液体喷射头及液体喷射装置的制造方法
液体喷射头及液体喷射装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及将液滴喷射至被记录介质而记录的液体喷射头及液体喷射装置。
【背景技术】
[0002]近年来，利用将墨滴吐出至记录纸等而记录文字或图形或者将液体材料吐出至元件基板的表面而形成功能性薄膜的喷墨方式的液体喷射头。该方式为，将墨或液体材料等的液体从液体罐经由供给管而引导至通道，对填充于通道的液体施加压力，从与通道连通的喷嘴作为液滴而吐出。在吐出液滴时，使液体喷射头或被记录介质移动而记录文字或图形或者形成既定形状的功能性薄膜或三维构造。
[0003]图6是专利文献I所记载的液体喷射装置的喷射通道113的截面示意图。液体喷射装置是将由压电材料构成的致动器基板100、喷嘴板140以及歧管部件132层叠而成的侧面喷射型。致动器基板100由压电材料构成，歧管部件132由合成树脂构成。在致动器基板100，形成有多个沿其厚度方向贯通的细长的槽形状的喷射通道113，邻接的喷射通道113由侧壁117隔开。在侧壁117的壁面，在整个面形成有驱动电极119。在致动器基板100的上部端面，设有未图示的供电线的图案，其一端与壁面的驱动电极119电连接，另一端与控制电路连接。歧管部件132具备将液体供给至喷射通道113的未图示的歧管流路和从歧管流路分支的多个墨流路134。在歧管部件132，各墨流路134与各喷射通道113分别相对应，经由粘接剂138而接合于致动器基板100的上部端面。喷嘴板140具备与喷射通道113连通的喷嘴，接合于致动器基板100的下部端面。
[0004]致动器基板100的侧壁117沿致动器基板100的厚度方向同样地极化(P)。如果对应该驱动的喷射通道113a的驱动电极119c和119d施加电压，将与喷射通道113a邻接的两个喷射通道113的驱动电极119b和119e接地，则应该驱动的喷射通道113a的两侧壁117a、117d发生厚度滑移变形，沿喷射通道113a的容积增加的方向变形。歧管部件132的侧壁137从动于喷射通道113的侧壁117的变形而变形，沿墨流路134的容积增加的方向变形。因此，液体从未图示的歧管流路引入喷射通道113。接着，使施加于喷射通道113a的驱动电极119c、119d的电压复原至(O) V，使喷射通道113a的两侧壁117a、117d复原至变形前。此时，对液体施加比较大的压力，从喷嘴118a喷射液滴。
[0005]在专利文献2中，记载了厚度较薄的压电陶瓷板和厚度较厚的压电陶瓷板经由粘接层而粘合的贴附构造体。将厚度较厚的压电陶瓷板和厚度较薄的压电陶瓷板沿与基板面垂直的方向施行极化处理，使极化方向成为相反方向，将2块压电陶瓷板经由粘接剂而粘合，得到贴附构造体(层叠压电体基板)。此时，使厚度较薄的压电陶瓷板的与粘接面相反的一侧的表面的粗糙度按照算术平均粗糙度(Ra)计量为Iym以下，使贴附构造体的翘曲或起伏降低。而且，切削到厚度较薄的压电陶瓷板侧至厚度较厚的压电陶瓷板的途中的深度为止，在贴附构造体的上表面并列地形成有由侧壁隔开的多个槽。使用蒸镀法或溅射法来在侧壁的壁面的整个面和槽的底面形成侧壁驱动用的电极，将具备液体供给路的顶板粘合于贴附构造体的顶面，将具备喷嘴的喷嘴板粘合于贴附构造体的端面，构成液体喷射头。如果对设置于侧壁的两壁面的电极施加驱动信号，则侧壁变形，对填充于槽的液体施加压力，从与槽连通的喷嘴喷射液滴。
[0006]在专利文献3~8中，记载了具有与上述专利文献2所记载的槽及侧壁同样的构造的液体喷射头。即，形成有将沿互相相反的方向极化的2块压电体基板粘合而成的层叠压电体基板，在该层叠压电体基板并列地形成有多个由侧壁隔开的槽。在构成各槽的侧壁的壁面整个面形成有驱动用的电极，对该驱动用的电极施加驱动信号，侧壁变形，对填充于槽的液体施加压力，从与槽连通的喷嘴喷射液滴。
[0007]在专利文献9中，记载了一种喷射通道，该喷射通道在沿一个方向极化的压电体基板的表面并列地形成有多个由侧壁隔开的槽，在侧壁的壁面的上半部分设置有驱动用的电极。如果对驱动用的电极施加驱动信号，则侧壁的上半部分发生厚度滑移变形，对填充于槽的液体施加压力，从与槽连通的喷嘴喷射液滴。
[0008]专利文献1:日本特开2001 - 88295号公报专利文献2:日本特开2003 - 110159号公报
专利文献3:日本特开2009 - 119788号公报专利文献4:日本特开2009 - 178959号公报专利文献5:日本特开2009 - 202455号公报专利文献6:日本特开2012 - 111130号公报专利文献7:日本特开2012 - 187863号公报专利文献8:日本特表2002 - 505972号公报专利文献9:日本特表2003 - 507213号公报。
【发明内容】
[0009]发明要解决的课题
在专利文献I所记载的液体喷射装置中，邻接的喷射通道113由同样地施行过极化处理的侧壁117隔开。在侧壁117的壁面，在整个面形成有驱动电极119。在专利文献2~8所记载的液体喷射头中，构成喷射通道的侧壁层叠有极化方向不同的压电材料，在侧壁的壁面，在整个面形成有驱动用的电极。作为在侧壁的壁面的整个面形成电极的方法，列举镀敷法。然而，通过镀敷法而形成的电极，除了侧壁的壁面以外，还沉积于槽的底面。将吐出通道和非吐出通道交替地配置，为了进行从全部的吐出通道同时吐出液滴的I循环驱动，有必要将两个壁面的电极电分离。因此，制造工序复杂，工时数增加。
[0010]另一方面，在专利文献9所记载的喷射通道中，在侧壁的壁面的上半部分形成有电极。如果通过倾斜蒸镀法而沉积金属材料等导电材料，则能够不将导电材料沉积于槽的底面，就在夹着槽而对置的两个壁面容易地形成电分离的电极。因此，不需要将沉积于两个壁面的电极电分离的电极分离工序。然而，伴随着对喷射通道导致的记录的高密度化的要求，构成喷射通道的槽的槽宽狭小化。在倾斜蒸镀法中，随着槽宽变窄，沿壁面的深度方向沉积导电材料需要长时间，生产性下降。
[0011]用于解决课题的方案
本发明的液体喷射头，具备:侧壁，设置于通道与通道之间，将极化方向互相不同的两个压电材料夹着极化边界而沿高度方向层叠；上部件，固定于所述侧壁的上端，设置于所述通道的上部；下部件，固定于所述侧壁的下端，设置于所述通道的下部；以及电极，设置于所述侧壁的壁面，所述极化边界相比所述侧壁的高度的1/2位于上方，所述电极从所述壁面的上端至比所述壁面的下端更靠上方而设置，所述壁面的下端是所述极化边界的附近或比所述极化边界更靠下方。
[0012]另外，所述通道具备吐出液滴的吐出通道和不吐出液滴的非吐出通道，所述侧壁设置于所述吐出通道与所述非吐出通道之间，所述电极包括设置在面向所述非吐出通道的所述壁面的个别电极和设置在面向所述吐出通道的所述壁面的共同电极，所述个别电极从所述非吐出通道的所述壁面的上端至比所述非吐出通道的所述壁面的下端更靠上方而设置，该下端是所述极化边界或比所述极化边界更靠下方。
[0013]另外，所述上部件比所述下部件机械强度更低。
[0014]另外，所述上部件是形成有吐出液滴的喷嘴的喷嘴板，所述下部件是盖板。
[0015]另外，所述上部件是盖板，所述下部件由所述压电材料构成。
[0016]另外，所述电极由通过倾斜蒸镀法而形成的导电材料构成。
[0017]本发明的液体喷射装置，具备:上述的液体喷射头；使所述液体 喷射头和被记录介质相对移动的移动机构；将液体供给至所述液体喷射头的液体供给管；以及将所述液体供给至所述液体供给管的液体罐。
[0018]发明的效果
本发明所涉及的液体喷射头具备设置于通道与通道之间并将极化方向互相不同的两个压电材料夹着极化边界而沿高度方向层叠而成的侧壁、固定于侧壁的上端并设置于通道的上部的上部件、固定于侧壁的下端并设置于通道的下部的下部件以及设置于侧壁的壁面的电极，极化边界相比侧壁的高度的1/2位于上方，电极从壁面的上端至比壁面的下端更靠上方而设置，该壁面的下端是极化边界的附近或比极化边界更靠下方。由此，能够使侧壁的位移量成为足以吐出液滴的水平。
【附图说明】
[0019]图1是适用于本发明的第一实施方式所涉及的液体喷射头的通道的截面示意图。
[0020]图2是用于说明侧壁的极化边界的高度与侧壁的位移量的关系的图。
[0021]图3是本发明的第二实施方式所涉及的液体喷射头的说明图。
[0022]图4是本发明的第三实施方式所涉及的液体喷射头的说明图。
[0023]图5是本发明的第四实施方式所涉及的液体喷射装置的示意性的立体图。
[0024]图6是一直以来众所周知的液体喷射装置的喷射通道的截面示意图。
【具体实施方式】
[0025](第一实施方式)
图1是适用于本发明的第一实施方式所涉及的液体喷射头I的通道的截面示意图。本第一实施方式表示本发明的基本的构成。如图1所示，液体喷射头I具备:侧壁3，设置在通道2与通道2之间，由压电材料构成；上部件4，固定于侧壁3的上端，设置于通道2的上部；下部件5，固定于侧壁3的下端，设置于通道2的下部；以及电极6，设置于侧壁3的壁面。侧壁3是将极化方向互相不同的两个压电材料夹着极化边界B而沿高度方向(z方向)层叠而成的。极化边界B的高度Bz相比侧壁3的高度h的11/2位于上方。电极6从壁面的上端至比壁面的下端更靠上方而设置，该壁面的下端为极化边界B的附近或比极化边界B更靠下方。在此，所谓“极化边界B的附近”，不但包括比极化边界B的位置稍微更靠上方的位置，而且还包括比极化边界B的位置稍微更靠下方的位置(在以下的记载也是如此)。
[0026]这样，将极化边界B的高度Bz设置于比侧壁3的高度h的h/2更靠上方，能够使侧壁3的y方向的位移量最佳化为足以吐出液滴的水平。因此，能够适用难以较深地沉积于侧壁3的下方的倾斜蒸镀法，能够简便地形成电极6。
[0027]侧壁3使用压电材料，例如，能够使用钛锆酸铅(PZT)陶瓷。关于侧壁3，夹着极化边界B, —方的压电材料(上压电体基板7a)沿上部件4的表面的垂直方向极化,另一方的压电材料(下压电体基板7b)沿与上述一方的材料相反的方向极化(P)。上部件4使用塑料材料、金属材料、陶瓷材料等。上部件4也可以是例如喷嘴板，也可以是盖板。在上部件4是喷嘴板时，能够使用聚酰亚胺膜或其他塑料材料。在上部件4是盖板的的情况下，能够使用PZT陶瓷或其他陶瓷材料、塑料材料等。电极6能够使用由金属材料或半导体材料构成的导电材料来通过倾斜蒸镀法而形成。例如，能够使用T1、N1、Al、Au、Ag、S1、C、Pt、Ta、Sn、In等。通道2的长度为沿纸面向里方向3mm~8mm，通道2的宽度为30 μ m~100 μ m，通道2的高度h (与侧壁3的高度h相同)为250 μ m~400 μ m。
[0028]具体地进行说明。通道2具备吐出液滴的吐出通道2a和不吐出液滴的非吐出通道2b，沿y方向交替地排列。侧壁3设置于吐出通道2a与非吐出通道2b之间。电极6包括设置于面向吐出通道2a的壁面的共同电极6a和设置于面向非吐出通道2b的壁面的个别电极6b。个别电极6b从非吐出通道2b的壁面的上端至比壁面的下端更靠上方而设置，该壁面的下端为极化边界B或比极化边界B更靠下方。共同电极6a从壁面的上端至比侧壁3的下端更靠上方而设置，该侧壁3的下端为极化边界B的附近或比极化边界B更靠下方。能够使上部件4机械强度比下部件5更低。例如，能够作为上部件4而使用由聚酰亚胺膜或金属薄板构成的喷嘴板，作为下部件5而使用PZT陶瓷。此外，即使在上部件4和下部件5为相同材质的情况下，如果上部件4较薄，下部件5较厚，则上部件4机械强度也比下部件5更低。
[0029]在此，说明作为“极化边界B的附近”的技术的效果。在本实施方式的侧壁3的电极6之间设有电位差，对压电体(侧壁3)施加电场。在该情况下，电场不但扩及压电体的形成有电极的范围，而且还扩及压电体的未形成电极的范围(图1中的共同电极6a的附图下侦D。因此，在本实施方式中，将共同电极6a的附图下侧的范围设为“极化边界B的附近”，由此，即使在极化边界B的附图上侧，共同电极6a间断，也能够利用该所谓的“泄漏电场”来将电场施加至未形成共同电极6a的共同电极6a的附图下侧而驱动侧壁3。
[0030]接着，这样的共同电极6a及个别电极6b能够通过斜方蒸镀法而形成，与镀敷法相比较，预计成本降低。即，依据镀敷法，镀敷层的膜厚较厚，另外，例如，导电材料附着于构成通道2的侧壁3的整个壁面，并且，通过镀敷而形成的导电材料附着至压电体基板7的与具有通道2的表面在Z方向上相反的一侧的表面。因此，高价的金等电极材料的消耗成本大。相对于此，如果是斜方蒸镀法，则形成导电材料的范围限于蒸镀面，因而电极材料的消耗成本与镀敷法相比较而廉价。
[0031]液体喷射头I如下地驱动。首先，将液体填充于吐出通道2a。然后，将共同电极6a设定为GND的电位，对与吐出通道2a邻接的两个非吐出通道2b的吐出通道2a侧的个别电极6b施加驱动电压。于是，夹着吐出通道2a的两个侧壁3发生厚度滑移变形而成为“V”字的形状，使吐出通道2a的容积扩大，将液体引入吐出通道2a。接着，如果使个别电极6b复原至GND电位，则夹着吐出通道2a的两个侧壁3复位至原来的位置，使液体感应压力波。该压力波传递至未图示的喷嘴，从喷嘴吐出液滴。
[0032]图2是用于说明侧壁3的极化边界B的高度Bz与侧壁3的位移量Λ y的关系的图。图2 (a)是表示在将共同电极6a及个别电极6b的下端固定于比极化边界B的高度Bz更靠下方并使极化边界B的高度Bz (z方向)变化时的侧壁3向y方向的位移量Ay的仿真结果。图2 (b)是吐出通道2a的截面示意图。Bz、h、h1、h2是从侧壁3的下端起的高度。端子Tl与设置在面向吐出通道2a的壁面的两个共同电极6a电连接，端子T2与设置在夹着吐出通道2a的两个非吐出通道2b的吐出通道2a侧的壁面的两个个别电极6b电连接。图中的实线表示在端子Tl与端子T2之间施加电压之前的侧壁3的状态，虚线表示将端子Tl与GND连接并对端子T2施加电压时的侧壁3的状态。在图2 Ca)中，横轴是极化边界B的高度Bz，纵轴是侧壁3的y方向的位移量Λ y。位移量Λ y越大，液滴的吐出效率就越是提闻。
[0033]在此，共同电极6a和个别电极6b的下端固定于比极化边界B的高度Bz成为最下方时的高度更靠下方的高度。在上述仿真中，将共同电极6a及个别电极6b的下端固定于大概h/2的高度。此外，上部件4使用由聚酰亚胺膜构成的喷嘴板，下部件5使用机械强度比上部件4充分地更高的材料，侧壁3使用PZT陶瓷。侧壁3，比极化边界B更靠上方沿z方向极化，下方沿-Z方向极化。
[0034]根据图2 (a)所示的图表，位移量Ay最大的极化边界B的高度Bz是0.6h~0.7h。即，在上部件4机械强度比下 部件5充分地更低的条件下，使液滴的吐出效率最大的极化边界B的位置(高度Bz)存在于比侧壁3的高度h的h/2更靠上方。此外，根据其他仿真结果，在将共同电极6a设定为GND的电位并对个别电极6b施加驱动电压而驱动侧壁3的情况下，个别电极6b的下端的高度h2比共同电极6a的下端的高度hi更低(hi > h2)的情况比与此相反的情况(h2> hi)侧壁3的位移量Ay更大。因此，个别电极6b的下端的高度h2满足比极化边界B的高度Bz以下的侧壁3的下端更靠上方的式(I)。另外，共同电极6a的下端的高度hi满足比侧壁3的下端更靠上方的式(2)，该侧壁3的下端是极化边界B的高度的附近的高度(Bz-h/10~Bz+h/10)或比极化边界B的高度更靠下方。
[0035]O < h2 彡 Bz......(I)
O < hi 彡(Bz + h/10)......(2)
(第二实施方式)
图3是本发明的第二实施方式所涉及的液体喷射头I的说明图。图3 (a)是液体喷射头I的示意性的分解立体图，图3 (b)是吐出通道2a的沿着长度方向(X方向)的截面示意图。液体喷射头I是边缘喷射型。对同一部分或具有同一功能的部分标记同一符号。
[0036]如图3所示，液体喷射头I具备:压电体基板7 ;盖板9，设置于压电体基板7的上表面UP ;以及喷嘴板8，设置于压电体基板7的一方侧的端面。在压电体基板7，沿y方向交替地形成有在X方向上细长的吐出通道2a和非吐出通道2b。在吐出通道2a与非吐出通道2b之间，设置有侧壁3。吐出通道2a，X方向的一方侧的端部开口于压电体基板7的一方侧的端面，X方向的另一方的端部截止于上表面UP，形成至压电体基板7的另一方侧的端面的跟前。非吐出通道2b，X方向的一方侧的端部开口于压电体基板7的一方侧的端面，X方向的另一方侧的端部开口于压电体基板7的另一方侧的端面。
[0037]盖板9具有液室9a，在液室9a设置有狭缝9b。液室9a经由狭缝9b而在吐出通道2a的另一方侧的端部连通。喷嘴板8具有喷嘴8a,喷嘴8a与开口于压电体基板7的一方侧的端面的吐出通道2a连通。在此，作为压电体基板7，能够使用PZT陶瓷。作为盖板9，能够使用塑料材料或陶瓷材料。作为喷嘴板8，能够使用塑料材料或金属材料。电极6能够使用由金属材料或半导体材料构成的导电材料来通过倾斜蒸镀法而形成。例如，能够使用T1、N1、Al、Au、Ag、S1、C、Pt、Ta、Sn、In等。通道2的长度在x方向上为通道2的宽度为30 μ m~100 μ m,通道2的高度h为250 μ m~400 μ m。
[0038]压电体基板7是将极化方向互相不同的两个压电材料夹着极化边界B而沿高度方向(z方向)层叠而成的。具体而言，沿上表面UP的垂直方向极化的上压电体基板7a和沿与上压电体基板7a的极化方向相反的方向极化的下压电体基板7b经由粘接剂而层叠。盖板9固定于侧壁3的上端，设置于吐出通道2a及非吐出通道2b的上部。盖板9作为上部件4而起作用。比吐出通道2a及非吐出通道2b的底面更靠下方的下压电体基板7b作为下部件5而起作用。即，下部件5固定于侧壁3的下端，设置于吐出通道2a及非吐出通道2b的下部。
[0039]在侧壁3的壁面，设置有电极6。极化边界B相比侧壁3的高度的1/2位于上方，电极6从壁面的上端至比壁面的下端更靠上方而设置，该壁面的下端为极化边界B的附近或比极化边界B更靠下方。电极6包括设置于面向吐出通道2a的壁面的共同电极6a和设置于面向非吐出通道2b的壁面的未图示的个别电极6b。个别电极6b从壁面的上端至比壁面的下端更靠上方而设置，该壁面的下端为极化边界B或比极化边界B更靠下方。将从侧壁3的下端起的极化边界B的高度设为Bz，将共同电极6a的下端的高度设为hl，将个别电极6b的下端的高度设为h2，并且，将从侧壁3的下端至上端的高度设为h，满足上述式(I)和式(2)。
[0040]在上压电体基板7a的与设置有喷嘴板8的一侧相反的一侧的上表面UP，具备:共同端子10a，与共同电极6a电连接；和个别端子10b，将设置于夹着吐出通道2a的两个非吐出通道2b的吐出通道2a侧的壁面的个别电极6b电连接。在共同端子1a与个别端子1b之间施加驱动电压，由此，夹着吐出通道2a的两个侧壁3发生厚度滑移变形，使填充于吐出通道2a的液体产生压力波，如果该压力波到达喷嘴8a，则从喷嘴8a吐出液滴。
[0041]这样，在将电极6从壁面的上端至比壁面的下端更靠上方而设置的情况下，能够将极化边界B的高度Bz设置于比侧壁3的高度的1/2更靠上方而将侧壁3的y方向的位移量最佳化为足以吐出液滴的水平。即使在作为上部件4的盖板9的机械强度比作为下部件5的下压电体基板7b更低的情况下，也能够增大吐出通道2a的容积变化量。另外，能够适用难以将共同电极6a或个别电极6b较深地形成至侧壁3的下方的倾斜蒸镀法，能够简便地形成共同电极6a或个别电极6b。
[0042](第三实施方式)
图4是本发明的第三实施方式所涉及的液体喷射头I的说明图。图4 (a)是液体喷射头I的示意性的分解立体图，图4 (b)是沿着吐出通道2a的长度方向(X方向)的截面示意图。液体喷射头I是侧面喷射型。对同一部分或具有同一功能的部分标记同一符号。
[0043]如图4所示，液体喷射头I具备:压电体基板7 ;喷嘴板8，设置于压电体基板7的上表面UP ；以及盖板9，设置于压电体基板7的下表面LP。在压电体基板7，沿y方向交替地形成有在X方向上细长的吐出通道2a和非吐出通道2b。在吐出通道2a与非吐出通道2b之间，设置有侧壁3。吐出通道2a及非吐出通道2b沿压电体基板7的板厚方向贯通。吐出通道2a从压电体基板7的X方向的一方侧的端部的跟前形成至X方向的另一方侧的端部的跟前。吐出通道2a，中央部以上表面UP的在X方向上细长的形状开口，两端部构成从上表面UP逐渐展开至下表面LP的倾斜面。非吐出通道2b，中央部具有使吐出通道2a的上下反转而得到的形状，两端部从上表面UP具有一定的深度地延伸设置至压电体基板7的两端面。即，非吐出通道2b从上表面UP的一方侧的端部至另一方侧的端部开口。
[0044]盖板9具有两个液室9a，一方的液室9a与吐出通道2a的一方的端部连通，另一方的液室9a与吐出通道2a的另一方的端部连通。在两个液室9a开口的下压电体基板7b侧的开口区域，非吐出通道2b未开口。因此，没有必要在两个液室9a设置狭缝。喷嘴板8具有喷嘴8a，喷嘴8a与开口于上表面UP的吐出通道2a连通。在此，作为压电体基板7，能够使用PZT陶瓷。作为盖板9，能够使用PZT陶瓷或其他陶瓷材料或塑料材料。作为喷嘴板8，能够使用聚酰亚胺膜等塑料材料或金属材料。电极6能够使用由金属材料或半导体材料构成的导电材料来通过倾斜蒸镀法而形成。例如，能够使用T1、N1、Al、Au、Ag、S1、C、Pt、Ta、Sn、In等。通道2的长度为在X方向上3mm~8mm，通道2的宽度为30 μ m~100 μ m，通道2的高度 h 为 250 μ m~400 μ m。
[0045]压电体基板7是将极化方向互相不同的两个压电材料夹着极化边界B而沿高度方向(z方向)层叠而成的。具体而言，上表面UP的沿垂直方向极化的上压电体基板7a和沿与上压电体基板7a的极化方向相反的方向极化的下压电体基板7b经由粘接剂而层叠。喷嘴板8固定于侧壁3的上端，设置在吐出通道2a及非吐出通道2b的上部。喷嘴板8作为上部件 4而起作用。盖板9固定于侧壁3的下端，设置于吐出通道2a及非吐出通道2b的下部。盖板9作为下部件5而起作用。
[0046]在侧壁3的壁面，设置有电极6。极化边界B相比侧壁3的高度的1/2位于上方，电极6从壁面的上端至比壁面的下端更靠上方而设置，该壁面的下端是极化边界B的附近或比极化边界B更靠下方。电极6包括:共同电极6a，设置于面向吐出通道2a的壁面；和个别电极6b，设置于面向非吐出通道2b的壁面。个别电极6b从壁面的上端至比壁面的下端更靠上方而设置，该壁面的下端是极化边界B或比极化边界B更靠下方。将从侧壁3的下端起的极化边界B的高度设为Bz，将共同电极6a的下端的高度设为hl，将个别电极6b的下端的高度设为h2，并且，将从侧壁3的下端至上端的高度设为h，满足上述式(I)和式(2)。
[0047]在上压电体基板7a的设置有喷嘴板8的一侧的上表面UP，具备:共同端子10a，与共同电极6a电连接；和个别端子10b，将设置于夹着吐出通道2a的两个非吐出通道2b的吐出通道2a侧的壁面的个别电极6b电连接。在共同端子1a与个别端子1b之间施加驱动电压，由此，夹着吐出通道2a的两个侧壁3发生厚度滑移变形，使填充于吐出通道2a的液体产生压力波，如果该压力波到达喷嘴8a，则从喷嘴8a吐出液滴。
[0048]这样，在将电极6从壁面的上端至比壁面的下端更靠上方而设置的情况下，能够将极化边界B的高度Bz设置于比侧壁3的高度的1/2更靠上方而将侧壁3的y方向的位移量最佳化为足以吐出液滴的水平。即使在作为上部件4的喷嘴板8的强度比作为下部件5的盖板9更低的情况下，也能够增大吐出通道2a的容积变化量。另外，能够适用难以将共同电极6a或个别电极6b较深地形成至侧壁3的下方的倾斜蒸镀法，能够简便地形成共同电极6a或个别电极6b。
[0049](第四实施方式)
图5是本发明的第四实施方式所涉及的液体喷射装置30的示意性的立体图。液体喷射装置30具备:移动机构40，使液体喷射头1、I’往复移动；流路部35、35’，将液体供给至液体喷射头1、I’，从液体喷射头1、I’排出液体；以及液体泵33、33’及液体罐34、34’，与流路部35、35’连通。各液体喷射头1、1’使用以前说明的第一 ~第三实施方式的任一个。
[0050]液体喷射装置30具备:一对输送设备41、42，将纸等被记录介质44沿主扫掠方向输送；液体喷射头1、I’，将液体吐出至被记录介质44 ;滑架单元43，承载液体喷射头1、1’ ；液体泵33、33’，将存积于液体罐34、34’的液体按压并供给至流路部35、35’；以及移动机构40，将液体喷射头1、1’沿与主扫掠方向正交的副扫掠方向扫掠。未图示的控制部对液体喷射头1、1’、移动机构40、输送设备41、42进行控制并驱动。
[0051]一对输送设备41、42具备沿副扫掠方向延伸且一边接触辊面一边旋转的栅格辊和压紧辊。通过未图示的马达而使栅格辊和压紧辊绕轴转移而将夹入辊间的被记录介质44沿主扫掠方向输送。移动机构40具备:一对导轨36、37，沿副扫掠方向延伸；滑架单兀43,能够沿着一对导轨36、37滑动；无接头带38，连结滑架单元43并使其沿副扫掠方向移动；以及马达39，使该无接头带38经由未图示的滑轮而环绕。
[0052]滑架单元43承载多个液体喷射头1、1’，吐出例如黄色、品红、青色、黑色的4种液滴。液体罐34、34’存积对应的颜色的液体，经由液体泵33、33’、流路部35、35’而供给至液体喷射头1、1’。各液体喷射头1、1’响应于驱动信号而吐出各种颜色的液滴。在使液体从液体喷射头1、1’吐出的时机，通过对驱动滑架单元43的马达39的旋转及被记录介质44的输送速度进行控制，从而能够在被记录介质44上记录任意的图案。
[0053]此外，本实施方式是移动机构40使滑架单元43和被记录介质44移动而记录的液体喷射装置30，但也可以是代之而将滑架单元固定且移动机构使被记录介质二维地移动而记录的液体喷射装置。即，移动机构使液体喷射头和被记录介质相对移动即可。
[0054]附图标记说明 I液体喷射头
2通道，2a吐出通道，2b非吐出通道 3侧壁 4上部件 5下部件
6电极，6a共同电极，6b个别电极
7压电体基板，7a上压电体基板,7b下压电体基板
8喷嘴板，8a喷嘴
9盖板，9a液室
1a共同端子，1b个别端子B极化边界，UP上表面，LP下表面
Bz极化边界的高度，h侧壁的高度，Ay y方向的位移量。
【主权项】
1.一种液体喷射头，具备: 侧壁，设置于通道与通道之间，将极化方向互相不同的两个压电材料夹着极化边界而沿高度方向层叠； 上部件，固定于所述侧壁的上端，设置于所述通道的上部； 下部件，固定于所述侧壁的下端，设置于所述通道的下部；以及 电极，设置于所述侧壁的壁面， 所述极化边界相比所述侧壁的高度的1/2位于上方， 所述电极从所述壁面的上端至比所述壁面的下端更靠上方而设置，所述壁面的下端是所述极化边界的附近或比所述极化边界更靠下方。2.如权利要求1所述的液体喷射头，其中， 所述通道具备吐出液滴的吐出通道和不吐出液滴的非吐出通道， 所述侧壁设置于所述吐出通道与所述非吐出通道之间， 所述电极包括设置在面向所述非吐出通道的所述壁面的个别电极和设置在面向所述吐出通道的所述壁面的共同电极， 所述个别电极从所述非吐出通道的所述壁面的上端至比所述非吐出通道的所述壁面的下端更靠上方而设置，该下端是所述极化边界或比所述极化边界更靠下方。3.如权利要求1或2所述的液体喷射头，其中，所述上部件比所述下部件机械强度更低。4.如权利要求1所述的液体喷射头，其中，所述上部件是形成有吐出液滴的喷嘴的喷嘴板，所述下部件是盖板。5.如权利要求1所述的液体喷射头，其中，所述上部件是盖板，所述下部件由所述压电材料构成。6.如权利要求1所述的液体喷射头，其中，所述电极由通过倾斜蒸镀法而形成的导电材料构成。7.一种液体喷射装置，具备: 如权利要求1所述的液体喷射头； 使所述液体喷射头和被记录介质相对移动的移动机构； 将液体供给至所述液体喷射头的液体供给管；以及 将所述液体供给至所述液体供给管的液体罐。
【专利摘要】本发明题为液体喷射头及液体喷射装置。将极化边界（B）的位置（Bz）设置于比侧壁（3）的高度的1/2更靠上方而将吐出通道（2a）的容积变化量最佳化。液体喷射头（1），具备：侧壁，设置于通道（2）与通道（2）之间，将极化方向互相不同的两个压电材料夹着极化边界（B）而沿高度方向层叠；上部件（4），固定于侧壁的上端，设置于通道（2）的上部；下部件（5），固定于侧壁（3）的下端，设置于通道（2）的下部；以及电极（6），设置于侧壁（3）的壁面，极化边界（B）相比侧壁（3）的高度的1/2位于上方，电极（6）从壁面的上端至比壁面的下端更靠上方而设置，该壁面的下端是极化边界（B）的附近或比极化边界（B）更靠下方。
【IPC分类】B41J2/045
【公开号】CN104890374
【申请号】CN201510099383
【发明人】堂前美德
【申请人】精工电子打印科技有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年3月6日
【公告号】EP2915670A1, US20150251422
【技术领域】
[0001]本发明涉及将液滴喷射至被记录介质而记录的液体喷射头及液体喷射装置。
【背景技术】
[0002]近年来，利用将墨滴吐出至记录纸等而记录文字或图形或者将液体材料吐出至元件基板的表面而形成功能性薄膜的喷墨方式的液体喷射头。该方式为，将墨或液体材料等的液体从液体罐经由供给管而引导至通道，对填充于通道的液体施加压力，从与通道连通的喷嘴作为液滴而吐出。在吐出液滴时，使液体喷射头或被记录介质移动而记录文字或图形或者形成既定形状的功能性薄膜或三维构造。
[0003]图6是专利文献I所记载的液体喷射装置的喷射通道113的截面示意图。液体喷射装置是将由压电材料构成的致动器基板100、喷嘴板140以及歧管部件132层叠而成的侧面喷射型。致动器基板100由压电材料构成，歧管部件132由合成树脂构成。在致动器基板100，形成有多个沿其厚度方向贯通的细长的槽形状的喷射通道113，邻接的喷射通道113由侧壁117隔开。在侧壁117的壁面，在整个面形成有驱动电极119。在致动器基板100的上部端面，设有未图示的供电线的图案，其一端与壁面的驱动电极119电连接，另一端与控制电路连接。歧管部件132具备将液体供给至喷射通道113的未图示的歧管流路和从歧管流路分支的多个墨流路134。在歧管部件132，各墨流路134与各喷射通道113分别相对应，经由粘接剂138而接合于致动器基板100的上部端面。喷嘴板140具备与喷射通道113连通的喷嘴，接合于致动器基板100的下部端面。
[0004]致动器基板100的侧壁117沿致动器基板100的厚度方向同样地极化(P)。如果对应该驱动的喷射通道113a的驱动电极119c和119d施加电压，将与喷射通道113a邻接的两个喷射通道113的驱动电极119b和119e接地，则应该驱动的喷射通道113a的两侧壁117a、117d发生厚度滑移变形，沿喷射通道113a的容积增加的方向变形。歧管部件132的侧壁137从动于喷射通道113的侧壁117的变形而变形，沿墨流路134的容积增加的方向变形。因此，液体从未图示的歧管流路引入喷射通道113。接着，使施加于喷射通道113a的驱动电极119c、119d的电压复原至(O) V，使喷射通道113a的两侧壁117a、117d复原至变形前。此时，对液体施加比较大的压力，从喷嘴118a喷射液滴。
[0005]在专利文献2中，记载了厚度较薄的压电陶瓷板和厚度较厚的压电陶瓷板经由粘接层而粘合的贴附构造体。将厚度较厚的压电陶瓷板和厚度较薄的压电陶瓷板沿与基板面垂直的方向施行极化处理，使极化方向成为相反方向，将2块压电陶瓷板经由粘接剂而粘合，得到贴附构造体(层叠压电体基板)。此时，使厚度较薄的压电陶瓷板的与粘接面相反的一侧的表面的粗糙度按照算术平均粗糙度(Ra)计量为Iym以下，使贴附构造体的翘曲或起伏降低。而且，切削到厚度较薄的压电陶瓷板侧至厚度较厚的压电陶瓷板的途中的深度为止，在贴附构造体的上表面并列地形成有由侧壁隔开的多个槽。使用蒸镀法或溅射法来在侧壁的壁面的整个面和槽的底面形成侧壁驱动用的电极，将具备液体供给路的顶板粘合于贴附构造体的顶面，将具备喷嘴的喷嘴板粘合于贴附构造体的端面，构成液体喷射头。如果对设置于侧壁的两壁面的电极施加驱动信号，则侧壁变形，对填充于槽的液体施加压力，从与槽连通的喷嘴喷射液滴。
[0006]在专利文献3~8中，记载了具有与上述专利文献2所记载的槽及侧壁同样的构造的液体喷射头。即，形成有将沿互相相反的方向极化的2块压电体基板粘合而成的层叠压电体基板，在该层叠压电体基板并列地形成有多个由侧壁隔开的槽。在构成各槽的侧壁的壁面整个面形成有驱动用的电极，对该驱动用的电极施加驱动信号，侧壁变形，对填充于槽的液体施加压力，从与槽连通的喷嘴喷射液滴。
[0007]在专利文献9中，记载了一种喷射通道，该喷射通道在沿一个方向极化的压电体基板的表面并列地形成有多个由侧壁隔开的槽，在侧壁的壁面的上半部分设置有驱动用的电极。如果对驱动用的电极施加驱动信号，则侧壁的上半部分发生厚度滑移变形，对填充于槽的液体施加压力，从与槽连通的喷嘴喷射液滴。
[0008]专利文献1:日本特开2001 - 88295号公报专利文献2:日本特开2003 - 110159号公报
专利文献3:日本特开2009 - 119788号公报专利文献4:日本特开2009 - 178959号公报专利文献5:日本特开2009 - 202455号公报专利文献6:日本特开2012 - 111130号公报专利文献7:日本特开2012 - 187863号公报专利文献8:日本特表2002 - 505972号公报专利文献9:日本特表2003 - 507213号公报。
【发明内容】
[0009]发明要解决的课题
在专利文献I所记载的液体喷射装置中，邻接的喷射通道113由同样地施行过极化处理的侧壁117隔开。在侧壁117的壁面，在整个面形成有驱动电极119。在专利文献2~8所记载的液体喷射头中，构成喷射通道的侧壁层叠有极化方向不同的压电材料，在侧壁的壁面，在整个面形成有驱动用的电极。作为在侧壁的壁面的整个面形成电极的方法，列举镀敷法。然而，通过镀敷法而形成的电极，除了侧壁的壁面以外，还沉积于槽的底面。将吐出通道和非吐出通道交替地配置，为了进行从全部的吐出通道同时吐出液滴的I循环驱动，有必要将两个壁面的电极电分离。因此，制造工序复杂，工时数增加。
[0010]另一方面，在专利文献9所记载的喷射通道中，在侧壁的壁面的上半部分形成有电极。如果通过倾斜蒸镀法而沉积金属材料等导电材料，则能够不将导电材料沉积于槽的底面，就在夹着槽而对置的两个壁面容易地形成电分离的电极。因此，不需要将沉积于两个壁面的电极电分离的电极分离工序。然而，伴随着对喷射通道导致的记录的高密度化的要求，构成喷射通道的槽的槽宽狭小化。在倾斜蒸镀法中，随着槽宽变窄，沿壁面的深度方向沉积导电材料需要长时间，生产性下降。
[0011]用于解决课题的方案
本发明的液体喷射头，具备:侧壁，设置于通道与通道之间，将极化方向互相不同的两个压电材料夹着极化边界而沿高度方向层叠；上部件，固定于所述侧壁的上端，设置于所述通道的上部；下部件，固定于所述侧壁的下端，设置于所述通道的下部；以及电极，设置于所述侧壁的壁面，所述极化边界相比所述侧壁的高度的1/2位于上方，所述电极从所述壁面的上端至比所述壁面的下端更靠上方而设置，所述壁面的下端是所述极化边界的附近或比所述极化边界更靠下方。
[0012]另外，所述通道具备吐出液滴的吐出通道和不吐出液滴的非吐出通道，所述侧壁设置于所述吐出通道与所述非吐出通道之间，所述电极包括设置在面向所述非吐出通道的所述壁面的个别电极和设置在面向所述吐出通道的所述壁面的共同电极，所述个别电极从所述非吐出通道的所述壁面的上端至比所述非吐出通道的所述壁面的下端更靠上方而设置，该下端是所述极化边界或比所述极化边界更靠下方。
[0013]另外，所述上部件比所述下部件机械强度更低。
[0014]另外，所述上部件是形成有吐出液滴的喷嘴的喷嘴板，所述下部件是盖板。
[0015]另外，所述上部件是盖板，所述下部件由所述压电材料构成。
[0016]另外，所述电极由通过倾斜蒸镀法而形成的导电材料构成。
[0017]本发明的液体喷射装置，具备:上述的液体喷射头；使所述液体 喷射头和被记录介质相对移动的移动机构；将液体供给至所述液体喷射头的液体供给管；以及将所述液体供给至所述液体供给管的液体罐。
[0018]发明的效果
本发明所涉及的液体喷射头具备设置于通道与通道之间并将极化方向互相不同的两个压电材料夹着极化边界而沿高度方向层叠而成的侧壁、固定于侧壁的上端并设置于通道的上部的上部件、固定于侧壁的下端并设置于通道的下部的下部件以及设置于侧壁的壁面的电极，极化边界相比侧壁的高度的1/2位于上方，电极从壁面的上端至比壁面的下端更靠上方而设置，该壁面的下端是极化边界的附近或比极化边界更靠下方。由此，能够使侧壁的位移量成为足以吐出液滴的水平。
【附图说明】
[0019]图1是适用于本发明的第一实施方式所涉及的液体喷射头的通道的截面示意图。
[0020]图2是用于说明侧壁的极化边界的高度与侧壁的位移量的关系的图。
[0021]图3是本发明的第二实施方式所涉及的液体喷射头的说明图。
[0022]图4是本发明的第三实施方式所涉及的液体喷射头的说明图。
[0023]图5是本发明的第四实施方式所涉及的液体喷射装置的示意性的立体图。
[0024]图6是一直以来众所周知的液体喷射装置的喷射通道的截面示意图。
【具体实施方式】
[0025](第一实施方式)
图1是适用于本发明的第一实施方式所涉及的液体喷射头I的通道的截面示意图。本第一实施方式表示本发明的基本的构成。如图1所示，液体喷射头I具备:侧壁3，设置在通道2与通道2之间，由压电材料构成；上部件4，固定于侧壁3的上端，设置于通道2的上部；下部件5，固定于侧壁3的下端，设置于通道2的下部；以及电极6，设置于侧壁3的壁面。侧壁3是将极化方向互相不同的两个压电材料夹着极化边界B而沿高度方向(z方向)层叠而成的。极化边界B的高度Bz相比侧壁3的高度h的11/2位于上方。电极6从壁面的上端至比壁面的下端更靠上方而设置，该壁面的下端为极化边界B的附近或比极化边界B更靠下方。在此，所谓“极化边界B的附近”，不但包括比极化边界B的位置稍微更靠上方的位置，而且还包括比极化边界B的位置稍微更靠下方的位置(在以下的记载也是如此)。
[0026]这样，将极化边界B的高度Bz设置于比侧壁3的高度h的h/2更靠上方，能够使侧壁3的y方向的位移量最佳化为足以吐出液滴的水平。因此，能够适用难以较深地沉积于侧壁3的下方的倾斜蒸镀法，能够简便地形成电极6。
[0027]侧壁3使用压电材料，例如，能够使用钛锆酸铅(PZT)陶瓷。关于侧壁3，夹着极化边界B, —方的压电材料(上压电体基板7a)沿上部件4的表面的垂直方向极化,另一方的压电材料(下压电体基板7b)沿与上述一方的材料相反的方向极化(P)。上部件4使用塑料材料、金属材料、陶瓷材料等。上部件4也可以是例如喷嘴板，也可以是盖板。在上部件4是喷嘴板时，能够使用聚酰亚胺膜或其他塑料材料。在上部件4是盖板的的情况下，能够使用PZT陶瓷或其他陶瓷材料、塑料材料等。电极6能够使用由金属材料或半导体材料构成的导电材料来通过倾斜蒸镀法而形成。例如，能够使用T1、N1、Al、Au、Ag、S1、C、Pt、Ta、Sn、In等。通道2的长度为沿纸面向里方向3mm~8mm，通道2的宽度为30 μ m~100 μ m，通道2的高度h (与侧壁3的高度h相同)为250 μ m~400 μ m。
[0028]具体地进行说明。通道2具备吐出液滴的吐出通道2a和不吐出液滴的非吐出通道2b，沿y方向交替地排列。侧壁3设置于吐出通道2a与非吐出通道2b之间。电极6包括设置于面向吐出通道2a的壁面的共同电极6a和设置于面向非吐出通道2b的壁面的个别电极6b。个别电极6b从非吐出通道2b的壁面的上端至比壁面的下端更靠上方而设置，该壁面的下端为极化边界B或比极化边界B更靠下方。共同电极6a从壁面的上端至比侧壁3的下端更靠上方而设置，该侧壁3的下端为极化边界B的附近或比极化边界B更靠下方。能够使上部件4机械强度比下部件5更低。例如，能够作为上部件4而使用由聚酰亚胺膜或金属薄板构成的喷嘴板，作为下部件5而使用PZT陶瓷。此外，即使在上部件4和下部件5为相同材质的情况下，如果上部件4较薄，下部件5较厚，则上部件4机械强度也比下部件5更低。
[0029]在此，说明作为“极化边界B的附近”的技术的效果。在本实施方式的侧壁3的电极6之间设有电位差，对压电体(侧壁3)施加电场。在该情况下，电场不但扩及压电体的形成有电极的范围，而且还扩及压电体的未形成电极的范围(图1中的共同电极6a的附图下侦D。因此，在本实施方式中，将共同电极6a的附图下侧的范围设为“极化边界B的附近”，由此，即使在极化边界B的附图上侧，共同电极6a间断，也能够利用该所谓的“泄漏电场”来将电场施加至未形成共同电极6a的共同电极6a的附图下侧而驱动侧壁3。
[0030]接着，这样的共同电极6a及个别电极6b能够通过斜方蒸镀法而形成，与镀敷法相比较，预计成本降低。即，依据镀敷法，镀敷层的膜厚较厚，另外，例如，导电材料附着于构成通道2的侧壁3的整个壁面，并且，通过镀敷而形成的导电材料附着至压电体基板7的与具有通道2的表面在Z方向上相反的一侧的表面。因此，高价的金等电极材料的消耗成本大。相对于此，如果是斜方蒸镀法，则形成导电材料的范围限于蒸镀面，因而电极材料的消耗成本与镀敷法相比较而廉价。
[0031]液体喷射头I如下地驱动。首先，将液体填充于吐出通道2a。然后，将共同电极6a设定为GND的电位，对与吐出通道2a邻接的两个非吐出通道2b的吐出通道2a侧的个别电极6b施加驱动电压。于是，夹着吐出通道2a的两个侧壁3发生厚度滑移变形而成为“V”字的形状，使吐出通道2a的容积扩大，将液体引入吐出通道2a。接着，如果使个别电极6b复原至GND电位，则夹着吐出通道2a的两个侧壁3复位至原来的位置，使液体感应压力波。该压力波传递至未图示的喷嘴，从喷嘴吐出液滴。
[0032]图2是用于说明侧壁3的极化边界B的高度Bz与侧壁3的位移量Λ y的关系的图。图2 (a)是表示在将共同电极6a及个别电极6b的下端固定于比极化边界B的高度Bz更靠下方并使极化边界B的高度Bz (z方向)变化时的侧壁3向y方向的位移量Ay的仿真结果。图2 (b)是吐出通道2a的截面示意图。Bz、h、h1、h2是从侧壁3的下端起的高度。端子Tl与设置在面向吐出通道2a的壁面的两个共同电极6a电连接，端子T2与设置在夹着吐出通道2a的两个非吐出通道2b的吐出通道2a侧的壁面的两个个别电极6b电连接。图中的实线表示在端子Tl与端子T2之间施加电压之前的侧壁3的状态，虚线表示将端子Tl与GND连接并对端子T2施加电压时的侧壁3的状态。在图2 Ca)中，横轴是极化边界B的高度Bz，纵轴是侧壁3的y方向的位移量Λ y。位移量Λ y越大，液滴的吐出效率就越是提闻。
[0033]在此，共同电极6a和个别电极6b的下端固定于比极化边界B的高度Bz成为最下方时的高度更靠下方的高度。在上述仿真中，将共同电极6a及个别电极6b的下端固定于大概h/2的高度。此外，上部件4使用由聚酰亚胺膜构成的喷嘴板，下部件5使用机械强度比上部件4充分地更高的材料，侧壁3使用PZT陶瓷。侧壁3，比极化边界B更靠上方沿z方向极化，下方沿-Z方向极化。
[0034]根据图2 (a)所示的图表，位移量Ay最大的极化边界B的高度Bz是0.6h~0.7h。即，在上部件4机械强度比下 部件5充分地更低的条件下，使液滴的吐出效率最大的极化边界B的位置(高度Bz)存在于比侧壁3的高度h的h/2更靠上方。此外，根据其他仿真结果，在将共同电极6a设定为GND的电位并对个别电极6b施加驱动电压而驱动侧壁3的情况下，个别电极6b的下端的高度h2比共同电极6a的下端的高度hi更低(hi > h2)的情况比与此相反的情况(h2> hi)侧壁3的位移量Ay更大。因此，个别电极6b的下端的高度h2满足比极化边界B的高度Bz以下的侧壁3的下端更靠上方的式(I)。另外，共同电极6a的下端的高度hi满足比侧壁3的下端更靠上方的式(2)，该侧壁3的下端是极化边界B的高度的附近的高度(Bz-h/10~Bz+h/10)或比极化边界B的高度更靠下方。
[0035]O < h2 彡 Bz......(I)
O < hi 彡(Bz + h/10)......(2)
(第二实施方式)
图3是本发明的第二实施方式所涉及的液体喷射头I的说明图。图3 (a)是液体喷射头I的示意性的分解立体图，图3 (b)是吐出通道2a的沿着长度方向(X方向)的截面示意图。液体喷射头I是边缘喷射型。对同一部分或具有同一功能的部分标记同一符号。
[0036]如图3所示，液体喷射头I具备:压电体基板7 ;盖板9，设置于压电体基板7的上表面UP ;以及喷嘴板8，设置于压电体基板7的一方侧的端面。在压电体基板7，沿y方向交替地形成有在X方向上细长的吐出通道2a和非吐出通道2b。在吐出通道2a与非吐出通道2b之间，设置有侧壁3。吐出通道2a，X方向的一方侧的端部开口于压电体基板7的一方侧的端面，X方向的另一方的端部截止于上表面UP，形成至压电体基板7的另一方侧的端面的跟前。非吐出通道2b，X方向的一方侧的端部开口于压电体基板7的一方侧的端面，X方向的另一方侧的端部开口于压电体基板7的另一方侧的端面。
[0037]盖板9具有液室9a，在液室9a设置有狭缝9b。液室9a经由狭缝9b而在吐出通道2a的另一方侧的端部连通。喷嘴板8具有喷嘴8a,喷嘴8a与开口于压电体基板7的一方侧的端面的吐出通道2a连通。在此，作为压电体基板7，能够使用PZT陶瓷。作为盖板9，能够使用塑料材料或陶瓷材料。作为喷嘴板8，能够使用塑料材料或金属材料。电极6能够使用由金属材料或半导体材料构成的导电材料来通过倾斜蒸镀法而形成。例如，能够使用T1、N1、Al、Au、Ag、S1、C、Pt、Ta、Sn、In等。通道2的长度在x方向上为通道2的宽度为30 μ m~100 μ m,通道2的高度h为250 μ m~400 μ m。
[0038]压电体基板7是将极化方向互相不同的两个压电材料夹着极化边界B而沿高度方向(z方向)层叠而成的。具体而言，沿上表面UP的垂直方向极化的上压电体基板7a和沿与上压电体基板7a的极化方向相反的方向极化的下压电体基板7b经由粘接剂而层叠。盖板9固定于侧壁3的上端，设置于吐出通道2a及非吐出通道2b的上部。盖板9作为上部件4而起作用。比吐出通道2a及非吐出通道2b的底面更靠下方的下压电体基板7b作为下部件5而起作用。即，下部件5固定于侧壁3的下端，设置于吐出通道2a及非吐出通道2b的下部。
[0039]在侧壁3的壁面，设置有电极6。极化边界B相比侧壁3的高度的1/2位于上方，电极6从壁面的上端至比壁面的下端更靠上方而设置，该壁面的下端为极化边界B的附近或比极化边界B更靠下方。电极6包括设置于面向吐出通道2a的壁面的共同电极6a和设置于面向非吐出通道2b的壁面的未图示的个别电极6b。个别电极6b从壁面的上端至比壁面的下端更靠上方而设置，该壁面的下端为极化边界B或比极化边界B更靠下方。将从侧壁3的下端起的极化边界B的高度设为Bz，将共同电极6a的下端的高度设为hl，将个别电极6b的下端的高度设为h2，并且，将从侧壁3的下端至上端的高度设为h，满足上述式(I)和式(2)。
[0040]在上压电体基板7a的与设置有喷嘴板8的一侧相反的一侧的上表面UP，具备:共同端子10a，与共同电极6a电连接；和个别端子10b，将设置于夹着吐出通道2a的两个非吐出通道2b的吐出通道2a侧的壁面的个别电极6b电连接。在共同端子1a与个别端子1b之间施加驱动电压，由此，夹着吐出通道2a的两个侧壁3发生厚度滑移变形，使填充于吐出通道2a的液体产生压力波，如果该压力波到达喷嘴8a，则从喷嘴8a吐出液滴。
[0041]这样，在将电极6从壁面的上端至比壁面的下端更靠上方而设置的情况下，能够将极化边界B的高度Bz设置于比侧壁3的高度的1/2更靠上方而将侧壁3的y方向的位移量最佳化为足以吐出液滴的水平。即使在作为上部件4的盖板9的机械强度比作为下部件5的下压电体基板7b更低的情况下，也能够增大吐出通道2a的容积变化量。另外，能够适用难以将共同电极6a或个别电极6b较深地形成至侧壁3的下方的倾斜蒸镀法，能够简便地形成共同电极6a或个别电极6b。
[0042](第三实施方式)
图4是本发明的第三实施方式所涉及的液体喷射头I的说明图。图4 (a)是液体喷射头I的示意性的分解立体图，图4 (b)是沿着吐出通道2a的长度方向(X方向)的截面示意图。液体喷射头I是侧面喷射型。对同一部分或具有同一功能的部分标记同一符号。
[0043]如图4所示，液体喷射头I具备:压电体基板7 ;喷嘴板8，设置于压电体基板7的上表面UP ；以及盖板9，设置于压电体基板7的下表面LP。在压电体基板7，沿y方向交替地形成有在X方向上细长的吐出通道2a和非吐出通道2b。在吐出通道2a与非吐出通道2b之间，设置有侧壁3。吐出通道2a及非吐出通道2b沿压电体基板7的板厚方向贯通。吐出通道2a从压电体基板7的X方向的一方侧的端部的跟前形成至X方向的另一方侧的端部的跟前。吐出通道2a，中央部以上表面UP的在X方向上细长的形状开口，两端部构成从上表面UP逐渐展开至下表面LP的倾斜面。非吐出通道2b，中央部具有使吐出通道2a的上下反转而得到的形状，两端部从上表面UP具有一定的深度地延伸设置至压电体基板7的两端面。即，非吐出通道2b从上表面UP的一方侧的端部至另一方侧的端部开口。
[0044]盖板9具有两个液室9a，一方的液室9a与吐出通道2a的一方的端部连通，另一方的液室9a与吐出通道2a的另一方的端部连通。在两个液室9a开口的下压电体基板7b侧的开口区域，非吐出通道2b未开口。因此，没有必要在两个液室9a设置狭缝。喷嘴板8具有喷嘴8a，喷嘴8a与开口于上表面UP的吐出通道2a连通。在此，作为压电体基板7，能够使用PZT陶瓷。作为盖板9，能够使用PZT陶瓷或其他陶瓷材料或塑料材料。作为喷嘴板8，能够使用聚酰亚胺膜等塑料材料或金属材料。电极6能够使用由金属材料或半导体材料构成的导电材料来通过倾斜蒸镀法而形成。例如，能够使用T1、N1、Al、Au、Ag、S1、C、Pt、Ta、Sn、In等。通道2的长度为在X方向上3mm~8mm，通道2的宽度为30 μ m~100 μ m，通道2的高度 h 为 250 μ m~400 μ m。
[0045]压电体基板7是将极化方向互相不同的两个压电材料夹着极化边界B而沿高度方向(z方向)层叠而成的。具体而言，上表面UP的沿垂直方向极化的上压电体基板7a和沿与上压电体基板7a的极化方向相反的方向极化的下压电体基板7b经由粘接剂而层叠。喷嘴板8固定于侧壁3的上端，设置在吐出通道2a及非吐出通道2b的上部。喷嘴板8作为上部件 4而起作用。盖板9固定于侧壁3的下端，设置于吐出通道2a及非吐出通道2b的下部。盖板9作为下部件5而起作用。
[0046]在侧壁3的壁面，设置有电极6。极化边界B相比侧壁3的高度的1/2位于上方，电极6从壁面的上端至比壁面的下端更靠上方而设置，该壁面的下端是极化边界B的附近或比极化边界B更靠下方。电极6包括:共同电极6a，设置于面向吐出通道2a的壁面；和个别电极6b，设置于面向非吐出通道2b的壁面。个别电极6b从壁面的上端至比壁面的下端更靠上方而设置，该壁面的下端是极化边界B或比极化边界B更靠下方。将从侧壁3的下端起的极化边界B的高度设为Bz，将共同电极6a的下端的高度设为hl，将个别电极6b的下端的高度设为h2，并且，将从侧壁3的下端至上端的高度设为h，满足上述式(I)和式(2)。
[0047]在上压电体基板7a的设置有喷嘴板8的一侧的上表面UP，具备:共同端子10a，与共同电极6a电连接；和个别端子10b，将设置于夹着吐出通道2a的两个非吐出通道2b的吐出通道2a侧的壁面的个别电极6b电连接。在共同端子1a与个别端子1b之间施加驱动电压，由此，夹着吐出通道2a的两个侧壁3发生厚度滑移变形，使填充于吐出通道2a的液体产生压力波，如果该压力波到达喷嘴8a，则从喷嘴8a吐出液滴。
[0048]这样，在将电极6从壁面的上端至比壁面的下端更靠上方而设置的情况下，能够将极化边界B的高度Bz设置于比侧壁3的高度的1/2更靠上方而将侧壁3的y方向的位移量最佳化为足以吐出液滴的水平。即使在作为上部件4的喷嘴板8的强度比作为下部件5的盖板9更低的情况下，也能够增大吐出通道2a的容积变化量。另外，能够适用难以将共同电极6a或个别电极6b较深地形成至侧壁3的下方的倾斜蒸镀法，能够简便地形成共同电极6a或个别电极6b。
[0049](第四实施方式)
图5是本发明的第四实施方式所涉及的液体喷射装置30的示意性的立体图。液体喷射装置30具备:移动机构40，使液体喷射头1、I’往复移动；流路部35、35’，将液体供给至液体喷射头1、I’，从液体喷射头1、I’排出液体；以及液体泵33、33’及液体罐34、34’，与流路部35、35’连通。各液体喷射头1、1’使用以前说明的第一 ~第三实施方式的任一个。
[0050]液体喷射装置30具备:一对输送设备41、42，将纸等被记录介质44沿主扫掠方向输送；液体喷射头1、I’，将液体吐出至被记录介质44 ;滑架单元43，承载液体喷射头1、1’ ；液体泵33、33’，将存积于液体罐34、34’的液体按压并供给至流路部35、35’；以及移动机构40，将液体喷射头1、1’沿与主扫掠方向正交的副扫掠方向扫掠。未图示的控制部对液体喷射头1、1’、移动机构40、输送设备41、42进行控制并驱动。
[0051]一对输送设备41、42具备沿副扫掠方向延伸且一边接触辊面一边旋转的栅格辊和压紧辊。通过未图示的马达而使栅格辊和压紧辊绕轴转移而将夹入辊间的被记录介质44沿主扫掠方向输送。移动机构40具备:一对导轨36、37，沿副扫掠方向延伸；滑架单兀43,能够沿着一对导轨36、37滑动；无接头带38，连结滑架单元43并使其沿副扫掠方向移动；以及马达39，使该无接头带38经由未图示的滑轮而环绕。
[0052]滑架单元43承载多个液体喷射头1、1’，吐出例如黄色、品红、青色、黑色的4种液滴。液体罐34、34’存积对应的颜色的液体，经由液体泵33、33’、流路部35、35’而供给至液体喷射头1、1’。各液体喷射头1、1’响应于驱动信号而吐出各种颜色的液滴。在使液体从液体喷射头1、1’吐出的时机，通过对驱动滑架单元43的马达39的旋转及被记录介质44的输送速度进行控制，从而能够在被记录介质44上记录任意的图案。
[0053]此外，本实施方式是移动机构40使滑架单元43和被记录介质44移动而记录的液体喷射装置30，但也可以是代之而将滑架单元固定且移动机构使被记录介质二维地移动而记录的液体喷射装置。即，移动机构使液体喷射头和被记录介质相对移动即可。
[0054]附图标记说明 I液体喷射头
2通道，2a吐出通道，2b非吐出通道 3侧壁 4上部件 5下部件
6电极，6a共同电极，6b个别电极
7压电体基板，7a上压电体基板,7b下压电体基板
8喷嘴板，8a喷嘴
9盖板，9a液室
1a共同端子，1b个别端子B极化边界，UP上表面，LP下表面
Bz极化边界的高度，h侧壁的高度，Ay y方向的位移量。
【主权项】
1.一种液体喷射头，具备: 侧壁，设置于通道与通道之间，将极化方向互相不同的两个压电材料夹着极化边界而沿高度方向层叠； 上部件，固定于所述侧壁的上端，设置于所述通道的上部； 下部件，固定于所述侧壁的下端，设置于所述通道的下部；以及 电极，设置于所述侧壁的壁面， 所述极化边界相比所述侧壁的高度的1/2位于上方， 所述电极从所述壁面的上端至比所述壁面的下端更靠上方而设置，所述壁面的下端是所述极化边界的附近或比所述极化边界更靠下方。2.如权利要求1所述的液体喷射头，其中， 所述通道具备吐出液滴的吐出通道和不吐出液滴的非吐出通道， 所述侧壁设置于所述吐出通道与所述非吐出通道之间， 所述电极包括设置在面向所述非吐出通道的所述壁面的个别电极和设置在面向所述吐出通道的所述壁面的共同电极， 所述个别电极从所述非吐出通道的所述壁面的上端至比所述非吐出通道的所述壁面的下端更靠上方而设置，该下端是所述极化边界或比所述极化边界更靠下方。3.如权利要求1或2所述的液体喷射头，其中，所述上部件比所述下部件机械强度更低。4.如权利要求1所述的液体喷射头，其中，所述上部件是形成有吐出液滴的喷嘴的喷嘴板，所述下部件是盖板。5.如权利要求1所述的液体喷射头，其中，所述上部件是盖板，所述下部件由所述压电材料构成。6.如权利要求1所述的液体喷射头，其中，所述电极由通过倾斜蒸镀法而形成的导电材料构成。7.一种液体喷射装置，具备: 如权利要求1所述的液体喷射头； 使所述液体喷射头和被记录介质相对移动的移动机构； 将液体供给至所述液体喷射头的液体供给管；以及 将所述液体供给至所述液体供给管的液体罐。
【专利摘要】本发明题为液体喷射头及液体喷射装置。将极化边界（B）的位置（Bz）设置于比侧壁（3）的高度的1/2更靠上方而将吐出通道（2a）的容积变化量最佳化。液体喷射头（1），具备：侧壁，设置于通道（2）与通道（2）之间，将极化方向互相不同的两个压电材料夹着极化边界（B）而沿高度方向层叠；上部件（4），固定于侧壁的上端，设置于通道（2）的上部；下部件（5），固定于侧壁（3）的下端，设置于通道（2）的下部；以及电极（6），设置于侧壁（3）的壁面，极化边界（B）相比侧壁（3）的高度的1/2位于上方，电极（6）从壁面的上端至比壁面的下端更靠上方而设置，该壁面的下端是极化边界（B）的附近或比极化边界（B）更靠下方。
【IPC分类】B41J2/045
【公开号】CN104890374
【申请号】CN201510099383
【发明人】堂前美德
【申请人】精工电子打印科技有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年3月6日
【公告号】EP2915670A1, US20150251422
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