专利名称：压电致动器和具有该压电致动器的液体喷射头的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有压电元件的压电致动器，所述元件形成在隔膜的表面上，起到驱动源的作用。本发明还涉及结合了这样的压电元件的液体喷射头，所述压电元件设置在隔膜相对于压力室的表面上，本发明通过该压电元件改变压力室的容积。
背景技术：
压电元件当接收到所提供的电能时发生变形，其被广泛地用作，例如，液体喷射头、微型泵或者用于声音发生构件(扬声器等)的驱动元件。这里，液体喷射头通过在存储于压力室中的液体中引入压力波动来从喷嘴口喷射液滴。举例来说，液体喷射头包括用于例如打印机的图像记录装置中的记录头、用于制造液晶显示器的液晶喷射头和用于制造彩色滤光镜的彩色材料喷射头。微型泵是能够泵送痕量液体的超小型泵，可用于输送痕量药水。
用于这种液体喷射头或者微型泵中的一个重要部件是具有设置在振动板表面上的压电元件的压电致动器。压电致动器被安装在具有作为压力室的空间的压力室形成衬底上，从而通过振动板分隔压力室的一部分。并且，在喷射液滴或者输送液体时，驱动脉冲被提供给压电元件，以便使该压电元件和振动板(即，压力室的变形部分)变形，从而改变压力室的容积。
对于液体喷射头或者微型泵，迫切需要的是压电元件的高频致动。人们希望利用这一点来实现液滴的高频喷射或者提高液体输送能力。为了实现压电元件的高频致动，必须使变形部分的柔顺性小于传统的压电元件，并且必须使压电元件的变形量大于传统上所采用的量。这些措施的理由是减小变形部分的柔顺性将导致响应性的提高。压电元件能够以高于传统频率的频率被致动。此外，压电元件变形量的增大将导致压力室中容积变化的增大。由此，能够增大被喷射的液滴的量和被输送的液体的量。
多层结构的压电元件作为满足相互矛盾的特性的元件已经被提出；所述相互矛盾的特性即变形部分的柔顺性和压电元件的变形量。举例来说，已经提出了具有其中压电层被形成为双层结构的结构的压电元件，其中所述双层结构即为上压电体和下压电体，并且驱动电极(独立电极)被形成在上压电体和下压电体之间的边界处，此外，分别在上压电体的外表面和下压电体的外表面上形成了公共电极(如在日本专利特开平2-289352号公报的第6页和图5，以及日本专利特开平10-34924号公报的第5页和图9)。
由于所述多层结构的压电元件在上压电体和下压电体之间的边界处设有驱动电极，所以各个层的压电体都被提供有电场，所述电场的强度由驱动电极和各个公共电极之间的间隔(即，各个层的压电体的厚度)以及驱动电极和各个公共电极之间的电势差决定。所以，当与在公共电极和驱动电极之间夹有单层压电体的单层结构的压电单元比较时，即使稍微增大整个压电元件的厚度从而减小了变形部分的柔顺性，也能够在与传统驱动电压相同的驱动电压下变形得更大。
但是，仅仅使用多层结构的压电元件不能获得能够满足最近的高要求特性。由于这个原因，作为实际产品，人们没有选择而只能使用单层结构的压电元件，其中单层压电体被夹在公共电极和驱动电极之间。这可归因于各种原因，但其中最重要的原因是压电元件中的变形稳定性和压电元件的变形量的不足。此外另一重要原因在于制造效率的不足和产品可靠性的不足。
发明内容
因此，本发明的目的在于增强多层结构的压电元件的变形稳定性，以及提高压电元件的变形效率。此外，其目的还在于在提高制造效率的同时增强可靠性。
为了实现以上目的，根据本发明，提供了一种压电致动器，所述压电致动器包括
振动板；第一公共电极，形成在所述振动板上，并被固定于预定电势；第一压电层，层叠在所述第一公共电极上，并具有第一厚度；驱动电极，层叠在所述第一压电层上，并从外部向所述驱动电极提供驱动信号；第二压电层，层叠在所述驱动电极上，并具有比所述第一厚度更厚的第二厚度；和第二公共电极，层叠在所述第二压电层上，并被固定于所述预定电势。
利用这样的构造，能够使上压电层变形的线性度更优。因此，能够更精确地控制在驱动操作时出现的压电元件变形，从而可增强变形的稳定性。
优选，所述驱动电极在第一方向上具有第一宽度，所述第二压电层在所述第一方向上具有比所述第一宽度更宽的第二宽度，以便覆盖所述驱动电极在所述第一方向上的两端。
利用这样的构造，驱动电极被嵌入压电体层中，因此，能够防止发生大气放电，从而防止出现错误操作。此外，可在制造或使用中防止发生驱动电极与其它电极短路的问题。
根据本发明，还提供了一种压电致动器，所述压电致动器包括振动板；第一公共电极，形成在所述振动板上，并被固定于预定电势；第一压电层，层叠在所述第一公共电极上，并在第一方向上具有第一宽度；驱动电极，层叠在所述第一压电层上，并从外部向所述驱动电极提供驱动信号；第二压电层，层叠在所述驱动电极上，并在所述第一方向上具有比所述第一宽度更宽的第二宽度；第二公共电极，层叠在所述第二压电层上，并被固定于所述预定电势。
利用这样的构造，能够提高制造效率，并且能够防止诸如短路或者大气放电之类的问题。
优选，所述驱动电极在所述第一方向上具有比第二宽度更窄的第三宽度，使得所述驱动电极在所述第一方向上的两端都能被第二压电层所覆盖。
根据本发明，提出了一种压电致动器，所述压电致动器包括振动板；第一公共电极，形成在所述振动板上，并被固定于预定电势；第一压电层，层叠在所述第一公共电极上；驱动电极，层叠在所述第一压电层上，并从外部向所述驱动电极提供驱动信号；第二压电层，层叠在所述驱动电极上，并在第一方向上具有第一宽度；和第二公共电极，层叠在所述第二压电层上，并被固定于所述预定电势，而且在所述第一方向上具有与所述第一宽度基本上相同的第二宽度。
利用这样的构造，能够使整个上压电层变形，从而可提高压电元件的变形效率。
根据本发明，还提供了一种液体喷射头，所述液体喷射头包括以上压电致动器中的任一种，使得振动板构成与喷射液滴的喷嘴口相连通的室的一部分。
优选，所述室在第一方向具有第一宽度，并且所述第一压电层和第二压电层中的至少一个在所述第一方向上具有比第一宽度更宽的第二宽度。
利用这样的构造，能够尽可能地拓宽驱动电极的电极宽度，从而能够相应地增大压电元件的变形量。
图1是用于描述头主体的基本结构的截面图；图2是从喷嘴口观察时的头主体的平面图；图3是沿压力室的纵向观察时的根据本发明第一实施例的致动器单元的截面图；图4是沿压力室的横向观察时的第一实施例的致动器单元的截面图；图5是用于描述具有多个头主体的记录头的平面图；图6是沿压力室的横向观察时的根据本发明第二实施例的致动器单元的截面图；图7是沿压力室的横向观察时的根据本发明第三实施例的致动器单元的截面图。
具体实施例方式
以下将参照附图描述本发明的实施例。这里通过以设置在例如打印机或者绘图仪的图像记录器中的记录头(一种液体喷射头)为示例来描述这些实施例。举例来说，如图5所示，该记录头具有多个头主体1，并通过将这些头主体1安装到安装基座61上而构成。
首先描述头主体1的基本结构。如图1所示，头主体1基本上由液流通道单元2和致动器单元3形成。
液流通道单元2由供应端口形成衬底6、墨室形成衬底8和喷嘴板10制成，其中所述供应端口形成衬底6具有形成于其中的作为供墨端口4的通孔和构成喷嘴连通端口5的一部分的通孔；所述墨室形成衬底8具有形成于其中的作为公共墨室7的通孔和构成喷嘴连通端口5的一部分的通孔；所述喷嘴板10在副扫描方向(即，与记录头沿之移动的主扫描方向正交的方向)上具有多个喷嘴口9。这些供应端口形成衬底6、墨室形成衬底8和喷嘴板10例如是通过压制不锈钢板而制成的。此外，液流通道单元2是如下制成的即，通过将喷嘴板10安置在墨室形成衬底8的一表面上(图中下侧)，将供应端口形成衬底6安置在其另一表面上(图中上侧)，并且将供应端口形成衬底6、墨室形成衬底8以及喷嘴板10接合在一起。例如，通过利用片状粘合剂将构件6、8和10接合在一起来制成。
如图2所示，喷嘴口9形成为具有一定间距的多个列。喷嘴列11是由排列成列的多个喷嘴口9形成的。例如，一列喷嘴11由92个喷嘴口9形成。该喷嘴列11并排形成两列。
致动器单元3是也称为头小片(head chip)的构件。所述致动器单元3包括压力室形成衬底13、振动板14、封盖构件16和作为驱动源的压电元件17，其中所述压力室形成衬底13具有形成于其中的将构成压力室12的通孔(或空间)；所述振动板14用于分隔出压力室12的一部分；所述封盖构件16具有形成于其中的将构成供应侧连通端口15的通孔和将构成喷嘴连通端口5的一部分的通孔。对于构件13、14和16的厚度，压力室形成衬底13和封盖构件16优选采用50μm以上的厚度，更优选为100μm以上。此外，振动板14优选采用50μm以下的厚度，更优选为3到12μm。
在所述致动器单元3中，振动板14和压电元件17构成本发明的压电致动器。并且，振动板14是一种支撑构件，压电元件17将被设置于其上。
而且，致动器单元3的制作是通过将封盖构件16接合到压力室形成衬底13的一个表面上，而将振动板14接合到其另一表面上，并通过在所述振动板14的表面上形成压电元件17而完成的。这些构件中，压力室形成衬底13、振动板14和封盖构件16是由例如矾土、锆土的陶瓷通过烧结制成的。
这些压力室形成衬底13、振动板14和封盖构件16根据以下步骤被接合在一起。首先，利用陶瓷材料、粘结剂、液体介质等制备陶浆。然后，通过使用常用设备，例如刮浆刀装置或者逆转辊式图布机，由该浆形成胚片(即，尚未烧结的片形材料)。随后，该胚片经过例如切割或者冲压的处理，从而形成所需的通孔。这样，形成了用于压力室形成衬底13、振动板14和封盖构件16的片状预制品。这些片状预制品被层叠并烧结，从而将多个片状预制品结合成单个片状构件。在这种情况下，由于各个片状预制品一体地被烧结，所以不需要特殊的接合操作。而且，在各个片状预制品的相连结的表面处还能够获得高密封特性。
在一个片状构件中形成数量上与单元相等的压力室12和喷嘴连通端口5。确切地说，由一个片状构件形成多个致动器单元(头小片)3。举例来说，将成为多个独立的致动器单元3的多个小片区域在一个片状构件中被设置成矩阵图案。所需的构件，例如压电元件17，形成在各个小片区域中。其上形成了所需构件的片状构件(即，陶瓷片)被切片，以得到各个小片区域，从而生成多个致动器单元3。
上述压力室12是在正交于喷嘴列11的方向上呈细长形的中空部分，所述多个压力室12被形成为与喷嘴口9对应。确切地说，如图2所示，压力室12被布置成与喷嘴列对齐的多个列。每个压力室12的一端与对应的喷嘴口9通过喷嘴连通端口5连通。在与喷嘴连通端口5相对一侧的压力室12的另一端与公共墨室7通过供应侧连通端口15和供墨端口4连通。压力室12的一部分被振动板14分隔开。
这里，上述压电元件17是所谓弯曲振动模式的压电元件，并且对于每个压力室12，其被设置在振动板14的与压力室12相对的表面上。所述压电元件17的宽度参照压力室12的宽度来确定，压电元件17在长度上稍微大于压力室12。更确切地说，压电元件17被形成以在其纵向方向上覆盖压力室12。举例来说，如图3所示，压电元件17具有多层结构，所述多层结构由压电体层31、公共电极32、驱动电极33等形成。压电体层31被夹在驱动电极33和公共电极32之间。压电元件17的具体结构将在下面详细描述。
由驱动信号提供源(图未示出)导通、即电连接上述驱动电极33。并且，公共电极32例如被控制在地电势。当驱动信号被提供给驱动电极33时，在驱动电极33和公共电极32之间产生一个其强度与电势差有关的电场。由于所述电场被施加到压电体层31上，所以压电体层31根据所施加的电场的强度发生变形。更确切地说，随着驱动电极33的电势提高，压电体层31在正交于电场的方向上收缩，从而使振动板14变形，使得压力室12的容积减小。相反，随着驱动电极33的电势降低，压电体层31在正交于电场的方向上膨胀，从而使振动板14变形，使得压力室12的容积增大。
此外，所述致动器单元3和液流通道单元2被连结在一起。举例来说，片状粘合剂被插入供应端口形成衬底6和封盖构件16之间，并在这种情况下，对致动器单元3施加朝向液流通道单元2的压力，于是将致动器单元3和液流通道单元2接合在一起。
在具有这种结构的头主体1中，为每个喷嘴口9形成一个连续的墨水液流通道，所述墨水液流通道从公共墨室7通过供墨端口4、供应侧连通端口15、压力室12和喷嘴连通端口5延伸到喷嘴口9。当使用时，墨水液流通道的内部充满墨水(一种液体)，并通过使压电元件17变形，使得对应的压力室12膨胀或收缩，从而引起存储在压力室12中的墨水中的压力波动。通过控制所述墨水压力，能够令喷嘴口9喷射墨滴。举例来说，如果具有固定容积的压力室12在暂时膨大之后突然被收缩，则压力室12随着膨大将充满墨水，并通过随后的突然收缩，压力室12中的墨水受压从而喷射墨滴。
这里，高速记录要求在短时间内喷射更多墨滴。为了满足该要求，必须考虑分隔压力室12的两个元件，即振动板14和压电元件17(即，压力室12的变形部分)的柔顺性，以及压电元件17的变形量。更确切地说，随着所述变形部分的柔顺性变得更大，压力室对变形的响应性变差，从而给记录头的高频驱动带来困难。相反，随着变形部分的柔顺性变得更小，变形部分变得更难变形，于是压力室12的收缩量变得更小，且一个墨滴的体积也被降低了。
从这一点来看，在采用已实用化的弯曲振动模式的压电元件的记录头中，采用的是单层结构的压电元件，所述单层结构的压电元件是通过在公共电极和驱动电极之间插入单层压电体而形成的，该压电元件具有大约25kHz的最大响应频率和大约13pL(皮升)的最大墨滴体积。
在该实施例中，变形部分的柔顺性通过使用多层结构的压电元件17来减小。此外，通过改善压电元件17的结构来增强压电元件17的变形的稳定性，同时使得所需量的墨滴能够被有效地喷射。以下描述将解释这一点。
首先将详细描述压电元件17的结构。如图3所示，压电体层31由相互堆叠的上压电体(即，外侧压电体)34和下压电体(即，内侧压电体)35形成。公共电极32由上公共电极(即，公共外侧电极)36和下公共电极(即，内侧公共电极)37形成。公共电极32和驱动电极(独立电极)33构成电极层。
这里，术语“上(外侧)”和“下(内侧)”表示相对振动板14的位置关系。换句话说，该术语表示以压电元件17中与振动板14连结的表面(其也可称作被用于使压电元件17变形的操作表面)为基准的位置关系。术语“上(外侧)”表示远离振动板14的压电元件表面，术语“下(内侧)”表示靠近振动板14的压电元件表面。
上述驱动电极33形成在上压电体34和下压电体35之间的边界处。下公共电极37形成在下压电体35和振动板14之间。此外，上公共电极36形成在与下压电体35相对的上压电体34的表面上。确切地说，压电元件17具有从振动板14开始按下公共电极37、下压电体35、驱动电极33、上压电体34和上公共电极36的顺序叠加的多层结构。压电体层31的厚度等于上压电体34和下压电体35的总厚度即，约20μm。此外，包括了公共电极32的压电元件17的总厚度约为23um。
传统的单层结构的压电元件17的总厚度约为15μm。因此，随着压电元件17的厚度增大，振动板14的柔顺性相应地变得更小。
无论驱动信号如何，上公共电极36和下公共电极37被控制在给定的电势上。在该实施例中，上公共电极36和下公共电极37电连接在一起，并被控制在地电势。驱动电极33如上所述地电连接到驱动信号提供源，从而根据所提供的驱动信号改变电势。因此，驱动信号的提供在驱动电极33和上公共电极36之间，以及驱动电极33与下公共电极37之间引入了电场，其中所述电场在方向上彼此相对。
各种导体，例如，单金属衬底、金属合金或者由电绝缘陶瓷和金属构成的混合体被选择作为构成电极33、36和37的材料。这些材料要求在烧结温度下不会造成任何损坏。在该实施例中，金被用于上公共电极36，铂被用于下公共电极37和驱动电极33。
所述上压电体34和下压电体35例如均由将锆钛酸铅(PZT)作为主要成份的压电材料形成。而且，上压电体34的极化方向与下压电体35的极化方向相反。因此，当施加驱动信号时，上压电体34和下压电体35的伸缩方向一致，能够没有任何障碍地变形。确切地说，上压电体34和下压电体35使振动板14变形，使得压力室12的容积随着驱动电极33的电势变高而减小，并使得压力室12的容积随着驱动电极33的电势降低而增大。
如图4所示，在该实施例中，为了稳定多层结构的压电元件17的变形，使上压电体34的厚度tp1大于下压电体35的厚度tp2。举例来说，上压电体34的厚度tp1被设成12μm，而下压电体35的厚度tp2被设成8μm。根据这样的构造，所需驱动电压变高，并且其高出量仅对应于压电体层31的厚度的增加，然而可使上压电体34变形的线性度，即跟踪驱动信号变化的特性变得良好。因此，能够使驱动过程中压电元件17的变形变得稳定。也就是说，能够使压电元件17按所设计的形状变形。由此，能够更精确地控制压力室12的容积，因此压电元件适于对喷射特性进行更为细致的控制的应用中，例如，适于高质量打印的应用中。
在该实施例中，对于上述驱动电极33，上压电体34被设置成比驱动电极33更宽(即，比驱动电极33的电极宽度更宽的宽度)，所述上压电体34连续覆盖着驱动电极33的整个宽度。这是为了防止发生例如大气放电等问题。确切地说，如上所述，驱动电极33和上公共电极36之间的间隔或者驱动电极33与下公共电极37之间的间隔非常窄，在几个微米到十几个微米的量级。驱动各层压电体34、35需要施加30V到40V量级的电压。因此，如果使驱动电极33宽度方向的两个端部从各压电体34、35露出，则会在高温潮湿的空气中发生大气放电，这可能会成为异常动作的原因。此外，也会成为制造过程中短路的主要原因。因此，当如在该实施例中所描述的，驱动电极33被上压电体34所包覆时，由于驱动电极33嵌入在压电体层31中，因此可防止大气放电以至可防止错误操作的发生。此外，能够防止在制造过程或者使用中驱动电极33与其它电极(例如，上公共电极36或者下公共电极37)发生短路。
如在图4中放大表示，将压电体层31(下压电体35)以超出下公共电极37的侧向边缘的外伸方式设置。同时，使下公共电极37比压力室12的宽度wc更窄，并将其设置在压力室的宽度以内。从而，在振动板14沿其横向的两端处形成只有振动板14位于其中的弹性区域Vc。通过设置弹性区域Vc，可以使得振动板14更容易弯曲，从而提高了变形效率。
在该实施例中，上述上公共电极36使用比其它电极(例如，驱动电极33和下公共电极37)的电极材料更薄、更柔的电极材料。这样做的原因是上公共电极36比其它电极变形的范围更大。确切地说，该上公共电极36形成在上压电体34的表面上，因此比其它电极发生变形的范围更大。由于这个原因，上公共电极36使用比其它电极的更软的材料，并且/或者使材料层的厚度更小，从而，能够防止由于反复变形造成的破裂。此外，优选使用具有更强导电性的电极材料，以便厚度减小时，电阻不过分增大。
对于电极材料更具体地说，以上述方法，由金形成上公共电极36，由铂形成驱动电极33和下公共电极37。至于电极的厚度，下公共电极37和驱动电极33采用2到3μm的厚度，而上公共电极36采用大约该厚度的十分之一(例如，0.3μm)。利用这样的构造，能够使上公共电极36跟随压电元件17而变形，从而可防止压电元件17的变形量的减小。此外，即使经受反复的变形，压电元件17不易于产生断裂等故障。而且，能够使得电流有效地通过上公共电极36。
图6所示的第二实施例的特征在于上压电体34被形成为比压力室12的内部尺寸wc更宽；上公共电极36被形成为比下公共电极37更宽；并且上公共电极36连续形成在上压电体34的整个宽度之上。
在该实施例中，上压电体34的宽度wp1被形成为比压力室12的内部尺寸wc和下压电体35的宽度wp2更宽，而窄于压力室分隔壁38的宽度中心之间的间隔wc”(分隔壁之间的间隔wc”)。此外，所述上压电体34在宽度方向上的中心与压力室在宽度方向上的中心对齐。换句话说，上压电体34形成在压力室分隔壁38在其厚度方向上的中心之间所界定的宽度范围内(即，在由分隔壁间隔wc”表示的范围内)。由此，在相邻的上压电体34之问设置空隙，从而设置压电元件17而相互间不造成接触。使上公共电极36的宽度(形成宽度)we1与上压电体34的宽度wp1匹配。换句话说，上公共电极36沿上压电体34的横向从其一端连续地形成到另一端。在该实施例的上公共电极36中，也使用作为具有更强导电性且柔软的电极材料的金，并且将所述金形成为约0.3μm的非常薄的层。
此外，其它部分的结构与上述的实施例相同。因此，使用相同标号并省略其说明。
在该实施例中，上压电体34的宽度wp1比压力室12在其宽度方向上的内部宽度wc更宽，并且上公共电极36被形成为在宽度方向上覆盖上压电体34，因此，在驱动电极33和上公共电极36之间产生的电场影响宽度方向上的整个上压电体34。从而，可使上压电体34在整个宽度方向上变形。由于上压电体34被形成为比压力室宽度更宽(即，比内部尺寸wc更宽)，所以上压电体34在其宽度方向上的中心部分的变形量会比先前实施例中的变形量更大。因此，振动板14在压力室12的宽度方向上的中心能够更大地变形，从而可有效地将压电元件17的变形转化成压力室12的容积的变化。
此外，由于使上公共电极36的宽度we1比下公共电极37的宽度we3更大，因此能够使上压电体34的变形范围比下压电体35的变形范围更宽。即，上压电体34在其宽度方向上的中心部分能够比下压电体35的中心部分变形得更大。由于上压电体34比下压电体35更加远离振动板14，所以可以通过增大上压电体34的变形来作用于振动板14上。因此，即使在这一点上，压力室12在宽度方向上的中心也能够很大地变形。
利用这种构造，还可将驱动电极33的宽度拓宽至下压电体35的宽度。如上所述，作为驱动电极33的宽度被拓宽的结果，可以使在电极之间建立的电场比先前实施例中的更强。所以，压电元件17能够尽可能大范围地变形，从而可尽可能地增大压力室12的容量变化。
在该实施例中，压力室12的内部尺寸wc为160μm，而形成压力室12的间距(即，对应于图6所示的wc”的间隔)采用210μm的值。从而，上压电体34的宽度wp1最大可增大至约为压力室12的内部尺寸wc的1.3倍。
由于上压电体34的宽度wp1大于下压电体35的宽度wp2，因此可容易形成上压电体34。确切地说，在制造压电元件17的时候，利用掩模的方式按预定图案在振动板14上涂敷将构成下公共电极37的一种电极材料浆料(paste)(例如，铂)，然后将进行烧结。在形成下公共电极37之后，利用掩模的方式按预定图案在下公共电极37上涂敷将构成下压电体35的压电材料浆料(例如，锆钛酸铅)，然后进行烧结。以下，以相同方式重复进行涂敷、烧结，从而顺序形成驱动电极33、上压电体34和上公共电极36。
在形成处理过程中，可将对应于各个上压电体34的图案形成为比下压电体35的图案更宽。因此，用于形成上压电体34的掩模的对齐变得相对容易。从而能够使得制造操作变得更有效。
此外，上压电体34的宽度wp1大于下压电体35的宽度wp2，因此，驱动电极33能够被上压电体34可靠地覆盖。从而，能够可靠地防止诸如驱动电极33与公共电极32之间发生短路等问题，并且也可以防止发生诸如大气放电等问题。
图7所示的第三实施例的特征在于下压电体34也被形成为比压力室12的内部尺寸wc更宽。
在该实施例中，下压电体35的宽度wp2被形成为比压力室12的内部尺寸wc更宽。以下从最宽部分开始以递减顺序给出该各个部分。确切地说，分隔壁间隔wc”是最宽的，上压电体34的宽度wp1和上公共电极36的宽度we1是第二宽的。下压电体35的宽度wp2和驱动电极33的宽度we2是第三宽的，压力室12的内部尺寸wc是第四宽的。下公共电极37的宽度we3是最小的。
即使在该实施例中，各个部分在其宽度方向上的中心与压力室12在其宽度方向上的中心对齐。上压电体34的厚度tp1大于下压电体35的厚度tp2。其它部分与上述的实施例相同。因此，使用相同标号并省略其说明。
在该实施例中，驱动电极33的宽度we2与下压电体35的宽度相匹配，并且被设为最大宽度。因此，能够使在电极之间建立的电场更强，从而可使压电元件17的变形尽可能大。由此，能够有效地喷射墨滴。即使在该实施例中，上公共电极36被形成为在其横向覆盖上压电体34，因此，能够使上压电体34在其宽度方向上的中心部分的变形量比先前实施例中的更大。相应地，即使在该实施例中，压电元件17的变形能够被有效地转换成压力室12的容积变化。另外，上压电体34的宽度wp1比下压电体35的宽度wp2更大，因此，驱动电极33能够被上压电体34可靠地覆盖。从而，能够可靠地防止在驱动电极33和公共电极32之间发生诸如短路的问题，并且，还能够防止由于大气放电引起的问题。
此外，在该实施例中，下压电体35的宽度wp2比压力室12的内部宽度方向的尺寸wc更大，因此，振动板14的变形部分被压电元件17所覆盖。因此，该部分的柔顺性就变得比在先前实施例中的小。柔性减小的结果是，压电元件对变形的响应性得以改善，因此压电元件17能够以更高频率驱动。从而，能够实现以更高的频率喷射墨滴。在该实施例中，下压电体35的宽度wp2被设为比上压电体34的宽度wp1更小，但是，可将其增大至与上压电体34的宽度wp1相同的宽度。
此外，以上例举作为一种液体喷射头的记录头进行了说明。但是，本发明还可以适用于其它液体喷射头及其压电致动器，所述其它液体喷射头例如为液晶喷射头或者彩色材料喷射头。另外，本发明还可以适用于用于微型泵的压电致动器。
权利要求
1.一种压电致动器，包括振动板；第一公共电极，形成在所述振动板上，并被固定于预定电势；第一压电层，层叠在所述第一公共电极上，并具有第一厚度；驱动电极，层叠在所述第一压电层上，并从外部向所述驱动电极提供驱动信号；第二压电层，层叠在所述驱动电极上，并具有比所述第一厚度更厚的第二厚度；和第二公共电极，层叠在所述第二压电层上，并被固定于所述预定电势。
2.一种压电致动器，包括振动板；第一公共电极，形成在所述振动板上，并被固定于预定电势；第一压电层，层叠在所述第一公共电极上，并在第一方向上具有第一宽度；驱动电极，层叠在所述第一压电层上，并从外部向所述驱动电极提供驱动信号；第二压电层，层叠在所述驱动电极上，并在所述第一方向上具有比所述第一宽度更宽的第二宽度；第二公共电极，层叠在所述第二压电层上，并被固定于所述预定电势。
3.如权利要求1所述的压电致动器，其中所述驱动电极在第一方向上具有第一宽度，所述第二压电层在所述第一方向上具有比所述第一宽度更宽的第二宽度，以便覆盖所述驱动电极在所述第一方向上的两端。
4.如权利要求2所述的压电致动器，其中所述驱动电极在所述第一方向上具有比所述第二宽度更窄的第三宽度，使得所述驱动电极在所述第一方向上的两端都被所述第二压电层所覆盖。
5.一种压电致动器，包括振动板；第一公共电极，形成在所述振动板上，并被固定于预定电势；第一压电层，层叠在所述第一公共电极上；驱动电极，层叠在所述第一压电层上，并从外部向所述驱动电极提供驱动信号；第二压电层，层叠在所述驱动电极上，并在第一方向上具有第一宽度；和第二公共电极，层叠在所述第二压电层上，并被固定于所述预定电势，而且在所述第一方向上具有与所述第一宽度基本上相同的第二宽度。
6.一种液体喷射头，包括如权利要求1所述的压电致动器，使得所述振动板构成与喷射液滴的喷嘴口相连通的室的一部分。
7.如权利要求6所述的液体喷射头，其中所述室在第一方向上具有第一宽度，并且所述第二压电层在所述第一方向上具有比所述第一宽度更宽的第二宽度。
8.如权利要求6所述的液体喷射头，其中所述室在第一方向上具有第一宽度，并且所述第一压电层在所述第一方向上具有比所述第一宽度更宽的第二宽度。
9.一种液体喷射头，包括如权利要求2所述的压电致动器，使得所述振动板构成与喷射液滴的喷嘴口相连通的室的一部分。
10.如权利要求9所述的液体喷射头，其中所述室在所述第一方向上具有比所述第二宽度更窄的第三宽度。
11.如权利要求9所述的液体喷射头，其中所述室在所述第一方向上具有比所述第一宽度更窄的第三宽度。
12.一种液体喷射头，包括如权利要求5所述的压电致动器，使得所述振动板构成与喷射液滴的喷嘴口相连通的室的一部分。
全文摘要
固定于预定电势的第一公共电极形成在振动板上。具有第一厚度的第一压电层层叠在第一公共电极上。由外部提供驱动信号的驱动电极层叠在第一压电层上。具有比第一厚度更厚的第二厚度的第二压电层层叠在所述驱动电极上。被固定于所述预定电势的第二公共电极层叠在第二压电层上。
文档编号F04B43/04GK1612808SQ0380195
公开日2005年5月4日 申请日期2003年3月17日 优先权日2002年3月18日
发明者张俊华, 片仓孝浩 申请人:精工爱普生株式会社