專利名稱：噴墨頭和噴墨打印機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種向印刷介質(zhì)噴墨、進(jìn)行印刷的噴墨頭和包含該噴墨頭的噴墨打印機(jī)。
背景技術(shù)：
在噴墨打印機(jī)中，噴墨頭向多個(gè)壓力室分配從墨水容器供給的墨水，通過選擇地向各壓力室施加脈沖狀的壓力，從而從噴嘴噴出墨水。作為用于選擇地向壓力室施加壓力的一種裝置，有使用層疊有由陶瓷構(gòu)成的多個(gè)壓電板的執(zhí)行單元。
作為所述噴墨頭的一個(gè)例子，公知的是具有一個(gè)執(zhí)行單元的噴墨頭，該執(zhí)行單元層疊有跨越多個(gè)壓力室的多枚連續(xù)平板狀的壓電板，并且將其中至少一枚壓電板夾在共用電極和獨(dú)立電極之間，上述共用電極是多個(gè)壓力室共用的并被保持為接地電位，上述獨(dú)立電極配置在與各壓力室對應(yīng)的位置上。
被驅(qū)動(dòng)電極和共用電極夾在中間并且在層疊方向上被極化的壓電板部分作為活性層而工作，該活性層當(dāng)被施加外部電場時(shí)，利用壓電效應(yīng)而變形。因此，當(dāng)使位于其兩側(cè)的驅(qū)動(dòng)電極成為與共用電極不同的電位時(shí)，活性層利用所謂的縱向壓電效果而在壓電板的層疊方向上伸縮。由此，可以改變壓力室內(nèi)的容積，使墨水從與壓力室連通的噴嘴向印刷介質(zhì)噴出。
但是，在上述技術(shù)所記載的噴墨頭中，在被層疊的多枚壓電板上形成獨(dú)立電極。因此，為了制造該噴墨頭，需要進(jìn)行以下非常復(fù)雜的工藝，即需要形成通孔，以連接在平面圖中位于重疊位置上的各獨(dú)立電極，并且需要在其內(nèi)部埋設(shè)導(dǎo)電材料等。
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種不需要在壓電板上形成用于向獨(dú)立電極提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)的通孔，從而能比較簡單地制造的噴墨頭。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的噴墨頭具有流路單元，包含一端與噴嘴連接、另一端與墨水供給源連接的多個(gè)壓力室，上述多個(gè)壓力室沿平面相互相鄰配置；以及執(zhí)行單元，固定在上述流路單元的一個(gè)表面上，用于使上述壓力室的容積變化。上述執(zhí)行單元包含保持一定電位的共用電極；獨(dú)立電極，配置在與各壓力室對應(yīng)的位置上，僅在與上述執(zhí)行單元和上述流路單元之間的固定面相反一側(cè)的表面上形成；壓電板，由上述共用電極和上述獨(dú)立電極夾在中間；以及非活性層，由上述共用電極和上述流路單元夾在中間。此外，從另外的方面看，本發(fā)明提供一種包含上述噴墨頭的噴墨打印機(jī)。
根據(jù)本發(fā)明，由于在執(zhí)行單元內(nèi)部沒有獨(dú)立電極，所以不必進(jìn)行象形成用于將在平面圖中彼此重疊的多個(gè)獨(dú)立電極互相連接的通孔那樣的復(fù)雜工序，從而能容易地制造噴墨頭。
本發(fā)明優(yōu)選上述執(zhí)行單元包含上述壓電板，成為上述執(zhí)行單元的最外層，并且形成有上述共用電極；以及上述非活性層，具有比上述壓電板大的膜厚。
根據(jù)本發(fā)明，形成將包含活性層的壓電板和比該壓電板厚的非活性層層疊而成的結(jié)構(gòu)，從而可以彌補(bǔ)壓電板的脆性，提高執(zhí)行單元的使用性能。因此，不必進(jìn)行高精度的處理，就能容易地制造噴墨頭。
此時(shí)，上述非活性層可以由多枚絕緣性板狀部件層疊而成。
由此，可以防止由于墨水侵入到壓電板而使被獨(dú)立電極和共用電極夾在中間的活性層的耐電壓性能降低或發(fā)生短路，所以可以抑制在執(zhí)行單元上壓電特性隨位置而分布的現(xiàn)象。因此，可以獲得噴墨特性與位置無關(guān)、均勻的噴墨頭。
此時(shí)，上述多枚絕緣性板狀部件可以實(shí)質(zhì)上具有相同的膜厚。
由此，不需要對每個(gè)絕緣性板狀部件進(jìn)行改變膜厚的操作，能容易地進(jìn)行上述非活性層的膜厚調(diào)整，所以簡化了非活性層的制造。
此外，本發(fā)明優(yōu)選上述非活性層由壓電板構(gòu)成。
根據(jù)本發(fā)明，由于非活性層和包含活性層的層由相同的材料構(gòu)成，所以簡化了制造工序。
此外，本發(fā)明優(yōu)選上述執(zhí)行單元僅將上述共用電極和上述獨(dú)立電極中的上述共用電極保持在內(nèi)部。
根據(jù)本發(fā)明，簡化了執(zhí)行單元的制造工序。
此外，本發(fā)明優(yōu)選上述執(zhí)行單元跨越多個(gè)壓力室而配置。
根據(jù)本發(fā)明，與對于每個(gè)壓力室都設(shè)置執(zhí)行單元情況相比，簡化了噴墨頭的結(jié)構(gòu)和制造工序。
此外，本發(fā)明優(yōu)選上述共用電極保持為接地電位。
由此，可以簡化對共用電極的供電結(jié)構(gòu)。
此外，本發(fā)明優(yōu)選上述共用電極實(shí)質(zhì)上覆蓋上述壓電板的整個(gè)表面。
由此，可以提高壓電板的強(qiáng)度，防止使用時(shí)的損傷等，并且可以提高執(zhí)行單元的使用性能。


圖1是包含本發(fā)明第一實(shí)施方式的噴墨頭的噴墨打印機(jī)的簡圖。
圖2是本發(fā)明第一實(shí)施方式的噴墨頭的透視圖。
圖3是沿圖2的III-III線的剖視圖。
圖4是包含在圖2所示的噴墨頭中的噴墨頭主體的平面圖。
圖5是由圖4所示的點(diǎn)劃線所包圍的區(qū)域的放大圖。
圖6是由圖5所示的點(diǎn)劃線所包圍的區(qū)域的放大圖。
圖7是圖4所示的噴墨頭主體的局部剖視圖。
圖8是由圖5所示的雙點(diǎn)劃線所包圍的區(qū)域的放大圖。
圖9是圖4所示的噴墨頭主體的局部分解透視圖。
圖10是圖6所示的區(qū)域中的執(zhí)行單元的放大平面圖。
圖11是沿圖10的XI-XI線的、圖4所示的噴墨頭主體的局部剖視圖。
圖12是表示在基于第一制造方法的、圖4所示的噴墨頭的制造中間的一個(gè)過程中，形成有標(biāo)記的空腔板的平面圖。
圖13(A)和圖13(B)分別是基于第一制造方法的、圖4所示的噴墨頭的制造中間的一個(gè)過程中的局部剖視圖。
圖14(A)和圖14(B)分別是基于第一制造方法的、圖4所示的噴墨頭的制造中間的一個(gè)過程中的執(zhí)行單元局部放大剖視圖。
圖15是在基于第一制造方法的、圖4所示的噴墨頭的制造中間的一個(gè)過程中，用于說明進(jìn)行印刷的區(qū)域的平面圖。
圖16(A)和圖16(B)分別是基于第二制造方法的、圖4所示的噴墨頭的制造中間的一個(gè)過程中的局部剖視圖。
圖17(A)和圖17(B)分別是基于第二制造方法的、圖4所示的噴墨頭的制造中間的一個(gè)過程中的執(zhí)行單元局部放大剖視圖。
圖18是在基于第二制造方法的、圖4所示的噴墨頭的制造中間的一個(gè)過程中，用于說明配置有金屬掩模的區(qū)域的平面圖。
圖19(A)和圖19(B)分別是基于第三制造方法的、圖4所示的噴墨頭的制造中間的一個(gè)過程中的局部剖視圖。
圖20是在基于第三制造方法的、圖4所示的噴墨頭的制造中間的一個(gè)過程中，用于說明配置有光致抗蝕劑的區(qū)域的平面圖。
圖21是第二實(shí)施方式的噴墨頭主體的局部剖視圖。
圖22是第三實(shí)施方式的噴墨頭主體的局部剖視圖。
圖23是第四實(shí)施方式的噴墨頭主體的局部剖視圖。
圖24是第五實(shí)施方式的噴墨頭主體的局部剖視圖。
具體實(shí)施例方式
(第一實(shí)施方式)以下參照附圖，對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行說明。
圖1是包含了本發(fā)明第一實(shí)施方式所涉及的噴墨頭的噴墨打印機(jī)的簡圖。圖1所示的噴墨打印機(jī)101是具有4個(gè)噴墨頭1的彩色噴墨打印機(jī)。在該打印機(jī)101中，分別構(gòu)成有圖中左方的送紙部111和圖中右方的排紙部112。
在打印機(jī)101內(nèi)部，形成從送紙部111向排紙部112的紙張輸送路徑。在緊鄰送紙部111的下游側(cè)，配置有夾持并輸送作為圖像記錄介質(zhì)的紙張的一對送紙輥105a、105b。借助于一對送紙輥105a、105b，紙張從圖中左方向右方輸送。在紙張輸送路徑的中間部，配置有兩個(gè)輸送帶輥106、107；以及環(huán)繞的環(huán)形輸送帶108，以架設(shè)在兩個(gè)輸送帶輥106、107之間。對輸送帶108的外周面即輸送面施加硅化處理，能使由一對送紙輥105a、105b輸送的紙張借助于該粘著力而保持在輸送帶108的輸送面上，同時(shí)能借助于一個(gè)輸送帶輥106向圖中順時(shí)針方向(箭頭104的方向)的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)而向下游側(cè)(右方)傳送。
在紙張相對于輸送帶輥106的插入和排出位置上，分別配置有壓鎮(zhèn)部件109a、109b。壓鎮(zhèn)部件109a、109b用于將紙張壓在輸送帶108的輸送面上，使其可靠地粘附在輸送面上，以使輸送帶108上的紙張不從輸送面上浮起來。
在沿著紙張輸送路徑、緊鄰輸送帶108的下游側(cè)，設(shè)有剝離機(jī)構(gòu)110。剝離機(jī)構(gòu)110被構(gòu)成為，將粘附在輸送帶108的輸送面上的紙張從輸送面上剝離，然后向右方的排紙部112輸送。
4個(gè)噴墨頭1在其下端具有噴墨頭主體1a。噴墨頭主體1a分別具有矩形截面，并且彼此相鄰配置，使得其長度方向成為與紙張輸送方向垂直的方向(圖1的紙面垂直方向)。即，該打印機(jī)101是行式打印機(jī)。4個(gè)噴墨頭主體1a的各底面與紙張輸送路徑相對，在它們的底面上設(shè)有噴嘴，該噴嘴形成具有微小孔徑的多個(gè)噴墨口。從4個(gè)噴墨頭主體1a分別噴出深紅色、黃色、藍(lán)綠色、黑色的墨水。
噴墨頭主體1a被配置成，在其下表面和輸送帶108的輸送面之間形成有少量間隙，在該間隙部分中形成有紙張輸送路徑。通過上述結(jié)構(gòu)，當(dāng)在輸送帶108上輸送的紙張按順序通過緊鄰4個(gè)噴墨頭主體1a的下方時(shí)，從噴嘴向該紙張的上表面即印刷面噴射各色墨水，從而可以在紙張上形成所要求的彩色圖像。
噴墨打印機(jī)101具有維護(hù)單元117，用于對噴墨頭1自動(dòng)地進(jìn)行維護(hù)。在該維護(hù)單元117上設(shè)有用于覆蓋4個(gè)噴墨頭主體1a下表面的4個(gè)蓋116和未圖示的清潔機(jī)構(gòu)等。
當(dāng)利用噴墨打印機(jī)101進(jìn)行印刷時(shí)，維護(hù)單元117位于送紙部111正下方的位置(退避位置)。當(dāng)印刷結(jié)束并滿足規(guī)定條件時(shí)(例如當(dāng)印刷動(dòng)作不進(jìn)行的狀態(tài)持續(xù)規(guī)定時(shí)間時(shí)，或?qū)Υ蛴C(jī)101進(jìn)行了斷電操作時(shí))，維護(hù)單元117移動(dòng)到緊鄰4個(gè)噴墨頭主體1a下方的位置，在該位置(蓋位置)上利用蓋116分別覆蓋噴墨頭主體1a的下表面，防止噴墨頭主體1a的噴嘴部分的墨水干燥。
輸送帶輥106、107和輸送帶108由機(jī)架113支持。機(jī)架113放置在配置在其下方的圓筒部件115上。圓筒部件115以安裝在偏離其中心的位置上的軸114為中心，可以旋轉(zhuǎn)。因此，當(dāng)隨著軸114的旋轉(zhuǎn)，圓筒部件115的上端高度變化時(shí)，機(jī)架113相應(yīng)地升降。在使維護(hù)單元117從退避位置向蓋位置移動(dòng)時(shí)，需要預(yù)先使圓筒部件115旋轉(zhuǎn)適當(dāng)?shù)慕嵌?，從而使機(jī)架113、輸送帶108和輸送帶輥106、107從圖1所示的位置僅下降適當(dāng)?shù)木嚯x，從而可以確保維護(hù)單元117移動(dòng)用的空間。
在由輸送帶108所包圍的區(qū)域內(nèi)，配置有近似長方體形狀(具有與輸送帶108相同的寬度)的導(dǎo)向件121，該導(dǎo)向件121通過與位于與噴墨頭1相對的位置即上側(cè)的輸送帶108下表面接觸，從內(nèi)周側(cè)支持該輸送帶108。
以下，對本實(shí)施方式的噴墨頭1的結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)說明。圖2是噴墨頭1的透視圖。圖3是沿圖2的III-III線的剖視圖。如圖2和圖3所示，本實(shí)施方式的噴墨頭1具有噴墨頭主體1a，具有在一個(gè)方向(主掃描方向)上延伸的矩形平面形狀；以及基部131，用于支持噴墨頭主體1a?；?31除了支持噴墨頭主體1a之外，還支持向獨(dú)立電極35(參照圖6)等供給驅(qū)動(dòng)信號(hào)的驅(qū)動(dòng)器IC 132和基板133。
如圖2所示，基部131由以下部分構(gòu)成基塊138，通過與噴墨頭主體1a上表面部分地接合，而支持噴墨頭主體1a；以及支架139，通過與基塊138上表面部分地接合，而保持基塊138?；鶋K138是具有與噴墨頭主體1a的長度方向的長度大致相等的長度的近似長方體形狀的部件。由不銹鋼等金屬材料構(gòu)成的基塊138具有作為加強(qiáng)支架139的輕型結(jié)構(gòu)體的功能。支架139由以下部分構(gòu)成支架主體141，配置在噴墨頭主體1a側(cè)；以及一對支架支持部142，從支架主體141延伸到與噴墨頭主體1a相反的一側(cè)。一對支架支持部142均是平板狀的部件，沿著支架主體141的長度方向隔開規(guī)定的間隔，并且彼此平行地設(shè)置。
在支架主體141的副掃描方向(與主掃描方向正交的方向)兩端部，設(shè)有向下方突出的一對擋裙部141a。其中，一對擋裙部141a均在支架主體141的長度方向的整個(gè)寬度上形成，所以在支架主體141的下表面，通過一對擋裙部141a而形成了近似長方體形狀的槽部141b。基塊138被收容在該槽部141b內(nèi)?；鶋K138的上表面和支架主體141的槽部141b的底面通過接合劑而接合?；鶋K138的厚度由于比支架主體141的槽部141b的深度稍大，所以基塊138的下端部從擋裙部141a下方露出來。
在基塊138的內(nèi)部，作為向噴墨頭主體1a供給墨水的流路，形成有在其長度方向上延伸的近似長方體形狀的空隙(中空區(qū)域)即墨水積存處3。在基塊138的下表面145上，形成有與墨水積存處3連通的開口3b(參照圖4)。該墨水積存處3通過未圖示的供給管與打印機(jī)主體內(nèi)的未圖示的主墨水容器(墨水供給源)連接。因此，可以從主墨水容器向墨水積存處3適當(dāng)補(bǔ)充墨水。
基塊138的下表面145在開口3b的附近從周圍向下方露出。從而，基塊138僅在下表面145的開口3b附近部分145a處與噴墨頭主體1a的流路單元4(參照圖3)接觸。因此，基塊138的下表面145的開口3b附近部分145a以外的區(qū)域與噴墨頭主體1a隔離，在該隔離部分上配置有執(zhí)行單元21。
驅(qū)動(dòng)器IC 132通過海綿等彈性部件137而被固定在支架139的支架支持部142的外側(cè)面上。在驅(qū)動(dòng)器IC 132的外側(cè)面上，緊密配置有散熱片134。散熱片134是近似長方體形狀的部件，可使驅(qū)動(dòng)器IC 132產(chǎn)生的熱量有效地散發(fā)。作為供電部件的柔性印刷電路板(FPCFlexible Printed circuit)136與驅(qū)動(dòng)器IC 132連接。與驅(qū)動(dòng)器IC 132連接的FPC 136通過錫焊而與基板133和噴墨頭主體1a電連接。在驅(qū)動(dòng)器IC 132和散熱片134的上方、FPC 136的外側(cè)，配置有基板133。在散熱片134的上表面和基板133之間、以及散熱片134的下表面和FPC 136之間，分別通過密封部件149而接合。
在支架主體141的擋裙部141a的下表面和流路單元4的上表面之間，配置有將FPC 136夾在中間的密封部件150。即，F(xiàn)PC 136借助于密封部件150而相對于流路單元4和支架主體141被固定。由此，可以防止噴墨頭主體1a過長時(shí)的彎曲、防止對執(zhí)行單元21和FPC 136之間的連接部的應(yīng)力作用，以及能可靠地保持FPC 136。
如圖2所示，在沿著噴墨頭1的主掃描方向的下方角部附近，沿噴墨頭1的側(cè)面等間隔地配置有6個(gè)凸設(shè)部30a。這些凸設(shè)部30a是設(shè)在位于噴墨頭主體1a的最下層的噴嘴板30(參照圖7)的副掃描方向兩端部的部分。即，噴嘴板30沿著凸設(shè)部30a與該凸設(shè)部30a之外的部分的邊界線彎折90度。凸設(shè)部30a設(shè)在與用于打印機(jī)101印刷的各種尺寸紙張的兩端部附近對應(yīng)的位置上。由于噴嘴板30的彎折部分不是直角，而是彎成圓角形狀，所以向與噴墨頭1接近方向輸送來的紙張的前端部難以由于與噴墨頭1側(cè)面接觸而發(fā)生紙張堵塞即卡紙的現(xiàn)象。
圖4是噴墨頭主體1a的示意平面圖。在圖4中，在基塊138內(nèi)形成的墨水積存處3由假想的虛線描繪。如圖4所示，噴墨頭主體1a形成在一個(gè)方向上(主掃描方向)延伸的矩形平面形狀。噴墨頭主體1a具有形成有后述的多個(gè)壓力室10和噴嘴前端的噴墨口8(參照圖5、圖6和圖7)的流路單元4，在其上表面，接合有形成為交錯(cuò)狀、配置成2列的多個(gè)梯形執(zhí)行單元21。各執(zhí)行單元21的平行對邊(上邊和下邊)沿流路單4的長度方向而配置。相鄰的執(zhí)行單元21的斜邊在流路單元4的寬度方向上彼此重疊。
與執(zhí)行單元21的接合區(qū)域?qū)?yīng)的流路單元4的下表面形成噴墨區(qū)域。在噴墨區(qū)域的表面上，如后所述，多個(gè)噴墨口8呈矩陣狀地排列有多列。此外，在配置在流路單元4上方的基塊138內(nèi)，沿其長度方向形成有墨水積存處3。墨水積存處3通過設(shè)在它的一端的開口3a而與墨水容器(未圖示)連通，從而總是充滿墨水。在墨水積存處3中，沿其延伸方向每2個(gè)開口3b成為一對，成交錯(cuò)狀地設(shè)在沒有設(shè)置執(zhí)行單元21的區(qū)域中。
圖5是圖4中的點(diǎn)劃線所包圍的區(qū)域的放大圖。如圖4和圖5所示，墨水積存處3通過開口3b與位于其下層的流路單元4內(nèi)的岐管5連通。在開口3b中，設(shè)有捕獲包含在墨水內(nèi)的塵埃等用的過濾器(未圖示)。岐管5的前端部分為2支，形成副岐管5a。在一個(gè)執(zhí)行單元21的下部，2個(gè)副岐管5a分別從在噴墨頭1的長度方向上相鄰的2個(gè)開口3b進(jìn)入該執(zhí)行單元21。即，在1個(gè)執(zhí)行單元21的下部，共計(jì)4個(gè)副岐管5a沿噴墨頭1的長度方向延伸。各副岐管5a被從墨水積存處3供給的墨水充滿。
圖6是圖5中的點(diǎn)劃線所包圍的區(qū)域的放大圖。如圖5和圖6所示，在執(zhí)行單元21的上表面，呈矩陣狀規(guī)則地排列有平面形狀為近似菱形的獨(dú)立電極35。此外，在與流路單元4的執(zhí)行單元21相對應(yīng)的噴墨區(qū)域的表面上，呈矩陣狀規(guī)則地排列有多個(gè)噴墨口8。在流路單元4內(nèi)，分別呈矩陣狀規(guī)則地排列有同時(shí)與各噴墨口8連通、平面形狀比獨(dú)立電極35大一圈的近似菱形的壓力室(空腔)10和狹縫12。壓力室10形成在與獨(dú)立電極35對應(yīng)的位置上，在平面圖中獨(dú)立電極35被包含在壓力室10的區(qū)域中。在圖5和圖6中，為了易于理解，在執(zhí)行單元21內(nèi)或流路單元4內(nèi)用實(shí)線描繪出了應(yīng)用虛線描繪的壓力室10和狹縫12。
圖7是沿著圖4描繪的噴墨頭主體1a的壓力室長度方向的局部剖視圖。從圖7可以看出，各噴墨口8形成纖細(xì)形狀的噴嘴前端。各噴墨口8通過壓力室10(長度900μm、寬度350μm)和狹縫12而與副岐管5a連通。這樣，在噴墨頭1中形成從墨水容器經(jīng)由墨水積存處3、岐管5、副岐管5a、狹縫12和壓力室10到達(dá)噴墨口8的墨水流路32。
此外，從圖7可以看出，壓力室10和狹縫12被設(shè)置為不同的高度。由此，如圖6所示，在位于執(zhí)行單元21下方的、與噴墨區(qū)域?qū)?yīng)的流路單元4內(nèi)，可以將與1個(gè)壓力室10連通的狹縫12配置在與該壓力室相鄰的壓力室10在平面圖中的相同位置上。其結(jié)果是，由于壓力室10彼此緊挨在一起、高密度地排列，所以可以用較小占有面積的噴墨頭1來實(shí)現(xiàn)高分辨率的圖像印刷。
在圖5和圖6所描繪的平面內(nèi)，壓力室10沿打印頭1的長度方向(第一排列方向)和從打印頭1的寬度方向稍傾斜的方向(第二排列方向)等兩個(gè)方向在噴墨區(qū)域內(nèi)排列。第一排列方向和第二排列方向形成比直角稍小的角度θ。噴墨口8在第一排列方向上以50dpi排列。另一方面，壓力室10在第二排列方向上以如下方式排列，使得在與一個(gè)執(zhí)行單元21對應(yīng)的噴墨區(qū)域內(nèi)包含有12個(gè)壓力室10。由此，在噴墨頭1的整個(gè)寬度內(nèi)，在第一排列方向上相鄰的兩個(gè)噴墨口8之間的距離所間隔的范圍內(nèi)，存在12個(gè)噴墨口8。在各噴墨區(qū)域的第一排列方向的兩個(gè)端部(與執(zhí)行單元21的斜邊對應(yīng))，由于與在噴墨頭1寬度方向上相對的另一個(gè)執(zhí)行單元21對應(yīng)的噴墨區(qū)域形成互補(bǔ)關(guān)系，所以滿足上述條件。因此，在本實(shí)施方式的噴墨頭1中，伴隨著紙張?jiān)趪娔^1寬度方向上相對移動(dòng)，從排列在第一和第二排列方向上的多個(gè)噴墨口8順次噴出墨滴，從而在主掃描方向上能以600dpi進(jìn)行印刷。
以下參照圖8，對流路單元4的結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)說明。圖8是表示壓力室10、噴墨口8和狹縫12(限制流路)三者的位置關(guān)系的示意圖。如圖8所示，壓力室10在第一排列方向上以規(guī)定間隔即50dpi呈列狀排列。這樣的壓力室10的列在第二排列方向上排列成12列，在整體上，壓力室10在與一個(gè)執(zhí)行單元21對應(yīng)的噴墨區(qū)域內(nèi)2維地排列。
壓力室10有兩種，即噴嘴與圖8中上側(cè)的銳角部連接的壓力室10a以及與下側(cè)的銳角部連接的壓力室10b。多個(gè)壓力室10a和多個(gè)壓力室10b同時(shí)在第一排列方向上排列，分別形成壓力室列11a、11b。如圖8所示，在與一個(gè)執(zhí)行單元21對應(yīng)的噴墨區(qū)域內(nèi)，從圖8中下側(cè)開始順次排列有兩列壓力室列11a，與其上側(cè)相鄰排列有兩列壓力室列11b。將這樣的兩列壓力室列11a和兩列壓力室列11b共4列壓力室列作為一組而形成的壓力室列組，在與一個(gè)執(zhí)行單元21對應(yīng)的噴墨區(qū)域內(nèi)，從下側(cè)開始反復(fù)三次排列。連接各壓力室列11a、11b中各壓力室的上側(cè)銳角部而形成的直線，與從上側(cè)與該壓力室列相鄰的壓力室列中的各壓力室的下側(cè)斜邊交叉。
如上所述，從垂直于圖8的紙面的方向看，與壓力室10連接的噴嘴的配置位置不同的第一壓力室列11a和第二壓力室列11b每隔兩列相鄰排列，從而在整體上，壓力室列規(guī)則地排列。另一方面，在將上述4列壓力室列作為一組而形成的壓力室列組中，噴嘴集中在中央?yún)^(qū)域排列。由此，如上所述，在將4列壓力室列作為一組、從下側(cè)開始反復(fù)三次配置壓力室列組的情況下，在壓力室列組與壓力室列組之間的邊界附近區(qū)域即由上述4列壓力室列構(gòu)成的壓力室列組的兩側(cè)，形成不存在噴嘴的區(qū)域。在該區(qū)域中延伸設(shè)置有用于向各壓力室10供給墨水的較寬的副岐管5a。在本實(shí)施方式中，在與一個(gè)執(zhí)行單元21對應(yīng)的噴墨區(qū)域內(nèi)，在第一排列方向上延伸設(shè)置有共計(jì)4條較寬的副岐管5a，即在圖中下側(cè)一條，在最下側(cè)的壓力室列組和倒數(shù)第二的壓力室列組之間有一條，在最上側(cè)的壓力室列組的兩側(cè)有兩條。
如圖8所示，與噴出墨水的噴墨口8連通的噴嘴，在第一排列方向上與在該方向上規(guī)則地排列的壓力室10對應(yīng)，以50dpi的等間隔排列。此外，在與第一排列方向以角度θ交叉的第二排列方向上，與12個(gè)壓力室10規(guī)則地排列不同，如上所述，由于與這12個(gè)壓力室10對應(yīng)的12個(gè)噴嘴與是壓力室10的上側(cè)銳角部連通的噴嘴和與下側(cè)銳角部連通的噴嘴，所以在第二排列方向上不是以一定間隔規(guī)則地排列。
另一方面，在噴嘴總是與壓力室10的同側(cè)的銳角部連通的情況下，噴嘴在第二排列方向上也以一定間隔規(guī)則地排列。即，在該情況下，噴嘴以如下方式排列，使得從圖中下側(cè)到上側(cè)每上升一個(gè)壓力室列，在第一排列方向上就位移相當(dāng)于打印時(shí)的分辨率即600dpi的間隔。與此相對，在本實(shí)施方式中，由于將兩列壓力室列11a和兩列壓力室列11b共計(jì)4列壓力室列作為一組，并從下側(cè)開始反復(fù)三次排列該壓力室列組，所以從圖中下側(cè)到上側(cè)，每上升一個(gè)壓力室列，噴嘴位置在第一排列方向上的位移不總是相同。
在本實(shí)施方式的噴墨頭1中，研究在第一排列方向上具有相當(dāng)于50dpi的寬度(約508.0μm)，在與該第一排列方向垂直的方向上延伸的帶狀區(qū)域R。在該帶狀區(qū)域R中，在12列壓力室列內(nèi)的任何一列中都只存在一個(gè)噴嘴。即，在與一個(gè)執(zhí)行單元21對應(yīng)的噴墨區(qū)域內(nèi)的任意位置，如果劃分該帶狀區(qū)域R，則在該帶狀區(qū)域R內(nèi)總是分布12個(gè)噴嘴，上述12個(gè)噴嘴向在第一排列方向上延伸的直線上投影而得到的點(diǎn)的位置，以相當(dāng)于印刷時(shí)的分辨率即600dpi的間隔而隔開。
屬于一個(gè)帶狀區(qū)域R的12個(gè)噴嘴向在第一排列方向上延伸的直線上投影的位置，從左開始按順序?qū)⑸鲜?2個(gè)噴嘴記為(1)～(12)，此時(shí)，上述12個(gè)噴嘴從下開始按照(1)、(7)、(2)、(8)、(5)、(11)、(6)、(12)、(9)、(3)、(10)、(4)的順序排列。
在具有上述結(jié)構(gòu)的本實(shí)施方式的噴墨頭1中，當(dāng)適當(dāng)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行單元21內(nèi)的活性層時(shí)，可以描畫具有600dpi分辨率的文字和圖形等。即，隨著印刷介質(zhì)的輸送，順次選擇地驅(qū)動(dòng)與12列壓力室列對應(yīng)的活性層，由此可以將特定的文字和圖形印刷在印刷介質(zhì)上。
例如，以下對以600dpi印刷在第一排列方向上延伸的直線的情況進(jìn)行說明。首先，對噴嘴與壓力室10的同側(cè)銳角部連通的情況進(jìn)行簡單說明。在該情況下，對應(yīng)于印刷介質(zhì)的輸送，從位于圖8中最下側(cè)的壓力室列中的噴嘴開始噴墨，然后順次選擇屬于與在上側(cè)相鄰的壓力室列的噴嘴進(jìn)行噴墨。由此，墨點(diǎn)向著第一排列方向以600dpi間隔而相鄰地形成。最終，在整體上以600dpi的分辨率描繪出在第一排列方向上延伸的直線。
另一方面，在本實(shí)施方式中，從位于圖8中最下側(cè)的壓力室列11a中的噴嘴開始噴墨，然后隨著印刷介質(zhì)的輸送，順次選擇與在上側(cè)相鄰地壓力室連通的噴嘴而進(jìn)行噴墨。此時(shí)，由于從下側(cè)到上側(cè)每上升一個(gè)壓力室列，噴嘴位置在第一排列方向上的位移不總是相同，所以隨著打印介質(zhì)的輸送，沿第一排列方向而順次形成的墨點(diǎn)不會(huì)以600dpi間隔形成等間隔。
即，如圖8所示，對應(yīng)于打印介質(zhì)的輸送，首先從與圖中最下側(cè)的壓力室列11a連通的噴嘴(1)噴墨，在打印介質(zhì)上以相當(dāng)于50dpi的間隔(約508.0μm)形成點(diǎn)陣。然后，隨著印刷介質(zhì)的輸送，當(dāng)直線的形成位置到達(dá)與從下面數(shù)第二個(gè)壓力室列11a連通的噴嘴(7)的位置時(shí)，從該噴嘴(7)噴墨。由此，在從最初形成的墨點(diǎn)位置開始，在第一排列方向上位移了相當(dāng)于600dpi間隔(約42.3μm)的6倍距離的位置(約42.3μm×6＝約254.0μm)上形成第二個(gè)墨點(diǎn)。
然后，隨著印刷介質(zhì)的輸送，當(dāng)直線的形成位置到達(dá)與從下面數(shù)第三個(gè)壓力室列11b連通的噴嘴(2)的位置時(shí)，從噴嘴(2)噴墨。由此，在從最初形成的墨點(diǎn)位置開始，在第一排列方向上位移了相當(dāng)于600dpi間隔(約42.3μm)的位置(約42.3μm)上形成第三個(gè)墨點(diǎn)。然后，隨著印刷介質(zhì)的輸送，當(dāng)直線的形成位置到達(dá)從與下面數(shù)第四個(gè)壓力室列11b連通的噴嘴(8)的位置時(shí)，從噴嘴(8)噴墨。由此，在從最初形成的墨點(diǎn)位置開始，在第一排列方向上位移了相當(dāng)于600dpi間隔(約42.3μm)7倍距離的位置(約42.3μm×7＝約296.3μm)上形成第四個(gè)墨點(diǎn)。然后，隨著印刷介質(zhì)的輸送，當(dāng)直線的形成位置到達(dá)與從下面數(shù)第五個(gè)壓力室列11a連通的噴嘴(5)的位置時(shí)，從噴嘴(5)噴墨。由此，在從最初形成的墨點(diǎn)位置開始，在第一排列方向上位移了相當(dāng)于600dpi間隔(約42.3μm)4倍距離的位置(約42.3μm×4＝約169.3μm)上形成第五個(gè)墨點(diǎn)。
以下同樣，順次選擇與位于從圖中下側(cè)到上側(cè)的壓力室10連通的噴嘴，同時(shí)形成墨點(diǎn)。此時(shí)，如果設(shè)圖8所示的噴嘴的編號(hào)為N，則在從最初形成的墨點(diǎn)位置開始，在第一排列方向上位移了相當(dāng)于(倍率n＝N-1)×(相當(dāng)于600dpi的間隔)的距離的位置上形成墨點(diǎn)。最終，當(dāng)選擇完12個(gè)噴嘴時(shí)，通過圖中最下側(cè)的壓力室列11a中的噴嘴(1)以相當(dāng)于50dpi的間隔(約508.0μm)形成的墨點(diǎn)之間，由每隔相當(dāng)于600dpi的間隔(約42.3μm)形成的12個(gè)墨點(diǎn)連接起來，從而能在整體上以600dpi的分辨率描繪出在第一方向上延伸的直線。
以下，對本實(shí)施方式的噴墨頭1的剖面結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。圖9是圖4所示的噴墨頭主體1a的局部分解透視圖。如圖7和圖9所示，噴墨頭1的底部側(cè)的主要部分具有由共計(jì)10枚板材層疊而形成的層疊結(jié)構(gòu)，上述10枚板材從上開始依次為執(zhí)行單元21、空腔板22、基板23、狹縫板24、供應(yīng)板25、岐管板26、27、28、蓋板29和噴嘴板30。其中，流路單元4由除執(zhí)行單元21之外的9枚板構(gòu)成。
如后面的詳細(xì)說明，執(zhí)行單元21層疊有4枚壓電板41～44(參照圖11)，并且形成如下的層(以下簡稱為具有活性層的層)，該層具有通過配置電極，當(dāng)在最上層施加電場時(shí)成為活性層的部分，其余的三層形成非活性層?？涨话?2是設(shè)有與壓力室10對應(yīng)的多個(gè)近似菱形的開口的金屬板?；?3是相對于空腔板22的一個(gè)壓力室10，分別設(shè)有壓力室10和狹縫12之間的連絡(luò)孔以及從壓力室10到噴墨口8的連絡(luò)孔的金屬板。狹縫板24是對于空腔板22的一個(gè)壓力室10，除了狹縫12之外，還分別設(shè)有從壓力室10到噴墨口8的連絡(luò)孔的金屬板。供應(yīng)板25是對于空腔板22的一個(gè)壓力室10，分別設(shè)有狹縫12和副岐管5a之間的連絡(luò)孔和從壓力室10到噴墨口8的連絡(luò)孔的金屬板。岐管板26、27、28是除了副岐管5a之外，對于空腔板22的一個(gè)壓力室10，還分別設(shè)有從壓力室10到噴墨口8的連絡(luò)孔的金屬板。蓋板29是對于空腔板22的一個(gè)壓力室10，分別設(shè)有從壓力室10到噴墨口8的連絡(luò)孔的金屬板。噴嘴板30是對于空腔板22的一個(gè)壓力室10，分別設(shè)有具有噴嘴功能的纖細(xì)的噴墨口8的金屬板。
上述10枚板21～30彼此對齊而層疊，以形成如圖7所示的墨水流路32。該墨水流路32首先從副岐管5a開始向上，然后在狹縫12中水平延伸，從該處開始再向上，然后在壓力室10中再次水平延伸，從該處開始在稍偏離狹縫12的方向上向斜下方，然后垂直向下到噴墨口8。
以下，對執(zhí)行單元21的詳細(xì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。圖10是執(zhí)行單元21的放大平面圖。圖11是沿著圖10的XI-XI線的噴墨頭1的局部剖視圖。
如圖10所示，在執(zhí)行單元21的上表面，在平面圖中實(shí)質(zhì)上與各壓力室10重合的位置上，分別設(shè)有厚度1.1μm左右的獨(dú)立電極35。獨(dú)立電極35由近似菱形的主電極部35a和從主電極部35a的一個(gè)銳角部開始連續(xù)形成的、比主電極部35a小的近似菱形的輔助電極部35b構(gòu)成。主電極部35a具有比壓力室10小一圈并且相近似的形狀，在平面圖中被壓力室10收容在其中。此外，輔助電極部35b在平面圖中，其大部分區(qū)域從壓力室10中露出來。在執(zhí)行單元21上表面除獨(dú)立電極35以外的區(qū)域中，后述的壓電板41露出來。
如圖11所示，執(zhí)行單元21包含厚度分別為15μm左右的同樣形成的4枚壓電板41、42、43、44。在執(zhí)行單元21上，貼附有用于供給信號(hào)的FPC 136，該信號(hào)控制獨(dú)立電極35和共用電極34的電位。壓電板41～44形成連續(xù)的層狀平板(連續(xù)平板層)，以跨越在噴墨頭1內(nèi)的一個(gè)噴墨區(qū)域內(nèi)形成的多個(gè)壓力室10而配置。由于壓電板41～44作為連續(xù)平板層而跨越多個(gè)壓力室10配置，所以可以通過使用例如網(wǎng)板(screen)印刷技術(shù)來高密度地配置獨(dú)立電極35。因此，也能高密度地配置形成在與獨(dú)立電極35對應(yīng)的位置上的壓力室10，從而可以進(jìn)行高分辨率圖像的印刷。在本實(shí)施方式中，壓電板41～44由具有強(qiáng)電介性的鋯鈦酸鉛(PZT)系列的陶瓷材料構(gòu)成。在圖11中，F(xiàn)PC 136和壓電板41被描畫為彼此在整個(gè)表面上接合，但實(shí)際上兩者僅在各獨(dú)立電極35的輔助電極部35b處接合，在圖22和圖32中也同樣如此。
在位于最上層的壓電板41和在其下方相鄰的壓電板42之間，存在在整個(gè)板表面形成的、厚度2μm左右的共用電極34。由此，可以提高壓電板的強(qiáng)度，防止使用時(shí)造成損傷等，并且可以提高執(zhí)行單元21的使用性能。此外，如上所述，在執(zhí)行單元21的上表面即壓電板41的上表面，對于每個(gè)壓力室10形成有獨(dú)立電極35，該獨(dú)立電極35由具有與壓力室10相似的平面形狀(長度850μm、寬度250μm)并且層疊方向上的投影區(qū)域包含在壓力室區(qū)域中的主電極部35a和比主電極部35a小的近似菱形的輔助電極部35b構(gòu)成。并且，在壓電板43和壓電板44之間以及壓電板42和壓電板43之間，分別存在用于加強(qiáng)執(zhí)行單元21的加強(qiáng)用金屬膜36a、36b。加強(qiáng)用金屬膜36a、36b與共用電極34一樣，在整個(gè)板表面上形成并且具有與共用電極34大致相同的厚度。在本實(shí)施方式中，獨(dú)立電極35由層疊金屬材料構(gòu)成，該層疊金屬材料在基底形成Ni(膜厚1μm左右)、在表層形成Au(膜厚0.1μm左右)，共用電極34和加強(qiáng)用金屬膜36a、36b由Ag-Pd系列的金屬材料構(gòu)成。加強(qiáng)用金屬膜36a、36b不起到電極的作用，所以不是必須設(shè)置的，但通過設(shè)置加強(qiáng)用金屬膜36a、36b，可以彌補(bǔ)燒結(jié)后的壓電板41～44的脆性，從而可以得到壓電板41～44易于操控的優(yōu)點(diǎn)。
共用電極34在未圖示的區(qū)域內(nèi)通過FPC 136而接地。由此，共用電極34在與所有壓力室10對應(yīng)的區(qū)域內(nèi)保持相等的接地電位。此外，獨(dú)立電極35為了能對應(yīng)于各壓力室10選擇地控制電位，在近似菱形的輔助電極部35b處，每個(gè)獨(dú)立電極35都獨(dú)立地與在FPC 136內(nèi)布線的引線(未圖示)電連接，通過該引線與驅(qū)動(dòng)器IC 132連接。由此，在本實(shí)施方式中，在平面圖中位于壓力室10外側(cè)的輔助電極部35b處，通過連接獨(dú)立電極35和FPC 136，不會(huì)妨礙執(zhí)行單元21在層疊方向上的變形，從而可以增大壓力室10的容積變化量?？梢孕纬啥鄠€(gè)對應(yīng)于每個(gè)壓力室10并且比壓力室10大的共用電極34，以使共用電極34在層疊方向上的投影區(qū)域包含壓力室區(qū)域，或者形成多個(gè)對應(yīng)于每個(gè)壓力室10并且比壓力室10稍小的共用電極34，以使其投影區(qū)域包含在壓力室區(qū)域中。但是，此時(shí)共用電極彼此需要電連接，以使與壓力室10對應(yīng)的部分均為同一電位。
在本實(shí)施方式的噴墨頭1中，壓電板41～44的極化方向?yàn)槠浜穸确较?。即，?zhí)行單元21將最上側(cè)(即最遠(yuǎn)離壓力室10一側(cè))的壓電板41作為具有活性層的層，并且將下側(cè)(即靠近壓力室10一側(cè))的3枚壓電板42～44作為非活性層，從而形成所謂的單態(tài)型(unimorph)結(jié)構(gòu)。因此，當(dāng)使獨(dú)立電極35為正或負(fù)的規(guī)定電位時(shí)，如果電場和極化為相同方向，則壓電板41～43中的被夾在電極中的部分作為活性層而工作，根據(jù)橫向壓電效應(yīng)而向與極化方向成直角的方向收縮。另一方面，由于壓電板42～44不受電場的影響，所以不會(huì)自發(fā)地收縮，從而在最上層的壓電板41和下層的壓電板42～44之間，產(chǎn)生向垂直于極化方向的形變差，使壓電板41～44整體向非活性側(cè)凸出而變形(單態(tài)變形)。此時(shí)，如圖11所示，壓電板41～44的下表面固定在分隔壓力室的隔壁(空腔板)22的上表面上，所以結(jié)果使壓電板41～44向壓力室側(cè)凸出而變形。因此，壓力室10的容積減小，墨水壓力上升，從而墨水從噴墨口8噴出。然后，當(dāng)使獨(dú)立電極35恢復(fù)與共用電極34相同的電位時(shí)，壓電板41～44恢復(fù)原來的形狀，壓力室10的容積恢復(fù)原來的容積，從而從岐管5側(cè)吸入墨水。
作為另一種驅(qū)動(dòng)方法，可以預(yù)先使獨(dú)立電極35成為與共用電極34不同的電位，在每次有噴墨請求時(shí)，使獨(dú)立電極35暫時(shí)成為與共用電極34相同的電位，然后以規(guī)定的定時(shí)再次使獨(dú)立電極35成為與共用電極34不同的電位。在該情況下，在獨(dú)立電極35和共用電極34成為相同電位的時(shí)刻，壓電板41～44恢復(fù)原來的形狀，壓力室10的容積與初始狀態(tài)(兩電極的電位不同的狀態(tài))相比增大，從而墨水從岐管5側(cè)被吸入壓力室10內(nèi)。然后，在使獨(dú)立電極35再次成為與共用電極34不同的電位的時(shí)刻，壓電板41～44向壓力室10側(cè)凸出而變形，壓力室10的容積減小，從而墨水壓力上升，墨水被噴出。
此外，如果施加在壓電板41～44上的電場方向和極化方向相反，則根據(jù)橫向壓電效應(yīng)，被獨(dú)立電極35和共用電極34夾在中間的壓電板41內(nèi)的活性層向與極化方向成直角的方向伸長。因此，壓電板41～44向壓力室10側(cè)凹陷而變形。因此，壓力室10的容積增大，從而從岐管5側(cè)吸入墨水。然后，如果獨(dú)立電極35恢復(fù)原來的電位，則壓電板41～44恢復(fù)原來的平板形狀，壓力室10的容積恢復(fù)原來的容積，所以從噴墨口8噴出墨水。
這樣，本實(shí)施方式的噴墨頭1的僅執(zhí)行單元21最外層、距離壓力室最遠(yuǎn)的壓電板41中包含有活性層，并且僅在其外側(cè)面(上表面)上形成有獨(dú)立電極35。因此，在制造執(zhí)行單元21時(shí)，不必形成用于使在平面圖中重疊設(shè)置的獨(dú)立電極彼此連接的通孔，所以容易制造。
此外，本實(shí)施方式的噴墨頭1在距離壓力室10最遠(yuǎn)的、包含活性層的壓電板41和流路單元4之間，配置有3枚作為非活性層的壓電板42、43、44。這樣，相對于包含1層活性層的壓電板，形成3層非活性層，從而可以使壓力室10的容積變化量較大，因此在實(shí)現(xiàn)獨(dú)立電極35的驅(qū)動(dòng)電壓的低電壓化的同時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)壓力室10的小型化和高集成化，這已經(jīng)由本發(fā)明人進(jìn)行了驗(yàn)證。此外，執(zhí)行單元21形成層疊了比包含活性層的壓電板41厚的非活性層的結(jié)構(gòu)，從而可以彌補(bǔ)壓電板41的脆性，提高執(zhí)行單元21的使用性能。因此，即使不進(jìn)行高精度地處理，也能容易地制造噴墨頭1。
在噴墨頭1中，由于存在活性層的壓電板41和作為非活性層的壓電板42～44以相同的材料形成，所以不需要更換材料的工序，從而能以較簡單的工序進(jìn)行制造。因此，預(yù)期可以降低制造成本。此外，包含活性層的壓電板41和作為非活性層的壓電板42～44實(shí)質(zhì)上均具有相同的厚度，所以可以簡化制造工序，降低成本。其原因是，在層疊構(gòu)成壓電板的陶瓷材料時(shí)，可以簡單地進(jìn)行厚度調(diào)整工序。此外，由于非活性層是由3枚壓電板42～44層疊而成，所以可以防止由于墨水侵入到壓電板41而造成由獨(dú)立電極35和共用電極34夾在中間的活性層的耐電壓能力下降或短路，從而可以抑制在執(zhí)行單元21上壓電特性隨位置而分布的現(xiàn)象。因此，可以獲得噴墨特性與位置無關(guān)、均勻的噴墨頭1。
此外，采用噴墨頭1，利用共用電極34和獨(dú)立電極35將壓電板41夾在中間，可以借助于壓電效應(yīng)容易地使壓力室10的容積變化。此外，由于包含活性層的壓電板41是連續(xù)平板層，所以容易制造。
此外，本實(shí)施方式的噴墨頭1具有將靠近壓力室10的壓電板42～44作為非活性層，將遠(yuǎn)離壓力室10的壓電板41作為包含活性層的層的單態(tài)結(jié)構(gòu)的執(zhí)行單元21。因此，可以借助于壓電效應(yīng)使壓力室10的容積變化量變大，與壓力室10一側(cè)為包含活性層的層、其相反側(cè)為非活性層的噴墨頭相比，可以實(shí)現(xiàn)施加在獨(dú)立電極35上的電壓的低電壓化和/或壓力室10的高集成化。由于實(shí)現(xiàn)了施加電壓的低電壓化，所以能使驅(qū)動(dòng)獨(dú)立電極35的驅(qū)動(dòng)器IC小型化并降低成本，并且即使壓力室10小型化、高集成化，也能噴出充足的墨水，從而可以實(shí)現(xiàn)噴墨頭1的小型化和印刷墨點(diǎn)的高密度配置。
以下參照圖12～圖15，對圖4所示的噴墨頭1的第一制造方法進(jìn)行說明。
為了制造噴墨頭1，首先分別同步地制造流路單元4和執(zhí)行單元21，然后將兩者接合起來。為了制造流路單元4，對構(gòu)成流路單元4的各板22～30施行將被構(gòu)圖的光致抗蝕劑(photo resist)作為掩模的蝕刻，在各板22～30上分別形成圖7和圖9所示的開孔和凹部。特別是，在本制造方法中，如圖12所示，在空腔板22上形成壓力室10時(shí)，通過與此同時(shí)進(jìn)行的蝕刻工序，形成圓形的標(biāo)記(空腔位置識(shí)別標(biāo)記)55。即，將光致抗蝕劑作為掩模，對空腔板22施行蝕刻，該光致抗蝕劑在與壓力室10和標(biāo)記55對應(yīng)的部分上具有開孔。設(shè)置標(biāo)記55用于確定后述的獨(dú)立電極35的印刷位置，例如在噴墨區(qū)域以外，在空腔板22的長度方向上每隔規(guī)定的間隔，形成在空腔板22的寬度方向上分離的2處標(biāo)記55。標(biāo)記55可以是開孔，也可以是凹部。在圖12中，僅示出了多個(gè)壓力室10中的一部分壓力室10。
作為變形例，標(biāo)記55可以在與用于形成壓力室10的蝕刻工序不同的工序中形成，即將另外的光致抗蝕劑作為掩模而形成標(biāo)記55。但是，通過同時(shí)進(jìn)行用于形成標(biāo)記55的蝕刻工序與用于形成壓力室10的蝕刻工序，可以提高標(biāo)記55相對于壓力室10的位置精度，如后所述，可以獲得提高獨(dú)立電極35和壓力室10之間的位置精度的優(yōu)點(diǎn)。
此外，對于除了空腔板22之外的8枚板23～30，也通過蝕刻形成開孔。然后，為了形成墨水流路32，在9枚板22～30之間涂覆接合劑并使上述板重疊、接合，從而制造流路單元4。
另一方面，為了制造執(zhí)行單元21，首先在構(gòu)成壓電板44的陶瓷材料的基板(green sheet)上圖形印刷構(gòu)成加強(qiáng)用金屬膜36a的導(dǎo)電性軟膏(paste)。同時(shí)，在構(gòu)成壓電板43的陶瓷材料的基板上圖形印刷構(gòu)成加強(qiáng)用金屬膜36b的導(dǎo)電性軟膏，并且在構(gòu)成壓電板42的陶瓷材料的基板上圖形印刷構(gòu)成共用電極34的導(dǎo)電性軟膏。然后，利用夾具，使4枚壓電板41～44對齊并且重合，然后以規(guī)定的溫度焙燒所得到的層疊物。由此，在位于最上層的壓電板41的下表面形成共用電極34，從而形成不含獨(dú)立電極的層疊物(壓電板含有體)。
然后，利用接合劑將按照上述方法制造的構(gòu)成執(zhí)行單元21的層疊物與流路單元4接合，使得壓電板44與空腔板22接觸。此時(shí)，根據(jù)分別在流路單元4的空腔板22表面和壓電板41表面上形成的、用于對齊的標(biāo)記55、55a(參照圖15)，兩者被接合。由于構(gòu)成執(zhí)行單元21的層疊物上尚未形成獨(dú)立電極，所以該對齊并不要求很高的精度。圖13(A)示出了在該時(shí)刻的噴墨頭的對應(yīng)于圖11的主要部分剖視圖，圖14(A)示出了圖13(A)中點(diǎn)劃線所包圍的區(qū)域的局部放大圖。壓電板41上的標(biāo)記55a的形成可以在壓電板41～44的焙燒之前進(jìn)行，也可以在之后進(jìn)行。
然后，如圖13(B)和圖15所示，對在空腔板22上形成的標(biāo)記55進(jìn)行光學(xué)識(shí)別，以被識(shí)別的標(biāo)記55的位置為基準(zhǔn)，在壓電板41的上述位置上分別圖形印刷構(gòu)成獨(dú)立電極35的導(dǎo)電性軟膏39。此時(shí)，在圖14中示出了圖13(B)的點(diǎn)劃線所包圍的區(qū)域的局部放大圖。
然后，進(jìn)行燒結(jié)工序，使軟膏39燒結(jié)。由此，在壓電板41上形成獨(dú)立電極35，從而制造了執(zhí)行單元21。在此時(shí)進(jìn)行的燒結(jié)工序中，作為使流路單元4和構(gòu)成執(zhí)行單元21的層疊物接合的接合劑，需要使用其耐熱溫度大于燒結(jié)按照獨(dú)立電極35圖形而印刷的軟膏39時(shí)的燒結(jié)溫度，或者作為軟膏39的材料，使用其燒結(jié)溫度小于使流路單元4和執(zhí)行單元21接合的接合劑的耐熱溫度的材料。
然后，通過錫焊使用于向獨(dú)立電極35供給電信號(hào)的FPC 136與執(zhí)行單元21電連接，并且經(jīng)過規(guī)定的工序而完成噴墨頭1的制造。此外，通過使FPC 136內(nèi)的布線與共用電極34連接，而使共用電極34保持接地電位，但在這里不詳細(xì)說明。
在上述噴墨頭的制造方法中，通過對根據(jù)在具有壓力室10的流路單元4一側(cè)形成的標(biāo)記55而進(jìn)行圖形印刷的軟膏39進(jìn)行焙燒，而形成獨(dú)立電極35的圖形，所以與將預(yù)先形成有獨(dú)立電極的執(zhí)行單元接合在流路單元上的情況相比，提高了在壓電板41上形成的獨(dú)立電極35相對于壓力室10的位置精度。由此，可以獲得噴墨性能均一性良好的噴墨頭，并且可以容易實(shí)現(xiàn)噴墨頭1的長尺寸化。即，象本實(shí)施方式的噴墨頭1那樣，可以僅使用一個(gè)與流路單元4長度相同的較長的執(zhí)行單元21，而不是設(shè)置多個(gè)執(zhí)行單元21，將這些執(zhí)行單元21排列在流路單元4長度方向上。
此外，在本制造方法中，如上所述，將壓電板41～44和流路單元4接合起來，然后進(jìn)行軟膏39的印刷和焙燒，所以執(zhí)行單元21的使用性能非常容易。而且，可以使用在形成共用電極34時(shí)使用的印刷機(jī)來印刷獨(dú)立電極35，所以可以降低制造成本。
此外，在本制造方法中，在層疊壓電板41～44時(shí)，在相鄰的壓電板之間不形成獨(dú)立電極，即僅將距離壓力室10最遠(yuǎn)的壓電板41作為包含活性層的層，所以不必在壓電板41～44上形成用于對在平面圖中重疊設(shè)置的獨(dú)立電極進(jìn)行彼此連接的通孔。因此，如上所述，采用本制造方法，可以通過較簡單的工序來制造低成本的噴墨頭1。
此外，在本制造方法中，層疊4枚壓電板41～44，僅將其中最上層的壓電板41作為包含活性層的層，將其余的3枚壓電板42～44作為非活性層。采用這樣制造的噴墨頭1，如上所述，可以使壓力室10的容積變化量較大，因此在實(shí)現(xiàn)獨(dú)立電極35的驅(qū)動(dòng)電壓的低電壓化的同時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)壓力室10的小型化和高集成化。
作為變形例，可以在對包含壓電板41～44的層疊物進(jìn)行焙燒之后，在壓電板41上形成標(biāo)記55a和獨(dú)立電極35，然后使執(zhí)行單元21和流路單元4貼合在一起。該標(biāo)記55a和獨(dú)立電極35通過在導(dǎo)電性軟膏的圖形印刷之后進(jìn)行焙燒工序而形成。如果預(yù)先在壓電板41上形成標(biāo)記55a，則也可以根據(jù)該標(biāo)記55a來形成獨(dú)立電極35。無論哪一種情況，焙燒而成的層疊物(壓電板41～44)的尺寸在構(gòu)成獨(dú)立電極35的軟膏的焙燒時(shí)都幾乎不變。因此，如果使流路單元4上的標(biāo)記55和壓電板41上的標(biāo)記55a對齊，使得兩者成為規(guī)定的位置關(guān)系，則在整個(gè)執(zhí)行單元21上，可以使獨(dú)立電極35和形成在流路單元4上的壓力室10高精度地對齊。此外，采用該變形例，在使執(zhí)行單元21和流路單元4貼合之后，不必進(jìn)行用于焙燒獨(dú)立電極35的加熱處理，所以具有用于使執(zhí)行單元21和流路單元4貼合的接合劑的選擇自由度增大的優(yōu)點(diǎn)。
此外，如上所述，通過設(shè)置加強(qiáng)用金屬膜36a、36b，可以彌補(bǔ)壓電板41～44的脆性，提高壓電板41～44的使用性能，但加強(qiáng)用金屬膜36a、36b不是必須設(shè)置的。例如，如果執(zhí)行單元21的尺寸為1英寸左右，則即使不設(shè)置加強(qiáng)用金屬膜36a、36b，也不會(huì)損害壓電板41～44的使用性能。
此外，在本實(shí)施方式中，如上所述，僅在壓電板41上形成獨(dú)立電極35。另一方面，如果在壓電板41以外的壓電板42～44上也形成獨(dú)立電極，則必須在壓電板41～44的層疊和焙燒前，在所希望的壓電板41～44上印刷上述獨(dú)立電極。由于壓電板41～44在焙燒時(shí)產(chǎn)生收縮，所以壓電板42～44上的獨(dú)立電極的位置精度和壓電板41上的獨(dú)立電極35的位置精度產(chǎn)生偏差。但是，在本實(shí)施方式中，由于僅在壓電板41上形成獨(dú)立電極35，所以不會(huì)產(chǎn)生上述位置精度的偏差，獨(dú)立電極35可以與對應(yīng)的壓力室10高精度地對齊。
以下參照圖16～圖18，對噴墨頭1的第二制造方法進(jìn)行說明。該第二制造方法到圖13(A)所示的接合工序?yàn)橹梗c第一制造方法的相同，這里省略其說明。
實(shí)現(xiàn)，從進(jìn)行接合工序的圖13(A)所示的狀態(tài)開始，對在空腔板22上形成的標(biāo)記55進(jìn)行光學(xué)識(shí)別，以被識(shí)別的標(biāo)記55的位置為基準(zhǔn)，在壓電板41的上方配置金屬掩模61。該金屬掩模61如圖18所示，與獨(dú)立電極35相同形狀的開孔61a與獨(dú)立電極35同樣進(jìn)行矩陣排列而形成多個(gè)。金屬掩模61根據(jù)標(biāo)記55，利用夾具進(jìn)行對齊，使得開孔61a的位置與應(yīng)形成獨(dú)立電極35的位置一致。金屬掩模61的開孔61a可以預(yù)先通過將光致抗蝕劑用作掩模的蝕刻而形成。圖16(A)示出了該時(shí)刻的噴墨頭的與圖11對應(yīng)的主要部分剖視圖，圖17(A)示出了圖16(A)的點(diǎn)劃線所包圍的區(qū)域的局部放大圖。
然后，如圖16(B)和作為圖16(B)的點(diǎn)劃線所包圍的區(qū)域的局部放大圖的圖17(B)所示，利用PVD(Physical Vapor Deposition物理氣相沉積法)工藝，在從金屬掩模61的開孔61a露出來的壓電板41上形成作為獨(dú)立電極35的導(dǎo)電膜圖形。作為PVD的替代，也可以利用CVD(Chemical Vapor Deposition化學(xué)氣相沉積法)形成獨(dú)立電極35的圖形。此外，可以利用PVD，同時(shí)形成構(gòu)成獨(dú)立電極35的導(dǎo)電膜的基底的Ni和表層的Au，也可以利用PVD形成基底Ni、利用電鍍形成表層Au。
然后，將金屬掩模61從流路單元4上移走，然后將用于向獨(dú)立電極35供給電信號(hào)的FPC 136貼附在執(zhí)行單元21上，進(jìn)而利用規(guī)定的工序完成噴墨頭1的制造。
這樣，在本制造方法中，使用金屬掩模61，通過PVD工藝形成獨(dú)立電極35的圖形，該金屬掩模61是根據(jù)在具有壓力室10的流路單元4一側(cè)形成的標(biāo)記55而配置的，所以與將預(yù)先形成有獨(dú)立電極的執(zhí)行單元與流路單元接合在一起的情況相比，提高了在壓電板41上形成的獨(dú)立電極35相對于壓力室10的位置精度。由此，可以形成噴墨性能的均一性優(yōu)良的噴墨頭1，并且能容易地實(shí)現(xiàn)噴墨頭1的長尺寸化。
此外，為了通過PVD工藝形成獨(dú)立電極35，與印刷軟膏的情況不同，不必進(jìn)行高溫處理，所以如上所述，可以在使壓電板41～44和流路單元4接合起來之后，進(jìn)行獨(dú)立電極35的形成和構(gòu)圖。因此，可以非常容易地進(jìn)行執(zhí)行單元21的處理。
此外，采用本制造方法，與在第一制造方法中進(jìn)行的印刷的情況不同，不必考慮接合劑的耐熱溫度和導(dǎo)電性軟膏的燒結(jié)溫度，所以接合劑和導(dǎo)電性軟膏的材料選擇的范圍寬。
此外，在本制造方法中，通過PVD工藝僅形成。即，獨(dú)立電極35與共用電極34和加強(qiáng)用金屬膜36a、36b不同，不是與構(gòu)成壓電板41～44的陶瓷材料一起焙燒。因此，不必?fù)?dān)心露出到外部的獨(dú)立電極35由于焙燒時(shí)的高溫加熱而蒸發(fā)。此外，由于通過PVD工藝形成獨(dú)立電極35，所以可以使其膜厚形成得較薄。這樣，在噴墨頭1中，通過使位于最上層的獨(dú)立電極35形成得較薄，包含活性層的壓電板41的位移難以被獨(dú)立電極35限制，從而提高了噴墨頭1中的壓力室10的容積變化量。
在本制造方法中，例如可以利用電鍍來形成獨(dú)立電極35，以代替PVD。在該情況下，作為金屬掩模61的替代，將光致抗蝕劑涂覆在壓電板41上之后，對在空腔板22上形成的標(biāo)記55進(jìn)行光學(xué)識(shí)別，以被識(shí)別的標(biāo)記55的位置為基準(zhǔn)，向位于與壓力室10內(nèi)部的稍內(nèi)側(cè)對應(yīng)的區(qū)域內(nèi)的光致抗蝕劑照射光。然后，使用顯影液除去被光照射的區(qū)域內(nèi)的光致抗蝕劑。由此，使光致抗蝕劑通過與金屬掩模61相同的圖形而具有開孔?？梢詫⒃O(shè)有上述開孔的光致抗蝕劑作為掩模，通過PVD形成獨(dú)立電極35的圖形。但是，由于可以進(jìn)行再利用而能簡化工序，所以使用金屬掩模比使用光致抗蝕劑具有更大的優(yōu)點(diǎn)。此外，作為形成獨(dú)立電極時(shí)的掩模，可以使用除了金屬掩模和光致抗蝕劑以外的部件，另外，作為光致抗蝕劑，除了陽型的之外，還可以使用陰型的。
以下，參照圖19～圖20，對噴墨頭1的第三制造方法進(jìn)行說明。到圖13(A)所示的接合工序?yàn)橹?，與前面說明的制造方法都相同，所以這里省略其說明。
首先，從進(jìn)行接合工序的圖13(A)所示的狀態(tài)開始，通過PVD工藝，在與流路單元4接合的執(zhí)行單元21上的整個(gè)表面上形成導(dǎo)電膜64。也可以通過CVD、電鍍或進(jìn)行軟膏的印刷和焙燒來形成導(dǎo)電膜64，以代替PVD。在進(jìn)行軟膏的印刷和焙燒的情況下，如上所述，必須注意接合劑的耐熱溫度等。圖19(A)示出了該時(shí)刻的噴墨頭的對應(yīng)于圖11的主要部分剖視圖。
然后，在導(dǎo)電膜64的整個(gè)表面上涂覆陰型光致抗蝕劑65。然后，對在空腔板22上形成的標(biāo)記55進(jìn)行光學(xué)識(shí)別，以被識(shí)別標(biāo)記55的位置為基準(zhǔn)，向位于與壓力室10內(nèi)部的稍內(nèi)側(cè)位置對應(yīng)的區(qū)域外的光致抗蝕劑65照射光。然后，使用顯影液，除去被光照射的區(qū)域內(nèi)的光致抗蝕劑65。由此，如圖20所示，光致抗蝕劑65僅在與各壓力室10對應(yīng)的位置上殘留而形成獨(dú)立電極35的圖形。
然后，將殘留的光致抗蝕劑作為蝕刻掩模，通過蝕刻將沒有被光致抗蝕劑65覆蓋的區(qū)域的導(dǎo)電膜64除去。由此，在壓電板41上形成獨(dú)立電極35的圖形。圖19(B)示出了該時(shí)刻的噴墨頭的主要部分剖視圖。
然后，除去殘留的光致抗蝕劑65，將用于向獨(dú)立電極35供給電信號(hào)的FPC 136貼附在執(zhí)行單元21上，然后經(jīng)過規(guī)定的工序而完成噴墨頭1的制造。
利用該第三制造方法，也可以獲得與第一和第二制造方法相同的優(yōu)點(diǎn)。
以下，對第三制造方法的變形例進(jìn)行說明。在本變形例中，在制造執(zhí)行單元21時(shí)的壓電板41～44層疊工序中，在構(gòu)成壓電板44的陶瓷材料的基板上圖形印刷構(gòu)成加強(qiáng)用金屬膜36a的導(dǎo)電性軟膏。同時(shí)，在構(gòu)成壓電板43的陶瓷材料的基板上圖形印刷構(gòu)成加強(qiáng)用金屬膜36b的導(dǎo)電性軟膏，并且在構(gòu)成壓電板42的陶瓷材料的基板上圖形印刷構(gòu)成共用電極34的導(dǎo)電性軟膏，進(jìn)而通過PVD或電鍍，在構(gòu)成壓電板41的陶瓷材料的基板的整個(gè)表面上形成構(gòu)成獨(dú)立電極35的導(dǎo)電膜64。也可以在整個(gè)表面上印刷導(dǎo)電性軟膏，然后焙燒，以代替用PVD或電鍍形成導(dǎo)電膜。
然后，利用夾具，使4枚壓電板41～44對齊并且重合，然后以規(guī)定的溫度焙燒所得到的層疊物。由此形成層疊物，該層疊物在位于最上層的壓電板41的下表面形成共用電極34，并且在壓電板41的上表面形成導(dǎo)電膜64。然后，將該層疊物與流路單元4接合。該時(shí)刻的噴墨頭的與圖11對應(yīng)的主要部分剖視圖與圖19(A)相同。然后，經(jīng)過與第三制造方法相同的工序，完成噴墨頭1的制造。
利用該變形例，可以獲得與上述第一和第二制造方法相同的優(yōu)點(diǎn)。
(第二實(shí)施方式)
以下根據(jù)圖21，對本發(fā)明的第二實(shí)施方式進(jìn)行說明。圖21是第二實(shí)施方式的噴墨頭主體的局部剖視圖。除了圖21所示的噴墨頭主體的執(zhí)行單元以外，與上述第一實(shí)施方式相同，所以省略其說明。即，在第二實(shí)施方式中，只有噴墨頭的噴墨頭主體的執(zhí)行單元301與第一實(shí)施方式不同，除此之外的結(jié)構(gòu)相同。
如圖21所示，第二實(shí)施方式的噴墨頭主體的執(zhí)行單元301將厚度相同的4枚壓電板311～314層疊在空腔板22的上表面上，并且通過配置電極，僅使其中最上層成為在施加電場時(shí)具有活性層的層，使其余的3層成為非活性層。即，與上述執(zhí)行單元21同樣，在最上層的壓電板311的上表面，對于每個(gè)壓力室10分別形成獨(dú)立電極35，該獨(dú)立電極35由以下部分構(gòu)成主電極部35a，在層疊方向上的投影區(qū)域被包含在壓力室區(qū)域內(nèi)；以及比主電極部35a小的近似菱形的輔助電極部35b。在壓電板311和在其下方相鄰的壓電板312之間，存在形成于整個(gè)板表面上的共用電極34。當(dāng)獨(dú)立電極35為正或負(fù)的規(guī)定電位時(shí)，夾在獨(dú)立電極35和共用電極34之間的部分成為活性層，與上述活性層同樣地工作。
此外，執(zhí)行單元301不設(shè)置分別存在于上述執(zhí)行單元21的壓電板43和壓電板44之間以及壓電板42和壓電板43之間的加強(qiáng)用金屬膜36a、36b。即，將與上述執(zhí)行單元21的壓電板41～42同樣制造的壓電板311、312層疊在壓電板313、314上，從而制造執(zhí)行單元301，上述壓電板313、314不是將構(gòu)成加強(qiáng)用金屬膜的導(dǎo)電性軟膏圖形印刷在構(gòu)成壓電板313、314的陶瓷材料的基板上而制造的。
這樣，由于在執(zhí)行單元301的壓電板313和壓電板314之間、以及壓電板312和壓電板313之間不存在加強(qiáng)用金屬膜，所以可以簡化制造執(zhí)行單元301時(shí)的制造工序，從而能容易地制造噴墨頭。此外，對于在噴墨頭主體中使用執(zhí)行單元301的噴墨頭以及使用該噴墨頭的噴墨打印機(jī)，也可以獲得與上述相同的效果。
(第三實(shí)施方式)以下根據(jù)圖22，對本發(fā)明的第三實(shí)施方式進(jìn)行說明。圖22是第三實(shí)施方式的噴墨頭主體的局部剖視圖。在本實(shí)施方式中，除了圖22所示的噴墨頭主體的執(zhí)行單元以外，與上述第一實(shí)施方式相同，所以省略其說明。即，在第三實(shí)施方式中，除了噴墨頭的噴墨頭主體的執(zhí)行單元321與第一實(shí)施方式的不同之外，其余的結(jié)構(gòu)相同。另外，在圖22中，對與上述結(jié)構(gòu)相同的部分使用相同的標(biāo)號(hào)，并省略其說明。
如圖22所示，第三實(shí)施方式的噴墨頭主體的執(zhí)行單元321在空腔板22的上表面層疊有厚度彼此相同的3枚壓電板331～333，并且通過配置電極，僅將其中最上層作為具有施加電場時(shí)成為活性層的部分的層，將其余的2層作為非活性層。即，與上述執(zhí)行單元21同樣，在最上層的壓電板331的上表面上，對于每個(gè)壓力室10形成獨(dú)立電極35，該獨(dú)立電極35由以下部分構(gòu)成主電極部35a，在層疊方向上的投影區(qū)域被包含在壓力室區(qū)域內(nèi)；以及比主電極部35a小的近似菱形的輔助電極部35b。在壓電板331和在其下方相鄰的壓電板332之間，存在形成于整個(gè)板表面上的共用電極34。當(dāng)獨(dú)立電極35成為正或負(fù)的規(guī)定電位時(shí)，被夾在獨(dú)立電極35和共用電極34之間的部分成為活性層，與上述活性層同樣地工作。
此外，由于執(zhí)行單元321與除去了壓電板44的執(zhí)行單元21相同，所以不設(shè)置存在于壓電板43和壓電板44之間的加強(qiáng)用金屬膜36a。因此，在制造執(zhí)行單元321時(shí)，可以簡化制造工序，從而能容易地制造噴墨頭。此外，對于在噴墨頭主體中使用執(zhí)行單元321的噴墨頭和使用該噴墨頭的噴墨打印機(jī)，也可以獲得與上述相同的效果。
(第四實(shí)施方式)以下根據(jù)圖23，對本發(fā)明的第四實(shí)施方式進(jìn)行說明。圖23是第四實(shí)施方式的噴墨頭主體的局部剖視圖。在本實(shí)施方式中，除了圖23所示的噴墨頭主體的執(zhí)行單元以外，與上述第一實(shí)施方式相同，所以省略其說明。即，在第四實(shí)施方式中，除了噴墨頭的噴墨頭主體的執(zhí)行單元341與第一實(shí)施方式的不同之外，其余的結(jié)構(gòu)相同。另外，在圖23中，對與上述結(jié)構(gòu)相同的部分使用相同的標(biāo)號(hào)，并省略其說明。
如圖23所示，第四實(shí)施方式的噴墨頭主體的執(zhí)行單元341在空腔板22的上表面層疊有厚度彼此相同的5枚壓電板351～355，并且通過配置電極，僅將其中最上層作為具有施加電場時(shí)成為活性層的部分的層，將其余的4層作為非活性層。即，與上述執(zhí)行單元21同樣，在最上層的壓電板351的上表面上，對于每個(gè)壓力室10形成獨(dú)立電極35，該獨(dú)立電極35由以下部分構(gòu)成主電極部35a，在層疊方向上的投影區(qū)域被包含在壓力室區(qū)域內(nèi)；以及比主電極部35a小的近似菱形的輔助電極部35b。在壓電板351和在其下方相鄰的壓電板352之間，存在形成于整個(gè)板表面上的共用電極34。當(dāng)獨(dú)立電極35成為正或負(fù)的規(guī)定電位時(shí)，被夾在獨(dú)立電極35和共用電極34之間的部分成為活性層，與上述活性層同樣地工作。
此外，執(zhí)行單元341與在上述執(zhí)行單元21的壓電板44的下表面設(shè)置與壓電板44同樣的壓電板，并在該壓電板和壓電板44之間設(shè)置加強(qiáng)用金屬膜而獲得的執(zhí)行單元相同。即，在壓電板352的下方設(shè)置壓電板353，在該壓電板353的下方設(shè)置壓電板354，并且在壓電板354的下方設(shè)置壓電板355，從而構(gòu)成執(zhí)行單元341。因此，在壓電板353和壓電板354之間以及壓電板352和壓電板351之間存在加強(qiáng)用金屬膜36a、36b，并且在壓電板354和壓電板355之間也同樣存在加強(qiáng)用金屬板36c。
這樣，由于執(zhí)行單元341由5枚壓電板351～355構(gòu)成，所以可以使包含活性層的壓電板351和包含非活性層的4枚壓電板352～355在其層疊方向上發(fā)生較大變形，從而可以使壓力室的容積變化量較大。因此，在實(shí)現(xiàn)了獨(dú)立電極的驅(qū)動(dòng)電壓的低電壓化的同時(shí)，還可以實(shí)現(xiàn)壓力室的小型化和高集成化。此外，對于在噴墨頭主體中使用執(zhí)行單元341的噴墨頭和使用該噴墨頭的噴墨打印機(jī)，可以獲得與上述相同的效果。
(第五實(shí)施方式)以下根據(jù)圖24，對本發(fā)明的第五實(shí)施方式進(jìn)行說明。圖24是第五實(shí)施方式的噴墨頭主體的局部剖視圖。在本實(shí)施方式中，除了圖24所示的噴墨頭主體的執(zhí)行單元以外，與上述第一實(shí)施方式相同，所以省略其說明。即，在第五實(shí)施方式中，除了噴墨頭的噴墨頭主體的執(zhí)行單元361與第一實(shí)施方式的不同之外，其余的結(jié)構(gòu)相同。另外，在圖24中，對與上述結(jié)構(gòu)相同的部分使用相同的標(biāo)號(hào)，并省略其說明。
如圖24所示，第五實(shí)施方式的噴墨頭主體的執(zhí)行單元361在空腔板22的上表面層疊有厚度彼此相同的3枚壓電板371～373，并且通過配置電極，僅將其中最上層作為具有施加電場時(shí)成為活性層的部分的層，將其余的2層作為非活性層。即，與上述執(zhí)行單元21同樣，在最上層的壓電板371的上表面上，對于每個(gè)壓力室10形成獨(dú)立電極35，該獨(dú)立電極35由以下部分構(gòu)成主電極部35a，在層疊方向上的投影區(qū)域被包含在壓力室區(qū)域內(nèi)；以及比主電極部35a小的近似菱形的輔助電極部35b。在壓電板371和在其下方相鄰的壓電板372之間，存在形成于整個(gè)板表面上的共用電極34。當(dāng)獨(dú)立電極35成為正或負(fù)的規(guī)定電位時(shí)，被夾在獨(dú)立電極35和共用電極34之間的部分成為活性層，與上述活性層同樣地工作。
此外，執(zhí)行單元361相當(dāng)于這樣的壓電板，即去除執(zhí)行單元21的壓電板44，增大壓電板43的厚度，并且不設(shè)置存在于壓電板43和壓電板44之間以及壓電板42和壓電板43之間的加強(qiáng)用金屬膜36a、36b。即，使層疊在壓電板372下方的壓電板373形成得比壓電板371、372的厚度厚，從而構(gòu)成具有足夠強(qiáng)度的執(zhí)行單元361。因此，不必在壓電板372和壓電板373之間形成加強(qiáng)用金屬膜，所以可以簡化制造執(zhí)行單元361時(shí)的制造工序，從而可以容易地制造噴墨頭。此外，對于在噴墨頭主體中使用執(zhí)行單元361的噴墨頭和使用該噴墨頭的噴墨打印機(jī)，可以獲得與上述相同的效果。
分別具有上述第二～第五實(shí)施方式的執(zhí)行單元301、321、341、361的噴墨頭也可以利用與噴墨頭1同樣的制造方法進(jìn)行制造。此外，各壓電板也可以用與上述執(zhí)行單元21的壓電板同樣的材料形成。
以上對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行了說明，但本發(fā)明不限于上述實(shí)施方式，只要是在權(quán)利要求范圍內(nèi)，可以進(jìn)行各種技術(shù)變更。例如，在上述各實(shí)施方式中使用的壓電板和電極的材料不限于上述材料，也可以變更為其它公知的材料。此外，壓力室的平面形狀和剖面形狀、配置形態(tài)以及包含活性層的壓電板數(shù)量、非活性層數(shù)量等也可以進(jìn)行適當(dāng)變更。
此外，在上述實(shí)施方式中，通過在壓電板上配置獨(dú)立電極和共用電極而形成執(zhí)行單元，但不必將這樣的執(zhí)行單元與流路單元接合，只要執(zhí)行單元能使各壓力室的容積獨(dú)立地變化，也可以使用其他的方式。此外，在上述實(shí)施方式中，對壓力室配置成矩陣狀的情況進(jìn)行了說明，但對于壓力室排列成一列或多列的情況，也適用于本發(fā)明。
在上述實(shí)施方式中，僅距離壓力室最遠(yuǎn)的最上層的壓電板形成活性層，但也可以不僅最上層的壓電板包含活性層，或者可以在最上層壓電板之外的壓電板上形成活性層。在這些情況下，也可以獲得足夠的抑制串?dāng)_(crosstalk)的效果。此外，上述實(shí)施方式的噴墨頭具有利用橫向壓電效應(yīng)的單態(tài)結(jié)構(gòu)，但與此不同，本發(fā)明也適用于將包含活性層的層更靠近壓力室一側(cè)配置的、利用縱向壓電效應(yīng)的噴墨頭。
此外，在上述實(shí)施方式中，利用蝕刻在構(gòu)成流路單元的各板上形成開孔和標(biāo)記，但也可以利用蝕刻之外的方法來在各板上形成開孔和標(biāo)記。
此外，在上述實(shí)施方式中，非活性層均是壓電板，但也可以使用壓電板之外的絕緣板作為非活性層。此外，在本發(fā)明中，執(zhí)行單元也可以不是跨越多個(gè)壓力室而連續(xù)配置的。即，執(zhí)行單元可以相對于每個(gè)壓力室而獨(dú)立，與壓力室的數(shù)量對應(yīng)而貼附在流路單元上。
此外，在本發(fā)明中，如上述實(shí)施方式所述，壓電板含有體可以僅包含1層壓電板，該壓電板中存在被共用電極和獨(dú)立電極夾在中間的活性層；或者除了存在活性層的1枚或多枚壓電板之外，還可以包含與其層疊的作為非活性層的多個(gè)板狀部件。
權(quán)利要求
1.一種噴墨頭，其特征在于，具有流路單元，包含一端與噴嘴連接、另一端與墨水供給源連接的多個(gè)壓力室，上述多個(gè)壓力室沿平面相互相鄰配置；以及執(zhí)行單元，固定在上述流路單元的一個(gè)表面上，用于使上述壓力室的容積變化，上述執(zhí)行單元包含保持一定電位的共用電極；獨(dú)立電極，配置在與各壓力室對應(yīng)的位置上，僅在與上述執(zhí)行單元和上述流路單元之間的固定面相反一側(cè)的表面上形成；壓電板，由上述共用電極和上述獨(dú)立電極夾在中間；以及非活性層，由上述共用電極和上述流路單元夾在中間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴墨頭，其特征在于，上述執(zhí)行單元包含上述壓電板，成為上述執(zhí)行單元的最外層，并且形成有上述共用電極；以及上述非活性層，具有比上述壓電板大的膜厚。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的噴墨頭，其特征在于，上述非活性層由多枚絕緣性板狀部件層疊而成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的噴墨頭，其特征在于，上述多枚絕緣性板狀部件實(shí)質(zhì)上具有相同的膜厚。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的噴墨頭，其特征在于，上述非活性層由3枚絕緣性板狀部件層疊而成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴墨頭，其特征在于，上述非活性層由壓電板構(gòu)成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴墨頭，其特征在于，上述執(zhí)行單元僅將上述共用電極和上述獨(dú)立電極中的上述共用電極保持在內(nèi)部。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴墨頭，其特征在于，上述執(zhí)行單元跨越多個(gè)壓力室而配置。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴墨頭，其特征在于，上述共用電極保持為接地電位。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴墨頭，其特征在于，上述共用電極實(shí)質(zhì)上覆蓋上述壓電板的整個(gè)表面。
11.一種噴墨打印機(jī)，其特征在于，包含權(quán)利要求1所述的噴墨頭。
全文摘要
本發(fā)明的噴墨頭具有流路單元，包含多個(gè)壓力室(10)；以及執(zhí)行單元(21)，固定在上述流路單元的一個(gè)表面上，用于使多個(gè)壓力室(10)的容積變化。執(zhí)行單元(21)具有由4枚壓電板(41～44)層疊而成的層疊結(jié)構(gòu)，僅在最上層的壓電板(41)上，獨(dú)立電極在與各壓力室(10)對應(yīng)的位置上形成，上述最上層的壓電板(41)位于執(zhí)行單元(21)與流路單元固定的一側(cè)的相反側(cè)。在最上層的壓電板(41)的流路單元一側(cè)的表面上，形成有保持一定電位的共用電極(34)。
文檔編號(hào)B41J2/145GK1498166SQ03800100
公開日2004年5月19日 申請日期2003年2月19日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月19日
發(fā)明者坂井田惇夫, 新海祐次, 淺野武志, 廣田淳, 坂井田 夫, 志, 次 申請人:兄弟工業(yè)株式會(huì)社