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液体喷射头、液体喷射装置以及压电器件

文献发布时间:2024-04-18 19:58:26


液体喷射头、液体喷射装置以及压电器件

技术领域

本发明涉及一种液体喷射头及液体喷射装置、以及压电器件,所述液体喷射头具有包括第一电极、压电体层和第二电极的压电元件、通过压电元件的驱动而振动的振动板、和划分出通过振动板的振动而对液体施加压力的压力室的压力室基板,所述压电器件具有压电元件和振动板。

背景技术

作为压电器件之一的液体喷射头的代表例,可列举出喷射油墨滴的喷墨式记录头。作为喷墨式记录头,已知一种如下的记录头,例如具备形成有与喷嘴连通的压力室的压力室基板、和隔着振动板而被设置在该压力室基板的一面侧的压电元件,并通过利用压电元件而使振动板位移而使压力室内的油墨产生压力变化,从而从喷嘴喷射油墨滴。

此外,作为压电元件,已知一种具备被形成在振动板上的第一电极、在第一电极上由具有机电转换特性的压电材料形成的压电体层、和被设置在压电体层上的第二电极的压电元件(例如,参照专利文献1)。

在专利文献1中,公开了一种具备多个压电元件且这些多个压电元件被并排设置成一列的结构。各压电元件具备压电体层被作为单独电极的第一电极和作为共用电极的第二电极夹持的有源部(也称为活性部),且在与压电元件的并排设置方向正交的方向上,有源部的端部由第二电极的端部规定。

如此,在压电元件的有源部的端部由第二电极的端部规定的结构中,在有源部的端部附近处,存在发生因迁移等而引起短路而导致的烧损等破坏。此外,存在当水分进入到压电体层露出的部分时,因水解而在比较短的时间内会导致压电体层发生破坏的可能性。

为了解决这样的问题,存在设为通过由粘合剂构成的粘合层而对压电元件的有源部的端部附近进行保护的结构。具体而言,存在设为如下方式的结构,即,具有压电体层在与压电元件的单独电极连接的配线即第一配线层和与压电元件的共用电极连接的配线即第一金属层之间露出的露出部,且通过由粘合剂构成的粘合层来对该露出部进行覆盖(参照专利文献2)。

通过设为这样的结构,由于压电体层的夹着露出部而配置的配线间通过粘合层而绝缘,因此能够抑制因迁移等引起的压电体层的破坏。

但是,如专利文献2中记载的那样,在设为在与露出部对应的配线间的间隙中填充粘合剂的结构中,存在粘合剂未被充分地填充在配线间的间隙中而残留有气泡等的情况。在这样的情况下,有可能在配线间不能获得充分的绝缘性而无法抑制因迁移等引起的压电体层的破坏。

另外,这样的问题并不限于以喷射油墨的喷墨式记录头为代表的液体喷射头中,在其他的压电器件中也同样存在。

专利文献1:日本特开2015-166160号公报

专利文献2:日本特开2015-85668号公报

发明内容

解决上述课题的本发明的一个方式为液体喷射头,其特征在于,具有:压电元件,其包括第一电极、压电体层和第二电极;第一导电层,其与所述第二电极电连接;绝缘层,其由绝缘材料形成;振动板,其通过所述压电元件的驱动而振动;压力室基板,其划分出通过所述振动板的振动而对液体施加压力的压力室,在与所述压力室对置的有源区域中,所述振动板、所述第一电极、所述压电体层和所述第二电极从所述压力室基板侧依次层叠,所述压力室的长边方向上的比所述有源区域靠外侧的区域包括:第一区域,其中所述压电体层、所述第二电极、所述绝缘层和所述第一导电层在与所述长边方向交叉的层叠方向上依次层叠;第二区域,其中所述压电体层和所述绝缘层在所述层叠方向上依次层叠,并且未层叠所述第二电极和所述第一导电层。

此外,本发明的其他的方式为液体喷射装置,其特征在于,具备上述方式的液体喷射头。

此外,本发明的其他的方式为压电器件,其特征在于,具有:基板,其具有凹部;压电元件,其包括第一电极、压电体层和第二电极;振动板,其通过所述压电元件的驱动而振动;第一导电层,其与所述第二电极电连接;绝缘层,其由绝缘材料形成,在与所述凹部对置的有源区域中,所述振动板、所述第一电极、所述压电体层和所述第二电极从所述基板侧依次层叠,所述凹部的长边方向上的比所述有源区域靠外侧的区域包括:第一区域,其中所述压电体层、所述第二电极、所述绝缘层和所述第一导电层在与所述长边方向交叉的层叠方向上依次层叠;第二区域,其中所述压电体层和所述绝缘层在所述层叠方向上依次层叠,并且未层叠所述第二电极和所述第一导电层。

附图说明

图1为实施方式1所涉及的记录头的分解立体图。

图2为实施方式1所涉及的记录头的俯视图。

图3为实施方式1所涉及的记录头的剖视图。

图4为表示实施方式1所涉及的压电元件的整体结构的剖视图。

图5为表示实施方式1所涉及的压电元件的主要部分的剖视图。

图6为表示实施方式1所涉及的压电元件的主要部分的剖视图。

图7为表示实施方式2所涉及的压电元件的主要部分的剖视图。

图8为表示实施方式3所涉及的压电元件的主要部分的剖视图。

图9为表示其他的实施方式所涉及的压电元件的主要部分的剖视图。

图10为表示其他的实施方式所涉及的压电元件的主要部分的剖视图。

图11为表示一个实施方式所涉及的记录装置的概要结构的图。

具体实施方式

以下,基于实施方式而对本发明进行详细地说明。但是,以下的说明为关于本发明的一个方式的说明,本发明的结构能够在发明的范围内任意地变更。

此外,在各个附图中,X、Y、Z表示互相正交的三个空间轴。在本说明书中,将沿着这些轴的方向设为X方向、Y方向、以及Z方向。将各个附图的箭头标记所朝向的方向设为正(+)方向,并将箭头标记的相反方向设为负(-)方向进行说明。此外,Z方向表示铅直方向,+Z方向表示铅直下方,-Z方向表示铅直上方。-Z方向为层叠方向的一个示例。另外,关于没有限定正方向及负方向的三个X、Y、Z的空间轴,设为X轴、Y轴、Z轴来进行说明。

实施方式1

图1为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分解立体图。图2为记录头的俯视图,图3为对记录头的概要结构进行说明的图,且为与图2的A-A线对应的剖视图。此外,图4为对压电元件的整体结构进行说明的剖视图。图5为对各区域中的层叠结构进行说明的图,且为对X轴方向上的压电元件的端部附近进行了放大的剖视图。此外,图6为对保护基板的接合状态进行说明的图,且为对X轴方向上的压电元件的端部附近进行了放大的剖视图。

如图1至图3所示,作为本实施方式的液体喷射头的一个示例的喷墨式记录头(以下,也仅称为“记录头”)1为向作为第一方向的Z轴方向、更加具体而言+Z方向喷射油墨滴的记录头。

作为基板的一个示例,喷墨式记录头1具备压力室基板10。压力室基板10例如由硅基板、玻璃基板、SOI基板、各种陶瓷基板等构成。

在压力室基板10中,作为凹部的压力室12在与Z轴方向交叉的X轴方向上配置有两列。即,在压力室基板10中,构成各列的多个压力室12沿着与X轴方向交叉的Y轴方向进行设置。

构成各列的多个压力室12以使X轴方向的位置成为相同的位置的方式,被配置在沿着Y轴方向的直线上。在Y轴方向上彼此相邻的压力室12通过隔壁来划分。当然,压力室12的配置未被特别地限定。例如,在Y轴方向上并排的多个压力室12的配置也可以成为,将各压力室12设在每隔一个而在X轴方向上错开了的位置处的所谓的交错配置。

此外,此外,本实施方式的压力室12被形成为,在沿+Z方向的俯视观察时X轴方向的长度长于Y轴方向的长度的例如长方形。当然,沿+Z方向的俯视观察时的压力室12的形状并未被特别地限定,也可以为平行四边形形状、多边形形状、圆形形状、长圆形形状等。另外,在此所说的长圆形形状是指以长方形形状为基础且将长边方向的两端部设为半圆状的形状,包括圆角长方形形状、椭圆形形状、蛋形形状等。

在压力室基板10的+Z方向侧上,依次层叠有连通板15、喷嘴板20以及可塑性基板45。

在连通板15上,设置有将压力室12和喷嘴21连通的喷嘴连通通道16。此外,在连通板15上,设置有构成歧管100的一部分的第一歧管部17以及第二歧管部18,且该歧管100成为多个压力室12连通的共用液室。第一歧管部17以在Z轴方向上贯穿连通板15的方式而设置。此外,第二歧管部18以在Z轴方向上不贯穿连通板15而在+Z方向侧的面上开口的方式而设置。

另外,在连通板15上,与压力室12的X轴方向上的一个端部连通的供给连通通道19针对各个压力室12而单独设置。供给连通通道19将第二歧管部18和各压力室12连通,而将歧管100内的油墨供给至各压力室12。

作为连通板15,能够使用硅基板、玻璃基板、SOI基板、各种陶瓷基板、金属基板等。作为金属基板,可列举出例如不锈钢基板等。另外,连通板15优选为,使用热膨胀率与压力室基板10大致相同的材料。由此,在压力室基板10以及连通板15的温度发生了变化时,能够对因膨胀率的不同而引起的压力室基板10以及连通板15的翘曲进行抑制。

喷嘴板20被设置在连通板15的与压力室基板10相反的一侧、即+Z方向侧的面上。在喷嘴板20上形成有经由喷嘴连通通道16而与各压力室12连通的喷嘴21。

在本实施方式中,多个喷嘴21以沿着Y轴方向而成为一列的方式排列配置。而且,在喷嘴板20中,这些多个喷嘴21排列设置而成的喷嘴列在X轴方向上设置有两列。即,各列的多个喷嘴21以X轴方向的位置成为相同的位置的方式进行配置。另外,喷嘴21的配置未被特别地限定。例如,在Y轴方向上排列配置的喷嘴21也可以被配置在每隔一个而在X轴方向上错开了的位置处。

作为喷嘴板20的材料,未被特别地限定,可以使用例如硅基板、玻璃基板、SOI基板、各种陶瓷基板、金属基板。作为金属板,可列举出例如不锈钢基板等。另外,作为喷嘴板20的材料,也能够使用如聚酰亚胺树脂这样的有机物等。但是,喷嘴板20优选为,使用与连通板15的热膨胀率大致相同的材料。由此,在喷嘴板20以及连通板15的温度发生了变化时,能够对因热膨胀率的不同而引起的喷嘴板20以及连通板15的翘曲进行抑制。

可塑性基板45与喷嘴板20一起被设置在连通板15的与压力室基板10相反的一侧、即+Z方向侧的面上。该可塑性基板45被设置在喷嘴板20的周围,并对被设置在连通板15中的第一歧管部17以及第二歧管部18的开口进行密封。在本实施方式中,可塑性基板45具备由具有可挠性的薄膜构成的密封膜46、由金属等硬质的材料构成的固定基板47。固定基板47的与歧管100对置的区域成为在厚度方向上被完全去除了的开口部48。因此,歧管100的一个面成为仅由具有可挠性的密封膜46进行了密封的可塑性部49。

另一方面,在压力室基板10的与喷嘴板20等相反的一侧、即-Z方向侧的面上设置有振动板50、和使该振动板50进行挠曲变形而使压力室12内的油墨发生压力变化的压电元件300,详细内容在下文中进行记述。另外,图3为用于对记录头1的整体结构进行说明的图,且简略地示出了压电元件300。

在压力室基板10的-Z方向侧的面上,还接合有具有与压力室基板10大致相同大小的保护基板30。保护基板30具有作为对压电元件300进行保护的空间的保持部31。保持部31为针对在Y轴方向上并排配置的压电元件300的每列而单独设置的部件,且在X轴方向上并排形成有两个。此外,在保护基板30上,在于X轴方向上并排配置的两个保持部31之间设置有在Z轴方向上贯穿的贯穿孔32。

此外,在保护基板30上固定有壳体部件40,该壳体部件40与压力室基板10一起划分形成与多个压力室12连通的歧管100。壳体部件40在沿Z轴方向进行观察的俯视观察时具有与上述的连通板15大致相同的形状,并与保护基板30接合,并且也与上述的连通板15接合。

这样的壳体部件40在保护基板30侧具有收纳部41,该收纳部41为能够对压力室基板10以及保护基板30进行收纳的深度的空间。该收纳部41具有大于保护基板30的与压力室基板10进行了接合的面的开口面积。而且,在压力室基板10以及保护基板30被收纳到收纳部41中的状态下收纳部41的喷嘴板20侧的开口面被连通板15密封。

此外,在壳体部件40中,在X轴方向上的收纳部41的两外侧处分别划分形成有第三歧管部42。而且,由被设置在连通板15中的第一歧管部17以及第二歧管部18、和第三歧管部42构成本实施方式的歧管100。歧管100在Y轴方向上连续设置,将各压力室12和歧管100连通的供给连通通道19在Y轴方向上并排配置。

此外,在壳体部件40上设置有导入口44,该导入口44用于与歧管100连通并向各歧管100供给油墨。另外,在壳体部件40上设置有连接口43,该连接口43与保护基板30的贯穿孔32连通并供配线基板120插穿。

在这样的本实施方式的记录头1中,从与未图示的外部油墨供给单元连接的导入口44引入油墨,并从歧管100至喷嘴21为止在内部充满了油墨之后,根据来自驱动电路121的记录信号,而对与压力室12对应的各个压电元件300施加电压。由此,振动板50与压电元件300一起挠曲变形,各压力室12内的压力增高,从而从各喷嘴21喷射油墨滴。

以下,对本实施方式所涉及的压电元件300的结构进行说明。如上所述,压电元件300经由振动板50而被设置在压力室基板10的与喷嘴板20相反的一侧的面上。即,记录头1具备压力室基板10、被设置在压力室基板10的-Z方向侧的面上的振动板50、和压电元件300。

如图4以及图5所示,振动板50由弹性膜51和绝缘体膜52构成,该弹性膜51被设置在压力室基板10侧并由氧化硅构成,该绝缘体膜52被设置在弹性膜51上并由氧化锆膜构成。压力室12等液体流道通过从+Z方向侧的面对压力室基板10进行各向异性蚀刻而形成,且压力室12等液体流道的-Z方向侧的面被弹性膜51封堵。

另外,弹性膜51也能够作为与压力室基板10一体的基板而形成。更加具体而言,例如,也能够由硅形成压力室基板10,并通过对其表面进行热氧化从而生成氧化硅层,且将该氧化硅层作为弹性膜51来利用等。

此外,振动板50的结构未被特别地限定。振动板50例如也可以由弹性膜51和绝缘体膜52中的任意一方来构成,也可以还包括除了弹性膜51以及绝缘体膜52以外的其他的膜。作为其他的膜的材料,可以列举出例如硅、氮化硅等。

压电元件300为使压力室12内的油墨产生压力变化的压力产生单元,也被称为压电致动器。该压电元件300被构成为,包括从振动板50侧即+Z方向侧朝向-Z方向侧而依次层叠的第一电极60、压电体层70和第二电极80。

在此,将压电元件300中的、在第一电极60与第二电极80之间施加了电压时在压电体层70中发生压电应变的部分称为活性部310。相对于此,将在压电体层70中不发生压电应变的部分称为非活性部320。即,在压电元件300之中,压电体层70被第一电极60和第二电极80夹持的部分成为活性部310,压电体层70未被第一电极60和第二电极80夹持的部分成为非活性部320。

此外,将在使压电元件300驱动时实际上在Z轴方向上进行位移的部分称为可挠部,将在Z轴方向上不进行位移的部分称为非可挠部。即,压电元件300的活性部310中的在Z轴方向上与压力室12对置的部分成为可挠部,压力室12的外侧部分成为非可挠部。

一般而言,将活性部310的任意一方的电极设为针对每个压电元件300而独立的单独电极、并将另一方的电极设为共用于多个压电元件300的共用电极来构成。在本实施方式中,第一电极60构成单独电极,第二电极80构成共用电极。

第一电极60构成按每个压力室12而划分从而针对每个活性部310而独立的单独电极。第一电极60在Y轴方向上以窄于压力室12的宽度的宽度来形成。即,Y轴方向上的第一电极60的两端部位于与压力室12对置的区域的内侧处。

此外,第一电极60在X轴方向上从与压力室12对置的区域延伸设置至压力室12的外侧处,在图4的剖视图中,第一电极60的-X方向的端部60a以及+X方向的端部60b分别被配置在压力室12的外侧。即,第一电极60的-X方向的端部60a被配置在与压力室12的-X方向的端部12a相比成为-X方向的位置处,第一电极60的+X方向的端部60b被配置在与压力室12的+X方向的端部12b相比成为+X方向侧的位置处。

第一电极60的材料并未被特别地限定,例如可以使用铱、铂这样的金属、简称为ITO的氧化铟锡这样的导电性金属氧化物等导电材料。

压电体层70将X轴方向的长度设为预定长度,且沿着Y轴方向而连续设置。即,压电体层70以预定的厚度沿着压力室12的并列设置方向而连续设置。压电体层70的厚度并未被特别限定,以1至4μm左右的厚度来形成。另外,压电体层70也可以不沿着压力室12的并列设置方向而连续。例如,也可以设为,在压力室12之间分别在压电体层70上设置切口。

此外,压电体层70的X轴方向的长度长于压力室12的长边方向即X轴方向的长度,压电体层70在X轴方向上延伸至压力室12的两外侧处。此外,图4中的压电体层70的-X方向的端部70a位于比第一电极60的-X方向的端部60a靠外侧处。即,第一电极60的端部60a被压电体层70覆盖。另一方面,压电体层70的+X方向的端部70b位于比第一电极60的+X方向的端部60b靠内侧、也就是说压力室12侧处,第一电极60的端部60b未被压电体层70覆盖。

作为压电体层70,可以列举出被形成在第一电极60上的由表示机电转换作用的铁电陶瓷材料构成的钙钛矿结构的结晶膜(钙钛矿型结晶)。作为压电体层70的材料,例如能够使用锆钛酸铅(PZT)等铁电压电材料、或者在其中添加了氧化铌、氧化镍或者氧化镁等金属氧化物而组成的材料等。具体而言,能够使用钛酸铅(PbTiO

此外,作为压电体层70的材料并未限定于包含铅的铅类的压电材料,也能够使用不包含铅的非铅类的压电材料。作为非铅类的压电材料,可以列举出例如铁酸铋((BiFeO

第二电极80被设置在压电体层70的与第一电极60相反的一侧即-Z方向侧处,并构成共用于多个压电元件300的共用电极。第二电极80将X轴方向的长度设为预定长度,且在Y轴方向上连续设置。

此外,在图4中,第二电极80的-X方向的端部80a以与被压电体层70覆盖的第一电极60的端部60a相比而成为外侧的方式被配置。即,第二电极80的端部80a位于比压力室12的-X方向的端部12a靠外侧、且比第一电极60的端部60a靠外侧处。因此,活性部310的-X方向的端部、即活性部310和非活性部320的边界由第一电极60的端部60a来规定。

另一方面,在图4中,第二电极80的+X方向的端部80b被配置在比压力室12的+X方向的端部12b靠外侧处,但是被配置在比压电体层70的+X方向的端部70b靠内侧处。如上所述,压电体层70的端部70b位于比第一电极60的端部60b靠内侧处。因此,第二电极80的端部80b位于比第一电极60的端部60b靠内侧的压电体层70上。

如此,第二电极80的端部80b被配置在比压电体层70以及第一电极60的+X方向的端部60b、70b靠-X方向处,因此,活性部310的+X方向的端部、即活性部310和非活性部320的边界由第二电极80的端部80b来规定。此外,在第二电极80的端部80b的外侧,存在压电体层70的表面露出的露出部71。

第二电极80的材料并未被特别地限定,与第一电极60同样地优选使用例如铱、铂这样的金属、氧化铟锡这样的导电性金属氧化物等导电材料。

此外,在第二电极80的端部80b的外侧、即第二电极80的端部80b的更向+X方向处,设置有虽然由与第二电极80同一层构成但与第二电极80不电连续的配线层85。

该配线层85在以不与第二电极80的端部80b接触的方式隔开间隔的状态下,以从压电体层70上跨到比压电体层70向+X方向延伸设置的第一电极60上的方式形成。此外,配线层85针对每个活性部310而单独设置。即,配线层85在Y轴方向上以预定的间隔配置有多个。

如此,在构成压电元件300的压电体层70上,在X轴方向上,第二电极80和配线层85隔开间隔而设置。在这些第二电极80与配线层85之间的间隙处,压电体层70的表面露出。即,构成压电元件300的压电体层70的处于第二电极80与配线层85之间的部分成为,与压力室基板10相反的一侧的表面从第二电极80和配线层85露出的露出部71。

在此,露出部71处的压电体层70的厚度d1薄于压电体层70的其他部分的厚度d2(参照图5)。即,在压电体层70的露出部71处,形成有表层部分被较薄地去除了的凹部72。

而且,压电体层70的露出部71由通过绝缘材料形成的绝缘层150覆盖。绝缘层150在X轴方向上从第二电极80上连续地设置至配线层85上。也就是说,绝缘层150以对压电体层70的露出部71、图4所示的第二电极80的端部80b以及配线层85的-X方向的端部85a进行覆盖的方式进行设置。换言之,绝缘层150在X轴方向上以与第二电极80的端部80b以及配线层85的端部85a重叠的方式而形成。

另外,绝缘层150在Y轴方向上跨及与多个压电元件300对应的区域而连续设置。由此,容易提高水分的阻隔性。但是,绝缘层150只要以对压电体层70的露出部71中的至少被第二电极80和配线层85夹持的部分进行覆盖的方式进行设置即可,也可以针对每个压电元件300而单独设置。

绝缘层150的材料只要为具有电绝缘性且具有水分阻隔性的材料,则未被特别地限定,例如,可以使用聚酰亚胺等感光性树脂。在使用感光性树脂的情况下,绝缘层150在形成第二电极80后的热处理之后,通过光刻法而形成。此外,作为绝缘层150的材料,也可以使用例如氧化铝等无机绝缘材料。在这样的情况下,例如,能够在经由掩模并通过阴极真空喷镀法在整面上形成了绝缘层150之后,通过进行剥离从而仅在所希望的区域内形成绝缘层150。

此外,在构成压电元件300的第二电极80上,连接有作为第一导电层的共用引线电极91。此外,在构成压电元件300的第一电极60上,连接有作为第二导电层的单独引线电极92。在共用引线电极91以及单独引线电极92的与压电元件300连接的端部相反的一侧的端部上,连接有具有挠性的配线基板120。

在本实施方式中,共用引线电极91以及单独引线电极92以在被形成于保护基板30上的贯穿孔32内露出的方式延伸设置,且在该贯穿孔32内与配线基板120电连接。在配线基板120上安装有具有用于对压电元件300进行驱动的开关元件的驱动电路121。

共用引线电极91以及单独引线电极92的材料只要为具有导电性的材料,则未被特别地限定,能够使用例如金(Au)、铂(Pt)、铝(Al)、铜(Cu)等。在本实施方式中,作为共用引线电极91以及单独引线电极92,而使用了金(Au)。此外,共用引线电极91以及单独引线电极92也可以设为,包括用于提高与第一电极60以及第二电极80、振动板50之间的紧贴性的由镍铬(NiCr)等构成的紧贴层的结构。

共用引线电极91的厚度d3虽然未被特别地限定,但是在本实施方式中,厚于连接共用引线电极91的第二电极80的厚度d4(参照图5)。同样地,单独引线电极92的厚度d5虽然未被特别地限定,但是在本实施方式中,厚于连接单独引线电极92的配线层85的厚度d6。

共用引线电极91在Y轴方向的两端部处,在X轴方向上从压电体层70上的构成共用电极的第二电极80上引出至振动板50上。此外,作为第一导电层的共用引线电极91在图4中的压力室12的-X方向的端部12a附近具有沿着Y轴方向而延伸设置的第一辅助配线部93。另外,共用引线电极91在与压力室12的+X方向的端部12b对应的区域中具备沿着Y轴方向而延伸设置的第二辅助配线部94。这些第一辅助配线部93以及第二辅助配线部94相对于多个压电元件300沿着Y轴方向而连续设置。

在此,由于第二电极80被形成得较薄,因此电阻较大,从而在电荷的分布中容易产生偏差。因此,通过在第二电极80上设置电阻比较小的第一辅助配线部93以及第二辅助配线部94,从而抑制了电荷的分布的偏差。由此,能够抑制多个压电元件300驱动时的位移量的偏差。

此外,共用引线电极91的第二辅助配线部94在X轴方向上被设置在压力室12的外侧处。在本实施方式中,压电元件300的活性部310在压力室12的X轴方向的两端侧分别延伸设置到压力室12的外侧,第二辅助配线部94在该活性部310上、也就是在第二电极80上延伸设置到绝缘层150。例如,图4中的第二辅助配线部94的-X方向的端部94a位于压力室12的端部12b附近,并且+X方向的端部94b位于绝缘层150上。另外,第二辅助配线部94的端部94a也可以位于压力室12的内侧处。

另一方面,单独引线电极92针对每个压电元件300、即针对每个第一电极60而单独设置。在图4中,单独引线电极92经由配线层85而连接于延伸设置到压电体层70的外侧的第一电极60的+X方向的端部60b附近,且其一端侧在X轴方向上引出至压力室基板10上、实际上为振动板50上。此外,单独引线电极92的另一端侧在X轴方向上延伸设置到绝缘层150。例如,图4中的单独引线电极92的-X方向的端部92a位于绝缘层150上,且+X方向的端部92b位于振动板50上。

另外,由于共用引线电极91以及单独引线电极92延伸设置到绝缘层150上,因此在作为绝缘层150的材料而使用了感光性树脂的情况下,例如优选为通过无电镀来形成。这是因为,如果利用电镀来形成共用引线电极91以及单独引线电极92,则存在绝缘层150受到损伤的可能性。

如上所述,在压力室基板10的-Z方向侧处,振动板50、构成压电元件300的第一电极60、压电体层70以及第二电极80、作为第一导电层的共用引线电极91(第二辅助配线部94)、作为第二导电层的单独引线电极92、和绝缘层150按照每个区域以预定的顺序进行层叠。

更加详细而言,如图5所示,在与压力室12对置的有源区域A0中,振动板50、第一电极60、压电体层70和第二电极80从压力室基板10侧依次进行层叠。此外,压力室12的长边方向即X轴方向上的比有源区域A0靠外侧的区域、例如比有源区域A0靠+X方向侧的区域包括第一区域A1、第二区域A2、第三区域A3、第四区域A4和第五区域A5。

第一区域A1为,振动板50、第一电极60、压电体层70、第二电极80、绝缘层150和作为第一导电层的第二辅助配线部94(91)从压力室基板10侧依次层叠的区域。

另外,虽然本实施方式的第一区域A1为包括振动板50和第一电极60的区域,但是并不是必须包括这些。在第一区域A1中也可以不包括振动板50和第一电极60中的至少一方。此外,在第一区域A1中优选为,绝缘层150厚于第二电极80,并且第二辅助配线部94(91)厚于绝缘层150。

第二区域A2为,振动板50、第一电极60、压电体层70和绝缘层150从压力室基板10侧依次层叠、并且未层叠第二电极80和第二辅助配线部94(91)的区域。在本实施方式中,第二区域A2是指与压电体层70的露出部71对应的区域,且位于第一区域A1的与压力室12相反的一侧处。换言之,第一区域A1为第二区域A2的压力室12侧的区域,例如在图5中为与第二区域A2的-X方向侧相邻的区域。另外,虽然本实施方式的第二区域A2为包括振动板50和第一电极60的区域,但是并不是必须包括这些。在第二区域A2中也可以不包括振动板50和第一电极60中的至少一方。

在此,第二区域A2中的绝缘层150的与压力室基板10相反的一侧的端面150a位于与第一区域A1中的绝缘层150的和压力室基板10相反的一侧的端面150b相比靠压力室基板10侧处。例如,通过在对共用引线电极91进行图案化时进行过蚀刻,从而绝缘层150的端面150a位于与端面150b相比靠压力室基板10侧处。其结果为,第二区域A2中的绝缘层150的厚度会薄于第一区域A1中的绝缘层150的厚度。当然,各区域中的绝缘层150的端面的位置并未被特别地限定,绝缘层150的端面也可以跨及整体而成为平面。

第三区域A3为与第二区域A2相邻的区域,且为振动板50、第一电极60、压电体层70、配线层85、绝缘层150和单独引线电极92从压力室基板10侧依次层叠的区域。在图5中,与第二区域A2的+X方向侧相邻的区域成为第三区域A3。也就是说,在X轴方向上,第二区域A2位于第一区域A1与第三区域A3之间。另外,X轴方向上的第一区域A1的范围并未被特别地限定,优选为,大于第三区域A3的范围。

第四区域A4为与第一区域A1相邻的区域,且为振动板50、第一电极60、压电体层70、第二电极80和第二辅助配线部94(91)从压力室基板10侧依次层叠、且未层叠绝缘层150的区域。也就是说,在第四区域A4中,第二电极80和第二辅助配线部94(91)电连接。

在本实施方式中,在X轴方向上,第一区域A1与有源区域A0之间的区域成为第四区域A4。即,在X轴方向上,第一区域A1位于第四区域A4与第二区域A2之间。另外,X轴方向上的第四区域A4的范围并未被特别地限定,优选为大于第一区域A1的范围。

此外,第五区域A5为,振动板50、第一电极60和单独引线电极92从压力室基板10侧依次进行层叠、并且未层叠压电体层70、配线层85和绝缘层150的区域,且包含在比第三区域A3靠与压力室12相反的一侧的区域中。

此外,如上所述,记录头1具有划分出作为对压电元件300进行收纳的空间的保持部31的保护基板30,且通过粘合剂而与压力室基板10等接合。在本实施方式中,如图6所示,保护基板30在第二区域A2处经由粘合剂160而与绝缘层150接合。

另外,在接合时,保护基板30向Z轴方向被按压。因此,存在如下情况,即,在第一区域A1和第三区域A3处,粘合剂从保护基板30与共用引线电极91以及单独引线电极92之间被挤压出,从而实际上成为保护基板30与共用引线电极91以及单独引线电极92实质性地相接的状态。

此外,保护基板30在第一区域A1中经由粘合剂160而与第二辅助配线部94(91)接合。接合保护基板30的第二辅助配线部94(91)具有从第一区域A1附近至第四区域A4而Z轴方向的高度不同的阶梯95。在对保护基板30进行接合时,多余的粘合剂160被存留在该阶梯95处,从而可以抑制粘合剂160向活性部310侧的流动。

如上所述,通过使振动板50、第一电极60、压电体层70、第二电极80、第二辅助配线部94(91)、单独引线电极92和绝缘层150在各区域中以预定的顺序进行层叠,从而能够在与露出部71对应的部分处抑制压电体层70的破坏等。

详细而言,通过在第二区域A2处压电体层70的露出部71被绝缘层150覆盖,从而抑制了水分向压电体层70的进入。此外,由于设为在第一区域A1处共用引线电极91位于绝缘层150上、并且在第三区域A3处单独引线电极92的端部位于绝缘层150上,因此,能够提高这些共用引线电极91和单独引线电极92之间的绝缘性,从而能够抑制因迁移而引起的短路。

特别是,通过使第二区域A2中的绝缘层150的端面150a位于比第一区域A1中的端面150b靠压力室基板10侧处,从而共用引线电极91与单独引线电极92之间的迁移的路径会变长,因此难以发生因迁移而引起的短路。此外,由于在制造过程中,能够确切地将共用引线电极91以及单独引线电极92的残渣从第二区域A2中去除,因此难以发生因迁移而引起的短路。

此外,通过在相当于压电元件300的活性部310和非活性部320的边界部分的露出部71处设置绝缘层150,从而能够抑制该边界部分处的压电体层70的机械性损坏。其结果为,能够抑制压电体层70的破坏。此外,由于绝缘层150没有对压电元件300的活性部310的整体进行覆盖而局部性地进行设置,因此也抑制了压电元件300的位移量的降低。

如上所述,本实施方式所涉及的记录头1具有:压电元件300,其包括第一电极60、压电体层70和第二电极80;共用引线电极91,其为与第二电极80电连接的第一导电层;绝缘层150,其由绝缘材料形成;振动板50,其通过压电元件300的驱动而振动;压力室基板10,其划分出通过振动板50的振动而对液体施加压力的压力室12。

而且,在与压力室12对置的有源区域A0中,振动板50、第一电极60、压电体层70和第二电极80从压力室基板10侧依次进行层叠。此外,压力室12的长边方向即X轴方向上的比有源区域A0靠外侧的区域包括第一区域A1和第二区域A2,第一区域A1为压电体层70、第二电极80、绝缘层150和作为第一导电层的第二辅助配线部94(91)在-Z方向上依次进行了层叠的区域,第二区域A2为压电体层70和绝缘层150在-Z方向上依次层叠并且未层叠第二电极80(包括配线层85)和第二辅助配线部94的区域。

通过设为这样的结构,从而与下述的现有的结构相比,能够在与露出部71对应的部分处,提高绝缘层150的紧贴性,并且抑制压电体层70的破坏。

在现有的结构中,存在如下的结构,即,在与第二区域A2相邻的相邻区域(与本发明所涉及的第一区域A1对应的区域)中,压电体层70、第二电极80、第二辅助配线部94(91)和绝缘层150在-Z方向上依次进行了层叠的结构。换言之,在现有的结构中,存在如下的结构,即,在上述相邻区域中,将绝缘层150层叠在比第二辅助配线部94(91)靠-Z方向侧处的结构。

在该现有的结构中,存在压电体层70的表面的露出部71和绝缘层150的紧贴性降低的情况。这样的不良情况是由于在未形成第二辅助配线部94(91)的第二区域A2和形成有第二辅助配线部94(91)的上述相邻区域的边界部分处形成的绝缘层150的阶梯而产生的。换言之,这样的不良情况是由于在第二区域A2和上述相邻区域中绝缘层150的Z轴方向的高度较大地不同而产生的。

这是因为,在第二区域A2和上述相邻区域的边界部分处的绝缘层150的阶梯较大的情况下,有时在绝缘层150的形成过程中,例如容易产生旋涂法的涂敷不均匀、抗蚀剂的均涂不良等,在通常的方法中绝缘层150的形成会变得不稳定。

从以上这样的观点来看,通过设为包括压电体层70、第二电极80、绝缘层150和作为第一导电层的第二辅助配线部94(91)在-Z方向上依次进行了层叠的第一区域A1、压电体层70和绝缘层150在-Z方向上进行了层叠且未层叠第二电极80(包括配线层85)和第二辅助配线部94的第二区域A2的本发明的结构,能够提高绝缘层150的紧贴性,并抑制压电体层70的破坏。

在此,作为第一导电层的第二辅助配线部94(91)的厚度厚于第二电极80的厚度。以此方式通过使第一导电层增厚从而能够降低电阻并且抑制第二电极80中的电荷的分布产生偏差,并且能够使第二电极80比较薄从而使压电元件300的可挠部处的位移高效化。此外,根据本发明,由于在第一区域A1中,将绝缘层150层叠在比第二辅助配线部94(91)靠+Z方向侧处,因此即使在第二辅助配线部94(91)被形成得比较厚的情况下,也能够在与露出部71对应的部分处,提高绝缘层150的紧贴性,并且抑制压电体层70的破坏。

此外,第二区域A2中的绝缘层150的与压力室基板10相反的一侧的端面150a位于比第一区域A1中的绝缘层150的与压力室基板10相反的一侧的端面150b靠压力室基板10侧的位置处。由此,例如,同第二区域A2中的绝缘层150的与压力室基板10相反的一侧的端面150a、和第一区域A1中的绝缘层150的与压力室基板10相反的一侧的端面150b在沿着Z轴的方向上被设置在相同的位置处的情况相比较,形成在绝缘层150上的共用引线电极91和例如单独引线电极92之间的迁移的路径变长,从而会变得难以发生因迁移而引起的共用引线电极91和单独引线电极92的短路。此外,由于在制造过程中能够确切地将共用引线电极91以及单独引线电极92的残渣从第二区域A2中去除,因此会难以发生因迁移而引起的短路。

此外,压电体层70的厚度在第二区域A2中薄于第一区域A1。由此,第二区域A2中的绝缘层150的端面150a和第一区域A1中的绝缘层150的端面150b的差变得更大,因此,进一步难以发生因迁移而引起的共用引线电极91和例如单独引线电极92之间的短路。此外,由于在制造过程中能够确切地将形成于压电体层70和第二电极80的界面附近处的绝缘性较低的压电体层去除,从而变得更加易于防止短路。

此外,与第二区域A2相邻的区域包括绝缘层150和与第一电极60电连接的作为第二导电层的单独引线电极92进行了层叠的第三区域A3,且在压力室12的长边方向上,第二区域A2位于第一区域A1与第三区域A3之间。在这样的结构中,难以发生因迁移而引起的共用引线电极91和单独引线电极92的短路。

此外,作为第二导电层的单独引线电极92的厚度厚于第一电极60的厚度。根据本发明,即使在这样单独引线电极92被形成得比较厚的情况下,也能够在与露出部71对应的部分处抑制压电体层70的破坏。

此外,与第一区域A1相邻的区域包括压电体层70、第二电极80和第二辅助配线部94依次进行了层叠的第四区域A4,且在压力室12的长边方向即X轴方向上,第一区域A1位于第四区域A4与第二区域A2之间。如此,即使设为具备第四区域A4的结构,也能够在与露出部71对应的部分处抑制压电体层70的破坏。

此外,在压力室12的长边方向即X轴方向上,第一区域A1大于第三区域A3。由此,能够提高可靠性。第四区域A4、第一区域A1为活性部310。第四区域A4为,第二辅助配线部94直接设置在第二电极80上,从而第二电极80和第一电极60的电位差变得比较大的部分。第一区域A1中,第二辅助配线部94未直接设置在第二电极80上,从而第二电极80和第一电极60的电位差会变得比较小。另一方面,第三区域A3为非活性部320。

也就是说,在本实施方式的结构中,在作为电极间的电位差比较大的活性部310的第四区域A4与作为非活性部320的第三区域A3之间,存在作为电极间的电位差比较小的活性部310的第一区域A1。

因此,第一区域A1作为第四区域A4与第三区域A3之间的缓冲区域而发挥功能。而且,通过确保作为这样的缓冲区域而发挥功能的第一区域A1的范围比较宽,从而能够更加切实地抑制压电体层70的裂纹。

此外,在压力室12的长边方向即X轴方向上,第四区域A4大于第一区域A1。由此,能够通过第二辅助配线部94而使第二电极80的电阻值降低,同时实现记录头1的小型化。

此外,具有划分出对压电元件300进行收纳的空间的保护基板30,保护基板30在第二区域A2处经由粘合剂160而与绝缘层150接合。由此,通过粘合剂160而更加提高了压电体层70的露出部71处的绝缘性。

此外,与第一区域A1相邻的区域包括压电体层70、第二电极80和作为第一导电层的第二辅助配线部94(91)依次进行了层叠的第四区域A4,在压力室12的长边方向即X轴方向上,第一区域A1位于第四区域A4与第二区域A2之间,作为第一导电层的第二辅助配线部94(91)从第一区域A1至第四区域A4而具有阶梯95,保护基板30在第一区域A1中经由粘合剂160而与作为第一导电层的第二辅助配线部94(91)接合。

由此,在对保护基板30进行接合时,多余的粘合剂会存留在该阶梯95处,从而可以抑制粘合剂向活性部310侧的流动。因此,例如能够对粘合剂附着在活性部310上而对振动板50的位移特性以及记录头1的喷射特性造成影响的情况进行抑制。

实施方式2

图7为表示实施方式2所涉及的记录头的主要部分的放大剖视图。

本实施方式为,压力室12的外侧的区域中的振动板50、第一电极60、压电体层70、第二电极80(包含配线层85)、作为第一导电层的共用引线电极91的第二辅助配线部94、作为第二导电层的单独引线电极92、以及绝缘层150的层叠结构的变形例,其他的结构与实施方式1相同。另外,对于与实施方式1相同的部件标记相同的符号,并省略重复的说明。

具体而言,如图7所示,本实施方式所涉及的绝缘层150在X轴方向上以对压电体层70的露出部71的一部分进行覆盖的方式而形成。即,绝缘层150在X轴方向上从第二电极80上连续地设置至露出部71的中途处。也就是说,绝缘层150以对压电体层70的露出部71的一部分以及第二电极80的端部80b进行覆盖的方式进行设置。另外,配线层85的端部85a未被绝缘层150覆盖。

因此,X轴方向上的比有源区域A0靠外侧的区域除了第一区域A1、第二区域A2、第四区域A4、第五区域A5之外还包括第六区域A6,但不包括第三区域A3。

第六区域A6为,在第二区域A2的与第一区域A1相反的一侧处相邻的区域,且为振动板50、第一电极60、压电体层70从压力室基板10侧依次进行了层叠、且未层叠第二电极80、绝缘层150和配线层85的区域。

在这样的本实施方式的结构中,也能够与上述的实施方式同样地,在与露出部71对应的部分处,抑制压电体层70的破坏。此外,通过不设置第三区域A3,从而也能够实现记录头1的紧凑化。

实施方式3

图8为表示实施方式3所涉及的记录头的主要部分的放大剖视图。

本实施方式为对保护基板30通过粘合层而进行接合的位置进行了变更的示例,其他的结构与实施方式1相同。另外,对于与实施方式1相同的部件标记相同的符号,并省略重复的说明。

如图8所示,本实施方式所涉及的保护基板30在第五区域A5中,与包括压电元件300、振动板50和压力室基板10的层叠体经由粘合剂160而接合。即,在图8中,保护基板30在第五区域A5中经由粘合剂160而被接合在单独引线电极92上。

如此,本实施方式所涉及的记录头1具有划分出作为对压电元件300进行收纳的空间的保持部31的保护基板30,保护基板30在作为第二区域A2的与压力室12于X轴方向上相反的一侧的区域的第五区域A5中,经由粘合剂160而与包括压电元件300、振动板50和压力室基板10的层叠体接合。另外,在接合时,保护基板30被向Z轴方向按压。因此,存在如下情况,即,在第五区域A5中,粘合剂从保护基板30与单独引线电极92之间被挤压出,从而实际上成为保护基板30与单独引线电极92实质性地相接的状态。

而且,在本实施方式的记录头1中,也能够与上述的实施方式同样地,在与露出部71对应的部分处,抑制压电体层70的破坏。

此外,在本实施方式的结构中,绝缘层150未被夹在压力室基板10与保护基板30之间。因此,在对保护基板30进行接合时,绝缘层150不会被按压,在与保护基板30之间不会残留残余应力,由此可以抑制绝缘层150的剥离。另外,在对保护基板30进行接合时,多余的粘合剂160会存留在第二辅助配线部94(91)与单独引线电极92之间的间隙、也就是与露出部71对应的部分处,从而可以抑制粘合剂160向活性部310侧的流动。

因此,例如,能够对粘合剂160附着在活性部310上而对振动板50的位移特性以及记录头1的喷射特性造成影响的情况进行抑制。此外,通过存留在第二辅助配线部94(91)与单独引线电极92之间的间隙中的粘合剂160来覆盖压电体层70的露出部71,从而也有可以提高绝缘性这样的效果。

其他的实施方式

虽然以上,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。

例如,虽然在上述的实施方式中,例示出第一区域A1和第二区域A2相邻的结构,但是这些第一区域A1和第二区域A2也可以并不一定相邻。例如也可以设为,如图9所示的那样,在第一区域A1与第二区域A2之间设置第七区域A7。第七区域A7为振动板50、第一电极60、压电体层70、第二电极80和绝缘层150从压力室基板10侧依次进行层叠并且未层叠第二辅助配线部94(91)的区域。

此外,例如也可以设为,如图10所示,在第一区域A1与第二区域A2之间设置有第八区域A8。第八区域A8为振动板50、第一电极60、压电体层70、绝缘层150和共用引线电极91从压力室基板10侧依次层叠并且未层叠第二电极80的区域。

在具有这些第七区域A7、第八区域A8的结构中,也与上述的实施方式同样地,能够在与露出部71对应的部分处抑制压电体层70的破坏。

此外,这些各实施方式的记录头1被搭载在作为液体喷射装置的一个示例的喷墨式记录装置上。图11为表示一个实施方式所涉及的液体喷射装置的一个示例即喷墨式记录装置的一个示例的示意图。

在图11所示的喷墨式记录装置I中,记录头1以可装拆的方式设置有构成油墨供给单元的盒2,并搭载在滑架3上。搭载了该记录头1的滑架3以在被安装到装置主体4上的滑架轴5的轴向上移动自如的方式进行设置。

而且,通过使驱动电机6的驱动力经由未图示的多个齿轮以及同步带7而传递至滑架3,从而搭载了记录头1的滑架3沿着滑架轴5进行移动。另一方面,在装置主体4上设置有作为输送单元的输送辊8,纸等作为记录介质的记录薄片S由输送辊8进行输送。另外,对记录薄片S进行输送的输送单元并不限于输送辊,也可以为带或滚筒等。

在这样的喷墨式记录装置I中,通过在将记录薄片S相对于记录头1向-Y方向进行输送、并使滑架3相对于记录薄片S在X方向上往复移动的同时,使油墨滴从记录头1喷射,从而跨及记录薄片S的大致整面而执行油墨滴的喷落、所谓的印刷。

此外,虽然在上述的喷墨式记录装置I中例示出记录头1被搭载在滑架3上且在作为主扫描方向的X方向上进行往复移动的装置,但是并未特别限定于此,例如,在记录头1被固定、且仅通过使纸等记录薄片S在作为副扫描方向的Y方向上移动来进行印刷的所谓的行式记录装置中也能够应用本发明。

另外,虽然在上述的实施方式中,作为液体喷射头的一个示例而列举出喷墨式记录头,此外作为液体喷射装置的一个示例还列举出喷墨式记录装置来对本发明进行了说明,但是本发明是以广泛的液体喷射头以及液体喷射装置整体为对象。本发明也能够应用在喷射油墨以外的液体的液体喷射头、液体喷射装置中。作为其他的液体喷射头,可以列举出例如在打印机等图像记录装置中所使用的各种记录头、液晶显示器等的滤色器的制造中所使用的颜色材料喷射头、用于有机EL(Electro Luminescence:电致发光)显示器、FED(场发射显示器)等的电极形成的电极材料喷射头、生物芯片制造中所使用的生物体有机物喷射头等。此外,本发明也能够应用在具备液体喷射头的液体喷射装置中。

此外,本发明并不限定于以喷墨式记录头为代表的液体喷射头,也可以应用于超声波器件、电机、压力传感器、热电元件、铁电体元件等压电器件。此外,本发明也能够应用于利用了这些压电器件的完成体,例如除了利用了上述液体等喷射头的液体等喷射装置之外,还能够应用于利用了上述超声波器件的超声波传感器、利用了上述电机作为驱动源的机器人、利用了上述热电元件的IR传感器、利用了铁电体元件的铁电体存储器等。

符号说明

1…喷墨式记录头(记录头);2…盒;3…滑架;4…装置主体;5…滑架轴;6…驱动电机;7…同步带;8…输送辊;10…压力室基板(基板);12…压力室(凹部);15…连通板;16…喷嘴连通通道;17…第一歧管部;18…第二歧管部;19…供给连通通道;20…喷嘴板;21…喷嘴;30…保护基板;31…保持部;32…贯穿孔;40…壳体部件;41…收纳部;42…第三歧管部;43…连接口;44…导入口;45…可塑性基板;46…密封膜;47…固定基板;48…开口部;49…可塑性部;50…振动板;51…弹性膜;52…绝缘体膜;60…第一电极;70…压电体层;71…露出部;72…凹部;80…第二电极;85…配线层;91…共用引线电极;92…单独引线电极;93…第一辅助配线部;94…第二辅助配线部;95…阶梯;100…歧管;120…配线基板;121…驱动电路;150…绝缘层;160…粘合剂;300…压电元件;310…活性部;320…非活性部;I…喷墨式记录装置(记录装置);S…记录薄片;A0…有源区域;A1…第一区域;A2…第二区域;A3…第三区域;A4…第四区域;A5…第五区域;A6…第六区域;A7…第七区域;A8…第八区域。

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