噴墨頭及其制造方法和噴墨打印機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種向外部排出墨的噴墨頭及其制造方法和具備該噴墨頭的噴墨打印機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]—直以來(lái)，已知一種具備噴墨頭的噴墨打印機(jī)，該噴墨頭具有排出墨的多個(gè)通道。通過(guò)一邊使噴墨頭相對(duì)于紙張、布等記錄媒介相對(duì)地移動(dòng)，一邊控制墨的排出，能夠相對(duì)于記錄媒介輸出二維的圖像。墨的排出可以通過(guò)利用致動(dòng)器(壓電式、靜電式、熱變形等)、或是利用熱量使管內(nèi)的墨產(chǎn)生氣泡來(lái)進(jìn)行。其中，尤以壓電式的致動(dòng)器具有輸出大、能夠進(jìn)行變調(diào)、響應(yīng)性高、不挑墨等優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)經(jīng)常被利用到。
[0003]另外，壓電式的致動(dòng)器包括使用塊狀的壓電體的致動(dòng)器和使用薄膜的壓電體(壓電薄膜)的致動(dòng)器。前者輸出大，因此能夠排出大的液滴，但外型大且成本高。與之相對(duì)，后者輸出小，因此液滴量不能太大，但外型小且成本低?？梢哉f(shuō)，為了實(shí)現(xiàn)高分辨率(利用小液滴即可)且外型小、低成本的打印機(jī)，使用壓電薄膜來(lái)構(gòu)成致動(dòng)器較為合適。
[0004]圖8是對(duì)使用壓電薄膜的以往的致動(dòng)器100的概略結(jié)構(gòu)進(jìn)行表示的俯視圖和沿A-A’線(xiàn)朝箭頭方向觀察的剖視圖。該致動(dòng)器100通過(guò)將絕緣層102、下部電極103、作為壓電薄膜的壓電膜104、上部電極105按照這一順序?qū)盈B在具有壓力室1la的基板101上而構(gòu)成?；?01中的壓力室1la的上壁1lb構(gòu)成從動(dòng)膜，伴隨壓電膜104的伸縮而發(fā)生位移。
[0005]S卩，若從驅(qū)動(dòng)電路106向下部電極103及上部電極105施加電壓，使壓電膜104沿與厚度方向垂直的方向(與基板101的面平行的方向)伸縮，則由于壓電膜104與從動(dòng)膜的長(zhǎng)度的不同，會(huì)使得從動(dòng)膜產(chǎn)生曲率，從動(dòng)膜會(huì)沿厚度方向發(fā)生位移(彎曲)。
[0006]圖9是對(duì)具備圖8的致動(dòng)器100的通道200的概略結(jié)構(gòu)進(jìn)行表示的剖視圖。如該圖所示，通過(guò)利用噴嘴板201封閉致動(dòng)器100的下部的空間(壓力室1la)而形成了墨室。如果在壓力室1la內(nèi)收容了墨，則能夠如上所述那樣利用與壓電膜104的伸縮相伴的從動(dòng)膜的位移，對(duì)壓力室1la內(nèi)的墨施加壓力，將墨從噴嘴孔201a作為液滴向外部排出。通過(guò)將這樣的壓電式的致動(dòng)器100 (通道200)沿橫向排列，構(gòu)成噴墨頭。
[0007]在用于上述那種壓電式的致動(dòng)器的壓電體中，廣泛使用BaT13、被稱(chēng)作PZT的Pb (Ti/Zr) O3等鈣鈦礦型的金屬氧化物。在使用壓電薄膜的致動(dòng)器中，將例如PZT成膜在基板上來(lái)進(jìn)行制作。PZT的成膜可以使用派射法、CVD(Chemical Vapor Deposit1n:化學(xué)氣相沉積)法、溶膠-凝膠法等各種方法進(jìn)行。注意，壓電材料的晶化需要高溫，因此在基板中經(jīng)常使用Si。
[0008]噴墨頭的性能指標(biāo)包括液滴量、射出速度、驅(qū)動(dòng)頻率，各個(gè)致動(dòng)器的輸出及響應(yīng)性成為決定它們的因素。致動(dòng)器的輸出由施加電壓、壓電常數(shù)、壓電體的體積決定，致動(dòng)器的響應(yīng)性由致動(dòng)器的質(zhì)量及剛性等決定。
[0009]另外，頭的驅(qū)動(dòng)頻率還受墨的質(zhì)量及彈性的影響。即，若壓力室(墨室)的容積大，則存在于墨室之中的墨的質(zhì)量變大，另外，墨整體的彈性變形也增加，因此致動(dòng)器的響應(yīng)性降低。因此，要想為了使頭的驅(qū)動(dòng)頻率提高(增大)而使致動(dòng)器的響應(yīng)性提高，就需要減小墨室的容積。
[0010]作為減小墨室的容積的方法，可考慮例如兩種方法。一種是對(duì)保持壓電體的基板進(jìn)行研磨，使形成于上述基板的墨室的高度變小的方法。并且，另一種被認(rèn)為是向預(yù)先加工出容積小的墨室的薄基板上轉(zhuǎn)印形成在另一基板上的壓電膜，之后除去上述另一基板的方法。注意，目的是不同的，對(duì)于如前者那樣對(duì)基板進(jìn)行研磨而使之變薄的方法，例如被專(zhuān)利文獻(xiàn)I公開(kāi)，對(duì)于如后者那樣轉(zhuǎn)印壓電膜的方法，例如被專(zhuān)利文獻(xiàn)2公開(kāi)。
[0011]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0012]專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0013]專(zhuān)利文獻(xiàn)1:(日本)專(zhuān)利第5013025號(hào)公報(bào)(參照權(quán)利要求1、第〔0012〕段、圖1等)
[0014]專(zhuān)利文獻(xiàn)2:(日本)特開(kāi)2005-169965號(hào)公報(bào)(參照權(quán)利要求1、第〔0019〕段、圖 3(a)、(b)等)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0016]但是，在減小墨室的容積時(shí)，在對(duì)基板進(jìn)行研磨的情況下，擔(dān)心由于基板在加工過(guò)程中(研磨過(guò)程中)的碎裂或缺損、成膜或加工時(shí)的翹曲等原因而導(dǎo)致成品率降低、并且作為致動(dòng)器的性能變差。另外，在向薄基板上轉(zhuǎn)印壓電膜的情況下，會(huì)產(chǎn)生轉(zhuǎn)印時(shí)的壓電膜的損傷及其導(dǎo)致的性能降低、以及因使用兩片基板而導(dǎo)致的成本上升。因此，迫切期望構(gòu)成一種在不進(jìn)行基板研磨和膜的轉(zhuǎn)印的情況下就能夠減小墨室的容積的噴墨頭。
[0017]本發(fā)明是為了解決上述問(wèn)題點(diǎn)而做出的，其目的在于提供一種在不進(jìn)行基板研磨和月旲的轉(zhuǎn)印的情況下就能夠減小墨室的容積、由此能夠使頭的驅(qū)動(dòng)頻率提尚的嗔墨頭及其制造方法和具備該噴墨頭的噴墨打印機(jī)。
[0018]解決技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)手段
[0019]本發(fā)明一方面的噴墨頭具備:位移膜，其包括沿與厚度方向垂直的方向伸縮的驅(qū)動(dòng)膜，該位移膜沿厚度方向彎曲變形；基板，其具有沿厚度方向形成的孔部，為了利用所述驅(qū)動(dòng)膜的伸縮使所述位移膜在與所述孔部對(duì)應(yīng)的區(qū)域沿厚度方向彎曲變形，該基板以所述位移膜覆蓋所述孔部的方式保持所述位移膜；墨排出部，其具有收容墨的墨室，通過(guò)利用所述位移膜的彎曲變形對(duì)所述墨施加壓力，將所述墨向外部排出；所述墨排出部相對(duì)于所述位移膜設(shè)于與所述基板的所述孔部相反的一側(cè)。
[0020]本發(fā)明另一方面的嗔墨頭的制造方法具有:在基板上形成驅(qū)動(dòng)I旲的工序；在所述基板上在與所述驅(qū)動(dòng)膜的形成側(cè)相反的一側(cè)形成孔部，并為了利用所述驅(qū)動(dòng)膜的與厚度方向垂直的方向的伸縮使包括所述驅(qū)動(dòng)膜的位移膜在與所述孔部對(duì)應(yīng)的區(qū)域沿厚度方向彎曲變形，而以覆蓋所述孔部的方式保持所述位移膜的工序；將利用所述位移膜的彎曲變形向外部排出墨室內(nèi)的墨的墨排出部，相對(duì)于所述位移膜形成在與所述基板的所述孔部相反的一側(cè)的工序。
[0021]發(fā)明效果
[0022]由于墨排出部相對(duì)于位移膜設(shè)于與基板(孔部)相反的一側(cè)，且獨(dú)立于基板而設(shè)置，因此，無(wú)論基板如何，都能夠利用單獨(dú)的墨排出部進(jìn)行減小墨室的容積的設(shè)計(jì)。由此，能夠在不進(jìn)行基板研磨和膜的轉(zhuǎn)印的情況下減小墨室的容積，使頭的驅(qū)動(dòng)頻率提高。
【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1是對(duì)本發(fā)明所實(shí)施的一方式的噴墨打印機(jī)的一部分進(jìn)行放大表示的立體圖。
[0024]圖2是對(duì)上述噴墨打印機(jī)所具備的噴墨頭的一個(gè)通道的概略結(jié)構(gòu)進(jìn)行表示的俯視圖和沿該俯視圖中的A-A’線(xiàn)朝箭頭方向觀察的剖視圖。
[0025]圖3是對(duì)上述噴墨頭的多個(gè)通道的結(jié)構(gòu)進(jìn)行表示的俯視圖和沿該俯視圖中的A-A’線(xiàn)朝箭頭方向觀察的剖視圖。
[0026]圖4是對(duì)上述通道的其他結(jié)構(gòu)進(jìn)行表示的剖視圖。
[0027]圖5是對(duì)上述通道的另一其他結(jié)構(gòu)進(jìn)行表示的剖視圖。
[0028]圖6是對(duì)圖2的結(jié)構(gòu)的嗔墨頭的制造工序進(jìn)彳丁表不的尚]視圖。
[0029]圖7是對(duì)圖5的結(jié)構(gòu)的嗔墨頭的制造工序進(jìn)彳丁表不的尚]視圖。
[0030]圖8是對(duì)使用壓電薄膜的以往的致動(dòng)器的概略結(jié)構(gòu)進(jìn)行表示的俯視圖和沿A-A’線(xiàn)朝箭頭方向觀察的剖視圖。
[0031]圖9是對(duì)具備上述致動(dòng)器的通道的概略結(jié)構(gòu)進(jìn)行表示的剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]基于附圖對(duì)本發(fā)明所實(shí)施的一方式說(shuō)明如下。
[0033]〔噴墨打印機(jī)的結(jié)構(gòu)〕
[0034]圖1是對(duì)本實(shí)施方式的噴墨打印機(jī)I的一部分進(jìn)行放大表示的立體圖。噴墨打印機(jī)I在一部分開(kāi)口的殼體Ia內(nèi)具有能夠沿左右方向(圖中B方向)移動(dòng)的托架lb。與多種顏色(例如黃色、品紅、青綠色、黑色這四種顏色)各自對(duì)應(yīng)的噴墨頭10排成一列安裝于該托架lb。通過(guò)一邊從打印機(jī)的里側(cè)朝近前側(cè)(圖中A方向)輸送未圖示的記錄媒介，一邊使托架Ib左右移動(dòng)而使各色的墨從對(duì)應(yīng)的噴墨頭10排出，能夠在記錄媒介上形成彩色圖像。
[0035]注意，也可以沿記錄媒介的整個(gè)寬度方向形成噴墨頭10并且沿記錄媒介的輸送方向排列各色的噴墨頭10來(lái)構(gòu)成噴墨打印機(jī)I。該情況下，通過(guò)使各噴墨頭10靜止而僅使記錄媒介移動(dòng)，能夠在記錄媒介上形成彩色圖像。
[0036]〔噴墨頭的結(jié)構(gòu)〕
[0037]接著，對(duì)噴墨頭10的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。圖2 —并示出了對(duì)噴墨頭10的一個(gè)通道的概略結(jié)構(gòu)進(jìn)行表示的俯視圖和沿該俯視圖中的A-A’線(xiàn)朝箭頭方向觀察的剖視圖。注意，在圖2的俯視圖中，為了方便，省略了噴嘴基板23的圖示。注意，這種圖示方法在以下出現(xiàn)的俯視圖中也是相同的。
[0038]噴墨頭10在基板11上依次具有熱氧化膜12、下部電極13、壓電薄膜14、上部電極15及墨排