壓電致動(dòng)器、液體排放裝置和制作壓電致動(dòng)器的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及壓電致動(dòng)器和設(shè)置有該壓電致動(dòng)器的液體排放裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)N0.2000-79683公開(kāi)了一種作為液體排放裝置的噴墨頭。該噴墨頭設(shè)置有:頭體，該頭體形成有多個(gè)噴嘴和與多個(gè)噴嘴分別連通的多個(gè)壓力室；和致動(dòng)器，該致動(dòng)器包括分別對(duì)應(yīng)于多個(gè)壓力室的多個(gè)壓電元件。
[0003]在頭體中的多個(gè)壓力室被分別對(duì)應(yīng)于該多個(gè)噴嘴布置，并且構(gòu)成在與其中排列噴嘴的噴嘴排列方向正交的方向上并排布置的四個(gè)壓力室行。致動(dòng)器具有覆蓋多個(gè)壓力室的振動(dòng)板、布置在振動(dòng)板上的壓電層和多個(gè)單獨(dú)的電極，這些電極在分別對(duì)應(yīng)于多個(gè)壓力室的同時(shí)被布置在壓電層的上側(cè)。壓電層的對(duì)應(yīng)于每個(gè)壓力室的部分是多個(gè)壓電元件中的一個(gè)壓電元件。即，噴墨頭具有如下構(gòu)造:根據(jù)多個(gè)壓力室的排列，多個(gè)壓力元件被排列成四行。另外，振動(dòng)板由鉻(Cr)或鉻基金屬形成并且面對(duì)多個(gè)單獨(dú)的電極，并且壓電層被置于振動(dòng)板和單獨(dú)的電極之間。振動(dòng)板也用作共用電極用于多個(gè)壓電元件。
[0004]多個(gè)電接觸部被布置在壓電層的上表面上在與噴嘴的布置方向正交的方向上的一個(gè)端部處。從構(gòu)成排列成四行的壓電元件的多個(gè)單獨(dú)的電極，多條驅(qū)動(dòng)布線分別向著電接觸部延伸。注意，包括在多條驅(qū)動(dòng)布線中，并且與包括在多個(gè)壓電元件中并且構(gòu)成包括在四個(gè)壓電元件行中且位于與電接觸部相反一側(cè)的壓電元件行的壓電元件對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)布線，被穿過(guò)構(gòu)成位于更靠近電接觸部處的另一壓電元件行的壓電元件之間的空間而引出。用于將電壓施加到每個(gè)壓電元件的IC芯片被連接到電接觸部。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]盡管在日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)N0.2000-79683中未明確描述，但在許多情況下，電接觸部不僅將多條驅(qū)動(dòng)布線與IC芯片電連接，而且將共用電極(振動(dòng)板)與IC芯片電連接，從而將參考電壓(例如，地面電壓)施加到共用電極。
[0006]在這種情況下，在與壓力室的布置方向正交的正交方向上距電接觸部的距離，在正交方向上并排布置的多個(gè)壓電元件行中是不同的。即，從在共用電極中的下述電極部到電接觸部的距離在多個(gè)壓電元件行中是不同的:其中，該電極部中的每一個(gè)面向單獨(dú)的電極中的一個(gè)且將壓電層夾在其中間，并且經(jīng)由該電極部中的每一個(gè)將電壓施加到壓電元件中的每一個(gè)。這繼而產(chǎn)生這樣的情況，即在包括在四個(gè)壓電元件行中并且位于遠(yuǎn)離電接觸部處的壓電元件行中，從電接觸部到共用電極的電極部的路徑或路線長(zhǎng)于在包括在四個(gè)壓電元件行中并且位于靠近電接觸部的另一壓電元件行中的路徑或路線。
[0007]在從電接觸部到共用電極的電極部的路徑較長(zhǎng)的情況下，當(dāng)驅(qū)動(dòng)壓電元件時(shí)在該路徑中的電壓降變得較大。另外，由于在多個(gè)壓電元件行中上述路徑的長(zhǎng)度的差異，壓力下降的程度在壓電元件行中是不同的。由于電壓降的差異，施加到壓力元件的電壓在壓電元件行中是變化的，這繼而進(jìn)一步導(dǎo)致在多個(gè)噴嘴中的排放特性的變化。
[0008]為了抑制由于路徑的長(zhǎng)度差異導(dǎo)致的在壓電元件中所施加的電壓的任何變化，可想到的是增大共用電極的厚度，使得能夠使在共用電極中電壓降的差異足夠小到可以忽略。但是，增大共用電極的厚度包括這樣的問(wèn)題，即在壓力室中的壓電層的變形被阻礙并且因此降低了變形效率。
[0009]本教導(dǎo)的目標(biāo)是通過(guò)增加用于電流的、電流在共用電極中流動(dòng)經(jīng)由的路徑的數(shù)目而抑制電壓降，并且從而抑制施加到在多個(gè)壓電元件行中的壓電元件的電壓的變化。
[0010]根據(jù)本教導(dǎo)的方面，提供了壓電致動(dòng)器，其包括:
[0011]多個(gè)壓電元件，其在第一方向上被排列在基板上，以形成在與第一方向正交的第二方向上并排布置的第一壓電元件行和第二壓電元件行，多個(gè)壓電元件中的每一個(gè)包括:壓電部、被布置在壓電部的厚度方向上的一側(cè)的第一電極、和被布置在壓電部的厚度方向上的另一側(cè)的第二電極；
[0012]共用電極，其對(duì)于多個(gè)壓電元件是共用的，共用電極包括第二電極和電極導(dǎo)電部，電極導(dǎo)電部被布置在第二電極之間以將第二電極彼此電連接；
[0013]接觸區(qū)段，其相對(duì)于第一壓電元件行在第二方向上被布置在第二壓電元件行的相反側(cè)的位置處；
[0014]多條驅(qū)動(dòng)布線，其每一條從多個(gè)壓電元件中的一個(gè)向著接觸區(qū)段在第二方向上延伸，驅(qū)動(dòng)布線中的每一條被連接到多個(gè)壓電元件中的一個(gè)的第一電極，與第二壓電元件行的壓電元件對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)布線每一條在經(jīng)過(guò)第一壓電元件行的在第一方向上相鄰的兩個(gè)相鄰壓電元件之間的同時(shí)，向著接觸區(qū)段延伸;和
[0015]導(dǎo)電布線，其每一條被布置在第二壓電元件行的在第一方向上相鄰的兩個(gè)相鄰壓電元件之間，導(dǎo)電布線中的每一條在其在第二方向上分開(kāi)的兩個(gè)位置處與共用電極的電極導(dǎo)電部導(dǎo)通。
[0016]在本教導(dǎo)中，多個(gè)壓電元件被布置在第一方向上以構(gòu)成在第二方向上并排布置的兩個(gè)壓電元件行(第一和第二壓電元件行)。另外，包括在多條驅(qū)動(dòng)布線中的、并且與包括在多個(gè)壓電元件中且構(gòu)成第二壓電元件行的壓電元件對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)布線，在經(jīng)過(guò)構(gòu)成第一壓電元件行的壓電元件中的兩個(gè)相鄰壓電元件之間的同時(shí)，每一條在第二方向上延伸到達(dá)接觸區(qū)段。在此，在包括在兩個(gè)壓電元件行并且相對(duì)于第一壓電元件行位于接觸區(qū)段的相反側(cè)的第二壓電元件行中，從壓電元件到接觸區(qū)段的距離大于在第一壓電元件行中的距離;并且這使得當(dāng)電流從構(gòu)成第二壓電元件行的壓電元件中的每一個(gè)的第二電極流動(dòng)到接觸區(qū)段時(shí)發(fā)生的電壓降大。鑒于此，本教導(dǎo)將第二壓電元件行中的導(dǎo)電布線設(shè)置成位于遠(yuǎn)離接觸區(qū)段處;導(dǎo)電布線中的每一條被布置在構(gòu)成第二壓電元件行的壓電元件中在第一方向上相鄰的兩個(gè)相鄰壓電元件之間；并且導(dǎo)電布線中的每一條在其兩個(gè)位置處與共用電極的電極導(dǎo)電部導(dǎo)通。由于導(dǎo)電布線的存在，電流在第二壓電元件行中的壓電元件中的每一個(gè)的第二電極和接觸區(qū)段之間流動(dòng)經(jīng)由的路徑的數(shù)目被增加，從而使得能夠抑制電壓降。
[0017]另外，在位于靠近接觸區(qū)段處的第一壓電元件行中，與構(gòu)成位于遠(yuǎn)離接觸區(qū)段的第二壓電元件的壓電元件對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)布線經(jīng)過(guò)構(gòu)成第一壓電元件行的壓電元件中在第一方向上相鄰的兩個(gè)相鄰壓電元件之間。相反，在構(gòu)成第二壓電元件行的壓電元件之間存在未占用區(qū)域(其中未布置驅(qū)動(dòng)布線的區(qū)域)，并且因此，與第一壓電元件行相比，能夠?qū)?dǎo)電布線容易地布置在構(gòu)成第二壓電元件行的壓電元件之間。
【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1是根據(jù)本教導(dǎo)的實(shí)施例的打印機(jī)I的示意性平面視圖。
[0019]圖2是噴墨頭4的頭單元16的頂視圖。
[0020]圖3是圖2中的X部分的放大視圖。
[0021 ]圖4是沿圖3中的IV-1V線截取的橫截面視圖。
[0022]圖5A至5D是描繪壓電致動(dòng)器23的制作步驟的視圖，其中，圖5A描繪了形成振動(dòng)膜30的步驟，圖5B描繪了形成共用電極42(下電極31)的步驟，圖5C描繪了形成壓電層32的步驟，并且圖f5D描繪了蝕刻壓電層32的步驟。
[0023]圖6A至6C是描繪壓電致動(dòng)器23的制作步驟的視圖，其中，圖6A描繪了形成上電極33的步驟，圖6B描繪了形成保護(hù)膜38的步驟，并且圖6C描繪了形成線35和52的步驟。
[0024]圖7是根據(jù)變型的頭單元16的頂視圖。
[0025]圖8是根據(jù)另一變型的頭單元16的頂視圖。
[0026]圖9是根據(jù)另一變型的頭單元16的部分放大視圖。
[0027]圖10是根據(jù)另一變型的壓電致動(dòng)器23的部分放大視圖。
[0028]圖11是沿圖10中的X1-XI線截取的橫截面視圖。
[0029]圖12是根據(jù)相關(guān)教導(dǎo)的頭單元16的頂視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]接下來(lái)，將適當(dāng)參照附圖描述根據(jù)本教導(dǎo)的實(shí)施例。圖1是根據(jù)本實(shí)施例的打印機(jī)的示意性平面視圖。首先，將參照【附圖說(shuō)明】噴墨打印機(jī)I的總體構(gòu)造。注意，圖1中描繪的“掃描方向”被定義為打印機(jī)I的左右方向。另外，圖1中描繪的在“傳送方向”上的上游側(cè)和下游側(cè)被分別定義為打印機(jī)I的后(向后)側(cè)和前(向前)側(cè)。而且，與掃描方向和傳送方向正交的方向(垂直于圖1的紙面的方向)被定義為打印機(jī)的上下方向。注意，圖1的紙面的前側(cè)是向上的，并且圖1的紙面的另一側(cè)是向下的。
[0031]〈打印機(jī)的示意性構(gòu)造〉
[0032]如圖1所示，噴墨打印機(jī)I設(shè)置有壓盤(pán)2、托架3、噴墨頭4、傳送機(jī)構(gòu)5和控制器6等。
[0033]在壓盤(pán)2的上表面上，放置有作為記錄介質(zhì)的記錄紙。在面向壓盤(pán)2的區(qū)域中，托架3被構(gòu)造成沿著兩個(gè)導(dǎo)軌10、11在掃描方向上是可往復(fù)的。環(huán)形帶14被連接到托架3;并且環(huán)形帶由托架驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15驅(qū)動(dòng)，從而在掃描方向上移動(dòng)托架3。
[0034]噴墨頭4被附接到托架3并且與托架3—起在掃描方向上移動(dòng)。噴墨頭4通過(guò)未示出的管被連接到盒保持器7，在盒保持器7上安裝有四種顏色(黑、黃、青和洋紅)的墨盒17。噴墨頭4設(shè)置有在掃描方向上并排布置的兩個(gè)頭單元16(16a、16b)。每個(gè)頭單元16(16a、16b)具有形成在每個(gè)頭單元16的下表面(在圖1的紙面的遠(yuǎn)側(cè)的表面)中的多個(gè)噴嘴24(參見(jiàn)圖2至4)，并且經(jīng)由這些噴嘴24將墨水向著放置在壓盤(pán)2上的記錄紙P排放。在兩個(gè)頭單元16(16a和16b)中，頭單元16a被構(gòu)造成排放黑墨水和黃墨水兩種顏色的墨水，并且頭單元16b被構(gòu)造成排放青墨水和洋紅墨水兩種顏色的墨水。
[0035]傳送機(jī)構(gòu)5具有兩個(gè)傳送輥18、19，其被布置成在傳送方向上將壓盤(pán)2夾在二者之間。傳送機(jī)構(gòu)5通過(guò)兩個(gè)傳送輥18、19在傳送方向上傳送放置在壓盤(pán)2上的記錄片材100。
[0036]控制器6包括只讀存儲(chǔ)器(ROM)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、包括各種控制電路的專(zhuān)用集成電路(ASIC)等。根據(jù)存儲(chǔ)在ROM中的程序，控制器6通過(guò)ASIC執(zhí)行各種過(guò)程諸如打印到記錄紙100上等等。例如，在打印過(guò)程中，基于從外部設(shè)備諸如個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC)輸入的打印命令，控制器6控制噴墨頭4的頭單元16、托架驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15等，以便將圖像等等打印到記錄紙100上。特別地，控制器6可替代地執(zhí)行用于在使噴墨頭4與托架3—起在掃描方向上移動(dòng)的同時(shí)使得墨水被排放的墨水排放操作，和用于使得傳送輥18和19在傳送方向上以預(yù)定的量傳送記錄紙100的傳送操作。
[0037]〈噴墨頭的頭單元的詳細(xì)構(gòu)造〉
[0038]其次，將說(shuō)明噴墨頭4的頭單元16。注意，由于兩個(gè)頭單元16a和16b具有相同的構(gòu)造，將代表性地說(shuō)明排放黑墨水和黃墨水的頭單元16a，其也用于排放青墨水和洋紅墨水的頭單元16b。如圖2至4所示，頭單元16包括噴嘴板20、第一通道基板21、第二通道基板22、壓電致動(dòng)器23等。注意，在圖2中，對(duì)于如圖4所示的位于第一通道基板21上方的保護(hù)構(gòu)件28，為了附圖的簡(jiǎn)化，僅僅通過(guò)雙點(diǎn)劃線描繪了其外形。另外在圖2中，略去了如圖3和4所示的完全覆蓋第一通道基板21的保護(hù)膜38，以便能夠容易理解壓電致動(dòng)器23的構(gòu)造。
[0039]〈噴嘴板〉
[0040]噴嘴板20由例如硅等形成的板。多個(gè)噴嘴24被形成在噴嘴板20中。如圖2所示，噴嘴24在傳送方向(本教導(dǎo)中的“第一方向”)上被排列以形成在掃描方向(本教導(dǎo)中的“第二方向”)上并排布置的四個(gè)噴嘴行。右側(cè)的兩個(gè)噴嘴行是噴射黑墨水的噴嘴行。在兩個(gè)右側(cè)噴嘴行中的