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CN101801671A - 液滴吐出装置及液滴吐出装置的制造方法 - Google Patents

液滴吐出装置及液滴吐出装置的制造方法 Download PDF

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CN101801671A CN200980100423A CN200980100423A CN101801671A CN 101801671 A CN101801671 A CN 101801671A CN 200980100423 A CN200980100423 A CN 200980100423A CN 200980100423 A CN200980100423 A CN 200980100423A CN 101801671 A CN101801671 A CN 101801671A
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liquid flow
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Abstract

本发明提供一种增加了液滴吐出量的液滴吐出装置及该液滴吐出装置的制造方法。液滴吐出装置具有在基板上表面规则地排列多个振动体的结构。基板具有的结构为：具有大致平坦的上表面和下表面，在板的内部形成有会成为空洞的空洞以及会成为液体流路的吐出孔和供给孔。空洞的横宽从基板的上表面侧朝着基板的下表面侧变窄。并且，空洞深度从供给孔侧朝着吐出孔侧变深。也可以是，在供给孔侧的占相对小范围的部分中，空洞深度从供给孔侧朝着吐出孔侧变浅，在吐出孔侧的占相对大范围的部分中，空洞深度从供给孔侧朝着吐出孔侧变深。基板是通过将具有对应于空洞的立体形状的立体形状的模具压入生片的上表面来制作。

Description

液滴吐出装置及液滴吐出装置的制造方法
技术领域
本发明涉及在形成有空洞的基板的振动板上固定设置了使该振动板弯曲振动的振动体的液滴吐出装置以及该液滴吐出装置的制造方法，所述空洞通过振动板而与第一主面隔开。
背景技术
图45～图47是表示以往的液滴吐出装置9的结构的示意图。图45是液滴吐出装置9的立体图，图46是沿着图45的XLVI-XLVI线的液滴吐出装置9的横截面图，图47是沿着图45的XLVII-XLVII线的液滴吐出装置9的纵截面图。
如图45～图47所示，液滴吐出装置9具有在基板902的上表面9021上规则地排列了多个振动体920的结构。
如图46和图47所示，基板902具有在板内部形成了会成为空洞的空洞908以及会成为液体流路的吐出孔910和供给孔912的结构。空洞908通过振动板904而与基板902的上表面9021隔开。通过这样的结构，如果固定设置在振动板904的上表面9041上的振动体920使振动板904弯曲振动，则填充在空洞908中的液体就被挤压，而从吐出孔910吐出液滴。
如图46和图47所示，在以往的液滴吐出装置9中，空洞的横宽W91、纵宽W92和深度D91都是一定的。这是因为，由于是通过对用金属模具进行冲孔加工的陶瓷生片或者用激光进行穿孔加工的陶瓷生片等进行热压接后进行烧成来制造基板902，所以不得不使空洞908的内侧面9081～9084垂直于基板902的上表面9021，使空洞908的内下表面9086平行于基板902的上表面9021。
专利文献1是记载了与以往的液滴吐出装置相关的文献公知发明的现有技术文献。在专利文献1中记载的液滴吐出装置中，空洞的宽度和深度也是一定的。
专利文献2是记载了与本申请发明相关的文献公知发明的现有技术文献。在专利文献2中，提到了空洞(油墨室5)的宽度朝着吐出孔(喷嘴8)侧变窄、并且空洞的深度朝着吐出孔侧变深的液滴吐出装置(油墨喷头1)。专利文献2的液滴吐出装置是将与基板的主面垂直而延伸的、被认为是交替层叠了压电/电致伸缩体膜和电极膜的振动体(压电元件13)的上端固定在振动板(振动膜3)上，将垂直于基板主面的方向上的振动体的伸缩传递给振动板。
专利文献1：日本特开2003-075305号公报
专利文献2：日本特开2002-036538号公报
发明内容
图45～图47所示的液滴吐出装置中，为了防止相邻吐出元件之间的干扰，必须要确保相邻空洞之间的横档的强度，所以难以扩大振动板的宽度以增加弯曲振动的位移量，来增加液滴吐出量。
另外，图45～图47所示的液滴吐出装置中，存在这样的问题：由于处于振动体920的最下层并且覆盖振动板904的下部电极膜922的刚性，振动板904的弯曲振动受阻碍，妨碍液滴吐出量的增加。
另外，对于通过对用金属模具进行冲孔加工后的陶瓷生片或者用激光进行穿孔加工后的陶瓷生片等进行热压接后进行烧成来制造基板902这样的以往的液滴吐出方法的制造方法来说，空洞的立体形状的制约较大，难以形成具有可增加液滴吐出量的立体形状的空洞。
进而，在专利文献2的液滴吐出装置中，在制造液滴吐出装置的过程中，将振动体上端固定在振动板上时，例如需要通过粘接剂将振动体上端粘附在振动板上。另外，在制造液滴吐出装置后，也由于向振动板传递振动体的伸缩，得以维持振动体上端粘附在振动板上的状态。就这样的振动体上端在振动板上的粘附而言，随着液滴吐出装置的小型化而振动板变薄的话，就容易成为振动板损伤的原因。
本发明就是为了解决这样的问题而进行的，目的是提供一种增加了液滴吐出量的、即使振动板变薄也不容易损伤振动板的液滴吐出装置以及该液滴吐出装置的制造方法。
为了解决上述问题，本发明的第一发明是提供一种液滴吐出装置，具备基板和振动体，所述基板上形成有通过振动板而与第一主面隔开的空洞、从所述空洞一直通到外部的第一液体流路以及从外部一直通到所述空洞的第二液体流路，所述振动体被固定设置在所述振动板上并使所述振动板弯曲振动；与所述第一主面平行的特定方向上的所述空洞的尺寸即宽度从所述第一主面侧朝着所述第二主面侧变窄；所述振动体具备与所述第一主面平行而延伸的压电/电致伸缩体膜、与所述第一主面平行而延伸并且通过相互扩散反应被固着在所述振动板上的第一电极膜、与所述第一主面平行而延伸并且夹着所述压电/电致伸缩体膜而与所述第一电极膜对置的第二电极膜；固着所述第一电极膜的固着区域的所述特定方向上的尺寸即宽度为所述振动板的所述特定方向上的尺寸即宽度的80％～90％，所述振动板上，在所述固着区域的两侧具有在所述特定方向上的尺寸即宽度相等的没有固着所述第一电极膜的非固着区域。
第二发明是根据第一发明的液滴吐出装置，所述空洞的宽度从所述第一主面侧朝着所述第二主面侧连续变窄。
第三发明是根据第一或第二发明的液滴吐出装置，排列有多个单元结构，该单元结构具备所述空洞、所述第一液体流路、所述第二液体流路以及振动体，该振动体被固定设置在将所述空洞与所述基板的第一主面隔开的振动板上；所述单元结构的排列方向上的所述空洞的宽度从所述第一主面侧朝着所述第二主面侧变窄。
第四发明是根据第一～第三发明中任一发明的液滴吐出装置，所述基板是将同质陶瓷一体烧成的陶瓷基板。
第五发明是根据第一～第四发明中任一发明的液滴吐出装置，所述基板是透光体。
第六发明是一种液滴吐出装置，具备基板和振动体，所述基板上形成有通过振动板而与第一主面隔开的空洞、从所述空洞一直通到外部的第一液体流路以及从外部一直通到所述空洞的第二液体流路，所述振动体被固定设置在所述振动板上并使所述振动板弯曲振动；与所述第一主面垂直的第一方向上的所述空洞的尺寸即深度从所述第二液体流路侧朝着所述第一液体流路侧变深；所述振动体具备与所述第一主面平行而延伸的压电/电致伸缩体膜、与所述第一主面平行而延伸并且通过相互扩散反应被固着在所述振动板上的第一电极膜、与所述第一主面平行而延伸并且夹着所述压电/电致伸缩体膜而与所述第一电极膜对置的第二电极膜；固着所述第一电极膜的固着区域的与所述第一主面平行的第二方向上的尺寸即宽度为所述振动板的所述第二方向上的尺寸即宽度的80％～90％；所述振动板上，在所述固着区域的两侧具有在所述第二方向上的尺寸即宽度相等的没有固着所述第一电极膜的非固着区域。
第七发明是根据第六发明的液滴吐出装置，所述空洞的深度从所述第二液体流路侧朝着所述第一液体流路侧连续变深。
第八发明是根据第六或第七发明的液滴吐出装置，所述基板是将同质陶瓷一体烧成的陶瓷基板。
第九发明是根据第六～第八发明中任一发明的液滴吐出装置，所述基板是透光体。
第十发明是一种液滴吐出装置，具备基板和振动体，所述基板上形成有通过振动板而与第一主面隔开的空洞、从所述空洞一直通到外部的第一液体流路以及从外部一直通到所述空洞的第二液体流路，所述振动体被固定设置在所述振动板上并使所述振动板弯曲振动；在所述第二液体流路侧的占相对小范围的第一部分中，与所述第一主面垂直的第一方向上的所述空洞的尺寸即深度从所述第二液体流路侧朝着所述第一液体流路侧变浅；在所述第二液体流路侧的占相对大范围的第二部分中，所述空洞的深度从所述第二液体流路侧朝着所述第一液体流路侧变深；所述振动体具备与所述第一主面平行而延伸的压电/电致伸缩体膜、与所述第一主面平行而延伸并且通过相互扩散反应被固着在所述振动板上的第一电极膜、与所述第一主面平行而延伸并且夹着所述压电/电致伸缩体膜而与所述第一电极膜对置的第二电极膜；固着所述第一电极膜的固着区域的与所述第一主面平行的第二方向上的尺寸即宽度为所述振动板的所述第二方向上的尺寸即宽度的80％～90％；所述振动板上，在所述固着区域的两侧具有在所述第二方向上的尺寸即宽度相等的没有固着所述第一电极膜的非固着区域。
第十一发明是根据第十发明的液滴吐出装置，在所述第一部分中，所述空洞的深度从所述第二液体流路侧朝着所述第一液体流路侧连续变浅；在所述第二部分中，所述空洞的深度是从所述第二液体流路侧朝着所述第一液体流路侧连续变深。
第十二发明是根据第十或第十一发明的液滴吐出装置，所述基板是将同质陶瓷一体烧成的陶瓷基板。
第十三发明是根据第十～第十二发明中任一发明的液滴吐出装置，所述基板是透光体。
第十四发明是一种液滴吐出装置的制造方法，具备：(a)制作基板的工序，所述基板上形成有通过振动板而与第一主面隔开的空洞、从所述空洞一直通到外部的第一液体流路以及从外部一直通到所述空洞的第二液体流路，(b)制作振动体的工序，所述振动体被固定设置在所述振动板上并使所述振动板弯曲振动；所述工序(a)具备：(a-1)将第一陶瓷生片的温度升温到玻璃化温度以上的工序，(a-2)在所述工序(a-1)之后向所述第一陶瓷生片的第一主面压入具有对应于所述空洞的立体形状的立体形状的模具的工序，(a-3)在所述第一陶瓷生片的第一主面压入有所述模具的状态下，将所述第一陶瓷生片的温度降温到小于玻璃化温度的工序，(a-4)在所述工序(a-3)之后将所述第一陶瓷生片与所述模具分离的工序，(a-5)在所述工序(a-4)之后，在通过所述模具的压入而形成有凹坑的所述第一陶瓷生片的第一主面侧热压接第二陶瓷生片的工序，(a-6)在所述工序(a-5)之后，将所述第一陶瓷生片和所述第二陶瓷生片烧成为一体的工序。
第十五发明是根据第十四发明的液滴吐出装置的制造方法，进一步具备：(a-7)在所述工序(a-1)之前，在所述第一陶瓷生片的第一主面的形成凹坑的区域的外侧形成陶瓷层的工序。
第十六发明是根据第十五发明的液滴吐出装置的制造方法，所述陶瓷层的玻璃化温度低于所述第一陶瓷生片的玻璃化温度。
第十七发明是根据第十四～第十六发明中任一发明的液滴吐出装置的制造方法，进一步具备：(a-8)在所述工序(a-4)之后形成贯通孔的工序，所述贯通孔贯通着形成于所述第一陶瓷生片的第一主面的凹坑的内面与所述第一陶瓷生片的第二主面。
第十八发明是根据第十四～第十七发明中任一发明的液滴吐出装置的制造方法，所述工序(b)具备：(b-1)在所述基板的第一主面形成感光膜的工序，(b-2)从所述基板的第二主面侧照射光，在所述感光膜上形成描绘转印有所述空洞的平面形状的潜像的工序，(b-3)将在形成有构成所述振动体的最下层膜的区域形成的所述感光膜通过显影来去除的工序，(b-4)在去除所述感光膜的区域形成构成所述振动体的最下层膜的工序，(b-5)去除残存于形成有构成所述振动体的最下层膜的区域外侧的所述感光膜的工序。
根据第一发明，由于能够扩大振动板的宽度，所以能够增加弯曲振动的位移量，增加液滴吐出量。另外，由于振动板中容易弯曲的非固着区域和向压电/电致伸缩体膜施加电场有利的固着区域的面积充分，所以能够增加弯曲振动的位移量，能够增加液滴吐出量。进而，由于没有必要将振动体粘附在振动板上，所以即使振动板变薄也不易使振动板损伤。
根据第二发明，由于能够排除会成为气泡原因的高低差，所以能够抑制空洞内部产生气泡。
根据第三发明，能够在抑制相邻单元结构之间的干涉的情况下，增加液滴吐出量。
根据第四发明，由于基板上不存在异质材料的界面，所以能够抑制该界面上的光的折射或散射，将基板用作掩模时能够稳定地得到形成图案所需的光。
根据第五发明，将基板用作掩模时能够充分地得到形成图案所需的光。
根据第六发明，由于阻碍了液体从第一液体流路侧流向第二液体流路侧，所以使振动板弯曲振动而挤压填充在空洞中的液体时，能够抑制液体从第二流路排出，所以能够增加由第一流路的液滴吐出量。另外，由于振动板中容易弯曲的非固着区域和向压电/电致伸缩体膜施加电场有利的固着区域的面积充分，所以能够增加弯曲振动的位移量，能够增加液滴吐出量。进而，由于没有必要将振动体粘附在振动板上，所以即使振动板变薄也不易使振动板损伤。
根据第七发明，由于能够排除会成为气泡原因的高低差，所以能够抑制空洞内部产生气泡。
根据第八发明，由于基板上不存在异质材料的界面，所以能够抑制该界面上的光的折射或散射，将基板用作掩模时能够稳定地得到形成图案所需的光。
根据第九发明，将基板用作掩模时能够充分地得到形成图案所需的光。
根据第十发明，由于阻碍了液体从第一液体流路侧流向第二液体流路侧，所以使振动板弯曲振动而挤压填充在空洞中的液体时，能够抑制液体从第二流路排出，所以能够增加由第一流路的液滴吐出量。另外，在通过向陶瓷生片的主面压入具有对应于空洞的立体形状的立体形状的模具的工序来制造陶瓷烧成体的基板时，能够抑制压入模具后因生片的密度差引起的基板第二主面的起伏。进而，由于振动板中容易弯曲的非固着区域和向压电/电致伸缩体膜施加电场有利的固着区域的面积充分，所以能够增加弯曲振动的位移量，能够增加液滴吐出量。进而，由于没有必要将振动体粘附在振动板上，所以即使振动板变薄也不易使振动板损伤。
根据第十一发明，由于能够排除会成为气泡原因的高低差，所以能够抑制空洞内部产生气泡。
根据第十二发明，由于基板上不存在异质材料的界面，所以能够抑制该界面上的光的折射或散射，将基板用作掩模时能够稳定地得到形成图案所需的光。
根据第十三发明，将基板用作掩模时能够充分地得到形成图案所需的光。
根据第十四发明，由于空洞的立体形状的限制小，所以能够形成具有可增加液滴吐出量的立体形状的空洞。
根据第十五发明，由于能够变深空洞深度，所以能够增加液滴吐出量。
根据第十六发明，通过热压接时的加热，可以在不显著软化第一陶瓷生片的条件下仅软化陶瓷层，所以能够抑制第一陶瓷生片通过热压接时的加压而变形的现象，能够提高基板尺寸精度。
根据第十七发明，能够防止将模具压入第一陶瓷生片时贯通孔变窄或者闭塞的现象。
根据第十八发明，由于光的透过率接近振动区域外侧的振动区域的周边部上没有形成最下层的膜，所以能够防止振动体露出到振动区域外侧而成为降低弯曲振动位移量的原因的现象。
本发明的目的、特征、方式、以及优点将会根据以下的详细说明和附图说明变得更加清楚。
附图说明
图1是第一实施方式中的液滴吐出装置的立体图；
图2是沿着图1的II-II线的液滴吐出装置的截面图；
图3是沿着图1的III-III线的液滴吐出装置的截面图；
图4是表示空洞的个例的截面图；
图5是说明第一实施方式中的液滴吐出装置的制造方法的流程图；
图6是第一实施方式中的基板的制作中使用的成形机的截面图；
图7是表示成形中的生片的温度和施加到模具的负荷的时间变化的图；
图8是说明第一实施方式中的基板的制作方法的截面图；
图9是说明第一实施方式中的基板的制作方法的截面图；
图10是说明第一实施方式中的基板的制作方法的截面图；
图11是说明第一实施方式中的基板的制作方法的截面图；
图12是说明第一实施方式中的振动体的制作方法的截面图；
图13是说明第一实施方式中的振动体的制作方法的截面图；
图14是说明第一实施方式中的振动体的制作方法的截面图；
图15是说明第一实施方式中的振动体的制作方法的截面图；
图16是说明第一实施方式中的振动体的制作方法的截面图；
图17是说明第一实施方式中的振动体的制作方法的截面图；
图18是说明第一实施方式中的振动体的制作方法的截面图；
图19是说明第一实施方式中的振动体的制作方法的截面图；
图20是说明第一实施方式中的振动体的制作方法的截面图；
图21是说明第一实施方式中的振动体的制作方法的截面图；
图22是说明第一实施方式中的抗蚀图案的形成方法的截面图；
图23是说明第一实施方式中的抗蚀图案的形成方法的截面图；
图24是说明第一实施方式中的抗蚀图案的形成方法的截面图；
图25是说明第一实施方式中的抗蚀图案的形成方法的截面图；
图26是说明第一实施方式中的抗蚀图案的形成方法的截面图；
图27是说明第一实施方式中的抗蚀图案的形成方法的截面图；
图28是说明第一实施方式中的抗蚀图案的形成方法的截面图；
图29是说明第二实施方式中的基板的制作方法的截面图；
图30是说明第二实施方式中的基板的制作方法的截面图；
图31是说明第二实施方式中的基板的制作方法的截面图；
图32是说明第二实施方式中的基板的制作方法的截面图；
图33是说明第二实施方式中的基板的制作方法的截面图；
图34是图30的A部的放大图；
图35是表示第三实施方式中的空洞形状的截面图；
图36是表示第三实施方式中的空洞形状的截面图；
图37是表示第四实施方式中的空洞形状的截面图；
图38是表示第四实施方式中的空洞形状的截面图；
图39是表示第四实施方式中的空洞形状的截面图；
图40是表示变化横档宽度差时的相对位移量和干扰的变化的图；
图41是表示变化横档宽度差时的相对位移量和下部电极膜的覆盖率的变化的图；
图42是表示变化横档宽度差时的振动板的破裂不良率的图；
图43是说明液滴吐出装置的各部的尺寸的截面图；
图44是表示根据空洞的纵截面形状的液滴吐出量变化的图；
图45是以往的液滴吐出装置的立体图；
图46是沿着图45的XLVI-XLVI线的液滴吐出装置的截面图；
图47是沿着图45的XLVII-XLVII线的液滴吐出装置的截面图。
具体实施方式
1第一实施方式
1-1液滴吐出装置1的构成
图1～图3是表示本发明第一实施方式中的液滴吐出装置1的结构的示意图。图1是液滴吐出装置1的立体图；图2是沿着图1的II-II线的液滴吐出装置1的横截面图；图3是沿着图1的III-III线的液滴吐出装置1的纵截面图。液滴吐出装置1是用于喷墨打印机的喷头的吐墨用液滴吐出装置。只是，这些并不妨碍将下述的液滴吐出装置1的结构或制造方法应用于其他种类的液滴吐出装置。
如图1～图3所示，液滴吐出装置1具有在基板102的上表面1021上规则地排列有多个振动体120的结构。振动体120的排列间隔没有特别限制，典型地是70～212μm。
1-2基板102的构成
基板102是绝缘陶瓷的烧成体。绝缘陶瓷的种类没有特别限制，但是从耐热性、化学稳定性和绝缘性的观点考虑，优选含有选自氧化锆、氧化铝、氧化镁、莫来石、氮化铝、氮化硅中的至少一种。其中，从机械强度和韧性的观点考虑，优选为稳定化的氧化锆。这里，所谓“稳定化的氧化锆”是指通过添加稳定剂抑制了结晶的相转变的氧化锆，除了稳定化氧化锆以外还包括部分稳定化氧化锆。
如图2和图3所示，基板102具有在具有大致平坦的上表面1021和下表面1022的板的内部形成有会成为空洞的空洞108以及会成为液体流路的吐出孔110和供给孔112的结构。具有细长矩形的平面形状的空洞108通过具有细长矩形平面形状的振动板104而与基板102的上表面1021隔开。通过这样的结构，当固定设置在振动板104的上表面1041上的振动体120使振动板104弯曲振动时，填充在空洞108中的液体就被挤压，而从吐出孔110吐出液滴。这里，吐出孔110的数目可以是两个以上，供给孔112的数目可以是两个以上。另外，空洞108和振动板104的平面形状也可以不是矩形，并且也可以将顶点形成为圆形。
如图2所示，液滴吐出装置1是排列具有空洞108、吐出孔110、供给孔112、振动板104的单元结构131而构成。单元结构131的排列方向与振动板104和空洞108的短轴方向一致。
如图2所示，空洞108的横截面形状为梯形，空洞108的短轴方向的内侧面1081、1082为，从基板102的上表面1021垂直的面朝着空洞108的短轴方向倾斜。内侧面1081和内侧面1082为，在基板102的上表面1021侧相对远离，在基板102的下表面1022侧相对靠近。从而，与基板102的上表面1021平行的短轴方向的空洞108的尺寸即横宽W11就从基板102的上表面1021侧朝着基板102的下表面1022侧变窄。这样将空洞108从基板102的上表面1021侧朝着基板102的下表面1022侧变尖，则能够在保持相邻的空洞108之间的横档106的强度的情况下使振动板104的横宽增加，所以能够在抑制相邻单元结构之间的干涉的同时增加弯曲振动的位移量，从而增加液滴吐出量。
这里，内侧面1081和内侧面1082并不一定非要对称于与基板102的上表面1021垂直的面，也可以采用如图4的截面图所示的、具有相对于与基板502的上表面5021垂直的面为非对称的内侧面5081、5082的空洞508来代替空洞108。
另一方面，如图3所示，空洞108的纵截面形状也是梯形，空洞108的长轴方向的内侧面1083、1084与基板102的上表面1021垂直。从而，与基板102的上表面1021平行的长轴方向上的空洞108的尺寸即横宽W12是一定的。
另外，如图3所示，空洞108的内上表面1085即振动板104的下表面1042与基板102的上表面1021平行。另外，空洞108的内下表面1086则从与基板102的上表面1021平行的面朝着空洞108的长轴方向倾斜。从而与基板102的上表面1021垂直方向上的空洞108的尺寸即深度D11、D13为，当D11＞D13时，从供给孔112侧朝着吐出孔110侧变深。(当D11＝D13时成为与图47相同的纵截面形状。)这样，如果使空洞108从吐出孔110侧向供给孔112侧变尖，则能够阻碍流体从吐出孔110侧流向供给孔112侧，使振动板104弯曲振动而挤压填充在空洞108中的液体时能够抑制液体从供给孔112排出，能够增加由吐出孔110的液滴吐出量。
空洞108的内侧面1081～1084、内上表面1085和内下表面1086是没有高低差的平坦面。因此，空洞108的横宽W11从基板102的上表面1021侧朝着基板102的下表面1022侧连续变窄，空洞108的深度D11、D13则在D11＞D13时，从供给孔112侧朝着吐出孔110侧连续变深。(当D11＝D13时成为与图47相同的纵截面形状。)这样，如果从空洞108的内侧面1081～1084、内上表面1085和内下表面1086排除掉会成为气泡原因的高低差，则能够抑制空洞108内部产生气泡。这里，最好是从内侧面1081～1084、内上表面1085和内下表面1086全都排除掉高低差，但是即使仅从内侧面1081～1084、内上表面1085和内下表面1086中的一部分排除掉高低差，也能够获得一定程度的抑制气泡的效果。
吐出孔110是从空洞108一直通到基板102的外部的液体流路。吐出孔110是将空洞108的内下表面1086的长轴方向的一端附近与基板102的下表面1022以垂直于基板102的上表面1021来贯通的圆孔。另外，供给孔112是从基板102的外部一直通到空洞108的液体流路。供给孔112是将空洞108的内下表面1086的长轴方向的另一端附近与基板102的下表面1022以垂直于基板102的上表面1021来贯通的圆孔。这里，没必要非得将吐出孔110的吐出口和供给孔112的供给口设置在基板102的下表面1022，也可以设置在基板102的外面的其他地方。另外，吐出孔110和供给孔112不必非得是直的孔，也可以是弯曲的孔。进而，吐出孔110和供给孔112的孔径不必非得一定，也可以连续或者不连续地变细。
振动板104是具有大致平坦的上表面1041和下表面1042的板。其中，振动板104的上表面1041和下表面1042也没必要非得大致平坦，而可以具有一些凹凸或弯曲。振动板104的板厚优选为0.5～5μm。这是因为，如果小于该范围，振动板104就容易损伤，如果大于该范围，振动板104的刚性变高，存在弯曲振动的位移量减少的倾向。振动板104的短轴方向的尺寸即横宽和长轴方向的尺寸即纵宽没有特别限制，短宽优选为0.06～0.2mm，纵宽优选为0.3～2.0mm。
1-3振动体120的结构
振动体120具有将在基板102的上表面1021平行延伸的下部电极膜122、压电/电致收缩体膜124和上部电极膜126按照上述顺序从下到上层叠的结构。这里，不仅可以采用具有一层压电/电致收缩体膜124的单层型振动体120，也可以采用具有两层以上压电/电致收缩体膜124而具有交替层叠压电/电致收缩体膜和电极膜的结构的多层型振动体。此时，构成振动体的压电/电致收缩体膜没必要全部都是被施加电场的活性层，而可以是构成振动体的压电/电致收缩体膜的一部分(典型地是最下层或最上层的压电/电致收缩体膜)是没有被施加电场的非活性层。
下部电极膜122和上部电极膜126
下部电极膜122和上部电极膜126是导电材料的烧成体的膜。导电材料的种类没有特别限制，但从电阻和耐热性的观点考虑优选为铂、钯、铑、金、银等金属或者以这些为主成分的合金。其中优选为耐热性特别优异的铂或以铂为主成分的合金。
下部电极膜122和上部电极膜126的膜厚优选为0.5～3μm。这是因为，如果大于该范围，下部电极膜122和上部电极膜126的刚性变高，存在弯曲振动的位移量减少的倾向，如果小于该范围，就有下部电极膜122和上部电极膜126的电阻上升的倾向。
压电/电致收缩体膜124
压电/电致收缩体膜124是压电/电致收缩陶瓷的烧成体的膜。压电/电致收缩陶瓷的种类没有特别限制，但从电场诱发应变的大小的观点考虑优选为铅(Pb)系钙钛矿氧化物，更优选为钛酸锆酸铅(PZT，Pb(ZrxTi1-x)O3)或者导入了单纯氧化物、复合钙钛矿氧化物等的钛酸锆酸铅的改性物。其中，优选为在钛酸锆酸铅和镁酸铌酸铅(Pb(Mg1/3Nb2/3)O3)的固溶体中导入了氧化镍(NiO)的物质、或者钛酸锆酸铅和镍酸铌酸铅(Pb(Ni1/3Nb2/3)O3)的固溶体。
压电/电致收缩体膜124的膜厚优选为1～10μm。这是因为，如果小于该范围，则存在压电/电致收缩体膜124的致密化不充分的倾向，如果大于该范围，则压电/电致收缩体膜124烧结时的收缩应力增大，所以需要增厚振动板104的板厚。
下部配线电极128和上部配线电极130
振动体120具备成为向下部电极膜122的给电通道的下部配线电极128和成为向上部电极膜126的给电通道的上部配线电极130。下部配线电极128的一端处于下部电极膜122和压电/电致收缩体膜124之间并且与下部电极膜122的一端电连接，下部配线电极128的另一端位于设置有进行弯曲振动的振动板104的振动区域191的外侧。上部配线电极130的一端处于上部电极膜126上面并且与上部电极膜126的一端电连接，上部电极膜126的另一端也位于振动区域191的外侧。
通过设置下部配线电极128和上部配线电极130，并且对下部配线电极128和上部配线电极130的位于振动区域191外侧的给电点给电驱动信号，能够在不影响弯曲振动的情况下对压电/电致收缩体膜124施加电场。
振动体120的驱动
振动体120在空洞108的上方与振动板104一体化。通过成为这种结构，在经过下部配线电极128和上部配线电极130，对夹着压电/电致收缩体膜124而对置的下部电极膜122和上部电极膜126之间给电驱动信号，对压电/电致收缩体膜124施加电场时，压电/电致收缩体膜124就会在与基板102的上表面1021平行的方向伸缩，一体化的振动体120和振动板104就进行弯曲振动。通过该弯曲振动，填充在空洞108中的液体就从吐出孔110吐出。
1-4液滴吐出装置1的制造方法
图5是说明本发明第一实施方式中的液滴吐出装置1的制造方法的流程图。如图5所示，液滴吐出装置1通过制作基板102(步骤S101)、在制作好的基板102的上表面1021上制作振动体120(步骤S102)来制造。
1-5基板102的制造方法
图6是第一实施方式中的基板102的制作中使用的成形机180的示意图。图6是成形机180的截面图。另外，图7是表示将绝缘陶瓷粉末成形为片形状的绝缘陶瓷生片(以下叫做“生片”)132的温度与施加到模具183上的负荷的时间变化的图。进而，图8～图11是说明本发明第一实施方式中的基板102的制作方法的示意图。图8～图11是制作过程中的基板102的截面图。
成形机
如图6所示，成形机180具备用于成形生片132的模具183、将生片132真空吸附来固定的同时加热生片132的热板182、将模具183从上方支持的同时加热模具183的热板185。热板182和185中分别内置有加热用加热器181和184。
模具183具有对应于空洞108的立体形状的立体形状。模具183的立体形状是，考虑热压接时的变形、烧成时的收缩等而制成能够最终得到期望的空洞108的立体形状的立体形状。模具183具有在基台部1831的下表面设置了具有前端宽度窄于底端宽度的梯形横截面形状的压入部1832的结构。
生片132的温度的升温(时刻t1～t2)
在制作基板102时，首先把生片132放到由加热器181加热过的热板182上进行真空吸附。由此，生片132被固定在热板182上，生片132的温度升温至玻璃化温度Tg以上。玻璃化温度Tg根据所使用的粘合剂的种类等而不同，典型地是几十℃。
模具183向生片132的压入(时刻t2～t3)
将生片132的温度升温至玻璃化温度Tg以上后，对模具183施加负荷，将模具183压入生片132的上表面1321。此时，优选继续用加热器181加热热板182，将生片132的温度保持在一定的温度Tt。当然，温度Tt是玻璃化温度Tg以上的温度。通过压入模具183，可以防止生片132的温度下降，所以在压入前预先用加热器184加热模具183也是适宜的。这样，将模具183压入因加热而变得容易塑性变形的生片132，则如图8所示，生片132发生塑性变形，模具183的立体形状就被转印到生片132的上表面1321。
保持压入模具183的状态(时刻t3～t4)
接着，保持在生片132的上表面1321压入有模具183的状态。此时，也优选继续用加热器181加热热板182，而将生片132的温度保持在一定的温度Tt。
生片132的温度的降温(时刻t4～t5)
接着，在模具183压入于生片132的上表面1321的状态，中止用加热器181加热热板182，将生片132的温度降温至小于玻璃化温度Tg。当然，当模具183也在加热时，模具183的加热也要中止。
生片132和模具183的分离(时刻t5～t6)
将生片132的温度降温至小于玻璃化温度Tg后，将生片132和模具183分离。此时，生片132就几乎失去弹性而基本上不会发生反冲，在生片132的上表面1321上形成以后会成为空洞108的凹坑134。
贯通孔136的形成
接着，如图9所示，在生片132上形成贯通凹坑134的内下表面1341和生片132的下表面1322的贯通孔136。贯通孔136可以通过用金属模具进行冲压加工来形成，也可以用激光进行穿孔加工来形成。这里，如果在形成凹坑134后形成贯通孔136，则能够防止将模具183压入生片132时贯通孔136变窄或闭塞的现象。只是，这并不会妨碍在形成贯通生片132的上表面1321和下表面1322的贯通孔后形成凹坑的操作。
生片138、140的热压接
接着，如图10所示，在生片132的上表面1321热压接生片138，在生片132的下表面1322热压接生片140。生片140上形成有在与贯通孔136相同位置的且贯通上表面1401和上表面1402的贯通孔142。这样，通过热压接生片138，凹坑134就成为压接体内部的空洞。另外，通过热压接生片140，可以使吐出孔110和供给孔112的长度变长，或者使吐出孔110和供给孔112的孔径阶段性地变化。当然，当没有必要这样时，也可以省略热压接生片140的操作。
一体烧成
接着，将生片132、138、140烧成为一体。由此，得到如图11所示的一体化的刚性高的基板102。
这样，通过压印成形来形成以后会成为空洞108的凹坑134，由于空洞108的立体形状的限制变小，所以能够形成具有可增加液滴吐出量的立体形状的空洞108。
这里，形成有具有这样的立体形状的空洞108的基板102，也可以通过将在分散介质中分散有绝缘陶瓷粉末的浆料流入铸模来进行的铸造法来制作，也可以与半导体装置的制造同样地通过对素基板进行蚀刻加工的蚀刻法来制作。只是，铸造法和蚀刻法相比于上述压印法存在如下问题。
也即，在铸造法中，不仅难以得到成形密度高的成形体，而且在热压接时无法对横档106以外的部分施加压力，所以由烧成得到的基板102中，横档106以外的部分的气孔率就变高，无法得到刚性高的基板102。
另外，在蚀刻法中，难以使空洞108的内下表面1086倾斜，虽然能够倾斜内侧面1081和1082，但是花费时间，难以使内侧面1081和1082成为平坦面。另外，由于通过粘贴来形成振动板104，所以无法得到刚性高的基板102.
1-6振动体120的制作方法
图12～图21是说明第一实施方式涉及的振动体120的制作方法的示意图。图12～图21是基板102和制作过程中的振动体120的截面图。
下部电极膜122的形成
在制作振动体120时，首先如图12所示，在基板102的上表面1021上形成抗蚀图案142，该抗蚀图案142覆盖着形成下部电极膜122的区域(以下叫做“下部电极膜形成区域”)192的外侧。抗蚀图案142是通过对覆盖基板102的上表面1021的后述的抗蚀剂膜152，以基板102为光掩模，利用照相平版法形成图案来形成。
在形成抗蚀图案142后，如图13所示，在基板102的上表面1021的下部电极膜形成区域192形成在以后会成为下部电极膜122的导电材料膜144。这里，由于抗蚀图案142将在以后去除，所以即使导电材料膜144露出到下部电极膜形成区域192的外侧也不会有问题。导电材料膜144的形成可以通过将在分散介质中分散有导电材料的糊(以下叫做“导电糊”)或者在溶剂中溶解有导电材料的树脂酸盐的溶液(以下叫做“导电树脂酸盐溶液”)进行涂布后，去除分散介质或溶剂来进行，也可以通过蒸镀导电材料来进行。导电糊的涂布可以利用丝网印刷等来进行，导电树脂酸盐溶液的涂布可以利用旋涂、喷涂等来进行。导电材料的蒸镀可以通过溅射蒸镀、电阻加热蒸镀等来进行。
在形成导电材料膜144后，如图14所示，将残存于下部电极膜形成区域192的外侧的抗蚀图案142剥离来去除。由此，在与空洞108相同的平面位置上形成导电材料膜144。抗蚀图案142的剥离是通过药液法来进行。另外，关于抗蚀图案142的剥离，也可以用热处理法、等离子体处理法等来进行，在利用热处理法进行时，处理温度优选为200～300℃。
在剥离抗蚀图案142后，烧成导电材料膜144。由此，如图15所示，导电材料膜144成为下部电极膜122，在与空洞108相同的平面位置上形成下部电极膜122。下部电极膜122被固着在振动板104的上表面1041。这里，“固着”是指，通过下部电极膜122和振动板104的界面的固相反应(相互扩散反应)将下部电极膜122和振动体104不采用粘接剂来接合。通过这种“固着”接合下部电极膜122和振动体104的话，不需要将振动体120粘附在振动板104，具有即使振动板104薄也不易损伤振动板104的优点。这将会有利于液滴吐出装置1的小型化。通过丝网印刷在分散介质中分散铂纳米粒子而成的导电糊来形成导电材料膜144时，烧成温度优选为200～300℃以下，通过丝网印刷在分散介质中分散铂粉末而成的导电糊来形成导电材料膜时，烧成温度优选为1000～1350℃。另外，通过旋涂在溶剂中溶解铂树脂酸盐而成的导电树脂酸盐溶液来形成导电材料膜144时，烧成温度优选为600～800℃以下。
下部配线电极128的形成
接着，形成下部配线电极128。下部配线电极128可以通过丝网印刷导电糊后进行烧成来形成，也可以蒸镀导电材料来形成。
压电/电致收缩体膜124的形成
接着，如图16所示，形成在以后会成为压电/电致收缩体膜124的压电/电致收缩材料膜146。压电/电致收缩材料膜146的形成可以通过在将压电/电致收缩材料分散于分散介质中而成的浆料中，使半成品和对置电极隔着一定间隔浸渍，同时向下部电极膜122和对置电极施加电压，使压电/电致收缩材料向下部电极膜122进行电泳来进行。由此，在与下部电极膜122相同的平面位置上形成压电/电致收缩材料膜146。这里，代替由电泳法形成的压电/电致收缩体膜124，也可以使用这样的压电/电致收缩体膜，即，该压电/电致收缩体膜是使用通过以下部电极膜122为光掩模，用照相平版法对覆盖基板102的上表面1021的抗蚀剂膜制作图案来形成的抗蚀图案而形成。
在形成压电/电致收缩材料膜146后，烧成压电/电致收缩材料膜146。由此，如图17所示，压电/电致收缩材料膜146成为压电/电致收缩体膜124，在与下部电极膜122相同的平面位置形成压电/电致收缩体膜124。压电/电致收缩材料膜146的烧成优选在将半成品容纳在氧化铝、氧化镁等套筒(サヤ)中的状态下进行。
上部电极膜126的形成
在烧成压电/电致收缩材料膜146后，如图18所示，在基板102的上表面1021上形成抗蚀图案148，该抗蚀图案148覆盖着形成压电/电致收缩体膜124的区域(以下叫做“压电/电致收缩体膜形成区域”)193的外侧。抗蚀图案142是通过以压电/电致收缩体膜124为光掩模，将覆盖基板102的上表面1021的后述的抗蚀剂膜160用照相平版法制作图案来形成。
在形成抗蚀图案148后，如图19所示，在基板102的上表面1021的压电/电致收缩体膜形成区域193，在压电/电致收缩体膜124上重叠形成以后会成为上部电极膜126的导电材料膜150。这里，抗蚀图案148以后将会被去除，所以即使导电材料膜150露出到压电/电致收缩体膜形成区域193的外侧也不会有问题。导电材料膜150的形成可以与上述导电材料膜144同样地进行。
在形成导电材料膜150后，如图20所示，将残存于压电/电致收缩体膜形成区域193的外侧的抗蚀图案148剥离而去除。由此，在与压电/电致收缩体膜124相同的平面位置形成导电材料膜150。抗蚀图案148的剥离可以与上述的抗蚀图案142的剥离同样地进行。
在剥离抗蚀图案148后，烧成导电材料膜150。由此，如图21所示，导电材料膜150成为上部电极膜126，在与压电/电致收缩体膜124相同的平面位置形成上部电极膜126。导电材料膜150的烧成可以与上述的导电材料膜144的烧成同样地进行。
上部配线电极130的形成
在烧成导电材料膜154后，形成上部配线电极130。上部配线电极130可以与下部配线电极128同样地形成。
1-7抗蚀图案142、148的形成方法
图22～图28是说明第一实施方式中的抗蚀图案142、148的形成方法的示意图。图22～图28是基板102和制作过程中的抗蚀图案142、148的截面图。
在形成抗蚀图案142时，首先如图22所示，在基板102的上表面1021形成覆盖全部面的抗蚀剂膜152。抗蚀剂膜152是当被曝光时对显影液的溶解性下降的负型感光膜。
在形成抗蚀剂膜152后，如图23所示，在空洞108填充遮光剂154，对基板102赋予遮蔽下部电极膜形成区域192的外侧的掩模的功能。基板102优选为将同质绝缘陶瓷一体烧成而成的陶瓷基板。如果基板102上不存在异质材料的界面，则能够抑制该界面上的光的折射或散射，所以能够稳定地得到制作图案所需的光。另外，基板102优选为透光体。从而，构成基板102的绝缘陶瓷优选为透光的氧化钇等或者容易透过光的氧化锆、氧化铝等。这是因为如果基板102为透光体，则能够充分获得制作图案所需的光。
形成抗蚀剂膜152，在空洞108中填充遮光剂154后，如图24所示，从基板102的下表面1022侧照射光，选择性地使形成在下部电极膜形成区域192的外侧的抗蚀剂膜152曝光，形成未曝光部156和曝光部158。由此，抗蚀剂膜152上描绘有反转转印空洞108的平面形状的潜像。
在描绘潜像后，如图25所示，通过显影来去除形成于下部电极膜形成区域192的抗蚀剂膜152的未曝光部156。
在形成潜像后，从基板102的下表面1022侧照射光，进一步曝光残存于下部电极膜形成区域192的外侧的曝光部158，烘烤(焼き固め)曝光部158的同时，从空洞108去除遮光剂154。由此，完成图12所示的抗蚀图案142。
这里，在形成抗蚀图案142时，也可以使用当被曝光时对显影液的溶解性上升的正型抗蚀剂膜来代替负型抗蚀剂膜152。此时，不在空洞108中填充遮光剂154，而是利用空洞108的部分的透光率高于其余部分的透光率的现象，在抗蚀剂膜上描绘反转转印空洞108的平面形状的潜像。
另一方面，在形成抗蚀图案148时，首先如图26所示，在基板102的上表面1021，在压电/电致收缩体膜124的上面重叠着形成覆盖整个面的抗蚀剂膜160。抗蚀剂膜160是当被曝光时对显影液的溶解性降低的负型感光膜。
形成抗蚀剂膜160后，如图27所示，从基板102的下表面1022侧照射光，选择性地使形成在压电/电致收缩体膜形成区域193的外侧的抗蚀剂膜160曝光，形成未曝光部162和曝光部164。由此，抗蚀剂膜160上描绘有反转转印压电/电致收缩体膜124的平面形状的潜像。
在描绘潜像后，如图28所示，通过显影来去除形成在压电/电致收缩体膜形成区域193的抗蚀剂膜160的未曝光部162。
在显影潜像后，从基板102的下表面1022侧照射光，进一步曝光残存于压电/电致收缩体膜形成区域193的外侧的曝光部164，烘烤曝光部164。由此，形成图18所示的抗蚀图案148。
1-8振动体120的制作方法的优点
根据这样的振动体120的制作方法，可以防止空洞108的平面位置和下部电极膜122的平面位置间的错位，可以防止下部电极膜122的平面位置和压电/电致收缩体膜124的平面位置间的错位，可以防止压电/电致收缩体膜124的平面位置和上部电极膜126的平面位置间的错位。由此，能够防止空洞108的平面位置和构成振动体120的下部电极膜122、压电/电致收缩体膜124及上部电极膜126的平面位置间的错位，结果，能够防止空洞108的平面位置和振动体120的平面位置间的错位。这会有利于抑制包含振动体120来构成的压电/电致收缩执行器的油墨吐出量的不均匀性。
另外，形成作为构成振动体120的最下层膜的下部电极膜122时，当使用在空洞108的部分和其以外的部分透光率不同的基板102作为光掩模来制作图案而形成的抗蚀图案时，在透光率接近于振动区域191的外侧的振动区域191的周边部不会形成下部电极膜122，所以还能够防止振动体120露出到振动区域191的外侧而成为降低弯曲振动位移量下降的原因的现象。
只是，这些并不妨碍将下部电极膜122、压电/电致收缩体膜124和上部电极膜126的全部或一部分按照与上述方法不同的方法，例如通过烧成由丝网印刷法形成的涂布膜而形成。
2第二实施方式
第二实施方式涉及能够代替第一实施方式中的基板102的制作方法而采用的基板202。
2-1基板202的制作方法
图6还是第二实施方式中的基板202的制作中使用的成形机280的示意图。并且，图7还是表示生片232的温度和施加到模具283的负荷的时间变化的图。进而，图29～图32是说明第二实施方式中的基板202的制作方法的示意图。图29～图32是制作过程中的基板202的横截面图。
粘接层252的形成
在制作基板202时，首先如图29所示，在生片232的上表面2321的形成凹坑234的区域，即压入模具283的区域的外侧形成粘接层252。粘接层252中含有的绝缘陶瓷的组成优选与生片232中含有的绝缘陶瓷的组成大致相同。另外，粘接层252中优选含有比生片232更多量的粘合剂，使得粘接层252的玻璃化温度低于生片232的玻璃化温度。粘接层252的膜厚优选为凹坑283的深度的30～50％左右，优选为0.01～0.05mm。另外，粘接层252的宽度优选为0.01～0.8mm。粘接层252例如通过用丝网印刷法或点涂法等涂布在分散介质中分散有绝缘陶瓷粉末和粘合剂的糊来形成。只是，这并不会妨碍用其他方法形成粘接层252。
生片232的温度的升温(时刻t1～t2)
接着，与第一实施方式的情况同样地，把生片232放到由加热器181加热过的吸引台282上进行真空吸附。由此，生片232被固定在热板282上，将生片232的温度升温至玻璃化温度Tg以上。
模具283向生片232的压入(时刻t2～t3)
将生片232的温度升温至玻璃化温度Tg以上后，与第一实施方式的情况同样地，将模具283压入生片232的上表面2321。这样将模具283压入因加热而变得容易塑性变形的生片232，则如图30所示，生片232发生塑性变形，模具283的立体形状就被转印到生片232的上表面2321。
将模具283压入生片232时，优选使粘接层252也接触模具283，用模具283使粘接层252发生塑性变形。由此，能够由生片232和粘接层252构成以后会成为横档206的立体构造物，所以能够使凹坑234的深度变深，使空洞208的深度变深。另外，如放大图30的A部的图34所示，能够使生片232和粘接层252之间不产生高低差，而使立体构造物的表面大致平坦。在对粘接层252接触模具283时，为了提高粘接层252和模具283的脱模性，优选对模具283涂布脱模剂，或者用氟树脂等涂布模具283。
保持压入模具283的状态(时刻t3～t4)
接着，与第一实施方式的情况同样地，保持在生片232的上表面2321压入有模具283的状态。
生片232的温度的降温(时刻t4～t5)
接着，在模具283压入于生片232的上表面2321的状态，中止用加热器281加热热板282，将生片232的温度降温至小于玻璃化温度Tg。当然，当模具283也在加热时，模具283的加热也要中止。
生片232和模具283的分离(时刻t5～t6)
将生片232的温度降温至小于玻璃化温度Tg后，将生片232和模具283分离。此时，生片232就几乎失去弹性而基本上不会发生反冲，在生片232的上表面2321上形成以后会成为空洞208的凹坑234。
贯通孔236的形成
接着，如图31所示，与第一实施方式的情况同样地，在生片232上形成贯通凹坑234的内下表面2341和生片232的下表面2322的贯通孔236。
生片238、240的热压接
接着，如图32所示，与第一实施方式的情况同样地，在生片232的上表面2321的粘接层252上热压接生片238，在生片232的下表面2322热压接生片240。生片240上形成有在与贯通孔236相同的位置贯通上表面2401和上表面2402的贯通孔242。这样，通过热压接生片238，凹坑234就成为压接体内部的空洞。这里，如上所述当粘接层252的玻璃化温度低于生片232的玻璃化温度时，通过热压接时的加热能够在不显著软化生片252的情况下只使粘接层252软化。从而，能够抑制生片232因热压接生片240时的加压而变形，能够提高基板202的尺寸精度例如单元结构彼此间的相对位置的精度。
一体烧成
接着，与第一实施方式的情况同样地，将生片232、238、240烧成为一体。由此，得到如图33所示的一体化的刚性高的基板202。
这样的基板202可以代替第一实施方式中的基板102来使用，能够加深空洞208的深度，具有能够增加液滴吐出量的有益效果。
3第三实施方式
第三实施方式涉及能够代替第一实施方式中的空洞108来使用的空洞308。
图35～36是形成有空洞308的基板302的模式图。图35是与图2相同的截面上的基板302的横截面图，图36是与图3相同的截面上的基板302的纵截面图。
如图35所示，空洞308的短轴方向的内侧面3081、3082为，与第一实施方式的情况同样地，从与基板302的上表面3021垂直的面朝着空洞308的短轴方向倾斜。内侧面3081和内侧面3082为，在基板302的上表面3021侧相对远离，在基板302的下表面3022侧相对靠近。从而，与基板302的上表面3021平行的短轴方向的空洞308的尺寸即横宽W31就从基板302的上表面3021侧朝着基板302的下表面3022侧变窄。
另一方面，在第三实施方式中，如图36所示，空洞308的长轴方向的内侧面3081、3084也从与基板302的上表面3021垂直的面朝着空洞308的长轴方向倾斜。内侧面3083和内侧面3084为，在基板302的上表面3021侧相对远离，在基板302的下表面3022侧相对靠近。从而，与基板302的上表面3021平行的长轴方向的空洞308的尺寸即纵宽W32就从基板302的上表面3021侧朝着基板302的下表面3022侧变窄。
如图36所示，空洞308的内上表面3085即振动板304的下表面3042，与第一实施方式的情况同样地，与基板302的上表面3021平行。另外，空洞308的内下表面3086，与第一实施方式的情况同样地，从与基板302的上表面3021平行的面朝着空洞308的长轴方向倾斜。从而与基板302的上表面3021垂直方向上的空洞308的尺寸即深度D31为，从供给孔312侧朝着吐出孔310侧变深。
即使采用这样的空洞308代替空洞108，也能够在抑制相邻单元结构间的干涉的情况下增加弯曲振动的位移量，能够增加液滴吐出量。
4第四实施方式
第四实施方式涉及能够代替第一实施方式中的空洞108来使用的空洞408。
图37～图39是形成有空洞408的基板402的示意图。图37是与图3同样截面上的基板402的纵截面图，图38是沿着图37的XXXVIII-XXXVIII线的基板402的横截面图，图39是沿着图37的XXXIX-XXXIX线的基板402的横截面图。
如图37所示，空洞408的内上表面4085即振动板404的下表面4042，与第一实施方式的情况同样地，与基板402的上表面4021平行。另外，与振动板404的下表面4042对置的空洞408的内底面4086从与基板402的上表面4021平行的面朝着空洞408的长轴方向倾斜，但是，在处于供给孔412侧的占相对小范围的第一部分472，空洞408的内底面4086从供给孔412侧朝着吐出孔410侧更靠近振动板404的下表面4042；而在处于吐出孔410侧的占相对大范围的第二部分474，空洞408的内底面4086从供给孔412侧朝着吐出孔410侧更远离振动板404的下表面4042。从而，与基板402的上表面4021垂直方向上的空洞408的尺寸即深度D41，在第一部分472是从供给孔412侧朝着吐出孔410侧变浅，在第二部分474是从供给孔412侧朝着吐出孔410侧变深。这样，如果使空洞408在处于吐出孔410侧的占相对大范围的第二部分474从吐出孔410侧向供给孔412侧变尖，则能够阻碍流体从吐出孔410侧流向供给孔412侧，使振动板404弯曲振动而挤压填充在空洞408中的液体时，能够抑制液体从供给孔412排出，能够增加由吐出孔410的液滴吐出量。
空洞408的内侧面4081～4084以及内上表面4085成为了没有高低差的平坦面。并且，空洞408的内底面4086在第一部分472和第二部分474也各自成为了没有高低差的平坦面。因此，空洞408的横宽W41从基板402的上表面4021侧朝着基板402的下表面4022侧连续变窄，空洞408的深度D41在第一部分472是从供给孔412侧朝着吐出孔410侧连续变浅，在第二部分474是从供给孔412侧朝着吐出孔410侧连续变深。这样，如果从空洞408的内侧面4081～4084、内上表面4085和内下表面4086排除掉会成为气泡原因的高低差，则能够抑制空洞408内部产生气泡。
空洞408与空洞108相比具有能够抑制压入模具后由于生片的密度差所引起的基板402的下表面4022起伏的优点。即，当采用空洞108时，容易产生基板102的下表面1022向下方突出的起伏，但是，当采用空洞408时，能够相互抵消第一部分472对起伏带来的影响和第二部分474对起伏带来的影响，不易发生基板402的下表面4022向下方突出的起伏。
如图38和图39所示，空洞408的短轴方向的内侧面4081、4082为，与第一实施方式的情况同样地，从基板402的上表面4021垂直的面朝着空洞408的短轴方向倾斜。内侧面4081和内侧面4082为，在基板402的上表面4021侧相对远离，在基板402的下表面4022侧相对靠近。从而，与基板402的上表面4021平行的短轴方向的空洞408的尺寸即横宽W41就从基板402的上表面4021侧朝着基板402的下表面4022侧变窄。这样将空洞408从基板402的上表面4021侧朝着基板402的下表面4022侧变尖，则能够在保持相邻的空洞408之间的横档406的强度的情况下使振动板404的横宽增加，所以能够在抑制相邻单元结构之间的干涉的条件下增加弯曲振动的位移量，从而增加液滴吐出量。
另一方面，如图37所示，空洞408的长轴方向的内侧面4083、4084与基板402的上表面4021垂直。从而，与基板402的上表面4021平行的长轴方向的空洞408的尺寸即纵宽W42是一定的。
即使采用这样的空洞408代替空洞108，也能够在抑制相邻单元结构间的干涉的情况下增加弯曲振动的位移量，能够增加液滴吐出量。
在第四实施方式中，没必要一定通过相互扩散反应来固着下部电极膜和振动板，使振动板404弯曲的振动体的结构也没有限制。从而，本申请包括以下发明。
一种液滴吐出装置，具有基板和振动体，所述基板上形成有通过振动板而与第一主面隔开的空洞、从所述空洞一直通到外部的第一液体流路以及从外部一直通到所述空洞的第二液体流路，所述振动体被固定设置在所述振动板上并使所述振动板弯曲振动；在所述第二流体流路侧的占相对小范围的第一部分中，与所述第一主面垂直的第一方向上的所述空洞的尺寸即深度从所述第二流体流路侧朝着所述第一流体流路侧变浅；在所述第二流体流路侧的占相对大范围的第二部分中，所述空洞的深度从所述第二流体流路侧朝着所述第一流体流路侧变深。
实施例
之一
下面，试做图2或图46所示的具有梯形或长方形横截面形状的空洞108、908的液滴吐出装置1、9，说明评价其特性的结果。在该试做中，基板102、902为氧化锆制，振动板104、904的厚度为1～3μm，空洞108的尺寸即深度D11、D13为D11＝D13(与图47相同的纵截面形状)，空洞108、908上端的宽度WC为60μm(参照图43)，单元结构131、931的排列间隔为70μm。弯曲位移的位移量是通过激光多普勒法测定。
相对位移量及干扰
图40的图表表示改变了横档106、906上端的横档宽WU和下端的横档宽WL的横档宽度差DW＝WL-WU(参照图43)时的相对位移量及干扰的变化。当然，当DW＞0时，可以得到图2所示的横截面形状为梯形的空洞108；当DW＝0时，可以得到图46所示的横截面形状为长方形的空洞908。这在接下来说明的“下部电极膜122、922的覆盖率”和“振动板104、904的破裂不良率”也是相同的。
在这里所说的“相对位移量”是指，当仅驱动相邻的三个振动体120、920中的中央的振动体120、920时固定设置有中央的振动体120的振动板104、904的弯曲位移量R1的最大值计为100％时的相对值。并且，在这里所说的“干扰(crosstalk)”是指，当同时驱动全部的相邻的三个振动体120、920时固定设置有中央的振动体120、920的振动板104、904的弯曲位移量R3，与当仅驱动相邻的三个振动体120、920中的中央的振动体120、920时固定设置有中央的振动体120的振动板104、904的弯曲位移量R1之差R3-R1相对于弯曲位移量R1的比(R3-R1)/R1。
如图40所示，横档宽度差DW约为18μm时相对位移量变得最大，当横档宽度差DW小于约18μm时，随着横档宽度差DW增大相对位移量增大，当横档宽度差DW大于约18μm时，随着横档宽度差DW增大相对位移量减小。这是因为如果横档宽度差DW过于小，下部电极膜122、922的覆盖率增大，振动板104、904中没有被下部电极膜122、922覆盖的容易弯曲的部分的面积变窄。另一方面，如果横档宽度差DW过于大，则下部电极膜122、922的覆盖率变小，压电/电致伸缩体膜124、924中被施加电场的部分的面积变小。
另一方面，干扰的绝对值随着横档宽度差DW增大而变小。
综合考虑相对位移量和干扰的话，优选的横档宽度差DW的范围大致为10～25μm。
下部电极膜122、922的覆盖率
图41的图表表示改变了横档宽度差DW＝WL-WU时的相对位移量和下部电极膜122、922的覆盖率的变化。这里所说的“覆盖率”是指相对于作为短轴方向的空洞108、908即振动板104、904的尺寸的宽度WC的，作为短轴方向的下部电极膜122、922的尺寸的宽度WE的比WE/WC(参照图43)。
如图41所示，随着横档宽度差DW增大，覆盖率变小。这是因为如果横档宽度差DW变大，对于在空洞108填充了遮光剂154的作为掩模的基板102来说，光容易通过空洞108端部的附近。
考虑相对位移量的话，优选的覆盖率的范围为80～90％。该优选的覆盖率范围对于采用空洞308或空洞408的来代替空洞108的情况也是一样的。
当采用横截面形状为“梯形”的空洞108时，振动板104上，在被下部电极膜122覆盖着的即固着有下部电极膜122的固着区域172的短轴方向两侧，具有短轴方向上的尺寸即宽度相等的未固着有下部电极膜122的非固着区域174、176(参照图43(a))。这种在固着区域172的两侧具有容易弯曲的非固着区域174、176的方式也会有利于提高相对位移量。
振动板104、904的破裂不良率
图42的图表表示改变了横档宽度差DW＝WL-WU时的振动板104、904的破裂不良率。
如图42所示，当横档宽度差DW大于约25μm时，振动板104、904的破裂不良率显著增大。这是因为当横档宽度差DW过于大时，振动板104、904中没有被起保护膜功能的下部电极膜122、922覆盖的部分的面积增大。
之二
下面，试做具有图3或图37所示的纵截面形状空洞108、408的液滴吐出装置，说明评价其特性的结果。在该试做中，基板102、402为氧化锆制，振动板104、404的厚度为1～3μm，空洞108的尺寸即深度D11、D13为D11≥D13，空洞108、408上端的宽度2C1为60μm，空洞108、408的处于最深的位置的空洞108、408上端的宽度2C1和下端的宽度2C2之差2C1-2C2为10～25μm，空洞108、408的处于最深的位置的空洞108、408的深度s为60～80μm(参照图37～图39)。
横截面的截面积的比A2/A1的影响
表1表示改变了空洞108、408的处于最浅的位置的空洞108、408的横截面的截面积A2与空洞108、408的处于最深的位置的空洞108、408的横截面的截面积A1之比A2/A1时，下部电极膜122的宽度不均匀性σ、基板104、404的起伏和液滴吐出量的变化。比A2/A1是由公式(1)算出。
表1
Figure GPA00001055913200281
数学式1
A 2 A 1 = t ( C 1 + C 2 ) S 2 { ( 2 S - t ) C 1 + C 2 t } . . . ( 1 )
表1表示后述的比b/a为0.7～0.9时的结果。当然，当深度s与深度t不同时得到具有图37所示纵截面形状的空洞408，当深度s与深度t相同时得到图3所示的纵截面形状中具有D11＝D13时的纵截面形状(与图47相同的纵截面形状)的空洞108。
这里所说的“下部电极膜122的宽度不均匀性”是指，空洞108、408的处于最浅的位置的作为短轴方向的下部电极膜122的尺寸的宽度与空洞108、408的处于最深的位置的作为短轴方向的下部电极膜122的尺寸的宽度之差。之所以产生下部电极膜122的宽度的不均匀，是因为随着接近空洞408最浅的位置，遮光剂带来的遮光不够充分，所以抗蚀剂膜152的未曝光部156的宽度变窄。并且，这里所说的“吐出量”是指将比A2/A1＝1时的值计为1时的相对值。
如表1所示，下部电极膜122的宽度的不均匀性，当比A2/A1为0.6～1的话没有问题，但是当比A2/A1小于0.6时就变大。所以导致当比A2/A1小于0.6时吐出量就显著降低。另一方面，当比A2/A1大于0.8时吐出量也显著降低。
另外，如表1所示，基板的起伏为，如果比A2/A1为0.6～0.8的话没有问题，但是如果在该范围外的话就会有问题。
综上，比A2/A1的优选范围为0.6～0.8。
距离的比b/a的影响
表2表示改变相对于从空洞的长轴方向的中心位置到空洞408变得最深的位置的距离a的，从中心位置到空洞408变得最浅的位置的距离b的比b/a时的吐出量、逆流量、以及其他不良情况的变化。当然，当比b/a不是1时，得到具有图37所示纵截面形状的空洞408，当比b/a是1时，得到图3表示的纵截面形状中具有D11＞D13时的纵截面形状的空洞108。表2表示使上述的比A2/A1为0.6～0.8时的结果。
表2
Figure GPA00001055913200291
这里所说的“吐出量”是指，将表1的横截面的截面积比A2/A1为1时从吐出孔410吐出的液滴的吐出量计为1时，从吐出孔410吐出的液滴的吐出量的相对值。
这里所说的“逆流量”是将从供给孔412吐出的液滴的吐出量与表1的横截面的截面积比A2/A1为1时的吐出量比较的结果。
如表2所示，关于吐出量，在比b/a为0.5～1.0的整个范围吐出量都是1.2倍。
并且，如表2所示，关于逆流量，如果比b/a为0.7～1，则相同或减少，但是如果比值小于0.7，则会增加。
进而，如果比b/a在0.5～0.9，则不会产生其他不良情况，但是，如果比b/a大于0.9，则产生脱模不稳定的问题。
综上，比b/a的优选范围为0.7～0.9。
之三
液滴吐出量
图44的一览表中的实施例1、2的栏中，表示着具有如图3所示纵截面形状为梯形的空洞108的液滴吐出装置1中的空洞108的深度和液滴吐出量。另外，在图44的一览表中的比较例1的栏中，表示着具有如图47所示纵截面形状为长方形的空洞908的液滴吐出装置9中的空洞908的深度和液滴吐出量。这里所说的“液滴吐出量”是仅驱动规定次数的振动体120、920时，从吐出孔110、910吐出的液滴的总重量，是将比较例1计为“1”时的相对值。这里，在实施例1、2和比较例1中，最上端的空洞的横宽W11、W91为180μm。另外，最上端的空洞的纵宽W12、W92是1.1mm。
如图44所示，当空洞的纵截面形状为梯形时要比长方形时更能增加液滴吐出量。
上面详细说明了本发明，但是上述说明对于整个方式来讲只不过是示例，本发明并不限定于此。应当理解为在不超出本发明范围的条件下能够想到无数个没有示例的变形例。尤其是理所当然地能够想到将说明过的技术适当组合。

Claims (18)

1.一种液滴吐出装置，具备基板和振动体，所述基板上形成有通过振动板而与第一主面隔开的空洞、从所述空洞一直通到外部的第一液体流路以及从外部一直通到所述空洞的第二液体流路，所述振动体被固定设置在所述振动板上并使所述振动板弯曲振动；
与所述第一主面平行的特定方向上的所述空洞的尺寸即宽度从所述第一主面侧朝着所述第二主面侧变窄；
所述振动体具备与所述第一主面平行而延伸的压电/电致伸缩体膜、与所述第一主面平行而延伸并且通过相互扩散反应被固着在所述振动板上的第一电极膜、与所述第一主面平行而延伸并且夹着所述压电/电致伸缩体膜而与所述第一电极膜对置的第二电极膜；
固着所述第一电极膜的固着区域的所述特定方向上的尺寸即宽度为所述振动板的所述特定方向上的尺寸即宽度的80％～90％；
所述振动板上，在所述固着区域的两侧具有在所述特定方向上的尺寸即宽度相等的没有固着所述第一电极膜的非固着区域。
2.根据权利要求1所述的液滴吐出装置，所述空洞的宽度从所述第一主面侧朝着所述第二主面侧连续变窄。
3.根据权利要求1所述的液滴吐出装置，排列有多个单元结构，该单元结构具备所述空洞、所述第一液体流路、所述第二液体流路以及振动体，该振动体被固定设置在将所述空洞与所述基板的第一主面隔开的振动板上；
所述单元结构的排列方向上的所述空洞的宽度从所述第一主面侧朝着所述第二主面侧变窄。
4.根据权利要求1所述的液滴吐出装置，所述基板是将同质陶瓷一体烧成的陶瓷基板。
5.根据权利要求1所述的液滴吐出装置，所述基板是透光体。
6.一种液滴吐出装置，具备基板和振动体，所述基板上形成有通过振动板而与第一主面隔开的空洞、从所述空洞一直通到外部的第一液体流路以及从外部一直通到所述空洞的第二液体流路，所述振动体被固定设置在所述振动板上并使所述振动板弯曲振动；
与所述第一主面垂直的第一方向上的所述空洞的尺寸即深度从所述第二液体流路侧朝着所述第一液体流路侧变深；
所述振动体具备与所述第一主面平行而延伸的压电/电致伸缩体膜、与所述第一主面平行而延伸并且通过相互扩散反应被固着在所述振动板上的第一电极膜、与所述第一主面平行而延伸并且夹着所述压电/电致伸缩体膜而与所述第一电极膜对置的第二电极膜；
固着所述第一电极膜的固着区域的与所述第一主面平行的第二方向上的尺寸即宽度为所述振动板的所述第二方向上的尺寸即宽度的80％～90％；
所述振动板上，在所述固着区域的两侧具有在所述第二方向上的尺寸即宽度相等的没有固着所述第一电极膜的非固着区域。
7.根据权利要求6所述的液滴吐出装置，所述空洞的深度从所述第二液体流路侧朝着所述第一液体流路侧连续变深。
8.根据权利要求6所述的液滴吐出装置，所述基板是将同质陶瓷一体烧成的陶瓷基板。
9.根据权利要求6所述的液滴吐出装置，所述基板是透光体。
10.一种液滴吐出装置，具备基板和振动体，所述基板上形成有通过振动板而与第一主面隔开的空洞、从所述空洞一直通到外部的第一液体流路以及从外部一直通到所述空洞的第二液体流路，所述振动体被固定设置在所述振动板上并使所述振动板弯曲振动；
在所述第二液体流路侧的占相对小范围的第一部分中，与所述第一主面垂直的第一方向上的所述空洞的尺寸即深度从所述第二液体流路侧朝着所述第一液体流路侧变浅；在所述第二液体流路侧的占相对大范围的第二部分中，所述空洞的深度从所述第二液体流路侧朝着所述第一液体流路侧变深；
所述振动体具备与所述第一主面平行而延伸的压电/电致伸缩体膜、与所述第一主面平行而延伸并且通过相互扩散反应被固着在所述振动板上的第一电极膜、与所述第一主面平行而延伸并且夹着所述压电/电致伸缩体膜而与所述第一电极膜对置的第二电极膜；
固着所述第一电极膜的固着区域的与所述第一主面平行的第二方向上的尺寸即宽度为所述振动板的所述第二方向上的尺寸即宽度的80％～90％；
所述振动板上，在所述固着区域的两侧具有在所述第二方向上的尺寸即宽度相等的没有固着所述第一电极膜的非固着区域。
11.根据权利要求10所述的液滴吐出装置，在所述第一部分中，所述空洞的深度从所述第二液体流路侧朝着所述第一液体流路侧连续变浅；在所述第二部分中，所述空洞的深度从所述第二液体流路侧朝着所述第一液体流路侧连续变深。
12.根据权利要求10所述的液滴吐出装置，所述基板是将同质陶瓷一体烧成的陶瓷基板。
13.根据权利要求10所述的液滴吐出装置，所述基板是透光体。
14.一种液滴吐出装置的制造方法，具备：
(a)制作基板的工序，所述基板上形成有通过振动板而与第一主面隔开的空洞、从所述空洞一直通到外部的第一液体流路以及从外部一直通到所述空洞的第二液体流路，
(b)制作振动体的工序，所述振动体被固定设置在所述振动板上并使所述振动板弯曲振动；
所述工序(a)具备：
(a-1)将第一陶瓷生片的温度升温到玻璃化温度以上的工序，
(a-2)在所述工序(a-1)之后向所述第一陶瓷生片的第一主面压入具有对应于所述空洞的立体形状的立体形状的模具的工序，
(a-3)在所述第一陶瓷生片的第一主面压入有所述模具的状态下，将所述第一陶瓷生片的温度降温到小于玻璃化温度的工序，
(a-4)在所述工序(a-3)之后将所述第一陶瓷生片与所述模具分离的工序，
(a-5)在所述工序(a-4)之后，在通过所述模具的压入而形成有凹坑的所述第一陶瓷生片的第一主面侧热压接第二陶瓷生片的工序，
(a-6)在所述工序(a-5)之后，将所述第一陶瓷生片和所述第二陶瓷生片烧成为一体的工序。
15.根据权利要求14所述的液滴吐出装置的制造方法，进一步具备：
(a-7)在所述工序(a-1)之前，在所述第一陶瓷生片的第一主面的形成凹坑的区域的外侧形成陶瓷层的工序。
16.根据权利要求15所述的液滴吐出装置的制造方法，所述陶瓷层的玻璃化温度低于所述第一陶瓷生片的玻璃化温度。
17.根据权利要求14所述的液滴吐出装置的制造方法，进一步具备：
(a-8)在所述工序(a-4)之后形成贯通孔的工序，所述贯通孔将形成于所述第一陶瓷生片的第一主面的凹坑的内面与所述第一陶瓷生片的第二主面贯通。
18.根据权利要求14所述的液滴吐出装置的制造方法，所述工序(b)具备：
(b-1)在所述基板的第一主面形成感光膜的工序，
(b-2)从所述基板的第二主面侧照射光，在所述感光膜上描绘出转印有所述空洞的平面形状的潜像的工序，
(b-3)将在形成有构成所述振动体的最下层膜的区域形成的所述感光膜通过显影来去除的工序，
(b-4)在去除所述感光膜的区域形成构成所述振动体的最下层膜的工序，
(b-5)去除残存于形成有构成所述振动体的最下层膜的区域外侧的所述感光膜的工序。
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