JP2002096476A - Piezoelectric element unit and its manufacturing method, and ink-jet head using piezoelectric element unit - Google Patents

Piezoelectric element unit and its manufacturing method, and ink-jet head using piezoelectric element unit

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JP2002096476A
JP2002096476A JP2000285885A JP2000285885A JP2002096476A JP 2002096476 A JP2002096476 A JP 2002096476A JP 2000285885 A JP2000285885 A JP 2000285885A JP 2000285885 A JP2000285885 A JP 2000285885A JP 2002096476 A JP2002096476 A JP 2002096476A
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JP
Japan
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piezoelectric element
pzt
substrate
element unit
piezoelectric
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Japanese (ja)
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Susumu Hirata
進 平田
久 ▲吉▼村
Hisashi Yoshimura
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Sharp Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an piezoelectric element unit which improves mounting density of the piezoelectric element obtained by a hydrothermal synthesis method and is capable of demonstrating high quality and sufficient performance. SOLUTION: A plurality of almost tabular piezoelectric element 1 are formed by the hydrothermal synthesis method on a titanium material layer 4 formed on a surface of an upright plate parts 3 almost perpendicular to a surface of a substrate 2 so that each surface of the elements is arranged in a almost parallel position.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、圧電素子ユニット
およびこれを用いてなるインクジェットヘッドに関し、
特に、水熱法を用いて形成される圧電素子を用いる圧電
素子ユニットおよびその製造方法ならびに圧電素子ユニ
ットを用いたインクジェットヘッドに関するものであ
る。
The present invention relates to a piezoelectric element unit and an ink jet head using the same.
In particular, the present invention relates to a piezoelectric element unit using a piezoelectric element formed using a hydrothermal method, a method for manufacturing the same, and an ink jet head using the piezoelectric element unit.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、インクジェットプリンタのヘ
ッド(以下、インクジェットヘッドと記す)には圧電素
子を用いてなる圧電素子ユニットが多く用いられてい
る。このような圧電素子としては、例えば、チタン酸ジ
ルコン酸鉛(Pb(Zr,Ti)O3 、以下PZTと記
す)を主成分とするセラミックスが好適に用いられてい
る。
2. Description of the Related Art Conventionally, a piezoelectric element unit using a piezoelectric element has been frequently used for a head of an ink jet printer (hereinafter, referred to as an ink jet head). As such a piezoelectric element, for example, a ceramic mainly containing lead zirconate titanate (Pb (Zr, Ti) O 3 , hereinafter referred to as PZT) is preferably used.

【0003】上記PZTからなる圧電素子は、一般に
は、板状あるいは塊状の焼結体として作製され、適宜必
要なサイズに応じて切断・研磨されて使用される。とこ
ろが、PZTのようなセラミックスは、非常に硬くかつ
脆いために、加工が困難であるという問題点を招来して
いる。具体的には、上記インクジェットヘッドのような
小さな圧電素子を必要とする用途に用いるためには、P
ZTを非常に小さいサイズに切断・研磨する必要がある
が、PZTをあまり小さく加工しようとすると、研磨時
や接着時に破損が発生してしまい、圧電素子の歩留りが
低下して高コスト化を招来することになる。それゆえ、
通常、PZTの大きさ(一辺の長さ)は1mm以上で厚
さは100μm以上で使用されることが多い。
The above-described piezoelectric element made of PZT is generally manufactured as a plate-shaped or lump-shaped sintered body, and cut and polished according to a required size. However, ceramics such as PZT are very hard and brittle, causing a problem that processing is difficult. Specifically, in order to use it for an application requiring a small piezoelectric element such as the above-mentioned ink jet head, P
It is necessary to cut and polish ZT to a very small size. However, if PZT is made to be too small, breakage will occur during polishing or bonding, and the yield of piezoelectric elements will decrease, resulting in higher costs. Will do. therefore,
Usually, PZT is often used with a size (length of one side) of 1 mm or more and a thickness of 100 μm or more.

【0004】PZTからなる圧電素子を作製する方法と
しては、上記焼結体として作製する方法以外に、化学蒸
着法(chemical vapor deposit
ion method 以下、CVD法と記す)、や物
理蒸着法(physicalvapor deposi
tion method 以下、PVD法と記す)、あ
るいはゾル・ゲル法などといった方法が知られている。
[0004] As a method of manufacturing a piezoelectric element made of PZT, in addition to the method of manufacturing the above-described sintered body, a chemical vapor deposition (chemical vapor deposition) method is used.
ion method, hereinafter referred to as a CVD method), or a physical vapor deposition method (physical vapor deposition).
The method is referred to as a PVD method or a sol-gel method.

【0005】しかし、これら各方法は何れも実用性に欠
けるものである。具体的には、CVD法には、製造設備
が大規模化する、PZTの組成制御が困難である、原料
が高価である等の問題点がある。そして、PVD法に
は、基板を高温にすることによる熱歪の発生とそれに基
づくPZT品質の低下、低酸素分圧環境下によるPZT
の酸素欠陥の発生、PZTの組成制御が困難、PZT成
長の時間が遅いなどといった問題点がある。そして、ゾ
ル・ゲル法には、基材にグレーンシートを所望形状に印
刷して焼成する際に、焼成に伴う組成の変化やシートの
収縮などが発生してPZTの品質が低下するなどの問題
点がある。
However, all of these methods lack practicality. Specifically, the CVD method has problems such as an increase in the scale of manufacturing equipment, difficulty in controlling the composition of PZT, and an expensive raw material. In the PVD method, thermal strain is generated by raising the temperature of the substrate, and the PZT quality is reduced based on the thermal strain.
However, there are problems such as generation of oxygen defects, difficulty in controlling the composition of PZT, and slow PZT growth time. In the sol-gel method, when printing and firing a grain sheet on a base material in a desired shape, there is a problem such as a change in composition due to the firing, shrinkage of the sheet, etc., and the quality of PZT is reduced. There is a point.

【0006】ところで、近年、PZTによる微細な圧電
素子の作製方法として水熱法(または水熱合成法)と呼
ばれる方法が注目されている。この水熱法は、具体的に
は、鉛イオン(Pb2+他)、ジルコニウムイオン(Zr
2+他)およびチタンイオン(Ti4+他)を含むpH14
以上の強アルカリ性処理液にチタン基板を浸漬し、加圧
加熱処理することで、チタン基板表面にPZT層を形成
する方法である。この水熱法では、製造設備としてオー
トクレーブ(耐圧釜・加圧釜)を用いることができるの
で、設備上大規模かつ高コストのものを準備する必要が
なく、しかも微細な層をより短時間で形成でき、さらに
チタン基板の形状を変化させることによって、様々な形
状の層を形成できるという利点がある。
In recent years, a method called a hydrothermal method (or a hydrothermal synthesis method) has attracted attention as a method of manufacturing a fine piezoelectric element by PZT. This hydrothermal method specifically includes a lead ion (Pb 2+ and others) and a zirconium ion (Zr
PH 14 containing 2+ other) and titanium ions (Ti 4+ other)
This is a method in which a PZT layer is formed on the surface of a titanium substrate by immersing the titanium substrate in the above-mentioned strongly alkaline processing liquid and subjecting the substrate to pressure and heat treatment. In this hydrothermal method, an autoclave (pressure cooker / pressure cooker) can be used as a production facility, so there is no need to prepare a large-scale and high-cost facility, and a fine layer can be formed in a shorter time. In addition, there is an advantage that layers of various shapes can be formed by changing the shape of the titanium substrate.

【0007】上記水熱法を用いてPZT製の圧電素子を
製造する技術としては、たとえば、 国際公開WO97/03834号公報や、特開平8
−306980号公報に開示されている技術などが挙げ
られる。
As a technique for manufacturing a piezoelectric element made of PZT by using the above-mentioned hydrothermal method, for example, International Publication WO97 / 03834 or JP-A-8
And the technology disclosed in US Pat.

【0008】上記に開示された技術では、硝酸鉛(P
b(NO3 2 )水溶液、オキシ塩化ジルコニウム(Z
rOCl2 ・8H2 O)水溶液、四塩化チタン(TiC
4)水溶液、および水酸化カリウム水溶液を混合調製
した反応溶液に基板を浸漬し、150℃で水熱処理を行
っている。
In the technology disclosed above, lead nitrate (P
b (NO 3 ) 2 ) aqueous solution, zirconium oxychloride (Z
rOCl 2 · 8H 2 O) aqueous solution of titanium tetrachloride (TiC
l 4 ) The substrate is immersed in a reaction solution prepared by mixing an aqueous solution and an aqueous potassium hydroxide solution, and subjected to hydrothermal treatment at 150 ° C.

【0009】またに開示された技術でも、硝酸鉛水溶
液、オキシ塩化ジルコニウム水溶液、四塩化チタン水溶
液、および水酸化カリウム水溶液を混合調製した処理液
に基板を浸漬し、オートクレーブで先にPZTの核を形
成した上で、さらに同じ成分で組成の異なる処理液を調
製して、これを用いてオートクレーブにてPZT層を形
成している。
In the technique disclosed in the above, the substrate is immersed in a treatment solution prepared by mixing an aqueous solution of lead nitrate, an aqueous solution of zirconium oxychloride, an aqueous solution of titanium tetrachloride, and an aqueous solution of potassium hydroxide, and the PZT nucleus is firstly autoclaved. After the formation, a treatment liquid having the same composition but a different composition is prepared, and the PZT layer is formed in an autoclave using the treatment liquid.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記水
熱法による何れの技術も、インクジェットヘッドなどに
用いられる圧電素子ユニットの製造に利用するには問題
点を有している。
However, any of the above-mentioned techniques based on the hydrothermal method have problems in using them for manufacturing a piezoelectric element unit used for an ink jet head or the like.

【0011】上記水熱法では、微細な素子形状、特に層
状の形状を効率的に形成できるため、微細なPZT製圧
電素子を作製することは可能であるものの、得られる圧
電素子の圧電定数が焼結で得られるPZT製圧電素子に
比べて数分の一となってしまい、圧電素子としての効率
が悪いという短所がある。よって、インクジェットヘッ
ドに用いられるPZT製圧電素子を小型化して、より高
密度の実装配置を試みた場合、圧電素子としての効率
(変換効率)が低いために十分な吐出エネルギーが得ら
れず、PZT製圧電素子は実用に供しなくなってしま
う。そこで、圧電素子ユニットを製造するためには、水
熱法で得られるPZT製圧電素子の実装密度を向上させ
る必要がある。
According to the above-mentioned hydrothermal method, a fine element shape, particularly a layered shape can be efficiently formed, so that a fine PZT piezoelectric element can be produced, but the obtained piezoelectric element has a low piezoelectric constant. There is a disadvantage in that the efficiency is reduced to a fraction of that of a PZT piezoelectric element obtained by sintering, and the efficiency of the piezoelectric element is low. Therefore, when the PZT piezoelectric element used in the ink jet head is downsized and a higher density mounting arrangement is attempted, sufficient efficiency of the piezoelectric element (conversion efficiency) is low, so that sufficient ejection energy cannot be obtained. Piezoelectric elements cannot be put to practical use. Therefore, in order to manufacture a piezoelectric element unit, it is necessary to increase the mounting density of PZT piezoelectric elements obtained by a hydrothermal method.

【0012】ところが、上記・の何れの技術で製造
される圧電素子ユニットにおいても、単に基板表面にP
ZT製圧電素子を形成しているのみである。そのため、
PZT製圧電素子は同一平面上に配置されることになる
ので、実装密度に限界がある上に、PZT製圧電素子間
のピッチも狭くなり、クロストークやリークなどといっ
た問題点が発生する。そのため、上記・の何れの技
術も十分な性能を有するPZT製圧電素子ユニットを製
造することができないという問題点を招来している。
However, in the piezoelectric element unit manufactured by any of the above techniques, the P
Only the piezoelectric element made of ZT is formed. for that reason,
Since the PZT piezoelectric elements are arranged on the same plane, the mounting density is limited, and the pitch between the PZT piezoelectric elements is reduced, which causes problems such as crosstalk and leakage. Therefore, any of the above techniques has a problem that a PZT piezoelectric element unit having sufficient performance cannot be manufactured.

【0013】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
のであって、水熱法により製作された圧電素子を互いに
平行に配置することにより、高密度実装においても、十
分な圧電素子の面積を確保し、安定した吐出を実現する
ものである。そして、本発明の目的は、圧電素子定数が
小さくなるものの微細な圧電素子を効率的に作製できる
水熱法を効果的に用いることによって、より高品質かつ
十分な性能を発揮し得る圧電素子ユニットおよびその製
造方法ならびに該圧電素子ユニットを用いてなるインク
ジェットヘッドを提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and has a piezoelectric element manufactured by a hydrothermal method arranged in parallel with each other so that a sufficient area of the piezoelectric element can be obtained even in high-density mounting. , And stable ejection is realized. An object of the present invention is to provide a piezoelectric element unit capable of exhibiting higher quality and sufficient performance by effectively using a hydrothermal method capable of efficiently producing a fine piezoelectric element although the piezoelectric element constant is reduced. Another object of the present invention is to provide an inkjet head using the piezoelectric element unit and a method of manufacturing the same.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明の圧電素子ユニッ
トは、上記の課題を解決するために、略平板状の複数の
圧電素子を配置してなる圧電素子ユニットにおいて、上
記複数の圧電素子は、水熱法により形成され、互いの表
面が略平行な位置関係となるように並列配置されている
ことを特徴としている。
In order to solve the above-mentioned problems, a piezoelectric element unit according to the present invention is a piezoelectric element unit comprising a plurality of substantially flat piezoelectric elements, wherein the plurality of piezoelectric elements are Are formed by a hydrothermal method and are arranged in parallel so that their surfaces have a substantially parallel positional relationship.

【0015】上記構成によれば、水熱法により形成され
る略平板状の圧電素子は、従来のように平坦な基板表面
に積層される(あるいは貼り付けるよう形成される)の
ではなく、平坦な基板表面に対して略立設した状態で並
列に配置されることになる。
According to the above structure, the substantially flat piezoelectric element formed by the hydrothermal method is not laminated (or formed so as to be attached) on a flat substrate surface as in the related art, but is flat. Are arranged in parallel in a state of standing substantially upright on the surface of the substrate.

【0016】水熱法により作製される圧電素子は、微細
な素子形状、特に層状の形状を効率的に形成することが
できるという長所がある反面、焼結により作製された圧
電素子に比して圧電定数(圧電素子定数)が小さいた
め、圧電素子としての効率が悪いという短所がある。例
えば、上記圧電素子がチタン酸ジルコン酸鉛(以下、P
ZTと記す)を主成分とするセラミック材料からなって
いる場合は、水熱法により形成した圧電素子の圧電定数
は、焼結により得られる圧電素子に比べて数分の一とな
る。
A piezoelectric element manufactured by a hydrothermal method has an advantage that a fine element shape, particularly a layered shape, can be efficiently formed, but it has an advantage over a piezoelectric element manufactured by sintering. Since the piezoelectric constant (piezoelectric element constant) is small, there is a disadvantage that the efficiency as a piezoelectric element is poor. For example, when the piezoelectric element is made of lead zirconate titanate (hereinafter referred to as P
When the piezoelectric element is made of a ceramic material whose main component is ZT), the piezoelectric constant of the piezoelectric element formed by the hydrothermal method is several times smaller than that of the piezoelectric element obtained by sintering.

【0017】これに対し、上記の構成によれば、水熱法
により形成される略平板状の圧電素子は、平坦な基板表
面に対して略立設した状態で並列に配置されるため、圧
電素子をそのまま基板に貼り付けた従来の構成よりも、
圧電素子の実装密度を向上させることができる。その結
果、上記水熱法により形成される圧電素子の短所を実装
密度の向上により十分にカバーすることが可能となり、
高性能の圧電素子ユニットを得ることができる。
On the other hand, according to the above configuration, the substantially flat piezoelectric elements formed by the hydrothermal method are arranged in parallel in a state of being substantially erected on a flat substrate surface. Compared to the conventional configuration where the element is directly attached to the substrate,
The mounting density of the piezoelectric element can be improved. As a result, it is possible to sufficiently cover the disadvantages of the piezoelectric element formed by the hydrothermal method by improving the mounting density,
A high-performance piezoelectric element unit can be obtained.

【0018】なお、水熱法では成膜時にPZTに分極が
発生するので、従来のようにPZT焼成後にキュリー点
近傍(300℃)の油中で行っていた分極処理が不要と
なる。したがって、PZTを主成分とするセラミック材
料からなる圧電素子の製造プロセスが簡単になるととも
に、上記分極処理の際の熱応力によるPZT製圧電素子
へのストレスを防止することができる。
In the hydrothermal method, polarization occurs in PZT during film formation, so that the polarization treatment conventionally performed in oil near the Curie point (300 ° C.) after PZT baking becomes unnecessary. Therefore, the manufacturing process of the piezoelectric element made of the ceramic material containing PZT as a main component is simplified, and the stress on the PZT piezoelectric element due to the thermal stress at the time of the polarization treatment can be prevented.

【0019】上記圧電素子ユニットは、基板の表面に対
して略垂直に形成される立板部を複数有し、上記圧電素
子は該立板部の表面に形成されていることがより好まし
い。
Preferably, the piezoelectric element unit has a plurality of upright portions formed substantially perpendicular to the surface of the substrate, and the piezoelectric element is more preferably formed on the surface of the upright portion.

【0020】上記構成によれば、基板と複数の立板部よ
りなるユニット基板の断面が櫛歯状になっているため、
略平板状の圧電素子の表面を略平行な位置関係となるよ
うに並列配置する構成を、安定した状態で1つの圧電素
子ユニットにまとめることができる。それゆえ、実装密
度の高い圧電素子ユニットの構造をより安定化すること
が可能となる。
According to the above arrangement, the cross section of the unit substrate composed of the substrate and the plurality of upright portions is comb-shaped.
The configuration in which the surfaces of the substantially flat piezoelectric elements are arranged in parallel so as to have a substantially parallel positional relationship can be integrated into one piezoelectric element unit in a stable state. Therefore, the structure of the piezoelectric element unit having a high mounting density can be further stabilized.

【0021】なお、上記圧電素子が立板部の表面に形成
されているとは、上記立板部の表面に所定の形状で作製
されたチタンあるいはチタンを含むチタン含有層の表面
に、水熱法により圧電素子が選択的に形成されているこ
とをいう。
The expression that the piezoelectric element is formed on the surface of the upright portion means that the surface of the upright portion is made of titanium or a titanium-containing layer containing titanium formed in a predetermined shape. This means that the piezoelectric element is selectively formed by the method.

【0022】本発明の圧電素子ユニットは、上記圧電素
子の端部が、上記立板部の端部から間隔を空けた内側に
位置するように形成されていることがより好ましい。
In the piezoelectric element unit according to the present invention, it is more preferable that the end of the piezoelectric element is formed so as to be located inside the end of the upright plate portion with an interval.

【0023】上記構成によれば、圧電素子の表面積が立
板部の表面積よりも若干小さくなる。そして、上記圧電
素子ユニットの立板部は基板と天板とにより挟まれてお
り、上記立板部の表面には圧電素子が形成され、該圧電
素子の端部は該立板部の端部から間隔を空けた内側に位
置している。すなわち、圧電素子は上記立板部を挟む基
板および天板から離れた状態となるように、立板部表面
に形成されている。つまり、圧電素子は、圧電素子ユニ
ットの上面および下面を形成する基板および天板に直接
接していないため、基板および天板に固定されないこと
となる。したがって、基板などを介した圧電素子間のリ
ークなどを軽減することができ、また、圧電素子から基
板および天板への応力の伝搬が抑制されるので、該応力
伝搬に起因するクロストークを軽減することができる。
According to the above configuration, the surface area of the piezoelectric element is slightly smaller than the surface area of the upright portion. An upright portion of the piezoelectric element unit is sandwiched between a substrate and a top plate, and a piezoelectric element is formed on a surface of the upright portion, and an end of the piezoelectric element is an end of the upright portion. It is located inside at an interval from. That is, the piezoelectric element is formed on the surface of the standing plate portion so as to be separated from the substrate and the top plate sandwiching the standing plate portion. That is, since the piezoelectric element is not directly in contact with the substrate and the top plate forming the upper and lower surfaces of the piezoelectric element unit, it is not fixed to the substrate and the top plate. Therefore, it is possible to reduce the leakage between the piezoelectric elements via the substrate and the like, and to suppress the propagation of the stress from the piezoelectric element to the substrate and the top plate, thereby reducing the crosstalk caused by the stress propagation. can do.

【0024】なお、上記圧電素子の端部の形成される位
置は、圧電素子間のリークおよび応力伝搬によるクロス
トーク等が軽減されるよう適宜設定されればよく、特に
制限はないが、圧電素子の端部と上記立板部の端部との
間隔が一定となる位置がより好ましい。すなわち、上記
圧電素子の端部が、上記立板部の端部から一定間隔を空
けた内側に位置するように形成されていることがより好
ましい。
The position where the end of the piezoelectric element is formed may be appropriately set so as to reduce crosstalk between the piezoelectric elements due to leakage and stress propagation, and there is no particular limitation. A position where the distance between the end of the vertical plate and the end of the standing plate portion is constant is more preferable. That is, it is more preferable that the end of the piezoelectric element is formed so as to be located inside at an interval from the end of the standing plate.

【0025】本発明の圧電素子ユニットは、上記圧電素
子の表面が平坦化されていることがより好ましい。
In the piezoelectric element unit of the present invention, it is more preferable that the surface of the piezoelectric element is flattened.

【0026】上記構成によれば、水熱法は結晶成長によ
りPZT等を作製するため、得られるPZT製圧電素子
の表面には凹凸が形成されることになる。そこで、上記
圧電素子の表面を平坦化することによって、圧電素子の
均整をとることができる。
According to the above configuration, since the PZT or the like is produced by crystal growth in the hydrothermal method, irregularities are formed on the surface of the obtained PZT piezoelectric element. Therefore, by flattening the surface of the piezoelectric element, the piezoelectric element can be balanced.

【0027】なお、上記圧電素子はその表面を平坦化す
るためのコート層をさらに有していてもよい。これによ
り、凹凸が生じているPZT製圧電素子の表面を加工性
のよいコート層を用いて平坦化加工することができる。
したがって、上記圧電素子の平坦化加工を省略すること
あるいは平坦化加工に要する時間を大幅に短縮すること
が可能になる。
The piezoelectric element may further have a coat layer for flattening the surface. Thereby, the surface of the PZT piezoelectric element having unevenness can be flattened using the coat layer having good workability.
Therefore, it is possible to omit the flattening process of the piezoelectric element or to significantly reduce the time required for the flattening process.

【0028】上記コート層としては、ゾル・ゲル法を用
いたPZT、有機材料もしくは無機材料を用いることが
好ましい。これにより、上記圧電素子の最表面となるコ
ート層を所望の表面粗さとなるように作業性よく製作す
ることができる。
As the above-mentioned coat layer, it is preferable to use PZT using a sol-gel method, an organic material or an inorganic material. This makes it possible to manufacture the coat layer that is the outermost surface of the piezoelectric element with good workability so as to have a desired surface roughness.

【0029】上記圧電素子ユニットは、隣接する上記立
板部の相対する面に上記圧電素子が形成されており、該
圧電素子間には空間が形成されている構成であることが
より好ましい。
It is more preferable that the piezoelectric element unit has a configuration in which the piezoelectric element is formed on the opposite surface of the adjacent standing plate portion, and a space is formed between the piezoelectric elements.

【0030】上記構成によれば、隣接する上記立板部の
相対する面に形成された一対の圧電素子間に空間を形成
することにより、一つの空気室が形成されることにな
る。それゆえ、上記圧電素子による圧電効果は上記空気
室から外側に向かって及ぼされることになる。たとえ
ば、本発明にかかる圧電素子ユニットをインクジェット
ヘッドに用いるのであれば、上記空気室間にインク加圧
室を設けることにより、インクと圧電素子とが直接接触
することを回避することが可能となる。これにより、圧
電素子を保護することが容易になるとともに、圧電素子
間の絶縁も容易になり、さらにクロストークを防止する
ことができる。
According to the above configuration, one air chamber is formed by forming a space between the pair of piezoelectric elements formed on the opposing surfaces of the adjacent standing plate portions. Therefore, the piezoelectric effect of the piezoelectric element is exerted outward from the air chamber. For example, if the piezoelectric element unit according to the present invention is used for an ink jet head, by providing an ink pressurizing chamber between the air chambers, it is possible to avoid direct contact between the ink and the piezoelectric element. . This facilitates protection of the piezoelectric elements, facilitates insulation between the piezoelectric elements, and prevents crosstalk.

【0031】本発明の圧電素子ユニットは、上記の課題
を解決するために、複数の圧電素子を配置してなる圧電
素子ユニットにおいて、上記複数の圧電素子は、水熱法
により一次方向に長さを有する略円筒状に形成され、互
いの長手方向を略平行とするように並列配置されている
ことを特徴としている。
In order to solve the above-mentioned problems, a piezoelectric element unit according to the present invention is a piezoelectric element unit having a plurality of piezoelectric elements arranged, wherein the plurality of piezoelectric elements have a length in a primary direction by a hydrothermal method. , And are arranged in parallel so that their longitudinal directions are substantially parallel to each other.

【0032】上記の構成によれば、水熱法により形成さ
れる略円筒状の圧電素子は、従来のように平坦な基板表
面に積層(あるいは貼り付けるよう形成)されるのでは
なく、たとえば、円筒状の支持部材の表面に積層(ある
いは貼り付けるよう形成)されることにより、略円筒状
の圧電素子を形成した状態で並列配置される。
According to the above structure, the substantially cylindrical piezoelectric element formed by the hydrothermal method is not laminated (or formed so as to be attached) on a flat substrate surface as in the related art. By being laminated (or formed to be attached) on the surface of the cylindrical support member, they are arranged in parallel in a state of forming a substantially cylindrical piezoelectric element.

【0033】すなわち、面積の広い表面が湾曲して略円
筒状態になるため、略平板状の圧電素子をそのまま基板
に貼り付けた従来の構成よりも、圧電素子の実装密度を
より向上させることができる。その結果、水熱法により
作製された圧電素子の短所(圧電素子としての効率が悪
い)を、実装密度の向上により十分にカバーした高性能
の圧電素子ユニットを得ることができる。
That is, since the surface having a large area is curved into a substantially cylindrical state, the mounting density of the piezoelectric element can be further improved as compared with the conventional configuration in which a substantially flat piezoelectric element is directly attached to a substrate. it can. As a result, it is possible to obtain a high-performance piezoelectric element unit that sufficiently covers the disadvantages (poor efficiency of the piezoelectric element) of the piezoelectric element manufactured by the hydrothermal method by improving the mounting density.

【0034】また、圧電素子そのものが略円筒形状とな
るため、たとえば本発明にかかる圧電素子ユニットをイ
ンクジェットヘッドとして利用する場合には、吐出効率
が高く剛性も高いものとすることができる。
Since the piezoelectric element itself has a substantially cylindrical shape, for example, when the piezoelectric element unit according to the present invention is used as an ink jet head, the ejection efficiency and the rigidity can be increased.

【0035】なお、本発明において「一次方向に長さを
有する」とは一方向に向かって伸びた形状を有すること
をいい、例えば棒のような形状を意味する。
In the present invention, "having a length in the primary direction" means having a shape extending in one direction, for example, a rod-like shape.

【0036】本発明のインクジェットヘッドは、上記の
課題を解決するために、上記本発明の圧電素子ユニット
を用いてなることを特徴としている。
An ink jet head according to the present invention is characterized by using the above-described piezoelectric element unit according to the present invention to solve the above problems.

【0037】上記構成によれば、上述のように、水熱法
により作製された圧電素子の短所を実装密度の向上によ
り十分にカバーした高性能の圧電素子ユニットを用いた
インクジェットヘッドを得ることができる。したがっ
て、圧電素子を用いてなるインクジェットヘッドを非常
に高品質、低コストなものとすることができる。
According to the above structure, as described above, it is possible to obtain an ink jet head using a high-performance piezoelectric element unit that sufficiently covers the disadvantages of the piezoelectric element manufactured by the hydrothermal method by improving the mounting density. it can. Therefore, an ink jet head using the piezoelectric element can be made very high quality and low cost.

【0038】本発明の圧電素子ユニットの製造方法は、
上記の課題を解決するために、チタンを含まない材料か
らなる基板上に、チタンまたはチタンを含む材料からな
るチタン材層を所定の形状で複数形成するチタン材層形
成工程と、上記チタン材層上に、水熱法によりチタン酸
ジルコン酸鉛(PZT)を主成分とするセラミック材料
からなる略平板状の圧電素子を選択的に複数形成する圧
電素子形成工程と、上記複数の圧電素子を、互いの表面
を略平行な位置関係とするように並列配置する圧電素子
配置工程とを含むことを特徴としている。
The method for manufacturing a piezoelectric element unit according to the present invention comprises:
In order to solve the above problems, a titanium material layer forming step of forming a plurality of titanium material layers made of titanium or a material containing titanium in a predetermined shape on a substrate made of a material not containing titanium, A piezoelectric element forming step of selectively forming a plurality of substantially flat piezoelectric elements made of a ceramic material containing lead zirconate titanate (PZT) as a main component by a hydrothermal method; A piezoelectric element arranging step of arranging the piezoelectric elements in parallel so that their surfaces have a substantially parallel positional relationship.

【0039】上記構成によれば、略平板状のPZTを主
成分とするセラミック材料からなる圧電素子(以下、P
ZT製圧電素子と記す)を一つの基板に一括して形成し
てから、該PZT製圧電素子の互いの表面を略平行な位
置関係とするように並列配置して圧電素子ユニットとす
る。このため、PZT製圧電素子の量産性が向上する。
しかも、一つの基板に一括して圧電素子を複数形成する
ので、圧電素子形成に際して、各圧電素子間のクリアラ
ンスを大幅に縮小することも可能になり、圧電素子を形
成する際の解像度を高くすること即ち高解像度化するこ
とができる。
According to the above configuration, the piezoelectric element (hereinafter, referred to as P) made of a ceramic material mainly composed of PZT having a substantially flat plate shape is used.
A ZT piezoelectric element) is collectively formed on one substrate, and then the PZT piezoelectric elements are arranged in parallel such that the surfaces of the PZT piezoelectric elements are in a substantially parallel positional relationship to form a piezoelectric element unit. For this reason, the mass productivity of the PZT piezoelectric element is improved.
In addition, since a plurality of piezoelectric elements are collectively formed on one substrate, it is possible to greatly reduce the clearance between the piezoelectric elements when forming the piezoelectric elements, and to increase the resolution when forming the piezoelectric elements. That is, high resolution can be achieved.

【0040】上記圧電素子ユニットの製造方法は、上記
圧電素子配置工程では、各圧電素子を互いに対面させた
状態で支持する支持部材を用いるとともに、各圧電素子
を互いに対面させた状態で固定した後に、該支持部材を
除去することが好ましい。
In the method of manufacturing the piezoelectric element unit, in the piezoelectric element arranging step, a supporting member for supporting the piezoelectric elements with the piezoelectric elements facing each other is used, and after fixing the piezoelectric elements with the piezoelectric elements facing each other, Preferably, the support member is removed.

【0041】上記構成によれば、各圧電素子を互いに対
面させた状態で固定して取扱うことが可能となる。小さ
な圧電素子は、まとめて組み立てる前では、強度が小さ
い、ハンドリング性に欠けるなどの問題点があり加工性
や作業性が劣ることになる。そこで、上記支持部材を用
いることによって、加工性や作業性の問題点を解消し
て、本発明にかかる圧電素子ユニットを効率的に製造す
ることができる。
According to the above configuration, each piezoelectric element can be fixed and handled with the piezoelectric elements facing each other. Before the small piezoelectric elements are assembled together, they have problems such as low strength and lack of handleability, resulting in poor workability and workability. Therefore, by using the support member, problems of workability and workability can be solved, and the piezoelectric element unit according to the present invention can be efficiently manufactured.

【0042】上記圧電素子ユニットの製造方法は、上記
圧電素子配置工程では、上記圧電素子を立板部の表面に
配置して固定支持した後、該立板部を拡散接合法を用い
て略平坦な基板の表面に複数立設して一体化することが
より好ましい。
In the method of manufacturing the piezoelectric element unit, in the piezoelectric element arranging step, the piezoelectric element is arranged on the surface of the standing plate portion and fixed and supported, and then the standing plate portion is substantially flattened by a diffusion bonding method. It is more preferable that a plurality of such substrates be erected and integrated on the surface of a simple substrate.

【0043】上記構成によれば、拡散接合法を用いて、
断面が櫛歯状になっているユニット基板を形成すること
ができる。そのため、平板状の圧電素子における互いの
表面を略平行な位置関係とするように並列配置する構成
を安定した状態でまとめてなる圧電素子ユニットの剛性
を、非常に高くすることができる。しかも、拡散接合法
を実施することによって、PZT製圧電素子に対して並
行してアニーリングを行うことになるため、圧電素子の
性能が向上する。その結果、たとえば圧電素子ユニット
をインクジェットヘッドに利用する場合には、相乗効果
により吐出性能を向上させることもできる。
According to the above configuration, the diffusion bonding method is used to
A unit substrate having a comb-shaped cross section can be formed. Therefore, the rigidity of the piezoelectric element unit obtained by stably arranging the configurations of the flat plate-shaped piezoelectric elements arranged in parallel so that their respective surfaces have a substantially parallel positional relationship can be made extremely high. Moreover, by performing the diffusion bonding method, annealing is performed in parallel with the piezoelectric element made of PZT, so that the performance of the piezoelectric element is improved. As a result, for example, when the piezoelectric element unit is used for an inkjet head, the ejection performance can be improved by a synergistic effect.

【0044】本発明の圧電素子ユニットの製造方法は、
上記課題を解決するために、チタンを含まない材料から
なり、略平坦な基板の表面に対して略垂直に形成された
複数の立板部を有するユニット基板の各立板部表面に、
チタンまたはチタンを含む材料からなるチタン材層を所
定の形状で複数形成する立板部表面チタン材層形成工程
と、上記立板部表面のチタン材層上に、水熱法によりチ
タン酸ジルコン酸鉛(PZT)を主成分とするセラミッ
ク材料からなる略平板状の圧電素子を選択的に複数形成
する立板部圧電素子形成工程とを含むことを特徴として
いる。
The method for manufacturing a piezoelectric element unit according to the present invention comprises:
In order to solve the above problems, the surface of each upright portion of the unit substrate having a plurality of upright portions formed substantially perpendicular to the surface of the substantially flat substrate, made of a material not containing titanium,
A step of forming a plurality of titanium material layers made of titanium or a material containing titanium in a predetermined shape, a step of forming a titanium material layer on the surface of the upright portion, and forming a zirconate titanate on the surface of the upright portion by a hydrothermal method. A vertical plate portion piezoelectric element forming step of selectively forming a plurality of substantially flat piezoelectric elements made of a ceramic material containing lead (PZT) as a main component.

【0045】上記構成によれば、その断面が櫛歯状にな
っているユニット基板の立板部表面に対して、略平板状
の圧電素子を形成するので、圧電素子が形成された該ユ
ニット基板をそのまま1つのユニットとして用いること
ができる。それゆえ、複数の圧電素子を並列配置する工
程を省くことができ、圧電素子ユニットの製造工程を簡
素化することができる。また、ユニット基板が複数立板
部を有する構造であるため、圧電素子ユニットの構造を
より安定化することができる。特に、本発明にかかる圧
電素子ユニットをインクジェットヘッドに用いるような
場合には、インク加圧室の剛性を向上することが可能に
なるので、吐出周波数の高いヘッドを得ることができ
る。
According to the above configuration, the substantially flat piezoelectric element is formed on the surface of the standing plate portion of the unit substrate having a comb-shaped cross section, so that the unit substrate on which the piezoelectric element is formed is formed. Can be directly used as one unit. Therefore, the step of arranging a plurality of piezoelectric elements in parallel can be omitted, and the manufacturing steps of the piezoelectric element unit can be simplified. Further, since the unit substrate has a structure having a plurality of standing portions, the structure of the piezoelectric element unit can be further stabilized. In particular, when the piezoelectric element unit according to the present invention is used for an ink jet head, the rigidity of the ink pressurizing chamber can be improved, and a head having a high ejection frequency can be obtained.

【0046】なお、上記立板部表面チタン材層形成工程
においては、上記チタン材層の端部が、上記立板部の端
部から間隔を空けた内側に位置するように形成されてい
ることがより好ましい。
In the step of forming the surface titanium material layer on the standing plate portion, the end of the titanium material layer is formed so as to be located inside the end portion of the standing plate portion at an interval. Is more preferred.

【0047】上記構成によれば、チタン材層の上に形成
される圧電素子の表面積が立板部の表面積よりも若干小
さくなり、圧電素子は、圧電素子ユニットの上面および
下面を形成する基板および天板に直接接していないた
め、基板および天板に固定されないこととなる。それゆ
え、クロストークやリークなどといった問題が発生しな
い高品質の圧電素子ユニットを製造することができる。
According to the above configuration, the surface area of the piezoelectric element formed on the titanium material layer is slightly smaller than the surface area of the standing plate portion. Since it is not in direct contact with the top plate, it is not fixed to the substrate and the top plate. Therefore, a high-quality piezoelectric element unit free from problems such as crosstalk and leakage can be manufactured.

【0048】なお、上記チタン材層の端部の形成される
位置は、圧電素子間のリークおよび応力伝搬によるクロ
ストーク等が軽減されるよう適宜設定されればよく、特
に制限はないが、圧電素子の端部と上記立板部の端部と
の間隔が一定となる位置がより好ましい。すなわち、上
記チタン材層の端部が、上記立板部の端部から一定間隔
を空けた内側に位置するように形成されていることがよ
り好ましい。
The position where the end of the titanium material layer is formed may be appropriately set so as to reduce crosstalk due to leakage between the piezoelectric elements and stress propagation, and there is no particular limitation. A position where the distance between the end of the element and the end of the upright portion is constant is more preferable. That is, it is more preferable that the end portion of the titanium material layer is formed so as to be located inside at an interval from the end portion of the standing plate portion.

【0049】本発明の圧電素子ユニットの製造方法は、
上記課題を解決するために、チタンを含まない材料から
なり、一次方向に長さを有する略円筒状の支持部材上
に、チタンまたはチタンを含む材料からなるチタン材層
を形成する支持部材チタン材層形成工程と、上記チタン
材層上に水熱法によりチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)
を主成分とするセラミック材料からなる略平板状の圧電
素子を選択的に形成する支持部材圧電素子形成工程と、
上記支持部材を除去して略円筒状の圧電素子を得る支持
部材除去工程と、上記略円筒状の圧電素子を、互いの長
手方向が略平行となるように複数並列配置する略円筒状
圧電素子配置工程とを含むことを特徴としている。
The method for manufacturing a piezoelectric element unit according to the present invention comprises:
In order to solve the above-mentioned problem, a support member made of titanium-free material and formed on a substantially cylindrical support member having a length in the primary direction, a titanium material layer made of titanium or a material containing titanium is provided. Layer forming step and lead zirconate titanate (PZT) on the titanium material layer by hydrothermal method
A support member piezoelectric element forming step of selectively forming a substantially flat piezoelectric element made of a ceramic material containing as a main component,
A support member removing step of obtaining the substantially cylindrical piezoelectric element by removing the support member, and a substantially cylindrical piezoelectric element in which a plurality of the substantially cylindrical piezoelectric elements are arranged in parallel so that their longitudinal directions are substantially parallel to each other. And an arrangement step.

【0050】上記構成によれば、水熱法の利点を生かし
て、従来の焼結法などでは製造できなかった略円管状の
PZT製圧電素子を容易に作製することができる。しか
もこれら円管状のPZT製圧電素子は一次方向に長さを
有するものであるので、その長手方向が互いに略平行と
なるように配置することで、PZT製圧電素子の実装密
度をより向上することができる。さらに、圧電素子その
ものが略円筒形状となるため、たとえば本発明にかかる
圧電素子ユニットをインクジェットヘッドとして利用す
る場合には、吐出効率が高く剛性も高いものを得ること
ができる。
According to the above configuration, a substantially tubular piezoelectric element made of PZT, which cannot be manufactured by the conventional sintering method, can be easily manufactured by taking advantage of the hydrothermal method. Moreover, since these tubular PZT piezoelectric elements have a length in the primary direction, they are arranged so that their longitudinal directions are substantially parallel to each other, thereby further improving the mounting density of the PZT piezoelectric elements. Can be. Further, since the piezoelectric element itself has a substantially cylindrical shape, for example, when the piezoelectric element unit according to the present invention is used as an ink jet head, a piezoelectric element having high ejection efficiency and high rigidity can be obtained.

【0051】上記圧電素子ユニットの製造方法は、上記
圧電素子表面をダイヤモンドバイトによる切削加工で平
坦化する工程をさらに含んでいてもよい。
The method of manufacturing the piezoelectric element unit may further include a step of flattening the surface of the piezoelectric element by cutting with a diamond cutting tool.

【0052】ダイヤモンドバイトにより切削加工するこ
とにより、他の加工法に比べて加工時間を大幅に短縮す
ることができるとともに、粗大化した粒界に対しても効
率よく平坦加工を行うことが可能となる。
By cutting with a diamond cutting tool, it is possible to greatly shorten the processing time as compared with other processing methods, and to efficiently perform flat processing even on coarse grain boundaries. Become.

【0053】上記圧電素子ユニットの製造方法は、水熱
法により形成されたPZTを主成分とする第1層の表面
に圧電素子の表面を平坦化するためのコート層を設ける
工程をさらに有していてもよい。これにより、凹凸が生
じているPZT製圧電素子の表面を加工性のよいコート
層を用いて平坦化加工することができる。したがって、
上記圧電素子の平坦化加工に要する時間を大幅に短縮す
ることあるいは機械加工を省略することが可能になる。
The method for manufacturing the piezoelectric element unit further includes a step of providing a coat layer for flattening the surface of the piezoelectric element on the surface of the first layer mainly composed of PZT formed by a hydrothermal method. May be. Thereby, the surface of the PZT piezoelectric element having unevenness can be flattened using the coat layer having good workability. Therefore,
It is possible to greatly reduce the time required for the flattening process of the piezoelectric element or to omit the machining process.

【0054】上記コート層としては、例えば、ゾル・ゲ
ル法を用いたPZT、有機材料もしくは無機材料を用い
ることができる。これにより、上記圧電素子の最表面と
なるコート層を所望の表面粗さとなるように作業性よく
製作することができる。
As the above-mentioned coat layer, for example, PZT using a sol-gel method, an organic material or an inorganic material can be used. This makes it possible to manufacture the coat layer that is the outermost surface of the piezoelectric element with good workability so as to have a desired surface roughness.

【0055】なお、特公平6−6375号公報に開示さ
れている高密度マルチ流路アレイ・パルス滴付着装置
は、本発明における圧電素子ユニットの構造と一見類似
している。しかし、高密度マルチ流路アレイ・パルス滴
付着装置の圧電素子は、焼結により作製されたバルク状
のものであるため、柱状にしか形成できず、微細な平板
状に形成することはできない。そして、該装置の吐出原
理は圧電素子の剪断モードの歪みを用いることであるの
に対して、本発明の圧電素子ユニットはベンディングモ
ードの歪みを用いたものであるため、両者は原理的に異
なる。
Incidentally, the high-density multi-channel array / pulse drop applying apparatus disclosed in Japanese Patent Publication No. 6-6375 is apparently similar in structure to the piezoelectric element unit in the present invention. However, since the piezoelectric element of the high-density multi-channel array / pulse drop applying apparatus is a bulk element manufactured by sintering, it can be formed only in a columnar shape and cannot be formed in a fine flat plate shape. The ejection principle of the device is to use the shear mode distortion of the piezoelectric element, whereas the piezoelectric element unit of the present invention uses the bending mode distortion, so that both are different in principle. .

【0056】水熱法ではバルク状の圧電素子を製造する
ことはできず、また製造したところで本発明のような高
解像度のインクジェットヘッドに利用することはできな
い。そして、本発明は、水熱法により得られる平板状の
圧電素子を立板部と一体化して立設しているため、十分
な圧電素子の実装密度を実現することができるものであ
り、上記公報の技術とは根本的に異なるものである。
A bulk piezoelectric element cannot be manufactured by the hydrothermal method, and the manufactured piezoelectric element cannot be used for a high-resolution ink jet head as in the present invention. Further, the present invention, since the flat piezoelectric element obtained by the hydrothermal method is integrated and erected with the upright portion, it is possible to realize a sufficient mounting density of the piezoelectric element, It is fundamentally different from the technology in the publication.

【0057】[0057]

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について図1
ないし図14に基づいて説明すれば、以下のとおりであ
る。
FIG. 1 shows an embodiment of the present invention.
This will be described below with reference to FIG.

【0058】本発明にかかる圧電素子ユニットは、水熱
法によって形成されるチタン酸ジルコン酸鉛(PZT:
Pb(Zr,Ti)O3 )を主成分とするセラミック材
料からなる圧電素子を高密度に実装してなるものであ
り、図1に示すように、略平板状のPZT製圧電素子1
を、互いの表面を略平行な位置関係とするように並列配
置してなっている。具体的には、圧電素子ユニットの基
板となるユニット基板として、基板2と基板2の表面に
対して略垂直に形成される複数の立板部3とからなるも
のを用いる。そして、ユニット基板の立板部3の表面に
チタン材層4を形成し、チタン材層4の表面にPZT製
圧電素子1を形成する。なお、上記圧電素子となるセラ
ミック材料としては、上記PZTのほかにチタン酸バリ
ウム(BaTiO3 )、チタン酸ストロンチウム(Sr
TiO3 )などを用いることができる。
The piezoelectric element unit according to the present invention comprises a lead zirconate titanate (PZT:
A piezoelectric element made of a ceramic material containing Pb (Zr, Ti) O 3 ) as a main component is mounted at a high density. As shown in FIG.
Are arranged in parallel so that their surfaces have a substantially parallel positional relationship. Specifically, as the unit substrate serving as a substrate of the piezoelectric element unit, a unit substrate including a substrate 2 and a plurality of upright portions 3 formed substantially perpendicular to the surface of the substrate 2 is used. Then, a titanium material layer 4 is formed on the surface of the standing portion 3 of the unit substrate, and the PZT piezoelectric element 1 is formed on the surface of the titanium material layer 4. In addition, as the ceramic material for the piezoelectric element, barium titanate (BaTiO 3 ), strontium titanate (Sr
TiO 3 ) or the like can be used.

【0059】上記水熱法で作製されるPZT製圧電素子
1は、微細な素子形状、特に層状の形状を効率的に形成
できるという長所がある反面、焼結により得られるPZ
T製圧電素子に比べて圧電素子定数(圧電定数)が数分
の一となり、圧電素子としての効率が悪いという短所が
ある。そこで、水熱法により形成されるPZT製圧電素
子1を用いて十分な性能を有する圧電素子ユニットを得
るためには、ユニット基板におけるPZT製圧電素子1
の実装密度を向上させる必要がある。
The PZT piezoelectric element 1 manufactured by the hydrothermal method has an advantage that a fine element shape, particularly a layered shape, can be efficiently formed, but a PZT obtained by sintering.
There is a disadvantage that the piezoelectric element constant (piezoelectric constant) is a fraction of that of a T piezoelectric element, and the efficiency of the piezoelectric element is low. Therefore, in order to obtain a piezoelectric element unit having sufficient performance using the PZT piezoelectric element 1 formed by the hydrothermal method, the PZT piezoelectric element 1 on the unit substrate is required.
It is necessary to improve the mounting density of the device.

【0060】従来は、図14に示すように、略平板状の
PZT製圧電素子101を、平坦な基板102の表面に
貼り付ける(積層する)ように形成していた。しかし、
本発明では、図2に示すように、PZT製圧電素子1
を、平坦な基板2の表面に対して略立設した状態で並列
配置する。これによって、従来の構成(図14)より
も、PZT製圧電素子1の実装密度を十分に向上させる
ことができるので、PZT製圧電素子1としての効率が
悪い点を十分にカバーした高性能の圧電素子ユニットを
得ることができる。
Conventionally, as shown in FIG. 14, a substantially plate-shaped piezoelectric element 101 made of PZT has been formed so as to be attached (laminated) to the surface of a flat substrate 102. But,
In the present invention, as shown in FIG.
Are arranged side by side in a state of standing substantially upright on the surface of the flat substrate 2. As a result, the mounting density of the PZT piezoelectric element 1 can be sufficiently improved as compared with the conventional configuration (FIG. 14), so that the high efficiency of the PZT piezoelectric element 1 is sufficiently covered. A piezoelectric element unit can be obtained.

【0061】なお、本実施の形態においては、本発明に
かかる圧電素子ユニットをインクジェットヘッドに応用
した場合について説明する。
In this embodiment, a case where the piezoelectric element unit according to the present invention is applied to an ink jet head will be described.

【0062】〔実施の形態1〕図3に示すように、本実
施の形態において圧電素子ユニットはインクジェットヘ
ッドに適用されているが、このとき、PZT製圧電素子
1の端部が立板部3の端部から一定間隔内側となる位置
に配置されるように、立板部3の表面に形成されたチタ
ン材層4の表面にPZT製圧電素子1が形成されている
ことが好ましい。
[Embodiment 1] As shown in FIG. 3, in this embodiment, the piezoelectric element unit is applied to an ink jet head. At this time, the end of the PZT piezoelectric element 1 is It is preferable that the piezoelectric element 1 made of PZT is formed on the surface of the titanium material layer 4 formed on the surface of the standing plate portion 3 so as to be arranged at a position on the inside of the end plate at a fixed interval.

【0063】図3および図4に示したインクジェットヘ
ッドでは、基板2に対して略垂直に立板部3が形成さ
れ、この立板部3の表面にPZT製圧電素子1が形成さ
れている。そして、基板2にはインクを吐出するための
ノズル口5および図示しないインク溜めが形成され、さ
らにPZT製圧電素子1および立板部3を介してユニッ
ト基板に対向するように天板7(ノズルプレート)が貼
り合わされている。したがって、基板2と天板7との間
に挟持される複数の立板部3の間が、インクジェットヘ
ッドにおけるインク加圧室8を構成する。そして、PZ
T製圧電素子1の表面には表面電極9が形成されてい
る。
In the ink jet head shown in FIGS. 3 and 4, a vertical plate portion 3 is formed substantially perpendicular to the substrate 2, and a PZT piezoelectric element 1 is formed on the surface of the vertical plate portion 3. A nozzle port 5 for discharging ink and an ink reservoir (not shown) are formed on the substrate 2, and the top plate 7 (nozzle) is opposed to the unit substrate via the PZT piezoelectric element 1 and the upright plate 3. Plate). Therefore, the space between the plurality of upright portions 3 sandwiched between the substrate 2 and the top plate 7 forms the ink pressurizing chamber 8 in the ink jet head. And PZ
A surface electrode 9 is formed on the surface of the piezoelectric element 1 made of T.

【0064】図4は、インクジェットヘッドをノズル口
5側から見た断面図である。図4に示すように、基板2
に対して立板部3が立設されているので、ユニット基板
の断面は櫛歯状になっており、立板部3の間に形成され
る空間がインク加圧室8となる。PZT製圧電素子1の
表面には表面電極9が形成されている一方、PZT製圧
電素子1と立板部3との間にはチタン材層4が形成され
ており、このチタン材層4が裏面電極となる。また、立
板部3は弾性を有する構造となっており、チタン材層4
・立板部3・表面電極9・PZT製圧電素子1によって
圧電作動部10が構成される。なお、チタン材層4およ
び表面電極9には図示しないリード線などが接続されて
いる。さらに、隣接する立板部3の間がインク加圧室8
になるので、立板部3の表面に設けられているチタン材
層4、PZT製圧電素子1および表面電極9がインク加
圧室8のインクに直接接触しないように、チタン材層
4、PZT製圧電素子1および表面電極9を覆う絶縁層
11が形成されている。この絶縁層11の形成によっ
て、PZT製圧電素子1間のリークを防止する効果もさ
らに得られる。
FIG. 4 is a sectional view of the ink jet head as viewed from the nozzle port 5 side. As shown in FIG.
Since the standing plate portion 3 stands upright, the unit substrate has a comb-shaped cross section, and the space formed between the standing plate portions 3 becomes the ink pressurizing chamber 8. A surface electrode 9 is formed on the surface of the piezoelectric element 1 made of PZT, and a titanium material layer 4 is formed between the piezoelectric element 1 made of PZT and the standing plate portion 3. It becomes the back electrode. The standing plate portion 3 has an elastic structure, and the titanium material layer 4
The standing plate portion 3, the surface electrode 9, and the PZT piezoelectric element 1 constitute a piezoelectric operating portion 10. Note that lead wires (not shown) and the like are connected to the titanium material layer 4 and the surface electrode 9. Further, the space between the adjacent standing plate portions 3 is the ink pressurizing chamber 8.
Therefore, the titanium material layer 4, the PZT piezoelectric element 1, and the surface electrode 9 provided on the surface of the standing plate portion 3 are prevented from directly contacting the ink in the ink pressurizing chamber 8. An insulating layer 11 covering the piezoelectric element 1 and the surface electrode 9 is formed. By forming the insulating layer 11, an effect of preventing leakage between the PZT piezoelectric elements 1 is further obtained.

【0065】上述のように構成された本発明にかかる圧
電素子ユニットは、ベンディングモードで作動する。具
体的には、たとえば、図3および図4に示すような構造
のインクジェットヘッド(圧電素子ユニット)のPZT
製圧電素子1に対して、チタン材層4および表面電極9
を介して所定電圧を印加すると、この電圧によってPZ
T製圧電素子1が収縮して該PZT製圧電素子1が撓
み、これにともなって該立板部3も撓むので、立板部3
間のインク加圧室8が狭められる。その結果、インク加
圧室8の体積が急激に減少するので、ノズル口5からイ
ンク滴が吐出されることになる。
The piezoelectric element unit according to the present invention configured as described above operates in the bending mode. Specifically, for example, the PZT of an ink jet head (piezoelectric element unit) having a structure as shown in FIGS.
The titanium material layer 4 and the surface electrode 9 are
When a predetermined voltage is applied through the
The piezoelectric element 1 made of T contracts and the piezoelectric element 1 made of PZT bends, and the upright plate 3 also bends accordingly.
The ink pressurizing chamber 8 between them is narrowed. As a result, the volume of the ink pressurizing chamber 8 rapidly decreases, so that ink droplets are ejected from the nozzle port 5.

【0066】上記PZT製圧電素子1は、水熱法により
形成される略平板状PZT素子であり、その形状や厚み
などのサイズは限定されるものではなく、圧電素子ユニ
ットの形状や用途などによって適宜設定される。ただ
し、PZT製圧電素子1の表面積は、立板部3の表面積
より若干小さくなっている。すなわち、PZT製圧電素
子1の端部は基板2および天板7の表面から一定間隔離
れた状態となっている。これは、基板2や天板7などを
介してPZT製圧電素子1間にリークなどが生じること
を軽減するためである。
The PZT piezoelectric element 1 is a substantially flat PZT element formed by a hydrothermal method, and its shape and thickness are not limited. It is set appropriately. However, the surface area of the PZT piezoelectric element 1 is slightly smaller than the surface area of the standing plate portion 3. That is, the ends of the PZT piezoelectric element 1 are spaced apart from the surfaces of the substrate 2 and the top plate 7 by a predetermined distance. This is to reduce the occurrence of a leak or the like between the PZT piezoelectric elements 1 via the substrate 2, the top plate 7, and the like.

【0067】また、PZT製圧電素子1の表面積が立板
部3の表面積より若干小さくなっていることから、イン
クジェットユニットにおける上面および下面(基板2お
よび天板7)にPZT製圧電素子1が直接接していない
ことになる。それゆえPZT製圧電素子1の端部は、基
板2および天板7に対して固定されない。その結果、P
ZT製圧電素子1からの応力伝搬によるクロストークを
軽減することができる。
Further, since the surface area of the piezoelectric element 1 made of PZT is slightly smaller than the surface area of the upright portion 3, the piezoelectric element 1 made of PZT is directly provided on the upper and lower surfaces (substrate 2 and top plate 7) of the ink jet unit. You will not be in contact. Therefore, the ends of the PZT piezoelectric element 1 are not fixed to the substrate 2 and the top plate 7. As a result, P
Crosstalk due to stress propagation from the ZT piezoelectric element 1 can be reduced.

【0068】上記表面電極9は、PZT製圧電素子1お
よび立板部3とともに圧電作動部10を構成するもので
あれば特に限定されるものではないが、通常はアルミニ
ウムなどが好ましく用いられる。さらに上記チタン材層
4はチタンを含む材料またはチタンのみからなってお
り、電極として機能するものであれば特に限定されるも
のではない。表面電極9やチタン材層4のサイズや厚み
も特に限定されるものではないが、たとえば、チタン材
層4は0.1μm程度の厚みであればよい。表面電極9
およびチタン材層4の形成方法も特に限定されるもので
はないが、たとえば表面電極9の形成にはアルミ蒸着法
が、チタン材層4の形成にはスパッタリング法が好まし
く用いられる。上述のようにして、PZT製圧電素子1
の形状に対応した電極を形成することができる。
The surface electrode 9 is not particularly limited as long as it constitutes the piezoelectric operating portion 10 together with the PZT piezoelectric element 1 and the standing plate portion 3, but usually aluminum or the like is preferably used. Further, the titanium material layer 4 is made of a material containing titanium or only titanium, and is not particularly limited as long as it functions as an electrode. Although the size and thickness of the surface electrode 9 and the titanium material layer 4 are not particularly limited, for example, the titanium material layer 4 may have a thickness of about 0.1 μm. Surface electrode 9
The method for forming the titanium material layer 4 is not particularly limited. For example, an aluminum vapor deposition method is preferably used for forming the surface electrode 9, and a sputtering method is preferably used for forming the titanium material layer 4. As described above, the PZT piezoelectric element 1
Can be formed corresponding to the shape of.

【0069】上記絶縁層11の材質は、絶縁効果が発揮
できれば特に限定されるものではないが、ポリイミド絶
縁膜などが好適に用いられる。ポリイミド絶縁膜の形成
方法としては、印刷法などが用いられる。なお絶縁層1
1の膜厚は、絶縁効果が発揮されるように適宜設定され
ればよく、特に限定されるものではない。
The material of the insulating layer 11 is not particularly limited as long as it can exert an insulating effect, but a polyimide insulating film or the like is preferably used. As a method for forming the polyimide insulating film, a printing method or the like is used. Insulating layer 1
The film thickness of 1 is not particularly limited as long as it is appropriately set so as to exhibit an insulating effect.

【0070】さらに、立板部3に対するPZT製圧電素
子1の密着性を向上させるために、立板部3とチタン材
層4との間に白金(Pt)膜を形成してもよい。この白
金膜の形成方法としてはスパッタリング法が好適に用い
られるが特に限定されるものではない。また、該白金膜
の膜厚などは適宜設定されればよく、特に限定されるも
のではない。
Further, a platinum (Pt) film may be formed between the standing plate portion 3 and the titanium material layer 4 in order to improve the adhesion of the PZT piezoelectric element 1 to the standing plate portion 3. As a method for forming the platinum film, a sputtering method is preferably used, but it is not particularly limited. Further, the thickness of the platinum film may be appropriately set, and is not particularly limited.

【0071】上記立板部3は、基板2と同体として一体
的に形成されていてもよいし、基板2とは別体として形
成されていてもよい。すなわち、基板2に加工を施すこ
とにより立板部3を形成してもよいし、基板2とは別に
立板部3を形成してもよい。たとえば、図1に示したユ
ニット基板は、弾性材料からなる基板2に溝加工を施し
て立板部3を形成している。あるいは、後述するよう
に、基板2と同系の材料または基板2と接合可能な材料
を用いて立板部3を別に形成しておき、後から立板部3
を基板2に接合することによりユニット基板を形成する
構成であってもよい。
The upright portion 3 may be formed integrally with the substrate 2 as a single body, or may be formed separately from the substrate 2. That is, the standing plate portion 3 may be formed by processing the substrate 2, or the standing plate portion 3 may be formed separately from the substrate 2. For example, in the unit substrate shown in FIG. 1, a vertical plate portion 3 is formed by subjecting a substrate 2 made of an elastic material to groove processing. Alternatively, as will be described later, the upright portion 3 is separately formed using a material similar to the substrate 2 or a material that can be bonded to the substrate 2, and the upright portion 3 is formed later.
May be joined to the substrate 2 to form a unit substrate.

【0072】つまり、本発明で用いられる基板2は、図
4に示すように、少なくともその断面が櫛歯状になるよ
うに立板部3を複数備えていればよい。立板部3を複数
備える構成によって、平板状のPZT製圧電素子1を並
列配置してなる構成を安定な状態で1つのユニットにま
とめることができる。それゆえ、PZT製圧電素子1の
実装密度の高い圧電素子ユニットの構造をより安定化す
ることが可能となる。特に、立板部3と基板2とを一体
化する構成などでは、圧電素子ユニットとしてのインク
ジェットヘッド全体の剛性が向上する。その結果、イン
クジェットヘッドの吐出能力を向上させることができ
る。
That is, as shown in FIG. 4, the substrate 2 used in the present invention may have a plurality of upright portions 3 so that at least its cross section has a comb shape. With the configuration including the plurality of upright portions 3, the configuration in which the flat-plate-shaped piezoelectric elements 1 made of PZT are arranged in parallel can be stably combined into one unit. Therefore, the structure of the piezoelectric element unit having a high mounting density of the PZT piezoelectric element 1 can be further stabilized. In particular, in a configuration where the standing plate portion 3 and the substrate 2 are integrated, the rigidity of the entire inkjet head as a piezoelectric element unit is improved. As a result, the ejection performance of the inkjet head can be improved.

【0073】上記立板部3および基板2の材質として
は、チタンを含まないものであることが好ましい。しか
し、立板部3および基板2の形状やサイズなどは、圧電
素子ユニット(インクジェットヘッド)として利用でき
る形状やサイズであれば特に限定されるものではない。
本発明では、水熱法によってPZT製圧電素子1を形成
するが、後述するように、水熱法では、チタン表面のあ
る部位に選択的にPZTが形成される。すなわち、立板
部3や基板2にチタンが含まれていると、PZTを選択
的に形成することができなくなるため、好ましくない。
立板部3および基板2の好ましい材質としては、具体的
には、ニッケル(Ni)などが挙げられ、その厚みは、
たとえば50μm程度とすればよい。
It is preferable that the material of the standing plate portion 3 and the substrate 2 does not contain titanium. However, the shape and size of the standing plate portion 3 and the substrate 2 are not particularly limited as long as they can be used as a piezoelectric element unit (inkjet head).
In the present invention, the PZT piezoelectric element 1 is formed by a hydrothermal method. However, as described later, in the hydrothermal method, PZT is selectively formed at a certain position on the titanium surface. That is, it is not preferable that titanium is contained in the standing plate portion 3 or the substrate 2 because PZT cannot be selectively formed.
As a preferable material of the standing plate portion 3 and the substrate 2, specifically, nickel (Ni) or the like is given.
For example, it may be about 50 μm.

【0074】次に、上述した構成の圧電素子ユニット
(インクジェットヘッド)の製造方法について説明す
る。
Next, a method of manufacturing the piezoelectric element unit (inkjet head) having the above-described configuration will be described.

【0075】上記構成の圧電素子ユニットの製造方法
は、大別すると、(I)基板2と立板部3とが最初から
一体化されている場合の製造方法と、(II)基板2に後
から立板部3を立設する場合の製造方法とが挙げられ
る。
The method of manufacturing the piezoelectric element unit having the above structure can be roughly classified into (I) a method in which the substrate 2 and the standing plate portion 3 are integrated from the beginning, and (II) a method in which the substrate 2 is And a manufacturing method in the case where the standing plate portion 3 is erected.

【0076】まず、図5を用いて上記(I)の圧電素子
ユニットの製造方法について説明する。この方法では、
基板2と立板部3とが最初から一体化されているので、
この立板部3の所定の部位に、チタン材層4を形成した
上で、水熱法によりPZT層すなわちPZT製圧電素子
1を形成することによって、圧電素子ユニットを形成す
ることができる。
First, a method of manufacturing the piezoelectric element unit (I) will be described with reference to FIG. in this way,
Since the substrate 2 and the upright portion 3 are integrated from the beginning,
A piezoelectric element unit can be formed by forming a titanium material layer 4 on a predetermined portion of the standing plate portion 3 and then forming a PZT layer, that is, a PZT piezoelectric element 1 by a hydrothermal method.

【0077】ここで、水熱法について詳しく説明する
と、まず、鉛(Pb)、ジルコニウム(Zr)およびチ
タン(Ti)を含むpH14以上の強アルカリ性処理液
を調製し、この処理液にTi表面を有する基板を浸漬し
て、加熱加圧処理すれば、Ti表面の部位のみに選択的
にPZTが形成される。このとき、上記基板の表面に垂
直な方向、すなわち、PZTの成膜方向に分極が起きる
ので圧電素子ユニットを形成した後に従来行っていた分
極処理を省略することができる。
Here, the hydrothermal method will be described in detail. First, a strongly alkaline treatment liquid containing lead (Pb), zirconium (Zr) and titanium (Ti) having a pH of 14 or more is prepared. If the substrate is immersed and subjected to heat and pressure treatment, PZT is selectively formed only on the portion of the Ti surface. At this time, polarization occurs in a direction perpendicular to the surface of the substrate, that is, in the PZT film forming direction, so that the polarization processing conventionally performed after the piezoelectric element unit is formed can be omitted.

【0078】上記(I)の圧電素子ユニットの製造方法
では、まず、弾性材料からなり、複数の立板部3を予め
備えるユニット基板を準備する(図5(a)および図1
参照)。このようなユニット基板は、上述したように、
たとえば平坦な基板に所定の溝を形成する溝加工によっ
て容易に形成することができる。もちろんその他の方法
を利用してもよい。上記溝加工の具体的な方法としては
特に限定されるものではないが、たとえば、機械的な加
工やエッチング法などが用いられる。
In the method (I) for manufacturing a piezoelectric element unit, first, a unit substrate made of an elastic material and provided with a plurality of standing plates 3 in advance is prepared (FIG. 5A and FIG. 1).
reference). Such a unit substrate, as described above,
For example, it can be easily formed by groove processing for forming a predetermined groove on a flat substrate. Of course, other methods may be used. Although a specific method of the groove processing is not particularly limited, for example, a mechanical processing or an etching method is used.

【0079】次に、図5(a)に示すように、上述のよ
うに形成した複数の立板部3を有するユニット基板に対
して、PZTを形成したいところにチタンまたはチタン
を含む材料からなるチタン材層4を形成する。このとき
のチタン材層4の形成方法としては、上述したスパッタ
リング法が好適に用いられる。
Next, as shown in FIG. 5A, the unit substrate having the plurality of upright portions 3 formed as described above is made of titanium or a material containing titanium where PZT is to be formed. The titanium material layer 4 is formed. As the method for forming the titanium material layer 4 at this time, the above-described sputtering method is suitably used.

【0080】このチタン材層4を形成する工程において
は、チタン材層4の端部が立板部3の端部から一定間隔
内側となる位置に配置されるようになっていることが好
ましい。これによれば、チタン材層4の表面積が立板部
3の表面積より小さくなるため、該チタン材層4の上に
選択的に形成されるPZT製圧電素子1も、圧電素子ユ
ニットの上面および下面から一定間隔離れた状態となる
ように形成される。それゆえ、クロストークやリークな
どといった問題が発生しない高品質の圧電素子ユニット
を製造することができる。
In the step of forming the titanium material layer 4, it is preferable that the end of the titanium material layer 4 is arranged at a position inside the end of the standing plate portion 3 by a predetermined distance. According to this, since the surface area of the titanium material layer 4 is smaller than the surface area of the upright portion 3, the PZT piezoelectric element 1 selectively formed on the titanium material layer 4 also has the upper surface of the piezoelectric element unit and It is formed so as to be at a certain distance from the lower surface. Therefore, a high-quality piezoelectric element unit free from problems such as crosstalk and leakage can be manufactured.

【0081】次に、図5(b)に示すように、上記立板
部3表面上のチタン材層4に対して水熱法により選択的
にPZT層よりなるPZT製圧電素子1を形成する。こ
の水熱法の具体的な手法としては公知の手法が用いられ
る。たとえば、国際公開WO97/03834号公報
や、特開平8−306980号公報に開示されているよ
うに、硝酸鉛(Pb(NO3 2 )水溶液、オキシ塩化
ジルコニウム(ZrOCl2 ・8H2 O)水溶液、四塩
化チタン(TiCl4 )水溶液、および水酸化カリウム
水溶液を混合調製した強アルカリ性の反応溶液にユニッ
ト基板を浸漬し、オートクレーブにより水熱処理を実施
する。上記水熱処理を行う際のオートクレーブの条件
や、その他の条件については特に限定されるものではな
い。
Next, as shown in FIG. 5B, a PZT piezoelectric element 1 composed of a PZT layer is selectively formed on the titanium material layer 4 on the surface of the upright portion 3 by a hydrothermal method. . As a specific method of the hydrothermal method, a known method is used. For example, International and published WO97 / 03834 discloses, as disclosed in JP-A-8-306980, lead nitrate (Pb (NO 3) 2) aqueous solution of zirconium oxychloride (ZrOCl 2 · 8H 2 O) solution The unit substrate is immersed in a strongly alkaline reaction solution prepared by mixing an aqueous solution of titanium tetrachloride (TiCl 4 ) and an aqueous solution of potassium hydroxide, and is subjected to hydrothermal treatment by an autoclave. The conditions of the autoclave for performing the above hydrothermal treatment and other conditions are not particularly limited.

【0082】このようにして形成されたPZTを主成分
とするセラミック材料からなる略平板状のPZT製圧電
素子1のそれぞれに対して、さらに図5(c)に示すよ
うに、表面電極9を形成する。表面電極9の形成方法と
しては特に限定されないが、たとえば斜め蒸着で電極を
形成する方法などが挙げられる。PZT製圧電素子1と
同様に表面電極9もその端部が基板2および天板7から
離れるように形成する。したがって、図5(c)などに
示すように、表面電極9はPZT製圧電素子1の表面積
より小さく形成しておくことが好ましい。
As shown in FIG. 5 (c), a surface electrode 9 is further applied to each of the substantially flat PZT-made piezoelectric elements 1 made of a ceramic material containing PZT as a main component. Form. The method of forming the surface electrode 9 is not particularly limited, and examples thereof include a method of forming an electrode by oblique deposition. Like the PZT piezoelectric element 1, the surface electrode 9 is also formed such that its ends are separated from the substrate 2 and the top plate 7. Therefore, as shown in FIG. 5C and the like, it is preferable that the surface electrode 9 is formed to be smaller than the surface area of the piezoelectric element 1 made of PZT.

【0083】上記(I)の方法では、立板部3を有する
ユニット基板に対して一括してPZT製圧電素子1を形
成することになるので、PZT製圧電素子1形成後のユ
ニット基板をそのまま1つの圧電素子ユニットとして用
いることができる。したがって、圧電素子ユニットの製
造工程を簡素化することができる。また、もともとのユ
ニット基板が複数の立板部3を有する構造であるため、
該ユニット基板を用いた圧電素子ユニットの構造をより
安定化することができる。特に、上記圧電素子ユニット
をインクジェットヘッドに用いるような場合には、イン
ク加圧室8の剛性を向上することが可能になるので、吐
出周波数の高いインクジェットヘッドを得ることができ
る。
In the method (I), the PZT piezoelectric element 1 is formed on the unit substrate having the standing plate portion 3 at a time. It can be used as one piezoelectric element unit. Therefore, the manufacturing process of the piezoelectric element unit can be simplified. Also, since the original unit substrate has a structure having a plurality of upright portions 3,
The structure of the piezoelectric element unit using the unit substrate can be further stabilized. In particular, when the piezoelectric element unit is used for an ink jet head, the rigidity of the ink pressurizing chamber 8 can be improved, so that an ink jet head having a high ejection frequency can be obtained.

【0084】次に、図6を用いて上記(II)の圧電素子
ユニットの製造方法について説明する。この方法では、
基板2と複数の立板部3とが別体となっているので、ま
ず、チタン材層4を形成した上で水熱法によりPZT層
を形成した立板部3を得た上で、この立板部4を基板2
に接合することによってユニット基板を形成し、該ユニ
ット基板を用いて圧電素子ユニットを形成する。具体的
には、まず、図6(a)に示すように、ニッケルなどの
弾性基板15に立板部3となる形状を形成する。この図
6(a)では、主枠に対して略長方形状の立板部3が接
続されている。そして、PZTを形成したい部位にチタ
ン材層4を所定の形状で形成する。
Next, a method of manufacturing the piezoelectric element unit (II) will be described with reference to FIG. in this way,
Since the substrate 2 and the plurality of upright portions 3 are separate bodies, first, after the titanium material layer 4 is formed, the upright portion 3 on which the PZT layer is formed by the hydrothermal method is obtained. Standing plate 4 is attached to substrate 2
To form a unit substrate, and a piezoelectric element unit is formed using the unit substrate. Specifically, first, as shown in FIG. 6A, a shape to be the standing plate portion 3 is formed on an elastic substrate 15 made of nickel or the like. In FIG. 6A, a substantially rectangular upright portion 3 is connected to the main frame. Then, a titanium material layer 4 is formed in a predetermined shape at a portion where PZT is to be formed.

【0085】そして、図6(b)に示すように、チタン
材層4に対して水熱法により選択的にPZT層すなわち
PZT製圧電素子1を形成する。その後、図示しない表
面電極9を形成した上で、図6(c)に示すように、チ
タン材層4とPZT製圧電素子1と表面電極9とが形成
された立板部3を主枠から切り離して立板部3単独にす
る。次に、図6(d)に示すように、該立板部3を基板
2上に立設して、複数のPZT製圧電素子1が互いの表
面を略平行な位置関係とするように、立板部3を並列配
置する。
Then, as shown in FIG. 6B, a PZT layer, that is, a PZT piezoelectric element 1 is selectively formed on the titanium material layer 4 by a hydrothermal method. Thereafter, after forming a surface electrode 9 (not shown), as shown in FIG. 6C, the standing plate portion 3 on which the titanium material layer 4, the PZT piezoelectric element 1, and the surface electrode 9 are formed is removed from the main frame. Separate and make the upright portion 3 alone. Next, as shown in FIG. 6D, the standing plate portion 3 is erected on the substrate 2 so that the plurality of PZT piezoelectric elements 1 have a mutually parallel positional relationship. The standing plates 3 are arranged in parallel.

【0086】ここで、図6(e)に示すように、立板部
3を基板2上に並設する際には、拡散接合法を用いて立
板部3と基板2とを一体化することが好ましい。拡散接
合法は、金属系の素材を接合面で密着させ、真空炉や水
素炉などの真空または還元雰囲気中で素材の軟化点近傍
まで加熱することにより、接合面を通じて原子の拡散を
生じさせて接合する方法である。拡散接合法では、立板
部3と基板2との接合部の強度をより向上させることが
できるので、圧電素子ユニットの剛性を非常に高いもの
とすることができる。
Here, as shown in FIG. 6E, when the upright portions 3 are juxtaposed on the substrate 2, the upright portions 3 and the substrate 2 are integrated using a diffusion bonding method. Is preferred. Diffusion bonding is a method in which a metal-based material is brought into close contact with a bonding surface and heated to near the softening point of the material in a vacuum or reducing atmosphere, such as in a vacuum furnace or hydrogen furnace, to cause diffusion of atoms through the bonding surface. It is a joining method. In the diffusion bonding method, since the strength of the bonding portion between the standing plate portion 3 and the substrate 2 can be further improved, the rigidity of the piezoelectric element unit can be made extremely high.

【0087】上記拡散接合法は、同種の金属の場合だけ
でなく、異種の金属間の接合にも応用できる上に、接合
面に低温度で拡散しやすい薄いインサート材をはさんで
接合することも可能であるので、基板2と立板部3とが
異なる材料からなっていても、両者を十分な強度で接合
できる場合もある。それゆえ、圧電素子ユニット製造の
自由度を向上させることもできる。
The diffusion bonding method described above can be applied not only to the case of the same kind of metal but also to the bonding between different kinds of metals. Therefore, even if the substrate 2 and the upright portion 3 are made of different materials, they may be joined with sufficient strength in some cases. Therefore, the degree of freedom in manufacturing the piezoelectric element unit can be improved.

【0088】しかも、拡散接合法の実施と並行して、P
ZT製圧電素子1に対してアニーリング(焼きなまし)
を行うことができる。PZTを主成分とするセラミック
材料から成るPZT製圧電素子1はアニーリングによっ
て性能が向上するので、たとえば圧電素子ユニットをイ
ンクジェットヘッドに利用する場合には、上記相乗効果
により吐出性能を向上させることもできる。
Further, in parallel with the implementation of the diffusion bonding method, P
Annealing (annealing) for ZT piezoelectric element 1
It can be performed. Since the performance of the PZT piezoelectric element 1 made of a ceramic material containing PZT as a main component is improved by annealing, when the piezoelectric element unit is used for an ink jet head, for example, the ejection performance can be improved by the synergistic effect. .

【0089】上記(II)の方法では、一つの弾性基板1
5を用いてPZT製圧電素子1を一括して形成してから
圧電素子ユニットを形成するため、PZT製圧電素子1
の量産性が向上する。しかも、一つの弾性基板15に対
して複数のPZT製圧電素子1を形成するので、PZT
製圧電素子1の形成に際して、各PZT製圧電素子1間
のクリアランスを大幅に縮小することも可能になり、高
解像度下でPZT製圧電素子1を形成することができる
という利点がある。
In the method (II), one elastic substrate 1
In order to form the piezoelectric element unit after forming the PZT piezoelectric element 1 at a time using
The mass productivity is improved. Moreover, since a plurality of PZT piezoelectric elements 1 are formed on one elastic substrate 15, PZT
When the piezoelectric element 1 is formed, the clearance between the PZT piezoelectric elements 1 can be greatly reduced, and there is an advantage that the PZT piezoelectric element 1 can be formed with high resolution.

【0090】なお、上記PZT製圧電素子1の表面は平
坦化されていることが非常に好ましい。水熱法は結晶成
長によりPZTを作製することになるため、PZT製圧
電素子1の表面では成長した結晶の粒界に由来する凹凸
が形成され表面が荒れた状態となっている。そこで、表
面を平坦化することによって、PZT製圧電素子1を均
整のとれたものにする。
It is highly preferable that the surface of the PZT piezoelectric element 1 is flattened. In the hydrothermal method, PZT is produced by crystal growth, so that the surface of the piezoelectric element 1 made of PZT has irregularities due to the grain boundaries of the grown crystal and has a rough surface. Therefore, the PZT piezoelectric element 1 is made uniform by flattening the surface.

【0091】このときの平坦化方法は、特に限定される
ものではないが、図7に示すように、立板部3の表面に
形成されたチタン材層4上のPZT製圧電素子1の表面
を、ダイヤモンドバイトによる切削加工で平坦化する方
法が非常に好ましい。ダイヤモンドバイトによる切削加
工法は、精密正面旋盤や精密フライスなどを用いた微細
な加工に用いられており、容易かつ確実にPZT製圧電
素子1の表面を加工できるとともに、大幅に加工時間を
短縮できる。また、ダイヤモンドバイトを用いるため
に、粗大化した粒界に対しても効率よく平坦化加工を行
うことができる。
The flattening method at this time is not particularly limited, but as shown in FIG. 7, the surface of the PZT piezoelectric element 1 on the titanium material layer 4 formed on the surface of the upright plate 3 is used. Is very preferable in that the surface is flattened by cutting with a diamond tool. The cutting method using a diamond bite is used for fine processing using a precision face lathe, a precision milling machine, or the like, and can easily and surely process the surface of the PZT piezoelectric element 1 and can greatly reduce the processing time. . In addition, the use of a diamond bite enables efficient flattening of a coarse grain boundary.

【0092】さらに、上記水熱法によるPZT製圧電素
子1の形成に際しては、所定の厚さのPZTが形成され
るまで、水熱法による結晶成長と、ダイヤモンドバイト
による表面の切削加工とを繰り返すとよい。これによっ
て所定膜厚のPZTを整った平板形状で得ることができ
る。
Further, when the PZT piezoelectric element 1 is formed by the hydrothermal method, crystal growth by the hydrothermal method and cutting of the surface by a diamond bite are repeated until a PZT having a predetermined thickness is formed. Good. As a result, PZT having a predetermined thickness can be obtained in a flat plate shape.

【0093】〔実施の形態2〕前記実施の形態1におい
ては、表面にPZT製圧電素子1が形成された立板部3
を同じ状態で繰り返して並設配置していた。ここで、立
板部3のPZT製圧電素子1が形成されている側と形成
されていない側とを順にそれぞれ表側と裏側とし、隣接
する立板部3を順に立板部3a、立板部3b、立板部3
c、立板部3dとすると、前記実施の形態1において
は、立板部3aの表側に、隣接する立板部3bの裏側を
対向させ、この立板部3bの表側に、隣接する立板部3
cの裏側を対向させる構成となっていた。
[Second Embodiment] In the first embodiment, the upright portion 3 having the surface on which the piezoelectric element 1 made of PZT is formed is used.
Was repeatedly arranged in the same state. Here, the side on which the PZT piezoelectric element 1 is formed and the side on which the PZT piezoelectric element 1 is not formed are the front side and the back side, respectively, and the adjacent upright sections 3 are sequentially upright 3a and upright sections. 3b, standing plate 3
In the first embodiment, assuming that the standing plate portion 3d faces the front side of the standing plate portion 3a, the back side of the adjacent standing plate portion 3b faces the standing plate portion 3b. Part 3
The configuration was such that the back side of the c was opposed.

【0094】本発明にかかる圧電素子ユニットを用いた
インクジェットヘッドの第二の構成例では、図8に示す
ように、隣接する立板部23a・23bの裏側同士を対
向させ、隣接する立板部23b・23cの表側同士を対
向させるようにして、各PZT製圧電素子21を並設配
置している。なお、基板22、ノズル口26、表面電極
29やその他の構成については、前記実施の形態1にお
けるインクジェットヘッドの構成と同様なので詳細な説
明は省略する。
In the second embodiment of the ink jet head using the piezoelectric element unit according to the present invention, as shown in FIG. 8, the back sides of the adjacent standing plates 23a and 23b face each other, and the adjacent standing plates 23a and 23b face each other. The PZT piezoelectric elements 21 are arranged side by side such that the front sides of 23b and 23c face each other. The configuration of the substrate 22, the nozzle port 26, the surface electrode 29, and other components are the same as those of the inkjet head according to the first embodiment, and a detailed description thereof will be omitted.

【0095】図8に示すように、本実施の形態では、隣
接する立板部23a・23bおよび23c・23dの裏
側同士を対向させ、隣接する立板部23b・23cの表
側同士を対向させるようにして、各PZT製圧電素子2
1を並設配置している。この構成を換言すると、隣接す
るPZT製圧電素子21の表面を対面させた状態で、こ
れらPZT製圧電素子21の間に空間を形成している。
As shown in FIG. 8, in the present embodiment, the back sides of the adjacent standing plates 23a and 23b and 23c and 23d face each other, and the front sides of the adjacent standing plates 23b and 23c face each other. And each of the PZT piezoelectric elements 2
1 are arranged side by side. In other words, a space is formed between the PZT piezoelectric elements 21 with the surfaces of the adjacent PZT piezoelectric elements 21 facing each other.

【0096】このようなPZT製圧電素子21の並設配
置では、基板22と天板27との間に挟持される一対の
圧電素子23b・23cが空間を介在して一つの空気室
30を形成することになる。一方、基板22と天板27
との間に挟持される圧電素子23a・23b間および2
3c・23d間の空間はインク加圧室28となってい
る。それゆえ、圧電素子23b・23cによる圧電効果
は空気室30から外側に向かって及ぼされることになる
ので、空気室30内の圧電素子23b・23cはインク
と直接接触しない状態でインク加圧室28を狭めること
ができる。それゆえ、前記実施の形態1のような絶縁層
11を形成しなくてもPZT製圧電素子21を保護する
ことができ、クロストークをも防止することができる。
In such a juxtaposition of the PZT piezoelectric elements 21, a pair of piezoelectric elements 23b and 23c sandwiched between the substrate 22 and the top plate 27 form one air chamber 30 with a space therebetween. Will do. On the other hand, the substrate 22 and the top plate 27
Between the piezoelectric elements 23a and 23b and 2
The space between 3c and 23d is an ink pressurizing chamber 28. Therefore, the piezoelectric effect of the piezoelectric elements 23b and 23c is exerted outward from the air chamber 30, so that the piezoelectric elements 23b and 23c in the air chamber 30 are not in direct contact with the ink and the ink pressurizing chamber 28 is not in contact with the ink. Can be narrowed. Therefore, the PZT piezoelectric element 21 can be protected without forming the insulating layer 11 as in the first embodiment, and crosstalk can be prevented.

【0097】ここで、立板部23を基板22に後から立
設する前記(II)の製造方法においては、たとえば図9
に示すように、各圧電素子を並設した状態を支持する支
持部材を用いることが好ましい。図9では、各圧電素子
の裏側の間にたとえばアルミニウム製の中子(支持部
材)40を設け、該中子40の外側にPZT製圧電素子
21が配置するような構成となっている。
Here, in the manufacturing method of (II) in which the standing plate portion 23 is erected on the substrate 22 later, for example, as shown in FIG.
As shown in (1), it is preferable to use a support member that supports a state in which the piezoelectric elements are arranged side by side. In FIG. 9, a core (supporting member) 40 made of, for example, aluminum is provided between the back sides of the respective piezoelectric elements, and a PZT piezoelectric element 21 is arranged outside the cores 40.

【0098】このような構成では、まずアルミニウム製
の中子40の表面に立板部23となるニッケル層をメッ
キなどにより形成し、さらにスパッタリングでチタン材
層24を形成し、水熱法でPZTを形成することで、安
定した並設状態のPZT製圧電素子21を形成すること
ができる。そして、PZT製圧電素子21上に表面電極
29を形成する。上記アルミニウム製の中子40は、ア
ルカリ溶液で容易に溶解する。すなわち、水熱法成膜の
際にアルミが露出していると強アルカリである反応溶液
に溶解してしまうので、アルミニウムの露出部がないよ
うに上記中子40をニッケルまたはチタンで前処理とし
て被覆しておく。アルミニウム製の中子40は、イオン
ミリング、機械研磨等によりアルミニウムを露出させる
ことによりアルカリ溶液で除去することができるので、
最終製品である圧電素子ユニットには何ら影響を与えな
い。
In such a configuration, first, a nickel layer serving as the standing plate portion 23 is formed on the surface of an aluminum core 40 by plating or the like, a titanium material layer 24 is formed by sputtering, and PZT is formed by a hydrothermal method. Is formed, it is possible to form the PZT piezoelectric element 21 in a stable juxtaposed state. Then, a surface electrode 29 is formed on the piezoelectric element 21 made of PZT. The aluminum core 40 is easily dissolved by an alkaline solution. That is, if aluminum is exposed during hydrothermal film formation, the aluminum is dissolved in a strongly alkaline reaction solution, so that the core 40 is pretreated with nickel or titanium so that there is no exposed aluminum. Cover. The aluminum core 40 can be removed with an alkaline solution by exposing the aluminum by ion milling, mechanical polishing, or the like.
It has no effect on the piezoelectric element unit, which is the final product.

【0099】特に、小さなPZT製圧電素子21は、ま
とめて組み立てる前には、強度が小さい、ハンドリング
性に欠けるなどの問題があり加工性や作業性が劣ること
になる。そこで、上記中子40のような支持部材を用い
ることによって、加工性や作業性の問題点を解消して、
本発明にかかる圧電素子ユニットを効率的に製造するこ
とができる。
In particular, the small PZT piezoelectric elements 21 are inferior in workability and workability due to problems such as low strength and lack of handling property before being assembled together. Therefore, by using a support member such as the core 40, the problems of workability and workability are solved.
The piezoelectric element unit according to the present invention can be manufactured efficiently.

【0100】〔実施の形態3〕上記実施の形態1および
2においては、平板状の圧電素子を並設配置していた
が、本実施の形態では、従来のように平坦なユニット基
板表面に積層する(あるいは貼り付けるよう形成する)
のではなく、図10に示すように、略円筒状のPZT製
圧電素子51を形成した上で並列配置している。
[Third Embodiment] In the first and second embodiments, the flat piezoelectric elements are arranged side by side. In the third embodiment, the piezoelectric elements are stacked on a flat unit substrate surface as in the conventional case. Do (or form to stick)
Instead, as shown in FIG. 10, a substantially cylindrical piezoelectric element 51 made of PZT is formed and arranged in parallel.

【0101】具体的には、前記実施の形態2と同様にア
ルミニウム製の中子(支持部材)60を用いて円筒状
(円管状)のPZT製圧電素子51を形成する。つま
り、図10に示すように、アルミニウム製で、一次方向
に長さを有する略円筒状の中子60を準備し、その表面
にニッケルなどからなる立板部3に相当する振動板53
をメッキなどにより形成する。そして、振動板53の所
定部位にチタン材層54を形成した上で、該チタン材層
54に対して水熱法により選択的にPZT層すなわちP
ZT製圧電素子51を形成する。さらに、PZT製圧電
素子51の上に表面電極59が形成される。
More specifically, a cylindrical (circular) piezoelectric element 51 made of PZT is formed using an aluminum core (support member) 60 in the same manner as in the second embodiment. That is, as shown in FIG. 10, a substantially cylindrical core 60 made of aluminum and having a length in the primary direction is prepared, and the diaphragm 53 corresponding to the standing plate portion 3 made of nickel or the like is provided on the surface thereof.
Is formed by plating or the like. After a titanium material layer 54 is formed at a predetermined portion of the diaphragm 53, the titanium material layer 54 is selectively formed on the titanium material layer 54 by a hydrothermal method.
The ZT piezoelectric element 51 is formed. Further, a surface electrode 59 is formed on the piezoelectric element 51 made of PZT.

【0102】その後、中子60をアルカリ溶液などで除
去して、電極付きの略円筒状のPZT製圧電素子51単
品を得て、該PZT製圧電素子51を、互いの長手方向
が略平行となるように複数並列配置して圧電素子ユニッ
トに形成する。
Thereafter, the core 60 is removed with an alkaline solution or the like to obtain a substantially cylindrical PZT piezoelectric element 51 with electrodes, and the PZT piezoelectric elements 51 are set so that their longitudinal directions are substantially parallel to each other. A plurality of piezoelectric elements are arranged in parallel to form a piezoelectric element unit.

【0103】この方法では、水熱法の利点を生かして、
従来の焼結法などでは製造できなかった略円筒状のPZ
T製圧電素子51を容易に作製することができる。しか
もこれら円筒状のPZT製圧電素子51は一次方向に長
さを有するものであるので、その長手方向が互いに略平
行となるように配置することにより、PZT製圧電素子
51の実装密度をより向上させることができる。さら
に、PZT製圧電素子51そのものが略円筒形状となる
ため、本発明にかかる圧電素子ユニットをインクジェッ
トヘッドとして利用する場合には、吐出効率が高く剛性
も高いものを得ることができる。
In this method, taking advantage of the advantage of the hydrothermal method,
Substantially cylindrical PZ that could not be manufactured by the conventional sintering method
The T piezoelectric element 51 can be easily manufactured. Moreover, since these cylindrical PZT piezoelectric elements 51 have a length in the primary direction, by disposing them so that their longitudinal directions are substantially parallel to each other, the mounting density of the PZT piezoelectric elements 51 is further improved. Can be done. Furthermore, since the PZT piezoelectric element 51 itself has a substantially cylindrical shape, when the piezoelectric element unit according to the present invention is used as an ink jet head, a piezoelectric element having high ejection efficiency and high rigidity can be obtained.

【0104】〔実施の形態4〕図11に示すように、立
板部3の表面に形成されたチタン材層4上のPZT製圧
電素子1は、水熱法により形成された水熱法PZT層1
aと、ゾル・ゲル法により形成されたゾル・ゲル法PZ
T層1bとからなっている。水熱法PZT層1aにゾル
・ゲル法PZT層1bをスピンコートすることにより、
平坦化処理の際の加工性を向上させることができる。す
なわち、スピンコートにより形成されたゾル・ゲル法P
ZT層1bの表面に残る凹凸については、ダイヤモンド
研磨やダイヤモンド切削などにより平坦化を行うことと
なるが、ゾル・ゲル法PZT層1bは、水熱法PZT層
1aに比べてはるかに機械加工が容易である。したがっ
て、平坦化の際の作業性が大幅に改善される。なお、ゾ
ル・ゲル法PZT層1bの表面に残る凹凸が所望の粗さ
の範囲内であれば上記の機械加工は不要である。
[Embodiment 4] As shown in FIG. 11, a PZT piezoelectric element 1 on a titanium material layer 4 formed on the surface of an upright portion 3 is made of a hydrothermal PZT formed by a hydrothermal method. Tier 1
a and a sol-gel method PZ formed by a sol-gel method
And a T layer 1b. By spin-coating the hydrothermal PZT layer 1a with the sol-gel PZT layer 1b,
Workability during the flattening process can be improved. That is, the sol-gel method P formed by spin coating
The unevenness remaining on the surface of the ZT layer 1b is flattened by diamond polishing or diamond cutting, but the sol-gel method PZT layer 1b requires much more machining than the hydrothermal method PZT layer 1a. Easy. Therefore, workability in flattening is greatly improved. Note that the above-described machining is unnecessary if the unevenness remaining on the surface of the sol-gel method PZT layer 1b is within a desired roughness range.

【0105】また、ゾル・ゲル法PZT層1bは、平坦
化された後に結晶方位を揃えて所望の特性を得るために
高温で熱処理を行う。この際、水熱法PZT層1aの分
極が消失することを防止するため、上記熱処理はPZT
のキュリー点以下の温度、具体的には100〜200℃
の範囲内で行う。
Further, after the sol-gel method PZT layer 1b is flattened, a heat treatment is performed at a high temperature in order to obtain desired characteristics with uniform crystal orientation. At this time, in order to prevent the polarization of the hydrothermally-processed PZT layer 1a from disappearing, the heat treatment is performed using PZT.
Below the Curie point, specifically 100-200 ° C
Perform within the range.

【0106】なお、上述のようにしてゾル・ゲル法PZ
T層1bの表面を平坦化した後に、再度水熱法でPZT
成膜を行うことにより、PZT製圧電素子1として所望
の厚さを有する多層圧電体を作業性よく得ることができ
る。
It should be noted that the sol-gel method PZ
After flattening the surface of the T layer 1b, PZT is again
By performing film formation, a multilayer piezoelectric body having a desired thickness as the PZT piezoelectric element 1 can be obtained with good workability.

【0107】〔実施の形態5〕本実施の形態において
は、有機材料または無機材料によるコート層を形成した
後に、コート層の平坦化を行う。インク加圧室8におけ
る気泡トラップの防止等を目的とした平坦化において
は、図12に示すように、コート層70としてポリイミ
ドなどの有機材料を、水熱法により形成されたPZT製
圧電素子1にコートする。あるいは、有機材料の替わり
に無機材料を用いてもよく、この場合は、例えば、Si
2 溶液を塗布・乾燥させることによりコートする。上
記コートに用いる材料は、PZT製圧電素子1の表面を
コートすることが可能な材料であれば特に限定されない
が、加工性のよい材料であることが好ましい。加工性の
よい材料を用いることによりコート層70の表面を作業
性よく機械加工して平坦化することができる。なお、上
記水熱法により形成されたPZT製圧電素子1は、立板
部3の表面に形成されたチタン材層4上に形成されたも
のである。
[Embodiment 5] In this embodiment, after a coat layer made of an organic material or an inorganic material is formed, the coat layer is flattened. In flattening the ink pressurizing chamber 8 for the purpose of preventing air bubble trapping or the like, as shown in FIG. Coat. Alternatively, an inorganic material may be used instead of the organic material. In this case, for example, Si
Coating is performed by applying and drying an O 2 solution. The material used for the coating is not particularly limited as long as it can coat the surface of the PZT piezoelectric element 1, but is preferably a material having good workability. By using a material with good workability, the surface of the coat layer 70 can be machined and flattened with good workability. The PZT piezoelectric element 1 formed by the hydrothermal method is formed on the titanium material layer 4 formed on the surface of the standing plate portion 3.

【0108】〔実施の形態6〕本実施の形態において
は、図13に示したように、基板2と立板部3とからな
る、櫛歯構造をしたユニット基板の立板部3にチタン材
層4を形成し、その上にPZT製圧電素子1が形成され
ている。水熱法PZT層1aの表面にディピングにより
ゾル・ゲル法PZT層1bをコートすることにより上記
PZT製圧電素子1が形成されている。水熱法PZT層
1aの表面にコートされたゾル・ゲル法PZT層1b
は、水熱法PZT層1aよりも平坦化に関する機械加工
を行う際の加工性がよいため、加工性よく平坦化処理を
行うことができる。そして、平坦化処理の後に熱処理を
行うことにより、ゾル・ゲル法PZT層1bのPZTの
結晶方位を揃えることができる。
[Embodiment 6] In this embodiment, as shown in FIG. 13, a titanium material is used for the upright portion 3 of a unit substrate having a comb-tooth structure composed of the substrate 2 and the upright portion 3. The layer 4 is formed, and the PZT piezoelectric element 1 is formed thereon. The PZT piezoelectric element 1 is formed by coating the surface of the hydrothermal PZT layer 1a with the sol-gel PZT layer 1b by dipping. Sol-gel method PZT layer 1b coated on the surface of hydrothermal method PZT layer 1a
Has better workability when performing mechanical processing related to flattening than the hydrothermal PZT layer 1a, so that the flattening process can be performed with good workability. Then, by performing a heat treatment after the planarization treatment, the PZT crystal orientation of the sol-gel method PZT layer 1b can be made uniform.

【0109】[0109]

【発明の効果】本発明の圧電素子ユニットは、以上のよ
うに、複数の圧電素子は、水熱法により形成され、互い
の表面が略平行な位置関係となるように並列配置されて
いる構成である。
As described above, the piezoelectric element unit according to the present invention has a structure in which a plurality of piezoelectric elements are formed by a hydrothermal method and are arranged in parallel so that their surfaces have a substantially parallel positional relationship. It is.

【0110】それゆえ、圧電素子は平坦な基板表面に対
して略立設した状態で並列に配置されるため、圧電素子
の実装密度を向上させることができる。これにより、水
熱法により形成される圧電素子の短所を実装密度の向上
により十分にカバーすることが可能となり、高性能の圧
電素子ユニットを得ることができるという効果を奏す
る。
Therefore, since the piezoelectric elements are arranged in parallel in a state of standing substantially upright on the flat substrate surface, the mounting density of the piezoelectric elements can be improved. Thereby, it is possible to sufficiently cover the disadvantages of the piezoelectric element formed by the hydrothermal method by improving the mounting density, and it is possible to obtain a high-performance piezoelectric element unit.

【0111】本発明の圧電素子ユニットは、以上のよう
に、基板の表面に対して略垂直に形成される立板部を複
数有し、上記圧電素子は該立板部の表面に形成されてい
る構成である。
As described above, the piezoelectric element unit of the present invention has a plurality of upright portions formed substantially perpendicular to the surface of the substrate, and the piezoelectric element is formed on the surface of the upright portion. Configuration.

【0112】それゆえ、実装密度の高い圧電素子ユニッ
トの構造をより安定化することが可能となり、高性能の
圧電素子ユニットを得ることができるという効果を奏す
る。
Therefore, it is possible to further stabilize the structure of the piezoelectric element unit having a high mounting density, and it is possible to obtain a high-performance piezoelectric element unit.

【0113】本発明の圧電素子ユニットは、以上のよう
に、上記圧電素子の端部が、上記立板部の端部から間隔
を空けた内側に位置するように形成されている構成であ
る。
As described above, the piezoelectric element unit according to the present invention is configured such that the end of the piezoelectric element is located inside the end of the standing plate portion with a space therebetween.

【0114】それゆえ、圧電素子は圧電素子ユニットの
上面および下面を形成する基板および天板に直接接して
おらず、基板および天板に固定されない。これにより、
圧電素子間のリークおよびクロストークを軽減すること
ができるという効果を奏する。
Therefore, the piezoelectric element does not directly contact the substrate and the top plate forming the upper and lower surfaces of the piezoelectric element unit, and is not fixed to the substrate and the top plate. This allows
There is an effect that leakage and crosstalk between piezoelectric elements can be reduced.

【0115】本発明の圧電素子ユニットは、以上のよう
に、上記圧電素子の表面が平坦化されている構成であ
る。
As described above, the piezoelectric element unit of the present invention has a configuration in which the surface of the piezoelectric element is flattened.

【0116】それゆえ、圧電素子の均整をとることがで
きるという効果を奏する。
Therefore, there is an effect that the piezoelectric elements can be balanced.

【0117】本発明の圧電素子ユニットは、以上のよう
に、圧電素子間には空間が形成されている構成である。
As described above, the piezoelectric element unit of the present invention has a configuration in which a space is formed between piezoelectric elements.

【0118】それゆえ、たとえば、本発明にかかる圧電
素子ユニットをインクジェットヘッドに用いる場合に、
圧電素子を保護することが容易になる。これにより、圧
電素子間のクロストークを防止することができるという
効果を奏する。
Therefore, for example, when the piezoelectric element unit according to the present invention is used for an ink jet head,
It becomes easy to protect the piezoelectric element. Thereby, there is an effect that crosstalk between the piezoelectric elements can be prevented.

【0119】本発明の圧電素子ユニットは、以上のよう
に、複数の圧電素子を配置してなる圧電素子は水熱法に
より一次方向に長さを有する略円筒状に形成され、互い
の長手方向を略平行とするように並列配置されている構
成である。
As described above, in the piezoelectric element unit of the present invention, the piezoelectric element in which a plurality of piezoelectric elements are arranged is formed in a substantially cylindrical shape having a length in the primary direction by a hydrothermal method, Are arranged in parallel so that are substantially parallel to each other.

【0120】それゆえ、圧電素子の表面が略円筒状態に
なるため、圧電素子の実装密度をより向上させることが
できる。これにより、高性能の圧電素子ユニットを得る
ことができるという効果を奏する。
Therefore, since the surface of the piezoelectric element becomes substantially cylindrical, the mounting density of the piezoelectric element can be further improved. This produces an effect that a high-performance piezoelectric element unit can be obtained.

【0121】本発明のインクジェットヘッドは、以上の
ように、上記本発明の圧電素子ユニットを用いてなる構
成である。
As described above, the ink jet head of the present invention has a configuration using the above-described piezoelectric element unit of the present invention.

【0122】それゆえ、水熱法により作製された圧電素
子の短所を、実装密度の向上により十分にカバーした高
性能の圧電素子ユニットを用いたインクジェットヘッド
を得ることができる。これにより、インクジェットヘッ
ドを高品質、低コストにすることができるという効果を
奏する。
Therefore, it is possible to obtain an ink jet head using a high-performance piezoelectric element unit that sufficiently covers the disadvantages of the piezoelectric element manufactured by the hydrothermal method by improving the mounting density. Thereby, there is an effect that the quality and cost of the inkjet head can be reduced.

【0123】本発明の圧電素子ユニットの製造方法は、
以上のように、チタン材層を所定の形状で複数形成する
チタン材層形成工程と、上記チタン材層上に、水熱法に
より略平板状の圧電素子を選択的に複数形成する圧電素
子形成工程と、上記複数の圧電素子を、互いの表面を略
平行な位置関係とするように並列配置する圧電素子配置
工程とを含む構成である。
The method for manufacturing a piezoelectric element unit according to the present invention comprises:
As described above, a titanium material layer forming step of forming a plurality of titanium material layers in a predetermined shape, and a piezoelectric element forming step of selectively forming a plurality of substantially flat piezoelectric elements on the titanium material layer by a hydrothermal method. And a piezoelectric element arranging step of arranging the plurality of piezoelectric elements in parallel so that their surfaces have a substantially parallel positional relationship.

【0124】それゆえ、圧電素子を同一面の基板に対し
て一括して形成することができ、圧電素子の量産性が向
上する。これにより、圧電素子ユニットを効率的に製造
することができるという効果を奏する。
Therefore, the piezoelectric elements can be collectively formed on the same surface of the substrate, and the mass productivity of the piezoelectric elements is improved. This produces an effect that the piezoelectric element unit can be manufactured efficiently.

【0125】本発明の圧電素子ユニットの製造方法は、
以上のように、上記圧電素子配置工程では、支持部材を
用いるとともに、各圧電素子を互いに対面させた状態で
固定した後に、該支持部材を除去する構成である。
The method for manufacturing the piezoelectric element unit of the present invention is as follows.
As described above, in the piezoelectric element arranging step, the supporting member is used, and after fixing each piezoelectric element in a state of facing each other, the supporting member is removed.

【0126】それゆえ、各圧電素子を互いに対面させた
状態で固定して取扱うことが可能となる。これにより、
圧電素子ユニットを効率的に製造することができるとい
う効果を奏する。
Therefore, it is possible to fix and handle the piezoelectric elements in a state where they face each other. This allows
There is an effect that the piezoelectric element unit can be manufactured efficiently.

【0127】本発明の圧電素子ユニットの製造方法は、
以上のように、立板部を拡散接合法を用いて基板の表面
に複数立設して一体化する構成である。
The method of manufacturing the piezoelectric element unit according to the present invention comprises:
As described above, a plurality of standing plates are erected on the surface of the substrate using the diffusion bonding method and integrated.

【0128】それゆえ、拡散接合により立板部と基板と
からなる圧電素子ユニットの剛性を、非常に高くすると
ともに圧電素子に対してアニーリング(焼きなまし)を
行うことができる。これにより、圧電素子の性能が向上
し、たとえば、圧電素子ユニットをインクジェットヘッ
ドに利用する場合にインクの吐出性能を向上させること
ができるという効果を奏する。
Therefore, the rigidity of the piezoelectric element unit including the standing plate portion and the substrate can be extremely increased by diffusion bonding, and annealing (annealing) can be performed on the piezoelectric element. As a result, the performance of the piezoelectric element is improved. For example, when the piezoelectric element unit is used for an ink jet head, an effect of improving the ink ejection performance can be obtained.

【0129】本発明の圧電素子ユニットの製造方法は、
以上のように、略平坦な基板の表面に対して略垂直に形
成された複数の立板部を有するユニット基板の各立板部
表面に、チタン材層を所定の形状で複数形成する立板部
表面チタン材層形成工程と、上記立板部表面のチタン材
層上に、圧電素子を複数形成する立板部圧電素子形成工
程とを含む構成である。
The method for manufacturing a piezoelectric element unit according to the present invention comprises:
As described above, a standing plate in which a plurality of titanium material layers are formed in a predetermined shape on each standing plate surface of a unit substrate having a plurality of standing plates formed substantially perpendicular to the surface of a substantially flat substrate. The method includes a step of forming a partial surface titanium material layer and a step of forming a plurality of piezoelectric elements on the titanium material layer on the surface of the standing plate.

【0130】それゆえ、圧電素子が形成されたユニット
基板をそのまま1つのユニットとして用いることができ
る。これにより、複数の圧電素子を並列配置する工程を
省くことができ、圧電素子ユニットの製造工程を簡素化
することができるという効果を奏する。
Therefore, the unit substrate on which the piezoelectric element is formed can be used as it is as one unit. Thereby, the step of arranging a plurality of piezoelectric elements in parallel can be omitted, and the effect of simplifying the manufacturing steps of the piezoelectric element unit can be achieved.

【0131】本発明の圧電素子ユニットの製造方法は、
以上のように、一次方向に長さを有する略円筒状の支持
部材上に、チタン材層を形成する支持部材チタン材層形
成工程と、上記チタン材層上に水熱法により圧電素子を
選択的に形成する支持部材圧電素子形成工程と、上記支
持部材を除去して略円筒状の圧電素子を得る支持部材除
去工程と、上記略円筒状の圧電素子を、互いの長手方向
が略平行となるように複数並列配置する略円筒状圧電素
子配置工程とを含む構成である。
The method for manufacturing a piezoelectric element unit according to the present invention comprises:
As described above, a support member titanium material layer forming step of forming a titanium material layer on a substantially cylindrical support member having a length in the primary direction, and a piezoelectric element is selected on the titanium material layer by a hydrothermal method. Forming a supporting member piezoelectric element, forming the supporting member, removing the supporting member to obtain a substantially cylindrical piezoelectric element, and forming the substantially cylindrical piezoelectric element such that their longitudinal directions are substantially parallel to each other. And a step of arranging a plurality of substantially cylindrical piezoelectric elements in parallel.

【0132】それゆえ、略円管状のPZT製圧電素子を
容易に作製することができ、PZT製圧電素子の実装密
度をより向上することができる。これにより、たとえ
ば、本発明にかかる圧電素子ユニットをインクジェット
ヘッドに用いる場合には、吐出効率が高く剛性も高いイ
ンクジェットヘッドを得ることができるという効果を奏
する。
Therefore, a substantially tubular PZT piezoelectric element can be easily manufactured, and the mounting density of the PZT piezoelectric element can be further improved. Accordingly, for example, when the piezoelectric element unit according to the present invention is used for an ink jet head, an effect that an ink jet head having high ejection efficiency and high rigidity can be obtained can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明にかかる圧電素子ユニットの概略の構成
を示すものであり、(a)はユニット基板の斜視図であ
り、(b)は圧電素子ユニットの斜視図である。
FIGS. 1A and 1B show a schematic configuration of a piezoelectric element unit according to the present invention, in which FIG. 1A is a perspective view of a unit substrate, and FIG. 1B is a perspective view of the piezoelectric element unit.

【図2】本発明にかかる圧電素子ユニットにおける基板
と圧電素子との概略の位置関係を示す基板の正面図であ
る。
FIG. 2 is a front view of the substrate showing a schematic positional relationship between the substrate and the piezoelectric element in the piezoelectric element unit according to the present invention.

【図3】本発明にかかる圧電素子ユニットを用いた第一
のインクジェットヘッドの概略の構成を示す断面図であ
る。
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of a first inkjet head using a piezoelectric element unit according to the present invention.

【図4】本発明にかかる圧電素子ユニットを用いた第一
のインクジェットヘッドの概略の構成を示す断面図であ
る。
FIG. 4 is a sectional view showing a schematic configuration of a first inkjet head using a piezoelectric element unit according to the present invention.

【図5】基板と立板部とが最初から一体化されているユ
ニット基板を用いた場合の圧電素子ユニットの製造方法
を説明するものであり、(a)は立板部上にチタン材層
が形成されたユニット基板の正面図であり、(b)はチ
タン材層上に圧電素子が形成されたユニット基板の正面
図であり、(c)は圧電素子上に表面電極が形成された
ユニット基板の正面図である。
5A and 5B illustrate a method of manufacturing a piezoelectric element unit using a unit substrate in which a substrate and an upright portion are integrated from the beginning. FIG. 5A illustrates a titanium material layer on an upright portion. FIG. 3B is a front view of a unit substrate having a piezoelectric element formed on a titanium material layer, and FIG. 3C is a front view of a unit substrate having a piezoelectric element formed on a titanium material layer. It is a front view of a board.

【図6】基板と立板部とが別体となっており、基板に複
数の立板部を後から立設する場合の圧電素子ユニットの
製造方法を説明するものであり、(a)は立板部となる
形状が形成され、該立板部となる部分のPZTを形成す
る部分にチタン材層が形成された弾性基板の平面図であ
り、(b)はチタン材層上に圧電素子が形成された弾性
基板の平面図であり、(c)はチタン材層と圧電素子と
図示しない表面電極とが形成され、弾性基板の主枠から
切り離された立板部の平面図であり、(d)は立板部が
立設された基板の正面図であり、(e)は拡散接合法を
用いて立板部と基板とが一体化された基板の正面図であ
る。
FIG. 6 illustrates a method of manufacturing a piezoelectric element unit in a case where a substrate and an upright portion are separate bodies and a plurality of upright portions are erected on the substrate later. FIG. 4B is a plan view of an elastic substrate in which a shape serving as an upright portion is formed and a titanium material layer is formed in a portion where PZT is formed in the portion serving as the upright portion, and FIG. FIG. 4C is a plan view of an elastic substrate on which a titanium material layer, a piezoelectric element and a surface electrode (not shown) are formed, and a standing plate portion separated from a main frame of the elastic substrate; (D) is a front view of the substrate on which the upright portion is erected, and (e) is a front view of the substrate in which the upright portion and the substrate are integrated using the diffusion bonding method.

【図7】水熱法により形成された圧電素子の表面の平坦
化方法を説明するためのものであり、(a)はその表面
にチタン材層と水熱法により形成された圧電素子を有す
る立板部の正面図であり、(b)は水熱法により形成さ
れた圧電素子の一部がダイヤモンドバイトにより平坦化
された立板部の正面図である。
7A and 7B are diagrams for explaining a method of flattening the surface of a piezoelectric element formed by a hydrothermal method, and FIG. 7A illustrates a titanium material layer and a piezoelectric element formed by a hydrothermal method on the surface. It is a front view of an upright part, and (b) is a front view of the upright part in which a part of the piezoelectric element formed by the hydrothermal method was flattened by a diamond bite.

【図8】本発明にかかる圧電素子ユニットを用いた第二
のインクジェットヘッドの概略の構成を示す正面図であ
る。
FIG. 8 is a front view showing a schematic configuration of a second inkjet head using the piezoelectric element unit according to the present invention.

【図9】圧電素子を並設した状態を支持する中子(支持
部材)の断面図である。
FIG. 9 is a cross-sectional view of a core (supporting member) that supports a state where the piezoelectric elements are juxtaposed.

【図10】本発明にかかる圧電素子ユニットを用いた第
三のインクジェットヘッドの概略の構成を示す断面図で
ある。
FIG. 10 is a sectional view showing a schematic configuration of a third inkjet head using the piezoelectric element unit according to the present invention.

【図11】ゾル・ゲル法によりPZT層を形成した後
に、圧電素子の表面の平坦化を行う方法を説明する立板
部の正面図である。
FIG. 11 is a front view of a standing plate for explaining a method of flattening the surface of a piezoelectric element after forming a PZT layer by a sol-gel method.

【図12】有機材料または無機材料によるコート層を形
成した後に、コート層の平坦化を行う方法を説明する立
板部の正面図である。
FIG. 12 is a front view of an upright portion for explaining a method of flattening a coat layer after forming a coat layer of an organic material or an inorganic material.

【図13】基板と立板部とが一体化されている櫛歯構造
をしたユニット基板の立板部にゾル・ゲル法によりPZ
T層を形成した後に、圧電素子の表面を平坦化する方法
を説明するものであり、(a)は圧電素子の表面が平坦
化される前のユニット基板の正面図であり、(b)は圧
電素子の表面が平坦化された後のユニット基板の正面図
である。
FIG. 13 is a view showing a PZ formed by a sol-gel method on an upright portion of a unit substrate having a comb structure in which the substrate and the upright portion are integrated.
FIG. 3A is a view for explaining a method of flattening the surface of a piezoelectric element after forming a T layer, wherein FIG. 2A is a front view of a unit substrate before the surface of the piezoelectric element is flattened, and FIG. FIG. 4 is a front view of the unit substrate after the surface of the piezoelectric element has been flattened.

【図14】従来の圧電素子ユニットにおける基板と圧電
素子との概略の位置関係を示す正面図である。
FIG. 14 is a front view showing a schematic positional relationship between a substrate and a piezoelectric element in a conventional piezoelectric element unit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 PZT製圧電素子(圧電素子) 1a 水熱法PZT層 1b ゾル・ゲル法PZT層 2 基板 3 立板部 4 チタン材層 9 表面電極 21 PZT製圧電素子(圧電素子) 22 基板 23a・b・c・d 立板部 24 チタン材層 29 表面電極 30 空気室 40 中子 51 PZT製圧電素子(圧電素子) 53 振動板 54 チタン材層 59 表面電極 60 中子 70 コート層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 PZT piezoelectric element (piezoelectric element) 1a Hydrothermal PZT layer 1b Sol-gel method PZT layer 2 Substrate 3 Stand part 4 Titanium layer 9 Surface electrode 21 PZT piezoelectric element (piezoelectric element) 22 Substrate 23a cd standing part 24 titanium material layer 29 surface electrode 30 air chamber 40 core 51 piezoelectric element (piezoelectric element) made of PZT 53 diaphragm 54 titanium material layer 59 surface electrode 60 core 70 coat layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 41/187 H01L 41/18 101D 41/22 41/22 Z Fターム(参考) 2C057 AF37 AF40 AF93 AG44 AG52 AG55 AP14 AP22 AP27 AP52 AP54 AP57 AP58 AQ06 BA02 BA03 BA14 4G031 AA11 AA12 AA32 BA10 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H01L 41/187 H01L 41/18 101D 41/22 41/22 Z F term (Reference) 2C057 AF37 AF40 AF93 AG44 AG52 AG55 AP14 AP22 AP27 AP52 AP54 AP57 AP58 AQ06 BA02 BA03 BA14 4G031 AA11 AA12 AA32 BA10

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】略平板状の複数の圧電素子を配置してなる
圧電素子ユニットにおいて、 上記複数の圧電素子は、水熱法により形成され、互いの
表面が略平行な位置関係となるように並列配置されてい
ることを特徴とする圧電素子ユニット。
1. A piezoelectric element unit in which a plurality of substantially flat piezoelectric elements are arranged, wherein the plurality of piezoelectric elements are formed by a hydrothermal method so that their surfaces have a substantially parallel positional relationship. A piezoelectric element unit which is arranged in parallel.
【請求項2】基板の表面に対して略垂直に形成される立
板部を複数有し、上記圧電素子は該立板部の表面に形成
されていることを特徴とする請求項1記載の圧電素子ユ
ニット。
2. The apparatus according to claim 1, further comprising a plurality of upright portions formed substantially perpendicular to the surface of the substrate, wherein the piezoelectric element is formed on the surface of the upright portion. Piezoelectric element unit.
【請求項3】上記圧電素子の端部が、上記立板部の端部
から間隔を空けた内側に位置するように形成されている
ことを特徴とする請求項2記載の圧電素子ユニット。
3. The piezoelectric element unit according to claim 2, wherein an end of said piezoelectric element is formed inside and spaced apart from an end of said upright portion.
【請求項4】上記圧電素子の表面が平坦化されているこ
とを特徴とする請求項1、2または3記載の圧電素子ユ
ニット。
4. The piezoelectric element unit according to claim 1, wherein the surface of the piezoelectric element is flattened.
【請求項5】隣接する上記立板部の相対する面に上記圧
電素子が形成されており、該圧電素子間には空間が形成
されていることを特徴とする請求項2、3または4に記
載の圧電素子ユニット。
5. The piezoelectric element according to claim 2, wherein the piezoelectric element is formed on an opposing surface of the adjacent vertical plate portion, and a space is formed between the piezoelectric elements. The piezoelectric element unit according to the above.
【請求項6】複数の圧電素子を配置してなる圧電素子ユ
ニットにおいて、 上記複数の圧電素子は、水熱法により一次方向に長さを
有する略円筒状に形成され、互いの長手方向を略平行と
するように並列配置されていることを特徴とする圧電素
子ユニット。
6. A piezoelectric element unit in which a plurality of piezoelectric elements are arranged, wherein the plurality of piezoelectric elements are formed in a substantially cylindrical shape having a length in a primary direction by a hydrothermal method, and each of the plurality of piezoelectric elements has a substantially longitudinal direction. A piezoelectric element unit, which is arranged in parallel so as to be parallel.
【請求項7】請求項1〜6の何れか1項に記載の圧電素
子ユニットを用いてなることを特徴とするインクジェッ
トヘッド。
7. An ink jet head comprising the piezoelectric element unit according to claim 1. Description:
【請求項8】チタンを含まない材料からなる基板上に、
チタンまたはチタンを含む材料からなるチタン材層を所
定の形状で複数形成するチタン材層形成工程と、 上記チタン材層上に、水熱法によりチタン酸ジルコン酸
鉛(PZT)を主成分とするセラミック材料からなる略
平板状の圧電素子を選択的に複数形成する圧電素子形成
工程と、 上記複数の圧電素子を、互いの表面を略平行な位置関係
とするように並列配置する圧電素子配置工程とを含むこ
とを特徴とする圧電素子ユニットの製造方法。
8. On a substrate made of a material not containing titanium,
A titanium material layer forming step of forming a plurality of titanium material layers made of titanium or a material containing titanium in a predetermined shape; and forming a lead zirconate titanate (PZT) as a main component on the titanium material layer by a hydrothermal method. A piezoelectric element forming step of selectively forming a plurality of substantially plate-shaped piezoelectric elements made of a ceramic material; and a piezoelectric element arranging step of arranging the plurality of piezoelectric elements in parallel so that their surfaces have a substantially parallel positional relationship. And a method for manufacturing a piezoelectric element unit.
【請求項9】上記圧電素子配置工程では、各圧電素子を
互いに対面させた状態で支持する支持部材を用いるとと
もに、各圧電素子を互いに対面させた状態で固定した後
に、該支持部材を除去することを特徴とする請求項8記
載の圧電素子ユニットの製造方法。
9. In the piezoelectric element arranging step, a supporting member for supporting each piezoelectric element in a state of facing each other is used, and after fixing each piezoelectric element in a state of facing each other, the supporting member is removed. The method for manufacturing a piezoelectric element unit according to claim 8, wherein:
【請求項10】上記圧電素子配置工程では、上記圧電素
子を立板部の表面に配置して固定支持した後、該立板部
を拡散接合法を用いて略平坦な基板の表面に複数立設し
て一体化することを特徴とする請求項8または9記載の
圧電素子ユニットの製造方法。
10. In the piezoelectric element arranging step, after the piezoelectric elements are arranged on the surface of the standing plate portion and fixedly supported, the standing plate portion is formed on the surface of the substantially flat substrate by diffusion bonding. The method for manufacturing a piezoelectric element unit according to claim 8, wherein the piezoelectric element unit is provided and integrated.
【請求項11】チタンを含まない材料からなり、略平坦
な基板の表面に対して略垂直に形成された複数の立板部
を有するユニット基板の各立板部表面に、チタンまたは
チタンを含む材料からなるチタン材層を所定の形状で複
数形成する立板部表面チタン材層形成工程と、 上記立板部表面のチタン材層上に、水熱法によりチタン
酸ジルコン酸鉛(PZT)を主成分とするセラミック材
料からなる略平板状の圧電素子を選択的に複数形成する
立板部圧電素子形成工程とを含むことを特徴とする圧電
素子ユニットの製造方法。
11. A unit substrate having a plurality of upright portions formed substantially perpendicular to the surface of a substantially flat substrate and comprising titanium or titanium on a surface of each of the upright portions. A step of forming a plurality of titanium material layers made of a material in a predetermined shape on the surface of the upright plate portion, and forming a lead zirconate titanate (PZT) on the titanium material layer on the surface of the upright plate portion by hydrothermal method A vertical plate-shaped piezoelectric element forming step of selectively forming a plurality of substantially flat piezoelectric elements made of a ceramic material as a main component.
【請求項12】チタンを含まない材料からなり、一次方
向に長さを有する略円筒状の支持部材上に、チタンまた
はチタンを含む材料からなるチタン材層を形成する支持
部材チタン材層形成工程と、 上記チタン材層上に水熱法によりチタン酸ジルコン酸鉛
(PZT)を主成分とするセラミック材料からなる略平
板状の圧電素子を選択的に形成する支持部材圧電素子形
成工程と、 上記支持部材を除去して略円筒状の圧電素子を得る支持
部材除去工程と、 上記略円筒状の圧電素子を、互いの長手方向が略平行と
なるように複数並列配置する略円筒状圧電素子配置工程
とを含むことを特徴とする圧電素子ユニットの製造方
法。
12. A support member titanium material layer forming step of forming a titanium material layer made of titanium or a titanium-containing material on a substantially cylindrical support member made of a material not containing titanium and having a length in the primary direction. A support member piezoelectric element forming step of selectively forming a substantially flat piezoelectric element made of a ceramic material containing lead zirconate titanate (PZT) as a main component on the titanium material layer by a hydrothermal method; A support member removing step of removing the support member to obtain a substantially cylindrical piezoelectric element, and a substantially cylindrical piezoelectric element arrangement in which a plurality of the substantially cylindrical piezoelectric elements are arranged in parallel so that their longitudinal directions are substantially parallel to each other. And a method for manufacturing a piezoelectric element unit.
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