[發明專利]促動器及其制造方法以及打印頭

有效

• 申請號: 200710102534.5
• 申請日: 2003-10-17
• 公開（公告）號: CN101070005A
• 公開（公告）日: 2007-11-14
• 發明（設計）人: 由宇喜裕;高橋大輔;東別府誠;植木千歲;會田比呂史
• 申請（專利權）人: 京瓷株式會社
• 主分類號: B41J2/045
• 分類號: B41J2/045;B41J2/14;B41J2/16;H01L41/187;H01L41/24
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司
• 代理人: 朱丹

本申請是分案申請，其母案申請的申請號：200310101418.3，申請日：2003.10.17，發明名稱：促動器及其制造方法以及打印頭

技術領域

本發明涉及由以含Pb、Zr、以及Ti的壓電陶瓷層為主成分的薄層燒結體構成的促動器(actuator)及其制造方法、以及適合在用于文字或圖象打印的噴墨記錄裝置中使用的打印頭。

背景技術

近年來，隨著個人電腦的普及和多媒體的發展，噴墨方式的記錄裝置作為將信息輸出到記錄介質中的記錄裝置，其利用得到急速發展。

上述的噴墨方式的記錄裝置中，搭載有打印頭。關于這種打印頭，普遍知道的是熱位差方式和壓電方式。熱位差方式，是用設置在填充有油墨的油墨流路內的加熱器加熱油墨，使之沸騰，并通過由此在油墨流路內所產生的氣泡加壓油墨，使油墨從油墨噴出孔噴出。另一方面，在壓電方式中，利用位移元件，使填充有油墨的油墨流路一部分的壁彎曲位移，機械地加壓油墨流路內的油墨，使油墨從油墨噴出孔噴出。

用在利用壓電方式的油墨記錄裝置中的打印頭，例如公開在特開平10-151739號公報中。即，如圖4(a)所示，這種打印頭，作為油墨流路23a并排設置多個槽，并且在以各油墨流路23a作為隔板而形成隔壁23b的流路部件23的上部，隔著粘接層21a設置有促動器21。

促動器21，通過在壓電層24的一面上形成共用電極25，同時在另一面上形成多個獨立電極26，而設置多個位移元件27。粘接促動器21和流路部件23，以使促動器21在流路部件23的開口部的油墨流路23a的正上方設置獨立電極26。

此外，通過由驅動電路在共用電極25和獨立電極26之間外加驅動電壓使位移元件27振動，位移元件27構成油墨流路23a的一部分，所以加壓油墨流路23a內的油墨，從開口在流路部件23的底面的油墨噴出孔8噴出墨滴。

在上述的構成中，若向共用電極25和獨立電極26外加驅動電壓，則壓電層24向面方向d_x延伸，但與設置在油墨流路23a周圍的隔壁23b相接合的壓電層24的部位(約束部)被受約束，所以壓電層24的沒有受約束的部位(非約束部)向厚度方向d_Y彎曲，向油墨流路23a施加壓力，由與油墨流路23a連通的油墨噴出孔28，噴出油墨。

如圖4(b)所示，打印頭是通過在壓電陶瓷層24上，以等間距并列設置多個獨立電極26的方式設置多個位移元件27而形成的。各位移元件27通過被獨立地控制，可有助于噴墨打印的高速化和高精度化。

在特開平11-34321號公報和特開平7-315923號公報中提出了，通過在上述的促動器中使用作為金屬成分含選自Pb、Zr、Ti、Zn、Sb、Ni、Te、Sr、以及Ba中的至少1種的鈣鈦礦型化合物，可實現耐熱性、耐久性、耐溫度變化性優異的壓電體。

將這種促動器用作噴墨打印機的打印頭時，重要的是控制促動器的位移偏差。但是，將燒結體用作壓電陶瓷層時，由于特性偏差大，所以存在位移偏差大的問題。其結果，油墨的噴出不均勻，所以被記錄的文字或圖象的濃淡偏差大，鮮明度惡化，進而不能進行高速打印。

另外，在最近的高精度打印機中，為了使促動器的位移大，常常使之厚度薄。為此，例如為了直接得到100μm以下、特別是60μm以下厚度的壓電燒結體，而在1000℃以上的高溫燒成時，Pb將從成形體表面蒸發而引起組成的變化，從而使得到的壓電燒結體的組成產生偏差。若將這種促動器用作噴墨式打印機的打印頭，則位移偏差變大，油墨的噴出不均勻，被記錄的文字或圖象的鮮明度部分地惡化，進而帶來不能進行高速打印的問題。

為了得到100μm以下的促動器，即使從通過燒結得到的厚的壓電陶瓷中去除Pb蒸發的表面部而僅利用組成偏差少的中心部分，但在實際上難以把陶瓷磨削成100μm以下的薄厚度。因此，難以制造出由沒有組成偏差的薄陶瓷構成的促動器。

另一方面，當促動器21的厚度在100μm以下時，因由燒成收縮時的殘余應力，產生變形，所以存在由因隔壁23b的約束而產生的應力，位移元件27的位移量下降的問題。

此外，因沒有將粘接層21a控制在特定的厚度，所以若相鄰的對應于油墨流路23a的位移元件27N同時發生位移，則應被隔壁23b受約束的壓電層24的被約束部位不能呈現充分的約束力，從而存在相鄰的位移元件27和27N相互干擾，使位移的偏差變大的問題。這種問題在隔壁23b的厚度小的情況下尤其顯著。

發明內容