液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置
【課題】圧電素子を用いた液滴吐出アクチュエータにおいて、効率的に振動板の変位を大きくすることが可能な液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置を提供することを目的としている。
【解決手段】液滴が貯蔵される液室の一部を成す振動板を変形させて液室内の液滴をノズル孔から吐出させる液滴吐出ヘッドであって、振動板において前記液室側と反対面側に形成された圧電素子と、圧電素子において振動板側の面に形成された下部電極と、圧電素子において下部電極が形成された面と反対側の面に形成された上部電極と、を含む板状部材と、板状部材の上部電極側の一端に形成されており、板状部材が振動板との間に挟まれるように上部電極側に形成される基板と板状部材とを固定する固定壁と、板状部材の下部電極側の他端に形成されており、振動板を押圧する押圧壁と、を有する。
【解決手段】液滴が貯蔵される液室の一部を成す振動板を変形させて液室内の液滴をノズル孔から吐出させる液滴吐出ヘッドであって、振動板において前記液室側と反対面側に形成された圧電素子と、圧電素子において振動板側の面に形成された下部電極と、圧電素子において下部電極が形成された面と反対側の面に形成された上部電極と、を含む板状部材と、板状部材の上部電極側の一端に形成されており、板状部材が振動板との間に挟まれるように上部電極側に形成される基板と板状部材とを固定する固定壁と、板状部材の下部電極側の他端に形成されており、振動板を押圧する押圧壁と、を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インク液滴が貯蔵されるインク液室の一部を成す振動板を変形させて前記インク液滴をノズル孔から吐出させる液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、インクジェット記録装置に要求される高速印字、高画質のニーズは年々高まっている。この要求に対して、例えばインクジェット記録装置に搭載される液滴吐出アクチュエータにおける液滴を吐出する周期を短くする等の対応が採られている。またさらに、液滴吐出アクチュエータの高集積化が進められている。
【０００３】
液滴吐出アクチュエータの駆動力としては、電気−熱変換素子、圧電素子、静電素子等が使用される。以下に図１を参照して薄膜圧電素子（以下、単に圧電素子と呼ぶ。）を用いた液滴吐出アクチュエータについて説明する。
【０００４】
図１は、従来の液滴吐出アクチュエータを説明する図である。図１（Ａ）は、液滴吐出アクチュエータ１０の概略を説明する斜視図、図１（Ｂ）は、液滴吐出アクチュエータ１０のＡ−Ａ断面図、図１（Ｃ）は、液滴吐出アクチュエータ１０の振動板１１が変位した場合のＡ−Ａ断面図である。
【０００５】
液滴吐出アクチュエータ１０は、図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、振動板１１と薄膜ＰＺＴで形成された圧電素子１２とを有し、振動板１１に対して下部電極１４、圧電素子１２、上部電極１３が積層されて構成されている。液滴吐出アクチュエータ１０は、振動板１１と圧電素子１２でユニモルフ構造を形成し、両電極に電圧を印加することで、図１（Ｃ）に示すように、圧電素子１２の面内方向に伸縮を生じさせ、振動板１１を面外方向に撓ませるというものである。
【０００６】
圧電素子１２を用いた液滴吐出アクチュエータ１０において高集積化を進めるためには、振動板１１の短辺方向長さが短くすれば良い。しかしながら振動板１１の短辺方向長さを短くすると、振動板１１は撓み難くなり、液滴吐出アクチュエータ１０に要求される振動板の変位量が得られなくなる。
【０００７】
そこで、振動板１１の変位量を大きくするために、様々な工夫がなされている。例えば特許文献１及び特許文献２には、圧電素子を用いて効率的に振動板の変位量を増大させる技術が開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記従来の液滴吐出アクチュエータ１０の高集積化を進めるに当たり、振動板１１の変位量を増大させるためには、例えば振動板１１の厚みを薄くして、要求される変位量を得る方法がある。しかしながら、振動板１１を薄くし過ぎるとバラツキの制御が困難になると共に、機械的な耐久性が得られなくなるため、この対応のみでは限界が生じる。
【０００９】
本発明は、上記事情を鑑みてこれを解決すべく成されたものであり、圧電素子を用いた液滴吐出アクチュエータにおいて、効率的に振動板の変位を大きくすることが可能な液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上記目的を達成するために、以下の如き構成を採用した。
【００１１】
本発明は、液滴が貯蔵される液室の一部を成す振動板を変形させて前記液室内の前記液滴をノズル孔から吐出させる液滴吐出ヘッドであって、前記振動板において前記液室側と反対面側に形成された圧電素子と、前記圧電素子において前記振動板側の面に形成された下部電極と、前記圧電素子において前記下部電極が形成された面と反対側の面に形成された上部電極と、を含む板状部材と、前記板状部材の前記上部電極側の一端に形成されており、前記板状部材が前記振動板との間に挟まれるように前記上部電極側に形成される基板と前記板状部材とを固定する固定壁と、前記板状部材の前記下部電極側の他端に形成されており、前記振動板を押圧する押圧壁と、を有する構成とした。
【００１２】
また本発明の液滴吐出ヘッドにおいて、前記押圧壁は、前記液室の一部を成す前記振動板の短辺方向の中央部分を押圧する構成とした。
【００１３】
また本発明の液滴吐出ヘッドにおいて、前記ノズル孔は、前記液室の一部を成す前記振動板の短辺方向の中央部分と対向する位置に形成されおり、前記押圧壁は、前記振動板を押圧する面が前記ノズル孔と重なる位置に形成される構成とした。
【００１４】
また本発明の液滴吐出ヘッドにおいて、前記板状部材の短辺方向の幅は、前記液室の一部を成す振動板の幅と略同じである構成とした。
【００１５】
また本発明の液滴吐出ヘッドにおいて、前記押圧壁の短辺方向の幅は、前記固定壁の短辺方向の幅よりも狭い構成とした。
【００１６】
本発明は、液滴が貯蔵される液室の一部を成す振動板を変形させて前記液室内の前記液滴をノズル孔から吐出させる液滴吐出ヘッドを有する液滴吐出装置であって、前記液滴吐出ヘッドは、前記振動板において前記液室側と反対面側に形成された圧電素子と、前記圧電素子において前記振動板側の面に形成された下部電極と、前記圧電素子において前記下部電極が形成された面と反対側の面に形成された上部電極と、を含む板状部材と、前記板状部材の前記上部電極側の一端に形成されており、前記板状部材が前記振動板との間に挟まれるように前記上部電極側に形成される基板と前記板状部材とを固定する固定壁と、前記板状部材の前記下部電極側の他端に形成されており、前記振動板を押圧する押圧壁と、を有する構成とした。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、効率的に振動板の変位を大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】従来の液滴吐出アクチュエータを説明する図である。
【図２】第一の実施形態の液滴吐出ヘッド１００の斜視図である。
【図３】液滴吐出ヘッド１００のＢ−Ｂ断面図である。
【図４】液滴吐出ヘッドの上面図を示す図である。
【図５】振動板の変位量を説明する図である。
【図６】板状部材の変位形状を説明する図である。
【図７】液滴吐出ヘッドの作製方法を説明する第一の図である。
【図８】液滴吐出ヘッドの作製方法を説明する第二の図である。
【図９】液滴吐出ヘッドの作製方法を説明する第三の図である。
【図１０】液滴吐出ヘッドの作製方法を説明する第四の図である。
【図１１】第二の実施形態のインクジェット記録装置３００を説明する斜視図である。
【図１２】第二の実施形態のインクジェット記録装置３００の機構部の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
従来の液滴吐出アクチュエータでは、振動板１１の変位形状は図１（Ｃ）のようになるが、その表面の伸縮は位置により異なる。つまり、振動板１１の下側の表面を見ると、短辺方向中央部では表面が伸び、端部では縮んでいる。この特性のため、振動板１１の全面に圧電素子を形成すると振動板１１の変位量が小さくなる。よって従来の液滴吐出アクチュエータでは、通常は圧電素子１２は振動板１１の略１／２程度の領域に形成され、振動板１１の短辺方向両端部には圧電素子１２が形成されない。
【００２０】
そこで本発明では、この圧電素子が形成されない領域を有効に利用して、振動板の変位量を増大させることで、液滴吐出アクチュエータの高集積化に対応する。
【００２１】
（第一の実施形態）
以下に図面を参照して本発明の第一の実施形態について説明する。図２は、第一の実施形態の液滴吐出ヘッド１００の斜視図である。
【００２２】
本実施形態の液滴吐出ヘッド１００は、基板１１０、板状部材１２０、振動板１３０、セラミック層１４０、ステンレス層１５０を有する。
【００２３】
振動板１３０は、隔壁１４１に支持されており、セラミック層１４０に形成されたインク液室１４２の一部を成している。ステンレス層１５０には、インクが吐出されるノズル孔１５１が形成されている。
【００２４】
板状部材１２０は、後述する上部電極１２１、下部電極１２２、圧電素子１２３、圧電素子形成用部材１２４が積層されて形成されており（図３参照）、基板１１０と振動板１３０との間に配置されている。尚板状部材１２０は、剛性が振動板の剛性よりも高いものとした。本実施形態における剛性とは、矩形板の場合（ヤング率×厚み^３／短辺長さ^４）を意味する。本実施形態では、例えば板状部材１２０の剛性は、振動板１３０の剛性の１〜２倍程度とした。
【００２５】
本実施形態では、板状部材１２０の変形により振動板１３０を撓ませて、インク液室１４２内のインクをノズル孔１５１から吐出させる。
【００２６】
図３は、液滴吐出ヘッド１００のＢ−Ｂ断面図である。
【００２７】
本実施形態の液滴吐出ヘッド１００において、板状部材１２０は、振動板１３０と基板１１０との間で、複数に分割されて配置されている（図４参照）。
【００２８】
板状部材１２０は、振動板１３０から基板１１０に向かって、圧電素子形成用部材１２４、下部電極１２２、圧電素子１２３、上部電極１２１の順に積層されて形成されている。そして板状部材１２０は、固定壁１２６により一端が基板１１０へ固定され他端は、振動板１３０を振動板１３０を押圧するための押圧壁１２７により支えられている。本実施形態では、板状部材１２０と振動板１３０とは、略平行となるように形成される。
【００２９】
本実施形態において振動板１３０は、幅Ｗの領域内で変形し、インク液室１４２内のインク液をノズル孔１５１から吐出させる。本実施形態において下部電極１２２、圧電素子１２３、上部電極１２１は、板状部材１２０の短辺方向において、圧電素子形成用部材１２４の幅Ｗ１と同程度の幅となるように形成される。
【００３０】
本実施形態において押圧壁１２７は、振動板１３０の幅Ｗにおける中央部分を押圧するように形成される。例えば図３において、振動板１３０の幅Ｗの中点と、押圧壁１２７の幅Ｗ３の中点とがＸ−Ｙ方向において重なる位置であっても良い。また本実施形態の押圧壁１２７は、図３において液滴吐出ヘッド１００を紙面上方から見たとき、ノズル孔１５１と重なる位置となるように形成される。ノズル孔１５１は、振動板１３０の幅Ｗの中央部分に形成されている。例えば図３の例では、ノズル孔１５１の振動板１３０の短辺方向における幅Ｗ２の中点と、押圧壁１２７の振動板１３０の短辺方向における幅Ｗ３の中点とがＸ−Ｙ方向において重なるように、押圧壁１２７が形成されていても良い。
【００３１】
本実施形態の固定壁１２６は、板状部材１２０を基板１１０に固定する。本実施形態では、固定壁１２６の振動板１３０の短辺方向における幅Ｗ４は、押圧壁１２７の幅Ｗ３よりも広い幅とした。例えば固定壁１２６の幅Ｗ４が６０ミクロンであった場合、押圧壁１２７の幅Ｗ３は５ミクロン程度であることが好ましい。
【００３２】
また本実施形態の板状部材１２０の幅Ｗ１は、インク液室１４２の一部となる振動板１３０の幅Ｗと同程度であることが好ましい。
【００３３】
すなわち本実施形態では、圧電素子１２３の一端は固定壁１２６により上部電極１２１側の基板１１０に固定されおり、他端は押圧壁１２７により下部電極１２２側の振動板１３０を押圧するように形成されている。
【００３４】
図４は、液滴吐出ヘッドの上面図を示す図である。尚図４では、ノズル孔１５１の位置と板状部材１２０の位置とを説明するため、振動板１３０を省略している。図４（Ａ）
は、板状部材１２０が形成される前の上面図であり、図４（Ｂ）は、板状部材１２０が形成された後の上面図である。板状部材１２０は、振動板１３０の上に複数形成されていることがわかる。
【００３５】
本実施形態では、図４（Ａ）、（Ｂ）に示すように複数のインク液室１４２に形成されたノズル孔１５１に押圧壁１２７が重なるように、板状部材１２０が形成される。
【００３６】
本実施形態の液滴吐出ヘッド１００では、上記構成により、従来と比較して広い領域に圧電素子１２３を形成させ、効率良く振動板１３０の変位量を増大させることができる。
【００３７】
以下に、本実施形態の構成により振動板１３０の変動量が増大する理由について説明する。
【００３８】
図５は、振動板の変位量を説明する図である。図５では、矩形状の板を用いて振動板１３０の変位量について説明する。図５（Ａ）は、矩形状の板の短辺方向の全面に一様の荷重を受けた場合の変位量を説明する図であり、図５（Ｂ）は矩形状の板の振短辺方向中央部分に集中的に荷重を受けた場合の変位量を見た図である。
【００３９】
図５（Ａ）に示す板の短辺方向ａの中央部の変位量δ１は、以下の式１で与えられる。また図５（Ｂ）の短辺方向ａの中央部の変位量δ２は、以下の式２で与えられる。尚式（１）、式（２）において、ａは図５に示す板の短辺方向の長さであり、νは板のポアソン比であり、Ｅは板のヤング率であり、ｔは板の厚みであり、Ｐは板に加えられる一様圧力であり、Ｓは板の面積である。またＦは、図５（Ｂ）に示す板に与えられた力である。
【００４０】
【数１】
【００４１】
【数２】
上記２つの式から分かるように、与えられる力（荷重）の総和が同じであれば、一様に荷重を受ける場合よりも、集中的に荷重を受ける場合の方が板の変位量は２倍大きくなる。したがって、同様のことが振動板１３０にも起こり得る。すなわち振動板１３０は、一様に荷重を受けるよりも、集中的に荷重を受けた方が変位量は大きくなる。
【００４２】
一方で、圧電素子１２３に電圧を印加されて発生する力は、圧電素子１２３の厚み、面積、印加電圧が一定であれば、圧電素子１２３の配置を変えても同じである。この圧力を効率良く振動板１３０の変位量に繋げる必要がある。
【００４３】
尚、図５（Ａ）において矩形状の板が変位する前の形状である初期の形状と、変位した後の形状との間に形成される面積Ｓ１は、Ｓ１＝（１６／３０）×δ１×ａであり、図５（Ｂ）において形成される面積Ｓ２はＳ２＝（１５／３０）×δ２×aである。尚面積Ｓ１、Ｓ２を求める式のパラメータ（１５、１６、３０）は、材料力学から与えられる値である。したがって、δ１とδ２が同じ場合において両者の流体を移動させる能力はほぼ同じである。すなわち、図５（Ｂ）のように短辺方向中央部に集中的に荷重を加えることが出来れば変位量は２倍となるので、インク液を吐出させる能力はほぼ２倍になる。
【００４４】
そこで本実施形態では、板状部材１２０を片持ち梁状に変形させて振動板１３０の幅Ｗにおける中央部に集中的に荷重を加える。本実施形態の板状部材１２０を片持ち梁状に変形させることができれば、押圧壁１２７により、振動板１３０の幅Ｗにおける中央部を集中的に押圧することができ、振動板１３０の変位量を大きくする。
【００４５】
本実施形態の板状部材１２０では、圧電素子形成用部材１２４と同程度の幅に圧電素子１２３を形成し、一端を固定壁１２６により基板１１０に固定し、他端の押圧壁１２７により振動板１３０を押圧する構成とした。尚本実施形態の板状部材１２０は、振動板１３０よりも剛性が大きい。
【００４６】
本実施形態の板状部材１２０において、上部電極１２１と下部電極１２２とに電圧を印加して圧電素子１２３を駆動した場合、板状部材１２０の変位形状は、図６に示すような片持ち梁のようになる。図６は、板状部材の変位形状を説明する図である。
【００４７】
図６に示すように、本実施形態の板状部材１２０は、上側表面（上部電極１２１の基板１１０側の面）の全体が同じ方向に伸び、板状部材１２０の下側表面（上部電極１２２の振動板１３０側の面）では、全体が同じ方向に縮むようになって、片持ち梁の形状になる。本実施形態では、板状部材１２０をこのように変形させることで、振動板１３０の変位量を大きくすることができる。
【００４８】
さらに本実施形態では、板状部材１２０の幅Ｗ１とほぼ同程度の幅に圧電素子１２３を形成することで、振動板１３０の変位をより大きくすることができる。
【００４９】
尚本実施形態において、押圧壁１２７は、振動板１３０に固定されていても良い。押圧壁１２７が振動板１３０に固定されていれば、押圧壁１２７が固定されていない場合に比べて液滴吐出ヘッド１００の強度が大きくなる。本実施形態の押圧壁１２７は、圧電素子１２３が駆動した際に、振動板１３０の幅Ｗの中央部を押圧できる構成であれば良い。
【００５０】
以下に図７〜図１０を参照して本実施形態の液滴吐出ヘッド１００の作製方法を説明する。図７は、液滴吐出ヘッドの作製方法を説明する第一の図であり、図８は、液滴吐出ヘッドの作製方法を説明する第二の図であり、図９は、液滴吐出ヘッドの作製方法を説明する第三の図であり、図１０は、液滴吐出ヘッドの作製方法を説明する第四の図である。
【００５１】
始めに、ＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板２００を部分的にマスクし（図７（Ａ））、水酸化カリウム（ＫＯＨ）を用いて酸化膜２１０のエッチストップ層までウェットエッチングして、掘り込み部２１１を形成する（図７（Ｂ））。この掘り込み部２１１はインク液室１４２となり、振動板１３０が形成される。その後、全体に熱酸化膜２１２を形成する（図７（Ｃ））。次に、ポリシリコン（poly Si）層２１３を０．６ｕｍ成膜し（図７（Ｄ））する。
【００５２】
次に振動板１３０の短辺方向中央部のみ部分的にドライエッチングを行った後、高温酸化膜（ＨＴＯ）層２１４を１ｕｍ成膜する（図８（Ａ））。次に、ポリシリコン（poly Si）層２１３を部分的にエッチングした後、Ｓｉ３Ｎ４層２１５を０．４ｕｍ形成し（図８（Ｂ））、これも部分的にエッチングを行う。その後、高温酸化膜（ＨＴＯ）層２１６を１ｕｍ成膜する（図８（Ｃ））。
【００５３】
高温酸化膜（ＨＴＯ）層２１６を部分的にエッチングすることで、圧電素子１２３を形成するための圧電素子形成用部材１２４が出来る（図８（Ｄ））。尚圧電素子形成用部材１２４として３層構造を採ったのは、引張内部応力を有するＳｉ３Ｎ４と圧縮内部応力を有する温酸化膜（ＨＴＯ）を組み合わせることで、応力緩和を行うためである。
【００５４】
同様の手法で、下部電極１２２となるＰｔ（platinum）層２１７、圧電材料層２１９、上部電極１２１となるＰｔ層２１９を形成し、その上にＳｉ３Ｎ４層２２０を形成する（図９（Ａ））。ここまでで、圧電素子１２３と圧電素子形成用部材１２４とが形成される。次にポリシリコン層２２２を形成し（図９（Ｂ））、Ｓｉ３Ｎ４層２２０の表面が表れるまでポリシリコン層２２２をエッチングする（図９（Ｃ））。
【００５５】
この上にシリコン（Ｓｉ）基板１１０を接合する（図１０（Ａ））。尚基板１１０としては、十分な厚みを有する高剛性の材料が必要であるため、本実施形態ではシリコン基板を採用した。尚この後にポリシリコン層２１３及び２２１のエッチングを行うために、基板１１０には部分的に長孔が空いている（図示せず）。
【００５６】
最後に、ＩＣＰ（Inductively coupled plasma）を用いたドライエッチングにより、ポリシリコン層２１３及び２２１のエッチングを行い（図１０（Ｂ））、ノズル孔１５１が形成されたステンレス層１５０（図示せず）を接合すれば、本実施形態の液滴吐出ヘッド１００が出来る。尚ここでは図示していないが、下部電極１２２となるＰｔ層２１７は、液滴吐出ヘッド１００の長辺方向端部で繋がっており、共通電極となっている。
【００５７】
（第二の実施形態）
以下に図面を参照して本発明の第二の実施形態について説明する。本発明の第二の実施形態では、第一の実施形態の液滴吐出ヘッド１００が搭載された液滴吐出装置として、インクジェット記録装置を例とした場合について説明する。以下の第二の実施形態の説明において、第一の実施形態と同様の機能構成を有するものには、第一の実施形態の説明で用いた符号と同様の符号を付与し、その説明を省略する。
【００５８】
図１１は、第二の実施形態のインクジェット記録装置３００を説明する斜視図であり、図１２は、第二の実施形態のインクジェット記録装置３００の機構部の側面図である。
【００５９】
インクジェット記録装置３００は、インクジェット記録装置３００の内部に主走査方向に移動可能なキャリッジ３６０、キャリッジに搭載したカートリッジ３０５からなる記録ヘッド３０７、記録ヘッド３０７を駆動、制御する駆動装置、記録ヘッド３０７を有する印字機構部３１０等が収納されている。記録ヘッド３０７において、カートリッジ３０５の下方には、キャリッジ３６０に保持された液滴吐出ヘッド１００が配置されている。
【００６０】
またインクジェット記録装置３００の下方部には、前方側から多数枚の記録媒体（用紙）４０を積載可能な給紙カセット（或いは給紙トレイでもよい）３２０を抜き差し自在に装着することができる。
【００６１】
またインクジェット記録装置３００は、用紙４０を手差しで給紙するための手差しトレイ３３０を開倒することができる。インクジェット記録装置３００は、給紙カセット３２０或いは手差しトレイ３３０から給送される用紙４０を取り込み、印字機構部３２０によって所要の画像を記録した後、後面側に装着された排紙トレイ３５０に排紙する。
【００６２】
またインクジェット記録装置３００は、記録時には、キャリッジ３６０を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド３０７を駆動することにより、停止している用紙４０にインクを吐出して１行分を記録し、用紙４０を所定量搬送後次の行の記録を行う。インクジェット記録装置３００は、記録終了信号又は用紙４０の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了させ用紙４０を排紙する。
【００６３】
尚本実施形態の液滴吐出ヘッド１００が適用される液滴吐出装置は、インクジェット記録装置３００に限定されない。本実施形態の液滴吐出装置は、何らかの液体を吐出させて画像形成を行う装置を示している。ここで言う液体は、インクに限定されない。本実施形態における液体は、記録液、定着処理液等、画像形成を行うことができる液体の総称であり、例えばＤＮＡ（Deoxyribo Nucleic Acid）試料、レジスト、パターン材料等も含まれる。
【００６４】
また本実施形態では、記録媒体を紙としたが、これに限定されない。例えば記録媒体は、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等であっても良い。
【００６５】
以上、各実施形態に基づき本発明の説明を行ってきたが、上記実施形態に示した要件に本発明が限定されるものではない。これらの点に関しては、本発明の主旨をそこなわない範囲で変更することができ、その応用形態に応じて適切に定めることができる。
【符号の説明】
【００６６】
１００ 液滴吐出ヘッド
１１０ 基板
１２０ 板状部材
１２１ 上部電極
１２２ 下部電極
１２３ 圧電素子
１２４ 圧電素子形成用部材
１２６ 固定壁
１２７ 押圧壁
１３０ 振動板
１４０ セラミック層
１４１ 隔壁
１４２ インク液室
１５０ ステンレス層
１５１ ノズル孔
【先行技術文献】
【特許文献】
【００６７】
【特許文献１】特開２００８−１２８５５号公報
【特許文献２】特開平３−２９３１４２号公報
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インク液滴が貯蔵されるインク液室の一部を成す振動板を変形させて前記インク液滴をノズル孔から吐出させる液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、インクジェット記録装置に要求される高速印字、高画質のニーズは年々高まっている。この要求に対して、例えばインクジェット記録装置に搭載される液滴吐出アクチュエータにおける液滴を吐出する周期を短くする等の対応が採られている。またさらに、液滴吐出アクチュエータの高集積化が進められている。
【０００３】
液滴吐出アクチュエータの駆動力としては、電気−熱変換素子、圧電素子、静電素子等が使用される。以下に図１を参照して薄膜圧電素子（以下、単に圧電素子と呼ぶ。）を用いた液滴吐出アクチュエータについて説明する。
【０００４】
図１は、従来の液滴吐出アクチュエータを説明する図である。図１（Ａ）は、液滴吐出アクチュエータ１０の概略を説明する斜視図、図１（Ｂ）は、液滴吐出アクチュエータ１０のＡ−Ａ断面図、図１（Ｃ）は、液滴吐出アクチュエータ１０の振動板１１が変位した場合のＡ−Ａ断面図である。
【０００５】
液滴吐出アクチュエータ１０は、図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、振動板１１と薄膜ＰＺＴで形成された圧電素子１２とを有し、振動板１１に対して下部電極１４、圧電素子１２、上部電極１３が積層されて構成されている。液滴吐出アクチュエータ１０は、振動板１１と圧電素子１２でユニモルフ構造を形成し、両電極に電圧を印加することで、図１（Ｃ）に示すように、圧電素子１２の面内方向に伸縮を生じさせ、振動板１１を面外方向に撓ませるというものである。
【０００６】
圧電素子１２を用いた液滴吐出アクチュエータ１０において高集積化を進めるためには、振動板１１の短辺方向長さが短くすれば良い。しかしながら振動板１１の短辺方向長さを短くすると、振動板１１は撓み難くなり、液滴吐出アクチュエータ１０に要求される振動板の変位量が得られなくなる。
【０００７】
そこで、振動板１１の変位量を大きくするために、様々な工夫がなされている。例えば特許文献１及び特許文献２には、圧電素子を用いて効率的に振動板の変位量を増大させる技術が開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記従来の液滴吐出アクチュエータ１０の高集積化を進めるに当たり、振動板１１の変位量を増大させるためには、例えば振動板１１の厚みを薄くして、要求される変位量を得る方法がある。しかしながら、振動板１１を薄くし過ぎるとバラツキの制御が困難になると共に、機械的な耐久性が得られなくなるため、この対応のみでは限界が生じる。
【０００９】
本発明は、上記事情を鑑みてこれを解決すべく成されたものであり、圧電素子を用いた液滴吐出アクチュエータにおいて、効率的に振動板の変位を大きくすることが可能な液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上記目的を達成するために、以下の如き構成を採用した。
【００１１】
本発明は、液滴が貯蔵される液室の一部を成す振動板を変形させて前記液室内の前記液滴をノズル孔から吐出させる液滴吐出ヘッドであって、前記振動板において前記液室側と反対面側に形成された圧電素子と、前記圧電素子において前記振動板側の面に形成された下部電極と、前記圧電素子において前記下部電極が形成された面と反対側の面に形成された上部電極と、を含む板状部材と、前記板状部材の前記上部電極側の一端に形成されており、前記板状部材が前記振動板との間に挟まれるように前記上部電極側に形成される基板と前記板状部材とを固定する固定壁と、前記板状部材の前記下部電極側の他端に形成されており、前記振動板を押圧する押圧壁と、を有する構成とした。
【００１２】
また本発明の液滴吐出ヘッドにおいて、前記押圧壁は、前記液室の一部を成す前記振動板の短辺方向の中央部分を押圧する構成とした。
【００１３】
また本発明の液滴吐出ヘッドにおいて、前記ノズル孔は、前記液室の一部を成す前記振動板の短辺方向の中央部分と対向する位置に形成されおり、前記押圧壁は、前記振動板を押圧する面が前記ノズル孔と重なる位置に形成される構成とした。
【００１４】
また本発明の液滴吐出ヘッドにおいて、前記板状部材の短辺方向の幅は、前記液室の一部を成す振動板の幅と略同じである構成とした。
【００１５】
また本発明の液滴吐出ヘッドにおいて、前記押圧壁の短辺方向の幅は、前記固定壁の短辺方向の幅よりも狭い構成とした。
【００１６】
本発明は、液滴が貯蔵される液室の一部を成す振動板を変形させて前記液室内の前記液滴をノズル孔から吐出させる液滴吐出ヘッドを有する液滴吐出装置であって、前記液滴吐出ヘッドは、前記振動板において前記液室側と反対面側に形成された圧電素子と、前記圧電素子において前記振動板側の面に形成された下部電極と、前記圧電素子において前記下部電極が形成された面と反対側の面に形成された上部電極と、を含む板状部材と、前記板状部材の前記上部電極側の一端に形成されており、前記板状部材が前記振動板との間に挟まれるように前記上部電極側に形成される基板と前記板状部材とを固定する固定壁と、前記板状部材の前記下部電極側の他端に形成されており、前記振動板を押圧する押圧壁と、を有する構成とした。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、効率的に振動板の変位を大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】従来の液滴吐出アクチュエータを説明する図である。
【図２】第一の実施形態の液滴吐出ヘッド１００の斜視図である。
【図３】液滴吐出ヘッド１００のＢ−Ｂ断面図である。
【図４】液滴吐出ヘッドの上面図を示す図である。
【図５】振動板の変位量を説明する図である。
【図６】板状部材の変位形状を説明する図である。
【図７】液滴吐出ヘッドの作製方法を説明する第一の図である。
【図８】液滴吐出ヘッドの作製方法を説明する第二の図である。
【図９】液滴吐出ヘッドの作製方法を説明する第三の図である。
【図１０】液滴吐出ヘッドの作製方法を説明する第四の図である。
【図１１】第二の実施形態のインクジェット記録装置３００を説明する斜視図である。
【図１２】第二の実施形態のインクジェット記録装置３００の機構部の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
従来の液滴吐出アクチュエータでは、振動板１１の変位形状は図１（Ｃ）のようになるが、その表面の伸縮は位置により異なる。つまり、振動板１１の下側の表面を見ると、短辺方向中央部では表面が伸び、端部では縮んでいる。この特性のため、振動板１１の全面に圧電素子を形成すると振動板１１の変位量が小さくなる。よって従来の液滴吐出アクチュエータでは、通常は圧電素子１２は振動板１１の略１／２程度の領域に形成され、振動板１１の短辺方向両端部には圧電素子１２が形成されない。
【００２０】
そこで本発明では、この圧電素子が形成されない領域を有効に利用して、振動板の変位量を増大させることで、液滴吐出アクチュエータの高集積化に対応する。
【００２１】
（第一の実施形態）
以下に図面を参照して本発明の第一の実施形態について説明する。図２は、第一の実施形態の液滴吐出ヘッド１００の斜視図である。
【００２２】
本実施形態の液滴吐出ヘッド１００は、基板１１０、板状部材１２０、振動板１３０、セラミック層１４０、ステンレス層１５０を有する。
【００２３】
振動板１３０は、隔壁１４１に支持されており、セラミック層１４０に形成されたインク液室１４２の一部を成している。ステンレス層１５０には、インクが吐出されるノズル孔１５１が形成されている。
【００２４】
板状部材１２０は、後述する上部電極１２１、下部電極１２２、圧電素子１２３、圧電素子形成用部材１２４が積層されて形成されており（図３参照）、基板１１０と振動板１３０との間に配置されている。尚板状部材１２０は、剛性が振動板の剛性よりも高いものとした。本実施形態における剛性とは、矩形板の場合（ヤング率×厚み^３／短辺長さ^４）を意味する。本実施形態では、例えば板状部材１２０の剛性は、振動板１３０の剛性の１〜２倍程度とした。
【００２５】
本実施形態では、板状部材１２０の変形により振動板１３０を撓ませて、インク液室１４２内のインクをノズル孔１５１から吐出させる。
【００２６】
図３は、液滴吐出ヘッド１００のＢ−Ｂ断面図である。
【００２７】
本実施形態の液滴吐出ヘッド１００において、板状部材１２０は、振動板１３０と基板１１０との間で、複数に分割されて配置されている（図４参照）。
【００２８】
板状部材１２０は、振動板１３０から基板１１０に向かって、圧電素子形成用部材１２４、下部電極１２２、圧電素子１２３、上部電極１２１の順に積層されて形成されている。そして板状部材１２０は、固定壁１２６により一端が基板１１０へ固定され他端は、振動板１３０を振動板１３０を押圧するための押圧壁１２７により支えられている。本実施形態では、板状部材１２０と振動板１３０とは、略平行となるように形成される。
【００２９】
本実施形態において振動板１３０は、幅Ｗの領域内で変形し、インク液室１４２内のインク液をノズル孔１５１から吐出させる。本実施形態において下部電極１２２、圧電素子１２３、上部電極１２１は、板状部材１２０の短辺方向において、圧電素子形成用部材１２４の幅Ｗ１と同程度の幅となるように形成される。
【００３０】
本実施形態において押圧壁１２７は、振動板１３０の幅Ｗにおける中央部分を押圧するように形成される。例えば図３において、振動板１３０の幅Ｗの中点と、押圧壁１２７の幅Ｗ３の中点とがＸ−Ｙ方向において重なる位置であっても良い。また本実施形態の押圧壁１２７は、図３において液滴吐出ヘッド１００を紙面上方から見たとき、ノズル孔１５１と重なる位置となるように形成される。ノズル孔１５１は、振動板１３０の幅Ｗの中央部分に形成されている。例えば図３の例では、ノズル孔１５１の振動板１３０の短辺方向における幅Ｗ２の中点と、押圧壁１２７の振動板１３０の短辺方向における幅Ｗ３の中点とがＸ−Ｙ方向において重なるように、押圧壁１２７が形成されていても良い。
【００３１】
本実施形態の固定壁１２６は、板状部材１２０を基板１１０に固定する。本実施形態では、固定壁１２６の振動板１３０の短辺方向における幅Ｗ４は、押圧壁１２７の幅Ｗ３よりも広い幅とした。例えば固定壁１２６の幅Ｗ４が６０ミクロンであった場合、押圧壁１２７の幅Ｗ３は５ミクロン程度であることが好ましい。
【００３２】
また本実施形態の板状部材１２０の幅Ｗ１は、インク液室１４２の一部となる振動板１３０の幅Ｗと同程度であることが好ましい。
【００３３】
すなわち本実施形態では、圧電素子１２３の一端は固定壁１２６により上部電極１２１側の基板１１０に固定されおり、他端は押圧壁１２７により下部電極１２２側の振動板１３０を押圧するように形成されている。
【００３４】
図４は、液滴吐出ヘッドの上面図を示す図である。尚図４では、ノズル孔１５１の位置と板状部材１２０の位置とを説明するため、振動板１３０を省略している。図４（Ａ）
は、板状部材１２０が形成される前の上面図であり、図４（Ｂ）は、板状部材１２０が形成された後の上面図である。板状部材１２０は、振動板１３０の上に複数形成されていることがわかる。
【００３５】
本実施形態では、図４（Ａ）、（Ｂ）に示すように複数のインク液室１４２に形成されたノズル孔１５１に押圧壁１２７が重なるように、板状部材１２０が形成される。
【００３６】
本実施形態の液滴吐出ヘッド１００では、上記構成により、従来と比較して広い領域に圧電素子１２３を形成させ、効率良く振動板１３０の変位量を増大させることができる。
【００３７】
以下に、本実施形態の構成により振動板１３０の変動量が増大する理由について説明する。
【００３８】
図５は、振動板の変位量を説明する図である。図５では、矩形状の板を用いて振動板１３０の変位量について説明する。図５（Ａ）は、矩形状の板の短辺方向の全面に一様の荷重を受けた場合の変位量を説明する図であり、図５（Ｂ）は矩形状の板の振短辺方向中央部分に集中的に荷重を受けた場合の変位量を見た図である。
【００３９】
図５（Ａ）に示す板の短辺方向ａの中央部の変位量δ１は、以下の式１で与えられる。また図５（Ｂ）の短辺方向ａの中央部の変位量δ２は、以下の式２で与えられる。尚式（１）、式（２）において、ａは図５に示す板の短辺方向の長さであり、νは板のポアソン比であり、Ｅは板のヤング率であり、ｔは板の厚みであり、Ｐは板に加えられる一様圧力であり、Ｓは板の面積である。またＦは、図５（Ｂ）に示す板に与えられた力である。
【００４０】
【数１】
【００４１】
【数２】
上記２つの式から分かるように、与えられる力（荷重）の総和が同じであれば、一様に荷重を受ける場合よりも、集中的に荷重を受ける場合の方が板の変位量は２倍大きくなる。したがって、同様のことが振動板１３０にも起こり得る。すなわち振動板１３０は、一様に荷重を受けるよりも、集中的に荷重を受けた方が変位量は大きくなる。
【００４２】
一方で、圧電素子１２３に電圧を印加されて発生する力は、圧電素子１２３の厚み、面積、印加電圧が一定であれば、圧電素子１２３の配置を変えても同じである。この圧力を効率良く振動板１３０の変位量に繋げる必要がある。
【００４３】
尚、図５（Ａ）において矩形状の板が変位する前の形状である初期の形状と、変位した後の形状との間に形成される面積Ｓ１は、Ｓ１＝（１６／３０）×δ１×ａであり、図５（Ｂ）において形成される面積Ｓ２はＳ２＝（１５／３０）×δ２×aである。尚面積Ｓ１、Ｓ２を求める式のパラメータ（１５、１６、３０）は、材料力学から与えられる値である。したがって、δ１とδ２が同じ場合において両者の流体を移動させる能力はほぼ同じである。すなわち、図５（Ｂ）のように短辺方向中央部に集中的に荷重を加えることが出来れば変位量は２倍となるので、インク液を吐出させる能力はほぼ２倍になる。
【００４４】
そこで本実施形態では、板状部材１２０を片持ち梁状に変形させて振動板１３０の幅Ｗにおける中央部に集中的に荷重を加える。本実施形態の板状部材１２０を片持ち梁状に変形させることができれば、押圧壁１２７により、振動板１３０の幅Ｗにおける中央部を集中的に押圧することができ、振動板１３０の変位量を大きくする。
【００４５】
本実施形態の板状部材１２０では、圧電素子形成用部材１２４と同程度の幅に圧電素子１２３を形成し、一端を固定壁１２６により基板１１０に固定し、他端の押圧壁１２７により振動板１３０を押圧する構成とした。尚本実施形態の板状部材１２０は、振動板１３０よりも剛性が大きい。
【００４６】
本実施形態の板状部材１２０において、上部電極１２１と下部電極１２２とに電圧を印加して圧電素子１２３を駆動した場合、板状部材１２０の変位形状は、図６に示すような片持ち梁のようになる。図６は、板状部材の変位形状を説明する図である。
【００４７】
図６に示すように、本実施形態の板状部材１２０は、上側表面（上部電極１２１の基板１１０側の面）の全体が同じ方向に伸び、板状部材１２０の下側表面（上部電極１２２の振動板１３０側の面）では、全体が同じ方向に縮むようになって、片持ち梁の形状になる。本実施形態では、板状部材１２０をこのように変形させることで、振動板１３０の変位量を大きくすることができる。
【００４８】
さらに本実施形態では、板状部材１２０の幅Ｗ１とほぼ同程度の幅に圧電素子１２３を形成することで、振動板１３０の変位をより大きくすることができる。
【００４９】
尚本実施形態において、押圧壁１２７は、振動板１３０に固定されていても良い。押圧壁１２７が振動板１３０に固定されていれば、押圧壁１２７が固定されていない場合に比べて液滴吐出ヘッド１００の強度が大きくなる。本実施形態の押圧壁１２７は、圧電素子１２３が駆動した際に、振動板１３０の幅Ｗの中央部を押圧できる構成であれば良い。
【００５０】
以下に図７〜図１０を参照して本実施形態の液滴吐出ヘッド１００の作製方法を説明する。図７は、液滴吐出ヘッドの作製方法を説明する第一の図であり、図８は、液滴吐出ヘッドの作製方法を説明する第二の図であり、図９は、液滴吐出ヘッドの作製方法を説明する第三の図であり、図１０は、液滴吐出ヘッドの作製方法を説明する第四の図である。
【００５１】
始めに、ＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板２００を部分的にマスクし（図７（Ａ））、水酸化カリウム（ＫＯＨ）を用いて酸化膜２１０のエッチストップ層までウェットエッチングして、掘り込み部２１１を形成する（図７（Ｂ））。この掘り込み部２１１はインク液室１４２となり、振動板１３０が形成される。その後、全体に熱酸化膜２１２を形成する（図７（Ｃ））。次に、ポリシリコン（poly Si）層２１３を０．６ｕｍ成膜し（図７（Ｄ））する。
【００５２】
次に振動板１３０の短辺方向中央部のみ部分的にドライエッチングを行った後、高温酸化膜（ＨＴＯ）層２１４を１ｕｍ成膜する（図８（Ａ））。次に、ポリシリコン（poly Si）層２１３を部分的にエッチングした後、Ｓｉ３Ｎ４層２１５を０．４ｕｍ形成し（図８（Ｂ））、これも部分的にエッチングを行う。その後、高温酸化膜（ＨＴＯ）層２１６を１ｕｍ成膜する（図８（Ｃ））。
【００５３】
高温酸化膜（ＨＴＯ）層２１６を部分的にエッチングすることで、圧電素子１２３を形成するための圧電素子形成用部材１２４が出来る（図８（Ｄ））。尚圧電素子形成用部材１２４として３層構造を採ったのは、引張内部応力を有するＳｉ３Ｎ４と圧縮内部応力を有する温酸化膜（ＨＴＯ）を組み合わせることで、応力緩和を行うためである。
【００５４】
同様の手法で、下部電極１２２となるＰｔ（platinum）層２１７、圧電材料層２１９、上部電極１２１となるＰｔ層２１９を形成し、その上にＳｉ３Ｎ４層２２０を形成する（図９（Ａ））。ここまでで、圧電素子１２３と圧電素子形成用部材１２４とが形成される。次にポリシリコン層２２２を形成し（図９（Ｂ））、Ｓｉ３Ｎ４層２２０の表面が表れるまでポリシリコン層２２２をエッチングする（図９（Ｃ））。
【００５５】
この上にシリコン（Ｓｉ）基板１１０を接合する（図１０（Ａ））。尚基板１１０としては、十分な厚みを有する高剛性の材料が必要であるため、本実施形態ではシリコン基板を採用した。尚この後にポリシリコン層２１３及び２２１のエッチングを行うために、基板１１０には部分的に長孔が空いている（図示せず）。
【００５６】
最後に、ＩＣＰ（Inductively coupled plasma）を用いたドライエッチングにより、ポリシリコン層２１３及び２２１のエッチングを行い（図１０（Ｂ））、ノズル孔１５１が形成されたステンレス層１５０（図示せず）を接合すれば、本実施形態の液滴吐出ヘッド１００が出来る。尚ここでは図示していないが、下部電極１２２となるＰｔ層２１７は、液滴吐出ヘッド１００の長辺方向端部で繋がっており、共通電極となっている。
【００５７】
（第二の実施形態）
以下に図面を参照して本発明の第二の実施形態について説明する。本発明の第二の実施形態では、第一の実施形態の液滴吐出ヘッド１００が搭載された液滴吐出装置として、インクジェット記録装置を例とした場合について説明する。以下の第二の実施形態の説明において、第一の実施形態と同様の機能構成を有するものには、第一の実施形態の説明で用いた符号と同様の符号を付与し、その説明を省略する。
【００５８】
図１１は、第二の実施形態のインクジェット記録装置３００を説明する斜視図であり、図１２は、第二の実施形態のインクジェット記録装置３００の機構部の側面図である。
【００５９】
インクジェット記録装置３００は、インクジェット記録装置３００の内部に主走査方向に移動可能なキャリッジ３６０、キャリッジに搭載したカートリッジ３０５からなる記録ヘッド３０７、記録ヘッド３０７を駆動、制御する駆動装置、記録ヘッド３０７を有する印字機構部３１０等が収納されている。記録ヘッド３０７において、カートリッジ３０５の下方には、キャリッジ３６０に保持された液滴吐出ヘッド１００が配置されている。
【００６０】
またインクジェット記録装置３００の下方部には、前方側から多数枚の記録媒体（用紙）４０を積載可能な給紙カセット（或いは給紙トレイでもよい）３２０を抜き差し自在に装着することができる。
【００６１】
またインクジェット記録装置３００は、用紙４０を手差しで給紙するための手差しトレイ３３０を開倒することができる。インクジェット記録装置３００は、給紙カセット３２０或いは手差しトレイ３３０から給送される用紙４０を取り込み、印字機構部３２０によって所要の画像を記録した後、後面側に装着された排紙トレイ３５０に排紙する。
【００６２】
またインクジェット記録装置３００は、記録時には、キャリッジ３６０を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド３０７を駆動することにより、停止している用紙４０にインクを吐出して１行分を記録し、用紙４０を所定量搬送後次の行の記録を行う。インクジェット記録装置３００は、記録終了信号又は用紙４０の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了させ用紙４０を排紙する。
【００６３】
尚本実施形態の液滴吐出ヘッド１００が適用される液滴吐出装置は、インクジェット記録装置３００に限定されない。本実施形態の液滴吐出装置は、何らかの液体を吐出させて画像形成を行う装置を示している。ここで言う液体は、インクに限定されない。本実施形態における液体は、記録液、定着処理液等、画像形成を行うことができる液体の総称であり、例えばＤＮＡ（Deoxyribo Nucleic Acid）試料、レジスト、パターン材料等も含まれる。
【００６４】
また本実施形態では、記録媒体を紙としたが、これに限定されない。例えば記録媒体は、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等であっても良い。
【００６５】
以上、各実施形態に基づき本発明の説明を行ってきたが、上記実施形態に示した要件に本発明が限定されるものではない。これらの点に関しては、本発明の主旨をそこなわない範囲で変更することができ、その応用形態に応じて適切に定めることができる。
【符号の説明】
【００６６】
１００ 液滴吐出ヘッド
１１０ 基板
１２０ 板状部材
１２１ 上部電極
１２２ 下部電極
１２３ 圧電素子
１２４ 圧電素子形成用部材
１２６ 固定壁
１２７ 押圧壁
１３０ 振動板
１４０ セラミック層
１４１ 隔壁
１４２ インク液室
１５０ ステンレス層
１５１ ノズル孔
【先行技術文献】
【特許文献】
【００６７】
【特許文献１】特開２００８−１２８５５号公報
【特許文献２】特開平３−２９３１４２号公報
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液滴が貯蔵される液室の一部を成す振動板を変形させて前記液室内の前記液滴をノズル孔から吐出させる液滴吐出ヘッドであって、
前記振動板において前記液室側と反対面側に形成された圧電素子と、
前記圧電素子において前記振動板側の面に形成された下部電極と、
前記圧電素子において前記下部電極が形成された面と反対側の面に形成された上部電極と、を含む板状部材と、
前記板状部材の前記上部電極側の一端に形成されており、前記板状部材が前記振動板との間に挟まれるように前記上部電極側に形成される基板と前記板状部材とを固定する固定壁と、
前記板状部材の前記下部電極側の他端に形成されており、前記振動板を押圧する押圧壁と、を有する液滴吐出ヘッド。
【請求項２】
前記押圧壁は、前記液室の一部を成す前記振動板の短辺方向の中央部分を押圧する請求項１記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項３】
前記ノズル孔は、前記液室の一部を成す前記振動板の短辺方向の中央部分と対向する位置に形成されおり、
前記押圧壁は、前記振動板を押圧する面が前記ノズル孔と重なる位置に形成される請求項１記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項４】
前記板状部材の短辺方向の幅は、前記液室の一部を成す振動板の幅と略同じである請求項１ないし３の何れか一項に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項５】
前記押圧壁の短辺方向の幅は、前記固定壁の短辺方向の幅よりも狭い請求項１ないし４の何れか一項に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項６】
液滴が貯蔵される液室の一部を成す振動板を変形させて前記液室内の前記液滴をノズル孔から吐出させる液滴吐出ヘッドを有する液滴吐出装置であって、
前記液滴吐出ヘッドは、
前記振動板において前記液室側と反対面側に形成された圧電素子と、
前記圧電素子において前記振動板側の面に形成された下部電極と、
前記圧電素子において前記下部電極が形成された面と反対側の面に形成された上部電極と、を含む板状部材と、
前記板状部材の前記上部電極側の一端に形成されており、前記板状部材が前記振動板との間に挟まれるように前記上部電極側に形成される基板と前記板状部材とを固定する固定壁と、
前記板状部材の前記下部電極側の他端に形成されており、前記振動板を押圧する押圧壁と、を有する液滴吐出装置。
【請求項１】
液滴が貯蔵される液室の一部を成す振動板を変形させて前記液室内の前記液滴をノズル孔から吐出させる液滴吐出ヘッドであって、
前記振動板において前記液室側と反対面側に形成された圧電素子と、
前記圧電素子において前記振動板側の面に形成された下部電極と、
前記圧電素子において前記下部電極が形成された面と反対側の面に形成された上部電極と、を含む板状部材と、
前記板状部材の前記上部電極側の一端に形成されており、前記板状部材が前記振動板との間に挟まれるように前記上部電極側に形成される基板と前記板状部材とを固定する固定壁と、
前記板状部材の前記下部電極側の他端に形成されており、前記振動板を押圧する押圧壁と、を有する液滴吐出ヘッド。
【請求項２】
前記押圧壁は、前記液室の一部を成す前記振動板の短辺方向の中央部分を押圧する請求項１記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項３】
前記ノズル孔は、前記液室の一部を成す前記振動板の短辺方向の中央部分と対向する位置に形成されおり、
前記押圧壁は、前記振動板を押圧する面が前記ノズル孔と重なる位置に形成される請求項１記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項４】
前記板状部材の短辺方向の幅は、前記液室の一部を成す振動板の幅と略同じである請求項１ないし３の何れか一項に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項５】
前記押圧壁の短辺方向の幅は、前記固定壁の短辺方向の幅よりも狭い請求項１ないし４の何れか一項に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項６】
液滴が貯蔵される液室の一部を成す振動板を変形させて前記液室内の前記液滴をノズル孔から吐出させる液滴吐出ヘッドを有する液滴吐出装置であって、
前記液滴吐出ヘッドは、
前記振動板において前記液室側と反対面側に形成された圧電素子と、
前記圧電素子において前記振動板側の面に形成された下部電極と、
前記圧電素子において前記下部電極が形成された面と反対側の面に形成された上部電極と、を含む板状部材と、
前記板状部材の前記上部電極側の一端に形成されており、前記板状部材が前記振動板との間に挟まれるように前記上部電極側に形成される基板と前記板状部材とを固定する固定壁と、
前記板状部材の前記下部電極側の他端に形成されており、前記振動板を押圧する押圧壁と、を有する液滴吐出装置。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１１−１１６００８（Ｐ２０１１−１１６００８Ａ）
【公開日】平成２３年６月１６日（２０１１．６．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２７４７０９（Ｐ２００９−２７４７０９）
【出願日】平成２１年１２月２日（２００９．１２．２）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月１６日（２０１１．６．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月２日（２００９．１２．２）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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