(57)【要約】【課題】コストを低減して外部配線と容易に接続することができる圧電素子ユニット、液体噴射ヘッド及び液体噴射装置を提供する。【解決手段】圧電素子１７と、該圧電素子１７の第１の面３４ａと接合された一端面３５ａを有する第１の基板３５と、を具備し、前記圧電素子１７は、前記第１の面３４ａとは反対側の第２の基板１２側の面となる第２の面３４ｃと、前記第１の面３４ａ及び第２の面３４ｃとは直交し、外部配線５０との接続部となる個別外部電極４３が形成された第３の面３４ｂと、前記圧電素子１７の外部表面に設けられた共通外部電極４４と、前記第１の面３４ａと前記第３の面３４ｂとの境界に設けられて、当該第１の面３４ａ及び第３の面３４ｂに対して斜めに形成された傾斜面と、を有し、該傾斜面が、個別外部電極４３と共通外部電極４４とを分断する境界部４０となっている。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電素子と、該圧電素子の第１の面と接合された一端面を有する第１の基板と、を具備し、
前記圧電素子は、
前記第１の面とは反対側の第２の基板側の面となる第２の面と、前記第１の面及び第２の面とは直交し、外部配線との接続部となる個別外部電極が形成された第３の面と、
前記圧電素子の外部表面に設けられた共通外部電極と、
前記第１の面と前記第３の面との境界に設けられて、当該第１の面及び第３の面に対して斜めに形成された傾斜面と、を有し、
該傾斜面が、個別外部電極と共通外部電極とを分断する境界部となっていることを特徴とする圧電素子ユニット。
【請求項２】
前記圧電素子が、圧電材料層と電極材料層とを交互に積層形成されたものであり、且つ積層方向とは交差する方向に前記第１の基板に固定される前記第１の面が設けられ、前記境界部側の前記圧電材料層が、他の領域よりも厚くなっていることを特徴とする請求項１記載の圧電素子ユニット。
【請求項３】
前記個別外部電極には、外部配線が接続されると共に、当該外部配線が、前記共通外部電極に前記第１の基板を介して電気的に接続されていることを特徴とする請求項１又は２記載の圧電素子ユニット。
【請求項４】
前記第１の基板が、導電性を有することを特徴とする請求項３記載の圧電素子ユニット。
【請求項５】
前記第１の基板には、前記外部配線と前記共通外部電極とを接続する接続配線が設けられていることを特徴とする請求項３記載の圧電素子ユニット。
【請求項６】
前記圧電素子が、前記第１の基板の前記圧電素子が固定された端面に直交し、複数の圧電素子に亘って形成された側面から突出して設けられていると共に、前記境界部が、前記圧電素子の前記第１の面の前記第１の基板から突出した領域に設けられていることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の圧電素子ユニット。
【請求項７】
前記第１の基板の一端面には、前記圧電素子の列が、当該圧電素子の並設方向とは交差する方向に２列設けられていることを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の圧電素子ユニット。
【請求項８】
請求項１〜７の何れか一項に記載の圧電素子ユニットと、該圧電素子ユニットの前記圧電素子の前記第２の面が固定される振動板と、前記第２の基板に設けられて前記振動板によって一方面が画成されると共にノズル開口に連通する圧力発生室と、を具備することを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項９】
請求項８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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電素子と圧電素子を固定する固定基板とを具備する圧電素子ユニット、液体噴射ヘッド及び液体噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体噴射ヘッドの代表例としては、例えば、圧電素子の変位による圧力を利用してノズル開口からインク滴を吐出するインクジェット式記録ヘッドが知られている。具体的には、ノズル開口に連通する圧力発生室が設けられ流路形成基板とその一方面側に設けられる振動板とを有する流路ユニットと、各圧力発生室に対応して設けられ固定基板に固定された圧電素子を有する圧電素子ユニットと、この固定基板が固定される収容室を有するケースヘッド（構造体）とを有するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このような圧電素子ユニットでは、圧電素子の端部の側面と固定基板の端部の側面とが互いに固定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−７４７４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、固定基板の一端部側の側面に圧電素子を固定するためには、圧電素子には固定基板に固定される不活性領域（非駆動領域）が必要となり、実際に駆動する領域と非駆動領域とによって圧電素子が長尺化してしまい高コストとなってしまうという問題がある。
【０００６】
また、圧電素子の固定基板に固定される不活性領域には、圧電素子の個別電極や共通電極と外部配線とを接続するための高精度にパターニングされた電極が必要になるという問題がある。
【０００７】
なお、このような問題は液体噴射ヘッドに搭載される圧電素子ユニットに限定されず、他の装置に搭載される圧電素子ユニットにおいても同様に存在する。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑み、コストを低減して外部配線と容易に接続することができる圧電素子ユニット、液体噴射ヘッド及び液体噴射装置を提供することを目的とする。
【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態様は、圧電素子と、該圧電素子の第１の面と接合された一端面を有する第１の基板と、を具備し、前記圧電素子は、前記第１の面とは反対側の第２の基板側の面となる第２の面と、前記第１の面及び第２の面とは直交し、外部配線との接続部となる個別外部電極が形成された第３の面と、前記圧電素子の外部表面に設けられた共通外部電極と、前記第１の面と前記第３の面との境界に設けられて、当該第１の面及び第３の面に対して斜めに形成された傾斜面と、を有し、該傾斜面が、個別外部電極と共通外部電極とを分断する境界部となっていることを特徴とする圧電素子ユニットにある。
かかる態様では、圧電素子と第１の基板との側面同士をオーバーラップさせた状態で固定するのに比べて、圧電素子に不活性領域が実質的に不要となり、圧電素子を短尺化することができる。また、圧電素子の表面に外部電極をフォトリソグラフィー法等により高精度にパターニングしなくても、境界部によって外部電極を容易に分断することができ、コストを低減することができる。
【００１０】
ここで、前記圧電素子が、圧電材料層と電極材料層とを交互に積層形成されたものであり、且つ積層方向とは交差する方向に前記第１の基板に固定される前記第１の面が設けられ、前記境界部側の前記圧電材料層が、他の領域よりも厚くなっていることが好ましい。これによれば、境界部を形成した際に電極材料層が切断されて、不活性領域が形成されるのを抑制することができる。
【００１１】
また、前記個別外部電極には、外部配線が接続されると共に、当該外部配線が、前記共通外部電極に前記第１の基板を介して電気的に接続されていることが好ましい。これによれば、外部電極と圧電素子との電気的な接続を容易にすることができる。また、外部配線の配線パターンの配置を容易にして、外部配線の小型化を図ることができる。
【００１２】
また、前記第１の基板が、導電性を有することが好ましい。これによれば、共通外部電極と外部配線とを第１の基板を介して容易に電気的に接続することができる。
【００１３】
また、前記第１の基板には、前記外部配線と前記共通外部電極とを接続する接続配線が設けられていてもよい。これによれば、共通外部電極と外部配線とを第１の基板に設けられた接続配線を介して電気的に接続することができる。
【００１４】
また、前記圧電素子が、前記第１の基板の前記圧電素子が固定された端面に直交し、複数の圧電素子に亘って設けられた側面から突出して設けられていると共に、前記境界部が、前記圧電素子の前記第１の面の前記第１の基板から突出した領域に設けられていることが好ましい。これによれば、第１の基板と圧電素子とを固定した後に、境界部を研削やエッチングなどで容易に形成することができる。
【００１５】
また、前記第１の基板の一端面には、前記圧電素子の列が、当該圧電素子の並設方向とは交差する方向に２列設けられていることが好ましい。これによれば、圧電素子の高密度化を図ることができる。
【００１６】
さらに本発明の他の態様は、上記態様の何れか一項に記載の圧電素子ユニットと、該圧電素子ユニットの前記圧電素子の前記第２の面が固定される振動板と、前記第２の基板に設けられて前記振動板によって一方面が画成されると共にノズル開口に連通する圧力発生室と、を具備することを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
かかる態様では、圧電素子の振動板を押圧した際の反発力が、第１の基板によってダイレクトに受け止められるため、圧電素子の変位を振動板に効率よく伝えて、液体噴射特性を向上することができる。
【００１７】
また、本発明の他の態様は、上記態様に記載の液体噴射ヘッドを具備することを特徴とする液体噴射装置にある。
かかる態様では、液体噴射特性を向上して印刷品質を向上した液体噴射装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの断面図である。
【図２】本発明の実施形態１に係る圧電素子ユニットの斜視図である。
【図３】本発明の実施形態１に係る圧電素子ユニットの平面図及び断面図である。
【図４】本発明の実施形態２に係る圧電素子ユニットの断面図である。
【図５】本発明の実施形態２に係る記録ヘッドの断面図である。
【図６】一実施形態に係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。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係る液体噴射ヘッドの一例であるインクジェット式記録ヘッドの断面図である。
【００２０】
図示するように、インクジェット式記録ヘッドＩは、複数の圧力発生室１１を有する流路形成基板１２（第２の基板）と、各圧力発生室１１に連通する複数のノズル開口１３が穿設されたノズルプレート１４と、流路形成基板１２のノズルプレート１４とは反対側の面に設けられる振動板１５とを具備する流路ユニット１６を有する。さらに、振動板１５上の各圧力発生室１１に対応する領域に設けられる圧電素子１７を有する圧電素子ユニット１８と、振動板１５上に固定されて圧電素子ユニット１８が収容される収容部１９を有するケースヘッド２０とを具備する。
【００２１】
流路形成基板１２には、その一方面側の表層部分に、圧力発生室１１が隔壁によって区画されてその幅方向で複数並設されている。各圧力発生室１１の列の外側には、ケースヘッド２０の液体導入路であるインク導入路（図示なし）を介してインクが供給されるリザーバー２２が、流路形成基板１２を厚さ方向に貫通して設けられている。そして、リザーバー２２と各圧力発生室１１とは、インク供給路２３を介して連通し、各圧力発生室１１には、インク導入路（図示なし）、リザーバー２２及びインク供給路２３を介してインクが供給される。インク供給路２３は、本実施形態では、圧力発生室１１よりも狭い幅で形成されており、リザーバー２２から圧力発生室１１に流入するインクの流路抵抗を一定に保持する役割を果たしている。さらに、圧力発生室１１のリザーバー２２とは反対の端部側には、流路形成基板１２を貫通するノズル連通孔２４が形成されている。すなわち、本実施形態では、流路形成基板１２に液体流路として、圧力発生室１１、リザーバー２２、インク供給路２３、ノズル連通孔２４が設けられている。このような流路形成基板１２は、本実施形態では、シリコン単結晶基板からなり、流路形成基板１２に設けられる上記圧力発生室１１等は、流路形成基板１２をエッチングすることによって形成されている。
【００２２】
この流路形成基板１２の一方面側にはノズル開口１３が穿設されたノズルプレート１４が接合され、各ノズル開口１３は、流路形成基板１２に設けられたノズル連通孔２４を介して各圧力発生室１１と連通している。
【００２３】
また、流路形成基板１２の他方面側、すなわち、圧力発生室１１の開口面側には振動板１５が接合されて、各圧力発生室１１はこの振動板１５によって封止されている。
【００２４】
振動板１５は、例えば、樹脂フィルム等の弾性部材からなる弾性膜２５と、この弾性膜２５を支持する支持板２６との複合板で形成されており、弾性膜２５側が流路形成基板１２に接合されている。例えば、本実施形態では、弾性膜２５は、厚さが数μｍ程度のＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）フィルムからなり、支持板２６は、厚さが数十μｍ程度のステンレス鋼板（ＳＵＳ）などからなる。
【００２５】
また、振動板１５の各圧力発生室１１に対向する領域内には、圧電素子１７の先端部が当接する島部２７が設けられている。すなわち、振動板１５の各圧力発生室１１の周縁部に対向する領域に他の領域よりも厚さの薄い薄肉部２８が形成されて、この薄肉部２８の内側にそれぞれ島部２７が設けられている。また、本実施形態では、振動板１５のリザーバー２２に対向する領域に、薄肉部２８と同様に、支持板２６がエッチングにより除去されて実質的に弾性膜のみで構成されるコンプライアンス部２９が設けられている。なお、このコンプライアンス部２９は、リザーバー２２内の圧力変化が生じた時に、このコンプライアンス部２９の弾性膜２５が変形することによって圧力変化を吸収し、リザーバー２２内の圧力を常に一定に保持する役割を果たす。
【００２６】
ここで、圧電素子ユニット１８について詳細に説明する。図２は、本発明の実施形態１に係る圧電素子ユニットの斜視図であり、図３は、図２の平面図及びそのＡ−Ａ'断面図である。
【００２７】
図２及び図３に示すように、本実施形態に係る圧電素子ユニット１８は、複数の圧電素子１７がその幅方向に並設された列を有する圧電素子形成部材３４と、圧電素子形成部材３４の先端部（一端部）側が自由端となるように他端部の基端面が接合される固定基板３５（第１の基板）とを有する。
【００２８】
圧電素子形成部材３４は、詳しくは後述するが、直方体の先端部側にスリット３９によって複数の圧電素子１７の列が設けられた櫛歯形状を有する。そして、圧電素子１７が形成された先端面３４ｃが島部２７に固定され、基端面３４ａが固定基板３５に固定されている。
【００２９】
固定基板３５は、ステンレス鋼（ＳＵＳ）等の金属材料で形成された直方体からなり、流路ユニット１６側の一端面３５ａ、すなわち、圧力発生室１１側に向いた面となり、圧電素子１７の先端面と同一方向を向く一端面３５ａを有している。この一端面３５ａに圧電素子１７の第１の面となる基端面３４ａが固定されている。すなわち、圧電素子形成部材３４（圧電素子１７）と固定基板３５とは、互いに端面３４ａ及び３５ａ同士が固定されて一体化されている。
【００３０】
そして、この固定基板３５は、複数の圧電素子１７に亘って形成される側面３５ｂを有している。
【００３１】
また、圧電素子形成部材３４（圧電素子１７）の側面３４ｂ、つまり、圧電素子１７の第１の面である基端面３４ａとは直交し、後述する外部配線である回路基板５０との接続面となる第３の面が、固定基板３５の側面３５ｂよりも突出した状態で固定基板３５に固定されている。これは、圧電素子形成部材３４の固定基板３５よりも突出した領域(第３の面である側面３４ｂ）に外部配線である回路基板５０を容易に接続させるためである。
【００３２】
ここで、圧電素子形成部材３４（圧電素子１７）について詳細に説明する。圧電素子形成部材３４は、圧電材料層３６と、圧電素子１７の２つの極を構成する電極材料層、すなわち、隣接する圧電素子１７と電気的に独立する個別電極を構成する個別内部電極３７と、隣接する圧電素子１７と電気的に共通する共通電極を構成する共通内部電極３８とを交互に挟んで積層することにより形成されている。圧電材料層３６と、個別内部電極３７及び共通内部電極３８との積層方向は、本実施形態では、圧電素子１７の島部に固定される先端面３４ｃから固定基板３５に固定される基端面３４ａに向かう方向に対して交差する方向、すなわち、先端面３４ｃ及び基端面３４ａの面方向と同一方向となっている。
【００３３】
この圧電素子形成部材３４には、固定基板３５に固定された基端部（基端面）とは反対側の先端部（自由端）側に、例えば、ワイヤーソー等によってスリット３９が形成されている。そして、圧電素子形成部材３４の先端部側は、スリット３９によって各圧力発生室１１に対応して櫛歯状に切り分けられて、各圧電素子１７の列が形成されている。すなわち、圧電素子形成部材３４には、複数の圧電素子１７が基端部側で一体となるように形成されている。
【００３４】
スリット３９は、圧電素子形成部材３４の第１の面である基端面３４ａとは反対側の面であって、圧力発生室１１側の面となる先端面３４ｃ（第２の面）側から固定基板３５に固定された基端面３４ａの一方の角部である境界部４０に至るまで、斜めに設けられており（スリット３９の基端面３４ａ側の底面が基端面３４ａに対して傾斜しているという意味）、固定基板３５に固定された基端面３４ａの少なくとも一部が切り分けられることなく一体的に設けられている。
【００３５】
なお、圧電素子１７の第１の面（基端面３４ａ）とは直交し、図３（ｂ）に示すとおり、個別内部電極３７及び共通内部電極３８が露出する面を第４の面とする。
【００３６】
そして、この圧電素子１７（圧電素子形成部材３４）の島部２７に当接する先端面３４ｃとは反対側の基端面３４ａが、上述のように固定基板３５の一端面３５ａに固定され、圧電素子１７は固定基板３５を介してケースヘッド２０に固定されている。
【００３７】
このように、圧電素子形成部材３４と固定基板３５とを、その端面３４ａ、３５ａ同士を固定して一体化することで、圧電素子形成部材３４の短尺化を図ることができる。すなわち、圧電素子（圧電素子形成部材）と固定基板とを端面同士ではなく、側面同士をオーバーラップさせた状態で固定した場合、圧電素子形成部材を固定基板に固定するための不活性領域が必要となり、圧電素子（圧電素子形成部材）が長尺化してしまう。これに対して、圧電素子形成部材３４と固定基板３５とを、その端面３４ａ、３５ａ同士を固定して一体化することで、圧電素子１７を切り分けるスリット３９を圧電素子形成部材３４のほぼ長さ方向に至るまで形成することができる。したがって、圧電素子形成部材３４はほぼ圧電素子１７（実質的に活性領域）と同等の長さだけを設ければよく、圧電素子形成部材３４を短尺化して、コストを低減することができる。
【００３８】
なお、本実施形態では、スリット３９を、圧電素子形成部材３４の固定基板３５に固定される基端面３４ａ側が完全に切り分けられることがないように設けたが、特にこれに限定されず、例えば、スリット３９を圧電素子形成部材３４が完全に切り分けられるように設けてもよい。このようなスリット３９は、固定基板３５に圧電素子形成部材３４を固定した後にワイヤーソーによって形成すれば、複数個の圧電素子１７を固定基板３５に容易に固定することができる。
【００３９】
また、圧電素子１７の列の両外側には、各圧電素子１７を位置決めするために位置決め部４１が設けられている。この位置決め部４１は、圧電素子ユニット１８をインクジェット式記録ヘッドＩに組み込む際に、ケースヘッド２０の収容部１９に対して圧電素子ユニット１８を高精度に位置決めするためのものである。
【００４０】
ここで、圧電素子１７の電極について説明する。図３（ｂ）に示すように、圧電素子形成部材３４の外表面には、個別内部電極３７及び共通内部電極３８と接続される外部電極４２が形成されている。外部電極４２は、上述のように、先端面３４ｃから一側面側に連続する個別外部電極４３と、基端面３４ａ側に設けられた共通外部電極４４とを具備する。
【００４１】
各圧電素子１７の個別電極となる個別内部電極３７は、基本的には圧電素子形成部材３４の略全面に亘って設けられているが、固定基板３５に固定された基端面３４ａ側の共通外部電極４４には導通することなく不連続となるように設けられている。一方、共通電極となる共通内部電極３８も基本的に圧電素子形成部材３４の略全面に亘って設けられているが、個別内部電極３７と同様に、圧電素子１７の先端面３４ｃ近傍で個別外部電極４３と導通することなく不連続となるように設けられている。すなわち、本実施形態の圧電素子１７は、ほとんど全てが、振動される振動領域となっており、固定基板３５に固定される領域に余分な不活性領域が必要ない。
【００４２】
個別外部電極４３と共通外部電極４４とは、圧電素子形成部材３４の外周面に設けられた連続する電極層を、圧電素子形成部材３４の角部と共に除去することにより形成された境界部４０によって分離することで形成されている。具体的には、圧電素子形成部材３４の先端面３４ｃ及び基端面３４ａと、これら先端面３４ｃ及び基端面３４ａの間の一方の側面３４ｂ上とに亘って電極層を設け、圧電素子形成部材３４の固定基板３５に固定される基端面３４ａ及び側面３４ｂの角部を電極層と共に研削やエッチング等で除去することで境界部４０を形成する。すなわち、境界部４０は、第１の面である基端面３４ａと第３の面である側面３４ｂとの境界に設けられて、基端面３４ａ及び側面３４ｂに対して斜めに形成された傾斜面となっている。
【００４３】
このように形成した境界部４０によって電極層を分離することで、個別外部電極４３及び共通外部電極４４が形成されている。すなわち、個別外部電極４３と共通外部電極４４とは、同一層からなるが、境界部４０によって不連続（絶縁した状態）となるように設けられている。そして、複数のスリット３９は、圧電素子形成部材３４の先端面３４ｃから境界部４０に達する長さで形成され、個別外部電極４３は、スリット３９によって分離されて、互いに隣接する圧電素子１７と電気的に独立している。また、スリット３９は、圧電素子形成部材３４の固定基板３５に固定される基端面３４ａにおいて、境界部４０とは反対側の角部まで達することなく設けられている。したがって、共通外部電極４４は、互いに隣接する圧電素子１７と電気的に共通している。なお、スリット３９を境界部４０とは反対側の角部に達する長さ、すなわち、圧電素子形成部材３４を完全に分離する長さで形成することで、共通外部電極４４も個別外部電極４３と同様に分離されるが、本実施形態の共通外部電極４４は、導電性を有する固定基板３５に接続されているため、固定基板３５を介して互いに隣接する圧電素子１７において電気的に共通（導通）することができる。ちなみに、固定基板３５と圧電素子形成部材３４（圧電素子１７）とは、導電性接着剤や半田など、導電性を有する固定方法で互いに固定されている。
【００４４】
また、本実施形態では、境界部４０は、圧電素子形成部材３４の固定基板３５の一側面から突出した角部に設けるようにした。これにより、圧電素子形成部材３４を固定基板３５に固定した後に、電極層と圧電素子形成部材３４の角部とを除去して容易に境界部４０を形成することができる。
【００４５】
また、境界部４０は、圧電素子形成部材３４の角部を除去することで形成される。したがって、この領域に共通内部電極３８が存在すると、境界部４０を形成することで共通内部電極３８と共通外部電極４４との接続が切断されてしまうため好ましくない。したがって、境界部４０が設けられる側には、圧電材料層３６を他の領域に比べて比較的厚く形成しておくのが好ましい。これにより、共通内部電極３８が切断されることにより不活性領域（非振動領域）の形成による活性領域の減少を防止することができると共に、不活性領域によって活性領域の振動が阻害されるのを低減することができる。
【００４６】
このような圧電素子ユニット１８では、上述のように、外周面に亘って電極層が形成された圧電素子形成部材３４にスリット３９及び境界部４０を形成するだけで、外部電極４２である個別外部電極４３及び共通外部電極４４がパターン形成される。したがって、圧電素子形成部材３４の外周面に個別外部電極４３や共通外部電極４４をフォトリソグラフィ法等によって高精度にパターニングする必要がなく、コストを低減することができる。
【００４７】
このような圧電素子ユニット１８では、一方の側面（島部２７に接合される先端面３４ｃと固定基板３５に接合される基端面３４ａとの間の一側面）に個別外部電極４３が並設されると共に、固定基板３５に固定される基端面３４ａに共通外部電極４４が存在する。そして、圧電素子１７の境界部４０近傍の各個別外部電極４３には、各圧電素子１７を駆動するための信号を供給する外部配線である回路基板５０が接続されている。
【００４８】
回路基板５０は、例えば、本実施形態では、圧電素子１７を駆動するための駆動ＩＣ（図示なし）が搭載されたチップオンフィルム（ＣＯＦ）からなる。そして、回路基板５０の各配線５１は、その先端部側では、例えば、半田、異方性導電材等によって圧電素子１７の個別外部電極４３に接続されている。また、回路基板の配線５１は、固定基板３５に相対向する領域で、固定基板３５と電気的に接続されており、圧電素子１７の共通外部電極４４は、固定基板３５を介して回路基板５０の配線５１と接続されている。
【００４９】
なお、固定基板３５は、絶縁性を有する材料を用いてもよい。絶縁材料からなる固定基板３５を用いる場合には、固定基板３５の表面に共通外部電極４４と回路基板５０の配線５１とを電気的に接続する接続配線等を設けるようにすればよい。
【００５０】
このように、共通外部電極４４を固定基板３５を介して外部配線である回路基板５０と接続することにより、回路基板５０と個別外部電極４３との接続領域を比較的広くすることができる。すなわち、圧電素子１７の高密度化によって、個別外部電極４３も高密度化されるため、回路基板５０の配線５１も高密度化される。このとき、圧電素子形成部材３４の基端部側に個別外部電極４３と共通外部電極４４とが並設されてしまうと、回路基板５０の先端部において、全ての配線を配置しなくてはならず、小型化及び接続が困難である。これに対して、本実施形態のように共通外部電極４４を固定基板３５を介して回路基板５０と接続すれば、これらの接続は、固定基板３５と回路基板５０とが近接する領域であれば可能となる。したがって、回路基板５０の先端部では、個別外部電極４３のみを接続すればよく、配線５１を取り回し易く、回路基板５０の小型化及び接続性の向上を図ることができる。
【００５１】
このような圧電素子ユニット１８は、図１に示すように、固定基板３５の圧電素子形成部材３４の突出する側面３５ｂとは反対側の側面が、ケースヘッド２０の収容部１９に固定される。
【００５２】
具体的には、圧電素子ユニット１８は、圧電素子１７の先端面が振動板１５の島部２７に当接された状態で、固定基板３５の圧電素子形成部材３４の突出する側面３５ｂとは反対側の側面が、ケースヘッド２０の収容部１９に固定されている。
【００５３】
ケースヘッド２０は、島部２７に相対向する領域に厚さ方向に貫通する収容部１９が設けられている。収容部１９内には、段差部１９ａが設けられており、固定基板３５は、この段差部１９ａに当接した状態で固定されている。
【００５４】
このようなケースヘッド２０は、例えば、樹脂材料からなる。そして、ケースヘッド２０の収容部１９の内面が、圧電素子ユニット１８の少なくとも一部の側面が当接されるアライメント面となっている。本実施形態では、アライメント面は、収容部１９の圧電素子１７の並設方向の一方側の内面となっており、このアライメント面に圧電素子ユニット１８の少なくとも一部として圧電素子１７の並設方向の一方側の側面（位置決め部４１）が当接された状態で保持されることで、圧電素子１７は振動板１５（島部２７）に対して位置決めされている。なお、圧力発生室１１は、その短手方向（幅方向のことであり、ノズル開口１３の並設方向）に複数並設されており、圧電素子１７は複数の圧力発生室１１に対応して、その端面の短手方向（幅方向）に複数並設されている。すなわち、圧電素子１７は、その並設方向が島部２７に固定される端面における短手方向となっており、ケースヘッド２０の収容部の側面であるアライメント面に圧電素子１７の並設方向の一方側の側面（位置決め部４１）を当接させることで、圧電素子１７の短手方向と島部２７の短手方向との位置決めが行われている。ちなみに、島部２７の短手方向の幅と圧電素子１７の短手方向の幅とは、共に数十μｍ程度の大きさしかなく、両者はほぼ同等の幅で形成されているため、圧電素子１７と島部２７との短手方向の位置決めを高精度に行わなければ、圧電素子１７の変位を島部２７を介して振動板１５に伝わらせることができず、インク吐出特性が劣化してしまう。本実施形態では、ケースヘッド２０のアライメント面と圧電素子１７の並設方向の一方側の側面とを当接させて位置決めすることで、圧電素子１７の短手方向と島部２７の短手方向とが高精度に位置決めされて固定されており、優れたインク吐出特性を有する。
【００５５】
また、ケースヘッド２０上には、回路基板５０の各配線５１がそれぞれ接続される複数の導電パッド５２が設けられた配線基板５３が固定されており、ケースヘッド２０の収容部１９は、この配線基板５３によって実質的に塞がれている。配線基板５３には、ケースヘッド２０の収容部１９に対向する領域にスリット状の開口部５４が形成されており、回路基板５０はこの配線基板５３の開口部５４から収容部１９の外側に引き出されている。
【００５６】
そして、収容部１９から引き出された回路基板５０の基端部側では、回路基板５０の各配線５１は配線基板５３の各導電パッド５２に接合されている。具体的には、配線基板５３の開口部５４から収容部１９の外側に引き出された回路基板５０の基端部が配線基板５３の表面に沿って折り曲げられた状態で、各配線５１は配線基板５３の各導電パッド５２に接合されている。
【００５７】
このようなインクジェット式記録ヘッドＩでは、インク滴を吐出する際に、圧電素子１７及び振動板１５の変形によって各圧力発生室１１の容積を変化させて所定のノズル開口１３からインク滴を吐出させるようになっている。具体的には、図示しないインクカートリッジからリザーバー２２にインクが供給されると、インク供給路２３を介して各圧力発生室１１にインクが分配される。実際には、圧電素子１７に電圧を印加することにより圧電素子１７を収縮させる。これにより、振動板１５が圧電素子１７と共に変形されて圧力発生室１１の容積が広げられ、圧力発生室１１内にインクが引き込まれる。ノズル開口１３に至るまで内部にインクが満たされた後、配線基板５３を介して供給される記録信号に従い、圧電素子１７の個別内部電極３７、共通内部電極３８に印加していた電圧を解除する。これにより、圧電素子１７が伸張されて元の状態に戻ると共に振動板１５も変位して元の状態に戻る。結果として圧力発生室１１の容積が収縮して圧力発生室１１内の圧力が高まりノズル開口１３からインク滴が吐出される。
【００５８】
このとき、圧電素子１７が振動板５５を押圧した際の反発力は、圧電素子１７（圧電素子形成部材３４）の基端面３４ａを固定する固定基板３５によってダイレクトに受けられる。すなわち、振動板１５を押圧する際に、圧電素子１７は、基端面３４ａが固定基板３５によって規制されているため、圧電素子１７の変位による押圧力を振動板１５にダイレクトに伝えることができる。これにより、優れたインク吐出特性を得ることができる。ちなみに、圧電素子（圧電素子形成部材）と固定基板とを端面同士ではなく、側面同士をオーバーラップさせた状態で固定した場合、圧電素子の反発力は、圧電素子と固定基板との接合面を側面に沿ってせん断するように受け止められる。したがって、圧電素子の反発力は、せん断方向に逃げ易く、インク吐出特性が低下してしまう虞がある。
【００５９】
（実施形態２）
図４は、本発明の実施形態２に係る圧電素子ユニットの断面図である。なお、上述した実施形態１と同様の部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００６０】
図４に示すように、本実施形態の圧電素子ユニット１８Ａは、固定基板３５と、固定基板３５の一端面３５ａに固定された２つの圧電素子形成部材３４（圧電素子１７）とを具備する。
【００６１】
圧電素子形成部材３４は、１つのノズル列に対して１つ用いられており、この圧電素子形成部材３４は、ノズル開口１３の数に応じて複数の圧電素子１７に分割されている部分を有する。ここで２つの圧電素子形成部材３４は、固定基板３５の一端面３５ａの短手方向の両端部側にそれぞれ固定されている。ここで、一端面３５ａの短手方向とは、ノズル列の列設方向のことである。また、固定基板３５の圧電素子形成部材３４が固定された一端面３５ａには、２つの圧電素子形成部材３４の間に脚部６０が設けられている。脚部６０の端面は、２つの圧電素子１７の先端面３４ｃと面一となるように形成されている。
【００６２】
このように１つの固定基板３５に２つの圧電素子１７の列が設けられた圧電素子ユニット１８Ａであっても、圧電素子１７を短尺化してコストを低減することができると共に、圧電素子１７の振動板１５を押圧する反発力を固定基板３５でダイレクトに受け止めることができ、圧電特性を向上することができる。
【００６３】
また、このような圧電素子ユニット１８Ａの各圧電素子形成部材３４には、それぞれ回路基板５０が接続されている。回路基板５０は、固定基板３５の両側面でそれぞれ圧電素子１７と電気的に接続されている。すなわち、１つの固定基板３５には、２つの圧電素子形成部材３４が固定されているものの、２つの圧電素子形成部材３４には、それぞれ固定基板３５の異なる側面に沿って配置された回路基板５０が接続される。したがって、２列の圧電素子１７に容易に回路基板５０を接続することができる。
【００６４】
ここで、このような圧電素子ユニットを具備するインクジェット式記録ヘッドＩについて説明する。なお、図５は、本発明の実施形態２に係る液体噴射ヘッドの一例であるインクジェット式記録ヘッドの断面図である。
【００６５】
図５に示すように、本実施形態のインクジェット式記録ヘッドＩＡは、流路ユニット１６Ａと、圧電素子ユニット１８Ａと、ケースヘッド２０Ａとを具備する。
【００６６】
ケースヘッド２０Ａには、圧電素子ユニット１８Ａが配置される収容部１９Ａが設けられている。また、流路ユニット１６Ａには、各圧電素子１７に対応して、液体流路であるリザーバー２２、インク供給路２３、圧力発生室１１、ノズル連通孔２４等がそれぞれ設けられている。すなわち、本実施形態では、圧電素子ユニット１８Ａには、圧電素子１７の列が２列設けられているため、流路ユニット１６Ａには、２列の圧電素子１７の列に対応する液体流路が２列設けられている。
【００６７】
そして、圧電素子ユニット１８Ａの圧電素子１７の各列は、各液体流路の圧力発生室１１に対応する領域に設けられた島部２７に固定されている。また、脚部６０は、２つの液体流路の間の流路形成基板１２が存在する領域に振動板１５を介して固定されている。
【００６８】
また、ケースヘッド２０Ａには、圧電素子ユニット１８Ａが配置される収容部１９Ａが設けられている。そして、ケースヘッド２０Ａと圧電素子ユニット１８Ａの固定基板３５とは、圧電素子１７の列における並設方向の両側面が固定されている（図示なし）。すなわち、固定基板３５は、圧電素子１７が突出する側の側面はケースヘッド２０Ａに固定されていない。
【００６９】
このような構成のインクジェット式記録ヘッドＩＡでは、固定基板３５に圧電素子１７が２列設けられているため、互いに隣接する圧電素子１７の列同士を近接して設けることができる。したがって、圧電素子１７の高密度化を図ることができ、ノズル開口１３を高密度化して、印刷品質を向上することができる。
【００７０】
また、固定基板３５に圧電素子１７を２列設け、圧電素子１７の列の間に脚部６０を設けるようにしたため、圧電素子ユニット１８Ａの剛性を維持することができる。すなわち、圧電素子１７が振動板１５を押圧した際の反発力は、固定基板３５でダイレクトに受け止められるものの、固定基板３５の圧電素子１７の並設方向の両端部側でケースヘッド２０Ａに固定されているだけだと、振動板１５の変位に伴って流路ユニット１６Ａ全体が変位してしまい良好なインク吐出特性を得ることができない虞がある。これに対して、脚部６０を設け、脚部６０を振動板１５を介して流路形成基板１２に固定することで、圧電素子１７の変位方向とは反対方向に脚部６０が流路ユニット１６Ａを押圧することになり、振動板１５の変位に伴う流路ユニット１６Ａ全体の変形を抑制し、インク吐出特性を向上することができる。
【００７１】
ちなみに、脚部６０は、圧電素子１７を分離するスリット３９が設けられていない。これは、圧電素子形成部材３４を固定基板３５に固定した後、圧電素子形成部材３４にスリット３９を形成する際に、上述した実施形態１と同様にスリット３９を斜めに形成することで実現できる。このように脚部６０をスリット３９によって分離しないことで、脚部６０の剛性を高めることができるため、圧電素子１７を駆動した際に固定基板３５を介して流路ユニット１６Ａを確実に押さえて、インク吐出特性を向上することができる。
【００７２】
また、上述した圧電素子ユニット１８Ａは、単体で自立することができるため、流路ユニット１６Ａにケースヘッド２０Ａを固定する前に圧電素子ユニット１８Ａを流路ユニット１６Ａに固定することができる。したがって、圧電素子ユニット１８Ａと島部２７との位置決めを側面方向から視認することができ、圧電素子ユニット１８Ａと島部２７との位置決めを高精度に行うことができる。
【００７３】
（他の実施形態）
以上、本発明の各実施形態について説明したが、本発明の基本的構成は上述したものに限定されるものではない。例えば、上述した実施形態１及び２では、固定基板３５に、圧電素子形成部材３４を１又は２個設けるようにしたが、特にこれに限定されず、例えば、１つの固定基板３５に３個以上の圧電素子形成部材３４を設けるようにしてもよい。すなわち、圧電素子１７の列は、圧電素子１７の並設方向で、２つ以上の圧電素子形成部材３４で構成されていてもよい。
【００７４】
また、上述した実施形態１では、圧電素子形成部材３４と、個別内部電極３７及び共通内部電極３８とを交互に積層した積層方向とは交差する方向の端面を基端面３４ａとして、固定基板３５に固定するようにしたが、特にこれに限定されず、例えば、圧電素子形成部材３４と個別内部電極３７及び共通内部電極３８との積層方向における一端面を基端面３４ａとして、固定基板３５に固定してもよい。この場合には、積層方向における他端面が第２の面である先端面３４ｃとなり、この先端面３４ｃが振動板１５に固定されればよい。
【００７５】
さらに、上述した実施形態の固定基板は、放熱機能を有する放熱部材としても利用することができる。すなわち、固定基板３５として比較的熱伝導性の高い材料を用いることで、圧電素子１７の駆動による熱を固定基板３５を介して放熱することができる。また、固定基板３５として、表面積を広げた放熱フィンを用いるようにしてもよい。すなわち、固定基板３５には、熱を放熱する放熱部材としての機能と、圧電素子１７（圧電素子形成部材３４）とをケースヘッド２０、２０Ａに固定する固定部材としての機能との両方を持たせるようにしてもよい。もちろん、外部配線である回路基板５０を固定基板３５に接触又は接合させることで、固定基板３５に設けられた駆動ＩＣの放熱部材としても機能させることができる。もちろん、固定基板３５は、放熱部材としての機能だけを有するものであってもよい。
【００７６】
なお、上述した実施形態のインクジェット式記録ヘッドＩ、ＩＡは、インクカートリッジ等と連通するインク流路を具備する記録ヘッドユニットの一部を構成して、インクジェット式記録装置に搭載される。図６は、そのインクジェット式記録装置の一例を示す概略図である。
【００７７】
図６に示すように、インクジェット式記録装置ＩＩは、インクジェット式記録ヘッドＩ又はＩＡを有する記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂを具備する。記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂは、インク供給手段を構成するカートリッジ２Ａ及び２Ｂが着脱可能に設けられ、この記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂを搭載したキャリッジ３は、装置本体４に取り付けられたキャリッジ軸５に軸方向移動自在に設けられている。この記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂは、例えば、それぞれブラックインク組成物及びカラーインク組成物を吐出するものとしている。
【００７８】
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、記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂ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にはキャリッジ軸５に沿ってプラテン８が設けられており、図示しない給紙ローラーなどにより給紙された紙等の記録媒体である記録シートＳがプラテン８に巻き掛けられて搬送されるようになっている。
【００７９】
また、上述したインクジェット式記録装置ＩＩでは、インクジェット式記録ヘッドＩ又はＩＡ（ヘッドユニット１Ａ、１Ｂ）がキャリッジ３に搭載されて主走査方向に移動するものを例示したが、特にこれに限定されず、例えば、インクジェット式記録ヘッドＩ又はＩＡが固定されて、紙等の記録シートＳを副走査方向に移動させるだけで印刷を行う、所謂ライン式記録装置にも本発明を適用することができる。
【００８０】
なお、上述した実施形態１及び２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て説明したが、本発明は、広く液体噴射ヘッド全般を対象としたものであり、インク以外の液体を噴射する液体噴射ヘッドの製造方法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、液晶ディスプレー等のカラーフィルタの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬディスプレー、ＦＥＤ（電界放出ディスプレー）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、液体噴射装置の一例としてインクジェット式記録装置ＩＩを挙げて説明したが、上述した他の液体噴射ヘッドを用いた液体噴射装置にも用いることが可能である。
【符号の説明】
【００８１】
Ｉ、ＩＡ  インクジェット式記録ヘッド（液体噴射ヘッド）、  ＩＩ  インクジェット式記録装置（液体噴射装置）、  １１  圧力発生室、  １６、１６Ａ  流路ユニット、  １７  圧電素子、  １８、１８Ａ  圧電素子ユニット、  １９、１９Ａ  収容部、  ２０、２０Ａ  ケースヘッド、  ３４  圧電素子形成部材、  ３４ａ  基端面（第１の面）、  ３４ｂ  側面（第３の面）、  ３４ｃ  先端面（第２の面）、  ３５  固定基板、  ３６  圧電材料層、  ３７  個別内部電極、  ３８  共通内部電極、  ４０  境界部、  ４２  外部電極、  ４３  個別外部電極、  ４４  共通外部電極、  ５０  回路基板（外部配線）、  ５３  配線基板、  ６０  脚部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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