專利名稱：噴墨記錄頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及向記錄介質(zhì)噴墨并由此在介質(zhì)上進(jìn)行記錄的噴墨記錄頭。
背景技術(shù)：
專利文件1(日本專利申請公開號2003-159798)或?qū)＠募?(日本專利號3267937及其對應(yīng)的美國專利號6471342)公開了一種噴墨記錄頭，它向記錄介質(zhì)噴墨，并由此在該介質(zhì)上進(jìn)行記錄。公開的該噴墨記錄頭包括一個(gè)通道單元，它具有多個(gè)壓力室，分別與多個(gè)噴嘴連通；和一個(gè)壓電致動(dòng)器，它有選擇地改變?nèi)我庖粋€(gè)或多個(gè)壓力室的容積或各自的容積。該壓電致動(dòng)器包括分別對應(yīng)于壓力室的多個(gè)獨(dú)立電極；與每個(gè)獨(dú)立電極相對、并可由振膜構(gòu)成的一個(gè)共用電極；插入在獨(dú)立電極與共用電極之間的一個(gè)壓電層；以及分別連接到獨(dú)立電極以分別對其提供驅(qū)動(dòng)電壓的多根電線。在該壓電致動(dòng)器中，從垂直于設(shè)置壓力室的基準(zhǔn)平面的方向來看，這些電線位于對應(yīng)于壓力室之間所出現(xiàn)區(qū)域的區(qū)域上，這樣，除了對應(yīng)于每根電線相連的獨(dú)立電極的壓力室之外，每根電線不疊蓋任何壓力室。在壓電致動(dòng)器中，當(dāng)通過相應(yīng)的一根電線對任意一個(gè)獨(dú)立電極提供驅(qū)動(dòng)電壓時(shí)，在一部分的壓電層上產(chǎn)生電場，該部分壓電層是位于一個(gè)獨(dú)立電極與共用電極之間，以使該部分的壓電層變形。壓電層的變形改變了壓力室的容積，該壓力室對應(yīng)于驅(qū)動(dòng)電壓所施加的一個(gè)獨(dú)立電極，并因此對該壓力室中的墨水施加一個(gè)壓力。
然而近來，對這樣的噴墨記錄頭一直存在著一個(gè)要求，即同時(shí)滿足改善打印質(zhì)量的需要和降低記錄頭尺寸的需要。為滿足該要求，已提出，以高密度形成多個(gè)壓力室。但是，如上述專利文件1或2所公開的，如果在壓電致動(dòng)器中，其中從壓力室延伸的電線是位于對應(yīng)于壓力室之間的區(qū)域的區(qū)域上，并且以較高密度形成壓力室，因此就需要減小電線所在的區(qū)域，降低提供電線的間距。而且，如果提供電線的間距被降低，則提高了壓電致動(dòng)器的生產(chǎn)成本，同樣其產(chǎn)量被降低，并降低了電線電連接到獨(dú)立電極以對其提供驅(qū)動(dòng)電壓的可靠性。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)是提供避免至少一個(gè)上述問題的噴墨記錄頭。本發(fā)明的另一個(gè)目標(biāo)是提供包括壓電致動(dòng)器的噴墨記錄頭，其中連接到獨(dú)立電極的電線可以在更寬廣的區(qū)域上提供。
根據(jù)本發(fā)明，提供一個(gè)噴墨記錄頭，它包括一個(gè)通道單元，通道單元沿一個(gè)基準(zhǔn)平面具有分別連接到多個(gè)噴嘴的多個(gè)壓力室，每個(gè)噴嘴噴射小墨滴；以及一個(gè)壓電致動(dòng)器，它改變?nèi)我庖粋€(gè)壓力室的容積，使相應(yīng)的一個(gè)噴嘴噴射小墨滴。壓電致動(dòng)器包括分別對應(yīng)于多個(gè)壓力室的多個(gè)獨(dú)立電極；與每個(gè)獨(dú)立電極相對的一個(gè)共用電極；獨(dú)立電極與共用電極之間插入的一個(gè)壓電層；以及分別連接到多個(gè)獨(dú)立電極以分別地對獨(dú)立電極提供驅(qū)動(dòng)電壓的多根電線。從與基準(zhǔn)平面垂直的方向看，連接到對應(yīng)于壓力室的至少一個(gè)第一個(gè)壓力室的獨(dú)立電極的至少一個(gè)第一個(gè)獨(dú)立電極的至少一根電線的一部分疊蓋不同于至少一個(gè)第一個(gè)壓力室的壓力室的至少一個(gè)第二個(gè)壓力室的一部分。
在本發(fā)明的噴墨記錄頭中，當(dāng)驅(qū)動(dòng)電壓通過一根相應(yīng)電線提供給任意一個(gè)獨(dú)立電極時(shí)，在位于該獨(dú)立電極與共用電極之間的一部分壓電層上產(chǎn)生一個(gè)電場，以使該部分的壓電層變形。壓電層的變形導(dǎo)致對應(yīng)于該獨(dú)立電極的一個(gè)壓力室的容積改變，因而對該壓力室中的墨水施加壓力，以使與該壓力室連通的噴嘴向如打印頁的記錄介質(zhì)噴射小墨滴。
在本噴墨記錄頭中，從垂直于提供壓力室的基準(zhǔn)平面的方向來看，電線不僅包括不疊蓋任何壓力室的各個(gè)部分，而且包括連接到對應(yīng)于一個(gè)或多個(gè)第一個(gè)壓力室的一個(gè)或多個(gè)第一個(gè)獨(dú)立電極的一個(gè)或多個(gè)部分，從該方向看，這些一個(gè)或多個(gè)部分電線疊蓋了不同于一個(gè)或多個(gè)第一個(gè)壓力室的一個(gè)或多個(gè)第二個(gè)壓力室的一部分或各個(gè)部分。因此，可在一個(gè)或多個(gè)更寬廣的區(qū)域提供電線，因而降低提供的電線密度。因此，可避免生產(chǎn)成本的增加和/或產(chǎn)量的降低。另外，可提供連接到獨(dú)立電極以對其更可靠地提供驅(qū)動(dòng)電壓的電線。因此，不用改變電線的密度即可增加壓力室的總數(shù)。在后一種情況下，噴墨記錄頭可以更高的速度和更高的質(zhì)量進(jìn)行打印操作。


通過閱讀下文中本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的詳述，本發(fā)明的上述和可選的目標(biāo)，特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將得到更好的理解，這需要結(jié)合所附的圖解，其中圖1是作為本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例的一個(gè)噴墨記錄頭的透視圖；圖2是圖1中所示的噴墨記錄頭的右半部分的平面圖；圖3是圖1中所示的噴墨記錄頭的通道單元的右半部分的平面圖；圖4是在圖2中沿4-4線所看到的截面圖；圖5是在圖2中沿5-5線所看到的截面圖；圖6是圖2中所示的噴墨記錄頭的一部分的放大圖；圖7是對應(yīng)于圖2的一個(gè)平面圖，表示作為本發(fā)明第二個(gè)實(shí)施例的另一個(gè)噴墨記錄頭；圖8是對應(yīng)于圖2的一個(gè)平面圖，表示作為本發(fā)明第三個(gè)實(shí)施例的另外一個(gè)噴墨記錄頭；圖9是對應(yīng)于圖2的一個(gè)平面圖，表示作為本發(fā)明第四個(gè)實(shí)施例的另一個(gè)噴墨記錄頭；圖10是對應(yīng)于圖6的一個(gè)平面圖，表示作為本發(fā)明第五個(gè)實(shí)施例的另一個(gè)噴墨記錄頭；圖11是在圖10中沿11-11線所看到的截面圖；和圖12是在圖10中沿12-12線所看到的截面圖。
具體實(shí)施例方式
下面，參考附圖將描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。如圖1所示，作為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的噴墨記錄頭1包括一個(gè)通道單元2，其中形成了多個(gè)墨水通道；和堆疊在通道單元2的上表面的一個(gè)壓電致動(dòng)器3。
首先，詳細(xì)描述通道單元2。圖2是圖1中表示的噴墨記錄頭的右半部分的平面示意圖；圖3是圖1中表示的通道單元2的右半部分的平面示意圖；圖4是圖2中沿4-4線的噴墨記錄頭1的一個(gè)截面圖；圖5是圖2中沿5-5線的噴墨記錄頭1的一個(gè)截面圖。如在圖2-5所示，通道單元2包括彼此堆疊和粘合的空腔薄層10，基礎(chǔ)薄層11，歧管薄層12和噴嘴薄層13。每個(gè)空腔薄層10，基礎(chǔ)薄層11和歧管薄層12大體為矩形形狀，由不銹鋼薄片制成。下文中描述的包括多個(gè)歧管17和多個(gè)壓力室14的多個(gè)墨水通道通過蝕刻法在三個(gè)薄層構(gòu)件10，11，12中形成。同時(shí)，噴嘴薄層13是由如高分子合成樹脂材料(如聚酰亞胺)制成，并粘合在歧管薄層12的下表面上。但與其它三個(gè)薄層構(gòu)件10，11，12相似，噴嘴薄層13可由不銹鋼或任何其它適當(dāng)?shù)慕饘俨牧现瞥伞?br> 如圖2和3所示，多個(gè)壓力室14在空腔薄層10中形成，以使壓力室14沿一個(gè)基準(zhǔn)平面排列，并且每個(gè)壓力室14開口于空腔薄層10的上表面，即下文所述的振膜30所粘合的通道單元2的上表面。圖2和3表示一部分的壓力室14，即排列成3組的12個(gè)壓力室14。每個(gè)壓力室14在其平面圖上一般是具有橢圓形狀，每個(gè)壓力室14的橢圓形狀的長軸是在空腔薄層10的縱向方向上延伸。
如圖3和4所示，基礎(chǔ)薄層11具有在其各自部分中形成的第一和第二聯(lián)通孔15，16，在其平面圖中，兩個(gè)孔分別與每個(gè)壓力室14的相反的端部對齊，這兩個(gè)端部在每個(gè)壓力室14的長軸方向上彼此相對。圖3表示了以3組排列的12個(gè)第一聯(lián)通孔15，和以3組排列的12個(gè)第二聯(lián)通孔16。歧管薄層12具有其中形成的3個(gè)歧管17，以使3個(gè)歧管中的每一個(gè)在橫向方向上延伸，并在平面圖中與圖3中所示的相對應(yīng)的3組中的一組的壓力室14的右半部分分別對齊。歧管17從墨盒(未標(biāo)出)通過在空腔薄層10中形成的墨水輸入管18來提供墨水。另外，歧管薄層12具有在其一部分中形成的第三聯(lián)通孔19，在其平面圖中，聯(lián)通孔19與圖3所示的每個(gè)壓力室14的左端部對齊。圖3表示以3組排列的12個(gè)第三聯(lián)通孔19。此外，噴嘴薄層13具有在其一部分中形成的噴嘴20，在其平面圖中，噴嘴20與圖3所示的每個(gè)壓力室14的左端部對齊。圖3表示了以3組排列的12個(gè)噴嘴20。例如，利用準(zhǔn)分子激光器，在由高分子合成樹脂材料(如聚酰亞胺)制成的薄層中形成噴嘴20。
如圖4所示，3個(gè)歧管17通過各自的第一聯(lián)通孔15與壓力室14連通，壓力室14分別通過第二聯(lián)通孔16和第三聯(lián)通孔19與噴嘴20連通。這樣，通道單元2具有多個(gè)獨(dú)立的墨水通道，其中墨水通過壓力室14從歧管17流到噴嘴20。
下面，詳細(xì)描述壓電致動(dòng)器3。如圖1到6所示，壓電致動(dòng)器3包括在通道單元2的表面上提供的振膜30；形成在振膜30的表面上的一個(gè)絕緣層31；在絕緣層31的表面上形成的多個(gè)獨(dú)立電極32，以使獨(dú)立電極32分別與壓力室14相對；在獨(dú)立電極32的各自表面上形成的單個(gè)壓電層33；以及在壓電層33的表面上形成的共用電極34，它與每個(gè)獨(dú)立電極32相對。
振膜30在其平面圖中具有大體矩形的形狀，由不銹鋼薄片制成。振膜30堆疊在和粘合到空腔薄層10的上表面，以使振膜30靠近壓力室14的各自的上開口。由于振膜30是由具有相當(dāng)高彈性模數(shù)的不銹鋼薄片制成，所以振膜30具有高硬度，因此，壓電致動(dòng)器3在當(dāng)壓電層33變形以下文中描述的方式噴射墨水時(shí)，表現(xiàn)出高度的敏感度。另外，由于不銹鋼薄片具有相當(dāng)高的強(qiáng)度，所以，即使致動(dòng)器3被重復(fù)變形，壓電致動(dòng)器3也表現(xiàn)出高度的耐久性。而且，振膜30粘合到同樣是由不銹鋼薄片制成的空腔薄層10的表面上。因此，振膜30與空腔薄層10具有相似的熱膨脹系數(shù)，因而可以較高的強(qiáng)度彼此粘合。另外，在通道單元2中的墨水接觸振膜30和通道單元2，其每個(gè)都是由具有高抗腐蝕性的不銹鋼薄片制成。因此，即使將任何種類的墨水用于噴墨記錄頭1，在通道單元2或振膜30中沒有可能產(chǎn)生局部電池。由于在選擇適當(dāng)?shù)哪畷r(shí)不需要考慮腐蝕的情況，所以選擇墨水的自由度增加了。
在振膜30的表面上提供的絕緣層31是由具有高彈性模數(shù)的陶瓷材料，如鋁氧土，氧化鋯或氮化硅制成，并具有一個(gè)上表面。由于絕緣層31是由具有高彈性模數(shù)的陶瓷材料制成，所以壓電致動(dòng)器3的硬度被提高和敏感性被改善。絕緣層31例如可由氣溶膠沉積方法制成，其中超細(xì)粒子被高速撞擊和被沉積。另外，絕緣層31可由溶膠凝膠(solgel)法，濺射方法或CDC(化學(xué)氣相沉積)方法制造。
獨(dú)立電極32是在絕緣層31的平面表面上形成，這樣在其平面圖內(nèi)，每個(gè)獨(dú)立電極32具有大致橢圓的形狀，其大小是略小于每個(gè)壓力室14的大小，以使在平面圖中的每個(gè)獨(dú)立電極32是與相應(yīng)的一個(gè)壓力室14的中心部分相對。獨(dú)立電極32是由導(dǎo)電材料，如金制成。每個(gè)獨(dú)立電極32通過絕緣層31與其相鄰的一個(gè)或多個(gè)獨(dú)立電極32絕緣。
在絕緣層31的表面上，多根電線35從多個(gè)獨(dú)立電極32的各自的一端(即圖2中電極32的各自的右端)延伸，平行于電極32的各自的長軸方向，并被連接到驅(qū)動(dòng)器IC(集成電路)37(圖1)，驅(qū)動(dòng)器IC37有選擇地對任意一個(gè)獨(dú)立電極32提供驅(qū)動(dòng)電壓。通過在其表面上絲網(wǎng)印刷的導(dǎo)電糊狀物，獨(dú)立電極32與導(dǎo)線35可在絕緣層31的表面上一次成形。另外，獨(dú)立電極32和導(dǎo)線35可以這樣制成，首先，在絕緣層31的整個(gè)表面上通過電鍍法，濺射法，氣相沉積法等等形成一個(gè)導(dǎo)電層，然后，使用激光法，掩蔽法(mask method)或抗蝕法(resist method)來去除該導(dǎo)電層的特定部分。
如圖2與6所示，在噴墨記錄頭1的平面圖內(nèi)，即從垂直于設(shè)置壓力室14的基準(zhǔn)平面的方向上看，一根或多根電線35的一部分或多部分A(由圖6中的影線指出)疊蓋著除對應(yīng)一個(gè)或多個(gè)獨(dú)立電極32的一個(gè)或多個(gè)壓力室14之外的一個(gè)或多個(gè)壓力室14的一部分或各自的多部分，從該獨(dú)立電極32延伸一根或多根電線35。相比而言，在如上文所述專利文件1或2公開的傳統(tǒng)噴墨記錄頭的壓電致動(dòng)器中，只在對應(yīng)于壓力室之間區(qū)域的區(qū)域提供電線，即沒有疊蓋壓力室。因此，與傳統(tǒng)壓電致動(dòng)器的電線相比，本壓電致動(dòng)器3的電線35可在更寬的區(qū)域提供。因而，提供電線35的密度可被降低，或者在不增加電線密度的情況下，而增加壓力室14的總數(shù)量。
在獨(dú)立電極32的各自表面上提供的壓電層33是由合成物形成，該合成物包含作為其主要成分的鋯鈦酸鉛(PZT)，PZT是鈦酸鉛和鋯酸鉛以及鐵電材料的固溶體。壓電層33形成為單個(gè)的連續(xù)層，可包圍所有的獨(dú)立電極32，即可以覆蓋所有電極32的各自表面。壓電層33可以直接在絕緣層31的表面上形成，例如通過氣溶膠沉積法，溶膠凝膠法，濺射法，或CDC法形成。另外，壓電層33可直接在絕緣層31的表面上，通過對絕緣層31的表面粘合由燒結(jié)PZT制成的壓電薄層而形成。在后一種情況下，首先，下文所述的共用電極34例如是通過在該壓電薄層的一個(gè)表面上進(jìn)行絲網(wǎng)印刷而形成，然后，該薄層的相反表面被粘合到獨(dú)立電極32的各自表面上?？蛇x擇地，可在低溫下被燒結(jié)的PZT綠色薄層例如可通過在獨(dú)立電極32的表面上進(jìn)行絲網(wǎng)印刷而形成。在最后一種情況下，PZT綠色薄層需要在從850℃到900℃的溫度下被燒結(jié)。
對所有獨(dú)立電極34是共用的共用電極34是在壓電層33的整個(gè)表面上形成，以使共用電極34通過壓電層33與每個(gè)獨(dú)立電極32相對。共用電極34通過未標(biāo)出的單根電線被連接到驅(qū)動(dòng)器IC37，并通過IC37被接地，以維持在接地的電勢能。同獨(dú)立電極32一樣，可利用導(dǎo)電材料(如金)，并利用絲網(wǎng)印刷法、氣相沉積法或?yàn)R射法形成共用電極34。
當(dāng)操作壓電致動(dòng)器3以從任意一個(gè)噴嘴20噴射小墨滴時(shí)，如下文所述，驅(qū)動(dòng)器IC37提供一個(gè)驅(qū)動(dòng)電壓到對應(yīng)于壓力室14的獨(dú)立電極32，該壓力室14與該噴嘴20連通，下文將對此進(jìn)行更詳細(xì)的描述，對獨(dú)立電極32的驅(qū)動(dòng)電壓是通過相應(yīng)的電線35。當(dāng)驅(qū)動(dòng)電壓提供給獨(dú)立電極32時(shí)，在獨(dú)立電極32與共用電極34之間產(chǎn)生電場，以使位于獨(dú)立電極32與共用電極34之間的一部分壓電層33產(chǎn)生變形，一個(gè)壓力通過振膜30施加給在壓力室14中的墨水。
如上所述，在噴墨記錄頭1的平面圖內(nèi)，至少一根電線35的部分A疊蓋除了對應(yīng)于至少一個(gè)獨(dú)立電極32的至少一個(gè)壓力室14之外的至少一個(gè)壓力室14，至少一根電線35從該獨(dú)立電極32延伸。如果與部分A相對的一部分壓電層33直接接觸共用電極34，壓電層33的該部分將位于一根電線35與共用電極34之間。并且，當(dāng)對一個(gè)獨(dú)立電極32通過一根電線35提供驅(qū)動(dòng)電壓以驅(qū)動(dòng)或操作相應(yīng)的壓力室14時(shí)，即對壓力室14中的墨水施加壓力時(shí)，則在一根電線35的部分A與共用電極34之間將產(chǎn)生一定程度的電場，因而與部分A相對的部分的壓電層33將被變形。因而，一定程度的壓力將施加給除應(yīng)被驅(qū)動(dòng)電壓驅(qū)動(dòng)的壓力室14之外的一個(gè)壓力室14，以使特定量的墨水可從與該其它的壓力室14連通的噴嘴20中漏出。該現(xiàn)象被稱為“串?dāng)_”，這會(huì)降低噴墨記錄頭1的打印質(zhì)量。
上述問題是由本噴墨記錄頭1來解決。如圖2與6所示，共用電極34具有一個(gè)開口B，開口B在記錄頭1的平面圖中具有大致矩形的形狀，并包含著疊蓋除了對應(yīng)于一根或兩根電線35的一個(gè)或兩個(gè)壓力室14之外的一個(gè)或兩個(gè)壓力室14的一根或兩根電線35的部分或多部分A。與開口B相對的一部分壓電層33不直接接觸共用電極34。因此，如果給一根或兩根電線35提供驅(qū)動(dòng)電壓，則在與一根或兩根電線35的部分或多部分A相對的部分的壓電層33中不產(chǎn)生電場，該電線35疊蓋上述指出的其它壓力室或壓力室14，因而壓電層33的該部分不變形。因此，串?dāng)_的現(xiàn)象被可靠地限制。開口或多個(gè)開口B可在共用電極34中形成，方式是，首先，通過電鍍法、濺射法、氣相沉積法等等在壓電層33的全部表面上形成一個(gè)導(dǎo)電層，然后，使用激光法，掩蔽法或抗蝕法來從該導(dǎo)電層上去除與一個(gè)或多個(gè)開口B相應(yīng)的一個(gè)或多個(gè)部分。此外，具有開口或多個(gè)開口B的共用電極34可在一個(gè)步驟中通過在壓電層33的表面上進(jìn)行絲網(wǎng)印刷而形成。
一根電線35的覆蓋部分或多個(gè)部分A不能接觸對應(yīng)于除對應(yīng)于該一根電線35的一個(gè)壓力室14之外的一個(gè)或多個(gè)壓力室14的一個(gè)或多個(gè)獨(dú)立電極32。因此，共用電極34的每個(gè)開口B的外周，即不直接接觸共用電極34的部分壓電層33與直接接觸共用電極34的一部分壓電層33之間的邊界，包括一個(gè)或兩個(gè)部分b，這位于一根或兩根電線35與對應(yīng)于上述其它壓力室或壓力室14的一個(gè)或兩個(gè)獨(dú)立電極32之間。這里，優(yōu)選的是，該邊界的每個(gè)部分b不在相應(yīng)電線35的一個(gè)側(cè)邊緣的附近，或相應(yīng)獨(dú)立電極32的一個(gè)外周，而是位于其二者中間的(例如中點(diǎn))位置。在該情況下，即使電線35和/或具有開口B的共用電極34是在多少偏離每個(gè)壓力室14橫向方向上的各自的正確位置的各自的位置形成，壓電層33的一部分或多個(gè)部分與電線35的一部分或多部分A相對，可被防止被夾在一根電線或多根電線35與共用電極34之間。這樣，可以更可靠地抑制串?dāng)_現(xiàn)象。
但是，例如在一根電線的部分A的一個(gè)區(qū)域疊蓋上述其它壓力室14的區(qū)域是相當(dāng)小的情況下，即使與部分A相對的部分的壓電層33變形時(shí)，可能也不發(fā)生串?dāng)_現(xiàn)象。在這種情況下，共用電極34可不具有任何開口B，即可由單個(gè)的全部連續(xù)的沒有開口或縫隙的層來構(gòu)成。因此，共用電極34可容易地形成。
下面，將描述從噴嘴20噴射墨滴的壓電致動(dòng)器3的操作。當(dāng)驅(qū)動(dòng)器IC37對任意一個(gè)(或多個(gè))獨(dú)立電極32通過相應(yīng)電線(或多根電線)35有選擇地提供驅(qū)動(dòng)電壓時(shí)，在壓電層33之下的一個(gè)獨(dú)立電極32的電位可不同于在壓電層33之上的共用電極34的電位，即接地電位。以使在夾于該一個(gè)獨(dú)立電極32與共用電極34之間的一部分壓電層3中產(chǎn)生一個(gè)垂直方向的電場。隨后，壓電層33的夾入部分提前在垂直方向上被極化，在垂直于極化方向的水平方向上收縮。由于在壓電層33之下的絕緣層31與振膜30被固定到空腔薄層10，所以壓電層33的夾入部分變形，向相應(yīng)的壓力室14突出，壓電層33的這一變形導(dǎo)致覆蓋壓力室14的一部分振膜30也被變形，突入到壓力室14中。這樣，由于壓力室14的容積縮小，增加了壓力室14中墨水的壓力，使小墨水滴從連通壓力室14的噴嘴20中噴出。
上述構(gòu)造的噴墨記錄頭1具有下列優(yōu)點(diǎn)1)在噴墨記錄頭1的平面圖中，即與沿著提供壓力室14的基準(zhǔn)平面垂直的方向看，至少一根電線35的部分A疊蓋除了對應(yīng)至少一個(gè)獨(dú)立電極32的至少一個(gè)壓力室14之外的至少一個(gè)壓力室14的一部分，至少一根電線35從獨(dú)立電極32延伸。因此，電線35可在更寬的區(qū)域被提供，因而，提供電線35的密度可被減小。因而，可以避免制造成本的增加和/或產(chǎn)量的減少。另外，與獨(dú)立電極32相連的為該電極32提供驅(qū)動(dòng)電壓的電線35可以提高的可靠性來提供。此外，壓力室14的總數(shù)量可被增加，而不用增加電線密度。在后者情況下，噴墨記錄頭1可進(jìn)行更高速和更高質(zhì)量的打印。
2)與至少一根電線35的部分A相對的部分的壓電層33不直接接觸共用電極34，電線35的部分A疊蓋除對應(yīng)于該至少一根電線35的至少一個(gè)壓力室14之外的至少一個(gè)壓力室14。因此，當(dāng)對一根電線35提供驅(qū)動(dòng)電壓時(shí)，在與部分A相對的部分的壓電層33上不產(chǎn)生電場，因而該部分的層33不變形。因而，可有效地防止串?dāng)_現(xiàn)象。
3)由于共用電極34是在壓電層33的表面上形成，包含一根或多根電線35的一部分或多個(gè)部分A的一個(gè)開口或多個(gè)開口B可容易地通過利用激光法去除在壓電層33上形成的共用電極34的相應(yīng)部分而穿過共用電極34的厚度來形成，電線35的一部分或多個(gè)部分A疊蓋除了對應(yīng)于一根或多根電線35的一個(gè)或多個(gè)壓力室14之外的一個(gè)或多個(gè)壓力室14。因而，防止了與一根或多根電線35的一部分或多個(gè)部分A相對的壓電層33的一部分或多個(gè)部分直接與共用電極34接觸。
下面，將描述本發(fā)明的其它實(shí)施例。與上述第一個(gè)實(shí)施例中使用的同樣的附圖標(biāo)記被用于指明下面實(shí)施例中的相應(yīng)構(gòu)件或部分，如有需要，略去其說明。
在圖1到6所示的第一個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)開口或多個(gè)開口B只在疊蓋著除了對應(yīng)于一根電線或多根電線35的一個(gè)或多個(gè)壓力室14之外的一個(gè)或多個(gè)壓力室14的一根或多根電線35的一部分或多個(gè)部分A的周圍形成。但在如圖7所示的壓電致動(dòng)器40中，作為本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例，共用電極44是由基本上與多個(gè)獨(dú)立電極32分別相對的多個(gè)相對部分44a和彼此連接該相對部分44a的多個(gè)連接部分44b構(gòu)成。這樣，與第一個(gè)實(shí)施例一樣，與一根或多根電線35的一個(gè)或多個(gè)部分A相對的壓電層33的一個(gè)或多個(gè)部分被防止直接接觸共用電極44。另外，由于所有電線35與共用電極44相對的總區(qū)域被最小化，在電線35與共用電極44之間產(chǎn)生的不必要的電容被最小化。盡管在該情況下，也需要在壓電層33的表面上形成共用電極44的布線圖，該布線圖可容易地例如通過絲網(wǎng)印刷法而形成。
在第一個(gè)實(shí)施例中，如圖2所示，壓力室14包括一些不疊蓋任何電線35的壓力室14。另外，關(guān)于疊蓋電線35的壓力室14，這些壓力室14各自疊蓋部分的各自區(qū)域可彼此不同，因?yàn)檫@些壓力室14可疊蓋一根電線35或兩根電線35。因此，覆蓋壓力室14的壓電致動(dòng)器3的硬度可隨不同的壓力室14而變化，因而，連通壓力室14的噴嘴20的各自的噴墨特征可以變化，這可導(dǎo)致噴墨記錄頭1的打印質(zhì)量的降低。但是在壓電致動(dòng)器50中，如圖8所示，作為本發(fā)明的第三個(gè)實(shí)施例，壓電致動(dòng)器50的硬度通過提供一個(gè)或多個(gè)虛擬電極51而被制造得基本一致，電極51疊蓋一個(gè)或多個(gè)壓力室14的一個(gè)或多個(gè)部分，并且不疊蓋任何獨(dú)立電極32或任何電線35。對一個(gè)或多個(gè)虛擬電極51不提供驅(qū)動(dòng)電壓。
如圖8所示，在圖中示出了多根電線35從多個(gè)獨(dú)立電極32向右方向延伸的情況，位于壓電致動(dòng)器50的左邊部分，即位于電線35延伸方向上所看到的上游一側(cè)的壓力室14周圍提供的電線35的總區(qū)域，小于位于壓電致動(dòng)器50的右邊部分，即位于電線35延伸方向上所看到的下游一側(cè)的壓力室14周圍提供的電線35的總區(qū)域。因此，在壓電致動(dòng)器50中，在電線35延伸方向上，使疊蓋位于上游一側(cè)的每個(gè)壓力室14的一個(gè)或多個(gè)虛擬電極51的一部分或多部分的總區(qū)域與每個(gè)壓力室14的全部區(qū)域的比率，大于疊蓋位于下游一側(cè)的每個(gè)壓力室14的一個(gè)或多個(gè)虛擬電極51的一部分或多部分的總區(qū)域與每個(gè)壓力室14的全部區(qū)域的比率。另外，最好是，疊蓋每個(gè)壓力室14的一根或多根電線35的一部分或多部分A的一個(gè)區(qū)域或各自區(qū)域，與疊蓋每個(gè)壓力室14的一個(gè)或多個(gè)虛擬電極51的一部分或多個(gè)部分的一個(gè)區(qū)域或各自區(qū)域的總和在電線35的延伸方向上基本不變。對于圖8中所示的例子，疊蓋一個(gè)壓力室14或多個(gè)壓力室14中的每一個(gè)的兩根電線35的各自部分A的各自區(qū)域的總和，疊蓋一個(gè)壓力室14或多個(gè)壓力室14中的每一個(gè)的兩個(gè)虛擬電極51的各自部分的各自區(qū)域的總和，以及疊蓋一個(gè)壓力室14或多個(gè)壓力室14中的每一個(gè)的一根電線35的部分A的區(qū)域與疊蓋一個(gè)或每個(gè)壓力室14的一個(gè)虛擬電極51的部分的區(qū)域的總和基本上不變。在該情況下，壓電致動(dòng)器50可在對應(yīng)于壓力室14的各個(gè)部分具有基本一致的硬度，因而，連通壓力室14的噴嘴20可具有基本一致的噴墨特征。
在第一個(gè)實(shí)施例中，電線35從獨(dú)立電極32在其各自的長軸方向上延伸。但是，電線35可形成在不同方向上。例如，在圖9所示的壓電致動(dòng)器55中，作為本發(fā)明的第四個(gè)實(shí)施例，電線35從獨(dú)立電極32在其各自短軸方向上延伸。此外，電線35可在其一個(gè)方向上從一些獨(dú)立電極32延伸，并在其另一個(gè)不同方向上從其它的獨(dú)立電極32延伸。
在第一個(gè)實(shí)施例中，在壓電層33的下側(cè)面上提供獨(dú)立電極32，在壓電層33的上側(cè)面上提供共用電極34。但是，這一排列不是必需的。在壓電致動(dòng)器60，如圖10至12所示，作為本發(fā)明的第五個(gè)實(shí)施例，獨(dú)立電極62和共用電極61是顛倒過來提供的。更具體來說，壓電致動(dòng)器60包括一個(gè)振膜，該振膜粘合到通道單元2的上表面，是由金屬薄層如不銹鋼薄片形成，功能是作為共用電極61；在振膜61的表面上形成的壓電層63；以及在壓電層63的表面上形成的多個(gè)獨(dú)立電極62和多根電線65。如圖10所示，在壓電致動(dòng)器60的平面圖中，至少一根電線65的一部分C疊蓋除了對應(yīng)于至少一根電線65的至少一個(gè)壓力室14之外的至少一個(gè)壓力室14的一部分。
作為共用電極的振膜61直接覆蓋壓力室14的各自上部開口。因此，為防止一部分或多部分的壓電層63直接接觸作為共用電極的振膜61(壓電層63是與疊蓋除了對應(yīng)一根電線或多根電線65的一個(gè)或多個(gè)壓力室14之外的一個(gè)或多個(gè)壓力室14的一根或多根電線65的一部分或多個(gè)部分C相對)，不可能穿過振膜61的厚度而形成類似于開口B的任何開口，如圖6所示，開口B是通過去除共用電極34的適當(dāng)部分而形成。因此，在壓電致動(dòng)器60中，在振膜61的表面上形成一個(gè)或多個(gè)絕緣層66，以使一個(gè)或多個(gè)絕緣層66在其平面圖中具有大致矩形的形狀，而且具有能完全覆蓋一根或多根電線65的一部分或多個(gè)部分C的一個(gè)或各自區(qū)域，該電線65疊蓋除了對應(yīng)于一根或多根電線65的一個(gè)或多個(gè)壓力室14之外的一個(gè)或多個(gè)壓力室14。因而，與疊蓋著上述其它的一個(gè)或多個(gè)壓力室14的一根或多根電線65的一部分或多部分C相對的壓電層63的一部分或多部分的下表面，接觸一個(gè)或多個(gè)絕緣層66，以由此被絕緣，因而不直接接觸作為共用電極的振膜61。因此，當(dāng)提供給任意一個(gè)或多個(gè)獨(dú)立電極62一個(gè)驅(qū)動(dòng)電壓時(shí)，如同在第一個(gè)實(shí)施例中采用的壓電致動(dòng)器3，本壓電致動(dòng)器60可有效地抑制串?dāng)_現(xiàn)象，在串?dāng)_現(xiàn)象中，除了對應(yīng)于該任意一個(gè)或多個(gè)獨(dú)立電極62的一個(gè)或多個(gè)壓力室14之外的一個(gè)或多個(gè)壓力室14被驅(qū)動(dòng)或操作。同時(shí)，由于一個(gè)或多個(gè)絕緣層66是在振膜61的表面上形成，所以振膜61的表面不平，即多少有些粗糙。因此，最好是，通過適當(dāng)方法在振膜61的表面上形成壓電層63，以保證PZT粒子緊密地粘合到振膜61的表面上；這些方法如氣相沉積法、溶膠凝膠法、濺射法或CDC法。
可理解的是，對于專業(yè)人士，在不背離所附權(quán)利要求所定義的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，本發(fā)明可表現(xiàn)為其它的變化，修改和改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一種噴墨記錄頭，包括一個(gè)通道單元，它沿一個(gè)基準(zhǔn)平面具有分別連通多個(gè)噴嘴的多個(gè)壓力室，每個(gè)噴嘴噴射小墨滴；和一個(gè)壓電致動(dòng)器，它改變?nèi)我庖粋€(gè)所述壓力室的容積，使相應(yīng)的一個(gè)噴嘴噴射所述小墨滴，其中所述壓電致動(dòng)器包括分別對應(yīng)于所述多個(gè)壓力室的多個(gè)獨(dú)立電極，與每個(gè)所述獨(dú)立電極相對的一個(gè)共用電極，所述獨(dú)立電極與所述共用電極之間插入的一個(gè)壓電層，以及分別連接到所述多個(gè)獨(dú)立電極以分別地對所述獨(dú)立電極提供驅(qū)動(dòng)電壓的多根電線，其中從與所述基準(zhǔn)平面垂直的方向看，連接到對應(yīng)于所述壓力室的至少一個(gè)第一壓力室的所述獨(dú)立電極的至少一個(gè)第一獨(dú)立電極的至少一根所述電線的一部分疊蓋與所述至少一個(gè)第一壓力室不同的壓力室的至少一個(gè)第二壓力室的一部分。
2.如權(quán)利要求1所述的噴墨記錄頭，其中從與所述基準(zhǔn)平面垂直的方向看，疊蓋所述至少一根電線的所述部分的壓電層的至少一個(gè)第一部分不直接接觸所述共用電極。
3.如權(quán)利要求2所述的噴墨記錄頭，其中從與所述基準(zhǔn)平面垂直的方向看，直接接觸所述共用電極的壓電層的至少一個(gè)第二部分與不直接接觸所述共用電極并包含所述至少一個(gè)第一部分的壓電層的至少一個(gè)第三部分之間的至少一個(gè)邊界的一部分位于所述至少一根電線的所述部分與所述獨(dú)立電極的至少一個(gè)第二獨(dú)立電極之間，該第二獨(dú)立電極對應(yīng)于所述至少一個(gè)第二壓力室。
4.如權(quán)利要求2所述的噴墨記錄頭，其中所述共用電極由多個(gè)相對部分和多個(gè)連接部分組成，這些相對部分從與所述基準(zhǔn)平面垂直的方向看，分別與所述多個(gè)獨(dú)立電極基本相對，這些連接部分中的每個(gè)將多個(gè)相對部分的對應(yīng)的兩個(gè)相對部分彼此連接。
5.如權(quán)利要求1所述的噴墨記錄頭，其中所述壓電致動(dòng)器還包括至少一個(gè)虛擬電極，從與所述基準(zhǔn)平面垂直的方向看，其至少一部分疊蓋至少一個(gè)所述壓力室的一部分，其沒有部分疊蓋任何所述獨(dú)立電極和電線，并且沒有電壓施加給它。
6.如權(quán)利要求5所述的噴墨記錄頭，其中所述電線以一個(gè)基準(zhǔn)方向分別從所述獨(dú)立電極延伸，其中從與所述基準(zhǔn)平面方向看疊蓋位于壓電致動(dòng)器上游側(cè)部分的壓力室的至少一個(gè)第三壓力室的一部分的多個(gè)所述虛擬電極的至少一個(gè)第一虛擬電極的至少一部分的一個(gè)區(qū)域與所述至少一個(gè)第三壓力室的全部區(qū)域的比，大于從與所述基準(zhǔn)平面方向看疊蓋位于壓電致動(dòng)器的下游側(cè)部分的壓力室的至少一個(gè)第四壓力室的一部分的多個(gè)所述虛擬電極的至少一個(gè)第二虛擬電極的至少一部分的一個(gè)區(qū)域與所述至少一個(gè)第四壓力室的全部區(qū)域的比。
7.如權(quán)利要求5所述的噴墨記錄頭，其中從與所述基準(zhǔn)平面垂直的方向看，每個(gè)所述壓力室以大體不變的區(qū)域疊蓋至少一根電線的一部分和多個(gè)所述虛擬電極中至少一個(gè)的一部分中的至少一個(gè)。
8.如權(quán)利要求1-7中任何一個(gè)所述的噴墨記錄頭，其中所述壓電致動(dòng)器還包括一個(gè)振膜，該振膜被設(shè)置在所述通道單元的一個(gè)表面上，并且由金屬制成；和一個(gè)絕緣層，該絕緣層被設(shè)置在所述振膜的一個(gè)表面上，其中所述獨(dú)立電極和電線被設(shè)置在所述絕緣層的一個(gè)表面上，其中所述壓電層被設(shè)置在所述獨(dú)立電極和電線的各自表面上，和其中所述共用電極被設(shè)置在所述壓電層的一個(gè)表面上。
9.如權(quán)利要求2或3所述的噴墨記錄頭，其中所述共用電極包括一個(gè)設(shè)置在所述通道單元的一個(gè)表面上的振膜，其中所述壓電層被設(shè)置在所述振膜的一個(gè)表面上，其中所述獨(dú)立電極和電線被設(shè)置在所述壓電層的一個(gè)表面上，和其中所述壓電致動(dòng)器還包括至少一個(gè)絕緣部分，該絕緣部分被設(shè)置在所述振膜的表面上，使得從與所述基準(zhǔn)平面垂直的方向看，所述至少一個(gè)絕緣部分與疊蓋所述至少一個(gè)第二壓力室的所述部分的所述至少一根電線的所述部分相對。
10.如權(quán)利要求1-7中任何一個(gè)所述的噴墨記錄頭，其中從與所述基準(zhǔn)平面垂直的方向看，所述獨(dú)立電極中的每個(gè)與對應(yīng)一個(gè)壓力室的中心部分相對，并且其中所述至少一根電線的所述部分疊蓋所述至少一個(gè)第二壓力室的外圍部分。
11.如權(quán)利要求2-7中任何一個(gè)所述的噴墨記錄頭，其中所述共用電極具有至少一個(gè)開口，從與所述基準(zhǔn)平面垂直的方向看，該開口包括疊蓋所述至少一根電線的所述部分的壓電層的所述至少一個(gè)第一部分。
12.如權(quán)利要求1-7中任何一個(gè)所述的噴墨記錄頭，其中所述電線以第一方向分別從所述獨(dú)立電極延伸，其中所述獨(dú)立電極以至少3組來排列，每組以與所述第一方向相交的第二方向延伸，并且其中所述多根電線包括至少兩根電線，它們穿過彼此相鄰的多個(gè)獨(dú)立電極的兩個(gè)相鄰獨(dú)立電極之間的區(qū)域。
13.如權(quán)利要求12所述的噴墨記錄頭，其中所述壓力室中的每個(gè)以所述第一方向延伸。
14.如權(quán)利要求12所述的噴墨記錄頭，其中所述壓力室中的每個(gè)以所述第二方向延伸。
全文摘要
一種噴墨記錄頭，包括一個(gè)通道單元(2)，它沿一個(gè)基準(zhǔn)平面具有分別連通多個(gè)噴嘴(20)的多個(gè)壓力室(14)，每個(gè)噴嘴噴射小墨滴；和一個(gè)壓電致動(dòng)器(3；40；50；55；60)，它改變?nèi)我庖粋€(gè)壓力室的容積，使相應(yīng)的一個(gè)噴嘴噴射小墨滴，其中壓電致動(dòng)器包括分別對應(yīng)于多個(gè)壓力室的多個(gè)獨(dú)立電極(32；62)，與每個(gè)獨(dú)立電極相對的一個(gè)共用電極(34；44；61)，在獨(dú)立電極與共用電極之間插入的一個(gè)壓電層(33；63)，以及分別連接到多個(gè)獨(dú)立電極以分別地對獨(dú)立電極提供驅(qū)動(dòng)電壓的多根電線(35；65)，并且其中從與基準(zhǔn)平面垂直的方向看，連接到對應(yīng)于壓力室的至少一個(gè)第一壓力室的獨(dú)立電極的至少一個(gè)第一獨(dú)立電極的至少一根電線的一部分(A；C)疊蓋與至少一個(gè)第一壓力室不同的壓力室的至少一個(gè)第二壓力室的一部分。
文檔編號B41J2/14GK1706644SQ2005100751
公開日2005年12月14日 申請日期2005年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月8日
發(fā)明者菅原宏人 申請人:兄弟工業(yè)株式會(huì)社