CN101524919B - 喷墨头芯片及其制造方法、喷墨头和喷墨记录装置 - Google Patents

Abstract

提供了一种喷墨头芯片，包括：容纳墨水的墨水腔；通过施加电压可变形的多个压电元件；用多个压电元件隔离并且相互平行形成的多个沟槽；沿纵向设置在沟槽的一端的喷嘴孔，用于向记录介质排放墨滴；以及致动器板，包括在其中形成的多个沟槽，其中：致动器板具有其中至少压电层和低电容率衬底层层叠在一起的结构，压电层由形成多个压电元件的压电材料形成，低电容率衬底层由具有比压电材料更低电容率的绝缘低电容率材料形成；绝缘低电容率材料暴露于多个沟槽的底面。

Description

喷墨头芯片及其制造方法、喷墨头和喷墨记录装置

技术领域

本发明涉及用于通过施加电压来使压电元件变形并且升高沟槽内部压力以便通过喷嘴孔排放墨滴的压电型喷墨头芯片(inkjet headchip)、喷墨头芯片的制造方法、喷墨头以及喷墨记录装置。

背景技术

对于上述压电型喷墨头芯片，按照惯例，公知结构包括用于容纳墨水的墨水腔、多个通过施加电压可变形的压电元件、用压电元件隔离并且相互平行的多个沟槽以及与沟槽进行相通以便向记录介质排放墨滴的喷嘴孔。

具体来说，喷墨头芯片包括：墨水腔板，包括在其一个表面形成的墨水腔；致动器板(actuator plate)，包括在其一个表面形成的多个沟槽；以及喷嘴板，包括成排形成的多个喷嘴孔，其中墨水腔板的另一个表面以及致动器板的一个表面相互接合，使得墨水腔板与致动器板重叠，并且喷嘴板沿其沟槽纵向接合到致动器板的一端。在墨水腔板中形成墨水引入孔，且墨水腔和沟槽通过墨水引入孔相互相通，由此向沟槽供应墨水腔中所容纳的墨水。根据具有如上所述结构的喷墨头芯片，将电压施加到压电元件上以供变形，并且用变形压电元件所隔离的沟槽的容积收缩以升高沟槽内部压力，由此排放沟槽中所容纳的墨水。相应地，可将墨滴喷射到记录介质上。

上述喷墨头芯片分为其中排放沟槽(与喷嘴孔相通的沟槽)连续并排设置的共用壁型喷墨头芯片、以及其中排放喷嘴和非排放喷嘴(没有与喷嘴孔相通的沟槽)交替并排设置的独立沟槽型喷墨头芯片。

在上述喷墨头芯片中，希望使成排设置的各个喷嘴孔的排放速度均匀，以便提高喷墨打印机的打印内容(printed matter)的图像质量。

为此，按照惯例提出了一种如JP 2006-224545A所述的优化驱动波形的技术。这种技术适用于共用壁型喷墨头芯片。在这种技术中，当零星地或间断地排放墨水的排放沟槽没有排放墨水时，响应已排放墨水的排放沟槽的恢复定时而施加短到不排放墨水的脉冲。这种技术解决了零星地或者间断地排放墨水的排放沟槽的喷嘴孔的墨水排放速度比连续排放墨水的排放沟槽的喷嘴孔的墨水排放速度更慢的问题。因此，可使各个喷嘴孔的墨水排放速度均匀。

但是，在上述的惯常技术中，在沿沟槽平行方向设置于排放沟槽的中部的排放沟槽与沿沟槽平行方向设置于其两个端部的排放沟槽之间产生喷嘴孔的墨水排放速度的差异，它导致无法使各个喷嘴孔的墨水排放速度充分均匀的问题。更具体来说，在共用壁型喷墨头芯片中，设置在喷墨头芯片的两个端部的喷嘴孔的排放速度比设置在其中部的喷嘴孔更慢；而在独立沟槽型喷墨头芯片中，设置在喷墨头芯片的两个端部的喷嘴孔的排放速度比设置在其中部的喷嘴孔更快。至于如上所述的墨水排放速度的差异的原因，我们相信电气条件在设置在两个端部的排放沟槽与设置在中部的排放沟槽之间是不同的。换言之，多个其它排放沟槽在设置于中部的每个排放沟槽的两侧形成，因此，施加到其它排放沟槽的电场从其两侧影响设置在中部的排放沟槽。另一方面，多个其它排放沟槽仅在其各个排放沟槽的一侧形成，因此，给其它排放沟槽所施加的电场只从其一侧影响设置在两个端部的排放沟槽。

此外，作为类似现象，例如，当墨滴从位于在中心部分附近的若干喷嘴孔排放时，在设置于若干喷嘴孔的两端的喷嘴孔的墨水排放速度中产生差异。

发明内容

鉴于上述惯常问题而进行了本发明，因此，本发明的一个目的是提供几乎不产生多个喷嘴孔的墨水排放速度的差异并且能够使相应喷嘴孔的墨水排放速度均匀的喷墨头芯片、喷墨头芯片的制造方法、喷墨头和喷墨头记录装置。

根据本发明的喷墨头芯片包括：用于容纳墨水的墨水腔；通过施加电压可变形的多个压电元件；用多个压电元件隔离并且相互平行形成的多个沟槽；沿纵向设置在多个沟槽的一端的喷嘴孔，用于向记录介质排放墨滴；以及致动器板，包括在其中形成的多个沟槽，其中：致动器板具有其中至少压电层和低电容率衬底(substrate)层层叠在一起的结构，压电层由形成多个压电元件的压电材料形成，低电容率衬底层由具有比压电材料更低电容率的绝缘低电容率材料形成；以及，绝缘低电容率材料暴露于多个沟槽的底面。

由于上述特征，向多个压电元件施加电压以使其变形。因此，与变形压电元件相邻的沟槽的容积收缩，由此从喷嘴孔排放每个沟槽中所容纳的墨水。在这种情况下，施加了电压的沟槽处于相互接近的电气条件。换言之，相邻压电元件处于通过低电容率衬底层相互电气隔离的状态，因此相应沟槽几乎不受施加到其它沟槽的电场影响。因此，待驱动的相应沟槽处于相互接近的电气条件。

此外，在根据本发明的喷墨头芯片中，多个沟槽优选包括：与喷嘴孔相通并且还通过墨水引入孔与墨水腔相通的排放沟槽，以及在其中中断从墨水腔供应墨水的非排放沟槽；多个排放沟槽和多个非排放沟槽优选沿沟槽平行方向交替设置；排放沟槽的一端优选以其中绝缘低电容率的材料暴露于其底面的状态延伸到致动器板的端表面，而排放沟槽的另一端优选地延伸到接近致动器板的所述端表面；以及，非排放沟槽优选以其中绝缘低电容率材料暴露于其底面的状态延伸于至少致动器的整个长度。

上述喷墨头芯片是所谓的独立沟槽型喷墨头芯片，并且具有其中一个排放沟槽以及在其两侧所设置的压电元件形成一个排放单元并且排放单元通过非排放沟槽相互平行设置的结构。此外，非排放沟槽以其中绝缘低电容率材料暴露于其底面的状态延伸于致动器板的整个长度，因此，相邻排放沟槽也在沿沟槽纵向的致动器板的另一端(与喷嘴孔相对的一侧)处于相互电气隔离的状态，并且相应排放沟槽处于相互完全电气独立的状态。为此，相应排放沟槽几乎不受给其它排放沟槽所施加的电场影响，因此处于均匀电气条件。

此外，在根据本发明的喷墨头芯片中，多个沟槽各自可为与喷嘴孔相通并且还通过墨水引入孔与墨水腔相通的排放沟槽；且，排放沟槽的一端可通过其中绝缘低电容率材料暴露于其底面的状态延伸到致动器板的端表面，而排放沟槽的另一端可延伸到接近致动器板的所述端表面。

上述喷墨头芯片是所谓的共用壁型喷墨头芯片，并且具有这样的结构，在这种结构中排放沟槽通过压电元件相互平行地设置并且相应排放沟槽几乎不受给其它排放沟槽所施加的电场影响。

此外，在根据本发明的喷墨头芯片中，致动器板优选包括由具有比压电材料更低电容率的绝缘低电容率材料形成的低电容率层，层叠在低电容率衬底层上，并且与压电层相邻；以及排放沟槽的另一端优选由低电容率层阻挡。

所以，相邻压电元件通过低电容率衬底层和低电容率层相互完全电气隔离，因此相应排放单元处于相互完全电气无关的状态。为此，相应排放沟槽几乎不受给其它排放沟槽所施加的电场影响，因此处于均匀电气条件。

根据本发明，提供一种喷墨头芯片的制造方法，喷墨头芯片包括：用于容纳墨水的墨水腔；通过施加电压可变形的多个压电元件；用多个压电元件隔离并且相互平行形成的多个沟槽；以及沿纵向设置在多个沟槽的一端的喷嘴孔，用于向记录介质排放墨滴。该制造方法包括：在通过至少层叠由形成多个压电元件的压电材料所形成的压电层和由具有比压电层侧的压电材料更低电容率的绝缘低电容率材料形成的低电容率衬底层所形成的层叠板的表面上，以使绝缘低电容率材料暴露的深度切割相互平行的多个沟槽，以便形成包括其中形成的多个沟槽的致动器板；在相邻沟槽之间所形成的压电主体的侧表面形成电极，以形成多个压电元件；以及，将包括墨水腔和用于将墨水腔中所容纳的墨水引入其中形成的多个沟槽的墨水引入孔的墨水腔板接合到致动器板的压电层，并且将包括其中形成的喷嘴孔的喷嘴板沿沟槽纵向接合到致动器板的一端。

这样，压电层层叠在低电容率衬底层上以形成层叠板，然后在压电层侧的层叠板的表面切割沟槽以形成致动器板。此后，墨水腔板和喷嘴板分别接合到致动器板，由此制造上述喷墨头芯片。此外，在形成沟槽时以使得绝缘低电容率材料暴露的深度切割沟槽，因此相邻压电元件通过低电容衬底层相互电气隔离。

根据本发明的喷墨头包括上述喷墨头芯片。

根据本发明的喷墨记录装置包括：上述喷墨头；墨水供应部件，用于向喷墨头中所包含的喷墨头芯片的墨水腔供应墨水；以及记录介质传输部件，用于传输记录介质以经过与喷墨头芯片的喷嘴孔相对的位置。

由于上述特征，墨滴从喷墨头芯片的喷嘴孔喷射到记录介质传输部件所传输的记录介质上。在这种情况下，相应沟槽各自处于相互接近的电气条件，而没有受到其它沟槽的压电元件的电场影响，由此可使多个喷嘴孔的墨滴的排放速度均匀。

通过根据本发明的喷墨头芯片、喷墨头芯片的制造方法、喷墨头和喷墨头记录装置，相应沟槽各自处于相互接近的电气条件，几乎不产生多个喷嘴孔的墨水排放速度的差异，由此可使墨水排放速度均匀。相应地，可提高打印的图像质量。

附图说明

附图包括：

图1是示出根据本发明的第一实施例的喷墨记录装置的透视图；

图2是示出根据本发明的第一实施例的喷墨头的透视图；

图3是示出根据本发明的第一实施例的喷墨头芯片的透视图；

图4是示出根据本发明的第一实施例的喷墨头芯片的分解透视图；

图5是沿图3的箭头A-A截取的截面图；

图6A至图6E是喷墨头芯片的截面图，示出根据本发明的喷墨头芯片的制造方法；

图7是示出根据本发明的第二实施例的喷墨头芯片的截面图；

图8是示出根据本发明的第三实施例的致动器板的局部放大透视图；以及

图9是示出根据本发明的另一实施例的喷墨头芯片的截面图。

具体实施方式

下面参照附图提供根据本发明的喷墨头芯片、喷墨头芯片的制造方法、喷墨头和喷墨记录装置的实施例的描述。

(第一实施例)

首先描述本发明的第一实施例。

图1是示出根据本发明的喷墨记录装置的示例的透视图。图2是示出包括根据本发明的喷墨头芯片的喷墨头的透视图。图3是示出根据本发明的喷墨头芯片的示例的透视图。图4是图3所示的喷墨头芯片41的分解透视图。图5是沿图3的箭头A-A截取的截面图。

如图1所示，喷墨记录装置1包括：一对传输部件2和3，用于传输诸如纸张的记录介质S；喷墨头4，用于将墨水排放到记录介质S上；墨水供应部件5，用于向喷墨头4供应墨水；以及扫描部件6，用于使喷墨头4在与记录介质S的传输方向(以下称作Y方向)基本垂直的方向(以下称作X方向)进行扫描。

传输部件对2、3包括分别沿X方向延伸的格栅滚筒20和30、分别与格栅滚筒20和30平行延伸的紧压滚筒21和31、以及分别使格栅滚筒20和30轴向旋转的驱动装置(未示出)、如电机。

墨水供应部件5包括容纳墨水的墨水槽50以及用于将墨水槽50与喷墨头4连接的墨水供应管51。提供多个墨水槽50，更具体来说，沿Y方向设置黄色、红紫色、青色和黑色四种墨水的墨水槽50Y、50M、50C和50B。墨水供应管51由具有挠性的软管形成，它能够响应喷墨头4(托架62)的操作。

扫描部件6包括沿X方向延伸的一对导轨60和61、能够沿导轨对60和61滑动的托架、以及沿X方向移动托架62的驱动装置63。驱动装置63包括设置在导轨对60与61之间的一对滑轮64和65、缠绕在滑轮对64与65之间的环带66、以及以旋转方式驱动滑轮64的驱动电机67。滑轮对64和65分别设置在导轨对60和61的两端之间，并且沿X方向以某个间隔设置。环带66设置在导轨对60与61之间，并且托架62与环带66耦合。托架62配备了多个喷墨头4，具体而言，沿X方向设置黄色、红紫色、青色和黑色四种墨水的喷墨头4Y、4M、4C和4B。

如图2所示，喷墨头4包括安装底座40、喷墨头芯片41、流径基板(flow path substrate)42、压力调节单元43、底板44和接线板45。安装底座40用螺丝等固定到托架62的底座62a，并且喷墨头芯片41安装到安装底座40。流径基板42安装到喷墨头芯片41的一个表面。用于分发墨水的流径(未示出)在流径基板42内部形成，与流径相通的流入端口42a在流径基板42的顶面形成。压力调节单元43用于吸收墨水的压力波动，并且包括用于保存墨水的贮液器(未示出)。压力调节单元43固定到安装在底板44的顶端的支承单元44a的远端，以便从其中伸出。与墨水供应管51连接的墨水入口端口43a设置在压力调节单元43之上，并且与流径基板42的流入端口42a连接的墨水排放端口43b设置在压力调节单元43之下。底板44相对于安装底座40的顶面保持直立以便与其基本垂直，并且接线板45安装到底板44的该表面。接线板45包括控制电路45a，它控制其中形成的喷墨头芯片41。

如图3和图4所示，喷墨头芯片41包括容纳墨水的墨水腔10、通过施加电压可变形的压电元件11、采用压电元件11隔离并且相互平行形成的多个沟槽12以及向图1所示记录介质S排放墨滴的喷嘴孔13。

更具体来说，喷墨头芯片41是所谓的独立沟槽型喷墨头芯片，且包括：喷嘴板14，包括其中形成的喷嘴孔13；致动器板15，其中间隔一定距离相互平行的多个压电元件11相对其保持直立并且形成多个沟槽12；墨水腔板16，包括其中形成的墨水腔10；以及用于支承喷嘴板14的喷嘴盖3。

致动器板15是矩形板，它具有其中压电层15A层叠在低电容率衬底层15B上的结构。例如，压电层15A由形成压电元件11的例如锆钛酸铅(PZT)等压电材料来形成。低电容率衬底层15B由具有比压电材料更低电容率的绝缘低电容率材料来形成(例如氧化铝陶瓷、氮化铝或氧化锆)。在致动器板15的一个表面(压电层15A侧)上，形成沿致动器板15的短侧方向(以下称作Z方向)延伸并且具有矩形形状的截面的凹槽状沟槽12。多个沟槽12沿致动器板15的纵向(Y方向)以预定间隔设置。

如图4和图5所示，绝缘低电容率材料暴露在上述沟槽12的底面。更具体来说，沟槽12以等于压电层15A的厚度来形成，并且沟槽12的底面与压电层15A和低电容率衬底层15B之间的界面齐平。换言之，沟槽12的底面由绝缘低电容率材料形成，而沟槽12的内表面由压电材料形成。

此外，沟槽12包括多个排放沟槽12A(公共沟槽)以及各自设置在相邻排放沟槽12A之间的多个非排放沟槽12B(活动沟槽)。排放沟槽12A和非排放沟槽12B沿沟槽平行方向(Y方向)交替设置。换言之，一对相邻压电元件11及在它们之间形成的一个排放沟槽12A形成一个排放单元7，且排放单元7经由非排放沟槽12B沿Y方向平行设置。

排放沟槽12A是能够排放墨滴的沟槽12，它与喷嘴孔13相通，并且还经由墨水引入孔9与墨水腔10相通。如图4所示，排放沟槽12A的远端(喷嘴孔13侧的一端)以其中绝缘低电容率材料暴露于其底面的状态延伸到致动器板15的端表面，并且排放沟槽12A的远端被喷嘴板14阻挡。排放沟槽12A的近端(与喷嘴孔13侧相对的一端)延伸到接近致动器板15的另一端表面。也就是说，排放沟槽12A的近端被压电层15A阻挡。此外，使排放沟槽12A的近端的底面倾斜，以便使其近端朝其近端侧逐渐变得更细。

非排放沟槽12B是不能排放墨滴并且没有与墨水腔10相通的沟槽12。因此，中断了从墨水腔10对其中的墨水供应。如图4所示，非排放沟槽12B以其中绝缘低电容率材料暴露于其底面的状态延伸于致动器板15的整个长度，非排放沟槽12B的远端被喷嘴板14阻挡，而其近端是开放的。

压电元件11在相邻沟槽12之间形成。压电元件11包括具有矩形形状的截面的压电主体17以及分别设置在压电主体17两侧表面的驱动电极18。压电主体17是在相邻沟槽12之间形成以便沿Z方向延伸的侧壁部分，并且通过在其中压电层15A层叠于压电层15A侧的低电容率衬底层15B(图6A至图6E所示)的层叠板15’的表面上以预定间距形成相互平行的多个矩形槽(沟槽12)来形成。驱动电极18是沿Z方向延伸的带状电极，并且设置在压电主体17的侧壁的顶部。

致动器板15包括公共提取电极19a、活动提取电极19b和连接电极19c。公共提取电极19a设置在致动器板15的近端的一个表面，并且与设置在排放沟槽12A的内表面的驱动电极18a的近端连接。活动提取电极19b相对公共提取电极19a相互间隔一定距离平行设置，并且各自与设置于排放沟槽12A的两侧所提供的非排放沟槽12B的内表面的一些表面的驱动电极18b连接，以便在其之间***排放沟槽12A。连接电极19c是将设置于排放沟槽12A的两侧所提供的每个非排放沟槽12B的内表面之一的驱动电极18b的近端与其内表面的另一个所提供的驱动电极18c的近端连接的电极，并且设置在公共提取电极19a和活动提取电极19b的近端侧。

此外，如图3所示的具有挠性的挠性基板46***致动器板15的近端与接线板45之间。电极图形(未示出)在挠性基板46上形成，并且提取电极19a和19b经由电极图形与接线板45的控制电路45a连接。

墨水腔板16是重叠在致动器板15上的矩形板，并且设置成阻挡沟槽12。在平面图中具有矩形形状的凹槽状墨水腔10沿墨水腔板16的纵向(Y方向)延伸，它在墨水腔板16的一个表面(与致动器板15侧相对的一侧)上形成。朝另一个表面(致动器板15侧)穿过墨水腔板16的矩形墨水引入孔9在墨水腔10的底面上形成。墨水腔10通过墨水引入孔9与排放沟槽12A相通。换言之，墨水引入孔9设置在排放沟槽12A之上。另一方面，墨水引入孔9没有在非排放沟槽12B之上形成。

此外，图2所示的流径基板42接合到并且重叠于墨水腔板16的一个表面，并且墨水腔10与流径基板42的流径(未示出)相通。

喷嘴板14是接合到致动器板15的沟槽远端侧的端表面的矩形板，并且设置成阻挡沟槽12的远端侧。在喷嘴板14中，多个喷嘴孔13沿沟槽平行方向(Y方向)成排设置。那些喷嘴孔13设置在排放沟槽12A的远端位置，而没有设置在非排放沟槽12B的远端位置。

喷嘴盖8是包括其中形成的开口8a的阻挡主体，其中致动器板15和墨水腔板16通过其中***，并且接合到喷嘴板14的背面(与朝向记录介质S的表面相对的表面)。

在这里，描述了具有上述结构的喷墨头芯片41的制造方法。

图6A至图6E是示出喷墨头芯片41的制造步骤的截面图。

如图6A所示，首先制备由低电容率衬底层15B和层叠在其上的压电层15A形成的层叠板15’。

然后，如图6B所示，执行以下步骤：在压电层15A的层叠板15’的表面上切割相互平行的多个沟槽12(排放沟槽12A和非排放沟槽12B)，以便形成致动器板15。在这种情况下，以使得低电容率衬底层15B的绝缘低电容率材料暴露的深度切割沟槽12。更具体来说，以等于压电层15A的厚度的深度来切割沟槽12。

随后，如图6C所示，执行以下步骤：在相邻沟槽12之间所形成的压电主体17的侧表面形成驱动电极18，以便形成压电元件11。在这种情况下，图4所示的公共提取电极19a、活动提取电极19b和连接电极19c也在致动器板15上形成。

随后，如图6D所示，执行以下步骤：将墨水腔板16接合到致动器板15的压电层15A，以及将图4所示的喷嘴板14沿沟槽纵向接合到致动器板15的远端。在这种情况下，相对地执行墨水腔板16与致动器15之间的对准，使得在墨水腔板16中形成的墨水引入孔9设置在排放沟槽12A的位置。此外，相对地执行喷嘴板14与致动器15之间的对准，使得在喷嘴板14中形成的喷嘴孔13设置在排放沟槽12A的位置。

通过上述步骤，如图6E所示，制造具有上述结构的喷墨头芯片41。

接下来，提供具有上述结构的喷墨记录装置1以及通过上述制造方法制造的喷墨头芯片41的操作的描述。

首先，由墨水供应部件5向喷墨头4供应墨水槽50中容纳的墨水。更具体来说，墨水槽50中容纳的墨水通过墨水供应管51流向喷墨头4侧，并且从墨水入口端口43a流进压力调节单元43。压力调节单元43中储存的墨水从墨水排放端口43b流出，从流入端口42a流进流径基板42，并且通过流径基板42的流径提供到喷墨头芯片41的墨水腔10。墨水腔10中容纳的墨水通过墨水引入孔9流进相应排放沟槽12A。应当注意，墨水引入孔9没有在非排放沟槽12B的位置上形成，因此墨水腔10中容纳的墨水没有流进非排放沟槽12B，由此非排放沟槽12B是空的。

随后，由传输部件对2和3沿Y方向传送记录介质S。更具体来说，由处于其中记录介质S夹入设置于上游侧的格栅滚筒20与紧压滚筒21之间的状态的驱动装置(未示出)使设置在上游侧的格栅滚筒20轴向旋转。相应地，记录介质S在喷墨头芯片41(喷嘴板14)的下方经过以沿Y方向传送。已经通过喷墨头芯片41的下方的记录介质S夹入设置于下游侧的格栅滚筒30与紧压滚筒31之间。然后，由驱动装置(未示出)使设置在下游侧的格栅滚筒30轴向旋转，由此输送记录介质S。

另一方面，当记录介质S如上所述在喷墨头4(喷墨头芯片41)的下方通过时，由扫描部件6使喷墨头4沿X方向进行扫描。更具体来说，首先，驱动驱动装置63的驱动电机67，由此以旋转方式驱动这对滑轮64。因此，环带66在滑轮对64与65之间巡回和移动，并且固定到环带66的托架62沿X方向移动，因此使安装到托架62上的多个喷墨头4沿X方向进行扫描。

此外，喷墨头4在由喷墨头4执行上述扫描操作的同时将墨滴喷射到记录介质S上。更具体来说，将驱动信号发送给接线板45的控制电路45a，并且通过挠性基板46、公共提取电极19a、活动提取电极19b和连接电极19c的电极图形(未示出)将电压从控制电路45a施加到压电元件11的驱动电极18。因此，设置在排放沟槽12A两侧的压电元件11变形为弯曲形状，以便朝排放沟槽12A扩张。当设置在排放沟槽12A两侧的压电元件11如上所述变形时，排放沟槽12A的容积收缩，因此排放沟槽12A中容纳的墨水从喷嘴孔13排放。

在这种情况下，相邻压电元件11处于通过低电容率衬底层15B相互电气隔离的状态，并且待驱动的相应排放沟槽12A不太可能受给其它沟槽12所施加的电场影响。相应地，施加了电压的相应排放沟槽12A处于相互接近的电气条件。

具体来说，在上述的喷墨头芯片41中，非排放沟槽12B以其中绝缘低电容率材料暴露于其底面的状态延伸于致动器板15的整个长度，因此，相邻排放沟槽12A也在沿沟槽纵向的近端相互电气隔离，由此相应排放沟槽12A相互完全电气独立。因此，给其它排放沟槽12A所施加的电场对相应排放沟槽12A几乎没有影响，因此相应排放沟槽12A处于均匀电气条件。

根据具有上述结构的喷墨头芯片41、喷墨头芯片41的制造方法和喷墨头记录装置1，排放沟槽12A各自处于相互接近的电气条件，由此几乎没有引起多个喷嘴孔13的墨水排放速度的差异，这使墨水排放速度均匀。因此，可提高打印的图像质量。

具体来说，根据上述喷墨头芯片41，非排放沟槽12B以其中低电容率衬底层15B的绝缘低电容率材料暴露于其底面的状态延伸于致动器板15的整个长度，并且相应排放沟槽12A相互完全电气独立，由此不太可能出现墨水排放速度的差异。相应地，可进一步提高打印的图像质量。

(第二实施例)

接下来描述本发明的第二实施例。

应当注意，第二实施例除了喷墨头芯片141之外与上述第一实施例相似，因此与第一实施例相同的结构由相同参考标号和符号来表示，并且省略对它们的描述。

图7是示出根据本发明的喷墨头芯片的示例的截面图。

如图7所示，喷墨头芯片141是其中排放沟槽12A连续设置的所谓共用壁型喷墨头芯片。沿致动器板15的短侧方向(Z方向)延伸的多个沟槽12在致动器板15的一个表面(压电层15A侧)沿沟槽平行方向以预定间隔来形成，多个沟槽各自与喷嘴孔13相通并且还与墨水腔10相通。换言之，多个沟槽12各自是排放墨滴的排放沟槽12，并且各自具有其中排放沟槽12A与其两侧的压电元件11相邻的结构。排放沟槽12A的远端(喷嘴孔13侧的各端)以其中绝缘低电容率材料暴露于其底面的状态延伸到致动器板15的端表面，并且排放沟槽12A的近端(与喷嘴孔13相对侧的各端)延伸到接近致动器板15的端表面。

此外，对于在喷嘴板14中所形成的多个喷嘴孔13，连续形成的三个喷嘴孔13a、13b和13c形成一对，并且三个喷嘴孔13a、13b和13c沿沟槽12A的深度方向(X方向)在相互分离的位置上形成。更具体来说，位于喷嘴孔13a、13b和13c的中间的喷嘴孔13b沿深度方向在压电层15A的中心位置形成，设置在一侧(图7中的左侧)的喷嘴孔13a沿沟槽深度方向在低电容率衬底层15B上形成，而设置在另一侧(图7中的右侧)的喷嘴孔13c沿沟槽深度方向在压电层15A的表面侧形成。

接下来描述具有上述结构的喷墨头芯片141的动作。

在如以上所述的第一实施例的情况中那样，使喷墨头4进行扫描时，喷墨头4的喷墨头芯片141将墨滴喷射到记录介质S上。更具体来说，将电压施加到压电元件11的驱动电极18，以便使压电元件11变形为朝向沟槽的弯曲形状，并且分别与上述三个喷嘴孔13a、13b和13c进行相通的排放沟槽12A1至12A3的容积相继收缩，由此从三个喷嘴孔13a、13b和13c相继排放墨滴。例如，在喷墨头4沿图7所示的箭头方向进行扫描的情况下，从设置在沟槽一侧的喷嘴孔13a、位于其中部的喷嘴孔13b和设置在其另一侧的喷嘴孔13c相继喷射墨滴。相应地，分别从这三个喷嘴孔13a、13b和13c排放的墨滴沿Y方向排列在记录介质S上，由此绘制沿Y方向延伸的直线。此外，在排放沟槽12A1至12A3之中的一个(例如排放沟槽12A2)的容积收缩以便从喷嘴孔13(例如位于中部的喷嘴孔13b)排放墨滴的情况下，其它排放沟槽12A(例如排放沟槽12A2和12A3)的容积扩张，由此没有从其它喷嘴孔13(例如设置在沟槽的一端和另一端的喷嘴孔13a、13c)排放墨滴。

根据具有上述结构的喷墨头芯片141，相应排放沟槽12A几乎不受给其它排放沟槽12A所施加的电场影响，并且相应排放沟槽12A处于相互接近的电气条件，因此不太可能出现墨水排放速度的差异。因此可使墨水排放速度均匀，这提高了打印的图像质量。

此外，根据以上所述的喷墨头芯片141，排放沟槽12A连续设置，因此可增加喷嘴孔13的数量而无需改变沟槽平行方向的喷墨头芯片141的长度。

(第三实施例)

接下来描述本发明的第三实施例。

应当注意，第三实施例除了致动器板115之外与上述第二实施例相似，因此与第一实施例和第二实施例相同的结构由相同参考标号和符号来表示，并且省略对它们的描述。

图8是致动器板115的局部放大透视图。

致动器板115具有这样的结构，在该结构中由压电材料所形成的压电层15A以及由绝缘低电容率材料所形成的低电容率层15C层叠在由绝缘低电容率材料所形成的低电容率衬底层15B上。压电层15A和低电容率层15C在水平方向彼此相邻。具体来说，压电层15A设置在致动器板115的远端部分，而低电容率层15C设置在致动器板115的近端部分。在致动器板115中形成的排放沟槽12A从致动器板115的远端表面延伸到低电容率层15C的位置，并且排放沟槽12A的近端被低电容率层15C阻挡。

根据包括上述致动器板115的喷墨头芯片141，相邻压电元件11通过低电容率衬底层15B和低电容率层15C相互完全电气隔离，并且相应排放沟槽12A相互完全电气独立，因此相应排放沟槽12A不受给其它排放沟槽12A所施加的电场的影响。因此，相应排放沟槽12A处于均匀电气条件。相应地，几乎不引起墨水排放速度的差异，从而进一步提高打印的图像质量。

以上描述了根据本发明的实施例的喷墨头芯片、喷墨头芯片的制造方法、喷墨头和喷墨记录装置，但是，本发明并不局限于上述实施例，在没有脱离本发明要旨条件下可适当改变。

例如，在上述实施例中提供了分别包括由压电层15A和低电容率衬底层15B所形成的致动器板15以及由压电层15A、低电容率衬底层15B和低电容率层15C所形成的致动器板215的喷墨头芯片41、141的描述。但是，在本发明中，可在致动器板上形成与压电层15A、低电容率衬底层15B和低电容率层15C不同的层。

此外，在上述实施例中，沟槽12的深度等于压电层15A的厚度，并且沟槽12的底面与压电层15A和低电容率衬底层15B之间的界面齐平。但是，在本发明中，沟槽12可以比压电层15A的厚度更深的深度来形成，并且沟槽12的底面可在比该界面更深的位置形成。例如，如图9所示，可使用在其中低电容率衬底层15B可形成为大约沟槽12的一半深度，并且压电层15A形成为形成驱动电极18的量。相应地，沟槽12的深度方向的中部可以是提高效率的弯曲点，由此减小寄生电容。

此外，在上述第三实施例中，所谓的共用壁型喷墨头芯片141配备了包括压电层15A、低电容率衬底层15B和低电容率层15C的致动器板215。但是，在本发明中，所谓的独立沟槽型喷墨头芯片41可配备包括压电层15A、低电容率衬底层15B和低电容率层15C的致动器板215。

此外，在不脱离本发明要旨的情况下，上述实施例的组成部件可适当地由众所周知的组成部件取代，并且上述修改可适当地相互组合。

Claims (5)

1.一种喷墨头芯片，包括：

用于容纳墨水的墨水腔；

通过施加电压可变形的多个压电元件；

用所述多个压电元件隔离并且相互平行形成的多个沟槽；

沿纵向设置在所述多个沟槽的一端的喷嘴孔，用于向记录介质排放墨滴；以及

致动器板，包括其中形成的所述多个沟槽，

其中：

所述致动器板具有在其中至少压电层和低电容率衬底层层叠在一起的结构，

所述压电层由形成所述多个压电元件的压电材料形成，

所述低电容率衬底层由具有比所述压电材料更低电容率的绝缘低电容率材料形成，以及

所述绝缘低电容率材料暴露在所述多个沟槽的底面，

其中：

所述多个沟槽包括：

排放沟槽，与所述喷嘴孔相通，并且还通过墨水引入孔与所述墨水腔相通；以及

非排放沟槽，在其中中断从所述墨水腔的墨水供应；

多个所述排放沟槽和多个所述非排放沟槽沿沟槽平行方向交替设置；

所述排放沟槽的一端以在其中所述绝缘低电容率材料暴露于其底面的状态延伸到所述致动器板的端表面，且所述排放沟槽的另一端延伸到接近所述致动器板的所述端表面；以及

所述非排放沟槽以在其中所述绝缘低电容率材料暴露于其底面的状态延伸于至少所述致动器板的整个长度。

2.如权利要求1所述的喷墨头芯片，其中：

所述致动器板包括由具有比所述压电材料更低电容率的绝缘低电容率材料形成的低电容率层，层叠在所述低电容率衬底层上，并且与所述压电层相邻；以及

所述排放沟槽的所述另一端被所述低电容率层阻挡。

3.一种喷墨头芯片的制造方法，

所述喷墨头芯片包括：

用于容纳墨水的墨水腔；

通过施加电压可变形的多个压电元件；

采用所述多个压电元件隔离并且相互平行形成的多个沟槽；以及

沿纵向设置在所述多个沟槽的一端的喷嘴孔，用于向记录介质排放墨滴，

所述制造方法包括：

在通过至少层叠压电层和低电容率衬底层而形成的层叠板的表面上，以暴露所述绝缘低电容率材料的深度切割相互平行的所述多个沟槽，以便形成包括其中形成的所述多个沟槽的致动器板，所述压电层由形成所述多个压电元件的压电材料形成，所述低电容率衬底层由具有比所述压电层侧的压电材料更低电容率的绝缘低电容率材料形成；

在所述多个沟槽的相邻沟槽之间所形成的压电主体的侧表面形成电极，以便形成所述多个压电元件；以及

将包括所述墨水腔以及用于将所述墨水腔中所容纳的墨水引入其中形成的所述多个沟槽的墨水引入孔的墨水腔板接合到所述致动器板的所述压电层，并且将包括其中形成的所述喷嘴孔的喷嘴板沿沟槽纵向接合到所述致动器板的一端。

4.一种喷墨头，所述喷墨头包括如权利要求1至2中任一项所述的喷墨头芯片。

5.一种喷墨记录装置，包括：

如权利要求4所述的喷墨头；

墨水供应部件，用于向所述喷墨头中所包含的喷墨头芯片的墨水腔供应墨水；以及

记录介质传输部件，用于传送记录介质以经过与所述喷墨头芯片的喷嘴孔相对的位置。

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