JP6633852B2 - Piezoelectric element and inkjet head - Google Patents

Piezoelectric element and inkjet head Download PDF

Info

Publication number
JP6633852B2
JP6633852B2 JP2015139079A JP2015139079A JP6633852B2 JP 6633852 B2 JP6633852 B2 JP 6633852B2 JP 2015139079 A JP2015139079 A JP 2015139079A JP 2015139079 A JP2015139079 A JP 2015139079A JP 6633852 B2 JP6633852 B2 JP 6633852B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
piezoelectric
film
cavity
piezoelectric element
electrode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2015139079A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2016052776A (en
Inventor
隆也 長畑
隆也 長畑
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rohm Co Ltd
Original Assignee
Rohm Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rohm Co Ltd filed Critical Rohm Co Ltd
Priority to US14/810,078 priority Critical patent/US9427967B2/en
Publication of JP2016052776A publication Critical patent/JP2016052776A/en
Priority to US15/227,956 priority patent/US9676188B2/en
Priority to US15/585,569 priority patent/US9868281B2/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6633852B2 publication Critical patent/JP6633852B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Description

この明細書は、圧電体膜、圧電体膜を備えた圧電素子、および圧電素子を備えたインクジェットヘッドを開示する。圧電素子は、圧電アクチュエータまたは圧電センサであり得る。 This specification discloses a piezoelectric film, a piezoelectric element having the piezoelectric film, and an inkjet head having the piezoelectric element. The piezoelectric element can be a piezoelectric actuator or a piezoelectric sensor.

圧電素子を備えたインクジェットヘッドの一例は、特許文献1に開示されている。特許文献1のインクジェットヘッドは、インク溜まりとしてのキャビティ(圧力室)が形成されたシリコン基板と、キャビティの天壁を形成する振動膜と、振動膜の表面に配置された圧電素子とを含む。圧電素子は、下部電極と、上部電極と、それらの間に挟まれた圧電体膜とを含む。上部電極と下部電極との間に駆動電圧が印加されると、逆圧電効果によって圧電体膜が変形し、それに応じて、圧電素子とともに振動膜が変形する。振動膜の変形はキャビティの容積変化をもたらし、それによって、キャビティ内のインクが加圧されて吐出される。   An example of an ink jet head having a piezoelectric element is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-163,837. The inkjet head of Patent Document 1 includes a silicon substrate in which a cavity (pressure chamber) as an ink reservoir is formed, a vibration film forming a top wall of the cavity, and a piezoelectric element arranged on the surface of the vibration film. The piezoelectric element includes a lower electrode, an upper electrode, and a piezoelectric film sandwiched therebetween. When a driving voltage is applied between the upper electrode and the lower electrode, the piezoelectric film is deformed by the inverse piezoelectric effect, and accordingly, the vibrating film is deformed together with the piezoelectric element. The deformation of the vibrating membrane causes a change in the volume of the cavity, whereby the ink in the cavity is pressurized and ejected.

下部電極、上部電極および圧電体膜は、キャビティ上においてそれぞれほぼ矩形に形成され、それぞれほぼ一様な膜厚を有するように形成される。圧電体膜としては、ゾルゲル法またはスパッタ法によって形成されるPZT(チタン酸ジルコン酸鉛)膜が用いられている。
キャビティを横断する切断面において、キャビティの側壁および振動膜の下面はそれぞれ直線を呈し、それらの直線同士が角を形成している。すなわち、キャビティの側壁と振動膜の下面とはそれぞれ平面であり、それらが交わったところに角部が形成されている。
The lower electrode, the upper electrode, and the piezoelectric film are each formed in a substantially rectangular shape on the cavity, and are formed so as to have a substantially uniform film thickness. As the piezoelectric film, a PZT (lead zirconate titanate) film formed by a sol-gel method or a sputtering method is used.
In the cut surface crossing the cavity, the side wall of the cavity and the lower surface of the vibrating membrane each present a straight line, and the straight lines form an angle. That is, the side wall of the cavity and the lower surface of the vibrating membrane are flat surfaces, and a corner is formed where they intersect.

特開2013−215930号公報JP 2013-215930 A

この発明の一実施形態は、配向性および耐圧に優れた圧電体膜を提供する。
この発明の一実施形態は、配向性および耐圧に優れた圧電体膜を有する圧電素子を提供する。
この発明の一実施形態は、配向性および耐圧に優れた圧電体膜を有する圧電素子を備えたインクジェットヘッドを提供する。
One embodiment of the present invention provides a piezoelectric film having excellent orientation and withstand voltage.
One embodiment of the present invention provides a piezoelectric element having a piezoelectric film having excellent orientation and withstand voltage.
One embodiment of the present invention provides an ink jet head including a piezoelectric element having a piezoelectric film having excellent orientation and pressure resistance.

この発明の一実施形態は、柱状組織層と、前記柱状組織層に接して積層された、圧電材料の非晶質組織層とを含む、圧電体膜を提供する。
柱状組織層は、結晶の配向が揃っている。非晶質組織層は、緻密な膜質を有し耐圧に優れている。非晶質組織層は、柱状組織層に接して積層されているので、柱状組織層の配向に倣う。したがって、柱状組織層および非晶質組織層を積層した圧電体膜は、配向性および耐圧のいずれもが優れている。
One embodiment of the present invention provides a piezoelectric film including a columnar tissue layer and an amorphous tissue layer of a piezoelectric material laminated in contact with the columnar tissue layer.
The columnar texture layer has a uniform crystal orientation. The amorphous structure layer has a dense film quality and excellent pressure resistance. Since the amorphous structure layer is laminated in contact with the columnar structure layer, it follows the orientation of the columnar structure layer. Therefore, the piezoelectric film in which the columnar texture layer and the amorphous texture layer are stacked has excellent orientation and pressure resistance.

この発明の一実施形態では、前記柱状組織層が<100>配向または<111>配向を有する。柱状組織層が<100>配向であるとき、非晶質組織層もその配向の傾向の強い層となる。この場合、圧電体膜は、電圧印加時の逆圧電効果による変位が大きく、また変形時の圧電効果による起電力が大きい性質を有する。一方、柱状組織層が<111>配向であるとき、非晶質組織層もその配向の傾向の強い層となる。この場合、圧電体膜は、電圧印加時の圧電効果による変位の大きさを制御しやすく、また変形時の圧電効果による起電力が安定する性質を有する。   In one embodiment of the present invention, the columnar tissue layer has a <100> orientation or a <111> orientation. When the columnar texture layer has a <100> orientation, the amorphous texture layer also has a strong tendency to the orientation. In this case, the piezoelectric film has such a property that displacement due to the inverse piezoelectric effect upon application of a voltage is large and electromotive force due to the piezoelectric effect upon deformation is large. On the other hand, when the columnar texture layer has the <111> orientation, the amorphous texture layer also has a strong tendency to the orientation. In this case, the piezoelectric film has a property that the magnitude of displacement due to the piezoelectric effect when applying a voltage is easily controlled, and that the electromotive force due to the piezoelectric effect during deformation is stable.

柱状組織層は、たとえば、スパッタ法によって成膜することができ、それにより、配向制御性の高い柱状組織層を形成できる。
この発明の一実施形態では、前記柱状組織層が分極状態で圧電材料を成膜して形成された層である。圧電材料を分極状態で成膜することにより、配向性御性の高い柱状組織層を形成することができる。より具体的には、電界を印加した状態でスパッタ法によって圧電材料を成膜することによって、柱状組織層を形成できる。
The columnar tissue layer can be formed by, for example, a sputtering method, and thereby, a columnar tissue layer having high orientation controllability can be formed.
In one embodiment of the present invention, the columnar tissue layer is a layer formed by depositing a piezoelectric material in a polarized state. By forming the piezoelectric material in a polarized state, a columnar tissue layer having high orientation controllability can be formed. More specifically, a columnar tissue layer can be formed by depositing a piezoelectric material by a sputtering method in a state where an electric field is applied.

非晶質組織層は、たとえば、ゾルゲル法によって形成することができ、それによって、緻密で耐圧の高い非晶質組織層を形成できる。
この発明の一実施形態では、前記柱状組織層および前記非晶質組織層が同種の圧電材料の層である。柱状組織層および非晶質組織層を同種の圧電材料で構成することにより、非晶質組織層の配向をより厳密に制御することができるので、配向性および耐圧に優れた圧電体膜を提供できる。
The amorphous structure layer can be formed by, for example, a sol-gel method, whereby a dense and high withstand pressure amorphous structure layer can be formed.
In one embodiment of the present invention, the columnar texture layer and the amorphous texture layer are layers of the same type of piezoelectric material. By forming the columnar structure layer and the amorphous structure layer with the same type of piezoelectric material, the orientation of the amorphous structure layer can be more strictly controlled, thereby providing a piezoelectric film having excellent orientation and pressure resistance. it can.

この発明の一実施形態は、下部電極と、前記下部電極上に設けられ、前述のような特徴を有する圧電体膜と、前記圧電体膜上に設けられ、前記圧電体膜を挟んで前記下部電極に対向する上部電極とを含む、圧電素子を提供する。
この構成により、配向性および耐圧に優れた圧電体膜を上部電極および下部電極で挟んだ構成の圧電素子を提供できる。上部電極および下部電極の間に駆動電圧を印加することにより、逆圧電効果によって圧電体膜を変形させることができる。また、外力によって圧電体膜を変形させることにより、圧電効果によって、上部電極および下部電極の間に電圧を生じさせることができる。所要の特性に応じて柱状組織層の配向を制御することにより、優れた特性の圧電アクチュエータまたは圧電センサを実現できる。たとえば、柱状組織層が<100>配向であるとき、圧電体膜は、電圧印加時の逆圧電効果による変位が大きく、また変形時の圧電効果による起電力が大きい性質を有する。したがって、駆動性能の優れ圧電アクチュエータや、感度の高い圧電センサを実現できる。また、柱状組織層が<111>配向であるとき、圧電体膜は、電圧印加時の圧電効果による変位の大きさを制御しやすく、また変形時の圧電効果による起電力が安定する性質を有する。したがって、制御性の優れた圧電アクチュエータや、出力の安定した圧電センサを実現できる。
この発明の一実施形態では、前記圧電体膜または前記上部電極は、前記圧電体膜の変位の起点部を含む。
One embodiment of the present invention includes a lower electrode, a piezoelectric film provided on the lower electrode and having the above-described characteristics, and a lower film provided on the piezoelectric film and sandwiching the piezoelectric film. A piezoelectric element is provided that includes an upper electrode facing the electrode.
With this configuration, it is possible to provide a piezoelectric element having a configuration in which a piezoelectric film having excellent orientation and withstand voltage is sandwiched between an upper electrode and a lower electrode. By applying a drive voltage between the upper electrode and the lower electrode, the piezoelectric film can be deformed by the inverse piezoelectric effect. Further, by deforming the piezoelectric film by an external force, a voltage can be generated between the upper electrode and the lower electrode by the piezoelectric effect. By controlling the orientation of the columnar tissue layer according to the required characteristics, a piezoelectric actuator or a piezoelectric sensor having excellent characteristics can be realized. For example, when the columnar tissue layer has a <100> orientation, the piezoelectric film has a property that displacement due to the inverse piezoelectric effect when voltage is applied is large and electromotive force due to the piezoelectric effect when deformed is large. Therefore, a piezoelectric actuator having excellent driving performance and a piezoelectric sensor having high sensitivity can be realized. Further, when the columnar tissue layer has the <111> orientation, the piezoelectric film has a property that the magnitude of displacement due to the piezoelectric effect at the time of applying a voltage is easily controlled and the electromotive force at the time of deformation is stabilized. . Therefore, a piezoelectric actuator with excellent controllability and a piezoelectric sensor with stable output can be realized.
In one embodiment of the present invention, the piezoelectric film or the upper electrode includes a starting point of displacement of the piezoelectric film.

この発明の一実施形態は、インクが貯留されるキャビティを区画する基板と、前記基板に支持され、前記キャビティを区画する振動膜と、前記振動膜上に配置され、前記振動膜を変位させることにより前記キャビティの容積を変化させる、前述の圧電素子とを含む、インクジェットヘッドを提供する。
この構成により、配向性および耐圧に優れた圧電体膜を有する圧電素子によって駆動されるインクジェットヘッドを提供できる。所要の特性に応じて柱状組織層の配向を制御することにより、優れた特性のインクジェットヘッドを実現できる。たとえば、柱状組織層が<100>配向であるとき、圧電体膜は、電圧印加時の逆圧電効果による変位が大きい。したがって、駆動性能の優れたインクジェットヘッドを提供できる。また、柱状組織層が<111>配向であるとき、圧電体膜は、電圧印加時の圧電効果による変位の大きさを制御しやすい。したがって、制御性の優れたインクジェットヘッドを提供できる。
In one embodiment of the present invention, a substrate that partitions a cavity in which ink is stored, a vibration film that is supported by the substrate and partitions the cavity, and that is disposed on the vibration film and displaces the vibration film And a piezoelectric element that changes the volume of the cavity by using the above-described piezoelectric element.
With this configuration, it is possible to provide an ink jet head driven by a piezoelectric element having a piezoelectric film having excellent orientation and withstand voltage. By controlling the orientation of the columnar structure layer according to the required characteristics, an ink jet head having excellent characteristics can be realized. For example, when the columnar tissue layer has a <100> orientation, the displacement of the piezoelectric film due to the inverse piezoelectric effect when a voltage is applied is large. Therefore, an ink jet head having excellent driving performance can be provided. In addition, when the columnar tissue layer has the <111> orientation, the magnitude of displacement of the piezoelectric film due to the piezoelectric effect when a voltage is applied is easily controlled. Therefore, an inkjet head having excellent controllability can be provided.

図1は、この発明の一実施形態に係るインクジェットヘッドの構成を説明するための図解的な断面図である。FIG. 1 is an illustrative sectional view for explaining a configuration of an ink jet head according to an embodiment of the present invention. 図2は、前記インクジェットヘッドの主要部の構成を示す拡大断面図(図3のII-II線断面図)である。FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view (a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG. 3) illustrating a configuration of a main part of the inkjet head. 図3は、前記インクジェットヘッドの模式的な平面図である。FIG. 3 is a schematic plan view of the inkjet head. 図4は、図3のIV-IV線に沿う模式的な拡大断面図である。FIG. 4 is a schematic enlarged sectional view taken along line IV-IV in FIG. 図5は、前記インクジェットヘッドの模式的な斜視図である。FIG. 5 is a schematic perspective view of the inkjet head. 図6は、前記インクジェットヘッドを駆動する圧電素子に備えられた動作監視電極の構成例を示す拡大平面図である。FIG. 6 is an enlarged plan view illustrating a configuration example of an operation monitoring electrode provided on a piezoelectric element that drives the inkjet head. 図7は、前記インクジェットヘッドの作動状態を説明するための図解的な断面図である。FIG. 7 is a schematic sectional view for explaining an operation state of the ink jet head. 図8は、前記圧電素子に備えられた圧電体膜の構成例を示す模式的な断面図である。FIG. 8 is a schematic sectional view showing a configuration example of a piezoelectric film provided in the piezoelectric element. 図9Aおよび図9Bは、圧電体膜を形成するためのシード層のパターン例を示す図解的な平面図である。9A and 9B are schematic plan views showing examples of patterns of a seed layer for forming a piezoelectric film. 図10A〜図10Dは、前記圧電素子に備えられた錘の配置に関する変形例を示す。FIG. 10A to FIG. 10D show modified examples relating to the arrangement of the weights provided in the piezoelectric element. 図11A〜図11Iは、圧電体膜の変位の起点部に関する変形例を示す。FIGS. 11A to 11I show modified examples relating to the starting point of the displacement of the piezoelectric film. 図12Aおよび図12Bは、圧電素子に上部電極(第1電極)および下部電極(第2電極)に加えて第3電極を設ける特徴に関する変形例を示す。FIG. 12A and FIG. 12B show a modified example relating to a feature of providing a piezoelectric element with a third electrode in addition to an upper electrode (first electrode) and a lower electrode (second electrode). 図13A〜図13Dは、前記インクジェットヘッドに備えられたキャビティの形状に関連する変形例を示す図解的な断面図である。FIGS. 13A to 13D are schematic sectional views showing modified examples related to the shape of the cavity provided in the inkjet head. 図14Aおよび図14Bは、前記キャビティ毎の振動膜の分離に関する変形例を示す。FIG. 14A and FIG. 14B show modified examples relating to separation of the vibrating membrane for each cavity. 図15A〜図15Cは、前記圧電素子を駆動する駆動ICの配置に関する変形例を示す。FIG. 15A to FIG. 15C show modified examples relating to the arrangement of a drive IC for driving the piezoelectric element.

以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図1は、この発明の一実施形態に係るインクジェットヘッド1の構成を説明するための図解的な断面図である。また、図2は、インクジェットヘッド1の主要部の構成を拡大して示す断面図である。
インクジェットヘッド1は、アクチュエータ基板2と、ノズル基板3と、保護基板4と、駆動IC5とを含む。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is an illustrative cross-sectional view for explaining a configuration of an inkjet head 1 according to one embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view showing a configuration of a main part of the inkjet head 1 in an enlarged manner.
The inkjet head 1 includes an actuator substrate 2, a nozzle substrate 3, a protection substrate 4, and a driving IC 5.

アクチュエータ基板2は、たとえばシリコン基板からなり、複数のキャビティ6を区画している。複数のキャビティ6は、たとえば、図1および図2の各紙面に垂直な方向に配列されている。アクチュエータ基板2は、表面2aに振動膜10を支持している。振動膜10は、キャビティ6の天壁を形成しており、キャビティ6を区画している。振動膜10の上に圧電素子20が配置されている。   The actuator substrate 2 is made of, for example, a silicon substrate and partitions a plurality of cavities 6. The plurality of cavities 6 are arranged, for example, in a direction perpendicular to each paper surface of FIGS. 1 and 2. The actuator substrate 2 supports the vibration film 10 on the surface 2a. The vibration film 10 forms the top wall of the cavity 6 and partitions the cavity 6. The piezoelectric element 20 is arranged on the vibration film 10.

アクチュエータ基板2の裏面2bにノズル基板3が接合されている。ノズル基板3は、たとえばシリコン基板からなり、アクチュエータ基板2の裏面2bに張り合わされ、アクチュエータ基板2および振動膜10とともに、キャビティ6を区画している。ノズル基板3は、キャビティ6に臨む凹部33を有し、凹部33の底面にインク吐出通路31が形成されている。インク吐出通路31は、ノズル基板3を貫通しており、キャビティ6とは反対側に吐出口32を有している。したがって、キャビティ6の容積変化が生じると、キャビティ6に溜められたインクは、インク吐出通路31を通り、吐出口32から吐出される。   The nozzle substrate 3 is joined to the back surface 2b of the actuator substrate 2. The nozzle substrate 3 is made of, for example, a silicon substrate, is adhered to the back surface 2 b of the actuator substrate 2, and defines a cavity 6 together with the actuator substrate 2 and the vibration film 10. The nozzle substrate 3 has a concave portion 33 facing the cavity 6, and the ink discharge passage 31 is formed on the bottom surface of the concave portion 33. The ink discharge passage 31 penetrates the nozzle substrate 3 and has a discharge port 32 on the side opposite to the cavity 6. Therefore, when the volume of the cavity 6 changes, the ink stored in the cavity 6 is discharged from the discharge port 32 through the ink discharge passage 31.

保護基板4は、たとえば、シリコン基板からなる。保護基板4は、圧電素子20を覆うように配置され、アクチュエータ基板2の表面2aに接合されている。保護基板4は、アクチュエータ基板2の表面2aに対向する対向面41に収容凹所42を有している。収容凹所42内に複数のキャビティ6にそれぞれ対応する複数の圧電素子20が収容されている。   The protection substrate 4 is made of, for example, a silicon substrate. The protection substrate 4 is arranged so as to cover the piezoelectric element 20, and is joined to the front surface 2 a of the actuator substrate 2. The protection substrate 4 has a housing recess 42 on a facing surface 41 facing the surface 2 a of the actuator substrate 2. The plurality of piezoelectric elements 20 respectively corresponding to the plurality of cavities 6 are accommodated in the accommodation recess 42.

駆動IC5は、アクチュエータ基板2の表面2aに実装されている。アクチュエータ基板2上には、圧電素子20と駆動IC5とを接続するための配線15が形成されている。配線15は、保護基板4外に引き出されている。配線15のランド16上に、駆動IC5が接合され、それによって駆動IC5がアクチュエータ基板2上に実装されている。
駆動IC5は、半導体集積回路であり、たとえばチップサイズパッケージの形態を有していてもよい。駆動IC5は、具体的には、半導体基板51と、半導体基板51の表面51a側に配置された活性領域52と、半導体基板51の裏面51bに配置された出力端子としてのバンプ53とを含む。活性領域52にトランジスタその他の半導体デバイスが形成されている。活性領域52を保護するように、半導体基板51の表面には保護樹脂層54等が配置されている。半導体基板51には、貫通ビア55が形成されている。貫通ビア55は、TSV(Through-Silicon Via)からなっていてもよい。貫通ビア55は、活性領域52とバンプ53とを接続し、活性領域52に形成された電子回路の出力端子を半導体基板51の裏面51bに引き出している。半導体基板51の裏面51bは、駆動IC5の第1表面5aである。この第1表面5aは、アクチュエータ基板2に対向しており、駆動IC5の出力端子を構成する複数のバンプ53が集中配置されている。バンプ53の数は、アクチュエータ基板2上に設けられた圧電素子20の個数にほぼ相当している。たとえば、アクチュエータ基板2上に約300個の圧電素子20が設けられるならば、出力端子としてのバンプ53の個数は約300個である。これらのバンプ53が複数の圧電素子20に対応する配線15のランド16上に接合されている。これにより、ワイヤボンディングやFPC(フレキシブルプリント基板)を用いることなく、駆動IC5と圧電素子20との電気的接続が達成されている。
The drive IC 5 is mounted on the front surface 2a of the actuator substrate 2. The wiring 15 for connecting the piezoelectric element 20 and the driving IC 5 is formed on the actuator substrate 2. The wiring 15 is drawn out of the protection substrate 4. The drive IC 5 is bonded onto the land 16 of the wiring 15, whereby the drive IC 5 is mounted on the actuator substrate 2.
The drive IC 5 is a semiconductor integrated circuit, and may have, for example, a form of a chip size package. The drive IC 5 specifically includes a semiconductor substrate 51, an active region 52 disposed on the front surface 51a side of the semiconductor substrate 51, and a bump 53 serving as an output terminal disposed on the back surface 51b of the semiconductor substrate 51. Transistors and other semiconductor devices are formed in the active region 52. A protective resin layer 54 and the like are arranged on the surface of the semiconductor substrate 51 so as to protect the active region 52. A through via 55 is formed in the semiconductor substrate 51. The through via 55 may be made of a through-silicon via (TSV). The through via 55 connects the active region 52 and the bump 53, and leads an output terminal of an electronic circuit formed in the active region 52 to the back surface 51 b of the semiconductor substrate 51. The back surface 51b of the semiconductor substrate 51 is the first surface 5a of the drive IC 5. The first surface 5a faces the actuator substrate 2, and a plurality of bumps 53 constituting output terminals of the driving IC 5 are arranged in a concentrated manner. The number of the bumps 53 substantially corresponds to the number of the piezoelectric elements 20 provided on the actuator substrate 2. For example, if about 300 piezoelectric elements 20 are provided on the actuator substrate 2, the number of the bumps 53 as output terminals is about 300. These bumps 53 are joined on the lands 16 of the wiring 15 corresponding to the plurality of piezoelectric elements 20. As a result, the electrical connection between the drive IC 5 and the piezoelectric element 20 is achieved without using wire bonding or FPC (flexible printed circuit board).

半導体基板51の活性領域52側に位置する駆動IC5の第2表面5bには、活性領域52に接続された入力端子56が集中配置されている。入力端子56は、保護樹脂層54から露出したパッドの形態を有していてもよい。一方、アクチュエータ基板2には、駆動IC5の近傍に、FPC57の一端が固定されている。FPC57の複数の芯線に複数の入力端子56がボンディングワイヤ58を介してそれぞれ接続されている。入力端子56の数はたとえば20本程度であり、それに応じて、FPC57の芯線の数も20本程度である。FPC57は、たとえば、制御用IC(図示せず)に接続されている。   On the second surface 5b of the drive IC 5 located on the active region 52 side of the semiconductor substrate 51, input terminals 56 connected to the active region 52 are arranged in a concentrated manner. The input terminal 56 may have a form of a pad exposed from the protective resin layer 54. On the other hand, one end of the FPC 57 is fixed to the actuator substrate 2 near the drive IC 5. A plurality of input terminals 56 are connected to a plurality of core wires of the FPC 57 via bonding wires 58, respectively. The number of input terminals 56 is, for example, about 20, and accordingly, the number of core wires of FPC 57 is also about 20. The FPC 57 is connected to, for example, a control IC (not shown).

保護基板4上には、インクを貯留したインクタンク8が配置されている。保護基板4を貫通するようにインク供給路43が形成されている。インクタンク8のインク供給口8aはインク供給路43に結合されている。保護基板4のインク供給路43は、アクチュエータ基板2内のインク供給路44に連通している。インク供給路44は、キャビティ6に連通している。したがって、インク供給源であるインクタンク8内のインクは、インク供給路43,44を通ってキャビティ6に供給される。   An ink tank 8 storing ink is disposed on the protection substrate 4. An ink supply path 43 is formed so as to penetrate the protection substrate 4. The ink supply port 8 a of the ink tank 8 is connected to the ink supply path 43. The ink supply path 43 of the protection substrate 4 communicates with an ink supply path 44 in the actuator substrate 2. The ink supply path 44 communicates with the cavity 6. Therefore, the ink in the ink tank 8 as the ink supply source is supplied to the cavity 6 through the ink supply paths 43 and 44.

図3は、インクジェットヘッド1(とくにアクチュエータ基板2)の模式的な平面図である。図4は、図3のIV-IV線に沿う模式的な拡大断面図である。図5は、インクジェットヘッド1(とくにアクチュエータ基板2)の模式的な斜視図である。前述の図2は、図3のII−II線に沿う断面図である。
アクチュエータ基板2の表面2aに振動膜形成層11が形成されている。振動膜形成層11において、キャビティ6の底面壁を構成している部分、すなわち、キャビティ6を区画している部分が振動膜10である。
FIG. 3 is a schematic plan view of the inkjet head 1 (particularly, the actuator substrate 2). FIG. 4 is a schematic enlarged sectional view taken along line IV-IV in FIG. FIG. 5 is a schematic perspective view of the inkjet head 1 (particularly, the actuator substrate 2). FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II of FIG.
The vibration film forming layer 11 is formed on the surface 2a of the actuator substrate 2. In the vibration film forming layer 11, the portion constituting the bottom wall of the cavity 6, that is, the portion defining the cavity 6 is the vibration film 10.

キャビティ6は、この実施形態では、アクチュエータ基板2を貫通して形成されている。アクチュエータ基板2にはさらに、キャビティ6に連通するインク通路50が形成されている。インク通路50は、キャビティ6に連通しており、インクタンク8から保護基板4のインク供給路43およびアクチュエータ基板のインク供給路44を介して供給されるインクをキャビティ6に導くように形成されている。インク通路50からキャビティ6に導入されたインクは、キャビティ6の長手方向に平行なインク流通方向45に沿って移動し、インク吐出通路31に達する。   The cavity 6 is formed through the actuator substrate 2 in this embodiment. The actuator substrate 2 is further provided with an ink passage 50 communicating with the cavity 6. The ink passage 50 communicates with the cavity 6 and is formed so as to guide the ink supplied from the ink tank 8 via the ink supply path 43 of the protection substrate 4 and the ink supply path 44 of the actuator substrate to the cavity 6. I have. The ink introduced into the cavity 6 from the ink passage 50 moves along the ink flow direction 45 parallel to the longitudinal direction of the cavity 6 and reaches the ink discharge passage 31.

アクチュエータ基板2には、複数のキャビティ6が互いに平行に延びてストライプ状に形成されている。複数のキャビティ6は、それらの幅方向に微小な間隔(たとえば30μm〜350μm程度)を開けて等間隔で形成されている。各キャビティ6は、平面視において、インク通路50からインク吐出通路31に向かうインク流通方向45に沿って細長く延びた長方形形状を有している。キャビティ6の天面部は、インク流通方向45に沿う2つの側縁6a,6bと、インク流通方向45に直交する方向に沿う2つの端縁6c,6dとを有している。インク通路50は、キャビティ6の一端部において、2つの通路に分かれて形成されており、共通インク通路49に連通している。共通インク通路49は、複数のキャビティ6に対応したインク通路50に連通している。インクタンク8からのインクが導かれるインク供給路44は、共通インク通路49に連通している。図3および図5に示すように、複数のインク供給路44が、共通インク通路49に沿って間隔を開けて配列されている。インク供給路44は、振動膜10(配線15が配置されているところではさらに配線15)を貫通し、さらにアクチュエータ基板2を共通インク通路49まで貫通して形成されている。   In the actuator substrate 2, a plurality of cavities 6 extend in parallel with each other and are formed in a stripe shape. The plurality of cavities 6 are formed at equal intervals with a minute interval (for example, about 30 μm to 350 μm) in their width direction. Each of the cavities 6 has a rectangular shape elongated in the ink flowing direction 45 from the ink passage 50 to the ink discharge passage 31 in a plan view. The top surface of the cavity 6 has two side edges 6 a and 6 b along the ink flow direction 45 and two end edges 6 c and 6 d along a direction orthogonal to the ink flow direction 45. The ink passage 50 is formed at one end of the cavity 6 so as to be divided into two passages, and communicates with the common ink passage 49. The common ink passage 49 communicates with an ink passage 50 corresponding to the plurality of cavities 6. The ink supply path 44 through which the ink from the ink tank 8 is guided communicates with a common ink path 49. As shown in FIGS. 3 and 5, a plurality of ink supply paths 44 are arranged at intervals along a common ink path 49. The ink supply path 44 is formed so as to penetrate the vibration film 10 (further, the wiring 15 where the wiring 15 is arranged) and further penetrate the actuator substrate 2 to the common ink passage 49.

各キャビティ6は、振動膜10と、アクチュエータ基板2と、ノズル基板3とによって区画されており、この実施形態では、略直方体状に形成されている。キャビティ6の長さはたとえば800μm程度、その幅は55μm程度であってもよい。インク通路50は、キャビティ6の長手方向一端部(この実施形態では、吐出口32とは反対側に位置する端部)に連通するように形成されている。ノズル基板3の吐出口32は、この実施形態では、キャビティ6の長手方向に関する他端部付近に配置されている。   Each cavity 6 is defined by the vibration film 10, the actuator substrate 2, and the nozzle substrate 3, and in this embodiment, is formed in a substantially rectangular parallelepiped shape. The length of the cavity 6 may be, for example, about 800 μm and its width may be about 55 μm. The ink passage 50 is formed so as to communicate with one end in the longitudinal direction of the cavity 6 (in this embodiment, an end located on the side opposite to the ejection port 32). In this embodiment, the discharge port 32 of the nozzle substrate 3 is arranged near the other end of the cavity 6 in the longitudinal direction.

振動膜10は、酸化シリコン膜の単膜であってもよいし、酸化シリコン膜上に窒化シリコン膜を積層した積層膜であってもよい。キャビティ6は、アクチュエータ基板2を貫通している必要はなく、圧電素子20側の一部を残すように下面側から掘り込んだ凹所であってもよい。この場合には、アクチュエータ基板2の残部は、振動膜10の一部を構成する。この明細書において、振動膜10とは、振動膜形成層11のうちキャビティ6を区画している天壁部を意味している。   The vibration film 10 may be a single film of a silicon oxide film or a stacked film in which a silicon nitride film is stacked on a silicon oxide film. The cavity 6 does not need to penetrate the actuator substrate 2 and may be a recess dug from the lower surface side so as to leave a part on the piezoelectric element 20 side. In this case, the rest of the actuator substrate 2 forms a part of the vibration film 10. In this specification, the vibration film 10 means a top wall portion of the vibration film forming layer 11 that partitions the cavity 6.

振動膜10の厚さは、たとえば、0.4μm〜2μmである。振動膜10が酸化シリコン膜から構成される場合は、酸化シリコン膜の厚さは1.2μm程度であってもよい。振動膜10が、シリコン層と酸化シリコン層と窒化シリコン層との積層体から構成される場合には、シリコン層、酸化シリコン層および窒化シリコン層の厚さは、それぞれ0.4μm程度であってもよい。   Vibrating film 10 has a thickness of, for example, 0.4 μm to 2 μm. When the vibration film 10 is made of a silicon oxide film, the thickness of the silicon oxide film may be about 1.2 μm. When the vibration film 10 is composed of a laminate of a silicon layer, a silicon oxide layer, and a silicon nitride layer, the thickness of each of the silicon layer, the silicon oxide layer, and the silicon nitride layer is about 0.4 μm. Is also good.

振動膜10上に圧電素子20が配置されている。振動膜10と圧電素子20とによって、圧電アクチュエータ(圧電装置の一例)が構成されている。圧電素子20は、振動膜形成層11上に形成された下部電極22と、下部電極22上に形成された圧電体膜24と、圧電体膜24上に形成された上部電極21とを備えている。言い換えれば、圧電素子20は、圧電体膜24を上部電極21および下部電極22で挟むことにより構成されている。   The piezoelectric element 20 is arranged on the vibration film 10. The vibration film 10 and the piezoelectric element 20 constitute a piezoelectric actuator (an example of a piezoelectric device). The piezoelectric element 20 includes a lower electrode 22 formed on the vibration film forming layer 11, a piezoelectric film 24 formed on the lower electrode 22, and an upper electrode 21 formed on the piezoelectric film 24. I have. In other words, the piezoelectric element 20 is configured by sandwiching the piezoelectric film 24 between the upper electrode 21 and the lower electrode 22.

下部電極22は、たとえば、Ti(チタン)層およびPt(プラチナ)層を振動膜10側から順に積層した2層構造を有していてもよい。この他にも、Au(金)膜、Cr(クロム)層、Ni(ニッケル)層などの単膜で下部電極22を形成することもできる。下部電極22は、圧電体膜24の下面に接した主電極部22Aと、圧電体膜24の外方の領域まで延びた延長部22B(図4参照)とを有している。   The lower electrode 22 may have, for example, a two-layer structure in which a Ti (titanium) layer and a Pt (platinum) layer are sequentially stacked from the vibration film 10 side. In addition, the lower electrode 22 can be formed of a single film such as an Au (gold) film, a Cr (chromium) layer, and a Ni (nickel) layer. The lower electrode 22 has a main electrode portion 22A in contact with the lower surface of the piezoelectric film 24, and an extension 22B (see FIG. 4) extending to a region outside the piezoelectric film 24.

圧電体膜24としては、たとえば、ゾルゲル法またはスパッタ法によって形成されたPZT(PbZrTi1−x:チタン酸ジルコン酸鉛)膜を適用することができる。このような圧電体膜24は、金属酸化物結晶の焼結体からなる。圧電体膜24の厚さは、1μm〜5μmが好ましい。振動膜10の全体の厚さは、圧電体膜24の厚さと同程度か、圧電体膜24の厚さの2/3程度とすることが好ましい。 The piezoelectric film 24, for example, PZT formed by a sol-gel method or a sputtering method (PbZr x Ti 1-x O 3: lead zirconate titanate) can be applied membrane. Such a piezoelectric film 24 is formed of a sintered body of a metal oxide crystal. The thickness of the piezoelectric film 24 is preferably 1 μm to 5 μm. It is preferable that the entire thickness of the vibration film 10 be approximately the same as the thickness of the piezoelectric film 24 or approximately / of the thickness of the piezoelectric film 24.

上部電極21は、圧電体膜24と平面視でほぼ同じ形状に形成されている。上部電極21は、たとえば、導電性酸化膜(たとえば、IrO(酸化イリジウム)膜)および金属膜(たとえば、Ir(イリジウム)膜)が積層された積層構造を有していてもよい。
振動膜形成層11の表面、圧電素子20の表面および下部電極22の延長部22Bの表面は、水素バリア膜12によって覆われている。水素バリア膜12は、たとえば、Al(アルミナ)からなる。これにより、圧電体膜24の水素還元による特性劣化を防止することができる。水素バリア膜12上には、絶縁膜13が積層されている。絶縁膜13は、たとえば、SiOからなる。絶縁膜13上に配線15が形成されている。配線15は、Al(アルミニウム)を含む金属材料からなっていてもよい。
The upper electrode 21 is formed in substantially the same shape as the piezoelectric film 24 in plan view. The upper electrode 21 may have a stacked structure in which, for example, a conductive oxide film (for example, IrO 2 (iridium oxide) film) and a metal film (for example, Ir (iridium) film) are stacked.
The surface of the vibration film forming layer 11, the surface of the piezoelectric element 20, and the surface of the extension 22B of the lower electrode 22 are covered with the hydrogen barrier film 12. The hydrogen barrier film 12 is made of, for example, Al 2 O 3 (alumina). As a result, characteristic deterioration of the piezoelectric film 24 due to hydrogen reduction can be prevented. An insulating film 13 is stacked on the hydrogen barrier film 12. The insulating film 13 is made of, for example, SiO 2 . The wiring 15 is formed on the insulating film 13. The wiring 15 may be made of a metal material containing Al (aluminum).

配線15の一端部は、上部電極21の一端部の上方に配置されている。配線15と上部電極21との間において、水素バリア膜12および絶縁膜13を連続して貫通する貫通孔(コンタクト孔)14が形成されている。配線15の一端部は、貫通孔14に入り込み、貫通孔14内で上部電極21に接続されている。配線15は、一端部が上部電極21の一端部(圧電素子20の一方の端縁側の端部)に接続されかつ平面視において、インク流通方向と反対方向に延びて引き出されている。ランド16は、配線15の先端に配置され、配線15と一体化している。水素バリア膜12および絶縁膜13には、上部電極21の表面の中央部(上部電極21の表面における周縁部によって囲まれた部分)に相当する領域に開口17(図2参照)が形成されている。この開口17は、上部電極21の長手方向に長い矩形である。   One end of the wiring 15 is disposed above one end of the upper electrode 21. Between the wiring 15 and the upper electrode 21, a through-hole (contact hole) 14 that continuously penetrates the hydrogen barrier film 12 and the insulating film 13 is formed. One end of the wiring 15 enters the through hole 14 and is connected to the upper electrode 21 in the through hole 14. One end of the wiring 15 is connected to one end of the upper electrode 21 (the end on one edge side of the piezoelectric element 20), and extends in the direction opposite to the ink circulation direction in a plan view and is drawn out. The land 16 is disposed at the tip of the wiring 15 and is integrated with the wiring 15. An opening 17 (see FIG. 2) is formed in the hydrogen barrier film 12 and the insulating film 13 in a region corresponding to a central portion of the surface of the upper electrode 21 (a portion surrounded by a peripheral portion on the surface of the upper electrode 21). I have. The opening 17 is a rectangle that is long in the longitudinal direction of the upper electrode 21.

図2に表れているように、下部電極22の延長部22Bは、アクチュエータ基板2上で引き回されて駆動IC5の実装領域に達している。この実装領域には、下部電極22を外部に接続するためのランド22Cが配置されている。ランド22Cには、駆動IC5のバンプ53が接合されている。こうして、下部電極22と駆動IC5との接続が達成されている。   As shown in FIG. 2, the extension 22 </ b> B of the lower electrode 22 is routed on the actuator substrate 2 and reaches the mounting area of the drive IC 5. In this mounting area, a land 22C for connecting the lower electrode 22 to the outside is arranged. The bumps 53 of the drive IC 5 are joined to the lands 22C. Thus, the connection between the lower electrode 22 and the driving IC 5 is achieved.

圧電素子20は、振動膜10を挟んでキャビティ6に対向する位置に形成されている。すなわち、圧電素子20は、振動膜10のキャビティ6とは反対側の表面に接するように形成されている。アクチュエータ基板2上に振動膜形成層11が形成されており、この振動膜形成層11においてキャビティ6の周囲の部分によって振動膜10が支持されている。こうして、振動膜10は、アクチュエータ基板2に支持されている。振動膜10は、キャビティ6に対向する方向(換言すれば振動膜10の厚さ方向)に変形可能な可撓性を有している。   The piezoelectric element 20 is formed at a position facing the cavity 6 with the vibration film 10 interposed therebetween. That is, the piezoelectric element 20 is formed so as to be in contact with the surface of the vibration film 10 on the side opposite to the cavity 6. A vibration film forming layer 11 is formed on the actuator substrate 2, and the vibration film 10 is supported by a portion around the cavity 6 in the vibration film forming layer 11. Thus, the vibration film 10 is supported by the actuator substrate 2. The vibrating film 10 has flexibility that can be deformed in a direction facing the cavity 6 (in other words, a thickness direction of the vibrating film 10).

駆動IC5は、バンプ53および配線15を介して複数の圧電素子20のそれぞれの上部電極21に接続されており、別のバンプ53を介して複数の圧電素子20に共通の下部電極22に接続されている。これにより、駆動IC5は、各圧電素子20の上部電極21と下部電極22との間に駆動電圧を印加することができる。駆動IC5から圧電素子20に駆動電圧が印加されると、逆圧電効果によって、圧電体膜24が変形する。これにより、圧電素子20とともに振動膜10が変形し、それによって、キャビティ6の容積変化がもたらされ、キャビティ6内のインクが加圧される。加圧されたインクは、インク吐出通路31を通って、吐出口32から微小液滴となって吐出される。   The driving IC 5 is connected to the respective upper electrodes 21 of the plurality of piezoelectric elements 20 via the bumps 53 and the wirings 15, and is connected to the lower electrode 22 common to the plurality of piezoelectric elements 20 via another bump 53. ing. Thus, the drive IC 5 can apply a drive voltage between the upper electrode 21 and the lower electrode 22 of each piezoelectric element 20. When a drive voltage is applied from the drive IC 5 to the piezoelectric element 20, the piezoelectric film 24 is deformed by the inverse piezoelectric effect. As a result, the vibration film 10 is deformed together with the piezoelectric element 20, whereby the volume of the cavity 6 is changed, and the ink in the cavity 6 is pressurized. The pressurized ink is discharged as fine droplets from the discharge port 32 through the ink discharge passage 31.

圧電素子20は、インク流通方向45(振動膜10の長手方向と同方向)の長さが、振動膜10の長手方向の長さよりも短く形成されており、平面視矩形形状を有している。そして、図3に示すように、圧電素子20の長手方向の両端縁20d,20cは、振動膜10の対応する両端縁(平面視においてキャビティ6の両端縁6c,6dと一致)に対して、所定の間隔d1(たとえば5μm)を開けて内側に配置されている。また、圧電素子20は、振動膜10の長手方向に直交する短手方向(アクチュエータ基板2の主面に平行な方向)の幅が、振動膜10(キャビティ6の天面部)の当該短手方向の幅よりも狭く形成されている。そして、圧電素子20の長手方向に沿う両側縁20a,20bは、振動膜10の対応する両側縁(平面視においてキャビティ6の両側縁6a,6bと一致)に対して、所定の間隔d2(たとえば5μm)を開けて内側に配置されている。   The length of the piezoelectric element 20 in the ink flow direction 45 (the same direction as the longitudinal direction of the vibration film 10) is shorter than the length of the vibration film 10 in the longitudinal direction, and has a rectangular shape in plan view. . Then, as shown in FIG. 3, both ends 20 d and 20 c in the longitudinal direction of the piezoelectric element 20 are aligned with corresponding ends (corresponding to both ends 6 c and 6 d of the cavity 6 in plan view) of the vibration film 10. They are arranged inside at a predetermined interval d1 (for example, 5 μm). The width of the piezoelectric element 20 in the short direction perpendicular to the longitudinal direction of the vibration film 10 (the direction parallel to the main surface of the actuator substrate 2) is the width of the vibration film 10 (the top surface of the cavity 6). Is formed to be narrower than the width. Then, both side edges 20a and 20b along the longitudinal direction of the piezoelectric element 20 are spaced apart from the corresponding side edges of the vibrating membrane 10 by a predetermined distance d2 (for example, coincide with the side edges 6a and 6b of the cavity 6 in a plan view). (5 μm).

下部電極22は、図3に示すように、平面視において、インク流通方向45に所定幅を有し、かつインク流通方向45と直交する方向に複数のキャビティ6を跨いで延びており、複数の圧電素子20に対して共用される共通電極である。下部電極22のインク流通方向45と直交する方向に沿う第1の辺22aは、平面視において、複数の圧電素子20の一方の端縁を結ぶ線と整合している。下部電極22の第1の辺22aに対向する第2の辺22bは、複数の圧電素子20の他方の端縁に対応するキャビティ6の端縁6d(振動膜10の端縁)よりも外側(インク流通方向45の下流側)に配置されている。   As shown in FIG. 3, the lower electrode 22 has a predetermined width in the ink circulation direction 45 in a plan view and extends across the plurality of cavities 6 in a direction orthogonal to the ink circulation direction 45. This is a common electrode shared by the piezoelectric elements 20. The first side 22a of the lower electrode 22 along a direction orthogonal to the ink circulation direction 45 is aligned with a line connecting one end of the plurality of piezoelectric elements 20 in a plan view. The second side 22b of the lower electrode 22 facing the first side 22a is located outside the edge 6d (the edge of the vibration film 10) of the cavity 6 corresponding to the other edge of the plurality of piezoelectric elements 20 (the edge thereof). (Downstream side in the ink circulation direction 45).

下部電極22は、圧電素子20を構成する平面視矩形状の主電極部22Aと、主電極部22Aから振動膜形成層11の表面に沿う方向に引き出され、キャビティ6の天面部(振動膜10)の周縁を跨いでキャビティ6の天面部の周縁の外方に延びた延長部22Bとを含んでいる。主電極部22Aの平面視における形状、大きさおよび配置は、圧電素子20と同様である。   The lower electrode 22 is drawn out in a direction along the surface of the vibrating film forming layer 11 from the main electrode portion 22A, which is a rectangular shape in a plan view, constituting the piezoelectric element 20 and the main electrode portion 22A. ) And an extension 22 </ b> B extending outward from the periphery of the top surface of the cavity 6. The shape, size, and arrangement of the main electrode portion 22A in plan view are the same as those of the piezoelectric element 20.

延長部22Bは、平面視において、主電極部22Aの各側縁からキャビティ6の天面部の対応する側縁を跨いで、キャビティ6の天面部の側縁の外方に延びている。延長部22Bは、下部電極22の全領域のうちの主電極部22Aを除いた領域である。延長部22Bには、各圧電素子20のインク流通方向45の下流側に、下部電極22を貫通する平面視矩形状の切除部22Dが形成されている。各切除部22Dは、平面視において、インク流通方向45に沿う2つの側縁(短辺)と、インク流通方向に直交する方向に沿う2つの端縁(長辺)とを有している。切除部22Dの一方の端縁はインク流通方向に関して圧電素子20の端縁(主電極部22Aの下流側の端縁)と整合する位置に配置され、他方の端縁は振動膜10の端縁よりも外側(インク流通方向45の下流側)に配置されている。切除部22Dの一方の側縁は振動膜10の一方の側縁よりも外側に配置され、切除部22Dの他方の側縁は振動膜10の他方の側縁よりも外側に配置されている。したがって、平面視において、振動膜10の端縁側の端部は切除部22Dの内側に配置されている。   The extension portion 22B extends outward from the side edge of the top surface portion of the cavity 6 across each side edge of the main electrode portion 22A from the corresponding side edge of the top surface portion of the cavity 6 in plan view. The extension portion 22B is a region excluding the main electrode portion 22A in the entire region of the lower electrode 22. On the extension portion 22B, a rectangular cutout portion 22D in a plan view penetrating the lower electrode 22 is formed on the downstream side of each piezoelectric element 20 in the ink circulation direction 45. Each cutout 22D has two side edges (short sides) along the ink circulation direction 45 and two edges (long sides) along a direction orthogonal to the ink circulation direction in plan view. One edge of the cutout portion 22D is arranged at a position matching the edge of the piezoelectric element 20 (the edge on the downstream side of the main electrode portion 22A) in the ink flowing direction, and the other edge is the edge of the vibration film 10. Outside (downstream side in the ink flow direction 45). One side edge of the cutout portion 22D is disposed outside one side edge of the diaphragm 10, and the other side edge of the cutout portion 22D is disposed outside the other side edge of the diaphragm 10. Therefore, in plan view, the end on the edge side of the diaphragm 10 is disposed inside the cutout 22D.

上部電極21は、平面視において、下部電極22の主電極部22Aと同じパターンの矩形状に形成されている。すなわち、上部電極21の平面視における形状、大きさおよび配置は、圧電素子20と同様である。
圧電体膜24は、平面視において、上部電極21と同じパターン、すなわち、圧電素子20と同じパターンの矩形状に形成されている。圧電体膜24の下面は下部電極22の主電極部22Aの上面に接しており、圧電体膜24の上面は上部電極21の下面に接している。
The upper electrode 21 is formed in a rectangular shape in the same pattern as the main electrode portion 22A of the lower electrode 22 in plan view. That is, the shape, size, and arrangement of the upper electrode 21 in plan view are the same as those of the piezoelectric element 20.
The piezoelectric film 24 is formed in a rectangular shape having the same pattern as the upper electrode 21, that is, the same pattern as the piezoelectric element 20 in a plan view. The lower surface of the piezoelectric film 24 is in contact with the upper surface of the main electrode portion 22A of the lower electrode 22, and the upper surface of the piezoelectric film 24 is in contact with the lower surface of the upper electrode 21.

下部電極22の延長部22Bには、隣接するキャビティ6の間に分離溝60が形成されている。分離溝60は、この実施形態では、キャビティ6の長手方向に沿って直線状に延びており、下部電極22を各キャビティ6に対応する部分に分離している。分離溝60の両端は、この実施形態では、キャビティ6の両端よりも長手方向に関して外側に位置している。したがって、分離溝60は、隣接するキャビティ6を区画する区画壁61(図4参照)の一端から他端に至る範囲に渡って形成されている。分離溝60は、図4に示すように、下部電極22および振動膜10を貫通し、隣接するキャビティ6間を区画する区画壁61に達している。分離溝60の区画壁61に形成された部分は、区画壁61の高さ(キャビティ6の高さに等しい)の2分の1を超える深さを有している。   In the extension 22B of the lower electrode 22, a separation groove 60 is formed between the adjacent cavities 6. In this embodiment, the separation groove 60 extends linearly along the longitudinal direction of the cavity 6, and separates the lower electrode 22 into a portion corresponding to each cavity 6. In this embodiment, both ends of the separation groove 60 are located outside the both ends of the cavity 6 in the longitudinal direction. Therefore, the separation groove 60 is formed over a range from one end to the other end of the partition wall 61 (see FIG. 4) that partitions the adjacent cavity 6. As shown in FIG. 4, the separation groove 60 penetrates through the lower electrode 22 and the vibration film 10 and reaches a partition wall 61 that partitions between adjacent cavities 6. The portion formed in the partition wall 61 of the separation groove 60 has a depth exceeding one half of the height of the partition wall 61 (equal to the height of the cavity 6).

このように、分離溝60は、隣接するキャビティ6に対応した振動膜10および下部電極22を互いに分離している。これにより、各キャビティ6の振動膜10は、隣接するキャビティ6の振動膜10から独立して変位することができる。さらに、分離溝60は、隣接するキャビティ6間の区画壁61にまで達する深さに形成されているので、振動膜10の変位に伴って区画壁61も変位させることができる。   As described above, the separation groove 60 separates the vibration film 10 and the lower electrode 22 corresponding to the adjacent cavities 6 from each other. Thereby, the vibration film 10 of each cavity 6 can be displaced independently from the vibration film 10 of the adjacent cavity 6. Further, since the separation groove 60 is formed at a depth reaching the partition wall 61 between the adjacent cavities 6, the partition wall 61 can be displaced with the displacement of the diaphragm 10.

圧電体膜24は、図4に示すように、短手方向に沿う横断面において、短手方向中央部に厚膜部25を有し、短手方向両側部に薄膜部26を有している。厚膜部25および薄膜部26は、それぞれ、キャビティ6の長手方向に沿って直線帯状に延びている。厚膜部25の幅は、たとえば、キャビティ6の短手方向の長さの半分以下である。図2および図3に示すように、厚膜部25は、キャビティ6の長手方向の長さが圧電体膜24の同方向の長さよりも短い。そして、圧電体膜24の両端部には、薄膜部26が形成されている。すなわち、薄膜部26は、厚膜部25を環状に取り囲むように、圧電体膜24の周縁に沿って帯状に形成されている。厚膜部25は、圧電素子20および振動膜10を含む可動部分の中央付近における慣性質量の増加に寄与する錘として機能する。上部電極21は、厚膜部25および薄膜部26に接している。   As shown in FIG. 4, the piezoelectric film 24 has a thick film portion 25 at a central portion in the transverse direction and a thin film portion 26 at both side portions in the transverse direction in a transverse cross section along the transverse direction. . The thick film portion 25 and the thin film portion 26 each extend in a straight band along the longitudinal direction of the cavity 6. The width of the thick film portion 25 is, for example, half or less of the length of the cavity 6 in the short direction. As shown in FIGS. 2 and 3, in the thick film portion 25, the length of the cavity 6 in the longitudinal direction is shorter than the length of the piezoelectric film 24 in the same direction. The thin film portions 26 are formed at both ends of the piezoelectric film 24. That is, the thin film portion 26 is formed in a band shape along the periphery of the piezoelectric film 24 so as to surround the thick film portion 25 in a ring shape. The thick film portion 25 functions as a weight that contributes to an increase in inertial mass near the center of the movable portion including the piezoelectric element 20 and the vibrating film 10. The upper electrode 21 is in contact with the thick film portion 25 and the thin film portion 26.

厚膜部25と薄膜部26との境界部には、厚膜部25と薄膜部26との膜厚の差に対応した段差面28(図2および図4参照)が生じている。そして、厚膜部25の表面と段差面28とはほぼ直角に交差しており、それによって、屈曲部27が形成されている。前述のとおり、薄膜部26が環状に形成されているので、屈曲部27も環状に形成されている。すなわち、屈曲部27は、キャビティ6の長手方向に沿って延びる両側部と、それらの両側部をキャビティ6の長手方向両端部で結合する両端部とを有している。屈曲部27は、上部電極21および下部電極22間に駆動電圧が印加されて圧電素子20とともに振動膜10が変位するときに、その変位が始まる起点部として機能する。   At the boundary between the thick film portion 25 and the thin film portion 26, a step surface 28 (see FIGS. 2 and 4) corresponding to the difference in film thickness between the thick film portion 25 and the thin film portion 26 is formed. The surface of the thick film portion 25 and the step surface 28 intersect at a substantially right angle, whereby a bent portion 27 is formed. As described above, since the thin film portion 26 is formed in a ring shape, the bent portion 27 is also formed in a ring shape. That is, the bent portion 27 has both sides extending along the longitudinal direction of the cavity 6, and both ends connecting the both sides at both ends in the longitudinal direction of the cavity 6. The bent portion 27 functions as a starting point at which the displacement starts when a driving voltage is applied between the upper electrode 21 and the lower electrode 22 and the vibration film 10 is displaced together with the piezoelectric element 20.

また、図2および図4に示すように、キャビティ6の内壁面62は、振動膜10と接する箇所に曲面部62Aを有している。曲面部62Aは、振動膜10と内壁面62とが接する周縁の全周に渡っていることが好ましい。曲面部62Aは、その上縁において振動膜10と接し、その下縁において平坦面部62Bに連なっている。曲面部62Aは、振動膜10と接する縁部からキャビティ6の外方およびノズル基板3へと向かって後退する凹湾曲面を形成している。平坦面部62Bは、キャビティ6の内壁面62の一部である。平坦面部62Bの下縁は、ノズル基板3に接している。平坦面部62Bは、振動膜10の法線方向に沿っていてもよいし、振動膜10の法線方向に対して傾斜していてもよい。たとえば、平坦面部62Bは、曲面部62Aに連続する縁部から、振動膜10の法線方向に対して、キャビティ6の外方およびノズル基板3へと向かって傾斜していることが好ましい。   As shown in FIGS. 2 and 4, the inner wall surface 62 of the cavity 6 has a curved surface portion 62 </ b> A at a position in contact with the vibration film 10. It is preferable that the curved surface portion 62A extends over the entire periphery of the peripheral edge where the diaphragm 10 and the inner wall surface 62 are in contact. The curved surface portion 62A is in contact with the vibration film 10 at the upper edge thereof, and is connected to the flat surface portion 62B at the lower edge thereof. The curved surface portion 62 </ b> A forms a concave curved surface that recedes from the edge in contact with the vibration film 10 toward the outside of the cavity 6 and toward the nozzle substrate 3. The flat surface portion 62B is a part of the inner wall surface 62 of the cavity 6. The lower edge of the flat surface portion 62 </ b> B is in contact with the nozzle substrate 3. The flat surface portion 62B may be along the normal direction of the vibration film 10 or may be inclined with respect to the normal direction of the vibration film 10. For example, it is preferable that the flat surface portion 62B is inclined toward the outside of the cavity 6 and the nozzle substrate 3 with respect to the normal direction of the vibration film 10 from the edge portion continuous with the curved surface portion 62A.

図6に拡大平面図を示すように、上部電極21には、周縁から内方に抉れたノッチ部35が形成されている。ノッチ部35は、この実施形態では、上部電極21の一角部に配置されており、上部電極21の一端からキャビティ6の長手方向に沿って直線状に所定長だけ延びている。ノッチ部35内に、動作監視電極23が配置されている。動作監視電極23は、圧電体膜24の上面に接している。動作監視電極23は、平面視において、キャビティ6と重なる領域(ノッチ部35内)に配置されている。したがって、動作監視電極23は、圧電体膜24を挟んで下部電極22の主電極部22Aに対向している。動作監視電極23は、ノッチ部35内でU字形状に形成されている。動作監視電極23の両端部には、一対の端子部23a,23bが設けられている。一対の端子部23a,23bは、ノッチ部35外にある。この実施形態では、一対の端子部23a,23bは、キャビティ6の外方の領域、より具体的には保護基板4の外方の領域において、アクチュエータ基板2上に配置されている。   As shown in an enlarged plan view in FIG. 6, the upper electrode 21 is formed with a notch portion 35 which is hollowed inward from the periphery. In this embodiment, the notch 35 is disposed at one corner of the upper electrode 21, and extends linearly by a predetermined length from one end of the upper electrode 21 along the longitudinal direction of the cavity 6. The operation monitoring electrode 23 is arranged in the notch portion 35. The operation monitoring electrode 23 is in contact with the upper surface of the piezoelectric film 24. The operation monitoring electrode 23 is arranged in a region (in the notch 35) overlapping the cavity 6 in plan view. Therefore, the operation monitoring electrode 23 is opposed to the main electrode portion 22A of the lower electrode 22 with the piezoelectric film 24 interposed therebetween. The operation monitoring electrode 23 is formed in a U-shape in the notch portion 35. At both ends of the operation monitoring electrode 23, a pair of terminals 23a and 23b are provided. The pair of terminal portions 23 a and 23 b are outside the notch portion 35. In this embodiment, the pair of terminal portions 23 a and 23 b are arranged on the actuator substrate 2 in a region outside the cavity 6, more specifically, in a region outside the protection substrate 4.

一対の端子部23a,23bは駆動状態監視回路36に接続されている。駆動状態監視回路36は、端子部23a,23b間の電気抵抗、すなわち、動作監視電極23の電気抵抗を測定し、それによって、圧電体膜24の温度を検出する温度検出回路を含む。逆圧電効果によって圧電体膜24が伸縮すると、それに応じて圧電体膜24の温度が上昇する。駆動状態監視回路36は、圧電体膜24の温度を測定することにより、圧電素子20の動作状態を検出する。圧電素子20に駆動電圧が印加されているにもかかわらず、圧電体膜24の温度上昇が検出されなければ、圧電素子20に異常が生じている可能性がある。このように、この実施形態では、動作監視電極23は、圧電体膜24の温度を検出するために用いられる温度検出電極である。   The pair of terminals 23a and 23b are connected to a drive state monitoring circuit 36. The driving state monitoring circuit 36 includes a temperature detection circuit that measures the electric resistance between the terminal portions 23a and 23b, that is, the electric resistance of the operation monitoring electrode 23, and thereby detects the temperature of the piezoelectric film 24. When the piezoelectric film 24 expands and contracts due to the inverse piezoelectric effect, the temperature of the piezoelectric film 24 increases accordingly. The driving state monitoring circuit 36 detects the operating state of the piezoelectric element 20 by measuring the temperature of the piezoelectric film 24. If the temperature rise of the piezoelectric film 24 is not detected even though the driving voltage is applied to the piezoelectric element 20, there is a possibility that the piezoelectric element 20 is abnormal. As described above, in this embodiment, the operation monitoring electrode 23 is a temperature detection electrode used to detect the temperature of the piezoelectric film 24.

駆動IC5は、上部電極21と下部電極22との間に駆動電圧を印加して圧電素子20を駆動する。それにより、逆圧電効果によって圧電体膜24が変形し、それに応じて振動膜10が変位する。その結果、キャビティ6の容積が変化して、その内部の圧力が高まることにより、ノズル基板3に形成された吐出口32からインクの液滴が吐出される。その一方で、インクタンク8からのインクが、インク供給路43,44、共通インク通路49およびインク通路50を通ってキャビティ6に供給される。   The drive IC 5 applies a drive voltage between the upper electrode 21 and the lower electrode 22 to drive the piezoelectric element 20. Thereby, the piezoelectric film 24 is deformed by the inverse piezoelectric effect, and the vibration film 10 is displaced accordingly. As a result, the volume of the cavity 6 changes and the pressure inside the cavity 6 increases, so that ink droplets are ejected from the ejection ports 32 formed in the nozzle substrate 3. On the other hand, ink from the ink tank 8 is supplied to the cavity 6 through the ink supply paths 43 and 44, the common ink path 49, and the ink path 50.

この実施形態では、圧電体膜24は、振動膜10の中央付近に対応するように配置された厚膜部25を有している。この厚膜部25は、振動膜10の中央付近の慣性質量を局所的に増加させる錘としての機能を有している。この錘としての厚膜部25は、駆動電圧が加えられて振動膜10が変位するときに、その慣性質量によって、振動膜10の変位を増幅させる。これにより、キャビティ6の容積を大きく変化させることができるので、駆動性能に優れたインクジェットヘッド1を実現できる。   In this embodiment, the piezoelectric film 24 has a thick film portion 25 arranged near the center of the vibration film 10. The thick film portion 25 has a function as a weight that locally increases the inertial mass near the center of the vibration film 10. The thick film portion 25 as a weight amplifies the displacement of the vibration film 10 by its inertial mass when the driving voltage is applied and the vibration film 10 is displaced. Thereby, the volume of the cavity 6 can be largely changed, so that the inkjet head 1 having excellent driving performance can be realized.

圧電体膜24の厚膜部25を利用して錘を構成しているので、簡単な構成で、錘を内蔵した圧電素子20を構成できる。
錘としての厚膜部25は、平面視矩形のキャビティ6の長手方向に沿って延び、キャビティ6の短手方向の長さの半分以下の帯状に形成されていて、キャビティ6の短手方向の中央付近に配置されている。それにより、キャビティ6側縁から厚膜部25の縁までの充分な間隔が確保されている。それによって、錘としての厚膜部25の慣性質量によって振動膜10の変位を効果的に増大させることができるから、インクジェットヘッド1の駆動性能を向上できる。
Since the weight is configured using the thick film portion 25 of the piezoelectric film 24, the piezoelectric element 20 having the weight built therein can be configured with a simple configuration.
The thick film portion 25 as a weight extends along the longitudinal direction of the cavity 6 having a rectangular shape in a plan view, and is formed in a belt shape having a half or less of the length of the cavity 6 in the transverse direction. It is located near the center. As a result, a sufficient interval from the side edge of the cavity 6 to the edge of the thick film portion 25 is secured. Thereby, the displacement of the vibrating film 10 can be effectively increased by the inertial mass of the thick film portion 25 as a weight, so that the driving performance of the inkjet head 1 can be improved.

また、この実施形態では、圧電体膜24の厚膜部25と薄膜部26との境界部に屈曲部27が形成されている。屈曲部27は、圧電体膜24中の特異形状部であり、圧電体膜24の変位の起点となる起点部を提供する。したがって、圧電体膜24が変形(変位)するときに、起点部としての屈曲部27から変形(変位)が始まることを保証できる。したがって、複数の圧電素子20、および複数回の駆動において圧電体膜24の変形(変位)が同様に生じる。それによって、動作制御が容易で、かつ精度の高い動作が可能になる。したがって、動作制御性の高い圧電素子20を実現でき、それに応じて動作制御性の高いインクジェットヘッド1を提供できる。すなわち、安定かつ正確な動作制御が可能なインクジェットヘッド1を提供できる。   In this embodiment, a bent portion 27 is formed at the boundary between the thick film portion 25 and the thin film portion 26 of the piezoelectric film 24. The bent portion 27 is a peculiar shape portion in the piezoelectric film 24, and provides a starting portion that becomes a starting point of displacement of the piezoelectric film 24. Therefore, when the piezoelectric film 24 is deformed (displaced), it can be guaranteed that the deformation (displacement) starts from the bent portion 27 as the starting point. Therefore, the deformation (displacement) of the piezoelectric film 24 similarly occurs in the plurality of piezoelectric elements 20 and the plurality of driving operations. Thereby, operation control is easy and highly accurate operation is possible. Therefore, the piezoelectric element 20 with high operation controllability can be realized, and the inkjet head 1 with high operation controllability can be provided accordingly. That is, it is possible to provide the inkjet head 1 capable of performing stable and accurate operation control.

屈曲部27は、圧電体膜24の表面に、上部電極21、圧電体膜24および下部電極22の積層方向に突出する凸部(厚膜部25)および凹部(薄膜部26)を設けることにより、その間に形成されている。さらに詳細には、圧電体膜24の横断面を包摂する長方形の外形輪郭線を想定すると、その長方形の外形輪郭線において、上辺の中間位置に段差が介在されている。それによって、特異形状点としての屈曲部27が形成され、その屈曲部27によって外形輪郭線の途中断絶が生じている。これにより、屈曲部27を起点として圧電体膜24の変位を生じさせることができる。   The bent portion 27 is formed by providing a convex portion (thick film portion 25) and a concave portion (thin film portion 26) projecting in the laminating direction of the upper electrode 21, the piezoelectric film 24 and the lower electrode 22 on the surface of the piezoelectric film 24. , Formed between them. More specifically, assuming a rectangular outline that covers the transverse section of the piezoelectric film 24, a step is interposed at an intermediate position on the upper side of the rectangular outline. Thereby, a bent portion 27 is formed as a peculiar shape point, and the bent portion 27 causes interruption of the outer contour line in the middle. Thereby, the displacement of the piezoelectric film 24 can be generated with the bent portion 27 as a starting point.

屈曲部27は、前記積層方向に沿って窪んだ窪み形状の一種である。また、屈曲部27は、圧電素子20中の他の部分に比較して脆弱な脆弱部である。したがって、屈曲部27は、確実に、圧電体膜24の変位の起点を与えることができる。
また、屈曲部27は、圧電素子20の周縁に接し、かつ圧電素子20の周縁よりも内方の領域に至っている。それにより、圧電体膜24の変位が始まりやすく、かつ圧電体膜24の変位がその全体に伝搬しやすい。そのため、応答性の高い圧電素子20を提供でき、それに応じて、動作制御性の高い圧電素子20を備えたインクジェットヘッド1を実現できる。
The bent portion 27 is a kind of a concave shape that is concave along the laminating direction. The bent portion 27 is a fragile portion that is fragile compared to other portions in the piezoelectric element 20. Therefore, the bent portion 27 can reliably provide a starting point of the displacement of the piezoelectric film 24.
Further, the bent portion 27 is in contact with the peripheral edge of the piezoelectric element 20 and reaches a region inside the peripheral edge of the piezoelectric element 20. Accordingly, the displacement of the piezoelectric film 24 easily starts, and the displacement of the piezoelectric film 24 easily propagates to the whole. Therefore, it is possible to provide the piezoelectric element 20 with high responsiveness, and accordingly, it is possible to realize the ink jet head 1 including the piezoelectric element 20 with high operation control.

さらに、屈曲部27は、圧電体膜24の周縁に連続しているので、圧電体膜24の周縁を加工するときに同時に形成できる。したがって、製造工程を増やすことなく、動作制御性の高い圧電素子20を備えたインクジェットヘッド1を実現できる。
また、変位の起点部となる屈曲部27が圧電体膜24に設けられていることにより、圧電体膜24の変位を確実に屈曲部27から生じさせることができ、それによって、動作制御性の高い圧電素子20を備えたインクジェットヘッド1を実現できる。
Further, since the bent portion 27 is continuous with the peripheral edge of the piezoelectric film 24, it can be formed simultaneously when the peripheral edge of the piezoelectric film 24 is processed. Therefore, the inkjet head 1 including the piezoelectric element 20 having high operation controllability can be realized without increasing the number of manufacturing steps.
In addition, since the bending portion 27 serving as the starting point of the displacement is provided in the piezoelectric film 24, the displacement of the piezoelectric film 24 can be surely generated from the bending portion 27, thereby improving the operation controllability. The inkjet head 1 including the high piezoelectric element 20 can be realized.

さらに、屈曲部27は、圧電素子20の周縁に沿って延びた形状を有しているので、圧電体膜24の変位を広い範囲で確実に開始させることができ、それに応じて、動作制御性の高い圧電素子20を備えたインクジェットヘッド1を実現できる。
また、屈曲部27は、キャビティ6の長手方向両端部近傍にも位置しているので、圧電体膜24の変位をキャビティ6の両端部近傍から開始させることができる。それにより、動作制御性のみならず、駆動電圧に対する応答性にも優れたインクジェットヘッド1を提供できる。
Further, since the bent portion 27 has a shape extending along the peripheral edge of the piezoelectric element 20, the displacement of the piezoelectric film 24 can be reliably started in a wide range. Inkjet head 1 including the piezoelectric element 20 having a high height can be realized.
Further, since the bent portions 27 are also located near both ends in the longitudinal direction of the cavity 6, the displacement of the piezoelectric film 24 can be started from near both ends of the cavity 6. This makes it possible to provide the ink jet head 1 that is excellent not only in operation controllability but also in response to a drive voltage.

また、屈曲部27は、キャビティ6の長手方向に沿う辺に沿って延びているので、駆動電圧印加に応答して、広い範囲で圧電体膜24の変位が始まる。それにより、動作制御性のみならず、駆動電圧に対する応答性にも優れたインクジェットヘッド1を提供できる。
また、この実施形態では、圧電素子20は、第1電極としての上部電極21と、第2電極としての下部電極22に加えて、第3電極としての動作監視電極23を含み、動作監視電極23は、圧電体膜24に接している。動作監視電極23により、圧電体膜24の状態を検出することができる。この実施形態では、動作監視電極23は、圧電体膜24の温度を検出する温度検出電極である。すなわち、上部電極21と下部電極22とに駆動IC5から駆動電圧を印加して圧電素子20を作動させることにより、圧電体膜24の温度上昇が生じる。そこで、動作監視電極23によって圧電体膜24の温度を検出することによって、圧電素子20の動作を確認できる。
Further, since the bent portion 27 extends along the side along the longitudinal direction of the cavity 6, the displacement of the piezoelectric film 24 starts in a wide range in response to the application of the driving voltage. This makes it possible to provide the ink jet head 1 that is excellent not only in operation controllability but also in response to a drive voltage.
In this embodiment, the piezoelectric element 20 includes an operation monitoring electrode 23 as a third electrode in addition to an upper electrode 21 as a first electrode and a lower electrode 22 as a second electrode. Are in contact with the piezoelectric film 24. The state of the piezoelectric film 24 can be detected by the operation monitoring electrode 23. In this embodiment, the operation monitoring electrode 23 is a temperature detection electrode that detects the temperature of the piezoelectric film 24. That is, by applying a drive voltage from the drive IC 5 to the upper electrode 21 and the lower electrode 22 to operate the piezoelectric element 20, the temperature of the piezoelectric film 24 increases. Therefore, the operation of the piezoelectric element 20 can be confirmed by detecting the temperature of the piezoelectric film 24 by the operation monitoring electrode 23.

この実施形態では、動作監視電極23は、上部電極21と同一レイヤに配置されているので、圧電素子20の製造時において、上部電極21と同じ工程で形成することができる。したがって、工程を増やすことなく、状態監視機能を有する圧電素子20を備えたインクジェットヘッド1を提供できる。
また、この実施形態では、上部電極21が、周縁から内方に抉れたノッチ部35を有しており、動作監視電極23が、ノッチ部35に入り込むように配置されている。すなわち、動作監視電極23は、上部電極21と圧電体膜24とが接している領域に入り込むように配置されている。したがって、動作監視電極23は、動作ための変形が生じる領域において圧電体膜24に接しているので、圧電体膜24の状態をより正確に監視できる。より具体的には、圧電体膜24の作動領域(変形領域)における温度を検出できる。
In this embodiment, since the operation monitoring electrode 23 is arranged on the same layer as the upper electrode 21, it can be formed in the same process as the upper electrode 21 when manufacturing the piezoelectric element 20. Therefore, it is possible to provide the inkjet head 1 including the piezoelectric element 20 having the state monitoring function without increasing the number of steps.
Further, in this embodiment, the upper electrode 21 has a notch portion 35 which is inwardly recessed from the periphery, and the operation monitoring electrode 23 is arranged so as to enter the notch portion 35. That is, the operation monitoring electrode 23 is disposed so as to enter a region where the upper electrode 21 and the piezoelectric film 24 are in contact with each other. Therefore, since the operation monitoring electrode 23 is in contact with the piezoelectric film 24 in a region where deformation for operation occurs, the state of the piezoelectric film 24 can be monitored more accurately. More specifically, the temperature in the operation region (deformation region) of the piezoelectric film 24 can be detected.

また、この実施形態では、動作監視電極23は、圧電体膜24を挟んで下部電極22に対向している。そのため、動作監視電極23は、駆動電圧印加時の作動領域において圧電体膜24に接している。それにより圧電体膜24の状態をより正確に監視できる。より具体的には、圧電体膜24の作動領域における温度を検出できる。
また、この実施形態では、動作監視電極23が、キャビティ6に対向する位置に配置されている。そのため、インク吐出のために変形する作動領域において圧電体膜24の状態を検出できる。それにより、圧電体膜24の状態をより正確に検出できる。
In this embodiment, the operation monitoring electrode 23 faces the lower electrode 22 with the piezoelectric film 24 interposed therebetween. Therefore, the operation monitoring electrode 23 is in contact with the piezoelectric film 24 in the operation region when the drive voltage is applied. Thereby, the state of the piezoelectric film 24 can be monitored more accurately. More specifically, the temperature in the operation region of the piezoelectric film 24 can be detected.
In this embodiment, the operation monitoring electrode 23 is arranged at a position facing the cavity 6. Therefore, it is possible to detect the state of the piezoelectric film 24 in the operation region that is deformed for ink ejection. Thereby, the state of the piezoelectric film 24 can be detected more accurately.

この実施形態では、動作監視電極23は、両端に配置された2つの端子部23a,23bを有している。駆動状態監視回路36は、それらの2つの端子部23a,23b間の電気抵抗を検出する。駆動状態監視回路36が検出する電気抵抗は、圧電体膜24の温度に対応している。すなわち、駆動状態監視回路36は、この実施形態では、圧電体膜24の温度を検出する温度検出回路を含む。圧電体膜24の温度、とくに作動領域の温度を検出することにより、圧電体膜24の作動状態を監視できる。それによって、インクジェットヘッド1の動作状態を監視することができる。   In this embodiment, the operation monitoring electrode 23 has two terminal portions 23a and 23b arranged at both ends. The driving state monitoring circuit 36 detects an electric resistance between the two terminal portions 23a and 23b. The electric resistance detected by the driving state monitoring circuit 36 corresponds to the temperature of the piezoelectric film 24. That is, in this embodiment, the drive state monitoring circuit 36 includes a temperature detection circuit that detects the temperature of the piezoelectric film 24. The operating state of the piezoelectric film 24 can be monitored by detecting the temperature of the piezoelectric film 24, particularly, the temperature of the operating region. Thus, the operation state of the inkjet head 1 can be monitored.

上部電極21と下部電極22との間に駆動電圧を印加したときに圧電体膜24が変形すると、その変形によって生じた起電力が動作監視電極23と下部電極22との間に生じる。そこで、動作監視電極23と下部電極22との間の電位差を検出する検出回路を設けることにより、圧電体膜24の作動状態を監視することもできる。
また、この実施形態では、アクチュエータ基板2のキャビティ6を区画する内壁面62が、振動膜10のキャビティ6側の表面に連なる曲面部62Aを有している。したがって、インクタンク8から供給されるインク中に気泡が含まれていても、その気泡はキャビティ6内に捕獲されにくく、気泡溜まりを形成する前に、インクとともに速やかに吐出口32から排出される。それにより、キャビティ6内に気泡溜まりが生じることを抑制または防止できる。その結果、キャビティ6の容積変化が気泡の収縮によって吸収されることを抑制または防止できるので、圧電素子20に加えた駆動電圧に対応したインク吐出量を精度良く実現できる。こうして、インク吐出制御性を向上したインクジェットヘッド1を提供できる。
When the piezoelectric film 24 is deformed when a drive voltage is applied between the upper electrode 21 and the lower electrode 22, an electromotive force generated by the deformation is generated between the operation monitoring electrode 23 and the lower electrode 22. Therefore, by providing a detection circuit for detecting a potential difference between the operation monitoring electrode 23 and the lower electrode 22, the operation state of the piezoelectric film 24 can be monitored.
Further, in this embodiment, the inner wall surface 62 that partitions the cavity 6 of the actuator substrate 2 has a curved surface portion 62A that is continuous with the surface of the vibration film 10 on the cavity 6 side. Therefore, even if bubbles are contained in the ink supplied from the ink tank 8, the bubbles are difficult to be captured in the cavity 6, and are quickly discharged from the ejection port 32 together with the ink before the bubble pool is formed. . Thereby, generation of air bubbles in the cavity 6 can be suppressed or prevented. As a result, the change in the volume of the cavity 6 can be suppressed or prevented from being absorbed by the shrinkage of the bubbles, so that the ink ejection amount corresponding to the drive voltage applied to the piezoelectric element 20 can be accurately realized. Thus, it is possible to provide the ink jet head 1 with improved ink discharge controllability.

また、この実施形態では、アクチュエータ基板2の内壁面62に形成された曲面部62Aは、振動膜10の表面に交差する断面において、振動膜10との接点に連なり、キャビティ6の外方から当該接点に向かう曲線部を形成している。換言すれば、曲面部62Aは、振動膜10と接触する位置からキャビティ6の外方へと後退する形状を有している。これにより、アクチュエータ基板2の内壁面62と振動膜10との間に角部が生じないから、気泡溜まりが生じ難い。それにより、インク吐出制御性を向上したインクジェットヘッド1を提供できる。   Further, in this embodiment, the curved surface portion 62 </ b> A formed on the inner wall surface 62 of the actuator substrate 2 is connected to the contact point with the vibration film 10 in a cross section that intersects the surface of the vibration film 10, and It forms a curved part toward the contact point. In other words, the curved surface portion 62 </ b> A has a shape that recedes from the position in contact with the vibration film 10 to the outside of the cavity 6. As a result, no corners are formed between the inner wall surface 62 of the actuator substrate 2 and the vibrating film 10, so that the accumulation of bubbles is less likely to occur. Thereby, it is possible to provide the ink jet head 1 with improved ink discharge controllability.

また、この実施形態では、アクチュエータ基板2の内壁面62は、曲面部62Aの下方(ノズル基板3側)に連なる平坦面部62Bを有している。したがって、インク中の気泡がアクチュエータ基板2の内壁面62で捕獲されることを抑制または防止できる。
さらに、この実施形態では、曲面部62Aは、アクチュエータ基板2のキャビティ6を区画する内壁面62と振動膜10との境界の全周に渡っている。これにより、内壁面62と振動膜10との交差部における気泡溜まりをより効果的に抑制または防止でき、それに応じて、インク吐出制御性能を向上できる。
Further, in this embodiment, the inner wall surface 62 of the actuator substrate 2 has a flat surface portion 62B continuous below the curved surface portion 62A (on the nozzle substrate 3 side). Therefore, it is possible to suppress or prevent bubbles in the ink from being captured on the inner wall surface 62 of the actuator substrate 2.
Further, in this embodiment, the curved surface portion 62 </ b> A extends over the entire circumference of the boundary between the inner wall surface 62 defining the cavity 6 of the actuator substrate 2 and the vibration film 10. Thus, the accumulation of bubbles at the intersection between the inner wall surface 62 and the vibration film 10 can be more effectively suppressed or prevented, and the ink ejection control performance can be improved accordingly.

また、この実施形態では、隣接するキャビティ6の間に分離溝60が形成されており、この分離溝60が振動膜10を貫通して、隣接するキャビティ6の間を区画する区画壁61に達している。それにより、各キャビティ6の振動膜10は、分離溝60の部分において、振動膜10の他の部分との拘束を解かれているので、その変位量が大きくなる。さらに、分離溝60が区画壁61に達しているので、振動膜10の変位に応じて区画壁61も変位する。すなわち、図7に示すように、振動膜10がインクキャビティ6に向かって突出するように変形するとき、区画壁61の上端部が振動膜10によってキャビティ6の内側に引かれて変形する。これにより、二点鎖線で示す変形前の状態と、実線で示す変形後の状態とで、キャビティ6の容積が大きく変化する。それに応じてインク吐出量を増大できる。別の見方をすれば、キャビティ6の容積変化率を増大できるので、一定のインク吐出量を実現するためのキャビティ6の大きさを小さくすることができ、それに応じてインクジェットヘッド1の小型化を図ることができる。   In this embodiment, a separation groove 60 is formed between the adjacent cavities 6, and the separation groove 60 penetrates through the vibration film 10 and reaches a partition wall 61 that partitions between the adjacent cavities 6. ing. As a result, the vibration film 10 of each cavity 6 is released from the restriction with the other parts of the vibration film 10 at the separation groove 60, so that the displacement amount increases. Further, since the separation groove 60 reaches the partition wall 61, the partition wall 61 is also displaced in accordance with the displacement of the diaphragm 10. That is, as shown in FIG. 7, when the vibration film 10 is deformed so as to protrude toward the ink cavity 6, the upper end of the partition wall 61 is pulled inside the cavity 6 by the vibration film 10 and deformed. As a result, the volume of the cavity 6 greatly changes between the state before the deformation indicated by the two-dot chain line and the state after the deformation indicated by the solid line. The ink ejection amount can be increased accordingly. From another point of view, since the volume change rate of the cavity 6 can be increased, the size of the cavity 6 for realizing a constant ink discharge amount can be reduced, and the size of the inkjet head 1 can be reduced accordingly. Can be planned.

また、この実施形態では、分離溝60が、隣接する一対のキャビティ6を区画する区画壁61の一端から他端に至る範囲にわたって連続して形成されている(図3参照)。すなわち、隣接するキャビティ6の境界部の全体に渡って連続した分離溝60が形成されている。そのため、各キャビティ6に対応した振動膜10に対する周囲からの拘束が少ない。また、区画壁61の広い範囲が振動膜10の変位に伴って大きく変位することができる。これにより、インク吐出量の増大またはインクジェットヘッド1の小型化を図ることができる。   Further, in this embodiment, the separation groove 60 is formed continuously over a range from one end to the other end of the partition wall 61 that partitions the pair of adjacent cavities 6 (see FIG. 3). That is, a continuous separation groove 60 is formed over the entire boundary between the adjacent cavities 6. Therefore, the vibration film 10 corresponding to each cavity 6 is less restricted from the surroundings. Further, a wide range of the partition wall 61 can be largely displaced with the displacement of the diaphragm 10. Thereby, it is possible to increase the ink discharge amount or to reduce the size of the inkjet head 1.

また、この実施形態では、分離溝60が下部電極22を貫通しているので、下部電極22による拘束も小さい。それにより、振動膜10の変位量が大きくなり、かつ区画壁61の変位量も大きくなるので、インク吐出量の増大またはインクジェットヘッド1の小型化を図ることができる。
さらに、この実施形態では、分離溝60の下端が区画壁61の高さの2分の1よりも低い位置にあり、分離溝60の深さが区画壁61の高さの2分の1よりも深い。それにより、振動膜10の変形に伴って区画壁61も大きく変形させることができるから、それに応じて、キャビティ6の容積を大きく変化させることができる。それにより、インク吐出量の増大またはインクジェットヘッド1の小型化を図ることができる。
Further, in this embodiment, since the separation groove 60 penetrates through the lower electrode 22, the restraint by the lower electrode 22 is small. Accordingly, the displacement amount of the vibration film 10 is increased and the displacement amount of the partition wall 61 is also increased, so that the ink ejection amount can be increased or the inkjet head 1 can be downsized.
Further, in this embodiment, the lower end of the separation groove 60 is located at a position lower than half the height of the partition wall 61, and the depth of the separation groove 60 is smaller than half the height of the partition wall 61. Deep. Thereby, the partition wall 61 can be greatly deformed in accordance with the deformation of the diaphragm 10, and accordingly, the volume of the cavity 6 can be largely changed. Thereby, it is possible to increase the ink ejection amount or downsize the inkjet head 1.

また、この実施形態では、圧電素子20を駆動する駆動IC5がアクチュエータ基板2上に実装されており、駆動用ICの出力端子としてのバンプ53がアクチュエータ基板2に対向する第1表面5a(対向面)に集中配置されている。それらのバンプ53がアクチュエータ基板2上の配線に設けられたランド16,22Cに接合されている。これにより、アクチュエータ基板2と駆動IC5の出力端子とを接続するためのケーブル(たとえばFPC)やボンディングワイヤが不要である。これにより、インクジェットヘッド1を小型化することができる。   In this embodiment, a drive IC 5 for driving the piezoelectric element 20 is mounted on the actuator substrate 2, and a bump 53 as an output terminal of the drive IC is provided on the first surface 5 a (opposite surface) facing the actuator substrate 2. ). These bumps 53 are joined to lands 16 and 22C provided on the wiring on the actuator substrate 2. This eliminates the need for a cable (for example, FPC) or a bonding wire for connecting the actuator substrate 2 and the output terminal of the drive IC 5. Thereby, the size of the inkjet head 1 can be reduced.

インクジェットヘッド1を駆動するための駆動IC5は、一般に、出力端子の数が入力端子の数よりも多い。そのため、出力端子に接続されるケーブルおよびボンディングワイヤを無くすことによって、大幅な省スペース化を図ることができる。
集中配置とは、駆動IC5が備えるほとんどの出力端子(好ましくは全部の出力端子)が第1表面5aに配置されていることをいう。ただし、第1表面5aに入力端子が配置されることを妨げない。
The drive IC 5 for driving the inkjet head 1 generally has more output terminals than input terminals. Therefore, significant space saving can be achieved by eliminating the cable and the bonding wire connected to the output terminal.
The concentrated arrangement means that most of the output terminals (preferably, all the output terminals) of the drive IC 5 are arranged on the first surface 5a. However, this does not prevent the input terminals from being arranged on the first surface 5a.

また、この実施形態では、駆動IC5の半導体基板51において、アクチュエータ基板2とは反対側に活性領域52が配置されており、その活性領域52と出力端子(バンプ53)とが貫通ビア55(TSV)によって接続されている。これにより、駆動IC5のアクチュエータ基板2側の第1表面5aに出力端子を集中配置することが可能とされている。貫通ビア55を有する駆動IC5は、半導体基板51外で活性領域52から非活性面側への配線の引き回しをする必要がないので、それ自体を小型に構成することができる。それによって、インクジェットヘッド1の小型化に寄与できる。   Further, in this embodiment, the active region 52 is arranged on the semiconductor substrate 51 of the drive IC 5 on the side opposite to the actuator substrate 2, and the active region 52 and the output terminal (bump 53) are connected to the through via 55 (TSV). ). Thus, the output terminals can be concentrated on the first surface 5a of the drive IC 5 on the actuator substrate 2 side. The drive IC 5 having the through via 55 does not need to route the wiring from the active region 52 to the non-active surface side outside the semiconductor substrate 51, so that the drive IC 5 itself can be configured to be small. This can contribute to downsizing of the inkjet head 1.

また、駆動IC5は、第1表面5aとは反対側の第2表面5bに配置された複数の入力端子56を含む。そして、複数の入力端子56は、ボンディングワイヤ58を介してFPC57に接続されている。FPC57は、たとえば、制御用ICに接続されている。駆動IC5の入力端子56の数はさほど多くないので、入力端子56とFPC57との接続をワイヤボンディングで行ってもインクジェットヘッド1はさほど大型化しない。   Further, the drive IC 5 includes a plurality of input terminals 56 arranged on the second surface 5b opposite to the first surface 5a. The plurality of input terminals 56 are connected to the FPC 57 via the bonding wires 58. The FPC 57 is connected to, for example, a control IC. Since the number of the input terminals 56 of the drive IC 5 is not so large, even if the connection between the input terminals 56 and the FPC 57 is performed by wire bonding, the size of the ink jet head 1 is not so large.

図8は、圧電体膜24の構成例を示す模式的な断面図である。振動膜10の上に下部電極22が形成されており、下部電極22の上に圧電体膜24が形成されており、圧電体膜24の上に上部電極21が形成されている。下部電極22は、たとえば、Ti膜を下層としPt膜を上層とするPt/Ti積層膜からなる。上部電極21は、たとえば、IrO膜を下層としIr膜を上層とするIr/IrO積層膜からなる。 FIG. 8 is a schematic sectional view illustrating a configuration example of the piezoelectric film 24. A lower electrode 22 is formed on the vibration film 10, a piezoelectric film 24 is formed on the lower electrode 22, and an upper electrode 21 is formed on the piezoelectric film 24. The lower electrode 22 is made of, for example, a Pt / Ti laminated film having a Ti film as a lower layer and a Pt film as an upper layer. The upper electrode 21 is made of, for example, an Ir / IrO 2 laminated film having an IrO 2 film as a lower layer and an Ir film as an upper layer.

圧電体膜24は、下部電極22の表面に形成された密着層71と、密着層71の上に形成されたシード層72と、シード層72上に積層された複数の本焼成単位のPZT層73とを含む。
「本焼成単位のPZT層」とは、PZTを含む前駆体溶液の塗布膜をゲル化させて形成されるゲル化膜を1または複数枚積層した後に熱処理して本焼成させる本焼成工程を行って形成されるPZT層である。ゲル化膜を形成するゲル化膜形成工程は、PZTを含む前駆体溶液を塗布して塗布膜を形成する塗布工程と、その塗布膜を乾燥させる乾燥工程と、乾燥工程後の塗布膜をゲル化させる仮焼成工程とを含む。このゲル化膜形成工程を1または複数回行った後に本焼成を行うことにより、本焼成単位のPZT層73が形成される。つまり、本焼成単位のPZT層73はゾルゲル法によって形成される。
The piezoelectric film 24 includes an adhesion layer 71 formed on the surface of the lower electrode 22, a seed layer 72 formed on the adhesion layer 71, and a plurality of PZT layers of the firing unit stacked on the seed layer 72. 73.
The “PZT layer of the main baking unit” refers to a main baking step in which one or a plurality of gelling films formed by gelling a coating film of a precursor solution containing PZT are heat-treated and then subjected to a main baking. This is a PZT layer formed by the following method. The gelling film forming step of forming a gelling film includes a coating step of forming a coating film by applying a precursor solution containing PZT, a drying step of drying the coating film, and gelling the coating film after the drying step. And a calcination step. By performing the main baking after performing the gelling film forming step one or more times, the PZT layer 73 of the main baking unit is formed. That is, the PZT layer 73 of the main firing unit is formed by the sol-gel method.

前駆体溶液には、PZTのほかに、溶媒が含まれる。塗布工程では、たとえば、前駆体溶液がスピンコートされる。乾燥工程は、たとえば140℃の温度環境下で行われる。乾燥工程は、自然乾燥でもよい。仮焼成工程では、乾燥工程後の塗布膜に対して、たとえば、鉛の融点(327.5℃)未満の温度(たとえば300℃)の熱処理が行われてもよい。本焼成工程は、ゲル化した塗布膜に対して、たとえば700℃の熱処理が施される。本焼成工程は、RTA(Rapid Thermal Annealing)で行ってもよい。   The precursor solution contains a solvent in addition to PZT. In the application step, for example, a precursor solution is spin-coated. The drying step is performed, for example, under a temperature environment of 140 ° C. The drying step may be natural drying. In the calcination step, the coating film after the drying step may be subjected to, for example, a heat treatment at a temperature (for example, 300 ° C.) lower than the melting point of lead (327.5 ° C.). In the main baking step, for example, a heat treatment at 700 ° C. is performed on the gelled coating film. This firing step may be performed by RTA (Rapid Thermal Annealing).

密着層71は、圧電体膜24と下部電極22との密着性を高めるために設けられる層である。密着層71は、たとえば、TiO層からなる。TiO層は、たとえば、ゾルゲル法、スパッタ法等で形成することができる。
シード層72は、PZTの結晶性および密着性を向上するために設けられる層であり、たとえば、PZTからなるPZTシード層またはTiOからなるTiOシード層で構成される。シード層72は、スパッタ法で形成されることが好ましいが、ゾルゲル法で形成されてもよい。スパッタ法で形成される場合には、形成時に下部電極22の近傍に電界が生じているので、分極状態で結晶が成長し、配向方向が揃ったシード層72が得られる。この場合、シード層72は、下部電極22の法線方向に柱状に成長した結晶粒で構成された柱状組織層となる。ゾルゲル法によるときには、前駆体溶液の塗布、塗布膜の乾燥、乾燥後の塗布膜の加熱によるゲル化を順に行って1枚のゲル化した塗布膜を形成し、その塗布膜を本焼成してシード層72が形成される。シード層72の厚みは、たとえば、5nm〜500nm程度である。
The adhesion layer 71 is a layer provided for improving the adhesion between the piezoelectric film 24 and the lower electrode 22. The adhesion layer 71 is made of, for example, a TiO layer. The TiO layer can be formed by, for example, a sol-gel method, a sputtering method, or the like.
The seed layer 72 is a layer provided to improve the crystallinity and adhesion of PZT, and is formed of, for example, a PZT seed layer made of PZT or a TiO seed layer made of TiO. The seed layer 72 is preferably formed by a sputtering method, but may be formed by a sol-gel method. When formed by the sputtering method, since an electric field is generated near the lower electrode 22 during the formation, crystals grow in a polarized state, and the seed layer 72 in which the alignment directions are aligned is obtained. In this case, the seed layer 72 becomes a columnar texture layer composed of crystal grains grown in a columnar shape in the normal direction of the lower electrode 22. When the sol-gel method is used, application of the precursor solution, drying of the coating film, and gelling by heating the dried coating film are sequentially performed to form a single gelled coating film, and the coating film is fully baked. A seed layer 72 is formed. The thickness of the seed layer 72 is, for example, about 5 nm to 500 nm.

この実施形態では、スパッタ法でシード層72(たとえばPZTシード層)が形成され、そのシード層72の上に、ゾルゲル法を複数回繰り返すことによって、複数の本焼成単位のPZT層73が順に積層される。スパッタ法で形成されたシード層は柱状組織層75をなし、ゾルゲル法で形成された本焼成単位のPZT層73は非晶質組織層76をなす。
このようにして形成された圧電体膜24は、柱状組織層75からなるシード層72と、そのシード層72に接して積層され、圧電材料の非晶質組織層76を構成する複数の本焼成単位のPZT層73とを含む。柱状組織層75は、結晶の配向が揃っている。非晶質組織層76は、緻密な膜質を有し、耐圧に優れている。そして、非晶質組織層76は、柱状組織層75に接して積層されているので、柱状組織層75の配向に倣う。したがって、柱状組織層75および非晶質組織層76を積層した圧電体膜24は、配向性および耐圧のいずれもが優れている。これにより配向性および耐圧に優れた圧電体膜24を有する圧電素子20によって駆動されるインクジェットヘッド1を提供できる。
In this embodiment, a seed layer 72 (for example, a PZT seed layer) is formed by a sputtering method, and a PZT layer 73 of a plurality of firing units is sequentially stacked on the seed layer 72 by repeating the sol-gel method a plurality of times. Is done. The seed layer formed by the sputtering method forms a columnar texture layer 75, and the PZT layer 73 of the firing unit formed by the sol-gel method forms an amorphous texture layer 76.
The piezoelectric film 24 thus formed is laminated with a seed layer 72 composed of a columnar texture layer 75 and a plurality of final firing layers that are stacked in contact with the seed layer 72 to form an amorphous texture layer 76 of a piezoelectric material. And a unit PZT layer 73. The columnar texture layer 75 has a uniform crystal orientation. The amorphous structure layer 76 has dense film quality and is excellent in withstand voltage. Since the amorphous structure layer 76 is stacked in contact with the columnar structure layer 75, it follows the orientation of the columnar structure layer 75. Therefore, the piezoelectric film 24 in which the columnar texture layer 75 and the amorphous texture layer 76 are laminated has excellent orientation and pressure resistance. Thereby, the inkjet head 1 driven by the piezoelectric element 20 having the piezoelectric film 24 having excellent orientation and withstand voltage can be provided.

柱状組織層75が<100>配向であるとき、非晶質組織層76もその配向の傾向の強い層となる。この場合、圧電体膜24は、電圧印加時の逆圧電効果による変位が大きく、また変形時の圧電効果による起電力が大きい性質を有する。一方、柱状組織層75が<111>配向であるとき、非晶質組織層76もその配向の傾向の強い層となる。この場合、圧電体膜24は、電圧印加時の圧電効果による変位の大きさを制御しやすく、また変形時の圧電効果による起電力が安定する性質を有する。   When the columnar texture layer 75 has the <100> orientation, the amorphous texture layer 76 also has a strong tendency to the orientation. In this case, the piezoelectric film 24 has such a property that the displacement due to the inverse piezoelectric effect when applying a voltage is large and the electromotive force due to the piezoelectric effect when deforming is large. On the other hand, when the columnar texture layer 75 has the <111> orientation, the amorphous texture layer 76 also has a strong tendency to the orientation. In this case, the piezoelectric film 24 has such properties that the magnitude of displacement due to the piezoelectric effect when applying a voltage is easily controlled, and that the electromotive force due to the piezoelectric effect when deformed is stable.

そこで、所要の特性に応じて柱状組織層75の配向を制御することにより、優れた特性のインクジェットヘッド1を実現できる。たとえば、柱状組織層75が<100>配向であるとき、振動膜10の変位を大きくすることができるから、駆動性能の優れたインクジェットヘッド1を提供できる。また、柱状組織層が<111>配向であるとき、電圧印加時の圧電効果による変位の大きさを制御しやすいので、制御性の優れたインクジェットヘッド1を提供できる。   Therefore, by controlling the orientation of the columnar tissue layer 75 according to the required characteristics, the ink jet head 1 having excellent characteristics can be realized. For example, when the columnar tissue layer 75 has the <100> orientation, the displacement of the vibration film 10 can be increased, so that the inkjet head 1 having excellent driving performance can be provided. In addition, when the columnar tissue layer has the <111> orientation, the magnitude of the displacement due to the piezoelectric effect at the time of applying a voltage is easily controlled, so that the inkjet head 1 with excellent controllability can be provided.

柱状組織層75は、前述のとおり、スパッタ法によって成膜することができ、それにより、配向制御性の高い柱状組織層75を形成できる。そして、圧電材料を分極状態で成膜することにより、配向性御性の高い柱状組織層75を形成することができる。より具体的には、電界を印加した状態でスパッタ法によって圧電材料を成膜することによって、配向の揃った柱状組織層75を形成できる。非晶質組織層76は、前述のとおり、ゾルゲル法によって形成することができ、それによって、緻密で耐圧の高い非晶質組織層76を形成できる。   As described above, the columnar tissue layer 75 can be formed by a sputtering method, and thereby, the columnar tissue layer 75 having high orientation controllability can be formed. Then, by forming the piezoelectric material in a polarized state, the columnar tissue layer 75 having high controllability of the orientation can be formed. More specifically, by depositing a piezoelectric material by a sputtering method in a state where an electric field is applied, a columnar tissue layer 75 with a uniform orientation can be formed. As described above, the amorphous structure layer 76 can be formed by the sol-gel method, whereby the dense and high withstand pressure amorphous structure layer 76 can be formed.

柱状組織層75および非晶質組織層76を同種の圧電材料(たとえばPZT)で構成すれば、非晶質組織層76の配向をより厳密に制御することができるので、配向性および耐圧に優れた圧電体膜24を提供できる。
このような圧電体膜24は、インクジェットヘッド1以外の圧電アクチュエータや、マイクロホンおよび超音波センサに代表される圧電センサにも適用することができる。すなわち、圧電アクチュエータでは、上部電極21および下部電極22の間に駆動電圧を印加することにより、逆圧電効果によって圧電体膜24を変形させることができる。また、圧電センサでは、外力によって圧電体膜24を変形させることにより、圧電効果によって、上部電極21および下部電極22の間に電圧を生じさせることができる。所要の特性に応じて柱状組織層75の配向を制御することにより、優れた特性の圧電アクチュエータまたは圧電センサを実現できる。たとえば、柱状組織層75が<100>配向であるとき、圧電体膜24は、電圧印加時の逆圧電効果による変位が大きく、また変形時の圧電効果による起電力が大きい性質を有する。したがって、駆動性能の優れ圧電アクチュエータや、感度の高い圧電センサを実現できる。また、柱状組織層75が<111>配向であるとき、圧電体膜24は、電圧印加時の圧電効果による変位の大きさを制御しやすく、また変形時の圧電効果による起電力が安定する性質を有する。したがって、制御性の優れた圧電アクチュエータや、出力の安定した圧電センサを実現できる。
If the columnar texture layer 75 and the amorphous texture layer 76 are made of the same type of piezoelectric material (for example, PZT), the orientation of the amorphous texture layer 76 can be more strictly controlled, so that the orientation and the breakdown voltage are excellent. The piezoelectric film 24 can be provided.
Such a piezoelectric film 24 can be applied to a piezoelectric actuator other than the inkjet head 1 and a piezoelectric sensor represented by a microphone and an ultrasonic sensor. That is, in the piezoelectric actuator, by applying a driving voltage between the upper electrode 21 and the lower electrode 22, the piezoelectric film 24 can be deformed by the inverse piezoelectric effect. In the piezoelectric sensor, a voltage can be generated between the upper electrode 21 and the lower electrode 22 by a piezoelectric effect by deforming the piezoelectric film 24 by an external force. By controlling the orientation of the columnar tissue layer 75 according to the required characteristics, a piezoelectric actuator or a piezoelectric sensor having excellent characteristics can be realized. For example, when the columnar tissue layer 75 is in the <100> orientation, the piezoelectric film 24 has a property that the displacement due to the inverse piezoelectric effect at the time of applying a voltage is large and the electromotive force at the time of deformation is large. Therefore, a piezoelectric actuator having excellent driving performance and a piezoelectric sensor having high sensitivity can be realized. When the columnar tissue layer 75 is in the <111> orientation, the piezoelectric film 24 can easily control the magnitude of displacement due to the piezoelectric effect when applying a voltage, and can stabilize the electromotive force due to the piezoelectric effect when deformed. Having. Therefore, a piezoelectric actuator with excellent controllability and a piezoelectric sensor with stable output can be realized.

図9Aおよび図9Bは、シード層72のパターンについての特徴を説明するための図解的な平面図である。シード層72は、下部電極22の表面全域に形成されていてもよいが、図9Aおよび図9Bに例示するように、局所的にシード層72(明瞭化のために斜線を付して示す)を形成してもよい。すなわち、下地層としての下部電極22(とくに主電極部22A)上に設定したシード形成領域81にシード層72が形成され、下部電極22上に設定したシード非形成領域82にはシード層72が形成されていなくてもよい。そして、圧電材料層が、シード形成領域81およびシード非形成領域82に跨がって形成されていてもよい。   FIGS. 9A and 9B are schematic plan views for explaining features of the pattern of the seed layer 72. FIG. The seed layer 72 may be formed on the entire surface of the lower electrode 22, but as shown in FIGS. 9A and 9B, the seed layer 72 is locally formed (hatched for clarity). May be formed. That is, the seed layer 72 is formed in the seed formation region 81 set on the lower electrode 22 (especially the main electrode portion 22A) as a base layer, and the seed layer 72 is formed in the seed non-formation region 82 set on the lower electrode 22. It may not be formed. Then, the piezoelectric material layer may be formed over the seed formation region 81 and the seed non-formation region 82.

シード層72に接して形成された圧電材料と、シード層72に接することなく下地層(下部電極22)に接して形成された圧電材料とでは、配向が異なり、それに応じて特性が異なる。そこで、シード層72が形成されたシード形成領域81と、シード層72が形成されていないシード非形成領域82とを設け、それらの領域に跨がるように圧電材料層を形成すると、中間的な性質の圧電体膜24を得ることができる。よって、シード形成領域81とシード非形成領域82との面積割合や、配置パターンを様々に定めることによって、様々な性質の圧電体膜24を得ることができる。したがって、用途に応じて特性を制御した圧電体膜24を提供できる。   The piezoelectric material formed in contact with the seed layer 72 and the piezoelectric material formed in contact with the underlying layer (lower electrode 22) without contacting the seed layer 72 have different orientations and different characteristics accordingly. Therefore, if a seed forming region 81 in which the seed layer 72 is formed and a non-seed forming region 82 in which the seed layer 72 is not formed and the piezoelectric material layer is formed so as to extend over these regions, an intermediate It is possible to obtain the piezoelectric film 24 having such properties. Therefore, the piezoelectric film 24 having various properties can be obtained by variously determining the area ratio between the seed formation region 81 and the seed non-formation region 82 and the arrangement pattern. Therefore, it is possible to provide the piezoelectric film 24 whose characteristics are controlled according to the application.

圧電体膜24は、シード形成領域81に形成され第1方向に配向した第1配向領域と、シード非形成領域82に形成され第2方向に配向した第2配向領域とを含むことになる。第1配向領域および第2配向領域は、それらの配向方向に応じた異なる性質を有している。したがって、シード形成領域81およびシード非形成領域82の面積割合、配置パターン等に応じて、種々の性質の圧電体膜24を提供できる。   The piezoelectric film 24 includes a first orientation region formed in the seed formation region 81 and oriented in the first direction, and a second orientation region formed in the seed non-formation region 82 and oriented in the second direction. The first alignment region and the second alignment region have different properties according to their alignment directions. Therefore, the piezoelectric film 24 having various properties can be provided according to the area ratio, the arrangement pattern, and the like of the seed formation region 81 and the seed non-formation region 82.

シード形成領域81の圧電体材料層の配向方向(第1方向)は、たとえば、<100>である。また、シード非形成領域82の圧電体材料層の配向方向(第2方向)は、たとえば、<111>である。より具体的には、下部電極22の表面にPt層があると、その配向の影響を受けて<111>配向の圧電材料層が形成される。<100>配向の圧電材料層は、逆圧電効果が大きい。したがって、圧電素子20に適用すると大きな変位特性が得られ、インクジェットヘッド1の吐出量を増大できる。一方、<111>配向の圧電材料層は圧電性能が安定している。したがって、圧電素子20に適用すると安定した駆動性能が得られるから、インクジェットヘッド1の吐出量を精度良く安定に制御できる。そこで、それらの配向の圧電材料層の領域を混在させることによって、所要の特性に応じて、圧電性能の安定性および強弱を両立させることができる。すなわち、必要な制御精度および必要な変位に応じて第1配向領域および第2配向領域の面積割合、配置パターンを設定することにより、所要の駆動性能のインクジェットヘッド1を提供できる。   The orientation direction (first direction) of the piezoelectric material layer in the seed formation region 81 is, for example, <100>. The orientation direction (second direction) of the piezoelectric material layer in the seed non-formation region 82 is, for example, <111>. More specifically, if there is a Pt layer on the surface of the lower electrode 22, a piezoelectric material layer having a <111> orientation is formed under the influence of the orientation. A <100> oriented piezoelectric material layer has a large inverse piezoelectric effect. Therefore, when applied to the piezoelectric element 20, a large displacement characteristic can be obtained, and the discharge amount of the inkjet head 1 can be increased. On the other hand, the piezoelectric performance of the <111> oriented piezoelectric material layer is stable. Therefore, when applied to the piezoelectric element 20, stable driving performance can be obtained, so that the ejection amount of the inkjet head 1 can be accurately and stably controlled. Therefore, by mixing the regions of the piezoelectric material layers having these orientations, it is possible to achieve both stability and strength of the piezoelectric performance according to the required characteristics. That is, by setting the area ratio and the arrangement pattern of the first alignment region and the second alignment region in accordance with the required control accuracy and the required displacement, it is possible to provide the inkjet head 1 having the required drive performance.

図9Aおよび図9Bの例では、シード形成領域81およびシード非形成領域82が、合計で3個以上の分離された領域を含む。そして、シード形成領域81およびシード非形成領域82が下部電極22(主電極部22A)上に交互に配置されている。このように、シード形成領域81およびシード非形成領域82が交互に配置されているので、圧電材料層は、中間的な性質を持ちやすくなる。これにより、特性制御性の高い圧電体膜24を提供できる。   9A and 9B, the seed formation region 81 and the seed non-formation region 82 include a total of three or more separated regions. The seed forming regions 81 and the non-seed forming regions 82 are alternately arranged on the lower electrode 22 (main electrode portion 22A). As described above, since the seed forming regions 81 and the non-seed forming regions 82 are alternately arranged, the piezoelectric material layer easily has intermediate properties. Thereby, the piezoelectric film 24 having high property controllability can be provided.

図9Aの例では、シード形成領域81およびシード非形成領域82が、ストライプ状に交互に配置されている。それにより、配向の混在度合いが高まるから、さらに、特性制御性の高い圧電体膜24を提供できる。
より具体的には、図9Aの例では、シード形成領域81およびシード非形成領域82がそれぞれ矩形に形成されており、隣接する矩形の一辺同士を重ね合わせて交互に配置されている。そして、複数のシード形成領域81および複数のシード非形成領域82が、全体として、下部電極22の主電極部22Aに対応した矩形の領域を形成している。このように、矩形のシード形成領域81および矩形のシード非形成領域82が交互に揃えて配置されることにより、特性制御性の高い矩形の圧電体膜24を提供できる。
In the example of FIG. 9A, seed formation regions 81 and non-seed formation regions 82 are alternately arranged in a stripe shape. Accordingly, the degree of orientation mixture increases, so that it is possible to provide the piezoelectric film 24 with higher property controllability.
More specifically, in the example of FIG. 9A, the seed formation region 81 and the seed non-formation region 82 are each formed in a rectangular shape, and one side of an adjacent rectangular shape is overlapped and arranged alternately. The plurality of seed formation regions 81 and the plurality of non-seed formation regions 82 form a rectangular region corresponding to the main electrode portion 22A of the lower electrode 22 as a whole. As described above, the rectangular seed formation regions 81 and the rectangular seed non-formation regions 82 are alternately arranged, so that the rectangular piezoelectric film 24 with high property controllability can be provided.

図9Bの例では、環状のシード形成領域81と、環状のシード形成領域81の内側または外側に配置された環状のシード非形成領域82とが設けられている。環状のシード形成領域81および環状のシード非形成領域82が互いの内側または外側に配置されることにより、それぞれの配向に応じた特性の中間的な特性が得やすくなる。それにより、特性制御性の高い圧電体膜24を提供できる。   In the example of FIG. 9B, an annular seed formation region 81 and an annular seed non-formation region 82 arranged inside or outside the annular seed formation region 81 are provided. By disposing the annular seed forming region 81 and the annular non-seed forming region 82 inside or outside each other, it becomes easy to obtain intermediate characteristics between the characteristics according to the respective orientations. Thereby, the piezoelectric film 24 having high property controllability can be provided.

また、環状のシード形成領域81を有することにより、シード層72の影響を受けた配向に応じた特性の影響を圧電体膜24の広い範囲に及ぼすことができ、それにより、特性制御性の高い圧電体膜24を提供できる。
また、同様に、環状のシード非形成領域82を有することにより、下地層(下部電極22)の影響を直接受けた配向に応じた特性の影響を圧電体膜24の広い範囲に及ぼすことができ、それにより、特性制御性の高い圧電体膜24を提供できる。
In addition, by having the annular seed formation region 81, the influence of the characteristics according to the orientation affected by the seed layer 72 can be exerted on a wide range of the piezoelectric film 24, and thereby the characteristic controllability is high. The piezoelectric film 24 can be provided.
Similarly, the presence of the annular non-seed formation region 82 allows the characteristics of the orientation directly influenced by the underlayer (lower electrode 22) to be affected over a wide range of the piezoelectric film 24. Thereby, the piezoelectric film 24 having high property controllability can be provided.

図9Aおよび図9Bの各パターンのシード層は、スパッタ法によって形成されてもよいし、ゾルゲル法によって形成されてもよい。シード層72は、圧電材料(たとえばPZT)で形成されることが好ましい。
図10A、図10B、図10Cおよび図10Dは、錘の配置に関する変形例を示す。
図10Aの構成では、上部電極21が保護膜19で覆われており、その保護膜19上に錘65が配置されている。保護膜19は、この例では、水素バリア膜12および絶縁膜13の積層膜である。錘65は、金属膜で構成されていてもよい。錘65は、キャビティ6の短手方向に関して中間付近の位置に配置され、キャビティ6の長手方向に沿って延びている。そして、錘65は、キャビティ6の短手方向の幅よりも短い幅(好ましくは、キャビティ6の幅の2分の1程度の幅)を有する帯状に形成されている。したがって、錘65と振動膜10の側縁との間には、振動膜10の変位を阻害しないように充分な間隔が確保されている。また、錘65は、キャビティ6の長手方向に関してキャビティ6の長さよりも短く、錘65の両端とキャビティ6の両端との間には、振動膜10の変位を阻害しないように充分な間隔が確保されている。よって、錘65によって振動膜10の変位が大きく拘束されるおそれはない。
9A and 9B may be formed by a sputtering method or a sol-gel method. The seed layer 72 is preferably formed of a piezoelectric material (for example, PZT).
FIGS. 10A, 10B, 10C, and 10D show modifications of the arrangement of the weights.
In the configuration of FIG. 10A, the upper electrode 21 is covered with the protective film 19, and the weight 65 is disposed on the protective film 19. In this example, the protective film 19 is a laminated film of the hydrogen barrier film 12 and the insulating film 13. The weight 65 may be made of a metal film. The weight 65 is arranged at a position near the center in the short direction of the cavity 6 and extends along the longitudinal direction of the cavity 6. The weight 65 is formed in a band shape having a width shorter than the width of the cavity 6 in the short direction (preferably, about half the width of the cavity 6). Therefore, a sufficient space is secured between the weight 65 and the side edge of the vibration film 10 so as not to hinder the displacement of the vibration film 10. The weight 65 is shorter than the length of the cavity 6 in the longitudinal direction of the cavity 6, and a sufficient space is secured between both ends of the weight 65 and both ends of the cavity 6 so as not to hinder the displacement of the diaphragm 10. Have been. Therefore, there is no possibility that the displacement of the vibration film 10 is greatly restricted by the weight 65.

この構成では、錘65は、上部電極21の上に配置されているので、上部電極21および錘65の配置を独立に定めることができる。それにより、圧電体膜24に対して効果的に駆動電圧を印加でき、かつ優れた駆動性能を実現するための錘65の配置を決定できる。これにより、駆動性能に優れたインクジェットヘッド1を実現できる。また、上部電極21と錘65との間に保護膜19が配置されているので、保護膜19で上部電極21を保護しながら、その上に錘65を配置できる。   In this configuration, since the weight 65 is disposed on the upper electrode 21, the arrangement of the upper electrode 21 and the weight 65 can be determined independently. As a result, a drive voltage can be effectively applied to the piezoelectric film 24, and the arrangement of the weight 65 for realizing excellent drive performance can be determined. Thereby, the inkjet head 1 having excellent driving performance can be realized. Further, since the protective film 19 is disposed between the upper electrode 21 and the weight 65, the weight 65 can be disposed thereon while protecting the upper electrode 21 with the protective film 19.

図10Bの構成では、錘65が上部電極21と同じレイヤに配置されている。錘65は、上部電極21と同じ材料(金属材料)からなり、上部電極21よりも厚い膜で構成されている。錘65は、平面視において、キャビティ6の中央付近に配置されており、上部電極21は、錘65を取り囲む環状(四角環状)の形態を有している。上部電極21と錘65との間には隙間が開けられており、それらは互いに離隔している。   In the configuration of FIG. 10B, the weight 65 is arranged on the same layer as the upper electrode 21. The weight 65 is made of the same material (metal material) as the upper electrode 21 and is formed of a film thicker than the upper electrode 21. The weight 65 is arranged near the center of the cavity 6 in a plan view, and the upper electrode 21 has an annular (square annular) shape surrounding the weight 65. A gap is provided between the upper electrode 21 and the weight 65, and they are separated from each other.

この構成では、上部電極21と同じレイヤに錘65が配置されているので、上部電極21と錘65とに同じ材料を用い、それらの少なくとも一部を同時に形成することができる。そして、錘65の膜厚を上部電極21よりも大きくすることによって、振動膜10の中央付近の慣性質量が局所的に大きくなっている。これにより、製造工程を大きく改変することなく、駆動性能に優れたインクジェットヘッド1を実現できる。また、環状の上部電極21が錘65を取り囲む形態であるので、錘65を振動膜10の中央付近に配置しやすい。それによって、振動膜10の変位を大きくできる。また、上部電極21は、振動膜10の中央を取り囲む環状の形態であるので、圧電素子20を効率良く駆動できる。こうして、優れた駆動性能のインクジェットヘッド1を実現できる
図10Bには上部電極21と錘65とが分離されている構造を示したが、図10Cに示すように、上部電極21と錘65とが繋がって、一体化していてもよい。この場合、上部電極21と錘65とは同電位となり、錘65を介して圧電体膜24に駆動電圧を印加できる。すなわち、錘65が上部電極21としての機能を兼ね備えている。これにより、圧電体膜24の広い範囲に駆動電圧を印加でき、かつ錘65による振動膜10の変位を大きくできるから、駆動性能に優れたインクジェットヘッド1を実現できる。
In this configuration, since the weight 65 is disposed on the same layer as the upper electrode 21, the same material can be used for the upper electrode 21 and the weight 65, and at least some of them can be formed simultaneously. By making the thickness of the weight 65 larger than that of the upper electrode 21, the inertial mass near the center of the vibration film 10 is locally increased. Thereby, the ink jet head 1 having excellent driving performance can be realized without largely changing the manufacturing process. Further, since the annular upper electrode 21 surrounds the weight 65, the weight 65 can be easily arranged near the center of the diaphragm 10. Thereby, the displacement of the vibration film 10 can be increased. In addition, since the upper electrode 21 has an annular shape surrounding the center of the vibration film 10, the piezoelectric element 20 can be efficiently driven. In this manner, the inkjet head 1 having excellent driving performance can be realized. FIG. 10B shows a structure in which the upper electrode 21 and the weight 65 are separated from each other, but as shown in FIG. They may be connected and integrated. In this case, the upper electrode 21 and the weight 65 have the same potential, and a driving voltage can be applied to the piezoelectric film 24 via the weight 65. That is, the weight 65 also has a function as the upper electrode 21. Thereby, a driving voltage can be applied to a wide range of the piezoelectric film 24 and the displacement of the vibration film 10 by the weight 65 can be increased, so that the inkjet head 1 having excellent driving performance can be realized.

図10Dに示す構成では、上部電極21と同一レイヤに形成された錘65から、上部電極21を横切る引き出し電極66が形成されている。上部電極21は、引き出し電極66を挟んで離隔した両端を有する馬蹄形に形成されている。上部電極21と錘65との間、および上部電極21と引き出し電極66との間には、隙間が形成されており、それらは離隔している。   In the configuration shown in FIG. 10D, a lead electrode 66 crossing the upper electrode 21 is formed from the weight 65 formed on the same layer as the upper electrode 21. The upper electrode 21 is formed in a horseshoe shape having both ends separated with the extraction electrode 66 interposed therebetween. Gaps are formed between the upper electrode 21 and the weight 65 and between the upper electrode 21 and the extraction electrode 66, and they are separated from each other.

この構成では、錘65を振動膜10の中央付近に配置しやすく、かつ上部電極21は圧電体膜24に対して効果的に駆動電圧を印加できるので、駆動性能に優れたインクジェットヘッド1を実現できる。また、錘65から引き出された引き出し電極66が上部電極21と接していないので、錘65および上部電極21に対して独立して電圧を印加することができる。それによって、駆動性能を一層向上する駆動方法を採用できる。   With this configuration, the weight 65 can be easily arranged near the center of the vibration film 10 and the upper electrode 21 can effectively apply a drive voltage to the piezoelectric film 24, so that the inkjet head 1 with excellent drive performance is realized. it can. In addition, since the extraction electrode 66 extracted from the weight 65 is not in contact with the upper electrode 21, a voltage can be independently applied to the weight 65 and the upper electrode 21. Thereby, a driving method that further improves the driving performance can be adopted.

錘を利用した圧電装置は、インクジェットヘッドに限らない。すなわち、圧電装置は、振動膜と、振動膜上に配置された圧電素子と、前記振動膜の中央付近の慣性質量を局所的に増加させるように配置された錘とを含むことができる。このような圧電装置は、圧電装置は、圧電アクチュエータ、または圧電センサであり得る。インクジェットヘッドは圧電アクチュエータの一種である。   The piezoelectric device using the weight is not limited to the inkjet head. That is, the piezoelectric device may include a vibration film, a piezoelectric element disposed on the vibration film, and a weight disposed so as to locally increase the inertial mass near the center of the vibration film. Such a piezoelectric device may be a piezoelectric actuator or a piezoelectric sensor. An ink jet head is a type of piezoelectric actuator.

圧電アクチュエータにおいては、圧電素子に駆動電圧が印加されると、逆圧電効果によって圧電素子が変形し、それに応じて振動膜が変位する。錘は、振動膜の中央部の慣性質量を局所的に増加させるように配置されているので、振動膜の変位を大きくすることができる。それにより、駆動性能に優れた圧電アクチュエータを実現できる。
圧電センサにおいては、振動膜が変位すると、圧電効果によって、圧電素子に電圧が生じる。錘は、振動膜の中央部の慣性質量を局所的に増加させるように配置されているので、振動膜の変位を大きくすることができる。それにより、大きな電圧が圧電素子に生じるので、検出性能(とくに感度)に優れた圧電センサを実現できる。圧電センサとしては、マイクロホンや超音波センサを例示できる。
In a piezoelectric actuator, when a driving voltage is applied to a piezoelectric element, the piezoelectric element is deformed by an inverse piezoelectric effect, and the vibrating membrane is displaced accordingly. Since the weight is arranged to locally increase the inertial mass at the center of the diaphragm, the displacement of the diaphragm can be increased. Thus, a piezoelectric actuator having excellent driving performance can be realized.
In the piezoelectric sensor, when the vibrating membrane is displaced, a voltage is generated in the piezoelectric element by a piezoelectric effect. Since the weight is arranged to locally increase the inertial mass at the center of the diaphragm, the displacement of the diaphragm can be increased. As a result, a large voltage is generated in the piezoelectric element, so that a piezoelectric sensor having excellent detection performance (especially, sensitivity) can be realized. Examples of the piezoelectric sensor include a microphone and an ultrasonic sensor.

図11A〜図11Iは、圧電体膜24の変位の起点部に関する変形例を示す。
図11Aの構成では、上部電極21の両端部近傍に起点部としての一対のドット状の凹部85がそれぞれ形成されている。凹部85は、上部電極21を貫通していてもよいし、貫通していなくてもよい。凹部85は、屈曲部の一例であり、上部電極21、下部電極22および圧電体膜24の積層方向への窪み形状である。また、凹部85においては、上部電極21の少なくとも一部が除去されているので、凹部85は、圧電素子20の他の部分に比較して脆弱な脆弱部である。凹部85は、圧電素子20の周縁よりも内方の領域に配置され、かつ圧電素子20の周縁から分離されている。この例では、凹部85は、矩形のドット状であるが、その他の多角形、円形、楕円形等の他の形状のドット状としてもよい。
FIGS. 11A to 11I show modifications of the starting point of the displacement of the piezoelectric film 24.
In the configuration of FIG. 11A, a pair of dot-shaped concave portions 85 as starting points are formed near both ends of the upper electrode 21. The recess 85 may or may not penetrate the upper electrode 21. The concave portion 85 is an example of a bent portion, and has a concave shape in the stacking direction of the upper electrode 21, the lower electrode 22, and the piezoelectric film 24. Further, since at least a part of the upper electrode 21 is removed in the concave portion 85, the concave portion 85 is a fragile portion that is more fragile than other portions of the piezoelectric element 20. The recess 85 is arranged in a region inside the periphery of the piezoelectric element 20 and is separated from the periphery of the piezoelectric element 20. In this example, the concave portion 85 has a rectangular dot shape, but may have another shape such as a polygon, a circle, and an ellipse.

この構成によれば、起点部としての凹部85が圧電素子20の周縁よりも内方の領域に配置され、圧電素子20の周縁から分離されていることで、圧電体膜24の変位がその全体に伝搬しやすい。そのため、応答性の高いインクジェットヘッド1を提供でき、それに応じて、動作制御性の高いインクジェットヘッド1を実現できる。また、上部電極21の加工によって起点部としての凹部85を設けることができるので、容易な製造工程で、動作制御性の高いインクジェットヘッド1を実現できる。そして、圧電体膜24の変位は起点部としての凹部85から始まるので、駆動電圧に対応した安定した応答性および安定した変位量が得られる。これにより、安定で正確な動作制御が可能なインクジェットヘッド1を提供できる。また、圧電体膜24の変位をキャビティ6の両端部近傍から開始させることができるので、動作制御性のみならず、駆動電圧に対する応答性にも優れたインクジェットヘッド1を提供できる。   According to this configuration, the concave portion 85 as the starting point is disposed in a region inside the peripheral edge of the piezoelectric element 20 and is separated from the peripheral edge of the piezoelectric element 20, so that the displacement of the piezoelectric film 24 is reduced as a whole. Easy to propagate. Therefore, the inkjet head 1 with high responsiveness can be provided, and accordingly, the inkjet head 1 with high operation control can be realized. In addition, since the concave portion 85 as a starting point can be provided by processing the upper electrode 21, the inkjet head 1 with high operation controllability can be realized with a simple manufacturing process. Since the displacement of the piezoelectric film 24 starts from the concave portion 85 as the starting point, a stable response and a stable displacement corresponding to the driving voltage can be obtained. Thereby, it is possible to provide the inkjet head 1 capable of performing stable and accurate operation control. Further, since the displacement of the piezoelectric film 24 can be started from the vicinity of both ends of the cavity 6, it is possible to provide the ink jet head 1 which is excellent not only in operation controllability but also in response to driving voltage.

図11Bの構成においては、上部電極21に形成された凹部である溝86によって起点部が構成されている。溝86は、上部電極21を膜厚方向に貫通していてもよいし、貫通していなくてもよい。溝86は、キャビティ6の長手方向両端部の近傍に設けられており、積層方向への窪み形状であって、圧電素子20の他の部分に比較して脆弱な脆弱部を提供している。溝86は、キャビティ6の短手方向に沿って、すなわち、圧電素子20の周縁に沿って延びており、上部電極21の全幅に及んでいる。それにより、溝86は、圧電素子20の内方の領域から圧電素子20の周縁に向かって延びて、圧電素子20の周縁と接している。したがって、溝86は、圧電素子20の周縁に連続する領域の加工によって形成されている。この例では、溝86は、直線状に形成されているが、折れ線状または曲線状としてもよい。   In the configuration of FIG. 11B, the starting point is formed by a groove 86 that is a recess formed in the upper electrode 21. The groove 86 may or may not penetrate the upper electrode 21 in the film thickness direction. The groove 86 is provided near both ends in the longitudinal direction of the cavity 6, has a concave shape in the stacking direction, and provides a fragile portion that is more fragile than other portions of the piezoelectric element 20. The groove 86 extends along the short direction of the cavity 6, that is, along the periphery of the piezoelectric element 20, and extends over the entire width of the upper electrode 21. Thereby, the groove 86 extends from the region inside the piezoelectric element 20 toward the peripheral edge of the piezoelectric element 20 and is in contact with the peripheral edge of the piezoelectric element 20. Therefore, the groove 86 is formed by processing a region continuous with the peripheral edge of the piezoelectric element 20. In this example, the groove 86 is formed in a straight line, but may be a broken line or a curved line.

この構成によれば、起点部としての溝86が圧電素子20の周縁よりも内方の領域から圧電素子20の周縁に向かって延びて、圧電素子20の周縁に接している。起点部としての溝86が圧電素子20の周縁に接していることで、圧電体膜24の変位が始まりやすい。それにより応答性の高い圧電素子20を提供でき、それに応じて、動作制御性の高いインクジェットヘッド1を実現できる。また、起点部としての溝86が圧電素子20の周縁に沿って延びているので、圧電体膜24の変位を広い範囲で確実に開始させることができ、それに応じて、動作制御性の高いインクジェットヘッド1を実現できる。   According to this configuration, the groove 86 as a starting point extends from a region inside the periphery of the piezoelectric element 20 toward the periphery of the piezoelectric element 20 and is in contact with the periphery of the piezoelectric element 20. Since the groove 86 as the starting point is in contact with the peripheral edge of the piezoelectric element 20, the displacement of the piezoelectric film 24 easily starts. Accordingly, the piezoelectric element 20 with high responsiveness can be provided, and accordingly, the inkjet head 1 with high operation control can be realized. Further, since the groove 86 as the starting point extends along the peripheral edge of the piezoelectric element 20, the displacement of the piezoelectric film 24 can be reliably started in a wide range, and accordingly, the inkjet having high operation controllability is correspondingly provided. The head 1 can be realized.

図11Cの構成では、上部電極21の長手方向に沿う両側縁において、キャビティ6の両端部の近傍の位置にノッチ87が形成されている。ノッチ87は、平面視において屈曲した屈曲形状を呈しており、上部電極21の内方に向かって窪んだ窪み形状の一例である。具体的には、ノッチ87は、上部電極21および圧電体膜24の積層方向と交差する方向(直交する方向)に沿った窪み形状である。ノッチ87は、上部電極21を膜厚方向に貫通していてもよいし貫通していなくてもよい。ノッチ87は、圧電素子20の他の部分に比較して脆弱な脆弱部を提供している。ノッチ87は、圧電素子20の周縁と接しており、圧電素子20の周縁に連続する領域の加工によって形成されている。   In the configuration in FIG. 11C, notches 87 are formed at positions near both ends of the cavity 6 on both side edges along the longitudinal direction of the upper electrode 21. The notch 87 has a bent shape in a plan view, and is an example of a concave shape that is depressed inward of the upper electrode 21. Specifically, the notch 87 has a recessed shape along a direction intersecting (orthogonal to) the laminating direction of the upper electrode 21 and the piezoelectric film 24. Notch 87 may or may not penetrate upper electrode 21 in the film thickness direction. The notch 87 provides a fragile portion that is fragile compared to other portions of the piezoelectric element 20. The notch 87 is in contact with the peripheral edge of the piezoelectric element 20 and is formed by processing a region continuous with the peripheral edge of the piezoelectric element 20.

ノッチ87は、圧電素子20に駆動電圧が印加されたときに、変位が開始される起点部を提供する。したがって、動作制御が容易で、かつ精度の高い動作が可能なインクジェットヘッド1を提供できる。また、起点部としてのノッチ87が圧電素子20の周縁に接していることで、圧電体膜24の変位が始まりやすい。それにより応答性の高い圧電素子20を提供でき、それに応じて、動作制御性の高いインクジェットヘッド1を提供できる。そして、圧電素子20の周縁(より具体的には上部電極21の周縁)を加工するときに同時にノッチ87を形成できるので、製造工程を増やすことなく、動作制御性の高い圧電素子20を実現できる。また、圧電体膜24の変位を、キャビティ6の両端部近傍から開始させることができるので、動作制御性のみならず、駆動電圧に対する応答性にも優れたインクジェットヘッド1を提供できる。   The notch 87 provides a starting point from which the displacement starts when a driving voltage is applied to the piezoelectric element 20. Therefore, it is possible to provide the ink jet head 1 in which the operation control is easy and the operation can be performed with high accuracy. Further, since the notch 87 as the starting point is in contact with the peripheral edge of the piezoelectric element 20, the displacement of the piezoelectric film 24 easily starts. Thereby, the piezoelectric element 20 with high responsiveness can be provided, and accordingly, the inkjet head 1 with high operation control can be provided. Since the notch 87 can be formed at the same time when the periphery of the piezoelectric element 20 (more specifically, the periphery of the upper electrode 21) is processed, the piezoelectric element 20 with high operation control can be realized without increasing the number of manufacturing steps. . Further, since the displacement of the piezoelectric film 24 can be started from the vicinity of both ends of the cavity 6, it is possible to provide the ink jet head 1 which is excellent not only in operation controllability but also in response to driving voltage.

図11Dの構成では、上部電極21に形成された凹部である一対の溝88によって起点部が構成されている。溝88は、上部電極21を膜厚方向に貫通していてもよいし、貫通していなくてもよい。溝88は、キャビティ6の長手方向に沿う両側縁に沿って、すなわち圧電素子20の周縁に沿って、その両側縁の近傍にそれぞれ設けられている。溝88は、上部電極21および圧電体膜24の積層方向への窪み形状であって、圧電素子20の他の部分に比較して脆弱な脆弱部を提供している。溝88は、キャビティ6の短手方向に沿って、上部電極21の側縁から間隔を開けて配置されている。溝88は、上部電極21の長手方向の一端部近傍から他端部近傍まで直線状に連続して延びている。それらの両端は、上部電極21の両端から間隔を開けて配置されている。したがって、溝88は、圧電素子20の周縁から分離されている。溝88がキャビティ6の長手方向に沿って延びていることにより、駆動電圧印加に応答して、広い範囲で圧電体膜24の変位が始まる。それにより、動作制御性のみならず、駆動電圧に対する応答性にも優れたインクジェットヘッド1を提供できる。溝88は、直線形状以外にも、折れ線形状または曲線形状とすることもできる。   In the configuration of FIG. 11D, the starting point is formed by a pair of grooves 88 that are recesses formed in the upper electrode 21. The groove 88 may or may not penetrate the upper electrode 21 in the film thickness direction. The grooves 88 are provided along both sides along the longitudinal direction of the cavity 6, that is, along the periphery of the piezoelectric element 20, in the vicinity of the both sides. The groove 88 has a concave shape in the laminating direction of the upper electrode 21 and the piezoelectric film 24, and provides a fragile portion that is more fragile than other portions of the piezoelectric element 20. The groove 88 is arranged at a distance from the side edge of the upper electrode 21 along the short direction of the cavity 6. The groove 88 extends linearly and continuously from near one end of the upper electrode 21 in the longitudinal direction to near the other end. Both ends thereof are arranged at an interval from both ends of the upper electrode 21. Therefore, the groove 88 is separated from the peripheral edge of the piezoelectric element 20. Since the groove 88 extends along the longitudinal direction of the cavity 6, the displacement of the piezoelectric film 24 starts in a wide range in response to the application of the driving voltage. This makes it possible to provide the ink jet head 1 that is excellent not only in operation controllability but also in response to a drive voltage. The groove 88 may have a polygonal line shape or a curved shape other than the linear shape.

図11Eの構成は、図11Dの構成と類似しているが、キャビティ6の長手方向に沿って直線状に延びた溝89が不連続になっている点が異なる。この構成でも、図11Dの構成と同様な効果が得られる。
図11Dおよび図11Eの構成において、溝88,89は、上部電極21の一端から他端まで延びていて、圧電素子20の周縁と接していてもよい。ただし、この場合、図11Dに示す連続形状の溝88の底部には、少なくとも一部に上部電極21を残し、溝88の内側と外側とで上部電極21が分離しないようにすることが好ましい。
The configuration of FIG. 11E is similar to the configuration of FIG. 11D, except that the grooves 89 linearly extending along the longitudinal direction of the cavity 6 are discontinuous. With this configuration, the same effect as the configuration in FIG. 11D can be obtained.
11D and 11E, the grooves 88 and 89 may extend from one end to the other end of the upper electrode 21 and may be in contact with the periphery of the piezoelectric element 20. However, in this case, it is preferable that the upper electrode 21 be left at least partially at the bottom of the continuous groove 88 shown in FIG. 11D so that the upper electrode 21 is not separated between the inside and the outside of the groove 88.

図11Fの構成では、上部電極21に圧電素子20の周縁に沿って延びる環状の溝90が形成されている。この例では、上部電極21が矩形形状であるので、矩形環状の溝90が形成されている。溝90は、キャビティ6の長手方向に沿って延びる一対の長辺部91と、キャビティ6の短手方向に沿って延びる一対の短辺部92とを含む。長辺部91は、上部電極21の側縁(すなわち圧電素子20の周縁)の近傍に当該側縁から間隔を開けて配置されている。短辺部92は、上部電極21両端縁(すなわち圧電素子20の周縁)の近傍に当該端縁から間隔を開けて配置されている。したがって、環状の溝90は、圧電素子20の周縁には接していない。環状の溝90の内側および外側において上部電極21が分離されないように、溝90の底部には、少なくとも一部に上部電極21を残すことが好ましい。   In the configuration shown in FIG. 11F, an annular groove 90 extending along the periphery of the piezoelectric element 20 is formed in the upper electrode 21. In this example, since the upper electrode 21 has a rectangular shape, a rectangular annular groove 90 is formed. The groove 90 includes a pair of long sides 91 extending along the longitudinal direction of the cavity 6 and a pair of short sides 92 extending along the short direction of the cavity 6. The long side portion 91 is arranged near the side edge of the upper electrode 21 (that is, the periphery of the piezoelectric element 20) with an interval from the side edge. The short sides 92 are arranged near both ends of the upper electrode 21 (that is, the periphery of the piezoelectric element 20) with a space from the ends. Therefore, the annular groove 90 does not contact the peripheral edge of the piezoelectric element 20. It is preferable that the upper electrode 21 be left at least partially at the bottom of the groove 90 so that the upper electrode 21 is not separated inside and outside the annular groove 90.

図11Gの構成は、図11Fの構成と類似しているが、環状の溝93が不連続になっている点が異なる。この構成の場合には、溝93はすべての部分において上部電極21を貫通していてもよい。
図11Hの構成では、矩形の上部電極21の四隅にほぼ円弧形状の凹部94が形成されている。凹部は、上部電極21を貫通していてもよく、貫通していなくてもよい。凹部は、上部電極21の角部に向かって膨らむ円弧形状を有している。凹部は、キャビティ6の長手方向両端部の近傍に置いて、キャビティ6の短手方向両端部の近傍にそれぞれ配置されている。凹部は、圧電素子20の周縁から分離して形成されている。この構成によっても、圧電素子20に駆動電圧を印加したときに、凹部を変位の起点として圧電体膜24および振動膜10の変形が始まる。それにより、安定で応答性の高いインクジェットヘッド1を実現できる。
The configuration in FIG. 11G is similar to the configuration in FIG. 11F, except that the annular groove 93 is discontinuous. In the case of this configuration, the groove 93 may penetrate the upper electrode 21 in all parts.
In the configuration of FIG. 11H, substantially arc-shaped concave portions 94 are formed at four corners of the rectangular upper electrode 21. The concave portion may or may not penetrate the upper electrode 21. The concave portion has an arc shape bulging toward a corner of the upper electrode 21. The recesses are located near both ends in the longitudinal direction of the cavity 6, and are respectively located near both ends in the short direction of the cavity 6. The recess is formed separately from the periphery of the piezoelectric element 20. Also according to this configuration, when a driving voltage is applied to the piezoelectric element 20, deformation of the piezoelectric film 24 and the vibration film 10 starts with the concave portion as a starting point of displacement. Thereby, a stable and highly responsive ink jet head 1 can be realized.

図11Iの構成は、図2〜図5に示した構成と類似している。図2〜図5の構成では、圧電体膜24の周縁部に環状の薄膜部26が設けられている。これに対して、図11Iの構成では、圧電体膜24の長手方向に沿う両側部に沿って一対の薄膜部96が設けられている。薄膜部96は、圧電体膜24の長手方向一端から他端に至る全長に渡って形成されている。そして、薄膜部96は、圧電体膜24の長手方向両端部においては、短手方向両端部にのみ形成されており、それらの間には厚膜部95が存在している。薄膜部96は、圧電素子20の周縁に接している。   The configuration of FIG. 11I is similar to the configurations shown in FIGS. In the configuration shown in FIGS. 2 to 5, an annular thin film portion 26 is provided on the periphery of the piezoelectric film 24. On the other hand, in the configuration of FIG. 11I, a pair of thin film portions 96 are provided along both sides along the longitudinal direction of the piezoelectric film 24. The thin film portion 96 is formed over the entire length from one end to the other end in the longitudinal direction of the piezoelectric film 24. The thin film portions 96 are formed only at the both ends in the short direction at both ends in the longitudinal direction of the piezoelectric film 24, and the thick film portion 95 exists between them. The thin film portion 96 is in contact with the peripheral edge of the piezoelectric element 20.

圧電素子に変位の起点となる特異形状(たとえば屈曲形状)の起点部を設ける特徴は、インクジェットヘッド1のみならず、圧電スピーカ等の他の形態の圧電アクチュエータにも適用でき、さらには圧電センサにも適用できる。圧電センサにおいては、圧電体膜に外力が加わると、圧電効果によって、上部電極と下部電極との間に電圧が生じる。外力が加わるとき、圧電体膜の変形(変位)が起点部から始まることを保証できるので、複数の圧電素子、および複数回の外力に対して、圧電体膜の変形(変位)が同様に生じる。それによって、検出感度が安定し、精度の高い動作が可能になる。圧電センサの例は、マイクロホン、超音波センサなどである。   The feature that the piezoelectric element is provided with a starting point of a peculiar shape (for example, a bent shape) serving as a starting point of displacement can be applied not only to the ink jet head 1 but also to other types of piezoelectric actuators such as a piezoelectric speaker. Can also be applied. In the piezoelectric sensor, when an external force is applied to the piezoelectric film, a voltage is generated between the upper electrode and the lower electrode by a piezoelectric effect. When an external force is applied, the deformation (displacement) of the piezoelectric film can be guaranteed to start from the starting point, so that the deformation (displacement) of the piezoelectric film similarly occurs for a plurality of piezoelectric elements and a plurality of external forces. . Thereby, the detection sensitivity is stabilized, and a highly accurate operation can be performed. Examples of the piezoelectric sensor include a microphone and an ultrasonic sensor.

図12Aおよび図12Bは、上部電極21(第1電極)および下部電極22(第2電極)に加えて第3電極を設ける特徴に関する変形例を示す。
図12Aの構成では、上部電極21と同一レイヤに、動作監視電極100が配置されている。動作監視電極100は、上部電極21に形成されたノッチ部101に入り込んでおり、圧電体膜24を介して下部電極22に対向している。また、動作監視電極100は、キャビティ6に対向している。動作監視電極100は、直線状に形成されており、ただ一つの端子部102を有している。端子部102は、ノッチ部101外に配置されている。ノッチ部101は、この例では、上部電極21の端縁の中間位置からキャビティ6の長手方向に直線状に細長く延びた形状を有している。動作監視電極100は、ノッチ部101の形状に対応するように、少なくともノッチ部101内では直線状に延びている。動作監視電極100は、ノッチ部101の周縁から間隔を開けて配置されており、したがって、上部電極21から電気的に分離されている。
FIGS. 12A and 12B show a modified example relating to the feature of providing a third electrode in addition to the upper electrode 21 (first electrode) and the lower electrode 22 (second electrode).
In the configuration of FIG. 12A, the operation monitoring electrode 100 is disposed on the same layer as the upper electrode 21. The operation monitoring electrode 100 enters the notch 101 formed on the upper electrode 21 and faces the lower electrode 22 via the piezoelectric film 24. The operation monitoring electrode 100 faces the cavity 6. The operation monitoring electrode 100 is formed linearly, and has only one terminal portion 102. The terminal part 102 is arranged outside the notch part 101. In this example, the notch portion 101 has a shape that is elongated linearly in the longitudinal direction of the cavity 6 from an intermediate position of the edge of the upper electrode 21. The operation monitoring electrode 100 extends linearly at least in the notch 101 so as to correspond to the shape of the notch 101. The operation monitoring electrode 100 is arranged at an interval from the periphery of the notch 101, and is therefore electrically separated from the upper electrode 21.

上部電極21と下部電極22との間に駆動電圧を印加したときに圧電体膜24が変形すると、その変形によって生じた起電力が動作監視電極100と下部電極22との間に生じる。したがって、動作監視電極100と下部電極22との間の電位差を検出する検出回路を設けることにより、圧電体膜24の作動状態を監視することができる。
図12Bの構成では、上部電極21および下部電極22の間において、第3電極としての中間電極103が圧電体膜24に接している。より具体的には、圧電体膜24の膜厚中間位置に中間電極103が配置されている。中間電極103は、上部電極21および下部電極22と平行であり、圧電体膜24を挟んで上部電極21および下部電極22に対向している。中間電極103は、このように、圧電体膜24中に埋め込まれているので、この中間電極103を用いることにより、圧電体膜24の状態をより正確に監視することができる。
When the piezoelectric film 24 is deformed when a driving voltage is applied between the upper electrode 21 and the lower electrode 22, an electromotive force generated by the deformation is generated between the operation monitoring electrode 100 and the lower electrode 22. Therefore, by providing a detection circuit for detecting a potential difference between the operation monitoring electrode 100 and the lower electrode 22, the operation state of the piezoelectric film 24 can be monitored.
In the configuration of FIG. 12B, an intermediate electrode 103 as a third electrode is in contact with the piezoelectric film 24 between the upper electrode 21 and the lower electrode 22. More specifically, the intermediate electrode 103 is disposed at a position intermediate the film thickness of the piezoelectric film 24. The intermediate electrode 103 is parallel to the upper electrode 21 and the lower electrode 22 and faces the upper electrode 21 and the lower electrode 22 with the piezoelectric film 24 interposed therebetween. Since the intermediate electrode 103 is thus embedded in the piezoelectric film 24, the state of the piezoelectric film 24 can be monitored more accurately by using the intermediate electrode 103.

また、中間電極103と下部電極22との間、および中間電極103と上部電極21との間に、それぞれ圧電体膜24が介在しているので、中間電極103と上部電極21との間、および/または中間電極103と下部電極22との間に駆動電圧を印加することで、圧電体膜24の変形を生じさせることができる。したがって、多数の動作モードでの動作が可能なインクジェットヘッド1を提供できる。たとえば、上部電極21および下部電極22をグランド電位とし、中間電極103に駆動電圧を印加することにより、圧電素子20を駆動してもよい。   Further, since the piezoelectric film 24 is interposed between the intermediate electrode 103 and the lower electrode 22 and between the intermediate electrode 103 and the upper electrode 21, respectively, between the intermediate electrode 103 and the upper electrode 21, By applying a drive voltage between the intermediate electrode 103 and the lower electrode 22, the deformation of the piezoelectric film 24 can be caused. Therefore, it is possible to provide the inkjet head 1 that can operate in a number of operation modes. For example, the piezoelectric element 20 may be driven by setting the upper electrode 21 and the lower electrode 22 to the ground potential and applying a drive voltage to the intermediate electrode 103.

上部電極(第1電極)および下部電極(第2電極)のほかに第3電極を備える特徴は、インクジェットヘッドのような圧電アクチュエータだけでなく、マイクロホンや超音波センサのような圧電センサにも適用できる。たとえば、図6や図12Aに示す構成を圧電センサに適用するならば、圧電体膜24に外力を生じたときに、上部電極21および下部電極22からの検出出力信号に加えて、第3電極23(動作監視電極)からの検出信号を検出することで、圧電体膜24に加えられた外力をより詳細に検出することもできる。換言すれば、多数の検出モードを有する圧電センサを提供できる。また。図12Bに示す構成を圧電センサに適用するならば、圧電体膜24に外力が加わったときに、上部電極21または下部電極22と中間電極103との間に起電力が生じるから、多数の検出モードを有する圧電センサを提供できる。   The feature of having a third electrode in addition to the upper electrode (first electrode) and the lower electrode (second electrode) applies not only to piezoelectric actuators such as ink jet heads but also to piezoelectric sensors such as microphones and ultrasonic sensors. it can. For example, if the configuration shown in FIG. 6 or FIG. 12A is applied to a piezoelectric sensor, when an external force is applied to the piezoelectric film 24, the third electrode is added to the detection output signals from the upper electrode 21 and the lower electrode 22. By detecting a detection signal from 23 (operation monitoring electrode), the external force applied to the piezoelectric film 24 can be detected in more detail. In other words, a piezoelectric sensor having a number of detection modes can be provided. Also. If the configuration shown in FIG. 12B is applied to a piezoelectric sensor, when an external force is applied to the piezoelectric film 24, an electromotive force is generated between the upper electrode 21 or the lower electrode 22 and the intermediate electrode 103. A piezoelectric sensor having a mode can be provided.

図13A〜図13Dは、キャビティ6の形状に関連する変形例を示す。
図13Aに示す構成では、アクチュエータ基板2の内壁面62が、キャビティ6の外方に窪む窪み部62Cを有している。窪み部62Cは、振動膜10のキャビティ6側の表面に交差する断面において鈍角をなす谷部を形成している。窪み部62Cの上方側(アクチュエータ基板2側)には第1の平坦面部62Dの下縁が連なっている。第1の平坦面部62Dは、振動膜10と平行な方向および振動膜10の法線方向のいずれに対しても傾斜している。第1の平坦面部62Dの上縁は、曲面部62Aに連なっている。窪み部62Cの下方側(ノズル基板3側)には、第2の平坦面部62Eが窪み部62Cに連なっている。第2の平坦面部62Eは、振動膜10と平行な方向および振動膜10の法線方向のいずれに対しても傾斜している。第1の平坦面部62Dは、曲面部62Aから窪み部62Cに向かってキャビティ6の外方に向けて傾斜している。第2の平坦面部62Eは、ノズル基板3から窪み部62Cに向かってキャビティ6の外方に向けて傾斜している。第1の平坦面部62Dが含まれる平面と第2の平坦面部62Eが含まれる平面とは、振動膜10の前記キャビティ6側の表面に交差する断面において鈍角を形成する。すなわち、窪み部62Cは、断面において、鈍角を形成している。
FIGS. 13A to 13D show modifications related to the shape of the cavity 6.
In the configuration shown in FIG. 13A, the inner wall surface 62 of the actuator substrate 2 has a recess 62C that is recessed outside the cavity 6. The concave portion 62C forms a valley portion that forms an obtuse angle in a cross section that intersects the surface of the vibration film 10 on the cavity 6 side. The lower edge of the first flat surface portion 62D is continuous with the upper side (the actuator substrate 2 side) of the concave portion 62C. The first flat surface portion 62D is inclined with respect to both the direction parallel to the vibration film 10 and the normal direction of the vibration film 10. The upper edge of the first flat surface portion 62D is continuous with the curved surface portion 62A. Below the concave portion 62C (on the nozzle substrate 3 side), a second flat surface portion 62E is continuous with the concave portion 62C. The second flat surface portion 62E is inclined with respect to both the direction parallel to the vibration film 10 and the normal direction of the vibration film 10. The first flat surface portion 62D is inclined outward from the cavity 6 from the curved surface portion 62A toward the recessed portion 62C. The second flat surface portion 62E is inclined outward from the cavity 6 from the nozzle substrate 3 toward the recessed portion 62C. A plane including the first flat surface portion 62D and a plane including the second flat surface portion 62E form an obtuse angle in a cross section intersecting the surface of the vibration film 10 on the cavity 6 side. That is, the recess 62C forms an obtuse angle in the cross section.

この構成では、窪み部62Cが鈍角の谷部を形成していることにより、窪み部62Cでの気泡の捕獲を抑制または防止できる。それによって、インク吐出制御性能を向上できる。また、第1平坦面部62Dおよび第2平坦面部62Eを有する内壁面62の形成は容易であり、かつそれらの交差部(窪み部)は鈍角を形成しているので、それらの交差部での気泡溜まりを抑制または防止できる。これにより、製造工程が容易で、かつインク吐出制御性能を向上したインクジェットヘッド1を提供できる。   In this configuration, since the depression 62C forms an obtuse valley, trapping of bubbles in the depression 62C can be suppressed or prevented. Thereby, the ink ejection control performance can be improved. Further, it is easy to form the inner wall surface 62 having the first flat surface portion 62D and the second flat surface portion 62E, and since the intersections (recesses) form an obtuse angle, the air bubbles at the intersections are formed. The accumulation can be suppressed or prevented. This makes it possible to provide the inkjet head 1 in which the manufacturing process is easy and the ink ejection control performance is improved.

図13Bに示す構成は、図13Aの構成と類似しているが、窪み部62Cに角がなく、その内面が湾曲面となっている点が異なる。窪み部62Cが湾曲面を形成していることにより、窪み部62Cでの気泡の捕獲をさらに効果的に抑制または防止できる。それによって、インク吐出制御性能を向上できる。
図13Cに示す構成では、振動膜10の下面に接する曲面部62Aが、アクチュエータ基板2の一方表面から他方表面にまで連続している。これにより、キャビティ6の内壁面に気泡溜まりが生じることを抑制または防止できる。しかも、曲面部62Aがノズル基板3にも接しているので、キャビティ6の内壁面62とノズル基板3との境界部においても気泡の捕獲が生じ難い。したがって、インク吐出制御性能を一層向上したインクジェットヘッド1を実現できる。曲面部62Aは、キャビティ6の内壁面62とノズル基板3との境界の全周に渡っていることが好ましい。これにより、気泡溜まりをより確実に抑制できる。
The configuration shown in FIG. 13B is similar to the configuration of FIG. 13A, except that the recess 62C has no corner and the inner surface is a curved surface. Since the concave portion 62C forms a curved surface, trapping of bubbles in the concave portion 62C can be more effectively suppressed or prevented. Thereby, the ink ejection control performance can be improved.
In the configuration shown in FIG. 13C, the curved surface portion 62A that is in contact with the lower surface of the vibration film 10 is continuous from one surface of the actuator substrate 2 to the other surface. Accordingly, it is possible to suppress or prevent the generation of air bubbles on the inner wall surface of the cavity 6. Moreover, since the curved surface portion 62 </ b> A is also in contact with the nozzle substrate 3, it is difficult for air bubbles to be captured at the boundary between the inner wall surface 62 of the cavity 6 and the nozzle substrate 3. Therefore, the ink jet head 1 with further improved ink discharge control performance can be realized. The curved surface portion 62 </ b> A preferably extends over the entire circumference of the boundary between the inner wall surface 62 of the cavity 6 and the nozzle substrate 3. This makes it possible to more reliably suppress the accumulation of bubbles.

図13Dに示す構成では、キャビティ6の内壁面62は、ノズル基板3側に、外側に湾曲して広がる曲面部62Fを有している。この曲面部62Fの下縁はノズル基板3に接している。この構成によれば、ノズル基板3側においてもキャビティ6の内壁面62が曲面部62Fを有しているので、ノズル基板3と内壁面62との交差部における気泡溜まりを抑制または防止できる。それにより、インク吐出制御性能を向上したインクジェットヘッド1を提供できる。曲面部62Fは、キャビティ6の内壁面62とノズル基板3との境界の全周に渡っていることが好ましい。これにより、キャビティ6内壁面とノズル基板3との交差部における気泡溜まりをより効果的に抑制または防止でき、それに応じて、インク吐出制御性能を向上できる。振動膜10をノズル基板3よりも上に配置する場合には、気泡溜まりは振動膜10側で生じるので、ノズル基板3側での気泡の捕獲はあまり考慮しなくてもよい。   In the configuration shown in FIG. 13D, the inner wall surface 62 of the cavity 6 has a curved surface portion 62F that is curved outward and spreads out on the nozzle substrate 3 side. The lower edge of the curved surface portion 62F is in contact with the nozzle substrate 3. According to this configuration, since the inner wall surface 62 of the cavity 6 also has the curved surface portion 62F on the nozzle substrate 3 side, it is possible to suppress or prevent the accumulation of bubbles at the intersection between the nozzle substrate 3 and the inner wall surface 62. Thereby, it is possible to provide the ink jet head 1 with improved ink discharge control performance. The curved surface portion 62F preferably extends over the entire periphery of the boundary between the inner wall surface 62 of the cavity 6 and the nozzle substrate 3. This makes it possible to more effectively suppress or prevent the accumulation of air bubbles at the intersection between the inner wall surface of the cavity 6 and the nozzle substrate 3, and to improve the ink discharge control performance accordingly. When the vibrating film 10 is disposed above the nozzle substrate 3, the trapping of bubbles on the nozzle substrate 3 side does not need to be considered so much because air bubbles accumulate on the vibrating film 10 side.

図14Aおよび図14Bは、キャビティ6毎の振動膜10の分離の特徴に関する変形例を示す。
図14Aに示すように、キャビティ6間の振動膜10を分離する分離溝60は、不連続パターンの溝であってもよい。このような不連続パターンの溝であっても、各キャビティ6に対応した振動膜10に対する周囲からの拘束を少なくすることができる。
FIG. 14A and FIG. 14B show modified examples relating to the feature of separation of the vibration film 10 for each cavity 6.
As shown in FIG. 14A, the separation groove 60 for separating the vibration film 10 between the cavities 6 may be a groove having a discontinuous pattern. Even in the case of such a discontinuous pattern groove, it is possible to reduce the constraint on the vibration film 10 corresponding to each cavity 6 from the surroundings.

図14Bに示すように、分離溝60は、隣接する一対のキャビティ6を区画する区画壁61からさらに延びて、キャビティ6を取り囲むパターンに形成してもよい。これにより、振動膜10に対する周囲からの拘束を一層少なくすることができるので、振動膜10および区画壁の変位をより大きくすることができる。図14Bの例では、分離溝60は、キャビティ6の側縁に沿って延びた側縁分離溝60aと、キャビティ6の端縁に沿って延びた端縁分離溝60bとを含む。側縁分離溝60aの両端に端縁分離溝60bがそれぞれ連なっている。側縁分離溝60aおよび/または端縁分離溝60bは、不連続パターンの溝であってもよい。   As shown in FIG. 14B, the separation groove 60 may further extend from a partition wall 61 that partitions the pair of adjacent cavities 6 and may be formed in a pattern surrounding the cavities 6. Thereby, the restraint from the surroundings on the vibration film 10 can be further reduced, so that the displacement of the vibration film 10 and the partition wall can be further increased. In the example of FIG. 14B, the separation groove 60 includes a side edge separation groove 60a extending along the side edge of the cavity 6, and an edge separation groove 60b extending along the edge of the cavity 6. Edge separation grooves 60b are respectively connected to both ends of the side edge separation groove 60a. The side edge separation groove 60a and / or the edge separation groove 60b may be a groove having a discontinuous pattern.

図15A、図15Bおよび図15Cは、駆動IC5の配置の特徴に関する変形例を示す。
図15Aの構成では、駆動IC5は、圧電素子20を覆うようにアクチュエータ基板2の表面に実装されている。駆動IC5は、したがって、圧電素子20を保護するための保護基板としての役割を兼ねている。これにより、圧電素子20を保護するための保護基板を別途配置する必要がない。そのうえ、アクチュエータ基板2上において圧電素子20と重なり合うように駆動IC5を実装できるので、インクジェットヘッド1を一層小型化することができる。
FIGS. 15A, 15B, and 15C show modified examples relating to the characteristics of the arrangement of the driving ICs 5. FIG.
In the configuration of FIG. 15A, the drive IC 5 is mounted on the surface of the actuator substrate 2 so as to cover the piezoelectric element 20. Therefore, the drive IC 5 also serves as a protection substrate for protecting the piezoelectric element 20. Thus, there is no need to separately provide a protection substrate for protecting the piezoelectric element 20. In addition, since the driving IC 5 can be mounted on the actuator substrate 2 so as to overlap the piezoelectric element 20, the size of the inkjet head 1 can be further reduced.

駆動IC5は、アクチュエータ基板2の表面に対向する第1表面5a(対向面)に形成された凹部5cを有している。凹部5cに、圧電素子20が収容されている。これにより、圧電素子20が作動するための作動空間を確保でき、かつ、駆動IC5の上面(第2表面5b。アクチュエータ基板2とは反対側の表面)の高さを低くすることができる。これにより、圧電素子20の作動空間を確保しながら、小型のインクジェットヘッド1を実現できる。   The drive IC 5 has a concave portion 5c formed on a first surface 5a (opposing surface) facing the surface of the actuator substrate 2. The piezoelectric element 20 is accommodated in the recess 5c. Thereby, an operation space for operating the piezoelectric element 20 can be secured, and the height of the upper surface (the second surface 5b; the surface opposite to the actuator substrate 2) of the drive IC 5 can be reduced. Thereby, a small-sized inkjet head 1 can be realized while securing an operation space for the piezoelectric element 20.

図15Bに示す構成は、図15Aの構成と類似しているが、FPC57が駆動IC5の上面(第2表面5b)に配置された入力端子56に直接接合されている。これにより、駆動IC5の入力端子56とFPC57との間のワイヤボンディングが不要であるので、アクチュエータ基板2上にワイヤボンディングのためのスペースを設けなくてもよい。これにより、インクジェットヘッド1を一層小型化できる。   The configuration shown in FIG. 15B is similar to the configuration of FIG. 15A, except that the FPC 57 is directly joined to the input terminal 56 disposed on the upper surface (second surface 5b) of the drive IC 5. This eliminates the need for wire bonding between the input terminal 56 of the drive IC 5 and the FPC 57, so that there is no need to provide a space for wire bonding on the actuator substrate 2. Thereby, the size of the inkjet head 1 can be further reduced.

図15Cに示す構成では、駆動IC5は、アクチュエータ基板2の表面に対向する平坦な対向面を第1表面5aとして有しており、その第1表面5aに出力端子を構成するバンプ53が形成されている。そして、駆動IC5は、圧電素子20を覆うように配置されてアクチュエータ基板2上に実装されている。
バンプ53によってアクチュエータ基板2の表面と駆動IC5の第1表面5aとの間に間隙7が形成されており、その間隙7に圧電素子20が配置されて、駆動IC5の平坦な第1表面5aに対向している。このように、バンプ53によって形成された空間が、圧電素子20の配置およびその動作のための空間として利用されている。これにより、駆動IC5の第1表面5aに凹所を形成する必要がないので、製造工程が簡単になる。
In the configuration shown in FIG. 15C, the drive IC 5 has a flat opposing surface opposing the surface of the actuator substrate 2 as a first surface 5a, and a bump 53 forming an output terminal is formed on the first surface 5a. ing. The drive IC 5 is mounted on the actuator substrate 2 so as to cover the piezoelectric element 20.
A gap 7 is formed between the surface of the actuator substrate 2 and the first surface 5 a of the drive IC 5 by the bump 53, and the piezoelectric element 20 is disposed in the gap 7, and is formed on the flat first surface 5 a of the drive IC 5. Are facing each other. Thus, the space formed by the bumps 53 is used as a space for arranging and operating the piezoelectric element 20. Thus, there is no need to form a recess in the first surface 5a of the driving IC 5, so that the manufacturing process is simplified.

以上、この発明の実施形態について説明してきたが、この発明は、他の形態で実施することもできる。たとえば、圧電素子に係わる特徴は、インクジェットヘッドだけでなく、電体膜を用いたマイクロホン、圧力センサ、加速度センサ、角速度センサ、超音波センサ、スピーカ、IRセンサ(熱センサ)などにも適用することができる。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention can be embodied in other forms. For example, features related to piezoelectric elements can be applied not only to ink-jet heads but also to microphones, pressure sensors, acceleration sensors, angular velocity sensors, ultrasonic sensors, speakers, IR sensors (thermal sensors), etc. Can be.
In addition, various design changes can be made within the scope of the matters described in the claims.

この明細書および添付図面の記載からは、特許請求の範囲に記載した特徴以外にも、次のような特徴が抽出され得る。
A1.インクを貯留するためのキャビティを区画する内壁面を有する基板と、
前記基板に支持され前記キャビティを区画する振動膜と、
前記振動膜上に設けられ前記振動膜を変位させて前記キャビティの容積変化を生じさせる圧電素子とを含み、
前記基板の内壁面が、前記振動膜の前記キャビティ側の表面に連なる曲面部を有している、インクジェットヘッド。
From the description of this specification and the accompanying drawings, the following features can be extracted in addition to the features described in the claims.
A1. A substrate having an inner wall surface that defines a cavity for storing ink,
A vibrating membrane supported by the substrate and defining the cavity;
A piezoelectric element provided on the vibration film to displace the vibration film to cause a change in volume of the cavity,
An ink jet head, wherein an inner wall surface of the substrate has a curved surface portion continuous with a surface of the vibration film on the cavity side.

キャビティの側壁と振動膜の下面とが形成する角部には、インク中の気泡が捕獲されて気泡溜まりを生じやすい。キャビティ内に気泡溜まりが存在していると、振動膜の変形によってキャビティの容積変化が生じたときに、その容積変化の一部が気泡の収縮によって吸収されてしまうおそれがある。そのため、駆動電圧に対応した量のインクが吐出されないおそれがある。   At the corner formed by the side wall of the cavity and the lower surface of the vibrating membrane, bubbles in the ink are likely to be trapped, causing the accumulation of bubbles. If there is a bubble pool in the cavity, when the volume of the cavity changes due to deformation of the vibrating membrane, a part of the volume change may be absorbed by the shrinkage of the bubble. Therefore, there is a possibility that an amount of ink corresponding to the driving voltage is not ejected.

そこで、項A1の構成は、インク吐出制御性を向上したインクジェットヘッドを提供する。
項A1の構成では、圧電素子を駆動してキャビティの容積変化を生じさせることにより、キャビティ内のインクが吐出される。キャビティを区画する基板の内壁面は、振動膜のキャビティ側表面に連なる曲面部を有している。したがって、インク中に気泡が含まれていても、その気泡はキャビティ内に捕獲されにくく、インクとともに速やかに排出される。それにより、キャビティ内に気泡溜まりが生じることを抑制または防止できる。その結果、キャビティの容積変化が気泡の収縮によって吸収されることを抑制または防止できるので、圧電素子に加えた駆動電圧に対応したインク吐出量を精度良く達成できる。こうして、インク吐出制御性を向上したインクジェットヘッドを提供できる。
Thus, the configuration of item A1 provides an ink jet head with improved ink discharge controllability.
In the configuration of the term A1, the ink in the cavity is ejected by driving the piezoelectric element to change the volume of the cavity. The inner wall surface of the substrate that defines the cavity has a curved surface portion that continues to the cavity-side surface of the vibration film. Therefore, even if bubbles are included in the ink, the bubbles are hardly captured in the cavity, and are quickly discharged together with the ink. As a result, it is possible to suppress or prevent the formation of air bubbles in the cavity. As a result, it is possible to suppress or prevent the change in the volume of the cavity from being absorbed by the contraction of the bubbles, so that it is possible to accurately achieve the ink ejection amount corresponding to the drive voltage applied to the piezoelectric element. Thus, an ink jet head with improved ink discharge controllability can be provided.

A2.前記曲面部が、前記振動膜の前記キャビティ側の表面に交差する断面において前記振動膜との接点に連なり、前記キャビティの外方から前記接点に向かう曲線部を有している、項A1に記載のインクジェットヘッド。
この構成によれば、基板の内壁面に形成された曲面部は、振動膜と接触する位置からキャビティの外方へと後退する形状を有している。これにより、基板の内壁面と振動膜との間に角部が生じないから、気泡溜まりが生じ難い。それにより、インク吐出制御性を向上したインクジェットヘッドを提供できる。
A2. The curved surface portion is connected to a contact point with the vibration film in a cross section intersecting the surface of the vibration film on the cavity side, and has a curved portion extending from the outside of the cavity to the contact point. Inkjet head.
According to this configuration, the curved surface portion formed on the inner wall surface of the substrate has a shape that recedes from the position in contact with the vibration film to the outside of the cavity. Thus, no corners are formed between the inner wall surface of the substrate and the vibrating membrane, and thus, the accumulation of bubbles hardly occurs. Thus, an ink jet head with improved ink discharge controllability can be provided.

A3.前記曲面部が、前記基板の一方表面から他方表面まで連続している、項A1またはA2に記載のインクジェットヘッド。
この構成により、インク吐出制御性能を向上したインクジェットヘッドを実現できる。
A4.前記基板の内壁面が、前記曲面部に連なる平坦面部を有している、項A1またはA2に記載のインクジェットヘッド。
A3. The ink jet head according to item A1 or A2, wherein the curved surface portion is continuous from one surface to the other surface of the substrate.
With this configuration, it is possible to realize an ink jet head with improved ink ejection control performance.
A4. The ink jet head according to item A1 or A2, wherein the inner wall surface of the substrate has a flat surface portion connected to the curved surface portion.

この構成により、基板の内壁面は曲面部から平坦面部に連なっているので、インク中の気泡が基板の内壁面で捕獲されることを抑制または防止できる。
A5.前記基板の内壁面が、前記キャビティの外方に窪む窪み部を有している、項A4に記載のインクジェットヘッド。
A6.前記窪み部が、前記振動膜の前記キャビティ側の表面に交差する断面において鈍角をなす谷部を形成している、項A5に記載のインクジェットヘッド。
With this configuration, since the inner wall surface of the substrate extends from the curved surface portion to the flat surface portion, it is possible to suppress or prevent bubbles in the ink from being captured by the inner wall surface of the substrate.
A5. The ink jet head according to item A4, wherein the inner wall surface of the substrate has a concave portion that is depressed outside the cavity.
A6. The ink jet head according to item A5, wherein the depression forms a valley that forms an obtuse angle in a cross section that intersects the surface of the vibration film on the cavity side.

窪み部が鈍角の谷部を形成していることにより、窪み部での気泡の捕獲を抑制または防止できる。それによって、インク吐出制御性能を向上できる。
A7.前記窪み部が、湾曲面を形成している、項A5に記載のインクジェットヘッド。
この構成により、窪み部での気泡の捕獲をさらに効果的に抑制または防止できる。それによって、インク吐出制御性能を向上できる。
Since the depressions form obtuse valleys, trapping of bubbles in the depressions can be suppressed or prevented. Thereby, the ink ejection control performance can be improved.
A7. The ink jet head according to item A5, wherein the recessed portion forms a curved surface.
With this configuration, it is possible to more effectively suppress or prevent trapping of air bubbles in the depression. Thereby, the ink ejection control performance can be improved.

A8.前記曲面部に連なる前記平坦面部である第1の平坦面部が前記窪み部に連なっており、
前記基板の内壁面が、前記第1の平坦面部とは反対側で前記窪み部に連なる第2の平坦面部をさらに含み、
前記第1の平坦面部を含む平面と前記第2の平坦面部を含む平面とが、前記振動膜の前記キャビティ側の表面に交差する断面において鈍角を形成している、項A5〜A7のいずれか一項に記載のインクジェットヘッド。
A8. A first flat surface portion, which is the flat surface portion connected to the curved surface portion, is connected to the depression,
The inner wall surface of the substrate further includes a second flat surface portion connected to the recess on a side opposite to the first flat surface portion,
Any of the terms A5 to A7, wherein a plane including the first flat surface portion and a plane including the second flat surface portion form an obtuse angle in a cross section that intersects with the cavity-side surface of the vibration film. The inkjet head according to claim 1.

第1平坦面および第2平坦面を有する基板内壁面の形成は容易である。そして、それらをそれぞれ含む平面同士の交差部は鈍角を形成している。したがって、窪み部での気泡溜まりを抑制または防止できる。これにより、製造工程が容易で、かつインク吐出制御性能を向上したインクジェットヘッドを提供できる。
A9.前記基板の前記振動膜とは反対側に結合され、前記キャビティに連通するインク吐出通路を有するノズル基板をさらに含み、
前記基板の内壁面が、前記ノズル基板の前記キャビティ側の表面に連なる第2の曲面部を有している、項A1〜A8のいずれか一項に記載のインクジェットヘッド。
It is easy to form the inner wall surface of the substrate having the first flat surface and the second flat surface. And the intersection of the planes containing them respectively forms an obtuse angle. Therefore, it is possible to suppress or prevent the accumulation of bubbles in the depression. This makes it possible to provide an ink jet head whose manufacturing process is easy and ink ejection control performance is improved.
A9. A nozzle substrate coupled to an opposite side of the vibration film of the substrate and having an ink discharge passage communicating with the cavity;
The inkjet head according to any one of Items A1 to A8, wherein the inner wall surface of the substrate has a second curved surface portion that is continuous with the surface of the nozzle substrate on the cavity side.

この構成によれば、ノズル基板側においても基板内壁面が曲面部を有しているので、ノズル基板と基板内壁面との交差部における気泡溜まりも抑制または防止できる。それにより、インク吐出制御性能を向上したインクジェットヘッドを提供できる。
A10.前記第2の曲面部が、前記基板の内壁面と前記ノズル基板との境界の全周に渡っている、項A9に記載のインクジェットヘッド。
この構成により、基板内壁面とノズル基板との交差部における気泡溜まりをより効果的に抑制または防止でき、それに応じて、インク吐出制御性能を向上できる。
According to this configuration, since the inner wall surface of the substrate also has a curved surface portion on the nozzle substrate side, it is possible to suppress or prevent the accumulation of bubbles at the intersection between the nozzle substrate and the inner wall surface of the substrate. Thus, an ink jet head with improved ink ejection control performance can be provided.
A10. The ink jet head according to item A9, wherein the second curved surface portion extends over the entire circumference of a boundary between the inner wall surface of the substrate and the nozzle substrate.
With this configuration, it is possible to more effectively suppress or prevent the accumulation of bubbles at the intersection between the inner wall surface of the substrate and the nozzle substrate, and to improve the ink discharge control performance accordingly.

A11.前記曲面部が、前記基板の内壁面と前記振動膜との境界の全周に渡っている、項A1〜A10のいずれか一項に記載のインクジェットヘッド。
この構成により、基板内壁面と振動膜との交差部における気泡溜まりをより効果的に抑制または防止でき、それに応じて、インク吐出制御性能を向上できる。
B1.インクが貯留されるキャビティを区画するアクチュエータ基板と、
前記アクチュエータ基板に支持され前記キャビティを区画する振動膜と、
前記振動膜上に設けられ前記振動膜を変位させて前記キャビティの容積を変化させる圧電素子と、
前記アクチュエータ基板上に実装され、前記圧電素子を駆動する駆動ICと
を含み、
前記駆動ICが、
前記アクチュエータ基板に対向する第1表面に集中配置され、前記アクチュエータ基板に接合された複数の出力端子と、
前記第1表面とは反対側の第2表面に配置された複数の入力端子とを含む、
インクジェットヘッド。
A11. The inkjet head according to any one of Items A1 to A10, wherein the curved surface portion extends over the entire circumference of a boundary between the inner wall surface of the substrate and the vibration film.
With this configuration, the accumulation of bubbles at the intersection between the inner wall surface of the substrate and the vibration film can be more effectively suppressed or prevented, and accordingly, the ink discharge control performance can be improved.
B1. An actuator substrate that defines a cavity in which ink is stored;
A vibrating membrane supported by the actuator substrate and defining the cavity;
A piezoelectric element provided on the vibration film to change the volume of the cavity by displacing the vibration film,
A drive IC mounted on the actuator substrate and driving the piezoelectric element,
The driving IC is
A plurality of output terminals that are centrally arranged on the first surface facing the actuator substrate and are joined to the actuator substrate;
A plurality of input terminals disposed on a second surface opposite to the first surface;
Ink jet head.

従来技術では、圧電素子を駆動するための駆動ICは、たとえば、圧電素子が形成されるアクチュエータ基板とは別の基板上に配置される。アクチュエータ基板には、たとえば、300個程度のキャビティおよびそれに対応した圧電素子が搭載される。これらの圧電素子と駆動ICとが、FPC(フレキシブルプリント基板)を介して接続される。より具体的には、アクチュエータ基板上にFPCの一端が固定され、圧電素子の電極とFPCの複数本の芯線とがワイヤボンディングされる。一方、駆動ICが搭載される基板上にFPCの他端が固定され、駆動ICとFPCの複数本の芯線とがワイヤボンディングされる。   In the related art, a drive IC for driving a piezoelectric element is disposed on, for example, a substrate different from an actuator substrate on which the piezoelectric element is formed. For example, about 300 cavities and corresponding piezoelectric elements are mounted on the actuator substrate. These piezoelectric elements and the driving IC are connected via an FPC (flexible printed circuit board). More specifically, one end of the FPC is fixed on the actuator substrate, and the electrodes of the piezoelectric element and the plurality of core wires of the FPC are wire-bonded. On the other hand, the other end of the FPC is fixed on a substrate on which the drive IC is mounted, and the drive IC and a plurality of core wires of the FPC are wire-bonded.

駆動ICは、たとえば、300本程度の出力ピンと、20本程度の入力ピンとを有している。それらのうちの300本程度の出力ピンがFPCを介してアクチュエータ基板上の圧電素子に接続される。20本程度の入力ピンは、別のFPC等を介して、制御用ICに接続される。したがって、アクチュエータ基板上には、300本程度の芯線を有するFPCの固定場所と、それらの芯線を300個程度の圧電素子の電極に接続するためのワイヤボンディングのためのスペースが確保される必要がある。また、300本程度の芯線を有するFPCが大きなスペースを占有する。これらのために、インクジェットヘッドが大型化する課題があった。   The drive IC has, for example, about 300 output pins and about 20 input pins. Of these, about 300 output pins are connected to the piezoelectric elements on the actuator substrate via the FPC. About 20 input pins are connected to a control IC via another FPC or the like. Therefore, it is necessary to secure, on the actuator substrate, a place for fixing an FPC having about 300 core wires and a space for wire bonding for connecting those core wires to electrodes of about 300 piezoelectric elements. is there. Further, an FPC having about 300 core wires occupies a large space. For these reasons, there is a problem that the size of the ink jet head is increased.

そこで、項B1の構成は、小型化に有利な構造のインクジェットヘッドを提供する。
項B1の構成によれば、駆動ICが圧電素子に駆動電圧を印加すると、圧電素子とともに振動膜が変位してキャビティの容積変化を引き起こす。これにより、キャビティ内のインクが吐出される。駆動ICは、アクチュエータ基板に対向する第1表面に集中配置された複数の出力端子を備えており、それらの複数の出力端子がアクチュエータ基板に接合されている。つまり、駆動ICはアクチュエータ基板上に実装されている。また、駆動ICは、第1表面とは反対側の第2表面に配置された複数の入力端子を含む。この複数の入力端子は、たとえば制御用ICに接続されてもよい。
Therefore, the configuration of item B1 provides an inkjet head having a structure advantageous for miniaturization.
According to the configuration of Item B1, when the drive IC applies a drive voltage to the piezoelectric element, the vibration film is displaced together with the piezoelectric element, causing a change in the volume of the cavity. Thereby, the ink in the cavity is ejected. The drive IC includes a plurality of output terminals concentrated on a first surface facing the actuator substrate, and the plurality of output terminals are joined to the actuator substrate. That is, the drive IC is mounted on the actuator substrate. In addition, the drive IC includes a plurality of input terminals arranged on a second surface opposite to the first surface. The plurality of input terminals may be connected to, for example, a control IC.

駆動ICの出力端子がアクチュエータ基板側の第1表面に集中配置されており、それらがアクチュエータ基板に接合されているので、アクチュエータ基板と駆動ICの出力端子とを接続するためのケーブル(たとえばFPC)が不要である。これにより、インクジェットヘッドを小型化することができる。
インクジェットヘッドを駆動するための駆動ICは、一般に、出力端子の数が入力端子の数よりも多い。そのため、出力端子に接続されるケーブルを無くすことによって、大幅な省スペース化を図ることができる。
Since the output terminals of the drive IC are concentrated on the first surface on the actuator substrate side and are bonded to the actuator substrate, a cable (for example, FPC) for connecting the actuator substrate to the output terminal of the drive IC Is unnecessary. As a result, the size of the inkjet head can be reduced.
In general, a drive IC for driving an ink jet head has more output terminals than input terminals. Therefore, significant space saving can be achieved by eliminating a cable connected to the output terminal.

出力端子の集中配置とは、駆動ICが備えるほとんどの出力端子(好ましくは全部の出力端子)が第1表面に配置されていることをいう。ただし、第1表面に入力端子が配置されることを妨げない。
第2表面に複数の入力端子が集中配置されていてもよい。すなわち、駆動ICが備えるほとんどの入力端子(たとえば全部の入力端子)が第2表面に配置されていてもよい。
The concentrated arrangement of the output terminals means that most of the output terminals (preferably all the output terminals) of the driving IC are arranged on the first surface. However, this does not prevent the input terminals from being arranged on the first surface.
A plurality of input terminals may be centrally arranged on the second surface. That is, most input terminals (for example, all input terminals) of the drive IC may be arranged on the second surface.

B2.前記駆動ICが、半導体基板と、前記半導体基板の前記アクチュエータ基板とは反対側に配置され半導体デバイスが形成された活性領域と、前記活性領域と前記出力端子とを前記半導体基板を貫通して接続する貫通ビアとを含む、項B1に記載のインクジェットヘッド。
この構成では、駆動ICの半導体基板において、アクチュエータ基板とは反対側に活性領域が配置されており、その活性領域と出力端子とが貫通ビア(たとえばTSV:Through Silicon Via)によって接続されている。これにより、駆動ICのアクチュエータ基板側の第1表面に出力端子を集中配置することが可能とされている。貫通ビアを有する駆動ICは、半導体基板外で活性領域から非活性面側へと配線を引き回す必要がないので、それ自体を小型に構成することができる。それによって、インクジェットヘッドの小型化に寄与できる。
B2. The drive IC connects a semiconductor substrate, an active region on a side of the semiconductor substrate opposite to the actuator substrate, on which a semiconductor device is formed, and the active region and the output terminal through the semiconductor substrate. The ink-jet head according to item B1, which includes a through via.
In this configuration, in the semiconductor substrate of the drive IC, an active region is arranged on the side opposite to the actuator substrate, and the active region and the output terminal are connected by a through via (for example, TSV: Through Silicon Via). Thus, the output terminals can be centrally arranged on the first surface of the drive IC on the actuator substrate side. The drive IC having the through via does not need to route the wiring from the active region to the non-active surface side outside the semiconductor substrate, so that the drive IC itself can be made small. This can contribute to downsizing of the ink jet head.

B3.前記複数の入力端子にフレキシブルプリント基板がボンディングワイヤを介して接続されている、項B1またはB2に記載のインクジェットヘッド。
駆動ICの入力端子の数はさほど多くないので、入力端子とフレキシブルプリント基板との接続をワイヤボンディングで行ってもインクジェットヘッドはさほど大型化しない。
B4.前記複数の入力端子にフレキシブルプリント基板が直接接続されている、項B1またはB2に記載のインクジェットヘッド。
B3. The ink-jet head according to paragraph B1 or B2, wherein a flexible printed circuit board is connected to the plurality of input terminals via bonding wires.
Since the number of input terminals of the drive IC is not so large, even if connection between the input terminals and the flexible printed circuit board is performed by wire bonding, the size of the ink jet head is not so large.
B4. The ink-jet head according to paragraph B1 or B2, wherein a flexible printed board is directly connected to the plurality of input terminals.

この構成では、駆動ICの入力端子とフレキシブルプリント基板とのワイヤボンディングが不要であるので、ワイヤボンディングのためのスペースを設けなくてもよい。これにより、インクジェットヘッドを一層小型化できる。
B5.前記駆動ICが、前記圧電素子を覆うように前記アクチュエータ基板の表面に実装されている、項B1〜B4のいずれか一項に記載のインクジェットヘッド。
In this configuration, since the wire bonding between the input terminal of the drive IC and the flexible printed board is unnecessary, a space for wire bonding does not need to be provided. Thereby, the size of the inkjet head can be further reduced.
B5. The inkjet head according to any one of Items B1 to B4, wherein the drive IC is mounted on a surface of the actuator substrate so as to cover the piezoelectric element.

この構成では、駆動ICは、圧電素子を覆うように配置されており、圧電素子を保護するための保護基板としての役割を兼ねている。これにより、圧電素子を保護するための保護基板を別途配置する必要がない。そのうえ、アクチュエータ基板上において圧電素子と重なり合うように駆動ICを実装できるので、インクジェットヘッドを一層小型化することができる。   In this configuration, the drive IC is disposed so as to cover the piezoelectric element, and also serves as a protection substrate for protecting the piezoelectric element. Thus, there is no need to separately provide a protection substrate for protecting the piezoelectric element. In addition, since the drive IC can be mounted on the actuator substrate so as to overlap the piezoelectric element, the size of the ink jet head can be further reduced.

B6.前記駆動ICが、前記アクチュエータ基板の表面に対向する対向面に形成され、前記圧電素子を収容する凹部を有している、項B5に記載のインクジェットヘッド。
これにより、圧電素子が作動するための作動空間を確保でき、かつ、駆動ICの上面(アクチュエータ基板とは反対側の表面)の高さを低くすることができる。これにより、圧電素子の作動空間を確保しながら、小型のインクジェットヘッドを実現できる。
B6. The ink jet head according to paragraph B5, wherein the drive IC is formed on a surface facing the surface of the actuator substrate, and has a recess for housing the piezoelectric element.
Thereby, an operation space for operating the piezoelectric element can be secured, and the height of the upper surface of the drive IC (the surface opposite to the actuator substrate) can be reduced. This makes it possible to realize a small-sized inkjet head while securing an operation space for the piezoelectric element.

B7.前記駆動ICが、前記アクチュエータ基板の表面に対向する平坦な対向面を有しており、
前記対向面に前記出力端子を構成するバンプが形成されており、
前記バンプによって前記アクチュエータ基板の表面と前記対向面との間に間隙が形成されており、
前記間隙に前記圧電素子が配置され、前記平坦な対向面に対向している、項B5に記載のインクジェットヘッド。
B7. The drive IC has a flat facing surface facing the surface of the actuator substrate,
A bump constituting the output terminal is formed on the facing surface,
A gap is formed between the surface of the actuator substrate and the opposing surface by the bump,
The ink jet head according to paragraph B5, wherein the piezoelectric element is arranged in the gap and faces the flat opposing surface.

この構成では、出力端子がバンプの形態を有しており、それによって、駆動ICの対向面とアクチュエータ基板との間に空間が確保されている。そして、この空間が、圧電素子を配置するとともに、圧電素子を作動させるための空間として利用されている。これにより、駆動ICの対向面に凹所を形成する必要がないので、製造工程が簡単になる。
B8.インクを吐出させるための圧電素子を備えたアクチュエータ基板に実装され、前記圧電素子を駆動するためのインクジェットヘッド駆動ICであって、
前記アクチュエータ基板に対向する第1表面に集中配置され、前記基板に接合された複数の出力端子と、
前記第1表面とは反対側の第2表面に配置された複数の入力端子とを含む、インクジェットヘッド駆動IC。
In this configuration, the output terminal has the form of a bump, thereby securing a space between the opposing surface of the drive IC and the actuator substrate. This space is used as a space for arranging the piezoelectric element and operating the piezoelectric element. This simplifies the manufacturing process because it is not necessary to form a recess on the opposing surface of the drive IC.
B8. An inkjet head driving IC mounted on an actuator substrate having a piezoelectric element for discharging ink, and for driving the piezoelectric element,
A plurality of output terminals, which are centrally arranged on the first surface facing the actuator substrate and are joined to the substrate;
And a plurality of input terminals disposed on a second surface opposite to the first surface.

この構成により、インクジェットヘッドの小型化に有利な駆動ICが提供される。
B9.半導体基板と、前記半導体基板の前記アクチュエータ基板とは反対側に配置され半導体デバイスが形成された活性領域と、前記活性領域と前記出力端子とを前記半導体基板を貫通して接続する貫通ビアとを含む、項B8に記載のインクジェットヘッド駆動IC。
With this configuration, a drive IC advantageous for downsizing the ink jet head is provided.
B9. A semiconductor substrate, an active region disposed on a side of the semiconductor substrate opposite to the actuator substrate, on which a semiconductor device is formed, and a through via connecting the active region and the output terminal through the semiconductor substrate. The inkjet head drive IC according to item B8.

B10.前記アクチュエータ基板の表面に対向する対向面に形成され、前記圧電素子を収容する凹部を有している、項B8またはB9に記載のインクジェットヘッド駆動IC。
B11.前記アクチュエータ基板の表面に対向する平坦な対向面を有しており、
前記対向面に前記出力端子を構成するバンプが形成されており、
前記バンプが、前記アクチュエータ基板の表面と前記対向面との間に前記圧電素子を収容可能な間隙が確保される高さを有している、項B8またはB9に記載のインクジェットヘッド駆動IC。
B10. The ink jet head driving IC according to any one of Items B8 and B9, further including a concave portion formed on a surface facing the surface of the actuator substrate and accommodating the piezoelectric element.
B11. Having a flat opposing surface opposing the surface of the actuator substrate,
A bump constituting the output terminal is formed on the facing surface,
The ink jet head driving IC according to any one of Items B8 and B9, wherein the bump has a height such that a gap capable of accommodating the piezoelectric element is secured between the surface of the actuator substrate and the opposing surface.

1 インクジェットヘッド
2 アクチュエータ基板
3 ノズル基板
4 保護基板
6 キャビティ
8 インクタンク
10 振動膜
11 振動膜形成層
12 水素バリア膜
13 絶縁膜
15 配線
16 ランド
19 保護膜
20 圧電素子
21 上部電極
22 下部電極
22A 主電極部
22B 延長部
22C ランド
23 動作監視電極
23a,23b 端子部
24 圧電体膜
25 厚膜部
26 薄膜部
27 屈曲部
28 段差面
31 インク吐出通路
32 吐出口
35 ノッチ部
36 駆動状態監視回路
41 対向面
42 収容凹所
43 インク供給路
44 インク供給路
45 インク流通方向
49 共通インク通路
50 インク通路
51 半導体基板
52 活性領域
53 バンプ(出力端子)
54 保護樹脂層
55 貫通ビア
56 入力端子
57 FPC
58 ボンディングワイヤ
60 分離溝
60a 側縁分離溝
60b 端縁分離溝
61 区画壁
62 内壁面
62A 曲面部
62B 平坦面部
62C 窪み部
62D 第1の平坦面部
62E 第2の平坦面部
62F 曲面部
65 錘
66 引き出し電極
71 密着層
72 シード層
73 本焼成単位のPZT層
75 柱状組織層
76 非晶質組織層
81 シード形成領域
82 シード非形成領域
85 凹部
86 溝
87 ノッチ
88 溝
89 溝
90 溝
93 溝
94 凹部
95 厚膜部
96 薄膜部
100 動作監視電極
101 ノッチ部
102 端子部
103 中間電極
Reference Signs List 1 inkjet head 2 actuator substrate 3 nozzle substrate 4 protective substrate 6 cavity 8 ink tank 10 vibration film 11 vibration film formation layer 12 hydrogen barrier film 13 insulating film 15 wiring 16 land 19 protection film 20 piezoelectric element 21 upper electrode 22 lower electrode 22A main Electrode part 22B Extension part 22C Land 23 Operation monitoring electrodes 23a, 23b Terminal part 24 Piezoelectric film 25 Thick film part 26 Thin film part 27 Bend part 28 Step surface 31 Ink discharge passage 32 Discharge port 35 Notch part 36 Drive state monitoring circuit 41 Surface 42 Storage recess 43 Ink supply path 44 Ink supply path 45 Ink flow direction 49 Common ink path 50 Ink path 51 Semiconductor substrate 52 Active area 53 Bump (output terminal)
54 Protective resin layer 55 Through via 56 Input terminal 57 FPC
58 Bonding wire 60 Separation groove 60a Side edge separation groove 60b Edge separation groove 61 Partition wall 62 Inner wall surface 62A Curved surface portion 62B Flat surface portion 62C Depressed portion 62D First flat surface portion 62E Second flat surface portion 62F Curved surface portion 65 Weight 66 Pull-out Electrode 71 Adhesion layer 72 Seed layer 73 PZT layer 75 of main firing unit Columnar texture layer 76 Amorphous texture layer 81 Seed formation area 82 No seed formation area 85 Depression 86 Groove 87 Notch 88 Groove 89 Groove 90 Groove 93 Groove 94 Groove 95 Thick film part 96 Thin film part 100 Operation monitoring electrode 101 Notch part 102 Terminal part 103 Intermediate electrode

Claims (4)

下部電極と、
前記下部電極上に設けられた圧電体膜と、
前記圧電体膜上に設けられ、前記圧電体膜を挟んで前記下部電極に対向する上部電極と
を含み、
前記圧電体膜が、
スパッタ法で圧電材料を成膜して形成され、<100>配向または<111>配向を有する柱状組織層と、
ゾルゲル法で前記柱状組織層と同種の圧電材料を成膜して形成され、前記柱状組織層に接して積層された、圧電材料の非晶質組織層とを含
前記圧電体膜または前記上部電極が、前記圧電体膜の変位の起点部を含む、圧電素子
A lower electrode;
A piezoelectric film provided on the lower electrode,
An upper electrode provided on the piezoelectric film and facing the lower electrode with the piezoelectric film interposed therebetween;
Including
The piezoelectric film,
A columnar tissue layer formed by depositing a piezoelectric material by a sputtering method and having a <100> orientation or a <111>orientation;
Is formed by depositing a piezoelectric material of the columnar texture and the same kind by a sol-gel method, are stacked in contact with the columnar texture, it viewed including the amorphous structure layer of a piezoelectric material,
The piezoelectric film or the upper electrode comprises a starting portion of the displacement of the piezoelectric film, a piezoelectric element.
前記柱状組織層が分極状態で前記圧電材料を成膜して形成された層である、請求項1に記載の圧電素子The piezoelectric element according to claim 1, wherein the columnar tissue layer is a layer formed by depositing the piezoelectric material in a polarized state. 前記下部電極の表面にシード形成領域およびシード非形成領域が設定されており、
前記シード形成領域に前記柱状組織層が形成されており、前記シード非形成領域には前記柱状組織層が形成されておらず、
前記非晶質組織層が前記シード形成領域および前記シード非形成領域に跨がって形成されている、請求項1または2に記載の圧電素子。
A seed formation region and a seed non-formation region are set on the surface of the lower electrode,
The columnar tissue layer is formed in the seed formation region, and the columnar tissue layer is not formed in the seed non-formation region,
The amorphous structure layer is formed straddling the seed formation region and the seed non-forming region, the piezoelectric element according to claim 1 or 2.
インクが貯留されるキャビティを区画する基板と、
前記基板に支持され、前記キャビティを区画する振動膜と、
前記振動膜上に配置され、前記振動膜を変位させることにより前記キャビティの容積を変化させる、請求項1〜3のいずれか一項に記載の圧電素子と
を含む、インクジェットヘッド。
A substrate defining a cavity in which the ink is stored;
A vibrating membrane supported by the substrate and defining the cavity;
Wherein disposed vibrating film, wherein changing the volume of the cavity by displacing the vibrating membrane, and a piezoelectric element according to any one of claims 1 to 3, the ink jet head.
JP2015139079A 2014-07-28 2015-07-10 Piezoelectric element and inkjet head Active JP6633852B2 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/810,078 US9427967B2 (en) 2014-07-28 2015-07-27 Piezoelectric membrane, piezoelectric device, and inkjet head
US15/227,956 US9676188B2 (en) 2014-07-28 2016-08-03 Inkjet head
US15/585,569 US9868281B2 (en) 2014-07-28 2017-05-03 Inkjet head

Applications Claiming Priority (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014153165 2014-07-28
JP2014153165 2014-07-28
JP2014179163 2014-09-03
JP2014179163 2014-09-03
JP2014179167 2014-09-03
JP2014179167 2014-09-03

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2016052776A JP2016052776A (en) 2016-04-14
JP6633852B2 true JP6633852B2 (en) 2020-01-22

Family

ID=55744627

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015139079A Active JP6633852B2 (en) 2014-07-28 2015-07-10 Piezoelectric element and inkjet head

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6633852B2 (en)

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11307834A (en) * 1998-04-24 1999-11-05 Seiko Epson Corp Piezoelectric element, ink-jet recording head, and manufacture thereof
JP2008042069A (en) * 2006-08-09 2008-02-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd Piezoelectric element, and its manufacturing method
JP2012164727A (en) * 2011-02-04 2012-08-30 Fujifilm Corp Electrostatic capacity variation type power generation element
US9028051B2 (en) * 2011-04-05 2015-05-12 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Shear mode physical deformation of piezoelectric mechanism
JP5472549B1 (en) * 2012-08-10 2014-04-16 コニカミノルタ株式会社 Piezoelectric element, piezoelectric device, inkjet head, and inkjet printer

Also Published As

Publication number Publication date
JP2016052776A (en) 2016-04-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9868281B2 (en) Inkjet head
US9705066B2 (en) Head and liquid ejecting apparatus
US11565525B2 (en) Device using a piezoelectric film
JP2004056085A (en) Piezoelectric actuator unit and liquid injection head using it, and piezoelectric element and its manufacturing method
JP6575901B2 (en) Piezoelectric device
JP4300431B2 (en) Actuator device and liquid jet head using the same
JP6459028B2 (en) Piezoelectric element and inkjet head equipped with the same
JP6560487B2 (en) Inkjet head
JP5098656B2 (en) Method for manufacturing liquid jet head
JP6633852B2 (en) Piezoelectric element and inkjet head
JP6780072B2 (en) Piezoelectric elements and piezoelectric actuators and piezoelectric sensors equipped with them
JP2014197576A (en) Liquid injection head, liquid injection apparatus, piezo electric element, ultrasonic transducer and ultrasonic device
JP6414732B2 (en) Inkjet head
JP6359908B2 (en) Inkjet head
JP6451025B2 (en) Piezoelectric film, piezoelectric element, and inkjet head
JP6764557B2 (en) Piezoelectric element utilization device
WO2020217734A1 (en) Piezoelectric film utilization device
EP3000603B1 (en) Piezoelectric element, liquid ejecting head, and liquid ejecting apparatus
CN113442587B (en) Piezoelectric element and liquid droplet ejection head
JP6972808B2 (en) Liquid discharge heads, liquid discharge devices, and piezoelectric devices
US10011113B2 (en) Manufacturing method of head
JP2020113612A (en) Piezoelectric actuator
JP2019091917A (en) Piezoelectric film and piezoelectric element and ink jet print head using the same
JP2018176589A (en) Liquid injection head, liquid injection device, and piezoelectric element

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20180614

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20190320

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20190328

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190523

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20190711

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20191008

A911 Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20191021

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20191205

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20191213

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6633852

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250