专利名称：疏液构件、喷嘴板、使用其的液体喷射头及液体喷射设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及疏液构件、使用该疏液构件的液体喷射头以及液体喷射设备。
背景技术：
液体喷射头具有喷嘴板，在该喷嘴板中，大量的用于从其喷射出液体的精细喷射孔(喷嘴口)以微小的间隔间距形成。当从喷射孔喷射出墨水时，墨水可能粘附到喷射表面。在此情况下，当下一次喷射出的墨水与残留在喷射表面上的粘附墨水接触时，该下一次喷射出的墨滴的喷射路径在粘附墨水的表面张力、粘度或其他性质的影响下被弯曲。因此，残留在喷射表面上的粘附墨水导致不能在预定的点上进行打印的问题。用于解决此问题的技术包括这样的技术，即在喷嘴板的喷射表面上设置疏液膜，以防止粘附墨水残留在喷射表面上(参见日本专利特开公报No.2004-351923)。
当疏液膜被设置在诸如喷嘴板的固体表面上时，液体(通常是水)的接触角一般被作为固体表面疏液性的指标。而且，高的耐碱性是长期使用所需要的，因为墨水常常是碱性的。疏液性耐久性(此后称为疏液耐久性)的评价包括在很长的时间段内，将液体滴到固定表面上，将液体暴露于其上，或对固体表面进行机械摩擦；测量接触角；以及根据所测量的值是高还是低来评价疏液耐久性(参见例如“The latest trends in high-water-repellent techniques from the ultra-water-repellent materials to the latestapplications thereof”，TORAY Research Center，Inc.，2001年10月1日，pp20～21)。
但是，接触角不是仅仅指示固定表面的疏液性，因为接触角不仅随着疏液性而且随着液体的特性(例如类型、浓度或温度)之间的相互作用和固体表面的状态(例如如其最外层表面的化学因素或物理结构因素)而变化。而且，即使接触角被固体表面上的污染物所改变，当污染水平是微量和不可见的时候，接触角的值也可能被误解。因此，存在这样的情况，其中疏液性或者疏液耐久性可能常常较低，尽管基于接触角的评价结果却表明疏液性或者疏液耐久性良好。稳定地提供具有优异疏液性和疏液耐久性的构件一直是困难的。
发明内容
考虑到上述问题，本发明的目的是提供具有高疏液性和疏液耐久性的诸如喷嘴板的疏液构件、使用该疏液构件的液体喷射头和液体喷射设备。
作为大量研究努力的结果，本发明人通过认识到由飞行时间二次离子质谱仪(ToF-SIMS)所检测到的特定离子的强度比可以作为疏液构件的疏液性和疏液耐久性的指标，而完成了本发明。
在本发明的第一个方面中，一种疏液构件包括下层膜，所述下层膜设置在基板的表面上并包含硅；和疏液膜，所述疏液膜设置在所述下层膜上，并由具有氟碳基团的硅烷偶联剂制成。该疏液构件的特征在于当通过飞行时间二次离子质谱仪的测量来检测基于氟碳的碎片离子和硅离子时，在所述基于氟碳的碎片离子中所检测到的最高的离子对所述硅离子的强度比大于或者等于10。
在第一方面中，当通过飞行时间二次离子质谱仪(此后称为“ToF-SIMS”)检测基于氟碳的碎片离子和硅离子时，在所述基于氟碳的碎片离子中所检测到的最高的离子对所述硅离子的强度比大于或者等于10。利用这样的构造，疏液构件具有高的疏液性且疏液耐久性优异，由此可以长时间保持疏液性。
在本发明的根据第一方面所述的第二方面中，所述疏液构件的特征在于在所述基于氟碳的碎片离子中所检测到的最高的离子对所述硅离子的强度比大于或者等于20。
在第二方面中，在所述基于氟碳的碎片离子中所检测到的最高的离子对所述硅离子的强度比大于或者等于20。因此，可以可靠地提供具有高的疏液性和疏液耐久性的疏液构件。
在本发明的根据第一方面和第二方面中任一项所述的第三方面中，所述疏液构件的特征在于在所述基于氟碳的碎片离子中所检测到的最高的离子是CxF2x+1+(1≤x≤11)。
在第三方面中，通过将CxF2x+1+的比值设定为大于或者等于10(其中1≤x≤11)，疏液构件具有优异的疏液性和疏液耐久性。
在本发明的根据第三方面所述的第四方面中，所述疏液构件的特征在于在所述基于氟碳的碎片离子所检测到的最高的离子是C2F5+。
在第四方面中，通过将C2F5+的比值设定为大于或者等于10，疏液构件具有优异的疏液性和疏液耐久性。
在本发明第五方面中，一种喷嘴板的特征在于所述喷嘴板由根据第一方面到第四方面中任一项所述的疏液构件形成，并且所述基板具有喷嘴口。
在第五方面中，通过将由ToF-SIMS所检测到的特定离子的强度比设定为大于或者等于10，喷嘴板具有优异的疏液性和疏液耐久性。
在本发明的第六方面中，一种液体喷射头包括根据第五方面所述的喷嘴板；通道形成衬底，所述通道形成衬底中形成有多个压力产生腔，所述压力产生腔与所述喷嘴口相应连通；和压力产生装置，所述压力产生装置在所述压力产生腔中的每一个中产生压力变化并且使所述喷嘴口喷射液滴。
在第六方面中，可以提供具有高打印质量(例如高分辨率和高精度)和优异耐久性的液体喷射头，因为喷嘴板由于被构造成由ToF-SIMS所检测到的特定离子的强度比大于或者等于10而具有优异的疏液性和疏液耐久性。
在本发明的根据第六方面所述的第七方面中，液体喷射设备的特征在于包括所述液体喷射头。
在第七方面中，可以提供具有明显改善了液滴喷射特性的液体喷射头的液休喷射设备。
图1A和图1B分别是根据本发明第一实施例的喷嘴板的俯视图和剖视图；图2是示出了测试示例1的疏液构件的ToF-SIMS分析谱图的图线；图3是示出了测试示例2的测试结果的图线；图4是示出了测试示例3的测试结果的图线；图5是根据本发明第二实施例的液体喷射头的分解透视图；图6A和图6B分别是根据本发明第二实施例的液体喷射头的俯视图和剖视图；以及图7是示出根据本发明一个实施例的喷墨记录设备的示意性透视图。
具体实施例方式
(第一实施例)图1A和图1B分别是根据本发明疏液构件第一实施例的喷嘴板的透视图和剖视图。用于液体喷射头的喷嘴板被作为本发明的疏液构件的示例。如图1A和图1B所示，喷嘴板20包括其中形成有喷嘴口21的基板22、设置在基板22表面上的下层膜23、以及设置在下层膜23上的疏液膜24。下层膜23和疏液膜24设置在基板22的外表面上和喷嘴口21中。在图1B中，示出了被形成为延伸到喷嘴口21中的下层膜23和疏液膜24。但是，下层膜23和疏液膜24可以根据液体喷射头的用途被部分或者全部去除。下层膜23是包含硅的膜，疏液膜24是由具有氟碳基团的硅烷偶联剂制成的膜。
在本发明中，其上设置有下层膜和疏液膜的基板表面是这样的表面，即在基于氟碳的碎片离子(fluorocarbon-based fragment ion)中所检测到的最高的离子对硅离子(质量数为28)的强度比，也就是在基于氟碳的碎片离子中所检测到的最高的离子/硅离子的比值(即强度比)大于或者等于10，或者优选为20。在本发明中，飞行时间二次离子质谱仪(ToF-SIMS)被用于检测基于氟碳的碎片离子和硅离子。当如上所述，在基于氟碳的碎片离子中所检测到的最高的离子/硅离子的比值(即强度比)大于或者等于10时，疏液构件具有良好的疏液性和耐碱性。更优选地，在基于氟碳的碎片离子中所检测到的最高的离子/硅离子的比值(即强度比)处于20～40的范围内。
如在本文中所使用的，ToF-SIMS是指用于测量存在于基板顶表面上的膜中的分子等的设备。通过ToF-SIMS进行的测量包括用约15keV的弱Ga(镓)脉冲离子辐射样品表面，并且使该表面的成分溅射出来；通过施加电场加速所得到的带电离子(即二次离子)；以及在给定距离(即飞行距离)处检测二次离子。因为较轻的离子以较快的速度飞行，而较重的离子以较慢的速度飞行，所以通过测量产生和检测二次离子之间的时间间隔(即飞行时间)，可以获得所产生的二次离子的质量。
因为ToF-SIMS提供约15keV的很低水平的初次离子辐射，所以由初次离子所辐射的有机化合物发射出反映其结构的碎片离子，由此从质谱可以得知存在于表面上的有机化合物的结构。而且，因为仅仅是在固体样品表面的最外层表面上产生的二次离子飞入到真空中，所以可以获得样品的最外层表面(例如，约几个埃的深度)上的信息。
上述的ToF-SIMS被用于执行对本发明的疏液构件的测量和检测，特别是测量和检测基于氟碳的碎片离子和硅离子。待测量和检测的基于氟碳的碎片离子包括全氟烷基离子、其中烷基的部分氢被氟取代的氟烷基离子、以及全氟聚醚离子。在本发明的疏液构件中，在所检测的基于氟碳的碎片离子中检测到的最高的基于氟碳的碎片离子对硅离子的强度比大于或者等于10。优选地，在所检测的基于氟碳的碎片离子中检测到的最高的离子是全氟烷基离子(CxF2x+1+(1≤x≤11))。更优选地，在基于氟碳的碎片离子中所检测到的最高的离子是C2F5+(质量数为119)，并且C2F5+/Si+的比值大于或者等于10。
构成本发明的疏液构件的基板可以由金属材料、复合材料、树脂基材料或其类似物中的任何一种制成。金属材料包括不锈钢、镍和铁。复合材料包括含硅、蓝宝石或者碳的材料。树脂基材料包括聚四氟乙烯、聚乙烯、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚苯硫醚、聚醚醚酮、聚氧亚甲基、聚苯乙烯、丙烯腈/丁二烯/苯乙烯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚苯醚、钛酸钾纤维复合树脂、聚丙烯、乙烯-丙烯-二烯三元共聚物、烯烃基弹性体、聚氨酯基弹性体、氯丁二烯橡胶、硅橡胶和丁基橡胶。在第一实施例中，具有两行喷嘴口、每行具有每英寸180个喷嘴口的不锈钢被用作基板。在图1A中，仅仅示出了其中一行。
任何含硅的膜可以被用作设置在基板上的下层膜。例如，由硅酮材料制成的等离子体聚合膜可以被用作下层膜。或者，由SiO2制成的等离子体聚合膜、由基于液体的成膜法(诸如涂布、喷涂或者浸渍)形成的膜、沉积膜、溅射膜等可以被用作下层膜。由硅酮材料制成的等离子体聚合膜的材料包括硅酮油和烷氧基硅烷。在第一实施例中，由硅酮制成的等离子体聚合膜被用作下层膜。
由具有氟碳基团的硅烷偶联剂制成的疏液膜被设置在下层膜上。氟碳基团包括全氟烷基、其中烷基的部分氢被氟取代的氟烷基离子、以及由全氟聚醚构成的基团。具有氟碳基团的硅烷偶联剂的具体示例包括三十七氟二十碳烷基三甲氧基硅烷。在第一实施例中，由三十七氟二十碳烷基三甲氧基硅烷聚合形成的膜被用作疏液膜。在本发明中，疏液膜当然不限于是由三十七氟二十碳烷基三甲氧基硅烷制成的。
对于在基板上形成下层膜和疏液膜的方法没有特别的限制。下面将对其进行概述。
本发明的疏液构件可以通过下面的工艺来制造清洁基板的工艺；形成下层膜的工艺；活化下层膜的表面的工艺；形成疏液膜的工艺；湿化和干燥工艺；以及退火工艺。进行“清洁基板的工艺”是为了去除存在于基板上且对于在基板上形成下层膜不利的不希望的物质等。具体的清洁条件应该根据基板的材料、形状或者尺寸等进行适当地选择。对于“形成下层膜的工艺”，具体的成膜条件应该根据基板的材料、形状或尺寸、下层膜的类型或厚度、用于形成疏液膜的硅烷偶联剂的类型等进行适当地选择。进行“活化下层膜的表面的工艺”是为了为下层膜提供OH基团，用于将由具有氟碳基团的硅烷偶联剂制成的疏液膜紧密偶联到下层膜上。当由硅烷偶联剂制成的疏液膜被形成在以上述方式处理的下层膜上时，下层膜的OH基团被偶联到由硅烷偶联剂制成的疏液膜上。这得到具有高密度和高粘附性的疏液膜。具体地，活化工艺包括对下层膜的表面进行等离子体或者紫外辐射和热处理。具体的工艺条件应该根据下层膜的类型和厚度、用于形成膜的硅烷偶联剂的类型等进行适当地选择。对于“形成疏液膜的工艺”，具体的成膜条件应该根据具有氟碳基团的硅烷偶联剂的类型、所期望的疏液性等进行适当地选择。“湿化和干燥工艺”在高温和高湿度气氛中进行，以通过偶联具有氟碳基团的硅烷偶联剂和下层膜的表面来形成疏液膜。此偶联是由其间的脱水和缩合反应引起的。具体的工艺条件应该根据具有氟碳基团的硅烷偶联剂的类型、所期望的疏液性等进行适当地选择。“退火工艺”在比“湿化和干燥工艺”更高的温度下进行，以终止硅烷偶联剂的聚合反应。具体的工艺条件应该根据具有氟碳基团的硅烷偶联剂的类型、所期望的疏液性等进行适当地选择。顺带地，下层膜和疏液膜的类型、用于“形成疏液膜的工艺”中的溶液的浓度、用于“湿化和干燥工艺”的温度条件等可以被调节，使得在基于氟碳的碎片离子中所检测到的最高的离子/硅离子的比值(即强度比)大于或者等于10，其中所述强度比通过ToF-SIMS检测获得。
现在将基于测试示例进一步详细描述第一实施例。
(测试示例1)基于ToF-SIMS的测量在形成疏液膜的工艺中在由硅烷偶联剂形成膜的不同成膜条件下制成三种类型的喷嘴板A～C。喷嘴板A～C中的每一个包括由具有喷嘴口(例如两行喷嘴口，每行具有每英寸180个喷嘴口)的不锈钢制成的基板、由二甲基聚硅氧烷制成的等离子体聚合膜所制成的下层膜、以及由通过三十七氟二十碳烷基三甲氧基硅烷的聚合形成的膜所制成的疏液膜。每一个喷嘴板被浸入Lunox MA-23L(其是可从TOHO Chemical Industry Co.，LTD.商业购买的碱性清洁溶液的商品名)30分钟。然后，ToF-SIMS用于在下面给出的条件下测量每一个喷嘴板。顺带地，在浸入碱性清洁溶液之前和之后，由ToF-SIMS得到的测量值没有表现出可能影响本发明功能和效果的变化。测量结果如下。在喷嘴板A～C中，C2F5+(质量数为119)的峰被检测为最高，硅离子(质量数为28)的峰也被检测到。在喷嘴板B和C中，C2F5+/Si+的比值(即强度比)大于或者等于10。对于喷嘴板C，通过ToF-SIMS得到的分析谱图被示于图2中。
ToF-SIMS的测量条件测量设备TRIFTII(ULVAC-PHI，Inc.)辐射离子15keV，69Ga+离子辐射剂量约5E12/cm2(测试示例2)耐碱性测试此外，喷嘴板A～C中的每一个被浸入Lunox MA-23L(其是可从TOHO Chemical Industry Co.，LTD.商业购买的碱性清洁溶液的商品名)30分钟。然后，对每一个喷嘴板进行擦拭。具体地，其表面上溅有墨水的每一个喷嘴板被头清洁擦拭器擦拭200次。确定由墨水润湿的喷嘴的百分比。喷嘴板A～C中的每一个进行两次相同的测试。在图3中，示出了由ToF-SIMS得到的C2F5+/Si+比值的图线。
如图3所示，C2F5+/Si+比值超过10的本发明的喷嘴板B和C具有低的润湿喷嘴百分比。另一方面，C2F5+/Si+比值约为8的喷嘴板A具有高的润湿喷嘴百分比。因此，可以确认C2F5+/Si+比值越高，喷嘴的耐润湿性越高，喷嘴很难被润湿。
(测试示例3)制造了四种类型的喷嘴板D～G。喷嘴板D～G中的每一个包括由具有喷嘴口(例如两行喷嘴口，每行具有每英寸180个喷嘴口)的不锈钢制成的基板、由二甲基聚硅氧烷制成的等离子体聚合膜所制成的下层膜、以及由通过三十七氟二十碳烷基三甲氧基硅烷的聚合形成的膜所制成的疏液膜。ToF-SIMS用于在与测试示例1的情形中相同的条件下测量每一个喷嘴板的表面。测量结果如下。在喷嘴板D～G中，C2F5+(质量数为119)的峰被检测为最高，硅离子(质量数为28)的峰也被检测到。
此外，喷嘴板D～G中的每一个被浸入上述的Lunox MA-23L的碱中30分钟。此后，每一个喷嘴板的表面由辊形的BEMCOT(ASAHI KASEIFIBERS CORPORATION的产品)划线。BEMCOT的尖端浸渍有足够量将被吸收的墨水。测量墨水的稳定时间。如在此所使用的，墨水稳定时间是指直到由于其表面张力而使墨水汇聚和停止移动为止所经过的时间。测量结果被示于表1和图4中。与图4中的结果相关的近似方程也被示出了。
如表1和图4所示，C2F5+/Si+比值大于或者等于10的喷嘴板D～G在其各自表面上具有短的墨水稳定时间和非常高的疏液性。还可以确定，C2F5+/Si+比值越高，墨水稳定时间越短。顺带地，喷嘴板D～G相对于水的接触角之间没有明显的差异。
如上所述，基于氟碳的碎片离子中检测到的最高离子/硅离子的比值大于或者等于10的疏液构件具有优异的疏液性和疏液耐久性。ToF-SIMS可以获得从疏液膜本身导出的信息，而不像接触角等的情形。同时，ToF-SIMS还可以区分和检测诸如污染等的影响的存在与否。因此，具有很小误差和高精度的方法可以被用于制造疏液构件。而且，在基于氟碳的碎片离子中检测到的最高离子和硅离子之间的强度比(通过ToF-SIMS分析疏液构件的表面得到)可以被用于评价疏液构件的疏液性。例如，通过控制制造工艺以使C2F5+/Si+总是具有恒定的强度水平，可以制造具有稳定高质量的喷嘴头。
在第一实施例中，喷嘴板被作为疏液构件的示例。但是，本发明的疏液构件不限于此实施例，而是可以适用于其表面需要疏液性的产品。例如，本发明的疏液构件可以应用于除喷嘴板之外的其他液体喷射设备系统结构构件(由树脂材料或复合材料制成)，诸如头盖体、头清洁擦拭器、头清洁擦拭器支撑杆、齿轮、滚筒或托架。或者，除液体喷射设备的系统结构构件之外，本发明的疏液构件还可以应用于其他要求疏液性的构件。
(第二实施例)图5是根据本发明的液体喷射头的一般构造的分解透视图。图6A和图6B分别是图5所示液体喷射头的俯视图和剖视图。
在第二实施例中，如图5到图6B所示，通道形成衬底10由<110>面取向的单晶硅衬底制成。在通道形成衬底10的一个表面上形成厚度0.5～2μm且由二氧化硅制成的弹性膜50。在第二实施例中，弹性膜50是由通过热氧化由单晶硅衬底制成的通道形成衬底10所形成的二氧化硅制成的无定型(或者非晶)膜。弹性膜50具有处于平坦状态的表面，以保持通道形成衬底10当前的表面状态。
在通道形成衬底10中，通过从在单晶硅衬底的一个表面上各向异性刻蚀该单晶硅衬底，沿宽度方向并排地布置由多个分隔壁11隔开的多个压力产生腔12。连通部分13形成在压力产生腔12的纵向外侧，连通部分13与后述的保护板30的储液室部分32连通。连通部分13与每一个压力产生腔12纵向上的一个端部通过其相应的墨水供应通路14连通。连通压力产生腔12一端的墨水供应通路14以比压力产生腔12的宽度更窄的宽度形成，并且使墨水流入压力产生腔12中的通道阻力保持恒定。
优选地，其中形成有压力产生腔12和其他部分的通道形成衬底10具有根据压力产生腔12的排列密度所选定的最佳厚度。例如，当压力产生腔12以每英寸排列约180个腔的方式(就是说，以约180dpi的密度)来排列时，通道形成衬底10的厚度优选约180～280μm，或者更优选约220μm。例如，当压力产生腔12以约360dpi的较高密度排列时，通道形成衬底10的厚度优选约100μm或者更小，因为这样的构造可以允许高密度排列，同时可以保持相邻压力产生腔12之间的分隔壁11的刚度。
根据第一实施例的喷嘴板20通过置于其间的胶粘剂、热胶粘膜等固定接合到通道形成衬底10的开口表面上。在喷嘴板20中钻有喷嘴口21，喷嘴口21相应地与压力产生腔12在压力产生腔12与墨水供应通路14相反一侧连通。如上所述，喷嘴板20包括基板22、设置在基板22上的下层膜23和设置在基板22上的下层膜23上的疏液膜24。喷嘴板被构造成由ToF-SIMS所检测到的特定离子的强度比大于或者等于10。因此，喷嘴板20的疏液性和耐久性优异。因此，该喷嘴板20的使用使得可以实现具有高打印质量(例如高分辨率和高精度)以及优异耐久性的第二实施例的液体喷射头。
例如约0.2μm厚的下电极膜60、例如约1μm厚的压电层70和例如约0.05μm厚的上电极膜80被形成在通道形成衬底10的与开口表面相反一侧的表面上的弹性膜50上。下电极膜60、压电层70和上电极膜80通过后述的工艺被层叠，并构成压电元件300。如在此所使用的，压电元件300是指包括下电极膜60、压电层70和上电极膜80的部分。一般来说，压电元件300的上电极和下电极中的一个被用作公共电极，另一电极以及压电层70按照各个压力产生腔12被图案化。在包括经图案化的压电层70和经图案化的电极的部分中，由于对两个电极施加电压而发生压电应变。该部分在此被称为“压电活性部分”。在第二实施例中，下电极膜60被用作压电元件300的公共电极，而上电极膜80用作压电元件300的各个单个电极。但是，为了驱动电路和互连线的方便而将其用途颠倒，不会有什么问题。在这两种情况下，对于各个压力产生腔12分别形成压电活性部分。压电元件300和振动板的组合在此被称为“压电致动器”，其中振动板通过压电元件300的驱动而产生位移。
顺带地，由例如金(Au)等制成的引线电极85被连接到每个压电元件300的上电极膜80。引线电极85从每个压电元件300的纵向端部附近引出，并且延伸到弹性膜50的对应于墨水供应通路14区域的顶部。如将在后面详细描述的，引线电极85电连接到驱动IC(集成电路)34。
上述的下电极膜60可以由选自诸如铱(Ir)、铂(Pt)和钯(Pd)的铂族金属以及金(Au)所组成的组中的金属制成，并且具有包括多个层的层叠结构。当该多个层被层叠时，层叠工艺之后的工艺可以得到混合层。在第二实施例中，当从弹性膜50观察时Pt层、Ir层和Pt层按此顺序被层叠，由此形成层叠膜。
优选地，设置在下电极膜60上的压电层70具有晶体取向。在第二实施例中，例如所谓的溶胶凝胶工艺被用于形成具有晶体取向的压电层70。具体地，该工艺包括将金属有机物溶解和分散在催化剂中，以形成所谓的溶胶；涂布和干燥溶胶，并使溶胶凝胶；以及在高温下烘烤所得到的凝胶。因此，可以获得由金属氧化物制成的压电层70。优选地，基于锆钛酸铅的材料被用作压电层70的材料，如果该压电层70被用于喷墨记录头的话。对于形成压电层70的方法没有具体限制。例如，溅射法可以被用于形成压电层70。或者，下面的方法可以被采用来形成压电层70。该方法包括通过溶胶凝胶工艺、溅射工艺等形成锆钛酸铅前驱体膜；然后对前驱体膜进行在碱性水溶液中的高压工艺，以在低温下生长晶体。
在这些实例中的任何一种中，以如上方式形成的压电层70具有择优的晶体取向，而不像块状压电元件的情形。在第二实施例中，压电层70中还形成有柱状晶体。顺带地，择优取向是指其中晶体不是无规取向而是以其给定的晶面沿基本均一的方向取向的状态。具有柱状晶体的薄膜是指由基本上是圆柱形的晶体形成的薄膜，所述圆柱形晶体全部沿一个平面聚集而其中心轴基本与厚度方向一致。当然，薄膜可以由择优取向的粒状晶体形成。一般来说，由上述的薄膜工艺制成的压电层具有0.2～5μm的厚度。
保护板30面向压电元件300被接合到通道形成衬底10。保护板30具有压电元件保持部分31，该压电元件保持部分31确保空间大到足以使压电元件300不受阻碍地移动。压电元件300被形成在压电元件保持部分31中。
保护板30具有构成储液室90至少一部分的储液室部分32，该储液室90是用于压力产生腔12的公共墨水腔。如上所述，储液室部分32与通道形成衬底10的连通部分13连通，由此构成作为用于压力产生腔12的公共墨水腔的储液室90。
连接孔33设置在保护板30的压电元件保持部分31和储液室部分32之间，即在对应于墨水供应通路14的区域中。连接孔33沿厚度方向穿透保护板30。用于驱动压电元件300的驱动IC 34被安装在保护板30的与压电元件保持部分31相反的表面上。从每一个压电元件300引出的引线电极85延伸到连接孔33，并且例如通过引线接合等方式被连接到驱动IC34。
柔性板40被接合到保护板30顶部。柔性板40由密封膜41和固定板42构成。密封膜41由低刚度的柔性材料(例如，厚度为6μm的聚苯硫醚(PPS)膜)制成。固定板42由诸如金属的硬材料(例如，厚度为30μm等的不锈钢(SUS)等)形成。在该固定板42与储液室90相对的区域中形成开口部分43。开口部分43通过沿厚度方向从固定板42完全去除对应于该区域的部分而得到。储液室90的一端仅仅由柔性的密封膜41来密封。
液体喷射头从外部墨水供应装置(没有示出)吸入墨水，并且将从储液室90到喷嘴口21范围内的内部充满墨水。然后，根据来自驱动IC 34的记录信号，液体喷射头在对应于压力产生腔12的上电极膜80和下电极膜60之间施加电压。由此，液体喷射头使弹性膜50、下电极膜60和压电层70弯曲变形。此变形使每一个压力产生腔12内的压力上升，由此从喷嘴口21喷出墨滴。
(其他实施例)上面已经描述了本发明的实施例，但是本发明的构造不限于上述构造。
在第二实施例中，通过应用沉积和光刻工艺制造的薄膜液体喷射头作为示例被给出。但是，本发明不限于这种类型的液体喷射头，而是可以例如适用于通过粘接原料片的技术或者其他技术所形成的厚膜液体喷射头。无需多言，本发明不限于上述的压电振动型液体喷射头，而是可以应用于具有各种结构的液体喷射头，例如使用加热器元件的液体喷射头。如上所述，本发明可以应用于具有各种结构的液体喷射头，只要这样的改变没有偏离本发明的精神和范围。
此外，根据本发明的液体喷射头构成了具有与墨盒等连通的墨水通道的记录头单元的一部分，并且被安装在喷墨设备中。图7是示出了液体喷射设备的示例的示意透视图。
如图7所示，各自包括液体喷射头的记录头单元1A和1B具有构成墨水供应装置的盒2A和2B，盒2A和2B分别被可拆卸地设置到记录头单元1A和1B。记录头单元1A和1B所安装到的托架3以如下的方式被设置到固定到设备主体4的托架轴5，即托架3可以沿所述轴自由地移动。例如，这些记录头单元1A和1B被设计来分别喷射黑色墨水组合物和彩色墨水组合物。顺带地，记录头单元的数目和盒的数目不限于图7所示示例。
当来自驱动电机6的驱动力通过多个没有示出的齿轮和同步带7传递到托架3时，记录头单元1A和1B所安装到的托架3沿着托架轴5移动。在设备主体4中设置有沿着托架轴5的滚筒8。记录片S是诸如纸片的记录介质，由没有示出的供入辊供入和传输到滚筒8上。
虽然通过以喷墨记录头作为本发明的液体喷射头的示例描述了第二实施例，但是液体喷头的基本构造不限于上述的构造。本发明意在宽泛地应用于整个范围的液体喷射头。例如，本发明可以用于诸如打印机的图像记录设备的各种记录头；用于制造液晶显示器等的色彩过滤器的颜料喷射头；用于形成有机EL显示器、FED(场发射显示器)等的电极的电极材料喷射头；用于制造生物芯片的生物有机物质喷射头等。
权利要求
1.一种疏液构件，包括下层膜，所述下层膜设置在基板的表面上并包含硅；和疏液膜，所述疏液膜设置在所述下层膜上，并由具有氟碳基团的硅烷偶联剂制成，其中，当通过飞行时间二次离子质谱仪的测量来检测基于氟碳的碎片离子和硅离子时，在所述基于氟碳的碎片离子中所检测到的最高的离子对所述硅离子的强度比大于或者等于10。
2.如权利要求1所述的疏液构件，其中，在所述基于氟碳的碎片离子中所检测到的最高的离子对所述硅离子的强度比大于或者等于20。
3.如权利要求1所述的疏液构件，其中，在所述基于氟碳的碎片离子中所检测到的最高的离子是CxF2x+1+，1≤x≤11。
4.如权利要求3所述的疏液构件，其中，在所述基于氟碳的碎片离子中所检测到的最高的离子是C2F5+。
5.由根据权利要求1～4中任一项所述的疏液构件形成的喷嘴板，其中所述所述基板具有喷嘴口。
6.一种液体喷射头，包括根据权利要求5所述的喷嘴板；通道形成衬底，所述通道形成衬底中形成有多个压力产生腔，所述压力产生腔与所述喷嘴口相应连通；和压力产生装置，所述压力产生装置在所述压力产生腔中的每一个中产生压力变化并且使所述喷嘴口喷射液滴。
7.一种液体喷射设备，包括根据权利要求6所述的液体喷射头。
全文摘要
本发明提供具有高疏液性和疏液耐久性的诸如喷嘴板的疏液构件、使用该疏液构件的液体喷射头以及液体喷射设备。疏液构件包括下层膜，设置在基板的表面上并包含硅；和疏液膜，设置在所述下层膜上并由具有氟碳基团的硅烷偶联剂制成。在该疏液构件中，当通过飞行时间二次离子质谱仪的测量来检测基于氟碳的碎片离子和硅离子时，在基于氟碳的碎片离子中所检测到的最高离子对硅离子的强度比大于或等于10。
文档编号B41J2/16GK1847001SQ200610072100
公开日2006年10月18日 申请日期2006年4月10日 优先权日2005年4月12日
发明者西岛辰巳 申请人:精工爱普生株式会社