JP5413576B2 - Liquid ejecting head and liquid ejecting apparatus - Google Patents

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本発明は、液体噴射ヘッド及びその製造方法並びに液体噴射装置に関する。   The present invention relates to a liquid ejecting head, a manufacturing method thereof, and a liquid ejecting apparatus.

例えばインクジェットプリンター等の液体噴射装置において、インク等の液滴を噴射するために、圧電素子を備えた液体噴射ヘッドが知られている。このような液体噴射ヘッドは、例えば、駆動信号等によって圧電素子を変位させることにより、圧電素子の下方に形成された圧力室内の圧力を変化させることができる。これによって、ノズル孔から圧力室内に供給されたインクなどの液滴を噴射させることができる。このような液体噴射ヘッドにおいて、例えば、湿気等の外的要因に対して弱い圧電素子の圧電体層を保護する目的として、圧電体層を上部電極で覆った構造を有したものがある(特許文献1)。このような液体噴射ヘッドにおいて、圧電素子は、例えば振動板の上に下部電極層を形成し、その上で例えば前駆体を塗布し、圧電体層を結晶化させる。このように形成された圧電体層は、例えば、下部電極層の端部(例えばテーパー状の側面上)の界面においては圧電体層を安定的に結晶成長させることが難しい。その結果、下部電極層の端部における圧電体層の構造的な強度が、例えば、下部電極層の上面において結晶成長した圧電体層の構造的な強度と異なる場合がある。そのため、圧電素子が変位した際、下部電極層の端部においてクラック等の物理的破壊が発生し圧電素子の信頼性が低下する可能性がある。   For example, in a liquid ejecting apparatus such as an ink jet printer, a liquid ejecting head including a piezoelectric element is known for ejecting liquid droplets such as ink. Such a liquid ejecting head can change the pressure in the pressure chamber formed below the piezoelectric element, for example, by displacing the piezoelectric element by a drive signal or the like. As a result, droplets such as ink supplied from the nozzle holes into the pressure chamber can be ejected. Such a liquid jet head has a structure in which the piezoelectric layer is covered with an upper electrode for the purpose of protecting the piezoelectric layer of the piezoelectric element that is weak against external factors such as moisture (patent) Reference 1). In such a liquid ejecting head, the piezoelectric element forms, for example, a lower electrode layer on a vibration plate, and a precursor is applied thereon to crystallize the piezoelectric layer. In the piezoelectric layer thus formed, for example, it is difficult to stably crystal- grow the piezoelectric layer at the interface of the end portion (for example, on the tapered side surface) of the lower electrode layer. As a result, the structural strength of the piezoelectric layer at the end of the lower electrode layer may be different from the structural strength of the piezoelectric layer that has crystal-grown on the upper surface of the lower electrode layer, for example. Therefore, when the piezoelectric element is displaced, physical destruction such as cracks may occur at the end of the lower electrode layer, which may reduce the reliability of the piezoelectric element.

特開2005−88441号公報JP 2005-88441 A

本発明の目的の1つは、高い信頼性を持つ圧電素子を有した液体噴射ヘッドを提供することにある。   An object of the present invention is to provide a liquid ejecting head having a piezoelectric element with high reliability.

本発明の目的の1つは、高い信頼性を持つ圧電素子を有した液体噴射ヘッドの製造方法を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a liquid jet head having a highly reliable piezoelectric element.

本発明の目的の1つは、上記液体噴射ヘッドを有する液体噴射装置を提供することにある。   One object of the present invention is to provide a liquid ejecting apparatus having the liquid ejecting head.

(1)本発明に係る液体噴射ヘッドは、
液体を噴射するためのノズル孔に連通した圧力室を有する圧力室板と、
前記圧力室板の上方に形成された振動板であって、前記圧力室板と対向した第1の面と、前記第1の面と反対側の第2の面を有し、前記第2の面において、前記圧力室とオーバーラップした第1領域を有する振動板と、
前記第1領域において、第1の方向に延びた上面と、前記第1の方向における一方の端面とを有する第1の導電層と、
前記第1の導電層を覆うように形成された圧電体層と、
前記第1の方向に直交する第2の方向において、前記第1領域における前記圧電体層を覆うように形成された第2の導電層と、
を有し、
前記第1領域内の前記第1の方向において、前記第2の導電層は、2つの端面を有し、
前記第2の導電層の前記2つの端面は、前記第1の導電層の前記上面とオーバーラップするように配置される。
(1) A liquid jet head according to the present invention includes:
A pressure chamber plate having a pressure chamber communicating with a nozzle hole for injecting liquid;
A vibration plate formed above the pressure chamber plate, having a first surface facing the pressure chamber plate, and a second surface opposite to the first surface; A diaphragm having a first region that overlaps the pressure chamber;
A first conductive layer having a top surface extending in a first direction and one end surface in the first direction in the first region;
A piezoelectric layer formed to cover the first conductive layer;
A second conductive layer formed to cover the piezoelectric layer in the first region in a second direction orthogonal to the first direction;
Have
In the first direction in the first region, the second conductive layer has two end faces;
The two end surfaces of the second conductive layer are disposed so as to overlap the upper surface of the first conductive layer.

なお、本発明に係る記載では、「上方」という文言を、例えば、「特定のもの(以下「A」という)の「上方」に他の特定のもの(以下「B」という)を形成する」などと用いている。本発明に係る記載では、この例のような場合に、A上に直接Bを形成するような場合と、A上に他のものを介してBを形成するような場合とが含まれるものとして、「上方」という文言を用いている。同様に、「下方」という文言は、A下に直接Bを形成するような場合と、A下に他のものを介してBを形成するような場合とが含まれるものとする。   In the description of the present invention, the word “upper” is, for example, “forms another specific thing (hereinafter referred to as“ B ”)“ above ”a specific thing (hereinafter referred to as“ A ”)”. Etc. In the description according to the present invention, in the case of this example, the case where B is directly formed on A and the case where B is formed on A via another are included. The word “upward” is used. Similarly, the term “below” includes a case where B is directly formed under A and a case where B is formed under another through A.

本発明によれば、高い信頼性を持つ圧電素子を有した液体噴射ヘッドを提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a liquid ejecting head having a highly reliable piezoelectric element.

(2)本発明に係る液体噴射ヘッドは、
液体を噴射するためのノズル孔に連通した複数の圧力室を有する圧力室板と、
前記圧力室板の上方に形成された振動板であって、前記圧力室板と対向した第1の面と、前記第1の面と反対側の第2の面を有し、前記第2の面において、複数の前記圧力室とそれぞれオーバーラップした第1領域を有する振動板と、
複数の前記第1領域において、それぞれ第1の方向に延びた上面と、前記第1の方向における一方の端面とを有した第1の導電層と、
複数の前記第1の導電層をそれぞれ覆うように形成された圧電体層と、
前記第1の方向に直交する第2の方向において、前記第1領域における複数の前記圧電体層を覆うように連続して形成された第2の導電層と、
を有し、
前記第1領域内の前記第1の方向において、前記第2の導電層は、2つの端面を有し、
前記第2の導電層の前記2つの端面は、前記第1の導電層の前記上面とオーバーラップするように配置される。
(2) The liquid jet head according to the present invention is
A pressure chamber plate having a plurality of pressure chambers in communication with nozzle holes for injecting liquid;
A vibration plate formed above the pressure chamber plate, having a first surface facing the pressure chamber plate, and a second surface opposite to the first surface; A diaphragm having a first region overlapping each of the plurality of pressure chambers,
In the plurality of first regions, a first conductive layer having an upper surface extending in the first direction and one end surface in the first direction,
A piezoelectric layer formed to cover each of the plurality of first conductive layers;
A second conductive layer continuously formed so as to cover the plurality of piezoelectric layers in the first region in a second direction orthogonal to the first direction;
Have
In the first direction in the first region, the second conductive layer has two end faces;
The two end surfaces of the second conductive layer are disposed so as to overlap the upper surface of the first conductive layer.

本発明によれば、高い信頼性を持つ圧電素子を有した液体噴射ヘッドを提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a liquid ejecting head having a highly reliable piezoelectric element.

(3)本発明に係る液体噴射ヘッドにおいて、
前記第1の導電層は、前記第1領域内に形成された第1導電部と、前記第1領域外において、前記第1導電部から前記第1の方向の一方に延びた第2導電部と、前記第1導電部から前記第2導電部と反対側に延びた第3導電部と、を有し、
前記第3導電部の第1の方向における端面は、前記第1の導電層の前記端面であってもよい。
(3) In the liquid jet head according to the present invention,
The first conductive layer includes a first conductive portion formed in the first region and a second conductive portion extending from the first conductive portion to one side in the first direction outside the first region. And a third conductive part extending from the first conductive part to the opposite side of the second conductive part,
The end surface in the first direction of the third conductive portion may be the end surface of the first conductive layer.

(4)本発明に係る液体噴射ヘッドにおいて、
前記第1の導電層は、前記第1領域内に形成された第1導電部と、前記第1領域外において、前記第1導電部から前記第1の方向の一方に延びた第2導電部と、を有し、
前記第1導電部の第1の方向における端面は、前記第1の導電層の前記端面であってもよい。
(4) In the liquid jet head according to the present invention,
The first conductive layer includes a first conductive portion formed in the first region and a second conductive portion extending from the first conductive portion to one side in the first direction outside the first region. And having
The end surface in the first direction of the first conductive portion may be the end surface of the first conductive layer.

(5)本発明に係る液体噴射ヘッドにおいて、
前記第1領域内における前記第2の導電層の前記第1の方向における幅は、前記第1の導電層の前記第1導電部の前記第1の方向における幅より小さくてもよい。
(5) In the liquid jet head according to the present invention,
The width of the second conductive layer in the first region in the first direction may be smaller than the width of the first conductive portion of the first conductive layer in the first direction.

(6)本発明に係る液体噴射ヘッドにおいて、
前記第1の導電層の前記端面は、テーパー状の側面であってもよい。
(6) In the liquid jet head according to the present invention,
The end surface of the first conductive layer may be a tapered side surface.

(7)本発明に係る液体噴射ヘッドにおいて、
前記第2の導電層は、前記第1の導電層の前記端面とオーバーラップする開口部を有し、
前記第2の導電層の前記2つの端面のうち、前記第1の導電層の前記端面が形成される側の端面が、前記開口部の一部を構成してもよい。
(7) In the liquid jet head according to the present invention,
The second conductive layer has an opening that overlaps the end surface of the first conductive layer,
Of the two end surfaces of the second conductive layer, an end surface of the first conductive layer on the side where the end surface is formed may constitute a part of the opening.

(8)本発明に係る液体噴射ヘッドにおいて、
前記圧電体層は、前記第2の導電層と離間し、前記第1の導電層の前記第2導電部上に位置した開口部を有し、
少なくとも前記開口部を覆うように形成された第3の導電層と、
前記第3の導電層と電気的に接続された第4の導電層と、
をさらに含んでいてもよい。
(8) In the liquid jet head according to the present invention,
The piezoelectric layer is spaced apart from the second conductive layer and has an opening located on the second conductive portion of the first conductive layer,
A third conductive layer formed to cover at least the opening;
A fourth conductive layer electrically connected to the third conductive layer;
May further be included.

(9)本発明に係る液体噴射装置は、
上記のいずれかの液体噴射ヘッドを有する。
(9) A liquid ejecting apparatus according to the present invention includes:
Any one of the above liquid jet heads is provided.

本発明によれば、高い信頼性を持つ圧電素子を有した液体噴射ヘッドを有した液体噴射装置を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a liquid ejecting apparatus having a liquid ejecting head having a highly reliable piezoelectric element.

(10)本発明に係る液体噴射ヘッドの製造方法は、
圧力室を有する圧力室板を形成する工程と、
前記圧力室板の上方に形成される振動板であって、前記圧力室板と対向した第1の面と、前記第1の面と反対側の第2の面を有し、前記第2の面において、前記圧力室とオーバーラップする第1領域を有した振動板を形成する工程と、
前記第1領域において、第1の方向に延びる上面と、前記第1の方向における一方の端面とを有するように第1の導電層を形成する工程と、
前記第1の導電層を覆うように圧電体層を形成する工程と、
前記第1の方向に直交する第2の方向において、前記第1領域における前記圧電体層を覆うように第2の導電層を形成する工程と、
を有し、
前記第2の導電膜を形成する工程において、前記第2の導電層は、前記第1領域内において前記第1の方向の2つの端面を有し、
前記第2の導電層の前記2つの端面は、前記第1の導電層の前記上面にオーバーラップするように形成される。
(10) A method for manufacturing a liquid jet head according to the present invention includes:
Forming a pressure chamber plate having a pressure chamber;
A diaphragm formed above the pressure chamber plate, having a first surface facing the pressure chamber plate, and a second surface opposite to the first surface; Forming a diaphragm having a first region that overlaps the pressure chamber on the surface;
Forming a first conductive layer in the first region so as to have an upper surface extending in a first direction and one end surface in the first direction;
Forming a piezoelectric layer so as to cover the first conductive layer;
Forming a second conductive layer so as to cover the piezoelectric layer in the first region in a second direction orthogonal to the first direction;
Have
In the step of forming the second conductive film, the second conductive layer has two end faces in the first direction in the first region,
The two end surfaces of the second conductive layer are formed so as to overlap the upper surface of the first conductive layer.

本発明によれば、高い信頼性を持つ圧電素子を有した液体噴射ヘッドの製造方法を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a method of manufacturing a liquid jet head having a highly reliable piezoelectric element.

(11)本発明に係る液体噴射ヘッドの製造方法は、
複数の圧力室を有する圧力室板を形成する工程と、
前記圧力室板の上方に形成される振動板であって、前記圧力室板と対向した第1の面と、前記第1の面と反対側の第2の面を有し、前記第2の面において、複数の前記圧力室とそれぞれオーバーラップする第1領域を有した振動板を形成する工程と、
複数の前記第1領域において、第1の方向に延びる上面と、前記第1の方向における一方の端面とを有するように、第1の導電層をそれぞれ形成する工程と、
複数の前記第1の導電層を覆うように、圧電体層をそれぞれ形成する工程と、
前記第1の方向に直交する第2の方向において、前記第1領域における前記圧電体層を覆うように第2の導電層を連続して形成する工程と、
を有し、
前記第2の導電膜を形成する工程において、前記第2の導電層は、前記第1領域内において前記第1の方向の2つの端面を有し、
前記第2の導電層の前記2つの端面は、前記第1の導電層の前記上面にオーバーラップするように形成される。
(11) A method of manufacturing a liquid jet head according to the present invention includes:
Forming a pressure chamber plate having a plurality of pressure chambers;
A diaphragm formed above the pressure chamber plate, having a first surface facing the pressure chamber plate, and a second surface opposite to the first surface; Forming a diaphragm having a first region that overlaps each of the plurality of pressure chambers,
Forming a first conductive layer in each of the plurality of first regions so as to have an upper surface extending in a first direction and one end surface in the first direction;
Forming each of the piezoelectric layers so as to cover the plurality of first conductive layers;
Forming a second conductive layer continuously so as to cover the piezoelectric layer in the first region in a second direction orthogonal to the first direction;
Have
In the step of forming the second conductive film, the second conductive layer has two end faces in the first direction in the first region,
The two end surfaces of the second conductive layer are formed so as to overlap the upper surface of the first conductive layer.

本発明によれば、高い信頼性を持つ圧電素子を有した液体噴射ヘッドの製造方法を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a method of manufacturing a liquid jet head having a highly reliable piezoelectric element.

(12)本発明に係る液体噴射ヘッドの製造方法において、
前記第1の導電層を形成する工程は、前記第1領域内に第1導電部を形成する工程を含み、
前記第2の導電膜を形成する工程において、前記第1領域内の前記第2の導電層の前記第1の方向における幅を、前記第1導電部の前記第1の方向における幅より小さく形成してもよい。
(12) In the method of manufacturing a liquid jet head according to the invention,
The step of forming the first conductive layer includes the step of forming a first conductive portion in the first region,
In the step of forming the second conductive film, the width of the second conductive layer in the first region in the first direction is made smaller than the width of the first conductive part in the first direction. May be.

(13)本発明に係る液体噴射ヘッドの製造方法において、
前記第1の導電層を形成する工程は、
前記第1領域上に導電層を形成する工程と、
前記導電層の上にエッチング保護膜を形成する工程と、
前記エッチング保護膜を形成した後に前記導電層をエッチングする工程を含み、
前記エッチング保護膜は、前記圧電体層を形成する材料が用いられてもよい。
(13) In the method of manufacturing a liquid jet head according to the invention,
The step of forming the first conductive layer includes:
Forming a conductive layer on the first region;
Forming an etching protective film on the conductive layer;
Etching the conductive layer after forming the etching protection film,
The etching protective film may be made of a material that forms the piezoelectric layer.

(14)本発明に係る液体噴射ヘッドの製造方法において、
前記圧電体層を形成する工程は、
少なくとも前記第1の導電膜を覆うようにエッチング処理前の圧電体層を形成する工程と、
エッチング処理前の前記圧電体層の上に導電性を有するマスク層を形成する工程と、
前記マスク層を形成した後に前記圧電体層をエッチングする工程を含み、
前記マスク層は、前記第2の導電層を形成する材料が用いられてもよい。
(14) In the method of manufacturing a liquid jet head according to the invention,
The step of forming the piezoelectric layer includes
Forming a piezoelectric layer before etching so as to cover at least the first conductive film;
Forming a conductive mask layer on the piezoelectric layer before the etching process;
Etching the piezoelectric layer after forming the mask layer,
The mask layer may be made of a material that forms the second conductive layer.

本実施形態に係る液体噴射ヘッドを模式的に示す分解斜視図。FIG. 3 is an exploded perspective view schematically illustrating the liquid ejecting head according to the embodiment. 本実施形態に係る液体噴射ヘッドの要部を模式的に示す平面図。FIG. 3 is a plan view schematically showing a main part of the liquid jet head according to the embodiment. 図2(A)のIIB−IIB線における要部を模式的に示す断面図。Sectional drawing which shows the principal part in the IIB-IIB line | wire of FIG. 2 (A) typically. 図2(A)のIIC−IIC線における要部を模式的に示す断面図。Sectional drawing which shows the principal part in the IIC-IIC line | wire of FIG. 2 (A) typically. 本実施形態に係る液体噴射ヘッドの要部の変形例を模式的に示す断面図。FIG. 9 is a cross-sectional view schematically illustrating a modification example of a main part of the liquid jet head according to the embodiment. 本実施形態に係る液体噴射ヘッドの要部の変形例を模式的に示す断面図。FIG. 9 is a cross-sectional view schematically illustrating a modification example of a main part of the liquid jet head according to the embodiment. 本実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造方法を模式的に示す断面図。FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing the method for manufacturing the liquid jet head according to the embodiment. 本実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造方法を模式的に示す断面図。FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing the method for manufacturing the liquid jet head according to the embodiment. 本実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造方法を模式的に示す断面図。FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing the method for manufacturing the liquid jet head according to the embodiment. 本実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造方法を模式的に示す断面図。FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing the method for manufacturing the liquid jet head according to the embodiment. 本実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造方法を模式的に示す断面図。FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing the method for manufacturing the liquid jet head according to the embodiment. 本実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造方法を模式的に示す断面図。FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing the method for manufacturing the liquid jet head according to the embodiment. 本実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造方法を模式的に示す断面図。FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing the method for manufacturing the liquid jet head according to the embodiment. 本実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造方法を模式的に示す断面図。FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing the method for manufacturing the liquid jet head according to the embodiment. 本実施形態に係る液体噴射装置を模式的に示す斜視図。FIG. 3 is a perspective view schematically illustrating the liquid ejecting apparatus according to the embodiment.

以下に、本発明を適用した実施形態の一例について図面を参照して説明する。ただし、本発明は以下の実施形態のみに限定されるものではない。本発明は、以下の実施形態およびその変形例を自由に組み合わせたものを含むものとする。   An example of an embodiment to which the present invention is applied will be described below with reference to the drawings. However, the present invention is not limited only to the following embodiments. The present invention includes any combination of the following embodiments and modifications thereof.

1. 液体噴射ヘッド
以下、図面を参照して、本実施形態に係る液体噴射ヘッドについて説明する。
1. Liquid Ejecting Head Hereinafter, the liquid ejecting head according to the embodiment will be described with reference to the drawings.

図1は、本実施形態に係る液体噴射ヘッド300の分解斜視図である。   FIG. 1 is an exploded perspective view of a liquid jet head 300 according to this embodiment.

図1に示すように、本実施形態に係る液体噴射ヘッド300は、圧力室11を有する圧力室板10と、圧力室板10の上方に形成された振動板30と、振動板30の上方に形成された圧電素子100と、圧力室板10の下方に形成されたノズル板20と、圧電素子100を封止する封止板90と、を含む。   As shown in FIG. 1, the liquid jet head 300 according to this embodiment includes a pressure chamber plate 10 having a pressure chamber 11, a vibration plate 30 formed above the pressure chamber plate 10, and a vibration plate 30. The formed piezoelectric element 100, the nozzle plate 20 formed below the pressure chamber plate 10, and a sealing plate 90 that seals the piezoelectric element 100 are included.

圧力室板10は、図1に示すように、圧力室11を有する。図1に示すように、圧力室板10は、圧力室11の側壁を構成する壁部12を有する。また、圧力室板10は、圧力室11と供給路13および連通路14を介して連通したリザーバ15を有していてもよい。リザーバ15には、図示されない貫通孔が形成されてもよく、該貫通孔を通って外部からリザーバ15内に液体が供給されてもよい。これによれば、リザーバ15に液体を供給することによって、供給路13および連通路14を介して圧力室11に液体を供給することができる。圧力室11の形状は、特に限定されない。圧力室11の形状は、例えば、平面視において平行四辺形であってもよく、矩形であってもよい。圧力室11の数は特に限定されず、1つであってもよいし、複数設けられていてもよい。圧力室板10の材質は、特に限定されない。圧力室板10は、例えば、単結晶シリコン、ニッケル、ステンレス、ステンレス鋼、ガラスセラミックス等から形成されてもよい。   The pressure chamber plate 10 has a pressure chamber 11 as shown in FIG. As shown in FIG. 1, the pressure chamber plate 10 has a wall portion 12 that constitutes a side wall of the pressure chamber 11. The pressure chamber plate 10 may have a reservoir 15 that communicates with the pressure chamber 11 via the supply path 13 and the communication path 14. A through hole (not shown) may be formed in the reservoir 15, and liquid may be supplied into the reservoir 15 from the outside through the through hole. According to this, by supplying the liquid to the reservoir 15, the liquid can be supplied to the pressure chamber 11 through the supply path 13 and the communication path 14. The shape of the pressure chamber 11 is not particularly limited. The shape of the pressure chamber 11 may be, for example, a parallelogram in a plan view or a rectangle. The number of the pressure chambers 11 is not particularly limited, and may be one or a plurality. The material of the pressure chamber plate 10 is not particularly limited. The pressure chamber plate 10 may be formed of, for example, single crystal silicon, nickel, stainless steel, stainless steel, glass ceramics, or the like.

ノズル板20は、図1に示すように、圧力室10の下方に形成される。ノズル板20は、プレート状の部材であって、ノズル孔21を有する。ノズル孔21は、圧力室11に連通するように形成される。ノズル孔21の形状は、液体を吐出することができる限り、特に限定されない。ノズル孔21を介することで、圧力室11内の液体を、例えば、ノズル板20の下方に向けて吐出することができる。また、ノズル孔21の数は特に限定されず、1つであってもよいし、複数設けられていてもよい。ノズル板20の材質は、特に限定されない。ノズル板20は、例えば、単結晶シリコン、ニッケル、ステンレス、ステンレス鋼、ガラスセラミックス等から形成されてもよい。   As shown in FIG. 1, the nozzle plate 20 is formed below the pressure chamber 10. The nozzle plate 20 is a plate-like member and has a nozzle hole 21. The nozzle hole 21 is formed so as to communicate with the pressure chamber 11. The shape of the nozzle hole 21 is not particularly limited as long as the liquid can be discharged. Through the nozzle hole 21, the liquid in the pressure chamber 11 can be discharged toward the lower side of the nozzle plate 20, for example. Moreover, the number of the nozzle holes 21 is not specifically limited, One may be sufficient and multiple may be provided. The material of the nozzle plate 20 is not particularly limited. The nozzle plate 20 may be made of, for example, single crystal silicon, nickel, stainless steel, stainless steel, glass ceramics, or the like.

振動板30は、図1に示すように、圧力室板10の上方に形成される。したがって、振動板30は、圧力室11および壁部12の上方に形成される。振動板30は、プレート状の部材であって、圧力室板10と対向した第1の面31と、第1の面31と反対の面である第2の面32とを有する。振動板30の構造及び材料は、特に限定されない。例えば、振動板30は、図1に示すように、複数の膜の積層体で形成されていてもよい。このとき、振動板30は、例えば、酸化ジルコニウムや酸化シリコンなどの絶縁膜、ニッケルなどの金属膜、ポリイミドなどの高分子材料膜、からなる複数の膜の積層体であってもよい。振動板30は、振動部を構成する。言い換えれば、後述される圧電素子100が変位することによって振動(変位)することができる。これにより、下方に形成された圧力室11の体積を変化させることができる。   The diaphragm 30 is formed above the pressure chamber plate 10 as shown in FIG. Therefore, the diaphragm 30 is formed above the pressure chamber 11 and the wall portion 12. The vibration plate 30 is a plate-like member, and has a first surface 31 that faces the pressure chamber plate 10 and a second surface 32 that is a surface opposite to the first surface 31. The structure and material of the diaphragm 30 are not particularly limited. For example, the diaphragm 30 may be formed of a laminate of a plurality of films as shown in FIG. At this time, the diaphragm 30 may be a laminated body of a plurality of films made of, for example, an insulating film such as zirconium oxide or silicon oxide, a metal film such as nickel, and a polymer material film such as polyimide. The diaphragm 30 constitutes a vibration part. In other words, the piezoelectric element 100 described later can be vibrated (displaced) by being displaced. Thereby, the volume of the pressure chamber 11 formed below can be changed.

本実施形態に係る液体噴射ヘッド300の圧電素子100は、図1に示すように、振動板30の第2の面32の上において形成される。以下、図2〜図4を参照して、本実施形態に係る液体噴射ヘッド300の圧電素子100の詳細について説明する。   The piezoelectric element 100 of the liquid jet head 300 according to the present embodiment is formed on the second surface 32 of the diaphragm 30 as shown in FIG. Hereinafter, the details of the piezoelectric element 100 of the liquid jet head 300 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.

図2(A)は、液体噴射ヘッド300に係る要部である圧力室板10、振動板30、および圧電素子100のみを便宜的に示した平面図である。図2(B)は、図2(A)に示す要部のIIB−IIB線断面図である。図2(C)は、図2(A)に示す要部のIIC−IIC線断面図である。図2(D)は、液体噴射ヘッド300に係る要部の変形例を模式的に示す断面図である。図3(A)〜図3(C)は、液体噴射ヘッド300に係る要部の変形例を模式的に示す平面図である。   FIG. 2A is a plan view illustrating only the pressure chamber plate 10, the vibration plate 30, and the piezoelectric element 100, which are the main parts of the liquid ejecting head 300, for convenience. 2B is a cross-sectional view taken along the line IIB-IIB in the main part shown in FIG. 2C is a cross-sectional view taken along the line IIC-IIC of the main part shown in FIG. FIG. 2D is a cross-sectional view schematically showing a modification of the main part of the liquid jet head 300. FIG. 3A to FIG. 3C are plan views schematically showing modifications of the main part of the liquid ejecting head 300.

以下に圧電素子100の構造についての詳細を説明する。   Details of the structure of the piezoelectric element 100 will be described below.

図2(A)〜図2(C)に示すように、圧電素子100は、大略すれば、振動板30上に第1の方向200に延びるように形成された第1の導電層40と、第1の導電層40を覆うように形成された圧電体層50と、圧電体層50の少なくとも一部を覆うように形成された第2の導電層60とを含む。   As shown in FIG. 2A to FIG. 2C, the piezoelectric element 100 includes a first conductive layer 40 formed on the diaphragm 30 so as to extend in the first direction 200, in short, A piezoelectric layer 50 formed to cover the first conductive layer 40 and a second conductive layer 60 formed to cover at least a part of the piezoelectric layer 50 are included.

図2(A)に示すように、振動板30は、第2の面32(図2(B)参照)において第1領域33(図2(A)の太字破線部分)を有する。第1領域33は、第2の面32の圧力室11とオーバーラップする領域である。図2(A)に示すように、第1領域33は圧力室11毎に形成されている。第1領域33は、圧力室11の平面視の形状と同じ形状を有する。また、図2(B)に示すように、隣り合う第1領域33の間で、圧力室板10の壁部12とオーバーラップしている領域を第2領域34とする。   As shown in FIG. 2A, the diaphragm 30 has a first region 33 (a bold broken line portion in FIG. 2A) on the second surface 32 (see FIG. 2B). The first region 33 is a region that overlaps the pressure chamber 11 on the second surface 32. As shown in FIG. 2A, the first region 33 is formed for each pressure chamber 11. The first region 33 has the same shape as that of the pressure chamber 11 in plan view. In addition, as shown in FIG. 2B, a region overlapping the wall portion 12 of the pressure chamber plate 10 between the adjacent first regions 33 is defined as a second region 34.

第1の導電層40は、図2(A)に示すように、第1領域33において、第1の方向200に延びるように形成される。図2(A)に示すように、第1の方向200は、第2の面32における1方向であって、第1領域33の長手方向である。また、第1の方向200に直交した方向を第2の方向210とする。図2(A)に示すように、第1の導電層40は、第1領域33外において、第1の方向200における一方の端面である端面41を有する。端面41は、第1の導電層40の第1の方向200における側面である。端面41は、テーパー状の側面であってもよい。また、図示はしないが、端面41は、第1の領域33内であってもよい。また、図2(B)に示すように、第1の導電層40は、第1領域33内に第2の方向210における両端部を有する。また、図2(B)に示すように、第1の導電層40は、上面42を有する。第1の導電層40は、図2(A)に示すように、第1領域33内に形成された第1導電部43と、第1領域33の一方の短辺である第1の辺33aを境界として、第1領域33内から第1領域33外へ連続して延びた第2導電部44と、第1領域33の他方の短辺である第1の辺33bを境界として、第1領域33内から第1領域33外へ連続して延びた第3導電部45と、から形成される。したがって、端面41が、第1領域33外に形成される場合は、端面41は、第3導電部45の端部である。また、端面41が、第1領域33内に形成される場合は、端面41は、第1導電部43の端部である。第1の導電層40は、圧電素子100において下部電極を構成する。第1の導電層40の構造及び材料は、特に限定されない。例えば、第1の導電層40は、単層で形成されていてもよい。あるいは、第1の導電層40は、複数の膜の積層体で形成されていてもよい。第1の導電層40は、例えば、白金(Pt)、イリジウム(Ir)、金(Au)などのいずれかを含む金属層であってもよい。   As shown in FIG. 2A, the first conductive layer 40 is formed to extend in the first direction 200 in the first region 33. As shown in FIG. 2A, the first direction 200 is one direction on the second surface 32 and the longitudinal direction of the first region 33. A direction orthogonal to the first direction 200 is defined as a second direction 210. As shown in FIG. 2A, the first conductive layer 40 has an end surface 41 that is one end surface in the first direction 200 outside the first region 33. The end face 41 is a side face in the first direction 200 of the first conductive layer 40. The end surface 41 may be a tapered side surface. Further, although not shown, the end surface 41 may be in the first region 33. Further, as shown in FIG. 2B, the first conductive layer 40 has both end portions in the second direction 210 in the first region 33. In addition, as illustrated in FIG. 2B, the first conductive layer 40 has an upper surface 42. As shown in FIG. 2A, the first conductive layer 40 includes a first conductive portion 43 formed in the first region 33 and a first side 33a that is one short side of the first region 33. With the second conductive portion 44 extending continuously from the first region 33 to the outside of the first region 33 and the first side 33b, which is the other short side of the first region 33, as the boundary. The third conductive portion 45 continuously extends from the inside of the region 33 to the outside of the first region 33. Therefore, when the end surface 41 is formed outside the first region 33, the end surface 41 is an end portion of the third conductive portion 45. When the end surface 41 is formed in the first region 33, the end surface 41 is an end portion of the first conductive portion 43. The first conductive layer 40 forms a lower electrode in the piezoelectric element 100. The structure and material of the first conductive layer 40 are not particularly limited. For example, the first conductive layer 40 may be formed as a single layer. Alternatively, the first conductive layer 40 may be formed of a stacked body of a plurality of films. The first conductive layer 40 may be a metal layer including any of platinum (Pt), iridium (Ir), gold (Au), and the like, for example.

圧電体層50は、図2(A)に示すように、第1領域33において、第1の導電層40を覆うように形成される。圧電体層50は、図2(B)に示すように、第1領域33内において、第2の方向210における両端部を有する。つまりは、圧電体層50は、第2の方向210において、第1の導電層40の幅より大きく、かつ、第1領域33の幅より狭い幅を有する。圧電体層50は、図2(A)に示すように、第1領域33外においても、第1の方向200に沿うように連続して延び、第1の導電層40の第2導電部44および第3導電部45を覆うように形成される。圧電体層50の形状は特に限定されないが、図2(B)に示すように、第1の導電層40の上方に上面51を有し、上面51と連続したテーパー状の側面52を有していてもよい。また、図2(D)に示すように、側面52は、振動板30の第2の面32に至らずに、第1領域33から第2領域34に連続して形成された圧電体層50の面53に連続していてもよい。面53は、上面51よりも高さが低い面であって、面53の高さは、所望の高さに調整されることができる。言い換えれば、面53を有する圧電体層50の厚みを所望の厚みに調整することによって、圧電アクチュエーター110の剛性を調整することができる。圧電体層50は、圧電特性を有した多結晶体からなり、圧電素子100において電圧を印加されることにより振動することができる。圧電体層50の構造及び材料は、圧電特性を有していればよく、特に限定されない。圧電体層50は、公知の圧電材料から形成されればよく、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛(Pb(Zr、Ti)O)、チタン酸ビスマスナトリウム((Bi、Na)TiO3)などを用いてもよい。 As shown in FIG. 2A, the piezoelectric layer 50 is formed so as to cover the first conductive layer 40 in the first region 33. As shown in FIG. 2B, the piezoelectric layer 50 has both end portions in the second direction 210 in the first region 33. That is, the piezoelectric layer 50 has a width larger than the width of the first conductive layer 40 and narrower than the width of the first region 33 in the second direction 210. As illustrated in FIG. 2A, the piezoelectric layer 50 continuously extends along the first direction 200 even outside the first region 33, and the second conductive portion 44 of the first conductive layer 40. And it is formed so as to cover the third conductive portion 45. The shape of the piezoelectric layer 50 is not particularly limited. As shown in FIG. 2B, the piezoelectric layer 50 has an upper surface 51 above the first conductive layer 40 and has a tapered side surface 52 continuous with the upper surface 51. It may be. Further, as shown in FIG. 2D, the side surface 52 does not reach the second surface 32 of the diaphragm 30 and is formed continuously from the first region 33 to the second region 34. The surface 53 may be continuous. The surface 53 is a surface having a height lower than that of the upper surface 51, and the height of the surface 53 can be adjusted to a desired height. In other words, the rigidity of the piezoelectric actuator 110 can be adjusted by adjusting the thickness of the piezoelectric layer 50 having the surface 53 to a desired thickness. The piezoelectric layer 50 is made of a polycrystalline body having piezoelectric characteristics, and can vibrate when a voltage is applied to the piezoelectric element 100. The structure and material of the piezoelectric layer 50 are not particularly limited as long as they have piezoelectric characteristics. The piezoelectric layer 50 may be formed of a known piezoelectric material, for example, lead zirconate titanate (Pb (Zr, Ti) O 3 ), bismuth sodium titanate ((Bi, Na) TiO 3 ) or the like. It may be used.

また、圧電体層50は、図2(A)および図2(C)に示すように、第1の導電層40の第2導電部43上において、第2導電部43の一部が露出するような開口部54を有する。開口部54の位置は、第2導電部43上であって、後述される第2の導電層60に離間していればよく、特に限定されない。開口部54の形状は、第2導電部である第1の導電層40が露出させることができればよく、特に限定されない。   In addition, as shown in FIGS. 2A and 2C, the piezoelectric layer 50 has a part of the second conductive portion 43 exposed on the second conductive portion 43 of the first conductive layer 40. Such an opening 54 is provided. The position of the opening 54 is not particularly limited as long as it is located on the second conductive portion 43 and separated from the second conductive layer 60 described later. The shape of the opening 54 is not particularly limited as long as the first conductive layer 40 as the second conductive portion can be exposed.

第2の導電層60は、図2(A)に示すように、第2の方向210において、第1領域33における圧電体層50を覆うように形成される。また、図2(A)に示すように、第1領域33内の第1の方向200において、第2の導電層60は、2つの端面である端面61および端面62を有する(図2(A)の太字線部分)。端面61および端面62は、第1の導電層40の上面42にオーバーラップするように配置される。2つの端面61および端面62は、第2の導電層60がパターニングされる際、第1領域33内に形成される第1の方向200の端面である。端面61は、第1の導電層40の端面41が形成される側の端面であり、端面62は、開口部54が形成される側の端面である。また、図2(A)に示すように、第1領域33内における第2の導電層60の第1の方向200における幅は、第1の導電層40の第1導電部43の第1の方向200における幅より小さい。第2の導電層60は、図2(A)に示すように、複数の圧電体層50をそれぞれ覆うように、第2の方向210において連続して形成されてもよい。また、図2(B)に示すように、第2の導電層60は、第2の方向210において、圧電体層50の一部において、圧電体層50の上面51と側面52を連続して覆うことができる。図2(A)に示すように、端面61は、複数の圧電体層50の上に連続して形成されてもよい。端面62は、開口部63の一部を構成してもよい。また、図示はされないが、端面62は、開口部63を構成せずに、複数の圧電体層50の上を通るように、連続して形成されていてもよい。開口部63は、第1の導電層40の端面41とオーバーラップしてもよい。図2(A)および図2(C)に示すように、開口部63は、第1の導電層40の第3導電部45の端面41とオーバーラップしてもよい。ここで、図示はされないが、第3導電部45が形成されない場合は、開口部63は第1導電部45の端面41とオーバーラップすることができる。   As shown in FIG. 2A, the second conductive layer 60 is formed so as to cover the piezoelectric layer 50 in the first region 33 in the second direction 210. As shown in FIG. 2A, in the first direction 200 in the first region 33, the second conductive layer 60 has an end face 61 and an end face 62 which are two end faces (FIG. 2A). ) In bold lines). The end surface 61 and the end surface 62 are disposed so as to overlap the upper surface 42 of the first conductive layer 40. The two end surfaces 61 and 62 are end surfaces in the first direction 200 formed in the first region 33 when the second conductive layer 60 is patterned. The end surface 61 is an end surface on the side where the end surface 41 of the first conductive layer 40 is formed, and the end surface 62 is an end surface on the side where the opening 54 is formed. Further, as shown in FIG. 2A, the width of the second conductive layer 60 in the first direction 200 in the first region 33 is the first width of the first conductive portion 43 of the first conductive layer 40. Less than the width in direction 200. As shown in FIG. 2A, the second conductive layer 60 may be continuously formed in the second direction 210 so as to cover the plurality of piezoelectric layers 50, respectively. Further, as shown in FIG. 2B, the second conductive layer 60 is formed by continuously connecting the upper surface 51 and the side surface 52 of the piezoelectric layer 50 in a part of the piezoelectric layer 50 in the second direction 210. Can be covered. As shown in FIG. 2A, the end surface 61 may be continuously formed on the plurality of piezoelectric layers 50. The end surface 62 may constitute a part of the opening 63. Although not shown, the end face 62 may be formed continuously so as to pass over the plurality of piezoelectric layers 50 without forming the opening 63. The opening 63 may overlap the end surface 41 of the first conductive layer 40. As shown in FIGS. 2A and 2C, the opening 63 may overlap the end face 41 of the third conductive portion 45 of the first conductive layer 40. Here, although not shown, when the third conductive portion 45 is not formed, the opening 63 can overlap the end surface 41 of the first conductive portion 45.

図2(B)および図2(C)に示すように、第2の導電層60は、第1領域33内において、端面61と端面62とが第1の導電層40の上面42とオーバーラップするように形成される。その結果、第1領域33内の圧電体層50の一部の領域が第1の導電層40の第1導電部42と第2の導電層60とに挟まれる。このとき、圧電体層50において第1の導電層40と第2の導電層60とに挟まれた領域を駆動領域55とする。図2(C)に示すように、駆動領域55の第1の方向200における一方の端部55aの位置は、第2の導電層60の端面61の位置によって規定することができる。また、駆動領域55の第1の方向200における他方の端部55bの位置は、第2の導電層60の端面62の位置によって規定することができる。つまりは、駆動領域55を第1の導電層40の第1導電部43の上面42の上に形成することができる。言い換えれば、第1の導電層40の端面41上に駆動領域55が形成されない。図2(A)および図2(C)に示すように、第2の導電層60は、第1領域33の第1の辺33aにオーバーラップしないように形成されてもよい。第2の導電層60の構造及び材料は、特に限定されない。例えば、第2の導電層60は、単層で形成されていてもよい。あるいは、第2の導電層60は、複数の膜の積層体で形成されていてもよい。第2の導電層60は、導電性を有した層からなり、圧電素子100において上部電極を構成する。第2の導電層60は、例えば、白金(Pt)、イリジウム(Ir)、金(Au)などを含む金属層であってもよい。図示はされないが、第2の導電層60は、配線を介して、または連続して、例えば、接地回路等と接続されていてもよい。第2の導電層60は、圧電体層50の駆動領域55を含む部分を第2の方向210において完全に覆うことができる。これによれば、駆動領域55の圧電体層50を大気中の水分(湿気)等の外的要因の影響から保護することができるため、圧電アクチュエーター110の信頼性を向上させることができる。   As shown in FIGS. 2B and 2C, the second conductive layer 60 has an end surface 61 and an end surface 62 overlapping the upper surface 42 of the first conductive layer 40 in the first region 33. To be formed. As a result, a partial region of the piezoelectric layer 50 in the first region 33 is sandwiched between the first conductive portion 42 and the second conductive layer 60 of the first conductive layer 40. At this time, a region sandwiched between the first conductive layer 40 and the second conductive layer 60 in the piezoelectric layer 50 is defined as a drive region 55. As shown in FIG. 2C, the position of one end 55 a in the first direction 200 of the drive region 55 can be defined by the position of the end face 61 of the second conductive layer 60. In addition, the position of the other end 55 b in the first direction 200 of the drive region 55 can be defined by the position of the end face 62 of the second conductive layer 60. That is, the drive region 55 can be formed on the upper surface 42 of the first conductive portion 43 of the first conductive layer 40. In other words, the drive region 55 is not formed on the end surface 41 of the first conductive layer 40. As shown in FIGS. 2A and 2C, the second conductive layer 60 may be formed so as not to overlap the first side 33 a of the first region 33. The structure and material of the second conductive layer 60 are not particularly limited. For example, the second conductive layer 60 may be formed as a single layer. Alternatively, the second conductive layer 60 may be formed of a stacked body of a plurality of films. The second conductive layer 60 is made of a conductive layer, and constitutes an upper electrode in the piezoelectric element 100. The second conductive layer 60 may be a metal layer including, for example, platinum (Pt), iridium (Ir), gold (Au), and the like. Although not shown, the second conductive layer 60 may be connected to, for example, a ground circuit or the like via a wiring or continuously. The second conductive layer 60 can completely cover the portion including the drive region 55 of the piezoelectric layer 50 in the second direction 210. According to this, since the piezoelectric layer 50 in the drive region 55 can be protected from the influence of external factors such as moisture in the atmosphere (humidity), the reliability of the piezoelectric actuator 110 can be improved.

第3の導電層67は、図2(A)および図2(C)に示すように、少なくとも開口部54を覆うように形成されてもよい。また、第3の導電層67は、少なくとも開口部54における第2導電部43(第1の導電層40)を覆うように形成されていてもよい(図示せず)。第3の導電層67の構造及び材料は、特に限定されない。第3の導電層67は、導電性を有した層であればよく、第2の導電層60と同じであってもよい。第3の導電層67を形成することによって、製造工程において開口部54における第1の導電層40の第2導電部43の表面を保護することができる。その詳細は製造方法において後述される。また、第3の導電層67は本実施形態に圧電素子100の必須な構成ではないため、開口部54において第1の導電層40の上に第3の導電層67が形成されていなくてもよい(図示せず)。   As shown in FIGS. 2A and 2C, the third conductive layer 67 may be formed to cover at least the opening 54. The third conductive layer 67 may be formed so as to cover at least the second conductive portion 43 (first conductive layer 40) in the opening 54 (not shown). The structure and material of the third conductive layer 67 are not particularly limited. The third conductive layer 67 may be a layer having conductivity and may be the same as the second conductive layer 60. By forming the third conductive layer 67, the surface of the second conductive portion 43 of the first conductive layer 40 in the opening 54 can be protected in the manufacturing process. Details thereof will be described later in the manufacturing method. Further, since the third conductive layer 67 is not an essential component of the piezoelectric element 100 in the present embodiment, even if the third conductive layer 67 is not formed on the first conductive layer 40 in the opening 54. Good (not shown).

第4の導電層70は、図2(A)および図2(C)に示すように、第3の導電層67に電気的に接続されるように形成される。つまりは、第4の導電層70は、第2導電部43を介して第1導電部42と電気的に接続されている。第4の導電層70は、少なくとも開口部54を覆うように形成されてもよい。第4の導電層70の形状は、少なくとも開口部54内に形成される限り、特に限定されない。第4の導電層70の構造及び材料は、特に限定されない。例えば、第4の導電層70は、単層で形成されていてもよい。あるいは、第4の導電層70は、複数の膜の積層体で形成されていてもよい。第4の導電層70は、導電性を有した層からなり、圧電素子100において下部電極へのリード線を構成する。第4の導電層70は、例えば、金(Au)、ニッケル−クロム合金(Ni−Cr)、白金(Pt)、イリジウム(Ir)などを含む金属層であってもよい。図示はされないが、第4の導電層70は、外部駆動回路と接続されていてもよい。これによって、第1の導電層40が、第4の導電層70を介して、例えば外部駆動回路と電気的に接続されることができる。   As shown in FIGS. 2A and 2C, the fourth conductive layer 70 is formed so as to be electrically connected to the third conductive layer 67. That is, the fourth conductive layer 70 is electrically connected to the first conductive part 42 via the second conductive part 43. The fourth conductive layer 70 may be formed so as to cover at least the opening 54. The shape of the fourth conductive layer 70 is not particularly limited as long as it is formed at least in the opening 54. The structure and material of the fourth conductive layer 70 are not particularly limited. For example, the fourth conductive layer 70 may be formed as a single layer. Alternatively, the fourth conductive layer 70 may be formed of a stacked body of a plurality of films. The fourth conductive layer 70 is made of a conductive layer, and constitutes a lead wire to the lower electrode in the piezoelectric element 100. The fourth conductive layer 70 may be a metal layer including, for example, gold (Au), nickel-chromium alloy (Ni-Cr), platinum (Pt), iridium (Ir), and the like. Although not shown, the fourth conductive layer 70 may be connected to an external drive circuit. As a result, the first conductive layer 40 can be electrically connected to, for example, an external drive circuit via the fourth conductive layer 70.

図3は、本実施形態に係る液体噴射ヘッド300の圧電素子100の変形例を示す図である。以下に図面を参照して本実施形態に係る液体噴射ヘッド300の圧電素子100の変形例を説明する。   FIG. 3 is a diagram illustrating a modification of the piezoelectric element 100 of the liquid jet head 300 according to the present embodiment. A modification of the piezoelectric element 100 of the liquid jet head 300 according to the present embodiment will be described below with reference to the drawings.

圧電素子100の変形例は、図3に示すように、圧電体層50において、第2の導電層60が上方に形成されていない部分の少なくとも一部を覆うように形成された、電気的絶縁膜からなる保護膜80を含む。また、保護膜80は、駆動領域55の少なくとも一部とオーバーラップするように形成されてもよい。   As shown in FIG. 3, a modification of the piezoelectric element 100 is an electrical insulation formed so as to cover at least a part of the piezoelectric layer 50 where the second conductive layer 60 is not formed above. A protective film 80 made of a film is included. Further, the protective film 80 may be formed so as to overlap with at least a part of the drive region 55.

保護膜80は、図3に示すように、圧電体層50の第2の導電層が上方に形成されていない部分の少なくとも一部を覆うように形成されればよい。また、図3に示すように、保護膜80は、第2の導電層60の端面61および端面62にオーバーラップするように形成されてもよい。言い換えれば、保護膜80は、駆動領域55の端部55aと端部55bとオーバーラップするように形成されていてもよい。保護膜80の材料は、特に限定されない。保護膜80は、例えば、電気的絶縁膜であって、水分バリア性を有していればよい。保護膜80は、例えば、酸化アルミニウムなどの無機絶縁膜、ポリイミドなどの高分子材料膜である有機絶縁膜から形成されていてもよい。   As shown in FIG. 3, the protective film 80 may be formed so as to cover at least a part of the portion of the piezoelectric layer 50 where the second conductive layer is not formed above. As shown in FIG. 3, the protective film 80 may be formed so as to overlap the end surface 61 and the end surface 62 of the second conductive layer 60. In other words, the protective film 80 may be formed so as to overlap the end portion 55a and the end portion 55b of the drive region 55. The material of the protective film 80 is not particularly limited. The protective film 80 is, for example, an electrical insulating film and has only to have a moisture barrier property. The protective film 80 may be formed of, for example, an inorganic insulating film such as aluminum oxide, or an organic insulating film that is a polymer material film such as polyimide.

図3に示すように、保護膜80は、第3の導電層67が形成された後、第4の導電層70が形成される前に形成される。保護膜80を第4の導電層70を形成する前に形成することにより、第4の導電層70をエッチングによって形成する際、第2の導電層が上方に形成されていない部分の少なくとも一部がエッチャント等により化学的なプロセスダメージを受けることを回避することができる。詳細は製造工程において後述される。また、保護膜80によって、第2の導電層60が上方に形成されない圧電体層50に対する物理的ダメージおよび、大気中の水分によるダメージなどを防ぐことができる。   As shown in FIG. 3, the protective film 80 is formed after the third conductive layer 67 is formed and before the fourth conductive layer 70 is formed. By forming the protective film 80 before forming the fourth conductive layer 70, when forming the fourth conductive layer 70 by etching, at least part of the portion where the second conductive layer is not formed above Can be prevented from being subjected to chemical process damage by an etchant or the like. Details will be described later in the manufacturing process. Further, the protective film 80 can prevent physical damage to the piezoelectric layer 50 in which the second conductive layer 60 is not formed upward, damage due to moisture in the atmosphere, and the like.

また、保護膜80を、駆動領域55の端部55aと端部55bにオーバーラップするように配置して形成することにより、保護膜80が、駆動領域55の端部55aおよび端部55b上において、振動を抑制する重りとして作用することができる。言い換えれば、端部55aおよび55bにおいて圧電体層50の過度の振動を抑えることができる。端部55aおよび端部55bの領域においては、過度の振動(変位)が発生した場合、周囲の部材にクラック等の物理的ダメージが発生することがある。したがって、保護膜80を形成することで、振動を抑制することができる。また、保護膜80は、第2の導電層60の端面61を覆うことができるため、第2の導電層60が剥離することを防止することができる。以上により、保護膜80によって、圧電素子100の信頼性をより向上することができる。   Further, by forming the protective film 80 so as to overlap the end portions 55a and 55b of the drive region 55, the protective film 80 is formed on the end portions 55a and 55b of the drive region 55. It can act as a weight that suppresses vibration. In other words, excessive vibration of the piezoelectric layer 50 can be suppressed at the end portions 55a and 55b. In the region of the end portion 55a and the end portion 55b, when excessive vibration (displacement) occurs, physical damage such as cracks may occur in surrounding members. Therefore, the vibration can be suppressed by forming the protective film 80. Moreover, since the protective film 80 can cover the end surface 61 of the second conductive layer 60, the second conductive layer 60 can be prevented from peeling off. As described above, the reliability of the piezoelectric element 100 can be further improved by the protective film 80.

以上のいずれかの構成により、圧電素子100の構成とすることができる。   With any one of the above configurations, the configuration of the piezoelectric element 100 can be obtained.

本実施形態に係る液体噴射ヘッド300は、図1に示すように、圧電素子100を封止することができる封止板90を有していてもよい。封止板90は、圧電素子100を所定の空間領域に封止することができる封止領域91を有している。封止領域91は、圧電素子100の振動運動を阻害しない程度の空間領域であればよい。封止板90の構造及び材料は、特に限定されない。例えば、封止板90は、例えば、単結晶シリコン、ニッケル、ステンレス、ステンレス鋼、ガラスセラミックス等から形成されてもよい。また、液体噴射ヘッド300は、例えば、各種樹脂材料、各種金属材料からなり、上述された構成を収納することができる筐体を有していてもよい(図示せず)。   As shown in FIG. 1, the liquid ejecting head 300 according to this embodiment may include a sealing plate 90 that can seal the piezoelectric element 100. The sealing plate 90 has a sealing region 91 that can seal the piezoelectric element 100 in a predetermined space region. The sealing region 91 may be a spatial region that does not hinder the vibration motion of the piezoelectric element 100. The structure and material of the sealing plate 90 are not particularly limited. For example, the sealing plate 90 may be formed from, for example, single crystal silicon, nickel, stainless steel, stainless steel, glass ceramics, or the like. In addition, the liquid ejecting head 300 may include a housing (not shown) that is made of, for example, various resin materials and various metal materials and can accommodate the above-described configuration.

以上のいずれかの構成により、本実施形態に係る液体噴射ヘッド300の構成とすることができる。   With any one of the configurations described above, the configuration of the liquid jet head 300 according to the present embodiment can be obtained.

本実施形態に係る液体噴射ヘッド300は、例えば、以下の特徴を有する。   The liquid ejecting head 300 according to the present embodiment has, for example, the following characteristics.

本実施形態に係る液体噴射ヘッド300によれば、第1領域33内において、第2の導電層60の端面61および端面62が、第1の導電層40の上面42とオーバーラップするように配置される。また、第1領域33内における第2の導電層60の第1の方向200における幅は、第1の導電層40の第1導電部43の第1の方向200における幅より小さい。これによれば、駆動領域55が第1の導電層40の上面42にオーバーラップするように形成されることになる。言い換えれば、第1の方向200において、駆動領域55の一方の端部55bの位置を、第1の導電層40の端面41の位置ではなく、第2の導電層60の端面62の位置によって規定することができる。   According to the liquid ejecting head 300 according to the present embodiment, the end surface 61 and the end surface 62 of the second conductive layer 60 are disposed so as to overlap the upper surface 42 of the first conductive layer 40 in the first region 33. Is done. Further, the width of the second conductive layer 60 in the first direction 200 in the first region 33 is smaller than the width of the first conductive portion 43 of the first conductive layer 40 in the first direction 200. According to this, the drive region 55 is formed so as to overlap the upper surface 42 of the first conductive layer 40. In other words, in the first direction 200, the position of one end 55b of the drive region 55 is defined not by the position of the end face 41 of the first conductive layer 40 but by the position of the end face 62 of the second conductive layer 60. can do.

上述のように、例えば端面41がテーパー状の側面を有する等の理由から、端面41上で結晶成長した圧電体層50は、異常成長をし、構造的な強度が不足している場合がある。これに対して、第1の導電体40の端面41を除く上面42の上において形成された圧電体層50は、結晶成長が制御されやすいため、構造的な強度が安定している。本実施形態に係る液体噴射ヘッド300は、駆動領域55を、第1の導電層40の端面41を除く上面42の上に形成することができるため、圧電素子100が駆動する場合、クラック等の物理的破壊が発生しにくい。その結果、圧電素子100の信頼性は向上し、圧電素子100のライフサイクルを長くすることができる。   As described above, for example, because the end face 41 has a tapered side surface, the piezoelectric layer 50 grown on the end face 41 may grow abnormally and lack structural strength. . In contrast, the piezoelectric layer 50 formed on the upper surface 42 excluding the end surface 41 of the first conductor 40 has a stable structural strength because the crystal growth is easily controlled. In the liquid ejecting head 300 according to the present embodiment, the drive region 55 can be formed on the upper surface 42 excluding the end surface 41 of the first conductive layer 40. Therefore, when the piezoelectric element 100 is driven, a crack or the like is generated. Hard to cause physical destruction. As a result, the reliability of the piezoelectric element 100 is improved, and the life cycle of the piezoelectric element 100 can be extended.

以上によって、本実施形態に係る液体噴射ヘッド300によれば、高い信頼性を持つ圧電素子100を有した液体噴射ヘッドを提供することができる。   As described above, according to the liquid ejecting head 300 according to the present embodiment, it is possible to provide a liquid ejecting head including the piezoelectric element 100 having high reliability.

2. 液体噴射ヘッドの製造方法
以下、図面を参照して、本実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造方法について説明する。
2. Hereinafter, a method for manufacturing a liquid jet head according to the present embodiment will be described with reference to the drawings.

図4〜図11は、本実施形態に係る液体噴射ヘッド300の製造方法を示す断面図である。   4 to 11 are cross-sectional views illustrating a method for manufacturing the liquid jet head 300 according to the present embodiment.

本実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造方法は、図4〜図11に示すように、圧力室11を有する圧力室板10を形成する工程と、圧力室板10の上方に形成される振動板30であって、圧力室板10と対向した第1の面31と、第1の面31と反対側の第2の面32を有し、第2の面32において、圧力室11とオーバーラップする第1領域33を有した振動板30を形成する工程と、第1領域33において、第1の方向200に延びる上面42と、第1の方向200における一方の端面41とを有するように第1の導電層40を形成する工程と、第1の導電層40を覆うように圧電体層50を形成する工程と、第1の方向200に直交する第2の方向210において、第1領域33における圧電体層50を覆うように第2の導電層60を形成する工程と、を有し、第2の導電膜60を形成する工程において、第2の導電層60は、第1領域33内の第1の方向200において、2つの端面である端面61および端面62を有し、第2の導電層の端面61および端面62は、第1の導電層40の上面42にオーバーラップするように形成される。   As shown in FIGS. 4 to 11, the method of manufacturing the liquid jet head according to the present embodiment includes a step of forming the pressure chamber plate 10 having the pressure chamber 11, and a vibration plate formed above the pressure chamber plate 10. 30 having a first surface 31 facing the pressure chamber plate 10 and a second surface 32 opposite to the first surface 31, and overlapping the pressure chamber 11 on the second surface 32. Forming the diaphragm 30 having the first region 33, the upper surface 42 extending in the first direction 200, and one end surface 41 in the first direction 200 in the first region 33. The first region 33 in the step of forming the first conductive layer 40, the step of forming the piezoelectric layer 50 so as to cover the first conductive layer 40, and the second direction 210 orthogonal to the first direction 200. The second conductive layer 60 so as to cover the piezoelectric layer 50 in FIG. And forming the second conductive film 60, the second conductive layer 60 includes two end faces 61, which are two end faces, in the first direction 200 in the first region 33. The second conductive layer has an end surface 62, and the end surface 61 and the end surface 62 of the second conductive layer are formed so as to overlap the upper surface 42 of the first conductive layer 40.

本実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造方法は、圧力室板10、ノズル板20を形成するために用いられる材質が単結晶シリコン等を用いる場合と、ステンレス等を用いる場合とによって異なる。以下において、単結晶シリコンを用いた場合の液体噴射ヘッドの製造方法を一例として記載する。よって、本実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造方法は、特に以下の製造方法に限定されず、ニッケルやステンレス鋼、ステンレス等を材料として用いる場合は、公知の電鋳法等の工程を含んでいてもよい。また、各工程の先後は、以下に記載の製造方法に限定されるものではない。   The method for manufacturing the liquid jet head according to the present embodiment differs depending on whether the material used for forming the pressure chamber plate 10 and the nozzle plate 20 is single crystal silicon or the like, and the case where stainless steel or the like is used. Hereinafter, a method for manufacturing a liquid jet head in the case of using single crystal silicon will be described as an example. Therefore, the manufacturing method of the liquid jet head according to the present embodiment is not particularly limited to the following manufacturing method. When nickel, stainless steel, stainless steel, or the like is used as a material, a process such as a known electroforming method is included. May be. Further, the process after each step is not limited to the manufacturing method described below.

まず、図4(A)に示すように、準備された単結晶シリコンからなる基板1の上に、振動板30を形成する。図4(A)に示すように、後述される製造工程において、基板1の圧力室11が形成される領域を領域11aとする。振動板30は、公知の成膜技術によって形成される。図4(A)に示すように、例えば、振動板30は、弾性板を構成する弾性層30aをスパッタリング法等によって形成した後、絶縁層30bを弾性層30a上にスパッタリング法等によって形成してもよい。例えば、弾性層30aは酸化ジルコニウムを用い、絶縁層30bは酸化シリコンを用いてもよい。ここで、第2の面32において、領域11aとオーバーラップした領域を第1領域33とする。   First, as shown in FIG. 4A, the diaphragm 30 is formed on the prepared substrate 1 made of single crystal silicon. As shown in FIG. 4A, a region where the pressure chamber 11 of the substrate 1 is formed is a region 11a in a manufacturing process described later. The diaphragm 30 is formed by a known film forming technique. As shown in FIG. 4A, for example, the diaphragm 30 is formed by forming an elastic layer 30a constituting an elastic plate by a sputtering method or the like and then forming an insulating layer 30b on the elastic layer 30a by a sputtering method or the like. Also good. For example, the elastic layer 30a may use zirconium oxide, and the insulating layer 30b may use silicon oxide. Here, a region that overlaps the region 11 a on the second surface 32 is defined as a first region 33.

振動板30を形成した後に、図4(B)に示すように、振動板30の第2の面32上に導電層を形成した後、エッチングによってパターニングを行い第1の導電層40が形成される。ここで、第1の導電層40は、領域11aにオーバーラップするように所望の形状にパターニングされる。第1の導電層40がパターニングされる際、図4(B)に示すように、第1の方向200における一方の端面41はテーパー状の側面を有するように形成される。これにより、端面41が形成される。また、第1の導電層40がパターニングされた後、上面42も同時に形成される。端面41の位置は、第1領域33外であってもよいし、図示はしないが、第1領域33内であってもよい。なお、第1の導電層40の詳細な構成は、前述されているため、省略する。第1の導電層40は、公知の成膜技術によって形成されてもよい。例えば、白金、イリジウム等をスパッタリング法等によって積層することによって導電層(図示せず)を形成し、導電層を所定の形状にエッチングすることによって第1の導電層40を形成してもよい。ここで、第1の導電層40のうち、第1領域33内に形成された部分を第1導電部43とし、第1領域33外に形成された部分であって、第1領域33の第1の辺33aから延びるように形成された部分を第2導電部44としてもよい。また、端面41が第1領域33の外に形成される場合、第1領域33の第2の辺33bから延びるように形成された部分を第3導電部45とする。   After forming the diaphragm 30, as shown in FIG. 4B, a conductive layer is formed on the second surface 32 of the diaphragm 30, and then patterned by etching to form the first conductive layer 40. The Here, the first conductive layer 40 is patterned into a desired shape so as to overlap the region 11a. When the first conductive layer 40 is patterned, as shown in FIG. 4B, one end face 41 in the first direction 200 is formed to have a tapered side face. Thereby, the end surface 41 is formed. Further, after the first conductive layer 40 is patterned, the upper surface 42 is also formed at the same time. The position of the end surface 41 may be outside the first region 33 or may be inside the first region 33 although not shown. Note that the detailed configuration of the first conductive layer 40 has been described above, and will be omitted. The first conductive layer 40 may be formed by a known film formation technique. For example, a conductive layer (not shown) may be formed by stacking platinum, iridium, or the like by a sputtering method or the like, and the first conductive layer 40 may be formed by etching the conductive layer into a predetermined shape. Here, in the first conductive layer 40, a portion formed in the first region 33 is a first conductive portion 43, which is a portion formed outside the first region 33, and is a portion of the first region 33. A portion formed so as to extend from one side 33 a may be used as the second conductive portion 44. Further, when the end face 41 is formed outside the first region 33, a portion formed so as to extend from the second side 33 b of the first region 33 is referred to as a third conductive portion 45.

ここで、図4(C)に示すように、第1の導電層40を形成するための導電層がエッチングによってパターニングされる前に、該導電層の上にエッチング保護膜50aを形成してもよい。エッチング保護膜50aは、後述される圧電体層50と同じ圧電材料から形成された圧電体である。エッチング保護膜50aは、少なくとも、所望の形状にパターニングされる第1の導電層40が形成される領域に形成されてもよい。これによれば、第1の導電層40をパターニングするエッチング工程において、使用されるエッチャントによる化学的なダメージから第1の導電層40の表面を保護することができる。   Here, as shown in FIG. 4C, an etching protective film 50a may be formed on the conductive layer before the conductive layer for forming the first conductive layer 40 is patterned by etching. Good. The etching protective film 50a is a piezoelectric body made of the same piezoelectric material as the piezoelectric layer 50 described later. The etching protective film 50a may be formed at least in a region where the first conductive layer 40 to be patterned into a desired shape is formed. According to this, in the etching process of patterning the first conductive layer 40, the surface of the first conductive layer 40 can be protected from chemical damage caused by the etchant used.

次に、図5(A)に示すように、第1の導電層40を覆うように圧電体層50bを形成する。圧電体層50bをパターニングすることによって、圧電体層50が形成される。詳細は後述される。圧電体層50bは、公知の成膜技術によって形成されてもよい。圧電体層50bは、例えば、公知の圧電材料である前駆体を第2の面32の上に塗布して加熱処理されて形成されてもよい。用いられる前駆体としては、加熱処理によって焼成した後、分極処理され、圧電特性を発生させるものであれば特に限定されず、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛等の前駆体を用いてもよい。なお、エッチング保護膜50aが形成されている場合、エッチング保護膜50aは圧電体層50b(圧電体層50)と同じ圧電材料から形成されているため、焼成後、エッチング保護膜50aは圧電体層50bと一体化することができる。   Next, as illustrated in FIG. 5A, the piezoelectric layer 50 b is formed so as to cover the first conductive layer 40. The piezoelectric layer 50 is formed by patterning the piezoelectric layer 50b. Details will be described later. The piezoelectric layer 50b may be formed by a known film formation technique. The piezoelectric layer 50b may be formed, for example, by applying a precursor, which is a known piezoelectric material, onto the second surface 32 and performing a heat treatment. The precursor to be used is not particularly limited as long as it is subjected to a polarization treatment after firing by heat treatment and generates piezoelectric characteristics. For example, a precursor such as lead zirconate titanate may be used. When the etching protective film 50a is formed, the etching protective film 50a is formed of the same piezoelectric material as that of the piezoelectric layer 50b (piezoelectric layer 50). 50b can be integrated.

ここで、例えば圧電対層50b(圧電体層50)をチタン酸ジルコン酸鉛によって形成する場合、図5(B)に示すように、チタンからなる中間チタン層50cを第2の面32の上の全面に形成した後に、圧電材料である前駆体を塗布してもよい。これによれば、前駆体を加熱処理によって、圧電体層50bを結晶成長させる際、該前駆体を結晶成長させる界面を中間チタン層50cで統一することができる。言い換えれば、振動板30上で結晶成長する圧電体層50bを無くすことができる。これによって、圧電体層50bの結晶成長の制御性を高めることができ、圧電体層50bが、より配向性の高い圧電体結晶となることができる。なお、中間チタン層50cは加熱処理時に圧電体層50bの結晶内に取り込まれることができる。   Here, for example, when the piezoelectric pair layer 50b (piezoelectric layer 50) is formed of lead zirconate titanate, an intermediate titanium layer 50c made of titanium is formed on the second surface 32 as shown in FIG. After forming the entire surface, a precursor which is a piezoelectric material may be applied. According to this, when the piezoelectric layer 50b is crystal-grown by heat treatment of the precursor, the interface for crystal growth of the precursor can be unified with the intermediate titanium layer 50c. In other words, the piezoelectric layer 50b that grows crystals on the vibration plate 30 can be eliminated. Thereby, the controllability of crystal growth of the piezoelectric layer 50b can be enhanced, and the piezoelectric layer 50b can be a piezoelectric crystal with higher orientation. The intermediate titanium layer 50c can be taken into the crystal of the piezoelectric layer 50b during the heat treatment.

次に、図6(A)に示すように、圧電体層50bがエッチングによって所望の形状にパターニングされる前に、圧電体層50bを覆うように導電性を有するマスク層60aを形成してもよい。マスク層60aは、後述される導電層60bと同じ材料から形成された金属層である。図6(B)に示すように、マスク層60aを形成後、圧電体層50bがエッチングによりパターニングされ、圧電体層50が所望の形成にパターニングされる。ここで、マスク層60aを形成することによって、マスク層60aがエッチング工程においてハードマスクとして作用するため、図6(B)に示すように圧電体層50にテーパー状の側面52を容易に形成することができる。なお、圧電体層50の詳細な構成は、前述されているため、省略する。   Next, as shown in FIG. 6A, before the piezoelectric layer 50b is patterned into a desired shape by etching, a conductive mask layer 60a is formed so as to cover the piezoelectric layer 50b. Good. The mask layer 60a is a metal layer formed from the same material as a conductive layer 60b described later. As shown in FIG. 6B, after forming the mask layer 60a, the piezoelectric layer 50b is patterned by etching, and the piezoelectric layer 50 is patterned to a desired formation. Here, since the mask layer 60a functions as a hard mask in the etching process by forming the mask layer 60a, the tapered side surface 52 is easily formed in the piezoelectric layer 50 as shown in FIG. 6B. be able to. The detailed configuration of the piezoelectric layer 50 has been described above, and will not be described.

図6(C)に示すように、圧電体層50をエッチングする際、第1の導電層40の第2導電部43上において、第1の導電層40を露出させる開口部54が同時に形成される。開口部54は、第2導電部43の上であって、第2の導電層60に離間するように形成される。   As shown in FIG. 6C, when the piezoelectric layer 50 is etched, an opening 54 for exposing the first conductive layer 40 is formed on the second conductive portion 43 of the first conductive layer 40 at the same time. The The opening 54 is formed on the second conductive portion 43 so as to be separated from the second conductive layer 60.

図7に示すように、圧電体層50および開口部54を覆うように導電層60bが形成される。よって、導電層60bは、第2の導電層60と同じ材料によって形成される。導電層60bは、公知の成膜技術によって形成されてもよい。例えば、白金、イリジウム等をスパッタリング法等によって積層することによって導電層60bを形成してもよい。マスク層60aが形成されていた場合、マスク層60aは導電層60bと同じ材料を用いているため、マスク層60aは、導電層60bとは一体化することができる。   As shown in FIG. 7, a conductive layer 60 b is formed so as to cover the piezoelectric layer 50 and the opening 54. Therefore, the conductive layer 60 b is formed of the same material as the second conductive layer 60. The conductive layer 60b may be formed by a known film formation technique. For example, the conductive layer 60b may be formed by stacking platinum, iridium, or the like by a sputtering method or the like. When the mask layer 60a is formed, since the mask layer 60a uses the same material as the conductive layer 60b, the mask layer 60a can be integrated with the conductive layer 60b.

次に、図8(A)に示すように、導電層60bをエッチングによって所望の形状にパターニングし、第2の導電層60を形成する。第2の導電層60をパターニングする工程において、図8(A)に示すように、第1の方向200においては、第1領域33内で第2の導電層60の端面61と端面62とが、第1の導電層40の上面42とオーバーラップするようにパターニングされる。端面62が開口部63を構成する端部である場合、開口部63は、第1の導電層40の端面41とオーバーラップするようにパターニングされてもよい。図8(B)に示すように、第2の方向210においては、第2の導電層60は、圧電体層50を覆うように形成される。また、第2の導電層60は、複数の圧電体層50をそれぞれ覆うように、連続して形成される。これによれば、第2の導電層60が、例えば図示しない配線等を介して接地回路等に接続されている場合、第2の導電層60を圧電素子100の共通の上部電極として利用することができる。なお、第2の導電層60の詳細な構成は、前述されているため、省略する。以上のように、第2の導電層60をパターニングすることによって、端面61と端面62の配置から、圧電体層50の駆動領域55を第1の導電層40の上面42に規定することができる。   Next, as shown in FIG. 8A, the conductive layer 60b is patterned into a desired shape by etching, so that the second conductive layer 60 is formed. In the step of patterning the second conductive layer 60, as shown in FIG. 8A, in the first direction 200, the end face 61 and the end face 62 of the second conductive layer 60 are within the first region 33. The first conductive layer 40 is patterned so as to overlap the upper surface 42. When the end surface 62 is an end portion constituting the opening portion 63, the opening portion 63 may be patterned so as to overlap the end surface 41 of the first conductive layer 40. As shown in FIG. 8B, in the second direction 210, the second conductive layer 60 is formed so as to cover the piezoelectric layer 50. The second conductive layer 60 is continuously formed so as to cover each of the plurality of piezoelectric layers 50. According to this, when the second conductive layer 60 is connected to a ground circuit or the like via, for example, a wiring (not shown), the second conductive layer 60 is used as a common upper electrode of the piezoelectric element 100. Can do. Note that the detailed configuration of the second conductive layer 60 has been described above, and is omitted. As described above, by patterning the second conductive layer 60, the drive region 55 of the piezoelectric layer 50 can be defined on the upper surface 42 of the first conductive layer 40 from the arrangement of the end surfaces 61 and 62. .

また、第2の導電層60をパターニングする工程において、図8(A)に示すように、導電層60bが少なくとも開口部54を覆うようにパターニングされてもよい。つまりは、開口部54の上方に形成された導電層60bを除去しないことで、第3の導電層67を形成してもよい。これによれば、例えばレジストを塗布した後、露光処理と現像処理を行ってレジスト膜を形成し、レジスト膜をマスクとしてエッチングを行う場合、有機アルカリ現像液、有機剥離液、洗浄液等が用いられる。したがって、開口部54の上方に形成された導電層60bを除去しないことで(言い換えれば、第3の導電層67を形成することで)、開口部54内の第1の導電層40の表面が、オーバーエッチングされる可能性を無くすことができる。また、エッチングの後に、開口部54内の第1の導電層40の露出部分が、有機剥離液、洗浄液等に晒されて化学的ダメージを受けることを防ぐことができる。なお、本実施形態の係る製造方法において、第3の導電層67は必須の構成ではなく、開口部54における導電層60bを除去し、第3の導電層67を形成しなくてもよい。   In the step of patterning the second conductive layer 60, the conductive layer 60b may be patterned so as to cover at least the opening 54 as shown in FIG. In other words, the third conductive layer 67 may be formed by not removing the conductive layer 60b formed above the opening 54. According to this, for example, when a resist is applied, an exposure process and a development process are performed to form a resist film, and etching is performed using the resist film as a mask, an organic alkali developer, an organic stripping solution, a cleaning solution, or the like is used. . Accordingly, by not removing the conductive layer 60b formed above the opening 54 (in other words, by forming the third conductive layer 67), the surface of the first conductive layer 40 in the opening 54 is The possibility of overetching can be eliminated. In addition, it is possible to prevent the exposed portion of the first conductive layer 40 in the opening 54 from being exposed to an organic stripping solution, a cleaning solution, or the like after being etched, and thus being chemically damaged. In the manufacturing method according to the present embodiment, the third conductive layer 67 is not an essential component, and the third conductive layer 67 may not be formed by removing the conductive layer 60 b in the opening 54.

また、本実施形態に係る製造方法の変形例として、図9に示すように、圧電体層50において、第2の導電層60が上方に形成されていない部分の少なくとも一部を覆うように保護膜80を形成してもよい。保護膜80は、公知の成膜技術によって形成されてもよい。保護膜80は、例えば、ポリイミドなどの感光性樹脂膜を塗布法等により成膜して、所望の形状にパターニングして形成されてもよい。図9に示すように、保護膜80は、駆動領域55の少なくとも一部とオーバーラップするように形成されてもよい。   As a modification of the manufacturing method according to the present embodiment, as shown in FIG. 9, in the piezoelectric layer 50, the second conductive layer 60 is protected so as to cover at least a part of the portion not formed above. A film 80 may be formed. The protective film 80 may be formed by a known film formation technique. The protective film 80 may be formed by, for example, forming a photosensitive resin film such as polyimide by a coating method or the like and patterning the film into a desired shape. As shown in FIG. 9, the protective film 80 may be formed so as to overlap with at least a part of the drive region 55.

次に、図10(A)に示すように、少なくとも開口部54を覆うように、第4の導電層70を形成する。第3の導電層67が形成されている場合は、第4の導電層70は、第3の導電層67と電気的に接続されるように形成されればよい。第4の導電層70は、公知の成膜技術によって形成されてもよい。例えば、金、ニッケル・クロム合金等をスパッタリング法等によって積層することによって導電層(図示せず)を形成し、該導電層を所定の形状にエッチングすることによって第4の導電層70を形成してもよい。ここで該導電層をエッチングする際、保護膜80と保護膜80をレジスト層として用いることができる。第4の導電層70は、図示されない外部駆動回路に接続されていてもよい。   Next, as shown in FIG. 10A, a fourth conductive layer 70 is formed so as to cover at least the opening 54. In the case where the third conductive layer 67 is formed, the fourth conductive layer 70 may be formed so as to be electrically connected to the third conductive layer 67. The fourth conductive layer 70 may be formed by a known film formation technique. For example, a conductive layer (not shown) is formed by laminating gold, nickel-chromium alloy, or the like by a sputtering method, and the fourth conductive layer 70 is formed by etching the conductive layer into a predetermined shape. May be. Here, when the conductive layer is etched, the protective film 80 and the protective film 80 can be used as a resist layer. The fourth conductive layer 70 may be connected to an external drive circuit (not shown).

また、図10(B)に示すように、保護膜80が形成されている場合、第4の導電層70をエッチングによって形成する工程において、圧電体層50の第2の導電層60が上方に形成されていない部分をエッチャント等による化学ダメージから保護することができる。より具体的には、第4の導電層70の為の導電層がスパッタリング法等によって形成された後、該導電層をエッチングして所望の形状の第4の導電層70が得られる。ここで、保護膜80が、圧電体層50の第2の導電層60が上方に形成されていない部分の少なくとも一部に形成されていることによって、例えば、駆動領域55に隣接した圧電体層50がエッチャント等によって化学的ダメージを受けることが無いため、圧電素子100の信頼性を向上させることができる。   10B, when the protective film 80 is formed, in the step of forming the fourth conductive layer 70 by etching, the second conductive layer 60 of the piezoelectric layer 50 is directed upward. The portion that is not formed can be protected from chemical damage caused by an etchant or the like. More specifically, after the conductive layer for the fourth conductive layer 70 is formed by sputtering or the like, the conductive layer is etched to obtain the fourth conductive layer 70 having a desired shape. Here, the protective film 80 is formed on at least a part of the portion of the piezoelectric layer 50 where the second conductive layer 60 is not formed above, for example, the piezoelectric layer adjacent to the drive region 55. Since 50 is not chemically damaged by the etchant or the like, the reliability of the piezoelectric element 100 can be improved.

図11(A)に示すように、封止領域91が形成された封止板90を圧電素子100の上方より搭載する。ここで、圧電素子100は、封止領域91内に封止されることができる。封止板90は、例えば、接着剤によって圧電素子100を封止してもよい。次に、図11(B)に示すように、基板1を所定の厚みに薄くし、圧力室11などを区画する。例えば、所定の厚みを有した基板1に対し、所望の形状にパターニングされるようにマスク(図示せず)を振動板30が形成された面と反対の面に形成し、エッチング処理することによって、圧力室11、壁部12、供給路13、連通路14およびリザーバ15を区画する(図示せず)。以上によって、振動板30の下方に圧力室11を有した圧力室板10を形成することができる。圧力室板11を形成した後、図11(C)に示すように、ノズル孔21を有したノズル板20を、例えば接着剤等により所定の位置に接合する。これによって、ノズル孔21は、圧力室11と連通する。   As shown in FIG. 11A, the sealing plate 90 in which the sealing region 91 is formed is mounted from above the piezoelectric element 100. Here, the piezoelectric element 100 can be sealed in the sealing region 91. The sealing plate 90 may seal the piezoelectric element 100 with an adhesive, for example. Next, as shown in FIG. 11B, the substrate 1 is thinned to a predetermined thickness, and the pressure chambers 11 and the like are partitioned. For example, a mask (not shown) is formed on the surface opposite to the surface on which the vibration plate 30 is formed so as to be patterned into a desired shape on the substrate 1 having a predetermined thickness, and is etched. The pressure chamber 11, the wall 12, the supply path 13, the communication path 14, and the reservoir 15 are partitioned (not shown). As described above, the pressure chamber plate 10 having the pressure chamber 11 below the diaphragm 30 can be formed. After the pressure chamber plate 11 is formed, as shown in FIG. 11C, the nozzle plate 20 having the nozzle holes 21 is joined to a predetermined position by, for example, an adhesive. As a result, the nozzle hole 21 communicates with the pressure chamber 11.

以上のいずれかの方法により、液体噴射ヘッド300を製造することができる。なお、前述の通り、液体噴射ヘッド300の製造方法は、上述の製造方法に限定されずに、圧力室板10およびノズル板20を、電鋳法等を用いて一体形成してもよい。   The liquid jet head 300 can be manufactured by any of the above methods. As described above, the manufacturing method of the liquid ejecting head 300 is not limited to the above-described manufacturing method, and the pressure chamber plate 10 and the nozzle plate 20 may be integrally formed using an electroforming method or the like.

本実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造方法は、例えば、以下の特徴を有する。   The method for manufacturing a liquid jet head according to this embodiment has the following features, for example.

本実施形態に係る液体噴射ヘッド300の製造方法によれば、駆動領域55を、第1の導電層40の上面42の上に形成することができるため、圧電素子100が変位を繰り返した場合であっても、クラック等の物理的破壊が発生しにくい。その結果、圧電素子100の信頼性は向上し、圧電素子100のライフサイクルを長くすることができる。   According to the method of manufacturing the liquid ejecting head 300 according to the present embodiment, the drive region 55 can be formed on the upper surface 42 of the first conductive layer 40, so that the piezoelectric element 100 is repeatedly displaced. Even if it exists, physical destruction, such as a crack, does not occur easily. As a result, the reliability of the piezoelectric element 100 is improved, and the life cycle of the piezoelectric element 100 can be extended.

以上によって、本実施形態に係る液体噴射ヘッド300によれば、高い信頼性を持つ圧電素子100を有した液体噴射ヘッドを提供することができる。   As described above, according to the liquid ejecting head 300 according to the present embodiment, it is possible to provide a liquid ejecting head including the piezoelectric element 100 having high reliability.

3. 液体噴射装置
次に、本実施形態に係る液体噴射装置について説明する。本実施形態に係る液体噴射装置は、本発明に係る液体噴射ヘッドを有する。ここでは、本実施形態に係る液体噴射装置1000がインクジェットプリンターである場合について説明する。図12は、本実施形態に係る液体噴射装置1000を模式的に示す斜視図である。
3. Liquid ejecting apparatus Next, the liquid ejecting apparatus according to the present embodiment will be described. The liquid ejecting apparatus according to this embodiment includes the liquid ejecting head according to the present invention. Here, a case where the liquid ejecting apparatus 1000 according to the present embodiment is an ink jet printer will be described. FIG. 12 is a perspective view schematically showing the liquid ejecting apparatus 1000 according to this embodiment.

液体噴射装置1000は、ヘッドユニット1030と、駆動部1010と、制御部1060と、を含む。また、液体噴射装置1000は、装置本体1020と、給紙部1050と、記録用紙Pを設置するトレイ1021と、記録用紙Pを排出する排出口1022と、装置本体1020の上面に配置された操作パネル1070と、を含むことができる。   The liquid ejecting apparatus 1000 includes a head unit 1030, a driving unit 1010, and a control unit 1060. Further, the liquid ejecting apparatus 1000 includes an apparatus main body 1020, a paper feeding unit 1050, a tray 1021 on which the recording paper P is set, a discharge port 1022 for discharging the recording paper P, and an operation arranged on the upper surface of the apparatus main body 1020. A panel 1070.

ヘッドユニット1030は、例えば、上述した液体噴射ヘッド300から構成されるインクジェット式記録ヘッド(以下単に「ヘッド」ともいう)を有する。ヘッドユニット1030は、さらに、ヘッドにインクを供給するインクカートリッジ1031と、ヘッドおよびインクカートリッジ1031を搭載した運搬部(キャリッジ)1032と、を備える。   The head unit 1030 includes, for example, an ink jet recording head (hereinafter also simply referred to as “head”) configured from the liquid ejecting head 300 described above. The head unit 1030 further includes an ink cartridge 1031 that supplies ink to the head, and a transport unit (carriage) 1032 on which the head and the ink cartridge 1031 are mounted.

駆動部1010は、ヘッドユニット1030を往復動させることができる。駆動部1010は、ヘッドユニット1030の駆動源となるキャリッジモータ1041と、キャリッジモータ1041の回転を受けて、ヘッドユニット1030を往復動させる往復動機構1042と、を有する。   The drive unit 1010 can reciprocate the head unit 1030. The drive unit 1010 includes a carriage motor 1041 serving as a drive source for the head unit 1030, and a reciprocating mechanism 1042 that reciprocates the head unit 1030 in response to the rotation of the carriage motor 1041.

往復動機構1042は、その両端がフレーム(図示せず)に支持されたキャリッジガイド軸1044と、キャリッジガイド軸1044と平行に延在するタイミングベルト1043と、を備える。キャリッジガイド軸1044は、キャリッジ1032が自在に往復動できるようにしながら、キャリッジ1032を支持している。さらに、キャリッジ1032は、タイミングベルト1043の一部に固定されている。キャリッジモータ1041の作動により、タイミングベルト1043を走行させると、キャリッジガイド軸1044に導かれて、ヘッドユニット1030が往復動する。この往復動の際に、ヘッドから適宜インクが吐出され、記録用紙Pへの印刷が行われる。   The reciprocating mechanism 1042 includes a carriage guide shaft 1044 whose both ends are supported by a frame (not shown), and a timing belt 1043 extending in parallel with the carriage guide shaft 1044. The carriage guide shaft 1044 supports the carriage 1032 while allowing the carriage 1032 to freely reciprocate. Further, the carriage 1032 is fixed to a part of the timing belt 1043. When the timing belt 1043 is caused to travel by the operation of the carriage motor 1041, the head unit 1030 is reciprocated by being guided by the carriage guide shaft 1044. During this reciprocation, ink is appropriately discharged from the head, and printing on the recording paper P is performed.

制御部1060は、ヘッドユニット1030、駆動部1010および給紙部1050を制御することができる。   The control unit 1060 can control the head unit 1030, the drive unit 1010, and the paper feed unit 1050.

給紙部1050は、記録用紙Pをトレイ1021からヘッドユニット1030側へ送り込むことができる。給紙部1050は、その駆動源となる給紙モータ1051と、給紙モータ1051の作動により回転する給紙ローラ1052と、を備える。給紙ローラ1052は、記録用紙Pの送り経路を挟んで上下に対向する従動ローラ1052aおよび駆動ローラ1052bを備える。駆動ローラ1052bは、給紙モータ1051に連結されている。制御部1060によって供紙部1050が駆動されると、記録用紙Pは、ヘッドユニット1030の下方を通過するように送られる。   The paper feeding unit 1050 can feed the recording paper P from the tray 1021 to the head unit 1030 side. The paper feed unit 1050 includes a paper feed motor 1051 serving as a driving source thereof, and a paper feed roller 1052 that rotates by the operation of the paper feed motor 1051. The paper feed roller 1052 includes a driven roller 1052a and a drive roller 1052b that face each other up and down across the feeding path of the recording paper P. The drive roller 1052b is connected to the paper feed motor 1051. When the paper supply unit 1050 is driven by the control unit 1060, the recording paper P is sent so as to pass below the head unit 1030.

ヘッドユニット1030、駆動部1010、制御部1060および給紙部1050は、装置本体1020の内部に設けられている。   The head unit 1030, the drive unit 1010, the control unit 1060, and the paper feed unit 1050 are provided inside the apparatus main body 1020.

液体噴射装置1000では、本発明に係る液体噴射ヘッド300を有することができる。本発明に係る液体噴射ヘッド300は、上述のように、高い信頼性を持つ圧電素子を有することができる。そのため、信頼性の高い液体噴射装置1000を得ることができる。   The liquid ejecting apparatus 1000 can include the liquid ejecting head 300 according to the present invention. As described above, the liquid ejecting head 300 according to the present invention can include a highly reliable piezoelectric element. Therefore, a highly reliable liquid ejecting apparatus 1000 can be obtained.

なお、上述した例では、液体噴射装置1000がインクジェットプリンターである場合について説明したが、本発明のプリンタは、工業的な液体噴射装置として用いられることもできる。この場合に吐出される液体(液状材料)としては、各種の機能性材料を溶媒や分散媒によって適当な粘度に調整したもの、または、メタルフレーク等を含むものなどを用いることができる。   In the above-described example, the case where the liquid ejecting apparatus 1000 is an ink jet printer has been described. However, the printer of the present invention can also be used as an industrial liquid ejecting apparatus. As the liquid (liquid material) discharged in this case, various functional materials adjusted to an appropriate viscosity with a solvent or a dispersion medium, or those containing metal flakes or the like can be used.

上記のように、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは、当業者には容易に理解できよう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。   Although the embodiments of the present invention have been described in detail as described above, it will be readily understood by those skilled in the art that many modifications can be made without departing from the novel matters and effects of the present invention. Accordingly, all such modifications are intended to be included in the scope of the present invention.

1 基板、10 圧力室板、11 圧力室、11a 領域、12 壁部、13 供給路、
14 連通路、15 リザーバ、20 ノズル板、21 ノズル孔、30 振動板、
31 第1の面、32 第2の面、33 第1領域、33a 第1の辺、
33b 第2の辺、40 第1の導電層、41 端面、42 上面、43 第1導電部、
44 第2導電部、45 第3導電部、50 圧電体層、50a エッチング保護膜、
50b 圧電体層、50c 中間チタン層、51 上面、52 側面、53 面、
54 開口部、55 駆動領域、55a 端部、55b 端部、60 第2の導電層、
60a 導電層、60b 導電層、61 端面62 端面、
63 開口部、67 第3の導電層、70 第4の導電層、80 保護膜、
90 封止板、91 封止領域、100 圧電素子、
200 第1の方向、210 第2の方向、300 液体噴射ヘッド、
1000 液体噴射装置、1010 駆動部、1020 装置本体、1021 トレイ、
1022 排出口、1030 ヘッドユニット、1031 インクカートリッジ、
1032 キャリッジ、1041 キャリッジモータ、1042 往復動機構、
1043 タイミングベルト、1044 キャリッジガイド軸、1050 給紙部、
1051 給紙モータ、1052 給紙ローラ、1060 制御部、
1070 操作パネル
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Board | substrate, 10 Pressure chamber board, 11 Pressure chamber, 11a area | region, 12 Wall part, 13 Supply path,
14 communication path, 15 reservoir, 20 nozzle plate, 21 nozzle hole, 30 vibration plate,
31 1st surface, 32 2nd surface, 33 1st area | region, 33a 1st edge | side,
33b second side, 40 first conductive layer, 41 end face, 42 upper surface, 43 first conductive part,
44 second conductive portion, 45 third conductive portion, 50 piezoelectric layer, 50a etching protective film,
50b piezoelectric layer, 50c intermediate titanium layer, 51 upper surface, 52 side surface, 53 surface,
54 opening, 55 driving region, 55a end, 55b end, 60 second conductive layer,
60a conductive layer, 60b conductive layer, 61 end face 62 end face,
63 opening, 67 third conductive layer, 70 fourth conductive layer, 80 protective film,
90 sealing plate, 91 sealing region, 100 piezoelectric element,
200 first direction, 210 second direction, 300 liquid ejecting head,
1000 liquid ejecting apparatus, 1010 driving unit, 1020 apparatus main body, 1021 tray,
1022 discharge port, 1030 head unit, 1031 ink cartridge,
1032 carriage, 1041 carriage motor, 1042 reciprocating mechanism,
1043 Timing belt, 1044 Carriage guide shaft, 1050 Paper feed unit,
1051 paper feed motor, 1052 paper feed roller, 1060 control unit,
1070 Operation panel

Claims (7)

液体を噴射するためのノズル孔に連通した複数の圧力室を有する圧力室板と、
前記圧力室板の上方に形成された振動板であって、前記圧力室板と対向した第1の面と、前記第1の面と反対側の第2の面を有し、前記第2の面において、複数の前記圧力室とそれぞれオーバーラップした第1領域を有する振動板と、
複数の前記第1領域において、それぞれ第1の方向に延びた上面と、前記第1の方向における一方の端面とを有した第1の導電層と、
複数の前記第1の導電層をそれぞれ覆うように形成された圧電体層と、
前記第1の方向に直交する第2の方向において、前記第1領域における複数の前記圧電体層を覆うように連続して形成された第2の導電層と、
を有し、
前記第1領域内の前記第1の方向において、前記第2の導電層は、2つの端面を有し、
前記第2の導電層の前記2つの端面は、前記第1の導電層の前記上面とオーバーラップするように配置され、
前記第2の導電層は、前記第1の導電層の前記端面とオーバーラップする開口部を有し、前記第2の導電層の前記2つの端面のうち、前記第1の導電層の前記端面が形成される側の端面が、前記開口部の一部を構成する、液体噴射ヘッド。
A pressure chamber plate having a plurality of pressure chambers in communication with nozzle holes for injecting liquid;
A vibration plate formed above the pressure chamber plate, having a first surface facing the pressure chamber plate, and a second surface opposite to the first surface; A diaphragm having a first region overlapping each of the plurality of pressure chambers,
In the plurality of first regions, a first conductive layer having an upper surface extending in the first direction and one end surface in the first direction,
A piezoelectric layer formed to cover each of the plurality of first conductive layers;
A second conductive layer continuously formed so as to cover the plurality of piezoelectric layers in the first region in a second direction orthogonal to the first direction;
Have
In the first direction in the first region, the second conductive layer has two end faces;
The two end faces of the second conductive layer are disposed so as to overlap the upper surface of the first conductive layer ;
The second conductive layer has an opening that overlaps the end surface of the first conductive layer, and of the two end surfaces of the second conductive layer, the end surface of the first conductive layer. A liquid ejecting head in which an end surface on a side on which is formed constitutes a part of the opening .
請求項1において、
前記第1の導電層は、前記第1領域内に形成された第1導電部と、前記第1領域外において、前記第1導電部から前記第1の方向の一方に延びた第2導電部と、前記第1導電部から前記第2導電部と反対側に延びた第3導電部と、を有し、
前記第3導電部の第1の方向における端面は、前記第1の導電層の前記端面である液体噴射ヘッド。
In claim 1,
The first conductive layer includes a first conductive portion formed in the first region and a second conductive portion extending from the first conductive portion to one side in the first direction outside the first region. And a third conductive part extending from the first conductive part to the opposite side of the second conductive part,
The liquid ejecting head, wherein an end surface of the third conductive portion in the first direction is the end surface of the first conductive layer.
請求項1において、
前記第1の導電層は、前記第1領域内に形成された第1導電部と、前記第1領域外において、前記第1導電部から前記第1の方向の一方に延びた第2導電部と、を有し、
前記第1導電部の第1の方向における端面は、前記第1の導電層の前記端面である液体噴射ヘッド。
In claim 1,
The first conductive layer includes a first conductive portion formed in the first region and a second conductive portion extending from the first conductive portion to one side in the first direction outside the first region. And having
The liquid ejecting head, wherein an end surface in the first direction of the first conductive portion is the end surface of the first conductive layer.
請求項1ないし請求項3のいずれか1項において、
前記第1領域内における前記第2の導電層の前記第1の方向における幅は、前記第1の導電層の前記第1導電部の前記第1の方向における幅より小さい、液体噴射ヘッド。
In any one of Claims 1 thru | or 3,
The liquid ejecting head, wherein a width of the second conductive layer in the first region in the first direction is smaller than a width of the first conductive portion of the first conductive layer in the first direction.
請求項1ないし請求項4のいずれか1項において、
前記第1の導電層の前記端面は、テーパー状の側面である液体噴射ヘッド。
In any one of Claims 1 thru | or 4,
The liquid ejecting head, wherein the end surface of the first conductive layer is a tapered side surface.
請求項2または請求項3において、
前記圧電体層は、前記第2の導電層と離間し、前記第1の導電層の前記第2導電部上に位置した開口部を有し、
少なくとも前記開口部を覆うように形成された第3の導電層と、
前記第3の導電層と電気的に接続された第4の導電層と、
をさらに含む液体噴射ヘッド。
In claim 2 or claim 3,
The piezoelectric layer is spaced apart from the second conductive layer and has an opening located on the second conductive portion of the first conductive layer,
A third conductive layer formed to cover at least the opening;
A fourth conductive layer electrically connected to the third conductive layer;
Further including a liquid jet head.
請求項1ないし6のいずれか1項に記載の液体噴射ヘッドを有する、液体噴射装置。 A liquid ejecting apparatus comprising the liquid ejecting head according to claim 1 .
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