JP2008149636A - アクチュエータ装置及び液体噴射ヘッド並びに液体噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】クロストークの発生を防止して、変位特性及び耐久性を向上したアクチュエータ装置及び液体噴射ヘッド並びに液体噴射装置を提供する。
【解決手段】基板１０の一方面側に設けられる振動板と、該振動板を介して設けられた下電極６０、圧電体層７０及び上電極８０からなる圧電素子３００を具備し、前記圧電素子３００が複数並設されていると共に、前記下電極６０が、櫛歯状に延設されて前記圧電素子３００を構成する第１の櫛歯部６３を有する第１の下電極６１と、櫛歯状に延設されて前記圧電素子３００を構成する第２の櫛歯部６４を有する第２の下電極６２とで構成され、前記第１の下電極６１と前記第２の下電極６２とを、前記第１の櫛歯部６３と前記第２の櫛歯部６４との間隔を空けて互いに噛み合わされる位置で配置すると共に、前記第１の櫛歯部６３及び前記第２の櫛歯部６４のそれぞれで、各圧電素子３００の前記下電極６０を構成する。
【選択図】図３

Description

本発明は、基板上に変位可能に設けられた振動板及び圧電素子を具備するアクチュエータ装置及び液体噴射ヘッド並びに液体噴射装置に関する。

アクチュエータ装置に用いられる圧電素子としては、電気機械変換機能を呈する圧電材料、例えば、結晶化した誘電材料からなる圧電体層を、下電極と上電極との２つの電極で挟んで構成されたものがある。このようなアクチュエータ装置は、一般的に、撓み振動モードのアクチュエータ装置と呼ばれ、例えば、液体噴射ヘッド等に搭載されて使用されている。なお、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アクチュエータ装置としては、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）。

そして、インクジェット式記録ヘッドでは、複数の圧電素子に亘って下電極を形成することで、下電極を複数の圧電素子の共通電極とし、圧電体層及び上電極を各圧電素子毎に設けることで、上電極を各圧電素子の個別電極としている。

また、複数の圧電素子の共通電極を各圧電素子毎に櫛歯状に設けたものが提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００３-１２７３６６号公報（第４〜７頁、第１〜４図） 特開２００３−２９１３３６号公報（第５頁、第５図）

しかしながら、特許文献１のように平板状の下電極を複数の圧電素子に亘って形成すると、圧電素子を駆動して変位させた際に、下電極に応力が印加されるため、複数の圧電素子を同時に駆動した場合の変位量と、複数の圧電素子から選択された１つの圧電素子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してしまうという問題がある。このようなクロストークの発生は、インクジェット式記録ヘッドではインク吐出特性に影響を与えるため、インク吐出特性を均一にすることができない。

また、平板状の下電極を複数の圧電素子に亘って形成すると、下電極が圧電体層に与える引っ張り応力が強く（拘束力が強く）、圧電体層の残留分極及び歪みを増大させてしまい、圧電素子の変位が低下及び経時劣化してしまうという問題がある。

さらに、特許文献２のように、１枚の櫛歯状の共通電極で複数の圧電素子を構成した場合、複数の圧電素子を同時に駆動した際に、共通電極の電圧降下が発生し、圧電素子の変位量にばらつきが生じてしまうという問題がある。

なお、このような問題は、インクを吐出する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し、また、液体噴射ヘッドに搭載されるアクチュエータ装置だけではなく、他の装置に搭載されるアクチュエータ装置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、クロストークの発生を防止して、変位特性及び耐久性を向上したアクチュエータ装置及び液体噴射ヘッド並びに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、基板の一方面側に設けられる振動板と、該振動板を介して設けられた下電極、圧電体層及び上電極からなる圧電素子を具備し、前記圧電素子が複数並設されていると共に、前記下電極が、櫛歯状に延設されて前記圧電素子を構成する第１の櫛歯部を有する第１の下電極と、櫛歯状に延設されて前記圧電素子を構成する第２の櫛歯部を有する第２の下電極とで構成され、前記第１の下電極と前記第２の下電極とが、前記第１の櫛歯部と前記第２の櫛歯部との間隔を空けて互いに噛み合わされる位置で配置されていると共に、前記第１の櫛歯部及び前記第２の櫛歯部のそれぞれが、各圧電素子の前記下電極を構成していることを特徴とするアクチュエータ装置にある。
かかる態様では、下電極の引っ張り応力（拘束力）による圧電体層への影響を低減して、圧電体層の残留分極及び歪みを低減して、変位特性の低下及び経時劣化を防止することができる。また、圧電素子を変位させた際に隣接する他の圧電素子への応力による影響を低減させて、クロストークが発生するのを防止することができる。さらに、複数の圧電素子を同時に駆動した際に、下電極に電圧降下が発生するのを防止することができる。

ここで、前記第１の下電極の前記第１の櫛歯部と、前記第２の下電極の前記第２の櫛歯部とが、交互に配設されていることが好ましい。これによれば、下電極による応力の影響をさらに確実に低減させて、変位特性の劣化及びクロストークが発生するのを防止することができる。

また、前記第１の下電極の前記第１の櫛歯部と、前記第２の下電極の前記第２の櫛歯部とが、複数の圧電素子からなる圧電素子群毎に交互に配設されていることが好ましい。これによれば、下電極を形成する際に細かなパターニングが不要となり、下電極を容易に形成することができる。

また、前記圧電体層及び前記上電極の長手方向が、前記第１の櫛歯部及び前記第２の櫛歯部の長手方向における長さよりも短いことが好ましい。これによれば、下電極で圧電素子の実質的な駆動部となる圧電体能動部の長手方向の長さを規定する必要がなく、下電極を配設する大きさに制限がなくなる。

また、前記圧電素子の少なくとも前記圧電体層の表面を覆う絶縁材料からなる保護膜が設けられていることが好ましい。これによれば、大気中の水分などの湿気による圧電素子の破壊を確実に防止することができる。また、圧電素子から引き出される引き出し配線を設けた場合に、引き出し配線と第１の下電極及び第２の下電極とが短絡するのを防止することができる。

さらに、本発明の他の態様は、液体を噴射するノズル開口に連通する圧力発生室が設けら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圧力変化を生じさせる液体噴射手段として上記態様のアクチュエータ装置とを具備す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、液体噴射特性を向上することができると共に、液体噴射特性を均一化して、液体噴射特性の経時劣化を防止した液体噴射ヘッドを実現できる。

ここで、前記第１の櫛歯部と、前記第２の櫛歯部との間隔が、前記圧力発生室の短手方向の側面を画成する隔壁に相対向する領域に設けられていることが好ましい。これによれば、隔壁と圧力発生室との境界で振動板に応力集中が発生するのを防止して、振動板の破壊を防止することができる。

さらに、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。
かかる態様では、液体噴射特性を向上した液体噴射装置を実現することができる。

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概略構成を示す分解斜視図であり、図２は、流路形成基板の平面図であり、図３は、図２のＡ−Ａ′断面図及びＢ−Ｂ′断面図である。

図示するように、流路形成基板１０は、本実施形態では面方位（１１０）のシリコン単結晶基板からなり、その一方の面には予め熱酸化によって二酸化シリコンからなる厚さ０．５〜２μｍの弾性膜５０が形成されている。

流路形成基板１０には、他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１１によって区画された圧力発生室１２がその幅方向（短手方向）に並設されている。また、流路形成基板１０の圧力発生室１２の長手方向一端部側には、インク供給路１４と連通路１５とが隔壁１１によって区画されている。また、連通路１５の一端には、各圧力発生室１２の共通のインク室（液体室）となるリザーバ１００の一部を構成する連通部１３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、連通部１３、インク供給路１４及び連通路１５からなる液体流路が設けられている。

インク供給路１４は、圧力発生室１２の長手方向一端部側に連通し且つ圧力発生室１２より小さい断面積を有する。例えば、本実施形態では、インク供給路１４は、リザーバ１００と各圧力発生室１２との間の圧力発生室１２側の流路を幅方向に絞ることで、圧力発生室１２の幅より小さい幅で形成されている。なお、このように、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。さらに、各連通路１５は、インク供給路１４の圧力発生室１２とは反対側に連通し、インク供給路１４の幅方向（短手方向）より大きい断面積を有する。本実施形態では、連通路１５を圧力発生室１２と同じ断面積で形成した。

すなわち、流路形成基板１０には、圧力発生室１２と、圧力発生室１２の短手方向の断面積より小さい断面積を有するインク供給路１４と、このインク供給路１４に連通すると共にインク供給路１４の短手方向の断面積よりも大きい断面積を有する連通路１５とが複数の隔壁１１により区画されて設けられている。

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、厚さが例えば、０．０１〜１ｍｍで、線膨張係数が３００℃以下で、例えば２．５〜４．５［×１０^-6／℃］である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。

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、厚さが例えば約１．０μｍの弾性膜５０が形成され、この弾性膜５０上には、厚さが例えば、約０．４μｍの絶縁体膜５５が形成されている。さらに、この絶縁体膜５５上には、厚さが例えば、約０．２μｍの下電極膜６０と、厚さが例えば、約１．１μｍの圧電体層７０と、厚さが例えば、約０．０５μｍの上電極膜８０とが、後述するプロセスで積層形成されて、圧電素子３００を構成している。ここで、圧電素子３００は、下電極膜６０、圧電体層７０及び上電極膜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、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、下電極膜６０を圧電素子３００の共通電極とし、上電極膜８０を圧電素子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、圧電素子３００と当該圧電素子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及び下電極膜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、絶縁体膜５５を設けずに、弾性膜５０のみが振動板として作用するようにしてもよい。

本実施形態の下電極膜６０は、図２及び図３に示すように、第１の下電極膜６１と、第２の下電極膜６２との２つの電極で構成されている。

第１の下電極膜６１は、櫛歯状に延設された複数の第１の櫛歯部６３を有する。また、第２の下電極膜６２は、櫛歯状に延設された複数の第２の櫛歯部６４を有する。そして、第１の下電極膜６１と第２の下電極膜６２とは、第１の櫛歯部６３と第２の櫛歯部６４とが間隔を空けて互いに噛み合わされる位置に配置されている。すなわち、互いに隣接する第１の櫛歯部６３の間には第２の櫛歯部６４が配置され、互いに隣接する第２の櫛歯部６４の間には第１の櫛歯部６３が配置されている。これにより、第１の櫛歯部６３と第２の櫛歯部６４とは、圧電素子３００の並設方向に向かって各圧電素子３００毎に交互に配設されている。

また、第１の櫛歯部６３と第２の櫛歯部６４とは、間を空けて互いにかみ合わされる位置で配置されているため、第１の櫛歯部６３及び第２の櫛歯部６４の並設方向には、第１の櫛歯部６３と第２の櫛歯部６４とを完全に分離する間隔である分離部６５が設けられている。

さらに、第１の櫛歯部６３及び第２の櫛歯部６４は、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されている。すなわち、第１の櫛歯部６３と第２の櫛歯部６４との間の分離部６５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、第１の櫛歯部６３及び第２の櫛歯部６４は、流路形成基板１０の面内で矩形状に形成されている。ちなみに、第１の櫛歯部６３及び第２の櫛歯部６４が圧力発生室１２と隔壁１１とに跨ぐ領域に形成されていなければ、流路形成基板１０の面内で台形状等の形状にしてもよい。すなわち、第１の櫛歯部６３及び第２の櫛歯部６４を台形状として、第１の櫛歯部６３及び第２の櫛歯部６４が圧力発生室１２と隔壁１１とを跨ぐ領域に形成されていると、圧電素子３００の長手方向で下電極膜６０及び振動板の振動特性が変わってしまうため、圧電素子３００の変位量を把握及び制御するのが困難である。

このような下電極膜６０としては、白金（Ｐｔ）とイリジウム（Ｉｒ）とを積層したものを用いるようにしてもよく、また、これらを合金化させたものを用いるようにしてもよい。また、下電極膜６０として、白金（Ｐｔ）とイリジウム（Ｉｒ）の何れか一方の単層として用いるようにしてもよく、さらに、これらの材料以外の金属又は金属酸化物等を用いるようにしてもよい。

また、第１の下電極膜６１及び第２の下電極膜６２は、流路形成基板１０の一方面の全面に亘って形成した後、パターニングすることで形成することができる。

圧電体層７０は、下電極膜６０上に形成されるペロブスカイト構造の結晶膜である。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。具体的には、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ_３）、チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ_３）、ジルコニウム酸鉛（ＰｂＺｒＯ_３）、チタン酸鉛ランタン（（Ｐｂ，Ｌａ），ＴｉＯ_３）、ジルコン酸チタン酸鉛ランタン（（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ_３）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）Ｏ_３）等を用いることができる。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。

また、圧電体層７０及び上電極膜８０は、圧力発生室１２に相対向する領域、すなわち、第１の櫛歯部６３及び第２の櫛歯部６４の長手方向の長さよりも短く形成されている。これにより、圧電素子３００は、上電極膜８０の短手方向の端部で実質的な駆動部となる圧電体能動部３２０の短手方向の幅を規定し、上電極膜８０の長手方向の端部で圧電体能動部３２０の長手方向の長さを規定している。

また、圧電素子３００は、耐湿性を有する絶縁材料からなる保護膜２００によって覆われている。本実施形態では、保護膜２００を圧電体層７０の側面と上電極膜８０の側面及び上面の周縁部を覆い、且つ複数の圧電素子３００に亘って連続して設けるようにした。すなわち、上電極膜８０の上面の略中心領域である主要部は、保護膜２００が設けられておらず、上電極膜８０の上面の主要部を開口する開口部２０１が設けられている。

開口部２０１は、保護膜２００を厚さ方向に貫通して圧電素子３００の長手方向に沿って矩形状に開口するものであり、例えば、流路形成基板１０上の全面に亘って保護膜２００を形成した後、選択的にパターニングすることで形成することができる。

このように圧電素子３００を保護膜２００で覆うことにより、大気中の水分等に起因する圧電素子３００の破壊を防止することができる。ここで、このような保護膜２００の材料としては、耐湿性を有する材料であればよいが、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ_ｘ）、酸化タンタル（ＴａＯ_ｘ）、酸化アルミニウム（ＡｌＯ_ｘ）等の無機絶縁材料、または、ポリイミド（ＰＩ）等の有機絶縁材料を用いることができる。

また、保護膜２００に開口部２０１を設けることにより、圧電素子３００（圧電体能動部３２０）の変位を阻害することなく、インク吐出特性を良好に保持することができる。

なお、保護膜２００は、圧電素子３００の少なくとも圧電体層７０の表面を覆うように設ければよく、各圧電素子３００毎に保護膜２００を設け、複数の圧電素子３００に亘って不連続となるようにしてもよい。

この保護膜２００上には、例えば、金（Ａｕ）等からなるリード電極９０が設けられている。リード電極９０は、保護膜２００に設けられた開口部２０１を介して一端部が上電極膜８０に接続されると共に、他端部が流路形成基板１０のインク供給路１４側まで延設され、延設された先端部は、後述する圧電素子３００を駆動する駆動回路１２０と接続配線１２１を介して接続されている。

また、本実施形態では、保護膜２００が、下電極膜６０の露出された領域も覆うように設けられている。これにより、リード電極９０と第１の下電極膜６１及び第２の下電極膜６２との間に保護膜２００が介在することによって、リード電極９０と第１の下電極膜６１及び第２の下電極膜６２とが絶縁された状態で設けられている。

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、下電極膜６０、弾性膜５０及びリード電極９０上には、リザーバ１００の少なくとも一部を構成するリザーバ部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、リザーバ部３１のみをリザーバとしてもよい。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。

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。

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。

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、各圧電素子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。

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とリード電極９０とは、ボンディングワイヤ等の導電性ワイヤからなる接続配線１２１を介して電気的に接続されている。

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（例えば、厚さが６μｍのポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）フィルム）からなり、この封止膜４１によってリザーバ部３１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（例えば、厚さが３０μｍのステンレス鋼（ＳＵＳ）等）で形成される。この固定板４２のリザーバ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、リザーバ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１００からノズル開口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下電極膜６０と上電極膜８０との間に電圧を印加し、弾性膜５０、下電極膜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。

以上説明したように、下電極膜６０を第１の下電極膜６１と第２の下電極膜６２とで構成し、第１の下電極膜６１の第１の櫛歯部６３と第２の下電極膜６２の第２の櫛歯部６４とを間隔を空けて互いに噛み合わされる位置に配置させることにより、第１の下電極膜６１の第１の櫛歯部６３と第２の下電極膜６２の第２の櫛歯部６４との間で分離部６５を形成することができる。そして、この分離部６５を設けることによって、下電極膜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、下電極膜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。

また、下電極膜６０に分離部６５を設けることによって、圧電素子３００を駆動して変位させた際に、下電極膜６０に印加される応力が隣接する圧電素子３００に影響するのを低減することができるため、複数の圧電素子３００を同時に駆動した場合の変位量と、複数の圧電素子３００から選択された１つの圧電素子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。

すなわち、図４（ａ）に示すように、第２の下電極膜６２で構成される圧電素子３００の１つを駆動し、この圧電素子３００の両側の第１の下電極膜６１で構成される圧電素子３００を駆動しない場合、駆動により撓み変形した圧電素子３００の第２の下電極膜６２が両側の圧電素子３００の第１の下電極膜６１と分離部６５を介して分離されているため、第２の下電極膜６２の撓み変形による応力が、第１の下電極膜６１に影響を与えることがない。また、図４（ｂ）に示すように、第１の下電極膜６１で構成される圧電素子３００と第２の下電極膜６２で構成される圧電素子３００とを同時に駆動したとしても、第１の下電極膜６１と第２の下電極膜６２とが分離部６５を介して分離されているため、各圧電素子３００の変位による応力が互いに影響し合うのを防止することができる。

さらに、複数の圧電素子３００を、第１の下電極膜６１で構成される圧電素子３００と第２の下電極膜６２で構成される圧電素子３００とに分けることで、複数の圧電素子３００を同時に駆動した際に、下電極膜６０の電圧降下が発生するのを防止して、圧電素子３００の変位量にばらつきが生じるのを防止することができる。これにより、インク吐出特性を均一化することができる。

（他の実施形態）
以上、本発明の一実施形態を説明したが、本発明の基本的構成は上述したものに限定されるものではない。例えば、上述した実施形態１では、第１の櫛歯部６３と第２の櫛歯部６４とが、圧電素子３００の並設方向に向かって各圧電素子３００毎に交互に配設されるようにしたが、特にこれに限定されない。例えば、図５に示すように、第１の下電極膜６１Ａの第１の櫛歯部６３Ａと第２の下電極膜６２Ａの第２の櫛歯部６４Ａとを、圧電素子３００の並設方向に向かって２つの圧電素子３００毎に交互に配設するようにしてもよい。この場合、互いに隣接する第１の櫛歯部６３Ａの間にも分離部６５Ａが形成されていると共に、第１の櫛歯部６３Ａと第２の櫛歯部６４Ａとの間にも分離部６５Ａが形成されていることになる。なお、図５では、第１の櫛歯部６３Ａと第２の櫛歯部６４Ａとを、圧電素子３００の並設方向に向かって２つの圧電素子３００毎に交互に配設するようにしたが、圧電素子３００の数は特にこれに限定されず、第１の櫛歯部と第２の櫛歯部とを３つ以上の圧電素子３００毎に交互に配設するようにしてもよい。

また、図６に示すように、第１の下電極膜６１Ｂの第１の櫛歯部６３Ｂ及び第２の下電極膜６２Ｂの第２の櫛歯部６４Ｂを、２つの圧電素子３００毎に設けるようにしてもよい。すなわち、第１の櫛歯部６３Ｂは圧電素子３００の並設方向に２つの圧電素子３００に亘って連続して設けられており、第２の櫛歯部６４Ｂは圧電素子３００の並設方向に２つの圧電素子３００に亘って連続して設けられている。そして、第１の櫛歯部６３Ｂと第２の櫛歯部６４Ｂとは、圧電素子３００の並設方向で完全に分離した分離部６５Ｂが設けられている。このような構成では、第１の櫛歯部６３Ｂで構成される２つの圧電素子３００の内、一方の圧電素子３００を駆動すると、他方の圧電素子３００に影響が出るが、第１の櫛歯部６３Ｂは、他方の圧電素子とは反対側で第２の下電極膜６２Ｂと分離部６５Ｂを介して分離されているため、クロストークを低減することができる。

また、上述した実施形態１では、流路形成基板１０として、結晶面方位が（１１０）面の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、結晶面方位が（１００）面のシリコン単結晶基板を用いるようにしてもよく、また、ＳＯＩ基板、ガラス等の材料を用いるようにしてもよい。

さらに、上述した実施形態１では、下電極膜６０が第１の下電極膜６１と第２の下電極膜６２とで構成されるようにしたが、特にこれに限定されず、例えば、振動板の一部である絶縁体膜５５が下電極膜６０と同一形状となるようにしてもよい。このように、下電極膜６０に接する振動板の一部を下電極膜６０と同一形状とすることで、さらに圧電素子３００の変位特性を向上することができる。

また、上述した実施形態１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７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。

図７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。

そして、駆動モータ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。

なお、上述した実施形態１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、液晶ディスプレー等のカラーフィルタの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬディスプレー、ＦＥＤ（電界放出ディスプレー）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。

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装置に限られず、他の装置に搭載されるアクチュエータ装置にも適用することができる。

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。 実施形態１に係る記録ヘッドの平面図である。 実施形態１に係る記録ヘッドの断面図である。 実施形態１に係る記録ヘッドの駆動例を示す断面図である。 他の実施形態に係る記録ヘッドの平面図である。 他の実施形態に係る記録ヘッドの平面図である。 一実施形態に係るインクジェット式記録装置の一例を示す概略図である。

符号の説明

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 ノズル開口、 ３０ 保護基板、 ３１ リザーバ部、 ３２ 圧電素子保持部、 ４０ コンプライアンス基板、 ６０ 下電極膜、 ６１、６１Ａ、６１Ｂ 第１の下電極膜、 ６２、６２Ａ、６２Ｂ 第２の下電極膜、 ６３、６３Ａ、６３Ｂ 第１の櫛歯部、 ６４、６４Ａ、６４Ｂ 第２の櫛歯部、 ６５、６５Ａ、６５Ｂ 分離部、 ７０ 圧電体層、 ８０ 上電極膜、 ９０ リード電極、 １００ リザーバ、 １２０ 駆動回路、 １２１ 接続配線、 ３００ 圧電素子

Claims (8)

1. 基板の一方面側に設けられる振動板と、該振動板を介して設けられた下電極、圧電体層及び上電極からなる圧電素子を具備し、
   前記圧電素子が複数並設されていると共に、前記下電極が、櫛歯状に延設されて前記圧電素子を構成する第１の櫛歯部を有する第１の下電極と、櫛歯状に延設されて前記圧電素子を構成する第２の櫛歯部を有する第２の下電極とで構成され、前記第１の下電極と前記第２の下電極とが、前記第１の櫛歯部と前記第２の櫛歯部との間隔を空けて互いに噛み合わされる位置で配置されていると共に、前記第１の櫛歯部及び前記第２の櫛歯部のそれぞれが、各圧電素子の前記下電極を構成していることを特徴とするアクチュエータ装置。
2. 前記第１の下電極の前記第１の櫛歯部と、前記第２の下電極の前記第２の櫛歯部とが、交互に配設されていることを特徴とする請求項１記載のアクチュエータ装置。
3. 前記第１の下電極の前記第１の櫛歯部と、前記第２の下電極の前記第２の櫛歯部とが、複数の圧電素子からなる圧電素子群毎に交互に配設されていることを特徴とする請求項１記載のアクチュエータ装置。
4. 前記圧電体層及び前記上電極の長手方向が、前記第１の櫛歯部及び前記第２の櫛歯部の長手方向における長さよりも短いことを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載のアクチュエータ装置。
5. 前記圧電素子の少なくとも前記圧電体層の表面を覆う絶縁材料からなる保護膜が設けられていることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載のアクチュエータ装置。
6. 液体を噴射する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と、該流路形成基板の一方面側に前記圧力発生室に圧力変化を生じさせる液体噴射手段として請求項１〜５の何れか一項に記載のアクチュエータ装置とを具備することを特徴とする液体噴射ヘッド。
7. 前記第１の櫛歯部と、前記第２の櫛歯部との間隔が、前記圧力発生室の短手方向の側面を画成する隔壁に相対向する領域に設けられていることを特徴とする請求項６記載の液体噴射ヘッド。
8. 請求項６又は７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。

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