JP2012144001A - Piezoelectric actuator, liquid ejection head and liquid ejection apparatus - Google Patents

Piezoelectric actuator, liquid ejection head and liquid ejection apparatus Download PDF

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泰裕 板山
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a piezoelectric actuator with large displacement, a liquid ejection head and a liquid ejection apparatus.SOLUTION: The piezoelectric actuator 100 includes: a vibrating plate 10; a first electrode 21 formed on the vibrating plate 10; an orientation control layer 30 formed above the first electrode 21; a piezoelectric layer 40 formed above the orientation control layer 30; and a second electrode 50 formed above the piezoelectric layer 40. A storage part 11 is processed to be recessed in the vibrating plate 10, and the first electrode 21 is formed in the storage part 11.

Description

本発明は、圧電アクチュエーター、液体噴射ヘッド及び液体噴射装置に関する。   The present invention relates to a piezoelectric actuator, a liquid ejecting head, and a liquid ejecting apparatus.

従来、インクジェットプリンターに代表される液体噴射装置は、圧電アクチュエーターにより圧力室に圧力を加え、インクをノズル孔から吐出している。この圧電アクチュエーターは、下部電極及び上部電極によって電圧が印加されることで圧電体層が変形して駆動し、対応する圧力室毎に吐出が独立して制御されるようになっている(例えば、特許文献1参照)。   Conventionally, a liquid ejecting apparatus represented by an ink jet printer applies pressure to a pressure chamber by a piezoelectric actuator and ejects ink from nozzle holes. The piezoelectric actuator is configured such that the piezoelectric layer is deformed and driven when a voltage is applied by the lower electrode and the upper electrode, and discharge is controlled independently for each corresponding pressure chamber (for example, Patent Document 1).

ところで、液体噴射装置における解像度を向上させるには、さらなる高密度化が必要となり、単位面積あたりに設置する圧電アクチュエーターの数を増やすことが求められている。   By the way, in order to improve the resolution in the liquid ejecting apparatus, it is necessary to further increase the density, and it is required to increase the number of piezoelectric actuators installed per unit area.

特開2005−119199号公報JP 2005-119199 A

しかしながら、解像度向上のために圧電アクチュエーターを多く設置しようとすると、圧力室の幅が狭くなるため、圧電アクチュエーターの変位量が小さくなるという課題があった。   However, if a large number of piezoelectric actuators are installed to improve the resolution, the width of the pressure chamber becomes narrow, so that there is a problem that the displacement amount of the piezoelectric actuator becomes small.

本発明は、上述した事情に鑑み、変位量の大きい圧電アクチュエーター、この圧電アクチュエーターを備えた液体噴射ヘッド及び液体噴射装置を得ることを目的とし、以下の適用例として実現することが可能である。   In view of the circumstances described above, an object of the present invention is to obtain a piezoelectric actuator having a large displacement amount, a liquid ejecting head including the piezoelectric actuator, and a liquid ejecting apparatus, and can be realized as the following application examples.

[適用例1]本適用例に係る圧電アクチュエーターは、凹状の収容部が形成された振動板と、前記収容部内に形成された第1電極と、前記第1電極上に形成された配向制御層と、前記配向制御層上に形成された圧電体層と、前記圧電体層上に形成された第2電極とを備えることを特徴とする。   Application Example 1 A piezoelectric actuator according to this application example includes a diaphragm in which a concave housing portion is formed, a first electrode formed in the housing portion, and an orientation control layer formed on the first electrode. And a piezoelectric layer formed on the orientation control layer and a second electrode formed on the piezoelectric layer.

本適用例によれば、振動板に凹状の収容部が形成され、収容部内に第1電極が形成されるため、第1電極と第2電極との間に電圧が印加されて圧電体層が変形する際に、共に変形する振動板部分の膜厚が薄くなり、圧電アクチュエーターとして変位量が大きくなる。   According to this application example, since the concave accommodating portion is formed in the diaphragm and the first electrode is formed in the accommodating portion, a voltage is applied between the first electrode and the second electrode, and the piezoelectric layer is formed. At the time of deformation, the film thickness of the diaphragm portion that is deformed together becomes thin, and the amount of displacement increases as a piezoelectric actuator.

[適用例2]上記適用例に記載の圧電アクチュエーターは、前記収容部における前記第1電極の前記配向制御層と対向する面が、前記振動板の表面と同一面内にあることが好ましい。
ここで、同一面内とは、厳密に同一である必要はなく、第1電極の前記配向制御層と対向する面が、振動板の表面を含む面からずれていても、製造によるばらつきによるずれであれば同一面内に含まれるものとする。
Application Example 2 In the piezoelectric actuator according to the application example described above, it is preferable that a surface of the housing portion that faces the orientation control layer of the first electrode is in the same plane as the surface of the diaphragm.
Here, the term “in-plane” does not need to be exactly the same, and even if the surface of the first electrode facing the orientation control layer is displaced from the surface including the surface of the diaphragm, the displacement due to manufacturing variations If so, they shall be included in the same plane.

本適用例によれば、振動板の表面と収容された第1電極の表面とが同一面内にあることから、圧電体層を一度に積層することができる。したがって、圧電体層を形成する工程が短縮される。   According to this application example, since the surface of the diaphragm and the surface of the accommodated first electrode are in the same plane, the piezoelectric layers can be laminated at a time. Therefore, the process of forming the piezoelectric layer is shortened.

[適用例3]上記適用例に記載の前記圧電体層の側面を少なくとも覆うように形成された保護膜を有する圧電アクチュエーターであることが好ましい。   Application Example 3 A piezoelectric actuator having a protective film formed so as to cover at least the side surface of the piezoelectric layer described in the application example is preferable.

本適用例によれば、圧電体層の側面が大気に露出することがなく、大気中の湿気による圧電特性の劣化を抑制することができる。   According to this application example, the side surface of the piezoelectric layer is not exposed to the atmosphere, and deterioration of piezoelectric characteristics due to moisture in the atmosphere can be suppressed.

[適用例4]上記適用例に記載の前記振動板が、ジルコニアからなるのが好ましい。   Application Example 4 It is preferable that the diaphragm described in the application example is made of zirconia.

本適用例によれば、圧電体層としてジルコン酸チタン酸鉛を用いた場合、ジルコニアからなる振動板が下層への鉛の拡散を防ぐことができる。   According to this application example, when lead zirconate titanate is used as the piezoelectric layer, the diaphragm made of zirconia can prevent lead from diffusing into the lower layer.

[適用例5]上記適用例に記載の圧電アクチュエーターが液体噴射ヘッドに用いられることが好ましい。   Application Example 5 It is preferable that the piezoelectric actuator described in the application example is used for a liquid jet head.

本適用例によれば、本適用例の態様の1つである圧電アクチュエーターを有する液体噴射ヘッドを提供することができる。   According to this application example, it is possible to provide a liquid ejecting head having a piezoelectric actuator which is one aspect of this application example.

[適用例6]上記適用例に記載の液体噴射ヘッドが液体噴射装置に用いられることが好ましい。   Application Example 6 It is preferable that the liquid ejecting head described in the application example is used in a liquid ejecting apparatus.

本適用例によれば、本適用例の態様の1つである液体噴射ヘッドを有する液体噴射装置を提供することができる。   According to this application example, it is possible to provide a liquid ejecting apparatus having a liquid ejecting head which is one aspect of the present application example.

実施形態に係る圧電アクチュエーターを模式的に示す断面図。Sectional drawing which shows typically the piezoelectric actuator which concerns on embodiment. 実施形態に係る圧電アクチュエーターを模式的に示す平面図。The top view which shows typically the piezoelectric actuator which concerns on embodiment. 実施形態に係る圧電アクチュエーターの製造工程を模式的に示す断面図。Sectional drawing which shows typically the manufacturing process of the piezoelectric actuator which concerns on embodiment. 実施形態に係る圧電アクチュエーターの製造工程を模式的に示す断面図。Sectional drawing which shows typically the manufacturing process of the piezoelectric actuator which concerns on embodiment. 変形例に係る圧電アクチュエーターを模式的に示す断面図。Sectional drawing which shows typically the piezoelectric actuator which concerns on a modification. 実施形態に係る液体噴射ヘッドを模式的に示す断面図。FIG. 3 is a cross-sectional view schematically illustrating the liquid ejecting head according to the embodiment. 実施形態に係る液体噴射ヘッドを模式的に示す分解斜視図。FIG. 3 is an exploded perspective view schematically illustrating the liquid ejecting head according to the embodiment. 実施形態に係る液体噴射装置の一例を示す概略図。Schematic which shows an example of the liquid ejecting apparatus which concerns on embodiment.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の各図においては、各層や各部材を認識可能な程度の大きさにするため、各層や各部材の尺度を実際とは異ならせしめている。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, the scale of each layer and each member is made different from the actual scale so that each layer and each member can be recognized.

図1は、実施形態に係る圧電アクチュエーター100を模式的に示す断面図である。図2は、圧電アクチュエーター100を模式的に示す平面図である。図2は、複数の圧電アクチュエーター100が並んだ列を示している。図1は、図2におけるA−A断面図である。
まず、実施形態に係る圧電アクチュエーター100の概略構成について説明する。
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a piezoelectric actuator 100 according to an embodiment. FIG. 2 is a plan view schematically showing the piezoelectric actuator 100. FIG. 2 shows a row in which a plurality of piezoelectric actuators 100 are arranged. 1 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
First, a schematic configuration of the piezoelectric actuator 100 according to the embodiment will be described.

圧電アクチュエーター100は図1に示すように、振動板10と、下部電極としての第1電極21と、配向制御層30と、圧電体層40と、上部電極としての第2電極50とを含む。
振動板10には、第1電極21が収容される収容部11が形成され、収容部11内に、第1電極21が形成されている。第1電極21上には、配向制御層30が第1電極21と振動板10とにわたって形成されている。ここで、収容部11が形成された振動板10の表面12と、配向制御層30と対向する第1電極21の面23(配向制御層30がない場合は表面23)は同一面内にあるように形成されている。
As shown in FIG. 1, the piezoelectric actuator 100 includes a vibration plate 10, a first electrode 21 as a lower electrode, an orientation control layer 30, a piezoelectric layer 40, and a second electrode 50 as an upper electrode.
The diaphragm 10 is formed with a housing portion 11 in which the first electrode 21 is housed, and the first electrode 21 is formed in the housing portion 11. On the first electrode 21, the orientation control layer 30 is formed across the first electrode 21 and the diaphragm 10. Here, the surface 12 of the diaphragm 10 on which the accommodating portion 11 is formed and the surface 23 of the first electrode 21 facing the alignment control layer 30 (the surface 23 when there is no alignment control layer 30) are in the same plane. It is formed as follows.

配向制御層30上には、図2に示すように圧電体層40が複数形成され、各々の圧電体層40上には、図1に示した第2電極50が形成されている。
図1及び図2では、各々の圧電体層40の共通電極として第1電極21が形成され、第2電極50が個別電極として形成されている。
A plurality of piezoelectric layers 40 are formed on the orientation control layer 30 as shown in FIG. 2, and the second electrode 50 shown in FIG. 1 is formed on each piezoelectric layer 40.
1 and 2, the first electrode 21 is formed as a common electrode of each piezoelectric layer 40, and the second electrode 50 is formed as an individual electrode.

以下に、圧電アクチュエーター100の製造方法について述べる。
図3(a)〜図4(h)に、圧電アクチュエーター100の製造工程を表す断面図を示した。図では、複数の圧電アクチュエーター100が並んだ列を2列形成する場合を示している。
図3(a)において、振動板10を用意する。振動板10の材質は、ジルコニアを用いることができる。
図3(b)において、図1及び図2に示した第1電極21が形成される収容部11を、振動板10を凹状に加工して形成する。この加工には、ドライエッチングやウェットエッチングを用いることができる。
A method for manufacturing the piezoelectric actuator 100 will be described below.
3A to 4H are cross-sectional views showing the manufacturing process of the piezoelectric actuator 100. FIG. In the figure, a case where two rows in which a plurality of piezoelectric actuators 100 are arranged is formed.
In FIG. 3A, the diaphragm 10 is prepared. The material of the diaphragm 10 can be zirconia.
3B, the accommodating portion 11 in which the first electrode 21 shown in FIGS. 1 and 2 is formed is formed by processing the diaphragm 10 into a concave shape. For this processing, dry etching or wet etching can be used.

図3(c)において、第1電極21を、収容部11内に形成する。より詳しくは、加工された振動板10上に、第1電極21を構成する材料をスパッタ等で厚めに成膜した後、振動板10の表面12が出るまで研磨することで第1電極21が得られる。
第1電極21の膜厚は、例えば、80nm程度とすることができる。また、第1電極21としては、例えば、イリジウム又は白金などの金属を用いることができる。第1電極21は、圧電体層40に電圧を印加するための一方の電極である。
In FIG. 3C, the first electrode 21 is formed in the accommodating portion 11. More specifically, the first electrode 21 is formed on the processed diaphragm 10 by forming the material constituting the first electrode 21 thickly by sputtering or the like and then polishing until the surface 12 of the diaphragm 10 comes out. can get.
The film thickness of the first electrode 21 can be about 80 nm, for example. Moreover, as the 1st electrode 21, metals, such as iridium or platinum, can be used, for example. The first electrode 21 is one electrode for applying a voltage to the piezoelectric layer 40.

第1電極21の表面が振動板10の表面12と同一面内になるよう構成された領域は、図1及び図2に示した圧電体層40が、第1電極21と第2電極50とで挟まれた圧電アクチュエーター100の実質的な駆動領域であり、振動板10は第1電極21の膜厚だけ薄くなり、駆動による変位量を増加させることができる。   In the region configured such that the surface of the first electrode 21 is in the same plane as the surface 12 of the diaphragm 10, the piezoelectric layer 40 shown in FIGS. 1 and 2 has the first electrode 21, the second electrode 50, and the like. This is a substantial drive region of the piezoelectric actuator 100 sandwiched between the two, and the vibration plate 10 is thinned by the film thickness of the first electrode 21 and the displacement amount due to the drive can be increased.

図3(d)において、配向制御層30を、第1電極21の上に形成する。配向制御層30は、圧電体層40の結晶配向を制御するバッファー層としての機能も有する。配向制御層30の厚さは、例えば、40nm程度とすることができる。また、配向制御層30としては、例えば、導電性酸化物を用いることができる。例えば、ニッケル酸ランタン(LaNiO3:LNO)(以下LNOという)又はストロンチウムとルテニウムの複合酸化物(SrRuO3:SRO)などを用いることができる。 In FIG. 3D, the orientation control layer 30 is formed on the first electrode 21. The orientation control layer 30 also has a function as a buffer layer that controls the crystal orientation of the piezoelectric layer 40. The thickness of the orientation control layer 30 can be about 40 nm, for example. Moreover, as the orientation control layer 30, for example, a conductive oxide can be used. For example, lanthanum nickelate (LaNiO 3 : LNO) (hereinafter referred to as LNO) or a composite oxide of strontium and ruthenium (SrRuO 3 : SRO) can be used.

図4(e)において、配向制御層30に導電性酸化物を用いる場合、第1電極21間の導通を防止する必要がある。よって、図4(e)に示すように配向制御層30を加工して、圧電アクチュエーター100が並んだ列ごとに配向制御層30を分断する。   In FIG. 4 (e), when a conductive oxide is used for the orientation control layer 30, it is necessary to prevent conduction between the first electrodes 21. Therefore, as shown in FIG. 4E, the orientation control layer 30 is processed, and the orientation control layer 30 is divided for each row in which the piezoelectric actuators 100 are arranged.

図4(f)において、圧電体層40を、配向制御層30の上に形成する。圧電体層40には、圧電性を有する材料を用いることができる。圧電体層40は、例えば、一般式ABO3で示されるペロブスカイト型酸化物を用いることができる。Aは、鉛を含み、Bは、ジルコニウム及びチタンのうちの少なくとも一方を含む。Bは、例えば、さらに、ニオブを含むことができる。具体的には、圧電体層40としては、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛(Pb(Zr,Ti)O3:PZT)、ニオブ酸チタン酸ジルコン酸鉛(Pb(Zr,Ti,Nb)O3:PZTN)などを用いることができる。 In FIG. 4F, the piezoelectric layer 40 is formed on the orientation control layer 30. A piezoelectric material can be used for the piezoelectric layer 40. For the piezoelectric layer 40, for example, a perovskite oxide represented by the general formula ABO 3 can be used. A includes lead, and B includes at least one of zirconium and titanium. B can further include niobium, for example. Specifically, examples of the piezoelectric layer 40 include lead zirconate titanate (Pb (Zr, Ti) O 3 : PZT) and lead zirconate titanate niobate (Pb (Zr, Ti, Nb) O 3. : PZTN) and the like can be used.

また、圧電体層40の膜厚は、圧電アクチュエーター100の用途に依るが、例えば、300nm〜3000nmとすることができる。圧電体層40は、図2に示すように、平面視において、短辺と長辺を有するように形成されている。圧電体層40は、対向する短辺が第1電極より外側に位置するよう形成されている。
ここで、収容部11における第1電極21の表面23が、振動板10の表面と同一面内であるようにしたことにより、振動板10の表面と第1電極21の表面23が平坦を成すことから圧電体層40を一度で積層することができる。
Moreover, although the film thickness of the piezoelectric body layer 40 is dependent on the use of the piezoelectric actuator 100, it can be 300 nm-3000 nm, for example. As shown in FIG. 2, the piezoelectric layer 40 is formed to have a short side and a long side in a plan view. The piezoelectric layer 40 is formed so that the opposing short sides are located outside the first electrode.
Here, since the surface 23 of the first electrode 21 in the housing portion 11 is in the same plane as the surface of the diaphragm 10, the surface of the diaphragm 10 and the surface 23 of the first electrode 21 are flat. Therefore, the piezoelectric layer 40 can be laminated at a time.

図4(g)において、第2電極50を、圧電体層40の上に形成する。第2電極50は、第1電極21と対になり他方の電極として機能する。第2電極50の厚みは、例えば、20nm〜200nmとすることができる。第2電極50としては、例えば、白金、イリジウム、それらの導電性酸化物などを用いることができる。また、第2電極50は、例示した材料の単層でもよいし、複数の材料を積層した構造であってもよい。   In FIG. 4G, the second electrode 50 is formed on the piezoelectric layer 40. The second electrode 50 is paired with the first electrode 21 and functions as the other electrode. The thickness of the 2nd electrode 50 can be 20 nm-200 nm, for example. As the second electrode 50, for example, platinum, iridium, or a conductive oxide thereof can be used. In addition, the second electrode 50 may be a single layer of the exemplified material or may have a structure in which a plurality of materials are stacked.

図4(h)において、第2電極50と圧電体層40を加工することで、個々の圧電アクチュエーター100を得ることができる。   In FIG. 4H, the individual piezoelectric actuators 100 can be obtained by processing the second electrode 50 and the piezoelectric layer 40.

変形例として、図5に示すように、配向制御層30をチタニアなどの非導電性材料とすることもできる。図5では配向制御層30を加工する必要がないため工程の短縮が見込める。   As a modification, as shown in FIG. 5, the orientation control layer 30 may be made of a non-conductive material such as titania. In FIG. 5, since it is not necessary to process the orientation control layer 30, the process can be shortened.

次に、実施形態に係る圧電アクチュエーター100を有する液体噴射ヘッド600について、図面を参照しながら説明する。図6は、実施形態に係る液体噴射ヘッド600の要部を模式的に示す断面図である。図7は、実施形態に係る液体噴射ヘッド600の分解斜視図であり、通常使用される状態とは上下を逆に示したものである。
液体噴射ヘッド600は、上述の圧電アクチュエーター100を有する。
Next, a liquid ejecting head 600 including the piezoelectric actuator 100 according to the embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 6 is a cross-sectional view schematically illustrating a main part of the liquid jet head 600 according to the embodiment. FIG. 7 is an exploded perspective view of the liquid jet head 600 according to the embodiment, which is shown upside down from a state in which it is normally used.
The liquid ejecting head 600 includes the piezoelectric actuator 100 described above.

液体噴射ヘッド600は、図6及び図7に示すように、ノズル孔5を有するノズル板6と、圧力室7を形成するための圧力室基板8と、圧電アクチュエーター100と、を含む。
圧電アクチュエーター100の数は特に限定されず、複数形成されていてよい。図6において、圧電アクチュエーター100は、基板9に形成されている。また、圧電アクチュエーター100上には、保護膜60が圧電体層40の側面を覆うように形成されている。ここで、第2電極50上の保護膜60の一部は、圧電アクチュエーター100の動きを阻害しないように取り除かれている。
なお、圧電アクチュエーター100が複数形成される場合は、第1電極21又は第2電極50のどちらか一方を共通電極とすることができる。さらに、液体噴射ヘッド600は、筐体80を有することができる。
As shown in FIGS. 6 and 7, the liquid ejecting head 600 includes a nozzle plate 6 having nozzle holes 5, a pressure chamber substrate 8 for forming the pressure chamber 7, and a piezoelectric actuator 100.
The number of piezoelectric actuators 100 is not particularly limited, and a plurality of piezoelectric actuators 100 may be formed. In FIG. 6, the piezoelectric actuator 100 is formed on the substrate 9. A protective film 60 is formed on the piezoelectric actuator 100 so as to cover the side surface of the piezoelectric layer 40. Here, a part of the protective film 60 on the second electrode 50 is removed so as not to hinder the movement of the piezoelectric actuator 100.
When a plurality of piezoelectric actuators 100 are formed, either the first electrode 21 or the second electrode 50 can be used as a common electrode. Further, the liquid ejecting head 600 can include a housing 80.

ノズル板6は、図6及び図7に示すように、ノズル孔5を有する。ノズル孔5からは、インクなどの液体等(液体のみならず、各種の機能性材料を溶媒や分散媒によって適当な粘度に調整したもの、又は、メタルフレーク等を含むものなどを含む。以下同じ。)を液体として噴射することができる。ノズル板6には、例えば、多数のノズル孔5が一列に設けられている。ノズル板6の材質としては、例えば、シリコン、ステンレス鋼(SUS)などを挙げることができる。   As shown in FIGS. 6 and 7, the nozzle plate 6 has nozzle holes 5. The nozzle holes 5 include liquids such as ink (not only liquids but also various functional materials adjusted to an appropriate viscosity with a solvent or dispersion medium, or those containing metal flakes, etc.). .) Can be jetted as a liquid. In the nozzle plate 6, for example, a large number of nozzle holes 5 are provided in a row. Examples of the material of the nozzle plate 6 include silicon and stainless steel (SUS).

圧力室基板8は、ノズル板6上(図7の例では下)に設けられている。圧力室基板8の材質としては、例えば、シリコンなどを例示することができる。圧力室基板8がノズル板6と基板9との間の空間を区画することにより、圧力室7が設けられている。圧力室7は、振動板10及び基板9の変形により容積が変化する。圧力室7はノズル孔5と連通しており、圧力室7の容積が変化することによって、ノズル孔5から液体等が噴射される。   The pressure chamber substrate 8 is provided on the nozzle plate 6 (lower in the example of FIG. 7). Examples of the material of the pressure chamber substrate 8 include silicon. The pressure chamber 7 is provided by dividing the space between the nozzle plate 6 and the substrate 9 by the pressure chamber substrate 8. The volume of the pressure chamber 7 changes due to the deformation of the diaphragm 10 and the substrate 9. The pressure chamber 7 communicates with the nozzle hole 5, and liquid or the like is ejected from the nozzle hole 5 when the volume of the pressure chamber 7 changes.

圧電アクチュエーター100は、圧力室基板8上(図7の例では下)に設けられている。圧電アクチュエーター100は、圧電素子駆動回路(図示せず)に電気的に接続され、圧電素子駆動回路の信号に基づいて動作(振動、変形)することができる。振動板10及び基板9は、積層構造(圧電体層40)の動作によって変形し、圧力室7の内部圧力を適宜変化させることができる。
筐体80は、図7に示すように、ノズル板6、圧力室基板8及び圧電アクチュエーター100を収納することができる。筐体80の材質としては、例えば、樹脂、金属などを挙げることができる。
The piezoelectric actuator 100 is provided on the pressure chamber substrate 8 (lower in the example of FIG. 7). The piezoelectric actuator 100 is electrically connected to a piezoelectric element drive circuit (not shown), and can operate (vibrate or deform) based on a signal from the piezoelectric element drive circuit. The diaphragm 10 and the substrate 9 can be deformed by the operation of the laminated structure (piezoelectric layer 40), and the internal pressure of the pressure chamber 7 can be appropriately changed.
As shown in FIG. 7, the housing 80 can accommodate the nozzle plate 6, the pressure chamber substrate 8, and the piezoelectric actuator 100. Examples of the material of the housing 80 include resin and metal.

なお、ここでは、液体噴射ヘッド600がインクジェット式記録ヘッドである場合について説明した。しかしながら、本発明の液体噴射ヘッドは、例えば、液晶ディスプレイ等のカラーフィルターの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ELディスプレイ、FED(面発光ディスプレイ)等の電極形成に用いられる電極材料噴射ヘッド、バイオチップ製造に用いられる生体有機物噴射ヘッドなどとして用いることもできる。   Here, the case where the liquid ejecting head 600 is an ink jet recording head has been described. However, the liquid jet head of the present invention includes, for example, a color material jet head used for manufacturing a color filter such as a liquid crystal display, an electrode material jet head used for forming an electrode such as an organic EL display and an FED (surface emitting display), It can also be used as a bio-organic matter ejecting head used for biochip manufacturing.

次に、実施形態に係る液体噴射装置700について、図面を参照しながら説明する。液体噴射装置700は、上述の液体噴射ヘッド600を有する。以下では、液体噴射装置700が上述の液体噴射ヘッド600を有するインクジェットプリンターである場合について説明する。図8は、実施形態に係る液体噴射装置700を模式的に示す斜視図である。   Next, the liquid ejecting apparatus 700 according to the embodiment will be described with reference to the drawings. The liquid ejecting apparatus 700 includes the liquid ejecting head 600 described above. Hereinafter, a case where the liquid ejecting apparatus 700 is an ink jet printer having the above-described liquid ejecting head 600 will be described. FIG. 8 is a perspective view schematically illustrating a liquid ejecting apparatus 700 according to the embodiment.

液体噴射装置700は、図8に示すように、ヘッドユニット730と、駆動部710と、制御部760と、を含む。さらに、液体噴射装置700は、装置本体720と、給紙部750と、記録用紙Pを設置するトレイ721と、記録用紙Pを排出する排出口722と、装置本体720の上面に配置された操作パネル770と、を含むことができる。   As illustrated in FIG. 8, the liquid ejecting apparatus 700 includes a head unit 730, a driving unit 710, and a control unit 760. Further, the liquid ejecting apparatus 700 includes an apparatus main body 720, a paper feed unit 750, a tray 721 for installing the recording paper P, a discharge port 722 for discharging the recording paper P, and an operation disposed on the upper surface of the apparatus main body 720. A panel 770.

ヘッドユニット730は、上述した液体噴射ヘッド600から構成されるインクジェット式記録ヘッド(以下単に「ヘッド」ともいう)を有する。ヘッドユニット730は、さらに、ヘッドにインクを供給するインクカートリッジ731と、ヘッド及びインクカートリッジ731を搭載した運搬部(キャリッジ)732と、を備える。   The head unit 730 includes an ink jet recording head (hereinafter, also simply referred to as “head”) configured from the liquid ejecting head 600 described above. The head unit 730 further includes an ink cartridge 731 that supplies ink to the head, and a transport unit (carriage) 732 on which the head and the ink cartridge 731 are mounted.

駆動部710は、ヘッドユニット730を往復動させることができる。駆動部710は、ヘッドユニット730の駆動源となるキャリッジモーター741と、キャリッジモーター741の回転を受けて、ヘッドユニット730を往復動させる往復動機構742と、を有する。   The drive unit 710 can reciprocate the head unit 730. The drive unit 710 includes a carriage motor 741 serving as a drive source for the head unit 730, and a reciprocating mechanism 742 that receives the rotation of the carriage motor 741 and reciprocates the head unit 730.

往復動機構742は、その両端がフレーム(図示せず)に支持されたキャリッジガイド軸744と、キャリッジガイド軸744と平行に延在するタイミングベルト743と、を備える。キャリッジガイド軸744は、キャリッジ732が自在に往復動できるようにしながら、キャリッジ732を支持している。さらに、キャリッジ732は、タイミングベルト743の一部に固定されている。キャリッジモーター741の作動により、タイミングベルト743を走行させると、キャリッジガイド軸744に導かれて、ヘッドユニット730が往復動する。この往復動の際に、ヘッドから適宜インクが吐出され、記録用紙Pへの印刷が行われる。   The reciprocating mechanism 742 includes a carriage guide shaft 744 supported at both ends by a frame (not shown), and a timing belt 743 extending in parallel with the carriage guide shaft 744. The carriage guide shaft 744 supports the carriage 732 while allowing the carriage 732 to freely reciprocate. Further, the carriage 732 is fixed to a part of the timing belt 743. When the timing belt 743 is caused to travel by the operation of the carriage motor 741, it is guided to the carriage guide shaft 744 and the head unit 730 reciprocates. During this reciprocation, ink is appropriately discharged from the head, and printing on the recording paper P is performed.

なお、実施形態では、液体噴射ヘッド600及び記録用紙Pがいずれも移動しながら印刷が行われる例を示しているが、本発明の液体噴射装置は、液体噴射ヘッド600及び記録用紙Pが互いに相対的に位置を変えて記録用紙Pに印刷される機構であってもよい。また、実施形態では、記録用紙Pに印刷が行われる例を示しているが、本発明の液体噴射装置によって印刷を施すことができる記録媒体としては、紙に限定されず、布、フィルム、金属など、広範な媒体を挙げることができ、適宜構成を変更することができる。   In the embodiment, an example is shown in which printing is performed while both the liquid ejecting head 600 and the recording paper P move. However, in the liquid ejecting apparatus of the present invention, the liquid ejecting head 600 and the recording paper P are relative to each other. Alternatively, a mechanism for printing on the recording paper P at a different position may be used. Further, in the embodiment, an example in which printing is performed on the recording paper P is shown, but the recording medium that can be printed by the liquid ejecting apparatus of the present invention is not limited to paper, but is cloth, film, metal A wide range of media can be mentioned, and the configuration can be changed as appropriate.

制御部760は、ヘッドユニット730、駆動部710及び給紙部750を制御することができる。
給紙部750は、記録用紙Pをトレイ721からヘッドユニット730側へ送り込むことができる。給紙部750は、その駆動源となる給紙モーター751と、給紙モーター751の作動により回転する給紙ローラー752と、を備える。給紙ローラー752は、記録用紙Pの送り経路を挟んで上下に対向する従動ローラー752a及び駆動ローラー752bを備える。駆動ローラー752bは、給紙モーター751に連結されている。制御部760によって給紙部750が駆動されると、記録用紙Pは、ヘッドユニット730の下方を通過するように送られる。
The control unit 760 can control the head unit 730, the driving unit 710, and the paper feeding unit 750.
The paper feeding unit 750 can feed the recording paper P from the tray 721 to the head unit 730 side. The paper feed unit 750 includes a paper feed motor 751 serving as a drive source thereof, and a paper feed roller 752 that rotates by the operation of the paper feed motor 751. The paper feed roller 752 includes a driven roller 752a and a drive roller 752b that are vertically opposed to each other with the feeding path of the recording paper P interposed therebetween. The drive roller 752b is connected to the paper feed motor 751. When the paper feeding unit 750 is driven by the control unit 760, the recording paper P is sent so as to pass below the head unit 730.

ヘッドユニット730、駆動部710、制御部760及び給紙部750は、装置本体720の内部に設けられている。
液体噴射装置700は、変位量の大きい圧電アクチュエーター100を含んでいる。
The head unit 730, the driving unit 710, the control unit 760, and the paper feeding unit 750 are provided inside the apparatus main body 720.
The liquid ejecting apparatus 700 includes the piezoelectric actuator 100 having a large displacement amount.

なお、上記例示した液体噴射装置は、1つの液体噴射ヘッドを有し、この液体噴射ヘッドによって、記録媒体に印刷を行うことができるものであるが、複数の液体噴射ヘッドを有してもよい。液体噴射装置が複数の液体噴射ヘッドを有する場合には、複数の液体噴射ヘッドは、それぞれ独立して上述のように動作されてもよいし、複数の液体噴射ヘッドが互いに連結されて、1つの集合したヘッドとなっていてもよい。このような集合となったヘッドとしては、例えば、複数のヘッドのそれぞれのノズル孔が全体として均一な間隔を有するような、ライン型のヘッドを挙げることができる。   The liquid ejecting apparatus exemplified above has one liquid ejecting head, and the liquid ejecting head can perform printing on a recording medium. However, the liquid ejecting apparatus may have a plurality of liquid ejecting heads. . When the liquid ejecting apparatus includes a plurality of liquid ejecting heads, the plurality of liquid ejecting heads may be independently operated as described above, or the plurality of liquid ejecting heads may be connected to each other to It may be a gathered head. An example of such a set of heads is a line-type head in which nozzle holes of a plurality of heads have a uniform interval as a whole.

以上、本発明に係る液体噴射装置の一例として、インクジェットプリンターとしての液体噴射装置700を説明したが、本発明に係る液体噴射装置は、工業的にも利用することができる。この場合に吐出される液体等(液状材料)としては、各種の機能性材料を溶媒や分散媒によって適当な粘度に調整したものなどを用いることができる。本発明の液体噴射装置は、例示したプリンター等の画像記録装置以外にも、液晶ディスプレイ等のカラーフィルターの製造に用いられる色材噴射装置、有機ELディスプレイ、FED(面発光ディスプレイ)、電気泳動ディスプレイ等の電極やカラーフィルターの形成に用いられる液体材料噴射装置、バイオチップ製造に用いられる生体有機材料噴射装置としても好適に用いられることができる。   As described above, the liquid ejecting apparatus 700 as an ink jet printer has been described as an example of the liquid ejecting apparatus according to the present invention. However, the liquid ejecting apparatus according to the present invention can be used industrially. As the liquid or the like (liquid material) discharged in this case, various functional materials adjusted to an appropriate viscosity with a solvent or a dispersion medium can be used. In addition to the exemplified image recording apparatus such as a printer, the liquid ejecting apparatus of the present invention includes a color material ejecting apparatus, an organic EL display, an FED (surface emitting display), and an electrophoretic display used for manufacturing a color filter such as a liquid crystal display. The present invention can also be suitably used as a liquid material ejecting apparatus used for forming electrodes such as electrodes and color filters, and a bioorganic material ejecting apparatus used for biochip manufacturing.

以上述べたように、実施形態に係る圧電アクチュエーター100によれば、前述した振動板の薄膜化による効果で変位量が増加するため、高密度化による圧力室幅の短縮による変位量不足が解消される。   As described above, according to the piezoelectric actuator 100 according to the embodiment, the amount of displacement increases due to the above-described effect of thinning the diaphragm, so that the lack of displacement due to the shortening of the pressure chamber width due to high density is solved. The

10…振動板、11…収容部、12…振動板の表面、21…第1電極、23…第1電極の表面、30…配向制御層、40…圧電体層、50…第2電極、60…保護膜、100…圧電アクチュエーター、600…液体噴射ヘッド、700…液体噴射装置。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Diaphragm, 11 ... Housing part, 12 ... Surface of diaphragm, 21 ... First electrode, 23 ... Surface of first electrode, 30 ... Orientation control layer, 40 ... Piezoelectric layer, 50 ... Second electrode, 60 Protective film 100 Piezoelectric actuator 600 Liquid ejecting head 700 Liquid ejecting apparatus

Claims (6)

凹状の収容部が形成された振動板と、
前記収容部内に形成された第1電極と、
前記第1電極上に形成された配向制御層と、
前記配向制御層上に形成された圧電体層と、
前記圧電体層上に形成された第2電極とを備える
ことを特徴とする圧電アクチュエーター。
A diaphragm in which a concave housing portion is formed;
A first electrode formed in the housing;
An orientation control layer formed on the first electrode;
A piezoelectric layer formed on the orientation control layer;
A piezoelectric actuator, comprising: a second electrode formed on the piezoelectric layer.
前記収容部における前記第1電極の前記配向制御層と対向する面が、前記振動板の表面と同一面内である
ことを特徴とする請求項1に記載の圧電アクチュエーター。
2. The piezoelectric actuator according to claim 1, wherein a surface of the housing portion facing the orientation control layer of the first electrode is in the same plane as the surface of the diaphragm.
前記圧電体層の側面を少なくとも覆うように形成された保護膜を有することを特徴とする請求項1又は2に記載の圧電アクチュエーター。   The piezoelectric actuator according to claim 1, further comprising a protective film formed so as to cover at least a side surface of the piezoelectric layer. 前記振動板が、ジルコニアからなることを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項に記載の圧電アクチュエーター。   The piezoelectric actuator according to claim 1, wherein the diaphragm is made of zirconia. 請求項1乃至4の何れか一項に記載の圧電アクチュエーターを備えることを特徴とする液体噴射ヘッド。   A liquid ejecting head comprising the piezoelectric actuator according to claim 1. 請求項5に記載の液体噴射ヘッドを備えることを特徴とする液体噴射装置。   A liquid ejecting apparatus comprising the liquid ejecting head according to claim 5.
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