[go: up one dir, main page]

JP2006228866A - Piezoelectric actuator manufacturing method, piezoelectric actuator, liquid ejecting head, and liquid ejecting apparatus - Google Patents

Piezoelectric actuator manufacturing method, piezoelectric actuator, liquid ejecting head, and liquid ejecting apparatus Download PDF

Info

Publication number
JP2006228866A
JP2006228866A JP2005038942A JP2005038942A JP2006228866A JP 2006228866 A JP2006228866 A JP 2006228866A JP 2005038942 A JP2005038942 A JP 2005038942A JP 2005038942 A JP2005038942 A JP 2005038942A JP 2006228866 A JP2006228866 A JP 2006228866A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
piezoelectric
forming
piezoelectric actuator
upper 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.)
Pending
Application number
JP2005038942A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Akihito Tsuda
昭仁 津田
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.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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 Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Priority to JP2005038942A priority Critical patent/JP2006228866A/en
Publication of JP2006228866A publication Critical patent/JP2006228866A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

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

Abstract

【課題】 優れた圧電特性を有し、且つ圧電体層と上電極との密着性が向上した圧電アクチュエータの製造方法及び圧電アクチュエータを提供する。
【解決手段】 基板10上に絶縁膜(弾性膜)25を形成する工程と、絶縁膜25上に下電極13を形成する工程と、下電極13上に圧電体膜14を形成する工程と、圧電体膜14上に第1の導電膜15を形成する工程と、第1の導電膜15を通して、少なくとも圧電体膜14と第1の導電膜15との界面にイオンを打ち込んで導電層16を形成し、第1の導電膜15及び導電層16を備えた上電極形成用膜17を構成する工程と、圧電体膜14及び上電極形成用膜17をパターニングし、圧電体層18及び上電極19を形成する工程と、を含んでなる圧電アクチュエータの製造方法である。
【選択図】 図5
PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a piezoelectric actuator manufacturing method and a piezoelectric actuator having excellent piezoelectric characteristics and improved adhesion between a piezoelectric layer and an upper electrode.
A step of forming an insulating film (elastic film) on a substrate; a step of forming a lower electrode on the insulating film; a step of forming a piezoelectric film on the lower electrode; A step of forming the first conductive film 15 on the piezoelectric film 14 and ions are implanted into at least the interface between the piezoelectric film 14 and the first conductive film 15 through the first conductive film 15 to form the conductive layer 16. Forming an upper electrode forming film 17 having the first conductive film 15 and the conductive layer 16, and patterning the piezoelectric film 14 and the upper electrode forming film 17 to form the piezoelectric layer 18 and the upper electrode. A step of forming a piezoelectric actuator.
[Selection] Figure 5

Description

本発明は、圧電体膜の圧電効果を利用した圧電アクチュエータの製造方法、圧電アクチュエータ、液体噴射ヘッド及び液体噴射装置に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a piezoelectric actuator using a piezoelectric effect of a piezoelectric film, a piezoelectric actuator, a liquid ejecting head, and a liquid ejecting apparatus.

従来から、液体噴射ヘッドの一例として、例えば、インクジェット式記録ヘッドがある。このインクジェット式記録ヘッドでは、プリンタのインク吐出の駆動源として、圧電体膜の圧電効果を利用した圧電アクチュエータを用いている。この圧電アクチュエータは、一般に、液滴(インク滴)を吐出するノズル開口(吐出口)と連通する圧力発生室の一部を構成する振動板と、この振動板上に形成され、かつ下部電極、圧電体層及び上部電極を有する圧電体素子と、を備えて構成されている。このようなインクジェット式記録ヘッドでは、安定した液滴吐出特性が得られ、信頼性を向上することを目的とした様々な改善がなされている。   Conventionally, as an example of a liquid ejecting head, for example, there is an ink jet recording head. In this ink jet recording head, a piezoelectric actuator using the piezoelectric effect of a piezoelectric film is used as a drive source for ink ejection of a printer. This piezoelectric actuator generally includes a diaphragm that forms part of a pressure generating chamber that communicates with a nozzle opening (ejection port) that ejects droplets (ink droplets), a lower electrode formed on the diaphragm, And a piezoelectric element having a piezoelectric layer and an upper electrode. In such an ink jet recording head, various improvements have been made for the purpose of obtaining stable droplet discharge characteristics and improving reliability.

このようなインクジェット式記録ヘッドとしては、例えば、ノズル開口に連通すると共に複数の隔壁によって画成される圧力発生室の列を少なくとも2列備えた流路形成基板の圧電体膜側に接合され、圧電体層を駆動させる駆動回路が実装される接合基板を有すると共に、この接合基板の前記圧力発生室の列間に対応する部分に当該接合基板を厚さ方向に貫通する貫通孔が設けられ、各圧電体層の各々から引き出される引き出し配線が、前記貫通孔に対応する部分まで延設されると共に、当該引き出し配線と前記駆動回路を、前記貫通孔を介して延設される導電性ワイヤによって電気的に接続することで、貫通孔の面積を小さく抑え、小型化を達成したものがある。(特許文献1参照)。   As such an ink jet recording head, for example, it is joined to the piezoelectric film side of a flow path forming substrate having at least two rows of pressure generating chambers that communicate with nozzle openings and are defined by a plurality of partition walls, A bonding substrate on which a drive circuit for driving the piezoelectric layer is mounted is provided, and a through-hole that penetrates the bonding substrate in the thickness direction is provided in a portion corresponding to the row of the pressure generation chambers of the bonding substrate. A lead-out line led out from each of the piezoelectric layers extends to a portion corresponding to the through hole, and the lead-out line and the drive circuit are connected by a conductive wire that extends through the through hole. By electrically connecting, there is one in which the area of the through-hole is suppressed to a small size. (See Patent Document 1).

前述した従来のインクジェット式記録ヘッドを製造する際は、通常、以下の方法が採用されている。すなわち、流路形成基板となるシリコン単結晶基板のウェハを約1100℃の拡散炉で熱酸化して二酸化シリコンからなる弾性膜を形成する。次に、この弾性膜の全面にスパッタリング法により下電極形成用膜を形成した後、この下電極形成用膜をパターニングして下電極を形成する。次いで、下電極が形成された弾性膜上に圧電体膜をゾル−ゲル法で成膜した後、この圧電体膜を大気雰囲気下または酸素雰囲気下で600〜1000℃程度の温度で焼成して結晶化させる。次に、Pt、Ir等をスパッタリング法により成膜して上電極形成用膜を形成し、この上電極形成用膜及び圧電体膜をパターニングして、上電極及び圧電体層を形成する等、所望の工程を行ないインクジェット式記録ヘッドが製造される。
特開2003−246065号公報
When manufacturing the above-described conventional ink jet recording head, the following method is usually employed. That is, a silicon single crystal substrate wafer as a flow path forming substrate is thermally oxidized in a diffusion furnace at about 1100 ° C. to form an elastic film made of silicon dioxide. Next, after forming a lower electrode forming film on the entire surface of the elastic film by sputtering, the lower electrode forming film is patterned to form a lower electrode. Next, after forming a piezoelectric film on the elastic film on which the lower electrode is formed by a sol-gel method, the piezoelectric film is fired at a temperature of about 600 to 1000 ° C. in an air atmosphere or an oxygen atmosphere. Crystallize. Next, Pt, Ir, etc. are formed by sputtering to form an upper electrode forming film, and the upper electrode forming film and the piezoelectric film are patterned to form the upper electrode and the piezoelectric layer. An ink jet recording head is manufactured by performing a desired process.
JP 2003-246065 A

しかしながら、前述した従来のインクジェット式記録ヘッドでは、圧電体層と上電極との密着性が十分でなく、上電極が剥がれ易い等の不具合が生じる虞があり、歩留まりや信頼性が低下する可能性があった。そこで、上電極として、圧電体層との密着性が良好なTi等の下地金属(密着膜)を使用すると、下地金属が酸化し、十分な圧電特性を得ることが困難となる。   However, in the above-described conventional ink jet recording head, the adhesion between the piezoelectric layer and the upper electrode is not sufficient, and there is a possibility that the upper electrode is likely to be peeled off, which may reduce yield and reliability. was there. Therefore, when a base metal (adhesion film) such as Ti having good adhesion to the piezoelectric layer is used as the upper electrode, the base metal is oxidized, making it difficult to obtain sufficient piezoelectric characteristics.

また、この構造では、圧電体層と上電極との間に低誘電層が発生し易く、十分な圧電特性が得られない虞もあった。そこで、圧電体層と上電極との間に低誘電層が発生することを防止するため、スパッタリング法により上電極形成用膜を成膜する前に、逆スパッタリング工程を行うことが考えられるが、この逆スパッタリング工程を行うと圧電体層の表面の組成が変化し、圧電特性が低下する虞がある。   In this structure, a low dielectric layer is easily generated between the piezoelectric layer and the upper electrode, and there is a possibility that sufficient piezoelectric characteristics cannot be obtained. Therefore, in order to prevent the generation of a low dielectric layer between the piezoelectric layer and the upper electrode, it may be possible to perform a reverse sputtering step before forming the upper electrode forming film by the sputtering method. If this reverse sputtering process is performed, the composition of the surface of the piezoelectric layer may change, and the piezoelectric characteristics may deteriorate.

本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、優れた圧電特性を有し、且つ圧電体層と上電極との密着性が向上した圧電アクチュエータの製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a method of manufacturing a piezoelectric actuator having excellent piezoelectric characteristics and improved adhesion between the piezoelectric layer and the upper electrode. To do.

また、本発明は、優れた圧電特性を有し、且つ圧電体層と上電極との密着性が向上した圧電アクチュエータを提供することを目的とする。   Another object of the present invention is to provide a piezoelectric actuator having excellent piezoelectric characteristics and improved adhesion between the piezoelectric layer and the upper electrode.

この目的を達成するため本発明は、絶縁膜及び当該絶縁膜上に形成された下電極を含む振動板と、当該振動板上に形成された圧電体層と、当該圧電体層上に形成された上電極と、を備えた圧電アクチュエータの製造方法であって、基板上に絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜上に下電極を形成する工程と、前記下電極上に圧電体膜を形成する工程と、前記圧電体膜上に第1の導電膜を形成する工程と、前記第1の導電膜を通して、少なくとも前記圧電体膜と第1の導電膜との界面にイオンを打ち込んで導電層を形成し、当該第1の導電膜及び導電層を備えた上電極形成用膜を構成する工程と、前記圧電体膜及び上電極形成用膜をパターニングし、圧電体層及び上電極を形成する工程と、を含んでなる圧電アクチュエータの製造方法を提供するものである。   To achieve this object, the present invention provides a diaphragm including an insulating film and a lower electrode formed on the insulating film, a piezoelectric layer formed on the diaphragm, and a piezoelectric layer formed on the piezoelectric layer. A method of manufacturing a piezoelectric actuator comprising: a step of forming an insulating film on a substrate; a step of forming a lower electrode on the insulating film; and a piezoelectric film on the lower electrode. A step of forming, a step of forming a first conductive film on the piezoelectric film, and an ion implantation through at least the interface between the piezoelectric film and the first conductive film through the first conductive film. Forming a layer and forming an upper electrode forming film including the first conductive film and the conductive layer; and patterning the piezoelectric film and the upper electrode forming film to form a piezoelectric layer and an upper electrode And a method of manufacturing a piezoelectric actuator comprising: It is intended.

これらの工程を含む圧電アクチュエータの製造方法によれば、前記圧電体膜上に形成した第1の導電膜を通して、少なくとも当該圧電体膜と第1の導電膜との界面にイオンを打ち込むことにより導電層を形成し、当該第1の導電膜及び導電層を備えた上電極形成用膜を構成するため、当該上電極形成用膜が圧電体膜から剥がれることがない。したがって、後に形成される圧電体層と上電極との密着性を向上させることができる。さらにまた、圧電体層と上電極との界面に、当該圧電体層の圧電特性を低下させる原因の一つとなる誘電層が形成されることもない。したがって、優れた圧電特性を提供することができる。   According to the method for manufacturing a piezoelectric actuator including these steps, the conductive film is made conductive by implanting ions into at least the interface between the piezoelectric film and the first conductive film through the first conductive film formed on the piezoelectric film. Since the layer is formed and the upper electrode forming film including the first conductive film and the conductive layer is formed, the upper electrode forming film is not peeled off from the piezoelectric film. Therefore, the adhesion between the piezoelectric layer formed later and the upper electrode can be improved. Furthermore, a dielectric layer that is one of the causes of lowering the piezoelectric characteristics of the piezoelectric layer is not formed at the interface between the piezoelectric layer and the upper electrode. Therefore, excellent piezoelectric characteristics can be provided.

また、本発明にかかる圧電アクチュエータの製造方法では、前記第1の導電膜を形成する工程は、前記圧電体膜上に密着膜を形成する工程と、当該密着膜上に第2の導電性膜を形成する工程と、を含むことができる。このようにすることで、前記上電極形成用膜と圧電体膜との密着性をさらに向上させることができる。なお、この場合、圧電体膜と第1の導電膜との界面とは、圧電体膜と密着膜との界面である。   In the method for manufacturing a piezoelectric actuator according to the present invention, the step of forming the first conductive film includes a step of forming an adhesion film on the piezoelectric film, and a second conductive film on the adhesion film. Forming the step. By doing so, the adhesion between the upper electrode forming film and the piezoelectric film can be further improved. In this case, the interface between the piezoelectric film and the first conductive film is an interface between the piezoelectric film and the adhesion film.

そしてまた、本発明にかかる圧電アクチュエータの製造方法では、前記イオンを、前記圧電体膜の前記第1の導電膜側にさらに打ち込むことができる。この工程によれば、前記界面を含め、圧電体膜の第1の導電膜側の層も導電層となる。   In the method for manufacturing a piezoelectric actuator according to the present invention, the ions can be further implanted into the first conductive film side of the piezoelectric film. According to this step, the layer on the first conductive film side of the piezoelectric film including the interface also becomes a conductive layer.

また、本発明は、本発明にかかる圧電アクチュエータの製造方法により製造されてなる圧電アクチュエータを提供するものである。この圧電アクチュエータは、圧電体層と上電極との優れた密着性と、優れた圧電特性の両方を兼ね備えることができる。   Moreover, this invention provides the piezoelectric actuator manufactured by the manufacturing method of the piezoelectric actuator concerning this invention. This piezoelectric actuator can have both excellent adhesion between the piezoelectric layer and the upper electrode and excellent piezoelectric characteristics.

また、本発明は、本発明にかかる圧電アクチュエータと、前記圧電アクチュエータの機械的変位によって内容積が変化する圧力発生室と、前記圧力発生室に連通して液滴を吐出する吐出口と、を備えた液体噴射ヘッドを提供するものである。   The present invention also includes a piezoelectric actuator according to the present invention, a pressure generation chamber whose internal volume changes due to mechanical displacement of the piezoelectric actuator, and a discharge port that communicates with the pressure generation chamber and discharges droplets. A liquid jet head including the above is provided.

さらにまた、本発明は、本発明にかかる液体噴射ヘッドと、前記液体噴射ヘッドを駆動する駆動装置と、を備えた液体噴射装置を提供するものである。   Furthermore, the present invention provides a liquid ejecting apparatus including the liquid ejecting head according to the present invention and a driving device that drives the liquid ejecting head.

本発明にかかる圧電アクチュエータの製造方法によれば、圧電体膜上に形成した第1の導電膜を通して、少なくとも当該圧電体膜と第1の導電膜との界面にイオンを打ち込むことにより導電層を形成し、当該第1の導電膜及び導電層を備えた上電極形成用膜を構成するため、後に形成される上電極が圧電体膜から剥がれることがない。この結果、圧電体層と上電極との密着性を向上させることができる。また、圧電体層と上電極との界面に、当該圧電体層の圧電特性を低下させる原因の一つとなる誘電層が形成されることもない。この結果、歩留まりを向上することができ、且つ優れた信頼性を備えた圧電アクチュエータを製造することができる。   According to the method for manufacturing a piezoelectric actuator according to the present invention, the conductive layer is formed by implanting ions into at least the interface between the piezoelectric film and the first conductive film through the first conductive film formed on the piezoelectric film. Since the upper electrode forming film is formed and includes the first conductive film and the conductive layer, the upper electrode formed later is not peeled off from the piezoelectric film. As a result, the adhesion between the piezoelectric layer and the upper electrode can be improved. In addition, a dielectric layer that is one of the causes of reducing the piezoelectric characteristics of the piezoelectric layer is not formed at the interface between the piezoelectric layer and the upper electrode. As a result, the yield can be improved and a piezoelectric actuator having excellent reliability can be manufactured.

次に、本発明の好適な実施の形態にかかる圧電アクチュエータ及びその製造方法について図面を参照して説明する。なお、以下に記載される実施の形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明をこれらの実施の形態にのみ限定するものではない。したがって、本発明は、その要旨を逸脱しない限り、様々な形態で実施することができる。   Next, a piezoelectric actuator and a manufacturing method thereof according to preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, embodiment described below is the illustration for demonstrating this invention, and this invention is not limited only to these embodiment. Therefore, the present invention can be implemented in various forms without departing from the gist thereof.

図1は、本発明の好適な実施の形態にかかる圧電アクチュエータを備えた液体噴射ヘッドの分解斜視図、図2は、図1に示す液体噴射ヘッドの圧電アクチュエータ付近の一部を示す平面図、図3〜図8は、図1に示す液体噴射ヘッドの製造工程の一部を示す断面図、図9は、図1に示す液体噴射ヘッドが搭載されたインクジェット式記録装置の概略を示す斜視図である。   FIG. 1 is an exploded perspective view of a liquid ejecting head including a piezoelectric actuator according to a preferred embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a plan view showing a part near the piezoelectric actuator of the liquid ejecting head shown in FIG. 3 to 8 are cross-sectional views showing a part of the manufacturing process of the liquid jet head shown in FIG. 1, and FIG. 9 is a perspective view schematically showing an ink jet recording apparatus equipped with the liquid jet head shown in FIG. It is.

図1〜図8に示すように、本実施の形態にかかる液体噴射ヘッドは、複数の圧力発生室30が形成された流路形成基板10の圧力発生室30に対応する領域に、圧電アクチュエータ100が配設されている。本実施の形態では、流路形成基板10として、面方位(110)のシリコン単結晶基板を使用した。この流路形成基板10の一方の面には、SiO2膜11及びZrO2膜12からなる、厚さ1〜2μmの弾性膜(絶縁膜)25が形成されている。また、流路形成基板10の他方の面は、開口面となる。 As shown in FIGS. 1 to 8, the liquid ejecting head according to the present embodiment has a piezoelectric actuator 100 in a region corresponding to the pressure generation chamber 30 of the flow path forming substrate 10 in which a plurality of pressure generation chambers 30 are formed. Is arranged. In the present embodiment, a silicon single crystal substrate having a plane orientation (110) is used as the flow path forming substrate 10. An elastic film (insulating film) 25 having a thickness of 1 to 2 μm made of the SiO 2 film 11 and the ZrO 2 film 12 is formed on one surface of the flow path forming substrate 10. Further, the other surface of the flow path forming substrate 10 is an opening surface.

流路形成基板10の前記開口面には、シリコン単結晶基板を異方性エッチングすることにより形成された複数の圧力発生室30が形成され、その長手方向外側には、後述する接合板24のリザーバ部51に連通して各圧力発生室30の共通のインク室となるリザーバの一部を構成する連通部52にインク供給路53を介して連通されている。なお、流路形成基板10の前記開口面には、圧力発生室30内に収容されるインクに対する耐性を有した保護膜としての機能を備えたSiO2膜33(図8参照)が形成されている。 A plurality of pressure generating chambers 30 formed by anisotropic etching of a silicon single crystal substrate are formed on the opening surface of the flow path forming substrate 10. An ink supply path 53 communicates with a communication portion 52 that constitutes a part of a reservoir that communicates with the reservoir portion 51 and serves as a common ink chamber for each pressure generating chamber 30. An SiO 2 film 33 (see FIG. 8) having a function as a protective film having resistance to the ink stored in the pressure generating chamber 30 is formed on the opening surface of the flow path forming substrate 10. Yes.

さらに、流路形成基板10の開口面側には、各圧力発生室30のインク供給路53とは反対側で連通するノズル開口35が穿設されたノズルプレート36が接合剤や熱溶着フィルム等を介して固着されている。このノズルプレート36は、一方の面で流路形成基板10の一面を全面的に覆い、シリコン単結晶基板を衝撃や外力から保護する補強板の役目も果たす。また、ノズルプレート36は、流路形成基板10と熱膨張係数が略同一の材料で形成するようにしてもよい。この場合には、流路形成基板10とノズルプレート36との熱による変形が略同一となるため、熱硬化性の接合剤等を用いて容易に接合することができる。   Further, on the opening surface side of the flow path forming substrate 10, a nozzle plate 36 in which a nozzle opening 35 communicating with the side opposite to the ink supply path 53 of each pressure generating chamber 30 is formed is a bonding agent, a heat welding film, or the like. It is fixed through. The nozzle plate 36 entirely covers one surface of the flow path forming substrate 10 on one surface, and also serves as a reinforcing plate that protects the silicon single crystal substrate from impact and external force. Further, the nozzle plate 36 may be formed of a material having substantially the same thermal expansion coefficient as that of the flow path forming substrate 10. In this case, since the deformation by heat of the flow path forming substrate 10 and the nozzle plate 36 is substantially the same, it is possible to easily bond using a thermosetting bonding agent or the like.

ここで、インク滴吐出圧力をインクに与える圧力発生室30の大きさと、インク滴を吐出するノズル開口35の大きさとは、吐出するインク滴の量、吐出スピード、吐出周波数に応じて最適化される。例えば、1インチ当たり360個のインク滴を記録する場合、ノズル開口35は数十μmの直径で精度よく形成する必要がある。   Here, the size of the pressure generation chamber 30 that applies ink droplet discharge pressure to the ink and the size of the nozzle opening 35 that discharges the ink droplet are optimized according to the amount of ink droplet to be discharged, the discharge speed, and the discharge frequency. The For example, when recording 360 ink droplets per inch, the nozzle opening 35 needs to be accurately formed with a diameter of several tens of μm.

一方、流路形成基板10の前記開口面とは反対側の面に形成された弾性膜25上であって、圧力発生室30が形成されている領域上には、図8に示すように、下電極13と、圧電体層18と、上電極19が形成されている。下電極13は、弾性膜25と共に振動板を構成している。上電極19は、第1の導電膜15及び導電層16から構成されている。(図6〜図8参照)。この弾性膜25と下電極13からなる振動板、圧電体層18及び上電極19を含む部分によって圧電アクチュエータ100が構成されている。(図1及び図2参照)。   On the other hand, on the elastic film 25 formed on the surface opposite to the opening surface of the flow path forming substrate 10 and on the region where the pressure generating chamber 30 is formed, as shown in FIG. A lower electrode 13, a piezoelectric layer 18, and an upper electrode 19 are formed. The lower electrode 13 forms a diaphragm together with the elastic film 25. The upper electrode 19 includes a first conductive film 15 and a conductive layer 16. (See FIGS. 6 to 8). The piezoelectric actuator 100 is constituted by a portion including the elastic film 25 and the lower electrode 13, the piezoelectric layer 18, and the upper electrode 19. (See FIGS. 1 and 2).

上電極19上には、外部からの水分によって圧電体層18を劣化させないようにするための保護膜20が形成されており、上電極19は、保護膜20に形成されたコンタクトホール21を介して配線22と電気的に接続されている。(図7及び図8参照)。   A protective film 20 is formed on the upper electrode 19 so as not to deteriorate the piezoelectric layer 18 due to moisture from the outside. The upper electrode 19 is connected via a contact hole 21 formed in the protective film 20. The wiring 22 is electrically connected. (See FIGS. 7 and 8).

なお、本実施の形態では、下電極13を圧電アクチュエータ100の共通電極とし、上電極19を圧電アクチュエータ100の個別電極としているが、駆動回路や配線の都合でこれを逆にしても支障はない。何れの場合においても、圧力発生室30毎に圧電アクチュエータ100が形成されていることになる。   In this embodiment, the lower electrode 13 is a common electrode of the piezoelectric actuator 100 and the upper electrode 19 is an individual electrode of the piezoelectric actuator 100. However, there is no problem even if this is reversed for the convenience of the drive circuit and wiring. . In any case, the piezoelectric actuator 100 is formed for each pressure generating chamber 30.

また、流路形成基板10のノズルプレート36が配設された面とは反対側の面(図1でいう上面)には、接合板24が配設されている。この接合板24には、リザーバの一部を構成するリザーバ部51が形成されている。このリザーバ部51は、本実施の形態では、接合板24を厚さ方向に貫通して圧力発生室30の幅方向に亘って形成されており、流路形成基板10の連通部52と連通されて各圧力発生室30の共通のインク室となるリザーバを構成している。   Further, the bonding plate 24 is disposed on the surface (upper surface in FIG. 1) opposite to the surface on which the nozzle plate 36 of the flow path forming substrate 10 is disposed. The joining plate 24 is formed with a reservoir portion 51 that constitutes a part of the reservoir. In the present embodiment, the reservoir portion 51 is formed across the joining plate 24 in the thickness direction and across the width direction of the pressure generating chamber 30, and communicates with the communication portion 52 of the flow path forming substrate 10. Thus, a reservoir serving as a common ink chamber for each pressure generating chamber 30 is configured.

また、接合板24の圧電アクチュエータ100に対向する領域には、圧電アクチュエータ100の運動を阻害しない程度の空間を確保した圧電アクチュエータ保持部54が、圧力発生室30に対応してそれぞれ設けられている。なお、この空間は密封されていても密封されていなくともよい。   In addition, piezoelectric actuator holding portions 54 that secure a space that does not hinder the movement of the piezoelectric actuator 100 are provided corresponding to the pressure generation chambers 30 in regions of the bonding plate 24 facing the piezoelectric actuator 100. . This space may be sealed or not sealed.

なお、本実施の形態では、圧電アクチュエータ保持部54が圧電アクチュエータ100の列毎に設けられているが、この圧電アクチュエータ保持部54は、圧電アクチュエータ100毎に独立して設けるようにしてもよい。このような接合板24は、流路形成基板10の熱膨張率と略同一の材料、例えば、ガラス、セラミック材料等を用いることが好ましく、本実施の形態では、流路形成基板10と同一材料のシリコン単結晶基板を用いて形成した。   In the present embodiment, the piezoelectric actuator holding portion 54 is provided for each row of the piezoelectric actuators 100, but the piezoelectric actuator holding portion 54 may be provided independently for each piezoelectric actuator 100. Such a bonding plate 24 is preferably made of a material substantially the same as the coefficient of thermal expansion of the flow path forming substrate 10, for example, glass, a ceramic material, etc. The silicon single crystal substrate was used.

さらに、接合板24の略中央部、すなわち、圧力発生室30の列間に対向する領域には、接合板24を厚さ方向に貫通する貫通孔55が設けられている。また、接合板24の貫通孔55の両側、すなわち、圧力発生室30の各列に対応する部分には、各圧電アクチュエータ100を駆動するための、例えば、回路基板、あるいは半導体集積回路(IC)等の駆動回路110がそれぞれ実装されている。例えば、本実施の形態では、貫通孔55の両側に実装された各駆動回路110は、それぞれの駆動回路110に対向する領域に設けられた圧電アクチュエータ100を駆動するためのものである。   Furthermore, a through hole 55 that penetrates the bonding plate 24 in the thickness direction is provided in a substantially central portion of the bonding plate 24, that is, in a region facing between the rows of pressure generation chambers 30. Further, for example, a circuit board or a semiconductor integrated circuit (IC) for driving each piezoelectric actuator 100 on both sides of the through hole 55 of the bonding plate 24, that is, a portion corresponding to each row of the pressure generating chambers 30. Each of the drive circuits 110 is mounted. For example, in the present embodiment, each drive circuit 110 mounted on both sides of the through hole 55 is for driving the piezoelectric actuator 100 provided in a region facing each drive circuit 110.

本実施の形態にかかる液体噴射ヘッドは、図示しない外部のインク供給手段と接続したインク導入口からインクを取り込み、リザーバからノズル開口35に至るまで内部をインクで満たした後、駆動回路110からの記録信号に従い、圧力発生室30に対応するそれぞれの下電極13と上電極19との間に電圧を印加し、圧電体層18の圧電効果により生じる機械的変位によって、下電極13及び弾性膜25からなる振動板をたわみ変形させることにより、圧力発生室30の内容積を変化させ、各圧力発生室30内の圧力を高めてノズル開口35からインク滴が吐出する。   The liquid ejecting head according to the present embodiment takes in ink from an ink introduction port connected to an external ink supply unit (not shown), fills the interior from the reservoir to the nozzle opening 35, and then supplies the ink from the drive circuit 110. In accordance with the recording signal, a voltage is applied between the lower electrode 13 and the upper electrode 19 corresponding to the pressure generating chamber 30, and the lower electrode 13 and the elastic film 25 are caused by mechanical displacement caused by the piezoelectric effect of the piezoelectric layer 18. The inner volume of the pressure generation chamber 30 is changed by bending and deforming the vibration plate, and the pressure in each pressure generation chamber 30 is increased to eject ink droplets from the nozzle openings 35.

この液体噴射ヘッドは、インクカートリッジ等と連通するインク流路を具備する記録ヘッドユニットの一部を構成して、インクジェット式記録装置に搭載される。   This liquid ejecting head constitutes a part of a recording head unit having an ink flow path communicating with an ink cartridge or the like, and is mounted on an ink jet recording apparatus.

具体的には、図9に示すように、液体噴射ヘッドを有する記録ヘッドユニット1A及び1Bは、インク供給手段を構成するカートリッジ2A及び2Bが着脱可能に設けられ、この記録ヘッドユニット1A及び1Bを搭載したキャリッジ3は、装置本体4に取り付けられたキャリッジ軸5に軸方向移動自在に設けられている。これらの記録ヘッドユニット1A及び1Bは、例えば、それぞれブラックインク組成物及びカラーインク組成物を吐出するものとしている。そして、駆動モータ6の駆動力が図示しない複数の歯車およびタイミングベルト7を介してキャリッジ3に伝達されることで、記録ヘッドユニット1A及び1Bを搭載したキャリッジ3はキャリッジ軸5に沿って移動される。一方、装置本体4にはキャリッジ軸5に沿ってプラテン8が設けられており、図示しない給紙ローラ等により給紙された紙等の記録媒体である記録シートSがプラテン8上を搬送されるようになっている。   Specifically, as shown in FIG. 9, recording head units 1A and 1B having a liquid ejecting head are provided with cartridges 2A and 2B constituting an ink supply means in a detachable manner. The mounted carriage 3 is provided on a carriage shaft 5 attached to the apparatus main body 4 so as to be movable in the axial direction. These recording head units 1A and 1B, for example, discharge a black ink composition and a color ink composition, respectively. The driving force of the driving motor 6 is transmitted to the carriage 3 via a plurality of gears and timing belt 7 (not shown), so that the carriage 3 on which the recording head units 1A and 1B are mounted is moved along the carriage shaft 5. The On the other hand, the apparatus body 4 is provided with a platen 8 along the carriage shaft 5, and a recording sheet S, which is a recording medium such as paper fed by a not-shown paper feed roller, is conveyed on the platen 8. It is like that.

次に、本実施の形態にかかる圧電アクチュエータを備えた液体噴射ヘッドの製造工程について図面を参照して説明する。   Next, a manufacturing process of the liquid jet head including the piezoelectric actuator according to the present embodiment will be described with reference to the drawings.

先ず、図3に示す工程のように、流路形成基板10となるシリコン単結晶基板上に、例えば、熱酸化によりSiO2膜11を形成する。次に、このSiO2膜11上に、ZrO2膜12を形成する。なお、本実施の形態では、SiO2膜11及びZrO2膜12が弾性膜(絶縁膜)25となる。次いで、弾性膜25上に下電極形成用膜をスパッタリング法によって形成し、これを所望の形状にパターニングして下電極13を形成する。なお、下電極13を構成する材料としては、例えば、Ti、Ir、Pt等、所望の導電性材料を用いることができる。 First, as in the step shown in FIG. 3, the SiO 2 film 11 is formed on the silicon single crystal substrate to be the flow path forming substrate 10 by, for example, thermal oxidation. Next, a ZrO 2 film 12 is formed on the SiO 2 film 11. In the present embodiment, the SiO 2 film 11 and the ZrO 2 film 12 become the elastic film (insulating film) 25. Next, a lower electrode forming film is formed on the elastic film 25 by a sputtering method, and is patterned into a desired shape to form the lower electrode 13. In addition, as a material which comprises the lower electrode 13, desired electroconductive materials, such as Ti, Ir, Pt, can be used, for example.

次に、図4に示す工程では、下電極13が形成された流路形成基板10上に、ゾル−ゲル法により、圧電体前駆体膜を所定の厚さで成膜する。次いで、この圧電体前駆体膜が形成された流路形成基板10を、大気雰囲気下又は酸素雰囲気下で、約600℃以上の温度で焼成して結晶化させる。このような高温で焼成できることにより、圧電体膜14は、十分な結晶化がなされる。   Next, in the step shown in FIG. 4, a piezoelectric precursor film is formed with a predetermined thickness on the flow path forming substrate 10 on which the lower electrode 13 is formed by a sol-gel method. Next, the flow path forming substrate 10 on which the piezoelectric precursor film is formed is fired and crystallized at a temperature of about 600 ° C. or higher in an air atmosphere or an oxygen atmosphere. By being able to be fired at such a high temperature, the piezoelectric film 14 is sufficiently crystallized.

ここで、圧電体膜14は結晶が配向していることが好ましい。このため、本実施の形態では、例えば、金属有機物を触媒に溶解・分散したいわゆるゾルを塗布乾燥してゲル化し、結晶性を有しない圧電体前駆体膜を形成し、さらに圧電体前駆体膜を高温で焼成することで金属酸化物からなり、結晶性を有する圧電体膜14を得る。この圧電体膜14の材料としては、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛系の材料等が好適に使用できる。なお、この圧電体膜14の成膜方法は、特に限定されず、例えば、スパッタリング法で形成してもよい。さらに、ゾル−ゲル法又はスパッタリング法等によりチタン酸ジルコン酸鉛の圧電体前駆体膜を形成後、アルカリ水溶液中での高圧処理法にて低温で結晶成長させる方法を用いてもよい。   Here, the piezoelectric film 14 is preferably crystal-oriented. For this reason, in the present embodiment, for example, a so-called sol in which a metal organic substance is dissolved and dispersed in a catalyst is applied and dried to form a gel, and a piezoelectric precursor film having no crystallinity is formed. Is fired at a high temperature to obtain a piezoelectric film 14 made of a metal oxide and having crystallinity. For example, a lead zirconate titanate-based material can be suitably used as the material of the piezoelectric film 14. The method for forming the piezoelectric film 14 is not particularly limited. For example, the piezoelectric film 14 may be formed by a sputtering method. Further, after forming a piezoelectric precursor film of lead zirconate titanate by a sol-gel method or a sputtering method, a method of crystal growth at a low temperature by a high pressure treatment method in an alkaline aqueous solution may be used.

このように成膜された圧電体膜14は、バルクの圧電体とは異なり結晶が優先配向しており、且つ本実施の形態では、圧電体膜14は、結晶が柱状に形成されている。なお、優先配向とは、結晶の配向方向が無秩序ではなく、特定の結晶面がほぼ一定の方向に向いている状態をいう。また、結晶が柱状の薄膜とは、略円柱体の結晶が中心軸を厚さ方向に略一致させた状態で面方向に亘って集合して薄膜を形成している状態をいう。勿論、優先配向した粒状の結晶で形成された薄膜であってもよい。なお、本実施の形態では、圧電体膜14の厚さを0.2〜5μmとした。   In the piezoelectric film 14 thus formed, crystals are preferentially oriented unlike a bulk piezoelectric body, and in the present embodiment, the piezoelectric film 14 is formed in a columnar shape. Note that the preferential orientation refers to a state in which the orientation direction of the crystal is not disordered and a specific crystal plane is oriented in a substantially constant direction. A columnar thin film refers to a state in which substantially cylindrical crystals are aggregated over the surface direction with the central axis substantially coincided with the thickness direction to form a thin film. Of course, it may be a thin film formed of preferentially oriented granular crystals. In the present embodiment, the thickness of the piezoelectric film 14 is set to 0.2 to 5 μm.

次に、スパッタリング法により、圧電体膜14上に第1の導電膜15を、10〜200nm程度の膜厚で形成する。なお、第1の導電膜15を構成する材料としては、例えば、Ir、IrO、Pt、W、Ta、Mo等、所望の導電性材料を用いることができる。この工程では、前処理として、逆スパッタリング法を行うこともできる。   Next, the first conductive film 15 is formed to a thickness of about 10 to 200 nm on the piezoelectric film 14 by sputtering. In addition, as a material which comprises the 1st electrically conductive film 15, desired electroconductive materials, such as Ir, IrO, Pt, W, Ta, Mo, can be used, for example. In this step, reverse sputtering can also be performed as a pretreatment.

次に、図5に示す工程では、図4に示す工程で得た第1の導電膜15を通して、少なくとも第1の導電膜15と圧電体膜14との界面にイオンを打ち込む。なお、本実施の形態では、圧電体膜14の上層部、すなわち、圧電体膜14の第1の導電膜15側にもイオンを打ち込んだ。また、第1の導電膜15にもイオンが打ち込まれた。また、本実施の形態では、このイオンの打ち込み(イオン注入)は、Alイオン、打ち込み電圧300Kev、打ち込み量(ドーズ量):1×1019〜1×1021個/cm2程度で行った。打ち込むイオン種としては、例えば、Ti、Ir、Pt、Pd、Mo、W等が挙げられる。このイオンが打ち込まれた領域が、導電層16となる。次いで、イオンが打ち込まれた流路形成基板10を、例えば、300〜400℃程度の温度で、20分程度の熱処理を行い、導電層16を安定化させる。このようにして、第1の導電膜15及び導電層16からなる上電極形成用膜17が構成される。 Next, in the step shown in FIG. 5, ions are implanted at least into the interface between the first conductive film 15 and the piezoelectric film 14 through the first conductive film 15 obtained in the step shown in FIG. In the present embodiment, ions are also implanted into the upper layer portion of the piezoelectric film 14, that is, the first conductive film 15 side of the piezoelectric film 14. Further, ions were also implanted into the first conductive film 15. In the present embodiment, the ion implantation (ion implantation) is performed with Al ions, implantation voltage of 300 Kev, and implantation amount (dose amount) of about 1 × 10 19 to 1 × 10 21 ions / cm 2 . Examples of the ion species to be implanted include Ti, Ir, Pt, Pd, Mo, and W. A region where the ions are implanted becomes the conductive layer 16. Next, the flow path forming substrate 10 into which ions are implanted is subjected to a heat treatment for about 20 minutes at a temperature of about 300 to 400 ° C., for example, to stabilize the conductive layer 16. Thus, the upper electrode forming film 17 composed of the first conductive film 15 and the conductive layer 16 is formed.

このように、少なくとも第1の導電膜15と圧電体膜14との界面にイオンを打ち込む(注入する)ことにより導電層16を形成し、第1の導電膜15と共に上電極形成用膜17を形成するため、上電極形成用膜17が圧電体膜14から剥がれることがなく、この結果、後に形成される圧電体層18と上電極19との密着性を向上することができる。   As described above, the conductive layer 16 is formed by implanting (implanting) ions into at least the interface between the first conductive film 15 and the piezoelectric film 14, and the upper electrode forming film 17 is formed together with the first conductive film 15. Therefore, the upper electrode forming film 17 is not peeled off from the piezoelectric film 14, and as a result, the adhesion between the piezoelectric layer 18 and the upper electrode 19 to be formed later can be improved.

次に、図6に示す工程では、圧電体膜14及び上電極形成用膜17をフォトリソ法によりパターニングし、圧電体層18及び上電極19を形成する。このようにして、弾性膜25及び下電極13からなる振動板と、圧電体層18と、上電極19からなる圧電アクチュエータ100を形成する。   Next, in the process shown in FIG. 6, the piezoelectric film 14 and the upper electrode forming film 17 are patterned by photolithography to form the piezoelectric layer 18 and the upper electrode 19. In this way, the diaphragm composed of the elastic film 25 and the lower electrode 13, the piezoelectric layer 18, and the piezoelectric actuator 100 composed of the upper electrode 19 are formed.

次に、図7に示す工程では、圧電アクチュエータ100が形成された流路形成基板10上に、Al23膜からなる保護膜20を形成する。次いで、保護膜20の上電極19との接合部にコンタクトホール21を開口し、この保護膜20上に、配線形成用膜を成膜した後、この配線形成用膜をパターニングし、コンタクトホール21を介して上電極19と電気的に接続する配線22を形成する。なお、配線22を構成する材料としては、例えば、Al/TiW、Au/NiCr等を好適に使用することができる。 Next, in a step shown in FIG. 7, a protective film 20 made of an Al 2 O 3 film is formed on the flow path forming substrate 10 on which the piezoelectric actuator 100 is formed. Next, a contact hole 21 is opened at the junction with the upper electrode 19 of the protective film 20, a wiring forming film is formed on the protective film 20, and then the wiring forming film is patterned to form a contact hole 21. A wiring 22 that is electrically connected to the upper electrode 19 is formed. In addition, as a material which comprises the wiring 22, Al / TiW, Au / NiCr, etc. can be used conveniently, for example.

次に、図8に示す工程では、図7に示す工程で得た流路形成基板10上に接合板24を接合する。次いで、流路形成基板10の接合板24が接合された側の面とは反対側の面を選択的にエッチング除去し、圧力発生室30を形成する。次に、流路形成基板10の圧力発生室30が形成された側の面に、プラズマCVD法により、圧力発生室30などに収容されるインクに対する耐性を有するSiO2膜33を、約0.1μmの膜厚で形成する。その後、流路形成基板10の接合板24が接合された側の面とは反対側の面に、ノズル開口35が穿設されたノズルプレート36を接合する等、所望の工程を行い、図1に示す液体噴射ヘッドを完成させる。 Next, in the step shown in FIG. 8, the bonding plate 24 is bonded onto the flow path forming substrate 10 obtained in the step shown in FIG. Next, the pressure generation chamber 30 is formed by selectively etching away the surface of the flow path forming substrate 10 opposite to the surface on which the bonding plate 24 is bonded. Next, on the surface of the flow path forming substrate 10 on which the pressure generating chamber 30 is formed, an SiO 2 film 33 having resistance to ink stored in the pressure generating chamber 30 or the like is formed by a plasma CVD method to about 0. It is formed with a film thickness of 1 μm. Thereafter, a desired process is performed such as joining a nozzle plate 36 having nozzle openings 35 to the surface opposite to the surface on which the joining plate 24 of the flow path forming substrate 10 is joined. The liquid jet head shown in FIG.

なお、本実施の形態では、図4に示す工程で、圧電体膜14上に、第1の導電膜15を形成した場合について説明したが、これに限らず、例えば、図10に示すように、圧電体膜14上に、導電性を有する密着膜26を、例えば、0.1〜10nm程度の膜厚で形成し、この密着膜26上に第2の導電膜27を、例えば、10〜200nm程度の膜厚で形成してもよい。この場合、密着膜26を構成する材料としては、圧電体膜14と第2の導電膜27との密着性を向上させることができ、かつ配線として使用可能であれば特に限定されないが、例えば、Ti、Cr、TiW、TiN、NiCr等を好適に使用することができる。また、第2の導電膜27としては、第1の導電膜15と同様の材料を好適に使用することができる。   In the present embodiment, the case where the first conductive film 15 is formed on the piezoelectric film 14 in the step shown in FIG. 4 has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. On the piezoelectric film 14, a conductive adhesion film 26 having a thickness of, for example, about 0.1 to 10 nm is formed, and a second conductive film 27 is formed on the adhesion film 26, for example, 10 to 10 nm. You may form with a film thickness of about 200 nm. In this case, the material constituting the adhesion film 26 is not particularly limited as long as it can improve the adhesion between the piezoelectric film 14 and the second conductive film 27 and can be used as a wiring. Ti, Cr, TiW, TiN, NiCr or the like can be preferably used. Further, as the second conductive film 27, the same material as that of the first conductive film 15 can be preferably used.

図10に示す工程を行った場合は、次に、例えば、図11に示すように、密着膜26及び第2の導電膜27を通して、少なくとも密着膜26と圧電体膜14との界面にイオンを打ち込む工程を行うことができる。この場合も、例えば、圧電体膜14の上層部、すなわち、圧電体膜14の密着膜26側にもイオンを打ち込むことができる。また、密着膜26及び第2の導電膜27にもイオンを打ち込むことができる。そして、このイオンが打ち込まれた領域が、前述した実施の形態と同様に導電層16となる。次いで、前記と同様に導電層16を安定化させ、第2の導電膜27、密着膜26及び導電層16からなる上電極形成用膜17を構成する。   When the process shown in FIG. 10 is performed, next, for example, as shown in FIG. 11, ions are applied to at least the interface between the adhesion film 26 and the piezoelectric film 14 through the adhesion film 26 and the second conductive film 27. A driving process can be performed. Also in this case, for example, ions can be implanted into the upper layer portion of the piezoelectric film 14, that is, the adhesion film 26 side of the piezoelectric film 14. Also, ions can be implanted into the adhesion film 26 and the second conductive film 27. And the area | region where this ion was implanted becomes the conductive layer 16 similarly to embodiment mentioned above. Next, the conductive layer 16 is stabilized in the same manner as described above, and the upper electrode forming film 17 including the second conductive film 27, the adhesion film 26 and the conductive layer 16 is formed.

また、本実施の形態では、SiO2膜11及びZrO2膜12の二層構造を備えた弾性膜(絶縁膜)25を形成する場合について説明したが、これに限らず、弾性膜25は、絶縁機能を有し、圧電アクチュエータの機能を損なわなければ、形成材料は特に限定されず、また一層構造、三層構造以上等、任意に決定することができる。 In the present embodiment, the case where the elastic film (insulating film) 25 having the two-layer structure of the SiO 2 film 11 and the ZrO 2 film 12 is formed has been described. As long as it has an insulating function and does not impair the function of the piezoelectric actuator, the forming material is not particularly limited, and can be arbitrarily determined such as a one-layer structure or a three-layer structure or more.

そしてまた、本実施の形態では、導電層16を形成するためにイオンを打ち込んだが、このイオンは、前述したように、例えば、Ir、Pt、W、Ta、Mo等の一種のイオンを打ち込む他、Mo/Si、W/Si、Ti/N、Ti/W等の二種のイオンを打ち込んでもよい。そしてまた、導電層16の下層部分に、第1のイオンを所望の濃度で打ち込み、その上層(表面側)に第2のイオンを第1のイオンよりも高濃度で打ち込んでもよい。この場合、第1のイオンと第2のイオンは、異なったイオンでもよく、同一のイオンでもよい。また、イオン打ち込み(注入)条件は、前述した条件に限定されるものではなく、所望により決定することができる。また、第1の導電膜15、第2の導電膜27、密着膜26に打ち込まれるイオンの量や打ち込み電圧等のイオン打ち込み条件は、任意に決定することができる。   In the present embodiment, ions are implanted to form the conductive layer 16. However, as described above, these ions are implanted with, for example, a kind of ions such as Ir, Pt, W, Ta, and Mo. Two types of ions such as Mo / Si, W / Si, Ti / N, and Ti / W may be implanted. In addition, the first ions may be implanted into the lower layer portion of the conductive layer 16 at a desired concentration, and the second ions may be implanted into the upper layer (surface side) at a higher concentration than the first ions. In this case, the first ion and the second ion may be different ions or the same ion. Moreover, the ion implantation (implantation) conditions are not limited to the above-described conditions, and can be determined as desired. Further, ion implantation conditions such as the amount of ions implanted into the first conductive film 15, the second conductive film 27, and the adhesion film 26 and the implantation voltage can be arbitrarily determined.

さらにまた、本実施の形態では、圧力発生室30内に収容されるインクに対する耐性を有している保護膜としてSiO2膜33を形成した場合について説明したが、これに限らず、この保護膜は、例えば、SiNX膜、TaOX膜等、その形成材料は、任意に選択することができる。また、異なった材料膜からなる多層構造とすることもできる。 Furthermore, in the present embodiment, the case where the SiO 2 film 33 is formed as a protective film having resistance to the ink stored in the pressure generating chamber 30 has been described. For example, a material for forming the SiN x film, TaO x film, or the like can be arbitrarily selected. Moreover, it can also be set as the multilayer structure which consists of a different material film | membrane.

本実施の形態では、このような液体噴射ヘッド(インクジェット式記録ヘッド)に液体吐出手段として搭載されるアクチュエータだけでなく、あらゆる装置に搭載されるアクチュエータ装置に適用することができる。例えば、アクチュエータ装置は、上述したヘッドの他に、センサー等にも適用することができる。また、本実施の形態では、液体噴射ヘッドとしてインクを吐出するインクジェット式記録ヘッドを一例として説明したが、本発明は、広く液体噴射ヘッド及び液体噴射装置全般を対象としたものである。液体噴射ヘッドとしては、例えば、プリンタ等の画像記録装置に用いられる記録ヘッド、液晶ディスプレー等のカラーフィルタの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ELディスプレー、FED(面発光ディスプレー)等の電極形成に用いられる電極材料噴射ヘッド、バイオchip製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等を挙げることができる。   The present embodiment can be applied not only to an actuator mounted as liquid ejecting means on such a liquid ejecting head (inkjet recording head) but also to an actuator device mounted on any device. For example, the actuator device can be applied to a sensor or the like in addition to the head described above. In this embodiment, an ink jet recording head that discharges ink as an example of a liquid ejecting head has been described as an example. However, the present invention broadly covers liquid ejecting heads and liquid ejecting apparatuses in general. Examples of the liquid ejecting head include a recording head used in an image recording apparatus such as a printer, a color material ejecting head used for manufacturing a color filter such as a liquid crystal display, an organic EL display, and an electrode formation such as an FED (surface emitting display). Electrode material ejecting heads used in manufacturing, bioorganic matter ejecting heads used in biochip production, and the like.

本発明の好適な実施の形態にかかる圧電アクチュエータを備えた液体噴射ヘッドの分解斜視図である。FIG. 2 is an exploded perspective view of a liquid ejecting head including a piezoelectric actuator according to a preferred embodiment of the present invention. 図1に示す液体噴射ヘッドの圧電アクチュエータ付近の一部を示す平面図である。FIG. 2 is a plan view illustrating a part near a piezoelectric actuator of the liquid jet head illustrated in FIG. 図1に示す液体噴射ヘッドの製造工程の一部を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a part of the manufacturing process of the liquid jet head illustrated in FIG. 1. 図1に示す液体噴射ヘッドの製造工程の一部を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a part of the manufacturing process of the liquid jet head illustrated in FIG. 1. 図1に示す液体噴射ヘッドの製造工程の一部を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a part of the manufacturing process of the liquid jet head illustrated in FIG. 1. 図1に示す液体噴射ヘッドの製造工程の一部を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a part of the manufacturing process of the liquid jet head illustrated in FIG. 1. 図1に示す液体噴射ヘッドの製造工程の一部を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a part of the manufacturing process of the liquid jet head illustrated in FIG. 1. 図1に示す液体噴射ヘッドの製造工程の一部を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a part of the manufacturing process of the liquid jet head illustrated in FIG. 1. 図1に示す液体噴射ヘッドが搭載されたインクジェット式記録装置の概略を示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view illustrating an outline of an ink jet recording apparatus on which the liquid ejecting head illustrated in FIG. 1 is mounted. 本発明の他の実施の形態にかかる製造工程の一部を示す断面図である。It is sectional drawing which shows a part of manufacturing process concerning other embodiment of this invention. 本発明の他の実施の形態にかかる製造工程の一部を示す断面図である。It is sectional drawing which shows a part of manufacturing process concerning other embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10 流路形成基板、 11 SiO2膜、 12 ZrO2膜、 13 下電極、 14 圧電体膜、 15 第1の導電膜、 16 導電層、 17 上電極形成用膜、 18 圧電体層、 19 上電極、 25 弾性膜、 30 圧力発生室、 100 圧電アクチュエータ 10 the flow path forming substrate, 11 SiO 2 film, 12 ZrO 2 film, 13 lower electrode, 14 piezoelectric film 15 the first conductive film, 16 a conductive layer, 17 an upper electrode forming film, 18 the piezoelectric layer, the upper 19 Electrode, 25 elastic membrane, 30 pressure generating chamber, 100 piezoelectric actuator

Claims (6)

絶縁膜及び当該絶縁膜上に形成された下電極を含む振動板と、当該振動板上に形成された圧電体層と、当該圧電体層上に形成された上電極と、を備えた圧電アクチュエータの製造方法であって、
基板上に絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜上に下電極を形成する工程と、
前記下電極上に圧電体膜を形成する工程と、
前記圧電体膜上に第1の導電膜を形成する工程と、
前記第1の導電膜を通して、少なくとも前記圧電体膜と第1の導電膜との界面にイオンを打ち込んで導電層を形成し、当該第1の導電膜及び導電層を備えた上電極形成用膜を構成する工程と、
前記圧電体膜及び上電極形成用膜をパターニングし、圧電体層及び上電極を形成する工程と、
を含んでなる圧電アクチュエータの製造方法。
A piezoelectric actuator comprising: a diaphragm including an insulating film and a lower electrode formed on the insulating film; a piezoelectric layer formed on the diaphragm; and an upper electrode formed on the piezoelectric layer A manufacturing method of
Forming an insulating film on the substrate;
Forming a lower electrode on the insulating film;
Forming a piezoelectric film on the lower electrode;
Forming a first conductive film on the piezoelectric film;
Through the first conductive film, ions are implanted into at least the interface between the piezoelectric film and the first conductive film to form a conductive layer, and the upper electrode forming film provided with the first conductive film and the conductive layer Comprising the steps of:
Patterning the piezoelectric film and the upper electrode forming film to form a piezoelectric layer and an upper electrode;
A method for manufacturing a piezoelectric actuator comprising:
前記第1の導電膜を形成する工程は、前記圧電体膜上に密着膜を形成する工程と、当該密着膜上に第2の導電性膜を形成する工程と、を含んでなる請求項1記載の圧電アクチュエータの製造方法。   The step of forming the first conductive film includes a step of forming an adhesion film on the piezoelectric film and a step of forming a second conductive film on the adhesion film. The manufacturing method of the piezoelectric actuator of description. 前記イオンは、前記圧電体膜の前記第1の導電膜側に、さらに打ち込まれてなる請求項1または請求項2記載の圧電アクチュエータの製造方法。   The method for manufacturing a piezoelectric actuator according to claim 1, wherein the ions are further implanted into the first conductive film side of the piezoelectric film. 請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載の圧電アクチュエータの製造方法により製造されてなる圧電アクチュエータ。   The piezoelectric actuator manufactured by the manufacturing method of the piezoelectric actuator as described in any one of Claims 1 thru | or 3. 請求項4に記載の圧電アクチュエータと、
前記圧電アクチュエータの機械的変位によって内容積が変化する圧力発生室と、
前記圧力発生室に連通して液滴を吐出する吐出口と、
を備えた液体噴射ヘッド。
A piezoelectric actuator according to claim 4;
A pressure generating chamber whose internal volume changes due to mechanical displacement of the piezoelectric actuator;
A discharge port for discharging droplets in communication with the pressure generation chamber;
A liquid ejecting head comprising:
請求項5記載の液体噴射ヘッドと、
前記液体噴射ヘッドを駆動する駆動装置と、
を備えた液体噴射装置。
A liquid ejecting head according to claim 5;
A driving device for driving the liquid jet head;
A liquid ejecting apparatus comprising:
JP2005038942A 2005-02-16 2005-02-16 Piezoelectric actuator manufacturing method, piezoelectric actuator, liquid ejecting head, and liquid ejecting apparatus Pending JP2006228866A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005038942A JP2006228866A (en) 2005-02-16 2005-02-16 Piezoelectric actuator manufacturing method, piezoelectric actuator, liquid ejecting head, and liquid ejecting apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005038942A JP2006228866A (en) 2005-02-16 2005-02-16 Piezoelectric actuator manufacturing method, piezoelectric actuator, liquid ejecting head, and liquid ejecting apparatus

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2006228866A true JP2006228866A (en) 2006-08-31

Family

ID=36989984

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005038942A Pending JP2006228866A (en) 2005-02-16 2005-02-16 Piezoelectric actuator manufacturing method, piezoelectric actuator, liquid ejecting head, and liquid ejecting apparatus

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2006228866A (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007094433A1 (en) * 2006-02-16 2007-08-23 National University Corporation Chiba University Actuator using multilayer composite material
JP2009081347A (en) * 2007-09-27 2009-04-16 Fujifilm Corp Piezoelectric device and liquid discharge head
JP2009196329A (en) * 2008-02-25 2009-09-03 Seiko Epson Corp Manufacturing method of liquid injection head
US7656077B2 (en) * 2003-12-24 2010-02-02 Kyocera Corporation Laminated piezoelectric device
US20120073099A1 (en) * 2009-06-09 2012-03-29 Murata Manufacturing Co., Ltd. Method for manufacturing piezoelectric device
JP2015505958A (en) * 2011-11-30 2015-02-26 ベイカー ヒューズ インコーポレイテッド Crystal sensor made by ion implantation
US9385301B2 (en) * 2007-12-25 2016-07-05 Murata Manufacturing Co., Ltd. Method for manufacturing composite piezoelectric substrate

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7656077B2 (en) * 2003-12-24 2010-02-02 Kyocera Corporation Laminated piezoelectric device
WO2007094433A1 (en) * 2006-02-16 2007-08-23 National University Corporation Chiba University Actuator using multilayer composite material
JP5103627B2 (en) * 2006-02-16 2012-12-19 国立大学法人 千葉大学 Actuator using laminated composite material
JP2009081347A (en) * 2007-09-27 2009-04-16 Fujifilm Corp Piezoelectric device and liquid discharge head
US9385301B2 (en) * 2007-12-25 2016-07-05 Murata Manufacturing Co., Ltd. Method for manufacturing composite piezoelectric substrate
JP2009196329A (en) * 2008-02-25 2009-09-03 Seiko Epson Corp Manufacturing method of liquid injection head
US8613498B2 (en) 2008-02-25 2013-12-24 Seiko Epson Corporation Method of manufacturing a liquid jet head and a liquid jet apparatus
US8991985B2 (en) 2008-02-25 2015-03-31 Seiko Epson Corporation Method of manufacturing a liquid jet head and a liquid jet apparatus
US20120073099A1 (en) * 2009-06-09 2012-03-29 Murata Manufacturing Co., Ltd. Method for manufacturing piezoelectric device
US9197184B2 (en) * 2009-06-09 2015-11-24 Murata Manufacturing Co., Ltd. Method for manufacturing piezoelectric device
JP2015505958A (en) * 2011-11-30 2015-02-26 ベイカー ヒューズ インコーポレイテッド Crystal sensor made by ion implantation

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4333686B2 (en) Actuator device, liquid jet head, and liquid jet device
JP5251031B2 (en) Piezoelectric element, liquid ejecting head, liquid ejecting apparatus, sensor
JP2008010528A (en) Actuator device, liquid jet head, and liquid jet device
US8579417B2 (en) Liquid ejecting head, liquid ejecting apparatus, actuator device, and manufacturing method of liquid ejecting head
JP3630050B2 (en) Inkjet recording head and inkjet recording apparatus
JP4873132B2 (en) Method for manufacturing actuator device
JP5168443B2 (en) Piezoelectric element, actuator device, liquid jet head, and liquid jet device
JP2004001431A (en) Liquid ejecting head and liquid ejecting apparatus
JP2009016625A (en) Actuator, liquid ejecting head, and liquid ejecting apparatus
JP2005088441A (en) Liquid ejecting head and liquid ejecting apparatus
JP2006231909A (en) Liquid ejecting head and liquid ejecting apparatus
JP2006228866A (en) Piezoelectric actuator manufacturing method, piezoelectric actuator, liquid ejecting head, and liquid ejecting apparatus
JP2007216429A (en) Method for forming piezoelectric element portion of liquid jet head
JP2006217721A (en) Piezoelectric actuator manufacturing method, piezoelectric actuator, liquid ejecting head, and liquid ejecting apparatus
JP4614068B2 (en) Liquid ejecting head, manufacturing method thereof, and liquid ejecting apparatus
JP2010253786A (en) Liquid ejecting head, liquid ejecting apparatus, and actuator device
JP2006255972A (en) Liquid ejecting head and liquid ejecting apparatus
JP2009076819A (en) Actuator device, liquid jet head, and liquid jet device
JP2009190349A (en) Method for manufacturing liquid jet head
JP2006224348A (en) Piezoelectric actuator manufacturing method, piezoelectric actuator, liquid ejecting head, and liquid ejecting apparatus
JP3882915B2 (en) Liquid ejecting head, manufacturing method thereof, and liquid ejecting apparatus
JP2004330567A (en) Liquid ejecting head and liquid ejecting apparatus
JP2006217715A (en) Piezoelectric actuator manufacturing method, piezoelectric actuator, liquid ejecting head, and liquid ejecting apparatus
JP5670017B2 (en) Liquid ejecting head, liquid ejecting apparatus, and actuator device
JP2006217713A (en) Piezoelectric actuator manufacturing method, piezoelectric actuator, liquid ejecting head, and liquid ejecting apparatus