專利名稱：液滴噴出頭、轉(zhuǎn)換元件、壓電裝置、機(jī)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、壓電傳感器、壓電電動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液滴噴出頭、肖^量轉(zhuǎn)換元件、壓電裝置、MEMS (Micro-electromechanical Systems,孩吏型才幾電系纟充)結(jié)構(gòu)、懸力#型 執(zhí)4亍才幾構(gòu)、壓電傳感器、以及壓電直線電動(dòng)才幾。
背景技術(shù)：
為了實(shí)現(xiàn)從噴墨打印機(jī)輸出的打印物的高精細(xì)化及提高印刷 的速度，而不斷推進(jìn)實(shí)現(xiàn)提高液滴噴出頭的實(shí)裝密度的高密度。而 且，也研究將液滴噴出頭應(yīng)用于印刷以外的領(lǐng)域，希望實(shí)現(xiàn)液滴噴 出頭的高集成化。為提高液滴噴出頭的集成度，公開有例如，專利 文獻(xiàn)1及專利文獻(xiàn)2中的以下l支術(shù)通過在液滴噴出頭的配置上下 工夫，^v而提高液滴噴出頭的實(shí)裝密度。此外，也7>開有例如，專 利文獻(xiàn)3中的技術(shù)控制壓電薄膜的取向性和粒徑，從而推進(jìn)壓電 薄膜的細(xì)樣i化。而且，近年來，也在不斷推進(jìn)將實(shí)際應(yīng)用的庫(kù)侖力用于驅(qū)動(dòng)力 的噴墨頭、以及使用壓電元件的超聲波電動(dòng)機(jī)等的開發(fā)。而且，并 不僅限于通過附加電力而進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的裝置，通過電壓(由于電阻高， 所以不通過電流而通過電壓進(jìn)行檢測(cè))的形式輸出由應(yīng)力引起的撓 曲的壓力傳感器等也被廣泛普及。這樣，公知有以下兩種能量轉(zhuǎn)換 元件利用撓曲與電壓(電力)之間的相互關(guān)系，將撓曲作為輸入 能量，將電壓(電力)作為輸出能量進(jìn)行轉(zhuǎn)換的能量轉(zhuǎn)換元件、和將電壓(電力)作為輸入能量，將撓曲作為輸出能量進(jìn)行轉(zhuǎn)換的能 量轉(zhuǎn)換元件。此外，也并不局限于噴墨頭，例如，可4艮據(jù)附加電壓 (電力)而控制移位量的壓電裝置、以及具有可動(dòng)部的MEMS結(jié) 構(gòu)等也逐漸#1大家所^人識(shí)。專利文獻(xiàn)l:日本特開2005-111982號(hào)7>凈艮專利文獻(xiàn)2:日本特開平11-34360號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3:日本特開2005-268549號(hào)公報(bào)非專利文獻(xiàn)l: J. Appl. Phys. 93 4756 (2003 )當(dāng)采用在上述專利文獻(xiàn)l、專利文獻(xiàn)2中公開的技術(shù)時(shí)，將集 成多個(gè)液滴噴出頭的打印頭實(shí)現(xiàn)大型，/人而重量增加。由于重量增 加，從而難以使打印頭高速且高精度地移動(dòng)，且存在印字速度及印 字品質(zhì)下降這樣的問題。而且，也會(huì)產(chǎn)生如下問題大型化的打印 頭的生產(chǎn)成本變高，從價(jià)格方面考慮也不具有優(yōu)勢(shì)。此外，當(dāng)采用在上述專利文獻(xiàn)3所/>開的4支術(shù)時(shí)，產(chǎn)生如下等 問題如非專利文獻(xiàn)l中所述，隨著細(xì)孩i化，集中于壓電薄膜端部 的剪應(yīng)力增大，液滴噴出頭的壽命特性降低。而且，只于于能量專爭(zhēng)纟奐元件、壓電裝置、以及具有可動(dòng)部的MEMS 結(jié)構(gòu)，同樣地也會(huì)產(chǎn)生如下等問題集中于能量轉(zhuǎn)換部端部、壓電 裝置的壓電薄力莫端部、以及MEMS結(jié)構(gòu)的可動(dòng)部端部的剪應(yīng)力增 大，乂人而能量轉(zhuǎn)換元件、壓電裝置、以及具有可動(dòng)部的MEMS結(jié) 構(gòu)的壽命特性降低。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明鑒于上述問題而提出，目的在于提供液滴噴出頭、能量轉(zhuǎn)換元件、壓電裝置、MEMS結(jié)構(gòu)、懸臂型執(zhí)行機(jī)構(gòu)、壓電傳感器、 以及壓電直線電動(dòng)才幾。在本發(fā)明中，將"上"定義為/人基板的第一 面朝向第二面的相反側(cè)的方向。而且，將"上側(cè)"定義為從基板的 第二面的相反側(cè)朝向基板的第一面的方向。本發(fā)明旨在解決上述問題中的至少部分問題，本發(fā)明通過以下 形態(tài)和方面#皮力。以實(shí)5見。本發(fā)明例涉及的液滴噴出頭包括基板；腔部，位于上述基板 的第一面?zhèn)?；壓電薄膜，位于上述基板的第二面?zhèn)龋⑴渲迷谂c上 述腔部對(duì)置的區(qū)域上；蓋部，位于上述基板的上述第一面?zhèn)?，具?貫穿孔，且配置成覆蓋上述腔部；以及槽，位于上述基板的上述第 二面?zhèn)龋⑴渲迷谘厣鲜鰤弘姳∧さ亩瞬康姆较蛏?。?jù)此，在對(duì)壓電薄膜施以電壓(電力)并使其壓縮/伸長(zhǎng)時(shí)，由 于在沿上述壓電薄膜的端部的方向上設(shè)置有槽，所以由于該槽的變 形，隨壓電薄膜的壓縮/伸長(zhǎng)而產(chǎn)生的應(yīng)力、尤其是剪應(yīng)力被緩和， 所以可以提供一種實(shí)現(xiàn)卓越壽命特性的噴墨(液滴噴出)頭。在上述方面涉及的液滴噴出頭中，在將上述壓電薄膜的靠近上 述槽側(cè)的端部、與上述槽的靠近上述壓電薄膜的端部之間的距離設(shè) 定為x (單位pm),并將上述槽的深度i殳定為d (單位|am)的 情況下，上述才曹滿足關(guān)系式1: 0.2d ( - 4.6x + 42.8) >1...(關(guān)系 式1 )。該關(guān)系式1是假設(shè)作用于物質(zhì)的剪應(yīng)力以精密級(jí)在深度方向上 均一，且加工深度與壓電性能成比例，代入通過實(shí)驗(yàn)獲得數(shù)值而得到的式子。該關(guān)系式1表示壓電性能(位移量/附加電壓(電力)) 提高1%以上的條件。根據(jù)上述方面，能夠提供一種可將與壓電薄膜相關(guān)的剪應(yīng)力的 緩和效果作為具有顯著性的量進(jìn)行檢測(cè)的液滴噴出頭。在上述方面涉及的液滴噴出頭中，當(dāng)將上述壓電薄膜的靠近上 述槽側(cè)的端部、與上述槽的靠近上述壓電薄膜的端部之間的距離設(shè)定為x(單位|im)，將上述槽的深度為d (單位pm)的情況下， 上述才曹滿足以下關(guān)系式2: 0.2d ( - 4.6x + 42.8 ) >5...(關(guān)系式2)。該關(guān)系式2是指壓電性能(位移量/附加電壓(電力))提高5 %以上的條件。4艮據(jù)上述方面，可提供一種利用與壓電薄膜有關(guān)的 剪應(yīng)力的緩和效果，顯著性地改善液滴噴出頭的壽命特性的液滴噴 出頭。在上述方面涉及的液滴噴出頭中，上述壓電薄膜的靠近上述槽 側(cè)的端部、與上述槽的靠近上述壓電薄膜的端部之間的距離為lpm 以上。根據(jù)上述方面，可以提供一種抑制對(duì)壓電薄膜的影響，并由于 纟爰和剪應(yīng)力，所以具有卓越壽命特性的液滴噴出頭。在上述方面涉及的液滴噴出頭中，在上述'液滴噴出頭中形成有 上述槽，上述槽的深度為10jam以下。根據(jù)上述方面，可以提供一種在保持液滴噴出頭的機(jī)械強(qiáng)度的 狀態(tài)下，具有可緩和剪應(yīng)力的槽的液滴噴出頭。在上述方面涉及的液滴噴出頭中，在上述槽中配置有與上述基 板相比拉伸彈性才莫量d 、的填充物。根據(jù)上述方面，槽中處于堵塞狀態(tài)，從而可以抑制小于槽的寬 度的微粒狀物質(zhì)和氣體進(jìn)入到槽中。并且，由于拉伸彈性模量低， 所以不會(huì)妨礙壓電薄膜的動(dòng)作。因此，可以提供一種機(jī)械及化學(xué)難 以變質(zhì)的、可靠性高的液滴噴出頭。在上述方面涉及的液滴噴出頭中，上述基才反含有石圭。才艮據(jù)上述方面，通過對(duì)用于獲得細(xì)樣￡結(jié)構(gòu)的加工方法進(jìn)行研究，并采用包含具實(shí)際效果的硅的基板，所以可以提供一種以高精 度進(jìn)行加工的噴墨頭。在上述方面涉及的液滴噴出頭中，上述填充物是多孔氧化石圭。根據(jù)上述方面，由于多孔氧化硅是兼具高可靠性與低拉伸彈性 模量的物質(zhì)，所以與填充其他物質(zhì)的情況相比，可以提供一種可靠 寸生更高的液滴噴出頭。在上述方面涉及的液滴噴出頭中，上述腔部包括貫穿孔部， 貫穿上述基一反；以及可動(dòng)一反，^立于上述基纟反的上述第二面?zhèn)?，覆蓋 上述貫穿孔部。才艮據(jù)上述方面，可動(dòng)才反可以采用獨(dú)立于基^1的材料。因此，可 以根據(jù)液滴噴出頭的用途來選擇最優(yōu)的材料，從而構(gòu)成可動(dòng)板。在上述方面涉及的液滴噴出頭中，上述腔部將上述基—反的一部 分用作可動(dòng)板。才艮據(jù)上述方面，將基板的一部分用作可動(dòng)—反。因此，由于可以 將可動(dòng)板與基々反一體形成，所以可以獲得可靠性高的無4妄縫可動(dòng) 板。本發(fā)明另一方面涉及的液滴噴出頭包括基板；腔部，形成在 上述基板上；蓋部件，配置于上述基板的第一面?zhèn)龋⒕哂杏糜趪?出上述腔部?jī)?nèi)的液體的噴出口；可動(dòng)板，配置于上述基板的第二面 側(cè)；材料加壓體，與上述可動(dòng)板接觸，并通過第一電極和第二電極 來夾持壓電薄膜；以及槽或凹部(槽和凹部中的至少一種)，i殳置 在上述基一反的上述第二面?zhèn)取?jù)此，當(dāng)對(duì)壓電薄膜施以電壓(電力)并使其壓縮/伸長(zhǎng)時(shí)，由 于在沿上述壓電薄膜的端部的方向上"i殳置有槽或凹部，所以由于該 槽或凹部的變形，隨壓電薄膜的壓縮/伸長(zhǎng)的應(yīng)力、尤其是剪應(yīng)力S皮 緩和，所以可以提供一種實(shí)現(xiàn)卓越壽命特性的噴墨(液滴噴出)頭。 另夕卜，凹部的形狀既可以是逐個(gè)獨(dú)立的形狀，也可以是凹部^皮此連 接的形狀。本發(fā)明其他方面涉及的能量轉(zhuǎn)換元件包括基板；可撓部，配 置于上述基板的第一面?zhèn)?；能量轉(zhuǎn)換部，將電力轉(zhuǎn)換為上述可撓部 的撓曲、或者將上述可撓部的撓曲轉(zhuǎn)換為電力；以及槽和凹部中的 至少一個(gè)，沿上述能量轉(zhuǎn)換部的端部，設(shè)置在上述基板的上述第一 面?zhèn)?。?jù)此，當(dāng)對(duì)能量轉(zhuǎn)換部施以電力并使其壓縮/伸長(zhǎng)時(shí)，由于在沿 上述能量轉(zhuǎn)換部的端部的方向上i殳置有槽或凹部，所以由于該槽或 凹部的變形，隨能量轉(zhuǎn)換部的壓縮/伸長(zhǎng)的應(yīng)力、尤其是剪應(yīng)力被緩 和，所以可以l是供一種實(shí)現(xiàn)卓越壽命特性的能量轉(zhuǎn)換元件。另外， 凹部的形狀既可以是逐個(gè)獨(dú)立的形狀，也可以是凹部^皮此連4妄的形 狀。在上述方面涉及的能量轉(zhuǎn)換元件中，在將上述能量轉(zhuǎn)換部的靠 近上述槽或上述凹部側(cè)的端部、與上述槽或上述凹部的靠近上述能 量轉(zhuǎn)換部的端部之間的距離"i殳定為x(單位fmi)，并將上述槽或上述凹部的深度"i殳定為d (單位pm)的情況下，上述槽或上述凹 部滿足以下關(guān)系式4: 0.2d ( - 4.6x + 42.8 ) >1...(關(guān)系式4)。該關(guān)系式4是假設(shè)作用于物質(zhì)的剪應(yīng)力以精密級(jí)在深度方向上 均一，且加工深度與壓電性能成比例，代入通過實(shí)驗(yàn)獲得數(shù)值而得 到的式子。該關(guān)系式4表示壓電性能(位移量/附加電壓(電力)) 才是高1%以上的條件。根據(jù)上述方面，能夠提供一種可將與能量轉(zhuǎn)換元件相關(guān)的剪應(yīng) 力的緩和效果作為具有顯著性的量進(jìn)行檢測(cè)的能量轉(zhuǎn)換元件。在上述方面涉及的能量轉(zhuǎn)換元件中，在將上述能量轉(zhuǎn)換元件的 靠近上述槽或上述凹部側(cè)的端部、與上述槽或上述凹部的靠近上述 能量轉(zhuǎn)換元件的端部之間的距離i殳定為x(單位pm)，將上述槽 或上述凹部的深度為d (單位|im)的情況下，上述槽滿足以下關(guān) 系式5: 0.2d ( — 4.6x + 42.8) >5...(關(guān)系式5)。該關(guān)系式5是指壓電性能(位移量/附加電壓(電力))提高50/o以上的條件。根據(jù)上述方面，可提供一種利用與能量轉(zhuǎn)換元件有關(guān)的剪應(yīng)力 的緩和效果，顯著性地改善能量轉(zhuǎn)換部的壽命特性的能量轉(zhuǎn)換元 件。在上述方面涉及的能量轉(zhuǎn)換元件中，上述能量轉(zhuǎn)換部的靠近上 述才曹或上述凹部側(cè)的端部、與上述槽或上述凹部的靠近上述能量轉(zhuǎn) 才灸部的端部之間的3巨離為lnm以上。根據(jù)上述方面，能夠提供一種抑制對(duì)能量轉(zhuǎn)換元件的影響，并 由于進(jìn)行剪應(yīng)力緩和，而具有卓越壽命特性的能量轉(zhuǎn)換元件。在上述方面涉及的能量轉(zhuǎn)換元件中，在上述能量轉(zhuǎn)換元件中形成有所述4曹或所述凹部，所述槽或所述凹部的深度為10pm以下。才艮據(jù)以上所述的應(yīng)用例，可以4是供一種在保持能量轉(zhuǎn)換元件的 機(jī)械強(qiáng)度的狀態(tài)下，具有可實(shí)現(xiàn)剪應(yīng)力緩和的槽或凹部的能量轉(zhuǎn)換 元件。在上述方面涉及的能量轉(zhuǎn)換元件中，在上述槽或上述凹部中配 置有與上述基板相比拉伸彈性模量小的填充物。根據(jù)上述方面，槽或凹部中處于堵塞狀態(tài)，乂人而可以抑制小于 槽或凹部的寬度的微粒狀物質(zhì)和氣體進(jìn)入到槽或凹部中。并且，由 于拉伸彈性模量低，所以不會(huì)妨礙能量轉(zhuǎn)換元件的動(dòng)作。因此，可 以才是供一種才幾械及化學(xué)難以變質(zhì)的、可靠性高的能量轉(zhuǎn)換元件。在上述方面涉及的能量轉(zhuǎn)換元件中，上述基板是硅基4反。才艮據(jù)上述方面，通過對(duì)用于獲得細(xì)樣t結(jié)構(gòu)的加工方法進(jìn)行研 究，并采用包含具實(shí)際效果的硅的基板，所以可以提供一種以高精 度進(jìn)行加工的能量轉(zhuǎn)換元件。在上述方面涉及的能量轉(zhuǎn)換元件中，上述填充物是多孔氧化硅。根據(jù)上述方面，由于多孔氧化硅是兼具高可靠性與低拉伸彈性 才莫量的物質(zhì)，所以與填充其他物質(zhì)的情況相比，可以才是供一種可靠 性更高的能量轉(zhuǎn)換元件。本發(fā)明其他方面涉及的壓電裝置包括基板；壓電薄膜，配置 于上述基板的第一面?zhèn)?；第一電極和第二電極，構(gòu)成為與上述壓電薄月莫4妄觸；以及槽和凹部中的至少一個(gè)，沿上述壓電薄"莫的端部， 設(shè)置在上述基板的上述第一面?zhèn)取２啪哟?，?dāng)乂人第一電才及和第二電4及對(duì)壓電薄月莫施以電壓(電力) 并^f吏壓電薄膜壓縮/伸長(zhǎng)時(shí)，由于在沿該壓電薄膜的端部的方向上設(shè) 置有槽或凹部，所以由于該沖曹或凹部的變形，隨壓電薄力莫的壓縮/ 伸長(zhǎng)的應(yīng)力、尤其是剪應(yīng)力纟皮緩和，所以可以^是供一種實(shí)現(xiàn)卓越壽 命特性的壓電裝置。另外，凹部的形狀既可以是逐個(gè)獨(dú)立的形狀， 也可以是凹部4皮此連4妄的形狀。本發(fā)明其^也方面涉及的MEMS結(jié)構(gòu)包"fe:基一反；可動(dòng)部，i殳 置在上述基才反上；以及沖曹和凹部中的至少一個(gè)，沿上述可動(dòng)部的端 部，i史置在上述基纟反上。據(jù)此，當(dāng)可動(dòng)部變形時(shí)，在沿端部的方向上i殳有槽或凹部。因 此，通過該槽或凹部的變形來纟爰和隨可動(dòng)部的變形的應(yīng)力。因而能 夠才是供一種實(shí)現(xiàn)卓越的壽命特性的MEMS結(jié)構(gòu)。另外，凹部的形 狀既可以是逐個(gè)獨(dú)立的形狀，也可以是凹部;f皮此連接的形狀。本發(fā)明其他方面涉及的懸臂型執(zhí)行機(jī)構(gòu)使用了上述能量轉(zhuǎn)換 元件、壓電裝置、或MEMS結(jié)構(gòu)。據(jù)此，由于通過槽或者凹部的變形來釋》文與壓電薄膜有關(guān)的應(yīng) 力，因而可抑制應(yīng)力損傷，并可實(shí)現(xiàn)延長(zhǎng)壽命。本發(fā)明其他方面涉及的壓電傳感器使用了上述的能量轉(zhuǎn)換元 4牛、壓電裝置、或MEMS結(jié)構(gòu)。據(jù)此，由于通過槽或凹部的變形，可以以小的應(yīng)力4吏壓電薄月莫 發(fā)生大的撓曲，所以能夠提供一種靈敏度高的壓電傳感器。本發(fā)明其他方面涉及的壓電直線電動(dòng)機(jī)4吏用了上述的能量轉(zhuǎn)換元件、壓電裝置、或MEMS結(jié)構(gòu)。據(jù)此，由于槽或者凹部的變形，與壓電薄膜有關(guān)的應(yīng)力被釋放， 所以通過相同電壓(電力)，與現(xiàn)有技術(shù)相比，將變形量耳又得較大， 并可l是供一種動(dòng)作速度快的壓電直線電動(dòng)^/L。


圖1 (a)是集成有液滴噴出頭的打印頭的立體圖，圖1 (b) 是圖1 (a)中所示的液滴噴出頭的噴出口附近的剖面圖，圖1 (c) 是液滴噴出頭的局部俯—見圖；圖2是將壓電性能的提高量作為參數(shù)，并將提高槽的深度、位 置、以及壓電性能之間關(guān)系加以表示的曲線圖；圖3 (a) ~圖3 (c)是表示槽的配置例的俯—見圖；圖4 (a) ~圖4 (c)是表示槽的配置例的俯一見圖；圖5 (a)和圖5 (b)是表示槽的配置例的俯視圖；圖6 (a)是壓電直線電動(dòng)機(jī)的俯視圖，圖6 (b)是壓電直線 電動(dòng)才幾的剖面圖；圖7 (a) ~圖7 (d)是用于i兌明壓電直線電動(dòng)才幾的動(dòng)作原理 的剖面圖；圖8 (a)是懸臂型執(zhí)行機(jī)構(gòu)的仰視圖，圖8 (b)是懸臂型執(zhí) 行才幾構(gòu)的側(cè)一見圖；圖9 (a)是壓電傳感器的俯視圖，圖9 (b)是壓電傳感器的 剖面圖；圖10 (a)是靜電驅(qū)動(dòng)噴墨頭的剖面圖，圖10(b)是靜電驅(qū) 動(dòng)噴墨頭放大圖。具體實(shí)施方式

下面，參照附圖，對(duì)液滴噴出頭的結(jié)構(gòu)進(jìn)4亍說明。圖1 (a)是 集成液滴噴出頭的打印頭的立體圖，圖1 (b)是圖1 (a)中所示 的液滴噴出頭的噴出口附近的剖面圖。此外，圖l(c)是/人上側(cè)鄧L 察液滴噴出頭局部的俯一見圖。如圖1 (a)所示，在使用硅構(gòu)成的基板10上形成有隔離部件 62和可動(dòng)一反61，且在基纟反10的C側(cè)(第二面?zhèn)?配置有材一牛加壓 體69。在此，也可以將基才反10的一部分用作可動(dòng)—反61的本結(jié)構(gòu)取 而代之，而使用氧化硅、氧化鋯、氧化鉭、氮化硅、氧化鋁等作為 可動(dòng)板61的構(gòu)成材料。此外，如圖1 (b)所示，材料加壓體69構(gòu) 在為在基4反10的C側(cè)(第二面?zhèn)?包4舌電才及72a、壓電薄力莫71、 和電才及72b。當(dāng)改變可動(dòng)板61的材料時(shí)，利用例如濺射法或CVD法，在基 板10的C側(cè)形成包含氧化硅、氧化鋯、氧化鉭、氮化硅、氧化鋁 等的薄膜，并從與C側(cè)對(duì)置的面?zhèn)?第一面?zhèn)?殘留該薄膜地對(duì)基 板10進(jìn)行蝕刻。在此，當(dāng)將氧化硅用作可動(dòng)板61的材料，并將硅 用作基板10的情況下，由于當(dāng)對(duì)基板10進(jìn)行熱氧化并形成氧化硅 時(shí)，可以獲得致密的氧化硅，因此優(yōu)選將氧化石圭作為可動(dòng)板61的 材料。并且，也可以為為了貫通對(duì)應(yīng)于基板10的腔(capacity ) 63的區(qū)i或，而進(jìn)4亍蝕刻，并粘結(jié)可動(dòng)4反61, 乂人而形成打印頭80。在與基才反IO的C側(cè)對(duì)置的面上配置有包括噴出口 70的蓋部件 (cover ) 59, 乂人而構(gòu)成月空63。蓋部件59通過例如粘4妄劑、熱去于月莫 (heat-sealing film )而凈皮固定在基一反10上。在此，對(duì)于液體N,可以采用青綠色、品紅色、黃色等彩色墨 水。當(dāng)采用打印頭80來形成電極等時(shí)，通過采用使用包含金屬微 粒、金屬離子、金屬絡(luò)合物等金屬成分的物質(zhì)的配線材料液、包含 硅化合物的半導(dǎo)體材料液、包含絕緣體或壓電性物質(zhì)的材料液等來 替代彩色墨水而加以應(yīng)對(duì)。而且，也可以采用使能夠通過噴出口 70 范圍的孩i粒分散在液體中的材料液。夾持在壓電薄膜71和可動(dòng)板61之間的電極72a優(yōu)選使用不會(huì) 對(duì)壓電薄膜71和可動(dòng)板61兩者帶來不良影響的金屬，優(yōu)選釆用Ir (銥)/Pt(柏)、Pt/Ir、 Ir/Pt/Ir等層疊結(jié)構(gòu)、或Ir和Pt的合金。并 且，對(duì)于覆蓋壓電薄膜71的電極72b，只要是能夠作為普通電極加 以使用的導(dǎo)電性材料即可，并沒有特別的限定，例如Pt、 Ru02、 Ir、 Ir。2等單層月莫、或Pt/Ti、 Pt/Ti/TiN、 Pt/TiN/Pt、 Ti/Pt/Ti、 TiN/Pt/TiN、 Pt/Ti/TiN/Ti、 Ru02/TiN、 Ir02/Ir、 Ir02/TiN等兩層以上的層疊膜都 可以(此外，使用'7"的多層結(jié)構(gòu)表示"上層/ (中層)/下層")。當(dāng)向材4牛加壓體69的電才及72a和電才及72b附力口電壓(電力 (power))時(shí)，才才泮+力口壓體69向與面平4亍的方向收縮，且可動(dòng)玲反 61變形為向減小腔63的體積的方向凸出。通過該變形，位于上述 腔63內(nèi)的彩色墨水等的液體N被作為液滴L從噴出口 70向印刷對(duì) 象噴出。在噴出液滴L后，當(dāng)停止附加到電才及72a和電極72b的電 壓(電力)的供給時(shí)，材料加壓體69返回為原來的形狀，液體N 乂人材并+供給裝置67通過材沖+供纟合孔66 4是供給腔63， 乂人而返回到噴 出液滴L前的狀態(tài)。作為壓電薄膜71的材料,列舉有例如，Pb:Ti:O(PT)、 Pb:Zr:O (PZ)、 Pb: (Zr:Ti) :O、 Pb: ( Mg:Nb ) :O畫Pb:Ti:O ( P麗-PT )、 Pb:Zn:Ti:Nb:O ( PZTN (注冊(cè)商標(biāo)))、Pb: ( Ni:Nb ) :O-Pb:Ti:O (P麗-PT )、 Pb:( In:Nb ):O-Pb:Ti:O( PIN國(guó)PT )、 Pb:( Sc:Ta ):O-Pb:Ti:O (PST-PT)、 Pb: (Sc:Nb) :O-Pb:Ti:O (PSN-PT )、 Bi:Sc:O-Pb:Ti:O (BS畫PT)、 Bi:Yb:O-Pb:Ti:O ( BY畫PT )、 Sr:Sm:Bi:Ta:O ( SSBT )、 Ba:Pb:O、 Ba:Ti:O ( BT )、 Sr:Bi:Nb:Ta:O ( SBNT )、 Ba:Sr:Ti ( BST )、 Bi:Ti:O ( BIT )、 Bi:La:Ti:O ( BLT )、 Sr:Ba:Ti:Nb ( SBTN )等物質(zhì)。 這些物質(zhì)全部都是陶瓷類，具有脆性。因此，為了提高壓電薄膜71 的可靠性，而降〗氐應(yīng)力，尤其降j氐不干預(yù)液滴噴出的剪應(yīng)力是十分 有效的。在本實(shí)施例中，使用機(jī)電轉(zhuǎn)換率高的鋯鈦酸鉛(Lead zirconium titanate )。在現(xiàn)有4支術(shù)中，沒有配置槽81。因此，應(yīng)力、尤其是剪應(yīng)力的 釋放不夠充分，從而恐怕會(huì)發(fā)生由應(yīng)力引起的不良。本實(shí)施例的主 要特征即為形成有槽81。在此，當(dāng)材灃牛加壓體69收縮變形時(shí)，應(yīng)力在材^j"加壓體69內(nèi) 作用。相對(duì)于材料加壓體69的長(zhǎng)度方向(Y方向)，由于材料加壓 體69變形，所以應(yīng)力、尤其是剪應(yīng)力被釋放。接著，為了釋放相 對(duì)于與長(zhǎng)度方向垂直的方向(X方向)的剪應(yīng)力，而在沿著材沖+加 壓體69的端部的方向上配置有槽81。在此，槽81內(nèi)部可以處于配 置有多孔氧化硅等、即與基板10相比拉伸彈性^t量低的材料的狀 態(tài)，而不是處于空隙狀態(tài)。^接下來，對(duì)通過配置槽81而產(chǎn)生的、與剪應(yīng)力的緩和量相對(duì) 應(yīng)的壓電性能的變化進(jìn)行說明。當(dāng)與包含壓電薄膜71的材料加壓 體69的端部距離3(im地i殳置深度為5^im的槽81時(shí)，與沒有i殳置 槽81的情況(現(xiàn)有4支術(shù))相比，相對(duì)于附加電壓(電力)的變形 量、即壓電性能提高29%。并且，當(dāng)使槽81的位置距離壓電薄膜的端部8^im時(shí)，壓電性能才是高6%。壓電薄力莫71的壓電性能的揭_ 高表明有效地進(jìn)行了壓電薄膜71的變形，且該壓電性能的提高與 不干預(yù)壓電薄膜71的液滴噴出的、例如剪應(yīng)力等的無效應(yīng)力的削 減量相7于應(yīng)。根據(jù)該實(shí)驗(yàn)結(jié)果，將從壓電薄膜71的靠近槽81的端部直至槽 81的靠近壓電薄膜71的端部之間的距離設(shè)定為x (單位pm),將 槽81的深度^殳定為d (單位(im)，并，l/沒作用于基板10的剪應(yīng) 力以精密級(jí)在深度方向上均一，加工深度與壓電性能成比例時(shí)，代 入通過實(shí)驗(yàn)獲得數(shù)值，若設(shè)壓電性能的提高量為S ( % )，則得到關(guān) 系式(3)。0.2d ( _4.6x + 42.8) =5...(關(guān)系式3)當(dāng)壓電性能的提高量(S)為1%左右時(shí)，可以帶有明顯誤差地 檢測(cè)壓電性能的提高量。并且，由于壓電性能的提高，相對(duì)于相同 的附加電壓(電力)，噴出量^是高，乂人而可以降《氐噴出動(dòng)作所需的 電力。若將S》1^C入關(guān)系式3，則可得到關(guān)系式l。0.2d ( —4.6X + 42.8) > l…(關(guān)系式1 )當(dāng)壓電性能的提高量為5%左右時(shí)，剪應(yīng)力的緩和量增大，因 此，更優(yōu)選這種方式可帶有明顯誤差地檢測(cè)壽命特性的提高。若 將S》5代入關(guān)系式3，則可4尋到關(guān)系式2。0.2d ( - 4.6x + 42.8) >5...(關(guān)系式2)而且，對(duì)于槽81與壓電薄膜71的位置關(guān)系，當(dāng)組合例如，光 刻與蝕刻這兩道工藝來形成槽81時(shí)，通過將槽81與壓電薄膜71 分開某種程度的距離，從而可以抑制由光刻工藝引起的不良狀況的 發(fā)生。具體而言，通過將壓電薄膜71的靠近槽81側(cè)的端部、與槽81的靠近壓電薄膜71的端部之間的距離保持在lpm以上，從而可 以穩(wěn)定壓電薄膜71的制造及動(dòng)作。并且，優(yōu)選槽81的深度具有與被壓電薄膜71施加的應(yīng)力相對(duì) 應(yīng)的強(qiáng)度，且構(gòu)成為《更于加工。具體而言，優(yōu)選槽81的深度為lOnm 以下。取槽81的加工深度為沖黃軸，耳又壓電薄膜71的靠近槽81側(cè) 的端部與槽81的靠近壓電薄膜71的端部之間的加工距離為縱軸， 以壓電性能的提高量作為參數(shù)，滿足上述條件的范圍如圖2所示。通過配置這樣的槽81,從而腔63可以彈性變形。通過腔63 彈性變形，/人而由于與材津牛加壓體69所4吏用的壓電薄膜71相關(guān)的 剪應(yīng)力得到緩和，所以可以延長(zhǎng)壓電薄膜71的壽命，并可獲得可 靠性高的液滴噴出頭。此外，月空63可以向X方向彈性變形，剪應(yīng) 力一皮分為4立伸/壓縮應(yīng)力。因此，與現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)相比，可以將壓力室 的體積的變動(dòng)取得較大。從而能夠擴(kuò)大通過一 次噴出而進(jìn)行處理的 液滴量的范圍，并可以在不降低圖質(zhì)的情況下提高印字速度。此外，作為槽81的剖面形狀，雖然本實(shí)施例中，形成為矩形 的槽81,但是也可以采用錐形等的、可緩和剪應(yīng)力的形狀。而且，作為槽81的剖面形狀，也可以采用C面(在角部分i殳 置錐形的結(jié)構(gòu))、或角R (在角部分設(shè)置圓形形狀的結(jié)構(gòu))。并且，也可以采用凹部來替代槽81。在這種情況下，凹部的形 狀既可以是逐個(gè)獨(dú)立的形狀，也可以是凹部彼此連接的形狀。甚至， 也可以是將在一部分配置槽81,在其余部分配置凹部等這樣的兩 種形式進(jìn)行混用。并且，雖然在本實(shí)施例中，使用硅基板作為基板10，但基板 10也可以-使用其他的材^牛而形成，可以通過電4壽法并4吏用例如， Ni等來形成。(變形例槽的結(jié)構(gòu)例)下面，參照附圖，對(duì)與上述液滴噴出頭的結(jié)構(gòu)所包含的槽的配 置有關(guān)的變形例進(jìn)4亍說明。作為槽的配置，也可以為替代如圖1 (c)所示的、配置得比材料加壓體69短的結(jié)構(gòu)，而采用如圖3(a) 所示的、將槽81的長(zhǎng)度設(shè)定得長(zhǎng)于材料加壓體69的長(zhǎng)度。通過采 用這種結(jié)構(gòu)，與如圖1 (c)所示的、配置有槽81的結(jié)構(gòu)相比，可 以減小與材并+加壓體69相關(guān)的應(yīng)力。并且，由于可以將應(yīng)力有效 地賦予基板10的變形，從而可提供能量效率高的打印頭80。jt匕夕卜，^口圖3(b)戶斤示，可以才目只十于各個(gè)才才泮牛力口壓體69,逐 對(duì);也配置4曹81。在這種情況下，乂寸一個(gè)才才并+加壓體69配備專用的 槽81，從而可以有效地排除來自鄰4妻的材料加壓體69的影響，并 可以有效地抑制當(dāng)驅(qū)動(dòng)材^1"加壓體69時(shí)發(fā)生的串護(hù)G ( cross talk )。 并且，即4吏在這種情況下，也可以如圖3 (b)所示地將槽81的長(zhǎng) 度設(shè)定得長(zhǎng)于材料加壓體69的長(zhǎng)度，即使在這種情況下，如上所 述，也可以將應(yīng)力有效地賦予基板10的變形。而且。槽81的長(zhǎng)度 也可以短于材料加壓體69的長(zhǎng)度，即4吏在這種情況下，也可以抑 制當(dāng)驅(qū)動(dòng)材料加壓體69時(shí)發(fā)生的串?dāng)_。此外，如圖3 (c)所示，不僅在材料加壓體69的長(zhǎng)邊側(cè)，在 短邊側(cè)也可以形成有槽81。在這種情況下，可以進(jìn)一步地有效地緩 和應(yīng)力。而且，由于可以增大與電壓(電力)相對(duì)應(yīng)的變形量，因 此可以以長(zhǎng)壽命、且少的能量來進(jìn)4亍驅(qū)動(dòng)。此外，也可以將短邊側(cè) 的槽81和長(zhǎng)邊側(cè)的槽81配置在分離的位置上。^口圖4 (a)戶斤示，也可以為對(duì)目只十于各個(gè)才才泮+力口壓體69,逐 對(duì)地配置槽81,且在短邊側(cè)也形成有槽81。在這種情況下，不但 可以纟爰和才才泮牛力。壓體69的4豆邊側(cè)的應(yīng)力，還可以4卬制隨相鄰的才才料加壓體69的變位的串?dāng)_。即使在這種情況下，也可以將短邊側(cè) 的槽81和長(zhǎng)邊側(cè)的槽81配置在分離的位置上。如圖4(b)所示，也可以通過槽81來包圍材泮+加壓體69。在 這種情況下，能夠更有效地緩和應(yīng)力。此外，可以通過引線接合法 等方法來向材津牛加壓體69附加電壓(電力)。如圖4 (c)所示，也可以為相對(duì)于各個(gè)材^l"加壓體69，逐 對(duì)地配置槽81，并包圍材料加壓體69。在這種情況下，除了上述 的歲丈果之外，還可以有歲文;也4非除來自相鄰的才才一+加壓體69的影響。而且，如圖5(a)所示，也可以在圖4 (b)的槽81的一部分 上配置沒有設(shè)置槽81的區(qū)域。在這種情況下，無需使用引線接合 法等方法Y更可實(shí)現(xiàn)電導(dǎo)通。如圖5(b)所示，也可以在圖4(c)的才曹81的一部分上配置 沒有"i殳置槽81的區(qū)域。在這種情況下，可以緩和材料加壓體69的 應(yīng)力，并可抑制來自相鄰材料加壓體69的串?dāng)_。此外，無需使用 引線接合法等方法〗更可實(shí)現(xiàn)電導(dǎo)通。而且，也可以將短邊側(cè)的槽81 和長(zhǎng)邊側(cè)的槽81配置在分離的位置上。并且，沒有設(shè)置槽81的區(qū) 域并沒有受到特別的限定，可以配置在任意的位置上。在上述變形例中，也可以采用凹部來代替槽。在此，所謂凹部 是指從基板的表面凹下去的部分。在這種情況下，凹部的形狀既可 以是逐個(gè)獨(dú)立的形狀，也可以是凹部彼此連接的形狀。甚至，也可 以是將在一部分配置槽81，在其余部分配置凹部等這才羊的兩種形 式進(jìn)4于混用。并且，形成的槽和凹部的位置及深度并不僅限于上述的實(shí)施 例。例如，如圖1 (b)所示，由于設(shè)定基板10厚度的一半以上的深度，所以能夠高效率地抑制向相鄰的腔進(jìn)行液滴噴出動(dòng)作的影響 (串?dāng)_)。(其它實(shí)施例-l:壓電直線電動(dòng)才幾)下面，參照附圖，對(duì)本實(shí)施例涉及的能量轉(zhuǎn)換元件以及作為壓 電裝置的壓電直線電動(dòng)才幾進(jìn)行說明。圖6 (a)是壓電直線電動(dòng)才幾 IOO的俯視圖，圖6 (b)是壓電直線電動(dòng)機(jī)100的剖面圖，如圖7 (a)所示的試^牛106沿一黃切^呆護(hù)層105的方向纟皮^r送。下面，使用圖6 (b)對(duì)壓電直線電動(dòng)機(jī)100的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。 壓電直線電動(dòng)機(jī)100包括基板10a、槽81a、電極102、作為能量轉(zhuǎn) 換部的壓電薄膜71a、電4及103、電4及104、和〗呆護(hù)層105。在基板10a上依次配置有電極102、壓電薄力莫71a、電才及103、 電才及104和保護(hù)層105。作為基才反10a的材^K可以4吏用例如，石圭 基板。沖妻下來，^使用圖7(a) 圖7(d)，只于壓電直線電動(dòng)才幾IOO的動(dòng)作原理進(jìn)4亍i兌明。首先，如圖7(a)所示，當(dāng)向電才及102和電才及103之間、以及 電才及102和電才及104之間附加電壓(電力)時(shí)，壓電薄力莫71a向上 下方向變形。在此，當(dāng)在壓電薄力莫71a向上延伸的條件下，附加電 壓(電力)時(shí)，在附加該電壓的壓電薄力莫71a上，通過保護(hù)層105， 試料106被提升，并且，試料106離開未附加電壓的其它壓電薄膜 71a上的保護(hù)層105。然后，如圖7(b)所示，在這種狀態(tài)下，當(dāng)向附加有上述電壓 的電極103進(jìn)一步附加高電壓(電力)時(shí)，壓電薄膜71a向左右方 向變形。在此，當(dāng)在壓電薄膜71a向 25附加有上述電壓的電極103進(jìn)一步附加電壓(電力)時(shí)，試料106/人原來^f立置向右側(cè)移動(dòng)。4妾下來，如圖7(c)所示，在這種狀態(tài)下，當(dāng)在壓電薄膜71a -故壓縮的條件下，向電才及102和電才及103之間、以及電才及102和電 極104之間附加電壓(電力)時(shí)，在向右輸送試料106的狀態(tài)下， 附加有該電壓的壓電薄膜71a上的保護(hù)層105與試料106分離。才妻著，如圖7(d)所示，通過停止向電才及102、電極103和電 才及104附加電壓(電力)，從而，除試#+ 106向右偏移了以外，其 寸也均恢復(fù)為初始狀態(tài)。通過反復(fù)進(jìn)4亍上述才喿作，乂人而可以輸送試^l" 106。此外，在這 種情況下，由于左右方向的變形量取決于附加到電4及102與電才及103 之間、電才及102與電才及104之間、以及電才及103與電才及104之間的 電壓(電力)，所以通過提高附加到電極102與電極103之間的附 加電壓(電力)，乂人而可以快速移動(dòng)試沖+ 106。下面，對(duì)槽81a的動(dòng)作進(jìn)4亍i兌明。當(dāng)向電才及102與電4及103之 間附加電壓(電力)時(shí)，壓電薄力莫71a向上下方向變形。對(duì)該變形 乘以泊^H匕的變位發(fā)生在與基才反10a平4于的方向上，當(dāng)該變位在基 才反10a上^皮阻止時(shí)，尤其會(huì)在壓電薄力莫71a和基^反10a的界面上發(fā) 生應(yīng)力疲勞，乂人而劣〗匕壓電直線電動(dòng)才幾100的壽命特性。這樣，通過配置槽81a并緩和與壓電薄膜71a有關(guān)的應(yīng)力，從 而可以提高壓電直線電動(dòng)機(jī)100的壽命特性。并且，由于增大橫向 的變位，所以可以提高壓電直線電動(dòng)機(jī)100的輸送量和輸送速度。并且，當(dāng)槽81的靠近作為能量轉(zhuǎn)換部的壓電薄膜71a側(cè)的端 部、和壓電薄力莫71a的靠近槽81a側(cè)的端部之間的距離i殳定為x(單位pm)，將槽81a的深度i殳定為d (單位jam)的情況下，優(yōu)選 具有滿足下式的范圍的形狀。0,2d ( -4.6X + 42.8) (關(guān)系式4)0.2d ( -4.6x + 42.8) >5...(關(guān)系式5)當(dāng)滿足關(guān)系式4時(shí)，能夠釋》文1%以上的剪應(yīng)力，由于槽81a 的存在，從而可以形成作為具有顯著性的量而檢測(cè)獲得的壓電直線 電動(dòng)機(jī)100。當(dāng)滿足關(guān)系式5時(shí)，能夠釋放5%以上的剪應(yīng)力，由于槽81a 的存在，從而可以形成以長(zhǎng)壽命、 <氐功庫(kù)毛進(jìn)4亍動(dòng)作的壓電直線電動(dòng) 機(jī)100。而且，優(yōu)選槽81a與壓電薄月莫71a分離lpm以上，并且，優(yōu)選 可以將槽81a的深度抑制在10pm以下。在這種情況下，可以無需 降^f氐壓電薄膜71a的可靠性地配置槽81a。并且，也可以在槽81a中填充多孔氧化,圭等、^i伸彈性才莫量4氐 于基板10a的物質(zhì)。在這種情況下，槽81a處于被堵塞狀態(tài)，從而 可以抑制小于槽81a寬度的微粒狀物質(zhì)和氣體的侵入。并且，由于 拉伸彈性模量低，所以不會(huì)妨礙壓電薄膜71a的動(dòng)作。因此，不易 發(fā)生機(jī)械、化學(xué)變質(zhì)，從而可以提高壓電直線電動(dòng)機(jī)100的可靠性。此外，也可以采用凹部來替代槽81a。在這種情況下，凹部的 形狀既可以是逐個(gè)獨(dú)立的形狀，也可以是凹部彼此連接的形狀。甚 至，也可以是將在一部分配置槽81a,在其余部分配置凹部等這 樣的兩種形式進(jìn)4亍混用。并且，作為沖曹81a的配置，雖然為在壓電薄"莫71a及相鄰的壓 電薄膜71a之間配置比壓電薄膜71a長(zhǎng)的槽81a， ^f旦是也可以為 轉(zhuǎn)用與(變形例槽的結(jié)構(gòu)例)中描述的圖形相同的圖形。(其它實(shí)施例_ 2:懸臂型執(zhí)行機(jī)構(gòu))下面，參照附圖，對(duì)本實(shí)施例涉及的作為能量轉(zhuǎn)換元件的懸臂 型執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行說明。圖8 (a)是懸臂型執(zhí)行機(jī)構(gòu)110的仰視圖， 圖8 ( b )是懸臂型執(zhí)行機(jī)構(gòu)110的側(cè)一見圖。懸臂型執(zhí)行機(jī)構(gòu)110包 才舌才笨4十(probe) 111、 ^,112、壓電薄月莫71b、電才及113、電才及114、 基座115、和槽81b。壓電薄膜71b 4皮設(shè)置于基座115所支撐的臂112上，當(dāng)經(jīng)由電 極113和電極114向壓電薄膜71b附加電壓(電力)時(shí)，臂112向上下方向移動(dòng)，乂人而可W武予揮:4十111細(xì)樣1的變4立。由于槽81b的存 在，所以壓電薄膜71b上產(chǎn)生的應(yīng)力通過槽81b的變形而被釋放， 從而可以提供 一 種可防止由內(nèi)部應(yīng)力引起的劣化的懸臂型執(zhí)行機(jī) 構(gòu)110。此外，對(duì)于槽81b的配置、以及確定槽81b的配置的條件 等，可以轉(zhuǎn)用(變形例槽的結(jié)構(gòu)例)和(其它實(shí)施方式-1:壓 電直線電動(dòng)才幾)的內(nèi)容。此外，也可以采用凹部來^,4氣槽81b。在這種情況下，凹部的 形狀既可以是逐個(gè)獨(dú)立的形狀，也可以是凹部彼此連接的形狀。甚 至，也可以是將在一部分配置槽81b,在其余部分配置凹部等這 樣的兩種形式進(jìn)行混用。(其它實(shí)施方式-3:壓電傳感器)下面，參照附圖，對(duì)本實(shí)施例涉及的作為能量轉(zhuǎn)換元件的壓電 傳感器進(jìn)行說明。壓電傳感器是將作為壓力輸入的能量轉(zhuǎn)換為電力 的能量轉(zhuǎn)換元件。圖9 (a)是壓電傳感器120的俯—見圖，圖9 (b)是剖面圖。 如圖9 (a)所示的壓電傳感器120包括基板10c、壓電薄膜71c、 電極121、電才及122、槽81c、和絕纟彖膜123。下面，采用圖9 (b)對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。在基板10c上配置有電 極121。而且，在電極121上配置有絕緣膜123。并且，在壓電薄 膜71c的區(qū)域上未配置絕緣膜123,壓電薄膜71c和電極121直接 才妄觸。在壓電薄力莫71c上配置有電4及122。對(duì)于該結(jié)構(gòu)體，當(dāng)向壓電薄膜71c附加應(yīng)力時(shí)，壓電薄膜71c 輸出與應(yīng)力引起的撓曲量具有相關(guān)的電壓(電力)。在此，由于槽 81c的存在，所以與槽81c不存在時(shí)相比，壓電薄"莫71c可以更容 易變形。因此，能夠提供靈敏度高的壓電傳感器120。在此，對(duì)于槽81c的配置、以及確定槽81c的配置的條件等， 可以轉(zhuǎn)用(變形例槽的結(jié)構(gòu)例)和(其它實(shí)施方式-1:壓電直 線電動(dòng)才幾)的內(nèi)容。此外，也可以采用凹部來^,代槽81c。在這種情況下，凹部的 形狀既可以是逐個(gè)獨(dú)立的形狀，也可以是凹部彼此連接的形狀。甚 至，也可以是將在一部分配置槽81c,在其余部分配置凹部等這 才羊的兩種形式進(jìn)4亍;昆用。而且，雖然在本實(shí)施例中，構(gòu)成為將電極121配置在槽81c中， 但是優(yōu)選電極121為拉伸彈性模量小于基板10c的材料。槽81c中 也可以什么都不配置。(其它實(shí)施方式-4:靜電驅(qū)動(dòng)噴墨頭)下面，參照附圖，對(duì)本實(shí)施例涉及的作為能量轉(zhuǎn)換元件的l爭(zhēng)電 驅(qū)動(dòng)噴墨頭進(jìn)4亍說明。在靜電驅(qū)動(dòng)噴墨頭中，將如上所述的、例如壓電薄膜71a (參照?qǐng)D6 (b))這樣的壓電效果取而代之，而是將 電壓附加在電極間，并利用在其電極間產(chǎn)生的庫(kù)侖力，將電壓(電 力)轉(zhuǎn)換為撓曲，最終向外部噴出墨水。圖10 (a)是靜電驅(qū)動(dòng)噴墨頭200的剖面圖。并且，圖10 (b) 是靜電驅(qū)動(dòng)噴墨頭200的用T表示的區(qū)域的》文大圖。靜電驅(qū)動(dòng)噴墨 頭200包4舌第一基4反201、第二基板202、第三基板203、噴嘴孔204、 振動(dòng)板205、噴出室206、節(jié)流孑"orifice) 207、墨水蓄存部 208、間隙部216、電極221、絕緣膜224、墨水供給口 231、墨水 253、馬區(qū)動(dòng)電3各240、墨、7jc液滴254、牙口沖曹81d。第一基板201采用硅基板。在第一基板201上配置有振動(dòng)板205。 而且，在振動(dòng)板205的下側(cè)(第二基板202側(cè))配置有絕緣 膜224,即4吏在纟展動(dòng)才反205和電極221相4妄觸的情況下，也可以防 止電短路。在夾持振動(dòng)板205的區(qū)域中形成有槽81d，從而可以緩 和與振動(dòng)板205有關(guān)的應(yīng)力。振動(dòng)板205本身是電極，或者在振動(dòng) 板205中包含電才及。在被第 一基板201與第三基板203所夾持的區(qū)域中配置有噴嘴 孔204，該噴嘴孔204用于將墨水253作為墨水液滴254進(jìn)行噴出。 振動(dòng)板205變形，并向墨水253附加壓力，以便噴出墨水253。此 外，也可采用硼硅玻璃(borosilicate glass )作為第三基板203。節(jié)流孔207用于乂人墨水蓄存部208向噴出室206才是供墨水253。 墨水253從墨水供給口 231 4是供給墨水蓄存部208。與第三基板203同樣，第二基板202也可以采用硼硅玻璃。而 且，在第二基板202的上側(cè)(第一基板201側(cè))配置有電極221， 該電極221用于提供電場(chǎng)以便使振動(dòng)板205變形。在被第一基板201與第二基板202夾持的區(qū)域中配置有由振動(dòng) 板205和電極221構(gòu)成的、具有長(zhǎng)度G的尺寸的間隙部216。而且， 通過乂人驅(qū)動(dòng)電3各240向振動(dòng)4反205和電才及221附力。電壓(電力)， 從而使振動(dòng)板205變形，并使噴出室206的體積變化，從而控制墨 水液滴254的噴出動(dòng)作。下面，對(duì)噴出墨水液滴254的基本機(jī)構(gòu)作出如下說明。從驅(qū)動(dòng) 電^各240向電極221附加適當(dāng)?shù)碾妷?電力)，當(dāng)電極221的表面 帶正電時(shí)，對(duì)應(yīng)的4展動(dòng)—反205的下表面為負(fù)電位。因此，振動(dòng)板205 由于庫(kù)侖力而向下面(第二基—反202側(cè))撓曲。然后，當(dāng)切斷(OFF) 向電才及221附加電壓(電力)時(shí)，纟展動(dòng)外反205由于4展動(dòng)板自身的彈 性而還原。因此，噴出室206內(nèi)的壓力急劇上升，并乂人噴嘴孔204 噴出墨水液滴254。接下來，通過振動(dòng)4反205再次向下方撓曲，乂人 而墨水253 乂人墨水蓄存部208通過節(jié)流孔207補(bǔ)充到噴出室206內(nèi)。 在此，通過在振動(dòng)板205附近設(shè)置槽81d，從而由于槽81d的變形， 振動(dòng)板205的應(yīng)力被釋放，所以可以增大噴出室206的體積變化量。 對(duì)于這種特性，即使在靜電驅(qū)動(dòng)噴墨頭200被細(xì)微化的情況下，也 可以維持噴出室206的體積變化量。而且，由于纟展動(dòng)板205的應(yīng)力 一皮釋方欠，所以附加到振動(dòng)一反205 的、由庫(kù)侖力引起的應(yīng)力被釋放。由此，可以提供抑制振動(dòng)板205 劣化，且可靠性高的靜電驅(qū)動(dòng)噴墨頭200。另夕卜，對(duì)于槽81d的配置、以及確定槽81d的配置的條件等， 可以轉(zhuǎn)用(變形例槽的結(jié)構(gòu)例)和(其它實(shí)施方式-l:壓電直 線電動(dòng)才幾)的內(nèi)容。并且，也可以采用凹部來替代槽81d。在這種情況下，凹部的 形狀既可以是逐個(gè)獨(dú)立的形狀，也可以是凹部彼此連接的形狀。甚至，也可以是將在一部分配置槽81d，在其余部分配置凹部等這 才羊的兩種形式進(jìn)4于〉'昆用。附圖才示i己10基板 10c基板 61可動(dòng)才反 66材料供給孔 69材^牛加壓體 71壓電薄膜 71b壓電薄膜 72a電極 80打印頭 81a槽 81c槽100壓電直線電動(dòng)才幾 103電才及 105 4呆護(hù)層10a基板59蓋部4牛62隔離部4牛67材料供給裝置70噴出口71a壓電薄膜71c壓電薄膜72b電極81槽81b槽81d槽102電才及104電極110懸臂型執(zhí)行才幾構(gòu)111探針113電極 115基座 121電極 123絕緣膜 201第一基板 203第三基才反 205振動(dòng)板 207節(jié)流孑L 216間隙部 224絕緣膜 240馬區(qū)動(dòng)電3各 254墨水液滴112臂 114電極 120壓電傳感器 122電極200 ^爭(zhēng)電驅(qū)動(dòng)噴墨頭 202第二基板 204噴嘴孑L 206噴出室 208墨水蓄存部 221電極 231墨水供給口 253墨水
權(quán)利要求
1. 一種液滴噴出頭，其特征在于，包括基板；腔部，位于所述基板的第一面?zhèn)龋粔弘姳∧?，位于所述基板的第二面?zhèn)龋⑴渲迷谂c所述腔部對(duì)置的區(qū)域上；蓋部，位于所述基板的所述第一面?zhèn)?，具有貫穿孔，且配置成覆蓋所述腔部；以及槽，位于所述基板的所述第二面?zhèn)?，并配置在沿所述壓電薄膜的端部的方向上?br> 2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的液滴噴出頭，其特征在于，在將所述壓電薄力莫的靠近所述槽側(cè)的端部、與所述槽的 靠近所述壓電薄膜的端部之間的距離設(shè)定為x，并將所述槽的 深度i殳定為d的情況下，所述槽滿足以下關(guān)系式l:0.2d ( — 4.6x + 42.8 ) >1 關(guān)系式l,其中，x和d的單^f立為pm。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的液滴噴出頭，其特征在于，在將所述壓電薄膜的靠近所述槽側(cè)的端部、與所述槽的 靠近所述壓電薄膜的端部之間的距離設(shè)定為x,將所述槽的深 度為d的情況下，所述槽滿足以下關(guān)系式2:0.2d ( — 4.6X + 42.8) >5 關(guān)系式2，其中，x和d的單4立為nm。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的液滴噴出頭，其特征在于，所述壓電薄膜的靠近所述槽側(cè)的端部與所述槽的靠近所 述壓電薄膜的端部之間的距離為1 (am以上。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的液滴噴出頭，其特征在于，在所述液滴噴出頭中形成有所述槽，所述槽的深度為 10pm以下。
6. 4艮據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的液滴噴出頭，其特征在于，在所述槽中配置有與所述基板相比拉伸彈性模量小的填 充物。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的液滴噴出頭，其特征在于，所述基一反含有,圭。
8. 才艮據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的液滴噴出頭，其特征在于，所述填充物是多孔氧化石圭。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的液滴噴出頭，其特征在于，所述腔部包括貫穿孔部，貫穿所述基板；以及可動(dòng)板，位于所述基板的所述第二面?zhèn)?，覆蓋所述貫穿 孑L部。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的液滴噴出頭，其特征在于，所述腔部將所述基4反的一部分用作可動(dòng)板。
11. 一種液滴噴出頭，其特;f正在于，包4舌基板；腔部，形成在所述基纟反上；蓋部件，配置于所述基板的第一面?zhèn)?，并具有用于噴?所述腔部?jī)?nèi)的液體的噴出口 ；可動(dòng)^反，配置于所述基纟反的第二面?zhèn)龋徊挪陪?加壓體，與所述可動(dòng)一反4妻觸，并通過第一電才及和第 二電極來夾持壓電薄膜；以及槽或凹部，i殳置在所述基纟反的所述第二面?zhèn)取?br> 12. —種能量轉(zhuǎn)換元件，其特征在于，包括基板；可撓部，配置于所述基纟反的第一面?zhèn)?；能量轉(zhuǎn)換部，將電力轉(zhuǎn)換為所述可撓部的撓曲、或者將 所述可撓部的撓曲轉(zhuǎn)換為電力；以及槽和凹部中的至少一個(gè)，沿所述能量轉(zhuǎn)換部的端部，設(shè) 置在所述基^1的所述第一面?zhèn)取?br> 13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的能量轉(zhuǎn)換元件，其特征在于，在將所述能量轉(zhuǎn)換部的靠近所述槽或所述凹部側(cè)的端 部、與所述槽或所述凹部的靠近所述能量轉(zhuǎn)換部的端部之間的 距離i殳定為x,并將所述槽或所述凹部的深度設(shè)定為d的情況 下，所述才曹或所述凹部滿足以下關(guān)系式4:0.2d ( — 4.6x + 42.8) >1 關(guān)系式4，其中，x牙口d的單^f立為^im。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的能量轉(zhuǎn)換元件，其特征在于，在將所述能量轉(zhuǎn)換部的靠近所述槽或所述凹部側(cè)的端 部、與所述槽或所述凹部的靠近所述能量轉(zhuǎn)換部的端部之間的 距離i殳定為x,并將所述槽或所述凹部的深度i殳定為d的情況 下，所述才曹或所述凹部滿足以下關(guān)系式5:0.2d ( — 4.6x + 42.8 ) >5 關(guān)系式5，其中，x和d的單4立為(im。
15. 根據(jù)權(quán)利要求12至14中任一項(xiàng)所述的能量轉(zhuǎn)換元件，其特征在 于，所述能量轉(zhuǎn)換部的靠近所述槽或所述凹部側(cè)的端部與所 述槽或所述凹部的靠近所述能量轉(zhuǎn)換部的端部之間的距離為 1 jam以上。
16. 4艮據(jù)權(quán)利要求12至15中任一項(xiàng)所述的能量轉(zhuǎn)換元件，其特征在 于，在所述能量轉(zhuǎn)換元件中形成有所述槽或所述凹部，所述 槽或所述凹部的深度為1 Oiim以下。
17. 根據(jù)權(quán)利要求12至16中任一項(xiàng)所述的能量轉(zhuǎn)換元件，其特征在 于，在所述槽或所述凹部中配置有與所述基一反相比4立伸彈性 模量小的填充物。
18. 根據(jù)權(quán)利要求12至17中任一項(xiàng)所述的能量轉(zhuǎn)換元件，其特征在 于，所述基板是硅基板。
19. 根據(jù)權(quán)利要求12至18中任一項(xiàng)所述的能量轉(zhuǎn)換元件，其特征在 于，所述填充物是多孔氧化硅。
20. —種壓電裝置，其特征在于，包括基板；壓電薄膜，配置于所述基板的第一面?zhèn)龋?第一電^l和第二電才及，構(gòu)成為與所述壓電薄膜4姿觸；以及槽和凹部中的至少一個(gè)，沿所述壓電薄力莫的端部，i殳置 在所述基一反的所述第 一 面?zhèn)取?br> 21. —種MEMS結(jié)構(gòu)，其特4正在于，包4舌基板；可動(dòng)部，i殳置在所述基板上；以及才曹和凹部中的至少一個(gè)，沿所述可動(dòng)4p的端部，i殳置在 所述基板上。
22. —種懸臂型執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述懸臂型#丸4亍機(jī)構(gòu)-使用權(quán)利要求12至19中任一項(xiàng)所述 的能量轉(zhuǎn)換元件、或者所述懸臂型執(zhí)行機(jī)構(gòu)使用權(quán)利要求20 所述的壓電裝置、或者所述懸臂型執(zhí)行機(jī)構(gòu)使用權(quán)利要求21 所述的MEMS結(jié)構(gòu)。
23. —種壓電傳感器，其特征在于，所述壓電傳感器使用權(quán)利要求12至19中任一項(xiàng)所述的能 量轉(zhuǎn)換元件、或者所述壓電傳感器使用權(quán)利要求20中所述的壓 電裝置、結(jié)構(gòu)。
24.—種壓電直線電動(dòng)才幾，其特4正在于，所述壓電直線電動(dòng)枳W吏用權(quán)利要求12至19中任一項(xiàng)所 述的能量轉(zhuǎn)換元件、或者所述壓電直線電動(dòng)機(jī)使用權(quán)利要求 20中所述的壓電裝置、或者所述壓電直線電動(dòng)機(jī)使用權(quán)利要 求21中所述的MEMS結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明提供了液滴噴出頭、轉(zhuǎn)換元件、壓電裝置、機(jī)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、壓電傳感器、壓電電動(dòng)機(jī)。為了實(shí)現(xiàn)從噴墨打印機(jī)輸出的打印物的高精細(xì)化及提高印刷速度，不斷推進(jìn)提高液滴噴出頭的實(shí)裝密度的高密度化。隨著高密度化，要求細(xì)微化液滴噴出頭。當(dāng)液滴噴出頭得到細(xì)微化時(shí)，用于液滴噴出頭的壓電薄膜上產(chǎn)生的、相對(duì)于液滴噴出變?yōu)闊o效應(yīng)力的剪應(yīng)力增大，導(dǎo)致液滴噴出頭的壽命特性下降等。本發(fā)明中，作為打印頭(80)的構(gòu)成要素的材料加壓體(69)的側(cè)面配置有槽(81)。由于槽的存在，材料加壓體容易變形，附加給材料加壓體的剪應(yīng)力減少，提高打印頭的壽命特性。由于剪應(yīng)力被分為拉伸/壓縮應(yīng)力，與現(xiàn)有結(jié)構(gòu)相比，可以增大壓力室的體積變動(dòng)。
文檔編號(hào)B41J2/045GK101239532SQ20071030160
公開日2008年8月13日 申請(qǐng)日期2007年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月21日
發(fā)明者加藤治郎 申請(qǐng)人:精工愛普生株式會(huì)社