JP5447829B2 - 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 PDF

Info

Publication number
JP5447829B2
JP5447829B2 JP2009289790A JP2009289790A JP5447829B2 JP 5447829 B2 JP5447829 B2 JP 5447829B2 JP 2009289790 A JP2009289790 A JP 2009289790A JP 2009289790 A JP2009289790 A JP 2009289790A JP 5447829 B2 JP5447829 B2 JP 5447829B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrode
boundary
active
piezoelectric layer
inactive
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.)
Active
Application number
JP2009289790A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2011126257A (ja
Inventor
弘 宮澤
浩 伊藤
治郎 加藤
栄樹 平井
稔弘 清水
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Priority to JP2009289790A priority Critical patent/JP5447829B2/ja
Priority to US12/974,800 priority patent/US8752938B2/en
Publication of JP2011126257A publication Critical patent/JP2011126257A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5447829B2 publication Critical patent/JP5447829B2/ja
Priority to US14/268,805 priority patent/US9272507B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

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
    • B41J2/015—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
    • B41J2/055—Devices for absorbing or preventing back-pressure
    • 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
    • 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
    • B41J2/135—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)
  • Coating Apparatus (AREA)

Description

本発明は、圧電素子を具備する液体噴射ヘッド及び液体噴射装置に関する。
液体噴射ヘッドには、ノズル開口に連通する圧力発生室が設けられた流路形成基板の一方面側に、第１電極、圧電体層及び第２電極からなる圧電素子を設け、圧電素子の駆動によって圧力発生室に圧力変化を生じさせて、ノズル開口からインク滴を吐出するインクジェット式記録ヘッドがある。このようなインクジェット式記録ヘッドに採用されている圧電素子は、例えば、湿気等の外部環境に起因して破壊され易いという問題がある。この問題を解決するために、例えば、圧電体層の外周面を第２電極で覆うように構成したものがある（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１では、第１電極が共通電極、第２電極が個別電極となっている。
また、圧電素子の第１電極を圧力発生室毎に設けて個別電極とし、第２電極を複数の圧力発生室に亘って連続して設けて共通電極としたものが提案されている（例えば、特許文献２参照）。この構造によれば、第２電極自身が圧電体層の沿面部の保護膜として寄与するため、別途保護膜を設ける必要がない。
特開２００５−８８４４１号公報 特開２００９−１７２８７８号公報（図２及び図４参照）
ここで、特許文献２の図２及び図４に示すような第２電極を共通電極とするような圧電素子では、例えば、上下いずれかの電極が存在しない圧電体部において、応力変形により圧電体表面に誘起された分極電荷を遮蔽する電子の供給源（電極）がないため、誘起された分極電荷によって絶縁破壊やクラックが生じ易いという問題があった。
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、圧電素子の破壊を抑制することができる液体噴射ヘッド及び液体噴射装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決する本発明の態様は、ノズル開口に連通する圧力発生室が短手方向に沿って並設された流路形成基板と、該流路形成基板の一方面側に前記圧力発生室に対応して設けられて、第１電極、該第１電極上に設けられた圧電体層及び該圧電体層上に設けられた第２電極を有する圧電素子と、を具備し、前記第１電極が、前記圧力発生室に対応して独立して設けられていると共に、前記第２電極が、前記圧力発生室の並設方向に亘って連続して設けられており、前記圧力発生室の並設方向と交差する方向において、前記第１電極の前記圧電体層の実質的に駆動する活性部と実質的に駆動しない非活性部との境界の少なくとも一方には、前記活性部側から前記境界に向かって幅が漸小するテーパー部が設けられており、前記テーパー部は、前記活性部と前記非活性部とに亘って幅が漸小して設けられていることを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
かかる態様では、圧電素子の活性部と非活性部との境界に向かって幅が漸小するテーパー部を設けることで、圧電体層の単位面積当たりの第１電極の電界を印加する面積を境界に向かって漸小させることができ、活性部と非活性部との境界への応力集中を低減して、圧電素子の破壊を抑制することができる。
また、テーパー部が非活性部まで設けられることで、第１電極（テーパー部）が存在する領域と存在しない領域とで剛性が急激に変化する境界を、活性部と非活性部との境界とをずらすことができ、活性部と非活性部との境界への応力集中をさらに低減して、圧電素子の破壊をさらに抑制することができる。
ここで、前記テーパー部の側面は、前記第１電極の中央部の直線部の側面に対して４５度以下の角度となるように設けられていることが好ましい。これによれば、所定角度のテーパー部によって活性部と非活性部との境界への応力集中を確実に低減することができる。
また、前記圧力発生室の並設方向と交差する方向において、前記第１電極の一端部側には、前記圧電体層の外側まで延設された延設部が設けられており、前記テーパー部は、前記圧電体層の活性部と非活性部との境界の少なくとも前記延設部とは反対側の境界に設けられていることが好ましい。これによれば、圧電素子の活性部と非活性部の境界の延設部側では、当該延設部によって剛性の急激な変化が発生しないことから、延設部とは反対側に比べて圧電素子の破壊は発生し難いため、より破壊され易い延設部とは反対側の境界に向かって幅が漸小するテーパー部を設けることで、より破壊され易い領域の応力集中を抑制することができる。
また、前記テーパー部は、前記圧電体層の活性部と非活性部との境界の前記延設部側の境界にも設けるようにしてもよい。これによれば、破壊され難い延設部側の境界の破壊をさらに確実に抑制することができる。
また、前記テーパー部は、前記活性部となる領域において、長手方向に対称となるように設けられていることが好ましい。これによれば、テーパー部を容易に形成することができると共に、応力の分散の偏りを抑制して、安定した変位を得ることができる。
また、前記延設部の前記第１電極の中央部に設けられた直線部よりも幅が狭くなった領域は、前記直線部に比べて厚さが厚いことが好ましい。これによれば、幅が狭くなった領域の抵抗を下げて、電圧降下を抑制することができる。
さらに、本発明の他の態様は、上記態様の液体噴射ヘッドを具備することを特徴とする液体噴射装置にある。
かかる態様では、信頼性及び耐久性を向上した液体噴射装置を実現できる。
また、他の態様は、ノズル開口に連通する圧力発生室が短手方向に沿って並設された流路形成基板と、該流路形成基板の一方面側に前記圧力発生室に対応して設けられて、第１電極、該第１電極上に設けられた圧電体層及び該圧電体層上に設けられた第２電極を有する圧電素子と、を具備し、前記第１電極が、前記圧力発生室に対応して独立して設けられていると共に、前記第２電極が、前記圧力発生室の並設方向に亘って連続して設けられており、前記圧力発生室の並設方向と交差する方向において、前記第１電極の前記圧電体層の実質的に駆動する活性部と実質的に駆動しない非活性部との境界の少なくとも一方には、前記活性部側から前記境界に向かって幅が漸小するテーパー部が設けられていることを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
かかる態様では、圧電素子の活性部と非活性部との境界に向かって幅が漸小するテーパー部を設けることで、圧電体層の単位面積当たりの第１電極の電界を印加する面積を境界に向かって漸小させることができ、活性部と非活性部との境界への応力集中を低減して、圧電素子の破壊を抑制することができる。
ここで、前記テーパー部は、前記活性部と前記非活性部とに亘って幅が漸小して設けられていることが好ましい。これによれば、テーパー部が非活性部まで設けられることで、第１電極（テーパー部）が存在する領域と存在しない領域とで剛性が急激に変化する境界を、活性部と非活性部との境界とをずらすことができ、活性部と非活性部との境界への応力集中をさらに低減して、圧電素子の破壊をさらに抑制することができる。
また、前記テーパー部の側面は、前記第１電極の中央部の直線部の側面に対して４５度以下の角度となるように設けられていることが好ましい。これによれば、所定角度のテーパー部によって活性部と非活性部との境界への応力集中を確実に低減することができる。
また、前記圧力発生室の並設方向と交差する方向において、前記第１電極の一端部側には、前記圧電体層の外側まで延設された延設部が設けられており、前記テーパー部は、前記圧電体層の活性部と非活性部との境界の少なくとも前記延設部とは反対側の境界に設けられていることが好ましい。これによれば、圧電素子の活性部と非活性部の境界の延設部側では、当該延設部によって剛性の急激な変化が発生しないことから、延設部とは反対側に比べて圧電素子の破壊は発生し難いため、より破壊され易い延設部とは反対側の境界に向かって幅が漸小するテーパー部を設けることで、より破壊され易い領域の応力集中を抑制することができる。
また、前記テーパー部は、前記圧電体層の活性部と非活性部との境界の前記延設部側の境界にも設けるようにしてもよい。これによれば、破壊され難い延設部側の境界の破壊をさらに確実に抑制することができる。
また、前記テーパー部は、前記活性部となる領域において、長手方向に対称となるように設けられていることが好ましい。これによれば、テーパー部を容易に形成することができると共に、応力の分散の偏りを抑制して、安定した変位を得ることができる。
また、前記延設部の前記第１電極の中央部に設けられた直線部よりも幅が狭くなった領域は、前記直線部に比べて厚さが厚いことが好ましい。これによれば、幅が狭くなった領域の抵抗を下げて、電圧降下を抑制することができる。
さらに、本発明の他の態様は、上記態様の液体噴射ヘッドを具備することを特徴とする液体噴射装置にある。
かかる態様では、信頼性及び耐久性を向上した液体噴射装置を実現できる。
実施形態１に係る記録ヘッドの分解斜視図。 実施形態１に係る記録ヘッドの断面図。 実施形態１に係る記録ヘッドの平面図及び要部拡大断面図。 実施形態１に係る解析結果を示すグラフ。 実施形態２に係る記録ヘッドを示す平面図。 実施形態３に係る記録ヘッドの平面図。 実施形態４に係る記録ヘッドの平面図。 実施形態５に係る記録ヘッドの平面図。 実施形態６に係る記録ヘッドの平面図。 他の実施形態に係る記録ヘッドを示す平面図及び要部拡大断面図。 他の実施形態に係る記録ヘッドの平面図。 一実施形態に係る記録装置の概略図。
以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係る液体噴射ヘッドの一例であるインクジェット式記録ヘッドの分解斜視図であり、図２（ａ）は、インクジェット式記録ヘッドの断面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＸ−Ｘ′線断面図である。
図示するように、本実施形態の流路形成基板１０は、シリコン単結晶基板からなり、その一方の面には二酸化シリコンからなる弾性膜５０が形成されている。
流路形成基板１０には、複数の圧力発生室１２がその幅方向に並設されている。また、流路形成基板１０の圧力発生室１２の長手方向外側の領域には連通部１３が形成され、連通部１３と各圧力発生室１２とが、各圧力発生室１２毎に設けられたインク供給路１４及び連通路１５を介して連通されている。連通部１３は、後述する保護基板のマニホールド部３１と連通して各圧力発生室１２の共通のインク室となるマニホールドの一部を構成する。インク供給路１４は、圧力発生室１２よりも狭い幅で形成されており、連通部１３から圧力発生室１２に流入するインクの流路抵抗を一定に保持している。なお、本実施形態では、流路の幅を片側から絞ることでインク供給路１４を形成したが、流路の幅を両側から絞ることでインク供給路を形成してもよい。また、流路の幅を絞るのではなく、厚さ方向から絞ることでインク供給路を形成してもよい。
なお、本実施形態では、流路形成基板１０には、圧力発生室１２、連通部１３、インク供給路１４及び連通路１５からなる液体流路が設けられていることになる。
また、流路形成基板１０の開口面側には、各圧力発生室１２のインク供給路１４とは反対側の端部近傍に連通するノズル開口２１が穿設されたノズルプレート２０が、接着剤や熱溶着フィルム等によって固着されている。なお、ノズルプレート２０は、例えば、ガラスセラミックス、シリコン単結晶基板、ステンレス鋼等からなる。
一方、このような流路形成基板１０の開口面とは反対側には、上述したように弾性膜５０が形成され、この弾性膜５０上には、絶縁体膜５５が形成されている。また、この絶縁体膜５５上には、第１電極６０と、圧電体層７０と、第２電極８０とが積層形成されて、圧電素子３００を構成している。ここで、圧電素子３００は、第１電極６０、圧電体層７０及び第２電極８０を含む部分をいう。一般的には、圧電素子３００の何れか一方の電極を共通電極とし、他方の電極及び圧電体層７０を各圧力発生室１２毎にパターニングして構成する。そして、圧電体層７０の２つの電極に挟持された領域で、両電極への電圧の印加により圧電歪みが生じる部分を活性部３２０という。本実施形態では、第１電極６０を各圧力発生室１２毎に設けることで、圧電素子３００の個別電極とし、第２電極８０を複数の圧力発生室１２に亘って設けることで共通電極としている。すなわち、圧電体層７０の第１電極６０及び第２電極８０に挟まれて実質的に駆動する領域を活性部３２０とし、圧電体層７０の一方の電極６０、８０又は両方の電極が設けられておらず、実質的に駆動しない領域を非活性部３３０としている。また、ここでは、変位可能な圧電素子３００を有する装置をアクチュエーター装置と称する。なお、上述した例では、弾性膜５０、絶縁体膜５５及び第１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、弾性膜５０及び絶縁体膜５５を設けずに、第１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、圧電素子３００自体が実質的に振動板を兼ねるようにしてもよい。
ここで、圧電素子３００の構成について図３及び図４を参照して詳細に説明する。
図３及び図４に示すように、圧電素子３００を構成する第１電極６０は、各圧力発生室１２に対応して独立して設けられている。ここで、第１電極６０が各圧力発生室１２に対応して独立して設けられているとは、第１電極６０が圧力発生室１２の並設方向において不連続となるように切り分けられていることを言う。本実施形態では、第１電極６０を圧力発生室１２の短手方向の幅（圧力発生室１２の並設方向における幅）よりも幅狭に設けることで、第１電極６０を各圧力発生室１２に対応して独立して設けるようにした。
また、このような圧力発生室１２毎に独立して設けられた第１電極６０同士は、電気的に導通されないようにすることで、圧電素子３００の個別電極として機能する。
さらに、圧力発生室１２の長手方向において、第１電極６０のインク供給路１４とは反対側の端部には、圧電体層７０の端部よりも外側まで延設された延設部６５が設けられている。この延設部６５の端部は、圧電体層７０によって覆われずに露出されることで、詳しくは後述する駆動回路１２０と電気的に接続される接続端子となっている。すなわち、第１電極６０は、圧電素子３００から引き出されて駆動回路１２０が接続される引き出し配線としても機能する。もちろん、第１電極６０とは異なる導電性を有する配線を引き出し配線として別途設けるようにしてもよい。
なお、第１電極６０のインク供給路１４側の端部、すなわち、延設部６５とは反対側の端部は、圧力発生室１２側の内側となるように配置されている。本実施形態では、第１電極６０のインク供給路１４側の端部は、第２電極８０の端部と同じ位置となるように設けられている。これにより、第１電極６０が、活性部３２０の短手方向（圧力発生室１２の並設方向）の幅を規定し、第２電極８０が活性部３２０の長手方向（圧力発生室１２の並設方向と交差する方向）の長さを規定している。また、本実施形態では、第１電極６０のインク供給路１４側の端部は、第２電極８０の端部と同じ位置となるように設けられているため、第１電極６０によっても活性部３２０の長手方向の一端部側を規定している。
また、圧力発生室１２の並設方向と交差する方向（圧力発生室１２の長手方向）において、第１電極６０の活性部３２０と非活性部３３０との境界Ａ、Ｂの一方の境界Ａには、活性部３２０に相対向する領域から境界Ａに向かって幅が漸小するテーパー部６１が設けられている。すなわち、第１電極６０は、圧力発生室１２の長手方向中央部の略同一幅で形成された直線部６２と、直線部６２に連続して幅が漸小するテーパー部６１とを有する。本実施形態では、第１電極６０のインク供給路１４側の境界Ａにテーパー部６１を設けるようにした。これにより、テーパー部６１の端部が、圧電体層７０の活性部３２０のインク供給路１４側の端部（境界Ａ）となっている。
さらに、本実施形態では、圧力発生室１２の長手方向におけるインク供給路１４とは反対側の活性部３２０と非活性部３３０との境界Ｂにも、活性部３２０から境界Ｂに向かって幅が漸小するテーパー部６１が設けられている。ここで、第１電極６０のインク供給路１４とは反対側では、上述のように圧電体層７０の外部まで延設された延設部６５が設けられている。この延設部６５は、テーパー部６１に連続して、第１電極６０の中央の直線部６２よりも幅狭の幅狭部６６と、幅狭部６６にテーパー部６１とは反対側に連続して設けられた幅が徐々に漸大する漸大部６７と、漸大部６７に連続して直線部６２と略同じ幅となるように設けられた引き出し部６８とを有する。そして、第１電極６０の延設部６５側に設けられたテーパー部６１と、幅狭部６６との境界Ｂに第２電極８０の端部がくるようになっている。これにより、第２電極８０の端部が、圧力発生室１２の長手方向における活性部３２０の長手方向の一端部（境界Ｂ）を規定している。
これら２つのテーパー部６１は、その側面の角度θが、直線部６２の側面に対して４５度以下で形成されている。すなわち、テーパー部６１の先端の角度は９０度以下となっている。このようにテーパー部６１の角度を規定することにより、活性部３２０と非活性部３３０との境界に向かって圧電体層７０に電界を印加する面積の漸小率を好適な値に設定でき、活性部３２０と非活性部３３０との境界部分への応力集中を確実に低減して、応力集中によるクラックの発生を抑制することができる。
圧電体層７０は、本実施形態では、圧力発生室１２に対応して独立して設けられている。すなわち、圧力発生室１２毎に設けられた圧電体層７０は、圧力発生室１２の並設方向において不連続となるように圧力発生室１２毎に切り分けられて設けられていることを言う。
圧電体層７０は、圧力発生室１２の短手方向（圧力発生室１２の並設方向）において、第１電極６０よりも幅広で、且つ圧力発生室１２の短手方向の幅よりも幅狭に設けられており、圧電体層７０は第１電極６０の幅方向の端面を覆っている。
また、圧電体層７０は、圧力発生室１２の長手方向（圧力発生室１２の並設方向と交差する方向）において、圧力発生室１２よりも長く設けられている。本実施形態では、圧電体層７０は、圧力発生室１２の長手方向において第１電極６０のインク供給路１４側の端部を覆う大きさで設けられている。
さらに、圧電体層７０は、圧力発生室１２の長手方向において、第１電極６０の連通部１３とは反対側の端部よりも短く設けられており、第１電極６０の引き出し配線の一部を露出している。この露出された第１電極６０の端部に駆動回路１２０が電気的に接続される。
なお、圧電体層７０は、電気機械変換作用を示す圧電材料、例えば、ペロブスカイト構造を有し金属としてＺｒやＴｉを含む強誘電体材料、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等の強誘電体材料や、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からなる。具体的には、チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３）、チタン酸ジルコン酸バリウム（Ｂａ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３）、ジルコン酸チタン酸鉛ランタン（（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３）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）Ｏ３）等が挙げられる。
圧電体層７０の厚さについては、特に限定されないが、製造工程でクラックが発生しない程度に厚さを抑え、且つ十分な変位特性を呈する程度に厚く形成すればよい。例えば、圧電体層７０を０．２〜５μｍ前後の厚さで形成することで、所望の結晶構造を得ることが容易となる。本実施形態においては、最適な圧電特性を得るため、圧電体層７０の膜厚を１．２μｍとした。
また、圧電体層７０の製造方法は特に限定されず、例えば、有機金属化合物を溶媒に溶解・分散したいわゆるゾルを塗布乾燥してゲル化し、さらに高温で焼成することで金属酸化物からなる圧電体層７０を得る、いわゆるゾル−ゲル法を用いて圧電体層７０を形成することができる。もちろん、圧電体層７０の製造方法は、ゾル−ゲル法に限定されず、例えば、ＭＯＤ（Metal-Organic Decomposition）法やスパッタリング法等を用いてもよい。
また、本実施形態では、圧電体層７０を圧力発生室１２毎に独立して設けるようにしたが、特にこれに限定されず、例えば、圧電体層７０を複数の圧力発生室１２に亘って連続するように設けてもよい。本実施形態では、圧電体層７０を圧力発生室１２毎に切り分けて独立して設けることで、圧電体層７０が圧電素子３００の変位を阻害することがない。
第２電極８０は、複数の圧力発生室１２の並設方向に亘って連続して設けられている。ここで、第２電極８０が複数の圧力発生室１２に連続して設けられているとは、図３（ａ）に示すように、隣り合う圧力発生室１２の間で連続しているものも、また、後述する図１１に示すように、隣り合う圧力発生室１２の間では切り分けられているが、隣り合う圧力発生室１２の間の外側で連続している、所謂、櫛歯状に設けられたものも含む。
また、第２電極８０は、圧力発生室１２の長手方向（圧力発生室１２の並設方向と交差する方向）において、圧力発生室１２に相対向する領域内に設けられている。すなわち、第２電極８０の長手方向（圧力発生室１２の長手方向）の端部は、圧力発生室１２の領域内に位置するように設けられている。
また、第２電極８０は、第１電極６０の延設部６５側で、第１電極６０よりも内側、すなわち、第１電極６０よりも圧力発生室１２側が端部となるように設けられており、延設部６５側で圧電体層７０の活性部３２０の長手方向の端部を規定している。
このような第１電極６０、圧電体層７０及び第２電極８０で構成される圧電素子３００では、第１電極６０の幅方向（圧力発生室１２の短手方向であって並設方向のこと）の端部によって、圧電体層７０の実質的な駆動部である活性部３２０の短手方向（幅）の端部が規定され、第２電極８０の長さ方向（圧力発生室１２の長手方向）の端部によって、活性部３２０の長手方向の端部（長さ）が規定されている。そして、それ以外の圧電体層７０の領域、すなわち、第１電極６０及び第２電極８０の何れか一方又は両方が設けられていない領域を非活性部３３０としている。したがって、活性部３２０と非活性部３３０との境界は、第１電極６０と第２電極８０とによって規定されている。
このような圧電素子３００には、上述のように、第１電極６０のインク供給路１４側の端部にテーパー部６１が設けられているため、テーパー部６１によって、圧電体層７０の単位面積に対する第１電極６０の面積が、活性部３２０から当該活性部３２０と非活性部３３０との境界Ａ、Ｂに向かって漸減する。これにより、第１電極６０のテーパー部６１によって、圧電体層７０に電界を印加する面積が活性部３２０から非活性部３３０の境界Ａ、Ｂに向かって漸減する。ここで圧電体層７０は、電界が印加される面積に対応して変位量が変化するため、テーパー部６１が設けられた領域では、活性部３２０と非活性部３３０との境界Ａ、Ｂに向かって変位量が漸減する。具体的には、テーパー部６１を設けていない場合、圧電素子３００を変形させると、活性部３２０と非活性部３３０との境界Ａ、Ｂに応力集中が発生する。これは、電極６０、８０の何れか一方又は両方が設けられていないことで、圧電素子３００の剛性に差が生じていると共に、活性部３２０の圧電体層７０には電界が印加されて変形し、非活性部３３０の圧電体層７０には電界が印加されずに自発的に変形しない（活性部３２０の変形によって追随する変形は行われる）ことから、活性部３２０と非活性部３３０との境界部分に応力が集中してしまう。しかしながら、本実施形態では、第１電極６０に活性部３２０から非活性部３３０に向かって幅が漸小するテーパー部６１を設けることで、活性部３２０と非活性部３３０との境界にあるテーパー部６１によって、境界に向かって電界が印加される面積を漸減させることができ、活性部３２０と非活性部３３０との境界で圧電体層７０が変形しようとする力を漸減させて、活性部３２０の境界端部の変位量を減少させることができる。この結果、圧電素子３００が変位した際の境界部分の傾斜角度が緩やかになり、境界部分の応力集中を低減することができる。したがって、圧電体層７０の境界Ａ、Ｂ及びその近傍にクラック等の破壊が発生するのを抑制することができる。
なお、活性部３２０と非活性部３３０との境界Ａを画成する非活性部３３０には、第１電極６０及び第２電極８０の両方が設けられておらず、境界Ａの両側で活性部３２０と非活性部３３０との剛性に大きな差がある。これに対して、活性部３２０と非活性部３３０との境界Ｂを画成する非活性部３３０には、延設部６５によって第１電極６０が設けられているため、境界Ｂの両側で活性部３２０と非活性部３３０との剛性は、境界Ａよりも小さな差しかない。したがって、テーパー部６１は、少なくとも非活性部３３０に電極６０、８０が設けられていない側の境界Ａに設けるのが好適である。本実施形態では、テーパー部６１を延設部６５側の活性部３２０の境界Ｂにも設けるようにした。ちなみに、圧電素子３００は、延設部６５側では、第１電極６０が延設部６５によって活性部３２０の外側の非活性部３３０まで設けられているため、活性部３２０と非活性部３３０との境界で剛性の急激な変化は生じないが、活性部３２０の変形によって、活性部３２０と非活性部３３０との境界に応力が集中する。このため、延設部６５側の活性部３２０と非活性部３３０との境界にテーパー部６１を設けることによって、延設部６５側の境界Ｂ及びその近傍への応力集中を低減して、圧電体層７０にクラック等の破壊が発生するのを抑制することができる。
また、本実施形態では、テーパー部６１をインク供給路１４側と、延設部６５側の両方の境界Ａ、Ｂに設けるようにした。このようにすることにより、２つのテーパー部６１は、活性部３２０となる領域において、長手方向において略対称の構造とすることができる。
ここで、上述した実施形態１のテーパー部６１を設けた圧電素子３００を２５Ｖで駆動した場合の圧力発生室１２の中心からの距離と変位量（たわみ量）との関係をシミュレーションによって算出した。また、比較のため第１電極６０にテーパー部６１を設けていない圧電素子３００を比較例とし、比較例の圧電素子３００を２５Ｖで駆動した場合の圧力発生室１２の中心からの距離と変位量（たわみ量）との関係をシミュレーションにより算出した。これらの結果を図４に示す。なお、図４は、シミュレーション結果を示すグラフであり、電圧を印加していない状態の圧電素子の変位量を０ｎｍとし、圧力発生室１２側への変位をマイナスで表している。また、図４に示すシミュレーション結果は、境界Ａ側である。
図４に示すように、テーパー部６１を設けた実施形態の圧電素子３００と、テーパー部を設けていない比較例の圧電素子とでは、圧力発生室１２の中心部側では、同じ変位量を示していることから、本実施形態の圧電素子３００であっても、圧電素子３００の変位によるインク吐出特性が低下することはない。
また、図４に示すように、比較例のようにテーパー部６１を設けていない圧電素子３００では、圧電素子３００の流路形成基板１０上で固定された領域（変位量が０の領域であって圧力発生室１２の長手方向端部）と、圧力発生室１２の内側に突出するように変位した中央部との間の領域Ｓの傾斜角度が急になっている（略垂直に傾斜している）のに対し、テーパー部６１を設けた本実施形態の圧電素子３００では、領域Ｓの傾斜角度が緩やかになっている。したがって、第１電極６０にテーパー部６１を設けることによって、領域Ｓの傾斜を緩やかにして、活性部３２０と非活性部３３０との境界Ａ及びその近傍に応力が集中するのを抑制して、クラック等の破壊が発生するのを抑制することができる。ちなみに、領域Ｓは、圧電体層７０の活性部３２０と非活性部３３０との境界Ａ、Ｂによってその範囲が規定される。
なお、本実施形態では、図２（ｂ）に示すように、第１電極６０の端面は厚さ方向に対して傾斜して設けられている。このように傾斜した端面上に圧電材料を結晶成長させて形成した圧電体層７０の結晶性と、水平面（直線部６２等）上に結晶成長させて形成した圧電体層７０の結晶性とは異なる。具体的には、傾斜面上に圧電材料を結晶成長させると、結晶は傾斜面に垂直な方向に向かって成長し、その後垂直方向に屈曲するように成長するため、水平面上に形成した圧電体層７０の結晶性よりも悪い結晶性を有する圧電体層７０が形成される。このように結晶性が悪い圧電体層７０は、テーパー部６１の端面上に形成されるため、このテーパー部６１上の圧電体層７０は、その他の領域に比べて低い圧電特性を有することになり、これによってもテーパー部６１上の圧電体層７０の変位量を低下させて、活性部３２０と非活性部３３０との境界Ａ、Ｂの応力集中を低減することができる。
このような圧電素子３００が形成された流路形成基板１０上、すなわち、第１電極６０及び絶縁体膜５５上には、マニホールド１００の少なくとも一部を構成するマニホールド部３１を有する保護基板３０が接着剤３５を介して接合されている。このマニホールド部３１は、本実施形態では、保護基板３０を厚さ方向に貫通して圧力発生室１２の幅方向に亘って形成されており、上述のように流路形成基板１０の連通部１３と連通されて各圧力発生室１２の共通のインク室となるマニホールド１００を構成している。また、流路形成基板１０の連通部１３を圧力発生室１２毎に複数に分割して、マニホールド部３１のみをマニホールドとしてもよい。さらに、例えば、流路形成基板１０に圧力発生室１２のみを設け、流路形成基板１０と保護基板３０との間に介在する部材（例えば、弾性膜５０、絶縁体膜５５等）にマニホールドと各圧力発生室１２とを連通するインク供給路１４を設けるようにしてもよい。
また、保護基板３０の圧電素子３００に対向する領域には、圧電素子３００の運動を阻害しない程度の空間を有する圧電素子保持部３２が設けられている。圧電素子保持部３２は、圧電素子３００の運動を阻害しない程度の空間を有していればよく、当該空間は密封されていても、密封されていなくてもよい。
このような保護基板３０としては、流路形成基板１０の熱膨張率と略同一の材料、例えば、ガラス、セラミック材料等を用いることが好ましく、本実施形態では、流路形成基板１０と同一材料のシリコン単結晶基板を用いて形成した。
また、保護基板３０上には、並設された圧電素子３００を駆動するための駆動回路１２０が固定されている。この駆動回路１２０としては、例えば、回路基板や半導体集積回路（ＩＣ）等を用いることができる。そして、駆動回路１２０と第１電極６０及び第２電極８０とは、ボンディングワイヤー等の導電性ワイヤーからなる接続配線１２１を介して電気的に接続されている。
また、このような保護基板３０上には、封止膜４１及び固定板４２とからなるコンプライアンス基板４０が接合されている。ここで、封止膜４１は、剛性が低く可撓性を有する材料からなり、この封止膜４１によってマニホールド部３１の一方面が封止されている。また、固定板４２は、比較的硬質の材料で形成されている。この固定板４２のマニホールド１００に対向する領域は、厚さ方向に完全に除去された開口部４３となっているため、マニホールド１００の一方面は可撓性を有する封止膜４１のみで封止されている。
このような本実施形態のインクジェット式記録ヘッドでは、図示しない外部のインク供給手段と接続したインク導入口からインクを取り込み、マニホールド１００からノズル開口２１に至るまで内部をインクで満たした後、駆動回路１２０からの記録信号に従い、圧力発生室１２に対応するそれぞれの第１電極６０と第２電極８０との間に電圧を印加し、弾性膜５０、絶縁体膜５５、第１電極６０及び圧電体層７０をたわみ変形させることにより、各圧力発生室１２内の圧力が高まりノズル開口２１からインク滴が吐出する。
このとき、第１電極６０の延設部６５とは反対側の活性部３２０と非活性部３３０との境界Ａに、活性部３２０から境界Ａに向かって幅が漸小するテーパー部６１を設けることで、活性部３２０と非活性部３３０との境界Ａへの応力集中が抑制される。同様に、延設部６５側の境界Ｂにもテーパー部６１を設けることで、延設部６５側の活性部３２０と非活性部３３０との境界Ｂへの応力集中が抑制される。
（実施形態２）
図５は、本発明の実施形態２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要部を拡大した平面図である。なお、上述した実施形態１と同様の部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
図５に示すように、実施形態２の圧電素子３００Ａは、第１電極６０Ａ、圧電体層７０及び第２電極８０を有する。
第１電極６０Ａは、中央に設けられた直線部６２と、活性部３２０と非活性部３３０のインク供給路１４側の境界Ａに、活性部３２０から境界Ａに向かって幅が漸小するように設けられたテーパー部６１Ａとを有する。そして、第１電極６０Ａのテーパー部６１Ａは、圧力発生室１２の長手方向において、第２電極８０の端部よりも内側（圧力発生室１２側）となるように配置されている。これにより、圧電素子３００の活性部３２０の長手方向（圧力発生室１２の長手方向）のインク供給路１４側の端部は、第１電極６０Ａのテーパー部６１Ａによって規定されている。
また、第１電極６０Ａは、上述した実施形態１と同様に、インク供給路１４とは反対側の活性部３２０と非活性部３３０との境界Ｂに、活性部３２０から境界Ｂに向かって幅が漸小するテーパー部６１を有する。さらに、第１電極６０Ａは、インク供給路１４とは反対側に圧電体層７０の外側まで延設された延設部６５を有する。延設部６５は、上述した実施形態１と同様に、幅狭部６６、漸大部６７及び引き出し部６８を有する。
このように、第１電極６０Ａにテーパー部６１Ａを設けることで、インク供給路１４側の活性部３２０と非活性部３３０との境界Ａの応力集中を抑制して、クラック等の破壊が発生するのを低減することができる。また、上述した実施形態１と同様に、第１電極６０Ａの延設部６５側の境界Ｂにも、テーパー部６１を設けることによって、延設部６５側の活性部３２０と非活性部３３０との境界Ｂの応力集中を抑制して、クラック等の破壊が発生するのを低減することができる。
ちなみに、本実施形態のように、第１電極６０Ａのインク供給路１４側の端部を、第２電極８０の端部よりも内側とすると、活性部３２０の面積（圧力発生室１２の排除体積）が小さくなってしまう。このため、第２電極８０の端部をできるだけ圧力発生室１２の長手方向の端部側に移動させる方が好ましく、また、第１電極６０の端部も第２電極８０にできるだけ近づけた方が好ましい。
（実施形態３）
図６は、本発明の実施形態３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要部を拡大した平面図である。なお、上述した実施形態１と同様の部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
図６に示すように、実施形態３の圧電素子３００Ｂは、第１電極６０Ｂ、圧電体層７０及び第２電極８０を具備する。
実施形態３の第１電極６０Ｂは、圧力発生室１２の長手方向において、第２電極８０の端部よりも外側となるように配置されている。これにより、活性部３２０の長手方向（圧力発生室１２の長手方向）の端部は、第２電極８０の端部によって規定されている。
このような第１電極６０Ｂは、中央に設けられた直線部６２と、活性部３２０と非活性部３３０のインク供給路１４側の境界Ａに、活性部３２０から境界Ａに向かって幅が漸小するように設けられたテーパー部６１Ｂとを有する。テーパー部６１Ｂは、第２電極８０の端部に相対向するように配置されている。すなわち、テーパー部６１Ｂは、第２電極８０に相対向する領域である活性部３２０から相対向しない領域である非活性部３３０に亘って幅が漸小するように設けられている。このような、テーパー部６１Ｂの境界Ａの幅ｗ１は、中央の直線部６２の幅ｗ０に対して５０％以下が好ましく、２５％〜５０％が好適である。このように、境界Ａの幅ｗ１を規定することで、境界のテーパー部６１Ｂによる応力の分散を確実に行うことができる。
同様に、第１電極６０Ｂは、インク供給路１４とは反対側の活性部３２０と非活性部３３０との境界Ｂに、活性部３２０から境界Ｂに向かって幅が漸小するテーパー部６１Ｂが設けられている。境界Ｂ側のテーパー部６１Ｂも、インク供給路１４側の境界Ａに設けられたテーパー部６１Ｂと同様に、活性部３２０から非活性部３３０に亘って設けられている。すなわち、延設部６５側のテーパー部６１Ｂは第２電極８０の端部に相対向するように配置されている。また、テーパー部６１Ｂからは、圧電体層７０の外側まで延設された延設部６５が設けられている。
このような圧電素子３００Ｂでは、テーパー部６１Ｂが、活性部３２０と非活性部３３０とに亘って、すなわち、活性部３２０と非活性部３３０との境界Ａ、Ｂを跨いで設けられている。このため、境界Ａ側において、非活性部３３０にも第１電極６０Ｂが存在するため、活性部３２０と非活性部３３０との境界Ａが、剛性が急激に変化する境界と一致することがなく、また、境界Ａにおいて圧電素子３００の剛性が急激に変化することなく、剛性を徐々に変化させることができる。すなわち、テーパー部６１Ｂによって非活性部３３０の剛性は、活性部３２０に向かって徐々に活性部３２０に近づくように高くなる。ちなみに、活性部３２０と非活性部３３０との境界は、駆動領域の境界となるだけでなく、第１電極６０Ｂの有無により剛性が急激に変化する境界Ａとなることから、剛性の急激な変化と活性部３２０と非活性部３３０との境界Ａと、剛性が急激に変化する境界とを同一位置とすると応力が集中し易い。本実施形態では、テーパー部６１Ｂを活性部３２０から非活性部３３０に亘って設けることで、剛性が急激に変化する境界と、活性部３２０と非活性部３３０との境界Ａとを異なる位置にすることができるため、さらに効果的に応力の分散を行うことができる。
また、テーパー部６１Ｂの端面上には水平面上に形成された圧電体層７０に比べて結晶性の悪い圧電体層７０が形成されるため、テーパー部６１Ｂ上の圧電体層７０の結晶性の悪化による変位量の低下によっても応力集中を抑制することができる。
さらに、本実施形態では、インク供給路１４側及び延設部６５側に同様のテーパー部６１Ｂを設けるようにした。このため、これら２つのテーパー部６１Ｂは、活性部３２０となる領域において、長手方向に対称に形成することができる。
（実施形態４）
図７は、本発明の実施形態４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要部を拡大した平面図である。なお、上述した実施形態と同様の部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
図７に示すように、圧電素子３００Ｃは、第１電極６０Ｃ、圧電体層７０及び第２電極８０を具備する。
第１電極６０Ｃは、活性部３２０に設けられた直線部６２と、長手方向両端部に設けられたテーパー部６１Ｂと、インク供給路１４側のテーパー部６１Ｂに連続して設けられた延長部６３とを具備する。すなわち、第１電極６０Ｂに延長部６３を設けるようにした以外は、上述した実施形態３と同様の構成となっている。
このような構成の圧電素子３００Ｃであっても、上述した実施形態３と同様の効果を奏することができる。
（実施形態５）
図８は、本発明の実施形態５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要部を拡大した平面図である。なお、上述した実施形態１と同様の部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
図８に示すように、圧電素子３００Ｄは、第１電極６０Ｄと、圧電体層７０と、第２電極８０とを具備する。
第１電極６０Ｄは、中央に設けられた直線部６２と、活性部３２０と非活性部３３０のインク供給路１４側の境界Ａに、活性部３２０から境界Ａに向かって幅が段階的（階段状）に漸小するように設けられたテーパー部６１Ｄとを有する。また、テーパー部６１Ｄは、活性部３２０と非活性部３３０との境界に亘って設けられている。具体的にテーパー部６１Ｄは、直線部６２よりも幅が狭い第１幅狭部６３ａと、第１幅狭部６３ａよりも幅が狭い第２幅狭部６３ｂと、第２幅狭部６３ｂよりも幅が狭い第３幅狭部６３ｃと、第３幅狭部６３ｃよりも幅が狭い第４幅狭部６３ｄとを具備する。テーパー部６１Ｄは、これらの第１〜第４幅狭部６３ａ〜６３ｄによって、幅が段階的に漸小するように設けられている。
また、第１電極６０Ｄは、インク供給路１４とは反対側の境界Ｂに、活性部３２０から境界Ｂに向かって幅が漸小するテーパー部６１Ｄを有する。また、インク供給路１４とは反対側には延設部６５Ａを有する。本実施形態の延設部６５Ａは、幅狭部６６と、テーパー部６１Ｄと同様に段階的（階段状）に漸大する漸大部６７Ａと、引き出し部６８とを具備する。
このようなテーパー部６１Ｄが設けられた圧電素子３００Ｄであっても、上述した実施形態３と同様に、テーパー部６１Ｄによって圧電素子３００Ｄの活性部３２０と非活性部３３０との境界Ａの応力集中を低減してクラック等の破壊が発生するのを抑制することができる。また、延設部６５Ａ側の境界Ｂにテーパー部６１Ｄを設けることで、この境界Ｂの応力集中を低減してクラック等の破壊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、延設部６５Ａの漸大部６７Ａを、テーパー部６１Ｄと同様に段階的（階段状）に漸大するようにしたが、特にこれに限定されず、実施形態１と同様にテーパー状に幅が漸大する漸大部６７としてもよい。
（実施形態６）
図９は、本発明の実施形態６に係る液体噴射ヘッドの一例であるインクジェット式液体噴射ヘッドの要部を拡大した平面図である。なお、上述した実施形態と同様の部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
図９に示すように、本実施形態の圧電素子３００Ｅは、第１電極６０Ｅと、圧電体層７０と、第２電極８０とを具備する。
第１電極６０Ｅは、中央に設けられた直線部６２と、活性部３２０と非活性部３３０のインク供給路１４側の境界Ａに、活性部３２０から境界Ａに向かって幅が漸小するように設けられたテーパー部６１Ｅとを有する。このテーパー部６１Ｅは、活性部３２０と非活性部３３０との境界Ａに亘って設けられている。具体的にテーパー部６１Ｅは、直線部６２よりも幅が狭い第５幅狭部６３ｅと、直線部６２と第５幅狭部６３ｅとを連続する第１テーパー部６４ａと、第５幅狭部６３ｅの第１テーパー部６４ａとは反対側に設けられて第５幅狭部６３ｅよりも幅が漸小する第２テーパー部６４ｂとを具備する。すなわち、テーパー部６１Ｅは、第１テーパー部６４ａ、第５幅狭部６３ｅ及び第２テーパー部６４ｂによって構成されている。また、直線部６２と第１テーパー部６４ａとの境界の側面は、角部が除去された曲面状に設けられている（Ｒ面取り）。同様に、第１テーパー部６４ａと第５幅狭部６３ｅとの境界の側面はＲ面取りが行われており、第５幅狭部６３ｅと第２テーパー部６４ｂとの境界の側面もＲ面取りが行われている。さらに、第２テーパー部６４ｂの先端についても、同様にＲ面取りが行われており、直線部６２からテーパー部６１Ｅに亘って、側面は全て角が曲面状に除去された形状となっている。
このような構成とすることにより、テーパー部６１Ｅによって圧電素子３００の活性部３２０と非活性部３３０との境界Ａへの応力集中を低減することができると共に、テーパー部６１Ｅの側面を角部を除去した曲面状にすることで、幅が急激に変化する部分への応力集中をさらに抑制することができる。
なお、図９に示すように、第１電極６０Ｅは、インク供給路１４とは反対側の活性部３２０と非活性部３３０との境界Ｂに、活性部３２０から境界Ｂに向かって幅が漸小するテーパー部６１Ｅが設けられている。また、境界Ｂのテーパー部６１Ｅに連続して延設部６５Ｂが設けられている。延設部６５Ｂは、幅狭部６６と、側面が曲面状に除去された（Ｒ面取りされた）漸大部６７Ｂと、引き出し部６８とを具備する。これにより、圧電素子３００の延設部６５Ｂ側での活性部３２０と非活性部３３０との境界Ｂの応力集中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を説明したが、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、上述した実施形態１〜６では、第１電極６０〜６０Ｅのインク供給路１４とは反対側の活性部３２０の端部にも、テーパー部６１〜６１Ｅを設けるようにしたが、この部分は、延設部６５〜６５Ｂによって第１電極６０〜６０Ｅが活性部３２０から非活性部３３０に至るまで設けられているため、第１電極６０〜６０Ｅが存在する／しないによる剛性の変化が少ない。したがって、テーパー部６１〜６１Ｅは、少なくとも延設部６５〜６５Ｂとは反対側の端部に設けていればよく、延設部６５〜６５Ｂ側にテーパー部を設けないようにしてもよい。勿論、延設部６５〜６５Ｂ側のテーパー部は、それとは反対側であるインク供給路１４側のテーパー部６１〜６１Ｅとは異なる組み合わせとしてもよい。
また、上述した実施形態１〜６では、第１電極６０〜６０Ｅを略同一の厚さで形成するようにしたが、特にこれに限定されるものではない。ここで、上述した実施形態１の変形例を図１０に示す。なお、図１０は、本発明の他の実施形態に係るインクジェット式記録ヘッドを示す平面図及び断面図である。
図１０に示すように、圧電素子３００Ｆは、第１電極６０Ｆ、圧電体層７０及び第２電極８０を具備する。第１電極６０Ｆは、直線部６２と、境界Ａ、Ｂに設けられたテーパー部６１とを具備する。また、第１電極６０Ｆは、境界Ｂ側にテーパー部６１に連続する延設部６５Ｃが設けられている。延設部６５Ｃは、幅狭部６６Ａと、漸大部６７と、引き出し部６８とを具備し、幅狭部６６Ａは、その他の領域（主に活性部３２０の中央の直線部６２）に比べて厚く形成されている。このように幅狭部６６Ａを他の領域よりも厚く形成することで、幅狭部６６Ａの電気抵抗を下げて、幅狭部６６Ａによって圧電素子３００Ｆに印加する電圧が低下するのを抑制することができる。もちろん、幅狭部６６Ａ以外の領域、例えば、幅狭部６６Ａに連続するテーパー部６１や漸大部６７等も幅狭部６６Ａと同じように厚く形成してもよい。ただし、直線部６２の厚さを厚くすると、直線部６２の剛性が高くなり、圧電素子３００の変位を阻害してしまう虞があるため、活性部３２０の第１電極６０はできるだけ薄く形成する方がよい。
また、上述した例では、流路形成基板１０として、シリコン単結晶基板を例示したが、特にこれに限定されず、例えば、ＳＯＩ基板、ガラス等の材料を用いるようにしてもよい。
また、上述した例では、圧電素子３００〜３００Ｆの第２電極８０として、隣り合う圧力発生室１２の間で連続しているものを例示したが、特にこれに限定されるものではない。第２電極８０が複数の圧力発生室１２に連続して設けられているとは、隣り合う圧力発生室１２の間にでは切り分けられているが、隣り合う圧力発生室１２の間の外側で連続している、所謂、櫛歯状に設けられたものも含むものである。ここで、このような例を図１１に示す。なお、図１１は、他の実施形態に係るインクジェット式記録ヘッドを示す要部拡大平面図である。図１１に示すように、圧電素子３００Ｇは、第１電極６０Ａ、圧電体層７０及び第２電極８０Ａを有し、第２電極８０Ａは、隣り合う圧力発生室１２の間では切り分けられているが、隣り合う圧力発生室１２の間の外側で連続した、所謂、櫛歯状に設けられている。このような圧電素子３００Ｇでは、活性部３２０の長手方向のインク供給路１４側の端部、すなわち、境界Ａは、第１電極６０Ａの端部（テーパー部６１Ａ）によって規定されている。また、活性部３２０の短手方向の端部は、第１電極６０Ａの幅によって規定することも、また、第２電極８０Ａの幅によって規定することもできる。このような構成であっても、上述した実施形態１と同様に、第１電極６０Ａにテーパー部６１Ａやテーパー部６１等を設けることで、活性部３２０と非活性部３３０との境界の応力集中を低減することができる。
また、上述した例では、圧電素子３００〜３００Ｇの上に耐湿度性を有する保護膜を設けなくても、第１電極６０〜６０Ｆの圧力発生室１２の長手方向における一端部は、圧電体層７０によって覆われているため、第１電極６０〜６０Ｆと第２電極８０、８０Ａとの間で電流がリークすることがなく、圧電素子３００〜３００Ｇの破壊を抑制することができる。なお、第１電極６０〜６０Ｆの圧力発生室１２の長手方向の他端部は圧電体層７０に覆われていないが、第１電極６０〜６０Ｆと第２電極８０、８０Ａとの間に距離があるため、特に影響が無い。もちろん、上述した例の圧電素子３００〜３００Ｇに耐湿度性を有する保護膜を設けることで、圧電素子３００〜３００Ｇをさらに確実に保護することができるが、上述した例の圧電素子３００〜３００Ｇのように保護膜を設けないようにすることで、保護膜が圧電素子３００〜３００Ｇの変位を阻害することがなく、大きな変位量を得ることができる。
さらに、上述した例では、圧電体層７０を各圧力発生室１２毎に切り分けるようにしたが、特にこれに限定されず、例えば、圧力発生室１２の並設方向に亘って連続する圧電体層７０を設けるようにしてもよい。
また、これら各実施形態のインクジェット式記録ヘッドは、インクカートリッジ等と連通するインク流路を具備する記録ヘッドユニットの一部を構成して、インクジェット式記録装置に搭載される。図１２は、そのインクジェット式記録装置の一例を示す概略図である。
図１２に示すインクジェット式記録装置ＩＩにおいて、インクジェット式記録ヘッドＩを有する記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂは、インク供給手段を構成するカートリッジ２Ａ及び２Ｂが着脱可能に設けられ、この記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂを搭載したキャリッジ３は、装置本体４に取り付けられたキャリッジ軸５に軸方向移動自在に設けられている。この記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂは、例えば、それぞれブラックインク組成物及びカラーインク組成物を吐出するものとしている。
そして、駆動モーター６の駆動力が図示しない複数の歯車およびタイミングベルト７を介してキャリッジ３に伝達されることで、記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂを搭載したキャリッジ３はキャリッジ軸５に沿って移動される。一方、装置本体４にはキャリッジ軸５に沿ってプラテン８が設けられており、図示しない給紙ローラーなどにより給紙された紙等の記録媒体である記録シートＳがプラテン８に巻き掛けられて搬送されるようになっている。
また、上述したインクジェット式記録装置ＩＩでは、インクジェット式記録ヘッドＩ（ヘッドユニット１Ａ、１Ｂ）がキャリッジ３に搭載されて主走査方向に移動するものを例示したが、特にこれに限定されず、例えば、インクジェット式記録ヘッドＩが固定されて、紙等の記録シートＳを副走査方向に移動させるだけで印刷を行う、所謂ライン式記録装置にも本発明を適用することができる。
なお、上述した例では、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挙げて説明したが、本発明は広く液体噴射ヘッド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る。
Ａ、Ｂ 境界、 Ｉ インクジェット式記録ヘッド（液体噴射ヘッド）、 ＩＩ インクジェット式記録装置（液体噴射装置）、 １０ 流路形成基板、 １２ 圧力発生室、 １３ 連通部、 １４ インク供給路、 １５ 連通路、 ２０ ノズルプレート、 ２１ ノズル開口、 ３０ 保護基板、 ３１ マニホールド部、 ４０ コンプライアンス基板、 ５０ 弾性膜、 ５５ 絶縁体膜、 ６０、６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃ、６０Ｄ、６０Ｅ、６０Ｆ 第１電極、 ６１、６１Ａ、６１Ｂ、６１Ｄ、６１Ｅ、６１Ｆ テーパー部、 ６２ 直線部、 ６５、６５Ａ、６５Ｂ、６５Ｃ 延設部、 ６６、６６Ａ 幅狭部、 ６７、６７Ａ、６７Ｂ 漸大部、 ６８ 引き出し部、 ７０ 圧電体層、 ８０、８０Ａ 第２電極、 １００ マニホールド、 １２０ 駆動回路、 ３００、３００Ａ、３００Ｂ、３００Ｃ、３００Ｄ、３００Ｅ、３００Ｆ、３００Ｇ 圧電素子、 ３２０ 活性部、 ３３０ 非活性部

Claims (7)

  1. ノズル開口に連通する圧力発生室が短手方向に沿って並設された流路形成基板と、
    該流路形成基板の一方面側に前記圧力発生室に対応して設けられて、第１電極、該第１電極上に設けられた圧電体層及び該圧電体層上に設けられた第２電極を有する圧電素子と、を具備し、
    前記第１電極が、前記圧力発生室に対応して独立して設けられていると共に、前記第２電極が、前記圧力発生室の並設方向に亘って連続して設けられており、
    前記圧力発生室の並設方向と交差する方向において、前記第１電極の前記圧電体層の実質的に駆動する活性部と実質的に駆動しない非活性部との境界の少なくとも一方には、前記活性部側から前記境界に向かって幅が漸小するテーパー部が設けられており、
    前記テーパー部は、前記活性部と前記非活性部とに亘って幅が漸小して設けられていることを特徴とする液体噴射ヘッド。
  2. 前記テーパー部の側面は、前記第１電極の中央部の直線部の側面に対して４５度以下の角度となるように設けられていることを特徴とする請求項１記載の液体噴射ヘッド。
  3. 前記圧力発生室の並設方向と交差する方向において、前記第１電極の一端部側には、前記圧電体層の外側まで延設された延設部が設けられており、前記テーパー部は、前記圧電体層の活性部と非活性部との境界の少なくとも前記延設部とは反対側の境界に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の液体噴射ヘッド。
  4. 前記テーパー部は、前記圧電体層の活性部と非活性部との境界の前記延設部側の境界にも設けられていることを特徴とする請求項３記載の液体噴射ヘッド。
  5. 前記テーパー部は、前記活性部となる領域において、長手方向に対称となるように設けられていることを特徴とする請求項４記載の液体噴射ヘッド。
  6. 前記延設部の前記第１電極の中央部に設けられた直線部よりも幅が狭くなった領域は、前記直線部に比べて厚さが厚いことを特徴とする請求項３〜５の何れか一項に記載の液体噴射ヘッド。
  7. 請求項１〜６の何れか一項に記載の液体噴射ヘッドを具備することを特徴とする液体噴射装置。
JP2009289790A 2009-12-21 2009-12-21 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置 Active JP5447829B2 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009289790A JP5447829B2 (ja) 2009-12-21 2009-12-21 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置
US12/974,800 US8752938B2 (en) 2009-12-21 2010-12-21 Liquid ejecting head and liquid ejecting apparatus
US14/268,805 US9272507B2 (en) 2009-12-21 2014-05-02 Liquid ejecting head and liquid ejecting apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009289790A JP5447829B2 (ja) 2009-12-21 2009-12-21 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2011126257A JP2011126257A (ja) 2011-06-30
JP5447829B2 true JP5447829B2 (ja) 2014-03-19

Family

ID=44150460

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009289790A Active JP5447829B2 (ja) 2009-12-21 2009-12-21 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置

Country Status (2)

Country Link
US (2) US8752938B2 (ja)
JP (1) JP5447829B2 (ja)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5447829B2 (ja) * 2009-12-21 2014-03-19 セイコーエプソン株式会社 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置
JP6083190B2 (ja) * 2012-10-22 2017-02-22 セイコーエプソン株式会社 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置並びにアクチュエーター装置
JP5939960B2 (ja) * 2012-11-09 2016-06-29 キヤノン株式会社 半導体装置、液体吐出ヘッド、液体吐出ヘッドカードリッジおよび記録装置
US9107316B2 (en) * 2013-09-11 2015-08-11 Eastman Kodak Company Multi-layer micro-wire substrate structure
JP6292051B2 (ja) 2014-02-18 2018-03-14 セイコーエプソン株式会社 液体噴射ヘッド、及び、液体噴射装置
JP7095482B2 (ja) * 2018-08-18 2022-07-05 セイコーエプソン株式会社 液体噴射ヘッド、液体噴射装置及び液体噴射ヘッドのバイアス電位の設定方法
JP2023082784A (ja) * 2021-12-03 2023-06-15 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

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0890440B1 (en) * 1997-07-10 2004-04-07 Seiko Epson Corporation Ink jet printing head
US6502928B1 (en) * 1998-07-29 2003-01-07 Seiko Epson Corporation Ink jet recording head and ink jet recording apparatus comprising the same
JP3541877B2 (ja) * 1999-09-22 2004-07-14 セイコーエプソン株式会社 圧電体素子及びその製造方法並びにインクジェット式記録ヘッド及びインクジェットプリンタ
JP3812658B2 (ja) * 2002-03-15 2006-08-23 セイコーエプソン株式会社 インクジェット式記録ヘッド及びその製造方法並びにインクジェット式記録装置
JP2005088441A (ja) 2003-09-18 2005-04-07 Seiko Epson Corp 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置
US7453188B2 (en) * 2004-02-27 2008-11-18 Canon Kabushiki Kaisha Dielectric element, piezoelectric element, ink jet head and ink jet recording apparatus and manufacturing method of same
JP2007090868A (ja) * 2005-08-31 2007-04-12 Brother Ind Ltd 液滴噴射装置及び液体移送装置
JP2007168141A (ja) * 2005-12-20 2007-07-05 Canon Inc 液体吐出ヘッドおよび液体吐出装置
US7837305B2 (en) * 2007-01-30 2010-11-23 Panasonic Corporation Piezoelectric element, ink jet head, and ink jet recording device
JP2009016625A (ja) 2007-07-05 2009-01-22 Seiko Epson Corp アクチュエータ、液体噴射ヘッド及び液体噴射装置
JP2009018551A (ja) 2007-07-13 2009-01-29 Seiko Epson Corp アクチュエータ、液体噴射ヘッド及び液体噴射装置
JP5278654B2 (ja) * 2008-01-24 2013-09-04 セイコーエプソン株式会社 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置
JP2010192721A (ja) 2009-02-19 2010-09-02 Fujifilm Corp 圧電素子とその製造方法、及び液体吐出装置
JP5447829B2 (ja) * 2009-12-21 2014-03-19 セイコーエプソン株式会社 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置
JP5402611B2 (ja) 2009-12-22 2014-01-29 セイコーエプソン株式会社 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置
JP5440192B2 (ja) 2010-01-13 2014-03-12 セイコーエプソン株式会社 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置

Also Published As

Publication number Publication date
US20140240403A1 (en) 2014-08-28
US9272507B2 (en) 2016-03-01
JP2011126257A (ja) 2011-06-30
US8752938B2 (en) 2014-06-17
US20110148990A1 (en) 2011-06-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5447829B2 (ja) 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置
JP5440192B2 (ja) 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置
JP4450238B2 (ja) 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置
JP2011140202A (ja) 液体噴射ヘッドおよび液体噴射装置
JP5402611B2 (ja) 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置
JP2007049025A (ja) アクチュエータ装置及び液体噴射ヘッド並びに液体噴射装置
US9138996B2 (en) Liquid ejecting head, liquid ejecting apparatus, piezoelectric element and ultrasonic sensor
JP5737535B2 (ja) 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置
JP2012179785A (ja) 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置
JP5979351B2 (ja) 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置並びにアクチュエーター
JP6024170B2 (ja) 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置並びにアクチュエーター
JP2005178293A (ja) 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置
JP2008149636A (ja) アクチュエータ装置及び液体噴射ヘッド並びに液体噴射装置
JP5790919B2 (ja) 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置
JP2013111819A (ja) 液体噴射ヘッドおよび液体噴射装置
US7111928B2 (en) Piezoelectric ink jet head
JP5637286B2 (ja) アクチュエーター装置
JP5447786B2 (ja) 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置並びにアクチュエーター装置
JP5686170B2 (ja) 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置
JP5382324B2 (ja) 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置
JP2011073206A (ja) 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置
JP6065926B2 (ja) 圧電素子
JP2023173529A (ja) 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置並びに圧電デバイス
JP2013163361A (ja) 圧電素子の評価方法、圧電素子及び液体噴射ヘッド
JP2012218252A (ja) 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20121214

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130731

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130924

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: 20131204

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20131217

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5447829

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350