ホーム > 特許ランキング > セイコーエプソン株式会社
(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】P2024142442
(43)【公開日】2024-10-11
(54)【発明の名称】液体噴射ヘッド
(51)【国際特許分類】
B41J 2/14 20060101AFI20241003BHJP
【ＦＩ】
B41J2/14 305
B41J2/14 613
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023054581
(22)【出願日】2023-03-30
(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】110000028
【氏名又は名称】弁理士法人明成国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】田村 博明
【テーマコード（参考）】
2C057
【Ｆターム（参考）】
2C057AF68
2C057AG44
2C057AG55
2C057AG60
2C057BA04
2C057BA14
(57)【要約】
【課題】液体噴射ヘッドにおいて、振動板にクラックが生じる可能性を低減できる技術を提供する。
【解決手段】液体噴射ヘッドは、積層方向において、圧電素子と振動板と補強膜と圧力室基板とが積層される。振動板は、圧電素子によって圧力室の液体に圧力を付与する。補強膜は、積層方向に垂直な方向に沿って形成され、積層方向にみたときに、隔壁と圧力室との境界に重なり、積層方向と境界から圧力室の中心に向かう方向とに平行な断面において、境界の位置としての第１位置における積層方向の補強膜の第１厚さをＹ１とし、第１位置よりも圧力室の中心に近い第２位置における積層方向の補強膜の第２厚さをＹ２とし、補強膜のうち振動板に接しない面である傾斜面の接線の傾きの絶対値であって、第１位置における第１接線の傾きの絶対値をａ１とし、第２位置における第２接線の傾きの絶対値をａ２としたとき、Ｙ１＞Ｙ２および０＜ａ１＜ａ２を満たす。
【選択図】図９
【解決手段】液体噴射ヘッドは、積層方向において、圧電素子と振動板と補強膜と圧力室基板とが積層される。振動板は、圧電素子によって圧力室の液体に圧力を付与する。補強膜は、積層方向に垂直な方向に沿って形成され、積層方向にみたときに、隔壁と圧力室との境界に重なり、積層方向と境界から圧力室の中心に向かう方向とに平行な断面において、境界の位置としての第１位置における積層方向の補強膜の第１厚さをＹ１とし、第１位置よりも圧力室の中心に近い第２位置における積層方向の補強膜の第２厚さをＹ２とし、補強膜のうち振動板に接しない面である傾斜面の接線の傾きの絶対値であって、第１位置における第１接線の傾きの絶対値をａ１とし、第２位置における第２接線の傾きの絶対値をａ２としたとき、Ｙ１＞Ｙ２および０＜ａ１＜ａ２を満たす。
【選択図】図９
【特許請求の範囲】
【請求項1】
積層方向において、
電圧を印加されて変形し、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、
補強膜と、
ノズルに連通する圧力室を前記振動板とともに画定する隔壁を構成する圧力室基板と、
が積層された液体噴射ヘッドであって、
前記振動板は、前記圧電素子によって前記積層方向に前記振動されることにより、前記圧力室の液体に圧力を付与し、
前記補強膜は、前記積層方向に垂直な方向である第１方向に沿って形成され、前記積層方向にみたときに、前記隔壁と前記圧力室との境界に重なり、
前記積層方向と、前記境界から前記圧力室の中心に向かう方向と、に平行な断面において、
前記境界の位置としての第１位置における前記積層方向の前記補強膜の第１厚さをＹ１とし、
前記第１位置よりも前記圧力室の中心に近い第２位置における前記積層方向の前記補強膜の第２厚さをＹ２とし、
前記補強膜のうち前記振動板に接しない面である傾斜面の接線の傾きの絶対値であって、
前記第１位置における第１接線の傾きの絶対値をａ１とし、
前記接線であって、前記第２位置における第２接線の傾きの絶対値をａ２としたとき、
Ｙ１＞Ｙ２ …（１）
および
０＜ａ１＜ａ２ …（２）
上記（１）式と（２）式を満たす、液体噴射ヘッド。
電圧を印加されて変形し、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、
補強膜と、
ノズルに連通する圧力室を前記振動板とともに画定する隔壁を構成する圧力室基板と、
が積層された液体噴射ヘッドであって、
前記振動板は、前記圧電素子によって前記積層方向に前記振動されることにより、前記圧力室の液体に圧力を付与し、
前記補強膜は、前記積層方向に垂直な方向である第１方向に沿って形成され、前記積層方向にみたときに、前記隔壁と前記圧力室との境界に重なり、
前記積層方向と、前記境界から前記圧力室の中心に向かう方向と、に平行な断面において、
前記境界の位置としての第１位置における前記積層方向の前記補強膜の第１厚さをＹ１とし、
前記第１位置よりも前記圧力室の中心に近い第２位置における前記積層方向の前記補強膜の第２厚さをＹ２とし、
前記補強膜のうち前記振動板に接しない面である傾斜面の接線の傾きの絶対値であって、
前記第１位置における第１接線の傾きの絶対値をａ１とし、
前記接線であって、前記第２位置における第２接線の傾きの絶対値をａ２としたとき、
Ｙ１＞Ｙ２ …（１）
および
０＜ａ１＜ａ２ …（２）
上記（１）式と（２）式を満たす、液体噴射ヘッド。
【請求項2】
請求項１に記載の液体噴射ヘッドであって、
前記振動板のうち、前記積層方向にみて前記第１電極と前記圧電体層と前記第２電極と前記圧力室が重なる領域を能動部とし、
前記振動板のうち、前記能動部とは異なる部分であって、前記積層方向にみて前記圧力室が重なる領域を非能動部としたとき、
前記補強膜は、前記能動部に形成されておらず、前記非能動部の一部に形成されている、液体噴射ヘッド。
前記振動板のうち、前記積層方向にみて前記第１電極と前記圧電体層と前記第２電極と前記圧力室が重なる領域を能動部とし、
前記振動板のうち、前記能動部とは異なる部分であって、前記積層方向にみて前記圧力室が重なる領域を非能動部としたとき、
前記補強膜は、前記能動部に形成されておらず、前記非能動部の一部に形成されている、液体噴射ヘッド。
【請求項3】
請求項２に記載の液体噴射ヘッドであって、
前記振動板において、
前記積層方向における、前記圧電素子が設けられている面を第１面とし、前記圧力室基板が設けられている面を第２面としたときに、
前記補強膜は、前記第１面に形成される、液体噴射ヘッド。
前記振動板において、
前記積層方向における、前記圧電素子が設けられている面を第１面とし、前記圧力室基板が設けられている面を第２面としたときに、
前記補強膜は、前記第１面に形成される、液体噴射ヘッド。
【請求項4】
請求項２に記載の液体噴射ヘッドであって、
前記振動板において、
前記積層方向における、前記圧電素子が設けられた面を第１面とし、前記圧力室基板が設けられた面を第２面としたときに、
前記補強膜は、前記第２面に形成される、液体噴射ヘッド。
前記振動板において、
前記積層方向における、前記圧電素子が設けられた面を第１面とし、前記圧力室基板が設けられた面を第２面としたときに、
前記補強膜は、前記第２面に形成される、液体噴射ヘッド。
【請求項5】
請求項１に記載の液体噴射ヘッドであって、
前記補強膜は、
前記境界と前記圧力室の中心に最も近い前記補強膜の端部との、前記境界から前記圧力室の中心に向かう方向における第１距離をＬとし、前記第１位置からの前記第２位置までの第２距離をＸ２としたときに、
上記（３）式を満たす、液体噴射ヘッド。
前記補強膜は、
前記境界と前記圧力室の中心に最も近い前記補強膜の端部との、前記境界から前記圧力室の中心に向かう方向における第１距離をＬとし、前記第１位置からの前記第２位置までの第２距離をＸ２としたときに、
【数1】
【請求項6】
請求項１に記載の液体噴射ヘッドであって、
前記補強膜は、
前記圧電素子に近いほど前記厚さが小さくなり、
前記傾斜面上において、前記厚さの段差による凹部を備え、
前記断面において、
前記凹部は、前記第２位置よりも前記圧力室の中心に近い位置に配され、
前記補強膜は、さらに、
前記凹部の位置としての第３位置における前記積層方向の前記補強膜の第３厚さをＹ３とし、
前記凹部よりも前記圧力室の中心に近い第４位置における前記積層方向の前記補強膜の第４厚さをＹ４とし、
前記接線であって、
前記第３位置における第３接線の傾きの絶対値をａ３とし、
前記第４位置における第４接線の傾きの絶対値をａ４としたとき、
Ｙ１＞Ｙ２＞Ｙ３＞Ｙ４ …（４）
ａ３＜ａ２ …（５）
０＜ａ３＜ａ４ …（６）
上記（４）式と（５）式と（６）式を満たす、液体噴射ヘッド。
前記補強膜は、
前記圧電素子に近いほど前記厚さが小さくなり、
前記傾斜面上において、前記厚さの段差による凹部を備え、
前記断面において、
前記凹部は、前記第２位置よりも前記圧力室の中心に近い位置に配され、
前記補強膜は、さらに、
前記凹部の位置としての第３位置における前記積層方向の前記補強膜の第３厚さをＹ３とし、
前記凹部よりも前記圧力室の中心に近い第４位置における前記積層方向の前記補強膜の第４厚さをＹ４とし、
前記接線であって、
前記第３位置における第３接線の傾きの絶対値をａ３とし、
前記第４位置における第４接線の傾きの絶対値をａ４としたとき、
Ｙ１＞Ｙ２＞Ｙ３＞Ｙ４ …（４）
ａ３＜ａ２ …（５）
０＜ａ３＜ａ４ …（６）
上記（４）式と（５）式と（６）式を満たす、液体噴射ヘッド。
【請求項7】
請求項１から６のいずれか１項に記載の液体噴射ヘッドであって、
前記補強膜は、前記振動板と共通の材料で構成されている、液体噴射ヘッド。
前記補強膜は、前記振動板と共通の材料で構成されている、液体噴射ヘッド。
【請求項8】
請求項１から６のいずれか１項に記載の液体噴射ヘッドであって、
前記補強膜は、前記圧電体層と共通の材料で構成されている、液体噴射ヘッド。
前記補強膜は、前記圧電体層と共通の材料で構成されている、液体噴射ヘッド。
【請求項9】
積層方向において、
電圧を印加されて変形し、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、
補強膜と、
ノズルに連通する圧力室を前記振動板とともに画定する隔壁を構成する圧力室基板と、
が積層された液体噴射ヘッドであって、
前記振動板は、前記圧電素子によって前記積層方向に前記振動されることにより、前記圧力室の液体に圧力を付与し、
前記補強膜は、前記積層方向に垂直な方向である第１方向に沿って形成され、前記積層方向にみたときに、前記隔壁と前記圧力室との境界に重なり、
前記積層方向と、前記境界から前記圧力室の中心に向かう方向と、に平行な断面において、
前記境界の位置としての第１位置における前記積層方向の前記補強膜の第１厚さをＹ１とし、
前記第１位置よりも前記圧力室の中心に近い第２位置における前記積層方向の前記補強膜の第２厚さをＹ２とし、かつ、
前記境界と前記圧力室の中心に最も近い前記補強膜の端部との前記第１方向における第１距離をＬとし、前記第１位置からの前記第２位置までの第２距離をＸ２としたときに、
上記（３）式を満たす、液体噴射ヘッド。
電圧を印加されて変形し、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、
補強膜と、
ノズルに連通する圧力室を前記振動板とともに画定する隔壁を構成する圧力室基板と、
が積層された液体噴射ヘッドであって、
前記振動板は、前記圧電素子によって前記積層方向に前記振動されることにより、前記圧力室の液体に圧力を付与し、
前記補強膜は、前記積層方向に垂直な方向である第１方向に沿って形成され、前記積層方向にみたときに、前記隔壁と前記圧力室との境界に重なり、
前記積層方向と、前記境界から前記圧力室の中心に向かう方向と、に平行な断面において、
前記境界の位置としての第１位置における前記積層方向の前記補強膜の第１厚さをＹ１とし、
前記第１位置よりも前記圧力室の中心に近い第２位置における前記積層方向の前記補強膜の第２厚さをＹ２とし、かつ、
前記境界と前記圧力室の中心に最も近い前記補強膜の端部との前記第１方向における第１距離をＬとし、前記第１位置からの前記第２位置までの第２距離をＸ２としたときに、
【数1】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、液体噴射ヘッドに関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１に記載のように、液体噴射ヘッドにおいて、振動板に補強膜を設けて、振動板におけるクラックの発生を抑制することが知られている。振動板には、隣接する圧力室を隔てる隔壁上に位置する部分と、圧力室上に位置する部分と、の境界部分が存在する。振動板は、隔壁と接続されていることで、境界部分を支点に振動する。すなわち、このクラックの発生は、振動板において、境界部分に応力集中が生じることに起因する。よって、補強膜は、境界部分に沿って形成される。補強膜は、圧力室の存在する振動板の面に対して反対側の面に形成される。補強膜は、この反対側の面から境界部分を覆うように形成される。このため、補強膜は、境界部分を支点とした振動板の変形を抑制することで、振動板の境界部分の応力集中を防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１９－５９２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかし、補強膜を設けた場合も、振動板は、境界部分以外を支点に振動する。具体的には、補強膜の設けられた部分と設けられていない部分との境界、すなわち、補強膜の端部を支点として、振動板は振動する。このため、応力集中は、補強膜の端部に生じる虞がある。したがって、依然としてクラックが生じるリスクが残る。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本開示は、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【0006】
本開示の第１の形態によれば、液体噴射ヘッドが提供される。この液体噴射ヘッドは、積層方向において、電圧を印加されて変形し、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、補強膜と、ノズルに連通する圧力室を前記振動板とともに画定する隔壁を構成する圧力室基板と、が積層された液体噴射ヘッドである。前記振動板は、前記圧電素子によって前記積層方向に前記振動されることにより、前記圧力室の液体に圧力を付与する。前記補強膜は、前記積層方向に垂直な方向である第１方向に沿って形成され、前記積層方向にみたときに、前記隔壁と前記圧力室との境界に重なり、前記積層方向と、前記境界から前記圧力室の中心に向かう方向と、に平行な断面において、前記境界の位置としての第１位置における前記積層方向の前記補強膜の第１厚さをＹ１とし、前記第１位置よりも前記圧力室の中心に近い第２位置における前記積層方向の前記補強膜の第２厚さをＹ２とし、前記補強膜のうち前記振動板に接しない面である傾斜面の接線の傾きの絶対値であって、前記第１位置における第１接線の傾きの絶対値をａ１とし、前記接線であって、前記第２位置における第２接線の傾きの絶対値をａ２としたとき、
Ｙ１＞Ｙ２ …（１）
および
０＜ａ１＜ａ２ …（２）
上記（１）式と（２）式を満たす。
Ｙ１＞Ｙ２ …（１）
および
０＜ａ１＜ａ２ …（２）
上記（１）式と（２）式を満たす。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】液体吐出装置５００の概略構成を示すブロック図である。
【図2】液体噴射ヘッド５１０の構成を示す分解斜視図である。
【図3】液体噴射ヘッド５１０の構成を平面視で示す説明図である。
【図5】圧電素子３００近傍を拡大して示す断面図である。
【図9】補強膜５１の断面形状を示す断面図である。
【図10】補強膜５１の端部５１ｓの厚さＹを規定する曲線を示す説明図である。
【図11】変位前の振動板５０の断面を示す説明図である。
【図12】変位前の補強膜Ｏｂと振動板５０の断面を示す説明図である。
【図13】変位前の補強膜５１と振動板５０の断面を示す説明図である。
【図14】変位後の振動板５０の断面を示す説明図である。
【図15】変位後の補強膜Ｏｂと振動板５０の断面を示す説明図である。
【図16】変位後の補強膜５１と振動板５０の断面を示す説明図である。
【図17】変位後の振動板５０の斜視図である。
【図18】変位後の補強膜Ｏｂと振動板５０の斜視図である。
【図19】変位後の補強膜５１と振動板５０の斜視図である。
【図20】補強膜５１ｂの断面形状を示す断面図である。
【図21】第３実施形態の圧力室１２ｃの断面を示す断面図である。
【図22】第３実施形態の変位後の振動板５０を示す説明図である。
【図23】第４実施形態の補強膜５１ｄを示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0008】
Ａ．第１実施形態：
Ａ１．液体吐出装置の全体構成：
図１は、本開示の第１実施形態としての液体噴射ヘッド５１０を備える液体吐出装置５００の概略構成を示すブロック図である。本実施形態において、液体吐出装置５００は、インクジェット式プリンターとして構成され、印刷用紙Ｐにインクを吐出して画像を形成する。図１には、相互に直交する３つの軸であるＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸が表されている。他の図面に記載のＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸は、いずれも図１のＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸に対応する。向きを特定する場合には、正の方向を「＋」、負の方向を「－」として、方向表記に正負の符合を併用する。
Ａ１．液体吐出装置の全体構成：
図１は、本開示の第１実施形態としての液体噴射ヘッド５１０を備える液体吐出装置５００の概略構成を示すブロック図である。本実施形態において、液体吐出装置５００は、インクジェット式プリンターとして構成され、印刷用紙Ｐにインクを吐出して画像を形成する。図１には、相互に直交する３つの軸であるＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸が表されている。他の図面に記載のＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸は、いずれも図１のＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸に対応する。向きを特定する場合には、正の方向を「＋」、負の方向を「－」として、方向表記に正負の符合を併用する。
【0009】
液体吐出装置５００は、液体噴射ヘッド５１０と、インクタンク５５０と、搬送機構５６０と、移動機構５７０と、制御ユニット５４０とを備える。
【0010】
液体噴射ヘッド５１０は、多数のノズル２１を有し、－Ｙ方向にインクを吐出して印刷用紙Ｐ上に画像を形成する。液体噴射ヘッド５１０の構成は、後に詳細に説明する。吐出するインクとしては、例えば、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローの合計４色のインクが挙げられる。なお、液体噴射ヘッド５１０は、移動機構５７０が有する後述のキャリッジ５７２に搭載され、キャリッジ５７２の移動とともに主走査方向に往復移動する。本実施形態において、主走査方向は、＋Ｚ方向および－Ｚ方向である。＋Ｚ方向および－Ｚ方向を「Ｚ軸方向」とも呼ぶ。
【0011】
インクタンク５５０は、液体噴射ヘッド５１０から吐出するインクを収容する。インクタンク５５０は、キャリッジ５７２には搭載されていない。インクタンク５５０と液体噴射ヘッド５１０とは、樹脂製のチューブ５５２によって接続されており、かかるチューブ５５２を介してインクタンク５５０から液体噴射ヘッド５１０へとインクが供給される。
【0012】
搬送機構５６０は、印刷用紙Ｐを副走査方向に搬送する。副走査方向は、主走査方向であるＺ軸方向と直交する方向であり、本実施形態では、＋Ｘ方向および－Ｘ方向である。＋Ｘ方向および－Ｘ方向を「Ｘ軸方向」とも呼ぶ。搬送機構５６０は、３つの搬送ローラー５６２が装着された搬送ロッド５６４と、搬送ロッド５６４を回転駆動する搬送用モーター５６６とを備える。搬送用モーター５６６が搬送ロッド５６４を回転駆動することにより、複数の搬送ローラー５６２が回転して印刷用紙Ｐが副走査方向である＋Ｘ方向に搬送される。
【0013】
移動機構５７０は、前述のキャリッジ５７２に加えて、搬送ベルト５７４と、移動用モーター５７６と、プーリー５７７とを備える。キャリッジ５７２は、インクを吐出可能な状態で液体噴射ヘッド５１０を搭載する。キャリッジ５７２は、搬送ベルト５７４に取り付けられている。搬送ベルト５７４は、移動用モーター５７６とプーリー５７７との間に架け渡されている。移動用モーター５７６が回転モーターことにより、搬送ベルト５７４は、主走査方向に往復移動する。これにより、搬送ベルト５７４に取り付けられているキャリッジ５７２も、主走査方向に往復移動する。
【0014】
制御ユニット５４０は、液体吐出装置５００の全体を制御する。例えば、制御ユニット５４０は、キャリッジ５７２の主走査方向に沿った往復動作や、印刷用紙Ｐの副走査方向に沿った搬送動作を制御する。本実施形態において、制御ユニット５４０は、後述の圧電アクチュエーターの駆動制御部としても機能する。すなわち、制御ユニット５４０は、液体噴射ヘッド５１０に駆動信号を出力して圧電アクチュエーターを駆動させることにより、印刷用紙Ｐへのインク吐出を制御する。制御ユニット５４０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）またはＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等の処理回路と半導体メモリー等の記憶回路により構成されている。
【0015】
Ａ２．液体噴射ヘッドの詳細構成：
図２は、液体噴射ヘッド５１０の構成を示す分解斜視図である。図３は、液体噴射ヘッド５１０の構成を平面視で示す説明図である。図３では、液体噴射ヘッド５１０における圧力室基板１０周辺の構成が示されている。図３では、技術の理解を容易にするために、保護基板３０、ケース部材４０が省略されている。図４は、図３のＩＶ－ＩＶ位置を示す断面図である。
図２は、液体噴射ヘッド５１０の構成を示す分解斜視図である。図３は、液体噴射ヘッド５１０の構成を平面視で示す説明図である。図３では、液体噴射ヘッド５１０における圧力室基板１０周辺の構成が示されている。図３では、技術の理解を容易にするために、保護基板３０、ケース部材４０が省略されている。図４は、図３のＩＶ－ＩＶ位置を示す断面図である。
【0016】
液体噴射ヘッド５１０は、図２に示すように、圧力室基板１０と、連通板１５と、ノズルプレート２０と、コンプライアンス基板４５と、保護基板３０と、ケース部材４０と、配線基板１２０と、を有し、さらに、図３に示す圧電素子３００と、図４に示す振動板５０と、を有している。圧力室基板１０、連通板１５、ノズルプレート２０、コンプライアンス基板４５、振動板５０、圧電素子３００、保護基板３０、およびケース部材４０は、積層部材であり、積層されることで液体噴射ヘッド５１０を形成する。本開示において、液体噴射ヘッド５１０を形成する積層部材が積層される方向を、積層方向Ａｍ１０とも呼ぶ。＋Ｙ方向および－Ｙ方向を「Ｙ軸方向」とも呼ぶ。積層方向Ａｍ１０は＋Ｙ軸方向に沿った方向でもある。
【0017】
圧力室基板１０は、例えば、シリコン基板を用いて形成されている。図３に示すように、圧力室基板１０には、複数の圧力室１２が、圧力室基板１０において予め定められた方向に沿って配列されている。複数の圧力室１２が配列される方向を、配列方向Ａｍ２１とも呼ぶ。＋Ｘ方向および－Ｘ方向を「Ｘ軸方向」とも呼ぶ。配列方向Ａｍ２１は、Ｘ軸方向に沿った方向でもある。圧力室１２は、平面視においてＺ軸方向の長さがＸ軸方向の長さよりも長い長方形状で形成されている。
【0018】
本実施形態では、複数の圧力室１２は、それぞれＸ軸方向を配列方向Ａｍ２１とする２つの列で配列されている。図３の例では、圧力室基板１０には、Ｘ軸方向を配列方向Ａｍ２１とする第１圧力室列Ｌａと、Ｘ軸方向を配列方向Ａｍ２１とする第２圧力室列Ｌｂとの２つの圧力室列が形成されている。第２圧力室列Ｌｂは、第１圧力室列Ｌａの配列方向Ａｍ２１に交差する方向において、第１圧力室列Ｌａと隣接して配置されている。配列方向Ａｍ２１に交差する方向を交差方向Ａｍ３０とも呼ぶ。図３の例では、交差方向Ａｍ３０は、Ｚ軸方向であり、第２圧力室列Ｌｂは、第１圧力室列Ｌａの－Ｚ方向に隣接している。
【0019】
第１圧力室列Ｌａに属する複数の圧力室１２と、第２圧力室列Ｌｂに属する複数の圧力室１２とは、それぞれ配列方向Ａｍ２１での位置が互いに一致し、交差方向Ａｍ３０では互いに隣接するように配置されている。各圧力室列において、Ｘ軸方向で互いに隣接する圧力室１２は、後述するように、図６に示す隔壁１１によって区画されている。
【0020】
図２に示すように、圧力室基板１０の－Ｙ方向側には、連通板１５と、ノズルプレート２０およびコンプライアンス基板４５とが順に積層されている。連通板１５は、例えば、シリコン基板を用いた平板状の部材である。図４に示すように、連通板１５には、ノズル連通路１６と、第１マニホールド部１７と、第２マニホールド部１８と、供給連通路１９とが設けられている。
【0021】
図４に示すように、ノズル連通路１６は、圧力室１２と、ノズル２１とを連通する流路である。第１マニホールド部１７および第２マニホールド部１８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の一部として機能する。第１マニホールド部１７は、連通板１５をＹ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、図４に示すように、連通板１５をＹ軸方向に貫通することなく、連通板１５の－Ｙ方向側の面に設けられている。
【0022】
供給連通路１９は、圧力室１２のＺ軸方向の一方の端部に連通する流路である。供給連通路１９は、複数であり、Ｘ軸方向、すなわち配列方向Ａｍ２１に沿って配列され、圧力室１２の各々に個別に設けられている。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。
【0023】
ノズルプレート２０は、連通板１５を挟んで圧力室基板１０とは反対側、すなわち、連通板１５の＋Ｙ方向側の面に設けられている。ノズルプレート２０の材料としては、例えば、シリコン基板である。
【0024】
ノズルプレート２０には、複数のノズル２１が形成されている。各ノズル２１は、ノズル連通路１６を介して各圧力室１２と連通している。図２に示すように、複数のノズル２１は、圧力室１２の配列方向Ａｍ２１、すなわちＸ軸方向に沿って配列されている。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２列設けられている。２つのノズル列は、第１圧力室列Ｌａ、第２圧力室列Ｌｂにそれぞれ対応する。
【0025】
図４に示すように、コンプライアンス基板４５は、ノズルプレート２０とともに、連通板１５を挟んで圧力室基板１０とは反対側、すなわち、連通板１５の＋Ｙ方向側の面に設けられている。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および第２マニホールド部１８の開口を覆う。本実施形態では、コンプライアンス基板４５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、を備えている。図４に示すように、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、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。
【0026】
図４に示すように、圧力室基板１０を挟んでノズルプレート２０等とは反対側、すなわち圧力室基板１０の－Ｙ方向側の面には、振動板５０と、圧電素子３００とが積層されている。圧電素子３００は、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。図４では、技術の理解を容易にするために、圧電素子３００の構成については簡略化して示している。圧電素子３００については、後に詳細に説明する。振動板５０は、圧電素子３００の－Ｙ方向側に設けられ、圧力室基板１０は、振動板５０の＋Ｙ方向側に設けられている。
【0027】
図４に示すように、圧力室基板１０の＋Ｙ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が接着剤等によって接合されている。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、配列方向Ａｍ２１に沿って配列された圧電素子３００の列毎に設けられたものであり、本実施形態では、Ｚ軸方向に２列で並んで形成されている。また、保護基板３０において、２列の保持部３１の間に、Ｘ軸方向に沿って延伸しＹ軸方向に沿って貫通する貫通孔３２が設けられている。
【0028】
図４に示すように、保護基板３０上には、ケース部材４０が固定されている。ケース部材４０は、複数の圧力室１２に連通するマニホールド１００を、連通板１５とともに形成している。ケース部材４０は、平面視において連通板１５と略同一の外形形状を有し、保護基板３０と、連通板１５とに亘って接合されている。
【0029】
ケース部材４０は、収容部４１と、供給口４４と、第３マニホールド部４２と、接続口４３と、を有している。収容部４１は、圧力室基板１０および保護基板３０を収容可能な深さを有する空間である。第３マニホールド部４２は、ケース部材４０において、収容部４１のＺ軸方向における両外側に形成されている空間である。第３マニホールド部４２と、連通板１５に設けられた第１マニホールド部１７および第２マニホールド部１８とが接続されることによって、マニホールド１００が形成されている。マニホールド１００は、Ｘ軸方向に亘って連続する長尺な形状を有している。供給口４４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。接続口４３は、保護基板３０の貫通孔３２に連通する貫通孔であり、配線基板１２０が挿通される。
【0030】
本実施形態の液体噴射ヘッド５１０では、図１に示すインクタンク５５０から供給されるインクが、図４に示す供給口４４から取り込まれる。マニホールド１００からノズル２１に至るまで内部の流路をインクで満たした後、複数の圧力室１２に対応するそれぞれの圧電素子３００に、駆動信号に基づく電圧が印加される。これにより、後述する圧電素子３００とともに振動板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からインク滴が吐出される。
【0031】
図３から図６を用いて、圧力室基板１０の－Ｙ方向側の構成について説明する。図５は、圧電素子３００近傍を拡大して示す断面図である。図６は、図３のＶＩ－ＶＩ断面図である。液体噴射ヘッド５１０は、圧力室基板１０の－Ｙ方向側に、振動板５０と、圧電素子３００と、に加え、さらに、補強膜５１と、個別リード電極９１と、共通リード電極９２と、を有している。
【0032】
図５に示すように、さらに、振動板５０は、圧電素子３００の駆動によって積層方向Ａｍ１０に振動されることにより、圧力室１２の液体に圧力を付与する。
【0033】
図６に示すように、振動板５０のうち、積層方向Ａｍ１０にみて第１電極６０と圧電体層７０と第２電極８０と圧力室１２が重なる領域を、能動部５０ｒ１とよぶ。振動板５０のうち、能動部５０ｒ１は異なる部分であって、積層方向Ａｍ１０にみて圧力室１２が重なる領域を、非能動部５０ｒ２とよぶ。さらに、後に説明する振動板５０において、積層方向Ａｍ１０における、圧電素子３００が設けられている面を第１面５０ａ１とよび、圧力室基板１０が設けられている面を第２面５０ａ２と、よぶ（図６の上段左部参照）。なお、境界Ｂ１から圧力室１２の中心１２ｏに向かう方向を、第２方向Ａｍ４０とよぶ。第２方向Ａｍ４０は、Ｘ軸方向に平行な方向でもある。
【0034】
振動板５０は、図５に示すように、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５５と、酸化ジルコニウム膜からなる絶縁体膜５６と、に構成されている。圧力室１２等の流路の－Ｙ方向側の面は、弾性膜５５で構成されている。圧力室１２は、圧力室基板１０を－Ｙ方向側から＋Ｙ方向に向かって、異方性エッチングされることにより形成されている。弾性膜５５は、異方性エッチングに対してストップ層として機能する。技術の理解を容易にするため、図５以外の図面では、弾性膜５５と絶縁体膜５６の図示を省略する。
【0035】
圧電素子３００は、振動板５０を介して圧力室１２に圧力を付与する。図５および図６に示すように、圧電素子３００は、第１電極６０と、圧電体層７０と、第２電極８０とを有する。第１電極６０と、圧電体層７０と、第２電極８０とは、図５および図６に示すように、＋Ｙ方向側から－Ｙ方向側に向かって順に積層されている。圧電体層７０は、第１電極６０、第２電極８０、および圧電体層７０が積層される積層方向Ａｍ１０、すなわちＹ軸方向において、第１電極６０と第２電極８０との間に設けられている。
【0036】
補強膜５１は、図６に示すように、振動板５０は、積層方向Ａｍ１０に垂直な方向に沿って形成され、積層方向Ａｍ１０にみたときに、隔壁１１と圧力室１２との境界Ｂ１に重なるように形成されている。第１方向Ａｍ２０は、Ｚ軸方向およびＸ軸方向を含む方向である。補強膜５１については、後に詳細に説明する。
【0037】
第１電極６０および第２電極８０は、いずれも図４に示す配線基板１２０と電気的に接続されている。第１電極６０および第２電極８０は、駆動信号に応じた電圧を、圧電体層７０に印加する。第１電極６０には、インクの吐出量に応じて異なる駆動電圧が供給され、第２電極８０には、インクの吐出量に関わらず、一定の基準電圧信号が供給される。インクの吐出量は、圧力室１２に必要な容積変化量である。圧電素子３００が駆動されることにより、第１電極６０と第２電極８０との間に電位差が生じると、圧電体層７０が変形する。圧電体層７０の変形により、振動板５０は、変形または振動して圧力室１２の容積が変化する。圧力室１２の容積が変化することにより、圧力室１２に収容されているインクに圧力が付与され、ノズル連通路１６を介してノズル２１からインクが吐出される。
【0038】
図３に示すように、第１電極６０は、複数の圧力室１２に対して個別に設けられる個別電極である。第１電極６０は、例えば、白金（Ｐｔ）で構成されている。図６に示すように、第１電極６０のＸ軸方向の幅は、圧力室１２の幅よりも狭い。すなわち、第１電極６０のＸ方向の両端は、圧力室１２のＸ軸方向の両端よりも圧力室１２の内側に位置している。図５に示すように、第１電極６０の＋Ｚ方向の端部６０ａおよびＺ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。例えば、第１圧力室列Ｌａでは、第１電極６０の端部６０ａは、圧力室１２の＋Ｚ方向の端部１２ａよりも＋Ｚ方向側となる位置に配置されている。第１電極６０の端部６０ｂは、圧力室１２の－Ｚ方向の端部１２ｂよりも－Ｚ方向側となる位置に配置されている。
【0039】
圧電体層７０において、図５に示すように、Ｚ軸方向の幅は、圧力室１２の長手方向であるＺ軸方向の幅よりも長い。圧電体層７０は、図６に示すように、圧力室１２の配列方向Ａｍ２１、すなわちＸ軸方向に沿って延在して設けられている。このため、圧力室１２のＺ軸方向の両側では、圧電体層７０は、圧力室１２の外側まで延在している。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、いわゆるペロブスカイト型結晶が挙げられる。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。
【0040】
図５に示すように、圧電体層７０の＋Ｚ方向の端部７０ａは、第１圧力室列Ｌａにおいて、第１電極６０の端部６０ａよりも外側となる＋Ｚ方向側に位置している。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－Ｚ方向の端部７０ｂは、第１電極６０の端部６０ｂよりも内側となる＋Ｚ方向側に位置しており、第１電極６０の端部６０ｂは、圧電体層７０では覆われていない。
【0041】
圧電体層７０には、図６に示すように、隣り合う第２電極８０の角部８０ｃの間において、圧電体層７０の存在しない領域として溝部７１が形成されている。溝部７１は、各隔壁１１に対応する位置に設けられる。溝部７１は、圧電体層７０をＹ軸方向に完全に除去することで、形成されている。
【0042】
図７は、図３における溝部７１近傍を拡大して示す平面図である。図７では、図３における第２圧力室列Ｌｂに属する溝部７１が示されている。溝部７１は、平面視で略矩形状の外観形状を有している。溝部７１のＸ軸方向の幅は、隔壁１１のＸ軸方向の幅よりも広く形成されている。溝部７１のＺ軸方向の幅は、圧力室１２のＺ軸方向の幅よりも狭く形成されている。圧電体層７０に溝部７１を設けることにより、振動板５０の圧力室１２のＸ軸方向の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。振動板５０の腕部とは、非能動部５０ｒ２に相当する。よって、溝部７１は、圧電素子３００をより良好に変位させることができる。
【0043】
第２電極８０は、図５および図６に示すように、第１電極６０とは圧電体層７０を挟んだ反対側、すなわち圧電体層７０の＋Ｙ方向側に設けられている。第２電極８０は、図３に示すように、複数の圧力室１２に対して共通に設けられ、複数の能動部５０ｒ１に共通する共通電極である。本実施形態では、第２電極８０の素材としてイリジウム（Ｉｒ）を用いている。
【0044】
第２電極８０は、図３に示すように、Ｚ軸方向に所定の幅を有するとともに、圧力室１２の配列方向Ａｍ２１、すなわちＸ軸方向に沿って延在して設けられている。図６に示すように、第２電極８０は、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。
【0045】
図５に示すように、第２電極８０の＋Ｚ方向の端部８０ａは、圧電体層７０で覆われている第１電極６０の端部６０ａよりも外側、すなわち＋Ｚ方向側に配置されている。第２電極８０の端部８０ａは、圧力室１２の端部１２ａよりも外側であり、かつ第１電極６０の端部６０ａよりも外側に位置している。本実施形態では、第２電極８０の端部８０ａは、Ｚ軸方向において、圧電体層７０の端部７０ａと略一致している。
【0046】
図５に示すように、第２電極８０の－Ｚ方向の端部８０ｂは、圧力室１２の－Ｚ方向の端部１２ｂよりも外側となる－Ｚ方向側に配置され、圧電体層７０の端部７０ｂよりも内側となる＋Ｚ方向側に配置されている。圧電体層７０の端部７０ｂは、第１電極６０の端部６０ｂよりも＋Ｚ方向側となる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＋Ｚ方向側となる圧電体層７０上に位置している。第２電極８０の端部８０ｂの－Ｚ方向側には、圧電体層７０の表面が露出された部分が存在する。このように、第２電極８０の端部８０ｂは、圧電体層７０の端部７０ｂおよび第１電極６０の端部６０ｂよりも＋Ｚ方向側に配置されている。
【0047】
第２電極８０の端部８０ｂの側には、第２電極８０と同一層となるが、第２電極８０とは電気的に不連続となる配線部８５が設けられている（図５の上段左部参照）。配線部８５は、第２電極８０の端部８０ｂから間隔を空けた状態で、圧電体層７０の端部７０ｂ近傍から第１電極６０の端部６０ｂに亘って形成されている。配線部８５は、能動部５０ｒ１毎に設けられている。すなわち、配線部８５は、Ｘ軸方向に沿って所定の間隔で複数配置されている。
【0048】
図３および図５に示すように、個別電極である第１電極６０には個別リード電極９１が接続され、共通電極である第２電極８０には駆動用共通電極である共通リード電極９２がそれぞれ電気的に接続されている。個別リード電極９１および共通リード電極９２は、圧電体層７０を駆動する電圧を圧電体層７０に印加するための駆動配線として機能する。
【0049】
図３および図４に示すように、個別リード電極９１および共通リード電極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ており、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、制御部５４０および図示しない電源回路と接続するための複数の配線が形成されている。本実施形態において、配線基板１２０は、例えば、フレキシブル基板（ＦＰＣ：Flexible Printed Circuit）により構成されている。
【0050】
配線基板１２０には、スイッチング素子を有する集積回路１２１が実装されている。集積回路１２１には、配線基板１２０で伝搬する圧電素子３００を駆動するための信号が入力される。集積回路１２１は、入力される信号に基づいて、圧電素子３００を駆動するための信号が第１電極６０に供給されるタイミングを制御する。これにより、圧電素子３００が駆動するタイミング、および圧電素子３００の駆動量が制御される。
【0051】
個別リード電極９１および共通リード電極９２の材料は、金（Ａｕ）を用いている。個別リード電極９１は、能動部５０ｒ１毎、すなわち、第１電極６０毎に設けられている。図５に示すように、例えば、個別リード電極９１は、第１圧力室列Ｌａでは、配線部８５を介して、第１電極６０の端部６０ｂ付近に接続され、振動板５０上まで－Ｚ方向に引き出されている。
【0052】
図３に示すように、例えば、第１圧力室列Ｌａでは、共通リード電極９２は、Ｘ軸方向の両端部において屈曲し、第２電極８０上から振動板５０上にまで－Ｚ方向に引き出されている。共通リード電極９２は、延設部９２ａ、および延設部９２ｂを有する。図５に示すように、例えば、第１圧力室列Ｌａでは、延設部９２ａは、圧力室１２の端部１２ａに対応する領域にＸ軸方向に沿って延設され、延設部９２ｂは、圧力室１２の端部１２ｂに対応する領域にＸ軸方向に沿って延設される。延設部９２ａおよび延設部９２ｂは、複数の能動部５０ｒ１に対してＸ軸方向に亘って連続して設けられている。延設部９２ａ、および延設部９２ｂは、Ｚ軸方向において、圧力室１２の内側から圧力室１２の外側まで延設されている。
【0053】
したがって、液体噴射ヘッド５１０は、図４に示すように、積層方向Ａｍ１０において、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、補強膜５１と、ノズル２１に連通する圧力室１２を振動板５０とともに画定する隔壁１１を構成する圧力室基板１０と、が積層されている。
【0054】
Ａ２：補強膜５１の詳細説明
補強膜５１は、振動板５０に生じる応力を分散させることで、応力集中を低減する。図６に示すように、補強膜５１は、積層方向Ａｍ１０に垂直な方向に沿って形成され、積層方向Ａｍ１０にみたときに、隔壁１１と圧力室１２との境界Ｂ１に重なるように形成されている。隔壁１１と圧力室１２との境界Ｂ１に重なるとは、隔壁１１の圧力室１２に面した壁面１１ｓのＸ軸方向の位置から圧力室１２と重なる場合も含む意味である。さらに、補強膜５１は、能動部５０ｒ１に形成されておらず、非能動部５０ｒ２の一部に形成されている。補強膜５１は、振動板５０の第１面５０ａ１側に形成される。補強膜５１は、振動板５０上の第２電極８０に接するように形成されている。補強膜５１は、Ｘ軸方向において、隔壁１１の位置から圧力室１２の位置まで、両者の境界Ｂ１を跨いで形成されている。
補強膜５１は、振動板５０に生じる応力を分散させることで、応力集中を低減する。図６に示すように、補強膜５１は、積層方向Ａｍ１０に垂直な方向に沿って形成され、積層方向Ａｍ１０にみたときに、隔壁１１と圧力室１２との境界Ｂ１に重なるように形成されている。隔壁１１と圧力室１２との境界Ｂ１に重なるとは、隔壁１１の圧力室１２に面した壁面１１ｓのＸ軸方向の位置から圧力室１２と重なる場合も含む意味である。さらに、補強膜５１は、能動部５０ｒ１に形成されておらず、非能動部５０ｒ２の一部に形成されている。補強膜５１は、振動板５０の第１面５０ａ１側に形成される。補強膜５１は、振動板５０上の第２電極８０に接するように形成されている。補強膜５１は、Ｘ軸方向において、隔壁１１の位置から圧力室１２の位置まで、両者の境界Ｂ１を跨いで形成されている。
【0055】
補強膜５１は、図７に示すように、Ｚ軸方向に長尺な長方形状に、隣り合う圧力室１２に跨るように溝部７１の範囲内に形成されている。なお、図７において、斜線部分は、溝部７１の非能動部５０ｒ２を示している。すなわち、補強膜５１は、Ｚ軸方向において、少なくとも能動部５０ｒ１の中央に形成されている。さらに、補強膜５１は、複数の溝部７１のそれぞれの溝部７１に、同様に形成されている。このうえ、補強膜５１のＺ軸方向の長さＳ１は、共通リード電極９２に連続しない、もしくは、圧電素子３００の範囲内に形成される。なお、補強膜５１は、Ｚ軸方向において能動部５０ｒ１の全体に対応するように配置してもよい。
【0056】
図８は、図６における補強膜５１の近傍を拡大して示す断面図である。図９は、補強膜５１の断面形状を示す断面図である。図８および図９では、積層方向Ａｍ１０と、積層方向Ａｍ１０に垂直な方向のうち、境界Ｂ１から圧力室１２の中心１２ｏに向かう第２方向Ａｍ４０と、に平行な断面が示されている。振動板５０上において、能動部５０ｒ１のＸ軸方向の端部を位置Ｘｍとよぶ。振動板５０上において、補強膜５１のＸ軸方向の端部を先端５１ｓｃとよぶ。ここで、先端５１ｓｃは、非能動部５０ｒ２に重なる。図９では、振動板５０の第１面５０ａ１と、境界Ｂ１と、の交点を原点０としている。さらに、図９では、非能動部５０ｒ２における第２電極８０は実質的に振動板５０の一部とみなすことができるため、図示が省略されている。補強膜５１において、原点０から＋Ｘ方向の圧力室１２上の部位を端部５１ｓと、よぶ。
【0057】
図１０は、補強膜５１の端部５１ｓの厚さＹを規定する曲線を示す説明図である。図１０では、（３）式により算出される厚さＹの軌跡Ｔ１が図示されている。図１０におけるＸＹ座標は、図９におけるＸＹ座標と対応している。すなわち、図９における軌跡Ｔ１は、（３）式に基づいて図示されている。端部５１ｓは、図９に示すように、軌跡Ｔ１沿うように、厚さＹを規定されている。（３）式は、原点０としての境界Ｂ１と圧力室１２の中心１２ｏに最も近い補強膜５１の端部５１ｓとの、境界Ｂ１から圧力室１２の中心１２ｏに向かう方向における第１距離Ｌとし、原点０における補強膜５１の厚さＨとした場合、任意の距離Ｘにおける補強膜５１の厚さＹは、以下のように求められる。なお、図９において、界Ｂ１と圧力室１２の中心１２ｏに最も近い補強膜５１の端部５１ｓは、先端５１ｓｃである。
【数2】
【0058】
（３）式は、端部５１ｓを－Ｙ方向の境界Ｂ１を固定端とし、先端５１ｓｃを自由端とした片持ち梁と仮定することで求められる。（３）式により規定される端部５１ｓの厚さＹは、図７におけるＺ軸方向の幅Ｓ１を一定とした場合、補強膜５１の先端５１ｓｃから境界Ｂ１までの曲げモーメントを一様にする。すなわち、先端５１ｓｃから境界Ｂ１までの断面係数が、大きくなるように厚さＹが計算される。このような片持ち梁を、平等強さの片持ち梁とも呼ぶ。
【0059】
よって、補強膜５１は、境界Ｂ１から圧力室１２の中心１２ｏに向かう第２方向Ａｍ４０に向かって、積層方向Ａｍ１０の厚さＹが小さくなる。
【0060】
補強膜５１の端部５１ｓは、軌跡Ｔ１に基づいて、さらに、以下の（１）式と（２）式の条件を満たすように形成されている。振動板５０上において、境界Ｂ１の位置としての第１位置Ｘ１における積層方向Ａｍ１０の補強膜５１の第１厚さをＹ１と、第１位置Ｘ１よりも圧力室１２の中心１２ｏに近い第２位置Ｘ２における積層方向Ａｍ１０の補強膜５１の第２厚さをＹ２と、定義する。なお、圧力室１２の中心１２ｏとは、境界Ｂ１に位置する両側面の最も長い直線部分における圧力室１２の幅の中心である。このため、圧力室１２において、境界Ｂ１に位置する向かい合う両側面は、平行しない部分があってもよい。第２位置Ｘ２は、軌跡Ｔ１に達する第２厚さＹ２における位置である。このうえ、補強膜５１のうち振動板５０に接しない面である傾斜面５１ｓａに接する接線ａの傾きの絶対値を定義する。すなわち、第１位置Ｘ１における第１接線の傾きの絶対値をａ１とし、第２位置Ｘ２における第２接線の傾きの絶対値をａ２としたとき、補強膜５１の端部５１ｓは、（１）式と（２）式の条件を満たす。
Ｙ１＞Ｙ２ …（１）
０＜ａ１＜ａ２ …（２）
Ｙ１＞Ｙ２ …（１）
０＜ａ１＜ａ２ …（２）
【0061】
なお、傾斜面５１ｓａについて、補強膜５１のうち振動板５０に接しない面とは、より詳細には、実質的に振動板５０とみなされる部分に接しない面である。前述のように、非能動部５０ｒ２における第２電極８０は、実質的に振動板５０とみなされる。よって、第１実施形態において、補強膜５１のうち振動板５０に接しない面は、補強膜５１が非能動部５０ｒ２における第２電極８０に接しない面である。
【0062】
補強膜５１は、振動板５０に比べヤング率の低い素材を用いている。例えば、振動板５０の酸化ジルコニウムがヤング率２００ＧＰａの場合、補強膜５１は、２．７ＧＰａの有機材料により構成されている。この構成の場合では、本実施形態において、補強膜５１の厚さＨは、振動板５０の厚さＹに対して、２．５倍の厚さＹに設定している。
【0063】
補強膜５１は、振動板５０に有機材料を積層することで形成される。酸化シリコンによる層は、例えば、図９に示すように、層Ｌａ１～層Ｌａ４のように積層することで形成される。さらに、酸化シリコンによる層は、高い階層ほどＸ軸方向の長さが短い。すなわち、層Ｌａ１～層Ｌａ４の各層の両端部の位置は、Ｘ軸方向の位置が異なる。よって、補強膜５１の端部５１ｓにおいて、層Ｌａ１～層Ｌａ４の各層の間には、凹部５１ｒ１～凹部５１ｒ３が形成されている。凹部５１ｒ１～凹部５１ｒ３を、まとめて凹部５１ｒともよぶ。凹部５１ｒのそれぞれは、＋Ｙ方向に離れるほど、境界Ｂ１側に深く形成されている。すなわち、補強膜５１における各層のＸ軸方向の幅は、高い層ほど小さく形成されている。よって、補強膜５１の端部５１ｓは、圧電素子３００に近いほど厚さＹが小さくなっている。
【0064】
このうえ、層Ｌａ１～層Ｌａ４の各層において、補強膜５１の端部５１ｓに位置する角は、面取りをされている。図９では、層Ｌａ１の角５１ｒ４を図示する。すなわち、補強膜５１の端部５１ｓに位置する角は、境界Ｂ１である原点０から補強膜５１の先端５１ｓｃまでに補強膜５１から突出した凸部である。補強膜５１の端部５１ｓの角は、例えば、異方性エッチングにより、各層ごとの角を除去されることで、形成されている。よって、補強膜５１の端部５１ｓは、面取りをされない場合に比べて、軌跡Ｔ１に近似して形成されている。
【0065】
実際の製造において、前述のように補強膜５１は、材料を積層して形成される。このため、補強膜５１の端部５１ｓに、凹部５１ｒが生じる。すなわち、凹凸の有する補強膜５１は、（１）式と（２）式の条件を設定することで、軌跡Ｔ１に合わせて形成する場合に比べて、実際の製造能力に対応するため、容易に形成される。
【0066】
Ａ３：補強膜５１による応力の分散
本開示の補強膜５１による振動板５０に発生する応力について説明する。振動板５０に発生する応力は、相対的に評価するため、第１比較例と第２比較例と本開示の実施形態との３種類の解析対象を用いている。振動板５０に発生する応力の算出には、有限要素法による構造解析が用いられる。有限要素法による構造解析では、解析対象の形状に加えて、材料の物性値、支持条件、荷重条件やメッシュサイズなどの設定が必要である。材料の物性値としてのヤング率は、前述のとおり、振動板５０についてヤング率２００Ｇｐａであり、補強膜５１についてヤング率２．７ＧＰａである。支持条件は、隔壁１１を固定としている。荷重条件は、位置Ｘｍに＋Ｙ方向の集中荷重Ｆが加わるとしている。ただし、集中荷重Ｆは、以下の説明に挙げる３種類の解析対象において同じ値ではない。集中荷重Ｆは、位置Ｘｍにおける変位量Ｕを一定の値になるように設定されている。変位量Ｕについては、後に説明する。メッシュサイズは、解析対象のサイズや応力分布に応じて、実験的に設定されている。以下において、３種類の解析対象としての振動板５０について説明する。
本開示の補強膜５１による振動板５０に発生する応力について説明する。振動板５０に発生する応力は、相対的に評価するため、第１比較例と第２比較例と本開示の実施形態との３種類の解析対象を用いている。振動板５０に発生する応力の算出には、有限要素法による構造解析が用いられる。有限要素法による構造解析では、解析対象の形状に加えて、材料の物性値、支持条件、荷重条件やメッシュサイズなどの設定が必要である。材料の物性値としてのヤング率は、前述のとおり、振動板５０についてヤング率２００Ｇｐａであり、補強膜５１についてヤング率２．７ＧＰａである。支持条件は、隔壁１１を固定としている。荷重条件は、位置Ｘｍに＋Ｙ方向の集中荷重Ｆが加わるとしている。ただし、集中荷重Ｆは、以下の説明に挙げる３種類の解析対象において同じ値ではない。集中荷重Ｆは、位置Ｘｍにおける変位量Ｕを一定の値になるように設定されている。変位量Ｕについては、後に説明する。メッシュサイズは、解析対象のサイズや応力分布に応じて、実験的に設定されている。以下において、３種類の解析対象としての振動板５０について説明する。
【0067】
図１１は、第１比較例として変位前の振動板５０の断面を示す説明図である。図１１の第１比較例では、図８における補強膜５１を除いた状態として、振動板５０と隔壁１１と圧力室１２とのみが示されている。図１１の第１比較例では、技術の理解を容易にするため、ＸＹ座標や軌跡Ｔ１などの表記を省略している。後述する図面においても、同様に図示を省略している。
【0068】
図１１の第１比較例では、振動板５０は＋Ｙ方向の圧力による集中荷重Ｆを受ける前の状態である。この圧力は、具体的には、液体噴射ヘッド５１０がインクを吐出する際に、複数の圧力室１２の圧力変動により、圧力室１２のインクが流動することで＋Ｙ方向に圧力が生じた状態である。後述する図面においても、集中荷重Ｆの位置と向きは、同様である。
【0069】
図１２は、第２比較例として変位前の補強膜Ｏｂと振動板５０の断面を示す説明図である。図１２の第２比較例では、本開示の補強膜５１との比較対象として、補強膜Ｏｂを備えた振動板５０が示されている。補強膜Ｏｂは、補強膜５１における端部５１ｓとしての、端部Ｏｂｓを有する。端部Ｏｂｓは、図１２の第２比較例に示すように、一層の長方形の断面形状により形成されている。端部Ｏｂｓの厚さＹは、境界Ｂ１である原点０から補強膜５１の先端Ｏｂｓｃまで一定の厚さＨｏｂである。すなわち、端部Ｏｂｓの厚さＹは、（３）式による軌跡Ｔ１に沿って形成されたものではない。
【0070】
【0071】
図１４は、第１比較例として変位後の振動板５０の断面を示す説明図である。図１４の第１比較例では、図１１における位置Ｘｍが、＋Ｙ方向に変位量Ｕの変位をした状態である。図１４の第１比較例では、各部の変位量Ｕを、実際の解析結果に基づいて、変位量Ｕを４段階に分割した彩色により、模式的に示している。すなわち、図１４の第１比較例では、濃い色ほど変位量が大きい状態が示されている。ただし、同様の図面である図１４～図１６では、変位量のスケールが異なるため、同じ色であっても変位量は異なる場合がある。図１４に示すように、境界Ｂ１を支点として、振動板５０は、位置Ｘｍにおいて最大の変位量Ｕに達するように湾曲した状態である。
【0072】
図１５は、第２比較例として変位後の補強膜Ｏｂと振動板５０の断面を示す説明図である。図１６は、本開示の実施形態として変位後の補強膜５１と振動板５０の断面を示す説明図である。図１５の第２比較例と図１６の本開示の実施形態とにおいても、図１４の第１比較例と同様に、位置Ｘｍが、Ｙ方向に変位量Ｕの変位をした状態である。図１４～図１６の状態における振動板５０の応力について、以下説明する。
【0073】
図１７は、第１比較例として変位後の振動板５０の斜視図である。図１７の第１比較例では、振動板５０と隔壁１１との境界Ｂ１の応力を示すため、圧力室１２の内部から境界Ｂ１を見た場合の斜視図が示されている。図１７の第１比較例では、各部の応力を、実際の解析結果に基づいて、最大の応力度を４段階に分割した彩色により、模式的に示している。各部の応力は、後に説明する図１８の第２比較例と図１９の本開示の実施形態も同様である。よって、各部の色の広がりから、相対的に応力の分散を比較できる。図１７の第１比較例では、濃い色ほど変位量が大きい状態が示されている。境界Ｂ１１と境界Ｂ１２は、図１７における境界Ｂ１上のＺ軸方向の端部を示す。境界Ｂ１１は、境界Ｂ１２よりも＋Ｚ方向における端部である。
【0074】
図１８は、第２比較例として変位後の補強膜Ｏｂと振動板５０の斜視図である。図１９は、本開示の実施形態として変位後の補強膜５１と振動板５０の斜視図である。図１７～図１９に示すように、４段階の応力うち、最も大きい応力の分布は、振動板５０において、境界Ｂ１１と境界Ｂ１２の間の隔壁１１の近傍に生じる。すなわち、振動板５０において、境界Ｂ１を固定端として集中荷重Ｆを受けるため、変位しない境界Ｂ１に応力集中が生じる。しかし、図１８の第２比較例では、補強膜Ｏｂを備えた振動板５０は、図１７の第１比較例における振動板５０に比べ、最も大きい応力の分布が広い。さらに、図１９の本開示の実施形態では、補強膜５１を備えた振動板５０は、補強膜Ｏｂを備えた振動板５０に比べ、さらに最も大きい応力の分布が広い。補強膜Ｏｂは、境界Ｂ１から先端Ｏｂｓｃにおいて一定の厚さＹであるため、断面係数も一定である。一方で、補強膜５１は、境界Ｂ１から先端５１ｓｃにおいて、曲げモーメントを一様にするように断面係数を有している。したがって、補強膜５１は、補強膜Ｏｂのような厚さＹの一定な形状に比べ、さらに境界Ｂ１近傍の応力集中を分散できる。
【0075】
より具体的には、集中荷重Ｆにより曲がっている第２面５０ａ２の形状は、図１４の第１比較例における補強膜５１では直線的であり、梁の根本に応力が集中している。一方で、図１６の本開示の実施形態における補強膜５１では、集中荷重Ｆにより曲がっている第２面５０ａ２の形状が円弧に近く、応力がより均等に分布している。
【0076】
このような態様とすることで、本開示の補強膜５１は、振動板５０上に隔壁１１と圧力室１２の境界Ｂ１である第１位置Ｘ１に、積層方向Ａｍ１０にみたときに、重なるように形成される。さらに、補強膜５１の厚さＹは、境界Ｂ１から圧力室１２の中心１２ｏに近い第２位置Ｘ２において、薄くなるように形成される。さらに、第１位置Ｘ１よりも第２位置Ｘ２において、急激に薄くなるように形成される。その結果、境界Ｂ１から圧力室１２の中心１２ｏに向かう方向について、一点に応力が集中する可能性を低減できる。すなわち、振動板５０にクラックが生じる可能性を低減できる。
【0077】
さらに、補強膜５１は、非能動部５０ｒ２に設けられることで、能動部５０ｒ１の振動を大きく阻害することなく、能動部５０ｒ１の振動により応力の生じる非能動部５０ｒ２を補強できる。
【0078】
このうえ、補強膜５１は、流路の一部である圧力室１２の外である第１面５０ａ１に形成される。圧力室基板１０が設けられた第２面５０ａ２は、圧力室１２の空間を画定する面であるため、流路内部に位置する。よって、補強膜５１は、第２面５０ａ２に形成される場合に比べて、形成時に周囲に障害の少ない第１面５０ａ１に容易に形成される。
【0079】
Ｂ．第２実施形態：
図２０は、補強膜５１ｂの断面形状を示す断面図である。第２実施形態における補強膜５１ｂは、第１実施形態における補強膜５１に相当する。補強膜５１ｂは、圧電素子３００に近いほど厚さＹが小さくなり、傾斜面５１ｂｓａ上において、厚さＹの段差による凹部５１ｒを備えている。補強膜５１ｂは、１以上の箇所に凹部５１ｒを備えている。さらに、補強膜５１ｂは、境界Ｂから補強膜５１ｂの先端５１ｂｓｃの間において、それぞれの凹部５１ｒごとに、接線ａと厚さＹを規定されている。以下の説明では、技術の理解を容易にするため、図２０のように、凹部５１ｒが１箇所の場合について説明する。補強膜５１ｂ以外の液体噴射ヘッド５１０における他の点は、第１実施形態と同じである。
図２０は、補強膜５１ｂの断面形状を示す断面図である。第２実施形態における補強膜５１ｂは、第１実施形態における補強膜５１に相当する。補強膜５１ｂは、圧電素子３００に近いほど厚さＹが小さくなり、傾斜面５１ｂｓａ上において、厚さＹの段差による凹部５１ｒを備えている。補強膜５１ｂは、１以上の箇所に凹部５１ｒを備えている。さらに、補強膜５１ｂは、境界Ｂから補強膜５１ｂの先端５１ｂｓｃの間において、それぞれの凹部５１ｒごとに、接線ａと厚さＹを規定されている。以下の説明では、技術の理解を容易にするため、図２０のように、凹部５１ｒが１箇所の場合について説明する。補強膜５１ｂ以外の液体噴射ヘッド５１０における他の点は、第１実施形態と同じである。
【0080】
図２０の断面において、凹部５１ｂｒは、第２位置Ｘ２よりも圧力室１２の中心１２ｏの近くに位置している。補強膜５１ｂは、境界Ｂ１から凹部５１ｂｒまでの区間において、第１実施形態の（１）式と（２）式の関係により規定されている。補強膜５１ｂは、さらに、凹部５１ｂｒの位置としての第３位置Ｘ３における積層方向Ａｍ１０の補強膜５１ｂの第３厚さをＹ３とし、凹部５１ｂｒよりも圧力室１２の中心１２ｏに近い第４位置Ｘ４における積層方向Ａｍ１０の補強膜５１ｂの第４厚さをＹ４としている。前述の接線ａと同様に、第３位置Ｘ３における第３接線の傾きの絶対値をａ３とし、第４位置Ｘ４における第４接線の傾きの絶対値をａ４としたとき、補強膜５１ｂは、以下の（４）式と（５）式と（６）式を満たす。
Ｙ１＞Ｙ２＞Ｙ３＞Ｙ４ …（４）
ａ３＜ａ２ …（５）
０＜ａ３＜ａ４ …（６）
Ｙ１＞Ｙ２＞Ｙ３＞Ｙ４ …（４）
ａ３＜ａ２ …（５）
０＜ａ３＜ａ４ …（６）
【0081】
なお、補強膜５１ｂの凹部５１ｂｒの数が２以上の場合、それぞれの凹部５１ｂｒごとに、第３位置Ｘ３と第４位置Ｘ４に相当する位置について接線ａと厚さＹを、新たに定義する。すなわち、第１実施形態の補強膜５１のように、複数箇所の凹部５１ｂｒが設けられた場合も、補強膜５１ｂは、新たに定義された接線ａと厚さＹにおいて、接線ａ１～接線ａ４と厚さＹ１～厚さＹ４と同様の関係を満たすよう形成される。
【0082】
このような態様とすることで、補強膜５１ｂの厚さＹは、凹部５１ｂｒの位置を境界として２層に分けることができる。よって、補強膜５１ｂは、１層で表面の傾斜を形成される場合に比べて、２層で表面の傾斜を形成されることで、形成が容易になる場合がある。
【0083】
さらに、補強膜５１ｂの凹部５１ｂｒは、振動板５０の変位と共に、補強膜５１ｂが＋Ｙ方向に変位する場合に、変形を容易にする。そのため、凹部５１ｂｒは、補強膜５１ｂに加わる圧縮応力を緩和できる。この効果は、第１実施形態のように、複数の凹部５１ｒの場合も同様である。
【0084】
Ｃ．第３実施形態：
図２１は、第３実施形態の圧力室１２ｃの断面を示す断面図である。図２１では、第１実施形態の図６に相当する断面が示されている。第３実施形態の圧力室１２ｃは、溝部７１を跨ぐように、Ｘ軸方向に隣り合う圧電素子３００ｃまで広がる空間を有する。このため、隔壁１１ｃと圧力室１２ｃの境界Ｂ２は、Ｘ軸方向において、圧電素子３００ｃと同じ位置に存在する。すなわち、圧電素子３００ｃは、積層方向Ａｍ１０に沿ってみたときに、隔壁１１ｃと圧力室１２ｃとの境界Ｂ２に重なるように形成されている。
図２１は、第３実施形態の圧力室１２ｃの断面を示す断面図である。図２１では、第１実施形態の図６に相当する断面が示されている。第３実施形態の圧力室１２ｃは、溝部７１を跨ぐように、Ｘ軸方向に隣り合う圧電素子３００ｃまで広がる空間を有する。このため、隔壁１１ｃと圧力室１２ｃの境界Ｂ２は、Ｘ軸方向において、圧電素子３００ｃと同じ位置に存在する。すなわち、圧電素子３００ｃは、積層方向Ａｍ１０に沿ってみたときに、隔壁１１ｃと圧力室１２ｃとの境界Ｂ２に重なるように形成されている。
【0085】
圧電素子３００ｃにおいて、境界Ｂ２よりも圧力室１２ｃの中心１２ｃｏ側のＹ軸方向の厚さは、境界Ｂ２から溝部７１にかけて、図１０に示す補強膜５１の厚さＹと同様に（３）式に基づいて規定されている。よって、圧電素子３００ｃは、境界Ｂ１から圧力室１２の中心１２ｃｏに向かって、圧電素子３００ｃの厚さＹが小さくなるように形成されている。すなわち、第３実施形態では、補強膜５１が設けられない代わりに、圧電素子３００ｃの断面形状を、図１０に基づく断面形状とすることで、振動板５０に生ずる応力が分散される。
【0086】
図２２は、第３実施形態の変位後の振動板５０を示す説明図である。図２２では、振動板５０に＋Ｙ方向の圧力を受けることで、変位量Ｕの変位をした振動板５０の状態が示されている。図２２に示すように、振動板５０の変位は、隣り合う圧電素子３００ｃの間に位置するため、溝部７１の位置に生じる。よって、応力集中は、振動板５０の境界Ｂ２に生じる。
【0087】
圧電素子３００ｃは、境界Ｂ２から圧力室１２の中心１２ｃｏに向かって、薄くなるように形成されることで、曲げモーメントを一様にするように断面係数を有している。よって、圧電素子３００ｃは、境界Ｂ２から圧力室１２ｃの中心１２ｃｏに向かう方向について、一点に応力が集中する可能性を低減できる。すなわち、振動板５０にクラックが生じる可能性を低減できる。
【0088】
Ｄ．第４実施形態：
図２３は、第４実施形態の補強膜５１ｄを示す説明図である。上記実施形態において、補強膜５１は、第１面５０ａ１に形成されている。しかし、補強膜５１は、第２面５０ａ２に形成されていてもよい。例えば、図２３の補強膜５１ｄのように、補強膜５１ｄは、隔壁１１と振動板５０に渡って形成させることもできる。前述のように隔壁１１と圧力室１２との境界Ｂ１に重なるとは、隔壁１１の圧力室１２に面した壁面１１ｓのＸ軸方向の位置から圧力室１２かけて重なる場合も含む意味である。すなわち、補強膜５１ｄは、第２面５０ａ２から境界Ｂ１を覆うように補強している。
図２３は、第４実施形態の補強膜５１ｄを示す説明図である。上記実施形態において、補強膜５１は、第１面５０ａ１に形成されている。しかし、補強膜５１は、第２面５０ａ２に形成されていてもよい。例えば、図２３の補強膜５１ｄのように、補強膜５１ｄは、隔壁１１と振動板５０に渡って形成させることもできる。前述のように隔壁１１と圧力室１２との境界Ｂ１に重なるとは、隔壁１１の圧力室１２に面した壁面１１ｓのＸ軸方向の位置から圧力室１２かけて重なる場合も含む意味である。すなわち、補強膜５１ｄは、第２面５０ａ２から境界Ｂ１を覆うように補強している。
【0089】
このような態様とすることで、補強膜５１ｂは、応力集中の生ずる隔壁１１と圧力室１２の境界Ｂ１を、直接補強できる。したがって、補強膜５１ｂは、隔壁１１の存在しない第１面５０ａ１から補強する場合に比べ、正確に境界Ｂ１を補強できる。
【0090】
Ｅ１．変形例１：
第１実施形態において、補強膜５１は、端部５１ｓに凹部５１ｒを備える。しかし、補強膜５１は、軌跡Ｔ１に沿って形成されることで、端部５１ｓに凹部５１ｒを備えない状態でもよい。凹部５１ｒは、補強膜５１の材料を積層することで生じる。よって、例えば、積層の層数を増加させることで、凹部５１ｒのサイズを小さくすることが可能である。すなわち、実用上、軌跡Ｔ１に沿って形成された端部５１ｓの形状と、同等の断面係数を有する端部５１ｓの形成が可能である。
第１実施形態において、補強膜５１は、端部５１ｓに凹部５１ｒを備える。しかし、補強膜５１は、軌跡Ｔ１に沿って形成されることで、端部５１ｓに凹部５１ｒを備えない状態でもよい。凹部５１ｒは、補強膜５１の材料を積層することで生じる。よって、例えば、積層の層数を増加させることで、凹部５１ｒのサイズを小さくすることが可能である。すなわち、実用上、軌跡Ｔ１に沿って形成された端部５１ｓの形状と、同等の断面係数を有する端部５１ｓの形成が可能である。
【0091】
Ｅ２．変形例２：
第１実施形態において、補強膜５１の端部５１ｓの厚さＹは、（１）式と（２）式の条件を満たすように規定された。しかし、第１位置Ｘ１と第２位置Ｘ２の中間の位置としての第３位置Ｘ３において、端部５１ｓの厚さＹ３と接線ａの傾きの絶対値をａ３としたときに、端部５１ｓの厚さＹは、（７）式と（８）式と（９）式を満たすように規定されてもよい。
Ｙ１＞Ｙ３＞Ｙ２ …（７）
０＞ａ１＞ａ３＞ａ２ …（８）
｜Ｙ１－Ｙ３｜＜｜Ｙ１－Ｙ３｜ …（９）
第１実施形態において、補強膜５１の端部５１ｓの厚さＹは、（１）式と（２）式の条件を満たすように規定された。しかし、第１位置Ｘ１と第２位置Ｘ２の中間の位置としての第３位置Ｘ３において、端部５１ｓの厚さＹ３と接線ａの傾きの絶対値をａ３としたときに、端部５１ｓの厚さＹは、（７）式と（８）式と（９）式を満たすように規定されてもよい。
Ｙ１＞Ｙ３＞Ｙ２ …（７）
０＞ａ１＞ａ３＞ａ２ …（８）
｜Ｙ１－Ｙ３｜＜｜Ｙ１－Ｙ３｜ …（９）
【0092】
このような態様とすることで、補強膜５１は、（１）式と（２）式により規定される場合に比べ、軌跡Ｔ１に近似して形成される。すなわち、補強膜５１は、振動板５０に生じる応力の集中を、第１実施形態に比べて低減できる場合がある。
【0093】
Ｅ３．変形例３：
第１実施形態において、補強膜５１は、（１）式と（２）式により規定されている。しかし、補強膜５１は、さらに、実際の製造誤差を考慮した（１０）式により規定されてもよい。補強膜５１は、境界Ｂ１と圧力室１２の中心１２ｏに最も近い補強膜５１の端部５１ｓとの、境界Ｂ１から圧力室１２の中心１２ｏに向かう方向における第１距離Ｌとしたとき、（１０）式を満たす。なお、第２距離Ｘ２は、第１位置Ｘ１から第２位置Ｘ２までの距離でもある。
第１実施形態において、補強膜５１は、（１）式と（２）式により規定されている。しかし、補強膜５１は、さらに、実際の製造誤差を考慮した（１０）式により規定されてもよい。補強膜５１は、境界Ｂ１と圧力室１２の中心１２ｏに最も近い補強膜５１の端部５１ｓとの、境界Ｂ１から圧力室１２の中心１２ｏに向かう方向における第１距離Ｌとしたとき、（１０）式を満たす。なお、第２距離Ｘ２は、第１位置Ｘ１から第２位置Ｘ２までの距離でもある。
【数3】
【0094】
このような態様とすることで、補強膜５１は、（１）式と（２）式により規定される場合に比べて、応力分布がより均等になる。
【0095】
（１０）式は、製造誤差を±２０％の裕度としたが、実際の製造能力に合わせて±３０％や、＋２０％と－１０％などの範囲でもよい。
【0096】
さらに、補強膜５１は、（１）式と（２）式により規定されていなくてもよい。すなわち、補強膜５１は、（１０）式のみに規定されていてもよい。
【0097】
Ｅ４．変形例４：
上記実施形態において、補強膜５１は、材料を積層することで形成されるとしている。しかし、補強膜５１は、接着剤やＵＶインクのような流体から固化する材料により形成されてもよい。例えば、補強膜５１の先端５１ｓｃを設けるべき位置を境に振動板５０表面の濡れ性を変化させることで、固化する前の補強膜５１の材料が流れ込む材料の量が変わる。すなわち、振動板５０表面の濡れ性を変えることおよび、固化する前の補強膜５１の材料の表面張力によって、補強膜５１の傾斜面５１ｓａの曲面形状が調整できる。
上記実施形態において、補強膜５１は、材料を積層することで形成されるとしている。しかし、補強膜５１は、接着剤やＵＶインクのような流体から固化する材料により形成されてもよい。例えば、補強膜５１の先端５１ｓｃを設けるべき位置を境に振動板５０表面の濡れ性を変化させることで、固化する前の補強膜５１の材料が流れ込む材料の量が変わる。すなわち、振動板５０表面の濡れ性を変えることおよび、固化する前の補強膜５１の材料の表面張力によって、補強膜５１の傾斜面５１ｓａの曲面形状が調整できる。
【0098】
Ｆ．変形例：
（１）上記実施形態において、補強膜５１は、図７に示すように、隣り合う圧力室１２に跨るように溝部７１の範囲内に形成されている。しかし、補強膜５１は、必ずしも隣り合う圧力室１２に跨るように形成されていなくてもよい。補強膜５１は、積層方向Ａｍ１０に沿ってみたときに、境界Ｂ１を覆うように形成されていればよい。すなわち、補強膜５１は、２つの補強膜５１により、溝部７１の範囲内の２つの境界Ｂ１のそれぞれの境界Ｂ１ごとに形成されていてもよい。複数の補強膜５１が、形成されていてもよい。
（１）上記実施形態において、補強膜５１は、図７に示すように、隣り合う圧力室１２に跨るように溝部７１の範囲内に形成されている。しかし、補強膜５１は、必ずしも隣り合う圧力室１２に跨るように形成されていなくてもよい。補強膜５１は、積層方向Ａｍ１０に沿ってみたときに、境界Ｂ１を覆うように形成されていればよい。すなわち、補強膜５１は、２つの補強膜５１により、溝部７１の範囲内の２つの境界Ｂ１のそれぞれの境界Ｂ１ごとに形成されていてもよい。複数の補強膜５１が、形成されていてもよい。
【0099】
（２）上記実施形態において、補強膜５１は、図７に示すように、Ｚ軸方向に長尺な長方形状に形成されている。しかし、補強膜５１は、長方形状に限られない。補強膜５１は、前述のように、積層方向Ａｍ１０にみたときに、隔壁１１と圧力室１２との境界Ｂ１に重なることができれば、四角形状や楕円形状でもよい。
【0100】
さらに、補強膜５１は、図７に示すように、Ｚ軸方向において、能動部５０ｒ１の中央に形成されている。しかし、補強膜５１は、能動部５０ｒ１の中央に限られない。例えば、補強膜５１は、図７において、能動部５０ｒ１の中央よりも、＋Ｚ方向のノズル２１側に形成されていてもよい。もしくは、補強膜５１は、溝部７１の範囲の全体に形成されていてもよい。
【0101】
このうえ、補強膜５１は、図７に示すように、Ｘ軸方向に隣り合う溝部７１と、同様に形成されていなくてもよい。例えば、図３の第２圧力室列Ｌｂにおいて、補強膜５１は、列の端部に位置する溝部７１ほど小さく、列の中央部に位置する溝部７１ほど大きく、形成されていてもよい。もしくは、複数の溝部７１のそれぞれの溝部７１において、補強膜５１の位置や形状が異なっていてもよい。
【0102】
（３）上記実施形態において、補強膜５１は、振動板５０上の第２電極８０に接するように形成されている。しかし、補強膜５１は、前述のように、第２電極８０が溝部７１に存在しない場合、振動板５０に接して形成されていてもよい。もしくは、補強膜５１は、圧電体層７０が溝部７１に存在する場合、圧電体層７０に接して形成されていてもよい。
【0103】
（４）上記実施形態において、振動板５０は、酸化ジルコニウムにより構成されている。補強膜５１は、有機材料により構成されている。しかし、補強膜５１は、振動板５０と共通の材料で構成されていてもよい。すなわち、補強膜５１は、酸化ジルコニウムや後述する振動板５０の材料により構成されていてもよい。
【0104】
（５）上記実施形態において、圧電体層７０は、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）により構成されている。補強膜５１は、有機材料により構成されている。しかし、補強膜５１は、圧電体層７０と共通の材料で構成されていてもよい。すなわち、補強膜５１は、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）や後述する圧電体層７０の材料により構成されていてもよい。
【0105】
（６）上記実施形態において、凹部５１ｒは、傾斜面５１ｓａ上において、厚さＹの段差である。すなわち、凹部５１ｒは、補強膜５１の厚さ方向に形成された凹みである。しかし、凹部５１ｒは、厚さ方向に凹んでいなくてもよい。例えば、凹部５１ｒは、傾斜面５１ｓａ上において、変曲点や微分不可能な点を有する形状でもよい。
【0106】
（７）上記実施形態において、接線ａの傾きは、例えば、Ｘ軸方向に沿って±Ｌ／１０移動した２点間の傾きを測定点における接線ａの傾きとしてもよい。他にも、Ｘ軸方向に沿って±Ｌ／１０の範囲内で任意の数の測定点における接線の傾きの平均値を接線ａの傾きとしてもよい。
【0107】
Ｇ．変形例：
（１）上記実施形態において、圧力室１２の形状は、長方形状には限定されず、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。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、楕円形状などが含まれる。
（１）上記実施形態において、圧力室１２の形状は、長方形状には限定されず、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。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、楕円形状などが含まれる。
【0108】
（２）上記実施形態において、配列方向Ａｍ２１は、複数の圧力室１２の巨視的な配列方向Ａｍ２１を意味する。例えば、１つおきに交差方向Ａｍ３０に互い違いに、複数の圧力室１２がＸ軸方向に沿って複数配列される場合、Ｘ軸方向は、配列方向Ａｍ２１に含まれる。
【0109】
（３）上記実施形態において、溝部７１は、圧電体層７０をＹ軸方向に完全に除去することで、形成されている。しかし、溝部７１は＋Ｙ軸方向に除去された圧電体層７０が残った状態でもよい。すなわち、溝部７１は、圧電体層７０の他の部分よりも薄く形成されていてもよい。
【0110】
Ｈ．他の形態：
本開示は、上述した実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実現することができる。例えば、本開示は、以下の形態によっても実現可能である。以下に記載した各形態中の技術的特徴に対応する上記実施形態中の技術的特徴は、本開示の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、本開示の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
本開示は、上述した実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実現することができる。例えば、本開示は、以下の形態によっても実現可能である。以下に記載した各形態中の技術的特徴に対応する上記実施形態中の技術的特徴は、本開示の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、本開示の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
【0111】
（１）本開示の一形態によれば、液体噴射ヘッドが提供される。この液体噴射ヘッドは、積層方向において、電圧を印加されて変形し、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、補強膜と、ノズルに連通する圧力室を前記振動板とともに画定する隔壁を構成する圧力室基板と、が積層された液体噴射ヘッドであって、前記振動板は、前記圧電素子によって前記積層方向に前記振動されることにより、前記圧力室の液体に圧力を付与し、前記補強膜は、前記積層方向に垂直な方向である第１方向に沿って形成され、前記積層方向にみたときに、前記隔壁と前記圧力室との境界に重なり、前記積層方向と、前記境界から前記圧力室の中心に向かう方向と、に平行な断面において、前記境界の位置としての第１位置における前記積層方向の前記補強膜の第１厚さをＹ１とし、前記第１位置よりも前記圧力室の中心に近い第２位置における前記積層方向の前記補強膜の第２厚さをＹ２とし、前記補強膜のうち前記振動板に接しない面である傾斜面の接線の傾きの絶対値であって、前記第１位置における第１接線の傾きの絶対値をａ１とし、前記接線であって、前記第２位置における第２接線の傾きの絶対値をａ２としたとき、
Ｙ１＞Ｙ２ …（１）
および
０＜ａ１＜ａ２ …（２）
上記（１）式と（２）式を満たす。このような態様とすることで、本開示の補強膜は、振動板上に隔壁と圧力室の境界である第１位置を覆うように形成される。さらに、補強膜の厚さは、境界から圧力室側の第２位置において、薄くなるように形成される。さらに、第１位置よりも第２位置において、急激に薄くなるように形成される。その結果、境界から圧力室に向かう方向について、一点に応力が集中する可能性を低減できる。すなわち、補強膜は、振動板にクラックが生じる可能性を低減できる。
Ｙ１＞Ｙ２ …（１）
および
０＜ａ１＜ａ２ …（２）
上記（１）式と（２）式を満たす。このような態様とすることで、本開示の補強膜は、振動板上に隔壁と圧力室の境界である第１位置を覆うように形成される。さらに、補強膜の厚さは、境界から圧力室側の第２位置において、薄くなるように形成される。さらに、第１位置よりも第２位置において、急激に薄くなるように形成される。その結果、境界から圧力室に向かう方向について、一点に応力が集中する可能性を低減できる。すなわち、補強膜は、振動板にクラックが生じる可能性を低減できる。
【0112】
（２）上記形態では、前記液体噴射ヘッドは、前記振動板のうち、前記積層方向にみて前記第１電極と前記圧電体層と前記第２電極と前記圧力室が重なる領域を能動部とし、前記振動板のうち、前記能動部とは異なる部分であって、前記積層方向にみて前記圧力室が重なる領域を非能動部としたとき、前記補強膜は、前記能動部に形成されておらず、前記非能動部の一部に形成されていてもよい。このような態様とすることで、補強膜は、能動領域の振動を大きく阻害することなく、能動領域の振動により応力の生じる非能動部を補強できる。
【0113】
（３）上記形態では、前記液体噴射ヘッドは、前記振動板において、前記積層方向における、前記圧電素子が設けられている面を第１面とし、前記圧力室基板が設けられている面を第２面としたときに、前記補強膜は、前記第１面に形成されていてもよい。このような態様とすることで、圧力室基板が設けられた第２面は、圧力室の空間を画定する面であるため、流路内部に位置する。よって、補強膜は、第２面に形成される場合に比べて、形成時に周囲に障害の少ない第１面に容易に形成される。
【0114】
（４）上記形態では、前記液体噴射ヘッドは、前記振動板において、前記積層方向における、前記圧電素子が設けられた面を第１面とし、前記圧力室基板が設けられた面を第２面としたときに、前記補強膜は、前記第２面に形成されていてもよい。このような態様とすることで、補強膜は、応力集中の生ずる隔壁と圧力室の境界を、直接補強できる。したがって、補強膜は、隔壁の存在しない第１面から補強する場合に比べ、正確に境界を補強できる。
【0115】
（５）上記形態では、前記液体噴射ヘッドであって、前記補強膜は、前記境界と前記圧力室の中心に最も近い前記補強膜の端部との、前記境界から前記圧力室の中心に向かう方向における第１距離をＬとし、前記第１位置からの前記第２位置までの第２距離をＸ２としたときに、上記（１０）式を満たす形態でもよい。このような態様とすることで、上記形態に比べて、応力分布がより均等になる。
【0116】
（６）上記形態では、前記液体噴射ヘッドであって、前記補強膜は、前記圧電素子に近いほど前記厚さが小さくなり、前記傾斜面上において、前記厚さの段差による凹部を備え、前記断面において、前記凹部は、前記第２位置よりも前記圧力室の中心に近い位置に配され、前記補強膜は、さらに、前記凹部の位置としての第３位置における前記積層方向の前記補強膜の第３厚さをＹ３とし、前記凹部よりも前記圧力室の中心に近い第４位置における前記積層方向の前記補強膜の第４厚さをＹ４とし、前記接線であって、前記第３位置における第３接線の傾きの絶対値をａ３とし、前記第４位置における第４接線の傾きの絶対値をａ４としたとき、
Ｙ１＞Ｙ２＞Ｙ３＞Ｙ４ …（４）
ａ３＜ａ２ …（５）
０＜ａ３＜ａ４ …（６）
上記（４）式と（５）式と（６）式を満たす形態でもよい。このような態様とすることで、補強膜の厚さは、凹部の位置を境界として２層に分けることができる。よって、補強膜は、１層で表面の傾斜を形成される場合に比べて、２層で表面の傾斜を形成されることで、形成が容易になる場合がある。
Ｙ１＞Ｙ２＞Ｙ３＞Ｙ４ …（４）
ａ３＜ａ２ …（５）
０＜ａ３＜ａ４ …（６）
上記（４）式と（５）式と（６）式を満たす形態でもよい。このような態様とすることで、補強膜の厚さは、凹部の位置を境界として２層に分けることができる。よって、補強膜は、１層で表面の傾斜を形成される場合に比べて、２層で表面の傾斜を形成されることで、形成が容易になる場合がある。
【0117】
（７）上記形態では、前記液体噴射ヘッドであって、前記補強膜は、前記振動板と共通の材料で構成されていてもよい。このような態様とすることで、補強膜は、振動板と異なる材料を用意する必要がないため、異なる材料を用意する場合に比べて、容易に製造される場合がある。
【0118】
（８）上記形態では、前記液体噴射ヘッドであって、前記補強膜は、前記圧電体層と共通の材料で構成されていてもよい。このような態様とすることで、補強膜は、圧電体層と異なる材料を用意する必要がないため、異なる材料を用意する場合に比べて、容易に製造される場合がある。
【0119】
（９）本開示の第２の形態によれば、液体噴射ヘッドが提供される。液体噴射ヘッドは、積層方向において、電圧を印加されて変形し、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、補強膜と、ノズルに連通する圧力室を前記振動板とともに画定する隔壁を構成する圧力室基板と、が積層された液体噴射ヘッドであって、前記振動板は、前記圧電素子によって前記積層方向に前記振動されることにより、前記圧力室の液体に圧力を付与し、前記補強膜は、前記積層方向に垂直な方向である第１方向に沿って形成され、前記積層方向にみたときに、前記隔壁と前記圧力室との境界に重なり、前記積層方向と、前記境界から前記圧力室の中心に向かう方向と、に平行な断面において、前記境界の位置としての第１位置における前記積層方向の前記補強膜の第１厚さをＹ１とし、前記第１位置よりも前記圧力室の中心に近い第２位置における前記積層方向の前記補強膜の第２厚さをＹ２とし、かつ、前記境界と前記圧力室の中心に最も近い前記補強膜の端部との前記第１方向における第１距離をＬとし、前記第１位置からの前記第２位置までの第２距離をＸ２としたときに、上記（１０）式を満たす。このような態様とすることで、第１形態に比べて、応力分布がより均等になる。
【符号の説明】
【0120】
Ｐ…印刷用紙、Ｘ…距離、Ｘ２…第２距離、Ｘｍ…位置、１０…圧力室基板、１１…隔壁、１１ｃ…隔壁、１１ｓ…壁面、１２，１２ｃ…圧力室、１２ａ，１２ｂ…端部、１２ｏ，１２ｃｏ…中心、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…供給口、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、５０ａ１…第１面、５０ａ２…第２面、５０ｒ１…能動部、５０ｒ２…非能動部、５１…補強膜、５１ｂ…補強膜、５１ｒ，５１ｒ１，５１ｒ３，５１ｂｒ…凹部、５１ｂｓ…端部、５１ｄ…補強膜、５１ｒ４…角、５１ｓ…端部、５１ｓａ…傾斜面、５１ｓｃ…先端、５５…弾性膜、５６…絶縁体膜、６０…第１電極、６０ａ，６０ｂ…端部、７０…圧電体層、７０ａ，７０ｂ…端部、７１…溝部、８０…第２電極、８０ａ，８０ｂ，８０ｃ…端部、８５…配線部、９１…個別リード電極、９２…共通リード電極、９２ａ、９２ｂ…延設部、１００…マニホールド、１２０…配線基板、１２１…集積回路、３００，３００ｃ…圧電素子、３１０…圧電素子、５００…液体吐出装置、５１０…液体噴射ヘッド、５４０…制御ユニット、５５０…インクタンク、５５２…チューブ、５６０…搬送機構、５６２…搬送ローラー、５６４…搬送ロッド、５６６…搬送用モーター、５７０…移動機構、５７２…キャリッジ、５７４…搬送ベルト、５７６…移動用モーター、５７７…プーリー、Ａｍ１０…方向、Ａｍ２０…第１方向、Ａｍ２１…配列方向、Ａｍ３０…交差方向、Ａｍ４０…第２方向、Ｂ１，Ｂ１１，Ｂ１２，Ｂ２…境界、Ｆ…集中荷重、Ｌ…第１距離、Ｌａ…第１圧力室列、Ｌａ１，Ｌａ２，Ｌａ３，Ｌａ４…層、Ｌｂ…第２圧力室列、Ｏｂ…補強膜、Ｏｂｓ…端部、Ｏｂｓｃ…先端、Ｓ１…幅、Ｔ１…軌跡、Ｕ…変位量、Ｘ１…第１位置、Ｘ２…第２位置、Ｘ３…第３位置、Ｘ４…第４位置、ａ…接線
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】