JP2013256120A

JP2013256120A - 液体噴射ヘッド、液体噴射装置及びアクチュエーター装置

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Publication number: JP2013256120A
Application number: JP2013135573A
Authority: JP
Inventors: Shiro Yazaki; 士郎矢崎; Eiki Hirai; 栄樹平井
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2013-06-27
Filing date: 2013-06-27
Publication date: 2013-12-26
Anticipated expiration: 2029-03-26
Also published as: JP5741867B2

Abstract

【課題】上電極を共通電極にする場合において、圧電体層の剛性を向上させ、同時に圧電体層と上電極膜との間の密着性も良好に確保し得る液体噴射ヘッドを提供する。
【解決手段】下電極６０が圧力発生室１２に対応して独立して設けられて圧電素子３００の個別電極を構成する一方、上電極８０が圧力発生室１２の並設方向に亘って連続的に設けられて圧電素子３００の共通電極を構成し、さらに圧電体層７０の長手方向に関する一端部は下電極６０の長手方向に関する一端部よりも外側にあり、しかも圧電体層７０の少なくとも一端部側には、各下電極６０に対応させて設けられた個別部７０Ａと、各個別部７０Ａに一体的に接続され圧力発生室１２の長手方向に関する端部に向けて幅が漸増されている拡幅部７０Ｂと、各拡幅部７０Ｂに一体的に接続され並設方向において隣接する圧電素子３００の圧電体層７０が一体化された共通部７０Ｃとを有する。
【選択図】図３

Description

本発明は液体噴射ヘッド、液体噴射装置及びアクチュエーター装置に関し、特に圧電体素子の上電極を共通電極とする場合に適用して有用なものである。

液滴を噴射する液体噴射ヘッドの代表例であるインクジェット式記録ヘッドとしては、例えば、圧力発生室が形成された流路形成基板と、流路形成基板の一方面側に設けられる下電極、圧電体層及び上電極からなる圧電素子とを具備し、この圧電素子の変位によって圧力発生室内に圧力を付与することで、ノズルからインク滴を噴射するものがある。このようなインクジェット式記録ヘッドに採用されている圧電素子は、例えば、湿気等の外部環境に起因して破壊され易いという問題がある。この問題を解決するために、例えば、圧電体層の外周面を上電極膜で覆うように構成したものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−８８４４１号公報

特許文献１に記載されているように、圧電体層を上電極膜で覆うようにすることで、湿気に伴う圧電体層の破壊を抑制することはできるが、流路形成基板上に振動板を介して下電極をパターニングし、かかる下電極の上に圧電体層をスピンコート法等により形成した場合、前記圧電体層の厚さは、下電極の長手方向の一端部とこれに相対向する圧電体層の長手方向の端部との間で若干薄くなる。この部分には下電極膜が形成されていないからである。この結果、圧電体層の当該部分の剛性が低くなり、特に下電極の長手方向の一端部に相対向する位置及び圧力発生室の一端部に相対向する位置での応力集中により圧電体層が破損する場合がある。

また、圧電体層をパターニングした後、上電極膜を形成した場合には、上電極膜の圧電体層に対する密着性が悪く両者の境界部分に剥離を生起する場合がある。

なお、このような問題は、インクジェット式記録ヘッドに限らず、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てなされたものであり、上電極を共通電極にする場合において、圧電体層の剛性を向上させ、同時に圧電体層と上電極膜との間の密着性も良好に確保し得る液体噴射ヘッド、液体噴射装置及びアクチュエーター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、液滴を吐出するノズルにそれぞれ連通する圧力発生室が複数並設された流路形成基板と、該流路形成基板の一方面側に設けられる下電極、圧電体層及び上電極からなる圧電素子とを具備し、前記下電極が前記圧力発生室に対応して独立して設けられて前記圧電素子の個別電極を構成する一方、前記上電極が前記圧力発生室の並設方向に亘って連続的に設けられて前記圧電素子の共通電極を構成し、さらに前記圧電体層の長手方向に関する一端部は前記下電極の長手方向に関する一端部よりも外側にあり、しかも前記圧電体層の少なくとも前記一端部側には、前記各下電極に対応させて設けられた個別部と、各個別部に一体的に接続され前記圧力発生室の長手方向に関する端部に向けて幅が漸増されている拡幅部と、各拡幅部に一体的に接続され前記並設方向において隣接する圧電素子の圧電体層が一体化された共通部とを有することを特徴とする液体噴射ヘッドにある。

本態様によれば拡幅部の部分で圧電体層の剛性を高めることができるので、圧電素子の変位に伴い拡幅部の一部に応力集中が発生してもこの部分の破損を有効に回避することができる。また、圧電体層をエッチングにより形成すると上電極の付きまわりが悪く、剥離し易いという問題を生起し、しかもかかる剥離は圧電体層を細くエッチングした場合に顕著になる。これに対し、本態様によれば拡幅部ではある程度の幅を確保することができ、また共通部ではエッチングの必要がないので上電極の付着性を向上させることができる。この結果、上電極の剥離を有効に防止することができ、当該液体噴射ヘッドの信頼性の向上に資することができる。

ここで、前記拡幅部と前記共通部との境界における前記拡幅部の幅が、前記圧力発生室の幅よりも大きくなるように構成するのが望ましい。この場合には拡幅部での剛性を良好に高めることができる。また、前記拡幅部と共通部との境界が、前記圧力発生室の長手方向に関する一端部の内側にあるように構成するのが好ましい。この場合には大きな応力が集中する圧力発生室の前記端部での圧電体層の破壊を有効に防止することができる。また、前記個別部と前記拡幅部との境界が、前記圧力発生室の長手方向に関し前記下電極の端部よりも内側にあるように構成するのが好ましい。この場合には大きな応力が集中する下電極の前記端部での圧電体層の破壊を有効に防止することができる。

本発明の他の態様は、上述の如き液体噴射ヘッドを有することを特徴とする液体噴射装置にある。

本態様によれば圧電素子での破損及び上電極の剥離を良好に回避し得る信頼性の高い液体噴射ヘッドにより長期に亘り安定した性能の液体噴射装置を実現することができる。

本発明のさらに他の態様は、下電極、圧電体層及び上電極からなる圧電素子を具備し、前記下電極が前記圧力発生室に対応して独立して設けられて前記圧電素子の個別電極を構成する一方、前記上電極が前記圧力発生室の並設方向に亘って連続的に設けられて前記圧電素子の共通電極を構成し、さらに前記圧電体層の長手方向に関する一端部は前記下電極の長手方向に関する一端部よりも外側にあり、しかも前記圧電体層の少なくとも前記一端部側には、前記各下電極に対応させて設けられた個別部と、各個別部に一体的に接続され前記圧力発生室の長手方向に関する端部に向けて幅が漸増されている拡幅部と、各拡幅部に一体的に接続され前記並設方向において隣接する圧電素子の圧電体層が一体化された共通部とを有することを特徴とするアクチュエーター装置にある。

本態様によれば拡幅部の部分で圧電体層の剛性を高めることができるので、圧電素子の変位に伴い拡幅部の一部に応力集中が発生してもこの部分の破損を有効に回避することができ、また拡幅部ではある程度の幅を確保することができ、さらに共通部ではエッチングの必要がないので上電極の付着性を向上させることができる。この結果、長期に亘り安定したアクチュエーター動作を保証し得るものとなる。

本発明の一実施形態に係る記録ヘッドの分解斜視図である。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である。本発明の一実施形態に係る圧電素子の詳細な構造を示す拡大図である。本発明の一実施形態に係る記録ヘッドの要部を示す断面図である。一実施形態に係る記録装置の概略図である。

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。

図示するように、流路形成基板１０は、本実施形態では結晶面方位が（１１０）であるシリコン単結晶基板からなり、その一方面には酸化膜からなる弾性膜５０が形成されている。流路形成基板１０には、隔壁１１によって区画され一方側の面が弾性膜５０で構成される複数の圧力発生室１２がその幅方向に並設されている。

流路形成基板１０には、圧力発生室１２の長手方向一端部側に、隔壁１１によって区画され各圧力発生室１２に連通するインク供給路１３と連通路１４とが設けられている。連通路１４の外側には、各連通路１４と連通する連通部１５が設けられている。この連通部１５は、後述する接合基板３０のリザーバー部３２と連通して、各圧力発生室１２の共通のインク室（液体室）となるリザーバー１００の一部を構成する。

ここで、インク供給路１３は、圧力発生室１２よりも狭い断面積となるように形成されており、連通部１５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。例えば、インク供給路１３は、リザーバー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、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。また、各連通路１４は、圧力発生室１２の幅方向両側の隔壁１１を連通部１５側に延設してインク供給路１３と連通部１５との間の空間を区画することで形成されている。

なお、流路形成基板１０の材料として、本実施形態ではシリコン単結晶基板を用いているが、勿論これに限定されず、例えば、ガラスセラミックス、ステンレス鋼等を用いてもよい。

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１３とは反対側の端部近傍に連通するノズル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、上述したように弾性膜５０が形成され、この弾性膜５０上には、弾性膜５０とは異なる材料の酸化膜からなる絶縁体膜５５が形成されている。絶縁体膜５５上には、下電極膜６０と圧電体層７０と上電極膜８０とからなる圧電素子３００が形成されている。この圧電素子３００は、下電極膜６０、圧電体層７０及び上電極膜８０を有する部分だけでなく、少なくとも圧電体層７０を有する部分を含む。

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ーと称する。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、弾性膜５０、絶縁体膜５５を設けずに、下電極膜６０のみを残して下電極膜６０を振動板としてもよい。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。

流路形成基板１０上には、このような圧電素子３００の駆動を阻害しない空間となる圧電素子保持部３１を有する接合基板３０が接着剤３５によって接着されている。圧電素子保持部３１は、圧電素子保持部３１内への大気の侵入を抑制できるように構成されている。つまり、圧電素子保持部３１は、大気の侵入を抑制できれば、必ずしも密封されている必要はない。そして圧電素子３００は、このような圧電素子保持部３１内に形成されているため、外部環境の影響を殆ど受けない状態で保護されている。

ここで、図２に基づき本実施形態に係る圧電素子３００の構造についてさらに説明する。図２に示すように、圧電素子３００を構成する下電極膜６０は、各圧力発生室１２に対向する領域毎に、圧力発生室１２の幅よりも狭い幅で設けられて各圧電素子３００の個別電極を構成している。また、圧電素子３００の長手方向に関する一端部側（図２中の右端部側；以下同じ）では、下電極膜６０の端部が圧力発生室１２内に位置しており、圧電素子３００の長手方向に関する他端部側（図２中の左端部側；以下同じ）では、下電極膜６０が圧力発生室１２の端部の外側まで延設されている。

圧電体層７０は、下電極膜６０の幅よりも広い幅で且つ圧力発生室１２の幅よりも狭い幅で設けられている。また、圧電体層７０の長手方向における一端部側には、各下電極膜６０に対応させて設けられた個別部７０Ａと、各個別部７０Ａに一体的に接続され圧力発生室１２の長手方向に関する一端部に向けて幅が漸増されている拡幅部７０Ｂと、各拡幅部７０Ｂに一体的に接続され圧力発生室１２の並設方向において隣接するセグメントが一体化された共通部７０Ｃとの３つの部分からなる。このように、本実施形態においては拡幅部７０Ｂ及び共通部７０Ｃを形成することで、剛性の向上及び上電極膜８０の剥離防止を図っている。

上述の如き個別部７０Ａ、拡幅部７０Ｂ及び共通部７０Ｃと他の部分との関係について図３に基づきさらに詳細に説明する。図３は圧電素子３００の構造をさらに詳細に説明するための拡大図であり、（ａ）が圧電素子３００及びその近傍部分を縦断面で示し、（ｂ）が圧電素子３００の部分を平面で示したものである（ただし、上電極膜８０は省略している）。両図に示すように、圧電体層７０（図３（ｂ）中に網点で示す部分）の長手方向における一端部側には、上述の如く個別部７０Ａ、拡幅部７０Ｂ及び共通部７０Ｃが形成されているが、本実施形態においては、個別部７０Ａと拡幅部７０Ｂとの境界Ｂ１が下電極膜６０の長手方向に関する一端部６０Ａの内側にあるように構成するとともに、拡幅部７０Ｂと共通部７０Ｃとの境界Ｂ２が圧力発生室１２の長手方向に関する一端部１２Ａの内側にあるように構成してある。さらに、拡幅部７０Ｂと共通部７０Ｃとの境界Ｂ２における拡幅部７０Ｂの幅Ｗ−ＰＺＴ１が、圧力発生室１２の幅Ｗ−ＣＡＶよりも大きくなるように、また拡幅部７０Ｂのうち下電極膜６０の一端部６０Ａに対応する位置における拡幅部７０Ｂの幅Ｗ−ＰＺＴ２が、個別部７０Ａの幅Ｗ−ＰＺＴ３よりも大きくなるように構成してある。なお、本実施形態における拡幅部７０Ｂは図３（ｂ）に示すような曲線形状としたが、これに限定するものではない。共通部７０Ｃに向けてその幅が漸増するような形状であればそれ以上の限定はない。例えば、個別部７０Ａとの境界Ｂ１と共通部７０Ｃとの境界Ｂ２との間を直線で結んだ形状であっても構わない。

かかる構造によれば、従来技術において下電極膜６０が形成されないことにより剛性が低下している下電極膜６０の一端部６０Ａと圧力発生室１２の一端部１２Ａとの間において効果的に当該部分の剛性を向上させることができる。特に応力が集中する圧力発生室１２の一端部１２Ａ及び下電極膜６０の一端部６０Ａに対応する位置において大きな剛性を有するものとなる。さらに拡幅部７０Ｂではある程度の幅を確保することができ、また共通部７０Ｃではエッチングの必要がないので上電極膜８０の付着性を向上させることができる。

図１及び図２に明示するように、本実施形態における圧電体層７０の長手方向に関する他端部側は、圧力発生室１２の端部の外側までそれぞれ延設され、圧力発生室１２に対向する領域の下電極膜６０の上面及び端面を完全に覆うように設けられている。したがって、本実施形態の構成では、圧電素子３００の長手方向に関する他端部側で圧力発生室１２内に位置する下電極膜６０の端部は、圧電体層７０によって完全に覆われている。

圧電素子３００の長手方向に関する他端部側では、圧電体層７０は、接合基板３０の圧電素子保持部３１の周縁部が接着される流路形成基板１０の接着領域２００まで延設されており、特に、接着領域２００の外側まで延設されていることが好ましい。また、このように接着領域２００まで延設された圧電体層７０の外側には、下電極膜６０がさらに延設されており、下電極膜６０の端部には、例えば、金（Ａｕ）等からなる実装用電極９０が接続されてボンディングワイヤ等からなる接続配線（図示なし）が接続される端子部９５が形成されている。つまり、下電極膜６０と実装用電極９０とは、圧電素子保持部３１内ではなく、接着領域２００又は接着領域２００の外側で接続されている。そして、この端子部９５（実装用電極９０）を介して各圧電素子３００に選択的に電圧が印加されるようになっている。

上電極膜８０は、複数の圧力発生室１２に対向する領域に連続的に形成され、圧電素子３００の長手方向の一端部側では、上電極膜８０の端部は圧力発生室１２の外側に位置しており、圧電素子３００の長手方向の他端部側では、上電極膜８０の端部は圧力発生室１２に対向する領域内に位置している。同時に、上電極膜８０は、圧力発生室１２に対向する領域の圧電体層７０の上面及び圧電素子３００が並設された方向における圧電体層７０の側面（端面）を覆っている。

すなわち、図２（ａ）のＢ−Ｂ′断面である図４に示すように、圧電体層７０の幅は下電極膜６０側ほど広い台形状となっており、圧電体層７０の側面が傾斜面となって圧力発生室１２に対向する領域において上電極膜８０が圧電体層７０の側面を覆っている。なお、本実施形態では、圧電素子３００の長手方向の一端部側の圧電体層７０の側面も、上電極膜８０によって覆われている。

また、このような上電極膜８０は実質的に圧電素子保持部３１内のみに設けられている。実際には、上電極膜８０は、圧電素子保持部３１内のみに形成されているが、上電極膜８０に接続された実装用電極９１が圧電素子保持部３１の外側まで延設され、下電極膜６０の場合と同様に、実装用電極９１の先端部が接続配線（図示なし）に接続される端子部９５となっている。つまり上電極膜８０は、端子部９５を除いて圧電素子保持部３１内に形成されている。

このような構成では、下電極膜６０は圧電素子保持部３１の外側のみで露出される一方、上電極膜８０は圧電素子保持部３１内のみで露出され、これら下電極膜６０の露出部分と上電極膜８０の露出部分との間には、接合基板３０と流路形成基板１０とを接着するための接着剤３５が存在する。したがって、この接着剤３５によって下電極膜６０と上電極膜８０とが絶縁され、これら下電極膜６０と上電極膜８０との間で生じる絶縁破壊に起因する圧電素子３００の破壊を防止することができる。

接合基板３０と流路形成基板１０とを接着する接着剤３５は、このように上電極膜８０と下電極膜６０との絶縁を図る役割を果たすため、絶縁性の接着剤を用いることが好ましい。これにより下電極膜６０と上電極膜８０とをより確実に絶縁することができる。

また上電極膜８０によって圧電体層７０の表面を覆って設けられているため、保護膜を別途設けることなく、圧電体層７０への大気中の水分（湿気）の浸透を防止することができる。保護膜を必要としないため製造コストが大幅に低減し、水分（湿気）に起因する圧電素子３００（圧電体層７０）の破壊を防止することができ、圧電素子３００の耐久性を向上することができる。

さらに本実施形態では、上述したように圧電素子３００の長手方向一端部側の上電極膜８０の端部は、圧力発生室１２に対向する領域内に位置しており、圧電素子３００の実質的な駆動部が圧力発生室１２に対向する領域内に設けられている。すなわち、圧電素子３００は、圧力発生室１２内に位置する下電極膜６０の端部と上電極膜８０の端部との間の部分が実質的な駆動部となっている。このため圧電素子３００を駆動しても、圧力発生室１２の長手方向両端部近傍の振動板（弾性膜５０、絶縁体膜５５）には大きな変形が生じることはないため、この部分の振動板に割れが発生するのを防止することができる。

なお接合基板３０には、流路形成基板１０の連通部１５に対応する領域にリザーバー部３２が設けられている。このリザーバー部３２は、本実施形態では、接合基板３０を厚さ方向に貫通して圧力発生室１２の並設方向に沿って設けられており、上述したように流路形成基板１０の連通部１５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ー１００を構成している。

さらに、接合基板３０の圧電素子保持部３１のリザーバー部３２とは反対側の領域には、接合基板３０を厚さ方向に貫通する貫通孔３３が設けられ、上述した下電極膜６０及び上電極膜８０の端子部９５がこの貫通孔３３内に形成されている。そして図示しないが、これら下電極膜６０及び上電極膜８０の各端子部９５は、貫通孔３３内に延設される接続配線によって圧電素子３００を駆動するための駆動ＩＣ等に接続される。

なお、接合基板３０の材料としては、例えば、ガラス、セラミックス材料、金属、樹脂等が挙げられるが、流路形成基板１０の熱膨張率と略同一の材料で形成されていることがより好ましく、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。

接合基板３０上には、さらに、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によってリザーバー部３２の一方面が封止されている。固定板４２は、金属等の硬質の材料で形成される。この固定板４２のリザーバー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、リザーバー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からインクを取り込み、リザーバー１００からノズル２１に至るまで内部をインクで満たした後、図示しない駆動ＩＣ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圧電素子３００に電圧を印加し、圧電素子３００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２１からインク滴が吐出する。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、勿論上述した実施形態に限定されるものではない。少なくとも前記一端部側に、個別部７０Ａと、拡幅部７０Ｂ及び共通部７０Ｃが形成されていれば本発明の範囲に含まれる。例えば、個別部７０Ａと拡幅部７０Ｂとの境界Ｂ１の位置及び拡幅部７０Ｂと共通部７０Ｃとの境界Ｂ２の位置を上記実施形態の位置に限定する必要はない。ただ、境界Ｂ１、Ｂ２の位置を上記実施形態のように限定した場合、最も応力が集中する下電極膜６０の一端部６０Ａ及び圧力発生室１２の一端部１２Ａでの剛性を高めることができるので、最も効果的に圧電体層７０の破損防止を図ることができる。また、拡幅部７０Ｂと共通部７０Ｃとの境界Ｂ２における拡幅部７０Ｂの幅Ｗ−ＰＺＴ１を、圧力発生室１２の幅Ｗ−ＣＡＶよりも大きくなるように構成することで拡幅部における剛性を大きくすることはできるが、かかる構成も必須ではない。

さらに、拡幅部７０Ｂ及び共通部７０Ｃを前記一端部だけではなく、これを他端部側にも形成しても良い。この場合も拡幅部７０Ｂ及び共通部７０Ｃ部分での剛性の向上と、上電極膜８０の剥離防止機能は期待できる。ただ、他端部側では圧電体層７０の下に下電極膜６０が存在する構成となっているので、剛性向上効果は一端部側程顕著ではない。

また、本実施形態では、圧電素子保持部３１の外側のみで露出される下電極膜６０と圧電素子保持部３１内のみで露出される上電極膜８０との間で接合基板３０の一部を接着剤３５を介して圧電体層７０の表面に接合し、圧電体層７０及び接着剤３５で下電極膜６０と上電極膜８０とを隔離することにより両者間の電気的な絶縁を図っているが、本発明の基本構造においては、必ずしもこのような絶縁構造を採用する必要はない。下電極膜６０及び上電極膜８０間の絶縁性は劣るが接合基板３０の一部が下電極膜６０上に接合されるような構造でも勿論構わない。

上述した実施形態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上を搬送されるようになっている。

なお上述の実施形態では、インクジェット式記録ヘッドがキャリッジに搭載されて主走査方向に移動するタイプのインクジェット式記録装置を例示したが、本発明は、他のタイプのインクジェット式記録装置にも適用することができる。例えば、固定された複数のインクジェット式記録ヘッドを有し、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、いわゆるライン式のインクジェット式記録装置にも本発明を適用することができる。

また上述した実施形態では、本発明の液体噴射ヘッド及び液体噴射装置の一例として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を説明したが、液体噴射ヘッド及び液体噴射装置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。本発明は、広く液体噴射ヘッド及び液体噴射ヘッドを具備する液体噴射装置の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もの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。

１０流路形成基板、１２圧力発生室、２０ノズルプレート、２１ノズル、３０接合基板、５０弾性膜、５５絶縁体膜、６０下電極膜、７０圧電体層、７０Ａ個別部、７０Ｂ拡幅部、７０Ｃ共通部、８０上電極膜、１００リザーバー、３００圧電素子

上記課題を解決する本発明の態様は、液滴を吐出するノズルに連通する圧力発生室が複数並設された流路形成基板と、前記流路形成基板の一方面側に設けられた個別電極としての下電極、圧電体層及び前記圧力発生室の並設方向に亘って連続的に設けられた共通電極としての上電極と、を具備し、前記圧電体層は、前記圧力発生室の長手方向における前記下電極の一端部および前記圧力発生室の一端部を超えて設けられるともに、前記並設方向において前記下電極よりも広い幅で且つ前記圧力発生室よりも狭い幅の第１の部分と、複数の前記圧力発生室に亘って共通化された第２の部分と、前記第１の部分から前記第２の部分にかけて幅が漸増する第３の部分を有することを特徴とする液体噴射ヘッドにある。

本態様によれば、圧電体層が、圧力発生室の長手方向における下電極の一端部および圧力発生室の一端部を超えて設けられているので、特に第３の部分での圧電体層の剛性を高めることができ、圧電素子の変位に伴い圧電体層の一部に応力集中が発生してもこの部分の破損を有効に回避することができる。
また、圧電体層をエッチングにより形成すると上電極の付きまわりが悪く、剥離し易いという問題を生起し、しかもかかる剥離は圧電体層を細くエッチングした場合に顕著になる。これに対し、本態様によれば第３の部分ではある程度の幅を確保することができ、また第２の部分ではエッチングの必要がないので上電極の付着性を向上させることができる。この結果、上電極の剥離を有効に防止することができ、当該液体噴射ヘッドの信頼性の向上に資することができる。

ここで、前記下電極の一端部が、前記圧力発生室に対応する領域に位置するのが望ましい。また、前記第３の部分と第２の部分との境界が、前記圧力発生室の長手方向において前記圧力発生室の一端部よりも前記圧力発生室の他端側にあるのが好ましい。この場合には大きな応力が集中する圧力発生室の前記端部での圧電体層の破壊を有効に防止することができる。また、前記第１の部分と前記第３の部分との境界が、前記圧力発生室の長手方向において前記下電極の一端部よりも前記圧力発生室の他端側にあるのが好ましい。この場合には大きな応力が集中する下電極の前記端部での圧電体層の破壊を有効に防止することができる。

Claims

液滴を吐出するノズルそれぞれ連通する圧力発生室が複数並設された流路形成基板と、該流路形成基板の一方面側に設けられる下電極、圧電体層及び上電極からなる圧電素子とを具備し、
前記下電極が前記圧力発生室に対応して独立して設けられて前記圧電素子の個別電極を構成する一方、前記上電極が前記圧力発生室の並設方向に亘って連続的に設けられて前記圧電素子の共通電極を構成し、
さらに前記圧電体層の長手方向に関する一端部は前記下電極の長手方向に関する一端部よりも外側にあり、しかも前記圧電体層の少なくとも前記一端部側には、前記各下電極に対応させて設けられた個別部と、各個別部に一体的に接続され前記圧力発生室の長手方向に関する端部に向けて幅が漸増されている拡幅部と、各拡幅部に一体的に接続され前記並設方向において隣接する圧電素子の圧電体層が一体化された共通部とを有することを特徴とする液体噴射ヘッド。
請求項１に記載する液体噴射ヘッドにおいて、
前記拡幅部と前記共通部との境界における前記拡幅部の幅が、前記圧力発生室の幅よりも大きくなるように構成したことを特徴とする液体噴射ヘッド。
請求項１又は請求項２に記載する液体噴射ヘッドにおいて、
前記拡幅部と共通部との境界が、前記圧力発生室の長手方向に関する端部の内側にあるように構成したことを特徴とする液体噴射ヘッド。
請求項１乃至請求項３の何れか一つに記載する液体噴射ヘッドにおいて、
前記個別部と前記拡幅部との境界が、前記圧力発生室の長手方向に関し前記下電極の端部よりも内側にあるように構成したことを特徴とする液体噴射ヘッド。
請求項１乃至請求項４の何れか一つに記載する液体噴射ヘッドを有することを特徴とする液体噴射装置。
下電極、圧電体層及び上電極からなる圧電素子を具備し、
前記下電極が前記圧力発生室に対応して独立して設けられて前記圧電素子の個別電極を構成する一方、前記上電極が前記圧力発生室の並設方向に亘って連続的に設けられて前記圧電素子の共通電極を構成し、
さらに前記圧電体層の長手方向に関する一端部は前記下電極の長手方向に関する一端部よりも外側にあり、しかも前記圧電体層の少なくとも前記一端部側には、前記各下電極に対応させて設けられた個別部と、各個別部に一体的に接続され前記圧力発生室の長手方向に関する端部に向けて幅が漸増されている拡幅部と、各拡幅部に一体的に接続され前記並設方向において隣接する圧電素子の圧電体層が一体化された共通部とを有することを特徴とするアクチュエーター装置。