特開 2023-173338 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置並びに圧電デバイス

(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】P2023173338

(43)【公開日】2023-12-07

(54)【発明の名称】液体噴射ヘッド及び液体噴射装置並びに圧電デバイス

(51)【国際特許分類】

   B41J 2/14 20060101AFI20231130BHJP

   H10N 30/20 20230101ALI20231130BHJP

   H10N 30/853 20230101ALI20231130BHJP

   H10N 30/85 20230101ALI20231130BHJP

【ＦＩ】

B41J2/14 301

B41J2/14 613

H01L41/08 J

H01L41/18 101B

H01L41/18 101C

H01L41/18 101D

H01L41/18 101Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】15

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022085518

(22)【出願日】2022-05-25

(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】100101236

【弁理士】

【氏名又は名称】栗原 浩之

(74)【代理人】

【識別番号】100166914

【弁理士】

【氏名又は名称】山▲崎▼ 雄一郎

(72)【発明者】

【氏名】古池 晴信

(72)【発明者】

【氏名】青木 崇

【テーマコード（参考）】

2C057

【Ｆターム（参考）】

2C057AF03

2C057AF68

2C057AG44

2C057AG47

2C057AG52

2C057AG55

2C057AN01

2C057AQ06

2C057BA04

2C057BA14

2C057DB03

(57)【要約】

【課題】振動板の腕部において、振動板の信頼性を維持しつつ、振動効率の低下を抑制することが難しい。
【解決手段】振動板５０が、構成元素としてケイ素を含む第１層５１と、構成元素としてジルコニウム以外の金属元素を含む第２層５２と、構成元素としてジルコニウムを含む第３層５３と、を含み、振動板５０のうち、第１方向にみて圧力室１２と重なり、かつ、第１電極６０、圧電体層７０及び第２電極８０と重なる領域を能動領域Ａ１とし、振動板５０のうち、第１方向にみて圧力室１２と重なり、かつ、第１電極６０と、圧電体層７０及び第２電極８０と重ならない領域を非能動領域Ａ２としたとき、振動板５０が、能動領域Ａ１において、第１層５１と第２層５２と第３層５３とを有し、非能動領域Ａ２の少なくとも一部において、第１層５１と第２層５２とを有し、かつ、第３層５３を有さない構成とする。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１方向で積層された第１電極と圧電体層と第２電極とを含む圧電素子と、
前記圧電素子の駆動により振動する振動板と、
前記振動板の振動により液体に圧力を付与する圧力室を区画する圧力室基板と、
を有し、
前記圧力室基板、前記振動板および前記圧電素子が、前記第１方向においてこの順で積層されており、
前記振動板は、
構成元素としてケイ素を含む第１層と、
前記第１層と前記圧電体層との間に配置され、構成元素としてジルコニウム以外の金属元素を含む第２層と、
前記第２層と前記圧電体層との間に配置され、構成元素としてジルコニウムを含む第３層と、を含み、
前記振動板のうち、前記第１方向にみて前記圧力室と重なり、かつ、前記第１電極、前記圧電体層及び前記第２電極と重なる領域を能動領域とし、
前記振動板のうち、前記第１方向にみて前記圧力室と重なり、かつ、前記第１電極、前記圧電体層及び前記第２電極と重ならない領域を非能動領域としたとき、
前記振動板は、
前記能動領域において、前記第１層と前記第２層と前記第３層とを有し、
前記非能動領域の少なくとも一部において、前記第１層と前記第２層とを有し、かつ、前記第３層を有さない
ことを特徴とする液体噴射ヘッド。

【請求項2】

前記第２層は、前記能動領域と前記非能動領域との間で連続して形成される
ことを特徴とする請求項１に記載の液体噴射ヘッド。

【請求項3】

前記第２層の材料のヤング率は、前記第１層の材料のヤング率よりも高い
ことを特徴とする請求項１に記載の液体噴射ヘッド。

【請求項4】

前記第２層は、構成元素としてチタン、アルミニウム、クロム、タンタルのうちのいずれかの金属元素を含む
ことを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の液体噴射ヘッド。

【請求項5】

前記第２層は、構成元素としてジルコニウムよりも酸化され難い金属元素を含む
ことを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の液体噴射ヘッド。

【請求項6】

前記非能動領域の少なくとも一部において、前記振動板の前記第２層は、前記第１電極又は前記第２電極の一方の電極に隣接して積層される
ことを特徴とする請求項１または２に記載の液体噴射ヘッド。

【請求項7】

前記振動板の前記第２層と隣接して積層される前記一方の電極の構成元素は、前記第２層に含まれる前記金属元素を含む
ことを特徴とする請求項６に記載の液体噴射ヘッド。

【請求項8】

前記振動板の前記第２層と隣接して積層される前記一方の電極は、前記金属元素の単体を含み、
前記第２層は、前記金属元素の酸化物または窒化物を含む、
ことを特徴とする請求項７に記載の液体噴射ヘッド。

【請求項9】

前記非能動領域のうち、前記第１方向にみて前記圧力室と重なり、かつ、前記第３層を有さない領域は、
前記第１方向にみて前記圧電体層と重ならない
ことを特徴とする請求項１または２に記載の液体噴射ヘッド。

【請求項10】

前記第１方向の断面視において、前記能動領域は、２つの前記非能動領域の間に位置する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の液体噴射ヘッド。

【請求項11】

前記第１方向において、前記圧力室基板、前記振動板、前記第１電極、前記圧電体層及び前記第２電極が、この順で積層されており、
前記第２電極は、前記能動領域から前記非能動領域にかけて連続して設けられる
ことを特徴とする請求項１０に記載の液体噴射ヘッド。

【請求項12】

前記第１方向において、前記圧力室基板、前記振動板、前記第１電極、前記圧電体層及び前記第２電極が、この順で積層されており、
前記第１電極は、前記能動領域から前記非能動領域にかけて連続して設けられる
ことを特徴とする請求項１０に記載の液体噴射ヘッド。

【請求項13】

前記第１方向の断面視において、前記非能動領域は、２つの前記能動領域の間に位置する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の液体噴射ヘッド。

【請求項14】

請求項１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。

【請求項15】

凹部を有する基板と、
第１方向で積層された第１電極と圧電体層と第２電極とを含む圧電素子と、
前記圧電素子の駆動により振動する振動板と、を有し、
前記基板、前記振動板および前記圧電素子が、前記第１方向においてこの順で積層されており、
前記振動板は、
構成元素としてケイ素を含む第１層と、
前記第１層と前記圧電体層との間に配置され、構成元素としてジルコニウム以外の金属元素を含む第２層と、
前記第２層と前記圧電体層との間に配置され、構成元素としてジルコニウムを含む第３層と、を含み、
前記振動板のうち、前記第１方向にみて前記凹部と重なり、かつ、前記第１電極、前記圧電体層及び前記第２電極と重なる領域を能動領域とし、
前記振動板のうち、前記第１方向にみて前記凹部と重なり、かつ、前記第１電極、前記圧電体層及び前記第２電極と重ならない領域を非能動領域としたとき、
前記振動板は、
前記能動領域において、前記第１層と前記第２層と前記第３層とを有し、
前記非能動領域の少なくとも一部において、前記第１層と前記第２層とを有し、かつ、前記第３層を有さない
ことを特徴とする圧電デバイス。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、第１電極と圧電体層と第２電極とを含む圧電素子と、圧電素子の駆動により振動する振動板と、振動板の振動により液体に圧力を付与する圧力室を区画する圧力室基板と、を有する液体噴射ヘッド及び液体噴射装置、並びに圧電素子と、振動板と、を有する圧電デバイスに関する。

【背景技術】

【0002】

電子デバイスの一つである液体噴射ヘッドとして、インクジェット式記録ヘッドが知られている。インクジェット式記録ヘッドは、ノズルに連通する圧力室が設けられた圧力室基板と、圧力室基板の一方面側に設けられた振動板と、振動板上に設けられた圧電素子とを備え、圧電素子の駆動によって圧力室内のインクに圧力変化を生じさせてノズルからインク滴を噴射させる。

【0003】

ここで、振動板の構成としては様々なものがあるが、例えば、構成元素としてケイ素を含む弾性膜と、構成元素としてジルコニウムを含む絶縁膜と、を含むものがある。例えば、振動板が、酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）で形成された第１振動層（弾性膜）と、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）で形成された第２振動層（絶縁膜）との積層で構成されるものがある（特許文献１参照）。

【0004】

さらに、この特許文献１には、第２振動層の第２部分を除去した構成、すなわち振動板の腕部において第１振動層を残しつつ第２振動層を除去した構成が開示されている。このように振動板の腕部において第２振動層を除去することで、振動板の強度を維持しつつ振動板の変位量を向上することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００８－７８４０７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、上記のように振動板の腕部において弾性膜を残しつつ絶縁膜を除去する構成とする場合、例えば次のような問題が生じる虞がある。

【0007】

振動板の腕部において絶縁膜を完全に除去する場合、オーバーエッチングによって弾性膜の一部まで除去されてしまい振動板の信頼性を低下させる虞がある。一方で、絶縁膜を完全に除去せずに所定の厚さで残す場合、振動板の信頼性の低下は抑えられるものの振動板の十分な変位量が得られず、振動効率が低下する虞がある。以上のように、振動板の腕部における構成については、信頼性や振動効率などの観点で種々の問題が存在する。

【0008】

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

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記課題を解決する本発明の一つの態様は、第１方向で積層された第１電極と圧電体層と第２電極とを含む圧電素子と、前記圧電素子の駆動により振動する振動板と、前記振動板の振動により液体に圧力を付与する圧力室を区画する圧力室基板と、を有し、前記圧力室基板、前記振動板および前記圧電素子が、前記第１方向においてこの順で積層されており、前記振動板は、構成元素としてケイ素を含む第１層と、前記第１層と前記圧電体層との間に配置され、構成元素としてジルコニウム以外の金属元素を含む第２層と、前記第２層と前記圧電体層との間に配置され、構成元素としてジルコニウムを含む第３層と、を含み、前記振動板のうち、前記第１方向にみて前記圧力室と重なり、かつ前記第１電極、前記圧電体層及び前記第２電極と重なる領域を能動領域とし、前記振動板のうち、前記第１方向にみて前記圧力室と重なり、かつ、前記第１電極、前記圧電体層及び前記第２電極と重ならない領域を非能動領域としたとき、前記振動板は、前記能動領域において、前記第１層と前記第２層と前記第３層とを有し、前記非能動領域の少なくとも一部において、前記第１層と前記第２層とを有し、かつ、前記第３層を有さないことを特徴とする液体噴射ヘッドにある。

【0010】

また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。

【0011】

また本発明の他の態様は、凹部を有する基板と、第１方向で積層された第１電極と圧電体層と第２電極とを含む圧電素子と、前記圧電素子の駆動により振動する振動板と、を有し、前記基板、前記振動板および前記圧電素子が、前記第１方向においてこの順で積層されており、前記振動板は、構成元素としてケイ素を含む第１層と、前記第１層と前記圧電体層との間に配置され、構成元素としてジルコニウム以外の金属元素を含む第２層と、前記第２層と前記圧電体層との間に配置され、構成元素としてジルコニウムを含む第３層と、を含み、前記振動板のうち、前記第１方向にみて前記凹部と重なり、かつ、前記第１電極、前記圧電体層及び前記第２電極と重なる領域を能動領域とし、前記振動板のうち、前記第１方向にみて前記凹部と重なり、かつ、前記第１電極、前記圧電体層及び前記第２電極と重ならない領域を非能動領域としたとき、前記振動板は、前記能動領域において、前記第１層と前記第２層と前記第３層とを有し、前記非能動領域の少なくとも一部において、前記第１層と前記第２層とを有し、かつ、前記第３層を有さないことを特徴とする圧電デバイスにある。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】実施形態１に係るインクジェット式記録装置の模式図である。

【図2】実施形態１に係る記録ヘッドの分解斜視図である。

【図3】実施形態１に係る記録ヘッドの平面図である。

【図4】実施形態１に係る記録ヘッドの断面図である。

【図5】実施形態１に係る記録ヘッドの断面図である。

【図6】実施形態２に係る記録ヘッドの断面図である。

【図7】実施形態３に係る記録ヘッドの断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。ただし、以下の説明は、本発明の一態様についての説明であり、本発明の構成は、発明の範囲内で任意に変更可能である。

【0014】

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

【0015】

（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係るインクジェット式記録装置１の概略構成を示す図である。
まずは、本実施形態に係るインクジェット式記録装置１の全体構成について説明する。

【0016】

図１に示すインクジェット式記録装置（以下、単に「記録装置」と称する）１は、液体噴射装置の一例であり、液体の一種であるインクをインク滴として印刷用紙等の媒体Ｓに噴射・着弾させて、当該媒体Ｓに形成されるドットの配列により画像等の印刷を行う印刷装置である。なお、媒体Ｓとしては、記録用紙の他、樹脂フィルムや布等の任意の材質を用いることができる。

【0017】

図１に示すように、記録装置１は、インクジェット式記録ヘッド（以下、単に「記録ヘッド」とも称する）２と、液体容器３と、制御部である制御ユニット４と、媒体Ｓを送り出す搬送機構５と、移動機構６と、を具備する。

【0018】

記録ヘッド２については詳しく後述するが、記録ヘッド２は、液体容器３から供給されるインクを複数のノズルから媒体Ｓに噴射する。

【0019】

液体容器３は、記録ヘッド２から噴射される複数種類（例えば、複数色）のインクを個別に貯留する。液体容器３としては、例えば、記録装置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、インクを補充可能なインクタンクなどが挙げられる。なお液体容器３には、例えば、色や成分等が異なる複数種類のインクが貯留されている。

【0020】

制御ユニット４は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）またはＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等の制御装置と、半導体メモリー等の記憶装置と、を備えている。制御ユニット４は、記憶装置に記憶されたプログラムを制御装置が実行することで記録装置１の各要素、すなわち、記録ヘッド２、搬送機構５、移動機構６等を統括的に制御する。

【0021】

搬送機構５は、媒体ＳをＸ軸方向に搬送するものであり、搬送ローラー７を有する。すなわち搬送機構５は、搬送ローラー７が回転することで媒体ＳをＸ軸方向に搬送する。なお媒体Ｓを搬送する搬送機構５は、搬送ローラー７を備えるものに限られず、例えば、ベルトやドラムによって媒体Ｓを搬送するものであってもよい。

【0022】

移動機構６は、記録ヘッド２をＹ軸方向に沿って往復させるための機構であり、搬送体８と搬送ベルト９とを具備する。搬送体８は、記録ヘッド２を収容する略箱形の構造体、いわゆるキャリッジであり、搬送ベルト９に固定される。搬送ベルト９は、Ｙ軸に沿って架設された無端ベルトである。制御ユニット４による制御のもとで搬送ベルト９が回転することで記録ヘッド２が搬送体８と共にＹ軸方向で往復移動する。なお搬送体８は、記録ヘッド２と共に液体容器３を搭載する構成であってもよい。

【0023】

記録ヘッド２は、制御ユニット４による制御のもとで、液体容器３から供給されたインクを複数のノズルのそれぞれからインク滴として＋Ｚ方向に媒体Ｓに噴射する噴射動作を実行する。この記録ヘッド２による噴射動作が、搬送機構５による媒体Ｓの搬送や移動機構６による記録ヘッド２の往復移動と並行して行われることにより、媒体Ｓの表面にインクによる画像が形成される、いわゆる印刷が行われる。

【0024】

図２は、本実施形態に係る記録ヘッドの分解斜視図であり、図３は、記録ヘッドの平面図であり、圧電素子の概略構成を説明する図である。図４は記録ヘッドの断面図であり、図３のＡ－Ａ線に対応する図である。図５は、振動板及び圧電素子の構成を説明する断面図であり、図３のＢ－Ｂ線に対応する図である。

【0025】

図示するように、本実施形態に係る記録ヘッド２は、圧力室基板１０を具備する。圧力室基板１０は、例えば、シリコン基板、ガラス基板、ＳＯＩ基板、各種セラミック基板等からなる。

【0026】

圧力室基板１０には、凹部である圧力室１２がＸ軸方向に沿って並んで配置されている。複数の圧力室１２は、Ｙ軸方向の位置が同じ位置となるように、Ｘ軸方向に沿った直線上に配置されている。Ｘ軸方向で互いに隣り合う圧力室１２は、隔壁１１によって区画されている。もちろん、圧力室１２の配置は特に限定されるものではない。例えば、Ｘ軸方向に並ぶ複数の圧力室１２の配置は、各圧力室１２を１つ置きにＹ軸方向にずれた位置とする、いわゆる千鳥配置となっていてもよい。

【0027】

また本実施形態の圧力室１２は、＋Ｚ方向からの平面視においてＹ軸方向の長さがＸ軸方向の長さよりも長い、例えば、長方形に形成されている。もちろん、＋Ｚ方向からの平面視における圧力室１２の形状は、特に限定されず、平行四辺形状、多角形状、円形状、オーバル形状等であってもよい。なお、ここでいうオーバル形状とは、長方形状を基本として長手方向の両端部を半円状とした形状をいい、角丸長方形状、楕円形状、卵形状などが含まれるものとする。

【0028】

圧力室基板１０の＋Ｚ方向側には、連通板１５とノズルプレート２０及びコンプライアンス基板４５とが順次積層されている。

【0029】

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

【0030】

さらに連通板１５には、圧力室１２のＹ軸方向の一方の端部に連通する供給連通路１９が圧力室１２の各々に独立して設けられている。供給連通路１９は、第２マニホールド部１８と各圧力室１２とを連通して、マニホールド１００内のインクを各圧力室１２に供給する。

【0031】

連通板１５としては、シリコン基板、ガラス基板、ＳＯＩ基板、各種セラミック基板、金属基板等を用いることができる。

【0032】

ノズルプレート２０は、連通板１５の圧力室基板１０とは反対側、すなわち、＋Ｚ方向側の面に設けられている。ノズルプレート２０には、各圧力室１２にノズル連通路１６を介して連通するノズル２１が形成されている。

【0033】

本実施形態では、複数のノズル２１は、各圧力室１２に対応して設けられて、Ｘ軸方向に沿って一列となるように並んで配置されている。そしてノズルプレート２０には、これら複数のノズル２１が列設されたノズル列がＹ軸方向に２列設けられている。すなわち、各列の複数のノズル２１は、Ｙ軸方向の位置が同じ位置となるように配置されている。なおノズル２１の配置は特に限定されるものではない。例えば、Ｘ軸方向に並んで配置されるノズル２１は、１つ置きにＹ軸方向にずれた位置に配置されていてもよい。

【0034】

ノズルプレート２０の材料としては、特に限定されず、例えば、シリコン基板、ガラス基板、ＳＯＩ基板、各種セラミック基板、金属基板を用いることができる。金属板としては、例えば、ステンレス基板等が挙げられる。さらにノズルプレート２０の材料としては、ポリイミド樹脂のような有機物などを用いることもできる。

【0035】

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

【0036】

一方、圧力室基板１０のノズルプレート２０等とは反対側、すなわち－Ｚ方向側の面には、詳しくは後述するが、振動板５０と、この振動板５０を撓み変形させて圧力室１２内のインクに圧力変化を生じさせる圧電素子３００とが設けられている。

【0037】

圧力室基板１０の－Ｚ方向側の面には、さらに、圧力室基板１０と略同じ大きさを有する保護基板３０が接合されている。保護基板３０は、圧電素子３００を保護する空間である保持部３１を有する。保持部３１は、Ｘ軸方向に並んで配置された圧電素子３００の列毎に独立して設けられたものであり、Ｙ軸方向に２つ並んで形成されている。また、保護基板３０には、Ｙ軸方向に並んで配置された２つの保持部３１の間にＺ軸方向に貫通する貫通孔３２が設けられている。

【0038】

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

【0039】

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

【0040】

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

【0041】

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

【0042】

このような本実施形態の記録ヘッド２では、図示しない外部インク供給手段と接続した導入口４４からインクを取り込み、マニホールド１００からノズル２１に至るまで内部をインクで満たした後、駆動回路１２１からの記録信号に従い、圧力室１２に対応するそれぞれの圧電素子３００に電圧を印加する。これにより圧電素子３００と共に振動板５０がたわみ変形して各圧力室１２内の圧力が高まり、各ノズル２１からインク滴が噴射される。

【0043】

以下、本実施形態に係る振動板５０及び圧電素子３００の構成について説明する。上述のように振動板５０及び圧電素子３００は、圧力室基板１０の－Ｚ方向側の面に設けられている。すなわち圧力室基板１０、振動板５０及び圧電素子３００は、第１方向であるＺ軸方向においてこの順で積層されている。

【0044】

圧電素子３００は、圧力室１２内のインクに圧力変化を生じさせる圧力発生手段であり圧電アクチュエーターとも称される。この圧電素子３００は、振動板５０側である＋Ｚ方向側から－Ｚ方向側に向かって順次積層された第１電極６０と、圧電体層７０と、第２電極８０とを具備する。

【0045】

圧電素子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活性部３１０と称する。これに対して、圧電体層７０に圧電歪みが生じない部分を非活性部と称する。すなわち、圧電素子３００のうち、圧電体層７０が第１電極６０と第２電極８０とで挟まれた部分が活性部３１０となり、圧電体層７０が第１電極６０と第２電極８０とで挟まれていない部分が非活性部となる。

【0046】

一般的には、第１電極６０又は第２電極８０の一方を活性部３１０毎に独立する個別電極とし、他方の電極を複数の活性部３１０に共通する共通電極として構成する。本実施形態では、第１電極６０が個別電極を構成し、第２電極８０が共通電極を構成している。

【0047】

具体的には、第１電極６０は、圧力室１２毎に切り分けられて活性部３１０毎に独立する個別電極を構成する。第１電極６０は、Ｘ軸方向において圧力室１２の幅よりも狭い幅で形成されている。すなわち、Ｘ軸方向において、第１電極６０の端部は、圧力室１２に対向する領域の内側に位置している。

【0048】

またＹ軸方向において、第１電極６０のノズル２１側の端部は、圧力室１２に対向する領域から圧力室１２の外側に配置されている。一方、第１電極６０のノズル２１とは反対側の端部は、圧力室１２に対向する領域に配置されている。

【0049】

このような第１電極６０の材料は、特に限定されないが、導電性を有する材料、例えば、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、金（Ａｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケルクロム（ＮｉＣｒ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、酸化チタン（ＴｉＯ_Ｘ）、チタンタングステン（ＴｉＷ）等を用いることができる。

【0050】

圧電体層７０は、Ｙ軸方向の長さを所定長さとして、Ｘ軸方向に沿って連続して設けられている。すなわち圧電体層７０は、所定の厚さで圧力室１２の並設方向に沿って連続して設けられている。圧電体層７０の厚さは特に限定されないが、１～４μｍ程度の厚さで形成される。また圧電体層７０のＹ軸方向の長さは、圧力室１２の長手方向であるＹ軸方向の長さよりも長く、圧電体層７０は、Ｙ軸方向において圧力室１２の両外側まで延在している。

【0051】

本実施形態では、圧電体層７０のノズル２１とは反対側の端部は、第１電極６０の端部よりも外側に位置している。すなわち、第１電極６０のノズル２１とは反対側の端部は圧電体層７０によって覆われている。また、圧電体層７０のノズル２１側の端部は、第１電極６０の端部よりも内側に位置しており、第１電極６０のノズル２１側の端部は、圧電体層７０で覆われることなく露出されている。

【0052】

また、圧電体層７０には、各隔壁１１に対応する位置に溝部７１が形成されている。溝部７１は、圧電体層７０を厚さ方向であるＺ軸方向に貫通して設けられている。ただし溝部７１は、圧電体層７０をＺ軸方向に貫通することなく、圧電体層７０の厚さ方向の途中まで設けられていてもよい。すなわち、溝部７１の底面には、圧電体層７０の一部が残留していてもよい。

【0053】

また溝部７１のＸ軸方向の幅は、隔壁１１の幅と同一、もしくは、それより広くなっている。本実施形態では、溝部７１のＸ軸方向の幅は、隔壁１１の幅よりも広くなっている。したがって、溝部７１によって規定されるＸ軸方向における圧電体層７０の端部は、圧力室１２の内側に位置している。これにより、振動板５０の圧力室１２のＸ軸方向の両端部に対向する部分、いわゆる振動板５０の腕部の剛性が抑えられるため、圧電素子３００を変位させ易くなる。

【0054】

なお第１電極６０のＸ軸方向の端部は、圧電体層７０によって覆われている。つまり溝部７１によって規定されるＸ軸方向における圧電体層７０の端部は、圧力室１２の内側で、且つ第１電極６０の端部よりも外側に位置している。

【0055】

このような圧電体層７０は、一般式ＡＢＯ_３で示されるペロブスカイト構造の複合酸化物からなる圧電材料を用いて構成されている。本実施形態では、圧電材料としてチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ；Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ_３）を用いている。ＰＺＴを圧電材料に用いることで、圧電定数ｄ３１が比較的大きな圧電体層７０が得られる。

【0056】

一般式ＡＢＯ_３で示されるペロブスカイト構造の複合酸化物では、Ａサイトには酸素が１２配位しており、Ｂサイトには酸素が６配位して８面体（オクタヘドロン）を作っている。本実施形態では、Ａサイトに鉛（Ｐｂ）が位置し、Ｂサイトにジルコニウム（Ｚｒ）およびチタン（Ｔｉ）が位置している。

【0057】

圧電材料は、上記のＰＺＴに限定されない。ＡサイトやＢサイトに他の元素が含まれていてもよい。例えば、圧電材料は、チタン酸ジルコン酸バリウム（Ｂａ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ_３）、ジルコン酸チタン酸鉛ランタン（（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ_３）、マグネシウムニオブ酸ジルコニウムチタン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）（Ｍｇ，Ｎｂ）Ｏ_３）、シリコンを含むニオブ酸チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ，Ｎｂ）Ｏ_３）等のペロブスカイト材料であってもよい。

【0058】

その他、圧電材料は、Ｐｂの含有量を抑えた材料、いわゆる低鉛系材料、またはＰｂを使用しない材料、いわゆる非鉛系材料であってもよい。圧電材料として低鉛系材料を使用すればＰｂの使用量を低減することができる。また、圧電材料として非鉛系材料を使用すれば、Ｐｂを使用せずに済む。よって、圧電材料として低鉛系材料や非鉛系材料の使用により、環境負荷を低減することができる。非鉛系圧電材料として、例えば、鉄酸ビスマス（ＢＦＯ；ＢｉＦｅＯ_３）を含むＢＦＯ系材料やニオブ酸カリウムナトリウム（ＫＮＮ；ＫＮａＮｂＯ_３）を含むＫＮＮ系材料が挙げられる。

【0059】

第２電極８０は、圧電体層７０の第１電極６０とは反対側である－Ｚ方向側に連続して設けられており、複数の活性部３１０に共通する共通電極を構成する。第２電極８０は、Ｙ軸方向の長さを所定長さとして、Ｘ軸方向に沿って連続して設けられている。また、第２電極８０は、溝部７１の内面、すなわち、圧電体層７０の溝部７１の側面上および溝部７１の底面である振動板５０上にも設けられている。もちろん、第２電極８０は溝部７１の内面の一部のみに設けるようにしてもよく、溝部７１の内面の全面に亘って設けないようにしてもよい。

【0060】

第２電極８０の材料は、特に限定されないが、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、金（Ａｕ）等の貴金属材料、およびランタンニッケル酸化物（ＬＮＯ）に代表される導電性酸化物などが用いられるまた、第２電極８０は、複数材料が積層されたものであってもよく、その場合、第２電極８０の材料として、イリジウム（Ｉｒ）とチタン（Ｔｉ）とを含むものを用いるのが好ましい。

【0061】

また、第１電極６０からは、引き出し配線である個別リード電極９１が引き出され、第２電極８０からは引き出し配線である共通リード電極９２が引き出されている。これら個別リード電極９１および共通リード電極９２には、圧電素子３００とは反対側の端部において、可撓性を有する配線基板１２０が接続されている。本実施形態では、個別リード電極９１及び共通リード電極９２は、保護基板３０に形成された貫通孔３２内に露出するように延設され、この貫通孔３２内で配線基板１２０と電気的に接続されている。配線基板１２０には、圧電素子３００を駆動するためのスイッチング素子を有する駆動回路１２１が実装されている。

【0062】

振動板５０は、図５等に示すように、第１層５１と第２層５２と第３層５３とを含み、これらがこの順で－Ｚ方向に積層される。すなわち第１層５１は、振動板５０のうち最も＋Ｚ方向側に配置されて圧力室基板１０に接する層であり、第３層５３は、振動板５０のうち最も－Ｚ方向側に配置されて圧電素子３００に接する層であり、第２層５２は、これら第１層５１と第３層５３との間に配される層である。

【0063】

なお、図５等において、振動板５０を構成する層同士の界面が明確に図示されているが、当該界面は明確でなくともよく、例えば、互いに隣り合う２つの層の界面付近において当該２つの層の構成材料同士が混在してもよい。

【0064】

第１層５１は、圧力室基板１０の全面に設けられ、構成元素としてケイ素（Ｓｉ）を含む。具体的には、第１層５１は、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）で構成される弾性膜である。第１層５１の形成方法は、特に限定されないが、第１層５１は、例えば、圧力室基板１０の表面を熱酸化することによって形成される。第１層５１中のケイ素は、酸化物の状態で存在するほか、単体、窒化物または酸窒化物等の状態で存在してもよい。

【0065】

第３層５３は、詳しくは後述するが、圧力室基板１０の全面には設けられておらず、所定の領域に設けられ、構成元素としてジルコニウム（Ｚｒ）を含む。具体的には、第３層５３は、例えば、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）で形成される絶縁膜である。第３層５３の形成方法は、特に限定されないが、第３層５３は、例えば、スパッタリング法等によりジルコニウム単体の層を形成した後に、当該層を熱酸化することによって形成される。第３層５３中のジルコニウムは、酸化物の状態で存在するほか、単体、窒化物または酸窒化物等の状態で存在してもよい。

【0066】

酸化ジルコニウムは、優れた電気絶縁性、機械的強度および靱性を有する。このため、第３層５３が酸化ジルコニウムを含むことにより、振動板５０の特性を高めることができる。また、例えば、圧電体層７０がチタン酸ジルコン酸鉛で構成される場合、第３層５３が酸化ジルコニウムを含むことにより、圧電体層７０を形成する際、高い配向率で（１００）面に優先配向した圧電体層７０を得やすいという利点もある。

【0067】

第２層５２は、構成元素としてジルコニウム以外を含み、第１層５１と第３層５３との間に設けられる層であり、圧力室基板１０の全面に設けられている。この第２層５２によって第１層５１と第３層５３との接触が防止されるため、第１層５１中のシリコン酸化物が第３層５３中のジルコニウムにより還元されることが低減される。

【0068】

ここで、第２層５２は、第３層５３の構成元素であるジルコニウムよりも酸化され難い金属元素を含む層であることが好ましく、さらに、当該金属元素の酸化物で構成されるのが好適である。言い換えると、第２層５２は、ジルコニウムよりも酸化物生成自由エネルギーの大きい金属元素を含むのが好ましい。なお、酸化物生成自由エネルギーの大小関係は、例えば、公知のエリンガムダイアグラムに基づいて評価することが可能である。

【0069】

具体的には、第２層５２は、例えば、チタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、クロム（Ｃｒ）、タンタル（Ｔａ）のうちの何れかの金属元素を構成元素として含んで構成されることが好ましい。なお、第２層５２は、金属元素を１つだけ含むものであってもよく、２以上の複数の金属元素を含むものであってもよい。

【0070】

第２層５２がジルコニウムよりも酸化され難い金属元素を含むことで、第２層５２がジルコニウムよりも酸化されやすい金属元素を含む場合に比べて、つまり第２層５２に含まれる金属元素の酸化物生成自由エネルギーがジルコニウムの酸化物生成自由エネルギーよりも小さい構成に比べて、第１層５１に含まれるシリコン酸化物の還元を低減することができる。この結果、第２層５２を用いない構成に比べて、第１層５１と第３層５３との密着力を高めることができる。

【0071】

また第２層５２を設けることで、第３層５３の界面に隙間が形成されるのを抑制できる。つまり第３層５３と第２層５２との界面に水分が侵入するのを抑制することができる。したがって、第３層５３のジルコニウムが水分によって脆化するのを抑制することができ、第３層５３の剥離やクラック等の破損を抑制することができる。

【0072】

また第２層５２の材料は、第１層５１の材料のヤング率よりも高いことが好ましい。上述のように、第２層５２は、構成元素として、チタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、クロム（Ｃｒ）、タンタル（Ｔａ）のうちの何れかの金属元素を含むことが好ましい。これにより、後述するように第３層５３をエッチングする際、オーバーエッチングを抑制することができる。

【0073】

第２層５２の材料は、さらに第３層５３の材料のヤング率よりも高いことが好ましい。例えば、チタン（Ｔｉ）やアルミニウム（Ａｌ）は、第３層５３の材料であるジルコニウム（Ｚｒ）のヤング率よりも高い。したがって、第２層５２の材料として、これらを用いることで、第２層５２の厚さを比較的薄くしてもエッチングストップ層として機能の確保できる。また第２層５２の厚さを薄くすることで、振動板５０の変位を向上することもできる。さらに、第２層５２を用いることで、これらの材料を用いることで原子拡散が抑えられる。結果としてリーク電流の発生を抑制することができる。

【0074】

一方で、例えば、クロム（Ｃｒ）やタンタル（Ｔａ）は、第３層５３の材料であるジルコニウム（Ｚｒ）よりもヤング率が低い。このため、第２層５２の材料としてこれらの材料を用いることで、振動板５０の変位量を向上させ易くなる。また、これらの材料を用いた場合でも、第２層５２の厚さを増加させることで、エッチングストップ層としても機能させることができる。

【0075】

ところで、本発明に係る記録ヘッド２では、振動板５０を構成する第３層５３は、振動板５０の全面には設けられておらず、所定の領域に設けられている。

【0076】

具体的には、図５に示すように、第３層５３は、個別リード電極９１の引き出し方向とは直交する方向であるＸ軸方向において、各圧力室１２に対応する領域に設けられている。本実施形態では、第３層５３は、圧電体層７０と略同一幅で形成されている。つまりＸ軸方向における第３層５３の両端部は、圧力室１２の内側で、且つ第１電極６０の端部よりも外側に位置している。したがって、圧力室１２のＸ軸方向の両端部に対向する部分、いわゆる振動板５０の腕部には第３層５３が形成されていない部分が存在する。これにより、圧電素子３００の駆動に伴う振動板５０の変位量を向上することができる。なおＹ軸方向における第３層５３の両端部の位置は、本実施形態では、それぞれ圧力室１２の外側に位置している。

【0077】

このように第３層５３は、Ｘ軸方向においては、各圧力室１２に対応する領域にそれぞれ離間して設けられている。言い換えれば、振動板５０は、次のような構成となっている。例えば、図５において、振動板５０のうち、第１方向であるＺ軸方向にみて圧力室１２と重なり、かつ、第１電極６０、圧電体層７０及び第２電極８０と重なる領域を能動領域Ａ１と称する。すなわち、圧力室１２に対向する振動板５０のうち、圧電素子３００の活性部３１０と重なる領域を能動領域Ａ１と称する。

【0078】

また振動板５０のうち、Ｚ軸方向にみて圧力室１２と重なり、かつ、第１電極６０、圧電体層７０及び第２電極８０と重ならない領域を非能動領域Ａ２と称する。すなわち、圧力室１２に対向する振動板５０のうち、圧電素子３００の活性部３１０と重ならない領域を非能動領域Ａ２と称する。本実施形態では、Ｚ軸方向にみて圧力室１２と重なり、かつ、第１電極６０と重ならない領域が非能動領域Ａ２となる。つまり、圧力室１２に対向する振動板５０のうち、能動領域Ａ１とは異なる領域が非能動領域Ａ２となる。この非能動領域Ａ２には、いわゆる振動板５０の腕部に相当する領域が含まれ、本実施形態では、Ｚ軸方向の断面視において、２つの非能動領域Ａ２の間に能動領域Ａ１が位置する構成となっている。

【0079】

また本実施形態では、Ｚ軸方向において、圧力室基板１０、振動板５０、第１電極６０、圧電体層７０及び第２電極８０が、この順で積層されており、共通電極である第２電極８０は、能動領域Ａ１から非能動領域Ａ２にかけて連続して設けられている。

【0080】

そしてＸ軸方向において、能動領域Ａ１の振動板５０は、第１層５１と第２層５２と第３層５３とを有している。一方、Ｘ軸方向において、非能動領域Ａ２の一部の振動板５０は、第１層５１と第２層５２とを有するが、第３層５３を有していない。すなわち、振動板５０を構成する第１層５１及び第２層５２は、能動領域Ａ１と非能動領域Ａ２との間で連続して全域に亘って形成されているが、第３層５３は、非能動領域Ａ２の一部において除去されている。本実施形態では、非能動領域Ａ２の隔壁１１側の一部の領域で第３層５３が除去されている。このように、振動板５０のうち、第１方向であるＺ軸方向にみて圧力室１２と重なり、かつ、第３層５３と重ならない領域を除去領域Ａ３と称する。なお、除去領域Ａ３は非能動領域Ａ２の一部である。この除去領域Ａ３における振動板５０は、第１層５１と第２層５２とで構成されている。なお、Ｘ軸方向における第３層５３の端部の位置、つまり除去領域Ａ３の境界は、本実施形態では、溝部７１で規定される圧電体層７０の端面の延長線上に位置している。

【0081】

また本実施形態では、Ｘ軸方向においては、第３層５３は、非能動領域Ａ２だけでなく圧力室１２の外側の領域も除去されている。つまりＸ軸方向において、圧力室１２の外側の領域においても、振動板５０は、第１層５１と第２層５２とで構成されている。ただし、圧力室１２の外側の領域の第３層５３は、必ずしも除去しなくてもよい。

【0082】

以上のように本実施形態に係る記録ヘッド２は、第１方向であるＺ軸方向で積層された第１電極６０と圧電体層７０と第２電極８０とを含む圧電素子３００と、圧電素子３００の駆動により振動する振動板５０と、振動板５０の振動により液体であるインクに圧力を付与する圧力室１２を区画する圧力室基板１０と、を有し、圧力室基板１０、振動板５０および圧電素子３００が、Ｚ軸方向においてこの順で積層されており、振動板５０は、構成元素としてケイ素を含む第１層５１と、第１層５１と第１電極６０との間に配置され、構成元素としてジルコニウム以外の金属元素を含む第２層５２と、第２層５２と第１電極６０との間に配置され、構成元素としてジルコニウムを含む第３層５３と、を含み、振動板５０のうち、Ｚ軸方向にみて圧力室１２と重なり、かつ、第１電極６０、圧電体層７０及び第２電極８０と重なる領域を能動領域Ａ１とし、振動板５０のうち、Ｚ軸方向にみて圧力室１２と重なり、かつ、第１電極６０、圧電体層７０及び第２電極８０と重ならない領域を非能動領域Ａ２としたとき、振動板５０は、能動領域Ａ１において、第１層５１と第２層５２と第３層５３とを有し、非能動領域Ａ２の少なくとも一部において、第１層５１と第２層５２とを有し、かつ、第３層５３を有さない。

【0083】

このような構成とすることで、圧電素子３００の駆動に伴う振動板５０の変位量を向上しつつ、振動板５０に対するクラックの発生を抑制することができる。また能動領域Ａ１及び非能動領域Ａ２において振動板５０が第２層５２を備えていることで、非能動領域Ａ２の一部、つまり振動板の腕部において第３層５３を、例えば、ドライエッチングにより除去する際、構成元素としてケイ素を含む第１層５１までオーバーエッチングにより除去されることはない。したがって、振動板５０の信頼性の低下を防止することができる。

【0084】

ここで、振動板５０の非能動領域Ａ２の少なくとも一部、本実施形態では除去領域Ａ３において、構成元素としてジルコニウムを含む第３層５３が除去されているため、非能動領域Ａ２には第３層５３の端部が存在することになる。このため、第３層５３の端部から第３層５３とその下地層との界面に水分が侵入し、第３層５３の剥離やクラック等の破損が生じる虞がある。

【0085】

しかしながら、本発明では、振動板５０が構成元素としてジルコニウム以外の金属元素を含む第２層５２を備えることで、つまり第３層５３の下地層として第２層５２が設けられることで、第３層５３の密着性が向上する。このため、非能動領域Ａ２に存在する第３層５３の端部から第３層５３と第２層５２との界面に水分が侵入するのを抑制することができる。したがって、第３層５３のジルコニウムが水分によって脆化するのを抑制することができ、第３層５３の剥離やクラック等の破損を抑制することができる。

【0086】

また、非能動領域Ａ２内の振動板５０の第３層５３が除去された除去領域Ａ３においては、振動板５０の厚さが薄くなり応力も集中し易くなるため、この除去領域Ａ３に設けられる第２電極８０のクラックや剥離が生じる虞がある。

【0087】

しかしながら、本発明では、振動板５０の除去領域Ａ３において第２電極８０を第２層５２上に直接的に積層する構成とし、これら第２電極８０と第２層５２とを、互いに親和性の高い材料で形成している。例えば、第２電極８０の材料として、チタン（Ｔｉ）やイリジウム（Ｉｒ）等の金属材料を用いる場合、第２層５２の材料として、これら金属材料の酸化物や窒化物を用いる。すなわち、第２電極８０は、金属元素の単体を含み、第２層５２は、当該金属元素の酸化物または窒化物を含むようにしている。

【0088】

これにより振動板５０の第２層５２と圧電素子３００を構成する第２電極８０との密着性が向上し、腕部における振動板５０や第２電極８０の破損を抑制することができる。

【0089】

また、第２層５２は、振動板５０の能動領域Ａ１と非能動領域Ａ２との間で連続して形成されていることが好ましい。すなわち第２層５２は、能動領域Ａ１及び非能動領域Ａ２内の全領域に亘って形成されていることが好ましい。これにより、振動板５０に対するクラックの発生を抑制し易くなる。

【0090】

なお第２層５２は、必ずしも振動板５０の能動領域Ａ１と非能動領域Ａ２との間で連続して形成されていなくてもよい。例えば、振動板５０の第３層５３が形成されている領域の中央部の一部に、第２層５２が形成されていない領域が存在していてもよい。

【0091】

また、第２層５２の材料のヤング率は、第１層５１の材料のヤング率よりも高いことが好ましい。これにより、振動板５０の第３層５３をエッチングする際にオーバーエッチングを抑制し易くなる。

【0092】

第２層５２は、構成元素として第３層５３の構成元素であるジルコニウムよりも酸化され難い金属元素を含むことが好ましい。第２層５２は、構成元素として、チタン、アルミニウム、クロム、タンタルの何れかの金属元素を含むことが好ましい。

【0093】

第１層５１と第３層５３との関係において、第３層に含まれるジルコニウム（Ｚｒ）は、相対的に酸化され易く、第１層５１に含まれるシリコン酸化物（ＳＩＯ_２）は還元され易い。このため、第３層５３と第１層５１とを直接的に積層した場合、第１層のシリコン酸化物が還元される。当該還元により生成されたケイ素単体が第１層５１から第３層５３に拡散されることで、第３層５３の界面に空隙が発生する虞がある。

【0094】

しかしながら、第１層５１と第３層５３との間に第２層５２を設け、この第２層５２を第３層５３の構成元素であるジルコニウムよりも酸化され難い金属元素を含むようにすることで、上記拡散に起因する空隙の発生を抑えることができる。したがって、第３層５３の密着力を向上して、第３層５３の剥離やクラック等の破損を抑制することができる。

【0095】

また非能動領域Ａ２の少なくとも一部において、振動板５０の第２層５２は、第１電極６０又は第２電極８０の一方の電極に隣接して積層されることが好ましい。例えば、本実施形態では、非能動領域Ａ２の少なくとも一部、つまり除去領域Ａ３において、振動板５０の第２層５２は、第２電極８０に隣接して積層されている。

【0096】

また振動板５０の第２層５２と隣接して積層される第２電極８０の構成元素は、第２層５２に含まれる金属元素を含むことが好ましい。さらに、振動板５０の第２層５２と隣接して積層される第２電極８０は、当該金属元素の単体を含み、第２層５２は、当該金属元素の酸化物または窒化物を含むことが好ましい。

【0097】

これにより、振動板５０の第２層５２と圧電素子３００を構成する第２電極８０との密着性が向上し、腕部における振動板５０や第２電極８０の破損を抑制することができる。

【0098】

非能動領域Ａ２のうち、第１方向であるＺ軸方向にみて圧力室１２と重なり、かつ、第３層５３を有さない除去領域Ａ３は、第１方向にみて圧電体層７０と重ならないことが好ましい。振動板５０の第３層５３が形成された領域と、第３層５３が形成されていない領域との両方に連続して圧電体層７０が形成されている場合に比べて、圧電体層７０の結晶性が均質となり易いからである。

【0099】

なお本実施形態では、Ｘ軸方向における振動板５０の第３層５３の端部の位置は、圧電体層７０の端面の延長線上に位置しているが、第３層５３の端部の位置は、必ずしも圧電体層７０の端面の延長線上に位置していなくてもよい。Ｘ軸方向における第３層５３の端部の位置は、圧電体層７０の端面の延長線よりも外側であってもよい。またＸ軸方向における第３層５３の端部の位置は、圧電体層７０の端面の延長線よりも内側であってもよい。

【0100】

また本実施形態では、非能動領域Ａ２内の一部の除去領域Ａ３において第３層５３が除去された構成を例示したが、非能動領域Ａ２内の除去領域Ａ３の範囲は特に限定されるものではなく、例えば、非能動領域Ａ２と除去領域Ａ３とが一致していてもよい。すなわち非能動領域Ａ２の全域において第３層５３が形成されていなくてもよい。

【0101】

（実施形態２）
図６は、実施形態２に係る記録ヘッドの断面図である。
本実施形態は、記録ヘッド２が備える振動板５０及び圧電素子３００の変形例であり、それ以外の構成は実施形態１と同様である。なお実施形態１と同一部材には同一符号を付し、重複する説明は省略する。また本実施形態に係る記録ヘッド２の特徴も、振動板５０の構成にあり、圧電素子３００の基本的構成は既存のものである。

【0102】

図６に示すように、本実施形態に係る記録ヘッド２は、振動板５０の－Ｚ側に設けられる圧電素子３００を備え、この圧電素子３００の第１電極６０が共通電極を構成し、第２電極８０が個別電極を構成している。

【0103】

振動板５０は、実施形態１と同様に、第１層５１と第２層５２と第３層５３とを有し、これらがこの順で－Ｚ方向に積層され、第３層５３は、振動板５０の全面には設けられておらず、所定の領域に設けられている。すなわちＸ軸方向において、第３層５３は、圧力室１２の幅よりも狭く形成されている。

【0104】

本実施形態に係る圧電素子３００を構成する第１電極６０は、このような第１層５１、第２層５２及び第３層５３を有する振動板５０上に複数の圧力室１２に対応する領域に亘って連続して設けられ、複数の活性部３１０に共通する共通電極となっている。すなわち第１電極６０は、Ｘ軸方向において、振動板５０の第２層５２及び第３層５３上に連続的に形成されている。

【0105】

第２電極８０は、第１電極６０の－Ｚ方向側に圧電体層７０を介して積層され、圧力室１２毎に切り分けられて活性部３１０毎に独立する個別電極を構成する。第２電極８０は、Ｘ軸方向において圧力室１２よりも狭い幅で形成されている。すなわち、Ｘ軸方向において、第２電極８０の端部は、圧力室１２に対向する領域の内側に位置している。本実施形態では、Ｘ軸方向における第２電極８０の端部は、圧電体層７０の端部の位置とほぼ一致している。

【0106】

また圧電素子３００上には、絶縁材料からなる保護膜１５０が設けられている。図示は省略するが、第１電極６０に接続される共通リード電極と、各第２電極８０に接続される個別リード電極とは、この保護膜１５０上に設けられる。

【0107】

そして、このような本実施形態の記録ヘッド２においても、振動板５０は、実施形態１と同様、次のような構成となっている。例えば、図６において、振動板５０のうち、第１方向であるＺ軸方向にみて圧力室１２と重なり、かつ、第１電極６０、圧電体層７０及び第２電極８０と重なる領域を能動領域Ａ１と称する。すなわち、圧力室１２に対向する振動板５０のうち、圧電素子３００の活性部３１０と重なる領域を能動領域Ａ１と称する。また振動板５０のうち、Ｚ軸方向にみて圧力室１２と重なり、かつ、第１電極６０、圧電体層７０及び第２電極８０のそれぞれと重ならない領域を非能動領域Ａ２と称する。すなわち圧力室１２に対向する振動板５０のうち、圧電素子３００の活性部３１０と重ならない領域を非能動領域Ａ２と称する。この非能動領域Ａ２には、いわゆる振動板５０の腕部に相当する領域が含まれ、本実施形態では、Ｚ軸方向の断面視において、２つの非能動領域Ａ２の間に能動領域Ａ１が位置する構成となっている。

【0108】

またＺ軸方向において、圧力室基板１０、振動板５０、第１電極６０、圧電体層７０及び第２電極８０が、この順で積層されており、共通電極である第１電極６０は、Ｘ軸方向において能動領域Ａ１から非能動領域Ａ２にかけて連続して設けられている。

【0109】

そしてＸ軸方向における能動領域Ａ１の振動板５０は、第１層５１と第２層５２と第３層５３とを有している。一方、Ｘ軸方向における非能動領域Ａ２の一部の振動板５０は、第１層５１と第２層５２とを有するが、第３層５３を有していない。すなわち、振動板５０を構成する第１層５１及び第２層５２は、能動領域Ａ１と非能動領域Ａ２との間で連続して全域に亘って形成されているが、第３層５３は、非能動領域Ａ２の一部において除去されている。すなわち非能動領域Ａ２の隔壁１１側の除去領域Ａ３で第３層５３が除去されており、この除去領域Ａ３における振動板５０は、第１層５１と第２層５２とで構成されている。

【0110】

この本実施形態の構成においても、実施形態１と同様の作用効果が得られる。例えば、圧電素子３００の駆動に伴う振動板５０の変位量を向上しつつ、振動板５０に対するクラックの発生を抑制することができる。また能動領域Ａ１及び非能動領域Ａ２において振動板５０が第２層５２を備えていることで、振動板５０の腕部において第３層５３をエッチングする際のオーバーエッチングを抑制することができ、振動板５０の信頼性の低下を防止することができる。

【0111】

（実施形態３）
図７は、実施形態３に係る記録ヘッドの断面図である。
本実施形態は、記録ヘッド２が備える振動板５０及び圧電素子３００の変形例であり、それ以外の構成は上述の実施形態と同様である。なお実施形態１と同一部材には同一符号を付し、重複する説明は省略する。また本実施形態に係る記録ヘッド２の特徴も、振動板５０の構成にあり、圧電素子３００の基本的構成は既存のものである。

【0112】

図７に示すように、圧電素子３００は、圧力室基板１０の－Ｚ方向側に、第１層５１、第２層５２及び第３層５３を有する振動板５０を介して設けられ、Ｚ軸方向に積層された第１電極６０と、圧電体層７０と、第２電極８０とを具備する。

【0113】

この圧電素子３００の活性部３１０は、図示は省略するが、Ｚ軸方向にみた平面視において各圧力室１２の開口縁部に沿って環状に設けられ、圧力室１２の中央部には設けられていない。

【0114】

このため、図７に示すＸ軸方向の断面において、圧電素子３００の活性部３１０は、圧力室１２の両端部に対応して設けられ、圧力室１２の中央部には設けられていない。なおＹ軸方向の断面においても、圧電素子３００の活性部３１０は、同様の構成となる。つまり活性部３１０は、圧力室１２の開口縁部のどの位置においても、圧力室１２の内側から圧力室１２の外側まで延在している。

【0115】

このような圧電素子３００を構成する第１電極６０は、複数の活性部３１０に共通する共通電極であり、振動板５０の－Ｚ方向側に複数の圧力室１２に対応する領域に亘って連続して設けられている。圧電体層７０は、圧力室１２毎、すなわち、活性部３１０毎に独立して設けられている。圧電体層７０は、圧力室１２の開口縁部に沿って所定幅で環状に設けられ、圧力室１２の中央部に対応する部分には設けられていない。なお本実施形態では、圧電体層７０は、活性部３１０毎に切り分けられて独立して設けられているが、複数の活性部３１０に亘って連続して設けられていてもよい。

【0116】

第２電極８０は、圧電体層７０の第１電極６０とは反対面側に設けられ、活性部３１０毎に独立する個別電極を構成する。本実施形態では、第２電極８０は、各活性部３１０を構成する圧電体層７０上に亘って連続して設けられている。すなわち第２電極８０は、圧電体層７０と同一幅で圧力室１２の開口縁部に沿って環状に設けられ、圧力室１２の中央部に対応する部分には設けられていない。そして、この第２電極８０が設けられた部分が、圧電素子３００の活性部３１０となる。

【0117】

また圧電素子３００上には、絶縁材料からなる保護膜１５０が設けられる。図示は省略するが、第１電極６０に接続される共通リード電極と、各第の電極８０に接続される個別リード電極とは、この保護膜１５０上に設けられる。

【0118】

ここで、本実施形態に係る記録ヘッド２においても、振動板５０を構成する第３層５３は、振動板５０の全面には設けられておらず、所定の領域に設けられている。

【0119】

具体的には、振動板５０を構成する第３層５３は、各圧力室１２に対向する領域において活性部３１０に対応して設けられている。すなわち、第３層５３は、圧力室１２に対向する領域内において圧力室１２の周縁部に対向する位置には設けられているが、圧力室１２の中央部に対向する位置には設けられていない。

【0120】

このため、図７に示す圧力室１２の並設方向であるＸ軸方向の断面において、第３層５３は、圧力室１２の両端部に対応する位置に設けられ、圧力室１２の中央部には設けられない。圧力室１２に対向する領域における第３層５３の端部の位置は、圧電体層７０の端面の延長線上に位置している。ただし、第３層５３の端部の位置は、必ずしも圧電体層７０の端面の延長線上でなくてもよく、非能動領域Ａ２内であれば、圧電体層７０の端面の延長線よりも内側であっても外側であってもよい。なおＹ軸方向の断面においても、第３層５３を含む振動板５０は、同様の構成となる。

【0121】

本実施形態の構成では、振動板５０の圧力室１２の中央部に対応する部分が、いわゆる腕部に相当する。つまり本実施形態の構成においても、いわゆる振動板５０の腕部には、第３層５３が形成されていない部分が存在する。これにより、圧電素子３００の駆動に伴う振動板５０の変位量を向上することができる。

【0122】

なお第３層５３は、圧力室１２の外側の領域では連続的に形成されている。勿論、第３層５３は、圧力室１２の外側の領域で連続している必要はない。例えば、圧力室１２の外側で圧電体層７０が形成されていない領域の第３層５３は、除去するようにしてもよい。

【0123】

そして、このような第３層５３を含む振動板５０は、本実施形態においても、言い換えれば次のような構成となっている。例えば、図７において、振動板５０のうち、第１方向であるＺ軸方向にみて圧力室１２と重なり、かつ、第１電極６０、圧電体層７０及び第２電極８０と重なる領域を能動領域Ａ１と称する。すなわち、圧力室１２に対向する振動板５０のうち、圧電素子３００の活性部３１０と重なる領域を能動領域Ａ１と称する。また振動板５０のうち、Ｚ軸方向にみて圧力室１２と重なり、かつ、第１電極６０、圧電体層７０及び第２電極８０と重ならない領域を非能動領域Ａ２と称する。すなわち圧力室１２に対向する振動板５０のうち、圧電素子３００の活性部３１０と重ならない領域を非能動領域Ａ２と称する。つまり本実施形態では、圧力室１２に対向する振動板５０のうち、圧力室１２の中央部に対向する領域が非能動領域Ａ２となり、Ｚ軸方向の断面視においては、非能動領域Ａ２は、２つの能動領域Ａ１の間に位置する。

【0124】

また本実施形態では、Ｚ軸方向において、圧力室基板１０、振動板５０、第１電極６０、圧電体層７０及び第２電極８０が、この順で積層されており、共通電極である第１電極６０が、能動領域Ａ１から非能動領域Ａ２にかけて連続して設けられている。

【0125】

そして、能動領域Ａ１の振動板５０は、第１層５１と第２層５２と第３層５３とを有している。一方、非能動領域Ａ２の振動板５０は、第１層５１と第２層５２とを有するが、第３層５３を有していない。すなわち、振動板５０を構成する第１層５１及び第２層５２は、能動領域Ａ１と非能動領域Ａ２との間で連続して全域に亘って形成されているが、第３層５３は、非能動領域Ａ２の少なくとも一部において除去されている。すなわち非能動領域Ａ２の外周部を除く中央部分の除去領域Ａ３で第３層５３が除去されており、除去領域Ａ３における振動板５０は、第１層５１と第２層５２とで構成されている。

【0126】

この本実施形態の構成においても、上述の実施形態と同様の作用効果が得られる。例えば、圧電素子３００の駆動に伴う振動板５０の変位量を向上しつつ、振動板５０に対するクラックの発生を抑制することができる。また能動領域Ａ１及び非能動領域Ａ２において振動板５０が第２層５２を備えることで、振動板５０の圧力室１２の中央部に対応する部分、つまり振動板５０の腕部において第３層５３をエッチングする際、オーバーエッチングを抑制することができ、振動板５０の信頼性の低下を防止することができる。

【0127】

（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。

【0128】

例えば、上述の実施形態では、振動板５０として、第１層５１、第２層５２及び第３層５３を備える構成を例示したが、振動板５０の構成はこれに限定されるものではない。振動板５０は、第１層５１、第２層５２及び第３層５３以外の層を含んで構成されていてもよい。例えば、振動板５０は、第１層５１と第２層５２との間に応力制御層としての第４層を備えていてもよい。

【0129】

また上述の実施形態では、圧力室１２の短手方向における振動板５０の構成を例示して本発明を説明したが、勿論、本発明は、圧力室１２の長手方向における振動板５０の構成にも適用することができる。

【0130】

また、上述の実施形態では、記録装置１として、記録ヘッド２が搬送体８に搭載されて主走査方向であるＹ軸に沿って往復移動するものを例示したが、記録装置１の構成はこれに限定されるものではない。記録装置１は、例えば、記録ヘッド２が固定されて、紙等の媒体Ｓを副走査方向であるＸ軸に沿って移動させるだけで印刷を行う、いわゆるライン式記録装置にも本発明を適用することができる。

【0131】

なお、上記実施形態においては、液体噴射ヘッドの一例としてインクジェット式記録ヘッドを挙げ、また液体噴射装置の一例としてインクジェット式記録装置を挙げて本発明を説明したが、本発明は、広く液体噴射ヘッド及び液体噴射装置全般を対象としたものである。本発明は、インク以外の液体を噴射する液体噴射ヘッドや液体噴射装置にも勿論適用することができる。その他の液体噴射ヘッドとしては、例えば、プリンター等の画像記録装置に用いられる各種の記録ヘッド、液晶ディスプレイ等のカラーフィルターの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬディスプレイ、ＦＥＤ（電界放出ディスプレイ）等の電極形成に用いられる電極材料噴射ヘッド、バイオｃｈｉｐ製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等が挙げられる。また本発明は、かかる液体噴射ヘッドを備えた液体噴射装置にも適用できる。

【0132】

また、本発明は、インクジェット式記録ヘッドに代表される液体噴射ヘッドに限定されず、超音波デバイス、モーター、圧力センサー、焦電素子、強誘電体素子などの圧電デバイスにも適用することができる。また本発明は、これらの圧電デバイスを利用した完成体、例えば、上記液体等噴射ヘッドを利用した液体等噴射装置の他、上記超音波デバイスを利用した超音波センサー、上記モーターを駆動源として利用したロボット、上記焦電素子を利用したＩＲセンサー、強誘電体素子を利用した強誘電体メモリー等にも適用することができる。

【符号の説明】

【0133】

１…インクジェット式記録装置（記録装置）、２…記録ヘッド、３…液体容器、４…制御ユニット、５…搬送機構、６…移動機構、７…搬送ローラー、８…搬送体、９…搬送ベルト、１０…圧力室基板、１１…隔壁、１２…圧力室、１５…連通板、１６…ノズル連通路、１７…第１マニホールド部、１８…第２マニホールド部、１９…供給連通路、２０…ノズルプレート、２１…ノズル、３０…保護基板、３１…保持部、３２…貫通孔、４０…ケース部材、４１…収容部、４２…第３マニホールド部、４３…接続口、４４…導入口、４５…コンプライアンス基板、４６…封止膜、４７…固定基板、４８…開口部、４９…コンプライアンス部、５０…振動板、５１…第１層、５２…第２層、５３…第３層、６０…第１電極、７０…圧電体層、７１…溝部、８０…第２電極、９１…個別リード電極、９２…共通リード電極、１００…マニホールド、１２０…配線基板、１２１…駆動回路、１５０…保護膜、３００…圧電素子、３１０…活性部、Ｓ…媒体、Ａ１…能動領域、Ａ２…非能動領域、Ａ３…除去領域

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】