具有嵌入式电极的压电致动器制造技术

一种压电致动器，包括：薄膜片材、第一电极、以及第二电极。所述薄膜片材响应于所述薄膜片材内感应的电场而发生物理变形。所述第一电极被嵌入所述薄膜片材中。所述第二电极被嵌入所述薄膜片材中，并与所述第一电极相互交错。通过向所述第一电极与第二电极施加电压，在所述薄膜片材内感应出电场。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有嵌入式电极的压电致动器
技术介绍
流体喷射装置被用于喷射流体滴。例如，喷墨打印装置将墨滴喷射到介质例如纸上，从而在介质上形成图像。ー种流体喷射装置是压电流体喷射装置。在压电流体喷射装置中，利用压电来喷射流体滴。具体地，在柔性压电材料片材中引入电场，使该片材发生物理变形。所述片材的物理变形引起ー个或多个流体滴被喷射。附图说明图I是根据本专利技术ー个实施例的压电流体喷射组件的横截面侧视图。图2是根据本专利技术ー个实施例的压电流体喷射组件的底视图。图3是根据本专利技术ー个实施例的压电流体喷射组件的致动器的横截面前视图。 图4是根据本专利技术另一实施例的压电流体喷射组件的致动器的一部分的横截面前视图。图5是根据本专利技术又一个实施例的压电流体喷射组件的致动器的一部分的横截面前视图。图6A和6B不出了根据本专利技术一个实施例,在相对的表面上具有电极的压电致动器中，与在同一表面上具有交错电极的压电致动器相比，物理变形是如何发生的。图7是根据本专利技术ー个实施例的制造压电流体喷射组件的致动器的方法的示意图。图8是根据本专利技术ー个实施例的代表性的流体喷射装置的方框图。具体实施例方式如
技术介绍
部分所述，在压电流体喷射装置中，在柔性压电材料片材内感应电场，使该片材发生物理变形。将片材的机械响应转换成对流体施加压力，从而使ー个或多个流体滴被喷射出来。通过向设置在柔性片材上的电极施加电压，在片材内感应出电场。传统上，电极以相对置的方式布置在片材上。第一电极连接到片材的顶表面，底部电极连接到片材的底表面。电极这种布局结构，对于电极之间施加的给定电压，能够提供来自片材的相对较大的机械响应。但是，制造具有以这种相对置的方式设置在片材上的电极的流体喷射装置意味着电极必须要有可靠的电连接，这较难实现，会导致制造成本较高。因此，一种已经尝试过的低成本的将电极布置在片材上的方案是，将两个电极都定位在片材的同一表面上，例如以交错方式获得所谓的交错电扱。实现具有设置在电极被布置在片材同一表面上的流体喷射装置中，形成到两个电极的电连接可以更容易地实现，因此降低了制造成本。但是，对于电极间施加的给定电压，电极的这种布局结构降低了片材内感应的机械响应。当压电材料是压电薄膜时，就能发现交错电极的另ー个优势。在这种情况下，压电薄膜的ー个表面上没有电极，这允许在薄膜的生长过程中，使用的排列晶体结构的晶种材料能够有更宽阔的范围。然而，使用这种交错电极时会导致相对较低的机械响应，这阻碍了目前交错电极的使用。因此，目前技术水平下的压电流体喷射装置仍然以相对置的方式将电极设置在片材上。将电极设置在片材的同一表面上的做法在很大程度上已经不被考虑，因为对于电极间施加的给定电压，所能在片材内感应出的电场被认为太小而不能为此种装置提供期望的流体喷射效果，无论在速度还是其他性能特性方面。因此人们认为，例如，本领域今后的研发将集中在降低电连接到以相对置方式布置在片材上的电极的制造成本，而不是提高电极被布置在片材同一表面上的流体喷射装置的性能。但是，专利技术人已经研制出了ー种方案，根据该方案，电极可被布置在片材的同一表面，且同时仍能实现与电极以相对置方式布置在片材上时几乎相同的性能。在这ー创造性的方案中，并没有将交错电极设置在片材的同一表面上，而是将它们嵌入到片材同一表面上的压电陶瓷片中。专利技术人发现，与将电极布置在片材的相对表面上相比，将电极嵌入片材同一表面上的压电陶瓷片中仍能提供随后实现的方便的电连接以及进行此种电连接的高可靠性。更进一歩地，与将电极布置在片材的相对表面相比，将电极嵌入片材的同一表面内能够在片材内感应出几乎相同的机械响应。图I示出了根据本专利技术一个实施例的单晶片型压电流体喷射组件100的横截面侧 视图。组件100包括具有出ロ 104的刚性孔板102，流体滴通过出ロ 104被喷射出。组件100进ー步包括柔性膜片106，其具有入口 108，以接收最终会通过出ロ 104以微滴形式喷射出的流体。组件100还包括多个刚性侧壁110A、110B，统称为侧壁110，它们将孔板102与膜片106分隔开。孔板102、膜片106以及侧壁110限定了组件100的流体腔室112，以容纳在流体滴从出ロ 104喷射出之前通过入口 108接收的流体。压电致动器114沿膜片106与流体腔室112相对置地设置。在致动器114内感应电场会导致致动器114发生物理变形，使得膜片106和致动器114弯曲至腔室112中，这又会使腔室112的体积减小，于是导致流体滴通过出口 104喷射出。随后撤去电场，将允许致动器114松弛，这使膜片106以及致动器114恢复至未弯曲的状态。图I中示出了 χ轴116、y轴118以及ζ轴120。在图I中，从左向右，χ轴116地与压电致动器114的长度方向平行。在图I所处的平面中，y轴118与致动器114的宽度方向平行。在图I中，从下往上，ζ轴120与致动器114的高度方向平行。在一个实施例中，致动器114响应于在其内感应的电场，发生物理变形，导致致动器114沿χ轴116与ζ轴120收缩，沿y轴118膨胀。在图I中，柔性膜片106包括缺ロ 122A、122B，统称为缺ロ 122，这些缺ロ设置在压电致动器114的两侧。缺ロ 122使膜片106更容易地沿χ轴116收缩或膨胀。膜片106沿χ轴增强这种运动性減少了其沿χ轴被卡在致动器114上的可能性。如图I所示，缺ロ 122并没有贯穿膜片106。但是在另ー个实施例中，缺ロ 122贯穿了膜片106，在此情形下，缺ロ122可由柔性密封剂密封住。图2示出了根据本专利技术一个实施例的压电流体喷射组件100的底视图。图2特别地示出了柔性膜片106、入口 108以及压电致动器114。致动器114包括交错电极202A、202B，统称为电极202。电极202被嵌入致动器114中。在电极202间施加电压会在致动器114内感应出电场，这会导致致动器114发生物理变形。压电致动器114具有与χ轴116平行的长度，与y轴118平行的宽度。电极202A具有多个沿致动器114的长度延伸的指状物204A，以及沿致动器114的宽度延伸且将指状物204A电连接在一起的杆条206A。类似地，电极202B也具有多个指状物204B，以及将指状物204B电连接在一起的杆条206B。指状物204A和204B统称为指状物204，杆条206A和206B统称为杆条206。电极202的杆条206设置在致动器的相对两侧。电极202B的指状物204B与电极202A的指状物204A交错，反之亦然。在这个意义上，电极202B被说成与电极202A交错，反之亦然。指状物202可以相同间隔设置，以在指状物202之间的区域中获得相同的电场分布，从而保证致动器114均匀变形。图2示出了接触垫208A和208B，统称为接触垫208，以及导电迹线210A和210B，统称为导电迹线210。导电迹线2IOA将接触垫208A电连接至电极202A，导电迹线2IOB将接触垫208B电连接至电极202B。电压源212被电连接至接触垫208，以为电极202提供电压，从而在压电致动器114内感应电场。 图3详细示出了根据本专利技术一个实施例的压电致动器114的横截面前视图。更进ー步地，图3甚至更详细地示出了致动器114的一部分，该部分已用虚线圈本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：TS克鲁斯乌里贝，P马迪洛维奇，
申请(专利权)人：惠普发展公司，有限责任合伙企业，
类型：发明
国别省市：