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KR100816169B1 - Method for manufacturing actuator device and actuator device and liquid spray head and liquid ejection device - Google Patents

Method for manufacturing actuator device and actuator device and liquid spray head and liquid ejection device Download PDF

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KR100816169B1
KR100816169B1 KR1020060074280A KR20060074280A KR100816169B1 KR 100816169 B1 KR100816169 B1 KR 100816169B1 KR 1020060074280 A KR1020060074280 A KR 1020060074280A KR 20060074280 A KR20060074280 A KR 20060074280A KR 100816169 B1 KR100816169 B1 KR 100816169B1
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KR
South Korea
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film
piezoelectric
actuator device
upper electrode
piezoelectric element
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신산 리
츠토무 니시와키
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세이코 엡슨 가부시키가이샤
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Abstract

압전체층의 압전 특성을 양호하게 유지할 수 있고, 또한 상(上)전극의 박리를 방지할 수 있는 액츄에이터 장치의 제조 방법 및 액츄에이터 장치 및 액체 분사 헤드 및 액체 분사 장치를 제공한다. Provided are a method of manufacturing an actuator device, an actuator device, a liquid jet head, and a liquid jet device that can maintain a piezoelectric property of a piezoelectric layer well and can prevent peeling of an upper electrode.

기판에 진동판을 형성하는 공정과, 진동판위에 하(下)전극, 압전체층 및 상전극으로 이루어지는 압전 소자를 형성하는 공정을 갖고, 또한 압전 소자를 형성하는 공정에서는 압전체층상에 스퍼터링(sputtering)법에 따라 상전극을 형성하고, 이 때의 온도를 25 ~ 250(℃), 압력을 0.4 ~ 1.5(Pa) 로 하고, 두께가 30 ~ 100(nm)이고, 응력이 0.3 ~ 2.0(GPa) 이고, 또한 비저항이 2.0(×10-7Ωㆍm) 이하인 상전극을 형성한다. Forming a vibrating plate on the substrate; and forming a piezoelectric element comprising a lower electrode, a piezoelectric layer, and an upper electrode on the vibrating plate; and forming a piezoelectric element in the sputtering method on the piezoelectric layer. A phase electrode was formed, the temperature at this time was 25 to 250 (° C.), the pressure was 0.4 to 1.5 (Pa), the thickness was 30 to 100 (nm), the stress was 0.3 to 2.0 (GPa), In addition, a phase electrode having a specific resistance of 2.0 (x10 -7 Pa.m) or less is formed.

Description

액츄에이터 장치의 제조 방법 및 액츄에이터 장치 및 액체 분사 헤드 및 액체 분사 장치{METHOD FOR PRODUCING ACTUATOR DEVICE, ACTUATOR DEVICE, LIQUID-JET HEAD AND LIQUID-JET APPARATUS}METHOD FOR PRODUCING ACTUATOR DEVICE, ACTUATOR DEVICE, LIQUID-JET HEAD AND LIQUID-JET APPARATUS}

도 1은 본 발명의 실시 형태 1에 관한 기록 헤드의 개략적인 구성을 나타내는 분해 사시도. 1 is an exploded perspective view showing a schematic configuration of a recording head according to Embodiment 1 of the present invention.

도 2는 본 발명의 실시 형태 1에 관한 기록 헤드의 평면도 및 단면도. 2 is a plan view and a sectional view of a recording head according to Embodiment 1 of the present invention.

도 3은 본 발명의 실시 형태 1에 관한 기록 헤드의 제조 방법을 나타내는 단면도. 3 is a cross-sectional view showing a manufacturing method of a recording head according to Embodiment 1 of the present invention.

도 4는 본 발명의 실시 형태 1에 관한 기록 헤드의 제조 방법을 나타내는 단면도. 4 is a cross-sectional view showing a manufacturing method of a recording head according to Embodiment 1 of the present invention.

도 5는 본 발명의 실시 형태 1에 관한 기록 헤드의 제조 방법을 나타내는 단면도. Fig. 5 is a sectional view showing the method of manufacturing the recording head according to the first embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 실시 형태 1에 관한 기록 헤드의 제조 방법을 나타내는 단면도. 6 is a cross-sectional view showing a manufacturing method of a recording head according to Embodiment 1 of the present invention.

도 7은 실시예 및 비교예에 관한 PZT 박막의 히스테리시스 곡선(hysteresis curve). 7 is a hysteresis curve of PZT thin films according to Examples and Comparative Examples.

도 8은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 기록 장치의 개략도. 8 is a schematic diagram of a recording apparatus according to an embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 간단한 부호의 설명><Description of simple symbols for main parts of the drawing>

10 : 유로(流路) 형성 기판 12 : 압력 발생실10: flow path forming substrate 12: pressure generating chamber

13 : 연통부 14 : 잉크 공급로13: communication part 14: ink supply path

20 : 노즐 플레이트(nozzle plate) 21 : 노즐 개구20: nozzle plate 21: nozzle opening

30 : 보호 기판 31 : 압전 소자 홀딩부30 protective substrate 31 piezoelectric element holding portion

32 : 리저버(reservoir)부32: reservoir part

40 : 컴플라이언스(compliance) 기판 60 : 하전극막40: compliance substrate 60: lower electrode film

65 : 종(seed) 티탄층 70 : 압전체층65: seed titanium layer 70: piezoelectric layer

80 : 상전극막 90 : 리드(lead) 전극80: upper electrode film 90: lead electrode

95 : 절연막 100 : 리저버95: insulating film 100: reservoir

300 : 압전 소자 300: piezoelectric element

본 발명은 진동판위에, 하전극, 압전 재료로 이루어지는 압전체층 및 상전극으로 구성되는 압전 소자를 갖는 액츄에이터 장치의 제조 방법 및 액츄에이터 장치, 및 이 액츄에이터 장치를 이용한 액체 분사 헤드 및 액체 분사 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a method for manufacturing an actuator device having a piezoelectric element composed of a lower electrode, a piezoelectric layer made of a piezoelectric material, and an upper electrode on a vibration plate, and an actuator device, and a liquid jet head and a liquid jet device using the actuator device. .

액츄에이터 장치에 이용되는 압전 소자로서는 전기 기계 변환 기능을 나타내는 압전 재료, 예를 들면 결정화한 압전성 세라믹스 등으로 이루어지는 압전체층 을, 하전극과 상전극인 2 개의 전극을 사이에 두고 구성된 것이 있다. 이와 같은 액츄에이터 장치는 일반적으로, 휨(flexural) 진동 모드의 액츄에이터 장치로 불리고, 예를 들면 액체 분사 헤드 등에 탑재되어서 사용되고 있다. 또한, 액체 분사 헤드의 대표예로서는 예를 들면 잉크물 방울을 토출하는 노즐 개구와 연통하는 압력 발생실의 일부를 진동판으로 구성하고, 이 진동판을 압전 소자에 의해 변형시켜서 압력 발생실의 잉크를 가압하여 노즐 개구로부터 잉크물 방울을 토출시키는 잉크젯(ink-jet)식 기록 헤드 등이 있다. 또, 잉크젯식 기록 헤드에 탑재되는 액츄에이터 장치로서는 예를 들면, 진동판의 표면 전체에 행하여 성막 기술에 의해 균일한 압전 재료층을 형성하고, 이 압전 재료층을 리소그래피법에 의해 압력 발생실에 대응하는 형상으로 잘라 나누어서 압력 발생실마다 독립적으로 압전 소자를 형성한 것이 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조). As a piezoelectric element used in an actuator device, a piezoelectric material having an electromechanical conversion function, for example, a piezoelectric layer made of crystallized piezoelectric ceramics or the like, is provided between two electrodes, a lower electrode and an upper electrode. Such an actuator device is generally called an actuator device of a flexural vibration mode, and is used, for example, mounted on a liquid jet head or the like. As a representative example of the liquid jet head, for example, a part of the pressure generating chamber communicating with the nozzle opening for discharging ink droplets is composed of a diaphragm, and the diaphragm is deformed by a piezoelectric element to pressurize the ink in the pressure generating chamber. And an ink-jet recording head for ejecting ink droplets from the nozzle opening. As the actuator device mounted on the inkjet recording head, for example, the entire piezoelectric material layer is formed on the entire surface of the diaphragm to form a uniform piezoelectric material layer by a film forming technique, and the piezoelectric material layer corresponds to the pressure generating chamber by the lithography method. Some piezoelectric elements are formed independently by dividing | segmenting into shape and for every pressure generation chamber (for example, refer patent document 1).

이와 같은 압전 소자를 갖는 액츄에이터 장치에서는 리소그래피법이라고 하는 정밀하고 간편한 수법으로 압전 소자를 고밀도로 제조할 수 있을 뿐만 아니라, 압전 소자의 두께를 얇게 할 수 있고, 고속 구동이 가능하게 된다고 하는 이점이 있다. 그러나, 이와 같이 형성한 압전 소자는 압전 소자를 구성하는 각 막의 막질, 또는 막 응력 등에 기인하는 막 박리가 생겨 버린다고 하는 문제가 있다. 특히, 압전 소자의 최상층인 상전극이 압전체층으로부터 박리하기 쉽다고 하는 문제가 있다. The actuator device having such a piezoelectric element has the advantage that the piezoelectric element can be manufactured at high density by a precise and simple method called a lithography method, the thickness of the piezoelectric element can be made thin, and high speed driving can be performed. . However, the piezoelectric element formed in this way has a problem that film peeling due to the film quality or film stress of each film constituting the piezoelectric element occurs. In particular, there is a problem that the upper electrode, which is the uppermost layer of the piezoelectric element, is easily peeled from the piezoelectric layer.

또한, 압전 소자를 구성하는 막의 응력을 조정하기 위하여, 예를 들면 압전층(압전체층)의 사이에 응력 완화층을 설치한 것이 있다(예를 들면, 특허 문헌 2 참조). 이와 같은 구성으로 하여, 압전 소자를 구성하는 막의 박리를 어느 정도는 방지할 수 있을지도 모른다. 그러나, 압전체층의 압전 특성이 저하되므로, 압전 소자를 구동했을 때에 원하는 변위량을 얻을 수 없다고 하는 문제가 생길 우려가 있다. Moreover, in order to adjust the stress of the film | membrane which comprises a piezoelectric element, there exist some which provided the stress relaxation layer between piezoelectric layers (piezoelectric layer), for example (refer patent document 2). With such a structure, peeling of the film | membrane which comprises a piezoelectric element may be prevented to some extent. However, since the piezoelectric characteristics of the piezoelectric layer are deteriorated, there is a fear that a problem that the desired displacement cannot be obtained when the piezoelectric element is driven.

물론, 이와 같은 문제는 잉크젯식 기록 헤드 등의 액체 분사 헤드에 탑재되는 액츄에이터 장치뿐만 아니라, 그 외의 모든 장치에 탑재되는 액츄에이터 장치에 있어서도 동일하게 존재한다. Of course, such a problem exists not only in the actuator device mounted in the liquid jet head such as an inkjet recording head, but also in the actuator device mounted in all other devices.

[특허 문헌 1] 일본 특개평 5-286131호 공보(도 3, 단락 [0013] 등) [Patent Document 1] Japanese Patent Laid-Open No. 5-286131 (FIG. 3, paragraph [0013], etc.)

[특허 문헌 2] 일본 특개 2004-128492호 공보(특허 청구의 범위 등) [Patent Document 2] Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-128492 (claims, etc.)

본 발명은 이와 같은 점을 감안하여 이루어진 것으로, 압전체층의 압전 특성을 양호하게 유지할 수 있고, 또한 상전극의 박리를 방지할 수 있는 액츄에이터 장치의 제조 방법 및 액츄에이터 장치 및 액체 분사 헤드 및 액체 분사 장치를 제공하는 것을 과제로 한다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of such a point, and it is possible to maintain the piezoelectric properties of the piezoelectric layer well and to prevent the peeling of the upper electrode, the actuator device, the liquid jet head and the liquid jet device. The task is to provide.

상기 과제를 해결하는 본 발명의 제 1의 양상은 기판에 진동판을 형성하는 공정과, 상기 진동판위에 하전극, 압전체층 및 상전극으로 이루어지는 압전 소자를 형성하는 공정을 갖고, 또한 상기 압전 소자를 형성하는 공정에서는 상기 압전체층상에 스퍼터링법에 따라 상기 상전극을 형성하고, 이 때의 온도를 25 ~ 250(℃), 압력을 0.4 ~ 1.5(Pa) 로 하고, 두께가 30 ~ 100(nm) 이고, 응력이 0.3 ~ 2.0(GPa) 이며, 또한 비저항이 2.0(×10-7Ωㆍm) 이하인 상기 상전극을 형성하는 것을 특징으로 하는 액츄에이터 장치의 제조 방법이 있다. A first aspect of the present invention for solving the above problems has a step of forming a vibration plate on a substrate, and a step of forming a piezoelectric element consisting of a lower electrode, a piezoelectric layer and an upper electrode on the vibration plate, and further forms the piezoelectric element. In the step of forming the phase electrode on the piezoelectric layer by sputtering, the temperature is 25 to 250 (C), the pressure is 0.4 to 1.5 (Pa), and the thickness is 30 to 100 (nm). And a phase electrode having a stress of 0.3 to 2.0 (GPa) and a specific resistance of 2.0 (x10 -7 Pa.m) or less.

본 발명에 따른 제 1의 양상에서는 상전극의 압전체층과의 밀착성이 확보되기 때문에, 압전체층의 압전 특성이 양호하게 유지하면서 상전극의 막질을 향상시킬 수 있다. 따라서, 변위 특성 및 내구성이 뛰어난 액츄에이터 장치를 실현할 수 있다. In the first aspect of the present invention, since the adhesion of the upper electrode to the piezoelectric layer is ensured, the film quality of the upper electrode can be improved while maintaining the piezoelectric characteristics of the piezoelectric layer. Therefore, the actuator device excellent in the displacement characteristic and durability can be realized.

본 발명의 제 2의 양상은 상기 상전극을 형성할 때의 파워 밀도를 3 ~ 30(kW/㎡)로 한 것을 특징으로 하는 제 1의 양상의 액츄에이터 장치의 제조 방법이다. 본 발명에 따른 제 2의 양상에서는 원하는 응력을 갖는 상전극을 보다 확실하게 형성할 수 있다. A second aspect of the present invention is a method for manufacturing the actuator device according to the first aspect, wherein the power density at the time of forming the phase electrode is 3 to 30 (kW / m 2). In the second aspect according to the present invention, a phase electrode having a desired stress can be formed more reliably.

본 발명의 제 3의 양상은 상기 상전극의 재료로서 이리듐(Ir)을 이용한 것을 특징으로 하는 제 1 또는 제 2의 양상의 액츄에이터 장치의 제조 방법이다. A third aspect of the present invention is a method for manufacturing the actuator device according to the first or second aspect, wherein iridium (Ir) is used as a material of the phase electrode.

본 발명에 따른 제 3의 양상에서는 상전극으로서 소정의 재료를 이용하는 것으로, 상전극의 막질이 더욱 확실하게 향상한다. In the third aspect according to the present invention, by using a predetermined material as the upper electrode, the film quality of the upper electrode is more surely improved.

본 발명의 제 4의 양상은 상기 제 1 내지 제 3 중 어느 한 양상의 제조 방법에 따라 제조된 것을 특징으로 하는 액츄에이터 장치이다. A fourth aspect of the present invention is an actuator device, which is manufactured according to the manufacturing method of any one of the first to third aspects.

본 발명에 따른 제 4의 양상에서는 변위 특성 및 내구성이 현저하게 향상한 액츄에이터 장치가 실현된다. In the fourth aspect according to the present invention, an actuator device with remarkably improved displacement characteristics and durability is realized.

본 발명의 제 5의 양상은 제 4의 양상의 액츄에이터 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 액체 분사 헤드이다. A fifth aspect of the present invention is a liquid ejection head, comprising the actuator device of the fourth aspect.

본 발명에 따른 제 5의 양상에서는 양호한 토출 특성이 얻어지고, 또한 내구성도 큰 폭으로 향상한 액체 분사 헤드가 실현된다.  In the fifth aspect according to the present invention, a liquid ejecting head is obtained in which good ejection characteristics are obtained and the durability is greatly improved.

본 발명의 제 6의 양상은 제 5의 양상의 액체 분사 헤드를 구비하는 것을 특징으로 하는 액체분사 장치이다. A sixth aspect of the present invention is a liquid injection device comprising the liquid jet head of the fifth aspect.

본 발명에 따른 제 6의 양상에서는 토출 특성, 내구성 등이 향상하는 것으로, 신뢰성을 큰 폭으로 향상시킨 액체 분사 장치를 실현할 수 있다. In the sixth aspect according to the present invention, the ejection characteristics, the durability, and the like are improved, whereby a liquid ejecting apparatus having a large improvement in reliability can be realized.

이하에 본 발명을 실시 형태에 근거하여 상세하게 설명한다. EMBODIMENT OF THE INVENTION Below, this invention is demonstrated in detail based on embodiment.

(실시 형태 1)(Embodiment 1)

도 1은 본 발명의 실시 형태 1에 관한 잉크젯식 기록 헤드의 개략적인 구성을 나타내는 분해 사시도이고, 도 2는 도 1의 평면도 및 그 A-A' 단면도이다. 도시한 바와 같이, 유로 형성 기판(10)은 본 실시 형태에서는 면방위(面方位)(110)의 실리콘 단결정 기판으로 이루어지고, 그 한 쪽의 면에는 미리 열산화에 의해 형성한 이산화 실리콘으로 이루어지는 두께 0.5 ~ 2㎛ 인 탄성막(50)이 형성되어 있다. 유로 형성 기판(10)에는 격벽(compartment wall)(11)에 의하여 구획된 복수의 압력 발생실(12)이 그 폭 방향으로 병설되어 있다. 또, 유로 형성 기판(10)의 압력 발생실(12)의 긴 쪽 방향 외측의 영역에는 연통부(13)가 형성되고, 연통부(13)와 각 압력 발생실(12)이 각 압력 발생실(12)마다 설치된 잉크 공급로(14)를 통하여 연통되어 있다. 또한, 연통부(13)는 후술하는 보호 기판의 리저버부와 연통하여 각 압력 발생실(12)의 공통의 잉크실로 되는 리저버의 일부를 구성한다. 잉크 공급로(14)는 압력 발생실(12)보다 좁은 폭으로 형성되어 있고, 연통부(13)에서부터 압력 발생실(12)로 유입하는 잉크의 유로 저항을 일정하게 유지하고 있다. 1 is an exploded perspective view showing a schematic configuration of an inkjet recording head according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 2 is a plan view of FIG. 1 and a cross-sectional view taken along line A-A 'thereof. As shown in the drawing, the flow path forming substrate 10 is made of a silicon single crystal substrate having a surface orientation 110 in this embodiment, and one surface is made of silicon dioxide previously formed by thermal oxidation. An elastic film 50 having a thickness of 0.5 to 2 µm is formed. In the flow path formation substrate 10, a plurality of pressure generating chambers 12 partitioned by a partition wall 11 are arranged in the width direction thereof. Moreover, the communication part 13 is formed in the area | region of the outer side of the pressure generation chamber 12 of the flow path formation board 10 in the longitudinal direction, and the communication part 13 and each pressure generation chamber 12 are each pressure generation chamber. It communicates with the ink supply path 14 provided in every 12. In addition, the communication part 13 communicates with the reservoir part of the protection board mentioned later, and comprises a part of the reservoir used as the common ink chamber of each pressure generation chamber 12. As shown in FIG. The ink supply passage 14 is formed to have a narrower width than the pressure generating chamber 12, and maintains a constant flow path resistance of ink flowing from the communicating portion 13 into the pressure generating chamber 12.

또, 유로 형성 기판(10)의 개구면측에는 각 압력 발생실(12)의 잉크 공급로(14)와는 반대측의 단부 근방에 연통하는 노즐 개구(21)가 천설(穿設)된 노즐 플레이트(20)가 후술하는 마스크막(52)을 통하여 접착제나 열용착 필름 등에 의하여 고착되어 있다. 또한, 노즐 플레이트(20)는 예를 들면 글라스 세라믹스, 실리콘 단결정 기판 또는 스텐리스 스틸 등으로 이루어진다. Moreover, the nozzle plate 20 in which the nozzle opening 21 which communicates in the vicinity of the edge part on the opposite side to the ink supply path 14 of each pressure generation chamber 12 at the opening surface side of the flow path formation board | substrate 10 is installed. ) Is adhered to each other by an adhesive agent, a heat welding film, or the like through a mask film 52 described later. The nozzle plate 20 is made of, for example, glass ceramics, silicon single crystal substrate, stainless steel, or the like.

한편, 유로 형성 기판(10)의 개구면과는 반대측에는 상술한 바와 같이 이산화 실리콘으로 이루어지는, 두께가 예를 들면 약 1.0㎛ 인 탄성막(50)이 형성되고, 상기 탄성막(50)상에는 예를 들어 산화 지르코늄(ZrO2) 등으로 이루어지고, 두께가 예를 들면 약 0.4㎛ 인 절연체막(55)이 적층 형성되어 있다. 또, 절연체막(55)상에는 두께가 예를 들면, 약 0.1 ~ 0.2㎛ 하전극막(60)과, 두께가 예를 들면 약 0.5 ~ 5㎛ 인 압전체층(70)과, 두께가 예를 들어 약 0.05㎛ 인 상전극막(80)으로 이루어지는 압전 소자(300)가 형성되어 있다. 즉, 본 발명에서는 진동판이 산화막을 갖고, 압전 소자(300)는 이 산화막상에 형성되어 있다. 또한, 일반적으로는 압전 소자(300)의 어느 한 쪽의 전극을 공통 전극으로 하고, 다른 쪽의 전극 및 압전체층(70)을 각 압력 발생실(12)마다 패터닝하여 구성한다. 본 실시 형태에서는 하전극막(60)을 압전 소자(300)의 공통 전극으로 하고, 상전극막(80)을 압전 소자(300)의 개별 전극으로 하고 있으나, 구동 회로나 배선의 사정으로 이것을 반대로 해도 지장은 없다. 또, 여기서는 압전 소자(300)와 해당 압전 소자(300)의 구동에 의해 변위가 생기는 진동판을 합하여 액츄에이터 장치라고 칭한다. On the other hand, an elastic film 50 having a thickness of, for example, about 1.0 μm, made of silicon dioxide, as described above, is formed on the side opposite to the opening surface of the flow path forming substrate 10, and on the elastic film 50, For example, an insulator film 55 made of zirconium oxide (ZrO 2 ) or the like and having a thickness of, for example, about 0.4 μm is laminated. On the insulator film 55, the thickness is, for example, about 0.1 to 0.2 탆 lower electrode film 60, the thickness of the piezoelectric layer 70 is, for example, about 0.5 to 5 탆, and the thickness is, for example. A piezoelectric element 300 made of a phase electrode film 80 having a thickness of about 0.05 μm is formed. That is, in the present invention, the diaphragm has an oxide film, and the piezoelectric element 300 is formed on this oxide film. In general, one electrode of the piezoelectric element 300 is used as a common electrode, and the other electrode and the piezoelectric layer 70 are patterned for each pressure generating chamber 12. In the present embodiment, the lower electrode film 60 is used as the common electrode of the piezoelectric element 300 and the upper electrode film 80 is used as the individual electrode of the piezoelectric element 300. There is no problem. In addition, here, the piezoelectric element 300 and the diaphragm which a displacement generate | occur | produces by the drive of the said piezoelectric element 300 are combined, and it is called an actuator apparatus.

또, 이와 같은 각 압전 소자(300)의 상전극막(80)에는 예를 들면, 금(Au) 등으로 이루어지는 리드 전극(90)이 각각 접속되고, 상기 리드 전극(90)을 통하여 각 압전 소자(300)에 선택적으로 전압이 인가되게 되어 있다. In addition, lead electrodes 90 made of, for example, gold (Au) and the like are connected to the upper electrode films 80 of the respective piezoelectric elements 300, and the respective piezoelectric elements are connected through the lead electrodes 90. Voltage 300 is selectively applied.

또, 본 실시 형태에서는 압전 소자(300)의 각 층 및 리드 전극(90)의 패턴 영역은 하전극막(60)의 접속부(60a) 및 리드 전극(90)의 접속부(90a)에 대향하는 영역을 제외하고, 절연 재료로 이루어지는 절연막(95)에 의하여 덮여 있다. 즉, 이 접속부(60a, 90a)를 제외하고, 하전극막(60), 압전체층(70), 상전극막(80) 및 리드 전극(90)의 표면이 절연막(95)에 의하여 덮여 있다. 이로 인해, 압전체층(70)의 수분(습기)에 기인하는 파괴가 방지된다. 또한, 절연막(95)의 재료로서는 무기 절연 재료이면 특히 한정되지 않고, 예를 들면 산화 알류미늄(Al2O3), 5 산화 탄탈(Ta2O5) 등을 들 수 있지만, 특히 산화 알류미늄(Al2O3)을 이용하는 것이 바람직하다. In the present embodiment, each layer of the piezoelectric element 300 and the pattern region of the lead electrode 90 are regions facing the connection portion 60a of the lower electrode film 60 and the connection portion 90a of the lead electrode 90. Except for the above, it is covered with an insulating film 95 made of an insulating material. That is, except for the connection portions 60a and 90a, the surfaces of the lower electrode film 60, the piezoelectric layer 70, the upper electrode film 80, and the lead electrode 90 are covered with the insulating film 95. For this reason, destruction by moisture (moisture) of the piezoelectric layer 70 is prevented. In addition, the material of the insulating film 95 is not particularly limited as long as it is an inorganic insulating material, and examples thereof include aluminum oxide (Al 2 O 3 ), tantalum pentoxide (Ta 2 O 5 ), and the like. 2 O 3 ) is preferably used.

이와 같은 압전 소자(300)가 형성된 유로 형성 기판(10)에는 압전 소자(300)에 대향하는 영역에, 압전 소자(300)를 보호하기 위한 압전 소자 홀딩부(31)를 갖는 보호 기판(30)이 접착제 등에 의하여 접합되어 있다. 또한, 압전 소자 홀딩부(31)는 압전 소자(300)의 운동을 해치지 않는 정도의 공간을 확보할 수 있으면 되고, 해당 공간은 밀봉되어 있어도, 밀봉되어 있지 않아도 된다. 또, 보호 기판(30)에는 연통부(13)에 대향하는 영역에 리저버부(32)가 설치되어 있고, 이 리저버부(32)는 상술한 바와 같이 유로 형성 기판(10)의 연통부(13)와 연통되고, 각 압력 발생실(12)의 공통의 잉크실로 되는 리저버(100)를 구성하고 있다. 또, 보호 기판(30)의 압전 소자 홀딩부(31)와 리저버부(32)와의 사이의 영역에는 보호 기판(30)을 두께 방향으로 관통하는 관통공(33)이 설치되고, 상기 관통공(33)내에 하전극막(60)의 일부 및 리드 전극(90)의 선단부가 노출되고, 이들 하전극막(60) 및 리드 전극(90)에는 도시하지 않으나, 구동IC로부터 연장하여 설치되는 접속 배선의 일단이 접속된다. A protective substrate 30 having a piezoelectric element holding part 31 for protecting the piezoelectric element 300 in a region facing the piezoelectric element 300 in the flow path forming substrate 10 on which the piezoelectric element 300 is formed. It is bonded by this adhesive agent. In addition, the piezoelectric element holding part 31 should just be able to ensure the space which does not impair the motion of the piezoelectric element 300, and even if the space is sealed, it does not need to be sealed. Moreover, the reservoir part 32 is provided in the area | region which opposes the communication part 13 in the protection board 30, and this reservoir part 32 is the communication part 13 of the flow path formation board 10 as mentioned above. ), Which constitutes a reservoir 100 which is a common ink chamber of each of the pressure generating chambers 12. In the region between the piezoelectric element holding portion 31 and the reservoir portion 32 of the protective substrate 30, a through hole 33 penetrating the protective substrate 30 in the thickness direction is provided. A part of the lower electrode film 60 and the leading end of the lead electrode 90 are exposed in 33, and the connection wirings extending from the driving IC although not shown in the lower electrode film 60 and the lead electrode 90 are shown. One end of is connected.

보호 기판(30)으로서는 유로 형성 기판(10)의 열팽창율과 거의 동일한 재료, 예를 들면 유리, 세라믹 재료 등을 이용하는 것이 바람직하고, 본 실시 형태에서는 유로 형성 기판(10)과 동일한 재료의 실리콘 단결정 기판을 이용하여 형성했다. As the protective substrate 30, it is preferable to use a material substantially the same as the thermal expansion rate of the flow path formation substrate 10, for example, glass, ceramic material, and the like. In this embodiment, the silicon single crystal of the same material as the flow path formation substrate 10 is used. It formed using the board | substrate.

보호 기판(30)상에는 봉지막(41) 및 고정판(42)으로 되는 컴플라이언스 기판(40)이 접합되어 있다. 여기서, 봉지막(41)은 강성(剛性)이 낮고 가요성을 갖는 재료(예를 들면, 두께가 6㎛ 인 폴리페닐렌 설파이드(PPS) 필름)로 이루어지고, 이 봉지막(41)에 의하여 리저버부(32)의 한 쪽면이 봉지되어 있다. 또, 고정판(42)은 금속 등의 경질의 재료(예를 들면, 두께가 30㎛ 인 스텐리스 스틸(SUS) 등)로 형성된다. 이 고정판(42)의 리저버(100)에 대향하는 영역은 두께 방향으로 완전하게 제거된 개구부(43)로 되어 있기 때문에, 리저버(100)의 한 쪽면은 가요성을 갖는 봉지막(41)만으로 봉지되어 있다. The compliance substrate 40 which becomes the sealing film 41 and the fixed plate 42 is bonded on the protective substrate 30. Here, the encapsulation film 41 is made of a material having low rigidity and flexibility (for example, a polyphenylene sulfide (PPS) film having a thickness of 6 μm). One side of the reservoir portion 32 is sealed. In addition, the fixing plate 42 is formed of a hard material such as metal (for example, stainless steel (SUS) having a thickness of 30 µm). Since the area | region which faces the reservoir 100 of this fixing plate 42 is the opening part 43 removed completely in the thickness direction, one side of the reservoir 100 is sealed only by the flexible sealing film 41 which is flexible. It is.

이와 같은 본 실시 형태의 잉크젯식 기록 헤드에서는 도시하지 않는 외부 잉크 공급 수단으로부터 잉크를 취입하고, 리저버(100)로부터 노즐 개구(21)에 이를 때까지 내부를 잉크로 채운 후, 구동IC로부터의 기록 신호에 따라, 압력 발생실(12)에 대응하는 각각의 하전극막(60)와 상전극막(80)과의 사이에 전압을 인가하고, 탄성막(50), 하전극막(60) 및 압전체층(70)을 굴곡 변형시키는 것으로, 각 압력 발생실(12)내의 압력이 높아져서 노즐 개구(21)로부터 잉크물 방울이 토출한다. In the inkjet recording head of this embodiment as described above, ink is blown from an external ink supply means (not shown), filled with ink from the reservoir 100 to the nozzle opening 21, and then recorded from the drive IC. According to the signal, a voltage is applied between each of the lower electrode film 60 and the upper electrode film 80 corresponding to the pressure generating chamber 12, and the elastic film 50, the lower electrode film 60, and By bending the piezoelectric layer 70, the pressure in each pressure generating chamber 12 becomes high, and ink droplets are ejected from the nozzle opening 21. FIG.

이하, 잉크젯식 기록 헤드의 제조 방법으로 대하여, 도 3 내지 도 6을 참조하여 설명한다. 또한, 도 3 내지 도 6은 압력 발생실(12)의 긴 쪽 방향의 단면도이다. 우선, 도 3A에 나타내는 바와 같이 실리콘 웨이퍼인 유로 형성 기판용 웨이퍼(110)를 약 1100℃ 인 확산노(爐)에서 열산화하고, 그 표면에 탄성막(50)을 구성하는 이산화 실리콘막(51)을 형성한다. 또한, 본 실시 형태에서는 유로 형성 기판용 웨이퍼(110)로서 막 두께가 약 625㎛ 로 비교적 두껍게 강성이 높은 실리콘 웨이퍼를 이용하고 있다. Hereinafter, the manufacturing method of the inkjet recording head is demonstrated with reference to FIGS. 3 to 6 are cross-sectional views in the longitudinal direction of the pressure generating chamber 12. First, as shown in FIG. 3A, the silicon dioxide film 51 which thermally oxidizes the flow path forming substrate wafer 110, which is a silicon wafer, in a diffusion furnace at about 1100 ° C, and constitutes an elastic film 50 on its surface. ). In this embodiment, a silicon wafer having a relatively high rigidity with a film thickness of about 625 µm is used as the wafer-forming substrate wafer 110.

그 다음에, 도 3B에 나타내는 바와 같이 탄성막(50)(이산화 실리콘막(51))상에, 산화 지르코늄으로 이루어지는 절연체막(55)을 형성한다. 구체적으로는 탄성막(50)(이산화 실리콘막(51))상에, 예를 들면 스퍼터링법 등에 의해 지르코늄(Zr)층을 형성한 후, 이 지르코늄층을, 예를 들면 500 ~ 1200℃ 인 확산노에서 열산화함으로써, 산화 지르코늄(ZrO2)으로 이루어지는 절연체막(55)을 형성한다. Next, as shown in FIG. 3B, an insulator film 55 made of zirconium oxide is formed on the elastic film 50 (silicon dioxide film 51). Specifically, after forming a zirconium (Zr) layer on the elastic film 50 (silicon dioxide film 51) by, for example, sputtering or the like, the zirconium layer is diffused, for example, 500 to 1200 ° C. By thermal oxidation in the furnace, an insulator film 55 made of zirconium oxide (ZrO 2 ) is formed.

그 다음에, 도 3(C)에 나타내는 바와 같이 백금(Pt), 이리듐(Ir) 등으로 이루어지는 하전극막(60)을 절연체막(55)의 전(全)면에 형성한 후, 소정 형상으로 패터닝한다. 예를 들면, 본 실시 형태에서는 이리듐으로 이루어지는 막과, 백금으로 이루어지는 막을 스퍼터링법에 의해 적층하고, 적층된 복수의 막을 소정 형상으로 패터닝함으로써 하전극막(60)으로 하였다. Next, as shown in Fig. 3C, a lower electrode film 60 made of platinum (Pt), iridium (Ir) or the like is formed on the entire surface of the insulator film 55, and then a predetermined shape is formed. Pattern with. For example, in this embodiment, the film | membrane which consists of iridium and the film | membrane which consists of platinum are laminated | stacked by the sputtering method, and the several laminated | multilayer film was patterned to predetermined shape, and it was set as the lower electrode film 60. FIG.

다음에, 도 3D에 나타내는 바와 같이 하전극막(60) 및 절연체막(55)상에, 티탄(Ti)을, 예를 들면 스퍼터링법 등에 의하여 도포함으로써, 소정 두께의 시드 티탄층(65)을 형성한다. 다음에, 이 시드 티탄층(65)상에, 압전 재료, 본 실시 형태에서는 티탄산 지르콘산연(PZT)으로 이루어지는 압전체층(70)을 형성한다. 또한, 본 실시 형태에서는 금속 유기물을 촉매에 용해ㆍ분산한, 이른바 졸(sol)을 도포 건조하여 겔(gel)화하고, 또 고온에서 소성하는 것으로, 금속 산화물로 이루어지는 압전체층(70)을 얻는, 이른바 졸-겔법을 이용하여 압전체층(70)을 형성했다. 또, 압전체층(70)의 제조 방법은 졸-겔법에 한정되지 않으며, 예를 들면 MOD(Metal-Organic Decomposition)법 등을 이용해도 된다. Next, as shown in FIG. 3D, titanium (Ti) is applied onto the lower electrode film 60 and the insulator film 55 by, for example, a sputtering method or the like, thereby depositing the seed titanium layer 65 having a predetermined thickness. Form. Next, on this seed titanium layer 65, a piezoelectric material, in this embodiment, a piezoelectric layer 70 made of lead zirconate titanate (PZT) is formed. In the present embodiment, a so-called sol obtained by dissolving and dispersing a metal organic substance in a catalyst is applied to dry, gelled, and fired at a high temperature to obtain a piezoelectric layer 70 made of a metal oxide. The piezoelectric layer 70 was formed using a so-called sol-gel method. In addition, the manufacturing method of the piezoelectric layer 70 is not limited to the sol-gel method, For example, you may use the metal-organic decomposition (MOD) method.

압전체층(70)의 형성 순서의 일례로서는 우선, 도 4A에 나타내는 바와 같이 시드 티탄층(65)상에 PZT 전구체막인 압전체 전구체막(71)을 성막한다. 즉, 유로 형성 기판용 웨이퍼(110)상에 금속 유기 화합물을 포함하는 졸(용액)을 도포한다. 그 다음에, 압전체 전구체막(71)을, 소정 온도로 가열하여 일정 시간 건조시키고, 졸의 용매를 증발시킴으로써 압전체 전구체막(71)을 건조시킨다. 또, 대기 분위기하에 있어서 일정한 온도로 일정 시간 압전체 전구체막(71)을 탈지(脫脂)한다. 또한, 여기서 말하는 탈지는 졸막의 유기 성분을, 예를 들면 NO2, CO2, H2O 등으로 하여 이탈시키는 것이다. As an example of the formation procedure of the piezoelectric layer 70, first, as shown in FIG. 4A, the piezoelectric precursor film 71 which is a PZT precursor film is formed on the seed titanium layer 65. FIG. That is, a sol (solution) containing a metal organic compound is applied onto the wafer-forming substrate wafer 110. Next, the piezoelectric precursor film 71 is heated to a predetermined temperature and dried for a certain time, and the piezoelectric precursor film 71 is dried by evaporating the solvent of the sol. In addition, the piezoelectric precursor film 71 is degreased at a constant temperature in an air atmosphere. In addition, the organic component is to say degreasing of jolmak where, for example, is to escape to the NO 2, CO 2, H 2 O and the like.

그리고, 이와 같은 도포ㆍ건조ㆍ탈지의 공정을, 소정 회수, 예를 들면 2 회 반복하는 것으로, 도 4B에 나타내는 바와 같이 압전체 전구체막(71)을 소정 두께로 형성하고, 이 압전체 전구체막(71)을 확산노 등에서 가열 처리함으로써, 결정화시켜서 압전체막(72)을 형성한다. 즉, 압전체 전구체막(71)을 소성하는 것으로 시드 티탄층(65)을 핵으로서 결정이 성장하여 압전체막(72)이 형성된다. 또한, 소성 온도는 650 ~ 850℃ 정도인 것이 바람직하다, 예를 들면, 본 실시 형태에서는 약 700℃ 에서 30 분간, 압전체 전구체막(71)을 소성하여 압전체막(72)을 형성했다. 또한, 이와 같은 조건으로 형성한 압전체막(72)의 결정은(100)면에 우선 배향한다. The process of coating, drying, and degreasing is repeated a predetermined number of times, for example, twice, to form the piezoelectric precursor film 71 at a predetermined thickness as shown in Fig. 4B, and the piezoelectric precursor film 71 is formed. ) Is heat-treated in a diffusion furnace or the like to crystallize to form the piezoelectric film 72. That is, by firing the piezoelectric precursor film 71, crystals grow using the seed titanium layer 65 as a nucleus to form the piezoelectric film 72. In addition, it is preferable that the baking temperature is about 650-850 degreeC. For example, in this embodiment, the piezoelectric precursor film 71 was baked at about 700 degreeC for 30 minutes, and the piezoelectric film 72 was formed. In addition, the crystal of the piezoelectric film 72 formed under such conditions is first oriented to the (100) plane.

또한, 상술한 도포ㆍ건조ㆍ탈지ㆍ소성의 공정을, 복수 회 반복하는 것으로, 도 4C에 나타내는 바와 같이 예를 들면, 5 층의 압전체막(72)으로 이루어지는 소정 두께의 압전체층(70)을 형성한다. In addition, by repeating the above-described application, drying, degreasing and firing processes a plurality of times, as shown in Fig. 4C, for example, a piezoelectric layer 70 having a predetermined thickness composed of five layers of piezoelectric films 72 is formed. Form.

또한, 압전체층(70)의 재료로서는 예를 들면, 티탄산 지르콘산연(PZT) 등의 강유전성 압전성 재료에, 니오브, 니켈, 마그네슘, 비스머스 또는 이트륨 등의 금속을 첨가한 릴렉서(relaxor) 강유전체 등을 이용해도 된다. 그 조성은 압전 소자의 특성, 용도 등을 고려하여 적절히 선택하면 좋지만, 예를 들면 PbTiO3(PT), PbZrO3(PZ), Pb(ZrxTil -x)O3(PZT), Pb(Mgl /3Nb2 /3)O3-PbTiO3(PMN-PT), Pb(Znl /3Nb2 /3)O3-PbTiO3(PZN-PT), Pb(Nil/3Nb2 /3)O3-PbTiO3(PNN-PT), Pb(Inl /2Nbl /2)O3-PbTiO3(PIN-PT), Pb(Scl/3Ta2/3)O3-PbTiO3(PST-PT), Pb(Scl /3Nb2/3)O3-PbTiO3(PSN-PT), BiScO3-PbTiO3(BS- PT), BiYbO3-PbTiO3(BY-PT) 등을 들 수 있다. As the material of the piezoelectric layer 70, for example, a relaxer ferroelectric in which a metal such as niobium, nickel, magnesium, bismuth, or yttrium is added to a ferroelectric piezoelectric material such as lead zirconate titanate (PZT) or the like. You can also use The composition may be appropriately selected in consideration of the characteristics, uses, and the like of the piezoelectric element. For example, PbTiO 3 (PT), PbZrO 3 (PZ), Pb (Zr x Ti l- x ) O 3 (PZT), Pb ( Mg l / 3 Nb 2/3 ) O 3 -PbTiO 3 (PMN-PT), Pb (Zn l / 3 Nb 2/3) O 3 -PbTiO 3 (PZN-PT), Pb (Ni l / 3 Nb 2 / 3) O 3 -PbTiO 3 ( PNN-PT), Pb (In l / 2 Nb l / 2) O 3 -PbTiO 3 (PIN-PT), Pb (Sc l / 3 Ta 2/3) O 3 - PbTiO 3 (PST-PT), Pb (Sc l / 3 Nb 2/3) O 3 -PbTiO 3 (PSN-PT), BiScO 3 -PbTiO 3 (BS- PT), BiYbO 3 -PbTiO 3 (BY-PT ), And the like.

이와 같이 압전체층(70)을 형성한 후는 도 5A에 나타내는 바와 같이 예를 들면, 이리듐(Ir)으로 이루어지는 상전극막(80)을 유로 형성 기판용 웨이퍼(110)의 전면에 형성한다. 이 때, 본 발명에서는 스퍼터링법, 예를 들면 DC 또는 RF 스퍼터링법에 의해서, 상전극막(80)을 두께가 30 ~ 100(nm) 이고, 응력이 0.3 ~ 2.0(GPa) 이고, 또한 비저항이 2.0(×10-7Ωㆍm) 이하이도록 형성했다. 또한 여기서는 인장(引張) 방향의 응력을 정(正)의 값으로 나타내고, 압축 방향의 응력을 부(負)의 값으로 나타낸다. After the piezoelectric layer 70 is formed in this manner, as shown in FIG. 5A, for example, an upper electrode film 80 made of iridium (Ir) is formed on the entire surface of the wafer-forming substrate 110. At this time, in the present invention, the upper electrode film 80 has a thickness of 30 to 100 nm, a stress of 0.3 to 2.0 GPa, and a specific resistance by sputtering, for example, DC or RF sputtering. It formed so that it might be 2.0 (x10 <-7> Pa * m) or less. In this case, the stress in the tensile direction is represented by a positive value, and the stress in the compression direction is represented by a negative value.

상전극막(80)의 응력 및 비저항이 상기와 같은 값으로 되도록 하기 위해서는 상전극막(80)을 성막할 때의 스퍼터링 압력을 0.4 ~ 1.5(Pa) 로 하고, 상전극막(80)을 성막할 때의 온도, 즉 유로 형성 기판용 웨이퍼(110)의 가열 온도를 25℃(상온) ~ 250℃ 의 범위로 한다. 이로 인해, 상전극막(80)을 30 ~ 100(nm) 인 두께로 형성함으로써, 상전극막(80)의 응력을 원하는 값으로 할 수 있고, 또 비저항도 원하는 값으로 할 수 있다. 또, 상전극막(80)을 성막할 때의 온도를 25℃(상온) ~ 250℃ 의 범위로 하는 것으로, 상전극막(80)을 형성할 때의 열에 의한 압전체층(70)의 데미지를 방지하여 압전체층(70)의 압전 특성을 양호하게 유지할 수 있다. In order to ensure that the stress and specific resistance of the upper electrode film 80 are as described above, the sputtering pressure when forming the upper electrode film 80 is set to 0.4 to 1.5 (Pa), and the upper electrode film 80 is formed. The temperature at that time, that is, the heating temperature of the flow path forming substrate wafer 110 is in the range of 25 ° C (room temperature) to 250 ° C. For this reason, by forming the upper electrode film 80 to a thickness of 30 to 100 (nm), the stress of the upper electrode film 80 can be set to a desired value, and the specific resistance can also be made to a desired value. In addition, the temperature at the time of forming the upper electrode film 80 is in the range of 25 ° C. (room temperature) to 250 ° C. to damage the piezoelectric layer 70 due to heat when forming the upper electrode film 80. The piezoelectric properties of the piezoelectric layer 70 can be maintained satisfactorily.

또, 스퍼터링법에 따라 상전극막을 성막할 때의 파워 밀도는 특히 한정되지 않지만, 3 ~ 30(kW/㎡) 의 범위로 하는 것이 바람직하다. 이로 인해, 응력 및 비저 항을 상기의 값인 상전극막(80)을 보다 확실하게 형성할 수 있다. Moreover, although the power density at the time of forming an upper electrode film into a film by sputtering method is not specifically limited, It is preferable to set it as the range of 3-30 (kW / m <2>). For this reason, the upper electrode film 80 whose stress and non-resistance are the above values can be formed more reliably.

또한, 상기의 조건으로 상전극막(80)을 성막하는 것으로, 상전극막(80)의 비저항을 2.0(×10-7Ωㆍm) 이하로 할 수 있으나, 상전극막(80)의 비저항은 예를 들면, 스퍼터링법에 따라 상전극막(80)을 성막할 때에 도입되는 아르곤(Ar) 등의 가스압을 변화시키는 것에 의해서도 조정할 수 있다. In addition, by forming the upper electrode film 80 under the above conditions, the specific resistance of the upper electrode film 80 can be set to 2.0 (x10 -7 Pa · m) or less, but the specific resistance of the upper electrode film 80 is reduced. Silver can also be adjusted by changing the gas pressure of argon (Ar) or the like introduced when forming the upper electrode film 80 by the sputtering method.

이와 같이 상전극막(80)을 형성한 후는 도 5B에 나타내는 바와 같이 압전체층(70) 및 상전극막(80)을, 각 압력 발생실(12)에 대향하는 영역에 패터닝하여 압전 소자(300)을 형성한다. 또, 압전 소자(300)을 형성한 후는 도 5C에 나타내는 바와 같이 유로 형성 기판용 웨이퍼(110)의 전면에 행하고, 예를 들면 금(Au) 등으로 이루어지는 금속층(91)을 형성하고, 그 후 예를 들면 레지스트 등으로 이루어지는 마스크 패턴(미도시)을 통하여 금속층(91)을 압전 소자(300)마다 패터닝함으로써 리드 전극(90)을 형성한다. After the upper electrode film 80 is formed in this manner, as shown in FIG. 5B, the piezoelectric layer 70 and the upper electrode film 80 are patterned in regions facing the pressure generating chambers 12 to form a piezoelectric element ( 300). After the piezoelectric element 300 is formed, as illustrated in FIG. 5C, the piezoelectric element 300 is formed on the entire surface of the wafer-forming substrate wafer 110, and a metal layer 91 made of, for example, gold (Au) or the like is formed. Subsequently, the lead electrode 90 is formed by patterning the metal layer 91 for each piezoelectric element 300 through a mask pattern (not shown) made of, for example, a resist.

다음에, 도 5D에 나타내는 바와 같이 예를 들면, 산화 알류미늄(Al2O3)으로 이루어지는 절연막(95)을 형성한다. 즉, 절연막(95)을 유로 형성 기판(10)의 전면에 형성하고, 그 후 이 절연막(95)을 이온 밀링(ion milling) 등의 드라이 에칭에 의하여 패터닝하여 하전극막(60)의 접속부(60a) 및 리드 전극(90)의 접속부(90a)로 이루어지는 영역 등을 노출시킨다. Next, as shown in FIG. 5D, an insulating film 95 made of, for example, aluminum oxide (Al 2 O 3 ) is formed. That is, the insulating film 95 is formed on the entire surface of the flow path forming substrate 10, and then the insulating film 95 is patterned by dry etching such as ion milling to connect the lower electrode film 60 to the connection portion ( The area | region which consists of the connection part 90a of 60a) and the lead electrode 90, etc. are exposed.

다음에, 도 6A에 나타내는 바와 같이 유로 형성 기판용 웨이퍼(110)의 압전 소자(300)측에, 실리콘 웨이퍼이며 복수의 보호 기판(30)으로 이루어지는 보호 기 판용 웨이퍼(130)를 접합한다. 또한, 이 보호 기판용 웨이퍼(130)는 예를 들면 400㎛ 정도의 두께를 갖기 때문에, 보호 기판용 웨이퍼(130)을 접합함으로써, 유로 형성 기판용 웨이퍼(110)의 강성은 현저하게 향상하게 된다. Next, as shown in FIG. 6A, the protective substrate wafer 130 made of a plurality of protective substrates 30 is bonded to the piezoelectric element 300 side of the flow path forming substrate wafer 110. Since the protective substrate wafer 130 has a thickness of, for example, about 400 μm, the rigidity of the flow path forming substrate wafer 110 is remarkably improved by joining the protective substrate wafer 130. .

그 다음에, 도 6B에 나타내는 바와 같이 유로 형성 기판용 웨이퍼(110)를 어느 정도의 두께로 될 때까지 연마한 후, 다시 훅 질산에 의하여 웨트 에칭함으로써, 유로 형성 기판용 웨이퍼(110)를 소정의 두께로 한다. 예를 들면, 본 실시 형태에서는 약 70㎛ 두께로 되도록 유로 형성 기판용 웨이퍼(110)를 에칭 가공했다. 그 다음에, 도 6C에 나타내는 바와 같이 유로 형성 기판용 웨이퍼(110)상에, 예를 들면 질화 실리콘(SiN)으로 이루어지는 마스크막(52)을 새롭게 형성하고, 소정 형상으로 패터닝한다. 그리고, 이 마스크막(52)을 통하여 유로 형성 기판용 웨이퍼(110)를 이방성 에칭함으로써, 도 6D에 나타내는 바와 같이 유로 형성 기판용 웨이퍼(110)에 압력 발생실(12), 연통부(13) 및 잉크 공급로(14) 등을 형성한다. Subsequently, as shown in FIG. 6B, the flow path forming substrate wafer 110 is polished to a certain thickness and then wet-etched again by hook nitric acid, whereby the flow path forming substrate wafer 110 is predetermined. Let thickness be. For example, in this embodiment, the flow path formation substrate wafer 110 was etched to have a thickness of about 70 µm. Subsequently, as shown in FIG. 6C, a mask film 52 made of, for example, silicon nitride (SiN) is newly formed on the flow path forming substrate wafer 110, and patterned into a predetermined shape. Then, by anisotropically etching the flow path forming substrate wafer 110 through the mask film 52, the pressure generating chamber 12 and the communication portion 13 are connected to the flow path forming substrate wafer 110 as shown in FIG. 6D. And an ink supply passage 14 and the like.

또한, 그 후는 유로 형성 기판용 웨이퍼(110) 및 보호 기판용 웨이퍼(130)의 외주연부의 불필요한 부분을, 예를 들면 다이싱(dicing) 등에 의해 절단함으로써 제거한다. 그리고, 유로 형성 기판용 웨이퍼(110)의 보호 기판용 웨이퍼(130)와는 반대측인 면에 노즐 개구(21)이 천설된 노즐 플레이트(20)를 접합하는 동시에, 보호 기판용 웨이퍼(130)에 컴플라이언스 기판(40)을 접합하고, 유로 형성 기판용 웨이퍼(110) 등을 도 1에 나타내는 원 칩 사이즈의 유로 형성 기판(10) 등으로 분할 함으로써, 본 실시 형태의 잉크젯식 기록 헤드로 한다. After that, unnecessary portions of the outer periphery of the flow path forming substrate wafer 110 and the protective substrate wafer 130 are removed by, for example, dicing or the like. The nozzle plate 20 on which the nozzle opening 21 is formed is bonded to the surface on the side opposite to the protective substrate wafer 130 of the flow path forming substrate wafer 110, and is also compliant with the protective substrate wafer 130. The inkjet recording head of this embodiment is formed by bonding the substrate 40 and dividing the wafer-forming substrate wafer 110 and the like into the one-chip sized channel forming substrate 10 and the like shown in FIG.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에서는 압전 소자(300)를 구성하는 상전극 막(80)을, 그 두께가 30 ~ 100(nm) 이며 응력이 0.3 ~ 2.0(GPa) 이며, 또한 비저항이 2.0(×10-7Ωㆍm) 이하이도록 형성하도록 하였다. 이로 인해, 상전극막(80)과 압전체층(70)과의 밀착성이 향상하여 상전극막(80)의 박리가 방지되고, 또한 압전체층(70)의 전기적 특성이 저하하는 일도 없다. 즉, 상전극막(80)은 압축 방향의 응력이 강하면 박리하기 쉽고, 또한 인장 방향의 응력이 강하면 박리하기 어렵지만, 압전체층(70)의 분극 특성이 저하하는 경향이 있으나, 상술한 조건으로 상전극막(80)을 형성하는 것으로, 압전체층(70)의 전기적 특성과 상전극막(80)의 밀착성이 모두 양호한 압전 소자(300)를 얻을 수 있다. 또한, 비저항은 2.0(×10-7Ωㆍm) 이하이면 하한치는 특별히 한정되지 않으나, 바람직하게는 1.59(×10-7Ωㆍm) 이상인 것이 바람직하다. As described above, in the present invention, the upper electrode film 80 constituting the piezoelectric element 300 has a thickness of 30 to 100 nm, a stress of 0.3 to 2.0 GPa, and a resistivity of 2.0 (× 10). It was formed so as to be -7 Pa · m) or less. As a result, the adhesion between the upper electrode film 80 and the piezoelectric layer 70 is improved to prevent peeling of the upper electrode film 80, and the electrical characteristics of the piezoelectric layer 70 are not deteriorated. That is, the upper electrode film 80 is easily peeled off when the stress in the compressive direction is strong, and hardly peeled off when the stress in the tensile direction is strong, but the polarization characteristic of the piezoelectric layer 70 tends to be lowered. By forming the electrode film 80, the piezoelectric element 300 having both excellent electrical characteristics of the piezoelectric layer 70 and adhesion of the upper electrode film 80 can be obtained. The lower limit is not particularly limited as long as the specific resistance is 2.0 (× 10 −7 Pa · m) or less, but preferably 1.59 (× 10 −7 Pa · m) or more.

또, 이와 같은 상전극막(80)은 그 막질도 향상하여 표면이 실질적으로 요철(凹凸)이 없는 평활한 면으로 되기 때문에, 절연막(95)도 이 상전극막(80)상에 균일한 두께로 양호하게 형성되고, 그 결과 절연막(95)의 박리도 방지된다. 따라서, 변위 특성 및 내구성이 뛰어난 액츄에이터 장치를 얻을 수 있고, 장기간에 행하기에 양호한 인쇄 품질을 유지할 수 있는 잉크젯식 기록 헤드를 실현할 수 있다. In addition, since the film quality of the upper electrode film 80 is improved and the surface becomes a smooth surface substantially free of irregularities, the insulating film 95 also has a uniform thickness on the upper electrode film 80. Is formed satisfactorily, and as a result, peeling of the insulating film 95 is also prevented. Therefore, an actuator device excellent in displacement characteristics and durability can be obtained, and an inkjet recording head capable of maintaining good print quality for long-term operation can be realized.

여기서, 하기 표 1에 나타내는 성막 조건으로 상전극막인 Ir 막을 성막한 실시예 1 ~ 8 및 비교예 1 내지 15의 액츄에이터 장치를 제작하고, 이것들 각 실시예 및 비교예의 액츄에이터 장치에 있어서의 상전극막이 최대로 휘어진 상태 방향의 응력을 측정하는 동시에, 액츄에이터 장치의 변위량, 및 상전극막(TE)의 압전체층 과의 밀착력을 평가했다. 그 결과를 하기 표 1에 나타낸다. Here, the actuator device of Examples 1-8 and Comparative Examples 1-15 which produced the Ir film which is an upper electrode film on the film-forming conditions shown in following Table 1 was produced, The upper electrode in the actuator apparatus of each of these Examples and Comparative Examples was produced. The stress in the direction in which the film was deflected to the maximum was measured, and the displacement amount of the actuator device and the adhesion to the piezoelectric layer of the upper electrode film TE were evaluated. The results are shown in Table 1 below.

또한, 액츄에이터 장치의 변위량이 거의 210(nm) 이하이면 상기 액체 분사 헤드의 구조에 있어서 잉크의 토출 특성에 영향을 미친다. 이 때문에, 액츄에이터의 변위량은 변위량은 210(nm) 이상이면 「양호」라고 평가하고, 210(nm) 보다 작은 경우에는 「저하」(불량)이라고 평가했다. 또, 상전극막(TE)의 압전체층과의 밀착력은 액츄에이터 장치가 제작된 단계에서 상전극막 상태를 관찰하고, 상전극막의 박리의 유무 및 압전체층과의 상전극막과의 사이의 공간의 유무에 의하여 평가했다. 즉, 상기 박리 및 공간이 존재하면 「저하」(불량)이라고 평가하고, 존재하지 않으면 「양호」 라고 평가했다.In addition, when the displacement amount of the actuator device is almost 210 (nm) or less, the ejection characteristics of the ink are affected in the structure of the liquid ejection head. For this reason, when the displacement amount of the actuator was 210 (nm) or more, it evaluated as "good", and when smaller than 210 (nm), it evaluated as "low" (defect). In addition, the adhesion between the upper electrode film TE and the piezoelectric layer is observed at the stage in which the actuator device is manufactured, and the space between the upper electrode film and the upper electrode film with the piezoelectric layer is observed. Rated by the presence or absence. That is, when the said peeling and space existed, it evaluated as "deterioration" (defect), and if not, it evaluated as "good".

[표 1]TABLE 1

Ir 성막 조건Ir deposition conditions Ir 비저항 (×10-7Ωㆍm)Ir resistivity (× 10 -7 Ωm) 최대로 휘어진 방향의 응력 (GPa)Stress in maximum bending direction (GPa) 변위량Displacement TE 밀착력TE adhesion 실시예 1Example 1 25℃, 0.4Pa, 30kW/㎡25 ℃, 0.4Pa, 30kW / ㎡ 2.02.0 1.9971.997 양호Good 양호Good 실시예 2Example 2 100℃, 0.4Pa, 30kW/㎡100 ℃, 0.4Pa, 30kW / ㎡ 2.02.0 1.8281.828 양호Good 양호Good 실시예 3Example 3 250℃, 0.4Pa, 30kW/㎡250 ℃, 0.4Pa, 30kW / ㎡ 1.81.8 1.4351.435 양호Good 양호Good 실시예 4Example 4 250℃, 0.4Pa, 3kW/㎡250 ° C, 0.4Pa, 3kW / ㎡ 1.61.6 0.3960.396 양호Good 양호Good 실시예 5Example 5 250℃, 0.4Pa, 7.5kW/㎡250 ° C, 0.4Pa, 7.5kW / ㎡ 1.71.7 0.9110.911 양호Good 양호Good 실시예 6Example 6 250℃, 0.4Pa, 15kW/㎡250 ℃, 0.4Pa, 15kW / ㎡ 1.71.7 1.3491.349 양호Good 양호Good 실시예 7Example 7 250℃, 0.8Pa, 30kW/㎡250 ℃, 0.8Pa, 30kW / ㎡ 1.81.8 1.5041.504 양호Good 양호Good 실시예 8Example 8 250℃, 1.5Pa, 30kW/㎡250 ℃, 1.5Pa, 30kW / ㎡ 1.81.8 1.4831.483 양호Good 양호Good 비교예 1Comparative Example 1 350℃, 0.4Pa, 3kW/㎡350 ℃, 0.4Pa, 3kW / ㎡ 1.31.3 -0.100-0.100 저하Lowering 양호Good 비교예 2Comparative Example 2 350℃, 0.4Pa, 7.5kW/㎡350 ℃, 0.4Pa, 7.5kW / ㎡ 1.41.4 0.1560.156 저하Lowering 양호Good 비교예 3Comparative Example 3 350℃, 0.4Pa, 15kW/㎡350 ℃, 0.4Pa, 15kW / ㎡ 1.61.6 0.2330.233 저하Lowering 양호Good 비교예 4Comparative Example 4 350℃, 0.4Pa, 30kW/㎡350 ℃, 0.4Pa, 30kW / ㎡ 1.61.6 0.6310.631 저하Lowering 양호Good 비교예 5Comparative Example 5 350℃, .4Pa,, 60kW/㎡350 ° C, .4Pa ,, 60kW / ㎡ 1.71.7 0.7320.732 저하Lowering 양호Good 비교예 6Comparative Example 6 250℃, 3.0Pa, 30kW/㎡250 ℃, 3.0Pa, 30kW / ㎡ 1.91.9 1.3621.362 양호Good 저하Lowering 비교예 7Comparative Example 7 25℃, 4.0Pa, 3kW/㎡25 ℃, 4.0Pa, 3kW / ㎡ 3.93.9 -0.105-0.105 양호Good 저하Lowering 비교예 8Comparative Example 8 100℃, 4.0Pa, 3kW/㎡100 ℃, 4.0Pa, 3kW / ㎡ 2.82.8 -0.549-0.549 양호Good 저하Lowering 비교예 9Comparative Example 9 150℃, 4.0Pa, 3kW/㎡150 ℃, 4.0Pa, 3kW / ㎡ 2.72.7 -0.526-0.526 양호Good 저하Lowering 비교예 10Comparative Example 10 250℃, 4.0Pa, 3kW/㎡250 ℃, 4.0Pa, 3kW / ㎡ 1.31.3 -0.738-0.738 양호Good 저하Lowering 비교예 11Comparative Example 11 350℃, 4.0Pa, 3kW/㎡350 ℃, 4.0Pa, 3kW / ㎡ 1.11.1 -0.208-0.208 저하Lowering 저하Lowering 비교예 12Comparative Example 12 25℃, 4.0Pa, 30kW/㎡25 ℃, 4.0Pa, 30kW / ㎡ 2.12.1 2.2322.232 양호Good 저하Lowering 비교예 13Comparative Example 13 150℃, 4.0Pa, 30kW/㎡150 ℃, 4.0Pa, 30kW / ㎡ 1.91.9 1.6891.689 양호Good 저하Lowering 비교예 14Comparative Example 14 250℃, 4.0Pa, 30kW/㎡250 ℃, 4.0Pa, 30kW / ㎡ 1.81.8 1.2771.277 양호Good 저하Lowering 비교예 15Comparative Example 15 350℃, 4.0Pa, 30kW/㎡350 ℃, 4.0Pa, 30kW / ㎡ 1.61.6 0.6620.662 저하Lowering 저하Lowering

상기 표 1에 나타내는 바와 같이 실시예 1 내지 8의 액츄에이터 장치에서는 변위량 및 TE 밀착력은 모두 「양호」라고 평가되었으나, 비교예 1 내지 15의 액츄에이터 장치에서는 변위량 또는 TE 밀착력 중 적어도 한 쪽이 「저하」라고 평가되어 있다. 이 결과로부터 분명하게 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 의하면, 상전극막(80)과 압전체층(70)과의 밀착성을 향상시켜서 상전극막(80)의 박리를 방지할 수 있고, 또한 압전체층(70)의 전기적 특성도 양호하게 유지할 수 있다. As shown in Table 1, in the actuator devices of Examples 1 to 8, both the displacement amount and the TE adhesion force were evaluated as "good", but in the actuator devices of Comparative Examples 1 to 15, at least one of the displacement amount and the TE adhesion force was "lower". It is evaluated. As is apparent from this result, according to the present invention, the adhesion between the upper electrode film 80 and the piezoelectric layer 70 can be improved to prevent peeling of the upper electrode film 80, and the piezoelectric body can be prevented. The electrical properties of layer 70 can also be maintained well.

또, 상기 각 실시예 및 비교예의 액츄에이터로부터 임의에 선택한 액츄에이터 장치(실시예 4 및 비교예 2의 액츄에이터 장치)에 있어서의 압전체층인 PZT 박막의 잔류 분극(2Pr)을 조사한 결과를 하기 표 2에 나타낸다. 또한, 하기 표 2에는 Ir 성막 조건, Ir 응력, Ir 비저항 및 액츄에이터 장치의 변위량을 나타낸다. 또, 도 7에 실시예 및 비교예의 액츄에이터 장치에 있어서의 PZT 박막(압전체층)의 히스테리시스 곡선을 나타낸다. In addition, the results of investigating the residual polarization (2Pr) of the PZT thin film which is the piezoelectric layer in the actuator device (actuator device of Example 4 and Comparative Example 2) selected arbitrarily from the actuators of the above Examples and Comparative Examples are shown in Table 2 below. Indicates. In addition, Table 2 below shows Ir film formation conditions, Ir stress, Ir resistivity, and displacement of the actuator device. 7, the hysteresis curve of the PZT thin film (piezoelectric layer) in the actuator apparatus of an Example and a comparative example is shown.

[표 2]TABLE 2

Ir 성막 조건Ir deposition conditions Ir 응력 (GPa)Ir stress (GPa) Ir 비저항 (Ωㆍm)Ir resistivity (m PZT 막의 2Pr (μC/㎠)2Pr (μC / ㎠) of PZT membrane 변위량Displacement 실시예Example 250℃, 0.4Pa, 3kW/㎡250 ° C, 0.4Pa, 3kW / ㎡ 0.3960.396 1.592×10-7 1.592 × 10 -7 3030 양호(221nm)Good (221 nm) 비교예Comparative example 350℃, 0.4Pa, 7.5kW/㎡350 ℃, 0.4Pa, 7.5kW / ㎡ 0.1560.156 1.449×10-7 1.449 × 10 -7 77 저하(200nm)Drop (200nm)

상기 표 2에 나타내는 바와 같이 실시예의 액츄에이터 장치에서는 PZT 박막 의 잔류 분극(2Pr)과 액츄에이터의 변위량은 모두 양호한 값을 나타내고 있지만, 비교예의 액츄에이터 장치에서는 이러한 값은 실시예의 액츄에이터 장치에 비해 모두 낮아지고 있었다. 또, 도 7에 나타내는 PZT 박막의 히스테리시스 곡선으로부터도 실시예의 액츄에이터 장치가 비교예에 비해 분극 강도가 큰 것을 알 수 있다. As shown in Table 2 above, in the actuator device of the example, both the residual polarization (2Pr) of the PZT thin film and the displacement amount of the actuator showed good values, but in the actuator device of the comparative example, these values were all lower than those of the actuator device of the example. . In addition, it can be seen from the hysteresis curve of the PZT thin film shown in FIG. 7 that the actuator device of the example has a larger polarization strength than the comparative example.

또한, 상기 표 2에 나타낸 실시예는 스퍼터 압력(Pa)이 0.4(Pa) 로 한 것이지만, 물론 스퍼터 압력은 0.4 ~ 1.5(Pa) 의 범위이면 된다. 또, 온도는 250℃ 이지만, 25 ~ 250℃ 이면 된다. 이로 인해 PZT 박막의 잔류 분극(2Pr)은 상기 비교예보다 확실하게 높은 수치로 된다. In addition, although the sputter | spatter pressure Pa was 0.4 (Pa) in the Example shown in the said Table 2, of course, a sputter | spatter pressure should just be 0.4-1.5 (Pa). Moreover, although temperature is 250 degreeC, what is necessary is just 25-250 degreeC. For this reason, the residual polarization 2Pr of a PZT thin film becomes a numerical value certainly higher than the said comparative example.

또, 상전극막(80)의 재료로서는 이리듐(Ir)이 이용되고 있으면 좋다. 상전극막(80)의 구체적인 모양으로서는 이리듐(Ir)의 단층으로 이루어지는 것으로 한정되지 않고, 이리듐(Ir)을 주성분으로 하는 합금층으로 이루어지는 것이어도 된다. 또, 이리듐(Ir)층 또는 이리듐(Ir)을 주성분으로 하는 합금층의 압전체층(70)과 접하는 면과는 반대측인 면에 다른 층을 적층하여 상전극막(80)으로 해도 좋다. In addition, iridium (Ir) may be used as the material of the upper electrode film 80. The specific shape of the upper electrode film 80 is not limited to a single layer of iridium (Ir), but may be formed of an alloy layer containing iridium (Ir) as a main component. Alternatively, the upper electrode film 80 may be formed by laminating another layer on a surface on the side opposite to the surface of the alloy layer containing iridium (Ir) or an alloy layer containing iridium (Ir) as the main component.

(다른 실시 형태)(Other embodiment)

이상, 본 발명의 실시 형태에 대해 설명하였으나, 본 발명은 상술의 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to embodiment mentioned above.

또, 이들 각 실시 형태의 잉크젯식 기록 헤드는 잉크 카트리지 등으로 연통하는 잉크 유로를 구비하는 기록 헤드 유닛의 일부를 구성하고, 잉크젯식 기록 장치에 탑재된다. 도 8은 그 잉크젯식 기록 장치의 일례를 나타내는 개략도이다. 도 8에 나타내는 바와 같이 잉크젯식 기록 헤드를 갖는 기록 헤드 유닛(1A 및 1B)은 잉크 공급 수단을 구성하는 카트리지(2A 및 2B)가 착탈 가능하게 설치되고, 상기 기록 헤드 유닛(1A 및 1B)을 탑재한 캐리지(carriage)(3)는 장치 본체(4)에 장착된 캐리지축(5)에 축방향으로 이동이 자유롭게 설치되어 있다. 이 기록 헤드 유닛(1A 및 1B)은 예를 들면 각각 블랙 잉크 조성물 및 컬러 잉크 조성물을 토출하는 것으로 하고 있다. The inkjet recording heads of each of these embodiments constitute a part of the recording head unit including an ink flow passage communicating with an ink cartridge or the like, and are mounted on the inkjet recording apparatus. 8 is a schematic view showing an example of the inkjet recording apparatus. As shown in Fig. 8, the recording head units 1A and 1B having the inkjet recording heads are detachably provided with cartridges 2A and 2B constituting ink supply means, and the recording head units 1A and 1B are detached. The mounted carriage 3 is freely moved in the axial direction on the carriage shaft 5 attached to the apparatus main body 4. The recording head units 1A and 1B respectively discharge the black ink composition and the color ink composition, for example.

그리고, 구동 모터(6)의 구동력이 도시하지 않는 복수의 톱니바퀴 및 타이밍벨트(7)를 통하여 캐리지(3)에 전달되는 것으로, 기록 헤드 유닛(1A 및 1B)을 탑재한 캐리지(3)는 캐리지축(5)에 따라서 이동된다. 한편, 장치 본체(4)에는 캐리지축(5)에 따라서 플래튼(platen)(8)이 설치되어 있고, 도시하지 않는 급지 롤러 등에 의해 급지된 종이 등의 기록 매체인 기록 시트 S가 플래튼(8)위를 반송되게 되어 있다. Then, the driving force of the drive motor 6 is transmitted to the carriage 3 via a plurality of gears and timing belts 7 not shown, so that the carriage 3 on which the recording head units 1A and 1B are mounted is provided. It moves along the carriage shaft 5. On the other hand, the apparatus main body 4 is provided with a platen 8 along the carriage shaft 5, and the recording sheet S, which is a recording medium such as paper fed by a paper feeding roller or the like, is platen ( 8) The stomach is supposed to be returned.

또한, 상술한 실시 형태 1에서는 액체 분사 헤드의 일례로서 잉크젯식 기록 헤드를 들어 설명했지만, 본 발명은 넓고 액체 분사 헤드 전반을 대상으로 한 것이며, 잉크 이외의 액체를 분사하는 액체 분사 헤드에도 물론 적용할 수 있다. 그 외의 액체 분사 헤드로서는 예를 들면, 프린터 등의 화상 기록 장치에 이용되는 각종의 기록 헤드, 액정 디스플레이 등의 컬러 필터의 제조에 이용되는 색재 분사 헤드, 유기 EL 데의자 플레이 FED(전계 방출 디스플레이) 등의 전극 형성에 이용되는 전극 재료 분사 헤드, 바이오 칩 제조에 이용되는 생체 유기물 분사 헤드 등을 들 수 있다. 더욱, 본 발명은 액체 분사 헤드에 이용되는 액츄에이터 장치뿐만 아니라, 예를 들면 센서 등, 다른 모든 장치에 탑재되는 액츄에이터 장치에도 적용할 수 있는 것은 말할 필요도 없다. In addition, in Embodiment 1 mentioned above, although the inkjet recording head was mentioned and demonstrated as an example of a liquid jet head, this invention is wide and covers the whole liquid jet head, and of course applies also to the liquid jet head which injects liquid other than ink. can do. As other liquid jet heads, for example, various recording heads used for image recording apparatuses such as printers, color material jet heads used for the production of color filters such as liquid crystal displays, organic EL desk play FED (field emission display) The electrode material injection head used for electrode formation, etc., the bioorganic material injection head used for biochip manufacture, etc. are mentioned. Moreover, it goes without saying that the present invention can be applied not only to the actuator device used for the liquid jet head, but also to the actuator device mounted on all other devices such as a sensor.

본 발명에 의하면, 진동판위에, 하전극, 압전 재료로 이루어지는 압전체층 및 상전극으로 구성되는 압전 소자를 갖는 액츄에이터 장치의 제조 방법 및 액츄에이터 장치, 및 이 액츄에이터 장치를 이용한 액체 분사 헤드 및 액체 분사 장치를 제공할 수 있다.According to the present invention, there is provided a method and method for manufacturing an actuator device having a piezoelectric element composed of a lower electrode, a piezoelectric layer made of a piezoelectric material, and an upper electrode on a vibration plate, and a liquid ejecting head and a liquid ejecting device using the actuator device. Can provide.

Claims (6)

기판에 진동판을 형성하는 공정과, Forming a diaphragm on the substrate, 상기 진동판위에 하(下)전극, 압전체층 및 상(上)전극으로 이루어지는 압전 소자를 형성하는 공정을 갖고, Forming a piezoelectric element consisting of a lower electrode, a piezoelectric layer, and an upper electrode on the vibrating plate, 또한 상기 압전 소자를 형성하는 공정에서는 상기 압전체층상에 스퍼터링(sputtering)법에 따라 상기 상전극을 형성하고, 이 때의 온도를 25 ~ 250(℃), 압력을 0.4 ~ 1.5(Pa) 로 하고, 두께가 30 ~ 100(nm) 이며 응력이 0.3 ~ 2.0(GPa) 이며, 또한 비저항이 2.0(×10-7Ωㆍm) 이하인 상기 상전극을 형성하는 것을 특징으로 하는 액츄에이터 장치의 제조 방법. In the step of forming the piezoelectric element, the phase electrode is formed on the piezoelectric layer by sputtering, the temperature at this time is 25 to 250 (° C) and the pressure is 0.4 to 1.5 (Pa). A method of manufacturing an actuator device, wherein the phase electrode is formed with a thickness of 30 to 100 nm, a stress of 0.3 to 2.0 GPa, and a resistivity of 2.0 (x10 -7 Pa.m) or less. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 상전극을 형성할 때의 파워 밀도를 3 ~ 30(kW/㎡) 로 한 것을 특징으로 하는 액츄에이터 장치의 제조 방법. A method for manufacturing an actuator device, wherein the power density at the time of forming the phase electrode is set to 3 to 30 (kW / m 2). 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 상전극의 재료로서 이리듐(Ir)을 이용한 것을 특징으로 하는 액츄에이터 장치의 제조 방법. Iridium (Ir) was used as a material of the said phase electrode, The manufacturing method of the actuator apparatus characterized by the above-mentioned. 기판상에 형성된 진동판과, 상기 진동판 위에 형성되는 하전극, 압전체층 및 상전극으로 이루어지는 압전 소자를 구비하고, And a piezoelectric element formed on the substrate, and a lower electrode, a piezoelectric layer, and an upper electrode formed on the vibration plate, 상기 상전극은 두께가 30 ~ 100(nm) 이고, 응력이 0.3 ~ 2.0(GPa) 이며, 또한 비저항이 2.0(×10-7Ωㆍm) 이하인 것을 특징으로 하는 액츄에이터 장치.And said phase electrode has a thickness of 30 to 100 nm, a stress of 0.3 to 2.0 GPa, and a resistivity of 2.0 (x10 -7 Pa.m) or less. 제4항에 기재된 액츄에이터 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 액체 분사 헤드. A liquid jet head comprising the actuator device according to claim 4. 청구항 5에 기재의 액체 분사 헤드를 구비하는 것을 특징으로 하는 액체 분사 장치. A liquid ejecting apparatus, comprising the liquid ejecting head according to claim 5.
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