專(zhuān)利名稱(chēng)：驅(qū)動(dòng)裝置及液體噴頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有能夠變位地設(shè)置在基板上的壓電元件的驅(qū)動(dòng)裝置及采用了驅(qū)動(dòng)裝置的液體噴頭。
背景技術(shù)：
具備通過(guò)施加電壓而變位的壓電元件的驅(qū)動(dòng)裝置，例如作為搭載在噴射液滴的液體噴射裝置上的液體噴頭的液體噴出機(jī)構(gòu)而使用。作為這種液體噴頭，已知一種噴墨式記錄頭，其例如由振動(dòng)板構(gòu)成與噴嘴開(kāi)口連通的壓力產(chǎn)生室的一部分，利用壓電元件使該振動(dòng)板變形，對(duì)壓力產(chǎn)生室的墨水加壓而使墨滴從噴嘴開(kāi)口噴出。
作為這種噴墨式記錄頭，提出了如下結(jié)構(gòu)在多個(gè)壓電元件的整個(gè)橫向設(shè)置有下電極，并設(shè)置有下電極去除部，其將下電極的相互鄰接的壓電元件間的區(qū)域去除為厚度比壓電元件的區(qū)域薄(例如，參照專(zhuān)利文獻(xiàn)1)。
還提出了如下結(jié)構(gòu)在壓電元件的寬度方向兩側(cè)，設(shè)置有去除下電極一部分而形成為薄膜的下電極去除部(例如，參照專(zhuān)利文獻(xiàn)2)。
不過(guò)，在專(zhuān)利文獻(xiàn)1及2的設(shè)置有下電極去除部的構(gòu)成中，雖然能夠提高振動(dòng)板的變位特性、提高壓電元件的變位特性，提高噴墨特性，但是存在由下電極去除部劃分的角部等產(chǎn)生應(yīng)力集中、驅(qū)動(dòng)耐久性下降這樣的問(wèn)題。
另外，在壓電元件上設(shè)置具有耐濕性的保護(hù)膜的情況下存在的問(wèn)題是，當(dāng)形成保護(hù)膜之際，在下電極去除部劃分出的角部的影響下，在保護(hù)膜上產(chǎn)生階梯等，并在壓電元件的驅(qū)動(dòng)作用下而在該階梯上產(chǎn)生龜裂。
專(zhuān)利文獻(xiàn)1特開(kāi)2000-94688號(hào)公報(bào)(第14頁(yè)、第16圖)專(zhuān)利文獻(xiàn)2特開(kāi)平11-151815號(hào)公報(bào)(第6頁(yè)、第6圖)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明即是鑒于這種事情而產(chǎn)生的，其課題在于提供一種維持驅(qū)動(dòng)耐久性、提高液體噴射特性的驅(qū)動(dòng)裝置及液體噴頭。
解決所述課題的本發(fā)明第1方式的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，具有由設(shè)置在基板一面上的下電極、壓電體層及上電極構(gòu)成的多個(gè)壓電元件，并且所述下電極跨多個(gè)所述壓電元件而形成，所述下電極的相互鄰接的所述壓電元件間的區(qū)域形成為厚度比設(shè)置在所述壓電元件上的區(qū)域薄的薄壁部，并且，在所述薄壁部的與所述壓電元件的邊界部分設(shè)置有凹部，且該凹部的內(nèi)面及該凹部的與所述壓電元件相反側(cè)的開(kāi)口緣部設(shè)置成曲面狀。
該第1方式，在下電極上設(shè)置薄壁部及凹部，從而能夠維持下電極的剛性、維持驅(qū)動(dòng)耐久性，且提高變位特性。另外，將凹部的內(nèi)面及開(kāi)口緣部形成為曲面狀，則能夠提高凹部的剛性，更可靠地提高驅(qū)動(dòng)耐久性。
本發(fā)明的第2方式，是基于第1方式的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述薄壁部及所述凹部在所述壓電元件的整個(gè)縱向設(shè)置。
該第2方式，能夠維持下電極的驅(qū)動(dòng)耐久性且提高壓電元件的變位特性。
本發(fā)明的第3方式，是基于第1或2方式的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，設(shè)置有覆蓋所述壓電元件的至少所述壓電體層的側(cè)面及所述凹部的由絕緣體構(gòu)成的保護(hù)膜。
該第3方式，能夠防止由于大氣中的水分等而引起的壓電元件的破壞。另外，由于將凹部的內(nèi)面及開(kāi)口緣部設(shè)置成曲面狀，因而能夠提高保護(hù)膜的貼附，更可靠地防止壓電元件的破壞。
本發(fā)明的第4方式，是基于第3方式的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述保護(hù)膜跨多個(gè)電壓元件而設(shè)置。
該第4方式，能夠防止由于大氣中的水分等而引起的壓電元件的破壞。
本發(fā)明的第5方式，是基于第1～4方式中任意一種方式的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述上電極獨(dú)立地設(shè)置在每個(gè)壓電元件上，并且，該上電極的所述壓電元件橫向的端部限定作為該壓電元件的實(shí)際驅(qū)動(dòng)部的壓電體有源部的橫向的端部，且所述下電極的所述壓電元件縱向的端部限定所述壓電體有源部的縱向的端部。
該第5方式，能夠由上電極及下電極限定壓電體有源部的縱向及橫向的端部，能夠?qū)崿F(xiàn)壓電元件的高密度化。
本發(fā)明的第6方式的液體噴頭，其特征在于，具備第1～5方式中任意一種方式的驅(qū)動(dòng)裝置作為用于噴射液體的液體噴出機(jī)構(gòu)。
該第6方式，能夠?qū)崿F(xiàn)提高驅(qū)動(dòng)耐久性、提高可靠性，并且提高液體噴射特性的液體噴頭。


圖1是實(shí)施方式1的記錄頭的分解立體圖。
圖2是實(shí)施方式1的記錄頭的俯視圖及截面圖。
圖3是實(shí)施方式1的記錄頭的截面圖及要部放大截面圖。
圖4是表示實(shí)施方式1的記錄頭的制造方法的截面圖。
圖5是表示實(shí)施方式1的記錄頭的制造方法的截面圖。
圖6是表示實(shí)施方式1的記錄頭的制造方法的截面圖。
圖7是表示實(shí)施方式1的記錄頭的制造方法的截面圖。
圖8是表示實(shí)施方式1的記錄頭的制造方法的截面圖。
圖中10-流路形成基板，12-壓力產(chǎn)生室，13-連通部，14-墨水供給路，20-噴嘴板，21-噴嘴開(kāi)口，30-保護(hù)基板，31-儲(chǔ)存器部，40-柔性基板，50-彈性膜，55-絕緣體膜，60-下電極膜，61-薄壁部，62-凹部，70-壓電體層，80-上電極膜，90-引線(xiàn)電極(リ一ド電 )，100-儲(chǔ)存器，110-流路形成基板用晶片，120-驅(qū)動(dòng)電路，121-驅(qū)動(dòng)布線(xiàn)，130-保護(hù)基板用晶片，300-壓電元件。
具體實(shí)施例方式
以下，根據(jù)實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
(實(shí)施方式1)圖1是本發(fā)明實(shí)施方式1的作為液體噴頭一例的噴墨式記錄頭的分解立體圖，圖2是流路形成基板的俯視圖及壓力產(chǎn)生室的縱向截面圖，圖3是圖2(b)的A-A′截面圖及其要部放大截面圖。如圖所示，流路形成基板10在本實(shí)施方式中由結(jié)晶面方位為(110)面的單晶硅基板構(gòu)成，在其一面上預(yù)先利用熱氧化形成有由二氧化硅構(gòu)成的厚度0.5～2μm的彈性膜50。
在流路形成基板10上，從另一面?zhèn)冗M(jìn)行各向異性蝕刻，從而在其寬度方向(橫向)并設(shè)有由多個(gè)隔板11劃分成的多個(gè)壓力產(chǎn)生室12。另外，在流路形成基板10的壓力產(chǎn)生室12的縱向外側(cè)的區(qū)域形成有連通部13，連通部1 3和各壓力產(chǎn)生室12經(jīng)由設(shè)置在每個(gè)壓力產(chǎn)生室12上的墨水供給部14連通。連通部13與后述保護(hù)基板30的儲(chǔ)存器部31連通，構(gòu)成作為各壓力產(chǎn)生室12的共用液體室的儲(chǔ)存室100的一部分。墨水供給路14以比壓力產(chǎn)生室12窄的寬度形成，使從連通部13流入壓力產(chǎn)生室12的墨水的流路阻力保持一定。還有，本實(shí)施方式中，從單側(cè)縮小流路的寬度而形成了墨水供給路14，不過(guò)，也可以從兩側(cè)縮小流路的寬度而形成墨水供給路。另外，也可以不縮小流路的寬度，而從厚度方向縮小來(lái)形成墨水供給路。
另外，在流路形成基板10的開(kāi)口面?zhèn)?，利用膠粘劑或熱熔敷薄膜等來(lái)緊固噴嘴板20，該噴嘴板20穿設(shè)有與各壓力產(chǎn)生室12的跟墨水供給路14相反側(cè)的端部附近連通的噴嘴開(kāi)口21。還有，噴嘴板20例如由玻璃陶瓷、單晶硅基板、不銹鋼等構(gòu)成。
另一方面，在這種流路形成基板10的與噴嘴板20相反側(cè)的面上，如上所述，形成有厚度例如約1.0μm的彈性膜50，在該彈性膜50上形成有厚度例如約0.4μm的絕緣體膜55。再有，在該絕緣體膜55上，按照后述的工藝層疊形成厚度例如約0.2μm的下電極膜60、厚度例如約1.0μm的壓電體層70、厚度例如約0.05μm的上電極膜80，構(gòu)成壓電元件300。在此，壓電元件300是指包含下電極膜60、壓電體層70及上電極膜80的部分。通常，以壓電元件300中任一個(gè)電極為共用電極，在每個(gè)壓力產(chǎn)生室12上圖案形成另一個(gè)電極及壓電體層70而構(gòu)成。并且，這里由圖案形成的任一個(gè)電極及壓電體層70構(gòu)成、且通過(guò)向兩電極施加電壓而產(chǎn)生壓電變形的部分被稱(chēng)為壓電體有源部。本實(shí)施方式中，以下電極膜60為壓電元件300的共用電極，以上電極膜80為壓電元件300的分立電極，不過(guò)，視驅(qū)動(dòng)電路或布線(xiàn)的情況，反過(guò)來(lái)也沒(méi)關(guān)系。任意情況下，均在每個(gè)壓力產(chǎn)生室12形成壓電體有源部。
另外，如圖2及圖3所示，本實(shí)施方式中，將下電極膜60的壓力產(chǎn)生室12縱向的端部(壓電元件300縱向的端部)設(shè)置在與壓力產(chǎn)生室12相對(duì)置的區(qū)域內(nèi)，從而，限定作為壓電元件300的實(shí)際驅(qū)動(dòng)部的壓電體有源部320的縱向的端部(長(zhǎng)度)。另外，將上電極膜80的壓力產(chǎn)生室12橫向的端部(壓電元件300橫向的端部)設(shè)置在與壓力產(chǎn)生室12相對(duì)置的區(qū)域內(nèi)，從而，限定壓電體有源部320的橫向的端部(寬度)。即，壓電體有源部320，基于圖案形成的下電極膜60及上電極膜80，而只設(shè)置在與壓力產(chǎn)生室12相對(duì)置的區(qū)域。再有，本實(shí)施方式中，如圖3所示，壓電體層70及上電極膜80圖案形成為上電極膜80側(cè)的寬度窄，其側(cè)面形成為傾斜面。
另外，這里是將壓電元件300設(shè)置在規(guī)定的基板上，將驅(qū)動(dòng)該壓電元件300的裝置稱(chēng)為驅(qū)動(dòng)裝置。還有，本實(shí)施方式中，將下電極膜60在多個(gè)壓電元件300的整個(gè)并設(shè)方向設(shè)置，將下電極膜60的壓力產(chǎn)生室12縱向的端部設(shè)置在與壓力產(chǎn)生室12相對(duì)置的位置。另外，所述例子中，彈性膜50、絕緣體膜55及下電極膜60作為振動(dòng)板而發(fā)揮作用，不過(guò)，當(dāng)然并不限定于此，例如，也可以不設(shè)置彈性膜50及絕緣體膜55，而只有下電極膜60作為振動(dòng)板而發(fā)揮作用。
另外，如圖3所示，下電極膜60的相互鄰接的壓電元件300間的區(qū)域，形成為厚度比作為壓電元件300的區(qū)域薄的薄壁部61。另外，在薄壁部61的與壓電元件300的邊界部分，設(shè)置有凹部62。下電極膜60的設(shè)置有凹部62的區(qū)域形成為比薄壁部61的厚度薄。即，設(shè)置在壓電元件300區(qū)域內(nèi)的下電極膜60的厚度a、下電極膜60的設(shè)置有薄壁部61的區(qū)域的厚度b和下電極膜60的設(shè)置有凹部62的區(qū)域的厚度c，滿(mǎn)足a＞b＞c的關(guān)系。本實(shí)施方式中，設(shè)下電極膜60的作為壓電元件300的區(qū)域的厚度a為200nm，設(shè)下電極膜60的設(shè)置有薄壁部61的區(qū)域的厚度b約為180nm。另外，下電極膜60的設(shè)置有凹部62的區(qū)域的厚度c優(yōu)選是20nm以上。這是因?yàn)?，例如，若下電極膜60的設(shè)置有凹部62的區(qū)域的厚度c小于20nm，則壓電元件300所設(shè)置的下電極膜60和相互鄰接的壓電元件300間的下電極膜60(薄壁部61)的導(dǎo)電性降低，下電極膜60的面積減少，當(dāng)同時(shí)驅(qū)動(dòng)多個(gè)壓電元件300之際，產(chǎn)生電壓下降，無(wú)法獲得穩(wěn)定的噴墨特性。即，下電極膜60的設(shè)置有凹部62的區(qū)域的厚度c形成為20nm以上，能夠增大下電極膜60的截面積、降低下電極膜60的電阻值，防止當(dāng)同時(shí)驅(qū)動(dòng)多個(gè)壓電元件300之際產(chǎn)生電壓下降，能夠獲得始終穩(wěn)定的噴墨特性。
另外，凹部62的內(nèi)面及與壓電元件300相反側(cè)的開(kāi)口緣部設(shè)置成曲面狀。即，凹部62的內(nèi)面及與壓電元件300相反側(cè)的開(kāi)口緣部的壓電元件300的并設(shè)方向的截面形狀設(shè)置為R形狀。還有，凹部62的內(nèi)面的曲率半徑優(yōu)選為50nm以上，凹部62的與壓電元件300相反側(cè)的開(kāi)口緣部的曲率半徑優(yōu)選為50nm以上。
這樣，在下電極膜60的相互鄰接的壓電元件300間的區(qū)域，設(shè)置厚度比壓電元件300的區(qū)域薄的薄壁部61，在薄壁部61與壓電元件300的邊界部分設(shè)置凹部62，從而，能夠利用凹部62使壓電元件300兩側(cè)的下電極膜60的厚度c變薄，能夠提高由下電極層60構(gòu)成的振動(dòng)板的變位特性。從而，能夠提高壓電元件300的變位特性，提高噴墨特性。
另外，在下電極膜60的相互鄰接的壓電元件300間的區(qū)域，設(shè)置比形成有凹部62的下電極膜60的厚度c厚的薄壁部61，從而，能夠維持振動(dòng)板的剛性、維持驅(qū)動(dòng)耐久性、提高可靠性，并且提高噴墨特性。即，因?yàn)槿粢耘c設(shè)置有凹部62的區(qū)域相同的厚度設(shè)置壓電元件300間的下電極膜60的厚度，則振動(dòng)板的剛性降低，反復(fù)驅(qū)動(dòng)壓電元件300，會(huì)導(dǎo)致振動(dòng)板被破壞。
再有，本實(shí)施方式中，凹部62的內(nèi)面及凹部62的與壓電元件300相反側(cè)的開(kāi)口緣部設(shè)置成曲面狀，從而，能夠提高下電極膜60的設(shè)置有凹部62的區(qū)域的剛性，防止下電極膜60被破壞，提高驅(qū)動(dòng)耐久性。另外，將凹部62的內(nèi)面形成為曲面狀，則能夠提高設(shè)置有凹部62的區(qū)域的振動(dòng)板的剛性，能夠更可靠地提高驅(qū)動(dòng)耐久性。
另外，壓電元件300的至少壓電體層70的側(cè)面及凹部62，由保護(hù)膜200覆蓋，該保護(hù)膜200由具有耐濕性的絕緣材料構(gòu)成。本實(shí)施方式中，使保護(hù)膜200覆蓋壓電體層70的側(cè)面和上電極膜80的側(cè)面及上面的周緣部，且跨多個(gè)壓電元件300而連續(xù)設(shè)置。即，上電極膜80上面的大致中心區(qū)域的主要部不設(shè)置保護(hù)膜200，而設(shè)置有將上電極膜80上面的主要部開(kāi)口的開(kāi)口部201。
開(kāi)口部201在厚度方向上貫通保護(hù)膜200并沿壓電元件300的縱向呈矩形狀開(kāi)口，例如，能夠通過(guò)在流路形成基板10上的整個(gè)面上形成保護(hù)膜200后，有選擇地進(jìn)行圖案形成來(lái)形成。
這樣，由于用保護(hù)膜200覆蓋壓電元件300，從而，能夠防止由于大氣中的水分等引起的壓電元件300的破壞。這里，作為這種保護(hù)膜200的材料，只要是具有耐濕性的材料即可，不過(guò)，優(yōu)選采用例如氧化硅(SiOx)、氧化鉭(TaOx)、氧化鋁(AlOx)等無(wú)機(jī)絕緣材料，特別優(yōu)選采用作為無(wú)機(jī)非結(jié)晶材料的氧化鋁(AlOx)、例如氧化鋁(Al2O3)。作為保護(hù)膜200的材料采用了氧化鋁時(shí)，即使保護(hù)膜200的膜厚比較薄、為100nm左右，也能夠充分防止在高濕度環(huán)境下的水分滲透。本實(shí)施方式中，采用了氧化鋁(Al2O3)作為保護(hù)膜200。
另外，在保護(hù)膜200上設(shè)置開(kāi)口部201，從而，不會(huì)妨礙壓電元件300(壓電體有源部320)的變位，能夠保持噴墨特性良好。
再有，本實(shí)施方式中，凹部62的內(nèi)面及與壓電元件300相反側(cè)的開(kāi)口緣部形成曲面狀，從而，能夠提高保護(hù)膜200向凹部62上及薄壁部61上的貼附，利用保護(hù)膜200可靠地保護(hù)壓電元件300，可靠地防止壓電元件300被破壞。即，若凹部62的內(nèi)面及開(kāi)口緣部等存在角部，則保護(hù)膜200的貼附差，保護(hù)膜200形成為階梯狀。若這樣形成保護(hù)膜200的階梯，則在驅(qū)動(dòng)壓電元件300之際，在該階梯產(chǎn)生裂紋，由于裂紋而使壓電元件300被水分破壞。
在該保護(hù)膜200上，設(shè)置有由例如金(Au)等構(gòu)成的引線(xiàn)電極90。引線(xiàn)電極90，一端部經(jīng)由設(shè)置在保護(hù)膜200上的連通孔202與上電極膜80連接，并且另一端部延設(shè)到流路形成基板10的墨水供給路14側(cè)，延設(shè)的前端部經(jīng)由連接布線(xiàn)121與后述的驅(qū)動(dòng)壓電元件300的驅(qū)動(dòng)電路120連接。
再有，在形成有壓電元件300的流路形成基板10上，經(jīng)由膠粘劑35接合有保護(hù)基板30，該保護(hù)基板30在與連通部13對(duì)置的區(qū)域設(shè)置有儲(chǔ)存器部31。如上所述，該儲(chǔ)存器部31與流路形成基板10的連通部13連通，構(gòu)成作為各壓力產(chǎn)生室12的共用液體室的儲(chǔ)存器100。
另外，在保護(hù)基板30上，在與壓電元件300對(duì)置的區(qū)域，設(shè)置有壓電元件保持部32，該壓電元件保持部32具有不妨礙壓電元件300的運(yùn)動(dòng)這種程度的空間。還有，壓電元件保持部32只要具有不妨礙壓電元件300的運(yùn)動(dòng)這種程度的空間即可，該空間可以密封，也可以不密封。
再有，在保護(hù)基板30的壓電元件保持部32和儲(chǔ)存器部3 1間的區(qū)域，設(shè)有在厚度方向上貫通保護(hù)基板30的貫通孔33，在該貫通孔33內(nèi)露出下電極膜60的一部分及引線(xiàn)電極90的前端部。
另外，在保護(hù)基板30上，安裝有用于驅(qū)動(dòng)壓電元件300的驅(qū)動(dòng)電路120。作為該驅(qū)動(dòng)電路120，例如可采用電路基板或半導(dǎo)體集成電路(IC)等。并且，驅(qū)動(dòng)電路120和引線(xiàn)電極90經(jīng)由由接合線(xiàn)等導(dǎo)電性線(xiàn)構(gòu)成的連接布線(xiàn)121進(jìn)行電連接。
作為保護(hù)基板30，優(yōu)選采用與流路形成基板10的熱膨脹系數(shù)大致相同的材料，例如玻璃、陶瓷材料等，本實(shí)施方式中，采用與流路形成基板10相同材料的面方位(110)的單晶硅基板形成。
另外，在保護(hù)基板30上，接合有由密封膜41及固定板42構(gòu)成的柔性基板40。這里，密封膜41由剛性低且具有撓性的材料(例如，厚度6μm的聚苯撐硫醚(PPS)薄膜)構(gòu)成，利用該密封膜41將儲(chǔ)存器部31的一面密封。另外，固定板42由金屬等硬質(zhì)材料(例如，厚度30μm的不銹鋼(SUS)等)形成。該固定板42的與儲(chǔ)存器100對(duì)置的區(qū)域成為在厚度方向上被完全去除的開(kāi)口部43，從而只用具有撓性的密封膜41密封儲(chǔ)存器100的一面。
在這樣的本實(shí)施方式的噴墨式記錄頭中，從未圖示的外部墨水供給機(jī)構(gòu)取入墨水，從儲(chǔ)存器100到噴嘴開(kāi)口21用墨水蓄滿(mǎn)內(nèi)部后，根據(jù)來(lái)自驅(qū)動(dòng)電路120的記錄信號(hào)，在與壓力產(chǎn)生室12對(duì)應(yīng)的各個(gè)下電極膜60和上電極膜80之間施加電壓，使彈性膜50、絕緣體膜55、下電極膜60及壓電體層70產(chǎn)生撓性變形，從而，各壓力產(chǎn)生室12內(nèi)的壓力升高，從噴嘴開(kāi)口21噴出墨滴。
以下，關(guān)于這種噴墨式記錄頭的制造方法，參照?qǐng)D4～圖8進(jìn)行說(shuō)明。還有，圖4～圖8是表示噴墨式記錄頭的制造方法的壓力產(chǎn)生室的并設(shè)方向的截面圖。
首先，如圖4(a)所示，將由單晶硅基板構(gòu)成的作為硅晶片的流路形成基板用晶片110在約1100℃的擴(kuò)散爐中熱氧化，在其表面形成構(gòu)成彈性膜50的二氧化硅膜150。還有，本實(shí)施方式中，作為流路形成基板用晶片110，采用擇優(yōu)面方位(110)面的厚度約625μm的比較厚且剛性高的硅晶片。
接著，如圖4(b)所示，在彈性膜50(二氧化硅膜150上)，形成由氧化鋯構(gòu)成的絕緣體膜55。具體地說(shuō)，在彈性膜50(二氧化硅膜150上)，例如利用濺射法等形成鋯(Zr)層后，將該鋯層在例如500～1200℃的擴(kuò)散爐中熱氧化，從而，形成由氧化鋯(ZrO2)構(gòu)成的絕緣體膜55。
接著，如圖4(c)所示，在絕緣體膜55上層疊例如鉑(Pt)和銥(Ir)，從而，形成下電極膜60，之后將該下電極膜60圖案形成為規(guī)定形狀。還有，下電極膜60并不限定于層疊鉑(Pt)和銥(Ir)而成，也可以采用將它們合金化形成的物質(zhì)。另外，作為下電極膜60，也可以用作鉑(Pt)和銥(Ir)中任一單層，還可以采用除了這些材料以外的金屬或金屬氧化物等。
接著，如圖5(a)所示，在流路基板用晶片110的整個(gè)面上形成例如由鋯鈦酸鉛(PZT)等構(gòu)成的壓電體層70和例如由銥構(gòu)成的上電極膜80。
接著，如圖5(b)所示，在與各壓力產(chǎn)生室12對(duì)置的區(qū)域圖案形成壓電體層70及上電極膜80，形成壓電元件300。通過(guò)經(jīng)由在上電極膜80上利用光刻法形成為規(guī)定形狀的抗蝕劑層160進(jìn)行干式蝕刻，能夠一并進(jìn)行壓電體層70及上電極膜80圖案形成。
另外，對(duì)壓電體層70及上電極膜80進(jìn)行干式蝕刻從而圖案形成之際，同時(shí)干式蝕刻到下電極膜60，從而，在下電極膜60的相互鄰接的壓電元件300間設(shè)置厚度比下電極膜60的壓電元件300薄的薄壁部61，并且，在薄壁部61的與壓電元件300的邊界部分形成凹部62。另外，此時(shí)，凹部62的內(nèi)面及凹部62的與壓電元件300相反側(cè)的開(kāi)口緣部形成為曲面狀。
這種薄壁部61及凹部62，能夠通過(guò)適宜變更干式蝕刻時(shí)的電壓、溫度等而主動(dòng)形成。另外，對(duì)下電極膜60的相互鄰接的壓電元件300間的區(qū)域進(jìn)行干式蝕刻，從而，能夠使下電極膜60的表面粗糙度均勻化，在后述工序中，在下電極膜60上形成保護(hù)膜200之際，能提高保護(hù)膜200的貼附。
還有，本實(shí)施方式中，對(duì)壓電體層70及上電極膜80進(jìn)行干式蝕刻之際，同時(shí)形成薄壁部61及凹部62，不過(guò)，并不特別限定，例如，在形成抗蝕劑層160之際，在形成凹部62的區(qū)域以外的區(qū)域也薄薄地留下抗蝕劑層，從而，經(jīng)由抗蝕劑層160進(jìn)行干式蝕刻之際，能夠容易地形成薄壁部61及凹部62。
另外，作為構(gòu)成壓電元件300的壓電體層70的材料，例如采用鋯鈦酸鉛(PZT)等強(qiáng)介電性壓電性材料或添加有鈮、鎳、鎂、鉍或釔等金屬的較強(qiáng)介電體(リラクサ強(qiáng)誘電體)等。其組成可以考慮壓電元件300的特性、用途等而適宜選擇。另外，壓電體層70的形成方法并不特別限定，例如，本實(shí)施方式中，是采用所謂溶膠-凝膠法形成壓電體層70，這種溶膠-凝膠法將在催化劑中溶解·分散了金屬有機(jī)物的所謂溶膠涂布干燥并凝膠化，再經(jīng)高溫?zé)桑瑥亩@得由金屬氧化物構(gòu)成的壓電體層70。還有，壓電體層70的形成方法并不限定于溶膠-凝膠法，例如，也可以利用MOD法或?yàn)R射法等薄膜形成方法來(lái)形成壓電體層70。
實(shí)際上，就壓電體層70而言，將通過(guò)所述溶膠-凝膠法而形成厚度薄的壓電體膜的工序重復(fù)進(jìn)行多次，從而形成由多層壓電體膜構(gòu)成的壓電體層70。另外，就下電極膜60而言，例如，在整個(gè)流路形成基板用晶片110上形成下電極膜60后，在下電極膜60上形成第1層壓電體膜，同時(shí)圖案形成下電極膜60和第1層壓電體膜。從而，能夠由在整個(gè)面上設(shè)置的下電極膜60構(gòu)成燒成壓電體膜進(jìn)行結(jié)晶化時(shí)的襯底，能夠提高壓電體膜的結(jié)晶性。
接著，如圖5(c)所示，去除抗蝕劑層160后，在流路形成基板用晶片110的整個(gè)面上形成保護(hù)膜200后，將保護(hù)膜200圖案形成為規(guī)定形狀，從而，形成開(kāi)口部201及連通孔202。
接著，如圖6(a)所示，在流路形成基板用晶片110的整個(gè)面上形成由金(Au)構(gòu)成的引線(xiàn)電極90后，在每個(gè)壓電元件300上進(jìn)行圖案形成。
接著，如圖6(b)所示，經(jīng)由膠粘劑35將保護(hù)基板用晶片130粘接在流路形成基板用晶片110上。這里，在該保護(hù)基板用晶片130上預(yù)先形成有儲(chǔ)存器部31及壓電元件保持部32。還有，該保護(hù)基板用晶片130例如具有400μm左右的厚度，從而，通過(guò)接合保護(hù)基板用晶片130，能使流路形成基板用晶片110的剛性顯著提高。
接著，如圖7(a)所示，將流路形成基板用晶片110研磨到一定程度的厚度后，再利用氟硝酸進(jìn)行濕式蝕刻，從而，使流路形成基板用晶片110成為規(guī)定厚度。例如，本實(shí)施方式中，通過(guò)研磨及濕式蝕刻，將流路形成基板用晶片110加工成約70μm的厚度。
接著，如圖7(b)所示，在流路形成基板用晶片110上，重新形成例如由氮化硅(SiN)構(gòu)成的掩模膜151，圖案形成為規(guī)定形狀。然后，經(jīng)由掩模膜151采用KOH等堿性溶液對(duì)流路形成基板用晶片110進(jìn)行各向異性蝕刻(濕式蝕刻)，從而，形成壓力產(chǎn)生室12、連通部13及墨水供給路14。
其后，將流路形成基板用晶片110的壓力產(chǎn)生室12開(kāi)口的面?zhèn)鹊难谀Ｄ?51去除，例如通過(guò)切割等將流路形成基板用晶片110及保護(hù)基板用晶片130的外周緣部的不要部分切斷從而去除。然后，在流路形成基板用晶片110的與保護(hù)基板用晶片130相反側(cè)的面上接合穿設(shè)有噴嘴開(kāi)口21的噴嘴板20，并且，在保護(hù)基板用晶片130上接合柔性基板40，將這些流路形成基板用晶片110等分割成圖1所示的一個(gè)芯片尺寸的流路形成基板10等，從而，制造所述結(jié)構(gòu)的噴墨式記錄頭。
(其他實(shí)施方式)以上，關(guān)于本發(fā)明的實(shí)施方式1進(jìn)行說(shuō)明，不過(guò)，本發(fā)明的基本構(gòu)成并不限定于所述形式。例如，所述實(shí)施方式1中，將保護(hù)膜200跨多個(gè)壓電元件300(壓電體有源部320)而連續(xù)設(shè)置，不過(guò)，并不限定于此，例如，也可以在每個(gè)壓電元件300上設(shè)置保護(hù)膜200。
另外，所述實(shí)施方式1中，作為液體噴頭的一例列舉噴墨式記錄頭進(jìn)行了說(shuō)明，不過(guò)，本發(fā)明能夠廣泛地以所有液體噴頭為對(duì)象，也當(dāng)然能夠適用于噴射墨水以外液體的液體噴頭的制造方法。作為其他液體噴頭，例如可舉出打印機(jī)等圖像記錄裝置中使用的各種記錄頭、用于制造液晶顯示器等的濾色器的色材噴頭、用于形成有機(jī)EL顯示器、FED(電場(chǎng)釋放顯示器)等的電極的電極材料噴頭、用于制造生物芯片的生物有機(jī)物噴頭等。還有，本發(fā)明不僅適用于搭載在液體噴頭(噴墨式記錄頭等)上的驅(qū)動(dòng)裝置，當(dāng)然也能夠適用于搭載在所有裝置上的驅(qū)動(dòng)裝置。
權(quán)利要求
1.一種驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，具有由設(shè)置在基板一面上的下電極、壓電體層及上電極構(gòu)成的多個(gè)壓電元件，并且所述下電極跨多個(gè)所述壓電元件而形成，所述下電極的相互鄰接的所述壓電元件間的區(qū)域形成為厚度比設(shè)置在所述壓電元件上的區(qū)域薄的薄壁部，并且，在所述薄壁部的與所述壓電元件的邊界部分設(shè)置有凹部，且該凹部的內(nèi)面及該凹部的與所述壓電元件相反側(cè)的開(kāi)口緣部設(shè)置成曲面狀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述薄壁部及所述凹部在所述壓電元件的整個(gè)縱向設(shè)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，設(shè)置有覆蓋所述壓電元件的至少所述壓電體層的側(cè)面及所述凹部的由絕緣體構(gòu)成的保護(hù)膜。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述保護(hù)膜跨多個(gè)電壓元件而設(shè)置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1～4中任意一項(xiàng)所述的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述上電極獨(dú)立地設(shè)置在每個(gè)壓電元件上，并且，該上電極的所述壓電元件橫向的端部限定作為該壓電元件的實(shí)際驅(qū)動(dòng)部的壓電體有源部的橫向的端部，且所述下電極的所述壓電元件縱向的端部限定所述壓電體有源部的縱向的端部。
6.一種液體噴頭，其特征在于，具備權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)裝置作為用于噴射液體的液體噴出機(jī)構(gòu)。
全文摘要
提供一種維持驅(qū)動(dòng)耐久性、提高液體噴射特性的驅(qū)動(dòng)裝置及液體噴頭。驅(qū)動(dòng)裝置具有由設(shè)置在基板(10)一面上的下電極(60)、壓電體層(70)及上電極(80)構(gòu)成的多個(gè)壓電元件(300)，并且所述下電極(60)跨多個(gè)所述壓電元件(300)而形成，在所述下電極(60)的相互鄰接的所述壓電元件(300)間的區(qū)域設(shè)置厚度比設(shè)置在所述壓電元件(300)上的區(qū)域薄的薄壁部(61)，并且在所述薄壁部(61)的與所述壓電元件(300)的邊界部分設(shè)置凹部(62)，該凹部(62)的內(nèi)面及該凹部(62)的與所述壓電元件(300)相反側(cè)的開(kāi)口緣部形成為曲面狀。
文檔編號(hào)B41J2/045GK101085572SQ2007101099
公開(kāi)日2007年12月12日 申請(qǐng)日期2007年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月7日
發(fā)明者島田勝人, 齊藤剛 申請(qǐng)人:精工愛(ài)普生株式會(huì)社