专利名称：防止从不希望的相邻喷嘴误喷油墨的喷墨头的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种压电式喷墨打印头的结构。
背景技术：
日本专利申请公开第HEI-11-334064号揭示了传统即期式压电喷墨打印头的一个例子，它包括一打印头壳和一用粘结剂固定于打印头壳的打印头件。打印头件包括一基底、能量生成件和隔膜。基底形成有多个喷嘴、多个与喷嘴对应的压力室以及一将油墨输送到压力室的总管。诸如压电元件之类的能量生成件是与压力室一一对应的，并连接在基底的一个表面上，隔膜夹设在它们之间。
打印头壳由导电树脂制成，并可拆地支承墨盒。在打印头壳和打印头件的侧面上涂覆有一导电涂层材料，以在其上形成一导电层。导电层通过一接地板电气连接于一支架轴。
在这种结构中，金属构件不会受可能在记录纸接触打印头件时产生的静电的作用，从而可防止打印头件因静电而受损。而且，也省却了用于覆盖在打印头件的一喷嘴表面上的金属罩盖。这就缩短了喷嘴与记录纸之间的距离，实现更高的打印质量。
然而，提供上述的打印头件需要许多加工工序。先在隔膜上形成一共用电极膜，并在其上利用图案形成技术在对应于压力室的位置形成压电膜。然后，在各压电膜上形成一驱动电极。而且，只有一单层的压电膜使隔膜变形，造成隔膜的变形量不足，因而无法实现有效的喷墨。
为了解决上述问题，本发明的发明人在日本专利申请公开第2000-258007号中提出了一种喷墨打印头，它包括一腔室单元和一压电激励器。该激励器具有压电陶瓷片层压结构、共用电极和驱动电极的层压结构，它们层压成使各压电陶瓷片夹于一共用电极和多个驱动电极之间。压电陶瓷片的厚度较薄，为20到30微米。腔室单元由带有压力室的金属形成。最底侧的压电陶瓷片的底面用一粘结层固定于腔室单元，使得形成于压电陶瓷片上表面上的驱动电极与形成于腔室板中的压力室竖直对齐。
然而，在这种结构中，施加于最底侧压电片上的驱动电极的喷墨电压也会通过最底侧压电片而不利地施加于腔室单元，并施加于压力室内的可溶性油墨、亦即导电油墨。因此，当有喷墨电压施加于一驱动电极而使油墨从一相应压力室喷出时，电流通过压电陶瓷片、腔室单元和油墨而相应于一相邻压力室导通到不同的驱动电极，致使油墨从不希望的相邻压力室喷出。
而且，施加于最底侧压电片上的驱动电极的喷墨电压的泄漏使最底侧压电片的变形时间延迟于其它压电片的变形时间。因此，其它压电片响应于喷墨电压的变形运动对最底侧压电片施加压力并使其变形，随后最底侧压电片响应于喷墨电压而自发变形。变形时间上的这种差异造成压力室内的压力变化，因而使喷墨性能变得不稳定。此外，当最底侧压电陶瓷片和/或粘结层的厚度不均匀时，变形时间的差异甚至会在单块的最底侧压电片内有所变化，从而进一步降低喷墨性能。
应该注意，虽然夹于驱动电极与腔室单元之间、而不是夹于驱动电极与共用电极之间的最底侧压电片在理论上不具有致动部分(该致动部分在有喷墨电压施加于其上所形成的驱动电极时自发变形)，但最底侧压电片实际上被极化并因而自发变形，这是因为压力室和腔室单元内存在油墨。
发明内容
本发明的目的在于克服上述问题，提供一种具有稳定的喷墨性能的喷墨打印头。
为了实现上述和其它的目的，提供了一种喷墨头，它包括一腔室单元、一激励器和一导电件。该腔室单元由一导电材料形成，它具有多个喷嘴和多个与相应喷嘴流体连通的压力室。所述多个压力室排列在一预定方向上。该激励器包括多个在一个层压方向上彼此层压的片件、多个与压力室对应的驱动电极以及多个共用电极。在所述预定方向上，每个片件的宽度大于多个压力室的总宽度。所述多个驱动电极和多个共用电极在所述层压方向上交替布置。每个驱动电极和共用电极夹于相应片件之间。夹于驱动电极与共用电极之间的片件部分用作将墨滴通过喷嘴从相应压力室选择性地喷出的致动部分。导电件电气连接共用电极和腔室单元，用于将共用电极维持在与腔室单元相同的电位。其中一个片件具有一第一表面和一第二表面，共用电极中的一个形成于第一表面上，第二表面连接于腔室板。
还提供了一种喷墨头，它包括一腔室单元、一激励器和一导电件。该腔室单元由一导电材料形成，它具有多个喷嘴和多个与喷嘴一一对应的压力室。喷嘴排列在一预定方向上。该激励器连接于腔室单元，并包括多个彼此层压的片和多个设置在所述片之间的驱动电极。在所述预定方向上，所述片的宽度大于压力室的总宽度。驱动电极对应于压力室。导电件使腔室单元接地。最靠近于腔室单元的多个驱动电极面对腔室单元，并使一个以上的所述片设置在所述多个驱动电极与腔室单元之间。
图1是表示具有本发明第一实施例的喷墨打印头的一喷墨打印机的内部结构的立体图；图2是表示图1喷墨打印机的打印头单元的底部的立体图；图3是表示图2打印头单元的分解立体图；图4是表示图2打印头单元的上部的分解立体图；图5是图2的打印头单元沿V-V线剖开的局部剖视图；图6是表示该喷墨打印头的分解立体图；图7是表示该喷墨打印头的分解立体图；图8是表示该喷墨打印头的腔室板的分解立体图；图9是表示图8腔室板的放大的局部分解立体图；图10是图6的喷墨打印头沿X线剖开的剖视图；图11是该喷墨打印头的压电激励器的端部的分解立体图；图12是该喷墨打印头的剖视图；图13是该第一实施例的第一种变型的喷墨打印头的剖视图；图14是该第一实施例的第二种变型的喷墨打印头的剖视图；图15是该第一实施例的第三种变型的喷墨打印头的剖视图；图16是本发明第二实施例的喷墨打印头的压电激励器的端部的分解立体图；图17是本发明第二实施例的该喷墨打印头的剖视图；以及图18是本发明喷墨打印头的一个备选实例的剖视图。
具体实施例方式
下面将参照附图来描述本发明的优选实施例。
图1表示安装有本发明第一实施例的压电喷墨打印头6的一彩色喷墨打印机100。压电喷墨打印头6通过喷嘴54(图2)喷出墨滴，用于在记录纸S上形成图象。首先，描述彩色喷墨打印机100的总体结构。
如图1所示，彩色喷墨打印机100包括一支架64，该支架安装有一打印头单元63和墨盒61。打印头单元63包括一对压电喷墨打印头6。支架64连接于一环形带75。
当一电机(未图示)驱动一带轮73而使其沿正、反方向旋转时，支架64与带轮73的正、反方向运动相结合沿直线跟随一支架轴71和一导板72作往复移动。
尽管在图中没有示出，但彩色喷墨打印机100还具有一供纸机构、一出纸机构和一储纸盒。储纸盒设置在打印机100的侧部，上面安装记录纸。供纸机构将安装在储纸盒上的记录纸S一次一张地引导至一位于压电喷墨打印头6与压纸滚筒66之间的位置。当压电喷墨打印头6在记录纸S上形成字符等之后，出纸机构将记录纸S输出打印机100。
压纸滚筒66的侧部设置有一清洗单元。该清洗单元67包括一罩盖81、一泵82和一凸轮83，它在打印头单元63处于一指定的复位位置时对打印头6进行清洗操作，以使打印头6恢复良好状态。在清洗操作中，罩盖81盖于压电喷墨打印头6的喷嘴54上。然后，凸轮83驱动泵82，以通过喷嘴54从喷墨打印头6中吸去含有气泡等的不良油墨。
下面详细描述打印头单元63。
如图4所示，打印头单元包括一框架1、打印头6和一盖板44。框架1安装在支架64上，并由诸如聚乙烯(polyproethylene)或聚丙烯之类的复合树脂注塑而成。框架1基本呈盒形，其上部开口，在那里形成一安装部分3，用于以可自由拆卸的方式安装墨盒61。框架1包括一底壁3a，穿过该底壁形成有油墨供给孔4a、4b、4c、4d。虽然在图中没有示出，但墨盒61形成有一油墨出口部分，相应的油墨供给孔4a、4b、4c、4d连接于它。而且，在油墨供给孔4a、4b、4c、4d的外周边设置有密封件，用于使其与墨盒61的油墨出口部分形成紧密的密封条件。密封件例如可以由橡胶制成。
如图3所示，底壁3a包括一设置在其底侧的底板5。该底板5具有一平表面，并从安装部分3的其余部分向下突出。底板5中形成有两个支承部分8、8，用于在其上支承压电喷墨打印头6。穿过支承部分8、8形成有多个空心部分9a、9b，用于保持UV粘结剂，该UV粘结剂将压电喷墨打印头6固定到位。
围绕油墨供给孔4a、4b、4c、4d形成8字形的接合槽11。将由橡胶等制成的环形密封件47插入这些接合槽11。当压电喷墨打印头6固定于框架1时，密封件47的末端压于压电喷墨打印头6的入口19a(图4和6)的外周边，用于与入口19a形成一紧密的密封条件。
如图6所示，每个压电喷墨打印头6包括一腔室单元10、一板状压电激励器20和一柔性扁平电缆40。腔室单元10是一叠多个堆积层。激励器20呈叠置状态粘附于腔室单元10上。柔性扁平电缆40叠置在激励器20上，并电气连接于外部设备。如图7所示，腔室板在其底端具有一喷嘴板43。该喷嘴板43上形成有喷嘴54，油墨通过这些喷嘴向下喷射。
如图2到5所示，由导电薄金属板形成的盖板44设置成盖住打印头6，并包括一底壁44b和从底壁44b的边缘向上延伸的侧壁44c，从而形成一盒形。底壁44b形成有一对开口44a，打印头6的喷嘴板43通过这对开口而外露。侧壁44c的末端突出形成有凸缘44d。
如图2、3和5所示，框架1形成有一对肋条52、52，它们各面对底板5的一相应侧面5a，从而在它们之间形成用于容纳盖板44的侧壁44c和凸缘44d的槽50。虽然在图中没有示出，但框架1还形成有一连接于槽50的槽，该槽沿底板5的一个侧面延伸并与该侧面5a相邻。该槽和与其连接的诸槽50在一起形成一近似U形的单个槽。如图2所示，在框架1的一个侧面上设置有一导线70。如图5所示，导线70的一端设置在槽50的底部上而与盖板44的凸缘44d相接触，其另一端(未图示)接地。
接下来描述将打印头6固定于框架1和盖板44的过程。首先，将这对打印头6、6粘附于盖板44，使喷嘴板43通过一密封剂而面对开口44a、44a。然后，如图4所示，从上方、也就是从与盖板44相对的一侧将框架1在打印头6、6上面设置到柔性扁平电缆40上，使制成部分8、8(图3)使打印头6、6一一对应，并使盖板44的侧壁44c插入槽50，如图5所示。之后，如图5所示，如箭头X所示，在框架1的空心部分9a、9b中涂覆填充一速凝式UV粘结剂7。UV粘结剂7是一电气绝缘的粘性粘结剂，诸如改性丙烯酸树脂粘结剂。从上方对空心部分9a、9b照射紫外线光，以使UV粘结剂7凝固，从而将打印头6、6固定于框架1。
而后，如图2所示，将所得到的产品、即框架1颠倒过来，也就是使喷嘴54朝上。随后，如图5所示，在凸缘44d上以及肋条52与侧壁44c之间涂覆密封剂45，从而使盖板44的周边密封。
通过由槽50和连接于所述槽50的槽形成的U形槽，将一电气绝缘的填料46、诸如硅涂覆填充于由框架1和盖板44形成的内部空间中。这样，打印头6、6的周边便被密封。同时，填料46也使槽50的底部密封，使导线70的一端与凸缘44d连接。多余的填料46通过图3中所示的排出口13a、13b流出打印头单元63。
下面详细描述打印头6。如上所述，打印头6包括腔室单元10、压电激励器20和柔性扁平电缆40。如图7到10所示，腔室单元10包括五块电气绝缘的薄板，它们通过粘结剂以层压方式连接。这五块板从底侧起依次包括喷嘴板43、缓冲板12B、总管板12A、分隔板13和腔室板14。板12B、12A、13、14的厚度为50到150微米，并由42％镍合金钢形成。
喷嘴板43形成有多个喷嘴54，墨滴通过这些喷嘴喷出。如图9所示，喷嘴54遵循两条沿长度方向D1延伸的中心虚线43a、43b形成两行，各喷嘴彼此分隔一个节距P。这两行喷嘴54在长度方向D1上略微错开，使喷嘴54成交错布置。
在腔室板14上形成两行平行于虚线14a、14b延伸的窄宽度的压力室16，这两条虚线遵循腔室板14的长度方向D1而延伸于腔室板14的中心上。右侧压力室16的末端16a位于线14b上，而左侧压力室16的末端16a位于线14a上。腔室板14的下表面上在每个压力室16的一端形成有一槽16b。如图所示，右侧压力室16和左侧压力室16沿D1方向交替布置，从而使压力室16成交错结构。
在分隔板13、总管板12A和缓冲板12B上形成有多个穿透的小直径通孔17，与喷嘴54相同成交错结构排列。每个压力室16的末端16a通过相应通孔17与喷嘴54中的一个流体连通。如图8所示，油墨供给孔19a、19b通过腔室板14和分隔板13分别形成竖直对齐的油墨供给孔19a、19b。腔室板14的上表面上装有一过滤器29，它盖在油墨供给孔19a上面。通过分隔板13的左、右侧在与油墨供给孔16b竖直对齐的位置形成有油墨供给孔18。
总管板12A在夹住两行通孔17的位置形成有一对总管室12a、12a。这些总管室12a具有一薄底壁12c，并在分隔板13的下表面粘附于总管板12A的上表面时处于密封状态，如图10所示。如图8所示，缓冲板12B的上表面在与总管室12a相对应并同时夹住两行通孔17的位置形成有一对缓冲室12b、12b。当总管板12A和缓冲板12B粘附于一起时，总管室12a通过底壁12C与缓冲室12b隔开。每个缓冲室12b形成有一从总管室12a的外周边朝外延伸的连通部分55。
穿过腔室板14、分隔板13、总管板12A形成有一对空气孔56，它们与缓冲室12b的连通部分55竖直对齐。这样，缓冲室12b通过空气孔56连接于空气。应该注意，形成空气孔56、也就是形成连通部分55的位置应选择成使设置在腔室板14上的压电激励器20不致覆盖并堵塞腔室板14中所形成的空气孔56。每个空气孔56的直径应较小，以便实现缓冲板12B的缓冲效果。较佳的是，空气孔56的直径为5微米。
利用这种结构，由墨盒61供给的油墨通过油墨供给孔19a、19b流入总管室12a，通过油墨供给孔18和油墨供给孔16b分配入压力室16。油墨进一步朝压力室16的末端16a流动，并通过通孔17流入与压力室16对应的喷嘴54。
下面描述激励器20。如图7、11和12所示，激励器20由九块从底部起依次叠置的压电片22、21a、21b、21c、21d、21e、21f、21g、23形成层压结构，每块压电片由陶瓷制成，厚度约为30微米，长度大于压力室16在D1方向上的整个宽度。最底侧片22和最上侧片23可以由绝缘材料而不是压电陶瓷材料形成。
从底部起计数，奇数序号的压电片22、21b、21d、21f的上表面上连接有多个驱动电极24。每个驱动电极与腔室单元10中所形成的相应压力室16竖直对齐。也就是说，驱动电极24在D1方向上排成两行，使其具有与压力室16相同的交错结构。驱动电极24在D1方向上具有较窄的宽度，在D2方向上具有细长的长度。在该实施例中，驱动电极24的宽度设定成略微窄于压力室16的最大宽度。
从底部起计数，在每块偶数序号的压电片21a、21c、21e、21g的上表面上形成一带形共用电极25，用作所有压力室16的共用电极。共用电极25的尺寸在D1和D2方向上具有足够的宽度和长度，用于盖住所有压力室16。共用电极25具有引出部分25a，该引出部分的长度基本等于相应压电片21a、21c、21e、21g在D2方向上的宽度边，并沿该宽度边延伸。引出部分25a的侧边25e暴露于压电激励器20的侧面20A(图12)，其原因在下面描述。
在奇数序号的压电片22、21b、21d、21f的上表面上设有假共用电极27，它们与共用电极25的引出部分25a竖直对齐。
在偶数序号的压电片21a、21c、21e、21g的上表面上没有设置共用电极25的位置上设有多个假电极26。假电极26与相应驱动电极24竖直对齐，其宽度与驱动电极24的宽度相同，其长度短于驱动电极24的长度。假电极26相距相应压电片21a、21c、21e、21g的纵向边一预定间隔L1。在本实施例中，从底侧起的第二和第六压电片21a、21e具有较长的假电极26，其长度为L2，而第四和第八压电片21c和21g具有较短的假电极26，其长度为L3，使得较长假电极26和较短假电极26在竖直方向上交替布置。这样，共用电极25与假电极26之间所形成的间隙g将每隔一个偶数序号的压电片21a、21c、21e、21g而竖直对齐。长度L2设定为等于长度L3和间隙g的长度L4之和。
在顶侧片23的上表面上设有分别与驱动电极24和电极25对应的多个表面电极30和表面电极31(图6)。
应该注意，所有的电极24、25、26、27、30、31都是通过印刷法或类似方法形成的。
除了底侧压电片22外，所有的压电片21a到21g和顶侧片23都形成有竖直对齐的、穿过表面电极30、驱动电极24和假电极26的通孔32，并还形成有竖直对齐的、穿过至少一个表面电极31、也穿过相应引出部分25a和假电极27的通孔33。通孔32和33填充有导电胶，用于将驱动电极24和假电极26电气连接于相应的表面电极30，并将共用电极25和假电极27电气连接于表面电极31。
具有上述结构的压电激励器20以下述方式固定于腔室单元10和柔性扁平电缆40。如图12所示，在最底侧压电片22的整个底面上附连有一粘结片41，该粘结片由不透油墨的复合树脂等形成，用作一粘结层。粘结片41的材料是不透油墨和电气绝缘的。此类材料的例子包括聚酰胺热熔粘结剂、薄膜形状的聚酯热熔粘结剂等，该聚酰胺热熔粘结剂的主要成分为聚酰胺，并带有尼龙或二聚酸基底。
然后，将压电片22的底面固定粘附于腔室单元10上，使驱动电极24与压力室16树脂对齐。这里，粘结片41覆盖于所有的压力室16上。而后，如图10所示，将柔性扁平电缆40设置在压电激励器20的顶侧上，使柔性扁平电缆40上的布线图案(未图示)电气连接于表面电极30和31。或者，可以先在压电激励器20的整个底面上涂覆聚烯烃热熔粘结剂，然后可将涂覆有该粘结剂的底面固定粘附到腔室单元10上。粘结层的厚度约为1到3微米。
接下来，在所有驱动电极24和共用电极25上施加一个大于在正常打印操作中所施加的喷墨电压的电压，使压电片21夹于驱动电极24与共用电极25之间的部分以及最底侧压电片22夹于驱动电极24与腔室板10之间的部分极化。极化部分用作致动部分，在驱动电极24选择性地施加一喷墨电压时，该致动部分沿层压(竖直)方向变形。由于致动部分和相应的压力室16竖直对齐，因而致动部分的移动减小相应压力室16的内部容积，从而增加其内部压力。这样所产生的内部压力传递至喷嘴54而将墨滴通过喷嘴54喷出。通过这种方式，便可实现打印。
如上所述，通过在压电激励器20与腔室单元10之间设置粘结片41以覆盖所有的压力室16，粘结片41可用作一防止油墨渗透到压电激励器20侧的涂层手段，并可用作一可靠固定压电激励器20和腔室单元10的粘结手段。
由于压电激励器20由多块压电片21和22形成，因而可获得足够的变形量。而且，由于各压电片21、22的尺寸大于压力室16的总体尺寸，因而还可获得更大的变形量。此外，压电激励器20可简单地通过用印刷法形成电极来提供。
如图12所示，在腔室单元10的顶侧上通过压电激励器20的侧面20A形成一导电件60，使暴露于侧面20A的共用电极25的侧边25e电气连接于腔室板14。表面电极31连接于大地G。由于表面电极31通过填充于通孔33中的导电胶而电气连接于共用电极25，因而所有的表面电极31、共用电极25、腔室板14以及压力室16内的油墨保持在相同电位，在该实施例中也就是0伏。
导电件60可以是一粘结剂，该粘结剂由含碳黑、金属粉末或金属氧化物之类的导电填料的热塑性或热固性粘结剂形成。或者，导电件60可以是一金属板。
利用这种结构，即使驱动电极24施加有喷墨电压，共用电极25与腔室单元10(腔室板14)之间的电位也保持相同，因而腔室板10和压力室16内的油墨不会被充电，从而可稳定各压力室16的喷墨性能。
如上所述，按照本实施例，虽然最底侧压电片22上的驱动电极24仅通过一单层的薄厚度压电片22而与导电腔室单元10相对，但施加于驱动电极24的电压不会传导和施加于腔室单元10或压力室16内的油墨。这可以实现合适的喷墨，同时可防止油墨从不希望的喷嘴54喷出。而且，由于形成于最底侧压电片22上的驱动电极24仅通过一单层的压电片而与腔室板14相对，因而压电片21、22相应于喷墨电压的变形移动可有效改变压力室16的容积，从而有效喷出墨滴。
而且，如上所述，由于盖板44的凸缘44d通过导线70接地，因而盖板44以及共用电极25和腔室板10保持在0伏。因此，可进一步稳定各压力室16的喷墨性能。并且，即使因记录纸S接触盖板44而产生静电，腔室单元10也不会被充电，从而可防止压电喷墨打印头6受损。
如上所述，当驱动电极24选择性地施加一喷墨电压时，压电片21、22在相应的致动部分处部分地变形。致动部分的移动增大压力室16的内部压力。该内部压力传递至喷嘴54而将墨滴通过喷嘴54喷出。
这里，压力室16中所产生的内部压力还沿从喷嘴54缩回的方向传递至总管室12a。这样传递的压力使总管室12a的薄底壁12C发生大幅度振动。然而，位于底壁12C下面的缓冲室12b内的空气可吸收因振动产生的压力波动。由于缓冲室12b通过空气孔56连接于开发的空气，因而缓冲室12b内的空气几乎不会产生压力波动。通过这种方式，可以有效地吸收总管室12a中因压力传递而产生的压力波动。这样便有效地防止了串扰。
由于缓冲室12b通过空气孔56连接于空气，即使缓冲室12b内的空气在制造过程(在高温下将板14、13、12A、12B彼此固定粘附)中膨胀，也可以让膨胀的空气通过空气孔56逸出。因此，可防止膨胀的空气损坏缓冲板12B与总管板12A之间的粘结层。
这里，油墨在喷出喷嘴54时蒸发。如果蒸发的油墨进入缓冲室12b，油墨可能因化学反应而腐蚀总管板12A以及总管板12A与缓冲板12B之间的粘结层，并造成各种其它问题。然而，按照本实施例，由于空气孔56在喷嘴54最远侧的顶片23的上端开口，可防止蒸发油墨通过空气孔56进入缓冲室12b，从而防止上述问题。
图13表示该第一实施例的第一种变型，其中，连接于大地G的不是表面电极31，而是导电件60。同样，在这种情况下，共用电极25和腔室单元10通过导电件60保持在0伏。
图14表示该第一实施例的第二种变型，其中，导电件60伸长而与表面电极31连接。在这种情况下，没有将共用电极25的引出部分25a暴露于压电激励器20的侧面20A，所有的共用电极25通过表面电极31和导电件60连接于腔室单元10。
图15表示该实施例的第三种变型，其中，除了导电件60，还有一导电件60A连接于腔室单元10的侧面，用于至少将腔室板14通过一金属壳体或导线电气连接于大地G。导电件60A可以是导电金属板、导电粘结剂等。导电件60A可以连接于腔室板14的上表面而不是其侧面。导电件60A可以由与导电件60相同的材料形成。
应该注意，并不一定要形成通孔32和33。在这种情况下，导电件60也形成于表面电极31上而将所有引出部分25a通过导电件60电气连接于表面电极31和腔室板14。另外，所有的驱动电极24在它们的端部暴露于压电激励器20的一个侧面并彼此电气连接，而且还通过设置在压电激励器20侧面上的连接电极而连接于相应的表面电极30。
接下来参照图16和17来描述本发明第二实施例的压电激励器120。与第一实施例相同的构件用相同的标号表示，并为避免重复说明而省略对它们的描述。图17是该压电激励器120的分解立体图，图16是表示连接于腔室单元10的压电激励器120的剖视说明图。
如图16和17所示，激励器120由九块压电片122、121a、121b、121c、121d、121e、121f、121g、123依此顺序叠置形成层压结构，每块压电片的长度大于压力室16在D1方向上的整个宽度。在压电片122、121b、121d、121f、121g的上表面上各形成有一共用电极25。在压电片121a、121c、121e、123的上表面上各形成有多个驱动电极24。
换句话说，共用电极25形成于最底侧压电片122的上表面上，驱动电极24和共用电极25在竖直(层压)方向上交替布置，其中，该实施例中驱动电极24和共用电极25的布置与第一实施例中的相反。
同样，形成于压电片121g上表面上的是共用电极25，而不是驱动电极24。由于形成上几层的压电片121g等是夹于共用电极25之间或共用电极25与表面电极31、32之间，因而包括压电片121g在内的这上几层不会被极化。因此，压电片121g等不会变形，相反，它们可使压电激励器120保持平坦状态，同时防止其在制造过程中受煅烧时产生起伏。
如图16所示，具有上述结构的压电激励器120固定于腔室板14，使最底侧压电片122的与设置共用电极25的上表面相对的下表面连接于腔室板14，其方式与上述的相同。换句话说，最靠近于腔室板14的最底侧共用电极25与压力室16面对，并将最底侧压电片122夹于它们中间。
即使驱动电极24施加有喷墨电压，共用电极25、腔室板14和盖板44也保持相同的电位(0伏)，这与上述第一实施例一样。
如上所述，形成有共用电极25的压电片122位于腔室板14与压电片121a上的最底侧驱动电极24之间。换句话说，压电片122和121a设置在最底侧驱动电极24与腔室板14之间。因此，与第一实施例相比，可更可靠地防止施加于驱动电极24的驱动电压传导至油墨或腔室板14，在第一实施例中，最底侧驱动电极24与接地的腔室板14相邻，并使30微米厚的单块压电片22设置于它们中间。而且，只有很小的可能在最底侧驱动电极24与腔室板14之间产生电气短路。因此，可避免因短路引起的压电片破裂或剥落的问题。这样便可提供更耐用的打印头6。
而且，由于形成有共用电极25的压电片122位于腔室板14与最底侧驱动电极24之间，在压电片121被极化时，压电片122不会被极化。因此，能以稳定的方式进行极化过程。并且，由于围绕腔室板14等的构件接地，因而腔室板14和油墨中几乎不会累积静电，从而可避免因这种不必要的静电而产生的不适当喷墨。
在上述结构中，最底侧压电片122不被极化，因而没有致动部分。由于最底侧压电片122上的共用电极25、粘结片41以及压力室16内的油墨均电气连接于大地G，因而即使驱动电极24施加有喷墨电压，最底侧压电片122也不会发生自发变形，只是压电片122在其它压电片121响应于喷墨电压而变形时才变形。这与上述传统的打印头相反，在传统打印头中，没有致动部分的最底侧压电片实际上也会自发变形。因此，按照本实施例，可实现更可靠的喷墨。而且，最底侧压电片122的厚度和/或粘结片41的厚度不会影响喷墨性能。
如上所述，按照本发明，与压力室对应的共用电极和驱动电极交替设置，并在它们中间设置有压电片。在驱动电极与共用电极之间形成致动部分。共用电极和腔室单元通过一导电材料彼此连接，从而具有相同的电位。因此，可避免各电极的电位差异。这样，可使喷墨性能保持均匀，并可防止油墨从不希望的喷嘴喷出，实现稳定的喷墨。
而且，由于共用电极和腔室单元连接于大地而具有相同的0电位，即使驱动电极通过最底侧压电片而与压力室相对，也可使油墨等保持恒定的电压，从而可实现更稳定的喷墨。
此外，由于使用导电粘结剂或金属件作为导电件，并且使该导电件延伸于压电激励器的层压方向上而连接共用电极，因而可以使用小尺寸的导电件。由于带有驱动电极的压电片以及带有共用电极的压电片彼此层压，并将所得到的产品固定于腔室板，因而能以简单的方式制造喷墨打印头。
虽然以上详细描述了本发明的一些示例性实施例，但本技术领域的技术人员清楚，可以对这些示例性实施例进行许多变化和修改，而仍保留本发明的许多新颖的特点和优点。
例如，虽然压电激励器20在图7中具有一对在D2方向上沿压电激励器20的整个宽度延伸的表面电极31，但压电激励器20也可具有四个位于角落处的表面电极31’，如图18所示。
在上述实施例中，共用电极25和腔室单元10通过导电件60、60A连接于大地G。虽然将这些构件连接于大地G是较为可取的，但只要共用电极25和腔室单元10相连接而保持相同电位，并不一定要将共用电极25和腔室单元10连接于大地。
权利要求
1.一种喷墨头，包括一腔室单元，它由一导电材料形成，并具有多个喷嘴和多个与相应所述喷嘴流体连通的压力室，所述多个压力室排列在一预定方向上；一激励器，它包括多个在一个层压方向上彼此层压的片件、多个与所述压力室对应的驱动电极以及多个共用电极，在所述预定方向上，每个片件的宽度大于多个压力室的总宽度，所述多个驱动电极和所述多个共用电极在所述层压方向上交替布置，每个驱动电极和共用电极夹于相应片件之间，其中，夹于驱动电极与共用电极之间的片件部分用作将墨滴通过喷嘴从相应压力室选择性地喷出的致动部分；以及一导电件，它将共用电极电气连接于腔室单元，用于将共用电极维持在与腔室单元相同的电位，其中，一个片件具有一第一表面和一第二表面，共用电极中的一个形成于所述第一表面上，所述第二表面连接于腔室板。
2.如权利要求1所述的喷墨头，其特征在于，所述导电件将共用电极和腔室单元电气连接于大地。
3.如权利要求1所述的喷墨头，其特征在于，最靠近所述腔室板的多个所述驱动电极与所述腔室单元相对，并将多个所述片件夹于它们中间。
4.如权利要求3所述的喷墨头，其特征在于，所述片件是压电陶瓷片，并包括第一片件和第二片件，每个第一片件在一个表面上具有所述驱动电极中的几个，每个第二片件在一个表面上具有所述共用电极中的一个。
5.如权利要求1所述的喷墨头，其特征在于，所述导电件设置在所述腔室单元上，并设置在所述激励器的一个侧面上，所述侧面沿所述层压方向延伸。
6.如权利要求5所述的喷墨头，其特征在于，所述导电件选用导电粘结剂和金属之一。
7.一种喷墨头，包括一腔室单元，它由一导电材料形成，并具有多个喷嘴和多个与所述喷嘴一一对应的压力室，所述压力室排列在一预定方向上，一激励器，它连接于所述腔室单元，并包括多个彼此层压的片和多个设置在所述片之间的驱动电极，在所述预定方向上，所述片的宽度大于压力室的总宽度，所述驱动电极对应于所述压力室；以及一导电件，它使所述腔室单元接地，其中，最靠近于所述腔室单元的多个驱动电极面对所述腔室单元，并使一个以上的所述片夹在所述多个驱动电极与所述腔室单元之间。
8.如权利要求7所述的喷墨头，其特征在于，所述激励器还包括多个共用电极，所述驱动电极和所述共用电极在所述多个片的层压方向上交替设置在相应片之间，所述共用电极接地。
9.如权利要求8所述的喷墨头，其特征在于，所述激励器具有一延伸于所述层压方向上的侧面，所述导电件设置在所述侧面上，所述导电件选用导电粘结剂和金属之一，所述共用电极电气连接于所述导电件。
全文摘要
本发明提供一种喷墨头，在该喷墨头中，一激励器120由九块依次叠置的压电片形成层压结构。在各压电片122、121b、121d、121f、121g的上表面上形成一共用电极25。在各压电片121a、121c、121e、123的上表面上形成多个驱动电极24。共用电极25、腔室板14和盖板44均保持相同的电位(0伏)。形成有共用电极25的最底侧压电片122位于腔室板14与压电片121a上的最底侧驱动电极24之间。在这种结构中，能可靠地防止施加于驱动电极24的喷墨电压作用于压力室和/或腔室板14中的油墨，从而可以实现可靠的喷墨。
文档编号B41J2/14GK1394747SQ021412
公开日2003年2月5日 申请日期2002年6月26日 优先权日2001年6月26日
发明者入口明, 矶野纯, 广田淳 申请人:兄弟工业株式会社