液体噴射ヘッド、ライン型液体噴射ヘッド、液体噴射装置、およびライン型液体噴射装置
【課題】安定した噴射特性を有する液体噴射ヘッドを提供する。
【解決手段】液体噴射ヘッド１００は、制御部４０，４２が、第１電極１２の電位が第２電極１４の電位より低くなる時間が、第１電極の電位１２が第２電極１６の電位より高くなる時間よりも長い駆動電圧を、第１電極１２と第２電極１６との間に印加する第１制御と、第３電極２２の電位が第４電極２６の電位より高くなる時間が、第３電極２２の電位が第４電極２６の電位より低くなる時間よりも長い駆動電圧を、第３電極２２と第４電極２６との間に印加する第２制御と、を行い、第１制御および第２制御によって、開口部６から液体を排出する。
【解決手段】液体噴射ヘッド１００は、制御部４０，４２が、第１電極１２の電位が第２電極１４の電位より低くなる時間が、第１電極の電位１２が第２電極１６の電位より高くなる時間よりも長い駆動電圧を、第１電極１２と第２電極１６との間に印加する第１制御と、第３電極２２の電位が第４電極２６の電位より高くなる時間が、第３電極２２の電位が第４電極２６の電位より低くなる時間よりも長い駆動電圧を、第３電極２２と第４電極２６との間に印加する第２制御と、を行い、第１制御および第２制御によって、開口部６から液体を排出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体噴射ヘッド、ライン型液体噴射ヘッド、液体噴射装置、およびライン型液体噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体噴射ヘッドは、液体噴射装置の構成として、例えば、インクジェットプリンター等に用いられる。この場合、液体噴射ヘッドは、インク液滴を噴射して飛翔させるために用いられ、これによりインクジェットプリンターは、インクを紙等の媒体に付着させて印刷を行うことができる。
【０００３】
液体噴射ヘッドは、一般に、ノズル孔から液体を吐出するために液体に圧力を加えるアクチュエーターを有している。このようなアクチュエーターとしては、例えば、圧電素子を備えたものがある。アクチュエーターが備える圧電素子としては、電気機械変換機能を呈する圧電材料、例えば、結晶化した圧電性セラミックス等からなる圧電体を、２つの電極で挟んで構成されたものがある。このような圧電素子は、２つの電極によって電圧が印加されることにより変形（変位）することができる。液体噴射ヘッドは、この変形を利用することによって、圧力室内を加圧して、インク液滴を噴射することができる（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１５９７３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、圧電素子は、一般的に、長期にわたって使用すると、すなわち、駆動を繰り返すと、変位量の低下が生じることが知られている。このため、圧電素子を備えた液体噴射ヘッドでは、駆動を繰り返すことによって噴射される液体の量が変動してしまい安定した噴射特性が得られないという問題が生じる場合がある。
【０００６】
本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、安定した噴射特性を有する液体噴射ヘッドを提供することにある。また、本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、上記液体噴射ヘッドを含むライン型液体噴射ヘッド、液体噴射装置、およびライン型液体噴射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】
本発明に係る液体噴射ヘッドは、
開口部を有する流路を備えた基板と、
前記基板に形成された第１圧電素子および第２圧電素子と、
前記第１圧電素子および前記第２圧電素子を制御する制御部と、
を含み、
前記第１圧電素子は、
第１電極と、
前記第１電極に対向する第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極とに挟まれた第１圧電体と、
を有し、
前記第２圧電素子は、
第３電極と、
前記第３電極に対向する第４電極と、
前記第３電極と前記第４電極とに挟まれた第２圧電体と、
を有し、
前記第１電極は、前記第２電極より前記基板側に形成されており、
前記第３電極は、前記第４電極より前記基板側に形成されており、
前記制御部は、
前記第１電極の電位が前記第２電極の電位より低くなる時間が、前記第１電極の電位が前記第２電極の電位より高くなる時間よりも長い駆動電圧を、前記第１電極と前記第２電極との間に印加する第１制御と、
前記第３電極の電位が前記第４電極の電位より高くなる時間が、前記第３電極の電位が前記第４電極の電位より低くなる時間よりも長い駆動電圧を、前記第３電極と前記第４電極との間に印加する第２制御と、
を行い、
前記第１制御および前記第２制御によって、前記開口部から液体を排出する。
【０００８】
このような液体噴射ヘッドによれば、第１制御および第２制御によって、液体を排出することができる。したがって、後述するように、第１圧電素子および第２圧電素子に繰り返し駆動電圧を印加しても、一定した量の液体を噴射することができる。すなわち、安定した噴射特性を有することができる。
【０００９】
本発明に係る液体噴射ヘッドにおいて、
前記第１圧電素子は、前記基板の上方に形成され、
前記第２圧電素子は、前記基板の下方に形成され、
前記開口部は、前記基板の側方に形成されていることができる。
【００１０】
このような液体噴射ヘッドによれば、２つの圧電素子（第１圧電素子および第２圧電素子）を、基板を拡大することなく、効率よく配置することができる。したがって、装置の小型化を図ることができる。
【００１１】
なお、本発明に係る記載では、「上方」という文言を、例えば、「特定のもの（以下、「Ａ」という）の「上方」に他の特定のもの（以下、「Ｂ」という）を形成する」などと用いる場合に、Ａ上に直接Ｂを形成するような場合と、Ａ上に他のものを介してＢを形成するような場合とが含まれるものとして、「上方」という文言を用いている。同様に、「下方」という文言は、Ａ下に直接Ｂを形成するような場合と、Ａ下に他のものを介してＢを形成するような場合とが含まれるものとする。
【００１２】
本発明に係る液体噴射ヘッドにおいて、
貫通孔を有するノズルプレートをさらに含み、
前記貫通孔は、前記開口部と連通していることができる。
【００１３】
このような液体噴射ヘッドによれば、外部に噴射される液体の飛行精度を向上させることができる。
【００１４】
本発明に係る液体噴射ヘッドにおいて、
前記第１圧電素子の上方に設けられ、前記第１圧電素子を空間を介して覆う第１封止板と、
前記第２圧電素子の下方に設けられ、前記第２圧電素子を空間を介して覆う第２封止板と、
を含むことができる。
【００１５】
このような液体噴射ヘッドによれば、第１圧電素子および第２圧電素子を外部雰囲気から保護することができる。
【００１６】
本発明に係るライン型液体噴射ヘッドは、
本発明に係る液体噴射ヘッドを複数有する。
【００１７】
このようなライン型液体噴射ヘッドによれば、本発明に係る液体噴射ヘッドを有するため、安定した噴射特性を有することができる。
【００１８】
本発明に係るライン型液体噴射ヘッドにおいて、
複数の前記液体噴射ヘッドのうちの第１液体噴射ヘッドの第１の開口部は、第１方向に延びる第１仮想直線上に配置され、
複数の前記液体噴射ヘッドのうちの第２液体噴射ヘッドの第２の開口部は、前記第１仮想直線上に配置され、
複数の前記液体噴射ヘッドのうちの第３液体噴射ヘッドの第３の開口部は、前記第１方向に延びる第２仮想直線と、前記第１の開口部と前記第２の開口部との間を通り前記第１方向と直交する第２方向に延びる第３仮想直線と、が交差する位置に配置されていることができる。
【００１９】
このようなライン型液体噴射ヘッドによれば、広い面積に液体を塗布することができる。
【００２０】
本発明に係る液体噴射装置は、
本発明に係る液体噴射ヘッドを有する。
【００２１】
このような液体噴射装置によれば、本発明に係る液体噴射ヘッドを有するため、安定した噴射特性を有することができる。
【００２２】
本発明に係るライン型液体噴射装置は、
本発明に係るライン型液体噴射ヘッドを有する。
【００２３】
このようなライン型液体噴射装置によれば、本発明に係るライン型液体噴射ヘッドを有するため、安定した噴射特性を有することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本実施形態に係る液体噴射ヘッドを模式的に示す斜視図。
【図２】本実施形態に係る液体噴射ヘッドを模式的に示す平面図。
【図３】本実施形態に係る液体噴射ヘッドを模式的に示す断面図。
【図４】本実施形態に係る液体噴射ヘッドを模式的に示す断面図。
【図５】圧電素子を駆動させるための駆動電圧パルスを示す波形図。
【図６】圧電素子の耐久試験の結果を示すグラフ。
【図７】本実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造工程を模式的に示す断面図。
【図８】本実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造工程を模式的に示す断面図。
【図９】本実施形態の変形例に係る液体噴射ヘッドを模式的に示す斜視図。
【図１０】本実施形態に係るライン型液体噴射ヘッドを模式的に示す斜視図。
【図１１】本実施形態に係るライン型液体噴射ヘッドを模式的に示す平面図。
【図１２】本実施形態に係る液体噴射装置を模式的に示す斜視図。
【図１３】本実施形態に係るライン型液体噴射装置を模式的に示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２６】
１． 液体噴射ヘッド
まず、本実施形態に係る液体噴射ヘッドについて、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る液体噴射ヘッド１００を模式的に示す斜視図である。図２は、液体噴射ヘッド１００を模式的に示す平面図である。図３および図４は、液体噴射ヘッド１００を模式的に示す断面図である。なお、図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図であり、図４は、図２のＩＶ−ＩＶ線断面図である。また、図２では、便宜上、第１封止板３０、第１制御部４０の図示を省略している。
【００２７】
液体噴射ヘッド１００は、図１〜図４に示すように、基板１と、第１圧電素子１０と、第２圧電素子２０と、制御部（第１制御部４０，第２制御部４２）と、を含む。液体噴射ヘッド１００は、さらに、第１振動板８ａと、第２振動板８ｂと、第１封止板３０と、第２封止板３２と、を含むことができる。
【００２８】
基板１は、液体の経路となる流路２を有する。流路２は、１対の圧電素子１０，２０に対して１つ設けられている。図示の例では、流路２は、複数の圧電素子１０，２０の対に１対１に対応して複数設けられている。基板１の材質としては、例えば、シリコン、ステンレス鋼（ＳＵＳ）などを例示することができる。流路２は、圧力室３と、第１開口部４と、第２開口部６と、を有している。基板１が第１振動板８ａと第２振動板８ｂとの間の空間を区画することにより、圧力室３、第１開口部４、および第２開口部６が設けられる。
【００２９】
圧力室３は、振動板８ａ，８ｂおよび基板１によって囲まれた空間である。圧力室３の上方には、第１振動板８ａを介して、第１圧電素子１０が形成され、圧力室３の下方には、第２振動板８ｂを介して、第２圧電素子２０が形成されている。圧力室３は、第１開口部４および第２開口部６と連通している。液体噴射ヘッド１００では、圧力室３の容積を、第１振動板８ａおよび第２振動板８ｂの変形により変化させることができる。したがって、圧力室の容積を１つの振動板の変形により変化させる液体噴射ヘッドと比べて、圧力室３の容積の変化量を大きくできる。振動板８ａ，８ｂの変形により圧力室３の容積が拡大すると、圧力室３内が減圧され、第１開口部４から液体が供給される。振動板８ａ，８ｂの変形により圧力室３の容積が縮小すると、圧力室３内が加圧され、第２開口部６から液体が排出される。
【００３０】
第１開口部４は、基板１の側方に形成されている。第１開口部４は、圧力室３に液体を供給するために設けられている。第１開口部４は、図２に示すように、平面視して、基板１の１つの辺に配列されている。第１開口部４の開口面積は、例えば、圧力室３の断面積よりも小さく形成されることができる。第１開口部４の開口面積を小さくすれば、圧力室３への液体の導入経路が狭窄された形状となる。これにより、第１開口部４から圧力室３内に充填された液体の流動状態を制御することができる。第１開口部４は、図示はしないが、例えば、リザーバー（液体貯留部）に接続されることができる。リザーバーは、外部（例えばインクカートリッジ）から供給されるインクを、一時貯留することができる。複数の第１開口部４は、同一、或いは別々のリザーバーに接続されることができる。
【００３１】
第２開口部６は、基板１の側方に形成されている。第２開口部６は、図示の例では、平面視して、第１開口部４が配列された基板１の辺とは反対側の基板１の辺に配列されている。第２開口部６は、圧力室３に充填された液体を排出するために設けられている。第２開口部６は、例えば、振動板８ａ，８ｂの変位方向に直交する方向に向かって開口している。したがって、第２開口部６から液体が排出される方向は、振動板８ａ，８ｂの変位方向に直交する方向となる。第２開口部６の開口面積は、図２に示すように、圧力室３の断面積よりも小さく形成されることができる。そのため、圧力室３から液体が排出される経路が狭窄された形状となる。これにより、第２開口部６は、液体を噴射するノズルとして機能することができる。
【００３２】
なお、図示の例では、圧力室３と、開口部４，６と、を区別して説明するが、これらはいずれも液体の流路であって、このような流路はどのように設計されても構わない。また、例えば、開口部４，６は、図示の例では、液体の経路の一部が狭窄された形状を有しているが、設計に従って任意に形成することができる。
【００３３】
第１振動板８ａは、基板１上に形成されている。第２振動板８ｂは、基板１の下に形成されている。振動板８ａ，８ｂは、可撓性を有し、圧電体１４，２４の動作によって変形（屈曲）することができる。これにより、圧力室３の容積を変化させることができる。振動板８ａ，８ｂの材質としては、例えば、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、窒化シリコン、酸化シリコンなどの無機酸化物、ステンレス鋼などの合金を例示することができる。振動板８ａ，８ｂは、単層であってもよいし、例示した物質の２種以上の積層構造であってもよい。
【００３４】
なお、図示はしないが、第１振動板８ａを設けずに、第１電極１２が振動板であってもよい。同様に、第２振動板８ｂを設けずに、第３電極２２が振動板であってもよい。すなわち、第１電極１２および第３電極２２は、圧電体１４，２４に電圧を印加するための一方の電極としての機能と、圧電体１４，２４の動作によって変形することのできる振動板としての機能と、を有していてもよい。
【００３５】
第１圧電素子１０は、第１振動板８ａを介して基板１上に形成されている。第１圧電素子１０は、圧力室３（流路２）に１対１に対応して設けられている。図示の例では、第１圧電素子１０は、複数の圧力室３に1対1に対応して複数設けられている。第１圧電素子１０は、第１電極１２と、第１電極１２に対向する第２電極１６と、第１電極１２と第２電極１６とに挟まれた第１圧電体１４と、を有している。
【００３６】
第１電極１２は、第１振動板８ａ上に形成されている。第１電極１２は、第１圧電体１４を挟む２つの電極１２，１６のうち基板１側に形成された電極である。第１電極１２と第１振動板８ａとの間には、例えば、両者の密着性を付与する層や、強度や導電性を付与する層が形成されてもよい。このような層の例としては、例えば、チタン、ニッケル、イリジウム、白金などの各種の金属からなる層や、それらの酸化物からなる層を例示することができる。
【００３７】
第１電極１２の形状は、例えば、層状または薄膜状の形状である。第１電極１２の厚みは、例えば、５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下とすることができる。また、第１電極１２の平面的な形状は、第２電極１６が対向して配置されたときに両者の間に第１圧電体１４を配置できる形状であれば、特に限定されず、例えば、矩形、円形等とすることができる。
【００３８】
第１電極１２の材質は、例えば、ニッケル、イリジウム、白金などの各種の金属、それらの導電性酸化物（例えば酸化イリジウムなど）、ストロンチウムとルテニウムの複合酸化物（ＳｒＲｕＯｘ：ＳＲＯ）、ランタンとニッケルの複合酸化物（ＬａＮｉＯｘ：ＬＮＯ）などを例示することができる。第１電極１２は、例示した材料の単層構造でもよいし、複数の材料を積層した構造であってもよい。
【００３９】
第１電極１２の機能の一つとしては、第２電極１６と一対になって、第１圧電体１４に電圧を印加するための一方の電極となることが挙げられる。第１電極１２は、図示の例では、複数の第１圧電素子１０の共通電極である。なお、図示はしないが、第１電極１２は、第１圧電素子１０ごとに形成された個別電極であってもよい。第１電極１２は、配線（図示せず）を介して、第１制御部４０と電気的に接続されている。
【００４０】
第１圧電体１４は、第１電極１２上に形成されている。第１圧電体１４の少なくとも一部は、第１電極１２と第２電極１６とに挟まれている。第１圧電体１４は、例えば、第１電極１２の上面および側方、並びに第１振動板８ａの上方に形成されている。第１圧電体１４の厚さは、例えば、３００ｎｍ以上３０００ｎｍ以下とすることができる。
【００４１】
第１圧電体１４は、圧電材料によって形成される。そのため第１圧電体１４は、第１電極１２および第２電極１６によって電圧が印加されることで変形することができる。この変形により第１振動板８ａは、変形（屈曲）することができる。
【００４２】
第１圧電体１４の材質としては、一般式ＡＢＯ３で示されるペロブスカイト型酸化物（たとえば、Ａは、Ｐｂを含み、Ｂは、ＺｒおよびＴｉを含む。）が好適である。このような材料の具体例としては、チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）、ニオブ酸カリウムナトリウム（（Ｋ，Ｎａ）ＮｂＯ３）などが挙げられる。
【００４３】
第２電極１６は、第１圧電体１４上に形成されている。第２電極１６は、第１電極１２と対向して配置されている。第２電極１６の形状は、例えば、層状または薄膜状の形状である。第２電極１６の厚みは、例えば、５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下とすることができる。第２電極１６の平面的な形状は、第１電極１２に対向して配置されたときに両者の間に第１圧電体１４を配置できる形状であれば、特に限定されず、例えば、矩形、円形等とすることができる。
【００４４】
第２電極１６の材質は、例えば、ニッケル、イリジウム、白金などの各種の金属、それらの導電性酸化物（例えば酸化イリジウムなど）、ストロンチウムとルテニウムの複合酸化物（ＳｒＲｕＯｘ：ＳＲＯ）、ランタンとニッケルの複合酸化物（ＬａＮｉＯｘ：ＬＮＯ）などを例示することができる。第２電極１６は、例示した材料の単層構造でもよいし、複数の材料を積層した構造であってもよい。
【００４５】
第２電極１６の機能の一つとしては、第１圧電体１４に電圧を印加するための一方の電極となることが挙げられる。第２電極１６は、図示の例では、第１圧電素子１０ごとに形成された個別電極である。なお、図示はしないが、第２電極１６は、複数の第１圧電素子１０の共通電極であってもよい。第２電極１６は、配線（図示せず）を介して、第１制御部４０と電気的に接続されている。
【００４６】
第２圧電素子２０は、第２振動板８ｂを介して基板１の下に形成されている。第２圧電素子２０は、圧力室３（流路２）に１対１に対応して設けられている。すなわち、第１圧電素子１０と第２圧電素子２０とは、それぞれ振動板８ａ，８ｂを介して、１つの圧力室３（流路２）を挟むように配置されている。図示の例では、第２圧電素子２０は、複数の圧力室３に１対１に対応して複数設けられている。第２圧電素子２０は、第３電極２２と、第３電極２２に対向する第４電極２６と、第３電極２２と第４電極２６とに挟まれた第２圧電体２４と、を有している。
【００４７】
第３電極２２は、第２振動板８ｂの下に形成されている。第３電極２２は、第２圧電体２４を挟む２つの電極２２，２６のうち基板１側に形成された電極である。第３電極２２と第２振動板８ｂとの間には、例えば、両者の密着性を付与する層や、強度や導電性を付与する層が形成されてもよい。このような層の例としては、例えば、チタン、ニッケル、イリジウム、白金などの各種の金属からなる層や、それらの酸化物からなる層を例示することができる。
【００４８】
第３電極２２の形状は、例えば、層状または薄膜状の形状である。第３電極２２の厚みは、例えば、５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下とすることができる。また、第３電極２２の平面的な形状は、第４電極２６が対向して配置されたときに両者の間に第２圧電体２４を配置できる形状であれば、特に限定されず、例えば、矩形、円形等とすることができる。
【００４９】
第３電極２２の材質としては、例えば、第１電極１２と同様の材質を例示することができる。第３電極２２は、単層構造でもよいし、複数の材料を積層した構造であってもよい。
【００５０】
第３電極２２の機能の一つとしては、第４電極２６と一対になって、第２圧電体２４に電圧を印加するための一方の電極となることが挙げられる。第３電極２２は、図示の例では、複数の第２圧電素子２０の共通電極である。なお、第３電極２２は、例えば、第２圧電素子２０ごとに形成された個別電極であってもよい。第３電極２２は、配線（図示せず）を介して、第２制御部４２と電気的に接続されている。
【００５１】
第２圧電体２４は、第３電極２２の下に形成されている。第２圧電体２４の少なくとも一部は、第３電極２２と第４電極２６とに挟まれている。第２圧電体２４は、例えば、第３電極２２の下面および側方、並びに第２振動板８ｂの下方に形成されている。第２圧電体２４の厚さは、例えば、３００ｎｍ以上３０００ｎｍ以下とすることができる。
【００５２】
第２圧電体２４は、圧電材料によって形成される。そのため第２圧電体２４は、第３電極２２および第４電極２６によって電圧が印加されることで変形することができる。この変形により第２振動板８ｂは、変形（屈曲）することができる。第２圧電体２４の材質としては、第１圧電体１２と同様の材質を例示することができる。
【００５３】
第４電極２６は、第２圧電体２４の下に形成されている。第４電極２６は、第３電極２２と対向して配置されている。第４電極２６の形状は、例えば、層状または薄膜状の形状である。第４電極２６の厚みは、例えば、５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下とすることができる。第４電極２６の平面的な形状は、第３電極２２に対向して配置されたときに両者の間に第２圧電体２４を配置できる形状であれば、特に限定されず、例えば、矩形、円形等とすることができる。
【００５４】
第４電極２６の材質としては、例えば、第２電極１６と同様の材質を例示することができる。第４電極２６は、単層構造でもよいし、複数の材料を積層した構造であってもよい。
【００５５】
第４電極２６の機能の一つとしては、第２圧電体２４に電圧を印加するための一方の電極となることが挙げられる。第４電極２６は、図示の例では、第２圧電素子２０ごとに形成された個別電極である。なお、図示はしないが、第４電極２６は、複数の第２圧電素子２０の共通電極であってもよい。
【００５６】
第１封止板３０は、第１圧電素子１０の上方に設けられ、空間を介して第１圧電素子１０を覆うように形成されている。第１封止板３０は、図示の例では、複数の第１圧電素子１０を覆うように形成されている。図示はしないが、第１封止板３０は、第１圧電素子１０を１つずつ覆うように形成されていてもよい。第１封止板３０は、その内側の空間を気密に保つ機能を有していてもよい。これにより、第１圧電素子１０を外部雰囲気から保護することができる。したがって、例えば、第１圧電体１４の劣化を抑制することができる。また、第１封止板３０を設けることにより、液体噴射ヘッド１００の取り扱いが容易になる。第１封止板３０の材質としては、例えば、シリコン、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、ガラスなどを挙げることができる。
【００５７】
第２封止板３２は、第２圧電素子２０の下方に設けられ、空間を介して第２圧電素子２０を覆うように形成されている。第２封止板３２は、図示の例では、複数の第２圧電素子２０を覆うように形成されている。図示はしないが、第２封止板３２は、第２圧電素子２０を１つずつ覆うように形成されていてもよい。第２封止板３２は、その内側の空間を気密に保つ機能を有していてもよい。これにより、第２圧電素子２０を外部雰囲気から保護することができる。したがって、例えば、第２圧電体２４の劣化を抑制することができる。また、第２封止板３２を設けることにより、液体噴射ヘッド１００の取り扱いが容易になる。第２封止板３２の材質としては、例えば、シリコン、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、ガラスなどを挙げることができる。
【００５８】
第１制御部４０は、第１封止板３０上に設けられている。第１制御部４０は、第１圧電素子１０を制御することができる。第１制御部４０は、例えば、第１圧電素子１０を駆動させるための駆動電圧を発生する駆動電圧発生回路を有している。第１制御部４０は、第１電極１２および第２電極１６と電気的に接続されており、第１電極１２と第２電極１６との間に駆動電圧を印加することができる。第１制御部４０は、第１電極１２の電位が第２電極１６の電位よりも低くなる時間が、第１電極１２の電位が第２電極１６の電位よりも高くなる時間よりも長い駆動電圧を、第１電極１２と第２電極１６との間に印加する第１制御を行うことができる。この第１制御により、第１振動板８ａを変形させることができる。
【００５９】
図５は、圧電素子を駆動させるための駆動電圧パルスＰを示す波形図である。第１制御部４０は、例えば、電極１２，１６間に印加する駆動電圧として、図５に示す駆動電圧パルスＰを用いて第１制御を行うことができる。
【００６０】
ここで、駆動電圧パルスＰについて説明する。駆動電圧パルスＰは、図５に示すように、圧力室３の基準容積に対応する基準電位Ｖｍから最低電位ＶＬまで電位を降下させる電位下降要素ｐ１と、最低電位ＶＬを所定時間保持する第１電位保持要素ｐ２と、最低電位ＶＬから最高電位ＶＨまで電位を上昇させる電位上昇要素ｐ３と、最高電位ＶＨを所定時間保持する第２電位保持要素ｐ４と、最高電位ＶＨから基準電位Ｖｍまで電位を下降させる復帰要素ｐ５と、を含んで構成されている。
【００６１】
第１制御部４０は、例えば、第１電極１２に一定のバイアス電圧を印加し、かつ第２電極１６に時系列で変化するパルス電圧を印加することにより、電極１２，１６間に駆動電圧パルスＰを印加する。図５に示すように、駆動電圧パルスＰは、プラスの電圧を印加する時間がマイナスの電圧を印加する時間よりも長い。そのため、第１電極１２に印加されるバイアス電圧を、少なくとも第２電極１６に印加されるパルス電圧の基準電位（中間電位）より低く（例えば、０Ｖに）設定する。これにより、第１電極１２の電位が第２電極１６の電位より低くなる時間が、第１電極１２の電位が第２電極１６の電位よりも高くなる時間よりも長くなる。このようにして、第１制御部４０は、第１制御を行うことができる。
【００６２】
なお、第１制御部４０が行う第１制御は、上述した駆動電圧パルスＰを用いた例に限定されず、第１電極１２の電位が第２電極１６の電位より低くなる時間が、第１電極１２の電位が第２電極１６の電位より高くなる時間よりも長い駆動電圧を、電極１２，１６間に印加できればよい。
【００６３】
第２制御部４２は、第２封止板３２の下に設けられている。図示はしないが、第２制御部４２は、第１封止板３０上に第１制御部４０と一体的に設けられてもよい。また、液体噴射ヘッド１００は、１つの制御部で２つの圧電素子１０，２０の制御を行ってもよい。第２制御部４２は、第２圧電素子２０を制御することができる。第２制御部４２は、例えば、第２圧電素子２０を駆動させるための駆動電圧を発生する駆動電圧発生回路を有している。第２制御部４２は、第３電極２２および第４電極２６と電気的に接続されており、第３電極２２と第４電極２６との間に駆動電圧を印加することができる。第２制御部４２は、第３電極２２の電位が第４電極２６の電位よりも高くなる時間が、第３電極２２の電位が第４電極２６の電位よりも低くなる時間よりも長い駆動電圧を、第３電極２２と第４電極２６との間に印加する第２制御を行うことができる。この第２制御により、第２振動板８ｂを変形させることができる。
【００６４】
第２制御部４２は、例えば、電極２２，２６間に印加する駆動電圧として、図５に示す駆動電圧パルスＰを用いて第２制御を行うことができる。第２制御部４２は、例えば、第３電極２２に時系列で変化するパルス電圧を印加し、かつ第４電極２６に一定のバイアス電圧を印加することにより、電極２２，２６間に駆動電圧パルスＰを印加する。図５に示すように、駆動電圧パルスＰは、プラスの電圧を印加する時間がマイナスの電圧を印加する時間よりも長い。そのため、第４電極２６に印加されるバイアス電圧を、少なくとも第３電極２２に印加されるパルス電圧の基準電位（中間電位）よりも低く（例えば、０Ｖに）設定する。これにより、第３電極２２の電位が第４電極２６の電位よりも高くなる時間が、第３電極２２の電位が第４電極２６の電位よりも低くなる時間よりも長い駆動電圧を、第３電極２２と第４電極２６との間に印加することができる。このようにして、第２制御部４２は、第２制御を行うことができる。
【００６５】
なお、第２制御部４２が行う第２制御は、上述した駆動電圧パルスＰを用いた例に限定されず、第３電極２２の電位が第４電極２６の電位よりも高くなる時間が、第３電極２２の電位が第４電極２６の電位よりも低くなる時間よりも長い駆動電圧を、電極２２，２６間に印加できればよい。
【００６６】
駆動電圧パルスＰが第１圧電素子１０および第２圧電素子２０に印加されたときの液体噴射ヘッド１００の動作について説明する。電位下降要素ｐ１が圧電素子１０，２０に供給されると、第１圧電素子１０が第１振動板８ａを上方に変位させ、第２圧電素子２０が第２振動板８ｂを下方に変位させる。これにより、圧力室３が膨張し圧力室３内が減圧される。そして、第１保持要素ｐ２が圧電素子１０，２０に供給されることで圧力室３が膨張した状態が維持される。次に、電位上昇要素ｐ３が圧電素子１０，２０に供給されると、第１圧電素子１０が第１振動板８ａを下方に変位させ、第２圧電素子２０が第２振動板８ｂを上方に変位させる。これにより、圧力室３が収縮して圧力室３内が加圧され、第２開口部６から液体が排出される。その後、圧電素子１０，２０に第２電位保持要素ｐ４に続いて復帰要素ｐ５が供給されることにより、第１圧電素子１０が第１振動板８ａを上方に変位させ、第２圧電素子２０が第２振動板８ｂを下方に変位させる。これにより、圧力室３が膨張して圧力室３内が減圧され、液体が排出された後の第２開口部６のメニスカスの振動を収束させる。このように、液体噴射ヘッド１００では、制御部４０，４２が第１制御および第２制御を同時に行うことによって、圧力室３内の圧力を変化させて、第２開口部６から液体を排出することができる。
【００６７】
上述したように、第１制御において、第１圧電素子１０に印加される駆動電圧は、第１電極１２の電位が第２電極１６の電位よりも低くなる時間が、第１電極１２の電位が第２電極１６の電位よりも高くなる時間よりも長い。そのため、図３に示すように、駆動電圧によって第１圧電素子１０に印加される主な電界の方向（印加される時間が長い電界の方向）Ｅ１０は、第２電極１６から第１電極１２に向かう方向である。この電界の方向Ｅ１０と、第１圧電体１４の成長方向（圧電素子の形成された面の垂線方向であって、基板から離れる方向）Ｔ１とは、互いに反対の方向である。
【００６８】
また、第２制御において、第２圧電素子２０に印加される駆動電圧は、第３電極２２の電位が第４電極２６の電位よりも高くなる時間が、第３電極２２の電位が第４電極２６の電位よりも低くなる時間よりも長い。そのため、駆動電圧によって第２圧電素子２０に印加される主な電界の方向Ｅ２０は、第３電極２２から第４電極２６に向かう方向である。この電界の方向Ｅ２０と、第２圧電体２４の成長方向Ｔ２とは、同じ方向である。
【００６９】
図６は、圧電素子の耐久試験の結果を示すグラフである。サンプルＳ１は、第１圧電素子１０と同様に、圧電素子に印加される主な電界の方向と圧電体の成長方向とが互いに反対の方向となるように駆動電圧パルスＰが印加された圧電素子である。サンプルＳ２は、第２圧電素子２０と同様に、圧電素子に印加される主な電界の方向と圧電体の成長方向とが同じ方向となるように駆動電圧パルスＰが印加された圧電素子である。
【００７０】
図６に示すように、サンプルＳ１は、駆動電圧パルスＰの印加数が増えるに従って、変位量が減少する傾向がある。逆に、サンプルＳ２は、駆動電圧パルスＰの印加数が増えるに従って、変位量が増加する傾向がある。したがって、サンプルＳ１の変位量とサンプルＳ２の変位量との平均値Ａをとれば、駆動電圧パルスＰの印加数が増えても、サンプルＳ１やサンプルＳ２と比べて、一定した変位量が得られることがわかる。
【００７１】
液体噴射ヘッド１００では、上述のように、第１制御および第２制御によって、第１圧電素子１０および第２圧電素子２０を変位させて、液体を噴射する。すなわち、第１圧電素子１０の変位と第２圧電素子２０の変位をあわせた変位によって、液体を噴射する。ここで、図６に示す第１圧電素子１０の変位の傾向と第２圧電素子２０の変位の傾向をあわせた変位の傾向は、平均値Ａと同様の傾向を示す。したがって、液体噴射ヘッド１００では、圧電素子１０，２０に繰り返し駆動電圧を印加しても、２つの圧電素子１０，２０をあわせた変位量としては、一定した値が得られる。すなわち、液体噴射ヘッド１００では、圧電素子１０，２０に繰り返し駆動電圧を印加しても、一定した量の液体を噴射することができる。
【００７２】
液体噴射ヘッド１００は、例えば、以下の特徴を有する。
【００７３】
液体噴射ヘッド１００によれば、上述のように、圧電素子１０，２０に繰り返し駆動電圧を印加しても、一定した量の液体を噴射することができる。すなわち、液体噴射ヘッド１００は、長期にわたって、安定した噴射特性を有することができる。
【００７４】
液体噴射ヘッド１００によれば、第１圧電素子１０および第２圧電素子２０によって、圧力室３の容積を変動させることができる。そのため、圧電素子が１つの場合と比べて、圧力室３の容積の変動量を大きくすることができる。したがって、多量の液体を噴射することができる。すなわち、液体噴射ヘッド１００では、液体の噴射能力を高めることができる。
【００７５】
液体噴射ヘッド１００によれば、第１圧電素子１０が基板１の上方に形成され、第２圧電素子２０が基板１の下方に形成され、第２開口部６が基板１の側方に形成されていることができる。これにより、例えば、２つの圧電素子１０，２０を、基板１を拡大することなく、効率よく配置することができる。したがって、装置の小型化を図ることができる。
【００７６】
液体噴射ヘッド１００によれば、第１封止板３０と、第２封止板３２と、を有することができる。これにより、圧電素子１０，２０を外部雰囲気から保護することができる。
【００７７】
２． 液体噴射ヘッドの製造方法
次に、液体噴射ヘッド１００の製造方法について、図面を参照しながら説明する。図７〜図８は、液体噴射ヘッド１００の製造工程を模式的に示す断面図であり、図３に示す断面図に対応している。
【００７８】
図７に示すように、基板１となる部材１ａ上に第１振動板８ａを形成する。第１振動板８ａは、例えば、シリコンからなる部材１ａを熱酸化して酸化シリコン層を形成後、スパッタ法によりジルコニウム（Ｚｒ）層を形成し、該ジルコニウム層を熱酸化して酸化ジルコニウム層を形成することにより得られる。
【００７９】
次に、第１振動板８ａ上に第１圧電素子１０を形成する。まず、第１振動板８ａ上に第１電極１２を形成する。第１電極１２は、例えば、スパッタ法などにより形成される。次に、第１電極１２上に第１圧電体１４を形成する。第１圧電体１４は、例えば、ＣＶＤ法、ＭＯＤ（Metal Organic Deposition）法、スパッタ法などにより形成される。次に、第１圧電体１４上に第２電極１６を形成する。第２電極１６は、例えば、スパッタ法などにより形成される。第１電極１２、第１圧電体１４、および第２電極１６は、各層の形成ごとにパターニングされることもできるし、複数層の形成ごとに一括してパターニングされることもできる。このようにして、第１圧電素子１０を形成する。
【００８０】
次に、第１封止板３０を、第１圧電素子１０の上方に接合する。当該接合は、例えば、陽極接合や、接着剤等を用いて行われる。次に、部材１ａに開口部２ａを形成する。例えば、部材１ａの一部をエッチングすることにより、開口部２ａを形成することができる。部材１ａのエッチングは、例えば、水酸化カリウム水溶液などを用いて行うことができる。なお、部材１ａをエッチングする前に、部材１ａの裏面（第１振動板８ａ側とは反対側の面）を研磨することにより、部材１ａの膜厚を減少させてもよい。
【００８１】
図８に示すように、基板１となる部材１ｂ上に第２振動板８ｂを形成する。第２振動板８ｂは、第１振動板８ａと同様に形成される。
【００８２】
次に、第２振動板８ｂ上に第２圧電素子２０を形成する。第２圧電素子２０は、第１圧電素子１０と同様に形成される。
【００８３】
次に、第２封止板３２を、第２圧電素子２０の上方に接合する。当該接合は、例えば、陽極接合や、接着剤等を用いて行われる。次に、部材１ｂに開口部２ｂを形成する。例えば、部材１ｂの一部をエッチングすることにより、開口部２ｂを形成することができる。部材１ｂのエッチングは、部材１ａのエッチングと同様に行うことができる。
【００８４】
図３に示すように、部材１ａの開口部２ａ側の面と部材１ｂの開口部２ｂ側の面を接合する。当該接合は、例えば、陽極接合や、接着剤等を用いて行われる。これにより、圧力室３および開口部４，６を有する流路２を形成することができる。次に、封止板３０，３２の上面に、接着剤等を用いて制御部４０，４２を貼り付ける。次に、例えば、ワイヤーボンディング等を行って、第１制御部４０と電極１２，１６とを電気的に接続し、第２制御部４２と電極２２，２６とを電気的に接続する。
【００８５】
以上の工程により、液体噴射ヘッド１００を製造することができる。なお、液体噴射ヘッド１００の製造方法は、上述の製造方法に限定されない。
【００８６】
３． 液体噴射ヘッドの変形例
次に、本実施形態の変形例に係る液体噴射ヘッドについて、図面を参照しながら説明する。図９は、本実施形態の変形例に係る液体噴射ヘッド２００を模式的に示す斜視図である。なお、図９では、便宜上、ノズルプレート２１０の一部を透視して示している。
【００８７】
液体噴射ヘッド２００は、液体噴射ヘッド１００と、貫通孔２１２を有するノズルプレート２１０と、を含むことができる。
【００８８】
ノズルプレート２１０は、基板１の側方に設けられている。貫通孔２１２は、第２開口部６と連通している。したがって、第２開口部６から排出された液体は、貫通孔２１２を介して、外部に噴射される。これにより、液体噴射ヘッド２００は、外部に噴射される液体の飛行精度（飛行方向や飛行速度）を向上させることができる。ノズルプレート２１０の材質としては、例えば、シリコン、ステンレス鋼（ＳＵＳ）などを例示することができる。
【００８９】
４． ライン型液体噴射ヘッド
次に、本実施形態に係るライン型液体噴射ヘッドについて、図面を参照しながら説明する。図１０は、本実施形態の変形例に係るライン型液体噴射ヘッド３００を模式的に示す斜視図である。図１１は、ライン型液体噴射ヘッド３００の側面を模式的に示す平面図である。
【００９０】
ライン型液体噴射ヘッド３００は、本発明に係る液体噴射ヘッドを複数有することができる。ここでは、本発明に係る液体噴射ヘッドとして、本実施形態に係る液体噴射ヘッド１００を用いた場合について説明する。
【００９１】
ライン型液体噴射ヘッド３００は、図１０の例では、４つの液体噴射ヘッド１００（第１液体噴射ヘッド１００ａ、第２液体噴射ヘッド１００ｂ、第３液体噴射ヘッド１００ｃ、第４液体噴射ヘッド１００ｄ）を有しているが、その数は限定されない。４つの液体噴射ヘッド１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄは、液体の排出方向が揃うように、第２開口部６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄが同じ方向を向くように配列されている。図１１に示すように、第１液体噴射ヘッド１００ａの第２開口部６ａは、基板１の側面に複数形成されており、複数の第２開口部６ａは、第１方向Ｘに並んでいる。第２開口部６ｂ、６ｃ、６ｄも同様に、基板１の側面に複数形成されており、複数の第２開口部６ｂ、６ｃ、６ｄは、第１方向Ｘに並んでいる。
【００９２】
図１１に示すように、第１液体噴射ヘッド１００ａの第２開口部６ａは、第１方向Ｘに延びる第１仮想直線Ａ上に配置されている。また、第２液体噴射ヘッド１００ｂの第２開口部６ｂは、第１仮想直線Ａ上に配置されている。第３液体噴射ヘッド１００ｃの第２開口部６ｃは、第１方向Ｘに延びる第２仮想直線Ａと、第１液体噴射ヘッド１００ａの第２開口部６ａと第２液体噴射ヘッド１００ｂの第２開口部６ｂとの間を通り第１方向Ｘと直交する第２方向Ｙに延びる第３仮想直線Ｃと、が交差する位置に配置されている。すなわち、第２開口部６ａ，６ｂ，６ｃは、第１方向Ｘに沿って千鳥状に配置されている。これに対応して、図示の例では、第１〜第４液体噴射ヘッド１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄが、第１方向Ｘに沿って千鳥状に配置されている。
【００９３】
その結果、ライン型液体噴射ヘッド３００は、媒体の表面に沿って、相対的な位置を第２方向Ｙに変化させたときに、液体噴射ヘッド１００が単数の場合に比べて、媒体の４倍の面積に対して液体を塗布することができる。これにより、ライン型液体噴射ヘッド３００と媒体との相対的な位置を変化させるとき、ライン型液体噴射ヘッド３００または媒体の移動に要する操作を減少させることができる。また、たとえば、ラスタースキャンによって液体を塗布する場合、走査回数を減少させることができる。
【００９４】
本実施形態のライン型液体噴射ヘッドが有する液体噴射ヘッド１００の個数は、任意である。そのため、たとえば、ライン型液体噴射ヘッド３００の第１方向Ｘの長さが、媒体の幅以上の大きさとなるように、液体噴射ヘッド１００の数を増せば、媒体およびライン型液体噴射ヘッド３００のいずれかを走査することのみによって、媒体の目標位置に液体を塗布することができる。そのため、このようなライン型液体噴射ヘッドによれば、ラスタースキャンが不要になり、ラスタースキャンのための機構や制御装置等を簡略化することができる。
【００９５】
ライン型液体噴射ヘッド３００によれば、液体噴射ヘッド１００を有するため、安定した噴射特性を得ることができる。さらに、液体噴射ヘッド１００が単数の場合に比べて、広い面積に液体を塗布することができる。
【００９６】
５． 液体噴射装置
次に、本実施形態に係る液体噴射装置について説明する。本実施形態に係る液体噴射装置は、本発明に係る液滴噴射ヘッド１００を有する。ここでは、本実施形態に係る液体噴射装置１０００がインクジェットプリンターである場合について説明する。図１２は、本実施形態に係る液体噴射装置１０００を模式的に示す斜視図である。
【００９７】
液体噴射装置１０００は、ヘッドユニット１０３０と、駆動部１０１０と、制御部１０６０と、を含む。また、液体噴射装置１０００は、装置本体１０２０と、給紙部１０５０と、記録用紙Ｐを設置するトレイ１０２１と、記録用紙Ｐを排出する排出口１０２２と、装置本体１０２０の上面に配置された操作パネル１０７０と、を含むことができる。
【００９８】
ヘッドユニット１０３０は、例えば、上述した液滴噴射ヘッド１００から構成されるインクジェット式記録ヘッド（以下単に「ヘッド」ともいう）を有する。ヘッドユニット１０３０は、さらに、ヘッドにインクを供給するインクカートリッジ１０３１と、ヘッドおよびインクカートリッジ１０３１を搭載した運搬部（キャリッジ）１０３２と、を備える。
【００９９】
駆動部１０１０は、ヘッドユニット１０３０を往復動させることができる。駆動部１０１０は、ヘッドユニット１０３０の駆動源となるキャリッジモーター１０４１と、キャリッジモーター１０４１の回転を受けて、ヘッドユニット１０３０を往復動させる往復動機構１０４２と、を有する。
【０１００】
往復動機構１０４２は、その両端がフレーム（図示せず）に支持されたキャリッジガイド軸１０４４と、キャリッジガイド軸１０４４と平行に延在するタイミングベルト１０４３と、を備える。キャリッジガイド軸１０４４は、キャリッジ１０３２が自在に往復動できるようにしながら、キャリッジ１０３２を支持している。さらに、キャリッジ１０３２は、タイミングベルト１０４３の一部に固定されている。キャリッジモーター１０４１の作動により、タイミングベルト１０４３を走行させると、キャリッジガイド軸１０４４に導かれて、ヘッドユニット１０３０が往復動する。この往復動の際に、ヘッドから適宜インクが吐出され、記録用紙Ｐへの印刷が行われる。
【０１０１】
なお、本実施形態では、液体噴射ヘッド１００および記録用紙Ｐがいずれも移動しながら印刷が行われる液体噴射装置の例を示しているが、本発明の液体噴射装置は、液体噴射ヘッド１００および記録用紙Ｐが互いに相対的に位置を変えて記録用紙Ｐに印刷される機構であればよい。また、本実施形態では、記録用紙Ｐに印刷が行われる例を示しているが、本発明の液体噴射装置によって印刷を施すことができる記録媒体としては、紙に限定されず、布、フィルム、金属など、広範な媒体を挙げることができ、適宜構成を変更することができる。
【０１０２】
制御部１０６０は、ヘッドユニット１０３０、駆動部１０１０および給紙部１０５０を制御することができる。
【０１０３】
給紙部１０５０は、記録用紙Ｐをトレイ１０２１からヘッドユニット１０３０側へ送り込むことができる。給紙部１０５０は、その駆動源となる給紙モーター１０５１と、給紙モーター１０５１の作動により回転する給紙ローラー１０５２と、を備える。給紙ローラー１０５２は、記録用紙Ｐの送り経路を挟んで上下に対向する従動ローラー１０５２ａおよび駆動ローラー１０５２ｂを備える。駆動ローラー１０５２ｂは、給紙モーター１０５１に連結されている。制御部１０６０によって供紙部１０５０が駆動されると、記録用紙Ｐは、ヘッドユニット１０３０の下方を通過するように送られる。
【０１０４】
ヘッドユニット１０３０、駆動部１０１０、制御部１０６０および給紙部１０５０は、装置本体１０２０の内部に設けられている。
【０１０５】
液体噴射装置１０００では、本発明に係る液滴噴射ヘッド１００を有することができる。したがって、液体噴射装置１０００は、安定した噴射特性を有することができる。
【０１０６】
なお、上記例示した液体噴射装置１０００は、１つの液体噴射ヘッド１００を有し、この液体噴射ヘッド１００によって、記録媒体に印刷を行うことができるものであるが、複数の液体噴射ヘッドを有してもよい。液体噴射装置が複数の液体噴射ヘッドを有する場合には、複数の液体噴射ヘッドは、それぞれ独立して上述のように動作されてもよい。
【０１０７】
以上、本発明にかかる液体噴射装置の一例として、インクジェットプリンターとしての液体噴射装置１０００を説明したが、本発明にかかる液体噴射装置は、工業的にも利用することができる。この場合に吐出される液体（液状材料）としては、各種の機能性材料を溶媒や分散媒によって適当な粘度に調整したものなどを用いることができる。本発明の液体噴射装置は、例示したプリンター等の画像記録装置以外にも、液晶ディスプレイ等のカラーフィルターの製造に用いられる色材噴射装置、有機ＥＬディスプレイ、ＦＥＤ（面発光ディスプレイ）、電気泳動ディスプレイ等の電極やカラーフィルターの形成に用いられる液体材料噴射装置、バイオチップ製造に用いられる生体有機材料噴射装置としても好適に用いられることができる。
【０１０８】
６． ライン型液体噴射装置
本実施形態のライン型液体噴射装置は、本実施形態に係るライン型液体噴射ヘッド３００を有する。ここでは、本実施形態にかかるライン型液体噴射装置２０００がインクジェットプリンターである場合を例にとって説明する。
【０１０９】
図１３は、本実施形態に係るライン型液体噴射装置２０００を概略的に示す斜視図である。
【０１１０】
ライン型液体噴射装置２０００は、ヘッドユニット１０３０と、制御部１０６０と、を含む。ライン型液体噴射装置２０００は、液体噴射装置１０００における駆動部１０１０を有さない。また、ライン型液体噴射装置２０００は、装置本体１０２０と、給紙部１０５０と、記録用紙Ｐを設置するトレイ１０２１と、記録用紙Ｐを排出する排出口１０２２と、装置本体１０２０の上面に配置された操作パネル１０７０と、を含むことができる。ライン型液体噴射装置２０００のヘッドユニット１０３０以外の部材は、液体噴射装置１０００と同様であるため、当該部材についての詳細な説明を省略する。
【０１１１】
ヘッドユニット１０３０は、上述したライン型液体噴射ヘッド３００から構成されるインクジェット式記録ヘッド（以下単に「ヘッド」ともいう）を有する。ライン型液体噴射ヘッド３００は、記録用紙Ｐの幅よりも大きいＸ方向の大きさを有している。ヘッドユニット１０３０は、さらに、ヘッドにインクを供給するインクカートリッジ１０３１を備える。
【０１１２】
ライン型液体噴射ヘッド３００は、ヘッドユニット１０３０に、記録用紙Ｐの移動方向と、液体噴射ヘッド１００ａ，１００ｂ．１００ｃ．１００ｄが並ぶ第１方向Ｘに直交する第２方向Ｙ（図１１参照）とが一致するように、ヘッドユニット１０３０に取り付けられている。
【０１１３】
制御部１０６０によって、給紙部１０５０の動作とともにヘッドユニット１０３０が駆動され、ライン型液体噴射ヘッド３００と記録用紙Ｐとの相対的な位置を変化させながらインクが記録用紙Ｐの所望の位置に塗布され、記録用紙Ｐへの印刷が行われる。
【０１１４】
ライン型液体噴射装置２０００では、本発明に係るライン型液滴噴射ヘッド３００を有することができる。したがって、ライン型液体噴射装置１０００は、安定した噴射特性を有することができる。
【０１１５】
なお、本発明にかかるライン型液体噴射装置の一例として、インクジェットプリンターとしてのライン型液体噴射装置２０００を説明したが、本発明にかかるライン型液体噴射装置は、工業的にも利用することができる。この場合に吐出される液体（液状材料）としては、各種の機能性材料を溶媒や分散媒によって適当な粘度に調整したものなどを用いることができる。本発明のライン型液体噴射装置は、例示したプリンター等の画像記録装置以外にも、液晶ディスプレイ等のカラーフィルターの製造に用いられる色材噴射装置、有機ＥＬディスプレイ、ＦＥＤ（面発光ディスプレイ）、電気泳動ディスプレイ等の電極やカラーフィルターの形成に用いられる液体材料噴射装置、バイオチップ製造に用いられる生体有機材料噴射装置としても好適に用いられることができる。
【０１１６】
以上に述べた実施形態および変形例は、任意の複数の形態を適宜組み合わせることが可能である。これにより、組み合わされた実施形態は、それぞれの実施形態が有する効果または相乗的な効果を奏することができる。
【０１１７】
上記のように、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できよう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。
【符号の説明】
【０１１８】
１ 基板、２ 流路、３ 圧力室、４ 第１開口部、６ 第２開口部、
８ａ，８ｂ 振動板、１０ 第１圧電素子、１２ 第１電極、１４ 第１圧電体、
１６ 第２電極、２０ 第２圧電素子、２２ 第３電極、２４ 第２圧電体、
２６ 第４電極、３０ 第１封止板、３２ 第２封止板、４０ 第１制御部、
４２ 第２制御部、１００，２００ 液体噴射ヘッド、２１０ ノズルプレート、
２１２ 貫通孔、３００ ライン型液体噴射ヘッド、１０００ 液体噴射装置、
１０１０ 駆動部、１０２０ 装置本体、１０２１ トレイ、１０２２ 排出口、
１０３０ ヘッドユニット、１０３１ インクカートリッジ、１０３２ キャリッジ、
１０４１ キャリッジモーター、１０４２ 往復動機構、１０４３ タイミングベルト、
１０４４ キャリッジガイド軸、１０５０ 給紙部、１０５１ 給紙モーター、
１０５２ 給紙ローラー、１０６０ 制御部、１０７０ 操作パネル、
２０００ ライン型液体噴射装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体噴射ヘッド、ライン型液体噴射ヘッド、液体噴射装置、およびライン型液体噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体噴射ヘッドは、液体噴射装置の構成として、例えば、インクジェットプリンター等に用いられる。この場合、液体噴射ヘッドは、インク液滴を噴射して飛翔させるために用いられ、これによりインクジェットプリンターは、インクを紙等の媒体に付着させて印刷を行うことができる。
【０００３】
液体噴射ヘッドは、一般に、ノズル孔から液体を吐出するために液体に圧力を加えるアクチュエーターを有している。このようなアクチュエーターとしては、例えば、圧電素子を備えたものがある。アクチュエーターが備える圧電素子としては、電気機械変換機能を呈する圧電材料、例えば、結晶化した圧電性セラミックス等からなる圧電体を、２つの電極で挟んで構成されたものがある。このような圧電素子は、２つの電極によって電圧が印加されることにより変形（変位）することができる。液体噴射ヘッドは、この変形を利用することによって、圧力室内を加圧して、インク液滴を噴射することができる（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１５９７３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、圧電素子は、一般的に、長期にわたって使用すると、すなわち、駆動を繰り返すと、変位量の低下が生じることが知られている。このため、圧電素子を備えた液体噴射ヘッドでは、駆動を繰り返すことによって噴射される液体の量が変動してしまい安定した噴射特性が得られないという問題が生じる場合がある。
【０００６】
本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、安定した噴射特性を有する液体噴射ヘッドを提供することにある。また、本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、上記液体噴射ヘッドを含むライン型液体噴射ヘッド、液体噴射装置、およびライン型液体噴射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】
本発明に係る液体噴射ヘッドは、
開口部を有する流路を備えた基板と、
前記基板に形成された第１圧電素子および第２圧電素子と、
前記第１圧電素子および前記第２圧電素子を制御する制御部と、
を含み、
前記第１圧電素子は、
第１電極と、
前記第１電極に対向する第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極とに挟まれた第１圧電体と、
を有し、
前記第２圧電素子は、
第３電極と、
前記第３電極に対向する第４電極と、
前記第３電極と前記第４電極とに挟まれた第２圧電体と、
を有し、
前記第１電極は、前記第２電極より前記基板側に形成されており、
前記第３電極は、前記第４電極より前記基板側に形成されており、
前記制御部は、
前記第１電極の電位が前記第２電極の電位より低くなる時間が、前記第１電極の電位が前記第２電極の電位より高くなる時間よりも長い駆動電圧を、前記第１電極と前記第２電極との間に印加する第１制御と、
前記第３電極の電位が前記第４電極の電位より高くなる時間が、前記第３電極の電位が前記第４電極の電位より低くなる時間よりも長い駆動電圧を、前記第３電極と前記第４電極との間に印加する第２制御と、
を行い、
前記第１制御および前記第２制御によって、前記開口部から液体を排出する。
【０００８】
このような液体噴射ヘッドによれば、第１制御および第２制御によって、液体を排出することができる。したがって、後述するように、第１圧電素子および第２圧電素子に繰り返し駆動電圧を印加しても、一定した量の液体を噴射することができる。すなわち、安定した噴射特性を有することができる。
【０００９】
本発明に係る液体噴射ヘッドにおいて、
前記第１圧電素子は、前記基板の上方に形成され、
前記第２圧電素子は、前記基板の下方に形成され、
前記開口部は、前記基板の側方に形成されていることができる。
【００１０】
このような液体噴射ヘッドによれば、２つの圧電素子（第１圧電素子および第２圧電素子）を、基板を拡大することなく、効率よく配置することができる。したがって、装置の小型化を図ることができる。
【００１１】
なお、本発明に係る記載では、「上方」という文言を、例えば、「特定のもの（以下、「Ａ」という）の「上方」に他の特定のもの（以下、「Ｂ」という）を形成する」などと用いる場合に、Ａ上に直接Ｂを形成するような場合と、Ａ上に他のものを介してＢを形成するような場合とが含まれるものとして、「上方」という文言を用いている。同様に、「下方」という文言は、Ａ下に直接Ｂを形成するような場合と、Ａ下に他のものを介してＢを形成するような場合とが含まれるものとする。
【００１２】
本発明に係る液体噴射ヘッドにおいて、
貫通孔を有するノズルプレートをさらに含み、
前記貫通孔は、前記開口部と連通していることができる。
【００１３】
このような液体噴射ヘッドによれば、外部に噴射される液体の飛行精度を向上させることができる。
【００１４】
本発明に係る液体噴射ヘッドにおいて、
前記第１圧電素子の上方に設けられ、前記第１圧電素子を空間を介して覆う第１封止板と、
前記第２圧電素子の下方に設けられ、前記第２圧電素子を空間を介して覆う第２封止板と、
を含むことができる。
【００１５】
このような液体噴射ヘッドによれば、第１圧電素子および第２圧電素子を外部雰囲気から保護することができる。
【００１６】
本発明に係るライン型液体噴射ヘッドは、
本発明に係る液体噴射ヘッドを複数有する。
【００１７】
このようなライン型液体噴射ヘッドによれば、本発明に係る液体噴射ヘッドを有するため、安定した噴射特性を有することができる。
【００１８】
本発明に係るライン型液体噴射ヘッドにおいて、
複数の前記液体噴射ヘッドのうちの第１液体噴射ヘッドの第１の開口部は、第１方向に延びる第１仮想直線上に配置され、
複数の前記液体噴射ヘッドのうちの第２液体噴射ヘッドの第２の開口部は、前記第１仮想直線上に配置され、
複数の前記液体噴射ヘッドのうちの第３液体噴射ヘッドの第３の開口部は、前記第１方向に延びる第２仮想直線と、前記第１の開口部と前記第２の開口部との間を通り前記第１方向と直交する第２方向に延びる第３仮想直線と、が交差する位置に配置されていることができる。
【００１９】
このようなライン型液体噴射ヘッドによれば、広い面積に液体を塗布することができる。
【００２０】
本発明に係る液体噴射装置は、
本発明に係る液体噴射ヘッドを有する。
【００２１】
このような液体噴射装置によれば、本発明に係る液体噴射ヘッドを有するため、安定した噴射特性を有することができる。
【００２２】
本発明に係るライン型液体噴射装置は、
本発明に係るライン型液体噴射ヘッドを有する。
【００２３】
このようなライン型液体噴射装置によれば、本発明に係るライン型液体噴射ヘッドを有するため、安定した噴射特性を有することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本実施形態に係る液体噴射ヘッドを模式的に示す斜視図。
【図２】本実施形態に係る液体噴射ヘッドを模式的に示す平面図。
【図３】本実施形態に係る液体噴射ヘッドを模式的に示す断面図。
【図４】本実施形態に係る液体噴射ヘッドを模式的に示す断面図。
【図５】圧電素子を駆動させるための駆動電圧パルスを示す波形図。
【図６】圧電素子の耐久試験の結果を示すグラフ。
【図７】本実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造工程を模式的に示す断面図。
【図８】本実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造工程を模式的に示す断面図。
【図９】本実施形態の変形例に係る液体噴射ヘッドを模式的に示す斜視図。
【図１０】本実施形態に係るライン型液体噴射ヘッドを模式的に示す斜視図。
【図１１】本実施形態に係るライン型液体噴射ヘッドを模式的に示す平面図。
【図１２】本実施形態に係る液体噴射装置を模式的に示す斜視図。
【図１３】本実施形態に係るライン型液体噴射装置を模式的に示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２６】
１． 液体噴射ヘッド
まず、本実施形態に係る液体噴射ヘッドについて、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る液体噴射ヘッド１００を模式的に示す斜視図である。図２は、液体噴射ヘッド１００を模式的に示す平面図である。図３および図４は、液体噴射ヘッド１００を模式的に示す断面図である。なお、図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図であり、図４は、図２のＩＶ−ＩＶ線断面図である。また、図２では、便宜上、第１封止板３０、第１制御部４０の図示を省略している。
【００２７】
液体噴射ヘッド１００は、図１〜図４に示すように、基板１と、第１圧電素子１０と、第２圧電素子２０と、制御部（第１制御部４０，第２制御部４２）と、を含む。液体噴射ヘッド１００は、さらに、第１振動板８ａと、第２振動板８ｂと、第１封止板３０と、第２封止板３２と、を含むことができる。
【００２８】
基板１は、液体の経路となる流路２を有する。流路２は、１対の圧電素子１０，２０に対して１つ設けられている。図示の例では、流路２は、複数の圧電素子１０，２０の対に１対１に対応して複数設けられている。基板１の材質としては、例えば、シリコン、ステンレス鋼（ＳＵＳ）などを例示することができる。流路２は、圧力室３と、第１開口部４と、第２開口部６と、を有している。基板１が第１振動板８ａと第２振動板８ｂとの間の空間を区画することにより、圧力室３、第１開口部４、および第２開口部６が設けられる。
【００２９】
圧力室３は、振動板８ａ，８ｂおよび基板１によって囲まれた空間である。圧力室３の上方には、第１振動板８ａを介して、第１圧電素子１０が形成され、圧力室３の下方には、第２振動板８ｂを介して、第２圧電素子２０が形成されている。圧力室３は、第１開口部４および第２開口部６と連通している。液体噴射ヘッド１００では、圧力室３の容積を、第１振動板８ａおよび第２振動板８ｂの変形により変化させることができる。したがって、圧力室の容積を１つの振動板の変形により変化させる液体噴射ヘッドと比べて、圧力室３の容積の変化量を大きくできる。振動板８ａ，８ｂの変形により圧力室３の容積が拡大すると、圧力室３内が減圧され、第１開口部４から液体が供給される。振動板８ａ，８ｂの変形により圧力室３の容積が縮小すると、圧力室３内が加圧され、第２開口部６から液体が排出される。
【００３０】
第１開口部４は、基板１の側方に形成されている。第１開口部４は、圧力室３に液体を供給するために設けられている。第１開口部４は、図２に示すように、平面視して、基板１の１つの辺に配列されている。第１開口部４の開口面積は、例えば、圧力室３の断面積よりも小さく形成されることができる。第１開口部４の開口面積を小さくすれば、圧力室３への液体の導入経路が狭窄された形状となる。これにより、第１開口部４から圧力室３内に充填された液体の流動状態を制御することができる。第１開口部４は、図示はしないが、例えば、リザーバー（液体貯留部）に接続されることができる。リザーバーは、外部（例えばインクカートリッジ）から供給されるインクを、一時貯留することができる。複数の第１開口部４は、同一、或いは別々のリザーバーに接続されることができる。
【００３１】
第２開口部６は、基板１の側方に形成されている。第２開口部６は、図示の例では、平面視して、第１開口部４が配列された基板１の辺とは反対側の基板１の辺に配列されている。第２開口部６は、圧力室３に充填された液体を排出するために設けられている。第２開口部６は、例えば、振動板８ａ，８ｂの変位方向に直交する方向に向かって開口している。したがって、第２開口部６から液体が排出される方向は、振動板８ａ，８ｂの変位方向に直交する方向となる。第２開口部６の開口面積は、図２に示すように、圧力室３の断面積よりも小さく形成されることができる。そのため、圧力室３から液体が排出される経路が狭窄された形状となる。これにより、第２開口部６は、液体を噴射するノズルとして機能することができる。
【００３２】
なお、図示の例では、圧力室３と、開口部４，６と、を区別して説明するが、これらはいずれも液体の流路であって、このような流路はどのように設計されても構わない。また、例えば、開口部４，６は、図示の例では、液体の経路の一部が狭窄された形状を有しているが、設計に従って任意に形成することができる。
【００３３】
第１振動板８ａは、基板１上に形成されている。第２振動板８ｂは、基板１の下に形成されている。振動板８ａ，８ｂは、可撓性を有し、圧電体１４，２４の動作によって変形（屈曲）することができる。これにより、圧力室３の容積を変化させることができる。振動板８ａ，８ｂの材質としては、例えば、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、窒化シリコン、酸化シリコンなどの無機酸化物、ステンレス鋼などの合金を例示することができる。振動板８ａ，８ｂは、単層であってもよいし、例示した物質の２種以上の積層構造であってもよい。
【００３４】
なお、図示はしないが、第１振動板８ａを設けずに、第１電極１２が振動板であってもよい。同様に、第２振動板８ｂを設けずに、第３電極２２が振動板であってもよい。すなわち、第１電極１２および第３電極２２は、圧電体１４，２４に電圧を印加するための一方の電極としての機能と、圧電体１４，２４の動作によって変形することのできる振動板としての機能と、を有していてもよい。
【００３５】
第１圧電素子１０は、第１振動板８ａを介して基板１上に形成されている。第１圧電素子１０は、圧力室３（流路２）に１対１に対応して設けられている。図示の例では、第１圧電素子１０は、複数の圧力室３に1対1に対応して複数設けられている。第１圧電素子１０は、第１電極１２と、第１電極１２に対向する第２電極１６と、第１電極１２と第２電極１６とに挟まれた第１圧電体１４と、を有している。
【００３６】
第１電極１２は、第１振動板８ａ上に形成されている。第１電極１２は、第１圧電体１４を挟む２つの電極１２，１６のうち基板１側に形成された電極である。第１電極１２と第１振動板８ａとの間には、例えば、両者の密着性を付与する層や、強度や導電性を付与する層が形成されてもよい。このような層の例としては、例えば、チタン、ニッケル、イリジウム、白金などの各種の金属からなる層や、それらの酸化物からなる層を例示することができる。
【００３７】
第１電極１２の形状は、例えば、層状または薄膜状の形状である。第１電極１２の厚みは、例えば、５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下とすることができる。また、第１電極１２の平面的な形状は、第２電極１６が対向して配置されたときに両者の間に第１圧電体１４を配置できる形状であれば、特に限定されず、例えば、矩形、円形等とすることができる。
【００３８】
第１電極１２の材質は、例えば、ニッケル、イリジウム、白金などの各種の金属、それらの導電性酸化物（例えば酸化イリジウムなど）、ストロンチウムとルテニウムの複合酸化物（ＳｒＲｕＯｘ：ＳＲＯ）、ランタンとニッケルの複合酸化物（ＬａＮｉＯｘ：ＬＮＯ）などを例示することができる。第１電極１２は、例示した材料の単層構造でもよいし、複数の材料を積層した構造であってもよい。
【００３９】
第１電極１２の機能の一つとしては、第２電極１６と一対になって、第１圧電体１４に電圧を印加するための一方の電極となることが挙げられる。第１電極１２は、図示の例では、複数の第１圧電素子１０の共通電極である。なお、図示はしないが、第１電極１２は、第１圧電素子１０ごとに形成された個別電極であってもよい。第１電極１２は、配線（図示せず）を介して、第１制御部４０と電気的に接続されている。
【００４０】
第１圧電体１４は、第１電極１２上に形成されている。第１圧電体１４の少なくとも一部は、第１電極１２と第２電極１６とに挟まれている。第１圧電体１４は、例えば、第１電極１２の上面および側方、並びに第１振動板８ａの上方に形成されている。第１圧電体１４の厚さは、例えば、３００ｎｍ以上３０００ｎｍ以下とすることができる。
【００４１】
第１圧電体１４は、圧電材料によって形成される。そのため第１圧電体１４は、第１電極１２および第２電極１６によって電圧が印加されることで変形することができる。この変形により第１振動板８ａは、変形（屈曲）することができる。
【００４２】
第１圧電体１４の材質としては、一般式ＡＢＯ３で示されるペロブスカイト型酸化物（たとえば、Ａは、Ｐｂを含み、Ｂは、ＺｒおよびＴｉを含む。）が好適である。このような材料の具体例としては、チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）、ニオブ酸カリウムナトリウム（（Ｋ，Ｎａ）ＮｂＯ３）などが挙げられる。
【００４３】
第２電極１６は、第１圧電体１４上に形成されている。第２電極１６は、第１電極１２と対向して配置されている。第２電極１６の形状は、例えば、層状または薄膜状の形状である。第２電極１６の厚みは、例えば、５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下とすることができる。第２電極１６の平面的な形状は、第１電極１２に対向して配置されたときに両者の間に第１圧電体１４を配置できる形状であれば、特に限定されず、例えば、矩形、円形等とすることができる。
【００４４】
第２電極１６の材質は、例えば、ニッケル、イリジウム、白金などの各種の金属、それらの導電性酸化物（例えば酸化イリジウムなど）、ストロンチウムとルテニウムの複合酸化物（ＳｒＲｕＯｘ：ＳＲＯ）、ランタンとニッケルの複合酸化物（ＬａＮｉＯｘ：ＬＮＯ）などを例示することができる。第２電極１６は、例示した材料の単層構造でもよいし、複数の材料を積層した構造であってもよい。
【００４５】
第２電極１６の機能の一つとしては、第１圧電体１４に電圧を印加するための一方の電極となることが挙げられる。第２電極１６は、図示の例では、第１圧電素子１０ごとに形成された個別電極である。なお、図示はしないが、第２電極１６は、複数の第１圧電素子１０の共通電極であってもよい。第２電極１６は、配線（図示せず）を介して、第１制御部４０と電気的に接続されている。
【００４６】
第２圧電素子２０は、第２振動板８ｂを介して基板１の下に形成されている。第２圧電素子２０は、圧力室３（流路２）に１対１に対応して設けられている。すなわち、第１圧電素子１０と第２圧電素子２０とは、それぞれ振動板８ａ，８ｂを介して、１つの圧力室３（流路２）を挟むように配置されている。図示の例では、第２圧電素子２０は、複数の圧力室３に１対１に対応して複数設けられている。第２圧電素子２０は、第３電極２２と、第３電極２２に対向する第４電極２６と、第３電極２２と第４電極２６とに挟まれた第２圧電体２４と、を有している。
【００４７】
第３電極２２は、第２振動板８ｂの下に形成されている。第３電極２２は、第２圧電体２４を挟む２つの電極２２，２６のうち基板１側に形成された電極である。第３電極２２と第２振動板８ｂとの間には、例えば、両者の密着性を付与する層や、強度や導電性を付与する層が形成されてもよい。このような層の例としては、例えば、チタン、ニッケル、イリジウム、白金などの各種の金属からなる層や、それらの酸化物からなる層を例示することができる。
【００４８】
第３電極２２の形状は、例えば、層状または薄膜状の形状である。第３電極２２の厚みは、例えば、５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下とすることができる。また、第３電極２２の平面的な形状は、第４電極２６が対向して配置されたときに両者の間に第２圧電体２４を配置できる形状であれば、特に限定されず、例えば、矩形、円形等とすることができる。
【００４９】
第３電極２２の材質としては、例えば、第１電極１２と同様の材質を例示することができる。第３電極２２は、単層構造でもよいし、複数の材料を積層した構造であってもよい。
【００５０】
第３電極２２の機能の一つとしては、第４電極２６と一対になって、第２圧電体２４に電圧を印加するための一方の電極となることが挙げられる。第３電極２２は、図示の例では、複数の第２圧電素子２０の共通電極である。なお、第３電極２２は、例えば、第２圧電素子２０ごとに形成された個別電極であってもよい。第３電極２２は、配線（図示せず）を介して、第２制御部４２と電気的に接続されている。
【００５１】
第２圧電体２４は、第３電極２２の下に形成されている。第２圧電体２４の少なくとも一部は、第３電極２２と第４電極２６とに挟まれている。第２圧電体２４は、例えば、第３電極２２の下面および側方、並びに第２振動板８ｂの下方に形成されている。第２圧電体２４の厚さは、例えば、３００ｎｍ以上３０００ｎｍ以下とすることができる。
【００５２】
第２圧電体２４は、圧電材料によって形成される。そのため第２圧電体２４は、第３電極２２および第４電極２６によって電圧が印加されることで変形することができる。この変形により第２振動板８ｂは、変形（屈曲）することができる。第２圧電体２４の材質としては、第１圧電体１２と同様の材質を例示することができる。
【００５３】
第４電極２６は、第２圧電体２４の下に形成されている。第４電極２６は、第３電極２２と対向して配置されている。第４電極２６の形状は、例えば、層状または薄膜状の形状である。第４電極２６の厚みは、例えば、５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下とすることができる。第４電極２６の平面的な形状は、第３電極２２に対向して配置されたときに両者の間に第２圧電体２４を配置できる形状であれば、特に限定されず、例えば、矩形、円形等とすることができる。
【００５４】
第４電極２６の材質としては、例えば、第２電極１６と同様の材質を例示することができる。第４電極２６は、単層構造でもよいし、複数の材料を積層した構造であってもよい。
【００５５】
第４電極２６の機能の一つとしては、第２圧電体２４に電圧を印加するための一方の電極となることが挙げられる。第４電極２６は、図示の例では、第２圧電素子２０ごとに形成された個別電極である。なお、図示はしないが、第４電極２６は、複数の第２圧電素子２０の共通電極であってもよい。
【００５６】
第１封止板３０は、第１圧電素子１０の上方に設けられ、空間を介して第１圧電素子１０を覆うように形成されている。第１封止板３０は、図示の例では、複数の第１圧電素子１０を覆うように形成されている。図示はしないが、第１封止板３０は、第１圧電素子１０を１つずつ覆うように形成されていてもよい。第１封止板３０は、その内側の空間を気密に保つ機能を有していてもよい。これにより、第１圧電素子１０を外部雰囲気から保護することができる。したがって、例えば、第１圧電体１４の劣化を抑制することができる。また、第１封止板３０を設けることにより、液体噴射ヘッド１００の取り扱いが容易になる。第１封止板３０の材質としては、例えば、シリコン、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、ガラスなどを挙げることができる。
【００５７】
第２封止板３２は、第２圧電素子２０の下方に設けられ、空間を介して第２圧電素子２０を覆うように形成されている。第２封止板３２は、図示の例では、複数の第２圧電素子２０を覆うように形成されている。図示はしないが、第２封止板３２は、第２圧電素子２０を１つずつ覆うように形成されていてもよい。第２封止板３２は、その内側の空間を気密に保つ機能を有していてもよい。これにより、第２圧電素子２０を外部雰囲気から保護することができる。したがって、例えば、第２圧電体２４の劣化を抑制することができる。また、第２封止板３２を設けることにより、液体噴射ヘッド１００の取り扱いが容易になる。第２封止板３２の材質としては、例えば、シリコン、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、ガラスなどを挙げることができる。
【００５８】
第１制御部４０は、第１封止板３０上に設けられている。第１制御部４０は、第１圧電素子１０を制御することができる。第１制御部４０は、例えば、第１圧電素子１０を駆動させるための駆動電圧を発生する駆動電圧発生回路を有している。第１制御部４０は、第１電極１２および第２電極１６と電気的に接続されており、第１電極１２と第２電極１６との間に駆動電圧を印加することができる。第１制御部４０は、第１電極１２の電位が第２電極１６の電位よりも低くなる時間が、第１電極１２の電位が第２電極１６の電位よりも高くなる時間よりも長い駆動電圧を、第１電極１２と第２電極１６との間に印加する第１制御を行うことができる。この第１制御により、第１振動板８ａを変形させることができる。
【００５９】
図５は、圧電素子を駆動させるための駆動電圧パルスＰを示す波形図である。第１制御部４０は、例えば、電極１２，１６間に印加する駆動電圧として、図５に示す駆動電圧パルスＰを用いて第１制御を行うことができる。
【００６０】
ここで、駆動電圧パルスＰについて説明する。駆動電圧パルスＰは、図５に示すように、圧力室３の基準容積に対応する基準電位Ｖｍから最低電位ＶＬまで電位を降下させる電位下降要素ｐ１と、最低電位ＶＬを所定時間保持する第１電位保持要素ｐ２と、最低電位ＶＬから最高電位ＶＨまで電位を上昇させる電位上昇要素ｐ３と、最高電位ＶＨを所定時間保持する第２電位保持要素ｐ４と、最高電位ＶＨから基準電位Ｖｍまで電位を下降させる復帰要素ｐ５と、を含んで構成されている。
【００６１】
第１制御部４０は、例えば、第１電極１２に一定のバイアス電圧を印加し、かつ第２電極１６に時系列で変化するパルス電圧を印加することにより、電極１２，１６間に駆動電圧パルスＰを印加する。図５に示すように、駆動電圧パルスＰは、プラスの電圧を印加する時間がマイナスの電圧を印加する時間よりも長い。そのため、第１電極１２に印加されるバイアス電圧を、少なくとも第２電極１６に印加されるパルス電圧の基準電位（中間電位）より低く（例えば、０Ｖに）設定する。これにより、第１電極１２の電位が第２電極１６の電位より低くなる時間が、第１電極１２の電位が第２電極１６の電位よりも高くなる時間よりも長くなる。このようにして、第１制御部４０は、第１制御を行うことができる。
【００６２】
なお、第１制御部４０が行う第１制御は、上述した駆動電圧パルスＰを用いた例に限定されず、第１電極１２の電位が第２電極１６の電位より低くなる時間が、第１電極１２の電位が第２電極１６の電位より高くなる時間よりも長い駆動電圧を、電極１２，１６間に印加できればよい。
【００６３】
第２制御部４２は、第２封止板３２の下に設けられている。図示はしないが、第２制御部４２は、第１封止板３０上に第１制御部４０と一体的に設けられてもよい。また、液体噴射ヘッド１００は、１つの制御部で２つの圧電素子１０，２０の制御を行ってもよい。第２制御部４２は、第２圧電素子２０を制御することができる。第２制御部４２は、例えば、第２圧電素子２０を駆動させるための駆動電圧を発生する駆動電圧発生回路を有している。第２制御部４２は、第３電極２２および第４電極２６と電気的に接続されており、第３電極２２と第４電極２６との間に駆動電圧を印加することができる。第２制御部４２は、第３電極２２の電位が第４電極２６の電位よりも高くなる時間が、第３電極２２の電位が第４電極２６の電位よりも低くなる時間よりも長い駆動電圧を、第３電極２２と第４電極２６との間に印加する第２制御を行うことができる。この第２制御により、第２振動板８ｂを変形させることができる。
【００６４】
第２制御部４２は、例えば、電極２２，２６間に印加する駆動電圧として、図５に示す駆動電圧パルスＰを用いて第２制御を行うことができる。第２制御部４２は、例えば、第３電極２２に時系列で変化するパルス電圧を印加し、かつ第４電極２６に一定のバイアス電圧を印加することにより、電極２２，２６間に駆動電圧パルスＰを印加する。図５に示すように、駆動電圧パルスＰは、プラスの電圧を印加する時間がマイナスの電圧を印加する時間よりも長い。そのため、第４電極２６に印加されるバイアス電圧を、少なくとも第３電極２２に印加されるパルス電圧の基準電位（中間電位）よりも低く（例えば、０Ｖに）設定する。これにより、第３電極２２の電位が第４電極２６の電位よりも高くなる時間が、第３電極２２の電位が第４電極２６の電位よりも低くなる時間よりも長い駆動電圧を、第３電極２２と第４電極２６との間に印加することができる。このようにして、第２制御部４２は、第２制御を行うことができる。
【００６５】
なお、第２制御部４２が行う第２制御は、上述した駆動電圧パルスＰを用いた例に限定されず、第３電極２２の電位が第４電極２６の電位よりも高くなる時間が、第３電極２２の電位が第４電極２６の電位よりも低くなる時間よりも長い駆動電圧を、電極２２，２６間に印加できればよい。
【００６６】
駆動電圧パルスＰが第１圧電素子１０および第２圧電素子２０に印加されたときの液体噴射ヘッド１００の動作について説明する。電位下降要素ｐ１が圧電素子１０，２０に供給されると、第１圧電素子１０が第１振動板８ａを上方に変位させ、第２圧電素子２０が第２振動板８ｂを下方に変位させる。これにより、圧力室３が膨張し圧力室３内が減圧される。そして、第１保持要素ｐ２が圧電素子１０，２０に供給されることで圧力室３が膨張した状態が維持される。次に、電位上昇要素ｐ３が圧電素子１０，２０に供給されると、第１圧電素子１０が第１振動板８ａを下方に変位させ、第２圧電素子２０が第２振動板８ｂを上方に変位させる。これにより、圧力室３が収縮して圧力室３内が加圧され、第２開口部６から液体が排出される。その後、圧電素子１０，２０に第２電位保持要素ｐ４に続いて復帰要素ｐ５が供給されることにより、第１圧電素子１０が第１振動板８ａを上方に変位させ、第２圧電素子２０が第２振動板８ｂを下方に変位させる。これにより、圧力室３が膨張して圧力室３内が減圧され、液体が排出された後の第２開口部６のメニスカスの振動を収束させる。このように、液体噴射ヘッド１００では、制御部４０，４２が第１制御および第２制御を同時に行うことによって、圧力室３内の圧力を変化させて、第２開口部６から液体を排出することができる。
【００６７】
上述したように、第１制御において、第１圧電素子１０に印加される駆動電圧は、第１電極１２の電位が第２電極１６の電位よりも低くなる時間が、第１電極１２の電位が第２電極１６の電位よりも高くなる時間よりも長い。そのため、図３に示すように、駆動電圧によって第１圧電素子１０に印加される主な電界の方向（印加される時間が長い電界の方向）Ｅ１０は、第２電極１６から第１電極１２に向かう方向である。この電界の方向Ｅ１０と、第１圧電体１４の成長方向（圧電素子の形成された面の垂線方向であって、基板から離れる方向）Ｔ１とは、互いに反対の方向である。
【００６８】
また、第２制御において、第２圧電素子２０に印加される駆動電圧は、第３電極２２の電位が第４電極２６の電位よりも高くなる時間が、第３電極２２の電位が第４電極２６の電位よりも低くなる時間よりも長い。そのため、駆動電圧によって第２圧電素子２０に印加される主な電界の方向Ｅ２０は、第３電極２２から第４電極２６に向かう方向である。この電界の方向Ｅ２０と、第２圧電体２４の成長方向Ｔ２とは、同じ方向である。
【００６９】
図６は、圧電素子の耐久試験の結果を示すグラフである。サンプルＳ１は、第１圧電素子１０と同様に、圧電素子に印加される主な電界の方向と圧電体の成長方向とが互いに反対の方向となるように駆動電圧パルスＰが印加された圧電素子である。サンプルＳ２は、第２圧電素子２０と同様に、圧電素子に印加される主な電界の方向と圧電体の成長方向とが同じ方向となるように駆動電圧パルスＰが印加された圧電素子である。
【００７０】
図６に示すように、サンプルＳ１は、駆動電圧パルスＰの印加数が増えるに従って、変位量が減少する傾向がある。逆に、サンプルＳ２は、駆動電圧パルスＰの印加数が増えるに従って、変位量が増加する傾向がある。したがって、サンプルＳ１の変位量とサンプルＳ２の変位量との平均値Ａをとれば、駆動電圧パルスＰの印加数が増えても、サンプルＳ１やサンプルＳ２と比べて、一定した変位量が得られることがわかる。
【００７１】
液体噴射ヘッド１００では、上述のように、第１制御および第２制御によって、第１圧電素子１０および第２圧電素子２０を変位させて、液体を噴射する。すなわち、第１圧電素子１０の変位と第２圧電素子２０の変位をあわせた変位によって、液体を噴射する。ここで、図６に示す第１圧電素子１０の変位の傾向と第２圧電素子２０の変位の傾向をあわせた変位の傾向は、平均値Ａと同様の傾向を示す。したがって、液体噴射ヘッド１００では、圧電素子１０，２０に繰り返し駆動電圧を印加しても、２つの圧電素子１０，２０をあわせた変位量としては、一定した値が得られる。すなわち、液体噴射ヘッド１００では、圧電素子１０，２０に繰り返し駆動電圧を印加しても、一定した量の液体を噴射することができる。
【００７２】
液体噴射ヘッド１００は、例えば、以下の特徴を有する。
【００７３】
液体噴射ヘッド１００によれば、上述のように、圧電素子１０，２０に繰り返し駆動電圧を印加しても、一定した量の液体を噴射することができる。すなわち、液体噴射ヘッド１００は、長期にわたって、安定した噴射特性を有することができる。
【００７４】
液体噴射ヘッド１００によれば、第１圧電素子１０および第２圧電素子２０によって、圧力室３の容積を変動させることができる。そのため、圧電素子が１つの場合と比べて、圧力室３の容積の変動量を大きくすることができる。したがって、多量の液体を噴射することができる。すなわち、液体噴射ヘッド１００では、液体の噴射能力を高めることができる。
【００７５】
液体噴射ヘッド１００によれば、第１圧電素子１０が基板１の上方に形成され、第２圧電素子２０が基板１の下方に形成され、第２開口部６が基板１の側方に形成されていることができる。これにより、例えば、２つの圧電素子１０，２０を、基板１を拡大することなく、効率よく配置することができる。したがって、装置の小型化を図ることができる。
【００７６】
液体噴射ヘッド１００によれば、第１封止板３０と、第２封止板３２と、を有することができる。これにより、圧電素子１０，２０を外部雰囲気から保護することができる。
【００７７】
２． 液体噴射ヘッドの製造方法
次に、液体噴射ヘッド１００の製造方法について、図面を参照しながら説明する。図７〜図８は、液体噴射ヘッド１００の製造工程を模式的に示す断面図であり、図３に示す断面図に対応している。
【００７８】
図７に示すように、基板１となる部材１ａ上に第１振動板８ａを形成する。第１振動板８ａは、例えば、シリコンからなる部材１ａを熱酸化して酸化シリコン層を形成後、スパッタ法によりジルコニウム（Ｚｒ）層を形成し、該ジルコニウム層を熱酸化して酸化ジルコニウム層を形成することにより得られる。
【００７９】
次に、第１振動板８ａ上に第１圧電素子１０を形成する。まず、第１振動板８ａ上に第１電極１２を形成する。第１電極１２は、例えば、スパッタ法などにより形成される。次に、第１電極１２上に第１圧電体１４を形成する。第１圧電体１４は、例えば、ＣＶＤ法、ＭＯＤ（Metal Organic Deposition）法、スパッタ法などにより形成される。次に、第１圧電体１４上に第２電極１６を形成する。第２電極１６は、例えば、スパッタ法などにより形成される。第１電極１２、第１圧電体１４、および第２電極１６は、各層の形成ごとにパターニングされることもできるし、複数層の形成ごとに一括してパターニングされることもできる。このようにして、第１圧電素子１０を形成する。
【００８０】
次に、第１封止板３０を、第１圧電素子１０の上方に接合する。当該接合は、例えば、陽極接合や、接着剤等を用いて行われる。次に、部材１ａに開口部２ａを形成する。例えば、部材１ａの一部をエッチングすることにより、開口部２ａを形成することができる。部材１ａのエッチングは、例えば、水酸化カリウム水溶液などを用いて行うことができる。なお、部材１ａをエッチングする前に、部材１ａの裏面（第１振動板８ａ側とは反対側の面）を研磨することにより、部材１ａの膜厚を減少させてもよい。
【００８１】
図８に示すように、基板１となる部材１ｂ上に第２振動板８ｂを形成する。第２振動板８ｂは、第１振動板８ａと同様に形成される。
【００８２】
次に、第２振動板８ｂ上に第２圧電素子２０を形成する。第２圧電素子２０は、第１圧電素子１０と同様に形成される。
【００８３】
次に、第２封止板３２を、第２圧電素子２０の上方に接合する。当該接合は、例えば、陽極接合や、接着剤等を用いて行われる。次に、部材１ｂに開口部２ｂを形成する。例えば、部材１ｂの一部をエッチングすることにより、開口部２ｂを形成することができる。部材１ｂのエッチングは、部材１ａのエッチングと同様に行うことができる。
【００８４】
図３に示すように、部材１ａの開口部２ａ側の面と部材１ｂの開口部２ｂ側の面を接合する。当該接合は、例えば、陽極接合や、接着剤等を用いて行われる。これにより、圧力室３および開口部４，６を有する流路２を形成することができる。次に、封止板３０，３２の上面に、接着剤等を用いて制御部４０，４２を貼り付ける。次に、例えば、ワイヤーボンディング等を行って、第１制御部４０と電極１２，１６とを電気的に接続し、第２制御部４２と電極２２，２６とを電気的に接続する。
【００８５】
以上の工程により、液体噴射ヘッド１００を製造することができる。なお、液体噴射ヘッド１００の製造方法は、上述の製造方法に限定されない。
【００８６】
３． 液体噴射ヘッドの変形例
次に、本実施形態の変形例に係る液体噴射ヘッドについて、図面を参照しながら説明する。図９は、本実施形態の変形例に係る液体噴射ヘッド２００を模式的に示す斜視図である。なお、図９では、便宜上、ノズルプレート２１０の一部を透視して示している。
【００８７】
液体噴射ヘッド２００は、液体噴射ヘッド１００と、貫通孔２１２を有するノズルプレート２１０と、を含むことができる。
【００８８】
ノズルプレート２１０は、基板１の側方に設けられている。貫通孔２１２は、第２開口部６と連通している。したがって、第２開口部６から排出された液体は、貫通孔２１２を介して、外部に噴射される。これにより、液体噴射ヘッド２００は、外部に噴射される液体の飛行精度（飛行方向や飛行速度）を向上させることができる。ノズルプレート２１０の材質としては、例えば、シリコン、ステンレス鋼（ＳＵＳ）などを例示することができる。
【００８９】
４． ライン型液体噴射ヘッド
次に、本実施形態に係るライン型液体噴射ヘッドについて、図面を参照しながら説明する。図１０は、本実施形態の変形例に係るライン型液体噴射ヘッド３００を模式的に示す斜視図である。図１１は、ライン型液体噴射ヘッド３００の側面を模式的に示す平面図である。
【００９０】
ライン型液体噴射ヘッド３００は、本発明に係る液体噴射ヘッドを複数有することができる。ここでは、本発明に係る液体噴射ヘッドとして、本実施形態に係る液体噴射ヘッド１００を用いた場合について説明する。
【００９１】
ライン型液体噴射ヘッド３００は、図１０の例では、４つの液体噴射ヘッド１００（第１液体噴射ヘッド１００ａ、第２液体噴射ヘッド１００ｂ、第３液体噴射ヘッド１００ｃ、第４液体噴射ヘッド１００ｄ）を有しているが、その数は限定されない。４つの液体噴射ヘッド１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄは、液体の排出方向が揃うように、第２開口部６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄが同じ方向を向くように配列されている。図１１に示すように、第１液体噴射ヘッド１００ａの第２開口部６ａは、基板１の側面に複数形成されており、複数の第２開口部６ａは、第１方向Ｘに並んでいる。第２開口部６ｂ、６ｃ、６ｄも同様に、基板１の側面に複数形成されており、複数の第２開口部６ｂ、６ｃ、６ｄは、第１方向Ｘに並んでいる。
【００９２】
図１１に示すように、第１液体噴射ヘッド１００ａの第２開口部６ａは、第１方向Ｘに延びる第１仮想直線Ａ上に配置されている。また、第２液体噴射ヘッド１００ｂの第２開口部６ｂは、第１仮想直線Ａ上に配置されている。第３液体噴射ヘッド１００ｃの第２開口部６ｃは、第１方向Ｘに延びる第２仮想直線Ａと、第１液体噴射ヘッド１００ａの第２開口部６ａと第２液体噴射ヘッド１００ｂの第２開口部６ｂとの間を通り第１方向Ｘと直交する第２方向Ｙに延びる第３仮想直線Ｃと、が交差する位置に配置されている。すなわち、第２開口部６ａ，６ｂ，６ｃは、第１方向Ｘに沿って千鳥状に配置されている。これに対応して、図示の例では、第１〜第４液体噴射ヘッド１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄが、第１方向Ｘに沿って千鳥状に配置されている。
【００９３】
その結果、ライン型液体噴射ヘッド３００は、媒体の表面に沿って、相対的な位置を第２方向Ｙに変化させたときに、液体噴射ヘッド１００が単数の場合に比べて、媒体の４倍の面積に対して液体を塗布することができる。これにより、ライン型液体噴射ヘッド３００と媒体との相対的な位置を変化させるとき、ライン型液体噴射ヘッド３００または媒体の移動に要する操作を減少させることができる。また、たとえば、ラスタースキャンによって液体を塗布する場合、走査回数を減少させることができる。
【００９４】
本実施形態のライン型液体噴射ヘッドが有する液体噴射ヘッド１００の個数は、任意である。そのため、たとえば、ライン型液体噴射ヘッド３００の第１方向Ｘの長さが、媒体の幅以上の大きさとなるように、液体噴射ヘッド１００の数を増せば、媒体およびライン型液体噴射ヘッド３００のいずれかを走査することのみによって、媒体の目標位置に液体を塗布することができる。そのため、このようなライン型液体噴射ヘッドによれば、ラスタースキャンが不要になり、ラスタースキャンのための機構や制御装置等を簡略化することができる。
【００９５】
ライン型液体噴射ヘッド３００によれば、液体噴射ヘッド１００を有するため、安定した噴射特性を得ることができる。さらに、液体噴射ヘッド１００が単数の場合に比べて、広い面積に液体を塗布することができる。
【００９６】
５． 液体噴射装置
次に、本実施形態に係る液体噴射装置について説明する。本実施形態に係る液体噴射装置は、本発明に係る液滴噴射ヘッド１００を有する。ここでは、本実施形態に係る液体噴射装置１０００がインクジェットプリンターである場合について説明する。図１２は、本実施形態に係る液体噴射装置１０００を模式的に示す斜視図である。
【００９７】
液体噴射装置１０００は、ヘッドユニット１０３０と、駆動部１０１０と、制御部１０６０と、を含む。また、液体噴射装置１０００は、装置本体１０２０と、給紙部１０５０と、記録用紙Ｐを設置するトレイ１０２１と、記録用紙Ｐを排出する排出口１０２２と、装置本体１０２０の上面に配置された操作パネル１０７０と、を含むことができる。
【００９８】
ヘッドユニット１０３０は、例えば、上述した液滴噴射ヘッド１００から構成されるインクジェット式記録ヘッド（以下単に「ヘッド」ともいう）を有する。ヘッドユニット１０３０は、さらに、ヘッドにインクを供給するインクカートリッジ１０３１と、ヘッドおよびインクカートリッジ１０３１を搭載した運搬部（キャリッジ）１０３２と、を備える。
【００９９】
駆動部１０１０は、ヘッドユニット１０３０を往復動させることができる。駆動部１０１０は、ヘッドユニット１０３０の駆動源となるキャリッジモーター１０４１と、キャリッジモーター１０４１の回転を受けて、ヘッドユニット１０３０を往復動させる往復動機構１０４２と、を有する。
【０１００】
往復動機構１０４２は、その両端がフレーム（図示せず）に支持されたキャリッジガイド軸１０４４と、キャリッジガイド軸１０４４と平行に延在するタイミングベルト１０４３と、を備える。キャリッジガイド軸１０４４は、キャリッジ１０３２が自在に往復動できるようにしながら、キャリッジ１０３２を支持している。さらに、キャリッジ１０３２は、タイミングベルト１０４３の一部に固定されている。キャリッジモーター１０４１の作動により、タイミングベルト１０４３を走行させると、キャリッジガイド軸１０４４に導かれて、ヘッドユニット１０３０が往復動する。この往復動の際に、ヘッドから適宜インクが吐出され、記録用紙Ｐへの印刷が行われる。
【０１０１】
なお、本実施形態では、液体噴射ヘッド１００および記録用紙Ｐがいずれも移動しながら印刷が行われる液体噴射装置の例を示しているが、本発明の液体噴射装置は、液体噴射ヘッド１００および記録用紙Ｐが互いに相対的に位置を変えて記録用紙Ｐに印刷される機構であればよい。また、本実施形態では、記録用紙Ｐに印刷が行われる例を示しているが、本発明の液体噴射装置によって印刷を施すことができる記録媒体としては、紙に限定されず、布、フィルム、金属など、広範な媒体を挙げることができ、適宜構成を変更することができる。
【０１０２】
制御部１０６０は、ヘッドユニット１０３０、駆動部１０１０および給紙部１０５０を制御することができる。
【０１０３】
給紙部１０５０は、記録用紙Ｐをトレイ１０２１からヘッドユニット１０３０側へ送り込むことができる。給紙部１０５０は、その駆動源となる給紙モーター１０５１と、給紙モーター１０５１の作動により回転する給紙ローラー１０５２と、を備える。給紙ローラー１０５２は、記録用紙Ｐの送り経路を挟んで上下に対向する従動ローラー１０５２ａおよび駆動ローラー１０５２ｂを備える。駆動ローラー１０５２ｂは、給紙モーター１０５１に連結されている。制御部１０６０によって供紙部１０５０が駆動されると、記録用紙Ｐは、ヘッドユニット１０３０の下方を通過するように送られる。
【０１０４】
ヘッドユニット１０３０、駆動部１０１０、制御部１０６０および給紙部１０５０は、装置本体１０２０の内部に設けられている。
【０１０５】
液体噴射装置１０００では、本発明に係る液滴噴射ヘッド１００を有することができる。したがって、液体噴射装置１０００は、安定した噴射特性を有することができる。
【０１０６】
なお、上記例示した液体噴射装置１０００は、１つの液体噴射ヘッド１００を有し、この液体噴射ヘッド１００によって、記録媒体に印刷を行うことができるものであるが、複数の液体噴射ヘッドを有してもよい。液体噴射装置が複数の液体噴射ヘッドを有する場合には、複数の液体噴射ヘッドは、それぞれ独立して上述のように動作されてもよい。
【０１０７】
以上、本発明にかかる液体噴射装置の一例として、インクジェットプリンターとしての液体噴射装置１０００を説明したが、本発明にかかる液体噴射装置は、工業的にも利用することができる。この場合に吐出される液体（液状材料）としては、各種の機能性材料を溶媒や分散媒によって適当な粘度に調整したものなどを用いることができる。本発明の液体噴射装置は、例示したプリンター等の画像記録装置以外にも、液晶ディスプレイ等のカラーフィルターの製造に用いられる色材噴射装置、有機ＥＬディスプレイ、ＦＥＤ（面発光ディスプレイ）、電気泳動ディスプレイ等の電極やカラーフィルターの形成に用いられる液体材料噴射装置、バイオチップ製造に用いられる生体有機材料噴射装置としても好適に用いられることができる。
【０１０８】
６． ライン型液体噴射装置
本実施形態のライン型液体噴射装置は、本実施形態に係るライン型液体噴射ヘッド３００を有する。ここでは、本実施形態にかかるライン型液体噴射装置２０００がインクジェットプリンターである場合を例にとって説明する。
【０１０９】
図１３は、本実施形態に係るライン型液体噴射装置２０００を概略的に示す斜視図である。
【０１１０】
ライン型液体噴射装置２０００は、ヘッドユニット１０３０と、制御部１０６０と、を含む。ライン型液体噴射装置２０００は、液体噴射装置１０００における駆動部１０１０を有さない。また、ライン型液体噴射装置２０００は、装置本体１０２０と、給紙部１０５０と、記録用紙Ｐを設置するトレイ１０２１と、記録用紙Ｐを排出する排出口１０２２と、装置本体１０２０の上面に配置された操作パネル１０７０と、を含むことができる。ライン型液体噴射装置２０００のヘッドユニット１０３０以外の部材は、液体噴射装置１０００と同様であるため、当該部材についての詳細な説明を省略する。
【０１１１】
ヘッドユニット１０３０は、上述したライン型液体噴射ヘッド３００から構成されるインクジェット式記録ヘッド（以下単に「ヘッド」ともいう）を有する。ライン型液体噴射ヘッド３００は、記録用紙Ｐの幅よりも大きいＸ方向の大きさを有している。ヘッドユニット１０３０は、さらに、ヘッドにインクを供給するインクカートリッジ１０３１を備える。
【０１１２】
ライン型液体噴射ヘッド３００は、ヘッドユニット１０３０に、記録用紙Ｐの移動方向と、液体噴射ヘッド１００ａ，１００ｂ．１００ｃ．１００ｄが並ぶ第１方向Ｘに直交する第２方向Ｙ（図１１参照）とが一致するように、ヘッドユニット１０３０に取り付けられている。
【０１１３】
制御部１０６０によって、給紙部１０５０の動作とともにヘッドユニット１０３０が駆動され、ライン型液体噴射ヘッド３００と記録用紙Ｐとの相対的な位置を変化させながらインクが記録用紙Ｐの所望の位置に塗布され、記録用紙Ｐへの印刷が行われる。
【０１１４】
ライン型液体噴射装置２０００では、本発明に係るライン型液滴噴射ヘッド３００を有することができる。したがって、ライン型液体噴射装置１０００は、安定した噴射特性を有することができる。
【０１１５】
なお、本発明にかかるライン型液体噴射装置の一例として、インクジェットプリンターとしてのライン型液体噴射装置２０００を説明したが、本発明にかかるライン型液体噴射装置は、工業的にも利用することができる。この場合に吐出される液体（液状材料）としては、各種の機能性材料を溶媒や分散媒によって適当な粘度に調整したものなどを用いることができる。本発明のライン型液体噴射装置は、例示したプリンター等の画像記録装置以外にも、液晶ディスプレイ等のカラーフィルターの製造に用いられる色材噴射装置、有機ＥＬディスプレイ、ＦＥＤ（面発光ディスプレイ）、電気泳動ディスプレイ等の電極やカラーフィルターの形成に用いられる液体材料噴射装置、バイオチップ製造に用いられる生体有機材料噴射装置としても好適に用いられることができる。
【０１１６】
以上に述べた実施形態および変形例は、任意の複数の形態を適宜組み合わせることが可能である。これにより、組み合わされた実施形態は、それぞれの実施形態が有する効果または相乗的な効果を奏することができる。
【０１１７】
上記のように、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できよう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。
【符号の説明】
【０１１８】
１ 基板、２ 流路、３ 圧力室、４ 第１開口部、６ 第２開口部、
８ａ，８ｂ 振動板、１０ 第１圧電素子、１２ 第１電極、１４ 第１圧電体、
１６ 第２電極、２０ 第２圧電素子、２２ 第３電極、２４ 第２圧電体、
２６ 第４電極、３０ 第１封止板、３２ 第２封止板、４０ 第１制御部、
４２ 第２制御部、１００，２００ 液体噴射ヘッド、２１０ ノズルプレート、
２１２ 貫通孔、３００ ライン型液体噴射ヘッド、１０００ 液体噴射装置、
１０１０ 駆動部、１０２０ 装置本体、１０２１ トレイ、１０２２ 排出口、
１０３０ ヘッドユニット、１０３１ インクカートリッジ、１０３２ キャリッジ、
１０４１ キャリッジモーター、１０４２ 往復動機構、１０４３ タイミングベルト、
１０４４ キャリッジガイド軸、１０５０ 給紙部、１０５１ 給紙モーター、
１０５２ 給紙ローラー、１０６０ 制御部、１０７０ 操作パネル、
２０００ ライン型液体噴射装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口部を有する流路を備えた基板と、
前記基板に形成された第１圧電素子および第２圧電素子と、
前記第１圧電素子および前記第２圧電素子を制御する制御部と、
を含み、
前記第１圧電素子は、
第１電極と、
前記第１電極に対向する第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極とに挟まれた第１圧電体と、
を有し、
前記第２圧電素子は、
第３電極と、
前記第３電極に対向する第４電極と、
前記第３電極と前記第４電極とに挟まれた第２圧電体と、
を有し、
前記第１電極は、前記第２電極より前記基板側に形成されており、
前記第３電極は、前記第４電極より前記基板側に形成されており、
前記制御部は、
前記第１電極の電位が前記第２電極の電位より低くなる時間が、前記第１電極の電位が前記第２電極の電位より高くなる時間よりも長い駆動電圧を、前記第１電極と前記第２電極との間に印加する第１制御と、
前記第３電極の電位が前記第４電極の電位より高くなる時間が、前記第３電極の電位が前記第４電極の電位より低くなる時間よりも長い駆動電圧を、前記第３電極と前記第４電極との間に印加する第２制御と、
を行い、
前記第１制御および前記第２制御によって、前記開口部から液体を排出する、液体噴射ヘッド。
【請求項２】
請求項１において、
前記第１圧電素子は、前記基板の上方に形成され、
前記第２圧電素子は、前記基板の下方に形成され、
前記開口部は、前記基板の側方に形成されている、液体噴射ヘッド。
【請求項３】
請求項１または２において、
貫通孔を有するノズルプレートをさらに含み、
前記貫通孔は、前記開口部と連通している、液体噴射ヘッド。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項において、
前記第１圧電素子の上方に設けられ、前記第１圧電素子を空間を介して覆う第１封止板と、
前記第２圧電素子の下方に設けられ、前記第２圧電素子を空間を介して覆う第２封止板と、
を含む、液体噴射ヘッド。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の液体噴射ヘッドを複数有する、ライン型液体噴射ヘッド。
【請求項６】
請求項５において、
複数の前記液体噴射ヘッドのうちの第１液体噴射ヘッドの第１の開口部は、第１方向に延びる第１仮想直線上に配置され、
複数の前記液体噴射ヘッドのうちの第２液体噴射ヘッドの第２の開口部は、前記第１仮想直線上に配置され、
複数の前記液体噴射ヘッドのうちの第３液体噴射ヘッドの第３の開口部は、前記第１方向に延びる第２仮想直線と、前記第１の開口部と前記第２の開口部との間を通り前記第１方向と直交する第２方向に延びる第３仮想直線と、が交差する位置に配置されている、ライン型液体噴射ヘッド。
【請求項７】
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の液体噴射ヘッドを有する液体噴射装置。
【請求項８】
請求項５または６のいずれか１項に記載のライン型液体噴射ヘッドを有するライン型液体噴射装置。
【請求項１】
開口部を有する流路を備えた基板と、
前記基板に形成された第１圧電素子および第２圧電素子と、
前記第１圧電素子および前記第２圧電素子を制御する制御部と、
を含み、
前記第１圧電素子は、
第１電極と、
前記第１電極に対向する第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極とに挟まれた第１圧電体と、
を有し、
前記第２圧電素子は、
第３電極と、
前記第３電極に対向する第４電極と、
前記第３電極と前記第４電極とに挟まれた第２圧電体と、
を有し、
前記第１電極は、前記第２電極より前記基板側に形成されており、
前記第３電極は、前記第４電極より前記基板側に形成されており、
前記制御部は、
前記第１電極の電位が前記第２電極の電位より低くなる時間が、前記第１電極の電位が前記第２電極の電位より高くなる時間よりも長い駆動電圧を、前記第１電極と前記第２電極との間に印加する第１制御と、
前記第３電極の電位が前記第４電極の電位より高くなる時間が、前記第３電極の電位が前記第４電極の電位より低くなる時間よりも長い駆動電圧を、前記第３電極と前記第４電極との間に印加する第２制御と、
を行い、
前記第１制御および前記第２制御によって、前記開口部から液体を排出する、液体噴射ヘッド。
【請求項２】
請求項１において、
前記第１圧電素子は、前記基板の上方に形成され、
前記第２圧電素子は、前記基板の下方に形成され、
前記開口部は、前記基板の側方に形成されている、液体噴射ヘッド。
【請求項３】
請求項１または２において、
貫通孔を有するノズルプレートをさらに含み、
前記貫通孔は、前記開口部と連通している、液体噴射ヘッド。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項において、
前記第１圧電素子の上方に設けられ、前記第１圧電素子を空間を介して覆う第１封止板と、
前記第２圧電素子の下方に設けられ、前記第２圧電素子を空間を介して覆う第２封止板と、
を含む、液体噴射ヘッド。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の液体噴射ヘッドを複数有する、ライン型液体噴射ヘッド。
【請求項６】
請求項５において、
複数の前記液体噴射ヘッドのうちの第１液体噴射ヘッドの第１の開口部は、第１方向に延びる第１仮想直線上に配置され、
複数の前記液体噴射ヘッドのうちの第２液体噴射ヘッドの第２の開口部は、前記第１仮想直線上に配置され、
複数の前記液体噴射ヘッドのうちの第３液体噴射ヘッドの第３の開口部は、前記第１方向に延びる第２仮想直線と、前記第１の開口部と前記第２の開口部との間を通り前記第１方向と直交する第２方向に延びる第３仮想直線と、が交差する位置に配置されている、ライン型液体噴射ヘッド。
【請求項７】
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の液体噴射ヘッドを有する液体噴射装置。
【請求項８】
請求項５または６のいずれか１項に記載のライン型液体噴射ヘッドを有するライン型液体噴射装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−６２９６（Ｐ２０１２−６２９６Ａ）
【公開日】平成２４年１月１２日（２０１２．１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１４５０３１（Ｐ２０１０−１４５０３１）
【出願日】平成２２年６月２５日（２０１０．６．２５）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月１２日（２０１２．１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月２５日（２０１０．６．２５）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]