インクジェットヘッド及び記録装置
【課題】アクチュエータの変位の低下を抑制しつつ、アクチュエータを好適に保護できるインクジェットヘッドを提供する。
【解決手段】ヘッド５は、上面２１ａに形成された凹部により加圧室３１が構成された基体２１と、加圧室３１を塞ぐように上面２１ａに重ねられ、加圧室３１側への撓み変形を生じるアクチュエータ２３と、アクチュエータ２３に重ねられた保護層４７とを有する。保護層４７は、平面透視において加圧室３１の縁部内側から縁部外側に跨る外周部５１を有するとともに、平面透視において加圧室３１の中央側の一部に重なる領域が開口４９とされている。
【解決手段】ヘッド５は、上面２１ａに形成された凹部により加圧室３１が構成された基体２１と、加圧室３１を塞ぐように上面２１ａに重ねられ、加圧室３１側への撓み変形を生じるアクチュエータ２３と、アクチュエータ２３に重ねられた保護層４７とを有する。保護層４７は、平面透視において加圧室３１の縁部内側から縁部外側に跨る外周部５１を有するとともに、平面透視において加圧室３１の中央側の一部に重なる領域が開口４９とされている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェットヘッド及び記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
いわゆる撓みモードで変位するアクチュエータを有するインクジェットヘッドが知られている（例えば特許文献１）。当該インクジェットヘッドは、吐出孔に通じる凹部（加圧室）を有する基体と、凹部を塞ぐアクチュエータとを有している。そして、アクチュエータが加圧室の内部側へ撓むことにより、加圧室の容積が縮小され、加圧室に満たされていたインクが吐出孔から吐出される。
【０００３】
特許文献１のインクジェットヘッドでは、アクチュエータを水分から保護するために、アクチュエータを覆う保護層が設けられている。しかし、保護層が設けられると、アクチュエータ及び保護層全体としての剛性は、アクチュエータのみの剛性に比較して高くなるから、アクチュエータの変位は低下する。そこで、特許文献１では、保護層によってアクチュエータの変位が低下しないように、保護層の厚みを薄くして、保護層の剛性を低下させることを提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−７３０８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、保護層を薄くすれば、当然に、保護層によるアクチュエータの保護効果は低下する。すなわち、特許文献１の技術は、アクチュエータの変位の確保と、アクチュエータの保護とがトレードオフの関係にあることに関して、解決手段を示していない。また、特許文献１は、保護層による保護効果について、水分からの保護効果のみに着目しており、保護層を薄くすることによって他の保護効果が低下することについても言及されていない。
【０００６】
本発明の目的は、アクチュエータの変位の低下を抑制しつつ、アクチュエータを好適に保護できるインクジェットヘッド及び記録装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様に係るインクジェットヘッドは、所定面に形成された凹部により加圧室が構成された基体と、前記加圧室を塞ぐように前記所定面に重ねられ、前記加圧室側への撓み変形を生じるアクチュエータと、前記アクチュエータに重ねられた保護層と、を有し、前記保護層は、平面透視において前記加圧室の中央側の一部に重なる中央部が、平面透視において前記加圧室の縁部内側から縁部外側に跨る外周部よりも薄く形成されている。
【０００８】
本発明の他の一態様に係るインクジェットヘッドは、所定面に形成された凹部により加圧室が構成された基体と、前記加圧室を塞ぐように前記所定面に重ねられ、前記加圧室側への撓み変形を生じるアクチュエータと、前記アクチュエータに重ねられた保護層と、を有し、前記保護層は、平面透視において前記加圧室の縁部内側から縁部外側に跨る外周部を有するとともに、平面透視において前記加圧室の中央側の一部に重なる領域が開口とされている。
【０００９】
好適には、前記加圧室は複数形成され、前記保護層は、前記加圧室毎に前記外周部を有し、平面視において各外周部の外側は前記保護層の非配置領域とされている。
【００１０】
好適には、前記保護層は、平面視において前記外周部及び前記非配置領域を囲む囲繞部を有する。
【００１１】
好適には、前記アクチュエータは、前記加圧室を塞ぐ振動板と、前記振動板に重ねられた共通電極と、前記共通電極に重ねられた圧電体と、前記圧電体に重ねられ、平面透視において前記加圧室よりも狭い個別電極本体を含む個別電極と、を有し、前記外周部は、前記個別電極本体よりも外側に位置している。
【００１２】
本発明の一態様に係る記録装置は、前記インクジェットヘッドと、前記インクジェットヘッドを制御する制御部と、メディアを前記インクジェットヘッドに対して相対的に搬送する搬送部とを有する。
【発明の効果】
【００１３】
上記の構成によれば、アクチュエータの変位の低下を抑制しつつ、アクチュエータを好適に保護できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る記録装置の要部を模式的に示す斜視図。
【図２】図１の記録装置のインクジェットヘッドの一部の断面図。
【図３】図１の記録装置のインクジェットヘッドの一部の流路を模式的に示す平面透視図。
【図４】図４（ａ）及び図４（ｂ）は第１の実施形態のインクジェットヘッドのアクチュエータ周辺の断面図及び平面図。
【図５】図５（ａ）及び図５（ｂ）は第２の実施形態のインクジェットヘッドのアクチュエータ周辺の断面図及び平面図。
【図６】図６（ａ）及び図６（ｂ）は第３の実施形態のインクジェットヘッドのアクチュエータ周辺の断面図及び平面図。
【図７】図７（ａ）及び図７（ｂ）は第４の実施形態のインクジェットヘッドのアクチュエータ周辺の断面図及び平面図。
【図８】図８（ａ）及び図８（ｂ）は第５の実施形態のインクジェットヘッドのアクチュエータ周辺の断面図及び平面図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、説明対象の実施形態において、既に説明された実施形態の構成と同一若しくは類似する構成については、同一の符号を付すことがあり、また、説明を省略することがある。
【００１６】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る記録装置１の要部を模式的に示す斜視図である。
【００１７】
なお、記録装置１及び後述するインクジェットヘッド５は、いずれの方向が上方または下方とされてもよいものであるが、以下では、便宜的に、直交座標系ｘｙｚを定義するとともに、ｚ方向の正側（図１の紙面上方）を上方として、上面、下面等の用語を用いることがあるものとする。
【００１８】
記録装置１は、例えば、メディア（例えば紙）１０１を矢印ｙ１で示す方向へ搬送する搬送部３と、搬送されているメディア１０１に向けてインク滴を吐出するヘッド５と、搬送部３及びヘッド５の動作を制御する制御部７とを有している。
【００１９】
搬送部３は、例えば、不図示の供給スタックに積層された複数のメディア１０１を一ずつ不図示の排出スタックへ搬送する。搬送部３は、公知の適宜な構成とされてよい。図１では、搬送経路がストレートパスとされ、メディア１０１に当接するローラ９と、ローラ９を回転させるモータ１１とが設けられた搬送部が例示されている。
【００２０】
ヘッド５は、メディア１０１の搬送経路の途中に配置されており、ｚ方向の正側からメディア１０１に対向する。ヘッド５は、メディア１０１の印画面及び搬送方向に直交する方向（主走査方向、ｘ方向）にシャトル運動を行うシリアルヘッドであってもよいし、当該直交する方向に（ほぼ）固定されたラインヘッドであってもよい。なお、本実施形態においては、ヘッド５がラインヘッドである場合を例に挙げて説明するものとする。
【００２１】
ヘッド５は、ｘ方向の複数位置においてインク滴をメディア１０１に吐出、付着させる。当該動作が、メディア１０１の搬送に伴って繰り返し行なわれることにより、メディア１０１には２次元画像が形成される。
【００２２】
制御部７は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及び外部記憶装置を含んで構成されている。制御部７は、モータ用ドライバ１３に制御信号を出力することにより、所望の電圧をモータ１１に印加して、モータ１１を制御する。同様に、制御部７は、ヘッド用ドライバ１５に制御信号を出力することにより、所望の電圧をヘッド５に印加して、ヘッド５を制御する。
【００２３】
図２は、ヘッド５の一部を拡大して示す模式的な断面図である。なお、図２の下方がメディア１０１に対向する側である。
【００２４】
ヘッド５は、例えば、圧電素子の機械的歪によりインクに圧力を付与するピエゾ式のヘッドである。ヘッド５は、インク滴を吐出する複数の吐出素子１９を有し、図２は一の吐出素子１９を示している。複数の吐出素子１９は、ｘｙ平面において配列されており（図３参照）、各吐出素子１９は、メディア１０１上の１ドットに対応している。
【００２５】
また、別の観点では、ヘッド５は、インクを貯留する空間を形成する基体２１と、基体２１に貯留されているインクに圧力を付与するためのアクチュエータ２３と、アクチュエータ２３を覆う保護層４７とを有している。複数の吐出素子１９は、基体２１、アクチュエータ２３及び保護層４７により構成されている。
【００２６】
基体２１の内部には、複数の個別流路２５（図２では１つを図示）と、当該複数の個別流路２５に通じる共通流路（リザーバ）２７とが形成されている。個別流路２５は、吐出素子１９毎に設けられ、共通流路２７は、複数の吐出素子１９に共通に設けられている。
【００２７】
各個別流路２５は、メディア１０１に対向する吐出孔２９ａを含むディセンダ（部分流路）２９と、ディセンダ２９に通じる加圧室３１と、加圧室３１と共通流路２７とを連通する供給路３３とを有している。
【００２８】
加圧室３１は、基体２１の上面２１ａに形成された凹部により構成されている。そして、加圧室３１は、アクチュエータ２３が上面２１ａに重ねられることによって、上方の開口が塞がれている。
【００２９】
複数の個別流路２５及び共通流路２７にはインクが満たされている。複数の加圧室３１の容積が変化してインクに圧力が付与されることにより、複数の加圧室３１から複数のディセンダ２９へインクが送出され、複数の吐出孔２９ａからは複数のインク滴が吐出される。また、複数の加圧室３１へは複数の供給路３３を介して共通流路２７からインクが補充される。
【００３０】
複数の個別流路２５及び共通流路２７の断面形状若しくは平面形状は、適宜に設定されてよい。本実施形態では、加圧室３１は、ｚ方向において一定の厚みに形成されるとともに、ｚ方向に見てｘ方向及びｙ方向を対角線方向とする菱形（図３参照）とされている。その菱形のｙ方向の一方の角部はディセンダ２９と連通され、他方の角部は供給路３３と連通されている。供給路３３の一部は、断面積が共通流路２７および加圧室３１よりも小さくされたしぼりとされている。
【００３１】
基体２１は、例えば、複数の基板３５が積層されることにより構成されている。基板３５には、複数の個別流路２５及び共通流路２７を構成する貫通孔が形成されている。複数の基板３５の厚み及び積層数は、複数の個別流路２５及び共通流路２７の形状等に応じて適宜に設定されてよい。複数の基板３５は、適宜な材料により形成されてよく、例えば、金属、セラミック若しくはシリコンにより形成されている。
【００３２】
アクチュエータ２３は、撓みモードで変位する圧電素子により構成されている。具体的には、例えば、アクチュエータ２３は、ユニモルフ型の圧電素子により構成されており、加圧室３１側から順に積層された、振動板３７、共通電極３９、圧電体４１及び複数の個別電極４３を有している。個別電極４３は、吐出素子１９毎に設けられている。
【００３３】
振動板３７、共通電極３９及び圧電体４１は、例えば、複数の加圧室３１を覆うように複数の加圧室３１に共通に設けられている。一方、個別電極４３は、加圧室３１毎に設けられている。より具体的には、個別電極４３は、概ね、加圧室３１と相似形（本実施形態では概ね菱形）で、加圧室３１の広さよりも若干小さい個別電極本体４４と、その個別電極本体４４の角部に接続されている引出電極４５とを含んでいる。
【００３４】
振動板３７、共通電極３９、圧電体４１及び複数の個別電極４３は、適宜な材料により形成されてよい。例えば、振動板３７は、セラミック、酸化シリコン若しくは窒化シリコンにより形成されている。共通電極３９及び複数の個別電極４３は、例えば、白金若しくはパラジウムにより形成されている。圧電体４１は、例えば、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）等のセラミックにより形成されている。
【００３５】
振動板３７、共通電極３９、圧電体４１及び複数の個別電極４３の剛性若しくは厚みは、適宜に設定されてよい。例えば、振動板３７の厚みは１μｍ〜４５μｍ、共通電極３９の厚みは０．１μｍ〜２μｍ、圧電体４１の厚みは１μｍ〜１５μｍ、個別電極４３の厚みは０．０５μｍ〜２μｍである。また、アクチュエータ２３全体の厚みは、好ましくは５０μｍ以下である。このようにアクチュエータ２３を比較的薄く形成することによりアクチュエータ２３の変位を小さくせずに圧電素子の面積を小さくできるので、複数の吐出素子１９が集積された高解像度（例えば６００ｄｐｉ）のヘッドが実現される。
【００３６】
圧電体４１は、厚み方向（ｚ方向）を分極方向とされている。従って、共通電極３９及び個別電極４３に電圧を印加して、圧電体４１に対して分極方向に電界を作用させると、圧電体４１は面内で収縮する。この収縮により振動板３７は、加圧室３１側に凸となるように撓み、その結果、加圧室３１の体積は変化する。
【００３７】
なお、吐出素子１９の駆動方式は、引き打ち方式、押し打ち方式等の公知の駆動方式から適宜に選択されてよい。また、１ドットの記録に対してインク滴の数が増減されることや、インク滴の量を変えることにより、階調が表現されてよい。複数の吐出素子１９の駆動（加圧室３１への圧力付与）開始タイミングは、互いに同時とされてもよいし、隣接する複数の加圧室３１同士において、吐出孔２９ａからしぼりまでの流路の中のインクの固有振動周期よりも短い時間差で互いにずらされてもよい。
【００３８】
保護層４７は、絶縁材料により形成されている。絶縁材料は、有機材料であってもよいし、無機材料であってもよい。有機絶縁材料としては、例えば、樹脂が挙げられる。エポキシ樹脂は比較的やわらかく、同じ剛性を実現するための厚みが厚くなり、クラックの伸展をより抑制できる。無機絶縁材料としては、例えば、セラミック及びシリコンが挙げられる。
【００３９】
保護層４７の厚みは、適宜に設定されてよい。保護層４７の厚みは、例えば、その剛性が圧電体４１の剛性の１％を超える厚みに設定されている。なお、剛性は、例えば、曲げ剛性であり、断面形状が矩形の場合には、Ｅｔ３／（１２（１−ν２））（Ｅ：ヤング率、ｔ：厚み、ν：ポアソン比）である。無機絶縁材料により形成された保護層４７の厚みは、例えば、１５０ｎｍを超える厚みに設定されている。有機絶縁材料により形成された保護層４７の厚みは、例えば、７００ｎｍを超える厚みに設定されている。このように、保護層４７の剛性が比較的高く設定されることにより、後に詳述するように、保護層４７による強度的な保護効果等が向上する。
【００４０】
図３は、ヘッド５の一部の流路を模式的に示す平面透視図である。図３においては、加圧室３１及び供給路３３が実線で示され、ディセンダ２９が複数の実線の丸で示され、共通流路２７が点線で示されている。一つの加圧室３１に繋がっているディセンダ２９が複数の丸で示されているのは、ディセンダ２９が、ｘ方向およびｙ方向に位置を変えながら、加圧室３１から吐出孔２９ａに向かって（ｚ方向の負側に向かって）いることを表している。
【００４１】
上述のように、複数の加圧室３１は、ｘ方向及びｙ方向に配列されている。なお、複数の加圧室３１は、菱形の対角線方向に配列されていると捉えることもできる。加圧室３１がｙ方向に配列された各列においては、各加圧室３１に繋がっている吐出孔２９ａのｘ方向の位置は互いに相違している。すなわち、ヘッド５においては、ｘ方向及びｙ方向に配列された複数の吐出孔２９ａ全体として、ｘ方向において所望の解像度（例えば６００ｄｐｉ）が実現されている。
【００４２】
共通流路２７は、例えば、ｘ方向に延びており、複数の加圧室３１がｘ方向に配列された列の４列に対して１本設けられている。なお、特に図示しないが、共通流路２７は、マニホールド状に形成されており、主流路と、主流路から分岐した複数の副流路とを有し、図３においては、一の副流路を図示している。
【００４３】
図４（ａ）は、アクチュエータ２３周辺の断面図であり、図４（ｂ）は、アクチュエータ周辺の平面図である。なお、図４（ｂ）において、保護層４７はハッチングされて示されている。
【００４４】
保護層４７は、加圧室３１の中央側の一部に重なる領域に、開口４９が形成された形状とされている。換言すれば、保護層４７は、各加圧室３１の縁部内側から縁部外側に跨る外周部５１（符号は図４（ａ））と、複数の加圧室３１の外周部５１間を隙間なく埋める（外周部５１同士を接続する）境界部５３（符号は図４（ａ））とを有し、外周部５１の内側は保護層４７の非配置領域Ｒ１とされている。
【００４５】
外周部５１は、加圧室３１の全周に亘って、加圧室３１の縁部内側から縁部外側に跨っている。なお、保護層４７を外周部５１と境界部５３とに分けたのは説明の便宜のためであり、両者の厚み及び材料は同一である。また、外周部５１及び境界部５３の全体が外周部と捉えられてもよい。
【００４６】
上述したように、個別電極本体４４は、加圧室３１よりも若干小さく形成されている。また、個別電極本体４４は、その全体が開口４９から露出している。引出電極４５は、保護層４７の一部が排除されることにより、少なくとも端子となる部分が保護層４７から露出している。
【００４７】
保護層４７は、例えば、公知の薄膜形成法若しくはフィルム貼付によりアクチュエータ２３上に薄膜を形成した後、エッチングによって開口４９及び引出電極４５を露出させる孔部を形成することにより形成される。また、例えば、保護層４７は、開口４９等が形成されたフィルムをアクチュエータ２３に貼付（転写）することにより形成される。引出電極４５の端子部分は、保護層４７の形成後にめっき法などにより嵩上げがなされてもよい。
【００４８】
以上の第１の実施形態によれば、ヘッド５は、上面２１ａに形成された凹部により加圧室３１が構成された基体２１と、加圧室３１を塞ぐように上面２１ａに重ねられ、加圧室３１側への撓み変形を生じるアクチュエータ２３と、アクチュエータ２３に重ねられた保護層４７とを有する。保護層４７は、平面透視において加圧室３１の縁部内側から縁部外側に跨る外周部５１を有するとともに、平面透視において加圧室３１の中央側の一部に重なる領域が開口４９とされている。
【００４９】
従って、アクチュエータ２３の変位の低下を抑制しつつ、アクチュエータ２３を好適に保護できる。具体的には、以下のとおりである。
【００５０】
アクチュエータ２３は、加圧室３１の縁部が当接する位置Ｐ１（図４（ａ））若しくは位置Ｐ１の直上のアクチュエータ２３の上面においてクラックが発生しやすい。そのような位置Ｐ１を覆うように外周部５１が形成され、アクチュエータ２３の強度が補強されることから、クラックの発生が抑制される。
【００５１】
一方、加圧室３１の中央側の一部と重なる領域においては、保護層４７に開口４９が形成されており、アクチュエータ２３は保護層４７に覆われていない。従って、アクチュエータ２３の変位の低下が抑制される。保護層４７の厚みは、アクチュエータ２３の変位への影響が少ないので、保護を重視して１〜５μｍで形成される。
【００５２】
特に、開口４９が個別電極本体４４よりも広い（外周部５１が個別電極本体４４よりも外側に位置している）場合には、アクチュエータ２３の変位を十分に確保することができる。
【００５３】
圧電体４１において、個別電極本体４４と重なる部分の伸縮は、その周囲の部分（複数の個別電極本体４４間の部分）に応力を付与する。その結果、例えば、圧電体４１の、複数の個別電極本体４４間の部分に繰り返し引張り力が加えられ、当該部分に、引張り力が加わっていない状態でも、個別電極本体４４の方向に引き伸ばされた状態となる変形が生じる。そして、当該変形によって、圧電体４１の個別電極本体４４と重なる部分は、その周囲の部分から圧縮応力が付与されることになり、駆動劣化が生じる。しかし、外周部５１が圧電体４１の個別電極本体４４の周囲の部分を補強することにより、このような駆動劣化が抑制される。
【００５４】
基体２１とアクチュエータ２３との間に異物が混入すると、異物を起点としてクラックが生じやすいが、保護層４７によりアクチュエータ２３の強度が補強されることから、そのようなクラックの発生も抑制される。
【００５５】
特に、保護層４７が、複数の外周部５１間に亘る境界部５３を有するなど、保護層４７が個別電極本体４４の周囲に比較的広く形成されている場合には、駆動劣化の抑制効果及び異物を起点とするクラックの抑制効果の増大が期待される。
【００５６】
（第２の実施形態）
図５は、第２の実施形態のヘッドにおける図４に相当する図である。
【００５７】
第２の実施形態は、第１の実施形態と比較して、保護層２４７が外周部５１のみを有し、境界部５３を有さない点のみが相違する。すなわち、第２の実施形態では、平面視において各外周部５１の外側は保護層２４７の非配置領域Ｒ３とされており、複数の外周部５１同士は接続されていない。
【００５８】
外周部５１は、例えば、概ね一定の幅で加圧室３１の縁部に沿って延びている。なお、外周部５１の幅は、所望の保護効果が得られるように適宜に設定されてよい。例えば、平面透視における個別電極本体４４と加圧室３１の縁部との隙間程度でもよいし、複数の外周部５１同士が接続されない最大限の大きさとされてもよい。非配置領域Ｒ３は、例えば、開口４９と同様に、保護層２４７となる薄膜に対してエッチングが行われることなどにより形成される。
【００５９】
第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様に、保護層２４７は、平面透視において加圧室３１の縁部内側から縁部外側に跨る外周部５１を有するとともに、平面透視において加圧室３１の中央側の一部に重なる領域が開口４９とされていることから、アクチュエータ２３の変位の低下を抑制しつつ、アクチュエータ２３を好適に保護できる。
【００６０】
さらに、各外周部５１の外側は保護層２４７の非配置領域Ｒ３とされていることから、外周部５１の外縁（外周部５１と非配置領域Ｒ３との境界）に関し、その内側と外側とでヘッドの構造が変化することになる。その結果、外周部５１の外側で発生したクラックが外周部５１の外縁を超えて加圧室３１側へ進展することが抑制される。
【００６１】
（第３の実施形態）
図６は、第３の実施形態のヘッドにおける図４に相当する図である。
【００６２】
第３の実施形態は、第１の実施形態（図４）に比較して、外周部５１とその周囲とを隔てるように外周部５１を囲む溝部５７が形成されている点のみが相違する。換言すれば、第３の実施形態は、第２の実施形態（図５）と比較して、保護層３４７が各外周部５１及びその周囲の非配置領域Ｒ５を囲む囲繞部５５を有している点のみが相違する。
【００６３】
溝部５７は、例えば、概ね一定の幅で加圧室３１と相似形に延びている。なお、溝部５７の幅は適宜に設定されてよく、例えば、エッチング等により形成可能な溝の最小の幅であってもよいし、逆に、囲繞部５５がエッチング等により形成可能な最小の幅になる程度まで広くされてもよい。溝部５７は、例えば、開口４９と同様に、保護層３４７となる薄膜に対してエッチングが行われることなどにより形成される。
【００６４】
囲繞部５５は、複数の外周部５１間において連続して広がっている。換言すれば、保護層３４７は、開口４９、溝部５７及び引出電極４５のみにおいてアクチュエータ２３を露出させている。なお、囲繞部５５は、例えば、外周部５１と同一の材料及び厚みである。
【００６５】
第３の実施形態によれば、第１の実施形態と同様に、保護層３４７は、平面透視において加圧室３１の縁部内側から縁部外側に跨る外周部５１を有するとともに、平面透視において加圧室３１の中央側の一部に重なる領域が開口４９とされていることから、アクチュエータ２３の変位の低下を抑制しつつ、アクチュエータ２３を好適に保護できる。
【００６６】
さらに、保護層３４７は、囲繞部５５を有していることから、外周部５１の外側において、アクチュエータ２３の強度補強がなされ、外周部５１の外側におけるクラックの発生が抑制される。そして、万が一にも囲繞部５５の配置範囲においてクラックが発生したとしても、囲繞部５５の内縁（囲繞部５５と非配置領域Ｒ５との境界）及び外周部５１の外縁（非配置領域Ｒ５と外周部５１との境界）において、その内側と外側との構造の変化によって、クラックが加圧室３１側へ進展することが抑制される。
【００６７】
特に、囲繞部５５が、境界部５３と同様に、複数の外周部５１を囲む部分同士が接続されている（複数の加圧室３１間に亘って広がっている）など、比較的広い範囲に形成されている場合には、クラックの抑制効果等の増大が期待される。
【００６８】
（第４の実施形態）
図７は、第４の実施形態のヘッドにおける図４に相当する図である。なお、図７（ｂ）では、保護層４４７の厚みが薄くなる領域において、ハッチングを薄くしている。
【００６９】
第４の実施形態は、第２の実施形態（図５）と比較して、保護層４４７が外周部５１の内側に外周部５１よりも薄い中央部５９を有している点のみが相違する。すなわち、保護層４４７は、加圧室３１の中央側の一部に重なる領域に凹部６１が形成され、外周部５１の外側は非配置領域Ｒ３とされている。
【００７０】
中央部５９の厚みは、種々の効果を考慮して適宜に設定されてよい。例えば、中央部５９の厚みは、外周部５１の厚みとは逆に、その剛性が圧電体４１の剛性の１％以下となる厚み、１５０ｎｍ以下（無機絶縁材料）若しくは７００ｎｍ以下（有機絶縁材料）とされてよい。このように中央部５９の厚みが比較的薄く設定されることにより、アクチュエータ２３の変位低下が抑制される。
【００７１】
また、例えば、中央部５９の厚みは、３０ｎｍ以上（無機絶縁材料）若しくは１００ｎｍ以上（有機絶縁材料）とされてよい。このように中央部５９の厚みがある程度確保されることにより、個別電極本体４４が水分から保護される。
【００７２】
凹部６１は、例えば、保護層４４７となる薄膜に対して、ハーフエッチングを行ったり、型を押し付けたりすることにより形成される。
【００７３】
第４の実施形態によれば、保護層４４７は、平面透視において加圧室３１の縁部内側から縁部外側に跨る外周部５１を有するとともに、平面透視において加圧室３１の中央側の一部に重なる中央部５９が外周部５１よりも薄く形成されている。従って、第１の実施形態の開口４９が形成された保護層４７と同様に、アクチュエータ２３の変位の低下を抑制しつつ、アクチュエータ２３を好適に保護できる。
【００７４】
さらに、保護層４４７は、中央部５９によって加圧室３１の中央側においてもアクチュエータ２３を覆っていることから、アクチュエータ２３を腐食などの化学的な劣化から好適に保護することができる。
【００７５】
（第５の実施形態）
図８は、第５の実施形態のヘッドにおける図４に相当する図である。
【００７６】
第５の実施形態は、第１の実施形態（図４）と比較して、保護層５４７の開口５４９（非配置領域Ｒ５０１）が個別電極本体４４よりも小さく形成されており、外周部５５１が個別電極本体４４の外周部を覆っている点が相違する。
【００７７】
外周部５５１と個別電極本体４４との重複量は適宜に設定されてよい。例えば、重複量は、エッチング等の精度によって規定される最小幅であってもよいし、個別電極本体４４の縁部と加圧室３１の縁部との間の幅程度であってもよい。
【００７８】
第５の実施形態によれば、第１の実施形態と同様に、保護層５４７は、平面透視において加圧室３１の縁部内側から縁部外側に跨る外周部５１を有するとともに、平面透視において加圧室３１の中央側の一部に重なる領域が開口５４９とされていることから、アクチュエータ２３の変位の低下を抑制しつつ、アクチュエータ２３を好適に保護できる。
【００７９】
さらに、保護層５４７が個別電極本体４４の外周部を覆っていることから、個別電極本体４４の剥離が抑制され、耐久性を向上させることができる。
【００８０】
本発明は、以上の実施形態に限定されず、種々の態様で実施されてよい。
【００８１】
上述した実施形態は、適宜に組み合わされてよい。例えば、第１の実施形態（図４）の境界部５３又は第３の実施形態（図６）の囲繞部５５は、第４の実施形態（図７）のように加圧室の中央に凹部６１が形成された保護層に適用されてもよい。第５の実施形態（図８）の個別電極本体４４の外周を覆う外周部５５１は、第２の実施形態（図５）のように境界部５３を有さない保護層や、第３の実施形態（図６）のように囲繞部５５を有する保護層に適用されてもよい。さらに、第４の実施形態（図７）の中央部５９に第５の実施形態（図８）の開口５４９を形成し、外周部５１よりも薄い部分により個別電極本体４４の外周が覆われてもよい。
【００８２】
アクチュエータは、ピエゾ式のものに限定されない。例えば、アクチュエータは、振動板を静電気力で吸引変形される静電変位式のものであってもよいし、振動板を加熱して熱変位させる熱変位方式であってもよい。ピエゾ式のアクチュエータは、ユニモルフ型のものに限定されず、例えば、互いに対向する２つの圧電体を有するバイモルフ型のものであってもよい。
【００８３】
保護層は、互いに異なる材料により形成された複数の層により形成されてもよい。また、保護層の非配置領域若しくは保護層上には、他の層（他の保護層）が配置されてもよい。例えば、保護層の、加圧室に重なる開口若しくは凹部内に、保護層よりも剛性が低く且つ耐湿性に優れた材料が配されてもよい。また、保護層は、加圧室の中央側に限らず、適宜な位置において厚みが薄く（若しくは厚く）されてよいし、非配置領域が形成されてよい。
【００８４】
保護層において、中央部が外周部よりも薄く形成される場合、中央部は、アクチュエータとは反対側の表面に凹部が形成されて薄くされる態様に限定されず、アクチュエータ側の表面に凹部が形成されて薄くされる態様であってもよい。アクチュエータ側の表面に凹部が形成される態様において、保護層は、アクチュエータとは反対側の表面が平坦化される一方で、アクチュエータ側に部材（例えば実施形態では個別電極本体）が配置されることにより、アクチュエータ側の表面に凹部が形成されてもよいし、アクチュエータと保護層との間に空洞が形成されてアクチュエータ側の表面に凹部が形成されてもよい。なお、空洞を構成する保護層は、例えば、凹部を形成した後のフィルム若しくは基板をアクチュエータに貼り付けることにより形成される。
【００８５】
周囲が非配置領域（Ｒ３、Ｒ５）とされた外周部の形状は、一定の幅で加圧室の縁部に沿う形状に限定されない。例えば、外周部は、引張り応力による駆動劣化が生じやすい方向ほど広く形成されてもよい。ただし、外周部の内縁は、変位低下抑制の効果を加圧室の全周に亘って均等に得る観点から加圧室と相似形であることが好ましい。また、外周部の外縁は、加圧室と相似形とされると、クラックの進展の抑制効果が加圧室の全周に亘って均等化されることが期待される。外周部同士は一部において繋がっていてもよい。
【００８６】
外周部と囲繞部との間の溝部の形状は、一定の幅で加圧室と相似形に延びる形状に限定されない。溝部は途中で途切れ、外周部と囲繞部とが一部において繋がっていてもよい。また、囲繞部は、各加圧室を囲む部分同士が接続されていなくてもよい。換言すれば、囲繞部は、複数の加圧室に共通に設けられず、加圧室毎に設けられ、各囲繞部の外周に更に非配置領域（溝部）が形成されてもよい。例えば、外周部（加圧室）と相似形の囲繞部が設けられてもよく、さらに、囲繞部が２重以上で設けられてもよい。
【符号の説明】
【００８７】
５…ヘッド、２１…基体、２１ａ…上面、２３…アクチュエータ、３１…加圧室、４７…保護層、４９…開口。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェットヘッド及び記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
いわゆる撓みモードで変位するアクチュエータを有するインクジェットヘッドが知られている（例えば特許文献１）。当該インクジェットヘッドは、吐出孔に通じる凹部（加圧室）を有する基体と、凹部を塞ぐアクチュエータとを有している。そして、アクチュエータが加圧室の内部側へ撓むことにより、加圧室の容積が縮小され、加圧室に満たされていたインクが吐出孔から吐出される。
【０００３】
特許文献１のインクジェットヘッドでは、アクチュエータを水分から保護するために、アクチュエータを覆う保護層が設けられている。しかし、保護層が設けられると、アクチュエータ及び保護層全体としての剛性は、アクチュエータのみの剛性に比較して高くなるから、アクチュエータの変位は低下する。そこで、特許文献１では、保護層によってアクチュエータの変位が低下しないように、保護層の厚みを薄くして、保護層の剛性を低下させることを提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−７３０８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、保護層を薄くすれば、当然に、保護層によるアクチュエータの保護効果は低下する。すなわち、特許文献１の技術は、アクチュエータの変位の確保と、アクチュエータの保護とがトレードオフの関係にあることに関して、解決手段を示していない。また、特許文献１は、保護層による保護効果について、水分からの保護効果のみに着目しており、保護層を薄くすることによって他の保護効果が低下することについても言及されていない。
【０００６】
本発明の目的は、アクチュエータの変位の低下を抑制しつつ、アクチュエータを好適に保護できるインクジェットヘッド及び記録装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様に係るインクジェットヘッドは、所定面に形成された凹部により加圧室が構成された基体と、前記加圧室を塞ぐように前記所定面に重ねられ、前記加圧室側への撓み変形を生じるアクチュエータと、前記アクチュエータに重ねられた保護層と、を有し、前記保護層は、平面透視において前記加圧室の中央側の一部に重なる中央部が、平面透視において前記加圧室の縁部内側から縁部外側に跨る外周部よりも薄く形成されている。
【０００８】
本発明の他の一態様に係るインクジェットヘッドは、所定面に形成された凹部により加圧室が構成された基体と、前記加圧室を塞ぐように前記所定面に重ねられ、前記加圧室側への撓み変形を生じるアクチュエータと、前記アクチュエータに重ねられた保護層と、を有し、前記保護層は、平面透視において前記加圧室の縁部内側から縁部外側に跨る外周部を有するとともに、平面透視において前記加圧室の中央側の一部に重なる領域が開口とされている。
【０００９】
好適には、前記加圧室は複数形成され、前記保護層は、前記加圧室毎に前記外周部を有し、平面視において各外周部の外側は前記保護層の非配置領域とされている。
【００１０】
好適には、前記保護層は、平面視において前記外周部及び前記非配置領域を囲む囲繞部を有する。
【００１１】
好適には、前記アクチュエータは、前記加圧室を塞ぐ振動板と、前記振動板に重ねられた共通電極と、前記共通電極に重ねられた圧電体と、前記圧電体に重ねられ、平面透視において前記加圧室よりも狭い個別電極本体を含む個別電極と、を有し、前記外周部は、前記個別電極本体よりも外側に位置している。
【００１２】
本発明の一態様に係る記録装置は、前記インクジェットヘッドと、前記インクジェットヘッドを制御する制御部と、メディアを前記インクジェットヘッドに対して相対的に搬送する搬送部とを有する。
【発明の効果】
【００１３】
上記の構成によれば、アクチュエータの変位の低下を抑制しつつ、アクチュエータを好適に保護できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る記録装置の要部を模式的に示す斜視図。
【図２】図１の記録装置のインクジェットヘッドの一部の断面図。
【図３】図１の記録装置のインクジェットヘッドの一部の流路を模式的に示す平面透視図。
【図４】図４（ａ）及び図４（ｂ）は第１の実施形態のインクジェットヘッドのアクチュエータ周辺の断面図及び平面図。
【図５】図５（ａ）及び図５（ｂ）は第２の実施形態のインクジェットヘッドのアクチュエータ周辺の断面図及び平面図。
【図６】図６（ａ）及び図６（ｂ）は第３の実施形態のインクジェットヘッドのアクチュエータ周辺の断面図及び平面図。
【図７】図７（ａ）及び図７（ｂ）は第４の実施形態のインクジェットヘッドのアクチュエータ周辺の断面図及び平面図。
【図８】図８（ａ）及び図８（ｂ）は第５の実施形態のインクジェットヘッドのアクチュエータ周辺の断面図及び平面図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、説明対象の実施形態において、既に説明された実施形態の構成と同一若しくは類似する構成については、同一の符号を付すことがあり、また、説明を省略することがある。
【００１６】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る記録装置１の要部を模式的に示す斜視図である。
【００１７】
なお、記録装置１及び後述するインクジェットヘッド５は、いずれの方向が上方または下方とされてもよいものであるが、以下では、便宜的に、直交座標系ｘｙｚを定義するとともに、ｚ方向の正側（図１の紙面上方）を上方として、上面、下面等の用語を用いることがあるものとする。
【００１８】
記録装置１は、例えば、メディア（例えば紙）１０１を矢印ｙ１で示す方向へ搬送する搬送部３と、搬送されているメディア１０１に向けてインク滴を吐出するヘッド５と、搬送部３及びヘッド５の動作を制御する制御部７とを有している。
【００１９】
搬送部３は、例えば、不図示の供給スタックに積層された複数のメディア１０１を一ずつ不図示の排出スタックへ搬送する。搬送部３は、公知の適宜な構成とされてよい。図１では、搬送経路がストレートパスとされ、メディア１０１に当接するローラ９と、ローラ９を回転させるモータ１１とが設けられた搬送部が例示されている。
【００２０】
ヘッド５は、メディア１０１の搬送経路の途中に配置されており、ｚ方向の正側からメディア１０１に対向する。ヘッド５は、メディア１０１の印画面及び搬送方向に直交する方向（主走査方向、ｘ方向）にシャトル運動を行うシリアルヘッドであってもよいし、当該直交する方向に（ほぼ）固定されたラインヘッドであってもよい。なお、本実施形態においては、ヘッド５がラインヘッドである場合を例に挙げて説明するものとする。
【００２１】
ヘッド５は、ｘ方向の複数位置においてインク滴をメディア１０１に吐出、付着させる。当該動作が、メディア１０１の搬送に伴って繰り返し行なわれることにより、メディア１０１には２次元画像が形成される。
【００２２】
制御部７は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及び外部記憶装置を含んで構成されている。制御部７は、モータ用ドライバ１３に制御信号を出力することにより、所望の電圧をモータ１１に印加して、モータ１１を制御する。同様に、制御部７は、ヘッド用ドライバ１５に制御信号を出力することにより、所望の電圧をヘッド５に印加して、ヘッド５を制御する。
【００２３】
図２は、ヘッド５の一部を拡大して示す模式的な断面図である。なお、図２の下方がメディア１０１に対向する側である。
【００２４】
ヘッド５は、例えば、圧電素子の機械的歪によりインクに圧力を付与するピエゾ式のヘッドである。ヘッド５は、インク滴を吐出する複数の吐出素子１９を有し、図２は一の吐出素子１９を示している。複数の吐出素子１９は、ｘｙ平面において配列されており（図３参照）、各吐出素子１９は、メディア１０１上の１ドットに対応している。
【００２５】
また、別の観点では、ヘッド５は、インクを貯留する空間を形成する基体２１と、基体２１に貯留されているインクに圧力を付与するためのアクチュエータ２３と、アクチュエータ２３を覆う保護層４７とを有している。複数の吐出素子１９は、基体２１、アクチュエータ２３及び保護層４７により構成されている。
【００２６】
基体２１の内部には、複数の個別流路２５（図２では１つを図示）と、当該複数の個別流路２５に通じる共通流路（リザーバ）２７とが形成されている。個別流路２５は、吐出素子１９毎に設けられ、共通流路２７は、複数の吐出素子１９に共通に設けられている。
【００２７】
各個別流路２５は、メディア１０１に対向する吐出孔２９ａを含むディセンダ（部分流路）２９と、ディセンダ２９に通じる加圧室３１と、加圧室３１と共通流路２７とを連通する供給路３３とを有している。
【００２８】
加圧室３１は、基体２１の上面２１ａに形成された凹部により構成されている。そして、加圧室３１は、アクチュエータ２３が上面２１ａに重ねられることによって、上方の開口が塞がれている。
【００２９】
複数の個別流路２５及び共通流路２７にはインクが満たされている。複数の加圧室３１の容積が変化してインクに圧力が付与されることにより、複数の加圧室３１から複数のディセンダ２９へインクが送出され、複数の吐出孔２９ａからは複数のインク滴が吐出される。また、複数の加圧室３１へは複数の供給路３３を介して共通流路２７からインクが補充される。
【００３０】
複数の個別流路２５及び共通流路２７の断面形状若しくは平面形状は、適宜に設定されてよい。本実施形態では、加圧室３１は、ｚ方向において一定の厚みに形成されるとともに、ｚ方向に見てｘ方向及びｙ方向を対角線方向とする菱形（図３参照）とされている。その菱形のｙ方向の一方の角部はディセンダ２９と連通され、他方の角部は供給路３３と連通されている。供給路３３の一部は、断面積が共通流路２７および加圧室３１よりも小さくされたしぼりとされている。
【００３１】
基体２１は、例えば、複数の基板３５が積層されることにより構成されている。基板３５には、複数の個別流路２５及び共通流路２７を構成する貫通孔が形成されている。複数の基板３５の厚み及び積層数は、複数の個別流路２５及び共通流路２７の形状等に応じて適宜に設定されてよい。複数の基板３５は、適宜な材料により形成されてよく、例えば、金属、セラミック若しくはシリコンにより形成されている。
【００３２】
アクチュエータ２３は、撓みモードで変位する圧電素子により構成されている。具体的には、例えば、アクチュエータ２３は、ユニモルフ型の圧電素子により構成されており、加圧室３１側から順に積層された、振動板３７、共通電極３９、圧電体４１及び複数の個別電極４３を有している。個別電極４３は、吐出素子１９毎に設けられている。
【００３３】
振動板３７、共通電極３９及び圧電体４１は、例えば、複数の加圧室３１を覆うように複数の加圧室３１に共通に設けられている。一方、個別電極４３は、加圧室３１毎に設けられている。より具体的には、個別電極４３は、概ね、加圧室３１と相似形（本実施形態では概ね菱形）で、加圧室３１の広さよりも若干小さい個別電極本体４４と、その個別電極本体４４の角部に接続されている引出電極４５とを含んでいる。
【００３４】
振動板３７、共通電極３９、圧電体４１及び複数の個別電極４３は、適宜な材料により形成されてよい。例えば、振動板３７は、セラミック、酸化シリコン若しくは窒化シリコンにより形成されている。共通電極３９及び複数の個別電極４３は、例えば、白金若しくはパラジウムにより形成されている。圧電体４１は、例えば、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）等のセラミックにより形成されている。
【００３５】
振動板３７、共通電極３９、圧電体４１及び複数の個別電極４３の剛性若しくは厚みは、適宜に設定されてよい。例えば、振動板３７の厚みは１μｍ〜４５μｍ、共通電極３９の厚みは０．１μｍ〜２μｍ、圧電体４１の厚みは１μｍ〜１５μｍ、個別電極４３の厚みは０．０５μｍ〜２μｍである。また、アクチュエータ２３全体の厚みは、好ましくは５０μｍ以下である。このようにアクチュエータ２３を比較的薄く形成することによりアクチュエータ２３の変位を小さくせずに圧電素子の面積を小さくできるので、複数の吐出素子１９が集積された高解像度（例えば６００ｄｐｉ）のヘッドが実現される。
【００３６】
圧電体４１は、厚み方向（ｚ方向）を分極方向とされている。従って、共通電極３９及び個別電極４３に電圧を印加して、圧電体４１に対して分極方向に電界を作用させると、圧電体４１は面内で収縮する。この収縮により振動板３７は、加圧室３１側に凸となるように撓み、その結果、加圧室３１の体積は変化する。
【００３７】
なお、吐出素子１９の駆動方式は、引き打ち方式、押し打ち方式等の公知の駆動方式から適宜に選択されてよい。また、１ドットの記録に対してインク滴の数が増減されることや、インク滴の量を変えることにより、階調が表現されてよい。複数の吐出素子１９の駆動（加圧室３１への圧力付与）開始タイミングは、互いに同時とされてもよいし、隣接する複数の加圧室３１同士において、吐出孔２９ａからしぼりまでの流路の中のインクの固有振動周期よりも短い時間差で互いにずらされてもよい。
【００３８】
保護層４７は、絶縁材料により形成されている。絶縁材料は、有機材料であってもよいし、無機材料であってもよい。有機絶縁材料としては、例えば、樹脂が挙げられる。エポキシ樹脂は比較的やわらかく、同じ剛性を実現するための厚みが厚くなり、クラックの伸展をより抑制できる。無機絶縁材料としては、例えば、セラミック及びシリコンが挙げられる。
【００３９】
保護層４７の厚みは、適宜に設定されてよい。保護層４７の厚みは、例えば、その剛性が圧電体４１の剛性の１％を超える厚みに設定されている。なお、剛性は、例えば、曲げ剛性であり、断面形状が矩形の場合には、Ｅｔ３／（１２（１−ν２））（Ｅ：ヤング率、ｔ：厚み、ν：ポアソン比）である。無機絶縁材料により形成された保護層４７の厚みは、例えば、１５０ｎｍを超える厚みに設定されている。有機絶縁材料により形成された保護層４７の厚みは、例えば、７００ｎｍを超える厚みに設定されている。このように、保護層４７の剛性が比較的高く設定されることにより、後に詳述するように、保護層４７による強度的な保護効果等が向上する。
【００４０】
図３は、ヘッド５の一部の流路を模式的に示す平面透視図である。図３においては、加圧室３１及び供給路３３が実線で示され、ディセンダ２９が複数の実線の丸で示され、共通流路２７が点線で示されている。一つの加圧室３１に繋がっているディセンダ２９が複数の丸で示されているのは、ディセンダ２９が、ｘ方向およびｙ方向に位置を変えながら、加圧室３１から吐出孔２９ａに向かって（ｚ方向の負側に向かって）いることを表している。
【００４１】
上述のように、複数の加圧室３１は、ｘ方向及びｙ方向に配列されている。なお、複数の加圧室３１は、菱形の対角線方向に配列されていると捉えることもできる。加圧室３１がｙ方向に配列された各列においては、各加圧室３１に繋がっている吐出孔２９ａのｘ方向の位置は互いに相違している。すなわち、ヘッド５においては、ｘ方向及びｙ方向に配列された複数の吐出孔２９ａ全体として、ｘ方向において所望の解像度（例えば６００ｄｐｉ）が実現されている。
【００４２】
共通流路２７は、例えば、ｘ方向に延びており、複数の加圧室３１がｘ方向に配列された列の４列に対して１本設けられている。なお、特に図示しないが、共通流路２７は、マニホールド状に形成されており、主流路と、主流路から分岐した複数の副流路とを有し、図３においては、一の副流路を図示している。
【００４３】
図４（ａ）は、アクチュエータ２３周辺の断面図であり、図４（ｂ）は、アクチュエータ周辺の平面図である。なお、図４（ｂ）において、保護層４７はハッチングされて示されている。
【００４４】
保護層４７は、加圧室３１の中央側の一部に重なる領域に、開口４９が形成された形状とされている。換言すれば、保護層４７は、各加圧室３１の縁部内側から縁部外側に跨る外周部５１（符号は図４（ａ））と、複数の加圧室３１の外周部５１間を隙間なく埋める（外周部５１同士を接続する）境界部５３（符号は図４（ａ））とを有し、外周部５１の内側は保護層４７の非配置領域Ｒ１とされている。
【００４５】
外周部５１は、加圧室３１の全周に亘って、加圧室３１の縁部内側から縁部外側に跨っている。なお、保護層４７を外周部５１と境界部５３とに分けたのは説明の便宜のためであり、両者の厚み及び材料は同一である。また、外周部５１及び境界部５３の全体が外周部と捉えられてもよい。
【００４６】
上述したように、個別電極本体４４は、加圧室３１よりも若干小さく形成されている。また、個別電極本体４４は、その全体が開口４９から露出している。引出電極４５は、保護層４７の一部が排除されることにより、少なくとも端子となる部分が保護層４７から露出している。
【００４７】
保護層４７は、例えば、公知の薄膜形成法若しくはフィルム貼付によりアクチュエータ２３上に薄膜を形成した後、エッチングによって開口４９及び引出電極４５を露出させる孔部を形成することにより形成される。また、例えば、保護層４７は、開口４９等が形成されたフィルムをアクチュエータ２３に貼付（転写）することにより形成される。引出電極４５の端子部分は、保護層４７の形成後にめっき法などにより嵩上げがなされてもよい。
【００４８】
以上の第１の実施形態によれば、ヘッド５は、上面２１ａに形成された凹部により加圧室３１が構成された基体２１と、加圧室３１を塞ぐように上面２１ａに重ねられ、加圧室３１側への撓み変形を生じるアクチュエータ２３と、アクチュエータ２３に重ねられた保護層４７とを有する。保護層４７は、平面透視において加圧室３１の縁部内側から縁部外側に跨る外周部５１を有するとともに、平面透視において加圧室３１の中央側の一部に重なる領域が開口４９とされている。
【００４９】
従って、アクチュエータ２３の変位の低下を抑制しつつ、アクチュエータ２３を好適に保護できる。具体的には、以下のとおりである。
【００５０】
アクチュエータ２３は、加圧室３１の縁部が当接する位置Ｐ１（図４（ａ））若しくは位置Ｐ１の直上のアクチュエータ２３の上面においてクラックが発生しやすい。そのような位置Ｐ１を覆うように外周部５１が形成され、アクチュエータ２３の強度が補強されることから、クラックの発生が抑制される。
【００５１】
一方、加圧室３１の中央側の一部と重なる領域においては、保護層４７に開口４９が形成されており、アクチュエータ２３は保護層４７に覆われていない。従って、アクチュエータ２３の変位の低下が抑制される。保護層４７の厚みは、アクチュエータ２３の変位への影響が少ないので、保護を重視して１〜５μｍで形成される。
【００５２】
特に、開口４９が個別電極本体４４よりも広い（外周部５１が個別電極本体４４よりも外側に位置している）場合には、アクチュエータ２３の変位を十分に確保することができる。
【００５３】
圧電体４１において、個別電極本体４４と重なる部分の伸縮は、その周囲の部分（複数の個別電極本体４４間の部分）に応力を付与する。その結果、例えば、圧電体４１の、複数の個別電極本体４４間の部分に繰り返し引張り力が加えられ、当該部分に、引張り力が加わっていない状態でも、個別電極本体４４の方向に引き伸ばされた状態となる変形が生じる。そして、当該変形によって、圧電体４１の個別電極本体４４と重なる部分は、その周囲の部分から圧縮応力が付与されることになり、駆動劣化が生じる。しかし、外周部５１が圧電体４１の個別電極本体４４の周囲の部分を補強することにより、このような駆動劣化が抑制される。
【００５４】
基体２１とアクチュエータ２３との間に異物が混入すると、異物を起点としてクラックが生じやすいが、保護層４７によりアクチュエータ２３の強度が補強されることから、そのようなクラックの発生も抑制される。
【００５５】
特に、保護層４７が、複数の外周部５１間に亘る境界部５３を有するなど、保護層４７が個別電極本体４４の周囲に比較的広く形成されている場合には、駆動劣化の抑制効果及び異物を起点とするクラックの抑制効果の増大が期待される。
【００５６】
（第２の実施形態）
図５は、第２の実施形態のヘッドにおける図４に相当する図である。
【００５７】
第２の実施形態は、第１の実施形態と比較して、保護層２４７が外周部５１のみを有し、境界部５３を有さない点のみが相違する。すなわち、第２の実施形態では、平面視において各外周部５１の外側は保護層２４７の非配置領域Ｒ３とされており、複数の外周部５１同士は接続されていない。
【００５８】
外周部５１は、例えば、概ね一定の幅で加圧室３１の縁部に沿って延びている。なお、外周部５１の幅は、所望の保護効果が得られるように適宜に設定されてよい。例えば、平面透視における個別電極本体４４と加圧室３１の縁部との隙間程度でもよいし、複数の外周部５１同士が接続されない最大限の大きさとされてもよい。非配置領域Ｒ３は、例えば、開口４９と同様に、保護層２４７となる薄膜に対してエッチングが行われることなどにより形成される。
【００５９】
第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様に、保護層２４７は、平面透視において加圧室３１の縁部内側から縁部外側に跨る外周部５１を有するとともに、平面透視において加圧室３１の中央側の一部に重なる領域が開口４９とされていることから、アクチュエータ２３の変位の低下を抑制しつつ、アクチュエータ２３を好適に保護できる。
【００６０】
さらに、各外周部５１の外側は保護層２４７の非配置領域Ｒ３とされていることから、外周部５１の外縁（外周部５１と非配置領域Ｒ３との境界）に関し、その内側と外側とでヘッドの構造が変化することになる。その結果、外周部５１の外側で発生したクラックが外周部５１の外縁を超えて加圧室３１側へ進展することが抑制される。
【００６１】
（第３の実施形態）
図６は、第３の実施形態のヘッドにおける図４に相当する図である。
【００６２】
第３の実施形態は、第１の実施形態（図４）に比較して、外周部５１とその周囲とを隔てるように外周部５１を囲む溝部５７が形成されている点のみが相違する。換言すれば、第３の実施形態は、第２の実施形態（図５）と比較して、保護層３４７が各外周部５１及びその周囲の非配置領域Ｒ５を囲む囲繞部５５を有している点のみが相違する。
【００６３】
溝部５７は、例えば、概ね一定の幅で加圧室３１と相似形に延びている。なお、溝部５７の幅は適宜に設定されてよく、例えば、エッチング等により形成可能な溝の最小の幅であってもよいし、逆に、囲繞部５５がエッチング等により形成可能な最小の幅になる程度まで広くされてもよい。溝部５７は、例えば、開口４９と同様に、保護層３４７となる薄膜に対してエッチングが行われることなどにより形成される。
【００６４】
囲繞部５５は、複数の外周部５１間において連続して広がっている。換言すれば、保護層３４７は、開口４９、溝部５７及び引出電極４５のみにおいてアクチュエータ２３を露出させている。なお、囲繞部５５は、例えば、外周部５１と同一の材料及び厚みである。
【００６５】
第３の実施形態によれば、第１の実施形態と同様に、保護層３４７は、平面透視において加圧室３１の縁部内側から縁部外側に跨る外周部５１を有するとともに、平面透視において加圧室３１の中央側の一部に重なる領域が開口４９とされていることから、アクチュエータ２３の変位の低下を抑制しつつ、アクチュエータ２３を好適に保護できる。
【００６６】
さらに、保護層３４７は、囲繞部５５を有していることから、外周部５１の外側において、アクチュエータ２３の強度補強がなされ、外周部５１の外側におけるクラックの発生が抑制される。そして、万が一にも囲繞部５５の配置範囲においてクラックが発生したとしても、囲繞部５５の内縁（囲繞部５５と非配置領域Ｒ５との境界）及び外周部５１の外縁（非配置領域Ｒ５と外周部５１との境界）において、その内側と外側との構造の変化によって、クラックが加圧室３１側へ進展することが抑制される。
【００６７】
特に、囲繞部５５が、境界部５３と同様に、複数の外周部５１を囲む部分同士が接続されている（複数の加圧室３１間に亘って広がっている）など、比較的広い範囲に形成されている場合には、クラックの抑制効果等の増大が期待される。
【００６８】
（第４の実施形態）
図７は、第４の実施形態のヘッドにおける図４に相当する図である。なお、図７（ｂ）では、保護層４４７の厚みが薄くなる領域において、ハッチングを薄くしている。
【００６９】
第４の実施形態は、第２の実施形態（図５）と比較して、保護層４４７が外周部５１の内側に外周部５１よりも薄い中央部５９を有している点のみが相違する。すなわち、保護層４４７は、加圧室３１の中央側の一部に重なる領域に凹部６１が形成され、外周部５１の外側は非配置領域Ｒ３とされている。
【００７０】
中央部５９の厚みは、種々の効果を考慮して適宜に設定されてよい。例えば、中央部５９の厚みは、外周部５１の厚みとは逆に、その剛性が圧電体４１の剛性の１％以下となる厚み、１５０ｎｍ以下（無機絶縁材料）若しくは７００ｎｍ以下（有機絶縁材料）とされてよい。このように中央部５９の厚みが比較的薄く設定されることにより、アクチュエータ２３の変位低下が抑制される。
【００７１】
また、例えば、中央部５９の厚みは、３０ｎｍ以上（無機絶縁材料）若しくは１００ｎｍ以上（有機絶縁材料）とされてよい。このように中央部５９の厚みがある程度確保されることにより、個別電極本体４４が水分から保護される。
【００７２】
凹部６１は、例えば、保護層４４７となる薄膜に対して、ハーフエッチングを行ったり、型を押し付けたりすることにより形成される。
【００７３】
第４の実施形態によれば、保護層４４７は、平面透視において加圧室３１の縁部内側から縁部外側に跨る外周部５１を有するとともに、平面透視において加圧室３１の中央側の一部に重なる中央部５９が外周部５１よりも薄く形成されている。従って、第１の実施形態の開口４９が形成された保護層４７と同様に、アクチュエータ２３の変位の低下を抑制しつつ、アクチュエータ２３を好適に保護できる。
【００７４】
さらに、保護層４４７は、中央部５９によって加圧室３１の中央側においてもアクチュエータ２３を覆っていることから、アクチュエータ２３を腐食などの化学的な劣化から好適に保護することができる。
【００７５】
（第５の実施形態）
図８は、第５の実施形態のヘッドにおける図４に相当する図である。
【００７６】
第５の実施形態は、第１の実施形態（図４）と比較して、保護層５４７の開口５４９（非配置領域Ｒ５０１）が個別電極本体４４よりも小さく形成されており、外周部５５１が個別電極本体４４の外周部を覆っている点が相違する。
【００７７】
外周部５５１と個別電極本体４４との重複量は適宜に設定されてよい。例えば、重複量は、エッチング等の精度によって規定される最小幅であってもよいし、個別電極本体４４の縁部と加圧室３１の縁部との間の幅程度であってもよい。
【００７８】
第５の実施形態によれば、第１の実施形態と同様に、保護層５４７は、平面透視において加圧室３１の縁部内側から縁部外側に跨る外周部５１を有するとともに、平面透視において加圧室３１の中央側の一部に重なる領域が開口５４９とされていることから、アクチュエータ２３の変位の低下を抑制しつつ、アクチュエータ２３を好適に保護できる。
【００７９】
さらに、保護層５４７が個別電極本体４４の外周部を覆っていることから、個別電極本体４４の剥離が抑制され、耐久性を向上させることができる。
【００８０】
本発明は、以上の実施形態に限定されず、種々の態様で実施されてよい。
【００８１】
上述した実施形態は、適宜に組み合わされてよい。例えば、第１の実施形態（図４）の境界部５３又は第３の実施形態（図６）の囲繞部５５は、第４の実施形態（図７）のように加圧室の中央に凹部６１が形成された保護層に適用されてもよい。第５の実施形態（図８）の個別電極本体４４の外周を覆う外周部５５１は、第２の実施形態（図５）のように境界部５３を有さない保護層や、第３の実施形態（図６）のように囲繞部５５を有する保護層に適用されてもよい。さらに、第４の実施形態（図７）の中央部５９に第５の実施形態（図８）の開口５４９を形成し、外周部５１よりも薄い部分により個別電極本体４４の外周が覆われてもよい。
【００８２】
アクチュエータは、ピエゾ式のものに限定されない。例えば、アクチュエータは、振動板を静電気力で吸引変形される静電変位式のものであってもよいし、振動板を加熱して熱変位させる熱変位方式であってもよい。ピエゾ式のアクチュエータは、ユニモルフ型のものに限定されず、例えば、互いに対向する２つの圧電体を有するバイモルフ型のものであってもよい。
【００８３】
保護層は、互いに異なる材料により形成された複数の層により形成されてもよい。また、保護層の非配置領域若しくは保護層上には、他の層（他の保護層）が配置されてもよい。例えば、保護層の、加圧室に重なる開口若しくは凹部内に、保護層よりも剛性が低く且つ耐湿性に優れた材料が配されてもよい。また、保護層は、加圧室の中央側に限らず、適宜な位置において厚みが薄く（若しくは厚く）されてよいし、非配置領域が形成されてよい。
【００８４】
保護層において、中央部が外周部よりも薄く形成される場合、中央部は、アクチュエータとは反対側の表面に凹部が形成されて薄くされる態様に限定されず、アクチュエータ側の表面に凹部が形成されて薄くされる態様であってもよい。アクチュエータ側の表面に凹部が形成される態様において、保護層は、アクチュエータとは反対側の表面が平坦化される一方で、アクチュエータ側に部材（例えば実施形態では個別電極本体）が配置されることにより、アクチュエータ側の表面に凹部が形成されてもよいし、アクチュエータと保護層との間に空洞が形成されてアクチュエータ側の表面に凹部が形成されてもよい。なお、空洞を構成する保護層は、例えば、凹部を形成した後のフィルム若しくは基板をアクチュエータに貼り付けることにより形成される。
【００８５】
周囲が非配置領域（Ｒ３、Ｒ５）とされた外周部の形状は、一定の幅で加圧室の縁部に沿う形状に限定されない。例えば、外周部は、引張り応力による駆動劣化が生じやすい方向ほど広く形成されてもよい。ただし、外周部の内縁は、変位低下抑制の効果を加圧室の全周に亘って均等に得る観点から加圧室と相似形であることが好ましい。また、外周部の外縁は、加圧室と相似形とされると、クラックの進展の抑制効果が加圧室の全周に亘って均等化されることが期待される。外周部同士は一部において繋がっていてもよい。
【００８６】
外周部と囲繞部との間の溝部の形状は、一定の幅で加圧室と相似形に延びる形状に限定されない。溝部は途中で途切れ、外周部と囲繞部とが一部において繋がっていてもよい。また、囲繞部は、各加圧室を囲む部分同士が接続されていなくてもよい。換言すれば、囲繞部は、複数の加圧室に共通に設けられず、加圧室毎に設けられ、各囲繞部の外周に更に非配置領域（溝部）が形成されてもよい。例えば、外周部（加圧室）と相似形の囲繞部が設けられてもよく、さらに、囲繞部が２重以上で設けられてもよい。
【符号の説明】
【００８７】
５…ヘッド、２１…基体、２１ａ…上面、２３…アクチュエータ、３１…加圧室、４７…保護層、４９…開口。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定面に形成された凹部により加圧室が構成された基体と、
前記加圧室を塞ぐように前記所定面に重ねられ、前記加圧室側への撓み変形を生じるアクチュエータと、
前記アクチュエータに重ねられた保護層と、
を有し、
前記保護層は、平面透視において前記加圧室の中央側の一部に重なる中央部が、平面透視において前記加圧室の縁部内側から縁部外側に跨る外周部よりも薄く形成されている
インクジェットヘッド。
【請求項２】
所定面に形成された凹部により加圧室が構成された基体と、
前記加圧室を塞ぐように前記所定面に重ねられ、前記加圧室側への撓み変形を生じるアクチュエータと、
前記アクチュエータに重ねられた保護層と、
を有し、
前記保護層は、平面透視において前記加圧室の縁部内側から縁部外側に跨る外周部を有するとともに、平面透視において前記加圧室の中央側の一部に重なる領域が開口とされている
インクジェットヘッド。
【請求項３】
前記加圧室は複数形成され、
前記保護層は、前記加圧室毎に前記外周部を有し、平面視において各外周部の外側は前記保護層の非配置領域とされている
請求項１又は２に記載のインクジェットヘッド。
【請求項４】
前記保護層は、平面視において前記外周部及び前記非配置領域を囲む囲繞部を有する
請求項３に記載のインクジェットヘッド。
【請求項５】
前記アクチュエータは、
前記加圧室を塞ぐ振動板と、
前記振動板に重ねられた共通電極と、
前記共通電極に重ねられた圧電体と、
前記圧電体に重ねられ、平面透視において前記加圧室よりも狭い個別電極本体を含む個別電極と、
を有し、
前記外周部は、前記個別電極本体よりも外側に位置している
請求項１〜４のいずれか１項に記載のインクジェットヘッド。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載のインクジェットヘッドと、
前記インクジェットヘッドを制御する制御部と、
メディアを前記インクジェットヘッドに対して相対的に搬送する搬送部と
を有する
記録装置。
【請求項１】
所定面に形成された凹部により加圧室が構成された基体と、
前記加圧室を塞ぐように前記所定面に重ねられ、前記加圧室側への撓み変形を生じるアクチュエータと、
前記アクチュエータに重ねられた保護層と、
を有し、
前記保護層は、平面透視において前記加圧室の中央側の一部に重なる中央部が、平面透視において前記加圧室の縁部内側から縁部外側に跨る外周部よりも薄く形成されている
インクジェットヘッド。
【請求項２】
所定面に形成された凹部により加圧室が構成された基体と、
前記加圧室を塞ぐように前記所定面に重ねられ、前記加圧室側への撓み変形を生じるアクチュエータと、
前記アクチュエータに重ねられた保護層と、
を有し、
前記保護層は、平面透視において前記加圧室の縁部内側から縁部外側に跨る外周部を有するとともに、平面透視において前記加圧室の中央側の一部に重なる領域が開口とされている
インクジェットヘッド。
【請求項３】
前記加圧室は複数形成され、
前記保護層は、前記加圧室毎に前記外周部を有し、平面視において各外周部の外側は前記保護層の非配置領域とされている
請求項１又は２に記載のインクジェットヘッド。
【請求項４】
前記保護層は、平面視において前記外周部及び前記非配置領域を囲む囲繞部を有する
請求項３に記載のインクジェットヘッド。
【請求項５】
前記アクチュエータは、
前記加圧室を塞ぐ振動板と、
前記振動板に重ねられた共通電極と、
前記共通電極に重ねられた圧電体と、
前記圧電体に重ねられ、平面透視において前記加圧室よりも狭い個別電極本体を含む個別電極と、
を有し、
前記外周部は、前記個別電極本体よりも外側に位置している
請求項１〜４のいずれか１項に記載のインクジェットヘッド。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載のインクジェットヘッドと、
前記インクジェットヘッドを制御する制御部と、
メディアを前記インクジェットヘッドに対して相対的に搬送する搬送部と
を有する
記録装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−１７１１９６（Ｐ２０１２−１７１１９６Ａ）
【公開日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−３５１６６（Ｐ２０１１−３５１６６）
【出願日】平成２３年２月２１日（２０１１．２．２１）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月２１日（２０１１．２．２１）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
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