蚀剂层。
接下来，如图13A和13B所示，借助旋涂，用于形成树脂涂层41的树脂层41a被沉积在图案74上。
由于该树脂层41a是用作喷墨头的结构材料，因此其必须具有高机械强度，粘合到基底上的能力，抗墨水性，和其它特性。更优选的是，一种经过热反应或光致反应而阳离子聚合并固化的环氧树脂被用作树脂层41a。在该示例中，使用一种脂环族环氧树脂EHPE-3150(由DaicelChemical Industries，Ltd.制造)作为环氧树脂，且使用4，4’-二叔丁苯基碘鎓六氟锑酸盐/三氟甲基磺酸铜的混合催化剂作为热固性阳离子光聚合催化剂。
如图14A和14B所示，喷射口42被形成在树脂层41a上。在该示例中，借助氧等离子蚀刻形成喷射口42。
一种含硅正性抗蚀剂FH-SP(由Fuji Hunt制造)111被涂布在树脂层41a上，且形成图案，以形成抗蚀剂层111和喷射口区域的图案(如图13A和13B所示)。然后借助氧等离子蚀刻对喷射口区域进行蚀刻。抗蚀剂FH-SP被用作氧等离子抗蚀剂薄膜，且在图案74中，所述蚀刻在预定位置停止，以形成液体通道。防止隔板45的表面被损坏。
在该示例中，虽然借助氧等离子蚀刻形成喷射口42，然而还可以借助烧蚀形成所述喷射口，在所述烧蚀过程中，使用蒙片借助受激准分子激光器进行照射。
接下来，如图15A和15B所示，被填充在液体供给口62等中的树脂72，用作液体通道的图案74，和由FH-SP构成的抗蚀剂层111被冲洗掉。在该阶段，被填充在压电元件51和头壳体60的容纳部分61之间的空间中的树脂71被溶解掉，且除了潜像73a之外的感光树脂层73的未固化部分也被溶解掉，以形成隔离岛46。在该步骤中，理想的是同时去除树脂71和72，用作液体通道的图案74，抗蚀剂层111，和处理潜像73a之外的感光树脂层73的未固化部分，以便使制造简单。
然后安装液体供给元件，且实现用于信号输入的电连接。从而完成液体喷射头。
所述液体喷射头被安装在记录装置上，且使用由纯净水/二甘醇/异丙醇/乙酸锂/黑色染料食用黑2(79.4/15/3/0.1/2.5)组成的墨水进行打印。结果是，能够稳定地进行打印，且能够获得高品质的印刷品。
例5
下面将对第二实施例中的用于制造液体喷射头的方法的另一个具体示例进行说明。
如图16A和16B所示，如在例4中所述，使用作为可溶性树脂的PMER A-900形成用作液体通道的图案74，且树脂涂层41被形成在其上。使用与例4相同的混合物作为树脂涂层41。由于混合催化剂4，4’-二叔丁苯基碘鎓六氟锑酸盐/三氟甲基磺酸铜是光敏的，因此借助光刻形成喷射口82。即，在形成树脂涂层41之后，使用蒙片借助佳能蒙片校准器PLA520(冷光镜250)进行曝光，然后进行显影，从而形成喷射口82。
随后，如例4所述，在液体供给口62中的树脂72，用作液体通道等的图案74被去除，从而形成了液体喷射头。
然后，一种液体供给元件被安装，且实现用于信号输入的电连接。能够执行令人满意的打印。
虽然参照目前被认为是优选实施例的示例对本发明进行了说明，当应当理解，本发明并不被限于所公开的实施例。相反，本发明旨在含盖属于附加权利要求的精神和范围中的各种变型和等同配置。以下权利要求的范围与最宽的解释相一致，从而含盖了所有变型，等同结构和功能。
Claims (16)
1.一种用于制造液体喷射头的方法，该液体喷射头包括：多个喷射口，具有与所述多个喷射口分别相连通的多个压力室的液体通道，以及与多个压力室分别相对应的多个压电元件，在相应压电元件和压力室之间具有被隔离的压力传递部分，所述方法包括以下步骤：
(a)形成用于液体通道的图案；
(b)在用于液体通道的图案上形成一涂层；
(c)在该涂层上形成一用于形成被隔离的压力传递部分的压力传递层；
(d)在所述压力传递层上设置多个压电元件与多个压力室相对应；
(e)去除用于液体通道的图案，以形成多个压力室；以及
(f)去除除了与多个压力室相对应的部分之外的压力传递层，以形成被隔离的压力传递部分。
2.如权利要求1所述的制造液体喷射头的方法，其中同时执行步骤(e)和步骤(f)。
3.一种用于制造液体喷射头的方法，该液体喷射头包括：多个喷射口，具有与所述多个喷射口相连通的多个压力室的液体通道，以及与多个压力室分别相对应的多个压电元件，在相应压电元件和压力室之间具有被隔离的压力传递部分，所述多个压电元件被布置成梳状，所述方法包括以下步骤：
(a)使用填料填充所述压电元件之间的空间；
(b)在包括多个压电元件端部的平表面上形成一用于形成被隔离的压力传递部分的压力传递层；
(c)将一隔板放置在所述压力传递层上，并在该隔板上形成用于液体通道的图案；
(d)在所述用于液体通道的图案上形成一涂层；
(e)去除用于液体通道的图案，以形成多个压力室；以及
(f)去除除了与多个压力室相对应的部分之外的压力传递层，以形成被隔离的压力传递部分。
4.如权利要求3所述的用于制造液体喷射头的方法，进一步包括步骤(g)，从压电元件之间的空间内去除所述填料。
5.如权利要求4所述的用于制造液体喷射头的方法，其中，步骤(e)，(f)和(g)同时进行。
6.如权利要求3所述的用于制造液体喷射头的方法，其中，在步骤(b)之前，通过抛光使包括多个压电元件的端部的所述平表面平滑化。
7.如权利要求3所述的用于制造液体喷射头的方法，其中，用于液体通道的图案是透明的，且在步骤(c)中，使用对准装置将用于液体通道的图案定位，从而可透过用于液体通道的图案而测定所述多个压电元件。
8.如权利要求4所述的用于制造液体喷射头的方法，其中，在步骤(a)中，用于将液体供给所述液体通道的液体供给口也被另外的填料填充，且在步骤(g)中，该填料也被从液体进给口去除。
9.一种用于制造液体喷射头的方法，该液体喷射头包括：多个喷射口，具有与所述多个喷射口相连通的多个压力室的液体通道，以及被平行布置从而与多个压力室分别相对应的多个压电元件，在相应压电元件和压力室之间具有被隔离的压力传递部分，所述方法包括以下步骤：
(a)使用填料填充所述压电元件之间的空间；
(b)在包括多个压电元件的端部的平表面上形成一用于形成被隔离的压力传递部分的压力传递层；
(c)将一隔板放置在所述压力传递层上，并在该隔板上形成用于液体通道的图案；
(d)在所述用于液体通道的图案上形成一涂层；
(e)去除用于液体通道的图案，以形成多个压力室；和
(f)去除除了与多个压力室相对应的部分之外的压力传递层，以形成被隔离的压力传递部分。
10.如权利要求1所述的用于制造液体喷射头的方法，进一步包括一个步骤，借助激光烧蚀形成喷射口。
11.如权利要求1所述的用于制造液体喷射头的方法，进一步包括一个步骤，借助氧等离子体蚀刻形成喷射口。
12.如权利要求1所述的用于制造液体喷射头的方法，进一步包括一个步骤，借助光刻法形成喷射口。
13.如权利要求3所述的用于制造液体喷射头的方法，进一步包括一个步骤，借助激光烧蚀形成喷射口。
14.如权利要求3所述的用于制造液体喷射头的方法，进一步包括一个步骤，借助氧等离子体蚀刻形成喷射口。
15.如权利要求3所述的用于制造液体喷射头的方法，进一步包括一个步骤，借助光刻法形成喷射口。
16.如权利要求3所述的用于制造液体喷射头的方法，进一步包括一个步骤，通过根据压力室的行距来切割一压电元件，从而形成多个压电元件，该多个压电元件呈梳状布置。
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