JP5605553B2 - Piezoelectric element, piezoelectric actuator, liquid ejecting head, and liquid ejecting apparatus - Google Patents

Piezoelectric element, piezoelectric actuator, liquid ejecting head, and liquid ejecting apparatus Download PDF

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Description

本発明は、圧電素子、圧電アクチュエーター、液体噴射ヘッド、および液体噴射装置に関する。   The present invention relates to a piezoelectric element, a piezoelectric actuator, a liquid ejecting head, and a liquid ejecting apparatus.

圧電素子は、電圧印加によりその形状を変化させる特性を有する素子であり、圧電体を電極で挟んだ構造を有する。圧電素子は、例えばインクジェットプリンターの液体噴射ヘッド部分や、各種アクチュエーターなど多様な用途に用いられている。   The piezoelectric element is an element having a characteristic of changing its shape when a voltage is applied, and has a structure in which a piezoelectric body is sandwiched between electrodes. Piezoelectric elements are used in various applications such as a liquid ejecting head portion of an ink jet printer and various actuators.

このような圧電素子として、例えば、下部電極の短手方向(下部電極の併設方向)に沿った断面において、圧電体を上部電極で覆う構造が提案されている(特許文献1参照)。   As such a piezoelectric element, for example, a structure in which a piezoelectric body is covered with an upper electrode in a cross section along the short direction of the lower electrode (the direction in which the lower electrode is provided) has been proposed (see Patent Document 1).

特開2009−172878号公報JP 2009-172878 A

しかしながら、特許文献1に開示された技術では、例えば、下部電極の長手方向(下部電極の併設方向と直交する方向)に沿った断面において、上部電極の端部近傍の圧電体に応力が集中し、信頼性が低下することがあった。   However, in the technique disclosed in Patent Document 1, for example, stress concentrates on the piezoelectric body in the vicinity of the end portion of the upper electrode in a cross section along the longitudinal direction of the lower electrode (direction perpendicular to the direction in which the lower electrode is provided). The reliability may have been reduced.

本発明のいくつかの態様に係る目的の1つは、信頼性の高い圧電素子を提供することにある。また、本発明のいくつかの態様に係る目的の1つは、上記圧電素子を含む圧電アクチュエーター、液体噴射ヘッド、および液体噴射装置を提供することにある。   One of the objects according to some aspects of the present invention is to provide a highly reliable piezoelectric element. Another object of some aspects of the present invention is to provide a piezoelectric actuator, a liquid ejecting head, and a liquid ejecting apparatus that include the piezoelectric element.

本発明に係る圧電素子は、
第1電極と、
前記第1電極の上方に形成された圧電体と、
前記圧電体の上方に形成された第2電極と、
前記圧電体を構成する少なくとも一つの金属元素を含有する多孔質体と、
を含み、
前記第1電極と前記第2電極との間の距離を厚さとして有し、前記第1電極と前記第2電極とで挟まれた第1部分と、
前記第1部分とは、前記第1部分の膜厚方向と直交する方向において連続し、前記第1部分の厚さより小さい厚さを有する第2部分と、
を有し、
前記多孔質体は、前記第2部分と前記第2電極との間に形成され、
前記多孔質体は、前記第1部分に近づくにつれて、厚さが小さくなる。
The piezoelectric element according to the present invention is
A first electrode;
A piezoelectric body formed above the first electrode;
A second electrode formed above the piezoelectric body;
A porous body containing at least one metal element constituting the piezoelectric body;
Including
A distance between the first electrode and the second electrode as a thickness, and a first portion sandwiched between the first electrode and the second electrode;
The first part is a second part that is continuous in a direction orthogonal to the film thickness direction of the first part and has a thickness smaller than the thickness of the first part;
Have
The porous body is formed between the second portion and the second electrode;
The porous body decreases in thickness as it approaches the first portion.

このような圧電素子によれば、多孔質体は、圧電体の第2部分と第2電極との間に形成され、圧電体の第1部分に近づくについて、厚さが小さくなる。そのため、高い信頼性を有することができる。   According to such a piezoelectric element, the porous body is formed between the second portion of the piezoelectric body and the second electrode, and decreases in thickness as it approaches the first portion of the piezoelectric body. Therefore, it can have high reliability.

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。   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.

本発明に係る圧電素子において、
前記多孔質体は、前記第1部分に近づくにつれて、密度が大きくなることができる。
In the piezoelectric element according to the present invention,
The porous body may increase in density as it approaches the first portion.

このような圧電素子によれば、よりいっそう高い信頼性を有することができる。   According to such a piezoelectric element, it is possible to have higher reliability.

本発明に係る圧電素子において、
前記多孔質体は、前記第2部分の側面を覆っていることができる。
In the piezoelectric element according to the present invention,
The porous body may cover a side surface of the second portion.

このような圧電素子によれば、多孔質体は、保護膜として機能することができる。   According to such a piezoelectric element, the porous body can function as a protective film.

本発明に係る圧電素子において、
前記第1電極、前記圧電体、および前記第2電極は、積層体をなし、
前記積層体は、複数設けられ、
前記第1電極は、複数の前記積層体において個別電極であり、
前記第2電極は、複数の前記積層体において共通電極であることができる。
In the piezoelectric element according to the present invention,
The first electrode, the piezoelectric body, and the second electrode form a laminate,
A plurality of the laminates are provided,
The first electrode is an individual electrode in the plurality of stacked bodies,
The second electrode may be a common electrode in the plurality of stacked bodies.

このような圧電素子によれば、第2電極によって、例えば、圧電体と水分とが接触することを抑制することができる。   According to such a piezoelectric element, the second electrode can suppress, for example, contact between the piezoelectric body and moisture.

本発明に係る圧電アクチュエーターは、
本発明に係る圧電素子を含む。
The piezoelectric actuator according to the present invention is
The piezoelectric element according to the present invention is included.

このような圧電悪チューターによれば、本発明に係る圧電素子を含むため、高い信頼性を有することができる。   According to such a piezoelectric evil tutor, since it includes the piezoelectric element according to the present invention, it can have high reliability.

本発明に係る液体噴射ヘッドは、
本発明に係る圧電アクチュエーターを含む。
A liquid ejecting head according to the present invention includes:
A piezoelectric actuator according to the present invention is included.

このような液体噴射ヘッドによれば、本発明に係る圧電アクチュエーターを含むため、高い信頼性を有することができる。   According to such a liquid jet head, since the piezoelectric actuator according to the present invention is included, high reliability can be obtained.

本発明に係る液体噴射装置は、
本発明に係る液体噴射ヘッドを含む。
A liquid ejecting apparatus according to the present invention includes:
The liquid ejecting head according to the invention is included.

このような液体噴射装置によれば、本発明に係る液体噴射ヘッドを含むため、高い信頼性を有することができる。   According to such a liquid ejecting apparatus, since the liquid ejecting head according to the present invention is included, high reliability can be obtained.

本実施形態に係る圧電素子を模式的に示す断面図。FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing the piezoelectric element according to the embodiment. 本実施形態に係る圧電素子を模式的に示す平面図。The top view which shows typically the piezoelectric element which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る圧電素子の製造工程を模式的に示す断面図。Sectional drawing which shows typically the manufacturing process of the piezoelectric element which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る実験例のSEM観察結果。The SEM observation result of the experiment example which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る液体噴射ヘッドを模式的に示す断面図。FIG. 3 is a cross-sectional view schematically illustrating the liquid ejecting head according to the embodiment. 本実施形態に係る液体噴射ヘッドを模式的に示す分解斜視図。FIG. 3 is an exploded perspective view schematically illustrating the liquid ejecting head according to the embodiment. 本実施形態に係る液体噴射装置を模式的に示す斜視図。FIG. 3 is a perspective view schematically illustrating the liquid ejecting apparatus according to the embodiment.

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。   Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

1. 圧電素子
まず、本実施形態に係る圧電素子について、図面を参照しながら説明する。図1は、本実施形態に係る圧電素子100を模式的に示す断面図である。図2は、本実施形態に係る圧電素子100を模式的に示す平面図である。なお、図1(a)は、図2のA−A線断面図であり、図1(b)は、図2のB−B線断面図である。
1. Piezoelectric Element First, the piezoelectric element according to the present embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a piezoelectric element 100 according to this embodiment. FIG. 2 is a plan view schematically showing the piezoelectric element 100 according to this embodiment. 1A is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 2, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG.

圧電素子100は、図1および図2に示すように、基板1上に形成され、積層体10と、多孔質体50と、配線層42と、を含むことができる。積層体10は、第1電極20と、圧電体30と、第2電極40と、を含むことができる。   As shown in FIGS. 1 and 2, the piezoelectric element 100 is formed on the substrate 1 and can include a laminated body 10, a porous body 50, and a wiring layer 42. The stacked body 10 can include a first electrode 20, a piezoelectric body 30, and a second electrode 40.

基板1は、例えば、半導体、絶縁体で形成された平板である。基板1は、単層であっても、複数の層が積層された構造であってもよい。基板1は、上面が平面的な形状であれば内部の構造は限定されず、例えば、内部に空間等が形成された構造であってもよい。例えば、後述する液体噴射ヘッドのように、基板1の下方に圧力室等が形成されているような場合においては、基板1より下方に形成される複数の構成をまとめて一つの基板1とみなしてもよい。   The substrate 1 is a flat plate formed of, for example, a semiconductor or an insulator. The substrate 1 may be a single layer or a structure in which a plurality of layers are stacked. The internal structure of the substrate 1 is not limited as long as the upper surface is planar. For example, the substrate 1 may have a structure in which a space or the like is formed. For example, when a pressure chamber or the like is formed below the substrate 1 as in a liquid jet head described later, a plurality of configurations formed below the substrate 1 are collectively regarded as one substrate 1. May be.

基板1は、例えば、可撓性を有し、圧電体30の動作によって変形(屈曲)することのできる振動板を有していてもよい。この場合、圧電素子100は、振動板を含む圧電アクチュエーター102となる。圧電アクチュエーター102を液体噴射ヘッドに使用する場合、基板1(振動板)のたわみによって、圧力室の容積を変化させることができる。基板1が振動板を有する場合は、振動板の材質としては、例えば、酸化ジルコニウム(ZrO)、窒化シリコン、酸化シリコンなどの無機酸化物、ステンレス鋼などの合金が挙げられる。振動板は、これら例示した材料の単層構造でもよいし、複数の材料を積層した構造であってもよい。 The substrate 1 may have, for example, a diaphragm that is flexible and can be deformed (bent) by the operation of the piezoelectric body 30. In this case, the piezoelectric element 100 is a piezoelectric actuator 102 including a diaphragm. When the piezoelectric actuator 102 is used for a liquid ejecting head, the volume of the pressure chamber can be changed by the deflection of the substrate 1 (vibrating plate). When the substrate 1 has a diaphragm, examples of the material of the diaphragm include inorganic oxides such as zirconium oxide (ZrO 2 ), silicon nitride, and silicon oxide, and alloys such as stainless steel. The diaphragm may have a single layer structure of these exemplified materials or a structure in which a plurality of materials are stacked.

なお、基板1が振動板を有しておらず、第1電極20が振動板であってもよい。すなわち、第1電極20は、圧電体30に電圧を印加するための一方の電極としての機能と、圧電体30の動作によって変形することのできる振動板としての機能と、を有していてもよい。この場合においても、圧電素子100は、圧電アクチュエーター102となることができる。   In addition, the board | substrate 1 does not have a diaphragm, and the 1st electrode 20 may be a diaphragm. That is, the first electrode 20 has a function as one electrode for applying a voltage to the piezoelectric body 30 and a function as a diaphragm that can be deformed by the operation of the piezoelectric body 30. Good. Even in this case, the piezoelectric element 100 can be the piezoelectric actuator 102.

積層体10は、基板1上に形成されている。積層体10は、例えば複数設けられており、図1(a)および図2に示す例では3つ設けられているが、その数は特に限定されない。複数の積層体10は、互いに離間して設けられており、図2に示すように平面視して、第1方向(例えば、第1電極20の短手方向)に並んで配置されていてもよい。例えば、第1方向を、第1電極20の併設方向ということもできる。   The stacked body 10 is formed on the substrate 1. A plurality of the laminated bodies 10 are provided, for example, and three are provided in the example shown in FIG. 1A and FIG. 2, but the number is not particularly limited. The plurality of stacked bodies 10 are provided apart from each other, and may be arranged side by side in the first direction (for example, the short direction of the first electrode 20) in a plan view as shown in FIG. Good. For example, the first direction can also be referred to as the direction in which the first electrode 20 is provided.

第1電極20は、基板1上に形成されている。図示はしないが、第1電極20と基板1との間には、例えば、両者の密着性を付与する層や、強度や導電性を付与する層が形成されてもよい。このような層の例としては、例えば、チタン、ニッケル、イリジウム、白金などの各種の金属からなる層や、それらの酸化物からなる層を例示することができる。   The first electrode 20 is formed on the substrate 1. Although not shown, between the first electrode 20 and the substrate 1, for example, a layer that imparts adhesion between them or a layer that imparts strength or conductivity may be formed. Examples of such layers include layers made of various metals such as titanium, nickel, iridium, and platinum, and layers made of oxides thereof.

第1電極20の形状は、例えば、層状または薄膜状の形状である。第1電極20の厚さは、例えば、50nm以上300nm以下である。第1電極20の平面形状は、第2電極40が対向して配置されたときに両者の間に圧電体30を配置できる形状であれば、特に限定されないが、図2に示す例では長辺と短辺とを有する長方形である。したがって、図1(a)は、第1電極20の短手方向に沿った断面図ともいえ、図1(b)は、第1電極20の長手方向に沿った断面図ともいえる。   The shape of the first electrode 20 is, for example, a layered or thin film shape. The thickness of the first electrode 20 is, for example, not less than 50 nm and not more than 300 nm. The planar shape of the first electrode 20 is not particularly limited as long as the piezoelectric body 30 can be disposed between the second electrodes 40 when the second electrodes 40 are disposed to face each other. In the example illustrated in FIG. And a rectangle having a short side. Therefore, FIG. 1A can be said to be a cross-sectional view along the short direction of the first electrode 20, and FIG. 1B can also be said to be a cross-sectional view along the longitudinal direction of the first electrode 20.

第1電極20の材質としては、例えば、ニッケル、イリジウム、白金などの各種の金属、それらの導電性酸化物(例えば酸化イリジウムなど)、ストロンチウムとルテニウムとの複合酸化物(SrRuO:SRO)、ランタンとニッケルとの複合酸化物(LaNiO:LNO)などを例示することができる。第1電極20は、これら例示した材料の単層構造でもよいし、複数の材料を積層した構造であってもよい。 Examples of the material of the first electrode 20 include various metals such as nickel, iridium, and platinum, conductive oxides thereof (for example, iridium oxide, etc.), composite oxides of strontium and ruthenium (SrRuO x : SRO), A composite oxide of lanthanum and nickel (LaNiO x : LNO) can be exemplified. The first electrode 20 may have a single-layer structure of these exemplified materials or a structure in which a plurality of materials are stacked.

第1電極20の機能の一つとしては、第2電極40と一対になって、圧電体30に電圧を印加するための一方の電極(例えば、圧電体30の下方に形成された下部電極)となることが挙げられる。第1電極20は、図1(a)および図2に示すように、複数の積層体10において個別電極であってもよい。より具体的には、複数の積層体10のうちの第1積層体12の第1電極20と、複数の積層体10のうちの第2積層体14の第1電極20とは、電気的に分離していてもよい。   As one of the functions of the first electrode 20, one electrode that is paired with the second electrode 40 and applies a voltage to the piezoelectric body 30 (for example, a lower electrode formed below the piezoelectric body 30). Can be mentioned. As shown in FIG. 1A and FIG. 2, the first electrode 20 may be an individual electrode in the plurality of stacked bodies 10. More specifically, the first electrode 20 of the first stacked body 12 of the plurality of stacked bodies 10 and the first electrode 20 of the second stacked body 14 of the plurality of stacked bodies 10 are electrically It may be separated.

圧電体30は、図1に示すように、第1電極20上に形成されている。圧電体30の厚さは、例えば、300nm以上3000nm以下である。   The piezoelectric body 30 is formed on the first electrode 20 as shown in FIG. The thickness of the piezoelectric body 30 is, for example, not less than 300 nm and not more than 3000 nm.

圧電体30は、圧電材料によって形成される。そのため圧電体30は、第1電極20および第2電極40によって電圧が印加されることで変形することができる。圧電素子100が圧電アクチュエーター102である場合は、この変形により振動板は変形(屈曲)することができる。   The piezoelectric body 30 is formed of a piezoelectric material. Therefore, the piezoelectric body 30 can be deformed by applying a voltage from the first electrode 20 and the second electrode 40. When the piezoelectric element 100 is the piezoelectric actuator 102, the vibration plate can be deformed (bent) by this deformation.

圧電体30の材質としては、一般式ABOで示されるペロブスカイト型酸化物(たとえば、Aは、Pbを含み、Bは、ZrおよびTiを含む。)が好適である。このような材料の具体例としては、チタン酸ジルコン酸鉛(Pb(Zr,Ti)O:PZT)、チタン酸バリウム(BaTiO)、ニオブ酸カリウムナトリウム((K,Na)NbO)などが挙げられる。 The material of the piezoelectric body 30 is preferably a perovskite oxide represented by the general formula ABO 3 (for example, A includes Pb and B includes Zr and Ti). Specific examples of such materials include lead zirconate titanate (Pb (Zr, Ti) O 3 : PZT), barium titanate (BaTiO 3 ), potassium sodium niobate ((K, Na) NbO 3 ), and the like. Is mentioned.

圧電体30は、図1(b)に示すように、第1部分32と、第2部分34と、を有する。第1部分32は、第1電極20と第2電極40とに挟まれている。第1部分32は、圧電体30のうち第2電極40と接している部ともいえる。第1部分32の上面33は、例えば、平坦な面である。第1部分32は、第1電極20と第2電極40との間の距離を、厚さとして有することができる。   The piezoelectric body 30 includes a first portion 32 and a second portion 34 as shown in FIG. The first portion 32 is sandwiched between the first electrode 20 and the second electrode 40. It can be said that the first portion 32 is a portion in contact with the second electrode 40 in the piezoelectric body 30. The upper surface 33 of the first portion 32 is, for example, a flat surface. The first portion 32 may have a distance between the first electrode 20 and the second electrode 40 as a thickness.

第2部分34は、図1(b)に示すように長手方向の断面において、第1部分32を挟んで第1部分32の両側に形成されている。図示はしないが、第2部分34は、第1部分32の一方側にのみ形成されていてもよい。第2部分34は、第1部分32と、第1部分32の膜厚方向と直交する方向において連続し、第1部分32と一体的に形成されている。第2部分34は、圧電体30のうち第2電極40と離間している部分ともいえる。第2部分34の厚さは、第1部分32の厚さより小さい。第2部分34は、第1部分32に近づくについて、厚さが大きくなる。図示の例では、第2部分34の厚さは、第1部分32に近づくにつれて、徐々に大きくなっているが、例えば、階段状に大きくなってもよい。   As shown in FIG. 1B, the second portion 34 is formed on both sides of the first portion 32 across the first portion 32 in the longitudinal section. Although not shown, the second portion 34 may be formed only on one side of the first portion 32. The second portion 34 is continuous with the first portion 32 in a direction orthogonal to the film thickness direction of the first portion 32, and is formed integrally with the first portion 32. It can be said that the second portion 34 is a portion of the piezoelectric body 30 that is separated from the second electrode 40. The thickness of the second portion 34 is smaller than the thickness of the first portion 32. The second portion 34 becomes thicker as it approaches the first portion 32. In the illustrated example, the thickness of the second portion 34 gradually increases as the first portion 32 is approached, but may be increased stepwise, for example.

第1部分32と第2部分34との境界をなす側面31は、図1(b)に示すように長手方向の断面において、例えば、第2電極40の端41(側面41ともいえる)より内側(圧電体40の中心側)に位置している。第1部分32と第2部分34との境界をなす側面31は、図2示すように平面視において、例えば、第2電極40と重なっているともいえる。   The side surface 31 forming the boundary between the first portion 32 and the second portion 34 is, for example, inside the end 41 (also referred to as the side surface 41) of the second electrode 40 in the longitudinal section as shown in FIG. It is located on the center side of the piezoelectric body 40. It can be said that the side surface 31 forming the boundary between the first portion 32 and the second portion 34 overlaps, for example, the second electrode 40 in a plan view as shown in FIG.

多孔質体50は、図1(b)に示すように長手方向の断面において、第2部分34と第2電極40との間に形成されている。図示の例では、多孔質体50は、第2部分34および第2電極40と接している。したがって、第2部分34は、圧電体30のうち多孔質体50と接している部分ともいえる。第1部分32は、圧電体30のうち多孔質体50と離間している部分ともいえる。第2部分34と第2電極40との間に形成された多孔質体50は、第1部分32に近づくにつれて、厚さが小さくなる。図示の例では、多孔質体50の厚さは、第1部分32に近づくにつれて、徐々に小さくなっているが、例えば、階段状に小さくなってもよい。多孔質体50は、図1(b)に示すように、第2部分34の側面35(圧電体40における露出された側面)を覆って形成されていてもよい。また、多孔質体50の上面52と第1部分32の上面33とは、面一でもあってもよい。   As shown in FIG. 1B, the porous body 50 is formed between the second portion 34 and the second electrode 40 in the longitudinal section. In the illustrated example, the porous body 50 is in contact with the second portion 34 and the second electrode 40. Therefore, it can be said that the second portion 34 is a portion in contact with the porous body 50 in the piezoelectric body 30. It can be said that the first portion 32 is a portion of the piezoelectric body 30 that is separated from the porous body 50. The porous body 50 formed between the second portion 34 and the second electrode 40 decreases in thickness as it approaches the first portion 32. In the illustrated example, the thickness of the porous body 50 gradually decreases as the first portion 32 is approached, but may be reduced stepwise, for example. As shown in FIG. 1B, the porous body 50 may be formed so as to cover the side surface 35 (exposed side surface of the piezoelectric body 40) of the second portion 34. Further, the upper surface 52 of the porous body 50 and the upper surface 33 of the first portion 32 may be flush with each other.

多孔質体50は、図2に示すように、さらに、圧電体30を囲んで形成されていてもよい。また、図1(a)には、図示していないが、短手方向の断面において、圧電体30は、第1部分32を両側から挟む第2部分34を有し、該第2部分34の側面を覆って多孔質体50が形成されていてもよい。そして、多孔質体50を覆うように、第2電極40が共通電極として形成されていてもよい。   As shown in FIG. 2, the porous body 50 may be formed so as to surround the piezoelectric body 30. Although not shown in FIG. 1A, the piezoelectric body 30 has a second portion 34 that sandwiches the first portion 32 from both sides in a cross section in the short side direction. The porous body 50 may be formed so as to cover the side surface. And the 2nd electrode 40 may be formed as a common electrode so that the porous body 50 may be covered.

多孔質体50の材質は、圧電体30を構成する少なくとも一つの金属元素を含有する。圧電体30の材質がチタン酸ジルコン酸鉛である場合、多孔質体50の材質は、例えば、鉛を主成分とする金属元素を含んだ酸化物である。多孔質体50は、多数の微細な孔を有することができる。そのため、多孔質体50の密度は、圧電体30の密度より小さい。多孔質体50は、積層体10に近づくにつれて、その密度が大きくなってもよい。   The material of the porous body 50 contains at least one metal element constituting the piezoelectric body 30. When the material of the piezoelectric body 30 is lead zirconate titanate, the material of the porous body 50 is, for example, an oxide containing a metal element whose main component is lead. The porous body 50 can have a large number of fine holes. Therefore, the density of the porous body 50 is smaller than the density of the piezoelectric body 30. The density of the porous body 50 may increase as it approaches the laminate 10.

第2電極40は、図1(b)に示すように、圧電体30および多孔質体50上に形成されている。第2電極40は、第1電極20と対向して配置されている。第2電極40の形状は、例えば、層状または薄膜状の形状である。第2電極40の厚さは、例えば、50nm以上300nm以下である。第2電極40の平面形状は、第1電極20に対向して配置されたときに両者の間に圧電体30を配置できる形状であれば、特に限定されない。   The second electrode 40 is formed on the piezoelectric body 30 and the porous body 50 as shown in FIG. The second electrode 40 is disposed to face the first electrode 20. The shape of the second electrode 40 is, for example, a layered or thin film shape. The thickness of the second electrode 40 is, for example, not less than 50 nm and not more than 300 nm. The planar shape of the second electrode 40 is not particularly limited as long as the piezoelectric body 30 can be disposed between the two electrodes 40 when facing the first electrode 20.

第2電極40の材質は、例えば、ニッケル、イリジウム、白金などの各種の金属、それらの導電性酸化物(例えば酸化イリジウムなど)、ストロンチウムとルテニウムとの複合酸化物(SrRuO:SRO)、ランタンとニッケルとの複合酸化物(LaNiO:LNO)などを例示することができる。第2電極40は、これら例示した材料の単層構造でもよいし、複数の材料を積層した構造であってもよい。 The material of the second electrode 40 is, for example, various metals such as nickel, iridium, and platinum, their conductive oxides (for example, iridium oxide, etc.), composite oxides of strontium and ruthenium (SrRuO x : SRO), lanthanum And a composite oxide (LaNiO x : LNO) of nickel and nickel. The second electrode 40 may have a single-layer structure of these exemplified materials, or may have a structure in which a plurality of materials are stacked.

第2電極40の機能の一つとしては、第1電極20と一対になって、圧電体30に電圧を印加するための他方の電極(例えば、圧電体30の上方に形成された上部電極)となることが挙げられる。第2電極40は、図1(a)および図2に示すように、複数の積層体10において共通電極であってもよい。より具体的には、第1積層体12の第2電極40と、第2積層体14の第2電極40とは、電気的に接続されていてもよい。図1に示す例では、第1積層体12の第2電極40と、第2積層体14の第2電極40とは、共通電極として一体的に形成されている。   As one of the functions of the second electrode 40, the other electrode that is paired with the first electrode 20 and applies a voltage to the piezoelectric body 30 (for example, an upper electrode formed above the piezoelectric body 30). Can be mentioned. As shown in FIG. 1A and FIG. 2, the second electrode 40 may be a common electrode in the plurality of stacked bodies 10. More specifically, the second electrode 40 of the first stacked body 12 and the second electrode 40 of the second stacked body 14 may be electrically connected. In the example illustrated in FIG. 1, the second electrode 40 of the first stacked body 12 and the second electrode 40 of the second stacked body 14 are integrally formed as a common electrode.

配線層42は、図1(b)に示すように、多孔質体50(より具体的には、電極20,40に挟まれていない部分の多孔質体50)に設けられたコンタクトホール54内に形成されている。配線層42は、例えば、第1電極20と電気的に接続されている。これにより、配線層42を介して、第1電極20に電界を印加することができる。配線層42の厚さは、例えば、50nm以上300nm以下である。配線層42の材質は、導電性であれば、特に限定されない。   As shown in FIG. 1B, the wiring layer 42 is formed in the contact hole 54 provided in the porous body 50 (more specifically, the portion of the porous body 50 not sandwiched between the electrodes 20 and 40). Is formed. For example, the wiring layer 42 is electrically connected to the first electrode 20. As a result, an electric field can be applied to the first electrode 20 via the wiring layer 42. The thickness of the wiring layer 42 is, for example, not less than 50 nm and not more than 300 nm. The material of the wiring layer 42 is not particularly limited as long as it is conductive.

本実施形態に係る圧電素子100は、例えば、以下の特徴を有する。   The piezoelectric element 100 according to the present embodiment has, for example, the following characteristics.

圧電素子100によれば、多孔質体50は、圧電体30の第2部分34と第2電極40との間に形成され、圧電体30の第1部分32に近づくについて、厚さが小さくなる。そのため、第1部分32から離れるにつれて、圧電体30にかかる電圧は小さくなる。これにより、例えば基板1が振動板を有する場合(または、第1電極20が振動板である場合)、振動板の変位しやすさは、第1部分32から離れるにつれて徐々に変化することができる。仮に、多孔質体の変わりに圧電体が形成されている場合は、第1電極および第2電極に挟まれている圧電体の下に位置する振動板と、電極に挟まれていない圧電体の下に位置する振動板と、で変位のしやすさに大きな差が生じてしまう場合がある。その結果、振動板に応力が集中し、クラックが発生するなど信頼性が低下する場合がある。圧電素子100では、このような問題を回避することができ、高い信頼性を有することができる。   According to the piezoelectric element 100, the porous body 50 is formed between the second portion 34 of the piezoelectric body 30 and the second electrode 40, and the thickness decreases as the first portion 32 of the piezoelectric body 30 is approached. . Therefore, as the distance from the first portion 32 increases, the voltage applied to the piezoelectric body 30 decreases. Thereby, for example, when the substrate 1 has a diaphragm (or when the first electrode 20 is a diaphragm), the ease of displacement of the diaphragm can gradually change as the distance from the first portion 32 increases. . If a piezoelectric body is formed instead of a porous body, a diaphragm located below the piezoelectric body sandwiched between the first electrode and the second electrode, and a piezoelectric body not sandwiched between the electrodes There may be a large difference in ease of displacement between the diaphragm located below. As a result, the stress may be concentrated on the diaphragm and the reliability may be lowered, for example, cracks may be generated. In the piezoelectric element 100, such a problem can be avoided and it can have high reliability.

圧電素子100によれば、多孔質体50は、第1部分30に近づくにつれて密度が大きくなることができる。そのため、例えば基板1が振動板を有する場合(または、第1電極20が振動板である場合)、振動板の変位しやすさは、第1部分32から離れるにつれて徐々に変化することができる。仮に、多孔質体の密度は均一であり圧電体の密度より小さいとすると、多孔質体と圧電体とに密度の差が生じ、多孔質体の下に位置する振動板と、圧電体の下に位置する振動板と、で変位のしやすさに差が生じてしまう。その結果、振動板(基板)に応力が集中する場合がある。圧電素子100では、このような問題を回避することができ、よりいっそう高い信頼性を有することができる。   According to the piezoelectric element 100, the density of the porous body 50 can increase as it approaches the first portion 30. Therefore, for example, when the substrate 1 has a diaphragm (or when the first electrode 20 is a diaphragm), the ease of displacement of the diaphragm can gradually change as the distance from the first portion 32 increases. If the density of the porous body is uniform and smaller than the density of the piezoelectric body, a difference in density occurs between the porous body and the piezoelectric body, and the vibration plate positioned under the porous body and the piezoelectric body There is a difference in the ease of displacement between the diaphragm located at the center. As a result, stress may concentrate on the diaphragm (substrate). In the piezoelectric element 100, such a problem can be avoided and it can have much higher reliability.

圧電素子100によれば、多孔質体50は、第2部分34の側面35を覆っていることができる。したがって、多孔質体50は、保護膜として機能することができる。より具体的には、多孔質体50は、水分から第2部分34を保護する機能を有していてもよい。これにより、第2部分34を保護するための保護膜を別途形成しなくてもよく、工程を削減することができる。   According to the piezoelectric element 100, the porous body 50 can cover the side surface 35 of the second portion 34. Therefore, the porous body 50 can function as a protective film. More specifically, the porous body 50 may have a function of protecting the second portion 34 from moisture. Thereby, it is not necessary to separately form a protective film for protecting the second portion 34, and the number of steps can be reduced.

圧電素子100によれば、第1電極20を個別電極とし、第2電極40を共通電極とすることができる。これにより、第2電極40によって、例えば、圧電体30と水分とが接触することを抑制することができる。   According to the piezoelectric element 100, the first electrode 20 can be an individual electrode, and the second electrode 40 can be a common electrode. Accordingly, the second electrode 40 can suppress, for example, the contact between the piezoelectric body 30 and moisture.

2. 圧電素子の製造方法
次に、本実施形態に係る圧電素子の製造方法について、図面を参照しながら説明する。図3は、本実施形態に係る圧電素子100の製造工程を模式的に示す断面図である。なお、図3(a)は図1(a)に対応するものであり、図3(b)は図1(b)に対応するものである。
2. Next, a method for manufacturing a piezoelectric element according to this embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing the manufacturing process of the piezoelectric element 100 according to this embodiment. 3A corresponds to FIG. 1A, and FIG. 3B corresponds to FIG. 1B.

図3に示すように、基板1上に、第1電極20、圧電体層30a、および第2電極40を、この順で形成する。第1電極20および第2電極40は、例えば、スパッタ法、めっき法、真空蒸着法により形成される。圧電体層30aは、例えば、ゾルゲル法、CVD(Chemical Vapor Deposition)法、MOD(Metal Organic Deposition)法、スパッタ法、レーザーアブレーション法により形成される。   As shown in FIG. 3, the first electrode 20, the piezoelectric layer 30a, and the second electrode 40 are formed on the substrate 1 in this order. The first electrode 20 and the second electrode 40 are formed by, for example, a sputtering method, a plating method, or a vacuum evaporation method. The piezoelectric layer 30a is formed by, for example, a sol-gel method, a CVD (Chemical Vapor Deposition) method, a MOD (Metal Organic Deposition) method, a sputtering method, or a laser ablation method.

次に、図3(b)に示すように、圧電体層30aをパターニングして、コンタクトホール54を形成する。パターニングは、例えば、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術によって行われる。   Next, as shown in FIG. 3B, the piezoelectric layer 30a is patterned to form contact holes. The patterning is performed by, for example, a photolithography technique and an etching technique.

図1に示すように、第2電極40をマスクとして、露出している圧電体層30aを例えばウェットエッチングし、多孔質体50を形成する。該ウェットエッチングによって、圧電体30の形状が決定される。エッチング液は、少なくとも圧電体層30aを形成する一部の材料しか溶かさない溶液を用いることができる。また、結晶粒界のように、圧電体層30aの結晶になっていない部分を選択的に溶かす溶液を用いることができる。このため、圧電体層30aは全て除去されず、溶解しない元素を含んだ酸化物やエッチング溶液の成分と反応した反応物が残り、これによって多孔質体50が形成される。具体的にはエッチング液としては、例えば、10%フッ酸水溶液を用いることができる。さらに、10%フッ酸水溶液に塩酸を1%加えると、第2電極40との界面に、多孔質体50を形成しやすくなる。   As shown in FIG. 1, the exposed piezoelectric layer 30a is wet-etched, for example, using the second electrode 40 as a mask to form a porous body 50. The shape of the piezoelectric body 30 is determined by the wet etching. As the etching solution, a solution that dissolves at least a part of the material forming the piezoelectric layer 30a can be used. Further, a solution that selectively dissolves a portion of the piezoelectric layer 30a that is not a crystal, such as a crystal grain boundary, can be used. For this reason, the piezoelectric layer 30a is not completely removed, and a reaction product that reacts with an oxide containing an element that does not dissolve or a component of the etching solution remains, whereby the porous body 50 is formed. Specifically, for example, a 10% hydrofluoric acid aqueous solution can be used as the etching solution. Further, when 1% hydrochloric acid is added to a 10% hydrofluoric acid aqueous solution, the porous body 50 is easily formed at the interface with the second electrode 40.

次に、図1(b)に示すように、コンタクトホール54内に、配線層42を形成する。配線層42は、例えば、スパッタ法、めっき法、真空蒸着法により形成される。   Next, as shown in FIG. 1B, the wiring layer 42 is formed in the contact hole 54. The wiring layer 42 is formed by, for example, a sputtering method, a plating method, or a vacuum evaporation method.

以上の工程により、圧電素子100を製造することができる。   Through the above steps, the piezoelectric element 100 can be manufactured.

圧電素子100の製造方法によれば、上記のとおり信頼性の高い圧電素子100を得ることができる。   According to the manufacturing method of the piezoelectric element 100, the highly reliable piezoelectric element 100 can be obtained as described above.

3. 実験例
以下に実験例を示し、本発明をより具体的に説明する。なお、本発明は、以下の実験例によってなんら限定されるものではない。
3. Experimental Example An experimental example is shown below to describe the present invention more specifically. The present invention is not limited by the following experimental examples.

3.1. 試料の作製
シリコン基板上に、スパッタ法により、酸化シリコン(SiO)および酸化ジルコニウム(ZrO)をこの順で成膜し、基板を形成した。次に、スパッタ法によりイリジウムを成膜し、第1電極を形成した。次に、MOD法によりPZTを成膜し、圧電体層を形成した。次に、スパッタ法によりイリジウムを成膜し、第2電極を形成した。そして、第2電極をマスクとして、PZTをウェットエッチングして、多孔質体および圧電体を形成した。ウェットエッチングは、塩酸を1%加えた10%フッ酸水溶液を用いて、2分で行った。
3.1. Sample Preparation Silicon oxide (SiO 2 ) and zirconium oxide (ZrO 2 ) were formed in this order on a silicon substrate by sputtering to form a substrate. Next, a film of iridium was formed by sputtering to form a first electrode. Next, PZT was deposited by the MOD method to form a piezoelectric layer. Next, an iridium film was formed by sputtering to form a second electrode. Then, using the second electrode as a mask, PZT was wet etched to form a porous body and a piezoelectric body. Wet etching was performed in 2 minutes using a 10% aqueous hydrofluoric acid solution with 1% hydrochloric acid added.

3.2. SEM観察結果
図4は、上記のように作製した試料のSEM観察結果である。図4より、圧電体と第2電極との間に、多孔質体が形成されていることがわかる。さらに、多孔質体は、圧電体に近づくにつれて、その密度が大きくなっていることがわかる。
3.2. SEM Observation Results FIG. 4 shows SEM observation results of the sample prepared as described above. FIG. 4 shows that a porous body is formed between the piezoelectric body and the second electrode. Further, it can be seen that the density of the porous body increases as it approaches the piezoelectric body.

4.液体噴射ヘッド
次に、本実施形態にかかる圧電素子(圧電アクチュエーター)の用途の一例として、これらを有する液体噴射ヘッド600について、図面を参照しながら説明する。図5は、液体噴射ヘッド600の要部を模式的に示す断面図であって、図1(a)に対応するものである。図6は、液体噴射ヘッド600の分解斜視図であり、通常使用される状態とは上下を逆に示したものである。
4). Liquid Ejecting Head Next, as an example of the use of the piezoelectric element (piezoelectric actuator) according to the present embodiment, a liquid ejecting head 600 having these will be described with reference to the drawings. FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing a main part of the liquid ejecting head 600 and corresponds to FIG. FIG. 6 is an exploded perspective view of the liquid ejecting head 600, which is shown upside down from a state in which it is normally used.

液体噴射ヘッド600は、上述の圧電素子(圧電アクチュエーター)を有することができる。以下では、基板1(上部に振動板1aを含む構造体)の上に圧電素子100が形成
され、圧電素子100と振動板1aとが圧電アクチュエーター102を構成している液体
噴射ヘッド600を例示して説明する。
The liquid ejecting head 600 can include the above-described piezoelectric element (piezoelectric actuator). In the following, a liquid ejecting head 600 in which the piezoelectric element 100 is formed on the substrate 1 (the structure including the vibration plate 1 a on the upper portion) and the piezoelectric element 100 and the vibration plate 1 a constitute the piezoelectric actuator 102 will be exemplified. I will explain.

液体噴射ヘッド600は、図5および図6に示すように、ノズル孔612を有するノズル板610と、圧力室622を形成するための圧力室基板620と、圧電素子100と、を含む。さらに、液体噴射ヘッド600は、図6に示すように、筐体630を有することができる。なお、図6では、圧電素子100を簡略化して図示している。   As shown in FIGS. 5 and 6, the liquid ejecting head 600 includes a nozzle plate 610 having nozzle holes 612, a pressure chamber substrate 620 for forming the pressure chamber 622, and the piezoelectric element 100. Furthermore, the liquid ejecting head 600 can include a housing 630 as illustrated in FIG. 6. In FIG. 6, the piezoelectric element 100 is illustrated in a simplified manner.

ノズル板610は、図5および図6に示すように、ノズル孔612を有する。ノズル孔612からは、インクが吐出されることができる。ノズル板610には、例えば、多数のノズル孔612が一列に設けられている。ノズル板620の材質としては、例えば、シリコン、ステンレス鋼(SUS)などを挙げることができる。   As shown in FIGS. 5 and 6, the nozzle plate 610 has nozzle holes 612. Ink can be ejected from the nozzle holes 612. In the nozzle plate 610, for example, a number of nozzle holes 612 are provided in a line. Examples of the material of the nozzle plate 620 include silicon and stainless steel (SUS).

圧力室基板620は、ノズル板610上(図6の例では下)に設けられている。圧力室基板620の材質としては、例えば、シリコンなどを例示することができる。圧力室基板620がノズル板610と振動板1aとの間の空間を区画することにより、図6に示すように、リザーバー(液体貯留部)624と、リザーバー624と連通する供給口626と、供給口626と連通する圧力室622と、が設けられている。この例では、リザーバー624と、供給口626と、圧力室622とを区別して説明するが、これらはいずれも液体の流路であって、このような流路はどのように設計されても構わない。また例えば、供給口626は、図示の例では流路の一部が狭窄された形状を有しているが、設計にしたがって任意に形成することができ、必ずしも必須の構成ではない。リザーバー624、供給口626および圧力室622は、ノズル板610と圧力室基板620と振動板1aとによって区画されている。   The pressure chamber substrate 620 is provided on the nozzle plate 610 (below in the example of FIG. 6). Examples of the material of the pressure chamber substrate 620 include silicon. The pressure chamber substrate 620 divides the space between the nozzle plate 610 and the vibration plate 1a, so that a reservoir (liquid storage unit) 624, a supply port 626 communicating with the reservoir 624, and a supply are provided as shown in FIG. A pressure chamber 622 communicating with the port 626 is provided. In this example, the reservoir 624, the supply port 626, and the pressure chamber 622 will be described separately, but these are all liquid flow paths, and any such flow paths may be designed. Absent. Further, for example, the supply port 626 has a shape in which a part of the flow path is narrowed in the illustrated example, but can be arbitrarily formed according to the design, and is not necessarily an essential configuration. The reservoir 624, the supply port 626, and the pressure chamber 622 are partitioned by the nozzle plate 610, the pressure chamber substrate 620, and the vibration plate 1a.

リザーバー624は、外部(例えばインクカートリッジ)から、基板1に設けられた貫通孔628を通じて供給されるインクを一時貯留することができる。リザーバー624内のインクは、供給口626を介して、圧力室622に供給されることができる。圧力室622は、振動板1aの変形により容積が変化する。圧力室622はノズル孔612と連通しており、圧力室622の容積が変化することによって、ノズル孔612からインク等が吐出される。なお、リザーバー624を、マニホールドと呼ぶこともできる。   The reservoir 624 can temporarily store ink supplied from the outside (for example, an ink cartridge) through a through hole 628 provided in the substrate 1. The ink in the reservoir 624 can be supplied to the pressure chamber 622 via the supply port 626. The volume of the pressure chamber 622 changes due to the deformation of the diaphragm 1a. The pressure chamber 622 communicates with the nozzle hole 612, and ink or the like is ejected from the nozzle hole 612 when the volume of the pressure chamber 622 changes. The reservoir 624 can also be called a manifold.

圧電素子100は、圧力室基板620上(図6の例では下)に設けられている。圧電素子100は、圧電素子駆動回路(図示せず)に電気的に接続され、圧電素子駆動回路の信号に基づいて動作(振動、変形)することができる。振動板1aは、圧電体30の動作によって変形し、圧力室622の内部圧力を適宜変化させることができる。   The piezoelectric element 100 is provided on the pressure chamber substrate 620 (lower in the example of FIG. 6). The piezoelectric element 100 is electrically connected to a piezoelectric element driving circuit (not shown), and can operate (vibrate or deform) based on a signal from the piezoelectric element driving circuit. The diaphragm 1 a can be deformed by the operation of the piezoelectric body 30 to change the internal pressure of the pressure chamber 622 as appropriate.

図5に示す例では、第1電極30の短手方向に沿う圧力室622の幅は、第1電極30の短手方向に沿う圧電体40の幅よりも大きい。すなわち、圧電体40の側面は、圧力室622の側面(圧力室622を区画する圧力室基板620の側面ともいえる)よりも内側に位置している。これにより、効果的に圧力室622の内部圧力を変化させることができる。   In the example shown in FIG. 5, the width of the pressure chamber 622 along the short direction of the first electrode 30 is larger than the width of the piezoelectric body 40 along the short direction of the first electrode 30. That is, the side surface of the piezoelectric body 40 is located on the inner side of the side surface of the pressure chamber 622 (also referred to as the side surface of the pressure chamber substrate 620 that defines the pressure chamber 622). Thereby, the internal pressure of the pressure chamber 622 can be changed effectively.

筐体630は、図6に示すように、ノズル板610、圧力室基板620、および圧電素子100を収納することができる。筐体630の材質としては、例えば、樹脂、金属を挙げることができる。   As shown in FIG. 6, the housing 630 can accommodate the nozzle plate 610, the pressure chamber substrate 620, and the piezoelectric element 100. Examples of the material of the housing 630 include a resin and a metal.

液体噴射ヘッド600は、上述した信頼性の高い圧電素子100を有する。したがって液体噴射ヘッド600は、高い信頼性を有することができる。   The liquid ejecting head 600 includes the above-described highly reliable piezoelectric element 100. Therefore, the liquid ejecting head 600 can have high reliability.

なお、ここでは、液体噴射ヘッド600がインクジェット式記録ヘッドである場合について説明した。しかしながら、本実施形態の液体噴射ヘッドは、例えば、液晶ディスプレイ等のカラーフィルターの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ELディスプレイ、FED(面発光ディスプレイ)等の電極形成に用いられる電極材料噴射ヘッド、バイオチップ製造に用いられる生体有機物噴射ヘッドなどとして用いられることもできる。   Here, the case where the liquid ejecting head 600 is an ink jet recording head has been described. However, the liquid ejecting head of the present embodiment is, for example, an electrode material ejecting head used for electrode formation such as a color material ejecting head, an organic EL display, and an FED (surface emitting display) used for manufacturing a color filter such as a liquid crystal display. It can also be used as a bio-organic matter ejecting head used for biochip manufacturing.

5.液体噴射装置
次に、本実施形態にかかる液体噴射装置について、図面を参照しながら説明する。液体噴射装置は、上述の液体噴射ヘッドを有する。以下では、液体噴射装置が上述の液体噴射ヘッド600を有する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7は、本実施形態にかかる液体噴射装置700を模式的に示す斜視図である。
5. Next, the liquid ejecting apparatus according to the present embodiment will be described with reference to the drawings. The liquid ejecting apparatus includes the above-described liquid ejecting head. Hereinafter, a case where the liquid ejecting apparatus is an ink jet printer having the above-described liquid ejecting head 600 will be described. FIG. 7 is a perspective view schematically showing the liquid ejecting apparatus 700 according to the present embodiment.

液体噴射装置700は、図7に示すように、ヘッドユニット730と、駆動部710と、制御部760と、を含む。液体噴射装置700は、さらに、装置本体720と、給紙部750と、記録用紙Pを設置するトレイ721と、記録用紙Pを排出する排出口722と、装置本体720の上面に配置された操作パネル770と、を含むことができる。   As illustrated in FIG. 7, the liquid ejecting apparatus 700 includes a head unit 730, a driving unit 710, and a control unit 760. The liquid ejecting apparatus 700 further includes an apparatus main body 720, a paper feeding unit 750, a tray 721 for installing the recording paper P, a discharge port 722 for discharging the recording paper P, and an operation disposed on the upper surface of the apparatus main body 720. A panel 770.

ヘッドユニット730は、上述した液体噴射ヘッド600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730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731と、ヘッドおよびインクカートリッジ731を搭載した運搬部(キャリッジ)732と、を備える。   The head unit 730 includes an ink jet recording head (hereinafter, also simply referred to as “head”) configured from the liquid ejecting head 600 described above. The head unit 730 further includes an ink cartridge 731 that supplies ink to the head, and a transport unit (carriage) 732 on which the head and the ink cartridge 731 are mounted.

駆動部710は、ヘッドユニット730を往復動させることができる。駆動部710は、ヘッドユニット730の駆動源となるキャリッジモーター741と、キャリッジモーター741の回転を受けて、ヘッドユニット730を往復動させる往復動機構742と、を有する。   The drive unit 710 can reciprocate the head unit 730. The drive unit 710 includes a carriage motor 741 serving as a drive source for the head unit 730, and a reciprocating mechanism 742 that receives the rotation of the carriage motor 741 and reciprocates the head unit 730.

往復動機構742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744と、キャリッジガイド軸744と平行に延在するタイミングベルト743と、を備える。キャリッジガイド軸744は、キャリッジ732が自在に往復動できるようにしながら、キャリッジ732を支持している。さらに、キャリッジ732は、タイミングベルト743の一部に固定されている。キャリッジモーター741の作動により、タイミングベルト743を走行させると、キャリッジガイド軸744に導かれて、ヘッドユニット730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 742 includes a carriage guide shaft 744 supported at both ends by a frame (not shown), and a timing belt 743 extending in parallel with the carriage guide shaft 744. The carriage guide shaft 744 supports the carriage 732 while allowing the carriage 732 to freely reciprocate. Further, the carriage 732 is fixed to a part of the timing belt 743. When the timing belt 743 is caused to travel by the operation of the carriage motor 741, it is guided to the carriage guide shaft 744 and the head unit 730 reciprocates. During this reciprocation, ink is appropriately discharged from the head, and printing on the recording paper P is performed.

なお、本実施形態では、液体噴射ヘッド600および記録用紙Pがいずれも移動しながら印刷が行われる液体噴射装置の例を示しているが、本発明の液体噴射装置は、液体噴射ヘッド600および記録用紙Pが互いに相対的に位置を変えて記録用紙Pに印刷される機構であればよい。また、本実施形態では、記録用紙Pに印刷が行われる例を示しているが、本発明の液体噴射装置によって印刷を施すことができる記録媒体としては、紙に限定されず、布、フィルム、金属など、広範な媒体を挙げることができ、適宜構成を変更することができる。   In the present embodiment, an example of a liquid ejecting apparatus that performs printing while both the liquid ejecting head 600 and the recording paper P move is shown, but the liquid ejecting apparatus of the present invention includes the liquid ejecting head 600 and the recording. Any mechanism may be used as long as the paper P is printed on the recording paper P by changing its position relative to each other. Further, in the present embodiment, an example is shown in which printing is performed on the recording paper P. However, the recording medium that can be printed by the liquid ejecting apparatus of the present invention is not limited to paper, and may be cloth, film, A wide range of media such as metal can be used, and the configuration can be changed as appropriate.

制御部760は、ヘッドユニット730、駆動部710および給紙部750を制御することができる。   The control unit 760 can control the head unit 730, the drive unit 710, and the paper feed unit 750.

給紙部750は、記録用紙Pをトレイ721からヘッドユニット730側へ送り込むことができる。給紙部750は、その駆動源となる給紙モーター751と、給紙モーター751の作動により回転する給紙ローラー752と、を備える。給紙ローラー752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ー752aおよび駆動ローラー752bを備える。駆動ローラー752bは、給紙モーター751に連結されている。制御部760によって供紙部750が駆動されると、記録用紙Pは、ヘッドユニット730の下方を通過するように送られる。   The paper feeding unit 750 can feed the recording paper P from the tray 721 to the head unit 730 side. The paper feed unit 750 includes a paper feed motor 751 serving as a drive source thereof, and a paper feed roller 752 that rotates by the operation of the paper feed motor 751. The paper feed roller 752 includes a driven roller 752a and a drive roller 752b that face each other up and down across the feeding path of the recording paper P. The drive roller 752b is connected to the paper feed motor 751. When the paper supply unit 750 is driven by the control unit 760, the recording paper P is sent so as to pass below the head unit 730.

ヘッドユニット730、駆動部710、制御部760および給紙部750は、装置本体720の内部に設けられている。   The head unit 730, the drive unit 710, the control unit 760, and the paper feed unit 750 are provided inside the apparatus main body 720.

液体噴射装置700は、信頼性の高い液体噴射ヘッド600を有する。したがって、液体噴射装置700は、高い信頼性を有することができる。   The liquid ejecting apparatus 700 includes a highly reliable liquid ejecting head 600. Therefore, the liquid ejecting apparatus 700 can have high reliability.

なお、上記例示した液体噴射装置700は、1つの液体噴射ヘッド600を有し、この液体噴射ヘッド600によって、記録媒体に印刷を行うことができるものであるが、複数の液体噴射ヘッドを有してもよい。液体噴射装置が複数の液体噴射ヘッドを有する場合には、複数の液体噴射ヘッドは、それぞれ独立して上述のように動作されてもよいし、複数の液体噴射ヘッドが互いに連結されて、1つの集合したヘッドとなっていてもよい。このような集合となったヘッドとしては、例えば、複数のヘッドのそれぞれのノズル孔が全体として均一な間隔を有するような、ライン型のヘッドを挙げることができる。   Note that the liquid ejecting apparatus 700 exemplified above includes one liquid ejecting head 600, and the liquid ejecting head 600 can perform printing on a recording medium. However, the liquid ejecting apparatus 700 includes a plurality of liquid ejecting heads. May be. When the liquid ejecting apparatus includes a plurality of liquid ejecting heads, the plurality of liquid ejecting heads may be independently operated as described above, or the plurality of liquid ejecting heads may be connected to each other to It may be a gathered head. An example of such a set of heads is a line-type head in which nozzle holes of a plurality of heads have a uniform interval as a whole.

以上、本発明にかかる液体噴射装置の一例として、インクジェットプリンターとしての液体噴射装置700を説明したが、本発明にかかる液体噴射装置は、工業的にも利用することができる。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などを用いることができる。本発明の液体噴射装置は、例示したプリンター等の画像記録装置以外にも、液晶ディスプレイ等のカラーフィルターの製造に用いられる色材噴射装置、有機ELディスプレイ、FED(面発光ディスプレイ)、電気泳動ディスプレイ等の電極やカラーフィルターの形成に用いられる液体材料噴射装置、バイオチップ製造に用いられる生体有機材料噴射装置としても好適に用いられることができる。   As described above, the liquid ejecting apparatus 700 as an ink jet printer has been described as an example of the liquid ejecting apparatus according to the present invention. However, the liquid ejecting apparatus according to the present invention can be used industrially. As the liquid (liquid material) discharged in this case, various functional materials adjusted to an appropriate viscosity with a solvent or a dispersion medium can be used. In addition to the exemplified image recording apparatus such as a printer, the liquid ejecting apparatus of the present invention includes a color material ejecting apparatus, an organic EL display, an FED (surface emitting display), and an electrophoretic display used for manufacturing a color filter such as a liquid crystal display. The present invention can also be suitably used as a liquid material ejecting apparatus used for forming electrodes such as electrodes and color filters, and a bioorganic material ejecting apparatus used for biochip manufacturing.

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。したがって、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, those skilled in the art will readily understand that many modifications are possible without substantially 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、1a 振動板、10 積層体、12 第1積層体、14 第2積層体、
20 第1電極、30 圧電体、30a 圧電体層、32 第1部分、
33 第1部分の上面、34 第2部分、35 第2部分の側面、40 第2電極、
42 配線層、50 多孔質体、52 多孔質体の上面、54 コンタクトホール、
100 圧電素子、102 圧電アクチュエーター、600 液体噴射ヘッド、
610 ノズル板、612 ノズル孔、620 圧力室基板、622 圧力室、
624 リザーバー、626 供給口、628 貫通孔、630 筐体、
700 液体噴射装置、710 駆動部、720 装置本体、721 トレイ、
722 排出口、730 ヘッドユニット、731 インクカートリッジ、
732 キャリッジ、741 キャリッジモーター、742 往復動機構、
743 タイミングベルト、744 キャリッジガイド軸、750 給紙部、
751 給紙モーター、752 給紙ローラー、752a 従動ローラー、
752b 駆動ローラー、760 制御部、770 操作パネル
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Board | substrate, 1a Diaphragm, 10 laminated body, 12 1st laminated body, 14 2nd laminated body,
20 1st electrode, 30 piezoelectric body, 30a piezoelectric body layer, 32 1st part,
33 upper surface of the first part, 34 second part, 35 side surface of the second part, 40 second electrode,
42 wiring layer, 50 porous body, 52 upper surface of porous body, 54 contact hole,
100 piezoelectric element, 102 piezoelectric actuator, 600 liquid ejecting head,
610 nozzle plate, 612 nozzle hole, 620 pressure chamber substrate, 622 pressure chamber,
624 reservoir, 626 supply port, 628 through-hole, 630 housing,
700 liquid ejecting apparatus, 710 driving unit, 720 apparatus main body, 721 tray,
722 discharge port, 730 head unit, 731 ink cartridge,
732 carriage, 741 carriage motor, 742 reciprocating mechanism,
743 Timing belt, 744 Carriage guide shaft, 750 Paper feed unit,
751 paper feed motor, 752 paper feed roller, 752a driven roller,
752b Driving roller, 760 controller, 770 operation panel

Claims (6)

第1電極と、
前記第1電極の上方に形成された圧電体と、
前記圧電体の上方に形成された第2電極と、
前記圧電体を構成する少なくとも一つの金属元素を含有する多孔質体と、
を含み、
前記圧電体は、
前記第1電極と前記第2電極との間の距離を厚さとして有し、前記第1電極と前記第2電極とで挟まれた第1部分と、
前記第1部分とは、前記第1部分の膜厚方向と直交する方向において連続し、前記第1部分の厚さより小さい厚さを有する第2部分と、
を有し、
前記多孔質体は、前記第2部分と前記第2電極との間に形成され、
前記多孔質体は、前記第1部分に近づくにつれて、厚さが小さくなり、
前記多孔質体は、前記第1部分に近づくにつれて、密度が大きくなる、圧電素子。
A first electrode;
A piezoelectric body formed above the first electrode;
A second electrode formed above the piezoelectric body;
A porous body containing at least one metal element constituting the piezoelectric body;
Including
The piezoelectric body is
A distance between the first electrode and the second electrode as a thickness, and a first portion sandwiched between the first electrode and the second electrode;
The first part is a second part that is continuous in a direction orthogonal to the film thickness direction of the first part and has a thickness smaller than the thickness of the first part;
Have
The porous body is formed between the second portion and the second electrode;
The porous body is closer to the first portion, Ri a small thickness,
The porous element is a piezoelectric element that increases in density as it approaches the first portion .
請求項1において、
前記多孔質体は、前記第2部分の側面を覆っている、圧電素子。
Oite to claim 1,
The said porous body is a piezoelectric element which has covered the side surface of the said 2nd part.
請求項1または2において、
前記第1電極、前記圧電体、および前記第2電極は、積層体をなし、
前記積層体は、複数設けられ、
前記第1電極は、複数の前記積層体において個別電極であり、
前記第2電極は、複数の前記積層体において共通電極である、圧電素子。
In claim 1 or 2 ,
The first electrode, the piezoelectric body, and the second electrode form a laminate,
A plurality of the laminates are provided,
The first electrode is an individual electrode in the plurality of stacked bodies,
The second electrode is a piezoelectric element that is a common electrode in the plurality of stacked bodies.
請求項1ないしのいずれか1項に記載の圧電素子を含む、圧電アクチュエーター。 It claims 1 to comprise a piezoelectric element according to any one of 3, the piezoelectric actuator. 請求項に記載の圧電アクチュエーターを含む、液体噴射ヘッド。 A liquid ejecting head including the piezoelectric actuator according to claim 4 . 請求項に記載の液体噴射ヘッドを含む、液体噴射装置。 A liquid ejecting apparatus including the liquid ejecting head according to claim 5 .
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