专利名称：液体喷射头，液体喷射装置，制造液体喷射头的方法
技术领域：
本发明涉及一种液体喷射头，其从一喷嘴将容纳在液体腔内的液体喷射为液滴，本发明还涉及一种液体喷射装置，以及一种用于制造该液体喷射头的方法。具体说，本发明涉及一种技术，利用该技术使得在保持包括该喷嘴的喷嘴板的刚性的同时提高了打印质量。
背景技术：
利用能量产生元件从一喷嘴喷射液体的液体喷射头已经得到了广泛的应用。例如，喷墨打印机的打印头就是这种类型，其中利用能量产生元件将压力施加到容纳在墨腔内的墨上，以便从一喷嘴将该墨喷射为墨滴。该墨滴沉积在置于该喷嘴前的打印纸页上，以沿垂直和水平方向形成大致上圆形的点，并表现为图像或字符。
在理想条件下，从打印头的喷嘴沿垂直于包括该喷嘴的喷嘴板的方向喷出该墨滴。但是，在实际中，该墨滴的喷射方向通常并不垂直于该喷嘴板。如果该喷射方向不垂直于该喷嘴板，那么在打印页上沉积的墨滴的位置偏离该正确的位置。由此，可能在图像上产生白色条纹，并因此，该图像的质量劣化。
为了避免白色条纹的产生，本发明人提出了一种技术，其改变墨滴的喷射方向。在这种技术中，在墨腔内设置能够被独立地驱动的多个加热元件(一种能量产生元件)。通过独立地驱动该加热元件，能够使液滴的喷射方向偏转(参见，例如，日本未审专利申请公开号2004-1364)。
图14是在日本未审专利申请公开号2004-1364中描述的已知打印头111的分解透视图。在图中，示出了分解的喷嘴板117，其被接合到阻挡层116上。同时，为了便于描述，将该打印头111相对于典型地使用的真实的打印头111的方向倒置示出。
在该打印头111中，基底构件114包括例如由硅构成的半导体基底115；以及通过在该半导体基底115的表面上沉积形成的加热元件113。该加热元件113包括左右分离的两部分。
阻挡层(barrier layer)116形成在其上形成有该加热元件113的该半导体基底115的表面上。该阻挡层116作为用于形成墨腔112的一个构件。喷嘴板117用作液体喷射构件，多个喷嘴118形成在该液体喷射构件中。该喷嘴板117接合到该阻挡层116上，使得该喷嘴118朝向该加热元件113。
该墨腔112由基底构件114、阻挡层116以及喷嘴板117形成，使得基底构件114、阻挡层116和喷嘴板117围绕加热元件113。也就是说，如图14所示，该基底构件114和该加热元件113形成该墨腔112的底壁，该阻挡层116形成该墨腔112的侧壁，并且该喷嘴板117形成该墨腔112的顶壁。由此，该墨腔112包括在图14中的右下区域内的开口，通过该开口，从连接到该打印头111的墨罐(未示出)将墨提供到墨腔112。
在具有这样结构的打印头111中，通过使该加热元件113加热，与该加热元件113相接触的墨产生气泡。该气泡的膨胀排出一定体积的墨。具有与该排出的体积相同体积的墨从喷嘴118以墨滴的形式被喷出。因此，通过将该墨滴沉积在记录纸页上，就能够形成图像或字符。
此处，可以独立地驱动加热元件113的两个部分。该两个部分同时加热。如果该两部分的温度达到墨沸腾温度的时间周期(即，气泡产生时间)相同，那么在该两部分上的该数量的墨同时沸腾。结果，墨滴沿垂直于该喷嘴板117的方向(即，该喷嘴118的中心轴的方向)喷射。
相反，如果对于两部分该气泡产生时间不同，那么在该两部分上的该数量的墨并不同时沸腾。结果，墨滴沿偏离喷嘴118的中心轴的方向喷射。也就是说，在偏转时喷射该墨滴。
如上所述，基于在日本未审专利申请公开号2004-1364中论述的技术，能够使墨滴的喷射方向偏转。该偏转的喷射能够避免打印图像中出现白色条纹，因此提高打印质量。
然而，表面(喷射表面)的状态也会影响打印质量。也就是说，当墨的喷射重复多次时，墨沉积在围绕喷嘴118的喷嘴板117的表面上。沉积的墨对墨滴的喷射方向有不利的影响。结果，墨滴并不沉积在打印纸页所要求的位置上，由此使打印质量劣化。
另外，如果沉积在喷嘴板117上的墨凝固，那么该墨保持粘附在喷嘴板117上。如果粘附的墨从该喷嘴板117移动并阻塞喷嘴118，那么阻塞的喷嘴导致喷射失败，并因此使打印质量劣化。
因此，人们已经提出了一种技术，其中，喷嘴板117具有疏水的区域，以避免墨的沉积(参见，例如，日本未审专利申请公开号8-39817)。基于这一技术，喷嘴板117包括一擦拭机构以擦拭喷嘴板117的表面，在围绕喷嘴118的喷嘴板117的表面上的疏水区域，以及仅在擦拭方向的下游的喷嘴板117的表面上的亲水区域。
基于在日本未审专利申请号8-39817中论述的该技术，提供在该喷嘴板117的表面上的该疏水区域能够避免沿擦拭方向的上游的墨的沉积。因此，能够避免由于通过擦拭操作使粘附的墨插入到该喷嘴118内而引起的喷嘴118的阻塞。结果，能够避免喷嘴118的喷射缺陷，由此提高打印质量。
同样，提出了一种技术，其中在稍微远离喷嘴118的位置形成多个U形凹陷。也就是说，喷嘴板117的表面提供亲水区域，同时在相对于该喷嘴118的预定位置形成其内部为疏水区域的多个U形凹陷(参见，例如，日本未审专利申请号2001-1523)。
基于在日本未审专利申请号2001-1523中论述的该技术，亲水区域避免墨的沉积。将要沉积在喷嘴板117上的墨被其内部为疏水区域的U形凹陷所捕获。因此，该墨对墨滴的喷射方向并没有负面的影响。结果，能够避免该喷嘴118的喷射缺陷，由此提高打印质量。
在日本未审专利申请公开号2004-1364中讨论的该技术，为了使墨滴的喷射方向大幅地偏转，需要减小喷嘴板117的厚度或者需要增大喷嘴118的直径。然而，如果增大喷嘴118的直径，那么墨滴的尺寸也增大。从而，使打印图像的分辨率减小，由此阻止了打印质量的提高。因此，根据墨滴喷射方向的偏转减小喷嘴板117的厚度是合适的。
然而，尽管减小喷嘴板117的厚度有利于喷射方向的偏转，但是减小该厚度降低了喷嘴板117的刚性。从而，喷嘴板117由于在打印时间期间送纸器引起振动，并因此，该振动可能对墨滴的喷射方向产生负面影响。也就是说，喷射方向的偏转和喷嘴板117的刚性密切相关。
因此，可以减小仅在临近喷嘴118的区域内的喷嘴板117的厚度，以使墨滴喷射方向大幅偏转，同时保持喷嘴板117的刚性。也就是说，为了避免由于加热元件113的喷射压力引起的喷嘴板117的形变或在打印时间期间由送纸器产生的振动，使用具有足够厚度的喷嘴板117。仅仅在临近喷嘴118的喷嘴板117的区域具有与喷嘴118的长度相对应的厚度，并且使喷嘴板117的其他区域厚度减小。
然而，如果使喷嘴板117的局部区域的厚度减小，那么该局部区域形成容易吸引墨的凹陷。即使当应用日本未审专利申请公开号8-39817中论述的技术时，也不能去除沉积到具有小厚度的喷嘴板117的区域的墨。同样，即使当应用日本未审专利申请公开号2001-1523时，也不能完全去除沉积到该区域的墨。也就是说，在日本未审专利申请公开号8-39817中论述的该技术提供了擦拭喷嘴板117的表面的擦拭机构。然而，这种擦拭机构不能擦拭具有小厚度的喷嘴板117的区域(即，凹陷区域)。
另外，在日本未审专利申请公开号2001-1523中论述的该技术在邻近喷嘴118处提供多个U形凹陷。这降低了印刷质量。也就是说，为了提高打印质量，通过减小相邻喷嘴118之间的距离，需要将多个喷嘴118以非常高的密度设置。然而，为了减小在邻近喷嘴118处的喷嘴板117的局部区域的厚度，以及为了提供U形凹陷到薄的区域，需要用于U形凹陷的新的空间，由此增大了相邻喷嘴118之间的距离。
另外，如果该U形凹陷填充了墨，那么该U形凹陷不能容纳新沉积的墨，并因此，墨从该凹陷溢出。特别是，在高速打印期间，由于在短时间内打印许多页，用于沉积墨的蒸发的时间非常短。因此，墨的溢出变得更显著。结果，在日本未审专利申请公开号2001-1523中论述的该技术提供了用于避免墨沉积的不足的影响。
发明内容
因此，存在通过即使当在喷嘴的邻近处的喷嘴板降低了厚度时也避免在喷嘴板上的墨沉积，在保持喷嘴板的刚性的同时提高打印质量的液体喷射头和液体喷射装置的需要，以及用于制造该液体喷射头的方法。
基于本发明的一个实施例，一种液体喷射头包括一液体腔，该液体腔构造为容纳将要从一喷嘴喷出的液体，一包括该喷嘴的液体喷射构件，以及一能量产生元件，该能量产生元件构造为将能量提供到容纳在该液体腔内的液体上。该能量产生元件从该喷嘴将容纳在该液体腔内的该液体喷出为液滴。在该液体喷射头中，在围绕该喷嘴的该液体喷射构件的表面上形成一凹陷，使得该凹陷的开口具有大于该喷嘴的开口宽度的宽度，并且将该喷嘴设置在该凹陷的底部，并且该凹陷的底角的内角大于90度。
在该液体喷射头中，在围绕该喷嘴的该液体喷射构件的表面上形成一凹陷，使得该凹陷的开口具有大于该喷嘴的开口宽度的宽度，并且该喷嘴设置在该凹陷的底部。因此，该喷嘴板的厚度可以仅在该喷嘴的邻近处减小。另外，该凹陷的底角的内角大于90度。也就是说，该凹陷的该底角具有弯曲表面或倾斜表面。因此，墨并不积累在该凹陷的底角处。
基于本发明的另一实施例，一种液体喷射装置包括一液体喷射头，该液体喷射头包括具有喷嘴的液体喷射构件。该液体喷射头通过能量产生元件从该喷嘴将容纳在一液体腔内的液体喷出为液滴，并且该液体喷射头将该液滴喷射并沉积到记录介质上，以便在该记录介质上打印图像。在该液体喷射头内，在围绕该喷嘴的该液体喷射头的该液体喷射构件的表面上形成一凹陷，使得该凹陷的开口具有大于该喷嘴的开口宽度的宽度，并且该喷嘴设置在该凹陷的底部，并且其中该凹陷的底角的内角大于90度。在喷射了液滴之后，从该液体喷射头喷射为该液滴并沉积在该凹陷的内部的该液体返回到该喷嘴。
基于这一实施例，在围绕该喷嘴的该液体喷射构件的表面上形成一凹陷，使得该凹陷的开口具有大于该喷嘴的开口宽度的宽度，并且该喷嘴设置在该凹陷的底部。该凹陷的该底角的该内角大于90度。另外，在喷射了液滴之后，从该液体喷射头喷射为该液滴并沉积在该凹陷的内部的该液体返回到该喷嘴。因此，墨并不积累在该凹陷内。由此，能够随时保持初始清洁的状态。
基于本发明的另一实施例，提供一种用于制造液体喷射头的方法，该液体喷射头包括一液体腔，该液体腔构造为容纳将要从一喷嘴被喷出的液体，一包括该喷嘴和围绕该喷嘴形成的一凹陷的液体喷射构件，以及一能量产生元件，该能量产生元件构造为将能量提供到容纳在该液体腔内的液体上，以及构造为从该喷嘴将容纳在该液体腔内的该液体喷出为液滴。在该液体喷射头中，将该喷嘴设置在该凹陷的底部，并且该凹陷的该底角的内角大于90度。该方法包括步骤(a)在母模上形成与该凹陷相对应的抗蚀图形，(b)在该抗蚀图形以及除了与在该抗蚀图形内的该喷嘴相对应的区域以外的母模上形成电铸层(electroforming layer)，以形成包括该喷嘴的该电铸层，(c)通过移出该抗蚀图形在该电铸层上形成该凹陷，(d)通过使该电铸层从该母模剥离，形成包括该喷嘴和该凹陷的该液体喷射构件，以及(e)将该液体喷射构件接合到一基底上，该能量产生元件设置在该基底上，并且一液体腔形成构件位于该基底和该能量产生元件之间。
基于这一实施例，喷嘴能够容易地形成在液体喷射构件内，并且所希望的凹陷能够容易地形成在围绕该喷嘴的该液体喷射构件的表面上。通过将该液体喷射构件接合到基底上，该能量产生元件设置在该基底上，并且液体腔形成构件位于该基底和该能量产生元件之间，能够容易地制造液体喷射头，其中该喷嘴设置在液体喷射构件的该凹陷的底部，并且该凹陷的底角的内角大于90度。
基于本发明的又一个实施例，提供一种用于制造液体喷射头的方法，该液体喷射头包括一液体腔，该液体腔构造为容纳将要从一喷嘴被喷出的液体，一包括该喷嘴和围绕该喷嘴形成的一凹陷的液体喷射构件，以及一能量产生元件，该能量产生元件构造为将能量提供到容纳在该液体腔内的液体上，以及构造为从该喷嘴将容纳在该液体腔内的该液体喷出为液滴。在该液体喷射头中，将该喷嘴设置在该凹陷的底部，并且该凹陷的底角的内角大于90度。该方法包括步骤(a)在基底上形成与该液体腔和该喷嘴相对应的抗蚀图形，该能量产生元件设置在该基底上，(b)在该抗蚀图形上围绕该基底形成喷嘴形成层，该喷嘴形成层由光敏树脂构成并形成该液体喷射构件的一部分，(c)在该喷嘴形成层和该抗蚀图形上形成凹陷形成层，该凹陷形成层由光敏树脂构成并形成与该喷嘴形成层集成的该液体喷射构件，(d)通过使该凹陷形成层曝露于曝光的光并使该凹陷形成层显影，形成该凹陷，以及(e)通过将该抗蚀图形移除而在该喷嘴形成层内形成该液体腔和该喷嘴。
基于这一实施例，能够将液体腔、喷嘴和围绕该喷嘴的凹陷形成为集成的部件。也就是说，该液体腔、该喷嘴以及该凹陷可以直接形成在基底上，能量产生元件设置在该基底上。因此，能够简单且高效地制造液体喷射头，其中该喷嘴设置在液体喷射构件的该凹陷的底部并且该凹陷的底角的内角大于90度。
基于上述实施例的液体喷射头，由于在围绕喷嘴的液体喷射构件的表面上形成凹陷，能够仅围绕该喷嘴降低喷嘴板的厚度。因此，能够在保持该喷嘴板的刚性的同时提高该打印图像的质量。另外，该凹陷的该底角的该内角大于90度。因此，墨并不积累在该凹陷的该底角内，由此有效地避免了打印图像质量的降低。
基于上述实施例的液体喷射装置，在围绕喷嘴的液体喷射头的液体喷射构件的表面上形成一凹陷。该喷嘴设置在该凹陷的底部，并且该凹陷的底角的内角大于90度。另外，在喷射了该液滴之后，从该液体喷射头喷出为液滴并沉积在该凹陷的该内部上的液体返回到该喷嘴。由此，能够随时保持初始的清洁状态，并因此，能够保持更高的打印图像质量。
基于上述实施例的用于制造液体喷射头的方法，能够容易地制造液体喷射头，在该液体喷射头中，该喷嘴设置在液体喷射构件的凹陷的底部，并且该凹陷的底角的内角大于90度。因此，能够容易地制造在保持喷嘴板刚性的同时提高打印图像质量的液体喷射头。
图1是基于本发明的第一实施例的打印头的分解透视图；图2是基于该第一实施例的打印头的喷嘴的侧面截面图和底视图；图3描绘了由基于该第一实施例的打印头喷射的墨滴的喷射方向的偏转；图4是描绘墨滴的喷射方向的偏转宽度和比率D(喷嘴开口宽度)/H(墨腔距离)之间的关系的曲线；图5是描绘沉积的墨滴的尺寸(直径)与喷嘴的形状(开口区域的尺寸)之间的关系的曲线；图6是在比较例的打印头中的喷嘴板的凹陷的局部截面图；图7是在基于该第一实施例的打印头中的该喷嘴板的该凹陷的局部截面图；图8是在基于第二实施例的打印头中的喷嘴板的局部截面图；图9描绘了在基于第四实施例的打印头的制造方法中的喷嘴板的制造过程的第一步；图10描绘了在基于该第四实施例的该打印头的制造方法中的喷嘴板的制造过程的第二步至第四步；图11描绘了在基于第五实施例的打印头的制造方法中的喷嘴板的制造过程的第一步；图12描绘了在基于第七实施例的打印头的制造方法中的喷嘴板的制造过程的第一步至第三步；图13描绘了在基于该第七实施例的该打印头的制造方法中的该喷嘴板的该制造过程的第四步和第五步；以及图14是已知的打印头的分解透视图。
具体实施例方式
参照附图描述本发明的示范性实施例。
基于本发明的下面实施例的液体喷射头对应于喷墨打印机的打印头11。同样，在下面的实施例中，打印头11喷射墨液体。墨腔12容纳有墨。墨滴为从喷嘴18喷射的少量(例如，几个皮升，picoliter)墨。另外，在下面的实施例中，将加热元件13用作能量产生元件。加热元件13通过沉积形成在半导体基底15的表面上，其为一基底构件14。加热元件13成为墨腔12的表面(底壁)的一部分。基于本发明的实施例的液体喷射装置是包括打印头11的喷墨打印机。
第一示范性实施例图1是基于该第一实施例的打印头11的分解透视图。在图1中，将要接合到阻挡层16的喷嘴板17被分解。为了便于描述，将打印头11示出为相对于典型地用于实际打印头11的方向倒置。
如图1中所示，基于该第一实施例的打印头11包括具有加热元件13的基底构件14，对应于液体腔形成构件以形成墨腔12的阻挡层16，以及包括一喷嘴18并对应于液体喷射构件的喷嘴板17。也就是说，喷嘴板17接合到基底构件14，并且该阻挡层16位于该喷嘴板17和基底构件14之间。
基底构件14包括半导体基底15和加热元件13。也就是说，将加热元件13通过沉积形成在半导体基底15的表面(在图1中的顶表面)上，其为基底构件14。加热元件13包括两部分，每一部分具有大于宽度的长度。加热元件13的分开的两部分的每一部分通过形成在该半导体基底15上的导电部分电连接到外部电路。
利用光敏树脂将阻挡层16形成在与加热元件13相邻的基底构件14的表面(在图1中的顶表面)上。阻挡层16将多个加热元件13分开，并保持每个加热元件13与喷嘴板17之间的间隔。由此，每个墨腔12由基底构件14、阻挡层16和喷嘴板17形成。基底构件14和加热元件13用作墨腔12的顶壁。阻挡层16用作墨腔12的三个侧壁。喷嘴板17用作墨腔12的底壁。
喷嘴板17，例如，由镍(Ni)形成。多个喷嘴18形成在喷嘴板17内。围绕每个喷嘴18形成凹陷19。将喷嘴板17接合到阻挡层16，以便将每个喷嘴18精确地定位在加热元件13处，也就是说，每个喷嘴18朝向加热元件13的一个。
为了使用包括该打印头11的该喷墨打印机来进行打印，将容纳在墨罐(未示出)中的墨通过在图1中示出的打印头11的右下方的开口区域提供到每个墨腔12。随后，在短时间(例如，1至3μs)内将脉冲电流施加到加热元件13的两部分，以便使加热元件13快速加热。然后在与加热元件13接触的区域内产生墨气泡。气泡的膨胀排出一定体积的墨。结果，这产生了喷射压力，其将与排出的墨相同体积的墨以墨滴的形式喷出。墨滴沉积到用作记录介质的打印纸页上并形成字符和图像。
图2描绘了基于第一实施例的在图1中示出的打印头11的喷嘴18的侧面截面图和底视图。在该底视图内，喷嘴板17并未示出。
如图2中所示，在打印头11的每个墨腔12内，将加热元件13的两个分开部分平行设置。也就是说，加热元件13包括两部分，该两部分的每一部分具有大于宽度的长度。设置该两部分，使得一部分的长侧面的一个面向另一部分的长侧面的一个。分开的两部分的排列方向与喷嘴18的排列方向一致。
在每个墨腔12包括加热元件13的两个分开部分的情况下，如果加热元件13的两个分开部分的温度达到墨的沸腾温度的时间周期(即，气泡产生时间)相同，那么在两个分开的加热元件13上的墨量同时沸腾。结果，墨滴沿垂直于喷嘴板17的方向(即，喷嘴18的中心轴的方向)喷射。
相反，如果通过控制加热元件13的两部分对墨施加能量，使对于该两部分该气泡产生时间不同，那么在加热元件13的两部分上的墨量并不同时沸腾。结果，使墨滴沿从喷嘴18的中心轴偏离的方向喷射。也就是说，使墨滴在偏转的同时喷射。
如上所述，基于包括第一实施例的打印头11的打印机，能够使墨滴的喷射方向偏转。也就是说，通过控制沿喷射方向的偏转宽度，能够使墨滴沉积在打印纸页上所要求的位置。例如，四个喷嘴18能够将墨滴喷射在相同的位置上。因此，有效地避免了在通过基于该第一实施例的打印头11打印的图像中的白色条纹，由此提供了更高的打印质量。
图3描绘了通过基于该第一实施例的打印头11喷射的墨滴的喷射方向的偏转。
如图3中的箭头所示，基于该第一实施例的打印头11能够在相对于喷嘴18的中心轴(通过虚线示出)偏离其喷射方向时喷射墨滴。通过独立地控制从形成在喷嘴板17内的四个喷嘴18(18a至18d)喷射的墨滴的偏转宽度，能够使墨滴沉积在打印纸页20上的例如点a、b、c、d和e。
此处，最左边的喷嘴18a与最右边的喷嘴18d之间的距离为126.9μm。在打印纸页20上点a和d之间的距离(也就是位于四个沉积的点的两侧的两个点之间的距离)也为126.9μm。因此，如果由于某种原因三个喷嘴18b、18c和18d不能喷出时，通过使用喷嘴18a，对于喷嘴18a的墨滴的喷射方向需要大于或等于120μm的偏转宽度来避免白色条纹的产生。基于第一实施例的打印头11，喷嘴板17的凹陷19提供了大于或等于120μm的偏转宽度，由此提高了打印质量。
现在在此描述凹陷19的作用。
已知墨滴的喷射方向的偏转宽度具有与比率D/H相关的关系，该比率D/H为喷嘴18的开口宽度(喷嘴开口宽度)D与加热元件13的表面(参见图2)和墨滴喷射表面之间的距离(墨腔距离)H的比率。在具有圆形开口(喷嘴形状)的喷嘴18的情况下，喷嘴开口宽度为该圆形开口的直径。而在具有非圆形开口的喷嘴18的情况下，喷嘴开口宽度为该开口的最大宽度。例如，在具有椭圆形开口的喷嘴18的情况下，喷嘴开口宽度为该椭圆形开口的长轴的长度。
图4是表示墨滴的喷射方向的偏转宽度与比率D(喷嘴开口宽度)/H(墨腔距离)之间的关系的曲线。在图4示出的曲线中，施加在加热元件13(参见图2)的偏转电压为3.015V，并且选择用于形成阻挡层16(参考图2)的材料，使得偏转宽度为最大。另外，喷嘴板17(参见图3)的表面(喷射表面)与打印纸页20(参见图3)之间的距离确定为2mm。
如图4所示，为了确保偏转宽度大于或等于120μm，该比率D/H需要大于或等于0.9。此处，由于墨腔距离H为加热元件13的表面(参见图2)和墨滴喷射表面之间的距离，墨腔距离H＝墨腔12的高度H1(参见图2)+喷嘴板17的厚度H2(参见图2)，其中并不形成凹陷19(参见图2)。由于，对于基于第一实施例的打印头11，H1＝10μm并且H2＝13μm，则H＝23μm。因此，为了获得大于或等于0.9的比率D/H，喷嘴开口宽度D必须大于或等于大约21μm。
因此，基于图4中示出的图形，能够利用所要求的偏转宽度来计算喷嘴开口宽度D。另外，即使没有图2中示出的凹陷19形成在喷嘴板17上时，形成在喷嘴板17上并具有21μm的长轴长度和18μm的短轴长度的椭圆形状的喷嘴18能够在图3所示的打印纸页20上提供120μm的偏转宽度。
然而，具有21μm的长轴长度和18μm的短轴长度的椭圆形状的喷嘴18造成了由于沉积在打印纸页20上的墨滴的大尺寸引起的打印的图像的密度高并且打印的图像有颗粒的问题。也就是说，当喷嘴开口宽度D简单地由偏转宽度确定时，打印质量劣化。
因此，现在在这里描述沉积的墨滴的尺寸(直径)和喷嘴18的形状(开口区域的尺寸)之间的关系。
图5是描绘沉积的墨滴的尺寸(直径)与喷嘴18的形状(开口区域尺寸)之间的关系的图形。此处，喷嘴18具有两种类型的喷嘴形状椭圆形和圆形。
如图5所示，随着喷嘴18的形状(开口区域尺寸)增大，沉积的墨滴的尺寸(直径)增大。然而，已知，如果沉积的墨滴的尺寸(直径)小于或等于35μm，那么肉眼不能识别墨滴，并因此，墨点并不显而易见。因此，为了避免打印质量劣化，小于或等于35μm的沉积墨滴的尺寸(直径)是希望的。
如能够在图5所示的图形中看到的，提供小于或等于35μm的沉积墨滴的尺寸(直径)的喷嘴形状(开口区域的尺寸)具有小于200μm2的开口的尺寸。此处，当喷嘴具有16μm的长轴长度和14μm的短轴长度的椭圆形状时，开口的尺寸(长轴长度×短轴长度×π/4)为175.8μm2。也就是说，如果喷嘴具有这样的喷嘴形状(开口区域的尺寸)，那么沉积的墨滴的尺寸(直径)能够为大约35μm，由此避免了打印质量劣化。
下面，根据喷嘴形状(开口区域的尺寸)计算墨腔距离H。
当喷嘴具有16μm的长轴长度和14μm的短轴长度的椭圆形状时，喷嘴开口宽度D为16μm。因此，基于图4中示出的图形，满足比率D/H大于或等于0.9的墨腔距离H为大约18μm。另外，在第一实施例中，打印头11(参见图2)的墨腔12的高度H1为大约10μm。从而，当喷嘴板17没有凹陷19时，喷嘴板17的厚度H2(参见图2)为大约8μm。如上所述，能够基于图4和5中示出的图形根据沉积的墨滴所要求的尺寸(直径)和所要求的偏转宽度计算该厚度H2。
然而，在一个打印实验中，整个喷嘴板17的8μm的均匀厚度H2造成了产生大量伴生的墨滴或墨滴的薄雾，以及喷射的墨滴的偏转宽度依赖于喷嘴18的位置而不同的问题。利用激光多普勒观察喷射喷嘴18显示，喷嘴板17的表面振动并且该振动导致喷射状态并不稳定。结果，图像质量劣化。这显示出喷嘴板17的厚度H2具有最小值。提供墨滴的稳定喷射的喷嘴板17的厚度H2大于大约13μm，因为该厚度能够保持喷嘴板17的刚性。
如上所述，降低喷嘴板17的厚度的要求与保持喷嘴板17的刚性的要求相冲突。基于第一实施例的打印头11，为了满足这两个要求，围绕喷嘴18形成凹陷19，如图2所示。也就是说，将喷嘴18的开口宽度(喷嘴开口宽度)D设置为16μm(即，喷嘴18具有16μm的长轴长度和14μm的短轴长度的椭圆形状)。另外，使用在其内围绕喷嘴18形成大于椭圆形喷嘴18的椭圆凹陷19(长轴长度为28μm)的喷嘴板17。
设置整个喷嘴板17的均匀厚度H2为13μm，以便保持喷嘴板17的刚性。将凹陷19的深度H3设置为5μm。因此，在邻近喷嘴18处，认为喷嘴板17的厚度为8μm，并且加热元件13的表面和墨滴喷射表面之间的距离(液体腔距离)为18μm。因此，基于第一实施例的打印头11能够提供沉积的墨滴的优化尺寸(直径)和所要求的偏转宽度。
如上所述，基于第一实施例的打印头11与如图14所示的已知的打印头111相比，在喷嘴板17的前表面上具有凹陷19。包括墨腔12的另一些元件具有与已知的打印头111的类似的形状。喷嘴18的喷嘴开口宽度D具有与已知的打印头111相同的值。因此，当将墨滴垂直喷射时，墨滴的喷射特性和沉积的墨滴尺寸与图14示出的已知打印头111的完全相同。另外，由于打印头11的整个喷嘴板17的均匀厚度H2与已知打印头111的相同，因此喷嘴板17的刚性与已知打印头111的相同。
凹陷19仅围绕喷嘴18形成。因此，基于第一实施例的打印头11与图14示出的已知的打印头111相比，能够使墨滴的喷射方向大幅度偏转。也就是说，基于第一实施例的打印头11，形成在喷嘴板17的表面上的凹陷19能够同时满足保持喷嘴板17的刚性和使墨滴的喷射方向偏转这两个要求。
另外，在基于第一实施例的打印头11的喷嘴板17的凹陷19中，凹陷19的底角19a并不恰好为直角，而是大于90度。因此，在基于第一实施例的打印头11中，墨并不沉积在凹陷19的内部，使得墨并不积累在底角19a内。结果，能够避免由于墨积累而引起的打印质量劣化。
也就是说，通常，连续的打印造成了墨溢出或者喷射墨的薄雾。该墨积累在凹陷19内。如果凹陷19被墨填满，那么就可能在打印的图像内产生由于喷射速度减慢而引起的密度逐渐变高的区域或者墨并不沉积在所要求的位置的区域。同样，可能减小喷嘴18的偏转宽度。另外，如果积累的墨固化为固态的墨，那么该固态的墨可能阻塞喷嘴18，并因此使打印质量劣化。
然而，在基于第一实施例的打印头11中，如图2所示，凹陷19的底角19a大于90度，并且底角19a具有弯曲表面。因此，墨并不积累在凹陷19内。因此，打印质量并不劣化。
现在在此描述凹陷19的底角19a的形状与墨的积累之间的关系。
图6是在比较例的打印头211中的喷嘴板217的凹陷219的局部截面图。
如图6所示，与基于第一实施例的图2中示出的打印头11的凹陷19不同，在比较例的打印头211中的凹陷219的底角219a为直角。因此，墨积累在底角219a内。
更特别的是，在喷嘴218喷射了墨滴之后，将沉积到凹陷219的内部的墨拉回到喷嘴218内。这是因为将墨腔(未示出)内部的压力设置为低于大气压力，以便防止由于毛细作用力或重力造成的墨泄漏。如果沉积在凹陷219内部的所有墨均被拉回到喷嘴218内，那么墨根本不在凹陷219积累。
但是，如图6所示，在喷嘴板217的构件和空气之间的表面张力H、墨和空气之间的表面张力P，以及墨和喷嘴板217的构件之间的表面张力Q在凹陷219的底角219a上起作用。如果表面张力H大于沿垂直方向的表面张力P的方向余弦与表面张力Q的合力，那么墨沿表面张力H的方向扩散，并因此，墨上升。
在示于图6中的比较例的打印头211中，底角219a为直角。因此，墨的上升增大了产生粘接力M的区域，由此产生了相对强的粘接力M。因此，当墨被抽回到喷嘴218时，沉积在凹陷219的墨在喷嘴218和底角219a之间的位置被切断，并因此，一部分墨积累在底角219a内。如果增大粘接力M，所有的墨不被切断地被抽回到喷嘴218内，并因此，能够避免墨的积累。
图7是在基于第一实施例的打印头11内的喷嘴板17的凹陷19的局部截面图。
如图7中所示，具有大于喷嘴18的开口宽度的凹陷19形成在喷嘴板17的表面上。另外，凹陷19的底角19a具有圆形形状(弯曲表面)，其大于90度。因此，沿倾斜方向的表面张力P的方向余弦大于图6中示出的比较例。因此，使墨沿表面张力H的方向扩散的力减小。
另外，包括打印头11的喷墨打印机包括基于达西定律(Darcy law)的使用渗透膜(例如，海绵)的压力抑制机构，用于为墨罐(未示出)的空气进气口提供阻力，使得在墨罐(未示出)内的压力低于大气压力。因此，在喷嘴18喷射墨滴之后，沉积到凹陷19的内部的墨被抽回到喷嘴18内。另外，通过提供一个仅当压力低于或等于预定值时打开的数值，能够施加低于大气压力的压力。
如上所述，基于第一实施例的打印头11，凹陷19的底角19a的圆形形状避免了墨沿表面张力H的方向扩散。由此，产生粘接力M的区域减小。同时，仅仅粘接力M的水平分量对墨起作用。因此，当喷嘴18喷射墨滴并且低于大气压力的压力对喷嘴18内的墨起作用时，沉积到凹陷19的内部的墨被抽回到喷嘴18内而不被切断，如图7所示，并且沉积到凹陷19的内部的墨返回到喷嘴18的内部。结果，能够避免墨在凹陷19内的积累，并因此，打印质量并不劣化。
第二示范性实施例图8是在基于第二示范性实施例的打印头11内的喷嘴板17的凹陷19的局部截面图。
如图8所示，在第二实施例中，形成在喷嘴板17的前表面上的凹陷19的底角19a具有斜坡形状(一倾斜表面)，其大于90度。
与第一实施例类似，在基于第二实施例的打印头11内，凹陷19的底角19a的斜坡避免了墨沿表面张力H的方向扩散，并减小了产生粘合力M的区域。因此，如图8所示，沉积到凹陷19的内部的墨被抽回到喷嘴18内而不被切断，并且沉积到凹陷19的内部的墨返回到喷嘴18内。结果，能够避免凹陷19内的墨的积累，并因此，打印质量并不劣化。
第三示范性实施例与示于图7中的基于第一实施例的打印头11类似，在基于第三实施例的打印头11中，凹陷19的底角19a为圆形形状(弯曲表面)。在第三实施例中，包括凹陷19的喷嘴板17的表面进行防水加工(water-repellentfinish)处理。因此，墨沿表面张力H的方向的扩散力进一步减小，并且产生粘接力M的区域进一步减小。同样，粘接力M的水平分量进一步减小。结果，能够避免墨在凹陷19内的积累，并因此，打印质量并不劣化。
如上所述，在基于第三实施例的打印头11中，具有大于喷嘴18的开口宽度的凹陷19形成在喷嘴板17的表面上。另外，凹陷19的底角19a大于90度。另外，在包括基于本实施例的打印头11的喷墨打印机中，低于大气压力的压力导致沉积到凹陷19的内部的墨返回到喷嘴18内。
在利用包括基于第一实施例的打印头11的喷墨打印机以每6秒一页的速度连续打印1000页的实验中，没有产生问题。在打印之后凹陷19的检查显示，沉积到凹陷19内部的墨返回到喷嘴18内，因为底角19a具有圆形形状(弯曲表面)。
现在在此描述打印头11的制造方法。
第四示范性实施例在基于第四示范性实施例的打印头11的制造方法中，如图1所示包括喷嘴18和凹陷19的喷嘴板17在最后处理步骤中接合到阻挡层16。也就是说，在基于第四实施例的打印头11的制造方法中，首先制备半导体基底15，其为基底构件14。半导体基底15，例如，由硅、玻璃或陶瓷材料构成。然后，将精细加工技术(fine processing technology)用于半导体或电子器件制造，通过沉积在半导体基底15的表面上形成加热元件13。例如，使用等离子体通过溅射处理，将用作加热元件13的材料覆在半导体基底15的表面上。
其后，使用光敏树脂在与加热元件13相邻的基底构件14的表面(图1中的顶表面)上形成阻挡层16。也就是说，使光敏树脂在除了用于加热元件13的区域以外的区域内的基底构件14的表面上形成图案，以便形成阻挡层16。通过将喷嘴板17接合到阻挡层16上，制造打印头11。此处，喷嘴18和凹陷19形成在喷嘴板17内。
现在在此详细描述喷嘴板17的制造过程。
图9描绘了在基于第四实施例的打印头11的制造方法中的喷嘴板17的制造过程的第一步。
在该第一步中，如图9所示，与凹陷19(参见图2)相对应的抗蚀图34形成在母模30上。也就是说，在示于图9的第一步的子步骤1-1中，制备用作母模30的金属电铸基底。在本实施例中，母模30可以为广泛地使用的SUS(不锈钢)。尤其是，母模30可以为具有400m×400mm的尺寸以及0.4mm厚度的SUS 304的导电基底。但是，SUS以外的其他金属材料也可以用作母模30。
在随后的子步骤1-2中，具有大约5μm的厚度的抗蚀层31形成在母模30上。抗蚀层31由光敏树脂构成。为了利用投影曝光装置执行随后的曝光步骤，光敏树脂为酚醛清漆树脂基(novolacresin-based)的正性光致抗蚀剂(positive photoresist)，该光敏抗蚀剂对i、g和h线敏感。在第四实施例中，为了通过将酚醛清漆树脂基的正性光致抗蚀剂施加到母模30上形成抗蚀层31，使用旋涂的方法。但是，除了旋涂的方法以外，也可以使用棒涂的方法、幕式淋涂方法、弯月涂方法(menscus coating method)或喷涂方法。
在随后的子步骤1-3中，通过投影光刻系统(未示出)进行曝光。利用仅覆盖用于凹陷19(参见图2)的区域的掩膜32使抗蚀层31曝光，以便选择性地保留在用于凹陷19的区域内的抗蚀层31。这时，将圆形形状(弯曲表面)提供到凹陷19的底角19a(参见图2)，使曝光的光散焦，以便母模30的表面相对于投影光刻系统的聚焦表面朝向投影透镜33移动。同时，将滤光器从光源移除，以使用i、g和h线的混合光。在使用用于抗蚀层31的负性抗蚀剂的情况下，使掩膜图形翻转，并且使曝光的光散焦，以便母模30的表面远离投影透镜33移动。
在随后的子步骤1-4中，使用预定的显影液使在子步骤1-3中曝光的抗蚀层31显影，以形成抗蚀图形34。形成的抗蚀图形34与凹陷19(参见图2)相对应。如在图9的子步骤1-4所示，使抗蚀剂的顶表面的角倒园，以便为底角19a提供圆形形状(参见图2)。
在第四实施例中，通过投影光刻系统进行曝光。但是，投影光刻系统并不局限于该应用。也就是说，即使使用平行光和由菲涅耳衍射产生的图像模糊的接触曝光方法也能制造抗蚀剂的顶表面的角的圆形形状。另外，在使用自由基反应(radical reaction)的抗蚀剂的情况下，氧气氛围内的曝光能够使膜减少以产生抗蚀剂的顶表面的角的圆形形状。另外，在化学放大型负性抗蚀剂的情况下，在空气中使用碱性元素能够制造抗蚀剂的顶表面的角的圆形形状。
图10描绘了在基于第四实施例的打印头11的制造方法中的喷嘴板17的制造过程的第二步至第四步。
如图10所示，在第一步(参见图9)完成之后，在第二步中在母模30上形成电铸层。在第三步中，将抗蚀图形34移除。在第四步中，将母模30剥离以形成喷嘴板17。
也就是说，在示于图10的第二步中，电极板接合到母模30。具有大约13μm厚度的电铸层通过电解电镀形成在母模30和抗蚀图形34上。电铸层主要由镍(Ni)构成。此处，电铸层并不形成在抗蚀图形34的中心部分，以便将与喷嘴18对应的部分移除。这是因为电流并不流入抗蚀图形34。因此，在示于图10的第二步中，电铸层能够成为包括喷嘴18的喷嘴板17。
喷嘴板17可以由，例如，镍-钴(Ni-Co)合金(其中钴的含量范围从大约10至20％)，而不是纯镍(Ni)构成。化学的实例包括，氨基磺酸镍(nickel sulfamate)电镀槽、氨基磺酸镍、氯化镍、硼酸的混合液体，以及应力控制和抗凹点添加剂的情况，和，在Waisberg镍电镀槽，硫酸镍、氯化镍、硫酸钴、硼酸、甲酸镍、硫酸铵和甲醛的混合液体的情况。
然后，在第三步中，将抗蚀图形34移除以在电铸层内形成凹陷19。为了移除抗蚀图形34，可以使用碱性溶液或有机溶液。由此，能够将电铸层变成其内形成了喷嘴18和凹陷19的喷嘴板17。由于将抗蚀图形34的形状直接转移到凹陷19上，因此形成了具有高尺寸精度的圆形底角19a。
然后，在第四步中，使电铸层(喷嘴板17)剥离母模30。由此，形成了喷嘴18和凹陷19形成于其中的喷嘴板17。其后，在第五步中，如图1所示，使每个喷嘴18精确地定位于加热元件13，也就是说，每个喷嘴18朝向一个加热元件13。然后将喷嘴板17接合到阻挡层16，使得具有凹陷19的表面朝上。结果，如图2所示，使喷嘴板17接合到基底构件14，并且阻挡层16在喷嘴板17和基底构件14之间。由此，制造了打印头11。
第五示范性实施例与第四实施例类似，在基于第五实施例的打印头11中，其内形成了喷嘴18和凹陷19的喷嘴板17在最后加工中接合。也就是说，通过将喷嘴板17接合到基底构件14上，并且阻挡层16位于喷嘴板17和基底构件14之间，制造成打印头11。但是，喷嘴板17的制造过程与在第四实施例中的不同。
图11描绘了在基于第五实施例的打印头11的制造方法中的喷嘴板17的制造过程的第一步。
在该第一步中，如图11所示，在母模30上形成与凹陷19(参见图2)相对应的抗蚀图形34。也就是说，在示于图11的第一步的子步骤1-1中，制备用作母模30的金属电铸基底。在本实施例中，母模30可以为与第四实施例中类似的电铸基底。
在随后的子步骤1-2中，抗蚀层35形成在母模30上。抗蚀层35由光敏树脂构成，如在第四实施例中的那样。通过执行曝光步骤和显影步骤，如图11所示，形成抗蚀层35以便抗蚀层35垂直地展开并具有与凹陷19(参见图2)相对应的宽度。也就是说，在第四实施例中，与凹陷19(参见图2)相对应的抗蚀图形34(参见图9)通过曝光步骤和显影步骤形成。但是，在第五实施例中，首先形成具有与凹陷19(参见图2)相对应的宽度的垂直抗蚀层35。然后，将抗蚀剂的顶部的角切除。
在子步骤1-3中，刻蚀抗蚀层35，使得抗蚀剂的顶部的角切除。也就是说，如图11所示，抗蚀层35和母模30设置在电极36之间。然后利用平行板气体反应干刻蚀系统通过氢气刻蚀抗蚀层35。但是，气体并不局限于氢气。可替换地，气体可以为任何能够切除抗蚀剂的气体，即使仅仅是轻微地切除，诸如氩气、氧气或氯气。在刻蚀过程期间，保护抗蚀剂的侧壁免于被切去。另外，刻蚀的程度能够通过改变气体的类型、气体的密度、真空度、电压水平以及温度来进行适当的控制。
在随后的子步骤1-4中，在子步骤1-3中刻蚀了抗蚀层35之后，将母模30和抗蚀层35通过干刻蚀系统移除。也就是说，抗蚀层35的角通过刻蚀移除，并且如在图11中的子步骤1-4示出的，形成抗蚀图形34。其后，以与第四实施例中的第二步至第四步相同的方式，在图10示出的第二步中在母模30上形成电铸层。在第三步中，将抗蚀图形34移除。最后，在第四步中，将母模30剥离以形成喷嘴板17。
为了形成垂直的抗蚀层35并随后切除该角，取代刻蚀，可以将抗蚀层35加热到大致上玻璃化转变温度，并可以使其液态化。通过使用这种方法，也可以移除抗蚀层35的角，并且能够形成由在图11中的子步骤1-4示出的抗蚀图形34。
第六示范性实施例与第四实施例类似，在基于第六实施例的打印头11中，其内形成了喷嘴18和凹陷19的喷嘴板17在最后加工中接合。也就是说，通过将喷嘴板17接合到基底构件14上，并且阻挡层16位于喷嘴板17和基底构件14之间，制造成打印头11。但是，喷嘴板17的制造过程与在第四实施例中的不同。
也就是说，在第六实施例中，喷嘴18和凹陷19通过激光加工形成在喷嘴板17内，以获得示于图10的第四步骤中的喷嘴板17。在第六实施例中，喷嘴板17由具有抗墨性能并且能够进行激光加工的树脂(例如，聚酰亚胺)形成。喷嘴18形成在具有被准分子激光加工的特性的树脂膜内。通过将喷嘴板17的背面切除同时适当地控制准分子激光器的功率，形成凹陷19，以便凹陷19成为具有所要求的台阶部分的盲孔。
为了通过对喷嘴板17的材料进行加工而在喷嘴板17内形成喷嘴18和凹陷19，可以在硅(Si)基底上进行各向同性刻蚀，而不是利用激光加工。也就是说，可以通过刻蚀在喷嘴板17内形成凹陷19的雏形。然后，可以对喷嘴板17进行钻孔，直到该孔完全穿透喷嘴板17。由此，在喷嘴板17内形成喷嘴18。
第七示范性实施例与喷嘴板17在最后加工中接合的第四实施例不同，在基于第七实施例的制造方法中，墨腔12、喷嘴18和凹陷19整体形成。也就是说，墨腔12、喷嘴18和凹陷19直接形成在半导体基底15上，该半导体基底15具有通过沉积形成的加热元件13。
图12描绘了在基于第七实施例的打印头11的制造方法中的喷嘴板17的制造过程的第一步至第三步。
图13描绘了在基于第七实施例的打印头11的制造方法中的喷嘴板17的制造过程的第四步和第五步。
如图12所示，在第一步中，与墨腔12(参见图2)相对应的抗蚀图形34和喷嘴18(参见图2)形成在半导体基底15上，该半导体基底15具有通过沉积形成的加热元件13。为了形成抗蚀图形34，首先在半导体基底15上形成由光敏树脂构成的抗蚀层。然后，使与墨腔12相对应的区域曝露于曝光的光中。其后，使与喷嘴18相对应的区域曝露于曝光的光中。最后，使抗蚀层显影。结果，形成通过图12中的第一步示出的凸起抗蚀图形34。
在随后的第二步中，使用光敏树脂围绕抗蚀图形34在半导体基底15上形成喷嘴形成层37。也就是说，将负性抗蚀剂(negative resist)通过使用旋涂方法施加到半导体基底15上，以便形成喷嘴形成层37。喷嘴形成层37构成液体喷射构件的一部分。光敏树脂可以为能够与光引发剂混合的或者能够被其本身固化的任何类型的树脂。光敏树脂的实例包括环氧树脂、丙烯酸树脂、酚醛清漆树脂和苯乙烯树脂。另外也可以使用能够被电子束或辐射线固化的树脂。
在随后的第三步中，在喷嘴形成层37和抗蚀图形34上形成由光敏树脂构成的凹陷形成层38。凹陷形成层38集成到喷嘴形成层37内，以便用作液体喷射构件。也就是说，如在第二步中那样，通过利用旋涂方法将负性抗蚀剂施加到喷嘴形成层37和抗蚀图形34，以便形成凹陷形成层38。因此，在第七实施例中，由于凹陷形成层38集成到喷嘴形成层37内以便形成液体喷射构件，因此喷嘴板17(参见图10)并不独立，尽管在第四实施例中喷嘴板17是独立的。
在示于图13的第四步中，使凹陷形成层38曝露于曝光的光并显影，以形成凹陷19。也就是说，对用作凹陷19的区域进行散焦曝光，并使曝光区域显影。由于凹陷形成层38为负性抗蚀剂，在曝光期间使用仅覆盖用于凹陷19的区域的掩膜。这时，为了形成底角19a的圆形形状，进行曝光使得底角19a背离聚焦面。
最后，在第五步中，使抗蚀图形34溶解并移除，以便在喷嘴形成层37内形成墨腔12和喷嘴18。结果，如图13的第五步所示，在具有通过沉积形成的加热元件13的半导体基底15上，凹陷形成层38集成到喷嘴形成层37内。由此，制造了墨腔12、喷嘴18和凹陷19直接形成在其中的打印头11。另外，通过进一步对凹陷形成层38进行加热以使其流化，能够增大圆形底角19a的曲率。
在已经示出并描述了本发明的实施例和应用的同时，本领域技术人员应当清楚，在不脱离本发明此处的概念的情况下，比上述更多的改进是可能的。例如，下面的改进是可能的(1)基于上述实施例的打印头11适用于喷墨打印机。但是，液体喷射头并不局限于这种应用。例如，除了墨，本发明的实施例可适用于喷射各种类型液体的液体喷射头。
(2)尽管基于上述实施例的打印头11包括两个分离部分的加热元件13，加热元件13并不必须物理上分离为多个部分。也就是说，可以使用能够在气泡产生区域(表面区域)上分化能量分布的一个基座。例如，可以使用对气泡产生区域不均匀加热并且能够在每个区域内对用于使墨沸腾的能量进行控制的单个加热元件。
(3)尽管基于上述实施例的打印头11采用了利用加热元件13的热力方法，但是也可以使用除了加热元件13以外的加热元件。另外，能够将本发明用于静电喷射方法，其中通过振动板的弹性力来喷射墨滴。弹性力这样产生在振动板的下方设置两个电极，并且在振动板和电极之间具有空气层；将电压施加到两个电极上，以便使振动板弯曲；并然后释放静电力，以使振动板返回到原始状态。另外，能够将本发明用于压电方法，其中通过利用压电效应使层压在压电元件上的振动板变形来喷射墨滴，该压电元件在该叠片任一侧具有电极。
(4)能够将基于上述实施例的打印头11用作并行喷墨打印机或者串行喷墨打印机，在并行喷墨打印机中，沿记录介质的宽度方向设置多个头，以形成具有打印宽度的并行头，在串行喷墨打印机中，头沿记录介质的宽度方向移动，以进行打印操作。
(5)可以将基于上述实施例的打印头11用作彩色喷墨打印机或黑白喷墨打印机。但是，在彩色喷墨打印机的情况下，打印头11包括避免不同颜色的墨彼此混合的机构是可取的。
本发明包括与在2005年1月12日向日本专利局提交的日本专利申请JP2005-004606相关的主题，其全部内容在此引为参考。
权利要求
1.一种液体喷射头，包括液体腔，其构造为容纳将要从喷嘴喷出的液体；包括该喷嘴的液体喷射构件；以及能量产生元件，其构造为将能量提供到容纳在该液体腔内的该液体，利用该能量产生元件，从该喷嘴将容纳在该液体腔内的该液体喷射为液滴；其中，在围绕该喷嘴的该液体喷射构件的表面上形成凹陷，使得该凹陷的开口具有大于该喷嘴的开口的宽度的宽度，并且该喷嘴设置在该凹陷的底部，并且其中该凹陷的底角的内角大于90度。
2.根据权利要求1的液体喷射头，其中该凹陷的底角具有弯曲表面。
3.根据权利要求1的液体喷射头，其中该凹陷的底角具有倾斜的表面。
4.根据权利要求1的液体喷射头，其中对包括有该凹陷的该液体喷射构件的表面进行防水加工处理。
5.一种液体喷射装置，包括液体喷射头，其包括具有喷嘴的液体喷射构件，该液体喷射头利用能量产生元件从该喷嘴将容纳在液体腔内的液体喷射为液滴，该液体喷射头将该液滴喷射并沉积到记录介质上，以在该记录介质上打印图像；其中，在围绕该喷嘴的该液体喷射头的该液体喷射构件的表面上形成凹陷，使得该凹陷的开口具有大于该喷嘴的开口的宽度的宽度，并且将该喷嘴设置在该凹陷的底部，并且其中该凹陷的底角的内角大于90度，并且其中在喷射了该液滴之后，从该液体喷射头喷射为液滴并沉积到该凹陷的内部上的该液体返回到该喷嘴。
6.根据权利要求5的液体喷射装置，其中，在形成于该液体喷射头的该液体喷射构件上的该凹陷内的该液体通过低于大气压力的压力作用返回到该喷嘴。
7.根据权利要求5的液体喷射装置，其中通过控制将该液体喷射头的该能量产生元件产生的能量提供到该液体的方式，使来自该喷嘴的该液滴的喷射方向偏转。
8.一种用于制造液体喷射头的方法，该液体喷射头包括液体腔，该液体腔构造为容纳将要从喷嘴喷出的液体；液体喷射构件，该液体喷射构件包括该喷嘴和围绕该喷嘴形成的凹陷；以及能量产生元件，该能量产生元件构造为将能量提供到容纳在该液体腔内的该液体，并且构造为从该喷嘴将容纳在该液体腔内的该液体喷射为液滴；其中该喷嘴设置在该凹陷的底部，并且该凹陷的底角的内角大于90度，并且该方法包括步骤(a)在母模上形成与该凹陷相对应的抗蚀图形；(b)在该抗蚀图形上以及该母模的除了与在该抗蚀图形内的该喷嘴相对应的区域形成电铸层，以形成包括该喷嘴的该电铸层；(c)通过将该抗蚀图形移除，在该电铸层上形成该凹陷；(d)通过将该电铸层从该母模剥离，形成包括该喷嘴和该凹陷的该液体喷射构件；以及(e)将该液体喷射构件接合到基底，在该基底上设置了该能量产生元件，并且液体腔形成构件位于该基底和该能量产生元件之间。
9.根据权利要求8的用于制造液体喷射头的方法，其中，在步骤(a)中，使在母模上形成的由光敏树脂构成的抗蚀层曝露于曝光的光并显影，以形成与该凹陷相对应的该抗蚀图形。
10.根据权利要求8的用于制造液体喷射头的方法，其中，在步骤(a)中，对形成在该母模上的由光敏树脂构成的抗蚀层进行刻蚀，以形成与该凹陷相对应的该抗蚀图形。
11.一种用于制造液体喷射头的方法，该液体喷射头包括液体腔，该液体腔构造为容纳将要从喷嘴喷出的液体；液体喷射构件，该液体喷射构件包括该喷嘴和围绕该喷嘴形成的凹陷；以及能量产生元件，该能量产生元件构造为将能量提供到容纳在该液体腔内的该液体，并且构造为从该喷嘴将容纳在该液体腔内的该液体喷射为液滴；其中该喷嘴设置在该凹陷的底部，并且该凹陷的底角的内角大于90度，并且该方法包括步骤(a)在基底上形成与该液体腔和该喷嘴相对应的抗蚀图形，该能量产生元件设置在该基底上；(b)在该基底上围绕该抗蚀图形形成喷嘴形成层，该喷嘴形成层由光敏树脂构成并且形成该液体喷射构件的一部分；(c)在该喷嘴形成层和该抗蚀图形上形成凹陷形成层，该凹陷形成层由光敏树脂构成，并且与该喷嘴形成层一起整体形成该液体喷射构件；(d)通过使该凹陷形成层曝露于曝光的光并使该凹陷形成层显影，形成该凹陷；以及(e)通过将该抗蚀图形移除，在该喷嘴形成层内形成该液体腔和该喷嘴。
12.根据权利要求11的用于制造液体喷射头的方法，其中，在步骤(a)中，使形成在该基底上由光敏树脂构成的抗蚀层曝露于曝光的光并显影，以形成与该液体腔和该喷嘴相对应的该抗蚀图形。
13.根据权利要求11的用于制造液体喷射头的方法，其中，在步骤(a)中，在该基底上形成由光敏树脂构成的抗蚀层，使与该液体腔相对应的该抗蚀层的区域曝露于曝光的光，并使与该喷嘴相对应的该抗蚀层的区域曝露于曝光的光，并且显影，以便形成与该液体腔和该喷嘴相对应的该抗蚀图形。
全文摘要
一种液体喷射头，包括液体腔，其构造为容纳将要从喷嘴喷出的液体；包括该喷嘴的液体喷射构件；以及能量产生元件，其构造为将能量提供到容纳在该液体腔内的该液体。该能量产生元件从该喷嘴将容纳在该液体腔内的该液体喷射为液滴。围绕该喷嘴在该液体喷射构件的表面上形成凹陷，使得该凹陷的开口具有大于该喷嘴的开口的宽度的宽度，并且该喷嘴设置在该凹陷的底部。将该凹陷的底角的内角确定为大于90度。
文档编号B41J2/04GK1814448SQ200610004298
公开日2006年8月9日 申请日期2006年1月12日 优先权日2005年1月12日
发明者冨田学, 牛滨五轮男, 萱场慎二, 江口武夫 申请人:索尼株式会社