JP2013162063A - 圧電素子、液体噴射ヘッド及び液体噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】圧電体層の破壊を十分に抑制できる圧電素子、液体噴射ヘッド及び液体噴射装置を提供する。
【解決手段】圧電体能動部３２０の少なくとも一方の端部が第２電極８０の端部により規定され、第１電極６０の圧電体能動部３２０を構成する部分が圧電体層７０によって覆われていると共に、第１電極６０及び圧電体層７０が、圧電体能動部３２０の端部を規定された第２電極８０の端部の外側まで延設されており、第１電極６０が、第２電極８０の端部よりも外側において、圧電体層で覆われていない露出部６１を備えると共に、露出部６１を形成する圧電体層７０の端部上に、第２電極８０と電気的に独立した独立電極８５が設けられた構成とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、第１電極、圧電体層及び第２電極を有する圧電素子、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。

液体噴射装置に搭載される液体噴射ヘッドの代表例としては、例えば、ノズルからインク滴を噴射するインクジェット式記録ヘッドが挙げられる。インクジェット式記録ヘッドの構成は様々あるが、例えば、圧電素子の駆動によってインク滴を噴射するようにしたものがある。圧電素子は、圧力発生室の一方面を構成する振動板上に設けられ、圧電素子を駆動することで振動板を変形させる。これにより、圧力発生室内の圧力を高めて圧力発生室に連通するノズルからインク滴を噴射させる。

また液体噴射ヘッド等に搭載される圧電素子としては、例えば、電気的機械変換機能を呈する圧電材料からなる圧電体層を第１電極と第２電極とで挟んで構成した撓み振動モードの圧電素子が挙げられる。

上記構成の圧電素子においては、例えば、湿気等に起因して、第１電極と第２電極との間でリーク電流が発生して圧電体層が破壊されてしまう虞がある。このような圧電体層の破壊を抑制するために、例えば、圧電素子を保護膜で覆うようにしたものがある。また例えば、圧電体層の表面を上電極（第２電極）で覆うことで、下電極（第１電極）と上電極（第２電極）との間でリーク電流が発生するのを抑制するようにしたものがある（特許文献１参照）。

特開２００９−１７２８７８号公報

特許文献１に係る発明のように、圧電体層の表面を第２電極で覆うようにすることで、圧電体層の破壊を抑制することはできる。しかしながら、特許文献１の図４に示されているように、圧電体層が出されている部分を、別途、保護膜で覆う必要性が生じる場合がある。つまり、保護膜なしでは圧電体層の破壊を十分に抑制できない虞がある。

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他の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てなされたものであり、圧電体層の破壊を十分に抑制できる圧電素子、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は、振動板上に設けられる第１電極と、該第１電極上に設けられた圧電体層と、該圧電体層上に設けられた第２電極と、を備える圧電素子であって、前記圧電体層が前記第１電極と前記第２電極とで挟まれた圧電体能動部の少なくとも一方の端部が前記第２電極の端部により規定され、前記第１電極は前記圧電体能動部を構成する部分が前記圧電体層によって覆われていると共に、前記第１電極及び前記圧電体層が、前記圧電体能動部の端部を規定された前記第２電極の端部の外側まで延設されており、当該第１電極は、前記第２電極の端部よりも外側において、前記圧電体層で覆われていない露出部を備えると共に、該露出部を形成する前記圧電体層の端部上に、前記第２電極と電気的に独立した独立電極が設けられていることを特徴とする圧電素子にある。
かかる本発明の態様では、第１電極と第２電極との間でリーク電流が生じるのを効果的に抑制することができ、圧電体層を保護膜で覆うことなくリーク電流に起因する圧電体層の破壊を十分に抑制することができる。また独立電極を設けるようにすることで、第２電極のパターニング時に生じる第１電極のオーバーエッチによる断線を抑制することができる。

ここで、例えば、前記第２電極の端部よりも外側の前記圧電体層に、前記露出部を構成する貫通孔が形成されている場合、前記独立電極が、前記貫通孔の周囲に亘って連続して設けられていることが好ましい。これにより、第１電極と第２電極との間でリーク電流が生じるのをより確実に抑制することができる。

また前記独立電極が、前記第２電極と同一材料で形成されていることが好ましい。これにより、独立電極を第２電極の形成時に同時に形成することができ、製造コストを削減できる。

また本発明は、液体を噴射するノズルに連通する複数の圧力発生室と、各圧力発生室に圧力変化を生じさせる上記のような圧電素子と、を具備することを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
かかる本発明の態様では、圧電素子の耐久性や信頼性を向上した液体噴射ヘッドを実現することができる。

ここで、各圧電素子を構成する前記第１電極が、短冊状に形成されると共に、前記露出部に接続された接続配線を介してそれぞれ接続されており、複数の前記圧電素子に共通する共通電極を構成しているのが好ましい。これにより、第１電極の露出部が接続配線によって覆われるため、リーク電流に起因する圧電体層の破壊がさらに確実に抑制される。

さらに本発明は、これら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。かかる本発明の態様では、圧電素子の耐久性や信頼性を向上した液体噴射装置を実現することができる。

本発明の一実施形態に係る記録ヘッドの分解斜視図。 本発明の一実施形態に係る記録ヘッドの平面図及び断面図。 本発明の一実施形態に係る圧電素子の構成を示す平面図。 本発明の一実施形態に係る圧電素子の構成を示す断面図。 本発明の一実施形態に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図。 本発明の一実施形態に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図。 本発明の一実施形態に係る記録ヘッドの製造方法を示す平面図。 本発明の一実施形態に係る記録ヘッドの変形例を示す平面図及び断面図。 本発明の一実施形態に係る記録ヘッドの変形例を示す平面図及び断面図。 本発明の一実施形態に係る記録装置の概略図。

以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態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は、図１の平面図及びそのＡ−Ａ′線断面図である。

図示するように、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の長手方向の一端部側には、インク供給路１３と連通路１４とが隔壁１１によって区画されている。また、連通路１４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の一方の面には、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の他方の面には、各圧力発生室１２に連通するノズル２１が穿設されたノズルプレート２０が接合されている。なお圧力発生室１２等の液体流路は、流路形成基板１０を他方の面側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等の液体流路の一方面は、振動板５０（弾性膜５１）で構成されている。

振動板５０を構成する絶縁体膜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。圧電素子３００を構成する圧電体層は、第１電極６０及び第２電極８０によって挟まれた部分に両電極への電圧の印加により電圧歪みが生じる。この圧電素子３００の圧電歪みが生じる実質的な駆動部を圧電体能動部３２０と称する。

また圧電素子３００を構成する第１電極６０と第２電極８０とは、何れか一方の電極が複数の圧電素子３００に共通する共通電極を構成し、他方の電極が圧力発生室１２毎にパターニングされて圧電素子３００毎に独立する個別電極を構成する。本実施形態では、第１電極６０を複数の圧電素子３００に共通する共通電極とし、第２電極８０を圧電素子３００毎に独立する個別電極としている。

さらに図３及び図４を参照して本実施形態の圧電素子３００の構成について詳しく説明する。なお図３は、圧電素子の構成を示す平面図であり、図４は、図３のＢ−Ｂ′線断面図及びＣ−Ｃ′線断面図である。

図３及び図４に示すように、第１電極６０は、各圧力発生室１２に対向して圧電素子３００毎にそれぞれ独立して設けられている。第１電極６０は、例えば、振動板５０を構成する絶縁体膜５２上に各圧力発生室１２に対向して短冊状に形成されている。また第１電極６０は圧力発生室１２の幅よりも狭い幅で形成され、圧電素子３００の長手方向（圧力発生室１２の長手方向）においては、両端部がそれぞれ圧力発生室１２の外側に位置するように設けられている。詳しくは後述するが、短冊状に設けられた各第１電極６０は、圧力発生室１２の外側で接続配線によって接続されて、複数の圧電素子３００に共通する共通電極を構成している。

圧電体層７０は、各圧力発生室１２に対向する部分ではそれぞれ独立しているが、圧力発生室１２の長手方向の外側の領域で圧力発生室１２の並設方向に沿って連続的に設けられている。すなわち圧電体層７０は、各圧力発生室１２を区画する隔壁１１に対向する部分に形成された貫通溝７１を除いて、並設された複数の圧力発生室１２に対応する部分に連続的に設けられている。

圧電体層７０の各圧力発生室１２に対向する部分は、圧力発生室１２の幅よりも狭い幅で且つ第１電極６０の幅よりも広い幅で形成されている。圧電素子３００の長手方向（圧力発生室１２の長手方向）において、圧電体層７０は圧力発生室１２の外側まで連続的に形成されている。具体的には、圧電体層７０の両端部は第１電極６０の端部よりも外側に位置している。そして第１電極６０は、この圧電体層７０によって覆われている。

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）等の強誘電性圧電性材料や、これにニオブ、ニッケル、マグネシウム、ビスマス又はイットリウム等の金属を添加したリラクサ強誘電体、又はチタン酸ビスマスなどの鉛を含まない非鉛圧電材料等が用いられる。

第２電極８０は、圧力発生室１２毎に切り分けられて各圧電素子３００の個別電極を構成している。この第２電極８０の各圧力発生室１２に対向する部分は、圧電体層７０と略同一幅で形成されている。また圧電素子３００の長手方向において、第２電極８０も圧力発生室１２の外側まで延設されている。

つまり圧電素子３００の実質的な駆動部である圧電体能動部３２０が、各圧力発生室１２に対向して設けられ、圧電素子３００の長手方向における圧電体能動部３２０の両端は、圧力発生室１２の外側に位置している。

ここで圧電素子３００の長手方向における圧電体能動部３２０の少なくとも一方の端部は第２電極８０の端部で規定されている。例えば、本実施形態では、圧力発生室１２のインク供給路１３側において、圧電体能動部３２０の端部が第２電極８０の端部で規定されている。

すなわち圧力発生室１２のインク供給路１３側において、第２電極８０の端部が第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。言い換えれば、圧力発生室１２のインク供給路１３側において、第１電極６０及び圧電体層７０が、第２電極８０の端部の外側まで延設されている。

第２電極８０の端部の外側まで延設された圧電体層７０上には、例えば、金（Ａｕ）等からなる接続配線９０が設けられている。この接続配線９０は、短冊状に各圧力発生室１２に対応して設けられた第１電極６０に接続され、圧電素子３００の共通電極の一部を構成する。なお共通電極の一部を接続配線９０で構成することで、共通電極の抵抗値を低くすることができる。

上述のように第１電極６０は、基本的には圧電体層７０で覆われているが、第２電極８０の端部よりも外側に、圧電体層７０で覆われずに表面が露出される露出部６１を備える。本実施形態では、第２電極８０の外側まで延設された圧電体層７０に露出部６１を構成する貫通孔７２が形成されている。そして接続配線９０は、この貫通孔７２を介して各第１電極６０に接続されている。

ここで、露出部６１を構成する圧電体層７０の貫通孔７２の周縁部、すなわち露出部６１を形成する圧電体層７０の端部には、第２電極８０とは独立した独立電極８５が形成されている。この独立電極８５は、貫通孔７２の周囲に亘って連続して形成されている。

このような独立電極８５が設けられていることで、第１電極６０と第２電極８０との間にリーク電流が発生するのを抑制することができ、リーク電流に起因する圧電体層７０の破壊を効果的に抑制することができる。例えば、保護膜等によって圧電体層７０を覆わなくても、圧電体層７０の破壊を抑制することができる。なお独立電極８５は、第１電極６０及び第２電極８０とは独立して島状に設けられている。このため、独立電極８５と第１電極６０又は第２電極８０との間でリーク電流が生じることはない。

独立電極８５の材料は、特に限定されないが、第２電極８０と同一の材料で形成されていることが好ましい。これにより、第２電極８０と同時に独立電極８５を形成することができ、製造コストの増加が抑えられる。

ところで第２電極８０は、圧力発生室１２のインク供給路１３とは反対側においては、圧電体層７０の端部まで延設されている。すなわち第２電極８０の端部は第１電極６０の端部よりも外側に位置しており、圧電体能動部３２０の端部は第１電極６０の端部で規定されている。そして第２電極８０は、圧力発生室１２の両外側に、圧力発生室１２の幅よりも広い幅広部８１を有する（図２参照）。これにより、圧力発生室１２に対向する振動板５０が略均一な厚さで形成され、部分的に薄くなることがない。したがって圧電素子３００を駆動した際に振動板５０にクラック等が生じるのを抑制することができる。

このような圧電素子３００が形成された流路形成基板１０上には、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が設けられている。マニホールド部３１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と連通されてマニホールド１００を構成している。

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い。本実施形態では、保護基板３０の材料として、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いる。

また保護基板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る。マニホールド部３１の一方面はこの封止膜４１によって封止されている。固定板４２は、金属等の硬質の材料で形成される。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。このため、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。

また図示は省略するが、保護基板３０上には、複数の圧電素子３００を駆動するための駆動回路が固定され、駆動回路とリード電極９５とが、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を介して電気的に接続されている。

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、ノズル２１からインク滴が噴射される。

ここで、本実施形態のインクジェット式記録ヘッドＩが備える圧電素子の製造方法について図５〜７を参照して説明する。

まず図５（ａ）に示すように、流路形成基板１０が複数一体的に形成されるシリコンウエハーである流路形成基板用ウエハー１１０の表面に弾性膜５１を構成する二酸化シリコン（ＳｉＯ_２）からなる二酸化シリコン膜１５１を形成する。

次いで、図５（ｂ）に示すように、弾性膜５１（二酸化シリコン膜１５１）上に、絶縁体膜５２を構成する酸化ジルコニウム膜１５２を形成する。これにより弾性膜５１及び絶縁体膜５２で構成される振動板５０が形成される。

次いで、図５（ｃ）に示すように、白金及びイリジウムからなる第１電極形成層１６０を絶縁体膜５２上に形成した後、この第１電極形成層１６０を所定形状にパターニングして第１電極６０を形成する。すなわち第１電極形成層１６０を各圧力発生室１２に対応して短冊状にパターニングすることで第１電極６０を形成する。第１電極形成層１６０の形成方法は特に限定されないが、例えば、スパッターリング法や化学蒸着法（ＣＶＤ法）などが挙げられる。なお、本実施形態では、第１電極６０の材料として白金及びイリジウムを用いているが、第１電極６０の材料は、これに限定されず、白金又はイリジウムだけであってもよく、またその他の金属材料やランタンとニッケルの酸化物などの酸化物電極材料などを用いるようにしてもよい。

次に、図５（ｄ）に示すように、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等からなる圧電体形成層１７０と、例えば、イリジウムやプラチナからなる第２電極形成層１８０とを流路形成基板用ウエハー１１０の全面に形成する。

なお圧電体形成層１７０の形成方法は、本実施形態では、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形成層１７０を得る、いわゆるゾル−ゲル法を用いて圧電体層７０を形成した。勿論、圧電体形成層１７０の形成方法は、特に限定されず、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。また第２電極形成層１８０の材料及びその形成方法は、第１電極形成層１６０と同様である。

次に、図６（ａ）及び図７（ａ）に示すように、第２電極形成層１８０及び圧電体形成層１７０をパターニングし、貫通溝７１、貫通孔７２を形成する。このように第２電極形成層１８０及び圧電体形成層１７０を一括してパターニングすることで、圧電体形成層１７０（特に能動部となる領域）の上面を第２電極形成層１８０によって保護することができる。すなわち圧電体形成層１７０の上面をパターニング工程におけるプロセスダメージから保護することができる。また圧電体層７０と第２電極８０との合わせ精度を確保することができる。なお第２電極形成層１８０及び圧電体形成層１７０のエッチング方法としては、例えば、反応性イオンエッチングやイオンミリング等のドライエッチングが挙げられる。

次に、図６（ｂ）及び図７（ｂ）に示すように、第２電極形成層１８０をパターニングして圧電素子３００間で分離し、各圧電素子３００の個別電極である第２電極８０を形成する。この際に、本実施形態では貫通孔７２の周辺に独立電極８５を形成している。独立電極８５は、第２電極８０のパターニング時に貫通孔７２の内部及びその近傍をレジスト（図示なし）で覆う、すなわちパターニングの対象からはずすことで形成される。

これにより、第２電極８０のパターニング時に、貫通孔７２内に露出した第１電極６０がエッチングされることがない。このため、第１電極６０がオーバーエッチによって断線することを回避することができる。さらに第１電極６０と第２電極８０との間でリーク電流が発生するのをより効果的に抑制することができる。第１電極６０がオーバーエッチされた場合、エッチングされた第１電極６０の材料が圧電体層７０の表面等に付着（リデポ）してしまう虞がある。このように第１電極６０の材料の付着が生じていると、第１電極６０と第２電極８０との間でリーク電流が発生し易くなってしまう。

なお第１電極６０のオーバーエッチを防止するためにレジストで保護する必要がある領域は貫通孔７２の領域である。ただし、加工時の合わせ精度を考慮して、実際には、貫通孔７２を含むその近傍領域をレジストで保護する必要がある。その結果、第２電極形成層１８０のパターニング後、貫通孔７２近傍に第２電極８０を構成する材料が残り、貫通孔７２を囲む独立電極８５が形成される。

また本実施形態では、第２電極８０が圧力発生室１２の外側に幅広部８１を備えている。第２電極形成層１８０をパターニングして第２電極８０とする際、第２電極形成層１８０を所望の位置で確実に分離するためには、レジストの位置精度を考慮して、第２電極形成層１８０に対向する領域と共にその外側の領域、例えば、貫通溝７１に対向する領域（図７（ｂ）中一点鎖線領域）を同時にエッチングする必要がある。第２電極８０のみをエッチングしようとすると、貫通溝７１の長手方向端部近傍に第２電極８０の材料が残り隣接する圧電素子３００間が短絡する虞があるからである。

なお上記所定領域をエッチングする場合、貫通溝７１内に露出する絶縁体膜５２もエッチングすることとなる。このとき、圧力発生室１２に対向する絶縁体膜５２がエッチングされてしまうと、振動板が薄くなり、圧電素子３００を駆動する際に変形応力が集中してクラックが発生する虞がある。このため、上記所定領域は圧力発生室１２とは重複しないことが望ましい。また、貫通溝７１に対するレジストの合わせ精度(貫通溝７１の幅方向での合わせ精度)を考慮すると、上記所定領域は、貫通溝７１よりも幅が狭いことが望ましい。このように上記所定領域の幅を貫通溝７１の幅よりも狭くすることで、第２電極８０に幅広部８１が形成される。

その後は、図６（ｃ）に示すように、流路形成基板用ウエハー１１０の全面に亘って金（Ａｕ）からなる配線金属層１９０を形成後、この配線金属層１９０を所定形状にパターニングすることで接続配線９０及び各リード電極９５を形成する。

以上説明したように本発明では、圧電体層７０上に第２電極８０とは独立する独立電極８５を設けるようにした。例えば、本実施形態では、第１電極６０の表面が露出される露出部６１を構成する貫通孔７２の周囲に独立電極８５を設けるようにした。これにより、圧電素子３００を駆動する第１電極６０と第２電極８０との間でリーク電流が発生するのを抑制することができる。したがって、リーク電流に起因する圧電体層７０の破壊を効果的に抑制することができる。また、第２電極８０のパターニング時に生じる第１電極６０のオーバーエッチによる断線を抑制することもできる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。

例えば、図８に示すように、第１電極６０を圧力発生室１２の外側で連続するように櫛歯状に形成すると共に、各リード電極９５の間の圧電体層７０上に第２の接続配線９１をさらに設け、この第２の接続配線９１が圧電体層７０に形成された第２の貫通孔７３を介して第１電極６０に接続されるようにしてもよい。これにより圧電素子３００の共通電極の抵抗値をさらに低下させることができる。そしてこのような構成とする場合、第２の貫通孔７３の周囲にも第２電極８０とは独立する独立電極８５Ａを設けることで、第１電極６０と第２電極８０との間で生じるリーク電流を効果的に抑制することができる。

また上述の実施形態では、圧電体層７０に設けられた貫通孔７２を介して第１電極６０と接続配線９０とを接続した構成を例示したが、第１電極６０と接続配線９０との接続構造はこれに限定されるものではない。例えば、図９に示すように、第１電極６０の端部を圧電体層７０の端部よりも外側まで延設することで露出部６１を形成し、この露出部６１で第１電極６０と接続配線９０とを接続するようにしてもよい。この場合にも、独立電極８５Ａが、露出部６１を形成する圧電体層７０の端部上に設けられていることで、上述の実施形態と同様にリーク電流に起因する圧電体層７０の破壊を抑制することができる。

また、このような構成のインクジェット式記録ヘッドＩは、例えば、図１０に示すように、インクジェット式記録装置ＩＩに搭載される。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１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、この記録ヘッドユニット１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に軸方向移動可能に設けられている。この記録ヘッドユニット１は、例えば、ブラックインク組成物及びカラーインク組成物を噴射する。

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、記録ヘッドユニット１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。

そして本発明では、上述のようにインクジェット式記録ヘッドＩを構成する圧電素子３００の破壊が抑制されるため、耐久性、信頼性を向上したインクジェット式記録装置ＩＩを実現することができる。

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（記録ヘッドユニット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、いわゆるライン式記録装置にも本発明を適用することができる。

なお、上記実施の形態においては、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及びそれを備える液体噴射装置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。

また、本発明は、液体噴射ヘッドに用いられる圧電素子に限定されず、その他のデバイスにも用いることができる。その他のデバイスとしては、例えば、超音波発信器等の超音波デバイス、超音波モーター、圧電トランス等が挙げられる。また、センサーとして用いられる圧電素子にも本発明は適用可能である。圧電素子が用いられるセンサーとしては、例えば、赤外線センサー、超音波センサー、感熱センサー、圧力センサー及び焦電センサー等が挙げられる。

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 インク供給路、 １４ 連通路、 １５ 連通部、 ２０ ノズルプレート、 ２１ ノズル、 ３０ 保護基板、 ４０ コンプライアンス基板、 ５０ 振動板、 ５１ 弾性膜、 ５２ 絶縁体膜、 ６０ 第１電極、 ６１ 露出部、 ７０ 圧電体層、 ７１ 貫通溝、 ７２ 貫通孔、 ８０ 第２電極、 ８１ 幅広部、 ８５ 独立電極、 ９０ 接続配線、 ９５ リード電極、 １００ マニホールド、 １２０ 駆動回路、 ３００ 圧電素子、 ３２０ 圧電体能動部

Claims (6)

1. 振動板上に設けられる第１電極と、
   該第１電極上に設けられた圧電体層と、
   該圧電体層上に設けられた第２電極と、を備える圧電素子であって、
   前記圧電体層が前記第１電極と前記第２電極とで挟まれた圧電体能動部の少なくとも一方の端部が前記第２電極の端部により規定され、
   前記第１電極は前記圧電体能動部を構成する部分が前記圧電体層によって覆われていると共に、前記第１電極及び前記圧電体層が、前記圧電体能動部の端部を規定された前記第２電極の端部の外側まで延設されており、
   当該第１電極は、前記第２電極の端部よりも外側において、前記圧電体層で覆われていない露出部を備えると共に、
   該露出部を形成する前記圧電体層の端部上に、前記第２電極と電気的に独立した独立電極が設けられていることを特徴とする圧電素子。
2. 請求項１に記載の圧電素子において、
   前記第２電極の端部よりも外側の前記圧電体層に、前記露出部を構成する貫通孔が形成されており、
   前記独立電極が、前記貫通孔の周囲に亘って連続して設けられていることを特徴とする圧電素子。
3. 請求項１又は２に記載の圧電素子において、
   前記独立電極が、前記第２電極と同一材料で形成されていることを特徴とする圧電素子。
4. 液体を噴射するノズルに連通する複数の圧力発生室と、
   各圧力発生室に圧力変化を生じさせる請求項１〜３の何れか一項に記載の圧電素子と、
   を具備することを特徴とする液体噴射ヘッド。
5. 請求項４に記載の液体噴射ヘッドにおいて、
   各圧電素子を構成する前記第１電極が、短冊状に形成されると共に、前記露出部に接続された接続配線を介してそれぞれ接続されており、複数の前記圧電素子に共通する共通電極を構成していることを特徴とする液体噴射ヘッド。
6. 請求項４又は５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。

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