JP5522126B2 - Method for manufacturing piezoelectric actuator and method for manufacturing liquid transfer device - Google Patents

Method for manufacturing piezoelectric actuator and method for manufacturing liquid transfer device Download PDF

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Description

本発明は、圧電層を有する圧電アクチュエータ、及び、このような圧電アクチュエータを有する液体移送装置の製造方法に関する。   The present invention relates to a piezoelectric actuator having a piezoelectric layer and a method for manufacturing a liquid transfer device having such a piezoelectric actuator.

特許文献1に記載のインクジェットヘッドにおいては、圧力室内のインクに圧力を付与するための圧電アクチュエータを製造する際に、圧力室を覆うように流路ユニットの上面にステンレス材料等からなる振動板を接合し、その振動板の上面に、拡散防止層となる下部電極を形成し、その上からエアロゾルデポジション法(AD法)により圧電層を形成している。さらに、AD法により形成した圧電層に圧電特性を持たせるために圧電層を高温で加熱するアニールを行っている。このとき、圧電層とともに加熱される振動板の構成原子が拡散することになるが、この原子の拡散は拡散防止層としての下部電極で止まり、振動板の構成原子が圧電層まで拡散してしまうのが防止されている。これにより、振動板の構成原子が圧電層に拡散することによって圧電層の圧電特性が低下してしまうのが抑制されている。   In the ink jet head described in Patent Document 1, when a piezoelectric actuator for applying pressure to ink in a pressure chamber is manufactured, a diaphragm made of a stainless material or the like is provided on the upper surface of the flow path unit so as to cover the pressure chamber. The lower electrode serving as a diffusion preventing layer is formed on the upper surface of the diaphragm, and the piezoelectric layer is formed thereon by the aerosol deposition method (AD method). Furthermore, annealing is performed by heating the piezoelectric layer at a high temperature in order to impart piezoelectric characteristics to the piezoelectric layer formed by the AD method. At this time, constituent atoms of the diaphragm heated together with the piezoelectric layer diffuse, but the diffusion of the atoms stops at the lower electrode as the diffusion preventing layer, and the constituent atoms of the diaphragm diffuse to the piezoelectric layer. Is prevented. This suppresses deterioration of the piezoelectric characteristics of the piezoelectric layer due to diffusion of constituent atoms of the diaphragm into the piezoelectric layer.

特開2006−54442号公報JP 2006-54442 A

露出電極は、圧電層の振動層と反対側に露出しているため、エッチングによって貫通孔を形成する場合には、露出電極を形成した後に貫通孔を形成すると、エッチング液によって露出電極が損傷しまう虞がある。また、これを防止するためには、エッチングにより貫通孔を形成する前に、露出電極にマスクをするなど余分な工程が必要となる。   Since the exposed electrode is exposed on the opposite side of the vibration layer of the piezoelectric layer, when the through hole is formed by etching, the exposed electrode is damaged by the etching solution if the through hole is formed after the exposed electrode is formed. There is a fear. In order to prevent this, an extra step such as masking the exposed electrode is required before the through hole is formed by etching.

本発明の目的は、エッチング液によって露出電極が損傷してしまうことがなく、上述したマスクの処理などが不要な圧電アクチュエータの製造方法、及び、このような圧電アクチュエータを有する液体移送装置の製造方法を提供することである。   An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a piezoelectric actuator in which the exposed electrode is not damaged by the etching solution and does not require the above-described mask processing, and a method for manufacturing a liquid transfer apparatus having such a piezoelectric actuator. Is to provide.

本発明の圧電アクチュエータの製造方法は、金属又はシリコンからなる基材の一表面に、セラミックス材料からなる振動層を成膜する振動層成膜工程と、前記振動層の前記基材と反対側に、圧電層を成膜する圧電層成膜工程と、前記圧電層成膜工程よりも後に行われる工程であって、前記基材の一部を除去することで、前記基材の前記振動層とは反対側から前記振動層を臨むことのできる貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、前記圧電層の少なくとも前記貫通孔と対向する部分に電極を形成する電極形成工程と、を備え、前記貫通孔形成工程において、前記貫通孔はエッチングにより形成されることを特徴とし、前記電極形成工程が、前記圧電層の前記振動層と反対側に露出する露出電極を形成する露出電極形成工程を含んでおり、この露出電極形成工程は、前記貫通孔形成工程よりも後に、前記圧電層の前記振動層と反対側の面に電極材料を配置して前記露出電極を形成することを特徴とする(請求項1)。 The piezoelectric actuator manufacturing method of the present invention includes a vibration layer forming step of forming a vibration layer made of a ceramic material on one surface of a base material made of metal or silicon, and a vibration layer on the side opposite to the base material. A piezoelectric layer forming step for forming a piezoelectric layer, and a step performed after the piezoelectric layer forming step, wherein a part of the base material is removed so that the vibration layer of the base material Comprises a through hole forming step for forming a through hole that can face the vibration layer from the opposite side, and an electrode forming step for forming an electrode in at least a portion of the piezoelectric layer facing the through hole. In the hole forming step, the through hole is formed by etching, and the electrode forming step includes an exposed electrode forming step of forming an exposed electrode exposed on the opposite side of the piezoelectric layer from the vibration layer. And this exposure Electrode forming step, the later than the through hole forming step, and forming the exposed electrode by arranging the electrode material on a surface thereof opposite to the vibration layer of the piezoelectric layer (claim 1).

これによると、エッチングにより、金属又はシリコンからなる基材に、貫通孔を容易に形成することができる。また、露出電極は、圧電層の振動層と反対側に露出しているため、エッチングによって貫通孔を形成する場合には、露出電極を形成した後に貫通孔を形成すると、エッチング液によって露出電極が損傷しまう虞がある。また、これを防止するためには、エッチングにより貫通孔を形成する前に、露出電極にマスクをするなど余分な工程が必要となる。しかしながら、本発明では、貫通孔を形成した後に露出電極を形成しているため、上述したようにエッチング液によって露出電極が損傷してしまうことがなく、上述したマスクの処理などが不要となる。なお、本発明の露出電極は、本発明の圧電層における本発明の振動層と反対側に形成されるものであればよく、この条件を満たせば、本発明の構成要素ではない部材等によって被覆され露出していない態様も含むものである。 According to this, a through-hole can be easily formed in a base material made of metal or silicon by etching. In addition, since the exposed electrode is exposed on the opposite side of the piezoelectric layer from the vibration layer, when the through hole is formed by etching, if the through hole is formed after the exposed electrode is formed, the exposed electrode is removed by the etching solution. There is a risk of damage. In order to prevent this, an extra step such as masking the exposed electrode is required before the through hole is formed by etching. However, in the present invention, since the exposed electrode is formed after the through-hole is formed, the exposed electrode is not damaged by the etching solution as described above, and the above-described mask processing or the like becomes unnecessary. The exposed electrode of the present invention may be formed on the opposite side of the piezoelectric layer of the present invention from the vibration layer of the present invention. If this condition is satisfied, the exposed electrode is covered with a member that is not a component of the present invention. In addition, it includes a mode that is not exposed.

また、本発明の圧電アクチュエータの製造方法においては、前記圧電層成膜工程において、前記圧電層はエアロゾルデポジション法によって成膜されることが好ましい(請求項2)。   In the method for manufacturing a piezoelectric actuator of the present invention, it is preferable that the piezoelectric layer is formed by an aerosol deposition method in the piezoelectric layer forming step.

また、本発明の圧電アクチュエータの製造方法においては、前記振動層成膜工程において、前記振動板はエアロゾルデポジション法によって成膜されることが好ましい(請求項
3)。
In the piezoelectric actuator manufacturing method of the present invention, it is preferable that in the vibration layer film forming step, the vibration plate is formed by an aerosol deposition method.

これによると、AD法により緻密な構成を有する振動層を高速に成膜することができる。   According to this, the vibration layer having a dense structure can be formed at high speed by the AD method.

また、圧電特性を持たせる必要のある圧電層とは異なり、AD法により形成した振動層にはアニールを行う必要がなく、AD法により形成した振動層は、常温で固化する。したがって、振動層を成膜する際に、振動層を高温で加熱する必要がない。   Further, unlike a piezoelectric layer that needs to have piezoelectric characteristics, it is not necessary to anneal the vibration layer formed by the AD method, and the vibration layer formed by the AD method is solidified at room temperature. Therefore, it is not necessary to heat the vibration layer at a high temperature when forming the vibration layer.

本発明の液体移送装置の製造方法は、金属又はシリコンからなり、圧力室が形成される圧力室プレートの一表面に、セラミックス材料からなる振動層を成膜する振動層成膜工程と、前記振動層の前記圧力室プレートと反対側に、圧電層を成膜する圧電層成膜工程と、前記圧電層成膜工程よりも後に行われる工程であって、前記圧力室プレートの一部を除去することで、前記基材の前記振動板とは反対側から前記振動層を臨むことのできる圧力室を形成する圧力室形成工程と、前記圧電層の少なくとも圧力室と対向する部分に電極を形成する電極形成工程と、を備え、前記貫通孔形成工程において、前記貫通孔はエッチングにより形成されることを特徴とし、前記電極形成工程が、前記圧電層の前記振動層と反対側に露出する露出電極を形成する露出電極形成工程を含んでおり、この露出電極形成工程は、前記貫通孔形成工程よりも後に、前記圧電層の前記振動層と反対側の面に電極材料を配置して前記露出電極を形成することを特徴とする(請求項4)。 The manufacturing method of the liquid transfer device of the present invention includes a vibration layer forming step of forming a vibration layer made of a ceramic material on one surface of a pressure chamber plate made of metal or silicon, and forming a pressure chamber, and the vibration A piezoelectric layer forming step of forming a piezoelectric layer on the opposite side of the pressure chamber plate, and a step performed after the piezoelectric layer forming step, wherein a part of the pressure chamber plate is removed Thus, a pressure chamber forming step for forming a pressure chamber capable of facing the vibration layer from the side opposite to the vibration plate of the base material, and an electrode is formed on at least a portion of the piezoelectric layer facing the pressure chamber. An electrode forming step, wherein in the through hole forming step, the through hole is formed by etching, and the electrode forming step is exposed to the opposite side of the piezoelectric layer from the vibrating layer. Form Includes a exposed electrode forming step, the exposed electrode forming step, later than the through-hole forming step, the exposed electrode is arranged an electrode material on a surface thereof opposite to the vibration layer of the piezoelectric layer characterized in that (claim 4).

以下、本発明の好適な実施の形態について説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described.

図1は、本発明における実施の形態に係るプリンタの概略構成図である。図1に示すように、プリンタ1は、キャリッジ2、インクジェットヘッド3(液体移送装置)、搬送ローラ4などを備えている。キャリッジ2は、走査方向(図1の左右方向)に往復移動する。インクジェットヘッド3は、キャリッジ2の下面に取り付けられており、キャリッジ2とともに走査方向に往復移動しつつ、その下面に形成された複数のノズル15(図2参照)からインクを吐出する。搬送ローラ4は記録用紙Pを紙送り方向(図1の手前方向)に搬送する。そして、プリンタ1においては、キャリッジ2とともに走査方向に往復移動するインクジェットヘッド3から搬送ローラ4によって紙送り方向に搬送される記録用紙Pにインクを吐出することによって記録用紙Pに印刷を行う。   FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a printer according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the printer 1 includes a carriage 2, an ink jet head 3 (liquid transport device), a transport roller 4, and the like. The carriage 2 reciprocates in the scanning direction (left and right direction in FIG. 1). The inkjet head 3 is attached to the lower surface of the carriage 2 and ejects ink from a plurality of nozzles 15 (see FIG. 2) formed on the lower surface while reciprocating in the scanning direction together with the carriage 2. The conveyance roller 4 conveys the recording paper P in the paper feeding direction (frontward direction in FIG. 1). In the printer 1, printing is performed on the recording paper P by ejecting ink from the inkjet head 3 that reciprocates in the scanning direction together with the carriage 2 onto the recording paper P that is transported in the paper feeding direction by the transport roller 4.

次に、インクジェットヘッド3について説明する。図2は図1のインクジェットヘッド3の平面図である。図3は図2の部分拡大図である。図4は図3のIV−IV線断面図である。図5は図3のV−V線断面図である。図2〜図5に示すように、インクジェットヘッド3は、圧力室10を含むインク流路が形成された流路ユニット31と、圧力室10内のインクに圧力を付与するための圧電アクチュエータ32とを備えている。   Next, the inkjet head 3 will be described. FIG. 2 is a plan view of the inkjet head 3 of FIG. FIG. 3 is a partially enlarged view of FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV in FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line VV in FIG. As shown in FIGS. 2 to 5, the inkjet head 3 includes a flow path unit 31 in which an ink flow path including the pressure chamber 10 is formed, and a piezoelectric actuator 32 for applying pressure to the ink in the pressure chamber 10. It has.

流路ユニット31は、キャビティプレート21(圧力室プレート、基材)、ベースプレート22、マニホールドプレート23及びノズルプレート24の4枚のプレートが互いに積層されることによって構成されている。これら4枚のプレート21〜24のうち、ノズルプレート24を除く3枚のプレート21〜23は、ステンレスなどの金属材料からなり、ノズルプレート24は、ポリイミドなどの合成樹脂からなる。あるいは、ノズルプレート24も他の3枚のプレート21〜23と同様、金属材料により構成されていてもよい。   The flow path unit 31 is configured by stacking four plates of a cavity plate 21 (pressure chamber plate, base material), a base plate 22, a manifold plate 23, and a nozzle plate 24. Of these four plates 21 to 24, the three plates 21 to 23 excluding the nozzle plate 24 are made of a metal material such as stainless steel, and the nozzle plate 24 is made of a synthetic resin such as polyimide. Or the nozzle plate 24 may be comprised with the metal material similarly to the other three plates 21-23.

キャビティプレート21には、複数の圧力室10(貫通孔)が形成されている。複数の圧力室10は、走査方向(図2の左右方向)を長手方向とする略楕円の平面形状を有しており、キャビティプレート21をその厚み方向に貫通している。また、複数の圧力室10は、紙送り方向(図2の上下方向)に2列に配列されている。ベースプレート22には、平面視で圧力室10の長手方向に関する両端部と重なる位置に、それぞれ、略円形の貫通孔12、13が形成されている。   A plurality of pressure chambers 10 (through holes) are formed in the cavity plate 21. The plurality of pressure chambers 10 have a substantially oval planar shape whose longitudinal direction is the scanning direction (left-right direction in FIG. 2), and penetrates the cavity plate 21 in the thickness direction. The plurality of pressure chambers 10 are arranged in two rows in the paper feeding direction (up and down direction in FIG. 2). In the base plate 22, substantially circular through holes 12 and 13 are formed at positions overlapping with both ends in the longitudinal direction of the pressure chamber 10 in plan view.

マニホールドプレート23には、圧力室10の列に沿って紙送り方向に2列に延びているとともに、図2における下端部において、これら紙送り方向に延びた部分同士を接続するように走査方向に延びたマニホールド流路11が形成されている。マニホールド流路11は、上記紙送り方向に2列に延びた部分において、平面視で図2の右側に配列された複数の圧力室10の略右半分、及び、図2の左側に配列された複数の圧力室10の略左半分と重なるように配置されている。マニホールド流路11には、図2における下端部に形成されたインク供給口9からインクが供給される。また、マニホールドプレート23には、平面視で貫通孔13と重なる部分に略円形の貫通孔14が形成されている。ノズルプレート24には、平面視で貫通孔14と重なる部分に、ノズル15が形成されている。   The manifold plate 23 extends in two rows in the paper feed direction along the rows of pressure chambers 10, and in the scanning direction so as to connect the portions extending in the paper feed direction at the lower end in FIG. 2. An extended manifold channel 11 is formed. The manifold channel 11 is arranged at the right side of the plurality of pressure chambers 10 arranged on the right side of FIG. 2 in a plan view and on the left side of FIG. It arrange | positions so that it may overlap with the substantially left half of the several pressure chamber 10. FIG. Ink is supplied to the manifold channel 11 from an ink supply port 9 formed at the lower end in FIG. The manifold plate 23 is formed with a substantially circular through hole 14 at a portion overlapping the through hole 13 in plan view. A nozzle 15 is formed in the nozzle plate 24 at a portion overlapping the through hole 14 in plan view.

そして、マニホールド流路11が貫通孔12を介して圧力室10と連通しており、圧力室10が貫通孔13、14を介してノズル15に連通している。このように、流路ユニット31には、マニホールド流路11の出口から圧力室10を経てノズル15に至る複数の個別インク流路が形成されている。   The manifold channel 11 communicates with the pressure chamber 10 through the through hole 12, and the pressure chamber 10 communicates with the nozzle 15 through the through holes 13 and 14. As described above, the flow path unit 31 is formed with a plurality of individual ink flow paths from the outlet of the manifold flow path 11 to the nozzle 15 via the pressure chamber 10.

圧電アクチュエータ32は、振動層41、圧電層(圧電材料を含む層)42、共通電極43及び複数の個別電極44を備えている。振動層41はアルミナ、ジルコニアなどのセラミックス材料からなり、複数の圧力室10を覆うように、キャビティプレート21の上面に配置されている。   The piezoelectric actuator 32 includes a vibration layer 41, a piezoelectric layer (a layer containing a piezoelectric material) 42, a common electrode 43, and a plurality of individual electrodes 44. The vibration layer 41 is made of a ceramic material such as alumina or zirconia, and is disposed on the upper surface of the cavity plate 21 so as to cover the plurality of pressure chambers 10.

圧電層42は、チタン酸鉛とジルコン酸鉛との混晶であるチタン酸ジルコン酸鉛を主成分とする圧電材料を含む層であり、振動層41の上面(キャビティプレート21と反対側)に複数の圧力室10にまたがって連続的に配置されている。また、圧電層42は、予めその厚み方向に分極されている。   The piezoelectric layer 42 is a layer that includes a piezoelectric material mainly composed of lead zirconate titanate, which is a mixed crystal of lead titanate and lead zirconate, on the upper surface of the vibration layer 41 (on the side opposite to the cavity plate 21). It is continuously arranged across a plurality of pressure chambers 10. The piezoelectric layer 42 is previously polarized in the thickness direction.

共通電極43は、白金、パラジウム、金、銀などからなり、振動層41と圧電層42との間のほぼ全域にわたって配置されている。共通電極43は、図示しないフレキシブル配線基板(FPC)を介して図示しないドライバICに接続されており、ドライバICにより常にグランド電位に保持されている。   The common electrode 43 is made of platinum, palladium, gold, silver, or the like, and is disposed over almost the entire area between the vibration layer 41 and the piezoelectric layer 42. The common electrode 43 is connected to a driver IC (not shown) via a flexible wiring board (FPC) (not shown), and is always held at the ground potential by the driver IC.

複数の個別電極44(露出電極)は、共通電極43と同様の材料からなり、圧電層42の上面(振動層41と反対側)に複数の圧力室10に対応して配置されており、圧電層42の上面に露出している。個別電極44は、圧力室10よりも一回り小さい略楕円の平面形状を有しており、平面視で、圧力室10の略中央部と対向する部分に配置されている。また、個別電極44は、その長手方向に関するノズル15と反対側の端部が走査方向に圧力室10と対向しない部分まで延びており、その先端部が図示しないFPCに接続される接続端子44aとなっている。そして、複数の個別電極44には、FPCを介して、図示しないドライバICにより駆動電位が選択的に付与される。   The plurality of individual electrodes 44 (exposed electrodes) are made of the same material as that of the common electrode 43 and are disposed on the upper surface of the piezoelectric layer 42 (on the side opposite to the vibration layer 41) corresponding to the plurality of pressure chambers 10. The upper surface of the layer 42 is exposed. The individual electrode 44 has a substantially elliptical planar shape that is slightly smaller than the pressure chamber 10, and is disposed in a portion facing the substantially central portion of the pressure chamber 10 in plan view. The individual electrode 44 has an end on the opposite side to the nozzle 15 in the longitudinal direction extending to a portion not facing the pressure chamber 10 in the scanning direction, and a tip of the individual electrode 44 connected to an FPC (not shown). It has become. A driving potential is selectively applied to the plurality of individual electrodes 44 by a driver IC (not shown) via the FPC.

ここで、圧電アクチュエータ32の駆動方法について説明する。圧電アクチュエータ32においては、複数の個別電極32は、予めグランド電位に保持されている。そして、圧電アクチュエータ32を駆動する際には、複数の個別電極44のいずれかに駆動電位を選択的に付与する。すると、圧電層42の駆動電位が付与された個別電極44とグランド電位に保持された共通電極43との間に電位差が生じ、圧電層42のこれらの電極に挟まれた部分には厚み方向の電界が発生する。   Here, a driving method of the piezoelectric actuator 32 will be described. In the piezoelectric actuator 32, the plurality of individual electrodes 32 are previously held at the ground potential. When the piezoelectric actuator 32 is driven, a driving potential is selectively applied to any one of the plurality of individual electrodes 44. Then, a potential difference is generated between the individual electrode 44 to which the drive potential of the piezoelectric layer 42 is applied and the common electrode 43 held at the ground potential, and the portion of the piezoelectric layer 42 sandwiched between these electrodes has a thickness direction. An electric field is generated.

この電界の方向は、圧電層42の分極方向と一致するので、圧電層42の圧力室10と対向する部分は、この電界の方向と直交する水平方向に収縮する。これに伴って、圧電層42及び振動層41の圧力室10と対向する部分が、全体として圧力室10側に凸となるように変形する。これにより、圧力室10の容積が低下して圧力室10内のインクの圧力が上昇し(圧力室10内のインクに圧力が付与され)、圧力室10に連通するノズル15からインクが吐出される。   Since the direction of the electric field coincides with the polarization direction of the piezoelectric layer 42, the portion of the piezoelectric layer 42 facing the pressure chamber 10 contracts in a horizontal direction orthogonal to the direction of the electric field. Accordingly, the portions of the piezoelectric layer 42 and the vibration layer 41 facing the pressure chamber 10 are deformed so as to be convex toward the pressure chamber 10 as a whole. As a result, the volume of the pressure chamber 10 decreases, the pressure of the ink in the pressure chamber 10 increases (pressure is applied to the ink in the pressure chamber 10), and ink is ejected from the nozzle 15 communicating with the pressure chamber 10. The

次に、インクジェットヘッド3(圧電アクチュエータ32)の製造方法について説明する。図6はインクジェットヘッド3の製造工程を示すフローチャートである。図7は製造の各工程におけるインクジェットヘッド3の状態を示す工程図である。   Next, a method for manufacturing the inkjet head 3 (piezoelectric actuator 32) will be described. FIG. 6 is a flowchart showing the manufacturing process of the inkjet head 3. FIG. 7 is a process diagram showing the state of the inkjet head 3 in each process of manufacture.

インクジェットヘッド3(圧電アクチュエータ32)を製造する際には、まず、図6、図7(a)に示すように、圧力室10が形成される前のキャビティプレート21(基材)の上面(一表面)に、セラミックス材料の微粒子を含むエアロゾルを噴き付けて成膜を行うエアロゾルデポジション法(AD法)により振動層41を成膜する(ステップS101、以下、単にS101などとする、振動層成膜工程)。このように、AD法で振動層41を形成することにより、振動層41が緻密な構造となるとともに、その厚みを薄くすることができる。   When the inkjet head 3 (piezoelectric actuator 32) is manufactured, first, as shown in FIGS. 6 and 7A, the upper surface (one of the substrate) of the cavity plate 21 (base material) before the pressure chamber 10 is formed. The vibration layer 41 is formed on the surface) by an aerosol deposition method (AD method) in which an aerosol containing fine particles of a ceramic material is sprayed to form a film (step S101, hereinafter referred to simply as S101). Membrane process). Thus, by forming the vibration layer 41 by the AD method, the vibration layer 41 can have a dense structure and the thickness thereof can be reduced.

ここで、前述したように圧電アクチュエータ32を駆動したとき、振動層41を十分に変形させるためには、振動層41の厚みが大きいほど、走査方向及び紙送り方向(キャビティプレート21の面方向)に関する圧力室10の長さを大きくする必要がある。   Here, in order to sufficiently deform the vibration layer 41 when the piezoelectric actuator 32 is driven as described above, the greater the thickness of the vibration layer 41, the more the scanning direction and the paper feed direction (the surface direction of the cavity plate 21). It is necessary to increase the length of the pressure chamber 10 with respect to.

したがって、本実施の形態のように、AD法により薄い振動層41を成膜した場合には、走査方向及び紙送り方向に関する圧力室10の長さが小さくても、圧電アクチュエータ32を駆動したときに、振動層41は十分に変形する。したがって、圧力室10、及び、圧電アクチュエータ32の駆動部分(圧力室10と対向する部分)を高集積化できる。   Therefore, when the thin vibration layer 41 is formed by the AD method as in the present embodiment, the piezoelectric actuator 32 is driven even if the length of the pressure chamber 10 in the scanning direction and the paper feeding direction is small. Moreover, the vibration layer 41 is sufficiently deformed. Therefore, the pressure chamber 10 and the drive portion of the piezoelectric actuator 32 (portion facing the pressure chamber 10) can be highly integrated.

次に、スクリーン印刷、スパッタ法などにより、図6、図7(b)に示すように、振動層41の上面に、共通電極43を形成し(S102)。続いて、圧電材料の微粒子を含むエアロゾルを噴き付けて成膜を行うAD法により、図6、図7(c)に示すように、共通電極43が形成された振動層41の上面(キャビティプレート21と反対側)に、圧電層42を成膜する(S103、圧電層成膜工程)。   Next, the common electrode 43 is formed on the upper surface of the vibration layer 41 as shown in FIGS. 6 and 7B by screen printing, sputtering, or the like (S102). Subsequently, as shown in FIGS. 6 and 7C, the upper surface (cavity plate) of the vibration layer 41 on which the common electrode 43 is formed by an AD method in which an aerosol containing fine particles of piezoelectric material is sprayed to form a film. The piezoelectric layer 42 is formed on the opposite side of the substrate 21 (S103, piezoelectric layer forming step).

次に、キャビティプレート21の一部分を除去することで、図6、図7(d)に示すように、キャビティプレート21に、キャビティプレート21をその厚み方向に貫通しており、下方から(キャビティプレート21の振動層41と反対側から)振動層41を臨むことのできる圧力室10(貫通孔)を形成する(S104、貫通孔形成工程、圧力室形成工程)。ここで、キャビティプレート21はステンレスなどの金属材料からなるため、エッチングにより圧力室10を容易に形成することができる。   Next, by removing a part of the cavity plate 21, as shown in FIG. 6 and FIG. 7D, the cavity plate 21 is penetrated in the thickness direction of the cavity plate 21 from below (cavity plate). The pressure chamber 10 (through hole) that can face the vibration layer 41 (from the side opposite to the vibration layer 41 of 21) is formed (S104, through hole forming step, pressure chamber forming step). Here, since the cavity plate 21 is made of a metal material such as stainless steel, the pressure chamber 10 can be easily formed by etching.

次に、図6、図7(e)に示すように、圧電層42の上面に、スクリーン印刷、スパッタ法等により複数の個別電極44を形成する(S105、露出電極形成工程)。   Next, as shown in FIGS. 6 and 7E, a plurality of individual electrodes 44 are formed on the upper surface of the piezoelectric layer 42 by screen printing, sputtering, or the like (S105, exposed electrode forming step).

ここで、本実施の形態とは逆に、圧電層42の上面に複数の個別電極44を形成した後、エッチングによりキャビティプレート21に圧力室10を形成することも可能である。しかしながら、この場合には、個別電極44は、振動層42の上面に露出しているため、エッチングによりキャビティプレート21に圧力室10を形成する際に、エッチング液が個別電極44に付着してしまい、個別電極44が損傷してしまう虞がある。また、これを防止するためには、エッチングにより圧力室10を形成する前に、個別電極44にマスクをするなど余分な工程が必要となってしまう。   Here, contrary to the present embodiment, it is also possible to form the pressure chamber 10 in the cavity plate 21 by etching after forming a plurality of individual electrodes 44 on the upper surface of the piezoelectric layer 42. However, in this case, since the individual electrode 44 is exposed on the upper surface of the vibration layer 42, the etching solution adheres to the individual electrode 44 when the pressure chamber 10 is formed in the cavity plate 21 by etching. The individual electrode 44 may be damaged. In order to prevent this, an extra step such as masking the individual electrode 44 is required before the pressure chamber 10 is formed by etching.

これに対して、本実施の形態では、圧力室10を形成した後に個別電極44を形成している(露出電極形成工程が、貫通孔形成工程よりも後に行われている)ため、エッチング液により個別電極44が損傷してしまうことはなく、個別電極44にマスクをする必要などもないので、その分、製造工程が簡単になる。なお、上述した共通電極を形成する工程と、この個別電極44を形成する工程とを合わせたものが、本発明に係る、圧電層42の少なくとも圧力室10と対向する部分に電極を形成する電極形成工程に相当する。   In contrast, in the present embodiment, the individual electrode 44 is formed after the pressure chamber 10 is formed (the exposed electrode forming step is performed after the through-hole forming step). The individual electrode 44 is not damaged, and it is not necessary to mask the individual electrode 44. Therefore, the manufacturing process is simplified correspondingly. The electrode forming the electrode in at least a portion facing the pressure chamber 10 of the piezoelectric layer 42 according to the present invention is a combination of the step of forming the common electrode and the step of forming the individual electrode 44 described above. This corresponds to the forming step.

次に、キャビティプレート21、振動層41、共通電極43、圧電層42及び複数の個別電極44の積層体を高温(例えば、850℃程度)で加熱する(S106、加熱工程)。これにより、AD法により形成された圧電層42に圧電特性を持たせるために高温で加熱するアニールが行われるとともに、共通電極43及び個別電極44の焼成が行われる。   Next, the laminate of the cavity plate 21, the vibration layer 41, the common electrode 43, the piezoelectric layer 42, and the plurality of individual electrodes 44 is heated at a high temperature (for example, about 850 ° C.) (S106, heating step). As a result, annealing is performed at a high temperature in order to impart piezoelectric characteristics to the piezoelectric layer 42 formed by the AD method, and the common electrode 43 and the individual electrodes 44 are baked.

このとき、上記加熱によって、キャビティプレート21の構成原子(例えば、キャビティプレート21がステンレスからなる場合にはCrの原子)が振動層41及び圧電層42に拡散する。そして、キャビティプレート21の構成原子が圧電層42の圧力室10と対向する部分に拡散すると、圧電層42のこの部分における圧電特性が低下してしまい、その結果、圧電アクチュエータ32を駆動したときの圧電層42及び振動板41の変形量が低下して、ノズル15からのインクの吐出特性が低下してしまう。   At this time, the constituent atoms of the cavity plate 21 (for example, Cr atoms when the cavity plate 21 is made of stainless steel) are diffused into the vibration layer 41 and the piezoelectric layer 42 by the heating. When the constituent atoms of the cavity plate 21 diffuse into the portion of the piezoelectric layer 42 facing the pressure chamber 10, the piezoelectric characteristics in this portion of the piezoelectric layer 42 deteriorate, and as a result, when the piezoelectric actuator 32 is driven. The deformation amount of the piezoelectric layer 42 and the vibration plate 41 is reduced, and the ink ejection characteristics from the nozzles 15 are reduced.

しかしながら、本実施の形態では、加熱を行う前に、エッチングによりキャビティプレート21に圧力室10を形成しているので、キャビティプレート21の構成原子が振動層41及び圧電層42に拡散したとしても、圧電層42の圧力室10と対向する部分には拡散しにくい。したがって、圧電層42の圧力室10に対向する部分の圧電特性が低下してしまうのが抑制され、圧電アクチュエータ32を駆動したときの圧電層42及び振動層41の変形量が低下してしまうのを抑制することができる。   However, in this embodiment, since the pressure chamber 10 is formed in the cavity plate 21 by etching before heating, even if constituent atoms of the cavity plate 21 diffuse into the vibration layer 41 and the piezoelectric layer 42, Difficult to diffuse in the portion of the piezoelectric layer 42 facing the pressure chamber 10. Therefore, it is suppressed that the piezoelectric characteristic of the part which opposes the pressure chamber 10 of the piezoelectric layer 42 falls, and the deformation amount of the piezoelectric layer 42 and the vibration layer 41 when the piezoelectric actuator 32 is driven will fall. Can be suppressed.

さらに、上述したように、AD法によりセラミックス材料の振動層41を形成しているため、振動層41は緻密な構造になっており、キャビティプレート21から拡散したその構成原子は、振動層41によって止められ、圧電層42までは拡散しにくい。これにより、圧電層42のこの部分の圧電特性が低下してしまうのがさらに抑制される。   Furthermore, as described above, since the vibration layer 41 of the ceramic material is formed by the AD method, the vibration layer 41 has a dense structure, and the constituent atoms diffused from the cavity plate 21 are absorbed by the vibration layer 41. It is stopped and hardly diffuses to the piezoelectric layer 42. This further suppresses the deterioration of the piezoelectric characteristics of this portion of the piezoelectric layer 42.

ここで、本実施の形態とは逆に、上記加熱の後、圧電層42の上面に個別電極44を形成することも可能であるが、この場合には、上記加熱によって、圧電層42のアニール、及び、共通電極43の焼成のみが行われるだけであり、この後に形成した個別電極44を焼成するために、上記加熱とは別に個別電極44を加熱する必要がある。   Here, contrary to the present embodiment, it is possible to form the individual electrode 44 on the upper surface of the piezoelectric layer 42 after the heating, but in this case, the annealing of the piezoelectric layer 42 is performed by the heating. In addition, only the common electrode 43 is fired, and in order to fire the individual electrode 44 formed thereafter, it is necessary to heat the individual electrode 44 separately from the above heating.

これに対して、本実施の形態では、この加熱を行う前に、共通電極43及び複数の個別電極44を形成している(電極形成工程を加熱工程よりも前に行っている)ため、圧電層42のアニールと共通電極43及び個別電極44の焼成を同時に行うことができる。   On the other hand, in the present embodiment, the common electrode 43 and the plurality of individual electrodes 44 are formed before the heating (the electrode forming process is performed before the heating process). The annealing of the layer 42 and the firing of the common electrode 43 and the individual electrode 44 can be performed simultaneously.

この後、キャビティプレート21と、予め作製しておいた、ベースプレート22、マニホールドプレート23及びノズルプレート24とを互いに接合する(S107)。これにより、インクジェットヘッド3が完成する。なお、加熱工程(S106)の後には、圧電層を分極する分極工程を行う必要があり、例えば、共通電極43をグランド電位に保持し個別電極44を駆動電位よりも高い電位にすることで、圧電層の厚み方向に分極が施される。   Thereafter, the cavity plate 21 and the previously prepared base plate 22, manifold plate 23, and nozzle plate 24 are joined to each other (S107). Thereby, the inkjet head 3 is completed. After the heating step (S106), it is necessary to perform a polarization step for polarizing the piezoelectric layer. For example, by holding the common electrode 43 at the ground potential and setting the individual electrode 44 to a potential higher than the drive potential, Polarization is applied in the thickness direction of the piezoelectric layer.

以上に説明した実施の形態によると、AD法により圧電層42を形成した場合には、圧電層42に圧電特性をもたせるために圧電層42を高温で加熱するアニールが必要となり、このとき、圧電層42とともに加熱されるキャビティプレート21の構成原子が振動層41及び圧電層42に拡散してしまう。   According to the embodiment described above, when the piezoelectric layer 42 is formed by the AD method, annealing for heating the piezoelectric layer 42 at a high temperature is necessary in order to give the piezoelectric layer 42 piezoelectric characteristics. The constituent atoms of the cavity plate 21 heated together with the layer 42 diffuse into the vibration layer 41 and the piezoelectric layer 42.

しかしながら、本実施の形態では、キャビティプレート21、振動層41、共通電極43、振動層42及び個別電極44の積層体を加熱する前に、キャビティプレート21の一部を除去して圧力室10を形成しているので、その後の加熱によりキャビティプレート21の構成原子が拡散したとしても、キャビティプレート21の構成原子が圧電層42の圧力室10と対向する部分には拡散しにくい。これにより、圧電層42のこの部分の圧電特性が低下してしまうのを抑制することができる。   However, in the present embodiment, before heating the stacked body of the cavity plate 21, the vibration layer 41, the common electrode 43, the vibration layer 42, and the individual electrode 44, a part of the cavity plate 21 is removed to make the pressure chamber 10 Thus, even if the constituent atoms of the cavity plate 21 are diffused by the subsequent heating, the constituent atoms of the cavity plate 21 are difficult to diffuse into the portion of the piezoelectric layer 42 facing the pressure chamber 10. Thereby, it can suppress that the piezoelectric characteristic of this part of the piezoelectric layer 42 falls.

さらに、本実施の形態では、振動層41をAD法により成膜しているため、緻密な構造の振動層41を高速に成膜することができる。また、キャビティプレート21と圧電層42と間に配置される振動層41が緻密な構造を有していることにより、加熱の際に拡散したキャビティプレート21の構成原子が振動層41で止まり、圧電層42までは拡散しにくい。したがって、圧電層42の圧力室10と対向する部分の圧電特性が低下してしまうのをさらに効果的に抑制することができる。   Furthermore, in this embodiment, since the vibration layer 41 is formed by the AD method, the vibration layer 41 having a dense structure can be formed at a high speed. In addition, since the vibration layer 41 disposed between the cavity plate 21 and the piezoelectric layer 42 has a dense structure, the constituent atoms of the cavity plate 21 diffused during heating stop at the vibration layer 41, and the piezoelectric layer 41 is piezoelectric. Difficult to diffuse up to the layer 42. Therefore, it is possible to more effectively suppress the deterioration of the piezoelectric characteristics of the portion of the piezoelectric layer 42 facing the pressure chamber 10.

また、圧電アクチュエータ32を駆動したときに振動層41を十分に変形させるためには、振動層41の厚みが大きいほど、走査方向及び紙送り方向に関する圧力室10の長さを大きくする必要がある。しかしながら、本実施の形態では、AD法により振動層41を成膜しているので、振動層41を薄くすることができ、これにより、走査方向及び紙送り方向に関する圧力室10の長さが小さくても、振動層41を十分に変形させることができる。したがって、圧力室10及び圧電アクチュエータ32の圧力室10と対向する駆動部分を高集積化することができる。   Further, in order to sufficiently deform the vibration layer 41 when the piezoelectric actuator 32 is driven, it is necessary to increase the length of the pressure chamber 10 in the scanning direction and the paper feeding direction as the thickness of the vibration layer 41 increases. . However, in the present embodiment, since the vibration layer 41 is formed by the AD method, the vibration layer 41 can be thinned, thereby reducing the length of the pressure chamber 10 in the scanning direction and the paper feeding direction. However, the vibration layer 41 can be sufficiently deformed. Therefore, the drive portion of the pressure chamber 10 and the piezoelectric actuator 32 facing the pressure chamber 10 can be highly integrated.

また、キャビティプレート21がステンレスなどの金属材料からなるため、エッチングによりキャビティプレート21に圧力室10を容易に形成することができる。   Further, since the cavity plate 21 is made of a metal material such as stainless steel, the pressure chamber 10 can be easily formed in the cavity plate 21 by etching.

また、エッチングによりキャビティプレート21に圧力室10を形成した後に、圧電層42の上面に個別電極44を形成しているため、圧力室10を形成する際に、エッチング液が個別電極44に付着して個別電極44が損傷してしまうことがない。これにより、エッチングを行う前に個別電極44にマスクをするなどの工程が不要となる。   In addition, since the individual electrode 44 is formed on the upper surface of the piezoelectric layer 42 after the pressure chamber 10 is formed in the cavity plate 21 by etching, the etching solution adheres to the individual electrode 44 when the pressure chamber 10 is formed. Thus, the individual electrode 44 is not damaged. This eliminates the need for a process such as masking the individual electrode 44 before etching.

また、本実施の形態では、個別電極44を形成した後、キャビティプレート21、振動層41、共通電極43、圧電層42及び個別電極44の積層体を加熱することにより、圧電層42のアニールと、個別電極44及び共通電極43の焼成とを同時に行うことができる。   In the present embodiment, after the individual electrode 44 is formed, the laminate of the cavity plate 21, the vibration layer 41, the common electrode 43, the piezoelectric layer 42, and the individual electrode 44 is heated to thereby anneal the piezoelectric layer 42. The firing of the individual electrode 44 and the common electrode 43 can be performed simultaneously.

次に、本実施の形態に種々の変更を加えた変形例について説明する。ただし、本実施の形態と同様の構成を有するものについては同じ符号を付し、適宜その説明を省略する。   Next, modified examples in which various changes are made to the present embodiment will be described. However, components having the same configuration as in the present embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted as appropriate.

本実施の形態では、圧電層42をAD法によって成膜したが、圧電層42を他の方法によって成膜することも可能である。具体的には、例えば、圧電材料とガラスなどの焼結助剤とからなる原料粉末、有機バインダー及び可塑剤を溶剤と混合することによって作られる液状のスラリーを共通電極43が形成された振動層41の上面に塗布することによって圧電層42を成膜してもよい。   In the present embodiment, the piezoelectric layer 42 is formed by the AD method. However, the piezoelectric layer 42 can be formed by another method. Specifically, for example, a vibrating layer in which the common electrode 43 is formed from a liquid slurry made by mixing a raw material powder made of a piezoelectric material and a sintering aid such as glass, an organic binder, and a plasticizer with a solvent. The piezoelectric layer 42 may be formed by coating on the upper surface of 41.

この場合には、スラリーを塗布した後、圧電層42の焼成(固化)、及び、圧電層42のアニールのために、キャビティプレート21、振動層41、共通電極43、圧電層42及び個別電極44の積層体を高温(例えば、850℃以上)で加熱する。このため、圧電層42の焼成の際に、キャビティプレート21の構成原子が拡散する。しかしながら、この場合でも、実施の形態と同様、キャビティプレート21に圧力室10を形成した後で、圧電層42の加熱を行っているため、キャビティプレート21の構成原子が、圧電層42の圧力室10と対向する部分には拡散しにくい。   In this case, after applying the slurry, the cavity plate 21, the vibration layer 41, the common electrode 43, the piezoelectric layer 42, and the individual electrode 44 are used for firing (solidification) of the piezoelectric layer 42 and annealing of the piezoelectric layer 42. The laminate is heated at a high temperature (for example, 850 ° C. or higher). For this reason, the constituent atoms of the cavity plate 21 diffuse when the piezoelectric layer 42 is baked. However, even in this case, since the piezoelectric layer 42 is heated after the pressure chamber 10 is formed in the cavity plate 21 as in the embodiment, the constituent atoms of the cavity plate 21 are changed to the pressure chamber of the piezoelectric layer 42. Difficult to diffuse in the part facing 10.

また、本実施の形態では、振動層41をAD法によって成膜したが、振動層41を他の方法によって成膜することも可能である。具体的には、ゾルゲル法、スパッタ法、CVD法(化学気相成長法)、水熱合成法など、キャビティプレート21からその構成原子が拡散しない程度の低温で成膜した振動層41を固化させることができる方法によって振動層41を成膜することも可能である。   In the present embodiment, the vibration layer 41 is formed by the AD method. However, the vibration layer 41 may be formed by another method. Specifically, the vibrating layer 41 formed at a low temperature that does not diffuse its constituent atoms from the cavity plate 21 such as a sol-gel method, a sputtering method, a CVD method (chemical vapor deposition method), or a hydrothermal synthesis method is solidified. It is also possible to form the vibration layer 41 by a method that can be used.

なお、本実施の形態では、AD法により圧電層42を形成した後、圧電層42を高温で加熱するアニールを行っているが、これは、前述したように、圧電層42に圧電特性を持たせるための処理であり、圧電層42を固化させるための処理ではない。そして、AD法で成膜した振動層41及び圧電層42は常温で固化する。すなわち、上記実施の形態のように、AD法により振動層41を形成した場合にも、成膜された振動層41を、基材21からその構成原子が拡散しない常温で固化させることができる。   In this embodiment, after the piezoelectric layer 42 is formed by the AD method, annealing is performed to heat the piezoelectric layer 42 at a high temperature. However, as described above, the piezoelectric layer 42 has a piezoelectric characteristic. This process is not for solidifying the piezoelectric layer 42. Then, the vibration layer 41 and the piezoelectric layer 42 formed by the AD method are solidified at room temperature. That is, even when the vibration layer 41 is formed by the AD method as in the above embodiment, the formed vibration layer 41 can be solidified at a normal temperature at which the constituent atoms do not diffuse from the base material 21.

ここで、振動層41を形成した後、その上面に共通電極43などを形成するためには、振動層41を固化させる必要があるが、この固化のために、キャビティプレート21と振動層41との積層体を、キャビティプレート21の構成原子が拡散してしまう程の高温で加熱することになると、この加熱の際に、キャビティプレート21の構成原子が圧力室10と対向する部分を含む振動層41の全域に拡散してしまう。したがって、この後、キャビティプレート21に圧力室10を形成してから、圧電層42にアニールを行うために加熱を行ったとしても、振動層41の圧力室10と対向する部分に拡散していたキャビティプレート21の構成原子が、振動層41からさらに圧電層42の圧力室10と対向する部分に拡散して、圧電層42のこの部分における圧電特性が低下してしまう虞がある。   Here, after forming the vibration layer 41, in order to form the common electrode 43 and the like on the upper surface thereof, the vibration layer 41 needs to be solidified. For this solidification, the cavity plate 21, the vibration layer 41, Is heated at such a high temperature that the constituent atoms of the cavity plate 21 diffuse, the vibrating layer including a portion in which the constituent atoms of the cavity plate 21 face the pressure chamber 10 is heated. 41 spreads over the entire area. Therefore, even after the pressure chamber 10 is formed in the cavity plate 21 and then the piezoelectric layer 42 is heated for annealing, the pressure layer 10 of the vibration layer 41 is diffused to the portion facing the pressure chamber 10. The constituent atoms of the cavity plate 21 may diffuse from the vibration layer 41 to a portion of the piezoelectric layer 42 that faces the pressure chamber 10, and the piezoelectric characteristics of this portion of the piezoelectric layer 42 may be degraded.

そのため、振動層41は、上述したような、キャビティプレート21の構成原子が拡散しない程度の低温で固化させることができるような方法を用いて成膜することが好ましい。   Therefore, it is preferable to form the vibration layer 41 using a method that can be solidified at a low temperature such that the constituent atoms of the cavity plate 21 do not diffuse as described above.

また、本実施の形態では、キャビティプレート21に圧力室10を形成した後、圧電層42の上面に個別電極44を形成していたが、圧電層42の上面に個別電極44を形成した後に、キャビティプレート21に圧力室10を形成してもよい。この場合には、エッチング液による個別電極44の損傷を防止するために、エッチングによりキャビティプレート21に圧力室10を形成する前に、個別電極44にマスクをしておけばよい。   Further, in the present embodiment, after the pressure chamber 10 is formed in the cavity plate 21, the individual electrode 44 is formed on the upper surface of the piezoelectric layer 42. However, after the individual electrode 44 is formed on the upper surface of the piezoelectric layer 42, The pressure chamber 10 may be formed in the cavity plate 21. In this case, in order to prevent the individual electrode 44 from being damaged by the etching solution, the individual electrode 44 may be masked before the pressure chamber 10 is formed in the cavity plate 21 by etching.

また、本実施の形態では、個別電極44を形成した後、キャビティプレート21、振動層41、共通電極43、圧電層42及び個別電極44の積層体を加熱して、圧電層42のアニールと、個別電極44及び共通電極43の焼成とを行っていたが、これには限られない。例えば、キャビティプレート21に圧力室10を形成した後、個別電極44を形成する前に、キャビティプレート21、振動層41、共通電極43及び圧電層42の積層体を加熱して、圧電層42のアニール及び共通電極43の焼成を行い、その後、圧電層42の上面に個別電極44を形成し、形成した個別電極44を焼成するために、上述したのとは別に個別電極44が積層された積層体を加熱してもよい。   In the present embodiment, after the individual electrode 44 is formed, the laminate of the cavity plate 21, the vibration layer 41, the common electrode 43, the piezoelectric layer 42, and the individual electrode 44 is heated to anneal the piezoelectric layer 42, Although the individual electrode 44 and the common electrode 43 are fired, the present invention is not limited to this. For example, after forming the pressure chamber 10 in the cavity plate 21 and before forming the individual electrodes 44, the laminate of the cavity plate 21, the vibration layer 41, the common electrode 43, and the piezoelectric layer 42 is heated to form the piezoelectric layer 42. Lamination and firing of the common electrode 43 are performed, and then the individual electrode 44 is formed on the upper surface of the piezoelectric layer 42. In order to fire the formed individual electrode 44, the individual electrode 44 is laminated separately from the above. The body may be heated.

また、キャビティプレートはステンレスなどの金属材料であることには限られず、キャビティプレートが、シリコンからなるものであってもよい。シリコンの原子が圧電層42に拡散した場合にも、圧電層42の圧電特性が低下してしまうが、この場合でも、加熱を行う前に、キャビティプレート21の一部を除去して圧力室10を形成しているため、実施の形態と同様、シリコンの原子が圧電層42の圧力室10と対向する部分には拡散しにくい。さらに、キャビティプレートとなる基材がシリコンからなる場合にも、エッチングにより基材に圧力室を容易に形成することができる。   The cavity plate is not limited to a metal material such as stainless steel, and the cavity plate may be made of silicon. Even when silicon atoms diffuse into the piezoelectric layer 42, the piezoelectric characteristics of the piezoelectric layer 42 deteriorate. However, even in this case, the pressure chamber 10 is removed by removing a part of the cavity plate 21 before heating. Therefore, as in the embodiment, silicon atoms are unlikely to diffuse into the portion of the piezoelectric layer 42 facing the pressure chamber 10. Furthermore, even when the base material to be the cavity plate is made of silicon, the pressure chamber can be easily formed in the base material by etching.

また、本実施の形態では、振動層41の上面に圧電層42が1層だけ形成されていたが、これには限られない。一変形例では、図8に示すように、圧電層42の上面に、さらに圧電層71、72が配置されており、圧電層71と圧電層72との間に、そのほぼ全域にわたって共通電極74が配置されているとともに、圧電層72の上面(振動層41と反対側)の圧力室10と対向する部分に、個別電極44と同様の形状を有する個別電極74(露出電極)が配置されている(変形例1)。なお、この場合には、圧電層42、71、72を合わせたものが本発明に係る圧電層に相当する。また、この場合には、上記実施の形態とは異なり、個別電極44は、本発明に係る露出電極に相当するものではない。   In the present embodiment, only one piezoelectric layer 42 is formed on the upper surface of the vibration layer 41. However, the present invention is not limited to this. In one modified example, as shown in FIG. 8, piezoelectric layers 71 and 72 are further disposed on the upper surface of the piezoelectric layer 42, and the common electrode 74 is disposed between the piezoelectric layer 71 and the piezoelectric layer 72 over almost the entire region. Is disposed, and an individual electrode 74 (exposed electrode) having the same shape as the individual electrode 44 is disposed on a portion of the upper surface (opposite side of the vibration layer 41) of the piezoelectric layer 72 facing the pressure chamber 10. (Modification 1). In this case, the combination of the piezoelectric layers 42, 71 and 72 corresponds to the piezoelectric layer according to the present invention. In this case, unlike the above-described embodiment, the individual electrode 44 does not correspond to the exposed electrode according to the present invention.

このようなインクジェットヘッドを製造する際には、本実施の形態と同様、図7(a)〜(c)に示すように、圧力室10が形成される前のキャビティプレート21の上面に、振動層41、共通電極43及び圧電層42を形成した後、図9(a)に示すように、圧電層42の上面に個別電極44を形成し、次に、図9(b)に示すように、圧電層42の上面に圧電層71を成膜する。続いて、図9(c)に示すように、圧電層71の上面に共通電極73を形成し、次に、図9(d)に示すように、圧電層71の上面に圧電層72を形成する。なお、圧電層71、72は、圧電層42と同様、AD法によって成膜し、共通電極73は、共通電極43と同様、スクリーン印刷やスパッタ法等によって形成する。   When manufacturing such an ink jet head, as shown in FIGS. 7A to 7C, vibration is applied to the upper surface of the cavity plate 21 before the pressure chamber 10 is formed, as in the present embodiment. After forming the layer 41, the common electrode 43, and the piezoelectric layer 42, as shown in FIG. 9A, the individual electrode 44 is formed on the upper surface of the piezoelectric layer 42, and then, as shown in FIG. 9B. Then, the piezoelectric layer 71 is formed on the upper surface of the piezoelectric layer 42. Subsequently, as shown in FIG. 9C, the common electrode 73 is formed on the upper surface of the piezoelectric layer 71, and then, the piezoelectric layer 72 is formed on the upper surface of the piezoelectric layer 71 as shown in FIG. 9D. To do. The piezoelectric layers 71 and 72 are formed by the AD method as in the piezoelectric layer 42, and the common electrode 73 is formed by screen printing or sputtering as in the common electrode 43.

次に、本実施の形態と同様、図9(e)に示すように、エッチングによりキャビティプレート21に圧力室10を形成し(貫通孔形成工程、圧力室形成工程)、次に、図9(f)に示すように、圧電層72の上面にスクリーン印刷やスパッタ法等によって個別電極74を形成する(露出電極形成工程)。そして、この後、キャビティプレート21、振動層41、圧電層41、42、71、72、共通電極43、73及び個別電極44、74の積層体を加熱して、圧電層42、71、72のアニールと、共通電極43、73及び個別電極44、74の焼成とを行う(加熱工程)。   Next, as in the present embodiment, as shown in FIG. 9E, the pressure chamber 10 is formed in the cavity plate 21 by etching (through-hole forming step, pressure chamber forming step), and then FIG. As shown in f), the individual electrodes 74 are formed on the upper surface of the piezoelectric layer 72 by screen printing, sputtering, or the like (exposed electrode forming step). After that, the laminate of the cavity plate 21, the vibration layer 41, the piezoelectric layers 41, 42, 71, 72, the common electrodes 43, 73 and the individual electrodes 44, 74 is heated to form the piezoelectric layers 42, 71, 72. Annealing and firing of the common electrodes 43 and 73 and the individual electrodes 44 and 74 are performed (heating process).

なお、この場合には、圧電層42、71、72を成膜する工程を合わせたものが、本発明に係る圧電層成膜工程に相当し、共通電極43、73及び個別電極44、74を形成する工程を合わせたものが、本発明に係る電極形成工程に相当する。   In this case, the combination of the steps of forming the piezoelectric layers 42, 71, 72 corresponds to the piezoelectric layer forming step according to the present invention, and the common electrodes 43, 73 and the individual electrodes 44, 74 are provided. A combination of the forming steps corresponds to the electrode forming step according to the present invention.

この場合でも、エッチングによりキャビティプレート21に圧力室10を形成した後、個別電極74を形成しているので、エッチング液によって個別電極74が損傷してしまうことがない。さらに、個別電極74を形成した後、加熱工程を行っているので、圧電層42、71、72のアニール、並びに、共通電極43、73及び個別電極44の焼成と同時に、個別電極74の焼成を行うことができる。   Even in this case, since the individual electrode 74 is formed after the pressure chamber 10 is formed in the cavity plate 21 by etching, the individual electrode 74 is not damaged by the etching solution. Furthermore, since the heating process is performed after the individual electrodes 74 are formed, the individual electrodes 74 are fired simultaneously with the annealing of the piezoelectric layers 42, 71, 72 and the firing of the common electrodes 43, 73 and the individual electrodes 44. It can be carried out.

また、本実施の形態では、圧電アクチュエータ32において、圧電層42の下面に共通電極43が配置されているとともに、圧電層42の上面に複数の個別電極44が配置されていたが、圧電アクチュエータは、圧電層42の上面あるいは下面にのみ電極が配置されたものであってもよい。   In the present embodiment, in the piezoelectric actuator 32, the common electrode 43 is disposed on the lower surface of the piezoelectric layer 42 and the plurality of individual electrodes 44 are disposed on the upper surface of the piezoelectric layer 42. The electrode may be disposed only on the upper surface or the lower surface of the piezoelectric layer 42.

例えば、別の一変形例では、図10〜13に示すように、圧電層42の下面には電極が形成されておらず、圧電層42の上面に個別電極132及び共通電極134が形成されている(変形例2)。   For example, in another modification, as shown in FIGS. 10 to 13, no electrode is formed on the lower surface of the piezoelectric layer 42, and the individual electrode 132 and the common electrode 134 are formed on the upper surface of the piezoelectric layer 42. (Modification 2).

複数の個別電極132は、複数の圧力室10とそれぞれ対向する複数の内側領域140の上面に形成されている。各個別電極132のパターンは、圧力室10(内側領域140)の長手方向に延在した3つの長手方向突起145と、圧力室10の幅方向外側に位置する2つの長手方向突起145からそれぞれ幅方向外側へ延在した複数の幅方向突起146とを含んでいる。3つの長手方向突起145は、略楕円形の内側領域140の中心を含み、その長手方向(図10の左右方向)に細長い第1区域142の上面に、幅方向に等間隔空けて配置されている。一方、複数の幅方向突起146は、その長手方向に平行に延びる圧力室10の2本の縁(内側領域140と外側領域141との境界)と第1区域142の外縁との間に位置して圧力室10の縁の近傍部と対向する第2区域143の上面に、長手方向に等間隔空けて配置されている。   The plurality of individual electrodes 132 are formed on the top surfaces of the plurality of inner regions 140 that respectively face the plurality of pressure chambers 10. The pattern of each individual electrode 132 has a width from three longitudinal projections 145 extending in the longitudinal direction of the pressure chamber 10 (inner region 140) and two longitudinal projections 145 positioned on the outer side in the width direction of the pressure chamber 10. And a plurality of widthwise protrusions 146 extending outward in the direction. The three longitudinal protrusions 145 include the center of the substantially elliptical inner region 140, and are arranged on the upper surface of the first section 142 elongated in the longitudinal direction (left-right direction in FIG. 10) at equal intervals in the width direction. Yes. On the other hand, the plurality of widthwise protrusions 146 are located between two edges (the boundary between the inner region 140 and the outer region 141) of the pressure chamber 10 extending in parallel with the longitudinal direction and the outer edge of the first area 142. Further, they are arranged on the upper surface of the second area 143 facing the vicinity of the edge of the pressure chamber 10 at equal intervals in the longitudinal direction.

3つの長手方向突起145はそれらの一端部(図10の右端部)において互いに導通しており、この導通部からは外側領域141へ接点部135が引き出されている。複数の個別電極132にそれぞれ対応する複数の接点部135は、走査方向に関する両端部においてそれぞれ紙送り方向に配列されている。さらに、複数の接点部135には、図示しないFPCが接合され、この配線部材を介して接点部135は図示しないドライバICと電気的に接続されている。そして、第1区域142の3つの長手方向突起145、第2区域143の複数の幅方向突起146、及び、接点部135は互いに導通していることから、ドライバICからFPC及び接点部135を介して3つの長手方向突起145及び複数の幅方向突起146に同時に駆動電圧が印加されるようになっている。   The three longitudinal protrusions 145 are electrically connected to each other at one end portion (the right end portion in FIG. 10), and a contact portion 135 is drawn out from the conductive portion to the outer region 141. A plurality of contact portions 135 respectively corresponding to the plurality of individual electrodes 132 are arranged in the paper feed direction at both ends in the scanning direction. Further, an FPC (not shown) is joined to the plurality of contact parts 135, and the contact part 135 is electrically connected to a driver IC (not shown) via the wiring member. Since the three longitudinal protrusions 145 of the first section 142, the plurality of widthwise protrusions 146 of the second section 143, and the contact portion 135 are electrically connected to each other, the driver IC passes through the FPC and the contact portion 135. The driving voltage is applied to the three longitudinal protrusions 145 and the plurality of widthwise protrusions 146 simultaneously.

共通電極134のパターンは、各第1区域142の個別電極132の3つの長手方向突起145の間において圧力室10の長手方向にそれぞれ延在した2つの長手方向突起147と、各第2区域143の個別電極132の複数の幅方向突起146の間において圧力室10の幅方向(短手方向)にそれぞれ延在した複数の幅方向突起148を含んでいる。図10に示すように、第1区域142において、個別電極132の3つの長手方向突起145と共通電極134の2つの長手方向突起147は、等間隔空けて交互に配置されている。また、第2区域143において、個別電極132の複数の幅方向突起146と共通電極134の複数の幅方向突起148は等間隔空けて交互に配置されている。   The pattern of the common electrode 134 includes two longitudinal protrusions 147 each extending in the longitudinal direction of the pressure chamber 10 between the three longitudinal protrusions 145 of the individual electrodes 132 in each first area 142, and each second area 143. A plurality of width direction protrusions 148 extending in the width direction (short direction) of the pressure chamber 10 between the plurality of width direction protrusions 146 of the individual electrodes 132 are included. As shown in FIG. 10, in the first area 142, the three longitudinal protrusions 145 of the individual electrode 132 and the two longitudinal protrusions 147 of the common electrode 134 are alternately arranged at equal intervals. In the second region 143, the plurality of width direction protrusions 146 of the individual electrode 132 and the plurality of width direction protrusions 148 of the common electrode 134 are alternately arranged at equal intervals.

また、図10に示すように、左右2列の圧力室10の列にそれぞれ対応する第1区域142の長手方向突起147は、接点部135と反対側の端部(図10の左端部)において、圧力室10の配列方向(図10の上下方向)に延びる導電部149により全て導通している。また、第2区域143の幅方向突起148は、隣接する2つの圧力室10の間において、その長手方向(図10の左右方向)に延びる導電部150により接続され、導電部150は導電部149に接続されている。つまり、導電部149,150を介して、共通電極134の長手方向突起147と幅方向突起148とが互いに導通している。また、幅方向突起148は、導電部150から圧力室10の幅方向一方側(図10の上側)に向けて延在する第1幅方向突起148aと、幅方向他方側(図10の下側)へ向けて延在する第2幅方向突起148bとを有しており、第1幅方向突起148aと第2幅方向突起148bは、隣接する2つの圧力室10を駆動するための共通電極134としてそれぞれ作用している。つまり、異なる圧力室10の駆動にそれぞれ寄与する第1幅方向突起148aと第2幅方向突起148bが1つの導電部150から派生した構造となっており、共通電極134が、限られたスペースに効率よく配されたパターンとなっている。さらに、図10に示すように、左右2つの導電部149からは走査方向に関する両端部(走査方向に関して個別電極132の接点部135と同じ位置)までそれぞれ2つの接点部136が引き出され、これら2つの接点部136には、個別電極132の接点部135と同様に、FPCが接合されている。そして、共通電極134の全ての長手方向突起147と幅方向突起148は、接点部136及び配線部材を介して常にグランド電位に保持されている。   Further, as shown in FIG. 10, the longitudinal protrusions 147 of the first section 142 corresponding to the two right and left rows of pressure chambers 10 are at the end opposite to the contact portion 135 (the left end in FIG. 10). The conductive portions 149 extending in the arrangement direction of the pressure chambers 10 (the vertical direction in FIG. 10) are all conducted. Further, the width direction protrusion 148 of the second section 143 is connected between two adjacent pressure chambers 10 by a conductive portion 150 extending in the longitudinal direction (left and right direction in FIG. 10), and the conductive portion 150 is connected to the conductive portion 149. It is connected to the. That is, the longitudinal protrusion 147 and the width protrusion 148 of the common electrode 134 are electrically connected to each other via the conductive portions 149 and 150. Further, the width direction protrusion 148 includes a first width direction protrusion 148a extending from the conductive portion 150 toward one side in the width direction of the pressure chamber 10 (upper side in FIG. 10) and the other side in the width direction (lower side in FIG. 10). ) Extending in the direction of), and the first width direction protrusion 148a and the second width direction protrusion 148b are common electrodes 134 for driving two adjacent pressure chambers 10. Are acting as each. That is, the first width direction protrusion 148a and the second width direction protrusion 148b that contribute to driving of different pressure chambers 10 are derived from one conductive portion 150, and the common electrode 134 is limited to a limited space. The pattern is arranged efficiently. Further, as shown in FIG. 10, two contact portions 136 are drawn out from the two left and right conductive portions 149 to both end portions in the scanning direction (same positions as the contact portions 135 of the individual electrodes 132 in the scanning direction). Similar to the contact part 135 of the individual electrode 132, the FPC is joined to the two contact parts 136. All the longitudinal projections 147 and the width projections 148 of the common electrode 134 are always held at the ground potential via the contact portions 136 and the wiring members.

このように、個別電極132のパターンと共通電極134のパターンが共に圧電層42の上面に形成されているため、ある個別電極132に駆動電圧が印加されたときには、内側領域140の圧電層42(特に、上面部)にはその表面に平行な方向(以下、面方向と記載する場合もある)に向いた電界が生じる。図10に示すように、第1区域142においては、個別電極132の長手方向突起145と共通電極134の長手方向突起147との間には、矢印で示すように、圧力室10の幅方向に向いた面内成分からなる第1電界E1が生じる。一方、第2区域143においては、個別電極132の幅方向突起146と共通電極134の幅方向突起148との間に、矢印で示すように、第1電界E1と直交する圧力室10の長手方向に向いた面内成分からなる第2電界E2が生じる。   Thus, since the pattern of the individual electrode 132 and the pattern of the common electrode 134 are both formed on the upper surface of the piezoelectric layer 42, when a driving voltage is applied to a certain individual electrode 132, the piezoelectric layer 42 ( In particular, an electric field directed in a direction parallel to the surface (hereinafter sometimes referred to as a plane direction) is generated on the upper surface portion. As shown in FIG. 10, in the first section 142, between the longitudinal projections 145 of the individual electrodes 132 and the longitudinal projections 147 of the common electrode 134, as shown by the arrows, in the width direction of the pressure chamber 10. A first electric field E <b> 1 composed of a directed in-plane component is generated. On the other hand, in the second region 143, the longitudinal direction of the pressure chamber 10 orthogonal to the first electric field E1, as indicated by an arrow, between the widthwise protrusion 146 of the individual electrode 132 and the widthwise protrusion 148 of the common electrode 134 is shown. A second electric field E2 composed of an in-plane component facing the surface is generated.

さらに、圧電層42の内側領域140は、予め個別電極132に前述の駆動電圧よりも高い分極用の電圧を印加して高い電界が作用させることにより、その表面に平行な方向に分極処理されている。そして、第1区域142においては第1電界E1と同じ方向(圧力室10の幅方向)に分極され、第2区域143においては第2電界E2と同じ方向(圧力室10の長手方向)に分極されている。したがって、圧電層42の分極方向は、個別電極132に電圧が印加されたときに生じる電界の方向と同じである。   Further, the inner region 140 of the piezoelectric layer 42 is polarized in a direction parallel to the surface thereof by applying a voltage for polarization higher than the driving voltage to the individual electrode 132 in advance to cause a high electric field to act. Yes. The first section 142 is polarized in the same direction as the first electric field E1 (the width direction of the pressure chamber 10), and the second section 143 is polarized in the same direction as the second electric field E2 (the longitudinal direction of the pressure chamber 10). Has been. Therefore, the polarization direction of the piezoelectric layer 42 is the same as the direction of the electric field generated when a voltage is applied to the individual electrode 132.

そして、変形例2の圧電アクチュエータにおいては、ドライバICから複数の個別電極132に対して選択的に駆動電圧が印加されると、個別電極132と共通電極134が互いに異なる電位となる。すると、図10に示すように、駆動電圧が印加された個別電極132の下側の圧電層131の内側領域140において、第1区域142の圧電層42に圧力室10の幅方向に向かう第1電界E1が生じるとともに、第2区域143の圧電層42に圧力室10の長手方向に向かう第2電界E2が生じる。   In the piezoelectric actuator of the second modification, when a driving voltage is selectively applied from the driver IC to the plurality of individual electrodes 132, the individual electrodes 132 and the common electrode 134 have different potentials. Then, as shown in FIG. 10, in the inner region 140 of the piezoelectric layer 131 on the lower side of the individual electrode 132 to which the driving voltage is applied, the first piezoelectric layer 42 in the first section 142 moves in the width direction of the pressure chamber 10. An electric field E1 is generated, and a second electric field E2 is generated in the piezoelectric layer 42 in the second section 143 in the longitudinal direction of the pressure chamber 10.

ここで、前述したように、圧電層42は、第1区域142においては第1電界E1と同じ方向に分極され、第2区域143においては第2電界E2と同じ方向に分極されている。したがって、図11、図13に矢印で示すように、第1区域142においては、圧電層42は第1電界E1の方向である圧力室10の幅方向に伸びて、圧力室10の長手方向に縮む。一方、第2区域143においては、圧電層42は第2電界E2の方向である圧力室10の長手方向に伸びて、圧力室10の幅方向に縮む。即ち、図13に示すように、圧力室10の幅方向に見ると、圧電層42は、第1区域142においては伸長し、その両側の第2区域143においては収縮する。このとき、内側領域140の圧電層42の下側に位置する振動板41は面方向に伸縮せず、内側領域140の圧電層42が面方向に伸縮変形するのに抵抗する。さらに、内側領域140を包囲する外側領域141の圧電層42及びその下側の振動板41は厚み方向の変形が規制されている。そのため、図12、図13の破線で示すように、圧電層42と振動板41は、上方(圧力室10と反対側)に凸となるように大きく湾曲変形する。このように振動板41が湾曲すると、圧力室10の容積が増大して圧力室10内に負の圧力波が発生し、マニホールド流路13から圧力室10内にインクが流入する。   Here, as described above, the piezoelectric layer 42 is polarized in the same direction as the first electric field E1 in the first section 142, and is polarized in the same direction as the second electric field E2 in the second section 143. Accordingly, as indicated by arrows in FIGS. 11 and 13, in the first section 142, the piezoelectric layer 42 extends in the width direction of the pressure chamber 10 that is the direction of the first electric field E <b> 1 and extends in the longitudinal direction of the pressure chamber 10. Shrink. On the other hand, in the second section 143, the piezoelectric layer 42 extends in the longitudinal direction of the pressure chamber 10 which is the direction of the second electric field E2, and contracts in the width direction of the pressure chamber 10. That is, as shown in FIG. 13, when viewed in the width direction of the pressure chamber 10, the piezoelectric layer 42 expands in the first section 142 and contracts in the second sections 143 on both sides thereof. At this time, the diaphragm 41 located below the piezoelectric layer 42 in the inner region 140 does not expand and contract in the surface direction, and resists the piezoelectric layer 42 in the inner region 140 from expanding and contracting in the surface direction. Furthermore, deformation in the thickness direction of the piezoelectric layer 42 in the outer region 141 surrounding the inner region 140 and the vibration plate 41 below the piezoelectric layer 42 are restricted. Therefore, as indicated by the broken lines in FIGS. 12 and 13, the piezoelectric layer 42 and the diaphragm 41 are greatly curved and deformed so as to protrude upward (on the side opposite to the pressure chamber 10). When the vibration plate 41 is curved in this manner, the volume of the pressure chamber 10 increases, a negative pressure wave is generated in the pressure chamber 10, and ink flows from the manifold channel 13 into the pressure chamber 10.

その後、圧力室10内で生じた負の圧力波が正に反転するタイミングで、個別電極132への駆動電圧の印加を停止する。すると、圧電層42及び振動板41が元の水平な形状に戻り、圧力室10の容積が減少するが、このとき、前述の圧力室10の容積増大に伴う圧力波と、振動板41の復元に伴い生じる圧力波とが合成されるため、インクに大きな圧力が付与され、ノズル15からインクが吐出される。   Thereafter, the application of the drive voltage to the individual electrode 132 is stopped at the timing when the negative pressure wave generated in the pressure chamber 10 is reversed to positive. Then, the piezoelectric layer 42 and the vibration plate 41 return to the original horizontal shape, and the volume of the pressure chamber 10 decreases. At this time, the pressure wave accompanying the increase in the volume of the pressure chamber 10 and the restoration of the vibration plate 41 are obtained. Since the pressure wave generated along with this is combined, a large pressure is applied to the ink, and the ink is ejected from the nozzle 15.

変形例2のインクジェットヘッド(圧電アクチュエータ)を製造する際には、キャビティプレート21の上面に振動層41を成膜した後、直ちに振動層41の上面に圧電層42を成膜する。また、実施の形態における個別電極44を形成する工程において、個別電極132及び共通電極134を形成する。それ以外の製造工程については、上述の実施の形態と同様であるので、ここでは、その詳細を省略する。   When manufacturing the ink jet head (piezoelectric actuator) of Modification 2, after forming the vibration layer 41 on the upper surface of the cavity plate 21, the piezoelectric layer 42 is immediately formed on the upper surface of the vibration layer 41. In the step of forming the individual electrode 44 in the embodiment, the individual electrode 132 and the common electrode 134 are formed. The other manufacturing steps are the same as those in the above-described embodiment, and the details are omitted here.

そして、変形例2においても、上述したようにしてインクジェットヘッドを製造することにより、上述の実施の形態と同様の効果を得ることができる。   And also in the modification 2, the effect similar to the above-mentioned embodiment can be acquired by manufacturing an inkjet head as mentioned above.

また、本実施の形態では、エッチングによりキャビティプレート21に圧力室10を形成したが、レーザ加工など、他の方法によって圧力室10を形成してもよい。   In the present embodiment, the pressure chamber 10 is formed in the cavity plate 21 by etching. However, the pressure chamber 10 may be formed by other methods such as laser processing.

また、以上では、圧力室内のノズルからインクを吐出するインクジェットヘッド及びこれに用いられる圧電アクチュエータの製造に本発明を適用した例について説明したが、これには限られない。例えば、ノズルからインク以外の液体を吐出する液体吐出ヘッド及びこれに用いられる圧電アクチュエータの製造に本発明を適用することも可能であり、圧力室内の液体に圧力を付与することによって圧力室を含む液体移送流路内の液体を移送する液体移送装置及びこれに用いられる圧電アクチュエータの製造に本発明を適用することも可能である。   In the above description, an example in which the present invention is applied to the manufacture of an inkjet head that discharges ink from nozzles in a pressure chamber and a piezoelectric actuator used therefor has been described, but the present invention is not limited thereto. For example, the present invention can be applied to the manufacture of a liquid discharge head that discharges liquid other than ink from a nozzle and a piezoelectric actuator used therefor, and includes a pressure chamber by applying pressure to the liquid in the pressure chamber. The present invention can also be applied to the manufacture of a liquid transfer device for transferring a liquid in a liquid transfer channel and a piezoelectric actuator used therefor.

さらには、所定の駆動対象を駆動させるための圧電アクチュエータの製造に本発明を適用することも可能である。この場合には、振動層41の下面の、基材に形成した貫通孔に露出している部分に駆動対象を取り付ければよい。   Furthermore, the present invention can also be applied to the manufacture of a piezoelectric actuator for driving a predetermined drive target. In this case, the driving target may be attached to the portion of the lower surface of the vibration layer 41 exposed in the through hole formed in the base material.

本発明における実施の形態に係るプリンタの概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of a printer according to an embodiment of the present invention. 図1のインクジェットヘッドの平面図である。It is a top view of the inkjet head of FIG. 図2の部分拡大図である。FIG. 3 is a partially enlarged view of FIG. 2. 図3のIV−IV線断面図である。It is the IV-IV sectional view taken on the line of FIG. 図3のV−V線断面図である。It is the VV sectional view taken on the line of FIG. インクジェットヘッド(圧電アクチュエータ)の製造過程を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the manufacture process of an inkjet head (piezoelectric actuator). 製造の各工程におけるインクジェットヘッドの状態を示す図である。It is a figure which shows the state of the inkjet head in each process of manufacture. 変形例1の図5相当の図である。FIG. 6 is a diagram corresponding to FIG. 変形例1におけるインクジェットヘッドの製造の各工程におけるインクジェットヘッドの状態を示す図である。It is a figure which shows the state of the inkjet head in each process of manufacture of the inkjet head in the modification 1. 変形例2におけるインクジェットヘッドの一部分、及び、圧電層に作用する電界の方向を示す平面図である。It is a top view which shows a direction of the electric field which acts on a part of inkjet head in the modification 2, and a piezoelectric layer. 変形例2におけるインクジェットヘッドの一部分、及び、圧電層の変形の方向を示す平面図である。It is a top view which shows a part of inkjet head in the modification 2, and the deformation | transformation direction of a piezoelectric layer. 図11のA−A線断面図である。It is the sectional view on the AA line of FIG. 図11のB−B線断面図である。It is the BB sectional drawing of FIG.

3 インクジェットヘッド
10 圧力室
21 キャビティプレート
32 圧電アクチュエータ
41 振動層
42 圧電層
43 共通電極
44 個別電極
71 圧電層
72 圧電層
73 共通電極
74 個別電極
3 Inkjet head 10 Pressure chamber 21 Cavity plate 32 Piezoelectric actuator 41 Vibration layer 42 Piezoelectric layer 43 Common electrode 44 Individual electrode 71 Piezoelectric layer 72 Piezoelectric layer 73 Common electrode 74 Individual electrode

Claims (4)

金属又はシリコンからなる基材の一表面に、セラミックス材料からなる振動層を成膜する振動層成膜工程と、
前記振動層の前記基材と反対側に、圧電層を成膜する圧電層成膜工程と、
前記圧電層成膜工程よりも後に行われる工程であって、前記基材の一部を除去することで、前記基材の前記振動層とは反対側から前記振動層を臨むことのできる貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、
前記圧電層の少なくとも前記貫通孔と対向する部分に電極を形成する電極形成工程と、を備え、
前記貫通孔形成工程において、前記貫通孔はエッチングにより形成されることを特徴とし、
前記電極形成工程が、前記圧電層の前記振動層と反対側に露出する露出電極を形成する露出電極形成工程を含んでおり、
この露出電極形成工程は、前記貫通孔形成工程よりも後に、前記圧電層の前記振動層と反対側の面に電極材料を配置して前記露出電極を形成することを特徴とする圧電アクチュエータの製造方法。
A vibration layer forming step of forming a vibration layer made of a ceramic material on one surface of a base material made of metal or silicon;
A piezoelectric layer forming step of forming a piezoelectric layer on the vibration layer opposite to the base material;
A through-hole that is a step performed after the piezoelectric layer forming step, and can expose the vibration layer from a side opposite to the vibration layer of the substrate by removing a part of the substrate. A through-hole forming step for forming
An electrode forming step of forming an electrode on at least a portion of the piezoelectric layer facing the through hole,
In the through hole forming step, the through hole is formed by etching,
The electrode forming step includes an exposed electrode forming step of forming an exposed electrode exposed on the opposite side of the piezoelectric layer from the vibrating layer;
The exposed electrode forming step includes forming an exposed electrode by disposing an electrode material on a surface of the piezoelectric layer opposite to the vibrating layer after the through-hole forming step. Method.
前記圧電層成膜工程において、前記圧電層はエアロゾルデポジション法によって成膜されることを特徴とする請求項1に記載の圧電アクチュエータの製造方法。   2. The method of manufacturing a piezoelectric actuator according to claim 1, wherein in the piezoelectric layer forming step, the piezoelectric layer is formed by an aerosol deposition method. 前記振動層成膜工程において、前記振動板はエアロゾルデポジション法によって成膜されることを特徴とする請求項1又は2に記載の圧電アクチュエータの製造方法。   3. The method for manufacturing a piezoelectric actuator according to claim 1, wherein in the vibration layer film forming step, the vibration plate is formed by an aerosol deposition method. 金属又はシリコンからなり、圧力室が形成される圧力室プレートの一表面に、セラミックス材料からなる振動層を成膜する振動層成膜工程と、
前記振動層の前記圧力室プレートと反対側に、圧電層を成膜する圧電層成膜工程と、
前記圧電層成膜工程よりも後に行われる工程であって、前記圧力室プレートの一部を除去することで、前記基材の前記振動板とは反対側から前記振動層を臨むことのできる圧力室を形成する圧力室形成工程と、
前記圧電層の少なくとも圧力室と対向する部分に電極を形成する電極形成工程と、を備え、
前記貫通孔形成工程において、前記貫通孔はエッチングにより形成されることを特徴とし、
前記電極形成工程が、前記圧電層の前記振動層と反対側に露出する露出電極を形成する露出電極形成工程を含んでおり、
この露出電極形成工程は、前記貫通孔形成工程よりも後に、前記圧電層の前記振動層と反対側の面に電極材料を配置して前記露出電極を形成することを特徴とする液体移送装置の製造方法。
A vibration layer forming step of forming a vibration layer made of a ceramic material on one surface of a pressure chamber plate made of metal or silicon and forming a pressure chamber;
A piezoelectric layer forming step of forming a piezoelectric layer on the vibration layer opposite to the pressure chamber plate;
A step that is performed after the piezoelectric layer forming step, and by removing a part of the pressure chamber plate, the pressure that allows the vibration layer to face the opposite side of the vibration plate of the base material A pressure chamber forming step for forming a chamber;
An electrode forming step of forming an electrode on at least a portion of the piezoelectric layer facing the pressure chamber,
In the through hole forming step, the through hole is formed by etching,
The electrode forming step includes an exposed electrode forming step of forming an exposed electrode exposed on the opposite side of the piezoelectric layer from the vibrating layer;
In this liquid transfer device, the exposed electrode forming step forms an exposed electrode by disposing an electrode material on the surface of the piezoelectric layer opposite to the vibrating layer after the through hole forming step. Production method.
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