液体喷头和制造该液体喷头的方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及包括用于喷射液体的喷嘴的液体喷头、以及用于制造该液体喷头的方 法。
【背景技术】
[0002] 喷墨头（其作为液体喷头）被配置成通过下述方式来喷射液滴：通过改变压力腔 中的墨水压力引起墨水流动，使得墨水从喷射口中喷射出。具体而言，按需喷墨类型的喷头 应用最为广泛。此外，用于给墨水施压的系统大致被分成两种系统。一种系统涉及到，通过 用发送给压电元件的驱动信号改变压力腔中的压力来改变墨水压力；另一种系统涉及到， 通过用发送给电阻器的驱动信号在压力腔中产生气泡来给墨水施压。
[0003] 通过对大块的压电元件进行加工，可相对容易地制造使用压电元件的喷墨头。此 外，使用压电元件的喷墨头具有另一种优点，即，对墨水的限制相对小，广泛的墨水材料可 选择性地应用到记录介质上。从前述观点看，近年来，越来越多地尝试将喷墨头用于工业目 的，如，用于制造滤色器和形成配线。
[0004] 在工业用的压电喷墨头中，通常采用剪切模式系统。剪切模式系统涉及在正交方 向上将电场施加到极化的压电材料上，以使压电材料经受剪切变形。待变形的压电部分是 分隔壁部分，通过用划片刀加工大块的极化压电材料以形成墨水槽或类似构件来形成该分 隔壁部分。用于驱动压电元件的电极形成在分隔壁的两侧上，并且其中形成有喷嘴的喷嘴 板和墨水供应系统被形成，从而形成喷墨头。
[0005] 对于剪切模式类型的喷墨头而言，具有由墨水槽和靠近墨水槽的空气槽形成的喷 墨头，墨水槽容纳墨水，空气槽不容纳墨水，专利文献1对此进行了描述。通过使墨水槽侧 的电极接地并将信号电压施加到空气槽侧的电极上，使得墨水槽和空气槽之间的分隔壁变 形。在该系统中使接触墨水的墨水槽接地，从而可使用导电性高的墨水（参见专利文献1)。
[0006] 近年来，液体喷射装置要求高分辨率模式。因此，需要使喷射液滴小型化。需要 的液滴量大致为亚皮升至几皮升（PL)。通常，液滴尺寸大致为喷嘴直径尺寸。因此，为了 形成比喷嘴直径更小的液滴，已经考虑到一种在高速下使用控制弯液面的弯液面驱动的方 法。例如，专利文献2描述了一种方法，该方法控制弯液面以相对于φ20μιη以下的喷嘴直 径形成lpL以下的液滴。具体而言，专利文献2限定了电压变化过程中的电压变化量和电 压变化时间，以控制弯液面的回缩量。
[0007] 如专利文献1(其涉及剪切模式类型的液体喷射装置中的液体喷头和喷射量的参 数）中所述，根据使用液体腔的共振进行喷射的最简单驱动（推动喷射）方法，喷射量如 下：喷射量=πX喷嘴直径2X液滴速度/2/Fr(液体腔的共振频率）。此外，当执行用于 使液滴小型化的驱动方法时，喷射量如下：喷射量=πX喷嘴直径2X液滴速度/4/Fr(液 体腔的共振频率）。因此，能将液滴量减少至大致一半。此外，通过控制上述驱动波形中的 脉冲的施加，可将喷射量减少至约30%。因此，通过所述驱动方法，可在一定程度上以可控 的稳定方式将喷射量减少至大致几皮升。
[0008] 但是，难以在使用压电驱动的液体喷射装置中通过驱动方法利用大致φ〗〇μιη的 喷嘴直径稳定地喷射大致亚皮升至2皮升的液滴。例如，如专利文献3中所述，当大量液滴 的速度被设定为一速度以上时，根据驱动波形，在喷射所述大量液滴之前少量液滴在高速 下分离，从而，难以控制喷射量。
[0009] 引证文献列表
[0010] 专利文献
[0011] PTL1 :日本专利申请公开Η05-318730号
[0012] PTL2 :日本专利申请公开2003-165220号
[0013] PTL3 :日本专利申请公开2007-38654号
[0014] 非专利文献
[0015] NPL1 :"节能的剪切型喷墨头的发展"，柯尼卡美能达技术中心公司，S.NISHI等， 第93届日本影像协会年会，2004年6月3日
【发明内容】
[0016] 技术问题
[0017] 如上所述，在剪切型液体喷射装置中的喷嘴直径被设定成φ15μιη以下的情况 下，当液滴速度被设定为一速度以上时，少量液滴在喷射大量液滴之前在高速下分离。从 而，少量液滴在大量液滴被形成之前形成，此外，在高速的情况下，少量液滴在大量液滴到 达成像基板上之前粘附到成像基板上。大量液滴在少量液滴粘附到基板上之后到达基板 上，从而出现绘点扭曲的问题。可选地，在喷射大量液滴之前被分离的液滴非常小，从而，少 量液滴在到达基板之前由于空气阻力而显著减速并且由于干扰影响而漂浮的可能性高。从 而，会出现如下问题：当在形成大量液滴之前形成少量液滴时，不能形成高分辨率的图像。 [0018] 上述现象以如下方式出现。当喷嘴直径非常小，如φ15μηι以下时，喷嘴壁面和喷 嘴中心之间的距离小。因此，粘度阻力的影响变得更大，中心部分的流速变得更高。当喷嘴 中心部分中的流速相对于喷嘴壁面部分中的流速变得太高时，中心部分中的仅一部分在比 形成大量液滴的时间点更早的时间点分离。
[0019] 此外，中心部分中的液滴分离不会出现在液滴速度低的情况下，但会在液滴速度 增加时出现。
[0020] 另一方面，为了获得通常模式，要求液滴速度为大致5m/s以上。
[0021] 因此，重要的是，通过在可获得通常模式的实际流速范围内减小喷嘴壁面部分中 的流速和喷嘴中心部分中的流速之间的流速差来抑制中心部分中的液滴分离。即，需要将 发生液滴分离的速度阈值增加至实际速度范围以上。
[0022] 本发明的目的是，提供一种包括用于喷射液体的喷嘴的液体喷头，其能保证大致 5m/s的液滴速度；在喷嘴直径小到φ5μιιι至φ15μιη:的情形下，通过降低喷嘴壁面中的流 速和喷嘴中心部分中的流速之间的流速差，该液体喷头还能稳定地喷射液滴，而不会在喷 射大量液滴之前分尚少量液体。
[0023] 技术问题的解决方案
[0024] 根据本发明的一个实施例，提供了一种包括用于喷射液体的喷嘴的液体喷头，其 中，相对于喷嘴的喷嘴内壁表面凹陷的凹陷部分被形成在喷嘴内壁上、喷嘴内径等于或小 于15μm的区域中。
[0025] 本发明的有益效果
[0026] 根据本发明的一个实施例，在包括用于喷射液体的喷嘴的液体喷头中，保证了实 际需要下的喷射速度，另外，可稳定地控制少量液滴的喷射，不会在喷射大量液滴之前分离 少量液滴。
[0027] 通过下面参照附图对典型实施例的详细描述，将能明显看出本发明的其他特征。
【附图说明】
[0028] 图1是根据本发明的实施例的喷墨头的示意图。
[0029] 图2是根据本发明的实施例的喷墨头的示意图。
[0030] 图3A是喷嘴截面的示意图，该截面具有从进入侧至出口侧笔直地渐缩的笔直渐 缩部分、和其直径与出口直径相同的笔直部分。
[0031] 图3B是喷嘴截面的示意图，该截面具有位于图3A的喷嘴的内壁上的中空凹陷。
[0032] 图4A是喷嘴截面的示意图，该截面从进入侧至出口侧的内径恒定不变。
[0033] 图4B是喷嘴截面的示意图，该截面具有位于图4A的喷嘴的内壁上的中空凹陷。
[0034] 图5A是喷嘴截面的示意图，该截面具有从进入侧至出口侧设置的弯曲形状。
[0035] 图5B是喷嘴截面的示意图，该截面具有位于图5A的喷嘴内壁上的中空凹陷。
[0036] 图6A是喷嘴截面的示意图，该截面具有从进入侧至出口侧笔直地渐缩的笔直渐 缩部分。
[0037] 图6B是喷嘴截面的示意图，该截面具有位于图6A的喷嘴内壁上的中空凹陷。
[0038] 图7A是喷嘴截面的示意图，该截面具有从进入侧至出口侧笔直地渐缩的笔直渐 缩部分、和其直径与出口直径相同的笔直部分。
[0039] 图7B是喷嘴截面的示意图，该截面具有位于图7A的喷嘴的笔直部分的内壁上的 槽形状。
[0040] 图7C是喷嘴孔模具的示意图，该喷嘴孔模具用于通过电镀方式等制造图7B中的 喷嘴。
[0041] 图8A是喷嘴截面的示意图，该截面具有从进入侧至出口侧笔直地渐缩的笔直渐 缩部分、和其直径与