JP2008049569A - Liquid transfer apparatus and its manufacturing method - Google Patents

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Shohei Koide
祥平 小出
Yoshikazu Takahashi
高橋  義和
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquid transfer technique using a piezoelectric actuator, which surely prevents a short circuit or discharge between two kinds of electrodes sandwiching a piezoelectric layer, while suppressing a further increase of an actuator displacement amount, and crosstalk. <P>SOLUTION: A conductive layer 33 is formed in the entire area facing a plurality of pressure chambers on the opposite side to the pressure chamber of a piezoelectric layer, and the conductive layer 33 is partially removed by a first annular groove 40 formed so as to surround an area facing the center of the pressure chamber, so that an discrete electrode 32 is formed inside the first annular groove 40. A second annular groove 41 which penetrates through both the conductive layer 33 and the piezoelectric layer are formed along the circumference of the pressure chamber in the area which faces the circumference of the pressure chamber on the opposite side to the pressure chamber of the piezoelectric layer, and is the outer area than the first annular groove 40. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、液体を移送する液体移送装置、及び、液体移送装置の製造方法に関する。   The present invention relates to a liquid transfer device for transferring a liquid and a method for manufacturing the liquid transfer device.

従来から、インクの液滴を噴射するインクジェットヘッドとして、電界が印加されたときの圧電素子の変形(圧電歪)を利用して、インク流路内のインクに噴射圧力を付与する圧電式のアクチュエータを備えているものがある。   Conventionally, as an ink jet head that ejects ink droplets, a piezoelectric actuator that applies ejection pressure to ink in an ink flow path by utilizing deformation (piezoelectric strain) of a piezoelectric element when an electric field is applied Some are equipped with.

例えば、特許文献1に記載されたインクジェットヘッドの圧電アクチュエータは、複数の圧力室に跨って積層された複数枚の圧電シート(圧電層)と、最上層の圧電シートの表面において複数の圧力室にそれぞれ対向するように配置された複数の個別電極と、最上層の圧電シートとその下の圧電シートとの間において複数の圧力室に跨って配置されて、複数の個別電極と対向する共通電極とを備えている。そして、この圧電アクチュエータは、駆動回路からFPC(Flexible Printed Circuit)を介して個別電極に駆動電圧が印加されたときの、最上層の圧電シートの活性部に生じる変形(圧電歪)により、他の圧電シートに撓みを生じさせて、圧力室内のインクに圧力を付与するように構成されている。   For example, a piezoelectric actuator of an ink jet head described in Patent Document 1 includes a plurality of piezoelectric sheets (piezoelectric layers) stacked across a plurality of pressure chambers, and a plurality of pressure chambers on the surface of the uppermost piezoelectric sheet. A plurality of individual electrodes arranged so as to face each other, a common electrode arranged across a plurality of pressure chambers between the uppermost piezoelectric sheet and the piezoelectric sheet therebelow and facing the plurality of individual electrodes; It has. This piezoelectric actuator has other deformation due to deformation (piezoelectric distortion) generated in the active portion of the uppermost piezoelectric sheet when a driving voltage is applied to the individual electrodes from the driving circuit via an FPC (Flexible Printed Circuit). The piezoelectric sheet is configured to bend and apply pressure to the ink in the pressure chamber.

ところで、特許文献1には、前述した圧電アクチュエータの複数の個別電極を形成するための、以下のような工程が開示されている。この工程では、まず、最上層の圧電シートの表面に導電膜を全面的に形成し、その後、圧力室と対向する領域において、導電膜に環状の溝部をレーザー加工により形成して、導電膜を部分的に除去する。これにより、溝部の内側に、周囲の導電膜とは絶縁された個別電極が形成される。また、溝部は、導電膜の下側の圧電シートの厚み方向途中部まで入り込むように形成される。そのため、隣接した圧力室間において圧電シートの変形が伝播しにくくなり、クロストークが抑制される。   Incidentally, Patent Document 1 discloses the following process for forming a plurality of individual electrodes of the piezoelectric actuator described above. In this step, first, a conductive film is entirely formed on the surface of the uppermost piezoelectric sheet, and then, in a region facing the pressure chamber, an annular groove is formed in the conductive film by laser processing to form the conductive film. Partially remove. Thereby, the individual electrode insulated from the surrounding electrically conductive film is formed inside a groove part. Further, the groove portion is formed so as to enter the middle portion in the thickness direction of the piezoelectric sheet below the conductive film. Therefore, the deformation of the piezoelectric sheet is difficult to propagate between adjacent pressure chambers, and crosstalk is suppressed.

特開2004−160966号公報(図21、図22等)Japanese Unexamined Patent Publication No. 2004-160966 (FIGS. 21, 22, etc.)

前述の特許文献1に記載の圧電アクチュエータにおいて、最上層の圧電シートに溝部が入り込む深さが深いほど、クロストークの抑制効果は大きくなる。また、溝部が深いほど圧電シートが変形しやすくなるため、低い駆動電圧で圧力室内のインクに効率よく圧力を付与するという効果も得られる。しかし、溝部を深くしすぎて、万が一、溝部が最上層の圧電シートを貫通してしまうと、この圧電シートの裏面(下面)に位置する共通電極が溝部内において露出するため、圧電シート表面の個別電極と裏面の共通電極との間でショートや放電が生じる虞がある。そのため、特許文献1の圧電アクチュエータでは、溝部をあまり深くすることができず、クロストークの抑制や圧電シートの変形量増大といった効果を十分に実現することができない。   In the piezoelectric actuator described in Patent Document 1, the effect of suppressing crosstalk increases as the depth at which the groove portion enters the uppermost piezoelectric sheet increases. Further, since the piezoelectric sheet is more easily deformed as the groove is deeper, an effect of efficiently applying pressure to the ink in the pressure chamber with a low driving voltage can be obtained. However, if the groove is made too deep and the groove penetrates the uppermost piezoelectric sheet, the common electrode located on the back surface (lower surface) of the piezoelectric sheet is exposed in the groove, so that the surface of the piezoelectric sheet is exposed. There is a possibility that a short circuit or a discharge may occur between the individual electrode and the common electrode on the back surface. Therefore, in the piezoelectric actuator of Patent Document 1, the groove cannot be made too deep, and the effects of suppressing crosstalk and increasing the deformation amount of the piezoelectric sheet cannot be realized sufficiently.

本発明の目的は、より一層のアクチュエータの変位量増大及びクロストークの抑制を実現しつつ、圧電層を挟む2種類の電極間のショートや放電を確実に防止可能な、圧電アクチュエータによる液体移送技術を提供することである。   An object of the present invention is to provide a liquid transfer technique using a piezoelectric actuator that can reliably prevent a short circuit or discharge between two types of electrodes sandwiching a piezoelectric layer, while realizing further increase in displacement of the actuator and suppression of crosstalk. Is to provide.

第1の発明の液体移送装置は、平面に沿って配置された複数の圧力室を含む液体流路を有する流路ユニットと、前記複数の圧力室内の液体に選択的に圧力を付与する圧電アクチュエータを備え、前記圧電アクチュエータは、前記複数の圧力室を覆うように前記流路ユニットの一表面に配置された振動板と、前記振動板の前記圧力室と反対側の面の、前記複数の圧力室と対向する領域に跨って形成された圧電層と、前記圧電層の前記圧力室と反対側の面の、前記圧力室の中央部と対向する領域に配置された第1電極と、前記圧電層の前記圧力室側の面に前記第1電極と対向するように配置された第2電極を有し、前記圧電層の前記圧力室と反対側の面において、前記複数の圧力室と対向する領域に導電層が形成されるとともに、前記圧力室の中央部と対向する領域を取り囲むように形成された第1環状溝により前記導電層が部分的に除去されて、前記第1環状溝の内側にその外側の前記導電層と絶縁された前記第1電極が形成され、さらに、前記圧電層の前記圧力室と反対側の面において、前記圧力室の周縁部と対向する領域であって前記第1環状溝よりも外側の領域に、前記導電層を貫通して少なくとも前記圧電層の厚み方向途中部まで入り込んだ凹部が、前記圧力室の周縁に沿って形成されていることを特徴とするものである。   A liquid transfer device according to a first aspect of the present invention includes a flow path unit having a liquid flow path including a plurality of pressure chambers arranged along a plane, and a piezoelectric actuator that selectively applies pressure to the liquid in the plurality of pressure chambers. The piezoelectric actuator includes a diaphragm disposed on one surface of the flow path unit so as to cover the plurality of pressure chambers, and the plurality of pressures on a surface of the diaphragm opposite to the pressure chambers. A piezoelectric layer formed across a region facing the chamber; a first electrode disposed in a region facing the central portion of the pressure chamber on a surface of the piezoelectric layer opposite to the pressure chamber; and the piezoelectric layer A second electrode disposed on a surface of the layer facing the pressure chamber so as to face the first electrode, and facing the plurality of pressure chambers on a surface opposite to the pressure chamber of the piezoelectric layer; A conductive layer is formed in the region, and the inside of the pressure chamber The conductive layer is partially removed by a first annular groove formed so as to surround a region facing the portion, and the first electrode is insulated from the conductive layer outside the first annular groove. Further, on the surface of the piezoelectric layer on the side opposite to the pressure chamber, the conductive layer penetrates into a region facing the peripheral edge of the pressure chamber and outside the first annular groove. Then, at least a concave portion that has entered the middle portion in the thickness direction of the piezoelectric layer is formed along the peripheral edge of the pressure chamber.

この液体移送装置において、ある圧力室に対応する圧電アクチュエータの第1電極と第2電極の間に電圧が印加されると、第1電極と第2電極との間に挟まれる圧電層の部分に歪みが生じ、これに伴い、圧力室と対向する領域において振動板に撓みが生じる。このとき、振動板の変位に応じて圧力室内の容積が変化するため、圧力室内部の液体に圧力が付与されることになる。   In this liquid transfer device, when a voltage is applied between the first electrode and the second electrode of the piezoelectric actuator corresponding to a certain pressure chamber, the piezoelectric layer is sandwiched between the first electrode and the second electrode. Distortion occurs, and accordingly, the diaphragm is deflected in a region facing the pressure chamber. At this time, since the volume in the pressure chamber changes according to the displacement of the diaphragm, pressure is applied to the liquid in the pressure chamber.

ここで、第1電極は第1環状溝によりその周囲の導電層と絶縁されている。また、圧電層の圧力室の周縁部と対向する領域であって第1環状溝よりも外側の領域には、導電層を貫通して少なくとも圧電層の厚さ方向途中部まで入り込む凹部が形成されている。そのため、圧力室の周縁部と対向する領域における圧電層の剛性が低下して変形しやすくなり、振動板の変位量の増大、あるいは、駆動電圧の低減を実現できる。また、圧力室と対向する領域における圧電層の変形が、隣接する圧力室と対向する領域に伝播しにくくなるため、クロストークを抑制できる。さらに、第1電極を区切る第1環状溝から外側にずれた位置において、凹部が圧電層内に入り込むように形成されている。そのため、圧電層の剛性を十分に低下させるために凹部を深く形成したときに、凹部が圧電層を貫通して第2電極が露出したとしても、凹部よりも内側の第1環状溝の位置において第2電極が露出する場合に比べると、第1電極と第2電極の間の離隔距離が長くなることから、両電極間におけるショートや放電が防止される。   Here, the first electrode is insulated from the surrounding conductive layer by the first annular groove. In addition, a concave portion that penetrates through the conductive layer and enters at least a middle portion in the thickness direction of the piezoelectric layer is formed in a region facing the peripheral portion of the pressure chamber of the piezoelectric layer and outside the first annular groove. ing. For this reason, the rigidity of the piezoelectric layer in the region facing the peripheral edge of the pressure chamber is reduced and is easily deformed, and an increase in the displacement of the diaphragm or a reduction in driving voltage can be realized. In addition, since the deformation of the piezoelectric layer in the region facing the pressure chamber is difficult to propagate to the region facing the adjacent pressure chamber, crosstalk can be suppressed. Further, the concave portion is formed so as to enter the piezoelectric layer at a position shifted outward from the first annular groove that divides the first electrode. Therefore, when the recess is formed deeply in order to sufficiently reduce the rigidity of the piezoelectric layer, even if the recess penetrates the piezoelectric layer and the second electrode is exposed, at the position of the first annular groove inside the recess. Compared to the case where the second electrode is exposed, the separation distance between the first electrode and the second electrode becomes longer, so that a short circuit or discharge between the two electrodes is prevented.

第2の発明の液体移送装置は、前記第1の発明において、前記圧力室が一方向に長い平面形状を有するものであり、前記凹部は、少なくとも、前記圧力室の中央部を挟んで相対向するとともに前記一方向に延在する、前記圧力室の2つの縁に沿って形成されていることを特徴とするものである。このように、圧力室が一方向に長い平面形状を有する場合には、圧電層の、圧力室の長手方向に延びる2つの縁近傍と対向する領域に特に凹部が形成されることにより、振動板の変位量の増大、あるいは、駆動電圧の低減を効果的に実現できる。   According to a second aspect of the present invention, there is provided the liquid transfer device according to the first aspect, wherein the pressure chamber has a planar shape that is long in one direction, and the concave portion is opposed to at least the central portion of the pressure chamber. And is formed along two edges of the pressure chamber extending in the one direction. In this way, when the pressure chamber has a planar shape that is long in one direction, the diaphragm is particularly formed in the region of the piezoelectric layer facing the vicinity of the two edges extending in the longitudinal direction of the pressure chamber. It is possible to effectively increase the amount of displacement or reduce the driving voltage.

第3の発明の液体移送装置は、前記第1又は第2の発明において、複数の前記凹部が、前記圧電層の前記圧力室と反対側の面において、前記第1電極を取り囲むように、前記圧力室の周縁のほぼ全周にわたって配置されていることを特徴とするものである。この構成によれば、振動板及び圧電層がさらに変形しやすくなり、より一層の振動板の変位量の増大、あるいは、駆動電圧の低減を実現できる。   In the liquid transfer device according to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the invention, the plurality of recesses surround the first electrode on the surface of the piezoelectric layer opposite to the pressure chamber. The pressure chamber is arranged over substantially the entire circumference of the periphery of the pressure chamber. According to this configuration, the vibration plate and the piezoelectric layer are further easily deformed, and it is possible to further increase the displacement amount of the vibration plate or reduce the driving voltage.

第4の発明の液体移送装置は、前記第1又は第2の発明において、前記凹部は、前記第1電極を取り囲むように、前記圧力室の周縁のほぼ全周にわたって環状に延在する第2環状溝であることを特徴とするものである。この構成によれば、振動板及び圧電層がさらに変形しやすくなり、より一層の振動板の変位量の増大、あるいは、駆動電圧の低減を実現できる。また、第1電極が第1環状溝と第2環状溝により2重に取り囲まれるため、周囲の導電層に対する絶縁がより確実なものとなる。   In the liquid transfer device according to a fourth aspect of the present invention, in the first or second aspect of the invention, the concave portion extends in an annular shape over substantially the entire circumference of the peripheral edge of the pressure chamber so as to surround the first electrode. It is an annular groove. According to this configuration, the vibration plate and the piezoelectric layer are further easily deformed, and it is possible to further increase the displacement amount of the vibration plate or reduce the driving voltage. Further, since the first electrode is doubly surrounded by the first annular groove and the second annular groove, the insulation with respect to the surrounding conductive layer becomes more reliable.

第5の発明の液体移送装置は、前記第4の発明において、前記振動板の少なくとも前記圧力室と反対側の面が電気絶縁性を有し、前記第2電極は、前記振動板の前記圧力室と反対側の面において、前記複数の圧力室に跨って形成され、さらに、前記圧電層の前記圧力室と反対側の面には、前記第1電極から前記圧力室と対向する領域よりも外側の領域まで引き出され、且つ、前記第1環状溝により前記第1電極とともにその外側の前記導電層と絶縁された接点部が形成されており、前記第2環状溝は、前記第1電極と前記接点部の接続部分を除いて、前記第1電極を取り囲むように形成されていることを特徴とするものである。   According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the liquid transfer device according to the fourth aspect, wherein at least a surface of the diaphragm opposite to the pressure chamber has electrical insulation, and the second electrode includes the pressure of the diaphragm. The surface opposite to the chamber is formed across the plurality of pressure chambers, and further, the surface of the piezoelectric layer opposite to the pressure chamber is more than the region facing the pressure chamber from the first electrode. A contact portion that is drawn to an outer region and is insulated from the conductive layer on the outer side together with the first electrode by the first annular groove, and the second annular groove is connected to the first electrode. Except for the connection part of the said contact part, it is formed so that the said 1st electrode may be surrounded.

振動板の圧力室と反対側の面(圧電層側の面)に第2電極が設けられている場合に、第2環状溝が圧電層を貫通するように形成されると、その下の第2電極も第2環状溝によって環状に区切られてしまうこともある。さらに、第2環状溝が第1電極及び接点部を完全に取り囲むように形成されると、第2電極が孤立してしまうことから、複数の圧力室にそれぞれ対応する第2電極に対して、個別に配線を接続して導通をとるなどの対策が必要になる。しかし、この第5の発明の液体移送装置においては、第2環状溝が第1電極と接点部との接続部分を除いて環状に形成されている。つまり、少なくとも第1電極と接点部との接続部分と対向する領域で第2電極が周囲の部分と導通した状態が維持されるため、第2電極が孤立することはない。従って、複数の圧力室に対応する第2電極同士を互いに導通させて、共通の電位を容易に付与することができる。   When the second electrode is provided on the surface of the diaphragm opposite to the pressure chamber (surface on the piezoelectric layer side), if the second annular groove is formed so as to penetrate the piezoelectric layer, The two electrodes may also be annularly separated by the second annular groove. Furthermore, since the second electrode is isolated when the second annular groove is formed so as to completely surround the first electrode and the contact portion, the second electrode corresponding to each of the plurality of pressure chambers, It is necessary to take measures such as connecting the wires individually to establish continuity. However, in the liquid transfer device according to the fifth aspect of the invention, the second annular groove is formed in an annular shape except for the connection portion between the first electrode and the contact portion. In other words, since the state in which the second electrode is electrically connected to the surrounding portion is maintained at least in a region facing the connection portion between the first electrode and the contact portion, the second electrode is not isolated. Therefore, the second electrodes corresponding to the plurality of pressure chambers can be electrically connected to each other, and a common potential can be easily applied.

第6の発明の液体移送装置は、前記第4の発明において、前記振動板の少なくとも前記圧力室と反対側の面が導電性を有し、且つ、この面が前記第2電極を兼ねており、さらに、前記圧電層の前記圧力室と反対側の面には、前記第1電極から前記圧力室と対向する領域よりも外側の領域まで引き出され、且つ、前記第1環状溝により前記第1電極とともにその外側の前記導電層と絶縁された接点部が形成されており、前記第2環状溝は、前記第1電極及び前記接点部を完全に取り囲むように形成されていることを特徴とするものである。   In the liquid transfer device according to a sixth aspect, in the fourth aspect, at least a surface of the diaphragm opposite to the pressure chamber has conductivity, and this surface also serves as the second electrode. Furthermore, the surface of the piezoelectric layer opposite to the pressure chamber is drawn from the first electrode to a region outside the region facing the pressure chamber, and the first annular groove allows the first annular groove to be drawn. A contact portion insulated from the conductive layer outside the electrode is formed together with the electrode, and the second annular groove is formed so as to completely surround the first electrode and the contact portion. Is.

このように、振動板の表面の導電面が第2電極を兼ねている場合には、第2環状溝を第1電極及び接点部を完全に取り囲むように形成しても第2電極が孤立することがない。従って、2重の環状溝によって第1電極と接点部を周囲の導電層から確実に絶縁するとともに、複数の圧力室に対応する第2電極同士を互いに導通させて共通の電位を容易に付与することができる。   Thus, when the conductive surface of the surface of the diaphragm also serves as the second electrode, the second electrode is isolated even if the second annular groove is formed so as to completely surround the first electrode and the contact portion. There is nothing. Therefore, the first annular electrode and the contact portion are reliably insulated from the surrounding conductive layer by the double annular groove, and the second electrodes corresponding to the plurality of pressure chambers are electrically connected to each other to easily apply a common potential. be able to.

第7の発明の液体移送装置は、前記第1〜第6の何れかの発明において、前記凹部は、前記圧電層を貫通して前記振動板まで達していることを特徴とするものである。圧力室と対向する部分の圧電層が、凹部によりその周囲の部分から切り離されるため、圧電層が一層変形しやすくなる。   According to a seventh aspect of the present invention, there is provided the liquid transfer device according to any one of the first to sixth aspects, wherein the recess penetrates the piezoelectric layer and reaches the diaphragm. Since the piezoelectric layer in the portion facing the pressure chamber is separated from the surrounding portion by the recess, the piezoelectric layer is more easily deformed.

第8の発明の液体移送装置は、前記第1〜第7の何れかの発明において、前記凹部に接する前記圧電層の端が、前記圧力室と対向する領域内にあることを特徴とするものである。このように、圧力室と対向する領域内に、凹部に接する圧電層の端が位置するため、圧力室と対向する領域内において圧電層がより変形しやすくなる。   According to an eighth aspect of the present invention, there is provided the liquid transfer device according to any one of the first to seventh aspects, wherein an end of the piezoelectric layer in contact with the recess is in a region facing the pressure chamber. It is. Thus, since the end of the piezoelectric layer in contact with the recess is located in the region facing the pressure chamber, the piezoelectric layer is more easily deformed in the region facing the pressure chamber.

第9の発明の液体移送装置の製造方法は、平面に沿って配置された複数の圧力室を含む液体流路を有する流路ユニットと、前記複数の圧力室を覆うように前記流路ユニットの一表面に配置された振動板と、前記振動板の前記圧力室と反対側の面に形成された圧電層と、前記圧電層の前記圧力室と反対側の面の前記圧力室の中央部と対向する領域に配置された第1電極と、前記圧電層の前記圧力室側の面に前記第1電極と対向するように配置された第2電極を有し、前記複数の圧力室内の液体に選択的に圧力を付与する圧電アクチュエータとを備えた液体移送装置の製造方法であって、
前記振動板の前記圧力室と反対側の面において、前記複数の圧力室と対向する領域に跨って前記圧電層を形成する圧電層形成工程と、前記圧電層の前記圧力室と反対側の面の前記複数の圧力室と対向する領域に、導電層を隙間なく形成する導電層形成工程と、前記複数の圧力室の各々に対して、前記圧力室の中央部と対向する領域を取り囲む環状溝を形成して前記導電層を部分的に除去し、この環状溝の内側にその外側の導電層と絶縁された前記第1電極を形成する電極形成工程と、前記圧電層の前記圧力室と反対側の面の、前記圧力室の周縁部と対向する領域であって前記環状溝よりも外側の領域に、前記導電層を貫通して少なくとも前記圧電層の厚み方向途中部まで入り込む凹部を前記圧力室の周縁に沿って形成する凹部形成工程とを備えていることを特徴とするものである。
According to a ninth aspect of the invention, there is provided a liquid transfer device manufacturing method comprising: a flow path unit having a liquid flow path including a plurality of pressure chambers arranged along a plane; and the flow path unit so as to cover the plurality of pressure chambers. A diaphragm disposed on one surface; a piezoelectric layer formed on a surface of the diaphragm opposite to the pressure chamber; and a central portion of the pressure chamber on a surface of the piezoelectric layer opposite to the pressure chamber; A first electrode disposed in an opposing region; a second electrode disposed on a surface of the piezoelectric layer facing the pressure chamber so as to face the first electrode; and the liquid in the plurality of pressure chambers A method of manufacturing a liquid transfer device including a piezoelectric actuator that selectively applies pressure,
A piezoelectric layer forming step of forming the piezoelectric layer across a region facing the plurality of pressure chambers on a surface opposite to the pressure chambers of the diaphragm; and a surface of the piezoelectric layer opposite to the pressure chambers A conductive layer forming step for forming a conductive layer without gaps in a region facing the plurality of pressure chambers, and an annular groove surrounding a region facing the central portion of the pressure chamber for each of the plurality of pressure chambers Forming the first electrode insulated from the outer conductive layer inside the annular groove, and forming the first electrode isolated from the pressure chamber of the piezoelectric layer. A concave portion that penetrates the conductive layer and enters at least a middle portion in the thickness direction of the piezoelectric layer into a region facing the peripheral edge of the pressure chamber on the side surface and outside the annular groove. A recess forming step formed along the periphery of the chamber. And it is characterized in that is.

この液体移送装置の製造方法においては、圧電層の圧力室と対向する領域であって、第1電極を区画する環状溝の外側の領域に、導電層を貫通して少なくとも圧電層の厚さ方向途中部まで入り込む凹部を形成する。そのため、この凹部により圧電層の剛性を低下させて、振動板の変位量の増大、あるいは、駆動電圧の低減を実現できる。また、圧力室と対向する領域における圧電層の変形が、隣接する圧力室と対向する領域に伝播しにくくなるため、クロストークを抑制できる。さらに、第1電極を区切る環状溝から外側にずれた位置において、凹部を圧電層内に入り込むように形成する。そのため、圧電層の剛性を十分に低下させるために凹部を深く形成したときに、凹部が圧電層を貫通して第2電極が露出したとしても、凹部よりも内側の環状溝において第2電極が露出する場合に比べると、第1電極と第2電極の間の離隔距離が長くなることから、両電極間におけるショートや放電が防止される。   In this method for manufacturing a liquid transfer device, at least the thickness direction of the piezoelectric layer passes through the conductive layer in a region facing the pressure chamber of the piezoelectric layer and outside the annular groove defining the first electrode. A recess is formed that enters partway. For this reason, it is possible to reduce the rigidity of the piezoelectric layer by this recess and to increase the displacement of the diaphragm or reduce the driving voltage. In addition, since the deformation of the piezoelectric layer in the region facing the pressure chamber is difficult to propagate to the region facing the adjacent pressure chamber, crosstalk can be suppressed. Further, the concave portion is formed so as to enter the piezoelectric layer at a position shifted outward from the annular groove separating the first electrode. For this reason, when the recess is formed deep in order to sufficiently reduce the rigidity of the piezoelectric layer, even if the recess penetrates the piezoelectric layer and the second electrode is exposed, the second electrode is formed in the annular groove inside the recess. Compared with the case where it is exposed, the separation distance between the first electrode and the second electrode becomes longer, so that a short circuit or discharge between the two electrodes is prevented.

第10の発明の液体移送装置の製造方法は、前記第9の発明において、前記環状溝と前記凹部とを、ともにレーザー加工により形成することを特徴とするものである。この場合には、環状溝と凹部の形成工程を続けて行うことができるため、電極形成用の環状溝のみを形成する場合と比較して、特段、製造コストが上昇したり、環状溝や凹部の形成工程にかかる時間が長くなったりすることがない。   According to a tenth aspect of the present invention, in the ninth aspect of the invention, the annular groove and the recess are both formed by laser processing. In this case, since the process of forming the annular groove and the recess can be continued, the manufacturing cost increases, compared with the case where only the annular groove for forming the electrode is formed, or the annular groove and the recess are formed. The time required for the forming process is not prolonged.

本発明によれば、圧電層の圧力室と対向する領域であって、第1電極を区切る環状溝の外側の領域に、導電層を貫通して少なくとも圧電層の厚さ方向途中部まで入り込む凹部が形成される。そのため、この凹部により圧力室の周縁部と対向する領域の圧電層の剛性が低下し、振動板の変位量の増大、あるいは、駆動電圧の低減を実現できる。さらに、第1電極を区切る環状溝からずれた位置において、凹部が圧電層内に入り込むように形成される。そのため、圧電層の剛性をより一層低下させるために凹部を深く形成したときに、凹部が圧電層を貫通して第2電極が露出したとしても、第1電極と第2電極の間の離隔距離が長くなることから、両電極間におけるショートや放電が防止される。   According to the present invention, the concave portion that penetrates the conductive layer and enters at least the middle portion in the thickness direction of the piezoelectric layer into the region facing the pressure chamber of the piezoelectric layer and outside the annular groove that divides the first electrode. Is formed. For this reason, the recess reduces the rigidity of the piezoelectric layer in the region facing the peripheral edge of the pressure chamber, thereby realizing an increase in the displacement of the diaphragm or a reduction in the driving voltage. Further, the concave portion is formed so as to enter the piezoelectric layer at a position shifted from the annular groove separating the first electrode. Therefore, even when the recess is formed deep in order to further reduce the rigidity of the piezoelectric layer, even if the recess penetrates the piezoelectric layer and the second electrode is exposed, the separation distance between the first electrode and the second electrode Therefore, short circuit and discharge between the electrodes are prevented.

本発明の実施の形態について説明する。本実施形態は、インクに圧力を付与してノズルへ移送し、このノズルから記録用紙に対してインクの液滴を噴射して所望の画像や文字等を記録するインクジェットヘッド(液体移送装置)に本発明を適用した一例である。   Embodiments of the present invention will be described. In the present embodiment, an ink jet head (liquid transfer device) that applies pressure to ink and transports it to a nozzle and ejects ink droplets onto the recording paper from the nozzle to record a desired image, character, or the like. It is an example to which the present invention is applied.

まず、本実施形態のインクジェットヘッドを備えたインクジェットプリンタについて簡単に説明する。図1に示すように、インクジェットプリンタ100は、図1の左右方向に移動可能なキャリッジ2と、このキャリッジ2に設けられて記録用紙Pに対してインクを噴射するシリアル型のインクジェットヘッド1と、記録用紙Pを図1の前方へ搬送する搬送ローラ3などを備えている。インクジェットヘッド1は、キャリッジ2と一体的に左右方向(走査方向)へ移動して、その下面に配置されたノズル20(図2〜図6参照)から記録用紙Pに対してインクを噴射して所望の文字や画像等を記録する。また、インクジェットヘッド1により画像等が記録された記録用紙Pは、搬送ローラ3により前方(紙送り方向)へ排出される。   First, an ink jet printer provided with the ink jet head of this embodiment will be briefly described. As shown in FIG. 1, an inkjet printer 100 includes a carriage 2 that can move in the left-right direction in FIG. 1, a serial type inkjet head 1 that is provided on the carriage 2 and that ejects ink onto recording paper P, A transport roller 3 for transporting the recording paper P forward in FIG. 1 is provided. The inkjet head 1 moves in the left-right direction (scanning direction) integrally with the carriage 2 and ejects ink onto the recording paper P from the nozzles 20 (see FIGS. 2 to 6) disposed on the lower surface thereof. Record desired characters and images. The recording paper P on which an image or the like is recorded by the inkjet head 1 is discharged forward (paper feeding direction) by the transport roller 3.

次に、インクジェットヘッド1について説明する。図2はインクジェットヘッド1の平面図、図3はインクジェットヘッド1の一部拡大図、図4は振動板上面から見たインクジェットヘッド1の一部拡大図である。また、図5は図4のV-V線断面図、図6は図4のVI-VI線断面図である。   Next, the inkjet head 1 will be described. 2 is a plan view of the inkjet head 1, FIG. 3 is a partially enlarged view of the inkjet head 1, and FIG. 4 is a partially enlarged view of the inkjet head 1 as viewed from the upper surface of the diaphragm. 5 is a cross-sectional view taken along line VV in FIG. 4, and FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line VI-VI in FIG.

図2〜図6に示すように、インクジェットヘッド1は、ノズル20及び圧力室14を含むインク流路(液体流路)が形成された流路ユニット4と、圧力室14内のインクに噴射圧力を付与する圧電アクチュエータ5とを備えている。   As shown in FIGS. 2 to 6, the inkjet head 1 includes a flow path unit 4 in which an ink flow path (liquid flow path) including a nozzle 20 and a pressure chamber 14 is formed, and jetting pressure to ink in the pressure chamber 14. And a piezoelectric actuator 5 for imparting.

まず、流路ユニット4について説明する。図5、図6に示すように、流路ユニット4はキャビティプレート10、ベースプレート11、マニホールドプレート12、及びノズルプレート13を備えており、これら4枚のプレート10〜13が積層状態で接合されている。このうち、キャビティプレート10、ベースプレート11及びマニホールドプレート12はステンレス鋼製の板であり、これら3枚のプレート10〜12に、後述するマニホールド17や圧力室14等のインク流路をエッチングにより容易に形成することができるようになっている。また、ノズルプレート13は、例えば、ポリイミド等の高分子合成樹脂材料により形成され、マニホールドプレート12の下面に接着される。あるいは、このノズルプレート13も、3枚のプレート10〜12と同様にステンレス鋼等の金属材料で形成されていてもよい。   First, the flow path unit 4 will be described. As shown in FIGS. 5 and 6, the flow path unit 4 includes a cavity plate 10, a base plate 11, a manifold plate 12, and a nozzle plate 13, and these four plates 10 to 13 are joined in a stacked state. Yes. Among these, the cavity plate 10, the base plate 11 and the manifold plate 12 are stainless steel plates, and ink flow paths such as a manifold 17 and a pressure chamber 14 described later can be easily etched in these three plates 10-12. It can be formed. The nozzle plate 13 is formed of, for example, a polymer synthetic resin material such as polyimide, and is bonded to the lower surface of the manifold plate 12. Or this nozzle plate 13 may be formed with metal materials, such as stainless steel, similarly to the three plates 10-12.

図2〜図6に示すように、4枚のプレート10〜13のうち、最も上方に位置するキャビティプレート10には、平面に沿って配列された複数の圧力室14がプレート10を貫通する孔により形成され、複数の圧力室14は隔壁部10aにより区画されている。そして、複数の圧力室14は上下両側から後述の振動板30及びベースプレート11によりそれぞれ覆われている。また、複数の圧力室14は、紙送り方向(図2の上下方向)に2列に千鳥状に配列されている。さらに、各圧力室14は、平面視で走査方向(図2の左右方向)に長尺な、略楕円形状に形成されている。   As shown in FIGS. 2 to 6, among the four plates 10 to 13, the cavity plate 10 located at the uppermost position has holes through which a plurality of pressure chambers 14 arranged along a plane penetrate the plate 10. The plurality of pressure chambers 14 are partitioned by the partition wall 10a. The plurality of pressure chambers 14 are respectively covered with a diaphragm 30 and a base plate 11 described later from above and below. The plurality of pressure chambers 14 are arranged in a staggered pattern in two rows in the paper feeding direction (up and down direction in FIG. 2). Further, each pressure chamber 14 is formed in a substantially elliptical shape that is long in the scanning direction (left-right direction in FIG. 2) in plan view.

図3〜図5に示すように、ベースプレート11の、平面視で圧力室14の両端部と重なる位置には、それぞれ連通孔15,16が形成されている。また、マニホールドプレート12には、平面視で、2列に配列された圧力室14の連通孔15側の部分と重なるように、紙送り方向に延びる2つのマニホールド17が形成されている。これら2つのマニホールド17は、後述の振動板30に形成されたインク供給口18に連通しており、図示しないインクタンクからインク供給口18を介してマニホールド17へインクが供給される。さらに、マニホールドプレート12の、平面視で複数の圧力室14のマニホールド17と反対側の端部と重なる位置には、それぞれ、複数の連通孔16に連なる複数の連通孔19も形成されている。   As shown in FIGS. 3 to 5, communication holes 15 and 16 are formed at positions where the base plate 11 overlaps both end portions of the pressure chamber 14 in a plan view, respectively. The manifold plate 12 is formed with two manifolds 17 extending in the paper feeding direction so as to overlap with the communication hole 15 side portions of the pressure chambers 14 arranged in two rows in a plan view. These two manifolds 17 communicate with an ink supply port 18 formed in a vibration plate 30 described later, and ink is supplied to the manifold 17 from an ink tank (not shown) via the ink supply port 18. Furthermore, a plurality of communication holes 19 that are continuous with the plurality of communication holes 16 are also formed at positions where the manifold plate 12 overlaps the ends of the plurality of pressure chambers 14 opposite to the manifold 17 in plan view.

さらに、ノズルプレート13の、平面視で複数の連通孔19にそれぞれ重なる位置には、複数のノズル20が形成されている。図2に示すように、複数のノズル20は、紙送り方向に沿って千鳥状に2列に配列された複数の圧力室14の、マニホールド17と反対側の端部とそれぞれ重なるように配置されて、2列のノズル列を構成している。   Further, a plurality of nozzles 20 are formed at positions where the nozzle plate 13 respectively overlaps the plurality of communication holes 19 in plan view. As shown in FIG. 2, the plurality of nozzles 20 are arranged so as to overlap the end portions on the opposite side of the manifold 17 of the plurality of pressure chambers 14 arranged in two rows in a staggered manner along the paper feeding direction. Thus, two nozzle rows are configured.

そして、図5に示すように、マニホールド17は連通孔15を介して圧力室14に連通し、さらに、圧力室14は、連通孔16,19を介してノズル20に連通している。このように、流路ユニット4内には、マニホールド17から圧力室14を経てノズル20に至る個別インク流路21が複数形成されている。   As shown in FIG. 5, the manifold 17 communicates with the pressure chamber 14 through the communication hole 15, and the pressure chamber 14 communicates with the nozzle 20 through the communication holes 16 and 19. As described above, a plurality of individual ink flow paths 21 extending from the manifold 17 to the nozzles 20 through the pressure chambers 14 are formed in the flow path unit 4.

次に、圧電アクチュエータ5について説明する。図7は図6の部分拡大図である。図3、図5〜図7に示すように、圧電アクチュエータ5は、複数の圧力室14を覆う振動板30と、この振動板30の上面に複数の圧力室14に跨って連続的に形成された圧電層31と、この圧電層31の上面に配置された複数の個別電極32(第1電極)とを備えている。そして、圧電アクチュエータ5は、複数の圧力室14内のインクに対して選択的に圧力を付与するように構成されている。   Next, the piezoelectric actuator 5 will be described. FIG. 7 is a partially enlarged view of FIG. As shown in FIGS. 3 and 5 to 7, the piezoelectric actuator 5 is continuously formed across the plurality of pressure chambers 14 on the vibration plate 30 covering the plurality of pressure chambers 14 and the upper surface of the vibration plate 30. The piezoelectric layer 31 and a plurality of individual electrodes 32 (first electrodes) disposed on the upper surface of the piezoelectric layer 31 are provided. The piezoelectric actuator 5 is configured to selectively apply pressure to the ink in the plurality of pressure chambers 14.

振動板30は、平面視で略矩形状の金属板であり、例えば、ステンレス鋼等の鉄系合金、銅系合金、ニッケル系合金、あるいは、チタン系合金などからなる。この振動板30は、キャビティプレート10の上面に複数の圧力室14を覆うように配設された状態で、複数の圧力室14を区画する隔壁部10aに接合されている。また、振動板30の上面は導電性を有し、複数の圧力室14に跨って配置されて複数の個別電極32との間の圧電層31に厚み方向の電界を生じさせる共通電極(第2電極)を兼ねている。従って、振動板30とは別に共通電極を設ける必要がなく、その分、圧電アクチュエータ5の構成が簡単になる。さらに、この共通電極としての振動板30は常にグランド電位に保持されている。   The diaphragm 30 is a substantially rectangular metal plate in plan view, and is made of, for example, an iron-based alloy such as stainless steel, a copper-based alloy, a nickel-based alloy, or a titanium-based alloy. The vibration plate 30 is joined to the partition wall 10 a that partitions the plurality of pressure chambers 14 while being disposed on the upper surface of the cavity plate 10 so as to cover the plurality of pressure chambers 14. Further, the upper surface of the diaphragm 30 has conductivity, and is disposed across the plurality of pressure chambers 14 so as to generate an electric field in the thickness direction in the piezoelectric layer 31 between the plurality of individual electrodes 32 (second electrode). Electrode). Therefore, it is not necessary to provide a common electrode separately from the diaphragm 30, and the configuration of the piezoelectric actuator 5 is simplified correspondingly. Further, the diaphragm 30 as the common electrode is always held at the ground potential.

振動板30の上面には、チタン酸鉛とジルコン酸鉛との固溶体であり強誘電体であるチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)を主成分とする、圧電材料からなる圧電層31が形成されている。この圧電層31は、複数の圧力室14を覆うように連続的に形成されている。   On the upper surface of the vibration plate 30, a piezoelectric layer 31 made of a piezoelectric material mainly composed of lead zirconate titanate (PZT), which is a solid solution and is a ferroelectric substance, is formed of lead titanate and lead zirconate. Yes. The piezoelectric layer 31 is continuously formed so as to cover the plurality of pressure chambers 14.

圧電層31の上面(圧力室14と反対側の面)には、金、銅、銀、パラジウム、白金、あるいは、チタンなどの導電性材料からなる導電層33が、ほぼ全域に形成されている。また、この導電層33の複数の圧力室14と対向する領域には、圧力室14の中央部と対向する領域を取り囲む略楕円状の複数の第1環状溝40がそれぞれ形成されている。各第1環状溝40は導電層33を貫通しており、この第1環状溝40が形成されている部分において、導電層33が部分的に除去されている。そして、圧電層31の上面において、第1環状溝40の内側の圧力室14の中央部と対向する領域に、圧力室14よりも一回り小さい略楕円形状の平面形状を有する個別電極32(第1電極)が形成されている。また、第1環状溝40の一部は圧力室14の長手方向端部(貫通孔15側の端部)から圧力室14の周縁を越えて外側の領域へ突出している(突出部40a)。つまり、複数の第1環状溝40の突出部40aの内側に、複数の個別電極32から圧力室14の周縁を越えて外側の領域までそれぞれ引き出された、複数の接点部35がほぼ円形に形成されている。   A conductive layer 33 made of a conductive material such as gold, copper, silver, palladium, platinum, or titanium is formed almost entirely on the upper surface of the piezoelectric layer 31 (the surface opposite to the pressure chamber 14). . A plurality of substantially elliptical first annular grooves 40 surrounding the region facing the central portion of the pressure chamber 14 are formed in the region facing the plurality of pressure chambers 14 of the conductive layer 33. Each first annular groove 40 penetrates through the conductive layer 33, and the conductive layer 33 is partially removed in the portion where the first annular groove 40 is formed. Then, on the upper surface of the piezoelectric layer 31, an individual electrode 32 (first electrode) having a substantially elliptical planar shape that is slightly smaller than the pressure chamber 14 in a region facing the central portion of the pressure chamber 14 inside the first annular groove 40. 1 electrode) is formed. A part of the first annular groove 40 protrudes from the longitudinal end portion (end portion on the through hole 15 side) of the pressure chamber 14 to the outer region beyond the peripheral edge of the pressure chamber 14 (protrusion portion 40a). That is, a plurality of contact portions 35 are formed in a substantially circular shape inside the protrusions 40 a of the plurality of first annular grooves 40, respectively, drawn from the plurality of individual electrodes 32 to the outer region beyond the periphery of the pressure chamber 14. Has been.

以上のように、第1環状溝40は切れ目のない形状に形成されるとともに、全周にわたって導電層33を貫通していることから、第1環状溝40の内側に位置する個別電極32と接点部35は、第1環状溝40によりその外側の導電層33と電気的に絶縁されている。尚、第1環状溝40は、導電層33を貫通するだけでなく、その下側の圧電層31の厚み方向途中部まで入り込んでいてもよいが、振動板30には達していない。そのため、共通電極としての振動板30の上面は第1環状溝40において露出しておらず、この第1環状溝40内において個別電極32と振動板30との間でショートや放電が生じることが防止されている。   As described above, since the first annular groove 40 is formed in an unbroken shape and penetrates the conductive layer 33 over the entire circumference, the individual electrode 32 and the contact point located inside the first annular groove 40 are contacted. The portion 35 is electrically insulated from the outer conductive layer 33 by the first annular groove 40. Note that the first annular groove 40 may not only penetrate the conductive layer 33 but may enter the middle portion in the thickness direction of the piezoelectric layer 31 below, but does not reach the diaphragm 30. Therefore, the upper surface of the diaphragm 30 as a common electrode is not exposed in the first annular groove 40, and a short circuit or a discharge occurs between the individual electrode 32 and the diaphragm 30 in the first annular groove 40. It is prevented.

複数の接点部35には、図示しないフレキシブルプリント配線板(Flexible Printed Circuit:FPC)等の可撓性を有する配線部材の接点が接合され、複数の個別電極32は、配線部材及び複数の接点部35を介してドライバIC(図示省略)とそれぞれ電気的に接続されている。そして、圧電アクチュエータ5の駆動時には、ドライバICから、インクを噴射させる所望のノズル20に対応する個別電極32に対して所定の駆動電圧が印加されるようになっている。   Contact points of a flexible wiring member such as a flexible printed circuit (FPC) (not shown) are joined to the plurality of contact portions 35, and the plurality of individual electrodes 32 include the wiring member and the plurality of contact portions. Each is electrically connected to a driver IC (not shown) via 35. When the piezoelectric actuator 5 is driven, a predetermined drive voltage is applied from the driver IC to the individual electrode 32 corresponding to the desired nozzle 20 that ejects ink.

さらに、図3及び図5〜図7に示すように、圧電層31の上面の圧力室14の周縁部と対向する領域であって、前述した第1環状溝40よりも外側の領域には、導電層33及び圧電層31の両方を貫通して振動板30の上面まで達する第2環状溝41が、圧力室14の周縁に沿って形成されている。また、この第2環状溝41は、接点部35を区切る突出部40aを囲う突出部41aを有する。そして、突出部40aを含む第1環状溝40全体を完全に取り囲むように、圧力室14の周縁の全周にわたって切れ目なく形成されている。従って、第2環状溝41の内側の、圧力室14と対向する領域の圧電層31がその外側の部分から完全に切り離されることから、後述のように、個別電極32と振動板30との間に駆動電圧が印加されたときに圧電層31が変形しやすくなる。   Further, as shown in FIG. 3 and FIGS. 5 to 7, in a region facing the peripheral edge of the pressure chamber 14 on the upper surface of the piezoelectric layer 31 and outside the first annular groove 40 described above, A second annular groove 41 that penetrates both the conductive layer 33 and the piezoelectric layer 31 and reaches the upper surface of the vibration plate 30 is formed along the periphery of the pressure chamber 14. The second annular groove 41 has a protruding portion 41 a that surrounds the protruding portion 40 a that delimits the contact portion 35. And it is formed without a cut | interruption over the perimeter of the periphery of the pressure chamber 14 so that the whole 1st annular groove 40 including the protrusion part 40a may be surrounded completely. Accordingly, since the piezoelectric layer 31 in the region facing the pressure chamber 14 inside the second annular groove 41 is completely separated from the outer portion, as described later, between the individual electrode 32 and the diaphragm 30. When the drive voltage is applied to the piezoelectric layer 31, the piezoelectric layer 31 is easily deformed.

また、万が一、内側の第1環状溝40による個別電極32及び接点部35の絶縁が不十分である場合でも、外側の第2環状溝41により、個別電極32及び接点部35が周囲の導電層33から確実に絶縁される。   Even if the insulation of the individual electrode 32 and the contact portion 35 by the inner first annular groove 40 is insufficient, the outer second annular groove 41 causes the individual electrode 32 and the contact portion 35 to surround the surrounding conductive layer. 33 is reliably insulated from 33.

尚、振動板30の上面に複数の圧力室に跨る共通電極が別に設けられている形態では、圧電層31を貫通するように第2環状溝41を形成したときに共通電極もこの第2環状溝41で区切られて、個別電極32と対向する共通電極の部分が孤立しまうことがある。この場合には、これらの孤立した共通電極部分にそれぞれグランド電位を付与するための配線等が必要になってしまう。しかし、本実施形態では、前述したように、振動板30が導電性材料(金属)からなり、その上面が共通電極を兼ねていることから、複数の個別電極32にそれぞれ対応する共通電極の部分が第2環状溝41により分断されることはなく、互いに導通した状態が維持されるため、これらに対して共通にグランド電位を容易に付与することができる。   In the form in which a common electrode straddling a plurality of pressure chambers is separately provided on the upper surface of the diaphragm 30, when the second annular groove 41 is formed so as to penetrate the piezoelectric layer 31, the common electrode is also in the second annular shape. The portion of the common electrode that is separated by the groove 41 and faces the individual electrode 32 may be isolated. In this case, wiring for applying a ground potential to each of these isolated common electrode portions is required. However, in the present embodiment, as described above, the diaphragm 30 is made of a conductive material (metal), and the upper surface also serves as a common electrode. Therefore, the common electrode portions respectively corresponding to the plurality of individual electrodes 32. Are not divided by the second annular groove 41 and are kept in a conductive state, and a ground potential can be easily applied to them in common.

また、第2環状溝41は、個別電極32を区切る第1環状溝40よりも外側にずれた位置に形成されている。そのため、圧電層31を貫通するように第2環状溝41が形成されて、共通電極としての振動板30の上面が第2環状溝41において露出しても、個別電極32と振動板30の上面の間の離隔距離がある程度確保される。   Further, the second annular groove 41 is formed at a position shifted outward from the first annular groove 40 that divides the individual electrode 32. Therefore, even if the second annular groove 41 is formed so as to penetrate the piezoelectric layer 31 and the upper surface of the diaphragm 30 as a common electrode is exposed in the second annular groove 41, the individual electrodes 32 and the upper surfaces of the diaphragm 30 A certain separation distance is secured.

即ち、図7に示すように、外側の第2環状溝41が圧電層31を貫通している場合には、個別電極32と振動板30の上面との間の離隔距離は、圧電層31の面方向に関する2つの環状溝40,41のズレ量dと圧電層31の厚さtとの和となる。一方、内側の第1環状溝40が圧電層31を貫通している場合を仮定すると、このときの個別電極32と振動板30の上面との間の離隔距離は圧電層31の厚さtとなる。つまり、外側の第2環状溝41の位置で圧電層31が分離される場合には、第1環状溝41の位置で分離される場合よりも、個別電極32と振動板30の上面との間の離隔距離が環状溝40,41間のズレ量dだけ長くなることから、個別電極32と振動板30との間におけるショートや放電が確実に防止される。   That is, as shown in FIG. 7, when the outer second annular groove 41 penetrates the piezoelectric layer 31, the separation distance between the individual electrode 32 and the upper surface of the diaphragm 30 is This is the sum of the shift amount d of the two annular grooves 40 and 41 in the plane direction and the thickness t of the piezoelectric layer 31. On the other hand, assuming that the inner first annular groove 40 penetrates the piezoelectric layer 31, the separation distance between the individual electrode 32 and the upper surface of the diaphragm 30 at this time is the thickness t of the piezoelectric layer 31. Become. That is, when the piezoelectric layer 31 is separated at the position of the second annular groove 41 on the outer side, the distance between the individual electrode 32 and the upper surface of the diaphragm 30 is larger than when the piezoelectric layer 31 is separated at the position of the first annular groove 41. Is increased by the amount of deviation d between the annular grooves 40 and 41, so that a short circuit or discharge between the individual electrode 32 and the diaphragm 30 is reliably prevented.

次に、インク噴射時における圧電アクチュエータ5の作用について説明する。複数の個別電極32に対してドライバICから選択的に駆動電圧が印加されると、駆動電圧が印加された圧電層31上側の個別電極32と、グランド電位に保持されている圧電層31下側の共通電極としての振動板30の電位が互いに異なった状態となることから、個別電極32と振動板30の間に挟まれた、駆動領域の圧電層31に厚み方向の電界が生じる。そして、圧電層31の分極方向と電界の方向とが同じ場合には、圧電層31はその分極方向である厚み方向に伸びて水平方向に収縮し、この圧電層31の収縮変形に伴って、振動板30の圧力室14と対向する領域が圧力室14側に変位して、振動板30が圧力室14側に凸となるように変形する。このとき、圧力室14の容積が減少することからその内部のインクに圧力が付与され、圧力室14に連通するノズル20からインクの液滴が噴射される。   Next, the operation of the piezoelectric actuator 5 during ink ejection will be described. When a driving voltage is selectively applied from the driver IC to the plurality of individual electrodes 32, the individual electrodes 32 on the upper side of the piezoelectric layer 31 to which the driving voltage is applied and the lower side of the piezoelectric layer 31 held at the ground potential. Since the potentials of the diaphragm 30 serving as the common electrode are different from each other, an electric field in the thickness direction is generated in the piezoelectric layer 31 in the drive region sandwiched between the individual electrode 32 and the diaphragm 30. When the polarization direction of the piezoelectric layer 31 and the direction of the electric field are the same, the piezoelectric layer 31 extends in the thickness direction, which is the polarization direction, and contracts in the horizontal direction. A region of the diaphragm 30 facing the pressure chamber 14 is displaced toward the pressure chamber 14, and the diaphragm 30 is deformed so as to be convex toward the pressure chamber 14. At this time, since the volume of the pressure chamber 14 is reduced, pressure is applied to the ink inside the pressure chamber 14, and ink droplets are ejected from the nozzle 20 communicating with the pressure chamber 14.

ここで、前述したように、圧電層31の上面の圧力室14の周縁部と対向する領域には、導電層33及び圧電層31の両方を貫通する第2環状溝41が形成されており、第2環状溝41の内側に位置する圧電層31が、その外側の部分から完全に切り離されている。そのため、個別電極32と振動板30との間に駆動電圧が印加されたときに圧電層31が変形しやすくなることから、振動板30の変位量の増大、あるいは、駆動電圧の低減を実現できる。また、圧力室14と対向する領域における圧電層31の変形が、隣接する圧力室14と対向する領域に伝播しにくくなるため、クロストークを抑制することができる。さらに、個別電極32及び接点部35が2種類の環状溝40,41により2重に取り囲まれていることから、個別電極32及び接点部35の絶縁がより確実になされる。   Here, as described above, the second annular groove 41 penetrating both the conductive layer 33 and the piezoelectric layer 31 is formed in the region facing the peripheral edge of the pressure chamber 14 on the upper surface of the piezoelectric layer 31. The piezoelectric layer 31 located inside the second annular groove 41 is completely separated from the outer portion. Therefore, since the piezoelectric layer 31 is easily deformed when a driving voltage is applied between the individual electrode 32 and the diaphragm 30, an increase in the amount of displacement of the diaphragm 30 or a reduction in the driving voltage can be realized. . Further, since the deformation of the piezoelectric layer 31 in the region facing the pressure chamber 14 is difficult to propagate to the region facing the adjacent pressure chamber 14, crosstalk can be suppressed. Furthermore, since the individual electrode 32 and the contact portion 35 are doubly surrounded by the two types of annular grooves 40 and 41, the individual electrode 32 and the contact portion 35 are more reliably insulated.

尚、図7に示すように、外側の第2環状溝41の内端E(即ち、第2環状溝41により切り離された圧電層31の、第2環状溝41に接する端)が、圧力室14の周縁かそれよりも内側、つまり、圧力室14と対向する領域に位置していることが好ましい。この場合には、個別電極32に駆動電圧が印加されたときに、第2環状溝41により切り離された圧電層31の部分が平面視で圧力室14内に収まることから、圧電層31がより変形しやすくなり、振動板30の変位量が一層大きくなる。   As shown in FIG. 7, the inner end E of the outer second annular groove 41 (that is, the end of the piezoelectric layer 31 separated by the second annular groove 41 in contact with the second annular groove 41) is the pressure chamber. It is preferable that it is located in the periphery of 14 or the inner side, that is, in the region facing the pressure chamber 14. In this case, when a drive voltage is applied to the individual electrode 32, the portion of the piezoelectric layer 31 cut off by the second annular groove 41 is accommodated in the pressure chamber 14 in plan view, so that the piezoelectric layer 31 is more It becomes easy to deform | transform and the displacement amount of the diaphragm 30 becomes still larger.

次に、本実施形態のインクジェットヘッド1の製造方法について説明する。
まず、流路ユニット4を構成するプレート10〜13のうち、キャビティプレート10、ベースプレート11、及び、マニホールドプレート12の3枚の金属プレートに、圧力室14やマニホールド17等のインク流路を構成する孔をエッチングにより形成する。そして、図8に示すように、キャビティプレート10、ベースプレート11、及び、マニホールドプレート12と金属製の振動板30の、計4枚の金属プレートを、接着剤、あるいは、金属拡散接合により接合する。
Next, the manufacturing method of the inkjet head 1 of this embodiment is demonstrated.
First, among the plates 10 to 13 constituting the flow path unit 4, the ink flow paths such as the pressure chamber 14 and the manifold 17 are formed on the three metal plates of the cavity plate 10, the base plate 11, and the manifold plate 12. Holes are formed by etching. Then, as shown in FIG. 8, a total of four metal plates of the cavity plate 10, the base plate 11, and the manifold plate 12 and the metal diaphragm 30 are joined by an adhesive or metal diffusion bonding.

次に、図9に示すように、振動板30の上面の、複数の圧力室14と対向する領域に跨って連続的に圧電層31を形成する(圧電層形成工程)。この圧電層31は、振動板30の上面に圧電材料の粒子を堆積させることにより形成する。例えば、粒子とキャリアガスとからなるエアロゾルを基材に噴射して粒子を堆積させるエアロゾルデポジション法(AD法)や、化学蒸着(CVD)法、スパッタ法等を用いることができる。あるいは、グリーンシートを焼成して得られた圧電シートを振動板30の上面に接着剤で貼り付けることにより圧電層31を形成してもよい。   Next, as shown in FIG. 9, the piezoelectric layer 31 is continuously formed across the region of the upper surface of the vibration plate 30 facing the plurality of pressure chambers 14 (piezoelectric layer forming step). The piezoelectric layer 31 is formed by depositing piezoelectric material particles on the upper surface of the vibration plate 30. For example, it is possible to use an aerosol deposition method (AD method), a chemical vapor deposition (CVD) method, a sputtering method, or the like in which an aerosol composed of particles and a carrier gas is jetted onto a substrate to deposit the particles. Alternatively, the piezoelectric layer 31 may be formed by attaching a piezoelectric sheet obtained by firing a green sheet to the upper surface of the vibration plate 30 with an adhesive.

さらに、図10に示すように、圧電層31の上面の複数の圧力室14と対向する領域に、導電層33を隙間なく形成する(導電層形成工程)。この導電層33は、スクリーン印刷法、蒸着法、あるいは、スパッタ法などにより形成することができる。   Further, as shown in FIG. 10, the conductive layer 33 is formed without gaps in the region facing the plurality of pressure chambers 14 on the upper surface of the piezoelectric layer 31 (conductive layer forming step). The conductive layer 33 can be formed by a screen printing method, a vapor deposition method, a sputtering method, or the like.

次に、図11に示すように、圧電層31の上面の圧力室14の中央部と対向する領域を取り囲むように第1環状溝40を形成し、導電層33を部分的に除去することによって、第1環状溝40の内側にその外側の導電層33と絶縁された個別電極32と接点部35とを形成する(個別電極形成工程)。また、圧電層31の上面の圧力室14の周縁部と対向する領域に、圧電層31を貫通して振動板30の上面まで達する第2環状溝41(凹部)を圧力室14の周縁に沿って形成する(凹部形成工程)。   Next, as shown in FIG. 11, a first annular groove 40 is formed so as to surround a region facing the central portion of the pressure chamber 14 on the upper surface of the piezoelectric layer 31, and the conductive layer 33 is partially removed. The individual electrode 32 and the contact portion 35 insulated from the outer conductive layer 33 are formed inside the first annular groove 40 (individual electrode forming step). Further, a second annular groove 41 (concave portion) that penetrates the piezoelectric layer 31 and reaches the upper surface of the vibration plate 30 is provided along the periphery of the pressure chamber 14 in a region facing the periphery of the pressure chamber 14 on the upper surface of the piezoelectric layer 31. (Recess forming step).

ここで、2種類の環状溝40,41を、ともにレーザー加工により形成することができる。但し、2つの環状溝40,41のうち、個別電極32を区切る内側の第1環状溝40は圧電層31を貫通しないように形成する必要があるのに対し、外側の第2環状溝41はより深く形成して圧電層31を貫通させることから、2つの環状溝40,41を形成する際のレーザー加工の設定を少し異ならせる。具体的には、外側の第2環状溝41を形成するときには、内側の第1環状溝40を形成するときよりも、レーザーの強度を上げたり、あるいは、レーザーの照射時間や走査回数を長くしたりすればよい。また、レーザーの焦点距離を変えることにより、深さの異なる2種類の環状溝40,41をそれぞれ形成することも可能である。尚、2種類の環状溝40,41はどちらを先に形成してもよく、内側の第1環状溝40を形成してからその後に外側の第2環状溝41を形成してもよいし、その逆でもよい。   Here, both types of annular grooves 40 and 41 can be formed by laser processing. However, of the two annular grooves 40 and 41, the inner first annular groove 40 that divides the individual electrode 32 needs to be formed so as not to penetrate the piezoelectric layer 31, whereas the outer second annular groove 41 Since the piezoelectric layer 31 is formed deeper and penetrates the piezoelectric layer 31, the setting of the laser processing when forming the two annular grooves 40 and 41 is slightly different. Specifically, when forming the outer second annular groove 41, the laser intensity is increased, or the laser irradiation time and the number of scans are made longer than when the inner first annular groove 40 is formed. Just do it. It is also possible to form two kinds of annular grooves 40 and 41 having different depths by changing the focal length of the laser. Either of the two types of annular grooves 40 and 41 may be formed first, the inner first annular groove 40 may be formed, and then the outer second annular groove 41 may be formed thereafter. The reverse is also possible.

このように、2種類の環状溝40,41をともにレーザー加工で形成する場合には、これら2種類の環状溝40,41の形成工程を続けて行うことができるため、従来のように、個別電極32の形成用の第1環状溝40のみを形成する場合(前述の特許文献1参照)と比較して、特段、製造コストが上昇したり、環状溝40,41の形成工程にかかる時間が長くなったりすることがない。   As described above, when the two types of annular grooves 40 and 41 are both formed by laser processing, the formation process of these two types of annular grooves 40 and 41 can be performed continuously. Compared with the case where only the first annular groove 40 for forming the electrode 32 is formed (see the above-mentioned Patent Document 1), the manufacturing cost is increased and the time required for forming the annular grooves 40 and 41 is significantly increased. It doesn't get long.

最後に、図12に示すように、合成樹脂製のノズルプレート13をマニホールドプレート12の下面に接着剤等により接合して、インクジェットヘッド1の製造を完了する。   Finally, as shown in FIG. 12, the nozzle plate 13 made of synthetic resin is joined to the lower surface of the manifold plate 12 with an adhesive or the like to complete the manufacture of the inkjet head 1.

尚、以上説明したインクジェットヘッド1の製造工程において、ノズルプレート13がステンレス鋼等からなる金属プレートである場合には、振動板30、キャビティプレート10、ベースプレート11、マニホールドプレート12、及び、ノズルプレート13の5枚の金属プレートを金属拡散接合により一度に接合してもよい。   In the manufacturing process of the inkjet head 1 described above, when the nozzle plate 13 is a metal plate made of stainless steel or the like, the vibration plate 30, the cavity plate 10, the base plate 11, the manifold plate 12, and the nozzle plate 13 are used. These five metal plates may be bonded at once by metal diffusion bonding.

次に、前記実施形態に種々の変更を加えた変更形態について説明する。但し、前記実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。   Next, modified embodiments in which various modifications are made to the embodiment will be described. However, components having the same configuration as in the above embodiment are given the same reference numerals and description thereof is omitted as appropriate.

1]前記実施形態では、振動板の導電性を有する上面が、複数の個別電極(第1電極)と対向して圧電層に電圧を印加する共通電極(第2電極)を兼ねているが(図5、図6参照)、振動板の少なくとも上面が電気絶縁性を有し、この上面に振動板とは別の共通電極が設けられていてもよい(変更形態1)。尚、図13、図14に示すように、前記実施形態と同様に、振動板30が金属板である場合には、導電性を有する振動板30の上面に絶縁層50を形成して、振動板30と共通電極34とを絶縁する必要がある。この絶縁層50は、例えば、アルミナやジルコニアなどの絶縁性セラミックス材料、あるいは、ポリイミドなどの合成樹脂材料により形成することができる。一方、振動板30が絶縁性材料で形成された板である場合には、振動板30の上面そのものが電気絶縁性を有することから、前述の絶縁層50は不要である。   1] In the above-described embodiment, the conductive upper surface of the diaphragm also serves as a common electrode (second electrode) that applies a voltage to the piezoelectric layer so as to face a plurality of individual electrodes (first electrodes) ( 5 and FIG. 6), at least the upper surface of the diaphragm has electrical insulation, and a common electrode different from the diaphragm may be provided on the upper surface (Modification 1). As shown in FIGS. 13 and 14, when the diaphragm 30 is a metal plate, the insulating layer 50 is formed on the upper surface of the diaphragm 30 having conductivity, as in the above-described embodiment. It is necessary to insulate the plate 30 from the common electrode 34. The insulating layer 50 can be formed of, for example, an insulating ceramic material such as alumina or zirconia, or a synthetic resin material such as polyimide. On the other hand, when the vibration plate 30 is a plate formed of an insulating material, the above-described insulating layer 50 is unnecessary because the upper surface of the vibration plate 30 itself has electric insulation.

また、この変更形態1においても、圧電層31の上面には、圧力室14の中央部と対向する領域を取り囲むように形成されて、個別電極32を区切る内側の第1環状溝40と、この第1環状溝40を取り囲む外側の第2環状溝41Aとが形成される。但し、前記実施形態と同じように、外側の第2環状溝41Aを、圧電層31を貫通し、且つ、個別電極32と接点部35を完全に取り囲むようにレーザー加工等で形成すると、圧電層31の下側に位置する共通電極34が第2環状溝41により周囲から完全に切り離されて孤立してしまうこともあり得る。このような場合に、孤立した部分も常にグランド電位に保持しようとすると、それらの部分に個別に配線を接続するなどして確実に導通を取る必要があり、その分、構造が複雑になる。   Also in the first modified embodiment, the upper surface of the piezoelectric layer 31 is formed so as to surround the region facing the central portion of the pressure chamber 14, and the inner first annular groove 40 that divides the individual electrode 32, and this An outer second annular groove 41A surrounding the first annular groove 40 is formed. However, when the outer second annular groove 41A is formed by laser processing or the like so as to penetrate the piezoelectric layer 31 and completely surround the individual electrode 32 and the contact portion 35 as in the above embodiment, the piezoelectric layer It is also possible that the common electrode 34 positioned below 31 is completely separated from the surroundings by the second annular groove 41 and isolated. In such a case, if the isolated portion is always held at the ground potential, it is necessary to reliably establish conduction by individually connecting wirings to these portions, which complicates the structure.

そこで、この変更形態1においては、図13に示すように、圧電層31を貫通する外側の第2環状溝41Aは、個別電極32と接点部35との接続部分において分断されて平面視でほぼC字形状に形成されており、この接続部分を除いて個別電極32を取り囲んでいる。そのため、第2環状溝41Aが共通電極34をも貫通するように形成されたとしても、共通電極34の第2環状溝41Aよりも内側の部分が孤立することはなく、少なくとも個別電極32と接点部35との接続部分と対向する領域で周囲の部分と導通した状態が維持されるため、共通電極34の複数の個別電極32とそれぞれ対向する部分を常にグランド電位に保持することが容易になる。   Therefore, in the first modification, as shown in FIG. 13, the outer second annular groove 41A penetrating the piezoelectric layer 31 is divided at the connection portion between the individual electrode 32 and the contact portion 35 and is substantially in plan view. It is formed in a C shape and surrounds the individual electrode 32 except for this connecting portion. Therefore, even if the second annular groove 41A is formed so as to penetrate the common electrode 34, the inner part of the common electrode 34 from the second annular groove 41A is not isolated, and at least the individual electrode 32 and the contact point Since the state of conduction with the surrounding portions is maintained in the region facing the connection portion with the portion 35, it becomes easy to always keep the portions of the common electrode 34 facing the plurality of individual electrodes 32 at the ground potential. .

2]前記実施形態では、圧電層31を分離する第2環状溝41が圧力室14の周縁に沿って形成されていたが、圧力室14の全周にわたって溝が形成されている必要は必ずしもなく、圧力室14の周縁部と対向する領域の一部に溝が形成されていてもよい。例えば、図15に示すように、一方向に長尺な圧力室14の短手方向に関する2つの周縁部に、圧力室14の中央部を挟んで相対向するとともに長手方向に延在する2つの縁に沿って、2本の溝41Bがそれぞれ形成されていてもよい(変更形態2)。このように、圧力室14の長手方向に延びる2つの縁近傍と対向する領域に特に溝41Bが形成されて、この領域における圧電層31の剛性が低下することにより、振動板30の変位量の増大、あるいは、駆動電圧の低減を効果的に実現できる。   2] In the above embodiment, the second annular groove 41 that separates the piezoelectric layer 31 is formed along the periphery of the pressure chamber 14, but the groove does not necessarily have to be formed over the entire circumference of the pressure chamber 14. A groove may be formed in a part of the region facing the peripheral edge of the pressure chamber 14. For example, as shown in FIG. 15, two peripheral edges of the pressure chamber 14 that are long in one direction are opposed to each other across the central portion of the pressure chamber 14 and extend in the longitudinal direction. Two grooves 41B may be respectively formed along the edge (Modification 2). As described above, the groove 41B is formed particularly in the region facing the vicinity of the two edges extending in the longitudinal direction of the pressure chamber 14, and the rigidity of the piezoelectric layer 31 in this region is reduced, so that the displacement amount of the diaphragm 30 is reduced. Increase or reduction of drive voltage can be effectively realized.

3]前記実施形態の第2環状溝41のような連続的に延びる溝の代わりに、図16に示すように、圧電層31の上面に、圧力室14の周縁のほぼ全周にわたって複数の凹部41Cが離散的に形成されていてもよい(変更形態3)。また、これら複数の凹部41Cは、図16のように、圧力室14のほぼ全周にわたって形成されていてもよいが、圧力室14の周縁部と対向する領域の一部(例えば、前述した変更形態2と同様に、圧力室14の長手方向に延在する2つの縁に沿う領域)に形成されていてもよい。このような構成でも、圧力室14の周縁部と対向する領域における圧電層31の剛性が低下するため、振動板30の変位量の増大、あるいは、駆動電圧の低減といった効果が得られる。   3] Instead of a continuously extending groove such as the second annular groove 41 of the above embodiment, a plurality of recesses are formed on the upper surface of the piezoelectric layer 31 over almost the entire periphery of the pressure chamber 14 as shown in FIG. 41C may be formed discretely (Modification 3). Further, as shown in FIG. 16, the plurality of recesses 41 </ b> C may be formed over substantially the entire circumference of the pressure chamber 14, but a part of the region facing the peripheral edge of the pressure chamber 14 (for example, the above-described change) Similarly to the second mode, the pressure chamber 14 may be formed in a region along two edges extending in the longitudinal direction. Even in such a configuration, since the rigidity of the piezoelectric layer 31 in the region facing the peripheral edge of the pressure chamber 14 is reduced, an effect of increasing the displacement amount of the diaphragm 30 or reducing the driving voltage can be obtained.

4]前記実施形態及びその変更形態においては、圧力室14の周縁部と対向する領域に形成される第2環状溝41(図3)、溝41B(図15)、複数の凹部41C(図16)等は、圧電層31を貫通して振動板30の上面まで達しているが、少なくとも圧電層31の厚み方向途中部まで入り込んでいるだけでもよい。このような構成でも、圧力室14の周縁部と対向する領域における圧電層31の剛性を低下させる作用は得られることから、振動板30の変位量の増大、あるいは、駆動電圧の低減といった同様の効果が得られる。   4] In the embodiment and the modified embodiment thereof, the second annular groove 41 (FIG. 3), the groove 41B (FIG. 15), and the plurality of recesses 41C (FIG. ) Or the like passes through the piezoelectric layer 31 and reaches the upper surface of the vibration plate 30, but may only enter at least partway in the thickness direction of the piezoelectric layer 31. Even with such a configuration, the effect of lowering the rigidity of the piezoelectric layer 31 in the region facing the peripheral edge of the pressure chamber 14 can be obtained, so that the displacement amount of the vibration plate 30 is increased or the driving voltage is reduced. An effect is obtained.

以上説明した実施形態及びその変更形態は、ノズルからインクを噴射するインクジェットヘッドに本発明を適用した一例であるが、本発明を適用可能な対象はこのようなインクジェットヘッドに限られない。例えば、導電ペーストを噴射して基板上に微細な配線パターンを形成したり、あるいは、有機発光体を基板に噴射して高精細ディスプレイを形成したり、さらには、光学樹脂を基板に噴射して光導波路等の微小電子デバイスを形成するための、種々の液滴噴射装置に本発明を適用できる。   The above-described embodiment and its modifications are examples in which the present invention is applied to an inkjet head that ejects ink from nozzles. However, targets to which the present invention can be applied are not limited to such an inkjet head. For example, a conductive paste is sprayed to form a fine wiring pattern on the substrate, an organic light emitter is sprayed to the substrate to form a high-definition display, and an optical resin is sprayed to the substrate. The present invention can be applied to various droplet ejecting apparatuses for forming microelectronic devices such as optical waveguides.

また、液滴噴射装置だけでなく、マイクロ総合分析システム(μTAS)内部で薬液や生化学溶液等の液体を移送する液体移送装置、マイクロ化学システム内部で溶媒や化学溶液等の液体を移送する液体移送装置等、インク以外の液体を移送する液体移送装置にも本発明を適用することもできる。   In addition to liquid droplet ejection devices, liquid transfer devices that transfer liquids such as chemicals and biochemical solutions inside the micro total analysis system (μTAS), and liquids that transfer liquids such as solvents and chemical solutions inside the microchemical system The present invention can also be applied to a liquid transfer device that transfers a liquid other than ink, such as a transfer device.

本発明の実施形態に係るインクジェットプリンタの概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of an inkjet printer according to an embodiment of the present invention. インクジェットヘッドの平面図である。It is a top view of an inkjet head. 図2のインクジェットヘッドの一部拡大図である。FIG. 3 is a partially enlarged view of the inkjet head of FIG. 2. 振動板の上面から見たインクジェットヘッドの一部拡大図である。FIG. 4 is a partially enlarged view of the ink jet head viewed from the upper surface of the diaphragm. 図3のV-V線断面図である。It is the VV sectional view taken on the line of FIG. 図3のVI-VI線断面図である。It is the VI-VI sectional view taken on the line of FIG. 図6のアクチュエータ部分の拡大図である。It is an enlarged view of the actuator part of FIG. 金属プレートの接合工程を示す図である。It is a figure which shows the joining process of a metal plate. 圧電層形成工程を示す図である。It is a figure which shows a piezoelectric layer formation process. 個別電極形成工程を示す図である。It is a figure which shows an individual electrode formation process. 圧電層に2種類の環状溝を形成する工程を示す図である。It is a figure which shows the process of forming two types of annular grooves in a piezoelectric layer. ノズルプレートの接合工程を示す図である。It is a figure which shows the joining process of a nozzle plate. 変更形態1のインクジェットヘッドの一部拡大平面図である。6 is a partially enlarged plan view of an ink jet head according to a first modification. FIG. 図13のXIV-XIV線断面図である。It is the XIV-XIV sectional view taken on the line of FIG. 変更形態2のインクジェットヘッドの一部拡大平面図である。10 is a partially enlarged plan view of an inkjet head according to a modified embodiment 2. FIG. 変更形態3のインクジェットヘッドの一部拡大平面図である。FIG. 6 is a partially enlarged plan view of an ink jet head according to a third modification.

符号の説明Explanation of symbols

1 インクジェットヘッド
4 流路ユニット
5 圧電アクチュエータ
14 圧力室
30 振動板
31 圧電層
32 個別電極
33 導電層
34 共通電極
35 接点部
40 第1環状溝
41,41A 第2環状溝
41B 溝
41C 凹部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Inkjet head 4 Flow path unit 5 Piezoelectric actuator 14 Pressure chamber 30 Diaphragm 31 Piezoelectric layer 32 Individual electrode 33 Conductive layer 34 Common electrode 35 Contact part 40 First annular groove 41, 41A Second annular groove 41B Groove 41C Recess

Claims (10)

平面に沿って配置された複数の圧力室を含む液体流路を有する流路ユニットと、前記複数の圧力室内の液体に選択的に圧力を付与する圧電アクチュエータを備え、
前記圧電アクチュエータは、
前記複数の圧力室を覆うように前記流路ユニットの一表面に配置された振動板と、
前記振動板の前記圧力室と反対側の面の、前記複数の圧力室と対向する領域に跨って形成された圧電層と、
前記圧電層の前記圧力室と反対側の面の、前記圧力室の中央部と対向する領域に配置された第1電極と、
前記圧電層の前記圧力室側の面に前記第1電極と対向するように配置された第2電極を有し、
前記圧電層の前記圧力室と反対側の面において、前記複数の圧力室と対向する領域に導電層が形成されるとともに、前記圧力室の中央部と対向する領域を取り囲むように形成された第1環状溝により前記導電層が部分的に除去されて、前記第1環状溝の内側にその外側の前記導電層と絶縁された前記第1電極が形成され、
さらに、前記圧電層の前記圧力室と反対側の面において、前記圧力室の周縁部と対向する領域であって前記第1環状溝よりも外側の領域に、前記導電層を貫通して少なくとも前記圧電層の厚み方向途中部まで入り込んだ凹部が、前記圧力室の周縁に沿って形成されていることを特徴とする液体移送装置。
A flow path unit having a liquid flow path including a plurality of pressure chambers arranged along a plane, and a piezoelectric actuator that selectively applies pressure to the liquid in the plurality of pressure chambers,
The piezoelectric actuator is
A diaphragm disposed on one surface of the flow path unit so as to cover the plurality of pressure chambers;
A piezoelectric layer formed across a region facing the plurality of pressure chambers on the surface of the diaphragm opposite to the pressure chambers;
A first electrode disposed in a region of the surface of the piezoelectric layer opposite to the pressure chamber and facing a central portion of the pressure chamber;
A second electrode disposed on the pressure chamber side surface of the piezoelectric layer so as to face the first electrode;
On the surface of the piezoelectric layer opposite to the pressure chamber, a conductive layer is formed in a region facing the plurality of pressure chambers, and is formed so as to surround a region facing the central portion of the pressure chamber. The conductive layer is partially removed by one annular groove, and the first electrode insulated from the conductive layer outside the first annular groove is formed inside the first annular groove,
Further, on the surface of the piezoelectric layer opposite to the pressure chamber, the region facing the peripheral portion of the pressure chamber and outside the first annular groove penetrates the conductive layer and at least the 2. A liquid transfer apparatus according to claim 1, wherein a concave portion that has entered the middle portion of the piezoelectric layer in the thickness direction is formed along the periphery of the pressure chamber.
前記圧力室が一方向に長い平面形状を有するものであり、
前記凹部は、少なくとも、前記圧力室の中央部を挟んで相対向するとともに前記一方向に延在する、前記圧力室の2つの縁に沿って形成されていることを特徴とする請求項1に記載の液体移送装置。
The pressure chamber has a long planar shape in one direction;
2. The recess according to claim 1, wherein the recess is formed along two edges of the pressure chamber that are opposed to each other with at least a central portion of the pressure chamber and extend in the one direction. The liquid transfer apparatus as described.
複数の前記凹部が、前記圧電層の前記圧力室と反対側の面において、前記第1電極を取り囲むように、前記圧力室の周縁のほぼ全周にわたって配置されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の液体移送装置。   The plurality of recesses are arranged over substantially the entire periphery of the pressure chamber so as to surround the first electrode on a surface of the piezoelectric layer opposite to the pressure chamber. 3. The liquid transfer device according to 1 or 2. 前記凹部は、前記第1電極を取り囲むように、前記圧力室の周縁のほぼ全周にわたって環状に延在する第2環状溝であることを特徴とする請求項1又は2に記載の液体移送装置。   3. The liquid transfer device according to claim 1, wherein the concave portion is a second annular groove extending in an annular shape over substantially the entire circumference of the pressure chamber so as to surround the first electrode. . 前記振動板の少なくとも前記圧力室と反対側の面が電気絶縁性を有し、
前記第2電極は、前記振動板の前記圧力室と反対側の面において、前記複数の圧力室に跨って形成され、
さらに、前記圧電層の前記圧力室と反対側の面には、前記第1電極から前記圧力室と対向する領域よりも外側の領域まで引き出され、且つ、前記第1環状溝により前記第1電極とともにその外側の前記導電層と絶縁された接点部が形成されており、
前記第2環状溝は、前記第1電極と前記接点部の接続部分を除いて、前記第1電極を取り囲むように形成されていることを特徴とする請求項4に記載の液体移送装置。
At least the surface of the diaphragm opposite to the pressure chamber has electrical insulation,
The second electrode is formed across the plurality of pressure chambers on the surface of the diaphragm opposite to the pressure chambers,
Furthermore, the surface of the piezoelectric layer opposite to the pressure chamber is drawn from the first electrode to a region outside the region facing the pressure chamber, and the first electrode is formed by the first annular groove. And a contact portion insulated from the conductive layer on the outside thereof is formed,
5. The liquid transfer device according to claim 4, wherein the second annular groove is formed so as to surround the first electrode except for a connection portion between the first electrode and the contact portion.
前記振動板の少なくとも前記圧力室と反対側の面が導電性を有し、且つ、この面が前記第2電極を兼ねており、
さらに、前記圧電層の前記圧力室と反対側の面には、前記第1電極から前記圧力室と対向する領域よりも外側の領域まで引き出され、且つ、前記第1環状溝により前記第1電極とともにその外側の前記導電層と絶縁された接点部が形成されており、
前記第2環状溝は、前記第1電極及び前記接点部を完全に取り囲むように形成されていることを特徴とする請求項4に記載の液体移送装置。
At least the surface of the diaphragm opposite to the pressure chamber has conductivity, and this surface also serves as the second electrode,
Furthermore, the surface of the piezoelectric layer opposite to the pressure chamber is drawn from the first electrode to a region outside the region facing the pressure chamber, and the first electrode is formed by the first annular groove. And a contact portion insulated from the conductive layer on the outside thereof is formed,
The liquid transfer device according to claim 4, wherein the second annular groove is formed so as to completely surround the first electrode and the contact portion.
前記凹部は、前記圧電層を貫通して前記振動板まで達していることを特徴とする請求項1〜6の何れかに記載の液体移送装置。   The liquid transfer device according to claim 1, wherein the recess penetrates the piezoelectric layer and reaches the diaphragm. 前記凹部に接する前記圧電層の端が、前記圧力室と対向する領域内にあることを特徴とする請求項1〜7の何れかに記載の液体移送装置。   The liquid transfer device according to claim 1, wherein an end of the piezoelectric layer in contact with the recess is in a region facing the pressure chamber. 平面に沿って配置された複数の圧力室を含む液体流路を有する流路ユニットと、
前記複数の圧力室を覆うように前記流路ユニットの一表面に配置された振動板と、前記振動板の前記圧力室と反対側の面に形成された圧電層と、前記圧電層の前記圧力室と反対側の面の前記圧力室の中央部と対向する領域に配置された第1電極と、前記圧電層の前記圧力室側の面に前記第1電極と対向するように配置された第2電極を有し、前記複数の圧力室内の液体に選択的に圧力を付与する圧電アクチュエータと、
を備えた液体移送装置の製造方法であって、
前記振動板の前記圧力室と反対側の面において、前記複数の圧力室と対向する領域に跨って前記圧電層を形成する圧電層形成工程と、
前記圧電層の前記圧力室と反対側の面の前記複数の圧力室と対向する領域に、導電層を隙間なく形成する導電層形成工程と、
前記複数の圧力室の各々に対して、前記圧力室の中央部と対向する領域を取り囲む環状溝を形成して前記導電層を部分的に除去し、この環状溝の内側にその外側の導電層と絶縁された前記第1電極を形成する電極形成工程と、
前記圧電層の前記圧力室と反対側の面の、前記圧力室の周縁部と対向する領域であって前記環状溝よりも外側の領域に、前記導電層を貫通して少なくとも前記圧電層の厚み方向途中部まで入り込む凹部を前記圧力室の周縁に沿って形成する凹部形成工程と、
を備えていることを特徴とする液体移送装置の製造方法。
A flow path unit having a liquid flow path including a plurality of pressure chambers arranged along a plane;
A diaphragm disposed on one surface of the flow path unit so as to cover the plurality of pressure chambers, a piezoelectric layer formed on a surface of the diaphragm opposite to the pressure chambers, and the pressure of the piezoelectric layer A first electrode disposed in a region facing the central portion of the pressure chamber on the surface opposite to the chamber, and a first electrode disposed on the surface on the pressure chamber side of the piezoelectric layer so as to face the first electrode. A piezoelectric actuator having two electrodes and selectively applying pressure to the liquid in the plurality of pressure chambers;
A method of manufacturing a liquid transfer device comprising:
A piezoelectric layer forming step of forming the piezoelectric layer across a region facing the plurality of pressure chambers on a surface opposite to the pressure chambers of the diaphragm;
A conductive layer forming step of forming a conductive layer without gaps in a region facing the plurality of pressure chambers on the surface of the piezoelectric layer opposite to the pressure chambers;
For each of the plurality of pressure chambers, an annular groove surrounding a region facing the central portion of the pressure chamber is formed to partially remove the conductive layer, and an outer conductive layer is formed inside the annular groove. An electrode forming step of forming the first electrode insulated with
At least the thickness of the piezoelectric layer penetrating the conductive layer in a region opposite to the peripheral portion of the pressure chamber on the surface opposite to the pressure chamber of the piezoelectric layer and outside the annular groove A recess forming step of forming a recess entering the middle of the direction along the periphery of the pressure chamber;
A method for manufacturing a liquid transfer device.
前記環状溝と前記凹部とを、ともにレーザー加工により形成することを特徴とする請求項9に記載の液体移送装置の製造方法。   The method for manufacturing a liquid transfer device according to claim 9, wherein both the annular groove and the recess are formed by laser processing.
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