JP6172437B2 - 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置 - Google Patents

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Description

本発明は、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噴射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。
従来、圧電素子などのアクチュエーター装置により圧力発生室内の液体に圧力変動を生じさせることで、圧力発生室に連通するノズルから液滴を噴射する液体噴射ヘッドが知られている。その代表例としては、液滴としてインク滴を噴射するインクジェット式記録ヘッドがある。
インクジェット式記録ヘッドは、例えば、ノズル開口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圧電素子を備え、この圧電素子の駆動によって振動板を変形させて圧力発生室に圧力変化を生じさせることで、ノズルからインク滴を噴射させる（例えば、特許文献１参照）。
特開２００９−１７２８７８号公報
ここで、振動板は、圧電素子に電圧を印加しないときにおいて、圧電素子側又は圧力発生室側に撓んだ状態となることがある。このような圧電素子の初期撓みは、製造工程や材料など様々な要因により生じる。
圧電素子が動作して振動板を最大限に変形させたときの振動板の撓みを到達撓みと称する。到達撓みと初期撓みとの差を変位量と称する。
振動板は、初期撓みが大きいほど、圧電素子による到達撓みも大きくなるが、変位量はそれほど増大しない。このように、圧電素子を変形させて到達撓みが大きくなるほど変位量がそれほど増加しないのであるから、圧電素子による変位量に比して圧電素子に印加するエネルギーの効率がよくないという問題がある。
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。
本発明はこのような事情に鑑み、効率よく振動板を変位させて液体を吐出することで高効率な液体吐出特性を有す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。
上記課題を解決する本発明の態様は、液体を吐出するノズル開口に連通する複数の圧力発生室を備える流路形成基板と、該流路形成基板上に設けられた振動板を介して前記圧力発生室に圧力を付与するアクチュエーター装置と、前記流路形成基板に接合されて前記アクチュエーター装置を封止する封止空間を形成する接合基板とを備え、前記封止空間内の圧力は、前記振動板が前記圧力発生室側に押し下げられるように調圧さ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、封止空間内を正圧に調整して振動板の初期撓みを調整することで、調圧前に比べて、圧電素子の変形による到達撓みを低減しながらも、十分な変位量が得られるので圧電素子の効率を高めることができる。これにより、本発明に係る液体噴射ヘッドは、このように効率よく振動板を変形させて液体を吐出するので、高効率な液体吐出特性を有する。
また、液体を吐出するノズル開口に連通する複数の圧力発生室を備える流路形成基板と、該流路形成基板上に設けられた振動板を介して前記圧力発生室に圧力を付与するアクチュエーター装置と、前記流路形成基板に接合されて前記アクチュエーター装置を封止する封止空間を形成する接合基板とを備え、前記封止空間内の圧力は、前記振動板が前記アクチュエーター側に引き上げられ、又は前記圧力発生室側に押し下げられるように調圧されている液体噴射ヘッドであって、前記アクチュエーター装置の非動作時における振動板が前記アクチュエーター装置側に撓み、前記アクチュエーター装置の動作時における振動板が前記アクチュエーター装置側に撓み、前記封止空間内は大気圧よりも高い圧力に調圧されていることが好ましい。これによれば、封止空間内を正圧にすることでアクチュエーター装置の動作時（初期撓み）及び非動作時（到達撓み）における振動板をアクチュエーター装置側に撓ませた状態とする。この場合においても、調圧前に比べて、圧電素子の変形による到達撓みを低減しながらも、十分な変位量が得られるので圧電素子の効率を高めることができる。
また、液体を吐出するノズル開口に連通する複数の圧力発生室を備える流路形成基板と、該流路形成基板上に設けられた振動板を介して前記圧力発生室に圧力を付与するアクチュエーター装置と、前記流路形成基板に接合されて前記アクチュエーター装置を封止する封止空間を形成する接合基板とを備え、前記封止空間内の圧力は、前記振動板が前記アクチュエーター側に引き上げられ、又は前記圧力発生室側に押し下げられるように調圧されている液体噴射ヘッドであって、前記アクチュエーター装置の非動作時における振動板が前記アクチュエーター装置側に撓み、前記アクチュエーター装置の動作時における振動板が前記圧力発生室側に撓み、前記流路形成基板及び前記振動板との接合面を基準面として、前記アクチュエーター装置の非動作時における振動板の位置を第１変位とし、前記アクチュエーター装置の動作時における振動板が前記圧力発生室側に最も撓んだ位置を第２変位とし、前記第１変位の大きさが前記第２変位の大きさ以上となるように、前記封止空間内は大気圧よりも低い圧力に調圧されていることが好ましい。これによれば、封止空間内を負圧にすることでアクチュエーター装置の非動作時（初期撓み）における振動板をアクチュエーター装置側に撓ませ、動作時（到達撓み）における振動板を圧力発生室側に撓ませた状態とする。この場合においても、調圧前に比べて、圧電素子の変形による到達撓みを低減しながらも、十分な変位量が得られるので圧電素子の効率を高めることができる。
また、液体を吐出するノズル開口に連通する複数の圧力発生室を備える流路形成基板と、該流路形成基板上に設けられた振動板を介して前記圧力発生室に圧力を付与するアクチュエーター装置と、前記流路形成基板に接合されて前記アクチュエーター装置を封止する封止空間を形成する接合基板とを備え、前記封止空間内の圧力は、前記振動板が前記アクチュエーター側に引き上げられ、又は前記圧力発生室側に押し下げられるように調圧されている液体噴射ヘッドであって、前記アクチュエーター装置の非動作時における振動板が前記アクチュエーター装置側に撓み、前記アクチュエーター装置の動作時における振動板が前記圧力発生室側に撓み、前記流路形成基板及び前記振動板との接合面を基準面として、前記アクチュエーター装置の非動作時における振動板の位置を第１変位とし、前記アクチュエーター装置の動作時における振動板が前記圧力発生室側に最も撓んだ位置を第２変位とし、前記第２変位の大きさが前記第１変位の大きさ以上となるように、前記封止空間内は大気圧よりも高い圧力に調圧されていることが好ましい。これによれば、封止空間内を正圧にすることでアクチュエーター装置の非動作時（初期撓み）における振動板をアクチュエーター装置側に撓ませ、動作時（到達撓み）における振動板を圧力発生室側に撓ませた状態とする。この場合においても、調圧前に比べて、圧電素子の変形による到達撓みを低減しながらも、十分な変位量が得られるので圧電素子の効率を高めることができる。
さらに、本発明の他の態様は、上記態様に記載する液体噴射ヘッドを備える液体噴射装置にある。
かかる態様では、高効率な液体吐出特性を有する液体噴射装置が提供される。
上記課題を解決する本発明の他の態様は、液体を吐出するノズル開口に連通する複数の圧力発生室を備える流路形成基板と、該流路形成基板上に設けられた振動板を介して前記圧力発生室に圧力を付与するアクチュエーター装置と、前記流路形成基板に接合されて前記アクチュエーター装置を封止する封止空間を形成する接合基板とを備え、前記封止空間内の圧力は、前記振動板が前記アクチュエーター側に引き上げられ、又は前記圧力発生室側に押し下げられるように調圧さ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、封止空間内を正圧又は負圧に調整して振動板の初期撓みを調整することで、調圧前に比べて、圧電素子の変形による到達撓みを低減しながらも、十分な変位量が得られるので圧電素子の効率を高めることができる。これにより、本発明に係る液体噴射ヘッドは、このように効率よく振動板を変形させて液体を吐出するので、高効率な液体吐出特性を有する。
ここで、前記アクチュエーター装置の非動作時における振動板が前記圧力発生室側に撓み、前記アクチュエーター装置の動作時における振動板が前記圧力発生室側に撓み、前記封止空間内は大気圧よりも低い圧力に調圧されていることが好ましい。これによれば、封止空間内を負圧にすることでアクチュエーター装置の非動作時（初期撓み）及び動作時（到達撓み）における振動板を圧力発生室側に撓ませた状態とする。この場合においても、調圧前に比べて、圧電素子の変形による到達撓みを低減しながらも、十分な変位量が得られるので圧電素子の効率を高めることができる。
また、前記アクチュエーター装置の非動作時における振動板が前記アクチュエーター装置側に撓み、前記アクチュエーター装置の動作時における振動板が前記アクチュエーター装置側に撓み、前記封止空間内は大気圧よりも高い圧力に調圧されていることが好ましい。これによれば、封止空間内を正圧にすることでアクチュエーター装置の動作時（初期撓み）及び非動作時（到達撓み）における振動板をアクチュエーター装置側に撓ませた状態とする。この場合においても、調圧前に比べて、圧電素子の変形による到達撓みを低減しながらも、十分な変位量が得られるので圧電素子の効率を高めることができる。
また、前記アクチュエーター装置の非動作時における振動板が前記アクチュエーター装置側に撓み、前記アクチュエーター装置の動作時における振動板が前記圧力発生室側に撓み、前記流路形成基板及び前記振動板との接合面を基準面として、前記アクチュエーター装置の非動作時における振動板の位置を第１変位とし、前記アクチュエーター装置の動作時における振動板が前記圧力発生室側に最も撓んだ位置を第２変位とし、前記第１変位の大きさが前記第２変位の大きさ以上となるように、前記封止空間内は大気圧よりも低い圧力に調圧されていることが好ましい。これによれば、封止空間内を負圧にすることでアクチュエーター装置の非動作時（初期撓み）における振動板をアクチュエーター装置側に撓ませ、動作時（到達撓み）における振動板を圧力発生室側に撓ませた状態とする。この場合においても、調圧前に比べて、圧電素子の変形による到達撓みを低減しながらも、十分な変位量が得られるので圧電素子の効率を高めることができる。
また、前記アクチュエーター装置の非動作時における振動板が前記アクチュエーター装置側に撓み、前記アクチュエーター装置の動作時における振動板が前記圧力発生室側に撓み、前記流路形成基板及び前記振動板との接合面を基準面として、前記アクチュエーター装置の非動作時における振動板の位置を第１変位とし、前記アクチュエーター装置の動作時における振動板が前記圧力発生室側に最も撓んだ位置を第２変位とし、前記第２変位の大きさが前記第１変位の大きさ以上となるように、前記封止空間内は大気圧よりも高い圧力に調圧されていることが好ましい。これによれば、封止空間内を正圧にすることでアクチュエーター装置の非動作時（初期撓み）における振動板をアクチュエーター装置側に撓ませ、動作時（到達撓み）における振動板を圧力発生室側に撓ませた状態とする。この場合においても、調圧前に比べて、圧電素子の変形による到達撓みを低減しながらも、十分な変位量が得られるので圧電素子の効率を高めることができる。
さらに、本発明の他の態様は、上記態様に記載する液体噴射ヘッドを備える液体噴射装置にある。
かかる態様では、高効率な液体吐出特性を有する液体噴射装置が提供される。
実施形態１に係るインクジェット式記録ヘッドの斜視図である。 実施形態１に係るインクジェット式記録ヘッドの平面図及び断面図である。 封止空間内の圧電素子の要部を拡大した断面図である。 初期撓み、到達撓み、変位量の関係を示す概略図である。 封止空間内の圧電素子の要部を拡大した断面図である。 封止空間が大気圧又は調圧された場合の振動板の状態を示す概略図である。 封止空間内の調圧前後における振動板を模式的に示す概略図である。 封止空間内の調圧前後における振動板を模式的に示す概略図である。 実施形態２に係るインクジェット式記録ヘッドの分解斜視図である。 実施形態２に係るインクジェット式記録ヘッドの断面図である。 実施形態２に係るインクジェット式記録ヘッドの要部断面図である。 インクジェット式記録装置の概略図である。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
〈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斜視図であり、図２は、インクジェット式記録ヘッドの平面図及び断面図である。
図示するように、本実施形態に係るインクジェット式記録ヘッドＩは、流路形成基板１０を備えている。流路形成基板１０には、複数の隔壁１１によって区画された圧力発生室１２が形成されている。圧力発生室１２は、インクを吐出する複数のノズル開口２１が並設される方向に沿って並設されている。以降、この方向を圧力発生室１２の並設方向、又は第１の方向Ｘと称する。また、流路形成基板１０平面内において、第１の方向Ｘに直交する方向を第２の方向Ｙとする。さらに、第１の方向Ｘ及び第２の方向Ｙに直交する方向を第３の方向Ｚとする。図には、第１の方向Ｘに並設された圧力発生室１２の列は１列分示されているが、圧力発生室１２の列を第２の方向Ｙに複数並設してもよい。
流路形成基板１０の圧力発生室１２の第２の方向Ｙの一端部側には、インク供給路１３と連通路１４とが複数の隔壁１１によって区画されている。連通路１４の外側（第２の方向Ｙにおいて圧力発生室１２とは反対側）には、各圧力発生室１２の共通のインク室（液体室）となるマニホールド１００の一部を構成する連通部１５が形成されている。すなわち、流路形成基板１０には、圧力発生室１２、インク供給路１３、連通路１４及び連通部１５からなる液体流路が設けられている。
流路形成基板１０の一方面側、すなわち圧力発生室１２等の液体流路が開口する面には、各圧力発生室１２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接合されている。
流路形成基板１０の他方面側には、振動板５０が形成されている。本実施形態に係る振動板５０は、流路形成基板１０上に形成された弾性膜５１と、弾性膜５１上に形成された絶縁体膜５２とで構成されている。また、流路形成基板１０の一部を薄く加工して振動板の弾性膜として使うことも可能である。なお、圧力発生室１２等の液体流路は、流路形成基板１０を一方面から異方性エッチングすることにより形成されており、圧力発生室１２等の液体流路の他方面は、振動板５０（弾性膜５１）で構成されている。
絶縁体膜５２上には、第１電極６０と、圧電体層７０と、第２電極８０とで構成される圧電素子３００が形成されている。この流路形成基板１０に設けられた圧電素子３００は、本実施形態ではアクチュエーター装置として機能する。
第１電極６０は圧力発生室１２毎に切り分けられ、圧電素子３００毎に独立する個別電極を構成する。そして第１電極６０は、圧力発生室１２の第１の方向Ｘにおいては、圧力発生室１２の幅よりも狭い幅で形成されている。すなわち圧力発生室１２の第１の方向Ｘにおいて、第１電極６０の端部は、圧力発生室１２に対向する領域の内側に位置している。圧力発生室１２の第２の方向Ｙにおいては、第１電極６０の両端部は、それぞれ圧力発生室１２の外側まで延設されている。なお、第１電極６０の材料は、金属材料または導電性酸化物、またはこれらの積層材料であれば特に限定されないが、例えば、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｔａ、Ｉｒ、Ｓｒ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ａｕ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｃｕなどの金属や、これらの材料の１種のみ、又はこれらの２種以上を混合又は積層したもの、またはＬａＮｉＯ３やＳｒＲｕＯ３などの導電性酸化物およびこれらと金属材料の積層したものを第１電極６０としてもよい。
圧電体層７０は、第２の方向Ｙが所定の幅となるように第１の方向Ｘに亘って連続して設けられている。圧電体層７０の第２の方向Ｙの幅は、圧力発生室１２の第２の方向Ｙの長さよりも広い。このため、圧力発生室１２の第２の方向Ｙでは、圧電体層７０は圧力発生室１２の外側まで設けられている。
また、圧電体層７０には、各隔壁１１に対向する凹部７１が形成されている。圧電体層７０は、第１の方向Ｘに沿って各圧力発生室１２に亘り連続的に形成され、各隔壁１１に対向する一部が除去されて凹部７１が形成されている。この凹部７１により、振動板５０の圧力発生室１２の幅方向端部に対向する部分（振動板５０の腕部）の剛性が抑えられるため、圧電素子３００を良好に変位させることができる。
圧力発生室１２の第２の方向Ｙの一端部側（本実施形態では、インク供給路１３側）における圧電体層７０の端部は、第１電極６０の端部よりも外側に位置している。すなわち、第１電極６０の端部は圧電体層７０によって覆われている。圧力発生室１２の第２の方向Ｙの他端側における圧電体層７０の端部は、第１電極６０の端部よりも内側（圧力発生室１２側）に位置している。
なお、圧電体層７０の外側まで延設された第１電極６０には、例えば、金（Ａｕ）等からなるリード電極９０が接続されている。図示は省略するが、このリード電極９０は、駆動回路等に繋がる接続配線が接続される端子部を構成する。
圧電体層７０としては、第１電極６０上に形成される電気機械変換作用を示す強誘電性セラミックス材料からなるペロブスカイト構造の結晶膜（ペロブスカイト型結晶）が挙げられる。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を用いることができる。具体的には、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３）、チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３）、ジルコニウム酸鉛（ＰｂＺｒＯ３）、チタン酸鉛ランタン（（Ｐｂ，Ｌａ），ＴｉＯ３）、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）等を用いることができる。本実施形態では、圧電体層７０として、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を用いた。
また、圧電体層７０の材料としては、鉛を含む鉛系の圧電材料に限定されず、鉛を含まない非鉛系の圧電材料を用いることもできる。非鉛系の圧電材料としては、例えば、鉄酸ビスマス（（ＢｉＦｅＯ３）、略「ＢＦＯ」）、チタン酸バリウム（（ＢａＴｉＯ３）、略「ＢＴ」）、ニオブ酸カリウムナトリウム（（Ｋ，Ｎａ）（ＮｂＯ3）、略「ＫＮＮ」）、ニオブ酸カリウムナトリウムリチウム（（Ｋ，Ｎａ，Ｌｉ）（ＮｂＯ3））、ニオブ酸タンタル酸カリウムナトリウムリチウム（（Ｋ，Ｎａ，Ｌｉ）（Ｎｂ，Ｔａ)Ｏ3）、チタン酸ビスマスカリウム（（Ｂｉ1/2Ｋ1/2）ＴｉＯ3、略「ＢＫＴ」）、チタン酸ビスマスナトリウム（（Ｂｉ1/2Ｎａ1/2）ＴｉＯ3、略「ＢＮＴ」）、マンガン酸ビスマス（ＢｉＭｎＯ3、略「ＢＭ」）、ビスマス、カリウム、チタン及び鉄を含みペロブスカイト構造を有する複合酸化物（ｘ［（ＢｉｘＫ１−ｘ）ＴｉＯ3］−（１−ｘ）［ＢｉＦｅＯ3］、略「ＢＫＴ−ＢＦ」）、ビスマス、鉄、バリウム及びチタンを含みペロブスカイト構造を有する複合酸化物（（１−ｘ）[ＢｉＦｅＯ３]−ｘ[ＢａＴｉＯ３]、略「ＢＦＯ−ＢＴ」）や、これにマンガン、コバルト、クロムなどの金属を添加したもの（（１−ｘ）[Ｂｉ（Ｆｅ１−ｙＭｙ）Ｏ３]−ｘ[ＢａＴｉＯ３]（Ｍは、Ｍｎ、ＣｏまたはＣｒ））等が挙げられる。
第２電極８０は、圧力発生室１２の第１の方向Ｘにおいて、圧電体層７０上に連続して設けられ、複数の圧電素子３００に共通する共通電極を構成する。第２電極８０の材料は、金属材料または導電性酸化物、またはこれらの積層材料であれば特に限定されず、例えば、第１電極６０と同様の材料を用いることができる。
圧力発生室１２の第２の方向Ｙの一端側における第２電極８０の端部は、圧電体層７０の端部よりも外側に位置している。つまり圧電体層７０の端部は第２電極８０によって覆われている。また、圧力発生室１２の第２の方向Ｙの他端側における第２電極８０の端部は、圧電体層７０の端部よりも内側（圧力発生室１２側）に位置している。
このような構成の圧電素子３００は、第１電極６０と第２電極８０との間に電圧を印加することで変位が生じる。すなわち両電極の間に電圧を印加することで、第１電極６０と第２電極８０とで挟まれている圧電体層７０に圧電歪みが生じる。両電極に電圧を印加した際に、圧電体層７０に圧電歪みが生じる部分を能動部３２０と称する。これに対して、圧電体層７０に圧電歪みが生じない部分を非能動部と称する。また、圧電体層７０に圧電歪みが生じる能動部３２０において、圧力発生室１２に対向する部分を可撓部と称し、圧力発生室１２の外側の部分を非可撓部と称する。
本実施形態では、第１電極６０、圧電体層７０及び第２電極８０の全てが圧力発生室１２の第２の方向Ｙにおいて圧力発生室１２の外側まで連続的に設けられている。すなわち能動部３２０が圧力発生室１２の外側まで連続的に設けられている。このため、能動部３２０のうち圧電素子３００の圧力発生室１２に対向する部分が可撓部となり、圧力発生室１２の外側の部分が非可撓部となっている。
圧電素子３００が形成された流路形成基板１０上には、接合基板の一例である保護基板３０が接着剤３５によって接合されている。
保護基板３０は、圧電素子３００を保護する部材であり、凹部である圧電素子保持部３１が設けられている。圧電素子保持部３１と流路形成基板１０とで画成された封止空間３４には、圧電素子３００（能動部３２０）が封止されている。詳細は後述するが、封止空間３４内は所定圧力に調圧され、これにより圧電素子３００による振動板５０の変位が効率化されている。
また、保護基板３０には、マニホールド１００の一部を構成するマニホールド部３２が設けられている。マニホールド部３２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１５と連通している。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。各圧電素子３００の第１電極６０に接続されたリード電極９０は、この貫通孔３３内に露出している。各圧電素子３００の第１電極６０に接続されたリード電極９０には、図示しない駆動回路に接続される接続配線の一端がこの貫通孔３３内で接続されている。
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。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３２の一方面が封止されている。また、固定板４２は、金属等の硬質の材料で形成される。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。
このような本実施形態のインクジェット式記録ヘッドＩ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、マニホールド１００からノズル開口２１に至るまで液体流路の内部をインクで満たした後、駆動回路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する。これにより圧電素子３００と共に振動板５０がたわみ変形して各圧力発生室１２内の圧力が高まり、各ノズル開口２１からインク滴が噴射される。
ここで、圧電素子保持部３１と流路形成基板１０とで画成された封止空間３４の圧力及び振動板５０について詳細に説明する。
図３は、封止空間内の圧電素子の要部を拡大した断面図である。なお、圧電素子３００は点線で示している。図３（ａ）には、電圧が印加されていない状態における圧電素子３００が示されている。圧電素子３００は、封止空間３４内に封止されている。封止空間３４内は大気と遮断された密閉空間であり、後述するように所定圧力に調圧されている。
振動板５０は、圧力発生室１２に対向する領域が圧力発生室１２側に撓んでいる。圧電素子３００の非動作時（電圧が印加されていない状態）における振動板５０の撓みを初期撓みと称する。
一方、振動板５０と流路形成基板１０との接合面を基準面Ｏとする。基準面Ｏに対する初期撓みの状態の振動板５０の位置を第１変位Ｘとする。すなわち、第１変位Ｘとは、基準面Ｏに垂直な方向において、基準面Ｏを基準とする、初期撓みの状態にある振動板５０の最も撓んだ頂点部分の位置（基準面Ｏから当該頂点部分までの長さ）をいう。
なお、第１変位Ｘは、圧電素子３００側を正とし、圧力発生室１２側を負とする。
図３（ｂ）には、電圧が印加され、最も撓んだ状態における圧電素子３００が示されている。このように圧電素子３００の動作時において最も撓んだ状態における振動板５０の撓みを到達撓みと称する。
基準面Ｏに対する到達撓みの状態の振動板５０の位置を第２変位Ｙとする。すなわち、第２変位Ｙとは、基準面Ｏに垂直な方向において、基準面Ｏを基準とする、到達撓みの状態にある振動板５０の最も撓んだ頂点部分の位置（基準面Ｏから当該頂点部分までの長さ）をいう。
第１変位Ｘと第２変位Ｙとの差の絶対値を変位量δとする。なお、同図は、第１変位Ｘ及び第２変位Ｙが何れも負である場合を示しているが、双方が正、又は一方が正で他方が負である場合についても、同様に変位量δが定義される。
図４は、初期撓み（第１変位Ｘ）、到達撓み（第２変位Ｙ）、変位量δの関係を示す概略図である。横軸は、初期撓みの量、すなわち第１変位Ｘの大きさを示している。縦軸は、到達撓みの量、すなわち第２変位Ｙの大きさ又は変位量の大きさを示している。これらが大きいほど振動板５０は圧力発生室１２側に大きく撓んでいることを示す。
図示するように、振動板５０は、初期撓み量が増大するほど、到達撓み量も増大する傾向にある。一方、初期撓み量が増大するほど、変位量δは低減している。
このように振動板５０は、初期撓みが大きいほど、すなわち初期撓みが基準面Ｏから離れるほど、圧電素子３００による到達撓みも大きくなるが、変位量δは増大しない。このように、圧電素子３００を変形させて到達撓みをより大きくしても変位量δが増大しないのであるから、初期撓みが大きい状態から圧電素子３００を動作させて変位量を得ようとしても、効率が悪いといえる。このことは、振動板５０の初期撓みが圧電素子３００側に撓んでいても同様である。
そこで、図５に示すように、本実施形態に係るインクジェット式記録ヘッドＩは、十分な変位量δを得るとともに、振動板５０の初期撓みの位置を調整することで効率を改善することができる。
図５は、封止空間内の圧電素子の要部を拡大した断面図である。なお、圧電素子３００は点線で示している。
同図に示すように、振動板５０の初期撓みは、圧電素子３００側に撓んだ状態である。一方、振動板５０の到達撓みは圧力発生室１２側に撓んでいる。ここでは、初期撓み、到達撓みは基準面Ｏに対して対称となっている。
初期撓みの第１変位Ｘと到達撓みの第２変位Ｙとの差である変位量δは、図３に示したものと同じ大きさである。しかしながら、第１変位Ｘが圧電素子３００側にある分、第２変位Ｙの大きさとしては図３に示したものよりも小さい。
図４で説明したように、初期撓みが小さいほど、振動板５０を変形させた際の変位量δは大きい。したがって、圧電素子３００の変形による到達撓み（第２変位Ｙ）は小さくても、十分な変位量δが得られるので圧電素子３００の効率を高めることができる。
振動板５０は、理想的には、図５に示したように初期撓みと到達撓みとが基準面Ｏを挟んで対称となることが最も効率的で好ましい。しかしながら、このような場合に限定されず、初期撓みと到達撓みとが基準面Ｏを挟んで対称に近くなるように振動板５０の初期撓みを調整すればよい。
振動板５０の初期撓みの調整は、封止空間３４を大気圧よりも高い圧力（正圧）、又は低い圧力（負圧）にすることにより行うことができる。封止空間３４が正圧である場合は、振動板５０の初期撓みを圧力発生室１２側に撓ませ、負圧である場合は、振動板５０の初期撓みを圧電素子３００側に撓ませることができる。
なお、封止空間３４内を正圧にする方法としては、例えば、大気圧よりも高い圧力の不活性ガス雰囲気の下で、圧電素子３００等を形成した流路形成基板１０と、保護基板３０とを接合して封止空間３４を形成する。その後、大気圧に戻すことで、封止空間３４を正圧に調整することができる。封止空間３４内を負圧にする方法としては、例えば、大気圧よりも低い圧力の雰囲気（又は真空）の下で、圧電素子３００等を形成した流路形成基板１０と、保護基板３０とを接合して封止空間３４を形成する。その後、大気圧に戻すことで、封止空間３４を負圧に調整することができる。
振動板５０の初期撓みの調整は、封止空間３４内が大気圧である場合の振動板５０の状態に基づいて行う。封止空間３４内の圧力調整を場合分けして説明するに先立ち、図６に、封止空間の調圧前後における振動板の撓みを模式的に示す。
図６（ａ）は、封止空間３４内が大気圧である場合の振動板５０の状態を示している。同図に示す黒線は、振動板５０の初期撓みを表しており、Ａは第１変位を表している（以降、第１変位Ａ）。一点鎖線は、振動板５０の到達撓みを表しており、Ａ’は第２変位を表している（以降、第２変位Ａ’）。
図６（ｂ）は、封止空間３４内を調圧して正圧又は負圧である場合の振動板５０の状態を示している。同図に示す黒線は、振動板５０の初期撓みを表しており、Ｂは第１変位を表している（以降、第１変位Ｂ）。一点鎖線は、振動板５０の到達撓みを表しており、Ｂ’は第２変位を表している（以降、第２変位Ｂ’）。
これらの第１変位Ａ、第２変位Ａ’、第１変位Ｂ、第２変位Ｂ’の正負の意味は図５と同様である。以降、これらの記号を用いて、封止空間３４内の調圧前後における振動板を模式的に示す。
（１）第１変位Ａが負（Ａ＜０）、第２変位Ａ’が負（Ａ’＜０）の場合
図７（１）左図に示すように、封止空間３４内が大気圧である際には、振動板５０は、初期撓み及び到達撓みの何れもが圧力発生室１２側に撓んでいる場合である。
この場合は、図７（１）右図に示すように、封止空間３４内を負圧とする。負圧に調圧することで、振動板５０は、圧電素子３００側に引き上げられる。すなわち、初期撓みの第１変位Ｂは、調圧前の第１変位Ａよりも圧電素子３００側に位置する。
調圧により、振動板５０の第１変位Ａが第１変位Ｂに移動した。これにより、調圧前と同じ変位量δを確保するためには、調圧後における到達撓みの第２変位Ｂ’は、調圧前における到達撓みの第２変位Ａ’よりも圧電素子３００側にすることができる。換言すれば、調圧後の第２変位Ｂ’を調圧前の第２変位Ａ’よりも小さくしても（基準面Ｏに近づけても）、調圧前と同じ変位量δを得ることができる。
このように、到達撓みの第２変位Ｂ’を調圧前より小さくしても、調圧前と同等の変位量δを確保することができるので、圧電素子３００を効率的に駆動することができる。
なお、封止空間３４内は、理想的には基準面Ｏを挟んで初期撓みと到達撓みとが対称となるように負圧にすることが好ましい。少なくとも、振動板５０の調圧後の第１変位Ｂ及び第２変位Ｂ’が調圧前の第１変位Ａ及び第２変位Ａ’よりも圧電素子３００側であればよい。ただし、調圧後の第２変位Ｂ’の大きさ｜Ｂ’｜は、第１変位Ｂの大きさ｜Ｂ｜よりも大きくする。これと逆に大きさ｜Ｂ｜が大きさ｜Ｂ’｜よりも大きくなると、調圧後の振動板５０の初期撓みが圧電素子３００側に大きく偏って撓んだ状態となってしまうからである。
（２）第１変位Ａが正（Ａ＞０）、第２変位Ａ’が正（Ａ’＞０）の場合
図７（２）左図に示すように、封止空間３４内が大気圧である際には、振動板５０は、初期撓み及び到達撓みの何れもが圧電素子３００側に撓んでいる場合である。
この場合は、図７（２）右図に示すように、封止空間３４内を正圧とする。正圧に調圧することで、振動板５０は、圧力発生室１２側に押し下げられる。すなわち、初期撓みの第１変位Ｂは、調圧前の第１変位Ａよりも圧力発生室１２側（基準面Ｏ側）に位置する。
調圧により、振動板５０の第１変位Ａが第１変位Ｂに移動した。これにより、調圧前と同じ変位量δを確保するためには、調圧後における到達撓みの第２変位Ｂ’は、調圧前における到達撓みの第２変位Ａ’よりも圧力発生室１２側にすることができる。換言すれば、調圧後の第２変位Ｂ’を調圧前の第２変位Ａ’よりも小さくしても（基準面Ｏに近づけても）、調圧前と同じ変位量δを得ることができる。
このように、初期撓みの第１変位Ｂを調圧前より小さくしても、調圧前と同等の変位量δを確保することができるので、圧電素子３００を効率的に駆動することができる。
なお、封止空間３４内は、理想的には基準面Ｏを挟んで初期撓みと到達撓みとが対称となるように正圧にすることが好ましい。少なくとも、振動板５０の調圧後の第１変位Ｂ及び第２変位Ｂ’が調圧前の第１変位Ａ及び第２変位Ａ’よりも圧力発生室１２側であればよい。ただし、調圧後の第２変位Ｂの大きさ｜Ｂ｜は、第１変位Ｂ’の大きさ｜Ｂ’｜よりも大きくする。これと逆に大きさ｜Ｂ’｜が大きさ｜Ｂ｜よりも大きくなると、調圧後の振動板５０の初期撓みが圧力発生室１２側に大きく偏って撓んだ状態となってしまうからである。
（３）第１変位Ａが正（Ａ＞０）、第２変位Ａ’が負（Ａ’＜０）、第２変位Ａ’の大きさが第１変位Ａの大きさよりも大きい場合（｜Ａ’｜＞｜Ａ｜）
図８（３）左図に示すように、封止空間３４内が大気圧である際には、振動板５０の初期撓みが圧電素子３００側に、到達撓みが圧力発生室１２側に撓んでいる場合である。また、到達撓みの変位の大きさ（第２変位Ａ’の大きさ｜Ａ’｜）が初期撓みの変位の大きさ（第１変位Ａの大きさ｜Ａ｜）よりも大きい。
この場合は、図８（３）右図に示すように、封止空間３４内を負圧とする。負圧に調圧することで、振動板５０は、圧電素子３００側に引き上げられる。すなわち、初期撓みの第１変位Ｂは、調圧前の第１変位Ａよりも圧電素子３００側に位置する。
調圧により、振動板５０の第１変位Ａが第１変位Ｂに移動した。これにより、調圧前と同じ変位量δを確保するためには、調圧後における到達撓みの第２変位Ｂ’は、調圧前における到達撓みの第２変位Ａ’よりも圧電素子３００側にすることができる。換言すれば、調圧後の第２変位Ｂ’を調圧前の第２変位Ａ’よりも小さくしても（基準面Ｏに近づけても）、調圧前と同じ変位量δを得ることができる。
このように、到達撓みの第２変位Ｂ’を調圧前より小さくしても、調圧前と同等の変位量δを確保することができるので、圧電素子３００を効率的に駆動することができる。
なお、封止空間３４内は、理想的には基準面Ｏを挟んで初期撓みと到達撓みとが対称となるように負圧にすることが好ましい。少なくとも、振動板５０の調圧後の第１変位Ｂ及び第２変位Ｂ’が調圧前の第１変位Ａ及び第２変位Ａ’よりも圧電素子３００側であればよい。ただし、調圧後の第２変位Ｂ’の大きさ｜Ｂ’｜は、第１変位Ｂの大きさ｜Ｂ｜よりも大きくする。これと逆に大きさ｜Ｂ｜が大きさ｜Ｂ’｜よりも大きくなると、調圧後の振動板５０の初期撓みが圧電素子３００側に大きく偏って撓んだ状態となってしまうからである。
（４）第１変位Ａが正（Ａ＞０）、第２変位Ａ’が負（Ａ’＜０）の場合、第１変位Ａの大きさが第２変位Ａ’の大きさよりも大きい場合（｜Ａ｜＞｜Ａ’｜）
図８（４）左図に示すように、封止空間３４内が大気圧である際には、振動板５０の初期撓みが圧電素子３００側に、到達撓みが圧力発生室１２側に撓んでいる場合である。また、初期撓みの変位の大きさ（第１変位Ａの大きさ｜Ａ｜）が到達撓みの変位の大きさ（第２変位Ａ’の大きさ｜Ａ’｜）よりも大きい。
この場合は、図８（４）右図に示すように、封止空間３４内を正圧とする。正圧に調圧することで、振動板５０は、圧力発生室１２側に押し下げられる。すなわち、初期撓みの第１変位Ｂは、調圧前の第１変位Ａよりも圧力発生室１２側（基準面Ｏ側）に位置する。
調圧により、振動板５０の第１変位Ａが第１変位Ｂに移動した。これにより、調圧前と同じ変位量δを確保するためには、調圧後における到達撓みの第２変位Ｂ’は、調圧前における到達撓みの第２変位Ａ’よりも圧力発生室１２側にすることができる。換言すれば、調圧後の第２変位Ｂを調圧前の第２変位Ａよりも小さくしても（基準面Ｏに近づけても）、調圧前と同じ変位量δを得ることができる。
このように、初期撓みの第１変位Ｂを調圧前より小さくしても、調圧前と同等の変位量δを確保することができるので、圧電素子３００を効率的に駆動することができる。
なお、封止空間３４内は、理想的には基準面Ｏを挟んで初期撓みと到達撓みとが対称となるように正圧にすることが好ましい。少なくとも、振動板５０の調圧後の第１変位Ｂ及び第２変位Ｂ’が調圧前の第１変位Ａ及び第２変位Ａ’よりも圧力発生室１２側であればよい。ただし、調圧後の第２変位Ｂの大きさ｜Ｂ｜は、第１変位Ｂ’の大きさ｜Ｂ’｜よりも大きくする。これと逆に大きさ｜Ｂ’｜が大きさ｜Ｂ｜よりも大きくなると、調圧後の振動板５０の初期撓みが圧力発生室１２側に大きく偏って撓んだ状態となってしまうからである。
以上の（１）〜（４）の各態様に説明したように、封止空間３４内を正圧又は負圧に調整して振動板５０の初期撓みを調整することで、調圧前に比べて、圧電素子３００の変形による到達撓みを低減しながらも、十分な変位量δが得られるので圧電素子３００の効率を高めることができる。
本実施形態に係るインクジェット式記録ヘッドＩは、上述したように効率よく振動板５０を変形させてインクを吐出するので、高効率なインク吐出特性を有する。
〈実施形態２〉
実施形態１に係る封止空間３４は、流路形成基板１０と保護基板３０とが接着剤３５により接合されることで形成されていたが、このような態様に限定されない。封止空間の密閉性をより向上させるべく、接着剤３５を用いずに、金属を介した直接的な接合により封止空間を形成してもよい。
図９は、実施形態２に係るインクジェット式記録ヘッドの分解斜視図であり、図１０は、実施形態２に係るインクジェット式記録ヘッドの断面図であり、図１１は、実施形態２に係るインクジェット式記録ヘッドの要部を拡大した断面図である。
図示するように、本実施形態の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ＩＩは、ヘッド本体１１１、ケース部材１４０等の複数の部材を備え、これら複数の部材が接合されている。本実施形態では、ヘッド本体１１１は、流路形成基板１１０と、連通板１１５と、ノズルプレート１２０と、保護基板１３０と、コンプライアンス基板１４５と、を具備する。
流路形成基板１１０は、例えば、シリコン単結晶基板からなる。流路形成基板１１０には、一方面側から異方性エッチングすることにより、複数の隔壁によって区画された圧力発生室１１２がインクを吐出する複数のノズル開口１２１が並設される方向に沿って並設されている。以降、この方向を圧力発生室１１２の並設方向、又は第１の方向Ｘと称する。また、流路形成基板１１０には、圧力発生室１１２が第１の方向Ｘに並設された列が複数列、本実施形態では、２列設けられている。この圧力発生室１１２が第１の方向Ｘに沿って形成された圧力発生室１１２の列が複数列設された列設方向を、以降、第２の方向Ｙと称する。
また、流路形成基板１１０には、圧力発生室１１２の第２の方向の一端部側（ノズル開口１２１に連通する側とは反対側）で連通する供給路１１３と、供給路１１３に圧力発生室１１２とは反対側で連通する連通路１１４と、が設けられている。
すなわち、本実施形態の流路形成基板１１０には、各ノズル開口１２１に連通する個別流路として、圧力発生室１１２、供給路１１３及び連通路１１４が隔壁によって区画されて第１の方向Ｘに並設されている。
また、このような流路形成基板１１０の一方面側には、振動板１５０が設けられており、圧力発生室１１２等の流路は、振動板１５０によって封止されている。
また、流路形成基板１１０の他方面側（振動板１５０とは反対側）には、連通板１１５が接合されている。また、連通板１１５には、各圧力発生室１１２に連通する複数のノズル開口１２１が穿設されたノズルプレート１２０が接着剤で接着されている。
連通板１１５には、圧力発生室１１２とノズル開口１２１とを繋ぐノズル連通路１１６が設けられている。連通板１１５は、流路形成基板１１０よりも大きな面積を有し、ノズルプレート１２０は流路形成基板１１０よりも小さい面積を有する。このようにノズルプレート１２０の面積を比較的小さくすることでコストの削減を図ることができる。なお、本実施形態では、ノズルプレート１２０のノズル開口１２１が開口されて、インク滴が吐出される面を液体噴射面と称する。
また、連通板１１５には、マニホールド１００の一部を構成する第１マニホールド部１１７と、第２マニホールド部１１８とが設けられている。
第１マニホールド部１１７は、連通板１１５を厚さ方向（連通板１１５と流路形成基板１１０との積層方向）に貫通して設けられている。
また、第２マニホールド部１１８は、連通板１１５を厚さ方向に貫通することなく、連通板１１５のノズルプレート１２０側に開口して設けられている。
さらに、連通板１１５には、圧力発生室１１２の第２の方向Ｙの一端部に連通する供給連通路１１９が、各圧力発生室１１２毎に独立して設けられている。この供給連通路１１９は、第２マニホールド部１１８と連通路１１４とを連通する。
また、ノズルプレート１２０には、各圧力発生室１１２とノズル連通路１１６を介して連通するノズル開口１２１が形成されている。すなわち、ノズル開口１２１は、第１の方向Ｘに並設された列が、第２の方向Ｙに複数列、本実施形態では、２列形成されている。
このようなノズルプレート１２０としては、例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ）等の金属、又はシリコン単結晶基板等を用いることができる。なお、ノズルプレート１２０としてシリコン単結晶基板を用いることで、ノズルプレート１２０と連通板１１５との線膨張係数を同等として、加熱や冷却されることによる反りの発生を抑制することができる。
一方、流路形成基板１１０の連通板１１５とは反対面側には、振動板１５０が形成されている。本実施形態に係る振動板１５０は、流路形成基板１１０上に形成された弾性膜１５１と、弾性膜１５１上に形成された絶縁体膜１５２とで構成されている。なお、圧力発生室１１２は、流路形成基板１１０を一方面から異方性エッチングにより形成されており、圧力発生室１１２の他方面は、振動板（弾性膜１５１）で構成されている。
振動板１５０上には、本実施形態の圧力発生手段として、第１電極１６０と圧電体層１７０と第２電極１８０とからなる圧電素子３００が設けられている。ここで、圧電素子３００は、第１電極１６０、圧電体層１７０及び第２電極１８０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１７０を圧力発生室１１２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１７０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という。
本実施形態では、第１電極１６０を圧電素子３００の個別電極とし、第２電極１８０を圧電素子３００の共通電極としている。なお、駆動回路や配線の都合でこれを逆にしても支障はない。なお、上述した例では、振動板１５０が弾性膜１５１及び絶縁体膜１５２で構成されたものを例示したが、勿論これに限定されるものではなく、例えば、振動板１５０として弾性膜１５１及び絶縁体膜１５２の何れか一方を設けたものであってもよく、また、振動板１５０として弾性膜１５１及び絶縁体膜１５２を設けずに、第１電極１６０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。ただし、流路形成基板１１０上に直接第１電極１６０を設ける場合には、第１電極１６０とインクとが導通しないように第１電極１６０を絶縁性の膜で保護する必要がある。
第１電極１６０、圧電体層１７０及び第２電極１８０の材料は、実施形態１と同様であるので説明は省略する。
各第１電極１６０には、個別リード電極１９０の一端がそれぞれ接続されている。個別リード電極１９０の他端には、駆動回路２１０が設けられた配線基板２１１、例えば、ＣＯＦ等が接続されている。
一方、共通電極である第２電極１８０には、第１共通リード電極１９１が接続されている。本実施形態に係る第１共通リード電極１９１は、第２電極１８０と略同形状の外形を有し、中央部が除去された開口部１９４を有する枠状に形成されている。第１共通リード電極１９１の開口部１９４は、圧電素子３００の圧電体能動部が露出しており、その変位を妨げないようになっている。第１共通リード電極１９１は、特に図示しないが、一部が延設されて配線基板２１１に接続されている。
これらの個別リード電極１９０、第１共通リード電極１９１の材料に特に限定はないが、金、白金、アルミニウム、銅などの導電性の高い金属を用いることができる。
流路形成基板１１０の圧電素子３００側の面には、流路形成基板１１０と略同じ大きさを有する保護基板１３０が固定されている。保護基板１３０は、流路形成基板１１０側が略平坦状に形成されている。保護基板１３０には、第１共通リード電極１９１と同形状に形成された第２共通リード電極１９２が形成されている。第２共通リード電極１９２は、第１共通リード電極１９１と同じ材料から形成され、接着剤などを介さずに直接的に第１共通リード電極１９１に接合されている。以後、接合された第１共通リード電極１９１及び第２共通リード電極１９２を総称して共通リード電極１９３と称する。
このように、第１共通リード電極１９１と第２共通リード電極１９２とが接合されることで、封止空間１３４が形成される。すなわち、封止空間１３４は、流路形成基板１１０（圧電素子３００）、保護基板１３０、及び共通リード電極１９３から画成されている。
第１共通リード電極１９１及び第２共通リード電極１９２は、同じ材料から構成されているため、接着剤を介在させずに直接接着する熱圧着を用いることができる。このように第１共通リード電極１９１及び第２共通リード電極１９２を直接接着することで、封止空間１３４の密閉性を、接着剤を用いる場合よりも向上させることができる。接着剤を用いる場合、水分などが接着剤を透過するおそれがあるが、直接接着の場合ではこのようなおそれがより一層低減されるからである。
このように封止空間１３４の密閉性がより確実なものとなっている。これにより、封止空間１３４内を正圧又は負圧にして振動板１５０の初期撓みを調整することができるとともに、正圧又は負圧に調圧した状態を長期に亘り維持することができる。
また、共通リード電極１９３は、幅（第１の方向Ｘ及び第２の方向Ｙ）を変えずに厚さを厚くすることで、電気抵抗を小さくすることができる。これにより、電気抵抗を低減しながらも、幅方向に小型化することができるインクジェット式記録ヘッドＩＩが提供される。
さらには、共通リード電極１９３が封止空間１３４の側面部分を構成するため、保護基板１３０を平坦状とすることができる。すなわち、保護基板１３０には、実施形態１の圧電素子保持部３１に相当する凹部を設ける必要がない。これにより、保護基板１３０に凹部を設けるために必要となる工程を省略して低コスト化を図ることができる。
また、保護基板１３０には貫通孔１３２が設けられている。個別リード電極１９０の他端側は、この貫通孔１３２内に露出するように延設され、個別リード電極１９０と配線基板２１１とが貫通孔１３２内で電気的に接続されている。
このような構成のヘッド本体１１１には、複数の圧力発生室１１２に連通するマニホールド１００をヘッド本体１１１と共に画成するケース部材１４０が固定されている。ケース部材１４０は、平面視において上述した連通板１１５と略同一形状を有し、保護基板１３０に接着剤によって固定されると共に、上述した連通板１１５にも接着剤によって固定されている。具体的には、ケース部材１４０は、保護基板１３０側に流路形成基板１１０及び保護基板１３０が収容される深さの凹部１４１を有する。凹部１４１に流路形成基板１１０等が収容された状態で凹部１４１のノズルプレート１２０側の開口面が連通板１１５によって封止されている。
これにより、流路形成基板１１０の外周部には、ケース部材１４０とヘッド本体１１１とによって第３マニホールド部１４２が画成されている。そして、連通板１１５に設けられた第１マニホールド部１１７及び第２マニホールド部１１８と、ケース部材１４０と流路形成基板１１０とによって画成された第３マニホールド部１４２とによって本実施形態のマニホールド１１００が構成されている。
なお、ケース部材１４０の材料としては、例えば、樹脂や金属等を用いることができる。また、保護基板１３０の材料は、保護基板１３０が固定される流路形成基板１１０と線膨張係数が同等の材料が好ましく、本実施形態では、シリコン単結晶基板を用いた。
また、連通板１１５の第１マニホールド部１１７及び第２マニホールド部１１８が開口する面には、コンプライアンス基板１４５が設けられている。このコンプライアンス基板１４５が、第１マニホールド部１１７と第２マニホールド部１１８の開口を封止している。
このようなコンプライアンス基板１４５は、本実施形態では、封止膜１４６と、固定基板１４７と、を具備する。封止膜１４６は、可撓性を有する薄膜（例えば、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）やステンレス鋼（ＳＵＳ）等により形成された厚さが２０μｍ以下の薄膜）からなり、固定基板１４７は、ステンレス鋼（ＳＵＳ）等の金属等の硬質の材料で形成される。この固定基板１４７のマニホールド１１００に対向する領域は、厚さ方向に完全に除去された開口部１４８となっているため、マニホールド１１００の一方面は可撓性を有する封止膜１４６のみで封止された可撓部であるコンプライアンス部となっている。
なお、ケース部材１４０には、マニホールド１１００に連通して各マニホールド１１００にインクを供給するための導入路１４４が設けられている。また、ケース部材１４０には、保護基板１３０の貫通孔１３２に連通して配線基板２１１が挿通される接続口１４３が設けられている。
このような構成のインクジェット式記録ヘッドＩＩでは、インクを噴射する際に、カートリッジ等のインク貯留手段から導入路１４４を介してインクを取り込み、マニホールド１１００からノズル開口１２１に至るまで流路内部をインクで満たす。その後、駆動回路２１０からの信号に従い、圧力発生室１１２に対応する各圧電素子３００に電圧を印加することにより、圧電素子３００と共に弾性膜１５１及び絶縁体膜１５２をたわみ変形させる。これにより、圧力発生室１１２内の圧力が高まり所定のノズル開口１２１からインク滴が噴射される。
〈他の実施形態〉
以上、本発明の一実施形態について説明したが、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。
また、インクジェット式記録ヘッドＩ（又はインクジェット式記録ヘッドＩＩ）は、例えば、図１２に示すように、インクジェット式記録装置ＩＩＩに搭載される。インクジェット式記録装置ＩＩＩは、装置本体４を備え、装置本体４にキャリッジ軸５が取り付けられている。キャリッジ軸５には、キャリッジ３が軸方向移動可能に設けられている。キャリッジ３には、インク供給手段を構成するカートリッジ２が着脱可能に設けられるとともに、インクジェット式記録ヘッドＩが取り付けられている。
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、インクジェット式記録ヘッドＩ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。
本発明では、上述のようにインクジェット式記録ヘッドＩは、効率よく振動板５０を変形させてインクを吐出するので、高効率なインク吐出特性を有しする。したがって、高効率で印刷することができるインクジェット式記録装置ＩＩＩが実現される。
なお、上述した例では、インクジェット式記録装置ＩＩＩとして、インクジェット式記録ヘッドＩ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、その構成は特に限定されるものではない。インクジェット式記録装置ＩＩＩは、例えば、インクジェット式記録ヘッドＩを固定し、紙等の記録シートＳを副走査方向に移動させることで印刷を行う、いわゆるライン式の記録装置であってもよい。
また、上述の実施形態では、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本発明を説明したが、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る。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の他、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。
さらに本発明は、このような液体噴射ヘッド（インクジェット式記録ヘッド）だけでなく、あらゆる装置に搭載されるアクチュエーター装置に適用することができる。本発明のアクチュエーター装置は、例えば、各種センサー類等にも適用することができる。
Ｉ、ＩＩ インクジェット式記録ヘッド（液体噴射ヘッド）、 ＩＩＩ インクジェット式記録装置（液体噴射装置）、 Ｏ 基準面、 １０、１１０ 流路形成基板、 １２、１１２ 圧力発生室、 ２０、１２０ ノズルプレート、 ２１、１２１ ノズル開口、 ３０、１３０ 保護基板（接合基板）、 ３４、１３４ 封止空間、 ５０、１５０ 振動板、 ６０ 第１電極、 ７０ 圧電体層、 ８０ 第２電極、 ９０ リード電極、 １００、１１００ マニホールド、 １１１ ヘッド本体、 １９０ 個別リード電極、 １９１ 第１共通リード電極、 １９２ 第２共通リード電極、 １９３ 共通リード電極、 ３００ 圧電素子、 ３２０ 能動部

Claims (5)

  1. 液体を吐出するノズル開口に連通する複数の圧力発生室を備える流路形成基板と、
    該流路形成基板上に設けられた振動板を介して前記圧力発生室に圧力を付与するアクチュエーター装置と、
    前記流路形成基板に接合されて前記アクチュエーター装置を封止する封止空間を形成する接合基板とを備え、
    前記封止空間内の圧力は、前記振動板が前記圧力発生室側に押し下げられるように調圧されている
    ことを特徴とする液体噴射ヘッド。
  2. 液体を吐出するノズル開口に連通する複数の圧力発生室を備える流路形成基板と、
    該流路形成基板上に設けられた振動板を介して前記圧力発生室に圧力を付与するアクチュエーター装置と、
    前記流路形成基板に接合されて前記アクチュエーター装置を封止する封止空間を形成する接合基板とを備え、
    前記封止空間内の圧力は、前記振動板が前記アクチュエーター側に引き上げられ、又は前記圧力発生室側に押し下げられるように調圧されている液体噴射ヘッドであって、
    前記アクチュエーター装置の非動作時における振動板が前記アクチュエーター装置側に撓み、
    前記アクチュエーター装置の動作時における振動板が前記アクチュエーター装置側に撓み、
    前記封止空間内は大気圧よりも高い圧力に調圧されている
    ことを特徴とする液体噴射ヘッド。
  3. 液体を吐出するノズル開口に連通する複数の圧力発生室を備える流路形成基板と、
    該流路形成基板上に設けられた振動板を介して前記圧力発生室に圧力を付与するアクチュエーター装置と、
    前記流路形成基板に接合されて前記アクチュエーター装置を封止する封止空間を形成する接合基板とを備え、
    前記封止空間内の圧力は、前記振動板が前記アクチュエーター側に引き上げられ、又は前記圧力発生室側に押し下げられるように調圧されている液体噴射ヘッドであって、
    前記アクチュエーター装置の非動作時における振動板が前記アクチュエーター装置側に撓み、
    前記アクチュエーター装置の動作時における振動板が前記圧力発生室側に撓み、
    前記流路形成基板及び前記振動板との接合面を基準面として、
    前記アクチュエーター装置の非動作時における振動板の位置を第１変位とし、
    前記アクチュエーター装置の動作時における振動板が前記圧力発生室側に最も撓んだ位置を第２変位とし、
    前記第１変位の大きさが前記第２変位の大きさ以上となるように、前記封止空間内は大気圧よりも低い圧力に調圧されている
    ことを特徴とする液体噴射ヘッド。
  4. 液体を吐出するノズル開口に連通する複数の圧力発生室を備える流路形成基板と、
    該流路形成基板上に設けられた振動板を介して前記圧力発生室に圧力を付与するアクチュエーター装置と、
    前記流路形成基板に接合されて前記アクチュエーター装置を封止する封止空間を形成する接合基板とを備え、
    前記封止空間内の圧力は、前記振動板が前記アクチュエーター側に引き上げられ、又は前記圧力発生室側に押し下げられるように調圧されている液体噴射ヘッドであって、
    前記アクチュエーター装置の非動作時における振動板が前記アクチュエーター装置側に撓み、
    前記アクチュエーター装置の動作時における振動板が前記圧力発生室側に撓み、
    前記流路形成基板及び前記振動板との接合面を基準面として、
    前記アクチュエーター装置の非動作時における振動板の位置を第１変位とし、
    前記アクチュエーター装置の動作時における振動板が前記圧力発生室側に最も撓んだ位置を第２変位とし、
    前記第２変位の大きさが前記第１変位の大きさ以上となるように、前記封止空間内は大気圧よりも高い圧力に調圧されている
    ことを特徴とする液体噴射ヘッド。
  5. 請求項１〜請求項４の何れか一項に記載する液体噴射ヘッドを備えることを特徴とする液体噴射装置。
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