壓電元件、其製造方法、壓電致動器、噴液頭以及噴液裝置的製作方法

2023-05-09 17:59:56 4

專利名稱：壓電元件、其製造方法、壓電致動器、噴液頭以及噴液裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及壓電元件及其製造方法、壓電致動器、噴液頭、以及噴液裝置。
背景技術：
壓電元件為具有通過施加電壓使其形狀變化的特性的元件，具有以電極夾著壓電 體層的結構。壓電元件例如用於噴墨印表機的噴液頭部分和/或各種致動器等多種用途。構成壓電元件的壓電體層受外部溼度的影響，有時特性會發生劣化。作為確保壓 電體層耐溼性的方法，例如，提出以上部電極覆蓋壓電體層的結構(參照專利文獻1)。可 是，在公開於專利文獻1的結構中，有時應力會集中於上部電極的一部分(例如，形成於壓 電體層的側面與基板(振動板)的頂面相連接的部分附近的上部電極)。而且，存在應力集 中的上部電極的一部分被破壞、無法確保壓電體層的耐溼性的情況。專利文獻1特開2005-88441號公報

發明內容
本發明幾種方式的目的之一在於提供能夠緩和上部電極中的應力集中的高可靠 性壓電元件及其製造方法。並且，本發明幾種方式的目的之一在於提供包括上述壓電元件 的壓電致動器、噴液頭、以及噴液裝置。本發明中的壓電元件包括基板、形成於前述基板上方的下部電極、覆蓋前述下部 電極的壓電體層和形成於前述壓電體層上方的上部電極；前述壓電體層的側面具有與前述 壓電體層的頂面相連接的第1部分、和與前述第1部分相連接的第2部分；前述第1部分相 對於前述基板的頂面以第1角度傾斜；前述第2部分相對於前述基板的頂面以第2角度傾 斜；前述第2角度比前述第1角度小；前述上部電極至少覆蓋前述第1部分及前述第2部 分。依照於如此的壓電元件，則能夠緩和前述上部電極中的應力的集中，能夠具有高
可靠性。還有，在本發明的記載中，將「上方」這一詞語，例如用作在「特定物」(以下稱為 「A」)的「上方」形成其他特定物(以下稱為「B」)等情況。在本發明的記載中，在如該例的 情況下，作為包括在A上直接形成B的情況、和在A上夾著其他物件形成B的情況，使用「上 方」這一詞語。在本發明的壓電元件中，能夠使前述第1部分及前述第2部分的形狀分別為平面。依照於如此的壓電元件，例如，相比於前述壓電體層的側面為曲面的情況，能夠形 成加工精度高、不均勻度低的前述壓電體層。在本發明的壓電元件中，能夠形成為前述壓電體層的側面進一步具有與前述第 2部分相連接的第3部分；前述第3部分相對於前述基板的頂面以第3角度傾斜；前述第3 角度比前述第2角度大且比前述第1角度小。依照於如此的壓電元件，則不會使前述壓電體層寬度(與前述基板的厚度方向相正交的方向的長度)超出需要地變大，能夠緩和前述上部電極中的應力的集中。在本發明的壓電元件中，能夠形成為設置有多個包括前述下部電極、前述壓電體 層及前述上部電極的疊層結構；前述下部電極在多個前述疊層結構中為分體電極；前述上 部電極在多個前述疊層結構中為共用電極。依照於如此的壓電元件，則即使在將前述上部電極作為共用電極的情況下，也能 夠緩和前述上部電極中的應力的集中，能夠具有高的可靠性。本發明中的壓電元件製造方法包括在基板上方形成下部電極的工序、覆蓋前述 下部電極地使壓電體層進行成膜的工序、使第1上部電極成膜於前述壓電體層上方的工 序、對前述第1上部電極及前述壓電體層進行圖形化的工序、和在圖形化的前述第1上部電 極及前述壓電體層上方形成第2上部電極的工序；在前述進行圖形化的工序中，形成與前 述壓電體層的頂面相連接並相對於前述基板的頂面以第1角度傾斜的前述壓電體層的側 面的第1部分、和與前述第1部分相連接並相對於前述基板的頂面以第2角度傾斜的前述 壓電體層的側面的第2部分，並使前述第2角度比前述第1角度小；在前述形成第2上部電 極的工序中，至少覆蓋前述第1部分及前述第2部分地，形成前述第2上部電極。依照於如此的壓電元件的製造方法，則能夠形成能緩和前述上部電極中的應力的 集中並具有高可靠性的壓電元件。本發明中的壓電致動器包括本發明中的壓電元件；前述基板具有柔性，並通過前 述壓電體層的工作而發生變形。依照於如此的壓電致動器，則因為包括前述壓電元件，所以能夠具有高的可靠性。本發明中的噴液頭包括本發明中的壓電致動器、和與噴嘴孔相連通並通過前述壓 電致動器的工作而使容積發生變化的壓力室。依照於如此的噴液頭，則因為包括前述壓電致動器，所以能夠具有高的可靠性。
本發明中的噴液裝置包括本發明中的噴液頭。依照於如此的噴液裝置，則因為包括前述噴液頭，所以能夠具有高的可靠性。


圖1是模式性地表示本實施方式中的壓電元件的剖面圖。圖2是模式性地表示本實施方式中的壓電元件製造工序的剖面圖。圖3是模式性地表示本實施方式中的壓電元件製造工序的剖面圖。圖4是模式性地表示本實施方式中的壓電元件製造工序的剖面圖。圖5是模式性地表示本實施方式的第1變形例中的壓電元件的剖面圖。圖6是模式性地表示本實施方式的第2變形例中的壓電元件的剖面圖。圖7是模式性地表示本實施方式的第3變形例中的壓電元件的剖面圖。圖8是模式性地表示本實施方式的第4變形例中的壓電元件的剖面圖。圖9是模式性地表示本實施方式中的噴液頭的剖面圖。圖10是模式性地表示本實施方式中的噴液頭的分解立體圖。圖11是模式性地表示本實施方式中的噴液裝置的立體圖。符號說明10基板，12基板的頂面，20下部電極，30壓電體層，30a壓電體層，32壓電體層的頂面，34壓電體層的側面，35第1部分，36第2部分，38彎曲部，39連接部，40上部電極，42 第1上部電極，42a 第1上部電極，44第2上部電極，100壓電元件，110疊層結構，200壓 電元件，237第3部分，300壓電元件，400壓電元件，500壓電元件，600噴液頭，610噴嘴板， 612噴嘴孔，620壓力室基板，622壓力室，624儲液部，626供給口，628貫通孔，630殼體，700 噴液裝置，710驅動部，720裝置主體，721託架，722排出口，730噴頭單元，731墨盒，732滑 架，741滑架電動機，742往復運動機構，743同步帶，744滑架導軸，750供紙部，751供紙電 動機，752供紙滾筒，752a從動滾筒，752b驅動滾筒，760控制部，770操作面板
具體實施例方式以下，關於本發明的優選的實施方式，邊參照附圖邊進行說明。1.壓電元件首先，關於本實施方式中的壓電元件100，邊參照附圖邊進行說明。圖1是模式性 地表示壓電元件100的剖面圖。如示於圖1地，壓電元件100包括基板10、下部電極20、壓電體層30、上部電極40。作為基板10的材質，例如能夠列舉導電體、半導體、絕緣體等，雖然並不特別限 定，但是因為在基板10的頂面12形成下部電極20，所以基板10的表層優選為絕緣體。更 具體地，作為基板10，能夠採用例如單晶矽基板。並且，基板10也可以為具有柔性並通過 壓電體層30的工作而發生變形(彎曲)的振動板。該情況下，壓電元件100能夠作為壓電 致動器而起作用，作為基板10，例如，能夠採用在單晶矽之上疊層有氧化矽(SiO2)與氧化鋯 (ZrO2)的基板。下部電極20形成於基板10之上。作為下部電極20的材質，例如，能夠列舉鉬、銥、 它們的導電性氧化物、氧化鑭鎳(LaNiO3 = LNO)等。下部電極20既可以為前述進行了例示 的材料的單層結構，也可以是疊層有多種材料的結構。下部電極20的厚度例如為50nm 300nm。下部電極20為用於將電壓施加於壓電體層30的一方電極。壓電體層30覆蓋下部電極20所形成。在圖示的例中，壓電體層30覆蓋下部電極 20的頂面及側面、和基板10的頂面12。作為壓電體層30能夠採用鈣鈦礦型氧化物的壓電 材料。更具體地，作為壓電體層30，例如，能夠採用鈦酸鋯酸鉛(Pb(&、Ti)03:PZT)、鈮酸鈦 酸鋯酸鉛(Pb(&、Ti、Nb)03:PZTN)等。壓電體層30的厚度例如為300nm 3000nm。壓電 體層30具有頂面32、和連接於頂面32的側面34。在圖示的例中，壓電體層30的頂面32 為平坦的面(平面)，與基板10的頂面12平行(基本平行)。壓電體層30的側面34從壓 電體層30的頂面32設置到基板10的頂面12為止。側面34具有第1部分35、與第2部分 36。第1部分35與壓電體層30的頂面32相連接。第1部分35相對於基板10的頂 面12以第1角度α傾斜。在圖1的例中，為了方便而圖示為，第1部分35相對於與頂面 12平行的虛構線Li，以第1角度α傾斜。第1角度α為銳角，例如為30度 70度。第 1部分35能夠為平坦的面(平面)。第2部分36與第1部分35相連接。在圖示的例中，第2部分36進一步與基板10 的頂面12相連接。第2部分36為位於第1部分35下方側的側面。第2部分36相對於基 板10的頂面12以第2角度β傾斜。第2角度β比第1角度α小，例如為5度 20度。第2部分36能夠為平坦的面(平面)。壓電體層30的側面34通過相對於基板10的頂面12具有不同傾角的第1部分35 及第2部分36，能夠具有彎曲部38。S卩，彎曲部38位於第1部分35與第2部分36的邊 界。從彎曲部38到基板10的頂面12的距離(膜厚)例如為從壓電體層30的頂面32到 基板10的頂面12的距離(膜厚)的1/10程度。並且，在從壓電體層30的頂面32到基板 10的頂面12的距離為1. 2 μ m左右的情況下，從彎曲部38到壓電體層30的側面34與基板 10的頂面12的連接部39的距離例如為1. 3 μ m左右。上部電極40形成於壓電體層30之上。作為上部電極40，例如，能夠採用與在下部 電極20的說明中進行了例示的材料相同的材料。上部電極40的厚度例如為50nm 300nm。 上部電極40為用於將電壓施加於壓電體層30的另一方電極。在圖示的例中，上部電極40 具有第1上部電極42、和第2上部電極44。雖然並未圖示，但是上部電極40也可以僅由第 2上部電極44所構成。第1上部電極42覆蓋壓電體層30的頂面32。第1上部電極42的材質及厚度例 如可以考慮與壓電體層30的緊貼性、向壓電體層30的擴散性等而選擇。更具體地，作為第 1上部電極42的材質例如能夠列舉銥(厚度為15nm)。第2上部電極44覆蓋第1上部電極42、第1部分35及第2部分36。在圖示的例 中，第2上部電極44還進一步設置於基板10的頂面12上。第2上部電極44的材質及厚 度例如可以考慮耐溼性(阻水性)、導電性等而選擇。更具體地，作為第2上部電極44的材 質，例如能夠列舉銥(厚度為50nm)。上部電極40、壓電體層30及下部電極20能夠構成疊 層結構110。本實施方式中的壓電元件100例如具有以下的特徵。依照於壓電元件100，則壓電體層30的側面34能夠具有第1部分35、和第2部分 36。第1部分35相對於基板10的頂面12以第1角度α傾斜，第2部分36相對於基板10 的頂面12以比第1角度α小的第2角度β傾斜。而且，壓電體層30的側面34(第2部 分36)相對於基板10的頂面12以第2角度β連接。因此，例如，相比於側面僅由以角度 α傾斜的部分構成的情況，壓電元件100中的側面34能夠以小的角度β連接於基板10的 頂面12。由此，能夠緩和上部電極40(第2上部電極44)中的應力的集中。例如，在壓電體 層的側面與基板的頂面相連接的角度較大的情況(接近垂直的情況)下，應力集中於形成 於壓電體層的側面與基板的頂面的連接部(也可稱為角部)附近的上部電極。即，在壓電 元件100中，通過具有第1部分35及第2部分36的側面34，能夠緩和上部電極40中的應 力的集中(更具體地，是形成於壓電體層30的側面34與基板10的頂面12的連接部附近 的上部電極40中的應力的集中)，能夠具有高的可靠性。並且，例如，在壓電體層的側面與基板的頂面相連接的角度較大的情況下，存在上 部電極相對於基板及壓電體層的緊貼性及覆蓋範圍變差的情況。相對於此，在壓電元件100 中，因為能夠減小壓電體層30的側面34與基板10的頂面12相連接的角度，所以能夠使上 部電極40的緊貼性及覆蓋範圍提高。而且，例如，相比於側面僅由以角度β傾斜的部分構成的情況，在壓電元件100 中，能夠減小壓電體層30的寬度(與基板10的厚度方向相正交的方向的長度)。S卩，在壓 電元件100中，能夠謀求小型化。
依照於壓電元件100，則第1部分35及第2部分36的形狀能夠為平面。例如，在 壓電體層的側面由曲面構成的情況下，存在製造時的加工變難的情況，存在難以形成精度 高(不均勻小)的壓電體層的情況。尤其是，在通過溼蝕刻將壓電體層的側面形成為曲面 的情況，下，相比於通過幹蝕刻將壓電體層的側面形成為平面的情況，有時精度變低。從而， 在壓電元件100中，能夠形成加工精度高、不均勻小的壓電體層30。2.壓電元件的製造方法接下來，關於本實施方式中的壓電元件100的製造方法，邊參照附圖邊進行說明。 圖2 圖4是模式性地表示本實施方式中的壓電元件100的製造工序的剖面圖。如示於圖2地，在基板10之上形成下部電極20。下部電極20例如可通過濺射法、 鍍敷法、真空蒸鍍法等所形成。更具體地，在基板10之上，形成導電層(未圖示)，並通過對 該導電層進行圖形化，能夠形成下部電極20。如示於圖3地，覆蓋下部電極20地，使壓電體層30a成膜於基板10的頂面12整 面。壓電體層30a例如可通過溶膠凝膠法、CVD (ChemicalVapor Deposition, ^^^^Κ ) MOD (Metal Organic Deposition, ^MW 機沉積)法、濺射法、雷射燒蝕法等所形成。在此，例如，在壓電體層30a的材質為PZT的情 況下，通過在氧氣氣氛中進行700度程度的退火，能夠使壓電體層30a晶體化。還有，晶體 化也能夠在對壓電體層30a進行了圖形化之後進行。接下來，使第1上部電極42a成膜於壓電體層30a整面。第1上部電極42a例如 可通過濺射法、鍍敷法、真空蒸鍍法等所形成。接下來，在第1上部電極42a之上，形成預定形狀的抗蝕劑R。抗蝕劑R例如形成 為，相對於第1上部電極42a的頂面，具有以角度θ傾斜的側面。角度θ的大小可通過曝 光時間和/或烘焙溫度所調整。如示於圖4地，以抗蝕劑R為掩模，對第1上部電極42a及壓電體層30a進行蝕 刻，形成第1上部電極42及壓電體層30。S卩，對第1上部電極42a及壓電體層30a進行圖 形化。蝕刻例如能夠通過採用了 ICPdnductivelyCoupled Plasma，感應耦合等離子體)的 高密度等離子體裝置的幹蝕刻而進行。在該高密度等離子體裝置(幹蝕刻裝置)中，若設 定為1. OPa以下的壓力則能夠良好地進行蝕刻。作為用於對第1上部電極42a進行蝕刻的 蝕刻氣體，例如，能夠採用氯類氣體與氬氣的混合氣體。作為用於對壓電體層30a進行蝕刻 的蝕刻氣體，例如，能夠採用氯類氣體與氟類氣體的混合氣體。作為氯類氣體，例如，可舉出 C12、BC13等。作為氟類氣體，例如，可舉出(/8丄&等。通過採用如此的混合氣體對壓電體 層30a進行蝕刻，能夠形成具有第1部分35及第2部分36的側面34。將其理由說明於以 下。在壓電體層30的材質為PZT的情況下，蝕刻劑主要為氯類氣體。若通過上述的混 合氣體進行蝕刻，則通過氟類氣體大量產生自由基，成為反應性高的蝕刻。該情況下，蝕刻 氣體難以供給到結構體的側壁(壓電體層30的側面34附近和/或基板10的頂面12附近 等)，該部分的蝕刻速率變小。因此，可推測出會形成具有第1部分35與第2部分36的側 面34。還有，第1角度α及第2角度β的大小能夠以過蝕刻量和/或抗蝕劑R的角度θ 的大小進行調整。如示於圖1地，去除抗蝕劑R，並在第1上部電極40及壓電體層30之上形成第2上部電極44。第2上部電極44形成為，覆蓋第1部分35及第2部分36。第2上部電極44 例如通過濺射法、鍍敷法、真空蒸鍍法等所形成。更具體地，通過在整面形成導電層(未圖 示)並對該導電層進行圖形化，能夠形成第2上部電極44。通過以上的工序，能夠製造壓電元件100。本實施方式中的壓電元件100的製造方法例如具有以下的特徵。依照於壓電元件100的製造方法，則如上述地，通過具有第1部分35及第2部分 36的側面34，能夠形成能夠緩和上部電極40 (第2上部電極44)中的應力集中的高可靠性 的壓電元件100。依照於壓電元件100的製造方法，則能夠以第1上部電極42覆蓋壓電體層30的 頂面32。因此，能夠保護壓電體層30的頂面32以免對其造成加工損傷(對壓電體層30a 進行蝕刻時的損傷和/或去除抗蝕劑R時的損傷等)。因此，能夠製造可靠性高的壓電元件 100。3.壓電元件的變形例(1)接下來，關於本實施方式的第1變形例中的壓電元件200，邊參照附圖邊進行 說明。圖5是模式性地表示壓電元件200的剖面圖。以下，在本實施方式的第1變形例中 的壓電元件200中，關於具有與本實施方式中的壓電元件100的構成構件同樣的功能的構 件附加同一符號，並將其詳細的說明進行省略。在壓電元件200中，如示於圖5地，壓電體層30的側面34具有第1部分35、第2 部分36、進而還具有第3部分237。第3部分237與第2部分36相連接。在圖示的例中，第3部分237還與基板10的 頂面12相連接。第3部分237為位於第2部分36下方側的側面。第3部分237相對於基 板10的頂面12以第3角度γ傾斜。第3角度γ比第2角度β大且比第1角度α小。 第3部分237能夠為平坦的面(平面)。還有，在圖示的例中，第2部分36為了方便，圖示 為，相對於與基板10的頂面12平行的虛構線L2，以第2角度β傾斜。依照於壓電元件200，則壓電體層30的側面34除了第1部分35及第2部分36 之外，能夠進一步具有相對於基板10的頂面12以第3角度γ傾斜的第3部分237。第3 角度Y為比第2角度β大的角度。因此，在壓電元件200中，例如相比於壓電元件100的 例，能夠減小壓電體層30的寬度(與基板10的厚度方向相正交的方向的長度)。S卩，在壓 電元件200中，能夠謀求小型化。並且，依照於壓電元件200，則第3角度、為比第1角度α小的角度。因此，相比 於僅由以角度α傾斜的部分構成的側面，在壓電元件200中，尤其能夠緩和形成於壓電體 層30的側面34與基板10的頂面12的連接部附近的上部電極40 (第2上部電極44)中的 應力的集中。(2)接下來，關於本實施方式的第2變形例中的壓電元件300，邊參照附圖邊進行 說明。圖6是模式性地表示壓電元件300的剖面圖。以下，在本實施方式的第2變形例中 的壓電元件300中，關於具有與本實施方式中的壓電元件100的構成構件同樣功能的構件 附加同一符號，並將其詳細的說明進行省略。在壓電元件300中，如示於圖6地，下部電極20、壓電體層30及上部電極40構成 疊層結構110(也可稱為疊層體110)，疊層結構110設置多個。雖然在圖示的例中，疊層結構110設置3個，但是其數量並不特別限定。更具體地，在圖示的例中，設置多個下部電極 20、多個壓電體層30、多個第1上部電極42、和1個第2上部電極44。第2上部電極44在 多個疊層結構110中可稱為共用電極。第2上部電極44在多個疊層結構110中也可謂連 續。第2上部電極44覆蓋多個第1上部電極42的各自、多個壓電體層30的各層、和基板 10的頂面12。相對於此，下部電極20在多個疊層結構110中為分體電極，被電分離。依照於壓電元件300，則即使在以上部電極40 (第2上部電極44)為共用電極的情 況下，通過具有第1部分35及第2部分36的側面34，也能夠緩和上部電極40中的應力的 集中，能夠具有高的可靠性。(3)接下來，關於本實施方式的第3變形例中的壓電元件400，邊參照附圖邊進行 說明。圖7是模式性地表示壓電元件400的剖面圖。以下，在本實施方式的第3變形例中 的壓電元件400中，關於具有與本實施方式的第2變形例中的壓電元件300的構成構件同 樣功能的構件附加同一符號，並將其詳細的說明進行省略。在壓電元件300的例中，第2上部電極44為連續的1個共用電極。在壓電元件 400中，如示於圖7地，進一步使得壓電體層30在多個疊層結構110中，成為共用的壓電體 層。即，在壓電元件400中，設置多個下部電極20、1個壓電體層30、多個第1上部電極42、 和1個第2上部電極44。壓電體層30在多個疊層結構110中也可謂連續。第2上部電極 44覆蓋多個第1上部電極42的各自、和壓電體層30。依照於壓電元件400，則第2上部電極44並不與基板10相接觸。因此，第2上部電 極44隻要考慮與壓電體層30 (及第1上部電極42)的相(匹配)性(緊貼性、反應性等) 即可，能夠擴大第2上部電極44材料的選擇範圍。並且，例如，在採用具有柔性的振動板作 為基板10的情況下，通過對壓電體層30的殘留量(與基板10相接觸的部分的膜厚量)進 行控制，能夠容易地對諧振頻率進行調整。(4)接下來，關於本實施方式的第4變形例中的壓電元件500，邊參照附圖邊進行 說明。圖8是模式性地表示壓電元件500的剖面圖。以下，在本實施方式的第4變形例中 的壓電元件500中，關於具有與本實施方式的第2變形例中的壓電元件300的構成構件同 樣功能的構件附加同一符號，並將其詳細的說明進行省略。在壓電元件300的例中，第2上部電極44為連續的1個共用電極。在壓電元件 500中，如示於圖8地，第2上部電極44對應於多個壓電體層30設置多個。多個第2上部 電極44通過布線(未圖示)電連接，能夠成為共用電極。在壓電元件500中，相比於壓電元件300、400的例，在相鄰的疊層結構110中，能 夠減小一方的壓電體層30的驅動對另一方的壓電體層30的驅動產生的影響(串擾)。因 此，能夠得到高的可靠性。4.噴液頭接下來，關於本發明中的壓電元件作為壓電致動器而起作用的噴液頭600，邊參照 附圖邊進行說明。圖9是模式性地表示噴液頭600的要部的剖面圖。圖10為噴液頭600 的分解立體圖，與通常使用的狀態上下相反地示出。噴液頭600能夠具有本發明中的壓電元件。在以下的例中，關於作為本發明中的 壓電元件而具有壓電元件100的噴液頭600進行說明。還有，如上述地，在壓電元件100作 為壓電致動器而起作用的情況下，基板10能夠具有柔性，成為通過壓電體層30的工作而發生變形的振動板。噴液頭600如示於圖9及圖10地，包括具有噴嘴孔612的噴嘴板610、用於形成 壓力室622的壓力室基板620、和壓電元件100 (也可稱為壓電致動器100)。而且，噴液頭 600如示於圖10地，能夠具有殼體630。還有，在圖10中，將壓電元件100的疊層結構110 簡略化而圖示。噴嘴板610如示於圖9及圖10地，具有噴嘴孔612。從噴嘴孔612能夠噴出墨。 在噴嘴板610，例如，多個噴嘴孔612設置為一列。作為噴嘴板620的材質，例如，能夠列舉 矽、不鏽鋼(SUS)等。壓力室基板620設置於噴嘴板610之上(在圖10的例中則為之下)。作為壓力室 基板620的材質，例如，能夠列舉單晶矽等。通過壓力室基板620對噴嘴板610與基板10 之間的空間進行劃分，如示於圖10地，設置儲液部(液體貯留部)624、與儲液部624相連通 的供給口 626、與供給口 626相連通的壓力室622。即儲液部624、供給口 626及壓力室622 通過噴嘴板610、壓力室基板620和基板10所劃分。儲液部624能夠暫時貯留從外部(例 如墨盒)通過設置於基板10的貫通孔628所供給的墨。儲液部624內的墨通過供給口 626 能夠供給到壓力室622。壓力室622通過基板10的變形而使容積發生變化。壓力室622與 噴嘴孔612相連通，通過壓力室622的容積變化，從噴嘴孔612噴出墨。壓電元件100設置於壓力室基板620之上(在圖10的例中則為之下)。壓電元件 100的疊層結構110電連接於壓電元件驅動電路(未圖示)，能夠基於壓電元件驅動電路的 信號進行工作(振動、變形)。基板10通過疊層結構110(壓電體層30)的工作而發生變 形，能夠使壓力室622的內部壓力瞬間升高。還有，雖然在圖9中，壓電體層30的側面34 與基板10的頂面12的連接部39俯視配置於壓力室622外側，但是也可以配置於內側。殼體630如示於圖10地，能夠收置噴嘴板610、壓力室基板620及壓電元件100。 作為殼體630的材質，例如，能夠列舉樹脂、金屬等。依照於噴液頭600，則能夠如上述地具有可靠性高的壓電元件100。由此，能夠得 到可靠性高的噴液頭600。還有，在上述的例中，關於噴液頭600為噴墨式記錄頭的情況進行了說明。但是， 本發明的噴液頭例如也能夠用作用於液晶顯示器等的濾色器製造的色材噴頭、用於有機EL 顯示器、FED(面發光顯示器)等的電極形成的電極材料噴頭、用於生物晶片製造的生物體 有機物噴頭等。5.噴液裝置接下來，關於本實施方式中的噴液裝置，邊參照附圖邊進行說明。圖11是模式性 地表示本實施方式中的噴液裝置700的立體圖。噴液裝置700具有本發明中的噴液頭。在 以下，關於噴液裝置700為噴墨式印表機的情況進行說明。噴液裝置700如示於圖11地，包括噴頭單元730、驅動部710、和控制部760。而 且，噴液裝置700能夠包括裝置主體720、供紙部750、對記錄用紙P進行設置的託架721、排 出記錄用紙P的排出口 722、和配置於裝置主體720頂面的操作面板770。噴頭單元730例如具有包括上述的噴液頭600的噴墨式記錄頭(以下也簡稱為 「噴頭」)。噴頭單元730還具備將墨供給於噴頭的墨盒731、和搭載有噴頭及墨盒731的輸 送部(滑架)732。
驅動部710能夠使噴頭單元730往復運動。驅動部710具有成為噴頭單元730的 驅動源的滑架電動機741、和接收滑架電動機741的旋轉而使噴頭單元730往復運動的往復 運動機構742。往復運動機構742具備其兩端被支持於機架(未圖示)的滑架導軸744、和與滑架 導軸744相平行地進行延伸的同步帶743。滑架導軸744邊使得滑架732能夠自如地往復 運動，邊對滑架732進行支持。而且，滑架732固定於同步帶743的一部分。若通過滑架電 動機741的工作而使同步帶743走行，則由滑架導軸744所引導，噴頭單元730進行往復運 動。當該往復運動時，適當地從噴頭噴出墨，進行向記錄用紙P的印刷。控制部760能夠對噴頭單元730、驅動部710及供紙部750進行控制。供紙部750能夠將記錄用紙P從託架721送往噴頭單元730側。供紙部750具備 成為其驅動源的供紙電動機751、和通過供紙電動機751的工作進行旋轉的供紙滾筒752。 供紙滾筒752具備夾著記錄用紙P的送紙路徑上下地進行對向的從動滾筒752a及驅動滾 筒752b。驅動滾筒752b連接於供紙電動機751。若通過控制部760而驅動供紙部750，則 記錄用紙P經過噴頭單元730下方地被輸送。噴頭單元730、驅動部710、控制部760及供紙部750設置於裝置主體720內部。依照於噴液裝置700，則能夠如上述地具有可靠性高的噴液頭600。由此，能夠得 到可靠性高的噴液裝置700。還有，雖然在上述的例中，關於噴液裝置700為噴墨式印表機的情況進行了說明， 但是本發明的噴液裝置也能夠用作工業用噴液裝置。作為該情況下所噴出的液體(液狀材 料)，能夠採用通過溶劑和/或分散劑而將各種功能性材料調整為適當的粘度的液體等。還有，上述的實施方式及變形例為一例，並非限定於這些方式。例如，也可以使各 實施方式及各變形例適當組合。如上述地，雖然關於本發明的實施方式詳細地進行了說明，但是技術人員能夠容 易地理解可以進行實質上不脫離本發明新穎事項及效果的多種變形。從而，如此的變形例 全都包括在本發明的範圍中。
權利要求
一種壓電元件，其特徵在於，包括基板，形成於前述基板上方的下部電極，覆蓋前述下部電極的壓電體層，和形成於前述壓電體層上方的上部電極；前述壓電體層的側面具有與前述壓電體層的頂面相連接的第1部分、和與前述第1部分相連接的第2部分；前述第1部分相對於前述基板的頂面以第1角度傾斜；前述第2部分相對於前述基板的頂面以第2角度傾斜；前述第2角度比前述第1角度小；前述上部電極至少覆蓋前述第1部分及前述第2部分。
2.根據權利要求1所述的壓電元件，其特徵在於 前述第1部分及前述第2部分的形狀分別為平面。
3.根據權利要求1或2所述的壓電元件，其特徵在於前述壓電體層的側面還具有與前述第2部分相連接的第3部分； 前述第3部分相對於前述基板的頂面以第3角度傾斜； 前述第3角度比前述第2角度大且比前述第1角度小。
4.根據權利要求1 3中的任何一項所述的壓電元件，其特徵在於 設置有多個包括前述下部電極、前述壓電體層及前述上部電極的疊層結構； 前述下部電極在多個前述疊層結構中為分體電極；前述上部電極在多個前述疊層結構中為共用電極。
5.一種壓電元件的製造方法，其特徵在於包括以下工序 在基板上方形成下部電極的工序，以覆蓋前述下部電極的方式使壓電體層進行成膜的工序， 使第1上部電極成膜於前述壓電體層上方的工序， 對前述第1上部電極及前述壓電體層進行圖形化的工序；和 在圖形化的前述第1上部電極及前述壓電體層上方形成第2上部電極的工序； 在前述進行圖形化的工序中，形成與前述壓電體層的頂面相連接並相對於前述基板的 頂面以第1角度傾斜的前述壓電體層的側面的第1部分、和與前述第1部分相連接並相對 於前述基板的頂面以第2角度傾斜的前述壓電體層的側面的第2部分，並使前述第2角度 比前述第1角度小；在前述形成第2上部電極的工序中，以至少覆蓋前述第1部分及前述第2部分的方式， 形成前述第2上部電極。
6.一種壓電致動器，其特徵在於包括權利要求1 4中的任何一項所述的壓電元件； 前述基板具有柔性，並通過前述壓電體層的工作而發生變形。
7.—種噴液頭，其特徵在於，包括 權利要求6所述的壓電致動器，和壓力室，其與噴嘴孔相連通，並通過前述壓電致動器的工作而使容積發生變化。
8. —種噴液裝置，其特徵在於，包括 權利要求7所述的噴液頭。
全文摘要
本發明提供能夠緩和上部電極中的應力集中的高可靠性的壓電元件、其製造方法、壓電致動器、噴液頭以及噴液裝置。本發明中的壓電元件(100)包括基板(10)、形成於基板(10)上方的下部電極(20)、覆蓋下部電極(20)的壓電體層(30)、和形成於壓電體層(30)上方的上部電極(40)；壓電體層(30)的側面(34)具有與壓電體層(30)的頂面(32)相連接並相對於基板(10)的頂面(12)以第1角度(α)傾斜的第1部分(35)、和與第1部分(35)相連接並相對於基板(10)的頂面(12)以第2角度(β)傾斜的第2部分(36)；第2角度(β)比第1角度(α)小；上部電極(40)至少覆蓋第1部分(35)及第2部分(36)。
文檔編號B41J2/01GK101947883SQ201010226948
公開日2011年1月19日 申請日期2010年7月8日 優先權日2009年7月8日
發明者中山雅夫 申請人:精工愛普生株式會社