液體噴射裝置及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種液體噴射裝置及其制造方法，包括：基板表面形成彈性膜；所述彈性膜上開設(shè)通透至所述基板表面的縫隙；通過所述縫隙在所述基板上刻蝕形成凹槽；其中，所述彈性膜懸設(shè)在所述凹槽上，所述彈性膜在外力作用下能產(chǎn)生彈性變形。本發(fā)明技術(shù)方案，通過在基板上的彈性膜上開設(shè)縫隙，通過縫隙將基板蝕刻出凹槽，彈性膜懸設(shè)在所述凹槽上，本發(fā)明先形成彈性膜，不需要通過樹脂填充壓力室，也不需要高溫煅燒，因而能夠保證彈性膜的加工精度，不會(huì)產(chǎn)生彎曲變形，能夠提高產(chǎn)品質(zhì)量。
【專利說明】液體噴射裝置及其制造方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及打印機(jī)技術(shù)，尤其涉及一種液體噴射裝置及其制造方法。

【背景技術(shù)】
[0002]打印機(jī)的液體噴射裝置利用壓電元件作為致動(dòng)器將墨水噴出，液體噴射裝置主要有以下二種類型，一種是通過壓電元件和振動(dòng)板部分構(gòu)成與排出墨水的噴嘴連通的壓力腔室，通過壓電元件和振動(dòng)板的變形，使得壓力腔室的體積發(fā)生變化，從而將壓力腔室中的墨水從噴嘴噴出。因?yàn)樾枰獕毫η皇业捏w積變化，所以需要壓電元件和振動(dòng)板的變形很大，同時(shí)壓力腔室的側(cè)壁需要很好的強(qiáng)度和韌性，為了獲得所需大小的噴出墨滴，壓電元件應(yīng)具有一定的面積才能保證所需要的變形量，壓力腔室的側(cè)壁也需要很好的強(qiáng)度和韌性，從而難以實(shí)現(xiàn)噴嘴的高密度排列。
[0003]第二種是將壓電元件和振動(dòng)板以橋式梁的形式設(shè)置在壓力腔室內(nèi)，如圖1所示，圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的液體噴射裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；第二種結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)在于橋中間部分不受襯底的制約，橋式梁的變形量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于四周固定的壓電振動(dòng)板，能更有效的驅(qū)動(dòng)更多液體從噴嘴中噴出，從而提高噴頭的工作效率。第二種液體噴射裝置的制造方法為:先在基板101上采用蝕刻法或者激光法形成噴孔102和壓力室103，接著用樹脂填充壓力室103，再在壓力腔室103上方依次形成橋式梁104、下電極105、壓電膜106和上電極107，然后去除樹脂釋放橋式梁結(jié)構(gòu)，最后粘結(jié)邊框108形成儲(chǔ)液室109。
[0004]上述加工方法，需要填充樹脂的表面極其平坦，不然在釋放橋式梁結(jié)構(gòu)的時(shí)候橋式梁104會(huì)產(chǎn)生彎曲現(xiàn)象，且在形成壓電膜106的時(shí)候需要800°C左右的高溫煅燒，樹脂很難有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性，因此，會(huì)在還沒有釋放橋式梁結(jié)構(gòu)的時(shí)候，樹脂的熱膨脹會(huì)導(dǎo)致橋式梁104彎曲變形，從而影響產(chǎn)品的質(zhì)量。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供一種液體噴射裝置及其制造方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中液體噴射裝置制造方法加工的橋式梁容易彎曲的技術(shù)缺陷。
[0006]本發(fā)明提供的一種液體噴射裝置制造方法，包括:
[0007]基板表面形成彈性膜；
[0008]所述彈性膜上開設(shè)通透至所述基板表面的縫隙；
[0009]通過所述縫隙在所述基板上刻蝕形成凹槽；其中，所述彈性膜懸設(shè)在所述凹槽上，所述彈性膜在外力作用下能產(chǎn)生彈性變形。
[0010]本發(fā)明還提供一種液體噴射裝置，該液體噴射裝置是用上述的液體噴射裝置制造方法制造的。
[0011]本發(fā)明提供的液體噴射裝置及其制造方法，通過在基板上的彈性膜上開設(shè)縫隙，通過縫隙將基板蝕刻出凹槽，彈性膜懸設(shè)在所述凹槽上，本發(fā)明先形成彈性膜，不需要通過樹脂填充壓力室，也不需要高溫煅燒，因而能夠保證彈性膜的加工精度，不會(huì)產(chǎn)生彎曲變形，能夠提高產(chǎn)品質(zhì)量。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的液體噴射裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種液體噴射裝置制造方法的流程圖；
[0014]圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的另一種液體噴射裝置制造方法的流程圖；
[0015]圖4為圖3中步驟400的一種【具體實(shí)施方式】的流程圖；
[0016]圖5A-圖5F為本發(fā)明一種實(shí)施例的液體噴射裝置制造方法的產(chǎn)品制造流程的結(jié)構(gòu)主視圖；
[0017]圖5A’ -圖5F’為圖5A-圖5F對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)左視圖；
[0018]圖6為本發(fā)明實(shí)施例制造的液體噴射裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖7A-圖7G為本發(fā)明另一種實(shí)施例的液體噴射裝置制造方法的產(chǎn)品制造流程的結(jié)構(gòu)主視圖；
[0020]圖7A’ -圖7G’為圖7A-圖7G為對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)左視圖；
[0021]圖8為本發(fā)明另一實(shí)施例制造的液體噴射裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖9本發(fā)明另一實(shí)施例形成凹槽后的主視圖；
[0023]圖10為本發(fā)明另一實(shí)施例制造的液體噴射裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖11本發(fā)明另一實(shí)施例形成凹槽后的主視圖；
[0025]圖12為本發(fā)明另一實(shí)施例制造的液體噴射裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0026]圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種液體噴射裝置制造方法的流程圖，圖5A-圖5F為本發(fā)明一種實(shí)施例的液體噴射裝置制造方法的產(chǎn)品制造流程的結(jié)構(gòu)主視圖；圖5A’-圖5F’為本發(fā)明另一種實(shí)施例的液體噴射裝置制造方法的產(chǎn)品制造流程的結(jié)構(gòu)左視圖；圖6為本發(fā)明實(shí)施例的方法制造的液體噴射裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，本實(shí)施例提供一種液體噴射裝置制造方法，包括:
[0027]步驟100，基板表面形成彈性膜。
[0028]具體地，如圖5A和5A’所示，可以通過低壓化學(xué)氣相沉積法或等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法，在基板I上形成彈性膜2 ;基板I可以為硅基板，彈性膜2的材料可以為S12或Si3N4,彈性膜2可以為S12層或Si3N4層，或者彈性膜2也可以S12層和Si3N4層層疊結(jié)構(gòu)。
[0029]步驟200，所述彈性膜上開設(shè)通透至所述基板表面的縫隙。
[0030]彈性膜2可以為矩形片結(jié)構(gòu)，縫隙4可以為沿彈性膜2長度方向開設(shè)的第一條形槽，該縫隙用于通過腐蝕液，便于下一步對(duì)基板I進(jìn)行蝕刻。如圖5C和圖5C’所示，優(yōu)選地，縫隙4為沿彈性膜2寬度方向左右對(duì)稱且沿所述彈性膜長度方向開設(shè)的第一條形槽，設(shè)置兩條對(duì)稱的縫隙4，可以使腐蝕液通過來刻蝕基板I。
[0031]步驟300，通過所述縫隙在所述基板上刻蝕形成凹槽；其中，所述彈性膜懸設(shè)在所述凹槽上，所述彈性膜在外力作用下能產(chǎn)生彈性變形。
[0032]步驟300還可以包括:步驟301，在所述基板外部涂覆保護(hù)膜；
[0033]如圖?和5D’所示，為了避免基板I的其他部位受到腐蝕液的蝕刻，可以在除彈性膜2外的基板I的外表面涂覆耐腐蝕的保護(hù)膜5，保護(hù)膜5的材料可以為耐酸堿的橡膠類樹脂。
[0034]步驟302，通過EDP或TMAH腐蝕液向所述縫隙內(nèi)蝕刻所述基板，在所述彈性膜下方形成所述凹槽。
[0035]如圖5E和5E’所示，凹槽6的寬度可以大于彈性膜2的寬度，凹槽6的長度小于彈性膜2的長度，彈性膜2跨設(shè)在凹槽6上，形成橋式結(jié)構(gòu)，實(shí)際應(yīng)用中，可以將壓電元件設(shè)置在彈性膜2上表面，利用壓電元件自身形變產(chǎn)生的外力使得彈性膜2產(chǎn)生彈性變形，具體的如圖3。
[0036]圖4為圖3中步驟400的一種【具體實(shí)施方式】的流程圖。
[0037]如4所示，進(jìn)一步地，步驟100，所述基板表面形成彈性膜之后還包括:步驟400，所述彈性膜表面上形成壓電元件。
[0038]步驟400，所述彈性膜表面上形成壓電元件可以包括:
[0039]步驟401，通過電子束蒸鍍或?yàn)R射法在所述彈性膜上形成下電極層；
[0040]步驟402，在所述下電極上形成壓電體層；
[0041]步驟403，通過電子束蒸鍍法或?yàn)R射法在所述壓電體層上形成上電極層。
[0042]如圖5B和5B’所示，在彈性膜2的上表面形成有壓電元件3，具體地，依次形成有下電極層3a、壓電體層3b和上電極層3c。下電極層3a、壓電體層3b和上電極層3c形成層疊結(jié)構(gòu)，下電極層3a、壓電體層3b和上電極層3c的長度相等且小于彈性膜2的長度，下電極層3a、壓電體層3b和上電極層3c的寬度分別相等且小于彈性膜2的寬度。下電極層3a可以為鈦(Ti)層、鉬金(Pt)層或多個(gè)鈦層疊加層；壓電體層3b可以為鋯鈦酸鉛層；上電層3c可以為鉬金(Pt)層或黃金層。
[0043]如圖5F和5F’所示，在步驟300完成之后，可以去除保護(hù)膜5，形成彈性膜2的橋式梁結(jié)構(gòu)。
[0044]如圖6所示，最后，可以在基板I上形成供墨通道7、公共腔室8和壓力腔室9，在壓力腔室8的外壁上形成噴嘴10，完成液體噴射裝置的制造流程。
[0045]本實(shí)施例提供的液體噴射裝置制造方法，通過在基板上的彈性膜上開設(shè)縫隙，通過縫隙將基板蝕刻出凹槽，彈性膜懸設(shè)在所述凹槽上，本發(fā)明先形成彈性膜，不需要通過樹脂填充壓力室，也不需要高溫煅燒，因而能夠保證彈性膜的加工精度，不會(huì)產(chǎn)生彎曲變形，能夠提聞廣品質(zhì)量。
[0046]圖7A-圖7G為本發(fā)明另一種實(shí)施例的液體噴射裝置制造方法的產(chǎn)品制造流程的結(jié)構(gòu)主視圖；圖7A’ -圖7G’為圖7A-圖7G為對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)左視圖；圖8為本發(fā)明另一實(shí)施例制造的液體噴射裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0047]如圖7A和7A’所示，在本發(fā)明上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，在步驟100之前，還可以在基板I的表面上設(shè)置摻雜層11，摻雜層11可以為矩形環(huán)結(jié)構(gòu)，摻雜層11的材料可以包括N(氮)、P (磷)、B (硼)等元素。摻雜層11可以防止腐蝕液過多腐蝕基板1，控制凹槽6的大小，提高打印分辨率。
[0048]本實(shí)施例其他工藝步驟與上一實(shí)施例基本相同，具體形成過程如圖7B-圖8所示，在此不再贅述。
[0049]圖9本發(fā)明另一實(shí)施例形成凹槽后的主視圖；圖10為本發(fā)明另一實(shí)施例制造的液體噴射裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0050]如圖9所示，在本發(fā)明第一實(shí)施例的基礎(chǔ)上，在步驟200中，彈性膜2上開設(shè)通透至基板I表面的縫隙還包括沿所述彈性膜2寬度方向開設(shè)的第二條形槽4’，該第二條形槽4’兩端與左右對(duì)稱的第一條形槽端部連接，形成懸臂梁結(jié)構(gòu)。
[0051]最終制成的具有懸臂梁的液體噴射裝置如圖10所示。
[0052]圖11本發(fā)明另一實(shí)施例形成凹槽后的主視圖；圖12為本發(fā)明另一實(shí)施例制造的液體噴射裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0053]如圖11所示，在本發(fā)明第二實(shí)施例的基礎(chǔ)上，在步驟200中，彈性膜2上開設(shè)通透至基板I表面的縫隙還包括沿所述彈性膜2寬度方向開設(shè)的條形槽4’ ’，該條形槽4’ ’兩端與左右對(duì)稱的條形槽端部連接，形成懸臂梁結(jié)構(gòu)。
[0054]最終制成的具有懸臂梁的液體噴射裝置如圖12所示。
[0055]本發(fā)明還提供一種液體噴射裝置，該該液體噴射裝置是用上述實(shí)施例提供的液體噴射裝置制造方法制造的。
[0056]最后應(yīng)說明的是:以上各實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述各實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種液體噴射裝置制造方法，其特征在于，包括: 基板表面形成彈性膜； 所述彈性膜上開設(shè)通透至所述基板表面的縫隙； 通過所述縫隙在所述基板上刻蝕形成凹槽；其中，所述彈性膜懸設(shè)在所述凹槽上，所述彈性膜在外力作用下能產(chǎn)生彈性變形。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體噴射裝置制造方法，其特征在于，所述基板表面形成彈性膜具體為，通過低壓化學(xué)氣相沉積法或等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法形成彈性膜；所述彈性膜的材料為S12或Si3N4。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體噴射裝置制造方法，其特征在于，所述基板表面形成彈性膜之后還包括:所述彈性膜表面上形成壓電元件。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的液體噴射裝置制造方法，其特征在于，所述彈性膜表面上形成壓電元件包括: 通過電子束蒸鍍或?yàn)R射法在所述彈性膜上形成下電極層； 在所述下電極上形成壓電體層； 通過電子束蒸鍍法或?yàn)R射法在所述壓電體層上形成上電極層。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的液體噴射裝置制造方法，其特征在于，所述下電極層為鈦層、鉬金層或多個(gè)鈦層疊加層；所述壓電體層為鋯鈦酸鉛層；所述上電層為鉬金層或黃金層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一所述的液體噴射裝置制造方法，其特征在于，所述彈性膜為矩形片結(jié)構(gòu)，所述縫隙為沿所述壓電元件左右對(duì)稱且沿所述彈性膜長度方向開設(shè)的第一條形槽。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的液體噴射裝置制造方法，其特征在于，所述縫隙還包括沿所述彈性膜寬度方向開設(shè)的第二條形槽，該第二條形槽兩端與所述左右對(duì)稱的第一條形槽端部連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體噴射裝置制造方法，其特征在于，所述通過所述縫隙在所述基板上刻蝕形成凹槽包括: 在所述基板外部涂覆保護(hù)膜； 通過EDP或TMAH腐蝕液向所述縫隙內(nèi)蝕刻所述基板，在所述彈性膜下方形成所述凹槽。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的液體噴射裝置的基板的制造方法，其特征在于，所述凹槽的寬度大于所述彈性膜的寬度，所述凹槽的長度小于所述彈性膜的長度，所述彈性膜相對(duì)于所述凹槽形成橋式結(jié)構(gòu)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的液體噴射裝置制造方法，其特征在于，所述保護(hù)膜的材料為耐酸堿的橡膠類樹脂。
11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的液體噴射裝置制造方法，其特征在于，所述通過所述縫隙在所述基板上刻蝕形成凹槽之后還包括: 在所述基板上形成供墨通道、公共腔室和壓力腔室，在所述壓力腔室的外壁上形成噴嘴。
12.一種液體噴射裝置，其特征在于，該液體噴射裝置是用權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的液體噴射裝置制造方法制造的。
【文檔編號(hào)】B41J2/045GK104249560SQ201310261729
【公開日】2014年12月31日 申請(qǐng)日期:2013年6月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月26日
【發(fā)明者】李越 申請(qǐng)人:珠海納思達(dá)企業(yè)管理有限公司