專利名稱：壓電元件、其制造方法、壓電致動器、噴液頭以及噴液裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及壓電元件及其制造方法、壓電致動器、噴液頭、以及噴液裝置。
背景技術(shù)：
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(jié)構(gòu)。壓電元件例如用于噴墨打印機(jī)的噴液頭部分和/或各種致動器等多種用途。構(gòu)成壓電元件的壓電體層受外部濕度的影響，有時特性會發(fā)生劣化。作為確保壓 電體層耐濕性的方法，例如，提出以上部電極覆蓋壓電體層的結(jié)構(gòu)(參照專利文獻(xiàn)1)?？?是，在公開于專利文獻(xiàn)1的結(jié)構(gòu)中，有時應(yīng)力會集中于上部電極的一部分(例如，形成于壓 電體層的側(cè)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(yīng)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濕性的情況。專利文獻(xiàn)1特開2005-88441號公報

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明幾種方式的目的之一在于提供能夠緩和上部電極中的應(yīng)力集中的高可靠 性壓電元件及其制造方法。并且，本發(fā)明幾種方式的目的之一在于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(fā)明中的壓電元件包括基板、形成于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于前述壓電體層上方的上部電極；前述壓電體層的側(cè)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 對于前述基板的頂面以第1角度傾斜；前述第2部分相對于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??；前述上部電極至少覆蓋前述第1部分及前述第2部 分。依照于如此的壓電元件，則能夠緩和前述上部電極中的應(yīng)力的集中，能夠具有高
可靠性。還有，在本發(fā)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(fā)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(fā)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。依照于如此的壓電元件，例如，相比于前述壓電體層的側(cè)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(fā)明的壓電元件中，能夠形成為前述壓電體層的側(cè)面進(jìn)一步具有與前述第 2部分相連接的第3部分；前述第3部分相對于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。依照于如此的壓電元件，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(yīng)力的集中。在本發(fā)明的壓電元件中，能夠形成為設(shè)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(jié)構(gòu)；前述下部電極在多個前述疊層結(jié)構(gòu)中為分體電極；前述上 部電極在多個前述疊層結(jié)構(gòu)中為共用電極。依照于如此的壓電元件，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(yīng)力的集中，能夠具有高的可靠性。本發(fā)明中的壓電元件制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(jìn)行成膜的工序、使第1上部電極成膜于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(jìn)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(jìn)行圖形化的工序中，形成與前 述壓電體層的頂面相連接并相對于前述基板的頂面以第1角度傾斜的前述壓電體層的側(cè) 面的第1部分、和與前述第1部分相連接并相對于前述基板的頂面以第2角度傾斜的前述 壓電體層的側(cè)面的第2部分，并使前述第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。依照于如此的壓電元件的制造方法，則能夠形成能緩和前述上部電極中的應(yīng)力的 集中并具有高可靠性的壓電元件。本發(fā)明中的壓電致動器包括本發(fā)明中的壓電元件；前述基板具有柔性，并通過前 述壓電體層的工作而發(fā)生變形。依照于如此的壓電致動器，則因為包括前述壓電元件，所以能夠具有高的可靠性。本發(fā)明中的噴液頭包括本發(fā)明中的壓電致動器、和與噴嘴孔相連通并通過前述壓 電致動器的工作而使容積發(fā)生變化的壓力室。依照于如此的噴液頭，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(fā)明中的噴液裝置包括本發(fā)明中的噴液頭。依照于如此的噴液裝置，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制造工序的剖面圖。圖3是模式性地表示本實施方式中的壓電元件制造工序的剖面圖。圖4是模式性地表示本實施方式中的壓電元件制造工序的剖面圖。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(cè)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(jié)構(gòu)，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(qū)動部，720裝置主體，721托架，722排出口，730噴頭單元，731墨盒，732滑 架，741滑架電動機(jī)，742往復(fù)運(yùn)動機(jī)構(gòu)，743同步帶，744滑架導(dǎo)軸，750供紙部，751供紙電 動機(jī)，752供紙滾筒，752a從動滾筒，752b驅(qū)動滾筒，760控制部，770操作面板
具體實施例方式以下，關(guān)于本發(fā)明的優(yōu)選的實施方式，邊參照附圖邊進(jìn)行說明。1.壓電元件首先，關(guān)于本實施方式中的壓電元件100，邊參照附圖邊進(jìn)行說明。圖1是模式性 地表示壓電元件100的剖面圖。如示于圖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(zhì)，例如能夠列舉導(dǎo)電體、半導(dǎo)體、絕緣體等，雖然并不特別限 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(yōu)選為絕緣體。更 具體地，作為基板10，能夠采用例如單晶硅基板。并且，基板10也可以為具有柔性并通過 壓電體層30的工作而發(fā)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，能夠采用在單晶硅之上疊層有氧化硅(SiO2)與氧化鋯 (ZrO2)的基板。下部電極20形成于基板10之上。作為下部電極20的材質(zhì)，例如，能夠列舉鉬、銥、 它們的導(dǎo)電性氧化物、氧化鑭鎳(LaNiO3 = LNO)等。下部電極20既可以為前述進(jìn)行了例示 的材料的單層結(jié)構(gòu)，也可以是疊層有多種材料的結(jié)構(gòu)。下部電極20的厚度例如為50nm 300nm。下部電極20為用于將電壓施加于壓電體層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(cè)面、和基板10的頂面12。作為壓電體層30能夠采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，能夠采用鈦酸鋯酸鉛(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、和連接于頂面32的側(cè)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(cè)面34從壓 電體層30的頂面32設(shè)置到基板10的頂面12為止。側(cè)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相對于基板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相對于與頂面 12平行的虛構(gòu)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(jìn)一步與基板10 的頂面12相連接。第2部分36為位于第1部分35下方側(cè)的側(cè)面。第2部分36相對于基 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(cè)面34通過相對于基板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位于第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。并且，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(cè)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形成于壓電體層30之上。作為上部電極40，例如，能夠采用與在下部 電極20的說明中進(jìn)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為用于將電壓施加于壓電體層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。雖然并未圖示，但是上部電極40也可以僅由第 2上部電極44所構(gòu)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(zhì)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(kuò)散性等而選擇。更具體地，作為第 1上部電極42的材質(zhì)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(jìn)一步設(shè)置于基板10的頂面12上。第2上部電極44的材質(zhì)及厚 度例如可以考慮耐濕性(阻水性)、導(dǎo)電性等而選擇。更具體地，作為第2上部電極44的材 質(zhì)，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(gòu)成疊 層結(jié)構(gòu)110。本實施方式中的壓電元件100例如具有以下的特征。依照于壓電元件100，則壓電體層30的側(cè)面34能夠具有第1部分35、和第2部分 36。第1部分35相對于基板10的頂面12以第1角度α傾斜，第2部分36相對于基板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(cè)面34(第2部 分36)相對于基板10的頂面12以第2角度β連接。因此，例如，相比于側(cè)面僅由以角度 α傾斜的部分構(gòu)成的情況，壓電元件100中的側(cè)面34能夠以小的角度β連接于基板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(yīng)力的集中。例如，在壓電體 層的側(cè)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(yīng)力集中于形成 于壓電體層的側(cè)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(cè)面34，能夠緩和上部電極40中的應(yīng) 力的集中(更具體地，是形成于壓電體層30的側(cè)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(yīng)力的集中)，能夠具有高的可靠性。并且，例如，在壓電體層的側(cè)面與基板的頂面相連接的角度較大的情況下，存在上 部電極相對于基板及壓電體層的緊貼性及覆蓋范圍變差的情況。相對于此，在壓電元件100 中，因為能夠減小壓電體層30的側(cè)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的緊貼性及覆蓋范圍提高。而且，例如，相比于側(cè)面僅由以角度β傾斜的部分構(gòu)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。
依照于壓電元件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(cè)面由曲面構(gòu)成的情況下，存在制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，在通過濕蝕刻將壓電體層的側(cè)面形成為曲面 的情況，下，相比于通過干蝕刻將壓電體層的側(cè)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.壓電元件的制造方法接下來，關(guān)于本實施方式中的壓電元件100的制造方法，邊參照附圖邊進(jìn)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的制造工序的剖面圖。如示于圖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(dǎo)電層(未圖示)，并通過對 該導(dǎo)電層進(jìn)行圖形化，能夠形成下部電極20。如示于圖3地，覆蓋下部電極20地，使壓電體層30a成膜于基板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(jī)沉積)法、濺射法、激光燒蝕法等所形成。在此，例如，在壓電體層30a的材質(zhì)為PZT的情 況下，通過在氧氣氣氛中進(jìn)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(jìn)行了圖形化之后進(jìn)行。接下來，使第1上部電極42a成膜于壓電體層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(yù)定形狀的抗蝕劑R。抗蝕劑R例如形成 為，相對于第1上部電極42a的頂面，具有以角度θ傾斜的側(cè)面。角度θ的大小可通過曝 光時間和/或烘焙溫度所調(diào)整。如示于圖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(jìn)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(jìn)行圖 形化。蝕刻例如能夠通過采用了 ICPdnductivelyCoupled Plasma，感應(yīng)耦合等離子體)的 高密度等離子體裝置的干蝕刻而進(jìn)行。在該高密度等離子體裝置(干蝕刻裝置)中，若設(shè) 定為1. OPa以下的壓力則能夠良好地進(jìn)行蝕刻。作為用于對第1上部電極42a進(jìn)行蝕刻的 蝕刻氣體，例如，能夠采用氯類氣體與氬氣的混合氣體。作為用于對壓電體層30a進(jìn)行蝕刻 的蝕刻氣體，例如，能夠采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。通過采用如此的混合氣體對壓電體 層30a進(jìn)行蝕刻，能夠形成具有第1部分35及第2部分36的側(cè)面34。將其理由說明于以 下。在壓電體層30的材質(zhì)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(jìn)行蝕刻，則通過氟類氣體大量產(chǎn)生自由基，成為反應(yīng)性高的蝕刻。該情況下，蝕刻 氣體難以供給到結(jié)構(gòu)體的側(cè)壁(壓電體層30的側(cè)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(cè) 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(jìn)行調(diào)整。如示于圖1地，去除抗蝕劑R，并在第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(dǎo)電層(未圖 示)并對該導(dǎo)電層進(jìn)行圖形化，能夠形成第2上部電極44。通過以上的工序，能夠制造壓電元件100。本實施方式中的壓電元件100的制造方法例如具有以下的特征。依照于壓電元件100的制造方法，則如上述地，通過具有第1部分35及第2部分 36的側(cè)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(yīng)力集中的高可靠性 的壓電元件100。依照于壓電元件100的制造方法，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(hù)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(jìn)行蝕刻時的損傷和/或去除抗蝕劑R時的損傷等)。因此，能夠制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(guān)于本實施方式的第1變形例中的壓電元件200，邊參照附圖邊進(jìn)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(guān)于具有與本實施方式中的壓電元件100的構(gòu)成構(gòu)件同樣的功能的構(gòu) 件附加同一符號，并將其詳細(xì)的說明進(jìn)行省略。在壓電元件200中，如示于圖5地，壓電體層30的側(cè)面34具有第1部分35、第2 部分36、進(jìn)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為位于第2部分36下方側(cè)的側(cè)面。第3部分237相對于基 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，相對于與基板10的頂面12平行的虛構(gòu)線L2，以第2角度β傾斜。依照于壓電元件200，則壓電體層30的側(cè)面34除了第1部分35及第2部分36 之外，能夠進(jìn)一步具有相對于基板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，例如相比于壓電元件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。并且，依照于壓電元件200，則第3角度、為比第1角度α小的角度。因此，相比 于僅由以角度α傾斜的部分構(gòu)成的側(cè)面，在壓電元件200中，尤其能夠緩和形成于壓電體 層30的側(cè)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(yīng)力的集中。(2)接下來，關(guān)于本實施方式的第2變形例中的壓電元件300，邊參照附圖邊進(jìn)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(guān)于具有與本實施方式中的壓電元件100的構(gòu)成構(gòu)件同樣功能的構(gòu)件 附加同一符號，并將其詳細(xì)的說明進(jìn)行省略。在壓電元件300中，如示于圖6地，下部電極20、壓電體層30及上部電極40構(gòu)成 疊層結(jié)構(gòu)110(也可稱為疊層體110)，疊層結(jié)構(gòu)110設(shè)置多個。雖然在圖示的例中，疊層結(jié)構(gòu)110設(shè)置3個，但是其數(shù)量并不特別限定。更具體地，在圖示的例中，設(shè)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(jié)構(gòu)110中可稱為共用電極。第2上部電極44在多個疊層結(jié)構(gòu)110中也可謂連 續(xù)。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。相對于此，下部電極20在多個疊層結(jié)構(gòu)110中為分體電極，被電分離。依照于壓電元件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(cè)面34，也能夠緩和上部電極40中的應(yīng)力的 集中，能夠具有高的可靠性。(3)接下來，關(guān)于本實施方式的第3變形例中的壓電元件400，邊參照附圖邊進(jìn)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(guān)于具有與本實施方式的第2變形例中的壓電元件300的構(gòu)成構(gòu)件同 樣功能的構(gòu)件附加同一符號，并將其詳細(xì)的說明進(jìn)行省略。在壓電元件300的例中，第2上部電極44為連續(xù)的1個共用電極。在壓電元件 400中，如示于圖7地，進(jìn)一步使得壓電體層30在多個疊層結(jié)構(gòu)110中，成為共用的壓電體 層。即，在壓電元件400中，設(shè)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(jié)構(gòu)110中也可謂連續(xù)。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。依照于壓電元件400，則第2上部電極44并不與基板10相接觸。因此，第2上部電 極44只要考慮與壓電體層30 (及第1上部電極42)的相(匹配)性(緊貼性、反應(yīng)性等) 即可，能夠擴(kuò)大第2上部電極44材料的選擇范圍。并且，例如，在采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(jìn) 行控制，能夠容易地對諧振頻率進(jìn)行調(diào)整。(4)接下來，關(guān)于本實施方式的第4變形例中的壓電元件500，邊參照附圖邊進(jìn)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(guān)于具有與本實施方式的第2變形例中的壓電元件300的構(gòu)成構(gòu)件同 樣功能的構(gòu)件附加同一符號，并將其詳細(xì)的說明進(jìn)行省略。在壓電元件300的例中，第2上部電極44為連續(xù)的1個共用電極。在壓電元件 500中，如示于圖8地，第2上部電極44對應(yīng)于多個壓電體層30設(shè)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，相比于壓電元件300、400的例，在相鄰的疊層結(jié)構(gòu)110中，能 夠減小一方的壓電體層30的驅(qū)動對另一方的壓電體層30的驅(qū)動產(chǎn)生的影響(串?dāng)_)。因 此，能夠得到高的可靠性。4.噴液頭接下來，關(guān)于本發(fā)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(jìn)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(tài)上下相反地示出。噴液頭600能夠具有本發(fā)明中的壓電元件。在以下的例中，關(guān)于作為本發(fā)明中的 壓電元件而具有壓電元件100的噴液頭600進(jìn)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(fā)生變形的振動板。噴液頭600如示于圖9及圖10地，包括具有噴嘴孔612的噴嘴板610、用于形成 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如示于圖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(jié)構(gòu)110 簡略化而圖示。噴嘴板610如示于圖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(shè)置為一列。作為噴嘴板620的材質(zhì)，例如，能夠列舉 硅、不銹鋼(SUS)等。壓力室基板620設(shè)置于噴嘴板610之上(在圖10的例中則為之下)。作為壓力室 基板620的材質(zhì)，例如，能夠列舉單晶硅等。通過壓力室基板620對噴嘴板610與基板10 之間的空間進(jìn)行劃分，如示于圖10地，設(shè)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(shè)置于基板10的貫通孔628所供給的墨。儲液部624內(nèi)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(fā)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(shè)置于壓力室基板620之上(在圖10的例中則為之下)。壓電元件 100的疊層結(jié)構(gòu)110電連接于壓電元件驅(qū)動電路(未圖示)，能夠基于壓電元件驅(qū)動電路的 信號進(jìn)行工作(振動、變形)。基板10通過疊層結(jié)構(gòu)110(壓電體層30)的工作而發(fā)生變 形，能夠使壓力室622的內(nèi)部壓力瞬間升高。還有，雖然在圖9中，壓電體層30的側(cè)面34 與基板10的頂面12的連接部39俯視配置于壓力室622外側(cè)，但是也可以配置于內(nèi)側(cè)。殼體630如示于圖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(zhì)，例如，能夠列舉樹脂、金屬等。依照于噴液頭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(guān)于噴液頭600為噴墨式記錄頭的情況進(jìn)行了說明。但是， 本發(fā)明的噴液頭例如也能夠用作用于液晶顯示器等的濾色器制造的色材噴頭、用于有機(jī)EL 顯示器、FED(面發(fā)光顯示器)等的電極形成的電極材料噴頭、用于生物芯片制造的生物體 有機(jī)物噴頭等。5.噴液裝置接下來，關(guān)于本實施方式中的噴液裝置，邊參照附圖邊進(jìn)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(fā)明中的噴液頭。在 以下，關(guān)于噴液裝置700為噴墨式打印機(jī)的情況進(jìn)行說明。噴液裝置700如示于圖11地，包括噴頭單元730、驅(qū)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(jìn)行設(shè)置的托架721、排 出記錄用紙P的排出口 722、和配置于裝置主體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還具備將墨供給于噴頭的墨盒731、和搭載有噴頭及墨盒731的輸 送部(滑架)732。
驅(qū)動部710能夠使噴頭單元730往復(fù)運(yùn)動。驅(qū)動部710具有成為噴頭單元730的 驅(qū)動源的滑架電動機(jī)741、和接收滑架電動機(jī)741的旋轉(zhuǎn)而使噴頭單元730往復(fù)運(yùn)動的往復(fù) 運(yùn)動機(jī)構(gòu)742。往復(fù)運(yùn)動機(jī)構(gòu)742具備其兩端被支持于機(jī)架(未圖示)的滑架導(dǎo)軸744、和與滑架 導(dǎo)軸744相平行地進(jìn)行延伸的同步帶743?；軐?dǎo)軸744邊使得滑架732能夠自如地往復(fù) 運(yùn)動，邊對滑架732進(jìn)行支持。而且，滑架732固定于同步帶743的一部分。若通過滑架電 動機(jī)741的工作而使同步帶743走行，則由滑架導(dǎo)軸744所引導(dǎo)，噴頭單元730進(jìn)行往復(fù)運(yùn) 動。當(dāng)該往復(fù)運(yùn)動時，適當(dāng)?shù)貜膰婎^噴出墨，進(jìn)行向記錄用紙P的印刷?？刂撇?60能夠?qū)婎^單元730、驅(qū)動部710及供紙部750進(jìn)行控制。供紙部750能夠?qū)⒂涗浻眉圥從托架721送往噴頭單元730側(cè)。供紙部750具備 成為其驅(qū)動源的供紙電動機(jī)751、和通過供紙電動機(jī)751的工作進(jìn)行旋轉(zhuǎn)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(jìn)行對向的從動滾筒752a及驅(qū)動滾 筒752b。驅(qū)動滾筒752b連接于供紙電動機(jī)751。若通過控制部760而驅(qū)動供紙部750，則 記錄用紙P經(jīng)過噴頭單元730下方地被輸送。噴頭單元730、驅(qū)動部710、控制部760及供紙部750設(shè)置于裝置主體720內(nèi)部。依照于噴液裝置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(guān)于噴液裝置700為噴墨式打印機(jī)的情況進(jìn)行了說明， 但是本發(fā)明的噴液裝置也能夠用作工業(yè)用噴液裝置。作為該情況下所噴出的液體(液狀材 料)，能夠采用通過溶劑和/或分散劑而將各種功能性材料調(diào)整為適當(dāng)?shù)恼扯鹊囊后w等。還有，上述的實施方式及變形例為一例，并非限定于這些方式。例如，也可以使各 實施方式及各變形例適當(dāng)組合。如上述地，雖然關(guān)于本發(fā)明的實施方式詳細(xì)地進(jìn)行了說明，但是技術(shù)人員能夠容 易地理解可以進(jìn)行實質(zhì)上不脫離本發(fā)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(fā)明的范圍中。
權(quán)利要求
一種壓電元件，其特征在于，包括基板，形成于前述基板上方的下部電極，覆蓋前述下部電極的壓電體層，和形成于前述壓電體層上方的上部電極；前述壓電體層的側(cè)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部分相對于前述基板的頂面以第1角度傾斜；前述第2部分相對于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??；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(jù)權(quán)利要求1所述的壓電元件，其特征在于 前述第1部分及前述第2部分的形狀分別為平面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的壓電元件，其特征在于前述壓電體層的側(cè)面還具有與前述第2部分相連接的第3部分； 前述第3部分相對于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(jù)權(quán)利要求1 3中的任何一項所述的壓電元件，其特征在于 設(shè)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(jié)構(gòu)； 前述下部電極在多個前述疊層結(jié)構(gòu)中為分體電極；前述上部電極在多個前述疊層結(jié)構(gòu)中為共用電極。
5.一種壓電元件的制造方法，其特征在于包括以下工序 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(jìn)行成膜的工序， 使第1上部電極成膜于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(jìn)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(jìn)行圖形化的工序中，形成與前述壓電體層的頂面相連接并相對于前述基板的 頂面以第1角度傾斜的前述壓電體層的側(cè)面的第1部分、和與前述第1部分相連接并相對 于前述基板的頂面以第2角度傾斜的前述壓電體層的側(cè)面的第2部分，并使前述第2角度 比前述第1角度??；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，其特征在于包括權(quán)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，并通過前述壓電體層的工作而發(fā)生變形。
7.—種噴液頭，其特征在于，包括 權(quán)利要求6所述的壓電致動器，和壓力室，其與噴嘴孔相連通，并通過前述壓電致動器的工作而使容積發(fā)生變化。
8. —種噴液裝置，其特征在于，包括 權(quán)利要求7所述的噴液頭。
全文摘要
本發(fā)明提供能夠緩和上部電極中的應(yīng)力集中的高可靠性的壓電元件、其制造方法、壓電致動器、噴液頭以及噴液裝置。本發(fā)明中的壓電元件(100)包括基板(10)、形成于基板(10)上方的下部電極(20)、覆蓋下部電極(20)的壓電體層(30)、和形成于壓電體層(30)上方的上部電極(40)；壓電體層(30)的側(cè)面(34)具有與壓電體層(30)的頂面(32)相連接并相對于基板(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)相連接并相對于基板(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(yōu)先權(quán)日2009年7月8日
發(fā)明者中山雅夫 申請人:精工愛普生株式會社