CN102310638B - 液滴排出头及液滴排出装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供耐久性提高了的液滴排出头及液滴排出装置。该液滴排出头具备：压力室基板(10)，其设置有多个分别连通于喷嘴孔(21)的压力室(11)；压电元件(100)，其包含在压力室基板的上方依次设置的第一导电层(40)、压电体层(50)及第二导电层(60)；俯视具有重叠区域(143)，其是压力室、第一导电层、压电体层及第二导电层相重叠的区域；第二导电层俯视与多个压力室重叠而连续地设置；第一导电层在重叠区域以第一方向(210)为较长方向、以与第一方向正交的第二方向(220)为较短方向，按每一重叠区域而设置，且在重叠区域的至少一个第一方向的端侧，具有端部区域(141)；端部区域，越朝向第一方向的端缘，其第二方向的宽度越变窄。

Description

液滴排出头及液滴排出装置
技术领域
本发明涉及液滴排出头及液滴排出装置。
背景技术
在例如喷墨打印机等液滴排出装置中，已知为了排出墨等的液滴而具备压电元件的液滴排出头。这样的液滴排出头，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排出。在这样的液滴排出头中，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，在驱动专利文献1所示那样的压电元件的情况下，压电元件的压电体层，在有源区域的边界的内侧由于被施加电场，所以将作为压电体而产生变位，在外侧由于不被施加电场，所以不作为压电体而产生变位，所述有源区域以通过上部电极和下部电极夹持压电体层而重叠的区域被定义。因此，存在着以下问题：在有源区域的边界附近会产生局部的变形的集中，压电体层容易产生裂纹。
发明内容
本发明是鉴于以上的问题而提出的，根据本发明的几种方式，能够提供通过抑制裂纹产生而耐久性提高了的液滴排出头及液滴排出装置。
(1)本发明所涉及的液滴排出头，具备：压力室基板，其设置有多个分别连通于喷嘴孔的压力室；以及压电元件，其包含在前述压力室基板的上方依次设置的第一导电层、压电体层以及第二导电层；其中，俯视具有重叠区域，该重叠区域是前述压力室、前述第一导电层、前述压电体层以及前述第二导电层相重叠的区域；前述第二导电层，俯视与多个前述压力室重叠而连续地设置；前述第一导电层，在前述重叠区域，以第一方向为较长方向，以与前述第一方向正交的第二方向为较短方向，按每一前述重叠区域而设置，并且在前述重叠区域的至少一个前述第一方向的端侧，具有端部区域；前述端部区域，越朝向前述第一方向的端缘，其前述第二方向的宽度越变窄。
在本发明中，“上方”这一表述，用于例如“在特定的部件(以下称为“A”)的“上方”形成另一特定的部件(以下称为“B”)”等。在本实施方式所涉及的记载中，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
另外，在本发明中，“俯视”的情况，指从与压力室基板垂直的方向进行观察的情况。
根据本发明，由于第一导电层的端部区域越朝向第一方向的端缘，其第二方向的宽度越变窄，所以能够在重叠区域的边界附近缓和局部的变形的集中。因而，能够实现耐久性提高了的液滴排出头。
(2)该液滴排出头，其前述端部区域，也可以越朝向前述第一方向的端缘，其前述第二方向的宽度越从两侧变窄。
由此，能够在重叠区域的边界附近进一步缓和局部的变形的集中。因而，能够实现耐久性提高了的液滴排出头。
(3)该液滴排出头，其前述第一导电层，也可以在前述重叠区域的前述第一方向的两端侧具有前述端部区域。
由此，能够在重叠区域的边界附近的两端缓和局部的变形的集中。另外，容易使重叠区域的两端处的应力平衡协调。因而，能够实现耐久性提高了的液滴排出头。
(4)该液滴排出头，其前述第一导电层，也可以以俯视前述重叠区域的形状成为线对称的方式设置。
由此，容易使重叠区域的两端处的应力平衡进一步协调。因而，能够实现耐久性提高了的液滴排出头。
(5)该液滴排出头，其前述第二导电层，也可以在前述重叠区域，具有在前述第一方向的一方和另一方两个端部。
由此，容易使重叠区域的两端处的刚性平衡协调。另外，在制造过程中，容易控制压电体层的结晶成长，使压电体层的强度稳定。因而，能够实现耐久性提高了的液滴排出头。
(6)该液滴排出头，其前述第二导电层也可以具有延伸部，该延伸部俯视从被相邻的前述重叠区域所夹持的区域的至少一部分向前述第一方向的两侧延伸。
由此，容易使重叠区域的两端处的刚性平衡进一步协调。因而，能够实现耐久性提高了的液滴排出头。
(7)该液滴排出头，也可以包括：设置于前述第二导电层上的第一固体层及第二固体层；其中，前述第一固体层，以俯视在前述重叠区域的前述第一方向的一端侧与前述重叠区域重叠的方式设置；前述第二固体层，以俯视在前述重叠区域的前述第一方向的另一端侧与前述重叠区域重叠的方式设置。
由此，能够抑制压电元件的变位量。因而，能够实现耐久性提高了的液滴排出头。
(8)本发明所涉及的液滴排出装置，包括上述任意一种液滴排出头。
根据本发明，由于包括耐久性提高了的液滴排出头，所以能够实现耐久性提高了的液滴排出装置。
附图说明
图1是第一实施方式所涉及的液滴排出头300的分解立体图。
图2(A)是示意性地表示第一实施方式所涉及的液滴排出头300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面图。
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面图。
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面图。
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面图。
图3是第二实施方式所涉及的液滴排出头302的分解立体图。
图4(A)是示意性地表示第二实施方式所涉及的液滴排出头302的主要部分的俯视图。
图4(B)是示意性地表示图4(A)的IVB-IVB线处的主要部分的剖面图。
图4(C)是示意性地表示图4(A)的IVC-IVC线处的主要部分的剖面图。
图5是示意性地表示变形例所涉及的液滴排出头的主要部分的俯视图。
图6是用于说明第二实施方式所涉及的液滴排出头302的制造方法的剖面图。
图7是用于说明第二实施方式所涉及的液滴排出头302的制造方法的剖面图。
图8是用于说明第二实施方式所涉及的液滴排出头302的制造方法的剖面图。
图9是用于说明第二实施方式所涉及的液滴排出头302的制造方法的剖面图。
图10是用于说明第二实施方式所涉及的液滴排出头302的制造方法的剖面图。
图11是用于说明第二实施方式所涉及的液滴排出头302的制造方法的剖面图。
图12是示意性地表示本实施方式所涉及的液滴排出装置1000的立体图。
符号说明
1基板，10压力室基板，11压力室，11a第1边，11b第二边，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，30a弹性层，30b绝缘层，31第一面，32第二面，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，60第二导电层，60a掩膜层，60b导电层，61、62端部，63开口部，65a、65b延伸部，67第三导电层，70第四导电层，71第一固体层，72第二固体层，90密封板，95外部驱动电路，100压电元件，111区域，141端部区域，143重叠区域，143a、143b端部，151第一区域，152第二区域，210第一方向，220第二方向，230第三方向，300、302液滴排出头，1000液滴排出装置，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.液滴排出头
1-1.第一实施方式所涉及的液滴排出头的结构
以下，参照附图对第一实施方式所涉及的液滴排出头的结构进行说明。图1是第一实施方式所涉及的液滴排出头300的分解立体图。
第一实施方式所涉及的液滴排出头300包括：压力室基板10和压电元件100，所述压力室基板10设置有多个与喷嘴孔21分别连通的压力室11。在图1所示的例子中，液滴排出头300包括压力室基板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，将作为后述的第一导电层40的较长方向的方向设定为第一方向210，将与第一方向210正交且作为第一导电层40的较短方向的方向设定为第二方向220，将振动板30的第一面31的法线方向设定为第三方向230，所述法线方向与第一方向210及第二方向220正交，“上方”以及“下方”的表述，作为以第三方向230为上下方向的表述而使用。另外，“俯视”的表述，设定为“从与压力室基板10垂直的方向观察的情况”的表述，在以下的说明中，作为与“从第三方向230观察的情况”相同情况的表述而使用。
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，在第三方向230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也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，例如从第三方向230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，例如可以包含例如单晶硅、镍、不锈材料(ステンレス)、不锈钢(ステンレス鋼)、玻璃陶瓷、氧化锆、各种树脂材料等。
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体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例如可以包含单晶硅、镍、不锈材料、不锈钢、玻璃陶瓷、各种树脂材料等。
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形成。此时，振动板30，可以是包括例如氧化锆和/或氧化硅等的绝缘膜、镍等的金属膜、聚酰亚胺等的高分子材料膜的多个膜的层叠体。另外，后述的压电元件100的第一导电层40也可以兼做振动板30。振动板30构成振动部。换言之，其能够通过后述的压电元件100进行变位而振动(变形)。由此，能够使在其下方形成的压力室11的体积变化。
第一实施方式所涉及的液滴排出头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，对于第一实施方式所涉及的液滴排出头300的压电元件100的详情进行说明。
图2(A)是仅示意性地表示了第一实施方式所涉及的液滴排出头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线剖面图。图2(C)是图2(A)所示的主要部分的IIC-IIC线剖面图。图2(D)是图2(A)所示的主要部分的IID-IID线剖面图。图2(E)是图2(A)所示的主要部分的IIE-IIE线剖面图。
以下对压电元件100的结构的详情进行说明。如图2(A)～图2(E)所示，压电元件100包括在压力室基板10的上方依次设置的第一导电层40、压电体层50以及第二导电层60。
如图2(A)～图2(C)所示，压电元件100俯视具有压力室11、第一导电层40、压电体层50以及第二导电层60相重叠的重叠区域143。
第一导电层40，在重叠区域143，以第一方向210为较长方向，以与第一方向210正交的第二方向220为较短方向，按每一重叠区域143而设置。在图2(A)～图2(C)所示的例子中，第一导电层40，从第三方向230观察，以下述方式按每一压力室11而设置：在第一方向210的至少一方延伸至与压力室11重叠的区域外而覆盖振动板30的第二面32，并且在第二方向220、在与压力室11重叠的区域内覆盖振动板30的第二面32。
在第一实施方式所涉及的液滴排出头300中，如图2(A)以及图2(C)所示，第一导电层40，从第三方向230观察，在与压力室11重叠的区域外，具有第一方向210上的一个端面即端面41。端面41是第一导电层40在第一方向210的侧面。端面41可以是锥形状的侧面。另外，虽然未图示，但端面41从第三方向230观察，也可以位于与压力室11重叠的区域内。另外，在第一实施方式所涉及的液滴排出头300中，如图2(A)以及图2(B)所示，第一导电层40从第三方向230观察，在与压力室11重叠的区域内具有第二方向220上的两端部。另外，在第一实施方式所涉及的液滴排出头300中，如图2(A)以及图2(C)所示，第一导电层40具有上表面42。
另外，第一导电层40，在重叠区域143的至少一个第一方向210的端侧，具有端部区域141。端部区域141越朝向第一方向210的端缘，其第二方向220的宽度越变窄。端部区域141可以越朝向第一方向210的端缘，其第二方向220的宽度越从两侧变窄。
在第一实施方式所涉及的液滴排出头300中，如图2(A)所示，端部区域141越朝向第一方向210的端缘，其第二方向220的宽度越从两侧直线性地单调变窄。
压电元件100的压电体层50，从第三方向230观察，在重叠区域143的边界的内侧将作为压电体而产生变位，在外侧不会作为压电体而产生变位。因此，从第三方向230观察，在重叠区域143的边界附近，特别是在作为边界之角的部分，容易局部地集中大的变形。在第一实施方式所涉及的液滴排出头300中，由于从第三方向230观察，重叠区域143的边界为钝角，所以能够在重叠区域143的边界附近缓和局部的变形的集中。因而，能够实现耐久性提高了的液滴排出头。
另外，如图2(A)所示，第一导电层40，可以在重叠区域143的第一方向210的两端侧具有端部区域141。由此，在重叠区域143的边界附近的两端，能够缓和局部的变形的集中。另外，容易使重叠区域143的两端处的应力平衡协调。因而，能够实现耐久性提高了的液滴排出头。
进而，如图2(A)所示，第一导电层40，也可以以俯视重叠区域143的形状成为线对称的方式设置。由此，容易进一步使重叠区域143的两端处的应力平衡协调。因而，能够实现耐久性提高了的液滴排出头。
另外，在第一实施方式所涉及的液滴排出头300中，如图2(A)以及图2(C)所示，第一导电层40，从第三方向230观察，包括：在重叠区域143的内侧设置的第一导电部43；与第一导电部43连续地设置且在重叠区域143的第一方向210的一方外侧设置的第二导电部44；与第一导电部43连续地设置且在重叠区域143的第一方向210的另一方外侧设置的第三导电部45。
在图2(A)所示的例子中，在俯视与端部区域141相邻的第二导电部44中，具有第一区域151，该第一区域151从重叠区域143侧观察，其第二方向220的宽度与端部区域141连续地直线性地变窄，之后该第二方向220的宽度再次变宽。由此，可缓和局部的变形的集中，且容易确保第一导电层40的导电性。
另外，在图2(A)所示的例子中，在俯视与端部区域141相邻的第三导电部45中，具有第二区域152，该第二区域152从重叠区域143侧观察，其第二方向220的宽度与端部区域141连续地直线性地变窄，之后该第二方向220的宽度再次变宽。由此，可缓和局部的变形的集中，且容易与第一区域151对应地使刚性平衡协调。
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，也可以是例如包含铂(Pt)、铱(Ir)、金(Au)等中的任意一种的固体层和/或LaNiO3、SrRuO3等导电性氧化物电极。在第一导电层40与振动板30之间，也可以形成有用于提高这些层的紧密附着性的紧密附着层。紧密附着层例如可以包含钛、氧化钛、氧化锆等。
压电体层50形成为，从第三方向230观察，至少在与压力室11重叠的区域内覆盖第一导电层40。在第一实施方式所涉及的液滴排出头300中，如图2(A)以及图2(B)所示，压电体层50，从第三方向230观察，在与压力室11重叠的区域内具有第二方向220的两端部。即，压电体层50，在第二方向220，具有比第一导电层40的宽度宽且比压力室11的宽度窄的宽度。压电体层50，如图2(A)以及图2(C)所示，从第三方向230观察，在与压力室11重叠的区域外，也以沿着第一方向210的方式连续地延伸并以覆盖第一导电层40的第二导电部44以及第三导电部45的方式形成。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，从第三方向230观察，可以在被相邻的压力室11夹持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包含具有压电特性的多晶体，其能够通过在压电元件100中施加电压而进行振动。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，具有使第二导电部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，优选处于与压力室11非重叠的位置。距压力室11的距离，根据所允许的布线电阻值而确定。
第二导电层60，俯视与多个压力室11重叠而连续地设置。在第一实施方式所涉及的液滴排出头300中，如图2(A)以及图2(B)所示，第二导电层60，从第三方向230观察，至少在与压力室11重叠的区域内，在第二方向220覆盖压电体层50而连续地形成。第二导电层60，例如如图2(A)以及图2(B)所示，以分别覆盖多个压电体层50的方式在第二方向220连续地设置。此外，如图2(A)以及图2(B)所示，第二导电层60，在第一方向210，在压电体层50的一部分，能够连续覆盖压电体层50的上表面51和侧面52。
另外，第二导电层60，在重叠区域143，可以在第一方向210的一方和另一方，具有2个端部61以及62。即，第二导电层60，如图2(A)以及图2(B)所示，在重叠区域143，可以以在第一方向210与第一导电层40的一部分重叠的方式，设置为覆盖压电体层50的至少一部分。另外，在第一实施方式所涉及的液滴排出头300中，如图2(A)以及图2(C)所示，端部61以及端部62，从第三方向230观察，以与第一导电层40的上表面42重叠的方式配置。两个端部61以及端部62，从第三方向230观察，是在与压力室11重叠的区域内形成的第一方向210的端面。端部61，是形成第一导电层40的端面41的一侧的端面，端部62，是形成开口部54的一侧的端面。另外，在第一实施方式所涉及的液滴排出头300中，如图2(A)以及图2(C)所示，从第三方向230观察，与压力室11重叠的区域内的第二导电层60的第一方向210的宽度，比第一导电层40的第一导电部43的第一方向210的宽度小。另外，如图2(A)以及图2(C)所示，可以形成有不设置第二导电层60的开口部63。端部62也可以构成开口部63的一部分。
在第一实施方式所涉及的液滴排出头300中，如图2(A)以及图2(C)所示，第二导电层60形成为，从第三方向230观察，在与压力室11重叠的区域内，端部61和端部62与第一导电层40的上表面42重叠。如图2(A)以及图2(C)所示，重叠区域143的第一方向210的一个端部143a的位置，能够由第二导电层60的端部61的位置规定。此外，重叠区域143的第一方向210的另一个端部143b的位置，能够由第二导电层60的端部62的位置规定。即，能够在第一导电层40的第一导电部43的上表面42上形成重叠区域143。换言之，在第一导电层40的端面41上不形成重叠区域143。
这样，第二导电层60，在重叠区域143，在第一方向210的一方和另一方，具有两个端部61以及62，由此容易使重叠区域143的两端的刚性平衡协调。另外，由于在作为重叠区域143的压电体层50的下方存在第一导电层40，所以在制造过程中，容易控制压电体层50的结晶成长，使压电体层50的强度稳定。因而，能够实现耐久性提高了的液滴排出头。
进而，第二导电层60也可以具有延伸部65a以及65b，该延伸部65a以及65b从第三方向230观察，从被相邻的重叠区域143所夹持的区域的至少一部分向第一方向210的两侧延伸。由此，进一步容易使重叠区域143的两端的刚性平衡协调。因而，能够实现耐久性提高了的液滴排出头。
在第一实施方式所涉及的液滴排出头300中，如图2(A)以及图2(E)所示，延伸部65a、65b，从第三方向230观察，与压力室11的第一方向210的端部(第一边11a以及第二边11b)相比延伸至外侧。由此，进一步容易使第一方向210的刚性平衡协调。另外，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，但是也可以延伸到与压电体层50重叠的区域。
另外，在第一实施方式所涉及的液滴排出头300中，如图2(A)以及图2(D)所示，延伸部65a、65b，从第三方向230观察，被设置于与压力室11不重叠的位置。由此，延伸部65a、65b难以妨碍振动板30的振动。
此外，在第一实施方式所涉及的液滴排出头300中，如图2(A)以及图2(E)所示，延伸部65a、65b，从第三方向230观察，在从压力室11在第一方向210的一端到另一端的范围内，以第二方向220为对称轴线对称地设置。由此，由于第一方向210的刚性平衡基本协调，所以能够实现耐久性提高了的液滴排出头。
第二导电层60，可以与共用电极(未图示)电连接，延伸部65a、65b之中至少一部分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。此外，在图2(A)以及图2(E)所示的例子中，作为延伸部65a的一部分的延伸部65a-1在延伸终点处与共用电极电连接。第二导电层60，通过与共用电极电连接，延伸部65a、65b之中至少一部分在延伸终点处与共用电极电连接，能够降低第二导电层60与共用电极之间的电阻值。
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也可以由多个膜的层叠体形成。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，可以是例如包括铂(Pt)、铱(Ir)、金(Au)等的固体层。第二导电层60，能够在第一方向210完全覆盖包括压电体层50的重叠区域143的部分。由此，能够保护重叠区域143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，也可以与第二导电层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。其详情将在制造方法中后述。另外，第三导电层67，由于在第一实施方式中不是压电元件100的必须的构成，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2(A)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也可以由多个膜的层叠体形成。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)、铂(Pt)、铱(Ir)、铜(Cu)、镍(Ni)等的固体层。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。
第一实施方式所涉及的液滴排出头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，液滴排出头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)。
1-2.第二实施方式所涉及的结构
图3是第二实施方式所涉及的液滴排出头302的分解立体图。另外，图4(A)是仅示意性地表示作为第二实施方式所涉及的液滴排出头302的主要部分的压力室基板10、振动板30以及压电元件100的俯视图。图4(B)是图4(A)所示的主要部分的IIC-IIC线剖面图。图4(C)是图4(A)所示的主要部分的IIE-IIE线剖面图。另外，图2(B)以及图2(D)所示的结构，与上述的第一实施方式所涉及的液滴排出头300相同，从而省略其详细的说明。
如图3、图4(A)、图4(B)以及图4(C)所示，第二实施方式所涉及的液滴排出头302包括在第二导电层60上设置的第一固体层71以及第二固体层72。第一固体层71，以俯视在重叠区域143的第一方向210的一端侧与重叠区域143重叠的方式设置，第二固体层72，以俯视在重叠区域143的第一方向210的另一端侧与重叠区域143重叠的方式设置。
这样，通过具有第一固体层71以及第二固体层72，能够抑制压电元件100的变位量。因而，能够实现耐久性提高了的液滴排出头。
另外，第一固体层71以及第二固体层72，也可以分别以与端部区域141的至少一部分重叠的方式设置。在图3、图4(A)、图4(B)以及图4(C)所示的例子中，第一固体层71以及第二固体层72分别以与端部区域141整体重叠的方式设置。通过具有这样的固体层71以及72，能够实现耐久性进一步提高了的液滴排出头。
第一固体层71以及第二固体层72的结构以及材料不特别限定。例如，第一固体层71以及第二固体层72可以由单层形成。或者，第一固体层71以及第二固体层72也可以由多个膜的层叠体形成。第一固体层71以及第二固体层72也可以包括具有导电性的层。在第一固体层71以及第二固体层72包括具有导电性的层的情况下，第一固体层71以及第二固体层72可以与第二导电层60电连接。通过第一固体层71以及第二固体层72与第二导电层60电连接，第一固体层71以及第二固体层72与第二导电层60为一体作为压电元件100的电极发挥作用。由此，能够使压电元件100的电极的电阻变小。
第一固体层71以及第二固体层72可以是包含例如金(Au)、镍-铬合金(Ni-Cr)、铂(Pt)、铱(Ir)、镍(Ni)、钨(W)、铜(Cu)等的固体层。第一固体层71以及第二固体层72，优选地，可以使用金形成。另外，第一固体层71以及第二固体层72，可以使用与第四导电层70相同的材料形成。另外，第一固体层71以及第二固体层72的膜厚，能够适宜调整。
1-3.变形例所涉及的结构
上述的第一实施方式所涉及的液滴排出头300以及第二实施方式所涉及的液滴排出头302可以进行各种变形。以下，对可以应用于第一实施方式所涉及的液滴排出头300以及第二实施方式所涉及的液滴排出头302的变形的一例进行说明。图5是示意性地表示变形例所涉及的液滴排出头的主要部分的俯视图。
在变形例所涉及的液滴排出头中，如图5所示，第一导电层40的端部区域141，越朝向第一方向210的端缘，其第二方向220的宽度越从两侧圆弧状地单调变窄。
在图5所示的变形例所涉及的液滴排出头中，由于从第三方向230观察，重叠区域143的边界为钝角，所以能够在重叠区域143的边界附近缓和局部的变形的集中。因而，能够实现耐久性提高了的液滴排出头。
另外，图5所示，第一导电层40，可以在重叠区域143的第一方向210的两端侧具有端部区域141。由此，在重叠区域143的边界附近的两端，能够缓和局部的变形的集中。另外，容易使重叠区域143的两端处的应力平衡协调。因而，能够实现耐久性提高了的液滴排出头。
进而，如图5所示，第一导电层40，也可以以重叠区域143的形状成为线对称的方式设置。由此，容易进一步使重叠区域143的两端处的应力平衡协调。因而，能够实现耐久性提高了的液滴排出头。
在图5所示的例子中，在俯视与端部区域141相邻的第二导电部44中，具有第一区域151，该第一区域151从重叠区域143侧观察，其第二方向220的宽度与端部区域141连续地曲线性(圆弧状)地变窄，之后该第二方向220的宽度再次变宽。由此，可缓和局部的变形的集中，且容易确保第一导电层40的导电性。
另外，在图5所示的例子中，在俯视与端部区域141相邻的第三导电部45中，具有第二区域152，该第二区域152从重叠区域143侧观察，其第二方向220的宽度与端部区域141连续地曲线性(圆弧状)地变窄，之后该第二方向220的宽度再次变宽。由此，可缓和局部的变形的集中，且容易与第一区域151对应地使刚性平衡协调。
另外，在上述的第一实施方式、第二实施方式以及变形例中，作为液滴排出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排出头以及液滴排出装置为对象。作为液滴排出头，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排出头、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排出头以及在生物芯片制造中使用的生物有机物排出头等。
1-4.液滴排出头的制造方法
以下，参照附图，以第二实施方式所涉及的液滴排出头302为例，对液滴排出头的制造方法进行说明。另外，关于第一实施方式所涉及的液滴排出头300以及变形例所涉及的液滴排出头，也能够用与第二实施方式所涉及的液滴排出头302同样的制造方法制造。
图6～图11是用于说明第二实施方式所涉及的液滴排出头302的制造方法的剖面图。
第二实施方式所涉及的液滴排出头302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材料等的情况而不同。以下，以使用单晶硅的情况下的液滴排出头的制造方法为一例进行说明。因此，第二实施方式所涉及的液滴排出头302的制造方法，并不特别限定于以下的制造方法，在使用镍和/或不锈钢、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。
首先，如图6(A)所示，在所准备的包含单晶硅的基板1上，形成振动板30。如图6(A)所示，在后述的制造工序中，将基板1的形成压力室11的区域设定为区域111。振动板30，通过公知的成膜技术来形成。如图6(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32。
在形成了振动板30之后，如图6(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，从第三方向230观察，在第一方向210的至少一方延伸到与区域111重叠的区域外而覆盖振动板30的第二面32，且在第二方向220在与区域111重叠的区域内覆盖振动板30的第二面32。另外，第一导电层40以按每一区域111形成的方式被进行图案形成。
在对第一导电层40进行图案形成时，如图6(B)所示，第三方向230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，既可以在与区域111重叠的区域之外，也可以虽然未图示，但在与区域111重叠的区域内。
另外，如图4(A)所示，第一导电层40被图案形成为：在与区域111、后述的压电体层50以及第二导电层60重叠的重叠区域143的至少一个第一方向210的端侧，具有越朝向第一方向210的端缘、其第二方向220的宽度越变窄的端部区域141。
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铂(Pt)、铱(Ir)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6(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是包含与后述的压电体层50相同的压电材料的压电体。蚀刻保护膜50a，可以至少形成在要被图案形成为期望的形状的第一导电层40的形成区域。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导致的化学损伤。
接下来，如图7(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。详情后面描述。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32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进行烧制之后、被进行极化处理而产生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包含与压电体层50b(压电体层50)相同的压电材料，所以在烧制之后，蚀刻保护膜50a能够与压电体层50b一体化。
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7(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32上的整个面之后，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8(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铱(Ir)、铂(Pt)、金(Au)、钯(Pd)、镍(Ni)、钨(W)等而形成掩膜层60a。如图8(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8(B)所示，能够对压电体层50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8(C)所示，在对压电体层50进行蚀刻时，在第一导电层40之中与区域111不重叠的区域，同时形成使第一导电层40露出的开口部54。开口部54，形成为与第二导电层60分离。
接下来，如图9(A)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。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铱(Ir)、铂(Pt)、金(Au)、钯(Pd)、镍(Ni)、钨(W)、铜(Cu)、银(Ag)等来形成导电层60b。
在掩模层60a与导电层60b由相同的材料形成的情况下，能够将掩模层60a与导电层60b一体化。另外，由于成膜原料为一种即可，所以能够以简单的工序形成掩模层60a和导电层60b。
在掩模层60a与导电层60b由不同的材料形成的情况下，能够以适合于承担压电体层50与第二导电层60的界面的形成的材料形成掩模层60a，以适合于承担导电性的材料形成导电层60b。
接下来，如图9(B)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9(B)所示，导电层60b被图案形成为，以从第三方向230观察，至少在与区域111重叠的区域内，在第一方向210与第一导电层40的一部分重叠，且在第二方向220与第一导电层40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，从第三方向230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4(A)以及图4(C)所示，从第三方向230观察，第二导电层60在被相邻的第一导电层40夹持的区域的至少一部分具有向第一方向210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，将对应于重叠区域143的压电体层50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9(B)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液、清洗液等而受到化学损伤。另外，在本实施方式所涉及的制造方法中，第三导电层67不是必须的构成，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10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。此时，如图10所示，在图案形成第四导电层70时，可以将第一固体层71以及第二固体层72以成为期望的配置的方式同时形成。第四导电层70、第一固体层71以及第二固体层72，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(Au)、镍铬合金(Ni-Cr)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、第一固体层71以及第二固体层72。第四导电层70，可以与未图示的外部驱动电路连接。另外，由于第一固体层71以及第二固体层72的详情上面进行了描述，所以省略详情。
如图11(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，可以例如通过粘接剂密封压电元件100。接下来，如图10(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11(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，都能够制造第二实施方式所涉及的液滴排出头302。另外，如前所述，第二实施方式所涉及的液滴排出头302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.液滴排出装置
接下来，对于本实施方式所涉及的液滴排出装置进行说明。本实施方式所涉及的液滴排出装置1000，具有第一实施方式所涉及的液滴排出头300。这里，对于本实施方式所涉及的液滴排出装置1000是喷墨打印机的情况进行说明。图12是示意性地表示本实施方式所涉及的液滴排出装置1000的立体图。
液滴排出装置1000包括头单元1030、驱动部1010和控制部1060。另外，液滴排出装置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，具有例如包括上述的液滴排出头300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：作为头单元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，从头适宜排出墨，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：作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。
在液滴排出装置1000中，能够具有耐久性提高了的第一实施方式所涉及的液滴排出头300。因此，能够得到耐久性提高了的液滴排出装置1000。
另外，也可以使用第二实施方式所涉及的液滴排出头302以及变形例所涉及的液滴排出头构成液滴排出装置1000。在该情况下，根据与上述的理由同样的理由，也能够得到耐久性提高了的液滴排出装置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，但是本发明所涉及的液滴排出装置1000也能够作为工业的液滴排出装置来使用。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合的粘度而成的物质或者含有金属薄片等的物质等。
另外，上述的实施方式以及变形例只是一例，并不限定于它们。例如可以使各实施方式以及各变形例中的多个适宜组合。
本发明不限定于上述的实施方式，而可以进一步进行各种变形。例如，本发明，包括与在实施方式中说明的结构实质上相同的结构(例如，功能、方法以及结果相同的结构，或者目的以及效果相同的结构)。另外，本发明包括置换在实施方式中说明的结构的非本质部分而得到的结构。另外，本发明包括能够产生与在实施方式中说明的结构相同的作用效果的结构或者达到相同目的的结构。另外，本发明包括在实施方式中说明的结构中添加了公知技术而得到的结构。

Claims (7)

1.一种液滴排出头，具备：
压力室基板，其设置有多个分别连通于喷嘴孔的压力室；以及
压电元件，其包含在前述压力室基板的上方依次设置的第一导电层、压电体层以及第二导电层；
其中，俯视具有重叠区域，该重叠区域是前述压力室、前述第一导电层、前述压电体层以及前述第二导电层相重叠的区域；
前述第二导电层，俯视与多个前述压力室重叠而连续地设置；
前述第一导电层，在前述重叠区域，以第一方向为较长方向，以与前述第一方向正交的第二方向为较短方向，按每一前述重叠区域而设置，并且在前述重叠区域的至少一个前述第一方向的端侧，具有端部区域；
前述端部区域，越朝向前述第一方向的端缘，其前述第二方向的宽度越变窄，
俯视所述重叠区域的边界为钝角，
前述第二导电层，在前述重叠区域，具有在前述第一方向的一方和另一方两个端部。
2.根据权利要求1所述的液滴排出头，其中：
前述端部区域，越朝向前述第一方向的端缘，其前述第二方向的宽度越从两侧变窄。
3.根据权利要求1或2所述的液滴排出头，其中：
前述第一导电层，在前述重叠区域的前述第一方向的两端侧具有前述端部区域。
4.根据权利要求1或2所述的液滴排出头，其中：
前述第一导电层，以俯视前述重叠区域的形状成为线对称的方式设置。
5.根据权利要求1所述的液滴排出头，其中：
前述第二导电层具有延伸部，该延伸部俯视从被相邻的前述重叠区域所夹持的区域的至少一部分向前述第一方向的两侧延伸。
6.根据权利要求1或2所述的液滴排出头，包括：
设置于前述第二导电层上的第一固体层及第二固体层；
其中，前述第一固体层，以俯视在前述重叠区域的前述第一方向的一端侧与前述重叠区域重叠的方式设置；
前述第二固体层，以俯视在前述重叠区域的前述第一方向的另一端侧与前述重叠区域重叠的方式设置。
7.一种液滴排出装置，包括权利要求1～6中的任意一项所述的液滴排出头。
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