CN107150502A - 压电器件、mems器件、液体喷射头以及液体喷射装置 - Google Patents

压电器件、mems器件、液体喷射头以及液体喷射装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种在实施压电体层的保护的同时抑制了位移减少的压电器件、MEMS器件、液体喷射头以及液体喷射装置。所述压电器件依次层压有压电体层(70)、第一耐湿层(201)和第二耐湿层(202)，其中，所述第一耐湿层(201)与所述第二耐湿层(202)相比柔软性较高，所述第二耐湿层(202)为与所述第一耐湿层(201)相比透湿性较低的材料。

Description

压电器件、MEMS器件、液体喷射头以及液体喷射装置
技术领域
本发明涉及一种具有压电体层的压电器件、具有压电器件的MEMS(Micro ElectroMechanical Systems，微机电系统)器件、液体喷射头以及液体喷射装置。
背景技术
作为压电器件所使用的压电元件，存在有如下的压电元件，即，通过下电极与上电极这两个电极对呈现出机电转换功能的压电材料，例如由结晶化的介电材料构成的压电体层进行夹持而被构成的压电元件。这种压电元件通常被称为挠曲振动模式的致动器装置，例如被搭载于液体喷射头等中而被使用。另外，作为液体喷射头的代表例，例如，存在有如下的喷墨式记录头等，所述喷墨式记录头利用振动板来构成与喷出墨滴的喷嘴开口连通的压力产生室的一部分，并通过压电元件使该振动板变形而对压力产生室的油墨进行加压，从而从喷嘴开口喷出墨滴。
此外，作为喷墨式记录头等所使用的压电器件，提出有一种具备由压电材料形成的压电体层和覆盖压电体层的保护膜的压电器件(例如，参照专利文献1以及2等)。
但是，当利用保护膜来覆盖压电体层时，存在保护膜阻碍压电体层的位移从而无法得到所需的位移特性的问题。
此外，当为了抑制保护膜对压电体层的位移的阻碍而减薄保护膜的膜厚时，存在无法通过保护膜可靠地从大气中的水分等环境中保护压电体层的问题。
另外，这种问题并不限定于以喷墨式记录头为代表的液体喷射头所使用的压电器件，在其他的压电器件中也同样存在。
专利文献1：日本特开2008-173924号公报
专利文献2：日本特开2015-208882号公报
发明内容
本发明是鉴于这种情况而完成的发明，其目的在于，提供一种在实施压电体层的保护的同时抑制了位移减少的压电器件、MEMS器件、液体喷射头以及液体喷射装置。
用于解决上述课题的本发明的方式涉及一种压电器件，其特征在于，依次层压有压电体层、第一耐湿层和第二耐湿层，所述第一耐湿层与所述第二耐湿层相比柔软性较高，所述第二耐湿层为与所述第一耐湿层相比透湿性较低的材料。
在所涉及的方式中，通过设置第二耐湿层，从而能够抑制压电体层的因水分而引起的损坏。此外，通过设置第一耐湿层，从而能够对耐湿层阻碍压电体层的变形的情况进行抑制。
在此，优选为，所述第一耐湿层与所述第二耐湿层相比杨氏模量较低。根据这种方式，能够对第一耐湿层以及第二耐湿层阻碍压电体层的变形的情况进行抑制。
此外，优选为，所述第二耐湿层与所述第一耐湿层相比膜厚较薄。根据这种方式，由于水蒸气难以扩散的材料通常多为较硬的材料，因此，通过减薄由较硬的材料所形成的第二透湿层，从而能够对第一耐湿层以及第二耐湿层阻碍压电体层的变形的情况进行抑制。
此外，优选为，所述第二耐湿层为金属。根据这种方式，由于水分难以在金属中扩散，因此能够抑制压电体层的因水分而引起的损坏。
此外，优选为，所述第一耐湿层为有机化合物。根据这种方式，通过使用比较柔软的材料，从而能够对第一耐湿层阻碍压电体层的变形的情况进行抑制。
此外，优选为，所述第一耐湿层为聚酰亚胺。根据这种方式，通过使用比较柔软的材料，从而能够对第一耐湿层阻碍压电体层的变形的情况进行抑制。
此外，优选为，所述第二耐湿层为铬。根据这种方式，能够通过第二耐湿层而抑制压电体层的因水分而引起的损坏。
并且，本发明的其他方式涉及一种压电器件，其特征在于，依次层压有压电体层、第一耐湿层和第二耐湿层，所述第一耐湿层与所述第二耐湿层相比柔软性较高，所述第二耐湿层为因水蒸气而氧化的材料。
在所涉及的方式中，通过设置第二耐湿层，从而第二耐湿层会困住水分，由此能够抑制水分透过至第二耐湿层的内侧的情况，进而能够抑制压电体层的因水分而引起的损坏。此外，通过设置第一耐湿层，从而能够对耐湿层阻碍压电体层的变形的情况进行抑制。
此外，本发明的其他方式涉及一种MEMS器件，其特征在于，具备上述方式所记载的压电器件。
在所涉及的方式中，能够实现如下的MEMS器件，即，在能够对压电体层进行保护的同时，抑制了压电体层的变形的阻碍的MEMS器件。
并且，本发明的其他方式涉及一种液体喷射头，其特征在于，具备上述方式的压电器件。
在所涉及的方式中，能够实现如下的液体喷射头，即，在能够对压电体层进行保护的同时，抑制了液体的喷出特性的降低的液体喷射头。
此外，本发明的其他方式涉及一种液体喷射装置，其特征在于，具备上述方式的液体喷射头。
在所涉及的方式中，能够实现如下的液体喷射装置，即，在能够对压电体层进行保护的同时，抑制了液体的喷出特性的降低的液体喷射装置。
附图说明
图1为本发明的实施方式1所涉及的记录头的分解立体图。
图2为本发明的实施方式1所涉及的记录头的俯视图。
图3为图2的A-A′线剖视图。
图4为图3的B-B′线剖视图。
图5为表示本发明的实施方式1所涉及的记录头的改变例的主要部分剖视图。
图6为表示本发明的实施方式1所涉及的记录装置的概要结构的图。
图7为本发明的实施方式2所涉及的超声波器件的俯视图。
图8为图7的C-C′线剖视图。
具体实施方式
以下，基于实施方式而对本发明进行详细说明。
实施方式1
图1为表示作为本发明的实施方式1所涉及的液体喷射头的一个示例的喷墨式记录头的概要结构的分解立体图，图2为喷墨式记录头的俯视图，图3为图2的A-A′线剖视图，图4为图3的B-B′线剖视图。
如附图所示，构成喷墨式记录头I的流道形成基板10能够使用不锈钢或Ni等金属，以ZrO2或者Al2O3为代表的陶瓷材料，玻璃陶瓷材料，MgO、LaAlO3之类的氧化物等。在本实施方式中，流道形成基板10由单晶硅基板构成。在该流道形成基板10中，通过从一面侧进行各向异性蚀刻，从而由多个隔壁11划分形成的压力产生室12沿着喷出油墨的多个喷嘴开口21排列设置的方向而被排列设置。在本实施方式中，将该方向称为压力产生室12的排列设置方向或者第一方向X。此外，将在喷嘴开口21所开口的液体喷射面的面内与第一方向X正交的方向称为第二方向Y。并且，在本实施方式中，将与第一方向X以及第二方向Y双方均交叉的方向称为第三方向Z。另外，虽然在本实施方式中，将各方向(X，Y，Z)的关系设为正交，但是各结构的配置关系并不限定于正交。
此外，在流道形成基板10中，在压力产生室12的第二方向Y上的一端部侧，通过隔壁11而划分形成有油墨供给通道14和连通通道15。此外，在连通通道15的一端处形成有构成作为各压力产生室12的共用的油墨室(液体室)的歧管100的一部分的连通部13。即，在流道形成基板10中设置有由压力产生室12、连通部13、油墨供给通道14以及连通通道15构成的液体流道。
油墨供给通道14与压力产生室12的第二方向Y上的一端部侧连通且具有与压力产生室12相比较小的截面面积。例如，在本实施方式中，油墨供给通道14通过在作为宽度方向的第一方向X上缩窄歧管100与各压力产生室12之间的压力产生室12侧的流道，从而以与压力产生室12的宽度相比较小的宽度而被形成。另外，以此方式，虽然在本实施方式中通过从单侧缩窄流道的宽度而形成了油墨供给通道14，但是也可以通过从两侧缩窄流道的第一方向X上的宽度而形成油墨供给通道。此外，也可以不缩窄流道的宽度，而是通过从作为厚度方向的第三方向Z上进行缩窄而形成油墨供给通道。并且，各连通通道15连通于油墨供给通道14的与压力产生室12相反的一侧，并具有与油墨供给通道14的宽度方向(短边方向)的截面面积相比较大的截面面积。在本实施方式中，以与压力产生室12相同的截面面积而形成了连通通道15。
即，在流道形成基板10中，通过多个隔壁11而划分并设置有：压力产生室12；油墨供给通道14，其具有与压力产生室12的短边方向上的截面面积相比较小的截面面积；连通通道15，其与该油墨供给通道14连通并且具有与油墨供给通道14的短边方向上的截面面积相比较大的截面面积。
此外，喷嘴板20通过粘合剂或热熔敷薄膜等而被固定在流道形成基板10的开口面侧，所述喷嘴板20贯穿设置有同各压力产生室12的与油墨供给通道14相反的一侧的端部附近连通的喷嘴开口21。作为喷嘴板20，例如能够使用不锈钢(SUS)等金属、聚酰亚胺树脂之类的有机物、玻璃陶瓷或者单晶硅基板等。另外，通过使用与流道形成基板10相同的单晶硅基板以作为喷嘴板20，从而将喷嘴板20与流道形成基板10的线膨胀系数设为相等，由此能够对由加热或冷却所引起的翘曲，或由热量所引起的裂纹、剥离等的产生进行抑制。
另一方面，在流道形成基板10的与喷嘴板20相反的一侧形成有振动板50。在本实施方式中，作为振动板50而设置有被设置于流道形成基板10侧的由氧化硅构成的弹性膜51和被设置于弹性膜51上的由氧化锆构成的绝缘体膜52。另外，压力产生室12等液体流道通过从接合有喷嘴板20的面侧起对流道形成基板10进行各向异性蚀刻而被形成，并且压力产生室12等液体流道的另一面通过弹性膜51而被划分形成。
此外，第一电极60、压电体层70、第二电极80在本实施方式中通过成膜以及光刻法而被层压形成在振动板50的绝缘体膜52上，从而构成了压电元件300。在此，压电元件300是指，包括第一电极60、压电体层70以及第二电极80的部分。通常采用如下结构，即，将压电元件300中的任意一个电极设为共用电极，并针对每个压力产生室12而对另一个电极以及压电体层70进行图案形成。并且，在此，将由被实施了图案形成的任意一个电极以及压电体层70构成，并通过向两电极施加电压而产生压电变形的部分称为有源部320。虽然在本实施方式中，将第一电极60设为压电元件300的共用电极，将第二电极80设为压电元件300的独立电极，但是即使根据驱动电路或配线的情况而将其设为相反也不会发生故障。另外，在上述的示例中，由于第一电极60跨及多个压力产生室12而连续设置，因此，第一电极60作为振动板的一部分而发挥功能，当然并不限定于此，例如，也可以采用如下方式，即，不设置上述的弹性膜51以及绝缘体膜52中的任意一方或者双方，从而只有第一电极60作为振动板而发挥作用。
作为构成这种压电元件300的压电体层70的材料，例如可使用锆钛酸铅(PZT)等铁电性压电性材料或向其中添加了铌、镍、镁、铋或者钇等金属的弛豫铁电体等。
这种压电体层70与第二电极80一起针对每个压力产生室12而被切分形成。即，第一电极60跨及多个压力产生室12而连续设置，并作为多个有源部320的共用电极而发挥功能。此外，压电体层70以及第二电极80针对每个压力产生室12而被切分，第二电极80作为各有源部320的独立电极而发挥功能。即，在各压电元件300中，第二电极80仅设置在压电体层70的在第三方向Z上与流道形成基板10相反的一侧的面上，从而压电体层70的侧面，即与第一方向X以及第二方向Y交叉的方向上的面不被第二电极80覆盖。
这种压电元件300被耐湿层200覆盖。在本实施方式中，耐湿层200具有被设置压电体层70侧的第一耐湿层201和被设置在第一耐湿层201的与压电体层70相反的面侧的第二耐湿层202。即，压电体层70、第一耐湿层201、第二耐湿层202依次被层压。
这种耐湿层200只需至少对有源部320中的压电体层70的未被第二电极80覆盖的侧面进行覆盖即可。在本实施方式中，第一耐湿层201被设置在流道形成基板10的压电元件300侧的整个面上。即，第一耐湿层201对压电体层70以及第二电极80的侧面和第二电极80的上表面进行覆盖，且跨及多个压电元件300而连续设置。由此，在本实施方式中，在第一方向X上互为相邻的两个压电元件300之间的第一电极60上也形成有第一耐湿层201。
此外，第二耐湿层202设置在压电元件300的与引线电极90连接的第二方向Y上的一端部以外的区域，即，包括有源部320的区域内。另外，虽然详细内容将在后文中叙述，但由于引线电极90在有源部320的外侧与第二电极80连接，因此，即使不在该部分处设置第二耐湿层202，第二耐湿层202也能够设置在包括有源部320的区域内。
以此方式，通过利用耐湿层200来覆盖压电元件300，从而能够对因大气中的水分等而引起的压电元件300的损坏进行抑制。
在此，第一耐湿层201由具有绝缘性且与第二耐湿层202相比柔软性较高的材料构成。尤其优选为，第一耐湿层201为与第二耐湿层202相比杨氏模量较低的材料。由此，能够减少第一耐湿层201对压电元件300的变形的阻碍。此外，通过使用具有绝缘性的材料以作为第一耐湿层201，从而能够跨及第一电极60和第二电极80而连续形成第一耐湿层201，由此能够通过第一耐湿层201而可靠地对压电体层70的侧面进行覆盖。并且，优选为，第一耐湿层201为有机化合物。作为第一耐湿层201所使用的有机化合物，例如可列举出选自环氧类树脂、聚酰亚胺类树脂、硅类树脂、氟类树脂以及聚氨酯树脂中的至少一种。另外，由有机绝缘材料构成的第一耐湿层201例如能够通过旋涂法、喷涂法等而形成。以此方式，通过使用有机化合物以作为第一耐湿层201，从而能够使用杨氏模量较低且具有较高的柔软性以及绝缘性的材料以作为第一耐湿层201。顺便提及，在下述表1中，对作为第一耐湿层201而使用的聚酰亚胺和聚氨酯树脂的物理性质进行示出。
【表1】
另外，第一耐湿层201并不限定于有机化合物，也可以使用无机绝缘材料。另外，作为无机绝缘材料，例如可列举出选自氧化硅(SiOX)、氧化锆(ZrOX)、氧化钽(TaOX)、氧化铝(AlOX)以及氧化钛(TiOX)中的至少一种。但是，由于无机绝缘材料通常与有机化合物相比杨氏模量较高，因此，与有机化合物相比会阻碍压电元件300的位移。因此，作为第一耐湿层201的材料，优选为使用有机化合物。在本实施方式中，使用了聚酰亚胺以作为第一耐湿层201。
第二耐湿层202由与第一耐湿层201相比透湿性较低的材料构成。在此，第二耐湿层202为与第一耐湿层201相比透湿性较低的材料是指，穿过第二耐湿层202的水蒸气的量少于穿过第一耐湿层201的水蒸气的量。顺便提及，透过膜的气体的量与膜的厚度成反比，且与气体的扩散系数成比例。因此，在作为第二耐湿层202而使用了第一耐湿层201以下的厚度(第二耐湿层202的厚度≤第一耐湿层201的厚度)的情况下，第二耐湿层202需要采用与第一耐湿层201相比水蒸气难以扩散的材料，即，水蒸气的扩散系数较小(第二耐湿层202的扩散系数＜第一耐湿层201的扩散系数)。此外，在作为第二耐湿层202而使用了与第一耐湿层201相比较厚(第二耐湿层202的厚度＞第一耐湿层201的厚度)的材料的情况下，虽然第二耐湿层202也能够使用与第一耐湿层201相比水蒸气易于扩散的材料(第二耐湿层202的扩散系数＞第一耐湿层201的扩散系数)，但是，在作为第一耐湿层201而使用与第二耐湿层202相比杨氏模量较低的材料的情况下，由于通过增加第二耐湿层202的厚度而提高了耐湿层200整体的杨氏模量，从而会阻碍压电元件300的位移，因此不为优选。因此，优选为，第二耐湿层202使用与第一耐湿层201相比水蒸气难以扩散的材料。此外，在作为第一耐湿层201而使用了与第二耐湿层202相比杨氏模量较低的材料的情况下，优选为，第二耐湿层202的厚度t2薄于第一耐湿层201的厚度t1(第二耐湿层202的厚度t2＜第一耐湿层201的厚度t1)。由此，能够抑制耐湿层200整体的杨氏模量变高的情况，从而抑制耐湿层200阻碍压电元件300的位移的情况。
作为这种第二耐湿层202，能够使用有机化合物或无机材料。作为有机化合物，例如能够使用与上述的第一耐湿层201相同的材料。此外，作为无机材料，例如能够使用金属或者包含金属的化合物，或与在第一耐湿层201中所例示的材料相同的无机绝缘材料。即，作为第二耐湿层202所使用的无机材料，可列举出选自镍(Ni)、铬(Cr)、铜(Cu)、氧化硅(SiOX)、氧化锆(ZrOX)、氧化钽(TaOX)、氧化铝(AlOX)以及氧化钛(TiOX)中的至少一种。
即，由于第二耐湿层202未被设置在压电元件300的与引线电极90连接的第二方向Y上的端部处，因此，能够使用具有导电性的材料以及具有绝缘性的材料中的任何一种。顺便提及，在使用了具有绝缘性的材料以作为第二耐湿层202的情况下，也能够跨及第一耐湿层201的整个面而形成第二耐湿层202。
此外，作为第二耐湿层202，能够使用因水蒸气而氧化的材料。作为因水蒸气而氧化的材料，可列举出镍(Ni)、铬(Cr)等。以此方式，通过使用因水蒸气而氧化的材料以作为第二耐湿层202，从而第二耐湿层202会困住水分，由此能够抑制水分透过至第二耐湿层202的内侧的情况。在本实施方式中，使用了铬(Cr)以作为第二耐湿层202。
在此，在下述表2中，对作为第二耐湿层202而使用的镍(Ni)、铬(Cr)、铜(Cu)、氧化锆(ZrO2)以及氧化铝(Al2O3)的物理性质进行示出。
【表2】
以此方式，作为保护压电体层70的耐湿层200，通过设置柔软性较高的第一耐湿层201，从而能够对耐湿层200阻碍压电元件300的位移的情况进行抑制，由此能够得到压电元件300的所需的位移特性，从而得到所需的油墨(液体)的喷射特性。
此外，作为耐湿层200，通过设置由与第一耐湿层201相比水蒸气难以扩散的材料构成的第二耐湿层202，从而能够通过耐湿层200而从大气中的水分等外部环境中保护压电体层70，由此对在压电体层70的表面上因水分而引起的泄漏电流的产生进行抑制。
顺便提及，在压电元件300上仅设置了第一耐湿层201的情况下，虽然能够进一步减少压电元件300的变形的阻碍，但是仅通过第一耐湿层201，无法充分地从水分中保护压电体层70。此外，在压电元件300上仅设置了第二耐湿层202的情况下，虽然能够从水分中保护压电体层70，但是压电元件300的变形受到阻碍，从而无法得到所需的位移特性。此外，在仅设置第二耐湿层202的情况下，第二耐湿层202需要使用绝缘材料以使第一电极60与第二电极80不发生短路，从而材料受到限制。在本实施方式中，作为耐湿层200，通过对柔软性较高的第一耐湿层201和由水蒸气难以扩散的材料构成的第二耐湿层202进行层压，从而能够可靠地从水分中保护压电体层70，并且，能够抑制耐湿层200整体的刚性变高的情况，从而抑制耐湿层200阻碍压电元件300的变形的情况。此外，通过使用绝缘材料以作为第一耐湿层201，从而能够使用导电材料以作为第二耐湿层202，由此能够使用水蒸气更难以扩散的材料以作为第二耐湿层202。
在构成这种耐湿层200的第一耐湿层201上，例如设置有由金(Au)等构成的引线电极90。引线电极90的一端部经由设置在第一耐湿层201上的的接触孔205而与第二电极80连接，并且另一端部延伸设置至流道形成基板10的油墨供给通道14侧，延伸设置的顶端部经由连接配线121而与后述的对压电元件300进行驱动的驱动电路120连接。另外，如上文所述，第二耐湿层202未被形成在形成有引线电极90的区域内。因此，能够抑制引线电极90与第一电极60因第二耐湿层202而发生短路的情况。
并且，在形成有压电元件300的流道形成基板10上，设置有歧管部31的保护基板30经由粘合剂35而被接合在与连通部13对置的区域。如上文所述，该歧管部31与流道形成基板10的连通部13连通而构成了作为各压力产生室12的共用的液体室的歧管100。此外，也可以采用如下方式，即，针对每个压力产生室12而将流道形成基板10的连通部13分割为多个，并仅将歧管部31作为歧管。并且，例如也可以采用如下方式，即，在流道形成基板10中仅设置压力产生室12，并且在介于流道形成基板10与保护基板30之间的部件(例如，振动板50)上设置对歧管与各压力产生室12进行连通的油墨供给通道14。
此外，在保护基板30上，在与压电元件300对置的区域内，设置有具有不会阻碍压电元件300的运动的程度的空间的压电元件保持部32。另外，压电元件保持部32只需具有不会阻碍压电元件300的运动的程度的空间即可，该空间既可以被密封，也可以不被密封。
并且，在保护基板30的压电元件保持部32与歧管部31之间的区域内，设置有在厚度方向上贯穿保护基板30的贯穿孔33，第一电极60的一部分以及引线电极90的顶端部露出在该贯穿孔33内。
此外，在保护基板30上安装有用于对压电元件300进行驱动的驱动电路120。作为该驱动电路120，例如能够使用电路基板或半导体集成电路(IC)等。并且，驱动电路120与引线电极90通过由接合线等导电性线构成的连接配线121而电连接。
作为保护基板30，优选为使用与流道形成基板10的热膨胀率大致相同的材料，例如，玻璃、陶瓷材料、氧化物等，在本实施方式中，使用了与流道形成基板10相同的单晶硅基板。
此外，在保护基板30上接合有由密封膜41以及固定板42构成的可塑性基板40。在此，密封膜41由刚性较低且具有挠性的材料(例如，厚度为6μm的聚苯硫醚(PPS)薄膜)构成，通过该密封膜41而使歧管部31的一面被密封。此外，固定板42由金属等硬质的材料(例如，厚度为30μm的不锈钢(SUS)等)形成。由于该固定板42的与歧管100对置的区域成为在厚度方向上完全被去除的开口部43，因此，歧管100的一面仅被具有挠性的密封膜41密封。
在这种本实施方式的喷墨式记录头中，在从未图示的外部油墨供给单元吸取油墨并用油墨填满了从歧管100到喷嘴开口21的内部之后，根据来自驱动电路120的记录信号而向与压力产生室12对应的各个第一电极60与第二电极80之间施加电压，以使振动板50、第一电极60以及压电体层70挠曲变形，从而各压力产生室12内的压力增高，由此从喷嘴开口21喷出墨滴。
另外，虽然在本实施方式中，作为耐湿层200而设置了第一耐湿层201和第二耐湿层202，但是并不特别限定于此，耐湿层200也可以是层压有3层以上的结构。
此外，虽然在本实施方式中，将耐湿层200设置在第二电极80的上表面，即作为在第三方向Z上与流道形成基板10相反的一侧的表面的大致中心区域的主要部分处，但是并不特别限定于此，耐湿层200只需至少对有源部320中的压电体层70的为被第二电极80覆盖的侧面进行覆盖即可。在此，在图5中图示了耐湿层200的改变例。另外，图5为表示本发明的实施方式1所涉及的耐湿层的改变例的记录头的主要部分剖视图。
如图5所示，在压电元件300的第二电极80的上表面，即作为在第三方向Z上与流道形成基板10相反的一侧的表面的大致中心区域的主要部分处，未设置有耐湿层200，而是在耐湿层200上设置有在第二电极80的上表面的主要部分处开口的开口部206。开口部206在第三方向Z上贯穿耐湿层200，并以沿着压电元件300的第二方向Y而开口成矩形形状的方式被设置。即，本实施方式的耐湿层200以对压电体层70的侧面、第二电极80的侧面以及上表面的周缘部进行覆盖的方式而被设置。
以此方式，即使在耐湿层200上设置了开口部206，通过利用耐湿层200而对压电体层70的侧面进行覆盖，从而也能够抑制压电体层70的因水分而引起的损坏，并且能够对耐湿层200阻碍压电元件300的变形的情况进行抑制。
此外，通过设置开口部206，从而能够进一步对耐湿层200阻碍压电元件300(有源部320)的变形的情况进行抑制，由此提高位移特性。
另外，虽然在图5所示的示例中，耐湿层200为层压有第一耐湿层201和第二耐湿层202的结构，但是，并不特别限定于此，耐湿层200也可以是层压有3层以上的结构。
并且，虽然在本实施方式中，耐湿层200于在第一方向X上相邻的压电元件300之间连续设置，但是并不特别限定于此，例如，也可以采用如下方式，即，耐湿层200以于在第一方向X上相邻的压电元件300之间不连续的方式而设置。即使采用这种结构，通过利用耐湿层200而对压电体层70的侧面进行覆盖，从而也能够抑制压电体层70的因水分而引起的损坏，并且能够对耐湿层200阻碍压电元件300的变形的情况进行抑制。另外，即使在未设置有开口部206的上述的实施方式1的耐湿层200中，也可以以于在第一方向X上相邻的压电元件300之间不连续的方式而设置。
此外，本实施方式的喷墨式记录头I构成具备与墨盒等连通的油墨流道的喷墨式记录头单元的一部分，并被搭载于作为液体喷射装置的一个示例的喷墨式记录装置中。图6为表示该喷墨式记录装置的一个示例的概要图。
在图6所示的喷墨式记录装置II中，在具有多个喷墨式记录头I的喷墨式记录头单元1(以下，也称为头单元1)中，构成油墨供给单元的墨盒2以能够拆装的方式而被设置，搭载有该头单元1的滑架3以在轴向上移动自如的方式而被设置在安装于装置主体4的滑架轴5上。
并且，通过驱动电机6的驱动力经由未图示的多个齿轮以及同步带7而被传递至滑架3，从而搭载有头单元1的滑架3沿着滑架轴5而进行移动。另一方面，在装置主体4中设置有作为输送单元的输送辊8，从而作为纸张等记录介质的记录片S通过输送辊8而被输送。另外，对记录片S进行输送的输送单元并不限于输送辊，也可以是带或滚筒等。
实施方式2
以下，对作为本发明的一个实施方式的超声波传感器进行说明。另外，以下所说明的本实施方式并不是对权利要求书中所记载的本发明的内容进行不当限定的内容，在本实施方式中所说明的结构并非全部都是作为本发明的解决手段所必须的。此外，对与上述的实施方式1相同的部件标注相同的符号，并省略重复的说明。
在本实施方式中，超声波的发送和接收使用利用压电效应的电声换能器而被实施。所涉及的电声换能器为压电元件，在超声波发送时利用将电能转换为机械能(逆压电效应)，通过压电体层的由收缩和伸长所产生的变化被激励，以使振动板振动，从而对超声波进行发送。因此，在这种情况下，压电元件为发送用超声波换能器。
并且，在接收从被检测体所反射的超声波时，利用将机械能转换为电能(正压电效应)，通过压电体层的变形而生成电能，从而对电能的信号进行检测。因此，在这种情况下，压电元件为接收用超声波换能器。
另外，在本实施方式中，压电元件(超声波换能器)具备：振动板；被设置在振动板上的第一电极；被设置在第一电极上的压电体层；被设置在压电体层上的第二电极。另外，也可以将第一电极作为振动板而使用。
图7为搭载本发明的实施方式2所涉及的超声波换能器的超声波器件的俯视图，图8为图7的C-C′线剖视图。
如图7所示，多个发送用超声波换能器301和接收用超声波换能器302在具有基板开口部12的基板10上被设置成阵列状，从而形成了超声波器件400(阵列传感器)。多个发送用超声波换能器301以及多个接收用超声波换能器302以每为单位而交替地配置，并且针对每个换能器的列而切换通电。根据这样的通电的切换而实现行扫描或区域扫描。此外，根据通电的换能器的个数和列数而确定超声波的输出与输入的电平。在附图中进行了省略而仅描绘有6行×6列。排列的行数与列数根据扫描的范围的宽度而被确定。
另外，也能够以换能器为单位而交替地配置发送用超声波换能器301和接收用超声波换能器302。在这种情况下，通过设置使发送侧与接收侧的中心轴一致的超声波发送和接收源，从而易于使发送和接收的指向角一致。
此外，虽然本实施方式为了器件的小型化而在一张基板10上配置了发送用超声波换能器301和接收用超声波换能器302双方，但是也能够根据超声波换能器的功能而将发送用超声波换能器301和接收用超声波换能器302配置在分别独立的基板上，或者根据用途而使用多张基板。并且，也能够利用发送与接收的时间差而使一个超声波换能器具备发送和接收这两个功能。
在图8中，作为能够作为超声波换能器而使用的实施例，例如，基板10由具有(100)、(110)或者(111)取向的单晶硅构成。或者，除了硅材料以外，也能够使用以ZrO2或者Al2O3为代表的陶瓷材料，玻璃陶瓷材料，MgO、LaAlO3之类的氧化物基板材料，SiC、SiO2、多晶硅、Si3N4之类的无机材料。或者，也可以是由上述的材料的组合而形成的层压材料。
在基板10的上方(压电体层70侧)形成有振动板50。虽然能够将基板10的一部分薄化而作为振动板50来使用，但也可以使用压电体层70或者第一电极60。并且，也能够使用其他的材料而进行制膜。在这种情况下，例如，可以采用SiO2、SiC、Si3N4之类的硅化合物，多晶硅，ZrO2、Al2O3之类的陶瓷材料，MgO、LaAlO3、TiO2之类的氧化物。膜厚与材料的选定根据共振频率来确定。另外，压电体层70侧的振动板50的表面层优选为使用能够防止压电体层材料的扩散的材料，例如ZrO2等。在这种情况下，通过提高压电体层的压电特性，从而也涉及换能器的发送和接收特性的提高。
在基板10上形成有作为开口的基板开口部12。基板开口部12能够根据基板材料而使用蚀刻、研磨、激光加工等加工方法来形成。
由于第一电极60、压电体层70以及第二电极80与上述的实施方式1相同，因此省略结构的说明。另外，相对于实施方式1，由于与以喷墨式记录头I为代表的液体喷射头相比，超声波器件需要在更高的频域内进行驱动，因此，可以对压电体层70、振动板50与各电极材料的厚度以及杨氏模量等物理性质值进行调节。
并且，发送用超声波换能器301和接收用超声波换能器302分别与配线(省略图示)连接，并且各配线经由柔性印刷基板(省略图示)等而与控制基板(省略图示)的端子部(省略图示)连接。在控制基板中设置有由运算部、存储部等构成的控制部(省略图示)。控制部被构成为，对向发送用超声波换能器301输入的输入信号进行控制，并且对从接收用超声波换能器302输出的输出信号进行处理。
以此方式，在本申请的超声波器件400中，由于与利用了体型压电体陶瓷等的传感器相比，能够以狭窄的间距(高分辨率)来配置使用MEMS的技术而制作的压电元件300，并且驱动电压较低，因此，在器件和搭载该器件的装置的小型化、薄型化、节能化方面具有效果。此外，由于压电元件300之间的制造偏差较小，因此，还具有提高辨别精度的效果。
此外，通过减薄压电体层70的膜厚而提高位移特性，从而得到能够提高超声波的发送与接收的效率的效果。
并且，在本实施方式中，在压电元件300上设置有耐湿层200。耐湿层200与上述的实施方式1同样地具有第一耐湿层201和第二耐湿层202。由于耐湿层200的材料与上述的实施方式1相同，因此省略重复的说明。另外，耐湿层200与上述的实施方式1同样，只要形成在至少压电体层70的侧面上即可，并且可以在耐湿层200上设置开口部206。
通过以此方式设置耐湿层200，从而能够对耐湿层200阻碍超声波换能器301、302的高频驱动的情况进行抑制，并且能够抑制因水分而引起的损坏。
其他实施方式
以上，虽然对本发明的各实施方式进行了说明，但是本发明并不限定于上述的实施方式。
虽然在上述的实施方式1以及2中，例示了作为耐湿层200而具有第一耐湿层201、第二耐湿层202的结构，但是并不特别限定于此，耐湿层200也可以是层压有3层以上的结构。
另外，虽然在上述的实施方式1中，作为液体喷射头的一个示例而列举了喷墨式记录头来进行说明，但是本发明是广泛地以所有液体喷射头为对象的，当然也能够应用于喷射油墨以外的液体的液体喷射头中。作为其他的液体喷射头，例如可列举出在打印机等图像记录装置中所使用的各种记录头、在液晶显示器等滤色器的制造中所使用的颜色材料喷射头、在有机EL(Electro Luminescence，电致发光)显示器、FED(Field EmissionDisplay，场发射显示器)等的电极形成中所使用的电极材料喷射头、在生物芯片制造中所使用的生物体有机物喷射头等。
此外，本发明是广泛地以MEMS器件为对象的，也能够应用于以喷墨式记录头为代表的液体喷射头或超声波传感器以外的MEMS器件所使用的压电器件中。作为MEMS器件的一个示例，可列举出超声波电机、压电变压器、红外线传感器、压力传感器、热电传感器、热敏传感器等。另外，本申请发明的压电器件是指，依次层压有压电体层70、第一耐湿层201和第二耐湿层202的器件。
符号说明
I…喷墨式记录头(液体喷射头)；10…流道形成基板(基板)；12…压力产生室(基板开口部)；13…连通部；14…油墨供给通道；15…连通通道；20…喷嘴板；21…喷嘴开口；30…保护基板；31…歧管部；32…压电元件保持部；40…可塑性基板；50…振动板；60…第一电极；70…压电体层；80…第二电极；90…引线电极；100…歧管；120…驱动电路；121…连接配线；200…耐湿层；201…第一耐湿层；202…第二耐湿层；205…接触孔；206…开口部；300…压电元件；301…发送用超声波换能器；302…接收用超声波换能器；320…有源部。

Claims (11)

1.一种压电器件，其特征在于，依次层压有压电体层、第一耐湿层和第二耐湿层，
所述第一耐湿层与所述第二耐湿层相比柔软性较高，
所述第二耐湿层为与所述第一耐湿层相比透湿性较低的材料。
2.如权利要求1所述的压电器件，其特征在于，
所述第一耐湿层与所述第二耐湿层相比杨氏模量较低。
3.如权利要求1或2所述的压电器件，其特征在于，
所述第二耐湿层与所述第一耐湿层相比膜厚较薄。
4.如权利要求1至3中任一项所述的压电器件，其特征在于，
所述第二耐湿层为金属。
5.如权利要求1至4中任一项所述的压电器件，其特征在于，
所述第一耐湿层为有机化合物。
6.如权利要求5所述的压电器件，其特征在于，
所述第一耐湿层为聚酰亚胺。
7.如权利要求1至6中任一项所述的压电器件，其特征在于，
所述第二耐湿层为铬。
8.一种压电器件，其特征在于，依次层压有压电体层、第一耐湿层和第二耐湿层，
所述第一耐湿层与所述第二耐湿层相比柔软性较高，
所述第二耐湿层为因水蒸气而氧化的材料。
9.一种微机电系统器件，其特征在于，
具备权利要求1至8中任一项所述的压电器件。
10.一种液体喷射头，其特征在于，
具备权利要求1至8中任一项所述的压电器件。
11.一种液体喷射装置，其特征在于，
具备权利要求10所述的液体喷射头。
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