JP2016536181A - 液体ノズルと液体噴射装置の一体成形製造方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

液体ノズルの製造方法、液体噴射装置の一体成形製造方法、液体ノズル、プリント装置、及び液体装置であって、ここで、製造方法は、第１基板（１）で複数の間隔を隔てて設置する圧力発生部材を形成することと、第１基板（１）の第１表面で複数の圧力発生部材に対応する圧力チャンバー（５）及び複数の圧力チャンバー（５）と連通する共用チャンバー（８）を形成することと、接合処理によって圧力チャンバー（５）で遷移層（６ａ）を形成し、且つ遷移層（６ａ）で噴孔板（７ａ）を形成することと、フォトリソグラフィー処理よって噴孔板（７ａ）と遷移層（６ａ）で圧力チャンバー（６）に連通する噴孔（７）を形成することと、を含む。圧力チャンバー（５）と共用チャンバー（８）は第１基板（１）の第１表面に形成され、液体ノズルの圧力チャンバー（５）の数量を増加させる必要がある場合に、第１基板（１）で単独に圧力チャンバー（５）を形成するため、第１基板（１）の機械的強度を低下させることはなく、製造過程において第１基板（１）の破損を避けることができ、それによって液体ノズルの歩留まりを高めて、製造コストを低減する。

Description

本発明は、プリンタ技術に関し、特に、液体ノズルと液体噴射装置の一体成形製造方法及びその装置に関する。

プリンタの液体ノズル又は液体噴射装置は圧電素子と振動板の変形によって、圧力チャンバーの体積を変化させ、それによって圧力チャンバーの中のインクを噴孔から噴出する。

既存の液体ノズルは基板と、基板の第１面上に設置される振動板及び圧電素子と、基板の第２面（第１面と相対する一面）上に接着される噴孔板と、を備える。既存の液体ノズルの製造方法では、基板の第１面において振動板と圧電素子を形成し、基板の第２面でエッチング処理によって、該基板上で複数の圧電素子の位置と互いに対応する液体を蓄積する圧力チャンバー及びインク供給孔の位置と互いに対応する共用チャンバーを形成し、最後に、基板の第２面に噴孔板を接着させて、噴孔板上の複数の噴孔をそれぞれの圧力チャンバーと連通させる。該液体ノズルは作動時、圧電素子が電圧の駆動の下で変形し、且つ振動板に伝達して圧力チャンバーの体積の変化を引き起こして、圧力チャンバーの中の液体を噴孔から噴出してプリントを完了する。

既存の噴射装置は基板と、基板の第１面の上に設置される振動板及び圧電素子と、基板の第２面（第１面と相対する一面）上の噴孔板と、を備える。既存の液体噴射装置の製造方法では、基板の第１面で振動板と圧電素子を形成し、基板の第２面でエッチング処理によって、該基板上で複数の圧電素子の位置と互いに対応する液体を蓄積する圧力チャンバー及びインク供給孔の位置と互いに対応する共用チャンバーをエッチングして形成し、最後に、基板の第２面に噴孔板を接着させて、噴孔板上の複数の噴孔をそれぞれ圧力チャンバーと連通させる。該液体噴射装置は作動時、圧電素子が電圧の駆動の下で変形し、且つ振動板に伝達して圧力チャンバーの体積の変化を引き起こして、圧力チャンバーの中の液体を噴孔から噴出させてプリントを完了する。

しかし、プリンタのプリント解像度を高めるため、液体ノズル又は液体噴射装置の圧力チャンバーの数量を増加させることが必要であるが、既存の液体ノズル又は液体噴射装置の圧力チャンバーは基板上でエッチングによって形成するので、圧力チャンバーの数量を増加させるには隣接する圧力チャンバーの側壁の厚さを減らすことが必要であるが、それによって必然的に基板とされるシリコンウェハの機械的強度の低下を招き、製造過程において基板の破損が多発し、それによって液体ノズル又は液体噴射装置の製品歩留まりが低下され、製造コストが比較的高くなる。他方において、噴射ノズル板は接着剤によって圧力チャンバーの基板上に接着するので、もし接着剤が圧力チャンバーの中に流入すれば、プリント品質にも影響を与える。

本発明は、液体ノズルと液体噴射装置の一体成形製造方法と設備を提供し、既存技術における液体ノズルの製造方法によって製造する液体ノズル又は液体噴射装置の一体成形製造方法によって製造する液体噴射装置の製品歩留まりが低く、製造コストが比較的に高く且つプリント品質が比較的に低いという技術欠陥の解決に用いる。

本発明の第１の態様が提供する液体ノズルの製造方法であって、
第１基板上で複数の間隔を隔てて設置する圧力発生部材を形成することと、
第１基板の第１表面上で複数の前記圧力発生部材に対応する圧力チャンバー及び複数の前記圧力チャンバーと連通する共用チャンバーを形成することと、
接合処理によって前記圧力チャンバーにおいて遷移層を成形し、且つ前記遷移層上で噴孔板を形成することと、
フォトリソグラフィー処理によって前記噴孔板と遷移層において、前記圧力チャンバーに連通する噴孔を形成することと、を含む。

本発明の第２の態様が提供する液体噴射装置の一体成形製造方法であって、
第１基板上で複数の間隔を隔てて設置する圧力発生部材を形成することと、
第１基板の第１表面上で複数の前記圧力発生部材に対応する圧力チャンバー及び複数の前記圧力チャンバーと連通する共用チャンバーを形成することと、を含む。

接合処理によって前記圧力チャンバー上で噴孔板を成形して、及びフォトリソグラフィー処理によって前記噴孔板上で前記圧力チャンバーに連通する噴孔を形成する。

本発明の第３の態様は液体ノズルを提供し、該液体ノズルは前記液体ノズルの製造方法を用いて製造する。

本発明の第４の態様はプリント装置を提供し、該プリント装置は上述したような液体ノズルを備える。

本発明の第５の態様は液体噴射装置を提供し、該液体噴射装置は前記液体噴射装置の一体成形製造方法を用いて製造する。

本発明が提供する液体ノズルと液体噴射装置の一体成形製造方法と装置は、第１基板の第１表面上で圧力チャンバーと共用チャンバーを形成し、液体ノズルの圧力チャンバーの数量を増加させる必要がある場合に、本実施例は第１基板上で単独に圧力チャンバーを形成するので、第１基板の機械的強度を低下させることがなく、製造過程において第１基板の破損を避けることができ、それによって液体ノズルの歩留まりを高めて、製造コストを低減する。しかも、接合処理によって遷移層を形成し、遷移層上に噴孔板を形成し、且つフォトリソグラフィー処理によって噴孔板と遷移層上に噴孔を形成するので、接着剤が圧力チャンバーの中に流入することを避け、液体ノズルのプリント品質を高めることができる。

本発明の実施例又は既存技術の技術方法をさらに明確に説明するため、以下では実施例又は既存技術において使用する必要がある図面について簡単な説明を行う。明らかに、以下で説明する図面は本発明の複数の実施例であり、当業者にとって、創造性労働を行わない前提の下で、さらにこれらの図面に基づいて他の図面を獲得することができる。
本発明の実施例の提供する液体ノズルの製造方法のフローチャートである。 図１におけるステップ２００の具体的な実施形態のフローチャートである。 図１におけるステップ３００の具体的な実施形態のフローチャートである。 図１におけるステップ１００の具体的な実施形態のフローチャートである。 本発明の実施例の提供する他の液体ノズルの製造方法のフローチャートである。 本発明の実施例で製造する液体ノズルの構造模式図である。 本発明の実施例におけるステップ２００の具体的な実施形態の製品製造過程の構成図である。 本発明の他の実施形態の製品製造過程の構成図である。 本発明のもう一つの実施形態の製品製造過程の構成図である。 本発明のさらにもう一つの実施形態の製品製造過程の構成図である。 本発明の実施形態の提供する液体噴射装置の一体成形製造方法のフローチャートである。 図１１におけるステップ６００の具体的な実施形態のフローチャートである。 図１１におけるステップ７００の具体的な実施形態のフローチャートである。 図１１におけるステップ５００の具体的な実施形態のフローチャートである。 本発明の実施形態の提供する他の液体噴射装置の一体成形製造方法のフローチャートである。 本発明の実施例で製造した液体噴射装置の構造模式図である。 本発明の実施例におけるステップ６００の具体的な実施形態の製品製造過程の構成図である。 本発明の他の実施形態の製品製造過程の構成図である。 本発明のもう一つの実施形態の製品製造過程の構成図である。 本発明のさらにもう一つの実施形態の製品製造過程の構成図である。

本発明の実施例の目的、技術方法、及び特徴をさらに明確にするため、以下では本発明の実施例における図面を参照して、本発明の実施例における技術方法に対する明確で完全な説明を行う。明らかに、説明した実施例は本発明の実施例の一部分であり、全部の実施例ではない。本発明における実施例に基づいて、当業者が創造的労働を行わない前提で獲得するその他の実施例は、すべて本発明の保護範囲に属する。

図１は本発明の実施例の提供する液体ノズルの製造方法のフローチャートであり、図１に示すように、本実施例の提供する液体ノズルの製造方法は以下のステップを含む。

ステップ１００では、第１基板上で複数の間隔を隔てて設置する圧力発生部材を形成する。

ステップ２００では、第１基板の第１表面上で複数の前記圧力発生部材に対応する圧力チャンバー及び複数の前記圧力チャンバーと連通する共用チャンバーを形成する。

具体的に、図２は、図１におけるステップ２００の具体的な実施形態のフローチャートである。図２に示すようにステップ２００では、第１基板の第１表面上で複数の圧力発生部材に対応する圧力チャンバー及び複数の前記圧力チャンバーと連通する共用チャンバーを形成し、以下を備えることができる。

ステップ２０１では、第１基板の第１表面上でチャンバー層を設置して露光して、圧力チャンバーと共用チャンバーの形状と位置を限定する。

具体的に、図６は、本発明の実施例の製造する液体ノズルの構造模式図である。図７Ａ〜図７Ｉは、本発明の実施例におけるステップ２００の具体的な実施形態の製品製造過程の構成図であり、図６と７Ａに示すように、第１基板１はシリコン基板にすることができ、第１基板１の第１表面は図に示す第１基板１の上表面であり、第１基板１の第１表面上にチャンバー層５ａをスピンコーティングすることができ、チャンバー層５ａの材料は良好な機械加工性能を有するネガ感光性ペーストＳＵ８又はポリイミドにすることができ、チャンバー層５ａの厚さと圧力チャンバー及び共用チャンバーの高さとは互いに同等である。

図６と図７Ｂに示すように、マスク板１２ａを用いてチャンバー層５ａに対して露光を行うことができ、且つマスク板１２ａの構造形式及び露光処理によって圧力チャンバー５及び共用チャンバー８の形状と位置を限定する。ここで、チャンバー壁５ｂは固化されて、後続処理で用いる現像液によって除去されることはない。

ステップ２０２では、現像によって圧力チャンバーと共用チャンバーを形成する。図７Ｃに示すように、現像液を用いてチャンバー層５ａを現像し、固化されたチャンバー壁５ｂは留保される。残りの部分が除去された後、圧力チャンバー５と共用チャンバー８を形成する（図６に示すとおりである）。

ステップ３００では、接合処理によって前記圧力チャンバー上に遷移層を形成し、且つ前記遷移層上において噴孔板を形成する。具体的には、図３は、図１におけるステップ３００の具体的な実施形態のフローチャートである。図３に示すように、ステップ３００は以下のステップを含むことができる。
ステップ３０１では、第２基板上に遷移層をスピンコーティングする。

図７Ｄに示すように、第２基板１'の材料はプレキシガラス等にすることができ、遷移層６ａの材料は、良好な機械加工性能を有するネガ感光性ペーストＳＵ８又はポリイミドにすることができる。

ステップ３０２では、接合処理によって前記チャンバー層のチャンバー壁と前記遷移層を接着させて一緒にする。図７Ｅに示すように、比較的薄い遷移層６ａを設置することができ、遷移層６ａとチャンバー層のチャンバー壁をさらによく接合させて一緒にすることが保証される。

ステップ３０３では、前記第２基板を剥離させて、図７Ｆに示すようにする。

ステップ３０４では、前記遷移層上に噴孔板をスピンコーティングする。図７Ｇに示すように、遷移層６ａ上に比較的厚い噴孔板７ａをスピンコーティングすることができ、噴孔板７ａの材料は、良好な機械加工性能を有するネガ感光性ペーストＳＵ８又はポリイミドにすることができる。遷移層６ａ上で噴孔板７ａを形成するので、比較的厚い噴孔板７ａをさらによく形成することができる。

ステップ４００では、フォトリソグラフィー処理によって前記噴孔板と遷移層上において、前記圧力チャンバーに連通する噴孔を形成している。

具体的には、図７Ｇと図７Ｈに示すように、マスク板１２ｂを用いて噴孔板７ａに対する露光を行うことができ、且つマスク板１２ｂの構造形式及び露光処理によって噴孔の形状と位置を限定する。ここで、噴孔壁は固化されて、後続処理に用いる現像液によって除去されることはない。現像液によって噴孔板７ａを現像し、固化された噴孔壁は留保され、残りの部分が除去された後、噴孔７を形成する。

本実施例の提供する液体ノズルの製造方法は、第１基板の第１表面上で圧力チャンバーと共用チャンバーを形成し、液体ノズルの圧力チャンバーの数量を増加させる必要がある場合に、本実施例は第１基板上で単独に圧力チャンバーを形成するので、第１基板の機械的強度を低下させることがなく、製造過程において第１基板の破損を避けることができ、それによって液体ノズルの歩留まりを高めて、製造コストを低減する。しかも、接合処理によって遷移層を形成するので、遷移層上で噴孔板を形成し、且つフォトリソグラフィー処理によって噴孔板と遷移層上で噴孔を形成するので、接着剤が圧力チャンバーの中に流入することを避けて、液体ノズルのプリント品質を高めることができる。

図４は、図１におけるステップ１００の具体的な実施形態のフローチャートであり、図８Ａ〜図８Ｇは、本発明の他の実施形態の製品製造過程の構成図である。図４に示すように、前記実施例の技術方法の前提で、ステップ１００では、第１基板上で複数の間隔を隔てて設置する圧力発生部材を形成し、以下のステップを含むことができる。

ステップ１０１では、エッチングによって第１基板の第１表面に凹溝を形成する。

図８Ａに示すように、具体的に、第１基板１の第１表面において乾式法でエッチングするか又は湿式法でエッチングすることで凹溝２を形成し、該凹溝２は圧力発生部材を収納設置することに用いる。

ステップ１０２では、前記凹溝内に圧電素子を形成し、該圧電素子の上表面と前記第１基板の第１表面は一致する。

図８Ｂに示すように、スパッタリング法によって凹溝２内で順次に下電極層３ｃ、圧電体層３ｂ、及び上電極層３ａを形成することができる。ここで、下電極層３ｃはチタン（Ｔｉ）層、白金（Ｐｔ）層又は複数のチタン層の重畳層である。圧電体層３ｂはチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）層である。上電極層３ａは白金（Ｐｔ）層又は黄金層である。

ステップ１０３では、第１基板の第１表面上で振動板を形成し、前記振動板は前記圧電素子の外部に被せて設ける。

図８ｃに示すように、第１基板１の第１表面において、減圧化学気相堆積法又はプラズマ強化化学気相堆積法によって振動板４を形成し、振動板４の材料はＳｉＯ_２又はＳｉ_３Ｎ_４又はＳｉＯ_２−Ｓｉ_３Ｎ_４の材料の積層にすることができる。振動板４は上電極層３ａの外部に被せて設けており、且つ外縁は第１基板１の第１表面に覆設されている。

次に、図８Ｄに示すように、前記実施例の提供する製造方法を用いて圧力チャンバー５、遷移層６ａ、共用チャンバー８、及び噴孔７を形成することができ、該方法を用いて前記チャンバーと噴孔を形成することで、プリント解像度を高めることができ、しかも液体ノズルの小型化を実現することができる。

図５は、本発明の実施例の提供する他の液体ノズルの製造方法のフローチャートである。図５で示すように、さらに、前記一体成形製造方法におけるステップ４００の後に以下のステップを含むことができる。
ステップ５００では、第１基板の第２表面をエッチングすることで共用チャンバーに連通するインク供給孔及び圧力発生部材につながる空チャンバーを形成する。

図８Ｅに示すように、乾式法エッチング法を用いて第１基板１の第２表面（図示する第１基板の下表面）をエッチングすることで、共用チャンバー８に連通するインク供給孔９及び圧電素子３の中の下電極層３ｃにつながる空チャンバー１０を形成することができる。ここで、空チャンバー１０は圧電素子３の振動幅を高めることができる。

さらに圧電素子３の振動性能を高めるため、図８Ｆに示すように、圧電素子３の両側と第１基板１の間に隙間１１を形成することができ、隙間１１は圧電素子３が振動時に第１基板１の束縛を受けないことを保証して、振動幅を高める。

ステップ６００では、第１基板の第２表面に蓋板を設置し、該蓋板は前記空チャンバー上に被せて設置され且つ前記インク供給孔のスムーズな貫通を保持する。

図８Ｇに示すように、第１基板１の第２表面は蓋板１２が接着されて、液体ノズルの製造過程を完了させ、蓋板１２の材料はポリアクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）にすることができる。

前記実施例の技術方法におけるステップ１００では、前記第１基板上で複数の間隔を隔てて設置する圧力発生部材を形成し、さらに他の方法によって実現することができ、具体的には、ステップ１００は以下のステップを含むことができる。

ステップ１０１'では、第１基板の第１表面上で振動板を形成する。

図９Ａに示すように、減圧化学気相堆積法又はプラズマ強化化学気相堆積法によって、第１基板１の第１表面で振動板を形成することができる。ここで、前記振動板の材料はＳｉＯ_２、又はＳｉ_３Ｎ_４、又はＳｉＯ_２−Ｓｉ_３Ｎ_４の積層である。

ステップ１０２'では、前記振動板上で圧電素子を形成する。

図９Ｂに示すように、スパッタリング法によって下電極層３ｃ、ゾルゲル法によって圧電体層３ｂを形成し、及びスパッタリング法によって上電極層３ａを形成することができる。ここで、下電極層３ｃはチタン（Ｔｉ）層、白金 （Ｐｔ）層、又は複数のチタン層の重畳層である。圧電体層はチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）層である。上電極層３ａは白金（Ｐｔ）層又は黄金層である。

図９Ｃに示すように、次に、前記実施例の提供する製造方法を用いて第１基板１の第１表面で圧力チャンバー５、遷移層６ａ、共用チャンバー８、及び噴孔７を形成することができる。第１基板１の第２表面において、エッチングによって共用チャンバー８と連通するインク供給孔９及び圧電素子３の下電極層３ｃにつながる空チャンバー１０を形成する。第１基板１の第２表面に蓋板１２を設置し、該蓋板１２は空チャンバー１０上に被せて設置され且つインク供給孔９のスムーズな貫通を保持する。

図１０Ａ〜図１０Ｂは、もう一つの実施形態の製品製造過程の構成図である。図１０Ａに示すように、上述の実施例の技術方法の前提で、ステップ１００では、第１基板上で複数の間隔を隔てて設置する圧力発生部材を形成し、具体的には以下のとおりである。

第１基板１の第１表面において薄膜抵抗層３′を堆積させ、該薄膜抵抗層３′の材料はタンタルアルミニウム合金、又はニクロム、又は窒化タングステンシリサイド、又は窒化チタンである。

図１０Ｂに示すように、さらに、第１基板１の第２表面をエッチングして共用チャンバー８に連通するインク供給孔９を形成する。

該実施例で製造した液体ノズルの具体的な液体噴射過程であって、液体はインク供給孔９によって共用チャンバー８に到達し、同時に、インパルス信号を印加した後に薄膜抵抗層３′は１０００℃／μｓの速度で液体を加熱し、３４０℃ぐらいまで到達した後に、液体の中の揮発し易い成分が気化して気泡を生成し、気泡はインク滴を元の位置から噴孔７によって押出す。気泡の形成は可逆であり、インパルス信号を解除する時、受動的な冷却によって気泡は瞬間的に破滅され、この時、インク滴は噴孔７から完全に噴出される。

図１１は、本発明の実施例の提供する液体噴射装置の一体成形製造方法のフローチャートである。図１１に示すように、本実施例の提供する噴射装置の一体成形製造方法は以下のステップを含む。

ステップ５００では、第１基板上で複数の間隔を隔てて設置する圧力発生部材を形成する。

ステップ６００では、第１基板の第１表面上で複数の圧力発生部材に対応する圧力チャンバー及び複数の圧力チャンバーと連通する共用チャンバーを形成する。

具体的には、図１２は、図１１におけるステップ６００の具体的な実施形態のフローチャートである。図１２に示すように、ステップ６００では、第１基板の第１表面上で複数の前記圧力発生部材に対応する圧力チャンバー及び複数の前記圧力チャンバーと連通する共用チャンバーを形成し、以下のステップを含むことができる。

ステップ６０１では、第１基板の第１表面上にチャンバー層を設置して露光を行って、圧力チャンバーと共用チャンバーの形状と位置を限定する。

具体的には、図１６は本発明の実施例で製造する液体噴射装置の構造模式図である。図１７Ａ〜図１７Ｈは、本発明の実施例におけるステップ６００の具体的な実施形態の製品製造過程の構成図である。図１６と図１７Ａに示すように、第１基板２１はシリコン基板にすることができ、第１基板２１の第１表面は図の中で示されている第１基板２１の上表面であり、第１基板２１の第１表面上にチャンバー層２５ａをスピンコーティングすることができ、チャンバー層２５ａの材料は、良好な機械加工性能を有するネガ感光性ペーストＳＵ８にすることができ、チャンバー層２５ａを第１基板２１の上表面の全体に塗ることができ、チャンバー層２５ａの厚さは圧力チャンバーと共用チャンバーの高さと同等である。

図１６と１７Ｂに示すように、マスク板２１２ａを用いてチャンバー層２５ａに対する露光を行うことができ、且つマスク板２１２ａの構造形式及び露光処理によって圧力チャンバー２５と共用チャンバー２７の形状と位置を限定し、ここで、チャンバー壁２５ｂは固化され、後続処理に用いる現像液によって除去されることはない。

ステップ６０２では、現像によって圧力チャンバーと共用チャンバーを形成する。

図１７Ｃに示すように、現像液１、２−プロピレングリコールギ酸エステル（ＰＭＥＧＡ）を用いてチャンバー層２５ａを現像し、固化されたチャンバー壁２５ｂは留保され、残りの部分が除去された後に圧力チャンバー２５と共用チャンバー２７（図１６に示すとおりである）を形成する。

ステップ７００では、接合処理によって前記圧力チャンバー上に噴孔板を成形し、及びフォトリソグラフィー処理によって前記噴孔板上で前記圧力チャンバーに連通する噴孔を形成する。具体的には、図１３は、図１１におけるステップ７００の具体的な実施形態のフローチャートである。図１３に示すように、ステップ７００は以下のステップを含むことができる。

ステップ７０１では、第２基板上に噴孔層をスピンコーティングする。

図１７Ｄで示すように、第２基板２１'の材料はプレキシガラス等にすることができ、噴孔層２６ａの材料は良好な機械加工性能を有するネガ感光性ペーストＳＵ８にすることができる。

ステップ７０２では、接合処理によって前記チャンバー層のチャンバー壁と前記噴孔を接着させて一緒にすることができ、図１７Ｅに示すとおりである。

ステップ７０３では、前記第２基板を剥離し、図１７Ｆに示すとおりである。

さらに、図１７Ｇと図１７Ｈに示すように、マスク板２１２ｂを用いて噴孔層２６ａに対する露光を行うことができ、且つマスク板２１２ｂの構造形式及び露光処理によって噴孔の形状と位置を限定し、ここで、噴孔壁は固化されて、後続処理に用いる現像液によって除去されることはない。現像液１、２−プロピレングリコールギ酸エステル（ＰＭＥＧＡ）を用いて噴孔層２６ａを現像し、固化された後の噴孔壁は留保され、残りの部分が除去された後に噴孔２６を形成する。

本実施例の提供する液体噴射装置の一体成形製造方法であって、第１基板の第１表面上で圧力チャンバーと共用チャンバーを形成するので、液体噴射装置の圧力チャンバーの数量を増加させる必要がある場合に、本実施例は第１基板上で単独に圧力チャンバーを形成するため、第１基板の機械的強度が低下することはなく、製造過程において第１基板の破損を避けることができ、それによって液体噴射装置の歩留まりを高めて、製造コストを低減する。しかも、接合処理によって噴孔板を形成し、フォトリソグラフィー処理によって噴孔板上で噴孔を形成して、接着剤が圧力チャンバーの中に流入することを避けることができ、液体噴射装置のプリント品質を高めることができる。

図１４は、図１１におけるステップ５００の具体的な実施形態のフローチャートであり、図１８Ａ〜図１８Ｇは、本発明の他の実施形態の製品製造過程の構成図である。図１４に示すように、前記実施例の技術方法の前提で、ステップ５００では、第１基板上で複数の間隔を隔てて設置する圧力発生部材を形成し、以下のステップを含むことができる。

ステップ５０１では、第１基板の第１表面をエッチングして凹溝を形成する。

図１８Ａに示すように、具体的に、第１基板２１の第１表面は、乾式法のエッチング又は湿式法のエッチングによって凹溝２２を形成し、該凹溝２２は圧力発生部材を収納して設置することに用いる。

ステップ５０２では、前記凹溝内に圧電素子を形成し、該圧電素子の上表面と前記第１基板の第１表面は一致する。

図１８Ｂに示すように、スパッタリング法によって凹溝２２内で順次に下電極層２３ｃ、圧電体層２３ｂ、及び上電極層２３ａを形成する。ここで、下電極層２３ｃはチタン（Ｔｉ）層、白金（Ｐｔ）層、又は複数のチタン層の重畳層である。圧電体層２３ｂはチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）層である。上電極層２３ａは白金（Ｐｔ）層又は黄金層である。

ステップ５０３では、第１基板の第１表面上で振動板を形成し、前記振動板は前記圧電素子の外部に被せて設ける。

図１８Ｃに示すように、第１基板２１の第１表面は減圧化学気相堆積法又はプラズマ強化化学気相堆積法によって振動板２４を形成し、振動板２４の材料はＳｉＯ_２又はＳｉ_３Ｎ_４又はＳｉＯ_２−Ｓｉ_３Ｎ_４の積層である。振動板２４は上電極層２３ａの外部に被せて設置され、且つ外縁は第１基板２１の第１表面に被せて設けられている。

それから、図１８Ｄに示すように、前記実施例の提供する一体成形製造方法を用いて圧力チャンバー２５、共用チャンバー２７、及び噴孔２６を形成することができ、該方法を用いて前記チャンバーと噴孔を形成して、プリント解像度を高めることができ、且つ液体噴射装置の小型化を実現することができる。

図１５は、本発明の実施例の提供する他の液体噴射装置の一体成形製造方法のフローチャートである。図１５に示すように、さらに、前記一体成形製造方法におけるステップ７００の後に、さらに以下のステップを含むことができる。

ステップ８００では、第１基板の第２表面をエッチングして共用チャンバーに連通するインク供給孔及び圧力発生部材につながる空チャンバーを形成する。

図１８Ｅに示すように、乾式法のエッチング法によって第１基板２１の第２表面（図示する第１基板の下表面）をエッチングすることで、共用チャンバー２７に連通するインク供給孔２８と圧電素子２３の中の下電極層２３ｃにつながる空チャンバー２９を形成し、ここで、空チャンバー２９は圧電素子２３の振動幅を高めることができる。

さらに、圧電素子２３の振動性能を高めるため、図１８Ｆに示すように、圧電素子２３の両側と第１基板２１の間において隙間２０を形成することができ、隙間２０は圧電素子２３が振動する際に第１基板２１の束縛を受けないことを保証して、振動幅を高める。

ステップ９００では、第１基板の第２表面に蓋板を設置し、該蓋板は前記空チャンバー上に被せて設置され且つ前記インク供給孔のスムーズな貫通を保持する。

図１８Ｇに示すように、第１基板２１の第２表面は蓋板２１１に接着させて、液体噴射装置の製造過程を完了させ、蓋板２１１の材料はポリアクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）にすることができる。

前記実施例の技術方法におけるステップ５００において、前記第１基板上で複数の間隔を隔てて設置する圧力発生部材を形成し、その他の方法によって実現することができ、具体的に、ステップ５００は以下を含むことができる。

ステップ５０１'では、第１基板の第１表面上で振動板を形成する。

図１９Ａに示すように、減圧化学気相堆積法又はプラズマ強化化学気相堆積法によって、第１基板２１の第１表面で振動板を形成する。ここで、前記振動板の材料はＳｉＯ_２又はＳｉ_３Ｎ_４の積層である。

ステップ５０２'では、前記振動板上で圧電素子を形成する。

図１９Ｂに示すように、スパッタリング法によって下電極層２３ｃを形成し、ゾルゲル法によって圧電体層２３ｂを形成し、スパッタリング法によって上電極層２３ａを形成する。ここで、下電極層２３ｃはチタン（Ｔｉ）層、白金（Ｐｔ）層、又は複数のチタン層の重畳層にすることができる。圧電体層はチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）層にすることができる。上電極層は白金（Ｐｔ）層又は黄金層にすることができる。

図１９Ｃに示すように、それから、前記実施例の提供する一体成形製造方法を用いて第１基板２１の第１表面で圧力チャンバー２５、共用チャンバー２７、及び噴孔２６を形成することができる。第１基板１の第２表面においてエッチングによって共用チャンバー２７に連通するインク供給孔２８及び圧力素子２３の下電極層２３ｃにつながる空チャンバー２９を形成する。第１基板２１の第２表面に蓋板２１１を設置し、該蓋板２１１は空チャンバー２９上に被せて設置され且つインク供給孔２９のスムーズな貫通を保持する。

図２０Ａ〜図２０Ｂは本発明のさらなるもう一つの製品製造過程の構成図である。図２０Ａに示すように、前記実施例の技術方法の前提で、ステップ５００では、第１基板上で複数の間隔を隔てて設置する圧力発生部材を形成し、具体的には以下のとおりである。

第１基板２１の第１表面において薄膜抵抗層２３′を堆積し、該薄膜抵抗層２３′の材料はタンタルアルミニウム合金、又はニクロム、又は窒化タングステンシリサイド、又は窒化チタンである。

図２０Ｂに示すように、さらに、第１基板２１の第２表面をエッチングして共用チャンバー２７に連通するインク供給孔２８を形成する。

該実施例で製造する液体噴射装置の具体的な液体噴射過程であって、液体はインク供給孔２８を通って共用チャンバー２７に到達し、同時に、インパルス信号を印加した後、薄膜抵抗層２３′は１０００℃／μｓの速度で液体を加熱し、３４０℃ぐらいまで達して揮発し易い成分は気化して気泡を発生し、気泡はインク滴を元の位置から噴孔２６によって押出す。気泡の形成は可逆であり、インパルス信号を解除する時、受動的な冷却によって気泡を瞬間的に破滅させ、この時、インク滴は噴孔２６の中から完全に噴出する。

本発明はさらに液体ノズルを提供し、該液体ノズルは上述した実施例の提供する液体ノズル製造方法によって製造する。本実施例の提供する液体ノズルであって、第１基板の第１表面上で圧力チャンバーと共用チャンバーを形成し、液体ノズルの圧力チャンバーの数量を増加させる必要がある場合に、本実施例は第１基板上で単独に圧力チャンバーを形成するため、第１基板の機械的強度を低下させることがなく、製造過程において第１基板の破損を避けることができ、それによって液体ノズルの歩留まりを高めて、製造コストが低下する。しかも、接合処理によって噴孔板を形成し、フォトリソグラフィー処理によって噴孔板上で噴孔を形成して、接着剤が圧力チャンバーの中に流入することを避けることができて、液体ノズルのプリント品質を高めることができる。

本発明はさらにプリント装置を提供し、該プリント装置は前記実施例の提供する液体ノズルを含む。該プリント装置の技術方法も前記効果を有しており、ここでは詳しい説明を省略する。

本発明はさらに液体噴射装置を提供し、該液体噴射装置は前記実施例の提供する液体噴射装置の一体成形製造方法を用いて製造する。本実施例の提供する液体噴射装置であって、第１基板の第１表面上で圧力チャンバーと共用チャンバーを形成し、液体噴射装置の圧力チャンバーの数量を増加させる必要がある場合に、本実施例は第１基板上で単独に圧力チャンバーを形成するため、第１基板の機械的強度を低下させることがなく、製造過程における第１基板の破損を避けることができ、それによって液体噴射装置の歩留まりを高めて、製造コストを低減する。しかも、接合処理によって噴孔板を形成し、フォトリソグラフィー処理によって噴孔板上で噴孔を形成するので、接着剤が圧力チャンバーの中に流入することを避けることができ、液体噴射装置のプリント品質を高めることができる。

最後に説明を必要とすることは、以上のそれぞれの実施例は本発明の技術方法を説明することだけに用いており、それに対して制限するものではない。前述のそれぞれの実施例を参考にして本発明に対する詳細の説明を行っているが、当業者が理解すべきことは、当業者は依然として前述のそれぞれの実施例に記載の技術方法に対して訂正を行うことができ、又はその中の部分的又は全部の技術特徴に対して同等の置換を行うことができる。これらの訂正又は置換は、相応する技術方法の本質を、本発明のそれぞれの実施例の技術方法の範囲から離脱させるものではない。

図５は、本発明の実施例の提供する他の液体ノズルの製造方法のフローチャートである。図５で示すように、さらに、前記製造方法におけるステップ４００の後に以下のステップを含むことができる。
ステップ５００では、第１基板の第２表面をエッチングすることで共用チャンバーに連通するインク供給孔及び圧力発生部材につながる空チャンバーを形成する。

図８Ｇに示すように、第１基板１の第２表面は蓋板１２が接着されて、液体ノズルの製造過程を完了させ、蓋板１２の材料はポリアクリル酸メチルにすることができる。

図１７Ｃに示すように、現像液１、２−プロピレングリコールギ酸エステルを用いてチャンバー層２５ａを現像し、固化されたチャンバー壁２５ｂは留保され、残りの部分が除去された後に圧力チャンバー２５と共用チャンバー２７（図１６に示すとおりである）を形成する。

さらに、図１７Ｇと図１７Ｈに示すように、マスク板２１２ｂを用いて噴孔層２６ａに対する露光を行うことができ、且つマスク板２１２ｂの構造形式及び露光処理によって噴孔の形状と位置を限定し、ここで、噴孔壁は固化されて、後続処理に用いる現像液によって除去されることはない。現像液１、２−プロピレングリコールギ酸エステルを用いて噴孔層２６ａを現像し、固化された後の噴孔壁は留保され、残りの部分が除去された後に噴孔２６を形成する。

図１８Ｇに示すように、第１基板２１の第２表面は蓋板２１１に接着させて、液体噴射装置の製造過程を完了させ、蓋板２１１の材料はポリアクリル酸メチルにすることができる。

図１９Ｃに示すように、それから、前記実施例の提供する一体成形製造方法を用いて第１基板２１の第１表面で圧力チャンバー２５、共用チャンバー２７、及び噴孔２６を形成することができる。第１基板２１の第２表面においてエッチングによって共用チャンバー２７に連通するインク供給孔２８及び圧電素子２３の下電極層２３ｃにつながる空チャンバー２９を形成する。第１基板２１の第２表面に蓋板２１１を設置し、該蓋板２１１は空チャンバー２９上に被せて設置され且つインク供給孔２８のスムーズな貫通を保持する。

Claims (28)

1. 液体ノズルの製造方法であって、
   第１基板で複数の間隔を隔てて設置する圧力発生部材を形成することと、
   第１基板の第１表面で複数の前記圧力発生部材に対応する圧力チャンバーと、及び複数の圧力チャンバーと連通する共用チャンバーと、を形成することと、
   接合処理によって前記圧力チャンバーで遷移層を形成し、且つ前記遷移層で噴孔板を形成することと、
   フォトリソグラフィー処理によって噴孔板と遷移層で前記圧力チャンバーに連通する噴孔を形成することと、を含むことを特徴とする液体ノズルの製造方法。
2. 前記第１基板の第１表面で複数の前記圧力発生部材に対応する圧力チャンバーと、及び複数の前記圧力チャンバーと連通する共用チャンバーと、を形成し、
   第１基板の第１表面でチャンバー層を設置し且つ露光を行って、圧力チャンバーと共用チャンバーの形状と位置を限定することと、
   現像によって圧力チャンバーと共用チャンバーを形成することと、を含むことを特徴とする請求項１に記載の液体ノズルの製造方法。
3. 前記接合処理によって前記圧力チャンバーで遷移層を形成し、且つ前記遷移層で噴孔板を形成し、
   第２基板に遷移層をスピンコーティングすることと、
   接合処理によって前記チャンバー層のチャンバー壁と前記遷移層を接着させて一緒にすることと、
   前記第２基板を剥離することと、
   前記遷移層で噴孔板をスピンコーティングすることと、を含むことを特徴とする請求項２に記載の液体ノズルの製造方法。
4. 前記遷移層とチャンバー層の材料は良好な機械加工性能を有するネガ感光性ペーストＳＵ８又はポリイミドであることを特徴とする請求項３に記載の液体ノズルの製造方法。
5. 前記第１基板で複数の間隔を隔てて設置する圧力発生部材を形成し、
   第１基板の第１表面をエッチングして凹溝を形成することと、
   前記凹溝内で圧電素子を形成し、該圧電素子の上表面と前記第１基板の第１表面が一致することと、
   第１基板の第１表面で振動板を形成し、前記振動板を前記圧電素子の外部に被せて設置することと、を含むことを特徴とする請求項１に記載の液体ノズルの製造方法。
6. 前記凹溝内で圧電素子を形成し、
   スパッタリング法によって前記凹溝内で順次に下電極層、圧電体層、及び上電極層を形成することを含み、ここで、前記下電極層はチタン層、白金層又は複数のチタン層の積層であり、前記圧電体層はジルコン酸チタン酸鉛層であり、前記上電極層は白金層又は黄金層である、ことを特徴とする請求項５に記載の液体ノズルの製造方法。
7. 前記フォトリソグラフィー処理によって前記噴孔板と遷移層で前記圧力チャンバーに連通する噴孔を形成した後、
   第１基板の第２表面をエッチングして共用チャンバーに連通するインク供給孔及び圧力発生部材につながる空チャンバーを形成することと、
   第１基板の第２表面に蓋板を設置し、該蓋板は前記空チャンバーに被せて設置され且つ前記インク供給孔のスムーズな貫通を保持することと、を含むことを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の液体ノズルの製造方法。
8. 前記第１基板の第２表面をエッチングして共用チャンバーに連通するインク供給孔及び圧力発生部材につながる空チャンバーを形成した後、
   さらに前記圧電素子の両側と前記第１基板の間で隙間を形成することをさらに含むことを特徴とする請求項７に記載の液体ノズルの製造方法。
9. 前記第１基板で複数の間隔を隔てて設置する圧力発生部材を形成し、
   第１基板の第１表面で振動板を形成することと、
   前記振動板で圧電素子を形成することと、を含むことを特徴とする請求項１に記載の液体ノズルの製造方法。
10. 前記第１基板の第１表面で振動板を形成し、
    減圧化学気相堆積法又はプラズマ強化化学気相堆積法によって振動板を形成することと、ここで、前記振動板はＳｉＯ_２又はＳｉ_３Ｎ_４であることと、を含むことを特徴とする請求項５、又は請求項６、又は請求項９に記載の液体ノズルの製造方法。
11. フォトリソグラフィー処理によって前記噴孔板と遷移層で前記圧力チャンバーに連通する噴孔を形成した後、
    第１基板の第２表面において共用チャンバーに連通するインク供給孔、及び圧力発生部材につながる空チャンバーを形成することと、
    第１基板の第２表面において蓋板を設置し、該蓋板は前記空チャンバーに被せて設置され且つ前記インク供給孔のスムーズな貫通を保持することと、をさらに含むことを特徴とする請求項９に記載の液体ノズルの製造方法。
12. 前記第１基板で複数の間隔を隔てて設置する圧力発生部材を形成し、
    第１基板の第１表面に薄膜抵抗層を堆積し、該薄膜抵抗層の材料はタンタルアルミニウム合金、又はニクロム、又は窒化タングステンシリサイド、又は窒化チタンとすることと、を含むことを特徴とする請求項１に記載の液体ノズルの製造方法。
13. フォトリソグラフィー処理によって、前記噴孔板と遷移層で前記圧力チャンバーに連通する噴孔を設置した後、第１基板の第２表面をエッチングして共用チャンバーに連通するインク供給孔を形成することをさらに含むことを特徴とする請求項１２に記載の液体ノズルの製造方法。
14. 第１基板で複数の間隔を隔てて設置する圧力発生部材を形成することと、
    第１基板の第１表面で複数の前記圧力発生部材に対応する圧力チャンバー、及び複数の前記圧力チャンバーと連通する共用チャンバーを形成することと、
    接合処理によって前記圧力チャンバーで噴孔板を形成し、及びフォトリソグラフィー処理によって前記噴孔板で前記圧力チャンバーに連通する噴孔を形成することと、を含むことを特徴とする液体噴射装置の一体成形製造方法。
15. 前記第１基板の第１表面で複数の前記圧力発生部材に対応する圧力チャンバー、及び複数の前記圧力チャンバーと連通する共用チャンバーを形成し、
    第１基板の第１表面でチャンバー層を設置して露光を行って、圧力チャンバーと共用チャンバーの形状と位置を限定することと、
    現像によって圧力チャンバーと共用チャンバーを形成することと、を含むことを特徴とする請求項１４に記載の液体噴射装置の一体成形製造方法。
16. 前記接合処理によって前記圧力チャンバーで噴孔板を形成し、
    第２基板で噴孔層をスピンコーティングすることと、
    接合処理によってチャンバー層のチャンバー壁と前記噴孔層を接着させて一緒にすることと、
    前記第２基板を剥離することと、を含むことを特徴とする請求項１５に記載の液体噴射装置の一体成形製造方法。
17. 前記第１基板で複数の間隔を隔てて設置する圧力発生部材を形成し、
    第１基板の第１表面をエッチングして凹溝を形成することと、
    前記凹溝内で圧電素子を形成し、該圧電素子の上表面と前記第１基板の第１表面は一致することと、
    第１基板の第１表面で振動板を形成し、前記振動板を前記圧電素子の外部に被せて設けることと、を含むことを特徴とする請求項１４に記載の液体噴射装置の一体成形製造方法。
18. 前記凹溝内で圧電素子を形成し、
    スパッタリング法によって、前記凹溝内で順次に下電極層、圧電体層、及び上電極層を形成すること、を含み、
    ここで、前記下電極層はチタン層、白金層又は複数のチタン層の重畳層であり、前記圧電体層はジルコン酸チタン酸鉛であり、前記上電極層は白金層又は黄金層であることと、を特徴とする請求項１７に記載の液体噴射装置の一体成形製造方法。
19. 前記接合処理によって前記圧力チャンバーで噴孔板を形成し及びフォトリソグラフィー処理によって前記噴孔板で前記圧力チャンバーに連通する噴孔を形成した後、
    第１基板の第２表面をエッチングして共用チャンバーに連通するインク供給孔、及び圧力発生部材につながる空チャンバーを形成することと、
    第１基板の第２表面に蓋板を設置し、該蓋板は空チャンバーに被せて設置され且つ前記インク供給孔のスムーズな貫通を保持することと、を含むことを特徴とする請求項１７又は請求項１８に記載の液体噴射装置の一体成形製造方法。
20. 前記第１基板の第２表面をエッチングして、共用チャンバーに連通するインク供給孔、及び圧力発生部材につながる空チャンバーを形成した後、
    さらに前記圧電素子の両側と前記第１基板の間で隙間を形成することと、を含むことを特徴とする請求項１９に記載の液体噴射装置の一体成形製造方法。
21. 前記は第１基板で複数の間隔を隔てて設置する圧力発生部材を形成し、
    第１基板の第１表面で振動板を形成することと、
    前記振動板で圧電素子を形成することと、を含むことを特徴とする請求項１４に記載の液体噴射装置の一体成形製造方法。
22. 前記第１基板の第１表面で振動板を形成し、
    減圧化学気相堆積法又はプラズマ強化化学気相堆積法によって振動板を形成することと、ここで、前記振動板の材料はＳｉＯ_２又はＳｉ_３Ｎ_４又はＳｉＯ_２−Ｓｉ_３Ｎ_４の積層であることと、を含むことを特徴とする請求項１７又は請求項１８又は請求項２１に記載の液体噴射装置の一体成形製造方法。
23. 前記接合処理によって前記圧力チャンバーで噴孔板を形成し、及びフォトリソグラフィー処理によって前記噴孔板で前記圧力チャンバーに連通する噴孔を形成した後、
    さらに第１基板の第２表面でエッチングによって共用チャンバーに連通するインク供給孔、及び圧力発生部材につながる空チャンバーを形成することと、
    第１基板の第２表面で蓋板を設置し、該蓋板は前記空チャンバーに被せて設置され且つインク供給孔のスムーズな貫通を保持することと、を含むことを特徴とする請求項２１に記載の液体噴射装置の一体成形製造方法。
24. 前記第１基板で複数の間隔を隔てて設置する圧力発生部材を形成し、
    第１基板の第１表面で薄膜抵抗層を堆積し、該薄膜抵抗層の材料はタンタルアルミニウム合金、又はニクロム、又は窒化タングステンシリサイド、又は窒化チタンであることを含むことを特徴とする請求項１４に記載の液体噴射装置の一体成形製造方法。
25. 接合処理によって前記圧力チャンバーで噴孔板を形成しており、及びフォトリソグラフィー処理によって噴孔板で前記圧力チャンバーに連通する噴孔を形成し、
    さらに第１基板の第２表面をエッチングすることによって、共用チャンバーに連通するインク供給孔を形成することを含むことを特徴とする請求項２４に記載の液体噴射装置の一体成形製造方法。
26. 液体ノズルであって、請求項１乃至請求項１３のいずれか一項に記載の液体ノズルの製造方法によって製造されることを特徴とする液体ノズル。
27. プリント装置であって、該プリント装置は請求項２６に記載の液体ノズルを含むことを特徴とするプリント装置。
28. 液体噴射装置であって、請求項１４乃至請求項２５のいずれか一項に記載の液体噴射装置の一体成形製造方法によって製造されることを特徴とする液体噴射装置。