專利名稱：噴墨頭及噴墨打印機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及靜電驅(qū)動(dòng)式噴墨頭，特別是涉及小型、零件數(shù)量少，制造容易的噴墨頭。并且，本發(fā)明還涉及裝有這種噴墨頭的噴墨打印機(jī)。
已知，靜電驅(qū)動(dòng)式噴墨頭的機(jī)構(gòu)為，利用靜電力改變與油墨噴嘴連通的油墨壓力室的容積，從而利用在油墨壓力室內(nèi)發(fā)生的壓力變化從油墨噴嘴噴出規(guī)定形狀的噴墨液滴。這種形式的噴墨頭例如在本申請(qǐng)人1996年5月7日公開的美國(guó)專利第5,513431號(hào)等中被公開。
通常所知的靜電驅(qū)動(dòng)式噴墨頭，配有多個(gè)油墨壓力室，各油墨壓力室分別與排列成一列的多個(gè)油墨噴嘴連通，按照各油墨壓力室的壓力變化不受相鄰的其它油墨壓力室的影響的方式，各油墨壓力室通過油墨供應(yīng)孔與大容量的公共油墨室連通。在公共油墨室上形成油墨入口，從外部油墨供應(yīng)源而來的油墨通過該油墨供應(yīng)口向公共油墨室供應(yīng)油墨。
如上述公開的公報(bào)中所揭示的那樣，在排成一列的油墨噴嘴的后側(cè)位置上沿平面方向配置油墨壓力室，在這些油墨壓力室的后側(cè)位置上形成朝向噴墨頭后方延伸的油墨供應(yīng)孔，在這些孔的后側(cè)位置上，在同一平面方向上配置公共油墨室。從油墨入口供應(yīng)到公共油墨室的油墨朝著噴墨頭的前方沿平面方向流入公共油墨室內(nèi)，從該公共油墨室的前端部分通過油墨供應(yīng)孔供應(yīng)到各油墨壓力室。
并且，這種結(jié)構(gòu)的靜電驅(qū)動(dòng)式噴墨頭，通常采用半導(dǎo)體基板構(gòu)成。例如，通過在硅單晶基板的表面上施加各向異性的液體腐蝕，形成公共油墨室用的凹部和油墨壓力室成型用凹部。通常，通過從晶體取向面(100)的硅單晶基板表面施加各向異性的液體腐蝕，形成平面形狀呈矩形具有規(guī)定深度的公共油墨室用的凹部等。
因此，現(xiàn)有的靜電驅(qū)動(dòng)式噴墨頭，其油墨壓力室、油墨供應(yīng)孔和公共油墨室沿著噴墨頭的前后方向，在平面方向上配置。因而，噴墨頭的尺寸在前后方向上較長(zhǎng)。
因此，例如象本申請(qǐng)人于1999年10月5日公開的美國(guó)專利第5,963,234號(hào)中公開的那樣，在與配置油墨壓力室的平面高度不同的位置處，配置油墨壓力室。在該公開的公報(bào)中記載的噴墨頭為壓電驅(qū)動(dòng)式，其結(jié)構(gòu)照樣可適用于靜電驅(qū)動(dòng)式噴墨頭。并且，在該公開的公報(bào)中記載的噴墨頭，通過重疊多塊基板，使公共油墨室、油墨壓力室、油墨供應(yīng)孔等分區(qū)形成，雖然可使前后方向的長(zhǎng)度尺寸縮小，但厚度尺寸大幅度地增大。并且，結(jié)構(gòu)部件多，制造工序繁雜。
另一方面，對(duì)于在現(xiàn)有的靜電驅(qū)動(dòng)式噴墨頭中平面形狀呈矩形的公共油墨室，與油墨供應(yīng)孔連通的公共油墨室的內(nèi)側(cè)面沿噴墨頭的寬度方向延伸，與沿噴墨頭的前后方向延伸的各油墨供應(yīng)孔基本上垂直相交。因此，在該公共油墨室的內(nèi)側(cè)面上，特別是在該內(nèi)側(cè)面的兩個(gè)角部易于產(chǎn)生油墨滯留。結(jié)果，侵入公共油墨室中的氣泡很容易混入油墨中。當(dāng)氣泡滯留在公共油墨室的角部時(shí)，不能通過靠近該角部的油墨供應(yīng)孔向油墨壓力室側(cè)穩(wěn)定地供應(yīng)墨。
當(dāng)位于兩端側(cè)的油墨壓力室不能進(jìn)行充分的油墨供應(yīng)時(shí)，不能從與該油墨壓力室連通的油墨噴嘴以適當(dāng)?shù)臓顟B(tài)噴出油墨液滴。當(dāng)產(chǎn)生這種不利情況時(shí)，由于各油墨噴嘴的油墨排出特性的誤差而導(dǎo)致打印質(zhì)量下降。
本發(fā)明的目的是提供一種前后方向的長(zhǎng)度可縮短的靜電驅(qū)動(dòng)式噴墨頭。
并且，本發(fā)明的另一目的是提供一種構(gòu)成部件少、易于制造，在前后方向上較短的靜電驅(qū)動(dòng)式噴墨頭。
進(jìn)而，本發(fā)明的再一目的是提供一種靜電驅(qū)動(dòng)式噴墨頭，該噴墨頭通過防止氣泡在公共油墨室中的滯留，可防止在油墨噴嘴間的油墨排出特性的誤差，特別是防止兩端側(cè)油墨噴嘴的油墨排出特性下降，且該噴墨頭在前后方向上較短。
進(jìn)而，本發(fā)明的再一目的是提供一種裝有新的噴墨頭的噴墨打印機(jī)。
為實(shí)現(xiàn)上述目的和其它的目的，本發(fā)明的噴墨頭的特征為，包括多個(gè)噴嘴；對(duì)應(yīng)于各噴嘴設(shè)置的、分別與對(duì)應(yīng)噴嘴連通的多個(gè)油墨壓力室；用于向各油墨壓力室供應(yīng)油墨的公共油墨室；對(duì)應(yīng)于各油墨壓力室設(shè)置的、將各油墨壓力室連通至前述公共油墨室的多個(gè)油墨供應(yīng)孔；由靜電力引起的各油墨壓力室的容積變化從對(duì)應(yīng)的前述油墨噴嘴排出油墨液滴的靜電致動(dòng)器；所述多個(gè)油墨壓力室配置在平面方向上；前述公共油墨室層疊配置在前述多個(gè)油墨壓力室內(nèi)。
本發(fā)明的噴墨頭，由于與油墨壓力室相對(duì)且公共油墨室層疊配置，所以可縮短噴墨頭的長(zhǎng)度尺寸。
因此，本發(fā)明噴墨頭的典型結(jié)構(gòu)特征為，具有第1基板、層疊在第1基板上的第2基板、層疊在第2基板上的第3基板，在前述第3基板上形成前述公共油墨室和前述油墨供應(yīng)孔，在前述第2基板上形成與前述油墨噴嘴連通的油墨壓力室，在前述第1基板和前述第2基板之間構(gòu)成前述靜電致動(dòng)器。
在采用該三層結(jié)構(gòu)的噴墨頭的情況下，可在前述第3基板中面對(duì)第2基板的下表面上形成構(gòu)成前述噴嘴用的噴嘴槽，在前述第2基板的上表面形成構(gòu)成前述油墨壓力室用的凹部。
代替在第3基板上形成構(gòu)成油墨噴嘴用的噴嘴槽，也可以用形成油墨噴嘴的第4基板。在這種情況下，在層疊的前述第2和第3基板的前端面上，顯露出與在它們之間形成的油墨壓力室連通的噴嘴連通孔，以各油墨噴嘴連通到各噴嘴連通孔的狀態(tài)將前述第4基板接合到前述前端面上。
其次，前述公共油墨室可由形成于前述第3基板上表面上的前述構(gòu)成公共油墨室用的凹部、封閉該凹部的薄膜構(gòu)成。在這種情況下，可在前述構(gòu)成公共油墨室用的凹部的底壁部分上形成至少一個(gè)貫穿該底壁部分延伸的前述油墨供應(yīng)孔。與現(xiàn)有技術(shù)中以在基板表面上形成的槽作為油墨供應(yīng)孔的情況相比，由于油墨供應(yīng)孔的數(shù)目和斷面形狀、尺寸等的設(shè)定比較自由，所以易于對(duì)孔的油墨流路阻力等特性進(jìn)行控制。并且，當(dāng)形成多個(gè)油墨供應(yīng)孔時(shí)，即使油墨中的異物將一個(gè)油墨供應(yīng)孔堵塞，也可以通過剩下的孔繼續(xù)供應(yīng)油墨。
為了制造配有油墨噴嘴用噴嘴槽、油墨供應(yīng)孔和形成公共油墨室用的凹部的第三基板，該第三基板由硅單晶基板形成，前述用于形成油墨噴嘴的噴嘴槽和前述油墨供應(yīng)孔通過利用ICP放電(inductively coupled plasma discharge電感耦合等離子體放電)的溝槽腐蝕法形成，前述形成公共油墨室用的凹部也可通過各向異性的濕閥腐蝕形成。
其次，當(dāng)在形成公共油墨室用的前述薄膜上形成用以使油墨進(jìn)入公共油墨室的油墨入口時(shí)，優(yōu)選地，在前述第三基板側(cè)，形成薄膜支撐肋，用于防止形成有油墨入口的前述薄膜部分向外側(cè)方向彎曲。
另一方面，本發(fā)明的噴墨頭中的公共油墨室具有使油墨進(jìn)入的油墨入口，在該油墨室的平面方向上的前述油墨供應(yīng)孔與第一端部連通，前述油墨入口與該公共油墨室的第二端部連通，該公共油墨室的平面形狀優(yōu)選地為從前述油墨入口向前述油墨供應(yīng)孔擴(kuò)大。
在這樣構(gòu)成的本發(fā)明的噴墨頭中，公共油墨室的平面形狀呈從油墨入口向油墨供應(yīng)孔擴(kuò)大的形狀，因而，油墨不會(huì)滯留地迅速流向油墨供應(yīng)孔。因而，可防止或抑制公共油墨室內(nèi)由于油墨滯留而引起的氣泡滯留。
因而，在典型結(jié)構(gòu)的公共油墨室中，前述第一端部是位于前述公共油墨室中的噴墨頭后端側(cè)的端部，前述第二端部是位于前述公共油墨室中的噴墨頭前端側(cè)的端部。
并且，前述公共油墨室由通過按規(guī)定深度進(jìn)行各向異性濕法腐蝕在硅單晶基板的表面上形成的凹部所限定，前述硅單晶基板的結(jié)晶取向?yàn)?100)，前述凹部的平面形狀優(yōu)選為對(duì)應(yīng)于(011)取向面分別由平行的內(nèi)周面、呈45度的內(nèi)周側(cè)面和直角內(nèi)周側(cè)面限定。
特別地，前述凹部的平面形狀優(yōu)選為對(duì)應(yīng)于(011)取向面分別由平行的內(nèi)周側(cè)面、呈19度的內(nèi)周側(cè)面、呈45度的內(nèi)周側(cè)面和直角內(nèi)周側(cè)面限定。
當(dāng)以所需方向進(jìn)行各向異性濕法腐蝕時(shí)，易于在平坦的面上形成凹部?jī)?nèi)周側(cè)面，因而在公共油墨室中的油墨流動(dòng)更為順暢且可有效抑制氣泡的滯留。
本發(fā)明的噴墨頭中的前述靜電致動(dòng)結(jié)構(gòu)可包括形成于前述油墨壓力室的底壁部分上，具有作為可面向外側(cè)方向彈性位移的公共電極的功能的振動(dòng)板；和形成于前述第一基板的上表面上，對(duì)應(yīng)于前述振動(dòng)板按一定間隔對(duì)置的單個(gè)電極。
其次，本發(fā)明涉及噴墨打印機(jī)，該噴墨打印機(jī)的特征為，包括具有上述結(jié)構(gòu)的噴墨頭、經(jīng)過用該噴墨頭打印的位置輸送記錄紙的記錄紙輸送機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)前述噴墨頭通過前述打印位置在記錄紙表面上進(jìn)行打印的驅(qū)動(dòng)控制裝置。
因此，前述噴墨頭可成為橫跨包括打印寬度的長(zhǎng)度配置噴嘴的行式噴墨頭?；蛘撸笆鰢娔^配有沿著包括打印寬度的范圍往復(fù)運(yùn)動(dòng)的滑架。


圖1是表示根據(jù)本發(fā)明的靜電驅(qū)動(dòng)式噴墨頭的平面示意圖。
圖2是圖1中的噴墨頭沿Ⅱ-Ⅱ線剖開的局部剖面示意圖。
圖3是表示圖1噴墨頭的主要部分的分解透視圖。
圖4是表示圖1噴墨頭中的噴嘴板制造工藝的流程圖。
圖5(a)～(d)是說明噴嘴板的各個(gè)制造工藝的示意圖。
圖6(a)和(b)是表示圖1的噴墨頭的變例的剖面示意圖。
圖7是表示根據(jù)本發(fā)明的行式噴墨頭的剖面示意圖。
圖8是表示圖7噴墨頭的主要部分的透視圖。
圖9是表示裝有圖7噴墨頭的噴墨打印機(jī)的一個(gè)例子的外觀的透視圖。
圖10是表示圖9的噴墨打印機(jī)中的噴墨頭裝載部分的局部透視圖。
下面，參照附圖對(duì)根據(jù)本發(fā)明的靜電驅(qū)動(dòng)式噴墨頭的實(shí)施例進(jìn)行說明。
第一實(shí)施例圖1是表示本例的靜電驅(qū)動(dòng)式噴墨頭的平面示意圖，圖2是沿其Ⅱ-Ⅱ線剖開的局部剖視示意圖。圖3是表示其主要部分的分解透視圖。當(dāng)參照這些圖進(jìn)行說明時(shí)，本例的噴墨頭1具有在其前端面2上向著噴墨頭寬度方向成一列配置的多個(gè)油墨噴嘴3，各油墨噴嘴3分別與在噴墨頭長(zhǎng)度方向Y的后側(cè)上形成的油墨壓力室4連通。
油墨壓力室4向著噴墨頭的寬度方向X以隔壁部分4a相互隔開地在平面方向上配置。各油墨壓力室4分別通過油墨供應(yīng)孔5與公共油墨室6連通。公共油墨室6對(duì)應(yīng)于各油墨壓力室4層疊配置在噴墨頭厚度方向Z的上側(cè)。在公共油墨室6的上側(cè)形成油墨入口9。從外部的油墨供應(yīng)源(圖中未示)供應(yīng)的油墨，經(jīng)過油墨供應(yīng)管7和過濾器8，從該油墨入口9進(jìn)入公共油墨室6。
各油墨壓力室4可借助后述的靜電致動(dòng)器單獨(dú)地改變?nèi)莘e。通過使各油墨壓力室4的容積變化并產(chǎn)生壓力變化，可從各油墨噴嘴3排出油墨液滴10。
因此，本例的噴墨頭1具有電極玻璃基板(第一基板)11、貼附到其表面上的由硅單晶基板構(gòu)成的模腔(cavity)基板(第二基板)12、貼附到其表面上的同樣由硅單晶基板構(gòu)成噴嘴基板(第三基板)13，這三塊基板在噴墨頭的厚度方向Z上層疊構(gòu)成。
在夾在電極玻璃基板11和噴嘴基板13之間的模腔基板12上，在其上表面12a上形成多個(gè)用于形成油墨壓力室的凹部21。在層疊于該模腔基板上表面12a上的噴嘴基板13的下表面13b中，在其前端部分中形成沿噴墨頭長(zhǎng)度方向Y延伸的形成油墨噴嘴用的油墨槽22，在其后端側(cè)部分上形成沿噴墨頭厚度方向Z貫通噴嘴基板13延伸的油墨供應(yīng)孔5。
通過將模腔基板12和噴嘴基板13貼合起來，在它們之間劃分形成油墨噴嘴3和各油墨壓力室4，使各油墨噴嘴3呈與對(duì)應(yīng)的各油墨壓力室4相連通的狀態(tài)。并且，各油墨壓力室4的后端側(cè)部分呈與多個(gè)油墨供應(yīng)孔5連通的狀態(tài)。
在噴嘴基板13的上表面13a上，形成在噴墨頭寬度方向X上較長(zhǎng)的用于形成公共油墨室的凹部24，該凹部24的上側(cè)開口被貼在所述表面13a上的薄膜25封住，劃分成公共油墨室6。在薄膜25上形成油墨入口9，在此處連接固定著油墨供應(yīng)管7。
下面，說明用于從各油墨噴嘴3排出油墨液滴的靜電致動(dòng)器。首先，在模腔基板12上形成的用于形成油墨壓力室的凹部21的底壁部分上，形成可面向外側(cè)方向(噴墨頭的厚度方向Z)彈性位移的振動(dòng)板26。在貼附在模腔基板12的下表面12b上的電極玻璃基板11的上表面11a上，在與各振動(dòng)板26對(duì)置的部分上形成具有一定深度的凹部27，在各凹部底面上形成由ITO膜構(gòu)成的一個(gè)電極28。各個(gè)電極28和與之對(duì)應(yīng)的各振動(dòng)板26以一定的間隔對(duì)置。
當(dāng)在形成于模腔基板12的上表面12a的后端部分上的公共電極29和各個(gè)電極28之間利用驅(qū)動(dòng)控制回路30外加驅(qū)動(dòng)電壓時(shí)，在對(duì)置的振動(dòng)板26和各電極28之間產(chǎn)生靜電吸引力。振動(dòng)板26借助該靜電吸引力向各個(gè)電極28一側(cè)發(fā)生彈性位移。當(dāng)停止外加驅(qū)動(dòng)電壓時(shí)，由于靜電吸引力消失，振動(dòng)板26借助其彈性力向原始位置移動(dòng)。從而，在油墨壓力室4中產(chǎn)生壓力變化，借此，從對(duì)應(yīng)的油墨噴嘴3排出油墨液滴。由于靜電致動(dòng)器的工作原理自身是公知的，省略對(duì)它的說明。
在按上述方式構(gòu)成的本例的噴墨頭1中，公共油墨室6是層疊在油墨壓力室4上構(gòu)成的。從而在油墨壓力室4的后側(cè)，在與該油墨壓力室4所在的同一平面上形成公共油墨室6的現(xiàn)有的噴墨頭相比，噴墨頭的長(zhǎng)度方向Y的尺寸可以更小。
本例的噴墨頭1由層疊的三塊基板構(gòu)成，在噴嘴基板13上，與形成油墨噴嘴用的噴嘴槽22同時(shí)，形成公共油墨室6形成用凹部24。從而，不必另外組裝用于將公共油墨室6層疊配置在油墨壓力室4上的另外的基板等。因而，與將公共油墨室層疊在油墨壓力室上相對(duì)照，可抑制噴墨頭厚度方向Z的尺寸的增加。因而，可獲得整體上與現(xiàn)有技術(shù)相比更加小型化的噴墨頭。并且，由于部件數(shù)目少，所以制造容易。
進(jìn)而，在本例中，油墨供應(yīng)孔5垂直(噴墨頭的厚度方向Z)形成于噴嘴基板13中的公共油墨室的底壁部分上。在公共油墨室6配置在與油墨壓力室4相同的平面上的情況下，為了形成用于將它們連通起來的油墨供應(yīng)孔，必須在基板表面上形成細(xì)槽。與在基板表面上形成細(xì)槽的情況相比，對(duì)于在公共油墨室6的底壁部分上開設(shè)貫通孔并形成油墨供應(yīng)孔方面，可更為容易地形成該油墨供應(yīng)孔5。并且，由于可較為簡(jiǎn)單地形成多個(gè)油墨供應(yīng)孔5，且孔的截面形狀、尺寸的自由度增大，所以具有油墨供應(yīng)孔部分的流路阻力的調(diào)整比較容易、噴墨頭1的油墨排出特性等調(diào)整簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)。
因此，當(dāng)油墨供應(yīng)孔的數(shù)目多時(shí)，即使油墨中的異物阻塞了一個(gè)孔，也不會(huì)使流路的阻力大幅度增加，可以繼續(xù)供應(yīng)油墨，可減少對(duì)油墨排出量或速度等的不利影響。
其次，在本例的噴墨頭1的公共油墨室6中，其凹部24的噴墨頭后端側(cè)的內(nèi)周側(cè)面241向噴墨頭寬度方向X方向延伸，沿其內(nèi)周側(cè)面241，在該凹部24的底壁部分上形成油墨供應(yīng)孔5。與此同時(shí)，油墨入口9位于該公共油墨室6的相反側(cè)的端部，即，噴墨頭前端側(cè)的內(nèi)周側(cè)面242附近。
油墨入口9形成于薄膜25中的噴墨頭寬度方向的兩側(cè)上，在面對(duì)各油墨入口9的公共油墨室6側(cè)，以形成該油墨入口9的薄膜部分面向外側(cè)彎曲的方式，形成支撐肋31。各肋31從公共油墨室6的內(nèi)周側(cè)242向噴墨頭的后方沿油墨入口9的直徑方向延伸，以跨越該油墨入口9的狀態(tài)支撐該油墨入口9的直徑方向的兩端的內(nèi)周邊緣部分。
并且，本例的公共油墨室6的平面形狀呈從油墨入口9側(cè)向油墨供應(yīng)孔5側(cè)擴(kuò)大的左右對(duì)稱形狀。即，確定公共油墨室6的凹部24，由噴墨頭寬度方向延伸的前內(nèi)周側(cè)面242和后內(nèi)周側(cè)面241、位于從內(nèi)周側(cè)面242向噴墨頭后方凸出的位置上且沿噴墨頭寬度方向延伸的左右一對(duì)內(nèi)周側(cè)面243、與該內(nèi)周側(cè)面243相對(duì)且向噴墨頭的后方側(cè)傾斜19度的左右一對(duì)內(nèi)周側(cè)面244、與其相連并與內(nèi)周側(cè)面243相對(duì)且向噴墨頭后方側(cè)傾斜45度的左右一對(duì)內(nèi)周側(cè)面245、與其相連且沿著與內(nèi)周側(cè)面243正交的方向延伸的左右一對(duì)內(nèi)周側(cè)面246確定，該內(nèi)周側(cè)面246與內(nèi)周側(cè)面241的端部相連。
進(jìn)而，在本例中，公共油墨室形成用凹部24是通過對(duì)結(jié)晶面取向?yàn)?100)的硅單晶基板表面進(jìn)行各向異性濕法腐蝕而形成的，其內(nèi)周側(cè)面241、242和內(nèi)周側(cè)面243的方向與(011)取向面平行。從而，內(nèi)周側(cè)面244為與(011)取向面相對(duì)并沿19度傾斜方向延伸的面，內(nèi)周側(cè)面245為與(011)取向面相對(duì)并沿45度傾斜方向延伸的面。
在上述本例的噴墨頭1中，在其公共油墨室6中的平面方向的一側(cè)(噴墨頭前側(cè))上形成油墨入口9，在另一側(cè)(噴墨頭后側(cè))上形成油墨供應(yīng)孔5。并且，公共油墨室6的平面形狀為從油墨入口9向著油墨供應(yīng)孔5根據(jù)內(nèi)周面244、245和246限定的逐漸擴(kuò)大的形狀。
因而，從油墨入口9進(jìn)入公共油墨室6的油墨，向著油墨供應(yīng)孔5無滯留的迅速流入公共油墨室內(nèi)。從而，可防止或抑制因公共油墨室6內(nèi)油墨的滯留而引起氣泡的滯留。特別地，可防止或抑制在公共油墨室6中氣泡滯留在噴墨頭寬度方向X的兩端部分的角部處。
并且，在本例的公共油墨室用的凹部24中，由于按照上述方式確定其內(nèi)周側(cè)面241至246的方向，所以在通過各項(xiàng)異性濕法腐蝕形成凹部24的情況下，更容易使這些內(nèi)周側(cè)面形成平坦的面。當(dāng)公共油墨室6的內(nèi)周側(cè)面為平坦的面時(shí)，油墨可在公共油墨室中順暢地流動(dòng)，可抑制氣泡的滯留。
另外，本例的噴墨頭1，是油墨噴嘴在噴墨頭的前端面上開口的邊緣噴嘴型，但是不言而喻，本發(fā)明也可以適用于油墨噴嘴在噴墨頭的表面上開口的表面噴嘴型。
并且，本例的噴墨頭1，可作為噴墨頭一邊沿記錄紙掃描一邊向記錄紙上排出油墨液滴進(jìn)行記錄的串行型噴墨打印機(jī)中用的噴墨頭使用。進(jìn)而，本例的噴墨頭1并列形成多排，若以打印一行的長(zhǎng)度(印字line部分的長(zhǎng))構(gòu)成噴墨頭單元，則可作為一邊掃描記錄紙一邊向記錄紙上排出油墨液滴進(jìn)行記錄的行式(line)噴墨打印機(jī)的行式噴墨頭使用。
噴墨頭的制造方法其次，上述結(jié)構(gòu)的噴墨頭1，可通過先分別制造噴嘴基板13、模腔基板12和電極玻璃基板11，然后，將它們貼合起來制造而成。模腔基板12和電極玻璃基板11，例如可利用本申請(qǐng)人在先的美國(guó)專利第5,513,431號(hào)中記載的公知的方法制造，其內(nèi)容在此作為參考。
從而，在本說明書中，參考圖4的流程圖和圖5(a)至(d)的示意圖，說明配有油墨噴嘴形成用噴嘴槽22和公共油墨室形成用凹部24的噴嘴基板13的制造方法。
第一熱氧化膜形成·圖案形成步驟A首先，準(zhǔn)備規(guī)定厚度的硅晶片100，使該規(guī)晶片100熱氧化，在其整個(gè)表面上形成作為保護(hù)膜的SiO2膜。其次，在通過旋轉(zhuǎn)涂敷在其上涂敷上保護(hù)膜(感光樹脂)之后，使保護(hù)膜曝光、顯影，使用于形成油墨供應(yīng)口用貫通孔23的孔形成部分230、和用于形成油墨噴嘴形成用噴嘴槽22的噴嘴形成部分220開口。然后，用BHF(氟化銨)對(duì)SiO2膜進(jìn)行圖案形成，然后剝離保護(hù)膜。
從而，如圖5(a)所示，在覆蓋在硅晶片100表面上的SiO2膜110上，圖案形成出油墨供應(yīng)口形成用孔形成部230和噴嘴槽形成用噴嘴槽形成部分220。
干腐蝕步驟B其次，如圖5(b)所示，通過ICP放電對(duì)硅晶片100進(jìn)行干腐蝕。借此，以對(duì)應(yīng)于SiO2膜的圖案的形狀對(duì)硅晶片100的表面進(jìn)行垂直腐蝕，在用于形成油墨供應(yīng)口用的貫通孔23的孔形成部分230中，形成多個(gè)規(guī)定深度的盲孔231。并且，在噴嘴槽形成部分220中形成油墨噴嘴形成用噴嘴槽22。在腐蝕之后，去除SiO2膜110。
第二熱氧化膜形成·圖案形成步驟C然后，再次對(duì)硅晶片進(jìn)行熱氧化，在其整個(gè)表面上形成作為保護(hù)膜的SiO2膜。隨后，在通過旋轉(zhuǎn)涂敷在其上涂敷保護(hù)膜(感光樹脂)之后，使保護(hù)膜曝光、顯影，使用于形成公共油墨室形成用凹部24的凹部形成部分240開口。此后，用BHF(氟化銨)對(duì)SiO2膜進(jìn)行圖案形成，隨后剝離由感光樹脂構(gòu)成的保護(hù)膜。
從而，如圖5(c)所示，在覆蓋硅晶片100表面的SiO2膜120上，圖案形成出用于形成公共油墨室形成用凹部24的凹部形成部分240。
濕法腐蝕步驟D其后，將硅晶片100浸入腐蝕液(KOH等)中，對(duì)該硅晶片100的露出部分240進(jìn)行各項(xiàng)異性濕法腐蝕。硅晶片100的表面為(100)結(jié)晶取向面，沿(111)結(jié)晶取向面進(jìn)行腐蝕，形成規(guī)定深度的凹部24。
作為腐蝕硅晶片100用的腐蝕液，采用例如25％KOH水溶液，在大約80℃的溫度下進(jìn)行腐蝕。并且，在提高腐蝕的面的平滑度的情況下，優(yōu)選采用例如在29％KOH水溶液中混合20％乙醇而成的水溶液，在大約65℃的溫度下進(jìn)行腐蝕。
從而，如圖5(d)所示，在公共油墨室形成用凹部24中，通過按照前面所述進(jìn)行干腐蝕從相反側(cè)形成規(guī)定深度的盲孔231，通過以連通盲孔231的尺寸調(diào)整凹部24的深度，使盲孔231形成作為油墨供應(yīng)孔5的貫通孔。
在按上述方法進(jìn)行了各項(xiàng)異性濕法腐蝕之后，去除SiO2膜120。
最終氧化步驟最后，為了確保硅晶片的耐油墨性能和噴嘴面的防水處理的密封性能，再次對(duì)硅晶片進(jìn)行熱氧化，形成SiO2膜。由此，獲得噴嘴板2。
第一實(shí)施例的變例圖6(a)是表述上述噴墨頭1的變例的剖視示意圖。本例的噴墨頭40，在其前端面42上，通過接合固定單個(gè)的噴嘴板43，構(gòu)成油墨噴嘴3。即，在噴嘴板43上，形成貫通該板的油墨噴嘴3，該油墨噴嘴3與形成于噴墨頭前端面42上的噴嘴連通孔3a連通，該噴嘴連通孔3a與對(duì)應(yīng)的各油墨壓力室4連通。由于除此以外的結(jié)構(gòu)實(shí)際上與上述的噴墨頭1相同，所以對(duì)應(yīng)的部分采用相同的標(biāo)號(hào)，并省略其說明。
這樣，在準(zhǔn)備一定厚度的噴嘴板43，并在其上開設(shè)油墨噴嘴用貫通孔的情況下，由于易于對(duì)該貫通孔的形狀進(jìn)行控制，所以具有可方便地調(diào)整油墨噴嘴3的特性的優(yōu)點(diǎn)。
并且，在采用油墨噴嘴43的情況下，為了使油墨液滴的飛行方向一致，在其表面43a(噴嘴前端面42)上涂敷防油墨膜的密封性良好。即，如上所述，與在由層疊基板12、13的前端面形成的噴嘴前端面上涂敷防油墨膜的情況相比，在由單一材料制成的噴嘴板43表面43a上涂敷防油墨膜時(shí)，其密封性良好。
進(jìn)而，在基板13上形成的噴嘴連通孔3a，它與控制油墨排出特性等的油墨噴嘴3不同，可比較自由的設(shè)定它的形狀、尺寸。從而，若該噴嘴連通孔3a的流路截面面積比油墨噴嘴3大，當(dāng)該噴嘴連通孔3a通過切斷或研磨進(jìn)行開口時(shí)，可降低異物阻塞噴嘴連通孔3a，將該噴嘴連通孔3a堵住的危險(xiǎn)。
另外，由于噴嘴板43很薄，通常，其兩端部分上形成較厚的加強(qiáng)肋44、45。這些肋44、45即可以設(shè)置在其上，也可以從噴嘴前端面42的上邊緣或下邊緣部分去掉。
特別是，如圖6(b)所示，在各肋44、45向噴墨頭前方凸出的情況下，噴墨頭的前方部分由于是記錄紙等通過的部分，所以希望使這些肋不會(huì)成為阻礙，在圖中單點(diǎn)劃線51、52所示的位置上將其去除。
在此，作為噴嘴板43的材料，可與噴嘴基板13一樣采用硅。這種情況下，可利用與用噴嘴基板13形成供應(yīng)孔5的加工方法相同的方法形成油墨噴嘴3。如果這樣，則由于可利用在加工噴嘴基板13時(shí)采用的加工裝置進(jìn)行加工，所以使加工操作合理地簡(jiǎn)化。
并且，由相同材料構(gòu)成的噴嘴基板13和噴嘴板43，由于它們的線膨脹率相同，所以即使使用時(shí)的環(huán)境溫度反復(fù)變化也不會(huì)由于它們之間的熱膨脹差引起剝離。這樣，由于噴嘴板43的接合可靠度高，所以更易于采用配有多個(gè)油墨噴嘴的大型噴嘴板43以便使噴墨頭多噴嘴化。
作為噴嘴板43的材料，也可以采用聚酰亞胺薄膜等樹脂。在這種情況下，在未形成油墨噴嘴的噴嘴板接合到噴墨頭前端面42上之后，可在該噴嘴板上通過激光加工形成油墨噴嘴。當(dāng)采用這種加工方法時(shí)，在將噴嘴板43和噴嘴基板13接合在一起時(shí)，由于不必使油墨噴嘴和噴嘴連通孔的位置重合，所以噴嘴板的接合操作簡(jiǎn)單。
并且，作為噴嘴板43的材料，也可以采用不銹鋼。在這種情況下，具有在噴嘴板的制造步驟中該噴嘴板材料不會(huì)被破損或毀壞、制造容易的優(yōu)點(diǎn)。
另外，在上述例子中，在一塊噴嘴板43上接合固定有1個(gè)噴墨頭41。然而，也可以在一塊噴嘴板上接合固定多個(gè)噴墨頭，以構(gòu)成噴墨頭單元。例如，在一塊噴嘴板上接合固定4個(gè)噴墨頭，在各噴墨頭中分別供應(yīng)黑、青、品紅和黃色油墨，簡(jiǎn)單地構(gòu)成彩色噴墨頭單元。
第二實(shí)施列其次，圖7和圖8是表示適用于本發(fā)明的彩色型噴墨頭的一個(gè)例子的縱向剖視圖和表示其主要部分的分解透視圖。當(dāng)參考這些附圖進(jìn)行說明時(shí)，本例的噴墨頭70，具有在其前端面72中向著噴墨頭寬度方向X呈一列配置的多個(gè)油墨噴嘴73，各噴嘴73分別通過形成于噴墨頭長(zhǎng)度方向Y的后側(cè)上的噴嘴連通孔71與形成于其后側(cè)的油墨壓力室74連通。
油墨壓力室74通過相互間的隔壁(圖中未示)向著噴墨頭寬度方向X在平面方向上配置。各油墨壓力室74通過各油墨供應(yīng)孔75與公共油墨室76連通。公共油墨室76與各油墨壓力室74相對(duì)地層疊配置在噴墨頭厚度方向Z的上側(cè)。在公共油墨室76的上側(cè)形成油墨入口79。從外部油墨供應(yīng)源(圖中未示出)供應(yīng)的油墨，經(jīng)過油墨供應(yīng)管和過濾器(圖中未示出)，從該油墨入口79進(jìn)入公共油墨室76。
各油墨壓力室74可借助后面所述的靜電致動(dòng)器單獨(dú)地改變?nèi)莘e。利用由各油墨壓力室74的容積變化引起的壓力變化，可從各油墨噴嘴73排出油墨液滴80。
本例的噴墨頭70，具有玻璃基板(第一基板)81、貼合到其表面上的由硅單晶基板構(gòu)成的硅基板(第二基板)82、貼合到其表面上的同樣由硅單晶基板構(gòu)成的硅基板(第三基板)83、同樣由硅單晶基板構(gòu)成的噴嘴板(第四基板)84。三塊基板81、82、83沿噴墨頭的厚度方向Z層疊，在其前端面上接合有形成油墨噴嘴73的噴嘴板84。
在夾在玻璃基板81和硅基板83之間的硅基板82上，在其上表面82a上形成多個(gè)油墨壓力室形成用凹部91。層疊在該硅基板的上表面82a上的硅基板83的下表面83b上，于其前端側(cè)部分上形成沿噴墨頭長(zhǎng)度方向Y延伸的噴嘴連通孔用連通槽92，在其后端側(cè)部分上形成沿噴墨頭的厚度方向Z貫穿硅基板83延伸的油墨供應(yīng)孔75。
通過將硅基板82、83貼合在一起，在它們之間，劃分形成噴嘴連通孔71和各油墨壓力室74，各噴嘴連通孔71呈與對(duì)應(yīng)的各油墨壓力室74連通的狀態(tài)。并且，各油墨壓力室74的后端側(cè)部分呈與多個(gè)油墨供應(yīng)孔75連通的狀態(tài)。
在硅基板83的上表面83a上，沿噴墨頭寬度方向X形成長(zhǎng)形的公共油墨室形成用凹部94。該凹部94的上側(cè)開口被貼附到其上表面83a上的薄膜95封住，劃分形成公共油墨室76。該薄膜95例如可由不銹鋼制成，在其上形成兩個(gè)油墨入口79，圖中未示出的油墨供應(yīng)管連接于其上。所述薄膜95，也可以通過在將不銹鋼薄膜和樹脂薄膜粘合在一起之后，對(duì)不銹鋼薄膜的一部分進(jìn)行腐蝕并去除而制成。通過將不銹鋼薄膜和樹脂薄膜層疊而構(gòu)成的薄膜95，其公共油墨室的柔性大，并且，可在油墨供應(yīng)管的連接部分等處確保適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度。
下面，說明用于從各油墨噴嘴73排出油墨液滴的靜電致動(dòng)器。首先，在形成于硅基板82上的油墨壓力室形成用凹部91的底壁部分上，形成可向外側(cè)方向(噴墨頭厚度方向Z)彈性位移的振動(dòng)板96。在貼附到硅基板82的下表面82b上的玻璃基板81的上表面81a上，在與各振動(dòng)板96對(duì)置的部分上形成具有一定深度的凹部97，在各凹部底面上形成由ITO膜等構(gòu)成的一個(gè)個(gè)電極98。各個(gè)電極98和與其相對(duì)應(yīng)的各振動(dòng)板96以一定間隔對(duì)置。
在硅基板82的上面82a的后端部分上形成的公共電極端子99、從各單個(gè)電極98通過密封部85引出到噴墨頭后側(cè)上的單個(gè)電極端子98a，與形成于中繼基板130上的配線圖案131連接。該在中繼基板130上安裝著裝有噴墨頭驅(qū)動(dòng)部件等的IC卡132。該中繼基板130上連接外部配線用的彈性配線基板133。當(dāng)通過該中繼基板130，向公共電極和單個(gè)電極98之間的驅(qū)動(dòng)電壓加壓時(shí)，在對(duì)置的振動(dòng)板98和單個(gè)電極98之間產(chǎn)生靜電吸引力。由該靜電吸引力使振動(dòng)板26向單個(gè)電極28側(cè)彈性變位。當(dāng)驅(qū)動(dòng)電壓的施加停止時(shí)，由于靜電吸引力消失，所以振動(dòng)板26借助其彈性力向初始位置移動(dòng)。結(jié)果，油墨壓力室74中產(chǎn)生壓力變化，從而從對(duì)應(yīng)的油墨噴嘴73排出油墨液滴。由于靜電致動(dòng)器的工作原理本身是公知的，所以可省略以上的說明。
對(duì)于這樣構(gòu)成的本例的行式噴墨頭70，公共油墨室76呈層疊在油墨壓力室74上的結(jié)構(gòu)。從而，在油墨壓力室74的后側(cè)上，與在該油墨壓力室74的同一平面上形成公共油墨室76的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的噴墨頭相比，噴墨頭的長(zhǎng)度方向Y的尺寸可以減小。
并且，對(duì)于本例的噴墨頭70，在硅基板83中，與連通油墨噴嘴83的噴嘴連通孔形成用連通槽92同時(shí)，形成公共油墨室形成用凹部94。從而，公共油墨室76不必為了層疊配置在油墨壓力室74而附加單個(gè)基板等。因而，如果將公共油墨室層疊在油墨壓力室上，便可抑制噴墨頭厚度方向Z的尺寸的增加。因此，作為整體可獲得比現(xiàn)有技術(shù)小的噴墨頭。另外，由于零部件少所以制造容易。
進(jìn)而，在本例中，油墨供應(yīng)孔75垂直(噴墨頭的厚度方向Z)地形成于硅基板83中的公共油墨室的底壁部分上。在公共油墨室76與油墨壓力室74配置在同一平面上的情況下，為了形成用于將它們連通起來的油墨供應(yīng)孔，必須在基板表面上形成細(xì)槽。與在基板表面上形成細(xì)槽的情況相比，在公共油墨室6的底壁部分上開設(shè)貫通孔并形成油墨供應(yīng)孔的方式，形成油墨供應(yīng)孔75更為容易。并且，可較為簡(jiǎn)單地形成多個(gè)油墨供應(yīng)孔75，由于孔的截面形狀、尺寸的自由度提高，所以具有易于對(duì)油墨供應(yīng)孔部分的流路阻力進(jìn)行調(diào)整，噴墨頭1的油墨排出特性等的調(diào)整簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。
因此，當(dāng)油墨供應(yīng)孔的數(shù)目多時(shí)，即使油墨中的異物阻塞了一個(gè)孔，也不會(huì)導(dǎo)致流路阻力的大幅度增加，可繼續(xù)供墨，減少對(duì)油墨排出量或速度等的不利影響。
其次，在本例中，形成油墨噴嘴73的具有一定厚度的噴嘴板84被接合到層疊的三塊基板81、82、83的前端面上。在油墨噴嘴用貫通孔開設(shè)于基板上的情況下，由于易于控制該貫通孔的形狀，所以具有易于調(diào)整油墨噴嘴73的特性的優(yōu)點(diǎn)。
并且，在采用噴嘴板84的情況下，為了使油墨液滴的飛行方向一致，涂敷在其表面(噴嘴前端面72)上的防油墨膜的密封性要良好。即，如第一實(shí)施例那樣，與在由層疊的基板12、13的前端面形成的噴嘴前端面上涂敷防油墨膜的情況相比，在噴嘴板84的表面上涂敷由單一材料構(gòu)成的防油墨膜的方式其密封性能好。
進(jìn)而，形成于基板83上的噴嘴連通孔71，與控制油墨排出特性等的油墨噴嘴73不同，可比較自由地設(shè)定其形狀、尺寸。從而，噴嘴連通孔71的流路截面面積比油墨噴嘴73還大，當(dāng)通過切斷對(duì)噴嘴連通孔71進(jìn)行開口時(shí)，可降低異物阻塞噴嘴連通孔71，堵住該噴嘴連通孔71的危險(xiǎn)性。
因此，在本例中，噴嘴板84采用與硅基板83相同的硅基板。在這種情況下，油墨噴嘴73可通過與在硅基板83上形成油墨供應(yīng)孔75的加工方法相同的方法形成。如此，由于可采用在加工噴嘴基板83時(shí)的加工裝置進(jìn)行加工，所以可合理地簡(jiǎn)化加工作業(yè)。
并且，由于由相同材料構(gòu)成的硅基板83和噴嘴板84的線膨脹率相同，因此即使使用時(shí)的環(huán)境溫度反復(fù)變化，也不會(huì)由于熱膨脹差引起剝離。這樣，由于噴嘴板84的接合可靠度增加，從而可以采用配有多個(gè)油墨噴嘴的大型噴嘴板84，容易制造象本例那樣的行式噴墨頭。
另外，作為噴嘴板84的材料，也可以采用聚酰亞胺等樹脂。在這種情況下，可在將未形成油墨噴嘴的噴嘴板接合到噴墨頭前端面72上之后，在該噴嘴板上設(shè)置利用激光加工出的油墨噴嘴。當(dāng)采用該加工方法時(shí)，當(dāng)將噴嘴板84和硅基板83接合在一起時(shí)，由于不必使油墨噴嘴和噴嘴連通孔的位置重合，所以噴嘴板的結(jié)合操作簡(jiǎn)單。
并且，采用噴嘴板84的材料，也可以采用不銹鋼。在這種情況下，具有在噴嘴板的制造步驟中該噴嘴板材料不會(huì)被破損或毀壞、制造容易的優(yōu)點(diǎn)。
其次，在本例的噴墨頭70的公共油墨室76中，其凹部94的噴墨頭后端側(cè)的內(nèi)周側(cè)面941向著噴墨頭的寬度方向X延伸，沿著該內(nèi)周側(cè)面941在凹部94的底壁部分上形成油墨供應(yīng)孔75。與此相對(duì)，油墨入口79位于該公共油墨室76的相反側(cè)的端部，即，噴墨頭的前端側(cè)的內(nèi)周側(cè)面942的附近。
油墨入口79形成與薄膜95中的噴墨頭寬度方向的兩側(cè)，在面對(duì)各油墨入口79的公共油墨室76側(cè)上，以形成該油墨入口79的薄膜部分不向外側(cè)方向彎曲的方式形成支撐肋141。各支撐肋141從公共油墨室76的內(nèi)周側(cè)面942向著噴墨頭的后方沿油墨入口79的直徑方向延伸，以橫跨該油墨入口79的狀態(tài)支撐位于該油墨入口79直徑方向的兩端的內(nèi)周邊緣部分。
并且，本例的公共油墨室76的平面形狀呈從油墨入口79側(cè)向油墨供應(yīng)口75側(cè)擴(kuò)大的左右對(duì)稱的形狀。即，限定公共油墨室76的凹部94，由沿噴墨頭寬度方向延伸的前后的內(nèi)周側(cè)面942和941、從內(nèi)周側(cè)面942的端部向噴墨頭的后方側(cè)傾斜45度的左右一對(duì)內(nèi)周側(cè)面945、沿與上述面連續(xù)的內(nèi)周側(cè)面942正交的方向延伸的左右一對(duì)內(nèi)周側(cè)面946構(gòu)成，該內(nèi)周側(cè)面946與內(nèi)周側(cè)面941的端部相連。
進(jìn)而，在本例中，公共油墨室形成用凹部94是通過對(duì)結(jié)晶取向面為(100)硅單晶基板的表面進(jìn)行各項(xiàng)異性濕法腐蝕形成的，其內(nèi)周側(cè)面941、942的方向與(011)取向面平行。從而，內(nèi)周側(cè)面945成為與(011)取向面相對(duì)沿45度傾斜方向延伸的面。
在上述本例的噴墨頭70中，在其公共油墨室76中的平面方向的一側(cè)(噴墨頭的前側(cè))上形成油墨入口79，在另一側(cè)(噴墨頭的后側(cè))上形成油墨供應(yīng)孔75。并且，公共油墨室76的平面形狀從油墨入口79向著油墨供應(yīng)孔75呈由內(nèi)周側(cè)面945限定的擴(kuò)大的形狀。
因而，從油墨入口79進(jìn)入公共油墨室76的油墨，向著油墨供應(yīng)孔75無滯留的迅速流入公共油墨室內(nèi)。從而，可防止或抑制在公共油墨室76內(nèi)因油墨的滯留而引起的氣泡的滯留。特別是，可防止或抑制氣泡滯留在公共油墨室76中的噴墨頭寬度方向X的兩端部分的角部中。
并且，在本例的公共油墨室用凹部94中，由于其內(nèi)周側(cè)面941、942、945、946的方向是按上述方式限定的，所以在通過各項(xiàng)異性濕法腐蝕形成凹部94的情況下，這些內(nèi)周側(cè)面形成平坦的面。當(dāng)公共油墨室76的內(nèi)周側(cè)面為平坦的面時(shí)，公共油墨室中的油墨可順暢的流動(dòng)，可抑制氣泡的滯留。
行式噴墨打印機(jī)圖9和圖10是表示裝有上述噴墨墨頭70的行式噴墨打印機(jī)的一個(gè)例子的透視圖和表示噴墨頭的安裝部分的局部透視圖。
如這些圖所示，本例的噴墨打印機(jī)300包括帶狀記錄紙輥301的容納部302，從該容納部輸出帶狀記錄紙303、沿規(guī)定的運(yùn)送路徑輸送并從排出口304排出的輸送機(jī)構(gòu)305，在輸送的帶狀記錄紙303上進(jìn)行打印的行式噴墨頭70。從圖10中可以看出，噴墨頭70為包含帶狀記錄紙303的打印寬度的長(zhǎng)型行式噴墨頭，在利用該噴墨頭70進(jìn)行打印的位置308的前后，分別配置有輸送輥對(duì)306、307。借助含有這些輸送輥對(duì)306、307的輸送機(jī)構(gòu)305沿箭頭A所示的方向?qū)钣涗浖?03輸送使其通過打印位置。在通過打印位置的帶狀記錄紙303的表面上，由噴墨頭70進(jìn)行規(guī)定的打印。
在本例的噴墨打印機(jī)300中，由于裝在其上的噴墨頭70的前后方向的長(zhǎng)度短，所以減小了噴墨頭的安裝空間。因而，有利于噴墨打印機(jī)的小型化。
并且，在噴墨頭70中，通過形成于其內(nèi)部的公共油墨室76，氣泡不會(huì)滯留在油墨中，可順暢的流動(dòng)。因而，由于可防止氣泡等引起的各油墨噴嘴的油墨排出特性變差，所以采用本例的噴墨打印機(jī)300，可進(jìn)行高品質(zhì)的打印。
如上所述，本發(fā)明的噴墨頭，與配置在同一平面上的油墨壓力室相對(duì)，并層疊配置公共油墨室。因而，可縮小噴墨頭的長(zhǎng)度尺寸。
并且，在本發(fā)明中，在通過貼合三塊基板構(gòu)成噴墨頭的同時(shí)，在形成油墨噴嘴用噴嘴槽或噴嘴連通孔的基板上形成公共油墨室用凹部。從而，由于不必為了層疊配置公共油墨室而層疊設(shè)置另外的基板等，所以可控制噴墨頭厚度尺寸的增加。因而，可獲得整體小型化的噴墨頭。
進(jìn)而，連通各油墨壓力室和公共油墨室的油墨供應(yīng)孔，由于是通過在分隔于它們之間的基板部分上開設(shè)沿噴墨頭厚度方向延伸的貫通孔而形成的，所以與腐蝕用于在基板表面上形成油墨供應(yīng)孔的槽的情況相比，油墨供應(yīng)孔的制造容易，并且，還可方便地控制其尺寸。進(jìn)而，由于可方便地形成多個(gè)油墨供應(yīng)孔，所以可方便地調(diào)整其流路阻力等特性。
另一方面，在本發(fā)明的噴墨頭中，對(duì)于向連通各油墨噴嘴的各油墨壓力室供應(yīng)油墨的公共油墨室，在從其平面方向觀察的情況下，在相反側(cè)形成連通油墨壓力室的各油墨供應(yīng)孔和將油墨供應(yīng)到該公共油墨室中的油墨入口。并且，公共油墨室的平面形狀為從油墨入口向油墨供應(yīng)孔擴(kuò)大的形狀。
從而，采用本發(fā)明，在公共油墨室內(nèi)從油墨入口向油墨供應(yīng)孔流動(dòng)的油墨無滯留地順暢流動(dòng)。因而，特別是在公共油墨室內(nèi)，可防止油墨滯留在其角部部分并使氣泡停留，可防止阻礙從油墨供應(yīng)孔向各油墨壓力室的適當(dāng)?shù)挠湍?yīng)。從而，由于可從各油墨平面均勻的進(jìn)行油墨排出操作，所以可確保防止或抑制在公共油墨室內(nèi)由氣泡停留而引起的打印質(zhì)量的下降。
并且，通過各項(xiàng)異性濕法腐蝕形成限定所述形狀的公共油墨室的凹部時(shí)，通過適當(dāng)設(shè)定限定該凹部的各內(nèi)周側(cè)面的方向，而形成平坦的內(nèi)周側(cè)面。從而，在公共油墨室內(nèi)油墨順暢的流動(dòng)，可確保防止氣泡停留。
權(quán)利要求
1.一種噴墨頭，其特征為，包括多個(gè)噴嘴；對(duì)應(yīng)于各噴嘴設(shè)置的、分別與各對(duì)應(yīng)的噴嘴連通的多個(gè)油墨壓力室；用于向各油墨壓力室中供應(yīng)油墨的公共油墨室；對(duì)應(yīng)于各油墨壓力室設(shè)置的、使各油墨壓力室與所述公共油墨室連通的多個(gè)油墨供應(yīng)孔；利用靜電力使各油墨壓力室的容積變化，并從相應(yīng)的所述油墨噴嘴中排出油墨液滴的靜電致動(dòng)器，多個(gè)所述油墨壓力室沿平面方向配置，所述公共油墨室，層疊配置在多個(gè)所述油墨壓力室上。
2.如權(quán)利要求1所述的噴墨頭，其特征為，還包括第一基板、層疊在該第一基板的上表面上的第二基板，層疊在該第二基板的上表面上的第三基板，在所述第三基板上，形成所述公共油墨室和所述油墨供應(yīng)孔，在所述第二基板上，形成與所述油墨噴嘴連通的所述油墨壓力室，在所述第一基板和所述第二基板之間構(gòu)成所述靜電致動(dòng)器。
3.如權(quán)利要求2所述的噴墨頭，其特征為，在所述第三基板中面對(duì)所述第二基板的下表面上，形成所述油墨噴嘴形成用噴嘴槽，在所述第二基板的所述上表面上，形成所述油墨壓力室形成用凹部。
4.如權(quán)利要求2所述的噴墨頭，其特征為，還具有形成所述噴嘴的第四基板，在層疊起來的所述第二和第三基板的前端面上，露出形成于其間的與所述油墨壓力室連通的噴嘴連通孔，以使各油墨噴嘴和各噴嘴連通孔連通方式將所述第四基板接合到所述前端面上。
5.如權(quán)利要求2所述的噴墨頭，其特征為，由形成于所述第三基板上表面上的所述公共油墨室形成用凹部和封住所述凹部的薄膜劃分形成所述公共油墨室，在所述公共油墨室形成用凹部的底壁部分上，形成貫通該底壁部分并延伸的至少一根所述油墨供應(yīng)孔。
6.如權(quán)利要求5所述的噴墨頭，其特征為，所述第三基板為硅單晶基板，所述油墨噴嘴形成用噴嘴槽和所述油墨供應(yīng)孔是通過利用ICP放電的溝槽腐蝕形成的，所述公共油墨室形成用凹部通過各項(xiàng)異性濕法腐蝕形成。
7.如權(quán)利要求5所述的噴墨頭，其特征為，在所述薄膜上形成用于使油墨進(jìn)入所述公共油墨室的油墨入口，在所述公共油墨內(nèi)，形成用于防止形成所述油墨入口的所述薄膜的一部分向外側(cè)方向彎曲的薄膜支撐肋。
8.如權(quán)利要求2所述的噴墨頭，其特征為，所述靜電致動(dòng)器，配有形成于所述油墨壓力室的底壁部分上的可向外側(cè)方向彈性位移的作為公共電極的振動(dòng)板，和形成于所述第一基板的上表面上與所述振動(dòng)板相對(duì)、按一定間隔對(duì)置的單個(gè)電極。
9.一種噴墨打印機(jī)，其特征為，包括如權(quán)利要求1至8中任何一項(xiàng)所述的噴墨頭，經(jīng)過利用該噴墨頭打印的位置并輸送記錄紙的記錄紙輸送機(jī)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)所述噴墨頭在通過所述打印位置輸送的記錄紙表面上進(jìn)行打印的驅(qū)動(dòng)控制裝置。
10.如權(quán)利要求9所述的打印機(jī)，其特征為，所述噴墨頭為配置有橫跨包含打印寬度的長(zhǎng)度的噴嘴的行式噴墨頭。
11.如權(quán)利要求9所述的打印機(jī)，其特征為，具有使所述噴墨頭在沿著打印寬度的范圍內(nèi)往復(fù)移動(dòng)的滑架。
12.如權(quán)利要求1所述的噴墨頭，其特征為，具有使油墨進(jìn)入所述公共油墨室的油墨入口，所述油墨供應(yīng)孔與在所述公共油墨室的平面方向上的第一端部連通，所述油墨入口與該公共油墨室的第二端部連通，該公共油墨室的平面形狀從所述油墨入口向所述油墨供應(yīng)孔擴(kuò)大。
13.如權(quán)利要求12所述的的噴墨頭，其特征為，所述第一端部為位于所述公共油墨室中的噴墨頭的后端側(cè)的端部，所述第二端部為位于所述公共油墨室中的噴墨頭的前端側(cè)的端部。
14.如權(quán)利要求13所述的噴墨頭，其特征為，所述公共油墨室的底面部分和內(nèi)周側(cè)面部分，是通過對(duì)硅單晶基板的表面按規(guī)定深度進(jìn)行各項(xiàng)異性濕法腐蝕形成的凹部來限定的，所述硅單晶基板的結(jié)晶取向?yàn)?100)，所述凹部的平面形狀，與(011)取向面相對(duì)，分別由平行的內(nèi)周側(cè)面、成45度的內(nèi)周側(cè)面和成直角的內(nèi)周側(cè)面限定。
15.如權(quán)利要求13所述的噴墨頭，其特征為，所述公共油墨室的底面部分和內(nèi)周側(cè)面部分，由對(duì)硅單晶基板的表面按規(guī)定深度進(jìn)行各項(xiàng)異性濕法腐蝕形成的凹部來限定，所述硅單晶基板的結(jié)晶取向?yàn)?100)，所述凹部的平面形狀，與(011)取向面相對(duì)，分別由平行的內(nèi)周側(cè)面、成19度的內(nèi)周側(cè)面，成45度的內(nèi)周側(cè)面和成直角的內(nèi)周側(cè)面限定。
16.如權(quán)利要求12所述的噴墨頭，其特征為，還具有第一基板、層疊在該第一基板上表面上的第二基板，層疊在該第二基板的上表面上的第三基板，在所述第三基板上形成所述公共油墨室和所述油墨供應(yīng)孔，在所述第二基板上形成與所述油墨噴嘴連通的所述油墨壓力室，在所述第一基板和所述第二基板之間構(gòu)成所述靜電致動(dòng)器。
17.如權(quán)利要求16所述的的噴墨頭，其特征為，具有形成所述噴嘴的第四基板，在層疊在所述第二和第三基板的前端面上，露出形成于它們之間的與所述油墨壓力室連通的噴嘴連通孔，以各油墨噴嘴與各噴嘴連通孔連通的狀態(tài)，將所述第四基板接合在所述前端面上。
18.如權(quán)利要求16所述的噴墨頭，其特征為，由形成于所述第三基板的上表面上的所述公共油墨室形成用凹部和封住該凹部的薄膜劃分形成所述公共油墨室，在所述公共油墨室形成用凹部的底壁部分上，形成貫通該底壁部分延伸的至少一個(gè)所述油墨供應(yīng)孔。
19.如權(quán)利要求18所述的噴墨頭，其特征為，所述第三基板為硅單晶基板，所述油墨噴嘴形成用噴嘴槽和所述油墨供應(yīng)孔是通過利用ICP放電的溝槽腐蝕形成的，所述公共油墨室形成用凹部是通過各項(xiàng)異性濕法腐蝕形成的。
20.如權(quán)利要求18所述的噴墨頭，其特征為，在所述薄膜上形成用于使油墨進(jìn)入所述公共油墨室的油墨入口，在所述公共油墨室中，形成用于防止形成該油墨入口的所述薄膜的一部分向外側(cè)方向彎曲的薄膜支撐肋。
21.如權(quán)利要求12所述的噴墨頭，其特征為，所述靜電致動(dòng)器，配有形成于所述油墨壓力室的底壁部分上的可向外側(cè)方向彈性位移的作為公共電極的振動(dòng)板，和形成于所述第一基板的上表面上、與所述振動(dòng)板相對(duì)以一定間隔對(duì)置的單個(gè)電極。
22.一種噴墨打印機(jī)，其特征為，包括如權(quán)利要求12至21中任何一項(xiàng)所述的噴墨頭，經(jīng)過由所述噴墨頭打印的位置輸送記錄紙的記錄紙輸送機(jī)構(gòu)，和驅(qū)動(dòng)所述噴墨頭，在通過所述打印位置輸送的記錄紙表面進(jìn)行打印的驅(qū)動(dòng)控制裝置。
23.如權(quán)利要求22所述的噴墨打印機(jī)，其特征為，所述噴墨頭是配置有橫跨包括打印寬度的長(zhǎng)度的油墨噴嘴的行式噴墨頭。
24.如權(quán)利要求22所述的噴墨打印機(jī)，其特征為，還具有使所述噴墨頭沿著包括打印寬度的長(zhǎng)度往復(fù)運(yùn)動(dòng)的滑架。
全文摘要
靜電驅(qū)動(dòng)式噴墨頭1,具有電極玻璃基板11、模腔基板12和噴嘴基板13三層結(jié)構(gòu),在模腔基板12上形成油墨壓力室用凹部21,在層疊于其上的噴嘴基板12上,形成油墨噴嘴用噴嘴槽22和公共油墨室用凹部24,以及作為將公共油墨室6與各油墨壓力室4連通的油墨供應(yīng)孔的貫通孔23。因此,由于在與各油墨壓力室4相對(duì)的噴墨頭厚度方向上層疊配置公共油墨室6,所以可減小噴墨頭長(zhǎng)度方向Y的尺寸。并且,由于在噴嘴基板12上形成公共油墨室用凹部,所以可以不附加另外的基板等即可層疊公共油墨室,因而,可抑制噴墨頭厚度方向的尺寸的增加,獲得整體上小型化的噴墨頭。
文檔編號(hào)B41J2/14GK1313191SQ011172
公開日2001年9月19日 申請(qǐng)日期2001年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月13日
發(fā)明者藤井正寬, 石川博之, 松野靖史 申請(qǐng)人:精工愛普生株式會(huì)社