JP2018176589A - Liquid injection head, liquid injection device, and piezoelectric element - Google Patents

Liquid injection head, liquid injection device, and piezoelectric element Download PDF

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矢崎 士郎
Shiro Yazaki
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To simplify a configuration related to a piezoelectric element.SOLUTION: A liquid injection head comprises: a vibration part constituting a wall surface of pressure chamber communicating with any of a plurality of nozzles; and a piezoelectric element vibrating the vibration part. The piezoelectric element includes: a first electrode laminated on the vibration part; a first piezoelectric layer laminated on the first electrode; a second electrode laminated on the first piezoelectric layer; a second piezoelectric layer laminated on the second electrode; and a third electrode laminated on the second piezoelectric layer. In a plan view, the first electrode and the third electrode are brought into contact with each other in a region positioned in an arrangement direction of the plurality of nozzles with respect to the pressure chamber in the liquid injection head.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、圧電素子の構造に関する。   The present invention relates to the structure of a piezoelectric element.

複数の圧力室の各々の壁面を構成する振動板を圧電素子により振動させることで圧力室内の液体をノズルから噴射する液体噴射ヘッドが従来から提案されている。例えば特許文献1には、第1共通電極と第1圧電体層と個別電極と第2圧電体層と第2共通電極とがこの順番で積層された構造の圧電素子が開示されている。圧電素子は、長尺状に形成された圧力室に平面視で重なる。   2. Related Art A liquid jet head has conventionally been proposed in which a liquid in a pressure chamber is jetted from a nozzle by vibrating a diaphragm that constitutes a wall surface of each of a plurality of pressure chambers with a piezoelectric element. For example, Patent Document 1 discloses a piezoelectric element having a structure in which a first common electrode, a first piezoelectric layer, an individual electrode, a second piezoelectric layer, and a second common electrode are stacked in this order. The piezoelectric element overlaps with the elongated pressure chamber in plan view.

特開2013−256138号公報JP, 2013-256138, A

特許文献1の構成では、第1共通電極および第2共通電極の各々が、圧力室の長手方向に延在し、平面視で圧力室の外側の領域に到達した端部同士が相互に接続される。したがって、第1共通電極および第2共通電極の各々を平面視で圧力室の外側の領域まで延在させる必要があり、結果的に構造が複雑化するという問題がある。以上の事情を考慮して、本発明の好適な態様は、圧電素子に関する構成を簡素化することを目的とする。   In the configuration of Patent Document 1, each of the first common electrode and the second common electrode extends in the longitudinal direction of the pressure chamber, and the ends reaching the region outside the pressure chamber in plan view are mutually connected. Ru. Therefore, it is necessary to extend each of the first common electrode and the second common electrode to a region outside the pressure chamber in plan view, resulting in a problem that the structure is complicated. In consideration of the above circumstances, a preferred aspect of the present invention aims to simplify the configuration relating to a piezoelectric element.

<態様1>
以上の課題を解決するために、本発明の好適な態様(態様1)に係る液体噴射ヘッドは、複数のノズルの何れかに連通する圧力室の壁面を構成する振動部と、前記振動部を振動させる圧電素子とを具備する液体噴射ヘッドであって、前記圧電素子は、前記振動部に積層された第1電極と、前記第1電極に積層された第1圧電体層と、前記第1圧電体層に積層された第2電極と、前記第2電極に積層された第2圧電体層と、前記第2圧電体層に積層された第3電極とを含み、平面視で前記圧力室に対して前記複数のノズルの配列方向に位置する領域において前記第1電極と前記第3電極とが相互に接触する。以上の態様では、平面視で(すなわち圧電素子を構成する複数層の積層の方向からみて)圧力室に対して複数のノズルの配列方向に位置する領域において第1電極と第3電極とが相互に接触する。したがって、第1電極および第3電極の各々を外部回路に接続するための引出配線を第1電極および第3電極の各々について個別に形成する必要がない。すなわち、圧電素子に関する構成が簡素化されるという利点がある。
<態様2>
態様1の好適例(態様2)において、前記第1電極および前記第3電極の各々は、複数の圧電素子にわたり連続し、前記第1圧電体層および前記第2電極の各々は、前記複数の圧電素子の各々について個別に形成される。以上の態様では、第3電極が複数の圧電素子にわたり連続するから、第1圧電体層および第2圧電体層を湿気から保護するための保護膜を形成する必要がないという利点がある。また、第1電極および第3電極の各々が複数の圧電素子にわたり連続するから、第1電極と第3電極とを簡便な構成で相互に接触させることが可能である。
<態様3>
態様1または態様2の好適例(態様3)において、前記第1電極と前記第3電極とは、平面視で前記圧力室の内側および外側の領域において相互に接触する。以上の態様では、平面視で圧力室の内側および外側の双方の領域において第1電極と第3電極とが相互に接触する。したがって、第1電極と第3電極との間に全域にわたり圧電体層が介在する構成と比較して振動部の変位量を確保しながら、振動部の破損の可能性を低減することが可能である。
<態様4>
態様1から態様3の何れかの好適例(態様4)において、前記第2電極と前記第3電極とが前記第2圧電体層を挟んで対向する領域は、平面視で前記圧力室の内側に位置する。以上の態様では、第2電極と第3電極とが第2圧電体層を挟んで対向する領域(すなわち第2電極と第3電極との間の電圧に応じて第2圧電体層が変位する能動部)が平面視で圧力室の内側に位置する。したがって、当該領域が圧力室の外側に位置する構成と比較して、圧電素子の変位に対する拘束が低減され、結果的に第2圧電体層の破損(例えば静電破壊に起因した焼損)を抑制することが可能である。
<態様5>
態様1から態様4の何れかの好適例(態様5)において、前記圧力室は、平面視で長尺状であり、前記圧力室の長手方向に平行な縦断面内における前記振動部および前記圧電素子の変形における曲率中心が前記振動部からみて前記圧電素子側に位置する範囲内に、前記第3電極の周縁が位置する。圧電体層等の焼結体(セラミック)は、圧縮強度と比較して引張強度が高い。振動部および圧電素子の変形における曲率中心が振動部からみて圧電素子とは反対側に位置する構成では、第2圧電体層に引張応力が作用し易いから、第2圧電体層が引張応力により破損する可能性がある。他方、振動部および圧電素子の変形における曲率中心が振動部からみて圧電素子側に位置する前述の態様では、第2圧電体層に圧縮応力が作用し易い。したがって、引張応力に起因した第2圧電体層の破損を抑制することが可能である。
<態様6>
態様1から態様5の何れかの好適例(態様6)において、前記圧力室は、平面視で長尺状であり、前記第2電極は、前記圧力室の長手方向に沿って延在し、前記長手方向における前記第2電極の第1端部は、平面視で前記圧力室の外側に位置し、前記第1端部とは反対側の第2端部は、平面視で前記圧力室の内側に位置する。以上の態様によれば、第1電極および第3電極とは別個の電圧を第2電極の第1端部に印加することが可能である。
<態様7>
態様1から態様6の何れかの好適例(態様7)において、前記第1電極の内部と前記第3電極の内部とには、相互に逆方向の残留応力がある。第1電極の内部と第3電極の内部とに同方向の残留応力がある構成では、圧電素子に電圧が印加されていない状態における圧電素子および振動部の変位量が大きい。他方、第1電極の内部と第3電極の内部とに逆方向の残留応力がある前述の態様によれば、圧電素子に電圧が印加されていない状態における圧電素子および振動部の変位が低減されるという利点がある。
<態様8>
態様1から態様7の何れかの好適例(態様8)において、前記振動部および前記圧電素子が変形したときの中立面は、前記振動部または前記第1電極の内部に位置する。以上の態様では、振動部および圧電素子の変形時の中立面(圧縮歪および引張歪の何れも発生しない仮想的な面)が振動部または第1電極の内部に位置するから、例えば第2電極と第3電極との間に中立面が存在する構成と比較して、第1電極と第1圧電体層と第2電極とが積層された部分の応力が低減される。したがって、第1電極と第1圧電体層と第2電極とが積層された部分の破損を抑制することが可能である。
<態様9>
本発明の好適な態様(態様9)に係る液体噴射装置は、以上に例示した各態様に係る液体噴射ヘッドを具備する。液体噴射装置の好例は、インクを噴射する印刷装置であるが、本発明に係る液体噴射装置の用途は印刷に限定されない。
<態様10>
本発明の好適な態様に係る圧電素子は、第1電極と、前記第1電極に積層された第1圧電体層と、前記第1圧電体層に積層された長尺状の第2電極と、前記第2電極に積層された第2圧電体層と、前記第2圧電体層に積層された第3電極とを含み、平面視で前記第2電極に対して当該第2電極の短手方向に位置する領域において前記第1電極と前記第3電極とが相互に接触する。
<Aspect 1>
In order to solve the above problems, a liquid jet head according to a preferred aspect (aspect 1) of the present invention includes a vibrating portion forming a wall surface of a pressure chamber communicating with any of a plurality of nozzles, and the vibrating portion. A liquid jet head comprising a piezoelectric element to be vibrated, wherein the piezoelectric element includes a first electrode stacked on the vibrating portion, a first piezoelectric layer stacked on the first electrode, and the first piezoelectric layer. The pressure chamber includes a second electrode laminated on a piezoelectric layer, a second piezoelectric layer laminated on the second electrode, and a third electrode laminated on the second piezoelectric layer, and the pressure chamber in a plan view The first electrode and the third electrode contact each other in a region located in the arrangement direction of the plurality of nozzles. In the above aspect, the first electrode and the third electrode are mutually different in a region located in the arrangement direction of the plurality of nozzles with respect to the pressure chamber in plan view (that is, viewed from the direction of lamination of the plurality of layers constituting the piezoelectric element) Contact Therefore, it is not necessary to separately form lead wires for connecting each of the first and third electrodes to the external circuit for each of the first and third electrodes. That is, there is an advantage that the configuration regarding the piezoelectric element is simplified.
<Aspect 2>
In a preferable example (aspect 2) of the aspect 1, each of the first electrode and the third electrode is continuous across a plurality of piezoelectric elements, and each of the first piezoelectric layer and the second electrode is a plurality of the plurality It is formed individually for each of the piezoelectric elements. In the above aspect, since the third electrode is continuous across the plurality of piezoelectric elements, there is an advantage that it is not necessary to form a protective film for protecting the first piezoelectric layer and the second piezoelectric layer from moisture. In addition, since each of the first electrode and the third electrode is continuous across the plurality of piezoelectric elements, the first electrode and the third electrode can be brought into contact with each other with a simple configuration.
<Aspect 3>
In a preferred embodiment (embodiment 3) of the embodiment 1 or the embodiment 2, the first electrode and the third electrode contact each other in a region inside and outside the pressure chamber in plan view. In the above aspect, the first electrode and the third electrode are in contact with each other in both the inner and outer regions of the pressure chamber in plan view. Therefore, the possibility of breakage of the vibrating portion can be reduced while securing the amount of displacement of the vibrating portion as compared with the configuration in which the piezoelectric layer is interposed over the entire region between the first electrode and the third electrode. is there.
<Aspect 4>
In the preferred embodiment (Aspect 4) according to any one of Aspects 1 to 3, the area where the second electrode and the third electrode face each other with the second piezoelectric layer interposed therebetween is the inside of the pressure chamber in plan view. Located in In the above aspect, a region where the second electrode and the third electrode face each other with the second piezoelectric layer interposed therebetween (that is, the second piezoelectric layer is displaced according to the voltage between the second electrode and the third electrode) The active portion is located inside the pressure chamber in plan view. Therefore, compared with the configuration in which the region is located outside the pressure chamber, the restraint on the displacement of the piezoelectric element is reduced, and as a result, the breakage of the second piezoelectric layer (for example, the burnout due to electrostatic breakdown) is suppressed. It is possible.
<Aspect 5>
In the preferable example (Aspect 5) according to any one of Aspects 1 to 4, the pressure chamber is elongated in plan view, and the vibrating portion and the piezoelectric element in a longitudinal cross section parallel to the longitudinal direction of the pressure chamber The peripheral edge of the third electrode is located in a range in which the center of curvature in the deformation of the element is located on the piezoelectric element side with respect to the vibrating portion. Sintered bodies (ceramics) such as piezoelectric layers have high tensile strength compared to compressive strength. In the configuration in which the vibration center and the curvature center in the deformation of the piezoelectric element are located on the opposite side to the piezoelectric element as viewed from the vibration part, tensile stress easily acts on the second piezoelectric layer. It may be damaged. On the other hand, in the above-described aspect in which the center of curvature in the deformation of the vibrating portion and the piezoelectric element is located on the piezoelectric element side as viewed from the vibrating portion, compressive stress tends to act on the second piezoelectric layer. Therefore, it is possible to suppress the breakage of the second piezoelectric layer caused by the tensile stress.
<Aspect 6>
In the preferable example (Aspect 6) according to any one of Aspects 1 to 5, the pressure chamber is elongated in plan view, and the second electrode extends along the longitudinal direction of the pressure chamber, A first end of the second electrode in the longitudinal direction is located outside the pressure chamber in a plan view, and a second end opposite to the first end is a portion of the pressure chamber in a plan view Located inside According to the above aspect, it is possible to apply a voltage different from the first electrode and the third electrode to the first end of the second electrode.
<Aspect 7>
In the preferred embodiment (Aspect 7) according to any one of Aspects 1 to 6, residual stress in opposite directions is present between the inside of the first electrode and the inside of the third electrode. In the configuration in which residual stress in the same direction is present in the inside of the first electrode and the inside of the third electrode, the amount of displacement of the piezoelectric element and the vibrating portion in the state where voltage is not applied to the piezoelectric element is large. On the other hand, according to the above-mentioned aspect in which the residual stress in the opposite direction exists in the inside of the first electrode and the inside of the third electrode, the displacement of the piezoelectric element and the vibrating portion in the state where voltage is not applied to the piezoelectric element is reduced. Has the advantage of
<Aspect 8>
In the preferred embodiment (Aspect 8) according to any one of Aspects 1 to 7, the neutral plane when the vibrating portion and the piezoelectric element are deformed is located inside the vibrating portion or the first electrode. In the above aspect, for example, since the vibrating portion and the neutral plane (virtual surface where neither compressive strain nor tensile strain is generated) at the time of deformation of the piezoelectric element are located inside the vibrating portion or the first electrode, for example The stress in the portion in which the first electrode, the first piezoelectric layer, and the second electrode are stacked is reduced as compared with the configuration in which the neutral plane exists between the electrode and the third electrode. Therefore, it is possible to suppress breakage of a portion in which the first electrode, the first piezoelectric layer, and the second electrode are stacked.
<Aspect 9>
A liquid ejecting apparatus according to a preferable aspect (aspect 9) of the present invention includes the liquid ejecting head according to each aspect exemplified above. A good example of the liquid ejecting apparatus is a printing apparatus that ejects ink, but the application of the liquid ejecting apparatus according to the present invention is not limited to printing.
<Aspect 10>
A piezoelectric element according to a preferred aspect of the present invention includes a first electrode, a first piezoelectric layer stacked on the first electrode, and an elongated second electrode stacked on the first piezoelectric layer. A second piezoelectric layer stacked on the second electrode, and a third electrode stacked on the second piezoelectric layer, and the width of the second electrode with respect to the second electrode in a plan view The first electrode and the third electrode contact each other in a region located in the direction.

第1実施形態に係る液体噴射装置の構成図である。It is a block diagram of the liquid injection device concerning a 1st embodiment. 液体噴射ヘッドの分解斜視図である。FIG. 2 is an exploded perspective view of a liquid jet head. 液体噴射ヘッドの断面図(図2のIII-III線の断面図)である。FIG. 3 is a cross-sectional view of the liquid jet head (a cross-sectional view along line III-III in FIG. 2). 複数の圧電素子の平面図である。It is a top view of a plurality of piezoelectric elements. 図4におけるV-V線の断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line V-V in FIG. 4; 図4におけるVI-VI線の断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line VI-VI in FIG. 4; 縦断面内における圧電構造体の変形の説明図である。It is explanatory drawing of a deformation | transformation of the piezoelectric structure in a longitudinal cross-section. 圧電素子と封止体との関係を例示する説明図である。It is explanatory drawing which illustrates the relationship between a piezoelectric element and a sealing body. 第2実施形態における複数の圧電素子の断面図である。It is sectional drawing of the some piezoelectric element in 2nd Embodiment. 変形例における第2圧電体層の説明図である。It is explanatory drawing of the 2nd piezoelectric material layer in a modification.

<第1実施形態>
図1は、本発明の第1実施形態に係る液体噴射装置100を例示する構成図である。第1実施形態の液体噴射装置100は、液体の例示であるインクを媒体(噴射対象)12に噴射するインクジェット方式の印刷装置である。媒体12は、典型的には印刷用紙であるが、樹脂フィルムまたは布帛等の任意の材質の印刷対象が媒体12として利用され得る。図1に例示される通り、液体噴射装置100には、インクを貯留する液体容器14が設置される。例えば液体噴射装置100に着脱可能なカートリッジ、可撓性のフィルムで形成された袋状のインクパック、またはインクを補充可能なインクタンクが液体容器14として利用される。
First Embodiment
FIG. 1 is a configuration diagram illustrating a liquid ejecting apparatus 100 according to a first embodiment of the present invention. The liquid ejecting apparatus 100 according to the first embodiment is an ink jet printing apparatus that ejects an ink, which is an example of a liquid, onto a medium (target to be ejected) 12. The medium 12 is typically a printing paper, but a print target of any material such as a resin film or fabric may be used as the medium 12. As illustrated in FIG. 1, the liquid ejecting apparatus 100 is provided with a liquid container 14 storing ink. For example, a cartridge removable from the liquid ejecting apparatus 100, a bag-like ink pack formed of a flexible film, or an ink tank capable of refilling ink is used as the liquid container 14.

図1に例示される通り、液体噴射装置100は、制御ユニット20と搬送機構22と移動機構24と液体噴射ヘッド26とを具備する。制御ユニット20は、例えばCPU(Central Processing Unit)またはFPGA(Field Programmable Gate Array)等の処理回路と半導体メモリー等の記憶回路とを含み、液体噴射装置100の各要素を統括的に制御する。搬送機構22は、制御ユニット20による制御のもとで媒体12をY方向に搬送する。   As illustrated in FIG. 1, the liquid ejecting apparatus 100 includes a control unit 20, a transport mechanism 22, a moving mechanism 24, and a liquid ejecting head 26. The control unit 20 includes, for example, a processing circuit such as a central processing unit (CPU) or a field programmable gate array (FPGA) and a storage circuit such as a semiconductor memory, and centrally controls each element of the liquid ejecting apparatus 100. The transport mechanism 22 transports the medium 12 in the Y direction under the control of the control unit 20.

移動機構24は、制御ユニット20による制御のもとで液体噴射ヘッド26をX方向に往復させる。X方向は、媒体12が搬送されるY方向に交差(典型的には直交)する方向である。第1実施形態の移動機構24は、液体噴射ヘッド26を収容する略箱型の搬送体242(キャリッジ)と、搬送体242が固定された搬送ベルト244とを具備する。なお、複数の液体噴射ヘッド26を搬送体242に搭載した構成や、液体容器14を液体噴射ヘッド26とともに搬送体242に搭載した構成も採用され得る。   The moving mechanism 24 reciprocates the liquid jet head 26 in the X direction under the control of the control unit 20. The X direction is a direction intersecting (typically orthogonal) to the Y direction in which the medium 12 is transported. The moving mechanism 24 according to the first embodiment includes a substantially box-shaped transport body 242 (carriage) accommodating the liquid jet head 26 and a transport belt 244 to which the transport body 242 is fixed. A configuration in which the plurality of liquid jet heads 26 are mounted on the transport body 242 or a configuration in which the liquid container 14 is mounted on the transport body 242 together with the liquid jet heads 26 may be adopted.

液体噴射ヘッド26は、液体容器14から供給されるインクを制御ユニット20による制御のもとで複数のノズル(噴射孔)から媒体12に噴射する。搬送機構22による媒体12の搬送と搬送体242の反復的な往復とに並行して各液体噴射ヘッド26が媒体12にインクを噴射することで、媒体12の表面に所望の画像が形成される。なお、X-Y平面(例えば媒体12の表面に平行な平面)に垂直な方向を以下ではZ方向と表記する。各液体噴射ヘッド26によるインクの噴射方向(典型的には鉛直方向)がZ方向に相当する。   The liquid jet head 26 jets the ink supplied from the liquid container 14 to the medium 12 from a plurality of nozzles (jet holes) under the control of the control unit 20. A desired image is formed on the surface of the medium 12 by the ink jetted onto the medium 12 by each liquid jet head 26 in parallel with the conveyance of the medium 12 by the conveyance mechanism 22 and the repetitive reciprocation of the conveyance body 242. . The direction perpendicular to the XY plane (for example, a plane parallel to the surface of the medium 12) is hereinafter referred to as the Z direction. The jetting direction (typically, the vertical direction) of the ink by each liquid jet head 26 corresponds to the Z direction.

図2は、液体噴射ヘッド26の分解斜視図であり、図3は、図2におけるIII-III線の断面図(X-Z平面に平行な断面)である。図2および図3に例示される通り、液体噴射ヘッド26は、Y方向に長尺な略矩形状の流路基板32を具備する。流路基板32のうちZ方向の負側の面上には、圧力室基板34と振動板36と複数の圧電素子38と筐体部42と封止体44とが設置される。他方、流路基板32のうちZ方向の正側の面上には、ノズル板46と吸振体48とが設置される。液体噴射ヘッド26の各要素は、概略的には流路基板32と同様にY方向に長尺な板状部材であり、例えば接着剤を利用して相互に接合される。   2 is an exploded perspective view of the liquid jet head 26, and FIG. 3 is a cross-sectional view (a cross section parallel to the XZ plane) taken along line III-III in FIG. As illustrated in FIGS. 2 and 3, the liquid jet head 26 includes a substantially rectangular flow path substrate 32 which is elongated in the Y direction. The pressure chamber substrate 34, the vibration plate 36, the plurality of piezoelectric elements 38, the housing portion 42, and the sealing body 44 are provided on the surface of the flow path substrate 32 on the negative side in the Z direction. On the other hand, the nozzle plate 46 and the vibration absorber 48 are installed on the surface of the flow path substrate 32 on the positive side in the Z direction. The respective elements of the liquid jet head 26 are generally plate-like members elongated in the Y direction, like the flow path substrate 32, and are joined to one another using, for example, an adhesive.

図2に例示される通り、ノズル板46は、Y方向に配列する複数のノズルNが形成された板状部材である。各ノズルNは、インクが通過する貫通孔である。なお、流路基板32と圧力室基板34とノズル板46とは、例えばシリコン(Si)の単結晶基板をエッチング等の半導体製造技術により加工することで形成される。ただし、液体噴射ヘッド26の各要素の材料や製法は任意である。Y方向は、複数のノズルNが配列する方向とも換言され得る。   As illustrated in FIG. 2, the nozzle plate 46 is a plate-like member in which a plurality of nozzles N arranged in the Y direction is formed. Each nozzle N is a through hole through which the ink passes. The flow path substrate 32, the pressure chamber substrate 34 and the nozzle plate 46 are formed by processing, for example, a single crystal substrate of silicon (Si) by a semiconductor manufacturing technique such as etching. However, the material and manufacturing method of each element of the liquid jet head 26 are arbitrary. The Y direction may also be referred to as the direction in which the plurality of nozzles N are arranged.

流路基板32は、インクの流路を形成するための板状部材である。図2および図3に例示される通り、流路基板32には、開口部322と供給流路324と連通流路326とが形成される。開口部322は、複数のノズルNにわたり連続するように平面視で(すなわちZ方向からみて)Y方向に沿う長尺状に形成された貫通孔である。他方、供給流路324および連通流路326は、ノズルN毎に個別に形成された貫通孔である。また、図3に例示される通り、流路基板32のうちZ方向の正側の表面には、複数の供給流路324にわたる中継流路328が形成される。中継流路328は、開口部322と複数の供給流路324とを連通させる流路である。   The flow path substrate 32 is a plate-like member for forming an ink flow path. As illustrated in FIGS. 2 and 3, in the flow path substrate 32, an opening 322, a supply flow path 324, and a communication flow path 326 are formed. The opening 322 is a through hole formed in a long shape along the Y direction in plan view (that is, viewed from the Z direction) so as to be continuous across the plurality of nozzles N. On the other hand, the supply flow channel 324 and the communication flow channel 326 are through holes individually formed for each nozzle N. Further, as illustrated in FIG. 3, on the surface of the flow path substrate 32 on the positive side in the Z direction, a relay flow path 328 extending across the plurality of supply flow paths 324 is formed. The relay flow passage 328 is a flow passage that brings the opening 322 into communication with the plurality of supply flow passages 324.

筐体部42は、例えば樹脂材料の射出成形で製造された構造体であり、流路基板32のうちZ方向の負側の表面に固定される。図3に例示される通り、筐体部42には収容部422と導入口424とが形成される。収容部422は、流路基板32の開口部322に対応した外形の凹部であり、導入口424は、収容部422に連通する貫通孔である。図3から理解される通り、流路基板32の開口部322と筐体部42の収容部422とを相互に連通させた空間が液体貯留室(リザーバー)Rとして機能する。液体容器14から供給されて導入口424を通過したインクが液体貯留室Rに貯留される。   The housing portion 42 is a structure manufactured by, for example, injection molding of a resin material, and is fixed to the surface of the flow path substrate 32 on the negative side in the Z direction. As illustrated in FIG. 3, the housing portion 42 is formed with a housing portion 422 and an introduction port 424. The housing portion 422 is a recess having an outer shape corresponding to the opening 322 of the flow path substrate 32, and the introduction port 424 is a through hole communicating with the housing portion 422. As understood from FIG. 3, a space in which the opening 322 of the flow path substrate 32 and the housing portion 422 of the housing 42 communicate with each other functions as a liquid storage chamber (reservoir) R. The ink supplied from the liquid container 14 and having passed through the inlet 424 is stored in the liquid storage chamber R.

吸振体48は、液体貯留室R内の圧力変動を吸収するための要素であり、例えば弾性変形が可能な可撓性のシート部材(コンプライアンス基板)を含んで構成される。具体的には、流路基板32の開口部322と中継流路328と複数の供給流路324とを閉塞して液体貯留室Rの底面を構成するように、流路基板32のうちZ方向の正側の表面に吸振体48が設置される。   The vibration absorbing body 48 is an element for absorbing pressure fluctuation in the liquid storage chamber R, and includes, for example, a flexible sheet member (compliance substrate) capable of elastic deformation. Specifically, the Z direction of the flow path substrate 32 is such that the opening 322 of the flow path substrate 32, the relay flow path 328, and the plurality of supply flow paths 324 are closed to form the bottom surface of the liquid storage chamber R. The absorber 48 is placed on the surface of the positive side of the.

図2および図3に例示される通り、圧力室基板34は、相異なるノズルNに対応する複数の圧力室Cが形成された板状部材である。複数の圧力室Cは、Y方向に沿って配列する。各圧力室C(キャビティ)は、平面視でX方向に沿う長尺状の開口部である。X方向の正側における圧力室Cの端部は平面視で流路基板32の1個の供給流路324に重なり、X方向の負側における圧力室Cの端部は平面視で流路基板32の1個の連通流路326に重なる。   As illustrated in FIGS. 2 and 3, the pressure chamber substrate 34 is a plate-like member in which a plurality of pressure chambers C corresponding to different nozzles N are formed. The plurality of pressure chambers C are arranged along the Y direction. Each pressure chamber C (cavity) is an elongated opening along the X direction in plan view. The end of the pressure chamber C on the positive side in the X direction overlaps with one supply flow path 324 of the flow path substrate 32 in plan view, and the end of the pressure chamber C on the negative side in the X direction is the flow path substrate in plan view Overlapping the one 32 communication channels 326.

圧力室基板34のうち流路基板32とは反対側の表面には振動板36(振動部の例示)が設置される。振動板36は、弾性的に振動可能な板状部材である。図3に例示される通り、第1実施形態の振動板36は、第1層361と第2層362との積層で構成される。第2層362は、第1層361からみて圧力室基板34とは反対側に位置する。第1層361は、酸化シリコン(SiO)等の弾性材料で形成された弾性膜であり、第2層362は、酸化ジルコニウム(ZrO)等の絶縁材料で形成された絶縁膜である。なお、所定の板厚の板状部材のうち圧力室Cに対応する領域について板厚方向の一部を選択的に除去することで、圧力室基板34と振動板36の一部または全部とを一体に形成することも可能である。 A diaphragm 36 (exemplary vibration unit) is provided on the surface of the pressure chamber substrate 34 opposite to the flow channel substrate 32. The vibrating plate 36 is a plate-like member that can elastically vibrate. As illustrated in FIG. 3, the diaphragm 36 according to the first embodiment is configured by stacking the first layer 361 and the second layer 362. The second layer 362 is located on the opposite side of the pressure chamber substrate 34 from the first layer 361. The first layer 361 is an elastic film formed of an elastic material such as silicon oxide (SiO 2 ), and the second layer 362 is an insulating film formed of an insulating material such as zirconium oxide (ZrO 2 ). The pressure chamber substrate 34 and a part or all of the diaphragm 36 may be formed by selectively removing a part in the thickness direction of the region corresponding to the pressure chamber C among the plate members having a predetermined thickness. It is also possible to form integrally.

図3から理解される通り、流路基板32と振動板36とは、各圧力室Cの内側で相互に間隔をあけて対向する。圧力室Cは、流路基板32と振動板36との間に位置し、当該圧力室C内に充填されたインクに圧力を付与するための空間である。液体貯留室Rに貯留されたインクは、中継流路328から各供給流路324に分岐して複数の圧力室Cに並列に供給および充填される。以上の説明から理解される通り、振動板36は、圧力室Cの壁面(具体的には、圧力室Cの一面である上面)を構成する。   As understood from FIG. 3, the flow path substrate 32 and the vibration plate 36 face each other at an interval from each other inside each pressure chamber C. The pressure chamber C is located between the flow path substrate 32 and the vibration plate 36, and is a space for applying pressure to the ink filled in the pressure chamber C. The ink stored in the liquid storage chamber R is branched from the relay flow channel 328 to the respective supply flow channels 324 and supplied and filled in parallel to the plurality of pressure chambers C. As understood from the above description, the diaphragm 36 constitutes the wall surface of the pressure chamber C (specifically, the upper surface which is one surface of the pressure chamber C).

図2および図3に例示される通り、振動板36のうち圧力室Cとは反対側の表面(すなわち第2層362の表面)には、相異なるノズルN(または圧力室C)に対応する複数の圧電素子38が設置される。各圧電素子38は、駆動信号の供給により変形する受動素子であり、平面視でX方向に沿う長尺状に形成される。複数の圧電素子38は、複数の圧力室Cに対応するようにY方向に配列する。圧電素子38の変形に連動して振動板36が振動すると、圧力室C内の圧力が変動することで、圧力室Cに充填されたインクが連通流路326とノズルNとを通過して噴射される。なお、以下の説明では、振動板36と圧電素子38とを含む構造体を「圧電構造体」と表記する場合がある。圧電構造体は、圧力室Cの内部圧力を変化させるアクチュエーター(圧電デバイス)である。   As illustrated in FIGS. 2 and 3, the surface of the diaphragm 36 opposite to the pressure chamber C (that is, the surface of the second layer 362) corresponds to different nozzles N (or pressure chambers C). A plurality of piezoelectric elements 38 are installed. Each piezoelectric element 38 is a passive element that is deformed by the supply of a drive signal, and is formed in an elongated shape along the X direction in plan view. The plurality of piezoelectric elements 38 are arranged in the Y direction so as to correspond to the plurality of pressure chambers C. When the diaphragm 36 vibrates in conjunction with the deformation of the piezoelectric element 38, the pressure in the pressure chamber C fluctuates, and the ink filled in the pressure chamber C passes through the communication flow path 326 and the nozzle N and is jetted. Be done. In the following description, a structure including the vibration plate 36 and the piezoelectric element 38 may be referred to as a “piezoelectric structure”. The piezoelectric structure is an actuator (piezoelectric device) that changes the internal pressure of the pressure chamber C.

図2および図3の封止体44は、複数の圧電素子38を保護するとともに圧力室基板34および振動板36の機械的な強度を補強する構造体であり、振動板36の表面に例えば接着剤で固定される。封止体44のうち振動板36との対向面に形成された凹部の内側に複数の圧電素子38が収容される。   The sealing body 44 of FIGS. 2 and 3 is a structure that protects the plurality of piezoelectric elements 38 and reinforces the mechanical strength of the pressure chamber substrate 34 and the diaphragm 36, and is adhered to the surface of the diaphragm 36, for example. It is fixed by the agent. A plurality of piezoelectric elements 38 are accommodated inside the recess formed on the surface of the sealing body 44 facing the diaphragm 36.

図3に例示される通り、振動板36の表面(または圧力室基板34の表面)には、例えば配線基板50が接合される。配線基板50は、制御ユニット20または電源回路(図示略)と液体噴射ヘッド26とを電気的に接続するための複数の配線(図示略)が形成された実装部品である。例えばFPC(Flexible Printed Circuit)やFFC(Flexible Flat Cable)等の可撓性の配線基板50が好適に採用される。   As illustrated in FIG. 3, for example, the wiring substrate 50 is bonded to the surface of the vibration plate 36 (or the surface of the pressure chamber substrate 34). The wiring substrate 50 is a mounting component on which a plurality of wires (not shown) for electrically connecting the control unit 20 or a power supply circuit (not shown) and the liquid jet head 26 are formed. For example, a flexible wiring substrate 50 such as a flexible printed circuit (FPC) or a flexible flat cable (FFC) is preferably employed.

複数の圧電素子38の具体的な構成を以下に詳述する。図4は、複数の圧電素子38の平面図である。なお、図4では、任意の1個の要素の奥側に位置する要素の周縁(本来は手前側の要素に隠れる部位)も便宜的に図示されている。また、図5は、図4におけるV-V線の断面図であり、図6は、図4におけるVI-VI線の断面図である。圧電素子38の縦断面(すなわち圧電素子38の長手方向に沿う断面)が図5に相当し、圧電素子38の横断面(すなわち圧電素子38の長手方向に垂直な断面)が図6に相当する。   The specific configuration of the plurality of piezoelectric elements 38 will be described in detail below. FIG. 4 is a plan view of the plurality of piezoelectric elements 38. FIG. In FIG. 4, the peripheral edge of the element located on the back side of any one element (the portion that is originally hidden in the element on the front side) is also illustrated for convenience. 5 is a cross-sectional view taken along line V-V in FIG. 4, and FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line VI-VI in FIG. The longitudinal section of the piezoelectric element 38 (that is, the section along the longitudinal direction of the piezoelectric element 38) corresponds to FIG. 5, and the transverse section of the piezoelectric element 38 (that is, the section perpendicular to the longitudinal direction of the piezoelectric element 38) corresponds to FIG. .

図4から図6に例示される通り、各圧電素子38は、第1電極51と第1圧電体層52と第2電極53と第2圧電体層54と第3電極55との積層で構成される。Z方向は、圧電素子38を構成する複数層が積層された方向とも換言され得る。なお、本明細書において「要素Aが要素Bに積層される」という表現は、要素Aと要素Bとが直接的に接触することまでは必ずしも必要ではない。例えば圧電素子38の積層構造に着目した場合、例えば圧電素子38として機能する限りにおいて、要素Aと要素Bとの間に他の層が介在してもよい。   As illustrated in FIG. 4 to FIG. 6, each piezoelectric element 38 is formed by laminating the first electrode 51, the first piezoelectric layer 52, the second electrode 53, the second piezoelectric layer 54, and the third electrode 55. Be done. The Z direction may also be referred to as a direction in which a plurality of layers constituting the piezoelectric element 38 are stacked. In the present specification, the expression “element A is laminated to element B” is not necessarily required until element A and element B are in direct contact with each other. For example, in the case of focusing on the laminated structure of the piezoelectric element 38, another layer may be interposed between the element A and the element B as long as it functions as the piezoelectric element 38, for example.

第1電極51は、振動板36の表面(具体的には第2層362の表面)に形成される。具体的には、第1電極51は、複数の圧電素子38(または複数の圧力室C)にわたり連続するようにY方向に沿って帯状に延在する共通電極である。図4および図5に例示される通り、第1電極51におけるX方向の負側の周縁Ea1は、圧力室CにおけるX方向の負側の端部c1からみてX方向の負側に位置する。また、第1電極51におけるX方向の正側の周縁Ea2は、圧力室CにおけるX方向の正側の端部c2からみてX方向の正側に位置する。すなわち、複数の圧力室Cは、第1電極51が形成された範囲に平面視で内包される。   The first electrode 51 is formed on the surface of the diaphragm 36 (specifically, the surface of the second layer 362). Specifically, the first electrode 51 is a common electrode that extends in a strip along the Y direction so as to be continuous across the plurality of piezoelectric elements 38 (or the plurality of pressure chambers C). As illustrated in FIGS. 4 and 5, the peripheral edge Ea1 on the negative side in the X direction of the first electrode 51 is located on the negative side in the X direction with respect to the end c1 on the negative side in the X direction of the pressure chamber C. Further, the peripheral edge Ea2 on the positive side in the X direction of the first electrode 51 is located on the positive side in the X direction with respect to the end portion c2 on the positive side in the X direction of the pressure chamber C. That is, the plurality of pressure chambers C are included in a plan view in a range in which the first electrode 51 is formed.

第1圧電体層52は、第1電極51に積層される。第1圧電体層52は、圧電素子38毎(または圧力室C毎)に個別に形成されて平面視で圧力室Cに重なる。すなわち、X方向に延在する複数の第1圧電体層52が、相互に間隔をあけてY方向に配列する。第1圧電体層52の材料または製法は任意である。例えば、チタン酸ジルコン酸鉛等の圧電材料の薄膜をスパッタリング等の公知の成膜技術により形成し、フォトリソグラフィ等の公知の加工技術により当該薄膜を選択的に除去することで、第1圧電体層52を形成することが可能である。   The first piezoelectric layer 52 is stacked on the first electrode 51. The first piezoelectric layer 52 is individually formed for each of the piezoelectric elements 38 (or each of the pressure chambers C), and overlaps the pressure chambers C in a plan view. That is, the plurality of first piezoelectric layers 52 extending in the X direction are arranged in the Y direction at intervals. The material or manufacturing method of the first piezoelectric layer 52 is optional. For example, a thin film of a piezoelectric material such as lead zirconate titanate is formed by a known film forming technique such as sputtering, and the thin film is selectively removed by a known processing technique such as photolithography. Layer 52 can be formed.

図4および図5に例示される通り、第1圧電体層52におけるX方向の負側の端部Eb1は、圧力室Cの端部c1からみてX方向の負側に位置する。また、第1圧電体層52におけるX方向の正側の端部Eb2は、圧力室Cの端部c2からみてX方向の負側に位置する。すなわち、第1圧電体層52は、平面視したときに、圧力室Cの内側に位置する端部Eb2から圧力室Cの外側(端部Eb1)まで到達するようにX方向に延在する。   As illustrated in FIG. 4 and FIG. 5, the end Eb1 on the negative side in the X direction of the first piezoelectric layer 52 is located on the negative side in the X direction with respect to the end c1 of the pressure chamber C. Further, the end Eb2 on the positive side in the X direction of the first piezoelectric layer 52 is located on the negative side in the X direction with respect to the end c2 of the pressure chamber C. That is, the first piezoelectric layer 52 extends in the X direction so as to reach from the end Eb2 located inside the pressure chamber C to the outside (end Eb1) of the pressure chamber C in plan view.

第2電極53は、第1圧電体層52に積層される。第2電極53は、圧電素子38毎(または圧力室C毎)に個別に形成された個別電極である。第2電極53は、平面視で圧力室Cに重なる。具体的には、X方向に延在する複数の第2電極53が、相互に間隔をあけてY方向に配列する。第2電極53の材料または製法は任意である。例えば、白金またはイリジウム等の導電材料の薄膜をスパッタリング等の公知の成膜技術により形成し、フォトリソグラフィ等の公知の加工技術により当該薄膜を選択的に除去することで、第2電極53を形成することが可能である。   The second electrode 53 is stacked on the first piezoelectric layer 52. The second electrode 53 is an individual electrode individually formed for each piezoelectric element 38 (or each pressure chamber C). The second electrode 53 overlaps the pressure chamber C in plan view. Specifically, the plurality of second electrodes 53 extending in the X direction are arranged in the Y direction at intervals. The material or manufacturing method of the second electrode 53 is optional. For example, the second electrode 53 is formed by forming a thin film of a conductive material such as platinum or iridium by a known film forming technique such as sputtering and selectively removing the thin film by a known processing technique such as photolithography. It is possible.

第2電極53は、平面視で第1圧電体層52と略同形状に形成される。具体的には、図4および図5に例示される通り、第2電極53におけるX方向の負側の端部Ec1(第1端部の例示)は、圧力室Cの端部c1からみてX方向の負側(平面視で圧力室Cの外側)に位置する。また、第2電極53におけるX方向の正側の端部Ec2(第2端部の例示)は、圧力室Cの端部c2からみてX方向の負側(平面視で圧力室Cの内側)に位置する。すなわち、第2電極53は、平面視したときに、圧力室Cの内側に位置する端部Ec2から圧力室Cの外側(端部Ec1)まで到達するようにX方向に延在する。   The second electrode 53 is formed in substantially the same shape as the first piezoelectric layer 52 in a plan view. Specifically, as illustrated in FIG. 4 and FIG. 5, the end Ec1 on the negative side in the X direction of the second electrode 53 (exemplified of the first end) is X as viewed from the end c1 of the pressure chamber C. It is located on the negative side of the direction (outside of the pressure chamber C in plan view). Further, the end Ec2 on the positive side in the X direction in the second electrode 53 (exemplary second end) is the negative side in the X direction as viewed from the end c2 of the pressure chamber C (inside of the pressure chamber C in plan view) Located in That is, the second electrode 53 extends in the X direction so as to reach from the end Ec2 located inside the pressure chamber C to the outside (end Ec1) of the pressure chamber C in plan view.

第1圧電体層52のうち第1電極51と第2電極53とで挟まれた部分(以下「能動部」という)61は、第1電極51と第2電極53との間の電圧に応じた圧電歪みを発生させ、これにより振動部36が変位する。図5に例示される通り、第1実施形態の能動部61は、平面視でX方向に長尺な部分である。具体的には、能動部61におけるX方向の正側の端部は平面視で圧力室Cの内側に位置し、能動部61におけるX方向の負側の端部は平面視で圧力室Cの外側(端部c1からみてX方向の負側)に位置する。   A portion (hereinafter referred to as an “active portion”) 61 of the first piezoelectric layer 52 sandwiched by the first electrode 51 and the second electrode 53 corresponds to a voltage between the first electrode 51 and the second electrode 53. The piezoelectric portion 36 is displaced due to the piezoelectric distortion. As illustrated in FIG. 5, the active portion 61 of the first embodiment is a portion elongated in the X direction in plan view. Specifically, the positive end of the active portion 61 in the X direction is located inside the pressure chamber C in plan view, and the negative end of the active portion 61 in the X direction is the pressure chamber C in plan view. It is located outside (the negative side in the X direction when viewed from the end c1).

第2圧電体層54は、第2電極53に積層される。具体的には、第1圧電体層52と第2電極53とを被覆するように第2圧電体層54が形成される。すなわち、図6から理解される通り、第2圧電体層54は、第1圧電体層52の側面と第2電極53の側面および上面とを被覆する。第1実施形態の第2圧電体層54は、圧電素子38毎(または圧力室C毎)に個別に形成されて平面視で圧力室Cに重なる。すなわち、X方向に延在する複数の第2圧電体層54が、相互に間隔をあけてY方向に配列する。第2圧電体層54の材料または製法は任意である。例えば、チタン酸ジルコン酸鉛等の圧電材料の薄膜をスパッタリング等の公知の成膜技術により形成し、フォトリソグラフィ等の公知の加工技術により当該薄膜を選択的に除去することで、第2圧電体層54を形成することが可能である。図4および図5に例示される通り、第2圧電体層54におけるX方向の負側の端部Ed1は、圧力室Cの端部c1からみてX方向の負側に位置する。また、第2圧電体層54におけるX方向の正側の端部Ed2は、圧力室Cの端部c2からみてX方向の正側に位置する。   The second piezoelectric layer 54 is stacked on the second electrode 53. Specifically, the second piezoelectric layer 54 is formed to cover the first piezoelectric layer 52 and the second electrode 53. That is, as understood from FIG. 6, the second piezoelectric layer 54 covers the side surface of the first piezoelectric layer 52 and the side surface and the upper surface of the second electrode 53. The second piezoelectric layer 54 of the first embodiment is formed individually for each of the piezoelectric elements 38 (or for each of the pressure chambers C), and overlaps the pressure chambers C in a plan view. That is, the plurality of second piezoelectric layers 54 extending in the X direction are arranged in the Y direction at intervals. The material or manufacturing method of the second piezoelectric layer 54 is optional. For example, a thin film of a piezoelectric material such as lead zirconate titanate is formed by a known film forming technique such as sputtering, and the thin film is selectively removed by a known processing technique such as photolithography. Layer 54 can be formed. As illustrated in FIGS. 4 and 5, the negative end Ed1 of the second piezoelectric layer 54 in the X direction is located on the negative side in the X direction with respect to the end c1 of the pressure chamber C. Further, the end portion Ed2 of the second piezoelectric layer 54 on the positive side in the X direction is located on the positive side in the X direction with respect to the end portion c2 of the pressure chamber C.

第3電極55は、第2圧電体層54に積層される。具体的には、第3電極55は、複数の圧電素子38(または複数の圧力室C)にわたり連続するようにY方向に沿って帯状に延在する共通電極である。図4および図5に例示される通り、第3電極55におけるX方向の負側の周縁Ee1は、圧力室Cの端部c1からみてX方向の正側に位置する。また、第3電極55におけるX方向の正側の周縁Ee2は、圧力室Cの端部c2からみてX方向の正側に位置する。   The third electrode 55 is stacked on the second piezoelectric layer 54. Specifically, the third electrode 55 is a common electrode that extends in a strip along the Y direction so as to be continuous across the plurality of piezoelectric elements 38 (or the plurality of pressure chambers C). As illustrated in FIGS. 4 and 5, the peripheral edge Ee1 on the negative side in the X direction of the third electrode 55 is located on the positive side in the X direction with respect to the end c1 of the pressure chamber C. The peripheral edge Ee2 on the positive side in the X direction of the third electrode 55 is located on the positive side in the X direction when viewed from the end c2 of the pressure chamber C.

第2圧電体層54のうち第2電極53と第3電極55とで挟まれた部分(以下「能動部」という)62は、第2電極53と第3電極55との間の電圧に応じた圧電歪みを発生させ、これにより変位する。図5に例示される通り、第1実施形態の能動部62は、平面視でX方向に長尺な部分である。具体的には、能動部62におけるX方向の正側の端部とX方向の負側の端部との双方が平面視で圧力室Cの内側に位置する。すなわち、能動部62は平面視で圧力室Cの内側に位置する。以上の説明から理解される通り、第1実施形態の圧電素子38は、能動部61と能動部62とがZ方向に積層された構造である。第2電極53を挟む第1圧電体層52と第2圧電体層54とが、第1電極51と第3電極55とで包囲された構造とも表現され得る。   A portion (hereinafter referred to as an “active portion”) 62 of the second piezoelectric layer 54 sandwiched between the second electrode 53 and the third electrode 55 corresponds to a voltage between the second electrode 53 and the third electrode 55. Cause piezoelectric distortion, which causes displacement. As illustrated in FIG. 5, the active portion 62 of the first embodiment is a portion elongated in the X direction in plan view. Specifically, both the end on the positive side in the X direction and the end on the negative side in the X direction of the active portion 62 are located inside the pressure chamber C in plan view. That is, the active portion 62 is located inside the pressure chamber C in a plan view. As understood from the above description, the piezoelectric element 38 according to the first embodiment has a structure in which the active portion 61 and the active portion 62 are stacked in the Z direction. It can also be expressed as a structure in which the first piezoelectric layer 52 and the second piezoelectric layer 54 sandwiching the second electrode 53 are surrounded by the first electrode 51 and the third electrode 55.

図4および図6から理解される通り、第1圧電体層52と第2電極53と第2圧電体層54とは、Y方向において圧力室Cの範囲内(すなわち横幅の範囲内)に位置する。したがって、Y方向に相互に隣合う2個の圧電素子38の間隙には、第1圧電体層52と第2電極53と第2圧電体層54とは形成されず、第1電極51と第3電極55とが相互に接触する。すなわち、第1実施形態においては、平面視で圧力室CからみてY方向に位置する領域A(各圧電素子38の間隙)において第1電極51と第3電極55とが相互に接触する。図4および図6に例示される通り、第1電極51と第3電極55とは、平面視で圧力室Cの内側および外側の双方の領域において相互に接触する。第2電極53の短手方向(すなわちY方向)に着目すると、平面視で第2電極53に対して当該第2電極53の短手方向に位置する領域Aにおいて第1電極51と第3電極55とが相互に接触する構成とも換言され得る。   As understood from FIGS. 4 and 6, the first piezoelectric layer 52, the second electrode 53 and the second piezoelectric layer 54 are positioned within the range of the pressure chamber C (that is, within the range of the lateral width) in the Y direction. Do. Therefore, the first piezoelectric layer 52, the second electrode 53, and the second piezoelectric layer 54 are not formed in the gap between the two piezoelectric elements 38 adjacent to each other in the Y direction. The three electrodes 55 contact each other. That is, in the first embodiment, the first electrode 51 and the third electrode 55 contact each other in the area A (the gap between the piezoelectric elements 38) located in the Y direction as viewed from the pressure chamber C in plan view. As illustrated in FIG. 4 and FIG. 6, the first electrode 51 and the third electrode 55 contact each other in a region both inside and outside the pressure chamber C in a plan view. Focusing on the short side direction of the second electrode 53 (that is, the Y direction), the first electrode 51 and the third electrode 51 in the region A located in the short side direction of the second electrode 53 with respect to the second electrode 53 in plan view In other words, it can be said that 55 is in contact with each other.

以上に説明した通り、第1実施形態では、平面視で圧力室Cに対してY方向(すなわち複数のノズルNの配列方向)に位置する領域Aにおいて第1電極51と第3電極55とが相互に接触する。したがって、第1電極51および第3電極55の各々を配線基板50の配線に電気的に接続するための配線を第1電極51および第3電極55の各々について個別に形成する必要がない。すなわち、圧電素子38に関する構造が簡素化されるという利点がある。   As described above, in the first embodiment, the first electrode 51 and the third electrode 55 are provided in the area A located in the Y direction (that is, the arrangement direction of the plurality of nozzles N) with respect to the pressure chamber C in plan view. Contact each other. Therefore, it is not necessary to separately form interconnections for electrically connecting each of the first electrode 51 and the third electrode 55 to the interconnection of the wiring substrate 50 for each of the first electrode 51 and the third electrode 55. That is, there is an advantage that the structure regarding the piezoelectric element 38 is simplified.

なお、第3電極55が圧電素子38毎に個別に形成された構成(以下「対比例1」という)では、第2圧電体層54の表面が第3電極55の間隙から露出する。第2圧電体層54は湿気(水分)の付着により特性が劣化するから、対比例1では、第2電極53のうち第3電極55から露出した部位を被覆する保護膜を形成する必要がある。対比例1とは対照的に、第1実施形態では、第3電極55が複数の圧電素子38にわたり連続する。すなわち、第2圧電体層54が第3電極55により被覆される。したがって、第1圧電体層52および第2圧電体層54を湿気から保護するための保護膜を別途に形成する必要がないという利点がある。また、第1電極51および第3電極55の各々が複数の圧電素子38にわたり連続するから、第1電極51と第3電極55とを簡便な構成で相互に接触させることが可能である。   In the configuration in which the third electrode 55 is individually formed for each piezoelectric element 38 (hereinafter referred to as “comparative example 1”), the surface of the second piezoelectric layer 54 is exposed from the gap of the third electrode 55. The characteristic of the second piezoelectric layer 54 is deteriorated due to the adhesion of moisture (water). Therefore, in the first comparative example, it is necessary to form a protective film that covers a portion of the second electrode 53 exposed from the third electrode 55 . In contrast to the first comparative example, in the first embodiment, the third electrode 55 is continuous across the plurality of piezoelectric elements 38. That is, the second piezoelectric layer 54 is covered by the third electrode 55. Therefore, there is an advantage that it is not necessary to separately form a protective film for protecting the first piezoelectric layer 52 and the second piezoelectric layer 54 from moisture. Further, since each of the first electrode 51 and the third electrode 55 is continuous across the plurality of piezoelectric elements 38, the first electrode 51 and the third electrode 55 can be brought into contact with each other with a simple configuration.

第1実施形態では、平面視で圧力室Cの内側および外側の双方の領域において第1電極51と第3電極55とが相互に接触する。すなわち、相互に隣合う2個の圧力室Cの間の領域Aには第1圧電体層52や第2圧電体層54が形成されない。したがって、第1電極51と第3電極55との間に全域にわたり圧電体層が介在する構成と比較して振動板36の変位量を確保し易いという利点がある。   In the first embodiment, the first electrode 51 and the third electrode 55 contact each other in both the inside and the outside of the pressure chamber C in a plan view. That is, the first piezoelectric layer 52 and the second piezoelectric layer 54 are not formed in the region A between the two pressure chambers C adjacent to each other. Therefore, as compared with the configuration in which the piezoelectric layer is interposed over the entire area between the first electrode 51 and the third electrode 55, the displacement amount of the diaphragm 36 can be easily secured.

ところで、圧電素子38を構成する各層には成膜時の残留応力が存在し得る。残留応力の方向(引張応力/圧縮応力)は、成膜材料の種類に応じて確定する。第1実施形態では、第1電極51と第3電極55とで残留応力が相互に逆方向となるように、第1電極51および第3電極55の各々の材料が選定されている。具体的には、第1電極51は、白金(Pt)を主成分とする導電材料で形成され、引張応力が内部に残留する。例えば、白金(Pt)とチタン(Ti)とイリジウム(Ir)とを含有する導電材料で第1電極51は形成される。他方、第3電極55は、例えばイリジウム(Ir)等の導電材料で形成され、圧縮応力が内部に残留する。   Incidentally, residual stress at the time of film formation may exist in each layer constituting the piezoelectric element 38. The direction of the residual stress (tensile stress / compression stress) is determined according to the type of film forming material. In the first embodiment, the materials of the first electrode 51 and the third electrode 55 are selected such that the residual stress in the first electrode 51 and the third electrode 55 are in opposite directions to each other. Specifically, the first electrode 51 is formed of a conductive material containing platinum (Pt) as a main component, and tensile stress remains inside. For example, the first electrode 51 is formed of a conductive material containing platinum (Pt), titanium (Ti) and iridium (Ir). On the other hand, the third electrode 55 is formed of, for example, a conductive material such as iridium (Ir), and compressive stress remains inside.

第1電極51と第3電極55とに同方向の残留応力が存在する構成(以下「対比例2」という)では、圧電素子38に電圧が印加されていない状態における圧電構造体(すなわち圧電素子38および振動板36)の変形量が大きいという傾向がある。以上に例示した対比例2とは対照的に、第1実施形態では、第1電極51と第3電極55とに逆方向の残留応力が存在する。すなわち、第1電極51の残留応力と第3電極55の残留応力とが相殺される。したがって、第1実施形態によれば、圧電素子38に電圧が印加されていない状態における圧電構造体の変形量(すなわち初期的な変形量)が対比例2と比較して低減される。したがって、電圧を印加したときの圧電構造体の変形量(ひいてはインクの噴射量)を対比例2と比較して確保し易いという利点がある。なお、前述の例示とは反対に、第1電極51に圧縮応力が残留するとともに第3電極55に引張応力が残留するように、第1電極51および第3電極55の各々の材料を選定することも可能である。   In a configuration in which residual stress in the same direction exists in the first electrode 51 and the third electrode 55 (hereinafter referred to as “comparative example 2”), a piezoelectric structure in a state where no voltage is applied to the piezoelectric element 38 (ie, piezoelectric element There is a tendency that the amount of deformation of 38 and diaphragm 36) is large. In contrast to the comparative example 2 exemplified above, in the first embodiment, residual stress in the reverse direction exists in the first electrode 51 and the third electrode 55. That is, the residual stress of the first electrode 51 and the residual stress of the third electrode 55 are offset. Therefore, according to the first embodiment, the amount of deformation (that is, the amount of initial deformation) of the piezoelectric structure in the state where no voltage is applied to the piezoelectric element 38 is reduced as compared to Comparative Example 2. Therefore, there is an advantage that it is easy to secure the deformation amount of the piezoelectric structure (and the ink ejection amount) when a voltage is applied, as compared with Comparative Example 2. In addition, the material of each of the first electrode 51 and the third electrode 55 is selected so that the compressive stress remains in the first electrode 51 and the tensile stress remains in the third electrode 55 contrary to the example described above. It is also possible.

次に、図7は、圧力室Cを圧縮するように圧電構造体80が変形した状態の模式図である。圧電素子38の縦断面内(すなわち圧力室Cの長手方向に沿う断面内)における圧電構造体80の概形が図7には図示されている。図7に例示される通り、圧力室Cを加圧するように圧電構造体80が変形した状態における縦断面内の曲率中心の位置に応じて、圧電構造体80は、X方向に沿って範囲G1と範囲G2とに区画される。範囲G1は、圧電構造体80の変形の曲率中心が振動板36からみて圧電素子38とは反対側(Z方向の正側)に位置する領域である。他方、範囲G2は、圧電構造体の変形の曲率中心が振動板36からみて圧電素子38側(Z方向の負側)に位置する領域である。図7から理解される通り、圧電構造体80が圧力室Cを圧縮する状態において、圧電構造体80の変曲点Bからみて圧電構造体80が上に凸の形状となる区間が範囲G1であり、変曲点Bからみて圧電構造体80が下に凸の形状となる区間が範囲G2である。第3電極55の周縁Ee1は、範囲G2内に位置する。   Next, FIG. 7 is a schematic view of a state in which the piezoelectric structure 80 is deformed so as to compress the pressure chamber C. An outline of the piezoelectric structure 80 in the longitudinal cross section of the piezoelectric element 38 (that is, in the cross section along the longitudinal direction of the pressure chamber C) is illustrated in FIG. As illustrated in FIG. 7, the piezoelectric structure 80 extends along the X direction according to the position of the center of curvature in the longitudinal cross section in a state where the piezoelectric structure 80 is deformed so as to pressurize the pressure chamber C. And the range G2. The range G1 is a region in which the center of curvature of deformation of the piezoelectric structure 80 is located on the opposite side (positive side in the Z direction) to the piezoelectric element 38 as viewed from the diaphragm 36. On the other hand, the range G2 is a region in which the center of curvature of deformation of the piezoelectric structure is located on the side of the piezoelectric element 38 (the negative side in the Z direction) when viewed from the diaphragm 36. As understood from FIG. 7, in a state where the piezoelectric structure 80 compresses the pressure chamber C, a section in which the piezoelectric structure 80 has a convex shape as viewed from the inflection point B of the piezoelectric structure 80 is a range G1. There is a range G2 in which a section in which the piezoelectric structure 80 has a convex shape downward from the inflection point B is present. The peripheral edge Ee1 of the third electrode 55 is located within the range G2.

圧電体等の焼結体(セラミック)は、圧縮強度と比較して引張強度が低いという傾向がある。以上の傾向を前提として、第1実施形態との対比のために、第3電極55の周縁Ee1が範囲G1内に位置する構成(以下「対比例3」という)を想定する。対比例3では、第2圧電体層54のうち第3電極55の周縁Ee1の近傍に引張応力が作用し易い。したがって、圧電構造体80の変形時に発生する引張応力により第2圧電体層54が破損する可能性がある。対比例3とは対照的に、第1実施形態では、縦断面内における圧電構造体80の曲率中心が振動板36からみて圧電素子38側に位置する範囲G2内に、第3電極55の周縁Ee1が位置するから、第2圧電体層54には圧縮応力が作用し易い。したがって、圧電構造体80の変形時における引張応力に起因して第2圧電体層54が破損する可能性を低減することが可能である。   Sintered bodies (ceramics) such as piezoelectric bodies tend to have lower tensile strength compared to compressive strength. On the premise of the above tendency, a configuration in which the peripheral edge Ee1 of the third electrode 55 is located within the range G1 (hereinafter referred to as “comparative example 3”) is assumed for comparison with the first embodiment. In Comparative Example 3, tensile stress is likely to act on the vicinity of the peripheral edge Ee1 of the third electrode 55 in the second piezoelectric layer 54. Therefore, the second piezoelectric layer 54 may be broken due to the tensile stress generated when the piezoelectric structure 80 is deformed. In contrast to Comparative Example 3, in the first embodiment, the peripheral edge of the third electrode 55 is within the range G2 in which the center of curvature of the piezoelectric structure 80 in the longitudinal cross section is located on the piezoelectric element 38 side as viewed from the diaphragm 36. Since Ee 1 is located, compressive stress is likely to act on the second piezoelectric layer 54. Therefore, it is possible to reduce the possibility that the second piezoelectric layer 54 is broken due to the tensile stress at the time of deformation of the piezoelectric structure 80.

以上に説明した通り、第1実施形態では、第2電極53と第2圧電体層54と第3電極55との積層で構成される能動部62が平面視で圧力室Cの内側(すなわち振動板36により拘束されない位置)に位置する。いま、第1実施形態との対比のために、能動部62のうちX方向の負側の端部が平面視で圧力室Cの外側に位置する構成(以下「対比例4」という)を想定する。すなわち、第3電極55の周縁Ee1が圧力室Cの端部c1からみてX方向の負側に位置する。対比例4では、能動部62のうち圧力室Cの外側に位置する部分が、振動板36により拘束された状態で変位しようとするから、第2圧電体層54の内部に顕著な応力が発生する。したがって、第2圧電体層54のうち圧力室Cの端部c1の近傍の部分(すなわち振動板36により拘束される部分と拘束されない部分との境界)が破損する可能性がある。対比例4とは対照的に、第1実施形態では、第2電極53と第2圧電体層54と第3電極55との積層で構成される能動部62が平面視で圧力室Cの内側(すなわち振動板36により拘束されない位置)に位置する。したがって、圧電素子38の変位に対する拘束が対比例4と比較して低減され、結果的に第2圧電体層54の破損(例えば静電破壊に起因した焼損)を抑制することが可能である。   As described above, in the first embodiment, the active portion 62 configured by stacking the second electrode 53, the second piezoelectric layer 54, and the third electrode 55 is an inner side of the pressure chamber C in plan view (that is, vibration Position unrestrained by the plate 36). Now, for comparison with the first embodiment, a configuration in which the end on the negative side in the X direction of the active portion 62 is located outside the pressure chamber C in plan view (hereinafter referred to as “comparative example 4”) is assumed. Do. That is, the peripheral edge Ee1 of the third electrode 55 is located on the negative side in the X direction as viewed from the end c1 of the pressure chamber C. In the fourth comparative example, since a portion of the active portion 62 located outside the pressure chamber C tries to be displaced in a state of being restrained by the diaphragm 36, a significant stress is generated inside the second piezoelectric layer 54. Do. Therefore, a portion of the second piezoelectric layer 54 in the vicinity of the end c1 of the pressure chamber C (that is, a boundary between a portion restrained by the diaphragm 36 and a portion not restrained) may be broken. In contrast to Comparative Example 4, in the first embodiment, the active portion 62 configured by the lamination of the second electrode 53, the second piezoelectric layer 54, and the third electrode 55 is an inner side of the pressure chamber C in a plan view. (Ie, a position not restrained by the diaphragm 36). Therefore, the restraint on the displacement of the piezoelectric element 38 is reduced as compared with the comparative example 4, and as a result, it is possible to suppress the breakage of the second piezoelectric layer 54 (for example, the burnout caused by the electrostatic breakdown).

ところで、能動部62は平面視で圧力室Cの内側に位置する一方、能動部61におけるX方向の負側の端部は圧力室Cの外側に位置する。したがって、能動部61のうち当該端部では振動板36により変位が拘束される。第1実施形態では、振動板36および圧電素子38の変形における中立面が、振動板36(例えば第2層362)および第1電極51の内部に位置する。具体的には、図5に例示される通り、振動板36における第1層361と第2層362との境界から第1電極51の表面までの範囲W内に中立面が位置する。中立面は、圧縮歪および引張歪の何れも発生しない仮想的な面である。図5から理解される通り、能動部61は、能動部62と比較して中立面に近い。したがって、例えば第2電極53と第3電極55との間に中立面が存在する構成と比較して能動部61の内部(特に第1圧電体層52の内部)に発生する応力が低減される。したがって、能動部61についてはX方向の負側の端部の変形が振動板36により拘束される構成にも関わらず、振動板36の拘束に起因した第1圧電体層52の破損を抑制できるという利点がある。   The active portion 62 is located inside the pressure chamber C in plan view, while the negative end of the active portion 61 in the X direction is located outside the pressure chamber C. Therefore, the displacement is restrained by the diaphragm 36 at the end of the active portion 61. In the first embodiment, the neutral plane in the deformation of the diaphragm 36 and the piezoelectric element 38 is located inside the diaphragm 36 (for example, the second layer 362) and the first electrode 51. Specifically, as illustrated in FIG. 5, the neutral plane is located within a range W from the boundary between the first layer 361 and the second layer 362 in the diaphragm 36 to the surface of the first electrode 51. The neutral plane is a virtual plane that neither generates compressive strain nor tensile strain. As understood from FIG. 5, the active portion 61 is closer to the neutral plane than the active portion 62. Therefore, for example, the stress generated inside the active portion 61 (in particular, the inside of the first piezoelectric layer 52) is reduced as compared with a configuration in which a neutral plane exists between the second electrode 53 and the third electrode 55, for example. Ru. Therefore, in the active portion 61, regardless of the configuration in which the deformation of the negative end in the X direction is restrained by the diaphragm 36, the breakage of the first piezoelectric layer 52 caused by the restraint of the diaphragm 36 can be suppressed. It has the advantage of

図4および図5に例示される通り、振動板36の面上には複数の接続端子71と補助配線72とが形成される。複数の接続端子71と補助配線72とは、金(Au)等の低抵抗な導電材料を利用して同層から形成される。すなわち、単体の導電層の選択的な除去(パターニング)により複数の接続端子71と補助配線72とが一括的に形成される。   As illustrated in FIGS. 4 and 5, a plurality of connection terminals 71 and an auxiliary wiring 72 are formed on the surface of the diaphragm 36. The plurality of connection terminals 71 and the auxiliary wiring 72 are formed from the same layer using a low resistance conductive material such as gold (Au). That is, the plurality of connection terminals 71 and the auxiliary wiring 72 are collectively formed by selective removal (patterning) of a single conductive layer.

複数の接続端子71の各々は、圧電素子38毎に形成されて配線基板50の配線に接続される。任意の1個の圧電素子38に対応する接続端子71は、当該圧電素子38のうち第1圧電体層52および第2電極53の端部(Eb1,Ec1)に重なる。すなわち、接続端子71は、第2電極53に電気的に接続される。したがって、配線基板50から各接続端子71に供給される駆動信号は第2電極53に印加される。すなわち、複数の圧電素子38の各々の第2電極53に対して個別の駆動信号が並列に供給される。他方、複数の圧電素子38にわたり連続する第1電極51および第3電極55には、駆動信号の電圧の基準となる所定の電圧(以下「基準電圧」という)が共通に供給される。以上に説明した通り、第1実施形態では、第1電極51および第3電極55とは別個の電圧(駆動信号)を第2電極53の端部に印加することが可能である。   Each of the plurality of connection terminals 71 is formed for each piezoelectric element 38 and connected to the wiring of the wiring substrate 50. The connection terminal 71 corresponding to one arbitrary piezoelectric element 38 overlaps the end (Eb1, Ec1) of the first piezoelectric layer 52 and the second electrode 53 of the piezoelectric element 38. That is, the connection terminal 71 is electrically connected to the second electrode 53. Therefore, the drive signal supplied from the wiring board 50 to each connection terminal 71 is applied to the second electrode 53. That is, individual drive signals are supplied in parallel to the second electrodes 53 of the plurality of piezoelectric elements 38. On the other hand, a predetermined voltage (hereinafter referred to as “reference voltage”) serving as a reference of the voltage of the drive signal is commonly supplied to the first electrode 51 and the third electrode 55 continuous across the plurality of piezoelectric elements 38. As described above, in the first embodiment, it is possible to apply a voltage (drive signal) different from the first electrode 51 and the third electrode 55 to the end of the second electrode 53.

図4および図5に例示される通り、補助配線72は、第3電極55に積層される。図4に例示される通り、補助配線72は、第3電極55の表面と第2圧電体層54の表面とにわたり形成され、第3電極55の周縁Ee2に沿ってY方向に延在する。補助配線72は、第1電極51および第3電極55よりも低抵抗な導電材料で形成されて第3電極55(さらには第3電極55)に電気的に接続される。以上の構成によれば、第1電極51および第3電極55における基準電圧の電圧降下が低減される。したがって、基準電圧の相違に起因した各ノズルNの噴射特性(噴射量,噴射速度または噴射方向)の誤差を低減することが可能である。   As illustrated in FIGS. 4 and 5, the auxiliary wiring 72 is stacked on the third electrode 55. As illustrated in FIG. 4, the auxiliary wiring 72 is formed across the surface of the third electrode 55 and the surface of the second piezoelectric layer 54, and extends in the Y direction along the peripheral edge Ee2 of the third electrode 55. The auxiliary wiring 72 is formed of a conductive material having a resistance lower than that of the first electrode 51 and the third electrode 55, and is electrically connected to the third electrode 55 (further, the third electrode 55). According to the above configuration, the voltage drop of the reference voltage at the first electrode 51 and the third electrode 55 is reduced. Therefore, it is possible to reduce an error in the injection characteristic (injection amount, injection speed or injection direction) of each nozzle N caused by the difference in reference voltage.

図8は、圧電素子38と封止体44との関係の説明図であり、図5に例示した縦断面に相当する。図8に例示される通り、封止体44の底面が接続端子71の表面と第2圧電体層54の表面とに接触した状態で、振動板36の表面に封止体44が接合される。封止体44の固定には、例えば樹脂材料で形成された接着剤が好適に利用される。   FIG. 8 is an explanatory view of the relationship between the piezoelectric element 38 and the sealing body 44, which corresponds to the vertical cross section illustrated in FIG. As illustrated in FIG. 8, the sealing body 44 is bonded to the surface of the diaphragm 36 in a state in which the bottom surface of the sealing body 44 is in contact with the surface of the connection terminal 71 and the surface of the second piezoelectric layer 54. . For fixing the sealing body 44, for example, an adhesive formed of a resin material is suitably used.

<第2実施形態>
本発明の第2実施形態を説明する。なお、以下に例示する各構成において作用または機能が第1実施形態と同様である要素については、第1実施形態の説明で使用した符号を流用して各々の詳細な説明を適宜に省略する。
Second Embodiment
A second embodiment of the present invention will be described. In addition, about the element which an operation | movement or a function is the same as 1st Embodiment in each structure illustrated below, the code | symbol used by description of 1st Embodiment is diverted and detailed description of each is abbreviate | omitted suitably.

図9は、第2実施形態における複数の圧電素子38の断面図であり、前掲の図4に対応する断面図である。図9に例示される通り、第2実施形態の圧電素子38は、第1実施形態と同様の要素(第1電極51,第1圧電体層52,第2電極53,第2圧電体層54,第3電極55)に加えて第4電極56を具備する。第4電極56は、第2圧電体層54に積層された低抵抗な導電膜であり、圧電素子38毎(または圧力室C毎)に個別に形成された個別電極である。具体的には、第2圧電体層54の上面の全域を覆うように第4電極56が形成される。第3電極55は、第2圧電体層54と第4電極56とを被覆する。すなわち、第2圧電体層54と第3電極55との間に第4電極56が介在する。   FIG. 9 is a cross-sectional view of a plurality of piezoelectric elements 38 in the second embodiment, and is a cross-sectional view corresponding to FIG. 4 described above. As illustrated in FIG. 9, the piezoelectric element 38 according to the second embodiment has the same elements as the first embodiment (a first electrode 51, a first piezoelectric layer 52, a second electrode 53, and a second piezoelectric layer 54). , And the third electrode 55), the fourth electrode 56 is provided. The fourth electrode 56 is a low-resistance conductive film stacked on the second piezoelectric layer 54, and is an individual electrode formed individually for each of the piezoelectric elements 38 (or each of the pressure chambers C). Specifically, the fourth electrode 56 is formed to cover the entire top surface of the second piezoelectric layer 54. The third electrode 55 covers the second piezoelectric layer 54 and the fourth electrode 56. That is, the fourth electrode 56 is interposed between the second piezoelectric layer 54 and the third electrode 55.

第2圧電体層54に対するポストアニールの工程では、第2圧電体層54が酸化する可能性がある。第2実施形態では、第2圧電体層54の上面を覆う第4電極56が形成されるから、第4電極56の形成後に第2圧電体層54に対するポストアニールを実行することで第2圧電体層54の酸化を抑制できるという利点がある。第2実施形態においても第1実施形態と同様の効果が実現される。   In the step of post annealing for the second piezoelectric layer 54, the second piezoelectric layer 54 may be oxidized. In the second embodiment, since the fourth electrode 56 covering the upper surface of the second piezoelectric layer 54 is formed, post annealing is performed on the second piezoelectric layer 54 after the fourth electrode 56 is formed. There is an advantage that the oxidation of the body layer 54 can be suppressed. Also in the second embodiment, the same effect as that of the first embodiment is realized.

<変形例>
以上に例示した各形態は多様に変形され得る。前述の各形態に適用され得る具体的な変形の態様を以下に例示する。なお、以下の例示から任意に選択された2以上の態様は、相互に矛盾しない範囲で適宜に併合され得る。
<Modification>
Each form illustrated above can be variously deformed. The aspect of the specific deformation | transformation which may be applied to each above-mentioned form is illustrated below. In addition, 2 or more aspects arbitrarily selected from the following illustration may be suitably merged in the mutually consistent range.

(1)前述の各形態では、第2圧電体層54を圧電素子38毎に個別に形成した構成を例示したが、図10に例示される通り、複数の圧電素子38にわたり連続するように第2圧電体層54を形成することも可能である。Y方向に延在する帯状の第2圧電体層54が図10には例示されている。図10に例示される通り、第2圧電体層54のうちY方向に隣合う各第1圧電体層52(または第2電極53)の間隙には、X方向に長尺な切欠部(スリット)542が形成される。以上の構成によれば、第2圧電体層54は圧力室C毎に個別に変形し得る。 (1) In each of the above-described embodiments, the second piezoelectric layer 54 is formed individually for each piezoelectric element 38. However, as illustrated in FIG. 10, the second piezoelectric layer 54 is continuously formed across the plurality of piezoelectric elements 38. It is also possible to form a two piezoelectric layer 54. A strip-like second piezoelectric layer 54 extending in the Y direction is illustrated in FIG. As illustrated in FIG. 10, in the gaps between the first piezoelectric layers 52 (or the second electrodes 53) adjacent to each other in the Y direction in the second piezoelectric layer 54, cut portions (slits) elongated in the X direction. ) 542 is formed. According to the above configuration, the second piezoelectric layer 54 can be deformed individually for each pressure chamber C.

(2)圧力室Cまたは圧電素子38の平面形状は前述の各形態の例示(長方形状)に限定されない。例えば、シリコン(Si)の単結晶基板を圧力室基板34として利用した構成では、実際には、圧力室Cの平面形状に結晶面が反映される。 (2) The planar shape of the pressure chamber C or the piezoelectric element 38 is not limited to the example (rectangular shape) of each of the above-described embodiments. For example, in a configuration in which a single crystal substrate of silicon (Si) is used as the pressure chamber substrate 34, a crystal plane is actually reflected on the planar shape of the pressure chamber C.

(3)前述の各形態では、液体噴射ヘッド26を搭載した搬送体242を往復させるシリアル方式の液体噴射装置100を例示したが、複数のノズルNが媒体12の全幅にわたり分布するライン方式の液体噴射装置にも本発明を適用することが可能である。 (3) In each of the above-described embodiments, the serial type liquid ejecting apparatus 100 for reciprocating the carrier 242 having the liquid ejecting head 26 mounted is illustrated, but a line type liquid in which a plurality of nozzles N are distributed over the entire width of the medium 12 It is possible to apply the present invention to an injector.

(4)前述の各形態で例示した液体噴射装置100は、印刷に専用される機器のほか、ファクシミリ装置やコピー機等の各種の機器に採用され得る。もっとも、本発明の液体噴射装置の用途は印刷に限定されない。例えば、色材の溶液を噴射する液体噴射装置は、液晶表示装置のカラーフィルターを形成する製造装置として利用される。また、導電材料の溶液を噴射する液体噴射装置は、配線基板の配線や電極を形成する製造装置として利用される。 (4) The liquid ejecting apparatus 100 exemplified in each of the above-described embodiments may be employed not only for equipment dedicated to printing but also for various equipment such as facsimile machines and copying machines. However, the application of the liquid ejecting apparatus of the present invention is not limited to printing. For example, a liquid ejecting apparatus that ejects a color material solution is used as a manufacturing apparatus that forms a color filter of a liquid crystal display device. In addition, a liquid ejecting apparatus that ejects a solution of a conductive material is used as a manufacturing apparatus that forms wiring and electrodes of a wiring board.

100…液体噴射装置、12…媒体、14…液体容器、20…制御ユニット、22…搬送機構、24…移動機構、26…液体噴射ヘッド、32……流路基板、34……圧力室基板、342…除去部、36……振動板、38……圧電素子、42……筐体部、44……封止体、46……ノズル板、N……ノズル、48……吸振体、50……配線基板、51…第1電極、52…第1圧電体層、53…第2電極、54…第2圧電体層、55…第3電極、C…圧力室、R…液体貯留室。
100: liquid ejection device, 12: medium, 14: liquid container, 20: control unit, 22: transport mechanism, 24: movement mechanism, 26: liquid ejection head, 32: flow path substrate, 34: pressure chamber substrate, 342: Removal part, 36: Diaphragm, 38: Piezoelectric element, 42: Housing, 44: Sealing body, 46: Nozzle plate, N: Nozzle, 48: Absorber, 50: ... ... wiring board, 51 ... first electrode, 52 ... first piezoelectric layer, 53 ... second electrode, 54 ... second piezoelectric layer, 55 ... third electrode, C ... pressure chamber, R ... liquid storage chamber.

Claims (10)

複数のノズルの何れかに連通する圧力室の壁面を構成する振動部と、
前記振動部を振動させる圧電素子とを具備する液体噴射ヘッドであって、
前記圧電素子は、
前記振動部に積層された第1電極と、
前記第1電極に積層された第1圧電体層と、
前記第1圧電体層に積層された第2電極と、
前記第2電極に積層された第2圧電体層と、
前記第2圧電体層に積層された第3電極とを含み、
平面視で前記圧力室に対して前記複数のノズルの配列方向に位置する領域において前記第1電極と前記第3電極とが相互に接触する
液体噴射ヘッド。
A vibrating portion constituting a wall surface of a pressure chamber communicating with any of the plurality of nozzles;
A liquid jet head comprising: a piezoelectric element for vibrating the vibration unit, wherein
The piezoelectric element is
A first electrode stacked on the vibrating portion;
A first piezoelectric layer stacked on the first electrode;
A second electrode stacked on the first piezoelectric layer;
A second piezoelectric layer stacked on the second electrode;
And a third electrode stacked on the second piezoelectric layer,
A liquid jet head, wherein the first electrode and the third electrode mutually contact in a region located in a direction in which the plurality of nozzles are arranged with respect to the pressure chamber in plan view.
前記第1電極および前記第3電極の各々は、複数の圧電素子にわたり連続し、
前記第1圧電体層および前記第2電極の各々は、前記複数の圧電素子の各々について個別に形成される
請求項1の液体噴射ヘッド。
Each of the first electrode and the third electrode is continuous across a plurality of piezoelectric elements,
The liquid jet head according to claim 1, wherein each of the first piezoelectric layer and the second electrode is formed individually for each of the plurality of piezoelectric elements.
前記第1電極と前記第3電極とは、平面視で前記圧力室の内側および外側の領域において相互に接触する
請求項1または請求項2の液体噴射ヘッド。
3. The liquid jet head according to claim 1, wherein the first electrode and the third electrode contact each other in regions inside and outside the pressure chamber in a plan view.
前記第2電極と前記第3電極とが前記第2圧電体層を挟んで対向する領域は、平面視で前記圧力室の内側に位置する
請求項1から請求項3の何れかの液体噴射ヘッド。
The liquid jet head according to any one of claims 1 to 3, wherein a region where the second electrode and the third electrode face each other across the second piezoelectric layer is located inside the pressure chamber in a plan view. .
前記圧力室は、平面視で長尺状であり、
前記圧力室の長手方向に沿う縦断面内における前記振動部および前記圧電素子の変形における曲率中心が前記振動部からみて前記圧電素子側に位置する範囲内に、前記第3電極の周縁が位置する
請求項1から請求項4の何れかの液体噴射ヘッド。
The pressure chamber is long in plan view,
The peripheral edge of the third electrode is located in a range where the center of curvature in the deformation of the vibrating portion and the piezoelectric element in the longitudinal cross section along the longitudinal direction of the pressure chamber is located on the piezoelectric element side as viewed from the vibrating portion The liquid jet head according to any one of claims 1 to 4.
前記圧力室は、平面視で長尺状であり、
前記第2電極は、前記圧力室の長手方向に沿って延在し、前記長手方向における前記第2電極の第1端部は、平面視で前記圧力室の外側に位置し、前記第1端部とは反対側の第2端部は、平面視で前記圧力室の内側に位置する
請求項1から請求項5の何れかの液体噴射ヘッド。
The pressure chamber is long in plan view,
The second electrode extends along the longitudinal direction of the pressure chamber, and the first end of the second electrode in the longitudinal direction is located outside the pressure chamber in plan view, and the first end The liquid jet head according to any one of claims 1 to 5, wherein a second end opposite to the portion is located inside the pressure chamber in plan view.
前記第1電極の内部と前記第3電極の内部とには、相互に逆方向の残留応力がある
請求項1から請求項6の何れかの液体噴射ヘッド。
The liquid jet head according to any one of claims 1 to 6, wherein residual stress in opposite directions is present in the inside of the first electrode and the inside of the third electrode.
前記振動部および前記圧電素子が変形したときの中立面は、前記振動部または前記第1電極の内部に位置する
請求項1から請求項7の何れかの液体噴射ヘッド。
The liquid jet head according to any one of claims 1 to 7, wherein a neutral plane when the vibration unit and the piezoelectric element are deformed is located inside the vibration unit or the first electrode.
請求項1から請求項8の何れかの液体噴射ヘッドを具備する液体噴射装置。   A liquid ejecting apparatus comprising the liquid ejecting head according to any one of claims 1 to 8. 第1電極と、
前記第1電極に積層された第1圧電体層と、
前記第1圧電体層に積層された長尺状の第2電極と、
前記第2電極に積層された第2圧電体層と、
前記第2圧電体層に積層された第3電極とを含み、
平面視で前記第2電極に対して当該第2電極の短手方向に位置する領域において前記第1電極と前記第3電極とが相互に接触する
圧電素子。
A first electrode,
A first piezoelectric layer stacked on the first electrode;
A long second electrode stacked on the first piezoelectric layer;
A second piezoelectric layer stacked on the second electrode;
And a third electrode stacked on the second piezoelectric layer,
A piezoelectric element in which the first electrode and the third electrode are in contact with each other in a region located in a short direction of the second electrode with respect to the second electrode in plan view.
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