[发明专利]液体喷头及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种液体喷头及其制造方法，该液体喷头适用于使用压电体元件作为喷出墨水的驱动源的喷墨式记录装置。

背景技术

作为液体喷射装置的实例，例如，通过向与对应打印信号的喷嘴连通的压力发生室(也称压力腔室或液体腔室)内的墨水施加喷出能量而使墨水从喷嘴开口喷出墨水滴的喷墨式记录装置，对其中设置的喷墨式记录头的设计和制造是完成整体装置的关键之一。搭载在此喷墨式记录装置上的喷墨式记录头大致有两种，一种是在压力发生室内设置了发热元件(例如由驱动信号产生焦耳热的电阻线等)，并利用这种发热元件产生的气泡从喷嘴开口喷出墨水滴的记录头；另一种是压电振动式记录头，振动板构成了压力发生室的一部分，控制压电元件的动作而驱动此振动板变形导致压力发生室体积变化，由于压力腔室中填充墨水，此时墨水滴就会从喷嘴孔中喷出而执行打印指令。

利用压电元件作为致动器，控制墨水喷出的喷液头(也称记录头)，主要有以下两种类型，一种是压电元件和振动板部分构成与排出墨滴相应喷嘴孔连通的压力产生腔室，通过压电元件和振动板的变形，使得压力产生腔室体积发生变化，从而把墨水从喷嘴孔喷出(例如中国专利申请CN02105630.7的记载)。另外一种是在硅基板上设置喷液孔和蚀刻出压力腔室，且压电元件和振动板以悬臂梁的形式设置在压力腔室内的喷液头，执行打印时，压电元件在施压下产生体积变化，通过振动板引起压力腔室体积变化，由于压力腔室中填充墨水，此时墨水会从喷液孔中喷出而完成打印，例如日本专利申请平2-194960中记载的结构。

压电型的喷墨打印头中，作为喷出液体或墨水的驱动源、即电气-机械变换元件，一般使用由PZT构成的压电元件。

图1是显示上述后者类型的喷墨打印头的结构的一个实施例的结构示意图。图1显示了头基台12、共用电极(振动板)29、压电元件32、压力发生室33，设置有墨水喷出口13的喷嘴板35、墨水供给口36，储存器(reservoir)37以及墨水容器口38，其它组成包括未图示的布线图形、信号电路、墨水容器等。这种常见结构的喷墨打印头一般是通过应用光刻技术的工序来制造。

例如图2(a)-图2(f)简单地示例一种具体的制造工序(以图1中的A-A’的剖面图来示出)，该制造过程描述如下：

如图2a所示，在表面上形成了热氧化膜40的硅衬底(晶片)39上依次形成共用电极29、压电体薄膜30和上电极31；

如图2b所示，在上电极31上形成抗蚀剂层15，并通过掩模按照预定的图形进行曝光、显影，对抗蚀剂层15进行图形刻蚀；

如图2c所示，以图形化的抗蚀剂层15作为掩模对压电体薄膜30和上电极31进行刻蚀后，剥离抗蚀剂层15，得到压电元件32；

如图2d所示，在与形成了压电元件32的相反的面上再次形成抗蚀剂层15，并通过掩模按照预定的图形进行曝光、显影，对抗蚀剂层15进行图形刻蚀；

如图2e所示，将该图形化抗蚀剂层15作为掩模对氧化膜40和硅晶片39进行刻蚀，形成墨水压力腔室构造33，经剥离抗蚀剂层15，即可得到头基台12；

如图2f所示，将在对应于墨水压力腔室33的位置上形成了墨水喷口13的喷嘴板35通过粘接层等接合(粘接)到制造的头基台12的各墨水压力腔室壁上，并按照设计要求形成布线图形、信号电路、墨水容器等，就得到了喷墨打印头。

日本专利申请平2-1844447中公开了一种悬臂梁式的压电喷墨头，为了提高打印分辨率，其振动板是在切割作用下处于分离状态时与基板相接合，即，振动板为具有一个活动端的悬臂梁结构，也称压电悬臂梁结构。另外，压电桥式梁结构因为能提供更大的变形量，也在液体喷头制作中被使用。可以理解，该振动板的设置操作需要较高的精度和牢固度。

以上所述只是关于这类喷墨打印头制造工艺的众多现有技术的举例，所有公开技术中都需要通过专门的处理实现振动板的设置，振动板的加工和设置，是喷墨头生产中重要的环节之一，为了满足打印质量的要求，尤其是获得较高的打印分辨率，这些都对振动板的设置提出了更高的要求。近年来，随着个人计算机的发展，喷墨打印机正在迅速地得到普及，那么，降低打印头的成本和提高打印分辫率，已经成为打印机制造业所面临的必不可少的课题。

总之，作为喷墨打印机的核心部件，头基台的制造需要经过非常多的工序，仍然沿用这样的工序，要大幅度地降低成本显然是不容易的。另一方面，繁多的制造工序不仅影响了大批量生产的实现，也不利于保证和控制制品的质量。

发明内容