CN1329196C - 压电致动器及其制造方法和喷墨打印头 - Google Patents

Abstract

在由压电材料形成的第一片和由规定材料形成的第二片当中，在所述第一片的一个表面上形成由导电材料形成的上电极层和在所述第一片的另一个表面或者所述第二片的一个表面上形成由导电材料形成的下电极层。将第一和第二片堆积起来密实，下电极层夹在当中，通过对上电极层或下电极层进行图案处理以便形成分别对应于压力腔形成单元的每个压力腔的多个电极，将能制造出压电致动器。

Description

压电致动器及其制造方法和喷墨打印头

技术领域

本发明涉及压电致动器及其制造方法和喷墨打印头，适合应用于喷墨打印机设备。

背景技术

迄今为止，在喷墨打印机设备中，油墨从对应于记录信号的喷嘴中喷出，基于所述记录信号的字符和图形能够被记录在诸如纸张和薄膜的记录媒体上。

图11示出喷墨打印机设备中已经使用的传统喷墨打印头1的构造的例子。这种喷墨打印头包括通道板2，其一个表面2A固定在喷嘴板3上，另一个表面2B固定在压电致动器4上。

在这种情况中，由多个凹陷部分组成的压力腔2C以设定的间隔沿箭头x₁所示的方向排列在通道板2的一个表面的侧面2A上。通过一个公共通道2D能够连续地把油墨从油墨盒(图中未示出)分别提供到这些压力腔2C中。

此外，在每个压力腔2C的边缘处，形成一个通路2E，在通道板厚度的方向(箭头z₁的方向)穿通通道板2，形成由多个通孔所形成的喷嘴3A，以设定间隔沿箭头x₁的方向穿通分别对应于每个通路2E的喷嘴板3。

另一方面，如图11和12所示，压电致动器4由多个沿箭头x₁的方向排列在由柔性材料形成的振动板5上一个表面并经所述振动板5分别面向通道板2的压力腔2C的压电元件6组成，它被固定到所述通道板2上，使振动板5的另一个表面附着在通道板2的另一个表面2B上。

这时，在压电元件厚度方向(箭头z₁方向)上使每个压电元件6极化。正如图9所示，分别在压电元件6的一个表面和另一个表面上形成上层电极7A和下层电极7B。因此，通过在上层电极7A与下层电极7B之间引起电压差，根据压电效应，能够使压电元件6在方向(与箭头z1相反的方向)上产生偏转，使振动板5向相应的压力腔2C的内侧位移。

因此，在这种类型的喷墨打印头1中，通过在压电元件6的上层电极7A与下层电极7B之间产生电压差和使振动板5向相应的压力腔2C的内侧位移，在压力腔2C中能够产生对应于该偏转的压力，使所述压力腔2C中的油墨能够在这一压力下经通路2E从喷嘴3A向外喷射。

在喷墨打印头1中，例如，如日本专利公报H6-320739中所揭示的，压电致动器4是在振动板5和压电元件6分别形成后利用粘合剂将每个压电元件6粘合在振动板5上而制成的。

然而，按照传统的制造方法，难以将多个细小的压电元件6精密地粘合到振动板5的固定位置上。在这方面，如果压电元件6被粘合的位置偏离固定位置，那么，在相应的压力腔2C中不能产生基于压电元件6的偏转的压力，于是，打印变得不稳定。

此外，通常待打印的电场的大小变得越大，压电元件弯曲越大。因此，为了能够采用低电压驱动传统喷墨打印头1，每个压电元件6应当形成尽可能薄，使得上层电极7A与下层电极7B之间的距离短，与此同时，形成尽可能薄的振动板5，实际上，传统振动板5和每个压电元件6的厚度分别小于30μm。

然而，为了缩短自然振动循环和提高相应的速度，振动板5是由诸如具有高杨氏模量的玻璃和陶瓷材料作为其材料制成的。但是，利用玻璃或陶瓷材料难以制成厚度小于30μm的薄片。迄今为止，振动板5一直是通过对厚度为几百微米的玻璃板或陶瓷板进行研磨直至减薄到30μm以下而制成的。

于是，在传统的喷墨打印头1中，引出了因振动板5制造成本高和费时以及生产率差的问题。此外，通过以与振动板5相同的方式进行研磨而获得厚度小于30μm的压电元件6，一直需要实现具有更高生产率的压电致动器4。

另外，在传统喷墨打印头1中，由于形成的振动板5和每个压电元件6非常薄，这些振动板5和压电元件6容易受损。如上所述，除了生产率低外，在制造振动板5和每个压电元件6时，还引出了贮运方面的问题。

发明概要

本发明已经考虑了上述问题，提出一种能够显著地提高生产率的压电致动器及其制造方法以及喷墨打印头。

根据本发明，为了避免这些问题，我们提供一层排列在覆盖每个压力腔的压力腔形成单元的一个表面上的振动层；由导电材料形成的下电极层叠合在该振动层上；由压电材料形成的压电层叠合在该下电极层上，其大小覆盖多个压力腔并在其厚度方向上极化；由导电材料形成的上电极层叠合在压电致动器中的压电层上；上电极层或下电极层至少有一层是由多个分开的电极形成的，相对于压力腔形成单元的每个压力腔而形成。

结果，由于在压电层的这一压电致动器中，仅仅是直接位于上电极层的每个电极下方的部分和/或直接位于上电极层的每个电极上方的部分会响应于施加的电压而弯曲，上电极层和压力层的这些部分和下电极层和振动层的相应部分分别起一个独立致动器的作用。

于是，在这个压电致动器中，不需要通过将精细的压电材料附着到对应于压力腔形成单元的每个压力腔的振动层上来形成致动器，因此能够显著地提高其生产能力。

此外，根据本发明，我们提供压电致动器制造方法，第一步骤是，形成由压电材料制成的柔软的第一片和由预定材料制成的柔软的第二片以及在第一片的一个表面上形成由导电材料形成的上电极层、在第一片的另一个表面上或者在第二片的一个表面上形成由导电材料制成的下电极层；第二步骤是，将第一片和第二片堆积起来并加密，下电极层位于二者之间；第三步骤是，使第一片在其厚度方向上极化；第四步骤是，对上电极层进行图案处理以形成分别对应于压力腔形成单元的每个压力腔的多个电极。

结果，在按照这种压电致动器制造方法制备的压电致动器中，由于第一压电层由第一片形成，由于仅仅是直接在上电极层的每个电极下方的部分和/或直接在下电极层的每个电极上方的部分响应于施加的电压而弯曲，因此上电极层和压力层的这些部分以及由第二片形成的下电极层和振动层的相应部分分别起独立致动器的作用。

因此，根据这种压电致动器制造方法，不必通过将精细的压电元件粘贴到分别对应于压力腔形成单元的每个压力腔的振动层上而形成致动器，由此能够显著地提高压电致动器的生产率。

此外，根据本发明，在压电致动器制造方法中，第一步骤是，形成多层板，其中上电极层叠合在压电层的一个表面上，振动层叠合在压电层的另一个表面上，下电极层位于二者之间；第二步骤是，在多层板的一侧表面或者另一侧表面上叠合形成具有预定大小和形状开孔的加强层。

结果，根据这种压电致动器制造方法，由于能够在通过加强层对多层板进行加固的条件下贮运多层板，即使多层板非常薄也能够防止所述多层板破损并能够提高成品率，由此能够显著地提高压电致动器的生产率。

此外，根据本发明，在喷墨打印头中，压电致动器由为覆盖压力腔形成单元的一个表面上每个压力腔而放置的振动层、由叠合在振动层上的导电材料形成的下电极层、由压电材料形成的其大小可覆盖多个压力腔并叠合在下电极层上以及在其厚度方向上极化的压电层、以及由导电材料形成的叠合在压电层上的上电极层组成。上电极层或是下电极层中至少一层形成有多个分离的电极并分别对应于压力腔形成单元的每个压力腔。

结果，在压电致动器的压电层的这一喷墨打印头中，由于仅仅直接位于上电极层的每个电极下方的部分和/或直接位于下电极层的每个电极上方的部分响应于施加的电压而弯曲，因此上电极层和压力层的这些部分以及下电极层和振动层的相应部分分别起独立致动器的作用。

于是，在这种喷墨打印头中，不必将精细的压电元件附着到分别对应于压力腔形成单元的每个压力腔的振动层上而形成压电致动器，由此能够显著地提高喷墨打印头的生产率。

附图简述

图1是表明本发明的喷墨打印机设备的构造的方框图。

图2是表明喷墨打印头的构造的部分透视图。

图3是表明喷墨打印头的构造的截面图。

图4是表明压电致动器的构造的截面图。

图5是说明本发明第一实施例的压电致动器的制造过程的截面图。

图6是说明本发明第一实施例的压电致动器的制造过程的截面图。

图7是说明本发明第二实施例的压电致动器的制造过程的截面图。

图8是说明本发明第二实施例的压电致动器的制造过程的截面图。

图9是表明第三片的构造的透视图。

图10是表明根据另一实施例的压电致动器的构造的截面图。

图11是表明传统喷墨打印头的构造的截面图。

图12是表明传统喷墨打印头中压电致动器的构造的截面图。

实现本发明的较佳方式

将参考附图详细描述本发明。

(1)第一实施例

(1-1)按照本发明的该实施例的喷墨打印机设备的构造

在图1中，10总体上表示按照本发明的喷墨打印机设备。将待提供的图象数据D1输入到图象处理单元11中。

图象处理单元11在基于系统控制器12提供的控制信号对输入图象数据D1进行规定的信号处理(如压缩数据的扩展处理)后，将产生的打印数据D2传送到打印头控制器13。

打印头控制器13基于图象处理单元11提供的打印数据D2和系统控制器12提供的控制信号S2形成含有锯齿形驱动脉冲的驱动信号S3，并将这一信号传送到喷墨打印头14。采用这一安排，打印头控制器13通过这一驱动信号S3驱动控制喷墨打印头14，通过将油墨喷向记录纸15进行逐行打印。

这时，系统控制器12通过打印头位置/走纸控制器16控制走纸机构(图中未示出)，使得记录纸15在每一次完成一行的打印时向前走动一行。此外，系统控制器12经打印头位置/走纸控制器16控制打印头驱动机构(图中未示出)，需要时使喷墨打印头14移动到所需的位置上。

在这方面，油墨从油墨盒17提供给这一喷墨打印头14。

(1-2)喷墨打印头14的构造

这时，如图2和3所示，喷墨打印头14包括附着在通道板20一侧表面20A上的喷嘴板21和附着在所述通道板20的另一侧表面20B上的压电致动器22。

在这种情况中，由多个凹陷部分组成的压力腔20C以设定的间隔在箭头x₂的方向上排列在通道板20的另一侧表面20B上。油墨能够分别通过设置在每个压力腔20C背面中的公共通道20D和窄油墨输入路径20E从所述油墨盒17(图1)提供到压力腔20C中。

此外，在每个压力腔20C的前方边缘处，通过在其厚度方向(箭头z₂的方向)穿通通道板20形成通路20F，由多个通孔形成的喷嘴21A是通过以固定节距在箭头x的方向上穿通分别对应于通路20F的喷嘴板21而形成的。

另一方面，如图4所示，压电致动器22是由压电材料形成的第一压电层30、由导电材料形成的下电极层31、由压电材料形成的第二压电层32和由导电材料形成的极化用的电极层33构成的，它们从顶部起被依次层叠，上电极层34是在箭头x₂的方向上由分开形成的面向通道板20的每个压力腔20C叠合在第一压电层30上的多个上层电极34A形成的。

在这种情况中，第一压电层30在其厚度方向(箭头z₂的方向)上极化。此外，下层电极31接地，从打印头控制器13(图1)提供的驱动信号S3(图1)内包含的驱动脉冲将分别提供给每个上层电极34A。

因此，在这种喷墨打印头14中，当驱动脉冲提供给相应的上层电极34A时，第一压电层30中所述上层电极34A与下层电极31之间的部分通过压电效应在极化电极层33和第二压电层32向通道板20的相应压力腔20C内侧移动的方向上(在与箭头z₂相反的方向上)弯曲，在压力腔20C中将产生压力，因此，压力腔20C中的油墨能够经通路20F(图2和3)从相应的喷嘴21A(图2和3)向外喷射。

(1-3)根据本发明实施例的压电致动器22的制造工艺过程

实际上，喷墨打印头14的压电致动器22能够按照如下的如图5和6所示的工艺过程产生。

首先，将粉末化的压电材料与粘合剂相混合，产生的糊状液体以薄膜形状流出，通过使粘合剂蒸发和干燥，将形成如图5A所示的厚度小于30μm的两个柔软片，称为半成品片的第一和第二片40和41。

然后，如图5B所示，通过利用印刷方法、电镀方法、溅射方法或真空蒸发方法分别将导电材料涂层施加到第一片40的一个表面的整个表面上和第二片41的两个表面上，形成厚度例如小于2μm的第一至第三导电层42-44。

这时，如果采用印刷方法作为第一至第三导电层42-44的形成方法，那么，能够应用银、银钯、镍或铜作为导电材料。此外，在利用溅射方法或真空蒸发方法的情况中，能够采用金作为导电材料。

然后，如图5C所示，将其上形成有第一导电层42的第一片40和其上面和下面形成有第二和第三导电层43、44的第二片41堆积起来，使得第一片40的另一个表面和第二片41的一个表面经第二导电层43相互面对面，在这种条件下，通过对它们加压使之密实，将它们压成一片。

接着，如图5D所示，在将第三导电层44、密实的第二片41、第二导电层43、密实的第一片40和第一导电层42依次层叠起来的多层板45的第一与第三导电层42与44之间施加每毫米(mm)厚度几千伏(kV)的电压，使第一片40在其厚度方向(箭头z₂的方向)上极化。

在这种情况中，考虑用在第一与第二导电层42与43之间施加电压的方法作为使第一片40极化的方法。然而，按照这种方法，当第一片40因极化引起收缩时，存在在多层板中出现偏转的可能性。因此，根据本实施例，除了在第二片41下方提供第三导电层44、采用压电材料形成第二片41、在第一与第三导电层42与44之间施加电压和使第一和第二片40和41二者都极化外，能够防止在多层板36中出现不必要的弯曲。

接着，如图6A所示，通过在多层板45的第一导电层42上附着光敏干燥薄膜或者涂覆液体光致抗蚀剂，形成一层光阻层46。然后，通过用预定图案对这一光阻层46进行曝光和显影，如图6B所示，使所述光阻层46形成与压电致动器22(图2和3)相同的电极图案。

然后，如图6C所示，采用仍留在第一导电层42上的光阻层46(以下称为剩余光阻层46A)作为掩膜，利用喷砂清理方法或刻蚀方法去除曝光的第一导电层42，使第一导电层42形成与所需压电致动器22(图2和3)相同的电极图案。

此外，如图6D所示，从多层板45中去除剩余光阻层46A，另外，需要时按照对应于所需压电致动器22的尺寸切割这一多层板45。

因此，能够获得使密实的第一和第二片40和41分别成为第一和第二压电层30和32和使第一至第三导电层42-44分别成为上电极层34、下层电极层31和极化电极层33的压电致动器22。

将如此形成的压电致动器22键合在通道板20的另一个表面20C上，使得每个上层电极34A面向通道板20的每个压力腔20C，并利用这种粘合剂将其上形成有喷嘴21A的喷嘴板21键合到通道板20的一个表面20A上，能够获得如图2和3所示的喷墨打印头14。

(1-4)本实施例的操作和效果

根据上述结构，在由压电材料形成的第一和第二片40和41的一个表面或两个表面上形成第一至第三导电层42-44后，将这些第一和第二片40和41密实为一片，使产生的多层板45的第一片40极化，通过用喷砂清理方法或刻蚀方法使第一导电层42形成图案，制成压电致动器22。

在如此制造的压电致动器22中，分别地，形成有图案的第一导电层42起上层电极的作用，第一片40起压电层的作用，第二导电层43起下层电极的作用，第二片41和第三导电层44起振动板的作用，在所述压电层中，只有夹在每个上层电极(34A)与下层电极(31)之间的部分分别起传统喷墨打印头1(图11)中压电元件6(图11)的作用。

于是，在喷墨打印头14中，不需要进行确定多个细小压电元件6在振动板5上的位置和以高精确度附着它们的处理过程以及在传统喷墨打印头1(图11)中所需的抛光处理过程，因此，能够简单和经济地制造压电致动器22。

此外，在这种情况中，由于多层板45的厚度能够与组合在传统喷墨打印头1(图11)中的压电元件6和振动板5(图11)一样厚，因此，所述的多层板45不容易受损并能够方便地进行贮运。

根据上述结构，由于在第一和第二片40和41的一个表面或两个表面上形成第一至第三导电层42-44后，将这些第一和第二片40和41密实为一片，使产生的多层板45的第一片40极化，同时利用喷砂清理方法或刻蚀方法在第一导电层42上形成导电图案，制成压电致动器22，通过将其附着到通道板20的另一个表面20C上而制成喷墨打印头14，因此，能够简化压电致动器22和喷墨打印头14的制造过程，能够实现能够显著地提高生产率的压电致动器和喷墨打印头。

(2)第二实施例

(2-1)根据第二实施例的压电致动器22的制造工艺过程

参考图7和8说明如图4所示的上述压电致动器22的第二实施例的制造工艺过程，这里，在以下的段落中，采用相同的标号表示对应于图5和6的各部分。

首先，如图7A所示，采用与第一实施例情况中相同的方式形成厚度小于30μm的称为半成品片的柔性第一和第二片40和41。

此外，采用诸如陶瓷等材料形成由半成品片所形成的第三片50。在这种情况下，为使这个第三片50在压电致动器22制造过程中起加强层的作用，因此，形成的第三片50比第一和第二片40和41更厚些。

然后，如图7B所示，利用印刷方法、电镀方法、溅射方法或蒸发方法，通过在第一片40的一个表面和第二片41的两个表面上涂覆导电材料，形成厚度例如小于2μm的第一至第三导电层42-44。

此外，正如图9所示，在对应于所述第三片50大小的第三片50上形成尺寸和形状与待制造的压电致动器22相同的一个或多个开孔50A。

然后，如图7C所示，将第一至第三片40、41和50堆积起来，使得导电层44、第二片41、第二导电层43、第一片40、第一导电层42和第三片50从底部起依次定位，在这种条件下，把第一至第三片40、41和50压密成一片。

接着，如图7D所示，在多层板51的第一与第三导电层42与44之间施加每毫米(mm)厚度几千伏(kV)的电压，在多层板51上依次层叠第三导电层44、密实的第二片41、第二导电层43、密实的第一片40和第一导电层42，第一片40在其厚度方向上极化。

此外，如图8A所示，利用诸如光刻等技术对从第三片50的每个开孔50A分别露出的第一导电层42的每个部分进行处理，形成与压电致动器22(图4)的上层电极34(图4)的电极图案相同的图案。

另外，从第三片50的每个开孔50A分别露出的多层板51的每个可供使用部分将被分开。因此，能够获得由多层板51的可供使用部分Adv形成的压电致动器22，多层板51包括密实的第一和第二片40和41，它们分别作为第一和第二压电层30和32(图4)，以及第一至第三导电层42-44，它们分别作为上电极层34、下电极层31和极化电极层33(图4)。

在这方面，将如此获得的压电致动器22以后附着到通道板20的另一个表面20B上。然而，正如图8A所示，这一过程能够在采用由加强层形成的第三片50进行加固的条件下进行。

更具体地说，正如以上参考图8A所描述的，按照图8B所示，在将图案施加到从第三片50的每个开孔50A分别露出的第一导电层42的每个部分上之后，在图8B所示的条件下，从其另一侧表面20B将通道板20附着到多层板51的每个可供使用部分Adv的第三导电层44上。

实际上，通过以与每个开孔50A同样的对准方式安装分别对应于第三片50的每个开孔50A的多个通道板20，在将粘合剂施加到每个通道板20的另一个表面20B上后，确定所述多层板51的位置，能够一次全部完成这样的操作，以致于由第三片50加固的多层板51的每个可供使用部分Adv和每个通道板20的另一个表面20B相互面对面，并使它紧贴在每个通道板20上。

此外，如图8C所示，将利用例如切片锯等工具切割多层板51的每个可供使用部分Adv。在由第三片50加固的条件下，通过将压电致动器22的多层板51的每个可供使用部分Adv分别固定到通道板20上，能够使压电致动器22不在薄的和可断开的条件下进行贮运，因此，能够提高压电致动器22的成品率。

(2-2)本实施例的操作和效果

根据上述结构，第一和第二导电层42和44形成在由半成品片形成的第一和第二片40和41的一个表面上，半成品片是利用压电材料形成的，在将这些第一和第二片40和41密实为一片后，使第一片40极化，通过对第一导电层42进行图案处理，制成压电致动器22。

另外，由于由陶瓷材料形成的第三片50在一系列操作过程中将与第一和第二片40和41密实成一片，第三片50上的开孔50A具有与所需压电致动器22相同的大小和形状，密实的第三片50能够加固多层板51，它作为加强层变为压电致动器22的源。

因此，按照这种压电致动器22的制造方法，能够方便地对压电致动器22(多层板51)进行贮运，能够使压电致动器(多层板51)不容易破损。能够提高制造压电致动器22时的成品率。

根据上述结构，由于在利用压电材料由半成品片形成的第一和第二片40和41的一个表面上分别形成第一和第二导电层42和43后，将这些第一和第二片40和41与由陶瓷材料半成品片形成的第三片50一起密实为一片，使如此获得的多层板51的第一片40极化，对第一导电层42进行图案处理，制成压电致动器22，通过对多层板51进行加固，使它变为压电致动器22的源，从而能够防止在制造时压电致动器22(多层板51)的破损，并能够提高成品率。因此，能够显著地改善压电致动器22的生产率。

(3)其它实施例

以上所述的实施例涉及到把根据本发明的压电致动器及其制造方法应用到喷墨打印头14及其制造方法的情况。然而，本发明并不局限于此，而是适合应用于喷墨打印头14以外的其它压电致动器及其制造方法。

此外，上述的实施例涉及对对应于通道板20的每个压力腔20C的压电致动器22的上电极层34进行图案处理以致于形成多个上电极34A的情况。然而，本发明并不局限于此，而是还可以对下电极层31或者对下电极层31和上电极层34二者进行图案处理。例如，在对下电极层31进行图案处理的情况中，在进行如图5B所述的处理时可以事先形成带有这种图案的第二导电层43。

另外，上述的实施例涉及将用作振动板的第二压电层32和极化电极33与第一压电层30、上电极层34和下电极层31压成一片。然而，本发明并不局限于此，而是还可以在形成已有图案或者没有图案的上电极层34和下电极层31后，通过利用粘合剂将它们键合到由预定材料形成的振动板上，在第一压电层30的一个表面和另一个表面上形成压电致动器。

另外，上述的实施例涉及构造象压力腔形成单元的通道板20和喷墨板21，如图2和3所示在一个表面上设置由多个凹陷部分构成的压力腔的情况。然而，本发明并不局限于此，而是还能够广泛地采用各种结构。

此外，上述的实施例涉及仅对多层板45的第一导体层42进行图案处理的情况。然而，本发明不局限于此，而是如图10所示在对多层板45的第一导体层42进行图案处理时，可以利用喷砂清理法进行图案处理，以致于只有直接位于第一片40(等效于第一压电层30)的每个上电极34A之下的部分与第一导体层42一起保留或者至少允许每个上电极34A之间的空间。

采用这一排列，能够使直接位于压电致动器22的每个上电极34A之下分别起独立致动器作用的部分不易受相邻致动器的影响。此外，采用这一排列，能够比较粗略地控制利用砂喷清理法的处理量。

此外，上述的实施例涉及利用压电材料形成第二片41的情况，第二片为第二压电层32的源，其作用是作为振动层。然而，本发明不限于此，而是还能够广泛地采用其它各种材料。

另外，上述的实施例涉及用第二压电层32和极化电极层33形成振动层，在通道板20的每个压力腔20C中产生压力的情况。然而，本发明不限于此，而是还能够广泛地采用其它各种结构作为振动层的结构。

此外，上述的实施例涉及用五层，即上电极层34、第一压电层30、下电极层31、第二压电层32和极化电极层33形成压电致动器22的情况。然而，本发明不限于此，而是可以形成省略极化电极层采用四层结构的压电致动器。

在这种情况中，在确定位置并将这一压电致动器附着到通道板20的另一个表面20B上，在每个上电极34A与下电极层31之间施加电压后，可以只在每个上电极34A与下电极层31之间产生极化。在这种情况中，尽管因极化处理而在压电致动器中出现偏转，但是可以对此进行初始化，为此，能够防止在将压电致动器附着到通道板20上时由于在压电致动器中弯曲而出现的不便。

此外，可以采用四层，如上电极层34、第一压电层30、下电极层31和由压电材料以外的预定材料形成的振动层来构造压电致动器22。然而，在这种情况中，由于必须增大振动频率，需要采用诸如氧化锆和氧化铝等具有高杨氏模量的陶瓷材料作为振动层的材料。

此外，可以采用三层，即上电极层34、第一压电层30和下电极层31来形成压电致动器。在这种情况中，只要形成厚度为上电极层34两倍多的下电极层31以及在面向通道板20的表面侧上的部分用作振动层。在这种情况中，可以采用诸如镍等具有高杨氏模量和优良墨阻的金属和导电陶瓷作为下电极层31的材料。

此外，在图5、6、7和8中的上述实施例涉及利用半成品片制备压电致动器22的情况。然而，本发明不限于此，而是也可以利用诸如溅射法、印刷法和电镀法通过依次层叠导电材料和压电材料而制备压电致动器22。总之，如果压电致动器22是利用能够直接依次层叠上电极层、第一压电层、下电极层和振动层而不用粘合剂的多层板制造方法制造的话，能够广泛地采用其它各种多层板制造方法作为压电致动器22的制造方法。

此外，上述的实施例涉及采用陶瓷材料作为第三片50的材料的情况。然而，本发明不限于此，而是还能够采用其它各种材料作为第三片50的材料，只要经过密实的第三片50具有高的强度，能够防止在贮运多层板51时弯曲造成的意外破损。

此外，上述的实施例涉及在由多层板51的一侧表面形成的第一导电层42上与多层板51一起层叠并形成第三片50的情况。然而，本发明不限于此，而是也可以在由多层板51的另一侧表面形成的第三导体层44上将第三片50与所述多层板51一起堆积和形成(即可以将第一至第三片40、41和50从底层起按第三片50、第三导体层44、第二片41、第二导体层43、第一片40和第一导体层42的次序堆积起来并密实)。

此外，上述的实施例涉及在第三片50中设置开孔50A的情况，如图9所示。然而，本发明不限于此，而是可以采用其它各种形状作为开孔50A的形状。

工业实用性

本发明可以用在喷墨打印机设备中。

Claims (9)

1.一种在压力腔形成单元的每个压力腔中产生压力的压电致动器，在压力腔形成单元中，在一个表面上设置由多个凹陷部分形成的压力腔，所述压电致动器包括：

排列在所述压力腔形成单元的所述一个表面上的覆盖每个所述压力腔的振动层；

层叠在所述振动层上的由导电材料形成的下电极层；

层叠在所述下电极层上的由在其厚度方向极化的压电材料形成的第一压电层，其大小可覆盖多个所述压力腔；

层叠在所述第一压电层上的由导电材料形成的上电极层；其特征在于：

所述上电极层或所述下电极层中至少有一层由相对于压力腔形成单元的每个所述压力腔而分开形成的多个电极形成，

在第一压电层的其上层叠形成有所述上电极层的一侧表面分别对应于上电极层和/或下电极层的每个所述电极而分开。

2.如权利要求1所述的压电致动器，其特征在于：

所述振动层包括：

层叠在所述下电极层下方的由压电材料所形成的第二压电层，

层叠在第二压电层下方的由导电材料所形成的电极层。

3.一种在压力腔形成单元的每个压力腔中产生压力的压电致动器制造方法，在压力腔形成单元上，在一个表面上设置由多个凹陷部分形成的压力腔，所述方法包括：

第一步骤，形成由柔软的压电材料形成的第一片和由柔软的预定材料形成的第二片，在所述第一片的一个表面上形成由导电材料形成的上电极层，以及在所述第一片的另一个表面或者所述第二片的一个表面上形成由导电材料形成的下电极层；

第二步骤，将中间有所述下电极层的所述第一和第二片堆积起来密实；

第三步骤，使所述第一片在其厚度方向上极化；以及

第四步骤，对所述上电极层进行图案处理，从而形成分别对应于所述压力腔形成单元的每个所述压力腔的多个电极，

其中，在第二步骤中，

将其中设置了具有预定大小和形状的开孔的柔软的第三片堆积在所述第一片的一侧表面上或者第二片的另一侧表面，将所述第三片与所述第一和第二片一起密实。

4.如权利要求3所述的压电致动器制造方法，其特征在于：

在所述第四步骤中，

对所述第一片的一侧表面与所述上电极层一起进行图案处理，以致于使它分别对应于所述压力腔形成单元的每个所述压力腔而分离。

5.如权利要求3所述的压电致动器制造方法，其特征在于：

在所述第一步骤中，

采用压电材料作为第二片的所述材料，由导电材料形成的极化电极层形成在所述第二片的另一侧表面上；以及

在所述第三步骤中，

通过在所述上电极层与所述极化电极层之间施加电压，使所述第一片在其厚度方向极化。

6.一种压电致动器制造方法，其特征在于所述方法包括：

第一步骤，形成多层板，其上把由导电材料形成的上电极层层叠在由压电材料形成的压电层的一个表面上，并把由规定材料形成的振动层通过由导电材料形成的下电极层层叠在所述压电层的另一个表面上，以及层叠并形成具有规定强度的加强层，其中在所述多层板的一侧表面或者另一侧表面上与所述多层板一起设置具有规定大小和形状的开孔；

第二步骤，对所述的多层板实施规定的处理；以及

第三步骤，使得从所述加强层的所述开孔露出的所述多层板的可使用部分与所述多层板的其它部分相分离。

7.一种喷墨打印头，所述喷墨打印头包括：

压力腔形成单元，其中存储油墨的压力腔由在一个表面上的多个凹陷部分组成；和

排列在所述压力腔形成单元的一个表面上并且有选择地在每个所述压力腔中产生压力的压电致动器；

所述压电致动器包括：

排列在所述压力腔形成单元的一个表面上的覆盖每个所述压力腔的振动层；层叠在所述振动层上的由导电材料形成的下电极层；

由压电材料形成的层叠在所述下电极层上的第一压电层；压电材料在其厚度方向上极化，其大小可覆盖多个所述压力腔；和

由层叠在所述第一压电层上的导电材料形成的上电极层；其特征在于：

所述上电极层或所述下电极层中至少一层是由多个电极形成的，所述电极是分开的并对应于压力腔形成单元的每个所述压力腔而形成，

所述第一压电层的层叠有所述上电极层的一侧表面是对应于所述上电极层和/所述下电极层的每个所述电极分开的。

8.如权利要求7所述的喷墨打印头，其特征在于：

压电致动器的所述振动层包括：

层叠在所述下电极层之下的由压电材料形成的第二压电层。

9.如权利要求8所述的喷墨打印头，其特征在于：

压电致动器的所述振动层包括：

层叠在第二压电层之下的由导电材料形成的电极层。

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