CN109318594B - 液体喷射头、液体喷射装置以及压电器件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够抑制压电体中的裂缝的产生的液体喷射头、液体喷射装置以及压电器件。液体喷射头具备收纳液体的压力室、构成所述压力室的壁面的振动板和使所述振动板进行振动的压电器件，其中，所述压电器件具备第一电极、压电体层、第二电极、与第二电极电连接的第一配线以及绝缘层，并且所述压电器件包含：所述第一电极、所述压电体层和所述第二电极以该顺序而被层压的第一层压区域；以及位于所述压电体层的第一端侧，且所述第一电极、所述压电体层、所述绝缘层和所述第一配线以该顺序而被层压的第二层压区域，所述压力室中的所述压电体层的所述第一端侧的壁面与所述振动板相交叉的第一压力室端部在俯视观察时与所述第二层压区域重叠。

Description

液体喷射头、液体喷射装置以及压电器件
技术领域
本发明涉及一种优选被利用于例如液体喷射头的压电器件的结构。
背景技术
一直以来，提出有一种通过压电元件而使构成压力室的壁面的振动板振动从而使压力室内的液体从喷嘴进行喷射的液体喷射头。例如，在专利文献1中公开了一种在第一电极和第二电极之间夹设有压电体层的层压结构的压电元件。经由信号配线而向形成于压电元件的面上的第二电极供给驱动信号。信号配线被形成于长条状的压电元件中的一端部侧。
但是，在专利文献1的结构中，难以在压电元件中的与信号配线相反的一侧的端部处充分地确保机械强度。另外，在采用使压力室的壁面位于形成有压电体层的区域的外侧的结构的情况下，未形成压电体层的区域难以充分地确保机械强度。因此，有可能会在压电体层或振动板上产生裂缝。
专利文献1：日本特开2014-151623号公报
发明内容
考虑以上的情况，本发明的优选的方式的目的在于，抑制压电体层或振动板中的裂缝的产生。
方式一
为了解决以上的课题，本发明的优选的方式所涉及的液体喷射头具备收纳液体的压力室和使液体从所述压力室喷射出的压电器件，其中，所述压电器件具备：第一电极；压电体层；第二电极；绝缘层；第一配线，其与所述第二电极电连接；以及第二配线，其与所述第二电极电连接，并且，所述压电器件包含：第一区域，在所述第一区域中，所述第一电极、所述压电体层和所述第二电极以该顺序而被层压；第二区域，其位于所述压电体层的第一端侧，在所述第二区域中，所述第一电极、所述压电体层、所述绝缘层和所述第一配线以该顺序而被层压；以及第三区域，其位于所述压电体层中的与所述第一端相反的第二端侧，在所述第三区域中，所述第一电极、所述压电体层、所述绝缘层和所述第二配线以该顺序而被层压。
方式二
在方式一的优选例中(方式二)中，所述第一电极包含层压有所述压电体层的第一部分和与所述第一部分不同的第二部分，所述第一配线在所述压电体层的面上与所述第二电极导通，并且隔着所述绝缘层而与所述第一电极的所述第二部分重叠。
方式三
在方式二的优选例中(方式三)中，所述第一电极包含隔着所述第一部分而与所述第二部分相反的一侧的第三部分，所述第二配线在所述压电体层的面上与所述第二电极导通，并且隔着所述绝缘层而与所述第一电极的所述第三部分重叠。
方式四
在从方式一至方式三的任一项的优选例中(方式四)中，所述第一配线经由被形成于所述绝缘层的第一接触孔而在所述压电体层的面上与所述第二电极导通，所述第二配线经由形成于所述绝缘层上的第二接触孔而在所述压电体层的面上与所述第二电极导通。
方式五
从方式一至方式四的任一项的优选例中(方式五)所涉及的液体喷射头，具备第三配线，所述第三配线在俯视观察时被形成于隔着所述第二配线而与所述第一配线相反的一侧，并且与所述第一电极导通。
方式六
在从方式一至方式五的任一项的优选例(方式六)中，从外部电路将驱动信号供给至所述第一配线，所述第二配线经由所述第二电极和所述第一配线而与所述外部电路电连接。
方式七
在方式一的优选例(方式七)中，具备构成所述压力室的壁面的振动板，并且所述压电器件包含：第一层压区域，在所述第一层压区域中，所述第一电极、所述压电体层和所述第二电极以该顺序而被层压；以及第二层压区域，其位于所述压电体层的第一端侧，在第二层压区域中，所述第一电极、所述压电体层、所述绝缘层和所述第一配线以该顺序而被层压，所述压力室中的所述压电体层的所述第一端侧的壁面与所述振动板相交叉的第一压力室端部在俯视观察时与所述第二层压区域重叠。
方式八
在方式七的优选例(方式八)中，所述第二电极被形成于所述压电体层的面上，所述第一配线形成于所述绝缘层的面上，并且在所述压电体层的面上而与所述第二电极导通，所述第一压力室端部与在所述第二层压区域中的如下区域在俯视观察时重叠，即，所述第一电极、所述压电体层、所述第二电极、所述绝缘层和所述第一配线以该顺序而被层压的区域。
方式九
在方式七或者方式八的优选例(方式九)中，所述压电器件包含第三层压区域，所述第三层压区域位于所述压电体层中的与所述第一端相反的第二端侧，并且，在所述第三层压区域中，所述第一电极、所述压电体层、所述绝缘层和所述第二配线以该顺序而被层压。
方式十
在方式九的优选例(方式十)中，所述压力室中的所述压电体层的所述第二端侧的壁面与所述振动板相交叉的第二压力室端部在俯视观察时与所述第三层压区域重叠。
方式十一
在方式九或者方式十的优选例(方式十一)中，所述第二压力室端部与所述第三层压区域中的如下区域在俯视观察时重叠，即，所述第一电极、所述压电体层、所述第二电极、所述绝缘层和所述第二配线以该顺序而被层压的区域。
方式十二
本发明的优选的方式(方式十二)所涉及的液体喷射装置具备以上示例的任一方式所涉及的液体喷射头。
方式十三
本发明的优选的方式(方式十三)所涉及的压电器件具备：第一电极；压电体层；第二电极；绝缘层；第一配线，其与所述第二电极电连接；以及第二配线，其与所述第二电极电连接，并且，所述压电器件包含：第一区域，在所述第一区域中，所述第一电极、所述压电体层和所述第二电极以该顺序而被层压；第二区域，其位于所述压电体层的第一端侧，在所述第二区域中，所述第一电极、所述压电体层、所述绝缘层和所述第一配线以该顺序而被层压；以及第三区域，其位于所述压电体层中的与所述第一端相反的第二端侧，在所述第三区域中，所述第一电极、所述压电体层、所述绝缘层和所述第二配线以该顺序而被层压。
附图说明
图1为第一实施方式所涉及的液体喷射装置的结构图。
图2为液体喷射头的分解立体图。
图3为液体喷射头的剖视图(图2的III-III线的剖视图)。
图4为多个压电器件的俯视图。
图5为图4中的V-V线的剖视图。
图6为表示第一区域内的电气结构的电路图。
图7为表示第二区域内的电气结构的电路图。
图8为表示第三区域内的电气结构的电路图。
图9为对比例一所涉及的压电器件的剖视图。
图10为对比例二所涉及的压电器件的剖视图。
图11为第二实施方式中的多个压电器件的俯视图。
图12为图11中的VI-VI线的剖视图。
图13为第三实施方式中的多个压电器件的俯视图。
图14为图13中的X-X线的剖视图。
图15为改变例中的压电器件的剖视图。
图16为改变例中的压电器件的剖视图。
具体实施方式
第一实施方式
图1为对本发明的第一实施方式所涉及的液体喷射装置100进行示例的结构图。第一实施方式的液体喷射装置100为将作为液体的示例的油墨向介质(喷射对象)12喷射的喷墨式的印刷装置。介质12典型上为印刷用纸，但是也可以将树脂薄膜或者布帛等任意材质的印刷对象作为介质12而进行利用。如图1所示，在液体喷射装置100上设置有贮存油墨的液体容器14。例如，可以将相对于液体喷射装置100能够装拆的墨盒、由挠性的薄膜所形成的袋状的油墨包或者能够补充油墨的油墨罐作为液体容器14而进行利用。
如图1所示，液体喷射装置100具备控制单元20、输送机构22、移动机构24和液体喷射头26。控制单元20包含例如CPU(Central Processing Unit，中央处理器)或者FPGA(Field Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)等处理电路和半导体存储器等存储电路，并且对液体喷射装置100的各要素进行统括性控制。输送机构22在控制单元20的控制下而将介质12在Y方向(Y1、Y2)上进行输送。
移动机构24在控制单元20的控制下使液体喷射头26在X方向(X1、X2)上往复。X方向为与对介质12进行输送的Y方向相交叉(典型上为正交)的方向。第一实施方式的移动机构24具备收纳液体喷射头26的大致箱型的输送体242(滑架)和固定有输送体242的传送带244。此外，也可以采用将多个液体喷射头26搭载于输送体242上的结构或者将液体容器14和液体喷射头26一起搭载于输送体242上的结构。
液体喷射头26在控制单元20的控制下将从液体容器14供给的油墨从多个喷嘴(喷射孔)向介质12进行喷射。通过以与输送机构22所实施的介质12的输送和输送体242的反复的往复并行的方式由各液体喷射头26向介质12喷射油墨，从而在介质12的表面上形成所希望的图像。
图2为液体喷射头26的分解立体图，图3为图2中的III-III线的剖视图(与X-Z平面平行的剖面)。如图2所示，在下文将与X-Y平面(例如，与介质12的表面平行的平面)垂直的方向记载为Z方向(Z1、Z2)。通过各液体喷射头26喷射油墨的喷射方向(典型上为铅直方向)相当于Z方向。此外，如图2所示，在下文的说明中，将X方向的一侧记载为“X1侧”并且将另一侧记载为“X2侧”。同样地，将Y方向的一侧记载为“Y1侧”并且将另一侧记载为“Y2侧”，将Z方向的一侧记载为“Z1侧”并且将另一侧记载为“Z2侧”。
如图2以及图3所示，液体喷射头26具备沿着Y方向的长条的大致呈矩形形状的流道基板32。在流道基板32中的Z方向上的Z2侧的面上，设置有压力室基板34、振动板36、多个压电器件38、筐体部42和密封体44。另一方面，在流道基板32中的Z方向上的Z1侧的面上设置有喷嘴板46和吸振体48。液体喷射头26的各要素示大致上与流道基板32同样而为沿着Y方向的长条的板状部件，并且可以利用例如粘合剂而相互接合在一起。
如图2所示，喷嘴板46为形成有沿着Y方向被排列的多个喷嘴N的板状部件。各喷嘴N为供油墨通过的贯穿孔。此外，流道基板32、压力室基板34和喷嘴板46通过利用蚀刻等半导体制造技术对例如硅(Si)的单晶基板进行加工从而被形成。但是，液体喷射头26的各要素的材料和制法为任意。Y方向也可以换言之为多个喷嘴N所排列的方向。
流道基板32为用于形成油墨的流道的板状部件。如图2以及图3所示，在流道基板32上形成有开口部322、供给流道324和连通流道326。开口部322为以跨及多个喷嘴N而连续的方式而被形成为在俯视观察时(即，从Z方向进行观察时)沿着Y方向的长条状的贯穿孔。另一方面，供给流道324以及连通流道326为针对每个喷嘴N而单独地被形成的贯穿孔。另外，如图3所示，在流道基板32中的Z方向上的Z1侧的表面上形成有跨及多个供给流道324的中继流道328。中继流道328为使开口部322和多个供给流道324连通的流道。
筐体部42为通过例如树脂材料的注塑成型而被制造成的结构体，并且被固定于流道基板32中的Z方向上的Z2侧的表面上。如图3所示，在筐体部42上形成有收纳部422和导入口424。收纳部422为与流道基板32的开口部322相对应的外形的凹部，导入口424为与收纳部422相连通的贯穿孔。如根据图3所理解的那样，使流道基板32的开口部322与筐体部42的收纳部422相互连通的空间作为液体贮存室(贮液器)R而发挥功能。从液体容器14被供给且穿过了导入口424的油墨被贮存于液体贮存室R中。
吸振体48为用于吸收液体贮存室R内的压力变动的要素，且被构成为包含例如能够弹性变形的挠性的薄片部件(柔性基板)。具体而言，以对流道基板32的开口部322、中继流道328和多个供给流道324进行封堵且构成液体贮存室R的底面的方式而在流道基板32中的Z方向上的Z1侧的表面上设置吸振体48。
如图2以及图3所示，压力室基板34为形成有与不同的喷嘴N相对应的多个压力室C(腔室)的板状部件。多个压力室C沿着Y方向而被排列。各压力室C为在俯视观察时沿着X方向的长条状的开口部。X方向的X2侧的压力室C的端部在俯视观察时与流道基板32的一个供给流道324重叠，X方向的X1侧的压力室C的端部在俯视观察时与流道基板32的一个连通流道326重叠。
在压力室基板34中的与流道基板32相反的一侧的表面上设置有振动板36。振动板36为能够弹性变形的板状部件。如图3所示，第一实施方式的振动板36通过第一层361和第二层362的层压而被构成。第二层362在从第一层361进行观察时位于与压力室基板34相反的一侧。第一层361为由氧化硅(SiO2)等弹性材料所形成的弹性膜，第二层362为由氧化锆(ZrO2)等绝缘材料所形成的绝缘膜。此外，通过对于预定板厚的板状部件中的与压力室C对应的区域而选择性地去除板厚方向的一部分，也能够一体地形成压力室基板34和振动板36的一部分或者全部。
如根据图3所理解的那样，流道基板32和振动板36以在各压力室C的内侧互相隔开间隔的方式而对置。压力室C位于流道基板32和振动板36之间，且为用于对被填充在该压力室C内的油墨施加压力的空间。被贮存于液体贮存室R内的油墨从中继流道328向各供给流道324分支且被并列地供给以及填充至多个压力室C中。如根据上文的说明所理解的那样，振动板36构成压力室C的壁面(具体地说，是作为压力室C的一个面的上表面)。
如图2以及图3所示，在振动板36中的与压力室C相反的一侧的表面(即，第二层362的表面)上设置有与不同的喷嘴N(或者压力室C)相对应的多个压电器件38。各压电器件38为通过驱动信号的供给而变形的致动器，且被形成为在俯视观察时沿着X方向的长条状。多个压电器件38以与多个压力室C相对应的方式而沿着Y方向排列。当振动板36与压电器件38的变形连动而进行振动时，压力室C内的压力会发生变动，从而被填充在压力室C中的油墨会通过连通流道326和喷嘴N且被喷射出。
图2以及图3的密封体44为，对多个压电器件38进行保护并且对压力室基板34以及振动板36的机械强度进行增强的结构体，并且通过例如粘合剂而被固定于振动板36的表面上。在被形成于密封体44中的与振动板36对置的面上的凹部的内侧收纳有多个压电器件38。
如图3所示，在振动板36的表面(或者压力室基板34的表面)上接合有例如配线基板50。配线基板50为，形成有用于对控制单元20或者电源电路(省略图示)和液体喷射头26进行电连接的多个配线(省略图示)的安装部件。优选采用例如FPC(Flexible PrintedCircuit，柔性印刷电路板)或FFC(Flexible Flat Cable，柔性扁平电缆)等挠性的配线基板50。用于驱动压电器件38的驱动信号从配线基板50被供给至各压电器件38。
对各压电器件38的具体结构在下文详细地进行说明。图4为多个压电器件38的俯视图。此外，在图4中，为了便于理解而图示出位于任意的一个要素的里侧的要素的周缘(原本被近前侧的要素所遮挡的部位)。另外，图5为图4中的V-V线的剖视图(沿着压电器件38的长边方向的剖面)。
如图4以及图5所示，压电器件38通过第一电极51、压电体层52、第二电极53、绝缘层54、第一配线55和第二配线56的层压而被构成。此外，本说明书中的“要素A和要素B被层压”的表述并不限定于要素A和要素B直接接触的结构。也就是说，在要素A和要素B之间夹设有其他的要素C的结构也包含在“要素A和要素B被层压”的概念中。另外，“在要素A的面上形成有要素B”的表述也同样地并不限定于要素A和要素B直接接触的结构。也就是说，在要素A的表面形成有要素C且在要素C的表面上形成有要素B的结构，若为要素A和要素B的至少一部分在俯视观察时重叠的结构，则也被包含于“在要素A的面上形成有要素B”的概念中。
第一电极51被形成于振动板36的面上(具体为，第二层362的表面)。具体而言，第一电极51为以跨及多个压电器件38(或者多个压力室C)而连续的方式而沿着Y方向进行延伸的带状的共同电极。在第一电极51中的Y方向上的端部处被施加来自例如配线基板50的预定的基准电压Vbs。
压电体层52被形成于第一电极51的面上。压电体层52针对每个压电器件38(或者每个压力室C)而单独地被形成且在俯视观察时与压力室C重叠。即，在X方向上呈长条的多个压电体层52互相隔开间隔且沿着Y方向排列。压电体层52的材料或者制法为任意。例如，通过溅射等公知的成膜技术而形成锆钛酸铅等压电材料的薄膜，且通过光刻等公知的加工技术对该薄膜选择性地进行去除，从而能够形成压电体层52。
如图4以及图5所示，压电体层52中的X方向上的X1侧的端部Eb1(第一端的示例)在从第一电极51的X1侧的端部Ea1进行观察时位于X方向上的X2侧。另外，压电体层52中的X方向上的X2侧的端部Eb2(第二端的示例)在从第一电极51的X2侧的端部Ea2进行观察时位于X方向上的X1侧。如根据上文的说明所理解的那样，各压电体层52位于形成有第一电极51的范围的内侧。也就是说，如图4以及图5所示，第一电极51包含层压有压电体层52的第一部分S1和未层压压电体层52的第二部分S2以及第三部分S3。第一部分S1为第一电极51与压电体层52在俯视观察时相重叠的区域，第二部分S2以及第三部分S3为第一电极51在俯视观察时从压电体层52的周缘沿X方向伸出的区域。另外，第一部分S1为在俯视观察时被第二部分S2和第三部分S3夹住的区域。第二部分S2在从第一部分S1进行观察时为X方向上的X1侧(端部Ea1侧)的区域。第三部分S3为隔着第一部分S1而与第二部分S2相反的一侧(在从第一部分S1进行观察时为X方向上的X2侧)的区域。
第二电极53被形成于压电体层52的面上。第二电极53为针对每个压电器件38(或者每个压力室C)而单独地被形成的单独电极。具体而言，沿着X方向延伸的多个第二电极53互相隔开间隔且沿着Y方向而被排列。第二电极53的材料或者制法为任意。例如，通过溅射等公知的成膜技术而形成白金或者铱等导电材料的薄膜，且通过光刻等公知的加工技术而对该薄膜选择性地进行去除，从而能够形成第二电极53。
第二电极53中的X方向上的X1侧的端部Ec1在从压电体层52的端部Eb1进行观察时位于X方向上的X2侧。另外，第二电极53中的X方向上的X2侧的端部Ec2在从压电体层52的端部Eb2进行观察时位于X方向上的X1侧。另外，第二电极53在Y方向上也位于压电体层52的内侧。如根据上文的说明所理解的那样，第二电极53位于形成有压电体层52的范围的内侧。
如图5所示，通过第一电极51、压电体层52和第二电极53的层压而构成压电元件P。针对每个压力室C(或者每个喷嘴N)而独立地形成有压电元件P。具体而言，沿着X方向呈长条的多个压电元件P互相隔开间隔且沿着Y方向而被排列。压电体层52中由第一电极51和第二电极53夹着的部分(所谓的能动部)根据被施加于第一电极51的基准电压Vbs和被供给至第二电极53的驱动信号Vdr之间的电压差而进行变形。此外，Z方向也可以换言之为构成压电元件P的多个层进行层压的方向。
绝缘层54为对形成有多个压电元件P的振动板36的表面进行覆盖的绝缘性的覆膜。也就是说，绝缘层54将第一电极51、压电体层52和第二电极53被覆。绝缘层54由例如氧化硅(SiOX)或者氮化硅(SiNX)等绝缘材料形成。
第一配线55为被形成于绝缘层54的面上的导电层。第一配线55针对每个压电元件P(或者每个压力室C)而单独地被形成。具体而言，沿着X方向呈长条的多个第一配线55互相隔开间隔且沿着Y方向而被排列。
如图4以及图5所示，第一配线55被形成于压电体层52的端部Eb1侧。也就是说，第一配线55与压电体层52的端部Eb1在俯视观察时重叠。具体而言，第一配线55中的X方向上的X1侧的端部Ed1在从第一电极51的端部Ea1进行观察时位于X方向上的X1侧。另外，第一配线55中的X方向上的X2侧的端部Ed2在从第二电极53的端部Ec1进行观察时位于X方向上的X2侧。如根据上文的说明所理解的那样，第一配线55跨及压电体层52以及第二电极53的面上和第一电极51的第二部分S2(与压电体层52不重叠的部分)的面上而连续。此外，在图4中，对第一配线55宽于压电体层52的结构进行了示例，但是第一配线55的配线宽度为任意。
第一配线55中的位于压电体层52的面上的端部Ed2侧的部分经由被形成于绝缘层54上的接触孔H1(第一接触孔的示例)而与第二电极53电连接。另外，第一配线55中的从压电体层52的端部Eb1进行观察时的X方向上的X1侧的部分隔着绝缘层54而与第一电极51的第二部分S2在俯视观察时重叠。因此，第一配线55(进而第二电极53)和第一电极51电绝缘。第一配线55中的端部Ed1侧的部分与配线基板50的配线电连接。在以上的结构中，从配线基板50(外部电路的示例)被供给至第一配线55的驱动信号Vdr经由第一配线55而被供给至第二电极53。
第二配线56为被形成于绝缘层54的面上的导电层。第二配线56针对每个压电元件P(或者每个压力室)而独立地被形成。具体而言，沿着X方向呈长条的多个第二配线56相互隔开间隔且沿着Y方向而被排列。
如图4以及图5所示，第二配线56被形成于压电体层52的端部Eb2侧。即，第二配线56与压电体层52的端部Eb2在俯视观察时相重叠。具体而言，第二配线56中的X方向上的X1侧的端部Ee1在从第二电极53的端部Ec2进行观察时位于X方向上的X1侧。另外，第二配线56中的X方向上的X2侧的端部Ee2在从第一电极51的端部Ea2进行观察时位于X方向上的X2侧。如根据上文的说明所理解的那样，第二配线56跨及压电体层52以及第二电极53的面上和第一电极51的第三部分S3(与压电体层52不重叠的部分)的面上而连续。也就是说，第一配线55和第二配线56大致上被形成为隔着Y-Z平面而面对称。此外，在图4中，示例了第二配线56宽于压电体层52的结构，但是第二配线56的配线宽度为任意。
第二配线56中的从压电体层52的端部Eb2进行观察时的X方向上的X2侧的部分隔着绝缘层54而与第一电极51的第三部分S3在俯视观察时重叠。即，第二配线56和第一电极51被电绝缘。另一方面，第二配线56中的端部Ee1侧的部分在压电体层52的面上与第二电极53中的端部Ec2侧的部分在俯视观察时重叠。第二配线56中的位于压电体层52的面上的端部Ee1侧的部分经由被形成于绝缘层54上的接触孔H2(第二接触孔的示例)而与第二电极53电连接。也就是说，第二配线56经由第二电极53和第一配线55而与配线基板50的配线电连接。因此，从配线基板50被供给至第一配线55的驱动信号Vdr经由第二电极53也被供给至第二配线56。
第一配线55以及第二配线56通过选择性地去除共用的导电层(单层或者多层)而被一并形成。因此，第一配线55和第二配线56通过共用的导电材料而被形成为大致相同的膜厚。例如，通过溅射等公知的成膜技术而形成金等低电阻的金属的导电层，且通过光刻等公知的加工技术而对该导电层选择性地进行去除，从而一并地形成第一配线55和第二配线56。第一配线55以及第二配线56的膜厚厚于第二电极53的膜厚。例如，第二电极53能够以不会过度地抑制压电体层52的变形的方式而被形成为足够薄的膜厚。另一方面，对于第一配线55以及第二配线56，以充分降低配线电阻的方式而确保相应的膜厚。
如图4以及图5所示，压电器件38中的形成有压电体层52的范围在俯视观察时被划分为第一区域Q1、第二区域Q2和第三区域Q3。第二区域Q2为压电体层52中的端部Eb1侧的区域，第三区域Q3为压电体层52中的端部Eb2侧的区域。第一区域Q1为第二区域Q2和第三区域Q3之间的区域。即，第二区域Q2在从第一区域Q1进行观察时位于X方向上的X1侧，第三区域Q3在从第一区域Q1进行观察时位于X方向上的X2侧。
第一区域Q1为与第一电极51和第二电极53对置的区域。因此，在第一区域Q1(能动部)中，第一电极51、压电体层52和第二电极53从振动板36侧以该顺序而被层压。另一方面，第二区域Q2为形成有第一配线55的区域。因此，在第二区域Q2中，第一电极51、压电体层52、绝缘层54和第一配线55从振动板36侧以该顺序而被层压。另外，第三区域Q3为形成有第二配线56的区域。因此，在第三区域Q3中，第一电极51、压电体层52、绝缘层54和第二配线56从振动板36侧以该顺序而被层压。
如图6所示，在第一区域Q1上，将压电体层52作为电介质的电容元件Cp被形成于第一电极51和第二电极53之间。另一方面，在第二区域Q2中，在第一电极51和第一配线55之间夹设有压电体层52和绝缘层54。也就是或，在第二区域Q2中，如图7所示，将压电体层52作为电介质的电容元件Cp和将绝缘层54作为电介质的电容元件Cs串联地连接于第一电极51和第一配线55之间。在第三区域Q3中，在第一电极51和第二配线56之间夹设有压电体层52和绝缘层54。即，在第三区域Q3中，如图8所示，将压电体层52作为电介质的电容元件Cp和将绝缘层54作为电介质的电容元件Cs串联地连接于第一电极51和第二配线56之间。
如上所述，在第一实施方式中，在压电体层52的长边方向(X方向)上，在与第一配线55相反的一侧被形成有第二配线56。根据上述结构，能够确保压电体层52中的端部Eb2侧的部分的机械刚性与形成有第一配线55的端部Eb1侧相等。因此，能够抑制在端部Eb2的附近的压电体层52或振动板36中的裂缝的产生。
图9为未形成第二配线56的结构(以下，称为“对比例一”)的剖视图。如图9所示，在对比例一中，在第一电极51和第二电极53对置的区域Qa内，相当于基准电压Vbs和驱动信号Vdr之差的电压Va被施加于压电体层52上。另一方面，在从区域Qa进行观察时位于X方向上的X2侧的区域Qb内，未对压电体层52施加电压。即，压电体层52在区域Qa内根据电压Va而进行变形，而在区域Qb内则不进行变形。因此，在区域Qa和区域Qb的边界处会产生局部的应力差，而有可能在压电体层52上产生裂缝。
另一方面，在第一实施方式的第三区域Q3内，在第一电极51和第二配线56之间夹设有压电体层52和绝缘层54。在以上的结构中，第一电极51和第二配线56之间的电压Va通过图8的电容元件Cs和电容元件Cp而被分割。因此，被施加于压电体层52上的电压Vb小于第一电极51和第二配线56之间的电压Va。即，施加在第三区域Q3内的压电体层52上的电压与施加在第一区域Q1内的压电体层52上的电压相比较低。因此，能够使在压电体层52中第一区域Q1和第三区域Q3的边界上产生应力差与对比例一相比较而有所降低。即，根据第一实施方式，不仅是从机械刚性的观点来看，从上文说明的电气性的观点来看也具有能够抑制压电体层52中的裂缝的产生的优点。
对于压力室C和压电器件38的平面位置关系进行说明。在下文的说明中，如图4以及图5所示，将压力室C中的X方向上的X1侧的壁面与振动板36的表面(第一层361的表面)相交叉的部分记载为端部c1(第一压力室端部的示例)。另外，将压力室C中的X方向上的X2侧的壁面与振动板36的表面相交叉的部分在下文的说明中记载为端部c2(第二压力室端部的示例)。
在图4以及图5中，图示出第一层压区域L1、第二层压区域L2和第三层压区域L3。第一层压区域L1为第一电极51、压电体层52和第二电极53以该顺序而被层压的区域。
第二层压区域L2为在从第一层压区域L1进行观察时位于压电体层52的端部Eb1侧的区域。在第二层压区域L2上，第一电极51、压电体层52和第三电极53、绝缘层54和第一配线55以该顺序而被层压。具体而言，压电体层52的端部Eb1和第一配线55的端部Ed2之间的范围相当于第二层压区域L2。所述第二区域Q2被包含在第二层压区域L2内。
第三层压区域L3为在从第一层压区域L1进行观察时位于压电体层52的端部Eb2侧的区域。在第三层压区域L3上，第一电极51、压电体层52、第三电极53、绝缘层54和第二配线56以该顺序而被层压。具体而言，压电体层52的端部Eb2和第二配线56的端部Ee1之间的范围相当于第三层压区域L3。所述第三区域Q3被包含在第三层压区域L3内。
如图4以及图5所示，压力室C中的X方向上的X1侧的端部c1与第二层压区域L2在俯视观察时重叠。即，端部c1位于压电体层52的端部Eb1和第一配线55的端部Ed2之间。第一实施方式中的压力室C的端部c1与第二层压区域L2中的特别是第二区域Q2在俯视观察时重叠。即，端部c1位于压电体层52的端部Eb1和第二电极53的端部Ec1之间。
另一方面，如图4以及图5所示，压力室C中的X方向上的X2侧的端部c2与第三层压区域L3在俯视观察时重叠。即，端部c2位于压电体层52的端部Eb2和第二配线56的端部Ee1之间。第一实施方式中的压力室C的端部c2与第三层压区域L3中的特别是第三区域Q3在俯视观察时重叠。即，端部c2位于压电体层52的端部Eb2和第二电极53的端部Ec2之间。
图10为，压力室C的端部c1位于第二层压区域L2的外侧，且压力室C的端部c2位于第三层压区域L3的外侧的结构(以下，称为“对比例二”)的剖视图。在对比例二中，端部c1在从压电体层52的端部Eb1进行观察时位于X方向上的X1侧，端部c2在从压电体层52的端部Eb2进行观察时位于X方向上的X2侧。
振动板36中的位于压力室C的外侧的区域通过被接合于压力室基板34上从而被限制位移。另一方面，振动板36中的压力室C的内侧的区域与压力室C的外侧的区域相比较而容易位移。因此，在振动板36中的与压力室C的端部c1或者端部c2重叠的部位(即，压力室C的内侧和外侧的边界)处会产生局部的应力差，而存在容易在振动板36上产生裂缝的倾向。在对比例二中，端部c1位于绝缘层54以及第一配线55这两层被层压的区域，端部c2位于绝缘层54以及第二配线56这两层被层压的区域。
另一方面，在第二层压区域L2中的第二区域Q2中，通过层压第一电极51、压电体层52、绝缘层54和第一配线55，从而增强振动板36的机械强度。在第一实施方式中，压力室C的端部c1与如上述那样确保了机械强度的第二层压区域L2的第二区域Q2在俯视观察时重叠。因此，根据第一实施方式，与对比例二相比较而能够抑制振动板36中端部c1的附近处的裂缝的产生。
另外，在第三层压区域L3中的第三区域Q3中，通过层压第一电极51、压电体层52、绝缘层54和第二配线56，而能够增强振动板36的机械强度。在第一实施方式中，压力室C的端部c2与如上述那样确保了机械强度的第三层压区域L3的第三区域Q3在俯视观察时重叠。因此，根据第一实施方式，与对比例二相比较而能够抑制振动板36中端部c2的附近处的裂缝的产生。
第二实施方式
对本发明的第二实施方式进行说明。另外，对于在下文示例的各方式中作用或者功能与第一实施方式相同的要素，仍沿用在第一实施方式的说明中使用的符号而适当地省略其各自的详细说明。
图11为第二实施方式中的多个压电器件38的俯视图，图12为图11中的VI-VI线的剖视图。如图11以及图12所示，在第二实施方式中，压力室C的端部c1以及端部c2的位置与第一实施方式不同。
如图11以及图12所示，第二层压区域L2内含第二区域Q2和层压区域Da。层压区域Da为第一电极51、压电体层52、第二电极53、绝缘层54和第一配线55被层压的区域(第二区域Q2以外的区域)。即，在第二区域Q2上未形成有第二电极53，相对于此，在层压区域Da上形成有第二电极53。
在第二实施方式中，如图11以及图12所示，端部c1与第二层压区域L2中的层压区域Da在俯视观察时重叠。根据上述结构，振动板36中的端部c1附近的强度被增强了与第二电极53相应的量。因此，能够抑制振动板36中的压力室C的端部c1附近处的裂缝的产生这一效果较为显著。
如图11以及图12所示，第三层压区域L3内含第三区域Q3和层压区域Db。层压区域Db为第一电极51、压电体层52、第二电极53、绝缘层54和第二配线56被层压的区域(第三区域Q3以外的区域)。即，在第三区域Q3上未形成有第二电极53，相对于此，在层压区域Db上形成有第二电极53。
在第二实施方式中，如图11以及图12所示，端部c2与第三层压区域L3中的层压区域Db在俯视观察时重叠。根据上述结构，振动板36中的端部c2附近的强度被增强了与第二电极53相应的量。因此，能够抑制振动板36中的压力室C的端部c2附近处的裂缝的产生这一效果较为显著。
第三实施方式
图13为第三实施方式中的多个压电器件38的俯视图，图14为图13中的X-X线的剖视图。如图13以及图14所示，关于第三实施方式的压电器件38，第一电极51的第三部分S3与第一实施方式相比较而在X方向上被形成得较长，并且进一步在与第一实施方式具有同样的要素的基础之上还具备第三配线57。第三实施方式中的第三配线57为以跨及多个压电器件38而连续的方式而沿着Y方向延伸的带状的电极。第三配线57由与第一电极51相比较而电阻率较低的导电材料形成。例如，通过选择性地对共用的导电层进行去除，从而第一配线55、第二配线56和第三配线57被一并形成。
如图13以及图14所示，第三配线57与第一电极51中的端部Ea2侧的部分在俯视观察时重叠。因此，第三配线57在俯视观察时隔着第二配线56而被形成于与第一配线55相反的一侧。第三配线57经由被形成于绝缘层54上的接触孔H3而与第一电极51导通。如图13所示，接触孔H3在例如针对每个压电器件38而独立地被形成。但是，接触孔H3的形状和位置为任意。例如，也可以形成跨及多个压电器件38而连续的在X方向上为长条的接触孔H3。从例如配线基板50对第三配线57施加预定的基准电压Vbs。基准电压Vbs经由第三配线57而被施加于第一电极51。
在第三实施方式中也实现了与第一实施方式相同的效果。另外，在第三实施方式中，能够经由第三配线57而向第一电极51施加电压。而且，从充分确保压电体层52的变形量的观点来看，重要的是将第一电极51形成得足够薄。但是，由于第一电极51的膜厚越薄则第一电极51的电阻就越大，因此，关于从配线基板50被施加于第一电极51的电压，会产生沿着第一电极51的Y方向的电压下降。因为上文所说明的电压下降，而使得被施加于各压电器件38的压电元件P的电压有产生误差的可能。在第三实施方式中，通过与第一电极51相比较而电阻率较低的导电材料来形成第三配线57。因此，具有能够抑制第一电极51中的电压下降、结果为能够降低被施加于各压电元件P的电压的误差的优点。
此外，在图13以及图14中，与第一实施方式同样地，对压力室C的端部c1位于第二区域Q2内，压力室C的端部c2位于第三区域Q3内的结构进行了示例。但是，也可以采用如下的结构，即，在像第三实施方式那样形成有第三配线57的结构的基础之上，像第二实施方式那样使压力室C的端部c1位于层压区域Da内的结构、使压力室C的端部c2位于层压区域Db内的结构。
改变例
以上所示例的各方式可以进行多种变化。在下文中对可以适用于上述各方式的具体的变形的方式进行示例。另外，从下文的示例中任意选择出的两个以上的方式在互相不矛盾的范围可以适当地进行合并。
(1)在上述各方式中，对绝缘层54覆盖各压电体层52的整体的结构进行了示例，但是绝缘层54被形成的范围并不限定于以上的示例。例如，也可以采用如下的结构，即，如图15所示，在第二电极53的表面的一部分或者全部上未形成绝缘层54的结构。在第一配线55以及第二配线56中，各自从绝缘层54的周缘伸出的部分与第二电极53导通。如根据图15的示例所理解的那样，也可以省略接触孔H1以及接触孔H2。另外，在第三实施方式中，也可以使第三配线57中的从绝缘层54的周缘伸出的部分与第一电极51相接触。即，省略接触孔H3。
(2)在上述各方式中，对跨及多个压电器件38而连续的带状的第一电极51进行了示例，但是第一电极51的平面形状并不限定于以上的示例。例如，也可以使第一电极51针对每个压电器件38而单独地形成。在将第一电极51设为单独电极的结构中，在形成有第一电极51的范围的内侧形成压电体层52。
(3)在上述各方式中，对压力室C的壁面与振动板36垂直的结构进行了示例，但是也可以采用如下的结构，即，如图16所示，压力室C的壁面相对于振动板36的表面(X-Y平面)倾斜的结构。在图16的结构中，压力室C的端部c1为压力室C中的X方向上的X1侧的壁面(倾斜面)与振动板36的表面相交叉的部分。同样地，压力室C的端部c2为压力室C中的X方向上的X2侧的壁面(倾斜面)与振动板36的表面相交叉的部分。以使上文所说明的端部c1或者端部c2充分满足在上述各方式中所示例的条件的方式来决定压电器件38和压力室C的平面位置关系。
(4)在上述各方式中，单独地形成了第二电极53和第一配线55，但是也可以将第二电极53和第一配线55从共用的导电层(单层或者多层)一体地形成。
(5)压力室C的端部c1以及端部c2的位置并不限定于上述各方式的示例。例如，也可以使压力室C的端部c1位于第一电极51的端部Ea1和第一配线55的端部Ed2之间的范围内的任意位置处。同样地，例如，也可以使压力室C的端部c2位于第一电极51的端部Ea2和第二配线56的端部Ee1之间的范围内的任意位置处。
(6)压力室C或者压电器件38的平面形状并不限定于上述各方式的示例。例如，在将硅(Si)的单晶基板作为压力室基板34而进行利用的结构中，实际上，晶面被反映于压力室C的平面形状。
(7)在上述各方式中，示例了使搭载了液体喷射头26的输送体242进行往复的串列式的液体喷射装置100，但是本发明也能够适用于多个喷嘴N跨及介质12的整个宽度而分布的行式的液体喷射装置。
(8)上述各方式所示例的液体喷射装置100除了专用于印刷的机器之外，可以被用于传真装置、复印机等各种机器。本发明的液体喷射装置的用途不限定于印刷。例如，喷射颜色材料的溶液的液体喷射装置能够被用作形成液晶显示装置的滤色器的制造装置。另外，喷射导电材料的溶液的液体喷射装置能够被用作形成配线基板的配线或电极的制造装置。
符号说明
100…液体喷射装置；12…介质；14…液体容器；20…控制单元；22…输送机构；24…移动机构；26…液体喷射头；32…流道基板；34…压力室基板；342…去除部；36…振动板；38…压电器件；42…筐体部；44…密封体；46…喷嘴板；N…喷嘴；48…吸振体；50…配线基板；51…第一电极；52…压电体层；53…第二电极；54…绝缘层；55…第一配线；56…第二配线；57…第三配线；C…压力室；R…液体贮存室；P…压电元件。

Claims (15)

1.一种液体喷射头，其具备收纳液体的压力室和使液体从所述压力室喷射出的压电器件，其中，
所述压电器件具备：
第一电极；
压电体层；
第二电极；
绝缘层；
第一配线，其与所述第二电极电连接；以及
第二配线，其与所述第二电极电连接，
并且，所述压电器件包含：
第一区域，在所述第一区域中，所述第一电极、所述压电体层和所述第二电极以该顺序而被层压；
第二区域，其位于所述压电体层的第一端侧，在所述第二区域中，所述第一电极、所述压电体层、所述绝缘层和所述第一配线以该顺序而被层压；以及
第三区域，其位于所述压电体层中的与所述第一端相反的第二端侧，在所述第三区域中，所述第一电极、所述压电体层、所述绝缘层和所述第二配线以该顺序而被层压，
在所述第二区域以及所述第三区域内，未层压有所述第二电极。
2.如权利要求1所述的液体喷射头，其中，
所述第一电极包含层压有所述压电体层的第一部分和与所述第一部分不同的第二部分，
所述第一配线在所述压电体层的面上与所述第二电极导通，并且隔着所述绝缘层而与所述第一电极的所述第二部分重叠。
3.如权利要求2所述的液体喷射头，其中，
所述第一电极包含隔着所述第一部分而与所述第二部分相反的一侧的第三部分，
所述第二配线在所述压电体层的面上与所述第二电极导通，并且隔着所述绝缘层而与所述第一电极的所述第三部分重叠。
4.如权利要求1至权利要求3的任一项所述的液体喷射头，其中，
所述第一配线经由被形成于所述绝缘层的第一接触孔而在所述压电体层的面上与所述第二电极导通，
所述第二配线经由被形成于所述绝缘层上的第二接触孔而在所述压电体层的面上与所述第二电极导通。
5.如权利要求1至权利要求3的任一项所述的液体喷射头，其中，
具备第三配线，所述第三配线在俯视观察时被形成于隔着所述第二配线而与所述第一配线相反的一侧，并且与所述第一电极导通。
6.如权利要求1至权利要求3的任一项所述的液体喷射头，其中，
从外部电路将驱动信号供给至所述第一配线，
所述第二配线经由所述第二电极和所述第一配线而与所述外部电路电连接。
7.如权利要求1所述的液体喷射头，其中，
具备构成所述压力室的壁面的振动板，
并且，所述压电器件包含：
第一层压区域，在所述第一层压区域中，所述第一电极、所述压电体层和所述第二电极以该顺序而被层压；以及
第二层压区域，其位于所述压电体层的第一端侧，在第二层压区域中，所述第一电极、所述压电体层、所述绝缘层和所述第一配线以该顺序而被层压，
所述压力室中的所述压电体层的所述第一端侧的壁面与所述振动板相交叉的第一压力室端部在俯视观察时与所述第二层压区域重叠。
8.如权利要求7所述的液体喷射头，其中，
所述第二电极被形成于所述压电体层的面上，
所述第一配线被形成于所述绝缘层的面上，并且在所述压电体层的面上与所述第二电极导通，
所述第一压力室端部与所述第二层压区域中的如下区域在俯视观察时重叠，即，所述第一电极、所述压电体层、所述第二电极、所述绝缘层和所述第一配线以该顺序而被层压的区域。
9.如权利要求7或权利要求8所述的液体喷射头，其中，
所述压电器件包含第三层压区域，所述第三层压区域位于所述压电体层中的与所述第一端相反的第二端侧，并且，在所述第三层压区域中，所述第一电极、所述压电体层、所述绝缘层和所述第二配线以该顺序而被层压。
10.如权利要求9所述的液体喷射头，其中，
所述压力室中的所述压电体层的所述第二端侧的壁面与所述振动板相交叉的第二压力室端部在俯视观察时与所述第三层压区域重叠。
11.如权利要求10所述的液体喷射头，其中，
所述第二压力室端部与所述第三层压区域中的如下区域在俯视观察时重叠，即，所述第一电极、所述压电体层、所述第二电极、所述绝缘层和所述第二配线以该顺序而被层压的区域。
12.如权利要求1至权利要求3的任一项所述的液体喷射头，其中，
在与所述第一电极和所述压电体层被层压的方向垂直的方向上，所述压电体层的所述第一端和所述第二端与所述第一电极的两端相比而位于内侧。
13.一种液体喷射装置，其中，
具备权利要求1至权利要求12的任一项的液体喷射头。
14.一种压电器件，具备：
第一电极；
压电体层；
第二电极；
绝缘层；
第一配线，其与所述第二电极电连接；以及
第二配线，其与所述第二电极电连接，
并且，所述压电器件包含：
第一区域，在所述第一区域中，所述第一电极、所述压电体层和所述第二电极以该顺序而被层压；
第二区域，其位于所述压电体层的第一端侧，在所述第二区域中，所述第一电极、所述压电体层、所述绝缘层和所述第一配线以该顺序而被层压；以及
第三区域，其位于所述压电体层中的与所述第一端相反的第二端侧，在所述第三区域中，所述第一电极、所述压电体层、所述绝缘层和所述第二配线以该顺序而被层压，
在所述第二区域以及所述第三区域内，未层压有所述第二电极。
15.如权利要求14所述的压电器件，其中，
在与所述第一电极和所述压电体层被层压的方向垂直的方向上，所述压电体层的所述第一端和所述第二端与所述第一电极的两端相比而位于内侧。
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