JP2009107299A - Manufacturing method of liquid discharge head - Google Patents

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祥平 小出
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing method of liquid discharge head which enables it to suppress the variation of characteristic of a piezoelectric actuator for every product while relaxing the thermal stress applied to a piezoelectric layer. <P>SOLUTION: An inkjet head 10 has a flow path unit 11, an oscillating plate 2 and the piezoelectric layer 5. In the flow path unit 11, a pressure chamber 17 whose one surface is opened and a nozzle 19 communicating to the pressure chamber 17 are formed, and the oscillating plate 2 is fixed to one surface of the flow path unit so as to close the opening 17a of the pressure chamber 17. In the surface side which is the surface opposite to the flow path unit 11 of the oscillating plate 2, the piezoelectric layer 5 is provided. The inkjet head 10 having such a configuration is manufactured through a recess forming process which forms two or more recesses 8 in the part not corresponding to the pressure chamber in the rear surface opposite to the surface of the oscillating plate 2, and a piezoelectric layer forming process which forms the piezoelectric layer 5 by spurting out an aerosol of piezoelectric material to the area which includes the part corresponding to the pressure chamber 17 and the part corresponding to the recess 8 at the oscillating plate 2. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、インクジェットプリンタ等にように液体を吐出する液滴吐出ヘッドを製造する方法に関するものである。   The present invention relates to a method of manufacturing a droplet discharge head for discharging a liquid, such as an inkjet printer.

インクジェットヘッド等の液体吐出ヘッドは、ノズルからインクを吐出して記録紙等の被記録媒体に画像を形成する装置である。インクジェットヘッドは、基本的に流路ユニットと圧電アクチュエータとを備えている。流路ユニットは、上面で開口した圧力室とこの圧力室に連通するノズルとが形成されている。また圧電アクチュエータは、前記圧力室の開口を裏面で塞ぐように前記流路ユニットの上面に積層された振動板と前記振動板の表面に形成された圧電層とを備えている。インクジェットヘッドは、圧電層に電界が作用すると、圧電層が変形して圧力室に圧力変動を生じさせ、この圧力変動によって前記圧力室内の液体をノズルから吐出する。   A liquid discharge head such as an inkjet head is an apparatus that forms an image on a recording medium such as recording paper by discharging ink from nozzles. The ink jet head basically includes a flow path unit and a piezoelectric actuator. The flow path unit is formed with a pressure chamber opened on the upper surface and a nozzle communicating with the pressure chamber. The piezoelectric actuator includes a diaphragm laminated on the upper surface of the flow path unit and a piezoelectric layer formed on the surface of the diaphragm so as to close the opening of the pressure chamber with the back surface. When an electric field acts on the piezoelectric layer, the ink jet head deforms the piezoelectric layer to cause a pressure fluctuation in the pressure chamber, and discharges the liquid in the pressure chamber from the nozzle by the pressure fluctuation.

近年、圧電アクチュエータにおいて、PZT等の圧電材料の微粒子を浮遊させた不活性ガス等のキャリアガス(エアロゾル)を噴き付けて堆積させるエアロゾルデポジション法(AD法)を用いて、SUS等の金属からなる振動板上に圧電層を形成する技術が提案されている(例えば特許文献1参照)。   In recent years, in a piezoelectric actuator, by using an aerosol deposition method (AD method) in which a carrier gas (aerosol) such as an inert gas in which fine particles of a piezoelectric material such as PZT are suspended is sprayed and deposited, from a metal such as SUS. A technique for forming a piezoelectric layer on a vibrating plate is proposed (see, for example, Patent Document 1).

また、圧電層をAD法で形成するものとして、特許文献2には、振動板の上面(流路ユニット2と反対側の面)において、平面視で圧力室と重ならない領域に圧力室の縁に沿って延びる溝を形成したインクジェットヘッドが開示されている。振動板に溝を形成することによって、圧電層にも振動板の溝に対応する位置に溝が形成されることとなる。そして、圧電層の溝により、クロストークの発生を抑制していることが開示されている。
特開2006−54442号公報 特開2006−96034号公報
Further, as a method of forming the piezoelectric layer by the AD method, Patent Document 2 discloses that the edge of the pressure chamber is located in a region that does not overlap with the pressure chamber in plan view on the upper surface of the diaphragm (surface opposite to the flow path unit 2). An ink jet head having a groove extending along the line is disclosed. By forming the groove in the diaphragm, the groove is also formed in the piezoelectric layer at a position corresponding to the groove of the diaphragm. It is disclosed that the occurrence of crosstalk is suppressed by the grooves of the piezoelectric layer.
JP 2006-54442 A JP 2006-96034 A

ところで、AD法で成膜された圧電層は、後のアニール工程にて振動板と共に焼成されるのであるが、本発明者等の実験に基づく知見によれば、このアニール工程を経ることで、圧電層に大きな熱応力が発生し、これが原因で圧電層にクラックが発生してしまうことがわかっている。   By the way, the piezoelectric layer formed by the AD method is baked together with the vibration plate in a later annealing step, but according to the knowledge based on experiments by the present inventors, It has been found that a large thermal stress is generated in the piezoelectric layer, which causes cracks in the piezoelectric layer.

すなわち、振動板上に成膜された圧電層は、圧電材料の微粒子が圧縮された構造となっているため内部応力を有しており、これを加熱することによってその内部応力は一旦開放される(0になる)のであるが、さらにこれを常温まで冷却すると、圧電層と振動板が一体的に収縮し、圧電層(PZT)の線膨張係数が振動板(金属)の線膨張係数よりも小さいことにより、圧電層が内部応力を有した状態(熱応力を有する状態)となってしまうのである。そして、本発明者等の実験に基づく知見によれば、この熱応力により圧電層の変形特性が損なわれることもわかっている。   That is, the piezoelectric layer formed on the diaphragm has an internal stress because it has a structure in which fine particles of the piezoelectric material are compressed, and the internal stress is once released by heating the piezoelectric layer. When it is further cooled to room temperature, the piezoelectric layer and the diaphragm contract together, and the linear expansion coefficient of the piezoelectric layer (PZT) is larger than the linear expansion coefficient of the diaphragm (metal). By being small, the piezoelectric layer has a state having an internal stress (a state having a thermal stress). And according to the knowledge based on experiments by the present inventors, it is known that the deformation characteristics of the piezoelectric layer are impaired by this thermal stress.

そこで、本発明は、圧電層に作用する熱応力を緩和することのできる液体吐出ヘッドの製造方法を提供すること目的とするものである。   Therefore, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a liquid discharge head that can relieve thermal stress acting on a piezoelectric layer.

本発明の液体吐出ヘッドの製造方法は、圧力室とこの圧力室に連通するノズルとが形成され、前記圧力室が一面で開口した流路ユニットと、前記開口を塞ぐように前記流路ユニットの前記一面に固着される振動板と、前記振動板の前記流路ユニットとは反対側の面である表面側に形成される圧電層とを備える液体吐出ヘッドの製造方法であって、前記振動板の前記表面とは反対の裏面における、前記圧力室と対応しない部分に凹部を形成する凹部形成工程と、前記振動板の前記表面側における、前記圧力室に対応する部分及び前記凹部に対応する部分を含む領域に、圧電材料のエアロゾルを噴き付けることによって前記圧電層を形成する圧電層形成工程とを有する方法である。   In the method for manufacturing a liquid discharge head according to the present invention, a pressure chamber and a nozzle that communicates with the pressure chamber are formed, and a flow path unit in which the pressure chamber is opened on one surface; A method for manufacturing a liquid ejection head, comprising: a diaphragm fixed to the one surface; and a piezoelectric layer formed on a surface side of the diaphragm opposite to the flow path unit. A recess forming step of forming a recess in a portion not corresponding to the pressure chamber on the back surface opposite to the front surface, and a portion corresponding to the pressure chamber and a portion corresponding to the recess on the surface side of the diaphragm A piezoelectric layer forming step of forming the piezoelectric layer by spraying an aerosol of a piezoelectric material on a region including the piezoelectric material.

本発明に従えば、振動板の裏面に凹部を形成することで、振動板の剛性が低くなり変形しやすくなる。そのためアニール処理時の振動板の熱変形が促され、振動板によって圧電層の熱変形が妨げられることを抑制できる。これによって圧電層に生じる熱応力を緩和することができ、圧電層にクラックが発生したり、圧電アクチュエータの特性を損ねたりすることを防止できる。   According to the present invention, the concave portion is formed on the back surface of the diaphragm, whereby the rigidity of the diaphragm is lowered and is easily deformed. Therefore, thermal deformation of the diaphragm during the annealing treatment is promoted, and it is possible to suppress the thermal deformation of the piezoelectric layer from being disturbed by the diaphragm. As a result, thermal stress generated in the piezoelectric layer can be relieved, and cracks can be prevented from occurring in the piezoelectric layer and the characteristics of the piezoelectric actuator can be prevented from being impaired.

また本発明では、振動板の裏面に凹部を形成することで圧電層の熱応力の緩和を実現しているので、振動板の表面(圧電層が形成される側の面)には凹部を形成しなくともよい。仮に、凹部が設けられる側の面に圧電層を形成するとなると、凹部の影により微粒子が堆積しずらい部分があることから、圧電層は凹部に対応する部分で肉薄となるか破断し、その箇所から剥離する虞がある。しかし、本発明によれば、凹部が設けられる側の面と反対側の面に圧電層が形成されるので、圧電層の破断による不具合を回避しつつ、熱応力を緩和することができる。   Further, in the present invention, since the thermal stress of the piezoelectric layer is reduced by forming a recess on the back surface of the diaphragm, a recess is formed on the surface of the diaphragm (the surface on which the piezoelectric layer is formed). You don't have to. If the piezoelectric layer is formed on the surface on the side where the concave portion is provided, there are portions where the fine particles are difficult to deposit due to the shadow of the concave portion, so the piezoelectric layer becomes thin or breaks at the portion corresponding to the concave portion, There is a risk of peeling from the location. However, according to the present invention, since the piezoelectric layer is formed on the surface opposite to the surface on which the concave portion is provided, the thermal stress can be alleviated while avoiding problems due to the fracture of the piezoelectric layer.

上記発明において、前記振動板の前記表面は、平坦に形成されていることが好ましい。本発明に従えば、振動板の表面が平坦に形成されているので、振動板の表面におけるエアロゾルの噴き付け条件がその部位によらず略同一となり、振動板の表面側に略均一な厚みの圧電層を形成することが容易になる。その結果、圧電アクチュエータを所定の特性を有するものとして製造することができる。   In the above invention, the surface of the diaphragm is preferably formed flat. According to the present invention, since the surface of the diaphragm is formed flat, the spraying conditions of the aerosol on the surface of the diaphragm are substantially the same regardless of the part, and the surface of the diaphragm has a substantially uniform thickness. It becomes easy to form the piezoelectric layer. As a result, the piezoelectric actuator can be manufactured having a predetermined characteristic.

上記発明において、前記振動板には、金属材料が含まれており、前記凹部形成工程の後であって前記圧電層形成工程の前に、前記振動板の前記表面の前記凹部に対応する領域に、前記振動板に含まれる金属材料が前記圧電層へ拡散することを防ぐ拡散防止層を形成する拡散防止層形成工程を更に有することが好ましい。   In the above invention, the diaphragm includes a metal material, and is provided in a region corresponding to the recess on the surface of the diaphragm after the recess forming step and before the piezoelectric layer forming step. Preferably, the method further includes a diffusion prevention layer forming step of forming a diffusion prevention layer that prevents the metal material contained in the diaphragm from diffusing into the piezoelectric layer.

本発明に従えば、凹部形成工程後であって圧電層形成工程の前に、振動板の表面の凹部に対応する領域に、振動板に含まれる金属材料が圧電層へと拡散することを防ぐ拡散防止層が設けられる。このように設けることで、拡散防止層は、振動板の凹部が形成された面とは反対側に設けられるので、圧電層と同様にAD法によって形成されたとしても略均一な厚みに形成することができる。即ち、拡散防止層が凹部によって厚みが不均一となったり破断したりすることがない。従って、凹部と反対側の領域から圧電層に金属材料が拡散することを防止することができる液体吐出ヘッドを製造することができる。   According to the present invention, after the recess forming step and before the piezoelectric layer forming step, the metal material contained in the diaphragm is prevented from diffusing into the piezoelectric layer in the region corresponding to the recess on the surface of the diaphragm. A diffusion prevention layer is provided. By providing in this way, the diffusion preventing layer is provided on the side opposite to the surface on which the concave portion of the diaphragm is formed, so that it is formed to have a substantially uniform thickness even if formed by the AD method in the same manner as the piezoelectric layer. be able to. That is, the thickness of the diffusion preventing layer is not uneven or broken due to the concave portion. Accordingly, it is possible to manufacture a liquid discharge head that can prevent the metal material from diffusing from the region opposite to the concave portion into the piezoelectric layer.

上記発明において、前記流路ユニットは、前記一面で開口する前記圧力室を複数有するとともに、これら複数の圧力室にそれぞれ連通し、かつ前記一面において前記圧力室の前記開口と重ならない位置で開口している共通液室を有し、前記凹部形成工程では、前記共通液室に対応する部分に前記凹部を形成することが好ましい。   In the above invention, the flow path unit has a plurality of the pressure chambers that open on the one surface, communicates with the plurality of pressure chambers, and opens at a position that does not overlap the opening of the pressure chamber on the one surface. In the recess forming step, the recess is preferably formed in a portion corresponding to the common liquid chamber.

本発明に従えば、共通液室に対応する部分に凹部が形成される。このような位置に凹部を形成することで、アニール処理時において圧電層に生じる熱応力を緩和できると共に、凹部により共通液室の容量を大きくすることができる。よって、共通液室は、多くの液体吐出ノズル(圧力室)に一度に液体を供給できるので、ノズル(圧力室)の多ch化に対応することができる。   According to the present invention, the recess is formed in the portion corresponding to the common liquid chamber. By forming the recess at such a position, the thermal stress generated in the piezoelectric layer during the annealing process can be relieved, and the capacity of the common liquid chamber can be increased by the recess. Therefore, since the common liquid chamber can supply liquid to many liquid discharge nozzles (pressure chambers) at once, the number of nozzles (pressure chambers) can be increased.

上記発明において、前記凹部形成工程では、所定の方向に延びかつ互いに平行な複数の凹部を形成することが好ましい。   In the above invention, it is preferable that in the recess forming step, a plurality of recesses extending in a predetermined direction and parallel to each other are formed.

本発明に従えば、所定方向に延びる複数の凹部を互いに平行に形成することで、アニール処理時の振動板の熱変形を促しつつ、振動板の表面に圧電材料のエアロゾルを噴き付けた時のエアロゾルによる衝撃に起因する振動板の凹部が形成された領域の変形を抑制する。これによって振動板の表面の凹部の対応する領域において、凹凸が生じることを防ぐことができ、エアロゾルの噴き付け条件がその部位によらず略同一となり、略均一な厚みの圧電層を形成することが容易になる。   According to the present invention, by forming a plurality of recesses extending in a predetermined direction in parallel with each other, the thermal deformation of the diaphragm during the annealing process is promoted, and the aerosol of the piezoelectric material is sprayed on the surface of the diaphragm. The deformation of the region where the concave portion of the diaphragm is formed due to the impact by the aerosol is suppressed. As a result, unevenness can be prevented from occurring in the corresponding region of the concave portion on the surface of the diaphragm, and the spraying condition of the aerosol is substantially the same regardless of the portion, and a piezoelectric layer having a substantially uniform thickness is formed. Becomes easier.

上記発明において、前記振動板を前記流路ユニットの前記一面に固着する振動板固着工程を更に有し、前記圧電層形成工程は、前記振動板固着工程の後に行われることが好ましい。   In the above invention, it is preferable that a vibration plate fixing step of fixing the vibration plate to the one surface of the flow path unit is further provided, and the piezoelectric layer forming step is performed after the vibration plate fixing step.

本発明に従えば、圧電層形成工程にて振動板の表面側に圧電層を形成する前に振動板の裏面に流路ユニットが固着される。そのため振動板は、圧電材料のエアロゾルを振動板の表面に噴き付けた時の衝撃を流路ユニットと共に受けることができ、振動板に加わる衝撃を緩和することができる。これによって振動板の破損及び損傷を抑制することができる。   According to the present invention, the flow path unit is fixed to the back surface of the vibration plate before forming the piezoelectric layer on the front surface side of the vibration plate in the piezoelectric layer forming step. Therefore, the diaphragm can receive the impact when the aerosol of the piezoelectric material is sprayed on the surface of the diaphragm together with the flow path unit, and can mitigate the impact applied to the diaphragm. Thereby, breakage and damage of the diaphragm can be suppressed.

上記発明において、前記振動板を前記流路ユニットの前記一面に固着する振動板固着工程を更に有し、前記圧電層形成工程は、前記振動板固着工程の前に行われることが好ましい。   In the above invention, it is preferable that a vibration plate fixing step of fixing the vibration plate to the one surface of the flow path unit is further provided, and the piezoelectric layer forming step is performed before the vibration plate fixing step.

本発明に従えば、振動板を流路ユニットの一面に固着する前に振動板に圧電層を形成する。そのため振動板に圧電層を形成した直後にアニール処理を行うと、振動板の裏面が拘束されていない状態でのアニール処理となり、振動板の熱変形がさらに許容されることから、圧電層に生じる熱応力をより効果的に緩和することができる。   According to the present invention, the piezoelectric layer is formed on the diaphragm before the diaphragm is fixed to one surface of the flow path unit. Therefore, if the annealing process is performed immediately after the piezoelectric layer is formed on the diaphragm, the annealing process is performed in a state where the back surface of the diaphragm is not constrained, and the thermal deformation of the diaphragm is further allowed, resulting in the piezoelectric layer. Thermal stress can be relieved more effectively.

上記発明において、前記圧電層形成工程において前記振動板の前記表面側に形成された前記圧電層をアニール処理するアニール処理工程を更に有することが好ましい。   In the above invention, it is preferable that the piezoelectric layer forming step further includes an annealing treatment step of annealing the piezoelectric layer formed on the surface side of the diaphragm.

本発明によれば、圧電層の破断による不具合を回避しつつ、圧電層に作用する熱応力を緩和された、変形特性の良好な圧電アクチュエータを備えた液滴吐出ヘッドを適用することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the droplet discharge head provided with the piezoelectric actuator with the favorable deformation | transformation characteristic which relieve | moderated the thermal stress which acts on a piezoelectric layer, avoiding the malfunction by the fracture | rupture of a piezoelectric layer can be applied.

以下では、図1乃至図14を参照しつつ、本発明の液体吐出ヘッドの製造方法の具体的な方法及びその製造方法により製造された具体物であるインクジェットヘッドの複数の実施形態について説明する。各実施形態は、構成が互いに類似している。そのため各実施形態を説明する際、前述した実施形態の構成と異なる構成についてだけ説明し、前述した実施形態の構成と同一の構成については、同一の符号を付して、その詳細な説明については省略する。
(第1実施形態)
図1は、第1実施形態のインクジェットヘッド10の一部を示す平面図である。図2は、インクジェットヘッド10を図1のII−II線で切断して示す断面図である。インクジェットヘッド10は、インクが収容され、一面で開口する複数の圧力室17を備えた流路ユニット11と、この流路ユニット11上に圧力室17を閉じるように固着された圧電アクチュエータ1とを備えている。
In the following, with reference to FIGS. 1 to 14, a specific method of manufacturing a liquid discharge head according to the present invention and a plurality of embodiments of an inkjet head, which is a specific product manufactured by the manufacturing method, will be described. Each embodiment is similar in configuration to each other. Therefore, when describing each embodiment, only the configuration different from the configuration of the above-described embodiment will be described, and the same configuration as the configuration of the above-described embodiment will be denoted by the same reference numeral, and the detailed description thereof will be given. Omitted.
(First embodiment)
FIG. 1 is a plan view showing a part of the inkjet head 10 of the first embodiment. 2 is a cross-sectional view showing the inkjet head 10 taken along line II-II in FIG. The ink jet head 10 includes a flow path unit 11 that includes a plurality of pressure chambers 17 that contain ink and open on one surface, and a piezoelectric actuator 1 that is fixed on the flow path unit 11 so as to close the pressure chambers 17. I have.

流路ユニット11は、全体として平板状をなし平面視で矩形状に形成されており、ノズルプレート12、スペーサプレート13、流路プレート14、マニホールドプレート15及び圧力室プレート16を有している。これら各プレート12〜16は、先に示した順で積層されており、互いにエポキシ系の熱硬化性接着剤にて固着されている。   The flow path unit 11 has a flat plate shape as a whole and is formed in a rectangular shape in plan view, and includes a nozzle plate 12, a spacer plate 13, a flow path plate 14, a manifold plate 15, and a pressure chamber plate 16. Each of these plates 12 to 16 is laminated in the order shown above, and is fixed to each other with an epoxy thermosetting adhesive.

ノズルプレート12は、ポリイミド系の合成樹脂材料にて形成されており、そこには、インクを噴射するための複数のノズル19となる孔が流路ユニット11の長辺方向(以下、単に「X方向」という)に整列して配置されている。このように複数のノズル19となる孔を配置することにより、流路ユニット11においてX方向に延びるノズル列が形成される。このノズル列は、インクジェットヘッド10から吐出するインクの色の種類等に応じて、流路ユニット11の短辺方向(以下、単に「Y方向」という)に複数列並設されている。なお複数のノズル19の各々は、前記複数の圧力室17の各々に一対一で対応させて配置されている。スペーサプレート13及び流路プレート14は、例えばステンレス(SUS430)にて形成されており、それらには前記複数のノズル19の各々を対応する圧力室17に連通するための複数のノズル流路18となる孔がそれぞれ設けられている。   The nozzle plate 12 is formed of a polyimide-based synthetic resin material, in which holes serving as a plurality of nozzles 19 for ejecting ink have a long side direction (hereinafter simply referred to as “X” Are aligned in a direction). By arranging the holes to be a plurality of nozzles 19 in this way, a nozzle row extending in the X direction in the flow path unit 11 is formed. The nozzle rows are arranged in a plurality of rows in the short side direction (hereinafter simply referred to as “Y direction”) of the flow path unit 11 in accordance with the type of color of ink ejected from the inkjet head 10 and the like. Each of the plurality of nozzles 19 is disposed in one-to-one correspondence with each of the plurality of pressure chambers 17. The spacer plate 13 and the flow path plate 14 are formed of, for example, stainless steel (SUS430), and include a plurality of nozzle flow paths 18 for communicating each of the plurality of nozzles 19 with the corresponding pressure chambers 17. Each hole is provided.

マニホールドプレート15は、同じくステンレス(SUS430)にて形成され、そこには、前記複数のノズル流路18となる孔が設けられている。圧力室プレート16は、同じくステンレス(SUS430)にて形成され、そこには前記複数のノズル流路18の各々に連通した複数の圧力室17となる孔が設けられている。各圧力室17となる孔は、複数のノズル19の各々に一対一で対応するようにX方向に整列して配置され、これら整列された圧力室17となる孔の列がY方向に複数並べられている。   The manifold plate 15 is also formed of stainless steel (SUS430), and holes serving as the plurality of nozzle flow paths 18 are provided therein. The pressure chamber plate 16 is also formed of stainless steel (SUS430), and there are provided holes serving as a plurality of pressure chambers 17 communicating with each of the plurality of nozzle channels 18. The holes serving as the pressure chambers 17 are aligned in the X direction so as to correspond to the plurality of nozzles 19 on a one-to-one basis, and a plurality of rows of the holes serving as the pressure chambers 17 are aligned in the Y direction. It has been.

さらにマニホールドプレート15及び圧力室プレート16には、互いに連通するマニホールド孔15a,16aが形成されており、これら2つのマニホールド孔15a,16aを流路プレート14と圧電アクチュエータ1とにより塞ぐことで共通インク室20(共通液室)となる。この共通インク室20は、図示しないインクタンクに接続されていると共に、圧力室プレート16において圧力室17毎に形成された複数のマニホールド流路21となる溝により各圧力室17に接続されている。なおこの共通インク室20も、インクジェットヘッド10から吐出するインクの色の種類等に応じて、複数形成されており、これら複数の共通インク室20がY方向に並設されている。   Further, manifold holes 15 a and 16 a communicating with each other are formed in the manifold plate 15 and the pressure chamber plate 16, and the two manifold holes 15 a and 16 a are closed by the flow path plate 14 and the piezoelectric actuator 1. It becomes the chamber 20 (common liquid chamber). The common ink chamber 20 is connected to an ink tank (not shown), and is connected to each pressure chamber 17 by a groove serving as a plurality of manifold channels 21 formed for each pressure chamber 17 in the pressure chamber plate 16. . The plurality of common ink chambers 20 are also formed in accordance with the type of color of ink ejected from the inkjet head 10, and the plurality of common ink chambers 20 are arranged in the Y direction.

このようにして構成された流路ユニット11は、その圧力室プレート16側の面に圧電アクチュエータ1を固着することで、複数の圧力室17となる孔、マニホールド孔16a及び複数のマニホールド流路21となる溝が塞がれ、前記複数の圧力室17,共通インク室20及び複数のマニホールド流路21を構成する。これによってインクタンクに接続された共通インク室20から、マニホールド流路21、圧力室17、ノズル流路18を経てノズル19へと至るインク流路22が形成されている。なお、このインク流路22は微細なものであり、高精度に形成される必要があることから、インク流路22となる孔が加工性の良いエッチングで行われており、各プレート12〜16はエッチングによる侵食がなされるように金属製とされている。   The flow path unit 11 configured as described above has a plurality of holes, manifold holes 16a, and a plurality of manifold flow paths 21 that serve as a plurality of pressure chambers 17 by fixing the piezoelectric actuator 1 to the surface on the pressure chamber plate 16 side. The plurality of pressure chambers 17, the common ink chamber 20, and the plurality of manifold channels 21 are configured. As a result, an ink flow path 22 is formed from the common ink chamber 20 connected to the ink tank to the nozzle 19 via the manifold flow path 21, the pressure chamber 17, and the nozzle flow path 18. Since the ink flow path 22 is fine and needs to be formed with high precision, the holes to be the ink flow path 22 are formed by etching with good workability, and the plates 12 to 16 are formed. Is made of metal so as to be eroded by etching.

この流路ユニット11に積層される圧電アクチュエータ1は、流路ユニット11より外形寸法がやや小さい矩形状に形成されており、流路ユニット11に対向する裏面が圧力室17の図2の紙面上側の壁面の一部を構成する振動板2と、この振動板2の圧力室17と反対側の表面上に形成された拡散防止層3と、この拡散防止層3の振動板2と反対側の面上に形成された下部電極4と、この下部電極4の拡散防止層3と反対側の面上に積層された圧電層5と、この圧電層5の下部電極4と反対側の面上に設けられた上部電極6とで構成されている。なお圧電アクチュエータ1の長辺方向は、X方向に略一致しており、その短辺方向は、Y方向にと略一致している。   The piezoelectric actuator 1 laminated on the flow path unit 11 is formed in a rectangular shape having a slightly smaller outer dimension than the flow path unit 11, and the back surface facing the flow path unit 11 is the upper side of the pressure chamber 17 in FIG. The diaphragm 2 constituting a part of the wall surface of the first diaphragm, the diffusion prevention layer 3 formed on the surface of the diaphragm 2 opposite to the pressure chamber 17, and the diffusion prevention layer 3 on the opposite side of the diaphragm 2 A lower electrode 4 formed on the surface; a piezoelectric layer 5 laminated on a surface of the lower electrode 4 opposite to the diffusion preventing layer 3; and a surface of the piezoelectric layer 5 opposite to the lower electrode 4 The upper electrode 6 is provided. The long side direction of the piezoelectric actuator 1 is substantially coincident with the X direction, and the short side direction is substantially coincident with the Y direction.

振動板2は、矩形状に形成されており、流路ユニット11の圧力室プレート16側の面に熱圧着により固着されて、流路ユニット11の上面全体を覆う形態となっている。振動板2を流路ユニット11に固着することで、各圧力室17をなす孔、各マニホールド孔15a、16a及び各マニホールド流路21をなす孔が塞がれ、複数の圧力室17、複数の共通インク室20及び複数のマニホールド流路21が形成される。   The diaphragm 2 is formed in a rectangular shape, and is fixed to the surface of the flow path unit 11 on the pressure chamber plate 16 side by thermocompression bonding so as to cover the entire upper surface of the flow path unit 11. By fixing the diaphragm 2 to the flow path unit 11, the holes forming the pressure chambers 17, the manifold holes 15 a and 16 a, and the holes forming the manifold flow paths 21 are closed. A common ink chamber 20 and a plurality of manifold channels 21 are formed.

そして振動板2の裏面には、共通インク室20毎に、この共通インク室20に臨むように複数の凹部8(スリット)が配設されている。つまり流路ユニット11に圧電アクチュエータ1を積層する積層方向と反対方向にみる平面視において、圧力室に対応しない部分に複数の凹部8が形成されている。複数の凹部8は、X方向に細長く形成されており、Y方向に互いに短い間隔をあけて配置されている。このように複数の凹部8を前記共通インク室20に臨むように配置することで、前記共通インク室20の容量を大きくすることができる。これによって共通インク室20は、多くのノズル19(圧力室17)に一度にインクを供給することができ、ノズル19(圧力室17)の多ch化に対応することができる。   On the back surface of the diaphragm 2, a plurality of concave portions 8 (slits) are provided for each common ink chamber 20 so as to face the common ink chamber 20. That is, the plurality of recesses 8 are formed in a portion not corresponding to the pressure chamber in a plan view as viewed in the direction opposite to the stacking direction in which the piezoelectric actuator 1 is stacked on the flow path unit 11. The plurality of recesses 8 are elongated in the X direction and are arranged at short intervals in the Y direction. By arranging the plurality of recesses 8 so as to face the common ink chamber 20 in this way, the capacity of the common ink chamber 20 can be increased. Accordingly, the common ink chamber 20 can supply ink to many nozzles 19 (pressure chambers 17) at a time, and can cope with the increase in the number of nozzles 19 (pressure chambers 17).

なお、この振動板2は、流路ユニット11を構成するマニホールドプレート15、流路プレート14、および圧力室プレート16と同種の金属材料、例えばステンレス(SUS430)により形成されており、これにより、振動板2を流路ユニット11に熱圧着する際の反りを防止することができる。   The diaphragm 2 is made of the same metal material as the manifold plate 15, the flow path plate 14, and the pressure chamber plate 16 constituting the flow path unit 11, for example, stainless steel (SUS430). Warpage when the plate 2 is thermocompression bonded to the flow path unit 11 can be prevented.

この振動板2の表面は、平坦に形成されており、その表面の全面にわたって拡散防止層3が形成されている。つまり振動板2の表面の凹部8に対応する領域に拡散防止層3が形成されている。この拡散防止層3は、アルミナ及びジルコニア等の圧電材料を含むエアロゾルを振動板2の表面に噴き付けるエアロゾルデポジション方(略称:AD法)により形成される。ただし形成方法は、AD法に限らず、ゾルゲル法、CVD法、スパッタリング法、蒸着法、イオンプレーティング法などであってもよい。この拡散防止層3は、振動板2に含まれる金属材料が圧電層5に拡散するのを防止する機能を有する。   The surface of the diaphragm 2 is formed flat, and the diffusion prevention layer 3 is formed over the entire surface. That is, the diffusion preventing layer 3 is formed in a region corresponding to the concave portion 8 on the surface of the diaphragm 2. The diffusion prevention layer 3 is formed by an aerosol deposition method (abbreviation: AD method) in which an aerosol containing a piezoelectric material such as alumina and zirconia is sprayed on the surface of the diaphragm 2. However, the forming method is not limited to the AD method, and may be a sol-gel method, a CVD method, a sputtering method, a vapor deposition method, an ion plating method, or the like. The diffusion prevention layer 3 has a function of preventing the metal material contained in the diaphragm 2 from diffusing into the piezoelectric layer 5.

この拡散防止層3の振動板2と反対側の面には、この面の全面にわたって下部電極4が形成されている。ただし下部電極4は、全面にわたって形成されているものに限定されない。この下部電極4は駆動回路IC(図示せず)のグランドに接続されることで、グランド電極として使用される。この下部電極4は、例えばAuを拡散防止層3上に蒸着することにより形成される。   A lower electrode 4 is formed over the entire surface of the diffusion prevention layer 3 on the side opposite to the diaphragm 2. However, the lower electrode 4 is not limited to the one formed over the entire surface. The lower electrode 4 is used as a ground electrode by being connected to the ground of a drive circuit IC (not shown). The lower electrode 4 is formed by evaporating, for example, Au on the diffusion preventing layer 3.

この下部電極4の拡散防止層3と反対側の面には、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なる圧電層5が形成されており、この圧電層5は、下部電極4の前記反対側の面全体に均一な厚みで積層されている。この圧電層5もまたAD法により形成されたものであって、その厚み方向に分極するように分極処理が施されている。   A piezoelectric layer 5 made of a ferroelectric piezoelectric ceramic material such as lead zirconate titanate (PZT) is formed on the surface of the lower electrode 4 opposite to the diffusion preventing layer 3. The lower electrode 4 is laminated with a uniform thickness on the entire opposite surface. The piezoelectric layer 5 is also formed by the AD method, and is subjected to a polarization process so as to be polarized in the thickness direction.

さらにこの圧電層5の下部電極4と反対側の面には、複数の上部電極6及び複数のリード部9が設けられている。これら複数の上部電極6の各々は、各圧力室17の開口部17aに対応する領域にそれぞれ設けられ、各リード部9は、前記各圧力室17がマニホールド流路21を介して接続される共通インク室20に対応する領域において、前記複数の上部電極6の各々に対応させて設けられる。上部電極6は、対応するリード部9を介して駆動回路ICに接続されており、駆動電極として使用される。このようにして構成される複数の上部電極6は、各圧力室17に対応するように、X方向に延びる列をなし、この列がY方向に並べられている。また複数のリード部9は、前記複数の上部電極6に沿ってX方向に整列されており、互いに隣接するリード部9の間毎に複数の凹部8が配置されている。   Furthermore, a plurality of upper electrodes 6 and a plurality of lead portions 9 are provided on the surface of the piezoelectric layer 5 opposite to the lower electrode 4. Each of the plurality of upper electrodes 6 is provided in a region corresponding to the opening 17 a of each pressure chamber 17, and each lead portion 9 is commonly connected to each pressure chamber 17 via a manifold channel 21. In the region corresponding to the ink chamber 20, it is provided corresponding to each of the plurality of upper electrodes 6. The upper electrode 6 is connected to the drive circuit IC via the corresponding lead portion 9, and is used as the drive electrode. The plurality of upper electrodes 6 thus configured form a row extending in the X direction so as to correspond to each pressure chamber 17, and this row is arranged in the Y direction. The plurality of lead portions 9 are aligned in the X direction along the plurality of upper electrodes 6, and a plurality of concave portions 8 are disposed between the adjacent lead portions 9.

このように構成されたインクジェットヘッド10は、駆動回路ICから上部電極6に所定の駆動信号が発せられると、上部電極6の電位が下部電極4よりも高い電位となり、圧電層5の分極方向(厚み方向)に電界が印加される。すると、圧電層5が厚み方向に膨らむとともに、面方向に収縮する。これにより、圧電層5および振動板2(即ち圧電アクチュエータ1)において圧力室17の開口17aに対応する領域が、圧力室17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17の容積が低下して、インクの圧力が上昇し、ノズル19からインクが噴射される。その後、上部電極6が下部電極4と同じ電位に戻されると、圧電層5と振動板2とが元の形状になって圧力室17の容積が元の容積に戻るので、インクをインクタンクに連通する共通インク室20からマニホールド流路21を介して吸い込む。次に、このインクジェットヘッド10を製造する方法について説明する。   In the inkjet head 10 configured in this manner, when a predetermined drive signal is issued from the drive circuit IC to the upper electrode 6, the potential of the upper electrode 6 becomes higher than that of the lower electrode 4, and the polarization direction of the piezoelectric layer 5 ( An electric field is applied in the thickness direction). Then, the piezoelectric layer 5 expands in the thickness direction and contracts in the surface direction. Thereby, in the piezoelectric layer 5 and the diaphragm 2 (that is, the piezoelectric actuator 1), a region corresponding to the opening 17a of the pressure chamber 17 is locally deformed so as to protrude toward the pressure chamber 17 (unimorph deformation). For this reason, the volume of the pressure chamber 17 is reduced, the pressure of the ink is increased, and the ink is ejected from the nozzle 19. Thereafter, when the upper electrode 6 is returned to the same potential as the lower electrode 4, the piezoelectric layer 5 and the diaphragm 2 return to their original shapes, and the volume of the pressure chamber 17 returns to the original volume. Suction is performed from the common ink chamber 20 in communication through the manifold channel 21. Next, a method for manufacturing the inkjet head 10 will be described.

図3は、インクジェットヘッド10の製造方法の手順を示すフローチャートである。図4は、インクジェットヘッド10の製造方法の手順を示した図である。図4(a)が図3のステップS1における状態、図4(b)が図3のステップS2における状態、図4(c)が図3のステップS3における状態、図4(d)が図3のステップS4における状態、図4(e)が図3のステップS5における状態、図4(f)が図3のステップS7における状態をそれぞれ示した図である。なお図4では、丸で囲まれた部分を拡大して示している。   FIG. 3 is a flowchart showing the procedure of the method for manufacturing the inkjet head 10. FIG. 4 is a diagram illustrating a procedure of a method for manufacturing the inkjet head 10. 4A is the state in step S1 of FIG. 3, FIG. 4B is the state in step S2 of FIG. 3, FIG. 4C is the state in step S3 of FIG. 3, and FIG. FIG. 4E shows the state in step S4, FIG. 4E shows the state in step S5 in FIG. 3, and FIG. 4F shows the state in step S7 in FIG. In FIG. 4, the part surrounded by a circle is shown enlarged.

まず図4(a)に示すように、エッチングにより振動板2の裏面に複数の凹部8を形成する(ステップS1、凹部形成工程)。なお複数の凹部8の形成は、ステンレスの板から振動板2の切り出す際に同時に行ってもよい。次にステンレスの板にノズル19、ノズル流路18、圧力室17となる孔をそれぞれエッチングして、ノズルプレート12、スペーサプレート13、流路プレート14、マニホールドプレート15、圧力室プレート16(エッチングパーツ)を形成する。そしてこれらのプレート12〜16を積層した状態で固着することで、インク流路22が形成された流路ユニット11を形成する(流路ユニット形成工程)。   First, as shown to Fig.4 (a), the some recessed part 8 is formed in the back surface of the diaphragm 2 by an etching (step S1, recessed part formation process). The plurality of recesses 8 may be formed simultaneously when the diaphragm 2 is cut out from the stainless steel plate. Next, the nozzle 19, the nozzle flow path 18 and the pressure chamber 17 are etched in the stainless steel plate, respectively, and the nozzle plate 12, spacer plate 13, flow path plate 14, manifold plate 15, pressure chamber plate 16 (etching parts) ). Then, by fixing these plates 12 to 16 in a stacked state, the flow path unit 11 in which the ink flow path 22 is formed is formed (flow path unit forming step).

次に、図4(b)に示すように、ステップS1にて形成された振動板2を流路ユニット11の圧力室プレート16側の面に、その面に振動板2の裏面を対向させて状態で振動板2を重ねる。このとき振動板2は、複数の凹部8が対応する共通インク室20に臨むように位置合わせておく。このように位置合わせした状態で重ね合わせた後、熱圧着により固着し、振動板2によって各圧力室17及び各共通インク室20を閉鎖する(ステップS2、振動板固着工程)。   Next, as shown in FIG. 4B, the diaphragm 2 formed in step S1 is opposed to the surface on the pressure chamber plate 16 side of the flow path unit 11, and the rear surface of the diaphragm 2 is opposed to the surface. The diaphragm 2 is stacked in the state. At this time, the diaphragm 2 is aligned so that the plurality of concave portions 8 face the corresponding common ink chamber 20. After superposition in such a state of alignment, the pressure chambers 17 and the common ink chambers 20 are closed by the vibration plate 2 (step S2, vibration plate fixing step).

この振動板固着工程の後に、図4(c)に示すように、振動板2の表面に拡散防止層3をAD法によって形成する(ステップS3)。AD法の詳細については、後述する。そして、図4(d)に示すように、拡散防止層3上に下部電極4を形成する(ステップS4、下部電極形成工程)。下部電極4は、例えばAu薄膜を蒸着法により成膜することによって形成することができる。   After the diaphragm fixing step, as shown in FIG. 4C, the diffusion prevention layer 3 is formed on the surface of the diaphragm 2 by the AD method (step S3). Details of the AD method will be described later. Then, as shown in FIG. 4D, the lower electrode 4 is formed on the diffusion preventing layer 3 (step S4, lower electrode forming step). The lower electrode 4 can be formed, for example, by forming an Au thin film by vapor deposition.

次に、図4(e)に示すように、圧電層5をAD法によって形成する(ステップS5、圧電層形成工程)。以下に、AD法について説明する。図5は、圧電層5(拡散防止層3)を形成するための成膜装置30を示す概略図である。この成膜装置30は、材料粒子Mをキャリアガスに分散させてエアロゾルZを形成するエアロゾル発生器31、およびエアロゾルZを噴射ノズル37から噴出させて基板に付着させるための成膜チャンバ35を備えている。   Next, as shown in FIG. 4E, the piezoelectric layer 5 is formed by the AD method (step S5, piezoelectric layer forming step). Hereinafter, the AD method will be described. FIG. 5 is a schematic view showing a film forming apparatus 30 for forming the piezoelectric layer 5 (diffusion prevention layer 3). The film forming apparatus 30 includes an aerosol generator 31 that forms an aerosol Z by dispersing material particles M in a carrier gas, and a film forming chamber 35 that causes the aerosol Z to be ejected from an ejection nozzle 37 and adhered to a substrate. ing.

エアロゾル発生器31には、内部に材料粒子Mを収容可能なエアロゾル室32と、このエアロゾル室32に取り付けられてエアロゾル室32を振動する加振装置33とを備えている。エアロゾル室32には、キャリアガスを導入するためのガスボンベBが導入管34を介して接続されている。導入管34の先端はエアロゾル室32内部において底面付近に位置し、材料粒子M中に埋没するようにされている。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。   The aerosol generator 31 includes an aerosol chamber 32 that can accommodate the material particles M therein, and a vibration device 33 that is attached to the aerosol chamber 32 and vibrates the aerosol chamber 32. A gas cylinder B for introducing a carrier gas is connected to the aerosol chamber 32 via an introduction pipe 34. The distal end of the introduction tube 34 is located near the bottom surface in the aerosol chamber 32 and is buried in the material particles M. As the carrier gas, for example, an inert gas such as helium, argon, or nitrogen, air, oxygen, or the like can be used.

成膜チャンバ35には、圧電層5(拡散防止層3)を形成する基板を取り付けるためのステージ36と、このステージ36の下方に設けられた噴射ノズル37が備えられている。噴射ノズル37は、エアロゾル供給管38を介してエアロゾル室32に接続されており、エアロゾル室32内のエアロゾルZが、エアロゾル供給管38を通って噴射ノズル37に供給されるようになっている。また、この成膜チャンバ35には、粉体回収装置39を介して真空ポンプPが接続されており、その内部を減圧できるようにされている。   The film forming chamber 35 is provided with a stage 36 for attaching a substrate on which the piezoelectric layer 5 (diffusion prevention layer 3) is attached, and an injection nozzle 37 provided below the stage 36. The injection nozzle 37 is connected to the aerosol chamber 32 via an aerosol supply pipe 38, and the aerosol Z in the aerosol chamber 32 is supplied to the injection nozzle 37 through the aerosol supply pipe 38. In addition, a vacuum pump P is connected to the film forming chamber 35 via a powder recovery device 39 so that the inside thereof can be depressurized.

この成膜装置30を用いて圧電層5(拡散防止層3)を形成する際には、まず、ステップS4にて下部電極4が形成された振動板2を、下部電極4側を下方に向けて(拡散防止層3の場合、振動板2を、その裏面を下方に向けて)ステージ36にセットする。次いで、エアロゾル室32の内部に材料粒子Mを投入する。材料粒子Mとしては、例えばチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)(拡散防止層3の場合、例えばアルミナ)を使用することができる。   When the piezoelectric layer 5 (diffusion prevention layer 3) is formed using the film forming apparatus 30, first, the diaphragm 2 on which the lower electrode 4 is formed in step S4 is directed downward with the lower electrode 4 side facing downward. (In the case of the diffusion preventing layer 3), the diaphragm 2 is set on the stage 36 with its back surface facing downward. Next, the material particles M are introduced into the aerosol chamber 32. As the material particle M, for example, lead zirconate titanate (PZT) (in the case of the diffusion prevention layer 3, for example, alumina) can be used.

そして、ガスボンベBからキャリアガスを導入して、そのガス圧で材料粒子Mを舞い上がらせる。それととともに、加振装置33によってエアロゾル室32を振動することで、材料粒子Mとキャリアガスとを混合してエアロゾルZを発生させる。そして、成膜チャンバ35内を真空ポンプPにより減圧することにより、エアロゾル室32と成膜チャンバ35との間の差圧により、エアロゾル室32内のエアロゾルZを高速に加速しつつ噴射ノズル37から噴出させる。噴出したエアロゾルZに含まれる材料粒子Mは振動板2に衝突して堆積し、圧電層5(拡散防止層3)を形成する。   And carrier gas is introduce | transduced from the gas cylinder B, and the material particle M is made to soar by the gas pressure. At the same time, the aerosol chamber 32 is vibrated by the vibration device 33, whereby the material particles M and the carrier gas are mixed to generate the aerosol Z. Then, by depressurizing the inside of the film forming chamber 35 with the vacuum pump P, the aerosol Z in the aerosol chamber 32 is accelerated from the injection nozzle 37 while being accelerated at a high speed by the differential pressure between the aerosol chamber 32 and the film forming chamber 35. Erupt. The material particles M contained in the ejected aerosol Z collide with the diaphragm 2 and are deposited to form the piezoelectric layer 5 (diffusion prevention layer 3).

続いて、必要な圧電特性を得るために、形成した圧電層5のアニール処理を行う(ステップS6、焼成工程)。このとき、圧電層5と振動板2との間には、拡散防止層3が振動板2の表面の全面にわたって設けられているので、振動板2に含まれるFe等の金属材料が圧電層5への拡散することを防ぐことができる。   Subsequently, in order to obtain necessary piezoelectric characteristics, the formed piezoelectric layer 5 is annealed (step S6, firing step). At this time, since the diffusion preventing layer 3 is provided over the entire surface of the diaphragm 2 between the piezoelectric layer 5 and the diaphragm 2, a metal material such as Fe contained in the diaphragm 2 is not present in the piezoelectric layer 5. Can be prevented from spreading to.

そして図4(f)に示すように、圧電層5の下部電極と反対側の面に上部電極6、および各上部電極6に接続した複数のリード部9を形成する(ステップS7、上部電極形成工程)。上部電極6及びリード部9を形成するには、例えば圧電層5の前記面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に形成してもよく、あるいは圧電層5の上面に直接スクリーン印刷により形成しても良い。最後に、上部電極6と下部電極4との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、両電極間の圧電層5を厚み方向に分極する(分極処理)。これによってインクジェットヘッド10が完成する。   Then, as shown in FIG. 4F, the upper electrode 6 and a plurality of lead portions 9 connected to each upper electrode 6 are formed on the surface of the piezoelectric layer 5 opposite to the lower electrode (Step S7, upper electrode formation). Process). In order to form the upper electrode 6 and the lead portion 9, for example, a conductor film may be formed over the entire surface of the piezoelectric layer 5 and then formed into a predetermined pattern using a photolithography etching method. It may be formed directly on the upper surface of the piezoelectric layer 5 by screen printing. Finally, an electric field stronger than that in the normal ink ejection operation is applied between the upper electrode 6 and the lower electrode 4 to polarize the piezoelectric layer 5 between both electrodes in the thickness direction (polarization process). Thereby, the inkjet head 10 is completed.

このようなインクジェットヘッド10の製造方法によれば、振動板2の裏面に凹部8が形成されて振動板2の剛性が低くなり変形しやすくなる。そのためアニール処理時の振動板2の熱変形が促され、振動板2によって圧電層5の熱変形が妨げられることを抑制できる。これによって圧電層5に生じる熱応力を緩和することができ、圧電層5にクラックが発生したり、圧電アクチュエータの特性を損ねたりすることを防止できる。   According to such a manufacturing method of the ink jet head 10, the concave portion 8 is formed on the back surface of the diaphragm 2, and the rigidity of the diaphragm 2 is lowered and easily deformed. Therefore, thermal deformation of the diaphragm 2 during the annealing treatment is promoted, and it is possible to suppress the thermal deformation of the piezoelectric layer 5 from being disturbed by the diaphragm 2. As a result, the thermal stress generated in the piezoelectric layer 5 can be relaxed, and cracks in the piezoelectric layer 5 and the characteristics of the piezoelectric actuator can be prevented from being damaged.

また振動板2の裏面に複数の凹部8を形成するので、振動板2の裏面に振動板2の表面が平坦な状態で圧電層5の熱応力を緩和することができる。また凹部が設けられる側の面に圧電層を形成するとなると、凹部の影により微粒子が堆積しずらい部分が生じるが、このように振動板2の表面を平坦に形成することで、振動板2の表面側におけるエアロゾルの噴き付け条件がその部位によらず略同一となり、前記表面に略均一な厚みの拡散防止層3及び圧電層5を形成することができる。その結果、拡散防止層3及び圧電層5の破断による不具合を回避しつつ、熱応力を緩和することができる。   Further, since the plurality of concave portions 8 are formed on the back surface of the diaphragm 2, the thermal stress of the piezoelectric layer 5 can be relaxed with the surface of the diaphragm 2 being flat on the back surface of the diaphragm 2. Further, when the piezoelectric layer is formed on the surface on which the concave portion is provided, a portion in which fine particles are difficult to deposit is generated due to the shadow of the concave portion. By thus forming the surface of the diaphragm 2 flat, the diaphragm 2 The spraying conditions of the aerosol on the surface side are substantially the same regardless of the portion, and the diffusion preventing layer 3 and the piezoelectric layer 5 having a substantially uniform thickness can be formed on the surface. As a result, it is possible to alleviate thermal stress while avoiding problems due to breakage of the diffusion preventing layer 3 and the piezoelectric layer 5.

また拡散防止層3を振動板2の表面の全面(前記複数の凹部8と反対側の領域)にわたって隙間なく設けられると共に略均一な厚みに形成することができることにより、場所に寄らず振動板2から圧電層5に前記金属材料が拡散することを防止することができるインクジェトヘッド10を製造することができる。   Further, the diffusion preventing layer 3 can be formed without any gap over the entire surface of the diaphragm 2 (the area opposite to the plurality of recesses 8) and can be formed to have a substantially uniform thickness. Thus, the inkjet head 10 that can prevent the metal material from diffusing into the piezoelectric layer 5 can be manufactured.

さらに複数の凹部8を液室に臨むように配置することで、複数の凹部8の開口端部が拘束されず、各凹部8が変形し易くなる。そのためアニール処理時において振動板2の熱膨張をさら促すことができ、圧電層5に生じる熱応力をさらに緩和できる。また前記凹8部を形成することで、共通インク室20の容量が大きいインクジェトヘッド10を製造することができる。   Furthermore, by arranging the plurality of recesses 8 so as to face the liquid chamber, the opening end portions of the plurality of recesses 8 are not constrained, and each recess 8 is easily deformed. Therefore, the thermal expansion of the diaphragm 2 can be further promoted during the annealing process, and the thermal stress generated in the piezoelectric layer 5 can be further relaxed. Further, by forming the concave portion 8, the ink jet head 10 having a large capacity of the common ink chamber 20 can be manufactured.

さらに複数の凹部8を形成することで、アニール処理時の振動板2の熱変形を許容しつつ、振動板2の表面に圧電材料のエアロゾルを噴き付けた時の衝撃に起因する振動板2の複数の凹部8が形成された領域の変形を抑制する。これによって振動板2の表面の複数の凹部8に対応する領域において、凹凸が生じることを防ぐことができ、エアロゾルの噴き付け条件がその部位によらず略同一となり、略均一な厚みの圧電層を形成することが容易になる。   Further, by forming a plurality of recesses 8, the thermal deformation of the vibration plate 2 during the annealing process is allowed, and the vibration of the vibration plate 2 due to the impact when the aerosol of the piezoelectric material is sprayed on the surface of the vibration plate 2. The deformation of the region where the plurality of recesses 8 are formed is suppressed. As a result, unevenness can be prevented from occurring in the region corresponding to the plurality of recesses 8 on the surface of the diaphragm 2, and the aerosol spraying conditions are substantially the same regardless of the location, and the piezoelectric layer has a substantially uniform thickness. It becomes easy to form.

また圧電層形成工程にて振動板2の表面側に拡散防止層3及び圧電層5を形成する前に前記振動板2の裏面に流路ユニット11が固着される。そのため前記振動板2は、圧電材料のエアロゾルを振動板2の表面に噴き付けた時の衝撃を前記流路ユニットと共に受けることができ、振動板2に加わる衝撃を緩和することができる。これによって振動板2の破損及び損傷を抑制することができる。
(第2実施形態)
図6は、第2実施形態のインクジェットヘッド10Aの一部を示す平面図である。図7は、インクジェットヘッド10Aを図6のVII−VII線で切断して示す断面図である。第2実施形態のインクジェットヘッド10Aに備わる圧電アクチュエータ1Aは、振動板2Aと圧電層5と上部電極6とで構成され、流路ユニット11の上面に固着されている。
Further, before the diffusion preventing layer 3 and the piezoelectric layer 5 are formed on the front surface side of the vibration plate 2 in the piezoelectric layer forming step, the flow path unit 11 is fixed to the rear surface of the vibration plate 2. Therefore, the diaphragm 2 can receive an impact when the aerosol of the piezoelectric material is sprayed on the surface of the diaphragm 2 together with the flow path unit, and can mitigate the impact applied to the diaphragm 2. Thereby, breakage and damage of the diaphragm 2 can be suppressed.
(Second Embodiment)
FIG. 6 is a plan view showing a part of the inkjet head 10A of the second embodiment. FIG. 7 is a cross-sectional view showing the inkjet head 10A cut along line VII-VII in FIG. A piezoelectric actuator 1A provided in the ink jet head 10A of the second embodiment includes a diaphragm 2A, a piezoelectric layer 5, and an upper electrode 6, and is fixed to the upper surface of the flow path unit 11.

振動板2Aは、第1実施形態の振動板2と同様、矩形状に形成されており、その裏面が流路ユニット11の上面に固着されている。そして振動板2Aの裏面には、共通インク室20に臨むようにX方向に延在する凹部8Aが形成されている。つまり流路ユニット11に圧電アクチュエータ1を積層する積層方向と反対方向にみる平面視において、圧力室に対応しない部分に凹部8Aが形成されている。このように凹部8Aによっても、共通インク室20の容量を大きくすることができる。   The diaphragm 2 </ b> A is formed in a rectangular shape like the diaphragm 2 of the first embodiment, and the back surface thereof is fixed to the upper surface of the flow path unit 11. A recess 8A extending in the X direction is formed on the back surface of the diaphragm 2A so as to face the common ink chamber 20. That is, the concave portion 8 </ b> A is formed in a portion not corresponding to the pressure chamber in a plan view seen in the direction opposite to the stacking direction in which the piezoelectric actuator 1 is stacked on the flow path unit 11. Thus, the capacity of the common ink chamber 20 can be increased also by the recess 8A.

そしてこの振動板2Aは、駆動回路ICのグランドに電気的に接続され、下部電極として用いられる。この振動板2Aの表面もまた、平坦に形成されており、その表面の全面にわたって圧電層5が形成され、更にその上に上部電極6及びリード部9が形成されている。次に、このインクジェットヘッド10を製造する方法について説明する。   The diaphragm 2A is electrically connected to the ground of the drive circuit IC and used as a lower electrode. The surface of the diaphragm 2A is also formed flat, the piezoelectric layer 5 is formed over the entire surface, and the upper electrode 6 and the lead portion 9 are further formed thereon. Next, a method for manufacturing the inkjet head 10 will be described.

図8は、インクジェットヘッド10の製造方法の手順を示すフローチャートである。図9は、インクジェットヘッド10の製造方法の手順を示した図である。図9(a)が図8のステップS11における状態、図9(b)が図8のステップS12における状態、図9(c)が図8のステップS13における状態、図9(d)が図8のステップS15における状態をそれぞれ示した図である。なお図9では、丸で囲まれた部分を拡大して示している。   FIG. 8 is a flowchart showing the procedure of the method for manufacturing the inkjet head 10. FIG. 9 is a diagram illustrating a procedure of a method for manufacturing the inkjet head 10. 9A is the state in step S11 in FIG. 8, FIG. 9B is the state in step S12 in FIG. 8, FIG. 9C is the state in step S13 in FIG. 8, and FIG. It is the figure which each showed the state in step S15. In FIG. 9, the circled portion is shown in an enlarged manner.

まず図9(a)に示すように、エッチングにより振動板2の裏面に凹部8Aを形成する(ステップS11、凹部形成工程)。次にステップS2と同様に、流路ユニット11を形成し(流路ユニット形成工程)、図9(b)に示すように、ステップS11にて形成された振動板2を凹部8Aが共通インク室20に臨むように位置合わせした状態で重ねて固着する(ステップS12、振動板固着工程)。   First, as shown in FIG. 9A, a recess 8A is formed on the back surface of the diaphragm 2 by etching (step S11, recess forming step). Next, similarly to step S2, the flow path unit 11 is formed (flow path unit formation step), and as shown in FIG. 9B, the recess 8A is formed in the common ink chamber in the diaphragm 2 formed in step S11. In a state of being aligned so as to face 20, they are stacked and fixed (step S 12, diaphragm fixing step).

次に、ステップS5と同様、図9(c)に示すように、圧電層5をAD法によって形成する(ステップS13、圧電層形成工程)。続いて、ステップS6と同様に、形成した圧電層5のアニール処理を行う(ステップS14、焼成工程)。そしてステップS7と同様、図4(f)に示すように、圧電層5の上面に上部電極6、および複数のリード部9を形成する(ステップS15、上部電極形成工程)。最後に、上部電極6と振動板2Aとの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、両電極間の圧電層5を厚み方向に分極する(分極処理)。これによってインクジェットヘッド10Aが完成する。   Next, as in step S5, as shown in FIG. 9C, the piezoelectric layer 5 is formed by the AD method (step S13, piezoelectric layer forming step). Subsequently, similarly to step S6, the formed piezoelectric layer 5 is annealed (step S14, firing step). Then, as in step S7, as shown in FIG. 4F, the upper electrode 6 and a plurality of lead portions 9 are formed on the upper surface of the piezoelectric layer 5 (step S15, upper electrode forming step). Finally, an electric field stronger than that in the normal ink ejection operation is applied between the upper electrode 6 and the diaphragm 2A to polarize the piezoelectric layer 5 between both electrodes in the thickness direction (polarization process). Thereby, the inkjet head 10A is completed.

インクジェットヘッド10Aをこのような方法で製造することで、拡散防止層3及び複数の凹部8に関する作用効果を除き、第1実施形態のインクジェットヘッド10を製造した場合と同様の作用効果を奏する。
(第3実施形態)
図10は、第3実施形態のインクジェットヘッド10Bの一部を示す平面図である。図11は、インクジェットヘッド10Bを図10のXI−XI線で切断して示す断面図である。第3実施形態のインクジェットヘッド10Bに備わる圧電アクチュエータ1Bは、振動板2Bと下部電極4と圧電層5と上部電極6とで構成され、流路ユニット11の上面に固着されている。
By manufacturing the inkjet head 10 </ b> A by such a method, the same operational effects as when the inkjet head 10 of the first embodiment is manufactured are obtained except for the operational effects related to the diffusion prevention layer 3 and the plurality of recesses 8.
(Third embodiment)
FIG. 10 is a plan view showing a part of the inkjet head 10B of the third embodiment. FIG. 11 is a cross-sectional view showing the inkjet head 10B cut along line XI-XI in FIG. The piezoelectric actuator 1B provided in the ink jet head 10B of the third embodiment includes a diaphragm 2B, a lower electrode 4, a piezoelectric layer 5, and an upper electrode 6, and is fixed to the upper surface of the flow path unit 11.

振動板2Bは、第1実施形態の振動板2と同様、矩形状に形成されており、その裏面が流路ユニット11の上面に固着されている。そして振動板2Bの裏面には、共通インク室20に臨むように複数の凹部8Bが形成されている。つまり流路ユニット11に圧電アクチュエータ1を積層する積層方向と反対方向にみる平面視において、圧力室に対応しない部分に複数の凹部8Bが形成されている。これら複数の凹部8Bは、Y方向に細長く延びており、互いにX方向に短く間隔をあけて配置されている。   The diaphragm 2B is formed in a rectangular shape like the diaphragm 2 of the first embodiment, and the back surface thereof is fixed to the upper surface of the flow path unit 11. A plurality of recesses 8B are formed on the back surface of the diaphragm 2B so as to face the common ink chamber 20. That is, a plurality of recesses 8 </ b> B are formed in a portion not corresponding to the pressure chamber in a plan view seen in the direction opposite to the stacking direction in which the piezoelectric actuator 1 is stacked on the flow path unit 11. The plurality of recesses 8B extend elongated in the Y direction, and are arranged at short intervals in the X direction.

このインクジェットヘッド10Bは、第1実施形態のインクジェットヘッド10と同様の製造方法で製造することができ、この製造方法でインクジェットヘッド10Bを製造することで、第1実施形態のインクジェットヘッド10の製造方法と同様の作用効果を奏する。
(第4実施形態)
図12は、第4実施形態のインクジェットヘッド10Cの一部を示す平面図である。図13は、インクジェットヘッド10Cを図12のXIII−XIII線で切断して示す断面図である。第4実実施形態のインクジェットヘッド10Cは、流路ユニット11Cと圧電アクチュエータ1Cとを有する。流路ユニット11Cは、全体として平板状をなし平面視で矩形状に形成されており、ノズルプレート12、スペーサプレート13、マニホールドプレート15C、流路プレート14C及び圧力室プレート16Cを有する。各プレート12〜16Cは、先に示した順で積層され、互いにエポキシ系の熱硬化性接着剤にて固着されている。
The inkjet head 10B can be manufactured by the same manufacturing method as the inkjet head 10 of the first embodiment. By manufacturing the inkjet head 10B by this manufacturing method, the manufacturing method of the inkjet head 10 of the first embodiment. Has the same effect as.
(Fourth embodiment)
FIG. 12 is a plan view showing a part of the inkjet head 10C of the fourth embodiment. FIG. 13 is a cross-sectional view showing the inkjet head 10C cut along line XIII-XIII in FIG. The inkjet head 10C according to the fourth embodiment includes a flow path unit 11C and a piezoelectric actuator 1C. The channel unit 11C has a flat plate shape as a whole and is formed in a rectangular shape in plan view, and includes a nozzle plate 12, a spacer plate 13, a manifold plate 15C, a channel plate 14C, and a pressure chamber plate 16C. Each plate 12-16C is laminated | stacked in the order shown previously, and is mutually fixed with the epoxy-type thermosetting adhesive agent.

マニホールドプレート15Cは、例えばステンレス(SUS430)にて形成され、そこには、複数のノズル流路18となる孔が設けられているとともに、図示しないインクタンクに接続され、インクを貯留する共通インク室20Cとなる孔が設けられている。共通インク室20Cは、マニホールドプレート15Cを流路プレート14Cとスペーサプレート13とで挟んで共通インク室20Cとなる孔を塞ぐことで構成される。   The manifold plate 15C is formed of, for example, stainless steel (SUS430), in which holes serving as a plurality of nozzle channels 18 are provided, and connected to an ink tank (not shown) to store a common ink chamber. A hole of 20C is provided. The common ink chamber 20C is configured by closing a hole that becomes the common ink chamber 20C by sandwiching the manifold plate 15C between the flow path plate 14C and the spacer plate 13.

そして流路プレート14Cは、同じくステンレス(SUS430)にて形成されており、それには、前記複数のノズル流路18となる孔がそれぞれ設けられている。そして圧力室プレート16Cは、同じくステンレス(SUS430)にて形成され、そこには前記複数のノズル流路18を介して各ノズル19に連通した複数の圧力室17となる孔が設けられている。これら各圧力室17となる孔は、流路プレート14Cに設けられた複数のマニホールド流路21Cとなる孔により共通インク室20Cに連通している。   The flow path plate 14C is also formed of stainless steel (SUS430), and is provided with holes that serve as the plurality of nozzle flow paths 18, respectively. The pressure chamber plate 16 </ b> C is also formed of stainless steel (SUS430), and there are provided holes serving as a plurality of pressure chambers 17 communicating with the respective nozzles 19 through the plurality of nozzle flow paths 18. These holes serving as the pressure chambers 17 communicate with the common ink chamber 20C through holes serving as a plurality of manifold channels 21C provided in the channel plate 14C.

このようにして形成することで、インクタンクに接続された共通インク室20Cが各圧力室17の図13の紙面下方に配置されるとともに、この共通インク室20Cから、マニホールド流路21C、圧力室17、ノズル流路18を経てノズル19へと至るインク流路22Cが形成されている。   By forming in this way, the common ink chamber 20C connected to the ink tank is arranged below the paper surface of FIG. 13 of each pressure chamber 17, and from the common ink chamber 20C, the manifold channel 21C, the pressure chamber 17, an ink flow path 22 </ b> C extending from the nozzle flow path 18 to the nozzle 19 is formed.

この流路ユニット11Cに積層される圧電アクチュエータ1Cは、振動板2Cと拡散防止層3と下部電極4と圧電層5と上部電極6とで構成されている。振動板2Cは、矩形状に形成されており、流路ユニット11の上面(圧力室プレート16側の面)に固着されている。振動板2Cを流路ユニット11に固着することで、各圧力室17をなす孔が塞がれ、複数の圧力室17が形成される。また振動板2Cの裏面には、平面視において、圧力室に対応しない部分にX方向に延在する凹部8Cが配設されている。   The piezoelectric actuator 1C stacked on the flow path unit 11C includes a diaphragm 2C, a diffusion prevention layer 3, a lower electrode 4, a piezoelectric layer 5, and an upper electrode 6. The diaphragm 2C is formed in a rectangular shape, and is fixed to the upper surface of the flow path unit 11 (the surface on the pressure chamber plate 16 side). By fixing the diaphragm 2C to the flow path unit 11, the holes forming the pressure chambers 17 are closed, and a plurality of pressure chambers 17 are formed. On the back surface of the diaphragm 2C, a concave portion 8C extending in the X direction is disposed in a portion not corresponding to the pressure chamber in plan view.

このように振動板2Cの裏面に凹部8Cを形成すると、前記凹部8Cは、圧力室プレート16に対向するように配置され、前記凹部8Cの開口端部が圧力室プレート16に固着されて拘束される。しかしながら前記凹部8Cの内方に向う振動板2Cの熱膨張を許容するので、複数の凹部8を配置した場合に関する作用効果を除いて、第1実施形態のインクジェット10を製造した方法で製造した場合と同様の作用効果を奏する。   When the concave portion 8C is thus formed on the back surface of the diaphragm 2C, the concave portion 8C is disposed so as to face the pressure chamber plate 16, and the opening end portion of the concave portion 8C is fixed and restrained to the pressure chamber plate 16. The However, since the thermal expansion of the diaphragm 2C facing inward of the concave portion 8C is allowed, except for the effects related to the case where the plurality of concave portions 8 are arranged, the ink jet 10 according to the first embodiment is manufactured by the manufacturing method. Has the same effect as.

図14は、インクジェットヘッド10の異なる製造方法の手順を示すフローチャートである。第1乃至第4実施形態では、流路ユニット11に振動板2,2A,2B,2Cを固着してから振動板2,2A,2B,2Cの表面にエアロゾルを噴き付けて、圧電層5を形成しているけれども、図14に示すように、振動板2に複数の凹部8を形成し(ステップS21)、次に流路ユニット11に固着する前、つまり流路ユニット形成工程の前に、振動板2の表面側に拡散防止層3、下部電極4及び圧電層5を形成して焼成し(ステップS22〜S25)てもよい。その後、前記振動板2の裏面側に流路ユニット11を固着し(ステップS26)、上部電極6を形成する(ステップS27)。このように構成することで、焼成時に複数の凹部8の近傍が何ら拘束されていないので、より振動板2の熱膨張が促される。これによって圧電層5に生じる熱応力をより効率的に緩和することができる。   FIG. 14 is a flowchart showing a procedure of a different manufacturing method of the inkjet head 10. In the first to fourth embodiments, the diaphragms 2, 2A, 2B, 2C are fixed to the flow path unit 11, and then the aerosol is sprayed on the surfaces of the diaphragms 2, 2A, 2B, 2C, so that the piezoelectric layer 5 is formed. Although formed, a plurality of recesses 8 are formed in the diaphragm 2 as shown in FIG. 14 (step S21), and then fixed to the flow path unit 11, that is, before the flow path unit forming step. The diffusion prevention layer 3, the lower electrode 4, and the piezoelectric layer 5 may be formed on the surface side of the diaphragm 2 and fired (steps S22 to S25). Thereafter, the flow path unit 11 is fixed to the back side of the diaphragm 2 (step S26), and the upper electrode 6 is formed (step S27). With this configuration, the vicinity of the plurality of recesses 8 is not constrained at the time of firing, so that thermal expansion of the diaphragm 2 is further promoted. Thereby, the thermal stress generated in the piezoelectric layer 5 can be relaxed more efficiently.

なお、前述した各実施形態は、本発明をインクを吐出するインクジェットヘッドに適用したものであるが、インク以外の液体、例えば着色液などを吐出するもの、また記録媒体として記録用紙だけでなく、布、樹脂シートなどを用いる液体吐出装置に適用してもよく、同様の効果が得られる。   Each of the above-described embodiments applies the present invention to an inkjet head that ejects ink, but it ejects liquids other than ink, such as colored liquids, and not only recording paper as a recording medium, You may apply to the liquid discharge apparatus using cloth, a resin sheet, etc., and the same effect is acquired.

本発明に係る液体吐出ヘッドは、圧電層に作用する熱応力を緩和しつつ、製品毎の圧電アクチュエータの特性のバラツキを抑えることができる優れた効果を有し、液体吐出ヘッド等の液滴を吐出する装置に適用すると有益である。   The liquid discharge head according to the present invention has an excellent effect of suppressing variation in the characteristics of the piezoelectric actuator for each product while relaxing the thermal stress acting on the piezoelectric layer. It is useful when applied to a discharging apparatus.

第1実施形態のインクジェットヘッドの一部を示す平面図である。It is a top view which shows a part of inkjet head of 1st Embodiment. インクジェットヘッドを図1のII−II線で切断して示す断面図である。It is sectional drawing which cut | disconnects and shows an inkjet head by the II-II line | wire of FIG. インクジェットヘッドの製造方法の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of the manufacturing method of an inkjet head. インクジェットヘッドの製造方法の手順を示した図である。It is the figure which showed the procedure of the manufacturing method of an inkjet head. 圧電層(拡散防止層)を形成するための成膜装置を示す概略図である。It is the schematic which shows the film-forming apparatus for forming a piezoelectric layer (diffusion prevention layer). 第2実施形態のインクジェットヘッドの一部を示す平面図である。It is a top view which shows a part of inkjet head of 2nd Embodiment. インクジェットヘッドを図6のVII−VII線で切断して示す断面図である。It is sectional drawing which cut | disconnects and shows an inkjet head by the VII-VII line of FIG. インクジェットヘッドの製造方法の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of the manufacturing method of an inkjet head. インクジェットヘッドの製造方法の手順を示した図である。It is the figure which showed the procedure of the manufacturing method of an inkjet head. 第3実施形態のインクジェットヘッドの一部を示す平面図である。It is a top view which shows a part of inkjet head of 3rd Embodiment. インクジェットヘッドを図10のXI−XI線で切断して示す断面図である。It is sectional drawing which cut | disconnects and shows an inkjet head by the XI-XI line of FIG. 第4実施形態のインクジェットヘッドの一部を示す平面図である。It is a top view which shows a part of inkjet head of 4th Embodiment. インクジェットヘッドを図12のXIII−XIII線で切断して示す断面図である。It is sectional drawing which cut | disconnects and shows an inkjet head by the XIII-XIII line | wire of FIG. インクジェットヘッドの異なる製造方法の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of the manufacturing method from which an inkjet head differs.

符号の説明Explanation of symbols

1,1A,1B,1C 圧電アクチュエータ
2,2A,2B,2C 振動板
3 拡散防止層
5 圧電層
8,8A,8B,8C 凹部
10,10A,10B,10C インクジェットヘッド
11,11C 流路ユニット
17 圧力室
19 ノズル
20,20C 共通インク室
1, 1A, 1B, 1C Piezoelectric actuator 2, 2A, 2B, 2C Diaphragm 3 Diffusion prevention layer 5 Piezoelectric layer 8, 8A, 8B, 8C Recess 10, 10, 10A, 10B, 10C Inkjet head 11, 11C Flow path unit 17 Pressure Chamber 19 Nozzle 20, 20C Common ink chamber

Claims (8)

圧力室とこの圧力室に連通するノズルとが形成され、前記圧力室が一面で開口した流路ユニットと、前記開口を塞ぐように前記流路ユニットの前記一面に固着される振動板と、前記振動板の前記流路ユニットとは反対側の面である表面側に形成される圧電層とを備える液体吐出ヘッドの製造方法であって、
前記振動板の前記表面とは反対の裏面における、前記圧力室と対応しない部分に凹部を形成する凹部形成工程と、
前記振動板の前記表面側における、前記圧力室に対応する部分及び前記凹部に対応する部分を含む領域に、圧電材料のエアロゾルを噴き付けることによって前記圧電層を形成する圧電層形成工程とを有することを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
A pressure chamber and a nozzle communicating with the pressure chamber are formed, the flow channel unit in which the pressure chamber is opened on one surface, the diaphragm fixed to the one surface of the flow channel unit so as to close the opening, A method of manufacturing a liquid discharge head comprising: a piezoelectric layer formed on a surface side that is a surface opposite to the flow path unit of the vibration plate,
A recess forming step of forming a recess in a portion not corresponding to the pressure chamber on the back surface opposite to the front surface of the diaphragm;
A piezoelectric layer forming step of forming the piezoelectric layer by spraying an aerosol of a piezoelectric material on a region including a portion corresponding to the pressure chamber and a portion corresponding to the concave portion on the surface side of the diaphragm. A method of manufacturing a liquid discharge head.
前記振動板の前記表面は、平坦に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。   The method of manufacturing a liquid ejection head according to claim 1, wherein the surface of the diaphragm is formed flat. 前記振動板には、金属材料が含まれており、
前記凹部形成工程の後であって前記圧電層形成工程の前に、前記振動板の前記表面の前記凹部に対応する領域に、前記振動板に含まれる金属材料が前記圧電層へ拡散することを防ぐ拡散防止層を形成する拡散防止層形成工程を更に有することを特徴とする請求項1又は2に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
The diaphragm includes a metal material,
After the recess forming step and before the piezoelectric layer forming step, the metal material contained in the diaphragm diffuses into the piezoelectric layer in a region corresponding to the recess on the surface of the diaphragm. The method of manufacturing a liquid discharge head according to claim 1, further comprising a diffusion prevention layer forming step of forming a diffusion prevention layer to prevent.
前記流路ユニットは、前記一面で開口する前記圧力室を複数有するとともに、これら複数の圧力室にそれぞれ連通し、かつ前記一面において前記圧力室の前記開口と重ならない位置で開口している共通液室を有し、
前記凹部形成工程では、前記共通液室に対応する部分に前記凹部を形成することを特徴とする請求項1乃至3の何れか1つに記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
The flow path unit has a plurality of the pressure chambers that open on the one surface, communicates with each of the plurality of pressure chambers, and opens at a position that does not overlap the opening of the pressure chamber on the one surface. Has a chamber,
4. The method of manufacturing a liquid ejection head according to claim 1, wherein, in the recess forming step, the recess is formed in a portion corresponding to the common liquid chamber. 5.
前記凹部形成工程では、所定の方向に延びかつ互いに平行な複数の凹部を形成することを特徴とする請求項1乃至4の何れか1つに記載の液体吐出ヘッドの製造方法。   5. The method of manufacturing a liquid ejection head according to claim 1, wherein in the recess forming step, a plurality of recesses extending in a predetermined direction and parallel to each other are formed. 前記振動板を前記流路ユニットの前記一面に固着する振動板固着工程を更に有し、
前記圧電層形成工程は、前記振動板固着工程の後に行われることを特徴とする請求項1乃至5の何れか1つに記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
A vibration plate fixing step of fixing the vibration plate to the one surface of the flow path unit;
6. The method of manufacturing a liquid discharge head according to claim 1, wherein the piezoelectric layer forming step is performed after the vibration plate fixing step.
前記振動板を前記流路ユニットの前記一面に固着する振動板固着工程を更に有し、
前記圧電層形成工程は、前記振動板固着工程の前に行われることを特徴とする請求項1乃至5の何れか1つに記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
A vibration plate fixing step of fixing the vibration plate to the one surface of the flow path unit;
The method for manufacturing a liquid ejection head according to claim 1, wherein the piezoelectric layer forming step is performed before the vibration plate fixing step.
前記圧電層形成工程において前記振動板の前記表面側に形成された前記圧電層をアニール処理するアニール処理工程を更に有することを特徴とする請求項1乃至7の何れか1つに記載の液体吐出ヘッドの製造方法。   The liquid ejection according to claim 1, further comprising an annealing treatment step of annealing the piezoelectric layer formed on the surface side of the diaphragm in the piezoelectric layer forming step. Manufacturing method of the head.
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