压电致动器和具有该压电致动器的液体喷射头制造技术

固定于预定电势的第一公共电极形成在振动板上。具有第一厚度的第一压电层层叠在第一公共电极上。由外部提供驱动信号的驱动电极层叠在第一压电层上。具有比第一厚度更厚的第二厚度的第二压电层层叠在所述驱动电极上。被固定于所述预定电势的第二公共电极层叠在第二压电层上。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及具有压电元件的压电致动器，所述元件形成在隔膜的表面上，起到驱动源的作用。本专利技术还涉及结合了这样的压电元件的液体喷射头，所述压电元件设置在隔膜相对于压力室的表面上，本专利技术通过该压电元件改变压力室的容积。
技术介绍
压电元件当接收到所提供的电能时发生变形，其被广泛地用作，例如，液体喷射头、微型泵或者用于声音发生构件(扬声器等)的驱动元件。这里，液体喷射头通过在存储于压力室中的液体中引入压力波动来从喷嘴口喷射液滴。举例来说，液体喷射头包括用于例如打印机的图像记录装置中的记录头、用于制造液晶显示器的液晶喷射头和用于制造彩色滤光镜的彩色材料喷射头。微型泵是能够泵送痕量液体的超小型泵，可用于输送痕量药水。用于这种液体喷射头或者微型泵中的一个重要部件是具有设置在振动板表面上的压电元件的压电致动器。压电致动器被安装在具有作为压力室的空间的压力室形成衬底上，从而通过振动板分隔压力室的一部分。并且，在喷射液滴或者输送液体时，驱动脉冲被提供给压电元件，以便使该压电元件和振动板(即，压力室的变形部分)变形，从而改变压力室的容积。对于液体喷射头或者微型泵，迫切需要的是压电元件的高频致动。人们希望利用这一点来实现液滴的高频喷射或者提高液体输送能力。为了实现压电元件的高频致动，必须使变形部分的柔顺性小于传统的压电元件，并且必须使压电元件的变形量大于传统上所采用的量。这些措施的理由是减小变形部分的柔顺性将导致响应性的提高。压电元件能够以高于传统频率的频率被致动。此外，压电元件变形量的增大将导致压力室中容积变化的增大。由此，能够增大被喷射的液滴的量和被输送的液体的量。多层结构的压电元件作为满足相互矛盾的特性的元件已经被提出；所述相互矛盾的特性即变形部分的柔顺性和压电元件的变形量。举例来说，已经提出了具有其中压电层被形成为双层结构的结构的压电元件，其中所述双层结构即为上压电体和下压电体，并且驱动电极(独立电极)被形成在上压电体和下压电体之间的边界处，此外，分别在上压电体的外表面和下压电体的外表面上形成了公共电极(如在日本专利特开平2-289352号公报的第6页和图5，以及日本专利特开平10-34924号公报的第5页和图9)。由于所述多层结构的压电元件在上压电体和下压电体之间的边界处设有驱动电极，所以各个层的压电体都被提供有电场，所述电场的强度由驱动电极和各个公共电极之间的间隔(即，各个层的压电体的厚度)以及驱动电极和各个公共电极之间的电势差决定。所以，当与在公共电极和驱动电极之间夹有单层压电体的单层结构的压电单元比较时，即使稍微增大整个压电元件的厚度从而减小了变形部分的柔顺性，也能够在与传统驱动电压相同的驱动电压下变形得更大。但是，仅仅使用多层结构的压电元件不能获得能够满足最近的高要求特性。由于这个原因，作为实际产品，人们没有选择而只能使用单层结构的压电元件，其中单层压电体被夹在公共电极和驱动电极之间。这可归因于各种原因，但其中最重要的原因是压电元件中的变形稳定性和压电元件的变形量的不足。此外另一重要原因在于制造效率的不足和产品可靠性的不足。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于增强多层结构的压电元件的变形稳定性，以及提高压电元件的变形效率。此外，其目的还在于在提高制造效率的同时增强可靠性。为了实现以上目的，根据本专利技术，提供了一种压电致动器，所述压电致动器包括 振动板；第一公共电极，形成在所述振动板上，并被固定于预定电势；第一压电层，层叠在所述第一公共电极上，并具有第一厚度；驱动电极，层叠在所述第一压电层上，并从外部向所述驱动电极提供驱动信号；第二压电层，层叠在所述驱动电极上，并具有比所述第一厚度更厚的第二厚度；和第二公共电极，层叠在所述第二压电层上，并被固定于所述预定电势。利用这样的构造，能够使上压电层变形的线性度更优。因此，能够更精确地控制在驱动操作时出现的压电元件变形，从而可增强变形的稳定性。优选，所述驱动电极在第一方向上具有第一宽度，所述第二压电层在所述第一方向上具有比所述第一宽度更宽的第二宽度，以便覆盖所述驱动电极在所述第一方向上的两端。利用这样的构造，驱动电极被嵌入压电体层中，因此，能够防止发生大气放电，从而防止出现错误操作。此外，可在制造或使用中防止发生驱动电极与其它电极短路的问题。根据本专利技术，还提供了一种压电致动器，所述压电致动器包括振动板；第一公共电极，形成在所述振动板上，并被固定于预定电势；第一压电层，层叠在所述第一公共电极上，并在第一方向上具有第一宽度；驱动电极，层叠在所述第一压电层上，并从外部向所述驱动电极提供驱动信号；第二压电层，层叠在所述驱动电极上，并在所述第一方向上具有比所述第一宽度更宽的第二宽度；第二公共电极，层叠在所述第二压电层上，并被固定于所述预定电势。利用这样的构造，能够提高制造效率，并且能够防止诸如短路或者大气放电之类的问题。优选，所述驱动电极在所述第一方向上具有比第二宽度更窄的第三宽度，使得所述驱动电极在所述第一方向上的两端都能被第二压电层所覆盖。根据本专利技术，提出了一种压电致动器，所述压电致动器包括振动板；第一公共电极，形成在所述振动板上，并被固定于预定电势；第一压电层，层叠在所述第一公共电极上；驱动电极，层叠在所述第一压电层上，并从外部向所述驱动电极提供驱动信号；第二压电层，层叠在所述驱动电极上，并在第一方向上具有第一宽度；和第二公共电极，层叠在所述第二压电层上，并被固定于所述预定电势，而且在所述第一方向上具有与所述第一宽度基本上相同的第二宽度。利用这样的构造，能够使整个上压电层变形，从而可提高压电元件的变形效率。根据本专利技术，还提供了一种液体喷射头，所述液体喷射头包括以上压电致动器中的任一种，使得振动板构成与喷射液滴的喷嘴口相连通的室的一部分。优选，所述室在第一方向具有第一宽度，并且所述第一压电层和第二压电层中的至少一个在所述第一方向上具有比第一宽度更宽的第二宽度。利用这样的构造，能够尽可能地拓宽驱动电极的电极宽度，从而能够相应地增大压电元件的变形量。附图说明图1是用于描述头主体的基本结构的截面图；图2是从喷嘴口观察时的头主体的平面图；图3是沿压力室的纵向观察时的根据本专利技术第一实施例的致动器单元的截面图；图4是沿压力室的横向观察时的第一实施例的致动器单元的截面图；图5是用于描述具有多个头主体的记录头的平面图；图6是沿压力室的横向观察时的根据本专利技术第二实施例的致动器单元的截面图；图7是沿压力室的横向观察时的根据本专利技术第三实施例的致动器单元的截面图。具体实施例方式以下将参照附图描述本专利技术的实施例。这里通过以设置在例如打印机或者绘图仪的图像记录器中的记录头(一种液体喷射头)为示例来描述这些实施例。举例来说，如图5所示，该记录头具有多个头主体1，并通过将这些头主体1安装到安装基座61上而构成。首先描述头主体1的基本结构。如图1所示，头主体1基本上由液流通道单元2和致动器单元3形成。液流通道单元2由供应端口形成衬底6、墨室形成衬底8和喷嘴板10制成，其中所述供应端口形成衬底6具有形成于其中的作为供墨端口4的通孔和构成喷嘴连通端口5的一部分的通孔；所述墨室形成衬底8具有形成于其中的作为公共墨室7的通孔和构成喷嘴连通端口5的一部分的通孔；所述喷嘴板10在副扫描方向(即，与记录头沿之本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种压电致动器，包括：振动板；第一公共电极，形成在所述振动板上，并被固定于预定电势；第一压电层，层叠在所述第一公共电极上，并具有第一厚度；驱动电极，层叠在所述第一压电层上，并从外部向所述驱动电极提供驱动信号； 第二压电层，层叠在所述驱动电极上，并具有比所述第一厚度更厚的第二厚度；和第二公共电极，层叠在所述第二压电层上，并被固定于所述预定电势。

【技术特征摘要】
JP 2002-3-18 75087/2002;JP 2002-7-8 199178/2002;JP1.一种压电致动器，包括振动板；第一公共电极，形成在所述振动板上，并被固定于预定电势；第一压电层，层叠在所述第一公共电极上，并具有第一厚度；驱动电极，层叠在所述第一压电层上，并从外部向所述驱动电极提供驱动信号；第二压电层，层叠在所述驱动电极上，并具有比所述第一厚度更厚的第二厚度；和第二公共电极，层叠在所述第二压电层上，并被固定于所述预定电势。2.一种压电致动器，包括振动板；第一公共电极，形成在所述振动板上，并被固定于预定电势；第一压电层，层叠在所述第一公共电极上，并在第一方向上具有第一宽度；驱动电极，层叠在所述第一压电层上，并从外部向所述驱动电极提供驱动信号；第二压电层，层叠在所述驱动电极上，并在所述第一方向上具有比所述第一宽度更宽的第二宽度；第二公共电极，层叠在所述第二压电层上，并被固定于所述预定电势。3.如权利要求1所述的压电致动器，其中所述驱动电极在第一方向上具有第一宽度，所述第二压电层在所述第一方向上具有比所述第一宽度更宽的第二宽度，以便覆盖所述驱动电极在所述第一方向上的两端。4.如权利要求2所述的压电致动器，其中所述驱动电极在所述第一方向上具有比所述第二宽度更窄的第三宽度，使得所述驱动电极在所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张俊华，片仓孝浩，
申请(专利权)人：精工爱普生株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]