專利名稱：液體輸送裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型總的來說涉及一種液體輸送裝置，尤其是這樣一種液體輸送裝置，它包括一個(gè)層疊的部件，該部件中形成至少一個(gè)液體腔室并且包括振動(dòng)板，其中即使在以相對較低的電壓驅(qū)動(dòng)壓電元件的時(shí)候，也能由至少一個(gè)壓電元件給液體腔室中的液體賦予足夠的壓力，從而該裝置能將液體從液體腔室傳送或者運(yùn)送至該裝置的外部。
背景技術(shù)：
作為通過壓電元件的促動(dòng)而傳送液體的裝置的一個(gè)示例，已經(jīng)知道用于噴墨記錄裝置上的各種噴墨記錄頭。JP-A-11-254681中披露了這種噴墨記錄頭的一個(gè)示例以及其制造方法。在該文獻(xiàn)中公開的噴墨記錄頭包括儲存器，存儲了從外部提供的墨水；壓力產(chǎn)生腔室，從儲存器通過墨水供應(yīng)口向該腔室提供墨水；封閉部件(彈性板)，設(shè)置在壓力產(chǎn)生腔室的相對側(cè)的其中一個(gè)上；以及壓電振動(dòng)元件。在所披露的噴墨記錄頭中，通過操作壓電振動(dòng)元件而使得彈性板朝著壓力產(chǎn)生腔室變形，由此對壓力產(chǎn)生腔室內(nèi)的墨水施加壓力，從而通過在壓力產(chǎn)生腔室的相對端的其中一個(gè)處形成的噴嘴連通孔流入到噴嘴開口的墨水被從該噴嘴開口以滴的形式噴射。
壓力產(chǎn)生腔室位于形成墨水供應(yīng)口的基板附近，該基板由金屬包層部件形成，所述金屬包層部件包括第一金屬層；第二金屬層，由相對于蝕刻第一金屬層的蝕刻劑具有耐腐蝕性的材料形成；以及第三金屬層，它相對于墨水具有耐腐蝕性；第一至第三金屬層層疊或者彼此疊加。在金屬包層部件的與儲存器相對的區(qū)域，形成由第二和第三層所構(gòu)成的薄壁部分。更具體的說，對應(yīng)于該區(qū)域的第一層被蝕刻除去，從而形成其底部由該薄壁部分所限定的凹槽。
當(dāng)壓力產(chǎn)生腔室中的墨水受壓時(shí)，壓力產(chǎn)生腔室中的墨水流回到儲存器中。在這種情況下，儲存器中的墨水壓力可以被提高。在所披露的噴墨記錄頭中，上述薄壁部分因?yàn)榱骰氐絻Υ嫫髦械哪膲毫Χl(fā)生彈性變形，由此避免了提高儲存器中的墨水壓力。因此，防止墨水壓力的變化通過儲存器傳播至相鄰的壓力產(chǎn)生腔室，由此避免了因?yàn)閴毫ψ兓瘜?dǎo)致的記錄頭的墨滴噴射特性的惡化。

發(fā)明內(nèi)容
但是，在上述噴墨記錄頭中，其底部作為薄壁部分的上述凹槽在金屬包層部件中形成。而壓力產(chǎn)生腔室不在金屬包層部件中形成。同時(shí)，即使在以相對較低電壓來驅(qū)動(dòng)壓電元件的時(shí)候，也需要噴墨記錄頭具有良好的墨水噴射特性。如果彈性板的剛性隨著其厚度的降低而降低，則通過施加相對較低的驅(qū)動(dòng)電壓就可以使得彈性板振動(dòng)。另外，當(dāng)壓電元件具有小的厚度時(shí)，施加給它的電壓可以降低。
具有小厚度的薄壓電元件一般可以按照如下方法來形成采用刮刀方法或者絲網(wǎng)印刷方法，向一個(gè)作為基底的片材(封閉部件)上施加糊狀的壓電材料。由于采用這些方法來形成薄壓電元件的條件是嚴(yán)格的，因此要求(例如用于要在其上形成壓電元件的封閉部件的)材料要具有一定的耐熱性和耐沖擊性。因此，難以通過在傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中簡單的采用傳統(tǒng)方法來制造所需的薄壓電元件。
因此本實(shí)用新型的第一個(gè)目的是提供一種液體輸送裝置，包括一個(gè)層疊部件，該部件中形成至少一個(gè)液體腔室并且包括振動(dòng)板，其中即使在由相對較低的驅(qū)動(dòng)電壓來驅(qū)動(dòng)壓電元件的時(shí)候，也能夠由至少一個(gè)壓電元件來給液體腔室中的液體賦予足夠的壓力，從而該裝置可以將液體從液體腔室傳送至該裝置的外面。
本實(shí)用新型的第二個(gè)目的是提供一種制造本實(shí)用新型的液體輸送裝置的方法。
上述第一個(gè)目的可以根據(jù)提供了一種液體輸送裝置的本實(shí)用新型的第一個(gè)方面來實(shí)現(xiàn)，該裝置包括至少一個(gè)壓電元件，在驅(qū)動(dòng)電壓施加在該元件上時(shí)，該元件變形；振動(dòng)板，其上層疊至少一個(gè)壓電元件，并且因?yàn)樵撝辽僖粋€(gè)壓電元件的變形而振動(dòng)；以及至少一個(gè)液體腔室，它存儲液體，并且靠近該振動(dòng)板在其相對兩側(cè)的遠(yuǎn)離該至少一個(gè)壓電元件的一側(cè)上形成。液體腔室內(nèi)的液體由該至少一個(gè)壓電元件的變形來賦予壓力，從而將液體傳送至裝置的外面。該至少一個(gè)液體腔室在層疊部件中形成，所述層疊部件包括彼此結(jié)合為一體的第一層和第二層，從而通過蝕刻使得第一層的與該至少一個(gè)液體腔室相對應(yīng)的至少一個(gè)部分凹陷至使得第二層的與第一層的所述至少一個(gè)部分相對應(yīng)的至少一個(gè)部分暴露出來的程度。第二層構(gòu)成振動(dòng)板，并對第一層蝕刻采用的條件具有抵抗性。
在如本實(shí)用新型上述第一方面構(gòu)成的液體輸送裝置中，通過蝕刻層疊部件的第一層而形成該至少一個(gè)液體腔室，該腔室的深度由第一層的厚度所限定，從而液體腔室具有準(zhǔn)確的深度，允許該裝置以高度的準(zhǔn)確性來傳送液體。當(dāng)液體腔室中的液體由壓電元件的變形賦予壓力時(shí)，如果液體腔室在其結(jié)構(gòu)和體積方面存在誤差，從液體腔室向裝置外面?zhèn)魉偷囊后w量可能不會準(zhǔn)確。當(dāng)至少一個(gè)液體腔室包括多個(gè)液體腔室時(shí)，允許液體腔室具有準(zhǔn)確的深度和結(jié)構(gòu)的該裝置能確保穩(wěn)定和準(zhǔn)確的液體傳送。
在如上構(gòu)成的該裝置中，由于在由第一層增強(qiáng)的振動(dòng)板上形成至少一個(gè)壓電元件，因此當(dāng)在振動(dòng)板上形成壓電元件而給振動(dòng)板施加了應(yīng)力的時(shí)候，防止了振動(dòng)板發(fā)生變形。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，即使當(dāng)采用其作為振動(dòng)板的第二層是由薄金屬層構(gòu)成的層疊部件時(shí)，在作為振動(dòng)板的第二層上高度穩(wěn)定地層疊壓電元件，允許液體輸送裝置在以相對較低電壓驅(qū)動(dòng)壓電元件的時(shí)候能高度穩(wěn)定和可靠的傳送液體。
上述第二目的由提供一種制造至少一個(gè)液體輸送裝置的方法的本實(shí)用新型的第二方面來實(shí)現(xiàn)，該裝置包括至少一個(gè)壓電元件，在驅(qū)動(dòng)電壓施加在該元件上時(shí)，該元件變形；以及至少一個(gè)液體腔室，它存儲液體，并且被形成為與所述至少一個(gè)壓電元件相對。液體腔室內(nèi)的液體由該至少一個(gè)壓電元件的變形來賦予壓力，從而將液體傳送至該至少一個(gè)液體輸送裝置的外面。該方法包括層疊部件形成步驟、液體腔室形成步驟、以及壓電層形成步驟。在層疊部件形成步驟中，形成包括彼此結(jié)合成一體的第一層和第二層的層疊部件。第二層對第一層的蝕刻所采用的條件具有抵抗力。在液體腔室形成步驟中，形成至少一個(gè)液體腔室，從而在層疊部件形成步驟中形成的層疊部件在僅基本上蝕刻第一層的條件下進(jìn)行蝕刻，從而第一層的與至少一個(gè)液體腔室相對應(yīng)的至少一個(gè)部分被除去至使得第二層的與第一層的所述至少一個(gè)部分相對應(yīng)的至少一個(gè)部分暴露出來的程度，由此形成至少一個(gè)液體腔室。第二層構(gòu)成振動(dòng)板，并且從中已經(jīng)除去了第一層的至少一個(gè)部分的第二層的至少一個(gè)部分作為振動(dòng)板的振動(dòng)部分，它因?yàn)橹辽僖粋€(gè)壓電元件的變形而振動(dòng)。在壓電層形成步驟中，至少一個(gè)壓電層形成為在層疊部件的第二層的相對兩個(gè)表面的遠(yuǎn)離第一層的一個(gè)表面上的至少一個(gè)壓電元件。在液體腔室形成步驟之前或者之后進(jìn)行壓電層形成步驟。
在上述本實(shí)用新型第二方面的方法中，在液體腔室形成步驟中，第二層作為蝕刻阻擋器，僅有第一層被蝕刻。因此，可以高度準(zhǔn)確地形成具有準(zhǔn)確深度和結(jié)構(gòu)的液體腔室。當(dāng)至少一個(gè)液體腔室包括多個(gè)液體腔室時(shí)，允許液體腔室具有準(zhǔn)確的深度和結(jié)構(gòu)的該方法能確保穩(wěn)定和準(zhǔn)確的液體傳送。在壓電層形成步驟中，在第二層由第一層增強(qiáng)或者做背襯而提高了剛度的狀態(tài)下，在該第二層上形成壓電元件。因此，即使當(dāng)在其上形成壓電元件而在第二層上作用應(yīng)力的時(shí)候，第二層可以承受該應(yīng)力，并不會有發(fā)生變形的困擾，從而第一層和第二層可以高度可靠的保持結(jié)合，而不會彼此分開。尤其是，當(dāng)在液體腔室形成步驟之前執(zhí)行壓電層形成步驟的時(shí)候，換句話說，在由其中尚未形成液體腔室的第一層增強(qiáng)的第二層上形成壓電元件，即使第一層和第二層在壓電層形成步驟中承受了非常嚴(yán)格的處理?xiàng)l件之后，第一層和第二層也能夠以更加提高的穩(wěn)定性保持結(jié)合，其中所述非常嚴(yán)格的處理?xiàng)l件例如是在有機(jī)物質(zhì)分解的較高溫度下進(jìn)行的熱處理。
另外，在上述結(jié)構(gòu)中，即使當(dāng)采用其作為振動(dòng)板的第二層是由薄金屬層構(gòu)成的層疊部件時(shí)，在由第一層增強(qiáng)的(作為振動(dòng)板的)第二層上高度穩(wěn)定地層疊壓電元件，從而液體輸送裝置能夠在以相對較低電壓驅(qū)動(dòng)壓電元件的時(shí)候能高度穩(wěn)定和可靠的傳送液體。
在涉及到上述第一方面的液體輸送裝置的權(quán)利要求中出現(xiàn)的特征適用于上述方法。


通過結(jié)合附圖閱讀本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施方案的以下詳細(xì)描述，可以更好的理解本實(shí)用新型上述和其它目的、特征、優(yōu)點(diǎn)和技術(shù)以及工業(yè)意義，其中圖1為根據(jù)本實(shí)用新型構(gòu)成的壓電噴墨記錄頭的分解透視圖；圖2A為圖1的噴墨記錄頭沿著圖1的1-1線剖開的剖視圖，并且圖2B為圖1的噴墨記錄頭沿著圖1的2-2線剖開的剖視圖；圖3為圖1的噴墨記錄頭的墨水存儲部分的分解透視圖；圖4顯示出用于生產(chǎn)該壓電噴墨記錄頭的工藝步驟；圖5為用于說明作為形成PZT膜的一個(gè)方法的氣溶膠沉積(AD)方法的視圖；圖6顯示出作為用于形成PZT膜的另一個(gè)方法的溶膠凝膠方法的工藝步驟；并且圖7顯示出用于生產(chǎn)壓電噴墨記錄頭的另一個(gè)工藝步驟。
具體實(shí)施方式
下面將參照這些附圖對本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方案進(jìn)行說明。
首先參照圖1的分解透視圖，該圖顯示出根據(jù)作為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施方案的方法構(gòu)成的以壓電噴墨記錄頭6的形式的液體輸送裝置。
如圖1所示，該壓電噴墨記錄頭6具有一層疊結(jié)構(gòu)，它包括一壓電元件20b、一振動(dòng)板20a、一空腔板14、一隔板13、兩個(gè)集管板(第二和第一集管板)12、11以及一噴嘴板43，它們沿著從頭6的頂部到底部的方向按照這種順序布置。
壓電元件20b、振動(dòng)板20a和多個(gè)單獨(dú)電極24(將在下面進(jìn)行說明)相互協(xié)作以提供一施壓部件20?？涨话?4、隔板13、兩塊集管板11、12以及噴嘴板43協(xié)作以提供一墨水存儲部分10。
形成墨水存儲部分10的每塊板11、12、13、14、43的厚度為約50μm至約150μm。
作為墨水存儲部分10的最下面層的噴嘴板43為由合成樹脂形成的細(xì)長板部件。噴嘴板43具有多個(gè)噴墨噴嘴54，每個(gè)噴嘴具有非常小的直徑。噴嘴54穿過噴嘴板43的厚度形成為沿著噴嘴板43的縱向(即第一方向)延伸的兩個(gè)直排，從而每一排的噴嘴54彼此以非常小的間隔距離“w”(圖3)等距離的間隔開，并且這兩排中的一個(gè)排的每個(gè)噴嘴54沿著噴嘴板43的縱向插入到另一排的相鄰兩個(gè)噴嘴54之間。因此噴嘴54以之字形或者交錯(cuò)的方式形成為兩排。
第一集管板11是疊在噴嘴板43的上表面上的長條形板狀部件，在其自身的上表面中，具有一對向上打開的集管凹槽11a和11a。
第二集管板12是疊在第一集管板11的上表面上的長條形板狀部件，并具有一對集管開口12a和12a，這兩個(gè)開口分別作為墨水通道的一部分。兩個(gè)集管開口12a和12a穿過第二集管板12的厚度形成，從而兩個(gè)集管開口12a和12a分別在兩個(gè)直排噴嘴54的相對側(cè)上延伸。在第二集管板12上形成的集管開口12a和12a分別與第一集管板11中形成的集管凹槽11a和11a相對準(zhǔn)，并在它們的平面視圖中具有與集管凹槽11a和11a基本同樣的形狀。兩個(gè)集管開口12a和12a中的每一個(gè)與兩個(gè)集管凹槽11a和11a中對應(yīng)的一個(gè)相配合，以限定集管腔室。每個(gè)集管開口12a和12a在其平面圖中與在空腔板14中形成的兩排液體腔室16(如下所述)中的對應(yīng)一排相對準(zhǔn)，從而每個(gè)集管開口12a在沿著空腔板14的縱向延伸的對應(yīng)排的液體腔室16之上延伸。
位于第二集管板12之上并且與第二集管板12之間插入有隔板13的空腔板14是作為墨水存儲部分10的最上層的長條形板部件?？涨话?4具有穿過其厚度形成的兩排液體腔室16，從而兩排液體腔室16沿著與空腔板14的縱向(即第一方向)平行的空腔板14的中心線延伸。在板11、12、13、14都彼此疊置的狀態(tài)下，每個(gè)液體腔室的遠(yuǎn)離隔板13的上部處于打開狀態(tài)。
兩排液體腔室16位于空腔板14的中心線的相應(yīng)兩側(cè)上。這兩排中的一排的每個(gè)液體腔室16沿著這些排的延伸方向插入在另一排的相鄰液體腔室16之間。每個(gè)液體腔室16具有沿著與上述其中心線垂直的空腔板14的第二方向(即，橫向方向)延伸的細(xì)長形狀。
液體腔室16的相應(yīng)內(nèi)端16a通過各自的小直徑通孔17與噴嘴板43的對應(yīng)噴嘴54相通，所述通孔17按照之字形方式穿過隔板13、第一和第二集管板11和12中每一個(gè)的厚度形成為兩排。另一方面，兩排中的一排的液體腔室16的各外端16b與集管板11和12的兩個(gè)集管腔室中的對應(yīng)的一個(gè)通過兩排通孔18中的對應(yīng)一排相通，所述通孔18穿過隔板13的厚度形成，從而通孔18的排的位置分別靠近隔板13的相對長側(cè)邊緣；另一排的液體腔室16的各外端16b通過隔板13的另一排通孔18與另一個(gè)集管腔室相通。如圖3中的放大視圖(圓圈部分”b”)所示，兩排液體腔室16的各外端16b在空腔板14的下表面中形成，從而外端16b僅朝下打開。
振動(dòng)板20a在其縱向相對端部的其中一個(gè)處具有兩個(gè)供應(yīng)孔19和19，它們穿過其厚度形成；空腔板14在其縱向相對端部的其中一個(gè)處具有兩個(gè)供應(yīng)孔19a和19a，它們穿過其厚度形成；隔板13在其縱向相對端部的其中一個(gè)處具有兩個(gè)供應(yīng)孔19b和19b，它們穿過其厚度形成。振動(dòng)板20a的供應(yīng)孔19和19、空腔板14的供應(yīng)孔19a和19a、隔板13的供應(yīng)孔19b和19b彼此沿著板疊置的方向相對準(zhǔn)，并且與第二集管板12的兩個(gè)集管開口12a和12a相通。
從墨盒向兩個(gè)集管腔室11a，12a；11a，12a通過供應(yīng)孔19、19a、19b供應(yīng)的墨水通過各自的通孔18分配給液體腔室16，然后通過通孔17到達(dá)與液體腔室16對應(yīng)的噴嘴54。
施壓部件20用于改變在液體存儲部分10中形成的每個(gè)液體腔室16的體積，并作為通過向其施加電壓來操作的壓電促動(dòng)器。施壓部件20疊放在墨水存儲部分10的上表面上(即作為墨水存儲部分10的最上層的空腔板14的上表面上)，并具有關(guān)閉所有的液體腔室16的上開口的矩形形狀。施壓部件20由屬于金屬板部件的振動(dòng)板20a、設(shè)置在振動(dòng)板20a的相對表面中的遠(yuǎn)離墨水存儲部分10的一個(gè)表面上并且使得振動(dòng)板20a振動(dòng)的壓電元件20b、以及設(shè)置在壓電元件20b的上表面上的多個(gè)單獨(dú)電極24構(gòu)成。
壓電元件20b在振動(dòng)板20a的上述一個(gè)表面上形成，并是一個(gè)應(yīng)力產(chǎn)生部件，用于在振動(dòng)板20a中產(chǎn)生應(yīng)力并由此使其變形。壓電元件20b以鋯酸鈦酸鉛作為主要成分(以下簡稱為PZT)來形成，該鋯酸鈦酸鉛是鈦酸鉛和鋯酸鉛的固體溶液，它是鐵電體。壓電元件20b厚度約為3μm-約20μm。通過沿著一個(gè)特定方向向鐵電體PZT施加電壓使之極化，并在停止施加電壓之后保持極化。也就是，在PZT中保持極化作用(殘余電介質(zhì)極化)。當(dāng)向極化的PZT施加電壓時(shí)，PZT發(fā)生應(yīng)變。在該實(shí)施方案中，PZT(壓電元件20b)被極化，使得極化方向垂直于振動(dòng)板20的平面。
壓電元件20b的厚度相對于振動(dòng)板20a的厚度(剛性)具有最佳范圍。當(dāng)振動(dòng)板20a的厚度(剛性)提高時(shí)，使得振動(dòng)板20a變形需要較大的作用力。如果壓電元件20b的厚度提高，在場強(qiáng)度是常數(shù)的情況下，由壓電元件20b所產(chǎn)生的作用力可以提高，但是需要更高的電壓來驅(qū)動(dòng)壓電元件20b。
在傳統(tǒng)的壓電促動(dòng)器中，已經(jīng)采用了例如厚度不小于約幾十微米(μm)的壓電元件。具有這種厚度的壓電元件是通過首先采用刮刀方法或者絲網(wǎng)印刷方法來提供一個(gè)PZT生片、然后燒烤該生片來制造的。在這種方法中，難以形成其厚度范圍在幾微米(μm)至大約10μm的壓電元件。因此傳統(tǒng)的壓電促動(dòng)器需要高驅(qū)動(dòng)電壓。同時(shí)，采用化學(xué)氣相沉積方法和濺射方法來形成其厚度大約1μm的層。盡管在本實(shí)用新型中可以采用化學(xué)氣相沉積方法和濺射方法，但是本實(shí)用新型適合于采用以下方法來在振動(dòng)板20a中形成足夠的應(yīng)力。
在本實(shí)用新型中，適合于采用氣溶膠沉積方法(以下簡稱為AD方法)或者溶膠凝膠方法來形成壓電元件20b。以下參考圖4-6詳細(xì)解釋AD方法和溶膠凝膠方法。
由于采用如下所述的其中振動(dòng)板20a和空腔板14彼此層壓或者一體地疊置的包層或者層疊元件來提供振動(dòng)板20a，振動(dòng)板20a具有覆蓋空腔板14的相對主表面的其中一個(gè)表面的全部的尺寸。但是在該實(shí)施方案中的壓電元件20b僅在振動(dòng)板20a的相對主表面的其中一個(gè)表面的一個(gè)區(qū)域上形成，該區(qū)域與在空腔板14形成的多個(gè)液體腔室16相對應(yīng)。壓電元件20可以對每個(gè)液體腔室16單獨(dú)形成，或者在振動(dòng)板20a的上述一個(gè)主表面上的全部表面上形成。
在壓電元件20b的上表面(也就是其相對主表面的遠(yuǎn)離振動(dòng)板20a的一個(gè)表面)上，設(shè)置單獨(dú)電極24，從而單獨(dú)電極24分別與空腔板14的液體腔室16相對準(zhǔn)。更具體的說，如圖1中的放大視圖(圓圈部分a)中所示，按照之字形方式沿著壓電元件20a的第一方向(也就是縱向)將單獨(dú)電極24設(shè)置為兩排，每個(gè)單獨(dú)電極24是從壓電元件20b的寬度中央部分朝著與第一方向垂直的第二方向延伸的細(xì)長帶狀。在該實(shí)施方案中，每個(gè)單獨(dú)電極24的寬度在其平面圖中比每個(gè)液體腔室16的寬度略小。
振動(dòng)板20a由導(dǎo)電金屬材料形成，并與單獨(dú)電極24相配合，將壓電元件20b夾在其間。振動(dòng)板20a用作公共電極，它為所有的液體腔室16所共用。
在施壓部件20的上表面上，疊置有具有多個(gè)彼此獨(dú)立的并且分別與單獨(dú)電極24相連接的導(dǎo)線(未顯示)的柔性扁平電纜40。每個(gè)單獨(dú)電極24通過相應(yīng)的導(dǎo)線與電源和信號源(兩者都未示出)電連接。
當(dāng)通過柔性扁平電纜40在所有單獨(dú)電極24和振動(dòng)板20a之間施加比在進(jìn)行正?；蛲ǔ娔僮鲿r(shí)所施加的電壓更高的電壓時(shí)，在介入在單獨(dú)電極24和振動(dòng)板20a之間的壓電元件20b中的相應(yīng)部分被極化，由此提供了在其上施加有用于噴墨操作的電壓時(shí)承受應(yīng)變的活性部分。在與在本實(shí)施方案中一樣在與所有液體腔室16相對應(yīng)的區(qū)域上形成有壓電元件20b的情況下，或者在振動(dòng)板20a的整個(gè)一個(gè)主表面上形成有壓電元件20b的情況下，該壓電元件20b包括多個(gè)活性部分。在該壓電元件20b形成用于每個(gè)液體腔室16的情況下，壓電元件20b構(gòu)成該活性部分。與相應(yīng)活性部分相對應(yīng)并且與在空腔板14中通過如下所述的蝕刻形成的相應(yīng)液體腔室16相對應(yīng)的振動(dòng)板20a的相應(yīng)部分作為振動(dòng)部分，該振動(dòng)部分因?yàn)榛钚圆糠值淖冃味駝?dòng)。振動(dòng)板20a和空腔板14由板狀金屬部件也就是其中兩個(gè)板20a和14彼此一體地結(jié)合的層疊部件或者金屬包層部件來提供。作為金屬包層部件的第一金屬部件的振動(dòng)板20a是厚度約為10μm至約50μm的軋制金屬板，而作為金屬包層部件的第二金屬部件的空腔板14是利用蝕刻形成有多個(gè)液體腔室。
由于振動(dòng)板20a和空腔板14由整體的金屬包層部件來提供，因此振動(dòng)板20a需要具有對在空腔板14中形成液體腔室16所采用的蝕刻的抵抗性。鑒于此，根據(jù)相對于形成液體腔室16所采用的蝕刻劑的溶解程度，確定用于振動(dòng)板20a和空腔板14的各自材料的組合。例如，當(dāng)振動(dòng)板20a由鈦合金形成時(shí)，空腔板14由不銹鋼、鋁合金以及鎳合金中的任意一種來形成。
用于振動(dòng)板20a和空腔板4的材料的組合可以根據(jù)離子化傾向或者腐蝕電位來確定。盡管考慮了電化腐蝕，但是振動(dòng)板20a可以由其離子化傾向比用于空腔板14的金屬的離子化傾向低的金屬來形成，也就是其腐蝕電位比用于空腔板14的金屬的腐蝕電位高。
通過利用蝕刻劑來蝕刻空腔板14而形成每個(gè)液體腔室16，從而每個(gè)液體腔室16的相對開口中的一個(gè)在空腔板14的下表面中打開，而另一個(gè)開口由振動(dòng)板20a所關(guān)閉，由此形成其形式分別為凹槽的液體腔室16。也就是，每個(gè)液體腔室16的深度(也就是從振動(dòng)板20a和空腔板14的層疊方向看的腔室16的高度)以高度的準(zhǔn)確性與空腔板14的厚度相等。
在本實(shí)施方案中，分別用于板11-13的板狀金屬部件由不銹鋼、鎳合金等形成，并利用環(huán)氧樹脂類型的粘合劑或采用擴(kuò)散結(jié)合而彼此結(jié)合在一起。
在如此構(gòu)成的壓電墨水噴墨記錄頭6中，當(dāng)通過柔性扁平電纜40(單獨(dú)電極24連接至正電極，振動(dòng)板20a接地)向任一個(gè)單獨(dú)電極24施加電壓時(shí)，沿著與極化方向的相同方向產(chǎn)生電場。因此選擇性驅(qū)動(dòng)剛剛位于單獨(dú)電極24之下的活性部分，該活性部分被施加了電壓，從而活性部分沿著與極化方向相垂直的方向收縮。在該情況中，由于振動(dòng)板20a不收縮，壓電元件20b的活性部分以及振動(dòng)板20a的對應(yīng)振動(dòng)部分發(fā)生變形，在該實(shí)施方案中是朝著振動(dòng)板20a變形，也就是，變形為一個(gè)朝著對應(yīng)的液體腔室16突出的凸起形狀。
結(jié)果，液體腔室16被選擇性的加壓，該液體腔室16的體積減少。因此，在液體腔室16內(nèi)的墨水的壓力被提高，并且墨水的壓力傳導(dǎo)給對應(yīng)噴嘴54，從而墨滴從噴嘴54中噴射。當(dāng)停止施加電壓時(shí)，壓電元件20b的活性部分和已經(jīng)變形的振動(dòng)板20a的振動(dòng)部分返回到原始狀態(tài)，液體腔室16的體積返回到原始值。在這種情況下，由于液體腔室16被減壓，墨水從墨水供應(yīng)部分(也就是從適當(dāng)?shù)囊粋€(gè)墨盒61)被吸入到液體腔室16內(nèi)。因此噴墨記錄頭6的狀態(tài)返回至其原始狀態(tài)，其中沒有進(jìn)行噴墨操作。
在壓電噴墨記錄頭6中保持的墨水(在其噴射之前的墨水)沿著與墨水噴射所朝著的方向的相對方向上受到作用在其上的負(fù)壓。因此在沒有施加電壓的情況下，沒有墨水從朝下打開的噴嘴54噴射，并且因此，傳送至噴嘴54的墨水形成彎液面。
以下參考圖4-6，將描述制造如上構(gòu)成的壓電噴墨記錄頭6的方法。
圖4是顯示制造本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施方案的壓電噴墨記錄頭6的步驟的視圖。該步驟包括軋制步驟(S1)、液體腔室形成步驟(S2)、壓力加工步驟(S3)、遮蔽步驟(S4)、PZT層形成步驟(S5)、退火步驟(S6)、電極印刷步驟(S7)、極化步驟(S8)以及組裝步驟(S9)。在該實(shí)施方案中這些步驟按序執(zhí)行。
在軋制步驟(S1)中，制造用于噴墨記錄頭6的由振動(dòng)板20a和空腔板14構(gòu)成的金屬包層部件。在該軋制步驟中，將用于空腔板14的不銹鋼部件和用于振動(dòng)板20a的鈦合金部件通過軋制而層疊或者彼此結(jié)合。
軋制步驟(S1)之后是液體腔室形成步驟(S2)，其中通過對金屬包層部件的空腔板14進(jìn)行蝕刻形成多個(gè)液體腔室16。更詳細(xì)的說，首先在金屬包層部件的不銹鋼部件(用于空腔板14)的表面上形成抗蝕劑30，從而僅覆蓋不形成液體腔室16的部分。然后沿著圖4中S2所示的箭頭方向，噴加或者滴加氯化鐵蝕刻劑，該蝕刻劑蝕刻用于空腔板14的不銹鋼部件，但是不蝕刻用于振動(dòng)板20a的鈦合金部件，由此對空腔板14的非抗蝕劑區(qū)域(空腔板14的沒有覆蓋抗蝕劑30的區(qū)域)進(jìn)行蝕刻。因此以高度的準(zhǔn)確性形成多個(gè)液體腔室16，它們分別具有與抗蝕劑30的開口相對應(yīng)的寬度以及與空腔板14的厚度對應(yīng)的深度。在已經(jīng)完成蝕刻之后，從空腔板14上除去抗蝕劑30。
液體腔室形成步驟(S2)之后是壓力加工步驟(S3)，其中在振動(dòng)板20a和空腔板14的預(yù)定位置處利用壓力來沖出墨水供應(yīng)孔19、19a。
隨后進(jìn)行遮蔽步驟(S4)以利用遮蔽部件來覆蓋或者遮住振動(dòng)板20a的表面的其上不在以下的PZT層形成步驟(S5)中形成壓電元件20b的那一部分。由于壓電元件20b通過遮蔽部件來形成，因此沒有在整個(gè)振動(dòng)板20a的表面上形成壓電元件20b，而是僅在振動(dòng)板20a的表面上的所需區(qū)域上形成。換句話說，僅在與空腔板14中形成的多個(gè)液體腔室16相對應(yīng)的所需區(qū)域上形成壓電元件20b。
遮蔽步驟(S4)之后是PZT層形成步驟(S5)，用于在振動(dòng)板20a的上表面上形成作為壓電元件20b的壓電層。在本實(shí)用新型的PZT層形成步驟中，通過以下將參考圖5所述的AD方法(S51)，或者以下參考圖6所述的溶膠凝膠方法(S52)，形成厚度約為3μm至約20μm的致密壓電元件20b。
圖5是解釋作為本實(shí)用新型采用的PZT層形成方法的一個(gè)示例的AD(氣溶膠沉積)方法(S51)的視圖。在AD方法中，包括具有亞微米級的平均直徑(小于1μm)的PZT的微細(xì)顆粒的氣流被噴加在其上要形成PZT薄膜的目標(biāo)的表面上，從而將PZT的微細(xì)顆粒固定在該表面上。如圖5所示，PZT粉末存儲在貯槽120中，并通過從氣瓶124通過管123提供的壓縮氣體所吹起。由該壓縮氣體所吹起的PZT粉末要被從貯槽120的開口125通過管127傳送給沉積腔室130，并以壓縮空氣作為介質(zhì)或者載氣。用于作為傳送介質(zhì)來傳送PZT粉末的氣體是例如氦氣或者氮?dú)狻?br> 在沉積腔室130中，將PZT粉末噴在振動(dòng)板20a上。在沉積腔室130的頂棚部分，設(shè)置噴嘴部件132用于將從貯槽120通過管127傳送的PZT粉末沿著向下的方向噴射。
在沉積腔室130中設(shè)置平臺(未顯示)，從而該平臺的位置低于噴嘴部件132，而與噴嘴部件132相對。在平臺上，設(shè)置金屬包層部件，也就是與其中已經(jīng)在上述液體腔室形成步驟(S2)形成了液體腔室16的空腔板14一體地形成的振動(dòng)板20a。平臺設(shè)置成可以沿著與平臺和噴嘴部件132相對的方向垂直的水平X-Y平面移動(dòng)。金屬包層部件設(shè)置在平臺上，從而振動(dòng)板20a與噴嘴部件132相對。
真空泵133連接至沉積腔室130，從而使得沉積腔室130內(nèi)部除氣或者脫氣。當(dāng)PZT粉末噴在振動(dòng)板20a上時(shí)，通過真空泵133將沉積腔室130內(nèi)部減壓至預(yù)定壓力。
從貯槽120送來的PZT粉末從噴嘴部件132高速噴在作為目標(biāo)的振動(dòng)板20a上。所噴的PZT粉末的動(dòng)能通過與振動(dòng)板20a碰撞而轉(zhuǎn)換為熱能。由于該熱能，PZT的顆粒結(jié)合或者聯(lián)結(jié)在一起，由此在振動(dòng)板20a的上表面上形成壓電元件20b。由于設(shè)置在平臺上的金屬包層部件沿著X-Y平面移動(dòng)，因此PZT粉末可以均勻的噴在振動(dòng)板20a的上表面上，從而可以在振動(dòng)板20a的沒有被遮蔽部件所覆蓋的部分上形成均勻致密的壓電元件20b。
在AD方法中(S51)，由于PZT粉末需要被以高速噴在所需的目標(biāo)上，因此該目標(biāo)不可避免地要接收大量的沖擊或者振動(dòng)。在制造壓電噴墨記錄頭6的該方法中，在由金屬包層部件所提供的振動(dòng)板20a上形成PZT層(壓電元件20b)。換句話說，不是在作為一個(gè)單獨(dú)的部件的振動(dòng)板20a上、而是在由空腔板14加以背襯或者增強(qiáng)的并且具有較高剛性的振動(dòng)板20a上形成壓電元件20b。因此，即使振動(dòng)板20a的厚度小至約10μm至約50μm，振動(dòng)板20a也能足以承受在噴PZT粉末時(shí)作用在其上的沖擊。
以下參考圖6，描述作為本實(shí)用新型采用的PZT層形成方法的另一個(gè)示例的溶膠凝膠方法(S52)。在溶膠凝膠方法(S52)中，可以用于形成壓電元件20b的金屬氫氧化物水合絡(luò)合物、也就是溶膠進(jìn)行脫水處理，以提供凝膠，將所獲得的凝膠進(jìn)行加熱和燒烤以提供無機(jī)氧化物。
為了根據(jù)溶膠凝膠方法(S52)形成壓電元件20b，將鈦、鋯、鉛和其它金屬成分的各自醇鹽與水和醇混合進(jìn)行水解，由此提供了溶膠組合物形式的PZT前體溶液。如圖6所示，溶膠凝膠方法包括將要描述的旋涂PZT前體溶液的旋涂步驟(S521)、干燥步驟(S522)、燒烤步驟(S523)以及預(yù)退火步驟(S524)。
在旋涂步驟(S521)中，將如上制備的PZT前體溶液通過旋涂施加在振動(dòng)板20a的上表面上。PZT前體溶液涂布在如上所述由金屬包層部件提供的振動(dòng)板20a上。PZT前體溶液的涂布方法不限于旋涂，但是可以適當(dāng)?shù)夭捎萌魏纹渌Ｓ玫耐坎挤椒?，例如浸涂、輥涂、棒涂和絲網(wǎng)印刷。
旋涂步驟(S521)之后是干燥步驟(S522)，其中在75℃至200℃的溫度下將涂布在振動(dòng)板20a上的PZT前體溶液干燥5分鐘，由此蒸發(fā)溶劑。還可以在這樣干燥(加熱)的層上再涂布PZT前體溶液，以提高其厚度。
干燥步驟(S522)之后是燒烤步驟(S523)，其中在適當(dāng)?shù)臏囟认聦⒏稍锏膶訜具m當(dāng)?shù)臅r(shí)間，而使得溶膠組合物的層轉(zhuǎn)變?yōu)槟z，并使得有機(jī)物質(zhì)從該層上除去。在該實(shí)施方案中，在350℃-450℃的溫度下將該層燒烤5分鐘。按照所需的次數(shù)，例如4次或以上，重復(fù)旋涂步驟(S521)、干燥步驟(S522)和燒烤步驟(S523)，從而形成具有所需厚度的壓電前體層。通過那些干燥和去油脂處理，溶液中的金屬醇鹽形成金屬-氧化物-金屬網(wǎng)絡(luò)。
然后在預(yù)退火步驟(S524)，將壓電前體層進(jìn)行預(yù)退火，其中通過熱處理使得壓電前體層結(jié)晶。在該步驟(S524)，壓電前體層在氧氣中在700℃燒烤1分鐘，從而壓電前體層轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂锈}鈦礦晶體結(jié)構(gòu)的金屬氧化物層。因此，形成壓電元件20b。
在上述溶膠凝膠方法(S52)中，重復(fù)進(jìn)行熱處理。在該方面，在厚度約為10μm-約50μm的振動(dòng)板20a上形成壓電元件20b，振動(dòng)板20a會因?yàn)檎駝?dòng)板20a和壓電元件20b之間的熱膨脹系數(shù)之間的差異而發(fā)生卷曲。但是在制造壓電噴墨記錄頭6的該方法中，不是在作為一個(gè)或者單獨(dú)的部件的振動(dòng)板20a上、而是在與空腔板14相結(jié)合或者加以背襯的振動(dòng)板20a上形成壓電元件20b。換句話說，在由空腔板14增強(qiáng)并且剛性提高的振動(dòng)板20a上形成壓電元件20b。因此，即使振動(dòng)板20a是厚度約為10μm-約50μm的薄的類型，但是能有效避免振動(dòng)板20a的卷曲。
如果進(jìn)行制造的元件發(fā)生卷曲或者其它變形，不希望元件的處理變得麻煩。另外，在進(jìn)行卷曲或者變形的校正或者改善的同時(shí)進(jìn)行組裝步驟等，勢必降低了制造效率。當(dāng)元件發(fā)生過度卷曲或者變形時(shí)，該元件不能被接受，作為缺陷產(chǎn)品來處理。但是該實(shí)施方案的方法能有效地防止發(fā)生卷曲或者變形，從而所需的噴墨記錄頭6的制造產(chǎn)率提高。
在已經(jīng)進(jìn)行了PZT層形成步驟(S5)之后，也就是在已經(jīng)采用上述AD方法(S51)或者溶膠凝膠方法(S52)形成了壓電元件20b之后，進(jìn)行退火步驟(S6)，用于構(gòu)成在PZT層形成步驟(S5)中形成的壓電元件20b的PZT的晶體生長。在退火步驟(S6)中，進(jìn)行高溫?zé)崽幚?。根?jù)在PZT層形成步驟(S5)中采用的層形成方法來適當(dāng)?shù)拇_定退火條件。當(dāng)采用AD方法(S51)形成壓電元件20b時(shí)，在600℃-750℃的溫度下進(jìn)行約1小時(shí)的熱處理。當(dāng)采用溶膠凝膠方法(S52)形成壓電元件20b時(shí)，在600℃-1200℃的溫度下采用RTA(快速熱退火)爐進(jìn)行約0.1-10分鐘的熱處理。
在該實(shí)施方案中，如上所述，在退火步驟(S6)中的元件具有更高的剛性，即使在退火步驟(S6)中如上所述的高溫?zé)崽幚碇?，該元件的?gòu)成部件也不會發(fā)生分離或者變形。
退火步驟(S6)之后是電極印刷步驟(S7)，其中在壓電元件20b的上表面上形成單獨(dú)電極24。壓電元件20b的上表面覆蓋有遮蔽部件，該遮蔽部件具有圖案，從而具有與要和各液體腔室16相對齊而形成的單獨(dú)電極24相對應(yīng)的通孔。然后在如上具有圖案的遮蔽部件上印刷電極糊料，以形成單獨(dú)電極24。在壓電元件20b的上表面上的與各液體腔室16相對應(yīng)的各部分上印刷的糊料首先在預(yù)定條件下干燥，然后燒烤成為各金屬層。
然后進(jìn)行極化步驟(S8)，以使得被單獨(dú)電極14和振動(dòng)板20a所夾著的壓電元件20b的各部分極化，從而提供如上所述的活性部分。在該極化步驟(S8)中，在壓電元件20b上安裝柔性扁平電纜40，將在電極印刷步驟(S7)中形成的單獨(dú)電極24電連接至與各單獨(dú)電極24相對應(yīng)的柔性扁平電纜40的導(dǎo)線。然后向壓電元件20b施加比在墨水噴射操作中所施加的電壓還高的電壓，同時(shí)單獨(dú)電極24連接至正電極，振動(dòng)板20a接地。結(jié)果，壓電元件20b沿著與振動(dòng)板20a的平面垂直的方向極化，也就是沿著壓電元件20b的厚度方向，從壓電元件20b的上表面朝著振動(dòng)板20a被極化。因此，形成活性部分，它在向其施加電壓時(shí)在壓電層20b的各部分處發(fā)生應(yīng)變。
極化步驟(S8)之后是組裝步驟(S9)，其中將其上疊加有極化的施壓部件20的空腔板14用粘合劑粘接至部分構(gòu)成墨水存儲部分10的其它板。在其它板中，通過蝕刻提前形成集管腔室、連通孔等。因此制造了其中施壓部件20疊加在墨水存儲部分10上的壓電噴墨記錄頭6。將如此制造的壓電噴墨記錄頭6安裝在噴墨記錄裝置的主體上。
在所示實(shí)施方案的噴墨記錄頭6和其制造方法中，振動(dòng)板20a和空腔板14由金屬包層部件來提供，在該金屬包層部件中，對蝕刻具有相互不同的抵抗性的各金屬軋制片彼此疊加或?qū)盈B。這種結(jié)構(gòu)能夠高度準(zhǔn)確的形成液體腔室16，從而提高了壓電噴墨記錄頭6的記錄特性。
由于振動(dòng)板20a和空腔板14由上述金屬包層部件來提供，因此振動(dòng)板20a和空腔板14足以承受在上述PZT層形成步驟(S5)和退火步驟(S6)中進(jìn)行的處理。因此，可以根據(jù)本實(shí)用新型制造具有薄型壓電元件20b的壓電噴墨記錄頭6。
在通過本實(shí)用新型中采用的AD方法(S51)或者溶膠凝膠方法(S52)形成壓電元件20b時(shí)，可以有效和穩(wěn)定的形成其厚度在約3μm-約20μm范圍內(nèi)的壓電元件20b。因此，本實(shí)用新型可以制造在向壓電元件20b施加較低電壓時(shí)可以傳送液體的液體輸送裝置。
通過AD方法(S51)或者溶膠凝膠方法(S52)形成的壓電元件20b的壓電層經(jīng)受退火處理(S6)，從而可以提高壓電元件20b的壓電特性。
盡管已經(jīng)如上所述僅為進(jìn)行說明而描述了本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方案，但是可以理解，本實(shí)用新型不限于所示實(shí)施方案的細(xì)節(jié)，可以在不脫離本實(shí)用新型如所附權(quán)利要求所限定的精神和范圍的前提下在本領(lǐng)域技術(shù)人員可以作出的各種改變、改動(dòng)和改進(jìn)的情況下進(jìn)行實(shí)施。
在所示的實(shí)施方案中，利用氯化鐵蝕刻劑對由不銹鋼形成的第一金屬軋制片(空腔板14)和鈦合金形成的第二金屬軋制片(振動(dòng)板20a)構(gòu)成的金屬包層部件進(jìn)行蝕刻處理，從而通過蝕刻在空腔板14中形成液體腔室16。第一金屬軋制片可以由鋁合金形成。另外，可以利用氫氟酸蝕刻劑對由鈦合金形成的第一金屬軋制片和不銹鋼形成的第二金屬軋制片構(gòu)成的金屬包層部件進(jìn)行蝕刻處理，從而通過蝕刻在第一金屬軋制片中形成液體腔室16。
另外，可以利用加有氯化鐵的氫氟酸蝕刻劑對由鎳合金形成的第一金屬軋制片和鈦合金形成的第二金屬軋制片構(gòu)成的金屬包層部件進(jìn)行蝕刻處理，從而通過蝕刻在第一金屬軋制片中形成液體腔室16。
在所示的實(shí)施方案中，采用其中兩個(gè)金屬軋制片彼此結(jié)合的金屬包層部件作為由振動(dòng)板20a和空腔板14構(gòu)成的層疊部件。但是層疊部件的材料不限于金屬。可以使用其中具有相互不同的蝕刻特征的兩個(gè)片或者層被層疊的各種層疊部件。例如，可以使用這樣一種層疊部件，其中由玻璃材料形成第一層(空腔板14)并且由陶瓷材料形成第二層(振動(dòng)板20a)，所述層具有各自不同的蝕刻特性，它們彼此結(jié)合或者燒結(jié)成一體。在該層疊部件中，利用氫氟酸蝕刻劑僅蝕刻第一層(空腔板14)。另外，可以采用其中玻璃材料形成的第一層和金屬材料形成的第二層彼此結(jié)合成一體的層疊部件。在該層疊部件中，利用氫氟酸蝕刻劑僅蝕刻第一層(空腔板14)。另外，可以采用其中金屬材料形成的第一層和陶瓷材料形成的第二層、或者金屬材料形成的第一層和玻璃材料形成的第二層通過陽極結(jié)合或者燒結(jié)而結(jié)合的層疊部件。在該層疊部件中，利用氯化鐵蝕刻劑僅蝕刻第一層(空腔板14)。金屬材料的示例包括不銹鋼、鋁合金、鎳合金以及鈦合金。玻璃材料的示例包括硼硅酸鹽玻璃。陶瓷材料的示例包括氧化鋁和氧化鋯。在上述層疊部件中，當(dāng)?shù)诙?振動(dòng)板20a)由陶瓷材料或者玻璃材料形成時(shí)，在形成壓電元件20b之前，在振動(dòng)板20a上通過適當(dāng)?shù)姆椒ɡ珏兏病⑵喑练e或者濺射方法形成導(dǎo)電材料層，從而賦予振動(dòng)板20a以導(dǎo)電性。
在所述實(shí)施方案的壓電噴墨記錄頭6的制造方法中，在已經(jīng)在液體腔室形成步驟(S2)中形成液體腔室16之后，在PZT層形成步驟(S5)中形成壓電元件20b。如圖7所示，該圖顯示了根據(jù)本實(shí)用新型另一個(gè)實(shí)施方案制造壓電噴墨記錄頭6的方法，可以在液體腔室形成步驟(S2)之前進(jìn)行遮蔽步驟(S4)和PZT層形成步驟(S5)。在這種情況下，其上形成有壓電元件20b的金屬包層部件經(jīng)受蝕刻操作，從而通過蝕刻在空腔板14中形成液體腔室16。根據(jù)這種方法，可以在對熱和沖擊具有更高抵抗性的振動(dòng)板20a上形成壓電元件20b。
該實(shí)施方案的方法不僅適用于采用已經(jīng)被處理成具有各自適當(dāng)形狀的一套板部件來制造單個(gè)的噴墨記錄頭6的情況，也適用于采用彼此以矩陣形式連接的多套板部件來制造形成為一個(gè)整體的多個(gè)噴墨記錄頭6。在后者情況中，所制造的整體在極化步驟(S8)之后，在組裝步驟(S9)之前，通過切割而分為單獨(dú)的噴墨記錄頭6。
在所示的實(shí)施方案中，可以在PZT層形成步驟(S5)之前進(jìn)行振動(dòng)板20a的清潔步驟和進(jìn)行底涂處理的步驟，以提高振動(dòng)板20a相對于要在其上形成的壓電元件20b的結(jié)合性。
在所示的實(shí)施方案中，作為兩個(gè)集管板11，12和隔板13，采用金屬板部件。也可以采用其它的板部件，例如玻璃板部件、陶瓷板部件以及由樹脂形成的對墨水具有腐蝕抵抗性的樹脂板部件。當(dāng)結(jié)合采用玻璃板部件和陶瓷板部件時(shí)，各板部件的生片層疊，并彼此燒結(jié)為一體。因此板部件在燒結(jié)時(shí)不是相互獨(dú)立的部件，而是提供一個(gè)整體。
盡管已經(jīng)描述了形式為噴墨記錄頭6的液體輸送裝置作為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方案，但是本實(shí)用新型的原理同樣可以用于各種類型的裝置，只要該裝置用于通過因壓電元件變形而向液體施加壓力來傳送液體即可。
權(quán)利要求1.一種液體輸送裝置，包括至少一個(gè)壓電元件(20b)，在驅(qū)動(dòng)電壓施加到該壓電元件上時(shí)，該壓電元件變形；振動(dòng)板(20a)，其上層疊所述至少一個(gè)壓電元件，并且因?yàn)樗鲋辽僖粋€(gè)壓電元件的變形而振動(dòng)；以及至少一個(gè)液體腔室(16)，它存儲液體，并且靠近所述振動(dòng)板在其相對兩側(cè)的遠(yuǎn)離所述至少一個(gè)壓電元件的一側(cè)上形成，所述至少一個(gè)壓電元件的變形給液體腔室內(nèi)的液體賦予壓力，從而將液體傳送至該裝置的外面，該裝置的特征在于所述至少一個(gè)液體腔室在層疊部件中形成，所述層疊部件包括彼此結(jié)合為一體的第一層(14)和第二層(20a)，從而通過蝕刻使第一層的與所述至少一個(gè)液體腔室相對應(yīng)的至少一個(gè)部分凹陷，以至于使得第二層的與第一層的所述至少一個(gè)部分相對應(yīng)的至少一個(gè)部分暴露出來，第二層構(gòu)成振動(dòng)板，并對第一層蝕刻時(shí)采用的條件具有抵抗性。
2.如權(quán)利要求1的液體輸送裝置，其特征在于還包括至少一個(gè)單獨(dú)電極(24)，所述至少一個(gè)壓電元件的插入到所述至少一個(gè)單獨(dú)電極和振動(dòng)板之間的至少一個(gè)部分被極化，從而得到相對于所述至少一個(gè)液體腔室發(fā)生變形的至少一個(gè)活性部分，所述振動(dòng)板具有至少一個(gè)振動(dòng)部分，它因?yàn)樗鲋辽僖粋€(gè)活性部分的變形而振動(dòng)。
3.如權(quán)利要求1或2的液體輸送裝置，其特征在于第一層和第二層的各材料的結(jié)合選自以下其中的一種不銹鋼和鈦合金、鋁合金和鈦合金、鎳合金和鈦合金、鈦合金和不銹鋼、玻璃和陶瓷、玻璃和金屬、金屬和陶瓷、金屬和玻璃。
4.如權(quán)利要求3的液體輸送裝置，其特征在于金屬是不銹鋼、鋁合金、鎳合金和鈦合金中的一種。
5.如權(quán)利要求3的液體輸送裝置，其特征在于玻璃是硼硅酸鹽玻璃。
6.如權(quán)利要求3的液體輸送裝置，其特征在于陶瓷是氧化鋁或者氧化鋯。
7.如權(quán)利要求1或者2的液體輸送裝置，其特征在于所述至少一個(gè)壓電元件的厚度約為3μm-約20μm。
8.如權(quán)利要求1或者2的液體輸送裝置，其特征在于層疊部件的構(gòu)成振動(dòng)板的第二層的厚度約為10μm-約50μm。
9.如權(quán)利要求1或者2的液體輸送裝置，其特征在于層疊部件的其中形成所述至少一個(gè)液體腔室的第一層的厚度約為50μm-約150μm。
10.如權(quán)利要求1或者2的液體輸送裝置，其特征在于存儲在所述至少一個(gè)液體腔室內(nèi)的液體是墨水，該液體輸送裝置還包括與所述至少一個(gè)液體腔室相通的至少一個(gè)噴嘴(54)，該液體輸送裝置構(gòu)成噴墨記錄頭(6)。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種液體輸送裝置，即使在由相對較低的驅(qū)動(dòng)電壓驅(qū)動(dòng)壓電元件的時(shí)候，也能夠由至少一個(gè)壓電元件給液體腔室中的液體賦予足夠的壓力，從而該裝置將液體從液體腔室傳送至該裝置的外面。該液體輸送裝置包括至少一個(gè)壓電元件；振動(dòng)板，其上層疊壓電元件；以及至少一個(gè)液體腔室，它存儲液體，并且靠近振動(dòng)板在其相對兩側(cè)的遠(yuǎn)離壓電元件的一側(cè)上形成。液體腔室在層疊部件中形成，層疊部件包括彼此結(jié)合為一體的第一層和第二層，從而通過蝕刻使第一層的與至少一個(gè)液體腔室相對應(yīng)的至少一個(gè)部分凹陷，以至于使得第二層的與第一層的至少一個(gè)部分相對應(yīng)的至少一個(gè)部分暴露出來，第二層構(gòu)成振動(dòng)板，并對第一層蝕刻時(shí)采用的條件具有抵抗性。
文檔編號B41J2/175GK2794827SQ20042007399
公開日2006年7月12日 申請日期2004年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月15日
發(fā)明者小林和夫, 菅原宏人 申請人:兄弟工業(yè)株式會社