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JP6028419B2 - Electromechanical conversion element and method for manufacturing the same - Google Patents

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JP6028419B2 JP2012147704A JP2012147704A JP6028419B2 JP 6028419 B2 JP6028419 B2 JP 6028419B2 JP 2012147704 A JP2012147704 A JP 2012147704A JP 2012147704 A JP2012147704 A JP 2012147704A JP 6028419 B2 JP6028419 B2 JP 6028419B2
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Description

本発明は、電気機械変換素子及びその製造方法、並びに前記電気機械変換素子を備えた液滴吐出ヘッド、及び前記液滴吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置に関する。   The present invention relates to an electromechanical conversion element, a method for manufacturing the same, a droplet discharge head including the electromechanical conversion element, and a droplet discharge apparatus including the droplet discharge head.

プリンタ、ファクシミリ、複写装置等の画像記録装置或いは画像形成装置として使用されるインクジェット記録装置及び液滴吐出ヘッドに関して、インク滴を吐出するノズルと、このノズルが連通する加圧室(インク流路、加圧液室、圧力室、吐出室、液室等とも称される)と、加圧室内のインクを加圧する圧電素子等の電気機械変換素子、或いはヒータ等の電気熱変換素子、若しくはインク流路の壁面を形成する振動板と、これに対向する電極からなるエネルギー発生手段とを備え、エネルギー発生手段で発生したエネルギーで加圧室内のインクを加圧することでノズルからインク滴を吐出させる構成が知られている。   Regarding an inkjet recording apparatus and a droplet discharge head used as an image recording apparatus or an image forming apparatus such as a printer, a facsimile machine, and a copying apparatus, a nozzle that discharges ink droplets and a pressure chamber (an ink flow path, Pressure chambers, pressure chambers, discharge chambers, liquid chambers, etc.), electromechanical transducers such as piezoelectric elements that pressurize ink in the pressurized chambers, electrothermal transducers such as heaters, or ink flow A structure that includes a diaphragm that forms a wall surface of the road and an energy generating means that includes electrodes facing the diaphragm, and that discharges ink droplets from the nozzles by pressurizing ink in the pressurizing chamber with the energy generated by the energy generating means. It has been known.

上記電気機械変換素子の製造工程では、例えば、金属膜上にパターニングされた酸化物膜を形成して第1の電極を作製し、更に、酸化物膜上のみに電気機械変換膜としてPZT膜を形成し、更に、PZT膜上に第2の電極をパターニングする。酸化物膜上のみにPZT膜を形成することにより、PZT膜に含まれるPbの金属膜への拡散を抑えている(例えば、特許文献1参照)。   In the manufacturing process of the electromechanical conversion element, for example, a patterned oxide film is formed on a metal film to produce a first electrode, and a PZT film as an electromechanical conversion film is formed only on the oxide film. Then, the second electrode is patterned on the PZT film. By forming the PZT film only on the oxide film, diffusion of Pb contained in the PZT film into the metal film is suppressed (for example, see Patent Document 1).

しかしながら、上記のような製造方法では、酸化物膜をパターニングする際に金属膜がオーバーエッチングされ、金属膜の膜厚が薄くなる傾向にある。特に酸化物膜が金属膜に比べてエッチングレートが遅い材料であるときは、この傾向が顕著である。それに加え、第2の電極をパターニングする際のエッチングにおいて、金属膜がオーバーエッチングされると、金属膜が更に薄くなって第1の電極の抵抗値が高くなるうえ、抵抗値のばらつきが大きくなる問題があった。金属膜を厚く形成すればこの問題を回避できるが、コストの面で問題となっていた。   However, in the manufacturing method as described above, when the oxide film is patterned, the metal film is over-etched, and the metal film tends to be thin. This tendency is particularly remarkable when the oxide film is a material having a slower etching rate than the metal film. In addition, when the metal film is over-etched in the etching for patterning the second electrode, the metal film is further thinned to increase the resistance value of the first electrode and increase the variation in resistance value. There was a problem. If the metal film is formed thick, this problem can be avoided, but it has been a problem in terms of cost.

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、第1の電極(下部電極)の抵抗値が高くなることを防止可能な電気機械変換素子等を提供することを課題とする。   This invention is made | formed in view of said point, and makes it a subject to provide the electromechanical conversion element etc. which can prevent the resistance value of a 1st electrode (lower electrode) becoming high.

本電気機械変換素子は、第1の層、及び前記第1の層上の所定領域の周囲に形成された第2の層を備えた第1の電極と、前記第1の層上の前記所定領域に、前記第2の層から突出するように形成された電気機械変換膜と、前記電気機械変換膜上に形成された第2の電極と、を有し、前記第2の層は、前記第2の電極と同一の層構成であることを要件とする。   The electromechanical transducer includes a first electrode having a first layer and a second layer formed around a predetermined region on the first layer, and the predetermined electrode on the first layer. The region has an electromechanical conversion film formed so as to protrude from the second layer, and a second electrode formed on the electromechanical conversion film, and the second layer includes the second layer It is a requirement that the layer structure be the same as that of the second electrode.

開示の技術によれば、第1の電極(下部電極)の抵抗値が高くなることを防止可能な電気機械変換素子等を提供できる。   According to the disclosed technology, it is possible to provide an electromechanical conversion element or the like that can prevent the resistance value of the first electrode (lower electrode) from increasing.

第1の実施の形態に係る電気機械変換素子を例示する断面図である。It is sectional drawing which illustrates the electromechanical conversion element which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施の形態に係る電気機械変換素子の製造工程を例示する図(その1)である。FIG. 6 is a diagram (part 1) illustrating a manufacturing process of the electromechanical transducer according to the first embodiment; 第1の実施の形態に係る電気機械変換素子の製造工程を例示する図(その2)である。FIG. 6 is a second diagram illustrating a manufacturing process of the electromechanical transducer according to the first embodiment; 第1の実施の形態に係る電気機械変換素子の製造工程を例示する図(その3)である。FIG. 6 is a third diagram illustrating a manufacturing process of the electromechanical transducer according to the first embodiment; インクジェット塗布装置を例示する斜視図である。It is a perspective view which illustrates an inkjet coating device. 比較例に係る電気機械変換素子の製造工程を例示する図である。It is a figure which illustrates the manufacturing process of the electromechanical conversion element which concerns on a comparative example. レジスト層の形成精度について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the formation precision of a resist layer. 第1の実施の形態の変形例に係る電気機械変換素子の製造工程を例示する図である。It is a figure which illustrates the manufacturing process of the electromechanical conversion element which concerns on the modification of 1st Embodiment. 第1の実施の形態に係る電気機械変換素子を用いた液滴吐出ヘッドを例示する断面図である。It is sectional drawing which illustrates the droplet discharge head using the electromechanical conversion element which concerns on 1st Embodiment. 図9の液滴吐出ヘッドを複数個配置した例を示す断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating an example in which a plurality of droplet discharge heads of FIG. 9 are arranged. インクジェット記録装置を例示する斜視図である。It is a perspective view which illustrates an inkjet recording device. インクジェット記録装置の機構部を例示する側面図である。It is a side view which illustrates the mechanism part of an inkjet recording device. 代表的な電界強度と分極のヒステリシス曲線を示す特性図である。FIG. 5 is a characteristic diagram showing a representative electric field strength and a hysteresis curve of polarization.

以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。   Hereinafter, embodiments for carrying out the invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same components are denoted by the same reference numerals, and redundant description may be omitted.

〈第1の実施の形態〉
[第1の実施の形態に係る電気機械変換素子の構造]
第1の実施の形態では、電気機械変換素子の例を示す。まず、電気機械変換素子の構造について説明する。図1は、第1の実施の形態に係る電気機械変換素子を例示する断面図である。図1を参照するに、電気機械変換素子1は、第1の電極11と、電気機械変換膜13と、第2の電極14とを有する。なお、第1の電極11及び第2の電極14は、各々下部電極及び上部電極と称される場合もある。
<First Embodiment>
[Structure of electromechanical transducer according to first embodiment]
In the first embodiment, an example of an electromechanical transducer is shown. First, the structure of the electromechanical conversion element will be described. FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating an electromechanical transducer according to the first embodiment. Referring to FIG. 1, the electromechanical conversion element 1 includes a first electrode 11, an electromechanical conversion film 13, and a second electrode 14. Note that the first electrode 11 and the second electrode 14 may be referred to as a lower electrode and an upper electrode, respectively.

第1の電極11は、第1の金属膜11a、第1の導電性酸化物膜11b、第2の導電性酸化物膜11c、第2の金属膜11dを有する。第1の金属膜11aは、例えば、シリコン等の基板上(図示せず)に形成されており、中央部に突起部を有する。第1の金属膜11aの材料としては、例えば、アルカンチオールとの反応により、SAM(Self Assembled Monolayer)膜を形成可能な金属を用いることができる。   The first electrode 11 includes a first metal film 11a, a first conductive oxide film 11b, a second conductive oxide film 11c, and a second metal film 11d. The first metal film 11a is formed on a substrate such as silicon (not shown), for example, and has a protrusion at the center. As a material of the first metal film 11a, for example, a metal capable of forming a SAM (Self Assembled Monolayer) film by reaction with alkanethiol can be used.

具体的には、低い反応性を有するルテニウム(Ru)、ロジウム(Rh)、パラジウム(Pd)、オスミウム(Os)、イリジウム(Ir)、プラチナ(Pt)等の白金族金属や、これら白金族金属を含む合金材料等を用いることができる。第1の金属膜11aの厚さは、例えば、250nm程度(突起部も含めた厚さ)とすることができる。第1の金属膜11aの突起部の突起量は、例えば、50nm程度とすることができる。   Specifically, platinum group metals such as ruthenium (Ru), rhodium (Rh), palladium (Pd), osmium (Os), iridium (Ir) and platinum (Pt) having low reactivity, and these platinum group metals An alloy material containing can be used. The thickness of the first metal film 11a can be set to, for example, about 250 nm (thickness including the protruding portion). The protrusion amount of the protrusion portion of the first metal film 11a can be set to, for example, about 50 nm.

第1の金属膜11aの突起部上には、第1の導電性酸化物膜11bが形成されている。第1の導電性酸化物膜11bの材料としては、例えば、化学式ABOで記述され、AはSr、Ba、Ca、Laの何れか1つ以上、BはRu、Co、Niの何れか1つ以上を主成分とする複合酸化物を用いることができる。 A first conductive oxide film 11b is formed on the protruding portion of the first metal film 11a. The material of the first conductive oxide film 11b is described by, for example, the chemical formula ABO 3 , where A is one or more of Sr, Ba, Ca, and La, and B is any one of Ru, Co, and Ni. A composite oxide containing two or more main components can be used.

具体的には、SrRuOやCaRuO、これらの固溶体である(Sr1−x Ca)RuO、LaNiOやSrCoO、これらの固溶体である(La, Sr)(Ni1−y Co)O(y=1でも良い)等を挙げることができる。又、それ以外の酸化物材料として、IrO、RuO等を挙げることができる。第1の導電性酸化物膜11bの厚さは、例えば、50nm程度とすることができる。 Specifically, SrRuO 3 and CaRuO 3 , their solid solutions (Sr 1-x Ca x ) RuO 3 , LaNiO 3 and SrCoO 3 , and their solid solutions (La, Sr) (Ni 1-y Co y ) O 3 (y = 1 may be used). Other oxide materials include IrO 2 and RuO 2 . The thickness of the first conductive oxide film 11b can be about 50 nm, for example.

第1の導電性酸化物膜11bに上記の材料を用いることにより、電気機械変換膜13がPbを含む場合でも、Pbが第1の電極11に拡散するおそれを低減できる。つまり、Pbの拡散による第1の電極11の劣化を防止できる。   By using the above material for the first conductive oxide film 11b, the possibility that Pb diffuses into the first electrode 11 can be reduced even when the electromechanical conversion film 13 contains Pb. That is, deterioration of the first electrode 11 due to Pb diffusion can be prevented.

第1の金属膜11aの突起部の周囲(第1の導電性酸化物膜11bから露出する第1の金属膜11a上)には、第2の導電性酸化物膜11cが形成されている。第2の導電性酸化物膜11cの材料は、前述の第1の導電性酸化物膜11bの材料の中から適宜選択できる。但し、第2の導電性酸化物膜11cの材料は、第1の導電性酸化物膜11bの材料と同一でも良いし、異なっても良い。第2の導電性酸化物膜11cの厚さは、例えば、50nm程度とすることができる。   A second conductive oxide film 11c is formed around the protrusion of the first metal film 11a (on the first metal film 11a exposed from the first conductive oxide film 11b). The material of the second conductive oxide film 11c can be appropriately selected from the materials of the first conductive oxide film 11b described above. However, the material of the second conductive oxide film 11c may be the same as or different from the material of the first conductive oxide film 11b. The thickness of the second conductive oxide film 11c can be set to, for example, about 50 nm.

第2の導電性酸化物膜11c上には、第2の金属膜11dが形成されている。第2の金属膜11dの材料は、前述の第1の金属膜11aの材料の中から適宜選択できる。但し、第2の金属膜11dの材料は、第1の金属膜11aの材料と同一でも良いし、異なっても良い。第2の金属膜11dの厚さは、例えば、150nm程度とすることができる。   A second metal film 11d is formed on the second conductive oxide film 11c. The material of the second metal film 11d can be appropriately selected from the materials of the first metal film 11a. However, the material of the second metal film 11d may be the same as or different from the material of the first metal film 11a. The thickness of the second metal film 11d can be set to, for example, about 150 nm.

第1の電極11の第1の導電性酸化物膜11b上には、電気機械変換膜13が第2の金属膜11dから突出するように形成されている。電気機械変換膜13の材料としては、例えば、PZTを用いることができる。PZTとはジルコン酸鉛(PbZrO)とチタン酸鉛(PbTiO)の固溶体である。例えば、PbZrOとPbTiOの比率が53:47の割合で、化学式で示すとPb(Zr0.53、Ti0.47)O、一般にはPZT(53/47)と示されるPZT等を使用することができる。PbZrOとPbTiOの比率によって、PZTの特性が異なる。 An electromechanical conversion film 13 is formed on the first conductive oxide film 11b of the first electrode 11 so as to protrude from the second metal film 11d. As a material of the electromechanical conversion film 13, for example, PZT can be used. PZT is a solid solution of lead zirconate (PbZrO 3 ) and lead titanate (PbTiO 3 ). For example, the ratio of PbZrO 3 and PbTiO 3 is 53:47, and the chemical formula indicates Pb (Zr 0.53 , Ti 0.47 ) O 3 , PZT generally indicated as PZT (53/47), etc. Can be used. The characteristics of PZT vary depending on the ratio of PbZrO 3 and PbTiO 3 .

電気機械変換膜13としてPZTを使用する場合、例えば、出発材料に酢酸鉛、ジルコニウムアルコキシド化合物、チタンアルコキシド化合物を使用し、共通溶媒としてメトキシエタノールに溶解させ、PZTの前駆体溶液を作製する。酢酸鉛、ジルコニウムアルコキシド化合物、チタンアルコキシド化合物の混合量は、所望のPZTの組成(PbZrOとPbTiOの比率)に応じて、当業者が適宜選択できるものである。 When PZT is used as the electromechanical conversion film 13, for example, lead acetate, a zirconium alkoxide compound, or a titanium alkoxide compound is used as a starting material, and dissolved in methoxyethanol as a common solvent to prepare a precursor solution of PZT. The mixing amount of the lead acetate, zirconium alkoxide compound, and titanium alkoxide compound can be appropriately selected by those skilled in the art depending on the desired composition of PZT (ratio of PbZrO 3 and PbTiO 3 ).

なお、金属アルコキシド化合物は、大気中の水分により容易に分解する。そのため、PZT前駆体溶液に、安定剤としてアセチルアセトン、酢酸、ジエタノールアミン等を添加してもよい。   Note that the metal alkoxide compound is easily decomposed by moisture in the atmosphere. Therefore, acetylacetone, acetic acid, diethanolamine or the like may be added to the PZT precursor solution as a stabilizer.

電気機械変換膜13の材料として、例えば、チタン酸バリウム等を用いても構わない。この場合は、バリウムアルコキシド、チタンアルコキシド化合物を出発材料にし、共通溶媒に溶解させることでチタン酸バリウムの前駆体溶液を作製することが可能である。   As a material of the electromechanical conversion film 13, for example, barium titanate or the like may be used. In this case, it is possible to prepare a barium titanate precursor solution by using barium alkoxide and a titanium alkoxide compound as starting materials and dissolving them in a common solvent.

これら材料は一般式ABO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)O、(Pb1−x、Sr)(Zr、Ti)O、と表され、これはAサイトのPbを一部BaやSrで置換した場合である。このような置換は2価の元素であれば可能であり、その効果は熱処理中の鉛の蒸発による特性劣化を低減させる作用を示す。電気機械変換膜13の厚さは、例えば、1000nm程度とすることができる。 These materials are described by the general formula ABO 3 and correspond to composite oxides containing A = Pb, Ba, Sr B = Ti, Zr, Sn, Ni, Zn, Mg, and Nb as main components. The specific description is expressed as (Pb 1-x , Ba) (Zr, Ti) O 3 , (Pb 1-x , Sr) (Zr, Ti) O 3 , which is the same as Pb of the A site. This is a case where the part Ba or Sr is substituted. 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. The thickness of the electromechanical conversion film 13 can be set to, for example, about 1000 nm.

電気機械変換膜13上には、第2の電極14が形成されている。第2の電極14は、例えば、電気機械変換膜13上の外縁部を除く領域に形成されている。第2の電極14は、第2の導電性酸化物膜14cと第2の金属膜14dとが順次積層された積層構造とすることができる。なお、説明の便宜上、第2の導電性酸化物膜14cは第2の導電性酸化物膜11cと別符号としているが、これらの膜は後述のように同一工程で同時に形成される。同様に、第2の金属膜14dは第2の金属膜11dと別符号としているが、これらの膜は後述のように同一工程で同時に形成される。   A second electrode 14 is formed on the electromechanical conversion film 13. For example, the second electrode 14 is formed in a region excluding the outer edge portion on the electromechanical conversion film 13. The second electrode 14 can have a stacked structure in which a second conductive oxide film 14c and a second metal film 14d are sequentially stacked. For convenience of explanation, the second conductive oxide film 14c has a different symbol from the second conductive oxide film 11c, but these films are simultaneously formed in the same process as described later. Similarly, the second metal film 14d has a different symbol from the second metal film 11d, but these films are simultaneously formed in the same process as described later.

従って、第2の導電性酸化物膜14c及び第2の金属膜14dの材料は、各々第2の導電性酸化物膜11c及び第2の金属膜11dの材料と同一である。又、第2の導電性酸化物膜14c及び第2の金属膜14dの厚さは、各々第2の導電性酸化物膜11c及び第2の金属膜11dの厚さと略同一である。このように、第2の電極14は、第1の電極11の第2の導電性酸化物膜11c及び第2の金属膜11dと同一の層構成である。   Therefore, the materials of the second conductive oxide film 14c and the second metal film 14d are the same as the materials of the second conductive oxide film 11c and the second metal film 11d, respectively. The thicknesses of the second conductive oxide film 14c and the second metal film 14d are substantially the same as the thicknesses of the second conductive oxide film 11c and the second metal film 11d, respectively. Thus, the second electrode 14 has the same layer configuration as the second conductive oxide film 11c and the second metal film 11d of the first electrode 11.

なお、第1の電極11は、第2の導電性酸化物膜11cを備えていなくても良い。又、第2の電極14は、第2の導電性酸化物膜14cを備えていなくても良い。   Note that the first electrode 11 may not include the second conductive oxide film 11c. Further, the second electrode 14 may not include the second conductive oxide film 14c.

このように、第1の実施の形態に係る電気機械変換素子1では、従来の電気機械変換素子とは異なり、第1の導電性酸化物膜11bから露出する第1の金属膜11a上に、第2の導電性酸化物膜11c及び第2の金属膜11dが積層形成されている。これにより、第1の電極11を厚くできるため、第1の電極11の抵抗値が高くなることを防止できる。又、第1の電極11の抵抗値がばらつくことを防止できる。   As described above, in the electromechanical transducer 1 according to the first embodiment, unlike the conventional electromechanical transducer, on the first metal film 11a exposed from the first conductive oxide film 11b, A second conductive oxide film 11c and a second metal film 11d are stacked. Thereby, since the 1st electrode 11 can be thickened, it can prevent that the resistance value of the 1st electrode 11 becomes high. In addition, the resistance value of the first electrode 11 can be prevented from varying.

なお、以降は、第1の金属膜11a及び第2の金属膜11d(第2の金属膜14d)としてPt膜、第1の導電性酸化物膜11b及び第2の導電性酸化物膜11c(第2の導電性酸化物膜14c)としてSrRuO膜、電気機械変換膜13としてPZT膜を用いた場合を例として説明を行う。
[第1の実施の形態に係る電気機械変換素子の製造方法]
次に、電気機械変換素子の製造方法について説明する。図2〜図4は、第1の実施の形態に係る電気機械変換素子の製造工程を例示する図である。まず、図2(a)に示す工程では、基板10を準備する。基板10上には、後述の工程で共通電極となる第1の電極11を形成するので、基板10としては、絶縁体又は表面が絶縁処理された導体や半導体を用いることができる。基板10としては、例えば、表面に酸化膜が形成されたシリコン等を用いることができる。
Hereinafter, as the first metal film 11a and the second metal film 11d (second metal film 14d), the Pt film, the first conductive oxide film 11b, and the second conductive oxide film 11c ( The case where an SrRuO 3 film is used as the second conductive oxide film 14c) and a PZT film is used as the electromechanical conversion film 13 will be described as an example.
[Method for Manufacturing Electromechanical Transform Element According to First Embodiment]
Next, a method for manufacturing the electromechanical conversion element will be described. 2-4 is a figure which illustrates the manufacturing process of the electromechanical transducer which concerns on 1st Embodiment. First, in the step shown in FIG. 2A, the substrate 10 is prepared. Since the first electrode 11 serving as a common electrode is formed on the substrate 10 in a process described later, an insulator or a conductor or a semiconductor whose surface is insulated can be used as the substrate 10. As the substrate 10, for example, silicon having an oxide film formed on the surface can be used.

次に、図2(b)に示す工程では、基板10上に、例えばスパッタ法や真空蒸着等の真空成膜法等により、第1の金属膜11aとしてPt膜及び第1の導電性酸化物膜11bとしてSrRuO膜を順次積層する。なお、第1の金属膜11a及び第1の導電性酸化物膜11bは、共通電極となる第1の電極11の構成要素の一部となる。 Next, in the process shown in FIG. 2B, a Pt film and a first conductive oxide are formed on the substrate 10 as the first metal film 11a by, for example, a vacuum film formation method such as sputtering or vacuum deposition. SrRuO 3 films are sequentially stacked as the film 11b. Note that the first metal film 11a and the first conductive oxide film 11b are part of the constituent elements of the first electrode 11 serving as a common electrode.

次に、図2(c)に示す工程では、例えば、フォトリソグラフィ法により、第1の導電性酸化物膜11b上の所定領域にレジスト層200を形成する。なお、レジスト層200を形成する所定領域は、後述の工程で電気機械変換膜13を形成する領域である。次に、図2(d)に示す工程では、レジスト層200をマスクとして第1の導電性酸化物膜11bをエッチングし、レジスト層200に覆われていない部分の第1の導電性酸化物膜11bを除去する。これにより、第1の金属膜11aの所定領域上に第1の導電性酸化物膜11bが形成される。   Next, in the step shown in FIG. 2C, the resist layer 200 is formed in a predetermined region on the first conductive oxide film 11b by, for example, photolithography. In addition, the predetermined area | region which forms the resist layer 200 is an area | region which forms the electromechanical conversion film 13 in the process mentioned later. Next, in the step shown in FIG. 2D, the first conductive oxide film 11b is etched using the resist layer 200 as a mask, and a portion of the first conductive oxide film not covered with the resist layer 200 is etched. 11b is removed. As a result, the first conductive oxide film 11b is formed on the predetermined region of the first metal film 11a.

Pt膜のエッチングレートは167nm/min程度、SrRuO膜のエッチングレートは36nm/min程度であり、約5倍弱のエッチングレートの差がある。そのため、レジスト層200に覆われていない部分の第1の金属膜11a(Pt膜)は、第1の導電性酸化物膜11b(SrRuO膜)が形成されている面よりもt=50nm程度余計にエッチングされる。次に、図2(e)に示す工程では、図2(d)に示すレジスト層200を除去する。 The etching rate of the Pt film is about 167 nm / min, the etching rate of the SrRuO 3 film is about 36 nm / min, and there is an etching rate difference of about 5 times. Therefore, the portion of the first metal film 11a (Pt film) that is not covered with the resist layer 200 is about t = 50 nm than the surface on which the first conductive oxide film 11b (SrRuO 3 film) is formed. Etched more. Next, in the step shown in FIG. 2E, the resist layer 200 shown in FIG. 2D is removed.

次に、図2(f)に示す工程では、第1の導電性酸化物膜11bから露出する第1の金属膜11aを表面改質させて水化する。具体的には、第1の金属膜11a及び第1の導電性酸化物膜11bを、例えばチオール化合物(アルカンチオール等)からなるSAM材料で浸漬処理し、第1の導電性酸化物膜11bから露出する第1の金属膜11aの表面にSAM膜12を自己配列させる。アルカンチオールとしては、例えば、CH3(CH2)−SH等を用いることができる。SAM材料は第1の導電性酸化物膜11b上には形成されず、第1の導電性酸化物膜11bから露出する第1の金属膜11a上のみに形成される。

Next, in a step shown in FIG. 2 (f), the first metal film 11a exposed from the first conductive oxide film 11b by surface modification to sparse hydration. Specifically, the first metal film 11a and the first conductive oxide film 11b are immersed in a SAM material made of, for example, a thiol compound (alkane thiol or the like), and the first conductive oxide film 11b is used. The SAM film 12 is self-aligned on the exposed surface of the first metal film 11a. As the alkanethiol, for example, CH3 (CH2) -SH or the like can be used. The SAM material is not formed on the first conductive oxide film 11b, but is formed only on the first metal film 11a exposed from the first conductive oxide film 11b.

これにより、SAM膜12が形成された領域(第1の金属膜11a上)は疎水部となり、SAM膜12が形成されていない領域(第1の導電性酸化物膜11b上)は親水部となる。例えば、SAM膜12が形成された領域(第1の金属膜11a上)の純水に対する接触角は92度となり疎水性を示し、SAM膜12が形成されていない領域(第1の導電性酸化物膜11b上)の純水に対する接触角は54度となり親水性を示す。   Thus, the region where the SAM film 12 is formed (on the first metal film 11a) becomes a hydrophobic portion, and the region where the SAM film 12 is not formed (on the first conductive oxide film 11b) is a hydrophilic portion. Become. For example, the contact angle with respect to pure water of the region where the SAM film 12 is formed (on the first metal film 11a) is 92 degrees, indicating hydrophobicity, and the region where the SAM film 12 is not formed (first conductive oxidation). The contact angle of pure water on the material film 11b is 54 degrees, indicating hydrophilicity.

このように、SAM膜12を形成することにより、濡れ性のコントラストが高くなるため、後述の工程でインクジェット法によりPZT前駆体溶液13xを塗布する際の塗布精度を向上できる。   As described above, since the wettability contrast is increased by forming the SAM film 12, it is possible to improve the coating accuracy when the PZT precursor solution 13x is applied by an inkjet method in a process described later.

ここで、図2(f)に示す工程後に用いるインクジェット塗布装置60について説明する。図5は、インクジェット塗布装置を例示する斜視図である。図5に示すインクジェット塗布装置60において、架台61の上にY軸駆動手段62が設置してあり、その上に基板63を搭載するステージ64がY軸方向に駆動できるように設置されている。なおステージ64には図示されていない真空、静電気などの吸着手段が付随しており基板63が固定されている。   Here, the ink jet coating apparatus 60 used after the step shown in FIG. FIG. 5 is a perspective view illustrating an inkjet coating apparatus. In the inkjet coating apparatus 60 shown in FIG. 5, a Y-axis driving unit 62 is installed on a gantry 61, and a stage 64 on which a substrate 63 is mounted is installed so as to be driven in the Y-axis direction. The stage 64 is attached with suction means such as vacuum and static electricity not shown, and the substrate 63 is fixed.

又、X軸支持部材65にはX軸駆動手段66が取り付けられており、これにZ軸駆動手段67上に搭載されたヘッドベース68が取り付けられており、X軸方向に移動できるようにされている。ヘッドベース68の上にはインクを吐出させるインクジェットヘッド69が搭載されている。インクジェットヘッド69には図示しない各インクタンクから各々着色樹脂インク供給用パイプ70を介してインクが供給される。   An X-axis drive means 66 is attached to the X-axis support member 65, and a head base 68 mounted on the Z-axis drive means 67 is attached to the X-axis support member 65, so that it can move in the X-axis direction. ing. An ink jet head 69 that discharges ink is mounted on the head base 68. Ink is supplied from an ink tank (not shown) to the inkjet head 69 via a colored resin ink supply pipe 70.

図2(f)に示す工程の後、図3(g)〜図3(i)に示す工程では、第1の導電性酸化物膜11b上(親水部上)に、インクジェット法により電気機械変換膜13を形成する。まず、図3(g)に示す工程では、図2(f)に示す構造体をインクジェット塗布装置60のステージ64上に載置し、インクジェットヘッド69から、第1の導電性酸化物膜11b上(親水部上)にPZT前駆体溶液13xを塗布する。PZT前駆体溶液13xは、最終的に電気機械変換膜13となるものである。このように、インクジェット法により電気機械変換膜13を形成することにより、電気機械変換膜13の原材料の使用量を減らすことができる。   After the step shown in FIG. 2 (f), in the step shown in FIG. 3 (g) to FIG. A film 13 is formed. First, in the step shown in FIG. 3G, the structure shown in FIG. 2F is placed on the stage 64 of the inkjet coating apparatus 60, and the first conductive oxide film 11b is formed from the inkjet head 69. The PZT precursor solution 13x is applied (on the hydrophilic part). The PZT precursor solution 13 x finally becomes the electromechanical conversion film 13. Thus, the amount of the raw material used for the electromechanical conversion film 13 can be reduced by forming the electromechanical conversion film 13 by the inkjet method.

次に、図3(h)に示す工程では、PZT前駆体溶液13xに熱処理を行い、単層の電気機械変換膜13aを形成する。インクジェット法を用いた場合、単層の電気機械変換膜13aは約30〜100nmの膜厚になるため、例えば、1000nmの電気機械変換膜13を形成するためには、図2(f)、図3(g)、及び図3(h)の工程を繰り返し、単層の電気機械変換膜13aを複数積層する。これにより、例えば、図3(i)に示すように、所望の膜厚(例えば、1000nm)の電気機械変換膜13が得られる。   Next, in the step shown in FIG. 3H, the PZT precursor solution 13x is heat-treated to form a single-layer electromechanical conversion film 13a. When the ink-jet method is used, the single-layer electromechanical conversion film 13a has a thickness of about 30 to 100 nm. For example, in order to form the 1000 nm electromechanical conversion film 13, FIG. 3 (g) and the process of FIG. 3 (h) are repeated to stack a plurality of single-layer electromechanical conversion films 13a. Thereby, for example, as shown in FIG. 3I, an electromechanical conversion film 13 having a desired film thickness (for example, 1000 nm) is obtained.

次に、図4(j)に示す工程では、電気機械変換膜13の周囲に露出する第1の金属膜11a上、及び電気機械変換膜13上に、例えばスパッタ法や真空蒸着等の真空成膜法等により、各々第2の導電性酸化物膜11c及び14cとしてSrRuO膜、第2の金属膜11d及び14dとしてPt膜を順次積層する。 Next, in the step shown in FIG. 4 (j), vacuum formation such as sputtering or vacuum deposition is performed on the first metal film 11a exposed around the electromechanical conversion film 13 and on the electromechanical conversion film 13. By a film method or the like, a SrRuO 3 film is sequentially stacked as the second conductive oxide films 11c and 14c, and a Pt film is sequentially stacked as the second metal films 11d and 14d.

つまり、第2の導電性酸化物膜11cと第2の導電性酸化物膜14cとは、同一工程により形成される同一材料からなる膜である。同様に、第2の金属膜11dと第2の金属膜14dとは、同一工程により形成される同一材料からなる膜である。この工程により、第1の金属膜11a、第1の導電性酸化物膜11b、並びに電気機械変換膜13の周囲に露出する第1の金属膜11a上に積層された第2の導電性酸化物膜11c及び第2の金属膜11dを備えた第1の電極11が形成される。   That is, the second conductive oxide film 11c and the second conductive oxide film 14c are films made of the same material and formed by the same process. Similarly, the second metal film 11d and the second metal film 14d are films made of the same material and formed by the same process. By this step, the first conductive film 11a, the first conductive oxide film 11b, and the second conductive oxide stacked on the first metal film 11a exposed around the electromechanical conversion film 13 are obtained. A first electrode 11 having a film 11c and a second metal film 11d is formed.

次に、図4(k)に示す工程では、例えば、フォトリソグラフィ法により、第2の導電性酸化物膜11d上の全領域、及び第2の導電性酸化物膜14d上の外縁部を除く領域にレジスト層210を形成する。次に、図4(l)に示す工程では、レジスト層210をマスクとして第2の導電性酸化物膜14c及び第2の金属膜14dをエッチングし、レジスト層210に覆われていない部分の第2の導電性酸化物膜14c及び第2の金属膜14dを除去する。次に、図4(m)に示す工程では、レジスト層210を除去する。この工程により、電気機械変換膜13上に積層された第2の導電性酸化物膜14c及び第2の金属膜14dを備えた第2の電極14が形成され、電気機械変換素子1が完成する。   Next, in the step shown in FIG. 4K, for example, the entire region on the second conductive oxide film 11d and the outer edge portion on the second conductive oxide film 14d are removed by photolithography. A resist layer 210 is formed in the region. Next, in the step shown in FIG. 4L, the second conductive oxide film 14c and the second metal film 14d are etched using the resist layer 210 as a mask, and a portion of the portion not covered with the resist layer 210 is etched. The second conductive oxide film 14c and the second metal film 14d are removed. Next, in the step shown in FIG. 4M, the resist layer 210 is removed. By this step, the second electrode 14 including the second conductive oxide film 14c and the second metal film 14d laminated on the electromechanical conversion film 13 is formed, and the electromechanical conversion element 1 is completed. .

ここで、比較例を用いて、本実施の形態に係る電気機械変換素子1の奏する効果について説明する。図6は、比較例に係る電気機械変換素子の製造工程を例示する図である。まず、図6(a)に示す工程では、図2(a)〜図3(i)と同様の工程を実行後、電気機械変換膜13の周囲に露出する第1の金属膜11a上、及び電気機械変換膜13上に、例えばスパッタ法や真空蒸着等の真空成膜法等により、各々第3の金属膜を積層する。なお、便宜上、電気機械変換膜13の周囲に露出する第1の金属膜11a上に積層される膜を第3の金属膜11eと称し、電気機械変換膜13上に積層される膜を第3の金属膜14eと称する。   Here, the effect which the electromechanical conversion element 1 which concerns on this Embodiment has is demonstrated using a comparative example. FIG. 6 is a diagram illustrating a manufacturing process of the electromechanical transducer according to the comparative example. First, in the process shown in FIG. 6A, after executing the same processes as in FIGS. 2A to 3I, the first metal film 11a exposed around the electromechanical conversion film 13, and A third metal film is laminated on the electromechanical conversion film 13 by, for example, a vacuum film forming method such as sputtering or vacuum deposition. For convenience, a film laminated on the first metal film 11a exposed around the electromechanical conversion film 13 is referred to as a third metal film 11e, and a film laminated on the electromechanical conversion film 13 is a third metal film. The metal film 14e.

次に、図6(b)に示す工程では、例えば、フォトリソグラフィ法により、第3の金属膜14e上の外縁部を除く領域にレジスト層220を形成する。次に、図6(c)に示す工程では、レジスト層220をマスクとして第3の金属膜14dをエッチングし、レジスト層220に覆われていない部分の第3の金属膜14e、及び第1の金属膜11a上に形成された第3の金属膜11eを除去する。その後、レジスト層220を除去する。この工程により、第1の金属膜11a及び第1の導電性酸化物膜11bを備えた第1の電極11x、及び第2の電極14eが形成され、電気機械変換素子1xが完成する。   Next, in the step shown in FIG. 6B, the resist layer 220 is formed in a region excluding the outer edge portion on the third metal film 14e, for example, by photolithography. Next, in the step shown in FIG. 6C, the third metal film 14d is etched using the resist layer 220 as a mask, and the portion of the third metal film 14e not covered with the resist layer 220 and the first metal film 14e are etched. The third metal film 11e formed on the metal film 11a is removed. Thereafter, the resist layer 220 is removed. By this step, the first electrode 11x and the second electrode 14e each including the first metal film 11a and the first conductive oxide film 11b are formed, and the electromechanical conversion element 1x is completed.

比較例の図6(b)に示す工程では、第3の金属膜11e上にレジスト層220を形成しないため、エッチングのストップ位置を遅くしすぎると、第1の金属膜11aがオーバーエッチングされ、第1の電極11xの抵抗値が高くなるおそれがある。なお、導電性酸化物膜を介して第3の金属膜11e及び第3の金属膜14eを形成する場合も同様の問題が生じるおそれがある。   In the process shown in FIG. 6B of the comparative example, since the resist layer 220 is not formed on the third metal film 11e, if the etching stop position is made too late, the first metal film 11a is over-etched, The resistance value of the first electrode 11x may be high. Note that the same problem may occur when the third metal film 11e and the third metal film 14e are formed through the conductive oxide film.

これに対し、本実施の形態の図4(l)に示す工程では、第2の導電性酸化物膜11d上にもレジスト層210を形成するため、第2の導電性酸化物膜11dがオーバーエッチングされる懸念がなくなる。又、図2(d)に示す工程で、電気機械変換膜13の周囲に露出する第1の金属膜11aが過剰にエッチングされても、図4(j)に示す工程で形成される第2の導電性酸化物膜11c及び第2の金属膜11dによって、第1の金属膜11aの厚みを補うことができる。その結果、第1の電極11の抵抗値が高くなることを防止できる。又、第1の電極11の抵抗値がばらつくことを防止できる。   On the other hand, in the step shown in FIG. 4L of the present embodiment, since the resist layer 210 is also formed on the second conductive oxide film 11d, the second conductive oxide film 11d is overcoated. There is no fear of being etched. Further, even if the first metal film 11a exposed around the electromechanical conversion film 13 is excessively etched in the process shown in FIG. 2D, the second metal film formed in the process shown in FIG. The thickness of the first metal film 11a can be supplemented by the conductive oxide film 11c and the second metal film 11d. As a result, it is possible to prevent the resistance value of the first electrode 11 from increasing. In addition, the resistance value of the first electrode 11 can be prevented from varying.

〈第1の実施の形態の変形例〉
第1の実施の形態の変形例では、第1の実施の形態に係る電気機械変換素子1の製造方法の他の例を示す。なお、第1の実施の形態の変形例において、既に説明した実施の形態と同一構成部品についての説明は省略する。
<Modification of First Embodiment>
In the modification of the first embodiment, another example of the method for manufacturing the electromechanical transducer 1 according to the first embodiment is shown. In the modification of the first embodiment, the description of the same components as those of the already described embodiment is omitted.

図7は、レジスト層の形成精度について説明するための図である。第1の実施の形態の図4(k)に示す工程において、レジスト層210の形成精度が悪く、レジスト層210が位置ずれを起こすと、図7(a)のような配置となるおそれがある。この状態で、第1の実施の形態の図4(l)に示す工程と同様に、レジスト層210をマスクとして第2の導電性酸化物膜14c及び第2の金属膜14dをエッチングすると、図7(b)のように第1の電極11の一部の膜厚が薄くなり、第1の電極11の抵抗値が高くなるおそれが生じる。   FIG. 7 is a diagram for explaining the formation accuracy of the resist layer. In the process shown in FIG. 4K of the first embodiment, the formation accuracy of the resist layer 210 is poor, and if the resist layer 210 is displaced, the arrangement as shown in FIG. . In this state, when the second conductive oxide film 14c and the second metal film 14d are etched using the resist layer 210 as a mask, as in the step shown in FIG. 4L of the first embodiment, FIG. As shown in FIG. 7B, the film thickness of a part of the first electrode 11 becomes thin, and the resistance value of the first electrode 11 may be increased.

そこで、第1の実施の形態の変形例では、図4(k)〜図4(m)に示す工程に代えて、図8(a)及び図8(b)に示す工程を実行する。まず、図8(a)に示す工程では、例えば、フォトリソグラフィ法により、第2の導電性酸化物膜11d上の全領域、及び第2の導電性酸化物膜14d上の外縁部よりも内側の環状の領域を除く領域にレジスト層230を形成する。つまり、レジスト層230は、第2の導電性酸化物膜14d上の外縁部よりも内側の環状の領域を露出する開口部230xを有する。   Therefore, in the modification of the first embodiment, the steps shown in FIGS. 8A and 8B are executed instead of the steps shown in FIGS. 4K to 4M. First, in the step shown in FIG. 8A, the entire region on the second conductive oxide film 11d and the outer edge on the second conductive oxide film 14d are formed by, for example, photolithography. A resist layer 230 is formed in a region excluding the annular region. That is, the resist layer 230 has an opening 230x that exposes an annular region inside the outer edge on the second conductive oxide film 14d.

次に、図8(b)に示す工程では、レジスト層230をマスクとして第2の導電性酸化物膜14c及び第2の金属膜14dをエッチングし、開口部230xの底部に露出する第2の導電性酸化物膜14c及び第2の金属膜14dを除去する。その後、レジスト層230を除去する。   Next, in the step shown in FIG. 8B, the second conductive oxide film 14c and the second metal film 14d are etched using the resist layer 230 as a mask to expose the second exposed at the bottom of the opening 230x. The conductive oxide film 14c and the second metal film 14d are removed. Thereafter, the resist layer 230 is removed.

第1の実施の形態の変形例では、第2の電極14を構成する第2の導電性酸化物膜14c及び第2の金属膜14dの面積が、第1の実施の形態の場合(図4(m)等参照)よりも小さくなる。すなわち、第1の実施の形態の変形例では、第1の実施の形態の場合よりも、電気機械変換素子13に電界が加わる部位は小さくなる。   In the modification of the first embodiment, the areas of the second conductive oxide film 14c and the second metal film 14d constituting the second electrode 14 are the same as those in the first embodiment (FIG. 4). (See (m) etc.). That is, in the modified example of the first embodiment, the portion where the electric field is applied to the electromechanical transducer 13 is smaller than in the case of the first embodiment.

しかしながら、図8(a)に示す工程において、図7(a)のようにレジスト層230が位置ずれを起こしたとしても、開口部230xが第2の導電性酸化物膜14d上に位置している限り、第1の電極11の一部の膜厚が薄くなることはない。換言すれば、レジスト層230の形成精度を考慮し、レジスト層230が位置ずれを起こしても開口部230xが必ず第2の導電性酸化物膜14d上に位置するように開口部230xの位置を設計しておけば、レジスト層230の位置ずれの影響を低減できる。   However, in the step shown in FIG. 8A, even if the resist layer 230 is displaced as shown in FIG. 7A, the opening 230x is located on the second conductive oxide film 14d. As long as the thickness of the first electrode 11 is not reduced, the thickness of the first electrode 11 is not reduced. In other words, in consideration of the formation accuracy of the resist layer 230, the position of the opening 230x is set so that the opening 230x is always located on the second conductive oxide film 14d even if the resist layer 230 is displaced. If designed, the influence of displacement of the resist layer 230 can be reduced.

このように、第1の実施の形態の変形例では、第1の実施の形態の奏する効果に加えて、レジスト層の位置ずれの影響により第1の電極の一部の膜厚が薄くなり第1の電極の抵抗値が高くなることを防止する効果を奏する。   As described above, in the modification of the first embodiment, in addition to the effect of the first embodiment, the film thickness of a part of the first electrode is reduced due to the influence of the displacement of the resist layer. There exists an effect which prevents that the resistance value of 1 electrode becomes high.

〈第2の実施の形態〉
第2の実施の形態では、第1の実施の形態に係る電気機械変換素子を用いた液滴吐出ヘッドの例を示す。なお、第2の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部品についての説明は省略する。
<Second Embodiment>
In the second embodiment, an example of a droplet discharge head using the electromechanical transducer according to the first embodiment is shown. In the second embodiment, the description of the same components as those of the already described embodiments is omitted.

図9は、第1の実施の形態に係る電気機械変換素子を用いた液滴吐出ヘッドを例示する断面図である。図9を参照するに、液滴吐出ヘッド2は、電気機械変換素子1と、ノズル板20と、圧力室基板30と、振動板40とを有する。ノズル板20には、インク滴を吐出するノズル21が形成されている。ノズル板20、圧力室基板30、及び振動板40により、ノズル21に連通する圧力室31(インク流路、加圧液室、加圧室、吐出室、液室等と称される場合もある)が形成されている。振動板40は、インク流路の壁面の一部を形成している。なお、図9において、液体供給手段、流路、流体抵抗等についての記述は省略する。   FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating a droplet discharge head using the electromechanical transducer according to the first embodiment. Referring to FIG. 9, the droplet discharge head 2 includes an electromechanical conversion element 1, a nozzle plate 20, a pressure chamber substrate 30, and a vibration plate 40. The nozzle plate 20 is formed with nozzles 21 that eject ink droplets. The nozzle plate 20, the pressure chamber substrate 30, and the vibration plate 40 may be referred to as a pressure chamber 31 (an ink channel, a pressurized liquid chamber, a pressurized chamber, a discharge chamber, a liquid chamber, or the like) that communicates with the nozzle 21. ) Is formed. The diaphragm 40 forms part of the wall surface of the ink flow path. In FIG. 9, descriptions of the liquid supply means, the flow path, the fluid resistance, and the like are omitted.

電気機械変換素子1は、密着層50を介して、振動板40上に搭載されており、圧力室31内のインクを加圧する機能を有する。密着層50は、例えばTi、TiO、TiN、Ta、Ta、Ta等からなる層であり、電気機械変換素子1の第1の電極11と振動板40との密着性を向上する機能を有する。但し、密着層50は、必要に応じて設ければよい。 The electromechanical conversion element 1 is mounted on the vibration plate 40 via the adhesion layer 50 and has a function of pressurizing ink in the pressure chamber 31. The adhesion layer 50 is a layer made of, for example, Ti, TiO 2 , TiN, Ta, Ta 2 O 5 , Ta 3 N 5, and the like, and adhesion between the first electrode 11 of the electromechanical transducer 1 and the diaphragm 40. It has a function to improve. However, the adhesion layer 50 may be provided as necessary.

電気機械変換素子1において、第1の電極11と第2の電極14との間に電圧が印加されると、電気機械変換膜13が機械的に変位する。電気機械変換膜13の機械的変位にともなって、振動板40が例えば横方向(d31方向)に変形変位し、圧力室31内のインクを加圧する。これにより、ノズル21からインク滴を吐出させることができる。   In the electromechanical conversion element 1, when a voltage is applied between the first electrode 11 and the second electrode 14, the electromechanical conversion film 13 is mechanically displaced. Along with the mechanical displacement of the electromechanical conversion film 13, the diaphragm 40 is deformed and displaced, for example, in the lateral direction (d31 direction), and pressurizes the ink in the pressure chamber 31. Thereby, ink droplets can be ejected from the nozzle 21.

なお、図10に示すように、液滴吐出ヘッド2を複数個並設し、液滴吐出ヘッド3を構成することもできる。   As shown in FIG. 10, a plurality of droplet discharge heads 2 can be arranged in parallel to form the droplet discharge head 3.

このように、第1の実施の形態に係る電気機械変換素子1は、例えば、インクジェット記録装置において使用する液滴吐出ヘッドの構成部品として用いることができるが、これには限定されない。第1の実施の形態に係る電気機械変換素子1を、例えば、マイクロポンプ、超音波モータ、加速度センサ、プロジェクター用2軸スキャナ、輸液ポンプ等の構成部品として用いてもよい。   As described above, the electromechanical conversion element 1 according to the first embodiment can be used as, for example, a component of a droplet discharge head used in an inkjet recording apparatus, but is not limited thereto. The electromechanical conversion element 1 according to the first embodiment may be used as a component such as a micropump, an ultrasonic motor, an acceleration sensor, a two-axis scanner for a projector, an infusion pump, or the like.

〈第3の実施の形態〉
第3の実施の形態では、液滴吐出ヘッド3(図10参照)を搭載したインクジェット記録装置の例を示す。図11は、インクジェット記録装置を例示する斜視図である。図12は、インクジェット記録装置の機構部を例示する側面図である。なお、インクジェット記録装置4は、本発明に係る液滴吐出装置の代表的な一例である。
<Third Embodiment>
In the third embodiment, an example of an ink jet recording apparatus equipped with a droplet discharge head 3 (see FIG. 10) is shown. FIG. 11 is a perspective view illustrating an ink jet recording apparatus. FIG. 12 is a side view illustrating the mechanism unit of the ink jet recording apparatus. The ink jet recording apparatus 4 is a typical example of a droplet discharge apparatus according to the present invention.

図11及び図12を参照するに、インクジェット記録装置4は、記録装置本体81の内部に主走査方向に移動可能なキャリッジ93、キャリッジ93に搭載した液滴吐出ヘッド3の一実施形態であるインクジェット記録ヘッド94、インクジェット記録ヘッド94へインクを供給するインクカートリッジ95等で構成される印字機構部82等を収納する。   Referring to FIGS. 11 and 12, the inkjet recording apparatus 4 is an inkjet that is an embodiment of a droplet 93 that is movable in the main scanning direction inside the recording apparatus main body 81, and a droplet discharge head 3 mounted on the carriage 93. A printing mechanism 82 including an ink cartridge 95 that supplies ink to the recording head 94 and the ink jet recording head 94 is accommodated.

記録装置本体81の下方部には、多数枚の用紙83を積載可能な給紙カセット84(或いは給紙トレイでもよい)を抜き差し自在に装着することができる。又、用紙83を手差しで給紙するための手差しトレイ85を開倒することができる。給紙カセット84或いは手差しトレイ85から給送される用紙83を取り込み、印字機構部82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86に排紙する。   A paper feed cassette 84 (or a paper feed tray) on which a large number of sheets 83 can be stacked can be detachably attached to the lower portion of the recording apparatus main body 81. Further, the manual feed tray 85 for manually feeding the paper 83 can be turned over. The paper 83 fed from the paper feed cassette 84 or the manual feed tray 85 is taken in, and after a required image is recorded by the printing mechanism unit 82, the paper is discharged to a paper discharge tray 86 mounted on the rear side.

印字機構部82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91と従ガイドロッド92とでキャリッジ93を主走査方向に摺動自在に保持する。キャリッジ93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インクジェット記録ヘッド94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。又、キャリッジ93は、インクジェット記録ヘッド94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95を交換可能に装着している。   The printing mechanism 82 holds the carriage 93 slidably in the main scanning direction with a main guide rod 91 and a sub guide rod 92 which are guide members horizontally mounted on left and right side plates (not shown). The carriage 93 has an inkjet recording head 94 that ejects ink droplets of yellow (Y), cyan (C), magenta (M), and black (Bk), and a plurality of ink ejection ports (nozzles) in the main scanning direction. They are arranged in the intersecting direction and mounted with the ink droplet ejection direction facing downward. Further, the carriage 93 is mounted with replaceable ink cartridges 95 for supplying ink of each color to the ink jet recording head 94.

インクカートリッジ95は、上方に大気と連通する図示しない大気口、下方にはインクジェット記録ヘッド94へインクを供給する図示しない供給口を、内部にはインクが充填された図示しない多孔質体を有している。多孔質体の毛管力によりインクジェット記録ヘッド94へ供給されるインクをわずかな負圧に維持している。又、インクジェット記録ヘッド94としてここでは各色の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個のヘッドを用いてもよい。   The ink cartridge 95 has an air port (not shown) that communicates with the atmosphere above, an air port (not shown) that supplies ink to the ink jet recording head 94 below, and a porous body (not shown) filled with ink inside. ing. The ink supplied to the inkjet recording head 94 is maintained at a slight negative pressure by the capillary force of the porous body. Further, although the respective color heads are used here as the ink jet recording head 94, one head having nozzles for ejecting ink droplets of each color may be used.

キャリッジ93は、用紙搬送方向下流側を主ガイドロッド91に摺動自在に嵌装し、用紙搬送方向上流側を従ガイドロッド92に摺動自在に載置している。そして、このキャリッジ93を主走査方向に移動走査するため、主走査モータ97で回転駆動される駆動プーリ98と従動プーリ99との間にタイミングベルト100を張装し、主走査モータ97の正逆回転によりキャリッジ93が往復駆動される。タイミングベルト100は、キャリッジ93に固定されている。   The carriage 93 is slidably fitted to the main guide rod 91 on the downstream side in the paper conveyance direction, and is slidably mounted on the sub guide rod 92 on the upstream side in the paper conveyance direction. In order to move and scan the carriage 93 in the main scanning direction, a timing belt 100 is stretched between a driving pulley 98 and a driven pulley 99 that are rotationally driven by the main scanning motor 97, so that the main scanning motor 97 is forward / reverse. The carriage 93 is reciprocated by the rotation. The timing belt 100 is fixed to the carriage 93.

又、インクジェット記録装置4は、給紙カセット84から用紙83を分離給装する給紙ローラ101、フリクションパッド102、用紙83を案内するガイド部材103、給紙された用紙83を反転させて搬送する搬送ローラ104、この搬送ローラ104の周面に押し付けられる搬送コロ105、搬送ローラ104からの用紙83の送り出し角度を規定する先端コロ106、を設けている。これにより、給紙カセット84にセットした用紙83を、インクジェット記録ヘッド94の下方側に搬送される。搬送ローラ104は副走査モータ107によってギヤ列を介して回転駆動される。   Further, the ink jet recording apparatus 4 reverses and feeds the paper feed roller 101 for separating and feeding the paper 83 from the paper feed cassette 84, the friction pad 102, the guide member 103 for guiding the paper 83, and the fed paper 83. A conveyance roller 104, a conveyance roller 105 that is pressed against the circumferential surface of the conveyance roller 104, and a leading end roller 106 that defines a feeding angle of the sheet 83 from the conveyance roller 104 are provided. As a result, the paper 83 set in the paper feed cassette 84 is conveyed to the lower side of the ink jet recording head 94. The transport roller 104 is rotationally driven by a sub-scanning motor 107 through a gear train.

用紙ガイド部材である印写受け部材109は、キャリッジ93の主走査方向の移動範囲に対応して搬送ローラ104から送り出された用紙83をインクジェット記録ヘッド94の下方側で案内する。この印写受け部材109の用紙搬送方向下流側には、用紙83を排紙方向へ送り出すために回転駆動される搬送コロ111、拍車112を設けている。更に、用紙83を排紙トレイ86に送り出す排紙ローラ113及び拍車114と、排紙経路を形成するガイド部材115、116とを配設している。   The printing receiving member 109 which is a paper guide member guides the paper 83 sent out from the conveying roller 104 corresponding to the movement range of the carriage 93 in the main scanning direction on the lower side of the ink jet recording head 94. On the downstream side of the printing receiving member 109 in the sheet conveyance direction, a conveyance roller 111 and a spur 112 that are rotationally driven to send out the sheet 83 in the sheet discharge direction are provided. Further, a paper discharge roller 113 and a spur 114 for sending the paper 83 to the paper discharge tray 86, and guide members 115 and 116 for forming a paper discharge path are provided.

画像記録時には、キャリッジ93を移動させながら画像信号に応じてインクジェット記録ヘッド94を駆動することにより、停止している用紙83にインクを吐出して1行分を記録し、用紙83を所定量搬送後次の行の記録を行う。記録終了信号又は用紙83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用紙83を排紙する。   During image recording, the inkjet recording head 94 is driven in accordance with the image signal while moving the carriage 93, thereby ejecting ink onto the stopped paper 83 to record one line and transporting the paper 83 by a predetermined amount. After that, the next line is recorded. Upon receiving a recording end signal or a signal that the trailing end of the paper 83 reaches the recording area, the recording operation is terminated and the paper 83 is discharged.

キャリッジ93の移動方向右端側の記録領域を外れた位置には、インクジェット記録ヘッド94の吐出不良を回復するための回復装置117を有する。回復装置117はキャップ手段と吸引手段とクリーニング手段を有する。キャリッジ93は、印字待機中に回復装置117側に移動されてキャッピング手段でインクジェット記録ヘッド94をキャッピングされ、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。又、記録途中等に、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。   A recovery device 117 for recovering defective ejection of the inkjet recording head 94 is provided at a position outside the recording area on the right end side in the movement direction of the carriage 93. The recovery device 117 includes a cap unit, a suction unit, and a cleaning unit. The carriage 93 is moved to the recovery device 117 side during printing standby, and the ink jet recording head 94 is capped by the capping unit, and the ejection port portion is kept in a wet state to prevent ejection failure due to ink drying. Further, by ejecting ink 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インクジェット記録ヘッド94の吐出口を密封し、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。又、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。更に、吸引されたインクは、本体下部に設置された図示しない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。   When ejection failure occurs, the ejection port of the ink jet recording head 94 is sealed with a capping unit, and bubbles and the like are sucked out from the ejection port with the suction unit through the tube. Also, ink or dust adhering to the ejection port surface is removed by the cleaning means, and the ejection failure is recovered. Further, the sucked ink is discharged to a waste ink reservoir (not shown) installed at the lower part of the main body and absorbed and held by an ink absorber inside the waste ink reservoir.

このように、インクジェット記録装置4においては、液滴吐出ヘッド3の一実施形態であるインクジェット記録ヘッド94を搭載しているので、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るため、画像品質を向上できる。   As described above, since the inkjet recording head 94 which is an embodiment of the droplet ejection head 3 is mounted in the inkjet recording apparatus 4, there is no ink droplet ejection failure due to vibration plate drive failure, and stable ink droplet ejection. Since the characteristics can be obtained, the image quality can be improved.

[実施例]
本実施例では、第1の実施の形態の図2〜図4を用いて説明した工程に基づいて電気機械変換素子を作製した。まず、基板上に、第1の金属膜としてPt膜を250nm、第1の導電性酸化物膜としてSrRuO膜を50nm、スパッタ法で順次成膜した(図2(a)及び図2(b)参照)。
[Example]
In this example, an electromechanical transducer was produced based on the steps described with reference to FIGS. 2 to 4 of the first embodiment. First, on the substrate, a Pt film as a first metal film is formed with a thickness of 250 nm, and a SrRuO 3 film as a first conductive oxide film is formed with a thickness of 50 nm in sequence by sputtering (FIGS. 2A and 2B). )reference).

次に、第1の導電性酸化物膜(SrRuO膜)上にフォトレジストでパターニングを行い、電気機械変換膜を形成する領域以外の第1の導電性酸化物膜(SrRuO膜)をエッチングして除去した(図2(c)〜図2(e)参照)。前述のように、Pt膜とSrRuO膜のエッチングレートには5倍弱の差があるため、レジストに覆われていない部分の第1の金属膜(Pt膜)は、第1の導電性酸化物膜(SrRuO膜)が形成されている面よりも50nm余計にエッチングされた。 Next, the patterned photoresist on the first conductive oxide film (SrRuO 3 film), a first conductive oxide film other than the region for forming the electro-mechanical conversion film (SrRuO 3 film) etching (See FIG. 2 (c) to FIG. 2 (e)). As described above, since the etching rate of the Pt film and the SrRuO 3 film has a difference of a little less than five times, the portion of the first metal film (Pt film) that is not covered with the resist has the first conductive oxidation. Etching was performed 50 nm more than the surface on which the material film (SrRuO 3 film) was formed.

次に、第1の金属膜(Pt膜)及び第1の導電性酸化物膜(SrRuO膜)を、CH(CH)−SHからなるSAM材料で浸漬処理し、第1の導電性酸化物膜(SrRuO膜)から露出する第1の金属膜(Pt膜)の表面にSAM膜を自己配列させ、疎水化した(図2(f)参照)。 Next, the first metal film (Pt film) and the first conductive oxide film (SrRuO 3 film) are immersed in a SAM material made of CH 3 (CH 2 ) -SH to obtain a first conductive property. The SAM film was self-aligned on the surface of the first metal film (Pt film) exposed from the oxide film (SrRuO 3 film) to make it hydrophobic (see FIG. 2 (f)).

次に、第1の導電性酸化物膜(SrRuO膜)上に電気機械変換膜を形成した(図3(g)〜図3(i)参照)。具体的には、インクジェット塗布装置60(図5参照)を用いて、インクジェット法により、第1の導電性酸化物膜(SrRuO膜)上(親水部上)にPZT前駆体溶液を塗布した。PZT前駆体の出発材料には、酢酸鉛三水和物、イソプロポキシドチタン、イソプロポキシドジルコニウムを用いた。酢酸鉛の結晶水はメトキシエタノールに溶解後、脱水した。化学両論組成に対し鉛量を10モル%過剰にした。これは熱処理中のいわゆる鉛抜けによる結晶性低下を防ぐためである。 Next, an electromechanical conversion film was formed on the first conductive oxide film (SrRuO 3 film) (see FIGS. 3G to 3I). Specifically, the PZT precursor solution was applied onto the first conductive oxide film (SrRuO 3 film) (on the hydrophilic portion) by an ink jet method using the ink jet coating apparatus 60 (see FIG. 5). As starting materials for the PZT precursor, lead acetate trihydrate, isopropoxide titanium and isopropoxide zirconium were used. Crystal water of lead acetate was dissolved in methoxyethanol and then dehydrated. The amount of lead was excessive by 10 mol% relative to the stoichiometric composition. This is to prevent crystallinity deterioration due to so-called lead loss during heat treatment.

イソプロポキシドチタン、イソプロポキシドジルコニウムをメトキシエタノールに溶解し、アルコール交換反応、エステル化反応を進め、先記の酢酸鉛を溶解したメトキシエタノール溶液と混合することでPZT前駆体溶液を合成した。このPZT濃度は0.1モル/リットルにした。一度の成膜で得られるPZTの膜厚は100nm程度が好ましく、PZT前駆体溶液の前駆体濃度は成膜面積と前駆体塗布量の関係から適正化される。   Isopropoxide titanium and isopropoxide zirconium were dissolved in methoxyethanol, the alcohol exchange reaction and the esterification reaction were advanced, and the PZT precursor solution was synthesized by mixing with the methoxyethanol solution in which the lead acetate was dissolved. The PZT concentration was 0.1 mol / liter. The film thickness of PZT obtained by a single film formation is preferably about 100 nm, and the precursor concentration of the PZT precursor solution is optimized from the relationship between the film formation area and the amount of precursor applied.

PZT前駆体溶液は、接触角のコントラストのため、親水部である第1の導電性酸化物膜(SrRuO膜)上のみに広がりパターンを形成した。これを第一の加熱(溶媒乾燥)として120℃処理後、有機物の熱分解を行った。このときの膜厚は90nmであった。引き続き繰返し処理としてイソプロピルアルコール洗浄後、同様の浸漬処理にてSAM膜を形成した。本工程でもSAM膜は第1の導電性酸化物膜(SrRuO膜)上には形成されないので、フォトリソグラフィの工程を実施せずにSAM膜のパターンが得られた。 The PZT precursor solution spreads only on the first conductive oxide film (SrRuO 3 film), which is a hydrophilic portion, and forms a pattern due to the contact angle contrast. This was treated as 120 ° C. as the first heating (solvent drying), and the organic matter was thermally decomposed. The film thickness at this time was 90 nm. Subsequently, after washing with isopropyl alcohol as a repeated treatment, a SAM film was formed by the same immersion treatment. Even in this step, since the SAM film is not formed on the first conductive oxide film (SrRuO 3 film), the pattern of the SAM film was obtained without performing the photolithography process.

又、このときの接触角は純水に対してSAM膜上は92度、PZT膜上は34度であった。この状態で1度目に形成したPZT膜上に位置合わせを行って、再度インクジェット塗布装置60によりPZT前駆体溶液を塗布した。更に1回目と同じ加熱プロセスを実施して重ねぬりされたPZT膜を得た。このときの膜厚は180nmであった。   The contact angle at this time was 92 degrees on the SAM film and 34 degrees on the PZT film with respect to pure water. In this state, alignment was performed on the PZT film formed for the first time, and the PZT precursor solution was applied again by the inkjet coating apparatus 60. Further, the same heating process as that in the first time was performed to obtain a PZT film that was overlaid. The film thickness at this time was 180 nm.

このような工程を6回繰り返し540nmのPZT膜を得たのち、結晶化熱処理(温度700℃)をRTA(急速熱処理)にて行った。膜にクラックなどの不良は生じなかった。更に6回のSAM処理→PZT前駆体溶液の選択塗布→120℃乾燥→500℃熱分解を行い、結晶化処理し、膜厚が1000nmの電気機械変換膜(PZT膜)を得た。膜にクラックなどの不良は生じなかった。   Such a process was repeated 6 times to obtain a 540 nm PZT film, and then a crystallization heat treatment (temperature 700 ° C.) was performed by RTA (rapid heat treatment). Defects such as cracks did not occur in the film. Further, 6 times of SAM treatment → selective application of PZT precursor solution → 120 ° C. drying → 500 ° C. pyrolysis, followed by crystallization treatment to obtain an electromechanical conversion film (PZT film) having a film thickness of 1000 nm. Defects such as cracks did not occur in the film.

次に、電気機械変換膜(PZT膜)の周囲に露出する第1の金属膜(Pt膜)上、及び電気機械変換膜(PZT膜)上に、スパッタ法により、第2の導電性酸化物膜としてSrRuO膜を50nm、第2の金属膜としてPt膜を150nm、順次積層した(図4(j)参照)。 Next, the second conductive oxide is formed on the first metal film (Pt film) exposed around the electromechanical conversion film (PZT film) and the electromechanical conversion film (PZT film) by sputtering. A SrRuO 3 film as a film was deposited in a thickness of 50 nm, and a Pt film as a second metal film was laminated in a thickness of 150 nm (see FIG. 4J).

次に、電気機械変換膜(PZT膜)の周囲に露出する第1の金属膜(Pt膜)上の第2の導電性酸化物膜(SrRuO膜)上、及び電気機械変換膜(PZT膜)上の第2の導電性酸化物膜(SrRuO膜)上に、フォトレジストをスピンコート法で塗布した。そして、フォトリソグラフィ法により、電気機械変換膜(PZT膜)上に形成された第2の導電性酸化物膜(SrRuO膜)の外縁部上のフォトレジストを除去した(図4(k)参照)。 Next, on the second conductive oxide film (SrRuO 3 film) on the first metal film (Pt film) exposed around the electromechanical conversion film (PZT film), and on the electromechanical conversion film (PZT film) A photoresist was applied by spin coating on the second conductive oxide film (SrRuO 3 film). Then, the photoresist on the outer edge portion of the second conductive oxide film (SrRuO 3 film) formed on the electromechanical conversion film (PZT film) was removed by photolithography (see FIG. 4K). ).

次に、フォトレジストをマスクとして電気機械変換膜(PZT膜)上の第2の導電性酸化物膜(SrRuO膜)及び第2の金属膜(Pt膜)をエッチングし、フォトレジストに覆われていない部分の第2の導電性酸化物膜(SrRuO膜)及び第2の金属膜(Pt膜)を除去し、更にフォトレジストを除去して第2の電極を作製した(図4(l)及び図4(m)参照)。これで、基板上に電気機械変換素子が作製された。 Next, using the photoresist as a mask, the second conductive oxide film (SrRuO 3 film) and the second metal film (Pt film) on the electromechanical conversion film (PZT film) are etched and covered with the photoresist. The portion of the second conductive oxide film (SrRuO 3 film) and the second metal film (Pt film) that are not formed are removed, and the photoresist is further removed to produce a second electrode (FIG. 4 (l)). ) And FIG. 4 (m)). Thus, an electromechanical conversion element was produced on the substrate.

次に、作製した電気機械変換素子の電気特性、及び電気機械変換能(圧電定数)の評価を行った。電気機械変換膜の比誘電率は1220、誘電損失は0.02、残留分極は19.3μC/cm、抗電界は36.5kV/cmであり、通常のセラミック焼結体と同等の特性であった(P−Eヒステリシス曲線は図13参照)。 Next, the electrical characteristics and electromechanical conversion ability (piezoelectric constant) of the produced electromechanical transducer were evaluated. The relative dielectric constant of the electromechanical conversion film is 1220, the dielectric loss is 0.02, the remanent polarization is 19.3 μC / cm 2 , the coercive electric field is 36.5 kV / cm, and it has the same characteristics as a normal ceramic sintered body. (See FIG. 13 for the PE hysteresis curve).

電気機械変換能は、電界印加による変形量をレーザードップラ振動計で計測し、シミュレーションによる合わせ込みから算出した。作製した電気機械変換素子の圧電定数d31は120pm/Vとなり、こちらもセラミック焼結体と同等の値であった。これは液滴吐出ヘッドとして十分設計できうる特性値である。   The electromechanical conversion ability was calculated by measuring the amount of deformation by applying an electric field with a laser Doppler vibrometer and adjusting by simulation. The produced electromechanical transducer had a piezoelectric constant d31 of 120 pm / V, which was also the same value as the ceramic sintered body. This is a characteristic value that can be sufficiently designed as a droplet discharge head.

続いて、電気機械変換膜(PZT膜)の更なる厚膜化を試みた。すなわち、6回までの熱分解アニールのたびに結晶化処理を行い、これを10回繰り返したところ5μmのパターン化された電気機械変換膜(PZT膜)がクラック等の欠陥を伴わずに得られた。   Subsequently, an attempt was made to further increase the thickness of the electromechanical conversion film (PZT film). That is, crystallization treatment is performed every time pyrolysis annealing is performed up to 6 times, and this is repeated 10 times, and a 5 μm patterned electromechanical conversion film (PZT film) is obtained without defects such as cracks. It was.

以上、好ましい実施の形態及びその変形例並びに実施例について詳説したが、上述した実施の形態及びその変形例並びに実施例に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態及びその変形例並びに実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。   The preferred embodiment and its modifications and examples have been described in detail above, but the present invention is not limited to the above-described embodiment and its modifications and examples, and departs from the scope described in the claims. Without departing from the above, various modifications and substitutions can be made to the above-described embodiment and its modifications and examples.

1 電気機械変換素子
2、3 液滴吐出ヘッド
4 インクジェット記録装置
10 基板
11 第1の電極
11a 第1の金属膜
11b 第1の導電性酸化物膜
11c 第2の導電性酸化物膜
11d 第2の金属膜
12 SAM膜
13、13a 電気機械変換膜
13x PZT前駆体溶液
14 第2の電極
14c 第2の導電性酸化物膜
14d 第2の金属膜
20 ノズル板
21 ノズル
30 圧力室基板
31 圧力室
40 振動板
50 密着層
60 インクジェット塗布装置
61 架台
62 Y軸駆動手段
63 基板
64 ステージ
65 X軸支持部材
66 X軸駆動手段
67 Z軸駆動手段
68 ヘッドベース
69 インクジェットヘッド
70 着色樹脂インク供給用パイプ
81 記録装置本体
82 印字機構部
83 用紙
84 給紙カセット
85 手差しトレイ
86 排紙トレイ
91 主ガイドロッド
92 従ガイドロッド
93 キャリッジ
94 インクジェット記録ヘッド
95 インクカートリッジ
97 主走査モータ
98 駆動プーリ
99 従動プーリ
100 タイミングベルト
101 給紙ローラ
102 フリクションパッド
103 ガイド部材
104 搬送ローラ
105 搬送コロ
106 先端コロ
107 副走査モータ
109 印写受け部材
111 搬送コロ
112 拍車
113 排紙ローラ
114 拍車
115、116 ガイド部材
117 回復装置
200、210、230 レジスト層
230x 開口部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electromechanical conversion element 2, 3 Droplet discharge head 4 Inkjet recording device 10 Substrate 11 1st electrode 11a 1st metal film 11b 1st electroconductive oxide film 11c 2nd electroconductive oxide film 11d 2nd Metal film 12 SAM film 13, 13a Electromechanical conversion film 13x PZT precursor solution 14 Second electrode 14c Second conductive oxide film 14d Second metal film 20 Nozzle plate 21 Nozzle 30 Pressure chamber substrate 31 Pressure chamber 40 Diaphragm 50 Adhesion layer
DESCRIPTION OF SYMBOLS 60 Inkjet coating device 61 Base 62 Y-axis drive means 63 Substrate 64 Stage 65 X-axis support member 66 X-axis drive means 67 Z-axis drive means 68 Head base 69 Inkjet head 70 Colored resin ink supply pipe 81 Recording device main body 82 Printing mechanism Section 83 Paper 84 Paper feed cassette 85 Manual feed tray 86 Paper discharge tray 91 Main guide rod 92 Subordinate guide rod 93 Carriage 94 Inkjet recording head 95 Ink cartridge 97 Main scanning motor 98 Drive pulley 99 Driven pulley 100 Timing belt 101 Feed roller 102 Friction Pad 103 Guide member 104 Conveying roller 105 Conveying roller 106 Leading end roller 107 Sub-scanning motor 109 Printing receiving member 111 Conveying roller 112 Spur 113 Discharge roller 1 4 spurs 115, 116 guide member 117 recovery device 200,210,230 resist layer 230x opening

特開2012−061702号公報JP 2012-061702 A

Claims (10)

第1の層、及び前記第1の層上の所定領域の周囲に形成された第2の層を備えた第1の電極と、
前記第1の層上の前記所定領域に、前記第2の層から突出するように形成された電気機械変換膜と、
前記電気機械変換膜上に形成された第2の電極と、を有し、
前記第2の層は、前記第2の電極と同一の層構成である電気機械変換素子。
A first electrode comprising a first layer and a second layer formed around a predetermined region on the first layer;
An electromechanical conversion film formed so as to protrude from the second layer in the predetermined region on the first layer;
A second electrode formed on the electromechanical conversion film,
The electromechanical transducer element in which the second layer has the same layer configuration as the second electrode.
前記第1の電極は、前記所定領域と前記電気機械変換膜との間に形成された第1の導電性酸化物膜を更に備えた請求項1記載の電気機械変換素子。   The electromechanical transducer according to claim 1, wherein the first electrode further includes a first conductive oxide film formed between the predetermined region and the electromechanical transducer film. 前記第1の導電性酸化物膜の材料は、化学式ABOで記述され、AはSr、Ba、Ca、Laの何れか1つ以上、BはRu、Co、Niの何れか1つ以上を主成分とする複合酸化物、又は、IrO、RuOの何れかからなる酸化物である請求項2記載の電気機械変換素子。 The material of the first conductive oxide film is described by the chemical formula ABO 3 , wherein A is one or more of Sr, Ba, Ca, and La, and B is one or more of Ru, Co, and Ni. The electromechanical transducer according to claim 2, wherein the electromechanical conversion element is a composite oxide having a main component, or an oxide made of IrO 2 or RuO 2 . 前記第1の層は、第1の金属膜から形成され、
前記第2の層及び前記第2の電極は、各々第2の導電性酸化物膜と第2の金属膜とが順次積層された積層構造である請求項1乃至3の何れか一項記載の電気機械変換素子。
The first layer is formed of a first metal film;
The said 2nd layer and the said 2nd electrode are the laminated structures in which the 2nd electroconductive oxide film and the 2nd metal film were laminated | stacked one by one, respectively. Electromechanical transducer.
前記第1の層は、第1の金属膜から形成され、
前記第2の層及び前記第2の電極は、各々第2の金属膜から形成されている請求項1乃至3の何れか一項記載の電気機械変換素子。
The first layer is formed of a first metal film;
4. The electromechanical transducer according to claim 1, wherein each of the second layer and the second electrode is formed of a second metal film.
請求項1乃至5の何れか一項記載の電気機械変換素子を具備する液滴吐出ヘッド。   A liquid droplet ejection head comprising the electromechanical transducer according to claim 1. 請求項6記載の液滴吐出ヘッドを具備する液滴吐出装置。   A droplet discharge apparatus comprising the droplet discharge head according to claim 6. 第1の金属膜の所定領域上に第1の導電性酸化物膜を形成する工程と、
前記第1の導電性酸化物膜上に電気機械変換膜を形成する工程と、
前記電気機械変換膜の周囲に露出する前記第1の金属膜上、及び前記電気機械変換膜上に、各々第2の導電性酸化物膜と第2の金属膜とを順次積層する工程と、を有し、
前記順次積層する工程において、前記電気機械変換膜は、前記電気機械変換膜の周囲に露出する前記第1の金属膜上に形成された第2の導電性酸化物膜及び第2の金属膜よりも突出し、
前記第1の金属膜、前記第1の導電性酸化物膜、並びに前記電気機械変換膜の周囲に露出する前記第1の金属膜上に積層された前記第2の導電性酸化物膜及び前記第2の金属膜は、第1の電極を構成し、
前記電気機械変換膜上に積層された前記第2の導電性酸化物膜及び前記第2の金属膜は第2の電極を構成する電気機械変換素子の製造方法。
Forming a first conductive oxide film on a predetermined region of the first metal film;
Forming an electromechanical conversion film on the first conductive oxide film;
Sequentially stacking a second conductive oxide film and a second metal film on the first metal film exposed around the electromechanical conversion film and on the electromechanical conversion film, respectively. Have
In the step of sequentially laminating, the electromechanical conversion film includes a second conductive oxide film and a second metal film formed on the first metal film exposed around the electromechanical conversion film. Also protruding,
The first metal film, the first conductive oxide film, the second conductive oxide film laminated on the first metal film exposed around the electromechanical conversion film, and the The second metal film constitutes the first electrode,
The method for manufacturing an electromechanical conversion element in which the second conductive oxide film and the second metal film stacked on the electromechanical conversion film constitute a second electrode.
前記電気機械変換膜を形成する工程は、前記第1の導電性酸化物膜の周囲に露出する前記第1の金属膜を表面改質させて水化する工程と、
前記水化する工程の後、前記第1の導電性酸化物膜上にインクジェット法により電気機械変換膜を形成する工程と、を含む請求項8記載の電気機械変換素子の製造方法。
Step includes a step of sparse hydrating said first metal film by surface modified exposed around the first conductive oxide film forming the electro-mechanical conversion film,
After the step of the sparse hydration method of the first electromechanical conversion element according to claim 8, wherein the conductive oxide film and forming an electro-mechanical transducer film by an ink jet method, a.
前記水化する工程では、チオール化合物を用いて前記第1の金属膜を表面改質する請求項9記載の電気機械変換素子の製造方法。 The sparse The hydration to method of manufacturing an electromechanical transducer according to claim 9, wherein the surface modification of the first metal film by using the thiol compound.
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