JP2021035741A - 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置 - Google Patents
液体噴射ヘッド及び液体噴射装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2021035741A JP2021035741A JP2019157935A JP2019157935A JP2021035741A JP 2021035741 A JP2021035741 A JP 2021035741A JP 2019157935 A JP2019157935 A JP 2019157935A JP 2019157935 A JP2019157935 A JP 2019157935A JP 2021035741 A JP2021035741 A JP 2021035741A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- diaphragm
- liquid injection
- injection head
- electrode
- protective film
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims abstract description 88
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 52
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 83
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 55
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 55
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 24
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 11
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims description 9
- RKTYLMNFRDHKIL-UHFFFAOYSA-N copper;5,10,15,20-tetraphenylporphyrin-22,24-diide Chemical compound [Cu+2].C1=CC(C(=C2C=CC([N-]2)=C(C=2C=CC=CC=2)C=2C=CC(N=2)=C(C=2C=CC=CC=2)C2=CC=C3[N-]2)C=2C=CC=CC=2)=NC1=C3C1=CC=CC=C1 RKTYLMNFRDHKIL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims 1
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 claims 1
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract 2
- 230000006835 compression Effects 0.000 abstract 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 abstract 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 114
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 32
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 description 10
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 10
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 9
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 7
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 6
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N Titanium nitride Chemical compound [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000005268 plasma chemical vapour deposition Methods 0.000 description 4
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);tantalum(5+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ta+5].[Ta+5] BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 3
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 3
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 3
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910001936 tantalum oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910010421 TiNx Inorganic materials 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000003491 array Methods 0.000 description 2
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 2
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 2
- 229910052451 lead zirconate titanate Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 2
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 description 2
- 229910001233 yttria-stabilized zirconia Inorganic materials 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000018 DNA microarray Methods 0.000 description 1
- 229910000577 Silicon-germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Chemical compound [O-2].[Ca+2] BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 description 1
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Inorganic materials [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 1
- 230000005621 ferroelectricity Effects 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 229910000449 hafnium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- WIHZLLGSGQNAGK-UHFFFAOYSA-N hafnium(4+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[Hf+4] WIHZLLGSGQNAGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HFGPZNIAWCZYJU-UHFFFAOYSA-N lead zirconate titanate Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ti+4].[Zr+4].[Pb+2] HFGPZNIAWCZYJU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 1
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 1
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoyttriooxy)yttrium Chemical compound O=[Y]O[Y]=O SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 1
- 239000009719 polyimide resin Substances 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 229910001404 rare earth metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005546 reactive sputtering Methods 0.000 description 1
- VSZWPYCFIRKVQL-UHFFFAOYSA-N selanylidenegallium;selenium Chemical compound [Se].[Se]=[Ga].[Se]=[Ga] VSZWPYCFIRKVQL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- RUDFQVOCFDJEEF-UHFFFAOYSA-N yttrium(III) oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Y+3].[Y+3] RUDFQVOCFDJEEF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/135—Nozzles
- B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
- B41J2/14201—Structure of print heads with piezoelectric elements
- B41J2/14233—Structure of print heads with piezoelectric elements of film type, deformed by bending and disposed on a diaphragm
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/015—Ink jet characterised by the jet generation process
- B41J2/04—Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand
- B41J2/045—Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand by pressure, e.g. electromechanical transducers
- B41J2/04501—Control methods or devices therefor, e.g. driver circuits, control circuits
- B41J2/04581—Control methods or devices therefor, e.g. driver circuits, control circuits controlling heads based on piezoelectric elements
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/135—Nozzles
- B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
- B41J2/14201—Structure of print heads with piezoelectric elements
- B41J2/14233—Structure of print heads with piezoelectric elements of film type, deformed by bending and disposed on a diaphragm
- B41J2002/14241—Structure of print heads with piezoelectric elements of film type, deformed by bending and disposed on a diaphragm having a cover around the piezoelectric thin film element
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/135—Nozzles
- B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
- B41J2002/14419—Manifold
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/135—Nozzles
- B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
- B41J2002/14491—Electrical connection
Landscapes
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Abstract
【課題】液適量が増大し、液滴を噴射する周波数が向上し、信頼性が向上した液体噴射ヘッド及び液体噴射装置を提供する。【解決手段】ノズルに連通する圧力室１２が形成された流路形成基板１０と、流路形成基板１０に形成された振動板５０と、振動板５０に形成された第１の電極６０、圧電体層７０及び第２の電極８０を備える圧電アクチュエーター３００と、を備え、振動板５０は、中央部Ａに第１の電極６０と第２の電極８０とにより圧電体層７０が挟まれた能動部３１０が設けられておらず、中央部Ａには、振動板５０を覆う保護膜５５が形成され、保護膜５５は、振動板５０よりも圧縮応力が大きい。【選択図】図４
Description
本発明は、ノズルから液体を噴射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噴射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システムに関する。
インクを噴射するインクジェット式記録ヘッドは、圧力室が形成された流路形成基板に振動板を設け、振動板に圧電アクチュエーターを設けたものが知られている。圧電アクチュエーターは、振動板側から第１の電極、圧電体層、及び第２の電極を積層することで形成されたものが知られている。
圧電アクチュエーターの一形態として、振動板の圧力室に対向する領域（以下、可動領域）の縁部に圧電アクチュエーターの能動部を設け、可動領域の中央部には能動部を設けないようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。すなわち、圧電アクチュエーターは、平面視において、縁部に重なるように環状の能動部が振動板上に設けられており、中央部には能動部が設けられずに振動板が露出した構成となっている。
しかしながら、上述した構成の圧電アクチュエーターは、振動板の変位量が十分とはいえず、大きな液滴のインクを噴射することが困難である。また、振動板の共振周波数に制約があり、液滴を噴射する周波数を向上させることも困難である。さらには、振動板の中央部は、圧電体層が設けられておらず露出しているため、振動板にクラックが発生する虞がある。
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、液適量が増大し、液滴を噴射する周波数が向上し、信頼性が向上した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、ノズルに連通する圧力室が形成された流路形成基板と、前記流路形成基板の一方面側に形成された振動板と、前記振動板の前記流路形成基板とは反対面側に形成された第１の電極、圧電体層及び第２の電極を備える圧電アクチュエーターと、を備える液体噴射ヘッドであって、前記振動板は、平面視において前記圧力室に対向する領域の中央部に、前記第１の電極と前記第２の電極とにより前記圧電体層が挟まれた能動部が設けられておらず、前記中央部には、前記振動板を覆う保護膜が形成され、前記保護膜は、前記振動板よりも圧縮応力が大きいことを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
また、他の態様は、ノズルに連通する圧力室が形成された流路形成基板と、前記流路形成基板の一方面側に形成された振動板と、前記振動板の前記流路形成基板とは反対面側に形成された第１の電極、圧電体層及び第２の電極を備える圧電アクチュエーターと、を備える液体噴射ヘッドであって、前記振動板は、平面視において前記圧力室に対向する領域の中央部に、前記第１の電極と前記第２の電極とにより前記圧電体層が挟まれた能動部が設けられておらず、前記中央部には、前記振動板を覆う保護膜が形成され、前記保護膜は、前記振動板よりも引っ張り応力が大きいことを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
また、他の態様は、上記の液体噴射ヘッドを備えることを特徴とする液体噴射装置にある。
本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。ただし、以下の説明は、本発明の一態様を示すものであって、本発明の範囲内で任意に変更可能である。各図において同じ符号を付したものは、同一の部材を示しており、適宜説明が省略されている。また、各図においてＸ、Ｙ、Ｚは、互いに直交する３つの空間軸を表している。本明細書では、これらの軸に沿った方向をＸ方向、Ｙ方向、及びＺ方向とする。各図の矢印が向かう方向を正（＋）方向、矢印の反対方向を負（−）方向として説明する。また、Ｚ方向は、鉛直方向を示し、＋Ｚ方向は鉛直下向き、−Ｚ方向は鉛直上向きを示す。
〈実施形態１〉
図１〜図４を用いて、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（以下、記録ヘッドと称する）について説明する。図１は、記録ヘッドのノズル面側から見た平面図である。図２は、図１のＡ−Ａ′線断面図である。図３は、記録ヘッドに設けられた圧電アクチュエーターの要部を拡大した平面図である。図４は、図３のＢ−Ｂ′線断面図である。
図１〜図４を用いて、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（以下、記録ヘッドと称する）について説明する。図１は、記録ヘッドのノズル面側から見た平面図である。図２は、図１のＡ−Ａ′線断面図である。図３は、記録ヘッドに設けられた圧電アクチュエーターの要部を拡大した平面図である。図４は、図３のＢ−Ｂ′線断面図である。
記録ヘッド１は、流路ユニット１００、振動板５０、及び圧電アクチュエーター３００を備えている。本実施形態の流路ユニット１００は、流路形成基板１０、共通液室基板３０、ノズルプレート２０、及びコンプライアンス基板４０が接合された構成となっている。
流路形成基板１０の−Ｚ側には振動板５０が形成されている。本実施形態の振動板５０は、弾性膜５１と、絶縁体膜５２と、を具備する。弾性膜５１は、酸化シリコンを含む膜であり、流路形成基板１０の−Ｚ方向の一方面側に形成されている。絶縁体膜５２は、酸化ジルコニウムを含む膜であり、弾性膜５１の−Ｚ方向の一方面側に形成されている。
このような構成の振動板５０のうち、圧力室１２に対向する領域を可動領域Ｃと称する。また、可動領域Ｃのうち、平面視において、圧力室１２の端部（隔壁１１）よりも内側であって、圧力室１２の中心を含まない領域を縁部Ｂと称する。さらに、可動領域Ｃのうち縁部Ｂ以外の領域を中央部Ａと称する。
流路形成基板１０は、シリコン単結晶基板からなり、圧力室１２が形成された基板である。具体的には、流路形成基板１０には、圧力室１２が、複数の隔壁１１によって区画されて複数設けられている。
複数の圧力室１２は、インクを吐出する複数のノズル２１が並設されるＸ方向に沿って所定のピッチで並設されている。本実施形態では、圧力室１２がＸ方向に並設された列が、１列設けられている。また、流路形成基板１０は面内方向がＸ方向及びＹ方向を含む方向となるように配置されている。もちろん、圧力室１２の配置は特にこれに限定されず、例えば、Ｘ方向に並設された圧力室１２において、１つ置きにＹ方向にずれた位置に配置した、所謂、千鳥配置としてもよい。また、Ｘ方向及びＹ方向に所定の間隔を置いて複数配列した、所謂、マトリックス配置としてもよい。
本実施形態の圧力室１２は、平面視における形状（図３参照）がＹ方向の長軸を有する略長円形状となっている。図２に示すように、圧力室１２の長手方向の両端側に、第１流路３１及び第２流路３２が接続されている。なお、圧力室１２の形状は、特にこれに限定されず、例えば、正方形状、長方形状、多角形状、平行四辺形状、円形状、長穴形状であってもよい。ちなみに、長穴形状とは、楕円形状や、楕円形状に似た形状、例えば、角丸長方形状、卵形状、長円形状等のことである。
このような圧力室１２は、流路形成基板１０をノズルプレート２０が接合される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、圧力室１２のノズルプレート２０とは反対側の面は振動板５０によって画成されている。
共通液室基板３０は、各圧力室１２に連通した共通液室３５が形成された基板であり、流路形成基板１０の＋Ｚ側に設けられている。共通液室基板３０は、ステンレス鋼等の金属、ガラス、セラミック材料等によって製造することができる。共通液室基板３０は、流路形成基板１０と熱膨張率が略同一の材料を用いるのが好ましく、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されている。
共通液室基板３０には、＋Ｚ側に開口した凹部３４が形成されている。共通液室基板３０の＋Ｚ側の面には、コンプライアンス部４９を有するコンプライアンス基板４０が凹部３４の＋Ｚ側の開口を封止している。共通液室基板３０には、凹部３４がコンプライアンス基板４０で封止されることにより、共通液室３５が形成されている。
このようなコンプライアンス基板４０は、本実施形態では、可撓性を有する薄膜からなる封止膜４１と、金属等の硬質の材料からなる固定基板４２と、を具備する。固定基板４２の共通液室３５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、共通液室３５の壁面の一部は可撓性を有する封止膜４１のみで封止された可撓部であるコンプライアンス部４９となっている。このように共通液室３５の壁面の一部にコンプライアンス部４９を設けることで、共通液室３５内のインクの圧力変動をコンプライアンス部４９が変形することによって吸収することができる。
また、共通液室基板３０には、各圧力室１２に連通する第１流路３１が複数形成されている。第１流路３１は、圧力室１２と共通液室３５とを接続する流路であり、共通液室基板３０をＺ方向に貫通して設けられている。第１流路３１は、＋Ｚ方向の端部で共通液室３５と連通し、−Ｚ方向の端部で圧力室１２と連通する。
また、共通液室基板３０には、各圧力室１２とノズル２１とに連通する第２流路３２が複数形成されている。第２流路３２は、圧力室１２とノズル２１とを接続する流路であり、共通液室基板３０をＺ方向に貫通して設けられている。第２流路３２は、＋Ｚ方向の端部でノズル２１に連通し、−Ｚ方向の端部で圧力室１２と連通する。
共通液室基板３０の＋Ｚ側には、ノズルプレート２０が設けられている。ノズルプレート２０には、＋Ｚ方向に向かってインクを噴射するノズル２１が複数形成されている。本実施形態では、図１に示すように、複数のノズル２１はＸ方向に沿った直線上に配置されることで、１列のノズル列２２が形成されている。ノズルプレート２０は、例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ）等の金属、ポリイミド樹脂のような有機物、又は、シリコン等の平板材で形成することができる。もちろん、ノズル２１の配置は特にこれに限定されず、例えば、Ｘ方向に並設されたノズル２１において、１つ置きにＹ方向にずれた位置に配置した、所謂、千鳥配置としてもよい。また、Ｘ方向及びＹ方向に所定の間隔を置いて複数配列した、所謂、マトリックス配置としてもよい。
このような構成の流路ユニット１００には、共通液室３５から第１流路３１、圧力室１２、及び第２流路３２を経てノズル２１に至るインク流路が形成されている。なお、特に図示しないが、共通液室３５には、外部のインク供給手段からインクが供給されるように構成されている。外部のインク供給手段から供給されたインクは、共通液室３５に供給される。そして、共通液室３５から各第１流路３１を経由して、各圧力室１２にインクが供給される。圧力室１２のインクは、後述する圧電アクチュエーター３００によって、第２流路３２を経由してノズル２１から噴射される。
流路形成基板１０に形成された振動板５０には、流路形成基板１０とは反対面側に、第１の電極６０と圧電体層７０と第２の電極８０とが成膜及びリソグラフィー法によって積層されて圧電アクチュエーター３００を構成している。
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を圧力室１２毎にパターニングして構成する。本実施形態では、第１の電極６０を圧電アクチュエーター３００の個別電極とし、第２の電極８０を圧電アクチュエーター３００の共通電極としている。
圧電アクチュエーター３００のうち、第１の電極６０及び第２の電極８０により圧電体層７０が挟まれた部分を能動部３１０という。能動部３１０は、圧力室１２毎に設けられている。
能動部３１０は、振動板５０の可動領域Ｃ（図４参照）の縁部Ｂに能動部３１０が設けられ、中央部Ａには設けられていない。さらに、本実施形態では、能動部３１０は、縁部Ｂよりも外側、すなわち、圧力室１２よりも外側まで設けられている。
このような能動部３１０の平面視における形状は、図３に示すように、圧力室１２と略同様の形状を有し、Ｙ方向を長手方向とする略長円形状になっている。
第１の電極６０は、平面視で、環状に形成されている。すなわち、第１の電極６０は、圧力室１２と同様にＹ方向を長軸とする略長円形状の外周形状を有し、その中央部にはその外周形状と略相似形状の開口部６０ａが形成されている。また、第１の電極６０は、隔壁１１に重なるように形成されている。すなわち、第１の電極６０の開口部６０ａが隔壁１１よりも内側に位置し、第１の電極６０の外周が隔壁１１よりも外側（圧力室１２とは反対側）に位置している。なお、第１の電極６０は、例えば、金、銀、銅、パラジウム、白金、チタン等の導電性材料で構成されている。
圧電体層７０は、各第１の電極６０を覆うようにして、各能動部３１０に共通して形成されている。また、圧電体層７０には、厚さ方向に貫通した第１の貫通孔７０ａが形成されている。第１の貫通孔７０ａは、平面視において（図３参照）、第１の電極６０の開口部６０ａよりも内側に位置し、開口部６０ａと略相似形状の開口を有している。
このような圧電体層７０は、強誘電性を有する圧電材料、例えばチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等のセラミックス系材料で構成することができる。このような圧電材料を各第１の電極６０を覆うように形成し、エッチングして第１の貫通孔７０ａを形成することで、上述した圧電体層７０が得られる。もちろん、圧電体層７０は、各第１の電極６０に共通して設けられている必要はなく、各第１の電極６０毎に形成されていてもよい。
第２の電極８０は、圧電体層７０上に各能動部３１０に共通して形成されている。また、第２の電極８０には、厚さ方向に貫通した第２の貫通孔８０ａが形成されている。第２の貫通孔８０ａは、第１の貫通孔７０ａと略同形状であり、第１の貫通孔７０ａに重なるように配置されている。なお、第２の電極８０は、例えば、金、銀、銅、パラジウム、白金、チタン等の導電性材料で構成されている。
各第１の電極６０は、Ｙ方向において、圧電体層７０よりも外側に引き出されており、第１のリード電極９０が接続されている。第２の電極８０には、第２のリード電極９１が接続されており、第２のリード電極９１は、Ｙ方向において、第１のリード電極９０と同じ方向へ引き出されている。
各圧電アクチュエーター３００の第１の電極６０には、第１のリード電極９０がそれぞれ接続され、第１のリード電極９０を介して各圧電アクチュエーター３００に選択的に電圧が印加されるようになっている。また、各圧電アクチュエーター３００に共通する第２の電極８０には、第２のリード電極９１が接続されている。第２のリード電極９１を介して、第２の電極８０にバイアス電圧が印加されるようになっている。
このような記録ヘッド１では、圧電アクチュエーター３００の第１の電極６０及び第２の電極８０に電圧が印加されると、能動部３１０が撓み変形する。能動部３１０の撓み変形により、振動板５０が変形し、圧力室１２内のインクに圧力を付与してノズル２１から噴射させる。ここで、振動板５０の縁部Ｂに能動部３１０を設け、中央部Ａには能動部３１０を設けていない構成とした。このような構成の圧電アクチュエーター３００は、中央部Ａに能動部３１０を設ける構成と比較して、振動板５０の変位量が向上し、噴射されるインクの量が増大している。
なお、上述した例では、振動板５０及び第１の電極６０が、振動板として作用するが、勿論これに限定されるものではなく、例えば、振動板５０を設けずに、第１の電極６０のみが振動板として作用するようにしてもよい。また、圧電アクチュエーター３００自体が実質的に振動板を兼ねるようにしてもよい。
振動板５０の中央部Ａには、振動板５０を覆い、内部応力が圧縮応力である保護膜５５が形成されている。本実施形態では、保護膜５５は、図３に示す平面視において、第１の貫通孔７０ａ及び第２の貫通孔８０ａ内に設けられており、略長円形状に形成されている。なお、保護膜５５は、振動板５０の中央部Ａの全面を覆う必要はなく、一部を覆う形状としてもよい。
保護膜５５の圧縮応力の大きさは、振動板５０の圧縮応力よりも大きい。保護膜５５の圧縮応力は、面方向に引っ張る力として振動板５０に作用する。したがって、保護膜５５の圧縮応力により振動板５０に作用する引っ張る力は、振動板５０の圧縮応力よりも大きい。このため、振動板５０の全体としては、圧縮しようとする力よりも引っ張る力が大きくなる。
このように振動板５０には引っ張る力が作用するため、振動板５０の共振周波数を向上させることができる。振動板５０の共振周波数が向上することにより、駆動周波数を向上させることができ、インクを噴射する速度を高速化することができる。特に、振動板５０の中央部Ａは薄いため、すなわち、縁部Ｂのように能動部３１０が設けられていないため、保護膜５５による共振周波数の向上効果は顕著である。
なお、共振周波数の向上が駆動周波数の向上に影響する理由は次のとおりである。一般に、圧電アクチュエーターを利用した記録ヘッドでは、振動板の共振を利用してインクを噴射している。このため、高い周波数でインクを吐出するには、振動板の共振周波数が駆動周波数に比例して高い必要がある。換言すれば、振動板の共振周波数が高くなれば、駆動周波数を高くすることができ、高い周波数でインクを吐出することができる。駆動周波数とは、駆動パルスによって圧電アクチュエーターを駆動する周波数である。
ここで、請求項に記載する「保護膜は振動板よりも圧縮応力が大きい」とは、上述したように、振動板５０の内部応力が圧縮応力である場合のみに限らず、振動板５０の内部応力が引張応力である場合や内部応力が掛かっていない場合も含む。振動板５０の引張応力と、保護膜５５による振動板５０を引っ張る力とが、振動板５０を引っ張る力として作用し、上述したような共振周波数の向上効果が得られる。振動板５０に内部応力が掛かっていない場合でも同様の効果が得られる。
圧縮応力の保護膜５５として、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）を含む膜を用いることができる。このような保護膜５５は、反応性スパッタリング法により形成することができる。また、液相法により酸化ジルコニウムを形成することで圧縮応力の酸化ジルコニウムを含む保護膜５５を形成することができる。
また、圧縮応力の保護膜５５として、ダイヤモンドライクカーボン膜（ＤＬＣ膜）を用いることができる。ＤＬＣ膜は、シリコンを含有したものであってもよいし、シリコンを含有していなくてもよい。ＤＬＣ膜は、例えば、プラズマＣＶＤ法により形成することができる。プラズマＣＶＤ法により、１μｍ程度のＤＬＣ膜を形成する場合は、通常、圧縮応力を有する。ＰＩＧプラズマＣＶＤ装置を用いる場合では、プラズマガンの出力を上げるなどして水素含有量を低下させる。水素含有量を低下させて硬いＤＬＣ膜にするほど圧縮応力を大きくすることができる。また、ＲＦプラズマＣＶＤ装置を使用する場合は、基板側のバイアス電圧を下げるほど、ＤＬＣ膜の圧縮応力を大きくすることができる。
ＤＬＣ膜は、シリコン、酸化シリコン、炭化シリコン、ゲルマニウムとの密着性が良い。したがって、ＤＬＣ膜を含む保護膜５５を、それらの材質からなる振動板上に形成することで、当該振動板に対して密着性の良い保護膜５５を形成することができる。
さらに、圧縮応力の保護膜５５として、窒化チタン（ＴｉＮｘ）を含む膜を用いることができる。スパッタリング法により成膜することで、圧縮応力の窒化チタンを含む保護膜５５が形成される。
また、保護膜５５の内部応力は引張応力であってもよい。この場合、保護膜５５の引張応力の大きさは、振動板５０の引っ張り応力よりも大きい。保護膜５５の引っ張り応力は、面方向に圧縮する力として振動板５０に作用する。したがって、保護膜５５の引っ張り応力により振動板５０に作用する圧縮する力は、振動板５０の引っ張り応力よりも大きい。このため、振動板５０の全体としては、引っ張る力よりも圧縮する力が大きくなる。
このように振動板５０には圧縮する力が作用するため、振動板５０の張りが緩み、振動板５０の変位の振幅を大きくすることができる。振動板５０の変位の振幅が増大することにより、より大きいインク滴を噴射することができる。また、振動板５０の縁部Ｂには能動部３１０が設けられることで厚みが中央部Ａより増している。このため、振動板５０の変位の振幅が向上しても、縁部Ｂでクラックが発生することを抑制することができる。
ここで、請求項に記載する「保護膜は振動板よりも引っ張り応力が大きい」とは、上述したように、振動板５０の内部応力が引っ張り応力である場合のみに限らず、振動板５０の内部応力が圧縮応力である場合や内部応力が掛かっていない場合も含む。振動板５０の圧縮応力と、保護膜５５による振動板５０を圧縮する力とが、振動板５０を圧縮する力として作用し、上述したような、より大きなインク滴を噴射させることができるという効果が得られる。振動板５０に内部応力が掛かっていない場合でも同様の効果が得られる。
引張応力の保護膜５５としては、酸化ジルコニウムを含む膜を用いることができる。具体的には、気相法によってジルコニウム（Ｚｒ）からなるジルコニウム層を形成後、このジルコニウム層を熱酸化することにより引張応力の酸化ジルコニウムを含む保護膜５５を形成する。ジルコニウム層を熱酸化する際の温度を調整することで、酸化ジルコニウムの応力を調整することができ、焼成温度を高温にするほど引張応力が大きくなる。
また、引張応力の保護膜５５として、酸化タンタル（ＴａＯｘ）を含む膜を用いることができる。酸化タンタルは、公知の方法により製造できるが、通常、引張応力膜が形成される。さらに、引張応力の保護膜５５として、窒化チタン（ＴｉＮｘ）を含む膜を用いることができる。このような窒化チタンを含む保護膜は、ＣＶＤ法により形成することができる。
なお、例示した保護膜５５は、単層であるが、これに限定されず、複数層から保護膜５５を形成してもよい。この場合、各層の材料、製造方法、又は製造条件を適宜設定することで、保護膜５５が全体として圧縮応力又は引張応力を有するようにすればよい。
以上に説明したように、本実施形態の記録ヘッド１では、振動板５０は、平面視において圧力室１２に対向する可動領域Ｃの中央部Ａに、能動部３１０が設けられておらず、中央部Ａには、振動板５０を覆う保護膜５５が形成され、保護膜５５は、振動板５０よりも圧縮応力が大きい。
このような記録ヘッド１によれば、保護膜５５により振動板５０には引っ張る力が作用し、振動板の共振周波数を向上させることができる。振動板５０の共振周波数が向上することにより、駆動周波数を向上させることができ、インクを噴射する速度を高速化することができる。
また、記録ヘッド１は、保護膜５５が振動板５０よりも引張応力が大きいものとしてもよい。このような記録ヘッド１によれば、保護膜５５により振動板５０には圧縮する力が作用して振動板５０の張りが緩み、振動板５０の変位の振幅を大きくすることができる。振動板５０の変位の振幅が増大することにより、より大きいインク滴を噴射することができる。また、振動板５０の変位の振幅が向上しても、縁部Ｂでクラックが発生することを抑制することができる。
また、図４に示すように、本実施形態の振動板５０は、圧電アクチュエーター３００に電圧が印加されていない状態（以下、非振動状態という）では、ほぼ平坦であるが、このような形状に限定されない。例えば、特に図示しないが、非振動状態では、振動板は、圧力室１２に向かって凸状に撓んでいてもよい。このような振動板は、次に説明するような駆動波形の電圧が圧電アクチュエーター３００に印加される場合に、特に有用である。
駆動波形としては、圧力室１２を膨張させた後に収縮させてインクを噴射させるものを用いる。このような駆動波形の電圧が圧電アクチュエーター３００に印加されると、圧力室１２に向かって凸状に撓んだ振動板を備えた記録ヘッドは、平坦な振動板５０を備えた記録ヘッド１と比較して、圧力室１２に供給されるインク量を増大させることができる。すなわち、インクを噴射する際に、インクを共通液室３５（図２参照）から各圧力室１２へ供給させるポンプ能力を向上させることができる。
また、本実施形態では、能動部３１０は、平面視において、圧力室１２よりも外側、すなわち隔壁１１に重なる位置にも設けられている。上述したように、圧電アクチュエーター３００は、振動板５０の中央部Ａに能動部３１０を設けないことで、振動板５０の変位を向上させている。そして、中央部Ａ上に能動部３１０を設けない代わりに、隔壁１１にまで能動部３１０を設けることで、圧電アクチュエーター３００の振動板５０を変形させる力を確保することができる。このような構成により、圧電アクチュエーター３００による振動板５０の変形効率を増大させることができる。また、振動板５０の中央部Ａは、保護膜５５により補強されている。この保護膜５５により、振動板５０が補強され、クラックが生じる虞が低減される。すなわち、振動板５０の変形効率の増大と、クラックの抑制を両立することができる。
また、本実施形態の振動板５０は、弾性膜５１及び絶縁体膜５２の２層から構成されているが、このような構成に限定されない。例えば、振動板５０は、単層から構成されていてもよいし、３層以上から構成されていてもよい。特に、２層以上から構成された振動板５０は、剛性が向上するので、振動板５０にクラックが発生することを抑制することができる。
また、保護膜５５は、振動板５０の最も圧力室１２側の弾性膜５１よりも曲げ強さが大きいことが好ましい。曲げ強さとは、曲げ試験において試験片が破壊に至るまでの最大荷重を基に算出した曲げ応力の値であり、抗折力とも呼ぶ。一般に酸化ジルコニウムは曲げ強さが特に大きいことが知られており、少なくとも、シリコンや二酸化シリコンよりも大きい。例えば、振動板５０のうち弾性膜５１を二酸化シリコンで形成し、保護膜５５を酸化ジルコニウムで形成した場合、保護膜５５は弾性膜５１よりも曲げ強さが大きい。このような構成の保護膜５５及び振動板５０によれば、振動板５０にクラックが生じにくくすることができる。すなわち、振動板５０のクラック耐性が向上する。このようにクラック耐性が向上するので、保護膜５５が振動板５０に引っ張る力又は圧縮する力を作用させても、振動板５０にクラックが生じることを抑制できる。
また、保護膜５５は、振動板５０の最も圧力室１２側の弾性膜５１よりもヤング率が大きいことが好ましい。一般に酸化ジルコニウムは、シリコンよりもヤング率が大きい。例えば、振動板５０のうち弾性膜５１を二酸化シリコンで形成し、保護膜５５を酸化ジルコニウムで形成した場合、保護膜５５は弾性膜５１よりもヤング率が大きい。このような構成の保護膜５５及び振動板５０によれば、保護膜５５の剛性が振動板５０よりも高いことから、保護膜５５により振動板５０に作用する引っ張る力又は圧縮する力を増大させることができる。
上述したように様々な材料から保護膜５５を形成することができるが、保護膜５５としては、酸化ジルコニウムを用いることが好ましい。酸化ジルコニウムは、製法や製造条件によって圧縮応力又は引張応力の何れかにすることができ、また、その大きさも制御できる。したがって、酸化ジルコニウムを保護膜５５とすることで、圧縮応力又は引張応力の応力制御を容易に行うことができる。
絶縁体膜５２の酸化ジルコニウムは、正方晶又は立方晶の結晶構造を有することが好ましい。また、酸化ジルコニウムに、酸化イットリウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化ハフニウム等の希土類酸化物を添加した安定化（部分安定化）ジルコニアを用いることが好ましく、さらに好ましくはイットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）、すなわち、酸化ジルコニウムを含む保護膜５５はイットリウムを含むことが好適である。このように安定化（部分安定化）ジルコニアを用いることで、常温中でも正方晶又は立方晶が安定化すると共に、振動板５０の靱性をさらに高めることができる。振動板５０の靱性が高いため、振動板５０の破壊を抑制することができる。
また、絶縁体膜５２の酸化ジルコニウムは、粒状の結晶を有することが好ましい。粒状の結晶を有する酸化ジルコニウムは、公知の液相法又は気相法の何れによっても形成することができる。粒状の結晶を有する酸化ジルコニウムを含む振動板５０は、小径の粒子が疎に集合した結晶構造となりヤング率が小さい柔軟な膜とすることができる。したがって、絶縁体膜５２の変位量、すなわち、振動板５０の変位量を増大させることができる。
〈実施形態２〉
図５を用いて、実施形態２に係る記録ヘッドについて説明する。なお、実施形態１と同一のものには同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
図５を用いて、実施形態２に係る記録ヘッドについて説明する。なお、実施形態１と同一のものには同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
本実施形態の記録ヘッド１Ａは、保護膜５５Ａが振動板５０の中央部Ａと、圧電体層７０及び第２の電極８０の表面に設けられている、すなわち、保護膜５５Ａは、中央部Ａから圧電体層７０及び第２の電極８０にまで連続して設けられている。
振動板５０の中央部Ａと、圧電体層７０及び第２の電極８０との表面に一度に保護膜５５Ａを形成することができる。このように、一度に形成された保護膜５５Ａによれば、保護膜５５Ａが振動板５０の中央部Ａ、縁部Ｂのそれぞれに与える変位量のバラツキを抑制することができる。
なお、本実施形態の記録ヘッド１Ａの保護膜５５Ａは、圧電体層７０及び第２の電極８０の表面に設けられているが、圧電体層７０や第２の電極８０の構成によっては、何れか一方のみに設けられていてもよい。
〈実施形態３〉
図６を用いて、実施形態３に係る記録ヘッドについて説明する。なお、実施形態１と同一のものには同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
図６を用いて、実施形態３に係る記録ヘッドについて説明する。なお、実施形態１と同一のものには同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
本実施形態の記録ヘッド１Ｂは、実施形態１の記録ヘッド１の能動部３１０と異なり、能動部３１０Ｂが圧力室１２よりも外側まで形成されていない。すなわち、能動部３１０Ｂは、平面視で圧力室１２に重なる位置に設けられている。
具体的には、圧電アクチュエーター３００Ｂは、第１の電極６０Ｂの開口部６０ａが隔壁１１よりも内側に位置し、かつ、第１の電極６０Ｂの外周も隔壁１１より内側に位置している。このような第１の電極６０Ｂを形成することで、能動部３１０Ｂは、平面視で圧力室１２に重なる位置に形成されている。
このような構成の記録ヘッド１Ｂであっても、振動板５０の中央部Ａに形成された保護膜５５により、実施形態１に記載した効果を奏する。すなわち、圧縮応力を有する保護膜５５であれば、振動板５０の共振周波数の向上効果が得られる。また、引張応力を有する保護膜５５であれば、振動板５０の振幅が増大して、より大きいインク滴を噴射することができ、かつ、振動板５０の縁部Ｂでクラックが発生することを抑制することができる。
〈他の実施形態〉
以上、本発明の各実施形態について説明したが、本発明の基本的な構成は上述したものに限定されるものではない。
以上、本発明の各実施形態について説明したが、本発明の基本的な構成は上述したものに限定されるものではない。
各実施形態では、振動板５０の中央部Ａに能動部３１０が設けられていない構成として、保護膜５５のみが形成された構成を例示したが、このような構成に限定されない。
例えば、振動板５０の中央部Ａに、第１の電極６０が形成され、その上に保護膜５５が形成されていてもよい。中央部Ａには、第１の電極６０が形成され、圧電体層７０や第２の電極８０が形成されていないので、中央部Ａに能動部３１０が形成されていない構成となる。このような構成では、第１の電極６０が実質的には振動板５０を構成する膜として機能し、保護膜５５による作用効果が得られる。
他にも、振動板５０の中央部Ａに、保護膜５５を設け、更にその上に圧電体層７０や第２の電極８０が形成されていてもよい。中央部Ａには、第１の電極６０が形成されていないので、能動部３１０が形成されていない構成となる。このような構成であっても、保護膜５５による圧縮応力又は引張応力が振動板５０に作用するため、保護膜５５による作用効果が得られる。
ここで、本実施形態の液体噴射装置の一例であるインクジェット式記録装置の一例について図７を参照して説明する。なお、図７は、本発明のインクジェット式記録装置の概略構成を示す図である。
液体噴射装置の一例であるインクジェット式記録装置Ｉでは、複数の記録ヘッド１がキャリッジ３に搭載されている。記録ヘッド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に軸方向移動自在に設けられている。本実施形態では、キャリッジ３の移動方向が第１軸方向であるＹ方向となっている。
また、装置本体４には、液体としてインクが貯留された貯留手段であるタンク２が設けられている。タンク２は、チューブ等の供給管２ａを介して記録ヘッド１と接続されており、タンク２からのインクは供給管２ａを介して記録ヘッド１に供給される。なお、タンク２は、複数で構成されていてもよい。
そして、駆動モーター７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７ａを介してキャリッジ３に伝達されることで、記録ヘッド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には搬送手段としての搬送ローラー８が設けられており、紙等の被噴射媒体である記録シートＳが搬送ローラー８により搬送されるようになっている。なお、記録シートＳを搬送する搬送手段は、搬送ローラー８に限られずベルトやドラム等であってもよい。本実施形態では、記録シートＳの搬送方向がＸ方向となっている。
なお、上述したインクジェット式記録装置Ｉでは、記録ヘッド１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、記録ヘッド１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。
また、各実施形態では、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。
Ａ…中央部、Ｂ…縁部、Ｃ…可動領域、Ｉ…インクジェット式記録装置（液体噴射装置）、１、１Ａ、１Ｂ…記録ヘッド（液体噴射ヘッド）、１０…流路形成基板、１１…隔壁、１２…圧力室、２０…ノズルプレート、２１…ノズル、３０…共通液室基板、５０…振動板、５５、５５Ａ…保護膜、６０…第１の電極、７０…圧電体層、８０…第２の電極、３００…圧電アクチュエーター、３１０、３１０Ｂ…能動部
Claims (13)
- ノズルに連通する圧力室が形成された流路形成基板と、前記流路形成基板の一方面側に形成された振動板と、前記振動板の前記流路形成基板とは反対面側に形成された第１の電極、圧電体層及び第２の電極を備える圧電アクチュエーターと、を備える液体噴射ヘッドであって、
前記振動板は、平面視において前記圧力室に対向する領域の中央部に、前記第１の電極と前記第２の電極とにより前記圧電体層が挟まれた能動部が設けられておらず、
前記中央部には、前記振動板を覆う保護膜が形成され、
前記保護膜は、前記振動板よりも圧縮応力が大きい
ことを特徴とする液体噴射ヘッド。 - ノズルに連通する圧力室が形成された流路形成基板と、前記流路形成基板の一方面側に形成された振動板と、前記振動板の前記流路形成基板とは反対面側に形成された第１の電極、圧電体層及び第２の電極を備える圧電アクチュエーターと、を備える液体噴射ヘッドであって、
前記振動板は、平面視において前記圧力室に対向する領域の中央部に、前記第１の電極と前記第２の電極とにより前記圧電体層が挟まれた能動部が設けられておらず、
前記中央部には、前記振動板を覆う保護膜が形成され、
前記保護膜は、前記振動板よりも引っ張り応力が大きい
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に記載の液体噴射ヘッドにおいて、
前記振動板は、前記圧力室に向かい凸状に撓んでいる
ことを特徴とする液体噴射ヘッド。 - 請求項１〜請求項３の何れか一項に記載の液体噴射ヘッドにおいて、
前記保護膜は、前記圧電体層又は前記第２の電極を覆っている
ことを特徴とする液体噴射ヘッド。 - 請求項１〜請求項４の何れか一項に記載の液体噴射ヘッドにおいて、
前記能動部は、平面視において、前記圧力室よりも外側にまで設けられている
ことを特徴とする液体噴射ヘッド。 - 請求項１〜請求項５の何れか一項に記載の液体噴射ヘッドにおいて、
前記振動板は、２層以上の膜で構成されている
ことを特徴とする液体噴射ヘッド。 - 請求項１〜請求項６の何れか一項に記載の液体噴射ヘッドにおいて、
前記保護膜は、前記振動板の最も前記圧力室側の層よりも曲げ強さが大きい
ことを特徴とする液体噴射ヘッド。 - 請求項１〜請求項７の何れか一項に記載の液体噴射ヘッドにおいて、
前記保護膜は、前記振動板の最も前記圧力室側の層よりもヤング率が大きい
ことを特徴とする液体噴射ヘッド。 - 請求項１〜請求項８の何れか一項に記載の液体噴射ヘッドにおいて、
前記保護膜は、酸化ジルコニウムを含む
ことを特徴とする液体噴射ヘッド。 - 請求項１〜請求項９の何れか一項に記載の液体噴射ヘッドにおいて、
前記振動板は、酸化ジルコニウムを含み、
前記振動板の前記酸化ジルコニウムの結晶構造は正方晶または立方晶を含む
ことを特徴とする液体噴射ヘッド。 - 請求項１〜請求項１０の何れか一項に記載の液体噴射ヘッドにおいて、
前記振動板は、イットリウムを含む
ことを特徴とする液体噴射ヘッド。 - 請求項１０に記載の液体噴射ヘッドにおいて、
前記振動板の前記酸化ジルコニウムは、粒状の結晶を含む
ことを特徴とする液体噴射ヘッド。 - 請求項１〜１２の何れか一項に記載の液体噴射ヘッドを備えることを特徴とする液体噴射装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2019157935A JP7331558B2 (ja) | 2019-08-30 | 2019-08-30 | 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置 |
| US17/005,578 US11376850B2 (en) | 2019-08-30 | 2020-08-28 | Liquid ejecting head and liquid ejecting apparatus |
| US17/830,404 US11827019B2 (en) | 2019-08-30 | 2022-06-02 | Liquid ejecting head and liquid ejecting apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2019157935A JP7331558B2 (ja) | 2019-08-30 | 2019-08-30 | 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2021035741A true JP2021035741A (ja) | 2021-03-04 |
| JP7331558B2 JP7331558B2 (ja) | 2023-08-23 |
Family
ID=74679375
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2019157935A Active JP7331558B2 (ja) | 2019-08-30 | 2019-08-30 | 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US11376850B2 (ja) |
| JP (1) | JP7331558B2 (ja) |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1086362A (ja) * | 1996-09-10 | 1998-04-07 | Ricoh Co Ltd | インクジェットヘッド及びその製造方法 |
| US20060066180A1 (en) * | 2004-09-29 | 2006-03-30 | Ngk Insulators, Ltd. | Piezoelectric/electrostrictive porcelain composition, piezoelectric/electrostrictive article, and piezoelectric/electrostrictive film type element |
| JP2010208204A (ja) * | 2009-03-11 | 2010-09-24 | Fujifilm Corp | 液体吐出ヘッド、液体吐出ヘッドの製造方法及び画像形成装置 |
| JP2011056913A (ja) * | 2009-09-14 | 2011-03-24 | Fujifilm Corp | 液体吐出ヘッド、その製造方法、並びに、その駆動方法、及び、画像記録装置 |
| JP2016068307A (ja) * | 2014-09-29 | 2016-05-09 | セイコーエプソン株式会社 | 液体吐出ヘッド、及び、液体吐出装置、並びに液体吐出ヘッドの製造方法 |
| JP2017052254A (ja) * | 2015-09-11 | 2017-03-16 | セイコーエプソン株式会社 | 圧電デバイス、液体噴射ヘッド、液体噴射装置及び圧電デバイスの製造方法 |
| US20180264809A1 (en) * | 2017-03-17 | 2018-09-20 | Satoshi Mizukami | Liquid discharge head, liquid discharge device, and liquid discharge apparatus |
| JP2018154122A (ja) * | 2017-03-17 | 2018-10-04 | 株式会社リコー | 液体吐出ヘッド、液体吐出ユニット、および液体を吐出する装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6981000B2 (ja) * | 2016-12-02 | 2021-12-15 | セイコーエプソン株式会社 | 液体噴射ヘッド、液体噴射装置及び圧電デバイス |
-
2019
- 2019-08-30 JP JP2019157935A patent/JP7331558B2/ja active Active
-
2020
- 2020-08-28 US US17/005,578 patent/US11376850B2/en active Active
-
2022
- 2022-06-02 US US17/830,404 patent/US11827019B2/en active Active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1086362A (ja) * | 1996-09-10 | 1998-04-07 | Ricoh Co Ltd | インクジェットヘッド及びその製造方法 |
| US20060066180A1 (en) * | 2004-09-29 | 2006-03-30 | Ngk Insulators, Ltd. | Piezoelectric/electrostrictive porcelain composition, piezoelectric/electrostrictive article, and piezoelectric/electrostrictive film type element |
| JP2010208204A (ja) * | 2009-03-11 | 2010-09-24 | Fujifilm Corp | 液体吐出ヘッド、液体吐出ヘッドの製造方法及び画像形成装置 |
| JP2011056913A (ja) * | 2009-09-14 | 2011-03-24 | Fujifilm Corp | 液体吐出ヘッド、その製造方法、並びに、その駆動方法、及び、画像記録装置 |
| JP2016068307A (ja) * | 2014-09-29 | 2016-05-09 | セイコーエプソン株式会社 | 液体吐出ヘッド、及び、液体吐出装置、並びに液体吐出ヘッドの製造方法 |
| JP2017052254A (ja) * | 2015-09-11 | 2017-03-16 | セイコーエプソン株式会社 | 圧電デバイス、液体噴射ヘッド、液体噴射装置及び圧電デバイスの製造方法 |
| US20180264809A1 (en) * | 2017-03-17 | 2018-09-20 | Satoshi Mizukami | Liquid discharge head, liquid discharge device, and liquid discharge apparatus |
| JP2018154122A (ja) * | 2017-03-17 | 2018-10-04 | 株式会社リコー | 液体吐出ヘッド、液体吐出ユニット、および液体を吐出する装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US11376850B2 (en) | 2022-07-05 |
| JP7331558B2 (ja) | 2023-08-23 |
| US20210060949A1 (en) | 2021-03-04 |
| US20220297430A1 (en) | 2022-09-22 |
| US11827019B2 (en) | 2023-11-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6776554B2 (ja) | 圧電デバイス、ｍｅｍｓデバイス、液体噴射ヘッド及び液体噴射装置 | |
| US20140267504A1 (en) | Piezoelectric element, liquid ejecting head, liquid ejecting apparatus, ultrasonic transducer, and ultrasonic device | |
| JP5320886B2 (ja) | 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置並びに圧電素子 | |
| JPH11348285A (ja) | インクジェット記録装置とその製造方法 | |
| JP5447829B2 (ja) | 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置 | |
| JP5320873B2 (ja) | 液体噴射ヘッド、液体噴射装置及び圧電素子 | |
| JP2012179785A (ja) | 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置 | |
| JP7331558B2 (ja) | 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置 | |
| US20110205310A1 (en) | Piezoelectric device, liquid ejecting head, and liquid ejecting apparatus | |
| JP7415488B2 (ja) | 圧電デバイス、液体噴射ヘッド及び液体噴射装置 | |
| JP2012076387A (ja) | 液体噴射ヘッド、液体噴射装置及び圧電アクチュエーター | |
| US20190009538A1 (en) | Piezoelectric device, liquid ejecting head, and liquid ejecting apparatus | |
| JP5561463B2 (ja) | 液体噴射ヘッドの製造方法、液体噴射ヘッド及び液体噴射装置 | |
| JP7347018B2 (ja) | 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置 | |
| JP2022057159A (ja) | 液体噴射ヘッドおよび液体噴射装置 | |
| JP6274423B2 (ja) | 圧電アクチュエーター、液体噴射ヘッド及び液体噴射装置 | |
| JP2019014229A (ja) | 圧電デバイス、液体噴射ヘッド及び液体噴射装置 | |
| JP3666506B2 (ja) | インクジェット記録装置の製造方法 | |
| US20230294404A1 (en) | Piezoelectric Device, Liquid Ejecting Head, And Liquid Ejecting Apparatus | |
| JP2015147332A (ja) | 液体噴射ヘッド及びその駆動方法並びに液体噴射装置 | |
| JP2022103962A (ja) | 圧電デバイス、液体噴射ヘッド及び液体噴射装置 | |
| JP2023121051A (ja) | 圧電デバイス、液体噴射ヘッド及び液体噴射装置 | |
| JP5790835B2 (ja) | 圧電素子の製造方法 | |
| KR100816170B1 (ko) | 액츄에이터 장치, 액체분사 헤드 및 액체 분사 장치 | |
| JP2013254966A (ja) | 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置並びに圧電素子 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RD07 | Notification of extinguishment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7427 Effective date: 20200817 |
|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20210914 |
|
| RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20211101 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20220720 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20230531 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230606 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230703 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20230711 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20230724 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7331558 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |