压电元件、液体喷出头及它们的制造方法技术

本发明专利技术提供一种压电元件及液体喷出头，该压电元件具有振动板（３０）、在前述振动板上形成规定布线图案的下部电极（４２ｄ）、形成在前述下部电极上的压电薄膜（４３）、形成在前述压电薄膜上的上部电极（４４），在前述压电薄膜的附近设有金属层（４２ｂ），该金属层（４２ｂ）与形成在前述振动板上的前述下部电极及前述上部电极电隔离。下部电极与金属层之间的间隔为２００μｍ以下。由此，即使在下部电极端部附近，压电薄膜的结晶性也很好，因此可耐高电压，可靠性更高。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种具有电机械转换功能的压电元件、采用该压电元件的液体喷出头及它们的制造方法。特别涉及一种可获得优良的耐电压性及持久性的压电元件、采用该压电元件的液体喷出头及它们的制造方法。
技术介绍
喷墨式记录头等液体喷出头采用作为墨滴等液滴喷出的驱动源的压电元件。该压电元件一般具有压电薄膜、及夹着压电薄膜设置的上部电极和下部电极而构成。为了在高密度设置压电元件的同时，提高压电元件的耐电压性，例如日本专利申请特开2000-198197号公报公开了以规定形状布线形成下部电极，由此形成压电薄膜的技术。但是，上述现有的压电元件，特别是有时下部电极端部附近的压电薄膜的结晶性不充分，可靠性不够。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种压电元件及液体喷出头，下部电极端部附近的压电薄膜的结晶性良好，且耐高电压、可靠性更高。为解决上述问题，本专利技术的压电元件具有振动板、在前述振动板上形成规定布线图案的下部电极、形成在前述下部电极上的压电薄膜、形成在前述压电薄膜上的上部电极。而且，在前述压电薄膜的附近设有金属层，该金属层与形成在前述振动板上的金属层，即前述下部电极电隔离。通过在压电薄膜的形成区域的附近设置金属层，压电薄膜的烧成条件变得均一，即使在下部电极的端部附近，压电薄膜的结晶性也很好。上述压电元件中，最好前述金属层是由与前述下部电极相同的材料形成的。而且，前述下部电极与和其电隔离的前述金属层之间的间隔最好在200μm以下。上述压电元件中，最好形成前述压电薄膜，使其覆盖前述金属层的至少一部分，从前述上部电极延伸的配线用电极形成在前述金属层中的被前述压电薄膜覆盖住的部分上，通过该压电薄膜与前述金属层绝缘。也可以在前述压电薄膜的附近还具有第二金属层，该金属层与形成在前述振动板上的金属层，即前述下部电极电隔离，且与从前述上部电极延伸的配线用电极导通。前述压电元件中，最好前述压电薄膜形成在位于前述规定布线图案上的下部电极上及不存在下部电极的前述振动板上，前述压电薄膜中形成在前述下部电极上的部分与形成在前述振动板上的部分相比，前者的前述压电薄膜的层数更多。本专利技术的液体喷出头具有上述压电元件、由于该压电元件的机械变位而导致内容积变化的压力室、与该压力室连通并喷出液滴的喷出口。本专利技术的液体喷出装置具有上述液体喷出头、驱动该液体喷出头的驱动装置。本专利技术的压电元件的制造方法具有在振动板上，将下部电极、前述下部电极附近的金属层形成规定的布线图案的工序、在前述下部电极上形成压电薄膜的工序、在前述压电薄膜上形成上部电极的工序，形成前述金属层，使其与前述下部电极电隔离。本专利技术的另一种压电元件的制造方法具有在振动板上形成导电膜的成膜工序、在前述导电膜上形成压电薄膜的压电体成膜第一工序、对在前述压电体成膜第一工序中成膜的压电薄膜及前述导电膜进行图案化，使前述导电膜与下部电极及金属层分离的工序、在前述图案化后残留的压电薄膜上及除去了压电薄膜后的前述振动板上进一步形成压电薄膜的压电体成膜第二工序、在前述压电薄膜上形成上部电极的工序，其中上述金属层与该下部电极电隔离且位于前述下部电极附近。本专利技术的液体喷出头的制造方法包括按照上述方法形成压电元件的工序、形成由于前述压电元件的机械变位而导致内容积变化的压力室的工序、形成与该压力室连通并喷出液滴的喷出口的工序。附图说明图1是说明使用本专利技术一个实施方式所述的压电元件的打印机(液体喷出装置)的构造的立体图。图2是表示本专利技术一个实施方式所述的液体喷出头，即喷墨式记录头的主要部分的构造的分解立体图。图3是表示第一实施方式所述的喷墨式记录头中的压电元件设置的详细情况的平面图。图4(a)是放大显示图3的包围线iii部分的平面图，图4(b)是沿其i-i线所作的截面图，图4(c)是沿其ii-ii线所作的截面图。图5是表示第二实施方式所述的喷墨式记录头中的压电元件设置的详细情况的平面图。图6(a)是放大显示图5的包围线iii部分的平面图，图6(b)是沿其i-i线所作的截面图，图6(c)是沿其ii-ii线所作的截面图。图7是表示上述喷墨式记录头的制造方法的截面模式图。图8是表示上述喷墨式记录头的制造方法的截面模式图。图9是表示上述制造方法的变形例的截面模式图，表示与图7相对应的工序。另外，图中的符号20表示压力室基板，30表示振动板，31表示氧化膜，32表示ZrO2膜，40表示压电元件，42表示导电层，42a表示内侧金属层，42b表示外侧金属层，42d表示下部电极，43表示压电薄膜，44表示上部电极。具体实施例方式下面参照附图说明本专利技术的优选实施方式。<1.喷墨打印机的整体构成> 图1是说明使用本专利技术一个实施方式所述的压电元件的液体喷出装置，即打印机的构造的立体图。该打印机的主体2上设有托盘3、排出口4及操作按钮9。而主体2的内部具有液体喷出头，即喷墨式记录头1、给纸机构6、控制回路8。喷墨式记录头1具有形成在基板上的多个压电元件，按照从控制回路8供给的喷出信号，可从喷嘴喷出液体，即墨水。主体2是打印机的壳体，在可从托盘3供给纸张5的位置上设置给纸机构6，可在纸张5上打印地设置喷墨式记录头1。托盘3可向给纸机构6供给打印前的纸张5，排出口4是打印结束后的纸张5的排出出口。给纸机构6具有马达600、辊601，602、其它图中未示出的机械构造。马达600可与从控制回路8供给的驱动信号相应地旋转。机械构造可将马达600的旋转力传递给辊601、602。一旦马达600的旋转力传递到辊601、602，辊601及602就旋转，通过旋转将放置在托盘3上的纸张5导入并供给，以便记录头1可以打印。控制回路8具有图中未示出的CPU、ROM、RAM、接口回路等，可通过图中未示出的连接端子，与从计算机供给的打印信息相对应地将驱动信号供给给纸机构6，或将喷出信号供给喷墨式记录头1。而且，控制回路8与来自操作面板9的操作信号相对应地进行动作模式的设定、复位处理等。由于本实施方式的打印机具有具有后述优良的耐电压性及持久性，且具有良好的打印性能的喷墨式记录头，因此成为高性能的打印机。<2.喷墨式记录头的构成> 图2是表示本专利技术一个实施方式所述的液体喷出头，即喷墨式记录头的主要部分的构造的分解立体图。如图2所示，喷墨式记录头由喷嘴板10、压力室基板20、振动板30构成。压力室基板20具有压力室(腔室)21、侧壁22、贮存容器23及供给口24。压力室21是通过蚀刻硅等的基板，为了喷出墨水等而形成的贮存空间。形成侧壁22，以便分隔压力室21。贮存容器23成为用于通过供给口24向各压力室21供给墨水的公共流路。上述压力室21、侧壁22、贮存容器23、供给口24只是简略地示出，但是也可以如后述图3那样地具有多个压力室等。将喷嘴板10贴合在压力室基板20的一个面上，并使其喷嘴11设置在与设在压力室基板20上的各压力室21相对应的位置上。振动板30是如后所述地叠加氧化膜31和ZrO2膜32而形成的，并将其贴合在压力室基板20的另一个面上。在振动板30上设有图中未示出的墨水腔连接口，图中未示出的墨水腔中储存的墨水可供给到压力室基板20的贮存容器23。由喷嘴板10、振动板30及压力室基板20构成的喷出头单元容纳在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种压电元件，具有振动板、在前述振动板上形成规定布线图案的下部电极、形成在前述下部电极上的压电薄膜、形成在前述压电薄膜上的上部电极，其特征在于，在前述压电薄膜的附近设有金属层，该金属层与形成在前述振动板上的金属层，即前述下部电极电隔 离。

【技术特征摘要】
JP 2002-9-17 270664/2002;JP 2003-9-1 308459/20031.一种压电元件，具有振动板、在前述振动板上形成规定布线图案的下部电极、形成在前述下部电极上的压电薄膜、形成在前述压电薄膜上的上部电极，其特征在于，在前述压电薄膜的附近设有金属层，该金属层与形成在前述振动板上的金属层，即前述下部电极电隔离。2.如权利要求1所述的压电元件，其特征在于，前述金属层是由与前述下部电极相同的材料形成的。3.如权利要求1或2所述的压电元件，其特征在于，前述下部电极与和其电隔离的前述金属层之间的间隔为200μm以下。4.如权利要求1～3中任意一项所述的压电元件，其特征在于，形成前述压电薄膜，使其覆盖前述金属层的至少一部分，从前述上部电极延伸的配线用电极形成在前述金属层中的被前述压电薄膜覆盖住的部分上，通过该压电薄膜与前述金属层绝缘。5.如权利要求1～3中任意一项所述的压电元件，其特征在于，在前述压电薄膜的附近还具有第二金属层，该第二金属层与形成在前述振动板上的金属层，即前述下部电极电隔离，且与从前述上部电极延伸的配线用电极导通。6.如权利要求1～5中任意一项所述的压电元件，其特征在于，前述压电薄膜形成在位于前述规定布线图案上的下部电极上及不存在下部电极的前述振动板上，前述压电...

【专利技术属性】
技术研发人员：村井正己，
申请(专利权)人：精工爱普生株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]