JP2020006537A - ヘッドチップ、液体噴射ヘッドおよび液体噴射記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液体噴射効率を向上させることが可能なヘッドチップ、そのヘッドチップを備えた液体噴射ヘッドおよび液体噴射記録装置を提供する。【解決手段】本開示の一実施の形態に係るヘッドチップは、液体に圧力を印加するアクチュエータプレートを備え、前記液体を噴射するヘッドチップであって、前記アクチュエータプレートは、厚み方向に分極された第１圧電基板と、前記第１圧電基板の分極方向と逆方向に分極されるとともに、前記第１圧電基板に対向して設けられた第２圧電基板と、前記第２圧電基板と前記第１圧電基板との間に設けられた中間層と、前記第１圧電基板、前記中間層および前記第２圧電基板にわたって設けられ、互いに側壁を介して配置された複数の溝と、前記側壁に設けられた電極とを含むものである。【選択図】図５

Description

本開示は、液体を噴射するヘッドチップ、そのヘッドチップを備えた液体噴射ヘッドおよび液体噴射記録装置に関する。

被記録媒体に画像を記録する記録装置として、液体噴射ヘッドを備えた液体噴射記録装置が知られており、その液体噴射ヘッドは、液体を噴射するヘッドチップを含んでいる。この液体噴射記録装置では、ヘッドチップから被記録媒体に液体が噴射されるため、その被記録媒体に画像が記録される。

このヘッドチップは、液体を噴射させるために電気的に駆動されるアクチュエータプレートを含んでいる。アクチュエータプレートは、例えば、分極方向が異なる２枚の圧電基板を有している（例えば、特許文献１参照）

特開２００５−９６４１４号公報

アクチュエータプレートの駆動応答性は、ヘッドチップの液体噴射効率に大きく影響を及ぼす。

そこで、液体噴射効率を向上させることが可能なヘッドチップ、そのヘッドチップを備えた液体噴射ヘッドおよび液体噴射記録装置を提供することが望まれている。

本開示の一実施形態のヘッドチップは、液体に圧力を印加するアクチュエータプレートを備え、液体を噴射するヘッドチップであって、アクチュエータプレートは、厚み方向に分極された第１圧電基板と、第１圧電基板の分極方向と逆方向に分極されるとともに、第１圧電基板に対向して設けられた第２圧電基板と、第２圧電基板と第１圧電基板との間に設けられた中間層と、第１圧電基板、中間層および第２圧電基板にわたって設けられ、互いに側壁を介して配置された複数の溝と、側壁に設けられた電極とを含むものである。

本開示の一実施形態の液体噴射ヘッドは、液体を噴射するヘッドチップと、そのヘッドチップに液体を供給する供給部と備え、そのヘッドチップが上記した本開示の一実施形態のヘッドチップと同様の構成を有するものである。

本開示の一実施形態の液体噴射記録装置は、被記録媒体に液体を噴射する液体噴射ヘッドと、その液体を収容する収容部とを備え、その液体噴射ヘッドが上記した本開示の一実施形態の液体噴射ヘッドと同様の構成を有するものである。

本開示の一実施形態のヘッドチップ、液体噴射ヘッドまたは液体噴射記録装置によれば、アクチュエータプレートの駆動応答性を高め、ヘッドチップの液体噴射効率を向上させることが可能となる。

本開示の一実施形態の液体噴射記録装置の概略構成を表す斜視図である。 図１に示した液体噴射ヘッドの概略構成を表す斜視図である。 図２に示した液体噴射ヘッドチップの概略構成を表す斜視図である。 図２に示した液体噴射ヘッドチップの概略構成を表す他の斜視図である。 図４に示したカバープレートおよびアクチュエータプレートの構成を表す断面模式図である。 比較例に係るアクチュエータプレートの構成を、カバープレートとともに表す断面模式図である。 図６に示したアクチュエータプレートの圧電共振の一例を表す図である。 図５に示したアクチュエータプレートの圧電共振の一例を表す図である。 図５に示したアクチュエータプレートの構成の他の例を、カバープレートとともに表す断面模式図である。

以下、本開示の一実施形態に関して、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、説明する順序は、下記の通りである。

１．液体噴射記録装置（ヘッドチップおよび液体噴射ヘッド）
１−１．全体構成
１−２．液体噴射ヘッドの構成
１−３．ヘッドチップの構成
１−４．動作
１−５．作用および効果
２．変形例
３．その他の変形例

＜１．液体噴射記録装置（ヘッドチップおよび液体噴射ヘッド）＞
本開示の一実施形態の液体噴射記録装置に関して説明する。

なお、本開示の一実施形態のヘッドチップおよび液体噴射ヘッドのそれぞれは、ここで説明する液体噴射記録装置のうちの一部である。そこで、ヘッドチップおよび液体噴射ヘッドのそれぞれに関しては、以下で併せて説明する。

ここで説明する液体噴射記録装置は、例えば、被記録媒体に画像を形成するプリンタである。被記録媒体の種類は、特に限定されないが、例えば、紙およびフィルムなどである。

＜１−１．全体構成＞
最初に、液体噴射記録装置の全体構成に関して説明する。

図１は、液体噴射記録装置（インクジェットプリンタ）の一具体例であるプリンタ１の斜視構成を表している。図１では、筐体１０の外縁（輪郭）を破線で示している。

このプリンタ１は、例えば、循環機構により循環されている記録用の液体（インク９）を用いるインク循環方式を採用している。具体的には、プリンタ１は、例えば、図１に示したように、筐体１０の内部に、一対の搬送機構２ａ，２ｂと、インクタンク３と、インクジェットヘッド４と、供給チューブ５０と、走査機構６とを備えている。

［搬送機構およびインクタンク］
搬送機構２ａ，２ｂは、プリンタ１に投入された記録紙Ｐを搬送方向Ｄ（Ｘ軸方向）に搬送させる機構であり、例えば、いずれもグリッドローラ２１およびピンチローラ２２を含んでいる。インクタンク３は、インク９を貯蔵する器である。ここで、インクタンク３は、本開示の「収容部」の一実施形態である。ここでは、プリンタ１は、例えば互いに異なる色のインク９を収容する４個のインクタンク３（３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｂ）を備えており、インクタンク３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｂのそれぞれは、例えば、イエロー（Ｙ）のインク９、マゼンタ（Ｍ）のインク９、シアン（Ｃ）のインク９およびブラック（Ｂ）のインク９のそれぞれを収容している。

［インクジェットヘッドおよび供給チューブ］
インクジェットヘッド４は、供給チューブ５０から供給される液滴状のインク９を記録紙Ｐに噴射する液体噴射ヘッドであり、例えば、エッジシュートタイプのインクジェットヘッドである。エッジシュートタイプのインクジェットヘッド４では、例えば、後述するように、複数のチャネルＣ１のそれぞれが所定の方向（例えば、Ｚ軸方向）に延在しており、複数のノズル孔Ｈ２のそれぞれから複数のチャネルＣ１のそれぞれの延在方向と同様の方向（Ｚ軸方向）にインク９が噴射される（図３参照）。すなわち、各チャネルＣ１の延在方向と各ノズル孔Ｈ２からインク９が噴射される方向とは、互いに一致している。

ここでは、プリンタ１は、例えば、図１に示したように、互いに異なる色のインク９を噴射する４個のインクジェットヘッド４（４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｂ）を備えている。なお、インクジェットヘッド４の詳細な構成に関しては、後述する（図２参照）。

［走査機構］
走査機構６は、搬送方向Ｄと交差する方向においてインクジェットヘッド４を走査させる機構であり、例えば、一対のガイドレール６１ａ，６１ｂと、キャリッジ６２と、駆動機構６３とを含んでいる。例えば、キャリッジ６２は、例えば、基台６２ａおよび壁部６２ｂを含んでおり、インクジェットヘッド４を支持しながらガイドレール６１ａ，６１ｂに沿って搬送方向Ｄと交差する方向に移動可能である。駆動機構６３は、例えば、一対のプーリ６３１ａ，６３１ｂと、無端状のベルト６３２と、駆動モータ６３３とを含んでおり、そのベルト６３２は、例えば、キャリッジ６２に連結されている。

＜１−２．液体噴射ヘッドの構成＞
図２は、図１に示したインクジェットヘッド４（４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｂ）の斜視構成を拡大して表している。

このインクジェットヘッド４は、例えば、図２に示したように、固定板４０と、インクジェットヘッドチップ４１と、供給機構４２と、制御機構４３と、ベースプレート４４とを備えている。固定板４０の一面には、例えば、インクジェットヘッドチップ４１と、供給機構４２（後述する流路部材４２ａ）と、ベースプレート４４とが固定されている。ここで、インクジェットヘッドチップ４１は、本開示の「ヘッドチップ」の一実施形態であると共に、供給機構４２は、本開示の「供給部」の一実施形態である。

［インクジェットヘッドチップ］
インクジェットヘッドチップ４１は、インク９を噴射するインクジェットヘッド４の主要部である。なお、インクジェットヘッドチップ４１の詳細な構成に関しては、後述する（図３〜図５参照）。

［供給機構］
供給機構４２は、供給チューブ５０を介して供給されたインク９をインクジェットヘッドチップ４１（後述するインク導入孔４１０ａ：図３および図４参照）に供給する。この供給機構４２は、例えば、インク連結管４２ｃを介して互いに連結された流路部材４２ａおよび圧力緩衝器４２ｂを含んでいる。流路部材４２ａはインク９が流れる流路であり、そのインク９の貯留室を有する圧力緩衝器４２ｂには、例えば、供給チューブ５０が取り付けられている。

［制御機構］
制御機構４３は、例えば、回路基板４３ａと、駆動回路４３ｂと、フレキシブル基板４３ｃとを含んでいる。回路基板４３ａは、例えば、インクジェットヘッドチップ４１を駆動させる駆動回路４３ｂを含んでおり、その駆動回路４３ｂは、例えば、集積回路（ＩＣ：Integrated Circuit）などを含んでいる。フレキシブル基板４３ｃは、駆動回路４３ｂとインクジェットヘッドチップ４１（後述する駆動電極Ｅｄ：図５参照）とを互いに電気的に接続させている。ここでは図示していないが、フレキシブル基板４３ｃは、例えば、駆動回路４３ｂおよび複数の駆動電極Ｅｄのそれぞれに接続された複数の引き出し電極を含んでいる。

＜１−３．ヘッドチップの構成＞
図３および図４のそれぞれは、図２に示したインクジェットヘッドチップ４１の斜視構成を表している。図５は、図４に示したカバープレート４１０およびアクチュエータプレート４１１の断面構成（ＸＹ面に沿った断面）を表している。

図３では、インクジェットヘッドチップ４１の一連の構成要素が互いに組み合わされた状態を示している。一方、図４では、インクジェットヘッドチップ４１の一連の構成要素を見やすくするために、その一連の構成要素が互いに離間された状態を示している。図５では、複数のノズル孔Ｈ２を破線で示している。

このインクジェットヘッドチップ４１は、例えば、図３および図４に示したように、カバープレート４１０と、アクチュエータプレート４１１と、ノズルプレート（噴射孔プレート）４１２と、支持プレート４１３とを含んでいる。カバープレート４１０およびアクチュエータプレート４１１は、互いに重ねられている。ノズルプレート４１２は、例えば支持プレート４１３に設けられた嵌合孔４１３ａにカバープレート４１０およびアクチュエータプレート４１１が嵌め込まれた状態において、その支持プレート４１３に当接されている。

カバープレート４１０は、例えば接着剤を介してアクチュエータプレート４１１に貼り付けられている。ノズルプレート４１２は、Ｚ軸方向におけるカバープレート４１０およびアクチュエータプレート４１１の一端部に接着剤を介して取り付けられている。

［アクチュエータプレート］
アクチュエータプレート４１１は、複数のノズル孔Ｈ２からインク９を噴射させるために電気的に駆動される部材である。

このアクチュエータプレート４１１は、図５に示したように、互いに対向する第１圧電基板４１１１および第２圧電基板４１１２と、第１圧電基板４１１１と第２圧電基板４１１２との間に設けられた中間層４１１３とを有している。詳細は後述するが、本実施の形態では、このようにアクチュエータプレート４１１が、第１圧電基板４１１１と第２圧電基板４１１２との間に設けられた中間層４１１３を含んでいるので、中間層４１１３の分極状態を自在に調整することができる。これにより、例えば圧電共振の高次モードの影響を低減することが可能となる。

アクチュエータプレート４１１は、例えば、カバープレート４１０側から、第１圧電基板４１１１、中間層４１１３および第２圧電基板４１１２をこの順に有している。第１圧電基板４１１１および第２圧電基板４１１２は、例えばＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）等の圧電材料により構成されたプレートである。第１圧電基板４１１１は、厚み方向（図５のＹ方向）の一方向に分極されており、所定の圧電歪定数（ｄ定数）を有している。第２圧電基板４１１２は、第１圧電基板４１１１の分極方向とは逆方向に分極されている。即ち、このアクチュエータプレート４１１は、シェブロンタイプのアクチュエータプレートである。例えば、第１圧電基板４１１１は、Ｙ方向マイナスの分極方向を有し、第２圧電基板４１１２は、Ｙ方向プラスの分極方向を有している。第２圧電基板４１１２は、例えば、第１圧電基板４１１１の圧電歪定数と略同じ圧電歪定数を有している。

第１圧電基板４１１１と第２圧電基板４１１２との間に設けられた中間層４１１３は、第１圧電基板４１１１および第２圧電基板４１１２による圧電共振を調整するためのものであり、第１圧電基板４１１１および第２圧電基板４１１２の圧電歪定数とは異なる圧電歪定数を有している。例えば、中間層４１１３の圧電歪定数は、第１圧電基板４１１１および第２圧電基板４１１２の圧電歪定数よりも小さくなっている。中間層４１１３は、未分極の状態であることが好ましい。詳細は後述するが、中間層４１１３の圧電歪定数を、第１圧電基板４１１１および第２圧電基板４１１２の圧電歪定数よりも小さくすることにより、圧電共振の高次モード（高周波成分）、具体的には３次モードのピークを小さくすることができる。

中間層４１１３は、例えば、第１圧電基板４１１１および第２圧電基板４１１２の構成材料と同じ材料により構成されている。例えば、中間層４１１３は、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）等により構成されている。中間層４１１３を、第１圧電基板４１１１および第２圧電基板４１１２の構成材料と同じ材料により構成すると、第１圧電基板４１１１、中間層４１１３および第２圧電基板４１１２の物理的および化学的特性が、略同じになる。このため、例えば、第１圧電基板４１１１、中間層４１１３および第２圧電基板４１１２にわたる溝（後述のチャネルＣ１）を、機械加工を用いて、容易に形成することができる。また、例えば電極（後述の駆動電極Ｅｄ）を形成する際に酸処理等を行っても、第１圧電基板４１１１および第２圧電基板４１１２と同程度、中間層４１１３の劣化が抑えられる。

第１圧電基板４１１１および第２圧電基板４１１２の構成材料と、異なる材料により構成されていてもよく、例えば、シリコン（Ｓｉ）およびガラス等の絶縁材料により構成されていてもよい。

この第１圧電基板４１１１、中間層４１１３および第２圧電基板４１１２には、複数のチャネルＣ１が設けられている。

ここで、この「チャネルＣ１」が、本開示の「溝」の一具体例に対応する。

図３および図４に示したように、複数のチャネルＣ１のそれぞれは、Ｚ軸方向に延在しており、その複数のチャネルＣ１は、Ｘ軸方向において間隔を隔てながら配列されている。

すなわち、アクチュエータプレート４１１は、複数のチャネルＣ１を画定する複数の駆動壁Ｗｄを含んでいる。複数の駆動壁Ｗｄのそれぞれは、Ｚ軸方向に延在しており、その複数の駆動壁Ｗｄは、所定の配列方向（Ｘ軸方向）において間隔を隔てながら配列されている。これにより、チャネルＣ１のうちの一部（噴射チャネルＣ１ｅ）は、互いに隣り合う２個の駆動壁Ｗｄの間に形成されている。

ここで、この「駆動壁Ｗｄ」が、本開示の「側壁」の一具体例に対応する。

複数のチャネルＣ１のそれぞれは、第１圧電基板４１１１、中間層４１１３および第２圧電基板４１１２にわたって設けられた溝である。換言すれば、各チャネルＣ１を区画する駆動壁Ｗｄは、第１圧電基板４１１１、中間層４１１３および第２圧電基板４１１２により構成されている。複数のチャネルＣ１のそれぞれは、第１圧電基板４１１１および中間層４１１３を貫通し、第２圧電基板４１１２に底面を有している。即ち、複数のチャネルＣ１は、非貫通溝である。

駆動壁Ｗｄを構成する第１圧電基板４１１１の厚みＴ１（図５のＹ方向の大きさ）と、駆動壁Ｗｄを構成する第２圧電基板４１１２の厚みＴ２とは、略同じであり、駆動壁Ｗｄを構成する中間層４１１３の厚みＴ３は、第１圧電基板４１１１および第２圧電基板４１１２の厚みＴ１，Ｔ２よりも小さくなっている。第１圧電基板４１１１および第２圧電基板４１１２の厚みＴ１，Ｔ２は、例えば、４０μｍ〜１５０μｍ程度であり、中間層４１１３の厚みＴ３は、例えば、２０μｍ〜１５０μｍ程度である。このように、中間層４１１３の厚みＴ３を、第１圧電基板４１１１および第２圧電基板４１１２の厚みＴ１，Ｔ２よりも小さくすることにより、第１圧電基板４１１１および第２圧電基板４１１２により駆動壁Ｗｄを十分に変形させつつ、中間層４１１３により圧電共振の高次モードに起因した変形を抑えることができる。

互いに厚み方向の異なる方向に分極された第１圧電基板４１１１および第２圧電基板４１１２を有するアクチュエータプレート４１１では、厚み方向の一方向に分極された１つの圧電基板により構成されたアクチュエータプレートに比べて、理論的に、２倍程度大きく駆動壁Ｗｄを変形させることが可能である。

図３〜図５に示したように、駆動壁Ｗｄを介して配置された複数のチャネルＣ１は、インク９を吐出させるための噴射チャネルＣ１ｅと、インク９を吐出させないダミーチャネル（非噴射チャネル）Ｃ１ｄとを含んでいる。言い換えると、噴射チャネルＣ１ｅにはインク９が充填される一方、ダミーチャネルＣ１ｄにはインク９が充填されないようになっている。また、図５に示したように、各噴射チャネルＣ１ｅは、後述するノズルプレート４１２におけるノズル孔Ｈ２と連通している一方、各ダミーチャネルＣ１ｄはノズル孔Ｈ２には連通しておらず、後述するカバープレート４１０によって上方から覆われている。これらの噴射チャネルＣ１ｅとダミーチャネルＣ１ｄとは、図３〜図５に示したように、Ｘ軸方向に沿って、交互に並んで配置されている。

複数のチャネルＣ１のうち、複数の噴射チャネルＣ１ｅのそれぞれは、例えば、インク９に圧力を付与する圧力室として機能する。この圧力室として機能する複数の噴射チャネルＣ１ｅを利用して、アクチュエータプレート４１１は、複数の噴射チャネルＣ１ｅに収容されたインク９を噴射させる。

複数のチャネルＣ１のそれぞれは、Ｚ軸方向において、第１圧電基板４１１１、中間層４１１３および第２圧電基板４１１２の一端部（ノズルプレート４１２に近い側の端部）から他端部（ノズルプレート４１２から遠い側の端部）に向かって延在している。ただし、複数のダミーチャネルＣ１ｄのそれぞれは、例えば、第１圧電基板４１１１、中間層４１１３および第２圧電基板４１１２の他端部まで延在し、他端部で終端している。これに対して、複数の噴射チャネルＣ１ｅのそれぞれは、例えば、第１圧電基板４１１１、中間層４１１３および第２圧電基板４１１２の他端部まで延在しておらず、途中（一端部と他端部との間の位置）で終端している。

なお、例えば、図３および図４に示したように、各噴射チャネルＣ１ｅを画定する内壁面は、ノズルプレート４１２から遠い側における各噴射チャネルＣ１ｅの端部近傍において切り上がっている。

これにより、アクチュエータプレート４１１は、例えば、一端部側に位置すると共に複数の噴射チャネルＣ１ｅおよび複数のダミーチャネルＣ１ｄの双方が設けられている第１チャネル形成部分４１１ａと、他端部側に位置すると共に複数の噴射チャネルＣ１ｅが設けられておらずに複数のダミーチャネルＣ１ｄだけが設けられている第２チャネル形成部分４１１ｂとを含んでいる。上記した複数の駆動壁Ｗｄは、複数のチャネルＣ１（複数の噴射チャネルＣ１ｅおよび複数のダミーチャネルＣ１ｄ）を画定しているため、上記した第１チャネル形成部分４１１ａに設けられている。

複数の駆動壁Ｗｄのそれぞれの側面には、Ｚ軸方向に延在する駆動電極Ｅｄが設けられている。駆動電極Ｅｄは、複数の噴射チャネルＣ１ｅを圧力室として機能させるために、駆動壁Ｗｄを電気的に駆動（変形）させる電極である。

この駆動電極Ｅｄは、噴射チャネルＣ１ｅを画定する駆動壁Ｗｄの側面に設けられた一対のコモン電極Ｅｄｃと、ダミーチャネルＣ１ｄを画定する駆動壁Ｗｄの側面に設けられた一対のアクティブ電極Ｅｄａとを含んでいる。噴射チャネルＣ１ｅの内部において互いに対向する一対のコモン電極Ｅｄｃは、例えば、図示しないコモン端子を介して互いに電気的に接続されている。ダミーチャネルＣ１ｄの内部において互いに対向する一対のアクティブ電極Ｅｄａは、例えば、図示しないアクティブ端子を介して互いに電気的に接続されている。ただし、図３および図４では、複数の駆動電極Ｅｄの図示を省略している。

ここで、駆動電極Ｅｄは、本開示の「電極」の一具体例に対応する。

各アクティブ電極Ｅｄａは、例えば、駆動壁Ｗｄの側面全面に設けられ、第１圧電基板４１１１、中間層４１１３および第２圧電基板４１１２に接している。また、各コモン電極Ｅｄｃは、例えば、駆動壁Ｗｄの側面全面に設けられ、第１圧電基板４１１１、中間層４１１３および第２圧電基板４１１２に接している。

中間層４１１３が絶縁材料により構成されていると、中間層４１１３に接して駆動電極Ｅｄ（各アクティブ電極Ｅｄａおよび各コモン電極Ｅｄｃ）が設けられていても、駆動電極Ｅｄのうち、中間層４１１３の側面に設けられた部分は静電容量の値に影響しない。このため、中間層４１１３が絶縁材料により構成されていると、駆動壁Ｗｄの変形に寄与する駆動電極Ｅｄの面積（駆動電極Ｅｄのうち、第１圧電基板４１１１および第２圧電基板４１１２の側面に設けられた部分の面積）と、静電容量の値との相関関係が単純になる。したがって、静電容量の値から、適切な面積の駆動電極Ｅｄが形成されているか否かを判定しやすくなる。

駆動壁Ｗｄの側面に駆動電極Ｅｄが設けられたアクチュエータプレート４１１では、例えば、駆動壁Ｗｄの上下に電極を設ける場合に比べてチャネルＣ１を微細化しやすい。これは以下のような理由による。例えば、駆動壁Ｗｄの上下に電極を設けると、第１圧電基板４１１１および第２圧電基板４１１２の厚みＴ１，Ｔ２が変わらない限り、所定の駆動壁Ｗｄの変形量を実現するための印加電圧はほとんど変化しない。即ち、チャネルＣ１のピッチを狭めても、印加電圧はほとんど低減されない。これに対し、駆動壁Ｗｄの側面に駆動電極Ｅｄを設けた場合には、チャネルＣ１のピッチを狭めることにより駆動電極Ｅｄ間の駆動壁Ｗｄの厚みが小さくなるので、所定の駆動壁Ｗｄの変形量を実現するための印加電圧を低減することが可能となる。このように、駆動壁Ｗｄの側面に駆動電極Ｅｄが設けられたアクチュエータプレート４１１では、チャネルＣ１の微細化により、印加電圧を低減することが可能となる。

複数の駆動電極Ｅｄおよび回路基板４３ａ（駆動回路４３ｂ）は、例えば、フレキシブル基板４３ｃに設けられた図示しない複数の引き出し電極を介して互いに電気的に接続されている。これにより、フレキシブル基板４３ｃを介して駆動回路４３ｂから複数の駆動電極Ｅｄに駆動電圧が印加される。この場合には、例えば、コモン電極Ｅｄｃおよびアクティブ電極Ｅｄａのそれぞれに対して、互いに極性が異なる駆動電圧が印加される。図３では、フレキシブル基板４３ｃのうちの一部（複数の駆動電極Ｅｄに接続されている部分）の輪郭だけを破線で示していると共に、図４では、フレキシブル基板４３ｃの図示を省略している。

駆動電極Ｅｄの形成材料は、特に限定されないため、駆動電極Ｅｄの形成方法などとの関係において、任意に設定可能である。具体的には、駆動電極Ｅｄの形成材料は、例えば、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）およびアルミニウム（Ａｌ）などの金属材料のうちのいずれか１種類または２種類以上などである。ただし、駆動電極Ｅｄは、例えば、単層でもよいし、多層でもよい。駆動電極Ｅｄが多層である場合には、例えば、各層が互いに異なる種類の金属材料を含んでいてもよい。

中でも、駆動電極Ｅｄは、無電解めっき法等のめっき法を用いて形成されていることが好ましい。すなわち、駆動電極Ｅｄは、めっき膜であることが好ましい。駆動電極Ｅｄがめっき膜であることが好ましいのは、例えば、無電解めっき法を用いることにより、スパッタ法および蒸着法等の他の方法を用いる場合に比べて、駆動壁Ｗｄ全面を十分に被覆する駆動電極Ｅｄを容易に形成することができる。

［カバープレート］
カバープレート４１０は、アクチュエータプレート４１１を被覆する部材である。

具体的には、カバープレート４１０は、例えば、図３〜図５に示したように、複数のスリット４１０ｂが設けられた窪み状のインク導入孔４１０ａを有している。各スリット４１０ｂは、例えば、各チャネルＣ１の延在方向（Ｚ軸方向）と同様の方向に延在する貫通溝である。

各スリット４１０ｂの位置は、各噴射チャネルＣ１ｅの位置に対応しているため、インク導入孔４１０ａは、各スリット４１０ｂを介して各噴射チャネルＣ１ｅに連通されている。これにより、各噴射チャネルＣ１ｅに各スリット４１０ｂを介してインク９が供給されるため、その複数の噴射チャネルＣ１ｅにインク９が充填される。

［ノズルプレート］
ノズルプレート４１２は、貫通口である複数のノズル孔Ｈ２を有しており、
アクチュエータプレート４１１に対向している。複数のノズル孔Ｈ２は、例えば、Ｘ軸方向において間隔を隔てながら配列されており、ノズル孔Ｈ２の開口形状、すなわちＺ軸方向から見たノズル孔Ｈ２の形状は、例えば、円形である。ノズル孔Ｈ２の内径は、例えば、インク９が噴射される方向において次第に小さくなっている。これにより、インク９の噴射速度および直進性が向上するからである。ノズルプレート４１２は、例えば、ポリイミドなどの絶縁性材料のうちのいずれか１種類または２種類以上を含んでいる。ノズルプレート４１２は、例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ）などの導電性材料のうちのいずれか１種類または２種類以上を含んでいてもよい。

［支持プレート］
支持プレート４１３は、例えば、図４に示したように、Ｘ軸方向に延在する嵌合孔４１３ａを有しており、この嵌合孔４１３ａには、例えば、カバープレート４１０およびアクチュエータプレート４１１が互いに積層された状態で嵌め込まれている。

＜１−４．動作＞
［プリンタの動作］
このプリンタ１では、搬送方向Ｄに記録紙Ｐが搬送されると共に、搬送方向Ｄと交差する方向においてインクジェットヘッド４が往復移動しながら記録紙Ｐにインク９を噴射する。これにより、記録紙Ｐに画像が記録される。

［インクジェットヘッドの動作］
このインクジェットヘッド４では、例えば、以下の手順により、せん断（シェア）モードを用いて記録紙Ｐにインク９が噴射される。

まず、駆動回路４３ｂが、フレキシブル基板４３ｃを介して、アクチュエータプレート４１１に設けられた複数の駆動電極Ｅｄに駆動電圧を印加する。より具体的には、駆動回路４３ｂは、複数の駆動電極Ｅｄ（複数のアクティブ電極Ｅｄａおよび複数のコモン電極Ｅｄｃ）のうちの複数のアクティブ電極Ｅｄａに駆動電圧を印加する。これにより、噴射チャネルＣ１ｅを画定している一対の駆動壁Ｗｄは、その噴射チャネルＣ１ｅに隣接されている２個のダミーチャネルＣ１ｄに向かって突出するように変形する。

ここで、前述したように、アクチュエータプレート４１１では、分極方向が厚み方向に沿って異なっている（前述した第１圧電基板４１１１および第２圧電基板４１１２が積層されている）と共に、駆動電極Ｅｄが、駆動壁Ｗｄにおける内側面上の深さ方向の全体にわたって形成されている。このため、上記した駆動回路によって駆動電圧を印加することで、駆動壁Ｗｄにおける深さ方向の中間位置を中心として、駆動壁ＷｄがＶ字状に屈曲変形することになる。そして、このような駆動壁Ｗｄの屈曲変形により、噴射チャネルＣ１ｅがあたかも膨らむように変形する。

このように各駆動壁Ｗｄの屈曲変形を利用して、各噴射チャネルＣ１ｅの容積が増大する。これにより、インク導入孔４１０ａに供給されたインク９は、各スリット４１０ｂを介して各噴射チャネルＣ１ｅに誘導される。

続いて、各噴射チャネルＣ１ｅに誘導されたインク９は、圧力波として各噴射チャネルＣ１ｅの内部に伝播する。この場合には、ノズルプレート４１２に設けられたノズル孔Ｈ２に圧力波が到達したタイミングにおいて、各アクティブ電極Ｅｄａに印加される駆動電圧がゼロ（０Ｖ）になる。これにより、屈曲変形した各駆動壁Ｗｄが元の状態に戻るため、各噴射チャネルＣ１ｅの容積が元に戻る。

最後に、各噴射チャネルＣ１ｅの容積が元に戻ると、各噴射チャネルＣ１ｅの内部において圧力が増加するため、各噴射チャネルＣ１ｅに誘導されたインク９が加圧される。これにより、各ノズル孔Ｈ２から外部（記録紙Ｐ）に液滴状のインク９が噴射される。

＜１−５．作用および効果＞
次に、本実施の形態のインクジェットヘッドチップ４１、インクジェットヘッド４およびプリンタ１における作用および効果について、比較例と比較しつつ詳細に説明する。

図６は、比較例に係るアクチュエータプレート１４１１の構成例を、カバープレート４１０とともに模式的に断面図（ＸＹ断面図）で表したものである。この比較例のアクチュエータプレート１４１１は、分極方向が厚み方向に沿って互いに異なる第１圧電基板４１１１および第２圧電基板４１１２を有している。第１圧電基板４１１１および第２圧電基板４１１２は、互いに接して積層されている。即ち、このアクチュエータプレート１４１１は、中間層（図５の中間層４１１３）が設けられていない点において、アクチュエータプレート４１１と異なっている。アクチュエータプレート１４１１には、第１圧電基板４１１１および第２圧電基板４１１２にわたって複数のチャネルＣ１が設けられている。複数のチャネルＣ１は、互いに駆動壁Ｗｄにより区画されている。この駆動壁Ｗｄ全面に駆動電極Ｅｄが設けられている。

このようなアクチュエータプレート１４１１に吐出パルスが入力されると、圧電共振の１次モードに由来して駆動壁Ｗｄが変形し、インク９の噴射がなされる。このとき、駆動壁Ｗｄの変形が山形（Chevron）であるため、１次モードに加えて、例えば、３次モード等の高次モードに由来した駆動壁Ｗｄの変形が生じる。

図７は、アクチュエータプレート１４１１の圧電共振のピークを表したものである。このように、アクチュエータプレート１４１１では、１次モードのピーク（紙面左側のピーク）に加えて、３次モードのピーク（紙面右側のピーク）が発生する。

このような圧電共振の高次モードに由来した駆動壁Ｗｄの変形は、アクチュエータプレート１４１１の駆動応答性を低下させる。

これに対し、本実施の形態のアクチュエータプレート４１１は、第１圧電基板４１１１および第２圧電基板４１１２の間に、中間層４１１３を有しているので、中間層４１１３の分極状態を自在に調整することができる。例えば、中間層４１１３の圧電歪定数を第１圧電基板４１１１および第２圧電基板４１１２の圧電歪定数よりも小さくすることにより、圧電共振の高次モードのピークを小さくすることができる。中間層４１１３を未分極の状態とすることにより、より効果的に、圧電共振の高次モードを小さくすることができる。

図８は、未分極の状態の中間層４１１３を有するアクチュエータプレート４１１の圧電共振のピークを表している。このように、アクチュエータプレート４１１が中間層４１１３を有することにより、アクチュエータプレート１４１１に比べて、３次モードのピークを小さくすることができる。これにより、アクチュエータプレート４１１の駆動応答性が高まる。

以上のように本実施の形態のインクジェットヘッドチップ４１では、アクチュエータプレート４１１が、第１圧電基板４１１１と第２圧電基板４１１２との間に中間層４１１３を有しているので、中間層４１１３の分極状態を自在に調整することができる。例えば、中間層４１１３の圧電歪定数を、第１圧電基板４１１１および第２圧電基板４１１２の圧電歪定数よりも小さくすることにより、圧電共振の高次モードに由来した駆動壁Ｗｄの変形が抑えられ、アクチュエータプレート４１１の駆動応答性を高めることができる。特に、中間層４１１３を未分極の状態にすることにより、効果的に圧電共振の高次モードに由来した駆動壁Ｗｄの変形を抑えることができる。したがって、インクジェットヘッドチップ４１、インクジェットヘッド４およびプリンタ１では、インク９の噴射効率を向上させることができる。

また、中間層４１１３を、第１圧電基板４１１１および第２圧電基板４１１２の構成材料と同じ材料により構成することで、第１圧電基板４１１１、中間層４１１３および第２圧電基板４１１２の物理的性質および化学的性質が略同じになる。したがって、アクチュエータプレート４１１にチャネルＣ１および駆動電極Ｅｄ等を形成し易くなる。

・ 変形例＞
駆動電極Ｅｄは、駆動壁Ｗｄの側面全面に設けられていなくてもよい。駆動電極Ｅｄは、第１圧電基板４１１１および第２圧電基板４１１２が構成する駆動壁Ｗｄの部分のみに設けられていてもよい。

図９は、図５に示したアクチュエータプレート４１１の構成の他の例を、カバープレート４１０とともに表したものである。このアクチュエータプレート４１１では、第１圧電基板４１１１および第２圧電基板４１１２が構成する駆動壁Ｗｄの部分のみに駆動電極Ｅｄが設けられている。換言すれば、中間層４１１３が構成する駆動壁Ｗｄの部分には、駆動電極Ｅｄが設けられていない。

各アクティブ電極Ｅｄａは、例えば、駆動壁Ｗｄのうち、第１圧電基板４１１１および第２圧電基板４１１２各々の側面に分離して設けられ、第１圧電基板４１１１および第２圧電基板４１１２に接している。また、各コモン電極Ｅｄｃは、例えば、駆動壁Ｗｄのうち、第１圧電基板４１１１および第２圧電基板４１１２各々の側面に分離して設けられ、第１圧電基板４１１１および第２圧電基板４１１２に接している。アクティブ電極Ｅｄａおよびコモン電極Ｅｄｃは、少なくとも第１圧電基板４１１１、第２圧電基板４１１２各々の側面の一部に設けられていればよい。

駆動電極Ｅｄは、例えば、ポリパラキシレン（パリレン（登録商標））等の電極保護膜（図示せず）に覆われている。この電極保護膜は、例えば、チャネルＣ１の内壁を被覆しており、駆動壁Ｗｄの側面全面および駆動電極Ｅｄのカバープレート４１０側の端面にわたって設けられている。この電極保護膜は、例えば、駆動電極Ｅｄに接するとともに、中間層４１１３の側面に接している。電極保護膜は、ポリイミドまたはアクリル樹脂等により構成するようにしてもよく、あるいは、シリコン（Ｓｉ）酸化物，アルミニウム（Ａｌ）酸化物，ジルコニウム（Ｚｒ）酸化物またはチタン（Ｔｉ）酸化物等により構成するようにしてもよい。例えば、電着法を用いて、ポリイミドおよびアクリル樹脂等からなる電極保護膜を形成することができ、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法または塗布法を用いて上記酸化物等からなる電極保護膜を形成することができる。これらのうちの２種以上を組み合わせて電極保護膜を構成することも可能である。ポリパラキシレン膜と、これらの膜とを組み合わせるようにしてもよい。

中間層４１１３が、例えば第１圧電基板４１１１および第２圧電基板４１１２の構成材料と同じ材料により構成されているとき、中間層４１１３の側面に駆動電極Ｅｄが設けられていると（例えば、図５）、この中間層４１１３の側面に設けられた駆動電極Ｅｄは静電容量の値に影響する。このため、駆動壁Ｗｄの変形に寄与する駆動電極Ｅｄの面積（駆動電極Ｅｄのうち、第１圧電基板４１１１および第２圧電基板４１１２の側面に設けられた部分の面積）と、静電容量の値との相関関係が複雑になりやすい。これに対し、中間層４１１３の側面に駆動電極Ｅｄを設けないと、駆動壁Ｗｄの変形に寄与する駆動電極Ｅｄの面積と、静電容量の値との相関関係が単純になる。したがって、静電容量の値から、適切な面積の駆動電極Ｅｄが形成されているか否かを判定しやすくなる。

また、このような中間層４１１３の側面には、電極保護膜が設けられる。ポリパラキシレン等により構成された電極保護膜は、駆動電極Ｅｄよりも、中間層４１１３との密着性が高い。したがって、駆動壁Ｗｄ、駆動電極Ｅｄおよび電極保護膜の密着強度を維持することができる。

このようなアクチュエータプレート４１１は、例えば、中間層４１１３がシリコン（Ｓｉ）またはガラス等により構成されているとき、容易に製造することができる。まず、第１圧電基板４１１１、中間層４１１３および第２圧電基板４１１２に溝（チャネルＣ１）を形成する。溝は、例えば、機械加工を用いて形成する。次いで、この溝の表面に、エッチング液を用いてエッチングを施す。これにより、溝の表面に微小な凹凸が形成される（粗される）。この際、中間層４１１３のエッチング耐性は、第１圧電基板４１１１および第２圧電基板４１１２とのエッチング耐性と異なるため、中間層４１１３の溝の表面には十分な凹凸が形成されない。次に、第１圧電基板４１１１および第２圧電基板４１１２の溝に例えば、無電解めっき法を用いて駆動電極Ｅｄを形成する。無電解めっき法は、例えば第１圧電基板４１１１および第２圧電基板４１１２の溝にパラジウム（Ｐｄ）等の触媒を付着させた後、触媒反応を用いてめっき膜を形成する。このとき、表面が十分に粗されていない中間層４１１３の溝には、触媒が付着しにくく、触媒反応によるめっき膜が形成されない。このようにして、第１圧電基板４１１１および第２圧電基板４１１２が構成する駆動壁Ｗｄの部分のみに駆動電極Ｅｄを形成することができる。

＜３．その他の変形例＞
以上、実施の形態および変形例を挙げながら本開示に関して説明したが、本開示の態様は上記した実施の形態等において説明された態様に限定されず、種々の変形が可能である。

具体的には、例えば、１個の液体噴射ヘッド（液体噴射ヘッドチップ）が１色の液体（インク）を噴射せずに、その１個の液体噴射ヘッドが互いに異なる複数色（例えば、２色など）の液体を噴射してもよい。

また、例えば、液体噴射ヘッドは、上記したエッジシュートタイプの液体噴射ヘッドに限定されず、サイドシュートタイプの液体噴射ヘッドでもよい。このサイドシュートタイプの液体噴射ヘッドでは、アクチュエータプレートに設けられた各チャネルが特定の方向に延在している場合において、ノズルプレートに設けられた各ノズル孔から各チャネルの延在方向と交差する方向にインクが噴射される。

また、例えば、上記実施の形態等では、中間層４１１３の圧電歪定数が、第１圧電基板４１１１および第２圧電基板４１１２の圧電歪定数よりも小さい場合について説明したが、中間層４１１３の圧電歪定数は、第１圧電基板４１１１および第２圧電基板４１１２の圧電歪定数よりも大きくなっていてもよい。

また、例えば、上記実施の形態等では、ノズル孔Ｈ２の開口形状が円形状である場合について説明したが、ノズル孔Ｈ２の開口形状は、例えば、楕円形状や、三角形状等の多角形状、星型形状など他の形状であってもよい。

また、例えば、本開示の液体噴射ヘッドチップ、液体噴射ヘッドおよび液体噴射記録装置のそれぞれが適用される用途は、インクジェットプリンタに限定されず、他の用途でよい。他の用途は、例えば、ファクシミリおよびオンデマンド印刷機などの他の装置である。

なお、本明細書中に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものではなく、また、他の効果があってもよい。

また、本開示は、以下のような構成を取ることも可能である。
（１）
液体に圧力を印加するアクチュエータプレートを備え、前記液体を噴射するヘッドチップであって、
前記アクチュエータプレートは、
厚み方向に分極された第１圧電基板と、
前記第１圧電基板の分極方向と逆方向に分極されるとともに、前記第１圧電基板に対向して設けられた第２圧電基板と、
前記第２圧電基板と前記第１圧電基板との間に設けられた中間層と、
前記第１圧電基板、前記中間層および前記第２圧電基板にわたって設けられ、互いに側壁を介して配置された複数の溝と、
前記側壁に設けられた電極と
を含むヘッドチップ。
（２）
前記中間層の圧電歪定数は、前記第１圧電基板および前記第２圧電基板の圧電歪定数と異なっている
前記（１）に記載のヘッドチップ。
（３）
前記中間層は未分極である
前記（１）または前記（２）に記載のヘッドチップ。
（４）
前記中間層は、前記第１圧電基板および前記第２圧電基板の構成材料と同じ材料を含む
前記（１）ないし前記（３）のうちいずれか１つに記載のヘッドチップ。
（５）
前記側壁を構成する前記中間層の厚みは、前記側壁を構成する前記第１圧電基板および前記第２圧電基板の厚みよりも小さい
前記（１）ないし前記（４）のうちいずれか１つに記載のヘッドチップ。
（６）
前記電極はめっき膜である
前記（１）ないし前記（５）のうちいずれか１つに記載のヘッドチップ。
（７）
前記電極は、前記第１圧電基板および前記第２圧電基板の前記側壁のみに設けられている
前記（１）ないし前記（６）のうちいずれか１つに記載のヘッドチップ。
（８）
前記（１）ないし前記（７）のいずれか１つに記載のヘッドチップと、
前記ヘッドチップに前記液体を供給する供給機構と
を備えた液体噴射ヘッド。
（９）
前記（８）に記載の液体噴射ヘッドと、
前記液体を収容する収容部と
を備えた液体噴射記録装置。

１…プリンタ、３…インクタンク、４…インクジェットヘッド、９…インク、４１…インクジェットヘッドチップ、４２…供給機構、４１０…カバープレート、４１１…アクチュエータプレート、４１１１…第１圧電基板、４１１２…第２圧電基板、４１１３…中間層、４１２…ノズルプレート、４１３…支持プレート、Ｃ１…チャネル、Ｃ１ｄ…ダミーチャネル、Ｃ１ｅ…噴射チャネル、Ｅｄ…駆動電極、Ｅｄａ…アクティブ電極、Ｅｄｃ…コモン電極、Ｈ２…ノズル孔、Ｐ…記録紙、Ｗｄ…駆動壁。

Claims (9)

1. 液体に圧力を印加するアクチュエータプレートを備え、前記液体を噴射するヘッドチップであって、
   前記アクチュエータプレートは、
   厚み方向に分極された第１圧電基板と、
   前記第１圧電基板の分極方向と逆方向に分極されるとともに、前記第１圧電基板に対向して設けられた第２圧電基板と、
   前記第２圧電基板と前記第１圧電基板との間に設けられた中間層と、
   前記第１圧電基板、前記中間層および前記第２圧電基板にわたって設けられ、互いに側壁を介して配置された複数の溝と、
   前記側壁に設けられた電極と
   を含むヘッドチップ。
2. 前記中間層の圧電歪定数は、前記第１圧電基板および前記第２圧電基板の圧電歪定数と異なっている
   請求項１に記載のヘッドチップ。
3. 前記中間層は未分極である
   請求項１または請求項２に記載のヘッドチップ。
4. 前記中間層は、前記第１圧電基板および前記第２圧電基板の構成材料と同じ材料を含む
   請求項１ないし請求項３のうちいずれか１項に記載のヘッドチップ。
5. 前記側壁を構成する前記中間層の厚みは、前記側壁を構成する前記第１圧電基板および前記第２圧電基板の厚みよりも小さい
   請求項１ないし請求項４のうちいずれか１項に記載のヘッドチップ。
6. 前記電極はめっき膜である
   請求項１ないし請求項５のうちいずれか１項に記載のヘッドチップ。
7. 前記電極は、前記第１圧電基板および前記第２圧電基板の前記側壁のみに設けられている
   請求項１ないし請求項６のうちいずれか１項に記載のヘッドチップ。
8. 請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載のヘッドチップと、
   前記ヘッドチップに前記液体を供給する供給機構と
   を備えた液体噴射ヘッド。
9. 請求項８に記載の液体噴射ヘッドと、
   前記液体を収容する収容部と
   を備えた液体噴射記録装置。
   

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