JP5601440B2 - Liquid ejecting head and liquid ejecting apparatus - Google Patents
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Description
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、圧電アクチュエーターを備えた液体噴射ヘッドを用いることが知られている。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アクチュエーターを変位させることにより、圧電アクチュエーターを変位させ、圧力室内の圧力を変化させることで、ノズル孔から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の圧電アクチュエーターにおいては、複数の圧電体層が形成されて、その複数の圧電体層を連続して覆うように上部電極が形成される。 For example, in a liquid ejecting apparatus such as an ink jet printer, it is known to use a liquid ejecting head including a piezoelectric actuator in order to eject a droplet such as ink. Such a liquid ejecting head, for example, ejects a droplet such as ink from a nozzle hole by displacing the piezoelectric actuator by a drive signal or the like, thereby displacing the piezoelectric actuator and changing the pressure in the pressure chamber. Can do. 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 piezoelectric actuator for a liquid jet head, a plurality of piezoelectric layers are formed, and an upper electrode is formed so as to continuously cover the plurality of piezoelectric layers.
このような構造では、複数の圧電体層が隣り合う間の領域においては、上部電極が振動板の上に直接形成される。そのため、上部電極を形成する場合に、上部電極の圧電体層に対する密着性と、上部電極の振動板に対する密着性と、を考慮する必要がある。 In such a structure, the upper electrode is formed directly on the diaphragm in the region between the plurality of piezoelectric layers adjacent to each other. For this reason, when forming the upper electrode, it is necessary to consider the adhesion of the upper electrode to the piezoelectric layer and the adhesion of the upper electrode to the diaphragm.
また、圧電アクチュエーターが所望の体積の液滴を噴射するために、圧電アクチュエーターの構成部材の剛性を調整する必要がある。振動板において上部電極のみが上方に形成される領域においては、振動を抑制するための剛性の調整が難しい。 Further, in order for the piezoelectric actuator to eject droplets having a desired volume, it is necessary to adjust the rigidity of the constituent members of the piezoelectric actuator. In the region where only the upper electrode is formed on the diaphragm, it is difficult to adjust the rigidity for suppressing the vibration.
以上のように、所望の体積の液滴を噴射するための剛性の調整が容易な圧電アクチュエーターが望まれている。 As described above, there is a demand for a piezoelectric actuator that allows easy adjustment of rigidity for ejecting a droplet having a desired volume.
本発明の目的の１つは、剛性の調整が容易な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 in which the rigidity can be easily adjusted.
本発明の目的の１つは、剛性の調整が容易な液体噴射ヘッドの製造方法を提供することにある。 One of the objects of the present invention is to provide a method of manufacturing a liquid jet head in which the adjustment of rigidity is easy.
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の方向に延びるように形成された第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、
前記圧電体層の少なくとも一部を覆うように形成された第２の導電層と、
を有し、
前記圧電体層は、前記第１領域内において、前記第１の導電層とオーバーラップするように前記第１の方向に延びる第１の部分と、
前記第１の方向と直交する第２の方向において、前記第１の部分と連続して隣り合うテーパー状の第２の部分と、
前記第２の方向において、前記第２の部分と連続して隣り合う第３の部分と、
を含む。
(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 formed in the first region so as to extend in a first direction;
A piezoelectric layer formed to cover the first conductive layer;
A second conductive layer formed to cover at least a part of the piezoelectric layer;
Have
The piezoelectric layer includes a first portion extending in the first direction so as to overlap the first conductive layer in the first region;
In a second direction orthogonal to the first direction, a tapered second portion that is continuously adjacent to the first portion;
A third portion adjacent to the second portion in the second direction; and
including.
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、剛性の調整が容易な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 in which the rigidity can be easily adjusted.
（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、第１の方向に延びるように、それぞれ形成された第１の導電層と、
複数の前記第１の導電層を覆うように、連続して形成された圧電体層と、
前記圧電体層の少なくとも一部を覆うように、連続して形成された第２の導電層と、
を有し、
前記圧電体層は、前記第１領域内において、前記第１の導電層とオーバーラップするように前記第１の方向に延びる第１の部分と、
前記第１の方向と直交する第２の方向において、前記第１の部分と連続して隣り合うテーパー状の第２の部分と、
前記第２の方向において、前記第２の部分と連続して隣り合う第３の部分と、
を含む。
(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,
A first conductive layer formed in each of the plurality of first regions so as to extend in a first direction;
A piezoelectric layer continuously formed to cover the plurality of first conductive layers;
A second conductive layer continuously formed so as to cover at least a part of the piezoelectric layer;
Have
The piezoelectric layer includes a first portion extending in the first direction so as to overlap the first conductive layer in the first region;
In a second direction orthogonal to the first direction, a tapered second portion that is continuously adjacent to the first portion;
A third portion adjacent to the second portion in the second direction; and
including.
本発明によれば、剛性の調整が容易な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 in which the rigidity can be easily adjusted.
（３）本発明に係る液体噴射ヘッドにおいて、
前記圧電体層の前記第１の部分の前記振動板の前記第１の面からの高さは、前記圧電体層の前記第３の部分の前記振動板の前記第１の面からの高さより高くてもよい。
(3) In the liquid jet head according to the present invention,
The height of the first portion of the piezoelectric layer from the first surface of the diaphragm is higher than the height of the third portion of the piezoelectric layer from the first surface of the diaphragm. It may be high.
（４）本発明に係る液体噴射ヘッドにおいて、
前記圧力室板は、前記圧力室を構成する複数の壁部を更に有し、
前記振動板の前記第２の面において、前記壁部とオーバーラップしている領域を第２領域としたとき、前記圧電体層は、前記第１領域から前記第２領域に連続して形成されてもよい。
(4) In the liquid jet head according to the present invention,
The pressure chamber plate further includes a plurality of wall portions constituting the pressure chamber,
In the second surface of the diaphragm, when the region overlapping the wall portion is a second region, the piezoelectric layer is formed continuously from the first region to the second region. May be.
（５）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領域内から前記第１領域外へ連続して延びた第２導電部と、を有していてもよい。
(5) In the liquid jet head according to the present invention,
The first conductive layer includes a first conductive part formed in the first region;
And a second conductive portion extending continuously from the first region to the outside of the first region.
（６）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更に有し、
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、
を含んでいてもよい。
(6) In the liquid jet head according to the present invention,
The piezoelectric layer further includes an opening that is spaced apart from the second conductive layer and located on the second conductive portion of the first conductive layer;
A third conductive layer formed to cover at least the opening;
May be included.
（７）本発明に係る液体噴射ヘッドにおいて、
前記ノズル孔を有したノズル板を含んでいてもよい。
(7) In the liquid jet head according to the present invention,
A nozzle plate having the nozzle holes may be included.
（８）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。
(8) 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、剛性の調整が容易な液体噴射ヘッドを有する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 whose rigidity can be easily adjusted.
（９）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、
前記圧電体層の少なくとも一部を覆うように第２の導電層を形成する工程と、
を有し、
前記圧電体層を形成する工程は、前記第１領域内において、前記第１の導電層とオーバーラップするように前記第１の方向に延びる第１の部分と、
前記第１の方向と直交する第２の方向において、前記第１の部分と連続して隣り合うテーパー状の第２の部分と、
前記第２の方向において、前記第２の部分と連続して隣り合う第３の部分と、を形成する工程を含む。
(9) 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 extend in a first direction;
Forming a piezoelectric layer so as to cover the first conductive layer;
Forming a second conductive layer so as to cover at least a part of the piezoelectric layer;
Have
Forming the piezoelectric layer includes a first portion extending in the first direction so as to overlap the first conductive layer in the first region;
In a second direction orthogonal to the first direction, a tapered second portion that is continuously adjacent to the first portion;
Forming a third portion adjacent to the second portion in the second direction.
本発明によれば、剛性の調整が容易な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 in which the rigidity can be easily adjusted.
（１０）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、圧電体層を連続して形成する工程と、
前記圧電体層の少なくとも一部をそれぞれ覆うように、第２の導電層を連続して形成する工程と、
を有し、
前記圧電体層を形成する工程は、前記第１領域内において、前記第１の導電層とオーバーラップするように前記第１の方向に延びる第１の部分と、
前記第１の方向と直交する第２の方向において、前記第１の部分と連続して隣り合うテーパー状の第２の部分と、
前記第２の方向において、前記第２の部分と連続して隣り合う第３の部分と、を形成する工程を含む。
(10) A method for 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 extend in a first direction;
Forming a piezoelectric layer continuously so as to cover the plurality of first conductive layers;
Continuously forming a second conductive layer so as to cover at least a part of the piezoelectric layer,
Have
Forming the piezoelectric layer includes a first portion extending in the first direction so as to overlap the first conductive layer in the first region;
In a second direction orthogonal to the first direction, a tapered second portion that is continuously adjacent to the first portion;
Forming a third portion adjacent to the second portion in the second direction.
本発明によれば、剛性の調整が容易な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 in which the rigidity can be easily adjusted.
（１１）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、エッチング処理を含み、
前記エッチング処理は、エッチング時間を制御することで、前記圧電体層の前記第３の部分を所望の厚さとしてもよい。
(11) In the method of manufacturing the liquid jet head according to the invention,
The step of forming the piezoelectric layer includes an etching process,
In the etching process, the third portion of the piezoelectric layer may have a desired thickness by controlling an etching time.
（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領域上に導電膜を形成する工程と、
前記導電膜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膜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。
(12) 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 film on the first region;
Forming an etching protective film on the conductive film;
Etching the conductive film after forming the etching protective film,
The etching protective film may be made of a material that forms the piezoelectric layer.
（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圧電材料膜を形成する工程と、
前記圧電材料膜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前材料膜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。
(13) In the method of manufacturing a liquid jet head according to the invention,
The step of forming the piezoelectric layer includes
Forming a piezoelectric material film so as to cover at least the first conductive film;
Forming a conductive mask layer on the piezoelectric material film;
Etching the unpressed material film after forming the mask layer,
The mask layer may be made of a material that forms the second conductive layer.
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 present 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。本実施形態に係る液体噴射ヘッド３００の圧電アクチュエーター１１０は、圧電素子１００と振動板３０によって構成される。以下、図２〜図３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. The piezoelectric actuator 110 of the liquid ejecting head 300 according to the present embodiment includes the piezoelectric element 100 and the diaphragm 30. 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の圧力室１１、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３は、液体噴射ヘッド３００の要部の変形例を模式的に示す断面図である。 FIG. 2A is a plan view for convenience showing only the pressure chamber 11 of the pressure chamber plate 10, the vibration plate 30, and the piezoelectric element 100, which are the main parts of the liquid jet head 300. 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. 3 is a cross-sectional view schematically showing a modification of the main part of the liquid jet 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内に第１の方向２００における一方の端部である端部４１を有する。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。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４２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４３と、から形成される。したがって、端部４１は、第１導電部４２の第１の方向における端部である。第１の導電層４０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 41 that is one end in the first direction 200 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. As shown in FIG. 2A, the first conductive layer 40 includes a first conductive portion 42 formed in the first region 33 and a first side 33 a that is one short side of the first region 33. , And a second conductive portion 43 extending continuously from the first region 33 to the outside of the first region 33. Therefore, the end portion 41 is an end portion in the first direction of the first conductive portion 42. The first conductive layer 40 is made of a conductive layer, and constitutes 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。また、第１領域３３外においても、圧電体層５０は、図２（Ａ）に示すように、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４３を覆うように形成される。図２（Ａ）に示すように、圧電体層５０は、第１の辺３３ａと対向した第２の辺３３ｂから第１領域３３外に連続して延びるように形成されていてもよい。圧電体層５０の形状は、図２（Ａ）および図２（Ｂ）に示すように、第１領域３３内において、第１の導電層４０とオーバーラップするように第１の方向２００に延びる面である第１の部分５１と、第１の部分５１と、第２の方向２１０において連続して隣り合うテーパー状の側面である第２の部分５２と、第２の部分５２と第２の方向２１０において連続して隣り合う面である第３の部分５３と、を有する。図２（Ａ）において、第１領域３３における第１の部分５１は、灰色で示される。また、図２（Ａ）において、第１領域３３における第２の部分５２は、右斜め斜線で示される。また、図２（Ａ）において、第１領域３３における第３の部分５３は、左斜め斜線で示される。図２（Ｂ）に示すように、第３の部分５３は、第２領域３４において連続して形成されていてもよい。圧電体層５０の第３の部分５３を有する第３の部分の厚さ（第３の部分５３の振動板の第２の面３２からの高さ）は、圧電アクチュエーターの全体の剛性を考慮して適宜、所望の厚さに形成されることができる。図示はしないが、剛性を調整するために、圧電体層５０は、第３の部分５３より高さが更に低い面を複数有していてもよい。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において電圧が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）Ｏ３）、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. Also, outside the first region 33, the piezoelectric layer 50 continuously extends along the first direction 200 as shown in FIG. 2A, and the second conductive of the first conductive layer 40. It is formed so as to cover the portion 43. As shown in FIG. 2A, the piezoelectric layer 50 may be formed so as to continuously extend out of the first region 33 from the second side 33b opposed to the first side 33a. The shape of the piezoelectric layer 50 extends in the first direction 200 so as to overlap the first conductive layer 40 in the first region 33, as shown in FIGS. A first portion 51 that is a surface, a first portion 51, a second portion 52 that is a tapered side surface continuously adjacent in the second direction 210, a second portion 52, and a second portion And a third portion 53 that is a continuously adjacent surface in the direction 210. In FIG. 2A, the first portion 51 in the first region 33 is shown in gray. Further, in FIG. 2A, the second portion 52 in the first region 33 is indicated by a right oblique line. Further, in FIG. 2A, the third portion 53 in the first region 33 is indicated by diagonally oblique lines on the left. As shown in FIG. 2B, the third portion 53 may be formed continuously in the second region 34. The thickness of the third portion including the third portion 53 of the piezoelectric layer 50 (the height of the third portion 53 from the second surface 32 of the diaphragm) takes into account the overall rigidity of the piezoelectric actuator. Thus, a desired thickness can be formed. Although not shown, the piezoelectric layer 50 may have a plurality of surfaces whose height is lower than that of the third portion 53 in order to adjust the rigidity. 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１の導電層４０の第２導電部４３が露出するような開口部５４が形成される。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。 2A and 2C, the piezoelectric layer 50 is formed on the second conductive portion 43 of the first conductive layer 40 on the second conductive portion 43 of the first conductive layer 40. As shown in FIG. An opening 54 is formed so that 43 is exposed. 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 can be exposed.
第２の導電層６０は、図２（Ａ）に示すように、第１領域３３において、端部４１を含む第１の導電層４０とオーバーラップし、圧電体層５０の一部を覆い、かつ第１の方向２００における一方の端部を第１領域３３内に有するように形成される。第２の導電層６０は、図２（Ａ）および図２（Ｂ）に示すように、複数の圧電体層５０の一部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。このとき、第２の導電層６０は、第１領域３３内において、第１の方向２００における一方の端部６１を有する（図２（Ａ）の太字実線部分）。図２（Ａ）に示すように、端部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。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、端部４１を含む第１の導電層４０の一部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の端部６１の位置によって規定される。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１の導電層４０の端部４１の位置によって規定される。図２（Ｂ）に示すように、第２の導電層６０は、第２領域３４においても、圧電体層５０の上に連続して形成されてもよい。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 FIG. 2A, the second conductive layer 60 overlaps the first conductive layer 40 including the end portion 41 in the first region 33 and covers a part of the piezoelectric layer 50. In addition, the first region 33 is formed so as to have one end in the first direction 200. As shown in FIGS. 2A and 2B, the second conductive layer 60 is continuously formed in the second direction 210 so as to cover a part of the plurality of piezoelectric layers 50, respectively. May be. At this time, the second conductive layer 60 has one end 61 in the first direction 200 in the first region 33 (a bold solid line portion in FIG. 2A). As shown in FIG. 2A, the end portion 61 may be continuously formed on the plurality of piezoelectric layers 50. As shown in FIGS. 2B and 2C, the second conductive layer 60 overlaps with a part of the first conductive layer 40 including the end portion 41 in the first region 33. 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 is defined by the position of the end 61 of the second conductive layer 60. Further, the position of the other end 55 b in the first direction 200 of the drive region 55 is defined by the position of the end 41 of the first conductive layer 40. As shown in FIG. 2B, the second conductive layer 60 may be continuously formed on the piezoelectric layer 50 also in the second region 34. 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７０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る。つまりは、第３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３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３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３の導電層７０は、単層で形成されていてもよい。あるいは、第３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３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３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３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３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 third conductive layer 70 is formed so as to cover at least the opening 54. That is, the third conductive layer 70 is electrically connected to the first conductive portion 42 via the second conductive portion 43. The shape of the third 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 third conductive layer 70 are not particularly limited. For example, the third conductive layer 70 may be formed as a single layer. Alternatively, the third conductive layer 70 may be formed of a stacked body of a plurality of films. The third conductive layer 70 is made of a conductive layer, and constitutes a lead wire to the lower electrode in the piezoelectric element 100. The third 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 third conductive layer 70 may be connected to an external drive circuit. Accordingly, the first conductive layer 40 can be electrically connected to, for example, an external drive circuit via the third 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第１の保護膜８０が形成されていてもよい。また、第１の保護膜８０は、圧電体層５０から第２の導電層６０の一部を覆うように形成されていてもよい。言い換えれば、第１の保護膜６０は、第２の導電層６０の端部６１を覆い、端部５５ａを含む駆動領域５５の一部とオーバーラップするように形成されていてもよい。また、図３に示すように、第２の導電層６０の上において、端部５５ｂを含む駆動領域５５の一部とオーバーラップするように、第１の方向２００において、第１の保護膜８０と離間して配置された第２の保護膜８１が形成されていてもよい。第１の保護膜８０および第２の保護膜８１は、例えば、電気的絶縁膜であって、少なくとも水分バリア性を有していればよい。第１の保護膜８０および第２の保護膜８１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, 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 first protective film 80 made of a film may be formed. The first protective film 80 may be formed so as to cover a part of the second conductive layer 60 from the piezoelectric layer 50. In other words, the first protective film 60 may be formed so as to cover the end portion 61 of the second conductive layer 60 and overlap a part of the drive region 55 including the end portion 55a. In addition, as shown in FIG. 3, the first protective film 80 is formed in the first direction 200 on the second conductive layer 60 so as to overlap with a part of the drive region 55 including the end 55 b. A second protective film 81 may be formed so as to be spaced apart from each other. The first protective film 80 and the second protective film 81 are, for example, electrical insulating films and may have at least a moisture barrier property. The first protective film 80 and the second protective film 81 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.
第１の保護膜８０および第２の保護膜８１は、第３の導電層７０が形成される前に形成されてもよい。第１の保護膜８０を第３の導電層７０を形成する前に形成することにより、第３の導電層７０をエッチングによって形成する際、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。 The first protective film 80 and the second protective film 81 may be formed before the third conductive layer 70 is formed. By forming the first protective film 80 before forming the third conductive layer 70, when the third conductive layer 70 is formed by etching, the second conductive layer 60 is located above the piezoelectric layer 50. It is possible to avoid a chemical process damage caused by an etchant or the like on a portion not formed on the surface. Details will be described later in the manufacturing process.
また、第１の保護膜８０によって、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っているため、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低減することができる。 In addition, since the first protective film 80 covers at least a part of the piezoelectric layer 50 where the second conductive layer 60 is not formed above, physical damage to the piezoelectric layer 50, and Damage due to moisture in the atmosphere can be reduced.
また、図３に示すように、第１の保護膜８０は、第２の導電層６０の端部６１とオーバーラップしてもよい。これによれば、第１の保護膜８０によって、第２の導電層６０の端部６１を抑えることができるため、第２の導電層６０の剥離を防止することができる。 Further, as shown in FIG. 3, the first protective film 80 may overlap the end portion 61 of the second conductive layer 60. According to this, since the edge part 61 of the 2nd conductive layer 60 can be suppressed with the 1st protective film 80, peeling of the 2nd conductive layer 60 can be prevented.
また、第１の保護膜８０および第２の保護膜８１を、上述のようにそれぞれ駆動領域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、第１の保護膜８０および第２の保護膜８１が、駆動領域５５の両端部上において、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、第１の保護膜８０および第２の保護膜８１を用いて、端部５５ａおよび５５ｂとオーバーラップする領域の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。したがって、第１の保護膜８０および第２の保護膜８１によって圧電アクチュエーター１１０の剛性を調整し、過度の振動（変位）を抑制することができる。過度の振動（変位）を抑制した結果、圧電アクチュエーター１１０の部材にクラック等の物理的ダメージが発生しにくくすることができる。したがって、第１の保護膜８０および第２の保護膜８１を形成することで、圧電アクチュエーターの剛性を調整することができ、かつ、圧電素子１００の信頼性を向上させることができる。 Further, the first protective film 80 and the second protective film 81 are disposed and formed so as to overlap the end portions 55a and 55b of the drive region 55 as described above, whereby the first protective film 80 and the second protective film 81 are formed. The protective film 80 and the second protective film 81 can act as weights that suppress vibration on both ends of the drive region 55. In other words, the first protective film 80 and the second protective film 81 can be used to adjust the rigidity of the piezoelectric actuator 110 in the region overlapping with the end portions 55a and 55b. Therefore, the rigidity of the piezoelectric actuator 110 can be adjusted by the first protective film 80 and the second protective film 81, and excessive vibration (displacement) can be suppressed. As a result of suppressing excessive vibration (displacement), it is possible to make it difficult for physical damage such as cracks to occur in the members of the piezoelectric actuator 110. Therefore, by forming the first protective film 80 and the second protective film 81, the rigidity of the piezoelectric actuator can be adjusted, and the reliability of the piezoelectric element 100 can be improved.
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、圧電体層５０が、第１領域３３内において、第１の部分５１、第２の部分５２、および第３の部分５３を有することにより、圧電アクチュエーターの剛性の調整が容易となる。つまりは、第３の部分５３における圧電体層５０の高さ（厚み）を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、所望の体積の液滴が得られるような振動となるための剛性に調整することが可能となる。 According to the liquid ejecting head 300 according to the present embodiment, the piezoelectric layer 50 includes the first portion 51, the second portion 52, and the third portion 53 in the first region 33, so that the piezoelectric layer 50 is piezoelectric. It becomes easy to adjust the rigidity of the actuator. In other words, by adjusting the height (thickness) of the piezoelectric layer 50 in the third portion 53, the rigidity of the piezoelectric actuator 110 is changed to the rigidity for generating vibration that can obtain a droplet having a desired volume. It becomes possible to adjust.
また、本実施形態に係る液体噴射ヘッド３００によれば、第２の導電層６０が第１領域３３および第２領域３４において、圧電体層５０上に形成されることができるため、第２の導電層６０が、複数の異なる材質からなる部材の界面との密着性を考慮する必要がなくなる。 Further, according to the liquid ejecting head 300 according to the present embodiment, the second conductive layer 60 can be formed on the piezoelectric layer 50 in the first region 33 and the second region 34. There is no need for the conductive layer 60 to consider the adhesion with the interfaces of members made of different materials.
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、剛性の調整が容易な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 whose rigidity can be easily adjusted.
２． 液体噴射ヘッドの製造方法
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の製造方法について説明する。
2. Manufacturing Method of Liquid Ejecting Head Hereinafter, a manufacturing method of the liquid ejecting head according to this 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の製造方法を説明するために液体噴射ヘッド３００の要部を模式的に示した断面図である。 4 to 11 are cross-sectional views schematically illustrating the main part of the liquid ejecting head 300 in order to describe the method of manufacturing the liquid ejecting head 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、圧電体層５０の少なくとも一部を覆うように第２の導電層６０を形成する工程と、を有し、圧電体層５０を形成する工程は、第１領域３３内において、第１の導電層４０とオーバーラップするように第１の方向２００に延びる第１の部分５１と、第１の方向２００と直交する第２の方向２１０において、第１の部分５１と連続して隣り合うテーパー状の第２の部分５２と、第２の方向２１０において、第２の部分５２と連続して隣り合う第３の部分５３と、を形成する工程を含む。 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, which has a first surface 31 facing the pressure chamber plate 10 and a second surface 32 opposite to the first surface, and overlaps the pressure chamber 11 on the second surface 32. A step of forming the diaphragm 30 having the first region 33; a step of forming the first conductive layer 40 so as to extend in the first direction 200 in the first region 33; The step of forming the piezoelectric layer 50 includes a step of forming the piezoelectric layer 50 so as to cover and a step of forming the second conductive layer 60 so as to cover at least a part of the piezoelectric layer 50. In the first region 33, so as to overlap the first conductive layer 40 A first portion 51 extending in one direction 200, a tapered second portion 52 continuously adjacent to the first portion 51 in a second direction 210 orthogonal to the first direction 200, Forming a third portion 53 continuously adjacent to the second portion 52 in the second direction 210.
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。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. The manufacturing method of the liquid jet head according to the present embodiment is not particularly limited to the following manufacturing method, and when nickel, stainless steel, stainless steel, or the like is used as a material, a process such as a known electroforming method may be included. Good. 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上に第１の導電層４０を形成する。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。これにより、第１の導電層４０の第１の方向２００における一方の端部４１が第１領域３３内に形成される。また、第１領域３３内の第１導電部４２と第１領域３３外に延びる第２導電部４３とが形成される。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。 After the diaphragm 30 is formed, the first conductive layer 40 is formed on the second surface 32 of the diaphragm 30 as shown in FIG. Here, the first conductive layer 40 is patterned into a desired shape so as to overlap the region 11a. Thereby, one end 41 in the first direction 200 of the first conductive layer 40 is formed in the first region 33. In addition, a first conductive portion 42 in the first region 33 and a second conductive portion 43 extending outside the first region 33 are formed. 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.
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層であってもよい。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 protection film 50a may be a piezoelectric layer formed 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ってもよい。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が所望の形状に形成される。ここで、図６（Ｂ）に示すように、圧電体層５０は、第１の部分５１、第２の部分５２、および第３の部分５３を有するようにエッチングされる。第３の部分５３における圧電体層５０の厚み（高さ）は、エッチング処理のエッチング時間を調整することで、所望の厚みにすることができる。また、導電性を有するマスク層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、容易に圧電体層５０の第２の部分５２を、テーパー状の面とすることができる。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. Mask layer 60a may be a metal layer formed of the same material as conductive layer 60b described later. As shown in FIG. 6B, after forming the mask layer 60a, the piezoelectric layer 50b is patterned by etching to form the piezoelectric layer 50 in a desired shape. Here, as shown in FIG. 6B, the piezoelectric layer 50 is etched so as to have a first portion 51, a second portion 52, and a third portion 53. The thickness (height) of the piezoelectric layer 50 in the third portion 53 can be set to a desired thickness by adjusting the etching time of the etching process. Further, by forming the mask layer 60a having conductivity, the mask layer 60a acts as a hard mask in the etching process, so that the second portion 52 of the piezoelectric layer 50 is easily formed into a tapered surface. Can do. The detailed configuration of the piezoelectric layer 50 has been described above, and will not be described.
図７に示すように、圧電体層５０を覆うように導電層６０ｂが形成される。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を形成する。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、導電層６０ｂと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. The conductive layer 60b 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 is formed by stacking platinum, iridium, or the like by a sputtering method or the like. When the mask layer 60a is formed, the mask layer 60a can be integrated with the conductive layer 60b because it uses the same material as the conductive layer 60b.
図８に示すように、導電層６０ｂを形成後、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の第２導電部４３を露出させる開口部５４が形成される。開口部５４は、後述する第２の導電層６０に離間するような位置に形成される。 As shown in FIG. 8, after forming the conductive layer 60 b, an opening 54 that exposes the second conductive portion 43 of the first conductive layer 40 is formed on the second conductive portion 43 of the first conductive layer 40. The The opening 54 is formed at a position that is separated from the second conductive layer 60 described later.
図９（Ａ）に示すように、導電層６０ｂをエッチングし、所望の形状にパターニングすることによって第２の導電層６０を形成する。図９（Ａ）に示すように、第２の導電部６０をパターニングする際、第２の導電層６０の端部６１の配置によって、駆動領域５５を規定することができる。図９（Ｂ）に示すように、第２の導電層６０をパターニングする工程において、第２の導電層６０は、複数の圧電体層５０の少なくとも一部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が接地回路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。 As shown in FIG. 9A, the second conductive layer 60 is formed by etching the conductive layer 60b and patterning it into a desired shape. As shown in FIG. 9A, when the second conductive portion 60 is patterned, the drive region 55 can be defined by the arrangement of the end portions 61 of the second conductive layer 60. As shown in FIG. 9B, in the step of patterning the second conductive layer 60, the second conductive layer 60 is continuously formed so as to cover at least a part of the plurality of piezoelectric layers 50, respectively. Is done. According to this, when the second conductive layer 60 is connected to the ground circuit, the second conductive layer 60 can be used as a common upper electrode of the piezoelectric element 100.
また、本実施形態に係る製造方法の変形例として、図１０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、第１の保護膜８０を形成してもよい。第１の保護膜８０は、例えば塗布法等によりポリイミド樹脂膜を成膜して、所望の形状にパターニングして形成してもよい。また、複数の圧電体層５０における第２の導電層６０が上方に形成されていない部分を、第１の保護膜８０によって連続して覆うように形成してもよい（図示せず）。また、図１０に示すように、第１の保護膜８０は、第２の導電層６０の端部６１を覆い、駆動領域５５の第１の方向２００にける一方の端部５５ａとオーバーラップするように形成されてもよい。また、図１０に示すように、駆動領域５５の第１の方向２００にける他方の端部５５ｂにオーバーラップするように、第２の保護膜８１を第２の導電層６０の上に形成してもよい。なお、本実施形態の係る製造方法において、第１の保護膜８０および第２の保護膜８１は必須の構成ではなく、第１の保護膜８０および第２の保護膜８１は形成されなくてもよい。 As a modification of the manufacturing method according to the present embodiment, as shown in FIG. 10, in the piezoelectric layer 50, so as to cover at least a part of the portion where the second conductive layer 60 is not formed above, The first protective film 80 may be formed. The first protective film 80 may be formed by, for example, forming a polyimide resin film by a coating method or the like and patterning it into a desired shape. Moreover, you may form so that the part in which the 2nd conductive layer 60 in the some piezoelectric material layer 50 is not formed upwards may be continuously covered with the 1st protective film 80 (not shown). Further, as shown in FIG. 10, the first protective film 80 covers the end portion 61 of the second conductive layer 60 and overlaps one end portion 55 a in the first direction 200 of the drive region 55. It may be formed as follows. Further, as shown in FIG. 10, a second protective film 81 is formed on the second conductive layer 60 so as to overlap the other end 55b in the first direction 200 of the drive region 55. May be. In the manufacturing method according to the present embodiment, the first protective film 80 and the second protective film 81 are not indispensable structures, and the first protective film 80 and the second protective film 81 may not be formed. Good.
次に、図１１（Ａ）に示すように、少なくとも開口部５４を覆うように、第３の導電層７０を形成する。第３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、導電層を所定の形状にエッチングすることによって第３の導電層７０を形成してもよい。第３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. 11A, a third conductive layer 70 is formed so as to cover at least the opening 54. The third 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 sputtering or the like, and the third conductive layer 70 is formed by etching the conductive layer into a predetermined shape. Also good. The third conductive layer 70 may be connected to an external drive circuit (not shown).
また、図１１（Ｂ）に示すように、第１の保護膜８０が形成されている場合、第３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３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３の導電層７０が得られる。ここで、第１の保護膜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。 11B, when the first protective film 80 is formed, the second conductive layer 60 of the piezoelectric layer 50 is formed in the step of forming the third conductive layer 70 by etching. It is possible to protect the portion not formed above from chemical damage due to an etchant or the like. More specifically, after the conductive layer for the third conductive layer 70 is formed by sputtering or the like, the conductive layer is etched to obtain the third conductive layer 70 having a desired shape. Here, the first 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, so that, for example, the first protective film 80 is adjacent to the drive region 55. Since the piezoelectric layer 50 is not chemically damaged by the etchant or the like, the reliability of the piezoelectric element 100 can be improved.
以上のいずれかの方法により、圧電素子１００および圧電アクチュエーター１１０を製造することができる。 The piezoelectric element 100 and the piezoelectric actuator 110 can be manufactured by any of the above methods.
次に、図１２（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。 Next, as illustrated in FIG. 12A, 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.
次に、図１２（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、図１２（Ｂ）に示すように、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１２（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。 Next, as shown in FIG. 12B, 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 as shown in FIG. After the pressure chamber plate 11 is formed, as shown in FIG. 12C, the nozzle plate 20 having the nozzle holes 21 is bonded 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 ejecting head 300 can be manufactured by the above method. 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、第１領域３３内において、圧電体層５０が、第１の部分５１、第２の部分５２、および第３の部分５３を有する液体噴射ヘッド３００を製造することができる。液体噴射ヘッド３００によれば、前述のように圧電アクチュエーター１１０の剛性の調整が容易となる。 According to the method for manufacturing the liquid ejecting head 300 according to the present embodiment, the piezoelectric layer 50 includes the first portion 51, the second portion 52, and the third portion 53 in the first region 33. The ejection head 300 can be manufactured. According to the liquid ejecting head 300, the rigidity of the piezoelectric actuator 110 can be easily adjusted as described above.
また、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、第１領域３３および第２領域３４において、第２の導電層６０を圧電体層５０上に形成することができるため、第２の導電層６０と、複数の部材の界面との密着性を考慮する必要がなくなる。 Further, according to the method of manufacturing the liquid jet head 300 according to the present embodiment, the second conductive layer 60 can be formed on the piezoelectric layer 50 in the first region 33 and the second region 34. There is no need to consider the adhesion between the two conductive layers 60 and the interfaces of the plurality of members.
以上によって、本実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造方法によれば、剛性の調整が容易な液体噴射ヘッド３００の製造方法を提供することができる。 As described above, according to the method of manufacturing the liquid jet head according to the present embodiment, it is possible to provide a method of manufacturing the liquid jet head 300 in which the rigidity can be easily adjusted.
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１３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. 13 is a perspective view schematically showing the liquid ejecting apparatus 1000 according to the present 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よれば、上述のように、圧電アクチュエーター１１０の剛性の調整が容易となる。そのため、圧電アクチュエーター１１０の剛性の調整が容易な液体噴射装置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. According to the liquid ejecting head 300 according to the invention, the rigidity of the piezoelectric actuator 110 can be easily adjusted as described above. Therefore, the liquid ejecting apparatus 1000 in which the rigidity of the piezoelectric actuator 110 can be easily adjusted 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、３４ 第２領域、４０ 第１の導電層、４１ 端部、
４２ 第１導電部、４３ 第２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 第１の部分、５２ 第２の部分、
５３ 第３の部分、５４ 開口部、５５ 駆動領域、５５ａ 端部、５５ｂ 端部、
６０ 第２の導電層、６０ａ マスク層、６０ｂ 導電層、
６１ 端部、７０ 第３の導電層、８０ 第１の保護膜、８１ 第２の保護膜、
９０ 封止板、９１ 封止領域、１００ 圧電素子、１１０ 圧電アクチュエーター、
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, 34 second region, 40 first conductive layer, 41 end,
42 first conductive portion, 43 second conductive portion, 50 piezoelectric layer, 50a etching protective film,
50b piezoelectric layer, 50c intermediate titanium layer, 51 first part, 52 second part,
53 third part, 54 opening, 55 drive region, 55a end, 55b end,
60 second conductive layer, 60a mask layer, 60b conductive layer,
61 end, 70 third conductive layer, 80 first protective film, 81 second protective film,
90 sealing plate, 91 sealing region, 100 piezoelectric element, 110 piezoelectric actuator,
200 first direction, 210 second direction, 300 liquid ejecting head,
1000 liquid ejecting apparatus, 1010 driving unit, 1020 apparatus main body,
1021 tray, 1022 outlet, 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 (3)
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、第１の方向に延びるように、それぞれ形成された第１の導電層と、
複数の前記第１の導電層を覆うように、連続して形成された圧電体層と、
前記圧電体層の少なくとも一部を覆うように、連続して形成された第２の導電層と、
を有し、
前記圧電体層は、前記第１領域内において、前記第１の導電層とオーバーラップするように前記第１の方向に延びる第１の部分と、
前記第１の方向と直交する第２の方向において、前記第１の部分と連続して隣り合うテーパー状の第２の部分と、
前記第２の方向において、前記第２の部分と連続して隣り合う第３の部分と、
を含み、
前記圧力室板は、前記圧力室を構成する複数の壁部を更に有し、
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領域内から前記第１領域外へ連続して延びた第２導電部を有し、
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、
前記圧電体層の前記第１の部分の前記振動板の前記第２の面からの高さは、前記圧電体層の前記第３の部分の前記振動板の前記第２の面からの高さより高く、
前記振動板の前記第２の面において、前記壁部とオーバーラップしている領域を第２領域としたとき、前記圧電体層は、前記第１領域から前記第２領域に連続して形成され、
少なくとも前記開口部を覆うように形成された第３の導電層を含み、
前記第３の部分の前記振動板の前記第２の面からの高さは、圧電アクチュエーター全体の剛性を考慮して所望の高さに形成され、かつ、剛性を調整する複数の高さを有する、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,
A first conductive layer formed in each of the plurality of first regions so as to extend in a first direction;
A piezoelectric layer continuously formed to cover the plurality of first conductive layers;
A second conductive layer continuously formed so as to cover at least a part of the piezoelectric layer;
Have
The piezoelectric layer includes a first portion extending in the first direction so as to overlap the first conductive layer in the first region;
In a second direction orthogonal to the first direction, a tapered second portion that is continuously adjacent to the first portion;
A third portion adjacent to the second portion in the second direction; and
Including
The pressure chamber plate further includes a plurality of wall portions constituting the pressure chamber,
The first conductive layer has a first conductive portion formed in the first region and a second conductive portion continuously extending from the first region to the outside of the first region,
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,
The height of the first portion of the piezoelectric layer from the second surface of the diaphragm is higher than the height of the third portion of the piezoelectric layer from the second surface of the diaphragm. high,
In the second surface of the diaphragm, when the region overlapping the wall portion is a second region, the piezoelectric layer is formed continuously from the first region to the second region. ,
A third conductive layer formed to cover at least the opening;
The height of the third portion from the second surface of the diaphragm is formed to a desired height in consideration of the rigidity of the entire piezoelectric actuator , and has a plurality of heights for adjusting the rigidity. Liquid ejecting head.
前記ノズル孔を有したノズル板を含む液体噴射ヘッド。 In claim 1,
A liquid jet head including a nozzle plate having the nozzle holes.
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