JP2022103962A - 圧電デバイス、液体噴射ヘッド及び液体噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】圧電アクチュエーターの繰り返し駆動に起因して振動板にクラックが発生する虞がある。【解決手段】圧電アクチュエーター３００の活性部３１０が、凹部１２に対向する領域に第１方向で延在する第１部位３１１と、第１方向における凹部１２の中央部に対応する領域に設けられ、活性部３１０及び振動板５０を含む積層体４００の厚さが第１部位３１１に対応する部分よりも厚く、第１電極６０と第２電極８０との間に電圧が印加された際の変形が第１部位よりも抑制される第２部位３１２と、を有する構成とする。【選択図】図５

Description

本発明は、振動板と、第１電極、圧電体層及び第２電極を有する圧電アクチュエーターとを有する圧電デバイス、液体噴射ヘッド及び液体噴射装置に関する。

圧電デバイスの一つである液体噴射ヘッドの代表例としては、インク滴を噴射するインクジェット式記録ヘッドが挙げられる。インクジェット式記録ヘッドとしては、例えばノズルに連通する圧力室が形成された流路形成基板と、この流路形成基板の一方面側に振動板を介して設けられた圧電アクチュエーターと、を具備し、圧電アクチュエーターによって圧力室内のインク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するものが知られている。

また圧電アクチュエーターとしては、振動板上に形成された第１電極と、第１電極上に電気機械変換特性を有する圧電材料で形成された圧電体層と、圧電体層上に設けられた第２電極と、を具備するものが知られている。このような圧電アクチュエーターを備える圧電デバイスにおいては、圧電アクチュエーターの撓み変形に起因して振動板にクラックが発生するという問題がある。このような振動板に対するクラックの発生を抑制することを目的として、圧電デバイスの様々な構成が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１には、圧力室を区画する隔壁と重なる部分の振動板に形成される切欠部に、接着剤を流し込み硬化させ、可動領域である振動板に対するクラック等の損傷の発生を抑制することが開示されている。

特開２０１７－８０９４６号公報

特許文献１等に記載の構成として振動板の強度を高めることで、振動板に対するクラックの発生を抑えることはできる。しかしながら、振動板の強度を高めた場合でも、振動板のクラックの発生を防止することは難しい。

振動板にクラックが発生する要因の一つとして、例えば、圧電アクチュエーターを繰り返し駆動する際に、圧力室内に流入する気泡によって振動板が過度に変形すること等が挙げられる。このような要因による振動板のクラックは、振動板の強度を高めることで発生時期を遅らせることはできるかもしれないが、過度な変形が繰り返される限りクラックの発生を防止すること難しい。

またこのような振動板のクラックは、圧力室の形状によって発生する場所が異なり、例えば、圧力室の形状が、第１方向の長さが第１方向とは交差する第２方向の長さよりも長い形状である場合、第１方向における圧力室の中央部において、特に生じ易い。

なお、このような問題は、インクを噴射するインクジェット式記録ヘッドに代表される液体噴射ヘッドに限定されず、その他の圧電デバイスにおいても同様に存在する。

上記課題を解決する本発明の態様は、複数の凹部が形成される基板の一方面側に設けられる振動板と、前記振動板の前記基板とは反対面側に積層される第１電極、圧電体層及び第２電極を有する圧電アクチュエーターと、を備える圧電デバイスであって、前記凹部は、第１方向の長さが前記第１方向とは交差する第２方向の長さよりも長い形状を有し、前記圧電アクチュエーターは、前記凹部に対向する領域に、前記圧電体層が前記第１電極と前記第２電極とで挟まれる活性部を備え、前記活性部は、前記凹部に対向する領域に前記第１方向で延在する第１部位と、前記第１方向における前記凹部の中央部に対応する領域に設けられ、前記活性部及び前記振動板を含む積層体の厚さが前記第１部位に対応する部分よりも厚く、前記第１電極と前記第２電極との間に電圧が印加された際の変形が前記第１部位よりも抑制される第２部位と、を有することを特徴とする圧電デバイスにある。

本発明の他の態様は、複数の凹部が形成された基板と、前記基板の一方面側に設けられる振動板と、前記振動板の前記基板とは反対面側に積層される第１電極と、圧電体層と、第２電極とを有す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、前記凹部は、第１方向の長さが前記第１方向とは交差する第２方向の長さよりも長い形状を有し、前記圧電アクチュエーターは、前記凹部に対向する領域に、前記圧電体層が前記第１電極と前記第２電極とで挟まれる活性部を備え、前記活性部は、前記凹部に対向する領域に前記第１方向で延在する第１部位と、前記第１方向における前記凹部の中央部に対応する領域に設けられ、前記活性部及び前記振動板を含む積層体の厚さが前記第１部位に対応する部分よりも厚く、前記第１電極と前記第２電極との間に電圧が印加された際の変形が前記第１部位よりも抑制される第２部位と、を有することを特徴とする液体噴射ヘッドにある。

さらに本発明の他の態様は、上記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。

実施形態１に係る記録ヘッドの分解斜視図である。 実施形態１に係る記録ヘッドの平面図である。 実施形態１に係る記録ヘッドの断面図である。 実施形態１に係る記録ヘッドの要部平面図である。 実施形態１に係る記録ヘッドの要部断面図である。 実施形態１に係る記録ヘッドの要部断面図である。 実施形態１に係る記録ヘッドの拡大断面図である。 実施形態１に係る記録ヘッドの変形例を示す要部断面図である。 実施形態１に係る記録ヘッドの変形例を示す要部断面図である。 実施形態２に係る記録ヘッドの要部平面図である。 実施形態２に係る記録ヘッドの要部平面図である。 実施形態３に係る記録ヘッドの要部断面図である。 実施形態３に係る記録ヘッドの要部断面図である。 他の実施形態に係る記録ヘッドの要部平面図である。 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、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、本発明の一態様についての説明であり、本発明の構成は、発明の範囲内で任意に変更可能である。各図において同一部材には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

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。Ｘ方向及びＹ方向については、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。さらに、正方向及び負方向を限定しない３つのＸ、Ｙ、Ｚの空間軸については、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸として説明する。

（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る。図２は、インクジェット記録ヘッドの平面図である。図３は、図２のＡ－Ａ´線断面図である。図４は、圧電アクチュエーター部分を拡大した平面図である。図５は、図４のＢ－Ｂ´線断面図であり、図６は、図４のＣ－Ｃ´線断面図である。また図７は、圧電アクチュエーターの要部を拡大した断面図である。図８及び図９は、実施形態１に係る圧電アクチュエーターの変形例を示す断面図である。

図１及び図２に示す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（以下、単に記録ヘッドとも言う）１は、Ｚ軸方向、より具体的は＋Ｚ方向にインク滴を噴射するものである。

インクジェット式記録ヘッド１は、基板の一例として流路形成基板１０を具備する。流路形成基板１０は、例えば、単結晶シリコンなどのシリコン基板、ガラス基板、ＳＯＩ基板、各種セラミック基板等からなる。なお、流路形成基板１０は、（１００）面優先配向した基板であっても、（１１０）面優先配向した基板であってもよい。

流路形成基板１０には、凹部である複数の圧力室１２が形成されている。複数の圧力室１２は、Ｚ軸とは交差する第１方向であるＸ軸方向で２列に配置されている。各列を構成する各圧力室１２は、Ｘ軸方向とは交差する第２方向であるＹ軸方向に沿って配置されている。各列を構成する複数の圧力室１２は、Ｘ軸方向の位置が同じ位置となるように、Ｙ軸方向に沿った直線上に配置されている。Ｙ軸方向で互いに隣り合う圧力室１２は、隔壁１１によって区画されている。

もちろん、流路形成基板１０における圧力室１２の配置は特に限定されるものではない。例えば、Ｙ軸方向に並ぶ複数の圧力室１２の配置は、各圧力室１２を１つ置きにＸ軸方向にずれた位置とする、いわゆる千鳥配置や、Ｘ軸方向にずれてジグザグとなる千鳥配置以外のジグザグ配置となっていてもよい。

ここで、各圧力室１２は、Ｚ軸方向の平面視においてＸ軸方向の長さａ１がＹ軸方向の長さｂ１よりも長い形状に形成されている（図４参照）。本実施形態では圧力室１２は、Ｚ軸方向の平面視において長方形となるように形成されている。つまり圧力室１２はアスペクト比が１よりも大きくなるように形成されている。本実施形態では、圧力室１２はアスペクト比が９：１程度となるように形成されている。この構成において圧力室１２の長手方向とは、第１方向であるＸ軸方向に相当し、圧力室１２の短手方向とは、第２方向であるＹ軸方向に相当する。

なお圧力室１２の形状は、Ｘ軸方向の長さａ１＞Ｙ軸方向の長さｂ１の関係を満たしていればよく、長方形以外に、例えば、平行四辺形状、楕円形状等を含む形状であるオーバル形状等であってもよい。

複数の圧力室１２が形成された流路形成基板１０の＋Ｚ方向側には、連通板１５とノズルプレート２０及びコンプライアンス基板４５とが順次積層されている。

連通板１５には、圧力室１２とインク滴を噴射させるノズル２１とを連通するノズル連通路１６が設けられている。また連通板１５には、複数の圧力室１２が連通する共通液室となるマニホールド１００の一部を構成する第１マニホールド部１７及び第２マニホールド部１８が設けられている。第１マニホールド部１７は、連通板１５をＺ軸方向に貫通して設けられている。第２マニホールド部１８は、連通板１５をＺ軸方向に貫通することなく、＋Ｚ方向側の面に開口して設けられている。

さらに連通板１５には、各圧力室１２のＸ軸方向の一方の端部に連通する複数の供給連通路１９が形成されている。各供給連通路１９は、圧力室１２の各々に対応して独立して設けられている。これらの供給連通路１９は、第２マニホールド部１８と各圧力室１２とを連通して、マニホールド１００内のインクを各圧力室１２に供給する。

連通板１５としては、シリコン基板、ガラス基板、ＳＯＩ基板、各種セラミック基板、金属基板等を用いることができる。金属基板としては、例えば、ステンレス基板等が挙げられる。なお連通板１５は、熱膨張率が流路形成基板１０と略同一の材料を用いることが好ましい。これにより、流路形成基板１０及び連通板１５の温度が変化した際、熱膨張率の違いに起因する流路形成基板１０及び連通板１５の反りを抑制することができる。

ノズルプレート２０は、連通板１５の流路形成基板１０とは反対側、すなわち、＋Ｚ方向側の面に設けられている。ノズルプレート２０には、ノズル連通路１６を介して各圧力室１２に連通する複数のノズル２１が形成されている。

本実施形態では、複数のノズル２１は、Ｙ軸方向に沿って一列となるように並んで配置されている。そしてノズルプレート２０には、複数のノズル２１が列設されたノズル列がＸ軸方向で２列に配置されている。すなわち、各列の複数のノズル２１は、Ｘ軸方向の位置が同じ位置となるように配置されている。これらノズル２１の配置は特に限定されるものではない。例えば、圧力室１２の配置がいわゆる千鳥配置となっている場合、各列を構成する複数のノズル２１の配置も、圧力室１２の配置に合わせて、いわゆる千鳥配置としてもよい。

ノズルプレート２０の材料としては、例えば、シリコン基板、ガラス基板、ＳＯＩ基板、各種セラミック基板、金属基板等を用いることができる。金属板としては、例えば、ステンレス基板等が挙げられる。さらにノズルプレート２０の材料としては、ポリイミド樹脂のような有機物などを用いることもできる。ただし、ノズルプレート２０は、連通板１５の熱膨張率と略同一の材料を用いることが好ましい。これにより、ノズルプレート２０及び連通板１５の温度が変化した際、熱膨張率の違いに起因するノズルプレート２０及び連通板１５の反りを抑制することができる。

コンプライアンス基板４５は、ノズルプレート２０と共に、連通板１５の流路形成基板１０とは反対側、すなわち、＋Ｚ方向側の面に設けられている。このコンプライアンス基板４５は、ノズルプレート２０の周囲に設けられ、連通板１５に設けられた第１マニホールド部１７及び第２マニホールド部１８の開口を封止する。コンプライアンス基板４５は、本実施形態では、可撓性を有する薄膜からなる封止膜４６と、金属等の硬質の材料からなる固定基板４７と、を具備する。固定基板４７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４８となっている。このため、マニホールド１００の一方面は、可撓性を有する封止膜４６のみで封止されたコンプライアンス部４９となっている。

一方、流路形成基板１０のノズルプレート２０等とは反対側、すなわち－Ｚ方向側の面には、詳しくは後述するが、振動板５０と、この振動板５０を撓み変形させて圧力室１２内のインクに圧力変化を生じさせる圧電アクチュエーター３００と、が設けられている。なお図３は記録ヘッド１の全体構成を説明するための図であり、圧電アクチュエーター３００の構成については簡略化して示している。

流路形成基板１０の－Ｚ方向側の面には、さらに、流路形成基板１０と略同じ大きさを有する保護基板３０が接着剤等によって接合されている。保護基板３０は、圧電アクチュエーター３００を保護する空間である保持部３１を有する。保持部３１は、Ｙ軸方向に並んで配置された圧電アクチュエーター３００の列毎に独立して設けられたものであり、Ｘ軸方向に２つ並んで形成されている。また、保護基板３０には、Ｘ軸方向に並んで配置された２つの保持部３１の間にＺ軸方向に貫通する貫通孔３２が設けられている。

また、保護基板３０上には、複数の圧力室１２に連通するマニホールド１００を流路形成基板１０と共に画成するケース部材４０が固定されている。ケース部材４０は、平面視において連通板１５と略同一形状を有し、保護基板３０に接合されると共に連通板１５にも接合されている。

このようなケース部材４０は、流路形成基板１０及び保護基板３０を収容可能な深さの空間である収容部４１を保護基板３０側に有する。この収容部４１は、保護基板３０の流路形成基板１０に接合された面よりも広い開口面積を有する。そして、収容部４１に流路形成基板１０及び保護基板３０が収容された状態で収容部４１のノズルプレート２０側の開口面が連通板１５によって封止されている。

またケース部材４０には、Ｘ軸方向における収容部４１の両外側に、第３マニホールド部４２がそれぞれ画成されている。そして、連通板１５に設けられた第１マニホールド部１７及び第２マニホールド部１８と、第３マニホールド部４２と、によってマニホールド１００が構成されている。マニホールド１００は、Ｙ軸方向に亘って連続して設けられており、各圧力室１２とマニホールド１００とを連通する供給連通路１９は、Ｙ軸方向に並んで配置されている。

またケース部材４０には、マニホールド１００に連通して各マニホールド１００にインクを供給するための導入口４４が設けられている。さらにケース部材４０には、保護基板３０の貫通孔３２に連通して配線基板１２０が挿通される接続口４３が設けられている。

このような本実施形態の記録ヘッド１では、図示しない外部インク供給手段と接続した導入口４４からインクを取り込み、マニホールド１００からノズル２１に至るまで内部をインクで満たした後、駆動回路１２１からの記録信号に従い、圧力室１２に対応するそれぞれの圧電アクチュエーター３００に電圧を印加する。これにより圧電アクチュエーター３００と共に振動板５０がたわみ変形して各圧力室１２内の圧力が高まり、各ノズル２１からインク滴が噴射される。

以下、本実施形態に係る圧電アクチュエーター３００の構成について説明する。上述のように圧電アクチュエーター３００は、流路形成基板１０のノズルプレート２０とは反対側の面に振動板５０を介して設けられている。

図４～図６に示すように、振動板５０は、流路形成基板１０側に設けられた酸化シリコンからなる弾性膜５１と、弾性膜５１上に設けられた酸化ジルコニウム膜からなる絶縁体膜５２と、で構成されている。圧力室１２等の液体流路は、流路形成基板１０を＋Ｚ方向側の面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等の液体流路の－Ｚ方向側の面は、弾性膜５１で構成されている。

なお振動板５０の構成は特に限定されるものではない。振動板５０は、例えば、弾性膜５１と絶縁体膜５２との何れか一方で構成されていてもよく、さらには、弾性膜５１及び絶縁体膜５２以外の膜が含まれていてもよい。この膜の材料としては、例えば、シリコン、窒化ケイ素等が挙げられる。

圧電アクチュエーター３００は、流路形成基板１０に形成された各圧力室１２に対応して設けられて圧力室１２内のインクに圧力変化を生じさせる圧力発生手段であり、圧電素子とも言う。この圧電アクチュエーター３００は、振動板５０側である＋Ｚ方向側から－Ｚ方向側に向かって順次積層された第１電極６０と、圧電体層７０と、第２電極８０とを具備する。つまり圧電アクチュエーター３００は、振動板５０に対して第１の方向であるＺ軸方向に沿って、本実施形態では－Ｚ方向側に向かって順次積層された第１電極６０と、圧電体層７０と、第２電極８０とを具備する。

このような構成の圧電アクチュエーター３００において、第１電極６０と第２電極８０との間に電圧を印加した際に圧電体層７０に圧電歪みが生じる部分を活性部と称する。これに対し、圧電体層７０に圧電歪みが生じない部分を非活性部と称する。すなわち、圧電アクチュエーター３００のうち、圧電体層７０が第１電極６０と第２電極８０とで挟まれた部分が活性部３１０となり、圧電体層７０が第１電極６０と第２電極８０とで挟まれていない部分が非活性部３２０となる。また圧電アクチュエーター３００を駆動させた際、実際にＺ軸方向に変形する部分を可撓部と称し、Ｚ軸方向に変形しない部分を非可撓部と称する。すなわち、圧電アクチュエーター３００の活性部３１０のうち、Ｚ軸方向で圧力室１２に対向する部分が可撓部となり、圧力室１２の外側部分が非可撓部となる。

一般的には、活性部３１０の何れか一方の電極を活性部３１０毎に独立する個別電極とし、他方の電極を複数の活性部３１０に共通する共通電極として構成する。本実施形態では、第１電極６０が個別電極を構成し、第２電極８０が共通電極を構成している。

具体的には、圧電アクチュエーター３００を構成する第１電極６０は、圧力室１２毎に切り分けられて活性部３１０毎に独立する個別電極を構成する。第１電極６０は、圧力室１２の幅、すなわちＹ軸方向における圧力室１２の長さｂ１、よりも狭い幅で形成されている。そしてＹ軸方向における第１電極６０の両端部は、それぞれＹ軸方向における圧力室１２の端部よりも内側に位置している。つまり圧電アクチュエーター３００の活性部３１０は、各圧力室１２に対向して圧力室１２よりも狭い幅で設けられている。

Ｘ軸方向においては、第１電極６０は、圧力室１２の両外側まで延設されている。つまりＸ軸方向における第１電極６０の両端部は、それぞれ圧力室１２のＸ軸方向の端部よりも外側に位置している。なおＸ軸方向における第１電極６０の両端部は、圧力室１２の端部の内側に位置していてもよいが、圧力室１２の両端部近傍まで延在していることが好ましい。

第１電極６０の材料は、特に限定されないが、例えば、イリジウムや白金といった金属、ＩＴＯと略される酸化インジウムスズといった導電性金属酸化物等の導電材料が用いられる。

圧電体層７０は、圧力室１２の長手方向であるＸ軸方向の長さを所定長さとして、圧力室１２の短手方向であるＹ軸方向に亘って連続して設けられている。すなわち圧電体層７０は、所定の厚さで圧力室１２の並設方向に沿って連続して設けられている。圧電体層７０の厚さは特に限定されないが、例えば、１～４μｍ程度の厚さで形成される。またＸ軸方向における圧電体層７０の長さは、特に限定されないが、図４に示すように、Ｘ軸方向における圧力室１２の長さよりも長く、圧電体層７０は、Ｘ軸方向における圧力室１２の両端部の外側まで延在している。

このように圧電体層７０がＸ軸方向における圧力室１２の外側まで延在していることで、圧力室１２のＸ軸方向の端部付近における振動板５０の強度が向上する。したがって、圧電アクチュエーター３００を駆動させた際、圧力室１２の長手方向端部付近において振動板５０にクラックが発生するのを抑制することができる。

なお本実施形態では、上述のように圧電体層７０の＋Ｘ方向の端部は、第１電極６０の端部よりも外側に位置しており、第１電極６０の＋Ｘ方向の端部は圧電体層７０によって覆われている。一方、圧電体層７０の－Ｘ方向の端部は、第１電極６０の端部よりも内側に位置しており、第１電極６０の－Ｘ方向の端部は、圧電体層７０では覆われることなく露出されている。

またＹ軸方向における圧力室１２の両端部に対向する領域のそれぞれには、Ｚ軸方向において圧電体層７０の少なくとも一部が除去された溝部７１が設けられている。言い換えれば、Ｙ軸方向における圧力室１２の両端部に対向する領域の圧電体層７０の厚さは、他の部分よりも薄くなっている。本実施形態の溝部７１は、圧電体層７０をＺ軸方向に実質的に全て除去することで形成されている。勿論、溝部７１は、圧電体層７０のＺ軸方向の一部が除去されていてもよく、溝部７１の底面に圧電体層７０が他の部分よりも薄く残っていてもよい。

また、各隔壁１１上に設けられる溝部７１のＹ軸方向の長さ、つまり溝部７１の幅は、隔壁１１の幅よりも広く形成されている。すなわち各溝部７１は、隔壁１１上から隣接する二つの圧力室１２に対向する領域に亘って連続的に形成されている。この溝部７１は、Ｙ軸方向における圧力室１２の端部に対向する領域にそれぞれ独立して設けられていてもよい。すなわち、各隔壁１１に対向する領域に、それぞれ２つの溝部７１が設けられていてもよい。

また溝部７１は、Ｚ軸方向の平面視において矩形状となるように形成されている。この溝部７１の形状は、特に限定されず、例えば、５角形以上の多角形状であってもよいし、円形状や楕円形状等であってもよい。

このような溝部７１が圧電体層７０に形成されていることで、振動板５０の圧力室１２のＹ軸方向の端部に対向する部分、いわゆる振動板５０の腕部、の剛性が抑えられる。したがって、圧電アクチュエーター３００に電圧を印加した際、圧電アクチュエーター３００及び振動板５０を良好に変形させることができる。

圧電体層７０としては、第１電極６０上に形成される電気機械変換作用を示す強誘電性セラミックス材料からなるペロブスカイト構造の結晶膜（ペロブスカイト型結晶）が挙げられる。圧電体層７０の材料としては、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等の強誘電性圧電材料や、これに酸化ニオブ、酸化ニッケル又は酸化マグネシウム等の金属酸化物を添加したもの等を用いることができる。具体的には、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ_３）、チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ_３）、ジルコニウム酸鉛（ＰｂＺｒＯ_３）、チタン酸鉛ランタン（（Ｐｂ，Ｌａ），ＴｉＯ_３）、ジルコン酸チタン酸鉛ランタン（（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ_３）又は、マグネシウムニオブ酸ジルコニウムチタン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）（Ｍｇ，Ｎｂ）Ｏ_３）等を用いることができる。本実施形態では、圧電体層７０として、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を用いた。

また、圧電体層７０の材料としては、鉛を含む鉛系の圧電材料に限定されず、鉛を含まない非鉛系の圧電材料を用いることもできる。非鉛系の圧電材料としては、例えば、鉄酸ビスマス（（ＢｉＦｅＯ_３）、略「ＢＦＯ」）、チタン酸バリウム（（ＢａＴｉＯ_３）、略「ＢＴ」）、ニオブ酸カリウムナトリウム（（Ｋ，Ｎａ）（ＮｂＯ_３）、略「ＫＮＮ」）、ニオブ酸カリウムナトリウムリチウム（（Ｋ，Ｎａ，Ｌｉ）（ＮｂＯ_３））、ニオブ酸タンタル酸カリウムナトリウムリチウム（（Ｋ，Ｎａ，Ｌｉ）（Ｎｂ，Ｔａ）Ｏ_３）、チタン酸ビスマスカリウム（（Ｂｉ_１／２Ｋ_１／２）ＴｉＯ_３、略「ＢＫＴ」）、チタン酸ビスマスナトリウム（（Ｂｉ_１／２Ｎａ_１／２）ＴｉＯ_３、略「ＢＮＴ」）、マンガン酸ビスマス（ＢｉＭｎＯ_３、略「ＢＭ」）、ビスマス、カリウム、チタン及び鉄を含みペロブスカイト構造を有する複合酸化物（ｘ［（Ｂｉ_ｘＫ_１－ｘ）ＴｉＯ_３］－（１－ｘ）［ＢｉＦｅＯ_３］、略「ＢＫＴ－ＢＦ」）、ビスマス、鉄、バリウム及びチタンを含みペロブスカイト構造を有する複合酸化物（（１－ｘ）［ＢｉＦｅＯ_３］－ｘ［ＢａＴｉＯ_３］、略「ＢＦＯ－ＢＴ」）や、これにマンガン、コバルト、クロムなどの金属を添加したもの（（１－ｘ）［Ｂｉ（Ｆｅ_１－ｙＭ_ｙ）Ｏ_３］－ｘ［ＢａＴｉＯ_３］（Ｍは、Ｍｎ、ＣｏまたはＣｒ））等が挙げられる。

第２電極８０は、図５及び図６に示すように、圧電体層７０の第１電極６０とは反対側である－Ｚ方向側に設けられ、複数の圧電アクチュエーター３００に共通する共通電極を構成する。第２電極８０は、Ｘ軸方向の長さを所定長さとして、Ｙ軸方向に亘って連続して設けられている。この第２電極８０は、溝部７１の内面、すなわち圧電体層７０の溝部７１の側面上及び溝部７１の底面である絶縁体膜５２上にも設けられている。なお溝部７１内に関しては、第２電極８０は、溝部７１の内面の一部のみに設けられていてもよい。

第２電極８０の＋Ｘ方向の端部は、圧電体層７０で覆われた第１電極６０の＋Ｘ方向の端部よりも外側となるように配置されている。すなわち第２電極８０の＋Ｘ方向の端部は、圧力室１２の＋Ｘ方向の端部よりも外側で、第１電極６０の端部よりも外側に位置している。本実施形態では、第２電極８０の＋Ｘ方向の端部は、圧電体層７０の端部と実質的に一致している。このため、活性部３１０の＋Ｘ方向の端部、すなわち活性部３１０と非活性部３２０との境界は、第１電極６０の＋Ｘ方向の端部によって規定される。

一方、第２電極８０の－Ｘ方向の端部は、圧力室１２の－Ｘ方向の端部よりも外側に配置されているが、圧電体層７０のＸ軸方向の端部よりも内側に配置されている。上述のように圧電体層７０の－Ｘ方向の端部は、第１電極６０の端部よりも内側に位置している。したがって第２電極８０の－Ｘ方向の端部は、第１電極６０の－Ｘ方向の端部よりも内側の圧電体層７０上に位置している。このため、第２電極８０の－Ｘ方向の端部の外側には、圧電体層７０の表面が露出された部分が存在する。

このように第２電極８０の－Ｘ方向の端部は、圧電体層７０及び第１電極６０の－Ｘ方向の端部よりも＋Ｘ方向側に配置されているため、活性部３１０の－Ｘ方向の端部、すなわち活性部３１０と非活性部３２０との境界は、第２電極８０の－Ｘ方向の端部によって規定される。

第２電極８０の材料は、特に限定されないが、第１電極６０と同様に、例えば、イリジウムや白金といった金属、酸化インジウムスズといった導電性金属酸化物などの導電材料が好適に用いられる。

また、第２電極８０の－Ｘ方向の端部の外側、すなわち第２電極８０の端部のさらに－Ｘ方向側には、第２電極８０と同一層からなるが第２電極８０とは電気的に不連続となる配線部８５が設けられている。また配線部８５は、第２電極８０の－Ｘ方向の端部と接触しないように間隔を空けた状態で、圧電体層７０上から圧電体層７０よりも－Ｘ方向に延設された第１電極６０上に亘って形成されている。この配線部８５は、活性部３１０毎に独立して設けられている。すなわち、配線部８５は、Ｙ軸方向に沿って所定の間隔で複数配置されている。なお配線部８５は、第２電極８０とは別の層で形成されていてもよいが、第２電極８０と同一層で形成することが好ましい。これにより、配線部８５の製造工程を簡略化してコストの低減を図ることができる。

なお圧電アクチュエーター３００を構成する第１電極６０と第２電極８０とには、個別リード電極９１と駆動用共通電極である共通リード電極９２とがそれぞれ接続されている（図２等参照）。個別リード電極９１及び共通リード電極９２の圧電アクチュエーター３００に接続された端部とは反対側の端部には、可撓性を有する配線基板１２０が接続されている（図３等参照）。本実施形態では、個別リード電極９１及び共通リード電極９２は、保護基板３０に形成された貫通孔３２内に露出するように延設され、この貫通孔３２内で配線基板１２０と電気的に接続されている。配線基板１２０には、圧電アクチュエーター３００を駆動するためのスイッチング素子を有する駆動回路１２１が実装されている。

個別リード電極９１及び共通リード電極９２は、本実施形態では、同一層からなるが、電気的に不連続となるように形成されている。これにより、個別リード電極９１と共通リード電極９２とをそれぞれ個別に形成する場合に比べて、製造工程を簡略化してコストを低減することができる。もちろん、個別リード電極９１と共通リード電極９２とを異なる層で形成するようにしてもよい。

個別リード電極９１及び共通リード電極９２の材料は、導電性を有する材料であれば特に限定されず、例えば、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）等を用いることができる。本実施形態では、個別リード電極９１及び共通リード電極９２として金（Ａｕ）を用いた。また、個別リード電極９１及び共通リード電極９２は、第１電極６０及び第２電極８０や振動板５０との密着性を向上する密着層を有していてもよい。

個別リード電極９１は、活性部３１０毎、すなわち、第１電極６０毎に設けられたものである。個別リード電極９１は、圧電体層７０の外側に設けられた第１電極６０の－Ｘ方向の端部付近に配線部８５を介して接続され、流路形成基板１０上、実際には振動板５０上まで－Ｘ方向に引き出されている。一方、共通リード電極９２は、Ｙ軸方向の両端部において、圧電体層７０上の共通電極を構成する第２電極８０上から振動板５０上にまで－Ｘ方向に引き出されている。

ところで、上述のように圧電アクチュエーター３００は、活性部３１０と非活性部３２０とを有し、活性部３１０のうち圧力室１２に対向する部分が可撓部となり、圧力室１２の外側の部分が非可撓部となる。

さらに活性部３１０の圧力室１２に対向する部分、つまり可撓部は、Ｘ軸方向に延在する第１部位３１１と、Ｘ軸方向における圧力室１２の中央部に対応する領域に設けられ、第１電極６０と第２電極８０との間に電圧が印加された際の変形が第１部位３１１よりも抑制される第２部位３１２と、を有する。

活性部３１０の圧力室１２に対向する部分は、主に第１部位３１１で構成されているが、Ｘ軸方向における圧力室１２の中央部に対応する部分は第２部位３１２となっている。言い換えれば、活性部３１０は、Ｘ軸方向における圧力室１２の中央部に第２部位３１２を有し、圧力室１２に対向する部分のうち第２部位３１２を除く部分が第１部位３１１となっている。またＹ軸方向においては、活性部３１０の全体に亘って第２部位３１２が連続して設けられている。すなわちＹ軸方向においては、第１電極６０に対向する領域に亘って第２部位３１２が連続して存在している。

そして、この第２部位３１２においては、振動板５０及び活性部３１０の各層を含む積層体４００の厚さが、第１部位３１１に対応する部分の厚さよりも厚くなっている。言い換えれば、積層体４００は、Ｘ軸方向における圧力室１２の中央部に対応する部分の厚さが圧力室１２の端部付近に対応する部分の厚さよりも厚くなっている。その結果、活性部３１０の第２部位３１２は、第１電極６０と第２電極８０との間に電圧が印加された際の変形が第１部位３１１よりも抑制される。

第２部位３１２に対応する積層体４００は、厚さ方向のどの部分が厚くなっていてもよいが、振動板５０よりも圧電アクチュエーター３００側の厚さが第１部位３１１に対応する積層体４００の厚さよりも厚くなっていることが好ましい。

本実施形態では、積層体４００は、圧電体層７０と第２電極８０との間に、振動板５０及び圧電アクチュエーター３００を構成する各層とは別の追加層４１０を有しており、これにより第２部位３１２に対応する部分が第１部位３１１に対応する部分よりも厚くなっている。追加層４１０の材料は特に限定されるものではないが、例えば、絶縁材料等を用いることが好ましい。本実施形態に係る追加層４１０は、例えば、無機絶縁材料からなる絶縁層４１１であり、積層体４００の第２部位３１２に対応する部分に選択的に設けられている。

このような絶縁層４１１が設けられていることで、活性部３１０の第２部位３１２は、その剛性が高まり、第１電極６０と第２電極８０との間に電圧が印加された際の変形が第１部位３１１よりも抑制される。つまり圧電アクチュエーター３００を駆動した際、Ｘ軸方向の圧力室１２の中央部における振動板５０の変位が部分的に抑えられる。それにより、圧電アクチュエーター３００の繰り返し駆動に伴う振動板５０のクラックの発生を抑制することができる。特に、Ｘ軸方向の圧力室１２の中央部における振動板５０のクラックの発生を抑制することができる。

本実施形態のように、Ｚ軸方向の平面視において圧力室１２がＸ軸方向に長い長方形に形成されていると、Ｘ軸方向における圧力室１２の中央部では、圧電アクチュエーター３００の駆動に伴う振動板５０の変位が大きくなり振動板５０のクラックが発生し易い。このような振動板５０のクラックは、圧電アクチュエーター３００の全体の変形を小さく制限することで抑制することはできるが、インク滴の吐出量、吐出速度といった吐出特性が低下してしまう虞がある。

しかしながら、上述のようにＸ軸方向における圧力室１２の中央部において圧電アクチュエーター３００の変形を部分的に小さくすることで、良好な吐出特性を維持しつつ、振動板５０のクラックを効果的に抑制することができる。

さらに本実施形態では、圧電体層７０と第２電極８０との間に絶縁層４１１が設けられていることで、第２部位３１２における第１電極６０と第２電極８０との距離ｄ１が、第１部位３１１における第１電極６０と第２電極８０との距離ｄ２よりも長くなる。したがって、第１電極６０と第２電極８０との間に電圧が印加された際、第２部位３１２の圧電体層７０にかかる電界強度が、第１部位３１１の圧電体層７０にかかる電界強度よりも弱まる。

これにより、活性部３１０の第２部位３１２は、第１電極６０と第２電極８０との間に電圧が印加された際の変形が第１部位３１１よりもさらに抑制される。したがって、圧電アクチュエーター３００の繰り返し駆動に伴う振動板５０のクラックの発生をより効果的に抑制することができる。

また、第２部位３１２において圧電体層７０に印加される電界強度が第１部位３１１において圧電体層７０に印加される電界強度よりも弱くなることで、圧電アクチュエーター３００の電力消費量が抑えられると共に、圧電アクチュエーター３００の発熱が抑えられるという効果もある。

圧電体層７０と第２電極８０との間に設けられる絶縁層４１１の材料は、無機絶縁材料であれば特に限定されないが、例えば、ＳｉＯ_２などの酸化シリコン、Ｓｉ_３Ｎ_４などの窒化シリコン、Ｓｉ－Ｏ_ｘ－Ｎ_ｙなどの酸窒化シリコン、ＺｒＯ_２などの酸化ジルコニウム、ＴｉＯ_２などの酸化チタン、Ａｌ_２Ｏ_３などの酸化アルミニウム、ＨｆＯ_２などの酸化ハフニウム、ＭｇＯなどの酸化マグネシウム、ＬａＡｌＯ_３などのアルミン酸ランタン等が用いられる。

ただし、絶縁層４１１の材料は、圧電体層７０及び第２電極８０との密着性が高いものを用いることが好ましい。より具体的には、絶縁層４１１の材料は、ヤング率、線膨張係数が圧電体層７０及び第２電極８０と近い材料を用いることが好ましい。つまり絶縁層４１１は、上下の層との密着性の高い材料で形成されていることが好ましい。これにより、圧電アクチュエーター３００を繰り返し駆動した場合でも、絶縁層４１１の剥離を抑制することができる。

また、無機絶縁材料で形成される絶縁層４１１の誘電率は、圧電体層７０の誘電率よりも低いことが好ましい。これにより、第２部位３１２における圧電体層７０の静電容量が小さくなり、圧電アクチュエーター３００の発熱がさらに抑えられる。なお絶縁層４１１の厚さは、特に限定されず、圧電アクチュエーター３００の駆動による振動板５０の変位を考慮して適宜決定されればよい。

また図７に示すように、第２部位３１２の第１部位３１１との境界付近では、絶縁層４１１の厚さは、圧力室１２の外側に向かって漸小していることが好ましい。すなわち第２部位３１２の第１部位３１１との境界付近では、絶縁層４１１の厚さは、第１部位３１１に近づくに連れて徐々に薄くなっていることが好ましい。つまり絶縁層４１１の端面４１１ａと、圧電体層７０の表面とのなす角θ１が、９０°よりも小さい角度となっていることが好ましい。

これにより、第１電極６０と第２電極８０との間に電圧を印加した際、第２部位３１２の第１部位３１１との境界付近における活性部３１０の変位量は急激に変化することなく徐々に変化する。具体的には、第１部位３１１側から第２部位３１２側に向かうほど、活性部３１０の変位量が徐々に小さくなる。したがって、第２部位３１２の第１部位３１１との境界付近における振動板５０のクラックの発生をより確実に抑制できる。さらには圧電アクチュエーター３００にかかる負荷も抑制することもできる。

なお活性部３１０の第２部位３１２は、Ｘ軸方向における圧力室１２の中央部に対向する領域に設けられていればよいが、より詳しくは、Ｘ軸方向で圧力室１２を３つの領域Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３に等分したときの中央の領域Ｓ２内に設けられていることが好ましい。また第２部位３１２は、Ｘ軸方向における圧力室１２の中心線Ｌ１を跨いで設けられていることが好ましい（図５参照）。

さらに、第２部位３１２は、圧力室１２に対向する領域内の活性部３１０、つまり可撓部のＸ軸方向における中心線Ｌ２を跨いで設けられていることが好ましい。本実施形態では、活性部３１０は、Ｘ軸方向において圧力室１２の両端部の外側まで延設されており、Ｘ軸方向において可撓部の中心線Ｌ２は、圧力室１２の中心線Ｌ１と一致している。したがって、本実施形態に係る第２部位３１２は、領域Ｓ２内に圧力室１２の中心線Ｌ１及び可撓部の中心線Ｌ２を跨いで設けられている。

このような位置に第２部位３１２を設けることで、圧電アクチュエーター３００の繰り返し駆動に起因する振動板５０に対するクラックの発生をより確実に抑えることができる。

また絶縁層４１１は、少なくとも活性部３１０の第２部位３１２に対応する部分に設けられていればよいが、この絶縁層４１１を形成する範囲は、振動板５０の変位を考慮して適宜決定されればよい。絶縁層４１１は、例えば、Ｙ軸方向において活性部３１０の外側まで延設されていてもよい。本実施形態では、絶縁層４１１は、Ｙ軸方向において第１電極６０の端部よりも外側まで延設されている（図６参照）。すなわち絶縁層４１１は、活性部３１０の外側の非活性部３２０に対向する領域まで延設されている。

ただし、絶縁層４１１は、圧力室１２に対向する領域内に設けられていることが好ましい。すなわち絶縁層４１１は、圧力室１２の端部に対向する領域、いわゆる振動板５０の腕部には設けられていないことが好ましい。これにより、圧電アクチュエーター３００を駆動した際、圧力室１２の端部に対向する領域において、振動板５０の変位を適切に変位させることができる。したがって、圧電アクチュエーター３００の駆動による良好な吐出特性を維持しつつ、その際に生じる振動板５０のクラックを抑制することができる。

以上説明したように、本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１は、複数の凹部である圧力室１２が形成された流路形成基板１０と、流路形成基板１０の一方面側に設けられる振動板５０と、振動板５０の流路形成基板１０とは反対面側に積層される第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と、を備え、圧力室１２は、Ｘ軸方向の長さがＸ軸方向とは交差するＹ軸方向の長さよりも長い形状を有し、圧電アクチュエーター３００は、圧電体層７０が第１電極６０と第２電極８０とで挟まれる活性部３１０を備え、活性部３１０は、圧力室１２に対向する領域にＸ軸方向で延在する第１部位３１１と、Ｘ軸方向における圧力室１２の中央部に対応する領域に設けられ、活性部３１０及び振動板５０を含む積層体４００の厚さが第１部位３１１に対応する積層体４００の厚さよりも厚く、第１電極６０と第２電極８０との間に電圧が印加された際の変形が第１部位３１１よりも抑制される第２部位３１２と、を有する。これにより、圧電アクチュエーター３００の駆動による良好な吐出特性を維持しつつ、振動板５０のクラックの発生を抑制することができる。

なお本実施形態では絶縁層４１１を圧電体層７０と第２電極８０との間に設けた構成を例示したが、絶縁層４１１は、第１電極６０と第２電極８０との間に設けられていればよい。絶縁層４１１は、例えば、図８及び図９に示すように、第１電極６０と圧電体層７０との間に設けられていてもよい。その場合、絶縁層４１１は、第１電極６０上だけに設けられていてもよいが、Ｙ軸方向における第１電極６０の両端面を覆うように設けられていることが好ましい。さらに、圧電体層７０が複数層の圧電体膜で構成されている場合、絶縁層４１１は、これら圧電体膜の間に設けられていてもよい。

このような構成としても、第１電極６０と第２電極８０との間に電圧が印加された際、第２部位３１２の圧電体層７０にかかる電界強度が、第１部位３１１の圧電体層７０にかかる電界強度よりも弱くなる。したがって、第１電極６０と第２電極８０との間に電圧が印加された際の第２部位３１２の変形は、第１部位３１１よりも抑制される。

（実施形態２）
図１０は、実施形態２に係る圧電アクチュエーターの第２部位を示す拡大平面図であり、図１１は実施形態２に係るアクチュエーターの第２部位の他の例を示す拡大平面図である。

本実施形態は、圧電アクチュエーターの一部である第２部位の変形例であり、それ以外の構成は実施形態１と同様である。なお図中、同一部材には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

実施形態１に係る第２部位３１２は、Ｙ軸方向においては、第１電極６０に対向する領域に亘って連続して存在していた。言い換えれば、実施形態１に係る第２部位３１２は、Ｙ軸方向の長さが、Ｘ軸方向に亘って略一定の長さで形成されていた。これに対し、本実施形態に係る第２部位３１２Ａは、図１０に示すように、Ｚ軸方向の平面視においてひし形に形成されている。つまり追加層４１０である絶縁層４１１がひし形に形成されている。言い換えれば、絶縁層４１１が設けられた第２部位３１２Ａは、Ｙ軸方向の長さｂ２がＸ軸方向の中央部で最も長くＸ軸方向の端部側ほど短くなる形状となっている。

これにより、第２部位３１２Ａが形成された活性部３１０の中央領域Ｓ４では、活性部３１０の変位量がＸ軸方向において徐々に変化する。具体的には、活性部３１０の中央領域Ｓ４内のＸ軸方向の両端部付近での変形が最も小さく、Ｘ軸方向の中央部での変形が最も大きくなる。したがって、活性部３１０の中央領域Ｓ４の端部付近において活性部３１０の変位量が急激に変化することなく徐々に変化する。したがって、この部分における振動板５０のクラックの発生をより確実に抑制できる。さらには圧電アクチュエーター３００にかかる負荷も抑制することもできる。

また、ひし形である第２部位３１２Ａの四つ角は、それぞれＲ形状となっていることが好ましい。第２部位３１２Ａをひし形とすると、電圧を印加した際、四つ角部分に応力集中が生じ易いが、四つ各角部がＲ形状となっていることで、この応力集中を抑制することができる。

なおＺ軸方向の平面視における第２部位３１２Ａの形状は、Ｙ軸方向の長さがＸ軸方向の中央部で最も長くＸ軸方向の端部側ほど短くなる形状であれば、ひし形に限定されない。第２部位３１２Ａの形状は、例えば、図１１に示すように楕円形であってもよいし、その他、５角形以上の多角形状や、オーバル形状等であってもよい。ここでいうオーバル形状とは、主に長方形を基本として長手方向の両端部を半円状とした形状をいうが、いわゆる角丸長方形状なども含まれるものとする。

（実施形態３）
図１２及び図１３は、実施形態３に係る圧電アクチュエーターの第２部位を示す拡大断面図である。

本実施形態は、第２部位に対応する積層体の変形例であり、それ以外の構成は実施形態１と同様である。なお図中、同一部材には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

実施形態１では、第２部位３１２に対応する積層体４００が、圧電体層７０と第２電極８０との間に、追加層４１０としての絶縁層４１１を備えていた。これに対し、本実施形態に係る積層体４００は、図１２及び図１３に示すように、第２部位３１２に対応する第２電極８０上に追加層４１０を備えている。

この追加層４１０は、例えば、イリジウムや白金等の金属材料からなる金属層４１２であり、第２電極８０上に第２電極８０に接して設けられている。また金属層４１２は、本実施形態では、Ｙ軸方向において、複数の圧電アクチュエーター３００が形成された領域に亘って連続的に設けられている。

このような本実施形態の構成では、金属層４１２によって、活性部３１０の第２部位３１２の剛性が高まり、第１電極６０と第２電極８０との間に電圧が印加された際の第２部位３１２の変形が第１部位３１１よりも抑制される。これにより、圧電アクチュエーター３００を駆動した際、Ｘ軸方向の圧力室１２の中央部における振動板５０の変位が部分的に抑えられる。したがって、本実施形態の構成においても、圧電アクチュエーター３００の繰り返し駆動に伴う振動板５０のクラックの発生を抑制することができる。

また金属層４１２は、Ｙ軸方向において、複数の圧電アクチュエーター３００が形成された領域に亘って連続的に設けられているため、第２電極８０と共に圧電アクチュエーター３００の共通電極としても機能する。これにより、共通電極における電圧降下の発生を抑制することもできる。さらに金属材料からなる金属層４１２は延性が比較的高いため、この金属層４１２を複数の圧電アクチュエーター３００に対向する領域に亘って連続的に設けることで、振動板５０のクラックの発生をより抑制し易くなる。

なお、本実施形態では、金属層４１２を第２電極８０上に設けるようにしたが、金属層４１２は、実施形態１の絶縁層４１１と同様に、圧電体層７０と第２電極８０との間に第２電極８０と接して設けられていてもよい。このような構成としても、圧電アクチュエーター３００における第２部位３１２の剛性は高まり、圧電アクチュエーター３００の繰り返し駆動に伴う振動板５０のクラックの発生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。

例えば、上述の実施形態では、積層体４００が、活性部３１０の第２部位３１２に対応する部分に、例えば、絶縁層４１１又は金属層４１２である追加層４１０を有することで、第１電極６０と第２電極８０との間に電圧が印加された際の第２部位３１２の変形が第１部位３１１よりも抑制される構成について説明したが、積層体４００は、必ずしも追加層４１０を有していなくてもよい。

例えば、積層体４００は、追加層４１０を備える代わりに、弾性膜５１、絶縁体膜５２、第１電極６０、圧電体層７０及び第２電極８０の何れかの厚さが他の部分よりも厚くなっていてもよい。すなわち、積層体４００の何れかの層の第２部位３１２に対応する部分が、他の部分よりも厚く形成されていてもよい。このような構成としても、第１電極６０と第２電極８０との間に電圧が印加された際の第２部位３１２の変形は第１部位３１１よりも抑制される。

なお本実施形態では、第２部位３１２は、Ｘ軸方向における圧力室１２の中央部に対応する領域に、Ｙ軸方向における活性部３１０の全体に亘って形成されているが、第２部位３１２の構成は、これに限定されるものではない。

第２部位３１２は、例えば、図１４に示すように、Ｘ軸方向における圧力室１２の中央部に対応する領域で且つＹ軸方向における活性部３１０の中央部に設けられていてもよい。すなわち第２部位３１２は、Ｘ軸方向における圧力室１２の中央部に対応する領域に設けられ、Ｙ軸方向における第２部位３１２の両側には、第１部位３１１が存在していてもよい。別の言い方をすれば、第２部位３１２は、Ｚ軸方向の平面視において、圧力室１２に対向する領域に延在する第１部位３１１の中央部に島状に設けられ、第２部位３１２の周囲は第１部位３１１によって囲まれていてもよい。

また上述の実施形態では、活性部３１０がＸ軸方向において圧力室１２の両外側まで延設された構成、つまり活性部３１０の可撓部の長さが圧力室１２の長さと一致する構成を例示したが、圧電アクチュエーター３００の構成は特に限定されるものではない。

例えば、活性部３１０は、Ｘ軸方向で圧力室１２内に配置されていてもよい。すなわちＸ軸方向での可撓部の長さは、圧力室１２の長さよりも短くてもよい。ただしこの場合でも、活性部３１０は、圧力室１２の端部付近まで延在していることが好ましく、またＸ軸方向における圧力室１２の中央に配置されていることが好ましい。

また、これら各実施形態の記録ヘッド１は、液体噴射装置の一例であるインクジェット式記録装置に搭載される。図１５は、一実施形態に係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の一例を示す概略図である。

図１５に示すインクジェット式記録装置Ｉにおいて、記録ヘッド１は、インク供給手段を構成するカートリッジ２が着脱可能に設けられ、キャリッジ３に搭載されている。この記録ヘッド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の軸方向に移動自在に設けられている。

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、紙等の記録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、搬送ローラーに限られずベルトやドラム等であってもよい。

このようなインクジェット式記録装置Ｉでは、記録ヘッド１に対して記録シートＳを＋Ｘ方向に搬送し、キャリッジ３を記録シートＳに対してＹ方向に往復移動させながら、記録ヘッド１からインク滴を噴射させることで記録シートＳの略全面に亘ってインク滴の着弾、所謂、印刷が実行される。

また、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であるＹ方向に往復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を副走査方向であるＸ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。

また、本発明は、インクジェット式記録ヘッドに代表される液体噴射ヘッドのみならず、超音波発信機等の超音波デバイス、超音波モーター、圧力センサー、焦電センサー等他の圧電デバイスにも適用することができる。

Ｉ…インクジェット式記録装置（記録装置）、１…インクジェット式記録ヘッド（記録ヘッド）、２…カートリッジ、３…キャリッジ、４…装置本体、５…キャリッジ軸、６…駆動モーター、７…タイミングベルト、８…搬送ローラー、１０…流路形成基板（基板）、１１…隔壁、１２…圧力室（凹部）、１５…連通板、１６…ノズル連通路、１７…第１マニホールド部、１８…第２マニホールド部、１９…供給連通路、２０…ノズルプレート、２１…ノズル、３０…保護基板、３１…保持部、３２…貫通孔、４０…ケース部材、４１…収容部、４２…第３マニホールド部、４３…接続口、４４…導入口、４５…コンプライアンス基板、４６…封止膜、４７…固定基板、４８…開口部、４９…コンプライアンス部、５０…振動板、５１…弾性膜、５２…絶縁体膜、６０…第１電極、７０…圧電体層、７１…溝部、８０…第２電極、８５…配線部、９１…個別リード電極、９２…共通リード電極、１００…マニホールド、１２０…配線基板、１２１…駆動回路、３００…圧電アクチュエーター、３１０…活性部、３２０…非活性部、３１１…第１部位、３１２…第２部位、４００…積層体、４１０…追加層、４１１…絶縁層、４１２…金属層

Claims (14)

1. 複数の凹部が形成される基板の一方面側に設けられる振動板と、
   前記振動板の前記基板とは反対面側に積層される第１電極、圧電体層及び第２電極を有する圧電アクチュエーターと、を備える圧電デバイスであって、
   前記凹部は、第１方向の長さが前記第１方向とは交差する第２方向の長さよりも長い形状を有し、
   前記圧電アクチュエーターは、前記凹部に対向する領域に、前記圧電体層が前記第１電極と前記第２電極とで挟まれる活性部を備え、
   前記活性部は、
   前記凹部に対向する領域に前記第１方向で延在する第１部位と、
   前記第１方向における前記凹部の中央部に対応する領域に設けられ、前記活性部及び前記振動板を含む積層体の厚さが前記第１部位に対応する部分よりも厚く、前記第１電極と前記第２電極との間に電圧が印加された際の変形が前記第１部位よりも抑制される第２部位と、を有する
   ことを特徴とする圧電デバイス。
2. 請求項１に記載の圧電デバイスであって、
   前記第２部位は、前記第１方向で前記凹部を３つの領域に等分したとときの中央の領域内に設けられる
   ことを特徴とする圧電デバイス。
3. 請求項１又は２に記載の圧電デバイスであって、
   前記第２部位に対応する前記積層体は、前記振動板よりも前記圧電アクチュエーター側の厚さが前記第１部位に対応する前記積層体よりも厚い
   ことを特徴とする圧電デバイス。
4. 請求項１～３の何れか一項に記載の圧電デバイスであって、
   前記第２部位の前記第１部位との境界付近では、前記積層体の厚さが前記凹部の外側に向かって漸小する
   ことを特徴とする圧電デバイス。
5. 請求項１～４の何れか一項に記載の圧電デバイスであって、
   前記第２部位に対応する前記積層体は、前記振動板及び前記圧電アクチュエーターを構成する各層とは別の追加層を有する
   ことを特徴とする圧電デバイス。
6. 請求項５に記載の圧電デバイスであって、
   前記追加層は、前記第１電極と前記第２電極との間に設けられる無機絶縁材料からなる絶縁層である
   ことを特徴とする圧電デバイス。
7. 請求項６に記載の圧電デバイスであって、
   前記絶縁層の誘電率は、前記圧電体層の誘電率よりも低い
   ことを特徴とする圧電デバイス。
8. 請求項６又は７に記載の圧電デバイスであって、
   前記第２部位における前記第１電極と前記第２電極との距離が、前記凹部に対向する前記第１部位における前記第１電極と前記第２電極との距離の１．０５倍以上である
   ことを特徴とする圧電デバイス。
9. 請求項５に記載の圧電デバイスであって、
   前記追加層は、金属材料からなり前記圧電体層よりも前記第２電極側に当該第２電極に接して設けられる金属層である
   ことを特徴とする圧電デバイス。
10. 請求項９に記載の圧電デバイスであって、
    前記第２電極は、複数の前記圧電アクチュエーターに共通する共通電極を構成し、
    前記金属層は、複数の前記凹部に対向する領域に亘って前記第２方向で連続して設けられる
    ことを特徴とする圧電デバイス。
11. 請求項１～１０の何れか一項に記載の圧電デバイスであって、
    前記第２方向における前記第２部位の長さは、前記第１方向における前記第２部位の中央部が最も長く前記第１方向の端部側ほど短い
    ことを特徴とする圧電デバイス。
12. 請求項１～１１の何れか一項に記載の圧電デバイスであって、
    前記第２方向における前記凹部の両端部に対向する領域には、前記圧電体層の厚さが他の部分よりも薄い溝部が設けられる
    ことを特徴とする圧電デバイス。
13. 複数の凹部が形成された基板と、
    前記基板の一方面側に設けられる振動板と、
    前記振動板の前記基板とは反対面側に積層される第１電極と、圧電体層と、第２電極とを有す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、
    前記凹部は、第１方向の長さが前記第１方向とは交差する第２方向の長さよりも長い形状を有し、
    前記圧電アクチュエーターは、前記凹部に対向する領域に、前記圧電体層が前記第１電極と前記第２電極とで挟まれる活性部を備え、
    前記活性部は、
    前記凹部に対向する領域に前記第１方向で延在する第１部位と、
    前記第１方向における前記凹部の中央部に対応する領域に設けられ、前記活性部及び前記振動板を含む積層体の厚さが前記第１部位に対応する部分よりも厚く、前記第１電極と前記第２電極との間に電圧が印加された際の変形が前記第１部位よりも抑制される第２部位と、を有する
    ことを特徴とする液体噴射ヘッド。
14. 請求項１３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。
    

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