JP2016104526A - 液体吐出装置、及び、液体吐出装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
各圧電素子は、圧電体で構成された圧電部と、前記圧電部の前記流路基板側の面に配置された第1電極と、前記圧電部の前記流路基板と反対側の面に配置された第2電極と、前記圧電部と前記第2電極を覆うように形成された保護膜と、を有し、
前記第2電極は、前記圧電部の前記流路基板とは反対側の面から、前記圧電部の側面に沿って、前記流路基板の前記圧電体が配置されていない領域まで延びる引出部と、前記引出部に設けられ、前記流路基板の前記圧電体が配置されていない領域において、前記保護膜から露出した接続部と、を有し、前記配線は、前記接続部において、前記第2電極と接続されていることを特徴とするものである。
前記振動膜に、前記第1電極を形成する第1電極形成工程と、前記第1電極の上に、前記圧電体で構成された前記圧電部を形成する圧電部形成工程と、前記圧電部の前記流路基板と反対側の面に、前記第2電極を形成する第2電極形成工程と、前記圧電部と前記第2電極を覆うように前記保護膜を形成する保護膜形成工程と、前記第2電極に接続される前記配線を形成する配線形成工程と、を備え、
前記第2電極形成工程において、前記圧電部の前記流路基板と反対側の面から、前記圧電部の側面に沿って、前記流路基板の前記圧電体が配置されていない領域まで延びる前記引出部と、前記引出部に設けられた前記接続部とを有する、前記第2電極を形成し、前記保護膜形成工程において、前記引出部と前記接続部を含む前記第2電極の全体を覆うように前記保護膜を成膜した後に、前記接続部が露出するように、前記保護膜をウェットエッチングでパターニングし、前記配線形成工程において、前記配線を、前記保護膜から露出した前記接続部に接続するように形成することを特徴とするものである。
図1に示すように、インクジェットプリンタ1は、プラテン2と、キャリッジ3と、インクジェットヘッド4と、搬送機構5と、制御装置6等を備えている。
次に、インクジェットヘッド4の詳細構成について説明する。図2は、インクジェットヘッド4の1つのヘッドユニット16の上面図である。尚、インクジェットヘッド4の4つのヘッドユニット16は、全て同じ構成であるため、そのうちの1つについて説明を行い、他のヘッドユニット16については説明を省略する。図3は、図2のA部拡大図である。図4は、図3のIV-IV線断面図である。図5は、図4の圧電アクチュエータの拡大図である。
流路基板20は、シリコン単結晶の基板である。この流路基板20には、複数の圧力室26が形成されている。図2、図3に示すように、各圧力室26は、走査方向に長い矩形の平面形状を有する。複数の圧力室26は搬送方向に配列されて、走査方向に並ぶ2列の圧力室列を構成している。また、流路基板20は、複数の圧力室26を覆う振動膜30を有する。振動膜30は、シリコンの流路基板20の一部を酸化、又は、窒化することによって形成された、二酸化シリコン(SiO2)、あるいは、窒化シリコン(SiNx)からなる膜である。また、振動膜30には、後述するリザーバ形成部材23内の流路と、複数の圧力室26とをそれぞれ連通させる、複数の連通孔30aが形成されている。
ノズルプレート21は、流路基板20の下面に接合されている。このノズルプレート21には、流路基板20の複数の圧力室26とそれぞれ連通する、複数のノズル24が形成されている。図2に示すように、複数のノズル24は、複数の圧力室26と同様に搬送方向に配列され、走査方向に並ぶ2列のノズル列25a,25bを構成している。2列のノズル列25a,25bの間では、搬送方向におけるノズル24の位置が、各ノズル列25の配列ピッチPの半分(P/2)だけずれている。尚、ノズルプレート21の材質は特に限定されない。例えば、ステンレス鋼等の金属材料、シリコン、あるいは、ポリイミド等の合成樹脂材料など、様々な材質のものを採用できる。
圧電アクチュエータ22は、複数の圧力室26内のインクに、それぞれノズル24から吐出させるための吐出エネルギーを付与するものである。圧電アクチュエータ22は、流路基板20の振動膜30の上面に配置されている。図2〜図5に示すように、圧電アクチュエータ22は、振動膜30の上面において、2列に配列された複数の圧力室26とそれぞれ対応して配置された複数の圧電素子39と、複数の圧電素子39にそれぞれ対応した複数の配線35等を備えている。また、圧電アクチュエータ22には、振動膜30の連通孔30aと連通する連通孔22aも形成されている。尚、図2では、図面の簡単のため、図3、図4には示されている構成の一部、例えば、圧電部32を覆う保護膜34、配線35を覆う配線保護膜37の図示は省略されている。
(1)図5に示すように、下部電極31の右端が、圧電部の右側面32aと重なっていない場合は、下部電極31の位置が左右にずれたときに、活性部38の面積Sが変動し、Cも変動する。但し、電極間距離dは変化しない。
(2)これに対して、下部電極31の右端が圧電部32の右側面32aと重なっている場合は、下部電極31の位置が左右にずれたときに、活性部38の面積Sが変動し、さらに、圧電部32の右端部において電極間距離dも変動する。
具体的には、右側にずれたときには、Sが大きくなり、且つ、圧電部32の右端部においてdが小さくなる。Sが大きくなることによりCは大きくなるが、さらに、活性部38の一部におけるdが小さくなる分だけ、(1)の場合よりもCの増加量が大きくなる。また、左側にずれたときには、Sが小さくなり、且つ、圧電部32の右端部においてdが大きくなる。これにより、Sが小さくなることによりCも小さくなるが、さらに、活性部38の一部におけるdが大きくなる分だけ、(1)の場合よりもCの減少量が大きくなる。
図4に示すように、リザーバ形成部材23は、圧電アクチュエータ22を挟んで、流路基板20と反対側(上側)に配置され、圧電アクチュエータ22を介して、流路基板209と接合されている。リザーバ形成部材23は、例えば、流路基板20と同様、シリコン基板であってもよいが、金属材料や合成樹脂材料で形成された部材であってもよい。
20 流路基板
22 圧電アクチュエータ
26 圧力室
30 振動膜
31 下部電極
32 圧電部
32a 側面
33 上部電極
33b 引出部
33c 接続部
34 保護膜
35 配線
39 圧電素子
54 カバー部
61 金属膜
Claims (7)
- 複数の圧力室を含む液体流路が形成され、前記複数の圧力室を覆う振動膜を有する流路基板と、前記流路基板の前記振動膜に、前記複数の圧力室にそれぞれ対応して設けられた複数の圧電素子と、前記複数の圧電素子にそれぞれ対応して設けられた複数の配線とを備え、
各圧電素子は、
圧電体で構成された圧電部と、前記圧電部の前記流路基板側の面に配置された第1電極と、前記圧電部の前記流路基板と反対側の面に配置された第2電極と、前記圧電部と前記第2電極を覆うように形成された保護膜と、を有し、
前記第2電極は、
前記圧電部の前記流路基板とは反対側の面から、前記圧電部の側面に沿って、前記流路基板の前記圧電体が配置されていない領域まで延びる引出部と、
前記引出部に設けられ、前記流路基板の前記圧電体が配置されていない領域において、前記保護膜から露出した接続部と、を有し、
前記配線は、前記接続部において、前記第2電極と接続されていることを特徴とする液体吐出装置。 - 前記引出部が設けられる前記圧電部の前記側面は、前記流路基板から離れるほど内側に傾くように傾斜した傾斜面であることを特徴とする請求項1に記載の液体吐出装置。
- 前記第1電極の、前記第2電極の前記引出部が引き出される方向である第1方向における端は、前記圧電部の厚み方向において前記圧電部の前記側面とは重ならない位置にあり、
前記第2電極の、前記第1方向とは反対の第2方向における端は、前記圧電部の前記第2方向における端よりも内側で、且つ、前記第1電極の前記第2方向における端よりも内側の位置にあることを特徴とする請求項2に記載の液体吐出装置。 - 前記接続部は、前記振動膜の、前記圧力室を覆っている部分よりも外側に配置されていることを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載の液体吐出装置。
- 前記複数の圧電素子を収容する空間を形成する凹部を有し、前記流路基板に接合されたカバー部を備え、
前記接続部は、前記流路基板の、前記カバー部で覆われる領域内に配置されていることを特徴とする請求項1〜4の何れかに記載の液体吐出装置。 - 各配線の下側に、前記第1電極と同じ材料で、同じ成膜プロセスによって成膜された金属膜が、前記配線に接して配置されていることを特徴とする請求項1〜5の何れかに記載の液体吐出装置。
- 請求項1〜6の何れかに記載の液体吐出装置の製造方法であって、
前記振動膜に、前記第1電極を形成する第1電極形成工程と、
前記第1電極の上に、前記圧電体で構成された前記圧電部を形成する圧電部形成工程と、
前記圧電部の前記流路基板と反対側の面に、前記第2電極を形成する第2電極形成工程と、
前記圧電部と前記第2電極を覆うように前記保護膜を形成する保護膜形成工程と、
前記第2電極に接続される前記配線を形成する配線形成工程と、を備え、
前記第2電極形成工程において、前記圧電部の前記流路基板と反対側の面から、前記圧電部の側面に沿って、前記流路基板の前記圧電体が配置されていない領域まで延びる前記引出部と、前記引出部に設けられた前記接続部とを有する、前記第2電極を形成し、
前記保護膜形成工程において、前記引出部と前記接続部を含む前記第2電極の全体を覆うように前記保護膜を成膜した後に、前記接続部が露出するように、前記保護膜をウェットエッチングでパターニングし、
前記配線形成工程において、前記配線を、前記保護膜から露出した前記接続部に接続するように形成することを特徴とする液体吐出装置の製造方法。
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