CN1280917A

CN1280917A - 喷墨记录头及其制法和喷出墨滴的方法

Info

Publication number: CN1280917A
Application number: CN 00121089
Authority: CN
Inventors: 太田孝
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1999-07-19
Filing date: 2000-07-19
Publication date: 2001-01-24
Also published as: EP1070589A2; EP1070589A3

Abstract

一种喷墨记录头包括彼此连接的压力室、多个第一压电元件和多个第二压电元件。每一对第一压电元件和第二压电元件与其它对压电元件独立。因此,由于相邻的压电对被完全分开,或者与吸收应力的弹性材料所联系,就完全或几乎完全防止了打印期间产生的应力在所述压电元件对与相邻压电对间的传递。

Description

喷墨记录头及其制法和喷出墨滴的方法

本发明涉及一种喷墨头及其制作方法，具体地说，涉及一种打印机、传真机和复印机用的喷墨头及其制作方法。

如图1所示，JP-A-11(1999)-10867描述的喷墨打印机包括喷射墨滴的喷嘴11a、11b、11c，分别与喷嘴11a、11b、11c相连的压力室12a、12b、12c，给压力室12a、12b、12c提供墨液的墨液供给口(未示出)，以及压电元件13a、13b、13c，它们分别在压力室12a、12b、12c内产生压力。

非驱动柱14a、14b、14c是非驱动的压电元件，它们的作用是作为固定部件，被布置在相邻的压电元件13a、13b、13c之间，与侧壁15a、15b、15c相连。非驱动柱14a、14b、14c的另一端与相应的基底部分16相连。

在具有如上结构的喷墨打印头中，当把电压加给比如压电元件13b的时候，该压电元件13b伸长，给压力室12b中的墨液加压，从而通过喷嘴11b喷射墨滴17。

通过按照打印的信息相对于记录介质，如打印纸移动喷墨记录头，并在特定的时刻驱动特定的压电元件，可将字符及图形记录于所述记录介质上。

在现有的喷墨记录头中，压电元件13a、13b、13c与基底部分16制成一体，并借助相邻的非驱动柱14a、14b、14c将压电元件13a、13b、13c固定于侧壁15a、15b、15c上。由于是间接装配，所以被驱动的压电元件的位移也会通过基底部分16传给未受驱动的压力室，有如图2所示者。因此，当被驱动的压力室12b被加压时，因为未受驱动的压力室12a、12c被扩大，就可能发生相互干扰的问题。

随着因相互干扰而同时受到驱动的喷嘴数目的增多，会使小墨滴的速度和直径减小。换句话说，小墨滴的速度和直径根据同时受到驱动的喷嘴数目而改变，这些受到驱动的喷嘴使小墨滴到达的位置偏移，产生打印密度的不均匀，造成打印质量变差。

按照图3的曲线，曲线B表示在普通喷墨记录头中有多个压力室同时被驱动的情况下，小墨滴喷射速度的起伏现象。

按照该曲线，横坐标表示带喷嘴的压力室数目，包括要被提到的主体压力室。横坐标上的数字“1”代表只在所述主体压力室中被驱动的喷嘴(标准的)，把这种情况下的速度用为标准的。数字“2”表示所述主体压力室和两个相邻压力室之一中的喷嘴被驱动。数字“3”表示所述主体压力室和两个相邻压力室中二者的喷嘴被驱动。数字“4”表示所述主体压力室、两个相邻压力室中二者以及该紧接着二相邻压力室之一的一个压力室的喷嘴被驱动。数字“5”表示所述主体压力室、两个相邻压力室中二者以及该紧接着二相邻压力室之一的两个压力室的喷嘴被驱动。如此等等。

曲线的纵坐标表示根据包括同时被驱动的喷嘴的压力室的数目，从所述主体压力室的喷嘴喷射之小墨滴的速度，如前所述，当只有所述主体压力室喷嘴o被驱动时，取从所述主体压力室的喷嘴喷射的小墨滴的速度为100％。

正如从图3的曲线B所能清楚地看到的，在普通喷墨记录头中，随着同时被驱动的压力室数目的增多，被喷射的小墨滴的速度减小。

JP-A-9(1997)-174836、JP-A-9(1997)-174837和JP-A-7(1995)-57545述及的喷墨记录头，包括一个振动板，它构成所述压力室的部件，具有较薄的部分，其余为较厚部分，其作用为一振动元件，用以克服小墨滴喷射速度的下降以及伴随高度一体化发生相互干扰的问题。不过，未揭示相邻压力室之间的压电元件，相应地，也未揭示关于所述压电元件对另一压力室的压电元件影响的想法。

鉴于前述，本发明的目的在于提供一种因去掉或者减少相互干扰而具有极佳打印质量的喷墨记录头。

按照本发明的第一方面，提供一种喷墨记录头，它包括被布置成阵列的多个压力室，每个压力室的第一壁具有喷射小墨滴的喷嘴，其第二壁有一个对每个压力室的可振动部件，还有多个侧壁，与所述第一和第二壁相接，所述每个压力室都容纳通过墨液供给口加给的墨液；为每个压力室配置的第一压电元件，它有位于所述可振动部件上的第一端，还有第二端；还包括为每个压力室配置的第二压电元件，它有固定在所述侧壁上的第一端，还有第二端；使所述每个压力室的第一和第二压电元件二者的第二端成为一体，从而形成一个压电对，相邻的压电对为一间隙所分开。

按照本发明的第一方面，因为相邻的压电对完全被分开，或者与弹性件或吸收应力的材料相连，此后完全或者几乎完全避免了打印期间在压电对与邻近的压电对中产生的应力的传递。因此，就能有效地避免所述相互干扰，从而提供一种打印性能极佳的喷墨记录头。

按照本发明的第二方面，提供一种喷墨记录头，其中在所述第一方面的结构中另外还使所述压电元件被极化，并且是电绝缘的。

按照本发明的第二方面，驱动柱与去极化且电绝缘的固定柱结合，可以遏制打印期间产生的位移的传递，从而提供一种性能极佳的喷墨记录头。当所述驱动柱受到驱动时，由于它的作用，把力加给所述固定柱，并在固定柱中产生相反的电场。此相反的电场防止固定柱位移，以提高刚度。相应地使所述相互干扰得以减少，并能有效地防止小墨滴喷射速度和直径的变化。

由以下的描述将使本发明的上述及其它目的、特点和优点愈为清晰。其中：

图1是普通喷墨记录头的断面示意图；

图2是图1喷墨记录头被驱动时的断面示意图；

图3是表示在多个喷墨记录头同时受到驱动时，小墨滴速度变化的曲线；

图4是表示本发明第一实施例喷墨记录头的断面示意图；

图5是表示本发明第二实施例喷墨记录头的断面示意图；

图6是表示本发明第三实施例喷墨记录头的断面示意图；

图7是表示本发明第四实施例喷墨记录头的断面示意图；

图8是表示本发明第五实施例喷墨记录头的断面示意图；

图9是表示实际使用中的喷墨记录头的透视图；

图10是表示采用本发明喷墨记录头之打印原理的透视图；

图11是表示所述喷墨记录头喷嘴布置的底视图；

图12是表示喷嘴与墨液供给机构间相互关系的水平断面示意图；

图13是表示喷墨记录头的一个压电元件结构实例的透视图；

图14是表示本发明喷墨记录头中一个可以采用的压电元件实例的透视图；

图15是表示压电元件与一个压力室之间接触的透视图；

图16A至16C是表示沿相反方向驱动第一和第二压电元件之效果的曲线；

图17A和17B是表示沿相反方向驱动第一和第二压电元件所得的波形曲线；

图18是本发明喷墨记录头中可以采用之压电元件所用驱动电路的方框图；

图19是本发明喷墨记录头中可以采用之压电元件所用驱动波形发生电路的方框图；

图20A至20E是连续表示按本发明第一种方法制造喷墨记录头方法的透视图；

图21A至21F是连续表示按本发明第二种方法制造喷墨记录头方法的透视图；

图22A至22E是连续表示按本发明第三种方法制造喷墨记录头方法的透视图；

图23A至23F是连续表示按本发明第四种方法制造喷墨记录头方法的透视图；

图24A至24E是连续表示按本发明第五种方法制造喷墨记录头方法的透视图；

图25A至25F是连续表示按本发明第六种方法制造喷墨记录头方法的透视图；

图26是表示本发明第六实施例喷墨记录头的局部剖面透视图；

图27是表示压力室沿横行方向的断面示意图；

图28是沿垂直于图27的线所取图27压力室的断面示意图；

图29是表示本发明制造喷墨记录头的一个步骤的透视图；

图30是表示本发明制造喷墨记录头的另一个步骤的透视图；

图31是表示本发明制造喷墨记录头的又一个步骤的透视图；

图32是表示本发明制造喷墨记录头的再一个步骤的透视图；

图33是表示本发明制造喷墨记录头的下一个步骤的透视图；

图34是表示本发明第七实施例喷墨记录头的透视图；

图35是表示用于去极化基底部分的内电极外形的断面图；

图36是表示本发明第八实施例喷墨记录头的透视图；

图37是表示图36的压电元件和压力室的断面示意图；

图38是表示制造图36喷墨记录头的一个步骤的透视图；

图39是表示制造图36喷墨记录头的另一个步骤的透视图；

图40是表示制造图36喷墨记录头的又一个步骤的透视图；

图41是表示本发明第九实施例喷墨记录头的透视图；

图42是表示图41的压电元件和压力室的断面示意图；

图43是表示制造图41喷墨记录头的一个步骤的透视图；

图44是表示制造图41喷墨记录头的另一个步骤的透视图；

图45是表示制造图41喷墨记录头的又一个步骤的透视图。

以下参照附图更为具体地描述本发明。

如图4所示，本发明第一实施例的喷墨记录头40包括第一、第二和第三压力室12a、12b、12c，它们具有第一壁30，可振动的第二壁21，与所述第一壁30和第二壁21接触的侧壁15a、15b、15c，以在其间形成封闭的空间31，墨液供给口32用以将墨液提供给封闭空间31中。多个压力室12a、12b、12c彼此相连，形成喷墨记录头40。在每个压力室12a、12b、12c中，可振动的第二壁21包括可振动部件26和不可振动部件27，各自具有竖立于其上的第一压电元件18a、18b、18c和第二压电元件19a、19b、19c。与第二壁21的可振动部件26接触的第一压电元件18a的一端18"a与另一端18′a相对；与不可振动部件27或第二壁21其它部分接触的第二压电元件19a的一端19"a与另一端19′a相对，所述二端部18"a和19"a互相连接。另外，配置在第一压力室12a上的一对第一和第二压电元件18a、19a与其它对压电元件18b、19b、18c、19c独立安装。

在图6和7所示的通过改型第一实施例所得的第三实施例和第四实施例中，一对被安装在第一压力室12a中的第一和第二压电元件18a、19a与该压力室中的其它对压电元件相连，例如通过一刚性较小(弹性)的区域22a、22b(图6)或23a、23b(图7)与一对安装在第二压力室12b中的第一和第二压电元件18b、19b相连。

在第三和第四实施例中，喷墨记录头40包括：有多个喷嘴11a的第一壁30和提供墨液的墨液供给口32，所述喷嘴和墨液供给口彼此相连；多个压力室12a、12b、12c，它们为可振动的第二壁21和侧壁15a、15b、15c所围绕。喷墨记录头40还包括：第一压电元件18a、18b、18c，它们每个的一端与所述可振动部件26相连；与第一压电元件18a、18b、18c平行的第二压电元件19a、19b、19c，它们每个的一端通过第二壁21与侧壁15a、15b、15c相连。第一压电元件18a、18b、18c的另一端以及第二压电元件19a、19b、19c的另一端按每隔一个的刚性较高的材料20a、20b、20c和在相邻刚性较高的材料20a、20b、20c之间的刚性较低的区域22a、22b(图6)或23a、23b(图7)彼此相连。

如图6和7所示的可振动部件26包括在第二壁21中心周围的容易振动部分和它的外围区域。

另一方面，不可振动部件27包括第二壁21的不可振动部分，具体地说，包括存在于所述可振动部件26的外围区域与侧壁15a、15b、15c之间的部分，或者第二壁21至少部分与侧壁15a、15b、15c接触的部分，或者侧壁15a、15b、15c不与第二壁21接触的部分。

希望将与第二壁21的可振动部件26接触的第一压电元件18a、18b、18c和与第二壁21的不可振动部件27或部分侧壁15a、15b、15c接触的第二压电元件19a、19b、19c用相同的或者相似的材料制成。

刚性较低的区域22a、22b或23a、23b最好有一条沟槽、一个薄膜以及一个刚性较低的材料膜。

最好在包含振动板的第二壁21中形成一个较薄的部分，它有沟槽100，以便比较容易振动。

在喷射小墨滴期间，第一压电元件18a、18b、18c被驱动，使得第二壁21的可振动部件26朝着压力室12a、12b、12c的内表面位移。

第二压电元件19a、19b、19c最好被极化并且是电绝缘的。

可沿彼此相反的方向使第一和第二压电元件受到驱动。

由于每个压力室中的第一和第二压电元件与其它压力室的压电元件是完全分开的，或者与刚性较低的材料相连，所以就使各压电元件的位移不致完全或者极少被传递到其它压力室，从而克服了相互干扰。

在使第二压电元件被极化并被电绝缘的情况下，当驱动第一压电元件时，由于它的作用，会有应力加到第二压电元件上。处于被极化且电绝缘状态的第二压电元件产生一个相反的电场，这个电场能够因其作用而防止该元件位移。因此，第二压电元件的刚性增强，并使第一压电元件的位移有效地传递给它的压力室，从而实现更低的用电消耗和成本更低。

沿相反方向驱动第一和第二压电元件造成两个位移的相加，产生一个较大的位移。相应地可使压力室的宽度减小，并可以较高的密度布置压力室。还可实现降低驱动电压，从而降低制造驱动装置的成本。

在第二压电元件被极化并被电绝缘时，其刚性增强的理由如下。

被极化的压电元件表现出压电效应和反压电效应。

考虑到与材料有关，当使用比如“Nepec‘NPM’”N-10时，这是可从Tokin公司买到的锆酸铅和钛酸盐基的陶瓷，通过加给一个1×10⁶[V／m]的电场可以实现极化处理。

压电效应是在加给压力的情况下产生一个电的位移，而反压电效应是在加给电场的情况下产生变形。

压电元件是与很多其它材料类似的弹性体，在加给压力的情况下就发生变形。

在加给电场的情况下，压电元件就产生电的位移，因为它是介电物质。

可将这些关系表示如下，其中“S”是变形，“T”是应力，“D”是电位移，“s^E”是弹性系数，“d”是压电变形常数，而“ε^TE”是介电常数。

基本压电方程如下：

S=s^ET+dE

D=dT+ε^TE

非极化的压电元件是弹性体和介电质，并且在上述方程中的d是0。

相应地，在未极化的情况下，弹性系数是s^E。

另一方面，当压电元件被极化时，电极被断开，“D”变为0，在这种情况下，弹性系数s^D是，通过去掉“E”可得下式：

s^D=[S／T]_D=0=s^E-(d²／ε^T)

在上述材料的情况下，ε^E=18．1×10^-12[m²／N]，通过使用s^E值，可计算s^D为s^D=9．73×10^-12[m²／N]。

压电元件的极化和电极的打开使得弹性系数为0．54倍。换句话说，刚度变为1．9倍。

其理由如下。当在电绝缘状态(D=0)下把应力加给被极化的元件时，产生一个反向电场，并防止位移，从而使弹性系数减小。

继而将描述适于本喷墨记录头采用的压电元件的举例。

如上所述，“Nepec‘NPM’”N-10是可从Tokin公司买到的锆酸铅和钛酸盐基陶瓷，它是一种压电元件材料的实例。

通过叠层一个内电极热压结两锆酸铅和钛酸盐基陶瓷层可以得到压电元件。

具有代表性的“Nepec‘NPM’”N-10的材料常数有如下示：

S₃₃ ^E=18．1×101^-12[m²／N]

d₃₃=635×10^-12[m／V]

ε₃₃ ^T=5440×8．854×10^-12[F／m]=48．2×10^-9[F／m]

以下将描述本发明喷墨记录头的更为详细的结构。

图9中示出上述实施例喷墨记录头40的示例应用，基底部分93与沿着打印机80的宽度方向(箭号“b”)伸展的扫描杆95耦接。喷墨记录头40响应信号按宽度方向沿着扫描杆95移动，并随适宜的辊子97、98按特定的速度向着箭号“a”的方向将一定量的小墨滴喷射在纸页94上的特定位置。

一对墨盒90、91被接纳于喷墨记录头的容器90中，多个用于喷射小墨滴的喷嘴被布置于与上述各实施例的第一壁30对应的底板部分96上。

图10表示一种情况，其中小墨滴105、106被从上述各实施例的喷墨记录头40喷射到纸页94上。

如图11所示，八个喷嘴组成两行，每行有四个喷嘴，被排布在所述第一壁30的底面上。

通过与外部墨液供给装置(未示出)相连的专用管32供给的墨液被存储在筒管50中，然后再如图12所示那样分配到连通每个喷嘴11的压力室12。

有如自较早与图4相联系所描述的那样，本发明各实施例的喷墨记录头包括压力室12a、12b、12c，它们带有喷嘴11a、11b、11c和彼此相连的墨液供给口32，而且它们由可振动的第二壁21及侧壁15a、15b、15c围成。所述喷墨记录头还包括第一压电元件18a、18b、18c，它们每一个的一端与可振动的第二壁21相连；还包括与第一压电元件18a、18b、18c，平行的第二压电元件19a、19b、19c，它们每一个的一端通过第二壁21与侧壁15a、15b、15c相连。

第一压电元件18a的另一端通过连接材料20a与第二压电元件19a的另一端连接；第一压电元件18b的另一端通过连接材料20b与第二压电元件19b的另一端连接；第一压电元件18c的另一端通过连接材料20c与第二压电元件19c的另一端连接。

另一方面，第二压电元件19a的另一端与第一压电元件18b的另一端分开；第二压电元件19b的另一端与第一压电元件18c的另一端分开。

在具有所述结构的喷墨记录头中，第一压电元件18b被驱动，该压电元件18b加长，压挤压力室12b中的墨液，从而通过喷嘴11b喷射小墨滴17。

通过根据打印信息关于记录介质，如打印纸沿着彼此相反的方向相对移动所述喷墨记录头，同时还在特定的时刻驱动特定的压电元件，可将字符和图形记录在所述记录介质上。

由于每个压力室内的第一和第二压电元件完全与其它压力室的压电元件分开，所以被驱动的压电元件的位移不会完全或者很少被传递到其它压力室，从而克服相互干扰。

在第二压电元件被极化并被电绝缘的情况下，当驱动第一压电元件时，由于它的作用，就有应力被加给该第二压电元件。处于极化且电绝缘状态的第二压电元件产生一个相反的电场，这可以防止因该相反电场的影响所致它的位移。因此，第二压电元件的刚性增强，同时可使第一压电元件的位移有效地传递到它的压力室，实现更低的用电消耗，并使成本更低。

沿相反的方向驱动第一和第二压电元件，譬如第一压电元件的加长作用与第二压电元件的收缩作用，使二者的位移相加，产生一个较大的位移。相应地，可使压力室的宽度减小，并可以较高的密度布置压力室。还可实现降低驱动电压，从而降低制造驱动装置的成本。

以下将参照图13至15描述喷墨记录头40的一个优选实施例。

图13表示图4喷墨记录头的总体结构，多个压电元件单元101按阵列形式彼此独立地排布在可振动第二壁21的表面上。每个压电元件单元中，第一和第二压电元件的另一端并不与可振动第二壁21的表面连接，而是通过适当的连接材料20彼此连接。压电元件单元111不仅以排成行的方式排布在可振动第二壁21的表面上，而且还彼此平行地排列成与图13的喷嘴对应的阵列。

图14所示的压电元件单元101的实施例包括外电极85a、85b、86a、86b和夹在该单元内的内电极87、88。

由于不沿纵长方向把电场加在压电元件单元111的压力室的两端，所以这两个端部与不可振动部件对应，并被称为无活性部分77、78。所述无活性部分77、78之间的中部通过所述外电极接受电场，被称为活性部分79，这个部分响应所加给的电压的程度而伸缩。

压电元件单元111的压电元件18中，由于无活性部分77、78借助图15中所示的粘结件81、82由压力室的侧壁接合和支承，所以无活性部分77、78的振动受到抑制。不过，无活性部分77、78并非必须被粘结于压力室的侧壁上。

最好使活性部分79通过适当的粘结件80接合于可振动的第二壁21上。

压电元件单元111的第二压电元件19的基端直接连到侧壁15的顶面上，或者通过均匀且连续的粘结件80借助可振动的第二壁21间接连到侧壁15的整个顶部表面上。

可将第一压电元件18沿压力室12的纵长方向间断地连接到压力室12的可振动的第二壁21的顶部表面上。

第一实施例喷墨记录头40中可采用的压电元件单元111结构的一个实例如下：

层间距离：40×10^-6[m]

层数：10

活性部分79的截面积：0．242×10^-6[m²]

无活性部分77、78的截面积：0．0924×10^-6[m²]

压电元件高度：0．75×100^-3[m]

连接材料高度：1．25×100^-3[m]

压电元件的位移：6．88×10^-9[m]

压力室宽度：0．32×10^-3[m]

压力室深度：2．2×100^-3[m]

压力室高度：0．14×100^-3[m]

沿压力室宽度方向的沟槽：0．508×10^-3[m]

联系图3描述过的试验类似地得出第一实施例喷墨记录头40。其结果被表示于图3中的曲线A。

有如从曲线A和B之间的比较所能清楚所见的，即使多个喷嘴同时被驱动，因使用本实施例的喷墨记录头40，选自一个喷嘴的小墨滴的喷射速度也总是基本为恒定的，而且与普通喷墨记录头相比，表现出明显的稳定性。

因此，使用第一实施例的喷墨记录头完全消除了普通喷墨记录头可能会存在的那种相互干扰的发生。

图5中所示本发明第二实施例的喷墨记录头40包括连接材料20a、20b、20c，为第一压电元件18a、18b、18c和第二压电元件19a、19b、19c所用，这些连接材料是与那些压电元件分开的部件。

在具有这种结构的喷墨记录头40中，所示连接材料与压电元件之间材料的不同可以得到很多优点，比如当采用连接材料20是比压电元件18、19的材料成本低的时候，就可意味着以较低的成本制造喷墨记录头，而且当采用连接材料20为较高刚性的材料时，就能预期性能的提高。

第一与第三实施例间的区别在于，对于第一实施例而言，第二压电元件19a的另一端与第一压电元件18b的另一端，以及第二压电元件19b的另一端与第一压电元件18c的另一端是完全分开的，而对第三实施例，这些是不完全分开的，是由刚性较低的材料22a、22b彼此连接的。

另外，第二和第四实施例间的区别与第一和第三实施例间的区别相似，也即，在第二实施例中，相邻的第一和第二压电元件的两端是完全分开的，而在第四实施例邻中，这些是不完全分开的，是由刚性较低的材料彼此连接的。

在图8中所示第五实施例的喷墨记录头40中，第一压电元件18a、18b、18c、第二压电元件19a、19b、19c，以及连接材料20a、20b、20c与薄板部件25相连，而且第一和第二压电元件的端部并不完全分开，是由刚性较低的材料24a、24b彼此连接的。

在本发明的第三至第五实施例中，每个压力室中的第一和第二压电元件与其它压力室中的压电元件以较低的刚性连接。相应地，压力室中被驱动的压电元件所发生的位移很少传递到其它压力室，从而克服了相互干扰的发生。

在这些实施例中，可将相互连接的压电元件单元111看成一个整体，以提高生产率，诸如加工和位置调整。

事实上，在第三至第五实施例的喷墨记录头中间是看不出各种特性的差别的。不过，第三实施例的喷墨记录头在三者中间是最易于制造的。制造第四和第五实施例的喷墨记录头时，需要附加的反向操作和连接操作，各自都增加了操作步骤的数目。

以下将参照图16A至16C和图17A和17B描述，通过沿相反方向驱动第一和第二压电元件，得到的电压和效果。

图16A表示只驱动第一压电元件的电压波形，需要约28V的最大电压。

另一方面，图16B和16C分别表示当沿相互相反的方向驱动第一和第二压电元件时，为驱动第一压电元件所需的电压波形和为驱动第二压电元件所需的电压波形。

有如从与图16A相比的图16B和16C所能清楚可见的，为沿相反方向同时驱动第一和第二压电元件所需的电压大约是为了只驱动第一压电元件所需电压之半。因此，通过沿相反方向的驱动可以实现为驱动喷墨记录头所需电压的降低。

图17A和17B分别表示当类似于图16A的情况，通过加给约28V电压沿彼此相反的方向驱动第一和第二压电元件时，驱动第一压电元件所需的电压波形和驱动第二压电元件所需的电压波形。

在图17A和17B的情况下，并不期望电压的降低。但可使第一和第二压电元件的高度降低，以使喷墨记录头自身最小化，并降低制造成本。

可将图18所示的驱动电路用于喷墨记录头40，以驱动第一和第二压电元件，该驱动电路中可以采用的驱动波形发生电路121被示于图19中。

驱动波形发生电路121包括第一充电用恒定电流电路210、第二充电用恒定电流电路211、第一放电用恒定电流电路212、第二放电用恒定电流电路213、晶体管Tr1和Tr2、电阻R1、R2、R3、R4、R5和R6、电容器“C”，以及电流放大电路214。对驱动波形发生电路121加给来自未予示出的时间信号发生电路的时间信号T1、T2、T3和T4。

第一充电用恒定电流电路210包括晶体管Q1、Q2和电阻R10。经电阻R2将晶体管Tr1的集电极连到第一充电用恒定电流电路210的控制端Tc。使该晶体管的发射极接地，并将时间信号T1经电阻R1输入给它的基极。

第一充电用恒定电流电路210的输出端T₀连到电容器“C”的第一端。由高电平(下称“H电平”)时间信号T1使第一充电用恒定电流电路210激活，并输出有特定大小的电流。

第二充电用恒定电流电路211的结构基本上与第一充电用恒定电流电路210相同，而且晶体管Q1、Q2的特性和电阻R10的电阻值也是相同的。经电阻R4将晶体管Tr2的集电极连到第二充电用恒定电流电路210的控制端Tc。使晶体管Tr2的发射极接地，并将时间信号T2经电阻R3输入给它的基极。

第二充电用恒定电流电路211的输出端T₀连到电容器“C”的第一端。由H电平的时间信号T2使第二充电用恒定电流电路211激活，并输出具有与第一充电用恒定电流电路210相同大小的电流。

第一放电用恒定电流电路212包括晶体管Q3、Q4和电阻R20。经电阻R5将时间信号T3输入到第一放电用恒定电流电路212的控制端Tc。

第一放电用恒定电流电路212的输入端Ti连到电容器“C”的第一端。由H电平的时间信号T3使第一放电用恒定电流电路212激活，并从输入端Ti输入电流。

第二放电用恒定电流电路213包括晶体管Q5、Q6和电阻R30。经电阻R6将时间信号T4输入到第二放电用恒定电流电路213的控制端Tc。

第二放电用恒定电流电路213的输入端Ti连到电容器“C”的第一端。由H电平的时间信号T4使第二放电用恒定电流电路213激活，并从输入端Ti输入电流。

除将电容器“C”的第一端分别连到第一充电用恒定电流电路210和第二充电用恒定电流电路211的输出端T₀以及第一放电用恒定电流电路212和第二放电用恒定电流电路213的输入端Ti之外，还将其连到电流放大电路214的输入端。通过从第一充电用恒定电流电路210和第二充电用恒定电流电路211流入、使这些电路激活的电流充给电容器“C”中储存的电荷。通过从该电容器流出、使这些电路激活的电流，使电容器“C”放电。

电流放大电路214包括晶体管Q7、Q8，它放大流过电容器“C”第一端的电流。把被电流放大电路214放大的信号加给波形取样电路122。

以下将示例地描述驱动波形发生电路121的工作过程。

由H电平的时间信号T1使第一充电用恒定电流电路210激活，并通过电阻R10和晶体管Q2从输出端T₀输出来自电源的电流。于是，使电容器“C”按与CR电路的时间常数有关的速度被充电，所示CR电路由第一充电用恒定电流电路210中的电阻R10和电容器“C”形成。

当时间信号T1变为低电平(下称“L电平”)时，第一充电用恒定电流电路210停止电流输出，电容器“C”中所储存的电荷一直被保持到时间信号T3变成H电平。从而，形成第一保持部分，它把第一启始段终端的电平保持一段特定的时间，如“t2”时间段。

当时间信号T3变成H电平时，使第一充电用恒定电流电路210激活，电容器“C”中储存的电荷通过晶体管Q4和电阻R20流入接地极。从而电容器“C”按与第一放电用恒定电流电路212中的电阻R20与电容器“C”形成之CR电路的时间常数有关的速度放电。

当时间信号T3变成L电平时，使到第一放电用恒定电流电路212中的电流输入停止，电容器“C”中储存的电荷一直被保持到时间信号T2变成H电平。

由H电平的时间信号T2使第二充电用恒定电流电路211激活，并通过电阻R10和晶体管Q2从输出端T₀输出来自电源的电流。从而使电容器“C”按与第二充电用恒定电流电路211中的电阻R10与电容器“C”形成之CR电路的时间常数有关的速度被充电。

由于第一充电用恒定电流电路210和第二充电用恒定电流电路211具有相同的结构，所以这些电路的时间常数也相同。于是，第一开始段和第二开始段有相同的倾斜。为了区分第一开始段和第二开始段的斜率，使第一充电用恒定电流电路210的电阻R10的值与第二充电用恒定电流电路211的电阻R10的值区分开。

当时间信号T3变成L电平时，使到第一放电用恒定电流电路212中的电流输入停止，电容器“C”中储存的电荷被保持。

由H电平的时间信号T4使第二放电用恒定电流电路213激活，电容器“C”中储存的电荷通过晶体管Q6和电阻R30流入接地极。从而，电容器“C”按与第二放电用恒定电流电路213中的电阻R30与电容器“C”形成之CR电路的时间常数有关的速度放电。

由电流放大电路214使通过电容器的充电与放电而流过电容器“C”的第一端的电流得以被放大，并作为驱动波形输出。

以下将参照图18的方框图描述波形取样电路122的详细结构。虽然波形取样电路122通常产生用以驱动几百个压电元件的信号，但为简单故，将以产生驱动四个压电元件113a、113b、113c、113d的信号的电路进行描述。

波形取样电路122包括系统控制电路123、位移电路124a、124b、124c、124d、闩锁电路125a、125b、125c、125d、电平转换电路126a、126b、126c、126d和开关电路127a、127b、127c、127d。

系统控制电路123控制整个驱动装置。此系统控制电路123产生时钟信号，随后将此时钟信号加给位移电路124a至124d，进而产生闩锁信号，将其加给闩锁电路125a至125d。系统控制电路123将从外部接收的连续打印信息加给位移电路124a，进而当产生用于排序驱动波形起始的开始信号时，将其加给驱动波形发生电路121。

位移电路124a至124d中的每一个都包括一个比如1比特的D型双稳态多谐振荡器。位移电路124a储存从与时钟信号同步的系统控制电路123加给的打印信息。位移电路124b至124d储存从与时钟信号同步的前段位移电路124a至124c加给的打印信息。从而，位移电路124a至124d形成一个4位的位移寄存器，它依序位移来自与时钟信号同步的系统控制电路123的打印信息。位移电路124a至124d中的每一个所存的打印信息被加给闩锁电路125a至125d。

闩锁电路125a至125d中的每一个锁定来自与系统控制器123的闩锁信号同步的位移电路124a至124d中的每一个的打印信息。将被锁定在闩锁电路125a至125d中的打印信息提供给电平转换电路126a至126d中的每一个。

由比如放大器形成的电平转换电路126a至126d转换来自每个闩锁电路125a至125d的信号的电平，并且把被转换的信号提供给开关电路127a至127d。从而，具有足够值的选通控制信号被加给每个开关电路127a至127d，用于控制每个开关电路127a至127d。

开关电路127a至127d由门电路形成，根据选通控制信号而用于驱动及不驱动。将来自驱动波形发生电路121的驱动波形输入到开关电路127a至127d的输入端，而将来自电平转换电路126a至126d的控制信号输入到选通控制端。开关电路127a至127d的输出端被连到压电元件113a至113d的其它端。来自开关电路127a至127d的信号作为驱动信号被加给压电元件113a至113d。压电元件113a至113d的其它端接地。

以下参照图20A至25F描述第一到第六种制造喷墨记录头的方法。

在表示制造本发明实施例喷墨记录头的第一种方法一系列步骤的图20A至20E中，所述喷墨记录头包括多个压力室，它们彼此相连，由具有喷射小墨滴之喷嘴的第一壁30、可振动的第二壁和与第一壁30及可振动的第二壁相接的多个侧壁形成。

首先，制成要具有第一压电元件18和第二压电元件19的压电材料块300(图20A)，然后将压电材料块300反过来(图20B)，按一定间隔留下至少具有两个电极段76的剩余区域302而形成沟槽301，沟槽301的深度从压电材料块300的表面到连接区域20(图20C)。

继而，在压电材料块300的每个剩余区域302中形成分隔槽303，给出多个压电元件单元304(图20D)。在把每个包含第一和第二压电元件18、19的压电元件单元304反过来之后，将第一和第二压电元件18、19分别接合到可振动的第二壁21的可振动部分，或者接合到侧壁15上，完成所述喷墨记录头40(图20E)。

按照图20A到20E所示的第一种方法，可以很容易满足增加和减少压力室数目的要求，因为每个分开的压电元件单元304是被接合在第二壁211的。

在表示制造本发明实施例喷墨记录头的第二种方法的一系列步骤的图21A至21F中，首先，制成要具有第一压电元件18和第二压电元件19的压电材料块300(图21A)，在把压电材料块300反过来之后，暂时将压电材料块300的连接区域20一侧固定到专用的基板305上(图21B)。

然后按一定间隔留下至少具有两个电极段76的剩余区域307而形成沟槽306，沟槽306的深度从压电材料块300的表面到连接区域20(图21C)。

继而，在相邻的沟槽306之间，于压电材料块300的每个剩余区域307中形成断开的槽308(图21D)。

然后接合如此得到的包含第一和第二压电元件18、19及连接区域20的压电元件单元304，使第一和第二压电元件18、19分别被接合到可振动的第二壁21的可振动部分，和第二壁21的不可振动部分或侧壁15上(图21E)。这之后，使基板305与连接区域20剥离，完成所述喷墨记录头40(图21 F)。

按照图21A到21F所示的第二种方法，可将被暂时固定在基板305上的压电元件块300作为一体的部件单元处置，直至把压电元件块300接合在第二壁21上，以提高生产率，比如加工和位置调整。

按照第二种方法，当把压电单元接合到第二壁21上时，各压电单元完全被彼此分开，不会产生相互干扰。

在表示制造本发明实施例喷墨记录头的第三种方法的一系列步骤的图22A至22E中，首先，制成包含第一和第二压电元件18、19以及连接区域20的压电材料块300(图22A)。在把压电材料块300反过来之后(图22B)，按一定间隔留下至少具有两个电极段76的剩余区域302而形成第一沟槽301′，沟槽301′的深度从第一和第二压电元件18、19到连接区域20(图22C)。

然后，在第一沟槽301′之间和所述电极段之间的剩余区域302中制成第二沟槽309，它比第一沟槽301′的深度更深(图22D)。

在把每个压电材料块300反过来之后，将第一和第二压电元件18、19分别被接合到可振动的第二壁21的可振动部分，和第二壁21的不可振动部分或侧壁15上，完成在第一和第二压电元件18、19之间具有刚性较低的区域22的喷墨记录头40(图22E)。

按照图22A到22E所示的第三种方法，可以采用切割锯开并只改变锯开的切割深度，通过调整这些深度形成刚性较低区域22来制成第一和第二沟槽301′和309。可将所述压电元件块300作为一体的部件处置，以提高生产率，比如加工和位置调整。

在表示制造本发明实施例喷墨记录头的第四种方法的一系列步骤的图23A至23F中，首先，制成包含第一和第二压电元件18、19以及连接区域20的压电材料块300(图23A)。在把压电材料块300反过来之后，暂时将压电材料块300的连接区域20一侧固定到专用的基板305上(图23B)。

然后，按一定间隔留下至少具有两个电极段76的剩余区域311而形成第一沟槽310，沟槽310的深度从压电材料块300的第一和第二压电元件18、19一侧到连接区域20(图23C)。

继而，在相邻的沟槽310之间和所述电极段76之间的每个剩余区域311中制成分隔开第二沟槽312，形成具有第一和第二压电元件18、19的压电材料块300，所述第一和第二压电元件18、19由刚性较低材料22彼此连接而不分开所述压电材料块300(图23D)。

在把每个包含第一和第二压电元件18、19及连接区域20的压电元件单元304反过来之后，将第一和第二压电元件18、19分别接合到可振动的第二壁21的可振动部分，和可振动第二壁21的不可振动部分或侧壁15上(图23E)。这之后，将基板305与连接区域20剥离，完成在第一和第二压电元件18、19之间具有刚性较低区域的喷墨记录头40(图23F)。

按照图23A到23F所示的第四种方法，即使在所述压电材料块被加强为高密度的整体时刚性降低，通过暂时把压电元件块300接合到基板上，仍可将该压电元件块300作为一体的部件处置，以提高生产率，比如加工和位置调整。

在表示制造本发明实施例喷墨记录头的第五种方法的一系列步骤的图24A至24E中，首先，制成包含第一和第二压电元件18、19以及连接区域20的压电材料块300(图24A)。在把压电材料块300反过来之后(图24B)，在电极段76之间按一定间隔形成第一沟槽313，沟槽313的深度从压电材料块300的第一和第二压电元件18、19一侧到连接区域20(图24C)。

在把压电材料块300的第一和第二压电元件18、19分别接合到可振动的第二壁21的可振动部分，和可振动第二壁21的不可振动部分或侧壁15上之后(图24D)，在连接区域20上的每个其它位置处形成多个第二沟槽314，与各第一沟槽313对应，以形成由刚性较低的材料22制成的连接区域，完成所述喷墨记录头40(图24E)。

按照图24A到24E所示的第五种方法，可以采用基本上与常规过程相同的过程，直至把成梳状的压电材料块接合到可振动的第二壁21上，只是在把压电材料块接合到可振动的第二壁21上之后，加上一个为用刚性较低的材料接合压电元件单元而形成沟槽的步骤。因此，可以不对常规方法作较大改动而制造所述喷墨记录头40。

在表示制造本发明实施例喷墨记录头的第六种方法的一系列步骤的图25A至25F中，首先，制成包含第一和第二压电元件18、19以及连接区域20的压电材料块300(图25A)。在把压电材料块300反过来之后，暂时将压电材料块300的连接区域20一侧固定到基板305上(图25B)。

然后，形成第一沟槽315，沟槽315的深度从第一和第二压电元件18、19一侧到连接区域20(图25C)。

继而，将压电材料块300随基板305一起反过来，并将第一和第二压电元件18、19分别接合到可振动的第二壁21的可振动部分，和可振动第二壁21的不可振动部分或侧壁15上(图25D)。

在使基板305与连接区域20分离之后(图25E)，在连接区域20上与第一沟槽315对应的每个其它位置处形成第二沟槽316，以形成由刚性较低材料22构成的连接区域，完成所述喷墨记录头(图25F)。

按照图25A到25F所示的第六种方法，即使在所述压电材料块被加强为高密度的整体时，仍可将暂时固定在基板305上的压电元件块300作为一体的部件处置，以提高生产率，比如加工和位置调整。

在上述第二、第四和第六种方法中，通过使用粘结剂和发泡的分离纸页，可以实现压电元件与基板之间的暂时固定和分开，所述发泡纸失去粘性，并在被加热到较高温度(约100℃)时被分开。

在上述各方法中，并未特别限制形成电极段的步骤。例如，可以采用在压电材料块上的要形成外电极的位置丝网印制银糊并烧制银糊的步骤。也可采用另一种在压电材料块上的要形成外电极的位置溅射铝或金的步骤。

在表示本发明第六实施例的图26中，表示出只有部分喷墨记录头具有有效数量的沿水平方向延伸的相同结构。虽然在图26中，把压电材料块401和墨液流动单元402分开，但实际上这些单元是按后面所述的位置关系彼此连接的。特别把墨液流动单元402的振动板403剖开，为的是示出它的内部。

图26中的剖面记录头包括：多个喷嘴404，用于将小墨滴喷入墨液流动单元402；还包括多个压力室405，它们按与每个喷嘴404对应的方式排成一行；还包括供液口406，用于将墨液供给每个压力室405；还包括墨槽407，通过每个供液口将墨液供给相连的每个压力室405和相连的墨池(未示出)，以及包括一个由特性材料制成的板，比如由不锈钢制成的振动板，它盖住墨液流动单元402的表面，这个表面与具有喷嘴404的表面相对。

压电材料块401包括驱动柱408，用于产生与每个压力室405相关的压力，还包括固定柱409，它们是不被驱动的压电元件，用于将压电材料块401固定到墨液流动单元402。利用基底部分部分410使交替排成一行的驱动柱408和固定柱409成为一体。

如图27所示，利用振动板403，使与驱动柱408交替排列的固定柱409与驱动柱408相应地被连到压力室405的侧壁411。驱动柱408连到相应压力室405的相邻侧壁之间的中间部分。驱动柱408和固定柱409主要由压电材料，如锆酸铅和钛酸盐基的陶瓷制成。多个平板内电极412a、412b、412c、412d按一定间隔排列并平行于振动板403，它们被设在驱动柱408和固定柱409中。

每个压电元件和驱动柱块401都包括一对侧表面413a、413b，它们彼此相对并且几乎垂直于内电极和垂直于行的方向地伸展。内电极412a、412c被设置成使它们的端部从一个侧表面413a露出，不同的是内电极412b、412d从另一个侧表面413b露出。每个驱动柱408和固定柱409分别包括一对在相对的侧表面413a、413b上的外电极414、415。每个外电极414、415按与驱动柱408及固定柱409对应的方式交替地与所述内电极相连。外电极414、415延伸到与安装驱动柱408和固定柱409的表面相对的顶面416。

与驱动柱408类似，通过在一定的时间段内给相应的外电极414、415之间加以一定的极化电压，使起固定不被驱动之压电元件作用的固定柱409被极化。

当把通过极化一定元件所得到的应力加给驱动柱408时，通过下述之压电场按照极化方向的作用，产生一个能防止其位移的反向电场。因此，如果两个电极表现出与所述电场的方向相反，则在两个电极之间产生电压差。然而，由于所述实施例中的两个电极是电绝缘的，所以能维持此电压差。相应地，使所述反向电场得以维持，避免了因所保持的应力导致它的位移，也就是减小了由于所述应力所致的变形。

利用表示应力与电场之间以及应力与电位移之间关系的压电基本方程，再次描述这种减小变形的效应。

所述压电基本方程可被表示如下，其中“S”是变形，“T”是应力，“D”是用面积除电量所得的电位移，“s”是在没有松弛影响情况下，也就是在未被极化或去极化，但短路一个电极情况下的弹性系数，“E”是电场，“d”是压电形变常数，以及“ε”是介电常数，

S=s×T+d×E

D=d×T+ε×E

当电极被打开，使电位移D=0时，通过从上面两个方程去掉电场“E”，得到极化且电绝缘状态的弹性系数“s”如下：

s′=S／T=s-d²／ε

当未受比如锆酸铅和钛酸盐基陶瓷的电场影响的弹性系数“s”是s=18．1×10^-12(m²／N)时，压电形变常数“d”=635×10^-12(m／V)，介电常数“ε”=48．2×10^-9(F／m)；在极化且电绝缘状态下的弹性系数(“s”)是s′=9．73×10^-12(m²／N)。也就是所得到的弹性系数是未极化状态或去极化或短路状态下的0．54倍，而刚度是1．94倍。

因此，按照所述实施例的结构，被驱动的驱动柱408的位移受到固定柱409的抑制，而且所述位移难于通过基底部分410及未受驱动的驱动柱传递到未被驱动的压力室，从而显著地减小了相互干扰。

即使邻近的由基底部分410使成一体的驱动柱受到驱动，也使被驱动的驱动柱408的位移有效地传递给压力室405。于是，可使驱动电压降低，从而降低制造驱动电路的成本。

接下去将描述制造所述喷墨记录头的方法。

如图29所示，内电极412a形成于压电材料薄片417的顶部表面上，使得内电极412a的两个端部之一露出到一个侧面413a上，而另一端不露出到其它侧面上，同时另一个压电材料薄片417被置于其上。另一个内电极412b与下面的内电极412a反向取向，此内电极412b被置于该压电材料薄片417上。继而，在其上再放置另一压电材料薄片417之后，把另一个内电极412c置于该压电材料薄片417上，所述内电极412c反向取向于下面的内电极412b。这种重复叠层可以形成压电材料薄片417叠层的部件，其具有交错对两个侧面的一个和另一个暴露的端部。

然后，有如图30所示那样，把要成为基底部分410的压电材料块408置于所述叠层的部件上，并使之被烧结。

接下去将银合金页丝网印制在它的两个侧面上和顶部表面416上，并使之被烧结，从而使所述合金页与所述内电极的露出端连接，形成延伸至所述顶部表面416的外电极414、415。外电极414、415如图31所示那样被对称放置。

继而，在相邻的外电极之间形成沟槽419，使具有内电极的压电材料薄片417的叠层部分与要跟振动板403连接的驱动柱408及要跟振动板403连接的固定柱409分开，其中所述振动板403在墨液流动单元402的每个压力室405中的侧壁上。

使被叠层的压电材料受到与墨液流动单元402的位置调整，并彼此接合，使驱动柱408叠置于压力室405上，固定柱409叠置于侧壁411上。

然后有如图33所示，外电极414、415与探针420接触，并利用极化电压供给电路421，在一段时间内给相应的外电极之间的区域加上一定的电压，以充分地极化由压电材料制成的驱动柱408和固定柱409。

由于在沟槽形成的过程中会产生热量，致使形成沟槽之前的极化处理会削弱极化状态，所以希望在沟槽形成之后进行极化处理。

当在叠层的压电材料部件与墨液流动单元402之间接合的过程中加热时，最好在接合之后进行所述的极化。

把用于将驱动信号加给驱动柱408的FPC接合到压电元件块401上。把多个电极片置于FPC与驱动柱408之外电极414、415相应的位置，而且相应于FPC固定在基底部分410之顶部表面416上，并与压电材料块401相应的多个电极彼此接合。但是没有电极片置于相应于固定柱409之外电极414、415的FPC上，而且所述固定柱409的外电极414、415也不与驱动电路连接，而保持电绝缘。

图34所示的本发明第七实施例与第六实施例的不同在于，去极化基底部分422用的外电极被设置于除去所示外电极414、415之外的区域。可将去极化基底部分422用的外电极设置成在沟槽419的上方，与固定柱409的外电极414、415二者中的任何一个连接。如图34所示，将去极化基底部分422用的外电极制成，使电极422覆盖除外电极414、415的区域，而且不与外电极414、415相连。具有与图35中虚线所示去极化基底部分422用的外电极相似形状的去极化基底部分423用的外电极包括一个被露出的端部，它暴露于在压电材料块的侧面413a上的外电极之中至少与一个固定柱409对应的外电极424的一部分。

与第六实施例类似，本实施例的去极化处理是在一定的时间段内把一定的对应加到驱动柱408和固定柱409的外电极414、424之间并与外电极415对应的区域之后，将一个电压加在去极化基底部分422的外电极与外电极424之间，用以去极化基底部分410；所述外电极424与去极化基底部分423用的外电极相连。在去极化基底部分422的外电极与去极化基底部分423的外电极之间的间隔宽于内电极之间间隔的情况下，希望加给一个更高的电压，以得到与所述间隔有关的一定的电场强度。

在图36所示的本发明第八实施例中，把多个压电元件430固定到互相分开的墨液流动单元402上。每个压电元件430与每个压力室405对应，同时这些压电元件430相分开。如图37所示，驱动柱431与压力室405上的振动板403相连，同时固定柱432、433在把振动板403与压力室405的两端固定到构成压力室405的基底部件的位置处被连到振动板403上。在本实施例中，代替压力室之间的固定柱，把与驱动柱一起被固定于基底部分上的固定柱垂直于行的方向设置在压力室的两端。

压电元件430包括驱动柱431、被设置在其两端的固定柱432、433，以及用于使这些柱成为一体的基底部分。如图37所示，压电元件430还包括在驱动柱431中形成的多个彼此平行的内电极412a、412b、413c、413d，而且这些内电极412a、412b、413c、413d在驱动柱431的两侧互相交错地露出于用以分开固定柱432、433的间隙435、436的内表面。通过镀敷或溅射，使多个中间电极形成于所示间隙435、436的整个侧面上，用以与露出到间隙435、436上的内电极连接。与固定柱的内电极相连的外电极439、440被形成于固定柱432、433的表面上，与驱动柱相对。每个外电极439、440延伸到基底部分434端部表面，与压电元件430被接合到振动板403上的区域相对。当把电压加给外电极439、440时，借助固定柱432、433的外电极和中间电极将所述电压加到驱动柱431的各个内电极上。

用于去极化基底部分441的外电极被设置在基底部分434的顶部表面上除去外电极的区域上，与一对外电极439、440中之一相连的去极化基底部分442用的内电极覆盖所述间隙435、436。

接下去将示例性地描述制造所述喷墨记录头的方法。

如图38所示，通过叠层压电材料薄片445形成叠层压电材料443，所述压电材料薄片445上有电极444。将各压电材料薄片上的电极重叠在一对侧面之间的中心部分，并使这些电极以每隔一个放置相邻电极之间的压电材料薄片的方式重叠在所述侧面的附近。具有最大尺寸电极446的压电材料薄片447被叠置在所述叠层的压电材料薄片上，使电极的一个端面露出，而另一个端面不露出。将不带电极的压电材料块448叠置于其上，并将这些烧结成一体。

然后如图39所示，使用片锯或钢丝锯，在交替被重叠的且其间具有两个压电材料薄片的电极部分形成间隙435、436。以均匀的深度延伸整个块的方式形成间隙435、436，它们以一定的距离沿宽度方向与活性区域分开，所述活性区域中有多个内电极按一定的宽度重叠在中心区域。形成的所述间隙的深度不致到达最上面的电极446。

继而如图40所示，中间电极437、438、外电极439、440和用于去极化基底部分441′的外电极分别通过镀敷、溅射或丝网印刷形成于间隙435、436的内表面上、叠层的压电材料443的两个表面上，以及叠层的压电材料443的顶部表面上的除去外电极439、440的区域上，并使它们被接合到墨液流动单元402上。在这一阶段，在内电极和外电极不被形成的区域形成一个掩膜件，如抗蚀层，用以遮盖这种区域，并可在形成电极膜之后，剥离该掩膜件。

使叠层的压电材料443相对于墨液流动单元402受到位置调整，并互相接合它们，使沿垂直于其行的方向的压力室405中心部分与间隙435、436之间的中间位置相一致；使沿其行的方向的压力室405中心部分与外电极439、440相一致。接合之后，再把叠层的压电材料443分开，形成压电元件430。

在与第七实施例类似的极化处理中，分开并分离叠层的压电材料443并在一定的时间段内给外电极439、440之间加以一定的电压之后，在去极化所述叠层压电材料之基底部分441用的外电极与用以去极化基底部分434的外电极439之间加给电压，所述外电极439与去极化基底部分442用的内电极相连。在去极化基底部分441用的外电极与用以去极化基底部分442的内电极之间的间隔宽于驱动柱431的内电极间的间隔的情况下，希望加给一个更高的电压，以得到与所述间隔有关的一特定的电场强度。本实施例中可采用的加给极化电压的电路除了第六实施例中所采用的那些以外，还包括一个探针，它与用以去极化被分开的压电元件之基底部分441′的内电极接触，并通过在用以去极化所述基底部分441′的内电极与所述外电极439之间加给电压而极化基底部分434 。

在本实施例的描述中，压电元件430包括用以去极化在基底部分434的顶部表面除所述外电极外的区域形成之基底部分441′的外电极，和用以去极化与一对外电极439、440中之一相连之基底部分442的、覆盖间隙435、436的内电极。然而，压电元件430可以没有去极化基底部分442用的内电极，而包括用以去极化在基底部分434的顶部表面除所述外电极外的区域之基底部分441′的内电极，就如与驱动柱431中按相邻电极之间恒定的间隔形成的多个内电极中间最上面电极相似的图样。在这种情况下，叠层其上带有电极446的压电材料薄片447并非必须的，而使其上没有电极的压电材料块448被叠层。因此，就使制造步骤的数目得以被减少，使制造变得简化。

在上面的叙述中，虽然借助多个内电极使中间电极437、438与外电极439、440相连，但这种连接可利用至少一个内电极而被实现。

在图41所示的本发明第九实施例中，在压电元件450的固定柱451、452中不设置内电极。在基底部分455上形成用于驱动的外电极453、454，而在基底部分455中形成两个内电极456、457，这两个电极有露出于间隙435或436的两个端面，并露出于基底部分455的顶部表面。另外，本实施例与第八实施例的不同在于，用于去极化固定柱451、452的外电极形成在压电元件430的两个侧面上。本实施例中，不形成覆盖间隙435、436的内电极。

如图41所示，多个压电元件450被分开，并被固定在墨液流动单元402上。每个压电元件450与每个压力室405对应，并且所示各压电元件450彼此分开。在基底部分455的顶部表面上除外电极453、454以外的区域形成一个用于去极化基底部分460的外电极。

在图42中所示的类似于第八实施例的压电元件450中，由驱动柱431和基底部分455沿垂直于其行的方向接合的固定柱451、452被固定于振动板403上，按照这个位置，在垂直于它的行的方向的两端处，基板部件462构成压力室405。用于驱动压力室405的压电元件450被分开。在类似于第八实施例的本实施例中，代替各压力室之间的固定柱，固定柱451、452与驱动柱431一起被固定在基底部分455上，按垂直于其行的方向被设置在压力室的两端。

在类似于第八实施例的本实施例的压电元件450中，在驱动柱431中按恒定的间隔彼此平行地形成的多个内电极412a、412b交错地露出于间隙435、436的内表面上，在驱动柱431的两侧分开固定柱451、452。按照本实施例，在基底部分455中形成两个内电极456、457，此二电极具有露出于间隙435或436的两个端面，并露出于基底部分455的顶部表面。通过镀敷和溅射，在间隙435、436的整个内表面附近形成中间电极437、438，并与露出与所示间隙的内电极连接。

在本实施例中，与内电极456、457相连的用于驱动的外电极453、454只形成于基底部分455的顶部表面上，与驱动柱431和固定柱451、452相对，用以整体地接合驱动柱431和固定柱451、452。当把电压加给外电极453、454时，借助基底部分455的内电极456、457以及中间电极437、438，就使该电压被加到内电极412a、412b上。

压电元件450还包括一个外电极，用以去极化基底部分455之顶部表面的外电极453、454之间的区域内形成的基底部分459。本实施例中，通过在驱动柱431中形成的多个内电极中间最上面的电极461与用于去极化基底部分459的外电极之间加给电压，可使这些电极之间的部分基底部分455被极化。

在压电元件450的侧面上形成用于去极化固定柱458、459的多个外电极。这些电极与在所述间隙中形成的中间电极437、438和与之相连的外电极456、457相对。因此，通过在用于驱动且与内电极456、457相连的外电极453、454与用于去极化固定柱458、459的外电极之间加给电压，在整个固定柱451、452处和基底部分455的两端可产生一个电场。

接下去将描述一种制造本发明喷墨记录头的方法。

如图43所示，通过叠层压电材料薄片制备一个叠层的压电材料463，所述压电材料薄片的顶面上带有电极464。压电材料薄片的电极464以一定的宽度重叠于一对侧面之间的中心部分，而且这些电极沿水平方向交替移位，在侧面附近没有电极形成。

在压电材料块466的所有侧面上形成内电极467、468，其宽度比重叠的电极464宽，但比所述交替移位宽度的最大值窄，一对压电材料块469被装附在它的两个侧面上。将这些烧结成一体。

然后如图44所示，利用片锯或钢丝锯，在压电材料薄片465的叠层部分形成间隙435、436。通过沿宽度方向伸过整个块并以一定的距离形成均匀的深度，使间隙435、436与活性区域449分开，其中多个内电极按一定的宽度在该活性区域的中心部分重叠。在本实施例中，把所述间隙的深度控制成使多个电极的端面露出到所述间隙的内表面，并且按深度小于从所述块的底部表面到多个电极464中间最上面的电极的深度形成所述间隙。

继而如图45所示，通过镀敷、溅射或者丝网印刷，使外电极453、454与内电极456、457连接，使中间电极437、438、外电极453、454，以及用于去极化基底部分460的内电极分别形成于所述间隙435、436的内表面上，按一定间隔形成于叠层的压电材料的顶部表面上，以及形成在外电极453、454之间的顶部表面上，并使它们接合在墨液流动单元402上。在这一阶段，在内电极和外电极不被形成的区域形成一个掩膜件，如抗蚀层，用以遮盖这种区域，并可在形成电极膜之后，剥离该掩膜件。

进行叠层的压电材料463的位置调整，使各压力室405的沿其行的方向的中心部分和沿与此垂直方向的中心部分与间隙435、436之间的中间位置相一致，以及使沿其列的方向的压力室405中间位置与外电极453、454相一致。接合之后，再把叠层的压电材料463分开，形成多个压电元件。

在与第八实施例类似的本实施例的去极化处理中，在为了分离而把叠层的压电材料分开，并在一定的时间段内给外电极453、454之间加以一定的电压之后，在去极化压电元件450的基底部分460用的外电极与外电极之间加给电压，所述后者外电极与驱动柱431的各外电极中间的最接近去极化基底部分460用的外电极的最上面的内电极461相连，从而极化基底部分455的中心部分。在去极化基底部分460用的外电极与最上面的内电极461之间的间隔宽于驱动柱431的内电极间的间隔的情况下，希望加给一个更高的电压，以得到与所述间隔有关的一特定的电场强度。

本实施例中，通过在压电元件450的外电极453、454与用于去极化固定柱458、459的外电极之间施加电压，使整个固定柱451、452和基底部分455两端被极化。在外电极453、454与用于去极化固定柱458、459的外电极之间的间隔宽于驱动柱431的各内电极的间隔的情况下，希望间隔一个更高的电压，以得到与所述加给有关的一定的电场强度。

在本实施例中，安装用于去极化基底部分460的外电极。但也可以不用这个电极，而且也可以不使所述基底部分受到极化。

代替缺少去极化基底部分460所用的外电极，存在用于去极化基底部分460的外电极，而缺少用于去极化固定柱458、459的外电极是可能的。在这些情况下，刚度都不如第九实施例的，但步骤数减少，从而简化了制造过程。

虽然上述各实施例中驱动柱和固定柱中内电极的方向是与振动板平行的，但这一方向也可以是垂直于所述振动板的。

虽然在所述极化固定柱及基底部分的电极对之间不设置内电极，但也可将多个与一个电极交替相连内电极设置成类似于驱动柱的内部。

虽然第六和第七实施例中的驱动柱和固定柱均被固定在单独一个基底部分上，但也可将这些固定于多个基底部分上。虽然第八和第九实施例中是将多个压电元件分开，使每个压电元件属于每一个压力室，但也可将与多个压力室对应的多个压电元件连接到基底部分上。

由于上述各实施例只是用于举例而被描述的，所以本发明并不限于上面这些实施例，可由那些熟悉本领域的人员很容易地对它们进行各种改型或变化，而不致脱离本发明的范围。

Claims

1．一种喷墨记录头，它包括：

被布置成阵列的多个压力室，每个压力室的第一壁具有喷射小墨滴的喷嘴，其第二壁有一个对每个压力室的可振动部件，还有多个侧壁，与所述第一和第二壁相接，所述每个压力室都容纳通过墨液供给口加给的墨液；

为每个压力室配置的第一压电元件，它有位于所述可振动部件上的第一端，还有第二端；

为每个压力室配置的第二压电元件，它有固定在所述侧壁上的第一端，还有第二端；

使所述每个压力室的第一和第二压电元件二者的第二端成为一体，从而形成一个压电对，相邻的压电对为一间隙所分开。

2．如权利要求1所述的喷墨记录头，其特征在于，所述第一压电元件和第二压电元件由实质上相同的材料制成。

3．如权利要求1所述的喷墨记录头，其特征在于，所述第二壁有沟槽。

4．如权利要求1所述的喷墨记录头，其特征在于，所述第二压电元件的整个表面直接地或者通过第二壁沿压力室的纵长方向连接到所述侧壁的顶部表面，所述第一压电元件沿压力室的纵长方向被暂时连到所述压力室的可振动的第二壁的顶部表面。

5．如权利要求1所述的喷墨记录头，其特征在于，在喷射小墨滴期间，所述第一压电元件受到驱动，使所述第二壁的可振动部件朝压力室的内表面位移。

6．如权利要求1所述的喷墨记录头，其特征在于，所述第一压电元件在被极化状态下受到驱动。

7．如权利要求1所述的喷墨记录头，其特征在于，在喷射小墨滴期间，使所述第二压电元件被极化并使其电绝缘。

8．如权利要求1所述的喷墨记录头，其特征在于，还包括用于产生沿相反方向驱动所述第一和第二压电元件之电信号的装置。

9．一种喷墨记录头，它包括：

第一压电元件，它有设在所述可振动部件上的第一端和对每个压力室的第二端；

第二压电元件，它有被固定于每个压力室的侧壁上的第一端，还有第二端；

由弹性件将所述每个压力室的第一和第二压电元件的第二端被连接在一起。

10．如权利要求9所述的喷墨记录头，其特征在于，所述弹性件由从带沟槽的板、薄膜和刚性较低的材料中选择的一种方式制成。

11．一种喷墨记录头，它包括：

被布置成阵列的多个压力室，每个压力室的第一壁具有喷射小墨滴的喷嘴，其第二壁有一个对每个压力室的可振动部件和不可振动的部件，还有多个侧壁，与所述第一和第二壁相接，所述每个压力室都容纳通过墨液供给口加给的墨液；

多个第一压电元件设在所述第二壁的可振动部件上；

多个第二压电元件设在所述第二壁的不可振动部件上或者叠加在所述侧壁上。

12．如权利要求11所述的喷墨记录头，其特征在于，所述第一和第二压电元件是通过在一个压电部件上制成沟槽而形成的。

13．一种喷射小墨滴的方法，它包括以下步骤：

响应喷墨记录头中特定的电信号，沿相反方向驱动第一和第二压电元件，所述喷墨记录头具有多个压力室，它们被布置成阵列，并由带喷射小墨滴之喷嘴的第一壁、具有对每个压力室之可振动部件的第二壁和多个侧壁形成，所述多个侧壁与所述第一和第二壁相接，所述每个压力室都容纳通过墨液供给口加给的墨液。

14．如权利要求13所述的方法，其特征在于，在喷射小墨滴期间，所述第一压电元件受到驱动，使所述第二壁的可振动部件朝压力室的内表面位移。

15．如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述第一压电元件在被极化状态下受到驱动。

16．如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述第二压电元件被极化并使其电绝缘。

17．如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述第一压电元件的端部与每个压力室的可振动部件相对并与之接触，所述第二压电元件的端部与每个压力室中的不可振动部件或部分侧壁相对并与之接触，所述这些端部彼此连接。

18．如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述压力室中的第一和第二压电元件对与其它压力室中的其它压电元件对独立。

19．一种制造喷墨记录头的方法，所述喷墨记录头包括：

多个压电元件对，所述各压电元件对具有设在对每个压力室的第二壁的可振动部件上的第一压电元件和多个第二压电元件，它们被固定在第二壁上并有一个相对第二壁或侧壁的端部，而且该端部与第一压电元件相对第二壁的一个端部相连；

所述方法包括以下步骤：

制成压电材料块，它包含一个压电元件部分和一个连接区域；

形成第一沟槽，它的深度从第一和第二压电元件一侧到所述压电材料块的连接区域，用于分开所述的压电对；

将第一和第二压电元件接合到所述第二壁或侧壁上。

20．如权利要求19所述的方法，其特征在于，还包括如下步骤：

在制成压电材料块的步骤与形成第一沟槽的步骤之间，暂时将所述压电材料块的连接区域一侧固定到一个基板上；

使所述基板与压电材料块剥离。

21．如权利要求19所述的方法，其特征在于，还包括如下步骤：

形成第二沟槽，它的深度比第一沟槽深，在第一沟槽之间。

22．如权利要求19所述的方法，其特征在于，还包括如下步骤：

形成第二沟槽，它的深度比第一沟槽深，在第一沟槽之间。

使所述基板与压电材料块剥离。

23．如权利要求19所述的方法，其特征在于，还包括如下步骤：

在所述连接区域的较薄部分以所有其它方式制成附加沟槽。

24．如权利要求19所述的方法，其特征在于，还包括如下步骤：

在制成压电材料块的步骤与制成第一沟槽的步骤之间，暂时将所述压电材料块的连接区域一侧固定到一个基板上；

使所述基板与压电材料块剥离；

在所述连接区域的较薄部分以所有其它方式形成附加沟槽。

25．如权利要求19所述的方法，其特征在于，由压电元件部分和连接区域一体地制成所述压电材料块。

26．如权利要求19所述的方法，其特征在于，通过用粘结剂粘结压电元件部分和连接区域制成所述压电材料块。

27．如权利要求19所述的方法，其特征在于，由包含压电元件部分和连接区域整体部件和用粘结剂粘结于其上的薄片部件制成所述压电材料块。

28．一种喷墨记录头，它包括：

对每个压力室设置的第一压电元件，它有设在所述可振动部件上的第一端，还有第二端；

对每个压力室设置的第二压电元件，它有被固定于侧壁上的第一端，还有第二端；

对每个压力室的第一和第二压电元件的第二端被连接，并使每个压电元件被极化以及使其电绝缘。

29．一种喷墨记录头，它包括：

多个压力室，所述压力室具有由一弹性振动板盖住的开口，还有一个墨液供给口，用于将墨液供给到所述压力室中，以及有一个喷嘴，用以喷射存在于该压力室内的墨液；

多个驱动柱，所述驱动柱根据加在一对外电极之间的电压而伸缩，用于变形所述振动板，从而在被伸展的状态下驱动所述驱动柱；

多个固定柱，所述固定柱被极化并被电绝缘，而且被连到各压力室之间的一个位置；

一个单独的基底部分，所述多个固定柱以及所述驱动柱的另一端被接合与其上。

30．如权利要求29所述的喷墨记录头，其特征在于，所述单独的基底部分是一个压电元件，它被极化并被电绝缘。

31．如权利要求30所述的喷墨记录头，其特征在于，所述驱动柱和固定柱包括按一定间隔彼此平行地设置的多个内电极；

所述基底部分包括一个内电极，用于去极化该基底部分，它与所述驱动柱和固定柱的多个内电极平行，还包括一个外电极，用于去极化该基底部分，形成于与用于去极化该基底部分的内电极相对的表面上。

32．一种喷墨记录头，它包括：

多个驱动柱，所述驱动柱根据加在一对外电极之间的电压而伸缩，用于通过变形所述振动板而驱动所述压力室，从而在被伸展的状态下驱动所述驱动柱；

多个固定部分，用以将各驱动柱的其它端部固定到所述开口的周围；

所述固定部分包含多个固定柱，它们沿邻近压力室的方向以及沿与之垂直的方向被接合到所述驱动柱的开口的周围，还包含一个被极化并被电绝缘的基底部分，所述多个固定柱以及多个驱动柱的其它端部被接合与其上。

33．如权利要求32所述的喷墨记录头，其特征在于，所述每个固定柱被极化并被电绝缘。

34．如权利要求33所述的喷墨记录头，其特征在于，所述每个固定柱包含在一个间隙的内表面上以及在与该内表面相对的侧面上的、用以极化该固定柱的多个电极，所述间隙用以分开所述驱动柱和固定柱。

35．如权利要求32所述的喷墨记录头，其特征在于，所述驱动柱包含按一定间隔、彼此平行地设置的多个内电极；所述基底部分包含一个内电极，用以极化所述基底部分，它平行于所述驱动柱和固定柱的内电极；一个与所述用以极化该基底部分的内电极相对的表面；以及一个外电极，用以极化该基底部分，形成于与内电极相对的所述表面上。

36．一种制造喷墨记录头的方法，它包括以下步骤：

利用一层压电材料薄片，此薄片两侧重叠有多个电极，再用两层这样的压电材料薄片，通过叠层这些压电材料薄片，制成叠层的压电材料，它具有一定宽度的中心部分，多个电极被重叠于其中；

通过在所述叠层的压电材料中形成沟槽制成基底部分，使其内部具有压电材料薄片之叠层部分的一个驱动柱被接合于一个振动板上；把在所述压力室开口的周围部分被接合于所述振动板上的多个固定柱，和面对所述压力室及压力室周围部分被接合于驱动柱之端部压电元件的至少一个固定柱接合于所述基底部分上；

制成一对驱动电极，它们与每个驱动柱内的多个电极交替地连接；

制成至少一对极化电极，用以在加给电压的情况下极化所述固定柱或基底部分；

通过在所述外电极之间加一个电压极化所述驱动柱和固定柱。

37．一种制造喷墨记录头的方法，它包括以下步骤：

通过叠层其上带有电极的压电材料薄片制成叠层的压电材料件，即利用一层压电材料薄片使多个电极被重叠于一对侧面间的中心部分；利用两层压电材料薄片使多个电极被重叠于其外侧部分，并使多个电极的两个端面中的至少一个露出于各侧面；

将压电材料块设置于叠层的压电材料件上，通过烧结，形成叠层的压电材料；

制成多对与所述电极相连的外电极，其中所述电极在与每个压力室对应的位置处或者在压力室之间的位置处具有露出的端面；

在相邻的外电极之间制成沟槽，用以分开叠层的压电材料薄片，从而形成接合于覆盖压力室之振动板上的驱动柱，还形成接合于压力室之间的振动板上的固定柱；

使一个探针与所述多对外电极接触；

在相应的外电极间加以电压，用以极化所述驱动柱和固定柱。

38．如权利要求37所述的方法，其特征在于，制成所述叠层件的步骤还包括：通过进一步叠层压电材料薄片，直至其高度变得高于所述沟槽的深度，以形成用以去极化所述基底部分的内电极；形成所述外电极的步骤还包括：在所述压电材料块的顶部表面上制成一个用以去极化所述基底部分的外电极；所述加给电压的步骤还包括：在所述用于去极化基底部分的外电极与用于去极化基底部分的内电极之间加给一个电压，后者是与极化在所述电极之间的压电材料的间隔有关的。

39．一种制造喷墨记录头的方法，它包括以下步骤：

在两个侧面中以不达到最上面电极的一深度制成多个间隙，其中多个电极是利用一层压电材料薄片叠层的，以便沿着从一个侧面到另一个侧面的方向分开驱动柱和固定柱；

在所述间隙的一个内表面中形成一个电极；在与压力室对应的两个侧面上的多个位置形成多对与上述具有露出表面的电极相连的外电极；

在所述压电材料块的顶部表面上形成一个电极；

在调整位置之后，将所述叠层压电材料接合于所述振动板上，使各间隙的中间部分和每一对外电极的中间部分被定位成覆盖所述压力室，并将各间隙的外边缘被定位在压力室的两侧；

分开所述叠层的压电材料，以形成多个压电元件，它们具有与每个压力室对应的驱动柱和固定柱；

使一个探针与所述多对外电极接触；

在相应的用于极化所述驱动柱的外电极之间加给电压；

在所述材料块的顶部表面上的电极与最上面的用于去极化各电极间压电材料的电极之间加给电压，这里所说的极化是与电极间的间隔有关的。

40．一种制造喷墨记录头的方法，它包括以下步骤：

通过叠层其上带有电极的压电材料薄片制成叠层的压电材料件，利用一层压电材料薄片使多个电极被重叠于一对侧面间的中心部分；利用两层压电材料薄片使多个电极被重叠于其外侧部分；

将在两个表面上带有多个电极，有一定宽度并在其顶部表面上有一露出端面的一个压电材料块设置于在叠层的压电材料件上，通过烧结，形成叠层的压电材料；

按照达到所述压电材料块两个侧面中的多个电极的深度在两侧面形成多个间隙，在两侧面多个电极是利用一层压电材料薄片方式重叠的，以便沿着从一个侧面到另一个侧面的方向分开驱动柱和固定柱；

在所述间隙的一个内表面中形成一个电极；在所述压电材料块的顶部表面上与压力室对应的多个位置形成多对与上述具有露出表面的电极相连的外电极；

在所述多对外电极之间形成多个电极；

分开所述叠层的压电材料，以形成压电元件，其具有与每个压力室对应的驱动柱和固定柱；

使一个探针与所述多对外电极接触；

在所述多个外电极间形成的电极与最上面的电极之间，根据其间的间隔加给一个电压，用以极化所述多个电极之间的压电材料。