JP2015157388A - 液体噴射ヘッド、及び、液体噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】圧電体層のクラック等の不良発生をより確実に抑制することが可能な液体噴射ヘッド、及び、液体噴射装置を提供する。【解決手段】圧力室に対応する領域に当該圧力室側から第１の電極、圧電体層、および第２の電極がこの順に積層されてなる圧電素子と、を備え、隣り合う圧力室の間に対応する領域には、圧電体層を除去した開口部が形成され、第1の方向に直交する第２の方向における圧電素子の端部領域には、各圧力室の一部及び各開口部の一部とそれぞれ重畳する金属層が積層され、第２の方向において、開口部の端部は圧力室の端部より内側に位置すると共に、金属層と開口部とが重畳した領域の距離をＤ１、当該金属層と圧力室とが重畳した領域の距離をＤ２としたとき、０μｍ≰Ｄ１≰２５μｍ …（１）０μｍ≰Ｄ２≰４５μｍ …（２）を満たす。【選択図】図５

Description

本発明は、圧電素子の駆動により液体を噴射する液体噴射ヘッド、及び、これを備えた液体噴射装置に関するものである。

液体噴射装置は液体噴射ヘッドを備え、この噴射ヘッドから各種の液体を噴射する装置である。この液体噴射装置としては、例えば、インクジェット式プリンターやインクジェット式プロッター等の画像記録装置があるが、最近ではごく少量の液体を所定位置に正確に着弾させることができるという特長を生かして各種の製造装置にも応用されている。例えば、液晶ディスプレイ等のカラーフィルターを製造するディスプレイ製造装置，有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイやＦＥＤ（面発光ディスプレイ）等の電極を形成する電極形成装置，バイオチップ（生物化学素子）を製造するチップ製造装置に応用されている。そして、画像記録装置用の記録ヘッドでは液状のインクを噴射し、ディスプレイ製造装置用の色材噴射ヘッドではＲ（Red）・Ｇ（Green）・Ｂ（Blue）の各色材の溶液を噴射する。また、電極形成装置用の電極材噴射ヘッドでは液状の電極材料を噴射し、チップ製造装置用の生体有機物噴射ヘッドでは生体有機物の溶液を噴射する。

上記の液体噴射ヘッドは、圧力室に液体を導入し、当該圧力室の液体に圧力変動を生じさせて、この圧力室に通じるノズルから液体を噴射するように構成されている。上記圧力室内の液体に圧力変動を生じさせる圧力発生手段としては、圧電素子が好適に用いられる。この圧電素子としては、例えば、圧力室に近い側から順に、圧力室毎に設けられる個別電極として機能する下電極膜と、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等の圧電体層と、複数の圧力室に共通な共通電極として機能する上電極膜とが、成膜技術によりそれぞれ積層形成されて構成される（例えば、特許文献１）。そして、圧電体膜において上下の電極膜によって挟まれた部分が、電極膜への電圧の印加によって変形する能動部となる。このような圧電素子は、圧力室の一側（例えば、ノズルが形成されるノズルプレートとは反対側）を区画した振動板上に形成される。この振動板は、可撓性を有し、圧電素子の変形に伴って変形する。

ここで、圧電素子が変形する際において、能動部と能動部では無い部分（非能動部）との境界位置に大きな応力が発生し、この応力によって当該位置に歪みが集中する。このような歪みの集中は、圧電素子を構成する圧電体層にひび割れ（クラック）等の不良を生じさせる虞がある。このような不良の発生を抑制するため、特許文献１では、圧力室の長手方向における端部に対応する領域に圧電体層を形成すると共に、当該領域に金属層を積層し、当該領域の圧電素子の剛性を高めている。これにより、圧電素子の当該領域への歪みの集中が緩和され、上記不良の発生を抑制できる。

特開２０１３−１５８９０９号公報

しかしながら、上記の金属層と圧力室および圧電体層とが重畳する領域をどの程度設ければよいかについての指標は示されていない。このため、例えば、当該重畳する領域を広くし過ぎると、振動板の変形が過度に抑制される虞がある。一方、当該重畳する領域を狭くし過ぎると、上記したクラック等の不良を抑制しきれない虞がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、圧電体層のクラック等の不良発生をより確実に抑制することが可能な液体噴射ヘッド、及び、液体噴射装置を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するために提案されたものであり、ノズルに連通する圧力室が第1の方向に複数形成された圧力室形成基板と、
前記圧力室に対応する領域に当該圧力室側から第１の電極、圧電体層、および第２の電極がこの順に積層されてなる圧電素子と、を備え、
隣り合う圧力室の間に対応する領域には、前記圧電体層を除去した開口部が形成され、
前記第1の方向に直交する第２の方向における前記圧電素子の端部領域には、各圧力室の一部及び各開口部の一部とそれぞれ重畳する金属層が積層され、
前記第２の方向において、前記開口部の端部は前記圧力室の端部より内側に位置すると共に、前記金属層と前記開口部とが重畳した領域の距離をＤ１、当該金属層と前記圧力室とが重畳した領域の距離をＤ２としたとき、
０μｍ≦Ｄ１≦２５μｍ …（１）
０μｍ≦Ｄ２≦４５μｍ …（２）
を満たすことを特徴とする。

上記構成において、前記距離Ｄ１及びＤ２が
５μｍ≦Ｄ１≦２０μｍ …（３）
５μｍ≦Ｄ２≦４０μｍ …（４）
を満たすことが望ましい。

この構成によれば、圧電素子の変形を抑制しすぎることなく、圧力室の端部に対応する領域における圧電素子の剛性を高めることができる。これにより、圧電素子を変形させる際に、圧電素子における、当該領域や能動部と非能動部との境界への歪みの集中が緩和され、クラック等の不良の発生をより確実に抑制することができる。その結果、液体噴射ヘッドの信頼性が向上する。

そして、本発明の液体噴射装置は、上記各構成の液体噴射ヘッドを備えたことを特徴とする。

プリンターの構成を説明する斜視図である。 記録ヘッドの分解斜視図である。 記録ヘッドの要部の構成を説明するノズル列に直交する方向に沿った断面の模式図である。 図３におけるＡ−Ａ′断面図である。 記録ヘッドの平面図である。

以下、本発明を実施するための形態を、添付図面を参照して説明する。なお、以下に述べる実施の形態では、本発明の好適な具体例として種々の限定がされているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。また、以下の説明では、本発明の液体噴射装置として、液体噴射ヘッドの一種であるインクジェット式記録ヘッド（以下、記録ヘッド）を搭載したインクジェット式プリンター（以下、プリンター）を例に挙げる。

プリンター１の構成について、図１を参照して説明する。プリンター１は、記録紙等の記録媒体２（着弾対象の一種）の表面に対して液体状のインクを噴射して画像等の記録を行う装置である。このプリンター１は、記録ヘッド３、この記録ヘッド３が取り付けられるキャリッジ４、キャリッジ４を主走査方向に移動させるキャリッジ移動機構５、記録媒体２を副走査方向に移送する搬送機構６等を備えている。ここで、上記のインクは、本発明の液体の一種であり、液体供給源としてのインクカートリッジ７に貯留されている。このインクカートリッジ７は、記録ヘッド３に対して着脱可能に装着される。なお、インクカートリッジがプリンターの本体側に配置され、当該インクカートリッジからインク供給チューブを通じて記録ヘッドに供給される構成を採用することもできる。

上記のキャリッジ移動機構５はタイミングベルト８を備えている。そして、このタイミングベルト８はＤＣモーター等のパルスモーター９により駆動される。従ってパルスモーター９が作動すると、キャリッジ４は、プリンター１に架設されたガイドロッド１０に案内されて、主走査方向（記録媒体２の幅方向）に往復移動する。

図２は、本実施形態の記録ヘッド３の構成を示す分解斜視図である。また、図３及び図４は記録ヘッド３の要部の構成を示す模式図であり、図３はノズル列に直交する方向に沿った断面図、図４は図３におけるＡ−Ａ′断面図（ノズル列方向に沿った断面図）である。さらに、図５は、記録ヘッド３の平面図（上面図）である。なお、図５は、後述する封止板２０が接合されていない状態を示している。すなわち、図５は、後述する各層が積層された振動板２１の平面図である。この図５において、ハッチングで示される部分は金属層（共通金属層３０および個別金属層４０（いずれも後述））を示している。

本実施形態における記録ヘッド３は、圧力室形成基板１５、ノズルプレート１６、アクチュエーターユニット１４、及び、封止板２０等を積層して構成されている。圧力室形成基板１５は、例えば、シリコン単結晶基板等からなる板材である。この圧力室形成基板１５には、複数の圧力室２２となる空間（以下、適宜、圧力室空間と称する。）が、隔壁２２ａを間に挟んで並設されている。これらの圧力室空間は、ノズル列方向（本発明における第１の方向）に直交する方向（本発明における第２の方向）に長尺な空部であり、ノズルプレート１６の各ノズル２５に一対一に対応して設けられている。すなわち、各圧力室空間（或いは圧力室２２）は、ノズル列方向に沿って、ノズル２５の形成ピッチと同じピッチで形成されている。なお、本実施形態の圧力室形成基板１５は、面方位（１１０）のシリコン単結晶基板を、異方性エッチングすることによって作成される。このため、圧力室空間（圧力室２２）の上部開口（ノズル２５側とは反対側の開口）は、台形状を呈している。この圧力室空間の寸法に関し、本実施形態では、圧力室空間（詳しくは上部開口）の長さ（ノズル列方向に直交する方向の寸法）が約３６０μｍ、圧力室空間（詳しくは上部開口）の幅（ノズル列方向の寸法）が約７０μｍに設定されている。また、圧力室空間の高さ（すなわち、圧力室形成基板１５の厚さ）が約７０μｍに設定されている。

また、図２に示すように、圧力室形成基板１５において、圧力室空間に対して当該圧力室空間長手方向の側方（ノズル２５との連通側とは反対側）に外れた領域には、圧力室形成基板１５を貫通する連通部２３が、圧力室空間の並設方向に沿って形成されている。この連通部２３は、各圧力室空間に共通な空部である。この連通部２３と各圧力室空間とは、インク供給路２４を介してそれぞれ連通されている。なお、連通部２３は、後述する振動板２１の連通開口部２６および封止板２０の液室空部３３と連通して、各圧力室空間（圧力室２２）に共通なインク室であるリザーバー（共通液室）を構成する。インク供給路２４は、圧力室２２よりも狭い幅で形成されており、連通部２３から圧力室２２に流入するインクに対して流路抵抗となる部分である。

圧力室形成基板１５の下面（アクチュエーターユニット１４との接合面側とは反対側の面）には、ノズルプレート１６（ノズル形成基板）が、接着剤や熱溶着フィルム等を介して接合されている。本実施形態におけるノズルプレート１６は、ドット形成密度（例えば、３００ｄｐｉ）に相当するピッチ（隣接ノズル２５の中心間距離）で各ノズル２５が並設されている。各ノズル２５は、圧力室空間に対してインク供給路２４とは反対側の端部で連通する。なお、ノズルプレート１６は、例えば、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。

アクチュエーターユニット１４は、振動板２１、圧電素子１９および共通金属層３０等から構成される。振動板２１は、圧力室形成基板１５の上面に形成された弾性膜１７と、この弾性膜１７上に形成された絶縁体膜１８と、から成る。なお、弾性膜１７としては、例えば、厚さが３００〜２０００ｎｍの二酸化シリコン（ＳｉＯ２）が好適に用いられる。また、絶縁体膜１８としては、例えば、厚さが３０〜６００ｎｍの酸化ジルコニウム（ＺｒＯｘ）が好適に用いられる。この振動板２１における圧力室空間に対応する部分、即ち、圧力室空間の上部開口を塞いで圧力室２２の一部を区画する部分は、圧電素子１９の撓み変形に伴ってノズル２５から遠ざかる方向あるいは近接する方向に変位する変位部として機能する。この振動板２１における圧力室形成基板１５の連通部２３に対応する部分には、当該連通部２３と連通する連通開口部２６が開設されている。

振動板２１（絶縁体膜１８）の圧力室空間に対応する部分、すなわち変位部の上面（ノズル２５側とは反対側の面）には、圧電素子１９が形成されている。本実施形態における圧電素子１９は、振動板２１側から順に下電極膜２７（本発明における第１の電極に相当）、圧電体層２８および上電極膜２９（本発明における第２の電極に相当）が、成膜技術により積層されて構成されている。

なお、上電極膜２９および下電極膜２７としては、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）、チタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）等の各種金属や、これらの合金等が用いられる。また、圧電体層２８としては、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等が用いられる。さらに、各層の厚さに関し、例えば、上電極膜２９の厚さは１５〜１００ｎｍ、圧電体層２８の厚さ（詳しくは、上電極膜２９と下電極膜２７とに挟まれた部分における圧電体層２８の厚さ）は０．７〜５μｍ、下電極膜２７の厚さは５０〜３００ｎｍの範囲に設定されることが望ましい。

ここで、図４に示すように、下電極膜２７は、個々の圧力室２２毎に独立して設けられる一方、上電極膜２９は、複数の圧力室２２に亘って連続して設けられている。したがって、下電極膜２７は、圧力室２２毎の個別電極となり、上電極膜２９は、各圧力室２２に共通な共通電極となる。

具体的には、図４または図５に示すように、圧力室並設方向（ノズル列方向）において、下電極膜２７の幅は、圧力室２２（詳しくは、圧力室空間の上部開口）の幅及び圧力室２２に対応する領域の圧電体層２８の幅（隣り合う開口部２８ａ（後述）の間の距離）よりも狭く形成されている。また、図５に示すように、下電極膜２７は、圧力室２２の長手方向（ノズル列方向に直交する方向）において、一側（図５における上側）の端部が圧力室２２の端部（詳しくは、圧力室空間の上部開口縁）を超えてインク供給路２４と重なる位置まで延在され、他側（図５における下側）の端部がリード電極部４１（後述）まで延在されている。上電極膜２９は、圧力室並設方向において、その両端部が並設された一群の圧力室２２の外側まで延在されている。また、上電極膜２９は、圧力室２２の長手方向において、一側の端部が下電極膜２７の端部を超えて外側まで延在され、他側の端部が圧力室２２（詳しくは、圧力室空間の上部開口縁）の端部を超えて当該圧力室２２とリード電極部４１との間の領域まで延在されている。

本実施形態の圧電体層２８は、圧力室２２の長手方向の両端部（詳しくは、圧力室空間の両側の上部開口縁）を超えて外側まで延在されると共に、複数の圧力室２２に亘って形成されている。そして、隣り合う圧力室２２の間に対応する領域には、圧電体層２８が部分的に除去された開口部２８ａが複数形成されている。すなわち、複数の開口部２８ａがノズル列方向に沿って、圧力室２２の形成ピッチ（ノズル２５の形成ピッチ）と同じピッチで形成されている。言い換えると、開口部２８ａと開口部２８ａとの間に、１つの圧力室２２に対応する圧電素子１９が圧力室２２の形成ピッチと同じピッチで形成されている。圧力室空間上における圧電体層２８のノズル列方向の幅（隣り合う開口部２８ａの間の距離）は、圧力室２２の同方向における幅よりも狭く、且つ下電極膜２７の同方向の幅よりも広く形成されている。また、開口部２８ａの長手方向の長さは、圧力室２２の長手方向の長さより短く形成されている。すなわち、長手方向において、開口部２８ａの両側の端部は、いずれも圧力室２２の両側の端部より内側（圧力室２２の中央側）に位置している。なお、本実施形態の開口部２８ａは、平面視において、圧力室２２の長手方向に沿って長尺な細長六角形状に形成されている。また、圧力室２２の長手方向において、開口部２８ａから外れた領域の圧電体層２８は、複数の圧力室２２に亘って連続して形成されている。

このように圧電素子１９は、図４に示すように、圧力室２２に対応する領域において、ノズル列方向における寸法が、上電極膜２９の幅、圧力室２２の幅、圧電体層２８の幅、下電極膜２７の幅の順に小さくなっている。そして、下電極膜２７と上電極膜２９との間に圧電体層２８が挟まれた領域が、両電極への電圧の印加により圧電歪みが生じる能動部となる。

そして、圧力室２２の長手方向における圧電素子１９の端部領域には、複数の圧力室２２に亘って連続する共通金属層３０（本発明における金属層に相当）が積層されている。この共通金属層３０は、金（Ａｕ）からなり、図示しない密着層（例えば、ＮｉＣｒ）を介して上電極膜２９の上に積層される。本実施形態では、複数の圧力室２２に亘って連続して形成されると共に、ノズル列方向に直交する方向において開口部２８ａを挟んだ両側に形成されている。一側（インク供給路２４側、図５における上側）に形成される共通金属層３０ａは、開口部２８ａの一側における端部に対応する領域から圧力室２２及びインク供給路２４を超えた領域まで延在している。一方、他側（ノズル２５側、図５における下側）に形成される共通金属層３０ｂは、開口部２８ａの他側における端部に対応する領域から圧力室２２（詳しくは、圧力室空間の上部開口縁）の端部を超えて当該圧力室２２とリード電極部４１との間の領域まで延在されている。

そして、一側の共通金属層３０ａは、図５に示すように、平面視において細長六角形状の開口部２８ａの一側の頂点を含む端部と重畳されると共に、圧力室２２のインク供給路２４との境界を含む端部と重畳されている。また、他側の共通金属層３０ｂは、平面視において開口部２８ａの他側の頂点を含む端部と重畳されると共に、圧力室２２の他側の端部と重畳されている。本発明では、この圧力室２２の長手方向（ノズル列方向に直交する方向）における共通金属層３０と開口部２８ａとが重畳した領域の距離、および、共通金属層３０と圧力室２２とが重畳した領域の距離について最適化することで、圧電素子１９の変形を抑制しすぎることなく、圧力室２２の端部に対応する領域における圧電素子１９の剛性を高めている。この点については、後述する。なお、共通金属層３０は、圧力室並設方向の外側において、リード電極部４１側の端子領域（図示せず）まで延在している。そして、端子領域において、配線部材の共通電極端子と電気的に接続される。

また、圧力室２２の上部開口縁よりも長手方向の外側に外れた領域における圧電体層２８上であって、上電極膜２９に対して所定の間隔を隔てた位置（図３における左側の位置又は図５における下側の位置）には、リード電極部４１が形成されている。このリード電極部４１には、図３に示すように、圧電体層２８の上面から下電極膜２７に至るスルーホール４２が圧電体層２８を貫通する状態で形成されている。このスルーホール４２に対応する領域には、導通用上電極膜３９が当該スルーホール４２よりも僅かに大きく形成されている。この導通用上電極膜３９は、スルーホール４２に対応して個別にパターニングされ、スルーホール４２を通じて個別電極である下電極膜２７に導通されている。また導通用上電極膜３９の上には、個別金属層４０が下電極膜２７（スルーホール４２）に対応してパターニングされている。すなわち、個別金属層４０は、スルーホール４２に対応する領域に形成された導通用上電極膜３９を介して下電極膜２７と導通されている。そして、個別金属層４０（リード電極部４１）は図示しない端子領域まで延在され、配線部材の個別電極端子と電気的に接続される。なお、下電極膜２７は、スルーホール４２と相対する範囲を除いて圧電体層２８に覆われている。これにより、下電極膜２７からのリーク電流が極力抑えられ、また、当該リーク電流を抑制するための特別な措置（例えば、酸化アルミニウム等の保護膜による保護）を施す手間を省くことができる。

図２に示すように、アクチュエーターユニット１４における圧力室形成基板１５との接合面である下面とは反対側の上面には、圧電素子１９を収容可能な収容空部３２を有する封止板２０が接合される。この封止板２０には、収容空部３２よりもノズル列に直交する方向の外側に外れた位置であって、振動板２１の連通開口部２６および圧力室形成基板１５の連通部２３に対応する領域には、液室空部３３が設けられている。液室空部３３は、封止板２０を厚さ方向に貫通して圧力室空間（圧力室２２）の並設方向に沿って設けられており、上述したように連通開口部２６および連通部２３と一連に連通して各圧力室空間の共通のインク室となるリザーバーを画成する。なお、図示しないが、封止板２０には、収容空部３２と液室空部３３の他に、アクチュエーターユニット１４の端子領域に対応する位置に、封止板２０を厚さ方向に貫通する配線開口部が設けられている。この配線開口部内に端子領域の個別金属層４０および共通金属層３０が露出される。そして、これらの金属層３０、４０の露出部分には、プリンター本体側からの図示しない配線部材の端子が電気的に接続される。

上記構成の記録ヘッド３では、インクカートリッジ７からインクを取り込み、リザーバー、インク供給路２４、圧力室２２、およびノズル２５に至るまでの流路内がインクで満たされる。そして、プリンター本体側からの駆動信号の供給により、圧力室２２に対応するそれぞれの下電極膜２７と上電極膜２９との間に両電極の電位差に応じた電界が付与され、圧電素子１９および振動板２１の変位部が変位することにより、圧力室２２内に圧力変動が生じる。この圧力変動を制御することで、ノズル２５からインクが噴射される。

ここで、本発明に係る記録ヘッド３では、図５に示すように、圧力室２２の長手方向（ノズル列方向に直交する方向）において、共通金属層３０と開口部２８ａとが重畳した領域の距離をＤ１、当該共通金属層３０と圧力室２２とが重畳した領域の距離をＤ２としたとき、以下の（１）式および（２）式を満たすように構成される。
０μｍ≦Ｄ１≦２５μｍ …（１）
０μｍ≦Ｄ２≦４５μｍ …（２）
特に、以下の（３）式および（４）式を満たすように構成されることがより望ましい。
５μｍ≦Ｄ１≦２０μｍ …（３）
５μｍ≦Ｄ２≦４０μｍ …（４）

本実施形態では、圧力室２２の長手方向における両側において、共通金属層３０ａ、３０ｂと開口部２８ａおよび圧力室２２との位置関係が上記（１）式および（２）式（あるいは（３）式および（４）式）を満たすように構成されている。具体的には、圧力室２２の長手方向の一側において、開口部２８ａの端部（細長六角形状の開口部２８ａの一側の頂点）と、共通金属層３０ａの内側（圧力室２２の中央側）の端部との圧力室２２の長手方向における距離Ｄ１′が上記（１）式（あるいは（３）式）を満たすと共に、圧力室２２の端部（インク供給路２４との境界）と、共通金属層３０ａの内側の端部との圧力室２２の長手方向における距離Ｄ２′が上記（２）式（あるいは（４）式）を満たしている。また、圧力室２２の長手方向の他側において、開口部２８ａの端部（細長六角形状の開口部２８ａの他側の頂点）と、共通金属層３０ｂの内側（圧力室２２の中央側）の端部との圧力室２２の長手方向における距離Ｄ１が上記（１）式（あるいは（３）式）を満たすと共に、圧力室２２の端部（台形状の圧力室２２の最もリード電極部４１側に位置する頂点）と、共通金属層３０ｂの内側の端部との圧力室２２の長手方向における距離Ｄ２が上記（２）式（あるいは（４）式）を満たしている。

このように、共通金属層３０ａ、３０ｂと開口部２８ａおよび圧力室２２との位置関係が上記（１）式および（２）式（あるいは（３）式および（４）式）を満たすように構成することで、圧力室２２上の共通金属層３０を排除した領域（膜厚を薄くした領域）を最適な範囲に収めることができる。これにより、圧電素子１９の能動部のバネ性（変位量）を十分に担保することができる。一方、圧力室２２の長手方向（ノズル列方向に直交する方向）における開口部２８ａの両端部に共通金属層３０ａ、３０ｂを配置して、圧電素子１９の剛性を高めることができる。また、当該方向における開口部２８ａの両端は圧力室２２の両端よりも当該圧力室２２に対して内側に在るため、圧力室２２の両端部に圧電体層２８が重なることとなり、その結果、圧力室２２の当該両端部近傍における圧電素子１９の剛性を一層高めることができる。すなわち、圧電素子１９の変形を抑制しすぎることなく、圧力室２２の両端部に対応する領域における圧電素子１９の剛性を高めることができる。これにより、圧電素子１９を変形させる際に、圧電素子１９における、当該領域や能動部と非能動部との境界への歪みの集中が緩和され、クラック等の不良の発生をより確実に抑制することができる。その結果、記録ヘッド３の信頼性が向上する。

ところで、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて種々の変形が可能である。

例えば、上記実施形態では、圧力室２２の長手方向における両側において、共通金属層３０ａ、３０ｂと開口部２８ａおよび圧力室２２との位置関係が上記（１）式および（２）式を満たすように構成されていたが、これには限られない、圧力室２２の長手方向における少なくとも一側において、共通金属層と開口部および圧力室との位置関係が上記（１）式および（２）式を満たすように構成されていればよい。また、圧力室２２（圧力室空間）の形状は、上記実施形態に限られない。例えば、圧力室空間を区画する内壁面が、流路形成基板の上下面に対してそれぞれ傾斜していてもよい。この場合、圧力室の幅（短手方向の寸法）あるいは長手方向の寸法は、圧力室空間の上部開口の開口寸法に相当する。また、上記実施形態の圧力室２２（圧力室空間）は平面視において台形状を呈していたが、これには限られず、例えば、平行四辺形状や長方形状等の種々の形状を採用することができる。さらに、上記実施形態の開口部２８ａは平面視において細長六角形状を呈していたが、これには限られず、例えば、平行四辺形状や長方形状等の種々の形状を採用することができる。

そして、上述した実施形態では、インクジェットプリンターに搭載されるインクジェット式記録ヘッドを例示したが、上記構成の圧電素子および圧力室を有するものであれば、インク以外の液体を噴射するものにも適用することができる。例えば、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（Electro Luminescence）ディスプレイ、ＦＥＤ（面発光ディスプレイ）等の電極形成に用いられる電極材噴射ヘッド、バイオチップ（生物化学素子）の製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等にも本発明を適用することができる。その他、電圧の印加により能動的に変形する、いわゆるアクチュエータとして機能する圧電素子を備えたものに限らず、外部から動きが与えられることで受動的に電気信号を出力する、いわばセンサーとして機能する圧電素子を備えたものにも適用できる。

１…プリンター，３…記録ヘッド，１４…アクチュエーターユニット，１５…圧力室形成基板，１６…ノズルプレート，１７…弾性膜，１８…絶縁体膜，１９…圧電素子，２１…振動板，２２…圧力室，２３…連通部，２５…ノズル，２７…下電極膜，２８…圧電体層，２８ａ…開口部，２９…上電極膜，３０…共通金属層，３９…導通用上電極膜，４０…個別金属層，４１…リード電極部，４２…スルーホール

Claims (3)

1. ノズルに連通する圧力室が第1の方向に複数形成された圧力室形成基板と、
   前記圧力室に対応する領域に当該圧力室側から第１の電極、圧電体層、および第２の電極がこの順に積層されてなる圧電素子と、を備え、
   隣り合う圧力室の間に対応する領域には、前記圧電体層を除去した開口部が形成され、
   前記第1の方向に直交する第２の方向における前記圧電素子の端部領域には、各圧力室の一部及び各開口部の一部とそれぞれ重畳する金属層が積層され、
   前記第２の方向において、前記開口部の端部は前記圧力室の端部より内側に位置すると共に、前記金属層と前記開口部とが重畳した領域の距離をＤ１、当該金属層と前記圧力室とが重畳した領域の距離をＤ２としたとき、
   ０μｍ≦Ｄ１≦２５μｍ …（１）
   ０μｍ≦Ｄ２≦４５μｍ …（２）
   を満たすことを特徴とする液体噴射ヘッド。
2. 前記距離Ｄ１及びＤ２が
   ５μｍ≦Ｄ１≦２０μｍ …（３）
   ５μｍ≦Ｄ２≦４０μｍ …（４）
   を満たすことを特徴とする請求項１に記載の液体噴射ヘッド。
3. 請求項１または請求項２に記載の液体噴射ヘッドを備えたことを特徴とする液体噴射装置。

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