專利名稱：壓電致動(dòng)器和使用該壓電致動(dòng)器的噴墨器的制作方法
發(fā)明
背景技術(shù)：
領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種壓電致動(dòng)器和使用壓電致動(dòng)器的噴墨頭，尤其涉及一種不易變彎曲或有波紋的平整壓電致動(dòng)器和使用這種壓電致動(dòng)器的噴墨頭。
背景技術(shù)：
壓電致動(dòng)器將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械位移而使機(jī)械裝置運(yùn)動(dòng)。這種壓電致動(dòng)器與各種部件一起裝入最終產(chǎn)品，如噴墨打印機(jī)的噴墨頭。
如美國(guó)專利No.5,402,159揭示的那樣，傳統(tǒng)的瞬時(shí)(on-demand)型壓電噴墨頭包括腔板與壓電致動(dòng)器。腔板有多個(gè)噴嘴和壓力室，每個(gè)壓力室與其中一個(gè)噴嘴相關(guān)聯(lián)。壓電致動(dòng)器通過(guò)層疊壓電片形成，每塊壓電片夾在為壓力室單獨(dú)配置的扁平個(gè)體電極與為壓力室共同設(shè)置的公共電極之間。壓電致動(dòng)器被疊加在腔板上，這樣，諸個(gè)體電極與腔板中對(duì)應(yīng)的壓力室對(duì)準(zhǔn)。
在如上所述構(gòu)造的噴墨頭壓電致動(dòng)器中，如日本專利公開號(hào)7-96301提議的那樣，在壓電片中形成通孔，沿壓電片層疊方向?qū)€(gè)體電極與公共電極作電氣連接。通孔沿厚度方向在對(duì)應(yīng)于個(gè)體電極與公共電極的位置穿透壓電片而形成，并用導(dǎo)電膏填充。
通常，將形成有電極與通孔的生片層疊起來(lái)并燒結(jié)成單體，然后將燒結(jié)體極化而獲得壓電特性，并制成壓電致動(dòng)器。
然而，在燒結(jié)期間，形成有通孔的生片會(huì)局部收縮，因此，在燒結(jié)體(壓電致動(dòng)器)中產(chǎn)生彎曲或波紋。由于通孔直徑變大，彎曲或波紋變得嚴(yán)重，使得合成的壓電致動(dòng)器平整度下降。
若在噴墨頭中使用彎曲或有波紋的壓電致動(dòng)器，則在壓電致動(dòng)器與腔板粘合時(shí)，它們之間會(huì)產(chǎn)生空隙，這種粘合斷裂會(huì)造成油墨泄漏和噴墨不當(dāng)。
除了應(yīng)用于噴墨頭以外，壓電致動(dòng)器一般還裝在其它部件上或配用于其它部件。若壓電致動(dòng)器不平整，就不能與配件妥當(dāng)?shù)亟雍匣蛘澈希玫降淖罱K制品只能發(fā)揮有限的性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)上述問(wèn)題，提供一種不易彎曲或起波紋且平整得足以提供高性能的壓電致動(dòng)器。本發(fā)明還提供一種應(yīng)用這種壓電致動(dòng)器的噴墨頭。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，壓電致動(dòng)器包括第一和第二壓電片，每塊第一壓電片具有內(nèi)部個(gè)體電極，而每塊第二壓電片有一內(nèi)部公共電極。第一與第二壓電片交替層疊。第一與第二壓電片中形成通孔并涂敷導(dǎo)電材料，使內(nèi)部個(gè)體電極在其端部沿第一與第二壓電片的層疊方向相互電連接，并使公共電極在其至少一個(gè)端部沿層疊方向相互電連接。各通孔的最大直徑不小于約20微米，但不大于約200微米。
當(dāng)各通孔的最大直徑在該范圍內(nèi)時(shí)，可減少在壓電致動(dòng)器制造加工期間可能產(chǎn)生的彎曲與波紋，得到平整的壓電致動(dòng)器。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，將壓電致動(dòng)器重疊在形成有壓力室與噴嘴的腔板上，各噴嘴與對(duì)應(yīng)的一個(gè)壓力室連通。第一壓電片延伸跨過(guò)壓力室，各第一壓電片上的內(nèi)部個(gè)體電極與對(duì)應(yīng)的一個(gè)壓力室對(duì)準(zhǔn)。第二壓電片延伸跨過(guò)壓力室，各第二壓電片上的內(nèi)部公共電極延伸跨過(guò)壓力室。
當(dāng)平整的壓電致動(dòng)器與腔板粘合時(shí)，其間不產(chǎn)生空隙，不漏油墨。


將參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明一較佳實(shí)施例，附圖中用同樣的標(biāo)號(hào)表示同樣的元件，其中圖1是彩色噴墨打印機(jī)的透視圖，它使用了本發(fā)明一實(shí)施例的壓電噴墨頭；圖2是該壓電噴墨頭各種部件的透視圖；圖3是該壓電噴墨頭使用的壓電致動(dòng)器的放大分解圖；和圖4是沿圖2中直線VII-VII截取的放大截面圖。
具體實(shí)施例方式
參照?qǐng)D1～4描述本發(fā)明一實(shí)施例。根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的壓電致動(dòng)器通過(guò)層疊諸壓電片形成。設(shè)置在壓電片上的內(nèi)部電極通過(guò)涂敷導(dǎo)電材料的通孔相互電連接，壓電致動(dòng)器重疊在腔板上形成噴墨頭。
圖1是應(yīng)用噴墨頭6的彩色噴墨打印機(jī)100的透視圖。如圖1所示，彩色噴墨打印機(jī)100包括分別注有(蘭綠色、深紅色、黃色與黑色)油墨的墨盒61、具有噴墨頭6的頭單元63，所述噴墨頭在紙(記錄媒體)62上打印、在其上裝有墨盒61與頭單元63的底座64、使底座64直線往復(fù)移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)單元65、面對(duì)噴墨頭6設(shè)置的壓紙卷筒66和清潔裝置67。
驅(qū)動(dòng)單元65包括置于底座64下端且平行于壓紙卷筒66延伸的底座軸71、置于底座64上端且平行于底座軸71延伸的導(dǎo)向板72、置于底座軸71與導(dǎo)向板72之間并位于底座軸71兩端的兩只滑輪73與74，以及環(huán)繞滑輪73與74并與底座64連接的環(huán)帶75。
當(dāng)電極驅(qū)動(dòng)滑輪73正向和反向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，接至環(huán)帶75的底座64就沿著底座軸71與導(dǎo)向板72直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
紙62由噴墨打印機(jī)100一側(cè)配置的送紙盒(未示出)提供，并在噴墨頭6與壓紙卷筒66之間引導(dǎo)，噴墨頭6在紙62上噴墨以打印預(yù)定的圖象。之后，排出紙62。圖1未示出進(jìn)紙機(jī)構(gòu)和排紙機(jī)構(gòu)。
清潔裝置67位于壓紙卷筒66一側(cè)，以便在頭單元63處于復(fù)位位置時(shí)，面對(duì)噴墨頭6，清潔裝置67包括與任一噴墨頭6中配置的噴嘴開口接觸和遮蓋的清潔帽81、泵82、凸輪83和油墨箱84。清潔裝置67在頭單元63處于復(fù)位位置時(shí)用清潔帽81蓋住任一噴墨頭6的噴嘴，并且抽吸含氣泡留在噴墨頭6內(nèi)部的劣質(zhì)油墨。因此，讓噴墨頭6恢復(fù)到初始狀態(tài)。吸出的廢油墨貯存在油墨箱84里。帽85配置用于蓋住相應(yīng)噴墨頭6的噴嘴，防止噴墨頭6中的油墨變干。
頭單元63具有支架，該支架可卸地附接四個(gè)墨盒61。支架一側(cè)設(shè)置的供墨管路可接至相應(yīng)墨盒61的油墨出口，并可達(dá)到頭單元63底板(未示出)的下表面。對(duì)供墨管路設(shè)置了用橡膠或其它材料制作的填密件，可密封接觸各噴墨頭6設(shè)置的供墨孔19a與19b(圖2)。貯存在各墨盒61里的油墨通過(guò)相應(yīng)的油墨管路與供墨孔19a、19b供給相應(yīng)的噴墨頭6。
圖2是各噴墨頭6的透視圖。如圖2所示，噴墨頭6通過(guò)在板型壓電致動(dòng)器20上重疊一塊層疊腔板10而形成。
壓力室16在腔板10中按交錯(cuò)結(jié)構(gòu)排成兩排。每個(gè)壓力室16很狹窄，并垂直于腔板10的縱向延伸。設(shè)置的噴嘴(未示出)都與相應(yīng)的壓力室連通，可向腔板10下表面打開噴墨。油墨從各油墨盒61通過(guò)相應(yīng)的供墨管路與供墨孔19a、19b供給相應(yīng)的壓力室16。
壓電致動(dòng)器20利用粘劑或粘片粘合至腔板10。壓電致動(dòng)器20通過(guò)層疊壓電片21～30(圖3)而形成，并被設(shè)計(jì)成對(duì)各壓力室16逐個(gè)加壓。表面電極33、34置于最上層壓電片21上表面。分別對(duì)應(yīng)于設(shè)置在下層壓電片22～30上的個(gè)體電極31和公共電極32(圖3)。表面電極33、34連接至柔性扁平電纜40，后者粘合至壓電致動(dòng)器20的上表面。這樣，彩色噴墨打印機(jī)100的控制電路就電連接至壓電致動(dòng)器20。當(dāng)按預(yù)定的打印數(shù)據(jù)從選擇的壓力室16噴射油墨時(shí)，通過(guò)表面電極33、34，控制電路把驅(qū)動(dòng)電壓加到與選擇的壓力室16對(duì)準(zhǔn)的個(gè)體電極31和公共電極32。結(jié)果，壓電致動(dòng)器20局部變形而改變了所選壓力室16的容積，油墨從與所選壓力室16連通的噴嘴射出。
參照?qǐng)D3和4描述壓電致動(dòng)器20的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。圖3是板型壓電致動(dòng) 20的分解透視圖。如圖3所示，壓電致動(dòng)器20通過(guò)層疊10塊壓電片21～30而形成，每片厚度為30微米。在這10塊壓電片中，壓電片26、28、30是第一壓電片，各自具有個(gè)體電極31，而壓電片25、27、29是第二壓電片，各自具有一公共電極32。第一和第二壓電片交替層疊。
此外，形成穿透每塊壓電片21～29的通孔36、37。涂敷各通孔36、37內(nèi)壁的導(dǎo)電材料，延續(xù)到位于各壓電片21～29上表面的電極(個(gè)體電極31、公共電極32或仿真電極31b、32b)，并與位于相鄰下層壓電片上的電極(個(gè)體電極31、公共電極32或仿真電極31b、32b)接觸。通孔36用來(lái)電氣連接沿壓電片21～30層疊方向設(shè)置的諸個(gè)體電極31，而通孔37用來(lái)電氣連接沿該層疊方向設(shè)置的公共電極32。
具體而言，狹窄的個(gè)體電極31形成在各壓電片26、28、30的上表面，以便對(duì)準(zhǔn)腔板10中的壓力室16(圖2)。另外，不涉及壓電片變形的仿真電極32b形成在各壓電片26、28、30的上表面，對(duì)準(zhǔn)各公共電極32的端部32a，公共電極在后面再描述。通孔36形成在各個(gè)體電極31的端部31a，通孔37形成在各仿真電極32b中，換言之，各通孔36、37與設(shè)置在各壓電片26、28、30上表面的電極(個(gè)體電極31或仿真電極32b)鄰接。
在各壓電片25、27、29上表面，把與圖3中形成在壓電片23上的公共電極32相同的公共電極32作為延伸過(guò)壓力室16的單條形成。另外，在各壓電片25、27、29上表面形成不涉及壓電片變形的仿真電極31b，并對(duì)準(zhǔn)個(gè)體電極31的端部31a。通孔37形成在各公共電極32的端部32a內(nèi)，通孔36形成在各仿真電極31b中。換言之，各通孔36、37與設(shè)置在各壓電片25、27、29上表面的電極(公共電極32或仿真電極31b)鄰接。
公共電極32和對(duì)準(zhǔn)個(gè)體電極端部31a的仿真電極31b還設(shè)置在各壓電片22、23、24的上表面。然而，壓電片22、23、24并非起壓電作用，而是起到防止壓電片25～29變形的作用。壓電片22、23、24限制壓電片25～29中造成的壓電變形的向上傳輸，而是把變形向下朝腔板10引導(dǎo)，結(jié)果有效地將壓力加到腔板10中的壓力室16。在各壓電片22、23、24中，與其它壓電片25～29一樣，通孔37形成在各公共電極32的端部32a，通孔36形成于各仿真電極31b。
在最上層壓電片21的上表面，沿著壓電片21的邊緣，以平行于排列個(gè)體電極31的方向設(shè)置兩排對(duì)準(zhǔn)個(gè)體電極31的表面電極33以及對(duì)準(zhǔn)公共電極32端部32a的表面電極34。如上所述，柔性扁平電纜40與壓電片21粘合。柔性扁平電纜40和壓電致動(dòng)器20通過(guò)表面電極33、34電連接。另外，在壓電片21中，通孔36形成于各表面電極33，通孔37形成于各表面電極34。
通孔36、37大體上呈圓柱形。在壓電片上表面各通孔36、37的直徑(φ)不小于約20微米但不大于約200微米，本例中為50微米。各通孔36、37向壓電片下表面逐漸變細(xì)，在壓電片下表面處各通孔36、37的直徑(φ)約為其在上表面處直徑(φ)的70％。
通過(guò)激光束照射，將這樣的通孔36、37形成在生片(壓電片)中。如上所述，用該方法形成的通孔一般呈錐形。制備所需數(shù)量的有通孔36、37的生片。用導(dǎo)電膏以絲網(wǎng)印刷法在帶通孔36、37的有關(guān)生片上形成需要的電極(個(gè)體電極31和仿真電極32b，公共電極32和仿真電極31b，或表面電極33、34)。在用絲網(wǎng)印刷法形成所需電極時(shí)，導(dǎo)電膏進(jìn)入通孔36、37。結(jié)果，各通孔36、37的內(nèi)壁被導(dǎo)電膏涂敷，在通孔36、37內(nèi)部形成導(dǎo)電部分。之后，層疊所需數(shù)量的生片，脫脂后燒結(jié)成單體。然后，把柔性扁平電纜40接至最上層壓電片21上的表面電極33、34，在所有個(gè)體電極31與所有公共電極32之間加上高于噴墨電壓的電壓，使夾在個(gè)體電極31與公共電極32之間的壓電片25～29極化。結(jié)果，壓電片25～29獲得了壓電特性，變得具有壓電活性。這種極化可在壓電致動(dòng)器20接至腔板10與柔性扁平電纜40前進(jìn)行。
由于壓電片21～24都夾在公共電極32之間或公共電極32與表面電極33、34之間，所以它們未被極化，且無(wú)壓電活性。為防止壓電片21～30在層疊時(shí)有任一壓電片陷入無(wú)個(gè)體電極31或公共電極32的部分，設(shè)置了厚度等于個(gè)體電極31和公共電極32的仿真電極31b、32b。而且，仿真電極31b、32b還改善了通孔36、37之間的電導(dǎo)率。
圖4是壓電致動(dòng)器20沿圖2的直線VII-VII截取并沿箭頭方向觀看的截面圖。從圖4可見，形成在壓電片21、23、25、27、29中的通孔36、37相互對(duì)準(zhǔn)，而形成在壓電片22、24、26、28中的通孔36、37也相互對(duì)準(zhǔn)。然而，形成在壓電片21中的通孔36、37并不對(duì)準(zhǔn)形成在壓電片22中的通孔36、37。具體而言，形成在壓電片21、23、25、27、29中的通孔36、37，比形成在壓電片22、24、26、28中的通孔36、37處于離層疊的壓電片的中心線更遠(yuǎn)的位置(與層疊壓電片相對(duì)的縱向側(cè)更近)，因此，沿層疊方向垂直設(shè)置的通孔36、37并不同軸對(duì)準(zhǔn)。在壓電片21～30層疊時(shí)，通孔36、37沿層疊方向按交錯(cuò)方式交替設(shè)置。
現(xiàn)在參照?qǐng)D4的三個(gè)通孔36a、36b、36c，描述通孔36、37的定位關(guān)系與電氣連接。這三個(gè)通孔36a、36b、36c分別形成在壓電片26、27、25中，經(jīng)導(dǎo)電部分沿層疊方向相互電氣連接。如圖4右側(cè)所示，壓電片26中通孔36a的導(dǎo)電部分，在其上端延續(xù)到壓電片26上個(gè)體電極31的端部31a。通孔36a的導(dǎo)電部分在其下端與壓電片27上的仿真電極31b接觸。壓電片27中的通孔36b的導(dǎo)電部分，在其上端延續(xù)到壓電片27上的仿真電極31b。通孔36b的導(dǎo)電部分在其下端與壓電片28上的個(gè)體電極31的端部31a接觸。這樣，通過(guò)通孔36的導(dǎo)電部分、仿真電極31b和通孔36的導(dǎo)電部分，使設(shè)置在壓電片26、28、30上沿層疊方向?qū)?zhǔn)的諸個(gè)體電極31相互連接起來(lái)。
壓電片25中通孔36c的導(dǎo)電部分在其下端與壓電片26上個(gè)體電極31的端部31a接觸，并在其上端延續(xù)到壓電片25上的仿真電極31b。另外，壓電片25上的仿真電極31b，通過(guò)通孔36的導(dǎo)電部分與設(shè)置在各壓電片22～24上的仿真電極31b，接至最上層壓電片21上的表面電極33。結(jié)果，壓電片26上的個(gè)體電極31間接地連接至表面電極33。
另外，如圖4左側(cè)所示，設(shè)置在壓電片25、27、29上沿層疊方向?qū)?zhǔn)的公共電極32，通過(guò)通孔37的導(dǎo)電部分、仿真電極32b和通孔37的導(dǎo)電部分相互連接起來(lái)，而且，壓電片25上的公共電極32經(jīng)通孔37的導(dǎo)電部分和位于各壓電片22～24上的公共電極32，接至最上層壓電片21上的表面電極34。
如上所述，垂直設(shè)置的相鄰?fù)?6、37并不同軸對(duì)準(zhǔn)。此外，通孔36、37的導(dǎo)電部分經(jīng)鄰接電極(個(gè)體電極31、公共電極32或仿真電極31b、32b)相互電氣連接。這種結(jié)構(gòu)可防止沿壓電片21～29的層疊方向設(shè)置的電極之間較差的導(dǎo)電性。具體而言，各通孔36、37均呈錐形，并不總是全部填滿導(dǎo)電膏，通孔里形成的空心部分不導(dǎo)電。因此，若兩塊壓電片層疊使得通孔36、37同軸對(duì)準(zhǔn)，則上層壓電片中通孔導(dǎo)電部分的下端可能會(huì)與下層壓電片中通孔導(dǎo)電部分的上端形成不良接觸。尤其當(dāng)同軸對(duì)準(zhǔn)的兩個(gè)通孔36、37的直徑在其相對(duì)側(cè)不同時(shí)，上層壓電片中通孔導(dǎo)電部分的下端或許會(huì)面對(duì)下層壓電片中通孔的空心部分。此時(shí)兩個(gè)通孔就不導(dǎo)電了。此外，當(dāng)通孔36、37的形狀筆直但直徑不相同時(shí)，垂直設(shè)置的兩通孔之一的導(dǎo)電部分可能面對(duì)著另一通孔的非導(dǎo)電部分，在其間造成不導(dǎo)電，與上述情況一樣。
然而，根據(jù)該實(shí)施例，相鄰壓電片之一中各通孔36、37的導(dǎo)電部分，與鄰接另一壓電片中通孔36、37的電極31a、32a或仿真電極31b、32b的端部部分接觸。因而，沿層疊方向設(shè)置的電極能可靠地導(dǎo)電。即使在偏離所需位置的位置上形成任一通孔36、37，其導(dǎo)電部分仍很容易地通過(guò)電極31a、32a的端部或仿真電極31b、32b電氣連接至相鄰?fù)?6、37的導(dǎo)電部分。此外，通孔36、37按交錯(cuò)結(jié)構(gòu)沿壓電片21～29的層疊方向排列。這樣，通孔37、38可在層疊壓電片時(shí)交替地設(shè)置于不同的位置，還可設(shè)置成緊湊的結(jié)構(gòu)。換言之，通孔36、37可集中于有限的壓電片區(qū)域內(nèi)。因此，容易設(shè)定形成通孔36、37的空間，而且通孔36、37不影響電極(個(gè)體電極31、公共電極32或仿真電極31b、32b)的形成。
下表是表示出了各通孔直徑與指定按上述實(shí)施例構(gòu)造的壓電致動(dòng)器性能的相對(duì)關(guān)系的評(píng)估表。

最左邊的“通孔直徑”一欄里列出各通孔的最大直徑?！半妷航怠币粰谑境霭赐字睆蕉兓膲航?，壓降出現(xiàn)在電氣連接個(gè)體電極或沿壓電片層疊方向?qū)?zhǔn)的公共電極的通孔中的導(dǎo)電部分之間。指定壓電致動(dòng)器的壓降程度用“大”或“小”表示，“大”壓降影響了選擇施加給個(gè)體電極和公共電極的驅(qū)動(dòng)電壓，延遲了驅(qū)動(dòng)電壓波形的脈沖上升時(shí)間，造成噴射速度變慢。
“通孔數(shù)”一欄示出各個(gè)體電極和各公共電極將壓降保持在預(yù)定范圍內(nèi)所需的通孔數(shù)，預(yù)定范圍指驅(qū)動(dòng)電壓波形受到的影響還不足以導(dǎo)致噴墨失敗的范圍。隨著各個(gè)體電極或公共電極中設(shè)置的通孔的截面積變小，與個(gè)體電極或公共電極對(duì)準(zhǔn)的通孔內(nèi)導(dǎo)電部分之間產(chǎn)生的電阻就增大。換言之，隨著通孔直徑變小和通孔數(shù)減少，電阻就增大，壓降變大。所需的通孔數(shù)根據(jù)“通孔直徑”一欄里列出的通孔直徑而變化，該數(shù)量在“通孔數(shù)”一欄里表示為“多”或“少”。
隨著通孔數(shù)增多，通孔機(jī)加工步驟必須重復(fù)許多次，而且，各個(gè)體電極或公共電極要求更大的面積，這樣就在形狀與尺寸方面限制了電極和相關(guān)部件，增加了壓電致動(dòng)器的制造成本。當(dāng)通孔數(shù)為“多”時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)這類不便。
“通孔數(shù)”右面的“損傷”一欄列出指定壓電致動(dòng)器的損傷情況，欄中的數(shù)據(jù)按“通孔直徑”欄中的通孔直徑和“通孔數(shù)”欄中的通孔數(shù)而變化?！皳p傷”欄列出的損傷指規(guī)定直徑的通孔在燒結(jié)體(壓電致動(dòng)器)中造成的彎曲或波紋一類的損傷，損傷程度表示為“嚴(yán)重”或“輕微”。
“損傷”欄右面的“總評(píng)”欄表示具有“通孔直徑”欄里規(guī)定直徑的通孔的壓電致動(dòng)器的性能。根據(jù)油墨的噴射與漏泄?fàn)顩r，把性能評(píng)估為“良好”或“差”。當(dāng)燒結(jié)體(壓電致動(dòng)器)“嚴(yán)重”損傷并且在通孔周圍局部變形時(shí)，在壓電致動(dòng)器與腔板粘合時(shí)會(huì)出現(xiàn)粘合斷裂，造成漏油墨。
如壓電致動(dòng)器評(píng)估表所示，當(dāng)最大通孔直徑(φ)小于約20μm(φ＜20μm)時(shí)，由于通孔內(nèi)導(dǎo)電部分之間的電阻增大，壓降也很大。這樣，為使壓降保持在預(yù)定范圍內(nèi)，就需要許多通孔，而且指定壓電致動(dòng)器的損傷嚴(yán)重，結(jié)果該壓電致動(dòng)器的性能被評(píng)為差。
當(dāng)最大通孔直徑(φ)大于約200μm(φ＞200μm)時(shí)，壓降很小，而且通孔數(shù)量少，但指定壓電致動(dòng)器的損傷嚴(yán)重，因而該壓電致動(dòng)器的性能被評(píng)為差。
當(dāng)最大通孔直徑(φ)不小于約20μm不大于約200μm(20μm≤φ≤200μm)時(shí)，壓降很小，通孔數(shù)少，而且指定壓電致動(dòng)器的損傷輕微，故該壓電致動(dòng)器的性能評(píng)為良。
在上述實(shí)施例的壓電致動(dòng)器20中，通過(guò)把各通孔36、37的最大直徑(φ)設(shè)定為不小于約20μm且不大于約200μm(20μm≤φ≤200μm)，可防止壓電致動(dòng)器20出現(xiàn)彎曲和波紋，即使在燒結(jié)后也能保持預(yù)期的平整度，而且減小了壓電致動(dòng)器20的壓降。此外，如上所述，配置為變形限制片的壓電片22～24，在燒結(jié)期間也可減少壓電致動(dòng)器20產(chǎn)生的彎曲和波紋。從而，進(jìn)一步保持壓電致動(dòng)器20的平整度。
因此，當(dāng)將壓電致動(dòng)器20重疊在腔板10上使個(gè)體電極31對(duì)準(zhǔn)相應(yīng)的壓力室16時(shí)，可無(wú)空隙地將壓電致動(dòng)器20粘合至腔板10，不會(huì)漏油墨。另外，在這種平整壓電致動(dòng)器20中，通過(guò)涂敷了導(dǎo)電材料并在層疊壓電片22～24中按交錯(cuò)方式排列的通孔36、37，可在個(gè)體電極31和公共電極32之間確保良好的電連接，因而壓電致動(dòng)器20呈現(xiàn)出優(yōu)良的電學(xué)特性(壓電特性)，而且實(shí)現(xiàn)完美噴墨。
盡管已參照特定的實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是描述的實(shí)施例僅作示例，并不限制本發(fā)明的范圍。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可作出各種其它修改與變化而不違背本發(fā)明的精神和范圍。
例如，在上述實(shí)施例中，雖然通孔36、37按交錯(cuò)方式排列，但是也可按螺旋方式排列。另外，在上述實(shí)施例中，兩垂直安置的通孔之一的導(dǎo)電部分通過(guò)一電極(個(gè)體電極31、公共電極32或仿真電極31b、32b)與另一通孔的導(dǎo)電部分接觸。然而，兩垂直安置的通孔之一的導(dǎo)電部分可以部分地與另一通孔的導(dǎo)電部分直接接觸，此時(shí)壓電片中通孔36、37的配置變得更加緊湊，并能將諸電極以更高的密度印刷在壓電片上。
權(quán)利要求
1.一種壓電致動(dòng)器，其特征在于，包括各自具有內(nèi)部個(gè)體電極的第一壓電片；和各自具有一內(nèi)部公共電極的第二壓電片，所述第一和第二壓電片交替層疊，其中通孔形成在第一和第二壓電片中并涂敷了導(dǎo)電材料，使得內(nèi)部個(gè)體電極在其端部沿第一和第二壓電片的層疊方向相互電氣連接，而公共電極在其至少一個(gè)端部沿該層疊方向相互電氣連接，各通孔的最大直徑不小于約20μm且不大于約200μm。
2.如權(quán)利要求1所述的壓電致動(dòng)器，其特征在于，所述通孔沒有形成在層疊的第一和第二壓電片的底部一壓電片內(nèi)。
3.如權(quán)利要求1所述的壓電致動(dòng)器，其特征在于，各第一壓電片具有至少一個(gè)仿真電極，所述電極沿層疊方向?qū)?zhǔn)各第二壓電片上內(nèi)部公共電極的至少一個(gè)端部，而各第二壓電片具有仿真電極，所述電極沿層疊方向?qū)?zhǔn)第一壓電片上各相應(yīng)內(nèi)部個(gè)體電極的端部，而且各通孔內(nèi)的導(dǎo)電材料延續(xù)到內(nèi)部個(gè)體電極端部、內(nèi)部公共電極端部和仿真電極中對(duì)應(yīng)的一個(gè)。
4.如權(quán)利要求1所述的壓電致動(dòng)器，其特征在于，形成在相鄰第一和第二壓電片之一中的所述通孔沿層疊方向與形成在相鄰第一和第二壓電片中另一壓電片內(nèi)的通孔不同軸。
5.如權(quán)利要求3所述的壓電致動(dòng)器，其特征在于，形成在相鄰第一和第二壓電片之一中的各通孔內(nèi)的導(dǎo)電材料，至少部分地與內(nèi)部個(gè)體電極端部、內(nèi)部公共電極端部和仿真電極中對(duì)應(yīng)的一個(gè)接觸，而所述仿真電極連續(xù)形成到相鄰第一和第二壓電片中另一壓電片中形成的附近通孔之一的導(dǎo)電材料。
6.如權(quán)利要求4所述的壓電致動(dòng)器，其特征在于，在離形成第二壓電片的通孔不同的位置形成第一壓電片的通孔，而且所述通孔按交錯(cuò)方式沿所述第一與第二壓電片的層疊方向排列。
7.如權(quán)利要求1所述的壓電致動(dòng)器，其特征在于，還包括至少一塊設(shè)置在層疊的第一與第二壓電片上的限制片，以限制層疊的第一與第二壓電片變形。
8.如權(quán)利要求7所述的壓電致動(dòng)器，其特征在于，還包括一設(shè)置在至少一塊限制片上的頂片，其中頂片在其外表面上具有表面電極，所述表面電極對(duì)準(zhǔn)第一壓電片上對(duì)應(yīng)的內(nèi)部個(gè)體電極和各第二壓電片上內(nèi)部公共電極的至少一個(gè)端部，并在頂片和至少一塊限制片中形成附加通孔且涂敷導(dǎo)電材料，使所述表面電極沿層疊方向電氣連接至對(duì)應(yīng)的內(nèi)部個(gè)體電極和內(nèi)部公共電極。
9.一種壓電致動(dòng)器，其特征在于，包括各自具有內(nèi)部個(gè)體電極的第一壓電片；和各自具有一內(nèi)部公共電極的第二壓電片，所述第一和第二壓電片交替層疊，其中第一通孔形成在第一和第二壓電片中且涂敷了導(dǎo)電材料，使內(nèi)部個(gè)體電極沿第一和第二壓電片的層疊方向相互電氣連接，第二通孔形成在第一和第二壓電片中且涂敷了導(dǎo)電材料，使內(nèi)部公共電極沿層疊方向相互電氣連接，其中形成在相鄰第一和第二壓電片中的第一通孔沒有同軸對(duì)準(zhǔn)，而形成在相鄰第一和第二壓電片中第二通孔也沒有同軸對(duì)準(zhǔn)，各第一和第二通孔的最大直徑不小于約20μm且不大于約200μm。
10.如權(quán)利要求9所述的壓電致動(dòng)器，其特征在于，每塊第一壓電片具有至少一個(gè)沿層疊方向?qū)?zhǔn)每塊第二壓電片上的內(nèi)部公共電極的仿真公共電極，而每塊第二壓電片具有沿層疊方向?qū)?zhǔn)對(duì)應(yīng)的內(nèi)部個(gè)體電極的仿真?zhèn)€體電極，而且其中第二壓電片上的內(nèi)部公共電極沿層疊方向通過(guò)第二通孔與仿真公共電極里的導(dǎo)電材料相互電氣連接，而第一壓電片上的內(nèi)部個(gè)體電極沿層疊方向通過(guò)對(duì)應(yīng)的第一通孔中和對(duì)應(yīng)的仿真?zhèn)€體電極中的導(dǎo)電材料相互電氣連接。
11.如權(quán)利要求10所述的壓電致動(dòng)器，其特征在于，各第一通孔內(nèi)的導(dǎo)電材料在其一端延續(xù)到相對(duì)的內(nèi)部與仿真?zhèn)€體電極之一，并在其另一端接觸相對(duì)的內(nèi)部或仿真?zhèn)€體電極中的另一個(gè)，而且各第二通孔內(nèi)的導(dǎo)電材料在其一端延續(xù)到相對(duì)的內(nèi)部和仿真公共電極之一，并在其另一端接觸相對(duì)的內(nèi)部或仿真公共電極中的另一個(gè)電極。
12.如權(quán)利要求9所述的壓電致動(dòng)器，其特征在于，所述第一和第二通孔按交錯(cuò)方式沿第一和第二壓電片的層疊方向排列。
13.如權(quán)利要求10所述的壓電致動(dòng)器，其特征在于，還包括一塊設(shè)置在層疊的第一和第二壓電片上的限制片，以限制層疊的第一和第二壓電片變形，其中限制片的內(nèi)部公共電極和仿真?zhèn)€體電極，它們與每塊第二壓電片上的內(nèi)部公共電極和仿真?zhèn)€體電極具有相同的圖案，而附加通孔形成在限制片中并涂敷了導(dǎo)電材料，使限制片上的內(nèi)部公共電極和仿真?zhèn)€體電極沿層疊方向分別與內(nèi)部公共電極和對(duì)應(yīng)的內(nèi)部個(gè)體電極電氣連接。
14.一種噴墨頭，其特征在于，包括形成有壓力室與噴嘴的腔板，所述噴嘴與對(duì)應(yīng)的一個(gè)壓力室連通；和壓電致動(dòng)器，包括延伸通過(guò)壓力室的第一壓電片，每塊壓電片具有內(nèi)部個(gè)體電極，所述電極各自對(duì)準(zhǔn)相應(yīng)的一個(gè)壓力室；和延伸通過(guò)壓力室的第二壓電片，每塊壓電片的內(nèi)部公共電極延伸通過(guò)壓力室，所述第一和第二壓電片交替層疊，其中通孔形成在第一和第二壓電片中并涂敷有導(dǎo)電材料，使內(nèi)部個(gè)體電極在其端部沿第一和第二壓電片的層疊方向相互電氣連接，而公共電極在其至少一個(gè)端部沿層疊方向相互電氣連接，而各通孔的最大直徑不小于約20μm且不大于約200μm。
15.如權(quán)利要求14所述的噴墨頭，其特征在于，所述通孔沒有形成在層疊的第一和第二壓電片的底部壓電片內(nèi)。
16.如權(quán)利要求14所述的噴墨頭，其特征在于，各第一壓電片具有至少一個(gè)仿真電極，所述電極沿層疊方向?qū)?zhǔn)各第二壓電片上內(nèi)部公共電極的至少一個(gè)端部，而各第二壓電片具有仿真電極，所述電極沿層疊方向?qū)?zhǔn)第一壓電片上各相應(yīng)內(nèi)部個(gè)體電極的端部，而且各通孔內(nèi)的導(dǎo)電材料延續(xù)到內(nèi)部個(gè)體電極端部、內(nèi)部公共電極端部和仿真電極中對(duì)應(yīng)的一個(gè)。
17.如權(quán)利要求14所述的噴墨頭，其特征在于，形成在相鄰第一和第二壓電片之一中的通孔沿層疊方向與形成在相鄰第一和第二壓電片中另一壓電片內(nèi)的通孔不同軸。
18.如權(quán)利要求16所述的噴墨頭，其特征在于，形成在相鄰第一和第二壓電片之一中的各通孔內(nèi)的導(dǎo)電材料，至少部分地與內(nèi)部個(gè)體電極端部、內(nèi)部公共電極端部和仿真電極中對(duì)應(yīng)的一個(gè)接觸，而所述仿真電極連續(xù)形成到相鄰第一和第二壓電片中另一壓電片內(nèi)形成的相鄰?fù)字坏膶?dǎo)電材料。
19.如權(quán)利要求17所述的噴墨頭，其特征在于，在離形成第二壓電片的通孔不同的位置上形成第一壓電片的通孔，而且所述通孔按交錯(cuò)方式沿第一與第二壓電片的層疊方向排列。
20.如權(quán)利要求14所述的噴墨頭，其特征在于，還包括至少一塊設(shè)置在層疊的第一與第二壓電片上的限制片，以限制層疊的第一與第二壓電片變形。
21.如權(quán)利要求20所述的噴墨頭，其特征在于，還包括設(shè)置在至少一塊限制片上的頂片，其中頂片在其外表面上具有表面電極，所述電極對(duì)準(zhǔn)第一壓電片上對(duì)應(yīng)的內(nèi)部個(gè)體電極和各第二壓電片上內(nèi)部公共電極的至少一個(gè)端部，并在所述頂片和至少一塊限制片中形成附加通孔且涂敷導(dǎo)電材料，使表面電極沿層疊方向電氣連接至對(duì)應(yīng)的內(nèi)部個(gè)體電極和內(nèi)部公共電極。
22.具有至少一個(gè)噴墨打印頭的打印機(jī)，其特征在于，所述至少一個(gè)噴墨打印頭包括具有多個(gè)壓力室的腔板，各壓力室與一噴嘴連通；和壓電致動(dòng)器包括頂片，在頂面上具有多個(gè)表面電極、一個(gè)通孔穿過(guò)各表面電極和所述頂片；至少一塊裝到頂片底面的限制片，各限制片有一公共電極，所述公共電極有多個(gè)為公共電極共用的公共部分和多個(gè)與公共電極分開的仿真電極，通孔穿透各公共部分、各仿真電極與限制片；多塊第一壓電片，各第一壓電片具有多個(gè)個(gè)體電極和多個(gè)仿真電極，一塊第一壓電片形成無(wú)通孔的底片，其余的第一壓電片具有穿過(guò)各個(gè)體電極、各仿真電極和第一壓電片的通孔；和多塊第二壓電片，各第二壓電片具有與至少一塊其余的壓電片相同的電極圖案和通孔圖案，其中多塊第二壓電片與多塊第一壓電片交替，而盡管片間有徑向偏置，從頂片到一塊第一壓電片的諸電極的通孔大體上沿直線定向電氣對(duì)準(zhǔn)。
23.如權(quán)利要求22所述的打印機(jī)，其特征在于，所述通孔里襯有導(dǎo)電材料。
24.如權(quán)利要求23所述的打印機(jī)，其特征在于，所述通孔從上到下為錐形。
25.如權(quán)利要求24所述的打印機(jī)，其特征在于，通孔底部不重疊于相鄰?fù)椎捻敳俊?br> 26.如權(quán)利要求22所述的打印機(jī)，其特征在于，還包括一個(gè)與頂片的至少一部分表面電極相接的扁平電纜。
27.如權(quán)利要求22所述的打印機(jī)，其特征在于，所述通孔的最大直徑不小于約20μm且不大于約200μm。
全文摘要
一種通過(guò)將具有個(gè)體電極的壓電片和具有一公共電極的壓電片交替層疊而形成的壓電致動(dòng)器。在層疊的壓電片里形成通孔并涂敷了導(dǎo)電材料，沿壓電片的層疊方向電氣連接個(gè)體電極和公共電極。各通孔的最大直徑(φ)不小于約20μm且不大于約200μm(20μm≤φ≤200μm)。此外，通孔按交錯(cuò)方式沿層疊方向設(shè)置。在這種配置中，壓電致動(dòng)器不易彎曲或有波紋，并且平整得足以提供高性能。
文檔編號(hào)H01L41/09GK1392052SQ0212461
公開日2003年1月22日 申請(qǐng)日期2002年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月14日
發(fā)明者磯野純 申請(qǐng)人:兄弟工業(yè)株式會(huì)社