專利名稱：用于壓電噴墨打印機(jī)的新型電極排列形式的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及噴墨打印機(jī)，更具體說，涉及用于壓電噴墨打印機(jī)頭的新型電極排列形式。
背景技術(shù)：
當(dāng)電場(chǎng)施加于壓電材料或合成物上時(shí)，電場(chǎng)將改變它的尺寸。在壓電式按需噴滴的噴墨打印機(jī)中，當(dāng)利用壓電傳感器或致動(dòng)器使墨腔的薄壁變形時(shí)，將造成墨腔中壓力的變化，并導(dǎo)致形成墨滴和墨滴從小孔中噴出。
到目前為止，在獲得高清晰度壓電式打印頭方面的困難之一是如何限制打印頭的大小。打印頭的大小與壓電傳感器的大小直接相關(guān)。為獲得足夠的墨液排出量，需要比較大的傳感器，但是，這與為獲得必要的打印質(zhì)量和密度(即，清晰度)而必須在一個(gè)較小的區(qū)域內(nèi)安排大量傳感器是不相符的。
另一個(gè)困難在于設(shè)計(jì)一種能提供足夠墨液排出量的致動(dòng)器，以在合理外加電壓條件下噴出墨滴。
在努力解決上述困難中所采用的一種方法是將壓電棒或其他結(jié)構(gòu)的一端貼至形成墨腔一壁的可變形薄膜上。當(dāng)施加電信號(hào)時(shí)，壓電材料被激發(fā)至導(dǎo)致其擴(kuò)張并推動(dòng)薄膜導(dǎo)致墨腔體積變化的“直接模式”。墨腔體積的變化造成墨滴的形成，隨后，墨滴通過小孔噴出至紙頁上。
直接模式有二種主要類型。第一種通常稱為“D31模式”。在D31模式中，壓電傳感器的變形方向與壓電材料的極化和所施加的電場(chǎng)相垂直。一般來說，運(yùn)行在D31模式中的壓電傳感器是以陣列形式彼此平行排列的，電極則布置在每個(gè)個(gè)體傳感器之間。當(dāng)每單位施加于每個(gè)個(gè)體傳感器電壓的位移比較大時(shí)，墨腔薄膜的總位移局限于每個(gè)個(gè)體傳感器的位移量。換言之，每個(gè)個(gè)體傳感器的位移是相互平行的，并沒有位移的累積。其結(jié)果是，必須有大量的個(gè)體傳感器元件和相應(yīng)很大的打印頭才能獲得高清晰度的打印效果。
另一種直接模式通常稱之為“D33模式”。在D33模式中，壓電傳感器的變形方向與壓電材料的極化和所施加的電場(chǎng)相平行。在D33模式中，可以將多個(gè)壓電層堆疊起來以得到累積的位移。
與D33模式相伴的一個(gè)困難是如何精確控制每個(gè)個(gè)體打印致動(dòng)器以實(shí)現(xiàn)按需噴滴打印。為控制這些致動(dòng)器，必須將它們連接至一控制信號(hào)。在致動(dòng)器電極處于暴露的外表面上時(shí)，連接比較簡(jiǎn)單。然而，為獲得高清晰度，則必須將許多致動(dòng)器布置成一個(gè)緊密相間的陣列。在這種布置中，要接觸到內(nèi)部的電極則往往是困難的。這樣，即使是只用平行的二列致動(dòng)器，也至少會(huì)有不容易接觸到的二個(gè)內(nèi)部電極表面。
因此，需要有一種壓電打印頭，它能以小的或緊湊的組件形式提供高清晰度的打印效果。希望是，這種壓電打印頭被構(gòu)造成具有容易接觸(即，連接)到的電極，以控制打印頭的運(yùn)轉(zhuǎn)。
也還需要有一種制造壓電打印頭的方法，它可以使制造一種在有限區(qū)域內(nèi)包含大量傳感器，能容易達(dá)到高清晰度打印要求的打印頭變得更為方便。

發(fā)明內(nèi)容
壓電打印頭包括一個(gè)平行于第二壓電致動(dòng)器布置的第一壓電致動(dòng)器，該第一和第二致動(dòng)器具有一個(gè)布置在它們之間的共有內(nèi)電極。第一控制電極布置在第一壓電致動(dòng)器的一個(gè)外側(cè)表面上，第二控制電極布置在第二壓電致動(dòng)器的一個(gè)外側(cè)表面上。
該壓電致動(dòng)器是用單個(gè)陶瓷塊材制造的，該塊材有一個(gè)布置在壓電和導(dǎo)電層相互交替的多層結(jié)構(gòu)下面的陶瓷基底。充有正電荷的電極布置在壓電致動(dòng)器的第一表面上，充有負(fù)電荷的電極布置在壓電致動(dòng)器的第二表面上。在一個(gè)實(shí)施例中，控制電路是穿過塊材基底中的導(dǎo)電通道與電極連接的。
本發(fā)明還仔細(xì)考慮了一種制造壓電打印頭的方法。這種方法包括提供一個(gè)具有布置在陶瓷基底上的壓電層的塊材，在壓電層中嵌入金屬膠形式的電極要多個(gè)步驟。壓電層被分割成小塊以形成第一列壓電致動(dòng)器和第二列壓電致動(dòng)器，第二列壓電致動(dòng)器布置在一平行排中的第一列的鄰近處。每一列都有一個(gè)內(nèi)表面和一個(gè)外表面。公共電極形成于內(nèi)表面上，而充以相反電荷的電極則形成于外表面上，以公共電極作為接地極，而充以相反電荷的電極則與控制電路相連接。壓電層的外表面鍍有導(dǎo)電材料。陶瓷塊材被切割成一排壓電致動(dòng)器。
在一種優(yōu)選實(shí)施方案中，導(dǎo)電層以至少二種不同的，相互交替的排列形式布置。第一種排列形式的布置至少在第一縱向位置處限定一個(gè)第一間隙。第二種排列形式的布置至少在不同于第一縱向位置的第二縱向位置處限定一個(gè)第二間隙。第一種排列形式的導(dǎo)電層與第一控制電極電氣相連，第二種排列形式的導(dǎo)電層與第二控制電極電氣相連。
本發(fā)明還仔細(xì)考慮了制造一種壓電打印頭的方法，它包括提供一個(gè)具有布置在分層壓電結(jié)構(gòu)下面的陶瓷基底的陶瓷塊材，該分層結(jié)構(gòu)中在二個(gè)相繼壓電層之間嵌入有導(dǎo)電層，以及切割壓電結(jié)構(gòu)以暴露導(dǎo)電層等多個(gè)步驟。壓電結(jié)構(gòu)鍍金金屬以形成與導(dǎo)電層接觸的第一電極和第二電極。該方法包括切割壓電結(jié)構(gòu)以形成一排個(gè)體致動(dòng)器，和把導(dǎo)電通道切割進(jìn)塊材基底的步驟?？刂齐娐吠ㄟ^導(dǎo)電通道與電極相連接。
在一種優(yōu)選方法中，第一小塊以第一預(yù)定深度形成于壓電層中，第二小塊平行于第一小塊形成于壓電層中。第二小塊以不同于第一預(yù)定深度的第二預(yù)定深度形成。第一和第二小塊限定了壓電致動(dòng)器的一個(gè)列。該致動(dòng)器列具有一個(gè)內(nèi)表面和一個(gè)外表面，共有電極在內(nèi)表面上，而充以相反電荷的電極則在外表面上。
該方法還包括在壓電層的外表面上鍍以導(dǎo)電材料和以形成壓電致動(dòng)器陣列的第一和第二預(yù)定深度之間的第三預(yù)定深度，沿上述切割方向的橫向方向切割陶瓷塊。
本發(fā)明還仔細(xì)考慮了一種控制壓電致動(dòng)器的方法，它包括穿過布置在致動(dòng)器下面的導(dǎo)電通道將控制電路與壓電致動(dòng)器相連接和從控制電路向壓電致動(dòng)器傳送信號(hào)等多個(gè)步驟。信號(hào)通過導(dǎo)電通道傳送到與致動(dòng)器接觸的控制電極上。
通過如下詳細(xì)說明，附圖和所附的權(quán)利要求書，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，本發(fā)明的其他特色和優(yōu)點(diǎn)將成為明顯的。


在研究了下述詳細(xì)說明和附圖后，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，本發(fā)明的益處和優(yōu)點(diǎn)將更為明顯，其中圖1A和圖1B分別給出了用來形成壓電打印頭的陶瓷原始?jí)K材的頂視圖和剖面圖和按照本發(fā)明的原則制造打印頭的方法；圖2A和圖2B分別展示了第一切割步驟后的陶瓷塊材的頂視圖和剖面圖；圖3A和圖3B分別展示了陶瓷塊材被鍍以導(dǎo)電金屬涂層后的頂視圖和剖面圖；圖4A和圖4B分別展示的是在各致動(dòng)列中完成了將各電極分隔開的淺切口后，陶瓷塊材的頂視圖和剖面圖；圖5展示的是在完成了沿淺切口的橫向方向的附加切口后的陶瓷塊材的頂視圖，這些橫向切口將致動(dòng)列與支撐列相隔開；圖6給出了分隔出各個(gè)個(gè)體致動(dòng)器后的陶瓷塊材的頂視圖；圖7是示意地展示打印頭致動(dòng)器陣列的透視圖；圖8是打印頭的一個(gè)剖面圖；圖9說明打印頭組合件，同時(shí)示出了獨(dú)立的噴口板；圖10給出具有一體化噴口板的打印頭組合件；圖11是電極和連接排列形成的一個(gè)實(shí)施例的示意性剖面圖，其中，電極接觸是從壓電致動(dòng)器的一側(cè)實(shí)現(xiàn)的；圖12是電極和連接排列形式的另一個(gè)實(shí)施例的示意性剖面圖，其中，電極接觸是從壓電致動(dòng)器的底部實(shí)現(xiàn)的。
具體實(shí)施例方式
雖然本發(fā)明可以有各種實(shí)施例，但在附圖中所示并在此后將予以說明的幾種具體實(shí)施例和方法的本公開內(nèi)容應(yīng)理解為是作為本發(fā)明的示例，而決無將本發(fā)明限制于所展示和說明的具體實(shí)施方案和方法的意圖。
還應(yīng)理解的是，本說明書這一節(jié)的標(biāo)題，即“本發(fā)明的詳細(xì)說明”涉及美國專利和商標(biāo)局的一個(gè)要求，它并不意味著，不暗指，也不應(yīng)視為對(duì)在此處公開的主題內(nèi)容和本發(fā)明范圍的限制。
在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明所指的是一種具有可供D33直接模式矩陣所用的電極和接觸布置形式的壓電打印頭。
首先參照?qǐng)D，這里給出的是單一塊材陶瓷結(jié)構(gòu)2。該結(jié)構(gòu)2有一個(gè)布置在多層結(jié)構(gòu)6下面的陶瓷材料的基底4。多層結(jié)構(gòu)6由壓電材料8形成，壓電材料8中嵌入了具有在高溫下焙燒成的導(dǎo)電膠形式的導(dǎo)電層10。本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)理解和評(píng)價(jià)這種結(jié)構(gòu)的形成和焙燒此結(jié)構(gòu)所采用的溫度。
現(xiàn)在簡(jiǎn)要地參照?qǐng)D8和圖11-12，可以看到，導(dǎo)電層10是與壓電材料8互相插入的。層10以交錯(cuò)排列的形式插入在材料8中。就是說，有二種相互交替的不同層狀排列形式。在這種布置中，層10并不完全跨越材料8的橫向方向。例如，如圖1所示，層10a，c，e并不完全跨越材料8；相反，層10a，c，e的第一層都布置成形成一中央間隙，如圖中11a，c，e處所示.交錯(cuò)的或中間層10b，d是居中布置的(就是說，未延伸到材料8的兩端部)，每一層都在毗鄰層10b，d的兩側(cè)形成用11b，d標(biāo)志的間隙，這樣，就將各層面“交錯(cuò)”開了。形成這些間隙11a，b，c，d，e……的目的是，當(dāng)電極形成時(shí)，這些電極彼此間是電氣絕緣的，這將在以后予以說明。
研究過這些圖之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員很容易理解和贊賞的是，間隙11a，c，e處于用箭頭15標(biāo)示的第一縱向位置，間隙11b，d處于用箭頭17標(biāo)示的第二縱向位置，位置17不同于位置15。
現(xiàn)在參見圖2，可以看到，多層結(jié)構(gòu)6被切割開是為了將導(dǎo)電層10暴露出來。切割最好有一個(gè)第一深切口12，它穿過整個(gè)多層結(jié)構(gòu)6并進(jìn)入基底4的頂部表面。第二和第三切口14，16，相應(yīng)地，安排在深切口12的兩側(cè)。第二和第三切口14，16穿過多層結(jié)構(gòu)6的一部分，但不延伸至基底4中。這些切口12，14，16導(dǎo)致的結(jié)果是，形成了壓電材料8的二個(gè)明晰的列18和20，它們具有布置在深切口12兩側(cè)的嵌入式導(dǎo)電層10。
深切口12兩側(cè)并最靠近它的列18和20以后將稱為致動(dòng)列。相對(duì)于深切口12處于最外面的列24，26提供機(jī)械支撐。這二個(gè)列24，26以后將稱為支撐列。
現(xiàn)在參見圖3，可以看到，致動(dòng)器列18，20鍍有導(dǎo)電層22。沿每個(gè)致動(dòng)列18，20側(cè)表面的導(dǎo)電層22充當(dāng)?shù)谝浑姌O28和第二電極30的作用。最靠近深切口的電極，以后稱為內(nèi)電極28，29，分享共有的電荷。外電極30，31充有與內(nèi)電極28，29相反的電荷。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，內(nèi)電極28，29帶負(fù)電荷，它是用作接地的。外電極30，31充有正電荷。
現(xiàn)在參見圖4，可以看到，在每個(gè)致動(dòng)列18，20的頂部表面上隨后又形成了淺切口32，33。這些淺切口32，33將每個(gè)致動(dòng)列的內(nèi)電極和外電極間隔開。
在圖5中可以看到，此后又加工了二個(gè)附加切口34，36，它們是橫向的，并且最好垂直于以前的那些切口。這些橫向切口34，36是在靠近塊材2的兩端38，40形成的，并延伸穿過致動(dòng)列18，20和支撐列24，26以在塊材2的兩端38，40處限定支撐柱42，44。
參見圖6，隨后，給塊材2加電，通常是將電壓施加于獨(dú)立的層狀電材料8和金屬部分10之間，使塊材2被極化。
仍參見圖6，可以看到，接下去是下一個(gè)分割步驟，在這一步驟中，憑借一般用49標(biāo)示的橫向切口，致動(dòng)列18，20被分割成若干致動(dòng)器單元46。那些平行排的個(gè)體致動(dòng)器的透視圖示于圖7中。在圖7中可以看到，致動(dòng)列18，20又被分割成布置成一些平行排的各個(gè)致動(dòng)器18a，b，c……和20a，b，c……。在這種布置中，支撐列24，26位于致動(dòng)器陣列的兩側(cè)，支撐柱42，44位于陣列的端部。
應(yīng)提醒注意的是，在分割步驟中，也就是在形成各個(gè)體致動(dòng)器中，各個(gè)致動(dòng)器之間的切口深度必須要精確控制。更具體說，橫向切口49應(yīng)較第二和第三切口14，16為深，但較深切口12為淺。這樣，由第二和第三切口14，16所限定的通道中的導(dǎo)電層22被切割，但由深切口12所限定的通道中的導(dǎo)電層22則不被切割。這樣，深切口12通道內(nèi)的導(dǎo)電層22形成為共有電極，而第二和第三切口14，16通道內(nèi)的導(dǎo)電層22則被“分割”而形成各個(gè)體致動(dòng)器18a，b，c，d……和20a，b，c，d……。
圖8中給出了打印頭配置的一個(gè)部面圖，圖中可以看到，第一壓電致動(dòng)器45布置為平行于第二致動(dòng)器47。致動(dòng)器45，47有一個(gè)布置于它們之間的公共內(nèi)電極48，第一控制電極50布置在第一壓電致動(dòng)器45的外側(cè)表面52上，第二控制電極54則布置在第二壓電致動(dòng)器47的外側(cè)表面56上。在一種優(yōu)選配置中，公共內(nèi)電極48是帶負(fù)電荷的，并作接地使用。如上所述，因?yàn)閷?dǎo)電層22在由深切口12所形成的通道內(nèi)并未被切割(在切成小塊期間)，所以內(nèi)電極48是一個(gè)公用的電極?？刂齐姌O50，54是帶正電荷的，并且可連接至控制電路。還如上面所述，因?yàn)閷?dǎo)電層22在第二和第三通道切口14，16內(nèi)是被切割的(在切成小塊期間)，所以控制或中央電極50，54每個(gè)都是單獨(dú)控制的。在此圖中，橫向切口49用虛線表示，為的是區(qū)別于深切口12和(較淺的)第二與第三切口14，16而更明晰和便于理解。
現(xiàn)在參見圖9，可以看到，已完成的打印頭還可包括一個(gè)柔性墨腔60，它也可稱為腔板。該示例性腔板60有一墨腔62和墨液集液腔64。腔板60和膜層66位于壓電致到器上面并與其相連接。當(dāng)控制電路將信號(hào)傳送至布置在特定小孔69下面的壓電致動(dòng)器時(shí)，墨液通過位于腔板60頂部的特定小孔69排出(見圖10)。在圖9中可以看到，小孔板68可以與腔板60相隔開，也可以如圖10中所示，與腔板60結(jié)合成一整體。
現(xiàn)在參見圖10，可以看到，帶一體化小孔板72的腔板70包括布置在壓電致動(dòng)器陣列76之上并與其相連的墨液集液腔74。聚合物68布置在每個(gè)致動(dòng)器76之間。致動(dòng)器76布置在基底板80之上。
現(xiàn)在參見圖11，可以看到，通過公共內(nèi)電極48的配置，打印頭空間得到節(jié)約，接觸致動(dòng)器45，47也變得簡(jiǎn)單。外電極50，54很容易從側(cè)面接觸到，以便與控制電路連接以提供控制致動(dòng)器的信號(hào)。
在另一個(gè)實(shí)施例中，如圖12所示，電極148，150，154是從15b標(biāo)志的底部而不是從側(cè)面觸及的。在這種配置中，通道158是切入陶瓷基底4中的。通道158利用，例如類似半導(dǎo)體加工工藝的網(wǎng)板印刷工藝充以金屬膠160，本領(lǐng)域技術(shù)人員都知道這種示例性網(wǎng)板印刷工藝。布置在基底4下面的信號(hào)引線162與將信號(hào)送至壓電層的導(dǎo)電通道158相連，也布置在基底4下面的公共接地引線164通過導(dǎo)電通道與致動(dòng)列的內(nèi)電極相連接。
本領(lǐng)域技術(shù)人員都知道，通道158可以在整個(gè)壓電致動(dòng)器制造過程中的各種不同時(shí)間和不同位置形成于基底4中。例如，基底材料4可以用復(fù)合層構(gòu)成，而通道158可以在層“建立”以形成基底4時(shí)在復(fù)合層中形成。或者，通道158也可以在已形成的基底4材料中“切”出來。本領(lǐng)域技術(shù)人員都能了解并評(píng)價(jià)形成通道158的其他各種屬于本發(fā)明范圍和精神的方法和技術(shù)。
這種底部接觸156方法可用于更為緊湊的設(shè)計(jì)和簡(jiǎn)化的加工。它還能提供更高打印密度的致動(dòng)器陣列的附加列。
在研究了這些圖和上述說明后可以理解，無論連接配置如何，層部分10a，10c，…形成了(或電氣連接至)電極50的一個(gè)部分，而層部分10b，10d…則形成了(或電氣連接至)電極48的一部分。此外，在參照?qǐng)D10后即可明白，墨滴從打印頭噴射出來的方向是由E處的箭頭標(biāo)明的。這樣，噴滴的方向E是與施加于壓電致動(dòng)器的電場(chǎng)方向平行的，因此，打印頭工作于D33模式。
從前面所述可以看出，在不偏離本發(fā)明創(chuàng)新概念的真實(shí)精神和范疇的前提下，可實(shí)現(xiàn)很多修改和變異?？梢岳斫猓@里并無限制于所展示的具體實(shí)施方案和方法的意圖或暗示。本公開內(nèi)容意在按照所附的權(quán)利要求書而涵蓋屬于本權(quán)利要求范圍內(nèi)的所有此類變形。
權(quán)利要求
1.一種壓電打印頭，包括—與第二壓電致動(dòng)器平行布置的第一壓電致動(dòng)器，該第一和第二壓電致動(dòng)器有一布置在它們之間的公共內(nèi)電極，一第一控制電極布置在該第一壓電致動(dòng)器的一個(gè)外表面上，一第二控制電極布置在該第二壓電致動(dòng)器的一個(gè)外表面上。
2.依照權(quán)利要求1的壓電打印頭，其中，公共內(nèi)電極是接地端。
3.依照權(quán)利要求2的壓電打印頭，其中，控制電極是與控制電路相連接的。
4.依照權(quán)利要求1的壓電打印頭，其中，第一壓電致動(dòng)器是由布置在一列的第一排壓電致動(dòng)器形成的，第二壓電致動(dòng)器是由第二排壓電致動(dòng)器形成的，該第一和第二排相互平行并分離開。
5.依照權(quán)利要求1的壓電打印頭，其中，第一和第二壓電致動(dòng)器是由多層結(jié)構(gòu)形成的。
6.依照權(quán)利要求5的壓電打印頭，其中，多層結(jié)構(gòu)是一種具有插入導(dǎo)電層的壓電材料。
7.依照權(quán)利要求6的壓電打印頭，其中，插入的導(dǎo)電層是相互平行并彼此分離開的。
8.依照權(quán)利要求6的壓電打印頭，其中，插入的導(dǎo)電層以至少二種不同的并相互交替的排列形式布置在壓電材料之中，其中，第一種排列形式布置成在第一縱向位置處限定至少一個(gè)第一間隙，其中的第二種排列形式布置成在不同于第一縱向位置的第二縱向位置處形成至少一個(gè)第二間隙，使得第一種排列形式的導(dǎo)電層與第一控制電極電氣相連，第二種排列形式的導(dǎo)電層與第二控制電極電氣相連。
9.一種壓電打印頭，包括由單塊陶瓷塊材料制造的壓電致動(dòng)器，該陶瓷塊有一個(gè)布置在有交替的壓電和導(dǎo)電層的多層結(jié)構(gòu)下面的陶瓷基底；一個(gè)布置在壓電致動(dòng)器的第一表面上的帶正電荷的電極和一個(gè)布置在壓電致動(dòng)器第二表面上的帶負(fù)電荷的電極；通過塊材基底中的導(dǎo)電通道與電極相連接的控制電路。
10.依照權(quán)利要求9的壓電打印頭，其中，壓電致動(dòng)器包括一排壓電致動(dòng)器。
11.依照權(quán)利要求9的壓電打印頭，其中，壓電致動(dòng)器是一個(gè)第一壓電致動(dòng)器并包括一個(gè)第二壓電致動(dòng)器，該第二壓電致動(dòng)器是由單塊陶瓷塊材制造的，該陶瓷塊具有一個(gè)布置在有交替的壓電和導(dǎo)電層的多層結(jié)構(gòu)下面的陶瓷基底，該第二壓電致動(dòng)器包括一個(gè)布置在其第一表面上的帶正電荷的電極和一個(gè)布置在其第二表面上的帶負(fù)電荷的電極，其中，第一和第二壓電致動(dòng)器的帶正電電荷的電極或帶負(fù)電荷的電極是公共電極。
12.依照權(quán)利要求9的壓電打印頭，其中，第一和第二壓電致動(dòng)器都是由布置在一列并限定第一和第二列的一排壓電致動(dòng)器形成的，其中，第一和第二列是相互平行并彼此分隔開的。
13.依照權(quán)利要求11的壓電打印頭，其中，公共電極是接地端。
14.依照權(quán)利要求9的壓電打印頭，其中，第一和第二壓電致動(dòng)器由多層結(jié)構(gòu)形成。
15.依照權(quán)利要求14的壓電打印頭，其中，多層結(jié)構(gòu)是具有插入導(dǎo)電層的壓電材料。
16.依照權(quán)利要求15的壓電打印頭，其中，插入的導(dǎo)電層是相互平行并彼此分隔開的。
17.依照權(quán)利要求16的壓電打印頭，其中，插入導(dǎo)電層以至少二種不同的，交替的排列形式布置在壓電材料內(nèi)，其中，第一種排列形式布置在第一縱向位置處限定至少一個(gè)第一間隙，其中的第二種排列形式布置成在不同于第一縱向位置的第二縱向位置處形成至少一個(gè)第二間隙，使得第一種排列形式的導(dǎo)電層與第一控制電極電氣相連，第二種排列形式的導(dǎo)電層與第二控制電極電氣相連。
18.一種制造壓電打印頭的方法，包括如下步驟提供一塊具有布置在陶瓷基底上的壓電層的塊材，該壓電層具有以金屬膠形式嵌入其中的層狀電極；在該壓電層中形成一個(gè)達(dá)到第一預(yù)定深度的第一小塊；在該壓電層中形成一個(gè)與第一小塊平行的第二小塊，該第二小塊的形成深度為不同于第一預(yù)定深度的第二預(yù)定深度，該第一和第二小塊限定了一列壓電致動(dòng)器，該致動(dòng)器列有一個(gè)內(nèi)表面和一個(gè)外表面，在內(nèi)表面上有一公共電極，在外表面上有一帶相反電荷的電極；給壓電層的外表面鍍以導(dǎo)電材料；沿上述切割方向的橫向方向?qū)⑻沾蓧K材切割至不同于前述第一和第二預(yù)定深度的第三深度，以形成一排壓電致動(dòng)器。
19.依照權(quán)利要求18的方法，包括以至少二種不同的，交替的排列形式在壓電材料中布置導(dǎo)電層的步驟，其中，第一種排列形式布置成在第一縱向位置處限定至少一個(gè)第一間隙，其中，第二種排列形式布置成在不同于第一縱向位置的第二縱向位置處形成至少一個(gè)第二間隙，使得第一種排列形式的導(dǎo)電層與公共電極電氣相連，第二種排列形式的導(dǎo)電層與帶相反電荷的電極電氣相連。
20.依照權(quán)利要求18的方法，包括將公共電極接地的步驟。
21.依照權(quán)利要求20的方法，包括將帶相反電荷的電極連接至控制電路的步驟。
22.依照權(quán)利要求18的方法，其中，第二預(yù)定深度小于第一預(yù)定深度。
23.依照權(quán)利要求18的方法，其中，第三預(yù)定深度小于第一預(yù)定深度。
24.依照權(quán)利要求23的方法，其中，第三預(yù)定深度介于第一和第二預(yù)定深度之間。
25.一種制造壓電打印頭的方法，包括如下步驟提供一塊陶瓷塊材，它有一個(gè)布置在層狀壓電結(jié)構(gòu)下面的陶瓷基底，該層狀結(jié)構(gòu)中有導(dǎo)電層嵌入在相繼壓電層之間；在第一切口處將壓電結(jié)構(gòu)切至第一深度，以暴露導(dǎo)電層中的若干層；在第二切口處將壓電結(jié)構(gòu)切至不同于第一深度的第二深度，以暴露導(dǎo)電層中的其他各層；給壓電結(jié)構(gòu)鍍以金屬，以形成與電極中的若干電極相連接的第一電極和與導(dǎo)電層中的其他各層相連接的第二電極；以不同于第一和第二深度的第三深度將壓電結(jié)構(gòu)切成小塊，以形成每個(gè)個(gè)體致動(dòng)器的一個(gè)陣列；在塊材的基底中形成導(dǎo)電通道；通過導(dǎo)電通道將控制電路連接至各電極。
26.依照權(quán)利要求25的方法，包括在壓電材料中形成導(dǎo)電層的步驟。
27.依照權(quán)利要求26的方法，包括在壓電材料中以二種不同排列方式形成導(dǎo)電層的步驟，其中，第一種排列形式布置成在第一縱向位置處限定至少一個(gè)第一間隙，其中，第二種排列形式布置成在不同于第一縱向位置的第二縱向位置處形成至少一個(gè)第二間隙，使得第一種排列形式的導(dǎo)電層與第一電極電氣相連，第二種排列形式的導(dǎo)電層與第二電極電氣相連。
28.依照權(quán)利要求25的方法，包括將第一或第二電極形成為公共電極的步驟。
29.依照權(quán)利要求28的方法，包括將公共電極接地的步驟。
30.依照權(quán)利要求28的方法，包括將帶相反電荷的電極連接至控制電路的步驟。
31.依照權(quán)利要求25的方法，其中，第二預(yù)定深度小于第一預(yù)定深度。
32.依照權(quán)利要求25的方法，其中，第三預(yù)定深度小于第一預(yù)定深度。
33.依照權(quán)利要求32的方法，其中，第三預(yù)定深度介于第一和第二預(yù)定深度之間。
34.依照權(quán)利要求25的方法，包括由陶瓷材料的多個(gè)堆疊層形成陶瓷基底的步驟。
35.依照權(quán)利要求34的方法，包括在陶瓷材料的多個(gè)堆疊層中形成導(dǎo)電通道的步驟。
36.依照權(quán)利要求35的方法，包括在堆疊這些層時(shí)在這些層中形成通道的步驟。
37.一種控制壓電致動(dòng)器的方法，包括如下步驟通過布置在致動(dòng)器下面的導(dǎo)電通道將控制電路連接至壓電致動(dòng)器；從控制電路向壓電致動(dòng)器供給信號(hào)，信號(hào)通過導(dǎo)電通道傳送至與致動(dòng)器相連接的控制電極。
38.依照權(quán)利要求37的方法，其中，壓電致動(dòng)器工作于D33直接模式。
全文摘要
壓電打印頭由平行于第二壓電致動(dòng)器布置的第一壓電致動(dòng)器形成。該第一和第二壓電致動(dòng)器有一個(gè)布置在它們之間的公共內(nèi)電極，第一控制電極布置在第一壓電致動(dòng)器的一個(gè)外側(cè)表面上，第二控制電極布置在第二壓電致動(dòng)器的一個(gè)外側(cè)表面上。這些致動(dòng)器是由具有布置在一陶瓷基底上的一壓電層的塊材形成的，其中，壓電層中有以金屬膠形式嵌入其中的二種平行的，不同的電極排列形式。
文檔編號(hào)B41J2/055GK1406753SQ021409
公開日2003年4月2日 申請(qǐng)日期2002年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月13日
發(fā)明者簡(jiǎn)－瑪麗·古迪埃雷斯, 張宏聲 申請(qǐng)人:伊利諾斯器械工程公司