專利名稱：液滴噴出頭和液滴噴出裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有用于高效地排出滯留在液滴噴出頭內(nèi)的氣泡的機(jī)構(gòu) 的液滴噴出頭、搭載該液滴噴出頭的液滴噴出裝置。
背景技術(shù)：
作為液滴噴出頭，例如知道搭載在噴墨打印機(jī)中的噴墨頭。在噴墨頭 中，以打印速度的高速化和彩色化為目的，要求具有多個(gè)噴嘴列的構(gòu)造， 致動(dòng)器數(shù)量越來(lái)越增加，要求致動(dòng)器噴墨頭的小型化、噴出特性的提高。 伴隨著這樣的要求，要求更高效地排出侵入或滯留在頭內(nèi)的氣泡，進(jìn)一步 提高墨水的噴出特性。
例如，有對(duì)在貯存器的頂端設(shè)置的用于排出氣泡的大氣連通路的形狀 下工夫，設(shè)置防止貯存器內(nèi)的壓力變動(dòng)時(shí)墨水從大氣開口部滲出的氣泡排 出專用噴嘴的噴墨頭(例如，參照專利文獻(xiàn)O。
此外，有按照從墨水供給口遠(yuǎn)離，貯存器的面積減小，緩和貯存器內(nèi)
的部分的墨水流速下降，防止氣泡滯留的噴墨頭(例如參照專利文獻(xiàn)2)。 有使用只允許低流速時(shí)的通過(guò)的過(guò)濾器，設(shè)置墨水噴出時(shí)的墨水流速
慢時(shí)、恢復(fù)處理時(shí)的墨水流速快時(shí)的墨水路線，只在恢復(fù)處理時(shí)從噴嘴排
出滯留氣泡的噴墨記錄裝置(例如，參照專利文獻(xiàn)3)。 [專利文獻(xiàn)l]特開平9-314832號(hào)公報(bào)(第4頁(yè)，圖5) [專利文獻(xiàn)2]特開2002-292868號(hào)公報(bào)(第5頁(yè)，圖5) [專利文獻(xiàn)3]特開2003-63002號(hào)公報(bào)(第7頁(yè)，圖3)

發(fā)明內(nèi)容
在專利文獻(xiàn)l中記載的以往技術(shù)中，在用于排出氣泡的大氣連通路中 沒有動(dòng)力，在排出氣泡時(shí)，必須用泵等外部動(dòng)力吸引。為了可靠地把氣泡 向大氣連通路誘導(dǎo)，必須縱向或斜向配置頭，從而連通路一側(cè)成為上，墨
水的飛翔路線的控制是復(fù)雜的。
此外，在專利文獻(xiàn)2中記載的以往技術(shù)中，不知道貯存器內(nèi)的墨水的 流速差是否為足以左右氣泡排出性的值，其效果也是不明的。從貯存器向 加壓室連通的通路的流路阻力比貯存器的流路阻力大很多，所以從噴嘴排 出滯留氣泡時(shí)，流路阻力差成為大的障礙，也未進(jìn)行涉及它的研究。
在專利文獻(xiàn)3中記載的以往技術(shù)中，頭的構(gòu)造復(fù)雜，每次l個(gè)頭組裝 過(guò)濾器的步驟成為必要，制造成本提高。此外，貯存器容量和恢復(fù)處理時(shí) 的迂回路上某種程度的容積成為必要，不利于頭的小型化。
本發(fā)明是為了解決所述的課題而提出的，其目的在于，提供具有用于 高效地排出滯留在液滴噴出頭內(nèi)的氣泡的氣泡噴出機(jī)構(gòu)的液滴噴出頭、搭 載該液滴噴出頭的液滴噴出裝置。
本發(fā)明的液滴噴出頭至少具有由噴出液滴的多個(gè)液滴噴出用的噴嘴 孔、與液滴噴出用的噴嘴孔連通并且通過(guò)室內(nèi)產(chǎn)生的壓力從所述液滴噴出 用的噴嘴孔噴出液滴的多個(gè)獨(dú)立的液滴噴出室、設(shè)置在所述各液滴噴出室 的一部分并且使所述液滴噴出室產(chǎn)生壓力的液滴噴出用的致動(dòng)器構(gòu)成的 液滴噴出用的噴出機(jī)構(gòu)、通過(guò)分別設(shè)置在所述液滴噴出室的供給部與所述 液滴噴出室公用連通的貯存器，其中具有與所述液滴噴出用的液滴噴 出機(jī)構(gòu)把所述貯存器作為公用的氣泡排出用的氣泡噴出機(jī)構(gòu)。
在液滴噴出頭內(nèi)，在液滴噴出用的液滴噴出機(jī)構(gòu)之外，氣泡排出用的 氣泡噴出機(jī)構(gòu)公用設(shè)置貯存器，通過(guò)最適合于氣泡排出的氣泡噴出機(jī)構(gòu)噴 出液滴中包含的氣泡，所以能高效并且主動(dòng)排出氣泡。而且，在排出氣泡 時(shí)，不要外部動(dòng)力。此外，與液滴噴出用的液滴噴出機(jī)構(gòu)一起，設(shè)置氣泡 排出用的氣泡噴出機(jī)構(gòu)，所以能削減零件數(shù)量，液滴噴出裝置的小型化成 為可能。能用與以往的液滴噴出頭同等的成本制造具有氣泡排出用的氣泡 噴出機(jī)構(gòu)的液滴噴出頭。
此外，本發(fā)明的液滴噴出頭中，氣泡排出用的氣泡噴出機(jī)構(gòu)由噴出包 含氣泡的液滴的氣泡排出用的噴嘴孔、與所述各氣泡排出用的噴嘴孔連通 并且通過(guò)室內(nèi)產(chǎn)生的壓力從所述氣泡排出用的噴嘴孔噴出包含氣泡的液 滴的氣泡噴出室、設(shè)置在所述氣泡噴出室的一部分并且使所述氣泡噴出室 產(chǎn)生壓力的氣泡排出用的致動(dòng)器構(gòu)成，通過(guò)設(shè)置在所述氣泡噴出室的供給
口，與分別和所述液滴噴出室連通的所述貯存器連通。
氣泡排出用的氣泡噴出機(jī)構(gòu)能與液滴噴出用的液滴噴出機(jī)構(gòu)同時(shí)形 成，所以不花費(fèi)多余的成本。
此外，本發(fā)明的液滴噴出頭中，所述液滴噴出用的液滴噴出機(jī)構(gòu)的液 滴噴出室和所述貯存器由具有連通它們的供給部的劃分壁劃分，由所述貯 存器內(nèi)的所述劃分壁面和位于所述致動(dòng)器一側(cè)的壁面，在所述貯存器內(nèi)形 成被圍成截面大致L字狀的氣泡捕獲部。
在貯存器內(nèi)，由劃分壁面和位于靜電致動(dòng)器一側(cè)的壁面，形成被圍成 截面大致L字狀的氣泡捕獲部，所以在氣泡捕獲部能可靠地捕獲逆著重力 向上方移動(dòng)的氣泡。
此外，本發(fā)明的液滴噴出頭中，所述氣泡噴出機(jī)構(gòu)的氣泡噴出室與所 述貯存器通過(guò)所述供給口沿著所述氣泡噴出室的壁面幾乎連通為直線狀。
通過(guò)從貯存器到氣泡噴出機(jī)構(gòu)的氣泡噴出室消除臺(tái)階，能把由氣泡捕 獲部捕獲的氣泡容易地向用于氣泡噴出的氣泡噴出室誘導(dǎo)。
此外，本發(fā)明的液滴噴出頭使位于所述貯存器內(nèi)的致動(dòng)器一側(cè)的壁面 變薄，由該變薄的壁面形成膜片。
貯存器的薄壁面作為阻尼器工作，通過(guò)具有有關(guān)的阻尼器功能的膜 片，能緩沖貯存器內(nèi)的壓力變化。
此外，本發(fā)明的液滴噴出頭中，在所述氣泡排出用的氣泡噴出機(jī)構(gòu)設(shè) 置的供給部的截面積比在所述液滴噴出用的液滴噴出機(jī)構(gòu)設(shè)置的供給部 的截面積大。
從貯存器到氣泡噴出機(jī)構(gòu)的氣泡噴出室的流路阻力比從貯存器到液 滴噴出機(jī)構(gòu)的液滴噴出室的流路阻力小，在流路阻力中設(shè)置差，所以能容 易把氣泡向氣泡排出用的氣泡噴出室誘導(dǎo)。
此外，本發(fā)明的液滴噴出頭中，在所述氣泡排出用的氣泡噴出機(jī)構(gòu)設(shè) 置的氣泡排出用的噴嘴孔的直徑比在所述液滴噴出用的液滴噴出機(jī)構(gòu)設(shè) 置的液滴噴出用的噴嘴孔的直徑大。
增大氣泡排出用的噴嘴孔的直徑，變?yōu)樽钸m合于氣泡排出的噴嘴直 徑，所以能高效噴出液滴內(nèi)包含的氣泡。
此外，本發(fā)明的液滴噴出頭中，在所述氣泡排出用的氣泡噴出機(jī)構(gòu)設(shè)
置的致動(dòng)器的面積比在所述液滴噴出用的液滴噴出機(jī)構(gòu)設(shè)置的致動(dòng)器的 面積大。
增大在氣泡排出用的氣泡噴出機(jī)構(gòu)設(shè)置的致動(dòng)器的面積，充分確保氣 泡排出所必要的噴出能量，所以能可靠地噴出液滴內(nèi)的氣泡。
此外，本發(fā)明的液滴噴出頭在所述液滴噴出頭內(nèi)設(shè)置1或2個(gè)以上所 述氣泡排出用的氣泡噴出機(jī)構(gòu)。
在頭外部沒必要另外設(shè)置氣泡噴出機(jī)構(gòu)，所以能提供零件數(shù)量削減、 小型化的液滴噴出頭。
此外，本發(fā)明的液滴噴出頭在所述液滴噴出頭的兩側(cè)設(shè)置一對(duì)所述氣 泡排出用的氣泡噴出機(jī)構(gòu)。
能從液滴噴出頭隔開所希望的距離，配置氣泡噴出機(jī)構(gòu)，所以能提供 排出的氣泡與液滴噴出頭不干涉的液滴噴出頭。
此外，本發(fā)明的液滴噴出頭中，所述氣泡排出用的致動(dòng)器由把所述氣 泡噴出室的壁面變薄而形成的氣泡排出用的振動(dòng)板、與所述氣泡排出用的 振動(dòng)板隔開氣隙相對(duì)的氣泡排出用的個(gè)別電極構(gòu)成，通過(guò)在所述氣泡排出 用的振動(dòng)板和所述個(gè)別電極之間施加電壓，在它們之間產(chǎn)生靜電，使所述 壁面變薄的氣泡排出用的振動(dòng)板變位。
氣泡排出用的靜電致動(dòng)器的構(gòu)造簡(jiǎn)單，所以能把氣泡排出用的氣泡噴 出機(jī)構(gòu)高密度化，能降低成本。
此外，本發(fā)明的液滴噴出頭包括具有所述液滴噴出用的噴嘴孔，并 且具有氣泡排出用的噴嘴孔的噴嘴基板；具有成為所述液滴噴出室的一部 分的第一液滴噴出凹部、成為所述貯存器的一部分的第一貯存器凹部、通 過(guò)所述供給部連通這些凹部的第一劃分壁，并且具有成為所述氣泡噴出室 的一部分的第一氣泡噴出凹部、成為所述貯存器的一部分的第一lt存器凹 部的貯存器基板；具有成為所述液滴噴出室的一部分并且具有所述液滴噴 出用的振動(dòng)板的第二液滴噴出凹部、成為所述貯存器的一部分的第二貯存 器凹部、劃分這些凹部的第二劃分壁，并且包括具有所述氣泡排出用的振 動(dòng)板，把成為所述氣泡噴出室的一部分的凹部和成為所述貯存器的一部分
的凹部連通，成為所述氣泡噴出室以及所述r:存器的一部分的氣泡連通凹
部的腔基板；具有使所述液滴噴出室產(chǎn)生壓力的靜電致動(dòng)器，并且具有使
所述氣泡噴出室產(chǎn)生壓力的靜電致動(dòng)器的電極基板。
把噴嘴基板、貯存器基板、腔基板和電極基板層疊4層，在液滴噴出 頭內(nèi)形成流路，在液滴噴出用的液滴噴出機(jī)構(gòu)之外，使貯存器為公用的， 在液滴噴出頭內(nèi)設(shè)置氣泡排出用的氣泡噴出機(jī)構(gòu)，通過(guò)最適合于氣泡排出
的噴出機(jī)構(gòu)，噴出液滴中包含的氣泡，所以在4層構(gòu)造的液滴噴出頭中，
不變更頭構(gòu)造，就能高效并且主動(dòng)排出氣泡。
本發(fā)明的液滴噴出裝置搭載所述任意的液滴噴出頭。 能提供能高效并且主動(dòng)噴出包含氣泡的液滴的液滴噴出裝置。


下面簡(jiǎn)要說(shuō)明附圖。
圖1是表示本發(fā)明實(shí)施例1的噴墨頭的概略結(jié)構(gòu)的分解立體圖。
圖2是表示圖1的透視狀態(tài)的分解立體圖。
圖3是從底面一側(cè)觀察圖1的分解立體圖。
圖4是表示圖3的透視狀態(tài)的分解立體圖。
圖5是圖1的液滴噴出部的1 ( < ) -1 ( < )剖視圖。
圖6是圖1的氣泡排出部的2 (口 ) -2 (口 )剖視圖。
圖7是與圖6不同的氣泡排出部的剖視圖。
圖8是表示本發(fā)明實(shí)施例2的噴墨頭的概略結(jié)構(gòu)的分解立體圖。
符號(hào)的說(shuō)明。
l一噴嘴基板；2—]C:存器基板；3—腔基板；4一電極基板；10—液滴 噴出用的噴嘴孔；ll一氣泡排出用的噴嘴 L; 20—液滴噴出用的噴嘴連通 孔；21—?dú)馀菖懦鲇玫膰娮爝B通孔；31—?dú)馀葸B通凹部；50—液滴噴出室； 50a—第一液滴噴出凹部；50b—第二液滴噴出凹部；50c—第二劃分壁； 51—?dú)馀輫姵鍪遥?1a—第一氣泡噴出凹部；60—供給部(孔)；60a—第 一劃分壁；61—供給口； 70—貯存器；70a—第一貯存器凹部；70b—第二 貯存器凹部；70e—第二貯存器凹部的壁面；70d—?dú)馀莶东@部；80—液滴 噴出用的靜電致動(dòng)器；80b—液滴噴出用的個(gè)別電極；81—?dú)馀菖懦鲇玫?靜電致動(dòng)器；81b—?dú)馀菖懦鲇玫膫€(gè)別電極；90—?jiǎng)澐直冢?5—膜片；100 一液滴噴出用的振動(dòng)板；IOI—?dú)馀菖懦鲇玫恼駝?dòng)板；200—噴墨打印機(jī)；
A—液滴噴出部；B—?dú)馀輫姵霾?；a—液滴噴出用的液滴噴出機(jī)構(gòu)；b—?dú)?泡排出用的氣泡噴出機(jī)構(gòu)；0~氣隙。
具體實(shí)施例方式
以下，說(shuō)明應(yīng)用本發(fā)明的液滴噴出頭的實(shí)施例。
本發(fā)明的實(shí)施例涉及具有噴出液滴的液滴噴出機(jī)構(gòu)、排出氣泡的氣泡 噴出機(jī)構(gòu)的液滴噴出頭。須指出的是，這里，作為液滴噴出頭的一個(gè)例子， 說(shuō)明從設(shè)置在噴嘴基板的表面的噴嘴孔噴出液滴的表面噴出型的噴墨頭。
實(shí)施例1
圖1是表示本發(fā)明實(shí)施例1的噴墨頭的概略結(jié)構(gòu)的分解立體圖，圖2 是表示圖1的透視狀態(tài)的分解立體圖，圖3是從底面一側(cè)觀察圖1的分解 立體圖，圖4是表示圖3的透視狀態(tài)的分解立體圖，圖5是圖1的液滴噴' 出部的1 ( < ) -1 ( < )剖視圖，圖6是圖1的氣泡排出部的2 ( a ) -2 (口)剖視圖。
在圖1 圖6中，由把噴嘴基板l、貯存器基板2、腔基板3、電極基 板4等4個(gè)基板按照該順序粘貼的4層構(gòu)造構(gòu)成噴墨頭(液滴噴出頭的一 個(gè)例子)。而且，具有包含用于噴出液滴的液滴噴出機(jī)構(gòu)a的液滴噴出部A、 包含用于排出滯留在液滴內(nèi)的氣泡的氣泡噴出機(jī)構(gòu)b的氣泡噴出部B。
液滴噴出部A的液滴噴出機(jī)構(gòu)a如圖5所示，由液滴噴出室50、設(shè)置 在液滴噴出室50的一部分上的液滴噴出用的靜電致動(dòng)器80、從液滴噴出 室50通過(guò)液滴噴出用的噴嘴連通孔20與外部連通的液滴噴出用的噴嘴孔 10、從液滴噴出室50與公用貯存器(公用墨水室)70連通的孔(公用部) 構(gòu)成。
此外，氣泡噴出部B的氣泡噴出機(jī)構(gòu)b如圖6所示，由氣泡噴出室51、 設(shè)置在氣泡噴出室51的一部分上的氣泡排出用的靜電致動(dòng)器81、從氣泡 噴出室51提供氣泡排出用的噴嘴連通孔21與外部連通的氣泡排出用的噴 嘴孔11、連通氣泡噴出室51和貯存器(公用墨水室)70的供給口 61構(gòu) 成。
以下，使用圖1 圖6，詳細(xì)描述構(gòu)成噴墨頭的各基板的結(jié)構(gòu)。 首先，就噴嘴基板l加以說(shuō)明。 噴嘴基板1從硅材料制作。在噴嘴基板1的液滴噴出部A以給定的間
隔設(shè)置多個(gè)液滴噴出用的噴嘴孔IO。圖l、圖2中，為了簡(jiǎn)明，除了設(shè)置 在兩側(cè)的氣泡噴出部B的氣泡排出用的噴嘴孔11，在1列中表示8個(gè)液滴 噴出用的噴嘴孔IO。這些噴嘴列有時(shí)也為多列。而且，液滴噴出用的噴嘴 孔10在垂直于基板面，并且同軸上，由小孔的液滴噴射口部分10a、比液 滴噴射口部分10a的直徑大的液滴導(dǎo)入口部分10b構(gòu)成。
在液滴噴出部A的兩端設(shè)置一對(duì)氣泡噴出部B，在與液滴噴出部A的 液滴噴出用的噴嘴孔10同列的兩端設(shè)置比液滴噴出用的噴嘴孔10的直徑 還大的氣泡排出用的噴嘴孔ll。而且，氣泡排出用的噴嘴孔ll與液滴噴 出用的噴嘴孔10同樣，由氣泡噴射口部分lla和比它直徑大的氣泡導(dǎo)入 口部分llb構(gòu)成，各部分lla、 11b成為比液滴噴出用的噴嘴孔10的各部 分10a、 10b大的直徑。
下面，描述貯存器基板2。
貯存器基板2由面方位(100)的硅材料制作。在貯存器基板2的液 滴噴出部A，在與液滴噴出用的噴嘴孔10同軸上，設(shè)置垂直貫通貯存器基 板2，與噴嘴基板1的各液滴噴出用的噴嘴孔10獨(dú)立連通的稍大直徑(與 滴導(dǎo)入口部分10b的直徑同等或者比它大的直徑)的液滴噴出用的噴嘴連 通孔20，據(jù)此，取得墨滴噴出的直線前進(jìn)性。
此外，形成對(duì)于各液滴噴出的噴嘴連通孔20，通過(guò)各液滴噴出室50 以及孔60連通的成為公用貯存器70的一部分的第一貯存器凹部70a。由 從與噴嘴基板1的接合面(以下也稱作L面)到與腔基板3的接合面(以 下也稱作M面)方向，形成截面幾乎為反漏斗形狀的凹部形成第一貯存器 凹部70a。更具體而言，由與L面相比在M面方向減徑的截面梯形凹部701a、 在截面梯形凹部701a的減徑一側(cè)從減徑(以下把包含該端部的面稱作N 面)到M面的截面長(zhǎng)方形凹部702a構(gòu)成。須指出的是，截面長(zhǎng)方形凹部 702a在液滴噴出用的噴嘴連通孔20—側(cè)具有貫通孔60的第一劃分壁60a， 所以具有比N面的長(zhǎng)度X還短的長(zhǎng)度Y。
此外，在貯存器基板2形成成為液滴噴出室50的一部分的細(xì)溝狀的 第一液滴噴出凹部50a。第一液滴噴出凹部50a是為了防止由于把后面描 述的腔基板3變薄而產(chǎn)生的液滴噴出室50的流路阻力的增加而設(shè)置的，
但是也可以省略第一液滴噴出凹部50a。
而在位于貯存器基板2的兩側(cè)的氣泡噴出部B，在與液滴噴出用的噴 嘴連通孔20同列上，在與噴嘴基板1的氣泡排出用的噴嘴孔11同軸上， 設(shè)置垂直貫通貯存器基板2，與氣泡排出用的噴嘴孔11獨(dú)立連通的稍大直 徑(與氣泡導(dǎo)入口部分llb的直徑同等或者比它大的直徑)的氣泡排出用 的噴嘴連通孔21。該氣泡排出用的噴嘴連通孔21的直徑比液滴噴出部A 的液滴噴出用的噴嘴連通孔20的直徑大。
此外，形成對(duì)于各氣泡排出用的噴嘴連通孔21，通過(guò)氣泡噴出室51 和供給口 61連通的成為貯存器70的一部分的第一貯存器凹部70a。第一 貯存器凹部70a形成設(shè)置在液滴噴出部A的幾乎反漏斗形狀的凹部?？墒?， 在氣泡噴出部B，不設(shè)置相對(duì)于在液滴噴出部A設(shè)置的第一劃分壁60a的 孔60的貫通部。
此外，在貯存器基板2設(shè)置成為氣泡噴出室51的一部分的第一氣泡 噴出凹部51a。須指出的是，第一氣泡噴出凹部51a的氣泡噴出面0形成 與成為液滴噴出室50的一部分的第一液滴噴出凹部50a的液滴噴出面P 相同的高度。
在所述的說(shuō)明中，第一氣泡噴出凹部51a的氣泡噴出面O與第一液滴 噴出凹部50a的液滴噴出面P是相同的高度，但是如圖7所示，第一氣泡 噴出凹部51a的氣泡噴出面0中，只把氣泡排出用的噴嘴連通孔21 —側(cè) 的氣泡噴出面局部下降，形成氣泡噴出面Q，形成臺(tái)階噴出凹部510，通 過(guò)有關(guān)的凹部510構(gòu)成氣泡噴出機(jī)構(gòu)b的一部分。
須指出的是，在貯存器基板2的全面，為了防止墨水引起的硅的腐蝕， 形成由熱氧化膜(Si02)構(gòu)成的墨水保護(hù)膜(未圖示)。
接著，就腔基板3加以說(shuō)明。
腔基板3由硅材料制作。在腔基板3液滴噴出部A形成成為液滴噴出 室50的一部分的第二液滴噴出凹部50b。而且，由第二液滴噴出凹部50b、 設(shè)置在C:存器基板2的第一液滴噴出凹部50a形成液滴噴出室50。
液滴噴出室50 (第二液滴噴出凹部50b)的壁面(靜電致動(dòng)器80 — 側(cè)的壁面即電極基板4一側(cè)的壁面)構(gòu)成振動(dòng)板100。由通過(guò)向硅擴(kuò)散高 濃度的硼而形成的硼擴(kuò)散層，形成振動(dòng)板100。通過(guò)使振動(dòng)板100為硼擴(kuò)
散層，能充分發(fā)揮濕蝕刻的蝕刻停止，所以能以高精度調(diào)整振動(dòng)板ioo的
厚度和表面粗糙。
此外，在腔基板3形成成為公用液滴室即貯存器70的一部分的截面 梯形的第二貯存器凹部70b。須指出的是，在第二貯存器凹部70b的壁面 70e (靜電致動(dòng)器80—側(cè)的壁面即電極基板4一側(cè)的壁面)設(shè)置墨水供給 孔71。
在第二液滴噴出凹部50b和第二貯存器凹部70b之間設(shè)置劃分它們的 第二劃分壁50c，與貯存器基板2的第一劃分壁60a接合，寫出劃分壁90。
在這樣形成的貯存器70，在由腔基板3的第二貯存器凹部70b和貯存 器基板2的截面長(zhǎng)方形凹部70c形成的截面幾乎反凹狀的部分，即比墨水 供給孔71更靠劃分壁90 —側(cè)的部分即剖面包圍成大致L字狀的部分形成 氣泡捕獲部70f。須指出的是，貯存器70的第二貯存器凹部70b的壁面70e 變薄，形成在把腔基板3和電極基板4接合時(shí)，緩沖公用貯存器70中產(chǎn) 生的壓力變動(dòng)的膜片(后面描述)。
而腔基板3的氣泡噴出部B不象那樣由第二劃分壁50c劃分第二液滴 噴出凹部50b和第二貯存器凹部70b，不設(shè)置劃分壁，形成凹部連通的截 面梯形的氣泡連通凹部31。與貯存器基板2的第一貯存器凹部70a—起， 形成貯存器70，與貯存器基板2的第一液滴噴出凹部51a—起，形成經(jīng)過(guò) 供給口 61到達(dá)氣泡排出用的噴嘴連通孔21的氣泡噴出室51。在氣泡噴出 部B，從貯存器70經(jīng)過(guò)各供給口 61到達(dá)氣泡噴出室51的流路阻力比從 液滴噴出部A的貯存器70經(jīng)過(guò)各孔到達(dá)各液滴噴出室50的流路阻力小， 包含氣泡的液滴能容易地從貯存器70移動(dòng)到氣泡噴出室51。
在氣泡噴出室51的壁面(靜電致動(dòng)器81 —側(cè)的壁面)形成氣泡排出 用的振動(dòng)板101。由通過(guò)向硅擴(kuò)散高濃度的硼而形成的硼擴(kuò)散層，能形成 氣泡排出用的振動(dòng)板101。
此外，在腔基板3的至少表面(至少靜電致動(dòng)器81 —側(cè)的表面)形 成由以TEOS (Tetraethyl orthosilicateTetraethoxysilane:四乙氧基硅烷、硅 酸乙酯)為原料的基于等離子體CVD (Chemical Vapor Deposition:化學(xué) 氣相沉積法)的Si02構(gòu)成的絕緣膜(未圖示)。為了防止噴墨頭的驅(qū)動(dòng)時(shí) 的絕緣破壞或短路，設(shè)置該絕緣膜。
下面，就電極基板4加以說(shuō)明。
電極基板4由玻璃材料制作。其中，適合使用與腔基板3的硅材料的
熱膨脹系數(shù)接近的硼酸類的耐熱硬質(zhì)玻璃。通過(guò)使用硼酸類的耐熱硬質(zhì)玻
璃，在把電極基板4和腔基板3進(jìn)行陽(yáng)極接合時(shí)，因?yàn)閮蓚€(gè)基板的熱膨脹 系數(shù)接近，所以能降低電極基板4和腔基板3之間產(chǎn)生的應(yīng)力，結(jié)果，不 產(chǎn)生剝離的問(wèn)題，能牢固接合電極基板4和腔基板3。
在電極基板4的液滴噴出部A，在與腔基板3的各振動(dòng)板100相對(duì)的 表面的位置分別設(shè)置凹部80a。各凹部80a由蝕刻形成給定的深度。然后 在各凹部80a的表面，通過(guò)濺射，形成由ITO (Indium Tin Oxide:銦錫氧 化物)構(gòu)成的液滴噴出用的個(gè)別電極80b。形成在液滴噴出用的振動(dòng)板100 和氣泡排出用的個(gè)別電極80b之間的氣隙G (空隙)大幅度影響噴墨頭的 噴出特性。
該氣隙G的開放端部通過(guò)由環(huán)氧粘合劑構(gòu)成的密封材料80c，密封。 據(jù)此，能防止異物或濕氣侵入氣隙G內(nèi)，能高度保持噴墨頭的可靠性。
須指出的是，液滴噴出用的個(gè)別電極80b的材料并不局限于ITO，也 可以使用IZO (Indium Zinc Oxide)或者金、銅等金屬?？墒?，ITO是透 明的，所以為了容易確認(rèn)振動(dòng)板的接觸狀況， 一般使用ITO。
這樣，在腔基板3的液滴噴出用的振動(dòng)板100和電極基板4的液滴噴 出用的個(gè)別電極80b之間，隔著氣隙G，形成液滴噴出用的靜電致動(dòng)器80 (液滴噴出用的噴出機(jī)構(gòu))。
腔基板3的貯存器70的壁面70e變薄，在薄壁部與電極基板4的凹 部卯a(chǎn)接合，通過(guò)變薄的壁面70e，形成緩沖貯存器70中產(chǎn)生的壓力變動(dòng) 的膜片95。
而在電極基板4的氣泡噴出部B，在與腔基板3的各振動(dòng)板101相對(duì) 的位置分別設(shè)置凹部81a。各振動(dòng)板101變薄，通過(guò)靜電力能容易驅(qū)動(dòng)。 各凹部81a通過(guò)蝕刻形成給定的深度。而且，在各凹部81a的表面，通過(guò) 濺射，形成由ITO構(gòu)成的氣泡排出用的個(gè)別電極81b。
在腔基板3的氣泡排出用的振動(dòng)板101和電極基板4的氣泡排出用的 個(gè)別電極81b之間，隔著氣隙G，形成氣泡排出用的靜電致動(dòng)器81(氣泡 排出用的噴出機(jī)構(gòu))。
所述氣泡排出用的靜電致動(dòng)器81的面積比剛才的液滴噴出用的靜電
致動(dòng)器80的面積大。
按所述那樣構(gòu)成的氣泡排出用的靜電致動(dòng)器81在液滴的噴出時(shí)，作
為原則，不進(jìn)行氣泡排出動(dòng)作，即不驅(qū)動(dòng)?？墒?，在液滴的噴出時(shí)，可以
與液滴噴出用的靜電致動(dòng)器80顛倒驅(qū)動(dòng)。這時(shí)，把氣泡排出用的靜電致 動(dòng)器81不噴出墨水程度地與液滴噴出用的靜電致動(dòng)器80顛倒驅(qū)動(dòng)，能緩 沖貯存器70內(nèi)的壓力變動(dòng)。
電極基板4的個(gè)別電極(液滴噴出部A和氣泡噴出部B的各個(gè)別電 極80b、 81b)的端子部80d、 81d在lt存器基板2和腔基板3的端部開口 的電極取出部96露出。而且，在電極取出部96，為了控制噴墨頭的動(dòng)作 (液滴噴出動(dòng)作和氣泡噴出動(dòng)作)，搭載驅(qū)動(dòng)控制電路的柔性電路板與液 滴噴出部A以及氣泡噴出部B的各個(gè)別電極80b、 81b的端子部80d、 81d、 設(shè)置在腔基板3的端部的電極(這時(shí)，電極在液滴噴出部A—側(cè)和氣泡噴 出部B—側(cè)成為不同的電極)分別連接(未圖示)。 這里，說(shuō)明按所述那樣構(gòu)成的噴墨頭的動(dòng)作。
在噴墨頭，外部的墨盒(未圖示)內(nèi)的墨水通過(guò)墨水供給孔71提供 給貯存器70內(nèi)。而且，在液滴噴出部A的液滴噴出機(jī)構(gòu)a，通過(guò)各孔60， 從各液滴噴出室50、液滴噴出用的噴嘴連通孔20充滿到液滴噴出用的噴 嘴孔10的頂端，在氣泡噴出部B氣泡噴出機(jī)構(gòu)b，通過(guò)各供給口 61，從 各氣泡噴出室51、氣泡排出用的噴嘴連通孔21充滿到氣泡排出用的噴嘴 孔11的頂端。
首先，說(shuō)明液滴噴出部A的液滴噴出機(jī)構(gòu)a的噴出動(dòng)作。 如果由驅(qū)動(dòng)控制電路對(duì)液滴噴出用的個(gè)別電極80b供給驅(qū)動(dòng)信號(hào)(脈 沖電壓)，就從驅(qū)動(dòng)控制電路對(duì)個(gè)別電極80b作用脈沖電壓，使個(gè)別電極 80b正帶電，在個(gè)別電極80b和振動(dòng)板IOO之間產(chǎn)生靜電力，通過(guò)靜電力， 振動(dòng)板100向個(gè)別電極80b—側(cè)變形。據(jù)此，液滴噴出室50的容積增大。 接著，如果脈沖電壓斷開，所述的靜電力消失，振動(dòng)板IOO通過(guò)彈力復(fù)原， 這時(shí)，液滴噴出室50的容積急劇減少。因此，通過(guò)這時(shí)的壓力，液滴噴 出室50內(nèi)的墨水的一部分通過(guò)液滴噴出用的噴嘴連通孔20，成為墨滴， 從液滴噴出用的噴嘴孔10噴出。然后，再作用脈沖電壓，振動(dòng)板100向
個(gè)別電極80b —側(cè)變形，墨水從貯存器70通過(guò)孔60補(bǔ)給到液滴噴出室50 內(nèi)。
在墨水的噴出時(shí)，在液滴噴出機(jī)構(gòu)a，振動(dòng)板100驅(qū)動(dòng)，進(jìn)行墨水噴 出動(dòng)作，這時(shí)，在氣泡噴出部B的氣泡噴出機(jī)構(gòu)b，氣泡排出用的振動(dòng)板 101原則上不驅(qū)動(dòng)，停止。可是，在液滴噴出時(shí)，也可以顛倒驅(qū)動(dòng)氣泡噴 出機(jī)構(gòu)b的振動(dòng)板101，緩沖驅(qū)動(dòng)液滴噴出機(jī)構(gòu)a時(shí)產(chǎn)生的壓力變動(dòng)。
下面說(shuō)明氣泡噴出部B的氣泡噴出機(jī)構(gòu)b的氣泡排出動(dòng)作。
貯存器70內(nèi)的墨水中包含的氣泡在由設(shè)置在液滴噴出部A的氣泡捕 獲部70f的截面大致L字狀的壁部包圍的部分捕獲。
在要噴出墨水中包含的氣泡時(shí)，首先從控制驅(qū)動(dòng)電路斷開向液滴噴出 機(jī)構(gòu)a的脈沖電壓，停止液滴噴出機(jī)構(gòu)a的振動(dòng)板100的驅(qū)動(dòng)。然后，使
噴墨頭移動(dòng)，把氣泡排出用的帽(未圖示)與氣泡排出用的噴嘴孔11接 觸。
接著，接通氣泡噴出機(jī)構(gòu)b的脈沖電壓，驅(qū)動(dòng)氣泡噴出機(jī)構(gòu)b的氣泡 排出用的振動(dòng)板101。這時(shí)，氣泡噴出機(jī)構(gòu)b的氣泡排出用的靜電致動(dòng)器 81比液滴噴出機(jī)構(gòu)a的液滴噴出用的靜電致動(dòng)器80的面積大，所以在氣 泡噴出機(jī)構(gòu)b，能可靠確保氣泡排出所必要的噴出能量。
如果驅(qū)動(dòng)氣泡排出用的振動(dòng)板101，由貯存器70的氣泡捕獲部70d 捕獲的氣泡就與墨水一起從氣泡噴出機(jī)構(gòu)b的供給口 61向氣泡噴出室51 移動(dòng)。這時(shí)，墨水中包含的氣泡沿著氣泡噴出室51的上面，在氣泡噴出 室51的寬度寬的通路中移動(dòng)，所以流路阻力小，能容易誘導(dǎo)到氣泡噴出 室51內(nèi)。
到達(dá)氣泡噴出室51的氣泡與墨水一起，通過(guò)氣泡排出用的噴嘴連通 孔21，從氣泡排出用的噴嘴孔ll噴出。這時(shí)，通過(guò)與氣泡排出用的噴嘴 孔11接觸的氣泡排出用的帽，排出墨水中包含的氣泡，經(jīng)由與帽連接的 管，由海綿等吸收。在噴出時(shí)，氣泡排出用的噴嘴孔11的直徑比液滴噴 出用的噴嘴孔10的直徑大，設(shè)定為最適合于氣泡排出的噴嘴直徑，所以 能高效可靠地噴出氣泡。
須指出的是，在所述的說(shuō)明中，在液滴噴出部A (液滴噴出機(jī)構(gòu)a) 的兩端設(shè)置一對(duì)氣泡噴出部B (氣泡噴出機(jī)構(gòu)b)，但是，也可以設(shè)置在液
滴噴出部A內(nèi)的任意位置，數(shù)量可以是1或2以上。
實(shí)施例l是層疊噴嘴基板l、貯存器基板2、腔基板3和電極基板4， 形成流路的液滴噴出頭，在液滴噴出用的液滴噴出機(jī)構(gòu)a之外，另外設(shè)置 氣泡排出用的氣泡噴出機(jī)構(gòu)b，所以通過(guò)最適合于氣泡排出的噴出機(jī)構(gòu)， 能高效并且主動(dòng)進(jìn)行氣泡的排出。此外，在氣泡的排出時(shí)，不要外部動(dòng)力， 因此能削減零件數(shù)量，使液滴噴出裝置小型化。
此外，氣泡排出用的氣泡噴出機(jī)構(gòu)b由氣泡噴出室51、設(shè)置在氣泡噴 出室51的一部分上的氣泡排出用的靜電致動(dòng)器81、從氣泡噴出室51與外 部連通的氣泡排出用的噴嘴孔11、從氣泡噴出室51與貯存器70連通的供 給口61構(gòu)成，所以，能與液滴噴出機(jī)構(gòu)a同時(shí)形成，不花費(fèi)多余的成本。
液滴噴出頭的氣泡噴出機(jī)構(gòu)b的靜電致動(dòng)器81用靜電力驅(qū)動(dòng)薄壁的 氣泡噴出室51的壁面的一部分，靜電致動(dòng)器81的構(gòu)造簡(jiǎn)單，所以能在所 需的位置只配置所需數(shù)量的氣泡噴出機(jī)構(gòu)b。
實(shí)施例2
圖8是把具有實(shí)施例1所示的液滴噴出部A的液滴噴出機(jī)構(gòu)a和氣泡 噴出部B的氣泡噴出機(jī)構(gòu)b的噴墨頭應(yīng)用于噴墨打印機(jī)200時(shí)的立體圖。 這里，由液滴噴出機(jī)構(gòu)a對(duì)打印紙噴出墨水，由氣泡噴出機(jī)構(gòu)b排出墨水 中包含的氣泡，但是從液滴噴出頭的液體并不局限于墨水。例如，在對(duì)成 為濾色器的基板噴出的用途中，從裝置中設(shè)置的液滴噴出頭噴出包含用于 濾色器的顏料的液體，在對(duì)使用有機(jī)化合物等場(chǎng)致發(fā)光元件的顯示面板 (OLED)的基板噴出的用途中，從裝置中設(shè)置的液滴噴出頭噴出包含成 為發(fā)光元件的化合物的液體，在基板上電布線的用途中，從裝置中設(shè)置的 液滴噴出頭噴出包含導(dǎo)電性金屬的液體。此外，液滴噴出頭為分配器，在 對(duì)成為生物體分子的微陣列的基板噴出的用途中使用時(shí)，可以噴出包含 DNA (deoxyribonucleic acids)、其他核酸、蛋白質(zhì)的探針的液體。此外， 也能在布等的染料的噴出中使用。
權(quán)利要求
1.一種液滴噴出頭，至少具有液滴噴出用的噴出機(jī)構(gòu)，由噴出液滴的多個(gè)液滴噴出用的噴嘴孔、與所述各液滴噴出用的噴嘴孔連通并且通過(guò)在室內(nèi)產(chǎn)生的壓力從所述液滴噴出用的噴嘴孔噴出液滴的多個(gè)獨(dú)立的液滴噴出室、設(shè)置在所述各液滴噴出室的一部分并且使所述液滴噴出室產(chǎn)生壓力的液滴噴出用的致動(dòng)器構(gòu)成；和貯存器，通過(guò)分別設(shè)置在所述液滴噴出室的供給部與所述液滴噴出室公用連通，設(shè)置有氣泡排出用的氣泡噴出機(jī)構(gòu)，與所述液滴噴出用的液滴噴出機(jī)構(gòu)一起共用所述貯存器。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的液滴噴出頭，其特征在于 氣泡排出用的氣泡噴出機(jī)構(gòu)由噴出包含氣泡的液滴的氣泡排出用的噴嘴孔、與所述各氣泡噴出用的噴嘴孔連通并且通過(guò)在室內(nèi)產(chǎn)生的壓力從 所述氣泡噴出用的噴嘴孔噴出包含氣泡的液滴的氣泡噴出室、設(shè)置在所述 氣泡噴出室的一部分并且使所述氣泡噴出室產(chǎn)生壓力的氣泡排出用的致 動(dòng)器構(gòu)成，通過(guò)設(shè)置在所述氣泡噴出室的供給口，與分別和所述液滴噴出 室連通的所述貯存器連通。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的液滴噴出頭，其特征在于 所述液滴噴出用的液滴噴出機(jī)構(gòu)的液滴噴出室和所述貯存器由具有連通它們的供給部的劃分壁所劃分，由所述貯存器內(nèi)的所述劃分壁面和位 于所述致動(dòng)器一側(cè)的壁面，在所述貯存器內(nèi)形成被圍成截面大致L字狀的 氣泡捕獲部。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的液滴噴出頭，其特征在于 所述氣泡噴出機(jī)構(gòu)的氣泡噴出室與所述貯存器通過(guò)所述供給口沿著所述氣泡噴出室的壁面幾乎連通為直線狀。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的液滴噴出頭，其特征在于 使位于所述貯存器內(nèi)的致動(dòng)器一側(cè)的壁面變薄，由該變薄的壁面形成膜片。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的液滴噴出頭，其特征在于 使在所述氣泡排出用的氣泡噴出機(jī)構(gòu)設(shè)置的供給部的截面積大于在 所述液滴噴出用的液滴噴出機(jī)構(gòu)設(shè)置的供給部的截面積。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的液滴噴出頭，其特征在于 使在所述氣泡排出用的氣泡噴出機(jī)構(gòu)設(shè)置的氣泡排出用的噴嘴孔的直徑大于在所述液滴噴出用的液滴噴出機(jī)構(gòu)設(shè)置的液滴噴出用的噴嘴孔 的直徑。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的液滴噴出頭，其特征在于-使在所述氣泡排出用的氣泡噴出機(jī)構(gòu)設(shè)置的致動(dòng)器的面積大于在所述液滴噴出用的液滴噴出機(jī)構(gòu)設(shè)置的致動(dòng)器的面積。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的液滴噴出頭，其特征在于在所述液滴噴出頭設(shè)置1或2個(gè)以上所述氣泡排出用的氣泡噴出機(jī)構(gòu)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的液滴噴出頭，其特征在于 在所述液滴噴出頭的兩側(cè)設(shè)置一對(duì)所述氣泡排出用的氣泡噴出機(jī)構(gòu)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1 10中的任意一項(xiàng)所述的液滴噴出頭，其特征在于所述氣泡排出用的致動(dòng)器由使所述氣泡噴出室的壁面變薄而形成的 氣泡排出用的振動(dòng)板、與所述氣泡排出用的振動(dòng)板隔開氣隙相對(duì)的氣泡排 出用的個(gè)別電極構(gòu)成，通過(guò)在所述氣泡排出用的振動(dòng)板和所述個(gè)別電極之 間施加電壓，從而在它們之間產(chǎn)生靜電，使所述變薄后的氣泡排出用的振 動(dòng)板變位。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的液滴噴出頭，其特征在于 包括噴嘴基板，具有所述液滴噴出用的噴嘴孔，并且具有氣泡排出用的噴嘴孔；貯存器基板，具有成為所述液滴噴出室的一部分的第一液滴噴出凹 部、成為所述貯存器的一部分的第一貯存器凹部、通過(guò)所述供給部連通這 些凹部的第一劃分壁，并且具有成為所述氣泡噴出室的一部分的第一氣泡噴出凹部、成為所述貯存器的一部分的第一貯存器凹部；和腔基板，具有成為所述液滴噴出室的一部分并且包含所述液滴噴出 用的振動(dòng)板的第二液滴噴出凹部、成為所述貯存器的一部分的第二貯存器 凹部、劃分這些凹部的第二劃分壁，并且具有氣泡連通凹部，其包含所述 氣泡排出用的振動(dòng)板，且將成為所述氣泡噴出室的一部分的凹部和成為所 述貯存器的一部分的凹部連通而成為所述氣泡噴出室以及所述貯存器的一部分；電極基板，具有使所述液滴噴出室產(chǎn)生壓力的靜電致動(dòng)器，并且具有 使所述氣泡噴出室產(chǎn)生壓力的靜電致動(dòng)器。
13. —種液滴噴出裝置，具有權(quán)利要求1~12中的任意一項(xiàng)所述的液 滴噴出頭。
全文摘要
液滴噴出頭至少具有噴出液滴的液滴噴出用的噴嘴孔(10)、與各液滴噴出用的噴嘴孔(10)連通并且通過(guò)室內(nèi)產(chǎn)生的壓力從液滴噴出用的噴嘴孔(10)噴出液滴的多個(gè)獨(dú)立的液滴噴出室(50)、由設(shè)置在各液滴噴出室(50)的一部分并且使液滴噴出室(50)產(chǎn)生壓力的液滴噴出用的靜電致動(dòng)器(80)構(gòu)成的液滴噴出用的液滴噴出機(jī)構(gòu)(a)、通過(guò)分別設(shè)置在液滴噴出室(50)的供給部(60)與液滴噴出室(50)公用連通的貯存器(70)，與液滴噴出用的液滴噴出機(jī)構(gòu)(a)把貯存器(70)作為公用的氣泡排出用的氣泡噴出機(jī)構(gòu)(b)。
文檔編號(hào)B41J2/14GK101164783SQ2007101410
公開日2008年4月23日 申請(qǐng)日期2007年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月14日
發(fā)明者大谷和史 申請(qǐng)人:精工愛普生株式會(huì)社