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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】P2023173529
(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
【ＦＩ】
B41J2/14 611
B41J2/14 305
【審査請求】未請求
【請求項の数】14
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022085846
(22)【出願日】2022-05-26
(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
(72)【発明者】
【氏名】森 政貴
(72)【発明者】
【氏名】平井 栄樹
【テーマコード（参考）】
2C057
【Ｆターム（参考）】
2C057AF67
2C057AG44
2C057AG91
2C057AG92
2C057AN01
2C057BA04
2C057BA14
(57)【要約】
【課題】配線間において十分な絶縁性が得られず、マイグレーション等に起因する圧電体層の破壊が発生する虞がある。
【解決手段】圧力室１２に対向する能動領域Ａ０には、振動板５０と、第１電極６０と、圧電体層７０と、第２電極８０とが、圧力室基板１０側からこの順で積層され、圧力室１２の長手方向における能動領域Ａ０よりも外側の領域は、圧電体層７０と、第２電極８０と、絶縁層１５０と、第１導電層９４（９１）と、が圧力室基板１０側からこの順で積層された第１領域Ａ１と、圧電体層７０と、絶縁層１５０と、が圧力室基板１０側からこの順で積層され、かつ、第２電極８０と、第１導電層９４（９１）とが積層されていない第２領域Ａ２と、を含む構成とする。
【選択図】図５
【解決手段】圧力室１２に対向する能動領域Ａ０には、振動板５０と、第１電極６０と、圧電体層７０と、第２電極８０とが、圧力室基板１０側からこの順で積層され、圧力室１２の長手方向における能動領域Ａ０よりも外側の領域は、圧電体層７０と、第２電極８０と、絶縁層１５０と、第１導電層９４（９１）と、が圧力室基板１０側からこの順で積層された第１領域Ａ１と、圧電体層７０と、絶縁層１５０と、が圧力室基板１０側からこの順で積層され、かつ、第２電極８０と、第１導電層９４（９１）とが積層されていない第２領域Ａ２と、を含む構成とする。
【選択図】図５
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１電極と圧電体層と第２電極とを含む圧電素子と、
前記第２電極と電気的に接続する第１導電層と、
絶縁材料で形成される絶縁層と、
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、
前記圧力室に対向する能動領域には、前記振動板と、前記第１電極と、前記圧電体層と、前記第２電極とが、前記圧力室基板側からこの順で積層され、
前記圧力室の長手方向における前記能動領域よりも外側の領域は、
前記圧電体層と、前記第２電極と、前記絶縁層と、前記第１導電層と、が前記圧力室基板側からこの順で積層された第１領域と、
前記圧電体層と、前記絶縁層と、が前記圧力室基板側からこの順で積層され、かつ、前記第２電極と、前記第１導電層とが積層されていない第２領域と、を含む
ことを特徴とする液体噴射ヘッド。
前記第２電極と電気的に接続する第１導電層と、
絶縁材料で形成される絶縁層と、
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、
前記圧力室に対向する能動領域には、前記振動板と、前記第１電極と、前記圧電体層と、前記第２電極とが、前記圧力室基板側からこの順で積層され、
前記圧力室の長手方向における前記能動領域よりも外側の領域は、
前記圧電体層と、前記第２電極と、前記絶縁層と、前記第１導電層と、が前記圧力室基板側からこの順で積層された第１領域と、
前記圧電体層と、前記絶縁層と、が前記圧力室基板側からこの順で積層され、かつ、前記第２電極と、前記第１導電層とが積層されていない第２領域と、を含む
ことを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項2】
前記第１導電層の厚さが、前記第２電極の厚さよりも厚い
ことを特徴とする請求項１に記載の液体噴射ヘッド。
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領域における前記絶縁層の前記圧力室基板とは反対側の端面は、前記第１領域における前記絶縁層の前記圧力室基板とは反対側の端面よりも、前記圧力室基板側に位置する
ことを特徴とする請求項２に記載の液体噴射ヘッド。
ことを特徴とする請求項２に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項4】
前記圧電体層の厚さは、前記第２領域において前記第１領域よりも薄い
ことを特徴とする請求項３に記載の液体噴射ヘッド。
ことを特徴とする請求項３に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項5】
前記第２領域に隣接する領域は、
前記絶縁層と、前記第１電極に電気的に接続する第２導電層と、が積層された第３領域を含み、
前記圧力室の長手方向において、前記第２領域は、前記第１領域と、前記第３領域と、の間に位置する
ことを特徴とする請求項３または４に記載の液体噴射ヘッド。
前記絶縁層と、前記第１電極に電気的に接続する第２導電層と、が積層された第３領域を含み、
前記圧力室の長手方向において、前記第２領域は、前記第１領域と、前記第３領域と、の間に位置する
ことを特徴とする請求項３または４に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項6】
前記第２導電層の厚さは、前記第１電極の厚さよりも厚い
ことを特徴とする請求項５に記載の液体噴射ヘッド。
ことを特徴とする請求項５に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項7】
前記第１領域に隣接する領域は、
前記圧電体層と、前記第２電極と、前記第１導電層と、がこの順で積層された第４領域を含み、
前記圧力室の長手方向において、前記第１領域は、前記第４領域と、前記第２領域と、の間に位置する
ことを特徴とする請求項５に記載の液体噴射ヘッド。
前記圧電体層と、前記第２電極と、前記第１導電層と、がこの順で積層された第４領域を含み、
前記圧力室の長手方向において、前記第１領域は、前記第４領域と、前記第２領域と、の間に位置する
ことを特徴とする請求項５に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項8】
前記圧力室の長手方向において、前記第１領域は前記第３領域よりも広い
ことを特徴とする請求項７に記載の液体噴射ヘッド。
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】
前記圧力室の長手方向において、前記第４領域は前記第１領域よりも広い
ことを特徴とする請求項７に記載の液体噴射ヘッド。
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10】
前記圧電素子が収容される空間を区画する保護基板を有し、
前記保護基板は、前記第２領域において前記絶縁層と接着剤を介して接合される
ことを特徴とする請求項１に記載の液体噴射ヘッド。
前記保護基板は、前記第２領域において前記絶縁層と接着剤を介して接合される
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11】
前記第１領域に隣接する領域は、
前記圧電体層と、前記第２電極と、前記第１導電層と、がこの順で積層された第４領域を含み、
前記圧力室の長手方向において、前記第１領域は、前記第４領域と前記第２領域との間に位置し、
前記第１導電層は、前記第１領域から前記第４領域にかけて段差を有し、
前記保護基板は、前記第１領域において前記第１導電層と接着剤を介して接合される
ことを特徴とする請求項１０に記載の液体噴射ヘッド。
前記圧電体層と、前記第２電極と、前記第１導電層と、がこの順で積層された第４領域を含み、
前記圧力室の長手方向において、前記第１領域は、前記第４領域と前記第２領域との間に位置し、
前記第１導電層は、前記第１領域から前記第４領域にかけて段差を有し、
前記保護基板は、前記第１領域において前記第１導電層と接着剤を介して接合される
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】
前記圧電素子が収容される空間を区画する保護基板を有し、
前記保護基板は、前記第２領域の前記圧力室とは反対側の領域において、前記圧電素子と、前記振動板と、前記圧力室基板と、を含む積層体に接着剤を介して接合される
ことを特徴とする請求項１に記載の液体噴射ヘッド。
前記保護基板は、前記第２領域の前記圧力室とは反対側の領域において、前記圧電素子と、前記振動板と、前記圧力室基板と、を含む積層体に接着剤を介して接合される
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13】
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。
ことを特徴とする液体噴射装置。
【請求項14】
凹部を有する基板と、
前記基板の一方面側に設けられる振動板と、
第１電極と圧電体層と第２電極とを含む圧電素子と、
前記第２電極と電気的に接続する第１導電層と、
絶縁材料で形成される絶縁層と、を有し、
前記凹部に対向する能動領域には、前記振動板と、前記第１電極と、前記圧電体層と、前記第２電極とが、前記基板側からこの順で積層され、
前記凹部の長手方向における前記能動領域よりも外側の領域は、
前記圧電体層と、前記第２電極と、前記絶縁層と、前記第１導電層と、が前記圧力室基板側からこの順で積層された第１領域と、
前記圧電体層と、前記絶縁層と、が前記基板側からこの順で積層され、かつ、前記第２電極と、前記第１導電層とが積層されていない第２領域と、を含む
ことを特徴とする圧電デバイス。
前記基板の一方面側に設けられる振動板と、
第１電極と圧電体層と第２電極とを含む圧電素子と、
前記第２電極と電気的に接続する第１導電層と、
絶縁材料で形成される絶縁層と、を有し、
前記凹部に対向する能動領域には、前記振動板と、前記第１電極と、前記圧電体層と、前記第２電極とが、前記基板側からこの順で積層され、
前記凹部の長手方向における前記能動領域よりも外側の領域は、
前記圧電体層と、前記第２電極と、前記絶縁層と、前記第１導電層と、が前記圧力室基板側からこの順で積層された第１領域と、
前記圧電体層と、前記絶縁層と、が前記基板側からこの順で積層され、かつ、前記第２電極と、前記第１導電層とが積層されていない第２領域と、を含む
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】
圧電デバイスの一つである液体噴射ヘッドの代表例としては、インク滴を噴射するインクジェット式記録ヘッドが挙げられる。インクジェット式記録ヘッドとしては、例えばノズルに連通する圧力室が形成された圧力室基板と、この圧力室基板の一方面側に振動板を介して設けられた圧電素子と、を具備し、圧電素子によって振動板を変位させ、圧力室内のインクに圧力変化を生じさせることで、ノズルからインク滴を噴射するものが知られている。
【0003】
また圧電素子としては、振動板上に形成された第１電極と、第１電極上に電気機械変換特性を有する圧電材料で形成された圧電体層と、圧電体層上に設けられた第２電極と、を具備するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【0004】
特許文献１には、複数の圧電素子を備え、これら複数の圧電素子が一列に並設された構成が開示されている。各圧電素子は、圧電体層が個別電極である第１電極と、共通電極である第２電極とで挟まれる能動部（活性部ともいう）を具備し、圧電素子の並設方向とは直交する方向において、能動部の端部が第２電極の端部によって規定されている。
【0005】
このように圧電素子の能動部の端部が第２電極の端部で規定されている構成では、能動部の端部近傍において、マイグレーション等に起因して短絡による焼損等の破壊が生じる虞がある。また圧電体層が露出された部分に水分が侵入すると、加水分解により比較的短時間で圧電体層が破壊に至ってしまう虞がある。
【0006】
このような問題を解消するために、圧電素子の能動部の端部付近を接着剤からなる接着層によって保護するようにしたものがある。具体的には、圧電素子の個別電極に接続される配線である第１の配線層と、圧電素子の共通電極に接続される配線である第１の金属層との間で圧電体層が露出される露出部を有し、この露出部を接着剤からなる接着層によって覆うようにしたものがある（特許文献２参照）。
【0007】
このような構成とすることで、圧電体層が露出部を挟んで配置される配線間が接着層によって絶縁されるため、マイグレーション等に起因する圧電体層の破壊を抑制することはできる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】特開２０１５－１６６１６０号公報
【特許文献2】特開２０１５－８５６６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
しかしながら、特許文献２に記載のように、露出部に対応する配線間の隙間に接着剤を充填するようにした構成では、配線間の隙間に接着剤が十分に充填されずに気泡などが残る場合がある。この場合、配線間において十分な絶縁性が得られず、マイグレーション等に起因する圧電体層の破壊を抑制できない虞がある。
【0010】
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】
【0011】
上記課題を解決する本発明の一つの態様は、第１電極と圧電体層と第２電極とを含む圧電素子と、前記第２電極と電気的に接続する第１導電層と、絶縁材料で形成される絶縁層と、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、前記圧力室に対向する能動領域には、前記振動板と、前記第１電極と、前記圧電体層と、前記第２電極とが、前記圧力室基板側からこの順で積層され、前記圧力室の長手方向における前記能動領域よりも外側の領域は、前記圧電体層と、前記第２電極と、前記絶縁層と、前記第１導電層と、が前記圧力室基板側からこの順で積層された第１領域と、前記圧電体層と、前記絶縁層と、が前記圧力室基板側からこの順で積層され、かつ、前記第２電極と、前記第１導電層とが積層されていない第２領域と、を含むことを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
【0012】
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。
【0013】
また本発明の他の態様は、凹部を有する基板と、前記基板の一方面側に設けられる振動板と、第１電極と圧電体層と第２電極とを含む圧電素子と、前記第２電極と電気的に接続する第１導電層と、絶縁材料で形成される絶縁層と、を有し、前記凹部に対向する能動領域には、前記振動板と、前記第１電極と、前記圧電体層と、前記第２電極とが、前記基板側からこの順で積層され、前記凹部の長手方向における前記能動領域よりも外側の領域は、前記圧電体層と、前記第２電極と、前記絶縁層と、前記第１導電層と、が前記圧力室基板側からこの順で積層された第１領域と、前記圧電体層と、前記絶縁層と、が前記基板側からこの順で積層され、かつ、前記第２電極と、前記第１導電層とが積層されていない第２領域と、を含む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】
【0014】
【図1】実施形態１に係る記録ヘッドの分解斜視図である。
【図2】実施形態１に係る記録ヘッドの平面図である。
【図3】実施形態１に係る記録ヘッドの断面図である。
【図4】実施形態１に係る圧電素子の全体構成を示す断面図である。
【図5】実施形態１に係る圧電素子の要部を示す断面図である。
【図6】実施形態１に係る圧電素子の要部を示す断面図である。
【図7】実施形態２に係る圧電素子の要部を示す断面図である。
【図8】実施形態３に係る圧電素子の要部を示す断面図である。
【図9】他の実施形態に係る圧電素子の要部を示す断面図である。
【図10】他の実施形態に係る圧電素子の要部を示す断面図である。
【図11】一実施形態に係る記録装置の概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
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。
【0016】
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。
【0017】
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に液体噴射ヘッドの一例であるインクジェット式記録ヘッドの分解斜視図である。図２は、記録ヘッドの平面図であり、図３は、記録ヘッドの概略構成を説明する図であり、図２のＡ－Ａ線に対応する断面図である。また図４は、圧電素子の全体構成を説明する断面図である。図５は、各領域における積層構造を説明する図であり、Ｘ軸方向における圧電素子の端部付近を拡大した断面図である。また図６は、保護基板の接合状態を説明する図であり、Ｘ軸方向における圧電素子の端部付近を拡大した断面図である。
図１は、本発明の実施形態１に液体噴射ヘッドの一例であるインクジェット式記録ヘッドの分解斜視図である。図２は、記録ヘッドの平面図であり、図３は、記録ヘッドの概略構成を説明する図であり、図２のＡ－Ａ線に対応する断面図である。また図４は、圧電素子の全体構成を説明する断面図である。図５は、各領域における積層構造を説明する図であり、Ｘ軸方向における圧電素子の端部付近を拡大した断面図である。また図６は、保護基板の接合状態を説明する図であり、Ｘ軸方向における圧電素子の端部付近を拡大した断面図である。
【0018】
図１～図３に示すように、本実施形態の液体噴射ヘッドの一例であるインクジェット式記録ヘッド（以下、単に記録ヘッドとも言う）１は、第１方向であるＺ軸方向、より具体的は＋Ｚ方向にインク滴を噴射するものである。
【0019】
インクジェット式記録ヘッド１は、基板の一例として圧力室基板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。
【0020】
圧力室基板１０には、凹部としての圧力室１２が、Ｚ軸方向とは交差するＸ軸方向に２列に配置されている。すなわち圧力室基板１０には、各列を構成する複数の圧力室１２が、Ｘ軸方向とは交差するＹ軸方向に沿って設けられている。
【0021】
各列を構成する複数の圧力室１２は、Ｘ軸方向の位置が同じ位置となるように、Ｙ軸方向に沿った直線上に配置されている。Ｙ軸方向で互いに隣り合う圧力室１２は、隔壁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、Ｙ軸方向に並ぶ複数の圧力室１２の配置は、各圧力室１２を１つ置きにＸ軸方向にずれた位置とする、いわゆる千鳥配置となっていてもよい。
【0022】
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Ｘ軸方向の長さがＹ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。
【0023】
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。
【0024】
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。
【0025】
さらに連通板１５には、圧力室１２のＸ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。
【0026】
連通板１５としては、シリコン基板、ガラス基板、ＳＯＩ基板、各種セラミック基板、金属基板等を用いることができる。金属基板としては、例えば、ステンレス基板等が挙げられる。なお連通板１５は、熱膨張率が圧力室基板１０と略同一の材料を用いることが好ましい。これにより、圧力室基板１０及び連通板１５の温度が変化した際、熱膨張率の違いに起因する圧力室基板１０及び連通板１５の反りを抑制することができる。
【0027】
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。
【0028】
本実施形態では、複数のノズル２１は、Ｙ軸方向に沿って一列となるように並んで配置されている。そしてノズルプレート２０には、これら複数のノズル２１が列設されたノズル列がＸ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、Ｘ軸方向の位置が同じ位置となるように配置されている。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、Ｙ軸方向に並んで配置されるノズル２１は、１つ置きにＸ軸方向にずれた位置に配置されていてもよい。
【0029】
ノズルプレート２０の材料としては、特に限定されないが、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、金属基板が用いられる。金属板としては、例えば、ステンレス基板等が挙げられる。さらにノズルプレート２０の材料としては、ポリイミド樹脂のような有機物などを用いることもできる。ただし、ノズルプレート２０は、連通板１５の熱膨張率と略同一の材料を用いることが好ましい。これにより、ノズルプレート２０及び連通板１５の温度が変化した際、熱膨張率の違いに起因するノズルプレート２０及び連通板１５の反りを抑制することができる。
【0030】
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。
【0031】
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。なお図３は記録ヘッド１の全体構成を説明するための図であり、圧電素子３００については簡略化して示している。
【0032】
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、Ｙ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、Ｘ軸方向に２つ並んで形成されている。また、保護基板３０には、Ｘ軸方向に並んで配置された２つの保持部３１の間にＺ軸方向に貫通する貫通孔３２が設けられている。
【0033】
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、Ｚ軸方向にみた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。
【0034】
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。
【0035】
またケース部材４０には、Ｘ軸方向における収容部４１の両外側に、第３マニホールド部４２がそれぞれ画成されている。そして、連通板１５に設けられた第１マニホールド部１７及び第２マニホールド部１８と、第３マニホールド部４２と、によって本実施形態のマニホールド１００が構成されている。マニホールド１００は、Ｙ軸方向に亘って連続して設けられており、各圧力室１２とマニホールド１００とを連通する供給連通路１９は、Ｙ軸方向に並んで配置されている。
【0036】
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。
【0037】
このような本実施形態の記録ヘッド１では、図示しない外部インク供給手段と接続した導入口４４からインクを取り込み、マニホールド１００からノズル２１に至るまで内部をインクで満たした後、駆動回路１２１からの記録信号に従い、圧力室１２に対応するそれぞれの圧電素子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。
【0038】
以下、本実施形態に係る圧電素子３００の構成について説明する。上述のように圧電素子３００は、圧力室基板１０のノズルプレート２０とは反対側の面に振動板５０を介して設けられている。すなわち記録ヘッド１は、圧力室基板１０と、圧力室基板１０の－Ｚ方向側の面に設けられる振動板５０と、圧電素子３００とを備えている。
【0039】
図４及び図５に示すように、振動板５０は、圧力室基板１０側に設けられた酸化シリコンからなる弾性膜５１と、弾性膜５１上に設けられた酸化ジルコニウム膜からなる絶縁体膜５２と、で構成されている。圧力室１２等の液体流路は、圧力室基板１０を＋Ｚ方向側の面から異方性エッチングすることにより形成されており、圧力室１２等の液体流路の－Ｚ方向側の面は、弾性膜５１で塞がれている。
【0040】
なお、弾性膜５１は、圧力室基板１０と一体の基板として形成することもできる。より具体的には、例えば、圧力室基板１０をシリコンによって形成し、その表面の熱酸化することで酸化シリコン層を生成し、当該酸化シリコン層を弾性膜５１として利用すること等も可能である。
【0041】
また、振動板５０の構成は特に限定されるものではない。振動板５０は、例えば、弾性膜５１と絶縁体膜５２との何れか一方で構成されていてもよく、さらには、弾性膜５１及び絶縁体膜５２以外のその他の膜が含まれていてもよい。その他の膜の材料としては、例えば、シリコン、窒化ケイ素等が挙げられる。
【0042】
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とを含んで構成される。
【0043】
ここで、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３２０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３２０となる。
【0044】
また圧電素子３００を駆動させた際、実際にＺ軸方向に変位する部分を可撓部と称し、Ｚ軸方向に変位しない部分を非可撓部と称する。すなわち、圧電素子３００の活性部３１０のうち、Ｚ軸方向で圧力室１２に対向する部分が可撓部となり、圧力室１２の外側部分が非可撓部となる。
【0045】
一般的には、活性部３１０の何れか一方の電極を圧電素子３００毎に独立する個別電極とし、他方の電極を複数の圧電素子３００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。
【0046】
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、Ｙ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、Ｙ軸方向における第１電極６０の両端部は、圧力室１２に対向する領域の内側に位置している。
【0047】
また第１電極６０は、Ｘ軸方向においては、圧力室１２に対向する領域から圧力室１２の外側まで延設されており、図４の断面図において、第１電極６０の－Ｘ方向の端部６０ａ及び＋Ｘ方向の端部６０ｂは、それぞれ圧力室１２の外側に配置されている。すなわち、第１電極６０の－Ｘ方向の端部６０ａは、圧力室１２の－Ｘ方向の端部１２ａよりも－Ｘ方向となる位置に配置され、第１電極６０の＋Ｘ方向の端部６０ｂは、圧力室１２の＋Ｘ方向の端部１２ｂよりも＋Ｘ方向側となる位置に配置されている。
【0048】
第１電極６０の材料は、特に限定されないが、例えば、イリジウムや白金といった金属、ＩＴＯと略される酸化インジウムスズといった導電性金属酸化物等の導電材料が用いられる。
【0049】
圧電体層７０は、Ｘ軸方向の長さを所定長さとして、Ｙ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。なお、圧電体層７０は、圧力室１２の並設方向に沿って連続していなくてもよい。例えば、圧力室１２の間のそれぞれにおいて、圧電体層７０に切り欠きを設けるようにしてもよい。
【0050】
また圧電体層７０のＸ軸方向の長さは、圧力室１２の長手方向であるＸ軸方向の長さよりも長く、圧電体層７０は、Ｘ軸方向において圧力室１２の両外側まで延在している。また図４における圧電体層７０の－Ｘ方向の端部７０ａは、第１電極６０の－Ｘ方向の端部６０ａよりも外側に位置している。すなわち、第１電極６０の端部６０ａは圧電体層７０によって覆われている。一方、圧電体層７０の＋Ｘ方向の端部７０ｂは、第１電極６０の＋Ｘ方向の端部６０ｂよりも内側、つまり圧力室１２側に位置しており、第１電極６０の端部６０ｂは圧電体層７０では覆われていない。
【0051】
圧電体層７０としては、第１電極６０上に形成される電気機械変換作用を示す強誘電性セラミックス材料からなるペロブスカイト構造の結晶膜（ペロブスカイト型結晶）が挙げられる。圧電体層７０の材料としては、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等の強誘電性圧電材料や、これに酸化ニオブ、酸化ニッケル又は酸化マグネシウム等の金属酸化物を添加したもの等を用いることができる。具体的には、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３）、チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３）、ジルコニウム酸鉛（ＰｂＺｒＯ３）、チタン酸鉛ランタン（（Ｐｂ，Ｌａ），ＴｉＯ３）、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）等を用いることができる。本実施形態では、圧電体層７０として、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を用いた。
【0052】
また、圧電体層７０の材料としては、鉛を含む鉛系の圧電材料に限定されず、鉛を含まない非鉛系の圧電材料を用いることもできる。非鉛系の圧電材料としては、例えば、鉄酸ビスマス（（ＢｉＦｅＯ３）、略「ＢＦＯ」）、チタン酸バリウム（（ＢａＴｉＯ３）、略「ＢＴ」）、ニオブ酸カリウムナトリウム（（Ｋ，Ｎａ）（ＮｂＯ３）、略「ＫＮＮ」）、ニオブ酸カリウムナトリウムリチウム（（Ｋ，Ｎａ，Ｌｉ）（ＮｂＯ３））、ニオブ酸タンタル酸カリウムナトリウムリチウム（（Ｋ，Ｎａ，Ｌｉ）（Ｎｂ，Ｔａ）Ｏ３）、チタン酸ビスマスカリウム（（Ｂｉ１／２Ｋ１／２）ＴｉＯ３、略「ＢＫＴ」）、チタン酸ビスマスナトリウム（（Ｂｉ１／２Ｎａ１／２）ＴｉＯ３、略「ＢＮＴ」）、マンガン酸ビスマス（ＢｉＭｎＯ３、略「ＢＭ」）、ビスマス、カリウム、チタン及び鉄を含みペロブスカイト構造を有する複合酸化物（ｘ［（ＢｉｘＫ１－ｘ）ＴｉＯ３］－（１－ｘ）［ＢｉＦｅＯ３］、略「ＢＫＴ－ＢＦ」）、ビスマス、鉄、バリウム及びチタンを含みペロブスカイト構造を有する複合酸化物（（１－ｘ）［ＢｉＦｅＯ３］－ｘ［ＢａＴｉＯ３］、略「ＢＦＯ－ＢＴ」）や、これにマンガン、コバルト、クロムなどの金属を添加したもの（（１－ｘ）［Ｂｉ（Ｆｅ１－ｙＭｙ）Ｏ３］－ｘ［ＢａＴｉＯ３］（Ｍは、Ｍｎ、ＣｏまたはＣｒ））等が挙げられる。
【0053】
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方向側に設けられ、複数の圧電素子３００に共通する共通電極を構成する。第２電極８０は、Ｘ軸方向の長さを所定長さとして、Ｙ軸方向に亘って連続して設けられている。
【0054】
また図４において、第２電極８０の－Ｘ方向の端部８０ａは、圧電体層７０で覆われた第１電極６０の端部６０ａよりも外側となるように配置されている。すなわち第２電極８０の端部８０ａは、圧力室１２の－Ｘ方向の端部１２ａよりも外側で、第１電極６０の端部６０ａよりも外側に位置している。このため、活性部３１０の－Ｘ方向の端部、すなわち活性部３１０と非活性部３２０との境界は、第１電極６０の端部６０ａによって規定されている。
【0055】
一方、図４において、第２電極８０の＋Ｘ方向の端部８０ｂは、圧力室１２の＋Ｘ方向の端部１２ｂよりも外側に配置されているが、圧電体層７０の＋Ｘ方向の端部７０ｂよりも内側に配置されている。上述のように圧電体層７０の端部７０ｂは、第１電極６０の端部６０ｂよりも内側に位置している。したがって第２電極８０の端部８０ｂは、第１電極６０の端部６０ｂよりも内側の圧電体層７０上に位置している。
【0056】
このように第２電極８０の端部８０ｂは、圧電体層７０及び第１電極６０の＋Ｘ方向の端部６０ｂ，７０ｂよりも－Ｘ方向に配置されているため、活性部３１０の＋Ｘ方向の端部、すなわち活性部３１０と非活性部３２０との境界は、第２電極８０の端部８０ｂによって規定される。また第２電極８０の端部８０ｂの外側には、圧電体層７０の表面が露出された露出部７１が存在する。
【0057】
第２電極８０の材料は、特に限定されないが、第１電極６０と同様に、例えば、イリジウムや白金といった金属、酸化インジウムスズといった導電性金属酸化物などの導電材料が好適に用いられる。
【0058】
また、第２電極８０の端部８０ｂの外側、すなわち第２電極８０の端部８０ｂのさらに＋Ｘ方向には、第２電極８０と同一の層からなるが第２電極８０とは電気的に不連続となる配線層８５が設けられている。
【0059】
この配線層８５は、第２電極８０の端部８０ｂと接触しないように間隔を空けた状態で、圧電体層７０上から圧電体層７０よりも＋Ｘ方向に延設された第１電極６０上に亘って形成されている。また配線層８５は、活性部３１０毎に独立して設けられている。すなわち配線層８５は、Ｙ軸方向において所定の間隔で複数配置されている。
【0060】
このように圧電素子３００を構成する圧電体層７０上には、Ｘ軸方向において、第２電極８０と配線層８５とが間隔を空けて設けられている。これら第２電極８０と配線層８５との隙間においては、圧電体層７０の表面が露出されている。すなわち圧電素子３００を構成する圧電体層７０の第２電極８０と配線層８５との間の部分は、圧力室基板１０とは反対側の表面が第２電極８０と配線層８５とから露出した露出部７１となっている。
【0061】
ここで、露出部７１における圧電体層７０の厚さｄ１は、圧電体層７０の他の部分の厚さｄ２よりも薄くなっている（図５参照）。すなわち圧電体層７０の露出部７１には、表層部分が薄く除去された凹部７２が形成されている。
【0062】
そして、圧電体層７０の露出部７１は、絶縁材料で形成される絶縁層１５０によって覆われている。絶縁層１５０は、Ｘ軸方向において第２電極８０上から配線層８５上まで連続的に設けられる。つまり絶縁層１５０は、圧電体層７０の露出部７１と共に、図４に示す第２電極８０の端部８０ｂ及び配線層８５の－Ｘ方向の端部８５ａを覆って設けられる。言い換えれば、絶縁層１５０は、Ｘ軸方向において、第２電極８０の端部８０ｂ及び配線層８５の端部８５ａにオーバーラップするように形成される。
【0063】
なお絶縁層１５０は、Ｙ軸方向においては複数の圧電素子３００に対応する領域に亘って連続して設けられている。これにより水分のバリア性を高め易くなる。ただし、絶縁層１５０は、圧電体層７０の露出部７１のうち、少なくとも第２電極８０と配線層８５とによって挟まれた部分を覆って設けられていればよく、圧電素子３００毎に独立して設けられていてもよい。
【0064】
絶縁層１５０の材料は、電気的絶縁性を有し、水分バリア性を有するものであれば、特に限定されないが、例えば、ポリイミドなどの感光性樹脂が用いられる。感光性樹脂を用いる場合、絶縁層１５０は、第２電極８０の形成後の熱処理の後に、フォトリソグラフィー法により形成される。また絶縁層１５０の材料としては、例えば、酸化アルミニウム等の無機絶縁材料を用いてもよい。この場合、例えば、マスクを介してスパッタリング法により絶縁層１５０を全面に形成した後、リフトオフすることで所望の領域のみに絶縁層１５０を形成できる。
【0065】
また、圧電素子３００を構成する第２電極８０には、第１導電層である共通リード電極９１が接続されている。また圧電素子３００を構成する第１電極６０には、第２導電層である個別リード電極９２が接続されている。共通リード電極９１及び個別リード電極９２の圧電素子３００に接続された端部とは反対側の端部には、可撓性を有する配線基板１２０が接続されている。
【0066】
本実施形態では、共通リード電極９１及び個別リード電極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。
【0067】
共通リード電極９１及び個別リード電極９２の材料は、導電性を有する材料であれば特に限定されず、例えば、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）等を用いることができる。本実施形態では、共通リード電極９１及び個別リード電極９２として金（Ａｕ）を用いた。また共通リード電極９１及び個別リード電極９２は、第１電極６０及び第２電極８０や振動板５０との密着性を向上するためのニッケルクロム（ＮｉＣｒ）等からなる密着層を含む構成としてもよい。
【0068】
共通リード電極９１の厚さｄ３は、特に限定されないが、本実施形態では、共通リード電極９１が接続される第２電極８０の厚さｄ４よりも厚い（図５参照）。同様に、個別リード電極９２の厚さｄ５は、特に限定されないが、本実施形態では、個別リード電極９２が接続される配線層８５の厚さｄ６よりも厚い。
【0069】
共通リード電極９１は、Ｙ軸方向の両端部において、圧電体層７０上の共通電極を構成する第２電極８０上から振動板５０上にまでＸ軸方向に引き出されている。また第１導電層である共通リード電極９１は、図４における圧力室１２の－Ｘ方向の端部１２ａ付近に、Ｙ軸方向に沿って延設される第１補助配線部９３を有する。さらに共通リード電極９１は、圧力室１２の＋Ｘ方向の端部１２ｂに対応する領域にＹ軸方向に沿って延設される第２補助配線部９４を具備する。これら第１補助配線部９３及び第２補助配線部９４は、複数の圧電素子３００に対してＹ軸方向に沿って連続して設けられている。
【0070】
ここで、第２電極８０は薄く形成されているため、電気抵抗が大きく、電荷の分布に偏りが生じやすい。そこで、第２電極８０上に、比較的電気抵抗の小さい第１補助配線部９３及び第２補助配線部９４を設けることで、電荷の分布の偏りを抑制している。これにより、複数の圧電素子３００の駆動する際の変位量のばらつきを抑えることができる。
【0071】
また共通リード電極９１の第２補助配線部９４は、Ｘ軸方向において、圧力室１２の外側に設けられている。本実施形態では、圧電素子３００の活性部３１０は、圧力室１２のＸ軸方向の両端側のそれぞれにおいて圧力室１２の外側まで延設されており、第２補助配線部９４は、この活性部３１０上、つまり第２電極８０上を絶縁層１５０まで延設されている。例えば、図４における第２補助配線部９４の－Ｘ方向の端部９４ａは、圧力室１２の端部１２ｂ付近に位置し、＋Ｘ方向の端部９４ｂは絶縁層１５０上に位置している。なお第２補助配線部９４の端部９４ａは、圧力室１２の内側に位置していてもよい。
【0072】
一方、個別リード電極９２は、圧電素子３００毎、すなわち、第１電極６０毎に独立して設けられる。図４において、個別リード電極９２は、圧電体層７０の外側に延設された第１電極６０の＋Ｘ方向の端部６０ｂ付近に配線層８５を介して接続され、その一端側は圧力室基板１０上、実際には振動板５０上までＸ軸方向に引き出されている。また個別リード電極９２の他端側は、Ｘ軸方向において、絶縁層１５０まで延設されている。例えば、図４における個別リード電極９２の－Ｘ方向の端部９２ａは、絶縁層１５０上に位置し、＋Ｘ方向の端部９２ｂは振動板５０上に位置している。
【0073】
なお、共通リード電極９１及び個別リード電極９２は、絶縁層１５０上まで延設されているため、絶縁層１５０の材料として感光性樹脂が用いられている場合、例えば、無電解メッキによって形成することが好ましい。共通リード電極９１及び個別リード電極９２を電解メッキで形成すると、絶縁層１５０がダメージを受ける虞があるからである。
【0074】
以上のように、圧力室基板１０の－Ｚ方向側には、振動板５０と、圧電素子３００を構成する第１電極６０、圧電体層７０及び第２電極８０と、第１導電層である共通リード電極９１（第２補助配線部９４）と、第２導電層である個別リード電極９２と、絶縁層１５０と、が領域毎に所定の順序で積層されている。
【0075】
より詳しくは、図５に示すように、圧力室１２に対向する能動領域Ａ０では、振動板５０と、第１電極６０と、圧電体層７０と、第２電極８０とが、圧力室基板１０側からこの順で積層されている。また圧力室１２の長手方向であるＸ軸方向における能動領域Ａ０よりも外側の領域、例えば、能動領域Ａ０よりも＋Ｘ方向側の領域は、第１領域Ａ１と、第２領域Ａ２と、第３領域Ａ３と、第４領域Ａ４と、第５領域Ａ５とを含んでいる。
【0076】
第１領域Ａ１は、振動板５０と、第１電極６０と、圧電体層７０と、第２電極８０と、絶縁層１５０と、第１導電層である第２補助配線部９４（９１）とが圧力室基板１０側からこの順で積層される領域である。
【0077】
なお、本実施形態の第１領域Ａ１は、振動板５０と、第１電極６０と、を含む領域であるが、これらを含むことは必須でない。第１領域Ａ１には、振動板５０と、第１電極６０と、の少なくとも一方が含まれていなくてもよい。また、第１領域Ａ１においては、絶縁層１５０が第２電極８０よりも厚く、第２補助配線部９４（９１）が絶縁層１５０よりも厚いことが好ましい。
【0078】
第２領域Ａ２は、振動板５０と、第１電極６０と、圧電体層７０と、絶縁層１５０とが圧力室基板１０側からこの順で積層され、かつ、第２電極８０と第２補助配線部９４（９１）とが積層されていない領域である。本実施形態において第２領域Ａ２とは、圧電体層７０の露出部７１に対応する領域であり、第１領域Ａ１の圧力室１２とは反対側に位置している。言い換えれば、第１領域Ａ１は、第２領域Ａ２の圧力室１２側の領域であり、例えば、図５において第２領域Ａ２の－Ｘ方向側に隣接する領域である。なお、本実施形態の第２領域Ａ２は、振動板５０と、第１電極６０と、を含む領域であるが、これらを含むことは必須でない。第２領域Ａ２には、振動板５０と、第１電極６０と、の少なくとも一方が含まれていなくてもよい。
【0079】
ここで、第２領域Ａ２における絶縁層１５０の圧力室基板１０とは反対側の端面１５０ａは、第１領域Ａ１における絶縁層１５０の圧力室基板１０とは反対側の端面１５０ｂよりも、圧力室基板１０側に位置している。例えば、共通リード電極９１をパターニングする際にオーバーエッチングすることによって、絶縁層１５０の端面１５０ａは、端面１５０ｂよりも圧力室基板１０側に位置している。結果として、第２領域Ａ２における絶縁層１５０の厚さは、第１領域Ａ１における絶縁層１５０の厚さよりも薄くなっている。もちろん、各領域における絶縁層１５０の端面の位置は特に限定されず、絶縁層１５０の端面は全体に亘って平面となっていてもよい。
【0080】
第３領域Ａ３は、第２領域Ａ２に隣接する領域であり、振動板５０と、第１電極６０と、圧電体層７０と、配線層８５と、絶縁層１５０と、個別リード電極９２と、が圧力室基板１０側からこの順で積層された領域である。図５においては、第２領域Ａ２の＋Ｘ方向側に隣接する領域が第３領域Ａ３となる。つまりＸ軸方向において、第２領域Ａ２は、第１領域Ａ１と、第３領域Ａ３と、の間に位置する。なおＸ軸方向における第１領域Ａ１の範囲は、特に限定されないが、第３領域Ａ３の範囲よりも広くなっていることが好ましい。
【0081】
第４領域Ａ４は、第１領域Ａ１に隣接する領域であり、振動板５０と、第１電極６０と、圧電体層７０と、第２電極８０と、第２補助配線部９４（９１）と、が圧力室基板１０側からこの順で積層され、かつ、絶縁層１５０が積層されていない領域である。つまり第４領域Ａ４では、第２電極８０と第２補助配線部９４（９１）とが電気的に接続されている。
【0082】
本実施形態では、Ｘ軸方向において第１領域Ａ１と能動領域Ａ０との間の領域が第４領域Ａ４となっている。すなわちＸ軸方向において、第１領域Ａ１は、第４領域Ａ４と第２領域Ａ２との間に位置している。なおＸ軸方向における第４領域Ａ４の範囲は、特に限定されないが、第１領域Ａ１の範囲よりも広くなっていることが好ましい。
【0083】
また第５領域Ａ５は、振動板５０と、第１電極６０と、個別リード電極９２とが、圧力室基板１０側からこの順で積層され、かつ、圧電体層７０と、配線層８５と、絶縁層１５０が積層されていない領域であり、第３領域Ａ３よりも圧力室１２とは反対側の領域に含まれる。
【0084】
また、上述したように記録ヘッド１は、圧電素子３００が収容される空間である保持部３１を区画する保護基板３０を有し、接着剤によって圧力室基板１０等と接合されている。本実施形態では、保護基板３０は、図６に示すように、第２領域Ａ２では絶縁層１５０と接着剤１６０を介して接合されている。
【0085】
なお、接合の際には、保護基板３０がＺ軸方向へ押圧される。このため、第１領域Ａ１と第３領域Ａ３とにおいては、保護基板３０と共通リード電極９１及び個別リード電極９２との間から接着剤が押し出され、実際には、保護基板３０が共通リード電極９１及び個別リード電極９２と実質的に接した状態となる場合がある。
【0086】
また保護基板３０は、第１領域Ａ１では第２補助配線部９４（９１）と接着剤１６０を介して接合されている。保護基板３０が接合される第２補助配線部９４（９１）は、第１領域Ａ１付近から第４領域Ａ４にかけてＺ軸方向の高さが異なる段差９５を有する。保護基板３０を接合する際、余分な接着剤１６０はこの段差９５に貯留され、接着剤１６０の活性部３１０側への流れが抑制される。
【0087】
以上のように、振動板５０と、第１電極６０と、圧電体層７０と、第２電極８０と、第２補助配線部９４（９１）と、個別リード電極９２と、絶縁層１５０と、が各領域において所定の順序で積層されていることで、露出部７１に対応する部分において、圧電体層７０の破壊等を抑制することができる。
【0088】
詳しくは、第１領域Ａ１において圧電体層７０の露出部７１が絶縁層１５０によって覆われていることで、圧電体層７０への水分の侵入が抑えられる。また第２領域Ａ２において共通リード電極９１が絶縁層１５０上に位置し、第３領域Ａ３において個別リード電極９２の端部が絶縁層１５０上に位置するようにしたので、これら共通リード電極９１と個別リード電極９２との絶縁性を向上することができ、マイグレーションによる短絡も抑制することができる。
【0089】
特に、第２領域Ａ２における絶縁層１５０の端面１５０ａが、第１領域Ａ１の端面１５０ｂよりも圧力室基板１０側に位置していることで、共通リード電極９１と個別リード電極９２との間でのマイグレーションの経路が長くなるため、マイグレーションによる短絡が起き難くなる。また、製造過程において、共通リード電極９１および個別リード電極９２の残渣を第２領域Ａ２から確実に取り除くことができるため、マイグレーションによる短絡が起き難くなる。
【0090】
また圧電素子３００の活性部３１０と非活性部３２０との境界部分に相当する露出部７１に絶縁層１５０が設けられていることで、当該境界部分における圧電体層７０の機械的ダメージを抑制できる。結果として、圧電体層７０の破壊を抑制することができる。また絶縁層１５０は、圧電素子３００の活性部３１０の全体を覆うことなく部分的に設けられているため、圧電素子３００の変位量の低下も抑制される。
【0091】
上述のように本実施形態に係る記録ヘッド１は、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、第２電極８０と電気的に接続する第１導電層である共通リード電極９１と、絶縁材料で形成される絶縁層１５０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の振動により液体に圧力を付与する圧力室１２を区画する圧力室基板１０と、有する。
【0092】
そして、圧力室１２に対向する能動領域Ａ０においては、振動板５０と、第１電極６０と、圧電体層７０と、第２電極８０とが、圧力室基板１０側からこの順で積層されている。また圧力室１２の長手方向であるＸ軸方向における能動領域Ａ０よりも外側の領域は、圧電体層７０と第２電極８０と絶縁層１５０と第１導電層である第２補助配線部９４（９１）とが圧力室基板１０側からこの順で積層された第１領域Ａ１と、圧電体層７０と絶縁層１５０とが圧力室基板１０側からこの順で積層され、かつ、第２電極８０（配線層８５を含む）と第２補助配線部９４とが積層されていない第２領域Ａ２と、を含んでいる。
【0093】
このような構成とすることで、下記のような従来の構成に比べて、露出部７１に対応する部分において、絶縁層１５０の密着性を高め、圧電体層７０の破壊を抑制することができる。
【0094】
従来の構成には、第２領域Ａ２に隣接する隣接領域（本願発明に係る第１領域Ａ１に対応する領域）において、圧電体層７０と第２電極８０と第２補助配線部９４（９１）と絶縁層１５０とを圧力室基板１０側からこの順で積層したものがある。言い換えれば、従来の構成には、上記隣接領域において、絶縁層１５０を第２補助配線部９４（９１）よりも－Ｚ方向側に積層したものがある。
【0095】
この従来の構成では、圧電体層７０の表面の露出部７１と絶縁層１５０との密着性が低下することがある。こうした不具合は、第２補助配線部９４（９１）が形成されない第２領域Ａ２と、第２補助配線部９４（９１）が形成される上記隣接領域と、の境界部分に形成される絶縁層１５０の段差により発生する。言い換えれば、こうした不具合は、第２領域Ａ２と上記隣接領域とにおいて、絶縁層１５０のＺ軸方向の高さが大きく異なることにより発生する。
【0096】
第２領域Ａ２と上記隣接領域との境界部分における絶縁層１５０の段差が大きい場合、絶縁層１５０の形成過程において、例えば、スピンコートの塗布ムラや、レジストの付き回り不良などが生じやすく、一般的な手法では絶縁層１５０の形成が不安定になることがあるからである。
【0097】
以上のような観点から、圧電体層７０と第２電極８０と絶縁層１５０と第１導電層である第２補助配線部９４（９１）とが圧力室基板１０側からこの順で積層された第１領域Ａ１と、圧電体層７０と絶縁層１５０とが圧力室基板１０側からこの順で積層され、かつ、第２電極８０（配線層８５を含む）と第２補助配線部９４とが積層されていない第２領域Ａ２と、を含んだ本発明の構成とすることで、絶縁層１５０の密着性を高め、圧電体層７０の破壊を抑制することができる。
【0098】
ここで、第１導電層である第２補助配線部９４（９１）の厚さは、第２電極８０の厚さよりも厚くなっている。このように第１導電層を厚くすることで電気抵抗を低くし、第２電極８０における電荷の分布が偏ることを抑制しつつも、第２電極８０を比較的薄くして圧電素子３００の可撓部における変位を効率化できる。また、本発明によれば、第１領域Ａ１において、絶縁層１５０を第２補助配線部９４（９１）よりも＋Ｚ方向側に積層しているため、第２補助配線部９４（９１）が比較的厚く形成されている場合でも、露出部７１に対応する部分において、絶縁層１５０の密着性を高め、圧電体層７０の破壊を抑制することができる。
【0099】
また第２領域Ａ２における絶縁層１５０の圧力室基板１０とは反対側の端面１５０ａは、第１領域Ａ１における絶縁層１５０の圧力室基板１０とは反対側の端面１５０ｂよりも、圧力室基板１０側に位置している。これにより、例えば、第２領域Ａ２における絶縁層１５０の圧力室基板１０とは反対側の端面１５０ａと、第１領域Ａ１における絶縁層１５０の圧力室基板１０とは反対側の端面１５０ｂと、がＺ軸に沿う方向において同じ位置に設けられている場合と比較して、絶縁層１５０上に形成される共通リード電極９１と、例えば、個別リード電極９２との間でのマイグレーションの経路が長くなるため、マイグレーションによる共通リード電極９１と個別リード電極９２との短絡が起き難くなる。また、製造過程において、共通リード電極９１および個別リード電極９２の残渣を第２領域Ａ２から確実に取り除くことができるため、マイグレーションによる短絡が起き難くなる。
【0100】
また圧電体層７０の厚さは、第２領域Ａ２において第１領域Ａ１よりも薄くなっている。これにより、第２領域Ａ２における絶縁層１５０の端面１５０ａと、第１領域Ａ１における絶縁層１５０の端面１５０ｂとの差がより大きくなるため、マイグレーションによる共通リード電極９１と、例えば、個別リード電極９２との短絡がさらに起き難くなる。また、製造過程において、圧電体層７０と第２電極８０の界面近傍に形成される絶縁性の低い圧電体層を確実に取り除くことができるため、短絡をより防ぎ易くなる。
【0101】
また第２領域Ａ２に隣接する領域は、絶縁層１５０と、第１電極６０に電気的に接続する第２導電層である個別リード電極９２と、が積層された第３領域Ａ３を含み、圧力室１２の長手方向において、第２領域Ａ２は、第１領域Ａ１と、第３領域Ａ３と、の間に位置している。このような構成においては、マイグレーションによる共通リード電極９１と個別リード電極９２との短絡が起き難くなる。
【0102】
また第２導電層である個別リード電極９２の厚さは、第１電極６０の厚さよりも厚くなっている。本発明によれば、このように個別リード電極９２が比較的厚く形成されている場合でも、露出部７１に対応する部分において、圧電体層７０の破壊を抑制することができる。
【0103】
また第１領域Ａ１に隣接する領域は、圧電体層７０と、第２電極８０と、第２補助配線部９４と、がこの順で積層された第４領域Ａ４を含み、圧力室１２の長手方向であるＸ軸方向において、第１領域Ａ１は、第４領域Ａ４と、第２領域Ａ２と、の間に位置している。このように第４領域Ａ４を備える構成としても、露出部７１に対応する部分において、圧電体層７０の破壊を抑制することができる。
【0104】
また圧力室１２の長手方向であるＸ軸方向において、第１領域Ａ１は第３領域Ａ３よりも広い。これにより信頼性を向上することができる。第４領域Ａ４や第１領域Ａ１は活性部３１０である。第４領域Ａ４は、第２電極８０上に第２補助配線部９４が直接設けられ、第２電極８０と第１電極６０と電位差が比較的大きくなる部分である。第１領域Ａ１は、第２電極８０上に第２補助配線部９４が直接設けられておらず、第２電極８０と第１電極６０との電位差は比較的小さくなる。一方、第３領域Ａ３は、非活性部３２０である。
【0105】
つまり本実施形態の構成では、電極間の電位差が比較的大きい活性部３１０である第４領域Ａ４と、非活性部３２０である第３領域Ａ３との間に、電極間の電位差が比較的小さい活性部３１０である第１領域Ａ１が存在している。
【0106】
したがって、第１領域Ａ１は、第４領域Ａ４と第３領域Ａ３との間の緩衝領域として機能する。そして、このような緩衝領域として機能する第１領域Ａ１の範囲が比較的広く確保されることで、圧電体層７０のクラックをより確実に抑制することができる。
【0107】
また圧力室１２の長手方向であるＸ軸方向において、第４領域Ａ４は第１領域Ａ１よりも広い。これにより、第２補助配線部９４によって第２電極８０の抵抗値を低下させつつ、記録ヘッド１の小型化を図ることができる。
【0108】
また圧電素子３００が収容される空間を区画する保護基板３０を有し、保護基板３０は、第２領域Ａ２において絶縁層１５０と接着剤１６０を介して接合されている。これにより、接着剤１６０によって圧電体層７０の露出部７１における絶縁性がより高められる。
【0109】
また第１領域Ａ１に隣接する領域は、圧電体層７０と、第２電極８０と、第１導電層である第２補助配線部９４（９１）と、がこの順で積層された第４領域Ａ４を含み、圧力室１２の長手方向であるＸ軸方向において、第１領域Ａ１は、第４領域Ａ４と第２領域Ａ２との間に位置し、第１導電層である第２補助配線部９４（９１）は、第１領域Ａ１から第４領域Ａ４にかけて段差９５を有し、保護基板３０は、第１領域Ａ１において第１導電層である第２補助配線部９４（９１）と接着剤１６０を介して接合される。
【0110】
これにより、保護基板３０を接合する際、余分な接着剤はこの段差９５に貯留され、接着剤の活性部３１０側への流れが抑制される。したがって、例えば、活性部３１０に接着剤が付着し、振動板５０の変動特性および記録ヘッド１の噴射特性に影響が及ぶことを抑制できる。
【0111】
（実施形態２）
図７は、実施形態２に係る記録ヘッドの要部を示す拡大断面図である。
本実施形態は、圧力室１２の外側の領域における、振動板５０、第１電極６０、圧電体層７０、第２電極８０（配線層８５を含む）、第１導電層である共通リード電極９１の第２補助配線部９４、第２導電層である個別リード電極９２、及び、絶縁層１５０の積層構造の変形例であり、その他の構成は、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。
図７は、実施形態２に係る記録ヘッドの要部を示す拡大断面図である。
本実施形態は、圧力室１２の外側の領域における、振動板５０、第１電極６０、圧電体層７０、第２電極８０（配線層８５を含む）、第１導電層である共通リード電極９１の第２補助配線部９４、第２導電層である個別リード電極９２、及び、絶縁層１５０の積層構造の変形例であり、その他の構成は、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。
【0112】
具体的には、図７に示すように、本実施形態に係る絶縁層１５０は、Ｘ軸方向において、圧電体層７０の露出部７１の一部を覆って形成される。すなわち絶縁層１５０は、Ｘ軸方向において第２電極８０上から露出部７１の途中まで連続的に設けられる。つまり絶縁層１５０は、圧電体層７０の露出部７１の一部と共に、第２電極８０の端部８０ｂを覆って設けられる。なお配線層８５の端部８５ａは、絶縁層１５０によって覆われていない。
【0113】
このため、Ｘ軸方向における能動領域Ａ０よりも外側の領域は、第１領域Ａ１と、第２領域Ａ２と、第４領域Ａ４と、第５領域Ａ５と共に、第６領域Ａ６を含んでおり、第３領域Ａ３は含まれていない。
【0114】
第６領域Ａ６は、第２領域Ａ２の第１領域Ａ１とは反対側で隣接する領域であり、振動板５０と、第１電極６０と、圧電体層７０と、が圧力室基板１０側からこの順で積層され、第２電極８０と、絶縁層１５０と、配線層８５とが積層されていない領域である。
【0115】
このような本実施形態の構成においても、上述の実施形態と同様に、露出部７１に対応する部分において、圧電体層７０の破壊を抑制することができる。また第３領域Ａ３が設けられていないことで、記録ヘッド１のコンパクト化を図ることもできる。
【0116】
（実施形態３）
図８は、実施形態３に係る記録ヘッドの要部を示す拡大断面図である。
本実施形態は、保護基板３０が接着層によって接合される位置を変更した例であり、その他の構成は、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。
図８は、実施形態３に係る記録ヘッドの要部を示す拡大断面図である。
本実施形態は、保護基板３０が接着層によって接合される位置を変更した例であり、その他の構成は、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。
【0117】
図８に示すように、本実施形態に係る保護基板３０は、第５領域Ａ５において、圧電素子３００と、振動板５０と、圧力室基板１０とを含んだ積層体に接着剤１６０を介して接合されている。すなわち図８において、保護基板３０は、第５領域Ａ５で個別リード電極９２上に接着剤１６０を介して接合されている。
【0118】
このように本実施形態に係る記録ヘッド１は、圧電素子３００が収容される空間である保持部３１を区画する保護基板３０を有し、保護基板３０は、第２領域Ａ２の圧力室１２とはＸ軸方向の反対側の領域である第５領域Ａ５において、圧電素子３００と、振動板５０と、圧力室基板１０と、を含む積層体に接着剤１６０を介して接合される。なお、接合の際には、保護基板３０はＺ軸方向へ押圧される。このため、第５領域Ａ５においては、保護基板３０と個別リード電極９２との間から接着剤が押し出され、実際には、保護基板３０が個別リード電極９２と実質的に接した状態となる場合がある。
【0119】
そして、本実施形態の記録ヘッド１においても、上述の実施形態と同様に、露出部７１に対応する部分において、圧電体層７０の破壊を抑制することができる。
【0120】
また本実施形態の構成では、絶縁層１５０は、圧力室基板１０と保護基板３０との間には挟まれていない。このため、保護基板３０を接合する際、絶縁層１５０が押圧されることがなく、保護基板３０との間に残留応力が残らないため、絶縁層１５０の剥離が抑制される。さらに、保護基板３０を接合する際、余分な接着剤１６０は、第２補助配線部９４（９１）と個別リード電極９２との隙間、つまり露出部７１に対応する部分に貯留され、接着剤１６０の活性部３１０側への流れが抑制される。
【0121】
したがって、例えば、活性部３１０に接着剤１６０が付着し、振動板５０の変動特性および記録ヘッド１の噴射特性に影響が及ぶことを抑制できる。また第２補助配線部９４（９１）と個別リード電極９２との隙間に貯留された接着剤１６０によって、圧電体層７０の露出部７１が覆われることで、絶縁性が高められるという効果もある。
【0122】
（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、本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。
以上、本発明の各実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。
【0123】
例えば、上述の実施形態では、第１領域Ａ１と第２領域Ａ２とが隣接している構成を例示したが、これら第１領域Ａ１と第２領域Ａ２とは、必ずしも隣接していなくてもよい。例えば、図９に示すように、第１領域Ａ１と第２領域Ａ２との間には、第７領域Ａ７が設けられていてもよい。第７領域Ａ７は、振動板５０と、第１電極６０と、圧電体層７０と、第２電極８０と、絶縁層１５０とが圧力室基板１０側からこの順で積層され、かつ、第２補助配線部９４（９１）が積層されていない領域である。
【0124】
また例えば、図１０に示すように、第１領域Ａ１と第２領域Ａ２との間には、第８領域Ａ８が設けられていてもよい。第８領域Ａ８は、振動板５０と、第１電極６０と、圧電体層７０と、絶縁層１５０と、共通リード電極９１とが圧力室基板１０側からこの順で積層され、かつ、第２電極８０が積層されていない領域である。
【0125】
これら第７領域Ａ７や第８領域Ａ８を有する構成においても、上述の実施形態と同様に、露出部７１に対応する部分において、圧電体層７０の破壊を抑制することができる。
【0126】
また、これら各実施形態の記録ヘッド１は、液体噴射装置の一例であるインクジェット式記録装置に搭載される。図１１は、一実施形態に係る液体噴射装置の一例であるインクジェット式記録装置の一例を示す概略図である。
【0127】
図１１に示すインクジェット式記録装置Ｉにおいて、記録ヘッド１は、インク供給手段を構成するカートリッジ２が着脱可能に設けられ、キャリッジ３に搭載されている。この記録ヘッド１を搭載したキャリッジ３は、装置本体４に取り付けられたキャリッジ軸５の軸方向に移動自在に設けられている。
【0128】
そして、駆動モーター６の駆動力が図示しない複数の歯車およびタイミングベルト７を介してキャリッジ３に伝達されることで、記録ヘッド１を搭載したキャリッジ３はキャリッジ軸５に沿って移動される。一方、装置本体４には搬送手段としての搬送ローラー８が設けられており、紙等の記録媒体である記録シートＳが搬送ローラー８により搬送されるようになっている。なお、記録シートＳを搬送する搬送手段は、搬送ローラーに限られずベルトやドラム等であってもよい。
【0129】
このようなインクジェット式記録装置Ｉでは、記録ヘッド１に対して記録シートＳを＋Ｘ方向に搬送し、キャリッジ３を記録シートＳに対してＹ方向に往復移動させながら、記録ヘッド１からインク滴を噴射させることで記録シートＳの略全面に亘ってインク滴の着弾、いわゆる印刷が実行される。
【0130】
また、上述したインクジェット式記録装置Ｉでは、記録ヘッド１がキャリッジ３に搭載されて主走査方向であるＹ方向に往復移動するものを例示したが、特にこれに限定されず、例えば、記録ヘッド１が固定されて、紙等の記録シートＳを副走査方向であるＸ方向に移動させるだけで印刷を行う、所謂ライン式記録装置にも本発明を適用することができる。
【0131】
なお、上述の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ヘッド（記録ヘッド）、２…カートリッジ、３…キャリッジ、４…装置本体、５…キャリッジ軸、６…駆動モーター、７…タイミングベルト、８…搬送ローラー、１０…圧力室基板（基板）、１２…圧力室（凹部）、１５…連通板、１６…ノズル連通路、１７…第１マニホールド部、１８…第２マニホールド部、１９…供給連通路、２０…ノズルプレート、２１…ノズル、３０…保護基板、３１…保持部、３２…貫通孔、４０…ケース部材、４１…収容部、４２…第３マニホールド部、４３…接続口、４４…導入口、４５…コンプライアンス基板、４６…封止膜、４７…固定基板、４８…開口部、４９…コンプライアンス部、５０…振動板、５１…弾性膜、５２…絶縁体膜、６０…第１電極、７０…圧電体層、７１…露出部、７２…凹部、８０…第２電極、８５…配線層、９１…共通リード電極、９２…個別リード電極、９３…第１補助配線部、９４…第２補助配線部、９５…段差、１００…マニホールド、１２０…配線基板、１２１…駆動回路、１５０…絶縁層、１６０…接着剤、３００…圧電素子、３１０…活性部、３２０…非活性部、Ｉ…インクジェット式記録装置（記録装置）、Ｓ…記録シート、Ａ０…能動領域、Ａ１…第１領域、Ａ２…第２領域、Ａ３…第３領域、Ａ４…第４領域、Ａ５…第５領域、Ａ６…第６領域、Ａ７…第７領域、Ａ８…第８領域
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】