压电致动器、液体排放装置和制作压电致动器的方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及压电致动器和设置有该压电致动器的液体排放装置。
【背景技术】
[0002]日本专利申请公开N0.2000-79683公开了一种作为液体排放装置的喷墨头。该喷墨头设置有:头体，该头体形成有多个喷嘴和与多个喷嘴分别连通的多个压力室；和致动器，该致动器包括分别对应于多个压力室的多个压电元件。
[0003]在头体中的多个压力室被分别对应于该多个喷嘴布置，并且构成在与其中排列喷嘴的喷嘴排列方向正交的方向上并排布置的四个压力室行。致动器具有覆盖多个压力室的振动板、布置在振动板上的压电层和多个单独的电极，这些电极在分别对应于多个压力室的同时被布置在压电层的上侧。压电层的对应于每个压力室的部分是多个压电元件中的一个压电元件。即，喷墨头具有如下构造:根据多个压力室的排列，多个压力元件被排列成四行。另外，振动板由铬(Cr)或铬基金属形成并且面对多个单独的电极，并且压电层被置于振动板和单独的电极之间。振动板也用作共用电极用于多个压电元件。
[0004]多个电接触部被布置在压电层的上表面上在与喷嘴的布置方向正交的方向上的一个端部处。从构成排列成四行的压电元件的多个单独的电极，多条驱动布线分别向着电接触部延伸。注意，包括在多条驱动布线中，并且与包括在多个压电元件中并且构成包括在四个压电元件行中且位于与电接触部相反一侧的压电元件行的压电元件对应的驱动布线，被穿过构成位于更靠近电接触部处的另一压电元件行的压电元件之间的空间而引出。用于将电压施加到每个压电元件的IC芯片被连接到电接触部。
【发明内容】
[0005]尽管在日本专利申请公开N0.2000-79683中未明确描述，但在许多情况下，电接触部不仅将多条驱动布线与IC芯片电连接，而且将共用电极(振动板)与IC芯片电连接，从而将参考电压(例如，地面电压)施加到共用电极。
[0006]在这种情况下，在与压力室的布置方向正交的正交方向上距电接触部的距离，在正交方向上并排布置的多个压电元件行中是不同的。即，从在共用电极中的下述电极部到电接触部的距离在多个压电元件行中是不同的:其中，该电极部中的每一个面向单独的电极中的一个且将压电层夹在其中间，并且经由该电极部中的每一个将电压施加到压电元件中的每一个。这继而产生这样的情况，即在包括在四个压电元件行中并且位于远离电接触部处的压电元件行中，从电接触部到共用电极的电极部的路径或路线长于在包括在四个压电元件行中并且位于靠近电接触部的另一压电元件行中的路径或路线。
[0007]在从电接触部到共用电极的电极部的路径较长的情况下，当驱动压电元件时在该路径中的电压降变得较大。另外，由于在多个压电元件行中上述路径的长度的差异，压力下降的程度在压电元件行中是不同的。由于电压降的差异，施加到压力元件的电压在压电元件行中是变化的，这继而进一步导致在多个喷嘴中的排放特性的变化。
[0008]为了抑制由于路径的长度差异导致的在压电元件中所施加的电压的任何变化，可想到的是增大共用电极的厚度，使得能够使在共用电极中电压降的差异足够小到可以忽略。但是，增大共用电极的厚度包括这样的问题，即在压力室中的压电层的变形被阻碍并且因此降低了变形效率。
[0009]本教导的目标是通过增加用于电流的、电流在共用电极中流动经由的路径的数目而抑制电压降，并且从而抑制施加到在多个压电元件行中的压电元件的电压的变化。
[0010]根据本教导的方面，提供了压电致动器，其包括:
[0011]多个压电元件，其在第一方向上被排列在基板上，以形成在与第一方向正交的第二方向上并排布置的第一压电元件行和第二压电元件行，多个压电元件中的每一个包括:压电部、被布置在压电部的厚度方向上的一侧的第一电极、和被布置在压电部的厚度方向上的另一侧的第二电极；
[0012]共用电极，其对于多个压电元件是共用的，共用电极包括第二电极和电极导电部，电极导电部被布置在第二电极之间以将第二电极彼此电连接；
[0013]接触区段，其相对于第一压电元件行在第二方向上被布置在第二压电元件行的相反侧的位置处；
[0014]多条驱动布线，其每一条从多个压电元件中的一个向着接触区段在第二方向上延伸，驱动布线中的每一条被连接到多个压电元件中的一个的第一电极，与第二压电元件行的压电元件对应的驱动布线每一条在经过第一压电元件行的在第一方向上相邻的两个相邻压电元件之间的同时，向着接触区段延伸;和
[0015]导电布线，其每一条被布置在第二压电元件行的在第一方向上相邻的两个相邻压电元件之间，导电布线中的每一条在其在第二方向上分开的两个位置处与共用电极的电极导电部导通。
[0016]在本教导中，多个压电元件被布置在第一方向上以构成在第二方向上并排布置的两个压电元件行(第一和第二压电元件行)。另外，包括在多条驱动布线中的、并且与包括在多个压电元件中且构成第二压电元件行的压电元件对应的驱动布线，在经过构成第一压电元件行的压电元件中的两个相邻压电元件之间的同时，每一条在第二方向上延伸到达接触区段。在此，在包括在两个压电元件行并且相对于第一压电元件行位于接触区段的相反侧的第二压电元件行中，从压电元件到接触区段的距离大于在第一压电元件行中的距离;并且这使得当电流从构成第二压电元件行的压电元件中的每一个的第二电极流动到接触区段时发生的电压降大。鉴于此，本教导将第二压电元件行中的导电布线设置成位于远离接触区段处;导电布线中的每一条被布置在构成第二压电元件行的压电元件中在第一方向上相邻的两个相邻压电元件之间；并且导电布线中的每一条在其两个位置处与共用电极的电极导电部导通。由于导电布线的存在，电流在第二压电元件行中的压电元件中的每一个的第二电极和接触区段之间流动经由的路径的数目被增加，从而使得能够抑制电压降。
[0017]另外，在位于靠近接触区段处的第一压电元件行中，与构成位于远离接触区段的第二压电元件的压电元件对应的驱动布线经过构成第一压电元件行的压电元件中在第一方向上相邻的两个相邻压电元件之间。相反，在构成第二压电元件行的压电元件之间存在未占用区域(其中未布置驱动布线的区域)，并且因此，与第一压电元件行相比，能够将导电布线容易地布置在构成第二压电元件行的压电元件之间。
【附图说明】
[0018]图1是根据本教导的实施例的打印机I的示意性平面视图。
[0019]图2是喷墨头4的头单元16的顶视图。
[0020]图3是图2中的X部分的放大视图。
[0021 ]图4是沿图3中的IV-1V线截取的横截面视图。
[0022]图5A至5D是描绘压电致动器23的制作步骤的视图，其中，图5A描绘了形成振动膜30的步骤，图5B描绘了形成共用电极42(下电极31)的步骤，图5C描绘了形成压电层32的步骤，并且图f5D描绘了蚀刻压电层32的步骤。
[0023]图6A至6C是描绘压电致动器23的制作步骤的视图，其中，图6A描绘了形成上电极33的步骤，图6B描绘了形成保护膜38的步骤，并且图6C描绘了形成线35和52的步骤。
[0024]图7是根据变型的头单元16的顶视图。
[0025]图8是根据另一变型的头单元16的顶视图。
[0026]图9是根据另一变型的头单元16的部分放大视图。
[0027]图10是根据另一变型的压电致动器23的部分放大视图。
[0028]图11是沿图10中的X1-XI线截取的横截面视图。
[0029]图12是根据相关教导的头单元16的顶视图。
【具体实施方式】
[0030]接下来，将适当参照附图描述根据本教导的实施例。图1是根据本实施例的打印机的示意性平面视图。首先，将参照【附图说明】喷墨打印机I的总体构造。注意，图1中描绘的“扫描方向”被定义为打印机I的左右方向。另外，图1中描绘的在“传送方向”上的上游侧和下游侧被分别定义为打印机I的后(向后)侧和前(向前)侧。而且，与扫描方向和传送方向正交的方向(垂直于图1的纸面的方向)被定义为打印机的上下方向。注意，图1的纸面的前侧是向上的，并且图1的纸面的另一侧是向下的。
[0031]〈打印机的示意性构造〉
[0032]如图1所示，喷墨打印机I设置有压盘2、托架3、喷墨头4、传送机构5和控制器6等。
[0033]在压盘2的上表面上，放置有作为记录介质的记录纸。在面向压盘2的区域中，托架3被构造成沿着两个导轨10、11在扫描方向上是可往复的。环形带14被连接到托架3;并且环形带由托架驱动马达15驱动，从而在扫描方向上移动托架3。
[0034]喷墨头4被附接到托架3并且与托架3—起在扫描方向上移动。喷墨头4通过未示出的管被连接到盒保持器7，在盒保持器7上安装有四种颜色(黑、黄、青和洋红)的墨盒17。喷墨头4设置有在扫描方向上并排布置的两个头单元16(16a、16b)。每个头单元16(16a、16b)具有形成在每个头单元16的下表面(在图1的纸面的远侧的表面)中的多个喷嘴24(参见图2至4)，并且经由这些喷嘴24将墨水向着放置在压盘2上的记录纸P排放。在两个头单元16(16a和16b)中，头单元16a被构造成排放黑墨水和黄墨水两种颜色的墨水，并且头单元16b被构造成排放青墨水和洋红墨水两种颜色的墨水。
[0035]传送机构5具有两个传送辊18、19，其被布置成在传送方向上将压盘2夹在二者之间。传送机构5通过两个传送辊18、19在传送方向上传送放置在压盘2上的记录片材100。
[0036]控制器6包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、包括各种控制电路的专用集成电路(ASIC)等。根据存储在ROM中的程序，控制器6通过ASIC执行各种过程诸如打印到记录纸100上等等。例如，在打印过程中，基于从外部设备诸如个人计算机(PC)输入的打印命令，控制器6控制喷墨头4的头单元16、托架驱动马达15等，以便将图像等等打印到记录纸100上。特别地，控制器6可替代地执行用于在使喷墨头4与托架3—起在扫描方向上移动的同时使得墨水被排放的墨水排放操作，和用于使得传送辊18和19在传送方向上以预定的量传送记录纸100的传送操作。
[0037]〈喷墨头的头单元的详细构造〉
[0038]其次，将说明喷墨头4的头单元16。注意，由于两个头单元16a和16b具有相同的构造，将代表性地说明排放黑墨水和黄墨水的头单元16a，其也用于排放青墨水和洋红墨水的头单元16b。如图2至4所示，头单元16包括喷嘴板20、第一通道基板21、第二通道基板22、压电致动器23等。注意，在图2中，对于如图4所示的位于第一通道基板21上方的保护构件28，为了附图的简化，仅仅通过双点划线描绘了其外形。另外在图2中，略去了如图3和4所示的完全覆盖第一通道基板21的保护膜38，以便能够容易理解压电致动器23的构造。
[0039]〈喷嘴板〉
[0040]喷嘴板20由例如硅等形成的板。多个喷嘴24被形成在喷嘴板20中。如图2所示，喷嘴24在传送方向(本教导中的“第一方向”)上被排列以形成在扫描方向(本教导中的“第二方向”)上并排布置的四个喷嘴行。右侧的两个喷嘴行是喷射黑墨水的喷嘴行。在两个右侧喷嘴行中的