液体喷头制造技术

本发明专利技术提供一种可以以更高频率喷出液滴的液体喷头。即，本发明专利技术是由包括以下的多层结构的压电振动元件（１８）来构成压电振动元件（１８）的：彼此层积的上层压电体（２４）及下层压电体（２５）；形成于这些上层压电体（２４）及下层压电体（２５）的交界处且与驱动信号的供给源导通的驱动电极（２３）；形成于上层压电体（２４）的表面的共用上电极（２６）；以及形成于下层压电体（２５）的表面的共用下电极（２７），同时，将喷嘴开口（１０）及供墨口（５）的惯量设定得比压力产生部分（６、１３、１６）的惯量大。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种通过压电振动元件的变形而使压力室内的液体产生压力变动，并使其从喷嘴开口作为液滴喷出的液体喷头。
技术介绍
作为通过使压力室内的液体产生压力变动而使液滴从喷嘴开口喷出的液体喷头，例如有记录头、液晶喷头、有色材料喷头等。记录头被安装在打印机、绘图仪等图像记录装置中，它将墨水液作为液滴喷出。液晶喷头被用于制造液晶显示器的显示器制造装置中。在这种显示器制造装置中，在具有多个栅格的显示器基体的预定栅格中注入从液晶喷头喷出的液滴状的液晶。有色材料喷头被用于制造滤色镜的滤色镜制造装置中，它将有色材料喷出到滤色镜基体的表面上。这样的液体喷头有各种形式，其中一种是通过使形成于振动板表面上的压电振动元件弯曲变形来喷出液滴。这种液体喷头例如由包括压力室和压电振动元件的致动器单元、包括喷嘴开口和共用液体室的流路单元构成。在这种液体喷头中，通过使振动板上的压电振动元件变形而使压力室容积变化，从而使压力室内所存储的液体产生压力变动。然后，利用该压力变动使液滴从喷嘴开口喷出。例如，通过压力室的收缩向液体加压，从而将液体从喷嘴开口压出。作为上述压电振动元件，一般是包括压电层、形成于该压电层的一个表面上并与驱动信号的供给源导通的驱动电极、和形成于该压电层的另一个表面上的共用电极的单层结构。因为该压电振动元件的大小是由压力室的开口面积确定的，所以液体喷头中压电振动元件的位移量的界限是0.11μm左右。这是因为，若提高电极间的电位差以提高压电振动元件的位移量，压电振动元件和振动板之间的接合面就会产生应力集中，于是就存在压电振动元件从该接合面上剥离的问题。为了使剥离难以产生，也考虑过将压电层构成得厚一些，但是因为制造耗时、成本增加的原因，所以不现实。
技术实现思路
然而，这种液体喷头对液滴的高频喷出有高的要求，但是为了实现高频喷出就需要缩短压力室的固有振动周期Tc。这是由于液滴的喷出时间是根据固有振动周期而规定的。也就是，通过压力室容积的变动，液体中产生固有振动周期Tc的压力振动，从而弯月面(在喷嘴开口露出的液体的自由表面)也以该固有振动周期Tc振动。即，弯月面在喷嘴开口内在喷出方向和压力室方向上往复移动。然后，所喷出液滴的量和飞行速度根据压力室收缩时刻的弯月面状态(位置和移动方向)而变化。因此，为了喷出量和飞行速度一致的液滴，就需要使压力室收缩时刻的弯月面状态一致。其结果是，在连续喷出液滴时，其喷出时刻被规定为固有振动周期Tc的n倍，因而为了实现液滴的高频喷出，缩短固有振动周期Tc是必须的要素。本专利技术鉴于上述情况，其目的在于提供一种可以实现以更高频率喷出液体的液体喷头。为了达成该目的，本专利技术提供一种液体喷头，该液体喷头包括压力产生部分，被设于从共用墨室到喷嘴开口的墨水流路的途中；和振动板，用于限定所述压力产生部分的一部分；和压电振动元件，被设于所述压力产生部分的相反一侧的振动板表面上，并且在共用墨室与压力产生部分之间设置作为孔起作用的供液口，并且通过振动板的变形可将压力产生部分内的液体作为液滴从喷嘴开口喷出，在该液体喷头中，所述压电振动元件通过多层结构的压电振动元件而构成，所述多层结构的压电振动元件包括彼此层积的上层压电体及下层压电体；形成于这些上层压电体及下层压电体的交界处且与驱动信号的供给源导通的驱动电极；形成于上层压电体的表面的共用上电极；和形成于下层压电体的表面的共用下电极，将所述喷嘴开口及供液口的惯量设定得比压力产生部分的惯量大。通过该结构可以尽可能地缩短压力产生部分内的固有振动周期，进而可以实现液滴的高频驱动。附图说明图1是说明记录头的结构的分解立体图；图2是说明致动器单元及流路单元的剖面图，以及说明喷嘴板的部分放大图；图3是说明致动器单元及流路单元的剖面图；图4是在压力室的宽度方向上切断了的致动器单元的剖面放大图。具体实施例方式以下对用于实施本专利技术的最佳方式进行说明。在这里，作为液体喷头，以喷墨式记录头(以下称记录头)为例进行说明。该记录头被安装在打印机、绘图仪等图像记录装置中，例如，如图1所示，大体上由流路单元2、致动器单元3和膜状的配线板4构成。而且，多个致动器单元3多行并排排列在流路单元2的表面上并与之接合，并且配线板4安装在致动器单元3与流路单元2相对侧的表面上。如图2及图3的剖面图所示，流路单元2由供给口形成板7、墨室形成板9和喷嘴板11构成，其中，所述供给口形成板7上开设了作为供墨口5(本专利技术的供液口的一种)的通孔以及作为喷嘴连通口6的一部分的通孔，所述墨室形成板9上开设了作为共用墨室8的通孔以及作为喷嘴连通口6的一部分的通孔，所述喷嘴板11上沿着副扫描方向开设了喷嘴开口10。这些供给口形成板7、墨室形成板9以及喷嘴板11例如是通过对不锈钢板进行压制加工而制成。此外，关于这些各个部件7、9、11的板厚，在本实施方式中，供给口形成板7是100μm，墨室形成板9是150μm，喷嘴板11是80μm。另外，在这些图中示意了流路单元2的一部分。即，示意了对应于一个致动器单元3的部分。在本实施方式中，因为一个流路单元2上接合有三个致动器单元3，所以，每个致动器单元都形成有供墨口5、喷嘴连通口6、供给口形成板7、共用墨室8等，在一个流路单元2上共有3组。而且，分别在墨室形成板9的一个表面(图中下侧)上配置喷嘴板11，在另一个表面上(同上侧)配置供给口形成板7，并通过接合这些供给口形成板7、墨室形成板9以及喷嘴板11而制成流路单元2。例如，通过采用片状的粘着剂接合各个部件7、9、11而制成。上述喷嘴开口10是直径极小的环形流路，是朝向喷嘴面(喷嘴板11的外表面)直径渐缩的锥形流路。在本实施方式中，喷嘴面一侧的外侧开口直径为20μm，流路长度和喷嘴板11的厚度同为80μm，锥形角度为35°。如图2(b)所示，以规定的间隔开设多个成列的该喷嘴开口10。然后，通过成列设置的多个喷嘴开口10构成喷嘴列12。例如，通过92个喷嘴开口10构成一列喷嘴列12。而且，对应一个致动器单元3形成2列该喷嘴列12。因此，在本实施方式中，一个流路单元2上并排形成共计6列的喷嘴列12。所述供墨口5是与喷嘴开口10同样的具有极小直径的环形流路，起孔的作用。该供墨口5压力室一侧(供给一侧的连通口一侧)的开口直径比共用墨室8一侧的开口直径大，是越靠共用墨室8一侧直径越小的锥形流路。在本实施方式中，共用墨室8的外侧的开口直径为20μm，流路长度与供给口形成板7的厚度同为100μm，锥形角度为35°。致动器单元3又称为喷头芯片(head chip)，是压电致动器的一种。如图2(a)所示，该致动器单元3由压力室形成板14、振动板15、盖部件17和压电振动元件18构成，其中，所述压力室形成板14开设了作为压力室13的通孔，所述振动板15限定压力室13的一部分，所述盖部分17开设了作为供给侧连通口16的通孔以及作为喷嘴连通口6的一部分的通孔。关于这些各个部件14、15、17的板厚，压力室形成板14及盖部件17为50μm以上为好，优选100μm以上。在本实施方式中，取压力室形成板14的厚度为80μm，盖部件17的厚度为150μm。而且，振动板15为50μm以下为好，优选在3～12μm的范围内。在本实施方式中，取振动板15的厚度为6μm。而且，分别本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种液体喷头，包括：液体室，在其中存储液体；喷嘴开口，适于从其喷出液滴；压力产生部分，被设于与所述液体室和所述喷嘴开口连通的液体流路中；压电振动元件，布置为与所述压力产生部分相对，并且所述压电振动元件可变形以改变所述压力产生部分的体积，由此从所述喷嘴开口喷射液滴；和供液口，被设置在所述液体室与所述压力产生部分之间，其中所述喷嘴开口的惯量及所述供液口的惯量大于所述压力产生部分的惯量。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：张俊华，
申请(专利权)人：精工爱普生株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]