压电致动器和使用该压电致动器的喷墨器制造技术

一种通过将具有个体电极的压电片和具有一公共电极的压电片交替层叠而形成的压电致动器。在层叠的压电片里形成通孔并涂敷了导电材料，沿压电片的层叠方向电气连接个体电极和公共电极。各通孔的最大直径（φ）不小于约２０μｍ且不大于约２００μｍ（２０μｍ≤φ≤２００μｍ）。此外，通孔按交错方式沿层叠方向设置。在这种配置中，压电致动器不易弯曲或有波纹，并且平整得足以提供高性能。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
专利技术
技术介绍
领域本专利技术涉及一种压电致动器和使用压电致动器的喷墨头，尤其涉及一种不易变弯曲或有波纹的平整压电致动器和使用这种压电致动器的喷墨头。
技术介绍
压电致动器将电能转换为机械位移而使机械装置运动。这种压电致动器与各种部件一起装入最终产品，如喷墨打印机的喷墨头。如美国专利No.5,402,159揭示的那样，传统的瞬时(on-demand)型压电喷墨头包括腔板与压电致动器。腔板有多个喷嘴和压力室，每个压力室与其中一个喷嘴相关联。压电致动器通过层叠压电片形成，每块压电片夹在为压力室单独配置的扁平个体电极与为压力室共同设置的公共电极之间。压电致动器被叠加在腔板上，这样，诸个体电极与腔板中对应的压力室对准。在如上所述构造的喷墨头压电致动器中，如日本专利公开号7-96301提议的那样，在压电片中形成通孔，沿压电片层叠方向将个体电极与公共电极作电气连接。通孔沿厚度方向在对应于个体电极与公共电极的位置穿透压电片而形成，并用导电膏填充。通常，将形成有电极与通孔的生片层叠起来并烧结成单体，然后将烧结体极化而获得压电特性，并制成压电致动器。然而，在烧结期间，形成有通孔的生片会局部收缩，因此，在烧结体(压电致动器)中产生弯曲或波纹。由于通孔直径变大，弯曲或波纹变得严重，使得合成的压电致动器平整度下降。若在喷墨头中使用弯曲或有波纹的压电致动器，则在压电致动器与腔板粘合时，它们之间会产生空隙，这种粘合断裂会造成油墨泄漏和喷墨不当。除了应用于喷墨头以外，压电致动器一般还装在其它部件上或配用于其它部件。若压电致动器不平整，就不能与配件妥当地接合或粘合，得到的最终制品只能发挥有限的性能。
技术实现思路
本专利技术针对上述问题，提供一种不易弯曲或起波纹且平整得足以提供高性能的压电致动器。本专利技术还提供一种应用这种压电致动器的喷墨头。根据本专利技术的一个方面，压电致动器包括第一和第二压电片，每块第一压电片具有内部个体电极，而每块第二压电片有一内部公共电极。第一与第二压电片交替层叠。第一与第二压电片中形成通孔并涂敷导电材料，使内部个体电极在其端部沿第一与第二压电片的层叠方向相互电连接，并使公共电极在其至少一个端部沿层叠方向相互电连接。各通孔的最大直径不小于约20微米，但不大于约200微米。当各通孔的最大直径在该范围内时，可减少在压电致动器制造加工期间可能产生的弯曲与波纹，得到平整的压电致动器。根据本专利技术的另一个方面，将压电致动器重叠在形成有压力室与喷嘴的腔板上，各喷嘴与对应的一个压力室连通。第一压电片延伸跨过压力室，各第一压电片上的内部个体电极与对应的一个压力室对准。第二压电片延伸跨过压力室，各第二压电片上的内部公共电极延伸跨过压力室。当平整的压电致动器与腔板粘合时，其间不产生空隙，不漏油墨。附图说明将参照附图详细描述本专利技术一较佳实施例，附图中用同样的标号表示同样的元件，其中图1是彩色喷墨打印机的透视图，它使用了本专利技术一实施例的压电喷墨头；图2是该压电喷墨头各种部件的透视图；图3是该压电喷墨头使用的压电致动器的放大分解图；和图4是沿图2中直线VII-VII截取的放大截面图。具体实施例方式参照图1～4描述本专利技术一实施例。根据本专利技术一实施例的压电致动器通过层叠诸压电片形成。设置在压电片上的内部电极通过涂敷导电材料的通孔相互电连接，压电致动器重叠在腔板上形成喷墨头。图1是应用喷墨头6的彩色喷墨打印机100的透视图。如图1所示，彩色喷墨打印机100包括分别注有(兰绿色、深红色、黄色与黑色)油墨的墨盒61、具有喷墨头6的头单元63，所述喷墨头在纸(记录媒体)62上打印、在其上装有墨盒61与头单元63的底座64、使底座64直线往复移动的驱动单元65、面对喷墨头6设置的压纸卷筒66和清洁装置67。驱动单元65包括置于底座64下端且平行于压纸卷筒66延伸的底座轴71、置于底座64上端且平行于底座轴71延伸的导向板72、置于底座轴71与导向板72之间并位于底座轴71两端的两只滑轮73与74，以及环绕滑轮73与74并与底座64连接的环带75。当电极驱动滑轮73正向和反向转动时，接至环带75的底座64就沿着底座轴71与导向板72直线往复运动。纸62由喷墨打印机100一侧配置的送纸盒(未示出)提供，并在喷墨头6与压纸卷筒66之间引导，喷墨头6在纸62上喷墨以打印预定的图象。之后，排出纸62。图1未示出进纸机构和排纸机构。清洁装置67位于压纸卷筒66一侧，以便在头单元63处于复位位置时，面对喷墨头6，清洁装置67包括与任一喷墨头6中配置的喷嘴开口接触和遮盖的清洁帽81、泵82、凸轮83和油墨箱84。清洁装置67在头单元63处于复位位置时用清洁帽81盖住任一喷墨头6的喷嘴，并且抽吸含气泡留在喷墨头6内部的劣质油墨。因此，让喷墨头6恢复到初始状态。吸出的废油墨贮存在油墨箱84里。帽85配置用于盖住相应喷墨头6的喷嘴，防止喷墨头6中的油墨变干。头单元63具有支架，该支架可卸地附接四个墨盒61。支架一侧设置的供墨管路可接至相应墨盒61的油墨出口，并可达到头单元63底板(未示出)的下表面。对供墨管路设置了用橡胶或其它材料制作的填密件，可密封接触各喷墨头6设置的供墨孔19a与19b(图2)。贮存在各墨盒61里的油墨通过相应的油墨管路与供墨孔19a、19b供给相应的喷墨头6。图2是各喷墨头6的透视图。如图2所示，喷墨头6通过在板型压电致动器20上重叠一块层叠腔板10而形成。压力室16在腔板10中按交错结构排成两排。每个压力室16很狭窄，并垂直于腔板10的纵向延伸。设置的喷嘴(未示出)都与相应的压力室连通，可向腔板10下表面打开喷墨。油墨从各油墨盒61通过相应的供墨管路与供墨孔19a、19b供给相应的压力室16。压电致动器20利用粘剂或粘片粘合至腔板10。压电致动器20通过层叠压电片21～30(图3)而形成，并被设计成对各压力室16逐个加压。表面电极33、34置于最上层压电片21上表面。分别对应于设置在下层压电片22～30上的个体电极31和公共电极32(图3)。表面电极33、34连接至柔性扁平电缆40，后者粘合至压电致动器20的上表面。这样，彩色喷墨打印机100的控制电路就电连接至压电致动器20。当按预定的打印数据从选择的压力室16喷射油墨时，通过表面电极33、34，控制电路把驱动电压加到与选择的压力室16对准的个体电极31和公共电极32。结果，压电致动器20局部变形而改变了所选压力室16的容积，油墨从与所选压力室16连通的喷嘴射出。参照图3和4描述压电致动器20的详细结构。图3是板型压电致动 20的分解透视图。如图3所示，压电致动器20通过层叠10块压电片21～30而形成，每片厚度为30微米。在这10块压电片中，压电片26、28、30是第一压电片，各自具有个体电极31，而压电片25、27、29是第二压电片，各自具有一公共电极32。第一和第二压电片交替层叠。此外，形成穿透每块压电片21～29的通孔36、37。涂敷各通孔36、37内壁的导电材料，延续到位于各压电片21～29上表面的电极(个体电极31、公共电极32或仿真电极31b、32b)，并与位于相邻下层压电片上的电极(个体电极31、公共电极32或仿真电极31b、32b)接触。通孔36用来电气连接沿压电片21～30层叠方向设置本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种压电致动器，其特征在于，包括： 各自具有内部个体电极的第一压电片；和 各自具有一内部公共电极的第二压电片，所述第一和第二压电片交替层叠，其中通孔形成在第一和第二压电片中并涂敷了导电材料，使得内部个体电极在其端部沿第一和第二压电片的层叠方向相互电气连接，而公共电极在其至少一个端部沿该层叠方向相互电气连接，各通孔的最大直径不小于约２０μｍ且不大于约２００μｍ。

【技术特征摘要】
JP 2001-6-14 2001-1799061.一种压电致动器，其特征在于，包括各自具有内部个体电极的第一压电片；和各自具有一内部公共电极的第二压电片，所述第一和第二压电片交替层叠，其中通孔形成在第一和第二压电片中并涂敷了导电材料，使得内部个体电极在其端部沿第一和第二压电片的层叠方向相互电气连接，而公共电极在其至少一个端部沿该层叠方向相互电气连接，各通孔的最大直径不小于约20μm且不大于约200μm。2.如权利要求1所述的压电致动器，其特征在于，所述通孔没有形成在层叠的第一和第二压电片的底部一压电片内。3.如权利要求1所述的压电致动器，其特征在于，各第一压电片具有至少一个仿真电极，所述电极沿层叠方向对准各第二压电片上内部公共电极的至少一个端部，而各第二压电片具有仿真电极，所述电极沿层叠方向对准第一压电片上各相应内部个体电极的端部，而且各通孔内的导电材料延续到内部个体电极端部、内部公共电极端部和仿真电极中对应的一个。4.如权利要求1所述的压电致动器，其特征在于，形成在相邻第一和第二压电片之一中的所述通孔沿层叠方向与形成在相邻第一和第二压电片中另一压电片内的通孔不同轴。5.如权利要求3所述的压电致动器，其特征在于，形成在相邻第一和第二压电片之一中的各通孔内的导电材料，至少部分地与内部个体电极端部、内部公共电极端部和仿真电极中对应的一个接触，而所述仿真电极连续形成到相邻第一和第二压电片中另一压电片中形成的附近通孔之一的导电材料。6.如权利要求4所述的压电致动器，其特征在于，在离形成第二压电片的通孔不同的位置形成第一压电片的通孔，而且所述通孔按交错方式沿所述第一与第二压电片的层叠方向排列。7.如权利要求1所述的压电致动器，其特征在于，还包括至少一块设置在层叠的第一与第二压电片上的限制片，以限制层叠的第一与第二压电片变形。8.如权利要求7所述的压电致动器，其特征在于，还包括一设置在至少一块限制片上的顶片，其中顶片在其外表面上具有表面电极，所述表面电极对准第一压电片上对应的内部个体电极和各第二压电片上内部公共电极的至少一个端部，并在顶片和至少一块限制片中形成附加通孔且涂敷导电材料，使所述表面电极沿层叠方向电气连接至对应的内部个体电极和内部公共电极。9.一种压电致动器，其特征在于，包括各自具有内部个体电极的第一压电片；和各自具有一内部公共电极的第二压电片，所述第一和第二压电片交替层叠，其中第一通孔形成在第一和第二压电片中且涂敷了导电材料，使内部个体电极沿第一和第二压电片的层叠方向相互电气连接，第二通孔形成在第一和第二压电片中且涂敷了导电材料，使内部公共电极沿层叠方向相互电气连接，其中形成在相邻第一和第二压电片中的第一通孔没有同轴对准，而形成在相邻第一和第二压电片中第二通孔也没有同轴对准，各第一和第二通孔的最大直径不小于约20μm且不大于约200μm。10.如权利要求9所述的压电致动器，其特征在于，每块第一压电片具有至少一个沿层叠方向对准每块第二压电片上的内部公共电极的仿真公共电极，而每块第二压电片具有沿层叠方向对准对应的内部个体电极的仿真个体电极，而且其中第二压电片上的内部公共电极沿层叠方向通过第二通孔与仿真公共电极里的导电材料相互电气连接，而第一压电片上的内部个体电极沿层叠方向通过对应的第一通孔中和对应的仿真个体电极中的导电材料相互电气连接。11.如权利要求10所述的压电致动器，其特征在于，各第一通孔内的导电材料在其一端延续到相对的内部与仿真个体电极之一，并在其另一端接触相对的内部或仿真个体电极中的另一个，而且各第二通孔内的导电材料在其一端延续到相对的内部和仿真公共电极之一，并在其另一端接触相对的内部或仿真公共电极中的另一个电极。12.如权利要求9所述的压电致动器，其特征在于，所述第一和第二通孔按交错方式沿第一和第二压电片的层叠方向排列。13.如权利要求10所述的压电致动器，其特征在于，还包括一块设置在层叠的第一和第二压电片上的限制片，以限制层叠的第一和第二压电片变...

【专利技术属性】
技术研发人员：矶野纯，
申请(专利权)人：兄弟工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]