具有抗环境变化的稳定工作特性的静电致动器和液滴喷射头的制作方法

专利名称：具有抗环境变化的稳定工作特性的静电致动器和液滴喷射头的制作方法
技术领域：
本发明总地来说涉及喷墨记录，并且更加具体地，涉及一种静电致动器、一种液滴喷射头、一种墨(液体供应)盒、一种喷墨记录设备和一种微型泵。
背景技术：
在通过从喷嘴中直接向记录介质上喷射墨滴来进行记录介质上的记录的喷墨记录设备中，有一些是随选类型(on-demand type)的，它们仅当需要时才喷墨，从而不需要用于收集墨水的机构。因此，这种随选型喷墨记录设备可以在成本和尺寸方面得到降低，并且具有能够支持彩色记录的特点。
喷墨记录设备可用作图像记录设备或成像设备，比如打印机、传真机、复印机和绘图仪。作为喷墨记录设备中所采用的液滴喷射头的喷墨头包括一个或多个喷嘴，用于喷射液滴；一个或多个受压液腔(也称为喷射腔、压力腔、液腔和墨槽)，与喷嘴相连通；和用于产生对受压液腔中的墨水加压的压力的装置(致动装置)。受压液腔中的墨水由所述致动装置进行加压，从而使得墨滴从喷嘴中喷射出来。
所述液滴喷射头包括以液滴的形式喷射液体抗蚀剂的喷射头和以液滴的形式喷射DNA样本的喷射头。不过，下面的介绍主要关注喷墨头。形成液滴喷射头的致动部分的致动器也可以应用于诸如微型泵之类的微型装置、诸如微光学调制器之类的光学装置、微型开关(微型继电器)、多重光学透镜(光学开关)的致动器、微型流量计和压力传感器。
压电喷墨头或冒泡型喷墨头普遍地用作这样的喷墨头，而利用静电力作为产生压力的手段的静电喷墨头也是大家熟知的。
采用机电换能原理的压电喷墨头通过压电元件的静电位移在墨腔中产生压力，从而将墨水从喷墨嘴中喷射出来。采用电热换能原理的冒泡喷墨头通过短时内加热到高温的加热器在墨腔中产生气泡，从而借助气泡的体积膨胀来喷射墨水。
此外，静电喷墨头包括多个并行设置的致动器，这多个致动器各自包括一个与墨水喷嘴孔相连通的受压液腔、形成受压液腔壁的隔膜和与隔膜相对设置的电极，所述电极与隔膜之间形成有微小的空气间隙。在各个致动器中，向电极施加电压，从而使得隔膜变形。从而，在受压液腔中产生了压力，于是使得受压液腔中的墨水液体以液滴的形式从墨水喷嘴中喷射出来。换句话说，静电喷墨头利用静电引力使各个致动器的隔膜发生形变，从而借助发生形变时的机械力或借助静电引力消失时隔膜内产生的机械排斥力将受压液腔中的墨水从喷嘴孔喷出。
最近，从环境保护的角度出发，无铅的冒泡型喷墨头备受关注。尤其是，静电喷墨头得到了种种应用，这种喷墨头除了无铅以外，还耗能很少，从而对环境的影响非常之小。
此外，静电喷墨头可以利用晶片工艺(wafer processing)来生产。因此，易于生产高密度的喷墨头，并且可以生产大量性质稳定的装置。此外，基于平面结构的静电喷墨头具有易于减小其尺寸的特征(日本公开专利中请第2-289351号、第5-050601号和第6-071882号)。
下面，附图1是传统的静电液滴喷射头100的分解立体图，而附图2是组装好的状态下的液滴喷射头100的致动器部分的纵截面图。液滴喷射头100(例如，喷墨记录设备中采用的喷墨头)包括一个层叠结构，该层叠结构是通过将一个通道基板101(第一基板)、一个电极基板102(第二基板)和一个喷嘴板103(第三基板)叠置并连接起来，从而使得电极基板102与通道基板101的下侧接在一起并且喷嘴板103与通道基板101的上侧接在一起而形成的。
此外，液滴喷射头100包括多个喷嘴孔131，以通孔的形式形成在喷嘴板103的适当位置上；受压液腔111，它们是与喷嘴孔131相连同的墨水通道；隔膜113，形成了受压液腔111的壁表面；公共液腔112，通过连接公共液腔112与受压液腔111的阻流部分115与受压液腔111相连通；和各个电极122，这些电极设置在隔膜113下方并且与隔膜113相对，而且在电极122与隔膜113之间具有空间(振动腔)121，这些电极122用于通过在电极122与隔膜113之间形成静电力使隔膜113发生形变。可以将阻流部分115设置为喷嘴板103的下表面上的凹槽。在每个致动器中，施加给电极122的电压造成了电极122与隔膜113之间的电位差，从而使得隔膜113发生形变(振动)。墨水借助隔膜113在朝向振动腔121形变之后朝向受压液腔111返回时产生的压力波从喷嘴孔131中喷射出来。
受压液腔111各自具有细长的形状，并且彼此平行设置，由间隔壁111a分隔开来。喷嘴孔131是在喷嘴板103上的与受压液腔111相应的部分上，以单独的通孔的形式形成的。当喷嘴板103与通道基板101的上侧相连时，受压液腔111由间隔壁111a隔离开来。
电极122设置在电极基板102上，这些电极122形成在振动腔121的底部，而振动腔121形成为与形成在通道基板101上的受压液腔111相对应。这些振动腔121由间隔壁121a间隔开。
公共液腔112设置为横越每个受压液腔111的端部延伸。墨水是从一个墨水罐(图中未示出)经过一个与公共液腔112的下部和其它部分相连通的墨水供应孔(液滴供应孔)(图中未示出)供应到公共液腔112的。所述墨水再从公共液腔112经过阻流部分132供应到受压液腔111。
对于包括喷墨打印机在内的办公自动化设备以及其它的电子设备，对节能的市场需求正在不断地增长。具有比其它类型的液滴喷射头能耗低的特点的静电液滴喷射头需要进一步降低其驱动电压，以便实现能耗的进一步降低。为了满足这种需求，需要减小振动腔121的垂直尺寸(或电极122与隔膜113之间的距离)(下文中可能将这一距离称为空气间隙)和隔膜113的厚度。这种结构确实能够降低驱动电压。不过，按照这种结构，振动腔121的垂直尺寸有所减小并且隔膜113的刚度有所降低。因此，如果振动腔121中有湿气，那么隔膜113将会通过液体桥接(liquid bridging)或氢结合(hydrogen bonding)与电极122粘连在一起并且与电极122保持接触，从而妨碍了致动器起作用。因此，不应当有流体(液体)能够从外部进入振动腔121。为了这一目的，我们期望振动腔121与外部环境完全隔离。至少应当防止像水这样的液体进入振动腔121。
因此，可以采用密封材料将振动腔121的开口密封起来，从而气密地将振动腔121密封起来。不过，在采用不允许液滴喷射头外部的气体进出振动腔121的结构和与之连通的空间(下文中统称为致动器腔)的情况下，还有另一个问题。那就是，致动器腔内部的气体和喷射头外部的气体彼此之间无法自由地进行交换，从而外部环境的压力或温度变化会导致致动器腔与外部环境之间的压力差，从而隔膜113的平衡位置随着该压力差的大小而发生改变。例如，如果致动器腔内部的压力低于喷射头外部的压力，各个隔膜113的平衡位置会接近电极一侧。如果致动器腔内部的压力高于喷射头外部的压力，各个隔膜113的平衡位置将会朝向远离电极一侧的方向移动。结果，从液滴喷射头中喷射出来的液滴的数量和速度将会依据致动器腔与外部环境之间的压力差而发生变化，从而妨碍了喷射头保持稳定的喷射性能。这导致了图像质量的降低。因此，需要提供某种针对压力和温度的修正手段。
下面是消除上述缺点的常规手段。
按照日本公开专利申请第11-286109号(下文中称为第一现有技术)中公开的《一种驱动和控制喷射头的方法和装置(a method and device fordriving and controlling an ink-jet head)》，由用作压力检测装置的压力传感器读取外部压力或者手工输入外部压力，并且依照所读取或输入的外部压力改变驱动电压的波形。
按照日本公开专利申请第2001-300421号(下文中称为第二现有技术)中所公开的《一种静电致动器和使用该致动器的液体喷射设备(anelectrostatic actuator and a liquid jetting apparatus using the same)》，为称为腔板的基板(其中形成了基板隔膜)配备了一个称为可位移(可变形)板的与大气相通的薄板，并且从大气穿越所述可位移板形成了一个压力补偿室(压力修正室)(或对大气开放的大气压力室)，以连通振动腔，从而借助可位移板的弯曲对振动腔中的压力进行补偿。该可位移板形成压力补偿室的一个壁面，具有低于各个隔膜的刚度，从而得以依照外部大气压力发生位移。
不过，按照第一现有技术，除了压力检测装置外，还需要用于保存压力与用于补偿墨水喷射特性的驱动电压波形之间的关系的存储装置和控制装置，这样不可避免地增加了产品的成本。
按照第二现有技术，即使致动器腔与大气是气密地隔离的，当致动器腔的内部和外部压力之间产生了差异时，隔膜的形变也可能不是由每个隔膜的平衡位置的变化控制的，而是由可位移板的平衡位置的很大改变控制的。
第二现有技术的喷墨头虽然造成了其尺寸的轻微增大，但是却仅仅借助其结构减小了每个隔膜的平衡位置的变化。因此，与设置压力传感器的方法不同，例如，无法在原理上预期这种方法产生期望的效果，可以预期第二现有技术的喷墨头产生满足需要的效果。
不过，这种结构也会包含另一个问题，这个问题是由于可位移板的刚度远低于每个隔膜的刚度而造成的。就是说，如果可位移板与其相对的表面之间的距离非常小的话，由于产生了喷射头内部和外部压力之间的差异，该可位移板很容易与该相对表面相接触。此时，一旦可位移板与相对表面相接触，那么刚度非常低的可位移板很容易粘着于其上，这是由于作用在可位移板及其相对面上的范德瓦尔斯力造成的，从而可位移板就丧失了其功能。此外，如果吸附的水分或残留的电荷存在于可位移板与其相对表面之间，那么该可位移板将更加易于粘着在其相对面上。
另一方面，如果可位移板与其相对表面之间的距离比较大，那么将防止可位移板与其相对面接触。因此，防止了可位移板粘着在其相对面上，不过这增大了压力补偿室的容积。就是说，明显增大了致动器腔的容积，从而导致致动器腔的内部和外部压力之间的差造成更加明显的作用。结果，需要较大的区域作为压力补偿室的空间，因此增大了喷射头的尺寸和成本，并且导致使用该喷射头的打印机的尺寸增大。从节省空间的角度而言，这种方案不是最优的。
这样，在传统的静电致动器和使用第二现有技术的静电致动器的喷墨头中，在不造成喷射头的尺寸不必要增大的情况下，无法通过减小可位移板与其相对表面之间的距离来防止可位移板的粘着。就是说，无法获得稳定的喷射或工作特性。
如上所述，在形成受压液腔壁的隔膜与静电喷射头的相应电极之间形成的振动腔的垂直尺寸不超过几个微米。如果振动腔留有与大气环境的开口，那么灰尘可能进行振动腔中，以致妨碍隔膜的变形。此外，如果湿气附着在隔膜的表面上，隔膜可能会通过液体桥接作用粘着在电极上，这样会造成喷射失败。而且，当隔膜受到连续驱动时，振动腔会逐渐失去内部的气体，以致进入一种减压状态。于是，即使没有对电极施加电压，隔膜也可能朝向电极一侧弯曲，而不会再回到其平衡位置，这样就会造成墨水喷射数量不足或压力不足。因此，一般来说，会使用树脂将与振动腔连通并向大气开放的部分密封起来，以致使得振动腔气密地密封起来。
不过，在例如大气压力与其常规状态极端不同的环境下，比如高原上大气压力低于常规值，在这种环境下将夹在隔膜与电极之间的振动腔气密地密封起来，隔膜会在振动腔内部压力与较低的外部压力之间的压力差的作用下保持向受压液腔一侧弯曲，这样会造成喷射失败。如果外部压力高于振动腔内部的压力，隔膜会保持向相反的方向弯曲。
因此，按照日本专利公开专利申请第11-286109号和第2000-272120号中所公开的技术，振动腔内部的压力与外部大气压力之间的差由压力检测装置测量，以修正驱动电压的波形，并且额外设置了一个用于压力控制的大面积振动板，以改变气密密封部分的容积。从而，振动腔内部的压力与外部大气压力之间的差得到了控制。不过，增加压力检测装置或者大面积压力控制装置抬高了喷射头的成本并且使得芯片规模缩小和集成困难。

发明内容
因此，本发明的总的目的是，提供一种消除了上述缺点的静电致动器和液滴喷射头。
本发明比较具体的目的是，提供一种具有抗环境变化的稳定工作特性的尺寸得到了缩小的静电致动器，和一种在不增加尺寸和成本的前提下、使用所述静电致动器来实现抗环境变化的稳定喷射特性的液滴喷射头。
本发明另一个比较具体的目的是，提供使用所述液滴喷射头的一种墨盒(液体供应盒)、一种喷墨记录设备和一种微型泵。
本发明的上述目的是通过一种借助由静电力引起的压力波喷射液滴的液滴喷射头来实现的，所述液滴喷射头包括一个或多个喷射液滴的喷嘴孔；一个或多个与所述喷嘴孔相通并且含有所要喷射的液体的受压液腔；一个与所述受压液腔相通的公共液腔；一个或多个各自形成相应的受压液腔的一个壁面的隔膜；一个或多个包含与所述隔膜相接触地设置在与所述受压液腔相反的一侧的空气间隙的振动腔；一个或多个通过所述空气间隙与所述隔膜相对设置的电极，通过向所述电极施加电压，从而产生了静电力，使得所述隔膜弯曲，从而增大了所述受压液腔内部的压力，以致将所述液滴从所述喷嘴中喷射出来，所述液滴喷射头包括一个可变形板，其形变大于所述隔膜的总形变，所述可变形板构成所述公共液腔的一个壁面；和一个压力修正腔，该压力修正腔是从所述公共液腔跨越所述可变形板设置的，以致与所述振动腔相连通。
按照本发明，通过对现有的元件(公共液腔)的局部进行简单的修改，使得所述局部易于发生变形，就能够以很低的成本制造可以在大范围的环境压力下采用的可靠的液滴喷射头。因此，不额外需要诸如压力检测器这类的专用元件，从而防止了生产加工步骤数量、成本以及液滴喷射头的尺寸的增加。此外，防止了液滴喷射头结构和整个生产加工工艺变复杂。
本发明的上述目的也是由一种墨盒实现的，该墨盒包括一个借助由静电力引发的压力波喷射液滴的液滴喷射头；和一个向所述液滴喷射头供应墨水的墨罐，所述墨罐是与所述液滴喷射头整合在一起的，其中，所述液滴喷射头包括一个或多个喷射液滴的喷嘴孔；一个或多个与所述喷嘴孔相通并且含有所要喷射的液体的受压液腔；一个与所述受压液腔相通的公共液腔；一个或多个各自形成相应的受压液腔的一个壁面的隔膜；一个或多个包含与所述隔膜相接触地设置在与所述受压液腔相反的一侧的空气间隙的振动腔；一个或多个通过所述空气间隙与所述隔膜相对设置的电极，通过向所述电极施加电压，从而产生了静电力，使得所述隔膜弯曲，从而增大了所述受压液腔内部的压力，以致将所述液滴从所述喷嘴中喷射出来，所述液滴喷射头包括一个可变形板，其形变大于所述隔膜的总形变，所述可变形板构成所述公共液腔的一个壁面；和一个压力修正腔，该压力修正腔是从所述公共液腔跨越所述可变形板设置的，以致与所述振动腔相连通。
上述墨盒包括按照本发明的液滴喷射头。因此，该墨盒非常可靠并且可以以较低的成本进行生产，并且其次品率很低。
本发明的上述目的还由一种喷墨记录设备实现，该喷墨记录设备包括一个借助由静电力引发的压力波喷射液滴的液滴喷射头，该液滴喷射头包括一个或多个喷射液滴的喷嘴孔；一个或多个与所述喷嘴孔相通并且含有所要喷射的液体的受压液腔；一个与所述受压液腔相通的公共液腔；一个或多个各自形成相应的受压液腔的一个壁面的隔膜；一个或多个包含与所述隔膜相接触地设置在与所述受压液腔相反的一侧的空气间隙的振动腔；一个或多个通过所述空气间隙与所述隔膜相对设置的电极，通过向所述电极施加电压，从而产生了静电力，使得所述隔膜弯曲，从而增大了所述受压液腔内部的压力，以致将所述液滴从所述喷嘴中喷射出来，所述液滴喷射头包括一个可变形板，其形变大于所述隔膜的总形变，所述可变形板构成所述公共液腔的一个壁面；和一个压力修正腔，该压力修正腔是从所述公共液腔跨越所述可变形板设置的，以致与所述振动腔相连通。
上述喷墨记录设备包括按照本发明的液滴喷射头。因此，该喷墨记录设备非常可靠并且可以进行高质量的图像记录。
本发明的上述目的还由一种借助一个或多个隔膜的形变输送液体的微型泵来实现，该微型泵包括一个通道，在其中输送液体；形成所述通道的一个壁面的所述隔膜；一个或多个与所述隔膜相接触地设置在与所述通道相反的一侧上的振动腔空气间隙；和多个为所述隔膜设置的电极，通过向所述电极施加电压，从而产生了静电力，使得所述隔膜弯曲，从而增大了所述通道内部的压力，以致使得所述液体得以输送，所述微型泵包括一个可变形板，其形变大于所述隔膜的总形变，所述可变形板构成所述通道的一个壁面；和一个压力修正腔，该压力修正腔是从所述通道跨越所述可变形板设置的，以致与所述振动腔相连通。
上述的微型泵借助在电极之间作用的静电力使隔膜发生变形。因此，微型泵的尺寸得到了减小并且能耗很低。
本发明的上述目的还由一种静电致动器来实现，该静电致动器包括一个振动腔，使得其至少一侧是由可在静电力的作用下发生变形的隔膜构成的；一个与所述隔膜相对设置的电极；和一个与所述振动腔相通的压力修正腔，所述压力修正腔使得其至少第一侧是由一个可变形部分构成的，所述可变形部分可依照外部压力发生位移，所述静电致动器包括一个减小所述可变形部分与所述压力修正腔的第二侧相接触时形成的接触面积的部分，所述第二侧与所述可变形部分相对。
按照上述的静电致动器，所述可变形部分在其与所述压力修正腔的第二相对侧接触时的接触面积得到减小。因此，接触时产生的粘着力得到了充分地控制，从而防止了可变形部分粘着在所述压力修正腔的第二侧上。因此，所述静电致动器的尺寸可以得到减小并且具有稳定的工作性质。
本发明的上述目的还由一种静电致动器来实现，包括一个振动腔，使得其至少一侧是由可在静电力的作用下发生变形的隔膜构成的；一个与所述隔膜相对设置的电极；和一个与所述振动腔相通的压力修正腔，所述压力修正腔使得其至少第一侧是由一个可变形部分构成的，所述可变形部分可依照外部压力发生位移，所述静电致动器包括一个防止粘连部分，该部分形成在所述压力修正腔的第二侧上，用以防止在所述可变形部分与所述第二侧相接触时，所述可变形部分粘连在所述第二侧上，所述第二侧与所述可变形部分相对。
按照上述的静电致动器，防止了所述可变形部分在其与所述压力修正腔的第二相对侧接触时与该第二侧相粘连。因此，所述静电致动器的尺寸可以得到减小并且具有稳定的工作性质。
本发明的上述目的还由一种液滴喷射头来实现，包括一个喷射液滴的喷嘴；一个受压液腔，该受压液腔含有所要喷射的液体，所述受压液腔与所述喷嘴相通；和一个用于对所述受压液腔中的液体进行加压的静电致动器，所述静电致动器包括一个振动腔，使得其至少一侧是由可在静电力的作用下发生变形的隔膜构成的；一个与所述隔膜相对设置的电极；和一个与所述振动腔相通的压力修正腔，所述压力修正腔使得其至少第一侧是由一个可变形部分构成的，所述可变形部分可依照外部压力发生位移，所述静电致动器包括一个减小所述可变形部分与所述压力修正腔的第二侧相接触时形成的接触面积的部分，所述第二侧与所述可变形部分相对。
本发明的上述目的还由一种液滴喷射头来实现，包括一个喷射液滴的喷嘴；一个受压液腔，该受压液腔含有所要喷射的液体，所述受压液腔与所述喷嘴相通；和一个用于对所述受压液腔中的液体进行加压的静电致动器，所述静电致动器包括一个振动腔，使得其至少一侧是由可在静电力的作用下发生变形的隔膜构成的；一个与所述隔膜相对设置的电极；和一个与所述振动腔相通的压力修正腔，所述压力修正腔使得其至少第一侧是由一个可变形部分构成的，所述可变形部分可依照外部压力发生位移，所述静电致动器包括一个防止粘连部分，该部分形成在所述压力修正腔的第二侧上，用以防止在所述可变形部分与所述第二侧相接触时，所述可变形部分粘连在所述第二侧上，所述第二侧与所述可变形部分相对。
上述液滴喷射头包括按照本发明的静电致动器。因此，该液滴喷射头具有稳定的液滴喷射性质，从而增加了它们的可靠性并提高了图像质量。
本发明的上述目的还由一种喷墨记录设备来实现，包括一个喷射墨滴的喷墨头，所述喷墨头包括一个喷射墨滴的喷嘴；一个受压液腔，该受压液腔含有所要喷射的墨水，所述受压液腔与所述喷嘴相通；和一个用于对所述受压液腔中的墨水进行加压的静电致动器，所述静电致动器包括一个振动腔，使得其至少一侧是由可在静电力的作用下发生变形的隔膜构成的；一个与所述隔膜相对设置的电极；和一个与所述振动腔相通的压力修正腔，所述压力修正腔使得其至少第一侧是由一个可变形部分构成的，所述可变形部分可依照外部压力发生位移，所述静电致动器包括一个减小所述可变形部分与所述压力修正腔的第二侧相接触时形成的接触面积的部分，所述第二侧与所述可变形部分相对。
本发明的上述目的还由一种喷墨记录设备来实现，包括一种喷墨记录设备，包括一个喷射墨滴的喷墨头，所述喷墨头包括一个喷射墨滴的喷嘴；一个受压液腔，该受压液腔含有所要喷射的墨水，所述受压液腔与所述喷嘴相通；和一个用于对所述受压液腔中的墨水进行加压的静电致动器，所述静电致动器包括一个振动腔，使得其至少一侧是由可在静电力的作用下发生变形的隔膜构成的；一个与所述隔膜相对设置的电极；和一个与所述振动腔相通的压力修正腔，所述压力修正腔使得其至少第一侧是由一个可变形部分构成的，所述可变形部分可依照外部压力发生位移，所述静电致动器包括一个防止粘连部分，该部分形成在所述压力修正腔的第二侧上，用以防止在所述可变形部分与所述第二侧相接触时，所述可变形部分粘连在所述第二侧上，所述第二侧与所述可变形部分相对。
上述的喷墨记录设备包括按照本发明的液滴喷射头(喷墨头)。因此，该喷墨记录设备能够进行高质量的图像记录。
本发明的上述目的还由一种整合了一个液滴喷射头和一个向其供应液体的液体供应罐的液体供应盒来实现，其中所述液滴喷射头包括一个喷射液滴的喷嘴；一个受压液腔，该受压液腔含有所要喷射的液体，所述受压液腔与所述喷嘴相通；和一个用于对所述受压液腔中的液体进行加压的静电致动器，所述静电致动器包括一个振动腔，使得其至少一侧是由可在静电力的作用下发生变形的隔膜构成的；一个与所述隔膜相对设置的电极；和一个与所述振动腔相通的压力修正腔，所述压力修正腔使得其至少第一侧是由一个可变形部分构成的，所述可变形部分可依照外部压力发生位移，所述静电致动器包括一个减小所述可变形部分与所述压力修正腔的第二侧相接触时形成的接触面积的部分，所述第二侧与所述可变形部分相对。
本发明的上述目的还由一种整合了一个液滴喷射头和一个向其供应液体的液体供应罐的液体供应盒来实现，其中所述液滴喷射头包括一个喷射液滴的喷嘴；一个受压液腔，该受压液腔含有所要喷射的液体，所述受压液腔与所述喷嘴相通；和一个用于对所述受压液腔中的液体进行加压的静电致动器，所述静电致动器包括一个振动腔，使得其至少一侧是由可在静电力的作用下发生变形的隔膜构成的；一个与所述隔膜相对设置的电极；和一个与所述振动腔相通的压力修正腔，所述压力修正腔使得其至少第一侧是由一个可变形部分构成的，所述可变形部分可依照外部压力发生位移，所述静电致动器包括一个防止粘连部分，该部分形成在所述压力修正腔的第二侧上，用以防止在所述可变形部分与所述第二侧相接触时，所述可变形部分粘连在所述第二侧上，所述第二侧与所述可变形部分相对。
上述的墨盒包括按照本发明的液滴喷射头。


在结合附图进行阅读的情况下，本发明的其它目的、特征和优点将通过下述的详细说明变得更加显而易见，其中图1是现有的静电液滴喷射头的分解立体图；图2是图1的液滴喷射头的致动器部分的纵截面图；图3是按照本发明的第一实施方式的静电液滴喷射头的分解立体图；图4是按照本发明的第一实施方式的处于组装状态下的图3的液滴喷射头的致动器部分的纵截面图；图5是表示按照本发明的第一实施方式的致动器的空气间隙与温度之间的关系的图表；图6是表示用于比较的致动器的空气间隙与温度之间的关系的图表；图7是包含按照本发明的第二实施方式的静电致动器的喷墨头的分解立体图；图8是按照本发明的第二实施方式的沿着隔膜的长度截取的喷墨头的受压液腔部分的截面图；图9是按照本发明的第二实施方式的沿着隔膜的宽度截取的喷墨头的受压液腔部分的截面图；图10是按照本发明的第二实施方式的沿着可变形板的长度截取的喷墨头的压力修正部分的截面图；
图11是按照本发明的第二实施方式的喷墨头的可变形板的压力修正腔侧的平面图；图12A到12C是表示按照本发明的第二实施方式的小凸起的垂直截面形状的示意图；图13A到13C是表示按照本发明的第二实施方式的小凸起的水平截面形状的示意图；图14是表示按照本发明的第二实施方式的小凸起的形状和排列方式的示意图；图15是表示按照本发明的第三实施方式的沿着可变形板的长度截取的喷墨头的压力修正部分的截面图；图16是表示按照本发明的第四实施方式的沿着可变形板的宽度截取的喷墨头的截面图，表示压力修正部分和振动腔的主要部分；图17是按照本发明的第四实施方式的在无需蚀刻即可形成小凸起的情况下喷墨头的压力修正部分的截面图；图18A和18B是用于说明形成按照本发明的第四实施方式的喷墨头的方法的示意图；图19是按照本发明的第五实施方式的沿着可变形板的长度截取的喷墨头的压力修正部分的截面图；图20是按照本发明的第六实施方式的沿着可变形板的长度截取的喷墨头的压力修正部分的截面图；图21是按照本发明的第七实施方式的沿着可变形板的长度截取的喷墨头的压力修正部分的截面图；图22是按照本发明的第八实施方式沿着隔膜的宽度截取的静电头的致动器部分的截面图；图23是按照本发明的第九实施方式的墨盒的立体图；图24是按照本发明的第十实施方式的喷墨记录设备的机械部分的侧视图；图25是按照本发明的第十实施方式的图24中的喷墨记录设备的立体图；和图26是按照本发明的第十一实施方式的微型泵的截面图。
具体实施例方式
现在将参照附图给出本发明的实施方式的说明。
在下面的说明书中，一种静电液滴喷射头采用了彼此相对的独立电极和隔膜，在它们之间形成有空气间隙。在作为公共电极使用的隔膜与各个独立电极之间提供了一个电位差，以致使得隔膜发生弯曲，以产生压力。
在使用数学表达式给出更加详细的说明的情况下，将形变比隔膜的总形变大的可变形板看作一块矩形薄板。只要该可变形板具有较大的形变，不管其形状如何，其属性保持相同。
附图3是按照本发明的第一种实施方式的静电液滴喷射头10的分解立体图。附图4是处于组装状态下的液滴喷射头10的致动器部分的纵截面图。
这种实施方式的液滴喷射头10是，例如，在喷墨记录设备中采用的喷墨头，包括一个层结构，该层结构是这样形成的通过叠合并连接一个通道基板1(第一基板)、一个电极基板2(第二基板)和一个喷嘴板3(第三基板)，使得电极基板2与通道基板1的下侧相连接，并且喷嘴板3与通道基板1的上侧相连接。如附图4所示，为液滴喷射头10提供了密封材料5。
液滴喷射头10包括多个喷嘴孔31，以通孔的形式形成在喷嘴板3的适当位置上；受压液腔11，这些受压液腔是与喷嘴孔31相连通的墨水通道；隔膜13，各自形成相应受压液腔11的一个壁表面；公共液腔12，通过阻流部分15与受压液腔11相连通，阻流部分15是连接公共液腔12和受压液腔11的通道；和独立电极22，设置在隔膜13下方，并且与隔膜13相对，与隔膜13之间具有空气间隙(振动腔)21，用于借助在隔膜13与电极22之间形成的静电力使隔膜13发生弯曲。可以将阻流部分1 5设置为喷嘴板3的下表面上的凹槽。就是说，液滴喷射头10包括多个相互平行地形成的致动器，这些致动器各自包括与相应的喷嘴孔31相通的受压液腔11、形成受压液腔11的一个壁表面(底表面)的隔膜13和通过它们之间形成的振动腔21与隔膜13相对的电极22。在每个致动器中，借助施加给电极22的电压，在电极22和隔膜13之间形成了一个电位差，从而使得隔膜13发生弯曲(或振动)。墨水借助隔膜在朝向振动腔21弯曲之后向受压液腔11反弹时产生的压力波从喷嘴孔31中喷射出来。
各自具有细长形状的受压液腔11是相互平行设置的，并且由间隔壁11a分隔开。喷嘴孔31是在喷嘴板3中与受压液腔11相应的部分内以通孔的方式形成的。大概喷嘴板3与通道基板1的上侧相连时，受压液腔11由检测比11a分隔开。
电极22是设置在电极基板2上的，形成在振动腔21的底部，其中振动腔21形成得与形成在通道基板1上受压液腔11相对应。振动腔21是由间隔壁21a间隔开的。
公共液腔12设置为垂直跨越受压液腔11的端部延伸。墨水是由一个墨罐(图中未示出)经过与公共液腔12的下部和其它部分相通的墨水供应孔(液滴供应孔)(图中未示出)供应给公共液腔12的。墨水进一步由公共液腔12经过阻液部分32供应给受压液腔11。
公共液腔12的结构可以是依喷射头结构而各异的。按照这种实施方式，公共液腔12特有地采用了一个可变形板14(构成一个压力修正部分)作为公共液腔的一个壁表面(底表面)，该可变形部分比隔膜13更加易于发生形变。就是说，将与隔膜13基本上设置在同一平面上以通过间隔壁11b连接到隔膜13的可变形板14调整为变形(偏移或位移)比隔膜13的总变形要大。换句话说，在下列关于可变形板14的变形δ的等式(1)中，将可变形板14的δ值调整得比隔膜13大，使压力P保持相同。
δ=1-v2a432Ea4t3P---(1)]]>其中v是板材的泊松系数，E是杨氏模量，a是板的宽度，而t是板的厚度。
显然，令除了板厚度t之外的材料和结构参数保持恒定，可变形板14的变形度可以通过改变板厚度t来改变。
此外，液滴喷射头10包括一个压力修正腔23(构成压力修正部分)，该压力修正腔23是设置在可变形板14与公共液腔12相反的一侧(底部)的空间，以与振动腔21相连通。喷射头10内部由压力修正腔23、振动腔21和它们之间相通的空间构成的空间是完全与大气隔离的。这个空间称为致动器腔。按照这种结构，刚度比各个隔膜13低的可变形板14与振动腔21相通。因此，当在振动腔与外部环境之间产生了压力差时，隔膜13的变形不是受到各个隔膜13的平衡位置变化的控制，而且由可变形板14的平衡位置的即时较大变化控制的。
在采用喷射头的这种实施方式的结构的情况下，防止了各个隔膜13的平衡位置在振动腔21的内部压力与液滴喷射头10的外部压力之间的压力差的作用下发生较大的变化。因此，不需要通过改变驱动电压的值来进行压力修正。此外，防止了从液滴喷射头10喷射出来的墨滴的量和速度在压力差的作用下发生变化。因此，液滴喷射头10能够保持稳定的喷射特性。
此外，按照这种结构，压力修正部分与公共液腔12是并排设置的，公共液腔12在头10的结构中是必不可少的。因此，作为静电液滴喷射头的任务特征的压力修正可以在使头10尺寸的增大最小的同时得以进行。
按照本实施方式以图形方式表示的结构，致动器的振动腔21是由间隔壁21a分隔开的，但是它们共同使用压力修正腔23。因此，振动腔21相互连通。不过，这仅仅是一种结构，并且每个致动器可以具有其自己的独立的振动腔21和压力修正腔23。就是说，防止了致动器的振动腔21相互连通，因此防止了致动器的压力修正腔23之间相互连通。不过，在独立的振动腔21的情况下，每个致动器应当包括本实施方式的结构。
实际操作中，将受压液腔11、通道15和公共液腔12内部的压力设定为负压，以防止墨水从喷嘴孔31中泄漏出来。该负压同时作用于隔膜13与可变形板14。因此，上述说明成立，而不受负压存在的影响。大气压力通过喷射头10内部的液体对隔膜13和可变形板14发生作用。
为了使得可变形板14的变形大于隔膜13的总变形，从等式(1)中可以看出，需要使得可变形板14的厚度t小于各个隔膜13的厚度，或许需要使得约束可变形板14的位移的平面内长度长于约束各个隔膜13的位移的平面内长度，在矩形可变形板的情况下，平面内长度指的是其宽度或者其短边的长度。这里，采用后一结构使得实施与隔膜13同时形成可变形板14的工艺成为可能，从而可以避免加工工序的数量的增加和随之而来的成本的增加。
当包括与压力修正腔23相通的所有振动腔21的致动器腔的容积(容量)的初始平衡状态由状态等式P0V0＝nRT0时，初始平衡状态下的温度ΔVT0和压力P0分别变为T和P时的后续状态可以表示为PV＝nRT。于是，状态变化前后的容积V0和V之间的差ΔV由下式给出ΔV=V-V0=V0(TP0PT0-1)---(2)]]>
另一方面，如果矩形可变形板14在其宽度方向或短边方向上的中央部分的变形度δ与各个隔膜13(矩形薄板)的宽度或短边a(见附图3)相比足够小，变形度δ是由关于均匀作用在沿着跨越隔膜13的方向延伸的可变形板1 4上压力P的等式(1)给出的。此时，令隔膜13(纵向边)的长度b(见附图4)充分大于其宽度或短边a，变形前后的容积之间的差由下式给出W=1-v260Ea5·bt3P---(3)]]>在下文中，用δ、v、E、a和t来表示隔膜13的材料和结构参数，而用δ′、v′、E’、a’和t’来表示可变形板14的材料和结构参数。
本发明的特征在于，喷射头10包括作为压力修正部分的可变形板14，从而使得各个隔膜13的平衡位置保持基本不变，这样使得其振动特性不会发生实质变化，即使致动器腔内部和外部压力之间产生了差异，也不会发生实质变化。
例如，在液滴喷射头10的正常使用过程中，如果大气压力从标准值1013hPa变化为960hPa，并且温度在零到50℃之间变化，同时标准值为25℃，要由可变形板14满足的条件是，在均匀作用于可变形板14上的载荷为53hPa的情况下，由于可变形板14的位移造成的致动器腔的容积的变化大于等于0.15×V0，这是从等式(2)得到的。
此时，由于可变形板14的位移造成致动器腔的容积变化与由于隔膜13的位移造成的致动器腔的容积的变化的总和等于由状态等式得到的致动器腔的容积变化。因此，导出了下述等式(4)。
1-v′260E′a′5·b′t′3(Pout-Pin)+1-v260Ea5·bt3(Pout-Pin)N=V0T0Pin-P0TinT0Pin---(4)]]>其中Pout是外部环境的大气压力，Pin是振动腔21内部的压力，T0是在初始平衡状态下的温度，T是T0变化到的温度，而N是隔膜的数量。
因此，要由可变形板14满足的另一个条件是，在任何环境(温度和压力)条件下，等式(4)左手边的第一项的值(由于可变形板14的位移造成的致动器腔容积的变化)都充分大于等式(4)的左手边的第二项的值(由于隔膜13的位移造成的致动器腔容积的变化)。处于这样一种条件下防止每个隔膜13的平衡位置发生大幅变化，即使振动腔21的内部和外部压力之间产生了差异。这一条件可以通过适当选择致动器和可变形板14的材料和结构参数值而轻易地得到满足。
现在将给出用于评估按照本发明的第一种实施方式的液滴喷射头10的实验的说明。
评估方法如下所述。就是说，除了包含具有按照本发明的可变形板14的致动器的第一喷射头之外，为了达到比较的目的，还制造了一个第二喷射头，该第二喷射头具有各自与第一喷射头结构完全相同的致动器，只是这些致动器没有可变形板14。
按照本发明的第一喷射头和用于比较的第二喷射头在设定为10℃温度的环境测试实验室中的加热板上进行加热。此时，第一和第二喷射头的空气间隙长度在预定的温度下进行测量，如下所述。在第一和第二喷射头中的每一个中，每个致动器受到驱动，以造成隔膜13在各个预定温度下与电极22相接触，并且使用激光多普勒测振仪来测量此时隔膜13的位移。就是说，测得的值是电极22与隔膜13之间的空气间隙的长度。
为了由测振仪测量位移，该测量是在受压液腔11和公共液腔12中没有提供液体并且喷嘴板3没有与通道基板1相连的情况下进行的。不过，如果存在液体，下述的结果也不会发生太大变化。
下面将简要介绍测量按照本发明的第一喷射头的结构和方法。
就电极基板2而言，在一个Si基板的一侧上形成了用于振动腔21的多个平行槽，并且在每个槽的内部形成氧化膜。此后，在氧化膜上形成TiN膜，从而形成了独立的电极22。接下来，就通道基板(振动基板)1而言，在另一个Si基板的一侧上通过蚀刻形成隔膜13、公共液腔12和附随的可变形板14。此时，隔膜13和可变形板14是通过完全相同的工艺形成的。此后，将电极基板2和通道基板1直接接合在一起。第一喷射头中(以及第二喷射头中)成一行形成的致动器的数量是192。所有的振动腔21与一个单一的压力修正腔23相连通。
每个矩形隔膜13具有下述规格厚度t2μm宽度a125μm长度b1000μm 厚度t’2μm宽度a’2000μm长度b’30mm[电极22的形状]与隔膜13相对的电极22形成为与其平行。此外，在这些规格中，将电极22与隔膜13之间的空气间隙长度设计为0.2μm。
附图5和6分别是表示由于按照本发明的第一喷射头和用于比较的第二喷射头中的温度的变化造成的空气间隙长度的变化的结果的图表。在附图5和6中，纵轴代表空气间隙长度(等于各个隔膜13在接触相应的电极22时的形变)，而横轴代表温度。
附图6表示第二喷射头中的各个致动器内的空气间隙长度与温度之间的关系，该附图6表明，各个致动器内部的空气随着温度膨胀或收缩，造成空气间隙长度的明显变化。在打印机中采用这种致动器的情况下，在不同时使用进行补偿的部分(比如检测温度或压力的部分或修正驱动电压的部分)的情况下，很难实现稳定抗环境变化的墨水喷射。
另一方面，附图5表示第一喷射头的每个致动器中空气间隙与温度之间的关系，该附图5表明，对于温度的变化，空气间隙长度没有明显的改变。这是因为，响应于致动器内部的空气的膨胀或收缩，具有比隔膜13低的刚度的可变形板14比隔膜13更加敏感地发生了充分的位移，从而防止了空气的膨胀或收缩的影响造成隔膜13的位移。
在这个实验中，隔膜13和可变形板14是由同样的材料形成的。另外，为了使得可变形板14的形变大于隔膜13的总形变，还可以使用不同的材料来形成隔膜13和可变形板14，使得可变形板14的材料具有比隔膜13低的杨氏模量。
下面将参照附图7到11给出按照本发明的第二实施方式的喷墨头的说明。附图7是喷墨头的分解立体图。附图8是沿着隔膜210的长度截得的喷墨头的受压液腔部分的截面图。附图9是沿着隔膜210的宽度截得的喷墨头受压液腔部分的截面图。附图10是沿着可变形板214的长度截得的喷墨头的压力修正部分的截面图。附图11是喷墨头的可变形板214的压力修正腔侧的平面图。
第二实施方式的喷墨头是一个侧面发射型头，这种喷墨头从形成在基板表面上的喷嘴孔喷射液滴，该喷墨头包括一个层结构，该层结构是通过将一个通道基板201、一个电极基板202和一个喷嘴基板203接合起来形成的。通道基板210和喷嘴基板203接合，形成了多个受压液腔206，这些受压液腔206与用于喷射液滴的各个喷嘴孔204相连通，并且和一个公共液(墨)腔(图中未示出)相连通，该公共液腔通过阻流部分向受压液腔206供应墨水。该喷墨头可形成为一个边缘发射型头。
通道基板201和电极基板202相连，以形成多个振动腔211，每个振动腔211的一个面是由相应的隔膜210形成的；多个电极212，每个电极与相应的隔膜210相对，在它们之间形成有一个预定的间隙；一个压力修正腔213，与每个振动腔211相连通，并且其一个面是由可变形板214形成的，该可变形板214是可变形部分，该可变形部分依据外部大气压力发生位移；和一个连通通道215，该通道将压力修正腔213与各个振动腔211连接起来。按照本实施方式的喷墨头的静电致动器包括隔膜10、致动器腔211、电极212、压力修正腔213、可变形板214和连通通道215。
通道基板201是由例如硅基板形成的。在硅基板中形成了B的高密度p型扩散层，并且使用KOH水溶液在该基板上进行各向异性蚀刻。从而，借助作为蚀刻阻挡层的高密度p型扩散层，同时形成了用于受压液腔216的凹槽与隔膜210。此外，在通道基板210中形成了一个凹槽，使得该凹槽的底部形成可变形板214。
电极基板202是由硅基板21形成的。在硅基板201上形成诸如二氧化硅膜之类的绝缘膜222，并且在该绝缘膜222中形成用于振动腔211的凹槽。在所述凹槽的底表面上形成电极212，使其与隔膜210相反。此外，在绝缘膜222内形成用于压力修正腔213的凹槽。至少在每个电极212的表面上形成诸如二氧化硅之类的绝缘膜(图中未示出)，以防止其与隔膜210接触，造成电短路。
在将通道基板201与电极基板202相连之后，用于振动腔211和压力修正腔213的凹槽由密封剂225密封起来，从而使得振动腔211和压力修正腔213相互独立地形成，但是又通过连通通道215连接起来。
形成压力修正腔213的一个壁面的可变形板214具有比各个隔膜211低的刚度，从而可以随着外部大气压力的变化发生变形或位移。如附图10和11中所示，在可变形板214在其压力修正腔213一侧的下表面上，形成有大量的小凸起216，这些小凸起216形成了接触面积减小部分，该部分减小了在其与压力修正腔213的壁面213a接触的时候可变形板214的接触面积。壁面213a与可变形板214相对。
喷嘴基板203采用了例如厚度为50μm的Ni基板。喷嘴孔204在喷嘴基板203的表面上形成得与相应的受压液腔206相连通。喷嘴基板203可以由另外的金属或树脂材料或者多层这些材料形成。
在具有上述结构的喷墨头中，由一个振荡电路向各个电极212施加零到40V的脉冲电位。当每个电极212的表面带上正电荷时，在没有施加脉冲电位的隔膜210与电极212之间实现了静电力的吸引效应。从而，隔膜210朝向电极212弯曲，以致隔着绝缘膜(图中未示出)与电极212相接触。
此时，墨水得以从公共液腔经阻流部分供应到受压液腔206。此后，通过将施加在各个电极212上的电位恢复到零电压，作用在电极212与隔膜210之间的静电力变为零，使得处于弯曲状态的隔膜210在它们自己的恢复力的作用下返回到它们的原始状态。此时，受压液腔206内部的压力迅速增加，以致液滴从喷嘴孔204中喷射出来。
此时，如果由于外部大气压力的变化而在振动腔211的内部和外部压力之间产生了差异的话，可变形板214具有比各个隔膜210小的刚度，以致会随着外部大气压力发生变形和位移，于是该可变形板214将会发生形变，以控制隔膜210的变形。就是说，当振动腔211内部的压力高于外部大气压力时，形成压力修正腔213的一个壁面的可变形板214将会发生形变，在增大压力修正腔213的容积的方向上发生位移，从而控制了隔膜210的形变。另一方面，当振动腔211内部的压力第一外部大气压力时，可变形板214发生形变，在减小压力修正腔213的方向上发生位移，从而控制了隔膜210的形变。
在这种情况下，可变形板214与相对的压力修正腔213的壁面213a之间的间隙是很小的，以致可变形板214很容易与相对的壁面213a相接触。不过，因为在可变形板214的下表面上形成有小凸起216，实际上是这些小凸起216与相对的压力修正腔213的壁面213a相接触。因此，与可变形板214的表面与相对的压力修正腔213的壁面213a直接接触的情况相比，接触面积得到了显著的降低。
这样，当可变形板214通过小凸起216与相对的压力修正腔213的壁面213a相接触时，接触面积得到了减小。由接触时所作用的范德瓦尔斯力、吸收的水分和残余电荷造成的粘着力得到了充分地控制，从而防止了可变形板214的粘着。结果，可以防止破坏可变形板214的功能，就是说，可以防止破坏压力修正腔213的功能，从而可以长期稳定地进行修正操作。此外，由于可变形板214的表面与相对的压力修正腔213的壁面213a之间的间隙可以得到减小，因此不会增加喷墨头的大小。
这样，本实施方式的喷墨头包括为压力修正腔213的可变形板214设置的接触面积减小部分。因此，喷墨头可以进行稳定的修正操作，以控制由振动腔211的内部压力与外部大气压力之间的差异造成的每个隔膜210的初始(平衡)位置的变化。从而，该喷墨头能够控制其墨水喷射特性的变化，从而实现稳定的液体喷射。这样，实现了具有高精度和可靠性的喷墨头。此外，使用本实施方式的喷墨头的静电致动器可以给出具有高精度和可靠性的微型泵或光学调制装置。
小凸起216的形状并不限于某一种特定的形状。附图12A到12C是用于说明小凸起216的形状变化的示意图。可以将这些小凸起216形成为，它们沿着可变形板214的长度方向截取的纵(垂直)截面是如附图12A所示的矩形(四边形)、如附图12B所示的三角形或者如附图12C所示的梯形(在可变形板214一侧较宽)。在这种情款下，从产品产量、结构稳定性和减小接触面积的作用方面来看，尤其期望小凸起216形成为，沿着可变形板214的长度方向具有梯形的截面，从而进一步减小接触面积。
此外，沿着平行于可变形板214的表面的平面截得的小凸起216的横(水平)截面可以是如附图13A所示的矩形(四边形)、如附图13B所示的圆形和如附图13C所示的三角形。此外，小凸起216并不限于是点状的凸起，也可以是如附图14所示的线装的凸起。
此外，按照本实施方式，在喷墨头中，致动器的振动腔211相互连通。另外，本发明还可以应用于致动器具有相互独立的各自的振动腔的情况。不过，在独立振动腔的情况下，应当为这些独立的振动腔设置各自的压力修正腔，并且每个压力修正腔应当包括减小可变形部分的接触面积的接触面积减小部分。
在为了防止隔膜210粘连的目的而也同样为每个隔膜210在其振动腔211一侧的下表面设置小凸起的情况下，可以为每个隔膜210的下表面和可变形板214的下表面同时设置小凸起，就是说，通过同样的工艺使用同样的材料来设置小凸起。
这里，小凸起可以直接形成在平面上。另外，也可以在平面上形成槽，从而剩下的槽间部分可以用作小凸起。
下面，将参照附图15给出按照本发明的第三实施方式的喷墨头的介绍。附图15是沿着可变形板214的长度方向截得的喷墨头的压力修正部分的截面图。在附图15中，与第二实施方式相同的元件由相同的附图标记标注，并且省略了这些元件的说明。
按照第三实施方式的喷墨头，小凸起216形成在压力修正腔213的壁面213a上，就是与可变形板214相对的壁面213a。借助这种结构，可以产生与第二实施方式相同的效果。在依照生产工艺，无法或难于在可变形板214上形成小凸起216的情况下，可以采用这种结构。
在同时也在电极212的上表面(该上表面与隔膜210相对，用于防止隔膜210粘连的目的)上设置小凸起的情况下，可以为电极212的上表面和压力修正腔213的壁面213a同时设置小凸起，就是说，通过同样的工艺使用同样的材料来设置小凸起。从而，可以防止生产工艺步骤数量的增加。
下面，将参照附图16给出按照本发明的第四实施方式的喷墨头的说明。附图16是沿着可变形板214的宽度截得的喷墨头的截面图，表示压力修正部分和振动腔211的主要部分。在附图16中，与第二实施方式相同的元件使用相同的附图标记标注，并且省略了对它们的说明。
按照第四实施方式的喷墨头，在每个电极212与相应的隔膜210相对的表面上由二氧化硅膜形成了绝缘膜218。在形成绝缘膜218的时候，在与可变形板214相对的壁面213a上由二氧化硅膜形成小凸起216。
就是说，最好采用半导体技术来形成诸如喷墨头这样的小型结构。同时形成致动器部分和压力修正腔可以防止加工工艺步骤的增加并且可以降低生产成本。
在这种情况下，如果压力修正腔213是与振动腔211一起形成的，那么压力修正腔213的结构将会受到限制。如果在致动器得到驱动时，各个振动腔211内的隔膜210的下表面与相对的电极212的上表面相接触，那么应当至少在电极212的上表面和隔膜210的下表面之一上形成绝缘膜，以防止电气短路的发生。即使隔膜210的下表面不与电极212的上表面接触，也仍然存在放电的风险。因此，存在绝缘膜增大了喷墨头的可靠性。如果绝缘膜是由二氧化硅形成的(二氧化硅膜)，那么在形成绝缘膜的过程中可以采用各种不同的半导体工艺。
因此，按照本实施方式，形成了一层二氧化硅膜作为致动器部分(振动腔211)的绝缘层(膜)218，并且同时，也压力修正腔213内也形成了二氧化硅膜。此后，在压力修正腔213中，通过蚀刻除掉了除了那些与小凸起216相应的绝缘层之外的绝缘层部分，从而形成了小凸起216。
在这种情况下，也可以在作为绝缘膜218的二氧化硅层的形成阶段形成小凸起216，也就是说，不用蚀刻。附图17是这种情况下的喷墨头的压力修正部分的截面图。
没有必要同时形成致动器部分的绝缘层218和用于形成压力修正腔213的小凸起的绝缘层。也并非必须使用二氧化硅来形成致动器部分的绝缘层218，即使压力修正腔213中用于形成小凸起216的绝缘层是由二氧化硅形成的。
在于隔膜210上形成绝缘层的情况下，最好采用氮化硅作为绝缘层。在这种情况下，最好小凸起216也是由压力修正腔213的可变形板214上的氮化硅形成的。
如果在具有较低刚度的部分上形成二氧化硅膜，在材料之间会产生压缩应力，以致使得低刚度部分发生弯曲。静电致动器将无法具有理想的性质，除非精确地限定了静电力发生作用的每个隔膜-电极间隙的长度。因此，如果低刚度部分在二氧化硅膜的作用下发生弯曲，以致间隙长度变成了非理想值，那么将会妨碍静电致动器充分发会作用。
另一方面，氮化硅膜是张应力膜。因此，即使氮化硅形成在低刚度部分上，也能防止低刚度部分发生弯曲。于是，防止了隔膜-电极间隙发生变化，从而防止了静电致动器的功能受到损害。
因此，如前文所述，在使用氮化硅作为致动器部分必要的绝缘层218的情况下，可以在压力修正腔213中同时形成氮化硅膜，从而将氮化硅膜用作用于形成压力修正腔213中的小凸起216的材料。
不过，在这种情况下，并非必须同时形成致动器部分的绝缘层218和用于形成压力修正腔213中的小凸起216的绝缘层。也并非必须使用氮化硅来形成致动器部分的绝缘层218，即使采用了氮化硅膜作为用于形成小凸起216的材料。
下面，将给出按照本发明的喷墨头的具体结构和它们的评价的说明。
(第一种结构)(1)实例头按照本发明的头是通过下述方法形成的，以致具有形成于其中的小凸起216。这里，将会参照附图18A和18B给出对这一方法的说明。附图18A是头的一个最小单位的致动器部分，而附图18B是头的压力修正腔213的截面图。
参照附图18A，首先，在硅基板231上形成一个SiO2膜232。接下来，在形成了用于电极212和间隔壁的多晶硅层233之后，通过蚀刻在该多晶硅层233中形成一个槽，从而可以将一个SiN层234可以形成于其中。从而，电极212由多晶硅层233形成。此时，将电极212形成得在每个致动器(部分)中电气上是独立的。此后，使用CVD形成SiN层234，并且由SiO2层235来填充所述槽。然后，在对上述结构的表面进行抛光之后，在该结构的抛光表面上形成一个SiN层236，并且在该SiN层236上形成一个多晶硅层237。此后，通过对按照附图18A所示的那样形成的通孔238进行蚀刻，除去了内部的SiO2层235，从而形成了振动腔211。
参照附图18B，压力修正腔213是借助与致动器部分基本相同的工艺形成的。不同点在于除掉了与压力修正腔213的底表面相应的部分内的多晶硅层233，因为不需要形成电极212；并且在形成了SiO2层235之后的结构的抛光表面上，在要形成小凸起216的位置处形成了凹槽，并且此后，相继形成了SiN层236和多晶硅层237。于是，由SiN层236形成了与小凸起216结为一体的可变形板214，并且通过除去SiO2层235，与下表面上形成有小凸起216的可变形板214一起形成了压力修正腔213。
按照第一种结构的头各部分的参数如下所示。
隔膜厚度t＝2μm；宽度a＝125μm；长度b＝1000μm。
可变形板厚度t＝2μm；宽度a＝2000μm；长度b＝10mm。
电极形状电极212形成得与隔膜210平行。按照多种规格，电极-隔膜空气间隙长度设计为0.2μm.
小凸起垂直尺寸(高度)t＝0.2μm；面积＝3×3μm2。小凸起216形成在可变形板214的下表面上，以具有60μm的纵横间距的矩阵状方式排列。
(2)比较头通过与实例头基本相同的工艺，将用于与按照第一种结构的实例头进行比较的比较头形成得不包含小凸起216。由于在比较头中没有小凸起216，因此在对形成了SiO2层235之后的结构进行了抛光之后，直接在该结构的抛光表面上形成SiN层236，而不用在该抛光表面上形成用于小凸起216的凹槽。
(3)评价方法和结果第一种结构的评价如下进行。对于多个实例头中的每一个和多个比较头中的每一个，在大气中使用一根针压所述头的可变形板214，从而造成该可变形板214与相对的壁面213a相接触。此后，观察所述可变形板214是否粘着在了相对的壁面213a上。
评估结果表明，在按照第一种结构的实例头中没有发生粘连，而在比较头中发生了粘连。
可以认为，粘连主要是由原子间力、液体桥接力和氢键力造成的。如果在可变形板214中发生这样的粘连，那么将无法获得期望的压力修正，从而使得头不可靠。
(第二种结构)(1)实例头按照第二种结构头是通过下述方法形成的，以致具有形成于其中的小凸起216。就是说，在硅基板上形成了氧化膜之后，在该氧化膜上形成了槽。在该槽中由TiN膜形成电极212，并且在该电极212上形成二氧化硅膜作为绝缘层218。这里，在压力修正腔213中没有形成TiN膜，虽然使得压力修正腔213能够在其中形成TiN膜。对压力修正腔213中的二氧化硅膜进行蚀刻，从而形成小凸起216。于是，将这一基板形成为电极基板202。
同时，通过蚀刻在另一个硅基板中形成了隔膜210、公共液腔和伴生的可变形板214。这个基板用作通道基板201。此时，隔膜210和可变形板是通过完全相同的工艺形成的。
此后，将通道基板201直接连接到电极基板202的上侧上。每个头中一行中形成的致动器的数量是192。这里，一行中所有的振动腔211形成得与一个单个的压力修正腔213相连通。
按照第二种结构的头各部分的参数如下所示。
隔膜厚度t＝2μm；宽度a＝125μm；长度b＝1000μm。
可变形板厚度t＝2μm；宽度a＝2000μm；长度b＝10mm。
电极形状电极212形成得与隔膜210平行。按照多种规格，电极-隔膜空气间隙长度设计为0.2μm.
小凸起垂直尺寸(高度)t＝0.2μm；面积＝3×3μm2。小凸起216形成在与可变形板214相对的压力修正腔213的壁面213a上，以具有60μm的纵横间距的矩阵状方式排列。
(2)比较头通过与实例头基本相同的工艺，将用于与按照第一种结构的实例头进行比较的比较头形成得不包含小凸起216。由于在比较头中没有形成小凸起216，因此在形成电极基板202的过程中，没有进行形成小凸起216的工艺。
(3)评价方法和结果第二种结构的评价如下进行。对于多个实例头中的每一个和多个比较头中的每一个，在大气中使用一根针压所述头的可变形板214，从而造成该可变形板214与相对的壁面213a相接触。此后，观察所述可变形板214是否粘着在了相对的壁面213a上。
评估结果表明，在按照第二种结构的实例头中没有发生粘连，而在比较头中几乎必然地发生了粘连。
下面，将参照附图19给出按照本发明的第五实施方式的喷墨头的说明。附图19是沿着可变形板214的长度截取的喷墨头的压力修正部分的截面图。在附图19中，与第二实施方式相同的元件使用相同的附图标记标注，并且省略了对它们的说明。
按照第五实施方式的喷墨头，对压力修正腔213的壁面213a进行了表面粗糙化，以增大壁面213a的表面粗糙度。在这种情况下，如果对振动腔211的内表面也进行了表面粗糙化的话，与可变形板214相对的壁面213a的表面粗糙度将等于振动腔211的内表面粗糙度，如果对振动腔211的内表面没有进行表面粗糙化，所述壁面213a的表面粗糙度将大于振动腔211的内表面粗糙度。
这样，通过对压力修正腔213与可变形板214接触的壁面213a进行表面粗糙化，可以减小可变形板214与相对的壁面213a接触时可变形板214的接触面积。由于和上述的第二到第四实施方式一样，可变形板在其与相对的壁面213a接触时的接触面积得到了减小，由接触时作用的范德瓦尔斯力、吸收的水分和残余电荷造成的粘着力得到了充分的控制，从而防止了可变形板214的粘着。结果，可以防止破坏可变形板214的功能，就是说，可以防止破坏压力修正腔213的功能，从而可以长期稳定地进行修正操作。
下面，将给出按照本发明的喷墨头的具体结构和它们的评价的说明。
(第三种结构)(1)实例头按照第三种结构的头是通过与按照第二种结构的实例头基本相同的方法形成的。不过，没有使用形成小凸起216的工艺，而是进行了借助使用Ar气体进行的干蚀刻对与可变形板214相对的表面(壁面213a)进行粗糙化的表面粗糙化处理。
按照第三种结构的头各部分的参数如下所示。
隔膜厚度t＝2μm；宽度a＝125μm；长度b＝1000μm。
可变形板厚度t＝2μm；宽度a＝1000μm；长度b＝10mm。
电极形状电极212形成得与隔膜210平行。按照多种规格，电极-隔膜空气间隙长度设计为0.2μm。
(2)比较头通过与实例头基本相同的工艺，形成了用于与按照第三种结构的实例头进行比较的比较头。不过，没有形成小凸起216，也没有在相对的壁面213a上进行表面粗糙化。
(3)评价方法和结果第三种结构的评价如下进行。对于多个实例头中的每一个和多个比较头中的每一个，在大气中使用一根针压所述头的可变形板214，从而造成该可变形板214与相对的壁面213a相接触。此后，观察所述可变形板214是否粘着在了相对的壁面213a上。
评估结果表明，在按照第三种结构的实例头中没有发生粘连，而在比较头中几乎必然发生粘连。
下面，将参照附图20给出按照本发明的第六实施方式的喷墨头的说明。附图20是沿着可变形板214的长度截取的喷墨头的压力修正部分的截面图。在附图20中，与第二实施方式相同的元件使用相同的附图标记标注，并且省略了对它们的说明。
按照第六实施方式的喷墨头，在压力修正腔213的壁面213a上形成了一层斥水膜226，该壁面213a与可变形板214相对。可以使用过氟癸酸(PFDA)或八甲基环四硅氮烷(HMDS)作为斥水膜226的材料。HMDS分子比PFDA小，适于在较窄的空间中形成膜。
这样，通过在与可变形板214接触的壁面213a上形成斥水膜226，可以防止由液体桥接力或氢键力造成的粘着(或者由吸收的水分造成的粘着)。结果，可以防止破坏可变形板214的功能，就是说，可以防止破坏压力修正腔213的功能，从而可以长期稳定地进行修正操作。
下面，将给出按照本发明的喷墨头的具体结构和它们的评价的说明。
(第四种结构)(1)实例头按照第四种结构的头是通过与按照第二种结构的实例头基本相同的方法形成的。不过，没有使用形成小凸起216的工艺，而是在接合通道基板201和电极基板202之后，将头结构浸入到HMDS溶液中，从而在压力修正腔213中形成一层HMDS膜作为放水层226。
按照第四种结构的头各部分的参数如下所示。
隔膜厚度t＝2μm；宽度a＝125μm；长度b＝1000μm。
可变形板厚度t＝2μm；宽度a＝300μm；长度b＝10mm。
电极形状电极212形成得与隔膜210平行。按照多种规格，电极-隔膜空气间隙长度设计为0.2μm。
(2)比较头通过与实例头基本相同的工艺，形成了用于与按照第四种结构的实例头进行比较的比较头。不过，没有形成斥水膜226。
(3)评价方法和结果第四种结构的评价如下进行。对于多个实例头中的每一个和多个比较头中的每一个，在大气中使用一根针压所述头的可变形板214，从而造成该可变形板214与相对的壁面213a相接触。此后，观察所述可变形板214是否粘着在了相对的壁面213a上。
下面，在设定在30℃的温度和60％的相对湿度下的环境测试实验室中，放置了按照第四种结构的头和比较头四个小时之后，在大气中使用一根针压所述头的可变形板214，从而造成该可变形板214与相对的壁面213a相接触。此后，观察所述可变形板214是否粘着在了相对的壁面213a上。
按照评价结果，在比较头中，在大气环境下没有出现粘着，但是在环境测试实验室中出现了粘着。同时，在大气环境下和环境测试实验室中，按照第四种结构的实例头中都没有出现粘着。
下面，将参照附图21给出按照本发明的第七实施方式的喷墨头的说明。附图21是沿着可变形板214的长度截取的喷墨头的压力修正部分的截面图。在附图21中，与第二实施方式相同的元件使用相同的附图标记标注，并且省略了对它们的说明。
按照第七实施方式的喷墨头，在压力修正腔213的壁面213a上形成了一层导电层(导电膜)227，该壁面213a与可变形板214相对。可以使用诸如TiN这样的金属材料或诸如多晶硅这样的半导体材料来形成导电层227。该导电层227与地电位相连(即，接地)。
这样，通过在与可变形板214接触的壁面213a上形成导电层227，将会使由于某种原因在接触区域中产生并且认为会引发粘着的静电荷放电，从而可以防止由静电荷造成的粘着。结果，可以防止破坏可变形板214的功能，就是说，可以防止破坏压力修正腔213的功能，从而可以长期稳定地进行修正操作。
下面，将给出按照本发明的喷墨头的具体结构和它们的评价的说明。
(第五种结构)(1)实例头按照第五种结构的头是通过与按照第二种结构的实例头基本相同的方法形成的。不过，在这种情况下，在每个致动器内形成电极212的同时，在压力修正腔213中形成了TiN层作为导电层227。此后，在直接接合通道基板201和电极基板202之前，通过干蚀刻工艺除掉TiN层的氧化膜。
按照第五种结构的头各部分的参数如下所示。
隔膜厚度t＝2μm；宽度a＝125μm；长度b＝100μm。
可变形板厚度t＝2μm；宽度a＝300μm；长度b＝10mm。
电极形状电极212形成得与隔膜210平行。按照多种规格，电极-隔膜空气间隙长度设计为0.2μm。
(2)评价方法和结果在压力修正腔213的TiN层(导电层227)与可变形板214之间施加电位差，使得可变形板214在静电引力的作用下与TiN层接触。此后，当将可变形板214和TiN层设置在直接浮动状态下时，可变形板214将保持粘着在压力修正腔213的壁面213a上。不过，当TiN层接地时，可以观察到会从相对的壁面213a上松脱，并且粘着得到了消除。
下面，将参照附图22给出按照本发明的第八实施方式的静电头的说明。附图22是沿着隔膜210的宽度截取的静电头的致动器部分的截面图。在附图22中，与第二实施方式相同的元件使用相同的附图标记标注，并且省略了对它们的说明。
参照附图22，第八实施方式的静电头包括多个形成在绝缘膜210a上的电极242，该绝缘膜210a形成在隔膜210与受压液腔206相对的一侧上。这些电极242是独立的结构它们与隔膜210电绝缘，并且它们相互之间电绝缘。
按照这种静电头，当零到40V的脉冲电压施加到两个相邻的电极242中的一个上，并且零伏的脉冲电压施加到所述相邻电极242中的另一个上时，在相邻的电极242之间产生了静电力，从而它们的自由端向彼此弯曲，造成隔膜210朝向受压液腔206弯曲。于是，受压液腔206内部的压力迅速增大，从而使得墨滴喷出。
在这种静电头中，与前述的实施方式一样，也可以设置一个与振动腔211相通的压力修正腔，使得该压力修正腔的至少一个表面由可变形部分构成，该可变形部分可依照外部大气压力发生形变。此外，可以设置减小可变形部分与压力修正腔与该可变形部分相对的表面相接触的面积的部分。于是，该静电头可以进行长期稳定的液体喷射。
下面，将参照附图23给出按照本发明的第九实施方式的墨盒(液体供应盒)的说明。第九实施方式的墨盒是通过将按照前述第一到第八实施方式的任意一个的喷墨头(液滴喷射头)51与向该喷墨头51供应墨水的墨罐52整合在一起而形成的。喷墨头51包括多个喷嘴50。在所述墨盒中整合有如前述任意一个实施方式中介绍的高性能喷墨头51，从而增加了喷墨头51的总价值。按照这一实施方式，可以以较低的成本得到一个整合了一个具有稳定液滴喷射特性和高可靠性的液滴喷射头的墨盒(与一个墨罐整合在一起的头)。
下面，将参照附图24和25给出按照本发明的第十实施方式的喷墨记录设备的说明。第十实施方式的喷墨记录设备采用了按照前述本发明的第一到第八实施方式的任意一个的液滴喷射头(喷墨头)。附图24是喷墨记录设备的机械部分的侧视图，附图25是喷墨记录设备的分解图。
该喷墨记录设备包括一个主体51，该主体51包括一个打印机械部分53。该打印机械部分53包括滑架63，可以沿着主扫描方向或附图25中的X轴方向移动；多个记录头64，这些记录头64是按照本发明的喷墨头(液滴喷射头)，这些记录头64安装在所述托架63上；墨盒65，用于向所述记录头64供应墨水。可以容纳大量纸张P的送纸盒(或送纸托架)54可以从Y2(前)侧连接在主体51的下部上，从而可以自由地从其上拆卸下来。用于手动送入纸张P的手动送纸托架55可以向Y2方向转动打开。从送纸盒54或手动送纸托架55送入的纸张P被输送到打印机械部分53，该部分在该纸张P上继续所需的图像。此后，纸张P被退出到连接在主体51的Y1(后)侧上的出纸托架56上。
打印机械部分53将滑架63支撑在一个主引导杆61和一个副引导杆62上，这些引导杆都是引导组件，从而使得滑架63能够沿着主扫描方向自由地滑动。将所述主和副引导杆61和62设置为在设在喷墨记录设备的X1和X2侧上的侧板(图中未示出)之间延伸。分别喷射黄色(Y)、青色(C)、品红(M)和黑色(Bk)彩色墨滴的记录头64排列在滑架63上，使得每个记录头64的喷墨孔(喷嘴)得以排列在横跨主扫描方向的方向上，从而在向下(Z2)方向上喷射墨滴。用于向记录头64供应各种颜色墨水的墨盒65可更换地安装在滑架63上。所述喷墨记录设备可以采用按照本发明的第十实施方式的整合了一个头和一个墨罐的墨盒。
每个墨盒65包括一个位于其上部的与大气相通的通气孔、一个位于其下部的用于向相应的记录头64供应墨水的供给孔和一个充满墨水的多孔坯体。通过所述多孔坯体的毛细管张力的作用，将供应给记录头64的墨水保持在轻微的负压之下。本实施方式中采用的各种颜色的记录头64可以由一个包含用于喷射各种颜色的墨滴的喷嘴的单一记录头代替。
滑架63的后部由主引导杆61穿透，而该滑架63的前部放置在副引导杆62上，从而使得滑架63可以在主副引导杆61和62的引导下，沿着主扫描方向自由地滑动。这里，“前”指的是Y2侧或输送纸张P的纸张输送方向的上游侧，而“后”指的是Y1侧或纸张输送方向上的下游侧。为了在主扫描方向上移动滑架63，一根正时皮带70在由主扫描电机67转动的驱动皮带轮68和从动皮带轮69之间运转。该正时皮带70固定在滑架63上，从而使得滑架63借助主扫描电机67的正向和反向转动得以沿着主扫描方向往复运动。
为了将安放在送纸盒54中的每一纸张P输送到记录头64下方的位置上，所述喷墨记录设备包括送纸辊81和摩擦垫82，用于从送纸盒54中单张地送入纸张P；一个引导组件83，用于引导每张送入的纸张P；一个输送辊84，用于将送入的纸张P上端向下反转地输送纸张P；一个输送辊85，该输送辊85顶压在输送辊84地表面上；和一个边缘辊86，用于限定纸张P从输送辊84送出的角度。输送辊84是借助一个子扫描电机通过一个齿轮系而转动的。
此外，所述喷墨记录设备包括一个打印接收组件89，该组件89是一个纸张引导组件，它将从输送辊84送入的纸张P引导到记录头64的下方的滑架63的主扫描方向上的运动范围内。在打印接收组件89的沿着纸张输送方向的下游侧上，所述喷墨记录设备还包括一个输送辊91和一个齿轮92，它们进行转动从而将纸张P朝着纸张P退出的纸张退出方向送出；一个出纸辊93和一个齿轮94，用于将纸张P退出到出纸托架56上；和引导组件95和96，它们形成了一个出纸路径，纸张P通过这个出纸路径退出。
在记录的时候，在滑架63进行移动的同时，依照图像信号对记录头64进行驱动。于是，在停顿状态下，墨水得以喷射到纸张P上，从而实现了一行的记录。在将纸张移动了预定的距离之后，进行下一行的记录。当接收到记录结束信号或表示纸张P的后端达到记录区域中的信号时，记录操作终止，并且将纸张P退出。在这种情况下，在每个记录头64中，墨滴喷射过程更加可控并且性质的改变得到了抑制。因此，本实施方式的喷墨记录设备可以实现稳定且高质量的图像记录。
在所述喷墨记录设备的记录区域的外部的X2侧上，设置有一个用于对记录头64中发生喷射故障进行恢复的恢复单元67。该单元67包括一个压盖部分、一个吸取部分和一个清洁部分。滑架63在等待打印的时候，保持在与恢复单元67紧邻的位置上，使得记录头64由压盖部分盖住，从而将喷墨孔保持在湿润状态下。此外，记录头64在进行记录时，会喷射与记录无关的墨水，以保持喷墨孔的粘滞性恒定，从而维持稳定的喷射性质。
在发生喷射故障的情况下，记录头64的喷墨孔由恢复单元67的压盖部分气密地密封起来。然后，由吸取部分通过一个管子从喷墨孔中将气泡连同墨水一起吸走，并且由清洁部分将粘附在每个记录头64的喷墨表面上的墨水和灰尘除掉。于是，对喷射故障进行了恢复。所抽走的墨水被注入到一个设置主体下部的废墨贮存盒(图中未示出)中，以吸入并保留在废墨贮存盒中的吸墨坯体中。
这样，本实施方式的喷墨记录设备采用了按照本发明的记录(喷墨)头64，从而获得了稳定的喷射性质并且提高了图像质量。
按照这种实施方式，本发明是应用于喷墨头。不过，本发明也可应用于喷射除了墨水之外的其它液体小滴的液滴喷射头，比如用于图像化或DNA采样的液体抗蚀剂。此外，本发明还可应用于包含静电致动器的微型装置(比如微型泵)、光学器件(比如微型光学调制器)、微型开关(微型继电器)、微型流量计和压力传感器。
任何一个按照前述第一到第八实施方式的液滴喷射头(喷墨头)的静电致动器可应用于微型泵。
附图26是一个微型泵的截面图，该微型泵具有多个致动器，这些致动器都应用了第一到第八实施方式的任何一个液滴喷射头的致动器的结构。
按照本发明的第十一实施方式的微型泵的致动器形成有多个设置在上下基板6和7之间的隔膜13A、形成在隔膜13A上用于造成流体流动的通道11A、沿着通道11A设置的多个振动腔21A以及在终端位置上与振动腔21A之一紧邻着设置的压力修正腔23A。在压力修正腔23A与通道11A之间，设置有一个构成得比各个隔膜13A更加容易发生形变的可变形板14A。所有致动器的振动腔21A均与压力修正腔23A相通。
为所述微型泵的每个致动器的隔膜13A设置了多个电极22A。为每两个相邻的电极22A分别供应了彼此相异的电位，从而引发隔膜13A发生弯曲。可变形板14A形成了设置成与各个振动腔21A相通的压力修正腔23A的一个壁，该可变形板14A具有设置为使其形变大于隔膜13A的总形变的条件，所述条件包括板厚度。所述微型泵可以具有多个压力修正腔23A。
各自具有一个电极22A的隔膜23A沿着流体的流动方向并排着排列，从而使得流体在通道11A中流动。通过向电极22A施加电压，隔膜13A从附图26的右侧(流体流动方向的上游侧)开始，相继得到了驱动。于是，造成通道11A中的流体沿着由附图26中的箭头所示的方向流动，从而使得流体能够得以输送。本实施方式中采用的隔膜13A可以由单一一个隔膜13A来代替。此外，可以在通道11A中的适当位置上设置一个阀，用以增加流体的输送效率。
按照第十一实施方式的微型泵因此包括与各个振动腔21A相通的压力修正腔13A和比各个隔膜13A更加易于变形的可变形板14A。因此，当在振动腔21A的内部和外部压力之间出现差异时，为压力修正腔23A设置的可变形板14A会立即发生弯曲，以在隔膜13A在所述压力差的作用下发生弯曲和变形、造成微型泵故障之前，消除掉所述压力差。因此，所述微型泵能够保持其作为泵的功能。
按照本发明，通过对现有的元件进行加工，而不用添加诸如压力检测部分这样的专用元件，就能够以很低的成本制造可以在大范围的环境压力下采用的具有稳定工作(喷射)性质的静电致动器和液滴喷射头。此外，能够提供使用所述静电致动器和液滴喷射头的墨盒、喷墨记录设备和微型泵。
本发明并不局限于具体公开的实施方式，可以对本发明进行改变和修改，而不会超出本发明的范围。
本申请是在2002年5月20日提交的日本在先申请第2002-145300号和2002年9月5日提交的第2002-259573号的基础上提出的，它们的全部内容以引用的方式整体并入本文。
权利要求
1.一种借助由静电力引发的压力波喷射液滴的液滴喷射头，该液滴喷射头包括一个或多个喷射液滴的喷嘴孔；一个或多个与所述喷嘴孔相通并且容纳所要喷射的液体的受压液腔；一个与所述受压液腔相通的公共液腔；一个或多个各自形成相应受压液腔的一个壁面的隔膜；一个或多个包含与所述隔膜相接触地设置在与所述受压液腔相反一侧的空气间隙的振动腔；一个或多个穿过所述空气间隙与所述隔膜相对设置的电极，通过向所述电极施加电压，产生了静电力，使得所述隔膜弯曲，从而增大了所述受压液腔内部的压力，从而将所述液滴从所述喷嘴中喷射出来，所述液滴喷射头包括一个可变形板，其形变大于所述隔膜的总形变，所述可变形板构成所述公共液腔的一个壁面；和一个压力修正腔，该压力修正腔是从所述公共液腔跨越所述可变形板设置的，以便与所述振动腔相连通。
2.按照权利要求1所述的液滴喷射头，其中，所述可变形板的厚度小于各个隔膜的厚度。
3.按照权利要求1所述的液滴喷射头，其中，所述可变形板的平面内长度大于各个隔膜的平面内长度。
4.按照权利要求1所述的液滴喷射头，其中，如果将53hPa的压力均匀地施加在所述可变形板上，致动器腔的总容积V0的变化量大于等于0.15×V0，所述总容积V0的变化是由所述可变形板的形变所引起的。
5.按照权利要求1所述的液滴喷射头，其中所述压力修正腔包括与振动腔相对应的多个独立的腔。
6.一种墨盒，包括一个借助由静电力引发的压力波喷射液滴的液滴喷射头；和一个向所述液滴喷射头供应墨水的墨罐，所述墨罐是与所述液滴喷射头整合在一起的，其中，所述液滴喷射头包括一个或多个喷射液滴的喷嘴孔；一个或多个与所述喷嘴孔相通并且容纳所要喷射的液体的受压液腔；一个与所述受压液腔相通的公共液腔；一个或多个各自形成相应的受压液腔的一个壁面的隔膜；一个或多个包含与所述隔膜相接触地设置在与所述受压液腔相反的一侧的空气间隙的振动腔；一个或多个通过所述空气间隙与所述隔膜相对设置的电极，通过向所述电极施加电压，从而产生了静电力，使得所述隔膜弯曲，从而增大了所述受压液腔内部的压力，以致将所述液滴从所述喷嘴中喷射出来，所述液滴喷射头包括一个可变形板，其形变大于所述隔膜的总形变，所述可变形板构成所述公共液腔的一个壁面；和一个压力修正腔，该压力修正腔是从所述公共液腔跨越所述可变形板设置的，以便与所述振动腔相连通。
7.一种喷墨记录设备，包括一个借助由静电力引发的压力波喷射液滴的液滴喷射头，该液滴喷射头包括一个或多个喷射液滴的喷嘴孔；一个或多个与所述喷嘴孔相通并且容纳所要喷射的液体的受压液腔；一个与所述受压液腔相通的公共液腔；一个或多个各自形成相应的受压液腔的一个壁面的隔膜；一个或多个包含与所述隔膜相接触地设置在与所述受压液腔相反的一侧的空气间隙的振动腔；一个或多个通过所述空气间隙与所述隔膜相对设置的电极，通过向所述电极施加电压，从而产生了静电力，使得所述隔膜弯曲，从而增大了所述受压液腔内部的压力，以致将所述液滴从所述喷嘴中喷射出来，所述液滴喷射头包括一个可变形板，其形变大于所述隔膜的总形变，所述可变形板构成所述公共液腔的一个壁面；和一个压力修正腔，该压力修正腔是从所述公共液腔跨越所述可变形板设置的，以便与所述振动腔相连通。
8.一种借助一个或多个隔膜的形变输送液体的微型泵，该微型泵包括一个通道，在该通道中输送液体；形成所述通道的一个壁面的所述隔膜；一个或多个与所述隔膜相接触地设置在与所述通道相反的一侧上的振动腔空气间隙；以及，多个为所述隔膜设置的电极，通过向所述电极施加电压，产生了静电力，使得所述隔膜弯曲，从而增大了所述通道内部的压力，从而使得所述液体得以输送，所述微型泵包括一个可变形板，其形变大于所述隔膜的总形变，所述可变形板构成所述通道的一个壁面；和一个压力修正腔，该压力修正腔是从所述通道跨越所述可变形板设置的，以致与所述振动腔相连通。
9.一种静电致动器，包括一个振动腔，其至少一侧是由可在静电力的作用下发生变形的隔膜构成的；一个与所述隔膜相对设置的电极；以及，一个与所述振动腔相通的压力修正腔，所述压力修正腔的至少第一侧是由一个可变形部分构成的，所述可变形部分可根据外部压力发生位移，所述静电致动器包括一个减小当所述可变形部分与所述压力修正腔的第二侧相接触时形成的接触面积的部分，所述第二侧与所述可变形部分相对。
10.按照权利要求9所述的静电致动器，其中，在所述可变形部分与所述压力修正腔的第二侧相对的一侧上形成有至少一个凸起。
11.按照权利要求10所述的静电致动器，其中，所述凸起是由从二氧化硅和氮化硅组成的组中选取的材料形成的。
12.按照权利要求9所述的静电致动器，其中，在所述压力修正腔的第二侧上形成有至少一个凸起。
13.按照权利要求12所述的静电致动器，其中，所述凸起是由从二氧化硅和氮化硅组成的组中选取的材料形成的。
14.按照权利要求9所述的静电致动器，其中，对所述压力修正腔的第二侧进行了表面粗糙化，从而使得其表面粗糙度增大。
15.一种静电致动器，包括一个振动腔，使得其至少一侧是由可在静电力的作用下发生变形的隔膜构成的；一个与所述隔膜相对设置的电极；和一个与所述振动腔相通的压力修正腔，所述压力修正腔使得其至少第一侧是由一个可变形部分构成的，所述可变形部分可依照外部压力发生位移，所述静电致动器包括一个防止粘连部分，该部分形成在所述压力修正腔的第二侧上，用以防止在所述可变形部分与所述第二侧相接触时，所述可变形部分粘连在所述第二侧上，所述第二侧与所述可变形部分相对。
16.按照权利要求15所述的静电致动器，其中，所述防止粘连部分是一个斥水膜。
17.按照权利要求15所述的静电致动器，其中所述防止粘连部分是一个导电层。
18.一种液滴喷射头，包括一个喷射液滴的喷嘴；一个受压液腔，该受压液腔容纳所要喷射的液体，所述受压液腔与所述喷嘴相通；和一个用于对所述受压液腔中的液体进行加压的静电致动器，所述静电致动器包括一个振动腔，使得其至少一侧是由可在静电力的作用下发生变形的隔膜构成的；一个与所述隔膜相对设置的电极；和一个与所述振动腔相通的压力修正腔，所述压力修正腔使得其至少第一侧是由一个可变形部分构成的，所述可变形部分可依照外部压力发生位移，所述静电致动器包括一个减小所述可变形部分与所述压力修正腔的第二侧相接触时形成的接触面积的部分，所述第二侧与所述可变形部分相对。
19.一种液滴喷射头，包括一个喷射液滴的喷嘴；一个受压液腔，该受压液腔含有所要喷射的液体，所述受压液腔与所述喷嘴相通；和一个用于对所述受压液腔中的液体进行加压的静电致动器，所述静电致动器包括一个振动腔，使得其至少一侧是由可在静电力的作用下发生变形的隔膜构成的；一个与所述隔膜相对设置的电极；和一个与所述振动腔相通的压力修正腔，所述压力修正腔使得其至少第一侧是由一个可变形部分构成的，所述可变形部分可依照外部压力发生位移，所述静电致动器包括一个防止粘连部分，该部分形成在所述压力修正腔的第二侧上，用以防止在所述可变形部分与所述第二侧相接触时，所述可变形部分粘连在所述第二侧上，所述第二侧与所述可变形部分相对。
20.一种喷墨记录设备，包括一个喷射墨滴的喷墨头，所述喷墨头包括一个喷射墨滴的喷嘴；一个受压液腔，该受压液腔含有所要喷射的墨水，所述受压液腔与所述喷嘴相通；和一个用于对所述受压液腔中的墨水进行加压的静电致动器，所述静电致动器包括一个振动腔，使得其至少一侧是由可在静电力的作用下发生变形的隔膜构成的；一个与所述隔膜相对设置的电极；和一个与所述振动腔相通的压力修正腔，所述压力修正腔使得其至少第一侧是由一个可变形部分构成的，所述可变形部分可依照外部压力发生位移，所述静电致动器包括一个减小所述可变形部分与所述压力修正腔的第二侧相接触时形成的接触面积的部分，所述第二侧与所述可变形部分相对。
21.一种喷墨记录设备，包括一个喷射墨滴的喷墨头，所述喷墨头包括一个喷射墨滴的喷嘴；一个受压液腔，该受压液腔含有所要喷射的墨水，所述受压液腔与所述喷嘴相通；和一个用于对所述受压液腔中的墨水进行加压的静电致动器，所述静电致动器包括一个振动腔，使得其至少一侧是由可在静电力的作用下发生变形的隔膜构成的；一个与所述隔膜相对设置的电极；和一个与所述振动腔相通的压力修正腔，所述压力修正腔使得其至少第一侧是由一个可变形部分构成的，所述可变形部分可依照外部压力发生位移，所述静电致动器包括一个防止粘连部分，该部分形成在所述压力修正腔的第二侧上，用以防止在所述可变形部分与所述第二侧相接触时，所述可变形部分粘连在所述第二侧上，所述第二侧与所述可变形部分相对。
22.一种整合了一个液滴喷射头和一个向其供应液体的液体供应罐的液体供应盒，其中所述液滴喷射头包括一个喷射液滴的喷嘴；一个受压液腔，该受压液腔含有所要喷射的液体，所述受压液腔与所述喷嘴相通；和一个用于对所述受压液腔中的液体进行加压的静电致动器，所述静电致动器包括一个振动腔，使得其至少一侧是由可在静电力的作用下发生变形的隔膜构成的；一个与所述隔膜相对设置的电极；和一个与所述振动腔相通的压力修正腔，所述压力修正腔使得其至少第一侧是由一个可变形部分构成的，所述可变形部分可依照外部压力发生位移，所述静电致动器包括一个减小所述可变形部分与所述压力修正腔的第二侧相接触时形成的接触面积的部分，所述第二侧与所述可变形部分相对。
23.一种整合了一个液滴喷射头和一个向其供应液体的液体供应罐的液体供应盒，其中所述液滴喷射头包括一个喷射液滴的喷嘴；一个受压液腔，该受压液腔含有所要喷射的液体，所述受压液腔与所述喷嘴相通；和一个用于对所述受压液腔中的液体进行加压的静电致动器，所述静电致动器包括一个振动腔，使得其至少一侧是由可在静电力的作用下发生变形的隔膜构成的；一个与所述隔膜相对设置的电极；和一个与所述振动腔相通的压力修正腔，所述压力修正腔使得其至少第一侧是由一个可变形部分构成的，所述可变形部分可依照外部压力发生位移，所述静电致动器包括一个防止粘连部分，该部分形成在所述压力修正腔的第二侧上，用以防止在所述可变形部分与所述第二侧相接触时，所述可变形部分粘连在所述第二侧上，所述第二侧与所述可变形部分相对。
全文摘要
一种液滴喷射头，包括一个或多个喷射液滴的喷嘴孔；一个或多个与所述喷嘴孔相通并且含有所要喷射的液体的受压液腔；一个与所述受压液腔相通的公共液腔；一个或多个各自形成相应的受压液腔的一个壁面的隔膜；一个或多个包含与所述隔膜相接触地设置在与所述受压液腔相反的一侧的空气间隙的振动腔；一个或多个通过所述空气间隙与所述隔膜相对设置的电极。该液滴喷射头还包括一个可变形板，其形变大于所述隔膜的总形变，所述可变形板构成所述公共液腔的一个壁面；和一个压力修正腔，该压力修正腔是从所述公共液腔跨越所述可变形板设置的，以致与所述振动腔相连通。
文档编号F04B43/04GK1646323SQ0380887
公开日2005年7月27日 申请日期2003年5月15日 优先权日2002年5月20日
发明者田中慎二 申请人:株式会社理光