[发明专利]液体喷头和制造该液体喷头的方法

说明书

技术领域

本发明涉及包括用于喷射液体的喷嘴的液体喷头、以及用于制造该液体喷头的方法。

背景技术

喷墨头(其作为液体喷头)被配置成通过下述方式来喷射液滴：通过改变压力腔中的墨水压力引起墨水流动，使得墨水从喷射口中喷射出。具体而言，按需喷墨类型的喷头应用最为广泛。此外，用于给墨水施压的系统大致被分成两种系统。一种系统涉及到，通过用发送给压电元件的驱动信号改变压力腔中的压力来改变墨水压力；另一种系统涉及到，通过用发送给电阻器的驱动信号在压力腔中产生气泡来给墨水施压。

通过对大块的压电元件进行加工，可相对容易地制造使用压电元件的喷墨头。此外，使用压电元件的喷墨头具有另一种优点，即，对墨水的限制相对小，广泛的墨水材料可选择性地应用到记录介质上。从前述观点看，近年来，越来越多地尝试将喷墨头用于工业目的，如，用于制造滤色器和形成配线。

在工业用的压电喷墨头中，通常采用剪切模式系统。剪切模式系统涉及在正交方向上将电场施加到极化的压电材料上，以使压电材料经受剪切变形。待变形的压电部分是分隔壁部分，通过用划片刀加工大块的极化压电材料以形成墨水槽或类似构件来形成该分隔壁部分。用于驱动压电元件的电极形成在分隔壁的两侧上，并且其中形成有喷嘴的喷嘴板和墨水供应系统被形成，从而形成喷墨头。

对于剪切模式类型的喷墨头而言，具有由墨水槽和靠近墨水槽的空气槽形成的喷墨头，墨水槽容纳墨水，空气槽不容纳墨水，专利文献1对此进行了描述。通过使墨水槽侧的电极接地并将信号电压施加到空气槽侧的电极上，使得墨水槽和空气槽之间的分隔壁变形。在该系统中使接触墨水的墨水槽接地，从而可使用导电性高的墨水(参见专利文献1)。

近年来，液体喷射装置要求高分辨率模式。因此，需要使喷射液滴小型化。需要的液滴量大致为亚皮升至几皮升(pL)。通常，液滴尺寸大致为喷嘴直径尺寸。因此，为了形成比喷嘴直径更小的液滴，已经考虑到一种在高速下使用控制弯液面的弯液面驱动的方法。例如，专利文献2描述了一种方法，该方法控制弯液面以相对于以下的喷嘴直径形成1pL以下的液滴。具体而言，专利文献2限定了电压变化过程中的电压变化量和电压变化时间，以控制弯液面的回缩量。

如专利文献1(其涉及剪切模式类型的液体喷射装置中的液体喷头和喷射量的参数)中所述，根据使用液体腔的共振进行喷射的最简单驱动(推动喷射)方法，喷射量如下：喷射量＝π×喷嘴直径²×液滴速度/2/Fr(液体腔的共振频率)。此外，当执行用于使液滴小型化的驱动方法时，喷射量如下：喷射量＝π×喷嘴直径²×液滴速度/4/Fr(液体腔的共振频率)。因此，能将液滴量减少至大致一半。此外，通过控制上述驱动波形中的脉冲的施加，可将喷射量减少至约30％。因此，通过所述驱动方法，可在一定程度上以可控的稳定方式将喷射量减少至大致几皮升。

但是，难以在使用压电驱动的液体喷射装置中通过驱动方法利用大致的喷嘴直径稳定地喷射大致亚皮升至2皮升的液滴。例如，如专利文献3中所述，当大量液滴的速度被设定为一速度以上时，根据驱动波形，在喷射所述大量液滴之前少量液滴在高速下分离，从而，难以控制喷射量。

引证文献列表

专利文献

PTL1：日本专利申请公开H05-318730号

PTL2：日本专利申请公开2003-165220号

PTL3：日本专利申请公开2007-38654号

非专利文献

NPL1：“节能的剪切型喷墨头的发展”，柯尼卡美能达技术中心公司，S.NISHI等，第93届日本影像协会年会，2004年6月3日

发明内容

技术问题

如上所述，在剪切型液体喷射装置中的喷嘴直径被设定成以下的情况下，当液滴速度被设定为一速度以上时，少量液滴在喷射大量液滴之前在高速下分离。从而，少量液滴在大量液滴被形成之前形成，此外，在高速的情况下，少量液滴在大量液滴到达成像基板上之前粘附到成像基板上。大量液滴在少量液滴粘附到基板上之后到达基板上，从而出现绘点扭曲的问题。可选地，在喷射大量液滴之前被分离的液滴非常小，从而，少量液滴在到达基板之前由于空气阻力而显著减速并且由于干扰影响而漂浮的可能性高。从而，会出现如下问题：当在形成大量液滴之前形成少量液滴时，不能形成高分辨率的图像。