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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022183732
(43)【公開日】2022-12-13
(54)【発明の名称】液体吐出ヘッド、及び液体吐出装置
(51)【国際特許分類】
B41J 2/14 20060101AFI20221206BHJP
H01L 41/09 20060101ALI20221206BHJP
H01L 41/047 20060101ALI20221206BHJP
H01L 41/29 20130101ALI20221206BHJP
【ＦＩ】
B41J2/14 305
B41J2/14 611
H01L41/09
H01L41/047
H01L41/29
【審査請求】未請求
【請求項の数】12
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021091201
(22)【出願日】2021-05-31
(71)【出願人】
【識別番号】000002369
【氏名又は名称】セイコーエプソン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100179475
【弁理士】
【氏名又は名称】仲井 智至
(74)【代理人】
【識別番号】100216253
【弁理士】
【氏名又は名称】松岡 宏紀
(74)【代理人】
【識別番号】100225901
【弁理士】
【氏名又は名称】今村 真之
(72)【発明者】
【氏名】山崎 泰志
【テーマコード（参考）】
2C057
【Ｆターム（参考）】
2C057AF65
2C057AG44
2C057AG52
2C057AG91
2C057AN01
2C057AP79
2C057BA04
2C057BA14
(57)【要約】
【課題】振動板上の圧電素子において、圧電体層にクラックが生じるおそれがある。
【解決手段】液体吐出ヘッド１０は、複数の圧力室Ｃが形成された圧力室基板２５と、圧電素子５０と、振動板２６と、を備える。複数の圧力室Ｃが配列される方向を第１方向、振動板２６、圧力室基板２５、及び圧電素子５０の積層方向を第３方向、第３方向のうち振動板２６から見て圧電素子５０が設けられた側を第１側、第３方向のうちの第１側の反対側を第２側としたとき、振動板２６の第１側の面は、第１面２６ｃ及び第２面２６ｂを有し、第１面２６ｃは、第１方向において、圧力室Ｃの中心に近い第１位置Ｐ１に配置され、第２面２６ｂは、第１方向において、第１位置Ｐ１よりも、圧力室Ｃの中心から離れた第２位置Ｐ２に配置され、第１面２６ｃは、第３方向において、第２面２６ｂよりも圧力室基板２５に近い位置に配置される。
【選択図】図４
【解決手段】液体吐出ヘッド１０は、複数の圧力室Ｃが形成された圧力室基板２５と、圧電素子５０と、振動板２６と、を備える。複数の圧力室Ｃが配列される方向を第１方向、振動板２６、圧力室基板２５、及び圧電素子５０の積層方向を第３方向、第３方向のうち振動板２６から見て圧電素子５０が設けられた側を第１側、第３方向のうちの第１側の反対側を第２側としたとき、振動板２６の第１側の面は、第１面２６ｃ及び第２面２６ｂを有し、第１面２６ｃは、第１方向において、圧力室Ｃの中心に近い第１位置Ｐ１に配置され、第２面２６ｂは、第１方向において、第１位置Ｐ１よりも、圧力室Ｃの中心から離れた第２位置Ｐ２に配置され、第１面２６ｃは、第３方向において、第２面２６ｂよりも圧力室基板２５に近い位置に配置される。
【選択図】図４
【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の圧力室が形成される圧力室基板と、
前記複数の圧力室に対応して設けられた圧電素子と、
前記圧力室基板と前記圧電素子との間に設けられた振動板と、を備える液体吐出ヘッドであって、
前記複数の圧力室が配列される方向を第１方向、
前記振動板、圧力室基板、及び前記圧電素子が積層される方向を第３方向、
前記第３方向のうち前記振動板から見て前記圧電素子が設けられた側を第１側、
前記第３方向のうちの前記第１側の反対側を第２側としたとき、
前記振動板の第１側の面は、第１面及び第２面を有し、
前記第１面は、前記第１方向において、前記圧力室の中心に近い第１位置に配置され、
前記第２面は、前記第１方向において、前記第１位置よりも、前記圧力室の中心から離れた第２位置に配置され、
前記第１面は、前記第３方向において、前記第２面よりも前記圧力室基板に近い位置に配置される、液体吐出ヘッド。
前記複数の圧力室に対応して設けられた圧電素子と、
前記圧力室基板と前記圧電素子との間に設けられた振動板と、を備える液体吐出ヘッドであって、
前記複数の圧力室が配列される方向を第１方向、
前記振動板、圧力室基板、及び前記圧電素子が積層される方向を第３方向、
前記第３方向のうち前記振動板から見て前記圧電素子が設けられた側を第１側、
前記第３方向のうちの前記第１側の反対側を第２側としたとき、
前記振動板の第１側の面は、第１面及び第２面を有し、
前記第１面は、前記第１方向において、前記圧力室の中心に近い第１位置に配置され、
前記第２面は、前記第１方向において、前記第１位置よりも、前記圧力室の中心から離れた第２位置に配置され、
前記第１面は、前記第３方向において、前記第２面よりも前記圧力室基板に近い位置に配置される、液体吐出ヘッド。
【請求項2】
前記第１位置での前記振動板の厚さは、前記第２位置での前記振動板の厚さよりも薄い、請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項3】
前記振動板は、
前記第３方向において、前記圧力室基板に近い方に配置された弾性層と、
前記第３方向において、前記弾性層よりも前記圧力室基板から遠い方に配置された絶縁層と、を有し、
前記第１位置での前記弾性層の厚さは、前記第２位置での前記弾性層の厚さよりも薄く、
前記第１位置での前記絶縁層の厚さは、前記第２位置での前記絶縁層の厚さと等しい、請求項２に記載の液体吐出ヘッド。
前記第３方向において、前記圧力室基板に近い方に配置された弾性層と、
前記第３方向において、前記弾性層よりも前記圧力室基板から遠い方に配置された絶縁層と、を有し、
前記第１位置での前記弾性層の厚さは、前記第２位置での前記弾性層の厚さよりも薄く、
前記第１位置での前記絶縁層の厚さは、前記第２位置での前記絶縁層の厚さと等しい、請求項２に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項4】
前記第１位置での前記圧電素子の厚さは、前記第２位置での前記圧電素子の厚さよりも厚い、請求項１から３のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項5】
前記圧電素子は、
圧電体層と、
前記圧電体層よりも前記振動板に近い方に配置され、前記複数の圧力室に対応して個別に設けられる第１電極と、
前記圧電体層よりも前記振動板から遠い方に配置され、前記複数の圧力室に対応して共通に設けられる第２電極と、を有し、
前記第１電極は、前記第１位置に設けられ、前記第２位置に設けられていない、請求項１から４のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
圧電体層と、
前記圧電体層よりも前記振動板に近い方に配置され、前記複数の圧力室に対応して個別に設けられる第１電極と、
前記圧電体層よりも前記振動板から遠い方に配置され、前記複数の圧力室に対応して共通に設けられる第２電極と、を有し、
前記第１電極は、前記第１位置に設けられ、前記第２位置に設けられていない、請求項１から４のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項6】
前記第１位置での前記圧電体層の前記第３方向に沿う厚さは、前記第２位置での前記圧電体層の前記第３方向に沿う厚さと等しい、請求項５に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項7】
前記第１位置での前記圧電体層の結晶の平均粒径は、前記第２位置での前記圧電体層の結晶の平均粒径と等しい、請求項５又は６に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項8】
前記第１電極の傾斜面に重なる第３位置での前記圧電体層の結晶の平均粒径は、前記第１位置での前記圧電体層の結晶の平均粒径の８０％以上、１２０％以下の大きさである、請求項５又は６に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項9】
前記圧電体層は、
前記第１電極と前記第２電極との間に配置された駆動領域と、
前記第３方向に見て、前記第１電極と重ならない位置に配置された非駆動領域と、を有し、
前記振動板は、前記第３方向に見て前記第１面と前記第２面との間に配置され、前記第１面及び前記第２面に対して傾斜する傾斜面を有し、
前記第１電極は、前記第１方向において、前記振動板の前記傾斜面に対向し、前記第１面及び第２面に対して傾斜する傾斜面を有し、
前記非駆動領域の一部は、前記第１方向において、前記振動板の前記傾斜面と、前記第１電極の前記傾斜面との間に位置する、請求項５に記載の液体吐出ヘッド。
前記第１電極と前記第２電極との間に配置された駆動領域と、
前記第３方向に見て、前記第１電極と重ならない位置に配置された非駆動領域と、を有し、
前記振動板は、前記第３方向に見て前記第１面と前記第２面との間に配置され、前記第１面及び前記第２面に対して傾斜する傾斜面を有し、
前記第１電極は、前記第１方向において、前記振動板の前記傾斜面に対向し、前記第１面及び第２面に対して傾斜する傾斜面を有し、
前記非駆動領域の一部は、前記第１方向において、前記振動板の前記傾斜面と、前記第１電極の前記傾斜面との間に位置する、請求項５に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項10】
前記第１電極は、前記第３方向に見て前記第１面及び前記第２面の両方と重なるように、連続して形成されている、請求項５から９の何れか一項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項11】
前記第１面は、前記第３方向に見て、前記圧力室と重なる領域のみに形成されている、請求項１から１０の何れか一項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項12】
請求項１から１１のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッドと、
前記液体吐出ヘッドにおける液体の吐出を制御する制御部と、を有する、液体吐出装置。
前記液体吐出ヘッドにおける液体の吐出を制御する制御部と、を有する、液体吐出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、液体吐出ヘッド、及び液体吐出装置に関する。
【背景技術】
【0002】
インク等の液体を吐出する液体吐出ヘッドがある。特許文献１に記載の液体吐出ヘッドは、液体を貯留する圧力室が形成された圧力室基板と、圧力室基板上に配置された振動板と、振動板上に配置された圧電素子と、を備える。圧電素子は、振動板上に配置された下電極層と、下層電極上に配置された圧電体層と、圧電体層上に配置された上電極層と、を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１６－５８４６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
従来技術に係る液体吐出ヘッドでは、振動板上の圧電素子において、圧電体層にクラックが生じるおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明の一態様に係る液体吐出ヘッドは、複数の圧力室が形成される圧力室基板と、複数の圧力室に対応して設けられた圧電素子と、圧力室基板と圧電素子との間に設けられた振動板と、を備える液体吐出ヘッドであって、複数の圧力室が配列される方向を第１方向、振動板、圧力室基板、及び圧電素子が積層される方向を第３方向、第３方向のうち振動板から見て圧電素子が設けられた側を第１側、第３方向のうちの第１側の反対側を第２側としたとき、振動板の第１側の面は、第１面及び第２面を有し、第１面は、第１方向において、圧力室の中心に近い第１位置に配置され、第２面は、第１方向において、第１位置よりも、圧力室の中心から離れた第２位置に配置され、第１面は、第３方向において、第２面よりも圧力室基板に近い位置に配置される。
【0006】
本発明の一態様に係る液体吐出装置は、上記の液体吐出ヘッドと、液体吐出ヘッドにおける液体の吐出を制御する制御部と、を有する。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】実施形態に係る液体吐出ヘッドを示す断面図である。
【図2】液体吐出ヘッドの要部を示す平面図である。
【図3】振動板上に配置された電極を示す平面図である。
【図6】従来技術に係る液体吐出ヘッドの断面図である。
【図7】従来技術に係る液体吐出ヘッドの圧電体層のＳＥＭ像を示す図である。
【図8】液体吐出ヘッドを備える液体吐出装置を示す概略図である。
【図9】液体吐出装置を示すブロック図である。
【図10】変形例に係る液体吐出ヘッドの要部を示す断面図である。
【0008】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。ただし、各図において、各部の寸法及び縮尺は、実際のものと適宜に異ならせてある。また、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。
【0009】
以下の説明において、互いに交差する３方向をＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向として説明する場合がある。Ｘ軸方向は、互いに反対の方向であるＸ１方向及びＸ２方向を含む。Ｙ軸方向は、互いに反対の方向であるＹ１方向及びＹ２方向を含む。Ｚ軸方向は、互いに反対の方向であるＺ１方向及びＺ２方向を含む。Ｚ１方向は、下向きの方向であり、Ｚ２方向は、上向きの方向である。また、本明細書において、「上」及び「下」を用いる。「上」及び「下」は、液体吐出ヘッド１０のノズルが下である通常の使用状態における「上」及び「下」に対応する。
【0010】
Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向は、直交している。Ｚ軸方向は、通常上下方向に沿う方向であるが、Ｚ軸方向は、上下方向に沿う方向でなくてもよい。なお、Ｙ軸方向は、第１方向の一例であり、Ｘ軸方向は、第２方向の一例であり、Ｚ軸方向は、第３方向の一例である。
【0011】
図１は、実施形態に係る液体吐出ヘッド１０を示す断面図である。図２は、液体吐出ヘッド１０の要部を示す平面図である。図３は、振動板上に配置された電極を示す平面図である。図４は、液体吐出ヘッド１０を示す断面図であり、図２中のＩＶ－ＩＶ線に沿う断面を示す。図５は、図４に示される液体吐出ヘッドの要部を拡大して示す断面図である。液体吐出ヘッド１０は、ノズルプレート２１、コンプライアンス基板２３、連通板２４，圧力室基板２５、振動板２６、及び圧電素子５０を備える。また、液体吐出ヘッド１０は、ケース２８、及びＣＯＦ６０を備える。ＣＯＦは、Chip on Filmの略称である。本実施形態では、液体の一例であるインクを吐出する液体吐出ヘッド１０について説明する。液体は、インクに限定されず、液体吐出ヘッド１０は、その他の液体を吐出することができる。
【0012】
ノズルプレート２１、コンプライアンス基板２３、連通板２４、圧力室基板２５、振動板２６、及びケース２８の厚さ方向は、Ｚ軸方向に沿う。ノズルプレート２１及びコンプライアンス基板２３は、液体吐出ヘッド１０の底部に配置される。ノズルプレート２１及びコンプライアンス基板２３のＺ２方向には、連通板２４が配置される。連通板２４のＺ２方向には、圧力室基板２５が配置される。圧力室基板２５のＺ２方向には、振動板２６が配置される。振動板２６上には、複数の圧電素子５０が形成される。ケース２８は、連通板２４上に配置される。圧力室基板２５、振動板２６、及び圧電素子５０は、この順で、Ｚ軸方向に積層される。Ｚ軸方向のうち、振動板２６から見て圧電素子５０が設けられた方が第１側であり、Ｚ軸方向のうち、第１側の反対側が第２側である。第１側は、Ｚ２方向を向く側であり、第２側は、Ｚ１方向を向く側である。Ｚ軸方向において、振動板２６のＺ２方向に圧電素子５０が配置され、振動板２６のＺ１方向に圧力室基板２５が配置される。
【0013】
液体吐出ヘッド１０には、インクが流れる流路４０が形成されている。流路４０は、供給口４２、共通液室Ｒ、中継流路４３、圧力室Ｃ、連通流路４５、ノズルＮを含む。流路４０は、複数の個別流路４１を含む。個別流路４１は、中継流路４３、圧力室Ｃ、連通流路４５、及びノズルＮを含む。共通液室Ｒは、複数の個別流路４１に共通に連通し、複数の個別流路４１にインクを供給する。
【0014】
インクは、供給口４２を通り、共通液室Ｒに流入する。共通液室Ｒの一部は、連通板２４に形成され、共通液室Ｒの一部は、ケース２８に形成される。共通液室Ｒ内のインクは、中継流路４３を通り、圧力室Ｃに供給される。圧力室Ｃ内のインクは、連通流路４５を通り、ノズルＮから吐出される。なお、液体吐出ヘッド１０は、インクを循環させる循環方式を採用することができる。
【0015】
ノズルプレート２１には、複数のノズルＮが形成されている。複数のノズルＮは、Ｙ軸方向に並べられノズル列Ｎ１を構成する。ノズルＮは、ノズルプレート２１をＺ軸方向に貫通する貫通孔である。
【0016】
コンプライアンス基板２３は、ノズルプレート２１のＸ１方向に配置される。コンプライアンス基板２３は、可撓性を有する膜を含む。コンプライアンス基板２３は、共通液室Ｒの底面を構成する。コンプライアンス基板２３は、インクの圧力を受けて変形可能である。コンプライアンス基板２３は、インクの圧力によって変形し、液体吐出ヘッド１０内のインクの圧力変動を吸収できる。
【0017】
連通板２４には、共通液室Ｒの一部、中継流路４３、及び連通流路４５が形成されている。連通板２４には、貫通孔、溝、又は凹部等が形成されている。これらの貫通孔、溝、又は凹部等により、共通液室Ｒの一部、中継流路４３、及び連通流路４５が形成されている。
【0018】
共通液室Ｒは、Ｙ軸方向に長尺である。共通液室ＲのＹ軸方向の長さは、ノズル列Ｎ１の配置に対応している。共通液室Ｒのうち、ノズルＮに近い方の部分は、Ｚ軸方向に見て、圧力室Ｃに重なる位置まで形成されている。
【0019】
中継流路４３は、共通液室Ｒと圧力室Ｃとを連通する。中継流路４３は、複数の圧力室Ｃに対して各々設けられている。複数の中継流路４３は、Ｙ軸方向に所定の間隔で配置されている。中継流路４３は、Ｚ軸方向に延在する。中継流路４３のＺ１方向の端部は、共通液室Ｒに連通する。中継流路４３のＺ２方向の端部は、圧力室Ｃに連通する。
【0020】
連通流路４５は、Ｚ軸方向に延在し、圧力室ＣとノズルＮとを連通する。連通流路４５は、複数の圧力室Ｃに対して各々設けられている。複数の連通流路４５は、Ｙ軸方向に所定の間隔で配置されている。連通流路４５は、連通板２４をＺ軸方向に貫通する。連通流路４５は、Ｚ軸方向に見て、圧力室Ｃ及びノズルＮと重なる位置に配置されている。
【0021】
圧力室基板２５には、複数の圧力室Ｃが形成されている。圧力室Ｃは、圧力室基板２５をＺ軸方向に貫通する。複数の圧力室Ｃは、複数のノズルＮに対してそれぞれ設けられている。複数の圧力室Ｃは、Ｙ軸方向に所定の間隔で配列されている。Ｙ軸方向は、複数の圧力室Ｃが配列される方向の一例である。複数の圧力室Ｃは、Ｘ軸方向に所定の長さを有する。Ｘ軸方向は、複数の圧力室Ｃのそれぞれが延在する方向の一例である。圧力室Ｃは、中継流路４３と連通流路４５とに連通する。圧力室基板２５は、例えばシリコンの単結晶基板から製造できる。圧力室基板２５は、その他の材料から製造されていてもよい。
【0022】
図１、図４及び図５に示されるように、振動板２６は、圧力室基板２５の上面に配置される。振動板２６は、圧力室基板２５の開口を覆う。振動板２６のうち、圧力室基板２５の開口を覆う部分は、圧力室Ｃの上側の壁面を構成する。振動板２６上には、複数の圧電素子５０が形成されている。圧電素子５０は、複数の圧力室Ｃに対してそれぞれ設けられている。
【0023】
図４及び図５に示されるように、振動板２６は、弾性層７１及び絶縁層７２を有する。弾性層７１は、例えば二酸化シリコン（ＳｉＯ２）からなる。絶縁層７２は、二酸化ジルコニウム（ＺrＯ２）からなる。弾性層７１は、圧力室基板２５上に成膜され、絶縁層７２は、弾性層７１上に成膜される。弾性層７１は、所定の弾性を有する。絶縁層７２は、所定の絶縁性を有する。弾性層７１は、絶縁性を有していてもよい。絶縁層７２は、弾性を有していてもよい。弾性層７１は、絶縁層７２よりも高い弾性を有することができる。絶縁層７２は、弾性層７１よりも高い絶縁性を有することができる。振動板２６には、溝部７３が形成されている。振動板２６の溝部７３については後述する。
【0024】
振動板２６は、圧電素子５０によって駆動され、Ｚ軸方向に振動する。振動板２６の合計の厚さＴ２は、例えば、２μｍ以下である。振動板２６の厚さＴ２は、溝部７３が形成されていない位置Ｐ２での厚さである。振動板２６の合計の厚さＴ２は、１５μｍ以下でもよく、４０μｍ以下でもよく、１００μｍ以下でもよい。例えば、振動板２６の合計の厚さＴ２が、１５μｍ以下の場合には、樹脂層を含んでいてもよい。振動板２６は、金属から形成されたものでもよい。金属としては、例えば、ステンレス鋼、ニッケル等が挙げられる。振動板２６が金属製である場合、振動板２６の厚さは、１５μｍ以上、１００μｍ以下でもよい。振動板２６は、Ｙ軸方向における位置Ｐ１，Ｐ２によって厚さＴ１，Ｔ２が異なる。位置Ｐ１，Ｐ２における厚さＴ１，Ｔ２の違いについては後述する。
【0025】
圧電素子５０は、電極５１，５２及び圧電体層５３を有する。電極５１、圧電体層５３、及び電極５２は、振動板２６上でこの順で積層されている。圧電体層５３は、電極５１と電極５２とによって挟まれている。電極５１は、個別電極であり、電極５２は共通電極である。電極５１は、第１電極の一例であり、電極５２は、第２電極の一例である。なお、下側の電極５１が共通電極でもよく、上側の電極５２が個別電極でもよい。電極５１は、Ｚ軸方向に見て、複数の圧力室Ｃに重なる位置にそれぞれ配置されている。圧電素子５０は、圧電体層５３が電極５１と電極５２に挟まれている能動部と、圧電体層５３が電極５１と電極５２に挟まれていない非能動部を含む。能動部は、後述する圧電体５３の駆動領域５５に対応する。後述する圧電体５３の比駆動領域５６に対応する。
【0026】
電極５１は、下地層と、電極層とを含む。下地層は、例えば、チタン（Ｔｉ）を含む。電極層は、例えば、白金（Ｐｔ）又はイリジウム（Ｉｒ）等の低抵抗な導電材料を含む。当該電極層は、例えばルテニウム酸ストロンチウム（ＳｒＲｕＯ３）、及びニッケル酸ランタン（ＬａＮｉＯ３）等の酸化物で形成されてもよい。圧電体層５３は、複数の電極５１を覆うように配置されている。圧電体層５３は、Ｙ軸方向に延びる帯状の誘電膜である。なお、電極５１には、傾斜面５１ｃ，５１ｄが形成されている。電極５１の傾斜面５１ｃ，５１ｄについては後述する。
【0027】
電極５２は、下地層と、電極層とを含む。下地層は、例えば、チタンを含む。電極層は、例えば、白金又はイリジウム等の低抵抗な導電材料を含む。当該電極層は、例えばルテニウム酸ストロンチウム、及びニッケル酸ランタン等の酸化物で形成されてもよい。圧電体層５３は、電極５１と電極５２との間に配置された駆動領域５５と、Ｚ軸方向に見て、電極５１と重ならない位置に配置された非駆動領域５６と、を有する。圧電体層５３のうち、駆動領域５５ではない領域は、非駆動領域５６である。複数の圧力室Ｃ上には、駆動領域５５が各々形成されている。非駆動領域５６の部分５７は、Ｙ軸方向において、振動板２６の傾斜面２６ｄ，２６ｅと、電極５１の傾斜面５１ｃ，５１ｄとの間に配置される。詳しくは後述する。
【0028】
圧電体層５３は、複数の圧電素子５０にわたり、Ｙ軸方向に沿って連続する帯状の誘電膜である。圧電体層５３は、例えばチタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３）又はセラミックス等の公知の圧電材料で形成される。
【0029】
図１及び図２に示されるように、圧電素子５０には、リード電極５４が電気的に接続されている。複数のリード電極５４は、Ｘ軸方向に延在し、Ｚ軸方向に見て、圧力室Ｃと重ならない位置まで引き出されている。リード電極５４は、電極５１よりも低抵抗な導電材料で形成される。例えば、リード電極５４は、ニクロム（ＮｉＣｒ）で形成された導電膜の表面に金（Ａｕ）の導電膜を積層した構造の導電パターンである。リード電極５４は、ＣＯＦ６０と電気的に接続されている。
【0030】
図１に示されるＣＯＦ６０は、フレキシブル配線基板６１及び駆動回路６２を備える。フレキシブル配線基板６１は、可撓性を有する配線基板である。フレキシブル配線基板６１は、例えばＦＰＣである。フレキシブル配線基板６１は、例えばＦＦＣでもよい。ＦＰＣは、Flexible Printed Circuitの略称である。ＦＦＣは、Flexible Flat Cableの略称である。
【0031】
フレキシブル配線基板６１は、リード電極５４を介して、圧電素子５０と接続されている。フレキシブル配線基板６１は、図示しない回路基板と電気的に接続されている。回路基板は、駆動信号生成回路を含む。
【0032】
駆動回路６２は、フレキシブル配線基板６１に対して実装されている。駆動回路６２は、圧電素子５０を駆動するためのスイッチング素子を含む。駆動回路６２は、フレキシブル配線基板６１、及び回路基板を介して、図８及び図９に示される制御部３０と電気的に接続されている。駆動回路６２は、駆動信号生成回路から出力された駆動信号Ｃｏｍを受信する。駆動回路６２のスイッチング素子は、駆動信号生成回路で生成された駆動信号Ｃｏｍを圧電素子５０に供給するか否かを切り替える。駆動回路６２は、圧電素子５０に対して、駆動電圧又は電流を供給して、振動板２６を振動させる。
【0033】
次に、図３～図５を参照して、振動板２６に形成された溝部７３について説明する。図３では、振動板２６の溝部７３内に配置された電極５１を示す。振動板２６には、複数の溝部７３が形成されている。複数の溝部７３は、Ｙ軸方向において、複数の圧力室Ｃに対応して各々設けられている。溝部７３は、Ｘ軸方向に長尺である。溝部７３のＸ軸方向に沿う長さは、溝部７３のＹ軸方向に沿う幅よりも長い。複数の溝部７３は、Ｙ軸方向に所定の間隔で配置されている。溝部７３は、振動板２６の面２６ｂからＺ１方向に凹む。
【0034】
図４に示されるように、振動板２６は、面２６ａ～２６ｃを有する。面２６ｃは、振動板の第１面の一例であり、面２６ｂは、振動板の第２面の一例である。面２６ｂ及び面２６ｃは、振動板の第１側の面の一例である。面２６ａ～２６ｃは、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に沿う面を形成する。面２６ａは、振動板２６の底面を成し、圧力室基板２５上に配置される。面２６ｂは、振動板２６の天面を成し、圧電体層５３に接する。面２６ｂは、Ｘ軸方向において、面２６ａから離間する。面２６ｃは、Ｙ軸方向において、面２６ｂとは異なる位置に配置されている。面２６ｃは、Ｚ軸方向において、面２６ａから離間する。面２６ｃは、Ｚ軸方向において、面２６ｂよりも面２６ａに近い位置に配置される。面２６ｃは、溝部７３の底面を形成する。面２６ｃのＹ軸方向に沿う長さである幅Ｗ１は、圧力室ＣのＹ軸方向に沿う長さである幅Ｗ２よりも狭い。
【0035】
振動板２６は、傾斜面２６ｄ，２６ｅを有する。傾斜面２６ｄは、面２６ｃのＹ１方向に位置する。傾斜面２６ｅは、面２６ｃのＹ２方向に位置する。傾斜面２６ｄ，２６ｅは、面２６ｂ，２６ｃに対して傾斜する。傾斜面２６ｄ，２６ｃは、Ｘ－Ｙ面に対して傾斜する。
【0036】
傾斜面２６ｄの上端は、傾斜面２６ｄの下端よりも、Ｙ軸方向において、圧力室Ｃの中心Ｃ１から離れた位置に配置される。傾斜面２６ｄの上端は、Ｙ軸方向において、傾斜面２６ｄの下端よりも、圧力室Ｃの側壁２５ａに近い位置に配置される。圧力室Ｃの側壁２５ａは、Ｙ軸方向に交差する面であり、圧力室ＣのＹ１方向の面である。
【0037】
傾斜面２６ｅの上端は、傾斜面２６ｅの下端よりも、Ｙ軸方向において、圧力室Ｃの中心よりも離れた位置に配置される。傾斜面２６ｅの上端は、Ｙ軸方向において、傾斜面２６ｅの下端よりも、圧力室Ｃの側壁２５ｂに近い位置に配置される。圧力室Ｃの側壁２５ｂは、Ｙ軸方向に交差する面であり、圧力室ＣのＹ２方向の面である。
【0038】
振動板２６の溝部７３は、面２６ｃ及び傾斜面２６ｄ，２６ｅによって構成される。振動板２６の溝部７３は、振動板２６の圧電体層５３側の面に形成された凹部である。
【0039】
位置Ｐ１には、面２６ｃが配置され、位置Ｐ２には、面２６ｂが配置されている。位置Ｐ１は、例えば圧力室Ｃの中心Ｃ１である。位置Ｐ２は、Ｙ軸方向において、位置Ｐ１から離れた位置である。位置Ｐ１は、第１位置の一例であり、位置Ｐ２は、第２位置の一例である。位置Ｐ１は、Ｙ軸方向において、圧力室Ｃの中心Ｃ１から離れた位置でもよい。位置Ｐ１は、Ｙ軸方向において、位置Ｐ２よりも圧力室Ｃの中心Ｃ１に近い位置である。位置Ｐ２は、Ｚ軸方向に見て圧力室Ｃに重ならない位置である。図４及び図５に示されるように、面２６ｃは、Ｚ軸方向に見て圧力室Ｃに重なる領域のみに形成されている。面２６ｃは、Ｚ軸方向に見て圧力室Ｃと重ならない領域に形成されていない。面２６ｂの一部は、Ｚ軸方向に見て、圧力室Ｃに重なる位置に存在してもよい。
【0040】
振動板２６は、互いに異なる複数の厚さＴ１，Ｔ２を有する。振動板２６の厚さＴ１，Ｔ２は、Ｚ軸方向に沿う。振動板２６の厚さＴ１は、位置Ｐ１における厚さである。振動板２６の厚さＴ２は、位置Ｐ２における厚さである。位置Ｐ１での振動板２６の厚さＴ１は、位置Ｐ２での振動板２６の厚さＴ２よりも薄い。厚さＴ１は、面２６ａから面２６ｃまでの距離である。厚さＴ２は、面２６ａから面２６ｂまでの距離である。
【0041】
弾性層７１は、互いに異なる複数の厚さＴ１１，Ｔ１２を有する。弾性層７１の厚さＴ１１，Ｔ１２は、Ｚ軸方向に沿う。弾性層７１の厚さＴ１１は、位置Ｐ１における厚さである。弾性層７１の厚さＴ１２は、位置Ｐ２における厚さである。位置Ｐ１での弾性層７１の厚さＴ１１は、位置Ｐ２での弾性層７１の厚さＴ１２よりも薄い。
【0042】
絶縁層７２は、厚さＴ２１，Ｔ２２を有する。絶縁層７２の厚さＴ２１，Ｔ２２は、Ｚ軸方向に沿う。絶縁層７２の厚さＴ２１は、位置Ｐ１における厚さである。絶縁層７２の厚さＴ２２は、位置Ｐ２における厚さである。位置Ｐ１での絶縁層７２の厚さＴ２１は、位置Ｐ２での絶縁層７２の厚さＴ２２と同じである。厚さが同じとは、厚さが略同じ場合を含む。位置Ｐ１における絶縁層７２の厚さＴ２１は、位置Ｐ２における絶縁層２２の厚さＴと異なっていてもよい。
【0043】
次に、電極５１の配置及び形状について説明する。図２～図５に示されるように、電極５１は、振動板２６の溝部７３に配置されている。電極５１は、溝部７３の底面を成す面２６ｃ上に配置されている。電極５１は、Ｙ軸方向において、振動板２６の傾斜面２６ｄ，２６ｅ間に配置されている。電極５１は、Ｚ軸方向に見て、位置Ｐ１に設けられ、位置Ｐ２設けられていない。図４及び図５に示される断面において、電極５１は圧力室Ｃに重なる位置に設けられている。
【0044】
電極５１は、Ｚ軸方向に離間する面５１ａ，５１ｂを有する。面５１ａ，５１ｂは、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に沿う面を形成する。面５１ａは、電極５１の底面を成し、振動板２６の面２６ｃと接する。面５１ｂは、電極５１の天面を成し、圧電体層５３の駆動領域５５と接する。
【0045】
電極５１は、傾斜面５１ｃ，５１ｄを有する。傾斜面５１ｃは、面５１ｂのＹ１方向に位置する。傾斜面５１ｄは、面５１ｂのＹ２方向に位置する。傾斜面５１ｃ，５１ｄは、面５１ａ，５１ｂに対して傾斜する。傾斜面５１ｃ，５１ｄは、Ｘ－Ｙ面に対して傾斜する。傾斜面５１ｃは、Ｙ軸方向において、振動板２６の傾斜面２６ｄと対向する。傾斜面５１ｄは、Ｙ軸方向において、振動板２６の傾斜面２６ｅと対向する。
【0046】
傾斜面５１ｃの上端は、傾斜面５１ｃの下端よりも、Ｙ軸方向において、圧力室Ｃの中心Ｃ１に近い位置に配置される。傾斜面５１ｃの下端は、傾斜面５１ｃの上端よりも、振動板２６の傾斜面２６ｄに近い位置に配置される。傾斜面５１ｄの上端は、傾斜面５１ｄの下端よりも、Ｙ軸方向において、圧力室Ｃの中心Ｃ１に近い位置に配置される。傾斜面５１ｄの下端は、傾斜面５１ｄの上端よりも、振動板２６の傾斜面２６ｅに近い位置に配置される。
【0047】
電極５１の天面を成す面５１ｂは、Ｚ軸方向において、振動板２６の天面を成す面２６ｂと同じ位置に配置されている。同じ位置とは、略同じ位置を含む。電極５１の面５１ｂと、振動板２６の面２６ｂとは、Ｚ軸方向において、互いに異なる位置に配置されていてもよい。電極５１のＺ軸方向に沿う厚さＴ５１は、溝部７３の深さＤ１と同程度である。
【0048】
次に、圧電素子５０の厚さについて説明する。位置Ｐ１での圧電素子５０の厚さＴ３１は、位置Ｐ２での圧電素子５０の厚さＴ３２より厚い。圧電素子５０の厚さＴ３１，Ｔ３２は、Ｚ軸方向に沿う。位置Ｐ１での圧電素子５０の厚さＴ３１は、電極５２の面５２ｂから電極５１の面５１ａまでの距離である。電極５２の面５２ｂは、電極５２の天面であり、電極５２のＺ２方向の面である。位置Ｐ２での圧電素子５０の厚さＴ３２は、電極５２の面５２ｂから圧電体層５３の底面までの距離である。位置Ｐ２における圧電体層５３の底面は、振動板２６の面２６ｂの位置に相当する。
【0049】
次に、圧電体層５３の厚さ及び配置について説明する。位置Ｐ１での圧電体層５３の厚さＴ４１は、位置Ｐ２での圧電体層５３の厚さＴ４２と等しい。厚さが等しいとは、厚さが略等しい場合を含む。例えば製造誤差等によって厚さＴ４１が厚さＴ４２の９５％以上、１０５％以下となっている場合も、「厚さが等しい」に含まれる。圧電体層５３の厚さＴ４１，Ｔ４２は、Ｚ軸方向に沿う。位置Ｐ１での圧電体層５３の厚さＴ４１は、電極５２の面５２ａから電極５１の面５１ｂまでの距離に相当する。電極５２の面５２ａは、電極５２の底面であり、電極５２のＺ１方向の面である。位置Ｐ２での圧電体層５３の厚さＴ４２は、電極５２の面５２ａから振動板２６の面２６ｂまでの距離に相当する。
【0050】
圧電体層５３の非駆動領域５６の部分５７は、Ｙ軸方向において、振動板２６の傾斜面２６ｄと、電極５１の傾斜面５１ｃとの間の位置Ｐ３、及び、振動板２６の傾斜面２６ｅと、電極５１の傾斜面５１ｄとの間の位置Ｐ４に存在する。位置Ｐ３に存在する非駆動領域５６の部分５７は、振動板２６の傾斜面２６ｄ及び電極５１の傾斜面５１ｃと接する。位置Ｐ３に存在する非駆動領域５６の部分５７は、振動板２６の傾斜面２６ｅ及び電極５１の傾斜面５１ｄと接する。圧電体層５３の非駆動領域５６の部分５７は、圧電体層５３の非駆動領域５６の一部の一例である。
【0051】
非駆動領域５６の部分５７は、溝部７３の面２６ｃに接する。位置Ｐ３，Ｐ４には、振動板２６の面２６ｃが存在する。位置Ｐ３，Ｐ４における圧電体層５３の厚さＴ４３は、位置Ｐ１における圧電体層５３の厚さＴ４１よりも厚い。位置Ｐ３，Ｐ４における圧電体層５３の厚さＴ４３は、位置Ｐ２における圧電体層５３の厚さＴ４２よりも厚い。
【0052】
次に、図６を参照して、従来技術に係る液体吐出ヘッド１１０の振動板１２６及び圧電素子１５０について説明する。図６は、従来技術に係る液体吐出ヘッド１１０の断面図である。液体吐出ヘッド１１０は、圧力室Ｃが形成された圧力室基板１２５と、振動板１２６と、圧電素子１５０とを備える。振動板１２６は、弾性層１７１と、絶縁層１７２とを有する。圧電素子１５０は、電極１５１，１５２、及び圧電体層１５３を有する。電極１５１は、絶縁層１７２の天面１２６ｂ上に配置されている。電極１５１は、天面１５１ｂ及び傾斜面１５１ｄを有する。傾斜面１５１ｄは、絶縁層１７２の天面１２６ｂ及び電極１５１の天面１５１ｂに対して傾斜している。圧電体層１５３は、絶縁層１７２の天面１２６ｂ、電極１５１の天面１５１ｂ及び傾斜面１５１ｄに接するように形成されている。圧電体層１５３は、例えばチタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３）である圧電材料から形成される。
【0053】
図７は、従来技術に係る液体吐出ヘッド１１０の圧電体層１５３のＳＥＭ像を示す図である。図７は、図６中のＶＩＩ－ＶＩＩ線に沿う断面をＺ１方向に平面視した状態のＳＥＭ像である。図７では、絶縁層１７２の天面１２６ｂ、電極１５１の傾斜面１５１ｄ及び天面１５１ｂ上の圧電体層１５３のＳＥＭ像を示す。圧電体層１５３の結晶粒は柱状を成し、Ｚ軸方向に延びている。
【0054】
図７に示されるように、電極１５１の傾斜面１５１ｄ上の圧電体層１５３の結晶粒の粒径は、電極１５１の天面１５１ｂ上の結晶粒の粒径よりも大きい。電極１５１の傾斜面１５１ｄ上の結晶粒の粒径は、絶縁層１７２の天面１２６ｂ上の結晶粒の粒径よりも大きい。このように、結晶粒の粒径が大きい場合には、結晶粒の粒径が小さい場合と比較して、圧電体層１５３に応力集中が起こりやすく、圧電体層１５３にクラックが発生しやすい。
【0055】
また、電極１５１の天面１５１ｂ上の圧電体層１５３の厚さＴ１０１は、絶縁層１７２の天面１２６ｂ上の圧電体層１５３の厚さＴ１０２よりも薄い。換言すると、圧電体層１５３の駆動領域１５５の厚さＴ１０１は、圧電体層１５３の非駆動領域１５６の厚さよりも薄い。駆動領域１５５は、非駆動領域１５６よりも薄く絶縁耐性が低下するおそれがある。
【0056】
圧電素子１５０に駆動信号を印加すると、駆動領域１５５が変形する。このとき、圧電体層１５３の結晶粒の粒径にばらつきがある場合、粒径が大きい結晶粒の変形量と、粒径が小さい結晶粒の変形量とが異なる。これにより、結晶粒界では応力変化が急激に生じるおそれがある。そのため、圧電体層１５３の結晶粒の粒径のばらつきが大きい場合には、結晶粒界においてクラックなどの破壊が生じるおそれがある。
【0057】
本実施形態の液体吐出ヘッド１０では、振動板２６の圧電体層５３側の面に凹凸形状が形成され、溝部７３が形成されている。振動板２６は、面２６ｂ及び面２６ｃを有し、Ｚ軸方向における位置が異なっている。液体吐出ヘッド１０では、圧電体層５３を形成する際に、溝部７３内の結晶粒が互いにぶつかり成長が抑制されるので、溝部７３内で結晶粒の大粒化が抑制される。そのため、液体吐出ヘッド１０では、圧電体層５３において、応力集中の発生を抑制させて、クラックの発生を抑えることができる。
【0058】
液体吐出ヘッド１０では、位置Ｐ１における振動板２６の厚さＴ１が、位置Ｐ２における振動板２６の厚さＴ２より薄い。このように、液体吐出ヘッド１０では、振動板２６の厚さを変えることで、振動板２６に溝部７３を形成することができる。
【0059】
また、液体吐出ヘッド１０では、位置Ｐ１での弾性層７１の厚さＴ１１は、位置Ｐ２での弾性層７１の厚さＴ１２よりも薄く、位置Ｐ１での絶縁層７２の厚さＴ２１は、位置Ｐ２での絶縁層７２の厚さＴ２２と等しい。このように、液体吐出ヘッド１０では、弾性層７１の厚さを変えることで、振動板２６に溝部７３を形成することができる。
【0060】
液体吐出ヘッド１０は、電極５１の傾斜面５１ｃ，５１ｄと、振動板２６の傾斜面２６ｄ，２６ｅとの間の位置Ｐ３，Ｐ４に、圧電体層５３の非駆動領域５６の部分５７が存在する。非駆動領域５６の部分５７は、電極５１の傾斜面５１ｃ，５１ｄと、振動板２６の傾斜面２６ｄ，２６ｅと、によって挟まれている。このような液体吐出ヘッド１０では、圧電体層５３を形成する際に、傾斜面２６ｄ，２６ｅ，５１ｃ，５１ｄに近い位置から成長する結晶粒が互いにぶつかり成長が抑制される。液体吐出ヘッド１０では、圧電体層５３において、結晶粒の大きさのばらつきが抑制される。これにより、液体吐出ヘッド１０では、非駆動領域５６の部分５７における結晶粒の粒径の増大を抑制できる。その結果、電極５１の傾斜面５１ｃ，５１ｄと接する圧電体層５３の部分５７において、応力集中を緩和して、クラックの発生を抑制できる。
【0061】
液体吐出ヘッド１０において、位置Ｐ１での圧電体層５３の結晶の平均粒径は、位置Ｐ２での圧電体層５３の結晶の平均粒径と等しくてもよい。なお、「等しい」とは、略等しい場合を含む。例えば位置Ｐ１での圧電体層５３の結晶の平均粒径が位置Ｐ２での圧電体層５３の結晶の平均粒径の９５％以上、１０５％以下となっている場合も、「平均粒径が等しい」に含まれる。平均粒径は、例えば、単位面積当たりの結晶粒の面積の平均値でもよく、単位面積当たりの結晶粒の最大径の平均値でもよく、又は、単位面積当たりの結晶粒の外周の長さの平均値でもよい。結晶の平均粒径に代えて、結晶の粒度で比較してもよい。位置Ｐ１での圧電体層５３の結晶の平均粒径と、位置Ｐ２での圧電体層５３の結晶の平均粒径とが等しい場合には、圧電体層５３において、結晶の粒径のばらつきが抑制されるので、圧電体層５３におけるクラックの発生を抑制できる。
【0062】
液体吐出ヘッド１０において、電極５１の傾斜面５１ｃ，５１ｄに重なる位置Ｐ５，位置Ｐ６での圧電体層５３の結晶の平均粒径は、電極５１の面５１ｂに重なる位置Ｐ１での圧電体層５３の結晶の平均粒径の８０％以上、１２０％以下でもよい。この場合には、圧電体層５３の駆動領域５５において、結晶の粒径のばらつきを抑制することができ、圧電体層５３におけるクラックの発生を抑制できる。位置Ｐ５，位置Ｐ６は、第３位置の一例である。
【0063】
液体吐出ヘッド１０では、電極５１が配置された位置Ｐ１での圧電素子５０の厚さＴ３１は、電極５１が配置されていない位置Ｐ２での圧電素子５０の厚さＴ３２より厚い。液体吐出ヘッド１０では、電極５１が配置された位置Ｐ１での圧電体層５３の厚さＴ４１と、電極５１が配置されていない位置Ｐ２での圧電体層５３の厚さＴ４２とが同じ厚さとなっている。液体吐出ヘッド１０では、電極５１と電極５２との間に配置された圧電体層５３の厚さを従来技術と比較して厚くできる。これにより、駆動領域５５における絶縁耐性の低下を抑制できる。液体吐出ヘッド１０では、位置Ｐ１での圧電体層５３の厚さＴ４１と、位置Ｐ２での圧電体層５３の厚さＴ４２とが等しいので、位置Ｐ１と位置Ｐ２で絶縁耐性が同程度となり、製造過程等において圧電体層５３に高電圧が印可された場合であっても位置Ｐ１と位置Ｐ２で変位量を同程度とし、位置Ｐ１と位置Ｐ２の間で変位量の差によるクラックが発生することを抑制できる。
【0064】
次に、図８及び図９を参照して、液体吐出ヘッド１０を備える液体吐出装置１について説明する。図８は、液体吐出ヘッド１０を備える液体吐出装置１を示す概略図である。液体吐出装置１は、上記の液体吐出ヘッド１０を備える。図９は、液体吐出装置１を示すブロック図である。液体吐出装置１は、「液体」の一例であるインクを液滴として媒体ＰＡに吐出するインクジェット方式の印刷装置である。液体吐出装置１は、シリアル型の印刷装置である。媒体ＰＡは、典型的には印刷用紙である。なお、媒体ＰＡは、印刷用紙に限定されず、例えば、樹脂フィルムまたは布帛等の任意の材質の印刷対象でもよい。
【0065】
液体吐出装置１は、インクを吐出する液体吐出ヘッド１０、インクを貯留する液体容器２、液体吐出ヘッド１０を搭載するキャリッジ３、キャリッジ３を搬送するキャリッジ搬送機構４、媒体ＰＡを搬送する媒体搬送機構５、及び、制御部３０を備える。制御部３０は、液体の吐出を制御する制御部である。
【0066】
液体容器２の具体的な態様としては、例えば、液体吐出装置１に着脱可能なカートリッジ、可撓性のフィルムで形成された袋状のインクパック、及び、インクを補充可能なインクタンクが挙げられる。なお、液体容器２に貯留されるインクの種類は任意である。液体吐出装置１は、例えば、４色のインクに対応して複数の液体容器２を備える。４色のインクとしては、例えば、シアン、マゼンダ、イエロー、及び、ブラックがある。液体容器２は、キャリッジ３に搭載されるものでもよい。
【0067】
液体吐出装置１は、液体容器２のインクを液体吐出ヘッド１０に供給する液体供給流路８を有する。液体供給流路８には、インクを移送するポンプ８３が設けられている。
【0068】
キャリッジ搬送機構４は、キャリッジ３を搬送するための搬送ベルト４ａ及びモーターを有する。媒体搬送機構５は、媒体ＰＡを搬送するための搬送ローラー５ａ及びモーターを有する。キャリッジ搬送機構４及び媒体搬送機構５は、制御部３０によって制御される。液体吐出装置１は、媒体搬送機構５によって媒体ＰＡを搬送させながら、キャリッジ搬送機構４によってキャリッジ３を搬送させて、媒体ＰＡにインク滴を吐出して印刷する。
【0069】
液体吐出装置１は、図９に示されるように、リニアエンコーダー６を備える。キャリッジ３の位置を検出可能な位置に設けられている。リニアエンコーダー６は、キャリッジ３の位置に関する情報を取得する。リニアエンコーダー６は、キャリッジ３の移動に伴って、制御部３０にエンコーダー信号を出力する。
【0070】
制御部３０は、１又は複数のＣＰＵ３１を含む。制御部３０は、ＣＰＵ３１の代わりに、又は、ＣＰＵ３１に加えて、ＦＰＧＡを備えるものでもよい。制御部３０は、記憶部３５を含む。記憶部３５は、例えばＲＯＭ３６及びＲＡＭ３７を備える。記憶部３５は、ＥＥＰＲＯＭ、又はＰＲＯＭを備えていてもよい。記憶部３５は、ホストコンピューターから供給される印刷データＩｍｇを記憶できる。記憶部３５は、液体吐出装置１の制御プログラムを記憶する。
【0071】
ＣＰＵは、Central Processing Unitの略称である。ＦＰＧＡは、field-programmable gate arrayの略称である。ＲＡＭは、Random Access Memoryの略称である。ＲＯＭは、Read Only Memoryの略称である。ＥＥＰＲＯＭEは、Electrically Erasable Programmable Read-Only Memoryの略称である。ＰＲＯＭは、Programmable ROMの略称である。
【0072】
制御部３０は、液体吐出装置１の各部の動作を制御するための信号を生成する。制御部３０は、印刷信号ＳＩ及び波形指定信号ｄＣｏｍを生成できる。印刷信号ＳＩは、液体吐出ヘッド２０の動作の種類を指定するためのデジタル信号である。印刷信号ＳＩは、圧電素子５０に対して駆動信号Ｃｏｍを供給するか否かを指定できる。波形指定信号ｄＣｏｍは、駆動信号Ｃｏｍの波形を規定するデジタル信号である。駆動信号Ｃｏｍは、圧電素子５０を駆動するためのアナログ信号である。
【0073】
液体吐出装置１は、駆動信号生成回路３２を備える。駆動信号生成回路３２は、制御部３０と電気的に接続されている。駆動信号生成回路３２は、ＤＡ変換回路を含む。駆動信号生成回路３２は、波形指定信号ｄＣｏｍにより規定される波形を有する駆動信号Ｃｏｍを生成する。制御部３０は、リニアエンコーダー６からエンコーダー信号を受信すると、駆動信号生成回路３２に、タイミング信号ＰＴＳを出力する。タイミング信号ＰＴＳは、駆動信号Ｃｏｍの生成タイミングを規定する。駆動信号生成回路３２は、タイミング信号ＰＴＳを受信するごとに、駆動信号Ｃｏｍを出力する。
【0074】
駆動回路６２は、制御部３０及び駆動信号生成回路３２と電気的に接続されている。駆動回路６２は、印刷信号ＳＩに基づいて、駆動信号Ｃｏｍを圧電素子５０に供給するか否かを切り替える。駆動回路６２は、制御部３０から供給される印刷信号ＳＩ、ラッチ信号ＬＡＴ、及び、チェンジ信号ＣＨに基づいて、駆動信号Ｃｏｍが供給される圧電素子５０を選択できる。ラッチ信号ＬＡＴは、印刷データＩｍｇのラッチタイミングを規定する。チェンジ信号ＣＨは、駆動信号Ｃｏｍに含まれる駆動パルスの選択タイミングを規定する。
【0075】
制御部３０は、液体吐出ヘッド２０によるインクの吐出動作を制御する。制御部３０は、上述の通り、圧電素子５０を駆動することにより、圧力室Ｃ内のインクの圧力を変動させて、ノズルＮからインクを吐出する。制御部３０は、印刷動作を行う際に、吐出動作を制御する。
【0076】
このような液体吐出装置１において、液体吐出ヘッド１０を適用できる。液体吐出ヘッド１０では、上述したように、圧電体層５３におけるクラックの発生が抑制される。液体吐出装置１では、液体吐出ヘッド１０の圧電体層５３におけるクラックの発生を抑制されているので、装置の信頼性の向上を図ることができる。液体吐出装置１では、液体吐出ヘッド１０を備えるので、複数のノズルＮにおける吐出性能の均一化が図られている。
【0077】
次に、図１０を参照して、変形例に係る液体吐出ヘッド１０Ｂについて説明する。図１０は、変形例に係る液体吐出ヘッド１０Ｂの要部を示す断面図である。図１０に示される変形例に係る液体吐出ヘッド１０Ｂが、上記の実施形態に係る液体吐出ヘッド１０と違う点は、電極５８が、振動板２６の片方の傾斜面２６ｄをまたぐように形成されている点である。電極５８は、個別電極であり、第１電極の一例である。なお、変形例の説明において、上記の実施形態と同様の説明は省略する。
【0078】
変形例に係る液体吐出ヘッド１０Ｂは、圧電素子５０Ｂを備える。圧電素子５０Ｂは、電極５８，５２及び圧電体層５３を有する。電極５８は、振動板２６の片方の傾斜面２６ｄをまたぐように形成されている。電極５８の大部分は、振動板２６の溝部７３内に配置されている。電極５８の一部は、Ｙ軸方向において、振動板２６の傾斜面２６ｄの上端を超えて、振動板２６の溝部７３の外側まで存在する。電極５８のＹ１方向の端部は、振動板２６の面２６ｂ上に位置する。電極５８のＺ軸方向に沿う厚さＴ５８は、振動板２６の溝部７３の深さＤ１より大きい。電極５８の面５８ｂは、振動板２６の面２６ｂよりもＺ２方向に位置する。面５８ｂは、振動板２６の面２６ｂよりも電極５２に近い方に位置する。
【0079】
このように、圧電素子５０Ｂの電極５１Ｂは、振動板２６の溝部７３の片方の傾斜面２６ｄを跨ぐように形成されていてもよい。電極５１Ｂは、傾斜面２６ｄ上に形成されていてもよい。このような液体吐出ヘッド１０Ｂは、傾斜面５８ｄと傾斜面２６ｅとの間に、圧電体層５３の部分５７が位置する。この圧電体層５３の部分５７を形成する際に、傾斜面２６ｅ，５８ｄから成長する結晶粒が互いにぶつかり、結晶粒の成長が抑制される。これにより、液体吐出ヘッド１０Ｂでは、圧電体層５３の部分５７における結晶粒の粒径の増大を抑制できる。その結果、電極５８の傾斜面５８ｄと接する圧電体層５３の部分５７において、応力集中を緩和して、クラックの発生を抑制できる。
【0080】
なお、前述した実施形態は、本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の変更、付加が可能である。
【0081】
前述の実施形態では、振動板２６の溝部７３は、Ｙ軸方向において、圧力室Ｃに重なる領域のみに形成されている場合について例示しているが、溝部７３は、圧力室Ｃと重ならない位置まで形成されていてもよい。換言すれば、溝部７３の底面を構成する振動板２６の面２６ｃは、圧力室Ｃと重ならない位置まで形成されていてもよい。
【0082】
前述の実施形態では、１つの圧力室Ｃに対して、１つの溝部７３が形成されている場合について、例示しているが、溝部７３は、Ｚ軸方向に見て、複数の圧力室Ｃに重なるように形成されていてもよい。
【0083】
前述の実施形態では、電極５１の面５１ｂが、Ｚ軸方向において、振動板２６の面２６ｂと同じ位置に形成されている場合について例示しているが、電極５１の面５１ｂのＺ軸方向における位置はこれに限定されない。電極５１の面５１ｂのＺ軸方向における位置は、振動板２６の面２６ｂよりも、振動板２６の面２６ｃに近い位置に配置されていてもよい。電極５１の面５１ｂのＺ軸方向における位置は、振動板２６の面２６ｂよりも、面２６ｃから離れた位置に配置されていてもよい。
【0084】
前述の実施形態では、液体吐出ヘッド１０を搭載したキャリッジ３を媒体ＰＡの幅方向に往復させるシリアル方式の液体吐出装置１について例示しているが、液体吐出ヘッド１０が所定の方向に並べられて配置されたラインヘッドを備えたライン方式の液体吐出装置に本発明を適用してもよい。
【0085】
前述の実施形態で例示した液体吐出装置１は、印刷に専用される機器のほか、ファクシミリ装置やコピー機等の各種の機器に採用され得る。もっとも、本発明の液体吐出装置の用途は印刷に限定されない。例えば、色材の溶液を吐出する液体吐出装置は、液晶表示パネル等の表示装置のカラーフィルターを形成する製造装置として利用される。また、導電材料の溶液を吐出する液体吐出装置は、配線基板の配線や電極を形成する製造装置として利用される。また、生体に関する有機物の溶液を吐出する液体吐出装置は、例えばバイオチップを製造する製造装置として利用される。
【符号の説明】
【0086】
１…液体吐出装置、１０…液体吐出ヘッド、２５…圧力室基板、２６…振動板、２６ｂ…面（振動板の第２面、振動板の第１側の面）、２６ｃ…面（振動板の第１面、振動板の第１側の面）、２６ｄ，２６ｅ…振動板の傾斜面、３０…制御部、５０，５０Ｂ…圧電素子、５１…電極（第１電極）、５１ｃ，５２ｄ…電極の傾斜面（第１電極の傾斜面）、５２…電極（第２電極）、５３…圧電体層、５５…駆動領域、５６…非駆動領域、５７…非駆動領域の部分（非駆動領域の一部）、５８…電極（第１電極）、５８ｄ…電極の傾斜面（第１電極の傾斜面）、７１…弾性層、７２…絶縁層、Ｃ…圧力室、Ｃ１…圧力室の中心、Ｐ１…位置（第１位置）、Ｐ２…位置（第２位置）、Ｐ５…位置（第３位置）、Ｐ６…位置（第３位置）、Ｔ１…振動板の厚さ（第１位置での振動板の厚さ）、Ｔ２…振動板の厚さ（第２位置での振動板の厚さ）、Ｔ１１…弾性層の厚さ（第１位置での弾性層の厚さ）、Ｔ１２…弾性層の厚さ（第２位置での弾性層の厚さ）、Ｔ２１…絶縁層の厚さ（第１位置での絶縁層の厚さ）、Ｔ２２…絶縁層の厚さ（第２位置での絶縁層の厚さ）、Ｔ３１…圧電素子の厚さ（第１位置での圧電素子の厚さ）、Ｔ３２…圧電素子の厚さ（第２位置での圧電素子の厚さ）、Ｔ４１…圧電体層の厚さ（第１位置での圧電体層の厚さ）、Ｔ４２…圧電体層の厚さ（第２位置での圧電体層の厚さ）、Ｘ…Ｘ軸方向（第２方向）、Ｙ…Ｙ軸方向（第１方向）、Ｚ…Ｚ軸方向（第３方向）、Ｚ１…Ｚ１方向（第２側）、Ｚ２…Ｚ２方向（第１側）。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】