JP2015000560A - Electromechanical transducer and method of manufacturing the same, droplet discharge head, liquid cartridge, image forming apparatus, droplet discharge device, and pump unit - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To increase deformation efficiency of an electromechanical transducer in itself.SOLUTION: An actuator element 201 comprises a lower electrode 211, a PZT film 213 that is formed on the lower electrode 211, and an upper electrode 212 that is formed on the PZT film 213. The upper electrode 212 is formed on a part of a surface, on the other side of the lower electrode 211, of the PZT film 213. A part, which is not provided with the upper electrode 212, of the PZT film 213 is more thinly formed than a part, which is provided with the upper electrode 212, of the PZT film 213.

Description

本発明は、電気機械変換素子及びその電気機械変換素子の製造方法、その電気機械変換素子を備えた液滴吐出ヘッド、その液滴吐出ヘッドを備えた液体カートリッジ、画像形成装置及び液滴吐出装置、並びに、電気機械変換素子を備えたポンプ装置に関するものである。   The present invention relates to an electromechanical conversion element, a method for manufacturing the electromechanical conversion element, a droplet discharge head including the electromechanical conversion element, a liquid cartridge including the droplet discharge head, an image forming apparatus, and a droplet discharge apparatus In addition, the present invention relates to a pump device including an electromechanical conversion element.
従来、液滴吐出ヘッドを有する液滴吐出装置を用いて、用紙等の記録媒体を搬送しながら液体としてのインクを記録媒体に付着させることにより、記録媒体上に画像を形成する画像形成装置が知られている。この画像形成装置に用いられる液滴吐出ヘッドは、複数のノズルと、ノズルに連通した複数の個別液室(圧力室、加圧室ともいう。)とを有する。これら複数の個別液室それぞれには比較的容積の大きな共通液室が連通している。そして、各個別液室内の液体に選択的に圧力を発生させることによりノズルから液滴を吐出させて任意の画像を形成することができる。   2. Description of the Related Art Conventionally, an image forming apparatus that forms an image on a recording medium by adhering ink as a liquid to the recording medium while conveying the recording medium such as paper using a droplet discharging apparatus having a droplet discharging head. Are known. A droplet discharge head used in this image forming apparatus has a plurality of nozzles and a plurality of individual liquid chambers (also referred to as pressure chambers and pressurizing chambers) communicating with the nozzles. Each of the plurality of individual liquid chambers communicates with a common liquid chamber having a relatively large volume. An arbitrary image can be formed by ejecting liquid droplets from the nozzles by selectively generating a pressure in the liquid in each individual liquid chamber.
液滴吐出ヘッドの個別液室内の液体に圧力を発生させる圧力発生手段としては、例えば、電圧を印加した圧電素子などの電気機械変換素子を用いて個別液室の壁面を形成している振動板を変形させるピエゾ型の圧力発生手段が知られている。このピエゾ型の圧力発生手段に使用される電気機械変換素子の振動モードとして、例えば縦振動モード及び横振動モードの2種類の振動モードが実用化されている。縦振動モードは、電気機械変換素子が主に厚さ方向(電界の方向)に伸張・圧縮する振動モードである。横振動モードは、電気機械変換素子が主に厚さ方向と直交する方向に伸張・圧縮する振動モードである。この横振動モードは、電気機械変換素子の全体に曲げ(たわみ)を発生させるため、たわみ振動モードやベントモードとも呼ばれる。   As the pressure generating means for generating pressure in the liquid in the individual liquid chamber of the droplet discharge head, for example, a diaphragm that forms the wall surface of the individual liquid chamber using an electromechanical transducer such as a piezoelectric element to which a voltage is applied Piezo-type pressure generating means for deforming is known. As vibration modes of the electromechanical transducer used in the piezo-type pressure generating means, two types of vibration modes, for example, a longitudinal vibration mode and a transverse vibration mode have been put into practical use. The longitudinal vibration mode is a vibration mode in which the electromechanical transducer is stretched / compressed mainly in the thickness direction (electric field direction). The transverse vibration mode is a vibration mode in which the electromechanical transducer is stretched / compressed mainly in a direction orthogonal to the thickness direction. This lateral vibration mode is also called a flexural vibration mode or a vent mode because it causes bending (deflection) in the entire electromechanical transducer.
上記曲げ(たわみ)を発生させる横振動モードを使用する電気機械変換素子としては、薄膜の圧電素子が知られている。   A thin-film piezoelectric element is known as an electromechanical conversion element that uses a transverse vibration mode that generates the bending (deflection).
特許文献1には、圧電体薄膜が形成されていない領域の振動板の厚みを、圧電体薄膜が形成されている領域の振動板の厚みより薄くして、圧電体薄膜が形成されていない領域の振動板が撓みやすい構成のインクジェット式記録ヘッドが開示されている。   In Patent Document 1, the thickness of the diaphragm in the region where the piezoelectric thin film is not formed is made thinner than the thickness of the diaphragm in the region where the piezoelectric thin film is formed, and the region where the piezoelectric thin film is not formed An ink jet recording head having a configuration in which the diaphragm is easily bent is disclosed.
また、特許文献2には、振動板の一部に溝を形成して薄くすることにより、振動板の一部の剛性を低下させて変形量を向上させた液体吐出装置(インクジェットヘッド)が開示されている。   Further, Patent Document 2 discloses a liquid ejection apparatus (inkjet head) in which a groove is formed in a part of the diaphragm to make it thin, thereby reducing the rigidity of a part of the diaphragm and improving the deformation amount. Has been.
上記薄膜の電気機械変換素子(圧電素子)は、前述のように主に厚さ方向と直交する方向に伸張・圧縮することで振動板をたわませるように変形させるが、その変形させる駆動力が弱い。そのため、電気機械変換素子に印加する単位電圧あたりの電気機械変換素子の変形量、つまり、電気機械変換素子に供給される電気的な駆動エネルギーに対する電気機械変換素子の変形の効率(以下、「変形効率」という。)の良い構造とすることが重要である。
また、上記特許文献1、2に開示されている従来のインクジェットヘッドでは、電気機械変換素子(圧電素子)の駆動による振動板の変位量(変形量)を向上させるために、振動板の一部を薄くして剛性を低下させ撓みやすく(柔らかく)している。しかしながら、このように振動板の一部の剛性を低下させると、振動板の変形量は大きくなるが、振動板のばね定数(反発力)が低下してしまうため、印加電圧を解除したときに振動板が元の形状に戻りにくくなる。そのため、液滴の吐出を繰り返し安定して行うために、振動板を速やかに元の形状に戻すための電圧印加が必要になり、電気機械変換素子(圧電素子)の電気的な駆動エネルギーが増加してしまう。その結果、電気機械変換素子の駆動エネルギーに対する液滴を吐出させる能力、すなわち電気機械変換素子に供給される電気的な駆動エネルギーに対する液滴の吐出効率が低下してしまう。
従って、液滴の吐出効率を向上させるために、振動板の一部を薄くするのではなく、電気機械変換素子自体の変形効率の向上が望まれている。
As described above, the thin-film electromechanical transducer (piezoelectric element) is deformed so as to bend the diaphragm mainly by extending and compressing in the direction orthogonal to the thickness direction. Is weak. Therefore, the deformation amount of the electromechanical conversion element per unit voltage applied to the electromechanical conversion element, that is, the efficiency of deformation of the electromechanical conversion element with respect to the electric drive energy supplied to the electromechanical conversion element (hereinafter referred to as “deformation”). It is important to have a structure with good efficiency.
In addition, in the conventional inkjet head disclosed in Patent Documents 1 and 2, a part of the diaphragm is used in order to improve the displacement (deformation) of the diaphragm by driving the electromechanical transducer (piezoelectric element). The thickness is reduced to make it easy to bend (soften). However, if the rigidity of a part of the diaphragm is reduced in this way, the amount of deformation of the diaphragm increases, but the spring constant (repulsive force) of the diaphragm decreases, so when the applied voltage is released The diaphragm is difficult to return to its original shape. Therefore, in order to repeatedly and stably discharge droplets, it is necessary to apply a voltage to quickly return the diaphragm to its original shape, and the electrical drive energy of the electromechanical transducer (piezoelectric element) increases. Resulting in. As a result, the ability to eject droplets with respect to the drive energy of the electromechanical transducer, that is, the droplet ejection efficiency with respect to the electrical drive energy supplied to the electromechanical transducer is reduced.
Therefore, in order to improve the droplet ejection efficiency, it is desired to improve the deformation efficiency of the electromechanical transducer element itself, rather than making a part of the diaphragm thin.
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、電気機械変換素子自体の変形効率の向上を図ることができる電気機械変換素子を提供することである。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide an electromechanical transducer that can improve the deformation efficiency of the electromechanical transducer itself.
上記目的を達成するために、請求項1の発明は、第1の電極と、前記第1の電極上に形成された電気機械変換膜と、前記電気機械変換膜上に形成された第2の電極と、を備えた電気機械変換素子であって、前記第2の電極は、前記電気機械変換膜の前記第1の電極とは反対側の表面の一部に形成され、前記電気機械変換膜の前記第2の電極が設けられていない部分は、該電気機械変換膜の該第2の電極が設けられている部分よりも薄く形成されていることを特徴とするものである。   In order to achieve the above object, the invention of claim 1 includes a first electrode, an electromechanical conversion film formed on the first electrode, and a second electrode formed on the electromechanical conversion film. And the second electrode is formed on a portion of the surface of the electromechanical conversion film opposite to the first electrode, and the electromechanical conversion film The portion where the second electrode is not provided is formed thinner than the portion where the second electrode is provided in the electromechanical conversion film.
本発明によれば、電気機械変換素子自体の変形効率の向上を図ることができる。   According to the present invention, it is possible to improve the deformation efficiency of the electromechanical transducer element itself.
本発明の一実施形態に係る液滴吐出ヘッドの一例を示す分解斜視図。1 is an exploded perspective view showing an example of a droplet discharge head according to an embodiment of the present invention. (a)は図1中のX−X’断面図、(b)は図1中のY−Y’断面図。(A) is X-X 'sectional drawing in FIG. 1, (b) is Y-Y' sectional drawing in FIG. (a)〜(h)は、液滴吐出ヘッドの製造方法の一例について説明するための断面図。(A)-(h) is sectional drawing for demonstrating an example of the manufacturing method of a droplet discharge head. 本実施形態に係る液滴吐出ヘッドのアクチュエータ素子の一例を示す拡大断面図。FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view illustrating an example of an actuator element of a droplet discharge head according to the present embodiment. ゾルゲル法によるPZT膜の膜厚方向におけるTi、Zr、Pbの濃度比の分布を測定した結果の一例を示すグラフ。The graph which shows an example of the result of having measured distribution of concentration ratio of Ti, Zr, and Pb in the film thickness direction of the PZT film | membrane by the sol gel method. 他の実施形態に係る液滴吐出ヘッドを備えた液体カートリッジの一例を示す斜視図。The perspective view which shows an example of the liquid cartridge provided with the droplet discharge head which concerns on other embodiment. 更に他の実施形態に係る液滴吐出ヘッドを用いたインクジェット記録装置の一例を示す概略斜視図。Furthermore, the schematic perspective view which shows an example of the inkjet recording device using the droplet discharge head concerning other embodiment. 同インクジェット記録装置の機構部全体の一例を示す概略構成図。FIG. 2 is a schematic configuration diagram illustrating an example of an entire mechanism unit of the inkjet recording apparatus. 更に他の実施形態に係るマイクロポンプの動作原理を説明するための斜視断面図。The perspective sectional view for explaining the principle of operation of the micropump concerning other embodiments.
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。
〔実施形態1〕
図1は本発明の一実施形態に係る液滴吐出ヘッド1の一例を示す分解斜視図である。また、図2は液滴吐出ヘッドの断面図であり、(a)は図1中のX−X’断面図、(b)は図1中のY−Y’断面図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
Embodiment 1
FIG. 1 is an exploded perspective view showing an example of a droplet discharge head 1 according to an embodiment of the present invention. 2 is a cross-sectional view of the droplet discharge head, (a) is a cross-sectional view taken along line XX ′ in FIG. 1, and (b) is a cross-sectional view taken along line YY ′ in FIG.
図1及び図2に示すように、液滴吐出ヘッド1は、サブフレーム基板150と、アクチュエータ基板200と、ノズル基板300とを接着剤によって接合した積層基板で構成されている。   As shown in FIGS. 1 and 2, the droplet discharge head 1 is configured by a laminated substrate in which a subframe substrate 150, an actuator substrate 200, and a nozzle substrate 300 are bonded together with an adhesive.
サブフレーム基板150は、例えばシリコン基板で構成することができる。サブフレーム基板150には、アクチュエータ基板200との接合面に、アクチュエータ保護キャビティ151とサブフレーム接合部152とが形成されている。これら以外にも、サブフレーム基板150には、外部より液体を供給するための液体供給孔、外部への電気配線の取り回し用開口、及びアクチュエータ基板200とのアライメント用マーク等(いずれも不図示)が形成されている。これらの液体供給孔等については、本発明と直接の関連性がないため説明を省略する。   The subframe substrate 150 can be formed of, for example, a silicon substrate. In the subframe substrate 150, an actuator protection cavity 151 and a subframe bonding portion 152 are formed on the bonding surface with the actuator substrate 200. In addition to these, the subframe substrate 150 has a liquid supply hole for supplying a liquid from the outside, an opening for routing the electric wiring to the outside, an alignment mark with the actuator substrate 200, etc. (all not shown) Is formed. Since these liquid supply holes and the like are not directly related to the present invention, description thereof will be omitted.
アクチュエータ基板200は、例えばシリコン基板で構成することができる。アクチュエータ基板200の一方の面(図1中の下側の面)には、電気機械変換素子としてのアクチュエータ素子201が形成されている。アクチュエータ素子201は、第1の電極としての下部電極211(電極層)と、電気機械変換膜としての圧電体からなるPZT膜213と、第2の電極としての上部電極212(電極層)とを有する積層構成から成る。   The actuator substrate 200 can be composed of, for example, a silicon substrate. An actuator element 201 as an electromechanical conversion element is formed on one surface of the actuator substrate 200 (the lower surface in FIG. 1). The actuator element 201 includes a lower electrode 211 (electrode layer) as a first electrode, a PZT film 213 made of a piezoelectric material as an electromechanical conversion film, and an upper electrode 212 (electrode layer) as a second electrode. It has a laminated structure.
また、図2(a),(b)に示すように、アクチュエータ素子201上には、基本構成として、層間絶縁膜204と、外部駆動回路からの信号を伝達するメタル配線205と、さらにメタル配線205を保護するためのパッシベーション保護膜206とが形成されている。   Further, as shown in FIGS. 2A and 2B, on the actuator element 201, as a basic configuration, an interlayer insulating film 204, a metal wiring 205 that transmits a signal from an external drive circuit, and a metal wiring A passivation protective film 206 for protecting 205 is formed.
また、アクチュエータ基板200の他方の面(図1中の上側の面)には、振動板203を介して、個別液室202及び隔壁207が形成されている。アクチュエータ基板200及び振動板203は、個別液室202内の液体に圧力を発生させる圧力発生手段として機能する。   In addition, an individual liquid chamber 202 and a partition wall 207 are formed on the other surface (the upper surface in FIG. 1) of the actuator substrate 200 via the vibration plate 203. The actuator substrate 200 and the vibration plate 203 function as pressure generating means for generating pressure in the liquid in the individual liquid chamber 202.
このように構成されたアクチュエータ素子201は、隔壁207上に形成された接合面段差208とサブフレーム接合面152とが接着剤によって接合されている。接合面段差208は、層間絶縁膜204と、メタル配線205と、パッシベーション保護膜206とによって形成されている。   In the actuator element 201 configured as described above, the joining surface step 208 formed on the partition wall 207 and the subframe joining surface 152 are joined by an adhesive. The joint surface step 208 is formed by the interlayer insulating film 204, the metal wiring 205, and the passivation protection film 206.
ノズル基板300は、例えば周知のプレス加工あるいはNi電鋳工法等によってノズル301が形成されている。ノズル基板300は、アクチュエータ基板200の個別液室側に接着剤によって接合されている。   The nozzle substrate 300 has nozzles 301 formed by, for example, a well-known press process or Ni electroforming method. The nozzle substrate 300 is bonded to the individual liquid chamber side of the actuator substrate 200 with an adhesive.
上記構成の液滴吐出ヘッド1において、圧電素子213に所定波形の駆動電圧を印加することにより、圧電素子213が振動板203とともにたわむように変形する。これにより、個別液室202内の液体に圧力が加わり、ノズル301から記録媒体P等の対象物に向けて液滴Lが吐出される。   In the droplet discharge head 1 having the above-described configuration, the piezoelectric element 213 is deformed so as to bend together with the vibration plate 203 by applying a drive voltage having a predetermined waveform to the piezoelectric element 213. As a result, pressure is applied to the liquid in the individual liquid chamber 202, and the droplet L is ejected from the nozzle 301 toward the object such as the recording medium P.
次に、本実施形態に係る液滴吐出ヘッド1の形成方法について説明する。
図3(a)〜(h)は、本実施形態に係る液滴吐出ヘッド1の製造方法の一例について説明するための断面図である。
まず、図3(a)及び(b)に示すように、アクチュエータ基板200上に振動板203を形成する。本実施形態に係る液滴吐出ヘッド1では、アクチュエータ基板200として、625[μm]の厚さを有する(100)面のシリコンウェハを用いている。また、振動板203は熱酸化及びCVD(Chemical Vapor Deposition)法によって、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、及び、ポリシリコン膜が所望の構成にて形成されたものである。
Next, a method for forming the droplet discharge head 1 according to this embodiment will be described.
3A to 3H are cross-sectional views for explaining an example of a method for manufacturing the droplet discharge head 1 according to this embodiment.
First, as shown in FIGS. 3A and 3B, the diaphragm 203 is formed on the actuator substrate 200. In the droplet discharge head 1 according to the present embodiment, a silicon wafer having a (100) plane having a thickness of 625 [μm] is used as the actuator substrate 200. The vibration plate 203 is formed by forming a silicon oxide film, a silicon nitride film, and a polysilicon film in a desired configuration by thermal oxidation and a CVD (Chemical Vapor Deposition) method.
次に、図3(c)に示すように、振動板203上にアクチュエータ素子201を形成する。アクチュエータ素子201は、下部電極211としてTi層及びPt層がスパッタ法によって形成されている。また、ゾルゲル法(例えば、非特許文献1参照)によって電気機械変換膜としてのPZT膜213が所望の厚みに形成されている。さらに、PZT膜213上には、上部電極212としてPt層が形成されている。   Next, as shown in FIG. 3C, the actuator element 201 is formed on the diaphragm 203. In the actuator element 201, a Ti layer and a Pt layer are formed as a lower electrode 211 by sputtering. Further, the PZT film 213 as an electromechanical conversion film is formed in a desired thickness by a sol-gel method (for example, see Non-Patent Document 1). Further, a Pt layer is formed on the PZT film 213 as the upper electrode 212.
ここで、上記PZTは、ペロブスカイト結晶構造を有する三元系金属酸化物であるチタン酸ジルコン酸鉛(PZT:Pb(Zr,Ti1−x)O)である。なお、本実施形態における電気機械変換膜の材料としては、PZT以外の圧電材料を用いてもよい。 Here, the PZT is lead zirconate titanate (PZT: Pb (Zr x , Ti 1-x ) O 3 ), which is a ternary metal oxide having a perovskite crystal structure. In addition, as a material of the electromechanical conversion film in the present embodiment, a piezoelectric material other than PZT may be used.
次に、図3(d)に示すように、フォトリソグラフィとエッチングとを組み合わせたパターン形成方法(以下「リソエッチ法」という。)により、アクチュエータ素子201を形成する。ここで、上部電極212と下部電極211との間の絶縁耐圧性を向上させることを目的として、上部電極212をPZT膜213の形成パターンよりも小さく形成している。   Next, as shown in FIG. 3D, the actuator element 201 is formed by a pattern forming method (hereinafter referred to as “lithoetch method”) that combines photolithography and etching. Here, the upper electrode 212 is formed smaller than the formation pattern of the PZT film 213 for the purpose of improving the withstand voltage between the upper electrode 212 and the lower electrode 211.
次に、図3(e)に示すように、パターン形成されたアクチュエータ素子201上に絶縁保護膜204を形成する。絶縁保護膜204は、原子層堆積法(ADL:Atomic Layer Deposition)によって形成されるAl膜と、CVD法によって形成されるシリコン酸化膜とを有する、二層構造としている。更に、外部回路の信号を伝播するための配線として、所望のパターンのメタル配線205を形成する。また、メタル配線205の絶縁保護としてパッシベーション膜206を形成する。 Next, as shown in FIG. 3E, an insulating protective film 204 is formed on the patterned actuator element 201. The insulating protective film 204 has a two-layer structure including an Al 2 O 3 film formed by an atomic layer deposition (ADL) method and a silicon oxide film formed by a CVD method. Further, a metal wiring 205 having a desired pattern is formed as a wiring for propagating the signal of the external circuit. Further, a passivation film 206 is formed as insulation protection for the metal wiring 205.
本実施形態ではアクチュエータ素子201の変形効率を高めるために、アクチュエータ素子201上のパッシベーション膜206は取り除いた構成としている。なお、本実施形態におけるプロセスではパッシベーション膜206としてプラズマCVD法によるシリコン窒化膜(SiN)を成膜している。   In this embodiment, in order to increase the deformation efficiency of the actuator element 201, the passivation film 206 on the actuator element 201 is removed. In the process of this embodiment, a silicon nitride film (SiN) is formed as the passivation film 206 by plasma CVD.
一方、サブフレーム基板150は、400[μm]の厚さを有する(100)面のシリコンウェハを用いている。このサブフレーム基板150は、アクチュエータ素子201に対応する領域を空隙としたアクチュエータ保護キャビティ151と、サブフレーム接合面152のパターンとをリソエッチングによって形成している。サブフレーム基板150は、アクチュエータ保護キャビティ151やサブフレーム接合面152以外に、外部より液体を供給するための液体供給孔153や、駆動IC実装用の開口エリア(不図示)が形成されているものである。   On the other hand, the subframe substrate 150 uses a (100) plane silicon wafer having a thickness of 400 [μm]. In the subframe substrate 150, an actuator protection cavity 151 having a space corresponding to the actuator element 201 as a gap and a pattern of the subframe bonding surface 152 are formed by lithographic etching. In addition to the actuator protection cavity 151 and the subframe joint surface 152, the subframe substrate 150 is provided with a liquid supply hole 153 for supplying liquid from the outside and an opening area (not shown) for mounting a driving IC. It is.
次に、図3(f)に示すように、サブフレーム基板150のサブフレーム接合面152上に接着剤をフレキソ印刷技術によって塗布し、アクチュエータ基板200とサブフレーム基板150との接合を行う。ここで、「フレキソ印刷」とは、凸版印刷方式の一種であり、版の素材にゴムや合成樹脂を使用し、液状インキを用いる印刷方式である。なお、図3(f)及び後述の図3(g)及び(h)では、アクチュエータ基板200とサブフレーム基板150とを接合させた基板の向きを、図3(e)に対して上下反転させて表示している。   Next, as shown in FIG. 3F, an adhesive is applied to the subframe bonding surface 152 of the subframe substrate 150 by a flexographic printing technique, and the actuator substrate 200 and the subframe substrate 150 are bonded. Here, “flexographic printing” is a kind of letterpress printing method, which uses rubber or synthetic resin as a plate material and uses liquid ink. In FIG. 3 (f) and FIGS. 3 (g) and (h), which will be described later, the orientation of the substrate where the actuator substrate 200 and the sub-frame substrate 150 are joined is turned upside down relative to FIG. 3 (e). Is displayed.
次に、図3(g)に示すように、個別液室202を形成するにあたって、アクチュエータ基板200を所望の液室高さとするために研磨加工を行う。その後、リソエッチ法によってアクチュエータ基板200に個別液室202及び隔壁207を形成する。   Next, as shown in FIG. 3G, when the individual liquid chamber 202 is formed, a polishing process is performed to set the actuator substrate 200 to a desired liquid chamber height. Thereafter, the individual liquid chamber 202 and the partition 207 are formed on the actuator substrate 200 by a lithoetch method.
最後に、図3(h)に示すように、ノズル301が形成されたノズル基板300をアクチュエータ基板200に接合することで、液滴吐出ヘッド1が形成される。   Finally, as shown in FIG. 3H, the droplet discharge head 1 is formed by bonding the nozzle substrate 300 on which the nozzles 301 are formed to the actuator substrate 200.
以上説明した方法で形成した本実施形態に係る液滴吐出ヘッド1は、図3(d)等に示したように、上部電極212と下部電極211との間の絶縁耐圧性を向上させることを目的として、上部電極212がPZT膜213の形成パターンよりも小さい構成になっている。この構成について本発明者らが鋭意実験及び検討を行った結果、次のことがわかった。すなわち、PZT膜213のうち上部電極212が形成されていない表面及びその近傍部分は、PZT膜213の変形に寄与するような電界が生じないだけでなく、かえって、PZT膜213の変形を阻害する部分として機能するおそれがある。そして、PZT膜213のうち上部電極212が形成されていない部分のPZT膜213の膜厚を薄くすることにより、PZT膜213が変形しやすくなり、単位駆動電圧(単位駆動エネルギー)あたりのアクチュエータ素子201の変形量である変形効率が向上することがわかった。   The droplet discharge head 1 according to this embodiment formed by the method described above improves the withstand voltage between the upper electrode 212 and the lower electrode 211 as shown in FIG. For the purpose, the upper electrode 212 is configured to be smaller than the formation pattern of the PZT film 213. As a result of intensive experiments and studies by the present inventors on this configuration, the following has been found. That is, the surface of the PZT film 213 where the upper electrode 212 is not formed and the vicinity thereof not only generate an electric field that contributes to deformation of the PZT film 213 but also inhibits deformation of the PZT film 213. May function as part. Then, by reducing the thickness of the PZT film 213 in the portion of the PZT film 213 where the upper electrode 212 is not formed, the PZT film 213 is easily deformed, and actuator elements per unit driving voltage (unit driving energy) It was found that the deformation efficiency which is the deformation amount of 201 is improved.
図4は、上記図3(d)の上部電極212及びPZT膜213のパターン形成が終了した後のアクチュエータ素子201の一例を示す拡大断面図である。図4に示すように、アクチュエータ素子201は、PZT膜213のうち上部電極212が形成されていない部分、すなわち、PZT膜213の上側角部に傾斜面C1を設けて、膜厚が周囲に向かって徐々に薄くなるように形成されている。   FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view showing an example of the actuator element 201 after the pattern formation of the upper electrode 212 and the PZT film 213 in FIG. As shown in FIG. 4, the actuator element 201 is provided with an inclined surface C1 at a portion of the PZT film 213 where the upper electrode 212 is not formed, that is, at the upper corner of the PZT film 213, so that the film thickness is directed toward the periphery. It is formed to become thinner gradually.
また、図4の構成について、さらに、本発明者らが検討した結果、振動板203に密着している下部電極211の厚みを部分的に薄くすることにより、振動板203の変形量を増加できることがわかった。一方、PZT膜213が形成されている部分の下部電極211は電極の強度を保つため従来と同じ厚さが望ましい。そこで、図4に示すように、下部電極211のPZT膜213が形成されていない部分の厚みを薄くして、振動板203の変形量を増加させるようにした。PZT膜213が形成されている部分の下部電極211は従来と同じ厚さとし、PZT膜213が形成されていない部分の厚みを薄くすることにより、下部電極211のPZT膜213との接合部に傾斜面C2が形成された。   Further, as a result of further examination by the present inventors on the configuration of FIG. 4, the deformation amount of the diaphragm 203 can be increased by partially reducing the thickness of the lower electrode 211 that is in close contact with the diaphragm 203. I understood. On the other hand, the lower electrode 211 in the portion where the PZT film 213 is formed preferably has the same thickness as the conventional one in order to maintain the strength of the electrode. Therefore, as shown in FIG. 4, the thickness of the portion of the lower electrode 211 where the PZT film 213 is not formed is reduced to increase the amount of deformation of the diaphragm 203. The lower electrode 211 in the portion where the PZT film 213 is formed has the same thickness as the conventional one, and the thickness in the portion where the PZT film 213 is not formed is reduced, so that the lower electrode 211 is inclined at the junction with the PZT film 213. Surface C2 was formed.
上述したように、PZT膜213の膜厚を上部電極212が形成されている部分に比べて形成されていない部分を薄くする形成することにより、PZT膜213が変形しやすくなり、変形効率を向上させることができる。また、下部電極211のPZT膜213が形成されていない部分の厚みを薄くすることにより、振動板203の変形量を従来に比べて増加させることができる。以上の構成により、PZT膜213に従来と同じ駆動電圧を印加した場合、振動板203のばね定数を低下させることなく、振動板203の変形量が増加し、液滴吐出ヘッド1の吐出効率を向上させることができる。   As described above, the thickness of the PZT film 213 is made thinner than the portion where the upper electrode 212 is formed, so that the PZT film 213 is easily deformed and the deformation efficiency is improved. Can be made. Further, by reducing the thickness of the portion of the lower electrode 211 where the PZT film 213 is not formed, the deformation amount of the diaphragm 203 can be increased as compared with the conventional case. With the above configuration, when the same driving voltage as before is applied to the PZT film 213, the deformation amount of the diaphragm 203 increases without reducing the spring constant of the diaphragm 203, and the ejection efficiency of the droplet ejection head 1 is increased. Can be improved.
次に、PZT膜213のうち上部電極212が形成されていない部分の膜厚を薄く形成するとともに、下部電極211のPZT膜213が形成されていない部分の厚みを薄く形成する製造方法の一例について説明する。
まず、上部電極212をリソエッチ法によりパターニングする。このときオーバーエッチングにより下地であるPZT膜213を少し削っておく。次に、PZT膜213をリソエッチ法によりパターニングする際には、マスクとするレジスト形状をテーパー形状にしてPZT膜213の側面を傾斜面となるようにエッチングする。PZT膜213をリソエッチ法によりパターニングする際に、同時に下部電極211をオーバーエッチングすることにより、下部電極211のPZT膜213が形成されていない部分の厚みを薄くする。このようにして、前述の図4に示すような2段階の傾斜面C1,C2が形成されたアクチュエータ素子201が形成される。
Next, an example of a manufacturing method in which the thickness of the portion of the PZT film 213 where the upper electrode 212 is not formed is thin and the thickness of the portion of the lower electrode 211 where the PZT film 213 is not formed is thin. explain.
First, the upper electrode 212 is patterned by a lithoetch method. At this time, the PZT film 213 which is a base is slightly shaved by overetching. Next, when the PZT film 213 is patterned by the lithoetch method, the resist shape used as a mask is tapered so that the side surface of the PZT film 213 is an inclined surface. When the PZT film 213 is patterned by the lithoetch method, the lower electrode 211 is simultaneously over-etched to reduce the thickness of the portion of the lower electrode 211 where the PZT film 213 is not formed. In this way, the actuator element 201 having the two-step inclined surfaces C1 and C2 as shown in FIG. 4 is formed.
このように、上部電極212と下部電極211との間の表面距離を稼ぐことで絶縁耐圧を維持することができる。そして、上部電極212と下部電極211との間への電圧印加で生じる電界の及ばないアクチュエータ素子201の角部の不要な部分を削り落とすことで、アクチュエータ素子201全体が変形しやすくなり、同じ駆動電圧でも変形量を大きくすることができる。また、PZT膜213のエッチング時にオーバーエッチングにより下地である下部電極211もエッチングして膜厚を薄くすることにより、さらにアクチュエータ素子201全体が変形しやすくなる。   Thus, the withstand voltage can be maintained by increasing the surface distance between the upper electrode 212 and the lower electrode 211. Then, by scraping off unnecessary portions of the corners of the actuator element 201 where the electric field generated by voltage application between the upper electrode 212 and the lower electrode 211 does not reach, the entire actuator element 201 is easily deformed, and the same drive The amount of deformation can be increased even with voltage. Further, when the PZT film 213 is etched, the lower electrode 211 as a base is also etched by over-etching to reduce the film thickness, so that the entire actuator element 201 is further easily deformed.
上述したようにアクチュエータ素子201には、下部電極211、PZT膜(圧電体)213及び上部電極212が積層されパターニングされた構造になっている。それぞれの膜が振動板203の成膜されたシリコンウェハ上へ成膜される。上部電極212、PZT膜213、下部電極211はそれぞれ異なるマスクパターンで、上部電極212<PZT膜213<下部電極211、となるパターン幅となるように別々に加工される。これは上部電極212とPZT膜213とを同じマスク(同じパターン)で加工した場合、上部電極212と下部電極211との間でリーク電流が流れやすくなることによる耐圧不良を防止するのが目的である。   As described above, the actuator element 201 has a structure in which the lower electrode 211, the PZT film (piezoelectric body) 213, and the upper electrode 212 are laminated and patterned. Each film is formed on the silicon wafer on which the vibration plate 203 is formed. The upper electrode 212, the PZT film 213, and the lower electrode 211 are processed separately so that the pattern width is such that the upper electrode 212 <PZT film 213 <lower electrode 211, with different mask patterns. This is for the purpose of preventing a breakdown voltage failure due to a leakage current easily flowing between the upper electrode 212 and the lower electrode 211 when the upper electrode 212 and the PZT film 213 are processed with the same mask (same pattern). is there.
本実施形態で用いているゾルゲル法によるPZT成膜は、酢酸鉛、ジルコニウムアルコキシド、チタンアルコキシド化合物を出発材料としている。そして、Pb、Zr、Tiそれぞれが所望の濃度となるように作成された前駆体液を、スピンコート法により、上記振動板203及び下部電極211を形成したシリコンウェハ上に塗布し、塗布した前駆体液の膜を焼成するものである。この工法では、一度に厚い膜を形成することが困難であるため、複数回にわたり塗布と焼成とを繰り返し、所望の膜厚のPZT膜を形成する。このため、作成されたPZT膜の内部に、上記複数回の焼成ごとに生じる上記Pb、Zr、Tiの濃度ムラを有する。   PZT film formation by the sol-gel method used in this embodiment uses lead acetate, zirconium alkoxide, and titanium alkoxide compounds as starting materials. Then, a precursor liquid prepared so that each of Pb, Zr, and Ti has a desired concentration is applied onto the silicon wafer on which the diaphragm 203 and the lower electrode 211 are formed by spin coating, and the applied precursor liquid The film is fired. In this method, since it is difficult to form a thick film at a time, coating and baking are repeated a plurality of times to form a PZT film having a desired film thickness. For this reason, the PbT, Pr, and Ti concentration irregularities that occur every time the plurality of times of baking are present inside the prepared PZT film.
図5は、ゾルゲル法で形成したPZT膜の膜厚方向におけるTi、Zr及びPbの濃度の分布を測定した結果の一例を示すグラフである。図5の縦軸は濃度比であり、各材料の濃度の相対値を示すものである。PZT成膜時の各膜の焼成界面では、Pb、Zr、Tiの濃度がそれぞれ変化するので、各膜の焼成界面毎にPb、Zr、Tiの濃度が周期的な変化を繰り返すことが判っている。このため、アクチュエータ素子201の形成時におけるドライエッチングの際には、上記Pb、Zr、Tiの濃度ムラによる所定の波長のプラズマ発光強度の変化を利用してエッチングの終点を検知することができる。すなわち、上記Pb(鉛)、Zr及び、Tiいずれかに対応する波長のプラズマ発光強度の変化をモニターすることにより、PZT膜の表面から何層目をエッチング処理しているのかを把握でき、エッチング処理を終了するタイミングがわかる。これにより、PZT膜の膜厚を所望の膜厚に加工することができる。   FIG. 5 is a graph showing an example of the result of measuring the distribution of the concentration of Ti, Zr and Pb in the film thickness direction of the PZT film formed by the sol-gel method. The vertical axis in FIG. 5 is the concentration ratio and indicates the relative value of the concentration of each material. It can be seen that the concentration of Pb, Zr, and Ti changes at the firing interface of each film during PZT film formation, so that the concentration of Pb, Zr, and Ti repeats a periodic change at each firing interface of each film. Yes. Therefore, at the time of dry etching at the time of forming the actuator element 201, it is possible to detect the end point of etching by using the change in plasma emission intensity of a predetermined wavelength due to the density unevenness of Pb, Zr, and Ti. That is, by monitoring the change in the plasma emission intensity of the wavelength corresponding to any one of the above Pb (lead), Zr, and Ti, it is possible to grasp how many layers are etched from the surface of the PZT film. You can see when the process ends. Thereby, the thickness of the PZT film can be processed to a desired thickness.
〔実施形態2〕
次に、本発明の他の実施形態に係る液滴吐出ヘッドを備えた液体カートリッジについて説明する。
図6は、実施形態1で説明した液滴吐出ヘッドを備えた液体カートリッジの一例を示す斜視図である。図6において、インクカートリッジ60は、ノズル20等を有する液滴吐出ヘッド61と、この液滴吐出ヘッド61に対してインク等の液体を供給する液体タンク62とを一体化したものである。このように液体タンク一体型の液滴吐出ヘッド61の場合、液滴吐出ヘッド61の低コスト化及び信頼性の向上は、ただちに液体カートリッジ60全体の低コスト化及び信頼性向上につながる。よって、上述したように低コスト化、高信頼性化及び製造不良低減を図ることで、歩留まり、信頼性が向上し、ヘッド一体型の液体カートリッジ60の低コスト化を図ることができる。
[Embodiment 2]
Next, a liquid cartridge provided with a droplet discharge head according to another embodiment of the present invention will be described.
FIG. 6 is a perspective view illustrating an example of a liquid cartridge including the droplet discharge head described in the first embodiment. In FIG. 6, an ink cartridge 60 is obtained by integrating a droplet discharge head 61 having nozzles 20 and the like, and a liquid tank 62 that supplies liquid such as ink to the droplet discharge head 61. Thus, in the case of the liquid tank integrated droplet discharge head 61, the cost reduction and the reliability improvement of the droplet discharge head 61 immediately lead to the cost reduction and reliability improvement of the entire liquid cartridge 60. Therefore, by reducing the cost, increasing the reliability, and reducing the manufacturing defects as described above, the yield and reliability are improved, and the cost of the liquid cartridge 60 with an integrated head can be reduced.
〔実施形態3〕
次に、本発明の更に他の実施形態に係る液滴吐出ヘッドを搭載した画像形成装置としてのインクジェット記録装置について説明する。
[Embodiment 3]
Next, an ink jet recording apparatus as an image forming apparatus equipped with a droplet discharge head according to still another embodiment of the present invention will be described.
図7は、本発明の実施形態に係る液滴吐出ヘッドを用いることができる液滴吐出装置の一例である画像形成装置としてのインクジェット記録装置の一構成例を示す概略斜視図である。また、図8は、同インクジェット記録装置の機構部全体の概略構成図である。   FIG. 7 is a schematic perspective view showing a configuration example of an inkjet recording apparatus as an image forming apparatus which is an example of a droplet discharge apparatus that can use the droplet discharge head according to the embodiment of the present invention. FIG. 8 is a schematic configuration diagram of the entire mechanism unit of the inkjet recording apparatus.
本実施形態のインクジェット記録装置は、記録装置本体81の内部に主走査方向に移動可能なキャリッジ93を備えている。また、このキャリッジ93に搭載した液滴吐出ヘッド、液滴吐出ヘッドへ画像形成用の液体であるインクを供給する液体カートリッジ等で構成される印字機構部82等を収納している。また、記録装置本体81の下方部には前方側から多数枚の記録媒体としての用紙83を積載可能な給紙カセット(或いは給紙トレイでもよい。)84を抜き差し自在に装着することができ、また、用紙83を手差しで給紙するための手差しトレイ85を開倒することができる。そして、給紙カセット84或いは手差しトレイ85から給送される用紙83を取り込み、印字機構部82によって所要の画像を記録した後、後面側に装着された排紙トレイ86に排紙する。   The ink jet recording apparatus of this embodiment includes a carriage 93 that can move in the main scanning direction inside the recording apparatus main body 81. In addition, a droplet discharge head mounted on the carriage 93, a printing mechanism 82 including a liquid cartridge for supplying ink, which is a liquid for image formation, to the droplet discharge head, and the like are housed. In addition, a sheet feeding cassette (or a sheet feeding tray) 84 on which a large number of sheets 83 as recording media can be loaded from the front side can be detachably attached to the lower part of the recording apparatus main body 81. Further, the manual feed tray 85 for manually feeding the paper 83 can be turned over. Then, the paper 83 fed from the paper feed cassette 84 or the manual feed tray 85 is taken in, and after a required image is recorded by the printing mechanism unit 82, the paper is discharged to a paper discharge tray 86 mounted on the rear side.
印字機構部82は、図示しない左右の側板に横架したガイド部材である主ガイドロッド91と従ガイドロッド92とでキャリッジ93を主走査方向に摺動自在に保持している。キャリッジ93にはイエロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ(M)、ブラック(Bk)の各色の液滴を吐出する液滴吐出ヘッド94を備えている。この液滴吐出ヘッド94は、複数の吐出口であるノズルを主走査方向と交差する方向に配列し、液滴吐出方向を下方に向けて装着される。また、キャリッジ93には液滴吐出ヘッド94に各色の液体を供給するための各液体カートリッジ(インクカートリッジ)95を交換可能に装着している。   The printing mechanism 82 holds a carriage 93 slidably in the main scanning direction by a main guide rod 91 and a sub guide rod 92 which are guide members horizontally mounted on left and right side plates (not shown). The carriage 93 includes a droplet discharge head 94 that discharges droplets of each color of yellow (Y), cyan (C), magenta (M), and black (Bk). The droplet discharge head 94 is mounted with a plurality of nozzles, which are discharge ports, arranged in a direction crossing the main scanning direction, with the droplet discharge direction facing downward. In addition, each carriage 93 (ink cartridge) 95 for supplying each color liquid to the droplet discharge head 94 is replaceably mounted on the carriage 93.
液体カートリッジ95は上方に大気と連通する大気口、下方には液滴吐出ヘッドへ液体を供給する供給口を、内部には液体が充填された多孔質体を有している。この多孔質体の毛管力により液滴吐出ヘッドへ供給される液体をわずかな負圧に維持している。また、液滴吐出ヘッドとして、ここでは各色の液滴吐出ヘッド94を用いているが、各色の液滴を吐出するノズルを有する1個のヘッドでもよい。   The liquid cartridge 95 has an atmosphere port communicating with the atmosphere above, a supply port for supplying liquid to the droplet discharge head below, and a porous body filled with the liquid inside. The liquid supplied to the droplet discharge head is maintained at a slight negative pressure by the capillary force of the porous body. In addition, although the droplet discharge heads 94 for the respective colors are used here as the droplet discharge heads, a single head having nozzles for discharging the droplets of the respective colors may be used.
ここで、キャリッジ93は後方側(用紙搬送方向下流側)を主ガイドロッド91に摺動自在に嵌装し、前方側(用紙搬送方向上流側)を従ガイドロッド92に摺動自在に載置している。そして、このキャリッジ93を主走査方向に移動走査するため、主走査モータ97で回転駆動される駆動プーリ98と従動プーリ99との間にタイミングベルト100を張装している。このタイミングベルト100をキャリッジ93に固定しており、主走査モータ97の正逆回転によりキャリッジ93が往復駆動される。   Here, the carriage 93 is slidably fitted to the main guide rod 91 on the rear side (downstream side in the paper conveyance direction), and is slidably mounted on the sub guide rod 92 on the front side (upstream side in the paper conveyance direction). doing. In order to move and scan the carriage 93 in the main scanning direction, a timing belt 100 is stretched between a driving pulley 98 and a driven pulley 99 that are rotationally driven by a main scanning motor 97. The timing belt 100 is fixed to the carriage 93, and the carriage 93 is driven to reciprocate by forward and reverse rotation of the main scanning motor 97.
一方、給紙カセット84にセットした用紙83を液滴吐出ヘッド94の下方側に搬送するために、給紙カセット84から用紙83を分離給装する給紙ローラ101及びフリクションパッド102と、用紙83を案内するガイド部材103とを設けている。また、給紙された用紙83を反転させて搬送する搬送ローラ104と、この搬送ローラ104の周面に押し付けられる搬送コロ105及び搬送ローラ104からの用紙83の送り出し角度を規定する先端コロ106とを設けている。搬送ローラ104は副走査モータ107によってギヤ列を介して回転駆動される。   On the other hand, in order to convey the paper 83 set in the paper feed cassette 84 to the lower side of the droplet discharge head 94, the paper feed roller 101 and the friction pad 102 for separating and feeding the paper 83 from the paper feed cassette 84, and the paper 83 And a guide member 103 for guiding the above. Further, a conveyance roller 104 that reverses and conveys the fed paper 83, a conveyance roller 105 that is pressed against the peripheral surface of the conveyance roller 104, and a leading end roller 106 that defines a feeding angle of the sheet 83 from the conveyance roller 104; Is provided. The transport roller 104 is rotationally driven by a sub-scanning motor 107 through a gear train.
そして、キャリッジ93の主走査方向の移動範囲に対応して搬送ローラ104から送り出された用紙83を液滴吐出ヘッド94の下方側で案内する用紙ガイド部材である印写受け部材109を設けている。この印写受け部材109の用紙搬送方向下流側には、用紙83を排紙方向へ送り出すために回転駆動される搬送コロ111、拍車112を設けている。さらに用紙83を排紙トレイ86に送り出す排紙ローラ113及び拍車114と、排紙経路を形成するガイド部材115,116とを配設している。   A printing receiving member 109 is provided as a sheet guide member for guiding the sheet 83 fed from the conveying roller 104 below the droplet discharge head 94 in accordance with the movement range of the carriage 93 in the main scanning direction. . On the downstream side of the printing receiving member 109 in the sheet conveyance direction, a conveyance roller 111 and a spur 112 that are rotationally driven to send out the sheet 83 in the sheet discharge direction are provided. Further, a paper discharge roller 113 and a spur 114 for sending the paper 83 to the paper discharge tray 86, and guide members 115 and 116 for forming a paper discharge path are provided.
記録時には、キャリッジ93を移動させながら画像信号に応じて液滴吐出ヘッド94を駆動することにより、停止している用紙83に液滴を吐出して1行分を記録し、用紙83を所定量搬送後次の行の記録を行う。記録終了信号または、用紙83の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了させ用紙83を排紙する。   At the time of recording, the droplet discharge head 94 is driven in accordance with the image signal while moving the carriage 93 to discharge droplets onto the stopped sheet 83 to record one line, and the sheet 83 is recorded in a predetermined amount. The next line is recorded after transport. Upon receiving a recording end signal or a signal that the trailing edge of the paper 83 has reached the recording area, the recording operation is terminated and the paper 83 is discharged.
また、キャリッジ93の移動方向右端側の記録領域を外れた位置には、液滴吐出ヘッド94の吐出不良を回復するための回復装置117を配置している。回復装置117はキャップ手段と吸引手段とクリーニング手段とを有している。キャリッジ93は印字待機中にはこの回復装置117側に移動されてキャッピング手段で液滴吐出ヘッド94をキャッピングされ、吐出口部を湿潤状態に保つことにより液体の乾燥による吐出不良を防止する。また、記録途中などに記録と関係しない液滴を吐出することにより、全ての吐出口の液体の粘度を一定にし、安定した吐出性能を維持する。   Further, a recovery device 117 for recovering the ejection failure of the droplet ejection head 94 is disposed at a position outside the recording area on the right end side in the movement direction of the carriage 93. The recovery device 117 includes a cap unit, a suction unit, and a cleaning unit. The carriage 93 is moved to the recovery device 117 side during printing standby, and the droplet discharge head 94 is capped by the capping means, and the discharge port portion is kept in a wet state to prevent discharge failure due to liquid drying. Further, by discharging droplets not related to recording during recording or the like, the viscosity of the liquid at all the discharge ports is made constant and stable discharge performance is maintained.
吐出不良が発生した場合等には、キャッピング手段で液滴吐出ヘッド94の吐出口(ノズル)を密封し、チューブを通して吸引手段で吐出口からインクとともに気泡等を吸い出す。これにより、吐出口面に付着した液体やゴミ等はクリーニング手段により除去され、吐出不良が回復される。また、吸引された液体は、本体下部に設置された廃液溜(不図示)に排出され、廃液溜内部の液体吸収体に吸収保持される。   When a discharge failure occurs, the discharge port (nozzle) of the droplet discharge head 94 is sealed with a capping unit, and bubbles and the like are sucked out from the discharge port with the suction unit through a tube. Thereby, the liquid, dust, etc. adhering to the discharge port surface are removed by the cleaning means, and the discharge failure is recovered. The sucked liquid is discharged into a waste liquid reservoir (not shown) installed at the lower part of the main body, and is absorbed and held by a liquid absorber inside the waste liquid reservoir.
このように、本実施形態のインクジェット記録装置においては、本発明に係る前述の液滴吐出ヘッドを搭載しているので、高画質かつ高効率かつ高速な液滴吐出ヘッドの実現が可能となる。また、本発明を実施した液滴吐出ヘッドに液滴として吐出されるインクなどの画像形成用の液体を供給するタンクを一体化した液体カートリッジ(インクカートリッジ)を実現することも可能である。   As described above, since the above-described droplet discharge head according to the present invention is mounted in the ink jet recording apparatus of the present embodiment, a high-quality, high-efficiency, and high-speed droplet discharge head can be realized. It is also possible to realize a liquid cartridge (ink cartridge) in which a tank for supplying a liquid for image formation such as ink discharged as droplets to the droplet discharge head embodying the present invention is integrated.
〔実施形態4〕
次に、本発明をポンプ装置としてのマイクロポンプに適用した実施形態の一例について説明する。
図9は本実施形態に係るマイクロポンプの動作原理を説明するための斜視断面図である。図9に示すように、マイクロポンプ400は、液体に搬送力を付与するアクチュエータ基板401と、サブフレーム基板402と、搬送路形成基板403とを接着剤によって接合した積層基板で構成されている。
[Embodiment 4]
Next, an example of an embodiment in which the present invention is applied to a micro pump as a pump device will be described.
FIG. 9 is a perspective sectional view for explaining the operating principle of the micropump according to the present embodiment. As shown in FIG. 9, the micropump 400 includes a laminated substrate in which an actuator substrate 401 that imparts a transport force to a liquid, a subframe substrate 402, and a transport path forming substrate 403 are bonded together with an adhesive.
アクチュエータ基板401に複数配設された振動板404にはそれぞれ電気機械変換膜としての圧電体膜であるPZT膜405が密接して設けられており、搬送路形成基板403との間に形成された流路406をインクなどの液体が流れるようになっている。そして、PZT膜405を電気的に制御して振動板404を図中右側から順次駆動することによって流路406内の液体は矢印F方向へ流れが生じ、液体の輸送が可能となる。なお、図示は省略しているが、振動板404は前述の実施形態1と同様に、複数の絶縁膜による積層構造となっている。   A plurality of vibration plates 404 provided on the actuator substrate 401 are each provided with a PZT film 405 that is a piezoelectric film as an electromechanical conversion film, and is formed between the diaphragms 404 and the conveyance path forming substrate 403. A liquid such as ink flows through the flow path 406. Then, by electrically controlling the PZT film 405 and sequentially driving the diaphragm 404 from the right side in the drawing, the liquid in the flow path 406 flows in the direction of arrow F, and the liquid can be transported. Although illustration is omitted, the diaphragm 404 has a laminated structure of a plurality of insulating films as in the first embodiment.
上記振動板404に密接して設けられたPZT膜405を形成する際に、膜応力を低減するために部分的に結晶化させる方法で膜形成しパターニングしている。これにより、PZT膜形成時のクラック等の発生を防止でき、歩留りの低下を防ぐことができ、低コストなマイクロポンプを製造することができる。   When the PZT film 405 provided in close contact with the diaphragm 404 is formed, the film is formed and patterned by a method of partial crystallization in order to reduce the film stress. Thereby, generation | occurrence | production of the crack etc. at the time of PZT film formation can be prevented, the fall of a yield can be prevented, and a low-cost micropump can be manufactured.
なお、本実施形態4では振動板404を複数設けた例について説明したが、振動板404は一つでもよく、また液体の輸送効率を向上させるために弁などを設けてもよい。   In the fourth embodiment, an example in which a plurality of diaphragms 404 are provided has been described. However, the number of diaphragms 404 may be one, and a valve or the like may be provided to improve liquid transport efficiency.
また、上記実施形態1乃至3では、液滴吐出ヘッドから吐出した液滴を用紙に着弾させて画像を形成する画像形成装置に適用した場合について説明したが、本発明は、画像形成装置以外の液滴吐出装置にも適用することができる。例えば、本発明は、液滴を着弾させて付与する媒体が、用紙以外の媒体(記録媒体、転写材、記録紙)、例えば糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等の媒体である場合も同様に適用することができる。また、本発明は、文字や図形等の意味を持つ画像を媒体に対して付与すること場合だけでなく、文字等の意味を持たないパターンを媒体に付与する(単に液滴を吐出する)装置にも適用することができる。また、本発明は、パターニング用の液体レジストを吐出して被着弾媒体上に着弾させる装置にも適用することができる。また、本発明は、遺伝子分析試料を吐出して被着弾媒体上に着弾させる装置などにも適用することができる。
また、上記実施形態1乃至4では、本発明を液滴吐出ヘッド、液体カートリッジ(インクカートリッジ)、インクジェット記録装置及びマイクロポンプに適用した例について説明したが、これらに限られるものではない。本発明は、例えば、圧電素子などの電気機械変換素子を備えた各種の光学デバイスやマイクロアクチュエータなどにも適用可能である。
In the first to third embodiments, the case where the present invention is applied to an image forming apparatus that forms an image by landing droplets discharged from a droplet discharge head on a sheet has been described. However, the present invention is not limited to an image forming apparatus. The present invention can also be applied to a droplet discharge device. For example, according to the present invention, a medium to be applied by landing droplets is a medium other than paper (recording medium, transfer material, recording paper), such as thread, fiber, fabric, leather, metal, plastic, glass, wood, ceramics. The same applies to a medium such as the above. The present invention is not limited to the case where an image having a meaning such as a character or a figure is applied to a medium, but also a device that applies a pattern having no meaning such as a character to the medium (simply ejects a droplet). It can also be applied to. The present invention can also be applied to an apparatus for discharging a liquid resist for patterning to land on a landing medium. The present invention can also be applied to an apparatus for discharging a gene analysis sample to land on a landing medium.
In the first to fourth embodiments, examples in which the present invention is applied to a droplet discharge head, a liquid cartridge (ink cartridge), an ink jet recording apparatus, and a micropump have been described, but the present invention is not limited thereto. The present invention can also be applied to various optical devices and microactuators provided with electromechanical transducers such as piezoelectric elements.
以上に説明したものは一例であり、本発明は、次の態様毎に特有の効果を奏する。
(態様A)
下部電極211などの第1の電極と、第1の電極上に形成されたPZT膜213などの電気機械変換膜と、電気機械変換膜上に形成された上部電極212などの第2の電極と、を備えたアクチュエータ素子201などの電気機械変換素子であって、第2の電極は、電気機械変換膜の第1の電極とは反対側の表面の一部に形成され、電気機械変換膜の第2の電極が形成されていない部分は、電気機械変換膜の第2の電極が設けられている部分よりも薄く形成されている。
これよれば、上記実施形態1について説明したように、電気機械変換膜の第1の電極とは反対側の表面の一部に形成された第2の電極に電圧が印加される。ここで、電気機械変換膜の第2の電極が形成されていない表面及びその近傍部分は、電気機械変換膜の変形に寄与するような電界が生じないだけでなく、かえって、電気機械変換膜の変形を阻害する部分として機能するおそれがある。そこで、この電気機械変換膜の第2の電極が形成されていない部分を、電気機械変換膜の第2の電極が設けられている部分よりも薄く形成している。これにより、電気機械変換膜の変形に寄与するような電界が生じないで電気機械変換膜の変形を阻害する部分として機能する部分を減らすことができ、電気機械変換膜が変形しやすくなる。従って、電気機械変換膜を有する電気機械変換素子自体の変形効率を向上させることができる。
(態様B)
上記態様Aにおいて、第2の電極は、電気機械変換膜の第1の電極とは反対側の表面における外周縁の近傍に形成されていない。
これによれば、上記実施形態1について説明したように、第1の電極と第2の電極との間の印加電圧のリークを抑制できる。
(態様C)
上記態様A又はBにおいて、電気機械変換膜は第1の電極の一部に形成され、第1の電極の電気機械変換膜が設けられていない部分は、第1の電極の電気機械変換膜が設けられている部分よりも薄く形成されている。
これによれば、上記実施形態1について説明したように、第1の電極の電気機械変換膜が形成されていない部分の厚みを薄くすることにより、電気機械変換素子がより変形しやすくなるので、電気機械変換素子自体の変形効率を更に向上させることができる。
(態様D)
シリコンウェハなどの基板または下地膜上に下部電極211などの第1の電極を形成するステップと、第1の電極上にPZT膜213などの電気機械変換膜を形成するステップと、電気機械変換膜上に上部電極212などの第2の電極を形成するステップと、を有し、第2の電極は、電気機械変換膜の第1の電極とは反対側の表面の一部に形成され、電気機械変換膜の第2の電極が設けられていない部分は、電気機械変換膜の第2の電極が設けられている部分よりも薄く形成する。
これによれば、上記実施形態1について説明したように、電気機械変換膜の変形に寄与するような電界が生じないで電気機械変換膜の変形を阻害する部分として機能する部分を減らすことができ、電気機械変換膜が変形しやすくなる。従って、電気機械変換膜自身の変形効率を向上させることができる。
(態様E)
上記態様Dにおいて、第2の電極は、電気機械変換膜の第1の電極とは反対側の表面における外周縁の近傍に形成しない。
これによれば、上記実施形態1について説明したように、第1の電極と第2の電極との間の印加電圧のリークを抑制できる。
(態様F)
上記態様D又はEにおいて、第1の電極の電気機械変換膜が設けられていない部分は、第1の電極の電気機械変換膜が設けられている部分よりも薄く形成する。
これによれば、上記実施形態1について説明したように、第1の電極の電気機械変換膜が形成されていない部分の厚みを薄くすることにより、電気機械変換素子がより変形しやすくなるので、電気機械変換素子自体の変形効率を更に向上させることができる。
また、電気機械変換膜をエッチングにより加工する工程を有する場合には、この工程でオーバーエッチング量を調整して第1の電極の加工が可能であり、工程を新たに追加する必要がなく、製造コストの低減が図れる。
(態様G)
上記態様D乃至Fのいずれかにおいて、電気機械変換膜及び第1の電極の少なくとも一方をパターニングする際にドライエッチング法を用いる。
これによれば、上記実施形態1について説明したように、ドライエッチング法を用いて、電気機械変換膜の膜厚又は第1の電極の少なくとも一方の厚みを所望の薄さに正確に加工することができる。
(態様H)
上記態様Gにおいて、電気機械変換膜は、複数の膜が繰り返して形成された積層膜であり、電気機械変換膜をドライエッチング法によるエッチング処理でパターニングするときに、電気機械変換膜に含まれる原子に対応するプラズマ発光強度の変化によってエッチング処理の終了を検知する。
これによれば、上記実施形態1について説明したように、積層膜に形成された電気機械変換膜をドライエッチング法によるエッチング処理するとき、電気機械変換膜の各膜の界面では、繰り返し積層されたことによる組成物質(原子)の濃度ムラによるプラズマ発光強度が変化する。このプラズマ発光強度の変化を用いてエッチング処理の終点を検知することができる。つまり、何層目をエッチング処理しているのかを把握でき、エッチング処理を終了するタイミングがわかる。これにより、電気機械変換膜の膜厚を所望の膜厚に加工することができる。
例えば、ゾルゲル法によってPZTからなる電気機械変換膜を成膜した場合は、酢酸鉛、ジルコニウムアルコキシド、チタンアルコキシド化合物を出発材料として、複数回にわたり塗布と焼成とを繰り返して成膜する。この成膜時の焼成界面では、鉛(Pb)、Zr、Tiの濃度がそれぞれ変化するため、焼成界面毎に周期的な変化を繰り返す。このため、電気機械変換膜の膜厚を薄くするドライエッチング処理では、繰り返し積層されることによる組成の濃度ムラによるプラズマ発光強度の変化を利用してエッチング処理の終点を検知することができる。いずれかの材料のプラズマ発光の波長を検出することで所望のエッチング量を検出することができる。
(態様I)
液滴を吐出するノズル301が形成されたノズル基板300などのノズルと、ノズルに連通する個別液室202と、個別液室202内の液体に圧力を発生させる圧力発生手段と、を備えた液滴吐出ヘッド1において、圧力発生手段は、態様A乃至Cのいずれかの電気機械変換素子、又は、態様D乃至Hのいずれかの電気機械変換素子の製造方法により得られた電気機械変換素子である。
これによれば、上記実施形態1について説明したように、液滴吐出ヘッドの液滴の吐出効率を向上させることができる。
(態様J)
液滴を吐出する液滴吐出ヘッド1と、液滴吐出ヘッド1に液滴として吐出される液体を供給するインクタンク62などのタンクと、を備えたインクカートリッジ60などの液体カートリッジであって、液滴吐出ヘッド1として、上記態様Iの液滴吐出ヘッドを用いた。
これによれば、上記実施形態2について説明したように、歩留まりや信頼性が向上し、液滴吐出ヘッド1が一体化した液体カートリッジの低コスト化を図ることができる。
(態様K)
液滴吐出ヘッドからインク滴を吐出させて記録媒体に画像を形成する記録装置本体81などの画像形成装置であって、液滴吐出ヘッドとして、上記態様Iの液滴吐出ヘッドを備える。
これによれば、上記実施形態3について説明したように、上記態様Iの液滴吐出ヘッドを搭載しているので、高画質、高効率かつ高速な画像形成装置の実現が可能となる。
(態様L)
液滴吐出装置であって、上記態様Iの液滴吐出ヘッドを備える。
これによれば、上記実施形態2及び3について説明したように、高効率かつ高速な液体吐出装置の実現が可能となる。
(態様M)
液体を収容可能な流路406などの液室と、液室内の液体を搬送する搬送手段と、を備えたマイクロポンプなどのポンプ装置であって、搬送手段として、液室の壁の一部に、上記態様A乃至3のいずれかの電気機械変換素子、又は、上記態様D乃至Hのいずれかの電気機械変換素子の製造方法により得られた電気機械変換素子を配置した。
これによれば、上記実施形態4について説明したように、変形効率を向上させた電気機械変換素子を、搬送対象の液体を収容した液室の壁の一部に配置しているので、液体の搬送効率を高めることができる。
What has been described above is merely an example, and the present invention has a specific effect for each of the following modes.
(Aspect A)
A first electrode such as a lower electrode 211; an electromechanical conversion film such as a PZT film 213 formed on the first electrode; and a second electrode such as an upper electrode 212 formed on the electromechanical conversion film; The second electrode is formed on a part of the surface opposite to the first electrode of the electromechanical conversion film, and the electromechanical conversion film is provided on the electromechanical conversion film. The portion where the second electrode is not formed is formed thinner than the portion where the second electrode of the electromechanical conversion film is provided.
According to this, as described in the first embodiment, a voltage is applied to the second electrode formed on a part of the surface opposite to the first electrode of the electromechanical conversion film. Here, the surface where the second electrode of the electromechanical conversion film is not formed and the vicinity thereof do not generate an electric field that contributes to the deformation of the electromechanical conversion film. There is a risk of functioning as a part that inhibits deformation. Therefore, the portion of the electromechanical conversion film where the second electrode is not formed is formed thinner than the portion of the electromechanical conversion film where the second electrode is provided. As a result, an electric field that contributes to the deformation of the electromechanical conversion film is not generated, and a portion that functions as a portion that inhibits the deformation of the electromechanical conversion film can be reduced, and the electromechanical conversion film is easily deformed. Therefore, the deformation efficiency of the electromechanical conversion element itself having the electromechanical conversion film can be improved.
(Aspect B)
In the aspect A, the second electrode is not formed in the vicinity of the outer peripheral edge on the surface of the electromechanical conversion film opposite to the first electrode.
According to this, as described in the first embodiment, it is possible to suppress leakage of the applied voltage between the first electrode and the second electrode.
(Aspect C)
In the above aspect A or B, the electromechanical conversion film is formed on a part of the first electrode, and the part where the electromechanical conversion film of the first electrode is not provided is the electromechanical conversion film of the first electrode. It is formed thinner than the provided part.
According to this, as described in the first embodiment, by reducing the thickness of the portion where the electromechanical conversion film of the first electrode is not formed, the electromechanical conversion element is more easily deformed. The deformation efficiency of the electromechanical conversion element itself can be further improved.
(Aspect D)
Forming a first electrode such as a lower electrode 211 on a substrate such as a silicon wafer or a base film; forming an electromechanical conversion film such as a PZT film 213 on the first electrode; and an electromechanical conversion film Forming a second electrode such as the upper electrode 212 on the electrode, the second electrode formed on a part of the surface of the electromechanical conversion film opposite to the first electrode, The portion of the mechanical conversion film where the second electrode is not provided is formed thinner than the portion of the electromechanical conversion film where the second electrode is provided.
According to this, as described in the first embodiment, an electric field that contributes to the deformation of the electromechanical conversion film is not generated, and a portion that functions as a portion that inhibits the deformation of the electromechanical conversion film can be reduced. The electromechanical conversion film is easily deformed. Therefore, the deformation efficiency of the electromechanical conversion film itself can be improved.
(Aspect E)
In the above aspect D, the second electrode is not formed in the vicinity of the outer peripheral edge on the surface of the electromechanical conversion film opposite to the first electrode.
According to this, as described in the first embodiment, it is possible to suppress leakage of the applied voltage between the first electrode and the second electrode.
(Aspect F)
In the above aspect D or E, the portion of the first electrode where the electromechanical conversion film is not provided is formed thinner than the portion of the first electrode where the electromechanical conversion film is provided.
According to this, as described in the first embodiment, by reducing the thickness of the portion where the electromechanical conversion film of the first electrode is not formed, the electromechanical conversion element is more easily deformed. The deformation efficiency of the electromechanical conversion element itself can be further improved.
In addition, when the electromechanical conversion film has a process of processing by etching, the first electrode can be processed by adjusting the amount of overetching in this process, and there is no need to add a new process. Cost can be reduced.
(Aspect G)
In any of the above aspects D to F, a dry etching method is used when patterning at least one of the electromechanical conversion film and the first electrode.
According to this, as described in the first embodiment, using the dry etching method, the thickness of the electromechanical conversion film or the thickness of at least one of the first electrodes is accurately processed to a desired thickness. Can do.
(Aspect H)
In the aspect G, the electromechanical conversion film is a laminated film in which a plurality of films are repeatedly formed, and atoms included in the electromechanical conversion film when the electromechanical conversion film is patterned by an etching process using a dry etching method. The end of the etching process is detected by the change in the plasma emission intensity corresponding to.
According to this, as described in the first embodiment, when the electromechanical conversion film formed in the laminated film is etched by the dry etching method, it is repeatedly laminated at the interface of each film of the electromechanical conversion film. As a result, the plasma emission intensity changes due to uneven concentration of the compositional substance (atom). The end point of the etching process can be detected using the change in the plasma emission intensity. That is, it is possible to grasp the number of layers subjected to the etching process, and to know the timing of ending the etching process. Thereby, the film thickness of the electromechanical conversion film can be processed to a desired film thickness.
For example, when an electromechanical conversion film made of PZT is formed by a sol-gel method, the film is formed by repeating coating and baking a plurality of times using lead acetate, zirconium alkoxide, and titanium alkoxide compounds as starting materials. Since the concentrations of lead (Pb), Zr, and Ti change at the firing interface during the film formation, periodic changes are repeated for each firing interface. For this reason, in the dry etching process in which the thickness of the electromechanical conversion film is reduced, the end point of the etching process can be detected by using the change in the plasma emission intensity due to the density unevenness of the composition due to repeated lamination. A desired etching amount can be detected by detecting the wavelength of plasma emission of any material.
(Aspect I)
A liquid comprising a nozzle such as a nozzle substrate 300 on which a nozzle 301 for discharging droplets is formed, an individual liquid chamber 202 communicating with the nozzle, and a pressure generating means for generating pressure in the liquid in the individual liquid chamber 202 In the droplet discharge head 1, the pressure generating means is an electromechanical conversion element according to any one of aspects A to C, or an electromechanical conversion element obtained by a method for manufacturing an electromechanical conversion element according to any one of aspects D to H. is there.
According to this, as described in the first embodiment, the droplet ejection efficiency of the droplet ejection head can be improved.
(Aspect J)
A liquid cartridge such as an ink cartridge 60 comprising: a droplet discharge head 1 that discharges droplets; and a tank such as an ink tank 62 that supplies liquid discharged as droplets to the droplet discharge head 1; As the droplet discharge head 1, the droplet discharge head of the above aspect I was used.
According to this, as described in the second embodiment, the yield and reliability are improved, and the cost of the liquid cartridge in which the droplet discharge head 1 is integrated can be reduced.
(Aspect K)
An image forming apparatus such as a recording apparatus main body 81 that forms an image on a recording medium by ejecting ink droplets from the liquid droplet ejection head, and includes the liquid droplet ejection head of the above aspect I as the liquid droplet ejection head.
According to this, as described in the third embodiment, since the droplet discharge head of the above aspect I is mounted, it is possible to realize an image forming apparatus with high image quality, high efficiency, and high speed.
(Aspect L)
A liquid droplet ejection apparatus comprising the liquid droplet ejection head of the above aspect I.
According to this, as described in the second and third embodiments, a highly efficient and high-speed liquid ejecting apparatus can be realized.
(Aspect M)
A pump device such as a micropump having a liquid chamber such as a flow path 406 capable of containing a liquid and a transport unit that transports the liquid in the liquid chamber. The electromechanical conversion element according to any one of the above aspects A to 3 or the electromechanical conversion element obtained by the method for producing the electromechanical conversion element according to any one of the above aspects D to H was disposed.
According to this, as described in the fourth embodiment, since the electromechanical conversion element with improved deformation efficiency is arranged on a part of the wall of the liquid chamber containing the liquid to be transported, Transport efficiency can be increased.
1 液滴吐出ヘッド
20 ノズル
60 液体カートリッジ
61 液滴吐出ヘッド
62 液体タンク
80 液滴吐出ヘッド
81 記録装置本体
82 印字機構部
83 用紙
93 キャリッジ
94 液滴吐出ヘッド
95 液体カートリッジ
150 サブフレーム基板
151 アクチュエータ保護キャビティ
152 サブフレーム接合部
153 液体供給孔
200 アクチュエータ基板
201 アクチュエータ素子
202 個別液室
203 振動板
204 層間絶縁膜
205 メタル配線
206 パッシベーション保護膜
207 隔壁
211 下部電極
212 上部電極
213 PZT膜
300 ノズル基板
301 ノズル
400 マイクロポンプ
401 アクチュエータ基板
402 サブフレーム基板
403 搬送路形成基板
404 振動板
405 PZT膜
406 流路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Droplet discharge head 20 Nozzle 60 Liquid cartridge 61 Droplet discharge head 62 Liquid tank 80 Droplet discharge head 81 Recording apparatus main body 82 Printing mechanism part 83 Paper 93 Carriage 94 Droplet discharge head 95 Liquid cartridge 150 Subframe board 151 Actuator protection Cavity 152 Subframe junction 153 Liquid supply hole 200 Actuator substrate 201 Actuator element 202 Individual liquid chamber 203 Vibration plate 204 Interlayer insulating film 205 Metal wiring 206 Passivation protective film 207 Partition 211 Lower electrode 212 Upper electrode 213 PZT film 300 Nozzle substrate 301 Nozzle 400 Micropump 401 Actuator substrate 402 Subframe substrate 403 Conveyance path forming substrate 404 Vibration plate 405 PZT film 406 Flow path
特開平09−286104号公報JP 09-286104 A 特開2010−195004号公報JP 2010-195004 A

Claims (13)

  1. 第1の電極と、
    前記第1の電極上に形成された電気機械変換膜と、
    前記電気機械変換膜上に形成された第2の電極と、を備えた電気機械変換素子であって、
    前記第2の電極は、前記電気機械変換膜の前記第1の電極とは反対側の表面の一部に形成され、
    前記電気機械変換膜の前記第2の電極が設けられていない部分は、該電気機械変換膜の該第2の電極が設けられている部分よりも薄く形成されていることを特徴とする電気機械変換素子。
    A first electrode;
    An electromechanical conversion film formed on the first electrode;
    A second electrode formed on the electromechanical conversion film, and an electromechanical conversion element comprising:
    The second electrode is formed on a part of the surface of the electromechanical conversion film opposite to the first electrode,
    The portion of the electromechanical conversion film not provided with the second electrode is formed thinner than the portion of the electromechanical conversion film provided with the second electrode. Conversion element.
  2. 請求項1の電気機械変換素子において、
    前記第2の電極は、前記電気機械変換膜の前記第1の電極とは反対側の表面における外周縁の近傍に形成されていないことを特徴とする電気機械変換素子。
    The electromechanical transducer of claim 1,
    The electromechanical conversion element, wherein the second electrode is not formed in the vicinity of an outer peripheral edge of the surface of the electromechanical conversion film opposite to the first electrode.
  3. 請求項1又は2の電気機械変換素子において、
    前記電気機械変換膜は前記第1の電極の一部に形成され、
    前記第1の電極の前記電気機械変換膜が設けられていない部分は、該第1の電極の該電気機械変換膜が設けられている部分よりも薄く形成されていることを特徴とする電気機械変換素子。
    The electromechanical transducer according to claim 1 or 2,
    The electromechanical conversion film is formed on a part of the first electrode;
    The portion of the first electrode that is not provided with the electromechanical conversion film is formed thinner than the portion of the first electrode that is provided with the electromechanical conversion film. Conversion element.
  4. 基板または下地膜上に第1の電極を形成するステップと、
    前記第1の電極上に電気機械変換膜を形成するステップと、
    前記電気機械変換膜上に第2の電極を形成するステップと、を有し、
    前記第2の電極は、前記電気機械変換膜の前記第1の電極とは反対側の表面の一部に形成され、
    前記電気機械変換膜の前記第2の電極が設けられていない部分は、該電気機械変換膜の該第2の電極が設けられている部分よりも薄く形成することを特徴とする電気機械変換素子の製造方法。
    Forming a first electrode on a substrate or a base film;
    Forming an electromechanical conversion film on the first electrode;
    Forming a second electrode on the electromechanical conversion film,
    The second electrode is formed on a part of the surface of the electromechanical conversion film opposite to the first electrode,
    The electromechanical conversion element is characterized in that the portion of the electromechanical conversion film not provided with the second electrode is formed thinner than the portion of the electromechanical conversion film provided with the second electrode. Manufacturing method.
  5. 請求項4の電気機械変換素子の製造方法において、
    前記第2の電極は、前記電気機械変換膜の前記第1の電極とは反対側の表面における外周縁の近傍に形成しないことを特徴とする電気機械変換素子の製造方法。
    In the manufacturing method of the electromechanical transducer of Claim 4,
    The method of manufacturing an electromechanical conversion element, wherein the second electrode is not formed in the vicinity of an outer peripheral edge of the surface of the electromechanical conversion film opposite to the first electrode.
  6. 請求項4又は5の電気機械変換素子の製造方法において、
    前記第1の電極の前記電気機械変換膜が設けられていない部分は、該第1の電極の該電気機械変換膜が設けられている部分よりも薄く形成することを特徴とする電気機械変換素子の製造方法。
    In the manufacturing method of the electromechanical transducer of claim 4 or 5,
    The electromechanical conversion element characterized in that the portion of the first electrode not provided with the electromechanical conversion film is formed thinner than the portion of the first electrode provided with the electromechanical conversion film. Manufacturing method.
  7. 請求項4乃至6のいずれかの電気機械変換素子の製造方法において、
    前記電気機械変換膜及び前記第1の電極の少なくとも一方をパターニングする際にドライエッチング法を用いることを特徴とする電気機械変換素子の製造方法。
    In the method for manufacturing an electromechanical transducer according to any one of claims 4 to 6,
    A dry etching method is used when patterning at least one of the electromechanical conversion film and the first electrode.
  8. 請求項7の電気機械変換素子の製造方法において、
    前記電気機械変換膜は、複数の膜が繰り返して形成された積層膜であり、
    前記電気機械変換膜を前記ドライエッチング法によるエッチング処理でパターニングするときに、前記電気機械変換膜に含まれる原子に対応するプラズマ発光強度の変化によって該エッチング処理の終了を検知することを特徴とする電気機械変換素子の製造方法。
    In the manufacturing method of the electromechanical transducer of claim 7,
    The electromechanical conversion film is a laminated film in which a plurality of films are repeatedly formed,
    When patterning the electromechanical conversion film by an etching process using the dry etching method, the end of the etching process is detected by a change in plasma emission intensity corresponding to an atom contained in the electromechanical conversion film. A method for manufacturing an electromechanical transducer.
  9. 液滴を吐出するノズルと、該ノズルに連通する個別液室と、該個別液室内の液体に圧力を発生させる圧力発生手段と、を備えた液滴吐出ヘッドにおいて、
    前記圧力発生手段は、請求項1乃至3のいずれかの電気機械変換素子、又は、請求項4乃至8のいずれかの電気機械変換素子の製造方法により得られた電気機械変換素子であることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
    In a droplet discharge head comprising a nozzle for discharging droplets, an individual liquid chamber communicating with the nozzle, and a pressure generating means for generating pressure in the liquid in the individual liquid chamber,
    The pressure generating means is the electromechanical transducer according to any one of claims 1 to 3 or the electromechanical transducer obtained by the method for producing an electromechanical transducer according to any of claims 4 to 8. A droplet discharge head that is characterized.
  10. 液滴を吐出する液滴吐出ヘッドと、
    前記液滴吐出ヘッドに液体を供給するタンクと、を備えた液体カートリッジであって、
    前記液滴吐出ヘッドとして、請求項9の液滴吐出ヘッドを用いたことを特徴とする液体カートリッジ。
    A droplet discharge head for discharging droplets;
    A liquid cartridge comprising a tank for supplying liquid to the droplet discharge head,
    A liquid cartridge using the droplet discharge head according to claim 9 as the droplet discharge head.
  11. 液滴吐出ヘッドからインク滴を吐出させて記録媒体に画像を形成する画像形成装置であって、
    前記液滴吐出ヘッドとして、請求項9の液滴吐出ヘッドを備えたことを特徴とする画像形成装置。
    An image forming apparatus that forms an image on a recording medium by discharging ink droplets from a droplet discharge head,
    An image forming apparatus comprising the droplet discharge head according to claim 9 as the droplet discharge head.
  12. 請求項9の液滴吐出ヘッドを備えた液体吐出装置。   A liquid ejection apparatus comprising the droplet ejection head according to claim 9.
  13. 液体を収容可能な液室と、該液室内の液体を搬送する搬送手段と、を備えたポンプ装置であって、
    前記搬送手段として、前記液室の壁の一部に、請求項1乃至3のいずれかの電気機械変換素子、又は、請求項4乃至8のいずれかの電気機械変換素子の製造方法により得られた電気機械変換素子を配置したことを特徴とするポンプ装置。
    A pump apparatus comprising: a liquid chamber capable of storing a liquid; and a transport means for transporting the liquid in the liquid chamber,
    The electromechanical transducer according to any one of claims 1 to 3 or the electromechanical transducer according to any one of claims 4 to 8 is obtained as part of a wall of the liquid chamber as the conveying means. A pump device characterized by arranging an electromechanical conversion element.
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