液滴喷射头以及液滴喷射装置的制作方法

专利名称：液滴喷射头以及液滴喷射装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及液滴喷射头以及液滴喷射装置。
背景技术：
在例如喷墨打印机等液滴喷射装置中，为了喷射墨等的液滴，已知具备压电元件 的液滴喷射头。这样的液滴喷射头，例如能够通过驱动信号等，压电元件使振动板变形，由 此使在振动板的下方形成的压力室内的压力变化。由此，能够使被供给到了压力室内的墨 等的液滴从喷嘴孔喷射。在这样的液滴喷射头中，存在下述方案例如出于保护抗湿气等外 在因素所导致的破坏能力弱的压电元件的压电体层的目的，具有由上部电极覆盖压电体层 的结构(例如专利文献1(图2))。专利文献1特开2009-172878号公报但是，如果采用专利文献1所示那样的压电元件的上部电极结构，则在对下部电 极和上部电极施加电压而使压电层变形了时，相反会从压电层对上部电极施加应力。在观 察压电元件的纵长方向的情况下，由于上部电极的一方成为自由端，相对于此，另一方延长 直至压力室、压电体的外部等，所以存在着下述的问题在由上部电极与下部电极的重叠区 域定义的有源区域的两端，在应力上产生不平衡，尤其是在自由端侧，在耐久性上容易产生 裂纹。

发明内容
根据本发明的几种方式，能够提供一种其耐久性提高了的液滴喷射头以及液滴喷
射装置。(1)作为本发明的方式之一的液滴喷射头，包括压力室基板，其设置有与喷嘴孔 连通的压力室；振动板，其具有第一面和与该第一面相对的第二面，并用所述第一面覆盖所 述压力室；第一导电层；压电体层；以及第二导电层，其中，在所述压力室基板，在第一方向 上并列设置有多个所述压力室；所述振动板形成为，从与所述第一方向正交且成为所述第 一面的法线方向的第二方向观察，在所述第一面具有覆盖所述压力室的第一区域面；所述 第一导电层以下述方式形成有多个，S卩从所述第二方向观察，在所述第一方向上、在与所 述第一区域面重叠的区域内覆盖所述振动板的所述第二面，且在所述第一方向以及与所述 第二方向正交的第三方向的至少一方上延伸至与所述第一区域面重叠的区域之外而覆盖 所述振动板的所述第二面；所述压电体层形成为，从所述第二方向观察，至少在与所述第一 区域面重叠的区域内覆盖所述第一导电层；所述第二导电层形成为，从所述第二方向观察， 至少在与所述第一区域面重叠的区域内，在所述第一方向上覆盖所述压电体层而连续地形 成，且以在所述第三方向上与所述第一导电层的一部分重叠的方式覆盖所述压电体层的至 少一部分；进而所述第二导电层，从所述第二方向观察，在相邻的所述第一导电层之间的区 域的至少一部分，具有向所述第三方向的两侧延伸的延伸部。根据本发明，由于从第二方向观察，在相邻的第一导电层之间的区域的至少一部分具有向第三方向的两侧延伸的延伸部，所以第三方向上的刚性平衡的调整变得容易。因 此，能够实现耐久性提高了的液滴喷射头。(2)作为本发明的方式之一的液滴喷射头，也可以是，所述延伸部，从所述第二方 向观察，与所述第一区域面在所述第三方向上的端部相比延伸至外侧。由此，第三方向上的刚性平衡容易一致。(3)作为本发明的方式之一的液滴喷射头，也可以是，所述延伸部，从所述第二方 向观察，设置于与所述第一区域面不重叠的位置。由此，难以妨碍振动板的变形。(4)作为本发明的方式之一的液滴喷射头，也可以是，所述第一导电层与所述第 二导电层重叠的区域，从所述第二方向观察，在所述第一区域面在所述第三方向上的从一 端到另一端的范围，以所述第一方向为对称轴对称地设置；所述延伸部，从所述第二方向观 察，在所述第一区域面在所述第三方向上的从一端到另一端的范围内，以所述第一方向为 对称轴对称地设置。由此，第三方向上的刚性平衡基本一致。(5)作为本发明的方式之一的液滴喷射头，也可以是，所述第二导电层与共用电极 电连接；所述延伸部中的至少一部分，在延伸终点处与所述共用电极电连接。由此，能够降低第二导电层与共用电极之间的电阻值。(6)作为本发明的方式之一的液滴喷射头，也可以是，从所述第二方向观察，在相 邻的所述第一区域面之间的区域的至少一部分，具有不存在所述压电体层的区域。由此，压电体层难以妨碍振动板的变形。(7)作为本发明的方式之一的液滴喷射装置，包括上述任意一种液滴喷射头。根据本发明，由于包括第三方向上的刚性平衡的调整容易的液滴喷射头，所以能 够实现耐久性提高了的液滴喷射头。


图1是示意性地表示本实施方式的液滴喷射头的分解立体图。图2(A)是示意性地表示本实施方式的液滴喷射头的主要部分的俯视图。图2(B)是示意性地表示图2(A)的IIB-IIB线处的主要部分的剖视图。图2(C)是示意性地表示图2(A)的IIC-IIC线处的主要部分的剖视图。图2(D)是示意性地表示图2(A)的IID-IID线处的主要部分的剖视图。图2(E)是示意性地表示图2(A)的IIE-IIE线处的主要部分的剖视图。图2(F)是示意性地表示本实施方式的变形例的液滴喷射头的主要部分的俯视 图。图3是示意性地表示本实施方式的液滴喷射头的制造方法的剖视图。图4是示意性地表示本实施方式的液滴喷射头的制造方法的剖视图。图5是示意性地表示本实施方式的液滴喷射头的制造方法的剖视图。图6是示意性地表示本实施方式的液滴喷射头的制造方法的剖视图。图7是示意性地表示本实施方式的液滴喷射头的制造方法的剖视图。图8是示意性地表示本实施方式的液滴喷射头的制造方法的剖视图。
图9是示意性地表示本实施方式的液滴喷射头的制造方法的剖视图。图10是示意性地表示本实施方式的液滴喷射装置的立体图。符号说明1基板，10压力室基板，11压力室，Ila区域，12壁部，13供给通路，14连通通路， 15贮液室，20喷嘴板，21喷嘴孔，30振动板，31第一面，32第二面，33第一区域面，33a第一 边，33b第二边，40第一导电层，41端面，42上表面，43第一导电部，44第二导电部，45第三 导电部，50压电体层，50a蚀刻保护膜，50b压电体层，50c中间钛层，51上表面，52侧面，54 开口部，55驱动区域，55a端部，55b端部，60第二导电层，60a导电层，60b导电层，61、62端 面，63开口部，65a、65a-l、65b延伸部，67第三导电层，70第四导电层，90密封板，91密封区 域，95外部驱动电路，100压电元件，210第一方向，220第二方向，230第三方向，300液滴喷 射头，1000液滴喷射装置，1010驱动部，1020装置主体，1021托盘，1022排出口，1030头单 元，1031墨盒，1032滑架，1041滑架电动机，1042往复运动机构，1043同步带，1044滑架导 轴，1050送纸部，1051送纸电动机，1052送纸滚轴，1060控制部，1070操作面板。
具体实施例方式以下，使用附图对本发明的优选的实施方式详细地进行说明。另外，以下说明的实 施方式，并不是不当地限定权利要求所记载的本发明的内容的实施方式。另外，以下说明的 结构的全部不一定是本发明的必要构成要件。1.液滴喷射头1-1.结构以下，参照附图对本实施方式的液滴喷射头的结构进行说明。另外，在本实施方式的记载中，“上方”这一表述，用作为例如“在特定的部件(以 下称为“A”)的“上方”形成其他特定的部件(以下称为“B”)”等。在本实施方式的记载 中，在该例那样的情况下，设定为包括在A上直接形成B那样的情况和在A上隔着其他部件 形成B那样的情况而使用“上方”这一表述。同样地，“下方”这一表述，设定为包括在A下 直接形成B那样的情况和在A下隔着其他部件形成B那样的情况。图1是本实施方式的液滴喷射头300的分解立体图。如图1所示，本实施方式的液滴喷射头300包括具有压力室11的压力室基板10 ； 在压力室基板10的上方形成的振动板30 ；在振动板30的上方形成的压电元件100 ；在压力 室基板10的下方形成的喷嘴板20 ；和密封压电元件100的密封板90。在以下的说明中，将并列设置压力室11的方向设定为第一方向210、将与第一方 向210正交且是振动板30的第一面31的法线方向的方向设定为第二方向220、将与第一方 向210以及第二方向220正交的方向设定为第三方向230，“上方”以及“下方”的表述，作 为以第二方向220为上下方向的表述而使用。压力室基板10，如图1所示，具有与喷嘴孔21连通的压力室11。在压力室基板10 上，在第一方向210上并列设置有多个压力室11。如图1所示，压力室基板10具有构成压 力室11的侧壁的壁部12。另外，压力室基板10可以具有经由供给通路13以及连通通路14 而与压力室11连通的贮液室15。在贮液室15，可以形成未图示的贯通孔，可以通过该贯通 孔从外部对贮液室15内供给液体等(不仅包括液体，也包括通过溶剂和/或分散剂将各种功能性材料调整为适当的粘度而成的物质或者含有金属薄片等的物质等。以下相同)。据 此，通过对贮液室15供给液体等，能够经由供给通路13以及连通通路14对压力室11供给 液体等。压力室11的形状，不特别限定。压力室11的形状，例如从第二方向220观察，既 可以是平行四边形，也可以是矩形。压力室11的数量不特别限定，既可以设置一个，也可以 设置多个。压力室基板10的材质，不特别限定。压力室基板10，可以由例如单晶硅、镍、不 锈材料(7 f > > 7 )、不锈钢(7 f > > 7鋼)、玻璃陶瓷、各种树脂材料等形成。喷嘴板20，如图1所示，形成在压力室10的下方。喷嘴板20，是板状的部件，具有 喷嘴孔21。喷嘴孔21形成为与压力室11连通。喷嘴孔21的形状只要能够将液滴等作为 液滴排出即可，而不特别限定。通过经由喷嘴孔21，能够将压力室11内的液体等例如朝向 喷嘴板20的下方排出。另外，喷嘴孔21的数量不特别限定，既可以设置一个，也可以设置 多个。喷嘴板20的材质，不特别限定。喷嘴板20可以由单晶硅、镍、不锈材料、不锈钢、玻 璃陶瓷、各种树脂材料等形成。振动板30，如图1所示，在压力室基板10的上方形成。因而，振动板30，在压力室 11以及壁部12的上方形成。振动板30是板状的部件。振动板30具有第一面31和与该第 一面31相对(为在以第一面31为表面的情况下的背面)的第二面32，并由第一面31覆盖 压力室基板10。振动板30的结构以及材料不特别限定。例如，振动板30，可以如图1所示 由多层膜的层叠体构成。此时，振动板30，可以是包括例如氧化锆、氧化硅等的绝缘膜、镍 等的金属膜、聚酰亚胺等的高分子材料膜的多层膜的层叠体。振动板30构成振动部。换言 之，振动板30能够通过后述的压电元件100变位而振动(变形)。由此，能够使在其下方形 成的压力室11的体积变化。本实施方式的液滴喷射头300的压电元件100，如图1所示，在振动板30的第二面 32之上形成。以下，对于本实施方式的液滴喷射头300的压电元件100的详细情况进行说明。图2 (A)是为了方便而仅表示了液滴喷射头300的主要部分即压力室基板10、振动 板30以及压电元件100的俯视图。图2(B)是图2(A)所示的主要部分的IIB-IIB线剖视 图。图2(C)是图2(A)所示的主要部分的IIC-IIC线剖视图。图2(D)是图2(A)所示的主 要部分的IID-IID线剖视图。图2(E)是图2(A)所示的主要部分的IIE-IIE线剖视图。以下，说明压电元件100的结构的详细情况。如图2(A) 图2(E)所示，压电元件 100包括第一导电层40、压电体层50以及第二导电层60。 如图2 (A)以及图2 (B)所示，振动板30形成为，从第二方向220观察，在第一面31 具有覆盖压力室11的第一区域面33。在本实施方式中，如图2(A)以及图2(B)所示，从第 二方向220观察，第一区域面33与压力室11重叠。另外，如图2(A)以及图2(B)所示，第 一区域面33按每一压力室11而形成。第一导电层40以下述方式形成有多个，即从第二方向220观察，在第一方向210 上、在与第一区域面33重叠的区域内覆盖振动板30的第二面，且在第三方向230的至少一 方上延伸至与第一区域面33重叠的区域之外而覆盖振动板30的第二面。在本实施方式中，如图2(A)以及图2(C)所示，从第二方向220观察，第一导电层 40在与第一区域面33重叠的区域之外，具有第三方向230上的一个端面即端面41。端面 41是第一导电层40的第三方向230上的侧面。端面41可以是锥形状的侧面。另外，虽然未图示，但从第二方向220观察，端面41也可以在与第一区域面33重叠的区域内。另外，在 本实施方式中，如图2 (A)以及图2 (B)所示，从第二方向220观察，第一导电层40在与第一 区域面33重叠的范围内具有第一方向210上的两端面。另外，在本实施方式中，如图2(A) 以及图2(C)所示，第一导电层40具有上表面42。第一导电层40，如图2 (A)以及图2 (C)所示，从第二方向220观察，包括在与第一 区域面33重叠的区域内形成的第一导电部43 ；以与第一区域面33重叠的区域的一个短边 即第一边33a为边界、从与第一区域面33重叠的区域内向区域外连续地延伸而成的第二导 电部44 ；和以与第一区域面33重叠的区域的另一个短边即第二边33b为边界、从与第一区 域面33重叠的区域内向区域外连续地延伸而成的第三导电部45。因而，在从第二方向220 观察、端面41形成在与第一区域面33重叠的区域外的情况下，端面41是第三导电部45的 端部。另外，在从第二方向220观察、端面41形成在与第一区域面33重叠的区域内的情况 下，端面41是第一导电部43的端部。第一导电层40，在压电元件100中构成下部电极。第一导电层40的结构以及材料，不特别限定。例如，第一导电层40可以由单层形 成。或者，第一导电层40也可以由多层膜的层叠体形成。第一导电层40，也可以是例如包 括钼(Pt)、铱(Ir)、金(Au)等中的任意一种的金属层、LaNiO3^ SrRuO3等导电性氧化物电 极。压电体层50形成为，从第二方向220观察，至少在与第一区域面33重叠的区域内 覆盖第一导电层40。在本实施方式中，如图2(A)以及图2(B)所示，压电体层50，从第二方 向220观察，在与第一区域面33重叠的区域内具有第一方向210上的两端部。S卩，压电体 层50，在第一方向210上，具有比第一导电层40的宽度宽且比第一区域面33的宽度窄的宽 度。压电体层50形成为，如图2(A)以及图2(C)所示，从第二方向220观察，在与第一区域 面33重叠的区域外，也以沿着第三方向230的方式连续地延伸并覆盖第一导电层40的第 二导电部44以及第三导电部45。虽然压电体层50的形状不特别限定，但是例如如图2(A) 以及图2(B)所示，可以在第一导电层40的上方具有上表面51，并具有与上表面51连续的 锥形状的侧面52。另外，例如如图2(A)以及图2(B)所示，从第二方向220观察，可以在相 邻的第一区域面33之间的区域的至少一部分具有不存在压电体层50的区域。压电体层50，包括具有压电特性的多晶体，能够通过对压电元件100施加电压，压 电体层50能够进行振动。压电体层50的结构以及材料，只要具有压电特性即可，而并不特 别限定。压电体层50只要由公知的压电材料形成即可，可以使用例如钛酸锆酸铅(Pb(Zr， Ti)O3)、钛酸铋钠((Bi，Na)TiO3)等。另外，压电体层50，如图2(A)以及图2(C)所示，可以在第一导电层40的第二导 电部44上，具有第二导电部44的一部分露出那样的开口部54。开口部54的位置，只要在 第二导电部44上且与后述的第二导电层60分离开即可，而并不特别限定。开口部54的形 状，只要能够使作为第二导电部的第一导电层40露出即可，而并不特别限定。关于开口部54的位置，为了确保振动板30的对称性，优选，处于第一区域面33的 外部。距第一区域面33的距离，根据所容许的布线电阻值而确定。布线层70，由于与第一导电部43以及第二导电部44不同，不是对振动板30的变 形产生影响的构成要素，所以在用于降低电阻值的厚膜化上没有限制。在需要进一步降低 电阻值的情况下，只要在制造上能够实现，以设置在第一区域面33的附近为宜。
第二导电层60形成为，从第二方向220观察，至少在与第一区域面33重叠的区域 内，在第一方向210上覆盖压电体层50而连续地形成，且以在第三方向230上与第一导电 层40的一部分重叠的方式覆盖压电体层50的至少一部分，进而，从第二方向220观察，在 相邻的第一导电层40之间的区域的至少一部分具有向第三方向230的两侧延伸的延伸部 65a、65b0在本实施方式中，如图2(A)以及图2(B)所示，第二导电层60形成为，从第二方向 220观察，在第一方向210上覆盖与第一区域面33重叠的区域中的压电体层50。另外，在 本实施方式中，如图2 (A)以及图2 (C)所示，从第二方向220观察，在与第一区域面33重叠 的区域内的第三方向230上，第二导电层60具有两个端面即端面61以及端面62。端面61 以及端面62，从第二方向220观察，以与第一导电层40的上表面42重叠的方式配置。两个 端面61以及端面62，是在第二导电层60被进行图案形成时，从第二方向220观察、在与第 一区域面33重叠的区域内形成的第三方向230上的端面。端面61是形成第一导电层40 的端面41的一侧的端面，端面62是形成开口部54的一侧的端面。另外，在本实施方式中， 如图2(A)以及图2(C)所示，从第二方向220观察，与第一区域面33重叠的区域内的第二 导电层60在第三方向230上的宽度，比第一导电层40的第一导电部43在第三方向230上 的宽度小。第二导电层60，例如如图2(A)以及图2(B)所示，可以以分别覆盖多个压电体层 50的方式在第一方向210上连续地形成。另外，如图2(A)以及图2(B)所示，第二导电层 60，能够在第一方向210上在压电体层50的一部分连续地覆盖压电体层50的上表面51以 及侧面52。如图2(A)以及图2(C)所示，可以形成有未设置第二导电层60的开口部63。端面 62可以构成开口部63的一部分。在本实施方式中，如图2(A)以及图2(C)所示，第二导电层60形成为，从第二方向 220观察，在与第一区域面33重叠的区域内，端面61和端面62与第一导电层40的上表面 42重叠。其结果，从第二方向220观察，与第一区域面33重叠的区域内的压电体层50的一 部分区域被第一导电层40的第一导电部43和第二导电层60夹持。此时，将压电体层50中 被第一导电层40和第二导电层60夹持的区域设定为驱动区域55。如图2(A)以及图2(C) 所示，驱动区域55的第三方向230上的一个端部55a的位置，能够由第二导电层60的端面 61的位置规定。另外，驱动区域55的第三方向230上的另一个端部55b的位置，能够由第 二导电层60的端面62的位置规定。即，能够将驱动区域55形成在第一导电层40的第一 导电部43的上表面42上。换言之，在第一导电层40的端面41上不形成驱动区域55。如 图2 (A)以及图2 (C)所示，第二导电层60可以形成为，从第二方向220观察，不与第一区域 面33的第一边33a重叠。在本实施方式中，如图2(A)以及图2 (E)所示，延伸部65a、65b，从第二方向220观 察，与第一区域面33在第三方向230上的端部(第一边33a以及第二边33b)相比延伸至外 侧。另外，在本实施方式中，如图2(A)以及图2(D)所示，延伸部65a、65b，从第二方向220 观察，设置在不与第一区域面33重叠的位置。另外，虽然在图2(A)以及图2(E)所示的例 子中，延伸部65a成为直至不存在压电体层50的区域内为止的长度，但也可以延伸至与压 电体层50重叠的区域。
在本实施方式中，如图2(A)以及图2(E)所示，第一导电层40与第二导电层60重 叠的区域(形成压电元件100的驱动区域55的区域)，从第二方向220观察，在第一区域面 33在第三方向230上的从一端到另一端的范围，以第一方向210为对称轴对称地设置。另 外，延伸部65a、65b，从第二方向220观察，在第一区域面33在第三方向230上的从一端到 另一端的范围内，以第一方向210为对称轴对称地设置。第二导电层60，与共用电极(未图示)电连接，延伸部65a、65b中的至少一部分可 以在延伸终点处与共用电极电连接。在图2(A)以及图2(E)所示的例子中，延伸部65b都 在延伸终点处与共用电极电连接。图2(F)是示意性地表示本实施方式的变形例的液滴喷射头的主要部分的俯视 图。在图2(F)所示的例子中，除了延伸部65b外，延伸部65a的一部分即延伸部65a-l在 延伸终点处与共用电极电连接。第二导电层60的结构以及材料，不特别限定。例如，第二导电层60可以由单层形 成。或者，第二导电层60也可以由多层膜的层叠体形成。第二导电层60，包括具有导电性 的层，在压电元件100中构成上部电极。第二导电层60，可以是例如包括钼(Pt)、铱(Ir)、 金(Au)等的金属层。虽然没有图示，但是第二导电层60可以经由布线或连续地与例如共 用电极(未图示)连接。第二导电层60，能够在第一方向210上完全覆盖包括压电体层50 的驱动区域55的部分。由此，能够保护驱动区域55的压电体层50不受大气中的水分(湿 气)等外在因素的影响。第三导电层67可以形成为，如图2(A)以及图2(C)所示，至少覆盖开口部54。另 外，第三导电层67也可以形成为，至少覆盖开口部54处的第二导电部44(第一导电层40) (未图示)。第三导电层67的结构以及材料不特别限定。第三导电层67，只要是具有导电 性的层即可，可以与第二导电层60相同。通过形成第三导电层67，能够在制造工序中保护 开口部54处的第一导电层40的第二导电部44的表面。其详细情况将在制造方法中后述。 另外，第三导电层67，由于在本实施方式中不是压电元件100的必须的结构，所以也可以在 开口部54处在第一导电层40上不形成第三导电层67(未图示)。第四导电层70形成为，如图2㈧以及图2 (C)所示，与第三导电层67电连接。即， 第四导电层70经由第二导电部44与第一导电部43电连接。第四导电层70可以形成为， 至少覆盖开口部54。第四导电层70的形状，只要至少形成在开口部54内即可，而不特别限 定。第四导电层70的结构以及材料不特别限定。例如，第四导电层70可以由单层形成。或 者，第四导电层70也可以由多层膜的层叠体形成。第四导电层70包括具有导电性的层，在 压电元件100中构成至下部电极的引线。第四导电层70，可以是包括例如金(Au)、镍-铬 合金(Ni-Cr)JS (Pt)、铱(Ir)、铜(Cu)、镍(Ni)等的金属层。第四导电层70，可以与外部 驱动电路95连接。由此，第一导电层40能够经由第四导电层70与例如外部驱动电路95 电连接。优选，第四导电层70与共用电极为相同材料。这是因为，优选在用于将第四导电 层和/或共用电极与外部驱动电路95连接的引线接合、FPC接合时，接合面为相同金属。由于第一导电层、第二导电层是对振动板30的变形产生影响的构成要素，所以为 了得到振动板30的适合的变位量以及驱动频率，对其膜厚范围产生限制，所以在以降低电 阻值为目的的厚膜化上存在限度。因此，通过将导电层70、共用电极设定为适合的材料、尺寸、膜厚，来寻求将电阻值降低至驱动时所容许的电阻值。本实施方式的液滴喷射头300，如图1所示，可以具有能够密封压电元件100的密 封板90。密封板90，具有能够将压电元件100密封在预定的空间区域的密封区域91。密封 区域91，只要是不妨碍压电元件100的振动运动的程度的空间区域即可。密封板90的结构 以及材料，不特别限定。例如，密封板90可以由例如单晶硅、镍、不锈材料、不锈钢、玻璃陶 瓷、各种树脂材料等形成。另外，液滴喷射头300，可以具有由例如各种树脂材料、各种金属 材料构成且能够收置上述的结构的壳体(未图示)。通过上述的任意的结构，都能够形成本实施方式的液滴喷射头300的结构。本实施方式的液滴喷射头300，例如具有以下的特征。根据本实施方式的液滴喷射头300，由于从第二方向220观察，在相邻的第一导电 层40之间的区域的至少一部分，具有向第三方向230的两侧延伸的延伸部65a、65b，所以第 三方向230上的刚性平衡的调整变得容易。因此，能够实现耐久性提高了的液滴喷射头。另外，延伸部65a、65b，从第二方向220观察，与第一区域面33在第三方向230上 的端部相比延伸至外侧，由此第三方向230上的刚性平衡容易一致。进而，延伸部65a、65b， 从第二方向220观察，设置在与第一区域面33不重叠的位置，由此难以妨碍振动板30的振 动。另外，通过以如图2 (A)所示夹着相邻的第二导电部44和/或第三导电部45的形 式配置延伸部65a、65b，能够发挥使相邻的上部电极固定的功能，也具有使相邻的压电体层 50的串扰减轻的效果。另外，第一导电层40与第二导电层60重叠的区域，从第二方向220观察，在第一 区域面33在第三方向230上的从一端到另一端的范围，以第一方向210为对称轴对称地设 置，延伸部65a、65b，从第二方向220观察，在第一区域面33在第三方向230上的从一端到 另一端的范围内，以第一方向210为对称轴对称地设置，由此使第三方向230上的刚性平衡
基本一致。进而，第二导电层60，与共用电极电连接，延伸部65a、65b中的至少一部分，在延 伸终点处与共用电极电连接，由此能够降低第二导电层60与共用电极之间的电阻值。另外，虽然作为液滴喷射头以排出墨的喷墨式记录头为一例进行了说明，但本发 明以使用了压电元件的所有液滴喷射头以及液滴喷射装置为对象。作为液滴喷射头，能够 举出例如在打印机等图像记录装置中使用的记录头、在液晶显示器等滤色器的制造中使用 的色材喷射头、在有机EL显示器、FED (面发光显示器)等的电极形成中使用的电极材料喷 射头以及在生物芯片制造中使用的生物有机物喷射头等。1-2.制造方法以下，参照附图，对本实施方式的液滴喷射头300的制造方法进行说明。图3 图10是表示本实施方式的液滴喷射头300的制造方法的剖视图。本实施方式的液滴喷射头的制造方法，根据为了形成压力室基板10、喷嘴板20而 使用的材质为单晶硅等的情况和材质为不锈钢等的情况而不同。以下，以使用单晶硅的情 况下的液滴喷射头的制造方法为一例进行说明。因此，本实施方式的液滴喷射头的制造方 法，并不特别限定于以下的制造方法，在使用镍、不锈钢、不锈材料等作为材料的情况下，也 可以包括公知的电铸法等工序。另外，各工序的先后并不限定于以下记载的制造方法。
10
首先，如图3(A)所示，在所准备的由单晶硅构成的基板1上，形成振动板30。如 图3(A)所示，在后述的制造工序中，将形成基板1的压力室11的区域设定为区域11a。振 动板30，通过公知的成膜技术来形成。如图3(A)所示，例如，振动板30，可以在通过溅射法 等形成了构成弹性板的弹性层30a之后，通过溅射法等在弹性层30a上形成绝缘层30b。例 如，弹性层30a可以使用氧化锆，绝缘层30b可以使用氧化硅。这里，将振动板30的基板1 侧的面设定为第一面31，将第一面31的背面设定为第二面，从第二方向220观察，在第一面 31中，将与区域Ila重叠的区域设定为第一区域面33。在形成了振动板30之后，如图3(B)所示，在振动板30的第二面32上形成了导 电层之后，通过蚀刻进行图案形成而形成第一导电层40。这里，第一导电层40被图案形成 为，从第二方向220观察，以在第一方向210上与区域Ila重叠的方式覆盖振动板30的第 二面，且在第三方向230的至少一方上延伸至与区域Ila重叠的区域之外而覆盖振动板30 的第二面。在对第一导电层40进行图案形成时，如图3(B)所示，第三方向230上的一个端面 41被形成为具有锥形状的侧面。由此，形成端面41。另外，在对第一导电层40进行图案形 成之后，也同时形成上表面42。端面41的位置，从第二方向220观察，既可以在与第一区域 面33重叠的区域之外，也可以虽然未图示，但在与第一区域面33重叠的区域内。这里，可以将第一导电层40中的从第二方向220观察形成在与第一区域面33重 叠的区域内的部分设定为第一导电部43，将作为形成在与第一区域面33重叠的区域之外、 从与第一区域面33重叠的区域的第一边33a延伸而形成的部分设定为第二导电部44。另 外，在端面41从第二方向220观察形成在与第一区域面33重叠的区域之外的情况下，将以 从与第一区域面33重叠的区域的第二边33b延伸的方式形成的部分设定为第三导电部45。另外，第一导电层40的详细结构，由于前面进行了描述，所以省略。第一导电层40 可以通过公知的成膜技术来形成。例如，可以通过利用溅射法等层叠钼、铱等而形成导电层 (未图示)，通过将导电层蚀刻为预定的形状而形成第一导电层40。这里，如图3(C)所示，可以在通过蚀刻对用于形成第一导电层40的导电层进行图 案形成之前，在该导电层上形成蚀刻保护膜50a。蚀刻保护膜50a是由与后述的压电体层 50相同的压电材料形成的压电体。蚀刻保护膜50a，可以至少形成在形成有要被图案形成 为期望的形状的第一导电层40的区域。由此，在对第一导电层40进行图案形成的蚀刻工 序中，能够保护第一导电层40的表面不受由所使用的蚀刻剂所导致的化学损伤。接下来，如图4(A)所示，以覆盖第一导电层40的方式形成压电体层50b。通过对 压电体层50b进行图案形成，而形成压电体层50。详细情况后面描述。压电体层50b可以 通过公知的成膜技术来形成。例如可以在振动板30的第二面上涂敷作为公知的压电材料 的前驱体并进行加热处理，而形成压电体层50b。作为所使用的前驱体，只要是在通过加热 处理而烧制之后、被进行极化处理而产生了压电特性的物质即可，而并不特别限定，例如可 以使用钛酸锆酸铅等前驱体。另外，在形成有蚀刻保护膜50a的情况下，由于蚀刻保护膜 50a由与压电体层50b(压电体层50)相同的压电材料形成，所以在烧制之后，蚀刻保护膜 50a能够与压电体层50b —体化。这里，例如在通过钛酸锆酸铅形成压电体层50b (压电体层50)的情况下，如图 4(B)所示，可以在将包括钛的中间钛层50c形成在振动板30的第二面上的整个表面之后，涂敷作为压电材料的前驱体。由此，在通过对前驱体进行加热处理而使压电体层50b晶体 成长时，能够将使该前驱体晶体成长的界面统一于中间钛层50c。换言之，能够消除在振动 板30上进行晶体成长的压电体层50b。由此，能够提高压电体层50b的晶体成长的控制性， 压电体层50b能够成为取向性更高的压电体晶体。另外，中间钛层50c，能够在加热处理时 进入压电体层50b的晶体内。接下来，如图5(A)所示，可以在通过蚀刻将压电体层50b图案形成为期望的形状 之前，以覆盖压电体层50b的方式形成具有导电性的掩模层60a。掩模层60a是由与后述的 导电层60b相同的材料形成的金属层。如图5(B)所示，在形成掩模层60a之后，通过蚀刻 对压电体层50b进行图案形成，将压电体层50图案形成为期望的形状。这里，通过形成掩 模层60a，由于掩模层60a在蚀刻工序中作为硬掩模发挥作用，所以如图5(B)所示，能够在 压电体层50上容易形成锥形状的侧面52。另外，压电体层50的详细结构，由于前面进行了 描述，所以省略。如图5(C)所示，在对压电体层50进行蚀刻时，在第一导电层40的第二导电部44 上，同时形成使第一导电层40露出的开口部54。开口部54，处于第二导电部44上，形成为 与第二导电层60分离。接下来，如图6所示，以覆盖压电体层50以及开口部54的方式形成导电层60b。 因此，导电层60b通过与第二导电层60相同的材料形成。导电层60b，可以通过公知的成膜 技术来形成。例如，可以通过利用溅射法等层叠钼、铱等来形成导电层60b。在形成了掩模 层60a的情况下，由于掩模层60a使用与导电层60b相同的材料，所以掩模层60a能够与导 电层60b —体化。接下来，如图7所示，通过蚀刻将导电层60b图案形成为期望的形状，形成第二导 电层60。在对导电层60b进行图案形成的工序中，如图7所示，导电层60b被图案形成为， 以从第二方向220观察，至少在与第一区域面33重叠的区域内，在第一方向210上与第一 导电层40重叠，且在第三方向230上与第一导电层40的一部分重叠的方式，覆盖压电体层 50的至少一部分。另外，在对导电层60b进行图案形成的工序中，导电层60b被图案形成 为，从第二方向220观察与多个第一导电层40重叠。进而，在对导电层60b进行图案形成 的工序中，导电层60b被图案形成为，如图2 (A)以及图2 (E)所示，从第二方向220观察，第 二导电层60在相邻的第一导电层40之间的区域的至少一部分具有向第三方向230的两侧 延伸的延伸部65a、65b。另外，第二导电层60，以分别覆盖多个压电体层50的方式连续地形成。由此，在第 二导电层60经由例如未图示的布线等与共用电极连接的情况下，能够将第二导电层60作 为压电元件100的共用的上部电极而利用。另外，第二导电层60的详细结构，由于前面进 行了描述，所以省略。如上所述，通过对第二导电层60进行图案形成，能够根据端面61和 端面62的配置，将压电体层50的驱动区域55规定于第一导电层40的上表面42。另外，在对第二导电层60进行图案形成的工序中，如图7所示，可以以至少覆盖开 口部54的方式对导电层60b进行图案形成。即，可以通过不除去形成在开口部54的上方 的导电层60b，来形成第三导电层67。由此，在涂敷了例如抗蚀剂之后，进行曝光处理和显 影处理而形成抗蚀剂膜，以抗蚀剂膜作为掩模而进行蚀刻的情况下，使用有机碱显影液、有 机剥离液、清洗液等。因此，通过不除去形成在开口部54的上方的导电层60b(换言之，通过形成第三导电层67)，能够消除开口部54内的第一导电层40的表面被过蚀刻的可能性。 另外，能够防止下述情况在蚀刻之后，开口部54内的第一导电层40的露出部分暴露于有 机剥离剂、清洗液等中而受到化学损伤。另外，在本实施方式的制造方法中，第三导电层67 不是必须的结构，也可以除去开口部54处的导电层60b而不形成第三导电层67。接下来，如图8所示，以至少覆盖开口部54的方式形成第四导电层70。在形成有 第三导电层67的情况下，第四导电层70只要形成为与第三导电层67电连接即可。第四导 电层70，可以通过公知的成膜技术来形成。例如，可以通过利用溅射法等层叠金、镍铬合金 等而形成导电层(未图示)，通过将该导电层蚀刻为预定的形状，来形成第四导电层70。第 四导电层70，可以与未图示的外部驱动电路连接。如图9(A)所示，从压电元件100的上方搭载形成有密封区域91的密封板90。这 里，压电元件100能够被密封于密封区域91内。密封板90，可以通过例如粘接剂密封压电 元件100。接下来，如图9(B)所示，将基板1减薄到预定的厚度，并划分压力室11等。例 如，对于具有预定的厚度的基板1，在与形成有振动板30的面相反的面以被图案形成为期 望的形状的方式形成掩模(未图示)，并进行蚀刻处理，由此形成压力室11，并划分壁部12、 供给通路13、连通通路14以及贮液室15 (未图示)。通过以上，能够形成在振动板30的下 方具有压力室11的压力室基板10。在形成了压力室基板11之后，如图9(C)所示，通过例 如粘接剂等将具有喷嘴孔21的喷嘴板20接合于预定的位置。由此，喷嘴孔21与压力室11 连通。通过以上的任意的方法，都能够制造液滴喷射头300。另外，如前所述，液滴喷射 头300的制造方法，不限定于上述的制造方法，而也可以使用电铸法等一体形成压力室基 板10以及喷嘴板20。2.液滴喷射装置接下来，对于本实施方式的液滴喷射装置进行说明。本实施方式的液滴喷射装置， 具有本发明的液滴喷射头。这里，对于本实施方式的液滴喷射装置1000是喷墨打印机的情 况进行说明。图10是示意性地表示本实施方式的液滴喷射装置1000的立体图。液滴喷射装置1000包括头单元1030、驱动部1010和控制部1060。另外，液滴喷 射装置1000能够包括装置主体1020、送纸部1050、设置记录用纸P的托盘1021、排出记 录用纸P的排出口 1022和配置在装置主体1020的上表面的操作面板1070。头单元1030，具有例如由上述的液滴喷射头300构成的喷墨式记录头(以下简称 为“头”)。头单元1030进一步具有对头供给墨的墨盒1031和搭载有头以及墨盒1031的 输送部(滑架)1032。驱动部1010能够使头单元1030往复运动。驱动部1010具有成为头单元1030 的驱动源的滑架电动机1041 ；和承受滑架电动机1041的旋转而使头单元1030往复运动的 往复运动机构1042。往复运动机构1042具有两端被支撑于框架(未图示)的滑架导轴1044 ；和与滑 架导轴1044平行地延伸的同步带1043。滑架导轴1044边使滑架1032能够自由地往复运 动，边支撑滑架1032。进而，滑架1032，被固定于同步带1043的一部分。若通过滑架电动 机1041的工作，使同步带1043运行，则受滑架导轴1044引导，头单元1030往复运动。在 该往复运动时，从头排出适当的墨，进行对记录用纸P的印刷。
控制部1060，能够控制头单元1030、驱动部1010以及送纸部1050。送纸部1050，能够将记录用纸P从托架1021向头单元1030侧送入。送纸部1050 具有成为其驱动源的送纸电动机1051 ；和通过送纸电动机1051的工作而旋转的送纸滚轴 1052。送纸滚轴1052具有夹着记录用纸P的输送路径而上下相对的从动滚轴1052a和驱 动滚轴1052b。驱动滚轴1052b连接于送纸电动机1051。若通过控制部1060驱动送纸部 1050，则输送记录用纸P，使其通过头单元1030的下方。头单元1030、驱动部1010、控制部1060以及送纸部1050设置在装置主体1020的内部。在液滴喷射装置1000中，能够具有耐久性提高了的液滴喷射头300。因此，能够得 到耐久性提高了的液滴喷射装置1000。另外，在上述的例子中，对于液滴喷射装置1000是喷墨打印机的情况进行了说 明，但是本发明的打印机也能够作为工业的液滴喷射装置来使用。作为此情况下被排出的 液体(液状材料)，能够使用通过溶剂和/或分散剂将各种功能性材料调整为适当的粘度而 成的物质或者含有金属薄片等的物质等。如上所述，对本发明的实施方式详细地进行了说明，但是本领域技术人员将能够 容易理解可以实现实质上不脱离本发明的新事项以及效果的多种变形。因此，这样的变形 例全部包含在本发明的范围内。
权利要求
1.一种液滴喷射头，包括压力室基板，其设置有与喷嘴孔连通的压力室；振动板，其具有第一面和与该第一面相对的第二面，并用所述第一面覆盖所述压力室；第一导电层； 压电体层；以及 第二导电层，其中，在所述压力室基板，在第一方向上并列设置有多个所述压力室； 所述振动板形成为，从与所述第一方向正交且成为所述第一面的法线方向的第二方向 观察，在所述第一面具有覆盖所述压力室的第一区域面；所述第一导电层以下述方式形成有多个，S卩从所述第二方向观察，在所述第一方向 上、在与所述第一区域面重叠的区域内覆盖所述振动板的所述第二面，且在所述第一方向 以及与所述第二方向正交的第三方向的至少一方上延伸至与所述第一区域面重叠的区域 之外而覆盖所述振动板的所述第二面；所述压电体层形成为，从所述第二方向观察，至少在与所述第一区域面重叠的区域内 覆盖所述第一导电层；所述第二导电层形成为，从所述第二方向观察，至少在与所述第一区域面重叠的区域 内，在所述第一方向上覆盖所述压电体层而连续地形成，且以在所述第三方向上与所述第 一导电层的一部分重叠的方式覆盖所述压电体层的至少一部分；进而所述第二导电层，从所述第二方向观察，在相邻的所述第一导电层之间的区域的至少 一部分，具有向所述第三方向的两侧延伸的延伸部。
2.根据权利要求1所述的液滴喷射头，其中所述延伸部，从所述第二方向观察，与所述第一区域面在所述第三方向上的端部相比 延伸至外侧。
3.根据权利要求1或2所述的液滴喷射头，其中所述延伸部，从所述第二方向观察，设置于与所述第一区域面不重叠的位置。
4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的液滴喷射头，其中所述第一导电层与所述第二导电层重叠的区域，从所述第二方向观察，在所述第一区 域面在所述第三方向上的从一端到另一端的范围，以所述第一方向为对称轴对称地设置；所述延伸部，从所述第二方向观察，在所述第一区域面在所述第三方向上的从一端到 另一端的范围内，以所述第一方向为对称轴对称地设置。
5.根据权利要求1至4中的任意一项所述的液滴喷射头，其中 所述第二导电层与共用电极电连接；所述延伸部中的至少一部分，在延伸终点处与所述共用电极电连接。
6.根据权利要求1至5中的任意一项所述的液滴喷射头，其中从所述第二方向观察，在相邻的所述第一区域面之间的区域的至少一部分，具有不存 在所述压电体层的区域。
7.一种液滴喷射装置，包括权利要求1至6中的任意一项所述的液滴喷射头。
全文摘要
本发明提供耐久性提高了的液滴喷射头以及液滴喷射装置。该液滴喷射头包括压力室基板(10)，其设置有与喷嘴孔(12)连通的压力室(11)；振动板(30)，其具有第一面(31)和与第一面相对的第二面，用第一面覆盖压力室(11)；第一导电层(40)；压电体层(50)；第二导电层(60)，第二导电层形成为，从第二方向(220)观察，至少在与第一区域面(33)重叠的区域内，在第一方向(210)上覆盖压电体层而连续地形成，且以在第三方向(230)上与第一导电层的一部分重叠的方式覆盖压电体层的至少一部分，进而从第二方向观察，在相邻的第一导电层之间的区域的至少一部分具有向第三方向的两侧延伸的延伸部(65a、65b)。
文档编号B41J2/175GK102069640SQ20101051
公开日2011年5月25日 申请日期2010年10月15日 优先权日2009年10月16日
发明者平井荣树 申请人:精工爱普生株式会社