壓電致動器和使用該壓電致動器的噴墨器的製作方法
2023-04-25 23:22:56 1
專利名稱：壓電致動器和使用該壓電致動器的噴墨器的製作方法
發明
背景技術：
領域本發明涉及一種壓電致動器和使用壓電致動器的噴墨頭，尤其涉及一種不易變彎曲或有波紋的平整壓電致動器和使用這種壓電致動器的噴墨頭。
背景技術：
壓電致動器將電能轉換為機械位移而使機械裝置運動。這種壓電致動器與各種部件一起裝入最終產品，如噴墨印表機的噴墨頭。
如美國專利No.5,402,159揭示的那樣，傳統的瞬時(on-demand)型壓電噴墨頭包括腔板與壓電致動器。腔板有多個噴嘴和壓力室，每個壓力室與其中一個噴嘴相關聯。壓電致動器通過層疊壓電片形成，每塊壓電片夾在為壓力室單獨配置的扁平個體電極與為壓力室共同設置的公共電極之間。壓電致動器被疊加在腔板上，這樣，諸個體電極與腔板中對應的壓力室對準。
在如上所述構造的噴墨頭壓電致動器中，如日本專利公開號7-96301提議的那樣，在壓電片中形成通孔，沿壓電片層疊方向將個體電極與公共電極作電氣連接。通孔沿厚度方向在對應於個體電極與公共電極的位置穿透壓電片而形成，並用導電膏填充。
通常，將形成有電極與通孔的生片層疊起來並燒結成單體，然後將燒結體極化而獲得壓電特性，並製成壓電致動器。
然而，在燒結期間，形成有通孔的生片會局部收縮，因此，在燒結體(壓電致動器)中產生彎曲或波紋。由於通孔直徑變大，彎曲或波紋變得嚴重，使得合成的壓電致動器平整度下降。
若在噴墨頭中使用彎曲或有波紋的壓電致動器，則在壓電致動器與腔板粘合時，它們之間會產生空隙，這種粘合斷裂會造成油墨洩漏和噴墨不當。
除了應用於噴墨頭以外，壓電致動器一般還裝在其它部件上或配用於其它部件。若壓電致動器不平整，就不能與配件妥當地接合或粘合，得到的最終製品只能發揮有限的性能。
發明內容
本發明針對上述問題，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器。本發明還提供一種應用這種壓電致動器的噴墨頭。
根據本發明的一個方面，壓電致動器包括第一和第二壓電片，每塊第一壓電片具有內部個體電極，而每塊第二壓電片有一內部公共電極。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並塗敷導電材料，使內部個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，並使公共電極在其至少一個端部沿層疊方向相互電連接。各通孔的最大直徑不小於約20微米，但不大於約200微米。
當各通孔的最大直徑在該範圍內時，可減少在壓電致動器製造加工期間可能產生的彎曲與波紋，得到平整的壓電致動器。
根據本發明的另一個方面，將壓電致動器重疊在形成有壓力室與噴嘴的腔板上，各噴嘴與對應的一個壓力室連通。第一壓電片延伸跨過壓力室，各第一壓電片上的內部個體電極與對應的一個壓力室對準。第二壓電片延伸跨過壓力室，各第二壓電片上的內部公共電極延伸跨過壓力室。
當平整的壓電致動器與腔板粘合時，其間不產生空隙，不漏油墨。
將參照附圖詳細描述本發明一較佳實施例，附圖中用同樣的標號表示同樣的元件，其中圖1是彩色噴墨印表機的透視圖，它使用了本發明一實施例的壓電噴墨頭；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。
具體實施例方式
參照圖1～4描述本發明一實施例。根據本發明一實施例的壓電致動器通過層疊諸壓電片形成。設置在壓電片上的內部電極通過塗敷導電材料的通孔相互電連接，壓電致動器重疊在腔板上形成噴墨頭。
圖1是應用噴墨頭6的彩色噴墨印表機100的透視圖。如圖1所示，彩色噴墨印表機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上列印、在其上裝有墨盒61與頭單元63的底座64、使底座64直線往復移動的驅動單元65、面對噴墨頭6設置的壓紙捲筒66和清潔裝置67。
驅動單元65包括置於底座64下端且平行於壓紙捲筒66延伸的底座軸71、置於底座64上端且平行於底座軸71延伸的導向板72、置於底座軸71與導向板72之間並位於底座軸71兩端的兩隻滑輪73與74，以及環繞滑輪73與74並與底座64連接的環帶75。
當電極驅動滑輪73正向和反向轉動時，接至環帶75的底座64就沿著底座軸71與導向板72直線往復運動。
紙62由噴墨印表機100一側配置的送紙盒(未示出)提供，並在噴墨頭6與壓紙捲筒66之間引導，噴墨頭6在紙62上噴墨以列印預定的圖象。之後，排出紙62。圖1未示出進紙機構和排紙機構。
清潔裝置67位於壓紙捲筒66一側，以便在頭單元63處於復位位置時，面對噴墨頭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處於復位位置時用清潔帽81蓋住任一噴墨頭6的噴嘴，並且抽吸含氣泡留在噴墨頭6內部的劣質油墨。因此，讓噴墨頭6恢復到初始狀態。吸出的廢油墨貯存在油墨箱84裡。帽85配置用於蓋住相應噴墨頭6的噴嘴，防止噴墨頭6中的油墨變幹。
頭單元63具有支架，該支架可卸地附接四個墨盒61。支架一側設置的供墨管路可接至相應墨盒61的油墨出口，並可達到頭單元63底板(未示出)的下表面。對供墨管路設置了用橡膠或其它材料製作的填密件，可密封接觸各噴墨頭6設置的供墨孔19a與19b(圖2)。貯存在各墨盒61裡的油墨通過相應的油墨管路與供墨孔19a、19b供給相應的噴墨頭6。
圖2是各噴墨頭6的透視圖。如圖2所示，噴墨頭6通過在板型壓電致動器20上重疊一塊層疊腔板10而形成。
壓力室16在腔板10中按交錯結構排成兩排。每個壓力室16很狹窄，並垂直於腔板10的縱向延伸。設置的噴嘴(未示出)都與相應的壓力室連通，可向腔板10下表面打開噴墨。油墨從各油墨盒61通過相應的供墨管路與供墨孔19a、19b供給相應的壓力室16。
壓電致動器20利用粘劑或粘片粘合至腔板10。壓電致動器20通過層疊壓電片21～30(圖3)而形成，並被設計成對各壓力室16逐個加壓。表面電極33、34置於最上層壓電片21上表面。分別對應於設置在下層壓電片22～30上的個體電極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，後者粘合至壓電致動器20的上表面。這樣，彩色噴墨印表機100的控制電路就電連接至壓電致動器20。當按預定的列印數據從選擇的壓力室16噴射油墨時，通過表面電極33、34，控制電路把驅動電壓加到與選擇的壓力室16對準的個體電極31和公共電極32。結果，壓電致動器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。
參照圖3和4描述壓電致動器20的詳細結構。圖3是板型壓電致動 20的分解透視圖。如圖3所示，壓電致動器20通過層疊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。塗敷各通孔36、37內壁的導電材料，延續到位於各壓電片21～29上表面的電極(個體電極31、公共電極32或仿真電極31b、32b)，並與位於相鄰下層壓電片上的電極(個體電極31、公共電極32或仿真電極31b、32b)接觸。通孔36用來電氣連接沿壓電片21～30層疊方向設置的諸個體電極31，而通孔37用來電氣連接沿該層疊方向設置的公共電極32。
具體而言，狹窄的個體電極31形成在各壓電片26、28、30的上表面，以便對準腔板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，對準各公共電極32的端部32a，公共電極在後面再描述。通孔36形成在各個體電極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與設置在各壓電片26、28、30上表面的電極(個體電極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，並對準個體電極31的端部31a。通孔37形成在各公共電極32的端部32a內，通孔36形成在各仿真電極31b中。換言之，各通孔36、37與設置在各壓電片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和對準個體電極端部31a的仿真電極31b還設置在各壓電片22、23、24的上表面。然而，壓電片22、23、24並非起壓電作用，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，結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形成於各仿真電極31b。
在最上層壓電片21的上表面，沿著壓電片21的邊緣，以平行於排列個體電極31的方向設置兩排對準個體電極31的表面電極33以及對準公共電極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和壓電致動器20通過表面電極33、34電連接。另外，在壓電片21中，通孔36形成於各表面電極33，通孔37形成於各表面電極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)不小於約20微米但不大於約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，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％。
通過雷射束照射，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。製備所需數量的有通孔36、37的生片。用導電膏以絲網印刷法在帶通孔36、37的有關生片上形成需要的電極(個體電極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)。在用絲網印刷法形成所需電極時，導電膏進入通孔36、37。結果，各通孔36、37的內壁被導電膏塗敷，在通孔36、37內部形成導電部分。之後，層疊所需數量的生片，脫脂後燒結成單體。然後，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，在所有個體電極31與所有公共電極32之間加上高於噴墨電壓的電壓，使夾在個體電極31與公共電極32之間的壓電片25～29極化。結果，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器20接至腔板10與柔性扁平電纜40前進行。
由於壓電片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，且無壓電活性。為防止壓電片21～30在層疊時有任一壓電片陷入無個體電極31或公共電極32的部分，設置了厚度等於個體電極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之間的電導率。
圖4是壓電致動器20沿圖2的直線VII-VII截取並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相互對準，而形成在壓電片22、24、26、28中的通孔36、37也相互對準。然而，形成在壓電片21中的通孔36、37並不對準形成在壓電片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處於離層疊的壓電片的中心線更遠的位置(與層疊壓電片相對的縱向側更近)，因此，沿層疊方向垂直設置的通孔36、37並不同軸對準。在壓電片21～30層疊時，通孔36、37沿層疊方向按交錯方式交替設置。
現在參照圖4的三個通孔36a、36b、36c，描述通孔36、37的定位關係與電氣連接。這三個通孔36a、36b、36c分別形成在壓電片26、27、25中，經導電部分沿層疊方向相互電氣連接。如圖4右側所示，壓電片26中通孔36a的導電部分，在其上端延續到壓電片26上個體電極31的端部31a。通孔36a的導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的導電部分，在其上端延續到壓電片27上的仿真電極31b。通孔36b的導電部分在其下端與壓電片28上的個體電極31的端部31a接觸。這樣，通過通孔36的導電部分、仿真電極31b和通孔36的導電部分，使設置在壓電片26、28、30上沿層疊方向對準的諸個體電極31相互連接起來。
壓電片25中通孔36c的導電部分在其下端與壓電片26上個體電極31的端部31a接觸，並在其上端延續到壓電片25上的仿真電極31b。另外，壓電片25上的仿真電極31b，通過通孔36的導電部分與設置在各壓電片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。結果，壓電片26上的個體電極31間接地連接至表面電極33。
另外，如圖4左側所示，設置在壓電片25、27、29上沿層疊方向對準的公共電極32，通過通孔37的導電部分、仿真電極32b和通孔37的導電部分相互連接起來，而且，壓電片25上的公共電極32經通孔37的導電部分和位於各壓電片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，垂直設置的相鄰通孔36、37並不同軸對準。此外，通孔36、37的導電部分經鄰接電極(個體電極31、公共電極32或仿真電極31b、32b)相互電氣連接。這種結構可防止沿壓電片21～29的層疊方向設置的電極之間較差的導電性。具體而言，各通孔36、37均呈錐形，並不總是全部填滿導電膏，通孔裡形成的空心部分不導電。因此，若兩塊壓電片層疊使得通孔36、37同軸對準，則上層壓電片中通孔導電部分的下端可能會與下層壓電片中通孔導電部分的上端形成不良接觸。尤其當同軸對準的兩個通孔36、37的直徑在其相對側不同時，上層壓電片中通孔導電部分的下端或許會面對下層壓電片中通孔的空心部分。此時兩個通孔就不導電了。此外，當通孔36、37的形狀筆直但直徑不相同時，垂直設置的兩通孔之一的導電部分可能面對著另一通孔的非導電部分，在其間造成不導電，與上述情況一樣。
然而，根據該實施例，相鄰壓電片之一中各通孔36、37的導電部分，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，沿層疊方向設置的電極能可靠地導電。即使在偏離所需位置的位置上形成任一通孔36、37，其導電部分仍很容易地通過電極31a、32a的端部或仿真電極31b、32b電氣連接至相鄰通孔36、37的導電部分。此外，通孔36、37按交錯結構沿壓電片21～29的層疊方向排列。這樣，通孔37、38可在層疊壓電片時交替地設置於不同的位置，還可設置成緊湊的結構。換言之，通孔36、37可集中於有限的壓電片區域內。因此，容易設定形成通孔36、37的空間，而且通孔36、37不影響電極(個體電極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施例構造的壓電致動器性能的相對關係的評估表。
最左邊的「通孔直徑」一欄裡列出各通孔的最大直徑。「電壓降」一欄示出按通孔直徑而變化的壓降，壓降出現在電氣連接個體電極或沿壓電片層疊方向對準的公共電極的通孔中的導電部分之間。指定壓電致動器的壓降程度用「大」或「小」表示，「大」壓降影響了選擇施加給個體電極和公共電極的驅動電壓，延遲了驅動電壓波形的脈衝上升時間，造成噴射速度變慢。
「通孔數」一欄示出各個體電極和各公共電極將壓降保持在預定範圍內所需的通孔數，預定範圍指驅動電壓波形受到的影響還不足以導致噴墨失敗的範圍。隨著各個體電極或公共電極中設置的通孔的截面積變小，與個體電極或公共電極對準的通孔內導電部分之間產生的電阻就增大。換言之，隨著通孔直徑變小和通孔數減少，電阻就增大，壓降變大。所需的通孔數根據「通孔直徑」一欄裡列出的通孔直徑而變化，該數量在「通孔數」一欄裡表示為「多」或「少」。
隨著通孔數增多，通孔機加工步驟必須重複許多次，而且，各個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部件，增加了壓電致動器的製造成本。當通孔數為「多」時，就會出現這類不便。
「通孔數」右面的「損傷」一欄列出指定壓電致動器的損傷情況，欄中的數據按「通孔直徑」欄中的通孔直徑和「通孔數」欄中的通孔數而變化。「損傷」欄列出的損傷指規定直徑的通孔在燒結體(壓電致動器)中造成的彎曲或波紋一類的損傷，損傷程度表示為「嚴重」或「輕微」。
「損傷」欄右面的「總評」欄表示具有「通孔直徑」欄裡規定直徑的通孔的壓電致動器的性能。根據油墨的噴射與漏洩狀況，把性能評估為「良好」或「差」。當燒結體(壓電致動器)「嚴重」損傷並且在通孔周圍局部變形時，在壓電致動器與腔板粘合時會出現粘合斷裂，造成漏油墨。
如壓電致動器評估表所示，當最大通孔直徑(φ)小於約20μm(φ＜20μm)時，由於通孔內導電部分之間的電阻增大，壓降也很大。這樣，為使壓降保持在預定範圍內，就需要許多通孔，而且指定壓電致動器的損傷嚴重，結果該壓電致動器的性能被評為差。
當最大通孔直徑(φ)大於約200μm(φ＞200μm)時，壓降很小，而且通孔數量少，但指定壓電致動器的損傷嚴重，因而該壓電致動器的性能被評為差。
當最大通孔直徑(φ)不小於約20μm不大於約200μm(20μm≤φ≤200μm)時，壓降很小，通孔數少，而且指定壓電致動器的損傷輕微，故該壓電致動器的性能評為良。
在上述實施例的壓電致動器20中，通過把各通孔36、37的最大直徑(φ)設定為不小於約20μm且不大於約200μm(20μm≤φ≤200μm)，可防止壓電致動器20出現彎曲和波紋，即使在燒結後也能保持預期的平整度，而且減小了壓電致動器20的壓降。此外，如上所述，配置為變形限制片的壓電片22～24，在燒結期間也可減少壓電致動器20產生的彎曲和波紋。從而，進一步保持壓電致動器20的平整度。
因此，當將壓電致動器20重疊在腔板10上使個體電極31對準相應的壓力室16時，可無空隙地將壓電致動器20粘合至腔板10，不會漏油墨。另外，在這種平整壓電致動器20中，通過塗敷了導電材料並在層疊壓電片22～24中按交錯方式排列的通孔36、37，可在個體電極31和公共電極32之間確保良好的電連接，因而壓電致動器20呈現出優良的電學特性(壓電特性)，而且實現完美噴墨。
儘管已參照特定的實施例描述了本發明，但是描述的實施例僅作示例，並不限制本發明的範圍。本領域的技術人員可作出各種其它修改與變化而不違背本發明的精神和範圍。
例如，在上述實施例中，雖然通孔36、37按交錯方式排列，但是也可按螺旋方式排列。另外，在上述實施例中，兩垂直安置的通孔之一的導電部分通過一電極(個體電極31、公共電極32或仿真電極31b、32b)與另一通孔的導電部分接觸。然而，兩垂直安置的通孔之一的導電部分可以部分地與另一通孔的導電部分直接接觸，此時壓電片中通孔36、37的配置變得更加緊湊，並能將諸電極以更高的密度印刷在壓電片上。
權利要求
1.一種壓電致動器，其特徵在於，包括各自具有內部個體電極的第一壓電片；和各自具有一內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並塗敷了導電材料，使得內部個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端部沿該層疊方向相互電氣連接，各通孔的最大直徑不小於約20μm且不大於約200μm。
2.如權利要求1所述的壓電致動器，其特徵在於，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。
3.如權利要求1所述的壓電致動器，其特徵在於，各第一壓電片具有至少一個仿真電極，所述電極沿層疊方向對準各第二壓電片上內部公共電極的至少一個端部，而各第二壓電片具有仿真電極，所述電極沿層疊方向對準第一壓電片上各相應內部個體電極的端部，而且各通孔內的導電材料延續到內部個體電極端部、內部公共電極端部和仿真電極中對應的一個。
4.如權利要求1所述的壓電致動器，其特徵在於，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的通孔不同軸。
5.如權利要求3所述的壓電致動器，其特徵在於，形成在相鄰第一和第二壓電片之一中的各通孔內的導電材料，至少部分地與內部個體電極端部、內部公共電極端部和仿真電極中對應的一個接觸，而所述仿真電極連續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電材料。
6.如權利要求4所述的壓電致動器，其特徵在於，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方式沿所述第一與第二壓電片的層疊方向排列。
7.如權利要求1所述的壓電致動器，其特徵在於，還包括至少一塊設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.如權利要求7所述的壓電致動器，其特徵在於，還包括一設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，所述表面電極對準第一壓電片上對應的內部個體電極和各第二壓電片上內部公共電極的至少一個端部，並在頂片和至少一塊限制片中形成附加通孔且塗敷導電材料，使所述表面電極沿層疊方向電氣連接至對應的內部個體電極和內部公共電極。
9.一種壓電致動器，其特徵在於，包括各自具有內部個體電極的第一壓電片；和各自具有一內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塗敷了導電材料，使內部個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塗敷了導電材料，使內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準，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準，各第一和第二通孔的最大直徑不小於約20μm且不大於約200μm。
10.如權利要求9所述的壓電致動器，其特徵在於，每塊第一壓電片具有至少一個沿層疊方向對準每塊第二壓電片上的內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對準對應的內部個體電極的仿真箇體電極，而且其中第二壓電片上的內部公共電極沿層疊方向通過第二通孔與仿真公共電極裡的導電材料相互電氣連接，而第一壓電片上的內部個體電極沿層疊方向通過對應的第一通孔中和對應的仿真箇體電極中的導電材料相互電氣連接。
11.如權利要求10所述的壓電致動器，其特徵在於，各第一通孔內的導電材料在其一端延續到相對的內部與仿真箇體電極之一，並在其另一端接觸相對的內部或仿真箇體電極中的另一個，而且各第二通孔內的導電材料在其一端延續到相對的內部和仿真公共電極之一，並在其另一端接觸相對的內部或仿真公共電極中的另一個電極。
12.如權利要求9所述的壓電致動器，其特徵在於，所述第一和第二通孔按交錯方式沿第一和第二壓電片的層疊方向排列。
13.如權利要求10所述的壓電致動器，其特徵在於，還包括一塊設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，其中限制片的內部公共電極和仿真箇體電極，它們與每塊第二壓電片上的內部公共電極和仿真箇體電極具有相同的圖案，而附加通孔形成在限制片中並塗敷了導電材料，使限制片上的內部公共電極和仿真箇體電極沿層疊方向分別與內部公共電極和對應的內部個體電極電氣連接。
14.一種噴墨頭，其特徵在於，包括形成有壓力室與噴嘴的腔板，所述噴嘴與對應的一個壓力室連通；和壓電致動器，包括延伸通過壓力室的第一壓電片，每塊壓電片具有內部個體電極，所述電極各自對準相應的一個壓力室；和延伸通過壓力室的第二壓電片，每塊壓電片的內部公共電極延伸通過壓力室，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並塗敷有導電材料，使內部個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端部沿層疊方向相互電氣連接，而各通孔的最大直徑不小於約20μm且不大於約200μm。
15.如權利要求14所述的噴墨頭，其特徵在於，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。
16.如權利要求14所述的噴墨頭，其特徵在於，各第一壓電片具有至少一個仿真電極，所述電極沿層疊方向對準各第二壓電片上內部公共電極的至少一個端部，而各第二壓電片具有仿真電極，所述電極沿層疊方向對準第一壓電片上各相應內部個體電極的端部，而且各通孔內的導電材料延續到內部個體電極端部、內部公共電極端部和仿真電極中對應的一個。
17.如權利要求14所述的噴墨頭，其特徵在於，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的通孔不同軸。
18.如權利要求16所述的噴墨頭，其特徵在於，形成在相鄰第一和第二壓電片之一中的各通孔內的導電材料，至少部分地與內部個體電極端部、內部公共電極端部和仿真電極中對應的一個接觸，而所述仿真電極連續形成到相鄰第一和第二壓電片中另一壓電片內形成的相鄰通孔之一的導電材料。
19.如權利要求17所述的噴墨頭，其特徵在於，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方式沿第一與第二壓電片的層疊方向排列。
20.如權利要求14所述的噴墨頭，其特徵在於，還包括至少一塊設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.如權利要求20所述的噴墨頭，其特徵在於，還包括設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，所述電極對準第一壓電片上對應的內部個體電極和各第二壓電片上內部公共電極的至少一個端部，並在所述頂片和至少一塊限制片中形成附加通孔且塗敷導電材料，使表面電極沿層疊方向電氣連接至對應的內部個體電極和內部公共電極。
22.具有至少一個噴墨列印頭的印表機，其特徵在於，所述至少一個噴墨列印頭包括具有多個壓力室的腔板，各壓力室與一噴嘴連通；和壓電致動器包括頂片，在頂面上具有多個表面電極、一個通孔穿過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為公共電極共用的公共部分和多個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個體電極和多個仿真電極，一塊第一壓電片形成無通孔的底片，其餘的第一壓電片具有穿過各個體電極、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餘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，而儘管片間有徑向偏置，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準。
23.如權利要求22所述的印表機，其特徵在於，所述通孔裡襯有導電材料。
24.如權利要求23所述的印表機，其特徵在於，所述通孔從上到下為錐形。
25.如權利要求24所述的印表機，其特徵在於，通孔底部不重疊於相鄰通孔的頂部。
26.如權利要求22所述的印表機，其特徵在於，還包括一個與頂片的至少一部分表面電極相接的扁平電纜。
27.如權利要求22所述的印表機，其特徵在於，所述通孔的最大直徑不小於約20μm且不大於約200μm。
全文摘要
一種通過將具有個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器。在層疊的壓電片裡形成通孔並塗敷了導電材料，沿壓電片的層疊方向電氣連接個體電極和公共電極。各通孔的最大直徑(φ)不小於約20μm且不大於約200μm(20μm≤φ≤200μm)。此外，通孔按交錯方式沿層疊方向設置。在這種配置中，壓電致動器不易彎曲或有波紋，並且平整得足以提供高性能。
文檔編號H01L41/09GK1392052SQ0212461
公開日2003年1月22日 申請日期2002年6月14日 優先權日2001年6月14日
發明者磯野純 申請人:兄弟工業株式會社