发明名称 流体喷射装置及其制造方法
摘要 一种诸如用于一个喷墨型列印机或相类物而用以增加喷嘴密度及改善制造工程的效率之流体制造装置及其制造方法。一个贯穿孔(15)被提供在一玻璃基板(18)中以形成吐出口(14),一个第二矽基板(19)被直接接合至该玻璃基板(18)。该第一矽基板(17)被蚀刻以形成一个压力室(12)、流路(13)及流体供给口(16),且被直接接合至该玻璃基板(18)。具有传导性的压电薄膜(11)、弹性体(20)被接合于覆盖该压力室(12)之第一基板。
申请公布号 TW473436 申请公布日期 2002.01.21
申请号 TW088110235 申请日期 1999.06.22
申请人 松下电器产业股份有限公司 发明人 三木胜政;巾谷将也;神野伊策;高山良一;野村幸治
分类号 B41J2/015;B41J2/16 主分类号 B41J2/015
代理机构 代理人 恽轶群 台北巿南京东路三段二四八号七楼;陈文郎 台北巿南京东路三段二四八号七楼
主权项 1.一种流体喷射装置,包含有: 至少一个压力室,系分别分割成个别之状态; 流路,系导通于该压力室; 吐出口,系导通于该压力室;及 压力产生部,系覆盖该压力室之一方之面的、由压 电材料与弹性体材料之层合体所成。 其中该压力室、该流路及该吐出口由一个结构所 界定,该结构包含至少一个层合于至少一个平面玻 璃基板之平面矽基板。2.如申请专利范围第1项之 流体喷射装置,其中该压电材料具有一个不大于7 m之厚度,且该弹性材料具有一个等于或小于该 压电材料之厚度。3.如申请专利范围第1项之流体 喷射装置,其中该压电材料系被分割成之间具有分 割部位之区域,每个区域与一个个室对应,且具有 一个至少被配置在该等分割部位上之树脂材料层 。4.如申请专利范围第2项之流体喷射装置,其中该 弹性体包含一个金属材料。5.如申请专利范围第1 项之流体喷射装置,其中该压电材料包含PbZrx Ti1-xO3。6.如申请专利范围第4项之流体喷射装置, 其中该矽基板与玻璃基板被直接接合于另一个。7 .如申请专利范围第1项之流体喷射装置,其中该流 路具有一个约该吐出口的横截面面积的0.5之1.5倍 大之横截面面积。8.如申请专利范围第1项之流体 喷射装置,其中该流路具有一个向该吐出口推拔之 渐减的推拔之横截面面积。9.如申请专利范围第1 项之流体喷射装置,其中该吐出口从宽的一端推拔 渐减而导通该压力室至窄的一端。10.如申请专利 范围第1项之流体喷射装置,其中该层合结构包含: 一个第一基板,具有一个用于该压力室的贯穿孔及 一个用于供给口之贯穿孔; 一个接合于该第一基板之第二基板;及 一个接合于该第二基板之第三基板。11.如申请专 利范围第10项之流体喷射装置,其中该第三基板具 有一个不大于50m之厚度。12.如申请专利范围第 10项之流体喷射装置,其中该第一基板包含一个矽 单晶基板,该第二基板包含一个玻璃基板;且该第 三基板包含玻璃基板或矽单晶基板之一。13.如申 请专利范围第10项之流体喷射装置,其中: 该流路包含一个在该第一基板内之沟,其部份导通 用于该压力室的贯穿孔及用于该供给口之贯穿孔; 该吐出口包含一个在该第二基板内之推拔贯穿孔, 该推拔从接触该第一基板之宽的一端推拔渐减至 接触该第三基板之窄的一端。14.如申请专利范围 第13项之流体喷射装置,其中在第三基板内而用于 该吐出口之贯穿孔被大致与在第二基板内的推拔 贯穿孔之窄端的中心对准,在第三基板内的该贯穿 孔具有一个小于在第二基板内的推拔贯穿孔之窄 端直径之直径。15.如申请专利范围第14项之流体 喷射装置,其中该第三基板具有一个约不大于50m 之厚度,且该第二基板具有一个约小于0.8mm之厚度, 在一个包含约1.2至1.9倍(rg-rs)之厚度范围内,其中rg 是在第二基板内的推拔贯穿孔之宽端直径且rs是 在第二基板内的推拔贯穿孔之窄端直径。16.如申 请专利范围第10项之流体喷射装置,其中: 该流路包含一个在该第一基板内之贯穿孔; 该吐出口包含一个在该第二基板内而从接触第一 基板的宽端推拔渐减至接触第三基板的窄端之贯 穿孔,及一个在第三基板内之贯穿孔; 该装置进一步包含一个接合于第一基板之第四基 板,且其中具有一个用于压力室的贯穿孔及一个用 于流路之沟。17.如申请专利范围第10项之流体喷 射装置,其中该第一基板包含一个矽单晶基板,该 第二基板包含一个玻璃基板;且该第三基板及第四 基板之每包含玻璃基板或矽单晶基板之一。18.如 申请专利范围第16项之流体喷射装置,其中在第三 基板内而用于该吐出口之贯穿孔被大致与在第二 基板内的推拔贯穿孔之窄端的中心对准,在第三基 板内的该贯穿孔具有一个小于在第二基板内的推 拔贯穿孔之窄端直径之直径。19.如申请专利范围 第18项之流体喷射装置,其中该第三基板具有一个 约不大于50m之厚度,且该第二基板具有一个约小 于0.8mm之厚度位一个包含约1.2至1.9倍(rg-rs)之厚度 范围内,其中rg是形成在第二基板内的推拔贯穿孔 之宽端直径且rs是在第二基板内的推拔贯穿孔之 窄端直径。20.如申请专利范围第10项之流体喷射 装置,其中该吐出口包含一个在该第一基板内之沟 ,其部份导通用于该压力室的贯穿孔,且该流路包 含一个在该第二基板间之贯穿部位。21.如申请专 利范围第20项之流体喷射装置,其中该流路进一步 包含该贯穿部位,用于在该第二基板内被对准之流 路,且部份导通于用于压力室的贯穿孔及用于在该 第一基板上的供给口之贯穿孔。22.如申请专利范 围第20项之流体喷射装置,其中用于流路之沟被定 置在该第一基板之一边缘上。23.一种制造流体喷 射装置之方法,包含至少一个从其他压力室个别分 割之压力室;一个导通该压力室之流路;一个导通 该压力室之吐出口;及一个压力产生部位,包含一 个由压电材料及弹性体所制成之层合体,该压力产 生部位覆盖该压力室之一表面;该压力室、该流路 及该吐出口由一个包含至少一个接合于至少一个 平面玻璃基板的平面矽基板之结构所界定,该加工 之步骤包含: (a1)在第一基板形成压力室用贯穿孔及供给口用贯 穿孔; (b)接合该第一基板至一个第二基板; (c)接合该第二基板至一个第三基板;及 (d)以该压力产生部位来覆盖用于压力室之贯穿孔 。24.如申请专利范围第23项之方法,其步骤进一步 包含: (a2)在该第一基板内形成该流路,该流路包含一个 部分导通用于该压力室的贯穿孔及用于供给口的 贯穿孔之沟; (e)在该第二基板内形成一个贯穿孔,该贯穿孔从接 触于该第一基板的宽端推拔渐减至接触于该第三 基板的窄端; (f)在该第三基板内形成吐出口用之贯穿孔。25.如 申请专利范围第24项之方法,其中步骤(a1)在步骤(a2 )及步骤(b)之后进行。26.如申请专利范围第23项之 方法,其步骤进一步包含: (a3)在该第一基板内形成一个流路用之贯穿孔; (e)在该第二基板内形成一个贯穿孔,该贯穿孔从接 触于该第一基板的宽端推拔渐减至接触于该第三 基板的窄端; (f)在该第三基板内形成一个吐出口用之贯穿孔; (g)在该第四基板内形成一个压力室用之贯穿孔;及 (h)藉由接合该等第一基板与第四基板而形成一个 流路用之沟。27.如申请专利范围第26项之方法,其 中步骤(a1)及步骤(a3)在步骤(e)及步骤(b)之后被进 行。28.如申请专利范围第24项之方法,其中步骤(f) 在步骤(e)及步骤(c)之后被进行。29.如申请专利范 围第26项之方法,其中步骤(f)在步骤(e)及步骤(c)之 后被进行。30.如申请专利范围第24项之方法,其中 步骤(e)及步骤(f)在步骤(c)之后被进行。31.如申请 专利范围第26项之方法,其中步骤(e)及步骤(f)在步 骤(c)之后被进行。32.如申请专利范围第24项之方 法,其中步骤(c)在步骤(e)及任意步骤(f)被进行,该 方法进一步包含藉由研磨使该第三基板的至少一 部位变薄,该变薄部位与第二基板上的贯穿孔位置 对准。33.如申利范围第26项之方法,其中步骤(c)在 步骤(e)及任意步骤(f)后被进行,该方法进一步包含 藉由研磨使该第三基板的至少一部位变薄,该变薄 部位与第二基板上的贯穿孔位置对准。34.如申请 专利范围第24项之方法,其系包含: 在该步骤(f)中,形成用于在该第三基板上的吐出口 之贯穿孔,该贯穿孔具有一个小于在该第二基板上 的推拔贯穿孔窄端直径之直径;及 在该步骤(c)中,使该第三基板上之吐出口用贯穿孔 位置于该第二基板上的贯穿孔径之狭窄侧之大致 中央部对准。35.如申请专利范围第26项之方法,其 系包含: 在该步骤(f)中,形成用于在该第三基板上的吐出口 之贯穿孔,该贯穿孔具有一个小于在该第二基板上 的推拔贯穿孔窄端直径之直径;及 在该步骤(c)中,使该第三基板上之吐出口用贯穿孔 位置于该第二基板上的贯穿孔径之狭窄侧之大致 中央部对准。36.如申请专利范围第24项之方法,其 中该第三基板具有一个不大于50m的厚度且该第 二基板具有一个约小于 0.8mm的厚度,在一个包含约1.2至 1.9倍参数(rg-rs)之范围内,其中rg是被形成在第二基 板上的推拔贯穿孔宽端之直径,及rs是被形成在第 二基板上的推拔贯穿孔窄端之直径。37.如申请专 利范围第26项之方法,其中该第三基板具有一个不 大于50m的厚度且该第二基板具有一个约小于 0.8mm的厚度,具有一个包含约1.2至1.9倍参数(rg-rs)之 范围内,其中rg是被形成在第二基板上的推拔贯穿 孔宽端之直径,及rs是被形成在第二基板上的推拔 贯穿孔窄端之直径。38.如申请专利范围第23项之 方法,其进一步包含步骤为: (a4)在第一基板内形成吐出口用之沟俾其一部分导 通于该压力室用之贯穿孔;及 (i)在该第二基板内形成流路用之贯穿部位。39.如 申请专利范围第38项之方法,其包含藉由接合该第 一基板至该第二基板而形成流路,因此在该第一基 板上用于压力室之贯穿孔及用于供给口之贯穿孔 与在该第二基板上用于流路之贯穿部位对准及部 份导通。40.如申请专利范围第38项之方法,其包含 在步骤(a4)中形成用于吐出口之沟在该第一基板之 一边缘上。41.如申请专利范围第38项之方法,其包 含: 在该第一基板上形成一个凹型部份; 横向该凹型部份形成用于吐出口之沟; 在一正交于用于吐出口的沟之垂直方向形成一个 开口部;及 沿着不接触该开口部的凹型部份来切断第一基板 。42.如申请专利范围第41项之方法,其进一步包含 在一正交于用于吐出口的沟之垂直方向切断第一 基板。43.如申请专利范围第24项之方法,其包含以 一个的吐出口的横截面面积0.5至1.5倍大的横截面 面积来形成该流路。44.如申请专利范围第26项之 方法,其包含以一个的吐出口的横截面面积0.5至1.5 倍大的构截面面积来形成该流路。45.如申请专利 范围第38项之方法,其包含以一个的吐出口的横截 面面积0.5至1.5倍大的横截面面积来形成该流路。 46.如申请专利范围第24项之方法,其包含在具有一 个向该吐出口推拔的横截面面积之步骤(a2)内形成 该流路。47.如申请专利范围第26项之方法,其包含 在具有一个向该吐出口推拔的构截面面积之步骤( a3)内形成该流路。48.如申请专利范围第38项之方 法,其包含在具有一个向该吐出口推拔的横截面面 积之步骤(i)内形成该流路。49.如申请专利范围第 24项之方法,其中接合步骤(b)及(c)包含直接接合。 50.如申请专利范围第26项之方法,其中接合步骤(b) 及(c)及(h)包含直接接合。51.如申请专利范围第38 项之方法,其中接合步骤(b)及(c)包含直接接合。52. 如申请专利范围第24项之方法,其中在该等基板上 形成特征之步骤包含在该等矽基板之至少一个上 执行至少一个活性离子蚀刻步骤,及在该等玻璃基 板的至少一个上执行至少一个喷砂步骤。53.如申 请专利范围第26项之方法,其中在该等基板上形成 特征之步骤包含在该等矽基板之至少一个上执行 至少一个活性离子蚀刻步骤,及在该等玻璃基板的 至少一个上执行至少一个喷砂步骤。54.如申请专 利范围第38项之方法,其中在该等基板上形成特征 之步骤包含在该等矽基板之至少一个上执行至少 一个活性离子蚀刻步骤,及在该等玻璃基板的至少 一个上执行至少一个喷砂步骤。图式简单说明: 第1图系本发明第一实施形态中之流体喷射装置的 断面斜视图; 第2A-2E图,系该压电薄膜之制造工程图; 第3A-3E图,系该矽基板加工之制造工程图; 第4A-4E图,系该吐出口形成之制造工程图; 第5A-5D图,系该流体喷射装置之制造工程图; 第6A-6F图,系矽基板加工之其他制造工程图; 第7A-7D图,系吐出口形成之其他制造工程图; 第8图系本发明第二实施形态中之流体喷射装置的 断面斜视图; 第9A-9E图,系该矽基板加工之制造工程图; 第10A-10F图,系该流体喷射装置之制造工程图; 第11图为一断面斜视图,显示习知流体喷射装置之 构成; 第12图系本发明第一实施形态的、已加工之矽基 板之平面图; 第13A-13E图为一制造工程图,显示该矽基板及玻璃 基板之加工顺序; 第14A-14E图为一制造工程图,显示该矽基板及玻璃 基板之其他加工顺序; 第15A及15B图系显示个别根据本发明第二实施例的 矽基板所加工之横截面图及平面图。
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