JP2019042940A - Liquid discharge head and printer - Google Patents

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Abstract

To provide a liquid discharge head in which a displacement amount of a diaphragm is large and which has high reliability, and a printer comprising the liquid discharge head.SOLUTION: A liquid discharge head includes: a pressure chamber; a diaphragm forming one wall of the pressure chamber; a piezoelectric element having a first electrode formed on the diaphragm, a thin film piezoelectric layer being formed on the first electrode and containing lead, and a second electrode formed on the thin film piezoelectric layer; and a lead diffusion suppression layer provided between the diaphragm and the thin film piezoelectric layer. A contour of the thin film piezoelectric layer in a thickness direction of the diaphragm is disposed closer to an inside than a contour of the pressure chamber in the thickness direction of the diaphragm.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、液体吐出ヘッド及びプリンターに関する。   The present invention relates to a liquid discharge head and a printer.

液体吐出ヘッドは、圧電素子などの駆動素子を用いて、圧力室内のインクや他の液体をノズルから吐出するものである。この圧電素子は、圧電体層及びこれを挟む電極を備えている。これらの電極に駆動電圧を印加することによる圧電体の歪みを利用して圧力室の容積を変化させ液体を吐出することができる。液体吐出ヘッドの小型化に伴い、圧電体を始めとした各部の薄膜化、小型化が要請されるようになってきている。   The liquid discharge head discharges the ink and the other liquid in the pressure chamber from the nozzle using a drive element such as a piezoelectric element. The piezoelectric element includes a piezoelectric layer and electrodes sandwiching the piezoelectric layer. It is possible to change the volume of the pressure chamber and discharge the liquid by utilizing the distortion of the piezoelectric body by applying the drive voltage to these electrodes. With the miniaturization of the liquid discharge head, thinning and miniaturization of each part including the piezoelectric material has been required.

特許文献1には、圧力室が形成された基板と、基板上に形成された振動板と、振動板上に形成された圧電体薄膜素子と、を備えた液体吐出ヘッドが開示されている。   Patent Document 1 discloses a liquid discharge head including a substrate having a pressure chamber formed therein, a diaphragm formed on the substrate, and a piezoelectric thin film element formed on the diaphragm.

特開2004−042329号公報Unexamined-Japanese-Patent No. 2004-042329

特許文献1に記載の液体吐出ヘッドでは、薄膜圧電素子によって駆動され、当該圧電素子を構成するPZTの結晶の100面配向度を70%を越えるようにすることで、圧電素子による振動板の変位量の向上が図られている。   In the liquid discharge head described in Patent Document 1, displacement of the diaphragm by the piezoelectric element is achieved by driving the thin film piezoelectric element so that the degree of 100 plane orientation of the PZT crystal constituting the piezoelectric element exceeds 70%. The quantity has been improved.

しかしながら、圧電素子による振動板の変位量は、圧電体の結晶配向のみならず、圧電体の組成、圧電素子の形状、圧電素子の配置、振動板の形状、振動板の材質など、非常に多くの要素と関連している。またこれらの各種の要素は、互いに影響し合うことが知られており、ある特性(例えば変位量)を向上させるために特定の要素を変更すると、他の要素も変更しなければ他の特性が低下してしまうことも考えられる。   However, the amount of displacement of the diaphragm by the piezoelectric element is very large, such as not only the crystal orientation of the piezoelectric, but also the composition of the piezoelectric, the shape of the piezoelectric, the arrangement of the piezoelectric, the shape of the diaphragm, and the material of the diaphragm. Related to the elements of Also, these various elements are known to affect each other, and changing certain elements to improve one property (eg, displacement) will result in other properties if not changing the other elements. It is also possible that it falls.

例えば、振動板の変位量を高めるために圧電素子の圧電体の組成を変化させると、液体吐出ヘッドの信頼性が低下する場合がある。そのため、振動板の変位量を向上させるには、変位量に関連する液体吐出ヘッドの各要素を総合的に検討することが求められる。   For example, when the composition of the piezoelectric body of the piezoelectric element is changed to increase the displacement of the diaphragm, the reliability of the liquid discharge head may be reduced. Therefore, in order to improve the displacement amount of the diaphragm, it is required to comprehensively examine each element of the liquid discharge head related to the displacement amount.

本発明の幾つかの態様に係る目的の一つは、振動板の変位量が大きく、かつ、信頼性の高い液体吐出ヘッド、及び、これを備えたプリンターを提供することにある。   An object of some aspects of the present invention is to provide a liquid discharge head having a large displacement of a diaphragm and high reliability, and a printer including the same.

本発明は上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の態様又は適用例として実現することができる。   The present invention has been made to solve at least a part of the problems described above, and can be realized as the following aspects or application examples.

本発明に係る液体吐出ヘッドの一態様は、
圧力室と、
前記圧力室の一壁を形成する振動板と、
前記振動板上に形成された第1電極、前記第1電極上に形成された鉛を含有する薄膜圧電体層、及び、前記薄膜圧電体層上に形成された第2電極を有する圧電素子と、
前記振動板と前記薄膜圧電体層との間に設けられた鉛拡散抑制層と、
を有し、
前記振動板の厚さ方向における前記薄膜圧電体層の輪郭は、前記振動板の厚さ方向における前記圧力室の輪郭よりも内側に配置される。
One aspect of the liquid discharge head according to the present invention is
With a pressure chamber,
A diaphragm forming a wall of the pressure chamber;
A piezoelectric element having a first electrode formed on the diaphragm, a thin film piezoelectric layer containing lead formed on the first electrode, and a second electrode formed on the thin film piezoelectric layer; ,
A lead diffusion suppression layer provided between the diaphragm and the thin film piezoelectric layer;
Have
The contour of the thin film piezoelectric layer in the thickness direction of the diaphragm is disposed inside the contour of the pressure chamber in the thickness direction of the diaphragm.

このような液体吐出ヘッドは、振動板の厚さ方向における薄膜圧電体層の輪郭が、振動板の厚さ方向における圧力室の輪郭よりも内側に配置されるように形成されているので、相対的に硬い薄膜圧電体層による振動板の変形の制限が構造上抑えられる。これにより振動板の変位量を大きくすることができる。また、鉛拡散抑制層が振動板と薄膜圧電体層との間に設けられることにより、鉛が振動板へ拡散することを抑制できる。これにより鉛による振動板の脆化を抑制できるので振動板を破損しにくくでき、液体吐出ヘッドの信頼性を高めることができる。さらに、鉛拡散抑制層の存在により、鉛の拡散が抑えられるので、薄膜圧電体層の焼成温度を高くすることができる。これにより圧電素子の圧電特性を高くできるので、圧電素子自体の変形量も大きくすることができ、振動板の変位量を大きくすることができる。   Such a liquid discharge head is formed so that the contour of the thin film piezoelectric layer in the thickness direction of the diaphragm is disposed inward of the contour of the pressure chamber in the thickness direction of the diaphragm. The structural limitation of the deformation of the diaphragm due to the extremely hard thin film piezoelectric layer is suppressed. Thereby, the displacement amount of the diaphragm can be increased. Further, by providing the lead diffusion suppression layer between the diaphragm and the thin film piezoelectric layer, the diffusion of lead to the diaphragm can be suppressed. As a result, since embrittlement of the diaphragm due to lead can be suppressed, the diaphragm can be less likely to be broken, and the reliability of the liquid discharge head can be enhanced. Furthermore, since the diffusion of lead is suppressed by the presence of the lead diffusion suppression layer, the firing temperature of the thin film piezoelectric layer can be increased. Thus, the piezoelectric characteristics of the piezoelectric element can be enhanced, so that the amount of deformation of the piezoelectric element itself can be increased, and the amount of displacement of the diaphragm can be increased.

本発明に係る液体吐出ヘッドにおいて、前記振動板は、積層構造を有してもよい。   In the liquid discharge head according to the present invention, the diaphragm may have a laminated structure.

このような液体吐出ヘッドによれば、初期状態(振動板が形成された直後の状態)における振動板の反りや撓みをより容易に制御することができる。   According to such a liquid discharge head, warpage and deflection of the diaphragm in an initial state (the state immediately after formation of the diaphragm) can be controlled more easily.

本発明に係る液体吐出ヘッドにおいて、
前記振動板は、第1層、並びに、前記第1層を挟む第2層及び第3層を含み、
前記第2層及び前記第3層は、同一組成であってもよい。
In the liquid discharge head according to the present invention,
The diaphragm includes a first layer, and second and third layers sandwiching the first layer,
The second layer and the third layer may have the same composition.

このような液体吐出ヘッドによれば、積層状態の振動板の厚さ方向における応力の均衡をとりやすい。すなわち、第1層を同一組成の第2層及び第3層により挟む、厚さ方向で対称的な構造を有しているので、初期状態(振動板が形成された直後の状態)における振動板の反りや撓みをより容易に制御することができる。さらに、鉛拡散抑制層により振動板への鉛の拡散が抑制されるため、均衡させた応力の分布を乱すことが抑制される。すなわち、このような振動板である場合に、鉛拡散抑制層の効果がより顕著となる。   According to such a liquid discharge head, it is easy to balance the stress in the thickness direction of the laminated diaphragms. That is, since the first layer is sandwiched by the second layer and the third layer of the same composition and has a symmetrical structure in the thickness direction, the diaphragm in the initial state (the state immediately after the diaphragm is formed) Can be more easily controlled. Furthermore, since the diffusion of lead into the diaphragm is suppressed by the lead diffusion suppression layer, the disturbance of the balanced stress distribution is suppressed. That is, in the case of such a diaphragm, the effect of the lead diffusion suppression layer becomes more remarkable.

本発明に係る液体吐出ヘッドにおいて、
前記鉛拡散抑制層は、導電性を有し、前記第1電極と前記薄膜圧電体層との間に設けられてもよい。
In the liquid discharge head according to the present invention,
The lead diffusion suppression layer may have conductivity and be provided between the first electrode and the thin film piezoelectric layer.

このような液体吐出ヘッドによれば、鉛拡散抑制層を第1電極の補助電極として機能させることができる。また、鉛拡散抑制層を第1電極としても利用することができる。   According to such a liquid discharge head, the lead diffusion suppression layer can function as an auxiliary electrode of the first electrode. In addition, the lead diffusion suppression layer can also be used as the first electrode.

本発明に係る液体吐出ヘッドにおいて、
前記鉛拡散抑制層は、前記振動板と前記第1電極との間に設けられてもよい。
In the liquid discharge head according to the present invention,
The lead diffusion suppression layer may be provided between the diaphragm and the first electrode.

このような液体吐出ヘッドによれば、圧電素子に鉛拡散抑制層が含まれないので、圧電素子の圧電性能を阻害しにくく、かつ、薄膜圧電体層に含まれる鉛を振動板に対して拡散させにくくできる。また、鉛拡散抑制層が導電性を有する場合には、鉛拡散抑制層を第1電極の補助電極として機能させることができる。   According to such a liquid discharge head, since the lead diffusion suppressing layer is not contained in the piezoelectric element, it is difficult to inhibit the piezoelectric performance of the piezoelectric element, and lead contained in the thin film piezoelectric layer is diffused to the diaphragm. It can be difficult to do. In addition, when the lead diffusion suppression layer has conductivity, the lead diffusion suppression layer can function as an auxiliary electrode of the first electrode.

本発明に係る液体吐出ヘッドにおいて、
前記薄膜圧電体層の厚さは、3μm以下であってもよい。
In the liquid discharge head according to the present invention,
The thickness of the thin film piezoelectric layer may be 3 μm or less.

このような液体吐出ヘッドによれば、振動板の変位量をより大きくできる。   According to such a liquid discharge head, the displacement amount of the diaphragm can be further increased.

本発明に係る液体吐出ヘッドの一態様は、
圧力室と、
前記圧力室の一壁を形成する振動板と、
前記振動板上に形成された第1電極、前記第1電極上に形成された鉛を含有する薄膜圧電体層、及び、前記薄膜圧電体層上に形成された第2電極を有する圧電素子と、
を有し、
前記振動板の厚さ方向における前記薄膜圧電体層の輪郭は、前記振動板の厚さ方向における前記圧力室の輪郭よりも内側に配置され、
前記第1電極は、鉛拡散抑制層として機能する。
One aspect of the liquid discharge head according to the present invention is
With a pressure chamber,
A diaphragm forming a wall of the pressure chamber;
A piezoelectric element having a first electrode formed on the diaphragm, a thin film piezoelectric layer containing lead formed on the first electrode, and a second electrode formed on the thin film piezoelectric layer; ,
Have
The contour of the thin film piezoelectric layer in the thickness direction of the diaphragm is disposed inside the contour of the pressure chamber in the thickness direction of the diaphragm.
The first electrode functions as a lead diffusion suppression layer.

このような液体吐出ヘッドは、振動板の厚さ方向における薄膜圧電体層の輪郭が、振動板の厚さ方向における圧力室の輪郭よりも内側に配置されるように形成されているので、相対的に硬い薄膜圧電体層による振動板の変形の制限が構造上抑えられる。これにより振動板の変位量を大きくすることができる。また、鉛拡散抑制層として機能する第1電極が振動板と薄膜圧電体層との間に設けられることにより、鉛が振動板へ拡散することを抑制できる。これにより鉛による振動板の脆化を抑制できるので振動板を破損しにくくでき、液体吐出ヘッドの信頼性を高めることができる。さらに、鉛拡散抑制層として機能する第1電極の存在により、鉛の拡散が抑えられるので、薄膜圧電体層の焼成温度を高くすることができる。これにより圧電素子の圧電特性を高くできるので、圧電素子自体の変形量も大きくすることができ、振動板の変位量を大きくすることができる。   Such a liquid discharge head is formed so that the contour of the thin film piezoelectric layer in the thickness direction of the diaphragm is disposed inward of the contour of the pressure chamber in the thickness direction of the diaphragm. The structural limitation of the deformation of the diaphragm due to the extremely hard thin film piezoelectric layer is suppressed. Thereby, the displacement amount of the diaphragm can be increased. Further, by providing the first electrode functioning as the lead diffusion suppression layer between the diaphragm and the thin film piezoelectric layer, it is possible to suppress the diffusion of lead to the diaphragm. As a result, since embrittlement of the diaphragm due to lead can be suppressed, the diaphragm can be less likely to be broken, and the reliability of the liquid discharge head can be enhanced. Furthermore, since the diffusion of lead is suppressed by the presence of the first electrode functioning as a lead diffusion suppression layer, the firing temperature of the thin film piezoelectric layer can be increased. Thus, the piezoelectric characteristics of the piezoelectric element can be enhanced, so that the amount of deformation of the piezoelectric element itself can be increased, and the amount of displacement of the diaphragm can be increased.

本発明に係るプリンターの一態様は、上述の液体吐出ヘッドを含む。   One aspect of a printer according to the present invention includes the liquid discharge head described above.

このようなプリンターは、上述の液体吐出ヘッドを含むので、振動板の変位量が大きく、液体(例えばインク)の吐出の効率が高く、液体吐出ヘッドが破損しにくいので信頼性が良好である。   Since such a printer includes the above-described liquid discharge head, the displacement amount of the diaphragm is large, the efficiency of the discharge of the liquid (for example, ink) is high, and the liquid discharge head is unlikely to be damaged.

なお、本発明において、特定のA部材(以下、「A」という。)の「上方」又は「下方」に設けられた特定のB部材(以下、「B」という。)というとき、Aの上又は下に直接Bが設けられた場合と、Aの上又は下に他の部材を介してBが設けられた場合とを含む意味である。また、A上という場合も、Aの上方という場合と同様である。また、Aの上方又は下方にBが存在するという場合、見る方向、角度を変えたり視野を回転すればそのように存在すると解し得ることを意味し、重力の作用方向とは無関係である。   In the present invention, when referring to a specific B member (hereinafter referred to as "B") provided "above" or "below" a specific A member (hereinafter referred to as "A"), the upper side of A is referred to. Or it is a meaning including the case where B is provided directly under, and the case where B is provided above or below A via another member. Also, the case of A top is the same as the case of A above. In addition, when B is present above or below A, it means that it can be understood as such by changing the viewing direction or angle or rotating the field of view, and it is irrelevant to the action direction of gravity.

実施形態に係る液体吐出ヘッドの断面の模式図。FIG. 2 is a schematic view of a cross section of the liquid discharge head according to the embodiment. 実施形態に係る液体吐出ヘッドの断面の模式図。FIG. 2 is a schematic view of a cross section of the liquid discharge head according to the embodiment. 実施形態に係る液体吐出ヘッドを平面的に見た模式図。FIG. 2 is a schematic view of the liquid discharge head according to the embodiment as viewed in plan. 実施形態に係るプリンターを模式的に示す斜視図。FIG. 1 is a perspective view schematically showing a printer according to an embodiment.

以下に本発明のいくつかの実施形態について説明する。以下に説明する実施形態は、本発明の一例を説明するものである。本発明は以下の実施形態になんら限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において実施される各種の変形形態も含む。なお以下で説明される構成の全てが本発明の必須の構成であるとは限らない。   Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described. The embodiment described below is an example of the present invention. The present invention is not limited to the following embodiments at all, and includes various modifications implemented without departing from the scope of the present invention. Note that not all of the configurations described below are necessarily essential configurations of the present invention.

1.液体吐出ヘッド
本実施形態に係る液体吐出ヘッドについて、図面を参照しながら説明する。図1及び図2は、本実施形態に係る液体吐出ヘッド200の断面の模式図である。図3は、本実施形態に係る液体吐出ヘッド200を平面的に見た模式図である。図1及び図2は、それぞれ
図3のI−I線及びII−II線の断面に相当する。なお、図1〜図3における各部材の大きさや厚さは、説明の便宜上一部誇張して描かれており、各部材の相対的な大きさや厚さも図示したものに限定されない。
1. Liquid Ejection Head A liquid ejection head according to the present embodiment will be described with reference to the drawings. 1 and 2 are schematic views of a cross section of the liquid discharge head 200 according to the present embodiment. FIG. 3 is a schematic plan view of the liquid discharge head 200 according to the present embodiment. 1 and 2 correspond to the cross sections taken along the line I-I and the line II-II of FIG. 3, respectively. Note that the sizes and thicknesses of the respective members in FIGS. 1 to 3 are drawn in a partially exaggerated manner for the convenience of the description, and the relative sizes and thicknesses of the respective members are not limited to those illustrated either.

本発明に係る液体吐出ヘッドの一実施形態として、液体吐出ヘッド200について説明する。本実施形態の液体吐出ヘッド200は、ノズルプレート10と、圧力室基板20と、振動板30と、圧電素子40と、鉛拡散抑制層50と、を含む。そして、圧力室21は、振動板30、圧力室基板20及びノズルプレート10により画定されており、振動板30が圧力室21の一壁を形成している。   A liquid discharge head 200 will be described as an embodiment of a liquid discharge head according to the present invention. The liquid discharge head 200 of the present embodiment includes a nozzle plate 10, a pressure chamber substrate 20, a diaphragm 30, a piezoelectric element 40, and a lead diffusion suppression layer 50. The pressure chamber 21 is defined by the diaphragm 30, the pressure chamber substrate 20, and the nozzle plate 10, and the diaphragm 30 forms one wall of the pressure chamber 21.

1.1.ノズルプレート
ノズルプレート10は、図1、図2に示すように、平板状の形状を有する。ノズルプレート10は、圧力室基板20の下方に設けられる。ノズルプレート10は、圧力室基板20と一体であっても別体であってもよい。別体である場合にはノズルプレート10は、例えば接着剤や熱溶着フィルム等によって、圧力室基板20に接合される。ノズルプレート10は、圧力室21の一壁(下部壁)を構成し、圧力室21に対応した複数のノズル孔11を有する。
1.1. Nozzle Plate The nozzle plate 10 has a flat plate shape as shown in FIGS. 1 and 2. The nozzle plate 10 is provided below the pressure chamber substrate 20. The nozzle plate 10 may be integral with or separate from the pressure chamber substrate 20. In the case of a separate body, the nozzle plate 10 is bonded to the pressure chamber substrate 20 by, for example, an adhesive or a heat welding film. The nozzle plate 10 constitutes one wall (lower wall) of the pressure chamber 21 and has a plurality of nozzle holes 11 corresponding to the pressure chamber 21.

ノズル孔11は、圧力室21に連通しており、圧力室21に満たされた液体(例えばインク)は、圧力室21の容積の変化に応じてノズル孔11から吐出される。ノズル孔11は、例えば圧力室21の数に応じて複数設けられ、圧力室21の配列する方向に沿って例えば一列に設けられる。   The nozzle hole 11 communicates with the pressure chamber 21, and the liquid (for example, ink) filled in the pressure chamber 21 is discharged from the nozzle hole 11 according to the change in volume of the pressure chamber 21. A plurality of nozzle holes 11 are provided, for example, according to the number of pressure chambers 21, and are provided, for example, in a line along the direction in which the pressure chambers 21 are arranged.

ノズルプレート10の材質としては、シリコン、ステンレス(SUS等)、チタン、チタン合金などを挙げることができる。   As a material of the nozzle plate 10, silicon, stainless steel (SUS etc.), titanium, titanium alloy etc. can be mentioned.

1.2.圧力室基板
圧力室基板20は、圧力室21の側壁を形成できる形状に加工されている。圧力室基板20は、例えば、シリコン基板をエッチング加工して形成される。本実施形態では、図3に示すように圧力室21の端部には連通路22が形成されている。連通路22は、圧力室21の端部を狭窄することで、その流通断面積が小さくなるように形成されている。連通路22の長さや形状は、特に限定されない。
1.2. Pressure Chamber Substrate The pressure chamber substrate 20 is processed into a shape that can form the side wall of the pressure chamber 21. The pressure chamber substrate 20 is formed, for example, by etching a silicon substrate. In the present embodiment, as shown in FIG. 3, a communication passage 22 is formed at the end of the pressure chamber 21. The communication passage 22 is formed so as to reduce the flow cross-sectional area by narrowing the end of the pressure chamber 21. The length and shape of the communication passage 22 are not particularly limited.

また、図示しないが、圧力室21は、連通路22を介してマニホールドに接続されている。マニホールドは、各圧力室21の共通の液体供給路である。そしてマニホールドは、液体リザーバ(液体タンク、カートリッジ等)と接続されており、該マニホールドを通じて液体タンクから液体が圧力室21へ供給されるようになっている。なお、圧力室基板20は、圧力室21、連通路22の他にも、他の流路が形成されるようにしてもよい。   Although not shown, the pressure chamber 21 is connected to the manifold via the communication passage 22. The manifold is a common liquid supply path of each pressure chamber 21. The manifold is connected to a liquid reservoir (liquid tank, cartridge, etc.), and liquid is supplied from the liquid tank to the pressure chamber 21 through the manifold. The pressure chamber substrate 20 may be formed with another flow path in addition to the pressure chamber 21 and the communication path 22.

1.3.振動板
振動板30は、平板状の形状を有し、圧力室21の一壁(上部壁)を構成している。振動板30は、圧力室基板20の上方に設けられる。振動板30と圧力室基板20との間には他の層が設けられてもよい。また、振動板30は圧力室基板20の上端面に直接設けられてもよい。振動板30は、圧電素子40の動作により、撓んだり振動したりすることができる。
1.3. Diaphragm The diaphragm 30 has a flat plate shape, and constitutes one wall (upper wall) of the pressure chamber 21. The diaphragm 30 is provided above the pressure chamber substrate 20. Another layer may be provided between the diaphragm 30 and the pressure chamber substrate 20. Alternatively, the diaphragm 30 may be provided directly on the upper end surface of the pressure chamber substrate 20. The diaphragm 30 can be bent or vibrated by the operation of the piezoelectric element 40.

本明細書では、振動板30は、圧力室基板20の端(上端)から鉛拡散抑制層50までの間に存在する部材であって、圧電素子40の動作により撓んだり振動したりする部材の全体であると定義する。但し、鉛拡散抑制層50が導電性を有する場合であって、薄膜圧電体層44と第1電極42との間に配置される場合には、圧力室基板20の端(上端)か
ら鉛拡散抑制層50までの間に存在する第1電極42以外の部材であって、圧電素子40の動作により撓んだり振動したりする部材の全体であると定義する。
In the present specification, the diaphragm 30 is a member present between the end (upper end) of the pressure chamber substrate 20 and the lead diffusion suppression layer 50, and a member that bends or vibrates due to the operation of the piezoelectric element 40. Defined as the whole of However, in the case where the lead diffusion suppression layer 50 has conductivity, and is disposed between the thin film piezoelectric layer 44 and the first electrode 42, lead diffusion from the end (upper end) of the pressure chamber substrate 20 A member other than the first electrode 42 existing up to the suppression layer 50 is defined as the entire member that bends or vibrates due to the operation of the piezoelectric element 40.

振動板30の材質には、剛性及び機械的強度の高い材料を含むことが望ましい。振動板30の厚さは、例えば用いる材質の機械的物性にしたがって適宜設計される。振動板30の材質としては、例えば、酸化ジルコニウム(ZrO)、窒化シリコン(SiN)、酸化シリコン(SiO)、タングステン(W)、タンタル(Ta)、ステンレス(SUS)等の無機酸化物、無機窒化物、酸化窒化物、金属、合金などを例示することができる。なお添え字「」は、化学量論比で定まる値又はその近傍の値である。 The material of the diaphragm 30 desirably includes a material having high rigidity and mechanical strength. The thickness of the diaphragm 30 is appropriately designed, for example, in accordance with the mechanical properties of the material used. Examples of the material of the diaphragm 30 include inorganic oxides such as zirconium oxide (ZrO x ), silicon nitride (SiN), silicon oxide (SiO x ), tungsten (W), tantalum (Ta), stainless steel (SUS), etc. Inorganic nitrides, oxynitrides, metals, alloys and the like can be exemplified. The suffix “ x ” is a value determined by the stoichiometry ratio or a value in the vicinity thereof.

振動板30は、2層以上の積層構造であってもよい。積層される層の数は特に限定されない。積層構造とする場合には、各層の材質や厚さについて独立して設定することができる。振動板30を積層構造とすることにより、例えば、液体吐出ヘッド200を製造した場合の初期状態(例えば、圧力室基板20のシリコンのエッチング後に、振動板30が形成された状態)における振動板30の反りや撓みを所定の程度に制御しやすい。また、積層構造とすることにより、例えば、振動板30の撓みや振動の際の効率を高めることができる場合がある。   The diaphragm 30 may have a laminated structure of two or more layers. The number of layers to be laminated is not particularly limited. In the case of a laminated structure, the material and thickness of each layer can be set independently. By forming the diaphragm 30 into a laminated structure, for example, the diaphragm 30 in an initial state (for example, a state in which the diaphragm 30 is formed after the silicon of the pressure chamber substrate 20 is etched) when the liquid discharge head 200 is manufactured. It is easy to control the warpage and deflection of the lens to a predetermined degree. Moreover, by setting it as a laminated structure, the efficiency in the case of the bending of the diaphragm 30, or a vibration may be able to be improved, for example.

図1、図2の例では、振動板30は、3層構造となっている。さらに、図示の例において、積層された3層の材質は、独立して任意であるが、例えば、圧力室基板20側から順に、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化シリコンとすることができる。また、図示はしないが、5層構造としてもよく、その場合の積層される各層の材質も特に限定されないが、例えば、圧力室基板20側から順に、酸化シリコン、タングステン、酸化シリコン、タングステン、酸化シリコン等としてもよい。   In the example of FIG. 1 and FIG. 2, the diaphragm 30 has a three-layer structure. Furthermore, in the illustrated example, the material of the stacked three layers is independently optional, but can be, for example, silicon oxide, silicon nitride, or silicon oxide in order from the pressure chamber substrate 20 side. Although not shown, it may be a five-layer structure, and the material of each layer to be stacked in that case is not particularly limited, but, for example, silicon oxide, tungsten, silicon oxide, tungsten, oxide in order from the pressure chamber substrate 20 side It may be silicon or the like.

また例示した積層構造のように、振動板30を3層以上の積層構造とした場合に、積層している層のうち、特定の層(第1層)を中心として見た場合に、該層(第1層)を挟むように第2層及び第3層が積層され、第2層及び第3層が、同一組成(同一材質)となるような層構成が、振動板30内で存在するようにしてもよい。このようにすれば、積層した状態の振動板30の厚さ方向の応力の均衡をさらにとりやすくなる。すなわち、振動板30の厚さ方向において、特定の層を中心とした対称構造を有するようにすれば、厚さ方向の応力の均衡をさらにとりやすくできる。これにより、初期状態における振動板30の反りや撓みをさらに容易に制御することができる。また、振動板30の全体の層構成が対称構造となっていてもよく、この場合さらに振動板30の反りや撓みを容易に制御することができる。   When the diaphragm 30 has a laminated structure of three or more layers, as in the illustrated laminated structure, when viewed from a specific layer (first layer) among the laminated layers, the layer In the diaphragm 30, there is a layer configuration in which the second layer and the third layer are laminated so as to sandwich the (first layer), and the second layer and the third layer have the same composition (the same material). You may do so. This makes it easier to balance the stress in the thickness direction of the laminated diaphragms 30. That is, in the thickness direction of the diaphragm 30, if it has a symmetrical structure centering on a specific layer, it is possible to further balance the stress in the thickness direction. Thereby, the warpage and deflection of the diaphragm 30 in the initial state can be controlled more easily. In addition, the entire layer configuration of the diaphragm 30 may have a symmetrical structure, and in this case, warpage and deflection of the diaphragm 30 can be easily controlled.

本実施形態の液体吐出ヘッド200では、後述する鉛拡散抑制層50によって振動板30への鉛の拡散が抑制されるのであるが、振動板30を上記積層構造として初期の応力の分布を所定の状態にした場合、鉛の拡散によって応力の分布が乱されにくくなるという点で、鉛拡散抑制層50の効果はより顕著となるといえる。   In the liquid discharge head 200 of the present embodiment, the diffusion of lead to the diaphragm 30 is suppressed by the lead diffusion suppression layer 50 described later. However, with the diaphragm 30 as the above-described laminated structure, the distribution of initial stress is predetermined. In the state, the effect of the lead diffusion suppression layer 50 can be said to be more remarkable in that the distribution of stress is less likely to be disturbed by the diffusion of lead.

なお、上記の対称構造において、第2層及び第3層が、同一組成であるとともに同一厚さとなるようにしてもよい。既に述べたように各層の厚さは、適宜に設定され得るが、このようにすれば、より初期の応力をバランスさせやすくなる場合がある。   In the above-described symmetrical structure, the second layer and the third layer may have the same composition and the same thickness. As described above, the thickness of each layer can be set as appropriate, but in this case, it may be easier to balance the initial stress.

1.4.圧電素子
圧電素子40は、振動板30の上方に設けられる。圧電素子40は、第1電極42と薄膜圧電体層44と第2電極46とを含む。圧電素子40は、圧電素子駆動回路(図示せず)に電気的に接続され、圧電素子駆動回路の信号に基づいて動作(振動、変形)することができる。圧電素子40の動作によって振動板30が撓み又は振動(変位)し、これによ
り圧力室21の容積及び内部の圧力を変化させることができる。
1.4. Piezoelectric Element The piezoelectric element 40 is provided above the diaphragm 30. The piezoelectric element 40 includes a first electrode 42, a thin film piezoelectric layer 44 and a second electrode 46. The piezoelectric element 40 is electrically connected to a piezoelectric element drive circuit (not shown), and can operate (vibrate, deform) based on a signal of the piezoelectric element drive circuit. The diaphragm 30 is flexed or vibrated (displaced) by the operation of the piezoelectric element 40, whereby the volume of the pressure chamber 21 and the pressure inside can be changed.

1.4.1.第1電極
第1電極42は、振動板30の上方に形成される。第1電極42の平面的な形状は、薄膜圧電体層44の平面的な形状と一致していても一致していなくてもよい。第1電極42は、図1に示すように、圧電素子40の隣に同様の圧電素子40があるときに、圧電素子の第1電極42と共通の第1電極42となるように電気的に接続してもよく、この場合には、第1電極42は、複数の圧電素子40の共通電極となる。また、第1電極42は、圧電素子40毎に設けられる個別電極であってもよい。この場合には第2電極46を共通電極としてもよい。第1電極42は、図示せぬ外部回路と電気的に接続される。
1.4.1. First Electrode The first electrode 42 is formed above the diaphragm 30. The planar shape of the first electrode 42 may or may not coincide with the planar shape of the thin film piezoelectric layer 44. The first electrode 42 is electrically connected to the first electrode 42 common to the piezoelectric element 40 when the same piezoelectric element 40 is present next to the piezoelectric element 40, as shown in FIG. It may be connected, and in this case, the first electrode 42 is a common electrode of the plurality of piezoelectric elements 40. In addition, the first electrode 42 may be an individual electrode provided for each piezoelectric element 40. In this case, the second electrode 46 may be a common electrode. The first electrode 42 is electrically connected to an external circuit (not shown).

第1電極42の厚さは、振動板30に薄膜圧電体層44の変形が伝達できる範囲であれば任意である。第1電極42の厚さは、例えば50nm以上350nm以下とすることができる。第1電極42は、第2電極46と対になり、薄膜圧電体層44を挟んでおり、圧電素子40の一方の電極として機能する。第1電極42は、薄膜圧電体層44の結晶の配向及びグレインサイズを圧電動作に適したものとする機能を有してもよい。   The thickness of the first electrode 42 is arbitrary as long as the deformation of the thin film piezoelectric layer 44 can be transmitted to the diaphragm 30. The thickness of the first electrode 42 can be, for example, 50 nm or more and 350 nm or less. The first electrode 42 is paired with the second electrode 46, sandwiches the thin film piezoelectric layer 44, and functions as one electrode of the piezoelectric element 40. The first electrode 42 may have a function of making the crystal orientation and grain size of the thin film piezoelectric layer 44 suitable for piezoelectric operation.

第1電極42の材質は、導電性を有する物質である限り、特に限定されない。例えば、第1電極42の材質には、ニッケル(Ni)、パラジウム(Pd)、白金(Pt)、チタン(Ti)などの金属、ランタンとニッケルの複合酸化物などの導電性酸化物を用いることができる。また、第1電極42は、前記例示した材料の単層でもよいし、複数の材料を積層した構造であってもよい。   The material of the first electrode 42 is not particularly limited as long as the material has conductivity. For example, as the material of the first electrode 42, a metal such as nickel (Ni), palladium (Pd), platinum (Pt), titanium (Ti), or a conductive oxide such as a composite oxide of lanthanum and nickel may be used. Can. In addition, the first electrode 42 may be a single layer of the materials exemplified above, or may have a structure in which a plurality of materials are stacked.

1.4.2.薄膜圧電体層
薄膜圧電体層44は、第1電極42の上方に形成される。薄膜圧電体層44は、第1電極42及び第2電極46によって電界が印加されることで変形し、これにより振動板30を撓ませたり振動させたりする。
1.4.2. Thin Film Piezoelectric Layer The thin film piezoelectric layer 44 is formed above the first electrode 42. The thin film piezoelectric layer 44 is deformed by the application of an electric field by the first electrode 42 and the second electrode 46, thereby causing the diaphragm 30 to bend or vibrate.

薄膜圧電体層44は、鉛を含む圧電体によって形成される。薄膜圧電体層44の材質としては、一般式ABOで示されるペロブスカイト型酸化物(Aは、Pbを含み、Bは、Zr及びTiを含む。)を挙げることができる。薄膜圧電体層44は、より具体的には、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)、ニオブ酸チタン酸ジルコン酸鉛(PZTN)などにより形成される。 The thin film piezoelectric layer 44 is formed of a piezoelectric material containing lead. As a material of the thin film piezoelectric layer 44, a perovskite type oxide (A includes Pb and B includes Zr and Ti) represented by a general formula ABO 3 can be mentioned. More specifically, the thin film piezoelectric layer 44 is formed of lead zirconate titanate (PZT), lead zirconate titanate niobate (PZTN), or the like.

薄膜圧電体層44は、例えば、ゾル・ゲル法によって形成される。ゾル・ゲル法における焼成温度は、500℃以上900℃以下、好ましくは600℃以上850℃以下、より好ましくは650℃以上830℃以下、さらに好ましくは700℃以上800℃以下である。鉛を含む薄膜圧電体層44の焼成温度は、例えば、650℃以上、好ましくは700℃以上の高温であるほうが圧電特性がより良好となることが分かっている。   The thin film piezoelectric layer 44 is formed by, for example, a sol-gel method. The calcination temperature in the sol-gel method is 500 ° C. to 900 ° C., preferably 600 ° C. to 850 ° C., more preferably 650 ° C. to 830 ° C., and still more preferably 700 ° C. to 800 ° C. The sintering temperature of the thin film piezoelectric layer 44 containing lead is found to be better at a high temperature of, for example, 650 ° C. or higher, preferably 700 ° C. or higher.

ところが薄膜圧電体層44は鉛を含んでいるので、焼成中に鉛の拡散を生じ得る。仮に、振動板30に対して鉛の拡散が生じると、振動板30が脆化することが発明者らの検討により分かっている。しかし、本実施形態の液体吐出ヘッド200を製造する際には、後述する鉛拡散抑制層50が存在するので、薄膜圧電体層44から振動板30への鉛の拡散が抑制される。これにより、本実施形態の液体吐出ヘッド200を製造する際には、薄膜圧電体層44を、例えば、650℃以上、好ましくは700℃以上で焼成することができる。これにより、圧電素子40の圧電特性を高めるとともに、振動板30の脆化を抑制することができる。   However, since the thin film piezoelectric layer 44 contains lead, diffusion of lead may occur during firing. It is known from the inventors' investigation that if the diffusion of lead occurs to the diaphragm 30, the diaphragm 30 becomes brittle. However, when the liquid discharge head 200 of the present embodiment is manufactured, the diffusion of lead from the thin film piezoelectric layer 44 to the diaphragm 30 is suppressed because the lead diffusion suppression layer 50 described later is present. Thereby, when manufacturing the liquid discharge head 200 of the present embodiment, the thin film piezoelectric layer 44 can be fired, for example, at 650 ° C. or higher, preferably 700 ° C. or higher. Thus, the piezoelectric characteristics of the piezoelectric element 40 can be enhanced, and the embrittlement of the diaphragm 30 can be suppressed.

なお、薄膜圧電体層44は、ゾル・ゲル法によって形成する際に、原料塗布、脱脂、焼
成等の任意の工程を複数回行って形成されてもよい。例えば、原料塗布、脱脂のサイクルを繰り返して行った後、焼成して形成されてもよい。薄膜圧電体層44がこのようにして形成された場合には、薄膜圧電体層44の厚さ方向で組成の周期的な揺らぎが形成されることがある。このような組成の揺らぎは、例えば、SIMS(二次イオン質量スペクトル)、(S)TEM−EDX((走査)透過型電子顕微鏡−エネルギー分散X線分光)等の手法により確認することができる。
When the thin film piezoelectric layer 44 is formed by the sol-gel method, the thin film piezoelectric layer 44 may be formed by performing arbitrary steps such as application of a raw material, degreasing, and baking a plurality of times. For example, the material application and degreasing cycles may be repeated and then fired. When the thin film piezoelectric layer 44 is formed in this manner, periodic fluctuation of the composition may be formed in the thickness direction of the thin film piezoelectric layer 44. Such composition fluctuation can be confirmed, for example, by a method such as SIMS (secondary ion mass spectrum) or (S) TEM-EDX ((scanning) transmission electron microscope-energy dispersive X-ray spectroscopy).

薄膜圧電体層44の厚さは、3μm以下、好ましくは2.5μm以下、より好ましくは2μm以下である。薄膜圧電体層44の厚さの下限としては、500nm、好ましくは1μm程度である。薄膜圧電体層44の厚さがこの程度であれば、振動板30を効率よく撓ませたり振動させたりすることができる。   The thickness of the thin film piezoelectric layer 44 is 3 μm or less, preferably 2.5 μm or less, more preferably 2 μm or less. The lower limit of the thickness of the thin film piezoelectric layer 44 is 500 nm, preferably about 1 μm. If the thickness of the thin film piezoelectric layer 44 is about this level, the diaphragm 30 can be efficiently bent or vibrated.

1.4.3.第2電極
第2電極46は、薄膜圧電体層44の上方に形成される。第2電極46は、第1電極42と対になり、圧電素子40の一方の電極として機能する。第2電極46の厚さは、特に限定されず、例えば10nm以上300nm以下とすることができる。第2電極46の材質は、導電性を有する物質である限り、特に限定されない。第2電極46の材質は、第1電極42と同様であるので、説明を省略する。また、第2電極46は、例示した材料の単層でもよいし、複数の材料を積層した構造であってもよい。
1.4.3. Second Electrode The second electrode 46 is formed above the thin film piezoelectric layer 44. The second electrode 46 is paired with the first electrode 42 and functions as one of the electrodes of the piezoelectric element 40. The thickness of the second electrode 46 is not particularly limited, and can be, for example, 10 nm or more and 300 nm or less. The material of the second electrode 46 is not particularly limited as long as it is a conductive material. The material of the second electrode 46 is the same as that of the first electrode 42, and thus the description thereof is omitted. In addition, the second electrode 46 may be a single layer of the exemplified material, or may be a structure in which a plurality of materials are stacked.

1.5.鉛拡散抑制層
鉛拡散抑制層50は、振動板30と薄膜圧電体層44との間に設けられる。鉛拡散抑制層50は、圧電素子40を焼成する際に、薄膜圧電体層44に含まれる鉛が振動板30へと拡散することを抑制する機能を有する。
1.5. Lead Diffusion Suppression Layer The lead diffusion suppression layer 50 is provided between the vibration plate 30 and the thin film piezoelectric layer 44. The lead diffusion suppression layer 50 has a function of suppressing the diffusion of lead contained in the thin film piezoelectric layer 44 to the diaphragm 30 when the piezoelectric element 40 is fired.

鉛拡散抑制層50の厚さは、振動板30の変形に悪影響を与えない範囲であれば任意であるが、例えば、20nm以上400nm以下、好ましくは30nm以上350nm以下、より好ましくは40nm以上300nm以下とすることができる。鉛拡散抑制層50の材質は、ZnO、AlO、ZrO、HfO、TaO、Ir、IrO、RuO、VO、SrRuO、SrTaO、LaTaO及び(LaSr)CoOから選択される。ここで添え字「」は、化学量論比で定まる値又はその近傍の値である。鉛拡散抑制層50は、例示した材料の単層でもよいし、複数の材料層を積層した構造であってもよい。 The thickness of the lead diffusion suppression layer 50 is arbitrary as long as it does not adversely affect the deformation of the diaphragm 30, but for example, 20 nm or more and 400 nm or less, preferably 30 nm or more and 350 nm or less, more preferably 40 nm or more and 300 nm or less It can be done. The material of the lead diffusion suppression layer 50 is ZnO x , AlO x , ZrO x , HfO x , TaO x , Ir, IrO x , RuO x , VO x , SrRuO x , SrTaO x , LaTaO x and (LaSr) CoO x It is selected. Here, the subscript " x " is a value determined by the stoichiometry ratio or a value in the vicinity thereof. The lead diffusion suppression layer 50 may be a single layer of the exemplified material, or may be a structure in which a plurality of material layers are laminated.

1.6.各構成の位置関係等
1.6.1.薄膜圧電体層及び圧力室
本実施形態の液体吐出ヘッド200では、図1〜図3に示すように、上述の振動板30の厚さ方向における薄膜圧電体層44の輪郭が、振動板30の厚さ方向における圧力室21の輪郭よりも内側に配置される。換言すると、液体吐出ヘッド200を振動板30の厚さ方向に平行に投影した場合に、薄膜圧電体層44が、圧力室21の内側に存在する。
1.6. Positional relationship of each configuration etc. 1.6.1. Thin Film Piezoelectric Layer and Pressure Chamber In the liquid discharge head 200 of the present embodiment, as shown in FIGS. 1 to 3, the contour of the thin film piezoelectric layer 44 in the thickness direction of the diaphragm 30 described above corresponds to that of the diaphragm 30. It is disposed inside the contour of the pressure chamber 21 in the thickness direction. In other words, when the liquid discharge head 200 is projected parallel to the thickness direction of the diaphragm 30, the thin film piezoelectric layer 44 exists inside the pressure chamber 21.

本明細書では、振動板30の厚さ方向の部材の輪郭を述べる場合や、振動板30の厚さ方向に平行に投影した状態を述べる場合、単に「平面視において」又は「平面的に見て」等と省略して記すことがある。   In the present specification, when describing the outline of a member in the thickness direction of the diaphragm 30, or when describing a state of projecting in parallel with the thickness direction of the diaphragm 30, it is simply viewed "in plan view" or "planarly And so on.

薄膜圧電体層44の材質は、振動板30や電極等と比較して弾性率が大きい。そのため、薄膜圧電体層44が圧力室基板20に構造的に接していると、薄膜圧電体層44は変形しても圧力室基板20に変形が抑え込まれる場合があり、結果として振動板30の変位が抑え込まれる(阻害される)場合がある。しかし、平面視において、薄膜圧電体層44が、圧力室21の内側に存在するように配置することにより、薄膜圧電体層44の外周が圧
力室基板20に重ならない(構造的に薄膜圧電体層44と圧力室基板20とが接しない)ので、薄膜圧電体層44の変形が振動板30の変位に十分に貢献することができる。言い換えると、本実施形態の配置であれば、振動板30の変形が薄膜圧電体層44によって阻害されにくい。これにより、振動板30の変位量をより大きくすることができる。
The material of the thin film piezoelectric layer 44 has a large elastic modulus as compared with the diaphragm 30 and electrodes and the like. Therefore, when the thin film piezoelectric layer 44 is in structural contact with the pressure chamber substrate 20, even if the thin film piezoelectric layer 44 is deformed, the deformation may be suppressed by the pressure chamber substrate 20. As a result, the diaphragm 30 is obtained. Displacement may be suppressed (inhibited). However, the outer periphery of the thin film piezoelectric layer 44 does not overlap the pressure chamber substrate 20 by arranging the thin film piezoelectric layer 44 to be present inside the pressure chamber 21 in a plan view (structurally the thin film piezoelectric Since the layer 44 and the pressure chamber substrate 20 do not contact each other, the deformation of the thin film piezoelectric layer 44 can sufficiently contribute to the displacement of the diaphragm 30. In other words, in the arrangement of the present embodiment, the deformation of the diaphragm 30 is unlikely to be inhibited by the thin film piezoelectric layer 44. Thereby, the displacement amount of the diaphragm 30 can be further increased.

1.6.2.薄膜圧電体層及び鉛拡散抑制層
本実施形態の液体吐出ヘッド200において、平面視における薄膜圧電体層44の輪郭が、平面視における鉛拡散抑制層50の輪郭と同じ又は内側に配置される。換言すると、液体吐出ヘッド200を振動板30の厚さ方向に平行に投影した場合に、薄膜圧電体層44が、鉛拡散抑制層50の内側に存在する。本実施形態の液体吐出ヘッド200において、鉛拡散抑制層50は、薄膜圧電体層44の鉛が振動板30に拡散することを抑制している。そのため、平面視における鉛拡散抑制層50の輪郭は、薄膜圧電体層44の輪郭と一致していてもよい。
1.6.2. Thin Film Piezoelectric Layer and Lead Diffusion Suppression Layer In the liquid discharge head 200 of the present embodiment, the outline of the thin film piezoelectric layer 44 in plan view is disposed the same as or inside the outline of the lead diffusion suppression layer 50 in plan view. In other words, when the liquid discharge head 200 is projected in parallel to the thickness direction of the diaphragm 30, the thin film piezoelectric layer 44 exists inside the lead diffusion suppression layer 50. In the liquid discharge head 200 of the present embodiment, the lead diffusion suppression layer 50 suppresses the diffusion of the lead of the thin film piezoelectric layer 44 to the diaphragm 30. Therefore, the outline of the lead diffusion suppression layer 50 in plan view may coincide with the outline of the thin film piezoelectric layer 44.

鉛の拡散は、薄膜圧電体層44の焼成時に生じやすく、物体(固体)を介して拡散する。そのため、焼成時に鉛拡散抑制層50が薄膜圧電体層44と振動板30との間に存在すればよい。また、鉛の拡散は、焼成時に気体(空間)を介しては生じにくいので、焼成時において、平面視における鉛拡散抑制層50の輪郭は、薄膜圧電体層44の輪郭と一致するかそれよりも大きければ十分である。また、焼成時に、平面視における鉛拡散抑制層50の輪郭は、薄膜圧電体層44の輪郭よりも大きい場合には、焼成後に、鉛拡散抑制層50はパターニングされてもよい。なお、焼成の前後いずれにおいても、鉛拡散抑制層50のパターニングが薄膜圧電体層44とともに行われた場合には、平面視において鉛拡散抑制層50の輪郭は、薄膜圧電体層44の輪郭と一致してもよい。   The diffusion of lead is likely to occur at the time of firing of the thin film piezoelectric layer 44 and diffuses through an object (solid). Therefore, the lead diffusion suppression layer 50 may be present between the thin film piezoelectric layer 44 and the diaphragm 30 at the time of firing. Further, since diffusion of lead is less likely to occur through the gas (space) at the time of firing, the contour of the lead diffusion suppression layer 50 in plan view coincides with the contour of the thin film piezoelectric layer 44 during firing. Even if it is big, it is enough. When the outline of the lead diffusion suppression layer 50 in plan view is larger than the outline of the thin film piezoelectric layer 44 during baking, the lead diffusion suppression layer 50 may be patterned after baking. If the patterning of the lead diffusion suppression layer 50 is performed together with the thin film piezoelectric layer 44 before or after firing, the contour of the lead diffusion suppression layer 50 in plan view corresponds to the contour of the thin film piezoelectric layer 44 It may match.

1.6.3.鉛拡散抑制層及び第1電極
鉛拡散抑制層50は、振動板30と薄膜圧電体層44との間に配置されれば、鉛の拡散を抑制する機能を発揮できるが、本項では第1電極42との位置関係等について述べる。
1.6.3. Lead Diffusion Suppression Layer and First Electrode The lead diffusion suppression layer 50 can exhibit the function of suppressing the diffusion of lead if it is disposed between the diaphragm 30 and the thin film piezoelectric layer 44, but in this section The positional relationship with the electrode 42 and the like will be described.

鉛拡散抑制層50は、図1〜図3の例では、振動板30と薄膜圧電体層44との間に配置される態様のうち、振動板30と第1電極42との間に設けられている。このようにすれば、圧電素子40に鉛拡散抑制層50が含まれないので、圧電素子40の圧電性能を阻害しにくい。なお、先に述べたように第1電極42が各圧電素子40の個別電極である場合も同様であるが、平面視において第1電極42の輪郭が薄膜圧電体層44の輪郭よりも内側にある場合には、鉛拡散抑制層50の輪郭は、第1電極42の輪郭よりも外側となり、薄膜圧電体層44の輪郭と同じかそれよりも大きくなるように配置される。   The lead diffusion suppression layer 50 is provided between the diaphragm 30 and the first electrode 42 in the embodiment disposed between the diaphragm 30 and the thin film piezoelectric layer 44 in the example of FIGS. 1 to 3. ing. In this way, since the lead diffusion suppression layer 50 is not included in the piezoelectric element 40, the piezoelectric performance of the piezoelectric element 40 is not easily inhibited. The same applies to the case where the first electrode 42 is an individual electrode of each piezoelectric element 40 as described above, but the outline of the first electrode 42 is on the inner side of the outline of the thin film piezoelectric layer 44 in plan view. In some cases, the outline of the lead diffusion suppression layer 50 is disposed outside the outline of the first electrode 42 and is equal to or larger than the outline of the thin film piezoelectric layer 44.

一方、鉛拡散抑制層50が導電性を有する場合には、鉛拡散抑制層50を第1電極42の導電性を補助する補助電極として機能させてもよい。すなわち、鉛拡散抑制層50が導電性を有する場合には、鉛拡散抑制層50を、図1〜図3の例のように、振動板30と薄膜圧電体層44との間に配置される態様のうち、振動板30と第1電極42との間に設けられてもよい。この場合において、鉛拡散抑制層50は適宜にパターニングされてもよい。   On the other hand, when the lead diffusion suppression layer 50 has conductivity, the lead diffusion suppression layer 50 may function as an auxiliary electrode that assists the conductivity of the first electrode 42. That is, when the lead diffusion suppression layer 50 has conductivity, the lead diffusion suppression layer 50 is disposed between the diaphragm 30 and the thin film piezoelectric layer 44 as in the example of FIGS. 1 to 3. In the embodiment, it may be provided between the diaphragm 30 and the first electrode 42. In this case, the lead diffusion suppression layer 50 may be appropriately patterned.

さらに、鉛拡散抑制層50が導電性を有する場合には、鉛拡散抑制層50は、振動板30と薄膜圧電体層44との間に配置される態様のうち、薄膜圧電体層44と第1電極42との間に設けられてもよい。このようにすれば、鉛拡散抑制層50を第1電極42の導電性を補助する補助電極として機能させることができる。また、この場合、鉛拡散抑制層50が、比較的導電性の高いIr、IrO、複合酸化物等で形成される場合には、鉛拡散抑制層50を第1電極42としてもよい。この場合には、圧電素子40は、鉛拡散抑制層50(第1電極42)と、薄膜圧電体層44と、第2電極46とから構成される。この場
合、第1電極42が鉛拡散抑制層50として機能するとみなしてもよい。
Furthermore, in the case where the lead diffusion suppression layer 50 has conductivity, the thin film piezoelectric layer 44 and the thin film piezoelectric layer 44 of the embodiment in which the lead diffusion suppression layer 50 is disposed between the diaphragm 30 and the thin film piezoelectric layer 44. It may be provided between one electrode 42 and the other. In this way, the lead diffusion suppression layer 50 can function as an auxiliary electrode that assists the conductivity of the first electrode 42. Further, in this case, when the lead diffusion suppression layer 50 is formed of Ir, IrO x , a composite oxide or the like having relatively high conductivity, the lead diffusion suppression layer 50 may be used as the first electrode 42. In this case, the piezoelectric element 40 includes the lead diffusion suppression layer 50 (first electrode 42), the thin film piezoelectric layer 44, and the second electrode 46. In this case, the first electrode 42 may be considered to function as the lead diffusion suppression layer 50.

なお、鉛拡散抑制層50が導電性を有する場合であって、薄膜圧電体層44と第1電極42との間に設けられる場合において、先に述べたような第1電極42が各圧電素子40の個別電極である場合も同様である。すなわち、平面視において第1電極42の輪郭が薄膜圧電体層44の輪郭よりも内側にある場合には、鉛拡散抑制層50の輪郭は、第1電極42の輪郭よりも外側となり、薄膜圧電体層44の輪郭と同じかそれよりも大きくなるように配置され、これにより鉛拡散抑制層50は、第1電極42の導電性を補完するか、又は、第1電極42として機能することができる。また、鉛拡散抑制層50が導電性を有する場合であって、第1電極42が鉛拡散抑制層50と一体的である場合、又は、第1電極42がない場合には、鉛拡散抑制層50を第1電極42とみなすこともでき、それらの場合には、第1電極42が鉛拡散抑制層50として機能するとみなしてもよい。   In the case where the lead diffusion suppression layer 50 has conductivity, and is provided between the thin film piezoelectric layer 44 and the first electrode 42, the first electrode 42 as described above may be each piezoelectric element. The same applies to the case of 40 individual electrodes. That is, when the outline of the first electrode 42 is inside the outline of the thin film piezoelectric layer 44 in plan view, the outline of the lead diffusion suppression layer 50 is outside the outline of the first electrode 42, and the thin film piezoelectric The lead diffusion suppressing layer 50 may be arranged to be equal to or larger than the contour of the body layer 44, thereby complementing the conductivity of the first electrode 42 or functioning as the first electrode 42. it can. Further, in the case where the lead diffusion suppression layer 50 has conductivity, and the first electrode 42 is integral with the lead diffusion suppression layer 50, or in the case where the first electrode 42 is not provided, the lead diffusion suppression layer 50 can also be considered as the first electrode 42, and in those cases, it may be considered that the first electrode 42 functions as the lead diffusion suppression layer 50.

1.6.4.鉛拡散抑制層及び振動板
鉛拡散抑制層50は、薄膜圧電体層44から振動板30に向かう方向で最初に現れる上記材質の層であると定義する。すなわち、振動板30に、鉛拡散抑制層50となり得る材質の層が存在する場合には、当該層は、鉛拡散抑制層50とはみなさず、振動板30を構成する層とみなすものとする。なお、振動板30が単層で構成され、該単層が鉛拡散抑制層50となり得る材質である場合には、該単層は、振動板30とみなしても、鉛拡散抑制層50とみなしてもよい。
1.6.4. Lead Diffusion Suppression Layer and Diaphragm The lead diffusion suppression layer 50 is defined as a layer of the above-described material that first appears in the direction from the thin film piezoelectric layer 44 toward the diaphragm 30. That is, when there is a layer of a material that can be the lead diffusion suppression layer 50 in the diaphragm 30, the layer is not regarded as the lead diffusion suppression layer 50, and is regarded as a layer constituting the diaphragm 30. . When the diaphragm 30 is made of a single layer and the single layer is a material that can be the lead diffusion suppression layer 50, the single layer is regarded as the lead diffusion suppression layer 50 even if it is regarded as the diaphragm 30. May be

1.7.その他の構成
図1〜図3に示す本実施形態の液体吐出ヘッド200は、絶縁層60と、配線層70とを有している。配線層70は、第2電極46の引出配線である。絶縁層60は、配線層70を第1電極42と絶縁する機能を有している。
1.7. Other Configurations The liquid discharge head 200 of the present embodiment shown in FIGS. 1 to 3 includes an insulating layer 60 and a wiring layer 70. The wiring layer 70 is a lead wiring of the second electrode 46. The insulating layer 60 has a function of insulating the wiring layer 70 from the first electrode 42.

絶縁層60は、第1電極42及び薄膜圧電体層44の側面の少なくとも一部を覆うように設けられている。図示の例では絶縁層60は、配線層70の下方の領域のみに設けられている。絶縁層60の上面は、図2に示すように、水平でなくてもよい。絶縁層60は、第1電極42と配線層70との間に絶縁性を確保するために設けられる。絶縁層60の材質としては、無機物でも有機物でも用いることができる。中でも振動板30の変位を阻害しにくいという観点で、ヤング率(弾性率)が小さい物質が好ましい。例えば、絶縁層60の材質は、シリコン酸化物や各種ポリマーが好適である。   The insulating layer 60 is provided to cover at least a part of the side surface of the first electrode 42 and the thin film piezoelectric layer 44. In the illustrated example, the insulating layer 60 is provided only in the region under the wiring layer 70. The top surface of the insulating layer 60 may not be horizontal as shown in FIG. The insulating layer 60 is provided to ensure insulation between the first electrode 42 and the wiring layer 70. As a material of the insulating layer 60, either an inorganic substance or an organic substance can be used. Among them, from the viewpoint of hardly inhibiting the displacement of the diaphragm 30, a material having a small Young's modulus (elastic modulus) is preferable. For example, the material of the insulating layer 60 is preferably silicon oxide or various polymers.

配線層70は、絶縁層60の上方に設けられる。配線層70は、薄膜圧電体層44に接して設けられてもよい。配線層70は、第2電極46に電気的に接続する。配線層70は、少なくとも絶縁層60によって、第1電極42と電気的に絶縁される。配線層70は、第2電極46と図示せぬ外部回路とを電気的に接続する。配線層70の材質には、ニッケル、イリジウム、金、白金などの各種の金属を用いることができ、これらの単層構造でもよいし多層構造であってもよい。   The wiring layer 70 is provided above the insulating layer 60. The wiring layer 70 may be provided in contact with the thin film piezoelectric layer 44. The wiring layer 70 is electrically connected to the second electrode 46. The wiring layer 70 is electrically insulated from the first electrode 42 by at least the insulating layer 60. The wiring layer 70 electrically connects the second electrode 46 to an external circuit (not shown). As a material of the wiring layer 70, various metals such as nickel, iridium, gold, platinum and the like can be used, and a single layer structure or a multilayer structure of these may be used.

本実施形態の液体吐出ヘッド200は、さらに適宜の構成を含んでもよい。そのような構成としては、例えば、圧電素子40を覆う空間を形成して、圧電素子40や振動板30の機械的な損傷を抑制する保護基板、圧電素子40を駆動させるための半導体集積回路(IC)を含む回路基板などがある。また、振動板30及び第1電極42の間、第1電極42及び薄膜圧電体層44の間、薄膜圧電体層44及び第2電極46の間、振動板30及び鉛拡散抑制層50の間、鉛拡散抑制層50及び第1電極42の間、並びに、鉛拡散抑制層50及び薄膜圧電体層44の間、には層間の密着性を向上させたり、鉛拡散抑制層50の材料の結晶性を制御する等の目的で、例えば、チタン(Ti)を含む層が形成されてもよい。   The liquid discharge head 200 of the present embodiment may further include an appropriate configuration. As such a configuration, for example, a space covering the piezoelectric element 40 is formed, and a protective substrate for suppressing mechanical damage of the piezoelectric element 40 and the diaphragm 30, a semiconductor integrated circuit for driving the piezoelectric element 40 ( Circuit boards including ICs). Also, between the diaphragm 30 and the first electrode 42, between the first electrode 42 and the thin film piezoelectric layer 44, between the thin film piezoelectric layer 44 and the second electrode 46, between the diaphragm 30 and the lead diffusion suppression layer 50 Between the lead diffusion suppression layer 50 and the first electrode 42, and between the lead diffusion suppression layer 50 and the thin film piezoelectric layer 44, to improve adhesion between the layers, or a crystal of the material of the lead diffusion suppression layer 50. For the purpose of controlling the properties, for example, a layer containing titanium (Ti) may be formed.

また、図示しないが、圧力室21を区画する壁面の一部又は全部、すなわち、振動板30の圧力室21側の面や、圧力室基板20の圧力室21を区画する側面に、ライナー層が設けられてもよい。ライナー層は、圧力室21内に導入される液体(インク等)によって、振動板30や圧力室基板20が腐食することを抑制する機能を有してもよい。ライナー層の材質としては、TaO、パリレン(ポリキシリレン)等が挙げられる。 Although not shown, a liner layer is formed on part or all of the wall surface which divides the pressure chamber 21, that is, the side of the diaphragm 30 on the pressure chamber 21 side or the side surface of the pressure chamber substrate 20 which divides the pressure chamber 21. It may be provided. The liner layer may have a function of suppressing corrosion of the diaphragm 30 and the pressure chamber substrate 20 by a liquid (ink or the like) introduced into the pressure chamber 21. Examples of the material of the liner layer include TaO x , parylene (polyxylylene) and the like.

1.8.液体吐出ヘッドの製造方法
液体吐出ヘッド200の製造は、例えば次のように行うことができる。シリコン基板上に振動板30となる層、鉛拡散抑制層50となる層、第1電極42となる層、薄膜圧電体層44となる層、及び、第2電極46となる層を、CVD法、スパッタ法、真空蒸着法、ゾル・ゲル法等により形成する。これらの工程には適宜及び必要に応じてマスキング、パターニングの工程が含まれてもよい。なお、薄膜圧電体層44の焼成は、適宜のタイミングで行われることができる。また、ゾル・ゲル法においては、原料溶液塗布、予備加熱、結晶化アニールの一連の作業を数回繰り返して所望の膜厚にしてもよい。このようにしてシリコン基板上に振動板30、鉛拡散抑制層50、圧電素子40が所定の形状で形成された構造体を得ることができる。また、絶縁層60は、例えば、スピンオングラス(SOG)法、インクジェット法等により形成でき、必要に応じてパターニングすることができる。配線層70は、例えば、スパッタ法、真空蒸着、CVD法、無電解めっき法等の方法で形成し、パターニングを行って形成することができる。そして、シリコン基板を上記層が形成された面と反対側から適宜のマスクを用いてエッチングして、圧力室基板20を形成する。ノズルプレート10は、例えばステンレス板を切削し、ノズル孔11を所定の位置に穿孔して製造する。以上のように製造した振動板30、鉛拡散抑制層50、圧電素子40を含む圧力室基板20及びノズルプレート10を公知の位置合わせ手段などを用いて所定の位置に、必要に応じて接着剤などを使用して組み立てることにより、液体吐出ヘッド200が製造される。
1.8. Method of Manufacturing Liquid Ejection Head The liquid ejection head 200 can be manufactured, for example, as follows. The layer to be the diaphragm 30 on a silicon substrate, the layer to be the lead diffusion suppression layer 50, the layer to be the first electrode 42, the layer to be the thin film piezoelectric layer 44, and the layer to be the second electrode 46 , Sputtering method, vacuum evaporation method, sol-gel method or the like. These steps may include masking and patterning steps as appropriate and necessary. The firing of the thin film piezoelectric layer 44 can be performed at an appropriate timing. In addition, in the sol-gel method, a series of operations of raw material solution application, preheating, and crystallization annealing may be repeated several times to obtain a desired film thickness. Thus, a structure in which the diaphragm 30, the lead diffusion suppression layer 50, and the piezoelectric element 40 are formed in a predetermined shape on the silicon substrate can be obtained. The insulating layer 60 can be formed by, for example, a spin-on-glass (SOG) method, an inkjet method, or the like, and can be patterned as necessary. The wiring layer 70 can be formed, for example, by a method such as sputtering, vacuum evaporation, CVD, electroless plating, etc., and then patterned. Then, the pressure chamber substrate 20 is formed by etching the silicon substrate from the side opposite to the surface on which the layer is formed, using a suitable mask. The nozzle plate 10 is manufactured, for example, by cutting a stainless steel plate and perforating the nozzle hole 11 at a predetermined position. The pressure plate 30 including the diaphragm 30, the lead diffusion suppressing layer 50, the piezoelectric element 40, and the nozzle plate 10 manufactured as described above are fixed to predetermined positions using known alignment means etc., if necessary. The liquid discharge head 200 is manufactured by assembling using the same.

1.9.作用効果
本実施形態の液体吐出ヘッド200によれば、振動板30の厚さ方向における薄膜圧電体層44の輪郭が、振動板30の厚さ方向における圧力室21の輪郭よりも内側に配置されるように形成されているので、相対的に硬い薄膜圧電体層44による振動板30の変位の拘束が構造上抑えられる。そのため振動板30の変位量を大きくすることができる。また、鉛拡散抑制層50が振動板30と薄膜圧電体層44との間に設けられることにより、薄膜圧電体層44の焼成温度を高くしても、鉛が振動板30へ拡散することを抑制できる。これにより、圧電素子40の圧電特性を高くすることができ、振動板30の変位量を大きくすることができ、かつ、鉛による振動板30の脆化を抑制できるので振動板30を破損しにくくでき、信頼性を高めることができる。
1.9. Operation and Effect According to the liquid discharge head 200 of the present embodiment, the contour of the thin film piezoelectric layer 44 in the thickness direction of the diaphragm 30 is disposed inside the contour of the pressure chamber 21 in the thickness direction of the diaphragm 30. Therefore, the restraint of the displacement of the diaphragm 30 by the relatively hard thin film piezoelectric layer 44 is structurally suppressed. Therefore, the amount of displacement of the diaphragm 30 can be increased. Further, by providing the lead diffusion suppression layer 50 between the diaphragm 30 and the thin film piezoelectric layer 44, even if the firing temperature of the thin film piezoelectric layer 44 is increased, the lead is diffused to the diaphragm 30. It can be suppressed. Thereby, the piezoelectric characteristics of the piezoelectric element 40 can be enhanced, the displacement amount of the diaphragm 30 can be increased, and the embrittlement of the diaphragm 30 due to lead can be suppressed, so the diaphragm 30 is not easily damaged. It is possible to improve the reliability.

本実施形態の液体吐出ヘッド200は、例えば、プリンター等の画像記録装置に用いられる記録ヘッド、液晶ディスプレー等のカラーフィルターの製造に用いられる色材吐出ヘッド、有機ELディスプレー、FED(面発光ディスプレー)、電気泳動ディスプレー等の電極やカラーフィルターの形成に用いられる液体材料吐出ヘッド、バイオチップ製造に用いられる生体有機材料吐出ヘッドとしても好適に利用することができる。   The liquid discharge head 200 of the present embodiment is, for example, a recording head used for an image recording apparatus such as a printer, a color material discharge head used for manufacturing a color filter such as a liquid crystal display, an organic EL display, FED (surface emitting display) It can also be suitably used as a liquid material discharge head used to form an electrode of an electrophoretic display or the like and a color filter, and a bio-organic material discharge head used to manufacture a biochip.

2.プリンター
次に、本実施形態に係るプリンターについて、図面を参照しながら説明する。図4は、本実施形態に係るプリンター300を模式的に示す斜視図である。
2. Printer Next, a printer according to the present embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 4 is a perspective view schematically showing the printer 300 according to the present embodiment.

本発明に係るプリンターは、本発明に係る液体吐出ヘッドを含む。以下では、一例として、液体吐出ヘッド200を含むプリンター300について説明する。   A printer according to the present invention includes the liquid discharge head according to the present invention. Hereinafter, the printer 300 including the liquid discharge head 200 will be described as an example.

プリンター300は、インクジェット式のプリンターである。プリンター300は、図4に示すように、ヘッドユニット310を含む。ヘッドユニット310は、液体吐出ヘッド200を有している。ヘッドユニット310を構成する液体吐出ヘッド200の数は、特に限定されない。ヘッドユニット310には、カートリッジ312,314が着脱可能に設けられている。キャリッジ316は、ヘッドユニット310が搭載され、装置本体320に取り付けられたキャリッジ軸322に軸方向移動自在となっている。   The printer 300 is an inkjet printer. The printer 300 includes a head unit 310, as shown in FIG. The head unit 310 has a liquid discharge head 200. The number of liquid discharge heads 200 constituting the head unit 310 is not particularly limited. In the head unit 310, cartridges 312 and 314 are provided detachably. The carriage 316 has a head unit 310 mounted thereon, and is axially movable on a carriage shaft 322 attached to the apparatus main body 320.

プリンター300では、駆動モーター330の駆動力が図示しない複数の歯車及びタイミングベルト332を介してキャリッジ316に伝達される。これにより、キャリッジ316がキャリッジ軸322に沿って移動される。一方、装置本体320には搬送手段としての搬送ローラー340が設けられており、紙等の記録媒体である記録シートSが搬送ローラー340により搬送されるようになっている。記録シートSを搬送する搬送手段は、搬送ローラーに限られず、ベルトやドラム等であってもよい。   In the printer 300, the driving force of the drive motor 330 is transmitted to the carriage 316 via a plurality of gear wheels (not shown) and the timing belt 332. Thus, the carriage 316 is moved along the carriage shaft 322. On the other hand, the apparatus main body 320 is provided with a conveyance roller 340 as a conveyance means, and the recording sheet S which is a recording medium such as paper is conveyed by the conveyance roller 340. The conveyance means for conveying the recording sheet S is not limited to the conveyance roller, and may be a belt, a drum or the like.

プリンター300は、プリンターコントローラー350を含む。プリンターコントローラー350は、液体吐出ヘッド200の回路基板(不図示)と電気的に接続されている。プリンターコントローラー350は、例えば、各種データを一時的に記憶するRAM、制御プログラム等を記憶したROM、CPU等を含んで構成された制御部、及び液体吐出ヘッド200へ送信する駆動信号を発生する駆動信号発生回路などを備えている。   The printer 300 includes a printer controller 350. The printer controller 350 is electrically connected to a circuit board (not shown) of the liquid discharge head 200. The printer controller 350 generates, for example, a RAM for temporarily storing various data, a ROM for storing control programs and the like, a control unit including a CPU and the like, and a drive for generating a drive signal to be transmitted to the liquid discharge head 200. A signal generation circuit etc. are provided.

プリンター300は、上述の液体吐出ヘッド200を含むので、十分なインク吐出性能と、信頼性とを備えている。   Since the printer 300 includes the above-described liquid discharge head 200, it has sufficient ink discharge performance and reliability.

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成(例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成)を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。   The present invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications are possible. For example, the invention includes configurations substantially the same as the configurations described in the embodiments (for example, configurations having the same function, method and result, or configurations having the same purpose and effect). The present invention also includes configurations in which nonessential parts of the configurations described in the embodiments are replaced. The present invention also includes configurations that can achieve the same effects or the same objects as the configurations described in the embodiments. Further, the present invention includes a configuration in which a known technique is added to the configuration described in the embodiment.

10…ノズルプレート、11…ノズル孔、20…圧力室基板、21…圧力室、22…連通路、30…振動板、40…圧電素子、42…第1電極、44…薄膜圧電体層、46…第2電極、50…鉛拡散抑制層、60…絶縁層、70…配線層、200…液体吐出ヘッド、300…プリンター、310…ヘッドユニット、312,314…カートリッジ、316…キャリッジ、320…装置本体、322…キャリッジ軸、330…駆動モーター、332…タイミングベルト、340…搬送ローラー、350…プリンターコントローラー DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 nozzle plate 11 nozzle hole 20 pressure chamber board 21 pressure chamber 22 communication path 30 diaphragm 40 piezoelectric element 42 first electrode 44 thin film piezoelectric layer 46 ... second electrode, 50 ... lead diffusion suppression layer, 60 ... insulating layer, 70 ... wiring layer, 200 ... liquid discharge head, 300 ... printer, 310 ... head unit, 312, 314 ... cartridge, 316 ... carriage, 320 ... device Body, 322: Carriage shaft, 330: Drive motor, 332: Timing belt, 340: Conveying roller, 350: Printer controller

Claims (8)

圧力室と、
前記圧力室の一壁を形成する振動板と、
前記振動板上に形成された第1電極、前記第1電極上に形成された鉛を含有する薄膜圧電体層、及び、前記薄膜圧電体層上に形成された第2電極を有する圧電素子と、
前記振動板と前記薄膜圧電体層との間に設けられた鉛拡散抑制層と、
を有し、
前記振動板の厚さ方向における前記薄膜圧電体層の輪郭は、前記振動板の厚さ方向における前記圧力室の輪郭よりも内側に配置される、液体吐出ヘッド。
With a pressure chamber,
A diaphragm forming a wall of the pressure chamber;
A piezoelectric element having a first electrode formed on the diaphragm, a thin film piezoelectric layer containing lead formed on the first electrode, and a second electrode formed on the thin film piezoelectric layer; ,
A lead diffusion suppression layer provided between the diaphragm and the thin film piezoelectric layer;
Have
The contour of the thin film piezoelectric layer in the thickness direction of the diaphragm is disposed inside the contour of the pressure chamber in the thickness direction of the diaphragm.
請求項1において、
前記振動板は、積層構造を有する、液体吐出ヘッド。
In claim 1,
The liquid discharge head, wherein the diaphragm has a laminated structure.
請求項2において、
前記振動板は、第1層、並びに、前記第1層を挟む第2層及び第3層を含み、
前記第2層及び前記第3層は、同一組成である、液体吐出ヘッド。
In claim 2,
The diaphragm includes a first layer, and second and third layers sandwiching the first layer,
The liquid discharge head, wherein the second layer and the third layer have the same composition.
請求項1ないし請求項3のいずれか一項において、
前記鉛拡散抑制層は、導電性を有し、前記第1電極と前記薄膜圧電体層との間に設けられる、液体吐出ヘッド。
In any one of claims 1 to 3,
The lead diffusion suppression layer is conductive, and is provided between the first electrode and the thin film piezoelectric layer.
請求項1ないし請求項3のいずれか一項において、
前記鉛拡散抑制層は、前記振動板と前記第1電極との間に設けられる、液体吐出ヘッド。
In any one of claims 1 to 3,
The liquid discharge head, wherein the lead diffusion suppression layer is provided between the diaphragm and the first electrode.
請求項1ないし請求項5のいずれか一項において、
前記薄膜圧電体層の厚さは、3μm以下である、液体吐出ヘッド。
In any one of claims 1 to 5,
The thickness of the thin film piezoelectric layer is 3 μm or less.
圧力室と、
前記圧力室の一壁を形成する振動板と、
前記振動板上に形成された第1電極、前記第1電極上に形成された鉛を含有する薄膜圧電体層、及び、前記薄膜圧電体層上に形成された第2電極を有する圧電素子と、
を有し、
前記振動板の厚さ方向における前記薄膜圧電体層の輪郭は、前記振動板の厚さ方向における前記圧力室の輪郭よりも内側に配置され、
前記第1電極は、鉛拡散抑制層として機能する、液体吐出ヘッド。
With a pressure chamber,
A diaphragm forming a wall of the pressure chamber;
A piezoelectric element having a first electrode formed on the diaphragm, a thin film piezoelectric layer containing lead formed on the first electrode, and a second electrode formed on the thin film piezoelectric layer; ,
Have
The contour of the thin film piezoelectric layer in the thickness direction of the diaphragm is disposed inside the contour of the pressure chamber in the thickness direction of the diaphragm.
The first electrode functions as a lead diffusion suppression layer.
請求項1ないし請求項7のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッドを含む、プリンター。
A printer comprising the liquid discharge head according to any one of claims 1 to 7.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2005294438A (en) * 2004-03-31 2005-10-20 Seiko Epson Corp Thermal oxidation method, piezoelectric actuator with substrate formed thereby, and liquid injection device
JP2008254202A (en) * 2007-03-30 2008-10-23 Fujifilm Corp Process for manufacturing piezoelectric actuator, piezoelectric actuator, liquid ejection head, and image forming apparatus
JP2014013842A (en) * 2012-07-04 2014-01-23 Ricoh Co Ltd Piezoelectric element, manufacturing method of piezoelectric element, droplet discharge head, and droplet discharge apparatus

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005294438A (en) * 2004-03-31 2005-10-20 Seiko Epson Corp Thermal oxidation method, piezoelectric actuator with substrate formed thereby, and liquid injection device
JP2008254202A (en) * 2007-03-30 2008-10-23 Fujifilm Corp Process for manufacturing piezoelectric actuator, piezoelectric actuator, liquid ejection head, and image forming apparatus
JP2014013842A (en) * 2012-07-04 2014-01-23 Ricoh Co Ltd Piezoelectric element, manufacturing method of piezoelectric element, droplet discharge head, and droplet discharge apparatus

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