JP2005317952A - Piezoelectric actuator, ink-jet head and manufacturing method of them - Google Patents

Piezoelectric actuator, ink-jet head and manufacturing method of them Download PDF

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Hiroto Sugawara
宏人 菅原
Kazuo Kobayashi
和夫 小林
Motohiro Yasui
基博 安井
Jun Aketo
純 明渡
So Baba
創 馬場
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To readily form a piezoelectric material layer on a part of a substrate surface area. <P>SOLUTION: A deposition allowable region A, that is developed to films by attaching the fine particles of the piezoelectric material in a carrier gas and a deposition inhibiting region B, that inhibits the development of films are provided by forming the pattern of a different hardness material layer 28 different from that of a substrate 26 on the substrate 26. If the carrier gas, containing the fine particles of the piezoelectric material, is sprayed onto the substrate 26 by AD method, the fine particles are attached onto the deposition allowable region A to form a film-like piezoelectric layer 27, thereby enabling easy formation of the layer 27 onto a part of the surface area of the substrate 26. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、原料材料を気体と混合してノズルから噴出し基板に衝突させることにより成膜する所謂エアロゾルデポジション法(AD法)を用いて製造される圧電アクチュエータ、インクジェットヘッド及びそれらの製造方法に関する。   The present invention relates to a piezoelectric actuator, an inkjet head manufactured using a so-called aerosol deposition method (AD method) in which a raw material is mixed with a gas and formed into a film by ejecting from a nozzle and colliding with a substrate. About.

インクジェットヘッド等に用いられる圧電アクチュエータの一例として、複数の圧力室が形成されたインク流路形成体を備え、各圧力室の壁面の一部を構成する基板をその基板上に設けた圧電材料層によって撓ませて、圧力室内のインクを圧力室に連通したノズルから噴射させる構成としたものがある(例えば特許文献1参照)。このような圧電アクチュエータにおいて、圧電材料層を基板面上の全域にわたって設けた場合には、圧電材料層の上面において各圧力室に対応した位置に一方の電極(個別電極)を個々に配置するとともに、この電極と共通電極として用いられる導電性の基板との間に電界を印加させることで、圧電材料層を局所的に撓ませるといった構成をとることになる。しかしながら、この場合、圧電材料層において撓んだ部分の周囲にも振動が伝わり、その結果隣接した圧力室からインクを噴射する際にその噴射速度や体積がばらつくことがある。このようないわゆるクロストークを防止する等の事情から圧電材料層は、基板面の全域にわたって設けるのではなく、圧力室に対応した一部の領域にだけ設けることが望ましい。
特開平11−70653号公報
As an example of a piezoelectric actuator used in an inkjet head or the like, a piezoelectric material layer including an ink flow path forming body in which a plurality of pressure chambers are formed, and a substrate constituting a part of a wall surface of each pressure chamber provided on the substrate There is a configuration in which the ink in the pressure chamber is ejected from a nozzle communicating with the pressure chamber (see, for example, Patent Document 1). In such a piezoelectric actuator, when the piezoelectric material layer is provided over the entire area of the substrate surface, one electrode (individual electrode) is individually arranged at a position corresponding to each pressure chamber on the upper surface of the piezoelectric material layer. By applying an electric field between the electrode and a conductive substrate used as a common electrode, the piezoelectric material layer is locally bent. However, in this case, vibration is also transmitted around the bent portion of the piezoelectric material layer, and as a result, the ejection speed and volume may vary when ink is ejected from the adjacent pressure chamber. For reasons such as preventing so-called crosstalk, it is desirable that the piezoelectric material layer is not provided over the entire area of the substrate surface, but only in a part of the region corresponding to the pressure chamber.
Japanese Patent Laid-Open No. 11-70653

圧電材料層を一部領域だけに形成する手段としては、例えば基板面に所定のパターンのレジストを形成しておき、その上面全域にエアロゾルデポジション法(AD法)により圧電材料層を形成した後、レジストを除去して、基板上に圧電材料層をパターン状に残すという方法が考えられる。しかしながら、この方法では、レジストを除去する際に、圧電材料層を分断することになり、基板上の圧電材料層に欠けやクラックを生じたりするおそれがあるという問題があった。   As a means for forming the piezoelectric material layer only in a partial region, for example, a resist having a predetermined pattern is formed on the substrate surface, and the piezoelectric material layer is formed on the entire upper surface by the aerosol deposition method (AD method). A method of removing the resist and leaving the piezoelectric material layer in a pattern on the substrate is conceivable. However, this method has a problem in that when the resist is removed, the piezoelectric material layer is divided, and the piezoelectric material layer on the substrate may be chipped or cracked.

本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、その目的は、圧電材料層を基板面の一部領域に簡易に形成することの可能な圧電アクチュエータ、インクジェットヘッド及びそれらの製造方法を提供するところにある。   The present invention has been completed based on the above-described circumstances, and an object of the present invention is to provide a piezoelectric actuator, an ink jet head, and those capable of easily forming a piezoelectric material layer in a partial region of the substrate surface. A manufacturing method is provided.

上記の目的を達成するための手段として、請求項1の発明は、基板表面に圧電材料の微粒子を含んだキャリアガスを噴き付けて前記微粒子を付着させることで圧電材料層を形成する圧電アクチュエータの製造方法であって、前記基板表面に予め前記キャリアガス中の圧電材料の微粒子が付着して膜状となる成膜許容域と前記微粒子が付着して膜状となることが阻害される成膜阻害域とを設け、その後に前記微粒子を含んだキャリアガスを前記基板表面に噴き付けることで、前記成膜許容域に圧電材料層を形成するところに特徴を有する。   As a means for achieving the above object, the invention of claim 1 is a piezoelectric actuator for forming a piezoelectric material layer by spraying a carrier gas containing fine particles of a piezoelectric material onto a substrate surface and attaching the fine particles. In the manufacturing method, the film forming allowable range in which the fine particles of the piezoelectric material in the carrier gas are attached to the substrate surface in advance to form a film and the film formation in which the fine particles are prevented from adhering to the film form are inhibited. An inhibition region is provided, and then a carrier gas containing the fine particles is sprayed onto the substrate surface to form a piezoelectric material layer in the film formation allowable region.

なお、本発明において「微粒子が付着して膜状となることが阻害される」とは、成膜阻害域が成膜許容域に比べて前記微粒子が付着して膜状となりにくい条件となっていれば良く、キャリアガスを噴き付けた際に、成膜阻害域に成膜許容域のものに比べてごく薄い膜(後に行う熱処理や剥離などの工程により容易に除去できる程度の薄膜)が形成される場合を含む。   In the present invention, the phrase “inhibition of film formation due to adhesion of fine particles” means that the film formation inhibition region is less likely to form a film due to adhesion of the fine particles as compared to the allowable film formation range. When the carrier gas is sprayed, a very thin film (thin film that can be easily removed by a process such as heat treatment or peeling performed later) is formed in the film formation inhibition area compared to the film formation allowable area. Including cases where

請求項2の発明は、基板の一面に圧電材料の微粒子を含んだキャリアガスを噴き付けて前記微粒子を付着させることにより圧電材料層を形成する圧電アクチュエータの製造方法であって、前記基板の一面に前記キャリアガスを噴き付けたときに前記微粒子が膜状になるまで付着する成膜許容域と前記微粒子が付着して膜状となることが阻害される成膜阻害域とを設ける成膜領域形成工程と、前記成膜領域形成工程を経た基板の一面に前記微粒子を含んだキャリアガスを噴き付けて前記成膜許容域に圧電材料層を形成する圧電層形成工程と、を含むところに特徴を有する。   A second aspect of the present invention is a method for manufacturing a piezoelectric actuator in which a piezoelectric material layer is formed by spraying a carrier gas containing fine particles of a piezoelectric material onto one surface of the substrate to attach the fine particles. A film forming region provided with a film forming allowable region where the fine particles adhere to a film shape when the carrier gas is sprayed on and a film formation inhibiting region where the fine particles adhere to prevent the film from forming a film shape And a piezoelectric layer forming step in which a carrier gas containing the fine particles is sprayed on one surface of the substrate that has undergone the film formation region formation step to form a piezoelectric material layer in the film formation allowable region. Have

請求項3の発明は、請求項2に記載のものにおいて、前記成膜領域形成工程において、前記成膜許容域と前記成膜阻害域とは、互いの表面硬度を異ならせることにより作り分けられているところに特徴を有する。   According to a third aspect of the present invention, in the second aspect of the present invention, in the film formation region forming step, the film formation allowable region and the film formation inhibition region are made different by making the surface hardness different from each other. It has the characteristics in the place.

請求項4の発明は、請求項3に記載のものにおいて、前記成膜許容域のビッカーズ硬さHv(b)と前記微粒子のビッカーズ硬さHv(p)との比の値が0.39≦Hv(p)/Hv(b)≦3.08の範囲であり、前記成膜阻害域のビッカーズ硬さHv(b)と前記微粒子のビッカーズ硬さHv(p)との比が0.39未満または3.08を越えた値であるところに特徴を有する。   According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the method according to the third aspect, wherein a ratio value of the Vickers hardness Hv (b) of the film formation allowable region and the Vickers hardness Hv (p) of the fine particles is 0.39 ≦ Hv (p) / Hv (b) ≦ 3.08, and the ratio of the Vickers hardness Hv (b) in the film formation inhibition region to the Vickers hardness Hv (p) of the fine particles is less than 0.39 Or it has the characteristic in the value which exceeds 3.08.

請求項5の発明は、請求項3に記載のものにおいて、前記成膜許容域のビッカーズ硬さHv(b)と前記微粒子のビッカーズ硬さHv(p)との比の値が0.43≦Hv(p)/Hv(b)≦1.43の範囲であり、前記成膜阻害域のビッカーズ硬さHv(b)と前記微粒子のビッカーズ硬さHv(p)との比が0.39未満または3.08を越えた値であるところに特徴を有する。   According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the method according to the third aspect, wherein a ratio value of the Vickers hardness Hv (b) of the film formation allowable region and the Vickers hardness Hv (p) of the fine particles is 0.43 ≦ Hv (p) / Hv (b) ≦ 1.43, and the ratio of the Vickers hardness Hv (b) in the film formation inhibition region to the Vickers hardness Hv (p) of the fine particles is less than 0.39. Or it has the characteristic in the value which exceeds 3.08.

請求項6の発明は、請求項3に記載のものにおいて、前記成膜許容域のビッカーズ硬さHv(b)と前記微粒子のビッカーズ硬さHv(p)との比の値が0.43≦Hv(p)/Hv(b)≦1.43の範囲であり、前記成膜阻害域のビッカーズ硬さHv(b)と前記微粒子のビッカーズ硬さHv(p)との比が0.43未満または1.43を越えた値であるところに特徴を有する。   According to a sixth aspect of the present invention, in the method according to the third aspect, the value of the ratio between the Vickers hardness Hv (b) in the film formation allowable range and the Vickers hardness Hv (p) of the fine particles is 0.43 ≦ Hv (p) / Hv (b) ≦ 1.43, and the ratio of the Vickers hardness Hv (b) in the film formation inhibition region to the Vickers hardness Hv (p) of the fine particles is less than 0.43. Or it has the characteristic in the value which exceeds 1.43.

なお、本発明においては、成膜阻害域にも成膜許容域の膜よりも薄い膜が成膜されることがあるため、圧電層形成工程の後に成膜阻害域に形成された薄膜を除去する工程を備えることが望ましい。   In the present invention, a film that is thinner than the film in the film formation allowable region may be formed in the film formation inhibition region, so the thin film formed in the film formation inhibition region is removed after the piezoelectric layer formation step. It is desirable to include the process to do.

請求項7の発明は、請求項3に記載のものにおいて、前記成膜許容域のビッカーズ硬さHv(b)と前記微粒子の圧縮破壊強度Gv(p)との比が0.10≦{Gv(p)/Hv(b)}×100≦3.08の範囲であり、前記成膜阻害域のビッカーズ硬さHv(b)と前記微粒子の圧縮破壊強度Gv(p)との比が{Gv(p)/Hv(b)}×100<0.10または{Gv(p)/Hv(b)}×100>3.08であることを特徴とする。   According to a seventh aspect of the present invention, in the method according to the third aspect, a ratio of the Vickers hardness Hv (b) in the film formation allowable region to the compressive fracture strength Gv (p) of the fine particles is 0.10 ≦ {Gv (P) / Hv (b)} × 100 ≦ 3.08, and the ratio between the Vickers hardness Hv (b) in the film formation inhibition region and the compression fracture strength Gv (p) of the fine particles is {Gv (P) / Hv (b)} × 100 <0.10 or {Gv (p) / Hv (b)} × 100> 3.08.

請求項8の発明は、請求項3に記載のものにおいて、前記成膜許容域のビッカーズ硬さHv(b)と前記微粒子の圧縮破壊強度Gv(p)との比が0.11≦{Gv(p)/Hv(b)}×100≦1.43の範囲であり、前記成膜阻害域のビッカーズ硬さHv(b)と前記微粒子の圧縮破壊強度Gv(p)との比が{Gv(p)/Hv(b)}×100<0.10または{Gv(p)/Hv(b)}×100>3.08であることを特徴とする。   According to an eighth aspect of the present invention, the ratio of the Vickers hardness Hv (b) in the film formation allowable range to the compressive fracture strength Gv (p) of the fine particles is 0.11 ≦ {Gv (P) / Hv (b)} × 100 ≦ 1.43, and the ratio between the Vickers hardness Hv (b) in the film formation inhibition region and the compression fracture strength Gv (p) of the fine particles is {Gv (P) / Hv (b)} × 100 <0.10 or {Gv (p) / Hv (b)} × 100> 3.08.

請求項9の発明は、請求項3に記載のものにおいて、前記成膜許容域のビッカーズ硬さHv(b)と前記微粒子の圧縮破壊強度Gv(p)との比が0.11≦{Gv(p)/Hv(b)}×100≦1.43の範囲であり、前記成膜阻害域のビッカーズ硬さHv(b)と前記微粒子の圧縮破壊強度Gv(p)との比が{Gv(p)/Hv(b)}×100<0.11または{Gv(p)/Hv(b)}×100>1.43であることを特徴とする。   According to a ninth aspect of the present invention, there is provided the method according to the third aspect, wherein the ratio of the Vickers hardness Hv (b) in the film formation allowable region to the compressive fracture strength Gv (p) of the fine particles is 0.11 ≦ {Gv (P) / Hv (b)} × 100 ≦ 1.43, and the ratio between the Vickers hardness Hv (b) in the film formation inhibition region and the compression fracture strength Gv (p) of the fine particles is {Gv (P) / Hv (b)} × 100 <0.11 or {Gv (p) / Hv (b)} × 100> 1.43.

請求項10の発明は、請求項3から9のいずれかに記載のものにおいて、前記成膜領域形成工程においては、前記基板の一面に基板とは表面硬度の異なる異硬度材料層をパターニングして形成することにより、前記成膜許容域となる前記基板の一面が露出した領域と、前記成膜阻害域となる前記異硬度材料層が形成された領域とを設けるところに特徴を有する。   According to a tenth aspect of the present invention, in the method according to any one of the third to ninth aspects, in the film formation region forming step, a different hardness material layer having a surface hardness different from that of the substrate is patterned on one surface of the substrate. By forming, a region where one surface of the substrate that becomes the film formation allowable region is exposed and a region where the different hardness material layer that becomes the film formation inhibition region is formed are provided.

請求項11の発明は、請求項10に記載のものにおいて、前記異硬度材料層は、絶縁性を有するところに特徴を有する。   The invention according to an eleventh aspect is characterized in that, in the tenth aspect, the different hardness material layer has an insulating property.

請求項12の発明は、請求項2から請求項11のいずれかに記載のものにおいて、前記圧電層形成工程の後に、前記圧電材料層の上に圧電材料層に電界を印加するための個別電極を形成する電極形成工程を備えたところに特徴を有する。   According to a twelfth aspect of the invention, in any one of the second to eleventh aspects, the individual electrode for applying an electric field to the piezoelectric material layer on the piezoelectric material layer after the piezoelectric layer forming step. It is characterized in that it is provided with an electrode forming process for forming the electrode.

請求項13の発明は、請求項11に記載のものにおいて、前記圧電層形成工程の後に、前記圧電材料層の上に圧電材料層に電界を印加するための個別電極を形成する電極形成工程を備えるとともに、この電極形成工程において、前記個別電極と電気的に接続されたリード部を前記異硬度材料層の上に形成するところに特徴を有する。   According to a thirteenth aspect of the present invention, in the eleventh aspect, after the piezoelectric layer forming step, an electrode forming step of forming an individual electrode for applying an electric field to the piezoelectric material layer on the piezoelectric material layer. In addition, the electrode forming step is characterized in that a lead portion electrically connected to the individual electrode is formed on the different hardness material layer.

請求項14の発明は、請求項2に記載のものにおいて、前記成膜領域形成工程においては、前記基板の一面の表面粗度を調整する表面処理を行うことにより、前記成膜許容域となる表面粗度の小さい領域と前記成膜阻害域となる表面粗度の大きい領域とを設けるところに特徴を有する。   According to a fourteenth aspect of the present invention, in the second aspect, in the film formation region forming step, the film formation allowable region is obtained by performing a surface treatment for adjusting a surface roughness of one surface of the substrate. It is characterized in that a region having a small surface roughness and a region having a large surface roughness serving as the film formation inhibition region are provided.

請求項15の発明は、請求項2に記載のものにおいて、前記成膜領域形成工程においては、前記基板の一面における前記成膜阻害域となる領域に前記キャリアガス中の圧電材料の微粒子の衝突速度を低減させることで前記微粒子が膜状に付着することを阻害する緩衝液体層を設けるところに特徴を有する。   According to a fifteenth aspect of the present invention, in the film forming region forming step according to the fifteenth aspect, the piezoelectric material fine particles in the carrier gas collide with a region which is the film forming inhibition region on one surface of the substrate. It is characterized in that a buffer liquid layer is provided to inhibit the fine particles from adhering to the film by reducing the speed.

請求項16の発明は、請求項15に記載のものにおいて、前記緩衝液体層は、不揮発性を備えた液体からなるところに特徴を有する。   The invention of claim 16 is characterized in that, in the invention of claim 15, the buffer liquid layer is made of a liquid having non-volatility.

請求項17の発明は、請求項2に記載のものにおいて、前記基板は、導電性を有する材料よりなり、前記圧電材料層に電界を印加するための一方の電極として利用されるところに特徴を有する。   The invention of claim 17 is characterized in that, in the invention of claim 2, the substrate is made of a conductive material and used as one electrode for applying an electric field to the piezoelectric material layer. Have.

請求項18の発明は、共通インク室と共通インク室から圧力室を経てノズルに至る複数のインク流路とが形成されたインク流路形成体と、前記圧力室の容積を変化させるアクチュエータユニットとを有するインクジェットヘッドの製造方法であって、前記圧力室の一部が開放されたインク流路形成体を作成する流路形成体作成工程と、前記インク流路形成体に対してアクチュエータユニットの共通電極となる導電性基板を固着して、前記圧力室を閉鎖する基板固着工程と、前記導電性基板における前記インク流路形成体の固着面と反対側の面に圧電材料の微粒子を含んだキャリアガスを噴き付けたときに前記微粒子が膜状になるまで付着する成膜許容域と前記微粒子が付着して膜状となることが阻害される成膜阻害域とを設ける成膜領域形成工程と、前記微粒子を含んだキャリアガスを噴き付けて、前記成膜許容域に前記アクチュエータユニットの活性層となる圧電材料層を形成する圧電層形成工程と、前記圧電材料層の上に前記アクチュエータユニットの個別電極を形成する電極形成工程と、を有するところに特徴を有する。   According to an eighteenth aspect of the present invention, there is provided an ink flow path forming body in which a common ink chamber and a plurality of ink flow paths from the common ink chamber to the nozzle through the pressure chamber are formed, and an actuator unit that changes the volume of the pressure chamber. A flow path forming body creating step for creating an ink flow path forming body in which a part of the pressure chamber is opened, and an actuator unit common to the ink flow path forming body A substrate fixing step of fixing a conductive substrate to be an electrode and closing the pressure chamber; and a carrier containing fine particles of piezoelectric material on a surface of the conductive substrate opposite to the fixing surface of the ink flow path forming body. Formation of a film forming region in which a film forming allowable region where the fine particles adhere to a film shape when a gas is blown and a film formation inhibiting region where the fine particles adhere and become a film shape are inhibited A piezoelectric layer forming step of spraying a carrier gas containing the fine particles to form a piezoelectric material layer as an active layer of the actuator unit in the film formation allowable region; and the actuator on the piezoelectric material layer. And an electrode forming step of forming individual electrodes of the unit.

請求項19の発明は、基板の一面に圧電材料の微粒子を含んだキャリアガスを噴き付けて前記微粒子を付着させることで圧電材料層を形成した圧電アクチュエータであって、前記基板の一面には、前記キャリアガス中の圧電材料の微粒子が付着して膜状となる成膜許容域と前記微粒子が付着して膜状となることが阻害される成膜阻害域とが設けられ、前記成膜許容域に前記圧電材料層が形成されているところに特徴を有する。   The invention according to claim 19 is a piezoelectric actuator in which a piezoelectric material layer is formed by spraying a carrier gas containing fine particles of a piezoelectric material on one surface of the substrate to adhere the fine particles, and on one surface of the substrate, A film forming allowable region in which the fine particles of the piezoelectric material in the carrier gas adhere to form a film and a film forming inhibition region in which the fine particles adhere to prevent the film from forming a film are provided. The piezoelectric material layer is formed in the region.

請求項20の発明は、請求項19に記載のものにおいて、前記成膜許容域と前記成膜阻害域とは、前記基板の一面に前記基板とは異なる表面硬度を有する異硬度材料層を形成することにより作り分けられているところに特徴を有する。   According to a twentieth aspect of the present invention, in the film forming allowable region and the film formation inhibition region, a different hardness material layer having a surface hardness different from that of the substrate is formed on one surface of the substrate. It has the feature that it is made separately by doing.

請求項21の発明は、請求項20に記載のものにおいて、前記成膜許容域は、前記基板の一面の一部が露出してなるとともに、前記成膜阻害域は、前記基板よりも硬度の高い前記異硬度材料層からなるところに特徴を有する。   According to a twenty-first aspect of the present invention, in the film forming allowable region according to the twentieth aspect, the part of one surface of the substrate is exposed, and the film formation inhibition region is harder than the substrate. It is characterized in that it consists of a high material layer of different hardness.

請求項22の発明は、請求項19から請求項21のいずれかに記載のものにおいて、前記圧電材料層に重ねて圧電材料層に電界を印加するための個別電極が形成されたところに特徴を有する。   The invention of claim 22 is characterized in that, in any of claims 19 to 21, an individual electrode for applying an electric field to the piezoelectric material layer is formed so as to overlap the piezoelectric material layer. Have.

請求項23の発明は、請求項22に記載のものにおいて、前記異硬度材料層は、前記成膜阻害域に形成されると共に絶縁性を備えており、前記異硬度材料層に重ねて前記個別電極に電気的に接続したリード部が形成されたところに特徴を有する。   According to a twenty-third aspect of the present invention, in the material according to the twenty-second aspect, the different hardness material layer is formed in the film formation inhibition region and has an insulating property, and the individual hardness layer is overlapped with the individual hardness material layer. It is characterized in that a lead portion electrically connected to the electrode is formed.

請求項24の発明は、請求項19に記載のものにおいて、前記成膜阻害域は、前記成膜許容域と比べて前記基板の表面粗度を大きくすることで作り分けられているところに特徴を有する。   According to a twenty-fourth aspect of the present invention, in the method according to the nineteenth aspect, the film formation inhibition area is formed by increasing the surface roughness of the substrate as compared with the film formation allowable area. Have

請求項25の発明は、請求項19から請求項24のいずれかに記載のものにおいて、前記基板は、導電性を有する材料よりなり、前記圧電材料層に電界を印加するための共通電極として利用されるところに特徴を有する。   According to a twenty-fifth aspect of the invention, in any one of the nineteenth to twenty-fourth aspects, the substrate is made of a conductive material and is used as a common electrode for applying an electric field to the piezoelectric material layer. It is characterized by

請求項26の発明は、共通インク室と共通インク室から圧力室を経てノズルに至る複数のインク流路とが形成されたインク流路形成体と、前記圧力室の容積を変化させるアクチュエータユニットとを有するインクジェットヘッドにおいて、前記インク流路形成体は、前記圧力室の一部を開放する圧力室開放面を有し、前記アクチュエータユニットは、前記圧力室開放面に固着され前記圧力室を閉鎖するアクチュエータユニットの共通電極となる導電性基板と、導電性基板の前記インク流路形成体に対する固着面と反対の面に形成され、圧電材料の微粒子を含んだキャリアガスを噴き付けたときに前記微粒子が膜状になるまで付着する成膜許容域と前記微粒子が付着して膜状となることが阻害される成膜阻害域と、前記成膜許容域に形成されたアクチュエータユニットの活性層となる圧電材料層と、前記成膜許容域に形成され、前記導電性基板との間に前記圧電材料層を挟む個別電極とを有するところに特徴を有する。   The invention of claim 26 is an ink flow path forming body in which a common ink chamber and a plurality of ink flow paths from the common ink chamber to the nozzle through the pressure chamber are formed, and an actuator unit for changing the volume of the pressure chamber. The ink flow path forming body has a pressure chamber opening surface that opens a part of the pressure chamber, and the actuator unit is fixed to the pressure chamber opening surface and closes the pressure chamber. A conductive substrate serving as a common electrode of the actuator unit and a fine particle formed when a carrier gas containing fine particles of a piezoelectric material is sprayed on a surface opposite to the surface of the conductive substrate fixed to the ink flow path forming body. Formed in the film forming allowable area, the film forming allowable area that adheres until the film becomes a film, the film forming inhibition area that prevents the fine particles from adhering to the film shape, and A piezoelectric material layer serving as an active layer of effectuator eta unit, is formed in the film forming allowable range, has a characteristic where having the individual electrodes sandwiching the piezoelectric material layer between the conductive substrate.

<請求項1、請求項2、請求項18、請求項19及び請求項26の発明>
基板面にキャリアガス中の圧電材料の微粒子が付着して膜状となる成膜許容域と膜状となることが阻害される成膜阻害域とを設けることにより、キャリアガスを噴き付けた際に、前記微粒子が成膜許容域に付着して膜状の圧電材料層が形成される。これにより、圧電材料層を基板面の一部領域に簡易に形成することができる。
<Invention of Claims 1, 2, 18, 18, 19 and 26>
When the carrier gas is sprayed by providing a film forming allowable area where the fine particles of the piezoelectric material in the carrier gas adhere to the substrate surface and a film formation inhibiting area where the film formation is inhibited In addition, the fine particles adhere to the film formation allowable region to form a film-like piezoelectric material layer. Thereby, the piezoelectric material layer can be easily formed in a partial region of the substrate surface.

<請求項3及び請求項20の発明>
成膜許容域と成膜阻害域とは、互いの表面硬度を異ならせることにより作り分けされる。即ち、圧電材料の微粒子を含んだキャリアガスを噴き付けた際に、成膜許容域は前記微粒子が付着して膜状となりやすい硬度とされ、成膜阻害域は前記微粒子が付着して膜状となりにくい硬度とされるため、成膜許容域に選択的に圧電材料層を形成することができる。
<Invention of Claim 3 and Claim 20>
The film formation allowable area and the film formation inhibition area are created separately by making the surface hardness of each other different. That is, when a carrier gas containing fine particles of a piezoelectric material is sprayed, the film formation allowable region is set to a hardness that tends to form a film due to the adhesion of the fine particles, and the film formation inhibition region is formed into a film shape due to the adhesion of the fine particles. Since the hardness is difficult to become, it is possible to selectively form the piezoelectric material layer in the allowable film formation range.

<請求項4の発明>
成膜許容域のビッカーズ硬さHv(b)と微粒子のビッカーズ硬さHv(p)との比の値が0.39≦Hv(p)/Hv(b)≦3.08の範囲であり、成膜阻害域のビッカーズ硬さHv(b)と微粒子のビッカーズ硬さHv(p)との比が0.39未満または3.08を越えた値とすることで、成膜阻害域における圧電材料層の成膜を確実に阻害し、成膜許容域における圧電材料層の密着性(成膜性)を確保することができる。
<Invention of Claim 4>
The value of the ratio between the Vickers hardness Hv (b) in the allowable film formation range and the Vickers hardness Hv (p) of the fine particles is in the range of 0.39 ≦ Hv (p) / Hv (b) ≦ 3.08, The ratio of the Vickers hardness Hv (b) in the film formation inhibition region to the Vickers hardness Hv (p) of the fine particles is set to a value less than 0.39 or more than 3.08, so that the piezoelectric material in the film formation inhibition region The film formation of the layer can be reliably inhibited, and the adhesion (film forming property) of the piezoelectric material layer in the film forming allowable range can be ensured.

<請求項5の発明>
成膜許容域のビッカーズ硬さHv(b)と微粒子のビッカーズ硬さHv(p)との比の値が0.43≦Hv(p)/Hv(b)≦1.43の範囲であり、成膜阻害域のビッカーズ硬さHv(b)と微粒子のビッカーズ硬さHv(p)との比が0.39未満または3.08を越えた値とすることで、成膜阻害域における圧電材料層の成膜を確実に阻害し、成膜許容域においては圧電材料層を効率良く形成することができる。
<Invention of Claim 5>
The value of the ratio between the Vickers hardness Hv (b) in the allowable film formation range and the Vickers hardness Hv (p) of the fine particles is in the range of 0.43 ≦ Hv (p) / Hv (b) ≦ 1.43, The ratio of the Vickers hardness Hv (b) in the film formation inhibition region to the Vickers hardness Hv (p) of the fine particles is set to a value less than 0.39 or more than 3.08, so that the piezoelectric material in the film formation inhibition region The film formation of the layer is surely inhibited, and the piezoelectric material layer can be efficiently formed in the film formation allowable range.

<請求項6の発明>
成膜許容域のビッカーズ硬さHv(b)と微粒子のビッカーズ硬さHv(p)との比の値が0.43≦Hv(p)/Hv(b)≦1.43の範囲であり、成膜阻害域のビッカーズ硬さHv(b)と微粒子のビッカーズ硬さHv(p)との比が0.43未満または1.43を越えた値とすることで、成膜許容域において、成膜阻害域に形成される圧電材料層よりも厚い層を効率良く形成することができる。
<Invention of Claim 6>
The value of the ratio between the Vickers hardness Hv (b) in the allowable film formation range and the Vickers hardness Hv (p) of the fine particles is in the range of 0.43 ≦ Hv (p) / Hv (b) ≦ 1.43, By setting the ratio of the Vickers hardness Hv (b) in the film formation inhibition area to the Vickers hardness Hv (p) of the fine particles to a value less than 0.43 or more than 1.43, the film formation is allowed in the film formation allowable area. A layer thicker than the piezoelectric material layer formed in the film inhibition region can be efficiently formed.

<請求項7の発明>
成膜許容域のビッカーズ硬さHv(b)と微粒子の圧縮破壊強度Gv(p)との比が0.10≦{Gv(p)/Hv(b)}×100≦3.08の範囲であり、成膜阻害域のビッカーズ硬さHv(b)と微粒子の圧縮破壊強度Gv(p)との比が{Gv(p)/Hv(b)}×100<0.10または{Gv(p)/Hv(b)}×100>3.08とすることで、成膜阻害域における圧電材料層の成膜を確実に阻害し、成膜許容域における圧電材料層の密着性(成膜性)を確保することができる。
<Invention of Claim 7>
The ratio of the Vickers hardness Hv (b) in the allowable film formation range to the compressive fracture strength Gv (p) of the fine particles is in the range of 0.10 ≦ {Gv (p) / Hv (b)} × 100 ≦ 3.08 Yes, the ratio of the Vickers hardness Hv (b) in the film formation inhibition region to the compression fracture strength Gv (p) of the fine particles is {Gv (p) / Hv (b)} × 100 <0.10 or {Gv (p ) / Hv (b)} × 100> 3.08, the film formation of the piezoelectric material layer in the film formation inhibition region is surely inhibited, and the adhesion (film formation property) of the piezoelectric material layer in the film formation allowable region. ) Can be secured.

<請求項8の発明>
成膜許容域のビッカーズ硬さHv(b)と前記微粒子の圧縮破壊強度Gv(p)との比が0.11≦{Gv(p)/Hv(b)}×100≦1.43の範囲であり、前記成膜阻害域のビッカーズ硬さHv(b)と前記微粒子の圧縮破壊強度Gv(p)との比が{Gv(p)/Hv(b)}×100<0.10または{Gv(p)/Hv(b)}×100>3.08とすることで、成膜阻害域における圧電材料層の成膜を確実に阻害し、成膜許容域においては圧電材料層を効率良く形成することができる。
<Invention of Claim 8>
The ratio of the Vickers hardness Hv (b) in the allowable film formation range to the compression fracture strength Gv (p) of the fine particles is in the range of 0.11 ≦ {Gv (p) / Hv (b)} × 100 ≦ 1.43 And the ratio of the Vickers hardness Hv (b) in the film formation inhibition region to the compression fracture strength Gv (p) of the fine particles is {Gv (p) / Hv (b)} × 100 <0.10 or { By satisfying Gv (p) / Hv (b)} × 100> 3.08, the film formation of the piezoelectric material layer in the film formation inhibition region is reliably inhibited, and the piezoelectric material layer is efficiently formed in the film formation allowable region. Can be formed.

<請求項9の発明>
成膜許容域のビッカーズ硬さHv(b)と前記微粒子の圧縮破壊強度Gv(p)との比が0.11≦{Gv(p)/Hv(b)}×100≦1.43の範囲であり、前記成膜阻害域のビッカーズ硬さHv(b)と前記微粒子の圧縮破壊強度Gv(p)との比が{Gv(p)/Hv(b)}×100<0.11または{Gv(p)/Hv(b)}×100>1.43とすることで、成膜許容域において、成膜阻害域に形成される圧電材料層よりも厚い層を効率良く形成することができる。
<Invention of Claim 9>
The ratio of the Vickers hardness Hv (b) in the allowable film formation range to the compression fracture strength Gv (p) of the fine particles is in the range of 0.11 ≦ {Gv (p) / Hv (b)} × 100 ≦ 1.43 And the ratio of the Vickers hardness Hv (b) in the film formation inhibition region to the compression fracture strength Gv (p) of the fine particles is {Gv (p) / Hv (b)} × 100 <0.11 or { By setting Gv (p) / Hv (b)} × 100> 1.43, a layer thicker than the piezoelectric material layer formed in the film formation inhibition region can be efficiently formed in the film formation allowable region. .

<請求項10及び請求項21の発明>
成膜許容域に露出する基板を、圧電材料の微粒子を含んだキャリアガスを噴き付けた際に、前記微粒子が付着して膜状となりやすい硬度とし、成膜阻害域に形成される異硬度材料層を前記微粒子が付着して膜状となりにくい硬度とすることで成膜許容域と成膜阻害域とが作り分けられる。
<Invention of Claims 10 and 21>
When the carrier gas containing fine particles of piezoelectric material is sprayed on the substrate exposed to the film formation allowable region, the fine particles adhere to the hardness that tends to form a film, and the different hardness material formed in the film formation inhibition region By forming the layer to have a hardness that prevents the fine particles from adhering to form a film, a film formation allowable region and a film formation inhibition region can be created separately.

<請求項11の発明>
異硬度材料層が絶縁性を有するため絶縁層としても機能し、電気配線が容易である。
<Invention of Claim 11>
Since the different hardness material layer has insulating properties, it also functions as an insulating layer, and electrical wiring is easy.

<請求項12及び請求項22の発明>
圧電材料層の上に電界を印加するための個別電極が形成されるため、各圧電材料層を個別に駆動させることができる。
<Invention of Claims 12 and 22>
Since an individual electrode for applying an electric field is formed on the piezoelectric material layer, each piezoelectric material layer can be driven individually.

<請求項13及び請求項23の発明>
また、個別電極に接続したリード部を絶縁性を有する異硬度材料層の上面に形成することにより、異硬度材料層が電気配線の絶縁層を兼ねるため、絶縁層を別個に形成する場合に比べて、構造や製造工程が簡単になり、コストを低減することができる。
<Invention of Claims 13 and 23>
Also, by forming the lead portion connected to the individual electrode on the top surface of the different hardness material layer having insulation, the different hardness material layer also serves as the insulation layer of the electrical wiring, so compared with the case where the insulation layer is formed separately. Thus, the structure and the manufacturing process are simplified, and the cost can be reduced.

<請求項14及び請求項24の発明>
基板の表面粗度を調整することにより、成膜許容域をキャリアガス中の圧電材料の微粒子が付着して膜状になりやすい表面粗度とし、成膜阻害域を前記微粒子が付着して膜状となりにくい表面粗度とすることで、圧電材料層を成膜許容域に選択的に形成することができる。
<Invention of Claims 14 and 24>
By adjusting the surface roughness of the substrate, the allowable film forming range is set to a surface roughness that tends to be formed into a film shape due to adhesion of the fine particles of the piezoelectric material in the carrier gas, and the film forming inhibition region is formed by the adhesion of the fine particles to the film. By setting the surface roughness to be less likely to be a shape, the piezoelectric material layer can be selectively formed in a film formation allowable region.

<請求項15の発明>
キャリアガス中の微粒子が成膜阻害域に設けられた緩衝液体層に衝突すると、その微粒子の速度が低減されて、膜状に付着するのに必要な速度エネルギーを失うため成膜されない。
<Invention of Claim 15>
When the fine particles in the carrier gas collide with the buffer liquid layer provided in the film formation inhibition region, the velocity of the fine particles is reduced, and the velocity energy necessary for adhering to the film is lost, so that the film is not formed.

<請求項16の発明>
緩衝液体層は、不揮発性を備えた液体からなるため、圧電層形成工程において成膜チャンバー内で減圧されたような場合でも揮発しにくい。
<Invention of Claim 16>
Since the buffer liquid layer is made of a non-volatile liquid, it is difficult to volatilize even when the pressure is reduced in the film forming chamber in the piezoelectric layer forming step.

<請求項17及び請求項25の発明>
基板が導電性材料にて形成され、圧電材料層に電界を印加させるための一方の電極として利用されることにより、一方の電極を特別に設ける必要がなく、製造コストの面で有利となる。
<Invention of Claims 17 and 25>
When the substrate is formed of a conductive material and used as one electrode for applying an electric field to the piezoelectric material layer, it is not necessary to provide one electrode in particular, which is advantageous in terms of manufacturing cost.

<第1実施形態>
本発明の第1実施形態について図1から図5を参照して説明する。図1は、本実施形態のインクジェットヘッド10(本発明の「インクジェットヘッド」に相当)を圧力室12の長手方向に沿って切断した断面図、図2は、インクジェットヘッド10を圧力室12の短手方向に沿って切断した断面図、図3は、インクジェットヘッド10の平面図であり、各図ともインクジェットヘッド10の一部分を示している。
<First Embodiment>
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a cross-sectional view of the inkjet head 10 of the present embodiment (corresponding to the “inkjet head” of the present invention) cut along the longitudinal direction of the pressure chamber 12, and FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the hand direction, and FIG. 3 is a plan view of the inkjet head 10, and each drawing shows a part of the inkjet head 10.

インクジェットヘッド10は、インク11が収容され上面が開放された形態の複数の圧力室12を備えたインク流路形成体13と、このインク流路形成体13の上面に固着されたアクチュエータユニット14とを備えている。
インク流路形成体13は、全体として平板状をなしており、ノズルプレート16、マニホールドプレート17、流路プレート18及び圧力室プレート19を順に積層するとともに、各プレート16,17,18,19を互いにエポキシ系の熱硬化性の接着剤にて接合した構成となっている。
The ink jet head 10 includes an ink flow path forming body 13 including a plurality of pressure chambers 12 in which ink 11 is accommodated and an upper surface is opened, and an actuator unit 14 fixed to the upper surface of the ink flow path forming body 13. It has.
The ink flow path forming body 13 has a flat plate shape as a whole, and the nozzle plate 16, the manifold plate 17, the flow path plate 18 and the pressure chamber plate 19 are sequentially laminated, and the plates 16, 17, 18, 19 are stacked. It is the structure which mutually joined with the epoxy-type thermosetting adhesive agent.

圧力室プレート19はステンレス等の金属材料にて形成され、その内部には複数の圧力室12が整列して設けられている。各圧力室12は、一方向に細長く、上方から視て略小判形状をなしている。流路プレート18は、同じくステンレス等の金属材料にて形成されており、それぞれ内部に圧力室12の両端に連通したマニホールド流路20とプレッシャ流路21とが設けられている。マニホールドプレート17は、やはりステンレス等の金属材料にて形成され、その内部には圧力室12の短手方向に延びて各マニホールド流路20に連通しインクタンク(図示せず)に接続された共通インク室22と、プレッシャ流路21に接続するノズル流路23とが形成されている。更に、ノズルプレート16は、ポリイミド系の合成樹脂材料にて形成され、インク11を噴射するためのノズル24がノズル流路23に接続して形成されている。このようにして、インクタンクに接続された共通インク室22から、マニホールド流路20、圧力室12、プレッシャ流路21およびノズル流路23を経てノズル24へと至る流路が形成されている。   The pressure chamber plate 19 is formed of a metal material such as stainless steel, and a plurality of pressure chambers 12 are arranged in the inside thereof. Each pressure chamber 12 is elongated in one direction and has a substantially oval shape when viewed from above. Similarly, the flow path plate 18 is formed of a metal material such as stainless steel, and a manifold flow path 20 and a pressure flow path 21 communicating with both ends of the pressure chamber 12 are provided therein. The manifold plate 17 is also formed of a metal material such as stainless steel, and extends in the short direction of the pressure chamber 12 and communicates with each manifold channel 20 and is connected to an ink tank (not shown). An ink chamber 22 and a nozzle channel 23 connected to the pressure channel 21 are formed. Further, the nozzle plate 16 is formed of a polyimide-based synthetic resin material, and a nozzle 24 for ejecting the ink 11 is connected to the nozzle flow path 23. In this way, a flow path is formed from the common ink chamber 22 connected to the ink tank to the nozzle 24 through the manifold flow path 20, the pressure chamber 12, the pressure flow path 21, and the nozzle flow path 23.

アクチュエータユニット14は、圧力室12を閉鎖する基板26を備えている。この基板26は、後述するようにステンレス鋼等の導電性金属材料にて形成されており、圧力室プレート19の上面にエポキシ系の熱硬化性の接着剤によって接合されることで基板26がインク流路形成体13の上面全体を覆う形態で固着されている。なお、この基板26は、図示しない駆動回路のグランドに接続され、共通電極としても使用されるようになっている。   The actuator unit 14 includes a substrate 26 that closes the pressure chamber 12. The substrate 26 is formed of a conductive metal material such as stainless steel, as will be described later, and is bonded to the upper surface of the pressure chamber plate 19 with an epoxy-based thermosetting adhesive, whereby the substrate 26 is made of ink. The flow path forming body 13 is fixed so as to cover the entire top surface. The substrate 26 is connected to the ground of a drive circuit (not shown) and is also used as a common electrode.

アクチュエータユニット14における基板26の上面には、各圧力室12に対応した位置ごとにアクチュエータユニット14の活性層となる圧電材料層27が形成されている。各圧電材料層27は、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)等の強誘電体の圧電セラミックス材料から形成されており、全体に均一な厚みを有するとともに、上方から視て圧力室12よりも一回り小さい略小判形状をなしている。また、基板26の上面において、圧電材料層27を設けた領域を除いた領域には、全体に基板26とは硬度の異なる絶縁材料からなる異硬度材料層28が形成されている。この異硬度材料層28は、全体に均一な厚みを有し、かつ圧電材料層27よりも薄くなっている。基板26の上面において、圧電材料層27に対応した領域が成膜許容域A、異硬度材料層28に対応した領域が成膜阻害域Bとされており、後に詳述するように、圧電層形成工程において、成膜許容域Aではキャリアガス中の圧電材料の微粒子が付着して膜状となり、成膜阻害域Bでは前記微粒子が付着して膜状となることが阻害されるようになっている。   On the upper surface of the substrate 26 in the actuator unit 14, a piezoelectric material layer 27 serving as an active layer of the actuator unit 14 is formed at each position corresponding to each pressure chamber 12. Each piezoelectric material layer 27 is made of a ferroelectric piezoelectric ceramic material such as lead zirconate titanate (PZT) and has a uniform thickness as a whole, and is slightly more than the pressure chamber 12 as viewed from above. Has a small, roughly oval shape. A different hardness material layer 28 made of an insulating material having a hardness different from that of the substrate 26 is formed on the entire surface of the upper surface of the substrate 26 except for the region where the piezoelectric material layer 27 is provided. The different hardness material layer 28 has a uniform thickness as a whole and is thinner than the piezoelectric material layer 27. On the upper surface of the substrate 26, a region corresponding to the piezoelectric material layer 27 is defined as a film formation allowable region A and a region corresponding to the different hardness material layer 28 is defined as a film formation inhibition region B. In the formation process, the fine film of the piezoelectric material in the carrier gas adheres to form a film in the allowable film formation area A, and the fine film adheres to form a film in the film formation inhibition area B. ing.

また、アクチュエータユニット14の上面においては、各圧電材料層27の上面全体に薄膜状の導体からなる個別電極30が形成されている。さらに、異硬度材料層28の上面には、同じく薄膜状の導体からなり各個別電極30に接続した複数のリード部31が形成されている。各リード部31は、図示しない駆動回路に電気的に接続されている。圧電材料層27にはその厚み方向に分極するように分極処理が施されており、駆動回路によって個別電極30の電位が共通電極である基板26より高い電位とされると、圧電材料層27にその分極方向(個別電極30から基板26に向かう方向)に電界が印加される。そして、圧電材料層27が厚み方向に膨らむとともに、基板26面に沿った方向に収縮する。これにより、図2の左部に示すように、圧電材料層27及び基板26(即ちアクチュエータユニット14)が、圧力室12側に凸となるように局所的に変形する(ユニモルフ変形)。このため、圧力室12の容積が低下して、インク11の圧力が上昇し、ノズル24からインク11が噴射される。その後、個別電極30が共通電極である基板26と同じ電位に戻されると、圧電材料層27と基板26とが元の形状になって圧力室12の容積が元の容積に戻るので、インク11を共通インク室22より吸い込む。   In addition, on the upper surface of the actuator unit 14, individual electrodes 30 made of a thin film conductor are formed on the entire upper surface of each piezoelectric material layer 27. Further, on the upper surface of the different hardness material layer 28, a plurality of lead portions 31 that are also made of a thin-film conductor and are connected to the individual electrodes 30 are formed. Each lead part 31 is electrically connected to a drive circuit (not shown). The piezoelectric material layer 27 is polarized so as to be polarized in the thickness direction. When the potential of the individual electrode 30 is higher than that of the substrate 26 which is a common electrode by the drive circuit, the piezoelectric material layer 27 An electric field is applied in the polarization direction (direction from the individual electrode 30 toward the substrate 26). Then, the piezoelectric material layer 27 expands in the thickness direction and contracts in the direction along the surface of the substrate 26. Thereby, as shown in the left part of FIG. 2, the piezoelectric material layer 27 and the substrate 26 (that is, the actuator unit 14) are locally deformed so as to protrude toward the pressure chamber 12 (unimorph deformation). For this reason, the volume of the pressure chamber 12 decreases, the pressure of the ink 11 increases, and the ink 11 is ejected from the nozzle 24. Thereafter, when the individual electrode 30 is returned to the same potential as that of the substrate 26 which is a common electrode, the piezoelectric material layer 27 and the substrate 26 have the original shape, and the volume of the pressure chamber 12 returns to the original volume. Are sucked from the common ink chamber 22.

次に、本実施形態のインクジェットヘッド10の製造方法について説明する。
[流路形成体作成工程]
まずノズルプレート16を除く、マニホールドプレート17、流路プレート18及び圧力室プレート19を互いに位置合わせした状態で積層し接合する。このとき、各プレート16,17,18,19には、ノズル24、圧力室12、共通インク室22等に相当する孔を予め設けておく。これにより各圧力室12の上面が開放された状態のインク流路形成体13が作成される。なお、ノズルプレート16は熱に弱い合成樹脂材料で形成されているため、後述する圧電層形成工程のアニール処理によって変形するおそれがあることから、圧電層形成工程の後にマニホールドプレート17に対して接合される。
Next, the manufacturing method of the inkjet head 10 of this embodiment is demonstrated.
[Flow channel forming process]
First, the manifold plate 17, the flow path plate 18 and the pressure chamber plate 19 except for the nozzle plate 16 are stacked and joined in a state where they are aligned with each other. At this time, holes corresponding to the nozzle 24, the pressure chamber 12, the common ink chamber 22, and the like are provided in advance in each of the plates 16, 17, 18, and 19. Thereby, the ink flow path forming body 13 in a state where the upper surface of each pressure chamber 12 is opened is created. Since the nozzle plate 16 is formed of a synthetic resin material that is weak against heat, the nozzle plate 16 may be deformed by an annealing process in a piezoelectric layer forming process, which will be described later. Therefore, the nozzle plate 16 is bonded to the manifold plate 17 after the piezoelectric layer forming process. Is done.

[基板固着工程]
次に、アクチュエータユニット14の基板26をインク流路形成体13の圧力室プレート19の上面に位置合わせした状態で重ねて接合し、基板26によって各圧力室12を閉鎖する。
[Board fixing process]
Next, the substrate 26 of the actuator unit 14 is overlapped and bonded to the upper surface of the pressure chamber plate 19 of the ink flow path forming body 13, and the pressure chambers 12 are closed by the substrate 26.

[成膜領域形成工程]
次に、図4及び図5(A)に示すように、基板26上に、基板26とは表面硬度の異なる異硬度材料層28をパターニングして形成することにより、成膜許容域Aとなる基板26面が露出した領域と、成膜阻害域Bとなる異硬度材料層28が形成された領域とを設ける。次の圧電層形成工程においては、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)等の圧電材料の微粒子を含んだキャリアガスを基板26面に噴き付けて微粒子を膜状に付着させることで圧電材料層27を形成するが、成膜許容域Aは、キャリアガスを噴き付けたときに前記微粒子が膜状になるまで付着する領域、即ち圧電材料層27が形成される領域であり、成膜阻害域Bは、キャリアガスを噴き付けたときに前記微粒子が付着して膜状となることが阻害される領域である。
[Film formation region formation process]
Next, as shown in FIG. 4 and FIG. 5A, by forming a different hardness material layer 28 having a surface hardness different from that of the substrate 26 on the substrate 26, a film forming allowable area A is obtained. A region where the surface of the substrate 26 is exposed and a region where the different hardness material layer 28 serving as the film formation inhibition region B is formed are provided. In the next piezoelectric layer forming step, a carrier gas containing fine particles of a piezoelectric material such as lead zirconate titanate (PZT) is sprayed on the surface of the substrate 26 to attach the fine particles in a film form. The film formation allowable area A is an area where the fine particles adhere until the carrier gas is sprayed, that is, an area where the piezoelectric material layer 27 is formed. This is a region where the fine particles are prevented from adhering to a film when the carrier gas is sprayed.

本実施形態においては、成膜許容域Aと成膜阻害域Bとはその表面硬さの違いにより区別される。本発明者らは、基板の硬さと圧電材料の微粒子の硬さとの関係が、圧電層が成膜されるか否かの結果について影響することを知見し、後述するように、基板の表面のビッカーズ硬さHv(b)と圧電材料の微粒子のビッカーズ硬さHv(p)との比の値が0.39≦Hv(p)/Hv(b)≦3.08にあるときに圧電材料が成膜されることを見いだした。さらに、0.43≦Hv(p)/Hv(b)≦1.43の範囲にあるときには、圧電材料層の形成が短時間で効率良く行えることを見いだした。加えて、本発明者らは、微粒子の硬さと基板の表面の硬さとの関係に代えて微粒子の圧縮破壊強度と基板の表面の硬さとの関係を指標としても良いことを知見し、成膜許容域のビッカーズ硬さHv(b)と微粒子の圧縮破壊強度Gv(p)との比が0.10≦{Gv(p)/Hv(b)}×100≦3.08の範囲にあるときに圧電材料が成膜されることを見いだした。さらに、0.11≦{Gv(p)/Hv(b)}×100≦1.43の範囲にあるときには、圧電材料層の形成が短時間で効率良く行えることを見いだした。本実施形態はこの条件に基づいて、成膜許容域Aと成膜阻害域Bのそれぞれの表面硬さを決定するものである。   In the present embodiment, the film formation allowable area A and the film formation inhibition area B are distinguished by the difference in surface hardness. The present inventors have found that the relationship between the hardness of the substrate and the hardness of the fine particles of the piezoelectric material affects the result of whether or not the piezoelectric layer is formed. When the value of the ratio between the Vickers hardness Hv (b) and the Vickers hardness Hv (p) of the fine particles of the piezoelectric material is 0.39 ≦ Hv (p) / Hv (b) ≦ 3.08, the piezoelectric material I found that a film was formed. Furthermore, it has been found that the piezoelectric material layer can be formed efficiently in a short time when it is in the range of 0.43 ≦ Hv (p) / Hv (b) ≦ 1.43. In addition, the present inventors have found that instead of the relationship between the hardness of the fine particles and the hardness of the substrate surface, the relationship between the compressive fracture strength of the fine particles and the hardness of the substrate surface may be used as an index. When the ratio of the allowable range of Vickers hardness Hv (b) to the compressive fracture strength Gv (p) of the fine particles is in the range of 0.10 ≦ {Gv (p) / Hv (b)} × 100 ≦ 3.08 We found that a piezoelectric material was deposited on the film. Furthermore, it has been found that the piezoelectric material layer can be efficiently formed in a short time when it is in the range of 0.11 ≦ {Gv (p) / Hv (b)} × 100 ≦ 1.43. In the present embodiment, the surface hardness of each of the film formation allowable area A and the film formation inhibition area B is determined based on this condition.

基板26は、圧電材料の微粒子を含んだキャリアガスを噴き付けたときに、微粒子が付着して膜状になりやすい硬さの導電性金属材料からなる。圧電材料がチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)である場合は、その微粒子のビッカーズ硬さがHv300〜400、圧縮破壊強度が0.8〜4.0GPaであることから、基板26は上述した条件を満たすように表面のビッカーズ硬さがHv280〜700であるものが選択される。具体的には、例えば、Hv450〜600のステンレス鋼、ニッケル合金、ニッケル等が用いられる。
一方、異硬度材料層28は、基板26とは異なる硬度を持った材料からなり、後述する圧電層形成工程において、圧電材料の微粒子を含んだキャリアガスを噴き付けたときに微粒子が基板26に比べて付着して膜状となりにくい硬度をもった低誘電率の絶縁材料よりなる。圧電材料がチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)である場合は、異硬度材料層は表面のビッカーズ硬さがHv280未満かHv700を越えたものが選択される。
The substrate 26 is made of a conductive metal material having a hardness that is easy to form a film when fine particles adhere to the carrier gas containing fine particles of the piezoelectric material. When the piezoelectric material is lead zirconate titanate (PZT), the Vickers hardness of the fine particles is Hv 300 to 400, and the compression fracture strength is 0.8 to 4.0 GPa. A Vickers hardness of the surface of Hv 280 to 700 is selected so as to satisfy. Specifically, for example, stainless steel of Hv450 to 600, nickel alloy, nickel, etc. are used.
On the other hand, the different hardness material layer 28 is made of a material having a hardness different from that of the substrate 26, and the fine particles are applied to the substrate 26 when a carrier gas containing fine particles of the piezoelectric material is sprayed in a piezoelectric layer forming process described later. It is made of an insulating material having a low dielectric constant and a hardness that is less likely to adhere and form a film. When the piezoelectric material is lead zirconate titanate (PZT), the material layer with different hardness is selected such that the surface Vickers hardness is less than Hv280 or more than Hv700.

基板26よりも硬度が低く低誘電率の絶縁材料としては、例えばHv100以下のポリイミド樹脂が用いられ、他には、エポキシ樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、フッ素樹脂、フッ素化ポリマー、非晶性ポリオレフィン樹脂、シンジオタクチックポリスチレン樹脂、有機シリカ、フッ素化カーボン、COPNA樹脂、オキサゾール樹脂、パラキシリレン樹脂などを用いても良い。
ポリイミド樹脂等を異硬度材料層28として基板26にパターン状に形成するには、種種の方法が用いられるが、例えば、電解堆積法(メッキ法、例えばポリイミド溶液中に導電性の基板を配置し、電極間に電圧をかけることにより基板上にポリイミドを成膜する。)あるいはスピンコートによって、基板26面上の全域にポリイミド樹脂層を重ねて形成した後、そのポリイミド樹脂層のうち成膜許容域Aに対応する部分をレーザ照射により除去することで異硬度材料層28をパターン状に形成する。
As the insulating material having a hardness lower than that of the substrate 26 and having a low dielectric constant, for example, a polyimide resin having an Hv of 100 or less is used. Besides, an epoxy resin, a polyetherimide resin, a polyphenylene sulfide resin, a fluororesin, a fluorinated polymer, A crystalline polyolefin resin, syndiotactic polystyrene resin, organic silica, fluorinated carbon, COPNA resin, oxazole resin, paraxylylene resin, or the like may be used.
Various methods are used to form a polyimide resin or the like as the different hardness material layer 28 in a pattern on the substrate 26. For example, an electrolytic deposition method (plating method, for example, placing a conductive substrate in a polyimide solution) is used. Then, a polyimide film is formed on the substrate by applying a voltage between the electrodes.) Alternatively, a polyimide resin layer is formed over the entire surface of the substrate 26 by spin coating, and then the film formation is permitted in the polyimide resin layer. The different hardness material layer 28 is formed in a pattern by removing the portion corresponding to the region A by laser irradiation.

また、異硬度材料層28として、基板26よりも硬度が高くかつ低誘電率の絶縁材料も用いることができ、例えばHv1400〜2000のアルミナが用いられ、他には、窒化ケイ素、酸化ケイ素、窒化アルミニウム、炭化ケイ素、Hv1000〜2000のダイアモンドライクカーボン、Hv1500〜2200のTiNなどが用いられる。
アルミナ等を基板26の上面に異硬度材料層28としてパターン状に形成するには、例えば次の(A)や(B)のようにすれば良い。
(A)まずCVD(気相成長法)、あるいはAD法により基板26面上の全域にアルミナ層を形成する。次にそのアルミナ層にレーザを照射して成膜許容域Aに対応する部分を除去する。
(B)まず基板26面における成膜阻害域に対応した領域にレジストをパターニングして形成する。次にCVD法、あるいはAD法によって、その基板26面の全域にアルミナ層を形成する。最後にレジストを除去する。この場合、アルミナ層は、圧電材料層27に比べてごく薄く形成されるので、欠けやクラックの発生は問題とならない。
Further, as the different hardness material layer 28, an insulating material having a higher hardness than that of the substrate 26 and having a low dielectric constant can be used. For example, alumina having Hv 1400 to 2000 is used, and in addition, silicon nitride, silicon oxide, nitride Aluminum, silicon carbide, diamond-like carbon having Hv 1000 to 2000, TiN having Hv 1500 to 2200, and the like are used.
In order to form alumina or the like as a different hardness material layer 28 on the upper surface of the substrate 26 in a pattern, for example, the following (A) or (B) may be used.
(A) First, an alumina layer is formed on the entire surface of the substrate 26 by CVD (vapor phase epitaxy) or AD. Next, the alumina layer is irradiated with a laser to remove a portion corresponding to the deposition allowable area A.
(B) First, a resist is patterned and formed in a region corresponding to the film formation inhibition region on the surface of the substrate 26. Next, an alumina layer is formed on the entire surface of the substrate 26 by CVD or AD. Finally, the resist is removed. In this case, since the alumina layer is formed very thin as compared with the piezoelectric material layer 27, the occurrence of chipping and cracks does not cause a problem.

[圧電層形成工程]
次にアクチュエータユニット14の圧電材料層27をエアロゾルデポジション法(AD法)によって形成する。図6は、圧電材料層27を形成するための成膜装置の概略図である。符号35は、ヘリウム、アルゴン、窒素等の不活性ガスや空気等をキャリアガスとして供給するためのガスボンベであり、キャリアガスはガスボンベ35から導入管36を介してエアロゾル発生器37へ送られる。エアロゾル発生器37は、内部に圧電材料の微粒子粉体を充填可能なエアロゾル室38と、このエアロゾル室38を振動させる加振装置39とを備えており、エアロゾル室38内に充填された圧電材料の微粒子粉体40を撹拌しつつ、このエアロゾル室38内にキャリアガスを送り込むことで、微粒子粉体40をガス中に浮遊させてエアロゾル化する。なお、キャリアガスとしては、例えばヘリウム、アルゴン、窒素等の不活性ガスや空気、酸素等を使用することができる。また、圧電材料としては、例えばチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)、水晶、ニオブ酸リチウム、チタン酸バリウム、チタン酸鉛、メタニオブ酸鉛、酸化亜鉛等を使用することができる。
[Piezoelectric layer forming process]
Next, the piezoelectric material layer 27 of the actuator unit 14 is formed by an aerosol deposition method (AD method). FIG. 6 is a schematic view of a film forming apparatus for forming the piezoelectric material layer 27. Reference numeral 35 denotes a gas cylinder for supplying an inert gas such as helium, argon, nitrogen, or the like as a carrier gas, and the carrier gas is sent from the gas cylinder 35 to the aerosol generator 37 through the introduction pipe 36. The aerosol generator 37 includes an aerosol chamber 38 that can be filled with a fine particle powder of a piezoelectric material, and a vibration device 39 that vibrates the aerosol chamber 38, and the piezoelectric material filled in the aerosol chamber 38. While stirring the fine particle powder 40, the carrier gas is fed into the aerosol chamber 38, whereby the fine particle powder 40 is suspended in the gas to be aerosolized. In addition, as carrier gas, inert gas, such as helium, argon, nitrogen, air, oxygen, etc. can be used, for example. As the piezoelectric material, for example, lead zirconate titanate (PZT), crystal, lithium niobate, barium titanate, lead titanate, lead metaniobate, zinc oxide, or the like can be used.

圧電材料の微粒子を含んでエアロゾル化されたキャリアガスは、エアロゾル室38からエアロゾル導入管41を通って成膜チャンバー42内に設けられたノズル43に送られる。成膜チャンバー42内にはノズル43の先方に基板26を取り付けるためのステージ44が設けられ、ノズル24から基板26に向けてキャリアガスが噴射される。また、成膜チャンバー42には、粉体回収装置45を介して真空ポンプ46が接続されており、成膜チャンバー42内が減圧される。   The aerosolized carrier gas containing fine particles of the piezoelectric material is sent from the aerosol chamber 38 to the nozzle 43 provided in the film forming chamber 42 through the aerosol introduction tube 41. A stage 44 for attaching the substrate 26 to the tip of the nozzle 43 is provided in the film forming chamber 42, and carrier gas is injected from the nozzle 24 toward the substrate 26. In addition, a vacuum pump 46 is connected to the film forming chamber 42 via a powder recovery device 45 so that the inside of the film forming chamber 42 is depressurized.

上記の成膜装置により、圧電材料の微粒子を含んだキャリアガスを成膜領域形成工程を経た基板26面上の全域にわたって均等に噴き付ける。すると、図5(B)に示すように、成膜許容域Aにおいては、キャリアガス中の圧電材料の微粒子が露出した基板26面に衝突して付着し、堆積して膜状の圧電材料層27が形成される。一方、成膜阻害域Bにおいては、キャリアガス中の圧電材料の微粒子が異硬度材料層28に衝突する。このとき、異硬度材料層28が圧電材料の微粒子を含んだキャリアガスを噴き付けたときに微粒子が付着して膜状になりにくい硬度とされているために、前記微粒子は異硬度材料層28に付着して膜状とならないか、あるいは付着して膜状になったとしてもごく薄い膜であり成膜許容域Aにおけるのと同様な厚みで膜状になることはない。このようにして、基板26面上の成膜許容域Aに選択的に圧電材料層27が形成される。その後、必要に応じて圧電材料層27のアニール処理が行われる。なお、前述のように異硬度材料層28に圧電材料の薄い膜が形成されていた場合、そのような薄膜は基板26に対する密着性が低いことから、アニール処理の過程で剥がれ落ちることが多い。また、異硬度材料層28に形成された圧電材料の薄い膜を除去するための処理を行っても良い。この処理としては、成膜許容域Aと成膜阻害域Bとに跨って粘着テープを貼付してからその粘着テープを剥がすようにしても良く、あるいは基板を裏面から叩くようにしても良い。   With the film forming apparatus, a carrier gas containing fine particles of the piezoelectric material is sprayed evenly over the entire surface of the substrate 26 that has undergone the film forming region forming step. Then, as shown in FIG. 5B, in the film forming allowable region A, the piezoelectric material fine particles in the carrier gas collide with and adhere to the exposed surface of the substrate 26, and are deposited to form a film-like piezoelectric material layer. 27 is formed. On the other hand, in the film formation inhibition zone B, the fine particles of the piezoelectric material in the carrier gas collide with the different hardness material layer 28. At this time, since the different hardness material layer 28 has a hardness that makes it difficult for the fine particles to adhere and form a film when the carrier gas containing the fine particles of the piezoelectric material is sprayed, the fine particles have the different hardness material layer 28. Even if it adheres to the film, it does not become a film with a thickness similar to that in the allowable film formation area A. In this way, the piezoelectric material layer 27 is selectively formed in the film formation allowable area A on the surface of the substrate 26. Thereafter, the piezoelectric material layer 27 is annealed as necessary. Note that when a thin film of piezoelectric material is formed on the different hardness material layer 28 as described above, such a thin film often has low adhesion to the substrate 26, and thus often peels off during the annealing process. Further, a process for removing the thin film of the piezoelectric material formed on the different hardness material layer 28 may be performed. In this process, the adhesive tape may be peeled off after the adhesive film A and the film formation inhibition area B are applied, or the substrate may be hit from the back surface.

[個別電極形成工程]
続いて、図5(C)に示すように、各圧電材料層27の上面に個別電極30を形成するとともに、異硬度材料層28の上面に各個別電極30に接続した複数のリード部31を形成する。個別電極30及びリード部31を形成するには、例えば、圧電材料層27及び異硬度材料層28上の全域に導体膜を形成した後、フォトリソグラフィ・エッチング法を利用して所定のパターンを形成してもよく、あるいは圧電材料層27及び異硬度材料層28の上面に直接印刷しても良い。
[Individual electrode formation process]
Subsequently, as shown in FIG. 5C, the individual electrodes 30 are formed on the upper surface of each piezoelectric material layer 27, and a plurality of lead portions 31 connected to the individual electrodes 30 are formed on the upper surface of the different hardness material layer 28. Form. In order to form the individual electrode 30 and the lead portion 31, for example, after forming a conductor film over the entire area of the piezoelectric material layer 27 and the different hardness material layer 28, a predetermined pattern is formed by using a photolithography etching method. Alternatively, printing may be performed directly on the upper surfaces of the piezoelectric material layer 27 and the different hardness material layer 28.

個別電極形成工程の後、個別電極30及び共通電極である基板26間に通常のインク噴射動作時よりも強い電界を印加して、両電極間の圧電材料層27を厚み方向に分極させる(分極処理)。以上によりインクジェットヘッド10が完成する。   After the individual electrode formation step, an electric field stronger than that in the normal ink ejection operation is applied between the individual electrode 30 and the common electrode substrate 26 to polarize the piezoelectric material layer 27 between both electrodes in the thickness direction (polarization). processing). Thus, the inkjet head 10 is completed.

次に、本発明者が自らの知見に基づいて行い、成膜許容域Aと成膜阻害域Bとを作り分けるための条件を見出すに至った試験について説明する。   Next, a description will be given of a test conducted by the present inventor based on his / her own knowledge to find a condition for separately forming the film formation allowable area A and the film formation inhibition area B.

[試験1 基板の硬さと成膜速度]
<データ1ー1>
基板としてはエアロゾルが噴き付けられる基板表面のビッカース硬さがHv290のステンレス(SUS430)板を使用した。基板表面には、粗さがRz≦0.7となるように研磨処理を施した。また、材料粒子としては平均粒子径0.3〜1μm、ビッカース硬さHv300〜400、圧縮破壊強度0.8〜4.0GPaのPZTを用いた。
なお、ステンレス基板の表面の硬さの調整は、空気中または真空中で基板を400〜800℃で加熱しその表面性状を変化させることにより行った。また、ビッカース硬さの測定は、ナノインデンション法により行った。測定装置として+csm社製Nano−Hardness Testerを用い、圧子としてバーコビッチ圧子を使用して、試験力F=0.015Nで試験を行った。また、圧縮破壊強度の測定は、同じく測定装置として+csm社製Nano−Hardness Testerを用いて行い、粒子破壊時の圧縮力Fdから式(1)により算出した。
Gv(p)=0.9×Fd/d …(1)
但し、Gv(p):圧縮破壊強度(単位 GPa)
Fd :粒子破壊時の圧縮力(単位 kN)
d :粒子の直径(単位 mm)
[Test 1 Substrate hardness and deposition rate]
<Data 1-1>
As the substrate, a stainless (SUS430) plate having a Vickers hardness of Hv290 on the surface of the substrate on which aerosol is sprayed was used. The substrate surface was polished so that the roughness was Rz ≦ 0.7. As the material particles, PZT having an average particle diameter of 0.3 to 1 μm, Vickers hardness Hv 300 to 400, and compressive fracture strength 0.8 to 4.0 GPa was used.
The surface hardness of the stainless steel substrate was adjusted by heating the substrate at 400 to 800 ° C. in air or in vacuum to change its surface properties. Moreover, the measurement of Vickers hardness was performed by the nanoindentation method. The test was performed at a test force F = 0.015 N using a Nano-Hardness Tester manufactured by + csm as a measuring device and a Barcovic indenter as an indenter. Moreover, the measurement of compressive fracture strength was similarly performed using Nano-Hardness Tester manufactured by + csm as a measuring device, and was calculated from the compressive force Fd at the time of particle fracture by the formula (1).
Gv (p) = 0.9 × Fd / d 2 (1)
Where Gv (p): compressive fracture strength (unit: GPa)
Fd: compression force at the time of particle breakage (unit: kN)
d: Diameter of the particle (unit: mm)

上記実施形態と同様の成膜装置によって基板上に厚さ10μmの圧電材料層を形成した。成膜条件は、成膜チャンバー内圧力150Pa、エアロゾル室内圧力30000Pa、ノズル開口サイズ10mm×0.4mm、キャリアガス種類He、ノズル基板相対速度1.2mm/sec、ノズル−基板間距離10〜20mm、粒子速度250m/secとした。圧電材料層の成膜速度を測定した。   A piezoelectric material layer having a thickness of 10 μm was formed on the substrate by the same film forming apparatus as in the above embodiment. The film forming conditions are as follows: film forming chamber pressure 150 Pa, aerosol chamber pressure 30000 Pa, nozzle opening size 10 mm × 0.4 mm, carrier gas type He, nozzle substrate relative speed 1.2 mm / sec, nozzle-substrate distance 10-20 mm, The particle speed was 250 m / sec. The deposition rate of the piezoelectric material layer was measured.

<データ1−2>
基板としてエアロゾルが噴き付けられる基板表面のビッカース硬さがHv440のステンレス(SUS430)板を使用した他は、データ1−1と同様にして成膜を行い、成膜速度を調べた。
<Data 1-2>
Film formation was performed in the same manner as Data 1-1 except that a stainless steel (SUS430) plate having a Vickers hardness of Hv440 on the substrate surface onto which aerosol was sprayed was used.

<データ1−3>
基板としてステンレス(SUS430)板のエアロゾルが噴き付けられる表面に予めスパッタによりPtを成膜した表面のビッカーズ硬さがHv700の基板を使用した他は、データ1−1と同様にして成膜を行い、成膜速度を調べた。
<Data 1-3>
The film was formed in the same manner as Data 1-1 except that a Pt film was previously formed by sputtering on the surface of the stainless steel (SUS430) plate on which aerosol was sprayed, and the substrate had a Vickers hardness of Hv700. The film formation rate was examined.

<データ1−4>
基板としてビッカース硬さHv130の金メッキ板を使用した他は、データ1−1と同様にして成膜を行い、成膜速度を調べた。
<Data 1-4>
Except for using a gold-plated plate having a Vickers hardness of Hv130 as the substrate, film formation was performed in the same manner as Data 1-1, and the film formation rate was examined.

<データ1−5>
基板としてビッカース硬さHv210のステンレス(SUS430)板を使用した他は、データ1−1と同様にして成膜を行い、成膜速度を調べた。
<Data 1-5>
Except for using a Vickers hardness Hv210 stainless steel (SUS430) plate as the substrate, film formation was performed in the same manner as Data 1-1, and the film formation rate was examined.

<データ1−6>
基板としてビッカース硬さHv280のステンレス(SUS430)板を使用した他は、データ1−1と同様にして成膜を行い、成膜速度を調べた。
<Data 1-6>
Except for using a Vickers hardness Hv280 stainless steel (SUS430) plate as a substrate, film formation was performed in the same manner as Data 1-1, and the film formation rate was examined.

<データ1−7>
基板としてセラミック板のエアロゾルが噴き付けられる表面に予めペースト状のPtを塗布して850℃〜1200℃で焼結した表面のビッカース硬さHv770のプラチナ板を使用した他は、データ1−1と同様にして成膜を行い、成膜速度を調べた。
<Data 1-7>
Except for using a platinum plate having a Vickers hardness of Hv770 with a surface of 850 ° C. to 1200 ° C. coated with paste-form Pt on the surface of the ceramic plate on which aerosol is sprayed, the data 1-1 and Film formation was performed in the same manner, and the film formation rate was examined.

<結果と考察>
基板の材質、ビッカース硬さおよび成膜速度のデータを表1および表2に示した。
<Results and discussion>
Tables 1 and 2 show data on the substrate material, Vickers hardness, and deposition rate.

Figure 2005317952
Figure 2005317952

Figure 2005317952
Figure 2005317952

表1および表2に示すように、基板の硬さHv130の場合には、成膜速度は0.13μm/secと遅かった。基板の硬さを大きくすると成膜速度は徐々に大きくなり、特に硬さHv280付近では急激に大きくなり、Hv290のときに0.29μm/secで最大となった。これは、基板面に衝突した微粒子が粉砕される割合が大きくなることにより、微粒子が基板または先に付着した粒子上に強く付着するようになったためであると考えられる。   As shown in Tables 1 and 2, when the substrate hardness was Hv130, the film formation rate was as low as 0.13 μm / sec. When the hardness of the substrate was increased, the film formation rate gradually increased, particularly rapidly in the vicinity of the hardness Hv280, and reached a maximum at 0.29 μm / sec when the hardness was Hv290. This is presumably because the fine particles that collided with the substrate surface were crushed so that the fine particles strongly adhered to the substrate or the previously adhered particles.

基板の硬さをさらに大きくすると、成膜速度は徐々に低下し、Hv700付近では成膜速度は大幅に低下した。これは、微粒子が基板面で弾かれ基板面にめり込み難くなったためと考えられる。基板の硬さHv700までの範囲では、成膜速度は実用上良好な程度であり、目視によって圧電材料層が隙間なく形成されて密着性が良好であることが確認された。さらに硬さを大きくすると、成膜速度はさらに低下した。   When the hardness of the substrate was further increased, the film formation rate was gradually decreased, and the film formation rate was significantly decreased in the vicinity of Hv700. This is presumably because the fine particles were repelled on the substrate surface and became difficult to sink into the substrate surface. In the range up to the substrate hardness Hv700, the film formation rate was practically good, and it was confirmed by visual observation that the piezoelectric material layer was formed without gaps and the adhesion was good. When the hardness was further increased, the film formation rate further decreased.

以上より、成膜許容域における基板のビッカース硬さHv(b)を130〜770の範囲とすること、すなわち、基板において微粒子が付着する側の面のビッカーズ硬さHv(b)と微粒子のビッカーズ硬さをHv(p)との比を0.39≦Hv(p)/Hv(b)≦3.08の範囲とすること、あるいは基板において微粒子が付着する側の面のビッカーズ硬さHv(b)と微粒子の圧縮破壊強度Gv(p)との比を0.10≦{Gv(p)/Hv(b)}×100≦3.08の範囲とすることにより、膜の成長が確実に見込めることが確認された。そのなかでも特に、成膜許容域における基板のビッカース硬さHv(b)を280〜700の範囲とすること、すなわち、基板において微粒子が付着する側の面のビッカーズ硬さHv(b)と微粒子のビッカーズ硬さがHv(p)との比を0.43≦Hv(p)/Hv(b)≦1.43の範囲とすること、あるいは基板において微粒子が付着する側の面のビッカーズ硬さHv(b)と微粒子の圧縮破壊強度Gv(p)との比を0.11≦{Gv(p)/Hv(b)}×100≦1.43の範囲とすることにより、密着性を十分に満たした圧電材料層が短時間で確実に形成され好ましいことが分かった。さらに、そのなかでも特に、成膜許容域における基板のビッカーズ硬さHv(b)を290〜440の範囲、すなわち、0.68≦Hv(p)/Hv(b)≦1.38あるいは0.18≦{Gv(p)/Hv(b)}×100≦1.38の範囲とすることにより、圧電材料層を形成する成膜速度は高速で安定し、生産性や製造コスト(微粒子の材料コスト)の面においても優れた圧電材料層の製造方法を実現できることが分かった。   As described above, the Vickers hardness Hv (b) of the substrate in the film formation allowable range is set to a range of 130 to 770, that is, the Vickers hardness Hv (b) of the surface on the substrate where the fine particles adhere to The ratio of hardness to Hv (p) is in the range of 0.39 ≦ Hv (p) / Hv (b) ≦ 3.08, or the Vickers hardness Hv ( By setting the ratio of b) to the compressive fracture strength Gv (p) of the fine particles in the range of 0.10 ≦ {Gv (p) / Hv (b)} × 100 ≦ 3.08, the film growth is ensured. It was confirmed that it could be expected. Among these, in particular, the Vickers hardness Hv (b) of the substrate in the film formation allowable range is set to a range of 280 to 700, that is, the Vickers hardness Hv (b) and the fine particles on the surface on the substrate where the fine particles adhere. The ratio of the Vickers hardness to Hv (p) is in the range of 0.43 ≦ Hv (p) / Hv (b) ≦ 1.43, or the Vickers hardness of the surface on the side where the fine particles adhere to the substrate Adhesion is sufficient by setting the ratio of Hv (b) to the compressive fracture strength Gv (p) of the fine particles in the range of 0.11 ≦ {Gv (p) / Hv (b)} × 100 ≦ 1.43. It has been found that a piezoelectric material layer satisfying the above requirements is preferable because it is reliably formed in a short time. Further, among them, in particular, the Vickers hardness Hv (b) of the substrate in the film forming allowable range is in the range of 290 to 440, that is, 0.68 ≦ Hv (p) / Hv (b) ≦ 1.38 or 0. By setting the range of 18 ≦ {Gv (p) / Hv (b)} × 100 ≦ 1.38, the film forming speed for forming the piezoelectric material layer is stable at high speed, and the productivity and manufacturing cost (particulate material) It has been found that a method for manufacturing a piezoelectric material layer that is excellent in terms of cost can also be realized.

[試験2 エアロゾルの噴射速度が成膜の成否に及ぼす影響]
次に、エアロゾルの噴射速度を変化させたときの成膜の成否について検討した。基板と材料粒子はデータ1−1と同様のものを選択し、材料粒子の粒子速度を150m/sから400m/sの範囲で選択した。それ以外の成膜条件はデータ1−1と同様とした。
[Test 2 Influence of aerosol injection speed on success or failure of film formation]
Next, the success or failure of film formation when the aerosol injection speed was changed was examined. The substrate and material particles were the same as those in Data 1-1, and the particle velocity of the material particles was selected in the range of 150 m / s to 400 m / s. The other film forming conditions were the same as those in Data 1-1.

<結果と考察>
粒子速度を変化させたときの成膜の成否に関するデータを表3に示した。成膜速度が0.1μm/s以上のときを「○」、0.1μm/s未満のときを「X」で表示した。また、測定を行わなかった粒子速度と硬度比との組み合わせについては「−」と表示した。
<Results and discussion>
Table 3 shows data relating to the success or failure of film formation when the particle velocity was changed. When the film formation rate was 0.1 μm / s or more, “◯” was displayed, and when it was less than 0.1 μm / s, “X” was displayed. The combination of the particle speed and the hardness ratio that were not measured was indicated as “−”.

Figure 2005317952
Figure 2005317952

表3に示すように、基板のエアロゾルが噴き付けられる表面のビッカーズ硬さHv(b)と微粒子のビッカーズ硬さHv(p)との比が0から0.25の範囲にあるときは、エアロゾルの粒子速度を200m/s〜400m/sの範囲内で変化させたとしても成膜は全くなされなかった。しかし、Hv(b)とHv(p)との比が0.25から3.0の範囲にあるときは、エアロゾルの粒子速度を150m/s〜400m/sの範囲内のいずれに設定した場合であっても成膜が確認された(成膜速度が測定されていない硬度比と粒子速度の組み合わせを除く)。以上の結果より、エアロゾルの粒子速度が成膜の成否に及ぼす影響は小さいと考えられる。   As shown in Table 3, when the ratio of the Vickers hardness Hv (b) of the surface on which the aerosol of the substrate is sprayed and the Vickers hardness Hv (p) of the fine particles is in the range of 0 to 0.25, the aerosol No film was formed even when the particle speed was changed within the range of 200 m / s to 400 m / s. However, when the ratio of Hv (b) to Hv (p) is in the range of 0.25 to 3.0, the aerosol particle velocity is set to any value within the range of 150 m / s to 400 m / s. Even so, film formation was confirmed (except for the combination of hardness ratio and particle speed at which the film formation speed was not measured). From the above results, it is considered that the influence of the aerosol particle velocity on the success or failure of the film formation is small.

以上のように、本実施形態によれば、基板26面にキャリアガス中の圧電材料の微粒子が付着して膜状となる成膜許容域Aと膜状となることが阻害される成膜阻害域Bとを設けることにより、キャリアガスを噴き付けた際に、前記微粒子が成膜許容域Aに付着して圧電材料層27が形成される。これにより、圧電材料層27を基板26面の一部領域に簡易に形成することができる。従って、従来のように圧電材料層を分断せずに済むため、圧電材料層に欠けやクラックを生じることが防止される。   As described above, according to the present embodiment, the film formation allowable range A in which the fine particles of the piezoelectric material in the carrier gas are attached to the surface of the substrate 26 and the film formation is inhibited, and the film formation is inhibited. By providing the region B, when the carrier gas is sprayed, the fine particles adhere to the film formation allowable region A and the piezoelectric material layer 27 is formed. Thereby, the piezoelectric material layer 27 can be easily formed in a partial region of the surface of the substrate 26. Therefore, since it is not necessary to divide the piezoelectric material layer as in the prior art, it is possible to prevent the piezoelectric material layer from being chipped or cracked.

また、成膜許容域Aと成膜阻害域Bとは、互いの表面硬度を異ならせることにより作り分けされる。即ち、基板26面に圧電材料の微粒子を含んだキャリアガスを噴き付けた際に、成膜許容域Aは前記微粒子が付着して膜状となりやすい硬度とされ、成膜阻害域Bは前記微粒子が付着して膜状となりにくい硬度とされるため、成膜許容域Aに選択的に圧電材料層27を形成することができる。   Further, the film formation allowable area A and the film formation inhibition area B are made different by making the surface hardness of each other different. That is, when the carrier gas containing the fine particles of the piezoelectric material is sprayed on the surface of the substrate 26, the film formation allowable area A is set to a hardness at which the fine particles adhere to the film and the film formation inhibition area B is the fine particles. Therefore, the piezoelectric material layer 27 can be selectively formed in the film formation allowable region A.

また、成膜許容域Aのビッカーズ硬さHv(b)と微粒子のビッカーズ硬さHv(p)との比の値が0.39≦Hv(p)/Hv(b)≦3.08の範囲であり、成膜阻害域Bのビッカーズ硬さHv(b)と微粒子のビッカーズ硬さHv(p)との比が0.39未満または3.08を越えた値とすること、あるいは、成膜許容域のビッカーズ硬さHv(b)と微粒子の圧縮破壊強度Gv(p)との比が0.10≦{Gv(p)/Hv(b)}×100≦3.08の範囲であり、成膜阻害域のビッカーズ硬さHv(b)と微粒子の圧縮破壊強度Gv(p)との比が{Gv(p)/Hv(b)}×100<0.39または{Gv(p)/Hv(b)}×100>3.08となるようにすることで、成膜許容域Aにおける圧電材料層27の成膜性を確保するとともに、成膜阻害域Bにおいて圧電材料層27が成膜しないように確実に阻害することができる。   Further, the ratio of the Vickers hardness Hv (b) in the film formation allowable range A and the Vickers hardness Hv (p) of the fine particles is in a range of 0.39 ≦ Hv (p) / Hv (b) ≦ 3.08. The ratio of the Vickers hardness Hv (b) in the film formation inhibition zone B to the Vickers hardness Hv (p) of the fine particles is set to a value less than 0.39 or more than 3.08, or film formation The ratio of the Vickers hardness Hv (b) in the allowable range and the compressive fracture strength Gv (p) of the fine particles is in the range of 0.10 ≦ {Gv (p) / Hv (b)} × 100 ≦ 3.08, The ratio of the Vickers hardness Hv (b) in the film formation inhibition region to the compressive fracture strength Gv (p) of the fine particles is {Gv (p) / Hv (b)} × 100 <0.39 or {Gv (p) / By ensuring that Hv (b)} × 100> 3.08, the film forming property of the piezoelectric material layer 27 in the film forming allowable region A is secured. Moni, the piezoelectric material layer 27 can be reliably inhibited to prevent deposition in the film deposition zone of inhibition B.

また、成膜許容域Aのビッカーズ硬さHv(b)と微粒子のビッカーズ硬さHv(p)との比の値が0.43≦Hv(p)/Hv(b)≦1.43の範囲であり、成膜阻害域Bのビッカーズ硬さHv(b)と微粒子のビッカーズ硬さHv(p)との比が0.39未満または3.08を越えた値とすること、あるいは、成膜許容域のビッカーズ硬さHv(b)と微粒子の圧縮破壊強度Gv(p)との比が0.11≦{Gv(p)/Hv(b)}×100≦1.43の範囲であり、成膜阻害域のビッカーズ硬さHv(b)と微粒子の圧縮破壊強度Gv(p)との比が{Gv(p)/Hv(b)}×100<0.10または{Gv(p)/Hv(b)}×100>3.08となるようにすることで、成膜許容域Aにおいて圧電材料層27を効率良く形成することができ、成膜阻害域Bにおいて圧電材料層27が成膜しないように確実に阻害することができる。   Further, the ratio of the Vickers hardness Hv (b) in the allowable film formation range A to the Vickers hardness Hv (p) of the fine particles is in a range of 0.43 ≦ Hv (p) / Hv (b) ≦ 1.43. The ratio of the Vickers hardness Hv (b) in the film formation inhibition zone B to the Vickers hardness Hv (p) of the fine particles is set to a value less than 0.39 or more than 3.08, or film formation The ratio between the Vickers hardness Hv (b) in the allowable range and the compressive fracture strength Gv (p) of the fine particles is in the range of 0.11 ≦ {Gv (p) / Hv (b)} × 100 ≦ 1.43, The ratio of the Vickers hardness Hv (b) in the film formation inhibition region to the compressive fracture strength Gv (p) of the fine particles is {Gv (p) / Hv (b)} × 100 <0.10 or {Gv (p) / By satisfying Hv (b)} × 100> 3.08, the piezoelectric material layer 27 can be efficiently formed in the deposition allowable region A. Can be, piezoelectric material layer 27 can be reliably inhibited to prevent deposition in the film deposition zone of inhibition B.

また、成膜許容域Aのビッカーズ硬さHv(b)と微粒子のビッカーズ硬さHv(p)との比の値が0.43≦Hv(p)/Hv(b)≦1.43の範囲であり、成膜阻害域Bのビッカーズ硬さHv(b)と微粒子のビッカーズ硬さHv(p)との比が0.43未満または1.43を越えた値とすること、あるいは、成膜許容域のビッカーズ硬さHv(b)と微粒子の圧縮破壊強度Gv(p)との比が0.11≦{Gv(p)/Hv(b)}×100≦1.43の範囲であり、成膜阻害域のビッカーズ硬さHv(b)と前記微粒子の圧縮破壊強度Gv(p)との比が{Gv(p)/Hv(b)}×100<0.11または{Gv(p)/Hv(b)}×100>1.43となるようにすることで、成膜許容域Aにおいて、成膜阻害域Bに形成される圧電材料層27よりも厚い層を効率良く形成することができる。なお、この場合においては、成膜阻害域Bにも薄い膜が形成されるため、これを除去する処理を行うことが望ましい。   Further, the ratio of the Vickers hardness Hv (b) in the allowable film formation range A to the Vickers hardness Hv (p) of the fine particles is in a range of 0.43 ≦ Hv (p) / Hv (b) ≦ 1.43. The ratio of the Vickers hardness Hv (b) in the film formation inhibition zone B to the Vickers hardness Hv (p) of the fine particles is set to a value less than 0.43 or more than 1.43, or film formation The ratio between the Vickers hardness Hv (b) in the allowable range and the compressive fracture strength Gv (p) of the fine particles is in the range of 0.11 ≦ {Gv (p) / Hv (b)} × 100 ≦ 1.43, The ratio between the Vickers hardness Hv (b) in the film formation inhibition region and the compression fracture strength Gv (p) of the fine particles is {Gv (p) / Hv (b)} × 100 <0.11 or {Gv (p) /Hv(b)}×100>1.43 so that the piezoelectric film formed in the film formation inhibition area B in the film formation allowable area A The thicker layer than postal layer 27 can be efficiently formed. In this case, since a thin film is also formed in the film formation inhibition region B, it is desirable to perform a process for removing the thin film.

さらに、成膜許容域Aに露出する基板26を、圧電材料の微粒子を含んだキャリアガスを噴き付けた際に、前記微粒子が付着して膜状となりやすい硬度とし、成膜阻害域Bに形成される異硬度材料層28を前記微粒子が付着して膜状となりにくい硬度とすることで成膜許容域Aと成膜阻害域Bとが作り分けられる。
また、異硬度材料層28が絶縁性を有するため、絶縁層としても機能し、電気配線が容易である。
また、圧電材料層27の上に電界を印加するための個別電極30が形成されるため、各圧電材料層27を個別に駆動させることができる。
Further, the substrate 26 exposed to the film formation allowable area A is formed in the film formation inhibition area B with a hardness that the fine particles adhere to easily form a film when the carrier gas containing the fine particles of the piezoelectric material is sprayed. By forming the different hardness material layer 28 to a hardness that prevents the fine particles from adhering to a film shape, the film formation allowable area A and the film formation inhibition area B can be formed separately.
Moreover, since the different hardness material layer 28 has insulation, it functions also as an insulating layer and electrical wiring is easy.
Moreover, since the individual electrode 30 for applying an electric field is formed on the piezoelectric material layer 27, each piezoelectric material layer 27 can be driven individually.

また、個別電極30に接続したリード部31を絶縁性を有する異硬度材料層28の上面に形成することにより、異硬度材料層28が電気配線の絶縁層を兼ねるため、絶縁層を別個に形成する場合に比べて、構造や製造工程が簡単になり、コストを低減することができる。
また、基板26が導電性材料にて形成され、圧電材料層27に電界を印加させるための一方の電極として利用されることにより、一方の電極を特別に設ける必要がなく、製造コストの面で有利となる。
Further, by forming the lead portion 31 connected to the individual electrode 30 on the upper surface of the different hardness material layer 28 having an insulating property, the different hardness material layer 28 also serves as an insulating layer of the electric wiring, so that the insulating layer is formed separately. Compared to the case, the structure and the manufacturing process are simplified, and the cost can be reduced.
In addition, since the substrate 26 is formed of a conductive material and is used as one electrode for applying an electric field to the piezoelectric material layer 27, it is not necessary to provide one electrode in particular, and in terms of manufacturing cost. It will be advantageous.

<第2実施形態>
次に本発明の第2実施形態を図7及び図8を参照して説明する。なお、以下の説明において、第1実施形態と同様の構成には、同一の符号を付して説明を省略する。
本実施形態のインクジェットヘッド50では、アクチュエータユニット51における基板26面上の成膜阻害域Bに対応した領域に設けられた異硬度材料層52が導電性を有している。そのため、各圧電材料層27の上面に形成された個別電極30に対しては、第1実施形態のリード部31に替えて、図示しない駆動回路に接続された平型ケーブル53の導電路54の一端が接続されている。その他の構造は、第1実施形態のものとほぼ同様である。
Second Embodiment
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the following description, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
In the inkjet head 50 of the present embodiment, the different hardness material layer 52 provided in a region corresponding to the film formation inhibition region B on the surface of the substrate 26 in the actuator unit 51 has conductivity. Therefore, for the individual electrode 30 formed on the upper surface of each piezoelectric material layer 27, instead of the lead portion 31 of the first embodiment, the conductive path 54 of the flat cable 53 connected to a drive circuit (not shown). One end is connected. Other structures are almost the same as those of the first embodiment.

基板26は、第1実施形態に挙げたものと同様の材料で形成され、圧電層形成工程において、圧電材料の微粒子を含んだキャリアガスを噴き付けたときに、微粒子が付着して膜状となりやすい硬度の金属材料であり、例えば、Hv450〜600のステンレス鋼等が用いられる。
また、異硬度材料層52は、導電性を有するとともに、基板26とは異なる硬度を持った材料からなり、圧電層形成工程において、圧電材料の微粒子を含んだキャリアガスを噴き付けたときに基板26に比べて微粒子が付着して膜状となりにくい硬度となっている。
基板26よりも硬度が低い導電性材料としては、例えば約Hv80のアルミニウム等が用いられる。また、基板26よりも硬度の高い導電性材料として、例えば約Hv1000の硬質クロムメッキ等が用いられる。
本実施形態のインクジェットヘッド50の製造も、第1実施形態のインクジェットヘッド10と概ね同様の手順で行うことができる。
The substrate 26 is formed of the same material as that described in the first embodiment, and when a carrier gas containing fine particles of the piezoelectric material is sprayed in the piezoelectric layer forming step, the fine particles adhere to form a film. For example, stainless steel with Hv 450 to 600 is used.
Further, the different hardness material layer 52 is made of a material having conductivity and a hardness different from that of the substrate 26, and when the carrier gas containing the fine particles of the piezoelectric material is sprayed in the piezoelectric layer forming step, the substrate is formed. Compared to H.26, the hardness is less likely to form a film due to adhesion of fine particles.
As the conductive material having a hardness lower than that of the substrate 26, for example, aluminum having about Hv80 is used. Further, as the conductive material having a hardness higher than that of the substrate 26, for example, hard chromium plating of about Hv1000 is used.
The inkjet head 50 according to the present embodiment can also be manufactured in substantially the same procedure as the inkjet head 10 according to the first embodiment.

<第3実施形態>
次に、本発明の第3実施形態を図9及び図10を参照して説明する。なお、以下の説明において、上記各実施形態と同様の構成には、同一の符号を付して説明を省略する。
本実施形態のインクジェットヘッド60では、アクチュエータユニット61の基板62面上において、圧電材料層27の形成されていない成膜阻害域Bの表面粗度が、圧電材料層27の形成された成膜許容域Aの表面粗度よりも大きくされている。即ち、本実施形態では、成膜許容域Aと成膜阻害域Bとが互いの表面粗度を異ならせることにより作り分けられており、成膜許容域Aは、圧電層形成工程において、圧電材料の微粒子を含んだキャリアガスを噴き付けたときに、微粒子が付着して膜状となりやすい表面粗度とされ、成膜阻害域Bは、成膜許容域Aよりも表面粗度が大きく、前記キャリアガスを噴き付けたときに、前記微粒子が付着して膜状となりにくい表面粗度とされている。
<Third Embodiment>
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the following description, the same components as those in the above embodiments are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
In the inkjet head 60 of the present embodiment, the surface roughness of the film formation inhibition region B where the piezoelectric material layer 27 is not formed on the surface of the substrate 62 of the actuator unit 61 is the film formation allowance where the piezoelectric material layer 27 is formed. It is made larger than the surface roughness of the area A. That is, in the present embodiment, the film formation allowable area A and the film formation inhibition area B are created by making the surface roughness different from each other, and the film formation allowable area A is piezoelectric in the piezoelectric layer forming step. When a carrier gas containing fine particles of material is sprayed, the surface roughness is such that the fine particles are likely to adhere to form a film, and the film formation inhibition region B has a surface roughness larger than the film formation allowable region A, When the carrier gas is sprayed, the surface roughness is set so that the fine particles are not easily attached to form a film.

成膜領域形成工程においては、まず基板固着工程においてインク流路形成体13の上面に固着された基板62が用意される。基板62としては、第1実施形態に挙げたものと同様の材料が使用でき、例えばHv450〜600のステンレス鋼等が用いられる。また、基板62の上面は、全域にわたって表面粗度が十分に小さく(例えばRa:1μm以下)されている。そして、基板62の上面に、成膜許容域Aに対応した領域にレジスト63がパターニングして形成される(図10(A)参照)。次に、その基板62面に表面を粗化するためのエッチング処理を行い(図10(B)参照)、基板62面におけるレジスト63のない領域の表面粗度を大きく(例えばRa:2μm以上)する。続いて、レジスト63を除去する(図10(C)参照)。これにより、基板62面上に表面粗度の小さい成膜許容域Aと表面粗度の大きい成膜阻害域Bとがパターン状に形成される。
また、この工程は、例えば次のように行っても良い。予め成膜阻害域Bに対応する領域の表面粗度が大きく、成膜許容域に対応する領域の表面粗度が小さくなるようにパターニングされた金型を作成しておき、この金型を表面粗度が全域にわたって小さい状態の基板62面に押し付けることで、成膜阻害域Bに対応した領域の表面粗度が大きくなるように加工する。
In the film formation region forming step, first, a substrate 62 fixed to the upper surface of the ink flow path forming body 13 in the substrate fixing step is prepared. As the substrate 62, the same material as that described in the first embodiment can be used, and for example, stainless steel of Hv450 to 600 is used. Further, the upper surface of the substrate 62 has a sufficiently small surface roughness over the entire area (for example, Ra: 1 μm or less). Then, a resist 63 is formed on the upper surface of the substrate 62 by patterning in a region corresponding to the film formation allowable region A (see FIG. 10A). Next, an etching process for roughening the surface is performed on the surface of the substrate 62 (see FIG. 10B), and the surface roughness of the region without the resist 63 on the surface of the substrate 62 is increased (for example, Ra: 2 μm or more). To do. Subsequently, the resist 63 is removed (see FIG. 10C). Thereby, the film formation allowable area A with a small surface roughness and the film formation inhibition area B with a large surface roughness are formed in a pattern on the surface of the substrate 62.
Moreover, you may perform this process as follows, for example. A mold that has been patterned in advance so that the surface roughness of the region corresponding to the film formation inhibition region B is large and the surface roughness of the region corresponding to the film formation allowable region is small is prepared. By pressing against the surface of the substrate 62 having a small roughness over the entire region, the surface roughness of the region corresponding to the film formation inhibition region B is increased.

次に、圧電層形成工程において、基板62面に圧電材料の微粒子を含んだキャリアガスを噴き付けると、表面粗度の小さい成膜許容域Aにおいては前記微粒子が良く付着して膜状に堆積する(図10(D)参照)。一方で、表面粗度の大きい成膜阻害域Bにおいては、前記微粒子が僅かにしか付着せず膜状とならないか、あるいは膜状となっても成膜許容域Aに比べてごく薄い膜となるため、後で容易に剥離することができる。   Next, in the piezoelectric layer forming step, when a carrier gas containing fine particles of piezoelectric material is sprayed on the surface of the substrate 62, the fine particles adhere well and deposit in a film form in the allowable film formation area A with a small surface roughness. (See FIG. 10D). On the other hand, in the film formation inhibition region B having a large surface roughness, the fine particles are only slightly attached and do not form a film, or even if a film is formed, the film is much thinner than the film formation allowable region A. Therefore, it can be easily peeled later.

本実施形態によれば、基板62の表面粗度を調整することにより、成膜許容域Aをキャリアガス中の圧電材料の微粒子が付着して膜状になりやすい表面粗度とし、成膜阻害域Bを前記微粒子が付着して膜状となりにくい表面粗度とすることで、圧電材料層27を成膜許容域Aに選択的に形成することができる。   According to the present embodiment, by adjusting the surface roughness of the substrate 62, the film formation allowable area A is set to a surface roughness that tends to form a film due to adhesion of fine particles of the piezoelectric material in the carrier gas. The piezoelectric material layer 27 can be selectively formed in the film formation allowable region A by setting the region B to have a surface roughness that prevents the fine particles from adhering to form a film.

<第4実施形態>
次に、本発明の第4実施形態を図11を参照して説明する。なお、以下の説明において、上記各実施形態と同様の構成には、同一の符号を付して説明を省略する。
本実施形態のインクジェットヘッド(図示せず)では、基板26の上面の成膜阻害域Bに対応した領域に緩衝液体層70が設けられている。緩衝液体層70は、圧電層形成工程において、キャリアガス中の圧電材料の微粒子の衝突速度を低減させることで前記微粒子が膜状に付着することを阻害するための層である。緩衝液体層70としては、不揮発性を備え、粘度の高い液体が用いられ、例えばシリコンオイル、大豆油などの油系の液体が使用される。緩衝液体層70は不揮発性を備えた液体からなるため、、圧電層形成工程において成膜チャンバー42内で減圧された状態でも揮発しにくい。また、緩衝液体層70が粘度が高い液体からなるため、基板26上で流動し難く、パターンの安定性が良い。
<Fourth embodiment>
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the following description, the same components as those in the above embodiments are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
In the ink jet head (not shown) of this embodiment, the buffer liquid layer 70 is provided in a region corresponding to the film formation inhibition region B on the upper surface of the substrate 26. The buffer liquid layer 70 is a layer for inhibiting the fine particles from adhering to the film shape by reducing the collision speed of the fine particles of the piezoelectric material in the carrier gas in the piezoelectric layer forming step. As the buffer liquid layer 70, a liquid having a non-volatile property and a high viscosity is used. For example, an oil-based liquid such as silicon oil or soybean oil is used. Since the buffer liquid layer 70 is made of a non-volatile liquid, it does not easily volatilize even when the pressure is reduced in the film formation chamber 42 in the piezoelectric layer forming process. Further, since the buffer liquid layer 70 is made of a liquid having a high viscosity, it hardly flows on the substrate 26 and the pattern stability is good.

緩衝液体層70は、成膜領域形成工程において、前述の液体を基板26面上に転写法、あるいはインクジェット法などによりパターン状にコーティングすることで(図11(A)参照)、成膜阻害域Bに対応した領域に形成される。なお、基板26としては、第1実施形態に挙げたものと同様の材料が使用でき、例えばHv450〜600のステンレス鋼等が用いられる。
次に圧電層形成工程において、基板26面上に圧電材料の微粒子を含んだキャリアガスを噴き付けると、成膜許容域Aにおいては、前記微粒子が露出した基板26面に直接衝突する。このとき、前記微粒子は十分な速度をもって衝突するため、基板26面に付着し、堆積して膜状の圧電材料層27が形成される(図11(B)参照)。一方、成膜阻害域Bにおいては、キャリアガス中の微粒子が緩衝液体層70に衝突すると減速し、その微粒子が基板26面に達したときには、膜状に付着するのに必要な速度エネルギーを失っているため、膜状とならない。
その後、個別電極形成工程において、図11(C)に示すように、圧電材料層27の上面に個別電極30が形成され、この個別電極30には平型ケーブル53の導電路54が接続される。
In the film formation region forming step, the buffer liquid layer 70 is formed by coating the aforementioned liquid on the surface of the substrate 26 in a pattern by a transfer method or an ink jet method (see FIG. 11A). It is formed in a region corresponding to B. For the substrate 26, the same materials as those described in the first embodiment can be used. For example, stainless steel of Hv450 to 600 is used.
Next, when a carrier gas containing fine particles of piezoelectric material is sprayed onto the surface of the substrate 26 in the piezoelectric layer forming step, in the film formation allowable region A, the fine particles directly collide with the exposed surface of the substrate 26. At this time, since the fine particles collide with a sufficient speed, they adhere to the surface of the substrate 26 and are deposited to form a film-like piezoelectric material layer 27 (see FIG. 11B). On the other hand, in the film formation inhibition zone B, when the fine particles in the carrier gas collide with the buffer liquid layer 70, the speed is reduced, and when the fine particles reach the surface of the substrate 26, the velocity energy necessary to adhere to the film is lost. Therefore, it does not become a film.
Thereafter, in the individual electrode forming step, as shown in FIG. 11C, the individual electrode 30 is formed on the upper surface of the piezoelectric material layer 27, and the conductive path 54 of the flat cable 53 is connected to the individual electrode 30. .

本実施形態によれば、キャリアガス中の微粒子が成膜阻害域Bに設けられた緩衝液体層70に衝突すると、その微粒子の速度が低減されて、膜状に付着するのに必要な速度エネルギーを失うため成膜されない。
また、緩衝液体層70は、不揮発性を備えた液体からなるため、圧電層形成工程において成膜チャンバー42内で減圧されたような場合でも揮発しにくい。
According to the present embodiment, when the fine particles in the carrier gas collide with the buffer liquid layer 70 provided in the film formation inhibition region B, the velocity of the fine particles is reduced, and the velocity energy necessary to adhere to the film shape Film is not formed.
Further, since the buffer liquid layer 70 is made of a non-volatile liquid, it is difficult to volatilize even when the pressure is reduced in the film forming chamber 42 in the piezoelectric layer forming process.

<他の実施形態>
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
(1)本発明によれば、第1,2実施形態において、基板と異硬度材料層との表面硬度の対応関係を反対にしても良い。即ち、基板としては、圧電材料の微粒子を含んだキャリアガスを噴き付けた際に、前記微粒子が付着して膜状となりにくい表面硬度の材料、例えば表面硬度の高いアルミナ、ジルコニア等を用い、異硬度材料層としては、前記微粒子が付着して膜状となりやすい表面硬度の材料、例えば基板よりも表面硬度の低いステンレス鋼、金、ニッケル等を用いる。そして、成膜領域形成工程において、異硬度材料層を基板面上の成膜許容域に対応した領域に設けるとともに成膜阻害域には基板面を露出させる。このような構成でも成膜許容域に選択的に圧電材料層を形成することが可能である。
<Other embodiments>
The present invention is not limited to the embodiments described with reference to the above description and drawings. For example, the following embodiments are also included in the technical scope of the present invention, and further, within the scope not departing from the gist of the invention other than the following. Various modifications can be made.
(1) According to the present invention, in the first and second embodiments, the correspondence relationship between the surface hardness of the substrate and the different hardness material layer may be reversed. That is, the substrate is made of a material having a surface hardness that does not easily form a film when the carrier gas containing fine particles of the piezoelectric material is sprayed, such as alumina or zirconia having a high surface hardness. As the hardness material layer, a material having a surface hardness that is likely to form a film due to adhesion of the fine particles, for example, stainless steel, gold, nickel, or the like having a surface hardness lower than that of the substrate is used. In the film formation region forming step, the different hardness material layer is provided in a region corresponding to the film formation allowable region on the substrate surface, and the substrate surface is exposed in the film formation inhibition region. Even with such a configuration, it is possible to selectively form a piezoelectric material layer in a film forming allowable region.

(2)上記各実施形態では、インクジェットヘッドとして用いられる圧電アクチュエータを示したが、本発明は、例えば圧電材料層を利用して液体を移送するマイクロポンプ等のインクジェットヘッド以外の圧電アクチュエータ及びその製造方法にも適用することができる。 (2) In each of the above embodiments, a piezoelectric actuator used as an ink jet head has been shown. However, the present invention, for example, a piezoelectric actuator other than an ink jet head such as a micropump for transferring a liquid using a piezoelectric material layer and its manufacture. The method can also be applied.

本発明の第1実施形態のインクジェットヘッドを圧力室の長手方向に沿って切断した断面図Sectional drawing which cut | disconnected the inkjet head of 1st Embodiment of this invention along the longitudinal direction of a pressure chamber. インクジェットヘッドを圧力室の短手方向に沿って切断した断面図Sectional view of the inkjet head cut along the short side of the pressure chamber インクジェットヘッドの平面図Top view of inkjet head 基板上に異硬度材料層を形成したときの平面図Plan view when a different hardness material layer is formed on the substrate (A)基板上に異硬度材料層を形成したときの断面図(B)基板上に圧電材料の微粒子を含んだキャリアガスを噴き付けたときの断面図(C)圧電材料層の上面に個別電極を形成したときの断面図(A) Cross-sectional view when a different hardness material layer is formed on the substrate (B) Cross-sectional view when a carrier gas containing fine particles of the piezoelectric material is sprayed on the substrate (C) Individually on the upper surface of the piezoelectric material layer Sectional view when electrodes are formed 成膜装置の概略図Schematic diagram of deposition system 第2実施形態のインクジェットヘッドを圧力室の長手方向に沿って切断した断面図Sectional drawing which cut | disconnected the inkjet head of 2nd Embodiment along the longitudinal direction of a pressure chamber. インクジェットヘッドの平面図Top view of inkjet head 第3実施形態のインクジェットヘッドを圧力室の長手方向に沿って切断した断面図Sectional drawing which cut | disconnected the inkjet head of 3rd Embodiment along the longitudinal direction of a pressure chamber. (A)基板上にレジストをパターニングしたときの断面図(B)エッチングを行ったときの断面図(C)基板からレジストを除去したときの断面図(D)基板上に圧電材料の微粒子を含んだキャリアガスを噴き付けたときの断面図(A) Cross section when resist is patterned on substrate (B) Cross section when etching is performed (C) Cross section when resist is removed from substrate (D) Fine particles of piezoelectric material are included on substrate Sectional view when spraying the carrier gas (A)第4実施形態において基板上に緩衝液体層をコーティングしたときの断面図(B)基板上に圧電材料の微粒子を含んだキャリアガスを噴き付けたときの断面図(C)圧電材料層の上面に個別電極を形成したときの断面図(A) Sectional view when the buffer liquid layer is coated on the substrate in the fourth embodiment (B) Sectional view when carrier gas containing fine particles of piezoelectric material is sprayed on the substrate (C) Piezoelectric material layer Sectional view when individual electrodes are formed on the top surface

符号の説明Explanation of symbols

10,50,60…インクジェットヘッド(圧電アクチュエータ)
12…圧力室
13…インク流路形成体
14,51,61…アクチュエータユニット
22…共通インク室
24…ノズル
26,62…基板
27…圧電材料層
28,52…異硬度材料層
30…個別電極
31…リード部
70…緩衝液体層
A…成膜許容域
B…成膜阻害域
10, 50, 60 ... Inkjet head (piezoelectric actuator)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 12 ... Pressure chamber 13 ... Ink flow path formation body 14,51, 61 ... Actuator unit 22 ... Common ink chamber 24 ... Nozzle 26, 62 ... Substrate 27 ... Piezoelectric material layer 28, 52 ... Different hardness material layer 30 ... Individual electrode 31 ... Lead part 70 ... Buffer liquid layer A ... Deposition allowable range B ... Deposition inhibition

Claims (26)

基板表面に圧電材料の微粒子を含んだキャリアガスを噴き付けて前記微粒子を付着させることで圧電材料層を形成する圧電アクチュエータの製造方法であって、
前記基板表面に予め前記キャリアガス中の圧電材料の微粒子が付着して膜状となる成膜許容域と前記微粒子が付着して膜状となることが阻害される成膜阻害域とを設け、その後に前記微粒子を含んだキャリアガスを前記基板表面に噴き付けることで、前記成膜許容域に圧電材料層を形成することを特徴とする圧電アクチュエータの製造方法。
A method for manufacturing a piezoelectric actuator, wherein a piezoelectric material layer is formed by spraying a carrier gas containing fine particles of a piezoelectric material on a substrate surface and attaching the fine particles.
A film forming allowable region in which the fine particles of the piezoelectric material in the carrier gas are attached to the surface of the substrate in advance to form a film and a film formation inhibiting region in which the fine particles are prevented from attaching to form a film are provided, Thereafter, a carrier gas containing the fine particles is sprayed onto the surface of the substrate to form a piezoelectric material layer in the film formation allowable region.
基板の一面に圧電材料の微粒子を含んだキャリアガスを噴き付けて前記微粒子を付着させることにより圧電材料層を形成する圧電アクチュエータの製造方法であって、
前記基板の一面に前記キャリアガスを噴き付けたときに前記微粒子が膜状になるまで付着する成膜許容域と前記微粒子が付着して膜状となることが阻害される成膜阻害域とを設ける成膜領域形成工程と、
前記成膜領域形成工程を経た基板の一面に前記微粒子を含んだキャリアガスを噴き付けて前記成膜許容域に圧電材料層を形成する圧電層形成工程と、
を含むことを特徴とする圧電アクチュエータの製造方法。
A method of manufacturing a piezoelectric actuator, wherein a piezoelectric material layer is formed by spraying a carrier gas containing fine particles of a piezoelectric material on one surface of the substrate and attaching the fine particles,
A film formation allowable region where the fine particles adhere until they form a film when the carrier gas is sprayed on one surface of the substrate, and a film formation inhibition region where the fine particles adhere and become a film are inhibited. A film forming region forming step to be provided;
A piezoelectric layer forming step in which a carrier gas containing the fine particles is sprayed on one surface of the substrate that has undergone the film formation region forming step to form a piezoelectric material layer in the film formation allowable region;
A method for manufacturing a piezoelectric actuator, comprising:
前記成膜領域形成工程において、前記成膜許容域と前記成膜阻害域とは、互いの表面硬度を異ならせることにより作り分けられていることを特徴とする請求項2に記載の圧電アクチュエータの製造方法。 3. The piezoelectric actuator according to claim 2, wherein in the film formation region forming step, the film formation allowable region and the film formation inhibition region are separately formed by making the surface hardness different from each other. Production method. 前記成膜許容域のビッカーズ硬さHv(b)と前記微粒子のビッカーズ硬さHv(p)との比の値が0.39≦Hv(p)/Hv(b)≦3.08の範囲であり、前記成膜阻害域のビッカーズ硬さHv(b)と前記微粒子のビッカーズ硬さHv(p)との比が0.39未満または3.08を越えた値であることを特徴とする請求項3に記載の圧電アクチュエータの製造方法。 The ratio of the Vickers hardness Hv (b) in the film formation allowable range to the Vickers hardness Hv (p) of the fine particles is in the range of 0.39 ≦ Hv (p) / Hv (b) ≦ 3.08 And the ratio of the Vickers hardness Hv (b) of the film formation inhibition region to the Vickers hardness Hv (p) of the fine particles is less than 0.39 or a value exceeding 3.08. Item 4. A method for manufacturing a piezoelectric actuator according to Item 3. 前記成膜許容域のビッカーズ硬さHv(b)と前記微粒子のビッカーズ硬さHv(p)との比の値が0.43≦Hv(p)/Hv(b)≦1.43の範囲であり、前記成膜阻害域のビッカーズ硬さHv(b)と前記微粒子のビッカーズ硬さHv(p)との比が0.39未満または3.08を越えた値であることを特徴とする請求項3に記載の圧電アクチュエータの製造方法。 The ratio of the Vickers hardness Hv (b) in the allowable film formation range to the Vickers hardness Hv (p) of the fine particles is in the range of 0.43 ≦ Hv (p) / Hv (b) ≦ 1.43. And the ratio of the Vickers hardness Hv (b) of the film formation inhibition region to the Vickers hardness Hv (p) of the fine particles is less than 0.39 or a value exceeding 3.08. Item 4. A method for manufacturing a piezoelectric actuator according to Item 3. 前記成膜許容域のビッカーズ硬さHv(b)と前記微粒子のビッカーズ硬さHv(p)との比の値が0.43≦Hv(p)/Hv(b)≦1.43の範囲であり、前記成膜阻害域のビッカーズ硬さHv(b)と前記微粒子のビッカーズ硬さHv(p)との比が0.43未満または1.43を越えた値であることを特徴とする請求項3に記載の圧電アクチュエータの製造方法。 The ratio of the Vickers hardness Hv (b) in the allowable film formation range to the Vickers hardness Hv (p) of the fine particles is in the range of 0.43 ≦ Hv (p) / Hv (b) ≦ 1.43. And the ratio of the Vickers hardness Hv (b) in the film formation inhibition region to the Vickers hardness Hv (p) of the fine particles is less than 0.43 or more than 1.43. Item 4. A method for manufacturing a piezoelectric actuator according to Item 3. 前記成膜許容域のビッカーズ硬さHv(b)と前記微粒子の圧縮破壊強度Gv(p)との比が0.10≦{Gv(p)/Hv(b)}×100≦3.08の範囲であり、前記成膜阻害域のビッカーズ硬さHv(b)と前記微粒子の圧縮破壊強度Gv(p)との比が{Gv(p)/Hv(b)}×100<0.10または{Gv(p)/Hv(b)}×100>3.08であることを特徴とする請求項3に記載の圧電アクチュエータの製造方法。 The ratio between the Vickers hardness Hv (b) in the film forming allowable range and the compressive fracture strength Gv (p) of the fine particles is 0.10 ≦ {Gv (p) / Hv (b)} × 100 ≦ 3.08 And the ratio of the Vickers hardness Hv (b) in the film formation inhibition region to the compression fracture strength Gv (p) of the fine particles is {Gv (p) / Hv (b)} × 100 <0.10 or The method for manufacturing a piezoelectric actuator according to claim 3, wherein {Gv (p) / Hv (b)} × 100> 3.08. 前記成膜許容域のビッカーズ硬さHv(b)と前記微粒子の圧縮破壊強度Gv(p)との比が0.11≦{Gv(p)/Hv(b)}×100≦1.43の範囲であり、前記成膜阻害域のビッカーズ硬さHv(b)と前記微粒子の圧縮破壊強度Gv(p)との比が{Gv(p)/Hv(b)}×100<0.10または{Gv(p)/Hv(b)}×100>3.08であることを特徴とする請求項3に記載の圧電アクチュエータの製造方法。 The ratio of the Vickers hardness Hv (b) in the film formation allowable range to the compressive fracture strength Gv (p) of the fine particles is 0.11 ≦ {Gv (p) / Hv (b)} × 100 ≦ 1.43. And the ratio of the Vickers hardness Hv (b) in the film formation inhibition region to the compression fracture strength Gv (p) of the fine particles is {Gv (p) / Hv (b)} × 100 <0.10 or The method for manufacturing a piezoelectric actuator according to claim 3, wherein {Gv (p) / Hv (b)} × 100> 3.08. 前記成膜許容域のビッカーズ硬さHv(b)と前記微粒子の圧縮破壊強度Gv(p)との比が0.11≦{Gv(p)/Hv(b)}×100≦1.43の範囲であり、前記成膜阻害域のビッカーズ硬さHv(b)と前記微粒子の圧縮破壊強度Gv(p)との比が{Gv(p)/Hv(b)}×100<0.11または{Gv(p)/Hv(b)}×100>1.43であることを特徴とする請求項3に記載の圧電アクチュエータの製造方法。 The ratio of the Vickers hardness Hv (b) in the film formation allowable range to the compressive fracture strength Gv (p) of the fine particles is 0.11 ≦ {Gv (p) / Hv (b)} × 100 ≦ 1.43. The ratio of the Vickers hardness Hv (b) in the film formation inhibition region to the compression fracture strength Gv (p) of the fine particles is {Gv (p) / Hv (b)} × 100 <0.11 or The method for manufacturing a piezoelectric actuator according to claim 3, wherein {Gv (p) / Hv (b)} × 100> 1.43. 前記成膜領域形成工程においては、前記基板の一面に基板とは表面硬度の異なる異硬度材料層をパターニングして形成することにより、前記成膜許容域となる前記基板の一面が露出した領域と、前記成膜阻害域となる前記異硬度材料層が形成された領域とを設けることを特徴とする請求項3から9のいずれかに記載の圧電アクチュエータの製造方法。 In the film formation region forming step, by patterning and forming a different hardness material layer having a surface hardness different from that of the substrate on one surface of the substrate, a region where the one surface of the substrate serving as the film formation allowable region is exposed; The method for manufacturing a piezoelectric actuator according to claim 3, further comprising: a region on which the different hardness material layer serving as the film formation inhibition region is formed. 前記異硬度材料層は、絶縁性を有することを特徴とする請求項10に記載の圧電アクチュエータの製造方法。 The method of manufacturing a piezoelectric actuator according to claim 10, wherein the different hardness material layer has an insulating property. 前記圧電層形成工程の後に、前記圧電材料層の上に圧電材料層に電界を印加するための個別電極を形成する電極形成工程を備えたことを特徴とする請求項2から11のいずれかに記載の圧電アクチュエータの製造方法。 12. The method according to claim 2, further comprising an electrode forming step of forming an individual electrode for applying an electric field to the piezoelectric material layer on the piezoelectric material layer after the piezoelectric layer forming step. The manufacturing method of the piezoelectric actuator of description. 前記圧電層形成工程の後に、前記圧電材料層の上に圧電材料層に電界を印加するための個別電極を形成する電極形成工程を備えるとともに、この電極形成工程において、前記個別電極と電気的に接続されたリード部を前記異硬度材料層の上に形成することを特徴とする請求項11に記載の圧電アクチュエータの製造方法。 After the piezoelectric layer forming step, an electrode forming step for forming an individual electrode for applying an electric field to the piezoelectric material layer on the piezoelectric material layer is provided. In this electrode forming step, the electrode is electrically connected to the individual electrode. 12. The method of manufacturing a piezoelectric actuator according to claim 11, wherein the connected lead portion is formed on the different hardness material layer. 前記成膜領域形成工程においては、前記基板の一面の表面粗度を調整する表面処理を行うことにより、前記成膜許容域となる表面粗度の小さい領域と前記成膜阻害域となる表面粗度の大きい領域とを設けることを特徴とする請求項2に記載の圧電アクチュエータの製造方法。 In the film formation region forming step, by performing a surface treatment that adjusts the surface roughness of one surface of the substrate, a region having a small surface roughness that is the film formation allowable region and a surface roughness that is the film formation inhibition region. The method for manufacturing a piezoelectric actuator according to claim 2, wherein a region having a large degree is provided. 前記成膜領域形成工程においては、前記基板の一面における前記成膜阻害域となる領域に前記キャリアガス中の圧電材料の微粒子の衝突速度を低減させることで前記微粒子が膜状に付着することを阻害する緩衝液体層を設けることを特徴とする請求項2に記載の圧電アクチュエータの製造方法。 In the film formation region forming step, the fine particles adhere to the film shape by reducing the collision speed of the fine particles of the piezoelectric material in the carrier gas in the region that is the film formation inhibition region on one surface of the substrate. 3. The method of manufacturing a piezoelectric actuator according to claim 2, further comprising a buffer liquid layer that inhibits the buffer liquid layer. 前記緩衝液体層は、不揮発性を備えた液体からなることを特徴とする請求項15に記載の圧電アクチュエータの製造方法。 The method for manufacturing a piezoelectric actuator according to claim 15, wherein the buffer liquid layer is made of a liquid having non-volatility. 前記基板は、導電性を有する材料よりなり、前記圧電材料層に電界を印加するための一方の電極として利用されることを特徴とする請求項2に記載の圧電アクチュエータの製造方法。 The method for manufacturing a piezoelectric actuator according to claim 2, wherein the substrate is made of a conductive material and is used as one electrode for applying an electric field to the piezoelectric material layer. 共通インク室と共通インク室から圧力室を経てノズルに至る複数のインク流路とが形成されたインク流路形成体と、前記圧力室の容積を変化させるアクチュエータユニットとを有するインクジェットヘッドの製造方法であって、
前記圧力室の一部が開放されたインク流路形成体を作成する流路形成体作成工程と、
前記インク流路形成体に対してアクチュエータユニットの共通電極となる導電性基板を固着して、前記圧力室を閉鎖する基板固着工程と、
前記導電性基板における前記インク流路形成体の固着面と反対側の面に圧電材料の微粒子を含んだキャリアガスを噴き付けたときに前記微粒子が膜状になるまで付着する成膜許容域と前記微粒子が付着して膜状となることが阻害される成膜阻害域とを設ける成膜領域形成工程と、
前記微粒子を含んだキャリアガスを噴き付けて、前記成膜許容域に前記アクチュエータユニットの活性層となる圧電材料層を形成する圧電層形成工程と、
前記圧電材料層の上に前記アクチュエータユニットの個別電極を形成する電極形成工程と、
を有することを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
A method of manufacturing an ink jet head, comprising: an ink flow path forming body in which a common ink chamber and a plurality of ink flow paths extending from the common ink chamber to the nozzle through the pressure chamber are formed; and an actuator unit that changes the volume of the pressure chamber. Because
A flow path forming body creating step of creating an ink flow path forming body in which a part of the pressure chamber is opened;
A substrate fixing step of fixing a conductive substrate serving as a common electrode of the actuator unit to the ink flow path forming body, and closing the pressure chamber;
A deposition allowable region that adheres until the fine particles become a film when a carrier gas containing fine particles of piezoelectric material is sprayed on a surface of the conductive substrate opposite to the fixing surface of the ink flow path forming body; A film formation region forming step of providing a film formation inhibition region in which the fine particles are prevented from adhering to form a film;
A piezoelectric layer forming step of spraying a carrier gas containing the fine particles to form a piezoelectric material layer serving as an active layer of the actuator unit in the film formation allowable region;
Forming an individual electrode of the actuator unit on the piezoelectric material layer; and
A method of manufacturing an ink jet head, comprising:
基板の一面に圧電材料の微粒子を含んだキャリアガスを噴き付けて前記微粒子を付着させることで圧電材料層を形成した圧電アクチュエータであって、
前記基板の一面には、前記キャリアガス中の圧電材料の微粒子が付着して膜状となる成膜許容域と前記微粒子が付着して膜状となることが阻害される成膜阻害域とが設けられ、前記成膜許容域に前記圧電材料層が形成されていることを特徴とする圧電アクチュエータ。
A piezoelectric actuator in which a piezoelectric material layer is formed by spraying a carrier gas containing fine particles of a piezoelectric material on one surface of the substrate and attaching the fine particles,
On one surface of the substrate, there are a film formation allowable region in which the fine particles of the piezoelectric material in the carrier gas adhere to form a film and a film formation inhibition region in which the fine particles adhere to form a film and are inhibited. A piezoelectric actuator provided, wherein the piezoelectric material layer is formed in the film formation allowable region.
前記成膜許容域と前記成膜阻害域とは、前記基板の一面に前記基板とは異なる表面硬度を有する異硬度材料層を形成することにより作り分けられていることを特徴とする請求項19に記載の圧電アクチュエータ。 20. The film formation allowable area and the film formation inhibition area are formed separately by forming a different hardness material layer having a surface hardness different from that of the substrate on one surface of the substrate. The piezoelectric actuator described in 1. 前記成膜許容域は、前記基板の一面の一部が露出してなるとともに、前記成膜阻害域は、前記基板よりも硬度の高い前記異硬度材料層からなることを特徴とする請求項20に記載の圧電アクチュエータ。 21. The film formation allowable region is formed by exposing a part of one surface of the substrate, and the film formation inhibition region is formed of the different hardness material layer having a hardness higher than that of the substrate. The piezoelectric actuator described in 1. 前記圧電材料層に重ねて圧電材料層に電界を印加するための個別電極が形成されたことを特徴とする請求項19から21のいずれかに記載の圧電アクチュエータ。 The piezoelectric actuator according to any one of claims 19 to 21, wherein an individual electrode for applying an electric field to the piezoelectric material layer is formed on the piezoelectric material layer. 前記異硬度材料層は、前記成膜阻害域に形成されると共に絶縁性を備えており、前記異硬度材料層に重ねて前記個別電極に電気的に接続したリード部が形成されたことを特徴とする請求項22に記載の圧電アクチュエータの製造方法。 The different hardness material layer is formed in the film formation inhibition region and has an insulating property, and a lead portion that is electrically connected to the individual electrode is formed on the different hardness material layer. The method for manufacturing a piezoelectric actuator according to claim 22. 前記成膜阻害域は、前記成膜許容域と比べて前記基板の表面粗度を大きくすることで作り分けられていることを特徴とする請求項19に記載の圧電アクチュエータ。 The piezoelectric actuator according to claim 19, wherein the film formation inhibition area is created by increasing the surface roughness of the substrate as compared with the film formation allowable area. 前記基板は、導電性を有する材料よりなり、前記圧電材料層に電界を印加するための共通電極として利用されることを特徴とする請求項19から請求項24のいずれかに記載の圧電アクチュエータ。 The piezoelectric actuator according to any one of claims 19 to 24, wherein the substrate is made of a conductive material and is used as a common electrode for applying an electric field to the piezoelectric material layer. 共通インク室と共通インク室から圧力室を経てノズルに至る複数のインク流路とが形成されたインク流路形成体と、前記圧力室の容積を変化させるアクチュエータユニットとを有するインクジェットヘッドにおいて、
前記インク流路形成体は、前記圧力室の一部を開放する圧力室開放面を有し、
前記アクチュエータユニットは、
前記圧力室開放面に固着され前記圧力室を閉鎖するアクチュエータユニットの共通電極となる導電性基板と、
導電性基板の前記インク流路形成体に対する固着面と反対の面に形成され、圧電材料の微粒子を含んだキャリアガスを噴き付けたときに前記微粒子が膜状になるまで付着する成膜許容域と前記微粒子が付着して膜状となることが阻害される成膜阻害域と、
前記成膜許容域に形成されたアクチュエータユニットの活性層となる圧電材料層と、
前記成膜許容域に形成され、前記導電性基板との間に前記圧電材料層を挟む個別電極とを有することを特徴とするインクジェットヘッド。
In an ink jet head having an ink flow path forming body in which a common ink chamber and a plurality of ink flow paths from the common ink chamber to the nozzle through the pressure chamber are formed, and an actuator unit that changes the volume of the pressure chamber,
The ink flow path forming body has a pressure chamber opening surface that opens a part of the pressure chamber,
The actuator unit is
A conductive substrate fixed to the pressure chamber opening surface and serving as a common electrode of an actuator unit that closes the pressure chamber;
A film forming allowable area formed on the surface opposite to the surface of the conductive substrate fixed to the ink flow path forming body and adhering until the fine particles form a film when a carrier gas containing fine particles of the piezoelectric material is sprayed. And a film formation inhibition region in which the fine particles are prevented from adhering to form a film,
A piezoelectric material layer serving as an active layer of the actuator unit formed in the film formation allowable region;
An inkjet head, comprising: an individual electrode that is formed in the film formation allowable region and sandwiches the piezoelectric material layer with the conductive substrate.
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