[发明专利]液体喷射头、液体喷射装置以及液体喷射头的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及将沿与基板面平行的方向极化的压电体与构成压力腔的凹部的侧壁上表面接合并引发厚度滑移变形(厚み滑り変形)以喷出液体的液体喷射头、液体喷射装置以及液体喷射头的制造方法。

背景技术

近年来，喷墨方式的液体喷射头得到利用，该液体喷射头将墨滴喷出至记录纸等来描绘文字、图形，或者将液体材料喷出至元件基板的表面来形成功能性薄膜的图案。该方式将墨水(油墨)或液体材料从液体罐经由供给管供给至液体喷射头，将该墨水填充至形成于液体喷射头的微小空间，响应驱动信号而将微小空间的容积瞬间地缩小，使液滴从与该微小空间连通的喷嘴喷出。

这种液体喷射头被提出了多种方式，其中，利用压电元件的厚度滑移模式的液体喷射头驱动效率良好，能够高密度化。例如在专利文献1中，记载了利用压电体的厚度滑移模式的喷墨头。预先准备由沿与板面垂直的方向施行了极化处理的压电体材料构成的底部片，使用切割刀片而在该底部片的表面形成多个并列的槽。在各槽的侧壁形成驱动用的电极，槽的上部开口由绝缘性的上部片堵塞。然后，如果将电压供与电极而沿与极化方向正交的方向施加电场，则构成槽的侧壁产生剪切型的应变，由槽构成的微小空间的容积发生变化。由于该容积变化从而填充至槽的液体从与槽连通的喷嘴喷出。

在专利文献2中，记载了同样利用压电体的厚度滑移变形而使微小空间的容积发生变化的墨水喷射头。在刚性赋予板之上层叠压力腔用板，构成由凹部构成的压力腔。在压力腔的上端开口部，设置有由压电板构成的换能器(transducer)。沿与板面平行的方向压电板被施行极化处理，极化方向以压力腔的中央部为界而互相朝向相反方向。在压电板的压力腔侧及其相反侧的外侧的表面形成电极，将电压供与该电极，由此沿压电板的板厚方向施加电场。由于板厚方向的电场施加，压电板产生以压力腔的中央部为界而互相反向的厚度滑移应力，压电板进行向凹部侧或其相反侧变形的剪切运动。由于该剪切运动，填充至压力腔的墨水从与压力腔连通的孔(orifice)喷出。

在专利文献3中，记载了同样利用压电体的厚度滑移变形而使微小空间的容积发生变化的喷墨打印机头。在形成于通道主体的凹部的上端开口部设置陶瓷薄板，构成通道。陶瓷薄板具有相对于板面沿垂直方向极化的压电陶瓷层与内部电极层沿横方向(板面方向)层叠的构造。陶瓷薄板以内部电极层位于凹部的两侧壁的上部和凹部上端的中央部的方式粘接于凹部的侧壁上端部。所以，相对于板面而沿垂直方向极化的压电陶瓷层具有由位于凹部的上端中央部的内部电极层和位于凹部的两侧壁的上部的内部电极层夹着的构造。对凹部上端的中央部的内部电极层和两侧壁的上部的内部电极层供与电压，沿与压电陶瓷层的极化方向正交的方向施加电场。对位于凹部上端的中央部的两侧的压电陶瓷，施加作为陶瓷薄板的板面方向的以凹部上端的中央部为界而彼此相反方向的电场。由此，使陶瓷薄板产生滑移变形，由凹部构成的通道的容积缩小或增大，填充至通道内的墨水被喷出。

在专利文献4中，记载了同样利用压电体的厚度滑移变形而使微小空间的容积发生变化的喷墨打印机头。在形成有凹部的主体板的上端开口部，设置将压电部件粘接于非压电部件之间的驱动板，构成压力腔。驱动板由薄板构成，该薄板由非压电材料粘接由压电材料构成的薄板的两端，该粘接部位于凹部上端的中央部和凹部的侧壁上部。而且，侧壁上部的非压电部件具有与侧壁的厚度相同的宽度，中央部的非压电部件具有更窄的宽度。以凹部上端的中央部为界，左右的由压电材料构成的薄板沿板面内的相同方向极化或沿彼此相反方向极化。在由压电材料构成的薄板的压力腔侧的背面及其相反侧的表面以相向的方式形成有一对驱动用的电极。通过将电压施加至该一对电极，从而能够沿与极化方向正交的方向施加电场，压电材料产生剪力式(share mode)变形。在以凹部上端开口部的中央部为界左右的压电材料的极化方向相同的情况下，将相反方向的电场施加至左右的压电材料，在左右的压电材料的极化方向是相反方向的情况下，将相同方向的电场施加至左右的压电材料。由此，驱动板向压力腔侧或其相反侧变形，填充至压力腔的墨水从与压力腔连通的孔喷出。

专利文献1：日本专利2666087号公报

专利文献2：日本特公表H02-501467号公报

专利文献3：日本专利2867437号公报

专利文献4：日本特开平05-50595号公报