JP7367396B2 - 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 - Google Patents

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 Download PDF

Info

Publication number
JP7367396B2
JP7367396B2 JP2019157933A JP2019157933A JP7367396B2 JP 7367396 B2 JP7367396 B2 JP 7367396B2 JP 2019157933 A JP2019157933 A JP 2019157933A JP 2019157933 A JP2019157933 A JP 2019157933A JP 7367396 B2 JP7367396 B2 JP 7367396B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrode
individual
piezoelectric actuator
active
piezoelectric layer
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
JP2019157933A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2021035739A (ja
Inventor
孝憲 四十物
栄樹 平井
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 JP2019157933A priority Critical patent/JP7367396B2/ja
Priority to US17/005,508 priority patent/US11648774B2/en
Publication of JP2021035739A publication Critical patent/JP2021035739A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7367396B2 publication Critical patent/JP7367396B2/ja
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
    • B41J2/135—Nozzles
    • B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2/14201—Structure of print heads with 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
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/20—Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators
    • H10N30/204—Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators using bending displacement, e.g. unimorph, bimorph or multimorph cantilever or membrane benders
    • H10N30/2047—Membrane type
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/80—Constructional details
    • H10N30/87—Electrodes or interconnections, e.g. leads or terminals
    • H10N30/875—Further connection or lead arrangements, e.g. flexible wiring boards, terminal pins
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/80—Constructional details
    • H10N30/87—Electrodes or interconnections, e.g. leads or terminals
    • H10N30/877—Conductive materials
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/80—Constructional details
    • H10N30/87—Electrodes or interconnections, e.g. leads or terminals
    • H10N30/877—Conductive materials
    • H10N30/878—Conductive materials the principal material being non-metallic, e.g. oxide or carbon based
    • 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)

Description

本発明は、圧電アクチュエーター、圧電アクチュエーターを有する液体噴射ヘッド及び液体噴射ヘッドを具備する液体噴射装置に関する。
液体噴射ヘッドは、圧力室が形成された流路形成基板に振動板を設け、振動板上に第１電極、圧電体層、及び第２電極を積層した圧電アクチュエーターを設けたものが知られている。
また、振動板の中央部に圧電アクチュエーターの実質的な駆動部である能動部を設けずに、圧力室の外壁に沿って能動部を環状に設けた圧電アクチュエーターを有する液体噴射ヘッドも提案されている（例えば、特許文献１参照）。
国際公開第２０１８／１１８７７４号公報
しかしながら、個別電極の厚みを薄くすると、リード電極から供給された側に対してリード電極とは離れた側で電圧降下が生じ、能動部に印加される電界強度の分布に偏りが生じ、クラックや焼損などが生じるという問題がある。
これに対して、個別電極の電圧降下を抑制するために、個別電極の厚みを厚くすると、個別電極が圧電アクチュエーターの変位を阻害し、変位効率が低下、すなわち、低い電圧で大きな変位を得ることができなくなってしまうという問題がある。
なお、このような問題は、インクジェット式記録ヘッドに代表される液体噴射ヘッドに用いられる圧電アクチュエーターに限定されず、他のデバイスに用いられる圧電アクチュエーター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、各層のクラックや焼損を抑制して、変位低下を抑制した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、振動板と、前記振動板上に設けられた第１電極と、前記第１電極上に設けられた圧電体層と、前記圧電体層上に形成された第２電極と、を具備し、前記圧電体層は、前記第１電極と前記第２電極とで挟まれた能動部を複数有し、前記第１電極及び前記第２電極の何れか一方は、前記能動部毎に設けられた個別電極を構成し、前記第１電極及び前記第２電極の何れか他方は、複数の前記能動部に亘って共通する共通電極を構成し、１つの前記個別電極に引き出し配線が複数接続されていることを特徴とする圧電アクチュエーターにある。
また、本発明の他の態様は、上記態様に記載の圧電アクチュエーターを具備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、上記態様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にある。
本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの平面図である。 本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの断面図である。 本発明の実施形態１に係る圧電アクチュエーターの平面図である。 本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの要部を拡大した断面図である。 本発明の実施形態２に係る圧電アクチュエーターの平面図である。 本発明の実施形態３に係る圧電アクチュエーターの平面図である。 本発明の実施形態４に係る圧電アクチュエーターの平面図である。 本発明の他の実施形態に係る記録ヘッドの断面図である。 一実施形態に係る記録装置の概略構成を示す図である。
以下に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平面図である。図２は、図１のＡ－Ａ′線断面図である。図３は、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。
図示するように、記録ヘッド１は、流路ユニット１００、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を具備する。
流路形成基板１０は、シリコン基板、ガラス基板、ＳＯＩ基板、各種セラミック基板からなる。
流路形成基板１０には、複数の圧力室１２がＸ方向に沿って並設されている。複数の圧力室１２は、Ｙ方向の位置が同じ位置となるように、Ｘ方向に沿った直線上に配置されている。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、本実施形態の圧力室１２は、Ｚ方向から平面視した形状、すなわち、Ｚ方向の開口形状は、Ｙ方向が長手方向となる長方形状を基本として、長手方向の両端部を半円形状とした、所謂、角丸長方形状（別名、トラック形状とも言う）となっている。つまり、圧力室１２は、Ｚ方向から平面視した際に、Ｙ方向が長手方向となり、Ｘ方向が短手方向となる長尺形状を有する。このように圧力室１２を長尺形状とすることで、複数の圧力室１２を短手方向に併設した際に、圧力室１２の容積を確保しつつ、小型化を図ることができる。
もちろん、Ｚ方向から平面視したときの圧力室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、扇形形状、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、鶏卵形状、長円形状等のことである。
また、流路形成基板１０の＋Ｚ側の面には、共通液室基板３０とノズルプレート２０とが順次積層されている。
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側の面に設けられている。共通液室３５は、複数の圧力室１２に亘ってＸ方向に連続する大きさで設けられている。また、共通液室３５は、Ｚ方向から平面視した際に、圧力室１２のＹ方向の端部に重なる位置に配置されている。このような共通液室３５は、共通液室基板３０の＋Ｚ側の面に開口して設けられている。
また、共通液室基板３０には、圧力室１２のＹ方向の一端部に連通する第１流路３１が複数形成されている。第１流路３１は、圧力室１２の各々に独立して設けられている。この第１流路３１は、共通液室３５と圧力室１２とをＺ方向に連通して、共通液室３５内のインクを圧力室１２に供給する。
また、共通液室基板３０には、圧力室１２とノズル２１とを連通する第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る、共通液室基板３０をＺ方向に貫通して設けられている。
このような共通液室基板３０は、シリコン基板、ガラス基板、ＳＯＩ基板、各種セラミック基板、ステンレス基板等の金属基板などを用いることができる。なお、共通液室基板３０は、流路形成基板１０の熱膨張率と略同一の材料を用いることが好ましい。このように流路形成基板１０と共通液室基板３０とを熱膨張率が略同一の材料を用いることで、熱膨張率の違いによって熱により反りが発生するのを低減することができる。
ノズルプレート２０は、共通液室基板３０の流路形成基板１０とは反対側、すなわち、＋Ｚ側の面に設けられている。
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ている。すなわち、複数のノズル２１は、Ｙ方向の位置が同じ位置となるように配置されている。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。
このようなノズルプレート２０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、ステンレス基板等の金属基板、ポリイミド樹脂のような有機物などを用いることができる。
また、共通液室基板３０の共通液室３５が開口する＋Ｚ側の面には、コンプライアンス基板４０が設けられている。このコンプライアンス基板４０が、共通液室３５の＋Ｚ側の開口を封止している。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。このため、共通液室３５の一方面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が変形することで吸収することができる。
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。
一方、流路形成基板１０の共通液室基板３０とは反対側である－Ｚ側の面には、振動板５０が形成されている。振動板５０は、シリコン層や二酸化ケイ素層、窒化ケイ素層、酸化ジルコニウム層などから選択される単一層又は複数層などからなる可撓性の部材である。
また、振動板５０上には、第１電極６０と圧電体層７０と第２電極８０とが成膜及びリソグラフィー法によって－Ｚ方向に順次積層されている。これら振動板５０と第１電極６０と圧電体層７０と第２電極８０とによって本実施形態の圧電アクチュエーター３００が構成されている。本実施形態では、圧電アクチュエーター３００が、圧力室１２内のインクに圧力変化を生じさせるエネルギー発生素子となっている。ここで圧電アクチュエーター３００は、圧電素子とも言い、振動板５０、第１電極６０、圧電体層７０及び第２電極８０を含む部分を言う。
また、圧電アクチュエーター３００のうち、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能動部３１０と称する。本実施形態では、詳しくは後述するが、圧力室１２毎に能動部３１０が形成されている。つまり、圧電アクチュエーター３００には複数の能動部３１０が形成されていることになる。そして、一般的には、能動部３１０の何れか一方の電極を複数の能動部３１０に共通する共通電極とし、他方の電極を能動部３１０毎に独立する個別電極として構成する。本実施形態では、第１電極６０を共通電極とし、第２電極８０を個別電極としているが、これを逆にしてもよい。なお、上述した例では、振動板５０及び第１電極６０が、振動板として作用するが、もちろん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。
ここで、本実施形態では、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、Ｚ方向からの平面視において、圧力室１２の端部である壁面よりも内側であって、圧力室１２の中心部を含まない領域を縁部Ｂと称する。縁部Ｂには圧電アクチュエーター３００が設けられている。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。中央部Ａは圧電アクチュエーター３００が設けられていない。
このような振動板５０に対して、能動部３１０は、振動板５０の可動領域Ｃ（図４参照）の縁部Ｂに設けられている。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。なお、能動部３１０は、中央部Ａには設けられていない。
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環状の角丸長方形状となっている。
具体的には、第１電極６０は、複数の圧力室１２に亘って連続して設けられて、圧電アクチュエーター３００の複数の能動部３１０に共通する共通電極を構成する。第１電極６０は、Ｙ方向の幅が、圧力室１２のＹ方向の長さよりも広く、Ｘ方向に並設された複数の圧力室１２に亘って連続して設けられている。また、第１電極６０は、振動板５０の中央部Ａには設けられておらず、中央部Ａ側の端部は、圧電体層７０によって覆われている。もちろん、第１電極６０は、振動板５０の中央部Ａに設けられていてもよい。
圧電体層７０は、Ｙ方向が所定の幅となるようにＸ方向に亘って連続して設けられている。圧電体層７０のＹ方向の幅は、圧力室１２のＹ方向の長さよりも広い。このため、圧力室１２のＹ方向では、圧電体層７０は、圧力室１２の外側まで設けられている。なお、本実施形態では、圧電体層７０は、複数の圧力室１２に亘って連続して設けるようにしたが、特にこれに限定されず、圧電体層７０は、圧力室１２毎に、隣り合う圧力室１２の画壁上で切り分けて設けられていてもよい。
このような圧電体層７０は、第１電極６０上に形成される分極構造を有する酸化物の圧電材料からなり、例えば、一般式ＡＢＯ３で示されるペロブスカイト型酸化物からなることができる。また、圧電体層７０としては、鉛を含む鉛系圧電材料や鉛を含まない非鉛系圧電材料などを用いることができる。
第２電極８０は、圧力室１２毎に切り分けられて、圧電アクチュエーター３００の能動部３１０毎に独立する個別電極を構成する。第２電極８０は、Ｚ方向から平面視した際に、環状に形成されている。すなわち、第２電極８０は、圧力室１２と同様にＹ方向を長軸とする角丸長方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が形成されて環状に形成されている。この第２電極８０の端部によって能動部３１０の範囲が規定されている。つまり、第２電極８０は、振動板５０の可動領域Ｃ（図２参照）の縁部Ｂと、この縁部Ｂよりも外側、すなわち、圧力室１２よりも外側とに設けられており、第２電極８０は、中央部Ａには設けられていない。このような第２電極８０は、膜厚が１００ｎｍ以下であることが好ましい。このように第２電極８０を１００ｎｍ以下の厚さで設けることで、第２電極８０が能動部３１０の変形を阻害するのを抑制して、能動部３１０の変位量が低下するのを抑制することができる。なお、第２電極８０としては、Ｐｔ、Ｉｒ、Ａｕからなる群から選択される少なくとも一つの材料で形成されていることが好ましい。このように第２電極８０として、Ｐｔ、Ｉｒ、Ａｕからなる群から選択される少なくとも一つの材料を用いることで、第２電極８０の電気抵抗値を低下させて電圧降下を抑制することができる。
このような圧電アクチュエーター３００は、保護膜２００によって覆われている。保護膜２００としては、耐湿性を有する絶縁材料を用いることができる。本実施形態では、保護膜２００は、第１電極６０上と、圧電体層７０の側面と、第２電極８０の側面及び上面と、振動板５０の中央部Ａと、を覆うように連続して設けられている。なお、本実施形態では、保護膜２００は、振動板５０の中央部Ａを覆うようにしたが、特にこれに限定されず、保護膜２００は、振動板５０の中央部Ａの一部又は全部を覆わないように設けてもよい。このように保護膜２００を振動板５０の中央部Ａの一部又は全部を覆わないように設けることで、保護膜２００が振動板５０の変位を阻害するのを抑制して変位量の低下を抑制することができる。
このように圧電体層７０の側面を保護膜２００で覆うことにより、第１電極６０と第２電極８０との間で電流がリークするのを抑制して、圧電アクチュエーター３００のリーク電流による焼損などの破壊を抑制することができる。また、保護膜２００を設けることで、詳しくは後述する引き出し配線であるリード電極９０によって第１電極６０と第２電極８０とが短絡するのを抑制することができる。
このような保護膜２００の材料としては、耐湿性を有する材料であればよく、無機絶縁材料や有機絶縁材料などを用いることができる。
保護膜２００として利用できる無機絶縁材料としては、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯＸ）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯＸ）、酸化タンタル（ＴａＯＸ）、酸化アルミニウム（ＡｌＯＸ）及び酸化チタン（ＴｉＯＸ）から選択される少なくとも一種が挙げられる。保護膜２００の無機絶縁材料としては、特に、無機アモルファス材料である酸化アルミニウム（ＡｌＯＸ）、例えば、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を用いるのが好ましい。なお、無機絶縁材料からなる保護膜２００は、例えば、ＭＯＤ法、ゾル－ゲル法、スパッタリング法、ＣＶＤ法等により形成することができる。
また、保護膜２００として利用できる有機絶縁材料としては、例えば、エポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂、珪素系樹脂及びフッ素系樹脂から選択される少なくとも一種が挙げられる。なお、有機絶縁材料からなる保護膜２００は、例えば、スピンコーティング法、スプレー法等により形成することができる。
この保護膜２００上には、圧電アクチュエーター３００の各電極から引き出された引き出し配線であるリード電極９０が設けられている。リード電極９０は、第２電極８０から引き出された個別リード電極９１と、第１電極６０から引き出された共通リード電極９２とを具備する。リード電極９０は、Ｐｔ、Ｉｒ、Ａｕ、ＩＴＯ、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｌ－Ｃｕ、Ａｌ－Ｎｄからなる群から選択される少なくとも一つを含む材料を用いるのが好ましい。また、リード電極９０は、保護膜２００との密着性を向上する密着層を有してもよい。
ここで、共通リード電極９２は、Ｘ方向の端部において保護膜２００に設けられたコンタクトホール２０１を介して一端が第１電極６０と接続されている。
個別リード電極９１は、一端が第２電極８０に接続され、他端が図示しない外部の駆動回路に接続された外部配線と接続されている。そして、個別リード電極９１は、外部の駆動回路からの駆動信号を第２電極８０に供給するものである。
このような個別リード電極９１は、１つの能動部３１０の個別電極である第２電極８０に対して複数接続されている。
具体的には、本実施形態の１つの個別リード電極９１は、１つの第１部分９１１と、第１部分９１１に接続された２つの第２部分９１２と、を具備する。
第１部分９１１は、一端部に図示しない外部配線が接続される。
第２部分９１２は、１つの個別リード電極９１に対して２つ設けられたものであり、一端部が第１部分９１１の他端部に接続されている。また、２つの第２部分９１２の他端部のそれぞれは、保護膜２００に設けられたコンタクトホール２０１を介して第２電極８０と接続されている。すなわち、本実施形態の個別リード電極９１は、１本の配線が途中で２本に分岐されることで、配線基板が接続される１つの端部と、第２電極８０に接続される２つの端部と、を具備する。本実施形態では、個別リード電極９１と第２電極８０とが接続された部分を接続部９１２ａと称する。つまり、本実施形態では、１つの能動部３１０の個別電極である第２電極８０に対して２つの接続部９１２ａが設けられている。なお、接続部９１２ａが２つ設けられているとは、各接続部９１２ａが互いに連続することなく独立して、つまり一定の距離を離間して設けられていることを言う。
このように、１つの能動部３１０の個別電極である第２電極８０に個別リード電極９１が複数接続されているとは、第２電極８０と個別リード電極９１とを接続する接続部９１２ａが複数設けられていることを言う。
本実施形態では、２つの接続部９１２ａは、能動部３１０の長手方向であるＹ方向に同じ位置で、能動部３１０の短手方向であるＸ方向にずれて配置されている。
このような構成では、個別リード電極９１を介して複数の接続部９１２ａから第２電極８０に駆動信号を供給することができるため、第２電極８０のＸ方向及びＹ方向を含む面内方向における電圧降下を抑制することができる。したがって、第２電極８０の電圧降下を抑制することで、能動部３１０の面内方向における電界強度の分布に偏りが生じるのを抑制して、電界集中による焼損やクラックの発生を抑制することができる。また、第２電極８０を厚くして電気抵抗値を下げることなく、第２電極８０の電圧降下を抑制することができるため、第２電極８０を薄くして能動部３１０の変位量の低下を抑制して、能動部３１０の変位効率を向上、すなわち、低い駆動電圧で大きな変位量を得ることができる。
また、本実施形態では、２つの接続部９１２ａは、能動部３１０の長手方向であるＹ方向の一方のみに設けられているため、個別リード電極９１をＸ方向で隣り合う能動部３１０の間に延設する必要がない。このため、Ｘ方向で互いに隣り合う能動部３１０を個別リード電極９１のために離して配置する必要もなく、能動部３１０をＸ方向に高密度に配置することができる。また、個別リード電極９１の取り回しを容易に行うことができ、個別リード電極９１が長くなって電気抵抗値が大きくなるのを抑制して、個別リード電極９１による電圧降下を抑制することができる。なお、本実施形態の個別リード電極９１の第２部分９１２は、同じ長さを有する。このため、２つの接続部９１２ａからは、同じ電圧を第２電極８０に印加することができるため、能動部３１０の面内方向での電界強度の分布の偏りをさらに抑制することができる。
以上説明したように、本実施形態の圧電アクチュエーター３００では、振動板５０と、振動板５０上に設けられた第１電極６０と、第１電極６０上に設けられた圧電体層７０と、圧電体層７０上に形成された第２電極８０と、を具備し、圧電体層７０は、第１電極６０と第２電極８０とで挟まれた能動部３１０を複数有し、第１電極６０及び第２電極８０の何れか一方は、能動部３１０毎に設けられた個別電極を構成し、第１電極６０及び第２電極８０の何れか他方は、複数の能動部３１０に亘って共通する共通電極を構成し、１つの個別電極に引き出し配線である個別リード電極９１が複数接続されている。
このように１つの個別電極に個別リード電極９１を複数接続することで、個別電極の面内における電圧降下を抑制して、能動部３１０の電界強度の分布に偏りが生じるのを抑制することができ、電流の集中による焼損やクラックを抑制することができる。また、個別電極の電気抵抗値が高くても電圧降下を抑制することができるため、個別電極を比較的薄く形成することができ、個別電極による能動部３１０の変位が阻害されるのを抑制して、能動部３１０の変位量の低下を抑制することができる。
また、本実施形態の圧電アクチュエーター３００では、振動板５０の中央部Ａには、能動部３１０が設けられていないことが好ましい。振動板５０の中央部Ａに能動部３１０が設けられていないと、圧力室１２のＸ方向及びＹ方向を含む面内方向の大きさが比較的大きくなり易く、能動部３１０の面積も大きくなり易い。比較的面積の大きな能動部３１０では、個別電極の電圧降下が生じ易いものの、１つの個別電極に個別リード電極９１を複数接続することで、個別電極の面内における電圧降下を抑制して、能動部３１０の電界強度の分布に偏りが生じるのを抑制することができる。
また、本実施形態の圧電アクチュエーター３００では、中央部Ａには、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ことが好ましい。これによれば中央部Ａに電極がないため、中央部Ａの変形が阻害されるのを抑制して、変位量の低下を抑制することができる。また、中央部Ａに電極がなく、中央部Ａに駆動電圧が印加されないため、電流集中による焼損やクラックの発生が生じ易いが、１つの個別電極に個別リード電極９１を複数接続することで、個別電極の面内における電圧降下を抑制して、能動部３１０の電界強度の分布に偏りが生じるのを抑制することができる。
また、本実施形態の圧電アクチュエーター３００では、中央部Ａには、圧電体層７０が設けられていないことが好ましい。これによれば、中央部Ａに圧電体層７０がないため、中央部Ａの変形が阻害されるのを抑制して、変位量の低下を抑制することができる。また、中央部Ａに圧電体層７０がなく、中央部Ａに駆動電圧が印加されないため、電流集中による焼損やクラックの発生が生じ易いが、１つの個別電極に個別リード電極９１を複数接続することで、個別電極の面内における電圧降下を抑制して、能動部３１０の電界強度の分布に偏りが生じるのを抑制することができる。
また、本実施形態の圧電アクチュエーター３００では、第１電極６０と圧電体層７０と第２電極８０との積層方向であるＺ方向からの平面視において、１つの個別電極である第２電極８０と複数の引き出し配線である個別リード電極９１とを接続する複数の接続部９１２ａは、能動部３１０の短手方向であるＸ方向にずれて設けられていることが好ましい。このように、接続部９１２ａは、能動部３１０の短手方向であるＸ方向に複数配置されることで、能動部３１０の焼損やクラックの発生を抑制することができる。
また、本実施形態の圧電アクチュエーター３００では、個別電極である第２電極８０の膜厚が１００ｎｍ以下であることが好ましい。これによれば、個別電極である第２電極８０が能動部３１０の変位を阻害するのを抑制して、能動部３１０の変位低下を抑制することができる。
また、本実施形態の圧電アクチュエーター３００では、個別電極である第２電極８０の材料が、Ｐｔ、Ｉｒ及びＡｕからなる群から選択される少なくとも一つを含むことが好ましい。これによれば、個別電極である第２電極８０として上記の材料を用いることで、第２電極８０の電気抵抗値を低下させて、電圧降下を抑制することができる。
また、本実施形態の圧電アクチュエーター３００では、引き出し配線である個別リード電極９１の材料が、Ｐｔ、Ｉｒ、Ａｕ、ＩＴＯ、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｌ－Ｃｕ、Ａｌ－Ｎｄからなる群から選択される少なくとも一つを含むことが好ましい。これによれば、個別リード電極９１として上記の材料を用いることで、個別リード電極９１の電気抵抗値を低下させて、個別リード電極９１による電圧降下を抑制することができる。
また、本実施形態の液体噴射ヘッドであるインクジェット式記録ヘッド１では、上記の圧電アクチュエーター３００を具備する。これによれば、圧電アクチュエーター３００の焼損やクラックを抑制して、信頼性を向上すると共に、圧電アクチュエーター３００の変位量を向上して、インク滴の吐出特性を向上したインクジェット式記録ヘッド１を実現できる。
（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圧電アクチュエーターの上面図である。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５に示すように、圧電アクチュエーター３００には、リード電極９０として第２電極８０に接続された個別リード電極９１と、第１電極６０に接続された共通リード電極９２と、が設けられている。
１つの個別リード電極９１は、１つの第１部分９１１と、２つの第２部分９１２と、を具備する。このため、個別リード電極９１は、２つの接続部９１２ａのそれぞれの端部で第２電極８０と接続されており、第２電極８０と個別リード電極９１とは、２つの接続部９１２ａで接続されている。
第２部分９１２と第２電極８０とが接続される２つの接続部９１２ａは、Ｚ方向からの平面視において、振動板５０の中央部Ａを能動部３１０の長手方向であるＹ方向で挟んだ位置に設けられている。
また、２つの接続部９１２ａは、能動部３１０の短手方向であるＸ方向に同じ位置で、能動部３１０の長手方向であるＹ方向にずれた位置に配置されている。このように、２つの接続部９１２ａを能動部３１０の長手方向であるＹ方向にずれた位置に配置することで、能動部３１０の長手方向で特に発生し易い電圧降下を抑制することができる。つまり、例えば、能動部３１０の長手方向の一方のみに接続部９１２ａを設けた場合、長手方向の他方に行くにしたがって電圧が降下し、電界強度の分布に偏りが大きく出てしまう。本実施形態では、２つの接続部９１２ａを長手方向にずれた位置に配置することで、特に長手方向で発生し易い電圧降下を抑制して、電界強度の分布に偏りが生じるのを抑制して、焼損やクラックの発生を抑制することができる。
なお、２つの第２部分９１２のうち一方は、Ｘ方向で隣り合う能動部３１０の間を通ってＹ方向の一方に延設されて、第１部分９１１と接続されている。
以上説明したように、本実施形態の圧電アクチュエーター３００では、振動板５０と、振動板５０上に設けられた第１電極６０と、第１電極６０上に設けられた圧電体層７０と、圧電体層７０上に形成された第２電極８０と、を具備し、圧電体層７０は、第１電極６０と第２電極８０とで挟まれた能動部３１０を複数有し、第１電極６０及び第２電極８０の何れか一方は、能動部３１０毎に設けられた個別電極を構成し、第１電極６０及び第２電極８０の何れか他方は、複数の能動部３１０に亘って共通する共通電極を構成し、１つの個別電極に引き出し配線である個別リード電極９１が複数接続されている。
このように１つの個別電極に個別リード電極９１を複数接続することで、個別電極の面内における電圧降下を抑制して、能動部３１０の電界強度の分布に偏りが生じるのを抑制することができ、電流の集中による焼損やクラックを抑制することができる。また、個別電極の電気抵抗値が高くても電圧降下を抑制することができるため、個別電極を比較的薄く形成することができ、個別電極による能動部３１０の変位が阻害されるのを抑制して、能動部３１０の変位量の低下を抑制することができる。
また、本実施形態の圧電アクチュエーター３００では、第１電極６０と圧電体層７０と第２電極８０との積層方向であるＺ方向からの平面視において、１つの個別電極である第２電極８０と複数の引き出し配線である個別リード電極９１とを接続する複数の接続部９１２ａは、中央部Ａを挟んだ位置に配置されていることが好ましい。これによれば、中央部Ａに電極がなく、中央部Ａに駆動電圧が印加されないため、電流集中による焼損やクラックの発生が生じ易いが、中央部Ａを挟んだ位置に接続部９１２ａを設けることで、個別電極の面内における電圧降下を抑制して、能動部３１０の電界強度の分布に偏りが生じるのを抑制することができる。
また、本実施形態の圧電アクチュエーター３００では、第１電極６０と圧電体層７０と第２電極８０との積層方向からの平面視において、１つの個別電極である第２電極８０と複数の引き出し配線である個別リード電極９１とを接続する複数の接続部９１２ａは、能動部３１０の長手方向であるＹ方向にずれて設けられていることが好ましい。このように複数の接続部９１２ａを能動部３１０の長手方向にずれた位置に配置することで、能動部３１０の特に長手方向で発生し易い電圧降下を抑制して、電界強度の分布に偏りが生じるのを抑制して、焼損やクラックの発生を抑制することができる。
また、本実施形態の圧電アクチュエーター３００では、第１電極６０と圧電体層７０と第２電極８０との積層方向であるＺ方向からの平面視において、１つの個別電極である第２電極８０と複数の引き出し配線である個別リード電極９１とを接続する複数の接続部９１２ａは、中央部Ａ上の点Ｄを点対称とする位置に配置されていることが好ましい。複数の接続部９１２ａを点対象となる遠い位置に配置することで、遠い位置で発生し易い電圧降下を抑制して、電界強度の分布に偏りが生じるのを抑制して、焼損やクラックの発生を抑制することができる。
（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圧電アクチュエーターの上面図である。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６に示すように、圧電アクチュエーター３００には、リード電極９０として第２電極８０に接続された個別リード電極９１と、第１電極６０に接続された共通リード電極９２と、が設けられている。
１つの個別リード電極９１は、１つの第１部分９１１と、４つの第２部分９１２と、を具備する。このため、個別リード電極９１は、４つの接続部９１２ａのそれぞれの端部で第２電極８０と接続されており、第２電極８０と個別リード電極９１とは、４つの接続部９１２ａで接続されている。
４つの接続部９１２ａは、Ｚ方向から平面視した際に、能動部３１０の４つの角の近傍にそれぞれ配置されている。すなわち、４つの接続部９１２ａは、能動部３１０の＋Ｘ方向及び＋Ｙ方向の角部と、＋Ｘ方向及び－Ｙ方向の角部と、－Ｘ方向及び＋Ｙ方向の角部と、－Ｘ方向及び－Ｙ方向の角部とにそれぞれ設けられている。
４つの接続部９１２ａのうち、能動部３１０の短手方向であるＸ方向で互いに隣り合う２つの接続部９１２ａ同士は、能動部３１０の長手方向であるＹ方向の位置が同じ位置で、且つＸ方向にずれた位置に配置されている。
また、４つの接続部９１２ａのうち、能動部３１０の長手方向であるＹ方向で互いに隣り合う２つの接続部９１２ａ同士は、能動部３１０の短手方向であるＸ方向で同じ位置で、且つＹ方向にずれた位置に配置されている。
また、本実施形態では、Ｚ方向から平面視した際に、振動板５０の中央部Ａの点Ｄを中心とした点対称となる位置に設けられた２つの接続部９１２ａの群を２つ有する。具体的には、能動部３１０の＋Ｘ方向及び＋Ｙ方向の角部に設けられた接続部９１２ａと、－Ｘ方向及び－Ｙ方向の角部に設けられた接続部９１２ａとは、点Ｄを中心とした点対称となる位置に設けられている。また、能動部３１０の＋Ｘ方向及び－Ｙ方向の角部に設けられた接続部９１２ａと、－Ｘ方向及び＋Ｙ方向の角部に設けられた接続部９１２ａとは、点Ｄを中心とした点対称となる位置に設けられている。
なお、４つの第２部分９１２のうち２つの第２部分９１２は、Ｘ方向で隣り合う能動部３１０の間を通ってＹ方向の一方に延設されて、第１部分９１１と接続されている。
このように１つの第２電極８０に複数の接続部９１２ａ、本実施形態では、４つの接続部９１２ａを設けることで、第２電極８０の電圧降下を抑制することができる。
以上説明したように、本実施形態の圧電アクチュエーター３００では、振動板５０と、振動板５０上に設けられた第１電極６０と、第１電極６０上に設けられた圧電体層７０と、圧電体層７０上に形成された第２電極８０と、を具備し、圧電体層７０は、第１電極６０と第２電極８０とで挟まれた能動部３１０を複数有し、第１電極６０及び第２電極８０の何れか一方は、能動部３１０毎に設けられた個別電極を構成し、第１電極６０及び第２電極８０の何れか他方は、複数の能動部３１０に亘って共通する共通電極を構成し、１つの個別電極に引き出し配線である個別リード電極９１が複数接続されている。
このように１つの個別電極に個別リード電極９１を複数接続することで、個別電極の面内における電圧降下を抑制して、能動部３１０の電界強度の分布に偏りが生じるのを抑制することができ、電流の集中による焼損やクラックを抑制することができる。また、個別電極の電気抵抗値が高くても電圧降下を抑制することができるため、個別電極を比較的薄く形成することができ、個別電極による能動部３１０の変位が阻害されるのを抑制して、能動部３１０の変位量の低下を抑制することができる。
また、本実施形態の圧電アクチュエーター３００では、第１電極６０と圧電体層７０と第２電極８０との積層方向であるＺ方向からの平面視において、１つの個別電極である第２電極８０と複数の引き出し配線である個別リード電極９１とを接続する複数の接続部９１２ａは、中央部Ａを挟んだ位置に配置されていることが好ましい。これによれば、中央部Ａに電極がなく、中央部Ａに駆動電圧が印加されないため、電流集中による焼損やクラックの発生が生じ易いが、中央部Ａを挟んだ位置に接続部９１２ａを設けることで、個別電極の面内における電圧降下を抑制して、能動部３１０の電界強度の分布に偏りが生じるのを抑制することができる。
また、本実施形態の圧電アクチュエーター３００では、第１電極６０と圧電体層７０と第２電極８０との積層方向からの平面視において、１つの個別電極である第２電極８０と複数の引き出し配線である個別リード電極９１とを接続する複数の接続部９１２ａは、能動部３１０の長手方向であるＹ方向にずれて設けられていることが好ましい。このように複数の接続部９１２ａを能動部３１０の長手方向にずれた位置に配置することで、能動部３１０の特に長手方向で発生し易い電圧降下を抑制して、電界強度の分布に偏りが生じるのを抑制して、焼損やクラックの発生を抑制することができる。
また、本実施形態の圧電アクチュエーター３００では、第１電極６０と圧電体層７０と第２電極８０との積層方向であるＺ方向からの平面視において、１つの個別電極である第２電極８０と複数の引き出し配線である個別リード電極９１とを接続する複数の接続部９１２ａは、能動部３１０の短手方向であるＸ方向にずれて設けられていることが好ましい。このように、接続部９１２ａは、能動部３１０の短手方向であるＸ方向に複数配置されることで、能動部３１０の焼損やクラックの発生を抑制することができる。
また、本実施形態の圧電アクチュエーター３００では、第１電極６０と圧電体層７０と第２電極８０との積層方向であるＺ方向からの平面視において、１つの個別電極である第２電極８０と複数の引き出し配線である個別リード電極９１とを接続する複数の接続部９１２ａは、中央部Ａ上の点Ｄを点対称とする位置に配置されていることが好ましい。複数の接続部９１２ａを点対象となる遠い位置に配置することで、遠い位置で発生し易い電圧降下を抑制して、電界強度の分布に偏りが生じるのを抑制して、焼損やクラックの発生を抑制することができる。
（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圧電アクチュエーターの上面図である。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。
図に示すように、圧電アクチュエーター３００には、リード電極９０として第２電極８０に接続された個別リード電極９１と、第１電極６０に接続された共通リード電極９２と、が設けられている。
１つの個別リード電極９１は、１つの第１部分９１１と、２つの第２部分９１２と、を具備する。このため、個別リード電極９１は、２つの接続部９１２ａのそれぞれの端部で第２電極８０と接続されており、第２電極８０と個別リード電極９１とは、２つの接続部９１２ａで接続されている。
２つの接続部９１２ａは、Ｚ方向から平面視した際に、能動部３１０の対角となる角部の近傍に配置されている。すなわち、２つの接続部９１２ａは、能動部３１０の－Ｘ方向及び＋Ｙ方向の角部と、＋Ｘ方向及び－Ｙ方向の角部と、にそれぞれ設けられている。
また、本実施形態では、２つの接続部９１２ａは、Ｚ方向から平面視した際に、振動板５０の中央部Ａの点Ｄを中心とした点対称となる位置に設けられている。
なお、２つの第２部分９１２のうち１つの第２部分９１２は、Ｘ方向で隣り合う能動部３１０の間を通ってＹ方向の一方に延設されて、第１部分９１１と接続されている。
以上説明したように、本実施形態の圧電アクチュエーター３００では、振動板５０と、振動板５０上に設けられた第１電極６０と、第１電極６０上に設けられた圧電体層７０と、圧電体層７０上に形成された第２電極８０と、を具備し、圧電体層７０は、第１電極６０と第２電極８０とで挟まれた能動部３１０を複数有し、第１電極６０及び第２電極８０の何れか一方は、能動部３１０毎に設けられた個別電極を構成し、第１電極６０及び第２電極８０の何れか他方は、複数の能動部３１０に亘って共通する共通電極を構成し、１つの個別電極に引き出し配線である個別リード電極９１が複数接続されている。
このように１つの個別電極に個別リード電極９１を複数接続することで、個別電極の面内における電圧降下を抑制して、能動部３１０の電界強度の分布に偏りが生じるのを抑制することができ、電流の集中による焼損やクラックを抑制することができる。また、個別電極の電気抵抗値が高くても電圧降下を抑制することができるため、個別電極を比較的薄く形成することができ、個別電極による能動部３１０の変位が阻害されるのを抑制して、能動部３１０の変位量の低下を抑制することができる。
また、本実施形態の圧電アクチュエーター３００では、第１電極６０と圧電体層７０と第２電極８０との積層方向であるＺ方向からの平面視において、１つの個別電極である第２電極８０と複数の引き出し配線である個別リード電極９１とを接続する複数の接続部９１２ａは、中央部Ａを挟んだ位置に配置されていることが好ましい。これによれば、中央部Ａに電極がなく、中央部Ａに駆動電圧が印加されないため、電流集中による焼損やクラックの発生が生じ易いが、中央部Ａを挟んだ位置に接続部９１２ａを設けることで、個別電極の面内における電圧降下を抑制して、能動部３１０の電界強度の分布に偏りが生じるのを抑制することができる。
また、本実施形態の圧電アクチュエーター３００では、第１電極６０と圧電体層７０と第２電極８０との積層方向からの平面視において、１つの個別電極である第２電極８０と複数の引き出し配線である個別リード電極９１とを接続する複数の接続部９１２ａは、能動部３１０の長手方向であるＹ方向にずれて設けられていることが好ましい。このように複数の接続部９１２ａを能動部３１０の長手方向にずれた位置に配置することで、能動部３１０の特に長手方向で発生し易い電圧降下を抑制して、電界強度の分布に偏りが生じるのを抑制して、焼損やクラックの発生を抑制することができる。
また、本実施形態の圧電アクチュエーター３００では、第１電極６０と圧電体層７０と第２電極８０との積層方向であるＺ方向からの平面視において、１つの個別電極である第２電極８０と複数の引き出し配線である個別リード電極９１とを接続する複数の接続部９１２ａは、能動部３１０の短手方向であるＸ方向にずれて設けられていることが好ましい。このように、接続部９１２ａは、能動部３１０の短手方向であるＸ方向に複数配置されることで、能動部３１０の焼損やクラックの発生を抑制することができる。
また、本実施形態の圧電アクチュエーター３００では、第１電極６０と圧電体層７０と第２電極８０との積層方向であるＺ方向からの平面視において、１つの個別電極である第２電極８０と複数の引き出し配線である個別リード電極９１とを接続する複数の接続部９１２ａは、中央部Ａ上の点Ｄを点対称とする位置に配置されていることが好ましい。複数の接続部９１２ａを点対象となる遠い位置に配置することで、遠い位置で発生し易い電圧降下を抑制して、電界強度の分布に偏りが生じるのを抑制して、焼損や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、上述した各実施形態では、第１電極６０を複数の能動部３１０の共通電極とし、第２電極８０を能動部３１０の個別電極としたが、特にこれに限定されず、第１電極６０を能動部３１０の個別電極とし、第２電極８０を複数の能動部３１０の共通電極としてもよい。第１電極６０を能動部３１０の個別電極とした場合であっても、１つの第１電極６０に引き出し配線である個別リード電極９１を複数接続することで、第１電極６０を厚くすることなく、電圧降下を抑制して変位量の低下及び変位量のばらつきを抑制することができる。
上述した各実施形態では、個別リード電極９１の第１部分９１１をＹ方向に延設するようにしたが、特にこれに限定されず、第１部分９１１は、Ｘ方向に延設するようにしてもよい。
また、上述した各実施形態では、流路形成基板１０に圧力室１２及び能動部３１０がＸ方向に並設された列を１列だけ設けるようにしたが、特にこれに限定されず、圧力室１２及び能動部３１０がＸ方向に並設された列を、Ｙ方向に複数列設けるようにしてもよい。また、圧力室１２及び能動部３１０がＸ方向に並設された列をＹ方向に複数列設ける場合には、圧力室１２及び能動部３１０の互いに隣り合う２列が、互いにＸ方向にずれた位置に配置されていてもよい。
また、上述した各実施形態では、振動板５０の中央部Ａには、第１電極６０、圧電体層７０及び第２電極８０を設けないようにしたが、特にこれに限定されず、中央部Ａには、第１電極６０及び第２電極８０の何れか一方を設けるようにしてもよい。また、中央部Ａには、圧電体層７０を設けるようにしてもよい。
また、上述した各実施形態では、能動部３１０が振動板５０の中央部Ａに設けられていない構成を例示したが、特にこれに限定されない。ここで、能動部３１０の変形例を、図８を参照して説明する。なお、図８は、他の実施形態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を示す図１のＡ－Ａ′線に準じた断面図である。
図８に示すように、流路形成基板１０の振動板５０上には、第１電極６０と圧電体層７０と第２電極８０と保護膜２００とリード電極９０を構成する個別リード電極９１とを具備する。
第１電極６０、圧電体層７０及び第２電極８０は、Ｚ方向からの平面視において圧力室１２に重なる領域に亘って連続して設けられている。すなわち、能動部３１０は、Ｚ方向からの平面視において、圧力室１２に重なる領域の全面に亘って設けられている。
また、個別リード電極９１は、能動部３１０のＹ方向の両端部にそれぞれ接続されている。すなわち、第２電極８０と個別リード電極９１との接続部９１２ａは、２つ設けられている。
このような構成であっても、１つの能動部３１０の個別電極である第２電極８０に複数、本実施形態では、２つの個別リード電極９１を接続することで、第２電極８０の電気抵抗による電圧降下を抑制して、変位量の低下及び変位量のばらつきを抑制することができる。
このような記録ヘッド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Ｉに搭載される。図９は、本実施形態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９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、液体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、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に軸方向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８に限られずベルトやドラム等であってもよい。
なお、上述した例では、インクジェット式記録装置Ｉは、インク供給手段であるカートリッジ２がキャリッジ３に搭載された構成であるが、特にこれに限定されず、例えば、インクタンク等の液体供給手段を装置本体４に固定して、液体供給手段と記録ヘッド１とをチューブ等の供給管を介して接続してもよい。また、液体供給手段がインクジェット式記録装置に搭載されていなくてもよい。
さらに、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、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、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インクジェット式記録ヘッド等の記録ヘッド、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にも適用することができる。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Ｉを挙げて説明したが、上述した他の液体噴射ヘッドを用いた液体噴射装置にも用いることが可能である。
また、本発明は、液体噴射ヘッドに用いられる圧電アクチュエーター３００に限定されず、他のデバイスに用いられる圧電アクチュエーターにも用いることができる。他のデバイスとしては、例えば、超音波発信器等の超音波デバイス、超音波モーター、温度－電気変換器、圧力－電気変換器、強誘電体トランジスター、圧電トランス、赤外線等の有害光線の遮断フィルター、量子ドット形成によるフォトニック結晶効果を使用した光学フィルター、薄膜の光干渉を利用した光学フィルター等のフィルター、赤外線センサー、超音波センサー、感熱センサー、圧力センサー、焦電センサー、及びジャイロセンサー（角速度センサー）等の各種センサー、強誘電体メモリーなどが挙げられる。
Ｉ…インクジェット式記録装置（液体噴射装置）、１…インクジェット式記録ヘッド（液体噴射ヘッド）、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、２０…ノズルプレート、２１…ノズル、３０…共通液室基板、３１…第１流路、３２…第２流路、３５…共通液室、４０…コンプライアンス基板、４１…封止膜、４２…固定基板、４３…開口部、４９…コンプライアンス部、５０…振動板、６０…第１電極、７０…圧電体層、８０…第２電極、９０…リード電極、９１…個別リード電極（引き出し配線）、９１１…第１部分、９１２…第２部分、９１２ａ…接続部、９２…共通リード電極、１００…流路ユニット、２００…保護膜、２０１…コンタクトホール、３００…圧電アクチュエーター、３１０…能動部、Ｓ…記録シート

Claims (15)

  1. 振動板と、前記振動板上に設けられた第１電極と、前記第１電極上に設けられた圧電体層と、前記圧電体層上に形成された第２電極と、を具備し、
    前記圧電体層は、前記第１電極と前記第２電極とで挟まれた能動部を複数有し、
    前記第１電極及び前記第２電極の何れか一方は、前記能動部毎に設けられた個別電極を構成し、
    前記第１電極及び前記第２電極の何れか他方は、複数の前記能動部に亘って共通する共通電極を構成し、
    １つの前記個別電極に引き出し配線が複数接続されており、
    前記引き出し配線は、第１部分と、前記第１部分に接続されるとともに前記第１部分から分岐する複数の第２部分と、を具備し、
    前記第１電極と前記圧電体層と前記第２電極との積層方向からの平面視において、１つの前記個別電極と前記引き出し配線の前記複数の第２部分のそれぞれとが接続された複数の接続部は、前記振動板のうち前記能動部に囲まれた中央部を挟んだ位置に配置されていることを特徴とする圧電アクチュエーター。
  2. 前記中央部には、前記第１電極及び前記第２電極の何れか一方又は両方が設けられていないことを特徴とする請求項１記載の圧電アクチュエーター。
  3. 前記中央部には、前記圧電体層が設けられていないことを特徴とする請求項１又は２記載の圧電アクチュエーター。
  4. 前記平面視において、前記複数の接続部は、前記能動部の長手方向にずれて設けられていることを特徴とする請求項１～３の何れか一項に記載の圧電アクチュエーター。
  5. 前記平面視において、前記複数の接続部は、前記能動部の短手方向にずれて設けられていることを特徴とする請求項１～４の何れか一項に記載の圧電アクチュエーター。
  6. 前記平面視において、前記複数の接続部は、前記中央部上の点を点対称とする位置に配置されていることを特徴とする請求項１～５の何れか一項に記載の圧電アクチュエーター。
  7. 前記複数の接続部は、前記能動部の長手方向の一方のみに設けられていることを特徴とする請求項１～３、及び、請求項４を引用しない請求項５の何れか一項に記載の圧電アクチュエーター。
  8. 前記複数の第２部分は、同じ長さを有することを特徴とする請求項１～３、請求項４を引用しない請求項５、及び、請求項７の何れか一項に記載の圧電アクチュエーター。
  9. 前記個別電極の膜厚が１００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１～８の何れか一項に記載の圧電アクチュエーター。
  10. 前記個別電極の材料が、Ｐｔ、Ｉｒ及びＡｕからなる群から選択される少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１～９の何れか一項に記載の圧電アクチュエーター。
  11. 前記引き出し配線の材料が、Ｐｔ、Ｉｒ、Ａｕ、ＩＴＯ、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｌ－Ｃｕ、Ａｌ－Ｎｄからなる群から選択される少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１～１０の何れか一項に記載の圧電アクチュエーター。
  12. 請求項１～１１の何れか一項に記載の圧電アクチュエーターを具備することを特徴とする液体噴射ヘッド。
  13. 複数の圧力室が設けられた流路形成基板と、
    振動板と、前記振動板上に設けられた第１電極と、前記第１電極上に設けられた圧電体層と、前記圧電体層上に形成された第２電極と、を具備する圧電アクチュエーターと、
    を具備し、
    前記圧電体層は、前記第１電極と前記第２電極とで挟まれた能動部を複数有し、
    前記第１電極及び前記第２電極の何れか一方は、前記能動部毎に設けられた個別電極を構成し、
    前記第１電極及び前記第２電極の何れか他方は、複数の前記能動部に亘って共通する共通電極を構成し、
    １つの前記個別電極に引き出し配線が複数接続され、
    前記第１電極と前記圧電体層と前記第２電極との積層方向からの平面視において、前記振動板のうち前記圧力室に対向する可動領域の中央部には、前記能動部が設けられておらず、
    前記中央部には、前記圧電体層が設けられていないことを特徴とする液体噴射ヘッド。
  14. 前記平面視において、１つの前記個別電極と前記引き出し配線とを接続する複数の接続部は、前記中央部を挟んだ位置に配置されていることを特徴とする請求項１３に記載の液体噴射ヘッド。
  15. 請求項１２～１４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。
JP2019157933A 2019-08-30 2019-08-30 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 Active JP7367396B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019157933A JP7367396B2 (ja) 2019-08-30 2019-08-30 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
US17/005,508 US11648774B2 (en) 2019-08-30 2020-08-28 Piezoelectric actuator, liquid ejecting head, and liquid ejecting apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019157933A JP7367396B2 (ja) 2019-08-30 2019-08-30 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

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2021035739A JP2021035739A (ja) 2021-03-04
JP7367396B2 true JP7367396B2 (ja) 2023-10-24

Family

ID=74681518

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019157933A Active JP7367396B2 (ja) 2019-08-30 2019-08-30 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

Country Status (2)

Country Link
US (1) US11648774B2 (ja)
JP (1) JP7367396B2 (ja)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000158645A (ja) 1998-11-25 2000-06-13 Matsushita Electric Ind Co Ltd インクジェットヘッド
JP2010228186A (ja) 2009-03-26 2010-10-14 Fujifilm Corp 液滴吐出ヘッドおよび画像形成装置
JP2013077793A (ja) 2011-09-16 2013-04-25 Ricoh Co Ltd 電気機械変換素子の製造方法
WO2013145259A1 (ja) 2012-03-30 2013-10-03 京セラ株式会社 液体吐出ヘッド、およびそれを用いた記録装置
JP2016168813A (ja) 2015-03-16 2016-09-23 ブラザー工業株式会社 液体吐出装置
JP2017193108A (ja) 2016-04-20 2017-10-26 東芝テック株式会社 インクジェットヘッド及びインクジェット記録装置
US20180086076A1 (en) 2015-04-01 2018-03-29 Xaar Technology Limited Inkjet Printhead
CN109572218A (zh) 2019-01-17 2019-04-05 南京沃航智能科技有限公司 压电复合激励喷墨打印机喷头

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4838229B2 (ja) * 2007-07-27 2011-12-14 トレックス・セミコンダクター株式会社 加速度センサー
US8608291B2 (en) * 2011-07-27 2013-12-17 Funai Electric Co., Ltd. Piezoelectric inkjet printheads and methods for monolithically forming the same
JP2017079347A (ja) * 2015-10-19 2017-04-27 セイコーエプソン株式会社 圧電振動片、圧電振動子、圧電振動子の製造方法、電子機器、および移動体
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
JP2018089893A (ja) * 2016-12-06 2018-06-14 キヤノン株式会社 液体吐出ヘッド
WO2018118774A1 (en) 2016-12-19 2018-06-28 Fujifilm Dimatix, Inc. Actuators for fluid delivery systems

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000158645A (ja) 1998-11-25 2000-06-13 Matsushita Electric Ind Co Ltd インクジェットヘッド
JP2010228186A (ja) 2009-03-26 2010-10-14 Fujifilm Corp 液滴吐出ヘッドおよび画像形成装置
JP2013077793A (ja) 2011-09-16 2013-04-25 Ricoh Co Ltd 電気機械変換素子の製造方法
WO2013145259A1 (ja) 2012-03-30 2013-10-03 京セラ株式会社 液体吐出ヘッド、およびそれを用いた記録装置
JP2016168813A (ja) 2015-03-16 2016-09-23 ブラザー工業株式会社 液体吐出装置
US20180086076A1 (en) 2015-04-01 2018-03-29 Xaar Technology Limited Inkjet Printhead
JP2017193108A (ja) 2016-04-20 2017-10-26 東芝テック株式会社 インクジェットヘッド及びインクジェット記録装置
CN109572218A (zh) 2019-01-17 2019-04-05 南京沃航智能科技有限公司 压电复合激励喷墨打印机喷头

Also Published As

Publication number Publication date
US11648774B2 (en) 2023-05-16
US20210060946A1 (en) 2021-03-04
JP2021035739A (ja) 2021-03-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103240994B (zh) 液体喷射头以及液体喷射装置
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
JP5958568B2 (ja) 液体噴射ヘッドおよび液体噴射装置
CN104070804B (zh) 液体喷射头以及液体喷射装置
US8636341B2 (en) Liquid ejecting head and liquid ejecting apparatus
CN109484033B (zh) 液体喷射头、液体喷射装置以及压电器件
JP5999301B2 (ja) 圧電素子、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
JP7367396B2 (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
EP3424719A1 (en) Piezoelectric device, liquid ejecting head, and liquid ejecting apparatus
JP2019014229A (ja) 圧電デバイス、液体噴射ヘッド及び液体噴射装置
US20060203043A1 (en) Liquid ejection head, method of manufacturing same, and image forming apparatus
JP7415488B2 (ja) 圧電デバイス、液体噴射ヘッド及び液体噴射装置
JP2017132268A (ja) 液体噴射ヘッド、液体噴射装置、圧電デバイスおよび液体噴射ヘッドの製造方法
US10464322B2 (en) Piezoelectric device, liquid ejecting head, and liquid ejecting apparatus
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
JP6582653B2 (ja) 圧電素子、液体噴射ヘッド、及び、液体噴射装置
JP6852751B2 (ja) 液体噴射ヘッド、及び、液体噴射装置
JP2015157395A (ja) 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
JP2023137369A (ja) 圧電デバイス、液体噴射ヘッド及び液体噴射装置
JP6146515B2 (ja) 液体噴射ヘッド、圧電デバイスおよび液体噴射装置
JP5637286B2 (ja) アクチュエーター装置
JP2023132489A (ja) 圧電デバイス、液体噴射ヘッドおよび液体噴射装置
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

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: 20220721

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20230519

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: 20230621

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20230822

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230828

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: 20230912

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20230925

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7367396

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150