JP2017147356A - Piezoelectric device and liquid ejecting head - Google Patents

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貴俊 杉山
Takatoshi Sugiyama
貴俊 杉山
祐馬 福澤
Yuma Fukuzawa
祐馬 福澤
矢崎 士郎
Shiro Yazaki
士郎 矢崎
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a piezoelectric device and a liquid ejecting head which are improved in reliability by suppressing destruction of a piezoelectric layer.SOLUTION: The piezoelectric device includes a piezoelectric element 300 in which a first electrode 60, a piezoelectric layer 70, and a second electrode 80 are stacked. The piezoelectric layer 70 is provided with a conductive electric field alleviating portion 130 connected to one end portion 80a of the second electrode 80 and a spaced electrode 140 connected to the second electrode 80 via the electric field alleviating portion 130. The electric field alleviating portion 130 has higher electric resistance than the second electrode 80. Furthermore, an insulating portion 150 is provided between the spaced electrode 140 and a first lead electrode 91 connected to the first electrode 60.SELECTED DRAWING: Figure 5

Description

本発明は、基板上に振動板を介して設けられた第1電極、圧電体層及び第2電極を有する圧電素子を具備する圧電デバイス及び液体噴射ヘッドに関する。   The present invention relates to a piezoelectric device including a piezoelectric element having a first electrode, a piezoelectric layer, and a second electrode provided on a substrate via a vibration plate, and a liquid ejecting head.

液滴を吐出する液体噴射ヘッドの代表例としては、インク滴を吐出するインクジェット式記録ヘッドが挙げられる。インクジェット式記録ヘッドとしては、例えばノズル開口に連通する圧力発生室が形成された流路形成基板と、この流路形成基板の一方面側に設けられた圧電素子である圧電アクチュエーターと、を具備し、圧電アクチュエーターによって圧力発生室内のインクに圧力変化を生じさせることで、ノズル開口からインク滴を噴射するものが知られている。   A typical example of a liquid ejecting head that ejects droplets is an ink jet recording head that ejects ink droplets. The ink jet recording head includes, for example, a flow path forming substrate in which a pressure generation chamber communicating with a nozzle opening is formed, and a piezoelectric actuator that is a piezoelectric element provided on one surface side of the flow path forming substrate. In addition, there is known a technique in which an ink droplet is ejected from a nozzle opening by causing a pressure change in ink in a pressure generating chamber by a piezoelectric actuator.

圧電アクチュエーターは、流路形成基板上に設けられた第1電極、圧電体層及び第2電極を具備する。第1電極を能動部ごとの個別電極とし、第2電極を複数の能動部に共通する共通電極として構成した圧電アクチュエーターが知られている(特許文献1及び2等参照)。   The piezoelectric actuator includes a first electrode, a piezoelectric layer, and a second electrode provided on the flow path forming substrate. A piezoelectric actuator is known in which a first electrode is an individual electrode for each active part and a second electrode is a common electrode common to a plurality of active parts (see Patent Documents 1 and 2, etc.).

特開2009−172878号公報JP 2009-172878 A 特開2009−078439号公報JP 2009-078439 A

第2電極の端部で能動部の端部を規定した場合、第2電極の端部において圧電体層に電界が集中し、電界集中によって圧電体層が破壊されるなどの信頼性が低下してしまうという問題がある。   When the end of the active part is defined by the end of the second electrode, the electric field concentrates on the piezoelectric layer at the end of the second electrode, and reliability such as destruction of the piezoelectric layer due to the electric field concentration decreases. There is a problem that it ends up.

このような問題は、インクジェット式記録ヘッドに代表される液体噴射ヘッドに限定されず、その他の圧電デバイスにおいても同様に存在する。   Such a problem is not limited to a liquid jet head typified by an ink jet recording head, and similarly exists in other piezoelectric devices.

本発明は、このような事情に鑑み、圧電体層の破壊を抑制して信頼性を向上した圧電デバイス及び液体噴射ヘッドを提供することを目的とする。   In view of such circumstances, it is an object of the present invention to provide a piezoelectric device and a liquid ejecting head that have improved reliability by suppressing destruction of a piezoelectric layer.

上記課題を解決する本発明の態様は、基板の上方に設けられて前記基板側から第1電極、圧電体層及び第2電極が積層された圧電素子を備え、前記圧電体層には、前記第2電極の一端部に接続した導電性を有する電界緩和部、及び前記電界緩和部を介して前記第2電極に接続された離れ電極が設けられ、前記電界緩和部は前記第2電極よりも電気抵抗が高いことを特徴とする圧電デバイスにある。
かかる態様では、離れ電極により規定される能動部と非能動部との境界において、電界強度の変化を緩和することができる。これにより、当該境界に応力が集中するのを抑制して、応力集中による破壊を抑制することができ、圧電デバイスの信頼性を向上することができる。また、離れ電極の電界強度を低減するだけで、能動部の主要部を占める第2電極の電界を低減することがない。これにより、圧電デバイスは、能動部の主要部に十分な電界を印加して、十分な圧電特性、すなわち、小さな電圧で大きな変位を行わせる変位特性を得ることができる。
An aspect of the present invention that solves the above problem includes a piezoelectric element that is provided above a substrate and includes a first electrode, a piezoelectric layer, and a second electrode laminated from the substrate side. A conductive electric field relaxation part connected to one end of the second electrode, and a separation electrode connected to the second electrode through the electric field relaxation part are provided, and the electric field relaxation part is more than the second electrode. The piezoelectric device is characterized by high electrical resistance.
In this aspect, the change in electric field strength can be mitigated at the boundary between the active part and the inactive part defined by the separation electrode. Thereby, it can suppress that stress concentrates on the said boundary, can suppress destruction by stress concentration, and can improve the reliability of a piezoelectric device. Further, the electric field of the second electrode occupying the main part of the active part is not reduced only by reducing the electric field strength of the separation electrode. Thereby, the piezoelectric device can obtain a sufficient piezoelectric characteristic, that is, a displacement characteristic that causes a large displacement with a small voltage by applying a sufficient electric field to the main part of the active part.

また、前記離れ電極に接続された絶縁性を有する絶縁部を備え、前記絶縁部に前記第1電極が接続されていることが好ましい。これによれば、第1電極と第2電極との短絡を抑制することができる。   In addition, it is preferable that an insulating part having an insulating property connected to the separation electrode is provided, and the first electrode is connected to the insulating part. According to this, it is possible to suppress a short circuit between the first electrode and the second electrode.

また、前記絶縁部は、前記離れ電極よりも電気抵抗値が高い導電性材料で形成されていることが好ましい。これによれば、絶縁部を電界緩和部と同じ工程で形成することができ、製造工程を簡略化することができる。   Moreover, it is preferable that the said insulation part is formed with the electroconductive material whose electrical resistance value is higher than the said separation electrode. According to this, an insulating part can be formed in the same process as an electric field relaxation part, and a manufacturing process can be simplified.

また、前記基板の前記圧電素子側に接着される保護基板を備え、前記絶縁部は、絶縁性を有する樹脂で形成され、前記保護基板は、前記樹脂により前記絶縁部に接着されていることが好ましい。これによれば、保護基板を基板に接着する際に、絶縁部を形成することができるので、製造工程を簡略化することができる。保護基板を接着する樹脂が絶縁部と一体的であるので、保護基板を剥がれにくくすることができる。   A protective substrate bonded to the piezoelectric element side of the substrate; wherein the insulating portion is formed of an insulating resin; and the protective substrate is bonded to the insulating portion by the resin. preferable. According to this, since the insulating part can be formed when the protective substrate is bonded to the substrate, the manufacturing process can be simplified. Since the resin for bonding the protective substrate is integrated with the insulating portion, the protective substrate can be made difficult to peel off.

また、上記課題を解決する本発明の他の態様は、上記態様に記載する前記圧電デバイスを備えることを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
かかる態様では、圧電体層の破壊を抑制して信頼性が向上した液体噴射ヘッドが提供される。
According to another aspect of the invention for solving the above problem, a liquid ejecting head includes the piezoelectric device described in the above aspect.
In this aspect, a liquid ejecting head in which destruction of the piezoelectric layer is suppressed and reliability is improved is provided.

インクジェット式記録装置の一例を示す概略図である。1 is a schematic diagram illustrating an example of an ink jet recording apparatus. 実施形態1に係る記録ヘッドの分解斜視図である。FIG. 3 is an exploded perspective view of the recording head according to the first embodiment. 実施形態1に係る記録ヘッドの平面図である。FIG. 3 is a plan view of the recording head according to the first embodiment. 図3のA−A′線断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line AA ′ in FIG. 3. 図4の要部を拡大した断面図である。It is sectional drawing to which the principal part of FIG. 4 was expanded. 実施形態1に係る記録ヘッドの変形例の平面図である。6 is a plan view of a modification of the recording head according to Embodiment 1. FIG. 電界の強さを示すグラフである。It is a graph which shows the strength of an electric field. 実施形態2に係る記録ヘッドの要部を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a main part of a recording head according to Embodiment 2. 実施形態3に係る記録ヘッドの要部を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a main part of a recording head according to a third embodiment.

〈実施形態1〉
図1は、本実施形態に係る液体噴射装置の一例であるインクジェット式記録装置の概略構成を示している。
<Embodiment 1>
FIG. 1 shows a schematic configuration of an ink jet recording apparatus which is an example of a liquid ejecting apparatus according to the present embodiment.

インクジェット式記録装置Iにおいて、記録ヘッド1は、インク供給手段を構成するカートリッジ2が着脱可能に設けられ、記録ヘッド1を搭載したキャリッジ3は、装置本体4に取り付けられたキャリッジ軸5に軸方向移動可能に設けられている。   In the ink jet recording apparatus I, the recording head 1 is provided with a cartridge 2 constituting an ink supply means in a detachable manner, and the carriage 3 on which the recording head 1 is mounted is axially directed to a carriage shaft 5 attached to the apparatus body 4. It is provided to be movable.

駆動モーター6の駆動力が図示しない複数の歯車およびタイミングベルト7を介してキャリッジ3に伝達されることで、記録ヘッド1を搭載したキャリッジ3はキャリッジ軸5に沿って移動される。一方、装置本体4には搬送手段としての搬送ローラー8が設けられており、紙等の記録媒体である記録シートSが搬送ローラー8により搬送されるようになっている。なお、記録シートSを搬送する搬送手段は、搬送ローラーに限られずベルトやドラム等であってもよい。   The driving force of the driving motor 6 is transmitted to the carriage 3 via a plurality of gears and a timing belt 7 (not shown), so that the carriage 3 on which the recording head 1 is mounted is moved along the carriage shaft 5. On the other hand, the apparatus main body 4 is provided with a conveyance roller 8 as a conveyance means, and a recording sheet S which is a recording medium such as paper is conveyed by the conveyance roller 8. Note that the conveyance means for conveying the recording sheet S is not limited to the conveyance roller, and may be a belt, a drum, or the like.

なお、インクジェット式記録装置Iとして、記録ヘッド1がキャリッジ3に搭載されて主走査方向に移動するものを例示したが、その構成は特に限定されるものではない。インクジェット式記録装置Iは、例えば、記録ヘッド1を固定し、紙等の記録シートSを副走査方向に移動させることで印刷を行う、いわゆるライン式の記録装置であってもよい。   In addition, as the ink jet recording apparatus I, an example in which the recording head 1 is mounted on the carriage 3 and moves in the main scanning direction is illustrated, but the configuration is not particularly limited. The ink jet recording apparatus I may be, for example, a so-called line recording apparatus that performs printing by fixing the recording head 1 and moving a recording sheet S such as paper in the sub-scanning direction.

また、インクジェット式記録装置Iは、液体貯留手段であるカートリッジ2がキャリッジ3に搭載された構成であるが、特にこれに限定されない。例えば、インクタンク等の液体貯留手段を装置本体4に固定して、液体貯留手段と記録ヘッド1とをチューブ等の供給管を介して接続してもよい。また、液体貯留手段がインクジェット式記録装置Iに搭載されていなくてもよい。   Further, the ink jet recording apparatus I has a configuration in which the cartridge 2 which is a liquid storage means is mounted on the carriage 3, but is not particularly limited thereto. For example, liquid storage means such as an ink tank may be fixed to the apparatus main body 4 and the liquid storage means and the recording head 1 may be connected via a supply pipe such as a tube. Further, the liquid storage means may not be mounted on the ink jet recording apparatus I.

図2〜図4を用いてインクジェット式記録ヘッド(以下、記録ヘッドともいう)について説明する。図2は本実施形態のインクジェット式記録ヘッドの分解斜視図であり、図3は図2の平面図である。図4は図3のA−A′線断面図である。   An ink jet recording head (hereinafter also referred to as a recording head) will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is an exploded perspective view of the ink jet recording head of this embodiment, and FIG. 3 is a plan view of FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG.

基板の一例である流路形成基板10には圧力発生室12が形成され、複数の隔壁11によって区画された圧力発生室12が、同じ色のインクを吐出する複数のノズル開口21が並設される方向に沿って並設されている。以降、この方向を圧力発生室12の並設方向、又は第1の方向Xと称する。第1の方向Xと直交する方向を第2の方向Yと称する。さらに、第1の方向X及び第2の方向Yの双方に交差する方向を、第3の方向Zと称する。各図に示した座標軸は第1の方向X、第2の方向Y、第3の方向Zを表しており、矢印の向かう方向を正(+)方向、反対方向が負(−)方向ともいう。なお、本実施形態では、各方向(X、Y、Z)の関係を直交とするが、各構成の配置関係が必ずしも直交するものに限定されるものではない。   A pressure generating chamber 12 is formed in a flow path forming substrate 10 that is an example of a substrate, and a plurality of nozzle openings 21 that discharge ink of the same color are arranged in parallel in the pressure generating chamber 12 partitioned by a plurality of partition walls 11. Are arranged along the direction. Hereinafter, this direction is referred to as a direction in which the pressure generating chambers 12 are arranged side by side or a first direction X. A direction orthogonal to the first direction X is referred to as a second direction Y. Furthermore, a direction that intersects both the first direction X and the second direction Y is referred to as a third direction Z. The coordinate axes shown in each figure represent a first direction X, a second direction Y, and a third direction Z. The direction of the arrow is also referred to as a positive (+) direction, and the opposite direction is also referred to as a negative (-) direction. . In the present embodiment, the relationship in each direction (X, Y, Z) is orthogonal, but the arrangement relationship of each component is not necessarily limited to being orthogonal.

流路形成基板10の圧力発生室12の第2の方向Yの一端部側には、圧力発生室12の片側を第1の方向Xから絞ることで開口面積を小さくしたインク供給路13と、第1の方向Xにおいて圧力発生室12と略同じ幅を有する連通路14と、が複数の隔壁11によって区画されている。連通路14の外側(第2の方向Yの圧力発生室12とは反対側)には、各圧力発生室12の共通のインク室となるマニホールド100の一部を構成する連通部15が形成されている。すなわち、流路形成基板10には、圧力発生室12、インク供給路13及び連通部15からなる液体流路が形成されている。   An ink supply path 13 having an opening area reduced by narrowing one side of the pressure generation chamber 12 from the first direction X on one end side in the second direction Y of the pressure generation chamber 12 of the flow path forming substrate 10; A communication passage 14 having substantially the same width as the pressure generation chamber 12 in the first direction X is partitioned by a plurality of partition walls 11. On the outside of the communication path 14 (on the side opposite to the pressure generation chamber 12 in the second direction Y), a communication portion 15 that forms a part of the manifold 100 serving as a common ink chamber for each pressure generation chamber 12 is formed. ing. That is, the flow path forming substrate 10 is formed with a liquid flow path including a pressure generation chamber 12, an ink supply path 13, and a communication portion 15.

流路形成基板10の一方面側、すなわち圧力発生室12等の液体流路が開口する面には、各圧力発生室12に連通するノズル開口21が穿設されたノズルプレート20が、接着剤や熱溶着フィルム等によって接合されている。ノズルプレート20には、第1の方向Xにノズル開口21が並設されている。   On one side of the flow path forming substrate 10, that is, the surface where the liquid flow path such as the pressure generation chamber 12 opens, a nozzle plate 20 having a nozzle opening 21 communicating with each pressure generation chamber 12 is provided with an adhesive. Or a heat-welded film or the like. Nozzle openings 21 are arranged in the nozzle plate 20 in the first direction X.

ノズルプレート20の材料としては、例えば、ステンレス鋼(SUS)等の金属、ポリイミド樹脂のような有機物、又はシリコン単結晶基板等を用いることができる。なお、ノズルプレート20としてシリコン単結晶基板を用いることで、ノズルプレート20と流路形成基板10との線膨張係数を同等として、加熱や冷却されることによる反りや熱によるクラック、剥離等の発生を抑制することができる。   As a material of the nozzle plate 20, for example, a metal such as stainless steel (SUS), an organic substance such as a polyimide resin, a silicon single crystal substrate, or the like can be used. In addition, by using a silicon single crystal substrate as the nozzle plate 20, the linear expansion coefficients of the nozzle plate 20 and the flow path forming substrate 10 are made equal, and warpage due to heating or cooling, generation of cracks due to heat, peeling, etc. Can be suppressed.

流路形成基板10のノズルプレート20とは反対面側(+Z方向側)には、振動板50が形成されている。本実施形態では、振動板50として、流路形成基板10側に設けられた酸化シリコンからなる弾性膜51と、弾性膜51上に設けられた酸化ジルコニウムからなる絶縁体膜52と、を設けるようにした。なお、圧力発生室12等の液体流路は、流路形成基板10を一方面側から異方性エッチングすることにより形成されており、圧力発生室12等の液体流路の他方面は、弾性膜51によって画成されている。もちろん、振動板50は、特にこれに限定されるものではなく、弾性膜51と絶縁体膜52との何れか一方を設けるようにしてもよく、その他の膜が設けられていてもよい。   A vibration plate 50 is formed on the surface of the flow path forming substrate 10 opposite to the nozzle plate 20 (+ Z direction side). In the present embodiment, an elastic film 51 made of silicon oxide provided on the flow path forming substrate 10 side and an insulator film 52 made of zirconium oxide provided on the elastic film 51 are provided as the diaphragm 50. I made it. The liquid flow path such as the pressure generation chamber 12 is formed by anisotropically etching the flow path forming substrate 10 from one side, and the other side of the liquid flow path such as the pressure generation chamber 12 is elastic. It is defined by the film 51. Of course, the diaphragm 50 is not particularly limited to this, and either the elastic film 51 or the insulator film 52 may be provided, or another film may be provided.

振動板50上には、圧力発生室12内のインクに圧力変化を生じさせる圧電素子300が設けられている。圧電素子300は、流路形成基板10側から順次積層された導電性電極である第1電極60、圧電体層70及び導電性電極である第2電極80を有する。このような圧電素子300は、第1電極60と第2電極80との間に電圧を印加することで変位が生じる。すなわち両電極の間に電圧を印加することで、第1電極60と第2電極80とで挟まれている圧電体層70に圧電歪みが生じる。両電極に電圧を印加した際に、圧電体層70に圧電歪みが生じる部分を能動部310と称する。   On the vibration plate 50, a piezoelectric element 300 that causes a pressure change in the ink in the pressure generation chamber 12 is provided. The piezoelectric element 300 includes a first electrode 60 that is a conductive electrode, a piezoelectric layer 70, and a second electrode 80 that is a conductive electrode, which are sequentially stacked from the flow path forming substrate 10 side. Such a piezoelectric element 300 is displaced by applying a voltage between the first electrode 60 and the second electrode 80. That is, by applying a voltage between both electrodes, a piezoelectric strain is generated in the piezoelectric layer 70 sandwiched between the first electrode 60 and the second electrode 80. A portion where piezoelectric distortion occurs in the piezoelectric layer 70 when a voltage is applied to both electrodes is referred to as an active portion 310.

第1電極60は、圧力発生室12毎に切り分けられており、圧電素子300の実質的な駆動部である能動部310毎に独立する個別電極を構成する。第1電極60は、第1の方向Xにおいて、圧力発生室12の幅よりも狭い幅で形成されている。また、第1電極60は、第2の方向Yにおいて、両端部がそれぞれ圧力発生室12の外側まで形成されており、その一端部側(第2の方向Yの連通路14とは反対側(−Y方向側)には、金(Au)等からなるリード電極90が接続されている。第1電極60の材料は、金属材料であれば特に限定されず、例えば、白金(Pt)、イリジウム(Ir)等が好適に用いられる。   The first electrode 60 is separated for each pressure generation chamber 12 and constitutes an individual electrode independent for each active part 310 that is a substantial drive part of the piezoelectric element 300. The first electrode 60 is formed with a width narrower than the width of the pressure generation chamber 12 in the first direction X. Further, both ends of the first electrode 60 are formed to the outside of the pressure generating chamber 12 in the second direction Y, respectively, and one end thereof (on the side opposite to the communication path 14 in the second direction Y ( The lead electrode 90 made of gold (Au) or the like is connected to the −Y direction side) The material of the first electrode 60 is not particularly limited as long as it is a metal material, and for example, platinum (Pt), iridium (Ir) or the like is preferably used.

圧電体層70は、第1の方向Xに亘って連続して設けられている。また、圧電体層70の第2の方向Yの幅は、圧力発生室12の第2の方向Yの長さよりも広く、圧力発生室12の外側まで設けられている。第2の方向Yにおいて、圧電体層70のインク供給路13側(+Y方向側)の端部は第1電極60の端部よりも外側に位置しており、第1電極60の端部が圧電体層70によって覆われている。一方、圧電体層70のノズル開口21側の(−Y方向側)は第1電極60の端部よりも内側に位置しており、第1電極60の端部は圧電体層70に覆われていない。   The piezoelectric layer 70 is continuously provided in the first direction X. Further, the width of the piezoelectric layer 70 in the second direction Y is wider than the length of the pressure generation chamber 12 in the second direction Y and is provided to the outside of the pressure generation chamber 12. In the second direction Y, the end of the piezoelectric layer 70 on the ink supply path 13 side (+ Y direction side) is located outside the end of the first electrode 60, and the end of the first electrode 60 is Covered by the piezoelectric layer 70. On the other hand, the nozzle opening 21 side (−Y direction side) of the piezoelectric layer 70 is located inside the end portion of the first electrode 60, and the end portion of the first electrode 60 is covered with the piezoelectric layer 70. Not.

圧電体層70は、第1電極60上に形成される分極構造を有する酸化物の圧電材料からなり、例えば、一般式ABOで示されるペロブスカイト形酸化物からなることができる。圧電体層70に用いられるペロブスカイト形酸化物としては、例えば、鉛を含む鉛系圧電材料や鉛を含まない非鉛系圧電材料などを用いることができる。 The piezoelectric layer 70 is made of a piezoelectric material of the oxide having a polarization structure formed on the first electrode 60, for example, it may consist of a perovskite-type oxide represented by the general formula ABO 3. As the perovskite oxide used for the piezoelectric layer 70, for example, a lead-based piezoelectric material containing lead or a lead-free piezoelectric material containing no lead can be used.

圧電体層70には、圧力発生室12の間の各隔壁に対応する位置に凹部71が形成されている。このように圧電体層70に凹部71を設けることで、圧電素子300を良好に変位させることができる。   In the piezoelectric layer 70, recesses 71 are formed at positions corresponding to the partition walls between the pressure generation chambers 12. Thus, by providing the recess 71 in the piezoelectric layer 70, the piezoelectric element 300 can be favorably displaced.

第2電極80は、圧電体層70の第1電極60とは反対面側(+Z方向側)に設けられており、複数の能動部310に共通する共通電極を構成する。第2電極80は、圧電体層70の凹部71内にも設けられているが、特にこれに限定されず、凹部71内に第2電極80を設けないようにしてもよい。   The second electrode 80 is provided on the opposite surface side (+ Z direction side) of the piezoelectric layer 70 from the first electrode 60 and constitutes a common electrode common to the plurality of active portions 310. The second electrode 80 is also provided in the recess 71 of the piezoelectric layer 70, but is not particularly limited thereto, and the second electrode 80 may not be provided in the recess 71.

第2電極80の材料は、導電性を有する材料であれば特に限定されない。例えば、イリジウム(Ir)、白金(Pt)、パラジウム(Pd)、金(Au)、タングステン(W)、チタン(Ti)等の金属材料、及びランタンニッケル酸化物(LNO)に代表される導電性酸化物を用いることができる。また、第2電極80は、一層ではなく、複数層から形成されていてもよい。   The material of the second electrode 80 is not particularly limited as long as it is a conductive material. For example, metal materials such as iridium (Ir), platinum (Pt), palladium (Pd), gold (Au), tungsten (W), titanium (Ti), and conductivity represented by lanthanum nickel oxide (LNO) An oxide can be used. Further, the second electrode 80 may be formed of a plurality of layers instead of a single layer.

上述したように、圧電素子300は、第1電極60を複数の能動部310毎に独立して設けることで個別電極とし、第2電極80を複数の能動部310に亘って連続して設けることで共通電極とした。もちろん、このような態様に限定されず、第1電極60を複数の能動部310に亘って連続して設けることで共通電極とし、第2電極を能動部310毎に独立して設けることで個別電極としてもよい。また、振動板50としては、弾性膜51及び絶縁体膜52を設けずに、第1電極60のみが振動板として作用するようにしてもよい。また、圧電素子300自体が実質的に振動板を兼ねるようにしてもよい。   As described above, in the piezoelectric element 300, the first electrode 60 is provided separately for each of the plurality of active portions 310 to form individual electrodes, and the second electrode 80 is provided continuously over the plurality of active portions 310. The common electrode. Of course, the present invention is not limited to such a mode, and the first electrode 60 is provided continuously over the plurality of active portions 310 to be a common electrode, and the second electrode is provided independently for each active portion 310 to be individually provided. It may be an electrode. Further, as the diaphragm 50, the elastic film 51 and the insulator film 52 may not be provided, and only the first electrode 60 may function as the diaphragm. Further, the piezoelectric element 300 itself may substantially serve as a diaphragm.

流路形成基板10には、第1リード電極91及び第2リード電極92を備えている。これらは、リード電極90とも総称する。   The flow path forming substrate 10 includes a first lead electrode 91 and a second lead electrode 92. These are also collectively referred to as lead electrodes 90.

第1リード電極91は、各圧電素子300の第1電極60のそれぞれに接続されたリード電極である。第2リード電極92は、各圧電素子300に共通した第2電極80に接続されたリード電極である。本実施形態では、第1リード電極91及び第2リード電極92は、後述する保護基板30の貫通孔33に露出するように、配線されている。なお、第1リード電極91は、第2電極80と同一材料からなる導電層82を介して第1電極60に接続されている。もちろん、第1リード電極91は第1電極60に直接接続されていてもよい。   The first lead electrode 91 is a lead electrode connected to each of the first electrodes 60 of each piezoelectric element 300. The second lead electrode 92 is a lead electrode connected to the second electrode 80 common to each piezoelectric element 300. In this embodiment, the 1st lead electrode 91 and the 2nd lead electrode 92 are wired so that it may be exposed to the through-hole 33 of the protective substrate 30 mentioned later. The first lead electrode 91 is connected to the first electrode 60 via a conductive layer 82 made of the same material as the second electrode 80. Of course, the first lead electrode 91 may be directly connected to the first electrode 60.

流路形成基板10には、保護基板30が接着剤35を介して接合されている。保護基板30はマニホールド部32を有している。マニホールド部32は、保護基板30を厚さ方向に貫通して圧力発生室12の幅方向に亘って形成されており、上記のように、流路形成基板10の連通路14と連通されて各圧力発生室12の共通のインク室となるマニホールド100が構成されている。   A protective substrate 30 is bonded to the flow path forming substrate 10 via an adhesive 35. The protective substrate 30 has a manifold portion 32. The manifold part 32 penetrates the protective substrate 30 in the thickness direction and is formed across the width direction of the pressure generating chamber 12, and communicates with the communication path 14 of the flow path forming substrate 10 as described above. A manifold 100 serving as an ink chamber common to the pressure generation chamber 12 is configured.

保護基板30の圧電素子300に対向する領域には、圧電素子300の運動を阻害しない程度の空間を有する圧電素子保持部31が設けられている。圧電素子保持部31は、圧電素子300の運動を阻害しない程度の空間を有していればよく、当該空間は密封されていても密封されていなくてもよい。保護基板30は、流路形成基板10の熱膨張率と略同一の材料、例えば、ガラスやセラミック材料等を用いることができ、本実施形態では、流路形成基板10と同一材料のシリコン単結晶基板を用いて形成した。   A piezoelectric element holding portion 31 having a space that does not hinder the movement of the piezoelectric element 300 is provided in a region facing the piezoelectric element 300 of the protective substrate 30. The piezoelectric element holding part 31 should just have the space of the grade which does not inhibit the motion of the piezoelectric element 300, and the said space may be sealed or not sealed. The protective substrate 30 can be made of substantially the same material as the thermal expansion coefficient of the flow path forming substrate 10, for example, glass or ceramic material. In this embodiment, a silicon single crystal made of the same material as the flow path forming substrate 10 is used. It formed using the board | substrate.

保護基板30には、保護基板30を厚さ方向に貫通する貫通孔33が設けられている。そして、各圧電素子300から引き出されたリード電極90の端部近傍が、貫通孔33内に露出するように設けられている。保護基板30上には、並設された圧電素子300を駆動するための駆動回路120が固定されている。駆動回路120としては、例えば回路基板や半導体集積回路(IC)等を用いることができる。そして、駆動回路120及びリード電極90が、ボンディングワイヤー等の導電性ワイヤーからなる接続配線121を介して電気的に接続されている。   The protective substrate 30 is provided with a through hole 33 that penetrates the protective substrate 30 in the thickness direction. The vicinity of the end portion of the lead electrode 90 drawn from each piezoelectric element 300 is provided so as to be exposed in the through hole 33. A drive circuit 120 for driving the piezoelectric elements 300 arranged side by side is fixed on the protective substrate 30. As the drive circuit 120, for example, a circuit board, a semiconductor integrated circuit (IC), or the like can be used. The drive circuit 120 and the lead electrode 90 are electrically connected via a connection wiring 121 made of a conductive wire such as a bonding wire.

保護基板30上には、封止膜41及び固定板42とからなるコンプライアンス基板40が接合されている。封止膜41は、剛性が低く可撓性を有する材料から構成でき、封止膜41によってマニホールド部32の一方面が封止されている。固定板42は、比較的硬質の材料で形成されている。固定板42のマニホールド100に対向する領域は、厚さ方向に完全に除去された開口部43となっているため、マニホールド100の一方面は可撓性を有する封止膜41のみで封止されている。   On the protective substrate 30, a compliance substrate 40 including a sealing film 41 and a fixing plate 42 is bonded. The sealing film 41 can be made of a material having low rigidity and flexibility, and one surface of the manifold portion 32 is sealed by the sealing film 41. The fixed plate 42 is made of a relatively hard material. Since the region of the fixing plate 42 facing the manifold 100 is an opening 43 that is completely removed in the thickness direction, one surface of the manifold 100 is sealed only with a flexible sealing film 41. ing.

このような構成の記録ヘッド1では、インクを噴射する際に、インクが貯留された液体貯留手段からインクを取り込み、マニホールド100からノズル開口21に至るまで流路内部をインクで満たす。その後、駆動回路120からの信号に従い、圧力発生室12に対応する各圧電素子300に電圧を印加することにより、圧電素子300と共に振動板50をたわみ変形させる。これにより、圧力発生室12内の圧力が高まり所定のノズル開口21からインク滴が噴射される。   In the recording head 1 having such a configuration, when ink is ejected, the ink is taken in from the liquid storage means in which the ink is stored, and the inside of the flow path is filled with the ink from the manifold 100 to the nozzle opening 21. Thereafter, in accordance with a signal from the drive circuit 120, a voltage is applied to each piezoelectric element 300 corresponding to the pressure generating chamber 12, so that the diaphragm 50 is bent together with the piezoelectric element 300. As a result, the pressure in the pressure generating chamber 12 is increased and ink droplets are ejected from the predetermined nozzle openings 21.

図5を用いて、圧電素子300について詳細に説明する。図5は図4の要部を拡大した断面図である。   The piezoelectric element 300 will be described in detail with reference to FIG. FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of the main part of FIG.

本実施形態に係る圧電素子300の圧電体層70は、第2の方向Yにおいて、第2電極80よりも第2の方向Yの外側まで延設されている。すなわち、圧電体層70の上方には、第2電極80が設けられていない領域がある。当該領域には電界緩和部130、離れ電極140、絶縁部150が設けられている。   In the second direction Y, the piezoelectric layer 70 of the piezoelectric element 300 according to the present embodiment extends beyond the second electrode 80 to the outside in the second direction Y. That is, there is a region where the second electrode 80 is not provided above the piezoelectric layer 70. In the region, an electric field relaxation portion 130, a separation electrode 140, and an insulating portion 150 are provided.

電界緩和部130は、導電性を有する材料で圧電体層70上に形成され、第2電極80の第2の方向Yの一端部80aに接続されている。また、電界緩和部130の電気抵抗は第2電極80の電気抵抗よりも高い。   The electric field relaxation part 130 is formed on the piezoelectric layer 70 with a conductive material, and is connected to one end part 80 a of the second electrode 80 in the second direction Y. Further, the electric resistance of the electric field relaxation unit 130 is higher than the electric resistance of the second electrode 80.

本実施形態では、電界緩和部130は、第1電界緩和部83と第2電界緩和部93とから構成されている。第1電界緩和部83は、第2電極80とほぼ同じ厚さに形成され、第2電界緩和部93は、第2リード電極92とほぼ同じ厚さであり、第1電界緩和部83よりも第2の方向Yの幅が狭く形成されている。第1電界緩和部83及び第2電界緩和部93は何れも同材料で形成されているが、異なる材料で形成されていてもよい。   In the present embodiment, the electric field relaxation unit 130 includes a first electric field relaxation unit 83 and a second electric field relaxation unit 93. The first electric field relaxation part 83 is formed to have substantially the same thickness as the second electrode 80, and the second electric field relaxation part 93 has substantially the same thickness as the second lead electrode 92, and is more than the first electric field relaxation part 83. The width in the second direction Y is narrow. The first electric field relaxation portion 83 and the second electric field relaxation portion 93 are both formed of the same material, but may be formed of different materials.

電界緩和部130の材料としては、第2電極80よりも高い電気抵抗値を有し、導電性を有するものであれば特に限定されない。例えば、樹脂や銀、銅、カーボンペーストを挙げることができる。また、電界緩和部130は、第2電極80と同材料で形成した電極層、当該材料とは別物質(不純物)のイオンを注入することで形成してもよい。すなわち、電界緩和部130は、第2電極80を構成する物質とは別物質の不純物で且つ第2電極80の電気抵抗値よりも高くすることができるもの、例えば、酸素(O)、窒素(N)、ホウ素(B)、炭素(C)、フッ素(F)、リン(P)及び硫黄(S)からなる群から選択される少なくとも1つのイオンを第2電極80と同材料で形成した注入して形成することができる。   The material of the electric field relaxation part 130 is not particularly limited as long as it has an electric resistance value higher than that of the second electrode 80 and has conductivity. For example, resin, silver, copper, and carbon paste can be mentioned. The electric field relaxation unit 130 may be formed by implanting ions of a substance (impurity) different from the electrode layer formed of the same material as the second electrode 80 and the material. That is, the electric field relaxation unit 130 is an impurity that is a substance different from the substance that constitutes the second electrode 80 and can have an electric resistance higher than that of the second electrode 80, for example, oxygen (O), nitrogen ( N), boron (B), carbon (C), fluorine (F), phosphorus (P), and at least one ion selected from the group consisting of sulfur (S) is formed of the same material as the second electrode 80 Can be formed.

離れ電極140は、電界緩和部130を介して第2電極80に接続されている。上述したように電界緩和部130は導電性を有しているので、離れ電極140は、電界緩和部130を介して第2電極80と導通している。このような離れ電極140は、能動部310の端部を規定している。すなわち、圧電体層70のうち、離れ電極140と第1電極60に挟まれた領域は、離れ電極140及び第1電極60間に印加された電圧によって歪み変形する能動部310の一部である。   The separation electrode 140 is connected to the second electrode 80 via the electric field relaxation unit 130. As described above, since the electric field relaxation part 130 has conductivity, the separation electrode 140 is electrically connected to the second electrode 80 through the electric field relaxation part 130. Such a separation electrode 140 defines the end of the active part 310. That is, in the piezoelectric layer 70, a region sandwiched between the separation electrode 140 and the first electrode 60 is a part of the active portion 310 that is deformed and deformed by a voltage applied between the separation electrode 140 and the first electrode 60. .

本実施形態では、離れ電極140は、第1離れ電極84と第2離れ電極94とから構成されている。第1離れ電極84は、第2電極80とほぼ同じ厚さに形成されている。第2離れ電極94は、第2リード電極92とほぼ同じ厚さであり、第1離れ電極84よりも第2の方向Yの幅が広く形成されている。   In the present embodiment, the separation electrode 140 includes a first separation electrode 84 and a second separation electrode 94. The first separation electrode 84 is formed to have substantially the same thickness as the second electrode 80. The second separation electrode 94 has substantially the same thickness as the second lead electrode 92, and is formed wider in the second direction Y than the first separation electrode 84.

離れ電極140の材料は、導電性を有する材料であれば特に限定はない。また、離れ電極140は、第2電極80と同材料で形成されることが好ましいが、異なる材料で形成してもよい。   The material of the separation electrode 140 is not particularly limited as long as it is a conductive material. The separation electrode 140 is preferably formed of the same material as the second electrode 80, but may be formed of a different material.

絶縁部150は、離れ電極140に接続された絶縁性を有する材料で圧電体層70上に形成されている。したがって、絶縁部150と第1電極60に挟まれた圧電体層70の一部は、歪み変形しない非能動部320となる。   The insulating part 150 is formed on the piezoelectric layer 70 with an insulating material connected to the separation electrode 140. Accordingly, a part of the piezoelectric layer 70 sandwiched between the insulating part 150 and the first electrode 60 becomes an inactive part 320 that does not undergo deformation.

本実施形態では、絶縁部150は、第1絶縁部85と第2絶縁部95とから構成されている。第1絶縁部85は、第2電極80とほぼ同じ厚さに形成されている。第2絶縁部95は、第2リード電極92とほぼ同じ厚さであり、第1絶縁部85よりも第2の方向Yの幅が狭く形成されている。第1絶縁部85及び第2絶縁部95は何れも同材料で形成されているが、異なる材料で形成されていてもよい。絶縁部150の材料は、絶縁性を有する材料であれば特に限定はないが、ここでは絶縁部150は二酸化シリコンなどの金属酸化膜により形成されている。   In the present embodiment, the insulating unit 150 includes a first insulating unit 85 and a second insulating unit 95. The first insulating portion 85 is formed with substantially the same thickness as the second electrode 80. The second insulating portion 95 has substantially the same thickness as the second lead electrode 92 and is formed to have a width in the second direction Y narrower than that of the first insulating portion 85. The first insulating portion 85 and the second insulating portion 95 are both formed of the same material, but may be formed of different materials. The material of the insulating part 150 is not particularly limited as long as it is an insulating material, but here the insulating part 150 is formed of a metal oxide film such as silicon dioxide.

絶縁部150(第2絶縁部95)には、第1リード電極91を介して第1電極60が接続されている。上述したように絶縁部150は絶縁性を有しているので、第1リード電極91、すなわち第1電極60は、電界緩和部130、離れ電極140、及び第2リード電極92を介して第2電極80に短絡していない。また、導電層82も絶縁部150(第1絶縁部85)に接続されているので、第1電極60(第1リード電極91)は、導電層82を介して第2電極80(第2リード電極92)に短絡していない。なお、第1電極60は、第1リード電極91を介して絶縁部150に接続されているが、第1リード電極91を介さず絶縁部150に接続されていてもよい。   The first electrode 60 is connected to the insulating portion 150 (second insulating portion 95) via the first lead electrode 91. As described above, since the insulating part 150 has an insulating property, the first lead electrode 91, that is, the first electrode 60 is connected to the second lead electrode 92 via the electric field relaxation part 130, the separation electrode 140, and the second lead electrode 92. The electrode 80 is not short-circuited. Since the conductive layer 82 is also connected to the insulating portion 150 (first insulating portion 85), the first electrode 60 (first lead electrode 91) is connected to the second electrode 80 (second lead) via the conductive layer 82. There is no short circuit to the electrode 92). Although the first electrode 60 is connected to the insulating unit 150 via the first lead electrode 91, the first electrode 60 may be connected to the insulating unit 150 not via the first lead electrode 91.

以上に説明した、第2電極80の一端部80aから連続した電界緩和部130、離れ電極140、及び絶縁部150は、各第1電極60に対応して、第1の方向Xに沿って複数設けられている(図2、図3参照)。   The electric field relaxation unit 130, the separation electrode 140, and the insulating unit 150 that are continuous from the one end portion 80 a of the second electrode 80 described above correspond to each first electrode 60, and a plurality of the electric field relaxation units 130, 140 (See FIGS. 2 and 3).

なお、電界緩和部130、離れ電極140及び絶縁部150は、第1電極60に対応して複数設けられていなくてもよい。例えば、図6に示すように、電界緩和部130、離れ電極140及び絶縁部150が複数の第1電極60に共通していてもよい。このような構成とする場合、少なくとも、各第1電極60及びこれに接続された第1リード電極91が第2電極80及びこれに接続された第2リード電極92に短絡しないように、絶縁部150によって絶縁されていればよい。また、各第1電極60に接続された第1リード電極91同士が短絡しないように切り分けられていればよい。   Note that the electric field relaxation unit 130, the separation electrode 140, and the insulating unit 150 may not be provided in a plurality corresponding to the first electrode 60. For example, as shown in FIG. 6, the electric field relaxation unit 130, the separation electrode 140, and the insulating unit 150 may be common to the plurality of first electrodes 60. In such a configuration, at least each of the first electrodes 60 and the first lead electrode 91 connected thereto are not short-circuited to the second electrode 80 and the second lead electrode 92 connected thereto. What is necessary is just to be insulated by 150. The first lead electrodes 91 connected to the first electrodes 60 may be separated so as not to be short-circuited.

上述したように、第2電極80の一端部80aに、導電性を有する電界緩和部130を介して離れ電極140が設けられている。すなわち、第2電極80から電界緩和部130及び離れ電極140までは、圧電体層70に電界を印加する一体の電極として作用する。したがって、圧電体層70の能動部310は、第2電極80、電界緩和部130及び離れ電極140と、第1電極60とに挟まれた部分となる。   As described above, the separation electrode 140 is provided on the one end portion 80a of the second electrode 80 via the electric field relaxation portion 130 having conductivity. That is, the second electrode 80 to the electric field relaxation unit 130 and the separation electrode 140 act as an integrated electrode that applies an electric field to the piezoelectric layer 70. Therefore, the active portion 310 of the piezoelectric layer 70 is a portion sandwiched between the second electrode 80, the electric field relaxation portion 130, the separation electrode 140, and the first electrode 60.

そして、電界緩和部130は、第2電極80よりも電気抵抗が高くなっている。これにより、離れ電極140と第1電極60との間に印加される電界の強さは、第2電極80と第1電極60との間に印加される電界の強さよりも弱くなる。   The electric field relaxation unit 130 has a higher electrical resistance than the second electrode 80. Thereby, the strength of the electric field applied between the separation electrode 140 and the first electrode 60 becomes weaker than the strength of the electric field applied between the second electrode 80 and the first electrode 60.

図7は、電界の強さを示すグラフである。横軸は、第2の方向Yにおける位置を示し、縦軸は電界の強さを示している。第2電極80における電界の強さを電界強度Eとする。第2電極80に接続された電界緩和部130においては、第2の方向Yにおいて第2電極80から離れるほど、徐々に電界が弱くなっている。離れ電極140の電界強度Eは、電界緩和部130により緩和され、第2電極80の電界強度Eよりも弱い。 FIG. 7 is a graph showing the electric field strength. The horizontal axis indicates the position in the second direction Y, and the vertical axis indicates the strength of the electric field. The intensity of the electric field in the second electrode 80 and the electric field intensity E 0. In the electric field relaxation unit 130 connected to the second electrode 80, the electric field gradually weakens as the distance from the second electrode 80 in the second direction Y increases. The electric field strength E 1 of the separation electrode 140 is relaxed by the electric field relaxation unit 130 and is weaker than the electric field strength E 0 of the second electrode 80.

電界緩和部130を設けることで、能動部310の端部となる離れ電極140において、電界が低減されている。これにより、能動部310と非能動部320との境界において、電界強度の変化が緩和される。同図の例であれば、当該境界では電界強度がEから0に変化する。 By providing the electric field relaxation part 130, the electric field is reduced in the separation electrode 140 that is an end part of the active part 310. As a result, the change in electric field strength is mitigated at the boundary between the active part 310 and the inactive part 320. In the example shown in the figure, the electric field strength changes from E 1 to 0 at the boundary.

仮に、電界緩和部130及び離れ電極140を設けない場合では、第2電極80が能動部310の端部を規定することになる。この場合、能動部310と非能動部320との境界では、電界緩和部130及び離れ電極140を設ける場合よりも、電界強度が急峻に変化することになる。同図の例であれば、当該境界では電界強度がEから0に変化する。 If the electric field relaxation unit 130 and the separation electrode 140 are not provided, the second electrode 80 defines the end of the active unit 310. In this case, the electric field strength changes more rapidly at the boundary between the active part 310 and the inactive part 320 than when the electric field relaxation part 130 and the separation electrode 140 are provided. In the example shown in the figure, the electric field strength changes from E 0 to 0 at the boundary.

本実施形態の記録ヘッド1では、能動部310と非能動部320との境界では電界強度の変化が緩和されている。これにより、当該境界に応力が集中するのを抑制して、応力集中による破壊を抑制することができ、記録ヘッド1の信頼性を向上することができる。また、離れ電極140の電界強度を低減するだけで、能動部310の主要部を占める第2電極80の電界を低減することがない。これにより、記録ヘッド1は、能動部310の主要部に十分な電界を印加して、十分な圧電特性、すなわち、小さな電圧で大きな変位を行わせる変位特性を得ることができる。   In the recording head 1 of the present embodiment, the change in electric field strength is mitigated at the boundary between the active part 310 and the inactive part 320. Thereby, it is possible to suppress the concentration of stress on the boundary, to suppress the breakage due to the stress concentration, and to improve the reliability of the recording head 1. Moreover, the electric field of the second electrode 80 occupying the main part of the active part 310 is not reduced only by reducing the electric field strength of the separation electrode 140. Thereby, the recording head 1 can obtain a sufficient piezoelectric characteristic, that is, a displacement characteristic that causes a large displacement with a small voltage by applying a sufficient electric field to the main part of the active part 310.

本実施形態の記録ヘッド1では、離れ電極140には、絶縁部150が接続され、されに絶縁部150に第1電極60が第1リード電極91を介して接続されている。これにより、第2電極80(及びこれに接続される離れ電極140)と、第1電極60(及びこれに接続される第1リード電極91)との短絡を抑制することができる。   In the recording head 1 of this embodiment, the insulating part 150 is connected to the separation electrode 140, and the first electrode 60 is connected to the insulating part 150 via the first lead electrode 91. Thereby, a short circuit between the second electrode 80 (and the separation electrode 140 connected thereto) and the first electrode 60 (and the first lead electrode 91 connected thereto) can be suppressed.

このような圧電素子300は、製法に限定はないが、例えば次のように形成することができる。特に図示しないが、まず、圧力発生室12に対向して複数の第1電極60を形成し、圧電体層70を形成する。これらの第1電極60及び圧電体層70を覆うように、第2電極80を形成する材料からなる第2電極層を形成する。   Such a piezoelectric element 300 is not limited to a manufacturing method, but can be formed as follows, for example. Although not particularly illustrated, first, the plurality of first electrodes 60 are formed to face the pressure generation chamber 12, and the piezoelectric layer 70 is formed. A second electrode layer made of a material for forming the second electrode 80 is formed so as to cover the first electrode 60 and the piezoelectric layer 70.

次に、この第2電極層をパターニングして、第1除去部86及び第2除去部87を形成する。第1除去部86及び第2除去部87は、いずれも第2電極層の一部が除去されて圧電体層70が露出した部分である。これらの第1除去部86及び第2除去部87によって第2電極層が切り分けられ、第2電極80、第1離れ電極84及び導電層82が形成される。このようにして、同一材料からなる第2電極層から、第2電極80、第1離れ電極84及び導電層82を形成するので、それらを異なる別材料で形成するよりも、工数を削減し、コストを抑えることができる。   Next, the second electrode layer is patterned to form the first removal portion 86 and the second removal portion 87. Each of the first removal portion 86 and the second removal portion 87 is a portion where a part of the second electrode layer is removed and the piezoelectric layer 70 is exposed. The second electrode layer is cut by the first removal portion 86 and the second removal portion 87, and the second electrode 80, the first separation electrode 84, and the conductive layer 82 are formed. Thus, since the second electrode 80, the first separation electrode 84, and the conductive layer 82 are formed from the second electrode layer made of the same material, man-hours can be reduced as compared with the case where they are formed of different different materials. Cost can be reduced.

次に、第1除去部86に第1電界緩和部83を形成する。具体的には、第1電界緩和部83を形成する材料を成膜してパターニングすることで、第1除去部86内に第1電界緩和部83を形成する。次に、第2除去部87に第1絶縁部85を形成する。具体的には、第1絶縁部85を形成する材料を成膜してパターニングすることで、第2除去部87内に第1絶縁部85を形成する。   Next, the first electric field relaxation unit 83 is formed in the first removal unit 86. Specifically, the first electric field relaxation portion 83 is formed in the first removal portion 86 by depositing and patterning a material for forming the first electric field relaxation portion 83. Next, the first insulating portion 85 is formed in the second removal portion 87. Specifically, the first insulating portion 85 is formed in the second removal portion 87 by depositing and patterning a material for forming the first insulating portion 85.

次に、圧電体層70、第2電極80、第1電界緩和部83、第1離れ電極84、第1絶縁部85及び導電層82を覆うように、第1リード電極91及び第2リード電極92を形成する材料からなるリード電極層を形成する。   Next, the first lead electrode 91 and the second lead electrode so as to cover the piezoelectric layer 70, the second electrode 80, the first electric field relaxation portion 83, the first separation electrode 84, the first insulating portion 85, and the conductive layer 82. A lead electrode layer made of a material for forming 92 is formed.

次に、リード電極層をパターニングして、第3除去部96及び第4除去部97を形成する。第3除去部96は、リード電極層の一部が除去された貫通孔であり、第1除去部86に連通した部分である。第4除去部97は、リード電極層の一部が除去された貫通孔であり、第2除去部87に連通した部分である。これらの第3除去部96及び第4除去部97によってリード電極層が切り分けられ、第2リード電極92、第2離れ電極94及び第1リード電極91が形成される。このようにして、同一材料からなるリード電極層から、第1リード電極91、第2離れ電極94及び第2リード電極92を形成するので、それらを異なる別材料で形成するよりも、工数を削減し、コストを抑えることができる。   Next, the lead electrode layer is patterned to form the third removal portion 96 and the fourth removal portion 97. The third removal portion 96 is a through-hole from which a part of the lead electrode layer has been removed, and is a portion that communicates with the first removal portion 86. The fourth removal portion 97 is a through-hole from which a part of the lead electrode layer has been removed, and is a portion that communicates with the second removal portion 87. The lead electrode layer is separated by the third removal portion 96 and the fourth removal portion 97, and the second lead electrode 92, the second separation electrode 94, and the first lead electrode 91 are formed. In this way, since the first lead electrode 91, the second separation electrode 94, and the second lead electrode 92 are formed from the lead electrode layer made of the same material, man-hours can be reduced as compared with the case where they are formed from different materials. And cost can be reduced.

次に、第3除去部96に第2電界緩和部93を形成する。具体的には、第2電界緩和部93を形成する材料を成膜してパターニングすることで、第3除去部96内に第2電界緩和部93を形成する。本実施形態では、第1電界緩和部83及び第2電界緩和部93は同材料とした。次に、第4除去部97に第2絶縁部95を形成する。具体的には、第2絶縁部95を形成する材料を成膜してパターニングすることで、第4除去部97内に第2絶縁部95を形成する。   Next, the second electric field relaxation unit 93 is formed in the third removal unit 96. Specifically, the second electric field relaxation unit 93 is formed in the third removal unit 96 by depositing and patterning a material for forming the second electric field relaxation unit 93. In the present embodiment, the first electric field relaxation portion 83 and the second electric field relaxation portion 93 are made of the same material. Next, the second insulating portion 95 is formed in the fourth removal portion 97. Specifically, the second insulating portion 95 is formed in the fourth removal portion 97 by forming and patterning a material for forming the second insulating portion 95.

以後は、流路形成基板10に圧力発生室12等の液体流路を形成し、保護基板30及びノズルプレート20を接合することで、本実施形態に係る記録ヘッド1を製造することができる。   Thereafter, the recording head 1 according to this embodiment can be manufactured by forming a liquid flow path such as the pressure generating chamber 12 on the flow path forming substrate 10 and bonding the protective substrate 30 and the nozzle plate 20 together.

〈実施形態2〉
実施形態1に係る記録ヘッド1では、絶縁部150は、絶縁性のある金属酸化膜を用いたが、このような態様に限定されない。絶縁部は、導電性を有していても、離れ電極140よりも電気抵抗値が高い導電性材料で形成されていてもよい。
<Embodiment 2>
In the recording head 1 according to the first embodiment, the insulating unit 150 uses an insulating metal oxide film, but is not limited to such a mode. The insulating portion may have conductivity or may be formed of a conductive material having a higher electric resistance value than that of the separation electrode 140.

図8は、実施形態2に係る記録ヘッド1の要部を示す断面図である。実施形態1と同一のものには同一の符号を付し、重複する説明は省略する。本実施形態の記録ヘッド1は、絶縁部150Aの材料に導電性材料を用い、絶縁部150Aの電気抵抗は離れ電極140よりも高い。   FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating a main part of the recording head 1 according to the second embodiment. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. In the recording head 1 of the present embodiment, a conductive material is used as the material of the insulating part 150A, and the electric resistance of the insulating part 150A is higher than that of the separation electrode 140.

このような絶縁部150Aの材料としては、電界緩和部130に適用できる材料を用いることができる。そして、絶縁部150Aの電気抵抗を電界緩和部130よりも高くなるようにする。少なくとも、絶縁部150Aを介して第1電極60(第1リード電極91)と第2電極80(第2リード電極92)とが短絡しない程度の電気抵抗を有するように絶縁部150Aを形成する。   As a material of such an insulating part 150A, a material applicable to the electric field relaxation part 130 can be used. Then, the electric resistance of the insulating part 150A is made higher than that of the electric field relaxation part 130. The insulating portion 150A is formed so that the first electrode 60 (first lead electrode 91) and the second electrode 80 (second lead electrode 92) have at least an electrical resistance through the insulating portion 150A.

例えば、実施形態1の電界緩和部130のように、導電性のある材料に、別物質(不純物)のイオンを注入することで絶縁部150Aを形成してもよい。または、絶縁部150Aの断面積を狭くし、またXY平面における長さを長くするなどして電気抵抗を高めることで絶縁部150Aとしてもよい。   For example, like the electric field relaxation unit 130 of the first embodiment, the insulating unit 150A may be formed by implanting ions of another substance (impurity) into a conductive material. Alternatively, the insulating portion 150A may be formed by reducing the cross-sectional area of the insulating portion 150A and increasing the electrical resistance by increasing the length in the XY plane.

本実施形態に係る記録ヘッド1では、電界緩和部130と絶縁部150Aとを同材料で形成することができ、製造工程を簡略化することができる。   In the recording head 1 according to the present embodiment, the electric field relaxation part 130 and the insulating part 150A can be formed of the same material, and the manufacturing process can be simplified.

〈実施形態3〉
図9は、実施形態3に係る記録ヘッド1の要部を示す断面図である。実施形態1と同一のものには同一の符号を付し、重複する説明は省略する。本実施形態の記録ヘッド1では、絶縁部150Bは、絶縁性を有する樹脂で形成されている。当該樹脂は、保護基板30を絶縁部150Bに接着するための接着剤35と同じものである。このような樹脂としては、例えばエポキシ系樹脂を用いることができる。
<Embodiment 3>
FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating a main part of the recording head 1 according to the third embodiment. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. In the recording head 1 of the present embodiment, the insulating portion 150B is formed of an insulating resin. The resin is the same as the adhesive 35 for bonding the protective substrate 30 to the insulating portion 150B. As such a resin, for example, an epoxy resin can be used.

このように、本実施形態の記録ヘッド1は、第1電極60と第2電極80とを絶縁するための絶縁部150Bと、保護基板30を絶縁部150Bに接着するための接着剤35とが同じ材料で形成されている。   As described above, the recording head 1 of the present embodiment includes the insulating portion 150B for insulating the first electrode 60 and the second electrode 80, and the adhesive 35 for bonding the protective substrate 30 to the insulating portion 150B. It is made of the same material.

例えば、保護基板30を流路形成基板10に接着する際に、第2除去部87及び第4除去部97内に接着剤35を充填させることで絶縁部150Bを形成することができる。   For example, when the protective substrate 30 is bonded to the flow path forming substrate 10, the insulating portion 150 </ b> B can be formed by filling the second removing portion 87 and the fourth removing portion 97 with the adhesive 35.

本実施形態に係る記録ヘッド1では、保護基板30を流路形成基板10に接着する際に、絶縁部150Bを形成することができるので、製造工程を簡略化することができる。また、接着剤35が絶縁部150Bと一体的であるので、接着剤35の接着強度が向上し、保護基板30を剥がれにくくすることができる。   In the recording head 1 according to the present embodiment, when the protective substrate 30 is bonded to the flow path forming substrate 10, the insulating portion 150B can be formed, so that the manufacturing process can be simplified. Further, since the adhesive 35 is integral with the insulating portion 150B, the adhesive strength of the adhesive 35 is improved, and the protective substrate 30 can be made difficult to peel off.

〈他の実施形態〉
以上、本発明の各実施形態について説明したが、本発明の構成は上述したものに限定されるものではない。
<Other embodiments>
As mentioned above, although each embodiment of this invention was described, the structure of this invention is not limited to what was mentioned above.

実施形態1から実施形態3に係る記録ヘッド1は、第1電極60は圧電素子300ごとの個別電極であり、第2電極80は圧電素子300に共通した共通電極であったが、これに限定されない。   In the recording head 1 according to the first to third embodiments, the first electrode 60 is an individual electrode for each piezoelectric element 300, and the second electrode 80 is a common electrode common to the piezoelectric element 300. However, the present invention is not limited to this. Not.

第1電極60を圧電素子300に共通した共通電極とし、第2電極80を圧電素子ごとの個別電極としてもよい。このような場合では、各第2電極の一端部に電界緩和部をそれぞれ接続し、各電界緩和部に離れ電極を接続すればよい。このような態様であっても、実施形態1の記録ヘッド1と同様の作用効果を奏する。   The first electrode 60 may be a common electrode common to the piezoelectric elements 300, and the second electrode 80 may be an individual electrode for each piezoelectric element. In such a case, an electric field relaxation part may be connected to one end of each second electrode, and a separate electrode may be connected to each electric field relaxation part. Even in such an aspect, the same operational effects as the recording head 1 of the first embodiment can be obtained.

実施形態1から実施形態3に係る記録ヘッド1では、絶縁部150を有しているが、絶縁部150を設けなくてもよい。例えば、離れ電極140と、第1リード電極91及び導電層82との間に絶縁部150を設けず、それらを第2除去部87及び第4除去部97で切り離すことで絶縁しておけばよい。   The recording head 1 according to the first to third embodiments includes the insulating unit 150, but the insulating unit 150 may not be provided. For example, the insulating part 150 may not be provided between the separation electrode 140, the first lead electrode 91, and the conductive layer 82, and they may be insulated by being separated by the second removing part 87 and the fourth removing part 97. .

実施形態1から実施形態3に係る記録ヘッド1は、圧電体層70上に第1リード電極91の一部が設けられているが、このような態様に限定されない。第1リード電極91は、圧電体層70上ではなく、導電層82上や第1電極60上に設けられている態様であってもよい。   In the recording head 1 according to the first to third embodiments, a part of the first lead electrode 91 is provided on the piezoelectric layer 70, but the present invention is not limited to such a mode. The first lead electrode 91 may be provided on the conductive layer 82 or the first electrode 60 instead of on the piezoelectric layer 70.

実施形態1から実施形態3に係る記録ヘッド1では、電界緩和部130は第1電界緩和部83及び第2電界緩和部93の複数層から構成されていた。同様に、離れ電極140は第1離れ電極84及び第2離れ電極94の複数層から構成され、絶縁部150は第1絶縁部85及び第2絶縁部95の複数層から構成されていた。しかしながら、電界緩和部130、離れ電極140及び絶縁部150は、このような複数層からなる構成に限定されない。   In the recording head 1 according to the first to third embodiments, the electric field relaxation unit 130 includes a plurality of layers of the first electric field relaxation unit 83 and the second electric field relaxation unit 93. Similarly, the separation electrode 140 is composed of a plurality of layers of the first separation electrode 84 and the second separation electrode 94, and the insulating portion 150 is composed of a plurality of layers of the first insulation portion 85 and the second insulation portion 95. However, the electric field relaxation unit 130, the separation electrode 140, and the insulating unit 150 are not limited to such a configuration including a plurality of layers.

例えば、第1リード電極91及び第2リード電極92と同じ層である、第2電界緩和部93、第2離れ電極94及び第2絶縁部95を設けなくてもよい。すなわち、第1電界緩和部83、第1離れ電極84、及び第1絶縁部85を、それぞれ電界緩和部、離れ電極、絶縁部としてもよい。   For example, the second electric field relaxation portion 93, the second separation electrode 94, and the second insulating portion 95 that are the same layer as the first lead electrode 91 and the second lead electrode 92 may not be provided. That is, the first electric field relaxation part 83, the first separation electrode 84, and the first insulation part 85 may be an electric field relaxation part, a separation electrode, and an insulation part, respectively.

なお、上記実施形態においては、液体噴射ヘッドの一例としてインクジェット式記録ヘッドを、また液体噴射装置の一例としてインクジェット式記録装置を挙げて説明したが、本発明は、広く液体噴射ヘッド及び液体噴射装置全般を対象としたものであり、インク以外の液体を噴射する液体噴射ヘッドや液体噴射装置にも勿論適用することができる。その他の液体噴射ヘッドとしては、例えば、プリンター等の画像記録装置に用いられる各種の記録ヘッド、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(電界放出ディスプレイ)等の電極形成に用いられる電極材料噴射ヘッド、バイオchip製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等が挙げられ、かかる液体噴射ヘッドを備えた液体噴射装置にも適用できる。   In the above embodiment, an ink jet recording head has been described as an example of a liquid ejecting head, and an ink jet recording apparatus has been described as an example of a liquid ejecting apparatus. Of course, the present invention is intended for the whole, and can be applied to a liquid ejecting head or a liquid ejecting apparatus that ejects liquid other than ink. Other liquid ejecting heads include, for example, various recording heads used in image recording apparatuses such as printers, color material ejecting heads used in the manufacture of color filters such as liquid crystal displays, organic EL displays, and FEDs (field emission displays). Examples thereof include an electrode material ejection head used for electrode formation, a bio-organic matter ejection head used for biochip production, and the like, and can also be applied to a liquid ejection apparatus including such a liquid ejection head.

また、本発明は、インクジェット式記録ヘッドに代表される液体噴射ヘッドのみならず、超音波発信機等の超音波デバイス、超音波モーター、圧力センサー、焦電センサー等他の圧電デバイスにも適用することができる。このような圧電素子デバイスにおいても、信頼性を向上することができる。   The present invention is applicable not only to a liquid jet head typified by an ink jet recording head but also to other piezoelectric devices such as an ultrasonic device such as an ultrasonic transmitter, an ultrasonic motor, a pressure sensor, and a pyroelectric sensor. be able to. Even in such a piezoelectric element device, the reliability can be improved.

I…インクジェット式記録装置(液体噴射装置)、1…記録ヘッド(液体噴射ヘッド)、10…流路形成基板(基板)、50…振動板、60…第1電極、70…圧電体層、80…第2電極、80a…一端部、90…リード電極、91…第1リード電極、92…第2リード電極、130…電界緩和部、140…離れ電極、150、150A、150B…絶縁部、300…圧電素子、310…能動部、320…非能動部 DESCRIPTION OF SYMBOLS I ... Inkjet recording apparatus (liquid ejecting apparatus), 1 ... Recording head (liquid ejecting head), 10 ... Flow path forming substrate (substrate), 50 ... Vibrating plate, 60 ... First electrode, 70 ... Piezoelectric layer, 80 ... second electrode, 80a ... one end, 90 ... lead electrode, 91 ... first lead electrode, 92 ... second lead electrode, 130 ... electric field relaxation part, 140 ... remote electrode, 150, 150A, 150B ... insulating part, 300 ... Piezoelectric element, 310 ... Active part, 320 ... Inactive part

Claims (5)

基板の上方に設けられて前記基板側から第1電極、圧電体層及び第2電極が積層された圧電素子を備え、
前記圧電体層には、前記第2電極の一端部に接続した導電性を有する電界緩和部、及び前記電界緩和部を介して前記第2電極に接続された離れ電極が設けられ、
前記電界緩和部は前記第2電極よりも電気抵抗が高い
ことを特徴とする圧電デバイス。
A piezoelectric element provided above the substrate and laminated with a first electrode, a piezoelectric layer and a second electrode from the substrate side;
The piezoelectric layer is provided with a conductive electric field relaxation part connected to one end of the second electrode, and a separation electrode connected to the second electrode through the electric field relaxation part,
The electric field relaxation portion has an electric resistance higher than that of the second electrode.
請求項1に記載する圧電デバイスにおいて、
前記離れ電極に接続された絶縁性を有する絶縁部を備え、
前記絶縁部に前記第1電極が接続されている
ことを特徴とする圧電デバイス。
The piezoelectric device according to claim 1,
An insulating portion having an insulating property connected to the separation electrode;
The piezoelectric device, wherein the first electrode is connected to the insulating portion.
請求項2に記載する圧電デバイスにおいて、
前記絶縁部は、前記離れ電極よりも電気抵抗値が高い導電性材料で形成されている
ことを特徴とする圧電デバイス。
The piezoelectric device according to claim 2, wherein
The said insulating part is formed with the electroconductive material whose electrical resistance value is higher than the said separation electrode. The piezoelectric device characterized by the above-mentioned.
請求項2に記載する圧電デバイスにおいて、
前記基板の前記圧電素子側に接着される保護基板を備え、
前記絶縁部は、絶縁性を有する樹脂で形成され、
前記保護基板は、前記樹脂により前記絶縁部に接着されている
ことを特徴とする圧電デバイス。
The piezoelectric device according to claim 2, wherein
A protective substrate bonded to the piezoelectric element side of the substrate;
The insulating part is formed of an insulating resin,
The piezoelectric device, wherein the protective substrate is bonded to the insulating portion with the resin.
請求項1から請求項4の何れか一項に記載する前記圧電デバイス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 device according to claim 1.

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