JP2014124870A

JP2014124870A - 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置

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Publication number: JP2014124870A
Application number: JP2012284487A
Authority: JP
Inventors: Nobuhiro Naito; 信宏内藤; Yuichi Shimizu; 雄一清水
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2012-12-27
Filing date: 2012-12-27
Publication date: 2014-07-07

Abstract

【課題】振動板が液体によって侵食されるのを抑制して、振動特性にばらつきが生じるのを抑制すると共に、ノズル開口の高密度化及びヘッドの薄型化を実現することができる液体噴射ヘッド及び液体噴射装置を提供する。
【解決手段】液体を吐出するノズル開口２１に連通する圧力発生室１２が設けられた流路形成基板１０と、該流路形成基板１０の一方面側に設けられて前記圧力発生室１２を封止する振動板５０と、該振動板５０上に設けられた圧力発生手段である圧電アクチュエーター３００と、を具備し、前記振動板５０は、前記流路形成基板１０側に酸化ハフニウムを主成分とする第１振動層５１を有する。
【選択図】図３

Description

本発明は、ノズル開口から液体を吐出する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吐出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。

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である圧電アクチュエーターを備え、この圧電アクチュエーター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。

ここで、振動板としては、流路形成基板側に酸化シリコンや酸化ジルコニウム等を設けたものが提案されている（例えば、特許文献１及び２等参照）。

また、流路形成基板や振動板が流路内のインクによって侵食されるのを防ぐために、圧力発生室等の流路の内壁に酸化タンタル等の耐液体性を有する保護膜が設けたものが提案されている（例えば、特許文献３参照）。

特開２００９−８３１４０号公報特開２０１１−８８３６９号公報特開２０１２−１４３９８１号公報

しかしながら、振動板の流路形成基板側に酸化シリコンや酸化ジルコニウムを設けた場合、保護膜にピンホール等が形成されていると、流路内のインク（液体）によって振動板が侵食（エッチング）されて、振動板の振動特性に影響を及ぼし、振動板を安定して変形させることができなくなってしまうという問題がある。

特に、ノズル開口の高密度化、インクジェット式記録ヘッドを薄型化する際に、保護膜は薄くする必要があり、保護膜にピンホール等の不良が発生し易い。

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、振動板が液体によって侵食されるのを抑制して、振動特性にばらつきが生じるのを抑制すると共に、ノズル開口の高密度化及びヘッドの薄型化を実現することができ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設けられて前記圧力発生室を封止する振動板と、該振動板上に設けられた圧力発生手段と、を具備し、前記振動板は、前記流路形成基板側に酸化ハフニウムを主成分とする第１振動層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、振動板の流路形成基板側に酸化ハフニウムを主成分とする第１振動層を設けることで、圧力発生室内に充填された液体によって振動板が侵食されるのを抑制して、振動板の振動特性を安定させることができる。また、圧力発生室内に保護膜を設けたとしても、保護膜の厚さを薄くすることができ、圧電アクチュエーターの変位特性を向上することができると共に、圧電アクチュエーターを薄くすることができ、液体噴射ヘッドの薄型化を図ることができる。

ここで、前記振動板は、前記第１振動層の前記流路形成基板とは反対側に設けられた酸化シリコンを主成分とする第２振動層と、該第２振動層の前記第１振動層とは反対側に設けられた酸化ジルコニウムを主成分とする第３振動層と、を具備することが好ましい。これによれば、酸化シリコン層と、酸化ジルコニウム層とで構成された従来の振動板と同じ硬さの調整を容易に行うことができる。

また、前記第１振動層は、原子層堆積によって形成されていることが好ましい。これによれば、第１振動層の膜密度を高めて、さらに液体による侵食を抑制することができる。

また、前記圧力発生室の内壁には、耐液性を有する保護膜が設けられていることが好ましく、前記保護膜は、０．３Å以上、５０ｎｍ以下の厚さで形成されていることが好ましい。これによれば、保護膜の厚さを比較的薄くすることができ、圧電アクチュエーターの変位特性を向上することができると共に、圧電アクチュエーターを薄くすることができ、液体噴射ヘッドの薄型化を図ることができる。

また、前記保護膜は、原子層堆積によって形成されていることが好ましい。これによれば、保護膜の膜密度を高めて、さらに液体による侵食を抑制することができる。

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。
液体の吐出特性を安定化して、小型化した液体噴射装置を実現できる。

本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの分解斜視図である。本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの平面図及び断面図である。本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの断面図である。本発明の他の実施形態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。

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′線断面図であり、図３は、図２（ｂ）のＢ−Ｂ′線断面図である。

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Ｉが備える流路形成基板１０は、本実施形態では、例えば、シリコン単結晶基板からなる。この流路形成基板１０には、複数の隔壁１１によって区画された圧力発生室１２が同じ色の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、この第１の方向Ｘと直交する方向を、以降、第２の方向Ｙと称する。

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、すなわち第１の方向Ｘに直交する第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。

ここで、流路形成基板１０の圧力発生室１２、インク供給路１３、連通路１４及び連通部１５からなる液体流路の内壁表面（内面）には、耐インク性（耐液体性）を有する材料、例えば、酸化タンタル（ＴａＯｘ；アモルファス）からなる保護膜２００が設けられている。なお、このような保護膜２００の材料は、酸化タンタルに限定されず、使用するインクのｐＨ値によっては、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ_２）等を用いてもよい。

また、保護膜２００は、スパッタリング法、原子層堆積法（ＡＬＤ）等の気相法によって形成することができるが、特に保護膜２００は、原子層堆積によって形成されているのが好ましい。なお、原子層堆積によって形成されているとは、原子層堆積法（ＡＬＤ）によって成膜されていることを言う。この原子層堆積法によれば、保護膜２００を比較的薄い膜厚で、高い膜密度で形成することができる。つまり、保護膜２００を高い膜密度で形成することで、保護膜２００の耐インク性（耐液体性）を向上して、振動板５０や流路形成基板１０等がインク（液体）によって侵食されるのを抑制することができる。したがって、保護膜２００の厚さを薄くすることができる。また、原子層堆積法によって保護膜２００を形成することで、ＣＶＤ法等に比べて薄く形成することができる。ただし、原子層堆積法は、スパッタリング法に比べて成膜に時間がかかるため、厚さのある膜の形成には向かない。

また、本実施形態では、詳しくは後述するが、振動板５０の最下層（流路形成基板１０側）にインク（液体）によって侵食され難い材料を用いることで、保護膜２００を薄く形成しても、振動板５０がインクによって侵食されるのを抑制することができる。すなわち、振動板５０の最下層にインク（液体）によって侵食され易い材料を用いた場合には、保護膜２００を薄く形成することができず、保護膜２００を厚く形成する必要がある。本実施形態では、振動板５０の最下層にインクに侵食され難い材料を用いることで、保護膜２００をスパッタリング法で形成し、保護膜２００にピンホール等が形成されたとしても、振動板５０がインクによって侵食されるのを抑制することができる。

ちなみに、流路形成基板１０としてインクに侵食される材料、例えば、単結晶シリコン基板等を用いて、保護膜２００の厚さを薄くすることで当該保護膜２００にピンホール等が形成された場合には、隔壁１１がインクによって侵食される虞がある。しかしながら、隔壁１１がインクに侵食されたとしても、隣り合う圧力発生室１２を連通するまでには達せず、また、振動板５０の変位特性を変更するものではないので、圧電アクチュエーター３００の振動特性に影響を与えるものではなく、特に問題はない。

このような保護膜２００は、例えば、酸化タンタルを原子層堆積法によって形成した場合には、その厚さは０．３Å以上、５０ｎｍ以下の範囲とすればよく、１０ｎｍ以上、３０ｎｍ以下の範囲が好適である。すなわち、原子層堆積法では均一且つ緻密（高膜密度）に成膜されるからである。また、Ｔａ_２Ｏ_５（ＴａＯ_Ｘ）は、アルカリに可溶だが、膜密度が高ければ（７ｇ／ｃｍ^２程度）アルカリに溶けにくくなり、耐酸性は、フッ化水素以外の溶液には溶けないという特徴をもつので、強アルカリ液や強酸液に対する保護膜として有効である。すなわち、原子層堆積法によれば、保護膜２００を５０ｎｍ以下という比較的薄い厚さで容易に高精度に形成することができる。また、原子層堆積法によって形成された保護膜２００は、高い膜密度で形成されるため、０．３Å以上の厚さで十分な耐インク性を確保することができる。ちなみに、保護膜２００をこれより厚く形成すると、成膜に時間がかかりコスト高になるため好ましくない。また、保護膜２００をこれより薄く形成すると、全体に均一な膜が形成されない虞があるため好ましくない。

このように保護膜２００の厚さを薄くすることで、保護膜２００が振動板５０の変位を阻害するのを低減して、詳しくは後述する圧電アクチュエーター３００の変位を向上することができる。また、保護膜２００の厚さを薄くすることができるため、流路形成基板１０の厚さを薄くしても圧力発生室１２の容積を確保することができると共に、圧電アクチュエーター３００の厚さを薄くすることができる。したがって、インクジェット式記録ヘッドＩの薄型化及びノズル開口２１の高密度化を実現することができる。

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。すなわち、ノズルプレート２０には、第１の方向Ｘにノズル開口２１が並設されている。

流路形成基板１０の他方面側には、酸化ハフニウム（ＨｆＯ_２）を含む材料で形成された第１振動層５１と、第１振動層５１上に形成された酸化シリコン（ＳｉＯ_２）を含む材料で形成された第２振動層５２と、第２振動層５２上に形成された酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）を含む材料で形成された第３振動層５３と、が積層されている。なお、圧力発生室１２等の液体流路は、流路形成基板１０を一方面側（ノズルプレート２０が接合された面側）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等の液体流路の他方面は、第１振動層５１で画成されている。

ここで、第１振動層５１が酸化ハフニウム（ＨｆＯ_２）を含む材料で形成されているとは、第１振動層５１の主成分が酸化ハフニウム（ＨｆＯ_２）であればよく、他の材料を含むものであってもよい。同様に、第２振動層５２は、主成分が酸化シリコン（ＳｉＯ_２）であればよく、第３振動層５３は、主成分が酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）であればよい。

このような第１振動層５１は、流路形成基板用ウェハーにスパッタリング法や、原子層堆積法（ＡＬＤ）等の気相法によって形成することができる。特に、第１振動層５１は原子層堆積によって形成されているのが好ましい。なお、第１振動層５１が原子層堆積によって形成されているとは、原子層堆積法（ＡＬＤ）によって成膜された膜で形成されていることを言う。このように第１振動層５１を原子層堆積法によって形成することで、高い膜密度で形成することができ、耐インク性（耐液体性）をさらに向上することができる。すなわち、第１振動層は、酸化ハフニウム（ＨｆＯ_２）を主成分とすることで、アルカリ及び酸のインクによって侵食され難いものであるが、さらに第１振動層５１を原子層堆積法によって形成することで、耐インク性にさらに優れたものとすることができる。

なお、第１振動層５１は、振動板５０の耐インク性（耐液体性）を向上するためのものであるため、その厚さは比較的薄くてもよい。

第２振動層５２は、例えば、第１振動層５１及び第２振動層５２等と共に振動板５０の全体の厚さを調整する調整層としても機能する。また、酸化シリコンを主成分とする第２振動層５２を設けることで、振動板５０の剛性、靭性を最適なものに調整することができる。

なお、第２振動層５２は、例えば、原子層堆積法（ＡＬＤ）や化学蒸着法（ＣＶＤ）等の気相法などで形成することができる。

また、第３振動層５３は、スパッタリング法、原子層堆積法などの気相法、液相法などによって形成することができる。

なお、第３振動層５３は、圧電体層７０の鉛やビスマス等の成分が、第２振動層５２側に拡散するのを抑制する役割を有する。また、第３振動層５３は、圧電体層７０の結晶の格子定数を合わせる役割も有する。

なお、振動板５０は、少なくとも最下層（流路形成基板１０）側に第１振動層５１を有するものであれば、第２振動層５２及び第３振動層５３が設けられていなくてもよく、また、その他の膜が設けられていてもよい。ただし、本実施形態のように振動板５０として、第１振動層５１、第２振動層５２及び第３振動層５３を設けることで、例えば、従来の酸化シリコン層及び酸化ジルコニウム層だけを有する振動板と同じ硬さとなるように容易に調整することができる。このため、従来の圧電アクチュエーター３００と同じ変形を行わせることができる。

このような振動板５０上には、本実施形態の圧力発生手段として、第１電極６０と圧電体層７０と第２電極８０とを有する圧電アクチュエーター３００が形成されている。ここで、圧電アクチュエーター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、圧電アクチュエーター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という。本実施形態では、第１電極６０を圧電アクチュエーター３００の共通電極とし、第２電極８０を圧電アクチュエーター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。

圧電体層７０は、第１電極６０上に形成される分極構造を有する酸化物の圧電材料からなり、例えば、一般式ＡＢＯ_３で示されるペロブスカイト型酸化物からなることができ、Ａは、鉛を含み、Ｂは、ジルコニウムおよびチタンのうちの少なくとも一方を含むことができる。前記Ｂは、例えば、さらに、ニオブを含むことができる。具体的には、圧電体層７０としては、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ_３：ＰＺＴ）、シリコンを含むニオブ酸チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ，Ｎｂ）Ｏ_３：ＰＺＴＮＳ）などを用いることができる。

また、圧電体層７０は、鉛を含まない非鉛系圧電材料、例えば、鉄酸ビスマスや鉄酸マンガン酸ビスマスと、チタン酸バリウムやチタン酸ビスマスカリウムとを含むペロブスカイト構造を有する複合酸化物などとしてもよい。

さらに、このような圧電アクチュエーター３００の個別電極である各第２電極８０には、インク供給路１３側の端部近傍から引き出され、振動板５０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。

このような圧電アクチュエーター３００が形成された流路形成基板１０上、すなわち、第１電極６０、振動板５０及びリード電極９０上には、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。このマニホールド部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マニホールド１００を構成している。また、流路形成基板１０の連通部１５を圧力発生室１２毎に複数に分割して、マニホールド部３１のみをマニホールドとしてもよい。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との間に介在する振動板５０にマニホールドと各圧力発生室１２とを連通するインク供給路１３を設けるようにしてもよい。

保護基板３０には、圧電アクチュエーター３００に対向する領域に、圧電アクチュエーター３００の運動を阻害しない程度の空間を有する圧電アクチュエーター保持部３２が設けられている。なお、圧電アクチュエーター保持部３２は、圧電アクチュエーター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。

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、各圧電アクチュエーター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、信号処理部として機能する駆動回路１２０が固定されている。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、貫通孔３３を挿通させた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１２１を介して電気的に接続されている。

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、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によってマニホールド部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、ステンレス鋼（ＳＵＳ）等で形成される。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、振動板５０、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。

以上説明したように、本実施形態のインクジェット式記録ヘッドＩでは、振動板５０の流路形成基板１０側に酸化ハフニウムを主成分とする第１振動層５１を設けることで、流路、特に圧力発生室１２内の保護膜２００にピンホールやクラック等が形成されたとしても、振動板５０（第１振動層５１）がインクによって侵食されるのを抑制することができる。すなわち、第１振動層５１を形成する材料である酸化ハフニウムは、酸化シリコン等に比べて、アルカリ性や酸性のインクによって侵食され難く、保護膜２００のピンホール等を介してインクが接触したとしても、振動板５０の変位特性が変化するのを抑制することができる。

また、振動板５０の流路形成基板１０側に酸化ハフニウムを主成分とする第１振動層５１を設けることで、振動板５０をインクの侵食から防ぐ保護膜２００を形成しなくてもよい。本実施形態では、流路形成基板１０の隔壁１１を保護するために保護膜２００を形成することで、振動板５０にも保護膜２００が形成されているが、この保護膜２００は、流路形成基板１０の隔壁１１を保護する目的で設けたものであるため、厚さを薄く形成することができる。したがって、保護膜２００が振動板５０の変形を阻害するのを抑制して、圧電アクチュエーター３００の変位特性を向上することができる。また、保護膜２００を薄く形成して振動板５０の変形を阻害するのを抑制することができることから、圧電アクチュエーター３００の圧電体層７０を薄くすることができると共に、流路形成基板１０の厚さ（圧力発生室１２の深さ）を薄くすることができ、インクジェット式記録ヘッドＩの薄型化を図ることができると共に、ノズル開口２１の高密度化を図ることができる。

（他の実施形態）
以上、本発明の実施形態１について説明したが、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、振動板５０として、第１振動層５１、第２振動層５２及び第３振動層５３を設けるようにしたが、振動板５０は、第１振動層５１に加えて、第２振動層５２及び第３振動層５３の何れか一方のみを設けるようにしてもよく、第２振動層５２及び第３振動層５３を設けないようにしてもよい。ここで、振動板の他の例を図４に示す。なお、図４は、本発明の他の実施形態に係る記録ヘッドのＢ−Ｂ′線に準ずる断面図である。

図４（ａ）に示すように、振動板５０Ａとして、酸化ハフニウムを主成分とする第１振動層５１のみが設けられている。すなわち、第１振動層５１上に第１電極６０、圧電体層７０及び第２電極８０を有する圧電アクチュエーター３００が直接形成されている。

また、図４（ｂ）に示すように、振動板５０Ｂは、流路形成基板１０側に設けられた酸化ハフニウムを主成分とする第１振動層５１と、第１振動層５１上に酸化ジルコニウムを主成分とする第３振動層５３と、を具備する。

このような振動板５０Ａ、５０Ｂであったとしても、流路形成基板１０側に第１振動層５１が設けられていることになるため、振動板５０のインクによる侵食を抑制することができる。

また、上述した実施形態１では、振動板５０の流路形成基板１０側に第１振動層５１を設けるようにしたが、第１振動層５１は、圧力発生室１２等の流路の一方面を画成していればいいため、流路以外の領域、すなわち、第１振動層５１と流路形成基板１０との間に酸化ハフニウム以外の材料の他の層が設けられていてもよい。すなわち、第１振動層５１が、少なくとも流路形成基板１０の圧力発生室１２等の流路を画成していれば、振動板５０のインクによる侵食は抑制することができる。もちろん、流路形成基板１０側が第１振動層５１で形成されていれば、第１振動層５１と第２振動層５２との間や、第２振動層５２と第３振動層５３との間等に他の材料で形成された他の層が設けられていてもよい。

また、上述した実施形態１では、ノズル開口２１からインク滴を吐出する圧力発生手段として、薄膜型の圧電アクチュエーター３００を用いて説明したが、特にこれに限定されるものではなく、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圧電アクチュエーターや、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圧電アクチュエーターを用いてもよい。

また、上述した実施形態１では、ノズル開口２１からインク滴を吐出する圧力発生手段として圧電アクチュエーター３００を用いて説明したが、特にこれに限定されず、例えば、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ーなどを使用することができる。

また、上述した実施形態１では、流路形成基板１０として、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、ＳＯＩ基板、ガラス等の材料を用いるようにしてもよい。

また、これら各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、所謂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、また液体噴射装置の一例としてインクジェット式記録装置を挙げて説明したが、本発明は、広く液体噴射ヘッド及び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や液体噴射装置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、かかる液体噴射ヘッドを備えた液体噴射装置にも適用できる。

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ノズル開口、３０保護基板、４０コンプライアンス基板、５０、５０Ａ、５０Ｂ振動板、５１第１振動層、５２第２振動層、５３第３振動層、６０第１電極、７０圧電体層、８０第２電極、９０リード電極、１００マニホールド、１２０駆動回路、２００保護膜、３００圧電アクチュエーター（圧力発生手段）

Claims

液体を吐出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設けられて前記圧力発生室を封止する振動板と、
該振動板上に設けられた圧力発生手段と、を具備し、
前記振動板は、前記流路形成基板側に酸化ハフニウムを主成分とする第１振動層を有することを特徴とする液体噴射ヘッド。
前記振動板は、前記第１振動層の前記流路形成基板とは反対側に設けられた酸化シリコンを主成分とする第２振動層と、
該第２振動層の前記第１振動層とは反対側に設けられた酸化ジルコニウムを主成分とする第３振動層と、を具備することを特徴とする請求項１記載の液体噴射ヘッド。
前記第１振動層は、原子層堆積によって形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の液体噴射ヘッド。
前記圧力発生室の内壁には、耐液性を有する保護膜が設けられていることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の液体噴射ヘッド。
前記保護膜は、原子層堆積によって形成されていることを特徴とする請求項４記載の液体噴射ヘッド。
前記保護膜は、０．３Å以上、５０ｎｍ以下の厚さで形成されていることを特徴とする請求項４又は５記載の液体噴射ヘッド。
請求項１〜６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。