液体噴射ヘッド及び液体噴射装置
【課題】 変位特性を向上した液体噴射ヘッド及び液体噴射装置を提供することを目的と
する。
【解決手段】
共通電極６０は、複数のスリットにより分割され圧力発生室１２に対応する領域に設け
られる複数の個別部６１と、これらの個別部の一端部側を繋ぐ基体部６２と、を備え、個
別部６１の基体部６２側が平面視において幅が漸大し、且つ共通電極６０は、個別部６１
に設けられる薄膜部６４と、基体部６２に設けられる厚膜部６５と、を備え、薄膜部６４
と厚膜部６５の間において薄膜部６４から厚膜部６５に向かって膜厚が漸大している。
する。
【解決手段】
共通電極６０は、複数のスリットにより分割され圧力発生室１２に対応する領域に設け
られる複数の個別部６１と、これらの個別部の一端部側を繋ぐ基体部６２と、を備え、個
別部６１の基体部６２側が平面視において幅が漸大し、且つ共通電極６０は、個別部６１
に設けられる薄膜部６４と、基体部６２に設けられる厚膜部６５と、を備え、薄膜部６４
と厚膜部６５の間において薄膜部６４から厚膜部６５に向かって膜厚が漸大している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ノズル開口から液滴を吐出する液体噴射ヘッド及び液体噴射装置に関し、特
に、液体としてインクを吐出するインクジェット式記録ヘッド及びインクジェット式記録
装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体噴射ヘッドの代表例としては、例えば、インク滴を吐出するノズル開口と連通する
圧力発生室の一部を振動板で構成し、この振動板を圧電素子により変形させて圧力発生室
のインクを加圧してノズル開口からインク滴を吐出させるインクジェット式記録ヘッド等
がある。また、インクジェット式記録ヘッドに搭載される圧電素子としては、例えば、振
動板の表面全体に亘って成膜技術により均一な圧電材料層を形成し、この圧電材料層をリ
ソグラフィー法により圧力発生室に対応する形状に切り分けて圧力発生室毎に独立するよ
うに圧電素子を形成したものがある（例えば、特許文献１参照）。特許文献１では、複数
の圧電素子の個別電極及び共通電極を各圧電素子毎に櫛歯状に設けていることで、圧電体
層の変位量を確保することができ、高い吐出特性を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３３７９１０６号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような液体噴射ヘッドでは、印刷品質を向上するために、圧電素子の高密度化が望
まれている。高密度化を図ろうとすると、これに伴って圧電素子を小型化する必要があり
、小型化した圧電素子では十分な変位量が確保できないことが問題となる。
【０００５】
しかしながら、変位量を確保するために電極を薄膜化すると、電気抵抗値が上昇し、電
圧降下が発生して圧電素子を均一な変位量で変形させることができないという問題があっ
た。特に、これにより、圧電素子を選択的に駆動する場合と、全ての圧電素子を同時に駆
動する場合とで、電圧降下によって吐出特性にばらつきが発生してしまうことが問題とな
っていた。
【０００６】
なお、このような問題は、インクジェット式記録ヘッドだけではなく、インク以外の液
体を噴射する液体噴射ヘッドにおいても同様に存在する。
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑み、変位特性を向上した液体噴射ヘッド及び液体噴射装置
を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決する本発明の態様は、液体を噴射するノズル開口に連通する圧力発生室
と、該圧力発生室に圧力変化を生じさせて前記ノズル開口から液滴を吐出させる圧電アク
チュエーターと、を具備し、前記圧電アクチュエーターは、圧力発生室に対応するように
独立して設けられる個別電極と、複数の該圧電アクチュエーターに共通する共通電極と、
前記共通電極及び前記個別電極間に設けられた圧電体層と、を有し、前記共通電極は、複
数のスリットにより分割され前記圧力発生室に対応する領域に設けられる複数の個別部と
、これらの個別部の少なくとも一端部側を繋ぐ基体部と、を備え、前記個別部の基体部側
が平面視において幅が漸大し、且つ前記共通電極は、前記個別部に設けられる薄膜部と、
前記基体部に設けられる厚膜部と、を備え、前記薄膜部と前記厚膜部の間において前記薄
膜部から前記厚膜部に向かって膜厚が漸大していることを特徴とする液体噴射ヘッドにあ
る。
かかる態様では、共通電極の基体部の膜厚が厚いことにより、電気抵抗値を下げて電圧
降下を抑制することができ、また、共通電極の個別部の膜厚が薄いことにより、圧電アク
チュエーターの変位量を向上させることができる。これにより、電圧降下による変位量の
ばらつきを抑制することができると共に変位量を向上させることができ、変位特性を向上
させることができる。さらに、個別部と基体部との接続部分では、個別部側から基体部側
に向かって膜厚が漸大し、また、個別部の基体部側は平面視において幅が漸大しているこ
とにより、個別部と基体部との接続部分近傍への応力集中を抑制することができ、共通電
極におけるクラックの発生を抑制することができる。これにより、共通電極のクラックの
発生による断線を抑制して耐久性を向上させることができる。
【０００９】
本発明の好適な実施態様としては、前記共通電極は、複数の個別部の一端部側のみが基
体部により繋がれているものが挙げられる。
【００１０】
また、前記薄膜部と前記厚膜部の間において前記薄膜部から前記厚膜部に向かって膜厚
が漸大している漸大部は、表面が曲面からなるのが好ましく、表面が凹状の曲面からなる
ものが挙げられる。これによれば、接続部分への応力集中を確実に抑制することができ、
共通電極におけるクラックの発生を確実に抑制することができる。
【００１１】
また、前記個別部と前記基体部との平面視における角部が、曲線状となっているのが好
ましい。これによれば、共通電極の接続部分近傍への応力集中をより確実に抑制すること
ができ、共通電極におけるクラックの発生を確実に抑制することができる。
【００１２】
前記基体部は、同一材料又は異種材料を積層して形成したものであるのが好ましい。こ
れによれば、所望の形状の共通電極をより容易に形成することができる。
【００１３】
本発明の他の態様は、上記の液体噴射ヘッドを具備する液体噴射装置にある。
かかる態様では、変位特性及び耐久性が向上した液体噴射装置を実現することができる
。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態１に係る記録ヘッドの概略構成を示す分解斜視図である。
【図２】実施形態１に係る記録ヘッドの平面図及び断面図である。
【図３】実施形態１に係る記録ヘッドの共通電極の平面図及び断面図である。
【図４】実施形態１に係る記録ヘッドの製造工程を示す断面図である。
【図５】実施形態１に係る記録ヘッドの製造工程を示す断面図である。
【図６】実施形態２に係る記録ヘッドの共通電極の平面図及び断面図である。
【図７】他の実施形態に係る記録ヘッドの共通電極の平面図及び断面図である。
【図８】他の実施形態に係る記録ヘッドの共通電極の断面図である。
【図９】本発明にかかる記録装置の一例を示す概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
（実施形態１）
図１は、実施形態１に係る液体噴射ヘッドの一例であるインクジェット式記録ヘッドの
概略構成を示す分解斜視図であり、図２は、図１の平面図及びそのＡ−Ａ'断面図である
。
【００１６】
図示するように、流路形成基板１０は、本実施形態ではシリコン単結晶基板からなり、
その一方の面には酸化膜からなる弾性膜５０が形成されている。
【００１７】
流路形成基板１０には、複数の隔壁１１によって区画された複数の圧力発生室１２がそ
の幅方向に並設されている。また、流路形成基板１０の圧力発生室１２の長手方向外側の
領域には連通部１３が形成され、連通部１３と各圧力発生室１２とが、各圧力発生室１２
毎に設けられたインク供給路１４及び連通路１５を介して連通されている。連通部１３は
、後述する保護基板のリザーバー部３１と連通して各圧力発生室１２の共通のインク室と
なるリザーバーの一部を構成する。インク供給路１４は、圧力発生室１２よりも狭い幅で
形成されており、連通部１３から圧力発生室１２に流入するインクの流路抵抗を一定に保
持している。なお、本実施形態では、流路の幅を片側から絞ることでインク供給路１４を
形成したが、流路の幅を両側から絞ることでインク供給路を形成してもよい。また、流路
の幅を絞るのではなく、厚さ方向から絞ることでインク供給路を形成してもよい。
【００１８】
また、流路形成基板１０の開口面側には、各圧力発生室１２のインク供給路１４とは反
対側の端部近傍に連通するノズル開口２１が穿設されたノズルプレート２０が、接着剤や
熱溶着フィルム等によって固着されている。なお、ノズルプレート２０は、例えばガラス
セラミックス、シリコン単結晶基板又はステンレス鋼などからなる。
【００１９】
一方、このような流路形成基板１０の開口面とは反対側には、上述したように、弾性膜
５０が形成され、この弾性膜５０上には、絶縁体膜５５が形成されている。さらに、この
絶縁体膜５５上には、第１電極６０と圧電体層７０と第２電極８０とが、後述するプロセ
スで積層形成されて、圧電アクチュエーター３００を構成している。ここで、圧電アクチ
ュエーター３００は、第１電極６０、圧電体層７０及び第２電極８０を含む部分をいう。
一般的には、圧電アクチュエーター３００の何れか一方の電極を共通電極とし、他方の電
極及び圧電体層７０を各圧力発生室１２毎にパターニングして構成する。そして、ここで
はパターニングされた何れか一方の電極及び圧電体層７０から構成され、両電極への電圧
の印加により圧電歪みが生じる部分を圧電体能動部３２０という。本実施形態では、第１
電極６０を圧電アクチュエーター３００の共通電極とし、第２電極８０を圧電アクチュエ
ーター３００の個別電極としているが、駆動回路や配線の都合でこれを逆にしても支障は
ない。また、ここでは、圧電アクチュエーター３００と当該圧電アクチュエーター３００
の駆動により変位が生じる振動板とを合わせてアクチュエーター装置と称する。なお、上
述した例では、弾性膜５０、絶縁体膜５５及び第１電極６０が振動板として作用するが、
勿論これに限定されるものではなく、例えば、弾性膜５０及び絶縁体膜５５を設けずに、
第１電極６０のみが振動板として作用するようにしてもよい。また、圧電アクチュエータ
ー３００自体が実質的に振動板を兼ねるようにしてもよい。
【００２０】
本実施形態では、圧電アクチュエーター３００は、白金からなる第１電極６０と、チタ
ン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）からなる圧電体層７０と、イリジウムからなる第２電極８０
とからなる。本実施形態では、第１電極６０が白金からなり、第２電極８０がイリジウム
からなるようにしたが、特にこれに限定されず、第１電極６０及び第２電極８０は、それ
ぞれ、例えば、ニッケル、銅、ニオブ、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、錫、オ
スミウム、イリジウム、白金、金、ビスマス、もしくはこれらの積層又は合金等の金属材
料からなるようにしてもよい。なお、勿論、第１電極６０、第２電極８０は、これ以外の
導電性材料から構成されていてもよい。
【００２１】
ここで、図３を用いて本実施形態にかかる第１電極６０について詳細に説明する。なお
、図３（ａ）は、本実施形態にかかる第１電極６０の平面図であり、図３（ｂ）は、本実
施形態にかかる第１電極６０の断面図である。
【００２２】
第１電極６０は、図３に示すように、第１電極６０は、圧力発生室１２に対応する領域
に設けられる複数の個別部６１と、これらの個別部６１の一端部側を繋ぐ基体部６２とを
備えており、いわゆる櫛歯形状となっている。
【００２３】
複数の個別部６１は、複数のスリット６３により分割されて圧力発生室１２に対応する
領域に設けられている、すなわち、各スリット６３は、圧力発生室１２の短手方向の側面
を画成する隔壁１１に相対向する領域に設けられている。なお、本実施形態では、個別部
６１を圧力発生室１２の短手方向の幅よりも幅狭で且つ圧力発生室１２の長手方向の長さ
よりも長くなるように形成したが、圧力発生室１２と略同一形状に形成してもよく、また
、個別部６１を圧力発生室１２の短手方向の幅よりも幅広で且つ圧力発生室１２の長手方
向の長さよりも長く形成してもよい。いずれにしても、個別部６１の間のスリット６３を
、圧力発生室１２の短手方向の側面を画成する隔壁１１に相対向する領域に設けるように
すればよい。
【００２４】
第１電極６０は、個別部６１に設けられる薄膜部６４と、基体部６２に設けられる厚膜
部６５とを備えている、すなわち、基体部６２の膜厚が個別部６１の膜厚よりも厚くなっ
ている。そして、第１電極６０は、薄膜部６４と厚膜部６５の間において、薄膜部６４か
ら厚膜部６５に向かって膜厚が漸大している、すなわち、個別部６１と基体部６２との接
続部分では、個別部６１側から基体部６２側に向かって膜厚が漸大している。言い換えれ
ば、薄膜部６４から厚膜部６５に向かって膜厚が漸大している漸大部６６が、薄膜部６４
と厚膜部６５との間に設けられている。本実施形態では、図３に示すように、個別部６１
の基体部６２側から基体部６２の個別部６１側までの領域が漸大部６６となっている。ま
た、本実施形態では、漸大部６６は、表面が凹状の曲面からなるように構成した。
【００２５】
また、個別部６１の基体部６２側は、平面視において幅が漸大している。言い換えれば
、スリット６３の基体部６２側端部は、平面視において幅が漸小するようになっている。
具体的には、個別部６１と基体部６２との平面視における角部が曲線状となるように構成
されている。言い換えれば、スリット６３の基体部６２側端部は、幅が曲線的に狭くなる
Ｒ形状となっている。なお、ここでいう幅とは、個別部６１の列設方向の幅を指す。
【００２６】
本実施形態では、上述したように、第１電極６０の基体部６２の膜厚を厚くすることに
より、第１電極６０の電気抵抗値を低くすることができ、電圧降下を抑制することができ
る。これにより、電圧降下による変位量のばらつきを抑制することができ、また、本実施
形態では、第１電極６０の個別部６１の膜厚を薄くすることにより、圧電アクチュエータ
ー３００の変位量を向上させることができる。すなわち、第１電極６０は、電圧の印加に
より圧電歪みが生じる圧電体能動部３２０の領域では、膜厚を薄く形成して圧電アクチュ
エーター３００の変位量を向上させると共に、各個別部６１に電気信号を送信する領域で
は、膜厚を厚く形成して電気抵抗値を低く維持して電圧降下を抑制している。これにより
、変位特性の向上した圧電アクチュエーター３００とすることができる。本実施形態のイ
ンクジェット式記録ヘッドは、変位量のばらつきが抑制されることにより、早いタイミン
グで複数のインク滴を吐出させる高周波吐出を行わせることができ、高速印刷を行うこと
ができるものとなる。また、圧電アクチュエーター３００の変位量が向上することにより
、インクの吐出量が向上したものとなる。
【００２７】
さらに、本実施形態では、個別部６１と基体部６２との接続部分では、個別部６１側か
ら基体部６２側に向かって膜厚が漸大し、また、個別部６１の基体部６２側は平面視にお
いて幅が漸大している。これにより、第１電極６０の個別部６１と基体部６２との接続部
分近傍への応力集中を抑制することができ、クラックの発生を抑制することができる。な
お、ここでいう応力集中としては、製造工程において第１電極６０に生じる引張応力の接
続部分近傍への集中等が挙げられる。これにより、第１電極６０は、クラックによる断線
が抑制された耐久性の高いものとすることができ、信頼性の高いものとすることができる
。ちなみに、個別部６１と基体部６２との接続領域に、角が存在すると、その角を起点と
してクラックが発生し、クラックが第１電極６０全体に及んで断線する虞があるが、本実
施形態では、漸大部６６の表面が曲面からなることにより、個別部６１と基体部６２と接
続部分近傍への応力集中を確実に抑制することができる。
【００２８】
さらに、上述したように、第１電極６０の個別部６１が圧力発生室１２に対応する領域
に設けられる、すなわち、隔壁１１上方にスリット６３が設けられることによって、第１
電極６０が隔壁１１から拘束されることによる振動板の変位低下を防止することができる
と共に、第１電極６０が拘束されて圧電体層７０への残留分極及び歪みが増大するのを防
止することができ、インク吐出特性の経時劣化が生じるのを防止することができる。
【００２９】
また、第１電極６０にスリット６３を設けることによって、圧電アクチュエーター３０
０を駆動して変位させた際に、第１電極６０に印加される応力が隣接する圧電アクチュエ
ーター３００に影響するのを低減することができるため、複数の圧電アクチュエーター３
００を同時に駆動した場合の変位量と、複数の圧電アクチュエーター３００から選択され
た１つの圧電アクチュエーター３００を駆動した場合の変位量とで異なる、いわゆるクロ
ストークが発生するのを防止して、インク吐出特性を向上することができると共に、イン
ク吐出特性を均一化することができる。
【００３０】
図１及び図２に戻って、圧電体層７０は、電気機械変換作用を示す圧電材料からなるも
のであり、圧電材料の中でもペロブスカイト構造の強誘電体材料からなるのが好ましい。
圧電体層７０としては、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等の強誘電体材料や、
これに酸化ニオブ、酸化ニッケル又は酸化マグネシウム等の金属酸化物を添加したもの等
が好適である。また、圧電体層７０は、ゾル−ゲル法、ＭＯＤ法等によって形成されたも
のであるのが好ましい。薄膜プロセスにより圧電体層を形成することで、変位効率が高く
なり、変位特性がさらに向上したものとなる。また、液体噴射ヘッドを小型化することが
できる。圧電体層７０の厚さについては、製造工程でクラックが発生しない程度に厚さを
抑え、且つ十分な変位特性を呈する程度に厚く形成する。例えば、本実施形態では、圧電
体層７０を１〜２μｍ前後の厚さで形成した。
【００３１】
また、圧電アクチュエーター３００の個別電極である各第２電極８０には、インク供給
路１４側の端部近傍から引き出され、絶縁体膜５５上にまで延設される、例えば、金（Ａ
ｕ）等からなるリード電極９０が接続されている。
【００３２】
このような圧電アクチュエーター３００が形成された流路形成基板１０上には、リザー
バー１００の少なくとも一部を構成するリザーバー部３１を有する保護基板３０が接着剤
３５を介して接合されている。このリザーバー部３１は、本実施形態では、保護基板３０
を厚さ方向に貫通して圧力発生室１２の幅方向に亘って形成されており、上述のように流
路形成基板１０の連通部１３と連通されて各圧力発生室１２の共通のインク室となるリザ
ーバー１００を構成している。また、流路形成基板１０の連通部１３を圧力発生室１２毎
に複数に分割して、リザーバー部３１のみをリザーバーとしてもよい。さらに、例えば、
流路形成基板１０に圧力発生室１２のみを設け、流路形成基板１０と保護基板３０との間
に介在する部材（例えば、弾性膜５０、絶縁体膜５５等）にリザーバーと各圧力発生室１
２とを連通するインク供給路１４を設けるようにしてもよい。
【００３３】
また、保護基板３０の圧電アクチュエーター３００に対向する領域には、圧電アクチュ
エーター３００の運動を阻害しない程度の空間を有する圧電アクチュエーター保持部３２
が設けられている。圧電アクチュエーター保持部３２は、圧電アクチュエーター３００の
運動を阻害しない程度の空間を有していればよく、当該空間は密封されていても、密封さ
れていなくてもよい。
【００３４】
このような保護基板３０としては、流路形成基板１０の熱膨張率と略同一の材料、例え
ば、ガラス、セラミック材料等を用いることが好ましく、本実施形態では、流路形成基板
１０と同一材料のシリコン単結晶基板を用いて形成した。
【００３５】
また、保護基板３０には、保護基板３０を厚さ方向に貫通する貫通孔３３が設けられて
いる。そして、各圧電アクチュエーター３００から引き出されたリード電極９０の端部近
傍は、貫通孔３３内に露出するように設けられている。
【００３６】
また、保護基板３０上には、並設された圧電アクチュエーター３００を駆動するための
駆動回路１２０が固定されている。この駆動回路１２０としては、例えば、回路基板や半
導体集積回路（ＩＣ）等を用いることができる。そして、駆動回路１２０とリード電極９
０とは、ボンディングワイヤー等の導電性ワイヤーからなる接続配線を介して電気的に接
続されている。
【００３７】
また、このような保護基板３０上には、封止膜４１及び固定板４２とからなるコンプラ
イアンス基板４０が接合されている。ここで、封止膜４１は、剛性が低く可撓性を有する
材料からなり、この封止膜４１によってリザーバー部３１の一方面が封止されている。ま
た、固定板４２は、比較的硬質の材料で形成されている。この固定板４２のリザーバー１
００に対向する領域は、厚さ方向に完全に除去された開口部４３となっているため、リザ
ーバー１００の一方面は可撓性を有する封止膜４１のみで封止されている。
【００３８】
このような本実施形態のインクジェット式記録ヘッドでは、図示しない外部インク供給
手段と接続したインク導入口からインクを取り込み、リザーバー１００からノズル開口２
１に至るまで内部をインクで満たした後、駆動回路１２０からの記録信号に従い、圧力発
生室１２に対応するそれぞれの第１電極６０と第２電極８０との間に電圧を印加し、弾性
膜５０、絶縁体膜５５、第１電極６０及び圧電体層７０をたわみ変形させることにより、
各圧力発生室１２内の圧力が高まりノズル開口２１からインク滴が吐出する。
【００３９】
以下、このようなインクジェット式記録ヘッドの製造方法について、図４及び図５を参
照して説明する。
【００４０】
まず、図４（ａ）に示すように、流路形成基板１０が複数一体的に形成されるシリコン
ウェハーである流路形成基板用ウェハー１１０の表面に弾性膜５０を構成する二酸化シリ
コン（ＳｉＯ２）からなる二酸化シリコン膜５１を形成する。次いで、図４（ｂ）に示す
ように、弾性膜５０（二酸化シリコン膜５１）上に、例えば、酸化ジルコニウムからなる
絶縁体膜５５を形成する。
【００４１】
次いで、例えば、白金（Ｐｔ）からなる第１電極６０を絶縁体膜５５上に形成する。具
体的には、圧力発生室１２に対応する領域に櫛歯状の櫛歯が形成されるようにする（図２
参照）。
【００４２】
本実施形態では、この第１電極６０をスクリーン印刷により成膜した。まず、絶縁体膜
５５上の所定位置にマスクを載置し、図４（ｃ）に示すように、このマスクを介して白金
を含むスラリーを、上述した櫛歯状パターンに塗布して、第１塗布膜６０１を形成する（
第１塗布工程）。次に、図４（ｄ）に示すように、第１電極６０上（第１塗布膜６０１上
）の基体部６２となる領域に、さらに、スラリーを塗布して第２塗布膜６０２を形成する
（第２塗布工程）。このとき、塗布した第２塗布膜の端面が曲線を描くように、スラリー
の粘度を調整する。その後、第１塗布膜６０１及び第２塗布膜６０２を所定温度で焼成す
ることにより第１電極６０を構成する。このように、第１塗布膜６０１及び第２塗布膜６
０２を同時に焼成することで、第１塗布膜６０１及び第２塗布膜６０２の密着強度を向上
させることができる。上述した方法では、基体部６２の個別部６１側とは反対側の面に膜
厚が漸小する漸小部が形成されることもあるが、基体部６２の個別部６１側とは反対側の
面の形状は特に問題とはならない。なお、本実施形態では、第１塗布膜６０１と第２塗布
膜６０２を同時に焼成したが、第１塗布膜６０１を仮焼成してから、第２塗布膜６０２を
塗布し、焼成してもよい。
【００４３】
次に、図５（ａ）に示すように、第１電極６０上に、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（
ＰＺＴ）等からなる圧電体層７０を形成する。なお、圧電アクチュエーター３００を構成
する圧電体層７０の材料としては、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等の強誘電
性圧電性材料や、これにニオブ、ニッケル、マグネシウム、ビスマス又はイットリウム等
の金属を添加したリラクサ強誘電体等が用いられる。その組成は、圧電アクチュエーター
３００の特性、用途等を考慮して適宜選択すればよい。また、圧電体層７０の形成方法は
、特に限定されないが、例えば、本実施形態では、金属有機物を溶媒に溶解・分散したい
わゆるゾルを塗布乾燥してゲル化し、さらに高温で焼成することで金属酸化物からなる圧
電体層７０を得る、いわゆるゾル−ゲル法を用いて圧電体層７０を形成した。なお、圧電
体層７０の形成方法は、ゾル−ゲル法に限定されず、例えば、ＭＯＤ法、スパッタリング
法、レーザーアブレーション法などの薄膜形成方法を利用して圧電体層７０を形成するよ
うにしてもよい。実際には、圧電体層７０は、上述したゾル−ゲル法により厚さの薄い圧
電体膜を形成する工程を複数回繰り返し行って、複数層の圧電体膜からなる圧電体層７０
を形成する。
【００４４】
次に、図５（ｂ）に示すように、圧電体層７０上に第２電極８０を形成する。
そして、図５（ｃ）に示すように、圧電体層７０及び第２電極８０を同時に所定形状に
パターニングする。具体的には、圧電体層７０及び第２電極８０は、隔壁１１に対応する
部分を長手方向に亘って除去して、第１電極６０を露出させる。これにより、圧電体層７
０及び第２電極８０を、圧力発生室１２に対応する領域に設ける。ここで、第２電極８０
及び圧電体層７０のパターニングとしては、例えば、反応性イオンエッチングやイオンミ
リング等のドライエッチングが挙げられる。
【００４５】
次に、図５（ｄ）に示すように、流路形成基板用ウェハー１１０の全面に亘って金（Ａ
ｕ）からなるリード電極９０を形成後、例えば、レジスト等からなるマスクパターンを介
して各圧電アクチュエーター３００毎にパターニングする。
【００４６】
次いで、図示しないが、流路形成基板用ウェハー１１０の圧電アクチュエーター３００
側に、シリコンウェハーであり複数の保護基板３０となる保護基板用ウェハーを接着剤３
５によって接合する。なお、保護基板３０には、リザーバー部３１、圧電アクチュエータ
ー保持部３２等が予め形成されている。また、保護基板３０は、例えば、４００μｍ程度
の厚さを有するシリコン単結晶基板からなり、保護基板３０を接合することで流路形成基
板１０の剛性は著しく向上することになる。その後、流路形成基板用ウェハー１１０を所
定の厚さにする。
【００４７】
次いで、流路形成基板用ウェハー１１０にマスク膜を新たに形成し、所定形状にパター
ニングする。そして、流路形成基板用ウェハー１１０をマスク膜を介してＫＯＨ等のアル
カリ溶液を用いた異方性エッチング（ウェットエッチング）することにより、圧電アクチ
ュエーター３００に対応する圧力発生室１２、連通部１３、インク供給路１４及び連通路
１５等を形成する。
【００４８】
その後は、保護基板用ウェハー上に駆動回路１２０を実装すると共に、駆動回路１２０
とリード電極９０とを接続配線によって接続する（図２参照）。そして、流路形成基板用
ウェハー１１０の圧力発生室１２が開口する面側のマスク膜を除去し、流路形成基板用ウ
ェハー１１０及び保護基板用ウェハーの外周縁部の不要部分を、例えば、ダイシング等に
より切断することによって除去する。そして、流路形成基板用ウェハー１１０の保護基板
用ウェハーとは反対側の面にノズル開口２１が穿設されたノズルプレート２０を接合する
と共に、保護基板用ウェハーにコンプライアンス基板４０を接合し、これら流路形成基板
用ウェハー１１０等を、図１に示すような一つのチップサイズの流路形成基板１０等に分
割することによって上述した構造のインクジェット式記録ヘッドが製造される。
【００４９】
本実施形態では、スクリーン印刷により同一材料を積層して、第１電極６０（の基体部
）を形成したが、第１電極６０の形成方法はこれに限定されるものではない。例えば、ス
パッタリング法やＰＶＤ法（物理蒸着法）などにより第１電極６０を形成し、第１電極６
０上にフォトリソグラフィー法により所定形状に形成したレジストを介してドライエッチ
ングによりパターニングすると共に、ドライエッチングを用いて個別部６１側から基体部
６２側に向かって膜厚が漸大する漸大部６６を同時に形成してもよい。
【００５０】
（実施形態２）
図６は、実施形態２に係るインクジェット式記録ヘッドの第１電極を示す図である。具
体的には、図６（ａ）が第１電極の上面図、図６（ｂ）が第１電極の断面図である。実施
形態１と同一作用を示す部分には同一符号を付して重複する説明は省略する。
【００５１】
本実施形態の第１電極６０Ａは、図６に示すように、第１電極６０Ａは、圧力発生室１
２に対応する領域に設けられる複数の個別部６１Ａと、これらの個別部６１Ａの一端部側
を繋ぐ基体部６２Ａとを備えており、いわゆる櫛歯形状となっている。
【００５２】
複数の個別部６１Ａは、複数のスリット６３Ａにより分割されて圧力発生室１２に対応
する領域に設けられている、すなわち、各スリット６３Ａは、圧力発生室１２の短手方向
の側面を画成する隔壁１１に相対向する領域に設けられている。
【００５３】
第１電極６０Ａは、個別部６１Ａに設けられる薄膜部６４Ａと、基体部６２Ａに設けら
れる厚膜部６５Ａとを備えている、すなわち、基体部６２Ａの膜厚が個別部６１Ａの膜厚
よりも厚くなっている。そして、第１電極６０Ａは、薄膜部６４Ａと厚膜部６５Ａの間に
おいて、薄膜部６４Ａから厚膜部６５Ａに向かって膜厚が漸大している、すなわち、個別
部６１Ａと基体部６２Ａとの接続部分では、個別部６１Ａ側から基体部６２Ａ側に向かっ
て膜厚が漸大している。言い換えれば、薄膜部６４Ａから厚膜部６５Ａに向かって膜厚が
漸大している漸大部６６Ａが、薄膜部６４Ａと厚膜部６５Ａとの間に設けられている。本
実施形態では、図６に示すように、個別部６１Ａの基体部６２Ａ側から基体部６２Ａの個
別部６１Ａ側までの領域が漸大部６６となっている。この漸大部６６Ａは、表面が傾斜面
からなっている。
【００５４】
また、個別部６１Ａの基体部６２Ａ側は、平面視において幅が漸大している。言い換え
れば、スリット６３Ａの基体部６２Ａ側端部は、平面視において幅が漸小するようになっ
ている。ここでいう幅とは、個別部６１Ａの列設方向の幅を指す。本実施形態では、個別
部６１Ａと基体部６２Ａとの平面視における角部が傾斜するように構成されている。言い
換えれば、スリット６３Ａの基体部６２Ａ側端部は、幅が漸次狭くなる面取り形状となっ
ている。
【００５５】
本実施形態では、第１電極６０Ａは、電圧の印加により圧電歪みが生じる圧電体能動部
３２０の領域では、膜厚を薄く形成して圧電アクチュエーター３００の変位量を向上させ
ると共に、各個別部６１Ａに電気信号を送信する領域では、膜厚を厚く形成して電気抵抗
値を低く維持して電圧降下を抑制している。これにより、変位特性の向上した圧電アクチ
ュエーター３００とすることができる。本実施形態のインクジェット式記録ヘッドは、変
位量のばらつきが抑制されることにより、早いタイミングで複数のインク滴を吐出させる
高周波吐出を行わせることができ、高速印刷を行うことができるものとなる。また、圧電
アクチュエーター３００の変位量が向上することにより、インクの吐出量が向上したもの
となる。
【００５６】
さらに、本実施形態では、個別部６１Ａと基体部６２Ａとの接続部分では、個別部６１
Ａ側から基体部６２Ａ側に向かって膜厚が漸大し、また、個別部６１Ａの基体部６２Ａ側
は平面視において幅が漸大していることにより、第１電極６０Ａの個別部６１と基体部６
２との接続部分近傍への応力集中を抑制することができ、クラックの発生を抑制すること
ができる。これにより、第１電極６０Ａは、クラックによる断線が抑制された耐久性の高
いものとすることができ、信頼性の高いものとすることができる。ちなみに、個別部６１
Ａと基体部６２Ａとの接続領域に、９０度以上の角が存在する場合、例えば、個別部６１
Ａの上面と基体部６２Ａの個別部６１Ａ側端面とのなす角度が９０度以上であったり、個
別部６１Ａと基体部６２Ａとの平面視における角部が９０度であったりすると、これらの
角に応力が集中するため、これらの角を起点としてクラックが発生し、クラックが第１電
極６０Ａ全体に及んで断線する虞があるが、本実施形態では、個別部６１Ａの上面と漸大
部６６Ａの傾斜面のなす角度が９０度未満であり、また、スリット６３Ａの基体部６２Ａ
側端部の幅が漸次狭くなる面取り形状となっていることにより、個別部６１と基体部６２
と接続部分近傍への応力集中を抑制することができる。
【００５７】
さらに、上述したように、第１電極６０Ａの個別部６１Ａが圧力発生室１２に対応する
領域に設けられる、すなわち、隔壁１１上方にスリット６３Ａが設けられることによって
、第１電極６０Ａが隔壁１１から拘束されることによる振動板の変位低下を防止すること
ができると共に、第１電極６０Ａが拘束されて圧電体層７０への残留分極及び歪みが増大
するのを防止することができ、インク吐出特性の経時劣化が生じるのを防止することがで
きる。
【００５８】
また、第１電極６０Ａにスリット６３Ａを設けることによって、圧電アクチュエーター
３００を駆動して変位させた際に、第１電極６０Ａに印加される応力が隣接する圧電アク
チュエーター３００に影響するのを低減することができるため、複数の圧電アクチュエー
ター３００を同時に駆動した場合の変位量と、複数の圧電アクチュエーター３００から選
択された１つの圧電アクチュエーター３００を駆動した場合の変位量とで異なる、いわゆ
るクロストークが発生するのを防止して、インク吐出特性を向上することができると共に
、インク吐出特性を均一化することができる。
【００５９】
（他の実施形態）
以上、本発明の各実施形態を説明したが、本発明の基本的構成は上述したものに限定さ
れるものではない。例えば、実施形態１及び２では、第１電極において、個別部の基体部
側から基体部の個別部側までの領域を、個別部側から前記基体部側に向かって膜厚が漸大
する「漸大部」としたが、これに限定されるものではない。第１電極は、上方に圧電体層
７０が形成されない領域において膜厚が漸大するようにすればよく、例えば、個別部の基
体部側の領域のみを漸大部となるようにしてもよく、基体部の個別部側の領域のみを漸大
部となるようにしてもよい。
【００６０】
また、漸大部の形状は、上述したものに限定されず、例えば、表面が凸状と凹状とが連
続した曲面となっていてもよい。この場合は、個別部側が凹状で基体部側が凸状の連続曲
面となっているのが好ましい。
【００６１】
実施形態１では、漸大部６６の表面が凹状の曲面からなるものとしたが、漸大部６６の
表面が傾斜面となっていてもよい。また、実施形態２では、漸大部６６の表面が傾斜面か
らなるものとしたが、漸大部６６の表面が凹状の曲面となっていてもよい。
【００６２】
上述した実施形態では、共通電極である第１電極は、複数の個別部の一端部側のみが基
体部により繋がれているものを例に挙げたが、これに限定されるものではない。共通電極
は、圧力発生室に対応する領域に設けられる複数の個別部と、これらの個別部の一端部側
を繋ぐ基体部と、を備えていればよく、図７に示すように、隣り合う圧力発生室１２より
も外側のインク供給路１４とは反対側において連続した梯子形状であっていてもよい。
【００６３】
図７に示す第１電極６０Ｂは、圧力発生室に対応する領域に設けられる複数の個別部６
１Ｂと、個別部６１Ｂの一端部側を繋ぐ基体部６２１Ｂと、個別部６１Ｂの他端部側を繋
ぐ基体部６２２Ｂと、を備えている。
【００６４】
個別部６１Ｂは、複数のスリット６３Ｂにより分割されて圧力発生室１２に対応する領
域に設けられている。第１電極６０Ｂは、個別部６１Ｂに設けられる薄膜部６４Ｂと、基
体部６２１Ｂに設けられる厚膜部６５１Ｂと、基体部６２２Ｂに設けられる厚膜部６５２
Ｂと、を備えている、すなわち、基体部６２１Ｂ及び基体部６２２Ｂの膜厚が個別部６１
Ｂの膜厚よりも厚くなっている。そして、薄膜部６４Ｂと厚膜部６５１Ｂの間において、
薄膜部６４Ｂから厚膜部６５１Ｂに向かって膜厚が漸大している。同様に、薄膜部６４Ｂ
と厚膜部６５２Ｂの間において、薄膜部６４Ｂから厚膜部６５２Ｂに向かって膜厚が漸大
している。言い換えれば、薄膜部６４Ｂと厚膜部６５１Ｂとの間には、薄膜部６４Ｂから
厚膜部６５１Ｂに向かって膜厚が漸大している漸大部６６１Ｂが設けられており、薄膜部
６４Ｂと厚膜部６５２Ｂとの間には、薄膜部６４Ｂから厚膜部６５２Ｂに向かって膜厚が
漸大している漸大部６６２Ｂが設けられている。そして、漸大部６６１Ｂ及び漸大部６６
２Ｂは、それぞれ、表面が凹状の曲面からなる。
【００６５】
また、個別部６１Ｂの端部は、平面視において幅が漸大している。すなわち、個別部６
１Ｂの基体部６２１Ｂ側及び基体部６２２Ｂ側いずれも、平面視において幅が漸大してい
る。具体的には、個別部６１Ｂの端部は、個別部６１Ｂと基体部６２１Ｂ側との平面視に
おける角部が曲線状であり、個別部６１Ｂと基体部６２２Ｂ側との平面視における角部が
曲線状となっている。
【００６６】
このような構成とすることにより、実施形態１と同様の効果を奏するものとなる。なお
、図７では、個別部６１Ｂの両端部の基体部（６２１Ｂ，６２２Ｂ）に個別部６１Ｂより
も厚膜が厚い厚膜部６５２（６５１Ｂ，６５２Ｂ）を設けるように構成したが、いずれか
一方の基体部のみに厚膜部を形成し、他方の基体部は個別部と同一の膜厚となるようにし
てもよい。そして、厚膜部が設けられた基体部と個別部６１Ｂとの接続部分では、個別部
６１Ｂ側から基体部側に向かって膜厚が漸大するようにする。なお、この場合は、厚膜部
が設けられた基体部側から電圧をかけるのが好ましい。また、図７では、漸大部６６１Ｂ
，漸大部６６２Ｂの表面が凹状の曲面からなるものとしたが、表面が傾斜面となっていて
もよい。また、個別部６１Ｂと、基体部６２１Ｂ又は基体部６２２Ｂとの平面視における
角部が曲線状となるようにしたが、傾斜するようにしてもよい。
【００６７】
また、上述した実施形態では、第１電極を共通電極とし、第２電極８０を個別電極とし
たが、第１電極を個別電極として第２電極８０を共通電極としてもよい。この場合も同様
に、共通電極は、個別部に設けられる薄膜部と、基体部に設けられる厚膜部と、薄膜部と
厚膜部との間に設けられ薄膜部から厚膜部に向かって膜厚が漸大する漸大部６６Ｃとを備
え、個別部の基体部側は、平面視において幅が漸大するようにすればよい。
【００６８】
上述した実施形態では、第１電極が一層からなるものを例に挙げて説明したが、第１電
極は、同一材料又は異種材料を積層して形成したものであってもよい。なお、同一材料を
積層して形成した第１電極とは、第１電極に界面が存在するものを指す。例えば、図８に
示すように、第１電極６０Ｃは、白金からなる複数の個別部６１Ｃと、複数の個別部６１
Ｃの一端部側を繋ぐ基体部６２Ｃとからなり、基体部６２Ｃが電気抵抗の低い材料からな
る第１の基体部６２１Ｃと、白金からなる第２の基体部６２２Ｃとからなるように構成し
てもよい。この場合も同様に、第１電極６０Ｃは、個別部６１Ｃに設けられる薄膜部６４
Ｃと、基体部６２Ｃに設けられる厚膜部６５Ｃと、薄膜部６４Ｃと厚膜部６５Ｃとの間に
設けられ薄膜部６４Ｃから厚膜部６５Ｃに向かって膜厚が漸大する漸大部６６Ｃと、を備
え、個別部６１Ｃの基体部６２Ｃ側が、平面視において幅が漸大するようにすればよい。
【００６９】
さらに、圧電アクチュエーター３００の圧力発生室１２に対応する領域以外の部分には
、耐湿性を有する絶縁材料からなる保護膜を形成してもよい。なお、保護膜としては、酸
化シリコン（ＳｉＯｘ）、酸化タンタル（ＴａＯｘ）、酸化アルミニウム（ＡｌＯｘ）等
の無機絶縁材料を用いるのが好ましく、特に、無機アモルファス材料である酸化アルミニ
ウム（ＡｌＯｘ）、例えば、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を用いるのが好ましい。
【００７０】
また、上述した実施形態では、流路形成基板１０としてシリコン単結晶基板を例示した
が、特にこれに限定されず、例えば、ＳＯＩ基板、ガラス基板、ＭｇＯ基板等においても
本発明は有効である。また、振動板の最下層に二酸化シリコンからなる弾性膜５０を設け
るようにしたが、振動板の構成は、特にこれに限定されるものではない。
【００７１】
また、上述した実施形態では、圧力変化を生じさせてノズル開口から液滴を吐出させる
圧力発生手段として、第１電極、圧電体層、第２電極を順に積層させた撓み振動型の圧電
アクチュエーターを有する記録ヘッドを例示して説明したが、厚膜型の圧電アクチュエー
ターを有するインクジェット式記録ヘッドであっても同様の効果を奏する。
【００７２】
上記実施形態のインクジェット式記録ヘッドは、インクカートリッジ等と連通するイン
ク流路を具備する記録ヘッドユニットの一部を構成して、インクジェット式記録装置に搭
載される。図９は、そのインクジェット式記録装置の一例を示す概略図である。
【００７３】
図９に示すように、インクジェット式記録ヘッドを有する記録ヘッドユニット１Ａ及び
１Ｂは、インク供給手段を構成するカートリッジ２Ａ及び２Ｂが着脱可能に設けられ、こ
の記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂを搭載したキャリッジ３は、装置本体４に取り付けら
れたキャリッジ軸５に軸方向移動自在に設けられている。この記録ヘッドユニット１Ａ及
び１Ｂは、例えば、それぞれブラックインク組成物及びカラーインク組成物を吐出するも
のとしている。
【００７４】
そして、駆動モーター６の駆動力が図示しない複数の歯車およびタイミングベルト７を
介してキャリッジ３に伝達されることで、記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂを搭載したキ
ャリッジ３はキャリッジ軸５に沿って、すなわち、主走査方向に、移動される。一方、装
置本体４にはキャリッジ軸５に沿ってプラテン８が設けられており、図示しない給紙ロー
ラーなどにより給紙された紙等の記録媒体である記録シートＳがプラテン８に副走査方向
に巻き掛けられて搬送されるようになっている。
【００７５】
図９に示す例では、インクジェット式記録ヘッドユニット１Ａ、１Ｂは、それぞれ１つ
のインクジェット式記録ヘッドを有するものとしたが、特にこれに限定されず、例えば、
１つのインクジェット式記録ヘッドユニット１Ａ又は１Ｂが２以上のインクジェット式記
録ヘッドを有するようにしてもよい。
【００７６】
また、上述したインクジェット式記録装置では、インクジェット式記録ヘッドがキャリ
ッジ３に搭載されて主走査方向に移動するものを例示したが、特にこれに限定されず、例
えば、インクジェット式記録ヘッドが固定されて、紙等の被記録媒体Ｓを副走査方向に移
動させるだけで印刷を行う、所謂ライン式記録装置にも本発明を適用することができる。
【００７７】
なお、上述した実施形態では、液体噴射ヘッドの一例としてインクジェット式記録ヘッ
ドを挙げて説明したが、本発明は、広く液体噴射ヘッド全般を対象としたものであり、イ
ンク以外の液体を噴射する液体噴射ヘッドにも勿論適用することができる。その他の液体
噴射ヘッドとしては、例えば、プリンター等の画像記録装置に用いられる各種の記録ヘッ
ド、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ヘッド、有機Ｅ
Ｌディスプレイ、ＦＥＤ（電界放出ディスプレイ）等の電極形成に用いられる電極材料噴
射ヘッド、バイオｃｈｉｐ製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等が挙げられる。
【００７８】
また、本発明は、インクジェット式記録ヘッドに代表される液体噴射ヘッドに搭載され
るアクチュエーター装置に限られず、他の装置に搭載されるアクチュエーター装置にも適
用することができる。
【符号の説明】
【００７９】
１ インクジェット式記録ヘッド（液体噴射ヘッド）、 １０ 流路形成基板、 １２
圧力発生室、 １３ 連通部、 １４ インク供給路、 １５ 連通路、 ２０ ノズル
プレート、 ２１ ノズル開口、 ３０ 保護基板、 ３１ リザーバー部、 ３２ 圧
電素子保持部、 ４０ コンプライアンス基板、 ６０，６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃ 第１
電極、 ６１，６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃ 個別部、 ６２，６２Ａ，６２１Ｂ，６２２Ｂ
，６２Ｃ 基体部、 ６３，６３Ａ，６３Ｂ スリット、 ６４，６４Ａ，６４Ｂ，６４
Ｃ 薄膜部、 ６５，６５Ａ，６５１Ｂ，６５２Ｂ，６５Ｃ 厚膜部、 ６６，６６Ａ，
６６１Ｂ，６６２Ｂ，６６Ｃ 漸大部、 ７０ 圧電体層、 ８０ 第２電極、 ９０
リード電極、 １００ リザーバー、 １２０ 駆動回路、 ３００ 圧電アクチュエー
ター
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ノズル開口から液滴を吐出する液体噴射ヘッド及び液体噴射装置に関し、特
に、液体としてインクを吐出するインクジェット式記録ヘッド及びインクジェット式記録
装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体噴射ヘッドの代表例としては、例えば、インク滴を吐出するノズル開口と連通する
圧力発生室の一部を振動板で構成し、この振動板を圧電素子により変形させて圧力発生室
のインクを加圧してノズル開口からインク滴を吐出させるインクジェット式記録ヘッド等
がある。また、インクジェット式記録ヘッドに搭載される圧電素子としては、例えば、振
動板の表面全体に亘って成膜技術により均一な圧電材料層を形成し、この圧電材料層をリ
ソグラフィー法により圧力発生室に対応する形状に切り分けて圧力発生室毎に独立するよ
うに圧電素子を形成したものがある（例えば、特許文献１参照）。特許文献１では、複数
の圧電素子の個別電極及び共通電極を各圧電素子毎に櫛歯状に設けていることで、圧電体
層の変位量を確保することができ、高い吐出特性を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３３７９１０６号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような液体噴射ヘッドでは、印刷品質を向上するために、圧電素子の高密度化が望
まれている。高密度化を図ろうとすると、これに伴って圧電素子を小型化する必要があり
、小型化した圧電素子では十分な変位量が確保できないことが問題となる。
【０００５】
しかしながら、変位量を確保するために電極を薄膜化すると、電気抵抗値が上昇し、電
圧降下が発生して圧電素子を均一な変位量で変形させることができないという問題があっ
た。特に、これにより、圧電素子を選択的に駆動する場合と、全ての圧電素子を同時に駆
動する場合とで、電圧降下によって吐出特性にばらつきが発生してしまうことが問題とな
っていた。
【０００６】
なお、このような問題は、インクジェット式記録ヘッドだけではなく、インク以外の液
体を噴射する液体噴射ヘッドにおいても同様に存在する。
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑み、変位特性を向上した液体噴射ヘッド及び液体噴射装置
を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決する本発明の態様は、液体を噴射するノズル開口に連通する圧力発生室
と、該圧力発生室に圧力変化を生じさせて前記ノズル開口から液滴を吐出させる圧電アク
チュエーターと、を具備し、前記圧電アクチュエーターは、圧力発生室に対応するように
独立して設けられる個別電極と、複数の該圧電アクチュエーターに共通する共通電極と、
前記共通電極及び前記個別電極間に設けられた圧電体層と、を有し、前記共通電極は、複
数のスリットにより分割され前記圧力発生室に対応する領域に設けられる複数の個別部と
、これらの個別部の少なくとも一端部側を繋ぐ基体部と、を備え、前記個別部の基体部側
が平面視において幅が漸大し、且つ前記共通電極は、前記個別部に設けられる薄膜部と、
前記基体部に設けられる厚膜部と、を備え、前記薄膜部と前記厚膜部の間において前記薄
膜部から前記厚膜部に向かって膜厚が漸大していることを特徴とする液体噴射ヘッドにあ
る。
かかる態様では、共通電極の基体部の膜厚が厚いことにより、電気抵抗値を下げて電圧
降下を抑制することができ、また、共通電極の個別部の膜厚が薄いことにより、圧電アク
チュエーターの変位量を向上させることができる。これにより、電圧降下による変位量の
ばらつきを抑制することができると共に変位量を向上させることができ、変位特性を向上
させることができる。さらに、個別部と基体部との接続部分では、個別部側から基体部側
に向かって膜厚が漸大し、また、個別部の基体部側は平面視において幅が漸大しているこ
とにより、個別部と基体部との接続部分近傍への応力集中を抑制することができ、共通電
極におけるクラックの発生を抑制することができる。これにより、共通電極のクラックの
発生による断線を抑制して耐久性を向上させることができる。
【０００９】
本発明の好適な実施態様としては、前記共通電極は、複数の個別部の一端部側のみが基
体部により繋がれているものが挙げられる。
【００１０】
また、前記薄膜部と前記厚膜部の間において前記薄膜部から前記厚膜部に向かって膜厚
が漸大している漸大部は、表面が曲面からなるのが好ましく、表面が凹状の曲面からなる
ものが挙げられる。これによれば、接続部分への応力集中を確実に抑制することができ、
共通電極におけるクラックの発生を確実に抑制することができる。
【００１１】
また、前記個別部と前記基体部との平面視における角部が、曲線状となっているのが好
ましい。これによれば、共通電極の接続部分近傍への応力集中をより確実に抑制すること
ができ、共通電極におけるクラックの発生を確実に抑制することができる。
【００１２】
前記基体部は、同一材料又は異種材料を積層して形成したものであるのが好ましい。こ
れによれば、所望の形状の共通電極をより容易に形成することができる。
【００１３】
本発明の他の態様は、上記の液体噴射ヘッドを具備する液体噴射装置にある。
かかる態様では、変位特性及び耐久性が向上した液体噴射装置を実現することができる
。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態１に係る記録ヘッドの概略構成を示す分解斜視図である。
【図２】実施形態１に係る記録ヘッドの平面図及び断面図である。
【図３】実施形態１に係る記録ヘッドの共通電極の平面図及び断面図である。
【図４】実施形態１に係る記録ヘッドの製造工程を示す断面図である。
【図５】実施形態１に係る記録ヘッドの製造工程を示す断面図である。
【図６】実施形態２に係る記録ヘッドの共通電極の平面図及び断面図である。
【図７】他の実施形態に係る記録ヘッドの共通電極の平面図及び断面図である。
【図８】他の実施形態に係る記録ヘッドの共通電極の断面図である。
【図９】本発明にかかる記録装置の一例を示す概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
（実施形態１）
図１は、実施形態１に係る液体噴射ヘッドの一例であるインクジェット式記録ヘッドの
概略構成を示す分解斜視図であり、図２は、図１の平面図及びそのＡ−Ａ'断面図である
。
【００１６】
図示するように、流路形成基板１０は、本実施形態ではシリコン単結晶基板からなり、
その一方の面には酸化膜からなる弾性膜５０が形成されている。
【００１７】
流路形成基板１０には、複数の隔壁１１によって区画された複数の圧力発生室１２がそ
の幅方向に並設されている。また、流路形成基板１０の圧力発生室１２の長手方向外側の
領域には連通部１３が形成され、連通部１３と各圧力発生室１２とが、各圧力発生室１２
毎に設けられたインク供給路１４及び連通路１５を介して連通されている。連通部１３は
、後述する保護基板のリザーバー部３１と連通して各圧力発生室１２の共通のインク室と
なるリザーバーの一部を構成する。インク供給路１４は、圧力発生室１２よりも狭い幅で
形成されており、連通部１３から圧力発生室１２に流入するインクの流路抵抗を一定に保
持している。なお、本実施形態では、流路の幅を片側から絞ることでインク供給路１４を
形成したが、流路の幅を両側から絞ることでインク供給路を形成してもよい。また、流路
の幅を絞るのではなく、厚さ方向から絞ることでインク供給路を形成してもよい。
【００１８】
また、流路形成基板１０の開口面側には、各圧力発生室１２のインク供給路１４とは反
対側の端部近傍に連通するノズル開口２１が穿設されたノズルプレート２０が、接着剤や
熱溶着フィルム等によって固着されている。なお、ノズルプレート２０は、例えばガラス
セラミックス、シリコン単結晶基板又はステンレス鋼などからなる。
【００１９】
一方、このような流路形成基板１０の開口面とは反対側には、上述したように、弾性膜
５０が形成され、この弾性膜５０上には、絶縁体膜５５が形成されている。さらに、この
絶縁体膜５５上には、第１電極６０と圧電体層７０と第２電極８０とが、後述するプロセ
スで積層形成されて、圧電アクチュエーター３００を構成している。ここで、圧電アクチ
ュエーター３００は、第１電極６０、圧電体層７０及び第２電極８０を含む部分をいう。
一般的には、圧電アクチュエーター３００の何れか一方の電極を共通電極とし、他方の電
極及び圧電体層７０を各圧力発生室１２毎にパターニングして構成する。そして、ここで
はパターニングされた何れか一方の電極及び圧電体層７０から構成され、両電極への電圧
の印加により圧電歪みが生じる部分を圧電体能動部３２０という。本実施形態では、第１
電極６０を圧電アクチュエーター３００の共通電極とし、第２電極８０を圧電アクチュエ
ーター３００の個別電極としているが、駆動回路や配線の都合でこれを逆にしても支障は
ない。また、ここでは、圧電アクチュエーター３００と当該圧電アクチュエーター３００
の駆動により変位が生じる振動板とを合わせてアクチュエーター装置と称する。なお、上
述した例では、弾性膜５０、絶縁体膜５５及び第１電極６０が振動板として作用するが、
勿論これに限定されるものではなく、例えば、弾性膜５０及び絶縁体膜５５を設けずに、
第１電極６０のみが振動板として作用するようにしてもよい。また、圧電アクチュエータ
ー３００自体が実質的に振動板を兼ねるようにしてもよい。
【００２０】
本実施形態では、圧電アクチュエーター３００は、白金からなる第１電極６０と、チタ
ン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）からなる圧電体層７０と、イリジウムからなる第２電極８０
とからなる。本実施形態では、第１電極６０が白金からなり、第２電極８０がイリジウム
からなるようにしたが、特にこれに限定されず、第１電極６０及び第２電極８０は、それ
ぞれ、例えば、ニッケル、銅、ニオブ、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、錫、オ
スミウム、イリジウム、白金、金、ビスマス、もしくはこれらの積層又は合金等の金属材
料からなるようにしてもよい。なお、勿論、第１電極６０、第２電極８０は、これ以外の
導電性材料から構成されていてもよい。
【００２１】
ここで、図３を用いて本実施形態にかかる第１電極６０について詳細に説明する。なお
、図３（ａ）は、本実施形態にかかる第１電極６０の平面図であり、図３（ｂ）は、本実
施形態にかかる第１電極６０の断面図である。
【００２２】
第１電極６０は、図３に示すように、第１電極６０は、圧力発生室１２に対応する領域
に設けられる複数の個別部６１と、これらの個別部６１の一端部側を繋ぐ基体部６２とを
備えており、いわゆる櫛歯形状となっている。
【００２３】
複数の個別部６１は、複数のスリット６３により分割されて圧力発生室１２に対応する
領域に設けられている、すなわち、各スリット６３は、圧力発生室１２の短手方向の側面
を画成する隔壁１１に相対向する領域に設けられている。なお、本実施形態では、個別部
６１を圧力発生室１２の短手方向の幅よりも幅狭で且つ圧力発生室１２の長手方向の長さ
よりも長くなるように形成したが、圧力発生室１２と略同一形状に形成してもよく、また
、個別部６１を圧力発生室１２の短手方向の幅よりも幅広で且つ圧力発生室１２の長手方
向の長さよりも長く形成してもよい。いずれにしても、個別部６１の間のスリット６３を
、圧力発生室１２の短手方向の側面を画成する隔壁１１に相対向する領域に設けるように
すればよい。
【００２４】
第１電極６０は、個別部６１に設けられる薄膜部６４と、基体部６２に設けられる厚膜
部６５とを備えている、すなわち、基体部６２の膜厚が個別部６１の膜厚よりも厚くなっ
ている。そして、第１電極６０は、薄膜部６４と厚膜部６５の間において、薄膜部６４か
ら厚膜部６５に向かって膜厚が漸大している、すなわち、個別部６１と基体部６２との接
続部分では、個別部６１側から基体部６２側に向かって膜厚が漸大している。言い換えれ
ば、薄膜部６４から厚膜部６５に向かって膜厚が漸大している漸大部６６が、薄膜部６４
と厚膜部６５との間に設けられている。本実施形態では、図３に示すように、個別部６１
の基体部６２側から基体部６２の個別部６１側までの領域が漸大部６６となっている。ま
た、本実施形態では、漸大部６６は、表面が凹状の曲面からなるように構成した。
【００２５】
また、個別部６１の基体部６２側は、平面視において幅が漸大している。言い換えれば
、スリット６３の基体部６２側端部は、平面視において幅が漸小するようになっている。
具体的には、個別部６１と基体部６２との平面視における角部が曲線状となるように構成
されている。言い換えれば、スリット６３の基体部６２側端部は、幅が曲線的に狭くなる
Ｒ形状となっている。なお、ここでいう幅とは、個別部６１の列設方向の幅を指す。
【００２６】
本実施形態では、上述したように、第１電極６０の基体部６２の膜厚を厚くすることに
より、第１電極６０の電気抵抗値を低くすることができ、電圧降下を抑制することができ
る。これにより、電圧降下による変位量のばらつきを抑制することができ、また、本実施
形態では、第１電極６０の個別部６１の膜厚を薄くすることにより、圧電アクチュエータ
ー３００の変位量を向上させることができる。すなわち、第１電極６０は、電圧の印加に
より圧電歪みが生じる圧電体能動部３２０の領域では、膜厚を薄く形成して圧電アクチュ
エーター３００の変位量を向上させると共に、各個別部６１に電気信号を送信する領域で
は、膜厚を厚く形成して電気抵抗値を低く維持して電圧降下を抑制している。これにより
、変位特性の向上した圧電アクチュエーター３００とすることができる。本実施形態のイ
ンクジェット式記録ヘッドは、変位量のばらつきが抑制されることにより、早いタイミン
グで複数のインク滴を吐出させる高周波吐出を行わせることができ、高速印刷を行うこと
ができるものとなる。また、圧電アクチュエーター３００の変位量が向上することにより
、インクの吐出量が向上したものとなる。
【００２７】
さらに、本実施形態では、個別部６１と基体部６２との接続部分では、個別部６１側か
ら基体部６２側に向かって膜厚が漸大し、また、個別部６１の基体部６２側は平面視にお
いて幅が漸大している。これにより、第１電極６０の個別部６１と基体部６２との接続部
分近傍への応力集中を抑制することができ、クラックの発生を抑制することができる。な
お、ここでいう応力集中としては、製造工程において第１電極６０に生じる引張応力の接
続部分近傍への集中等が挙げられる。これにより、第１電極６０は、クラックによる断線
が抑制された耐久性の高いものとすることができ、信頼性の高いものとすることができる
。ちなみに、個別部６１と基体部６２との接続領域に、角が存在すると、その角を起点と
してクラックが発生し、クラックが第１電極６０全体に及んで断線する虞があるが、本実
施形態では、漸大部６６の表面が曲面からなることにより、個別部６１と基体部６２と接
続部分近傍への応力集中を確実に抑制することができる。
【００２８】
さらに、上述したように、第１電極６０の個別部６１が圧力発生室１２に対応する領域
に設けられる、すなわち、隔壁１１上方にスリット６３が設けられることによって、第１
電極６０が隔壁１１から拘束されることによる振動板の変位低下を防止することができる
と共に、第１電極６０が拘束されて圧電体層７０への残留分極及び歪みが増大するのを防
止することができ、インク吐出特性の経時劣化が生じるのを防止することができる。
【００２９】
また、第１電極６０にスリット６３を設けることによって、圧電アクチュエーター３０
０を駆動して変位させた際に、第１電極６０に印加される応力が隣接する圧電アクチュエ
ーター３００に影響するのを低減することができるため、複数の圧電アクチュエーター３
００を同時に駆動した場合の変位量と、複数の圧電アクチュエーター３００から選択され
た１つの圧電アクチュエーター３００を駆動した場合の変位量とで異なる、いわゆるクロ
ストークが発生するのを防止して、インク吐出特性を向上することができると共に、イン
ク吐出特性を均一化することができる。
【００３０】
図１及び図２に戻って、圧電体層７０は、電気機械変換作用を示す圧電材料からなるも
のであり、圧電材料の中でもペロブスカイト構造の強誘電体材料からなるのが好ましい。
圧電体層７０としては、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等の強誘電体材料や、
これに酸化ニオブ、酸化ニッケル又は酸化マグネシウム等の金属酸化物を添加したもの等
が好適である。また、圧電体層７０は、ゾル−ゲル法、ＭＯＤ法等によって形成されたも
のであるのが好ましい。薄膜プロセスにより圧電体層を形成することで、変位効率が高く
なり、変位特性がさらに向上したものとなる。また、液体噴射ヘッドを小型化することが
できる。圧電体層７０の厚さについては、製造工程でクラックが発生しない程度に厚さを
抑え、且つ十分な変位特性を呈する程度に厚く形成する。例えば、本実施形態では、圧電
体層７０を１〜２μｍ前後の厚さで形成した。
【００３１】
また、圧電アクチュエーター３００の個別電極である各第２電極８０には、インク供給
路１４側の端部近傍から引き出され、絶縁体膜５５上にまで延設される、例えば、金（Ａ
ｕ）等からなるリード電極９０が接続されている。
【００３２】
このような圧電アクチュエーター３００が形成された流路形成基板１０上には、リザー
バー１００の少なくとも一部を構成するリザーバー部３１を有する保護基板３０が接着剤
３５を介して接合されている。このリザーバー部３１は、本実施形態では、保護基板３０
を厚さ方向に貫通して圧力発生室１２の幅方向に亘って形成されており、上述のように流
路形成基板１０の連通部１３と連通されて各圧力発生室１２の共通のインク室となるリザ
ーバー１００を構成している。また、流路形成基板１０の連通部１３を圧力発生室１２毎
に複数に分割して、リザーバー部３１のみをリザーバーとしてもよい。さらに、例えば、
流路形成基板１０に圧力発生室１２のみを設け、流路形成基板１０と保護基板３０との間
に介在する部材（例えば、弾性膜５０、絶縁体膜５５等）にリザーバーと各圧力発生室１
２とを連通するインク供給路１４を設けるようにしてもよい。
【００３３】
また、保護基板３０の圧電アクチュエーター３００に対向する領域には、圧電アクチュ
エーター３００の運動を阻害しない程度の空間を有する圧電アクチュエーター保持部３２
が設けられている。圧電アクチュエーター保持部３２は、圧電アクチュエーター３００の
運動を阻害しない程度の空間を有していればよく、当該空間は密封されていても、密封さ
れていなくてもよい。
【００３４】
このような保護基板３０としては、流路形成基板１０の熱膨張率と略同一の材料、例え
ば、ガラス、セラミック材料等を用いることが好ましく、本実施形態では、流路形成基板
１０と同一材料のシリコン単結晶基板を用いて形成した。
【００３５】
また、保護基板３０には、保護基板３０を厚さ方向に貫通する貫通孔３３が設けられて
いる。そして、各圧電アクチュエーター３００から引き出されたリード電極９０の端部近
傍は、貫通孔３３内に露出するように設けられている。
【００３６】
また、保護基板３０上には、並設された圧電アクチュエーター３００を駆動するための
駆動回路１２０が固定されている。この駆動回路１２０としては、例えば、回路基板や半
導体集積回路（ＩＣ）等を用いることができる。そして、駆動回路１２０とリード電極９
０とは、ボンディングワイヤー等の導電性ワイヤーからなる接続配線を介して電気的に接
続されている。
【００３７】
また、このような保護基板３０上には、封止膜４１及び固定板４２とからなるコンプラ
イアンス基板４０が接合されている。ここで、封止膜４１は、剛性が低く可撓性を有する
材料からなり、この封止膜４１によってリザーバー部３１の一方面が封止されている。ま
た、固定板４２は、比較的硬質の材料で形成されている。この固定板４２のリザーバー１
００に対向する領域は、厚さ方向に完全に除去された開口部４３となっているため、リザ
ーバー１００の一方面は可撓性を有する封止膜４１のみで封止されている。
【００３８】
このような本実施形態のインクジェット式記録ヘッドでは、図示しない外部インク供給
手段と接続したインク導入口からインクを取り込み、リザーバー１００からノズル開口２
１に至るまで内部をインクで満たした後、駆動回路１２０からの記録信号に従い、圧力発
生室１２に対応するそれぞれの第１電極６０と第２電極８０との間に電圧を印加し、弾性
膜５０、絶縁体膜５５、第１電極６０及び圧電体層７０をたわみ変形させることにより、
各圧力発生室１２内の圧力が高まりノズル開口２１からインク滴が吐出する。
【００３９】
以下、このようなインクジェット式記録ヘッドの製造方法について、図４及び図５を参
照して説明する。
【００４０】
まず、図４（ａ）に示すように、流路形成基板１０が複数一体的に形成されるシリコン
ウェハーである流路形成基板用ウェハー１１０の表面に弾性膜５０を構成する二酸化シリ
コン（ＳｉＯ２）からなる二酸化シリコン膜５１を形成する。次いで、図４（ｂ）に示す
ように、弾性膜５０（二酸化シリコン膜５１）上に、例えば、酸化ジルコニウムからなる
絶縁体膜５５を形成する。
【００４１】
次いで、例えば、白金（Ｐｔ）からなる第１電極６０を絶縁体膜５５上に形成する。具
体的には、圧力発生室１２に対応する領域に櫛歯状の櫛歯が形成されるようにする（図２
参照）。
【００４２】
本実施形態では、この第１電極６０をスクリーン印刷により成膜した。まず、絶縁体膜
５５上の所定位置にマスクを載置し、図４（ｃ）に示すように、このマスクを介して白金
を含むスラリーを、上述した櫛歯状パターンに塗布して、第１塗布膜６０１を形成する（
第１塗布工程）。次に、図４（ｄ）に示すように、第１電極６０上（第１塗布膜６０１上
）の基体部６２となる領域に、さらに、スラリーを塗布して第２塗布膜６０２を形成する
（第２塗布工程）。このとき、塗布した第２塗布膜の端面が曲線を描くように、スラリー
の粘度を調整する。その後、第１塗布膜６０１及び第２塗布膜６０２を所定温度で焼成す
ることにより第１電極６０を構成する。このように、第１塗布膜６０１及び第２塗布膜６
０２を同時に焼成することで、第１塗布膜６０１及び第２塗布膜６０２の密着強度を向上
させることができる。上述した方法では、基体部６２の個別部６１側とは反対側の面に膜
厚が漸小する漸小部が形成されることもあるが、基体部６２の個別部６１側とは反対側の
面の形状は特に問題とはならない。なお、本実施形態では、第１塗布膜６０１と第２塗布
膜６０２を同時に焼成したが、第１塗布膜６０１を仮焼成してから、第２塗布膜６０２を
塗布し、焼成してもよい。
【００４３】
次に、図５（ａ）に示すように、第１電極６０上に、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（
ＰＺＴ）等からなる圧電体層７０を形成する。なお、圧電アクチュエーター３００を構成
する圧電体層７０の材料としては、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等の強誘電
性圧電性材料や、これにニオブ、ニッケル、マグネシウム、ビスマス又はイットリウム等
の金属を添加したリラクサ強誘電体等が用いられる。その組成は、圧電アクチュエーター
３００の特性、用途等を考慮して適宜選択すればよい。また、圧電体層７０の形成方法は
、特に限定されないが、例えば、本実施形態では、金属有機物を溶媒に溶解・分散したい
わゆるゾルを塗布乾燥してゲル化し、さらに高温で焼成することで金属酸化物からなる圧
電体層７０を得る、いわゆるゾル−ゲル法を用いて圧電体層７０を形成した。なお、圧電
体層７０の形成方法は、ゾル−ゲル法に限定されず、例えば、ＭＯＤ法、スパッタリング
法、レーザーアブレーション法などの薄膜形成方法を利用して圧電体層７０を形成するよ
うにしてもよい。実際には、圧電体層７０は、上述したゾル−ゲル法により厚さの薄い圧
電体膜を形成する工程を複数回繰り返し行って、複数層の圧電体膜からなる圧電体層７０
を形成する。
【００４４】
次に、図５（ｂ）に示すように、圧電体層７０上に第２電極８０を形成する。
そして、図５（ｃ）に示すように、圧電体層７０及び第２電極８０を同時に所定形状に
パターニングする。具体的には、圧電体層７０及び第２電極８０は、隔壁１１に対応する
部分を長手方向に亘って除去して、第１電極６０を露出させる。これにより、圧電体層７
０及び第２電極８０を、圧力発生室１２に対応する領域に設ける。ここで、第２電極８０
及び圧電体層７０のパターニングとしては、例えば、反応性イオンエッチングやイオンミ
リング等のドライエッチングが挙げられる。
【００４５】
次に、図５（ｄ）に示すように、流路形成基板用ウェハー１１０の全面に亘って金（Ａ
ｕ）からなるリード電極９０を形成後、例えば、レジスト等からなるマスクパターンを介
して各圧電アクチュエーター３００毎にパターニングする。
【００４６】
次いで、図示しないが、流路形成基板用ウェハー１１０の圧電アクチュエーター３００
側に、シリコンウェハーであり複数の保護基板３０となる保護基板用ウェハーを接着剤３
５によって接合する。なお、保護基板３０には、リザーバー部３１、圧電アクチュエータ
ー保持部３２等が予め形成されている。また、保護基板３０は、例えば、４００μｍ程度
の厚さを有するシリコン単結晶基板からなり、保護基板３０を接合することで流路形成基
板１０の剛性は著しく向上することになる。その後、流路形成基板用ウェハー１１０を所
定の厚さにする。
【００４７】
次いで、流路形成基板用ウェハー１１０にマスク膜を新たに形成し、所定形状にパター
ニングする。そして、流路形成基板用ウェハー１１０をマスク膜を介してＫＯＨ等のアル
カリ溶液を用いた異方性エッチング（ウェットエッチング）することにより、圧電アクチ
ュエーター３００に対応する圧力発生室１２、連通部１３、インク供給路１４及び連通路
１５等を形成する。
【００４８】
その後は、保護基板用ウェハー上に駆動回路１２０を実装すると共に、駆動回路１２０
とリード電極９０とを接続配線によって接続する（図２参照）。そして、流路形成基板用
ウェハー１１０の圧力発生室１２が開口する面側のマスク膜を除去し、流路形成基板用ウ
ェハー１１０及び保護基板用ウェハーの外周縁部の不要部分を、例えば、ダイシング等に
より切断することによって除去する。そして、流路形成基板用ウェハー１１０の保護基板
用ウェハーとは反対側の面にノズル開口２１が穿設されたノズルプレート２０を接合する
と共に、保護基板用ウェハーにコンプライアンス基板４０を接合し、これら流路形成基板
用ウェハー１１０等を、図１に示すような一つのチップサイズの流路形成基板１０等に分
割することによって上述した構造のインクジェット式記録ヘッドが製造される。
【００４９】
本実施形態では、スクリーン印刷により同一材料を積層して、第１電極６０（の基体部
）を形成したが、第１電極６０の形成方法はこれに限定されるものではない。例えば、ス
パッタリング法やＰＶＤ法（物理蒸着法）などにより第１電極６０を形成し、第１電極６
０上にフォトリソグラフィー法により所定形状に形成したレジストを介してドライエッチ
ングによりパターニングすると共に、ドライエッチングを用いて個別部６１側から基体部
６２側に向かって膜厚が漸大する漸大部６６を同時に形成してもよい。
【００５０】
（実施形態２）
図６は、実施形態２に係るインクジェット式記録ヘッドの第１電極を示す図である。具
体的には、図６（ａ）が第１電極の上面図、図６（ｂ）が第１電極の断面図である。実施
形態１と同一作用を示す部分には同一符号を付して重複する説明は省略する。
【００５１】
本実施形態の第１電極６０Ａは、図６に示すように、第１電極６０Ａは、圧力発生室１
２に対応する領域に設けられる複数の個別部６１Ａと、これらの個別部６１Ａの一端部側
を繋ぐ基体部６２Ａとを備えており、いわゆる櫛歯形状となっている。
【００５２】
複数の個別部６１Ａは、複数のスリット６３Ａにより分割されて圧力発生室１２に対応
する領域に設けられている、すなわち、各スリット６３Ａは、圧力発生室１２の短手方向
の側面を画成する隔壁１１に相対向する領域に設けられている。
【００５３】
第１電極６０Ａは、個別部６１Ａに設けられる薄膜部６４Ａと、基体部６２Ａに設けら
れる厚膜部６５Ａとを備えている、すなわち、基体部６２Ａの膜厚が個別部６１Ａの膜厚
よりも厚くなっている。そして、第１電極６０Ａは、薄膜部６４Ａと厚膜部６５Ａの間に
おいて、薄膜部６４Ａから厚膜部６５Ａに向かって膜厚が漸大している、すなわち、個別
部６１Ａと基体部６２Ａとの接続部分では、個別部６１Ａ側から基体部６２Ａ側に向かっ
て膜厚が漸大している。言い換えれば、薄膜部６４Ａから厚膜部６５Ａに向かって膜厚が
漸大している漸大部６６Ａが、薄膜部６４Ａと厚膜部６５Ａとの間に設けられている。本
実施形態では、図６に示すように、個別部６１Ａの基体部６２Ａ側から基体部６２Ａの個
別部６１Ａ側までの領域が漸大部６６となっている。この漸大部６６Ａは、表面が傾斜面
からなっている。
【００５４】
また、個別部６１Ａの基体部６２Ａ側は、平面視において幅が漸大している。言い換え
れば、スリット６３Ａの基体部６２Ａ側端部は、平面視において幅が漸小するようになっ
ている。ここでいう幅とは、個別部６１Ａの列設方向の幅を指す。本実施形態では、個別
部６１Ａと基体部６２Ａとの平面視における角部が傾斜するように構成されている。言い
換えれば、スリット６３Ａの基体部６２Ａ側端部は、幅が漸次狭くなる面取り形状となっ
ている。
【００５５】
本実施形態では、第１電極６０Ａは、電圧の印加により圧電歪みが生じる圧電体能動部
３２０の領域では、膜厚を薄く形成して圧電アクチュエーター３００の変位量を向上させ
ると共に、各個別部６１Ａに電気信号を送信する領域では、膜厚を厚く形成して電気抵抗
値を低く維持して電圧降下を抑制している。これにより、変位特性の向上した圧電アクチ
ュエーター３００とすることができる。本実施形態のインクジェット式記録ヘッドは、変
位量のばらつきが抑制されることにより、早いタイミングで複数のインク滴を吐出させる
高周波吐出を行わせることができ、高速印刷を行うことができるものとなる。また、圧電
アクチュエーター３００の変位量が向上することにより、インクの吐出量が向上したもの
となる。
【００５６】
さらに、本実施形態では、個別部６１Ａと基体部６２Ａとの接続部分では、個別部６１
Ａ側から基体部６２Ａ側に向かって膜厚が漸大し、また、個別部６１Ａの基体部６２Ａ側
は平面視において幅が漸大していることにより、第１電極６０Ａの個別部６１と基体部６
２との接続部分近傍への応力集中を抑制することができ、クラックの発生を抑制すること
ができる。これにより、第１電極６０Ａは、クラックによる断線が抑制された耐久性の高
いものとすることができ、信頼性の高いものとすることができる。ちなみに、個別部６１
Ａと基体部６２Ａとの接続領域に、９０度以上の角が存在する場合、例えば、個別部６１
Ａの上面と基体部６２Ａの個別部６１Ａ側端面とのなす角度が９０度以上であったり、個
別部６１Ａと基体部６２Ａとの平面視における角部が９０度であったりすると、これらの
角に応力が集中するため、これらの角を起点としてクラックが発生し、クラックが第１電
極６０Ａ全体に及んで断線する虞があるが、本実施形態では、個別部６１Ａの上面と漸大
部６６Ａの傾斜面のなす角度が９０度未満であり、また、スリット６３Ａの基体部６２Ａ
側端部の幅が漸次狭くなる面取り形状となっていることにより、個別部６１と基体部６２
と接続部分近傍への応力集中を抑制することができる。
【００５７】
さらに、上述したように、第１電極６０Ａの個別部６１Ａが圧力発生室１２に対応する
領域に設けられる、すなわち、隔壁１１上方にスリット６３Ａが設けられることによって
、第１電極６０Ａが隔壁１１から拘束されることによる振動板の変位低下を防止すること
ができると共に、第１電極６０Ａが拘束されて圧電体層７０への残留分極及び歪みが増大
するのを防止することができ、インク吐出特性の経時劣化が生じるのを防止することがで
きる。
【００５８】
また、第１電極６０Ａにスリット６３Ａを設けることによって、圧電アクチュエーター
３００を駆動して変位させた際に、第１電極６０Ａに印加される応力が隣接する圧電アク
チュエーター３００に影響するのを低減することができるため、複数の圧電アクチュエー
ター３００を同時に駆動した場合の変位量と、複数の圧電アクチュエーター３００から選
択された１つの圧電アクチュエーター３００を駆動した場合の変位量とで異なる、いわゆ
るクロストークが発生するのを防止して、インク吐出特性を向上することができると共に
、インク吐出特性を均一化することができる。
【００５９】
（他の実施形態）
以上、本発明の各実施形態を説明したが、本発明の基本的構成は上述したものに限定さ
れるものではない。例えば、実施形態１及び２では、第１電極において、個別部の基体部
側から基体部の個別部側までの領域を、個別部側から前記基体部側に向かって膜厚が漸大
する「漸大部」としたが、これに限定されるものではない。第１電極は、上方に圧電体層
７０が形成されない領域において膜厚が漸大するようにすればよく、例えば、個別部の基
体部側の領域のみを漸大部となるようにしてもよく、基体部の個別部側の領域のみを漸大
部となるようにしてもよい。
【００６０】
また、漸大部の形状は、上述したものに限定されず、例えば、表面が凸状と凹状とが連
続した曲面となっていてもよい。この場合は、個別部側が凹状で基体部側が凸状の連続曲
面となっているのが好ましい。
【００６１】
実施形態１では、漸大部６６の表面が凹状の曲面からなるものとしたが、漸大部６６の
表面が傾斜面となっていてもよい。また、実施形態２では、漸大部６６の表面が傾斜面か
らなるものとしたが、漸大部６６の表面が凹状の曲面となっていてもよい。
【００６２】
上述した実施形態では、共通電極である第１電極は、複数の個別部の一端部側のみが基
体部により繋がれているものを例に挙げたが、これに限定されるものではない。共通電極
は、圧力発生室に対応する領域に設けられる複数の個別部と、これらの個別部の一端部側
を繋ぐ基体部と、を備えていればよく、図７に示すように、隣り合う圧力発生室１２より
も外側のインク供給路１４とは反対側において連続した梯子形状であっていてもよい。
【００６３】
図７に示す第１電極６０Ｂは、圧力発生室に対応する領域に設けられる複数の個別部６
１Ｂと、個別部６１Ｂの一端部側を繋ぐ基体部６２１Ｂと、個別部６１Ｂの他端部側を繋
ぐ基体部６２２Ｂと、を備えている。
【００６４】
個別部６１Ｂは、複数のスリット６３Ｂにより分割されて圧力発生室１２に対応する領
域に設けられている。第１電極６０Ｂは、個別部６１Ｂに設けられる薄膜部６４Ｂと、基
体部６２１Ｂに設けられる厚膜部６５１Ｂと、基体部６２２Ｂに設けられる厚膜部６５２
Ｂと、を備えている、すなわち、基体部６２１Ｂ及び基体部６２２Ｂの膜厚が個別部６１
Ｂの膜厚よりも厚くなっている。そして、薄膜部６４Ｂと厚膜部６５１Ｂの間において、
薄膜部６４Ｂから厚膜部６５１Ｂに向かって膜厚が漸大している。同様に、薄膜部６４Ｂ
と厚膜部６５２Ｂの間において、薄膜部６４Ｂから厚膜部６５２Ｂに向かって膜厚が漸大
している。言い換えれば、薄膜部６４Ｂと厚膜部６５１Ｂとの間には、薄膜部６４Ｂから
厚膜部６５１Ｂに向かって膜厚が漸大している漸大部６６１Ｂが設けられており、薄膜部
６４Ｂと厚膜部６５２Ｂとの間には、薄膜部６４Ｂから厚膜部６５２Ｂに向かって膜厚が
漸大している漸大部６６２Ｂが設けられている。そして、漸大部６６１Ｂ及び漸大部６６
２Ｂは、それぞれ、表面が凹状の曲面からなる。
【００６５】
また、個別部６１Ｂの端部は、平面視において幅が漸大している。すなわち、個別部６
１Ｂの基体部６２１Ｂ側及び基体部６２２Ｂ側いずれも、平面視において幅が漸大してい
る。具体的には、個別部６１Ｂの端部は、個別部６１Ｂと基体部６２１Ｂ側との平面視に
おける角部が曲線状であり、個別部６１Ｂと基体部６２２Ｂ側との平面視における角部が
曲線状となっている。
【００６６】
このような構成とすることにより、実施形態１と同様の効果を奏するものとなる。なお
、図７では、個別部６１Ｂの両端部の基体部（６２１Ｂ，６２２Ｂ）に個別部６１Ｂより
も厚膜が厚い厚膜部６５２（６５１Ｂ，６５２Ｂ）を設けるように構成したが、いずれか
一方の基体部のみに厚膜部を形成し、他方の基体部は個別部と同一の膜厚となるようにし
てもよい。そして、厚膜部が設けられた基体部と個別部６１Ｂとの接続部分では、個別部
６１Ｂ側から基体部側に向かって膜厚が漸大するようにする。なお、この場合は、厚膜部
が設けられた基体部側から電圧をかけるのが好ましい。また、図７では、漸大部６６１Ｂ
，漸大部６６２Ｂの表面が凹状の曲面からなるものとしたが、表面が傾斜面となっていて
もよい。また、個別部６１Ｂと、基体部６２１Ｂ又は基体部６２２Ｂとの平面視における
角部が曲線状となるようにしたが、傾斜するようにしてもよい。
【００６７】
また、上述した実施形態では、第１電極を共通電極とし、第２電極８０を個別電極とし
たが、第１電極を個別電極として第２電極８０を共通電極としてもよい。この場合も同様
に、共通電極は、個別部に設けられる薄膜部と、基体部に設けられる厚膜部と、薄膜部と
厚膜部との間に設けられ薄膜部から厚膜部に向かって膜厚が漸大する漸大部６６Ｃとを備
え、個別部の基体部側は、平面視において幅が漸大するようにすればよい。
【００６８】
上述した実施形態では、第１電極が一層からなるものを例に挙げて説明したが、第１電
極は、同一材料又は異種材料を積層して形成したものであってもよい。なお、同一材料を
積層して形成した第１電極とは、第１電極に界面が存在するものを指す。例えば、図８に
示すように、第１電極６０Ｃは、白金からなる複数の個別部６１Ｃと、複数の個別部６１
Ｃの一端部側を繋ぐ基体部６２Ｃとからなり、基体部６２Ｃが電気抵抗の低い材料からな
る第１の基体部６２１Ｃと、白金からなる第２の基体部６２２Ｃとからなるように構成し
てもよい。この場合も同様に、第１電極６０Ｃは、個別部６１Ｃに設けられる薄膜部６４
Ｃと、基体部６２Ｃに設けられる厚膜部６５Ｃと、薄膜部６４Ｃと厚膜部６５Ｃとの間に
設けられ薄膜部６４Ｃから厚膜部６５Ｃに向かって膜厚が漸大する漸大部６６Ｃと、を備
え、個別部６１Ｃの基体部６２Ｃ側が、平面視において幅が漸大するようにすればよい。
【００６９】
さらに、圧電アクチュエーター３００の圧力発生室１２に対応する領域以外の部分には
、耐湿性を有する絶縁材料からなる保護膜を形成してもよい。なお、保護膜としては、酸
化シリコン（ＳｉＯｘ）、酸化タンタル（ＴａＯｘ）、酸化アルミニウム（ＡｌＯｘ）等
の無機絶縁材料を用いるのが好ましく、特に、無機アモルファス材料である酸化アルミニ
ウム（ＡｌＯｘ）、例えば、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を用いるのが好ましい。
【００７０】
また、上述した実施形態では、流路形成基板１０としてシリコン単結晶基板を例示した
が、特にこれに限定されず、例えば、ＳＯＩ基板、ガラス基板、ＭｇＯ基板等においても
本発明は有効である。また、振動板の最下層に二酸化シリコンからなる弾性膜５０を設け
るようにしたが、振動板の構成は、特にこれに限定されるものではない。
【００７１】
また、上述した実施形態では、圧力変化を生じさせてノズル開口から液滴を吐出させる
圧力発生手段として、第１電極、圧電体層、第２電極を順に積層させた撓み振動型の圧電
アクチュエーターを有する記録ヘッドを例示して説明したが、厚膜型の圧電アクチュエー
ターを有するインクジェット式記録ヘッドであっても同様の効果を奏する。
【００７２】
上記実施形態のインクジェット式記録ヘッドは、インクカートリッジ等と連通するイン
ク流路を具備する記録ヘッドユニットの一部を構成して、インクジェット式記録装置に搭
載される。図９は、そのインクジェット式記録装置の一例を示す概略図である。
【００７３】
図９に示すように、インクジェット式記録ヘッドを有する記録ヘッドユニット１Ａ及び
１Ｂは、インク供給手段を構成するカートリッジ２Ａ及び２Ｂが着脱可能に設けられ、こ
の記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂを搭載したキャリッジ３は、装置本体４に取り付けら
れたキャリッジ軸５に軸方向移動自在に設けられている。この記録ヘッドユニット１Ａ及
び１Ｂは、例えば、それぞれブラックインク組成物及びカラーインク組成物を吐出するも
のとしている。
【００７４】
そして、駆動モーター６の駆動力が図示しない複数の歯車およびタイミングベルト７を
介してキャリッジ３に伝達されることで、記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂを搭載したキ
ャリッジ３はキャリッジ軸５に沿って、すなわち、主走査方向に、移動される。一方、装
置本体４にはキャリッジ軸５に沿ってプラテン８が設けられており、図示しない給紙ロー
ラーなどにより給紙された紙等の記録媒体である記録シートＳがプラテン８に副走査方向
に巻き掛けられて搬送されるようになっている。
【００７５】
図９に示す例では、インクジェット式記録ヘッドユニット１Ａ、１Ｂは、それぞれ１つ
のインクジェット式記録ヘッドを有するものとしたが、特にこれに限定されず、例えば、
１つのインクジェット式記録ヘッドユニット１Ａ又は１Ｂが２以上のインクジェット式記
録ヘッドを有するようにしてもよい。
【００７６】
また、上述したインクジェット式記録装置では、インクジェット式記録ヘッドがキャリ
ッジ３に搭載されて主走査方向に移動するものを例示したが、特にこれに限定されず、例
えば、インクジェット式記録ヘッドが固定されて、紙等の被記録媒体Ｓを副走査方向に移
動させるだけで印刷を行う、所謂ライン式記録装置にも本発明を適用することができる。
【００７７】
なお、上述した実施形態では、液体噴射ヘッドの一例としてインクジェット式記録ヘッ
ドを挙げて説明したが、本発明は、広く液体噴射ヘッド全般を対象としたものであり、イ
ンク以外の液体を噴射する液体噴射ヘッドにも勿論適用することができる。その他の液体
噴射ヘッドとしては、例えば、プリンター等の画像記録装置に用いられる各種の記録ヘッ
ド、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ヘッド、有機Ｅ
Ｌディスプレイ、ＦＥＤ（電界放出ディスプレイ）等の電極形成に用いられる電極材料噴
射ヘッド、バイオｃｈｉｐ製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等が挙げられる。
【００７８】
また、本発明は、インクジェット式記録ヘッドに代表される液体噴射ヘッドに搭載され
るアクチュエーター装置に限られず、他の装置に搭載されるアクチュエーター装置にも適
用することができる。
【符号の説明】
【００７９】
１ インクジェット式記録ヘッド（液体噴射ヘッド）、 １０ 流路形成基板、 １２
圧力発生室、 １３ 連通部、 １４ インク供給路、 １５ 連通路、 ２０ ノズル
プレート、 ２１ ノズル開口、 ３０ 保護基板、 ３１ リザーバー部、 ３２ 圧
電素子保持部、 ４０ コンプライアンス基板、 ６０，６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃ 第１
電極、 ６１，６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃ 個別部、 ６２，６２Ａ，６２１Ｂ，６２２Ｂ
，６２Ｃ 基体部、 ６３，６３Ａ，６３Ｂ スリット、 ６４，６４Ａ，６４Ｂ，６４
Ｃ 薄膜部、 ６５，６５Ａ，６５１Ｂ，６５２Ｂ，６５Ｃ 厚膜部、 ６６，６６Ａ，
６６１Ｂ，６６２Ｂ，６６Ｃ 漸大部、 ７０ 圧電体層、 ８０ 第２電極、 ９０
リード電極、 １００ リザーバー、 １２０ 駆動回路、 ３００ 圧電アクチュエー
ター
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を噴射するノズル開口に連通する圧力発生室と、
該圧力発生室に圧力変化を生じさせて前記ノズル開口から液滴を吐出させる圧電アクチ
ュエーターと、を具備し、
前記圧電アクチュエーターは、圧力発生室に対応するように独立して設けられる個別電
極と、複数の該圧電アクチュエーターに共通する共通電極と、前記共通電極及び前記個別
電極間に設けられた圧電体層と、を有し、
前記共通電極は、複数のスリットにより分割され前記圧力発生室に対応する領域に設け
られる複数の個別部と、これらの個別部の少なくとも一端部側を繋ぐ基体部と、を備え、
前記個別部の基体部側が平面視において幅が漸大し、
且つ前記共通電極は、前記個別部に設けられる薄膜部と、前記基体部に設けられる厚膜
部と、を備え、前記薄膜部と前記厚膜部の間において前記薄膜部から前記厚膜部に向かっ
て膜厚が漸大していることを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項２】
前記共通電極は、複数の個別部の一端部側のみが基体部により繋がれていることを特徴
とする請求項１に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項３】
前記薄膜部と前記厚膜部の間において前記薄膜部から前記厚膜部に向かって膜厚が漸大
している漸大部は、表面が曲面からなることを特徴とする請求項１又は２に記載の液体噴
射ヘッド。
【請求項４】
前記薄膜部と前記厚膜部の間において前記薄膜部から前記厚膜部に向かって膜厚が漸大
している漸大部は、表面が凹状の曲面からなることを特徴とする請求項３に記載の液体噴
射ヘッド。
【請求項５】
前記個別部と前記基体部との平面視における角部が、曲線状となっていることを特徴と
する請求項１〜４のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項６】
前記基体部は、同一材料又は異種材料を積層して形成したものであることを特徴とする
請求項１〜５のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッドを具備することを特徴とする液体
噴射装置。
【請求項１】
液体を噴射するノズル開口に連通する圧力発生室と、
該圧力発生室に圧力変化を生じさせて前記ノズル開口から液滴を吐出させる圧電アクチ
ュエーターと、を具備し、
前記圧電アクチュエーターは、圧力発生室に対応するように独立して設けられる個別電
極と、複数の該圧電アクチュエーターに共通する共通電極と、前記共通電極及び前記個別
電極間に設けられた圧電体層と、を有し、
前記共通電極は、複数のスリットにより分割され前記圧力発生室に対応する領域に設け
られる複数の個別部と、これらの個別部の少なくとも一端部側を繋ぐ基体部と、を備え、
前記個別部の基体部側が平面視において幅が漸大し、
且つ前記共通電極は、前記個別部に設けられる薄膜部と、前記基体部に設けられる厚膜
部と、を備え、前記薄膜部と前記厚膜部の間において前記薄膜部から前記厚膜部に向かっ
て膜厚が漸大していることを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項２】
前記共通電極は、複数の個別部の一端部側のみが基体部により繋がれていることを特徴
とする請求項１に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項３】
前記薄膜部と前記厚膜部の間において前記薄膜部から前記厚膜部に向かって膜厚が漸大
している漸大部は、表面が曲面からなることを特徴とする請求項１又は２に記載の液体噴
射ヘッド。
【請求項４】
前記薄膜部と前記厚膜部の間において前記薄膜部から前記厚膜部に向かって膜厚が漸大
している漸大部は、表面が凹状の曲面からなることを特徴とする請求項３に記載の液体噴
射ヘッド。
【請求項５】
前記個別部と前記基体部との平面視における角部が、曲線状となっていることを特徴と
する請求項１〜４のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項６】
前記基体部は、同一材料又は異種材料を積層して形成したものであることを特徴とする
請求項１〜５のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッドを具備することを特徴とする液体
噴射装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−１０６３４２（Ｐ２０１２−１０６３４２Ａ）
【公開日】平成２４年６月７日（２０１２．６．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２５４５９０（Ｐ２０１０−２５４５９０）
【出願日】平成２２年１１月１５日（２０１０．１１．１５）
【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６月７日（２０１２．６．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月１５日（２０１０．１１．１５）
【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 ]