JP2017191859A - Electromechanical conversion member, liquid discharge head, liquid discharge unit, and apparatus for discharging liquid - Google Patents

Electromechanical conversion member, liquid discharge head, liquid discharge unit, and apparatus for discharging liquid Download PDF

Info

Publication number
JP2017191859A
JP2017191859A JP2016080771A JP2016080771A JP2017191859A JP 2017191859 A JP2017191859 A JP 2017191859A JP 2016080771 A JP2016080771 A JP 2016080771A JP 2016080771 A JP2016080771 A JP 2016080771A JP 2017191859 A JP2017191859 A JP 2017191859A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
liquid
common electrode
liquid discharge
electrode
film
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2016080771A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
圭史 三輪
Keiji Miwa
圭史 三輪
黒田 隆彦
Takahiko Kuroda
隆彦 黒田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ricoh Co Ltd filed Critical Ricoh Co Ltd
Priority to JP2016080771A priority Critical patent/JP2017191859A/en
Publication of JP2017191859A publication Critical patent/JP2017191859A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a highly reliable electromechanical conversion member by suppressing peeling of a common electrode.SOLUTION: There is provided an electromechanical conversion member that has a diaphragm 15, a common electrode adhesion layer 160, a lower electrode 161, a piezoelectric substance 162, and an upper electrode 163 formed on a substrate 14, and defines one of the lower electrode 161 and upper electrode 163 as a common electrode and the other as an individual electrode. The electromechanical conversion member has an area A at least including corner parts of the common electrode and an area B including the piezoelectric substance 162 on the common electrode adhesion layer 160. The area A and the area B are materials different from each other, and the area A has a higher adhesion to the common electrode than that of the area B.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、電気機械変換部材、液体吐出ヘッド、液体吐出ユニット及び液体を吐出する装置に関する。   The present invention relates to an electromechanical conversion member, a liquid discharge head, a liquid discharge unit, and an apparatus for discharging liquid.

一般に、プリンタ、ファクシミリ、複写機、プロッタ、あるいはこれらの内の複数の機能を複合した画像形成装置としては、例えばインク等の液体を吐出する液体吐出ヘッドを備えたインクジェット記録装置がある。   In general, printers, facsimiles, copiers, plotters, or image forming apparatuses that combine a plurality of these functions include, for example, an ink jet recording apparatus that includes a liquid discharge head that discharges liquid such as ink.

液体吐出ヘッドは、インクなどの液体の液滴を吐出するノズルと、このノズルに連通し液体を収容した液室(圧力室、加圧室、吐出室などとも称される。)と、圧電素子などの電気機械変換素子とを備えた構成が知られている。この液体吐出ヘッドでは、圧電素子に電圧が印加されることにより圧電素子は液室の壁の一部を形成する振動板を変形させるように振動し、その振動板の変形により液室内の液体が加圧され、ノズルから液滴を吐出させることができる。   The liquid discharge head includes a nozzle that discharges a liquid droplet of ink or the like, a liquid chamber (also referred to as a pressure chamber, a pressure chamber, a discharge chamber, or the like) that communicates with the nozzle and stores a liquid, and a piezoelectric element. The structure provided with electromechanical conversion elements, such as these, is known. In this liquid discharge head, when a voltage is applied to the piezoelectric element, the piezoelectric element vibrates so as to deform the diaphragm that forms a part of the wall of the liquid chamber, and the liquid in the liquid chamber is caused by the deformation of the diaphragm. Pressurized and liquid droplets can be discharged from the nozzle.

液体吐出ヘッドは、圧電素子の軸方向に伸長、収縮する縦振動モードの圧電アクチュエータを使用したものと、たわみ振動モードの圧電アクチュエータを使用したものと2種類が実用化されている。   Two types of liquid ejection heads have been put to practical use, one using a longitudinal vibration mode piezoelectric actuator that extends and contracts in the axial direction of the piezoelectric element, and one using a flexural vibration mode piezoelectric actuator.

その中でもたわみ振動モードのアクチュエータを使用したものとしては、例えば、振動板の表面全体にわたって成膜技術により均一な圧電体層を形成し、この圧電体層をリソグラフィ法により圧力発生室に対応する形状に切り分けて各液室に独立するように圧電素子を形成したものが知られている。   Among them, for example, a flexural vibration mode actuator is used, for example, a uniform piezoelectric layer is formed over the entire surface of the diaphragm by a film forming technique, and this piezoelectric layer is shaped to correspond to a pressure generating chamber by a lithography method. It is known that a piezoelectric element is formed so as to be separated into each liquid chamber and independent of each liquid chamber.

また、たわみ振動モードのアクチュエータに使用される圧電素子は、例えば、共通電極である下電極と、下電極上に形成されたPZT膜(圧電体層)と、PZT膜上に形成された個別電極である上電極とで構成されることが知られている。さらに、上電極上には層間絶縁膜が形成されて下電極と上電極との絶縁が図られ、この層間絶縁膜に開口されたコンタクトホールを介して上電極に電気的に接続される配線が設けられた構造が知られている(特許文献1、2参照)。   The piezoelectric element used for the actuator in the flexural vibration mode includes, for example, a lower electrode that is a common electrode, a PZT film (piezoelectric layer) formed on the lower electrode, and an individual electrode formed on the PZT film. It is known that it is comprised with the upper electrode which is. Further, an interlayer insulating film is formed on the upper electrode to insulate the lower electrode from the upper electrode, and a wiring electrically connected to the upper electrode through a contact hole opened in the interlayer insulating film. The provided structure is known (see Patent Documents 1 and 2).

一般的に、これらのアクチュエータをリソグラフィ法によりパターニングする際、エッチング残渣や、レジストを除去するためにレジスト剥離処理、アッシング処理等が行われる。このとき、生産性向上のためにレジスト剥離処理はバッチ式で行うことが多い。   Generally, when these actuators are patterned by a lithography method, a resist stripping process, an ashing process, or the like is performed in order to remove an etching residue or a resist. At this time, in order to improve productivity, the resist stripping process is often performed in a batch manner.

図19、図20に示すように、電極や圧電体層が形成された基盤70(ウエハ)を基盤カセット71に設置し、基盤70の外側に設けられた剥離液吐出ノズル72から剥離液73を基盤70に供給する。このとき、剥離液73が基盤70の全面にいきわたるように基盤カセット71は回転軸74を中心に回転して処理される。このレジスト剥離処理の後に、図20(B)の部分拡大図に示すように共通電極75の剥がれ75pが発生し、歩留りを大きく下げるという問題がある。   As shown in FIGS. 19 and 20, a substrate 70 (wafer) on which an electrode and a piezoelectric layer are formed is placed on a substrate cassette 71, and a release liquid 73 is discharged from a release liquid discharge nozzle 72 provided outside the base 70. Supply to the base 70. At this time, the base cassette 71 is processed by rotating around the rotation shaft 74 so that the stripping solution 73 spreads over the entire surface of the base 70. After this resist stripping process, as shown in the partially enlarged view of FIG. 20B, peeling of the common electrode 75 occurs and there is a problem that the yield is greatly reduced.

このレジスト剥離処理での剥がれは、特に、基盤70の外側に位置するパターンの大きい共通電極75の隅部に発生する傾向がある。また、剥がれの界面は共通電極と密着層の界面であり、レジスト剥離液が共通電極隅部にアタックすることで発生する。   Peeling in this resist peeling process tends to occur particularly at the corners of the common electrode 75 having a large pattern located outside the substrate 70. Further, the peeling interface is an interface between the common electrode and the adhesion layer, and is generated when the resist stripping solution attacks the common electrode corner.

従来から、共通電極の密着力を改善するための材料や構成などが提案されている。例えば特許文献3では、密着層のTiOxを0<x<2のように不完全に酸化することで、振動板(酸化膜)と下部電極Pt(金属膜)の両方の密着性を良くする試みがなされている。特許文献3では、密着性の確保、PZTの結晶特性、配向特性を向上させ、耐電圧特性、製造歩留りを向上させることを狙いとしている。   Conventionally, materials and configurations for improving the adhesion of the common electrode have been proposed. For example, in Patent Document 3, an attempt is made to improve the adhesion between both the diaphragm (oxide film) and the lower electrode Pt (metal film) by incompletely oxidizing TiOx in the adhesion layer as 0 <x <2. Has been made. Patent Document 3 aims to ensure adhesion, improve crystal characteristics and orientation characteristics of PZT, and improve withstand voltage characteristics and manufacturing yield.

また、特許文献4では、共通電極の隅部をラウンド形状にすることでレジスト剥離液のアタックを緩和し、剥がれを抑制する試みがなされている。   In Patent Document 4, an attempt is made to alleviate the attack of the resist stripping solution by suppressing the peeling by making the corners of the common electrode round.

しかしながら、従来技術により電極の剥がれは大幅に抑制されたが、実際は撲滅にはいたっておらず、更なる改善が必要である。   However, although peeling of the electrode has been greatly suppressed by the conventional technique, it has not been eradicated in practice, and further improvement is necessary.

そこで本発明は、共通電極の剥がれを抑制して、信頼性の高い電気機械変換部材を提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a highly reliable electromechanical conversion member by suppressing peeling of the common electrode.

上記課題を解決するために、本発明は、基板上に、振動板、共通電極密着層、下部電極、圧電体及び上部電極が形成され、前記下部電極及び上部電極のうち、一方を共通電極、他方を個別電極とした電気機械変換部材であって、前記共通電極密着層の表面に、前記共通電極の隅部を少なくとも含む領域Aと、前記圧電体を含む領域Bとを有し、前記領域Aと前記領域Bは異なる材料であり、前記領域Aは前記領域Bよりも前記共通電極との密着性が高いことを特徴とする。   In order to solve the above-described problems, the present invention provides a diaphragm, a common electrode adhesion layer, a lower electrode, a piezoelectric body, and an upper electrode formed on a substrate, wherein one of the lower electrode and the upper electrode is a common electrode, An electromechanical conversion member having the other as an individual electrode, the surface including the region A including at least the corner of the common electrode and the region B including the piezoelectric body on the surface of the common electrode adhesion layer, A and the region B are different materials, and the region A has higher adhesion to the common electrode than the region B.

本発明によれば、共通電極の剥がれを抑制して、信頼性の高い電気機械変換部材を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, peeling of a common electrode can be suppressed and a highly reliable electromechanical conversion member can be provided.

液体吐出部の概略構成を示す断面図の一例である。FIG. 3 is an example of a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of a liquid ejection unit. 液体吐出部の概略構成を示す断面図の他の例である。It is another example of sectional drawing which shows schematic structure of a liquid discharge part. 図1に示す液体吐出部を複数配置した例を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating an example in which a plurality of liquid ejection units illustrated in FIG. 1 are arranged. 図2に示す液体吐出部を複数配置した例を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating an example in which a plurality of liquid ejection units illustrated in FIG. 2 are arranged. SRO膜(111)のXRDパターン図の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the XRD pattern figure of a SRO film | membrane (111). (A)パターニングされた上部電極の上面図、(B)A−A’断面図である。(A) Top view of patterned upper electrode, (B) A-A ′ sectional view. (A)パターニングされた上部電極、圧電体の上面図、(B)A−A’断面図である。(A) Top view of patterned upper electrode and piezoelectric body, (B) A-A ′ sectional view. (A)パターニングされた上部電極、圧電体の上面図、(B)A−A’断面図である。(A) Top view of patterned upper electrode and piezoelectric body, (B) A-A ′ sectional view. 領域A、領域Bの一例を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating an example of the area | region A and the area | region B. FIG. 領域A、領域Bの他の例を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the other example of the area | region A and the area | region B. FIG. 本発明に係る液体吐出ユニットの一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the liquid discharge unit which concerns on this invention. 本発明に係る液体吐出ユニットの他の例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the other example of the liquid discharge unit which concerns on this invention. 本発明に係る液体吐出ユニットの他の例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the other example of the liquid discharge unit which concerns on this invention. 本発明に係る液体吐出ユニットの他の例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the other example of the liquid discharge unit which concerns on this invention. 画像形成装置の構成の一例を示す斜視図である。1 is a perspective view illustrating an example of a configuration of an image forming apparatus. 画像形成装置の構成の一例を示す側面図である。1 is a side view illustrating an example of a configuration of an image forming apparatus. 実施例、比較例におけるPZTの結晶性を示すグラフである。It is a graph which shows the crystallinity of PZT in an Example and a comparative example. 実施例、比較例における隅部剥がれ率を示すグラフである。It is a graph which shows the corner part peeling rate in an Example and a comparative example. ウエハ内に複数の圧電素子を形成する概念図である。It is a conceptual diagram which forms a some piezoelectric element in a wafer. レジスト剥離処理における共通電極の隅部の剥がれについての説明図である。It is explanatory drawing about peeling of the corner part of the common electrode in a resist peeling process.

以下、本発明に係る電気機械変換部材、液体吐出ヘッド、液体吐出ユニット及び液体を吐出する装置について図面を参照しながら説明する。なお、本発明は以下に示す実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、修正、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。   Hereinafter, an electromechanical conversion member, a liquid discharge head, a liquid discharge unit, and a device for discharging a liquid according to the present invention will be described with reference to the drawings. The present invention is not limited to the embodiments described below, and other embodiments, additions, modifications, deletions, and the like can be changed within a range that can be conceived by those skilled in the art, and any aspect is possible. As long as the functions and effects of the present invention are exhibited, the scope of the present invention is included.

本発明は、基板上に、振動板、共通電極密着層、下部電極、圧電体及び上部電極が形成され、前記下部電極及び上部電極のうち、一方を共通電極、他方を個別電極とした電気機械変換部材であって、前記共通電極密着層の表面に、前記共通電極の隅部を少なくとも含む領域Aと、前記圧電体を含む領域Bとを有し、前記領域Aと前記領域Bは異なる材料であり、前記領域Aは前記領域Bよりも前記共通電極との密着性が高いことを特徴とする。
以下、詳細を説明する。
The present invention is an electric machine in which a diaphragm, a common electrode adhesion layer, a lower electrode, a piezoelectric body and an upper electrode are formed on a substrate, and one of the lower electrode and the upper electrode is a common electrode and the other is an individual electrode. A conversion member having a region A including at least a corner portion of the common electrode and a region B including the piezoelectric body on the surface of the common electrode adhesion layer, wherein the region A and the region B are different materials. The region A has higher adhesion to the common electrode than the region B.
Details will be described below.

図1、図2は液体吐出ヘッドの基本構成部分である液体吐出部の概略構成を示す液室の配列方向の断面図であり、便宜上、1つの液室に対応する部分のみ示している。図1、図2に示される本実施形態では、インクなどの液体の液滴を吐出するノズル11を有するノズル基板12と、ノズル11に連通し液体を収容した液室13(圧力室などとも称する)が形成された液室基板14(以下、単に「基板」という)とを備えている。基板14上には、液室13の一壁面となる振動板15を形成し、振動板15上に共通電極密着層160、下部電極161、圧電体162(電気−機械変換膜などとも称する)、上部電極163からなる圧電素子16が設けられている。   FIG. 1 and FIG. 2 are cross-sectional views in the arrangement direction of the liquid chambers showing a schematic configuration of a liquid discharge unit which is a basic component of the liquid discharge head, and only a portion corresponding to one liquid chamber is shown for convenience. In this embodiment shown in FIGS. 1 and 2, a nozzle substrate 12 having a nozzle 11 that discharges a liquid droplet of ink or the like, and a liquid chamber 13 (also referred to as a pressure chamber or the like) that communicates with the nozzle 11 and contains a liquid. ) Formed on the liquid chamber substrate 14 (hereinafter simply referred to as “substrate”). A vibration plate 15 serving as one wall surface of the liquid chamber 13 is formed on the substrate 14. A common electrode adhesion layer 160, a lower electrode 161, a piezoelectric body 162 (also referred to as an electro-mechanical conversion film) is formed on the vibration plate 15, A piezoelectric element 16 composed of the upper electrode 163 is provided.

図1に示される圧電素子16は、下部電極161が共通電極となっており、上部電極163が個別電極となっている。一方、図2に示される圧電素子16は、下部電極161が個別電極となっており、上部電極163が共通電極となっている。   In the piezoelectric element 16 shown in FIG. 1, the lower electrode 161 is a common electrode, and the upper electrode 163 is an individual electrode. On the other hand, in the piezoelectric element 16 shown in FIG. 2, the lower electrode 161 is an individual electrode and the upper electrode 163 is a common electrode.

駆動電圧が印加された圧電素子16が、基板14と圧電素子16との間にある振動板15を変形させるように振動し、その振動板15の変形により液室13内の液体が加圧され、ノズル11から液滴を吐出させることができる。   The piezoelectric element 16 to which the drive voltage is applied vibrates so as to deform the vibration plate 15 between the substrate 14 and the piezoelectric element 16, and the liquid in the liquid chamber 13 is pressurized by the deformation of the vibration plate 15. , Droplets can be ejected from the nozzle 11.

図3、図4に、図1、図2に示される液体吐出部を複数配置した例をそれぞれ示す。上述したように、下部電極161及び上部電極163のうち、一方を共通電極、他方を個別電極とすることができる。   FIGS. 3 and 4 show examples in which a plurality of liquid ejection units shown in FIGS. 1 and 2 are arranged. As described above, one of the lower electrode 161 and the upper electrode 163 can be a common electrode and the other can be an individual electrode.

上記のような構成の、基板14と、圧電素子16と、各種電極とを含む複合積層基板は、アクチュエータ基板などと呼ばれる電気機械変換部材である。   The composite laminated substrate including the substrate 14, the piezoelectric element 16, and various electrodes configured as described above is an electromechanical conversion member called an actuator substrate.

次に、液滴吐出ヘッドを構成する構成要素である各部及び部材などの材料及び工法について、より具体的に説明する。   Next, the materials and methods of each part and member, which are constituent elements constituting the droplet discharge head, will be described more specifically.

<基板>
基板14としては、シリコン単結晶基板を用いることが好ましく、通常100〜600μmの厚みを持つことが好ましい。面方位としては、(100)、(110)、(111)と3種あるが、半導体産業では一般的に(100)、(111)が広く使用されており、本構成においては、主に(100)の面方位を持つ単結晶基板を主に使用した。
<Board>
As the substrate 14, it is preferable to use a silicon single crystal substrate, and it is preferable to have a thickness of 100 to 600 μm. There are three types of plane orientations, (100), (110), and (111), but (100) and (111) are generally widely used in the semiconductor industry. A single crystal substrate having a plane orientation of 100) was mainly used.

また、図1、図2等に示すような圧力室を作製していく場合、エッチングを利用してシリコン単結晶基板を加工していく。この場合のエッチング方法としては、異方性エッチングを用いることが一般的である。異方性エッチングとは結晶構造の面方位に対してエッチング速度が異なる性質を利用したものである。例えばKOH等のアルカリ溶液に浸漬させた異方性エッチングでは、(100)面に比べて(111)面は約1/400程度のエッチング速度となる。従って、面方位(100)では約54°の傾斜を持つ構造体が作製できるのに対して、面方位(110)では深い溝をほることができるため、より剛性を保ちつつ、配列密度を高くすることができることが分かっている。本構成としては(110)の面方位を持った単結晶基板を使用することも可能である。但し、この場合、マスク材であるSiOもエッチングされてしまうため、この点も留意して利用することが好ましい。 Further, when a pressure chamber as shown in FIGS. 1 and 2 is manufactured, a silicon single crystal substrate is processed using etching. As an etching method in this case, it is common to use anisotropic etching. Anisotropic etching utilizes the property that the etching rate differs with respect to the plane orientation of the crystal structure. For example, in anisotropic etching immersed in an alkaline solution such as KOH, the (111) plane has an etching rate of about 1/400 compared to the (100) plane. Therefore, while a structure having an inclination of about 54 ° can be produced in the plane orientation (100), a deep groove can be removed in the plane orientation (110), so that the arrangement density is increased while maintaining rigidity. I know you can. As this configuration, a single crystal substrate having a (110) plane orientation can be used. However, in this case, SiO 2 which is a mask material is also etched, so it is preferable to use this point in consideration.

<振動板>
圧電体によって発生した力を受けて、下地(振動板)が変形変位して、圧力室のインク滴を吐出させる。そのため、振動板15としては所定の強度を有したものであることが好ましい。材料としては、Si、SiO、Siなどを例えばCVD(Chemical Vapor Deposition:化学気相成長)法により作製したものが挙げられる。
<Vibration plate>
In response to the force generated by the piezoelectric body, the base (vibration plate) is deformed and displaced, and ink droplets in the pressure chamber are ejected. Therefore, it is preferable that the diaphragm 15 has a predetermined strength. Examples of the material include those made of Si, SiO 2 , Si 3 N 4 or the like by, for example, a CVD (Chemical Vapor Deposition) method.

さらに図1、図2に示すような下部電極、電気−機械変換膜の線膨張係数に近い材料を選択することが好ましい。特に、電気−機械変換膜としては、一般的に材料としてPZT(チタン酸ジルコン酸鉛)が使用されることから線膨張係数8×10−6(1/K)に近い線膨張係数として、5×10−6〜10×10−6の線膨張係数を有した材料が好ましく、さらには7×10−6〜9×10−6の線膨張係数を有した材料がより好ましい。 Furthermore, it is preferable to select a material close to the linear expansion coefficient of the lower electrode and the electromechanical conversion film as shown in FIGS. In particular, as an electro-mechanical conversion film, since PZT (lead zirconate titanate) is generally used as a material, the linear expansion coefficient close to 8 × 10 −6 (1 / K) is 5 A material having a linear expansion coefficient of × 10 −6 to 10 × 10 −6 is preferable, and a material having a linear expansion coefficient of 7 × 10 −6 to 9 × 10 −6 is more preferable.

具体的な材料としては、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化イリジウム、酸化ルテニウム、酸化タンタル、酸化ハフニウム、酸化オスミウム、酸化レニウム、酸化ロジウム、酸化パラジウム及びそれらの化合物等であり、これらをスパッタ法もしくは、Sol−gel法を用いてスピンコーターにて作製することができる。膜厚としては0.1〜10μmが好ましく、0.5〜3μmがさらに好ましい。この範囲より小さいと図1、図2等に示すような圧力室の加工が難しくなり、この範囲より大きいと下地が変形変位しにくくなり、インク滴の吐出が不安定になる。   Specific examples of the material include aluminum oxide, zirconium oxide, iridium oxide, ruthenium oxide, tantalum oxide, hafnium oxide, osmium oxide, rhenium oxide, rhodium oxide, palladium oxide, and compounds thereof. It can be produced by a spin coater using a Sol-gel method. The film thickness is preferably from 0.1 to 10 μm, more preferably from 0.5 to 3 μm. If it is smaller than this range, it will be difficult to process the pressure chamber as shown in FIGS. 1 and 2, etc. If it is larger than this range, the base will not be easily deformed and displaced, and ink droplet ejection will become unstable.

<共通電極密着層>
共通電極密着層160は例えば次のように形成する。Tiをスパッタ成膜後、RTA(Rapid Thermal Annealing)装置を用いて、650〜800℃、1〜30分、O雰囲気でチタン膜を熱酸化して、酸化チタン膜にする。酸化チタン膜を作成するには反応性スパッタでもよいがチタン膜の高温による熱酸化法が望ましい。反応性スパッタによる作製では、シリコン基板を高温で加熱する必要があるため、特別なスパッタチャンバ構成を必要とする。さらに、一般の炉による酸化よりも、RTA装置による酸化の方がチタン酸化膜の結晶性が良好になる。なぜなら、通常の加熱炉による酸化によれば、酸化しやすいチタン膜は、低温においてはいくつもの結晶構造を作るため、一旦、それを壊す必要が生じるためである。従って、昇温速度の速いRTAによる酸化の方が良好な結晶を形成するために有利になる。
<Common electrode adhesion layer>
For example, the common electrode adhesion layer 160 is formed as follows. After the Ti film is formed by sputtering, the titanium film is thermally oxidized using an RTA (Rapid Thermal Annealing) apparatus at 650 to 800 ° C. for 1 to 30 minutes in an O 2 atmosphere to form a titanium oxide film. To form the titanium oxide film, reactive sputtering may be used, but thermal oxidation of the titanium film at a high temperature is desirable. The production by reactive sputtering requires a special sputtering chamber configuration because the silicon substrate needs to be heated at a high temperature. Furthermore, the crystallinity of the titanium oxide film is better in the oxidation by the RTA apparatus than in the oxidation by a general furnace. This is because, according to oxidation in a normal heating furnace, a titanium film that is easily oxidized forms several crystal structures at a low temperature, and thus it is necessary to break it once. Therefore, oxidation by RTA having a high temperature rising rate is advantageous for forming a good crystal.

またTi以外の材料としてはTa、Ir、Ru等の材料でも好ましい。
膜厚としては、10nm〜50nmが好ましく、15nm〜30nmがさらに好ましい。この範囲未満の場合においては密着性に懸念があり、この範囲よりも大きいと、その上で作製する電極膜の結晶の質に影響が出てくる。
なお、共通電極密着層の構成についての詳細は後述する。
As materials other than Ti, materials such as Ta, Ir, and Ru are also preferable.
The film thickness is preferably 10 nm to 50 nm, and more preferably 15 nm to 30 nm. If it is less than this range, there is a concern about the adhesion, and if it is larger than this range, the quality of the crystal of the electrode film produced thereon will be affected.
Details of the configuration of the common electrode adhesion layer will be described later.

<下部電極(共通電極又は個別電極)>
下部電極としては、金属もしくは金属と酸化物からなっていることが好ましい。ここでどちらも振動板と金属膜の間に密着層を入れて剥がれ等を抑制するように工夫している。金属電極膜、酸化物電極膜の詳細について記載する。
<Lower electrode (common electrode or individual electrode)>
The lower electrode is preferably made of metal or metal and oxide. Here, both are devised so as to suppress peeling and the like by putting an adhesion layer between the diaphragm and the metal film. Details of the metal electrode film and the oxide electrode film will be described.

<金属電極膜>
金属電極膜の金属材料としては、従来から高い耐熱性と低い反応性を有する白金が用いられているが、鉛に対しては十分なバリア性を持つとはいえない場合もあり、イリジウムや白金−ロジウムなどの白金族元素や、これらの合金膜も挙げられる。また、白金を使用する場合には下地(特にSiO)との密着性が悪いために、前述の密着層を先に積層することが好ましい。
<Metal electrode film>
Conventionally, platinum having high heat resistance and low reactivity has been used as the metal material of the metal electrode film, but it may not be said that it has sufficient barrier properties against lead. -Platinum group elements, such as rhodium, and these alloy films are also mentioned. Further, when platinum is used, it is preferable that the above-mentioned adhesion layer is laminated first because adhesion to the base (particularly SiO 2 ) is poor.

作製方法としては、スパッタ法や真空蒸着等の真空成膜が一般的である。
膜厚としては、80〜200nmが好ましく、100〜150nmが好ましい。この範囲より薄い場合においては、共通電極として十分な電流を供給することができなくなり、インク吐出をする際に不具合が発生することがある。さらにこの範囲より厚い場合においては、白金族元素の高価な材料を使用する場合においては、コストアップとなる。また、白金を材料とした場合においては、膜厚を厚くしていたったときに表面粗さが大きくなり、その上に作製する酸化物電極膜やPZTの表面粗さや結晶配向性に影響を及ぼして、インク吐出に十分な変位が得られないような不具合が発生することがある。
As a manufacturing method, vacuum film formation such as sputtering or vacuum deposition is generally used.
As a film thickness, 80-200 nm is preferable and 100-150 nm is preferable. If the thickness is smaller than this range, a sufficient current cannot be supplied as a common electrode, and a problem may occur when ink is ejected. Further, when the thickness is larger than this range, the cost increases when an expensive material of a platinum group element is used. In the case of using platinum as a material, the surface roughness increases when the film thickness is increased, which affects the surface roughness and crystal orientation of the oxide electrode film and PZT produced thereon. In some cases, such a problem that a sufficient displacement for ink ejection cannot be obtained may occur.

<酸化物電極膜>
酸化物電極膜の材料としては、SrRuO(以下、適宜「SRO」と略す。)を用いることが好ましい。左記以外にも、Sr(A)(1−x)Ru(B)(1−y)、A=Ba、Ca、 B=Co、Ni、x、y=0〜0.5で記述されるような材料についても挙げられる。酸化物電極膜は例えばスパッタ法等の成膜方法により作製することができる。スパッタ条件によって、SrRuO薄膜の膜質が変わるが、特に結晶配向性を重視し、例えば金属電極膜のPt(111)にならってSrRuO膜についても(111)配向させるためには、成膜温度については500℃以上での基板加熱を行い、成膜することが好ましい。
<Oxide electrode film>
As a material for the oxide electrode film, SrRuO 3 (hereinafter, abbreviated as “SRO” as appropriate) is preferably used. Other than the left, Sr x (A) (1-x) Ru y (B) (1-y) A = Ba, Ca, B = Co, Ni, x, y = 0 to 0.5 Such materials are also mentioned. The oxide electrode film can be produced by a film formation method such as sputtering. The film quality of the SrRuO 3 thin film varies depending on the sputtering conditions. In particular, in order to place importance on the crystal orientation, for example, to align the (111) orientation of the SrRuO 3 film as well as the Pt (111) of the metal electrode film, Is preferably formed by heating the substrate at 500 ° C. or higher.

SRO成膜条件については、例えば室温成膜した後、RTA処理にて結晶化温度(650℃)で熱酸加している。この場合、SRO膜としては、十分結晶化され、電極としての比抵抗としても十分な値が得られるが、膜の結晶配向性としては、(110)が優先配向しやすくなり、その上に成膜するPZTについても(110)配向しやすくなる。   Regarding SRO film formation conditions, for example, after film formation at room temperature, thermal acidification is performed at a crystallization temperature (650 ° C.) by RTA treatment. In this case, the SRO film is sufficiently crystallized and a sufficient value is obtained as the specific resistance as an electrode. However, as the crystal orientation of the film, (110) is easily preferentially oriented, and the film is formed thereon. The PZT film is also easily (110) oriented.

例えばPt(111)上に作製したSRO結晶性については、PtとSROで格子定数が近いため、通常のθ−2θ測定では、SRO(111)とPt(111)の2θ位置が重なってしまい判別が難しい。Ptについては消滅則の関係からPsi=35°傾けた2θが約32°付近の位置には回折線が打ち消し合い、回折強度が見られない。そのため、Psi方向を約35°傾けて、2θが約32°付近のピーク強度で判断することでSROが(111)に優先配向しているかを確認することができる。   For example, the SRO crystallinity produced on Pt (111) has a lattice constant close to that of Pt and SRO, and therefore, in the usual θ-2θ measurement, the 2θ positions of SRO (111) and Pt (111) are overlapped for discrimination. Is difficult. With respect to Pt, diffraction lines cancel each other at a position where 2θ tilted by Psi = 35 ° is about 32 ° due to the disappearance rule, and no diffraction intensity is observed. Therefore, it is possible to confirm whether the SRO is preferentially oriented to (111) by tilting the Psi direction by about 35 ° and judging from the peak intensity where 2θ is about 32 °.

図5に、2θ=32°に固定し、Psiを振ったときのデータを示す。Psi=0°ではSRO(110)ではほとんど回折強度が見られず、Psi=35°付近において、回折強度が見られる。このことから本成膜条件にて作製したものについては、SROが(111)配向していることが確認できる。また、上述記載の室温成膜とRTA処理により作製されたSROについては、Psi=0°のときにSRO(110)の回折強度が見られる。   FIG. 5 shows data when 2θ = 32 ° is fixed and Psi is shaken. At Psi = 0 °, almost no diffraction intensity is observed at SRO (110), and diffraction intensity is observed at around Psi = 35 °. From this, it can be confirmed that the SRO is (111) oriented in the film produced under this film forming condition. In addition, regarding the SRO produced by the room temperature film formation and the RTA process described above, the diffraction intensity of SRO (110) is observed when Psi = 0 °.

詳細は後述するが、圧電アクチュエータとして連続動作したときに、駆動させた後の変位量が、初期変位に比べてどのくらい劣化したかを見積もったところ、PZTの配向性が非常に影響しており、(110)では変位劣化抑制において不十分である。さらにSRO膜の表面粗さを見たときに、成膜温度に影響し、室温から300℃では表面粗さが非常に小さく2nm以下になる。   Although details will be described later, when the amount of displacement after being driven is estimated to be deteriorated compared to the initial displacement when continuously operating as a piezoelectric actuator, the orientation of PZT has a great influence. (110) is insufficient in suppressing displacement deterioration. Further, when the surface roughness of the SRO film is observed, it affects the film formation temperature, and the surface roughness is very small from room temperature to 300 ° C. and becomes 2 nm or less.

粗さについてはAFM(Atomic Force Microscope、原子間力顕微鏡)により測定される表面粗さ(平均粗さ)を指標としている。表面粗さとしては、非常にフラットにはなっているが結晶性が十分でなく、その後成膜したPZTの圧電アクチュエータとしての初期変位や連続駆動後の変位劣化については十分な特性が得られない。   As for the roughness, the surface roughness (average roughness) measured by AFM (Atomic Force Microscope) is used as an index. Although the surface roughness is very flat, the crystallinity is not sufficient, and sufficient characteristics cannot be obtained with respect to initial displacement as a piezoelectric actuator of PZT formed after that and displacement deterioration after continuous driving. .

表面粗さとしては、4nm〜15nmになっていることが好ましく、6nm〜10nmがさらに好ましい。この範囲を超えると、その後成膜したPZTの絶縁耐圧が非常に悪く、リークしやすくなる。従って上述に示すような、結晶性や表面粗さを得るためには、成膜温度としては500℃〜700℃、好ましくは520℃〜600℃である。   The surface roughness is preferably 4 nm to 15 nm, and more preferably 6 nm to 10 nm. If this range is exceeded, the dielectric breakdown voltage of the PZT deposited thereafter is very poor and leaks easily. Therefore, in order to obtain crystallinity and surface roughness as described above, the film formation temperature is 500 ° C. to 700 ° C., preferably 520 ° C. to 600 ° C.

成膜後のSrとRuの組成比については、Sr/Ruが0.82以上1.22以下であることが好ましい。この範囲から外れると比抵抗が大きくなり、電極として十分な導電性が得られなくなることがある。   Regarding the composition ratio of Sr and Ru after film formation, Sr / Ru is preferably 0.82 or more and 1.22 or less. If it is out of this range, the specific resistance increases, and sufficient conductivity as an electrode may not be obtained.

さらにSRO膜の膜厚としては、40nm〜150nmが好ましく、50nm〜80nmがさらに好ましい。この膜厚範囲よりも薄いと初期変位や連続駆動後の変位劣化については十分な特性が得られないことがあり、PZTのオーバーエッチングを抑制するためのストップエッチング層としての機能も得られにくくなる。この範囲を超えると、その後成膜したPZTの絶縁耐圧が非常に悪く、リークしやすくなる。   Furthermore, the film thickness of the SRO film is preferably 40 nm to 150 nm, and more preferably 50 nm to 80 nm. If the thickness is smaller than this range, sufficient characteristics may not be obtained for initial displacement and displacement deterioration after continuous driving, and it is difficult to obtain a function as a stop etching layer for suppressing PZT overetching. . If this range is exceeded, the dielectric breakdown voltage of the PZT deposited thereafter is very poor and leaks easily.

また比抵抗としては、5×10−3Ω・cm以下であることが好ましく、1×10−3Ω・cm以下であることがさらに好ましい。この範囲よりも大きくなると共通電極として、上部電極との界面で接触抵抗が十分得られず、共通電極として十分な電流を供給することができなくなり、インク吐出をする際に不具合が発生することがある。 The specific resistance is preferably 5 × 10 −3 Ω · cm or less, and more preferably 1 × 10 −3 Ω · cm or less. If this range is exceeded, sufficient contact resistance cannot be obtained at the interface with the upper electrode as a common electrode, and sufficient current cannot be supplied as the common electrode, which may cause problems when ink is ejected. is there.

<圧電体>
圧電体の材料としては、PZTを主に使用した。PZTとはジルコン酸鉛(PbZrO)とチタン酸(PbTiO)の固溶体で、その比率により特性が異なる。一般的に優れた圧電特性を示す組成は、PbZrOとPbTiOの比率が53:47の割合で、化学式で示すとPb(Zr0.53,Ti0.47)O、一般PZT(53/47)と示される。PZT以外の複合酸化物としてはチタン酸バリウムなどが挙げられ、この場合はバリウムアルコキシド、チタンアルコキシド化合物を出発材料にし、共通溶媒に溶解させることでチタン酸バリウム前駆体溶液を作製することも可能である。
<Piezoelectric body>
PZT was mainly used as the piezoelectric material. PZT is a solid solution of lead zirconate (PbZrO 3 ) and titanic acid (PbTiO 3 ), and the characteristics differ depending on the ratio. In general, the composition exhibiting excellent piezoelectric characteristics has a ratio of PbZrO 3 and PbTiO 3 of 53:47. When expressed by a chemical formula, Pb (Zr 0.53 , Ti 0.47 ) O 3 , general PZT (53 / 47). Examples of composite oxides other than PZT include barium titanate. In this case, it is also possible to prepare a barium titanate precursor solution by dissolving barium alkoxide and a titanium alkoxide compound in a common solvent. is there.

これら材料は一般式ABOで記述され、A=Pb、Ba、Sr B=Ti、Zr、Sn、Ni、Zn、Mg、Nbを主成分とする複合酸化物が該当する。その具体的な記述として(Pb1−x,Ba)(Zr,Ti)O、(Pb1−x,Sr)(Zr,Ti)O、これはAサイトのPbを一部BaやSrで置換した場合である。このような置換は2価の元素であれば可能であり、その効果は熱処理中の鉛の蒸発による特性劣化を低減させる作用を示す。 These materials are described by the general formula ABO 3 and correspond to composite oxides containing A = Pb, Ba, Sr B = Ti, Zr, Sn, Ni, Zn, Mg, and Nb as main components. As a specific description thereof, (Pb 1-x , Ba) (Zr, Ti) O 3 , (Pb 1-x , Sr) (Zr, Ti) O 3 , which is a part of Pb of the A site, Ba or Sr. Is replaced with. Such substitution is possible with a divalent element, and the effect thereof has an effect of reducing characteristic deterioration due to evaporation of lead during heat treatment.

作製方法としては、スパッタ法もしくは、Sol−gel法を用いてスピンコーターにて作製することができる。その場合は、パターニング化が必要となるので、フォトリソエッチング等により所望のパターンを得る。PZTをSol−gel法により作製した場合、出発材料に酢酸鉛、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にし、共通溶媒としてメトキシエタノールに溶解させ均一溶液を得ることで、PZT前駆体溶液が作製できる。金属アルコキシド化合物は大気中の水分により容易に加水分解してしまうので、前駆体溶液に安定剤としてアセチルアセトン、酢酸、ジエタノールアミンなどの安定化剤を適量、添加してもよい。   As a manufacturing method, it can be manufactured by a spin coater using a sputtering method or a Sol-gel method. In that case, since patterning is required, a desired pattern is obtained by photolithography etching or the like. When PZT is produced by the Sol-gel method, a PZT precursor solution can be produced by using lead acetate, zirconium alkoxide, and titanium alkoxide compounds as starting materials and dissolving them in methoxyethanol as a common solvent to obtain a uniform solution. . Since the metal alkoxide compound is easily hydrolyzed by moisture in the atmosphere, an appropriate amount of a stabilizer such as acetylacetone, acetic acid or diethanolamine may be added to the precursor solution as a stabilizer.

基板の全面に圧電体の膜(PZT膜)を得る場合、スピンコートなどの溶液塗布法により塗膜を形成し、溶媒乾燥、熱分解、結晶化の各々の熱処理を施すことで得られる。塗膜から結晶化膜への変態には体積収縮が伴うので、クラックフリーな膜を得るには一度の工程で100nm以下の膜厚が得られるように前駆体濃度の調整が必要になる。   When a piezoelectric film (PZT film) is obtained on the entire surface of the substrate, it is obtained by forming a coating film by a solution coating method such as spin coating, and performing heat treatments such as solvent drying, thermal decomposition, and crystallization. Since the transformation from the coating film to the crystallized film involves volume shrinkage, it is necessary to adjust the precursor concentration so that a film thickness of 100 nm or less can be obtained in one step in order to obtain a crack-free film.

圧電体の膜厚としては0.5〜5μmが好ましく、さらに好ましくは1μm〜2μmである。この範囲より小さいと十分な変位を発生することができなくなり、この範囲より大きいと何層も積層させていくため、工程数が多くなりプロセス時間が長くなる。   The film thickness of the piezoelectric body is preferably 0.5 to 5 μm, more preferably 1 μm to 2 μm. If it is smaller than this range, it will not be possible to generate a sufficient displacement, and if it is larger than this range, many layers will be laminated, resulting in an increase in the number of steps and a longer process time.

また比誘電率としては600以上2000以下の範囲になっていることが好ましく、さらに1200以上1600以下の範囲になっていることが好ましい。このとき、この値を満たないときには十分な変位特性が得られない、またこの値より大きくなると、分極処理が十分行われず、連続駆動後の変位劣化については十分な特性が得られないといった不具合が発生する。   The relative dielectric constant is preferably in the range of 600 to 2000, and more preferably in the range of 1200 to 1600. At this time, when this value is not satisfied, sufficient displacement characteristics cannot be obtained, and when the value is larger than this value, polarization processing is not sufficiently performed, and sufficient characteristics cannot be obtained for displacement deterioration after continuous driving. Occur.

圧電体の結晶性としては高いものであることが好ましい。結晶性が高い場合、変位(吐出するパワー)が大きくなり、吐出効率が向上する。
圧電体の結晶性は、X線回折測定により求める。X線回折測定を行うと、PZTでは(111)、(100)、(010)、(001)、(101)、(110)、(011)のピークが発現する。上述したように、PZTの配向性としては、(110)では変位劣化抑制において不十分であるため、これらのうち、(100)又は(001)が主配向になっていることが好ましい。(100)又は(001)のピークが全体のピークの80%以上であることが好ましい。この場合、結晶性が高いといえる。
The crystallinity of the piezoelectric body is preferably high. When the crystallinity is high, the displacement (power to be discharged) increases, and the discharge efficiency is improved.
The crystallinity of the piezoelectric body is determined by X-ray diffraction measurement. When X-ray diffraction measurement is performed, peaks of (111), (100), (010), (001), (101), (110), and (011) appear in PZT. As described above, as the orientation of PZT, (110) is insufficient in suppressing displacement deterioration, and among these, (100) or (001) is preferably the main orientation. It is preferable that the peak of (100) or (001) is 80% or more of the entire peak. In this case, it can be said that the crystallinity is high.

<上部電極(共通電極又は個別電極)>
上部電極としては、金属もしくは酸化物と金属からなっていることが好ましい。
以下に酸化物電極膜、金属電極膜の詳細について記載する。
<Upper electrode (common electrode or individual electrode)>
The upper electrode is preferably made of metal or oxide and metal.
Details of the oxide electrode film and the metal electrode film are described below.

<酸化物電極膜>
酸化物電極膜の材料等については、下部電極の酸化物電極膜と同様の構成とすることができる。膜厚としては、20nm〜80nmが好ましく、40nm〜60nmがさらに好ましい。この膜厚範囲よりも薄いと初期変位や変位劣化特性については十分な特性が得られにくくなる。この範囲を超えると、その後成膜したPZTの絶縁耐圧が非常に悪く、リークしやすくなる。
<Oxide electrode film>
About the material of an oxide electrode film, it can be set as the structure similar to the oxide electrode film of a lower electrode. The film thickness is preferably 20 nm to 80 nm, and more preferably 40 nm to 60 nm. If it is thinner than this film thickness range, it is difficult to obtain sufficient characteristics for initial displacement and displacement deterioration characteristics. If this range is exceeded, the dielectric breakdown voltage of the PZT deposited thereafter is very poor and leaks easily.

<金属電極膜>
金属電極膜の材料等については、下部電極の金属電極膜と同様の構成とすることができる。膜厚としては30〜200nmが好ましく、50〜120nmがさらに好ましい。この範囲より薄い場合においては、個別電極として十分な電流を供給することができなくなり、インク吐出をする際に不具合が発生することがある。さらにこの範囲より厚い場合においては、白金族元素の高価な材料を使用する場合においては、コストアップとなる。また白金を材料とした場合においては、膜厚を厚くしていたったときに表面粗さが大きくなり、絶縁保護膜を介して電極を作製する際に、膜剥がれ等のプロセス不具合が発生しやすくなる。
<Metal electrode film>
About the material of a metal electrode film, it can be set as the structure similar to the metal electrode film of a lower electrode. The film thickness is preferably 30 to 200 nm, more preferably 50 to 120 nm. When the thickness is smaller than this range, a sufficient current cannot be supplied as the individual electrode, and a problem may occur when ink is ejected. Further, when the thickness is larger than this range, the cost increases when an expensive material of a platinum group element is used. In addition, when platinum is used as the material, the surface roughness increases as the film thickness increases, and process defects such as film peeling tend to occur when an electrode is produced through an insulating protective film. .

<共通電極密着層の構成>
共通電極密着層の構成について詳細を説明する。まず、下部電極161、圧電体162、上部電極163のパターニング例を説明する。図6は、上部電極163をパターニングした場合の上面図(A)及び(A)のA−A’断面図(B)を模式的に示す図である。図6では下部電極161及び圧電体膜162aを形成した後に、上部電極163をパターニングしている。
<Configuration of common electrode adhesion layer>
Details of the configuration of the common electrode adhesion layer will be described. First, a patterning example of the lower electrode 161, the piezoelectric body 162, and the upper electrode 163 will be described. FIG. 6 is a diagram schematically showing a top view (A) and a cross-sectional view AA ′ of FIG. 6 (A) when the upper electrode 163 is patterned. In FIG. 6, after the lower electrode 161 and the piezoelectric film 162a are formed, the upper electrode 163 is patterned.

図7に、図6に対して、圧電体162をパターニングした場合の例を示す。図7は、圧電体162をパターニングした場合の上面図(A)及び(A)のA−A’断面図(B)を模式的に示す図である。図7に示される例では、下部電極161が共通電極となっており、上部電極163が個別電極となっている。   FIG. 7 shows an example in which the piezoelectric body 162 is patterned with respect to FIG. FIG. 7 is a diagram schematically showing a top view (A) and a cross-sectional view A-A ′ of FIG. In the example shown in FIG. 7, the lower electrode 161 is a common electrode, and the upper electrode 163 is an individual electrode.

これに対し、別の形態を図8に示す。図8は、図6に対して、圧電体162をパターニングした場合の別の例である。図8は図7と同様に、圧電体162をパターニングした場合の上面図(A)及び(A)のA−A’断面図(B)が模式的に示されている。このように本発明では、下部電極161を共通電極、上部電極163を個別電極にしてもよいし、下部電極161を個別電極、上部電極163を共通電極にしてもよい。   On the other hand, another form is shown in FIG. FIG. 8 is another example in which the piezoelectric body 162 is patterned with respect to FIG. FIG. 8 schematically shows a top view (A) and a cross-sectional view (A) taken along the line A-A ′ of FIG. 8A when the piezoelectric body 162 is patterned similarly to FIG. 7. Thus, in the present invention, the lower electrode 161 may be a common electrode, the upper electrode 163 may be an individual electrode, the lower electrode 161 may be an individual electrode, and the upper electrode 163 may be a common electrode.

上述の図19、図20で述べたように、アクチュエータをリソグラフィ法によりパターニングする際、エッチング残渣や、レジストを除去するためにレジスト剥離処理、アッシング処理等が行われ、このとき、生産性向上のためにレジスト剥離処理はバッチ式で行うことが多い。   As described in FIGS. 19 and 20, when the actuator is patterned by the lithography method, a resist stripping process, an ashing process, and the like are performed to remove the etching residue and the resist. Therefore, the resist stripping process is often performed in a batch manner.

図19、図20に示すように、電極や圧電体層が形成された基盤70(ウエハ)を基盤カセット71に設置し、基盤70の外側に設けられた剥離液吐出ノズル72から剥離液73を基盤70に供給する。このとき、剥離液73が基盤70の全面にいきわたるように基盤カセット71は回転軸74を中心に回転して処理される。このレジスト剥離処理の後に、図20(B)の部分拡大図に示すように共通電極75の剥がれ75pが発生し、歩留りを大きく下げるという問題がある。   As shown in FIGS. 19 and 20, a substrate 70 (wafer) on which an electrode and a piezoelectric layer are formed is placed on a substrate cassette 71, and a release liquid 73 is discharged from a release liquid discharge nozzle 72 provided outside the base 70. Supply to the base 70. At this time, the base cassette 71 is processed by rotating around the rotation shaft 74 so that the stripping solution 73 spreads over the entire surface of the base 70. After this resist stripping process, as shown in the partially enlarged view of FIG. 20B, peeling of the common electrode 75 occurs and there is a problem that the yield is greatly reduced.

このレジスト剥離処理での剥がれは、特に、基盤70の外側に位置するパターンの大きい共通電極75の隅部に発生する傾向がある。また、剥がれの界面は共通電極と密着層の界面であり、レジスト剥離液が共通電極隅部にアタックすることで発生する。   Peeling in this resist peeling process tends to occur particularly at the corners of the common electrode 75 having a large pattern located outside the substrate 70. Further, the peeling interface is an interface between the common electrode and the adhesion layer, and is generated when the resist stripping solution attacks the common electrode corner.

これに対し、本発明では、共通電極密着層160の表面に、共通電極161の隅部を少なくとも含む領域(以下、領域Aと称する)と、圧電体162を含む領域(以下、領域Bと称する)とを有し、領域Aと領域Bは異なる材料であり、領域Aは領域Bよりも共通電極161との密着性が高くなっている。このように本発明では、密着層を改善することで、レジスト剥離処理での剥がれを抑制し、信頼性の高い電気機械変換部材を得ることができる。   On the other hand, in the present invention, on the surface of the common electrode adhesion layer 160, a region including at least the corner of the common electrode 161 (hereinafter referred to as region A) and a region including the piezoelectric body 162 (hereinafter referred to as region B). The region A and the region B are made of different materials, and the region A has higher adhesion to the common electrode 161 than the region B. As described above, in the present invention, by improving the adhesion layer, peeling in the resist stripping process can be suppressed, and a highly reliable electromechanical conversion member can be obtained.

本発明における、共通電極密着層160の構成例を図9、図10を用いて説明する。図9、図10は、共通電極密着層160を上面から見た場合の模式図を示すものである。
図9(A)に示される例は、振動板15上にTiをスパッタリングで成膜した後、熱酸化によりTiOを形成し、シート状にパターニングした場合の例である。図9(B)では図9(A)について、さらにTiを成膜し、TiO上のTi膜をエッチングにより除去している。これにより、共通電極密着層160は、共通電極の隅部161cを含む領域A(共通電極密着層160a)がTiで構成され、圧電体162を含む領域B(共通電極密着層160b)がTiOで構成されることとなる。
なお、図9(B)では共通電極の隅部161cは1箇所のみ図示しており、その他については省略している。
A configuration example of the common electrode adhesion layer 160 in the present invention will be described with reference to FIGS. 9 and 10 are schematic views when the common electrode adhesion layer 160 is viewed from above.
In the example shown in FIG. 9A, Ti is formed on the diaphragm 15 by sputtering, and then TiO 2 is formed by thermal oxidation and patterned into a sheet shape. In FIG. 9B, Ti is further formed as shown in FIG. 9A, and the Ti film on TiO 2 is removed by etching. Thereby, in the common electrode adhesion layer 160, the region A (common electrode adhesion layer 160a) including the corner portion 161c of the common electrode is made of Ti, and the region B (common electrode adhesion layer 160b) including the piezoelectric body 162 is TiO 2. It will be composed of.
Note that in FIG. 9B, only one corner 161c of the common electrode is shown, and the others are omitted.

その後、図9(C)に示されるように、共通電極密着層160上に、圧電体162、上部電極163を形成する。図示されるように、パターニングされた上部電極163(個別電極)と圧電体162は領域B(共通電極密着層160b)に形成されており、下部電極161(共通電極)の隅部161cを含む領域(領域A)には共通電極密着層160aが形成されている。なお、図9(C)では下部電極161(共通電極)の符号を省略している(図10(C)も同様)。   Thereafter, as shown in FIG. 9C, a piezoelectric body 162 and an upper electrode 163 are formed on the common electrode adhesion layer 160. As shown in the drawing, the patterned upper electrode 163 (individual electrode) and the piezoelectric body 162 are formed in the region B (common electrode adhesion layer 160b), and include the corner 161c of the lower electrode 161 (common electrode). A common electrode adhesion layer 160a is formed in (Area A). Note that in FIG. 9C, the reference numeral of the lower electrode 161 (common electrode) is omitted (the same applies to FIG. 10C).

共通電極密着層160の別の構成例を図10に示す。図10に示される例では、図9と同様に各層を形成している。図10(A)はTiOをパターニングする際のエリアが図9(A)と異なっている。図9では領域A(共通電極密着層160a)が共通電極の隅部161cを含めて、領域B(共通電極密着層160b)を囲うように形成されているが、図10では囲うのではなく、四隅に形成されている。そして、図10(B)及び図10(C)に示されるように、領域A(共通電極密着層160a)及び領域B(共通電極密着層160b)が形成される。 Another configuration example of the common electrode adhesion layer 160 is shown in FIG. In the example shown in FIG. 10, each layer is formed as in FIG. FIG. 10A is different from FIG. 9A in the area when patterning TiO 2 . In FIG. 9, the region A (common electrode adhesion layer 160 a) is formed so as to surround the region B (common electrode adhesion layer 160 b) including the corner 161 c of the common electrode. It is formed at the four corners. Then, as shown in FIGS. 10B and 10C, a region A (common electrode adhesion layer 160a) and a region B (common electrode adhesion layer 160b) are formed.

また、共通電極密着層における領域Aは、共通電極と合金化していることが好ましい。これにより、共通電極との密着力がより向上し、共通電極の剥がれをより抑制することができる。
合金化させる方法としては、特に制限されるものではなく、公知の手法により行うことができる。例えばRTAなどの加熱装置で500〜700℃で熱処理する方法等が挙げられる。
Further, the region A in the common electrode adhesion layer is preferably alloyed with the common electrode. Thereby, the contact | adhesion power with a common electrode improves more and peeling of a common electrode can be suppressed more.
The alloying method is not particularly limited, and can be performed by a known method. For example, the method etc. which heat-process at 500-700 degreeC with heating apparatuses, such as RTA, are mentioned.

一般的な電気機械変換部材においては、密着力の弱い共通電極と密着層の界面に、剥離液が直接アタックすることで剥がれが発生すると思われる。共通電極の材料は白金(Pt)が良く知られているが、白金(Pt)と基板の密着層としては、チタン(Ti)や酸化チタン(TiO)がよく知られている。チタン(Ti)を密着層に用いた場合、白金(Pt)とは金属同士の結合のため密着力は大きいが、チタン(Ti)が白金(Pt)や圧電体に拡散し、圧電特性が悪くなる。一方で、酸化チタン(TiO)を用いた場合は、拡散は抑えられ、よい圧電特性が得られるが、白金(Pt)との結合が弱くなり、密着力がチタン(Ti)に比べると低くなる。 In a general electromechanical conversion member, it is considered that peeling occurs due to the direct attack of the stripping solution at the interface between the common electrode having a weak adhesion and the adhesion layer. Platinum (Pt) is well known as a material for the common electrode, and titanium (Ti) and titanium oxide (TiO 2 ) are well known as an adhesion layer between platinum (Pt) and the substrate. When titanium (Ti) is used for the adhesion layer, platinum (Pt) has a large adhesion force due to the bonding between metals, but titanium (Ti) diffuses into platinum (Pt) and the piezoelectric body, resulting in poor piezoelectric properties. Become. On the other hand, when titanium oxide (TiO 2 ) is used, diffusion is suppressed and good piezoelectric characteristics can be obtained, but the bond with platinum (Pt) is weak and the adhesion is lower than that of titanium (Ti). Become.

上記も考慮し、共通電極及び共通電極密着層の材料としては、共通電極密着層160における領域AはTiであり、領域BはTiOであり、共通電極はPtであることが好ましい。この場合、共通電極と共通電極密着層との密着性を維持しつつ、圧電特性を向上させることができる。 Considering the above, as a material of the common electrode and the common electrode adhesion layer, it is preferable that the region A in the common electrode adhesion layer 160 is Ti, the region B is TiO 2 , and the common electrode is Pt. In this case, the piezoelectric characteristics can be improved while maintaining the adhesion between the common electrode and the common electrode adhesion layer.

次に、本発明に係る液体を吐出する装置の一例について図11及び図12を参照して説明する。図11は同装置の要部平面説明図、図12は同装置の要部側面説明図である。   Next, an example of an apparatus for ejecting liquid according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 11 is an explanatory plan view of the main part of the apparatus, and FIG. 12 is an explanatory side view of the main part of the apparatus.

この装置は、シリアル型装置であり、主走査移動機構493によって、キャリッジ403は主走査方向に往復移動する。主走査移動機構493は、ガイド部材401、主走査モータ405、タイミングベルト408等を含む。ガイド部材401は、左右の側板491A、491Bに架け渡されてキャリッジ403を移動可能に保持している。そして、主走査モータ405によって、駆動プーリ406と従動プーリ407間に架け渡したタイミングベルト408を介して、キャリッジ403は主走査方向に往復移動される。   This apparatus is a serial type apparatus, and the carriage 403 reciprocates in the main scanning direction by the main scanning moving mechanism 493. The main scanning movement mechanism 493 includes a guide member 401, a main scanning motor 405, a timing belt 408, and the like. The guide member 401 spans the left and right side plates 491A and 491B and holds the carriage 403 so as to be movable. The carriage 403 is reciprocated in the main scanning direction by the main scanning motor 405 via the timing belt 408 spanned between the driving pulley 406 and the driven pulley 407.

このキャリッジ403には、本発明に係る液体吐出ヘッド404及びヘッドタンク441を一体にした液体吐出ユニット440を搭載している。液体吐出ユニット440の液体吐出ヘッド404は、例えば、イエロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ(M)、ブラック(K)の各色の液体を吐出する。また、液体吐出ヘッド404は、複数のノズル11からなるノズル列を主走査方向と直交する副走査方向に配置し、吐出方向を下方に向けて装着している。   A liquid discharge unit 440 in which the liquid discharge head 404 and the head tank 441 according to the present invention are integrated is mounted on the carriage 403. The liquid discharge head 404 of the liquid discharge unit 440 discharges, for example, yellow (Y), cyan (C), magenta (M), and black (K) liquids. The liquid ejection head 404 is mounted with a nozzle row composed of a plurality of nozzles 11 arranged in the sub-scanning direction orthogonal to the main scanning direction, and the ejection direction facing downward.

液体吐出ヘッド404の外部に貯留されている液体を液体吐出ヘッド404に供給するための供給機構494により、ヘッドタンク441には、液体カートリッジ450に貯留されている液体が供給される。   The liquid stored in the liquid cartridge 450 is supplied to the head tank 441 by the supply mechanism 494 for supplying the liquid stored outside the liquid discharge head 404 to the liquid discharge head 404.

供給機構494は、液体カートリッジ450を装着する充填部であるカートリッジホルダ451、チューブ456、送液ポンプを含む送液ユニット452等で構成される。液体カートリッジ450はカートリッジホルダ451に着脱可能に装着される。ヘッドタンク441には、チューブ456を介して送液ユニット452によって、液体カートリッジ450から液体が送液される。   The supply mechanism 494 includes a cartridge holder 451 that is a filling unit for mounting the liquid cartridge 450, a tube 456, a liquid feeding unit 452 including a liquid feeding pump, and the like. The liquid cartridge 450 is detachably attached to the cartridge holder 451. Liquid is fed from the liquid cartridge 450 to the head tank 441 by the liquid feeding unit 452 via the tube 456.

この装置は、用紙410を搬送するための搬送機構495を備えている。搬送機構495は、搬送手段である搬送ベルト412、搬送ベルト412を駆動するための副走査モータ416を含む。   This apparatus includes a transport mechanism 495 for transporting the paper 410. The transport mechanism 495 includes a transport belt 412 serving as transport means, and a sub-scanning motor 416 for driving the transport belt 412.

搬送ベルト412は用紙410を吸着して液体吐出ヘッド404に対向する位置で搬送する。この搬送ベルト412は、無端状ベルトであり、搬送ローラ413と、テンションローラ414との間に掛け渡されている。吸着は静電吸着、あるいは、エアー吸引などで行うことができる。   The conveyance belt 412 adsorbs the paper 410 and conveys it at a position facing the liquid ejection head 404. The transport belt 412 is an endless belt and is stretched between the transport roller 413 and the tension roller 414. The adsorption can be performed by electrostatic adsorption or air suction.

そして、搬送ベルト412は、副走査モータ416によってタイミングベルト417及びタイミングプーリ418を介して搬送ローラ413が回転駆動されることによって、副走査方向に周回移動する。   The transport belt 412 rotates in the sub-scanning direction when the transport roller 413 is rotationally driven by the sub-scanning motor 416 via the timing belt 417 and the timing pulley 418.

さらに、キャリッジ403の主走査方向の一方側には搬送ベルト412の側方に液体吐出ヘッド404の維持回復を行う維持回復機構420が配置されている。   Further, on one side of the carriage 403 in the main scanning direction, a maintenance / recovery mechanism 420 that performs maintenance / recovery of the liquid ejection head 404 is disposed on the side of the transport belt 412.

維持回復機構420は、例えば液体吐出ヘッド404のノズル面(ノズル11が形成された面)をキャッピングするキャップ部材421、ノズル面を払拭するワイパ部材422などで構成されている。   The maintenance / recovery mechanism 420 includes, for example, a cap member 421 for capping the nozzle surface (surface on which the nozzle 11 is formed) of the liquid ejection head 404, a wiper member 422 for wiping the nozzle surface, and the like.

主走査移動機構493、供給機構494、維持回復機構420、搬送機構495は、側板491A,491B、背板491Cを含む筐体に取り付けられている。   The main scanning movement mechanism 493, the supply mechanism 494, the maintenance / recovery mechanism 420, and the transport mechanism 495 are attached to a housing including the side plates 491A and 491B and the back plate 491C.

このように構成したこの装置においては、用紙410が搬送ベルト412上に給紙されて吸着され、搬送ベルト412の周回移動によって用紙410が副走査方向に搬送される。   In this apparatus configured as described above, the paper 410 is fed and sucked onto the transport belt 412, and the paper 410 is transported in the sub-scanning direction by the circular movement of the transport belt 412.

そこで、キャリッジ403を主走査方向に移動させながら画像信号に応じて液体吐出ヘッド404を駆動することにより、停止している用紙410に液体を吐出して画像を形成する。   Therefore, the liquid ejection head 404 is driven in accordance with the image signal while moving the carriage 403 in the main scanning direction, thereby ejecting liquid onto the stopped paper 410 to form an image.

このように、この装置では、本発明に係る液体吐出ヘッドを備えているので、高画質画像を安定して形成することができる。   Thus, since this apparatus includes the liquid ejection head according to the present invention, a high-quality image can be stably formed.

次に、本発明に係る液体吐出ユニットの他の例について図13を参照して説明する。図13は同ユニットの要部平面説明図である。   Next, another example of the liquid discharge unit according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 13 is an explanatory plan view of the main part of the unit.

この液体吐出ユニットは、前記液体を吐出する装置を構成している部材のうち、側板491A、491B及び背板491Cで構成される筐体部分と、主走査移動機構493と、キャリッジ403と、液体吐出ヘッド404で構成されている。   The liquid discharge unit includes a casing portion composed of side plates 491A and 491B and a back plate 491C, a main scanning moving mechanism 493, a carriage 403, and a liquid among the members constituting the liquid discharge device. The discharge head 404 is configured.

なお、この液体吐出ユニットの例えば側板491Bに、前述した維持回復機構420、及び供給機構494の少なくともいずれかを更に取り付けた液体吐出ユニットを構成することもできる。   Note that a liquid discharge unit in which at least one of the above-described maintenance and recovery mechanism 420 and the supply mechanism 494 is further attached to, for example, the side plate 491B of the liquid discharge unit may be configured.

次に、本発明に係る液体吐出ユニットの更に他の例について図14を参照して説明する。図14は同ユニットの正面説明図である。   Next, still another example of the liquid discharge unit according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 14 is an explanatory front view of the unit.

この液体吐出ユニットは、流路部品444が取付けられた液体吐出ヘッド404と、流路部品444に接続されたチューブ456で構成されている。   This liquid discharge unit includes a liquid discharge head 404 to which a flow path component 444 is attached, and a tube 456 connected to the flow path component 444.

なお、流路部品444はカバー442の内部に配置されている。流路部品444に代えてヘッドタンク441を含むこともできる。また、流路部品444の上部には液体吐出ヘッド404と電気的接続を行うコネクタ443が設けられている。   The flow path component 444 is disposed inside the cover 442. A head tank 441 may be included instead of the flow path component 444. In addition, a connector 443 that is electrically connected to the liquid ejection head 404 is provided above the flow path component 444.

本願において、「液体を吐出する装置」は、液体吐出ヘッド又は液体吐出ユニットを備え、液体吐出ヘッドを駆動させて、液体を吐出させる装置である。液体を吐出する装置には、液体が付着可能なものに対して液体を吐出することが可能な装置だけでなく、液体を気中や液中に向けて吐出する装置も含まれる。   In the present application, the “apparatus for discharging liquid” is an apparatus that includes a liquid discharge head or a liquid discharge unit and drives the liquid discharge head to discharge liquid. The apparatus for ejecting liquid includes not only an apparatus capable of ejecting liquid to an object to which liquid can adhere, but also an apparatus for ejecting liquid toward the air or liquid.

この「液体を吐出する装置」は、液体が付着可能なものの給送、搬送、排紙に係わる手段、その他、前処理装置、後処理装置なども含むことができる。   This “apparatus for discharging liquid” may include means for feeding, transporting, and discharging a liquid to which liquid can adhere, as well as a pre-processing apparatus and a post-processing apparatus.

例えば、「液体を吐出する装置」として、インクを吐出させて用紙に画像を形成する装置である画像形成装置、立体造形物(三次元造形物)を造形するために、粉体を層状に形成した粉体層に造形液を吐出させる立体造形装置(三次元造形装置)がある。   For example, as a “liquid ejecting device”, an image forming device that forms an image on paper by ejecting ink, a powder is formed in layers to form a three-dimensional model (three-dimensional model) There is a three-dimensional modeling apparatus (three-dimensional modeling apparatus) that discharges a modeling liquid onto the powder layer.

また、「液体を吐出する装置」は、吐出された液体によって文字、図形等の有意な画像が可視化されるものに限定されるものではない。例えば、それ自体意味を持たないパターン等を形成するもの、三次元像を造形するものも含まれる。   Further, the “apparatus for ejecting liquid” is not limited to an apparatus in which significant images such as characters and figures are visualized by the ejected liquid. For example, what forms a pattern etc. which does not have a meaning in itself, and what forms a three-dimensional image are also included.

上記「液体が付着可能なもの」とは、液体が少なくとも一時的に付着可能なものであって、付着して固着するもの、付着して浸透するものなどを意味する。具体例としては、用紙、記録紙、記録用紙、フィルム、布などの被記録媒体、電子基板、圧電素子などの電子部品、粉体層(粉末層)、臓器モデル、検査用セルなどの媒体であり、特に限定しない限り、液体が付着するすべてのものが含まれる。   The above-mentioned “applicable liquid” means that the liquid can be attached at least temporarily and adheres and adheres, or adheres and penetrates. Specific examples include recording media such as paper, recording paper, recording paper, film, and cloth, electronic parts such as electronic substrates and piezoelectric elements, powder layers (powder layers), organ models, and test cells. Yes, unless specifically limited, includes everything that the liquid adheres to.

上記「液体が付着可能なもの」の材質は、紙、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、壁紙や床材などの建材、衣料用のテキスタイルなど液体が一時的でも付着可能であればよい。   The material of the above-mentioned “applicable liquid” is temporary liquid such as paper, thread, fiber, fabric, leather, metal, plastic, glass, wood, ceramics, building materials such as wallpaper and flooring, textiles for clothing, etc. However, it only needs to be attached.

また、「液体」は、インク、処理液、DNA試料、レジスト、パターン材料、結着剤、造形液、又は、アミノ酸、たんぱく質、カルシウムを含む溶液及び分散液なども含まれる。   In addition, “liquid” includes ink, processing liquid, DNA sample, resist, pattern material, binder, modeling liquid, or a solution and dispersion containing amino acid, protein, calcium, and the like.

また、「液体を吐出する装置」は、液体吐出ヘッドと液体が付着可能なものとが相対的に移動する装置があるが、これに限定するものではない。具体例としては、液体吐出ヘッドを移動させるシリアル型装置、液体吐出ヘッドを移動させないライン型装置などが含まれる。   In addition, the “device for ejecting liquid” includes a device in which the liquid ejection head and the device to which the liquid can adhere move relatively, but is not limited thereto. Specific examples include a serial type apparatus that moves the liquid discharge head, a line type apparatus that does not move the liquid discharge head, and the like.

また、「液体を吐出する装置」としては他にも、用紙の表面を改質するなどの目的で用紙の表面に処理液を塗布するために処理液を用紙に吐出する処理液塗布装置、原材料を溶液中に分散した組成液をノズルを介して噴射させて原材料の微粒子を造粒する噴射造粒装置などがある。   In addition to the “device for discharging liquid”, a processing liquid coating apparatus for discharging a processing liquid onto a sheet for applying a processing liquid to the surface of the sheet for the purpose of modifying the surface of the sheet, or a raw material There is an injection granulator for granulating raw material fine particles by spraying a composition liquid dispersed in a solution through a nozzle.

「液体吐出ユニット」とは、液体吐出ヘッドに機能部品、機構が一体化したものであり、液体の吐出に関連する部品の集合体である。例えば、「液体吐出ユニット」は、ヘッドタンク、キャリッジ、供給機構、維持回復機構、主走査移動機構の構成の少なくとも一つを液体吐出ヘッドと組み合わせたものなどが含まれる。   A “liquid ejection unit” is a unit in which functional parts and mechanisms are integrated with a liquid ejection head, and is an assembly of parts related to liquid ejection. For example, the “liquid discharge unit” includes a combination of at least one of a head tank, a carriage, a supply mechanism, a maintenance / recovery mechanism, and a main scanning movement mechanism with a liquid discharge head.

ここで、一体化とは、例えば、液体吐出ヘッドと機能部品、機構が、締結、接着、係合などで互いに固定されているもの、一方が他方に対して移動可能に保持されているものを含む。また、液体吐出ヘッドと、機能部品、機構が互いに着脱可能に構成されていても良い。   Here, the term “integrated” refers to, for example, a liquid discharge head, a functional component, and a mechanism that are fixed to each other by fastening, adhesion, engagement, etc., and one that is held movably with respect to the other. Including. Further, the liquid discharge head, the functional component, and the mechanism may be configured to be detachable from each other.

例えば、液体吐出ユニットとして、図12で示した液体吐出ユニット440のように、液体吐出ヘッドとヘッドタンクが一体化されているものがある。また、チューブなどで互いに接続されて、液体吐出ヘッドとヘッドタンクが一体化されているものがある。ここで、これらの液体吐出ユニットのヘッドタンクと液体吐出ヘッドとの間にフィルタを含むユニットを追加することもできる。   For example, there is a liquid discharge unit in which a liquid discharge head and a head tank are integrated, such as the liquid discharge unit 440 shown in FIG. Also, there are some in which the liquid discharge head and the head tank are integrated by being connected to each other by a tube or the like. Here, a unit including a filter may be added between the head tank and the liquid discharge head of these liquid discharge units.

また、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドとキャリッジが一体化されているものがある。   In addition, there is a liquid discharge unit in which a liquid discharge head and a carriage are integrated.

また、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドを走査移動機構の一部を構成するガイド部材に移動可能に保持させて、液体吐出ヘッドと走査移動機構が一体化されているものがある。また、図13で示したように、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドとキャリッジと主走査移動機構が一体化されているものがある。   In addition, there is a liquid discharge unit in which the liquid discharge head and the scanning movement mechanism are integrated by holding the liquid discharge head movably on a guide member that constitutes a part of the scanning movement mechanism. Further, as shown in FIG. 13, there is a liquid discharge unit in which a liquid discharge head, a carriage, and a main scanning movement mechanism are integrated.

また、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドが取り付けられたキャリッジに、維持回復機構の一部であるキャップ部材を固定させて、液体吐出ヘッドとキャリッジと維持回復機構が一体化されているものがある。   Also, there is a liquid discharge unit in which a cap member that is a part of the maintenance / recovery mechanism is fixed to a carriage to which the liquid discharge head is attached, and the liquid discharge head, the carriage, and the maintenance / recovery mechanism are integrated. .

また、液体吐出ユニットとして、図14で示したように、ヘッドタンク若しくは流路部品が取付けられた液体吐出ヘッドにチューブが接続されて、液体吐出ヘッドと供給機構が一体化されているものがある。   Further, as shown in FIG. 14, as a liquid discharge unit, there is a unit in which a liquid discharge head and a supply mechanism are integrated by connecting a tube to a liquid discharge head to which a head tank or a flow path component is attached. .

主走査移動機構は、ガイド部材単体も含むものとする。また、供給機構は、チューブ単体、装填部単体も含むものする。   The main scanning movement mechanism includes a guide member alone. The supply mechanism includes a single tube and a single loading unit.

また、「液体吐出ヘッド」は、使用する圧力発生手段が限定されるものではない。例えば、上記実施形態で説明したような圧電アクチュエータ(積層型圧電素子を使用するものでもよい。)以外にも、発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いるサーマルアクチュエータ、振動板と対向電極からなる静電アクチュエータなどを使用するものでもよい。   The “liquid discharge head” is not limited to the pressure generating means to be used. For example, in addition to the piezoelectric actuator as described in the above embodiment (a multilayer piezoelectric element may be used), a thermal actuator using an electrothermal conversion element such as a heating resistor, a diaphragm and a counter electrode are included. An electrostatic actuator or the like may be used.

また、本願の用語における、画像形成、記録、印字、印写、印刷、造形等はいずれも同義語とする。   In addition, the terms “image formation”, “recording”, “printing”, “printing”, “printing”, “modeling” and the like in the terms of the present application are all synonymous.

次に、本発明に係る液体を吐出する装置の一例について図15及び図16を参照して説明する。図15は同装置の斜視説明図、図16は同装置の機構部の側面説明図である。なお、以下、インクジェット記録装置を例に挙げて説明するが、液体を吐出する装置としてはこれに限られるものではない。   Next, an example of an apparatus for ejecting liquid according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 15 is an explanatory perspective view of the apparatus, and FIG. 16 is an explanatory side view of a mechanism portion of the apparatus. Hereinafter, an ink jet recording apparatus will be described as an example, but the apparatus for ejecting liquid is not limited to this.

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、キャリッジに搭載した本発明を実施したインクジェットヘッドからなる記録ヘッド、記録ヘッドへインクを供給するインクカートリッジ等で構成される印字機構部82等を収納し、装置本体81の下方部には前方側から多数枚の用紙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、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 the present embodiment includes a carriage movable in the main scanning direction inside the recording apparatus main body 81, a recording head comprising the ink jet head embodying the present invention mounted on the carriage, and an ink cartridge for supplying ink to the recording head. A paper feed cassette (or a paper feed tray) 84 on which a large number of sheets 83 can be stacked from the front side is freely detachable at the lower part of the apparatus main body 81. The manual tray 85 for manually feeding the paper 83 can be opened, the paper 83 fed from the paper feed cassette 84 or the manual tray 85 is taken in, and the printing mechanism After recording a required image by the unit 82, the image is discharged onto a 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、このキャリッジ93にはイエロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ(M)、ブラック(Bk)の各色のインク滴を吐出する本発明に係るインクジェットヘッドからなるヘッド94を複数のインク吐出口(ノズル)を主走査方向と交差する方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。またキャリッジ93にはヘッド94に各色のインクを供給するための各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). (Y), cyan (C), magenta (M), black (Bk) A head 94 comprising an ink jet head according to the present invention for ejecting ink droplets of each color has a plurality of ink ejection openings (nozzles) as the main scanning direction. They are arranged in the intersecting direction and mounted with the ink droplet ejection direction facing downward. In addition, each ink cartridge 95 for supplying ink of each color to the head 94 is replaceably mounted on the carriage 93.

インクカートリッジ95は上方に大気と連通する大気口、下方にはインクジェットヘッドへインクを供給する供給口を、内部にはインクが充填された多孔質体を有しており、多孔質体の毛管力によりインクジェットヘッドへ供給されるインクをわずかな負圧に維持している。また、記録ヘッドとしてここでは各色のヘッド94を用いているが、各色のインク滴を吐出するノズルを有する1個のヘッドでもよい。   The ink cartridge 95 has an air port that communicates with the atmosphere upward, a supply port that supplies ink to the inkjet head below, and a porous body filled with ink inside, and the capillary force of the porous body. Thus, the ink supplied to the inkjet head is maintained at a slight negative pressure. Further, although the heads 94 of the respective colors are used here as the recording heads, a single head having nozzles for ejecting ink 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、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, and the timing belt 100 is moved to the carriage 93. 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、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 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 are guided. A guide member 103, a transport roller 104 that reverses and transports the fed paper 83, a transport roller 105 that is pressed against the peripheral surface of the transport roller 104, and a leading end that defines a feed angle of the paper 83 from the transport roller 104 A roller 106 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を記録ヘッド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、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 paper guide member that guides the paper 83 sent from the transport roller 104 below the recording head 94 in accordance with the movement range of the carriage 93 in the main scanning direction. A conveyance roller 111 and a spur 112 that are rotationally driven to send the paper 83 in the paper discharge direction are provided on the downstream side of the printing receiving member 109 in the paper conveyance direction, and the paper 83 is further delivered to the paper discharge tray 86. A roller 113 and a spur 114, and guide members 115 and 116 that form a paper discharge path are disposed.

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記録ヘッド94を駆動することにより、停止している用紙83にインクを吐出して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 recording head 94 is driven according to the image signal while moving the carriage 93, thereby ejecting ink onto the stopped sheet 83 to record one line. Record the line. 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、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インク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インクを吐出することにより、全ての吐出口のインク粘度を一定にし、安定した吐出性能を維持する。   Further, a recovery device 117 for recovering defective ejection of the 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 head 94 is capped by the capping means, and the ejection port portion is kept in a wet state to prevent ejection failure due to ink drying. Further, by ejecting ink that is not related to recording during recording or the like, the ink viscosity of all the ejection ports is made constant and stable ejection 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し、吐出口面に付着したインク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、吸引されたインクは、本体下部に設置された廃インク溜(不図示)に排出され、廃インク溜内部のインク吸収体に吸収保持される。   When a discharge failure occurs, the discharge port (nozzle) of the 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 the tube. Is removed by the cleaning means to recover the ejection failure. Further, the sucked ink is discharged to a waste ink reservoir (not shown) installed at the lower part of the main body and absorbed and held by an ink absorber inside the waste ink reservoir.

このように、このインクジェット記録装置においては本発明の実施例1で作製したインクジェットヘッドを搭載しているので、振動板駆動不良によるインク滴吐出不良がなく、安定したインク滴吐出特性が得られて、画像品質が向上する。   Thus, since this inkjet recording apparatus is equipped with the inkjet head produced in Example 1 of the present invention, there is no ink droplet ejection failure due to vibration plate drive failure, and stable ink droplet ejection characteristics can be obtained. , Improve the image quality.

以下、本発明を実施例により詳細に説明するが、本発明は下記実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention in detail, this invention is not limited to the following Example.

(実施例1)
6インチシリコンウェハにSiO、Siで構成した振動板15をCVD法で形成し、共通電極密着層160として、Ti膜(膜厚30nm)をスパッタ装置にて成膜した。その後、RTAを用いて750℃にて熱酸化し、TiO膜を形成した。
次に、TiO膜を図9(A)に示すように、フォトリソグラフィでレジストパターンを形成した後、エッチングによりシート状にパターニングした。パターニング後、更にTi膜(30nm)を成膜し、TiO膜上のTi膜をエッチングにより除去し、図9(B)に示すように、TiとTiOで構成された共通電極密着層160を形成した。
引き続き、下部電極161(共通電極)の金属膜としてPt膜(膜厚100nm)、スパッタ成膜した。スパッタ成膜時の基板加熱温度については550℃にて成膜を実施した。
Example 1
A diaphragm 15 composed of SiO 2 and Si 3 N 4 was formed on a 6-inch silicon wafer by a CVD method, and a Ti film (thickness 30 nm) was formed as a common electrode adhesion layer 160 by a sputtering apparatus. Thereafter, thermal oxidation was performed at 750 ° C. using RTA to form a TiO 2 film.
Next, as shown in FIG. 9A, the TiO 2 film was formed into a sheet by etching after forming a resist pattern by photolithography. After the patterning, a Ti film (30 nm) is further formed, and the Ti film on the TiO 2 film is removed by etching. As shown in FIG. 9B, the common electrode adhesion layer 160 composed of Ti and TiO 2 is obtained. Formed.
Subsequently, as a metal film of the lower electrode 161 (common electrode), a Pt film (film thickness: 100 nm) was formed by sputtering. The substrate was heated at 550 ° C. during the sputtering film formation.

次に、圧電体膜としてPb:Zr:Ti=114:53:47に調整された溶液を準備し、スピンコート法により膜を成膜した。
具体的な前駆体塗布液の合成については、出発材料に酢酸鉛三水和物、イソプロポキシドチタン、ノルマルプロポキシドジルコニウムを用いた。酢酸鉛の結晶水はメトキシエタノールに溶解後、脱水した。化学両論組成に対し鉛量を過剰にしてある。これは熱処理中のいわゆる鉛抜けによる結晶性低下を防ぐためである。イソプロポキシドチタン、ノルマルプロポキシドジルコニウムをメトキシエタノールに溶解し、アルコール交換反応、エステル化反応を進め、先記の酢酸鉛を溶解したメトキシエタノール溶液と混合することでPZT前駆体溶液を合成した。このPZT濃度は0.5mol/lにした。この液を用いて、スピンコートにより成膜し、成膜後、120℃で乾燥させ、500℃で熱分解を行った。3層目の熱分解処理後に、結晶化熱処理(温度750℃)をRTA(急速熱処理)にて行った。このときPZTの膜厚は240nmであった。この工程を計8回(24層)実施し、約2μmのPZT膜厚を得た。ここまで作製したサンプルに対して、XRDを用いて、PZTの結晶性を評価した。
Next, a solution adjusted to Pb: Zr: Ti = 114: 53: 47 was prepared as a piezoelectric film, and a film was formed by spin coating.
For the synthesis of a specific precursor coating solution, lead acetate trihydrate, isopropoxide titanium, and normal propoxide zirconium were used as starting materials. Crystal water of lead acetate was dissolved in methoxyethanol and then dehydrated. The lead amount is excessive with respect to the stoichiometric composition. This is to prevent crystallinity deterioration due to so-called lead loss during heat treatment. Isopropoxide titanium and normal propoxide zirconium were dissolved in methoxyethanol, the alcohol exchange reaction and the esterification reaction were advanced, and the PZT precursor solution was synthesized by mixing with the methoxyethanol solution in which the lead acetate was dissolved. The PZT concentration was 0.5 mol / l. Using this solution, a film was formed by spin coating. After the film formation, the film was dried at 120 ° C. and thermally decomposed at 500 ° C. After thermal decomposition treatment of the third layer, crystallization heat treatment (temperature: 750 ° C.) was performed by RTA (rapid heat treatment). At this time, the film thickness of PZT was 240 nm. This process was performed a total of 8 times (24 layers) to obtain a PZT film thickness of about 2 μm. The crystallinity of PZT was evaluated using XRD for the samples prepared so far.

次に、上部電極163(個別電極)の酸化物膜として、SrRuO膜(膜厚40nm)、金属膜としてPt膜(膜厚125nm)をスパッタ成膜した。その後、通常のフォトリソグラフィでレジストパターンを形成した後、エッチングによりPt膜、酸化物膜をエッチング後、レジスト剥離装置にてアミン系の剥離液を用いて30分レジスト剥離処理、及びアッシャーにて3分のアッシング処理を行い、上部電極163をパターニングした。同様にフォトリソグラフィでレジストパターンを形成した後、圧電体膜をエッチングし、レジスト剥離処理、アッシング処理を行い、圧電体膜をパターニングした。次に、フォトリソグラフィでレジストパターンを形成した後、レジスト剥離処理、アッシング処理を行い、下部電極161(共通電極)をシート状にパターニングした。 Next, an SrRuO 3 film (film thickness 40 nm) was formed as an oxide film of the upper electrode 163 (individual electrode), and a Pt film (film thickness 125 nm) was formed as a metal film by sputtering. Then, after forming a resist pattern by ordinary photolithography, etching the Pt film and oxide film, etching with a resist stripper using an amine-based stripper for 30 minutes, and using an asher 3 The upper electrode 163 was patterned by performing an ashing process for a minute. Similarly, after forming a resist pattern by photolithography, the piezoelectric film was etched, resist stripping and ashing were performed, and the piezoelectric film was patterned. Next, after forming a resist pattern by photolithography, resist peeling treatment and ashing treatment were performed, and the lower electrode 161 (common electrode) was patterned into a sheet shape.

この段階での形態を図9(C)に示す。パターニングされた上部電極163(個別電極)と圧電体162は共通電極密着層160b(TiO)エリアに、下部電極(共通電極)の隅部161cを含むエリアには共通電極密着層160a(Ti)が存在する。 A mode at this stage is illustrated in FIG. The patterned upper electrode 163 (individual electrode) and piezoelectric body 162 are in the common electrode adhesion layer 160b (TiO 2 ) area, and the area including the corner portion 161c of the lower electrode (common electrode) is in the common electrode adhesion layer 160a (Ti). Exists.

ここまで作製した電気機械変換部材において、下部電極161(共通電極)の隅部の剥がれ数をカウントし、隅部剥がれ率を計算した。電気機械変換部材は、図19に示すように基盤上に32個形成し、それぞれの電気機械変換部材には4つの下部電極(共通電極)が形成されている。また、基板内における下部電極(共通電極)の隅部の母数は、電気機械変換部材の個数(32個)×共通電極の個数(4個)×隅部の数(4個)=512である。   In the electromechanical conversion member produced so far, the number of peeling at the corner of the lower electrode 161 (common electrode) was counted, and the corner peeling rate was calculated. As shown in FIG. 19, 32 electromechanical conversion members are formed on the base, and four lower electrodes (common electrodes) are formed on each electromechanical conversion member. Further, the parameter of the corner of the lower electrode (common electrode) in the substrate is the number of electromechanical conversion members (32) × the number of common electrodes (4) × the number of corners (4) = 512. is there.

(実施例2)
実施例1において、共通電極密着層を、図10のようにパターニングすること以外は、実施例1と同様の電気機械変換部材を作製した。同様に、XRDによるPZTの結晶性測定と、下部電極(共通電極)隅部の剥がれ数をカウントし、隅部剥がれ率を計算した。
(Example 2)
In Example 1, an electromechanical conversion member similar to that in Example 1 was produced except that the common electrode adhesion layer was patterned as shown in FIG. Similarly, the crystallinity measurement of PZT by XRD, the number of peeling at the corners of the lower electrode (common electrode) were counted, and the corner peeling rate was calculated.

(比較例1)
実施例1において、共通電極密着層をパターニングせず、TiOのみであること以外は、実施例1と同様の電気機械変換部材を作製した。同様に、XRDによるPZTの結晶性測定と、下部電極(共通電極)の隅部の剥がれ数をカウントし、隅部剥がれ率を計算した。
(Comparative Example 1)
In Example 1, the electromechanical conversion member similar to Example 1 was produced except that the common electrode adhesion layer was not patterned and only TiO 2 was used. Similarly, the crystallinity measurement of PZT by XRD, the number of peeling at the corner of the lower electrode (common electrode) was counted, and the corner peeling rate was calculated.

(比較例2)
実施例1において、共通電極密着層をパターニングせず、Tiのみであること以外は、実施例1と同様の電気機械変換部材を作製した。同様に、XRDによるPZTの結晶性測定と、下部電極(共通電極)の隅部の剥がれ数をカウントし、隅部剥がれ率を計算した。
(Comparative Example 2)
In Example 1, the electromechanical conversion member similar to Example 1 was produced except that the common electrode adhesion layer was not patterned and only Ti was formed. Similarly, the crystallinity measurement of PZT by XRD, the number of peeling at the corner of the lower electrode (common electrode) was counted, and the corner peeling rate was calculated.

(結晶性、剥がれ評価)
実施例1、2、比較例1、2で測定した圧電体PZTの結晶性を図17に、カウントした隅部はがれ率を図18に示す。
まずPZTの結晶性に関しては、実施例1、2及び比較例1は良好だが、比較例2は低下している。これは、酸化していないTiが下部電極Pt層や圧電体PZT層まで拡散し、下部電極Pt層の結晶構造やその上に形成される圧電体PZTの結晶構造が乱れたためと考えられる。この結果、圧電定数が低下し、電気機械変換部材としての特性が落ちたと思われる。比較例2で得られた電気変換部材では、結晶性が悪く、変位が小さいため、吐出効率が悪くなる。
(Evaluation of crystallinity and peeling)
FIG. 17 shows the crystallinity of the piezoelectric PZT measured in Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2, and FIG. 18 shows the counted corner peeling rate.
First, regarding the crystallinity of PZT, Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 are good, but Comparative Example 2 is low. This is presumably because non-oxidized Ti diffuses to the lower electrode Pt layer and the piezoelectric PZT layer, and the crystal structure of the lower electrode Pt layer and the crystal structure of the piezoelectric PZT formed thereon are disturbed. As a result, the piezoelectric constant is lowered, and the characteristics as an electromechanical conversion member are considered to be lowered. In the electrical conversion member obtained in Comparative Example 2, the crystallinity is poor and the displacement is small, so the discharge efficiency is poor.

次に、下部電極(共通電極)の隅部の剥がれ率に関しては、実施例1、2及び比較例2は0%であったのに対し、比較例1は47%剥がれが発生していた。実施例1、2及び比較例2で剥がれが生じなかったことに関しては、剥がれが発生しやすい隅部の密着層のTiと下部電極Ptが合金化し、密着強度が十分であると思われる。一方で比較例1は、剥がれが生じやすい隅部が酸化物密着層と金属電極層であり、結合が分子間力や静電気力で行われる弱いものであるため、剥がれが生じたと思われる。   Next, regarding the peeling rate of the corners of the lower electrode (common electrode), Examples 1 and 2 and Comparative Example 2 were 0%, while Comparative Example 1 was 47% peeled off. With respect to the fact that peeling did not occur in Examples 1 and 2 and Comparative Example 2, it seems that Ti of the adhesion layer at the corner where peeling easily occurs and the lower electrode Pt are alloyed, and the adhesion strength is sufficient. On the other hand, in Comparative Example 1, the corners where peeling is likely to occur are the oxide adhesion layer and the metal electrode layer, and the bonding is weakly performed by intermolecular force or electrostatic force, so it is considered that peeling occurred.

以上の結果から、共通電極密着層を実施例1、2のようにパターニングし、圧電体PZTが形成される領域と剥がれが生じやすい隅部で適切な材料にすることで、剥がれがなく、特性劣化もない電気機械変換部材を作製することができる。   From the above results, the common electrode adhesion layer is patterned as in Examples 1 and 2, and an appropriate material is formed at the corner where the piezoelectric PZT is formed and the corner where peeling easily occurs. An electromechanical conversion member that does not deteriorate can be manufactured.

(吐出評価)
実施例1で作製した電気機械変換部材に、配線や駆動部を実装し、さらに図1、図3に示すように圧力室を形成し、ノズルを接合することで液体吐出ヘッドを作製した。この液体吐出ヘッドで粘度を5cpに調整したインクを用いて、単純Push波形により−10〜30Vの印可電圧を加えた。このときの吐出状況を確認したところ、全てどのノズル孔からも吐出できていることを確認した。更に、連続吐出耐久評価を行ったところ、1010回の駆動後も問題なく吐出できることを確認した。
(Discharge evaluation)
A liquid discharge head was manufactured by mounting wiring and a driving unit on the electromechanical conversion member manufactured in Example 1, further forming a pressure chamber as shown in FIGS. 1 and 3, and joining nozzles. An applied voltage of −10 to 30 V was applied by a simple Push waveform using ink whose viscosity was adjusted to 5 cp with this liquid discharge head. When the discharge state at this time was confirmed, it was confirmed that all the nozzle holes could be discharged. Furthermore, when continuous discharge durability evaluation was performed, it confirmed that it could discharge without a problem even after the drive of 10 10 times.

11 ノズル
12 ノズル板
13 液室
14 基板
15 振動板
16 圧電素子
70 基盤(ウエハ)
71 基盤カセット
72 剥離液吐出ノズル
73 剥離液
74 回転軸
75 共通電極
75p 剥がれ
81 記録装置本体
82 印字機構部
83 用紙
84 給紙カセット
85 手差しトレイ
86 排紙トレイ
91 主ガイドロッド
92 従ガイドロッド
93 キャリッジ
94 液体吐出ヘッド
95 インクカートリッジ
97 主走査モータ
98 駆動プーリ
99 従動プーリ
100 タイミングベルト
101 給紙ローラ
102 フリクションパッド
103 ガイド部材
104 搬送ローラ
105 搬送コロ
106 先端コロ
107 副走査モータ
109 印写受け部材
111 搬送コロ
112、114 拍車
113 排紙ローラ
115、116 ガイド部材
117 回復装置
160、160a、160b 共通電極密着層
161 下部電極
162 圧電体
162a 圧電体膜
163 上部電極
200 支持基板
300 ノズル基板
401 ガイド部材
403 キャリッジ
404 液体吐出ヘッド
405 主走査モータ
406 駆動プーリ
407 従動プーリ
408 タイミングベルト
410 用紙
412 搬送ベルト
413 搬送ローラ
414 テンションローラ
416 副走査モータ
417 タイミングベルト
418 タイミングプーリ
420 維持回復機構
421 キャップ部材
422 ワイパ部材
440 液体吐出ユニット
441 ヘッドタンク
442 カバー
443 コネクタ
444 流路部品
450 液体カートリッジ
451 カートリッジホルダ
452 送液ユニット
456 チューブ
491A、491B 側板
491C 背板
493 主走査移動機構
494 供給機構
495 搬送機構
11 Nozzle 12 Nozzle plate 13 Liquid chamber 14 Substrate 15 Vibrating plate 16 Piezoelectric element 70 Base (wafer)
Reference Signs List 71 Base cassette 72 Stripping liquid discharge nozzle 73 Stripping liquid 74 Rotating shaft 75 Common electrode 75p Peeling 81 Recording device main body 82 Printing mechanism 83 Paper 84 Paper feed cassette 85 Manual feed tray 86 Paper discharge tray 91 Main guide rod 92 Sub guide rod 93 Carriage 94 Liquid Discharge Head 95 Ink Cartridge 97 Main Scanning Motor 98 Drive Pulley 99 Driven Pulley 100 Timing Belt 101 Paper Feed Roller 102 Friction Pad 103 Guide Member 104 Transport Roller 105 Transport Roller 106 Leading Roller 107 Sub Scan Motor 109 Substrate Receiving Member 111 Transport Roller 112, 114 Spur 113 Discharge roller 115, 116 Guide member 117 Recovery device 160, 160a, 160b Common electrode adhesion layer 161 Lower electrode 162 Piezoelectric body 162a Electrical film 163 Upper electrode 200 Support substrate 300 Nozzle substrate 401 Guide member 403 Carriage 404 Liquid ejection head 405 Main scanning motor 406 Drive pulley 407 Driven pulley 408 Timing belt 410 Paper 412 Conveying belt 413 Conveying roller 414 Tension roller 416 Sub scanning motor 417 Timing belt 418 Timing pulley 420 Maintenance / recovery mechanism 421 Cap member 422 Wiper member 440 Liquid discharge unit 441 Head tank 442 Cover 443 Connector 444 Flow path component 450 Liquid cartridge 451 Cartridge holder 452 Liquid supply unit 456 Tube 491A, 491B Side plate 491C Back plate 491C Main scanning movement mechanism 494 Supply mechanism 495 Conveyance mechanism

特許第3365485号公報Japanese Patent No. 3365485 特許第4218309号公報Japanese Patent No. 4218309 特開2013−161896号公報JP 2013-161896 A 特開2016−13651号公報JP 2016-13651 A

Claims (7)

基板上に、振動板、共通電極密着層、下部電極、圧電体及び上部電極が形成され、前記下部電極及び上部電極のうち、一方を共通電極、他方を個別電極とした電気機械変換部材であって、
前記共通電極密着層の表面に、前記共通電極の隅部を少なくとも含む領域Aと、前記圧電体を含む領域Bとを有し、
前記領域Aと前記領域Bは異なる材料であり、前記領域Aは前記領域Bよりも前記共通電極との密着性が高いことを特徴とする電気機械変換部材。
A diaphragm, a common electrode adhesion layer, a lower electrode, a piezoelectric body, and an upper electrode are formed on a substrate, and the electromechanical conversion member has one of the lower electrode and the upper electrode as a common electrode and the other as an individual electrode. And
The surface of the common electrode adhesion layer has a region A including at least a corner of the common electrode, and a region B including the piezoelectric body,
The electromechanical conversion member, wherein the region A and the region B are made of different materials, and the region A has higher adhesion to the common electrode than the region B.
前記領域Aは、前記共通電極と合金化していることを特徴とする請求項1に記載の電気機械変換部材。   The electromechanical conversion member according to claim 1, wherein the region A is alloyed with the common electrode. 前記領域AはTiであり、前記領域BはTiOであり、前記共通電極はPtであることを特徴とする請求項1又は2に記載の電気機械変換部材。 The electromechanical conversion member according to claim 1, wherein the region A is Ti, the region B is TiO 2 , and the common electrode is Pt. 液滴を吐出するノズルに連通する液室と、該液室内の液体に圧力を発生させる圧力発生手段と、を有する液体吐出ヘッドであって、
前記圧力発生手段は、請求項1〜3のいずれかに記載の電気機械変換部材を有することを特徴とする液体吐出ヘッド。
A liquid discharge head having a liquid chamber communicating with a nozzle for discharging droplets, and pressure generating means for generating pressure in the liquid in the liquid chamber,
The liquid discharge head, wherein the pressure generating unit includes the electromechanical conversion member according to claim 1.
請求項4に記載の液体吐出ヘッドを備えていることを特徴とする液体吐出ユニット。   A liquid discharge unit comprising the liquid discharge head according to claim 4. 前記液体吐出ヘッドに供給する液体を貯留するヘッドタンク、前記液体吐出ヘッドを搭載するキャリッジ、前記液体吐出ヘッドに液体を供給する供給機構、前記液体吐出ヘッドの維持回復を行う維持回復機構、前記液体吐出ヘッドを主走査方向に移動させる主走査移動機構の少なくともいずれか一つと前記液体吐出ヘッドとを一体化したことを特徴とする請求項5に記載の液体吐出ユニット。   A head tank for storing liquid to be supplied to the liquid discharge head, a carriage on which the liquid discharge head is mounted, a supply mechanism for supplying liquid to the liquid discharge head, a maintenance / recovery mechanism for maintaining and recovering the liquid discharge head, and the liquid 6. The liquid discharge unit according to claim 5, wherein the liquid discharge head is integrated with at least one of a main scanning movement mechanism that moves the discharge head in the main scanning direction. 請求項4に記載の液体吐出ヘッド、又は、請求項5若しくは6に記載の液体吐出ユニットを備えていることを特徴とする液体を吐出する装置。

An apparatus for discharging liquid, comprising the liquid discharge head according to claim 4 or the liquid discharge unit according to claim 5 or 6.

JP2016080771A 2016-04-14 2016-04-14 Electromechanical conversion member, liquid discharge head, liquid discharge unit, and apparatus for discharging liquid Pending JP2017191859A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016080771A JP2017191859A (en) 2016-04-14 2016-04-14 Electromechanical conversion member, liquid discharge head, liquid discharge unit, and apparatus for discharging liquid

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016080771A JP2017191859A (en) 2016-04-14 2016-04-14 Electromechanical conversion member, liquid discharge head, liquid discharge unit, and apparatus for discharging liquid

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2017191859A true JP2017191859A (en) 2017-10-19

Family

ID=60086054

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016080771A Pending JP2017191859A (en) 2016-04-14 2016-04-14 Electromechanical conversion member, liquid discharge head, liquid discharge unit, and apparatus for discharging liquid

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2017191859A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020155528A (en) * 2019-03-19 2020-09-24 株式会社リコー Electromechanical conversion member, and head, unit and device for fluid discharge

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020155528A (en) * 2019-03-19 2020-09-24 株式会社リコー Electromechanical conversion member, and head, unit and device for fluid discharge
US11192364B2 (en) 2019-03-19 2021-12-07 Ricoh Company, Ltd. Electro-mechanical transducer, liquid discharge head, liquid discharge device, and liquid discharge apparatus

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5708098B2 (en) Liquid ejection head, liquid ejection apparatus, and image forming apparatus
JP5811728B2 (en) ELECTRO-MACHINE CONVERSION ELEMENT, DROPLET DISCHARGE HEAD, DROPLET DISCHARGE DEVICE, AND IMAGE FORMING DEVICE
JP5892406B2 (en) Electromechanical transducer, droplet discharge head, and droplet discharge device
JP6260858B2 (en) Electromechanical transducer manufacturing method, electromechanical transducer, droplet discharge head, and image forming apparatus
JP5720879B2 (en) Electro-mechanical conversion film and manufacturing method thereof, electro-mechanical conversion element, liquid discharge head, and liquid discharge apparatus
JP5716364B2 (en) Electromechanical transducer, liquid jet head, and method of manufacturing electromechanical transducer
JP5696408B2 (en) Method for manufacturing electromechanical transducer
JP5696409B2 (en) Method for manufacturing electromechanical transducer
JP5834675B2 (en) ELECTRO-MACHINE CONVERSION ELEMENT, DROPLET DISCHARGE HEAD, DROPLET DISCHARGE DEVICE, AND IMAGE FORMING DEVICE
JP5871117B2 (en) ELECTRO-MECHANICAL CONVERSION ELEMENT, DROPLET DISCHARGE HEAD HAVING ELECTRO-MACHINE CONVERSION ELEMENT, INKJET PRINTER HAVING DROPLET DISCHARGE HEAD, AND METHOD FOR PRODUCING ELECTRO-MACHINE CONVERSION ELEMENT
JP2014054802A (en) Electromechanical conversion element, droplet discharge head and droplet discharge device
JP2017191859A (en) Electromechanical conversion member, liquid discharge head, liquid discharge unit, and apparatus for discharging liquid
JP6278145B2 (en) Liquid ejection device, liquid ejection head, and driving method
JP2016215446A (en) Liquid droplet discharge device
JP2020025082A (en) Electromechanical transducer, liquid discharge head, liquid discharge unit, device for discharging liquid, and piezoelectric device
JP6531428B2 (en) Electro-mechanical conversion member, method of manufacturing electro-mechanical conversion member, droplet discharge head, and image forming apparatus
JP6102099B2 (en) Electromechanical conversion element and method for manufacturing the same
JP7423967B2 (en) Electro-mechanical conversion element, liquid ejection head, liquid ejection unit, and liquid ejection device
JP5998537B2 (en) Electro-mechanical conversion element, droplet discharge head, and droplet discharge apparatus
JP2014060193A (en) Electromechanical conversion element, droplet discharge head, image forming apparatus, and manufacturing method of electromechanical conversion element
JP2013065698A (en) Electro-mechanical conversion element, droplet discharge head, droplet discharge device, and image forming apparatus
JP6142597B2 (en) Piezoelectric thin film element, method for manufacturing the piezoelectric thin film element, piezoelectric actuator, droplet discharge head, and droplet discharge apparatus
JP5909933B2 (en) Oxide conductive thin film processing method, electronic device manufacturing method, and droplet discharge head manufacturing method
JP6028419B2 (en) Electromechanical conversion element and method for manufacturing the same
JP5998531B2 (en) Electro-mechanical transducer, droplet discharge head, and droplet discharge device