液体噴射ヘッド及び液体噴射装置
【課題】圧電素子の応力集中を低減して圧電素子の破壊を抑制することができる液体噴射ヘッド及び液体噴射装置を提供する。
【解決手段】ノズルに連通する圧力発生室１２が複数並設された流路形成基板１０と、該流路形成基板の一方面側に前記圧力発生室に対応して設けられて、第１電極６０、該第１電極上に設けられた圧電体層７０及び該圧電体層上に設けられた第２電極８０を有する圧電素子３００と、を具備し、前記圧力発生室の並設方向と交差する方向の少なくとも一方の端部において、前記流路形成基板が薄い一定の厚さとなって当該圧力発生室の深さが浅くなった段差部１１０を具備し、前記圧電体層の前記第１及び第２電極の両者に挟まれて電界が発生される活性部３２０と前記第１及び第２電極の何れかが存在しないで電界が発生しない非活性部３３０との境界が、前記段差部に対向する位置に設けられている。
【解決手段】ノズルに連通する圧力発生室１２が複数並設された流路形成基板１０と、該流路形成基板の一方面側に前記圧力発生室に対応して設けられて、第１電極６０、該第１電極上に設けられた圧電体層７０及び該圧電体層上に設けられた第２電極８０を有する圧電素子３００と、を具備し、前記圧力発生室の並設方向と交差する方向の少なくとも一方の端部において、前記流路形成基板が薄い一定の厚さとなって当該圧力発生室の深さが浅くなった段差部１１０を具備し、前記圧電体層の前記第１及び第２電極の両者に挟まれて電界が発生される活性部３２０と前記第１及び第２電極の何れかが存在しないで電界が発生しない非活性部３３０との境界が、前記段差部に対向する位置に設けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電素子を具備する液体噴射ヘッド及び液体噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体噴射ヘッドには、ノズルに連通する圧力発生室が設けられた流路形成基板の一方面側に、第１電極、圧電体層及び第２電極からなる圧電素子を設け、圧電素子の駆動によって圧力発生室に圧力変化を生じさせて、ノズルからインク滴を吐出するインクジェット式記録ヘッドがある。このようなインクジェット式記録ヘッドに採用されている圧電素子は、例えば、湿気等の外部環境に起因して破壊され易いという問題がある。この問題を解決するために、例えば、圧電体層の外周面を第２電極で覆うように構成したものがある（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１では、第１電極が共通電極、第２電極が個別電極となっている。
【０００３】
また、圧電素子の第１電極を圧力発生室毎に設けて個別電極とし、第２電極を複数の圧力発生室に亘って連続して設けて共通電極としたものが提案されている（例えば、特許文献２参照）。この構造によれば、第２電極自身が圧電体層の沿面部の保護膜として寄与するため、別途保護膜を設ける必要がない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−８８４４１号公報
【特許文献２】特開２００９−１７２８７８号公報（図２及び図４参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献２の図２及び図４に示すような圧電素子では、圧力発生室の並設方向と交差する方向において第１及び第２電極の両者が設けられて電界が発生する領域(活性部）と、何れかの電極が設けられずに電界が発生しない領域（非活性部）との境界が圧力発生室に相対向する領域に設けられていると、境界部分の屈曲が大きくなってクラックが発生するという問題があった。特に、第２電極が共通電極の場合、個別電極である第１電極が圧力発生室の並設方向に交差する方向の端部から圧力発生室の外まで引き出されている端部側で、第２電極の端部が圧力発生室に対向する領域にある場合に生じる。また、この場合において、第２電極の端部を圧力発生室の外側の領域に位置するようにすると、流路形成基板で固定されている領域に電界が発生するので、第２電極の端部近傍に応力が集中して破壊が生じて焼損するという問題があった。
【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、圧電素子の応力集中を低減して圧電素子の破壊を抑制することができる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】
前記目的を達成する本発明の態様は、ノズルに連通する圧力発生室が複数並設された流路形成基板と、該流路形成基板の一方面側に前記圧力発生室に対応して設けられて、第１電極、該第１電極上に設けられた圧電体層及び該圧電体層上に設けられた第２電極を有する圧電素子と、を具備し、前記圧力発生室の並設方向と交差する方向の少なくとも一方の端部において、前記流路形成基板が薄い一定の厚さとなって当該圧力発生室の深さが浅くなった段差部を具備し、前記圧電体層の前記第１及び第２電極の両者に挟まれて電界が発生される活性部と前記第１及び第２電極の何れかが存在しないで電界が発生しない非活性部との境界が、前記段差部に対向する位置に設けられ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、活性部と非活性部の境界が、比較的薄い段差部に対向して設けられて適度に固定されることになるので、応力集中による膜剥がれや極端な変形によるクラックの発生が防止される。すなわち、流路形成基板によって完全に固定されて境界部に応力が集中して膜剥がれが生じて焼損することなく、また、完全にフリー状態で過度に変形してクラックが発生することもない。
【０００９】
ここで、前記第１電極が、前記圧力発生室に対応して独立して設けられている個別電極であると共に、前記第２電極が、前記圧力発生室の並設方向に亘って連続して設けられている共通電極であるのが好ましい。これによれば、第２電極が共通電極である場合の問題を解消することができる。
【００１０】
また、前記段差部が、前記第１電極が前記圧力発生室の並設方向に交差する方向の外まで延接される側の端部に設けられているのが好ましい。これによれば、共通電極である第１電極を圧力発生室の外まで延設した場合の活性部と非活性部との境界の問題を解消することができる。
【００１１】
また、前記段差部の前記圧力発生室の内側の端面が、前記ノズル側に向かって拡開する傾斜面となっており、前記境界が前記傾斜面ではなく段差部に対向する位置に設けられているのが好ましい。これによれば、段差部の厚さを境界の動きを適度に規制する厚さとした場合、この段差部の厚さが一定の部分に境界が配置されるようにすることが比較的容易であり、傾斜面に対向する位置となって規制が不十分となることを防止することができる。
【００１２】
本発明の他の態様は、上記態様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にある。これにより、応力集中による膜剥がれや極端な変形によるクラックの発生が防止されたヘッドを具備し、信頼性及び耐久性を向上した液体噴射装置が実現される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施形態１に係る記録ヘッドの分解斜視図である。
【図２】実施形態１に係る記録ヘッドの断面図である。
【図３】実施形態１に係る記録ヘッドの要部拡大平面図及び断面図である。
【図４】一実施形態に係る記録装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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、本発明の実施形態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分解斜視図であり、図２（ａ）は、インクジェット式記録ヘッドの断面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＸ−Ｘ′線拡大断面図である。
【００１５】
図示するように、本実施形態の流路形成基板１０は、シリコン単結晶基板からなり、その一方の面には二酸化シリコンからなる弾性膜５０が形成されている。
【００１６】
流路形成基板１０には、複数の圧力発生室１２が並設されている（並設方向又は第１の方向という）。また、流路形成基板１０の圧力発生室１２の並設方向と交差する方向（第２の方向ともいう）の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マニホールド部３１と連通して各圧力発生室１２の共通のインク室となるマニホールドの一部を構成する。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。
【００１７】
なお、本実施形態では、流路形成基板１０には、圧力発生室１２、連通部１３、インク供給路１４からなる液体流路が設けられていることになる。
【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、ステンレス鋼等からなる。
【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。また、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とが積層形成されて、圧電素子３００を構成している。ここで、圧電素子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、圧電素子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、圧電体層７０の２つの電極に挟まれて圧電体層７０に電界が生じる領域で、両電極への電圧の印加により圧電歪みが生じる部分を活性部３２０という。本実施形態では、第１電極６０を各圧力発生室１２毎に設けることで、圧電素子３００の個別電極とし、第２電極８０を複数の圧力発生室１２に亘って設けることで共通電極としている。すなわち、圧電体層７０の第１電極６０及び第２電極８０に挟まれて実質的に駆動する領域を活性部３２０とし、圧電体層７０の一方の電極６０、８０又は両方の電極が設けられておらず、電界が生じないで実質的に駆動しない領域を非活性部３３０としている。また、ここでは、変位可能な圧電素子３００を有する装置を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、圧電素子３００自体が実質的に振動板を兼ねるようにしてもよい。
【００２０】
ここで、圧電素子３００の構成について図３を参照して詳細に説明する。
図３に示すように、圧電素子３００を構成する第１電極６０は、各圧力発生室１２に対応して独立して設けられている。ここで、第１電極６０が各圧力発生室１２に対応して独立して設けられているとは、第１電極６０が圧力発生室１２の並設方向において不連続となるように切り分けられていることを言う。本実施形態では、第１電極６０を圧力発生室１２の並設方向の幅よりも幅狭に設けることで、第１電極６０を各圧力発生室１２に対応して独立して設けるようにした。
【００２１】
また、このような圧力発生室１２毎に独立して設けられた第１電極６０同士は、電気的に導通されないようにすることで、圧電素子３００の個別電極として機能する。
【００２２】
さらに、圧力発生室１２の並設方向とは交差する第２の方向において、第１電極６０のインク供給路１４とは反対側の端部には、圧電体層７０の端部よりも外側まで延設された延設部６５が設けられている。この延設部６５の端部は、圧電体層７０によって覆われずに露出されることで、詳しくは後述する駆動回路１２０と電気的に接続される接続端子となっている。すなわち、第１電極６０は、圧電素子３００から引き出されて駆動回路１２０が接続される引き出し配線としても機能する。もちろん、第１電極６０とは異なる導電性を有する配線を引き出し配線として別途設けるようにしてもよい。
【００２３】
圧電体層７０は、圧力発生室１２の並設方向において、第１電極６０よりも幅広で、且つ圧力発生室１２の並設方向の幅よりも幅狭に設けられており、圧電体層７０は第１電極６０の幅方向の端面を覆っている。
【００２４】
また、圧電体層７０は、圧力発生室１２の並設方向と交差する第２の方向において、圧力発生室１２よりも長く設けられている。本実施形態では、圧電体層７０は、圧力発生室１２の並設方向とは交差する第２の方向において第１電極６０のインク供給路１４側の端部を覆う大きさで設けられている。
【００２５】
さらに、圧電体層７０は、圧力発生室１２の並設方向とは交差する第２の方向において、第１電極６０の連通部１３とは反対側の端部よりも短く設けられており、第１電極６０の引き出し配線の一部を露出している。この露出された第１電極６０の端部に駆動回路１２０が電気的に接続される。
【００２６】
なお、圧電体層７０は、電気機械変換作用を示す圧電材料、例えば、ペロブスカイト構造を有し金属としてＺｒやＴｉを含む強誘電体材料、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からなる。具体的には、チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３）、チタン酸ジルコン酸バリウム（Ｂａ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３）、ジルコン酸チタン酸鉛ランタン（（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３）又はマグネシウムニオブ酸ジルコニウムチタン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）（Ｍｇ，Ｎｂ）Ｏ３）等が挙げられる。
【００２７】
圧電体層７０の厚さについては、特に限定されないが、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ればよい。例えば、圧電体層７０を０．２〜５μｍ前後の厚さで形成することで、所望の結晶構造を得ることが容易となる。本実施形態においては、最適な圧電特性を得るため、圧電体層７０の膜厚を１．２μｍとした。
【００２８】
また、圧電体層７０の製造方法は特に限定されず、例えば、有機金属化合物を溶媒に溶解・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を形成することができる。もちろん、圧電体層７０の製造方法は、ゾル−ゲル法に限定されず、例えば、ＭＯＤ（Metal-Organic Decomposition）法やスパッタリング法等を用いてもよい。
【００２９】
なお、本実施形態では、圧電体層７０を圧力発生室１２毎に独立して設けるようにしたが、特にこれに限定されず、例えば、圧電体層７０を複数の圧力発生室１２に亘って連続するように設けてもよい。本実施形態では、圧電体層７０を圧力発生室１２毎に切り分けて独立して設けることで、圧電体層７０が圧電素子３００の変位を阻害することがない。
【００３０】
第２電極８０は、複数の圧力発生室１２の並設方向に亘って連続して設けられている。ここで、第２電極８０が複数の圧力発生室１２に連続して設けられているとは、図３（ａ）に示すように、隣り合う圧力発生室１２の間で連続しているものも、また、隣り合う圧力発生室１２の間で一部切り分けられているものも含む。
【００３１】
また、第２電極８０は、圧力発生室１２の並設方向と交差する第２の方向において、圧力発生室１２に相対向する領域内に設けられている。すなわち、第２電極８０の圧力発生室１２の並設方向と交差する第２の方向の端部は、圧力発生室１２の領域内に位置するように設けられている。
【００３２】
また、第２電極８０は、第１電極６０の延設部６５側で、第１電極６０よりも内側（圧力発生室１２の中央側）、すなわち、第１電極６０よりも圧力発生室１２側が端部となるように設けられており、第２電極８０の端部８１が圧電体層７０の活性部３２０の第２の方向の端部を規定し、活性部３２０と非活性部３３０との境界Ａとなっている。
【００３３】
このような第１電極６０、圧電体層７０及び第２電極８０で構成される圧電素子３００では、第１電極６０の圧力発生室１２の並設方向の端部によって、圧電体層７０の実質的な駆動部である活性部３２０の並設方向の端部が規定され、第２電極８０の第２の方向（圧力発生室１２の並設方向と交差する方向）の端部８１によって、活性部３２０の端部が規定されている。そして、それ以外の圧電体層７０の領域、すなわち、第１電極６０及び第２電極８０の何れか一方又は両方が設けられていない領域が非活性部３３０となり、端部８１が活性部３２０と非活性部３３０との境界Ａとなっている。ここで、本実施形態では、圧力発生室１２の第２の方向における活性部３２０と非活性部３３０との境界について、インク供給路１４とは反対側（延設部６５側）を境界Ａ、インク供給路１４側を境界Ｂとしている。
【００３４】
このような圧電素子３００の境界Ａに対向する流路形成基板１０の圧力発生室１２の端部には、流路形成基板１０の厚さより薄い厚さを有する段差部１１０が形成されている。段差部１１０は、圧力発生室１２をエッチングする際にハーフエッチングを行うことにより形成することができる。本実施形態では、境界Ａを段差部１１０に対向する位置に配置することにより、圧電素子３００の駆動時における境界Ａの拘束を適度に行い、膜剥がれによる焼損や極度の変形によるクラックの発生を防止している。よって、段差部１１０の厚さは、圧電素子３００の駆動電圧、変形の度合いなど種々の要件を考慮して設定するものである。なお、段差部１１０を形成する際には圧力発生室１２内側の端面がノズル２１側に向かって拡開する傾斜面１１１が形成される場合があるが、境界Ａは傾斜面１１１に対向する領域に位置させないようにするのが好ましい。傾斜面１１１に対向させた場合には、境界Ａの拘束の度合いを制御し難いからである。本実施形態では、厚さがほぼ一定の段差部１１０に対向する領域に境界Ａを配置するようにしたので、境界Ａの拘束の度合いを精度よく設計でき、膜剥がれによる焼損や極度の変形によるクラックの発生を防止することができる。
【００３５】
なお、境界Ｂに関しては、第１電極６０が圧力発生室１２の外側まで延設されていないので、膜剥がれによる焼損や極度の変形によるクラックの発生が境界Ａ側と比較して少ないので、段差部を設ける必要はない。
【００３６】
このような圧電素子３００が形成された流路形成基板１０上、すなわち、第１電極６０及び絶縁体膜５５上には、マニホールド１００の少なくとも一部を構成するマニホールド部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。このマニホールド部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マニホールド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、マニホールド部３１のみをマニホールドとしてもよい。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）にマニホールドと各圧力発生室１２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。
【００３７】
また、保護基板３０の圧電素子３００に対向する領域には、圧電素子３００の運動を阻害しない程度の空間を有する圧電素子保持部３２が設けられている。圧電素子保持部３２は、圧電素子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。
【００３８】
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。
【００３９】
また、保護基板３０上には、並設された圧電素子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と第１電極６０及び第２電極８０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１２１を介して電気的に接続されている。
【００４０】
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によってマニホールド部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のマニホールド１００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、マニホールド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。
【００４１】
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、図示しない外部の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、マニホールド１００からノズル２１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２１からインク滴が吐出する。
【００４２】
（他の実施形態）
以上、本発明の一実施形態を説明したが、本発明の基本的な構成は上述したものに限定されるものではない。例えば、第１電極６０を個別電極、第２電極８０を共通電極とする場合を説明したが、逆にしても同様な効果が得られる。
【００４３】
さらに、上述した例では、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、ガラス等の材料を用いるようにしてもよい。
【００４４】
また、上述した例では、圧電素子３００の上に耐湿度性を有する保護膜を設けなくても、第１電極６０の圧力発生室１２の第２の方向における一端部は、圧電体層７０によって覆われているため、第１電極６０と第２電極８０との間で電流がリークすることがなく、圧電素子３００の破壊を抑制することができる。なお、第１電極６０の圧力発生室１２の第２の方向の他端部は圧電体層７０に覆われていないが、第１電極６０と第２電極８０との間に距離があるため、特に影響が無い。もちろん、上述した例の圧電素子３００に耐湿度性を有する保護膜を設けることで、圧電素子３００をさらに確実に保護することができるが、上述した例の圧電素子３００のように保護膜を設けないようにすることで、保護膜が圧電素子３００の変位を阻害することがなく、大きな変位量を得ることができる。
【００４５】
さらに、上述した例では、圧電体層７０を各圧力発生室１２毎に切り分けるようにしたが、特にこれに限定されず、例えば、圧力発生室１２の並設方向に亘って連続する圧電体層７０を設けるようにしてもよい。
【００４６】
また、これら各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４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。
【００４７】
図４に示すインクジェット式記録装置ＩＩにおいて、インクジェット式記録ヘッドＩ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。
【００４８】
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に巻き掛けられて搬送されるようになっている。
【００４９】
また、上述したインクジェット式記録装置ＩＩでは、インクジェット式記録ヘッドＩ（ヘッドユニット１Ａ、１Ｂ）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Ｉが固定されて、紙等の記録シート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。
【００５０】
なお、上述した例では、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ＥＬ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。
【符号の説明】
【００５１】
Ａ、Ｂ 境界、 Ｉ インクジェット式記録ヘッド（液体噴射ヘッド）、 ＩＩ インクジェット式記録装置（液体噴射装置）、 １０ 流路形成基板、 １２ 圧力発生室、 １３ 連通部、 １４ インク供給路、 ２０ ノズルプレート、 ２１ ノズル、 ３０ 保護基板、 ３１ マニホールド部、 ４０ コンプライアンス基板、 ５０ 弾性膜、 ５５ 絶縁体膜、 ６０ 第１電極、 ６５ 延設部、 ７０ 圧電体層、 ８０ 第２電極、 １００ マニホールド、 １１０ 段差部、 １１１ 傾斜面、 １２０ 駆動回路、 ３００ 圧電素子、 ３２０ 活性部、 ３３０ 非活性部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電素子を具備する液体噴射ヘッド及び液体噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体噴射ヘッドには、ノズルに連通する圧力発生室が設けられた流路形成基板の一方面側に、第１電極、圧電体層及び第２電極からなる圧電素子を設け、圧電素子の駆動によって圧力発生室に圧力変化を生じさせて、ノズルからインク滴を吐出するインクジェット式記録ヘッドがある。このようなインクジェット式記録ヘッドに採用されている圧電素子は、例えば、湿気等の外部環境に起因して破壊され易いという問題がある。この問題を解決するために、例えば、圧電体層の外周面を第２電極で覆うように構成したものがある（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１では、第１電極が共通電極、第２電極が個別電極となっている。
【０００３】
また、圧電素子の第１電極を圧力発生室毎に設けて個別電極とし、第２電極を複数の圧力発生室に亘って連続して設けて共通電極としたものが提案されている（例えば、特許文献２参照）。この構造によれば、第２電極自身が圧電体層の沿面部の保護膜として寄与するため、別途保護膜を設ける必要がない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−８８４４１号公報
【特許文献２】特開２００９−１７２８７８号公報（図２及び図４参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献２の図２及び図４に示すような圧電素子では、圧力発生室の並設方向と交差する方向において第１及び第２電極の両者が設けられて電界が発生する領域(活性部）と、何れかの電極が設けられずに電界が発生しない領域（非活性部）との境界が圧力発生室に相対向する領域に設けられていると、境界部分の屈曲が大きくなってクラックが発生するという問題があった。特に、第２電極が共通電極の場合、個別電極である第１電極が圧力発生室の並設方向に交差する方向の端部から圧力発生室の外まで引き出されている端部側で、第２電極の端部が圧力発生室に対向する領域にある場合に生じる。また、この場合において、第２電極の端部を圧力発生室の外側の領域に位置するようにすると、流路形成基板で固定されている領域に電界が発生するので、第２電極の端部近傍に応力が集中して破壊が生じて焼損するという問題があった。
【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、圧電素子の応力集中を低減して圧電素子の破壊を抑制することができる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】
前記目的を達成する本発明の態様は、ノズルに連通する圧力発生室が複数並設された流路形成基板と、該流路形成基板の一方面側に前記圧力発生室に対応して設けられて、第１電極、該第１電極上に設けられた圧電体層及び該圧電体層上に設けられた第２電極を有する圧電素子と、を具備し、前記圧力発生室の並設方向と交差する方向の少なくとも一方の端部において、前記流路形成基板が薄い一定の厚さとなって当該圧力発生室の深さが浅くなった段差部を具備し、前記圧電体層の前記第１及び第２電極の両者に挟まれて電界が発生される活性部と前記第１及び第２電極の何れかが存在しないで電界が発生しない非活性部との境界が、前記段差部に対向する位置に設けられ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、活性部と非活性部の境界が、比較的薄い段差部に対向して設けられて適度に固定されることになるので、応力集中による膜剥がれや極端な変形によるクラックの発生が防止される。すなわち、流路形成基板によって完全に固定されて境界部に応力が集中して膜剥がれが生じて焼損することなく、また、完全にフリー状態で過度に変形してクラックが発生することもない。
【０００９】
ここで、前記第１電極が、前記圧力発生室に対応して独立して設けられている個別電極であると共に、前記第２電極が、前記圧力発生室の並設方向に亘って連続して設けられている共通電極であるのが好ましい。これによれば、第２電極が共通電極である場合の問題を解消することができる。
【００１０】
また、前記段差部が、前記第１電極が前記圧力発生室の並設方向に交差する方向の外まで延接される側の端部に設けられているのが好ましい。これによれば、共通電極である第１電極を圧力発生室の外まで延設した場合の活性部と非活性部との境界の問題を解消することができる。
【００１１】
また、前記段差部の前記圧力発生室の内側の端面が、前記ノズル側に向かって拡開する傾斜面となっており、前記境界が前記傾斜面ではなく段差部に対向する位置に設けられているのが好ましい。これによれば、段差部の厚さを境界の動きを適度に規制する厚さとした場合、この段差部の厚さが一定の部分に境界が配置されるようにすることが比較的容易であり、傾斜面に対向する位置となって規制が不十分となることを防止することができる。
【００１２】
本発明の他の態様は、上記態様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にある。これにより、応力集中による膜剥がれや極端な変形によるクラックの発生が防止されたヘッドを具備し、信頼性及び耐久性を向上した液体噴射装置が実現される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施形態１に係る記録ヘッドの分解斜視図である。
【図２】実施形態１に係る記録ヘッドの断面図である。
【図３】実施形態１に係る記録ヘッドの要部拡大平面図及び断面図である。
【図４】一実施形態に係る記録装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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、本発明の実施形態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分解斜視図であり、図２（ａ）は、インクジェット式記録ヘッドの断面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＸ−Ｘ′線拡大断面図である。
【００１５】
図示するように、本実施形態の流路形成基板１０は、シリコン単結晶基板からなり、その一方の面には二酸化シリコンからなる弾性膜５０が形成されている。
【００１６】
流路形成基板１０には、複数の圧力発生室１２が並設されている（並設方向又は第１の方向という）。また、流路形成基板１０の圧力発生室１２の並設方向と交差する方向（第２の方向ともいう）の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マニホールド部３１と連通して各圧力発生室１２の共通のインク室となるマニホールドの一部を構成する。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。
【００１７】
なお、本実施形態では、流路形成基板１０には、圧力発生室１２、連通部１３、インク供給路１４からなる液体流路が設けられていることになる。
【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、ステンレス鋼等からなる。
【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。また、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とが積層形成されて、圧電素子３００を構成している。ここで、圧電素子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、圧電素子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、圧電体層７０の２つの電極に挟まれて圧電体層７０に電界が生じる領域で、両電極への電圧の印加により圧電歪みが生じる部分を活性部３２０という。本実施形態では、第１電極６０を各圧力発生室１２毎に設けることで、圧電素子３００の個別電極とし、第２電極８０を複数の圧力発生室１２に亘って設けることで共通電極としている。すなわち、圧電体層７０の第１電極６０及び第２電極８０に挟まれて実質的に駆動する領域を活性部３２０とし、圧電体層７０の一方の電極６０、８０又は両方の電極が設けられておらず、電界が生じないで実質的に駆動しない領域を非活性部３３０としている。また、ここでは、変位可能な圧電素子３００を有する装置を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、圧電素子３００自体が実質的に振動板を兼ねるようにしてもよい。
【００２０】
ここで、圧電素子３００の構成について図３を参照して詳細に説明する。
図３に示すように、圧電素子３００を構成する第１電極６０は、各圧力発生室１２に対応して独立して設けられている。ここで、第１電極６０が各圧力発生室１２に対応して独立して設けられているとは、第１電極６０が圧力発生室１２の並設方向において不連続となるように切り分けられていることを言う。本実施形態では、第１電極６０を圧力発生室１２の並設方向の幅よりも幅狭に設けることで、第１電極６０を各圧力発生室１２に対応して独立して設けるようにした。
【００２１】
また、このような圧力発生室１２毎に独立して設けられた第１電極６０同士は、電気的に導通されないようにすることで、圧電素子３００の個別電極として機能する。
【００２２】
さらに、圧力発生室１２の並設方向とは交差する第２の方向において、第１電極６０のインク供給路１４とは反対側の端部には、圧電体層７０の端部よりも外側まで延設された延設部６５が設けられている。この延設部６５の端部は、圧電体層７０によって覆われずに露出されることで、詳しくは後述する駆動回路１２０と電気的に接続される接続端子となっている。すなわち、第１電極６０は、圧電素子３００から引き出されて駆動回路１２０が接続される引き出し配線としても機能する。もちろん、第１電極６０とは異なる導電性を有する配線を引き出し配線として別途設けるようにしてもよい。
【００２３】
圧電体層７０は、圧力発生室１２の並設方向において、第１電極６０よりも幅広で、且つ圧力発生室１２の並設方向の幅よりも幅狭に設けられており、圧電体層７０は第１電極６０の幅方向の端面を覆っている。
【００２４】
また、圧電体層７０は、圧力発生室１２の並設方向と交差する第２の方向において、圧力発生室１２よりも長く設けられている。本実施形態では、圧電体層７０は、圧力発生室１２の並設方向とは交差する第２の方向において第１電極６０のインク供給路１４側の端部を覆う大きさで設けられている。
【００２５】
さらに、圧電体層７０は、圧力発生室１２の並設方向とは交差する第２の方向において、第１電極６０の連通部１３とは反対側の端部よりも短く設けられており、第１電極６０の引き出し配線の一部を露出している。この露出された第１電極６０の端部に駆動回路１２０が電気的に接続される。
【００２６】
なお、圧電体層７０は、電気機械変換作用を示す圧電材料、例えば、ペロブスカイト構造を有し金属としてＺｒやＴｉを含む強誘電体材料、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からなる。具体的には、チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３）、チタン酸ジルコン酸バリウム（Ｂａ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３）、ジルコン酸チタン酸鉛ランタン（（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３）又はマグネシウムニオブ酸ジルコニウムチタン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）（Ｍｇ，Ｎｂ）Ｏ３）等が挙げられる。
【００２７】
圧電体層７０の厚さについては、特に限定されないが、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ればよい。例えば、圧電体層７０を０．２〜５μｍ前後の厚さで形成することで、所望の結晶構造を得ることが容易となる。本実施形態においては、最適な圧電特性を得るため、圧電体層７０の膜厚を１．２μｍとした。
【００２８】
また、圧電体層７０の製造方法は特に限定されず、例えば、有機金属化合物を溶媒に溶解・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を形成することができる。もちろん、圧電体層７０の製造方法は、ゾル−ゲル法に限定されず、例えば、ＭＯＤ（Metal-Organic Decomposition）法やスパッタリング法等を用いてもよい。
【００２９】
なお、本実施形態では、圧電体層７０を圧力発生室１２毎に独立して設けるようにしたが、特にこれに限定されず、例えば、圧電体層７０を複数の圧力発生室１２に亘って連続するように設けてもよい。本実施形態では、圧電体層７０を圧力発生室１２毎に切り分けて独立して設けることで、圧電体層７０が圧電素子３００の変位を阻害することがない。
【００３０】
第２電極８０は、複数の圧力発生室１２の並設方向に亘って連続して設けられている。ここで、第２電極８０が複数の圧力発生室１２に連続して設けられているとは、図３（ａ）に示すように、隣り合う圧力発生室１２の間で連続しているものも、また、隣り合う圧力発生室１２の間で一部切り分けられているものも含む。
【００３１】
また、第２電極８０は、圧力発生室１２の並設方向と交差する第２の方向において、圧力発生室１２に相対向する領域内に設けられている。すなわち、第２電極８０の圧力発生室１２の並設方向と交差する第２の方向の端部は、圧力発生室１２の領域内に位置するように設けられている。
【００３２】
また、第２電極８０は、第１電極６０の延設部６５側で、第１電極６０よりも内側（圧力発生室１２の中央側）、すなわち、第１電極６０よりも圧力発生室１２側が端部となるように設けられており、第２電極８０の端部８１が圧電体層７０の活性部３２０の第２の方向の端部を規定し、活性部３２０と非活性部３３０との境界Ａとなっている。
【００３３】
このような第１電極６０、圧電体層７０及び第２電極８０で構成される圧電素子３００では、第１電極６０の圧力発生室１２の並設方向の端部によって、圧電体層７０の実質的な駆動部である活性部３２０の並設方向の端部が規定され、第２電極８０の第２の方向（圧力発生室１２の並設方向と交差する方向）の端部８１によって、活性部３２０の端部が規定されている。そして、それ以外の圧電体層７０の領域、すなわち、第１電極６０及び第２電極８０の何れか一方又は両方が設けられていない領域が非活性部３３０となり、端部８１が活性部３２０と非活性部３３０との境界Ａとなっている。ここで、本実施形態では、圧力発生室１２の第２の方向における活性部３２０と非活性部３３０との境界について、インク供給路１４とは反対側（延設部６５側）を境界Ａ、インク供給路１４側を境界Ｂとしている。
【００３４】
このような圧電素子３００の境界Ａに対向する流路形成基板１０の圧力発生室１２の端部には、流路形成基板１０の厚さより薄い厚さを有する段差部１１０が形成されている。段差部１１０は、圧力発生室１２をエッチングする際にハーフエッチングを行うことにより形成することができる。本実施形態では、境界Ａを段差部１１０に対向する位置に配置することにより、圧電素子３００の駆動時における境界Ａの拘束を適度に行い、膜剥がれによる焼損や極度の変形によるクラックの発生を防止している。よって、段差部１１０の厚さは、圧電素子３００の駆動電圧、変形の度合いなど種々の要件を考慮して設定するものである。なお、段差部１１０を形成する際には圧力発生室１２内側の端面がノズル２１側に向かって拡開する傾斜面１１１が形成される場合があるが、境界Ａは傾斜面１１１に対向する領域に位置させないようにするのが好ましい。傾斜面１１１に対向させた場合には、境界Ａの拘束の度合いを制御し難いからである。本実施形態では、厚さがほぼ一定の段差部１１０に対向する領域に境界Ａを配置するようにしたので、境界Ａの拘束の度合いを精度よく設計でき、膜剥がれによる焼損や極度の変形によるクラックの発生を防止することができる。
【００３５】
なお、境界Ｂに関しては、第１電極６０が圧力発生室１２の外側まで延設されていないので、膜剥がれによる焼損や極度の変形によるクラックの発生が境界Ａ側と比較して少ないので、段差部を設ける必要はない。
【００３６】
このような圧電素子３００が形成された流路形成基板１０上、すなわち、第１電極６０及び絶縁体膜５５上には、マニホールド１００の少なくとも一部を構成するマニホールド部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。このマニホールド部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マニホールド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、マニホールド部３１のみをマニホールドとしてもよい。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）にマニホールドと各圧力発生室１２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。
【００３７】
また、保護基板３０の圧電素子３００に対向する領域には、圧電素子３００の運動を阻害しない程度の空間を有する圧電素子保持部３２が設けられている。圧電素子保持部３２は、圧電素子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。
【００３８】
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。
【００３９】
また、保護基板３０上には、並設された圧電素子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と第１電極６０及び第２電極８０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１２１を介して電気的に接続されている。
【００４０】
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によってマニホールド部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のマニホールド１００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、マニホールド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。
【００４１】
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、図示しない外部の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、マニホールド１００からノズル２１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２１からインク滴が吐出する。
【００４２】
（他の実施形態）
以上、本発明の一実施形態を説明したが、本発明の基本的な構成は上述したものに限定されるものではない。例えば、第１電極６０を個別電極、第２電極８０を共通電極とする場合を説明したが、逆にしても同様な効果が得られる。
【００４３】
さらに、上述した例では、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、ガラス等の材料を用いるようにしてもよい。
【００４４】
また、上述した例では、圧電素子３００の上に耐湿度性を有する保護膜を設けなくても、第１電極６０の圧力発生室１２の第２の方向における一端部は、圧電体層７０によって覆われているため、第１電極６０と第２電極８０との間で電流がリークすることがなく、圧電素子３００の破壊を抑制することができる。なお、第１電極６０の圧力発生室１２の第２の方向の他端部は圧電体層７０に覆われていないが、第１電極６０と第２電極８０との間に距離があるため、特に影響が無い。もちろん、上述した例の圧電素子３００に耐湿度性を有する保護膜を設けることで、圧電素子３００をさらに確実に保護することができるが、上述した例の圧電素子３００のように保護膜を設けないようにすることで、保護膜が圧電素子３００の変位を阻害することがなく、大きな変位量を得ることができる。
【００４５】
さらに、上述した例では、圧電体層７０を各圧力発生室１２毎に切り分けるようにしたが、特にこれに限定されず、例えば、圧力発生室１２の並設方向に亘って連続する圧電体層７０を設けるようにしてもよい。
【００４６】
また、これら各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４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。
【００４７】
図４に示すインクジェット式記録装置ＩＩにおいて、インクジェット式記録ヘッドＩ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。
【００４８】
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に巻き掛けられて搬送されるようになっている。
【００４９】
また、上述したインクジェット式記録装置ＩＩでは、インクジェット式記録ヘッドＩ（ヘッドユニット１Ａ、１Ｂ）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Ｉが固定されて、紙等の記録シート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。
【００５０】
なお、上述した例では、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ＥＬ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。
【符号の説明】
【００５１】
Ａ、Ｂ 境界、 Ｉ インクジェット式記録ヘッド（液体噴射ヘッド）、 ＩＩ インクジェット式記録装置（液体噴射装置）、 １０ 流路形成基板、 １２ 圧力発生室、 １３ 連通部、 １４ インク供給路、 ２０ ノズルプレート、 ２１ ノズル、 ３０ 保護基板、 ３１ マニホールド部、 ４０ コンプライアンス基板、 ５０ 弾性膜、 ５５ 絶縁体膜、 ６０ 第１電極、 ６５ 延設部、 ７０ 圧電体層、 ８０ 第２電極、 １００ マニホールド、 １１０ 段差部、 １１１ 傾斜面、 １２０ 駆動回路、 ３００ 圧電素子、 ３２０ 活性部、 ３３０ 非活性部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズルに連通する圧力発生室が複数並設された流路形成基板と、
該流路形成基板の一方面側に前記圧力発生室に対応して設けられて、第１電極、該第１電極上に設けられた圧電体層及び該圧電体層上に設けられた第２電極を有する圧電素子と、を具備し、
前記圧力発生室の並設方向と交差する方向の少なくとも一方の端部において、前記流路形成基板が薄い一定の厚さとなって当該圧力発生室の深さが浅くなった段差部を具備し、前記圧電体層の前記第１及び第２電極の両者に挟まれて電界が発生される活性部と前記第１及び第２電極の何れかが存在しないで電界が発生しない非活性部との境界が、前記段差部に対向する位置に設けられていることを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項２】
前記第１電極が、前記圧力発生室に対応して独立して設けられている個別電極であると共に、前記第２電極が、前記圧力発生室の並設方向に亘って連続して設けられている共通電極であることを特徴とする請求項１記載の液体噴射ヘッド。
【請求項３】
前記段差部が、前記第１電極が前記圧力発生室の並設方向に交差する方向の外まで延接される側の端部に設けられていることを特徴とする請求項２記載の液体噴射ヘッド。
【請求項４】
前記段差部の前記圧力発生室の内側の端面が、前記ノズル側に向かって拡開する傾斜面となっており、前記境界が前記傾斜面ではなく段差部に対向する位置に設けられていることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項５】
請求項１〜４の何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】
ノズルに連通する圧力発生室が複数並設された流路形成基板と、
該流路形成基板の一方面側に前記圧力発生室に対応して設けられて、第１電極、該第１電極上に設けられた圧電体層及び該圧電体層上に設けられた第２電極を有する圧電素子と、を具備し、
前記圧力発生室の並設方向と交差する方向の少なくとも一方の端部において、前記流路形成基板が薄い一定の厚さとなって当該圧力発生室の深さが浅くなった段差部を具備し、前記圧電体層の前記第１及び第２電極の両者に挟まれて電界が発生される活性部と前記第１及び第２電極の何れかが存在しないで電界が発生しない非活性部との境界が、前記段差部に対向する位置に設けられていることを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項２】
前記第１電極が、前記圧力発生室に対応して独立して設けられている個別電極であると共に、前記第２電極が、前記圧力発生室の並設方向に亘って連続して設けられている共通電極であることを特徴とする請求項１記載の液体噴射ヘッド。
【請求項３】
前記段差部が、前記第１電極が前記圧力発生室の並設方向に交差する方向の外まで延接される側の端部に設けられていることを特徴とする請求項２記載の液体噴射ヘッド。
【請求項４】
前記段差部の前記圧力発生室の内側の端面が、前記ノズル側に向かって拡開する傾斜面となっており、前記境界が前記傾斜面ではなく段差部に対向する位置に設けられていることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項５】
請求項１〜４の何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２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−２１８２５４（Ｐ２０１２−２１８２５４Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−８４９２４（Ｐ２０１１−８４９２４）
【出願日】平成２３年４月６日（２０１１．４．６）
【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１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月６日（２０１１．４．６）
【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 ]