CN1941446A - 压电执行器、其制造方法以及喷墨记录头 - Google Patents

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Abstract

一种压电执行器，其包括多个独立电极，每一个独立电极包括驱动电极和布置在驱动电极的一端的连接端。连接端之间的最大高度差为4μm或者更小。

Description

压电执行器、其制造方法以及喷墨记录头
本申请要求2005年9月28日提交的日本专利申请No.2005-281383的优先权，其全部主题在此参考引进。
技术领域
本发明的各个方面涉及压电执行器、制造该压电执行器的方法以及喷墨记录头，特别涉及用来定位各种器件或者通过产生微小位移来加压的层叠压电执行器、制造该压电执行器的方法以及具有该压电执行器的喷墨记录头。
背景技术
采用压电陶瓷的产品的相关实例包括压电执行器、过滤器、压电谐振器(包括振荡器)、超声波振动器、超声马达和压电传感器。在这些产品中，因为压电执行器对电信号具有很高的响应速度，大约是10-6秒，所以压电执行器被用作定位半导体制造装置的XY工作台的压电执行器和喷墨打印机的喷墨记录头的压电执行器。
另一方面，随着喷墨记录头的点密度的增加，以高密度排列用于喷墨记录头的压电执行器是必需的。因此，建议使用其中独立电极以矩阵排列在压电体的表面上的压电执行器(例如，见：JP-A-11-34313)。
图3A是示出了包括JP-A-11-34313中公开的压电执行器的有关喷墨记录头的平面图，图3B是沿图3A的III-III线的截面图。如图中所示，用在喷墨记录装置中并采用压电方法的喷墨记录头70具有压电执行器61被布置在液流通路部件53上的结构，在所述液流通路部件53中，形成多个凹槽作为墨水加压室53a并且形成隔离壁53b作为隔离墨水加压室53a的壁。
在压电执行器61中，压电陶瓷层65和独立电极66以这种顺序堆叠在振动板62上，其中在振动板62的上表面上形成有公共电极64。独立电极64以多个的形式排列在压电陶瓷层65的表面上，因此形成了多个位移元件67。压电执行器61贴附于液流通路部件53，使得墨水加压室53a与独立电极66相对应。
在喷墨记录头70中，墨水加压室53a中的墨水通过在公共电极64和独立电极66上施加驱动电压并且由此振动位移元件67来加压，从而从在液流通路部件53的下表面开口的墨水喷射孔58中喷射墨水液滴。
另外，通过构造喷墨记录头70(压电执行器61)，使得独立电极66等间距地排列在压电陶瓷层上以布置多个位移元件67并独立地控制位移元件67，这能够有助于增加喷墨打印机的速度和精度。
每一个独立电极66包括对位移元件67的位移有贡献的驱动电极66a和用于施加驱动电压的连接端(岛)66b。用于施加驱动电压的外部电路板(未示出)通过焊接或者压接接触部件的方式被电连接到连接端66b。
因为连接端66b形成在墨水加压室53a的区域的外面，所以认为压电执行器61具有出色的变形特性。此外，认为变形的效率的减少是很小的并且变形量的变化也很小。
发明内容
近来，随着独立电极66的密度的增加，独立电极66和外部电路板之间可能出现连接故障。
本发明的各方面提供了在布置于压电陶瓷层的表面上的独立电极与外部电路板之间具有卓越的连接可靠性的压电执行器，以及制造该压电执行器的方法。
而且，本发明的各方面提供了独立电极能够以高密度被布置在压电陶瓷层的表面上的压电执行器，以及制造该压电执行器的方法。
此外，本发明的各方面提供了具有小尺寸并且能够高速进行打印的喷墨记录头。
附图说明
图1A是示出了根据本发明的一方面的压电执行器的平面图，图1B是沿图1A的I-I线的截面图；
图2A是示出了根据本发明的一方面的喷墨记录头的平面图，图2B是沿图2A的II-II线的截面图；以及
图3A是示出了现有喷墨记录头的平面图，图3B是沿图3A的III-III线的截面图。
具体实施方式
<总述>
本发明人发现以下问题。也就是，当连接端之间的间距相对较大时，连接到独立电极的连接端的高度变化可以被布置在其上的外部电路板的翘曲所吸收。然而，当连接端之间的间距随着独立电极的密度增加而减小时，使独立电极之间的外部电路板足够的翘曲将会变得困难。因此，当连接端的高度变化很大时，连接端之间可能产生连接故障。
因此，通过将独立电极的连接端之间的最大高度差设定为预定值或者更小，连接端和外部电路板之间的连接可靠性会增强，并且可靠地实现独立电极的密度增长。
根据本发明的第一方面，提供了一种压电执行器，包括：振动板；形成在振动板上的公共电极；形成在公共电极上的压电陶瓷层；以及形成在压电陶瓷层的表面上的多个独立电极，每一个独立电极形成了通过对独立电极施加驱动电压来产生位移的位移元件，其中每一个独立电极包括：位移相应位移元件的驱动电极；以及布置在驱动电极的一端的连接端，其中连接端之间的高度的最大差是4μm或者更小。
根据本发明的第二方面，多个独立电极以每平方厘米50到200个的密度排列在压电陶瓷层的表面上。
根据本发明的第三方面，压电执行器还包含形成在连接端和外部电路板之间的连接层，其中连接层包括各向异性导电材料。
根据本发明的第四方面，各向异性导电材料包括各向异性导电树脂浆料(ACP)或各向异性导电膜(ACF)。
根据本发明的第五方面，各向异性导电材料中包含的导电颗粒的平均颗粒直径是20μm或者更小。
根据本发明的第六方面，一种制造压电执行器的方法，包括：在振动板上形成公共电极；在公共电极上形成压电陶瓷层；在压电陶瓷层的表面上形成多个独立电极，每个独立电极包含驱动电极和连接端；以及在连接端的表面上执行平坦化工艺，使得连接端之间的最大高度差为4μm或者更小。
根据本发明的第七方面，平坦化工艺包括切割工艺、使用加压的整平工艺和抛光工艺中的至少一种。
根据本发明的第八方面，该方法还包括：在平坦化工艺之后，将外部电路板布置在连接端的表面上，其间插有各向异性导电材料；以及固化各向异性导电材料，以便在连接端和外部电路板之间形成连接层。
根据本发明的第九方面，各向异性导电材料包括各向异性导电树脂浆料(ACP)或各向异性导电膜(ACF)。
根据本发明的第十方面，提供一种喷墨记录头，包括：根据本发明的第一方面的压电执行器；以及包含多个墨水加压室的液流通路部件，其中压电执行器被贴附在液流通路部件上，使得墨水加压室和独立电极彼此定位，并且其中通过对压电执行器的独立电极施加驱动电压来改变墨水加压室的容量。
根据本发明的各个方面，因为独立电极的连接端之间的高度的最大差是4μm或者更小，所以即使当独立电极以高密度排列在压电陶瓷层的表面上时，减少连接端和外部电路板之间的连接故障和提供具有高连接可靠性与卓越质量的压电执行器也是可能的。
因此，在根据本发明的各个方面的压电执行器中，在压电陶瓷层的表面上以高密度来排列独立电极并且增强独立电极和外部电路板之间的连接可靠性是可能的。因此，具有该压电执行器的根据本发明的此方面的喷墨记录头可以制得很小，并且能够以高速执行打印。
<压电执行器>
接下来，将参考附图对根据本发明的一方面的压电执行器进行详细的说明。图1A是示出了根据本发明的一方面的压电执行器的平面图，图1B是沿图1A的I-I线的截面图。如图所示，根据该方面的压电执行器1包括振动板2、公共电极3、压电陶瓷层4和独立电极5，其中公共电极3、压电陶瓷层4和独立电极5以这种顺序堆叠在振动板2上。振动板2和压电陶瓷层4是片形部件，并且从平面图来看具有基本相同的形状和大小。
公共电极3和独立电极5构成压电执行器1的电极，并且独立电极5以多个的形式形成在压电陶瓷层4的表面上。因此，在多个位移元件6中布置有公共电极3和相应的独立电极5且其间有压电陶瓷层4，该多个位移元件6排列在振动板2上。这样，基于独立电极5的位置，在片形压电执行器1中形成了多个位移元件6。这里，振动板2和压电陶瓷层4两者都形成为单层，但是也可以形成为多层的层叠体，从而能够容易地进行厚度调整。根据压电执行器1所需的位移类型来进行位移压电执行器1所需的极化方法。为了使压电执行器1具有像单压电晶片型执行器那样的功能，插入在公共电极3和独立电极5之间的至少部分压电陶瓷层在各层的堆叠方向上被极化。
每一个独立电极5包括有助于相应的位移元件6的位移的驱动电极5a、连接到外部电路板的连接端5b，以及用来使驱动电极5a与连接端5b彼此电连接的连接部分5c。独立电极5分别通过连接端5b连接到外部电路板。当在电极(公共电极3和独立电极5)上施加电压时，插入在公共电极3和独立电极5之间的被施加了电压的各部分压电陶瓷层4会产生位移。在位移元件6(压电执行器1)中，因为其上堆叠了压电陶瓷层4的振动板2限制了压电陶瓷层4的位移，(更具体地说，在平面内方向(垂直于各层的堆叠方向的方向)上的位移)，所以被施加电压的各部分位移元件6整体地在堆叠方向上弯曲。这样，压电执行器1可以用作单压电晶片型执行器。
压电执行器1的高度不被特别限制，但是优选地为100μm或者更小。通过设定小的厚度，可以获得大的位移，因此用低电压实现了高效的驱动操作。具体地，为了充分展示压电执行器1的特性，压电执行器的高度优选为80μm或者更小，更优选为65μm或者更小，再更加优选为50μm或者更小。另一方面，为了赋予压电执行器足够的机械强度和防止其操作与工作时压电执行器的损坏，高度的下限优选为3μm，更优选为5μm，再更加优选为10μm并且再更加优选为20μm。
(压电陶瓷层)
压电陶瓷层4可以用具有压电特性的陶瓷形成，其实例包括Bi分层化合物(分层的钙钛矿化合物)、钨青铜化合物、Nb钙钛矿化合物(诸如铌酸钠等碱金属铌酸盐(alkali niobate)化合物(NAC)，诸如铌酸钡(barium niobate)等铌碱土化合物(NAEC)，等等)、含Pb的铌酸钾铅(potassium lead niobate)(PMN)、铌酸镍铅(nickel leadniobate)(PNN)、锆钛酸铅(lead zirconate titanate)(PZT)，以及诸如钛酸铅(lead titanate)等含钙钛矿化合物的材料。
在上述的化合物中，至少含Pb的钙钛矿化合物是特别优选的。例如，含Pb的铌酸钾铅(PMN)、铌酸镍铅(PNN)、锆钛酸铅(PZT)，以及诸如钛酸铅等含钙钛矿化合物的材料是优选的。具体地说，含有作为A位组成元素的Pb和含有作为B位组成元素的Zr与Ti的晶体是优选的。通过使用这种组合物，获得了具有高压电常数的压电陶瓷层。锆钛酸铅(PZT)或者钛酸铅适合产生大的位移。钙钛矿晶体的实例可以包括PbZrTiO3。
其他氧化物可以混合到压电陶瓷内，并且其他元素可以作为次级成分来代替A位和/或B位。例如，其可以是添加有Zn、Sb、Ni和Te作为次级成分的Pb(Zn1/3Sb2/3)O3和Pb(Ni1/2Te1/2)O3的固溶体，只要特性没有严重受影响。
(振动板)
振动板2的材料优选地具有高绝缘特性，更优选地可以使用压电陶瓷，并且再更加优选地可以使用与压电陶瓷层4基本相同的材料。当压电执行器1被用在喷墨记录头中时，优选地可以使用对使用的墨水具有诸如抗蚀性和抗水性的抗墨性的材料。因此，在同时烧结以制造振动板2和压电陶瓷层4的时候，压电执行器1中的烧结收缩可以一致，由此抑制翘曲变形。压电陶瓷层4和振动板2的高度优选在5到50μm的范围内，更加优选在10到30μm的范围内。
(公共电极)
公共电极3的材料没有特别的限制，只要其是导电的，其实例包括Au、Ag、Pd、Pt、Cu、Al和它们的合金。其具体实例是Ag-Pd合金。公共电极3的高度被设定为维持其导电性而又不阻止位移，优选在0.5到5μm的范围内，更加优选在1到4μm的范围内。
(独立电极)
与上述的公共电极相似，独立电极5的驱动电极5a、连接端5b和连接部分5c的材料没有特别的限制，只要它们具有导电性，其实例包括Au、Ag、Pd、Pt、Cu、Al和它们的合金。Au优选地用于驱动电极5a，Ag优选地用于连接端5b。
驱动电极5a的高度被设定为维持导电性而又不阻止位移，优选在0.1到2μm的范围内，更优选在0.1到0.5μm范围内，再更加优选在0.1到0.3μm的范围。连接端5b的高度是5μm或者更高，并且优选在5到15μm的范围内，以便增强连接到外部电路板的可靠性。从驱动电极5a和连接端5b之间的连接可靠性的观点来看，连接部分5c的高度优选在1到10μm的范围内。
连接端5b之间的最大高度差是4μm或者更小。最大高度差可以如后面讲述的通过使用激光移位系统来测量连接端的高度、从测量的高度中选择出最大高度和最小高度、然后计算两者之间的差来计算。在此，当连接端5b之间的高度差很大(例如，大于4μm)并且被连接到外部电路板时，会产生与连接端之间的高度差相对应的扭曲。这是因为压电执行器1和外部电路板是具有刚性的部件。依据扭曲的大小，不必要的应力作用于邻近的位移元件6，因此改变了压电执行器1的位移特性或者破坏了外部电路板和连接端5b之间的连接部分。为了避免这样的问题，理想的情况是所有的连接端5b具有相同的高度，但是高度差最大可以是大约4μm。
根据上面的结构，独立电极5和外部电路板之间的连接可靠性可以增强，由此能够在压电陶瓷层4的表面上以高密度排列独立电极5。在此，“高密度”指的是独立电极5以每平方厘米50到200个的密度排列在压电陶瓷层4的表面上。另一方面，当最大差大于4μm时，独立电极5和外部电路板之间的连接可靠性会降低。因此，不能以高密度排列独立电极5。
(连接层)
连接端5b和外部电路板可以通过使用各向异性导电树脂浆料(ACP)或者各向异性导电膜(ACF)中的导电颗粒以及焊接工艺来彼此连接。在这一方面，使用ACP或者ACF来结合是优选的，因为这种结合工艺可以在低温下实现，这样能够防止因加热造成的压电体(压电陶瓷层4)的特性退化。这里，各向异性导电树脂浆料(ACP)指的是处在浆料状态的各向异性导电树脂，各向异性导电膜(ACF)指的是处在膜状态的各向异性导电树脂。各向异性导电树脂指的是在厚度方向上具有高导电性而在平面内方向上具有高绝缘特性的树脂。例如，可以用其中分散有导电颗粒的热硬化树脂来举例，诸如丙烯酸树脂或者酸酐(anhydride)可固化型、酚类可固化型和胺可固化型的环氧树脂。导电颗粒的实例包括诸如金、银和镍的金属颗粒，或者表面已经镀金的树脂颗粒。
合成橡胶或者热硬化树脂都可以被用作其中分散有导电颗粒的树脂材料，只要不需要耐热性。任何树脂材料都可以用作机械地固定连接部分的粘合剂。在这一方面，考虑到压电执行器1重新极化时的加热，使用具有耐热性的环氧树脂。
当连接端5b和外部电路板之间形成了由ACP或ACF组成的连接层时，具有小颗粒直径的导电颗粒可以被包含在ACP或ACF中。这是因为连接端5b之间的最大高度差是4μm或者更小，这个差很小。由于这一点，即使连接端5b的面积随着密度的增加而减小时，也可以确保足够数量的导电颗粒，因此不会损害连接的可靠性。具体地，导电颗粒的平均颗粒直径优选在20μm或者更小，更加优选在3到20μm的范围内，再更加优选在5到15μm的范围内。平均颗粒直径是通过使用颗粒大小分布测量机来测量导电颗粒的直径而获得的值。
热硬化树脂中的导电颗粒的含量优选在1到25质量百分比的范围内，连接层的高度优选在3到20μm的范围内，更优选在5到15μm的范围内，各向异性导电膜(ACF)的高度等于连接层的高度。
<制造压电执行器的方法>
下面，将会讲述制造压电执行器的方法。
(第一工序)
首先，制备压电陶瓷原料粉末，这些粉末是压电陶瓷层4和振动板2的材料。压电陶瓷原料粉末的平均颗粒直径是1μm或者更小，更优选是0.7μm或者更小，再更加优选是0.6μm或者更小。通过将压电陶瓷原料粉末的平均颗粒直径设定到1μm或者更小，在烧结时可以获得均匀的烧结收缩，由此获得同质(homogenous)的压电陶瓷层4和振动板2。压电陶瓷原料粉末与有机粘合剂成分混合，由此制备了片材成型浆液(sheet-forming slurry)。接下来，使用片形浆液，利用一般片材成形方法制造必要数量的陶瓷印刷电路基板(green sheet)，所述方法诸如辊涂(roll coater)方法、狭缝涂布(slit coater)方法以及刮刀(doctor blade)方法。
接下来，按需要对上述获得的陶瓷印刷电路基板进行加压。通过对形成片材后的陶瓷印刷电路基板加压，能够增加片材的密度，由此减小了高度和密度的偏差。作为加压的方法，可以采用已知的方法，但优选地采用辊式(roll)加压方法、平面加压方法、流体静力加压方法，等等，因为易于使高度均匀。加压压力根据材料的组成、有机粘合剂的量和印刷电路基板的高度而不同，但优选在10到100MPa的范围内，更优选在20到50MPa的范围内，再更加优选在30到40MPa。当通过加压工艺获得的印刷电路基板的高度变化是15％或者更小，尤其是10％或者更小时，可以减小在烘焙工艺(baking process)后形成的压电陶瓷层4和振动板2的高度变化，并且可以防止翘曲变形。
(第二工序)
接下来，制备含有举例用于公共电极的电极材料的公共电极浆料。除了电极材料(Au、Ag，等等)之外，公共电极浆料包括有机媒介物的成分，诸如乙基纤维素。用于公共电极3的电极浆料通过使用丝网印刷方法被印刷到上面制造的陶瓷印刷电路基板当中的将通过烧结而变成振动板2的印刷电路基板的一个表面上。在该情况中，高度优选在1到3μm的范围内，并且高度偏差(最大和最小之间的差)在0.5到1.5μm的范围内。根据需要，通孔可以形成在印刷电路基板的一部分中，并且通孔导体可以嵌入通孔内。
(第三工序)
第一工序和第二工序中制造的陶瓷印刷电路基板被层叠并使其彼此紧密接触，由此制造了层叠体。紧密接触方法的实例可以包括使用包括粘合成分的紧密接触溶液的方法、通过加热来给印刷电路基板中的有机粘合剂成分赋予粘性的紧密接触方法，以及只使用加压工艺的紧密接触方法。
(第四工序)
在第三工序中获得的层叠体被脱脂，从而从层叠体中去除有机成分，然后在900到1200℃的温度下在氧气(高浓度)气氛中烧结，从而获得了压电执行器。在第四工序(烧结工序)中，烧结工序优选在如下状态下进行，所述状态是：第三工序中获得的层叠体以多级堆叠，其间插入有氧化锆或者氧化镁制成的样品底座，并且在多级堆叠的层叠体上施加重量。通过采用这样的方法，可以抑制压电执行器体的翘曲变形，从而提供了具有100μm或者更小的高度的层叠烧结体形成的压电执行器。
(第五工序)
通过使用丝网印刷方法在第四工序中获得的压电执行器体的表面上印刷驱动电极5a的图形和连接部分5c的图形、在500到800℃的温度下并且更优选在650到800℃的温度下进行烧结工序、以与印刷驱动电极5a的图形和连接部分5c的图形相同的方式印刷连接端5b的图形、然后在500到800℃的温度下并且更优选在650到800℃的温度下再次进行烧结工序，来形成独立电极5。这里，含有举例用于独立电极的电极材料作为主要成分的浆料都可以用作驱动电极5a、连接端5b和连接部分5c的各自的电极浆料。
连接部分5c的图形可以在印刷连接端5b的图形的工序中印刷，也可以在印刷驱动电极5a的图形的工序中印刷。通过多次执行连接端5b的图形的印刷，连接端5b可以具有比驱动电极5a和连接部分5c的高度大的高度。通过在印刷驱动电极5a的图形和连接部分5c的图形时印刷连接端5b的图形、进行烧结工序、在连接端5b的图形上再次印刷连接端5b的图形、然后进行烧结工序，形成的连接端5b可以具有比驱动电极5a和连接部分5c的高度大的高度。在该情况中，印刷的次数不特别限制，并且用于连接端5b的电极浆料在所有印刷中可以不改变，也可以每次印刷都改变。
(第六工序)
接下来，对第五工序中获得的连接端5b进行平坦化工艺，以便最大高度差是4μm或者更小。只要能使最大高度差为4μm或者更小，不特别限制进行平坦化工艺的方法。具体地，在这一方面中，能够优选地使用从使用钻石钻头(bit)的切割工艺、对板施压的整平工艺和使用抛光板的抛光工艺中选择的至少一种来高效保证使最大高度差为4μm或者更小。切割工艺、整平工艺和抛光工艺可以单独使用，或者两个或者更多组合使用，或者例如，切割工艺和整平工艺可以顺序进行。
(第七工序)
将ACP涂布到或者将ACF贴附到第六工序中经过平坦化工艺的连接端5b，外部电路板的连接端相对于连接端5b被定位，并且在施压状态下增加温度以固化粘合剂(ACP或者ACF)，由此在连接端5b和外部电路板之间形成了由ACP或者ACF形成的连接层。在此，用于固化粘合剂的温度优选在100到150℃的范围内。结果是，因为进行结合时的温度低于使用焊接的焊接工艺的温度，防止了由于加热而造成的压电体(压电陶瓷层4)的特性的退化。在第七工序中，起连接层作用的ACP或者ACF被布置在压电执行器体的表面上，但也可以事先布置在外部电路板上。
<喷墨记录头>
因为根据本发明的该方面的压电执行器在衬底(振动板)上具有多个位移元件，该压电执行器可以适合地使用在喷墨记录装置的喷墨记录头中。在下文中，将会描述具有根据本发明的一个方面的压电执行器的喷墨记录头，图2A是示出了根据本发明的一个方面的喷墨记录头的平面图，图2B是沿图2A中的II-II线的截面图。在图2A和2B中，与上述图1的元件相等或等价的元件用相同的参考标记表示，并且省略了其描述。
如图2A和2B所示，在喷墨记录头20中，上面讲到的压电执行器1被结合到液流通路部件16上，在液流通路部件16中，形成有多个墨水加压室16a，并且形成有隔离壁16b，作为用于隔离墨水加压室16a的壁。振动板2构成墨水加压室16a的壁的一部分。形成在液流通路部件16a中的公共墨水通路(未示出)连接到具有上述构造的墨水加压室16a，可以从公共墨水通路分布和提供外部墨水。
使用轧辊(rolling)方法来获得液流通路部件16，并且通过刻蚀方法加工墨水喷射孔18和墨水加压室16a并形成预定形状。液流通路部件16优选地由Fe-Cr合金、Fe-Ni合金以及Wc-Ti合金构成的组中选择的至少一种来形成，更加优选地由对墨水具有极好的抗蚀性的材料形成，再更加优选地由Fe-Cr合金形成。
液流通路部件16和压电执行器1可以堆叠并且可以例如通过其间的连接层彼此结合，从而使振动板2与墨水加压室16a的空间接触。更具体地，独立电极5的驱动电极5a分别与墨水加压室16a对应，并且连接端5b位于墨水加压室16a的区域之外。
可以采用各种已知的连接层作为连接层，还有从由环氧树脂、酚树脂(phenol resin)和聚苯醚(polyphenylene ether)树脂构成的组中选择的热硬化树脂中的至少一种粘合剂，这种粘合剂不会因为加热而影响压电执行器1或者液流通路部件16，并且具有100到150℃的热硬化温度。通过加热连接层到热硬化温度，压电执行器1和液流通路部件16可以被加热并且彼此结合。其结果是，能够获得喷墨记录头20。这里，因为压电执行器1被固定到用于隔离墨水加压室16a的液流通路部件16的隔离壁，所以在由于施加电压而振动时，整个位移元件6翘曲，从而改变墨水加压室的容量。
喷墨记录头20的连接端5b和用于施加驱动电压的外部电路板30通过各向异性导电树脂浆料(ACP)31来彼此电连接。当从外部电路板30在公共电极3和预定的独立电极5上施加电压时，处于被施加电压的独立电极5的正下方的压电陶瓷层4产生位移，并且墨水加压室16a中的墨水被加压，从而可以从墨水喷射孔18中喷射墨水液滴。喷墨记录头20能够以高精确度高速地喷射墨水液滴，因而适合高速打印工作。
尽管至此已经描述了本发明的各个方面，但是本发明不局限在这些方面，而是在不偏离本发明的主旨的情况下可以包括变化和修改。例如，尽管在这些方面中已经描述了每一个连接端5b被布置在相应的驱动电极5a的一端，其间具有相应的连接部分5c，但是发明不局限于此，连接端5b也可以直接电连接到驱动电极5a。
接下来，将会参照实例来更加详细地描述本发明的各个方面，但是本发明不局限于这些实例。
[实例]
<制造喷墨记录头>
首先，制造具有如图1所示结构的压电执行器。也就是，通过将具有平均颗粒直径为0.5μm的PbZrTiO3粉末与粘合剂和有机溶剂混合来制备片材成型浆液，然后使用获得的浆液，通过使用辊涂方法来制备具有15μm高度的印刷电路基板(用于压电陶瓷层4和振动板2)。
另一方面，Ag-Pd粉末以质量比为Ag∶Pd＝7∶3的混合比混合，并且有机粘合剂和溶剂以预定量混合，从而获得了公共电极浆料。
接下来，其上被涂布有获得的公共电极浆料的印刷电路基板和其上没有被涂布获得的公共电极浆料的印刷电路基板被层叠并且使其彼此紧密接触，从而形成了母层叠体。然后，母层叠体被切割以形成层叠体，并且该层叠体在氧气气氛、1000℃的温度下烧结两个小时，从而形成了压电执行器体。
接下来，包含Au作为主要成分的电极浆料通过使用丝网印刷方法被印刷到压电执行器体的一个表面上，然后在750℃的温度下进行烧结工序，从而形成了驱动电极5a、连接端5b和连接部分的图形。包含Ag作为主要成分的电极浆料通过使用丝网印刷方法被印刷到连接端5b的图形上，然后在600℃的温度下进行烧结工序，从而形成了将会成为连接到外部电路板的连接端的连接端5b。其结果是，连接端5b的高度大于驱动电极5a和连接部分5c的高度。独立电极5以每平方厘米150个的密度排列在压电陶瓷层4的表面上。
通过旋转安装在轮上的钻石钻头，获得的连接端5b的表面进行切割工艺，以得到如表1所示的最大高度差，然后进行平坦化工艺。用环氧粘合剂将压电执行器体结合到液流通路部件16，然后，使用含有具有8μm的平均颗粒直径的导电颗粒的导电粘合剂(各向异性导电树脂浆料(ACP))使连接端(岛)和外部电路板彼此结合，从而制造了如图2中所示的喷墨记录头(表1中的样品号1到5)。
表1中的“最大值”指的是已经经过平坦化工艺的连接端的最大高度，“最小值”指的是已经经过平坦化工艺的连接端的最小高度，“最大高度差”指的是最大值与最小值之差。最大值和最小值是使用激光位移系统测量经过平坦化工艺的连接端而获得的值。
<喷墨记录头的评估>
在获得的喷墨记录头(表1中的样品号1到5)中，独立电极和外部电路板之间的连接可靠性通过温度循环测试来进行评估。评估方法将会在下面描述，并且评估结果在表1中显示。
(温度循环测试的评估方法)
样品被放置在0℃下30分钟和60℃下30分钟。循环的次数设定为100次。测量在100次循环后与独立电极相对应的压电体的容量值并且测量连接故障的数目。对独立电极和外部电路板之间的20个连接部分进行评估。
表1：
  样品号   连接端(岛)的厚度   温度循环测试
  最大值(μm)   最小值(μm)   最大高度差(μm)   连接故障(故障/20)   判断
  1   12   10   2   0/20   ○
  2   13   10   3   0/20   ○
  3   13   9   4   0/20   ○
 *4   15   10   5   1/20   ×
 *5   14   8   6   2/20   ×
标记*表示比较实例。
从表1中可以清晰地看到，连接故障没有出现在温度循环测试后的样品号1到3(它们的最大高度差是4μm或者更小)中。从该结果可以看到，获得了独立电极和外部电路板之间具有极好连接可靠性的压电执行器。相反的，温度循环测试后，连接故障出现在样品号4和5中，在这些样品中连接端(岛)的最大高度差为5μm或者更大。

Claims (10)

1.一种压电执行器，包括：
振动板；
形成在振动板上的公共电极；
形成在公共电极上的压电陶瓷层；以及
形成在压电陶瓷层的表面上的多个独立电极，每一个独立电极形成一位移元件，通过对独立电极施加驱动电压来使该位移元件位移，
其中每一个独立电极包括：
位移相应的位移元件的驱动电极；以及
布置在驱动电极的一端的连接端；并且
其中连接端之间的最大高度差为4μm或者更小。
2.根据权利要求1的压电执行器，
其中多个独立电极以每平方厘米50到200个的密度排列在压电陶瓷层的表面上。
3.根据权利要求1的压电执行器，还包括连接端和外部电路板之间的连接层，
其中连接层包括各向异性导电材料。
4.根据权利要求3的压电执行器，
其中各向异性导电材料包括各向异性导电树脂浆料(ACP)或各向异性导电膜(ACF)。
5.根据权利要求3的压电执行器，
其中各向异性导电材料中包含的导电颗粒的平均颗粒直径为20μm或者更小。
6.一种制造压电执行器的方法，包括：
在振动板上形成公共电极；
在公共电极上形成压电陶瓷层；
在压电陶瓷层的表面上形成多个独立电极，每一个独立电极包括驱动电极和连接端；以及
在连接端的表面上进行平坦化工艺，以便使连接端之间的最大高度差为4μm或者更小。
7.根据权利要求6的方法，
其中平坦化工艺包括切割工艺、使用加压的整平工艺和抛光工艺中的至少一种。
8.根据权利要求6的方法，还包括：
在平坦化工艺之后，将外部电路板布置在连接端的表面上，其间插有各向异性导电材料；以及
固化各向异性导电材料，以便在连接端和外部电路板之间形成连接层。
9.根据权利要求8的方法，
其中各向异性导电材料包括各向异性导电树脂浆料(ACP)或各向异性导电膜(ACF)。
10.一种喷墨记录头，包括：
压电执行器，其包括：
振动板；
形成在振动板上的公共电极；
形成在公共电极上的压电陶瓷层；以及
形成在压电陶瓷层的表面上的多个独立电极，每一个独立电极形成一位移元件，通过对独立电极施加驱动电压来使该位移元件位移，每一个独立电极包括位移相应的位移元件的驱动电极和布置在驱动电极的一端的连接端，其中连接端之间的最大高度差为4μm或者更小；以及
包括多个墨水加压室的液流通路部件，
其中压电执行器被贴附在液流通路部件上，使得墨水加压室和独立电极彼此定位，并且
其中通过对压电执行器的独立电极施加驱动电压来改变墨水加压室的容量。
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