液体喷射头、液体喷射装置及液体喷射头的制造方法

专利名称：液体喷射头、液体喷射装置及液体喷射头的制造方法
技术领域：
本发明涉及从喷嘴喷出液体后在被记录介质上形成图像或文字或者薄膜材料的 液体喷射头、使用它的液体喷射装置及液体喷射头的制造方法。
背景技术：
近几年来，向记录纸等喷出墨滴从而描绘文字、图形并加以记录，或者向元件基板 的表面喷出液体材料而形成功能性薄膜的喷墨方式的液体喷射头、使用该喷射头的液体喷 射装置被广泛利用。该方式通过供给管，由液体罐向液体喷射头供给油墨或液体材料，再从 液体喷射头的喷嘴喷出油墨而记录文字或图形，或者喷出液体材料而形成规定形状的功能 性薄膜。图9是专利文献1所述的这种喷墨头100的示意性的剖面图。喷墨头100具备上 盖125、由压电体构成的PZT片103和底盖137等3层结构。上盖125具备用于喷出小滴油 墨的喷嘴127。在PZT片103的上面，形成由剖面形状成为向底侧凸出的细长的槽构成的油 墨通道107。油墨通道107被朝着与长度方向正交的方向并列地形成多个，邻接的油墨通道 107之间，被侧壁113分开。在侧壁113的上部侧壁面，形成电极115。在邻接的油墨通道 107的侧壁面上，也形成电极。这样，侧壁113就被在邻接的油墨通道的侧壁面上形成的未 图示的电极和电极115夹住。油墨通道107和喷嘴127连通。在PZT片103上，从背面侧起形成供给管道132和 排出管道133，在其两端部附近和油墨通道107连通。从供给管道132供给油墨，从排出管 道133排出油墨。在油墨通道107的左端部及右端部的PZT片103的表面，形成凹部129。 在凹部129的底面形成电极，与在油墨通道107的侧壁面上形成的电极115电性导通。连 接端子134被纳入凹部129中，与在凹部129的底面形成的未图示的电极电连接。图10示出图9所示的部分AA的示意性的剖面图。各侧壁113a 11 划分油墨 通道107a 107e，以夹住各侧壁113a 11 的两侧面的方式设置着驱动用的电极al、 a2. ..el、e2。各电极al、a2. . . el、e2与图9所示的右侧或左侧的电极端子134连接。各 油墨通道107a 107e与排出管道133连通，从未图示的供给管道132供给油墨，从排出管 道133排出。该喷墨头100的动作如下从供给管道132供给的油墨充满油墨通道107，从排出 管道133排出。就是说，油墨通过供给管道132、油墨通道107及排出管道133地进行循环 流动。例如驱动油墨通道107a时，使电极a2和bl成为共同的低电位，将驱动用的高电压 施加给电极al和1^2。于是，侧壁113a和11 就在压电厚度滑移效应的作用下变形，使油 墨通道107a的容积变化，从喷嘴127喷射出油墨。这时，为了使油墨从油墨通道107a喷射 出来，而使用邻接的油墨通道107b的电极1^2。因此，不能够和油墨通道107a同时独立地 驱动邻接的油墨通道107b。这时，只能够隔一个地独立驱动油墨通道107a、107c、107e。例
如使油墨通道107c的电极c2和dl成为共同的、将驱动电压施加在电极cl和d2而喷射油墨。
该油墨喷出方法，使油墨经由供给管道132和排出管道133而始终循环。因此，即 使气泡或灰尘等异物混入油墨通道107的内部，也能够迅速地将这些异物向外部排出，所 以能够防止出现喷嘴堵塞不能喷射出油墨或者字迹浓度不勻之类的问题。专利文献1 日本特表2000-512233号公报可是，在上述图9的现有技术的例子中，在油墨通道107的长度方向的两端附近形 成供给管道132和排出管道133之际，需要高超的技术。在PZT片103的表面并列多个地 形成的油墨通道107，例如槽的宽度为70 80 μ m,槽的深度为300 400 μ m,槽的长度为 数mm 10mm，划分邻接的油墨通道107的壁的厚度为70 80 μ m。该油墨通道107的槽， 是使较薄的圆盘的外周部埋入金刚石等磨料的切割刀片高速旋转、磨削而形成的。因此，槽 的剖面成为朝着深度方向凸出的凸状。特别是在槽的长度方向的两端附近，被转印出磨削 用刀片的外形形状。作为形成图9所示的油墨通道107的方法，考虑首先形成多个槽然后再形成供给 管道132和排出管道133的方法时，需要使供给管道132和排出管道133在多个槽的底部 中连通。可是，在槽的长度方向的两端附近，底面并不平坦。因此，与槽的底面匹配地形成 供给管道132和排出管道133非常困难。另外，从背面侧磨削PZT片103时，槽最深的部分 首先开口，该开口部逐渐扩大。可是，槽的底面局部开口时，该开口部附近的侧壁就得不到 底部的支撑。因此，难以不损坏底部开了 口的槽的较薄的侧壁113地磨削供给管道132和 排出管道133。另外，在划分槽的侧壁上还形成电极。从背面侧较深地磨削PZT片103时， 在槽的侧壁上形成的电极也被磨削，致使电极的电阻增大，带来驱动侧壁的电力产生偏差 等问题。而且，如果要在槽的底面平坦的区域形成供给管道132和排出管道133，油墨就不 能够在槽的长度方向的两端部循环。因此，产生油墨的沉淀，气泡或灰尘残留在该沉淀中， 会影响本方式的这样的优点使油墨循环，从而将异物从油墨通道107中除去，防止喷嘴 127堵塞等。另一方面，可以考虑先从PZT片103的背面侧形成供给管道132和排出管道133， 然后在PZT片103的表面侧形成槽的方法，这时，虽然供给管道132和排出管道133的磨削 比较容易，但在形成槽之际，却要求进行高精度的控制。切割刀片通常具有2英寸 4英寸 的直径。例如使用直径为2英寸的切割刀片，形成例如从PZT片103的表面起为350 μ m的 深度的槽时，如果使槽的深度的误差为10 μ m，那么槽的长度的误差就大约达120 μ m，成为 它的12倍。使用直径为4英寸的切割刀片时，对于深度方向的误差而言，长度方向的误差 就大约成为它的16倍。因此，难以使供给管道132和排出管道133的开口端部与槽的长度 方向的端部吻合。若槽的长度方向的端部与供给管道132及排出管道133的外周端部发生 错位，则在油墨通道107的端部仍然会出现油墨的沉淀或滞留的现象，不能发挥本方式的 这样的优点使油墨循环从而防止喷嘴127堵塞。另外，专利文献1的喷墨头100将连接端子134纳入在PZT片103的表面形成的 凹部129中，使上盖125的外面趋于平坦。在连接端子134的下表面形成的电极和在划分 油墨通道107的侧壁的侧壁面形成的电极，通过侧壁面、PZT片103的表面、凹部129的底 面而电连接。在与油墨通道107的长度方向正交的方向高密度地形成多个油墨通道107，需 要使各侧壁的电极互相电性分离。这样，在PZT片103的表面及凹部129的底面也同样需要高密度地分离形成多个电极。可是，特别是凹部1 的底面弯曲，在该弯曲面上形成高精 细的电极图案，需要高超的布图技术。另外，以上讲述了隔一个地独立地同时驱动油墨通道107a、107c、107e的情况。但 是油墨具有导电性时，不能够隔一个地同时驱动油墨通道107a、107c、107e...。就是说，使 用导电性的油墨时，在图9及图10的结构中，高压侧的电极和低压侧的电极就成为电性短 路的状态。因此，不能够在由压电体构成的侧壁上形成所需的电位梯度，因而起先不能够驱 动压电体。进而，还可能使电极被电分解，或者使驱动电气系统遭到破坏。

发明内容
本发明就是针对上述情况构思的，其目的在于提供不需要高超的加工技术也能够 减少液体的沉淀或滞留的结构的液体喷射头、使用它的液体喷射装置及液体喷射头的制造 方法。本发明的液体喷射头，其中包括喷嘴板，该喷嘴板朝着基准方向排列多个向被记 录介质喷射液体的喷嘴；压电板，在该压电板的一个面上朝着与其长度方向正交的基准方 向排列多个细长的槽，将所述喷嘴板与另一个面接合；以及盖板，该盖板具有向所述槽供给 所述液体的液体供给孔和从所述槽排出所述液体的液体排出孔，在所述压电板以覆盖所述 压电板的槽的方式设置；所述压电板的多个细长的槽中较深的深槽和较浅的浅槽交互地邻 接，并朝着基准方向排列；所述深槽的长度方向且深度方向的剖面，具有朝着深度方向凸出 的凸状，在所述凸状的顶部中，所述深槽和喷嘴连通，所述盖板，关闭在所述压电板的一个 面上开口的所述浅槽的开口部，并以连通在所述压电板的一个面开口的所述深槽和所述液 体供给孔及所述液体排出孔的方式覆盖。另外，所述细长的深槽的所述剖面，是朝着深度方向凸的圆弧状。另外，所述盖板具备多个从所述深槽排出所述液体的液体排出孔或向所述深槽供 给所述液体的液体供给孔。另外，所述喷嘴板具备多个与所述深槽连通的喷嘴。另外，还具有保持供给所述液体供给孔的液体的液体供给腔和保持从所述液体排 出孔排出的液体的液体排出腔；具备在所述盖板的和所述压电板相反侧的面上设置的流路 构件。 另外，还具备驱动电路，该驱动电路对在所述槽的侧壁上形成的电极供给驱动电 力；挠性基板，该挠性基板安装所述驱动电路，与所述压电板电连接；基体，该基体在所述 喷嘴板露出外部的状态下，收纳所述压电板，并且还将所述挠性基板固定在外侧面上。采用本发明的液体喷射装置，具备上述任意一项所述的液体喷射头；液体罐，该 液体罐在向所述盖板的液体供给孔供给液体的同时，还贮存从所述盖板的液体排出孔排出 的液体；按压泵，该按压泵从所述液体罐向所述液体供给孔按压所述液体而进行供给；吸 引泵，该吸引泵从所述液体排出孔向所述液体罐吸引所述液体而进行排出。另外，在从所述液体排出孔起到所述液体罐为止的路线上，还具备具有脱气功能 的脱气单元。本发明的液体喷射头的制造方法，其中包含槽加工工序，在压电体板的一个面上 形成深度方向成为凸状的细长的较深的深槽和较浅的浅槽；盖板粘贴工序，将具有液体供给孔和液体排出孔的盖板粘贴到所述压电体板的一个面上；以及切削加工工序，切削加工 所述压电体板的另一个面，使所述深槽的凸状的顶部开口 ；喷嘴板粘贴工序，将形成液体喷 射用的喷嘴的喷嘴板粘贴到经过所述切削加工的压电体板的另一个面上，以便使所述喷嘴 和所述深槽连通。另外，还具有流路构件粘贴工序，将具有保持供给所述液体供给孔的液体的液体 供给腔和保持从所述液体排出孔排出的液体的液体排出腔的流路构件，粘贴到所述盖板的 与所述压电体板的相反的一侧上。(发明效果)包括喷嘴板，该喷嘴板朝着基准方向排列多个向被记录介质喷射液体的喷嘴； 压电板，在该压电板的一个面上朝着与其长度方向正交的基准方向排列多个细长的槽，将 喷嘴板与另一个面接合；以及盖板，该盖板具有向槽供给液体的液体供给孔和从槽排出液 体的液体排出孔，在压电板以覆盖压电板的槽的方式设置。压电板的多个细长的槽中较深 的深槽和较浅的浅槽交互地邻接，并朝着基准方向排列；深槽的长度方向且深度方向的剖 面，具有朝着深度方向凸出的凸状，在凸状的顶部中，深槽和喷嘴连通。盖板，关闭在压电板 的一个面上开口的浅槽的开口部，并以连通在压电板的一个面开口的深槽和液体供给孔及 液体排出孔的方式覆盖。由此，液体从一个面的一侧流入深槽，从相同的一个面的一侧流 出，不向与该深槽邻接的浅槽供给液体。因此，液体难以在深槽内部区域中滞留，能够迅速 地将液体内的由气泡或灰尘组成的异物从槽内部区域中除去。另外，因为能够不向浅槽内 部区域供给液体地将形成的电极的高电压侧和低电压侧电性分离，所以能够提供可以使用 导电性液体而且减少喷嘴堵塞、可靠性高的液体喷射头。


图1是本发明的第1实施方式涉及的液体喷射头的示意性的分解斜视图。图2是本发明的第1实施方式涉及的液体喷射头的示意性的纵剖面图。图3是本发明的第2实施方式涉及的液体喷射头的示意性的纵剖面图。图4是本发明的第3实施方式涉及的液体喷射头的示意性的纵剖面图。图5是本发明的第4实施方式涉及的液体喷射头的示意性的斜视图。图6是本发明的第4实施方式涉及的液体喷射头的示意性的纵剖面图。图7是本发明的第5实施方式涉及的液体喷射装置的说明图。图8是表示本发明的第6实施方式涉及的液体喷射头的制造方法的工序图。图9是现有技术的众所周知的喷墨头的剖面示意图。图10是现有技术的众所周知的喷墨头的剖面示意图。
具体实施例方式本发明涉及的液体喷射头，其中具备喷嘴板，该喷嘴板具有对被记录介质喷射液 体的多个喷嘴；压电板，在该压电板的一个面上朝着与其长度方向正交的基准方向排列多 个细长的槽，将所述喷嘴板与另一个面接合；以及盖板，该盖板具有向所述多个槽供给喷射 用液体的液体供给孔和从该多个槽排出所供给的液体的液体排出孔，以在所述压电板的一 个面上覆盖槽的方式设置。进而，在压电板的一个面上形成的多个细长的槽的较深的深槽和较浅的浅槽交互地邻接排列。而且，深槽的长度方向的剖面，在深度方向上具有凸状，深 槽在其凸状的顶部即深槽的底面中和喷嘴板的喷嘴连通。进而，盖板关闭在压电板的一个 面上开口的浅槽的开口部，并以在同一个面上开口的深槽和液体供给孔或液体排出孔连通 的方式覆盖。此外，与深槽相比，浅槽的剖面的深度方向的顶部可以较浅地形成，但这并不 意味着遍及整个槽的长度方向或与它正交的基准方向都浅。从液体供给孔供给的液体，从在深度方向上具有凸状的深槽的开口较宽的一个面 的一侧流入，从同一个面的一侧向液体排出孔流出。因此，在深槽的内部区域中，液体滞留 的区域减少，能够迅速地将气泡或灰尘等异物从深槽的内部区域中除去。其结果，能够减少 喷嘴堵塞或从喷嘴喷出的液量的偏差导致的记录缺陷。另外，由于即使气泡等混入槽内部 也能够迅速地将它除去，所以在大量记录的产业用装置中利用时，也能够减少连续发生记 录缺陷导致的损失。另外，浅槽与深槽的两侧邻接，盖板关闭该浅槽的开口部。就是说，液体不会流入 浅槽，浅槽内形成多个电极时也不会出现电极之间的电流泄漏。进而，由于能够将深槽中形 成的电极和浅槽中形成的电极完全电性分离，所以使用导电性的液体也能够驱动。此外，使在压电板的一个面中开口的深槽的开口端部与液体供给孔或液体排出孔 的开口端部一致，或者大体一致地将压电板和盖板粘贴后接合，能够进一步减少液体的沉 淀或滞留区域。另外，能够使槽的剖面形状成为朝着深度方向凸的圆弧状。通过使槽的剖面成为 圆弧状，从液体供给孔去往液体排出孔的液流就近似于层流，能够更加迅速地排出混入液 体的异物。另外，使用圆盘状的切割刀片进行切削加工，能够很容易地形成槽。另外，一个槽除了可以连通一个喷嘴以外，还可以连通多个喷嘴。此外，既可以使 一个液体供给孔、一个液体排出孔与一个槽连通，还可以使多个液体供给孔或多个液体排 出孔与一个槽连通。通过使喷嘴的数量为多个，能够提高记录密度或记录速度。此外，通过 连通多个液体供给孔或多个液体排出孔，能够提高液体的流速，并能够提高混入液体的异 物的排出速度，能够提供不容易出现喷嘴堵塞的可靠性高的液体喷射头。另外，形成槽的压电体的一个面是平坦的。因此，能够很容易地在压电体的一个面 上形成用于连接驱动电路的电极端子。依据本发明涉及的液体喷射头的制造方法，包含槽加工工序，在由压电体构成的 或埋入压电体的压电板的一个面上形成深度方向成为凸状的细长的深槽和比它浅的浅槽； 盖板粘贴工序，准备在另一个面上具有液体供给孔和液体排出孔的盖板，并将该盖板的另 一个面粘贴到所述压电板的一个面上；切削加工工序，对所述压电体板的另一个面进行切 削加工；以及喷嘴板粘贴工序，准备形成液体喷射用的喷嘴的喷嘴板，将喷嘴板粘贴到经过 切削加工的压电板的加工面上，以便使该喷嘴和压电板的深槽连通。通过这样制造，不需要高超的磨削技术就能够使液体供给孔或液体排出孔与深槽 的两头的开口端部一致或者大体一致地连通。另外，如果在盖板粘贴工序之后磨削压电板 的另一个面，由于盖板成为压电板的加强材料，所以容易磨削压电板。下面，根据实施方式 详细讲述本发明。(第1实施方式)图1是本发明的第1实施方式即液体喷射头1的示意性的分解斜视图。图2(a)
8是部分AA的示意性的纵剖面图，图2(b)是部分BB的示意性的纵剖面图，图2(c)是部分CC 的示意性的纵剖面图。液体喷射头1，具备层叠喷嘴板2、压电板4、盖板8及流路构件11而成的结构。作 为压电板4，例如能够使用由PZT等构成的压电陶瓷。在压电板4的一个面7上，具有多个 细长的槽5(fe、. . . 5d)。各槽fe、. . . 5d将长度方向作为χ方向，朝着与它正交的基准方向 即y方向排列。各槽fe、...5d被各侧壁6a、6b、6c、6d隔开。各槽的宽度例如为50 μ m 100 μ m，隔开各槽. . . 5d的各侧壁6a、6b、6c的宽度也可以为50 μ m 100 μ m。图1 所示的压电板4的面前一侧的侧面，表示槽如的长度方向而且是深度方向的剖面。各槽 5a . . 5d的长度方向(χ方向)及深度方向(ζ方向)的剖面形状在深度方向上具有凸状。 更具体地说，在深度方向上具备凸的圆弧状。在这里，槽fe、5c是深度较深的深槽，槽恥、5(1 是深度较浅的浅槽(以下称作“深槽如、5(、浅槽恥、5(1”)。深槽fe、5c的底边比浅槽恥、 5d深。在压电板4的一个面7上粘贴盖板8而接合。作为盖板8，可以使用和压电板4相 同的材料。如果使用相同的材料，因为对于温度变化而言的热膨胀率相同，所以不容易由于 周围温度变化而变形或者剥离。盖板8具备从一个面到另一个面地贯通的液体供给孔9和 液体排出孔10。液体供给孔9具备关闭浅槽恥、5(1的供给孔关闭部9x、9y。同样，液体排 出孔10具备用于关闭浅槽恥、5(1的排出孔关闭部10x、10y。这样，就成为液体不会侵入浅 槽5b、5d的结构。以使液体供给孔9与深槽fe、5c的长度方向的一头的开口端、液体排出孔10与深 槽如、5(的长度方向的另一头的开口端分别一致或者大体一致的方式粘贴。盖板8在该液 体供给孔9和液体排出孔10的中间区域中关闭深槽fe、5c的开口部。就是说，各深槽5a、 5c通过盖板8的液体供给孔9及液体排出孔10连通。这样，从深槽fe、5c开口的一个面7的一侧向深槽fe、5c供给液体，从相同一侧排 出液体。进而，深槽fe、5c在深度方向上具有凸状。因此，供给的液体就能够在深槽fe、5c 的内部不沉淀地流动。由此，能够迅速地将混入液体内的气泡或灰尘等异物从深槽fe、5c 的区域排出。进而，由于使盖板8的液体供给孔9及液体排出孔10与深槽fe、5c的两端开 口部一致或者大体一致，所以能够进一步缩小盖板8和压电板4之间的液体滞留区域。使喷嘴板2与压电板4的另一个面粘贴而接合。作为喷嘴板2，可以使用聚酰亚 胺树脂等高分子材料。喷嘴板2具备从压电板4侧的一个面贯通到其相反侧的另一个面的 喷嘴3。喷嘴3和压电板4的深槽fe、5c在深槽fe、5c的深度方向的顶部中连通。喷嘴3 具有从一个面朝着另一个面开口剖面缩小的漏斗状的形状。漏斗状的倾斜面，对于喷嘴板 2的法线而言，例如大约具有10度的倾斜角。使流路构件11和与盖板8的压电板4相反侧的表面粘贴而接合。流路构件11在 盖板8侧的另一个面上具备由凹部形成的液体供给腔12和液体排出腔13。液体供给腔12 与盖板8的液体供给孔9对应地连通，液体排出腔13与盖板8的液体排出孔10对应地连 通。流路构件11在和盖板8侧相反的一侧的一个面上具备与液体供给腔12及液体排出腔 13连通的开口部。进而，具备固定在各开口部上的供给用接头14及排出用接头15。如图 2(c)所示，液体供给腔12的上表面从液体供给用的开口部朝着基准方向的周边部倾斜，空 间变窄，从而减少液体的沉淀或滞留。液体排出腔13也同样。
通过这种结构，从供给用接头14供给的液体充满液体供给腔12及液体供给孔9， 流入深槽如、5(。进而，从深槽fe、5c中排出的液体流入液体排出孔10及液体排出腔13， 从排出用接头15流出。深槽fe、5c的底面的深度朝着长度方向的端部变浅。因此，液体在 深槽fe、5c内也不会沉淀地流动。该液体喷射头1的动作如下。首先将压电板4分极。此外，如图2(b)所示，在各 侧壁6a、6b、6c的两侧面形成驱动电极16a、16b、16c、16d，分别利用驱动电极16a、16b、驱动 电极16b、16c、驱动电极16(、16(1夹住各侧壁6￡1、613、6(3。而且，向供给用接头14供给液体， 使深槽5a、5c充满液体，例如在侧壁6b、6c形成的驱动电极16b和16c及驱动电极16c和 16d之间给予驱动电压。于是，侧壁6b和6c就在压电效应例如压电厚度滑移效应的作用下 变形，使深槽5c的容积变化。由于该容积变化，深槽5c内填充的液体就从喷嘴3喷出。其 它的深槽5a也同样。这时，由于浅槽恥、5(1的内部空间被从液体的流路截断，所以液体不 会侵入。就是说，即使使用导电性的液体时，在浅槽恥的电极16b和深槽5c的电极16c之 间或浅槽恥内的多个驱动电极16b之间也不会电性短路。因此，可以使用导电性的液体， 而且能够互相独立地同时从深槽fe和深槽5c喷射液滴。作为液体如果使用油墨，就能够 在被记录介质即纸等上进行描绘；作为液体如果使用液体金属材料，就能够在基板上形成 电极图案。特别是像本第1实施方式所示，在深槽fe、5c的开口部侧设置液体的供给/排除 用的盖板8，使槽的底部成为朝着深度方向凸的圆弧状，从而即使由气泡或灰尘构成的异物 混入各深槽fe、5c中时，也能够减少异物滞留时间，降低产生喷嘴3的堵塞或液体的喷出压 力被混入的气泡吸收这样不良情况的概率。此外，深槽fe、5c的长度方向的纵剖面还可以是朝着其深度方向凸的倒梯形形 状，深槽5a、5c的长度方向的两侧面是朝着侧面或深度方向凸的圆弧状，深槽5a、5c的底边 可以是平坦的。另外，对于在深槽fe、5c的底边中连通的喷嘴3的位置没有特别的限定，但是最好 设置在深槽fe、5c的长度方向(χ方向)及宽度方向(y方向)的对称轴或对称中心上。侧 壁6a、6b、6c的变形给液体带来的冲击波容易在深槽fe、5c的区域的对称轴或对称中心的 位置收敛，能够使来自喷嘴3的喷出压力成为最大。另外，虽然后文将要具体讲述，但是在压电板4的一个面7形成槽5，与盖板8粘贴 到一起固定后，再磨削压电板4的另一个面。在磨削压电板4的另一个面之际，既可以磨削 到深槽fe、5c的底面开口为止，也可以在深槽fe、5c的底面开口之前停止磨削，使深槽5a、 5c的底面薄薄地残留压电材料。使深槽fe、5c的底面薄薄地残留压电材料时，需要形成与 喷嘴板2的喷嘴3对应的贯通孔。因此，在需要进行高精度的开孔加工的同时，还增加了工 序数量。另外，由于在深槽fe、5c的底边侧残留压电材料，所以从深槽如、5(的区域到喷嘴 3的喷出口为止的距离变长，流路阻力增大，喷出速度下降。因此，最好将深槽fe、5c的底部 开口而使喷嘴板2的表面成为深槽fe、5c的底边。另外，在上述第1实施方式中，设置流路构件11，使供给及排出的液体不沉淀地流 动。但是流路构件11并不是本发明必不可少的构件。特别是槽5的数量较少时，或者即使 槽5的数量较多也可以采用使盖板8具有流路构件11的功能的结构。另外，在第1实施方式中，如图2 (b)所示，将多个喷嘴3与y方向平行地排成一列。但是并不局限于此。可以将规定数量的喷嘴3对于y方向而言具有角度地斜着排列。(第2实施方式)图3是本发明的第2实施方式即液体喷射头1的示意性的纵剖面图。本第2实施 方式在喷嘴板2具备与一个深槽fe对应的2个喷嘴3a、3b的这一点上，与第1实施方式不 同，其它方面都和第1实施方式相同。下面，主要讲述与第1实施方式不同的部分。另外， 以下对于相同的部分或具有相同的功能的部分，赋予相同的附图标记。如图3所示，液体喷射头1，具备依次层叠喷嘴板2、压电板4、盖板8、流路构件11 的结构。在压电板4的一个面上，具有细长的深槽如和与它邻接、与细长的方向正交地排 列的浅槽5d。深槽fe在深度方向上具有凸状，喷嘴板2的2个喷嘴3a、!3b在该凸状的顶 部中与深槽如连通。喷嘴3a位于与深槽fe的长度方向的中央部相比靠近一头的端部侧， 喷嘴北位于深槽fe的另一头的端部侧。供给用接头14供给的液体，通过液体供给腔12 及液体供给孔9，从深槽fe的一端开口部流入，从深槽fe的另一端开口部通过液体排出孔 10、液体排出腔13，从排出用接头15流出。此外在这里，所谓“深槽fe的深度方向上的凸 状的顶部”，并不意味着深槽如的最深部的一点，在深槽fe的底边存在扩大时，也可以将该 扩大的某个底边称作顶部。这在其它实施方式中也同样。在压电板4形成的深槽fe的两端开口部，与盖板8的液体供给孔9及液体排出孔 10的开口部一致或者大体一致。另外，深槽如的剖面在喷嘴板2侧具有凸状。因此，在盖 板8和压电板4之间或在深槽fe内部中，液体的流动难以产生沉淀，即使气泡或灰尘混入 内部也能够迅速排出，所以能够减少喷嘴3的堵塞、混入的气泡成为空气弹簧吸收内部的 喷出压力、喷嘴3不能够喷出液体的不良情况。在划分深槽fe及浅槽恥的侧壁的壁面上形成的未图示的驱动电极，在深槽如及 浅槽恥的长度方向的中央部中电性分离。使喷嘴3a喷射液体时，将驱动电压给予喷嘴3a 侧的驱动电极，使喷嘴3a侧的侧壁变形；使喷嘴北喷射液体时，将驱动电压给予喷嘴北侧 的驱动电极，使喷嘴北侧的侧壁变形。另外，还夹住深槽fe地形成浅槽5b，由于利用盖板 8关闭浅槽恥，使液体不能够侵入，所以能够使用导电性液体，而且能够与邻接的深槽的驱 动独立地控制各深槽fe的侧壁。就是说，能够在使两个喷嘴独立地喷射液体的同时，还不 受驱动邻接的深槽的驱动电压的影响，所以能够提高记录密度或记录速度。(第3实施方式)图4是本发明的第3实施方式即液体喷射头1的示意性的纵剖面图。本第3实施 方式在喷嘴板2具备与一个深槽fe对应的2个喷嘴3a、3b ；盖板8具备1个液体供给孔9 和2个液体排出孔10a、10b这两点上，与第1实施方式不同，其它方面都和第1实施方式相 同。下面，主要讲述与第1实施方式不同的部分。如图4所示，液体喷射头1，具备依次层叠喷嘴板2、压电板4、盖板8、流路构件11 的结构。在压电板4的一个面上，具备细长的深槽如和与它邻接、与细长的方向正交地排 列的浅槽恥。深槽如的长度方向及深度方向的剖面，在深度方向上具有凸状。盖板8具备 与深槽如的长度方向的中央开口部对应的液体供给孔9和与深槽如的长度方向的两端的 开口部对应的2个液体排出孔10a、10b。流路构件11具备与盖板8的液体供给孔9对应的液体供给腔12和与两个液体排 出孔10a、10b的每个对应的液体排出腔12a、12b。液体供给腔12在与盖板8相反侧的一个面上开口，从在该开口部设置的供给用接头14供给液体。液体排出腔13a、13b的每一个在 盖板8的一个面上开口，从在该开口部设置的排出用接头15a、15b排出液体。深槽fe在深 度方向上具有凸状，喷嘴板2的2个喷嘴3a、!3b在该顶部中与深槽fe连通。喷嘴3a位于 液体供给孔9和液体排出孔IOa之间，喷嘴北位于液体供给孔9和液体排出孔IOb之间。从供给用接头14供给的液体，通过液体供给腔12及液体供给孔9，从深槽fe的中 央部流入，从深槽fe的两端部通过2个液体排出孔10a、IOb及液体排出腔13a、13b，从排出 用接头15a、15b向外部流出。在压电板4上形成的深槽fe的两端开口部，与盖板8的2个 液体排出孔10a、10b的开口部一致或者大体一致。另外，深槽如的剖面在喷嘴板2侧具有 凸状。因此，由于在盖板8和压电板4之间或在深槽如的内部中，液体的沉淀或滞留减少， 即使气泡或灰尘混入内部也能够迅速将其排出，所以能够减少喷嘴3的堵塞。为了使隔开深槽如的侧壁变形而在侧壁面上设置的未图示的驱动电极，在深槽 fe及浅槽恥的长度方向的中央部中被电性分离。使喷嘴3a喷射液体时，将驱动电压给予 喷嘴3a —侧的驱动电极，使喷嘴3a —侧的侧壁变形；使喷嘴北喷射液体时，将驱动电压给 予喷嘴北一侧的驱动电极，使喷嘴北一侧的侧壁变形。另外，还夹住深槽fe地形成浅槽 5b，由于利用盖板8关闭浅槽恥，使液体不能够侵入，所以能够使用导电性液体，而且能够 与各深槽如的邻接侧壁的深槽的驱动独立地进行控制。这样，能够增大液体的记录密度或 提高记录速度。进而，深槽fe的形状或液体的流动将深槽fe的中心线CC作为轴地对称。 因此，能够相同地设定喷嘴3a喷射液滴的喷射条件和喷嘴北喷射液滴的喷射条件。例如 能够将喷射液滴的液滴量及喷射时间相同地设定。此外，在上述第3实施方式中，从深槽fe的中央部供给液体，从两端部排出液滴。 但并不局限于此。例如既可以从深槽如的两端部供给液体，从中央部排出液滴；也可以进 一步增加液体排出孔10或液体供给孔9。(第4实施方式)图5及图6是本发明的第4实施方式的液体喷射头1的说明图。图5(a)是液体 喷射头1的整体斜视图，(b)是液体喷射头1的内部的斜视图。图6(a)是部分DD的纵剖 面图，(b)是部分EE的纵剖面图。如图5(a)及(b)所示，液体喷射头1具备喷嘴板2、压电板4、盖板8和流路构件 11的层叠结构。喷嘴板2和压电板4的χ方向的宽度，大于盖板8和流路构件11，在χ方 向的一端中突出。在压电板4的一个面7上，交互地即每隔一个地排列多个深槽fe及浅槽 恥。盖板8具备从一个面贯通到另一个面的液体供给孔9和液体排出孔10。液体供给孔9 和液体排出孔10的另一个面中的开口部，与各深槽fe的长度方向(χ方向)中的一端和另 一端的各开口部一致或者大体一致地连通。如图6(a)及(b)所示，流路构件11具备由在盖板8侧的另一个面上开口的凹部 构成的液体供给腔12及液体排出腔13，在与盖板8相反侧的一个面上，具备分别与液体供 给腔12及液体排出腔13连通的供给用接头14及排出用接头15。在压电板4的突出的一端的一个面7上，汇总性地形成多个电极端子，各电极端子 与在各深槽fe及浅槽恥的侧壁上形成的未图示的驱动电极电连接。将挠性基板(以下称 作“FPC”)M与压电板4的一个面7粘接固定。FPCM具备多个与该压电板4侧的表面分 离的电极，各电极通过导电材料与压电板4上的各电极端子电连接。在FPCM的表面，具备作为驱动电路的驱动器IC25或连接器26。驱动器IC25从连接器沈输入驱动信号，生成用 于驱动深槽如及浅槽恥的各侧壁的驱动电压，通过FPCM上的电极、压电板4上的电极端 子，供给侧壁的未图示的驱动电极。底座21收纳压电板4等。在底座21的下表面，露出喷嘴板2的液体喷射面。将 FPC24从压电板4的突出端部侧拉到外部，固定在底座21的外侧面上。在底座21的上表 面，具备2个贯通孔，供给液体用的供给管22贯通一个贯通孔后，与液体供给用接头14连 接；排出液体用的排出管23贯通另一个贯通孔后，与排出液体用接头15连接。喷嘴板2的喷嘴3与深槽fe的深度方向上的凸状的顶部连接。在喷嘴板2上形 成的各喷嘴3朝着y方向排成一列，与对应的各深槽fe连通。将盖板8与压电板4的一个 面7接合，以便使液体供给孔9和液体排出孔10的各开口端部与深槽fe的一个及另一个 开口端部分别一致或者大体一致，还要关闭浅槽恥的开口部。将FPC24固定在底座21的 侧壁上。通过这种结构，能够减少盖板8和压电板4之间或深槽fe的内部中的液体的沉 淀，迅速流出混入液体的气泡或灰尘。其结果，能够减少喷嘴3的堵塞或液体喷出量不足等 不良现象。另外，虽然驱动器IC25及压电板4的深槽fe的侧壁由于驱动而被加热，但是 可以通过底座21或流路构件11，将热量传递给在内部流动的液体。就是说，可以将用于在 被记录介质上进行记录的液体作为冷却剂利用，能够有效地向外部散热，能够防止驱动器 IC25或压电板4由于过热而导致的驱动能力的下降。因此，能够提供可靠性高的液体喷射 头1。此外，可以像第2实施方式那样给一个深槽设置2个喷嘴3。还可以像第3实施方 式那样，采用通过液体供给腔12及液体供给孔9从深槽fe的中央部供给液体，通过液体排 出孔10a、10b及液体排出腔13a、13b从深槽fe的两端部排出液体，进而与2个喷嘴3独立 地喷射液体的结构。另外，如图6(b)所示地将在喷嘴板2上设置的喷嘴3按照y方向排成 一列，并不是必要的条件。可以采用对于y方向而言具有角度的周期性地排列的结构。(第5实施方式)图7是本发明的第5实施方式的液体喷射装置20的示意性的结构图。液体喷射 装置20具备液体喷射头1 ；液体罐27，该液体罐27对液体喷射头1供给液体，并且贮存从 液体喷射头1排出的液体；按压泵观，该按压泵观从液体罐27向液体喷射头1按压供给 液体；以及吸引泵四，该吸引泵四从液体喷射头1向液体罐27吸引排出液体。按压泵观 的吸引侧和液体罐27被供给管22b连接，按压泵观的按压侧和液体喷射头1的供给用接 头14被供给管2 连接。吸引泵四的按压侧和液体罐27被排出管2 连接，吸引泵四 的吸引侧和液体喷射头1的排出用接头15被排出管23a连接。供给管2 具备用于检测 出被按压泵观按压的液体的压力的压力传感器31。液体喷射头1和第4实施方式同样，所 以不再赘述。此外，如前所述，液体喷射头1可以像第2实施方式那样给一个深槽fe设置2个 喷嘴3。还可以像第3实施方式那样，采用通过液体供给腔12及对应设置的液体供给孔9 从深槽fe的中央部供给液体，通过2个液体排出孔10a、10b及对应设置的2个液体排出腔 13a、13b从深槽fe的两端部排出液体，进而与2个喷嘴独立地喷射液体的结构。另外，液体 喷射装置20还具备用于使液体喷射头1往复运动的输送带、引导液体喷射头1的导轨、驱动输送带的驱动电机、输送被记录介质的输送滚轮、控制它们的驱动的控制部等，但是在图 7中没有绘出。另外，在本实施方式中，可以在液体排出孔10和液体罐27之间设置未图示的脱气 装置。就是说，可以在排出管23a及2 上设置脱气装置。通过该结构，能够在从液体罐27 向槽5供给液体、使液体从槽5向液体罐27循环的排出管23a及2 上的路线中，对液体 含有的气体进行脱气/除去。就是说，通过具备循环线路中的脱气功能，能够降低包含的气 体的含有量，能够向液体罐27供给适合于液体喷出环境的液体，所以能够构筑优异的液体 再利用系统。通过将液体喷射装置20如上述那样构成，能够减少液体在盖板8和压电板4之间 或深槽fe的内部中的沉淀或滞留，即使气泡或灰尘混入内部也能够迅速将其排出。另外， 还夹住深槽fe地形成浅槽，由于利用盖板8关闭浅槽，使液体不能够侵入，所以能够与各深 槽fe的邻接侧壁的深槽的驱动独立地进行控制。另外，在驱动器IC25或压电板4的侧壁 产生的热，通过底座21或流路构件11传递给在内部流动的液体。因此，可以将用于在被记 录介质上进行记录的液体作为冷却剂利用，能够有效地向外部散热，能够防止驱动器IC25 或侧壁由于过热而导致的驱动能力的下降，能够提供可靠性高的液体喷射装置20。(第6实施方式)图8是表示本发明的第6实施方式的液体喷射头1的制造方法的说明图。对于相 同的部分或具有相同的功能的部分，赋予相同的附图标记。图8 (a)表示使用切割刀片30在压电板4的一个面7上磨削深槽fe或浅槽恥的 槽加工工序。压电板4使用PZT陶瓷。切割刀片30由圆盘状的金属板或合成树脂板构成， 其外周部埋入磨削用的金刚石磨料。使旋转的切割刀片30在压电板4的一个端部下降到 规定的深度，水平磨削到另一头的端部为止后上升。图8(b)表示磨削后的深槽如的剖面。 深槽fe的两端部与切割刀片30的外径吻合，深度方向上具有凸的圆弧状。另外，在深槽fe 的纸面的背后侧或前面侧与深槽fe邻接地形成浅槽恥。图8 (c)是表示将具有液体供给孔9和液体排出孔10的盖板8粘贴到压电板4的 一个面7上后接合的盖板粘贴工序后的纵剖面图。盖板8使用和压电板4相同的材料，利 用粘接剂接合。使液体供给孔9的开口端部与深槽如的一头的开口端部，还使液体排出孔 10的开口端部与深槽fe的另一头的开口端部一致或者大体一致。因为将盖板8粘贴在深 槽fe的开口侧，所以使深槽fe的两端部和液体供给孔9及液体排出孔10的开口端部的定 位变得极其容易。进而，盖板8堵住浅槽恥的开口部。深槽fe在深度方向上具有凸的圆 弧状。采用这种结构后，在液体从液体供给孔9流入深槽fe、从液体排出孔10排出之际，很 难在深槽fe内部产生沉淀或滞留。图8(d)是表示切削了压电板4的另一个面17、将深槽如的深度方向的顶部开口 的切削加工工序后的纵剖面图。因为深槽如的深度方向的顶部比浅槽恥的底面深，所以 在将深槽5a的顶部开口、不将浅槽恥的底面开口的状态下停止磨削。因为盖板8与压电 板4的一个面接合，所以盖板8能够作为压电板4的加强材料发挥作用。这样，能够很容易 地利用平面磨削机切削压电板4的另一个面17。还能够取代平面磨削机，使用研磨机进行 磨削。与邻接的深槽之间隔着浅槽恥，在该浅槽恥的底面残留着压电板4的材料。就是 说，由于深槽fe和相邻的深槽之间的距离变大且隔着压电材料，所以对于来自背面的磨削
14而言的强度较大。因此，能够不损坏划分深槽如的侧壁6地将深槽fe的底面开口。图8 (e)是表示将喷嘴板2粘贴到压电体板4的另一个面17而接合的喷嘴板粘贴 工序后的纵剖面图。作为喷嘴板2，使用聚酰亚胺树脂，利用粘接材料与压电板4接合。喷 嘴3具备开口剖面积从深槽fe侧起朝着外部逐渐减小的漏斗状，利用激光贯通设置该漏斗 状的贯通孔。在深槽fe的长度方向的中央部，设置喷嘴3。此外，除了上述图8所示的工序外，还可以包含准备具备液体供给腔和液体排出 腔的流路构件、与盖板8的一个面粘贴后接合的流路构件粘贴工序。在粘贴之际，使盖板8 上形成的液体供给孔9及液体排出孔10与液体供给腔和液体排出腔的每一个连通。这样， 能够在均等地向多个深槽如供给液体的同时，还能够作为使液体泵的脉动传递给喷嘴3侧 的情况得到缓冲的缓冲腔发挥作用。另外，在上述切削加工工序中，可以不磨削到在深槽fe的深度方向上凸的顶部开 口为止，而在深度方向的顶部留下压电材料。在深槽fe的底面侧留下压电材料时，在切削 加工工序之前或之后形成与喷嘴3对应的贯通孔。形成该贯通孔时，因为不磨削划分深槽 5a的侧壁6，所以磨削时不会损坏侧壁。在深槽fe的底面留下压电材料后，从深槽fe的区 域到喷嘴3的喷出口为止的距离变长，流路阻力增大，喷出速度下降。因此，最好将深槽fe 的底部开口，使喷嘴板2的表面成为深槽fe的底边。另外，在本实施方式中讲述的浅槽恥、5(1的部分，直到喷嘴板2为止留着压电材 料。由于该压电材料具有提高喷射头强度和喷出特性的功能，所以最好采用留下某特定的 厚度的形态。依据本发明的液体喷射头1的制造方法，不需要高超的磨削技术就能够使液体供 给孔9或液体排出孔10与深槽fe的两端开口部一致或者大体一致地连通。而且，因为从 形成深槽fe的表面侧向在深度方向上具有凸状的深槽fe的内部供给液体，从相同的表面 侧排出液体，所以能够在深槽如的内部中减少液体的沉淀或滞留。即使气泡或灰尘等异物 混入深槽fe的内部也能够迅速将其排出，所以能够减少喷嘴3的堵塞。附图标记说明1液体喷射头；2喷嘴板；3喷嘴；4压电板；5槽；5a、5c深槽；5b、5d浅槽；6侧壁； 7 一个面；8盖板；9液体供给孔；10液体排出孔；20液体喷射装置；MFPC ；25驱动器IC ；27 液体罐；观按压泵；四吸引泵。
权利要求
1.一种液体喷射头，其中包括喷嘴板，该喷嘴板朝着基准方向排列多个向被记录介质喷射液体的喷嘴； 压电板，在该压电板的一个面上朝着与其长度方向正交的基准方向排列多个细长的 槽，将所述喷嘴板与另一个面接合；以及盖板，该盖板具有向所述槽供给所述液体的液体供给孔和从所述槽排出所述液体的液 体排出孔，在所述压电板以覆盖所述压电板的槽的方式设置；所述压电板的多个细长的槽中较深的深槽和较浅的浅槽交互地邻接，并朝着基准方向 排列；所述深槽的长度方向且深度方向的剖面，具有朝着深度方向凸出的凸状，在所述凸状 的顶部中，所述深槽和喷嘴连通，所述盖板，关闭在所述压电板的一个面上开口的所述浅槽的开口部，并以连通在所述 压电板的一个面开口的所述深槽和所述液体供给孔及所述液体排出孔的方式覆盖。
2.如权利要求1所述的液体喷射头，其中所述细长的深槽的所述剖面，是朝着深度方 向凸的圆弧状。
3.如权利要求1或2所述的液体喷射头，其中所述盖板具备多个从所述深槽排出所述 液体的液体排出孔或向所述深槽供给所述液体的液体供给孔。
4.如权利要求1 3中任一项所述的液体喷射头，其中所述喷嘴板具备多个与所述深 槽连通的喷嘴。
5.如权利要求1 4中任一项所述的液体喷射头，其中还具有保持供给所述液体供给 孔的液体的液体供给腔和保持从所述液体排出孔排出的液体的液体排出腔；具备在所述盖 板的和所述压电板相反侧的面上设置的流路构件。
6.如权利要求1 5中任一项所述的液体喷射头，其中还包括 驱动电路，该驱动电路对在所述槽的侧壁上形成的电极供给驱动电力； 挠性基板，该挠性基板安装所述驱动电路，与所述压电板电连接；以及基体，该基体在所述喷嘴板露出外部的状态下，收纳所述压电板，并且还将所述挠性基 板固定在外侧面上。
7.一种液体喷射装置，其中包括权利要求1 6中任一项所述的液体喷射头；液体罐，该液体罐在向所述盖板的液体供给孔供给液体的同时，还贮存从所述盖板的 液体排出孔排出的液体；按压泵，该按压泵从所述液体罐向所述液体供给孔按压所述液体而进行供给；以及 吸引泵，该吸引泵从所述液体排出孔向所述液体罐吸引所述液体而进行排出。
8.如权利要求7所述的液体喷射装置，其特征在于，在从所述液体排出孔起到所述液 体罐为止的路线上，还具备具有脱气功能的脱气单元。
9.一种液体喷射头的制造方法，其中包含槽加工工序，在压电体板的一个面上形成深度方向成为凸状的细长的较深的深槽和较 浅的浅槽；盖板粘贴工序，将具有液体供给孔和液体排出孔的盖板粘贴到所述压电体板的一个面 上；以及切削加工工序，切削加工所述压电体板的另一个面，使所述深槽的凸状的顶部开口 ；喷嘴板粘贴工序，将形成液体喷射用的喷嘴的喷嘴板粘贴到经过所述切削加工的压电 体板的另一个面上，以便使所述喷嘴和所述深槽连通。
10.如权利要求9所述的液体喷射头的制造方法，其特征在于，具有流路构件粘贴工 序，将具有保持供给所述液体供给孔的液体的液体供给腔和保持从所述液体排出孔排出的 液体的液体排出腔的流路构件，粘贴到所述盖板的与所述压电体板的相反的一侧上。
全文摘要
本发明提供能够减少液体在压电板(4)形成的槽(5)内部的沉淀、迅速排出混入槽(5)内部的异物的液体喷射头(1)。具备层叠具有喷嘴(3)的喷嘴板(2)、与它接合的压电板(4)、具有液体供给孔(9)及液体排出孔(10)的盖板(8)的结构，压电板(4)的多个细长的槽中的较深的深槽(5a)和较浅的浅槽(5b)交互地邻接排列，深槽(5a)的长度方向而且深度方向的剖面，具有朝着深度方向凸出的凸状，在凸状的顶部中，深槽(5a)和喷嘴(3)连通，盖板关闭在压电板的一个面上开口的浅槽(5b)的开口部，连通深槽(5a)和液体供给孔及液体排出孔。
文档编号B41J2/16GK102145579SQ2010105556
公开日2011年8月10日 申请日期2010年11月12日 优先权日2009年11月12日
发明者小关修 申请人:精工电子打印科技有限公司