JP2010143084A - 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置並びにアクチュエータ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】セラミック振動板の破壊を低減して耐久性及び信頼性を向上することができる液体噴射ヘッド及び液体噴射装置並びにアクチュエータ装置を提供する。
【解決手段】ノズル開口に連通する圧力発生室１２と、該圧力発生室１２の一方面側に設けられたシリコン酸化膜５０と、該シリコン酸化膜５０の前記圧力発生室１２とは反対側に設けられたセラミック振動板５５と、前記セラミック振動板５５の上方に設けられて、前記圧力発生室に圧力変化を生じさせる圧力発生素子３００と、を具備し、前記シリコン酸化膜５０と前記セラミック振動板５５との間には、貴金属材料からなる金属膜５６を有する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、ノズル開口から液体を噴射する液体噴射ヘッド及び液体噴射装置並びにアクチュエータ装置に関する。

ノズル開口に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には、例えば、下電極、圧電体層及び上電極からなる圧電素子のたわみ変形を用いたものが実用化されている。

また、振動板として、圧力発生室側に設けられた酸化シリコンと、圧電素子側に設けられた酸化ジルコニウム等のセラミック振動板とを積層したものがある（例えば、特許文献１及び２参照）。
特開２００５−２６０００３号公報 特許第３３７９５３８号公報

しかしながら、酸化ジルコニウム等のセラミック振動板は、圧電素子等の圧力発生素子により変形された際にクラックが発生するという問題がある。

なお、このような問題はインクジェット式記録ヘッドに代表される液体噴射ヘッドに限定されず、他のデバイスに用いら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、セラミック振動板の破壊を低減して耐久性及び信頼性を向上することができる液体噴射ヘッド及び液体噴射装置並びにアクチュエータ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、ノズル開口に連通する圧力発生室と、該圧力発生室の一方面側に設けられたシリコン酸化膜と、該シリコン酸化膜の前記圧力発生室とは反対側に設けられたセラミック振動板と、前記セラミック振動板の上方に設けられて、前記圧力発生室に圧力変化を生じさせる圧力発生素子と、を具備し、前記シリコン酸化膜と前記セラミック振動板との間には、貴金属材料からなる金属膜を有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、延性を有する金属膜を設けることで、セラミック振動板に引っ張り応力が印加された際の破壊を低減することができる。また、貴金属からなる金属膜とすることで、金属膜が酸化するのを低減して、セラミック振動板を確実に補強することができる。なお、ここで言う上方とは、直上も、間に他の部材が介在した状態も含むものである。

ここで、前記金属膜が、前記圧力発生素子を構成すると共に、前記セラミック振動板上に設けられた電極材料の少なくとも一部と同一材料からなることが好ましい。これによれば、金属膜を圧力発生素子の電極材料の少なくとも一部と同一材料で形成することで、コストを低減することができる。

また本発明の他の態様は、ノズル開口に連通する圧力発生室と、該圧力発生室の一方面側に設けられたシリコン酸化膜と、該シリコン酸化膜の前記圧力発生室とは反対側に設けられたセラミック振動板と、前記シリコン酸化膜と前記セラミック振動板との間に設けられて、当該シリコン酸化膜の上方に設けられた金属膜と、該金属膜の上方に設けられて前記セラミック振動板よりも酸素透過率が低い材料からなる酸素透過低減層と、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、延性を有する金属膜を設けることで、セラミック振動板に引っ張り応力が印加された際の破壊を低減することができる。また、酸素透過低減層を設けることで、金属膜が酸化するのを低減して、金属膜によってセラミック振動板を確実に補強することができる。

ここで、前記酸素透過低減層が、酸化アルミニウムを主成分とする材料で形成されていることが好ましい。これによれば、金属膜の酸化を確実に抑制できる。

また、前記セラミック振動板を、酸化ジルコニウム系材料で形成することもできる。

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、耐久性及び信頼性を向上した液体噴射装置を実現できる。

また、本発明の他の態様は、基板の一方面側に設けられたシリコン酸化膜と、該シリコン酸化膜の前記圧力発生室とは反対側に設けられたセラミック振動板と、前記セラミック振動板の上方に設けられて、前記圧力発生室に圧力変化を生じさせる圧力発生素子と、を具備し、前記シリコン酸化膜と前記セラミック振動板との間には、貴金属材料からなる金属膜を有す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、延性を有する金属膜を設けることで、セラミック振動板に引っ張り応力が印加された際の破壊を低減することができる。また、貴金属からなる金属膜とすることで、金属膜が酸化するのを低減して、セラミック振動板を確実に補強することができる。

さらに本発明の他の態様は、基板の一方面側に設けられたシリコン酸化膜と、該シリコン酸化膜の前記圧力発生室とは反対側に設けられたセラミック振動板と、前記シリコン酸化膜と前記セラミック振動板との間に設けられて、当該シリコン酸化膜の上方に設けられた金属膜と、該金属膜の上方に設けられて前記セラミック振動板よりも酸素透過率が低い材料からなる酸素透過低減層と、を具備す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、延性を有する金属膜を設けることで、セラミック振動板に引っ張り応力が印加された際の破壊を低減することができる。また、酸素透過低減層を設けることで、金属膜が酸化するのを低減して、金属膜によってセラミック振動板を確実に補強することができる。

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、図１の平面図及びそのＡ−Ａ′断面図である。

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、その一方の面には酸化シリコンを主成分とするシリコン酸化膜として弾性膜５０が形成されている。

流路形成基板１０には、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。

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及び連通路１５からなる液体流路が設けられていることになる。

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、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。

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、貴金属からなる金属膜５６が設けられている。また、金属膜５６上には、酸化ジルコニウムを主成分とするセラミック振動板として絶縁体膜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、が積層形成されて圧電素子３００（本実施形態の圧力発生素子）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。本実施形態では、第１電極６０を圧電素子３００の共通電極とし、第２電極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、金属膜５６、絶縁体膜５５及び第１電極６０が振動板として作用するが、さらに他の層が介在していてもよい。

弾性膜５０は、上述のように、酸化シリコンを主成分とし、流路形成基板１０の一方面側に設けられて圧力発生室１２の一方面を画成している。

金属膜５６は、貴金属からなる。金属膜５６を構成する貴金属は、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｂ）、ロジウム（Ｒｈ）、ルテニウム（Ｒｕ）、イリジウム（Ｉｒ）、オスミウム（Ｏｓ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）等の単一材料であっても、複数の材料が混合した複数材料であってもよい。金属膜５６として酸化され難い貴金属を用いることで、金属膜５６が酸化するのを低減している。すなわち、金属膜５６は、金属酸化物以外の金属である。このように、金属酸化物ではなく、延性を有する金属（酸化しにくい貴金属）からなる金属膜５６を設けることによって、詳しくは後述するが、金属膜５６によって絶縁体膜５５の破壊を防止することができる。ここで「酸化しにくい」というのは、膜厚方向全体に亘って酸化しにくいという意味であり、金属膜５６の表面が酸化する現象があったとしても、表面のみが酸化する場合、本実施形態では酸化しにくいものとする。金属膜５６の厚さは、絶縁体膜５５の厚さや振動板の変位量などに応じて適宜規定すればよいが、本実施形態では、金属膜５６が数十ｎｍ以上の厚さであれば、絶縁体膜５５の補強を行うことができる。

なお、金属膜５６の材料として、圧電体層７０を構成する電極材料（例えば、第１電極６０）と同じ材料を用いることで、異なる複数の材料を用いるのに比べて、コストを低減することができる。

絶縁体膜５５は、金属膜５６上に設けられて、上述のように酸化ジルコニウムを主成分とするセラミック振動板である。本実施形態では、セラミック振動板として、厚さが０．４μｍの酸化ジルコニウムからなる絶縁体膜５５を設けた。

そして、本実施形態では、上述のように絶縁体膜５５の直上に第１電極６０が設けられており、セラミック振動板である絶縁体膜５５は、貴金属からなる金属膜５６と金属からなる第１電極６０とで挟まれている。

このように、シリコン酸化膜である弾性膜５０と、セラミック振動板である絶縁体膜５５との間に金属膜５６を設けることによって、圧電素子３００の変位に伴い絶縁体膜５５に引っ張り応力が印加された際に、絶縁体膜５５の破壊を抑制することができる。

すなわち、図３に示すように、圧電素子３００が、圧力発生室１２側に凸となるように変形した際に、例えば、絶縁体膜５５よりも上（圧電素子３００側）に中立面が存在すると、中立面よりも下（圧力発生室１２側）で内部応力が引っ張りとなるため、絶縁体膜５５には引っ張り応力がかかる。セラミック振動板からなる絶縁体膜５５は、圧縮応力には耐久性があるものの、引っ張り応力に対して脆弱であるため、図３に示すような変形によって、クラック等の破壊が発生してしまう虞がある。本実施形態では、上述のように、延性を有する金属（酸化し難い貴金属）からなる金属膜５６を絶縁体膜５５の下（弾性膜５０側）に設けたため、図３に示すような変形によって絶縁体膜５５に引っ張り応力が印加されたとしても、金属膜５６が絶縁体膜５５を補強し、絶縁体膜５５にクラック等の破壊が発生するのを抑制することができる。

ちなみに、中立面が同じ条件（中立面が絶縁体膜５５よりも上）に位置する場合、圧電素子３００が圧力発生室１２側が凹となるように変形しても、絶縁体膜５５には圧縮応力が印加されるだけであり、絶縁体膜５５にクラック等の破壊は発生し難い。また、中立面が絶縁体膜５５よりも下（圧力発生室１２側）に位置する場合には、上述したものとは逆に、圧力発生室１２側が凹となるように変形した際に、絶縁体膜５５に引っ張り応力が印加されるものの、絶縁体膜５５の凸となる側には延性に優れた金属からなる第１電極６０が設けられているため、第１電極６０が絶縁体膜５５を補強し、絶縁体膜５５にクラック等の破壊が発生するのを抑制することができる。

このように、絶縁体膜５５のクラック等の破壊を抑制することにより、耐久性及び信頼性に優れたアクチュエータ装置とすることができる。また、絶縁体膜５５と第１電極６０との剥離を抑制することができ、耐電圧を高くすることができる。

第１電極６０は、圧電体層７０としてチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を用いる場合には、酸化鉛の拡散による導電性の変化が少ない材料であることが望ましい。このため、第１電極６０の材料としては白金、イリジウム等が好適に用いられる。第１電極６０として、金属膜５６と同一材料を使用することで、使用する材料の種類を増やすことなく、コストを低減することができる。

圧電体層７０は、第１電極６０上に形成される電気機械変換作用を示す圧電材料、特に圧電材料の中でも一般式ＡＢＯ_３で示されるペロブスカイト構造を有する金属酸化物からなる。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１〜５μｍ前後の厚さで形成した。

なお、圧電体層７０の形成方法は、例えば、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を形成することができる。また、圧電体層７０の形成方法は、特にこれに限定されず、例えば、ＭＯＤ（Metal-Organic Decomposition）法、スパッタリング法又はレーザーアブレーション法等のＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）法等を用いてもよい。

このように圧電体層７０を流路形成基板１０上に直接積層形成する場合、必ず加熱焼成する工程が含まれる。このとき、金属膜５６として貴金属からなる金属を用いることで、金属膜５６が酸化するのを低減できる。ちなみに、金属膜５６が酸化してしまうと、所望の延性を得ることができず、金属膜５６によって絶縁体膜５５の補強を行うことができない。これに対して、金属膜５６として酸化し難い貴金属を用いることで、圧電体層７０を焼成後にも金属膜５６が所望の延性を保持した状態にすることができる。なお、圧電体層７０の焼成時に金属膜５６の表面（第１電極６０側）が一部酸化していても、同様の効果を得ることができる。

圧電素子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（Ａｕ）等からなるリード電極９０が接続されている。

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、第１電極６０、絶縁体膜５５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、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、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、金属膜５６、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。

（実施形態２）
図４は、本発明の実施形態２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断面図である。なお、上述した実施形態１と同様の部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

図４に示すように、流路形成基板１０の一方面側には、弾性膜５０と絶縁体膜５５とが設けられている。そして、本実施形態では、弾性膜５０と絶縁体膜５５との間に金属膜５６Ａと、酸素透過低減層５７とが設けられている。

金属膜５６Ａは、上述した実施形態１と同様の貴金属を含む金属からなる。金属膜５６Ａは、酸素透過低減層５７を設けることによって、比較的に酸化し易い金属材料を用いるようにしてもよい。なお、金属膜５６Ａは、金属酸化物以外の金属である。

酸素透過低減層５７は、セラミック振動板である絶縁体膜５５よりも酸素透過率が低い材料からなる。このような酸素透過低減層５７としては、例えば、酸化アルミニウムが挙げられる。なお、酸素透過低減層５７は、酸素を完全に遮断しなくても、絶縁体膜５５よりも酸素透過率が低ければ、その材料は特にこれに限定されない。

このように酸素透過低減層５７を設けることによって、酸素透過低減層５７より上（圧力発生室１２とは反対側）にその他の膜を形成する際の加熱によって、金属膜５６Ａが酸化されるのを低減することができる。したがって、上述のように金属膜５６Ａは、比較的酸化し易い貴金属以外の金属材料を用いることができる。

そして、金属膜５６Ａを設けることによって、圧電素子３００の変形によって絶縁体膜５５に引っ張り応力が印加されたとしても、金属膜５６Ａが絶縁体膜５５を補強し、絶縁体膜５５にクラック等の破壊が発生するのを抑制することができる。

（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、上述した実施形態１及び２では、セラミック振動板として、酸化ジルコニウムからなる絶縁体膜５５を例示したが、セラミック振動板は特にこれに限定されるものではなく、例えば、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化アルミニウムや、酸化セリウム、酸化イットリウム等の希土類酸化物などを添加した安定化ジルコニアや部分安定化ジルコニアなどを用いてもよい。

また、例えば、上述した実施形態１及び２では、圧力発生室１２に圧力変化を生じさせる圧力発生素子として、薄膜型の圧電素子３００を有するアクチュエータ装置を用いて説明したが、特にこれに限定されず、例えば、グリーンシートを貼付する等の方法により形成される厚膜型のアクチュエータ装置や、圧電材料と電極形成材料とを交互に積層させて軸方向に伸縮させる縦振動型のアクチュエータ装置などを使用することができる。また、圧力発生素子として、振動板と電極との間に静電気を発生させて、静電気力によって振動板を変形させてノズル開口から液滴を吐出させるいわゆる静電式アクチュエータなどを使用することができる。

また、上述した実施形態１及び２では、絶縁体膜５５上に圧力発生素子として圧電素子３００を設けるようにしたが、圧力発生素子は、絶縁体膜５５の上方に形成されていればよいため、圧力発生素子は、絶縁体膜５５の直上であっても、他の部材が間に介在した状態で積層されていてもよい。

また、例えば、上述した実施形態１及び２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、結晶面方位が（１００）面、（１１０）面等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。

また、これらのインクジェット式記録ヘッドＩ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５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５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。

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。

また、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。

さらに、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及び断面図である。 実施形態１に係る圧電素子の駆動状態を示す断面図である。 実施形態２に係る記録ヘッドの断面図である。 一実施形態に係る記録装置の概略構成を示す図である。

符号の説明

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（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（結晶基板）、 ３１ リザーバ部、 ４０ コンプライアンス基板、 ５０ 弾性膜（シリコン酸化膜）、 ５５ 絶縁体膜（セラミック振動板）、 ５６、５６Ａ 金属膜、 ５７ 酸素透過低減層、 ６０ 第１電極、 ７０ 圧電体層、 ８０ 第２電極、 ９０ リード電極、 １００ リザーバ、 １２０ 駆動回路、 ３００ 圧電素子（圧力発生素子）

Claims (8)

1. ノズル開口に連通する圧力発生室と、
   該圧力発生室の一方面側に設けられたシリコン酸化膜と、該シリコン酸化膜の前記圧力発生室とは反対側に設けられたセラミック振動板と、
   前記セラミック振動板の上方に設けられて、前記圧力発生室に圧力変化を生じさせる圧力発生素子と、を具備し、
   前記シリコン酸化膜と前記セラミック振動板との間には、貴金属材料からなる金属膜を有することを特徴とする液体噴射ヘッド。
2. 前記金属膜が、前記圧力発生素子を構成すると共に、前記セラミック振動板上に設けられた電極材料の少なくとも一部と同一材料からなることを特徴とする請求項１記載の液体噴射ヘッド。
3. ノズル開口に連通する圧力発生室と、
   該圧力発生室の一方面側に設けられたシリコン酸化膜と、該シリコン酸化膜の前記圧力発生室とは反対側に設けられたセラミック振動板と、
   前記シリコン酸化膜と前記セラミック振動板との間に設けられて、当該シリコン酸化膜の上方に設けられた金属膜と、該金属膜の上方に設けられて前記セラミック振動板よりも酸素透過率が低い材料からなる酸素透過低減層と、を具備することを特徴とする液体噴射ヘッド。
4. 前記酸素透過低減層が、酸化アルミニウムを主成分とする材料で形成されていることを特徴とする請求項３記載の液体噴射ヘッド。
5. 前記セラミック振動板が、酸化ジルコニウム系材料であることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の液体噴射ヘッド。
6. 請求項１〜５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。
7. 基板の一方面側に設けられたシリコン酸化膜と、該シリコン酸化膜の前記圧力発生室とは反対側に設けられたセラミック振動板と、
   前記セラミック振動板の上方に設けられて、前記圧力発生室に圧力変化を生じさせる圧力発生素子と、を具備し、
   前記シリコン酸化膜と前記セラミック振動板との間には、貴金属材料からなる金属膜を有することを特徴とするアクチュエータ装置。
8. 基板の一方面側に設けられたシリコン酸化膜と、該シリコン酸化膜の前記圧力発生室とは反対側に設けられたセラミック振動板と、
   前記シリコン酸化膜と前記セラミック振動板との間に設けられて、当該シリコン酸化膜の上方に設けられた金属膜と、該金属膜の上方に設けられて前記セラミック振動板よりも酸素透過率が低い材料からなる酸素透過低減層と、を具備することを特徴とするアクチュエータ装置。

Images