JP2016155283A - Electromechanical conversion member, droplet discharge head, image formation device, ink cartridge, micro pump and method for formation of electromechanical conversion member - Google Patents

Electromechanical conversion member, droplet discharge head, image formation device, ink cartridge, micro pump and method for formation of electromechanical conversion member Download PDF

Info

Publication number
JP2016155283A
JP2016155283A JP2015034122A JP2015034122A JP2016155283A JP 2016155283 A JP2016155283 A JP 2016155283A JP 2015034122 A JP2015034122 A JP 2015034122A JP 2015034122 A JP2015034122 A JP 2015034122A JP 2016155283 A JP2016155283 A JP 2016155283A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electromechanical conversion
conversion member
droplet discharge
film
lower 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
JP2015034122A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
昌弘 石杜
Masahiro Ishimori
昌弘 石杜
圭史 三輪
Keiji Miwa
圭史 三輪
啓輔 林
Hirosuke Hayashi
啓輔 林
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.)
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ricoh Co Ltd filed Critical Ricoh Co Ltd
Priority to JP2015034122A priority Critical patent/JP2016155283A/en
Publication of JP2016155283A publication Critical patent/JP2016155283A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

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

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electromechanical conversion member which can suppress release of a bottom electrode and has a high credibility.SOLUTION: An electromechanical conversion member comprising a diaphragm 15 which forms one face of a liquid chamber 13, and an electromechanical conversion element in which a bottom electrode 161, a piezoelectric material 162 and an upper electrode 163 are formed on the diaphragm 15 in this order, in which the bottom electrodes 161 are continuously provided over a direction in which the liquid chambers 13 are arranged side by side thereby constituting a common electrode of the electromechanical conversion element, an outer periphery of the bottom electrode is provided with a concave slit part 161s, and the slit part 161s is not formed at a position of an upper part of the liquid chamber 13.SELECTED DRAWING: Figure 5

Description

本発明は、電気機械変換部材、液滴吐出ヘッド、画像形成装置、インクカートリッジ、マイクロポンプおよび電気機械変換部材の作製方法に関する。   The present invention relates to an electromechanical conversion member, a droplet discharge head, an image forming apparatus, an ink cartridge, a micropump, and a method for manufacturing an electromechanical conversion member.

一般に、プリンタ、ファクシミリ、複写機、プロッタ、或いはこれらの内の複数の機能を複合した画像形成装置としては、例えばインク等の液滴を吐出する液滴吐出ヘッドを備えたインクジェット記録装置がある。   In general, printers, facsimiles, copiers, plotters, or image forming apparatuses that combine a plurality of these functions include, for example, an ink jet recording apparatus that includes a droplet discharge head that discharges droplets of ink or the like.

液滴吐出ヘッドは、インクなどの液体の液滴を吐出するノズルと、このノズルに連通し液体を収容した液室（加圧液室、圧力室、加圧室、吐出室などとも称される。）と、圧電素子などの電気機械変換素子とを備えた構成が知られている。この液滴吐出ヘッドでは、圧電素子に電圧が印加されることにより圧電素子は液室の壁の一部を形成する振動板を変形させるように振動し、その振動板の変形により液室内の液体が加圧され、ノズルから液滴を吐出させることができる。   The droplet discharge head is also referred to as a nozzle that discharges liquid droplets of ink or the like, and a liquid chamber (pressure chamber, pressure chamber, pressure chamber, discharge chamber, or the like) that communicates with the nozzle and stores liquid. )) And an electromechanical transducer such as a piezoelectric element are known. In this droplet discharge head, when a voltage is applied to the piezoelectric element, the piezoelectric element vibrates so as to deform a diaphragm that forms part of the wall of the liquid chamber, and the liquid in the liquid chamber is deformed by the deformation of the diaphragm. Is pressurized, and droplets can be discharged from the nozzle.

液滴吐出ヘッドには、振動板上に、圧電素子を構成する下部電極（共通電極）、圧電体及び上部電極（個別電極）を積層形成し、たわみ振動モードを使用した電気機械変換部材（圧電アクチュエータ、アクチュエータ基板ともいう）が実用化されている。   In the droplet discharge head, a lower electrode (common electrode), a piezoelectric body, and an upper electrode (individual electrode) constituting a piezoelectric element are laminated on a vibration plate, and an electromechanical conversion member (piezoelectric) using a flexural vibration mode. Actuators and actuator substrates) have been put into practical use.

このような液滴吐出ヘッドの製造方法として、マイクロ・エレクトロ・メカニカル・システム（以下、「ＭＥＭＳ」と略記する）を応用した半導体デバイス製造技術を用いることが知られている。ＭＥＭＳを用いた製造では、液室の隔壁を形成するための基板の片面に振動板を形成する。この振動板上に、下部電極を形成するための下部電極膜、圧電体を形成するための圧電体膜、上部電極を形成するための上部電極膜を順に成膜する。各膜をフォトリソグラフィー等によるレジストパターン形成、エッチング、薬液によるレジスト剥離といったプロセスによりパターニングして、下部電極、圧電体、上部電極の各層が所望のパターンで積層形成された圧電素子を形成する。これにより、複数の圧電素子が所望のパターンで形成された圧電アクチュエータを得る。   As a manufacturing method of such a droplet discharge head, it is known to use a semiconductor device manufacturing technique to which a micro electro mechanical system (hereinafter abbreviated as “MEMS”) is applied. In manufacturing using MEMS, a diaphragm is formed on one side of a substrate for forming a partition of a liquid chamber. On the diaphragm, a lower electrode film for forming a lower electrode, a piezoelectric film for forming a piezoelectric body, and an upper electrode film for forming an upper electrode are sequentially formed. Each film is patterned by a process such as resist pattern formation by photolithography or the like, etching, and resist stripping by a chemical solution to form a piezoelectric element in which each layer of the lower electrode, the piezoelectric body, and the upper electrode is laminated in a desired pattern. Thereby, a piezoelectric actuator in which a plurality of piezoelectric elements are formed in a desired pattern is obtained.

このような液滴吐出ヘッドに用いる圧電アクチュエータとして、例えば、特許文献１には、共通電極が複数のスリットにより分割されていることで、変位特性を向上することが開示されている。   As a piezoelectric actuator used for such a droplet discharge head, for example, Patent Document 1 discloses that a common electrode is divided by a plurality of slits to improve displacement characteristics.

圧電アクチュエータの製造では、積層膜間の密着性を十分に高めることが重要であるが、圧電アクチュエータの製造過程中に下部電極の隅部が下地膜（振動板）から剥がれる場合がある。   In manufacturing the piezoelectric actuator, it is important to sufficiently improve the adhesion between the laminated films. However, the corner of the lower electrode may be peeled off from the base film (vibration plate) during the manufacturing process of the piezoelectric actuator.

そして、下部電極の膜剥がれが発生してしまうと、下部電極が圧電アクチュエータの意図しない部分に付着することによるショート等が発生するおそれがあり、製品の信頼性低下につながってしまう。   When the film peeling of the lower electrode occurs, there is a possibility that a short circuit or the like occurs due to the lower electrode adhering to an unintended portion of the piezoelectric actuator, leading to a decrease in product reliability.

そこで本発明は、下部電極の剥がれを抑制して、信頼性の高い電気機械変換部材を提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a highly reliable electromechanical conversion member by suppressing peeling of the lower electrode.

かかる目的を達成するため、本発明に係る電気機械変換部材は、液室の一面を形成する振動板と、該振動板上に下部電極、圧電体、上部電極がこの順に形成された電気機械変換素子と、を備える電気機械変換部材において、前記下部電極は、前記液室が並設される方向に亘って連続的に設けられることで前記電気機械変換素子の共通電極となるとともに、外周に凹状のスリット部が形成され、該スリット部は前記液室の上部となる位置には形成されていないものである。   In order to achieve such an object, an electromechanical conversion member according to the present invention includes a diaphragm that forms one surface of a liquid chamber, and an electromechanical conversion in which a lower electrode, a piezoelectric body, and an upper electrode are formed in this order on the diaphragm. In the electromechanical conversion member comprising the element, the lower electrode is continuously provided in the direction in which the liquid chambers are arranged side by side, thereby becoming a common electrode of the electromechanical conversion element and having a concave shape on the outer periphery. The slit portion is formed, and the slit portion is not formed at a position to be the upper portion of the liquid chamber.

本発明によれば、下部電極の剥がれを抑制して、信頼性の高い電気機械変換部材を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, peeling of a lower electrode can be suppressed and a highly reliable electromechanical conversion member can be provided.

液滴吐出ヘッドの基本構成部分である液滴吐出部の概略構成を示す液室の配列方向の断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of the liquid chamber in the arrangement direction showing a schematic configuration of a droplet discharge unit that is a basic component of the droplet discharge head. 液滴吐出ヘッドの基本構成部分である液滴吐出部の概略構成を示す液室の配列方向と直行する方向の断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view in a direction perpendicular to the arrangement direction of the liquid chambers, showing a schematic configuration of a droplet discharge unit that is a basic component of the droplet discharge head. 液滴吐出部の製造プロセスの一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the manufacturing process of a droplet discharge part. 隅部が直角状の下部電極を有するアクチュエータ基板の上面図である。FIG. 5 is a top view of an actuator substrate having a lower electrode with a right corner. 隅部かつ液室の上部以外の位置にスリット部を設けた下部電極を有するアクチュエータ基板の上面図である。It is a top view of the actuator substrate which has the lower electrode which provided the slit part in positions other than the corner and the upper part of a liquid chamber. 下部電極の振動板に対するテーパ角θの説明図である。It is explanatory drawing of taper angle (theta) with respect to the diaphragm of a lower electrode. 液滴吐出ヘッドを備えたインクカートリッジの構成例を示す斜視図である。FIG. 6 is a perspective view illustrating a configuration example of an ink cartridge including a droplet discharge head. 液滴吐出ヘッドを備えたインクジェット記録装置の構成例を示す斜視図である。It is a perspective view showing an example of composition of an ink jet recording device provided with a droplet discharge head. 液滴吐出ヘッドを備えたインクジェット記録装置の機構部の構成例を示す側面図である。FIG. 4 is a side view illustrating a configuration example of a mechanism unit of an ink jet recording apparatus including a droplet discharge head. 電気機械変換部材を備えたマイクロポンプの構成例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structural example of the micropump provided with the electromechanical conversion member. 比較例１に係るアクチュエータ基板の上面図である。6 is a top view of an actuator substrate according to Comparative Example 1. FIG. 比較例２に係るアクチュエータ基板の上面図である。10 is a top view of an actuator substrate according to Comparative Example 2. FIG.

以下、本発明に係る構成を図１から図１２に示す実施の形態に基づいて詳細に説明する。   Hereinafter, a configuration according to the present invention will be described in detail based on the embodiment shown in FIGS.

本実施形態に係る電気機械変換部材（アクチュエータ基板３０）は、液室（液室１３）の一面を形成する振動板（振動板１５）と、該振動板上に下部電極（下部電極１６１）、圧電体（圧電体（ＰＺＴ）１６２）、上部電極（上部電極１６３）がこの順に形成された電気機械変換素子（圧電素子１６）と、を備える電気機械変換部材において、下部電極は、液室が並設される方向に亘って連続的に設けられることで電気機械変換素子の共通電極となるとともに、外周に凹状のスリット部（スリット部１６１ｓ）が形成され、該スリット部は液室の上部となる位置には形成されていないものである。なお、括弧内は実施形態での符号、適用例を示す。   The electromechanical conversion member (actuator substrate 30) according to this embodiment includes a vibration plate (vibration plate 15) that forms one surface of a liquid chamber (liquid chamber 13), a lower electrode (lower electrode 161) on the vibration plate, In an electromechanical conversion member comprising a piezoelectric body (piezoelectric body (PZT) 162) and an electromechanical conversion element (piezoelectric element 16) in which an upper electrode (upper electrode 163) is formed in this order, the lower electrode has a liquid chamber By being continuously provided over the direction in which they are arranged side by side, it becomes a common electrode for the electromechanical transducer, and a concave slit (slit 161s) is formed on the outer periphery. Is not formed at the position. In addition, the code | symbol in embodiment and the example of application are shown in a parenthesis.

（電気機械変換部材／液滴吐出ヘッド）
図１は液滴吐出ヘッドの基本構成部分である液滴吐出部の概略構成を示す液室の配列方向の断面図であり、便宜上、１つの液室に対応する部分のみ示している。また、図２は、液滴吐出部の概略構成を示す液室の配列方向と直交する方向の断面図である。 (Electromechanical conversion member / droplet discharge head)
FIG. 1 is a cross-sectional view in the arrangement direction of liquid chambers showing a schematic configuration of a liquid droplet discharge portion which is a basic component of the liquid droplet discharge head, and only a portion corresponding to one liquid chamber is shown for convenience. FIG. 2 is a cross-sectional view in a direction perpendicular to the arrangement direction of the liquid chambers, showing a schematic configuration of the droplet discharge section.

図１に示すように、液滴吐出部１０は、インクなどの液体の液滴を吐出するノズル１１を有するノズル基板１２と、ノズル１１に連通し液体を収容した液室１３が形成された液室基板１４（以下、単に「基板」という）とを備えている。この基板１４は、ノズル１１と連通する液室１３の隔壁部、流体抵抗部３２、液室１３へのインク導入路３３などが形成されている。基板１４上には、液室１３の一壁面となる振動板１５を形成し、振動板１５上に下部電極１６１、圧電体（ＰＺＴ）１６２及び上部電極１６３からなる圧電素子１６が設けられている。また、圧電素子１６を覆うように第１の保護膜としての第１の絶縁保護膜１７、第２の絶縁保護膜１８、第３の絶縁保護膜１９及びサブフレーム２０が設けられている。   As shown in FIG. 1, the droplet discharge unit 10 is a liquid in which a nozzle substrate 12 having a nozzle 11 for discharging a droplet of a liquid such as ink and a liquid chamber 13 that communicates with the nozzle 11 and contains a liquid are formed. And a chamber substrate 14 (hereinafter simply referred to as “substrate”). In the substrate 14, a partition wall portion of the liquid chamber 13 communicating with the nozzle 11, a fluid resistance portion 32, an ink introduction path 33 to the liquid chamber 13, and the like are formed. A vibration plate 15 serving as one wall surface of the liquid chamber 13 is formed on the substrate 14, and a piezoelectric element 16 including a lower electrode 161, a piezoelectric body (PZT) 162, and an upper electrode 163 is provided on the vibration plate 15. . In addition, a first insulating protective film 17, a second insulating protective film 18, a third insulating protective film 19, and a subframe 20 as a first protective film are provided so as to cover the piezoelectric element 16.

圧電素子１６は、振動板１５側で共通電極となる下部電極１６１と、電気機械変換膜としてのＰＺＴなどからなる圧電体１６２と、圧電体１６２の振動板１５側とは反対側で個別電極となる上部電極１６３とが積層されている。下部電極１６１は、第１の絶縁保護膜１７に形成されたコンタクトホール１７ａにより配線２１に接続されており、この配線２１を介して外部接続用の端子電極としての共通電極用のパッド電極に接続されている。また、上部電極１６３は、第２の絶縁保護膜１８に形成されたコンタクトホール１８ａにより配線２２に接続されており、この配線２２を介して外部接続用の端子電極としての個別電極用のパッド電極２３に接続されている。   The piezoelectric element 16 includes a lower electrode 161 serving as a common electrode on the diaphragm 15 side, a piezoelectric body 162 made of PZT or the like as an electromechanical conversion film, and an individual electrode on the opposite side of the piezoelectric body 162 from the diaphragm 15 side. The upper electrode 163 is laminated. The lower electrode 161 is connected to a wiring 21 through a contact hole 17a formed in the first insulating protective film 17, and is connected to a pad electrode for a common electrode as a terminal electrode for external connection through the wiring 21. Has been. The upper electrode 163 is connected to the wiring 22 by a contact hole 18a formed in the second insulating protective film 18, and a pad electrode for an individual electrode as a terminal electrode for external connection through the wiring 22 23.

サブフレーム２０は、下部電極１６１及び上部電極１６３に電気的に接続される共通電極用の配線２１、個別電極用の配線２２を含めて圧電素子１６の保護空間２０ａと、駆動ＩＣ２４の配置するための空間とを有している。また、共通液室から液室１３へのインク流路３５となる溝部を有している。このインク流路３５は、インク供給口３４を介して基板１４に形成されたインク導入路３３に連通している。   The subframe 20 includes a common electrode wiring 21 electrically connected to the lower electrode 161 and the upper electrode 163, and a wiring space 22a for the individual electrodes including the wiring 22 for the individual electrodes, and the drive IC 24. Space. Further, it has a groove portion that becomes an ink flow path 35 from the common liquid chamber to the liquid chamber 13. The ink flow path 35 communicates with an ink introduction path 33 formed in the substrate 14 via an ink supply port 34.

上記構成の液滴吐出部１０において、共通電極用のパッド電極と配線２１及び個別電極用のパッド電極２３と配線２２を介してそれぞれ圧電素子１６の下部電極１６１と上部電極１６３との間に所定の周波数及び振幅の駆動電圧が印加される。この駆動電圧が印加された圧電素子１６が、基板１４と圧電素子１６との間にある振動板１５を変形させるように振動し、その振動板１５の変形により液室１３内の液体が加圧され、ノズル１１から液滴を吐出させることができる。   In the droplet discharge section 10 configured as described above, a predetermined electrode is provided between the lower electrode 161 and the upper electrode 163 of the piezoelectric element 16 via the common electrode pad electrode and wiring 21 and the individual electrode pad electrode 23 and wiring 22, respectively. A driving voltage having a frequency and an amplitude of 2 is applied. The piezoelectric element 16 to which the driving voltage is applied vibrates so as to deform the vibration plate 15 between the substrate 14 and the piezoelectric element 16, and the liquid in the liquid chamber 13 is pressurized by the deformation of the vibration plate 15. Thus, the droplets can be ejected from the nozzle 11.

次に、液滴吐出ヘッドを構成する構成要素である各部及び部材などの材料及び工法について、より具体的に説明する。   Next, the materials and methods of each part and member, which are constituent elements constituting the droplet discharge head, will be described more specifically.

〔基板〕
基板１４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［μｍ］以上６００［μｍ］以下の範囲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、本構成例においては、主に（１００）の面方位を持つ単結晶基板を主に使用した。また、図１に示すような液室（圧力室）１３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。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一般的である。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。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）では深い溝をほることができるため、より剛性を保ちつつ、配列密度を高くすることができることが分かっている。本構成例としては（１１０）の面方位を持った単結晶基板を使用することも可能である。但し、この場合、マスク材であるＳｉＯ２もエッチングされてしまうため、この点も留意して利用することが好ましい。 〔substrate〕
As the substrate 14, it is preferable to use a silicon single crystal substrate, and it is preferable to have a thickness in the range of 100 [μm] to 600 [μm]. There are three types of plane orientations: (100), (110), and (111), but (100) and (111) are generally widely used in the semiconductor industry. In this configuration example, A single crystal substrate having a (100) plane orientation was mainly used. Further, when the liquid chamber (pressure chamber) 13 as shown in FIG. 1 is manufactured, the silicon single crystal substrate is processed using etching. As an etching method in this case, it is common to use anisotropic etching. Anisotropic etching utilizes the property that the etching rate differs with respect to the plane orientation of the crystal structure. For example, in anisotropic etching immersed in an alkaline solution such as KOH, the (111) plane has an etching rate of about 1/400 compared to the (100) plane. Therefore, while a structure having an inclination of about 54 ° can be produced in the plane orientation (100), a deep groove can be removed in the plane orientation (110), so that the arrangement density is increased while maintaining rigidity. I know you can. As this configuration example, it is possible to use a single crystal substrate having a (110) plane orientation. However, in this case, SiO 2 which is a mask material is also etched, so it is preferable to use this point in consideration.

〔振動板〕
図１に示すように電気機械変換素子としての圧電素子１６によって発生した力を受けて、その下地の振動板１５が変形して、液室（圧力室）１３のインクなどの液体の液滴を吐出させる。そのため、振動板１５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。材料としては、Ｓｉ、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４などを例えばＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ
Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：化学気相成長）法により作製したものが挙げられる。さらに図１に示すような共通電極（下部電極）１６１及び圧電体１６２の線膨張係数に近い材料を選択することが好ましい。特に、圧電体１６２としては、一般的に材料としてＰＺＴが使用される場合が多い。従って、振動板１５の材料は、ＰＺＴの線膨張係数８×１０−６（１／Ｋ）に近い５×１０−６（１／Ｋ）以上１０×１０−６（１／Ｋ）以下の範囲の線膨張係数を有した材料が好ましい。さらには７×１０−６（１／Ｋ）以上９×１０−６（１／Ｋ）以下の範囲の線膨張係数を有した材料がより好ましい。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が挙げられる。これらの材料を、例えばスパッタ法又はゾルゲル法を用いてスピンコーターにて作製することができる。膜厚としては０．１［μｍ］以上１０［μｍ］以下の範囲が好ましく、０．５［μｍ］以上３［μｍ］以下の範囲がさらに好ましい。この範囲より小さいと、図１に示すような液室（圧力室）１３の加工が難しくなる。また、上記範囲より大きいと振動板１５が変形しにくくなり、インク滴などの液滴の吐出が不安定になる。 (Diaphragm)
As shown in FIG. 1, upon receiving the force generated by the piezoelectric element 16 as an electromechanical transducer, the underlying diaphragm 15 is deformed, and liquid droplets such as ink in the liquid chamber (pressure chamber) 13 are discharged. Discharge. Therefore, it is preferable that the diaphragm 15 has a predetermined strength. Examples of the material include Si, SiO 2 , Si 3 N 4, and the like, for example, CVD (Chemical
Examples thereof include those prepared by a vapor deposition (chemical vapor deposition) method. Further, it is preferable to select a material close to the linear expansion coefficient of the common electrode (lower electrode) 161 and the piezoelectric body 162 as shown in FIG. In particular, as the piezoelectric body 162, PZT is generally used as a material in many cases. Therefore, the material of the diaphragm 15 is in the range of 5 × 10 −6 (1 / K) to 10 × 10 −6 (1 / K), which is close to the linear expansion coefficient 8 × 10 −6 (1 / K) of PZT. A material having a linear expansion coefficient of is preferable. Furthermore, a material having a linear expansion coefficient in the range of 7 × 10 −6 (1 / K) to 9 × 10 −6 (1 / K) is more preferable. Specific examples of the material include aluminum oxide, zirconium oxide, iridium oxide, ruthenium oxide, tantalum oxide, hafnium oxide, osmium oxide, rhenium oxide, rhodium oxide, palladium oxide, and compounds thereof. These materials can be produced by a spin coater using, for example, a sputtering method or a sol-gel method. The film thickness is preferably in the range of 0.1 [μm] to 10 [μm], and more preferably in the range of 0.5 [μm] to 3 [μm]. If it is smaller than this range, it becomes difficult to process the liquid chamber (pressure chamber) 13 as shown in FIG. On the other hand, if it is larger than the above range, the diaphragm 15 is not easily deformed, and ejection of droplets such as ink droplets becomes unstable.

〔下部電極（共通電極）〕
下部電極（共通電極）１６１としては、金属もしくは金属と酸化物からなっていることが好ましい。ここで、どちらの材料も振動板１５と下部電極１６１を構成する金属膜との間に密着層を入れて剥がれ等を抑制するように工夫している。以下に密着層含めて金属電極膜及び酸化物電極膜の詳細について記載する。 [Lower electrode (common electrode)]
The lower electrode (common electrode) 161 is preferably made of metal or metal and oxide. Here, both materials are devised so as to suppress peeling and the like by putting an adhesion layer between the diaphragm 15 and the metal film constituting the lower electrode 161. Details of the metal electrode film and the oxide electrode film including the adhesion layer are described below.

〔密着層〕
密着層は、例えば次のように形成する。Ｔｉをスパッタ成膜後、成膜したチタン膜をＲＴＡ（Ｒａｐｉｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ａｎｎｅａｌｉｎｇ）装置を用いて熱酸化して酸化チタン膜にする。熱酸化の条件は、例えば、６５０［℃］以上８００［℃］以下の範囲の温度、１［分］以上３０［分］以下の範囲の処理時間、及びＯ２雰囲気である。酸化チタン膜を作成するには反応性スパッタでもよいがチタン膜の高温による熱酸化法が望ましい。反応性スパッタによる作製では、シリコン基板を高温で加熱する必要があるため、特別なスパッタチャンバ構成を必要とする。さらに、一般の炉による酸化よりも、ＲＴＡ装置による酸化の方がチタン酸化膜の結晶性が良好になる。なぜなら、通常の加熱炉による酸化によれば、酸化しやすいチタン膜は、低温においてはいくつもの結晶構造を作るため、一旦、それを壊す必要が生じるためである。したがって、昇温速度の速いＲＴＡによる酸化の方が良好な結晶を形成するために有利になる。また、Ｔｉ以外の材料としては、Ｔａ、Ｉｒ、Ｒｕ等の材料を用いることもできる。密着層の膜厚としては、１０［ｎｍ］以上８０［ｎｍ］以下の範囲が好ましく、１５［ｎｍ］以上６０［ｎｍ］以下の範囲がさらに好ましい。この範囲以下の場合においては、密着性に懸念がある。また、この範囲以上になってくると、下部電極の表面粗さが大きくなり圧電膜との密着性が低下し、圧電膜の結晶性に悪影響を及ぼしインク吐出に十分な変位が得られないような不具合が発生する。 [Adhesion layer]
The adhesion layer is formed as follows, for example. After Ti is formed by sputtering, the formed titanium film is thermally oxidized using an RTA (Rapid Thermal Annealing) apparatus to form a titanium oxide film. The conditions for thermal oxidation are, for example, a temperature in the range of 650 [° C.] to 800 [° C.], a treatment time in the range of 1 [min] to 30 [min], and an O 2 atmosphere. To form the titanium oxide film, reactive sputtering may be used, but thermal oxidation of the titanium film at a high temperature is desirable. The production by reactive sputtering requires a special sputtering chamber configuration because the silicon substrate needs to be heated at a high temperature. Furthermore, the crystallinity of the titanium oxide film is better in the oxidation by the RTA apparatus than in the oxidation by a general furnace. This is because, according to oxidation in a normal heating furnace, a titanium film that is easily oxidized forms several crystal structures at a low temperature, and thus it is necessary to break it once. Therefore, oxidation by RTA having a high temperature rising rate is advantageous in order to form better crystals. Moreover, as materials other than Ti, materials such as Ta, Ir, and Ru can be used. The thickness of the adhesion layer is preferably in the range of 10 [nm] to 80 [nm], and more preferably in the range of 15 [nm] to 60 [nm]. If it is less than this range, there is concern about adhesion. Also, if the value exceeds this range, the surface roughness of the lower electrode will increase and the adhesion to the piezoelectric film will decrease, adversely affecting the crystallinity of the piezoelectric film, and sufficient displacement for ink ejection will not be obtained. Trouble occurs.

〔金属電極膜〕
金属電極膜の金属材料としては、従来から高い耐熱性と低い反応性を有する白金が用いられているが、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、イリジウムや白金−ロジウムなどの白金族元素や、これらの合金膜も挙げられる。また、白金を使用する場合には下地（特にＳｉＯ２）との密着性が悪いために、前述の密着層を先に積層することが好ましい。作製方法としては、スパッタ法や真空蒸着等の真空成膜が一般的である。膜厚としては、８０［ｎｍ］以上２５０［ｎｍ］以下の範囲が好ましく、１００［ｎｍ］以上２００［ｎｍ］以下の範囲がより好ましい。この範囲より薄い場合においては、下部電極１６１として十分な電流を供給することができなくなり、液滴の吐出をする際に不具合が発生する。さらに、この範囲より厚い場合においては、白金族元素の高価な材料を使用する場合においては、コストアップとなる。また、白金を材料とした場合においては、膜厚を厚くしていたったときに表面粗さが大きくなり、その上に作製する酸化物電極膜やＰＺＴの表面粗さや結晶配向性に影響を及ぼして、インク吐出に十分な変位が得られないような不具合が発生する。 [Metal electrode film]
Conventionally, platinum having high heat resistance and low reactivity has been used as the metal material of the metal electrode film, but it may not be said that it has sufficient barrier properties against lead. -Platinum group elements, such as rhodium, and these alloy films are also mentioned. Further, when platinum is used, it is preferable that the above-mentioned adhesion layer is laminated first because adhesion to the base (particularly SiO 2 ) is poor. As a manufacturing method, vacuum film formation such as sputtering or vacuum deposition is generally used. The film thickness is preferably in the range of 80 [nm] to 250 [nm], and more preferably in the range of 100 [nm] to 200 [nm]. When the thickness is smaller than this range, a sufficient current cannot be supplied as the lower electrode 161, and a problem occurs when ejecting a droplet. Further, when the thickness is larger than this range, the cost increases when an expensive material of a platinum group element is used. In the case of using platinum as a material, the surface roughness increases when the film thickness is increased, which affects the surface roughness and crystal orientation of the oxide electrode film and PZT produced thereon. This causes a problem that sufficient displacement for ink ejection cannot be obtained.

〔酸化物電極膜〕
酸化物電極膜の材料としてはＴｉを用いることが好ましい。成膜方法についてはスパッタ法により作製される。酸化方法としては密着層と同様にＲＴＡ装置を用いて、例えば、６５０［℃］以上８００［℃］以下の範囲の温度、１［分］以上３０［分］以下の範囲の処理時間、及びＯ２雰囲気で酸化処理を行う。その理由も密着層の項で述べたものと同様である。成膜されるＴｉＯＸ膜厚としては、３［ｎｍ］以上１５［ｎｍ］以下の範囲が好ましい。またスパッタ成膜材料として、上記Ｔｉ以外にもＴｉ／Ｉｒ、ＰｂＯ／ＴｉＯＸ、ＬＮＯなどが好ましい。 [Oxide electrode film]
Ti is preferably used as the material for the oxide electrode film. The film forming method is produced by sputtering. As the oxidation method, using an RTA apparatus in the same manner as the adhesion layer, for example, a temperature in the range of 650 [° C.] to 800 [° C.], a treatment time in the range of 1 [min] to 30 [min], and O Oxidation is performed in two atmospheres. The reason is the same as that described in the section of the adhesion layer. The TiO X film thickness to be formed is preferably in the range of 3 [nm] to 15 [nm]. In addition to Ti, the sputtering film forming material is preferably Ti / Ir, PbO / TiO x , LNO, or the like.

〔圧電体（電気機械変換膜）〕
圧電体１６２の材料としては、ＰＺＴを主に使用した。ＰＺＴとはジルコン酸鉛（ＰｂＺｒＯ３）とチタン酸（ＰｂＴｉＯ３）の固溶体で、その比率により特性が異なる。一般的に優れた圧電特性を示す組成は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ＰＺＴ（５３／４７）と示される。ＰＺＴ以外の複合酸化物としてはチタン酸バリウムなどが挙げられ、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も可能である。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、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。 [Piezoelectric body (electromechanical conversion film)]
As a material of the piezoelectric body 162, PZT was mainly used. PZT is a solid solution of lead zirconate (PbZrO 3 ) and titanic acid (PbTiO 3 ), and the characteristics differ depending on the ratio. In general, the composition exhibiting excellent piezoelectric characteristics has a ratio of PbZrO 3 and PbTiO 3 of 53:47. When expressed by a chemical formula, Pb (Zr0.53, Ti0.47) O 3 , general PZT (53/47) It is indicated. Examples of composite oxides other than PZT include barium titanate. In this case, it is also possible to prepare a barium titanate precursor solution by dissolving barium alkoxide and a titanium alkoxide compound in a common solvent. is there. These materials are described by the general formula ABO 3 , and A = Pb, Ba, Sr, B = Ti, Zr, Sn, Ni, Zn, Mg, and a composite oxide mainly composed of Nb. Specifically, (Pb1-x, Ba) (Zr, Ti) O 3 , (Pb1-x, Sr) (Zr, Ti) O 3 , which partially replaces Pb of the A site with Ba or Sr. This is the case. Such substitution is possible with a divalent element, and the effect thereof has an effect of reducing characteristic deterioration due to evaporation of lead during heat treatment.

圧電体１６２の作製方法としては、スパッタ法もしくは、ゾルゲル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、パターニング化が必要となるので、フォトリソエッチング等により所望のパターンを得る。ＰＺＴをゾルゲル法により作製した場合、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出発材料にし、共通溶媒としてメトキシエタノールに溶解させ均一溶液を得ることで、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、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などの安定化剤を適量、添加してもよい。   As a method for manufacturing the piezoelectric body 162, it can be manufactured by a spin coater using a sputtering method or a sol-gel method. In that case, since patterning is required, a desired pattern is obtained by photolithography etching or the like. When PZT is produced by a sol-gel method, a PZT precursor solution can be produced by using lead acetate, zirconium alkoxide, and titanium alkoxide compounds as starting materials and dissolving them in methoxyethanol as a common solvent to obtain a uniform solution. Since the metal alkoxide compound is easily hydrolyzed by moisture in the atmosphere, an appropriate amount of a stabilizer such as acetylacetone, acetic acid or diethanolamine may be added to the precursor solution as a stabilizer.

基板１４の全面に圧電体１６２の膜（ＰＺＴ膜）を得る場合、スピンコートなど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１００［ｎｍ］以下の膜厚が得られるように前駆体濃度の調整が必要になる。   When the film of the piezoelectric body 162 (PZT film) is obtained on the entire surface of the substrate 14, it is obtained by forming a coating film by a solution coating method such as spin coating, and performing heat treatments such as solvent drying, thermal decomposition, and crystallization. . Since the transformation from the coating film to the crystallized film involves volume shrinkage, it is necessary to adjust the precursor concentration so that a film thickness of 100 nm or less can be obtained in one step in order to obtain a crack-free film. Become.

圧電体１６２の膜厚としては０．５［μｍ］以上５［μｍ］以下の範囲が好ましく、１［μｍ］以上２［μｍ］以下の範囲がより好ましい。この範囲より小さいと十分な変形（変位）を発生することができなくなり、この範囲より大きいと何層も積層させていくため、工程数が多くなりプロセス時間が長くなる。   The film thickness of the piezoelectric body 162 is preferably in the range of 0.5 [μm] to 5 [μm], and more preferably in the range of 1 [μm] to 2 [μm]. If it is smaller than this range, it will not be possible to generate sufficient deformation (displacement), and if it is larger than this range, many layers will be laminated, resulting in an increase in the number of steps and a longer process time.

また、圧電体１６２の比誘電率としては６００以上２０００以下の範囲になっていることが好ましく、さらに１２００以上１６００以下の範囲になっていることが好ましい。このとき、この範囲よりも小さいときには十分な変形（変位）特性が得られず、この範囲より大きくなると、分極処理が十分行われず、連続駆動後の変位劣化については十分な特性が得られないといった不具合が発生する。   The relative permittivity of the piezoelectric body 162 is preferably in the range of 600 to 2000, and more preferably in the range of 1200 to 1600. At this time, when it is smaller than this range, sufficient deformation (displacement) characteristics cannot be obtained, and when it is larger than this range, polarization processing is not performed sufficiently, and sufficient characteristics cannot be obtained for displacement deterioration after continuous driving. A malfunction occurs.

〔上部電極（個別電極）〕
上部電極（個別電極）１６３は、下部電極材料層とは異なり、圧電体１６２の膜を形成する際のような高温のプロセスが後の工程で無く、圧電体１６２の膜との格子定数マッチングも必要とならないため材料選択幅が下部電極１６１に比較し広くなる。上部電極１６３においては、白金膜、イリジウムや金などの金属電極を用いることができる。また、酸化物電極層と金属電極の積層膜を利用することもできる。 [Upper electrode (individual electrode)]
Unlike the lower electrode material layer, the upper electrode (individual electrode) 163 is not subjected to a high-temperature process such as that for forming the film of the piezoelectric body 162 and the lattice constant matching with the film of the piezoelectric body 162 is not performed later. Since it is not necessary, the material selection width is wider than that of the lower electrode 161. For the upper electrode 163, a platinum film, a metal electrode such as iridium or gold can be used. A laminated film of an oxide electrode layer and a metal electrode can also be used.

上部電極１６３としては、金属もしくは酸化物と金属からなっていることが好ましい。以下に酸化物電極膜及び金属電極膜の詳細について記載する。   The upper electrode 163 is preferably made of metal or oxide and metal. Details of the oxide electrode film and the metal electrode film are described below.

〔酸化物電極膜〕
酸化物電極膜の材料としては、ＩｒＯ２，ＬａＮｉＯ３，ＲｕＯ２，ＳｒＯ，ＳｒＲｕＯ３などを用いることができる。酸化物電極膜は、例えばスパッタ法等の成膜方法により作製することができる。酸化物電極膜の膜厚としては、２０［ｎｍ］以上８０［ｎｍ］以下の範囲が好ましく、４０［ｎｍ］以上６０［ｎｍ］以下の範囲がさらに好ましい。この膜厚範囲よりも薄いと初期変形（変位）や変形（変位）の劣化特性については十分な特性が得られない。また、この範囲を超えると、その後に成膜したＰＺＴ膜の絶縁耐圧が悪くなり、リークしやすくなる。 [Oxide electrode film]
As a material of the oxide electrode film, or the like can be used IrO 2, LaNiO 3, RuO 2 , SrO, SrRuO 3. The oxide electrode film can be produced by a film forming method such as sputtering. The thickness of the oxide electrode film is preferably in the range of 20 [nm] to 80 [nm], and more preferably in the range of 40 [nm] to 60 [nm]. If the thickness is less than this range, sufficient characteristics cannot be obtained for the deterioration characteristics of initial deformation (displacement) and deformation (displacement). On the other hand, if it exceeds this range, the withstand voltage of the PZT film formed thereafter deteriorates and leaks easily.

〔金属電極膜〕
金属電極膜の材料等については、前述の下部電極（共通電極）１６１で使用した金属電極膜について記載したものと同様なものを挙げることができる。金属電極膜の膜厚としては３０［ｎｍ］以上２００［ｎｍ］以下の範囲が好ましく、５０［ｎｍ］以上１５０［ｎｍ］以下の範囲がさらに好ましい。この範囲より薄い場合においては、上部電極（個別電極）１６３として十分な電流を供給することができなくなり、液滴を吐出する際に不具合が発生する。また、上記範囲より厚いと、白金族元素の高価な材料を使用する場合にコストアップとなる。また、白金を材料とした場合に膜厚を厚くしていたったときに表面粗さが大きくなり、絶縁保護膜を介して配線などを作製する際に、膜剥がれ等のプロセス不具合が発生しやすくなる。 [Metal electrode film]
Examples of the material for the metal electrode film include the same materials as those described for the metal electrode film used in the lower electrode (common electrode) 161 described above. The thickness of the metal electrode film is preferably in the range of 30 [nm] to 200 [nm], and more preferably in the range of 50 [nm] to 150 [nm]. When the thickness is smaller than this range, a sufficient current cannot be supplied as the upper electrode (individual electrode) 163, and a problem occurs when ejecting a droplet. On the other hand, when the thickness is larger than the above range, the cost increases when an expensive material of a platinum group element is used. In addition, when platinum is used as the material, the surface roughness increases when the film thickness is increased, and process defects such as film peeling are likely to occur when wiring is formed through an insulating protective film. .

〔第１の絶縁保護膜〕
成膜・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、第１の絶縁保護膜１７の材料は緻密な無機材料とする必要がある。また、第１の絶縁保護膜１７として有機材料を用いる場合は、十分な保護性能を得るために膜厚を厚くする必要があるため、適さない。第１の絶縁保護膜１７を厚い膜とした場合、振動板１５の振動を著しく阻害してしまうため、吐出性能の低い液滴吐出ヘッドになってしまう。薄膜で高い保護性能を得るには、酸化物，窒化物，炭化膜を用いるのが好ましいが、第１の絶縁保護膜１７の下地となる電極材料、圧電体材料及び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、第１の絶縁保護膜１７の成膜法も、圧電素子１６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。第１の絶縁保護膜１７の好ましい成膜方法としては、蒸着法、ＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：原子層堆積）法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。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することができる。 [First insulating protective film]
The material of the first insulating protective film 17 needs to be a dense inorganic material because it is necessary to select a material that prevents moisture in the atmosphere from being transmitted through while preventing damage to the piezoelectric element due to the film formation / etching process. There is. Further, when an organic material is used for the first insulating protective film 17, it is not suitable because it is necessary to increase the film thickness in order to obtain sufficient protection performance. When the first insulating protective film 17 is a thick film, the vibration of the diaphragm 15 is remarkably hindered, resulting in a droplet discharge head having a low discharge performance. In order to obtain high protection performance with a thin film, it is preferable to use an oxide, nitride, or carbide film. However, the electrode material, the piezoelectric material, and the diaphragm material serving as the base of the first insulating protective film 17 have adhesiveness. It is necessary to select a high material. In addition, it is necessary to select a film forming method that does not damage the piezoelectric element 16 as a method for forming the first insulating protective film 17. That is, a plasma CVD method in which a reactive gas is turned into plasma and deposited on a substrate, or a sputtering method in which a film is formed by causing a plasma to collide with a target material and flying away is not preferable. Examples of a preferable film formation method for the first insulating protective film 17 include an evaporation method and an ALD (Atomic Layer Deposition) method, but an ALD method with a wide range of materials that can be used is preferable. Preferred materials, Al 2 O 3, ZrO 2 , Y2O 3, Ta 2 O 3, an oxide film used in the ceramic material, such as TiO 2 can be cited as examples. In particular, by using the ALD method, a thin film having a very high film density can be produced and damage in the process can be suppressed.

第１の絶縁保護膜１７の膜厚は、圧電素子１６の保護性能を確保できる十分な薄膜とする必要があると同時に、振動板１５の変形（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。第１の絶縁保護膜１７の膜厚は、２０［ｎｍ］以上１００［ｎｍ］以下の範囲が好ましい。１００［ｎｍ］より厚い場合は、振動板１５の変形（変位）量が低下するため、吐出効率の低い液滴吐出ヘッドとなる。一方、２０［ｎｍ］より薄い場合は、圧電素子１６の保護層としての機能が不足してしまうため、圧電素子１６の性能が前述の通り低下してしまう。   The film thickness of the first insulating protective film 17 needs to be thin enough to ensure the protection performance of the piezoelectric element 16, and at the same time, it is made as thin as possible so as not to inhibit the deformation (displacement) of the diaphragm 15. There is a need. The thickness of the first insulating protective film 17 is preferably in the range of 20 [nm] to 100 [nm]. When the thickness is greater than 100 [nm], the deformation (displacement) amount of the vibration plate 15 is reduced, so that a droplet discharge head with low discharge efficiency is obtained. On the other hand, when the thickness is smaller than 20 [nm], the function of the piezoelectric element 16 as a protective layer is insufficient, so that the performance of the piezoelectric element 16 is deteriorated as described above.

〔第２の絶縁保護膜〕
第２の絶縁保護膜１８としては、任意の酸化物，窒化物，炭化物又はこれらの複合化合物を用いることができ、また、半導体デバイスで一般的に用いられるＳｉＯ２を用いることもできる。第２の絶縁保護膜１８の成膜は任意の手法を用いることができ、例えばＣＶＤ法、スパッタリング法、ＡＬＤ法等が例示できる。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。第２の絶縁保護膜１８の膜厚は共通電極（下部電極）１６１と個別電極の配線２２との間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。すなわち第２の絶縁保護膜１８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、第２の絶縁保護膜１８の下地の表面性やピンホール等を考慮すると、第２の絶縁保護膜１８の膜厚は２００［ｎｍ］以上必要であり、さらに好ましくは５００［ｎｍ］以上である。 [Second insulating protective film]
As the second insulating protective film 18, any oxide, nitride, carbide, or composite compound thereof can be used, and SiO 2 generally used in semiconductor devices can also be used. Arbitrary methods can be used for forming the second insulating protective film 18, and examples thereof include a CVD method, a sputtering method, and an ALD method. It is preferable to use a CVD method capable of forming an isotropic film in consideration of the step coverage of the pattern forming portion such as the electrode forming portion. The film thickness of the second insulating protective film 18 needs to be a film thickness that does not cause dielectric breakdown by a voltage applied between the common electrode (lower electrode) 161 and the wiring 22 of the individual electrode. That is, it is necessary to set the electric field strength applied to the second insulating protective film 18 within a range that does not cause dielectric breakdown. Furthermore, in consideration of the surface property of the base of the second insulating protective film 18, pinholes, etc., the thickness of the second insulating protective film 18 needs to be 200 [nm] or more, more preferably 500 [nm] or more. It is.

〔配線、パッド電極〕
配線２１、２２及びパッド電極の材料は、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。これらの電極の作製方法としては、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［μｍ］以上２０［μｍ］以下の範囲が好ましく、０．２［μｍ］以上１０［μｍ］以下の範囲がさらに好ましい。この範囲より小さいと抵抗が大きくなり電極に十分な電流を流すことができなくなりヘッド吐出が不安定になる。一方、この範囲より大きいとプロセス時間が長くなる。また、下部電極１６１及び上部電極１６３に接続されるコンタクトホール部（例えば１０［μｍ］×１０［μｍ］）での接触抵抗としては、共通電極である下部電極１６１に対して１０［Ω］以下、個別電極である上部電極１６３に対して１［Ω］以下が好ましい。さらに好ましくは、下部電極１６１に対して５［Ω］以下、上部電極１６３に対して０．５［Ω］以下である。この範囲を超えると十分な電流を供給することができなくなり、液滴を吐出をする際に不具合が発生する。 [Wiring, pad electrode]
The material of the wirings 21 and 22 and the pad electrode is preferably a metal electrode material made of Ag alloy, Cu, Al, Au, Pt, or Ir. As a method for manufacturing these electrodes, a sputtering method or a spin coating method is used, and then a desired pattern is obtained by photolithography etching or the like. The film thickness is preferably in the range of 0.1 [μm] to 20 [μm], and more preferably in the range of 0.2 [μm] to 10 [μm]. If it is smaller than this range, the resistance becomes large, and a sufficient current cannot flow through the electrodes, making the head ejection unstable. On the other hand, if it is larger than this range, the process time becomes longer. Further, the contact resistance in the contact hole portion (for example, 10 [μm] × 10 [μm]) connected to the lower electrode 161 and the upper electrode 163 is 10 [Ω] or less with respect to the lower electrode 161 that is a common electrode. The upper electrode 163 that is an individual electrode is preferably 1 [Ω] or less. More preferably, it is 5 [Ω] or less for the lower electrode 161 and 0.5 [Ω] or less for the upper electrode 163. If it exceeds this range, it will not be possible to supply a sufficient current, and problems will occur when discharging droplets.

〔第３の絶縁保護膜〕
第３の絶縁保護膜１９としての機能は、共通電極用の配線２１や個別電極用の配線２２の保護層としての機能を有するパッシベーション層である。図２に示したように、上部電極１６３の引き出し部と、下部電極１６１の引き出し部（コンタクトホール１８ａ）と、を除き、上部電極１６３及び下部電極１６１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滴吐出ヘッド（インクジェットヘッド）とすることができる。第３の絶縁保護膜１９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、パターニングに適さない。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。また、膜厚は２００［ｎｍ］以上とすることが好ましく、さらに好ましくは５００［ｎｍ］以上である。膜厚が薄い場合は十分なパッシベーション機能を発揮できないため、配線材料の腐食による断線が発生し、インクジェットの信頼性を低下させてしまう。 [Third insulating protective film]
The function as the third insulating protective film 19 is a passivation layer having a function as a protective layer of the common electrode wiring 21 and the individual electrode wiring 22. As shown in FIG. 2, the upper electrode 163 and the lower electrode 161 are covered except for the lead portion of the upper electrode 163 and the lead portion of the lower electrode 161 (contact hole 18a). Thereby, an inexpensive Al or an alloy material containing Al as a main component can be used as the electrode material. As a result, a low-cost and highly reliable droplet discharge head (inkjet head) can be obtained. As the material of the third insulating protective film 19, any inorganic material or organic material can be used, but it is necessary to use a material with low moisture permeability. Examples of the inorganic material include oxides, nitrides, and carbides, and examples of the organic material include polyimide, acrylic resin, and urethane resin. However, an organic material is not suitable for patterning because it needs to be a thick film. Therefore, it is preferable to use an inorganic material that can exhibit a wiring protection function with a thin film. In particular, it is preferable to use Si 3 N 4 on the Al wiring because it is a proven technology for semiconductor devices. The film thickness is preferably 200 [nm] or more, and more preferably 500 [nm] or more. When the film thickness is thin, a sufficient passivation function cannot be exhibited, so that disconnection due to corrosion of the wiring material occurs, and the reliability of the ink jet is lowered.

また、圧電素子１６上とその周囲の振動板１５上に開口部をもつ構造が好ましい。これは、前述の第１の絶縁保護膜１７の液室１３に対応した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滴吐出ヘッド（インクジェットヘッド）とすることが可能になる。第１，第２の絶縁保護膜１７，１８で圧電素子１６が保護されているため、第３の絶縁保護膜１９の開口部の形成には、フォトリソグラフィー法とドライエッチングを用いることができる。なお、パッド電極の面積については、５０×５０［μｍ２］以上になっていることが好ましく、さらに１００×３００［μｍ２］以上になっていることが好ましい。 Further, a structure having openings on the piezoelectric element 16 and the surrounding diaphragm 15 is preferable. This is the same reason that the region corresponding to the liquid chamber 13 of the first insulating protective film 17 is thinned. As a result, a highly efficient and highly reliable droplet discharge head (inkjet head) can be obtained. Since the piezoelectric element 16 is protected by the first and second insulating protective films 17 and 18, a photolithography method and dry etching can be used to form the opening of the third insulating protective film 19. Note that the area of the pad electrode is preferably 50 × 50 [μm 2 ] or more, and more preferably 100 × 300 [μm 2 ] or more.

（液滴吐出ヘッドの製造プロセス）
次に、液滴吐出ヘッド１の製造方法の一例について説明する。図３は、液滴吐出ヘッド１の製造プロセスの一例を説明するためのフローチャートである。 (Droplet ejection head manufacturing process)
Next, an example of a method for manufacturing the droplet discharge head 1 will be described. FIG. 3 is a flowchart for explaining an example of the manufacturing process of the droplet discharge head 1.

まず、基板１４上に、振動板１５を形成する（ステップＳ１）。基板１４としては、例えば６２５［μｍ］厚のシリコンウェハが用いられる。この基板１４上に、振動板１５が、熱酸化膜や、例えばＣＶＤ法によって形成されるシリコン酸化膜、シリコン窒化膜、ポリシリコン膜などの所望の構成にて形成されている。   First, the diaphragm 15 is formed on the substrate 14 (step S1). As the substrate 14, for example, a silicon wafer having a thickness of 625 [μm] is used. A vibration plate 15 is formed on the substrate 14 in a desired configuration such as a thermal oxide film, a silicon oxide film formed by, for example, a CVD method, a silicon nitride film, or a polysilicon film.

次に、振動板１５上に圧電素子１６を形成する。詳しくは、圧電素子１６は、共通電極である下部電極の成膜（ステップＳ２）、圧電体１６２であるＰＺＴ膜の成膜（ステップＳ３）、個別電極である上部電極１６３の成膜（ステップＳ４）の順に行われる。   Next, the piezoelectric element 16 is formed on the vibration plate 15. Specifically, in the piezoelectric element 16, a lower electrode that is a common electrode is formed (step S2), a PZT film that is a piezoelectric body 162 is formed (step S3), and an upper electrode 163 that is an individual electrode is formed (step S4). ) In this order.

上記ステップＳ２の下部電極の成膜は、具体的には、まず、密着膜として、チタン膜（膜厚３０［ｎｍ］）をスパッタ装置にて成膜した後にＲＴＡを用いて７５０［℃］にて熱酸化した。   Specifically, in the formation of the lower electrode in step S2, a titanium film (film thickness 30 [nm]) is first formed as an adhesion film with a sputtering apparatus, and then the temperature is set to 750 [° C.] using RTA. And thermally oxidized.

そして、引き続き金属膜として白金膜（膜厚１００［ｎｍ］）を成膜した。白金膜上に酸化チタン膜を形成する。白金膜上にチタン膜をスパッタ成膜で形成し、続いてＲＴＡを用いて６５０〜７５０℃、１〜５分、Ｏ２雰囲気でチタン膜を熱酸化させて、酸化チタン膜とさせる。チタン膜の膜厚は、３０〜７０オングストロームとするのが好ましい。 Subsequently, a platinum film (film thickness 100 [nm]) was formed as a metal film. A titanium oxide film is formed on the platinum film. A titanium film is formed on the platinum film by sputtering, and then the titanium film is thermally oxidized using an RTA at 650 to 750 ° C. for 1 to 5 minutes in an O 2 atmosphere to form a titanium oxide film. The thickness of the titanium film is preferably 30 to 70 angstroms.

上記ステップＳ３では、ゾルゲル法によってＰＺＴ膜が所望の厚みに成膜される。   In step S3, a PZT film is formed to a desired thickness by a sol-gel method.

上記ステップＳ４の上部電極の成膜は、具体的には、酸化物膜としてＳｒＲｕＯ３膜(膜厚２０［ｎｍ］)を、金属膜としてＰｔ膜（膜厚１００［ｎｍ］）を、それぞれスパッタ成膜した。 Specifically, the upper electrode in step S4 is formed by sputtering a SrRuO 3 film (film thickness 20 [nm]) as an oxide film and a Pt film (film thickness 100 [nm]) as a metal film, respectively. A film was formed.

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。その後、ＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ：誘導結合方式）エッチング装置（サムコ株式会社製）を用いてＰＺＴ膜、上部電極をエッチングにより個別化し、パターンを作製した（ステップＳ５）。これにより、上部電極１６３は個別電極として機能する。   Thereafter, a photoresist (TSMR8800) manufactured by Tokyo Ohka Co., Ltd. was formed by spin coating, and a resist pattern was formed by ordinary photolithography. Thereafter, the PZT film and the upper electrode were individualized by etching using an ICP (Inductively Coupled Plasma) etching apparatus (manufactured by Samco Co., Ltd.) to produce a pattern (step S5). Thereby, the upper electrode 163 functions as an individual electrode.

次いで、同様の方法で、フォトリソグラフィーでレジストパターンを形成し、エッチングにより下部電極のパターンを作製する（ステップＳ６）。下部電極１６１は、ＰＺＴ膜、上部電極のようには個別化されず、複数の圧電体１６２及び上部電極１６３に対して共通電極として機能するようパターニングする。なお、下部電極１６１のパターニングについては、後で詳細に説明する。   Next, in the same manner, a resist pattern is formed by photolithography, and a lower electrode pattern is formed by etching (step S6). The lower electrode 161 is not individualized like the PZT film and the upper electrode, and is patterned so as to function as a common electrode for the plurality of piezoelectric bodies 162 and the upper electrode 163. The patterning of the lower electrode 161 will be described later in detail.

次に、第１の絶縁保護膜１７として、ＡＬＤ法によりＡｌ２Ｏ３膜を成膜した（ステップＳ７）。この第１の絶縁保護膜１７は、水素等のプロセスダメージから圧電素子１６を保護するバリア層として機能する。第１の絶縁保護膜１７（バリア層）としてＡＬＤ法により成膜したＡｌ２Ｏ３を用いることにより、透湿性の低い良質なバリア層を得ることができる。 Next, an Al 2 O 3 film was formed as the first insulating protective film 17 by the ALD method (step S7). The first insulating protective film 17 functions as a barrier layer that protects the piezoelectric element 16 from process damage such as hydrogen. By using Al 2 O 3 formed by the ALD method as the first insulating protective film 17 (barrier layer), a good barrier layer with low moisture permeability can be obtained.

また、バリア層として機能する第１の絶縁保護膜１７の膜厚は、３０［ｎｍ］以上、８０［ｎｍ］以下の範囲であることが好ましい。これにより、第１の絶縁保護膜１７がバリア層として十分なバリア性を有しつつ、圧電素子１６のアクチュエータとしての機能を維持することができる。   The thickness of the first insulating protective film 17 functioning as a barrier layer is preferably in the range of 30 [nm] to 80 [nm]. Accordingly, the function of the piezoelectric element 16 as an actuator can be maintained while the first insulating protective film 17 has a sufficient barrier property as a barrier layer.

また、基板１４表面と第１の絶縁保護膜１７（バリア層）の側壁とのなす角度であるテーパ角は、基板１４表面と圧電素子１６の側壁面とのなすテーパ角よりも小さいことが望ましい。これにより、圧電素子１６の端部における応力の集中が緩和され、長寿命化を図ることができ、信頼性が向上する。   The taper angle, which is the angle formed between the surface of the substrate 14 and the side wall of the first insulating protective film 17 (barrier layer), is preferably smaller than the taper angle formed between the surface of the substrate 14 and the side wall surface of the piezoelectric element 16. . Thereby, the concentration of stress at the end of the piezoelectric element 16 is alleviated, the life can be extended, and the reliability is improved.

次に、第２の絶縁保護膜１８としてＳｉＯ２層間膜を成膜した（ステップＳ８）。このように層間膜であるＳｉＯ２を利用することで、新たな工程を加えることなく、第１の絶縁保護膜１７（バリア層）のうち圧電素子１６の側壁面を覆っている部分に更に第２の保護膜を形成することができる。従って、生産効率の低下や製造コストの上昇を防ぐことができる。また、後工程のフォトリソグラフィー・エッチング工程で、圧電素子１６の側壁面をレジストでマスクした状態でエッチング処理することにより、第１の絶縁保護膜１７（バリア層）のうち圧電素子１６の側壁面を覆っている部分にＳｉＯ２層間膜を残留させる。これにより、第１の絶縁保護膜１７（バリア層）のオーバーエッチングをより確実に防ぐことができる。 Next, a SiO 2 interlayer film was formed as the second insulating protective film 18 (step S8). In this way, by using SiO 2 that is an interlayer film, the first insulating protective film 17 (barrier layer) is further added to the portion covering the side wall surface of the piezoelectric element 16 without adding a new process. 2 protective films can be formed. Therefore, it is possible to prevent a decrease in production efficiency and an increase in manufacturing cost. Further, in the subsequent photolithography / etching step, the side wall surface of the piezoelectric element 16 in the first insulating protective film 17 (barrier layer) is etched by etching the side wall surface of the piezoelectric element 16 masked with a resist. The SiO 2 interlayer film is left in the portion covering the film. Thereby, over-etching of the first insulating protective film 17 (barrier layer) can be prevented more reliably.

上記ＳｉＯ２層間膜の膜厚は、１０［ｎｍ］以上５００［ｎｍ］以下の範囲が好ましい。１０［ｎｍ］よりも薄いと十分なエッチング耐性を確保できない。一方、５００［ｎｍ］よりも厚いと圧電素子１６が変形し難くなり、アクチュエータとしての機能を維持できなくなるおそれがある。 The thickness of the SiO 2 interlayer film is preferably in the range of 10 nm to 500 nm. If it is thinner than 10 [nm], sufficient etching resistance cannot be secured. On the other hand, if the thickness is larger than 500 [nm], the piezoelectric element 16 is difficult to deform, and the function as an actuator may not be maintained.

その後、エッチングによりコンタクトホール１８ａを形成した（ステップＳ９）。そして、配線を形成するためにＡｌをスパッタにより成膜した（ステップＳ１０）。また、上記ステップＳ８で成膜したＡｌをエッチングしてパターニング形成した（ステップＳ１１）。   Thereafter, a contact hole 18a was formed by etching (step S9). And in order to form wiring, Al was formed into a film by sputtering (step S10). Further, the Al film formed in Step S8 was etched and patterned (Step S11).

さらにその後、第３の絶縁保護膜１９としてＳｉＮパッシベーション層を成膜し、エッチング処理を行った（ステップＳ１２，１３）   Thereafter, a SiN passivation layer is formed as the third insulating protective film 19 and an etching process is performed (steps S12 and S13).

最後に、振動板にインク供給口３４となる貫通孔をエッチングにより形成した（ステップＳ１４）。   Finally, a through hole that becomes the ink supply port 34 was formed in the diaphragm by etching (step S14).

このようにして形成された、基板１４と、振動板１５と、圧電素子１６と、各種電極とを含む複合積層基板は、アクチュエータ基板３０と呼ばれる電気機械変換部材である。なお、基板１４を除いて電気機械変換部材と呼ぶこともある。また、ここまで説明した電気機械変換部材の各層の材料や膜厚等の数値は、一例であってこれに限られるものではない。   The composite laminated substrate including the substrate 14, the vibration plate 15, the piezoelectric element 16, and various electrodes formed as described above is an electromechanical conversion member called an actuator substrate 30. In addition, except the board | substrate 14, it may call an electromechanical conversion member. The numerical values such as the material and film thickness of each layer of the electromechanical conversion member described so far are only examples, and the present invention is not limited thereto.

（下部電極のパターニング）
次に、下部電極１６１のパターニングについて詳細に説明する。ここまで説明したように、電気機械変換部材としてのアクチュエータ基板３０は、基板１４上に、液室１３の一壁面となる振動板１５を形成し、振動板１５上に下部電極１６１、圧電体（ＰＺＴ）１６２及び上部電極１６３からなる圧電素子１６が設けられている。 (Lower electrode patterning)
Next, patterning of the lower electrode 161 will be described in detail. As described so far, the actuator substrate 30 as the electromechanical conversion member forms the vibration plate 15 as one wall surface of the liquid chamber 13 on the substrate 14, and the lower electrode 161 and the piezoelectric body ( A piezoelectric element 16 including a PZT) 162 and an upper electrode 163 is provided.

上述のように、下部電極１６１は、圧電体１６２に電圧を与える機能を有し、Ｐｔ、Ｉｒ等が一般的に用いられる。しかしながら、振動板１５との密着性が低く、振動板１５から下部電極１６１が剥がれてしまう問題が知られている。   As described above, the lower electrode 161 has a function of applying a voltage to the piezoelectric body 162, and Pt, Ir, or the like is generally used. However, there is a known problem that the adhesion to the diaphragm 15 is low and the lower electrode 161 is peeled off from the diaphragm 15.

電気機械変換部材の製造では、積層膜間の密着性を十分に高めることが重要であるが、アクチュエータ基板３０の製造過程中に下部電極１６１の角４隅が下地膜（振動板）から剥がれる場合がある。下部電極１６１の剥がれが発生してしまうと、電極膜がウエハ上の意図しない部分に付着することでショート等が発生するおそれがあり、製品の信頼性低下につながってしまう。   In the manufacture of the electromechanical conversion member, it is important to sufficiently improve the adhesion between the laminated films. However, when the four corners of the lower electrode 161 are peeled off from the base film (vibrating plate) during the manufacturing process of the actuator substrate 30. There is. If the lower electrode 161 is peeled off, the electrode film may adhere to an unintended portion on the wafer, which may cause a short circuit or the like, leading to a decrease in product reliability.

このため、上述のように、下部電極１６１と振動板１５の間にＴｉ等からなる密着層を挟むことで密着力を向上させる構成が採用される。しかしながら、特に、圧電素子１６の共通電極となる下部電極１６１の四角パターンの隅部においてには、下部電極１６１のパターンニングで、薬液を用いてレジスト剥離を行う際に、薬液が下部電極１６１の外周部にアタックし、密着層を用いたとしても密着性が十分ではなく、下部電極１６１の応力により下部電極１６１と密着層界面で、下部電極１６１の膜剥がれが発生することがあった。   For this reason, as described above, a configuration is adopted in which the adhesion is improved by sandwiching an adhesion layer made of Ti or the like between the lower electrode 161 and the diaphragm 15. However, in particular, at the corners of the square pattern of the lower electrode 161 serving as the common electrode of the piezoelectric element 16, when the resist is stripped by using the chemical solution in the patterning of the lower electrode 161, the chemical solution is removed from the lower electrode 161. Even when the outer layer is attacked and the adhesion layer is used, the adhesion is not sufficient, and the stress of the lower electrode 161 may cause peeling of the film of the lower electrode 161 at the interface between the lower electrode 161 and the adhesion layer.

そこで本実施形態に係る電気機械変換部材では、下部電極１６１の外周に凹状のスリット（以下、スリット部ともいう）を形成することで、下部電極１６１を薬液耐性の高いパターニング構造とするとともに、下部電極１６１の隅部に応力が集中しづらいようにし、下部電極１６１の内部応力を緩和することで下部電極１６１の膜剥がれ発生しないようにしたものである。   Therefore, in the electromechanical conversion member according to the present embodiment, by forming a concave slit (hereinafter also referred to as a slit portion) on the outer periphery of the lower electrode 161, the lower electrode 161 has a patterning structure with high chemical resistance, The stress is not easily concentrated at the corner of the electrode 161, and the internal stress of the lower electrode 161 is relaxed so that the film peeling of the lower electrode 161 does not occur.

また、本願発明者らは、スリット部が加圧液室（液室１３）の上部に形成されると、電気機械変換部材を長期駆動した際に、スリット部から下部電極１６１にクラックが入る場合があることを知見した。これは、電気機械変換部材を長期的に駆動した際に、加圧液室上の膜は繰り返したわむため、スリット部から下部電極１６１にクラックが生じてしまうものである。   In addition, when the slit portion is formed in the upper portion of the pressurized liquid chamber (liquid chamber 13), the inventors of the present application may crack the lower electrode 161 from the slit portion when the electromechanical conversion member is driven for a long time. I found out that there is. This is because when the electromechanical conversion member is driven for a long period of time, the film on the pressurized liquid chamber repeatedly bends, so that the lower electrode 161 is cracked from the slit portion.

そこで本実施形態に係る電気機械変換部材では、さらに、電気機械変換部材を駆動した際にたわみが生じない場所である液室１３の上部以外の場所、換言すれば、加圧液室形成後にも基板１４が存在する上に凹状のスリット部に形成したものである。   Therefore, in the electromechanical conversion member according to the present embodiment, a place other than the upper part of the liquid chamber 13 where the deflection does not occur when the electromechanical conversion member is driven, in other words, even after forming the pressurized liquid chamber. The substrate 14 exists and is formed in a concave slit portion.

アクチュエータ基板３０の上面図である図４および図５を参照して、以下に下部電極１６１のパターンの詳細を説明する。なお、図４および図５において、圧電体１６２および上部電極１６３は個別化された状態となっている。下部電極１６１は、共通電極となるよう個別にパターニングされていない状態である。また、下部に液室１３が形成される範囲を１点鎖線にて示している。   Details of the pattern of the lower electrode 161 will be described below with reference to FIGS. 4 and 5 which are top views of the actuator substrate 30. FIG. 4 and 5, the piezoelectric body 162 and the upper electrode 163 are in an individualized state. The lower electrode 161 is not individually patterned so as to be a common electrode. Moreover, the range in which the liquid chamber 13 is formed in the lower part is indicated by a one-dot chain line.

従来、アクチュエータ基板３０の製造時においては、図４に示すように下部電極１６１の隅部が直角形状であるパターンを用いていた。図４に示すようなスリット部１６１ｓを形成しない場合では、下部電極１６１と振動板１５の間に密着層を用いても、特に、下部電極１６１の隅部において下部電極１６１の応力により下部電極１６１の膜剥がれが発生してしまっていた。   Conventionally, when the actuator substrate 30 is manufactured, a pattern in which the corners of the lower electrode 161 have a right-angle shape is used as shown in FIG. In the case where the slit 161s as shown in FIG. 4 is not formed, even if an adhesion layer is used between the lower electrode 161 and the diaphragm 15, the lower electrode 161 is caused by the stress of the lower electrode 161, particularly at the corner of the lower electrode 161. The film was peeled off.

これに対し、本実施形態では、図５に示すように下部電極１６１において、液室１３が並設される方向の両端部を除き、個別化された圧電体１６２および上部電極１６３の隅部にそれぞれ対応する位置（隅部）に、凹状のスリット（スリット部１６１ｓ）を形成するように、エッチング時のマスクパターンを変更している。また、このとき、スリット部１６１ｓが液室１３の上部位置に形成されないようにしている。   In contrast, in the present embodiment, as shown in FIG. 5, in the lower electrode 161, the corners of the individual piezoelectric body 162 and the upper electrode 163 are removed except for both ends in the direction in which the liquid chambers 13 are arranged in parallel. The mask pattern at the time of etching is changed so as to form a concave slit (slit portion 161s) at a corresponding position (corner portion). At this time, the slit portion 161 s is not formed at the upper position of the liquid chamber 13.

なお、図５の例では、スリット部１６１ｓは、下部電極１６１の隅部に加えて、アクチュエータ基板３０の液室１３の配列方向両端における中央位置に設けているが、スリット部１６１ｓの形成位置は、下部電極１６１の外周であって、液室１３の上部以外の位置であれば、これに限られるものではない。   In the example of FIG. 5, the slit portion 161 s is provided at the center position at both ends in the arrangement direction of the liquid chamber 13 of the actuator substrate 30 in addition to the corner portion of the lower electrode 161. The outer circumference of the lower electrode 161 is not limited to this as long as it is a position other than the upper part of the liquid chamber 13.

このようにして形成されたアクチュエータ基板３０に対し、（１）圧電素子１６に空隙を介して非接触の状態で圧電素子１６を覆うように設けられた構造体としてのサブフレーム２０を接合する。（２）次いで、基板１４の圧電素子１６形成面の反対側を所望の厚さまで研磨する。（３）そして、研磨した側をエッチングし、液室１３、流体抵抗部３２、インク導入路３３となる凹部を形成する。（４）そして、ノズル１１を形成したノズル基板１２を基板１４の液室形成面に接着することで、液滴吐出ヘッド１を形成するものである。なお、液体供給手段、流路、流体抵抗等については説明を省略したが、液滴吐出ヘッドに設けることのできる付帯設備を当然に設けることができる。   The actuator substrate 30 thus formed is joined to (1) a subframe 20 as a structure provided so as to cover the piezoelectric element 16 in a non-contact state with the piezoelectric element 16 through a gap. (2) Next, the opposite side of the substrate 14 on which the piezoelectric element 16 is formed is polished to a desired thickness. (3) Then, the polished side is etched to form recesses that become the liquid chamber 13, the fluid resistance portion 32, and the ink introduction path 33. (4) The droplet discharge head 1 is formed by bonding the nozzle substrate 12 on which the nozzles 11 are formed to the liquid chamber forming surface of the substrate 14. In addition, although description was abbreviate | omitted about a liquid supply means, a flow path, fluid resistance, etc., the incidental equipment which can be provided in a droplet discharge head can be provided naturally.

図６は、下部電極１６１の振動板１５に対するテーパ角θの説明図である。図６に示すように、下部電極１６１の外周は振動板１５に対してテーパ形状となっていることが好ましく、また、振動板１５に対する下部電極１６１のテーパ角θは、６０°以下とすることが好ましい。このようにテーパ角を付けることで、さらに膜厚方向の応力集中を分散して膜剥がれの耐性を高め、より膜剥がれを抑制することができる。   FIG. 6 is an explanatory diagram of the taper angle θ of the lower electrode 161 with respect to the diaphragm 15. As shown in FIG. 6, the outer periphery of the lower electrode 161 is preferably tapered with respect to the diaphragm 15, and the taper angle θ of the lower electrode 161 with respect to the diaphragm 15 is 60 ° or less. Is preferred. By providing the taper angle in this way, the stress concentration in the film thickness direction can be further dispersed to increase the resistance to film peeling, and the film peeling can be further suppressed.

以上説明したように本実施形態に係る電気機械変換部材は、下部電極の外周に凹状のスリットを形成するとともに、該凹状のスリットは液室の上部には形成しないものとすることで、長期駆動した際であっても下部電極膜へのクラックの発生を抑制することが可能となり、下部電極膜剥がれが無く、信頼性の高いアクチュエータを得ることが可能となる。   As described above, the electromechanical conversion member according to the present embodiment forms a concave slit on the outer periphery of the lower electrode, and the concave slit is not formed in the upper part of the liquid chamber. Even in this case, it is possible to suppress the occurrence of cracks in the lower electrode film, and there is no peeling of the lower electrode film, and a highly reliable actuator can be obtained.

（インクカートリッジ）
次に、本実施形態に係る液滴吐出ヘッド１を備えたインクカートリッジについて説明する。 (ink cartridge)
Next, an ink cartridge provided with the droplet discharge head 1 according to the present embodiment will be described.

図７は液滴吐出ヘッド１を備えたインクカートリッジの構成例を示す斜視図である。インクカートリッジ９０は、ノズル１１等を有する上述の液滴吐出ヘッド１（インクジェットヘッド）と、液滴吐出ヘッド１に対してインクを供給するインクタンク９１とを一体化したものである。   FIG. 7 is a perspective view showing a configuration example of an ink cartridge provided with the droplet discharge head 1. The ink cartridge 90 is obtained by integrating the above-described droplet discharge head 1 (inkjet head) having the nozzles 11 and the like, and an ink tank 91 that supplies ink to the droplet discharge head 1.

液滴吐出ヘッド１とインクタンク９１とを一体とした場合、液滴吐出ヘッド１の低コスト化および信頼性向上は、ただちにインクカートリッジ９０の全体の低コスト化、信頼性向上につながる。よって、液滴吐出ヘッド１の低コスト化、高信頼性化、製造不良低減を図ることで、インクカートリッジ９０の歩留まり、信頼性を向上させて、ヘッド一体型のインクカートリッジ９０の低コスト化を図ることができる。   When the droplet discharge head 1 and the ink tank 91 are integrated, the cost reduction and reliability improvement of the droplet discharge head 1 immediately lead to cost reduction and reliability improvement of the entire ink cartridge 90. Therefore, by reducing the cost, increasing reliability, and reducing manufacturing defects of the droplet discharge head 1, the yield and reliability of the ink cartridge 90 are improved, and the cost of the ink cartridge 90 integrated with the head is reduced. Can be planned.

（画像形成装置）
次に、本実施形態に係る液滴吐出ヘッド１を備えた画像形成装置であるインクジェット記録装置について説明する。 (Image forming device)
Next, an ink jet recording apparatus which is an image forming apparatus provided with the droplet discharge head 1 according to the present embodiment will be described.

図８は液滴吐出ヘッドを搭載したインクジェット記録装置の構成例を示す斜視図であり、図９は同記録装置の機構部の構成例を示す側面図である。   FIG. 8 is a perspective view illustrating a configuration example of an ink jet recording apparatus equipped with a droplet discharge head, and FIG. 9 is a side view illustrating a configuration example of a mechanism unit of the recording apparatus.

インクジェット記録装置１００は、装置本体の内部に印字機構部１０３等を収納し、装置本体の下方部には前方側から多数枚の記録紙１３０を積載可能な給紙カセット（或いは給紙トレイでもよい）１０４を抜き差し自在に装着されている。また、記録紙１３０を手差しで給紙するために開かれる手差しトレイ１０５を有している。給紙カセット１０４あるいは手差しトレイ１０５から給送される記録紙１３０を取り込み、印字機構部１０３によって所要の画像を記録した後、後面側に装着された排紙トレイ１０６に排紙する。   The ink jet recording apparatus 100 houses a printing mechanism 103 and the like inside the apparatus main body, and may be a paper feed cassette (or a paper feed tray) on which a large number of recording sheets 130 can be stacked from the front side in the lower part of the apparatus main body. ) 104 is removably mounted. Further, it has a manual feed tray 105 that is opened to manually feed the recording paper 130. The recording paper 130 fed from the paper feed cassette 104 or the manual feed tray 105 is taken in, a required image is recorded by the printing mechanism unit 103, and then discharged to the paper discharge tray 106 mounted on the rear side.

印字機構部１０３は、主走査方向に移動可能なキャリッジ１０１とキャリッジ１０１に搭載した液滴吐出ヘッド及び液滴吐出ヘッドに対してインクを供給するインクカートリッジ１０２等で構成される。また、印字機構部１０３は、図示しない左右の側板に横架したガイド部材である主ガイドロッド１０７と従ガイドロッド１０８とでキャリッジ１０１を主走査方向に摺動自在に保持する。このキャリッジ１０１にはイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）の各色のインク滴を吐出する液滴吐出ヘッドを複数のインク吐出口（ノズル）を主走査方向と交差する方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。また、キャリッジ１０１には液滴吐出ヘッドに各色のインクを供給するための各インクカートリッジ１０２を交換可能に装着している。   The printing mechanism 103 includes a carriage 101 that can move in the main scanning direction, a droplet discharge head mounted on the carriage 101, an ink cartridge 102 that supplies ink to the droplet discharge head, and the like. Further, the printing mechanism 103 holds the carriage 101 slidably in the main scanning direction with a main guide rod 107 and a sub guide rod 108 which are guide members horizontally mounted on left and right side plates (not shown). The carriage 101 includes a droplet discharge head that discharges yellow (Y), cyan (C), magenta (M), and black (Bk) ink droplets, and a plurality of ink discharge ports (nozzles) in the main scanning direction. They are arranged in the intersecting direction and mounted with the ink droplet ejection direction facing downward. In addition, each ink cartridge 102 for supplying ink of each color to the droplet discharge head is replaceably mounted on the carriage 101.

インクカートリッジ１０２は上、方に大気と連通する大気口、下方には液滴吐出ヘッドへインクを供給する供給口が設けられている。インクカートリッジ１０２の内部にはインクが充填された多孔質体を有しており、多孔質体の毛管力により液滴吐出ヘッドへ供給されるインクをわずかな負圧に維持している。また、液滴吐出ヘッドとしては各色の液滴吐出ヘッドを用いているが、各色のインク滴を吐出するノズルを有する１個の液滴吐出ヘッドでもよい。   The ink cartridge 102 is provided with an atmosphere port communicating with the atmosphere upward and a supply port for supplying ink to the droplet discharge head below. The ink cartridge 102 has a porous body filled with ink, and the ink supplied to the droplet discharge head is maintained at a slight negative pressure by the capillary force of the porous body. Further, although the droplet discharge heads of the respective colors are used as the droplet discharge heads, one droplet discharge head having nozzles for discharging the ink droplets of the respective colors may be used.

ここでキャリッジ１０１は後方側（用紙搬送方向下流側）を主ガイドロッド１０７に摺動自在に嵌装し、前方側（用紙搬送方向上流側）を従ガイドロッド１０８に摺動自在に載置している。そして、このキャリッジ１０１を主走査方向に移動走査するため、主走査モータ１０９で回転駆動される駆動プーリ１１０と従動プーリ１１１との間にタイミングベルト１１２を張装し、このタイミングベルト１１２をキャリッジ１０１に固定している。これにより、主走査モータ１０９の正逆回転によりキャリッジ１０１が往復駆動される。   Here, the carriage 101 is slidably fitted to the main guide rod 107 on the rear side (downstream side in the paper conveyance direction), and is slidably mounted on the sub guide rod 108 on the front side (upstream side in the paper conveyance direction). ing. In order to move and scan the carriage 101 in the main scanning direction, a timing belt 112 is stretched between a driving pulley 110 and a driven pulley 111 that are rotationally driven by a main scanning motor 109, and the timing belt 112 is attached to the carriage 101. It is fixed to. As a result, the carriage 101 is driven to reciprocate by forward / reverse rotation of the main scanning motor 109.

一方、給紙カセット１０４にセットした記録紙１３０を液滴吐出ヘッドの下方側に搬送するために、給紙カセット１０４から記録紙１３０を分離給装する給紙ローラ１１３及びフリクションパッド１１４と、記録紙１３０を案内するガイド部材１１５とを有する。また、給紙された記録紙１３０を反転させて搬送する搬送ローラ１１６と、この搬送ローラ１１６の周面に押し付けられる搬送コロ１１７及び搬送ローラ１１６からの記録紙１３０の送り出し角度を規定する先端コロ１１８とを有する。搬送ローラ１１６は副走査モータによってギヤ列を介して回転駆動される。   On the other hand, in order to convey the recording paper 130 set in the paper feeding cassette 104 to the lower side of the droplet discharge head, a paper feeding roller 113 and a friction pad 114 for separating and feeding the recording paper 130 from the paper feeding cassette 104, and recording And a guide member 115 for guiding the paper 130. Further, a conveyance roller 116 that reverses and conveys the fed recording paper 130, a conveyance roller 117 that is pressed against the peripheral surface of the conveyance roller 116, and a leading roller that defines the feeding angle of the recording paper 130 from the conveyance roller 116. 118. The transport roller 116 is rotationally driven through a gear train by a sub-scanning motor.

そして、キャリッジ１０１の主走査方向の移動範囲に対応して搬送ローラ１１６から送り出された記録紙１３０を液滴吐出ヘッドの下方側で案内するため用紙ガイド部材である印写受け部材１１９を設けている。この印写受け部材１１９の用紙搬送方向下流側には、記録紙１３０を排紙方向へ送り出すために回転駆動される搬送コロ１２０と拍車１２１とを設けている。さらに記録紙１３０を排紙トレイ１０６に送り出す排紙ローラ１２３と拍車１２４と、排紙経路を形成するガイド部材１２５，１２６とを配設している。   In addition, a printing receiving member 119 that is a paper guide member is provided to guide the recording paper 130 fed from the transport roller 116 corresponding to the range of movement of the carriage 101 in the main scanning direction on the lower side of the droplet discharge head. Yes. On the downstream side of the printing receiving member 119 in the paper conveyance direction, a conveyance roller 120 and a spur 121 that are rotationally driven to send the recording paper 130 in the paper discharge direction are provided. Further, a discharge roller 123 and a spur 124 for feeding the recording paper 130 to the discharge tray 106, and guide members 125 and 126 for forming a discharge path are provided.

このインクジェット記録装置１００で記録時には、キャリッジ１０１を移動させながら画像信号に応じて液滴吐出ヘッドを駆動することにより、停止している記録紙１３０にインクを吐出して１行分を記録する。その後、記録紙１３０を所定量搬送した後、次の行の記録を行う。記録終了信号または記録紙１３０の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了させ記録紙１３０を排紙する。   At the time of recording with the ink jet recording apparatus 100, the droplet discharge head is driven in accordance with the image signal while moving the carriage 101, whereby ink is discharged onto the stopped recording paper 130 to record one line. Thereafter, the recording paper 130 is conveyed by a predetermined amount, and then the next line is recorded. Upon receiving a recording end signal or a signal that the trailing edge of the recording paper 130 reaches the recording area, the recording operation is terminated and the recording paper 130 is discharged.

また、キャリッジ１０１の移動方向右端側の記録領域を外れた位置には、液滴吐出ヘッドの吐出不良を回復するための回復装置１２７を配置している。回復装置１２７はキャップ手段と吸引手段とクリーニング手段とを有している。キャリッジ１０１は印字待機中にはこの回復装置１２７側に移動されてキャッピング手段で液滴吐出ヘッドをキャッピングして吐出口部を湿潤状態に保つことによりインク乾燥による吐出不良を防止する。また、記録途中などに記録と関係しないインクを吐出することにより、全ての吐出口のインク粘度を一定にし、安定した吐出性能を維持する。   Further, a recovery device 127 for recovering the ejection failure of the droplet ejection head is disposed at a position outside the recording area on the right end side in the movement direction of the carriage 101. The recovery device 127 includes a cap unit, a suction unit, and a cleaning unit. During printing standby, the carriage 101 is moved to the recovery device 127 side, and the droplet ejection head is capped by the capping unit to keep the ejection port portion in a wet state, thereby preventing ejection failure due to ink drying. Further, by ejecting ink that is not related to recording during recording or the like, the ink viscosity of all the ejection ports is made constant and stable ejection performance is maintained.

吐出不良が発生した場合等には、キャッピング手段で液滴吐出ヘッド１の吐出口（ノズル）を密封し、チューブを通して吸引手段で吐出口からインクとともに気泡等を吸い出す。このように、吐出口面に付着したインクやゴミ等はクリーニング手段により除去され吐出不良が回復される。また、吸引されたインクは、本体下部に設置された廃インク溜に排出され、廃インク溜内部のインク吸収体に吸収保持される。このように、本実施形態のインクジェット記録装置１００においては回復装置１２７を備えているので、液滴吐出ヘッドの吐出不良が回復されて、安定したインク滴吐出特性が得られ、画像品質を向上することができる。   When a discharge failure occurs, the discharge port (nozzle) of the droplet discharge head 1 is sealed with a capping unit, and bubbles and the like are sucked out from the discharge port with the suction unit through the tube. In this way, ink or dust adhering to the ejection port surface is removed by the cleaning means, and the ejection failure is recovered. The sucked ink is discharged to a waste ink reservoir installed at the lower part of the main body, and is absorbed and held by an ink absorber inside the waste ink reservoir. As described above, since the inkjet recording apparatus 100 of the present embodiment includes the recovery device 127, the ejection failure of the droplet ejection head is recovered, stable ink droplet ejection characteristics are obtained, and the image quality is improved. be able to.

なお、本実施形態では、インクジェット記録装置１００に液滴吐出ヘッドを使用した場合について説明したが、インク以外の液滴、例えば、パターニング用の液体レジストを吐出する装置に液滴吐出ヘッド１を適用してもよい。   In this embodiment, the case where a droplet discharge head is used in the inkjet recording apparatus 100 has been described. However, the droplet discharge head 1 is applied to a device that discharges droplets other than ink, for example, a liquid resist for patterning. May be.

以上、本実施形態のインクジェット記録装置（画像形成装置）１００では、本発明に係る液体吐出ヘッドを記録ヘッドとして備えるので、振動板駆動不良によるインク滴吐出不良がなく、安定したインク滴吐出特性が得られて、高画質の画像を安定して形成することができる。   As described above, since the ink jet recording apparatus (image forming apparatus) 100 according to the present embodiment includes the liquid discharge head according to the present invention as a recording head, there is no ink droplet discharge failure due to vibration plate drive failure and stable ink droplet discharge characteristics. As a result, a high-quality image can be stably formed.

なお、インクジェット記録装置では、媒体を搬送しながら液滴吐出ヘッドによりインク滴を用紙に付着させて画像形成を行う。ここでの媒体は「用紙」ともいうが材質を限定するものではなく、被記録媒体、記録媒体、転写材、記録紙なども同義で使用する。また、画像形成装置は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等の媒体に液滴を吐出して画像形成を行う装置を意味する。そして、画像形成とは、文字や図形等の意味を持つ画像を媒体に対して付与することだけでなく、パターン等の意味を持たない画像を媒体に付与する（単に液滴を吐出する）ことをも意味する。また、インクとは、所謂インクに限るものではなく、吐出されるときに液滴となるものであれば特に限定されるものではなく、例えばＤＮＡ試料、レジスト、パターン材料なども含まれる液体の総称として用いる。   In the ink jet recording apparatus, an image is formed by adhering ink droplets to a sheet by a droplet discharge head while conveying a medium. The medium here is also referred to as “paper”, but the material is not limited, and a recording medium, a recording medium, a transfer material, a recording paper, and the like are also used synonymously. The image forming apparatus means an apparatus for forming an image by ejecting liquid droplets on a medium such as paper, thread, fiber, fabric, leather, metal, plastic, glass, wood, or ceramic. The image formation is not only giving an image having a meaning such as a character or a figure to the medium but also giving an image having no meaning such as a pattern to the medium (simply ejecting a droplet). Also means. The ink is not limited to so-called ink, and is not particularly limited as long as it becomes a droplet when ejected. For example, the ink is a generic term for liquids including DNA samples, resists, pattern materials, and the like. Used as

また、画像形成装置には、特に限定しない限り、シリアル型画像形成装置及びライン型画像形成装置のいずれも含まれる。   Further, the image forming apparatus includes both a serial type image forming apparatus and a line type image forming apparatus, unless otherwise limited.

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。例えば、圧電アクチュエータを備えたマイクロポンプに適用することができる。   The above-described embodiment is a preferred embodiment of the present invention, but is not limited thereto, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. For example, it can be applied to a micro pump provided with a piezoelectric actuator.

（マイクロポンプ）
図１０は、本実施形態に係る電気機械変換部材を用いたマイクロポンプの断面斜視図である。 (Micro pump)
FIG. 10 is a cross-sectional perspective view of a micropump using the electromechanical conversion member according to the present embodiment.

マイクロポンプ８０は、圧電素子１６が設けられた振動板８２が複数設けられており流路８１の中を流体が流れる構造となっている。図中の右側から順に圧電素子１６を駆動し、順に振動板８２を変形させることで、流路８１内の液体を図中の矢印方向に輸送することが可能となっている。なお、振動板８２は複数の絶縁膜による積層構造になっている。なお、図１０の例では、振動板８２を複数設けた例を示したが、振動板８２は一つでも良く、また輸送効率を上げるために弁などを設けても良い。   The micro pump 80 is provided with a plurality of diaphragms 82 provided with the piezoelectric elements 16, and has a structure in which a fluid flows in the flow path 81. By driving the piezoelectric element 16 in order from the right side in the figure and deforming the diaphragm 82 in order, the liquid in the flow path 81 can be transported in the direction of the arrow in the figure. The diaphragm 82 has a laminated structure of a plurality of insulating films. In the example of FIG. 10, an example in which a plurality of diaphragms 82 are provided is shown. However, one diaphragm 82 may be provided, and a valve or the like may be provided to increase transport efficiency.

このマイクロポンプによれば、上記実施形態に係る電気機械変換部材を備えているので、不良発生や歩留り低下を改善することができ、低コスト化を実現することができる。   According to this micropump, since the electromechanical conversion member according to the above-described embodiment is provided, it is possible to improve the occurrence of defects and a decrease in yield, and to realize cost reduction.

また、本発明に係る電気機械変換部材を液滴吐出ヘッド、マイクロポンプに適用する例を説明したが、その他の光学デバイス、マイクロアクチュエータなどにも適用可能である。   Moreover, although the example which applies the electromechanical conversion member which concerns on this invention to a droplet discharge head and a micropump was demonstrated, it is applicable also to another optical device, a microactuator, etc.

以下に本発明に係る電気機械変換部材の実施例および比較例について説明する。   Examples of the electromechanical conversion member according to the present invention and comparative examples will be described below.

（実施例１）
図５に示した下部電極１６１の隅部にスリット部１６１ｓを形成し、かつ、スリット部１６１ｓは液室１３の上部位置に形成されていないアクチュエータ基板３０を実施例１とする。 Example 1
The slit substrate 161 s is formed at the corner of the lower electrode 161 shown in FIG. 5, and the actuator substrate 30 is not formed at the upper position of the liquid chamber 13.

（比較例１）
図１１は、比較例１のアクチュエータ基板３０である。実施例１と比較例１では、スリット部１６１ｓの形成位置が異なる。比較例１では、下部電極１６１の外周のスリット部１６１ｓを液室１３の上部の位置に形成したことを除き、実施例１と同様にアクチュエータ基板を作製した。 (Comparative Example 1)
FIG. 11 shows the actuator substrate 30 of the first comparative example. In Example 1 and Comparative Example 1, the formation position of the slit portion 161s is different. In Comparative Example 1, an actuator substrate was fabricated in the same manner as in Example 1 except that the slit portion 161s on the outer periphery of the lower electrode 161 was formed at the upper position of the liquid chamber 13.

（比較例２）
図１２は、比較例２のアクチュエータ基板３０である。実施例１と比較例２では、スリット部１６１ｓの形成位置が異なる。比較例２では、下部電極１６１の外周のスリット部１６１ｓを隅部と液室１３の上部にまたがって形成したことを除き、実施例１と同様にアクチュエータ基板を作製した。 (Comparative Example 2)
FIG. 12 shows an actuator substrate 30 of Comparative Example 2. In Example 1 and Comparative Example 2, the formation position of the slit portion 161s is different. In Comparative Example 2, an actuator substrate was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the slit portion 161s on the outer periphery of the lower electrode 161 was formed across the corner and the upper portion of the liquid chamber 13.

実施例１、比較例１，２では、下部電極１６１の隅部においても下電極膜剥がれ発生せず、アクチュエータ基板３０を作製することができた。   In Example 1 and Comparative Examples 1 and 2, the lower electrode film did not peel off at the corners of the lower electrode 161, and the actuator substrate 30 could be manufactured.

そして、実施例１、比較例１，２で作製したアクチュエータ基板３０を用いて、液滴吐出ヘッド１を作製し、液の吐出評価を行った。粘度を５ｃｐに調整したインクを用いて、単純プッシュ波形により−１０〜−３０Ｖの印可電圧を加えたときの吐出状況を確認したところ、いずれのノズル孔からも吐出されていることを確認した。   And the droplet discharge head 1 was produced using the actuator board | substrate 30 produced in Example 1 and Comparative Examples 1 and 2, and the discharge evaluation of the liquid was performed. Using an ink having a viscosity adjusted to 5 cp, the discharge state when applying an applied voltage of −10 to −30 V was confirmed by a simple push waveform, and it was confirmed that the ink was discharged from any nozzle hole.

さらに、実施例１（図５）、比較例１（図１１）、比較例２（図１２）について、長期耐久性評価を実施した。ここでは、１０１０回繰り返し印可電圧を加える評価を実施した。 Furthermore, long-term durability evaluation was performed on Example 1 (FIG. 5), Comparative Example 1 (FIG. 11), and Comparative Example 2 (FIG. 12). Here, evaluation was performed by repeatedly applying the applied voltage 10 to 10 times.

その結果、比較例１および２では、下部電極膜にクラックが確認され、吐出不良が確認される場合があったが、実施例１では、下部電極膜にクラックは確認されず、吐出特性も良好であった。これにより、実施例１に係るアクチュエータ基板３０によれば、長期駆動した際であっても下部電極膜へのクラックの発生を抑制することが可能となり、下部電極膜剥がれが無く、信頼性の高いアクチュエータを得ることができることが確認できた。   As a result, in Comparative Examples 1 and 2, cracks were confirmed in the lower electrode film, and in some cases ejection failure was confirmed. In Example 1, no crack was confirmed in the lower electrode film, and the ejection characteristics were also good. Met. Thereby, according to the actuator substrate 30 according to the first embodiment, it is possible to suppress the occurrence of cracks in the lower electrode film even when driven for a long period of time, and there is no peeling of the lower electrode film, which is highly reliable. It was confirmed that an actuator could be obtained.

１ 液滴吐出ヘッド
１０ 液滴吐出部
１１ ノズル
１２ ノズル基板
１３ 液室
１４ 液室基板
１５ 振動板
１６ 圧電素子
１６１ 下部電極（共通電極）
１６１ｓ スリット部
１６２ 圧電体
１６３ 上部電極（個別電極）
１７ 第１の絶縁保護膜
１７ａ コンタクトホール
１８ 第２の絶縁保護膜
１８ａ コンタクトホール
１９ 第３の絶縁保護膜
２０ サブフレーム
２０ａ 保護空間
２１，２２ 配線
２３ パッド電極
２４ 駆動ＩＣ
３０ アクチュエータ基板
３２ 流体抵抗部
３３ インク導入路
３４ インク供給口
３５ インク流路
８０ マイクロポンプ
９０ インクカートリッジ
１００ インクジェット記録装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Droplet discharge head 10 Droplet discharge part 11 Nozzle 12 Nozzle substrate 13 Liquid chamber 14 Liquid chamber substrate 15 Diaphragm 16 Piezoelectric element 161 Lower electrode (common electrode)
161s Slit part 162 Piezoelectric body 163 Upper electrode (individual electrode)
17 first insulating protective film 17a contact hole 18 second insulating protective film 18a contact hole 19 third insulating protective film 20 subframe 20a protective space 21, 22 wiring 23 pad electrode 24 driving IC
30 Actuator substrate 32 Fluid resistance portion 33 Ink introduction path 34 Ink supply port 35 Ink flow path 80 Micro pump 90 Ink cartridge 100 Inkjet recording apparatus

特開２０１２−１０６３４２号公報JP 2012-106342 A

Claims (10)

液室の一面を形成する振動板と、
該振動板上に下部電極、圧電体、上部電極がこの順に形成された電気機械変換素子と、を備える電気機械変換部材において、
前記下部電極は、前記液室が並設される方向に亘って連続的に設けられることで前記電気機械変換素子の共通電極となるとともに、
外周に凹状のスリット部が形成され、該スリット部は前記液室の上部となる位置には形成されていないことを特徴とする電気機械変換部材。 A diaphragm forming one surface of the liquid chamber;
In an electromechanical conversion member comprising an electromechanical conversion element in which a lower electrode, a piezoelectric body, and an upper electrode are formed in this order on the diaphragm,
The lower electrode becomes a common electrode of the electromechanical transducer by being continuously provided over the direction in which the liquid chambers are arranged side by side,
An electromechanical conversion member, wherein a concave slit portion is formed on an outer periphery, and the slit portion is not formed at a position to be an upper portion of the liquid chamber. 前記スリット部は、
前記液室が並設される方向の両端を除き、
前記電気機械変換素子において前記液室毎に個別化された前記圧電体および前記上部電極の隅部にそれぞれ対応する位置に形成されることを特徴とする請求項１に記載の電気機械変換部材。 The slit portion is
Excluding both ends in the direction in which the liquid chambers are juxtaposed,
The electromechanical conversion member according to claim 1, wherein the electromechanical conversion member is formed at a position corresponding to each of the corners of the piezoelectric body and the upper electrode that are individualized for each liquid chamber in the electromechanical conversion element. 電気機械変換部材において、前記下部電極の外周は前記振動板に対してテーパ形状に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の電気機械変換部材。   The electromechanical conversion member according to claim 1 or 2, wherein an outer periphery of the lower electrode is formed in a tapered shape with respect to the diaphragm. 前記テーパ形状の角度が６０度以下であることを特徴とする請求項３に記載の電気機械変換部材。   The electromechanical conversion member according to claim 3, wherein an angle of the tapered shape is 60 degrees or less. 前記下部電極と前記振動板との間に密着層を有することを特徴とする請求項１から４までのいずれかに記載の電気機械変換部材。   The electromechanical conversion member according to any one of claims 1 to 4, further comprising an adhesion layer between the lower electrode and the diaphragm. 液滴を吐出するノズルに連通する液室と、
前記液室内の液体を加圧可能にするよう前記液室を形成する基板と、
前記基板上に設けられる電気機械変換部材と、
を有する液滴吐出ヘッドにおいて、
前記電気機械変換部材として、請求項１から５までのいずれかに記載の電気機械変換部材を用いたことを特徴とする液滴吐出ヘッド。 A liquid chamber communicating with a nozzle for discharging droplets;
A substrate for forming the liquid chamber so that the liquid in the liquid chamber can be pressurized;
An electromechanical conversion member provided on the substrate;
In a droplet discharge head having
A droplet discharge head using the electromechanical conversion member according to claim 1 as the electromechanical conversion member. 液滴吐出ヘッドから液滴を吐出して画像を形成する画像形成装置において、
前記液滴吐出ヘッドとして、請求項６に記載の液滴吐出ヘッドを用いたことを特徴とする画像形成装置。 In an image forming apparatus that forms an image by discharging droplets from a droplet discharge head,
An image forming apparatus using the droplet discharge head according to claim 6 as the droplet discharge head. 液滴吐出ヘッドと、
該液滴吐出ヘッドにインクを供給するインクタンクと、を一体としたインクカートリッジにおいて、
前記液滴吐出ヘッドとして、請求項６に記載の液滴吐出ヘッドを用いたことを特徴とするインクカートリッジ。 A droplet discharge head;
In an ink cartridge integrated with an ink tank for supplying ink to the droplet discharge head,
An ink cartridge using the droplet discharge head according to claim 6 as the droplet discharge head. 電気機械変換素子を駆動させて振動板を変形させる電気機械変換部材を用いて、流路内の液体を輸送するマイクロポンプにおいて、
前記電気機械変換部材として、請求項１から５までのいずれかに記載の電気機械変換部材を用いたことを特徴とするマイクロポンプ。 In a micropump that transports liquid in a flow path using an electromechanical conversion member that deforms a diaphragm by driving an electromechanical conversion element,
A micropump using the electromechanical conversion member according to any one of claims 1 to 5 as the electromechanical conversion member. 液室の一面を形成する振動板と、
該振動板上に下部電極、圧電体、上部電極がこの順に形成された電気機械変換素子と、を備える電気機械変換部材の作製方法であって、
前記下部電極の外周であって、前記液室の上部となる位置を除く位置に凹状のスリット部を形成する工程と、
前記下部電極を前記液室が並設される方向に亘って連続的に設けて前記電気機械変換素子の共通電極とする工程と、
を含むことを特徴とする電気機械変換部材の作製方法。 A diaphragm forming one surface of the liquid chamber;
An electromechanical transducer having a lower electrode, a piezoelectric body, and an upper electrode formed in this order on the diaphragm,
A step of forming a concave slit portion on the outer periphery of the lower electrode at a position excluding the position to be the upper portion of the liquid chamber;
Providing the lower electrode continuously in the direction in which the liquid chambers are arranged side by side to be a common electrode of the electromechanical transducer;
A method for producing an electromechanical conversion member comprising:
JP2015034122A 2015-02-24 2015-02-24 Electromechanical conversion member, droplet discharge head, image formation device, ink cartridge, micro pump and method for formation of electromechanical conversion member Pending JP2016155283A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015034122A JP2016155283A (en) 2015-02-24 2015-02-24 Electromechanical conversion member, droplet discharge head, image formation device, ink cartridge, micro pump and method for formation of electromechanical conversion member

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015034122A JP2016155283A (en) 2015-02-24 2015-02-24 Electromechanical conversion member, droplet discharge head, image formation device, ink cartridge, micro pump and method for formation of electromechanical conversion member

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2016155283A true JP2016155283A (en) 2016-09-01

Family

ID=56824729

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015034122A Pending JP2016155283A (en) 2015-02-24 2015-02-24 Electromechanical conversion member, droplet discharge head, image formation device, ink cartridge, micro pump and method for formation of electromechanical conversion member

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2016155283A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020155528A (en) * 2019-03-19 2020-09-24 株式会社リコー Electromechanical conversion member, and head, unit and device for fluid discharge
JP2021053881A (en) * 2019-09-30 2021-04-08 セイコーエプソン株式会社 Liquid discharge head and liquid discharge device

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020155528A (en) * 2019-03-19 2020-09-24 株式会社リコー Electromechanical conversion member, and head, unit and device for fluid discharge
US11192364B2 (en) 2019-03-19 2021-12-07 Ricoh Company, Ltd. Electro-mechanical transducer, liquid discharge head, liquid discharge device, and liquid discharge apparatus
JP2021053881A (en) * 2019-09-30 2021-04-08 セイコーエプソン株式会社 Liquid discharge head and liquid discharge device
JP7400304B2 (en) 2019-09-30 2023-12-19 セイコーエプソン株式会社 Liquid ejection head and liquid ejection device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6399386B2 (en) Electromechanical conversion member manufacturing method, droplet discharge head manufacturing method, and image forming apparatus manufacturing method
JP6260858B2 (en) Electromechanical transducer manufacturing method, electromechanical transducer, droplet discharge head, and image forming apparatus
JP5708098B2 (en) Liquid ejection head, liquid ejection apparatus, and image forming apparatus
US9186894B2 (en) Droplet discharge head, image forming apparatus, polarization processing method of electromechanical transducer, and method of manufacturing droplet discharge head
JP2013201198A (en) Electromechanical conversion element, manufacturing method of electromechanical conversion element, piezoelectric actuator, droplet discharge head, and ink jet recording device
JP2015199266A (en) Electromechanical conversion element, method for manufacturing electromechanical conversion element, ink jet recording head, and ink jet recording apparatus
JP2018125407A (en) Laminated structure, manufacturing method of laminated structure, electromechanical transducer, liquid ejecting head, liquid ejecting unit, device for ejecting liquid, and manufacturing method of electromechanical transducer
JP6304593B2 (en) Electromechanical conversion member, droplet discharge head, image forming apparatus, and electromechanical conversion element polarization processing method
JP6635332B2 (en) Electromechanical conversion member, droplet discharge member, image forming apparatus, and method of manufacturing electromechanical conversion member
JP6332735B2 (en) ELECTRO-MACHINE CONVERSION MEMBER, MANUFACTURING METHOD THEREOF, AND LIQUID DISCHARGE DISCHARGE HEAD AND IMAGE FORMING APPARATUS PROVIDED WITH THE ELECTRO-MACHINE CHANGE MEMBER
JP2016155283A (en) Electromechanical conversion member, droplet discharge head, image formation device, ink cartridge, micro pump and method for formation of electromechanical conversion member
JP6606933B2 (en) Substrate manufacturing method and droplet discharge head manufacturing method
JP5831475B2 (en) Droplet discharge head, voltage control method, and image forming apparatus
JP6414728B2 (en) Electromechanical conversion member, droplet discharge head, image forming apparatus, polarization processing method of electromechanical conversion element, and method of manufacturing electromechanical conversion member
JP6531428B2 (en) Electro-mechanical conversion member, method of manufacturing electro-mechanical conversion member, droplet discharge head, and image forming apparatus
JP2014054802A (en) Electromechanical conversion element, droplet discharge head and droplet discharge device
JP6278145B2 (en) Liquid ejection device, liquid ejection head, and driving method
JP6566323B2 (en) Droplet discharge head, droplet discharge apparatus, and image forming apparatus
JP2016157794A (en) Manufacturing method of electromechanical conversion member, manufacturing method of droplet discharge head, droplet discharge head, and image forming apparatus
JP6221409B2 (en) Liquid ejection head, polarization treatment method for liquid ejection head, and liquid ejection apparatus
JP5998537B2 (en) Electro-mechanical conversion element, droplet discharge head, and droplet discharge apparatus
JP2016165816A (en) Electromechanical conversion member, method of manufacturing the same, droplet discharge head, ink cartridge, and image formation apparatus
JP6198116B2 (en) Electromechanical transducer manufacturing method, electromechanical transducer, droplet ejection head, droplet ejection apparatus, and image forming apparatus
JP6167699B2 (en) Droplet discharge head and image forming apparatus
JP2015164149A (en) Pre-polarization processing substrate, actuator substrate, manufacturing method of actuator substrate, droplet discharge head, and image forming apparatus