專利名稱：液體輸送裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及液體輸送裝置及其制造方法。特別地，本發(fā)明涉及利用壓電材料的液體輸送裝置及制造這種裝置的方法。
背景技術(shù)：
諸如噴墨記錄頭的液體輸送裝置是已知的，其包括其中形成有多個(gè)壓力室的流動(dòng)通道單元；構(gòu)成每個(gè)壓力室的壁的一部分的振動(dòng)板；以及疊放在振動(dòng)板上的壓電材料層，以便振動(dòng)該振動(dòng)板，以使壓力室中的液體從分別與壓力室連通的噴嘴中噴出。電極疊放在該壓電材料層上面以向該壓電材料層施加電場(chǎng)。每個(gè)電極經(jīng)諸如FBC(柔性印刷電路)或引線端子的接線部件連接于(驅(qū)動(dòng)IC)，該驅(qū)動(dòng)電路與流動(dòng)通道單元分開設(shè)置并具有產(chǎn)生用于致動(dòng)該壓電材料層的致動(dòng)信號(hào)的功能。這樣的液體輸送裝置公開在例如與日本專利JP-A-8-258274相應(yīng)的美國(guó)專利6,471,341中。
然而，在如上所述的諸如FBC或引線端子的接線部件設(shè)置在形成于該壓電材料層的電極和外部驅(qū)動(dòng)電路之間的情況下，元件的成本和元件連接過(guò)程所需要的成本增加，因此不可避免地增加裝置的制造成本。而且，常規(guī)的裝置需要空間用來(lái)放置使電極和驅(qū)動(dòng)電路相互連接的諸如FBC或引線端子的接線部件，因此這種裝置往往具有較大的尺寸。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的第一個(gè)目的是提供一種液體輸送裝置，其確保簡(jiǎn)化在壓電材料層和驅(qū)動(dòng)電路之間的接線結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的第二個(gè)目的是提供制造該液體輸送裝置的方法。
根據(jù)本發(fā)明，一種液體輸送裝置，包括流動(dòng)通道單元，其包括開口和容納液體并與開口連通的壓力室；振動(dòng)板，該振動(dòng)板部分地形成壓力室，并包括從流動(dòng)通道單元一側(cè)邊延伸的延伸部分；疊放在振動(dòng)板上的壓電材料層，并且當(dāng)向壓電材料層施加電場(chǎng)時(shí)壓電材料層變形，從而振動(dòng)振動(dòng)板，以通過(guò)開口從壓力室輸送液體；以及向壓電材料層施加電場(chǎng)的電極圖形和驅(qū)動(dòng)電路，液體輸送裝置的特征在于振動(dòng)板由電絕緣材料形成，并且驅(qū)動(dòng)電路直接或間接地安裝在振動(dòng)板的延伸部分上，液體輸送裝置還包括電極；和用于將電極和驅(qū)動(dòng)電路相互連接的電極連接部分，液體輸送裝置構(gòu)造成使得在振動(dòng)板的與流動(dòng)通道單元重疊的區(qū)域處，電極圖形的一部分和電極中的一個(gè)疊放在振動(dòng)板上，壓電材料層疊放在振動(dòng)板上，其中電極圖形的該部分和電極中的所述一個(gè)設(shè)置在振動(dòng)板和壓電材料層之間，并且電極圖形的該部分和電極中的另一個(gè)疊放在壓電材料層上，液體輸送裝置構(gòu)造成使得在振動(dòng)板的與延伸部分對(duì)應(yīng)的區(qū)域處，電極圖形的其它部分和電極連接部分疊放在振動(dòng)板上，并且液體輸送裝置構(gòu)造成使得電場(chǎng)施加在電極圖形和電極之間。
至少上面指出的第一目的可以根據(jù)本發(fā)明的第一方面實(shí)現(xiàn)，其提供一種液體輸送裝置，包括流動(dòng)通道單元，其包括開口和容納液體并與開口連通的壓力室；振動(dòng)板，該振動(dòng)板部分地形成壓力室，并包括從流動(dòng)通道單元一側(cè)邊延伸的延伸部分；直接或間接疊放在振動(dòng)板上的壓電材料層，并且當(dāng)向壓電材料層施加電場(chǎng)時(shí)壓電材料層變形，從而振動(dòng)振動(dòng)板，以通過(guò)開口從壓力室輸送液體；以及向壓電材料層施加電場(chǎng)的電極圖形和驅(qū)動(dòng)電路。電極圖形直接或間接地設(shè)置在振動(dòng)板上，并且驅(qū)動(dòng)電路直接或間接地安裝在振動(dòng)板的延伸部分上，并且液體輸送裝置還包括設(shè)置在驅(qū)動(dòng)電路附近的散熱部件。
在如上所述構(gòu)造的液體輸送裝置中，向壓電材料層施加電場(chǎng)的驅(qū)動(dòng)電路和電極圖形直接或間接地設(shè)置在該振動(dòng)板上，該電極圖形和驅(qū)動(dòng)電路之間的接線結(jié)構(gòu)可以簡(jiǎn)化。換句話說(shuō)，本裝置取消了常規(guī)用來(lái)連接形成在該壓電材料層上的電極和驅(qū)動(dòng)電路的諸如FPC或引線端子的接線部件，由此例如降低元件成本和元件連接過(guò)程所需要的成本。此外，本裝置不需要放置用來(lái)連接電極和驅(qū)動(dòng)電路的諸如FPC或引線端子的接線部件的空間，因此可以減小裝置的尺寸。
上述的第二個(gè)目的可以根據(jù)本發(fā)明的第二方面實(shí)現(xiàn)，其提供制造液體輸送裝置的方法，該液體輸送裝置包括流動(dòng)通道單元，該流動(dòng)通道單元包括開口和容納液體并與該開口連通的壓力室；粘接于該流動(dòng)通道單元并部分地構(gòu)成該壓力室的振動(dòng)板；直接或間接地形成在該振動(dòng)板上的壓電材料層，當(dāng)向其施加電場(chǎng)時(shí)該壓電材料層變形，從而振動(dòng)該振動(dòng)板，以通過(guò)該開口從壓力室輸送液體。該方法包括利用沖切法形成多個(gè)加工成形板件，在沖切法中金屬板件經(jīng)受沖切操作，該多個(gè)加工成形板件中每個(gè)包括框架部件、流動(dòng)通道單元形成板，其部分地構(gòu)成該流動(dòng)通道單元并單獨(dú)結(jié)合于該框架部件、以及散熱部件形成板，其部分地形成散熱部件并單獨(dú)結(jié)合于該框架部件；形成一體的主體，其中至少一部分流動(dòng)通道單元和散熱部件粘接于振動(dòng)板的相對(duì)表面之一，通過(guò)將該多個(gè)加工成形板件和該振動(dòng)板一個(gè)疊放在另一個(gè)上來(lái)形成一體的主體；在振動(dòng)板的相對(duì)表面中的另一個(gè)上以預(yù)定的順序形成至少一個(gè)電極圖形和壓電材料層；在振動(dòng)板的相對(duì)表面中的該另一個(gè)上直接或間接地安裝驅(qū)動(dòng)電路；以及從相應(yīng)的框架部件上分離該流動(dòng)通道單元形成板和散熱部件形成板。
根據(jù)上述方法，構(gòu)成該流動(dòng)通道單元至少一部分的流動(dòng)通道單元形成板和構(gòu)成該散熱部件的散熱部件形成板可以同時(shí)結(jié)合在振動(dòng)板上，從而減少制造該裝置所需要的加工步驟。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供一種液體輸送裝置，包括流動(dòng)通道單元，其包括開口和容納液體并與開口連通的壓力室；振動(dòng)板，該振動(dòng)板部分地形成壓力室，并包括從流動(dòng)通道單元一側(cè)邊延伸的延伸部分；疊放在振動(dòng)板上的壓電材料層，并且當(dāng)向壓電材料層施加電場(chǎng)時(shí)壓電材料層變形，從而振動(dòng)振動(dòng)板，以通過(guò)開口從壓力室輸送液體；以及向壓電材料層施加電場(chǎng)的電極圖形和驅(qū)動(dòng)電路。該液體輸送裝置的特征在于振動(dòng)板由導(dǎo)電材料形成；在振動(dòng)板的與流動(dòng)通道單元重疊的區(qū)域處和振動(dòng)板的與延伸部分對(duì)應(yīng)的區(qū)域處，壓電材料層疊放在振動(dòng)板上；驅(qū)動(dòng)電路安裝在振動(dòng)板的延伸部分上，而在振動(dòng)板的與流動(dòng)通道單元重疊的區(qū)域處和振動(dòng)板的與延伸部分對(duì)應(yīng)的區(qū)域處，電極圖形疊放在壓電材料層上；并且液體輸送裝置設(shè)置成使得電場(chǎng)施加在電極圖形和振動(dòng)板之間。
根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供一種液體輸送裝置，包括流動(dòng)通道單元，其包括開口和容納液體并與開口連通的壓力室；振動(dòng)板，該振動(dòng)板部分地形成壓力室，并包括從流動(dòng)通道單元一側(cè)邊延伸的延伸部分；疊放在振動(dòng)板上的壓電材料層，并且當(dāng)向壓電材料層施加電場(chǎng)時(shí)壓電材料層變形，從而振動(dòng)振動(dòng)板，以通過(guò)開口從壓力室輸送液體；以及向壓電材料層施加電場(chǎng)的電極圖形和驅(qū)動(dòng)電路。該液體輸送裝置的特征在于振動(dòng)板由導(dǎo)電材料形成；在振動(dòng)板的與流動(dòng)通道單元重疊的區(qū)域處，壓電材料層疊放在振動(dòng)板上；液體輸送裝置還包括電絕緣層，在振動(dòng)板的與延伸部分對(duì)應(yīng)的區(qū)域處，該電絕緣層疊放在振動(dòng)板上；驅(qū)動(dòng)電路安裝在振動(dòng)板的延伸部分上，而在振動(dòng)板的與流動(dòng)通道單元重疊的區(qū)域處和振動(dòng)板的與延伸部分對(duì)應(yīng)的區(qū)域處，電極圖形疊放在壓電材料層上和電絕緣層上；并且液體輸送裝置設(shè)置成使得電場(chǎng)施加在電極圖形和振動(dòng)板之間。
根據(jù)本發(fā)明的第五方面，提供一種液體輸送裝置，包括流動(dòng)通道單元，其包括開口和容納液體并與開口連通的壓力室；振動(dòng)板，該振動(dòng)板部分地形成壓力室，并包括從流動(dòng)通道單元一側(cè)邊延伸的延伸部分；疊放在振動(dòng)板上的壓電材料層，并且當(dāng)向壓電材料層施加電場(chǎng)時(shí)壓電材料層變形，從而振動(dòng)振動(dòng)板，以通過(guò)開口從壓力室輸送液體；以及向壓電材料層施加電場(chǎng)的電極圖形和驅(qū)動(dòng)電路。振動(dòng)板由電絕緣材料形成。該液體輸送裝置還包括下電極，在振動(dòng)板的與流動(dòng)通道單元重疊的區(qū)域處，該下電極疊放在振動(dòng)板上；和用于將下電極和驅(qū)動(dòng)電路相互連接的下電極連接部分，在振動(dòng)板的與延伸部分對(duì)應(yīng)的區(qū)域處，該下電極連接部分疊放在振動(dòng)板上。在振動(dòng)板的與流動(dòng)通道單元重疊的區(qū)域處，壓電材料層疊放在振動(dòng)板上，其中下電極設(shè)置在振動(dòng)板和壓電材料層之間。驅(qū)動(dòng)電路安裝在振動(dòng)板的延伸部分上，而在振動(dòng)板的與流動(dòng)通道單元重疊的區(qū)域處和振動(dòng)板的與延伸部分對(duì)應(yīng)的區(qū)域處，電極圖形疊放在壓電材料層上和振動(dòng)板上。液體輸送裝置設(shè)置成使得電場(chǎng)施加在電極圖形和下電極之間。
根據(jù)本發(fā)明的第六方面，提供一種液體輸送裝置，包括流動(dòng)通道單元，其包括開口和容納液體并與開口連通的壓力室；振動(dòng)板，該振動(dòng)板部分地形成壓力室，并包括從流動(dòng)通道單元一側(cè)邊延伸的延伸部分；疊放在振動(dòng)板上的壓電材料層，并且當(dāng)向壓電材料層施加電場(chǎng)時(shí)壓電材料層變形，從而振動(dòng)振動(dòng)板，以通過(guò)開口從壓力室輸送液體；以及向壓電材料層施加電場(chǎng)的電極圖形和驅(qū)動(dòng)電路。該液體輸送裝置還包括電絕緣層，在振動(dòng)板的與流動(dòng)通道單元重疊的區(qū)域處和振動(dòng)板的與延伸部分對(duì)應(yīng)的區(qū)域處，該電絕緣層疊放在振動(dòng)板上。驅(qū)動(dòng)電路安裝在振動(dòng)板的延伸部分上，而在振動(dòng)板的與流動(dòng)通道單元重疊的區(qū)域處和振動(dòng)板的與延伸部分對(duì)應(yīng)的區(qū)域處，電極圖形疊放在電絕緣層上。在振動(dòng)板的與流動(dòng)通道單元重疊的區(qū)域處，壓電材料層疊放在電絕緣層上，其中電極圖形設(shè)置在電絕緣層和壓電材料層之間。該液體輸送裝置還包括上電極，該上電極疊放在壓電材料層上；和用于將上電極和驅(qū)動(dòng)電路相互連接的上電極連接部分，在振動(dòng)板的與延伸部分對(duì)應(yīng)的區(qū)域處，該上電極連接部分疊放在電絕緣層上。液體輸送裝置設(shè)置成使得電場(chǎng)施加在電極圖形和上電極之間。


通過(guò)結(jié)合附圖閱讀下面本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述，將會(huì)更好地理解本發(fā)明的上述和其他目的、特征、優(yōu)點(diǎn)以及技術(shù)和工業(yè)應(yīng)用的顯著性，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例構(gòu)造的液體輸送裝置的沿壓力室縱向截取的剖面圖；圖2是沿壓力室縱向截取的圖1的液體輸送裝置的部分放大的剖面圖；圖3是沿平行于壓力室的行的方向截取的圖1的液體輸送裝置的部分放大的剖面圖；圖4是圖1的液體輸送裝置的展開平面圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例構(gòu)造的液體輸送裝置的沿壓力室的縱向截取的剖面圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例構(gòu)造的液體輸送裝置的沿壓力室的縱向截取的剖面圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例構(gòu)造的液體輸送裝置的沿壓力室的縱向截取的剖面圖；圖8是包括圖7的液體輸送裝置的噴墨記錄頭的沿壓力室的縱向截取的剖面圖；圖9是構(gòu)成振動(dòng)板的板件的俯視圖；圖10是構(gòu)成壓力室板和第一散熱部件的板件的俯視圖；圖11是構(gòu)成流動(dòng)通道板和第二散熱板的板件的俯視圖；圖12是構(gòu)成集流腔板和第三散熱板的板件的俯視圖；圖13是噴嘴板的俯視圖；圖14示意示出圖7的液體輸送裝置在制造該裝置過(guò)程的各步驟中的狀態(tài)，其中，圖14A是剖面圖，示出流動(dòng)通道單元的金屬板件和散熱部件的金屬板件同時(shí)結(jié)合于振動(dòng)板的狀態(tài)，圖14B是剖面圖，示出形成絕緣層的狀態(tài)，圖14C是剖面圖，示出形成電極圖形和外部電極的狀態(tài)；圖15示意示出圖7的液體輸送裝置在制造該裝置過(guò)程的各步驟中的狀態(tài)，其中，圖15A是剖面圖，示出形成壓電材料層的狀態(tài)，圖15B是剖面圖，示出結(jié)合噴嘴板的狀態(tài)，圖15C是剖面圖，示出安裝驅(qū)動(dòng)電路的狀態(tài)，圖15D是剖面圖，示出框架件被拆掉的狀態(tài)圖16是根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例構(gòu)造的液體輸送裝置的沿壓力室的縱向截取的剖面圖；以及圖17是根據(jù)本發(fā)明第六實(shí)施例構(gòu)造的液體輸送裝置的沿壓力室的縱向截取的剖面圖。
具體實(shí)施例方式
第一實(shí)施例參考圖1-4描述本發(fā)明的第一實(shí)施例。圖1示出應(yīng)用本發(fā)明的液體輸送裝置10。該液體輸送裝置10用作噴墨打印機(jī)(未示出)的噴墨記錄頭10。如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例構(gòu)造的該噴墨記錄頭10包括流動(dòng)通道單元13，該流動(dòng)通道單元包括多個(gè)壓力室12，其中容納有油墨11(對(duì)應(yīng)于本發(fā)明中的“液體”)；以及致動(dòng)板14，該致動(dòng)板14疊放在流動(dòng)通道單元13上并結(jié)合于流動(dòng)通道單元13，以便封閉壓力室12。
流動(dòng)通道單元13具有大體為長(zhǎng)方形的平面形狀并包括四個(gè)板，即噴嘴板16、集流腔板17、流動(dòng)通道板18和壓力室板19。這四個(gè)板16、17、18、19以這樣的順序疊放并用環(huán)氧樹脂型熱固粘接劑相互粘接。
壓力室板19由諸如不銹鋼的金屬材構(gòu)成并具有兩行多個(gè)壓力室12。該兩行壓力室12沿流動(dòng)通道單元13的縱向(即沿垂直于圖1和圖2的紙面的方向)以交錯(cuò)或鋸齒形方式設(shè)置。每個(gè)壓力室12具有沿流動(dòng)通道單元13的寬度方向(即從圖1和圖2看到的橫向)延伸的細(xì)長(zhǎng)形狀。流動(dòng)通道板18也由諸如不銹鋼的金屬材料構(gòu)成并具有穿過(guò)其厚度形成的集流腔通道20和壓力通道21。每個(gè)集流腔通道20和每個(gè)壓力通道21分別與相應(yīng)的細(xì)長(zhǎng)壓力室12的縱向相對(duì)端部中的一個(gè)和另一個(gè)連通。集流腔板17也由諸如不銹鋼的金屬材料構(gòu)成并具有集流腔22，集流腔22與油墨容器(未示出)和噴嘴通道23連通，該噴嘴通道23連接于相應(yīng)的壓力通道21。噴嘴板16由聚酰亞胺型合成樹脂材料構(gòu)成并具有噴墨噴嘴24(對(duì)應(yīng)于本發(fā)明中的“開口”)，其連接于相應(yīng)的噴嘴通道23并且油墨11從其噴出。噴嘴24沿流動(dòng)通道單元13的縱向設(shè)置成兩行。從油墨容器供給到集流腔22的油墨經(jīng)集流腔通道20分配給壓力室12，并經(jīng)壓力通道21和噴嘴通道23輸送到噴嘴24。這樣，在液體輸送裝置10的流動(dòng)通道單元13中形成油墨流動(dòng)通道。
致動(dòng)板14包括部分地形成每個(gè)壓力室12的振動(dòng)板26，換句話說(shuō)，它構(gòu)成每個(gè)壓力室12的壁的一部分，致動(dòng)板14還包括壓電材料層27，它直接疊放在遠(yuǎn)離壓力室12的振動(dòng)板26的相對(duì)表面中的一個(gè)(上表面)上。(在本說(shuō)明書中，“直接”意味著在被安裝的物體和安裝該物體的表面之間有限的區(qū)域內(nèi)沒(méi)有間隔層或任何間隔材料)。振動(dòng)板具有大體為長(zhǎng)方形的形狀并由諸如不銹鋼的導(dǎo)電金屬材料構(gòu)成。該振動(dòng)板26的短邊的長(zhǎng)度基本等于流動(dòng)通道單元13的平行于噴嘴24的行的長(zhǎng)邊的長(zhǎng)度，同時(shí)該振動(dòng)板26的長(zhǎng)邊的長(zhǎng)度基本上是該流動(dòng)通道13短邊的兩倍。正如在其縱向所見(jiàn)，振動(dòng)板26的大約一半由環(huán)氧型熱固粘接劑粘接在壓力室板19的上表面，從而覆蓋流動(dòng)通道單元13的整個(gè)上表面。正如在其縱向所見(jiàn)，振動(dòng)板26的另一半從該流動(dòng)通道單元13的相對(duì)長(zhǎng)邊中的一個(gè)延伸，換句話說(shuō)，從該流動(dòng)通道單元13的平行于壓力室12的行的一個(gè)長(zhǎng)邊延伸，從而起延伸部分28的作用。振動(dòng)板26連接于將在下面描述的驅(qū)動(dòng)電路(IC)100的接地線并起下電極的作用。
壓電材料層27由諸如鉛鋯鈦(PZT)的鐵電壓電陶瓷材料構(gòu)成并且直接疊放在具有均勻厚度的振動(dòng)板26的整個(gè)表面上。壓電材料層27可以通過(guò)例如浮質(zhì)沉積(aerosol deposition)(AD)法直接形成在振動(dòng)板26上?？蛇x地，由坯料片材制成的壓電材料層可以由導(dǎo)電粘接劑直接粘接在振動(dòng)板26上。還有，可以采用壓電層形成工藝或方法(即，溶膠-凝膠法)，該方法包括將用于形成壓電材料層27的原料溶液涂敷于作為基板的振動(dòng)板26上并加熱所涂敷的溶液。
振動(dòng)板26具有電極圖形30和驅(qū)動(dòng)電路(IC)100，用于向該壓電材料層27施加電場(chǎng)。驅(qū)動(dòng)電路(IC)100是集成電路，具有產(chǎn)生用于致動(dòng)壓電材料層27的致動(dòng)信號(hào)的功能。驅(qū)動(dòng)電路(IC)100具有大體為長(zhǎng)方形的平面形狀并且如下文所述經(jīng)壓電材料層27上的電極圖形30在振動(dòng)板26的延伸部分28的遠(yuǎn)端部分附近通過(guò)焊接結(jié)合于振動(dòng)板26。
電極圖形30通過(guò)印刷預(yù)定形狀的薄膜型導(dǎo)體形成在壓電材料層27上，并且包括多個(gè)上電極30A和多個(gè)連接部分30B。詳細(xì)地說(shuō)，電極圖形30包括多個(gè)電極片，其分別對(duì)應(yīng)于多個(gè)壓力室12。每個(gè)電極片包括一個(gè)上電極30A和一個(gè)連接部分30B。如圖4所示，上電極30A在其相應(yīng)于各自壓力室12的相應(yīng)位置疊放在壓電材料層27上。每個(gè)上電極30A具有細(xì)長(zhǎng)的橢圓形形狀，其尺寸在其俯視圖上稍稍地或多少有點(diǎn)小于每個(gè)壓力室12的尺寸。每個(gè)連接部分30B從相應(yīng)的上電極30A的相對(duì)縱向端中的一個(gè)朝著振動(dòng)板26的延伸部分28的遠(yuǎn)端部分延伸。該連接部分30B沿流動(dòng)通道單元13的縱向設(shè)置成以預(yù)定的間距相互間隔開。每個(gè)連接部分30B在其遠(yuǎn)離相應(yīng)的上電極30A的相對(duì)端中的一個(gè)處通過(guò)焊接連接于驅(qū)動(dòng)電路(IC)100。
多個(gè)外部電極31形成在振動(dòng)板26的延伸部分28的遠(yuǎn)端部分，即驅(qū)動(dòng)電路(IC)100的相對(duì)邊中的遠(yuǎn)離該電極圖形30的一個(gè)上。外部電極31通過(guò)印刷薄膜型導(dǎo)體形成在壓電材料層27上，并沿流動(dòng)通道單元13的縱向設(shè)置成以預(yù)定的間距相互間隔開。每個(gè)外部電極31在其相對(duì)端部之一處通過(guò)焊接連接于驅(qū)動(dòng)電路(IC)100。外部電極31的數(shù)目少于電極圖形30的電極片的數(shù)目(等于壓力室12的數(shù)目)。在圖4中，示出五個(gè)外部電極31。外部電極31經(jīng)FPC等連接于打印機(jī)的控制電路(未示出)。
形成在振動(dòng)板26上的壓電材料層27受到壓電處理以便在其厚度方向被極化。當(dāng)驅(qū)動(dòng)電路(IC)100使得任意一個(gè)上電極30A(和相應(yīng)的連接部分30B)的電勢(shì)高于作為下電極的振動(dòng)板26的電勢(shì)時(shí)，電場(chǎng)沿極化方向(即，沿壓電材料層27的厚度方向)施加在壓電材料層27的對(duì)應(yīng)于該任意的上電極30A的部分上。因此，壓電材料層27的上述部分沿壓電材料層27的厚度方向膨脹并沿平行于壓電材料層27的表面的方向收縮。這樣，如圖3的左部所示，壓電材料層27和振動(dòng)板26的對(duì)應(yīng)于上電極30A的部分(即致動(dòng)板14的一部分)變形成向著相應(yīng)的壓力室12突出的凸形形狀。也就是，致動(dòng)板14經(jīng)受局部變形(即，單一形態(tài)變形)。因此，壓力室12的容積減小并且該壓力室12中的油墨11的壓力相應(yīng)增大，從而油墨11從與該壓力室12連通的相應(yīng)噴嘴24噴出。然后，當(dāng)上電極30A的電勢(shì)等于作為下電極的振動(dòng)板26的電勢(shì)時(shí)，壓電材料層27和振動(dòng)板26的變形部分回復(fù)到初始的或原來(lái)的扁平形狀，并且壓力室12的容積回復(fù)到初始的或原來(lái)的大小，從而油墨11從集流腔22被吸入到壓力室12中。
如圖1所示，振動(dòng)板26的延伸部分28在鄰近于流動(dòng)通道單元13的折疊部分28A處折疊，從而該折疊部分28A彎曲成截面為大體“U”形形狀，并且從而延伸部分28的遠(yuǎn)端部分與流動(dòng)通道單元13相對(duì)。按照這種設(shè)置，間接地設(shè)置在振動(dòng)板26的延伸部分28的遠(yuǎn)端部分上而壓電材料層27在其之間的驅(qū)動(dòng)電路(IC)100位于在流動(dòng)通道單元13上方，從而與流動(dòng)通道單元13相對(duì)。(為了詳細(xì)描述，“間接”定義為覆蓋或設(shè)置在層表面之上，但是在該層表面和該“間接在上面的”物體之間有一個(gè)或多個(gè)完整的或基本完整的材料層)。在這種設(shè)置中，液體輸送裝置10在其俯視圖中(沿著垂直于流動(dòng)通道單元13的平面的方向看)的總體尺寸(面積)和流動(dòng)通道單元13在其俯視圖中的尺寸(面積)沒(méi)有大的差別。準(zhǔn)確地說(shuō)，液體輸送裝置10在其俯視圖中的總體尺寸(面積)比流動(dòng)通道單元13在其俯視圖中的的尺寸(面積)大一個(gè)對(duì)應(yīng)于從該流動(dòng)通道單元13的一個(gè)長(zhǎng)邊伸出的折疊部分28的尺寸的量。
下面將說(shuō)明制造根據(jù)第一實(shí)施例的液體輸送裝置10的方法。
首先，壓電材料層27通過(guò)(1)浮質(zhì)沉積(AD)法；(2)壓電層形成工藝或方法(溶膠-凝膠法)；或者(3)粘接工藝或方法形成在振動(dòng)板26上。
在壓電材料層27用浮質(zhì)沉積法形成的情況下，浮質(zhì)室充滿諸如鉛鋯鈦(PZT)微粒的壓電材料，并且該微粒被攪動(dòng)或搖動(dòng)。隨后，諸如氮?dú)饣蚝獾倪\(yùn)載氣體被引入浮質(zhì)室中，以便微粒在氣體中流動(dòng)，以產(chǎn)生浮質(zhì)。這樣產(chǎn)生的浮質(zhì)以高速?gòu)膰娮靽娚涞嚼缬刹讳P鋼構(gòu)成的振動(dòng)板26上并且沉積在該振動(dòng)板26的表面上以提供壓電材料薄膜。
在壓電材料層27用壓電層形成法(溶膠-凝膠法)形成的情況下，壓電材料的金屬醇鹽在溶液系統(tǒng)中進(jìn)行水解和縮聚處理。在壓電材料層27是由鉛鋯鈦(PZT)形成的情況下，采用例如溶解在甲氧乙醇中的乙酸鉛三水合物、鋯丙氧化物和鈦異丙氧化物的溶液作為原料溶液。該溶液通過(guò)旋轉(zhuǎn)噴涂而涂敷在作為基板的振動(dòng)板26上，以在其上形成薄層，并且所涂敷的溶液被干燥和加熱。通過(guò)反復(fù)涂敷溶液并干燥和加熱所涂敷的溶液，具有希望厚度的壓電材料層27形成在振動(dòng)板26上。
在壓電材料層27用粘結(jié)法形成的情況下，例如用鋁形成的基質(zhì)或基板被漿狀溶液涂敷，在該漿狀溶液中諸如PZT的陶瓷粉末與粘合劑樹脂混合并分散在該膠合劑樹脂中，從而提供坯料薄片。在坯料薄片經(jīng)燒制之后，該燒制的薄片用切割器分成具有一定形狀的小片。其后，該壓電材料的小薄片的相對(duì)表面之一用導(dǎo)電粘結(jié)劑涂敷，并且作為基板的振動(dòng)板26被壓緊在該小薄片的涂敷有粘結(jié)劑的表面上。此后，壓電材料的小薄片附著于其上的振動(dòng)板26與該基質(zhì)分開，從而結(jié)合在振動(dòng)板26上的壓電材料的小薄片從該基質(zhì)上拆下。這樣壓電材料層27形成在振動(dòng)板26上。
在上述方法中，利用PZT作為壓電材料形成壓電材料層27。形成壓電材料層27的壓電材料不限于PZT，而是可以用任何其他壓電材料，例如鈦酸鋇、鈦酸鉛以及四水酒石碳酸鈉。
之后，電極圖形30形成在如此形成的壓電材料層27上。在電極圖形30用光刻蝕法形成的情況下，首先導(dǎo)體層形成在該壓電材料層27的上表面上。然后，由光敏樹脂形成的保護(hù)膜形成在該導(dǎo)體層的上表面。然后紫外線(UV射線)通過(guò)形成有規(guī)定圖形的光掩膜施加于該保護(hù)膜，從而圖形印刷在該保護(hù)膜上。經(jīng)過(guò)對(duì)紫外線暴光后，保護(hù)膜的沒(méi)有暴露于紫外線并保持可溶的部分用顯影液溶解。通過(guò)使用這樣形成的保護(hù)膜圖形作為蝕刻掩膜，導(dǎo)體層的沒(méi)有用保護(hù)膜覆蓋的部分被蝕刻掉，從而在壓電材料層27上形成與電極圖形30對(duì)應(yīng)的所希望的圖形。電極圖形30可以以別的方式形成。例如，電極圖形30可以直接印刷壓電材料層27上?？蛇x地，在導(dǎo)體層形成在壓電材料層27上之后，該導(dǎo)體層可以用激光分成或形成相應(yīng)于電極圖形30的所希望的圖形。
在如上所述形成電極圖形30之后，在上電極30A和作為下電極的振動(dòng)板26之間施加電場(chǎng)，該電場(chǎng)比進(jìn)行通常的噴墨操作時(shí)所施加的電場(chǎng)強(qiáng)，從而設(shè)置在上下電極之間的壓電材料層27在其厚度方向被極化。
然后，驅(qū)動(dòng)電路(IC)100連接于振動(dòng)板26，壓電材料層27在它們之間。驅(qū)動(dòng)電路(IC)100例如通過(guò)回流焊接固定于例如電極圖形30的連接部分30B以及壓電材料層27上的電極31B。
同時(shí)，噴嘴板16、集流腔板17、流動(dòng)通道板18和壓力室板19相互疊放并相互結(jié)合并且這些板16-19相互定位。在板16-19中，具有通過(guò)蝕刻預(yù)先形成的對(duì)應(yīng)于噴嘴24、集流腔22等的孔。
然后，致動(dòng)板14和流動(dòng)通道單元13相互疊放并相互結(jié)合，同時(shí)致動(dòng)板14的振動(dòng)板26相對(duì)于流動(dòng)通道單元13的壓力室板19定位。其后，從流動(dòng)通道單元13延伸或伸出的振動(dòng)板26的延伸部分28被折疊以與流動(dòng)通道單元13相對(duì)，因而經(jīng)壓電材料層27固定于延伸部分28的驅(qū)動(dòng)電路(IC)100位于流動(dòng)通道單元13的上方。這樣，制成液體輸送裝置10。
在根據(jù)所示第一實(shí)施例構(gòu)造的該液體輸送裝置10中，驅(qū)動(dòng)電路(IC)100間接安裝在振動(dòng)板26的延伸部分28上，而壓電材料層27位于它們之間，延伸部分28從流動(dòng)通道單元13延伸，并且延伸部分28被折疊以與流動(dòng)通道單元13相對(duì)。按照這種設(shè)置，整個(gè)裝置10在其俯視圖中的面積可以做得比較小，這能夠減小其內(nèi)設(shè)置該裝置10的打印機(jī)殼體或框架(未示出)的尺寸。
由于延伸部分28從長(zhǎng)方形流動(dòng)通道單元13的平行于壓力室12的行的長(zhǎng)邊延伸，因此能夠增加電極圖形30的連接部分30B的間距，該連接部分在該流動(dòng)通道單元13上面的驅(qū)動(dòng)電路(IC)100和上電極30A之間延伸。
在根據(jù)所示第一實(shí)施例的該液體輸送裝置10中，振動(dòng)板26由導(dǎo)電材料制造，并且電場(chǎng)施加在該振動(dòng)板26和疊放在該壓電材料層27上的電極圖形30之間。根據(jù)這種設(shè)置，振動(dòng)板26起電極的作用，由所有的壓力室12共享。在本實(shí)施例中，具體說(shuō)，壓電材料層27形成為位于電極圖形30和振動(dòng)板26之間，從而壓電材料層27起電絕緣層的作用，它使電極圖形30和振動(dòng)板26相互電絕緣。
在通過(guò)壓電材料層27的變形來(lái)致動(dòng)壓力室12的情況下，需要在振動(dòng)板26的至少一部分區(qū)域上形成壓電材料層，該區(qū)域?qū)?yīng)于壓力室12。(在下文中，振動(dòng)板26的上述區(qū)域稱之為“壓電材料層必要部分”)。在本實(shí)施例中，該液體輸送裝置10包括多個(gè)壓力室12，需要至少在分別對(duì)應(yīng)于該多個(gè)壓力室12的區(qū)域的每個(gè)部分上形成壓電材料層，也就是至少在分別對(duì)應(yīng)于多個(gè)壓力室12的多個(gè)壓電材料層必要部分的每個(gè)上形成壓電材料層。有鑒于此，在本實(shí)施例中，單個(gè)壓電材料層27作為包括多個(gè)壓電材料層必要部分的連續(xù)區(qū)域形成在振動(dòng)板26的整個(gè)上表面上。
壓電材料層可以以別的方式形成。例如，壓電材料層可以只形成在單個(gè)區(qū)域(一個(gè)區(qū)域)上，該區(qū)域構(gòu)成振動(dòng)板26的整個(gè)上表面的一部分，這一部分包括上述的多個(gè)壓電材料層必要部分。可選地，多個(gè)壓電材料層可以分別形成在多個(gè)區(qū)域，其中每個(gè)區(qū)域包括多個(gè)必要部分的每個(gè)。壓電材料層可以按照不同于上述的設(shè)置形成。
具體地說(shuō)，可以形成單個(gè)的壓電材料層從而提供在該整個(gè)電極圖形30和振動(dòng)板26之間?？蛇x地，可以形成多個(gè)壓電材料層從而多個(gè)壓電材料層的每個(gè)只出現(xiàn)在電極圖形30的多個(gè)電極片的每個(gè)和振動(dòng)板26之間。在這種設(shè)置中，防止電極圖形30的電極片的任何部分與振動(dòng)板26直接接觸從而避免該電極片和振動(dòng)板26之間電短路。
在壓電材料層27由浮質(zhì)沉積法形成在振動(dòng)板26上的情況下，壓電材料層27能夠在較短的時(shí)間周期內(nèi)形成。
在壓電材料層27由壓電層形成工藝或方法(溶膠-凝膠法)形成在振動(dòng)板26上的情況下，其中原料溶液被涂敷在振動(dòng)板26上并對(duì)所涂敷的溶液加熱，該壓電材料層27能夠均勻地形成在振動(dòng)板26上。
在壓電材料層27由粘接法形成的情況下，其中燒制的坯料片材粘接在振動(dòng)板26上，防止振動(dòng)板26由于其上的壓電材料層27的變形而損壞。
第二實(shí)施例下面參考圖5描述根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例構(gòu)造的液體輸送裝置40。在這個(gè)第二實(shí)施例中，在第一實(shí)施例中所用的同樣的附圖標(biāo)記用于標(biāo)記相應(yīng)的零部件并且其詳細(xì)說(shuō)明將被省去。
在根據(jù)第二實(shí)施例構(gòu)造的液體輸送裝置40中，壓電材料層42形成在對(duì)應(yīng)于流動(dòng)通道單元13的振動(dòng)板26的上表面的第一個(gè)半?yún)^(qū)域中，同時(shí)由合成樹脂制成的絕緣層43例如形成在對(duì)應(yīng)于延伸部分28的振動(dòng)板26的上表面的第二個(gè)半?yún)^(qū)域。電極圖形44形成為在其上形成有壓電材料層27的振動(dòng)板26的第一區(qū)域和其上形成有絕緣層43的振動(dòng)板26的第二區(qū)域的上方延伸。電極圖形44的結(jié)構(gòu)類似于第一實(shí)施例中的電極圖形30的結(jié)構(gòu)。
在本液體輸送裝置40中，振動(dòng)板26由導(dǎo)電材料制造，并且電極圖形44設(shè)置成在形成于振動(dòng)板26上的壓電材料層42和絕緣層43兩者的上方延伸。根據(jù)這種設(shè)置，夾在電極圖形44和振動(dòng)板26之間的壓電材料層42(其為鐵電材料)的區(qū)域可以減小，以便減小電極圖形44和振動(dòng)板26之間的電容。
在本實(shí)施例中，壓電材料層42可以形成為疊放在振動(dòng)板26的分別對(duì)應(yīng)于每個(gè)壓力室12的區(qū)域的至少每個(gè)部分上，也就是，至少在多個(gè)壓電材料層必要部分的每個(gè)上。具體地說(shuō)，壓電材料層可以形成在，例如，包括多個(gè)必要部分的單個(gè)區(qū)域上?？蛇x地，多個(gè)壓電材料層可以分別形成在多個(gè)區(qū)域，其中每個(gè)區(qū)域包括多個(gè)壓電材料層必要部分的每個(gè)。在如上所述形成壓電材料層的情況下，絕緣層43可以形成在其上沒(méi)有形成壓電材料層的振動(dòng)板26的區(qū)域的至少一部分上(以下該區(qū)域稱之為“無(wú)壓電材料層形成區(qū)”)。換句話說(shuō)，絕緣層43可以形成在無(wú)壓電材料層形成區(qū)的至少一部分上，這部分對(duì)應(yīng)于電極圖形44。具體的說(shuō)，單個(gè)的絕緣層可以形成在覆蓋無(wú)壓電材料層形成區(qū)的多個(gè)部分的單個(gè)區(qū)域，這些部分分別對(duì)應(yīng)于電極圖形44的多個(gè)電極片?？蛇x地，多個(gè)壓電材料層可以分別形成在無(wú)壓電材料層形成區(qū)的多個(gè)部分，這些部分分別對(duì)應(yīng)多個(gè)電極圖形44的電極片。在這種設(shè)置中，防止電極圖形44所有的電極片的任何部分直接接觸振動(dòng)板26，因而避免電極便和振動(dòng)板26之間電短路。
第三實(shí)施例下面參考圖6說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例構(gòu)造的液體輸送裝置。在這個(gè)第三實(shí)施例中，在第一實(shí)施例中所用的同樣的附圖標(biāo)記用于標(biāo)記相應(yīng)的零部件并且其詳細(xì)說(shuō)明將被省去。
在該液體輸送裝置中，致動(dòng)板51的振動(dòng)板52由諸如聚酰亞胺的合成樹脂的絕緣材料制造。在振動(dòng)板52的上表面上形成有下電極53。具體地說(shuō)，下電極53是至少形成在振動(dòng)板52的區(qū)域的單個(gè)連續(xù)層的形式，該區(qū)域包括其對(duì)應(yīng)于各自的壓力室12的壓電材料層必要部分。下電極經(jīng)形成在振動(dòng)板26上的連接部分(未示出)連接于驅(qū)動(dòng)電路(IC)100的接地線，驅(qū)動(dòng)電路(IC)100直接安裝在延伸部分28(如前面提到的，在這個(gè)裝置中所用的直接是指與安裝在其上的層接觸)。壓電材料層54間接形成在對(duì)應(yīng)于流動(dòng)通道單元13的振動(dòng)板26上表面的大致半個(gè)區(qū)域，使得壓電材料層54與3振動(dòng)板52結(jié)合而將下電極53夾在其中，盡管在這個(gè)例子中，該壓電材料層可以以同樣的周邊區(qū)域直接在振動(dòng)板52的上方并與振動(dòng)板52接觸。在這樣形成的壓電材料層44上，形成有電極圖形，其包括多個(gè)上電極55A和多個(gè)連接部分55B。更具體地說(shuō)，電極圖形55包括多個(gè)對(duì)應(yīng)于各自的壓力室12的電極片，并且每個(gè)電極片包括一個(gè)形成在壓電材料層54對(duì)應(yīng)于相應(yīng)的壓力室12的位置的上電極55A和從該上電極55A延伸以便在振動(dòng)板52的延伸部分28的上方延伸并連接于驅(qū)動(dòng)電路(IC)100。
在本液體輸送裝置50中，其中振動(dòng)板52由絕緣材料形成，其不必在電極圖形55的連接部分55B和振動(dòng)板52的延伸部分28之間提供任何絕緣結(jié)構(gòu)。
在本實(shí)施例中，壓電材料層54可以形成為間接地至少被支撐在振動(dòng)板26的區(qū)域的每個(gè)部分，這些區(qū)域分別對(duì)應(yīng)于多個(gè)壓力室12。其細(xì)節(jié)在第一和第二個(gè)實(shí)施例解釋。為了防止電極圖形55的所有的電極片和下電極53之間的電短路，希望多個(gè)壓電材料層分別形成在至少多個(gè)區(qū)域上，在每個(gè)區(qū)域，電極圖形55的多個(gè)電極片的每個(gè)與下電極531相互重疊，或者希望單個(gè)的壓電材料層形成在包括上述多個(gè)重疊區(qū)域的至少單個(gè)的區(qū)域上，在壓電材料層沒(méi)有形成在多個(gè)重疊區(qū)域的任何區(qū)域的情況下，絕緣層可以形成在該區(qū)域，以便避免相應(yīng)的電極片和下電極53之間的電短路。
第四實(shí)施例下面參考圖7-15描述根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例構(gòu)造的液體輸送裝置。這個(gè)第四實(shí)施例的液體輸送裝置60也是用于噴墨打印機(jī)(未示出)的噴墨記錄頭。在下面的描述中，在第一實(shí)施例中所用的同樣的附圖標(biāo)記用于標(biāo)記相應(yīng)的零部件并且其詳細(xì)說(shuō)明將被省去。
如圖7所示，該液體輸送裝置60包括由諸如不銹鋼的導(dǎo)電金屬材料形成的大體為長(zhǎng)方形的振動(dòng)板62。流動(dòng)通道單元13粘接在該振動(dòng)板62的相對(duì)表面之一(即振動(dòng)板62的下表面)。振動(dòng)板62包括從流動(dòng)通道單元13的長(zhǎng)邊延伸的延伸部分63，其平行于噴嘴24的行。延伸部分63折疊成大致U形的形狀，從而其遠(yuǎn)端部分與流動(dòng)通道單元13相對(duì)。絕緣層64形成為疊放在該振動(dòng)板62的相對(duì)表面中的另一個(gè)整個(gè)表面(即振動(dòng)板62的上表面)上，該表面與其上粘接有流動(dòng)通道單元13的上述一個(gè)表面相對(duì)。該絕緣層64由諸如礬土的陶瓷材料形成，具有電絕緣性能和極好的熱傳導(dǎo)性。壓電材料層65形成為疊放在絕緣層64的上表面的基本整個(gè)部分上，這個(gè)部分對(duì)應(yīng)于流動(dòng)通道單元13，使得壓電材料層65與絕緣層64結(jié)合將電極圖形67(在下面描述)夾在其之間。而且，驅(qū)動(dòng)電路(IC)100經(jīng)形成在延伸部分63的絕緣層64用絕緣的粘接劑66粘接在該振動(dòng)板62的延伸部分63的遠(yuǎn)端部分。
在絕緣層64的上表面，形成有電極圖形67，其包括多個(gè)單個(gè)的下電極67A和多個(gè)連接部分67B，更具體的說(shuō)，電極圖形67包括多個(gè)對(duì)應(yīng)與各自壓力室12的電極片，并且每個(gè)電極片包括單個(gè)的下電極67A和一個(gè)連接部分67B，該下電極67A形成在絕緣層64對(duì)應(yīng)于相應(yīng)的壓力室12的位置，連接部分67B從單個(gè)的下電極67A延伸使得它在振動(dòng)板62的延伸部分63的上方延伸并用焊接連接于驅(qū)動(dòng)電路(IC)100。在壓電材料層65的幾乎整個(gè)上表面上，形成有上公用電極68(相應(yīng)于本發(fā)明的“上電極”)。連接部分(未示出)形成在絕緣層64的上表面從而上公用電極68在振動(dòng)板62的延伸部分63的上方延伸，以便用焊接連接于驅(qū)動(dòng)電路(IC)100的接地線。而且，連接于驅(qū)動(dòng)電路(IC)100的多個(gè)外部電極69形成在延伸部分的遠(yuǎn)端。如圖8所示，F(xiàn)PC(柔性印刷電路板)70通過(guò)焊接連接于多個(gè)外部電極69，用于使驅(qū)動(dòng)電路(IC)100和打印機(jī)的控制電路(未示出)相互連接。
在延伸部分63的遠(yuǎn)端，散熱部件72形成在振動(dòng)板62的上述一個(gè)相對(duì)的表面上，這個(gè)表面位于振動(dòng)板62的相對(duì)側(cè)之一上，靠近流動(dòng)通道單元13并且與其上安裝有驅(qū)動(dòng)電路(IC)100的振動(dòng)板62的另一個(gè)表面相對(duì)，而絕緣層64夾在其之間。散熱部件72設(shè)置成使得從驅(qū)動(dòng)電路(IC)100產(chǎn)生的熱能夠散去。散熱件72包括疊放在振動(dòng)板62上的三個(gè)金屬板，以便相互粘接并且其中每個(gè)具有長(zhǎng)方形形狀，其尺寸稍稍地或多少有點(diǎn)大于驅(qū)動(dòng)電路(IC)100的尺寸。在本實(shí)施利中，構(gòu)成散熱部件72的三個(gè)金屬板是依次疊放在振動(dòng)板62上的第一散熱板73A、第二散熱板73B、和第三散熱板73C。散熱部件72具有類似于包括板19、18、17并構(gòu)成流動(dòng)通道單元13的層疊結(jié)構(gòu)的層疊結(jié)構(gòu)。換句話說(shuō)，第一散熱板73A由與壓力室板19的金屬板相同金屬材料制成的金屬板形成，并且與壓力室板19的金屬板具有同樣的厚度。第二散熱板73B由與流動(dòng)通道板18的金屬板相同金屬材料制成的金屬板形成，并且與流動(dòng)通道板18的金屬板具有同樣的厚度。第三散熱板73C由與集流腔板17的金屬板相同金屬材料制成的金屬板形成，并且與集流腔板17的金屬板具有同樣的厚度。形成散熱部件72的最外面第三散熱板73C具有多個(gè)散熱凹槽74，每個(gè)具有槽形，以便沿平行于噴嘴24的行的流動(dòng)通道單元13的長(zhǎng)邊方向延伸。
如此構(gòu)造的液體輸送裝置60容納在殼體75中，如圖8所示。殼體75由合成樹脂形成，例如，包括相互結(jié)合的外部件76和內(nèi)部件77。外部件76是向上開口和向下開口的框架裝形狀。流動(dòng)通道單元13安裝在具有長(zhǎng)方形形狀下開口78內(nèi)并形成該外部件76的下表面，由此液體輸送裝置60由外部件76固定，而噴嘴板16露出在殼體75的外表面。內(nèi)部件77大體為板件并安裝在外部件76內(nèi)以便覆蓋外部件76的上開口。內(nèi)部件77在其內(nèi)表面具有凸起部分79，其伸向流動(dòng)通道單元13使得其遠(yuǎn)端鄰靠在上公用電極68的上表面。外部件76具有形成下開口周邊以便向內(nèi)伸出的支撐部分80。噴嘴板16以與支撐部分80鄰靠接觸的方式固定。流動(dòng)通道單元13被夾在凸起部分79和支撐部分80之間相對(duì)于殼體75沿垂直方向定位。在外部件76和內(nèi)部件77之間形成一個(gè)在垂直方向延伸的插入孔81。振動(dòng)板62的延伸部分63的折疊部分通過(guò)該插入孔81插入，從而延伸部分63的遠(yuǎn)端部分位于在流動(dòng)通道單元13之上。內(nèi)部件77具有形成在其上表面的階梯式安裝凹槽82。振動(dòng)板62的延伸部分63的遠(yuǎn)端部分由粘接劑83結(jié)合于該安裝凹槽82，其中驅(qū)動(dòng)電路IC(100)與該安裝凹槽82的上表面鄰靠接觸的方式被固定，同時(shí)散熱部件72暴露于殼體75的外部。
下面將參考圖9-圖15詳細(xì)說(shuō)明制造該液體輸送裝置60的方法。
首先，通過(guò)由蝕刻在金屬板上進(jìn)行的沖切操作，形成一個(gè)圖9所示的板件85作為振動(dòng)板62的預(yù)加工件。該板件85包括長(zhǎng)方形的振動(dòng)板62和圍繞該振動(dòng)板62的長(zhǎng)方形的框架件85A。振動(dòng)板62和框架件85A由多個(gè)連接部分85B相互連接。振動(dòng)板62具有油墨供給孔86，通過(guò)油墨供給孔86油墨從外部油墨容器(未示出)供給集流腔22。
類似地，通過(guò)由蝕刻在金屬板上進(jìn)行的沖切操作，形成一個(gè)圖10所示的板件87作為壓力室板19的預(yù)加工件。該板件87包括壓力室板19、第一散熱板73A和長(zhǎng)方形框架件87A，其通過(guò)多個(gè)連接部分87B、87C相互整體地連接。在板件87中，在其與框架件87A形成為整體的壓力室板19和第一散熱板73A之間的位置關(guān)系處于平面姿態(tài)而不被折疊。壓力室板19具有設(shè)置成之字形的或交錯(cuò)形式的多個(gè)壓力室12和油墨供給孔88，通過(guò)油墨供給孔88，油墨從外部引進(jìn)集流腔22。
類似地，通過(guò)由蝕刻在金屬板上進(jìn)行的沖切操作，形成一個(gè)圖11所示的板件90作為流動(dòng)通道板18的預(yù)加工件。該板件90包括流動(dòng)通道板18、第二散熱板73B和長(zhǎng)方形框架件90A，其通過(guò)多個(gè)連接部分90B和90C相互整體地連接。在板件90中，流動(dòng)通道板18和第二散熱板73B之間的位置關(guān)系與當(dāng)液體輸送裝置60處于振動(dòng)板62處于平面姿態(tài)而沒(méi)有折疊時(shí)的狀態(tài)時(shí)同樣的。流動(dòng)通道板18具有集流腔通道20和對(duì)應(yīng)于相應(yīng)的壓力室12的壓力通道21，以及與集流腔22連通的于沒(méi)供給孔91。
類似地，通過(guò)由蝕刻在金屬板上進(jìn)行的沖切操作，形成一個(gè)圖12所示的板件92作為集流腔板17的預(yù)加工件。該板件92包括集流腔板17和第三散熱板73C以及長(zhǎng)方形的框架件92A，其通過(guò)多個(gè)連接部分92B和92C相互整體地連接。在板件92中，集流腔板17和第三散熱板73C之間的位置關(guān)系與當(dāng)液體輸送裝置60處于振動(dòng)板62處于平面姿態(tài)而沒(méi)有折疊時(shí)的狀態(tài)時(shí)同樣的。集流腔板17具有集流腔22，其經(jīng)油墨供給孔86、88、91和與相應(yīng)的壓力通道21連接噴嘴通道23與外部油墨容器連通。第三散熱板73C具有多個(gè)散熱凹槽74。板件97、90、92對(duì)應(yīng)于本發(fā)明中“加工成形板件”，集流腔板17、流動(dòng)通道板18和壓力通道板19對(duì)應(yīng)與本發(fā)明中的“流動(dòng)通道單元形成板”，并且第一、第二和第三散熱板73A、73B、73C對(duì)應(yīng)于本發(fā)明中的“散熱部件形成板”。
噴嘴板16由通過(guò)受激準(zhǔn)分子激光器在聚酰亞胺樹脂材料上進(jìn)行的沖切操作形成，使噴嘴24形成在相應(yīng)的位置以便對(duì)應(yīng)于相應(yīng)的噴嘴通道23，如圖13所示。
在各板件85、87、90、92的結(jié)合表面用環(huán)氧型熱固性粘接劑涂敷之后，這些板85、87、90、92一個(gè)重疊在另一個(gè)上面，同時(shí)它們相互定位，如圖14A所示。這樣重疊的板85、87、90、92夾在夾緊裝置94A和94B之間并被緊緊地壓緊，并且被加熱以便固化粘接劑。因此，位于在圖14A左側(cè)部分的振動(dòng)板62、壓力室板19、流動(dòng)通道板18和集流腔板17的疊放和粘接(在流動(dòng)通道單元13側(cè)面上的振動(dòng)板62的一個(gè)縱向相對(duì)部分)，和位于在圖14A右側(cè)部分的振動(dòng)板62、第一至第三散熱板73A-73C的疊放和粘接(在散熱部件72側(cè)面上的振動(dòng)板62另一個(gè)縱向相對(duì)部分)可以同時(shí)進(jìn)行。因此，流動(dòng)通道單元13和散熱部件72形成并粘接在振動(dòng)板62的一個(gè)相對(duì)表面上，從而形成一個(gè)一體的主體。
其次，如圖14B所示，例如，按照浮質(zhì)沉積(AD)法、溶膠-凝膠法、濺射法、或CVD(化學(xué)氣相沉積)法，通過(guò)將諸如礬土的絕緣材料堆積在包括振動(dòng)板62的板件85上形成絕緣層64。
然后，如圖14C所示，例如，通過(guò)上述光刻蝕法在絕緣層64的上表面形成電極圖形67和外部電極69。
接著，如圖15A所示，按照浮質(zhì)沉積(AD)法、溶膠-凝膠法、濺射法、或CVD(化學(xué)氣相沉積)法，通過(guò)將諸如鉛鋯鈦(PZT)的壓電材料堆疊積在絕緣層64和電極圖形67上上形成壓電材料層65。
還有，例如，通過(guò)上述光刻蝕法在絕緣材料層65和絕緣層64的上表面形成公用的上電極68和從上電極68延伸的連接部分。
其后，如圖15B所示，用熱固性粘結(jié)劑將噴嘴板16粘結(jié)在集流腔板17的下表面。
隨后，如圖15C所示，用絕緣的粘結(jié)劑66將驅(qū)動(dòng)電路(IC)100粘結(jié)在振動(dòng)板62的延伸部分63的遠(yuǎn)端部分，而絕緣層在其之間。而且，驅(qū)動(dòng)電路(IC)100用，例如，回流焊接連接于電極圖形67的連接部分67B，公用上電極68和外部電極69的連接部分。
然后，如圖15D所示，拆開板件85的連接部分85B，板件87的連接部分87B、87C，板件90的連接部分90B、90C，板件92的連接部分92B、92C，以便分離框架件85A、87A、90A、92A?？蚣芗?5A、87A、90A、92A的分離是，例如，用具有對(duì)應(yīng)于切割線的邊緣模具施加剪切力進(jìn)行的。因此，制成本實(shí)施例的液體輸送裝置60。
在所示的第四個(gè)實(shí)施例中，散熱部件設(shè)置在驅(qū)動(dòng)電路(IC)100附近，驅(qū)動(dòng)電路(IC)100間接安裝在振動(dòng)板62的延伸部分63上，而絕緣粘結(jié)劑66和絕緣層64在其之間，因此驅(qū)動(dòng)電路(IC)100產(chǎn)生的熱從散熱部件散去。
在根據(jù)所示的第四實(shí)施例構(gòu)造的液體輸送裝置60中，由陶瓷材料形成的絕緣部件64疊放在由金屬材料形成的振動(dòng)板62上，而驅(qū)動(dòng)電路(IC)100經(jīng)粘結(jié)劑66安裝在結(jié)緣層64上，同時(shí)散熱部件72粘接在振動(dòng)板62的上述一個(gè)相對(duì)的表面，該相對(duì)的表面與驅(qū)動(dòng)電路(IC)100間接安裝在其上的振動(dòng)板62的上述另一個(gè)表面相對(duì)。按照這種設(shè)置，驅(qū)動(dòng)電路(IC)100產(chǎn)生的熱通過(guò)金屬的振動(dòng)板62和具有良好的熱傳導(dǎo)性的陶瓷絕緣層64有效地傳輸?shù)缴岵考?2。
在根據(jù)所示的第四實(shí)施例構(gòu)造的液體輸送裝置60中，由具有絕緣性質(zhì)的陶瓷材料形成的絕緣層64形成在由金屬材料形成的振動(dòng)板62上，而壓電材料層65和用于對(duì)壓電材料層65施加電場(chǎng)的電極圖形67形成在絕緣層64上。按照這種設(shè)置，電極圖形67和振動(dòng)板62能夠高度可靠地相互絕緣。
由于散熱部件72和流體通道單元13用同樣的金屬材料形成，散熱部件72的預(yù)加工件和流體通道單元13的預(yù)加工件可以共同相互制造，這導(dǎo)致該裝置60的制造成本減少。
通過(guò)堆疊多個(gè)金屬板件87、90、92形成流體通道單元13，并且通過(guò)堆疊多個(gè)金屬板件87、90、92也形成散熱部件72，因此流體通道單元13的形成和散熱部件72的形成可以同時(shí)進(jìn)行，從而可以減少制造該裝置60所需要的步驟。
形成在散熱部件表面的多個(gè)散熱凹槽74能夠有效增加散熱部件72的表面積，因此散熱部件72具有高散熱效率。
還有，散熱部件72由殼體75固定，以便暴露于殼體的外表面，確保良好的散熱。
由于金屬板87、90、92提供給流動(dòng)通道單元13的各板19、18、17和散熱部件72的各板73A、73B、73C，因此板19、18、17粘接于振動(dòng)板62和板73A、73B、73C粘接于振動(dòng)板62可以在一個(gè)步驟中同時(shí)進(jìn)行，有效地減少了制造該裝置60所需要的步驟。在所示的第四個(gè)實(shí)施例中，在公用上電極68已經(jīng)形成在壓電材料層65上之后噴嘴板16粘接于集流腔板17的下表面。然而，當(dāng)板件85、87、90、92在圖14A所示的步驟中相互疊放并相互粘接時(shí)，噴嘴板16可以粘接于供給板件92的集流腔板17。在這種情況下，希望噴嘴板16的預(yù)加工件是金屬板，噴嘴24通過(guò)蝕刻形成在其上。上述制造根據(jù)第四實(shí)施例的液體輸送裝置60的方法可以分別應(yīng)用于制造根據(jù)第一、第二和第三實(shí)施例所示的液體輸送裝置10、40和50。
第五實(shí)施例下面將參考圖16描述根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例構(gòu)造的液體輸送裝置60A。在這個(gè)第五實(shí)施例中，與第一和第四實(shí)施例所用的同樣的附圖標(biāo)記用來(lái)標(biāo)記相應(yīng)的零部件，并且其詳細(xì)說(shuō)明被省去。
在液體輸送裝置60A中，振動(dòng)板62的延伸部分63以近似90度的角度折疊，如圖16所示。液體輸送裝置60A容納在噴墨記錄頭的殼體(未示出)內(nèi)，其中延伸部分63如上所述被折疊。這種設(shè)置如在該俯視圖中所見(jiàn)能夠有效減少該裝置60A的面積，因而減小該裝置60A的尺寸。第五實(shí)施例的液體輸送裝置60A的散熱部件72沒(méi)有形成在圖7的裝置的散熱部件上的散熱凹槽74。
第六實(shí)施例下面將參考圖17描述根據(jù)本發(fā)明第六實(shí)施例構(gòu)造的液體輸送裝置60B。在這個(gè)第六實(shí)施例中，與第一和第四實(shí)施例所用的同樣的附圖標(biāo)記用來(lái)標(biāo)記相應(yīng)的零部件，并且其詳細(xì)說(shuō)明被省去。
第六實(shí)施例的液體輸送裝置60B具有由第一散熱板96以及第二和第三散熱板73B、73C構(gòu)成的散熱部件95。第二和第三散熱板73B、73C只設(shè)置在延伸部分63的遠(yuǎn)端部分，同時(shí)第三散熱板96設(shè)置成在這整個(gè)延伸部分63上延伸并且在其一端連接于流動(dòng)通道單元13的壓力室板19。槽形的多個(gè)散熱凹槽97形成在位于流動(dòng)通道單元13和第二散熱板73B之間的第一散熱板96的外表面，以便散熱凹槽97沿平行于噴嘴24的行的方向延伸。散熱凹槽97不僅有效地增加散熱效率，而且使延伸部分63能夠彎曲成具有穩(wěn)定的曲率。如上所述，散熱部件和散熱凹槽的構(gòu)形或結(jié)構(gòu)可以適當(dāng)?shù)馗淖儭?br> 雖然為了說(shuō)明的目的上面已經(jīng)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，應(yīng)當(dāng)明白，本發(fā)明不限于所示實(shí)施例的細(xì)節(jié)，而是可以通過(guò)本領(lǐng)域技術(shù)人員所做的各種變換和修改來(lái)實(shí)施，而不脫離本發(fā)明的由權(quán)利要求所限定的實(shí)質(zhì)和范圍。
在每個(gè)所示的實(shí)施例中，已經(jīng)描述了噴墨記錄頭形式的液體輸送裝置。本發(fā)明的原理同樣可以用于通過(guò)利用壓電陶瓷輸送液體的微型泵。
根據(jù)本發(fā)明的液體輸送裝置從與相應(yīng)的壓力室連通的噴嘴(開口)輸送各種狀態(tài)的油墨，例如，滴狀的或霧狀的。而且該裝置通過(guò)噴射、發(fā)射、噴流、噴發(fā)等方式輸送液體。
權(quán)利要求
1.一種液體輸送裝置，包括流動(dòng)通道單元，其包括開口和容納液體并與開口連通的壓力室；振動(dòng)板，該振動(dòng)板部分地形成壓力室，并包括從流動(dòng)通道單元一側(cè)邊延伸的延伸部分；疊放在振動(dòng)板上的壓電材料層，并且當(dāng)向壓電材料層施加電場(chǎng)時(shí)壓電材料層變形，從而振動(dòng)振動(dòng)板，以通過(guò)開口從壓力室輸送液體；以及向壓電材料層施加電場(chǎng)的電極圖形和驅(qū)動(dòng)電路，液體輸送裝置的特征在于振動(dòng)板由電絕緣材料形成，并且驅(qū)動(dòng)電路直接或間接地安裝在振動(dòng)板的延伸部分上，液體輸送裝置還包括電極；和用于將電極和驅(qū)動(dòng)電路相互連接的電極連接部分，液體輸送裝置構(gòu)造成使得在振動(dòng)板的與流動(dòng)通道單元重疊的區(qū)域處，電極圖形的一部分和電極中的一個(gè)疊放在振動(dòng)板上，壓電材料層疊放在振動(dòng)板上，其中電極圖形的該部分和電極中的所述一個(gè)設(shè)置在振動(dòng)板和壓電材料層之間，并且電極圖形的該部分和電極中的另一個(gè)疊放在壓電材料層上，液體輸送裝置構(gòu)造成使得在振動(dòng)板的與延伸部分對(duì)應(yīng)的區(qū)域處，電極圖形的其它部分和電極連接部分疊放在振動(dòng)板上，并且液體輸送裝置構(gòu)造成使得電場(chǎng)施加在電極圖形和電極之間。
全文摘要
一種液體輸送裝置包括流動(dòng)通道單元；振動(dòng)板，其包括從流動(dòng)通道單元一側(cè)邊延伸的延伸部分；疊放在振動(dòng)板上的壓電材料層；以及向壓電材料層施加電場(chǎng)的電極圖形和驅(qū)動(dòng)電路，其中振動(dòng)板由電絕緣材料形成，并且驅(qū)動(dòng)電路直接或間接安裝在振動(dòng)板的延伸部分上，液體輸送裝置還包括電極和用于將電極和驅(qū)動(dòng)電路相互連接的電極連接部分，液體輸送裝置構(gòu)造成在振動(dòng)板的與流動(dòng)通道單元重疊的區(qū)域處，電極圖形的一部分和電極中的一個(gè)疊放在振動(dòng)板上，壓電材料層疊放在振動(dòng)板上，液體輸送裝置構(gòu)造成在振動(dòng)板的與延伸部分對(duì)應(yīng)的區(qū)域處，電極圖形的其它部分和電極連接部分疊放在振動(dòng)板上，并且液體輸送裝置構(gòu)造成使得電場(chǎng)施加在電極圖形和電極之間。
文檔編號(hào)B41J2/16GK101062614SQ2007101039
公開日2007年10月31日 申請(qǐng)日期2004年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月29日
發(fā)明者菅原宏人 申請(qǐng)人:兄弟工業(yè)株式會(huì)社