[發(fā)明專利]液體噴射頭以及液體噴射裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410108474.8
• 申請(qǐng)日: 2014-03-21
• 公開（公告）號(hào): CN104070804A
• 公開（公告）日: 2014-10-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 矢崎士郎
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 精工愛普生株式會(huì)社
• 主分類號(hào): B41J2/045
• 分類號(hào): B41J2/045
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 李洋;尹文會(huì)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及通過(guò)壓電元件的驅(qū)動(dòng)而噴射液體的液體噴射頭、以及具備該液體噴射頭的液體噴射裝置，特別是涉及能夠抑制由壓電元件的驅(qū)動(dòng)時(shí)的應(yīng)力所導(dǎo)致的構(gòu)成部件損傷的液體噴射頭、以及液體噴射裝置。

背景技術(shù)

液體噴射裝置是具備液體噴射頭且從該噴射頭噴射各種液體的裝置。作為該液體噴射裝置，例如有噴墨式打印機(jī)、噴墨式繪圖儀等圖像記錄裝置，最近也能夠活用使極少量的液體準(zhǔn)確地著落于規(guī)定位置這樣的特長(zhǎng)而應(yīng)用于各種制造裝置。例如，應(yīng)用于制造液晶顯示器等彩色濾光片的顯示器制造裝置、形成有機(jī)EL（Electro?Luminescence）顯示器、FED（面發(fā)光顯示器）等的電極的電極形成裝置、制造生物芯片（生物化學(xué)元件）的芯片制造裝置。而且，在圖像記錄裝置用的記錄頭中噴射液態(tài)的墨水，在顯示器制造裝置用的著色材料噴射頭中噴射R（Red）·G（Green）·B（Blue）各著色材料的溶液。另外，在電極形成裝置用的電極材噴射頭中噴射液態(tài)的電極材料，在芯片制造裝置用的生物體有機(jī)物噴射頭中噴射生物體有機(jī)物的溶液。

上述的液體噴射頭構(gòu)成為：將液體導(dǎo)入壓力室，使該壓力室的液體產(chǎn)生壓力變動(dòng)而從與該壓力室連通的噴嘴噴射液體。上述壓力室通過(guò)對(duì)硅等結(jié)晶基板（以下稱為壓力室形成基板）進(jìn)行各向異性蝕刻而尺寸精度良好地形成。另外，作為使壓力室內(nèi)的液體產(chǎn)生壓力變動(dòng)的壓力產(chǎn)生單元優(yōu)選使用壓電元件。該壓電元件有各種結(jié)構(gòu)，例如由靠近壓力室側(cè)的下部電極、由鋯鈦酸鉛（PZT）等壓電材料構(gòu)成的壓電體層、以及上部電極通過(guò)成膜技術(shù)分別層疊及形成圖案而構(gòu)成。而且，上下電極中的一方作為設(shè)置于每個(gè)壓力室的單獨(dú)電極而發(fā)揮功能，另一方作為在多個(gè)壓力室中共用的共用電極而發(fā)揮功能。在壓電體膜中被上下電極夾持的部分是通過(guò)對(duì)電極外加電壓而變形的能動(dòng)部，從上下的任意一側(cè)或者兩側(cè)偏離的部分是即使對(duì)電極外加電壓也不會(huì)變形的非能動(dòng)部。

對(duì)于液體噴射頭提出有以下結(jié)構(gòu)，即：在壓力室形成基板上以閉塞多個(gè)壓力室的開口的狀態(tài)連續(xù)形成壓電體層的結(jié)構(gòu)（例如，參照專利文獻(xiàn)1）。即，相對(duì)于多個(gè)壓力室而設(shè)置一個(gè)共用的壓電體層，該壓電體層中的被上下電極所夾持的部分作為與每個(gè)壓力室對(duì)應(yīng)的能動(dòng)部（活性層）發(fā)揮功能。在該結(jié)構(gòu)中，在規(guī)定的能動(dòng)部變形時(shí)，不需要的部分即、與鄰接的壓力室對(duì)應(yīng)的能動(dòng)部也變形了，從而有可能產(chǎn)生所謂的鄰接串?dāng)_。因此，在專利文獻(xiàn)1中，以包圍壓力室的開口周圍的方式設(shè)置通過(guò)部分地去除壓電體層而形成的槽部，使規(guī)定的能動(dòng)部變形時(shí)的應(yīng)力由于槽部而難以向鄰接的能動(dòng)部側(cè)傳遞，從而能夠減少所謂的串?dāng)_。

專利文獻(xiàn)1：日本特開2003-311954號(hào)公報(bào)

然而，在上述的現(xiàn)有結(jié)構(gòu)中，在呈多邊形的壓力室的開口部的角、特別是呈銳角的角，伴隨著能動(dòng)部的變形的應(yīng)力集中，可能會(huì)在由硅基板構(gòu)成的壓力室形成基板或者壓電體層等噴射頭構(gòu)成部件產(chǎn)生裂縫等損傷。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明鑒于這樣的情況而完成，其目的在于提供減少壓電元件的驅(qū)動(dòng)時(shí)的應(yīng)力集中從而能夠抑制構(gòu)成部件損傷的液體噴射頭以及液體噴射裝置。

本發(fā)明是為了實(shí)現(xiàn)上述目的而提出的發(fā)明，其特征在于具備：壓力室形成部件，其形成有與噴嘴連通的壓力室；和壓電元件，其通過(guò)在與該壓力室形成部件中的上述壓力室的開口部對(duì)應(yīng)的位置，從靠近該開口部一側(cè)按順序?qū)盈B第一電極、壓電體層以及第二電極而形成，上述壓力室的開口部呈由多個(gè)角和連結(jié)相互的角的邊所構(gòu)成的多邊形形狀，上述壓電體層遍及上述壓力室形成部件中的多個(gè)壓力室而一體地形成，并且相鄰的壓力室所夾著的區(qū)域中的沿著上述邊的規(guī)定的區(qū)域具有貫通該壓電體層的凹陷、或者在該壓電體層中厚度相對(duì)薄的凹陷，沿著上述角的規(guī)定的區(qū)域比上述凹陷處的壓電體層的厚度相對(duì)更厚。

此外，關(guān)于權(quán)利要求書中的壓力室（壓力室形成部件）與壓電體層的位置關(guān)系，也包括以兩者之間夾有振動(dòng)板等其他部件的狀態(tài)成為層疊關(guān)系的結(jié)構(gòu)。另外，“對(duì)應(yīng)”的意思是在各部件的層疊方向上觀察成為相互重疊的位置關(guān)系。

另外，本發(fā)明的液體噴射頭的特征在于具備：壓力室形成部件，其形成有與噴嘴連通的壓力室；和壓電元件，其通過(guò)在與該壓力室形成部件中的上述壓力室的開口部對(duì)應(yīng)的位置，從靠近該開口部一側(cè)按順序?qū)盈B第一電極、壓電體層以及第二電極而形成，上述壓力室的開口部呈由多個(gè)角和連結(jié)相互的角的邊所構(gòu)成的多邊形形狀，上述壓電體層遍及上述壓力室形成部件的多個(gè)壓力室而一體地形成，并且由相鄰的壓力室所夾著的區(qū)域中的由相互的邊所夾著的區(qū)域具有貫通該壓電體層的凹陷、或者在該壓電體層中厚度相對(duì)薄的凹陷，在至少一方設(shè)置并夾持有上述角的區(qū)域比上述凹陷處的壓電體層的厚度相對(duì)更厚。