JP6915327B2 - Liquid discharge head, manufacturing method of liquid discharge head, liquid discharge unit, and device for discharging liquid - Google Patents
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Description
本発明は、液体吐出ヘッド、液体吐出ヘッドの製造方法、液体吐出ユニット、および液体を吐出する装置に関する。 The present invention relates to a liquid discharge head, a method for manufacturing a liquid discharge head, a liquid discharge unit, and a device for discharging a liquid.
プリンタ、ファクシミリ、複写装置等に使用される液体吐出ヘッドに関して、液体を吐出するノズルと、ノズルが連通する圧力室と、圧力室内の液体を加圧する圧電素子等の電気機械変換素子と、を有するものが知られている。また、液体吐出ヘッドには、縦振動モードのアクチュエータを使用したものと、たわみ振動モードのアクチュエータを使用したものと2種類が実用化されている。 Regarding a liquid discharge head used in a printer, a facsimile, a copying device, etc., it has a nozzle for discharging liquid, a pressure chamber through which the nozzle communicates, and an electromechanical conversion element such as a piezoelectric element for pressurizing the liquid in the pressure chamber. Things are known. Further, two types of liquid discharge heads have been put into practical use, one using an actuator in a longitudinal vibration mode and one using an actuator in a flexural vibration mode.
たわみ振動モードを利用したものとしては、例えば、振動板の表面全体に亙って成膜技術により均一な圧電材料層を形成し、この圧電材料層をリソグラフィ法により圧力室に対応する形状に切り分けて各圧力室に独立するように電気機械変換素子を形成したものが知られている。 As a method using the deflection vibration mode, for example, a uniform piezoelectric material layer is formed over the entire surface of the diaphragm by a film forming technique, and this piezoelectric material layer is cut into a shape corresponding to a pressure chamber by a lithography method. It is known that an electromechanical conversion element is formed independently in each pressure chamber.
このような電気機械変換素子について分極処理を施すことが知られている。すなわち、電気機械変換素子を形成する電気機械変換膜に含まれる圧電体結晶は、分極方向がランダムな状態となっているが、電圧印加を繰り返す分極処理を施すことで、分極方向を揃え、電気機械変換素子の連続駆動後の変位劣化を抑制するものである。 It is known that such an electromechanical conversion element is subjected to a polarization treatment. That is, the piezoelectric crystal contained in the electromechanical conversion film forming the electromechanical conversion element has a random polarization direction, but by performing a polarization process in which voltage application is repeated, the polarization directions are aligned and electricity is obtained. It suppresses displacement deterioration after continuous driving of the mechanical conversion element.
また、液体吐出ヘッドにおいて、液体の充填時の気泡を排出し、液体の充填性を良好にするために、液体の吐出を行う電気機械変換素子を有する駆動チャネルの配列方向の端部側に、液滴の吐出を行わないダミーの電気機械変換素子を有するダミーチャネルを配設することが知られている。 Further, in the liquid discharge head, in order to discharge air bubbles at the time of filling the liquid and improve the filling property of the liquid, on the end side in the arrangement direction of the drive channel having the electromechanical conversion element for discharging the liquid, It is known to dispose a dummy channel having a dummy electromechanical conversion element that does not eject droplets.
例えば、特許文献1には、ノズルと、液室と、電気機械変換素子と、電気機械変換素子の基板側の第1の駆動電極に接続された第1の端子電極と、電気機械変換素子の基板側とは反対側の第2の駆動電極に接続された第2の端子電極とを、複数組備え、複数の第2の端子電極が所定の間隔で並ぶように配置され、複数の第2の端子電極の列の端部に隣接する位置に、ダミーの端子電極を設けた液滴吐出ヘッドが開示されている。
For example,
特許文献1のように駆動チャネルの端部側にダミーチャネルを設けることで、分極処理を行う際に、ダミーの端子電極に電荷注入を集中させて、端部に位置する駆動チャネルの個別電極への電荷集中を抑えることができる。
By providing a dummy channel on the end side of the drive channel as in
しかしながら、ダミーの電気機械変換素子の分極が進みすぎると、その部分での振動板の撓みが、端部側の駆動チャネルの電気機械変換素子の位置での振動板の撓み具合に影響を与えてしまうことがわかった。このように、電気機械変換素子間で振動板の撓み具合にバラつきが生じてしまうと、液体吐出ヘッドの吐出性能に影響を与えてしまう。 However, if the polarization of the dummy electromechanical conversion element advances too much, the deflection of the diaphragm at that portion affects the degree of deflection of the diaphragm at the position of the electromechanical conversion element of the drive channel on the end side. It turned out that it would end up. In this way, if the degree of bending of the diaphragm varies between the electromechanical conversion elements, the discharge performance of the liquid discharge head will be affected.
そこで本発明は、電気機械変換素子間での振動板の撓み具合のバラつき発生を抑制し、良好な吐出性能を得ることができる液体吐出ヘッドを提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a liquid discharge head capable of suppressing the occurrence of variation in the degree of bending of the diaphragm between electromechanical conversion elements and obtaining good discharge performance.
かかる目的を達成するため、本発明に係る液体吐出ヘッドは、液体を吐出する複数のノズルと、前記ノズルに連通する液体吐出用の圧力室が所定方向に複数並んで形成されるとともに、前記所定方向において前記圧力室の端部側に配置される少なくとも1つのダミー圧力室が形成される圧力室形成基板と、前記圧力室形成基板の一方面に設けられ、その一部が前記圧力室および前記ダミー圧力室の壁面を構成する振動板層と、各圧力室に対応して前記振動板層上に設けられる電気機械変換素子と、各ダミー圧力室に対応して前記振動板層上に設けられるダミー電気機械変換素子と、前記電気機械変換素子に電気的に接続された電極パッドと、前記ダミー電気機械変換素子に電気的に接続されたダミー電極パッドと、前記ダミー電極パッドのうち少なくとも最端部に位置するダミー電極パッドに対して、その少なくとも一部に対向するように形成された配線と、前記ノズルからの液体の吐出制御を行う吐出制御手段と、を備え、前記電極パッドは、前記吐出制御手段と電気的に接合され、前記ダミー電極パッドは、前記吐出制御手段とは電気的に接合されないものである。 In order to achieve such an object, the liquid discharge head according to the present invention is formed with a plurality of nozzles for discharging liquid and a plurality of pressure chambers for liquid discharge communicating with the nozzles arranged side by side in a predetermined direction. A pressure chamber forming substrate on which at least one dummy pressure chamber is formed arranged on the end side of the pressure chamber in the direction, and a part thereof provided on one surface of the pressure chamber forming substrate, the pressure chamber and the said. A vibrating plate layer forming the wall surface of the dummy pressure chamber, an electromechanical conversion element provided on the vibrating plate layer corresponding to each pressure chamber, and an electromechanical conversion element provided on the vibrating plate layer corresponding to each dummy pressure chamber. A dummy electromechanical conversion element, an electrode pad electrically connected to the electromechanical conversion element, a dummy electrode pad electrically connected to the dummy electromechanical conversion element, and at least the end of the dummy electrode pad. The dummy electrode pad located in the portion is provided with a wiring formed so as to face at least a part thereof and a discharge control means for controlling the discharge of liquid from the nozzle. The dummy electrode pad is electrically joined to the discharge control means, and the dummy electrode pad is not electrically joined to the discharge control means .
本発明によれば、電気機械変換素子間での振動板の撓み具合のバラつき発生を抑制し、良好な吐出性能を得ることができる。 According to the present invention, it is possible to suppress the occurrence of variation in the degree of bending of the diaphragm between the electromechanical conversion elements and obtain good discharge performance.
以下、本発明に係る構成を図1から図23に示す実施の形態に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, the configuration according to the present invention will be described in detail based on the embodiments shown in FIGS. 1 to 23.
(液体吐出ヘッド)
[第1の実施形態]
<液体吐出ヘッドの構成>
図1は、液体吐出ヘッドの一実施形態を示す液体吐出ヘッド1の断面図である。液体吐出ヘッド1は、基板10と、振動板20と、電気機械変換素子30と、絶縁保護膜40とを有する。また、電気機械変換素子30は、下部電極31と、電気機械変換膜32と、上部電極33とを有する。
(Liquid discharge head)
[First Embodiment]
<Construction of liquid discharge head>
FIG. 1 is a cross-sectional view of the
液体吐出ヘッド1において、基板10上に振動板20が形成され、振動板20上に電気機械変換素子30の下部電極31が形成される。また、下部電極31の所定領域に電気機械変換膜32が形成され、更に電気機械変換膜32上に上部電極33が形成される。絶縁保護膜40は、電気機械変換素子30を被覆している。絶縁保護膜40は、下部電極31及び上部電極33を選択的に露出する開口部を備えており、開口部を介して、下部電極31及び上部電極33から配線を引き回すことができる。
In the
基板10の下部には、インク滴を吐出するノズル51を備えたノズル板50が接合される。ノズル板50、基板10、及び振動板20により、ノズル51に連通する圧力室10x(インク流路、加圧液室、加圧室、吐出室、液室等と称される場合もある)が形成される。振動板20は、インク流路の壁面の一部を形成する。換言すれば、圧力室10xは、基板10(側面を構成)、ノズル板50(下面を構成)、振動板20(上面を構成)で区画されて、ノズル51と連通している。
A
液体吐出ヘッド1を作製するには、まず、図2に示すように、基板10上に、振動板20、下部電極31、電気機械変換膜32、上部電極33を順次積層する。その後、下部電極31、電気機械変換膜32及び上部電極33を所望の形状にエッチングし、絶縁保護膜40で被覆する。そして、絶縁保護膜40に、下部電極31及び上部電極33を選択的に露出する開口部を形成する。その後、基板10を下方からエッチングして圧力室10xを作製する。次いで、基板10の下面にノズル51を有するノズル板50を接合し、液体吐出ヘッド1が完成する。
In order to manufacture the
なお、図1では、1つの液体吐出ヘッド1のみを示したが、実際には、図3に示すように、液体吐出ヘッド1が所定方向に複数配列された液体吐出ヘッド2が作製される。液体吐出ヘッド2は、液体を吐出するノズル51と、ノズル51が連通する圧力室10xと、圧力室10x内の液体を昇圧させる吐出駆動手段と、を備えた構造体(液体吐出ヘッド1)が所定方向に複数配列された構造である。ここで、吐出駆動手段は、圧力室10xの壁の一部を構成する振動板20と、電気機械変換膜32を備えた電気機械変換素子30とを含む構成とすることができる。
Although only one
なお、液体吐出ヘッド2において、液体の吐出を行わない構造体(ダミー圧力室、振動板20、電気機械変換素子30)の部分をダミーチャネル4(ダミーch)といい、これに対し、液体吐出ヘッド2において、液体を吐出する構造体(圧力室10x、振動板20、電気機械変換素子30)の部分を駆動チャネル3(駆動ch)と呼ぶ。
In the
次いで、配線等を含めた液体吐出ヘッド2の構成について説明する。図4は、液体吐出ヘッド2の配線等を例示する図であり、図4(a)は断面図、図4(b)は平面図である。なお、図4(b)において、絶縁保護膜40及び70の図示は省略されている。
Next, the configuration of the
図4の例では、絶縁保護膜40を2層(絶縁保護膜40a,40b)で構成している。2層目の絶縁保護膜40b上に、複数の配線60が設けられ、更に配線60上に絶縁保護膜70が設けられている。絶縁保護膜40は複数の開口部40xを備えており、開口部40x内には下部電極31または上部電極33の表面が露出している。配線60は、開口部40xを充填して上部電極33と接続されている(図4(b)のコンタクトホールHの部分)配線と、開口部40xを充填して下部電極31と接続されている配線とを含んでいる。
In the example of FIG. 4, the insulating
絶縁保護膜70は複数の開口部70xを備えており、夫々の開口部70x内には夫々の配線60の表面が露出している。夫々の開口部70x内に露出する夫々の配線60は、電極パッド61及び62となる。ここで、電極パッド61は共通電極パッドであり、配線60を介して各電気機械変換素子30に共通の下部電極31と接続されている。また、電極パッド62は個別電極パッドであり、配線60を介して電気機械変換素子30毎に独立した上部電極33と接続されている。
The insulating
<振動板の撓み(湾曲)>
ところで、液体吐出ヘッド2を作製する工程において、圧力室10xを作製した時点で、図5に示すように、振動板20は圧力室10x側に凸となるように撓む(湾曲する)。このため、振動板20は圧力室10x側に凸状に撓んだ状態で形成される。振動板20の撓み量によっては、振動板20の変位量に影響を与える。また、振動板20が撓むと、インクを吐出させる際に残留振動が発生する。残留振動を抑制するためには、所定の波形の生成が必要となるが、所定の波形の周波数を小さくする必要があり、高周波での吐出性能を確保することが困難となる。
<Deviation (curvature) of diaphragm>
By the way, in the step of manufacturing the
高周波での吐出性能を確保するためには、振動板20、電気機械変換膜32、絶縁保護膜40の剛性を高める必要があり、高いヤング率の材料を用いたり厚膜化したりする必要が生じる。液体吐出ヘッド2において、振動板20は、応力設計も考慮し、シリコン酸化膜(SiO2)、シリコン窒化膜(SiN)、ポリシリコン(Poly−Si)等を材料として含む複数の層から形成することができる。振動板20の膜厚は1μm以上3μm以下で作製されることが好ましい。更に、振動板20のヤング率を75GPa以上95GPa以下とすることで、高周波での吐出性能を確保することができる。
In order to secure the ejection performance at high frequencies, it is necessary to increase the rigidity of the
次いで、振動板20の撓み量について説明する。まず、図6を参照して振動板20の撓み量の定義について説明する。振動板20の撓み量を算出するには、撓み量計(CCI3000、アメテック社製)を用いて、圧力室10x側から図6(a)に例示する振動板20の撓み分布を取得する。
Next, the amount of deflection of the
取得した撓み分布に基づいた振動板20の曲率半径Rの算出について説明する。図5に例示したように、振動板20の中央部は撓みが大きく、両端部は撓みが小さい。そこで、撓み量計を用いて取得した図6(a)に例示する振動板20の撓み分布の中で、撓み量が最小となる両端部の点A及びBを基準に、そこから中心となる点C(撓みの中心点)を求める。次に、両端部の点A及びBと撓みの中心点Cとの距離をXとする。そして、撓みの中心点Cを基準に0.8Xの距離にある2点D及びE求める。次いで、図6(b)に示すように、点D及び点Eを結ぶ線と中心点Cへの垂線の交点を点Fとし、点Fと点Cとの距離を距離Yとする。この距離Yは、撓み分布における点D及び点Eにおける高さと中心点Cにおける高さの差によって求めることができ、曲率円の中心を点Oとすると、点Oと点F間の距離が算出できる。したがって、点O、点E、点Fからなる直角三角形において、三平方の定理を用いて曲率半径Rを算出できる。
The calculation of the radius of curvature R of the
以下の説明においては特に記載のない限り、曲率半径Rは、上記の算出方法により算出されるものとするが、振動板20の曲率半径Rの算出方法は、図6に示す方法に限られるものではなく、例えば、振動板20の撓み分布の中で、撓みの中心点(上記点C)を求め、かつ、点Cと、点Cから両端側にそれぞれ所定距離だけ離れた2点の3点の座標点に基づいて算出するものであってもよい。
In the following description, unless otherwise specified, the radius of curvature R is calculated by the above calculation method, but the method of calculating the radius of curvature R of the
<液体吐出ヘッドの材料等>
次いで、液体吐出ヘッド2を構成する好適な材料等に関して説明する。基板10としては、シリコン単結晶基板を用いることが好ましく、通常100〜600μmの厚みを持つことが好ましい。面方位としては、(100)、(110)、(111)と3種あるが、半導体産業では一般的に(100)、(111)が広く使用されており、液体吐出ヘッド2でも主に(100)の面方位を持つ単結晶基板を使用することができる。
<Material of liquid discharge head, etc.>
Next, suitable materials and the like constituting the
また、圧力室10xを作製していく場合、エッチングを利用してシリコン単結晶基板を加工していくが、この場合のエッチング方法としては、異方性エッチングを用いることが好ましい。なお、異方性エッチングとは、結晶構造の面方位に対してエッチング速度が異なる性質を利用したものである。
Further, when the
例えば、KOH等のアルカリ溶液に浸漬させた異方性エッチングでは、(100)面に比べて(111)面は約1/400程度のエッチング速度となる。従って、面方位(100)では約54°の傾斜を持つ構造体が作製できるのに対して、面方位(110)では深い溝を掘ることができる。そのため、より剛性を保ちつつ、配列密度を高くできるため、液体吐出ヘッド2でも(110)の面方位を持つ単結晶基板を使用してもよい。但し、この場合、マスク材であるSiO2もエッチングされる点に留意が必要である。
For example, in anisotropic etching in which the surface is immersed in an alkaline solution such as KOH, the etching rate of the (111) plane is about 1/400 of that of the (100) plane. Therefore, in the plane orientation (100), a structure having an inclination of about 54 ° can be produced, whereas in the plane orientation (110), a deep groove can be dug. Therefore, since the arrangement density can be increased while maintaining the rigidity, the
また、圧力室10xの幅(短手方向の長さ)としては、50μm以上250μm以下が好ましく、60μm以上150μm以下が更に好ましい。
The width (length in the lateral direction) of the
振動板20は、電気機械変換膜32によって発生した力を受けて変形変位し、圧力室10x内のインク滴を吐出させる。そのため、振動板20としては所定の強度を有したものであることが好ましい。具体的には、Si、SiO2、Si3N4等をCVD法等により作製したものが挙げられる。更に、振動板20の材料としては、下部電極31、電気機械変換膜32の線膨張係数に近い材料を選択することが好ましい。
The
特に、電気機械変換膜32としてPZTを使用する場合には、振動板20の材料として、PZTの線膨張係数8×10−6(1/K)に近い5×10−6(1/K)〜10×10−6(1/K)程度の線膨張係数を有した材料を選択することが好ましい。7×10−6(1/K)〜9×10−6(1/K)程度の線膨張係数を有した材料を選択することが更に好ましい。
In particular, when PZT is used as the
振動板20の具体的な材料としては、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化イリジウム、酸化ルテニウム、酸化タンタル、酸化ハフニウム、酸化オスミウム、酸化レニウム、酸化ロジウム、酸化パラジウム及びそれらの化合物等を挙げられる。これらは、スパッタ法若しくはSol−gel法を用いてスピンコーターにて作製することができる。
Specific materials for the vibrating
振動板20の膜厚としては1〜10μmが好ましく、2〜5μmが更に好ましい。
The film thickness of the
下部電極31及び上部電極33としては、金属材料として高い耐熱性と低い反応性を有する白金を用いることができる。但し、白金は、鉛に対しては十分なバリア性を持つとはいえない場合もあり、その場合には、イリジウムや白金−ロジウム等の白金族元素や、これらの合金膜を用いることができる。
As the
なお、下部電極31及び上部電極33として白金を使用する場合には、下地となる振動板20(特にSiO2)との密着性が悪いため、Ti、TiO2、Ta、Ta2O5、Ta3N5等の密着層を介して積層することが好ましい。下部電極31及び上部電極33の作製方法としては、スパッタ法や真空蒸着等の真空成膜を用いることができる。下部電極31及び上部電極33の膜厚としては、0.05〜1μmが好ましく、0.1〜0.5μmが更に好ましい。
When platinum is used as the
更に、下部電極31及び上部電極33において、金属材料と電気機械変換膜32との間に、SrRuO3やLaNiO3を材料とする酸化物電極膜を形成してもよい。なお、下部電極31と電気機械変換膜32との間の酸化物電極膜に関しては、その上に作製する電気機械変換膜32(例えばPZT膜)の配向制御にも影響するため、配向優先させたい方位によって選択される材料が異なる。
Further, in the
液体吐出ヘッド2において、電気機械変換膜32としてPZTを用い、PZT(100)に優先配向させる場合には、下部電極31として、LaNiO3、TiO2、PbTiO3等のシード層を金属材料上に作製し、その後PZT膜を形成すると好ましい。
In the
また、上部電極33と電気機械変換膜32との間の酸化物電極膜としてはSRO膜を用いることができ、SRO膜の膜厚としては、20nm〜80nmが好ましく、30nm〜50nmが更に好ましい。
Further, an SRO film can be used as the oxide electrode film between the
電気機械変換膜32としては、好適にはチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)を用いることができる。なお、PZTとはジルコン酸鉛(PbZrO3)とチタン酸鉛(PbTiO3)の固溶体であり、PbZrO3とPbTiO3の比率によって、PZTの特性が異なる。例えば、PbZrO3とPbTiO3の比率が53:47の割合で、化学式で示すとPb(Zr0.53、Ti0.47)O3、一般にはPZT(53/47)と示されるPZT等を使用することができる。
As the
なお、電気機械変換膜32としてPZTを用いPZT(100)面を優先配向とする場合、Zr/Tiの組成比率については、組成比率Ti/(Zr+Ti)が0.45以上0.55以下が好ましく、0.48以上0.52以下が更に好ましい。
When PZT is used as the
結晶配向については、ρ(hkl)=I(hkl)/ΣI(hkl)によって表される。ここで、ρ(hkl)は(hkl)面方位の配向度、I(hkl)は任意の配向のピーク強度、ΣI(hkl)は各ピーク強度の総和である。X線回折法のθ−2θ測定で得られる各ピーク強度の総和を1としたときの各々の配向のピーク強度の比率に基づいて算出される(100)配向の配向度は、0.75以上であることが好ましく、0.85以上であることが更に好ましい。 The crystal orientation is represented by ρ (hkl) = I (hkl) / ΣI (hkl). Here, ρ (hkl) is the degree of orientation in the (hkl) plane orientation, I (hkl) is the peak intensity of any orientation, and ΣI (hkl) is the sum of the peak intensities. The degree of orientation of (100) orientation calculated based on the ratio of the peak intensities of each orientation when the sum of the peak intensities obtained by the θ-2θ measurement of the X-ray diffraction method is 1, is 0.75 or more. It is preferably 0.85 or more, and more preferably 0.85 or more.
電気機械変換膜32の作製方法としては、スパッタ法若しくはSol−gel法を用いてスピンコーターにて作製することができる。その場合は、パターニングが必要となるので、フォトリソエッチング等により所望のパターンを得ることができる。
As a method for producing the
PZTをSol−gel法により作製する場合には、まず、出発材料に酢酸鉛、ジルコニウムアルコキシド、チタンアルコキシド化合物を用いる。そして、共通溶媒であるメトキシエタノールに溶解させ均一溶液を得ことで、PZT前駆体溶液が作製できる。金属アルコキシド化合物は大気中の水分により容易に加水分解してしまうので、PZT前駆体溶液に安定剤としてアセチルアセトン、酢酸、ジエタノールアミン等を適量、添加してもよい。 When PZT is produced by the Sol-gel method, first, lead acetate, zirconium alkoxide, and titanium alkoxide compound are used as starting materials. Then, a PZT precursor solution can be prepared by dissolving it in methoxyethanol, which is a common solvent, to obtain a uniform solution. Since the metal alkoxide compound is easily hydrolyzed by water in the atmosphere, an appropriate amount of acetylacetone, acetic acid, diethanolamine or the like may be added as a stabilizer to the PZT precursor solution.
下部電極31の全面にPZT膜を形成する場合、スピンコート等の溶液塗布法により塗膜を形成し、溶媒乾燥、熱分解、結晶化の各々の熱処理を施すことで得られる。塗膜から結晶化膜への変態には体積収縮が伴うので、クラックフリーな膜を得るには一度の工程で100nm以下の膜厚が得られるようにPZT前駆体の濃度の調整が必要になる。
When a PZT film is formed on the entire surface of the
電気機械変換膜32の膜厚としては1〜3μmが好ましく、1.5〜2.5μmが更に好ましい。
The film thickness of the
電気機械変換膜32として、PZT以外のABO3型ペロブスカイト型結晶質膜を用いてもよい。PZT以外のABO3型ペロブスカイト型結晶質膜としては、例えば、チタン酸バリウム等の非鉛複合酸化物膜を用いても構わない。この場合は、バリウムアルコキシド、チタンアルコキシド化合物を出発材料にし、共通溶媒に溶解させることでチタン酸バリウム前駆体溶液を作製することが可能である。
As the
これら材料は一般式ABO3で記述され、A=Pb、Ba、Sr B=Ti、Zr、Sn、Ni、Zn、Mg、Nbを主成分とする複合酸化物が該当する。その具体的な記述として(Pb1−x、Ba)(Zr、Ti)O3、(Pb1−x、Sr)(Zr、Ti)O3、と表され、これはAサイトのPbを一部BaやSrで置換した場合である。このような置換は2価の元素であれば可能であり、その効果は熱処理中の鉛の蒸発による特性劣化を低減させる作用を示す。 These materials are described by the general formula ABO3, and correspond to composite oxides containing A = Pb, Ba, Sr B = Ti, Zr, Sn, Ni, Zn, Mg, and Nb as main components. As a specific description thereof, it is expressed as (Pb 1-x , Ba) (Zr, Ti) O 3 , (Pb 1-x , Sr) (Zr, Ti) O 3 , which is one of the Pb of the A site. This is the case when the parts are replaced with Ba or Sr. Such substitution is possible if it is a divalent element, and its effect is to reduce the deterioration of characteristics due to evaporation of lead during heat treatment.
絶縁保護膜40の材料としては、成膜およびエッチングの工程による圧電素子へのダメージを防ぐとともに、大気中の水分が透過しづらい材料を選定する必要があるため、緻密な無機材料とすることが好ましい。
As the material of the insulating
薄膜で高い保護性能を得るには、酸化物、窒化物、炭化膜を用いることが好ましいが、絶縁保護膜40の下地となる電極材料、圧電体材料、振動板材料と密着性が高い材料を選定する必要がある。また、成膜法も圧電素子を損傷しない成膜方法を選定する必要がある。すなわち、反応性ガスをプラズマ化して基板上に堆積するプラズマCVD法やプラズマをターゲット材に衝突させて飛ばすことで成膜するスパッタリング法は好ましくない。好ましい成膜方法としては、蒸着法、ALD法(Atomic Layer Deposition)などが例示できるが、使用できる材料の選択肢が広いALD法が好ましい。絶縁保護膜40の好ましい材料としては、Al2O3,ZrO2,Y2O3,Ta2O3,TiO2などのセラミクス材料に用いられる酸化膜が例として挙げられる。特にALD法を用いることで、膜密度の非常に高い薄膜を作製し、プロセス中でのダメージを抑制できる。
In order to obtain high protection performance in a thin film, it is preferable to use an oxide, a nitride, or a carbonized film. It is necessary to select. In addition, it is necessary to select a film forming method that does not damage the piezoelectric element. That is, the plasma CVD method in which the reactive gas is converted into plasma and deposited on the substrate, or the sputtering method in which the plasma is collided with the target material and blown to form a film is not preferable. Examples of the preferable film forming method include a vapor deposition method and an ALD method (Atomic Layer Deposition), but the ALD method having a wide choice of materials that can be used is preferable. Preferred materials for the insulating
絶縁保護膜40の膜厚は、電気機械変換素子30の保護性能を確保できる充分な薄膜とする必要があると同時に、振動板20の変位を阻害しないように可能な限り薄くする必要がある。好ましい絶縁保護膜40の膜厚は20nm〜100nmの範囲である。
The film thickness of the insulating
また絶縁保護膜40を2層にする構成も考えられる。この場合は、2層目の絶縁保護膜を厚くするため、振動板20の振動変位を著しく阻害しないように上部電極33において2層目の絶縁保護膜を開口するような構成も挙げられる。このとき2層目の絶縁保護膜としては、任意の酸化物、窒化物、炭化物またはこれらの複合化合物を用いることができるが、半導体デバイスで一般的に用いられるSiO2を用いることができる。成膜は任意の手法を用いることができ、CVD法、スパッタリング法が例示でき、電極形成部等のパターン形成部の段差被覆を考慮すると等方的に成膜できるCVD法を用いることが好ましい。2層目の絶縁保護膜の膜厚は下部電極31と配線60に印加される電圧で絶縁破壊されない膜厚とする必要がある。すなわち、絶縁保護膜に印加される電界強度を、絶縁破壊しない範囲に設定する必要がある。さらに、2層目の絶縁保護膜の下地の表面性やピンホール等を考慮すると膜厚は200nm以上必要であり、さらに好ましくは500nm以上である。
Further, a configuration in which the insulating
絶縁保護膜70の機能は配線60の保護層の機能を有するパシベーション層である。図4に示す通り、電極パッド61,62の箇所(開口部70x)を除き、上部電極33と下部電極31上を被覆する。これにより電極材料に安価なAlもしくはAlを主成分とする合金材料を用いることができる。その結果、低コストかつ信頼性の高い液体吐出ヘッド2とすることができる。
The function of the insulating
絶縁保護膜70の材料としては、任意の無機材料、有機材料を使用することができるが、透湿性の低い材料とする必要がある。無機材料としては、酸化物、窒化物、炭化物等が例示でき、有機材料としてはポリイミド、アクリル樹脂、ウレタン樹脂等が例示できる。ただし、有機材料の場合には厚膜とすることが必要となるため適さない。そのため、薄膜で配線保護機能を発揮できる無機材料とすることが好ましい。特に、Al配線上にSi3N4を用いることが、半導体デバイスで実績のある技術であるため好ましい。
Any inorganic material or organic material can be used as the material of the insulating
また、膜厚は200nm以上とすることが好ましく、さらに好ましくは500nm以上である。 The film thickness is preferably 200 nm or more, more preferably 500 nm or more.
また、電気機械変換素子30上とその周囲の振動板20上に開口部をもつ構造が好ましい。これは、絶縁保護膜40の個別液室領域を薄くしていることと同様の理由である。これにより、高効率かつ高信頼性の液体吐出ヘッド2とすることが可能になる。
Further, a structure having an opening on the
絶縁保護膜40,70で電気機械変換素子30が保護されているため、開口部分の形成には、フォトリソグラフィ法とドライエッチングを用いることができる。また、電極パッド61,62の面積については、50×50μm2以上になっていることが好ましく、さらに100×300μm2以上になっていることが好ましい。
Since the
配線60の材料としては、Ag合金,Cu,Al,Au,Pt,Irのいずれかから成る金属電極材料であることが好ましい。作製方法としては、スパッタ法、スピンコート法を用いて作製し、その後フォトリソエッチング等により所望のパターンを得る。膜厚としては、0.1〜20μmが好ましく、0.2〜10μmがさらに好ましい。
The material of the
また、コンタクトホール部(例えば、10μm×10μm)での接触抵抗として、下部電極31としては10Ω以下、上部電極33としては1Ω以下が好ましく、さらに好ましくは、下部電極31としては5Ω以下、上部電極33としては0.5Ω以下である。
The contact resistance at the contact hole portion (for example, 10 μm × 10 μm) is preferably 10 Ω or less for the
<分極処理装置>
次に、分極処理装置について説明する。図7は、分極処理装置の概略構成を例示する図である。分極処理装置500は、コロナ電極510とグリッド電極520とを備えており、コロナ電極510、グリッド電極520は夫々コロナ電極用電源511、グリッド電極用電源521に接続されている。サンプルをセットするステージ530には温調機能が付加されており、最大350℃程度までの温度をかけながら分極処理を行うことができる。ステージ530にはアース540が設置されており、これが付加していない場合には分極処理ができない。
<Polarization processing device>
Next, the polarization processing apparatus will be described. FIG. 7 is a diagram illustrating a schematic configuration of a polarization processing apparatus. The
グリッド電極520には、例えばメッシュ加工が施されており、コロナ電極510に高い電圧を印加したときに、コロナ放電により発生するイオンや電荷等が効率よく下のステージ530に降り注き、電気機械変換膜32に注入されるように工夫されている。コロナ電極510やグリッド電極520に印加される電圧の大きさや、サンプルと各電極間の距離を調整することにより、コロナ放電の強弱をつけることが可能である。
For example, the
図8に示すように、コロナワイヤ600を用いてコロナ放電させる場合、大気中の分子610をイオン化させ、陽イオン620を発生させる。そして、発生した陽イオン620が、電気機械変換素子30のパッド部を介して流れ込むことで、電荷を電気機械変換素子30に注入することができる。
As shown in FIG. 8, when corona discharge is performed using the
この場合、上部電極と下部電極の電荷差によって内部電位差が生じて分極処理が行われていると考えられる。この際、分極処理に必要な電荷量Qについては特に限定されるものではないが、電気機械変換素子30に1.0×10−8C以上の電荷量が蓄積されることが好ましく、4.0×10−8C以上の電荷量が蓄積されることが更に好ましい。 In this case, it is considered that the internal potential difference is generated by the charge difference between the upper electrode and the lower electrode, and the polarization treatment is performed. At this time, the amount of charge Q required for the polarization treatment is not particularly limited, but it is preferable that an amount of charge of 1.0 × 10-8 C or more is accumulated in the electromechanical conversion element 30. It is more preferable that an amount of charge of 0 × 10-8 C or more is accumulated.
ここで、分極処理の状態については、電気機械変換素子30のP−Eヒステリシスループから判断することができる。分極処理の判断の方法について図9を用いて説明する。図9(a)は分極処理前のP−Eヒステリシスループを例示し、図9(b)は分極処理後のP−Eヒステリシスループを例示している。
Here, the state of the polarization processing can be determined from the PE hysteresis loop of the
具体的には、まず、図9に示すように、±150kv/cmの電界強度かけてヒステリシスループを測定する。そして、最初の0kv/cm時の分極をPind、+150kv/cmの電圧印加後0kv/cmまで戻したときの0kv/cm時の分極をPrとしたときに、Pr−Pindの値を分極率として定義し、この分極率から分極状態の良し悪しを判断することができる。 Specifically, first, as shown in FIG. 9, the hysteresis loop is measured by applying an electric field strength of ± 150 kv / cm. Then, when the initial polarization at 0 kv / cm is Pind and the polarization at 0 kv / cm when the voltage is returned to 0 kv / cm after applying a voltage of + 150 kv / cm is Pr, the value of Pr-Pind is used as the polarizability. It can be defined and the quality of the polarized state can be judged from this polarizability.
分極率Pr−Pindは、10μC/cm2以下であることが好ましく、5μC/cm2以下であることが更に好ましい。なお、図7においてコロナ電極510及びグリッド電極520の電圧や、ステージ530とコロナ電極510及びグリッド電極520との間の距離等を調整することにより、所望の分極率Pr−Pindを得ることができる。但し、所望の分極率Pr−Pindを得ようとした場合には、電気機械変換膜32に対して高い電界を発生させることが好ましい。
Polarizability Pr-Pind is preferably at 10 [mu] C / cm 2 or less, still more preferably 5 [mu] C / cm 2 or less. In FIG. 7, a desired polarizability Pr-Pind can be obtained by adjusting the voltage of the
<ガードリング配線>
上述したように、液体吐出ヘッド2において、液体の充填時の気泡を排出して液体の充填性を良好にするために、液体の吐出を行う電気機械変換素子を有する駆動チャネル3の配列方向の端部側に、液滴の吐出を行わないダミー電気機械変換素子を有するダミーチャネル4を配設することが知られている。
<Guard ring wiring>
As described above, in the
ダミーチャネル4は、ここまで説明した駆動チャネル3の層構成と同様の構成を有している。すなわち、圧力室10xと同様にダミー加圧室が形成され、ダミー加圧室上には、振動板20、および電気機械変換素子30と同様の構成を有するダミー電気機械変換素子34、絶縁保護膜40,70が形成される。
The
図10は、駆動チャネル3の端部側にダミーチャネル4を有する液体吐出ヘッド2の端部側の上面図であり、駆動チャネル3の配列方向(すなわち、圧力室10xの配列方向)の端部側に3つのダミーチャネル4を設けた例を示している。図4を参照して既に述べたように、駆動チャネル3の電気機械変換素子30の上部電極33は、絶縁保護膜40(図10では図示省略)の開口部40xを介して配線60が接続され、配線60は、絶縁保護膜70の開口部70x内において、電極パッド62が形成されている。なお、図10の例では、絶縁保護膜70の開口部70xは、複数の電極パッド62を含むように配列方向に亘り形成されているが、各電極パッド62の位置のみで開口していてもよい。
FIG. 10 is a top view of the end side of the
一方、ダミーチャネル4では液体の吐出駆動は行わないため、図10に示す例のように、ダミーチャネル4のダミー電気機械変換素子34については、ダミー電気機械変換素子34から配線を引き出して、電極パッドを設ける構成とはなっていない。
On the other hand, since the
図10に示す例のように、ダミーチャネル4において、ダミー電気機械変換素子34から配線を引き出して端子電極(電極パッド)を設けない構成では、分極処理(コロナ放電処理)の際、ダミーチャネル4においては電荷注入されることがなく、駆動チャネル3に比べて、ダミーチャネル4での振動板20の撓み量(図5)は非常に小さいことがわかった。すなわち、コロナ放電処理により分極が進むことにより、電気機械変換膜32の収縮量が大きくなるため、撓み量が大きくなるが、このとき、ダミーチャネル4に近い端部の駆動チャネル3の撓み量は、ダミーチャネル4の撓みの影響を受けて、若干小さくなる。
As in the example shown in FIG. 10, in the
これに対し、本実施形態では、先ず、図11に示すように、ダミーチャネル4においてもダミー電気機械変換素子34から配線60を引き出して電極パッド(ダミー電極パッド63)を設けるようにしている。
On the other hand, in the present embodiment, first, as shown in FIG. 11, in the
すなわち、ダミーチャネル4のダミー電気機械変換素子34の上部電極33は、絶縁保護膜40(図11では図示省略)の開口部40xを介して配線60が接続され、配線60は、絶縁保護膜70の開口部70x内においてダミー電極パッド63が形成される。
That is, the
なお、図11の例では、絶縁保護膜70の開口部70xは、複数の電極パッド62、およびダミー電極パッド63を含むように配列方向に亘り形成されているが、図12に示すように、各電極パッド62、およびダミー電極パッド63の位置のみで開口していてもよい。以下の構成例においても同様である。
In the example of FIG. 11, the
このようにダミーチャネル4のダミー電気機械変換素子34からも配線60を引き出してダミー電極パッド63を設けた状態で分極処理を行うことにより、ダミー電極パッド63に電荷注入を集中させて、端部側の駆動チャネル3の電極パッド62への電荷集中を抑えて、撓み量および分極率のバラつきを抑えることができる。
In this way, by pulling out the
しかしながら、本願発明者らの更なる検討により、図11、図12に示すように、ダミーチャネル4およびダミー電極パッド63を設けた構成において、分極処理によりダミー電気機械変換素子34の分極が進み、ダミー電極パッド63に余剰分の電荷の集中が生じてしまうと、ダミーチャネル4の位置での振動板20の撓みが、端部側の駆動チャネル3の電気機械変換素子30の位置での振動板20の撓み具合に影響を与えてしまうことがわかった。
However, as a result of further studies by the inventors of the present application, as shown in FIGS. 11 and 12, in the configuration in which the
そこで、本実施形態に係る液体吐出ヘッドは、液体を吐出する複数のノズル(ノズル51)と、ノズルに連通する液体吐出用の圧力室(圧力室10x)が所定方向に複数並んで形成されるとともに、所定方向において圧力室の端部側に配置される少なくとも1つのダミー圧力室が形成される圧力室形成基板(基板10)と、圧力室形成基板の一方面に設けられ、その一部が圧力室およびダミー圧力室の壁面を構成する振動板層(振動板層20)と、各圧力室に対応して振動板層上に設けられる電気機械変換素子(電気機械変換素子30)と、各ダミー圧力室に対応して振動板層上に設けられるダミー電気機械変換素子(ダミー電気機械変換素子34)と、電気機械変換素子に電気的に接続された電極パッド(電極パッド61,62)と、ダミー電気機械変換素子に電気的に接続されたダミー電極パッド(ダミー電極パッド63)と、ダミー電極パッドのうち少なくとも最端部に位置するダミー電極パッドに対して、その少なくとも一部に対向するように形成された配線(ガードリング配線、ガード配線)64と、を備えるものである。
Therefore, in the liquid discharge head according to the present embodiment, a plurality of nozzles (nozzles 51) for discharging liquid and a plurality of pressure chambers (
図13は、第1の実施形態に係る液体吐出ヘッド2の上面図である。図13に示す液体吐出ヘッド2は、図11に示した例に加え、さらに、最端部に位置するダミーチャネル4のダミー電極パッド63に対し、所定間隔を有するとともに、少なくともその一部に対向するように、ガードリング配線64を設けたものである。ガードリング配線64を設けることで、ダミー電極パッド63に集中する余剰分の電荷を、ガードリング配線64に逃がして、ダミー電極パッド63への電荷集中を回避することが可能となる。
FIG. 13 is a top view of the
図14(a)は、ガードリング配線64の形成位置における圧力室10xの配列方向に直交する方向(図13の点線部)での液体吐出ヘッド2の断面図である。また、図14(b)は、ガードリング配線64の形成位置における圧力室10xの配列方向(図13の一点鎖線部)での液体吐出ヘッド2の断面図である。
FIG. 14A is a cross-sectional view of the
図14に示すように、ガードリング配線64は、絶縁保護膜40上に形成され、ダミー電極パッド63に対向する端部の他端側では、コンタクトホールHを介して下部電極31と導通している。なお、ガードリング配線64のダミー電極パッド63に対向する端部の他端側は、図14に示したように、下部電極31と導通していることが好ましい。このように、比較的、低抵抗な振動板層20上に積層される下部電極31にガードリング配線64を導通させることで、ガードリング配線64に注入された電荷を下部電極31を介して振動板層20に移動させることができる。なお、ガードリング配線64の他端側を、ガードリング配線64に注入された電荷を移動させることができる他の層に接続できる場合は、これと接続されるものであってもよい。
As shown in FIG. 14, the
また、ガードリング配線64は、例えば、Alからなる金属電極材料である。ガードリング配線64としては、配線60と同様に、Ag合金,Cu,Al,Au,Pt,Irのいずれかから成る金属電極材料であることが好ましい。作製方法としては、スパッタ法、スピンコート法を用いて作製し、その後フォトリソエッチング等により所望のパターンを得る。膜厚としては、0.1〜20μmが好ましく、0.2〜10μmがさらに好ましい。
Further, the
図13の例では、最端部に位置するダミーチャネル4のダミー電極パッド63に対し、ガードリング配線64を設ける例を示している。ここで図13に示すように、最端部に位置するダミーチャネル4のダミー電極パッド63のみに対し、ガードリング配線64を設けることが好ましいが、例えば、図15に示すように、ガードリング配線64は、最端部に位置するダミーチャネル4から所定数のダミー電極パッド63に対して連続して設けられるものであってもよい。また、ガードリング配線64を複数チャネルの電極パッドに対して設ける際に、駆動チャネル3側の電極パッド62まで含めてガードリング配線64が形成されていてもよい。また、図13に示す最端部(左端部)に位置するダミーチャネル4のダミー電極パッド63から、不図示の右端部に位置するダミーチャネル4のダミー電極パッド63まで含めてガードリング配線64が形成されていてもよい。
In the example of FIG. 13, an example in which the
ガードリング配線64のダミー電極パッド63に対向する位置での形状は、例えば、図13に示すように、ダミー電極パッド63の二辺に対向するようにL字型に形成することが好ましい。なお、ガードリング配線64は、ダミー電極パッド63の少なくとも一部に対向する位置に設けられていればよく、その範囲および形状は特に限られるものではないが、ダミー電極パッド63の周長の50%以上の位置で対向するように設けておくことで、好適にダミー電極パッド63への電荷集中を回避することができる。
The shape of the
ガードリング配線64の幅は、20μm以上100μm以下であることが好ましい。また、ガードリング配線64と、ダミー電極パッド63との距離は、3μm以上50μm以下であることが好ましい。
The width of the
以上説明したように、本実施形態に係る液体吐出ヘッド2では、駆動チャネル3の配列方向において、少なくとも最端部のダミーチャネル4のダミー電気機械変換素子34に接続された配線60のダミー電極パッド63の少なくとも一部に対向する位置に、ガードリング配線64を設け、これを下部電極31と導通させている。これにより、分極処理によりダミーチャネル4の端部に発生する余剰分の電荷をガードリング配線64を介して逃すことができる。これにより、分極率ばらつきとたわみ量ばらつきを抑制することができる。
As described above, in the
したがって、ダミー電気機械変換素子34の部分での振動板20の撓みが、端部側の駆動チャネル3の電気機械変換素子30の位置での振動板20の撓み具合に影響を与えてしまうことを回避することができ、液体を吐出する駆動チャネル3の電気機械変換素子30間での振動板20の撓み具合のバラつき発生を抑制し、良好な吐出性能を得ることができる。
Therefore, the bending of the
[第2の実施形態]
以下、本発明に係る液体吐出ヘッドの他の実施形態について説明する。なお、上記実施形態と同様の点についての説明は適宜省略する。
[Second Embodiment]
Hereinafter, other embodiments of the liquid discharge head according to the present invention will be described. The description of the same points as in the above embodiment will be omitted as appropriate.
図16は、第2の実施形態に係る液体吐出ヘッド2の上面図である。図16に示す液体吐出ヘッド2は、図13に示した構成に加えて、分極処理の後に、ダミー電極パッド63と下部電極31とを導通させる短絡用配線65を作製したものである。これにより、ダミーチャネル4において、上部電極33および下部電極31間をショートさせておくことで電気的に安定した状態とすることができる。
FIG. 16 is a top view of the
[第3の実施形態]
図17は、第3の実施形態に係る液体吐出ヘッド2の上面図である。図17に示す液体吐出ヘッド2は、図16に示したように、ダミー電極パッド63と下部電極31とを導通させる短絡用配線65を作製した後、少なくとも短絡用配線65の形成部分を覆うように、絶縁保護膜80を作製することで、短絡用配線65の絶縁不良等の不具合の発生を抑えることができる。なお、絶縁保護膜80は、ガードリング配線64と短絡用配線65の保護層の機能を有するパシベーション層であり、材料、膜厚等は、絶縁保護膜70と同様に構成できる。
[Third Embodiment]
FIG. 17 is a top view of the
上記第1〜第3の実施形態で示した液体吐出ヘッド2を構成した後は、図18に示すように、駆動チャネル3の電極パッド62は液体の吐出を制御する吐出制御手段としての駆動IC35へワイヤボンディング36により電気的に接続される。ダミーチャネル4は液体の吐出を目的としないため、ダミー電極パッド63は、駆動IC35とは電気的に接続されない。
After configuring the
(液体を吐出する装置)
本発明に係る液体吐出ヘッドを有する液体を吐出する装置の一例について図19及び図20を参照して説明する。図19は同装置の要部平面説明図、図20は同装置の要部側面説明図である。
(Device that discharges liquid)
An example of a device for discharging a liquid having a liquid discharge head according to the present invention will be described with reference to FIGS. 19 and 20. FIG. 19 is an explanatory plan view of a main part of the device, and FIG. 20 is an explanatory side view of the main part of the device.
この装置は、シリアル型装置であり、主走査移動機構493によって、キャリッジ403は主走査方向に往復移動する。主走査移動機構493は、ガイド部材401、主走査モータ405、タイミングベルト408等を含む。ガイド部材401は、左右の側板491A、491Bに架け渡されてキャリッジ403を移動可能に保持している。そして、主走査モータ405によって、駆動プーリ406と従動プーリ407間に架け渡したタイミングベルト408を介して、キャリッジ403は主走査方向に往復移動される。
This device is a serial type device, and the
このキャリッジ403には、液体吐出ヘッド2及びヘッドタンク441を一体にした液体吐出ユニット440を搭載している。液体吐出ユニット440の液体吐出ヘッド2は、例えば、イエロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ(M)、ブラック(K)の各色の液体を吐出する。また、液体吐出ヘッド2は、複数のノズル51からなるノズル列を主走査方向と直交する副走査方向に配置し、吐出方向を下方に向けて装着している。
The
液体吐出ヘッド2の外部に貯留されている液体を液体吐出ヘッド2に供給するための供給機構494により、ヘッドタンク441には、液体カートリッジ450に貯留されている液体が供給される。
The liquid stored in the
供給機構494は、液体カートリッジ450を装着する充填部であるカートリッジホルダ451、チューブ456、送液ポンプを含む送液ユニット452等で構成される。液体カートリッジ450はカートリッジホルダ451に着脱可能に装着される。ヘッドタンク441には、チューブ456を介して送液ユニット452によって、液体カートリッジ450から液体が送液される。
The
この装置は、用紙410を搬送するための搬送機構495を備えている。搬送機構495は、搬送手段である搬送ベルト412、搬送ベルト412を駆動するための副走査モータ416を含む。
This device includes a
搬送ベルト412は用紙410を吸着して液体吐出ヘッド2に対向する位置で搬送する。この搬送ベルト412は、無端状ベルトであり、搬送ローラ413と、テンションローラ414との間に掛け渡されている。吸着は静電吸着、或いは、エアー吸引等で行うことができる。
The
そして、搬送ベルト412は、副走査モータ416によってタイミングベルト417及びタイミングプーリ418を介して搬送ローラ413が回転駆動されることによって、副走査方向に周回移動する。
Then, the
更に、キャリッジ403の主走査方向の一方側には搬送ベルト412の側方に液体吐出ヘッド2の維持回復を行う維持回復機構420が配置されている。
Further, on one side of the
維持回復機構420は、例えば液体吐出ヘッド2のノズル面(ノズル51が形成された面)をキャッピングするキャップ部材421、ノズル面を払拭するワイパ部材422等で構成されている。
The maintenance /
主走査移動機構493、供給機構494、維持回復機構420、搬送機構495は、側板491A,491B、背板491Cを含む筐体に取り付けられている。
The main
このように構成したこの装置においては、用紙410が搬送ベルト412上に給紙されて吸着され、搬送ベルト412の周回移動によって用紙410が副走査方向に搬送される。
In this device configured in this way, the
そこで、キャリッジ403を主走査方向に移動させながら画像信号に応じて液体吐出ヘッド2を駆動することにより、停止している用紙410に液体を吐出して画像を形成する。
Therefore, by driving the
このように、この装置では、上述の液体吐出ヘッドを備えているので、振動板駆動不良による液体の吐出不良がなく、安定した液体の吐出特性が得られて、高画質画像を安定して形成することができる。 As described above, since this device is provided with the above-mentioned liquid discharge head, there is no liquid discharge failure due to a diaphragm drive failure, stable liquid discharge characteristics can be obtained, and a high-quality image can be stably formed. can do.
(液体吐出ユニット)
次に、本発明に係る液体吐出ヘッドを有する液体吐出ユニットの一例について図21を参照して説明する。図21は同ユニットの要部平面説明図である。
(Liquid discharge unit)
Next, an example of a liquid discharge unit having a liquid discharge head according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 21 is an explanatory plan view of a main part of the unit.
この液体吐出ユニットは、液体を吐出する装置を構成している部材のうち、側板491A、491B及び背板491Cで構成される筐体部分と、主走査移動機構493と、キャリッジ403と、液体吐出ヘッド2で構成されている。
This liquid discharge unit includes a housing portion composed of
なお、この液体吐出ユニットの例えば側板491Bに、前述した維持回復機構420、及び供給機構494の少なくとも何れかを更に取り付けた液体吐出ユニットを構成することもできる。
A liquid discharge unit may be configured in which at least one of the above-mentioned maintenance /
次に、本発明に係る液体吐出ヘッドを有する液体吐出ユニットの他の例について図22を参照して説明する。図22は同ユニットの正面説明図である。 Next, another example of the liquid discharge unit having the liquid discharge head according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 22 is a front explanatory view of the unit.
この液体吐出ユニットは、流路部品444が取付けられた液体吐出ヘッド2と、流路部品444に接続されたチューブ456で構成されている。
This liquid discharge unit is composed of a
なお、流路部品444はカバー442の内部に配置されている。流路部品444に代えてヘッドタンク441を含むこともできる。また、流路部品444の上部には液体吐出ヘッド2と電気的接続を行うコネクタ443が設けられている。
The
本願において、「液体を吐出する装置」は、液体吐出ヘッドまたは液体吐出ユニットを備え、液体吐出ヘッドを駆動させて、液体を吐出させる装置である。液体を吐出する装置には、液体が付着可能なものに対して液体を吐出することが可能な装置だけでなく、液体を気中や液中に向けて吐出する装置も含まれる。 In the present application, the "device for discharging a liquid" is a device provided with a liquid discharge head or a liquid discharge unit and driving the liquid discharge head to discharge the liquid. The device for discharging the liquid includes not only a device capable of discharging the liquid to a device to which the liquid can adhere, but also a device for discharging the liquid toward the air or the liquid.
この「液体を吐出する装置」は、液体が付着可能なものの給送、搬送、排紙に係わる手段、その他、前処理装置、後処理装置等も含むことができる。 The "device for discharging the liquid" can also include means for feeding, transporting, and discharging paper to which the liquid can adhere, as well as a pretreatment device, a posttreatment device, and the like.
例えば、「液体を吐出する装置」として、インクを吐出させて用紙に画像を形成する装置である画像形成装置、立体造形物(三次元造形物)を造形するために、粉体を層状に形成した粉体層に造形液を吐出させる立体造形装置(三次元造形装置)がある。 For example, as a "device that ejects a liquid", an image forming apparatus that ejects ink to form an image on paper, and a three-dimensional object (three-dimensional object) are formed in layers in order to form a three-dimensional object. There is a three-dimensional modeling device (three-dimensional modeling device) that discharges the modeling liquid into the powder layer.
また、「液体を吐出する装置」は、吐出された液体によって文字、図形等の有意な画像が可視化されるものに限定されるものではない。例えば、それ自体意味を持たないパターン等を形成するもの、三次元像を造形するものも含まれる。上記「液体が付着可能なもの」とは、液体が少なくとも一時的に付着可能なものであって、付着して固着するもの、付着して浸透するもの等を意味する。具体例としては、用紙、記録紙、記録用紙、フィルム、布等の被記録媒体、電子基板、圧電素子等の電子部品、粉体層(粉末層)、臓器モデル、検査用セル等の媒体であり、特に限定しない限り、液体が付着するすべてのものが含まれる。 Further, the "device for discharging a liquid" is not limited to a device in which a significant image such as characters and figures is visualized by the discharged liquid. For example, those that form patterns that have no meaning in themselves and those that form a three-dimensional image are also included. The above-mentioned "material to which a liquid can adhere" means a material to which a liquid can adhere at least temporarily, such as one that adheres and adheres, and one that adheres and permeates. Specific examples include recording media such as paper, recording paper, recording paper, film, and cloth, electronic substrates, electronic components such as piezoelectric elements, powder layers (powder layers), organ models, and media such as inspection cells. Yes, including anything to which the liquid adheres, unless otherwise specified.
上記「液体が付着可能なもの」の材質は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等液体が一時的でも付着可能であればよい。 The material of the above-mentioned "material to which liquid can be attached" may be paper, thread, fiber, cloth, leather, metal, plastic, glass, wood, ceramics, or the like as long as the liquid can be attached even temporarily.
また、「液体」は、インク、処理液、DNA試料、レジスト、パターン材料、結着剤、造形液、または、アミノ酸、たんぱく質、カルシウムを含む溶液及び分散液等も含まれる。 The "liquid" also includes inks, treatment solutions, DNA samples, resists, pattern materials, binders, modeling solutions, solutions containing amino acids, proteins, calcium, and dispersions.
また、「液体を吐出する装置」は、液体吐出ヘッドと液体が付着可能なものとが相対的に移動する装置があるが、これに限定するものではない。具体例としては、液体吐出ヘッドを移動させるシリアル型装置、液体吐出ヘッドを移動させないライン型装置等が含まれる。 Further, the "device for discharging the liquid" includes, but is not limited to, a device in which the liquid discharge head and the device to which the liquid can adhere move relatively. Specific examples include a serial type device that moves the liquid discharge head, a line type device that does not move the liquid discharge head, and the like.
また、「液体を吐出する装置」としては他にも、用紙の表面を改質する等の目的で用紙の表面に処理液を塗布するために処理液を用紙に吐出する処理液塗布装置、原材料を溶液中に分散した組成液をノズルを介して噴射させて原材料の微粒子を造粒する噴射造粒装置等がある。 In addition, as a "device for ejecting liquid", a treatment liquid coating device for ejecting a treatment liquid to the paper in order to apply the treatment liquid to the surface of the paper for the purpose of modifying the surface of the paper, raw materials, etc. There is an injection granulation device or the like that granulates fine particles of raw materials by injecting a composition liquid in which the above-mentioned material is dispersed in a solution through a nozzle.
「液体吐出ユニット」とは、液体吐出ヘッドに機能部品、機構が一体化したものであり、液体の吐出に関連する部品の集合体である。例えば、「液体吐出ユニット」は、ヘッドタンク、キャリッジ、供給機構、維持回復機構、主走査移動機構の構成の少なくとも一つを液体吐出ヘッドと組み合わせたもの等が含まれる。 The "liquid discharge unit" is a liquid discharge head integrated with functional parts and a mechanism, and is an aggregate of parts related to liquid discharge. For example, the "liquid discharge unit" includes a combination of at least one of a head tank, a carriage, a supply mechanism, a maintenance / recovery mechanism, and a main scanning movement mechanism with a liquid discharge head.
ここで、一体化とは、例えば、液体吐出ヘッドと機能部品、機構が、締結、接着、係合等で互いに固定されているもの、一方が他方に対して移動可能に保持されているものを含む。また、液体吐出ヘッドと、機能部品、機構が互いに着脱可能に構成されていても良い。 Here, "integration" means, for example, a liquid discharge head and a functional component, a mechanism fixed to each other by fastening, adhesion, engagement, etc., or one in which one is movably held with respect to the other. include. Further, the liquid discharge head, the functional parts, and the mechanism may be detachably attached to each other.
例えば、液体吐出ユニットとして、図20で示した液体吐出ユニット440のように、液体吐出ヘッドとヘッドタンクが一体化されているものがある。また、チューブ等で互いに接続されて、液体吐出ヘッドとヘッドタンクが一体化されているものがある。ここで、これらの液体吐出ユニットのヘッドタンクと液体吐出ヘッドとの間にフィルタを含むユニットを追加することもできる。
For example, as a liquid discharge unit, there is a liquid discharge head and a head tank integrated, such as the
また、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドとキャリッジが一体化されているものがある。 Further, as a liquid discharge unit, there is a liquid discharge head and a carriage integrated.
また、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドを走査移動機構の一部を構成するガイド部材に移動可能に保持させて、液体吐出ヘッドと走査移動機構が一体化されているものがある。また、図21で示したように、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドとキャリッジと主走査移動機構が一体化されているものがある。 Further, as a liquid discharge unit, there is a liquid discharge head in which the liquid discharge head and the scanning movement mechanism are integrated by holding the liquid discharge head movably by a guide member forming a part of the scanning movement mechanism. Further, as shown in FIG. 21, there is a liquid discharge unit in which a liquid discharge head, a carriage, and a main scanning movement mechanism are integrated.
また、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドが取り付けられたキャリッジに、維持回復機構の一部であるキャップ部材を固定させて、液体吐出ヘッドとキャリッジと維持回復機構が一体化されているものがある。 Further, as a liquid discharge unit, there is a carriage to which a liquid discharge head is attached, in which a cap member which is a part of the maintenance / recovery mechanism is fixed, and the liquid discharge head, the carriage, and the maintenance / recovery mechanism are integrated. ..
また、液体吐出ユニットとして、図22で示したように、ヘッドタンク若しくは流路部品が取付けられた液体吐出ヘッドにチューブが接続されて、液体吐出ヘッドと供給機構が一体化されているものがある。 Further, as a liquid discharge unit, as shown in FIG. 22, a tube is connected to a liquid discharge head to which a head tank or a flow path component is attached, and the liquid discharge head and a supply mechanism are integrated. ..
主走査移動機構は、ガイド部材単体も含むものとする。また、供給機構は、チューブ単体、装填部単体も含むものする。 The main scanning movement mechanism shall also include a single guide member. Further, the supply mechanism includes a single tube and a single loading unit.
また、「液体吐出ヘッド」は、使用する圧力発生手段が限定されるものではない。例えば、上記実施形態で説明したような圧電アクチュエータ(積層型圧電素子を使用するものでもよい。)以外にも、発熱抵抗体等の電気熱変換素子を用いるサーマルアクチュエータ、振動板と対向電極からなる静電アクチュエータ等を使用するものでもよい。 Further, the pressure generating means used for the "liquid discharge head" is not limited. For example, in addition to the piezoelectric actuator (which may use a laminated piezoelectric element) as described in the above embodiment, it is composed of a thermal actuator using an electrothermal conversion element such as a heat generating resistor, a vibrating plate, and a counter electrode. An electrostatic actuator or the like may be used.
また、本願の用語における、画像形成、記録、印字、印写、印刷、造形等は何れも同義語とする。 In addition, image formation, recording, printing, printing, printing, modeling, etc. in the terms of the present application are all synonymous.
尚、上述の実施形態は本発明の好適な実施の例ではあるがこれに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。 It should be noted that the above-described embodiment is an example of a preferred embodiment of the present invention, but the present invention is not limited to this, and various modifications can be carried out without departing from the gist of the present invention.
例えば、上記の実施の形態では、上部電極を個別電極、下部電極を共通電極とした場合について説明したが、本発明はこれに限られない。すなわち、上部電極を共通電極、下部電極を個別電極とした構成においても同様の効果を得られる。 For example, in the above embodiment, the case where the upper electrode is an individual electrode and the lower electrode is a common electrode has been described, but the present invention is not limited to this. That is, the same effect can be obtained in a configuration in which the upper electrode is a common electrode and the lower electrode is an individual electrode.
以下、本発明の実施例を説明する。 Hereinafter, examples of the present invention will be described.
[実施例1]
基板10として6インチのシリコンウェハを準備し、基板10に振動板20として熱酸化膜(膜厚1μm)を作製した。その後、振動板20上に密着層としてチタン膜(膜厚20nm)を成膜温度350℃でスパッタ装置にて成膜した後、RTA(急速熱処理)を用いて750℃にて熱酸化した。更に、密着層上に白金膜(膜厚160nm)を成膜温度400℃でスパッタ装置にて成膜し、下部電極31を作製した。
[Example 1]
A 6-inch silicon wafer was prepared as the
次に、下部電極31上に下地層となるPbTiO3層としてPb:Ti=1:1に調整された溶液と、電気機械変換膜32としてPb:Zr:Ti=115:49:51に調整された溶液とを準備し、スピンコート法により膜を成膜した。
Next, a solution adjusted to Pb: Ti = 1: 1 as a PbTIO 3 layer to be a base layer on the
具体的な前駆体塗布液の合成については、出発材料に酢酸鉛三水和物、イソプロポキシドチタン、イソプロポキシドジルコニウムを用いた。酢酸鉛の結晶水はメトキシエタノールに溶解後、脱水した。化学両論組成に対し鉛量を過剰にしてある。これは熱処理中のいわゆる鉛抜けによる結晶性低下を防ぐためである。 For the synthesis of a specific precursor coating solution, lead acetate trihydrate, isopropoxide titanium, and isopropoxide zirconium were used as starting materials. The water of crystallization of lead acetate was dissolved in methoxyethanol and then dehydrated. The amount of lead is excessive for the composition of both chemicals. This is to prevent a decrease in crystallinity due to so-called lead loss during heat treatment.
イソプロポキシドチタン、イソプロポキシドジルコニウムをメトキシエタノールに溶解し、アルコール交換反応、エステル化反応を進め、先記の酢酸鉛を溶解したメトキシエタノール溶液と混合することでPZT前駆体溶液を合成した。このPZT濃度は0.5モル/リットルにした。PTの溶液に関してもPZT同様に作製し、これらの液を用いて、最初にPT層をスピンコートにより成膜し、成膜後、120℃乾燥を実施し、その後PZTの液をスピンコートにより成膜し、120℃乾燥→400℃熱分解を行った。 A PZT precursor solution was synthesized by dissolving isopropoxide titanium and isopropoxide zirconium in methoxyethanol, proceeding with an alcohol exchange reaction and an esterification reaction, and mixing with the above-mentioned methoxyethanol solution in which lead acetate was dissolved. The PZT concentration was 0.5 mol / liter. The PT solution was also prepared in the same manner as PZT, and using these solutions, the PT layer was first formed by spin coating, and after the film was formed, it was dried at 120 ° C., and then the PZT solution was formed by spin coating. The film was dried at 120 ° C. and then thermally decomposed at 400 ° C.
3層目の熱分解処理後に、結晶化熱処理(温度730℃)をRTAにて行った。このときPZTの膜厚は240nmであった。この工程を計8回(24層)実施し、電気機械変換膜32として約2μmのPZT膜を得た。
After the thermal decomposition treatment of the third layer, a crystallization heat treatment (temperature 730 ° C.) was performed by RTA. At this time, the film thickness of PZT was 240 nm. This step was carried out a total of 8 times (24 layers) to obtain a PZT film of about 2 μm as the
次に、上部電極33を構成する酸化物電極膜として、SrRuO3膜(膜厚40nm)、金属膜として白金膜(膜厚125nm)をスパッタ法で成膜した。その後、東京応化社製フォトレジスト(TSMR8800)をスピンコート法で成膜し、通常のフォトリソグラフィーでレジストパターンを形成した後、ICPエッチング装置(サムコ製)を用いて図4に示すようなパターンを作製した。これにより、振動板20上に電気機械変換素子30が作製された。
Next, an SrRuO 3 film (
次に、電気機械変換素子30上に、絶縁保護膜40として、ALD工法を用いてAl2O3膜を50nm成膜した。このとき原材料としてAlについては、TMA(シグマアルドリッチ社)、Oについてはオゾンジェネレーターによって発生させたO3を交互に積層させることで、成膜を進めた。
Then, on the
その後、図4に示すように、エッチングによりコンタクトホールHを形成した。その後、Alをスパッタ法で成膜し、エッチングによりパターニングして配線60を形成するとともに、ガードリング配線64を作製し、絶縁保護膜70としてSi3N4をプラズマCVD法により500nm成膜した。そして、絶縁保護膜70に開口部70xを設けて配線60およびガードリング配線64の一部を露出させて、図13に示す構造を作製した。
Then, as shown in FIG. 4, a contact hole H was formed by etching. Then, Al was formed into a film by a sputtering method and patterned by etching to form a
その後、分極処理装置500を用い、コロナ帯電処理により分極処理を行った。コロナ帯電処理にはφ50μmのタングステンのワイヤーを用いている。分極処理条件としては、処理温度80℃、コロナ電極510の電圧9kV、グリッド電極520の電圧1.5kV、処理時間30s、コロナ電極510−グリッド電極520間の距離4mm、グリッド電極520−ステージ530間の距離4mmにて行った。
Then, the polarization treatment was performed by the corona charging treatment using the
[実施例2]
実施例1において分極処理した後に、図17に示したように短絡用配線65および絶縁保護膜80を作製する以外は実施例1と同様に液体吐出ヘッド2を作製した。
[Example 2]
After the polarization treatment in Example 1, the
[比較例1]
図11に示したようにガードリング配線64を有しない構造を作製する以外は実施例1と同様に液体吐出ヘッド2を作製した。
[Comparative Example 1]
As shown in FIG. 11, the
[比較例2]
図10に示したようにダミー電極パッド63を有しない構造を作製する以外は実施例1と同様に液体吐出ヘッド2を作製した。
[Comparative Example 2]
As shown in FIG. 10, the
[実施例1〜2、比較例1〜2の検討]
実施例1〜2、比較例1〜2で作成した液体吐出ヘッド2について、さらに、駆動IC35を作製し、駆動チャネル3の電極パッド61,62とワイヤボンディング36により電気的に接合した。
[Examination of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2]
For the liquid discharge heads 2 produced in Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2, a
その後、基板10の裏面をエッチングして圧力室10x、ダミー圧力室を形成し、液体吐出ヘッド2とした。但し、基板10の下部には、ノズル51を備えたノズル板50は接合されていなく、液体吐出ヘッド2は半完成状態である。
Then, the back surface of the
このとき、図23に示すように、圧力室10xを保持するため、裏面に電気機械変換素子30に対応する個数の凹部15xが形成された保持基板15を用いた。具体的には、圧力室10xを形成する前に、各電気機械変換素子30が各凹部15x内に収容されるように、保持基板15を接着層を介して基板10上に接合した。その後、基板10の裏面をエッチングして圧力室10xを形成した。
At this time, as shown in FIG. 23, in order to hold the
実施例1〜2及び比較例1〜2で作製した各液体吐出ヘッド2の電気機械変換素子30について、図6に示したC3の位置に相当するチップを用いて、該当箇所でのXRD測定、変位特性(圧電定数)、振動板の湾曲量の評価を行った。なお、変位特性の評価については、圧力室10x側から振動評価を実施した。具体的には、電界印加(150kV/cm)による変形量を、レーザードップラー振動計で計測し、シミュレーションによる合わせ込みから算出した。又、振動板20の湾曲量(曲率半径)については、白色光干渉型表面形状測定機を用いて計測した。
For the
そして、各々の端部チャネル群における振動板20の分極率バラつき、曲率半径Rの差、及び変位差(Δδ/δ_ave)を求め、結果を表1にまとめた。なお、δは150kv/cmの電界強度かけて評価を行ったときの電気機械変換膜32の変位特性であり、Δδは電気機械変換膜32の配列方向に対する変位特性δの傾き差、δ_aveは変位特性δの平均値である。
Then, the polarizability variation of the
表1から分かるように、実施例1〜2,比較例1については、変位差がチップ内の各々の端部から20chまでのチャネル群における変位傾きとして目標とする8%以内に収まっているが、比較例2については13.0%と大きなバラつきを有していた。また、ガードリングを設けていない比較例1に対して、実施例1,2では、さらに好適に変位差を抑制できることを確認した。
As can be seen from Table 1, in Examples 1 and 2 and Comparative Example 1, the displacement difference is within the
また、表1において、実施例1〜2,比較例1では各々の端部から20chまでのチャネル群における振動板20の曲率半径Rの差は何れも1500μm以下であるが、比較例2では2000μmよりも大きくなっている。
Further, in Table 1, in Examples 1 and 2 and Comparative Example 1, the difference in the radius of curvature R of the
次に、実施例1〜2、比較例1〜2で作製した各液体吐出ヘッド2(半完成状態の液体吐出ヘッド2)の基板10の下部にノズル51を備えたノズル板50を接合し、液体吐出ヘッド2を完成させ、液の吐出評価を行った。
Next, the
具体的には、粘度を5cpに調整したインクを用いて、単純Push波形により−10〜−30Vの印可電圧を加えたときの吐出状況を確認した。その結果、実施例1〜2,比較例1で作製した各液体吐出ヘッド2に関しては、どのノズル51からも吐出でき、かつ高周波で吐出できることが確認できた。これに対して、比較例2で作製した液体吐出ヘッド2に関しては、ヘッド内の各々の端部のチャネル群に対応するノズル51において、大きく液体吐出速度がばらついていることが確認された。
Specifically, using an ink whose viscosity was adjusted to 5 cp, the ejection state when an applied voltage of -10 to -30 V was applied was confirmed by a simple Push waveform. As a result, it was confirmed that each of the liquid discharge heads 2 produced in Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 can be discharged from any
1,2 液体吐出ヘッド
3 駆動チャネル
4 ダミーチャネル
10 基板
10x 圧力室
15 保持基板
15x 凹部
20 振動板
30 電気機械変換素子
31 下部電極
32 電気機械変換膜
33 上部電極
34 ダミー電気機械変換素子
35 駆動IC
36 ワイヤボンディング
40(40a,40b) 絶縁保護膜
40x 開口部
50 ノズル板
51 ノズル
60 配線
61 電極パッド(共通電極パッド)
62 電極パッド(個別電極パッド)
63 ダミー電極パッド
64 ガードリング配線
65 短絡用配線
70 絶縁保護膜
70x 開口部
80 絶縁保護膜
1, 2
36 Wire bonding 40 (40a, 40b) Insulation
62 Electrode pads (individual electrode pads)
63
Claims (9)
前記ノズルに連通する液体吐出用の圧力室が所定方向に複数並んで形成されるとともに、前記所定方向において前記圧力室の端部側に配置される少なくとも1つのダミー圧力室が形成される圧力室形成基板と、
前記圧力室形成基板の一方面に設けられ、その一部が前記圧力室および前記ダミー圧力室の壁面を構成する振動板層と、
各圧力室に対応して前記振動板層上に設けられる電気機械変換素子と、
各ダミー圧力室に対応して前記振動板層上に設けられるダミー電気機械変換素子と、
前記電気機械変換素子に電気的に接続された電極パッドと、
前記ダミー電気機械変換素子に電気的に接続されたダミー電極パッドと、
前記ダミー電極パッドのうち少なくとも最端部に位置するダミー電極パッドに対して、その少なくとも一部に対向するように形成された配線と、
前記ノズルからの液体の吐出制御を行う吐出制御手段と、を備え、
前記電極パッドは、前記吐出制御手段と電気的に接合され、
前記ダミー電極パッドは、前記吐出制御手段とは電気的に接合されない
ことを特徴とする液体吐出ヘッド。 Multiple nozzles that discharge liquid and
A plurality of pressure chambers for discharging liquid communicating with the nozzle are formed side by side in a predetermined direction, and at least one dummy pressure chamber arranged on the end side of the pressure chamber in the predetermined direction is formed. Forming substrate and
A diaphragm layer provided on one surface of the pressure chamber forming substrate, and a part thereof constitutes a wall surface of the pressure chamber and the dummy pressure chamber.
An electromechanical conversion element provided on the diaphragm layer corresponding to each pressure chamber,
A dummy electromechanical conversion element provided on the diaphragm layer corresponding to each dummy pressure chamber,
An electrode pad electrically connected to the electromechanical conversion element and
A dummy electrode pad electrically connected to the dummy electromechanical conversion element and
A wiring formed so as to face at least a part of the dummy electrode pad located at least at the end of the dummy electrode pad.
A discharge control means for controlling the discharge of liquid from the nozzle is provided.
The electrode pad is electrically joined to the discharge control means, and the electrode pad is electrically joined to the discharge control means.
The liquid discharge head is characterized in that the dummy electrode pad is not electrically joined to the discharge control means.
前記配線は、前記下部電極と導通していることを特徴とする請求項1に記載の液体吐出ヘッド。 The electromechanical conversion element includes a lower electrode laminated on the diaphragm layer.
The liquid discharge head according to claim 1, wherein the wiring is conductive to the lower electrode.
前記短絡用配線を作製する工程は、前記電気機械変換素子および前記ダミー電気機械変換素子についての分極処理よりも後の工程であることを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。 The method for manufacturing a liquid discharge head according to claim 5.
A method for manufacturing a liquid discharge head, wherein the step of manufacturing the short-circuit wiring is a step after the polarization treatment of the electromechanical conversion element and the dummy electromechanical conversion element.
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