液体喷射头、液体喷射装置及液体喷射头的制造方法_2

文档序号:9657275阅读:来源:国知局
[0048]如图1 (b)所示,液体喷射头1具备:夹着隔壁3交替排列而构成通道列CR的吐出通道C及伪通道D ;以及在隔壁3的侧面从隔壁3的上端沿深度方向定位的驱动电极6。而且,如图1 (a)所示,位于吐出通道C的对置的侧面的两个驱动电极6的深度Tcl、Tc2的平均深度Tmc =(Tcl + Tc2) /2,深于位于与吐出通道C邻接的伪通道D的对置的侧面的两个驱动电极6的深度Tdl、Td2的平均深度Tmd = (Tdl + Td2) /2。S卩,满足Tmc > Tmd(称为式(1)。后面相同)的关系。在吐出通道C与邻接于该吐出通道C的两侧的伪通道D之间,满足该吐出通道C的两个驱动电极6的平均深度Tmc和与该吐出通道C邻接的伪通道D的两个驱动电极6的平均深度Tmd之间的关系。另外,在通道列CR的邻接的全部吐出通道C与伪通道D之间,满足该吐出通道C的两个驱动电极6的平均深度Tmc和邻接于该吐出通道C的伪通道D的两个驱动电极6的平均深度Tmd之间的关系。由此,无需使用多个电位电平的驱动电压而减小吐出通道C的两隔壁3的位移量的偏差,并能提高记录质量。
[0049]以下,进行具体说明。吐出通道C被左右隔壁3和上下的第一基板Pa及第二基板Pb包围。同样地,伪通道D被左右隔壁3和上下的第一基板Pa及第二基板Pb包围。吐出通道C和伪通道D邻接并交替排列,构成通道列CR。隔壁3能够使用由压电体材料例如钛锆酸铅(PZT)、钛酸钡(BaTi03)构成的陶瓷。对于压电体材料从下方到上方或从上方到下方同样地实施极化处理。另外,能够使用以大致1/2深度且沿相反方向实施极化处理的、所谓人字纹型的压电体材料。第一基板Pa或第二基板Pb能够使用与构成隔壁3的压电体材料相同的材料或者不同的材料。例如,利用切割刀对一块由压电体材料构成的促动器基板的表面进行磨削加工而夹着隔壁3交替形成吐出通道C用的吐出槽4和伪通道D用的非吐出槽5,在底部残留促动器基板,将它作为第二基板Pb。吐出通道C及伪通道D在进入纸面方向具有既定长度例如3mm?8mm,通道列CR方向的通道宽度为20 μ m?100 μ m,通道高度为100 μπι?400 μπι。电极6采用由金属材料或半导体材料构成的导电材料,利用斜向蒸镀法来形成。能够使用例如11、附、六1、六11、六8、31(:、?1了&、311、111等。图1所示的吐出通道C和伪通道D在通道列CR方向的宽度相同。
[0050]驱动电极6利用导电材料的斜向蒸镀法来形成(后面详细地进行说明)。在本实施方式中,在隔壁3的上端面接合第一基板Pa之前,从相对于隔壁3的上端面的法线角度θ 1的右斜上方进行导电材料的斜向蒸镀(第一次的斜向蒸镀),在吐出通道C及伪通道D的左侧面形成第一驱动电极6a。进而,从相对于隔壁3的上端面的法线角度Θ1的左斜上方进行导电材料的斜向蒸镀(第二次的斜向蒸镀),在吐出通道C及伪通道D的右侧面形成第二驱动电极6b。接着,在伪通道D的上部开口设置遮蔽掩模,在吐出通道C的上部开口不设置遮蔽掩模而成为开口状态。而且,从相对于隔壁3的上端面的法线比角度θ 1小的角度Θ 2的右斜上方进行导电材料的斜向蒸镀(第三次的斜向蒸镀),在吐出通道C的左侧面比第一驱动电极6a更深地形成第三驱动电极6c。进而,从相对于隔壁3的上端面的法线比角度θ 1小的角度Θ 2的左斜上方进行导电材料的斜向蒸镀(第四次的斜向蒸镀),在吐出通道C的右侧面比第二驱动电极6b更深地形成第四驱动电极6d (关于角度Θ1、Θ 2参照图8)。
[0051]在本实施方式中,吐出通道C及伪通道D的深度为300 μ m,在基板位置的中央(0mm),利用各通道的第一次及第二次的斜向蒸镀法形成的驱动电极6a、6b的电极深度约为130 μπι,利用第三次及第四次的斜向蒸镀形成的吐出通道C的驱动电极6c、6d的电极深度约为150 μ m。此外,当隔壁3的极化方向在上方或下方同样的情况下,优选在隔壁3的两侧面形成的两个驱动电极6之中,电极深度较浅的驱动电极6将深度设为不超过通道的1/2深度。若较浅的驱动电极6超过通道的1/2深度,则因施加在超过1/2深度的区域的电场而抑制隔壁3的变形,成为造成液滴吐出条件的偏差的原因。
[0052]图1 (c)表示利用上述第四次的斜向蒸镀形成的驱动电极6的电极深度与通道的基板位置之间的关系。横轴表示吐出通道C或伪通道D的基板位置(单位mm),纵轴表示驱动电极6的电极深度。各图表分别表示吐出通道C的第三驱动电极6c的电极深度Tcl、吐出通道C的第四驱动电极6d的电极深度Tc2、右伪通道D的第一驱动电极6a的电极深度Tdl、左伪通道D的第二驱动电极6b的电极深度Td2。位于隔壁3的右侧面的第一及第三驱动电极6a、6c,随着基板位置从左(一)向右(+)变化而电极深度减少,位于隔壁3的左侧面的第二及第四驱动电极6b、6d,随着基板位置从左(一)向右(+ )变化而电极深度增加。
[0053]S卩,在伪通道D的一个侧面具备的驱动电极6的深度,随着伪通道D从通道列CR的一端向另一端定位而逐渐变深,在伪通道D的另一侧面具备的驱动电极6的深度,随着伪通道D从通道列CR的一端向另一端定位而逐渐变浅。同样地,在吐出通道C的一个侧面具备的驱动电极6的深度,随着吐出通道C从通道列CR的一端向另一端定位而逐渐变深,在吐出通道C的另一侧面具备的驱动电极6的深度,随着吐出通道C从通道列CR的一端向另一端定位而逐渐变浅。这是因为利用斜向蒸镀法形成驱动电极6。此外,在图1 (c)中,实线的图表为左侧的隔壁3的驱动电极6 (6b、6c),虚线的图表为右侧的隔壁3的驱动电极6(6a、6d)0
[0054]隔壁3因对夹着隔壁3的驱动电极6施加电压而进行厚度滑移变形。对隔壁3施加的电压的施加面积越宽,厚度滑移变形量就越大。对隔壁3施加的电压的施加面积取决于夹着隔壁3的两个驱动电极6的重叠的面积,因此最终由夹着隔壁3的两个驱动电极6之中电极深度较浅的驱动电极6决定厚度滑移变形量。因此,在图1 (a)所示的情况下,吐出通道C的左侧的隔壁3的厚度滑移变形量取决于第三驱动电极6c,右侧的隔壁3的厚度滑移变形量取决于第一驱动电极6a。S卩,隔壁3的驱动电极6较浅的驱动电极6成为有效的电极深度。此外,吐出通道C的变形量由左侧的隔壁3的变形量和右侧的隔壁3的变形量之和来表示。因此,为了减小各吐出通道C的变形量的偏差,使各吐出通道C的左右隔壁3的变形量之和的偏差减小。换言之,吐出通道C的变形量依赖于左侧的隔壁3的较浅的驱动电极6的电极深度和右侧的隔壁3的较浅的驱动电极6的电极深度的总计值(平均深度),因此要减小各吐出通道C的变形量的偏差时,使该总计值(平均深度)的偏差减小。
[0055]利用图2?图4,说明将吐出通道C的第三及第四驱动电极6c、6d的平均深度Tmc= (Tcl + Tc2)/2形成为比与吐出通道C邻接的伪通道D的第一及第二驱动电极6a、6b的平均深度Tmd = (Tdl + Td2) /2深的、图1 (c)的情况下的效果。
[0056]图2是从表示图1(c)所示的基板位置与电极深度的关系的图表,描绘夹着隔壁3的两个驱动电极6之中电极深度较浅的驱动电极6的图表。横轴表示通道的基板位置,纵轴表示电极深度。实线的图表表示左侧的隔壁3的较浅的电极深度,虚线的图表表示右侧的隔壁3的较浅的电极深度。单点划线的图表表示左侧的隔壁3的较浅的电极深度与右侧的隔壁3的较浅的电极深度的平均深度。为了减少液滴的吐出偏差,优选使以单点划线表示的平均电极深度不管基板位置如何都恒定。
[0057]如图2所示,在本实施方式中,左侧的隔壁3的较浅的驱动电极6的深度成为最深的(实线的图表成为最大的)基板位置,与右侧的隔壁3的较浅的驱动电极6的深度成为最深的(虚线的图表成为最大的)基板位置偏离,从而出现两个峰值。相对于此不设置第三及第四驱动电极6c、6d的现有方法中仅有第一及第二驱动电极6a、6b(参照图1(a)),在通道的基板位置为左侧(一)的区域,吐出通道C的两侧的隔壁3中第二驱动电极6b较浅(参照图1(c)),在通道的基板位置为右侧(+)的区域,吐出通道C的两侧的隔壁3中第一驱动电极6a较浅。因此,在现有方法中左侧及右侧的隔壁3的较浅的驱动电极6的深度成为最深的基板位置为中央(0),随着隔壁3的基板位置向两端侧(一侧、+侧)定位,电极深度逐渐变浅。能够容易从图2理解的那样,与现有的驱动电极6相比,本发明的驱动电极6的对隔壁3的位移量产生影响的有效的驱动电极6的电极深度的偏差减少,关于吐出通道C的基板位置能够使液滴的吐出条件均等。此外,两个峰值为150 μm以下,比通道的深度300 μm的二分之一还浅。因此,能够使用上方或下方同样地被实施极化处理的隔壁3。
[0058]图3是表示吐出通道C的基板位置与隔壁3的最大位移的关系的图表。实线为模拟使用本发明的液体喷射头1的驱动电极6时的结果,虚线为模拟使用现有的液体喷射头1的驱动电极6时的结果。纵轴表示隔壁3在水平方向上的最大位移量,横轴表示通道的基板位置。关于吐出通道C,将左侧的隔壁3的水平方向的最大位移量设为Adl,将右侧的隔壁3的水平方向的最大位移量设为Δ d2,则平均位移量Δ dm = ( Δ dl + Δ d2) /2。
[0059]如图3所示,若比较本发明的平均位移量Δ dm和现有方法的平均位移量Δ dm,则平均位移量△ dm在任何情况下都是基板位置的中央(0)最大,向基板位置的两端方向(一方向、+方向)逐渐下降。然而,平均位移量A dm的最大值与最小值之差在本发明的驱动电极6小到约0.07 X 10 8,与之相对,在现有的驱动电极6为0.165 X 10 8,大到2倍以上。即,在本发明的驱动电极6中,平均位移量△ dm的偏差比现有方法大幅降低,关于吐出通道C的基板位置能够使液滴的吐出条件均等,并且能够提高记录质量。
[0060]图4是表示吐出通道C的基板位置与隔壁3的位移面积的关系的图表。实线为模拟使用本发明的液体喷射头1的驱动电极6时的结果,虚线为模拟使用现有的液体喷射头1的驱动电极6时的结果。纵轴表示位移面积比,横轴表示通道的基板位置。位移面积是指将隔壁3的变形量换算为吐出通道C的截面积的量,利用基板位置为中央的隔壁3的位移面积来标准化位移面积比。关于
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