(57)【要約】【課題】電気抵抗を上げることなく、配線の幅を狭くして、小型化を図ることができる液体噴射ヘッド及び液体噴射装置を提供する。【解決手段】液体を噴射するノズル開口２１に連通する圧力発生室１２が複数並設されると共に、該圧力発生室１２に圧力を付与する圧電アクチュエーター３００が設けられた流路形成基板１０と、前記流路形成基板１０に接合される保護基板３０と、を具備し、前記圧電アクチュエーター３００は、実質的な駆動部となる能動部３１０毎に設けられた個別電極６０と、複数の前記能動部３１０に共通する共通電極８０と、前記個別電極６０と前記共通電極８０との間に設けられた圧電体層７０と、を備え、前記流路形成基板１０には、前記共通電極に接続された配線が形成され、前記保護基板３０には、前記配線に接続される補助配線９５が形成され、前記補助配線９５は、前記配線に電気的に接続されている。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を噴射するノズル開口に連通する圧力発生室が複数並設されると共に、該圧力発生室に圧力を付与する圧電アクチュエーターが設けられた流路形成基板と、
前記流路形成基板に接合される保護基板と、を具備し、
前記圧電アクチュエーターは、実質的な駆動部となる能動部毎に設けられた個別電極と、複数の前記能動部に共通する共通電極と、前記個別電極と前記共通電極との間に設けられた圧電体層と、を備え、
前記流路形成基板には、前記共通電極に接続された配線が形成され、
前記保護基板には、前記配線に接続される補助配線が形成され、
前記補助配線は、前記配線に電気的に接続されていることを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項２】
前記流路形成基板には、前記個別電極に接続された配線が形成され、
前記共通電極に接続された前記配線と、前記個別電極に接続された前記配線とが、同一層からなるが独立して形成されていることを特徴とする請求項１記載の液体噴射ヘッド。
【請求項３】
前記補助配線は、前記圧力発生室の並設方向における両端とその間とで前記配線に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記載の液体噴射ヘッド。
【請求項４】
前記補助配線は、前記保護基板の前記圧電アクチュエーターに相対向する面に形成されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項５】
前記配線と前記補助配線とは、金属同士の熱圧着によって接合されていることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項６】
前記接合基板と前記流路形成基板とは、前記配線と前記補助配線との電気的な接続によって機械的に接合さ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液体噴射ヘッド。
【請求項７】
前記配線又は前記補助配線は、前記流路形成基板と前記保護基板との積層方向から平面視した際に、前記圧電アクチュエーターの少なくも前記能動部を囲むように配置されており、当該配線と前記補助配線とによって少なくとも前記能動部が封止された封止空間が画成さ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液体噴射ヘッド。
【請求項８】
前記配線及び前記補助配線には、前記封止空間を外部に連通させる連通路が設けられていることを特徴とする請求項７記載の液体噴射ヘッド。
【請求項９】
請求項１〜８の何れか一項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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ノズル開口から液体を噴射する液体噴射ヘッド及び液体噴射装置に関し、特に液体としてインクを吐出するインクジェット式記録ヘッド及びインクジェット式記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体噴射ヘッドには、ノズル開口に連通する圧力発生室が隔壁により区画されて並設された流路形成基板の一方面側に振動板を介して第１電極、圧電体層及び第２電極を有する圧電アクチュエーターを設け、圧電アクチュエーターの駆動によって圧力発生室内に圧力変化を生じさせて、ノズル開口から液体を吐出するインクジェット式記録ヘッドがある。
【０００３】
このようなインクジェット式記録ヘッドとしては、圧電アクチュエーターの実質的な駆動部となる能動部の一方の電極を圧力発生室毎に切り分けて個別電極とし、他方の電極を複数の圧力発生室に亘って連続させることで共通電極としたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、インクジェット式記録ヘッドでは、各圧電アクチュエーター（能動部）の一方の電極が複数の圧電アクチュエーター（能動部）に共通して設けられた共通電極となっているため、一つ或いは少数の圧電アクチュエーター（能動部）を単独或いは同時に駆動する時に比べ、多数の圧電アクチュエーター（能動部）を同時に駆動して多数のインク滴を一度に吐出させると、電圧降下が発生して圧電アクチュエーターの変位量が不安定となり、インク吐出特性が低下するという問題がある。また、外部配線が接続される端子部から遠い位置に設けられた圧電アクチュエーターほど配線抵抗が増大し印加される電圧が低くなり易い。
【０００５】
このような問題を解決するために、圧力発生室の並設方向に亘って配線を設け、共通電極と配線とを、圧電アクチュエーター（能動部）が複数個に対して一本の割合で設けられた共通リード電極で接続するようにしたインクジェット式記録ヘッドが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１７２８７８号公報
【特許文献２】特開２００７−１１８２６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、圧電アクチュエーターに接続された配線は、膜厚を厚くすることで電気抵抗値を下げることができるものの、厚い配線はエッチングによりパターニングする際にサイドエッチが発生し、サイドエッチの量を考慮して配線間隔を大きく設定しないといけないため、高解像度配線とするのは困難であるという問題がある。
【０００８】
また、配線の幅を広げることで電気抵抗を下げることが考えられるものの、配線を配置するスペースが必要となってインクジェット式記録ヘッドが大型化してしまうという問題がある。
【０００９】
なお、このような問題はインクジェット式記録ヘッドだけではなく、インク以外の液体を噴射する液体噴射ヘッドにおいても同様に存在する。
【００１０】
本発明はこのような事情に鑑み、電気抵抗を上げることなく、配線の幅を狭くして、小型化と高解像度化とを図ることができる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】
【００１１】
上記課題を解決する本発明の態様は、液体を噴射するノズル開口に連通する圧力発生室が複数並設されると共に、該圧力発生室に圧力を付与する圧電アクチュエーターが設けられた流路形成基板と、前記流路形成基板に接合される保護基板と、を具備し、前記圧電アクチュエーターは、実質的な駆動部となる能動部毎に設けられた個別電極と、複数の前記能動部に共通する共通電極と、前記個別電極と前記共通電極との間に設けられた圧電体層と、を備え、前記流路形成基板には、前記共通電極に接続された配線が形成され、前記保護基板には、前記配線に接続される補助配線が形成され、前記補助配線は、前記配線に電気的に接続されてい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、共通電極に電圧を印加する際に、配線抵抗差による能動部に印加する電圧のばらつきを抑制することができる。また、配線の断面積を広げる或いは厚くすることなく、補助配線によって配線（補助配線）の電気抵抗値を下げることができるため、記録ヘッドの小型化を図ることができる。
【００１２】
ここで、前記流路形成基板には、前記個別電極に接続された配線が形成され、前記共通電極に接続された前記配線と、前記個別電極に接続された前記配線とが、同一層からなるが独立して形成されていることが好ましい。これによれば、共通電極に接続された配線と同時に形成される個別電極の配線厚みは薄くなることによって、サイドエッチングの量が低減されて個別電極の配線間隔は狭くなり、記録ヘッドの高解像度化にも効果がある。
【００１３】
また、前記補助配線は、前記圧力発生室の並設方向における両端とその間とで前記配線に電気的に接続されていることが好ましい。これによれば、圧力発生室の並設方向において、各圧電アクチュエーターに繋ぐ配線抵抗を小さく抑え、電圧低下を抑制することによって各圧電アクチュエーターの駆動時の特性ばらつきを低減できる。
【００１４】
また、前記補助配線は、前記保護基板の前記圧電アクチュエーターに相対向する面に形成されていることが好ましい。これによれば、配線と補助配線との接続を容易に行うことができる。
【００１５】
また、前記配線と前記補助配線とは、金属同士の熱圧着によって接合されていることが好ましい。これによれば、配線と補助配線との間に接着剤が介在しないため、接着剤が流れ出して能動部に付着し、能動部の変形を阻害するのを抑制することができる。また、両者の接続抵抗を低減することによって配線抵抗を低減できる。さらに、製造工程を簡略化してコストを低減することができる。
【００１６】
また、前記接合基板と前記流路形成基板とは、前記配線と前記補助配線との電気的な接続によって機械的に接合されていることが好ましい。これによれば、別途機械的な接合が不要となってコストを低減することができる。
【００１７】
また、前記配線又は前記補助配線は、前記流路形成基板と前記保護基板との積層方向から平面視した際に、前記圧電アクチュエーターの少なくも前記能動部を囲むように配置されており、当該配線と前記補助配線とによって少なくとも前記能動部が封止された封止空間が画成されていることが好ましい。これによれば、封止空間を封止する工程が簡略化される。
【００１８】
また、前記配線及び前記補助配線には、前記封止空間を外部に連通させる連通路が設けられていることが好ましい。これによれば、封止空間を大気開放することにより、振動板に不要な外圧（封止空間内圧力と圧力発生室内圧力の差圧）が印加されるのを避けることができる。
【００１９】
さらに、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。
かかる態様では、液滴の吐出特性のばらつきを低減して、小型化を図ることができる液体噴射装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの分解斜視図である。
【図２】本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの要部平面図である。
【図３】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４】本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの要部拡大断面図である。
【図５】本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの要部拡大断面図である。
【図６】本発明の実施形態１に係る補助配線の変形例を示す断面図である。
【図７】本発明の実施形態１に係る補助配線の変形例を示す断面図である。
【図８】本発明の実施形態２に係る記録ヘッドの要部平面図及び断面図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る記録装置の概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
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分解斜視図であり、図２は流路形成基板の圧電アクチュエーター側の平面図であり、図３は、図２のＡ−Ａ′線に準じたインクジェット式記録ヘッドの断面図であり、図４は、図３の要部を拡大した断面図であり、図５は、図４のＢ−Ｂ′線断面図である。
【００２２】
図示するように、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Ｉは、ヘッド本体９、ケース部材４０等の複数の部材を備え、これら複数の部材が接着剤等によって接合されている。本実施形態では、ヘッド本体９は、流路形成基板１０と、連通板１５と、ノズルプレート２０と、保護基板３０と、コンプライアンス基板４５と、を具備する。
【００２３】
ヘッド本体９を構成する流路形成基板１０は、ステンレス鋼やＮｉなどの金属、ＺｒＯ２あるいはＡｌ２Ｏ３を代表とするセラミック材料、ガラスセラミック材料、ＭｇＯ、ＬａＡｌＯ３のような酸化物などを用いることができる。本実施形態では、流路形成基板１０は、結晶面方位が（１１０）のシリコン単結晶基板からなる。この流路形成基板１０には、一方面側から異方性エッチングすることにより、複数の隔壁によって区画された圧力発生室１２がインクを吐出する複数のノズル開口２１が並設される方向に沿って並設されている。以降、この方向を圧力発生室１２の並設方向、又は第１の方向Ｘと称する。また、流路形成基板１０には、圧力発生室１２が第１の方向Ｘに並設された列が複数列、本実施形態では、２列設けられている。この圧力発生室１２が第１の方向Ｘに沿って形成された圧力発生室１２の列が複数列設された列設方向を、以降、第２の方向Ｙと称する。
【００２４】
なお、流路形成基板１０には、圧力発生室１２の一端部側に、当該圧力発生室１２よりも断面積が狭く、圧力発生室１２に流入するインクの流路抵抗を付与する供給路等が設けられていてもよい。
【００２５】
また、このような流路形成基板１０の一方面側には、振動板５０が設けられており、圧力発生室１２等の流路は、振動板５０によって封止されている。
また、流路形成基板１０の他方面側（振動板５０とは反対側）には、連通板１５が接合されている。また、連通板１５には、各圧力発生室１２に連通する複数のノズル開口２１が穿設されたノズルプレート２０が接着剤を介して接着されている。
【００２６】
連通板１５には、圧力発生室１２とノズル開口２１とを繋ぐノズル連通路１６が設けられている。連通板１５は、流路形成基板１０よりも大きな面積を有し、ノズルプレート２０は流路形成基板１０よりも小さい面積を有する。このようにノズルプレート２０の面積を比較的小さくすることでコストの削減を図ることができる。なお、本実施形態では、ノズルプレート２０のノズル開口２１が開口されて、インク滴が吐出される面を液体噴射面と称する。
【００２７】
また、連通板１５には、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と、第２マニホールド部１８とが設けられている。
第１マニホールド部１７は、連通板１５を厚さ方向（連通板１５と流路形成基板１０との積層方向）に貫通して設けられている。
【００２８】
また、第２マニホールド部１８は、連通板１５を厚さ方向に貫通することなく、連通板１５のノズルプレート２０側に開口して設けられている。
さらに、連通板１５には、圧力発生室１２の第２の方向Ｙの一端部に連通する供給連通路１９が、各圧力発生室１２毎に独立して設けられている。この供給連通路１９は、第２マニホールド部１８と圧力発生室１２とを連通する。
【００２９】
このような連通板１５としては、ステンレスやＮｉなどの金属、またはジルコニウムなどのセラミックなどを用いることができる。なお、連通板１５は、流路形成基板１０と線膨張係数が同等の材料が好ましい。すなわち、連通板１５として流路形成基板１０と線膨張係数が大きく異なる材料を用いた場合、加熱や冷却されることで、流路形成基板１０と連通板１５との線膨張係数の違いにより反りが生じてしまう。本実施形態では、連通板１５として流路形成基板１０と同じ材料、すなわち、シリコン単結晶基板を用いることで、熱による反りや熱によるクラック、剥離等の発生を抑制することができる。
【００３０】
また、ノズルプレート２０には、各圧力発生室１２とノズル連通路１６を介して連通するノズル開口２１が形成されている。すなわち、ノズル開口２１は、第１の方向Ｘに並設された列が、第２の方向Ｙに複数列、本実施形態では、２列形成されている。
【００３１】
このようなノズルプレート２０としては、例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ）等の金属、ポリイミド樹脂のような有機物、又はシリコン単結晶基板等を用いることができる。なお、ノズルプレート２０としてシリコン単結晶基板を用いることで、ノズルプレート２０と連通板１５との線膨張係数を同等として、加熱や冷却されることによる反りや熱によるクラック、剥離の発生を抑制することができる。
【００３２】
一方、流路形成基板１０の連通板１５とは反対面側には、振動板５０が形成されている。本実施形態では、振動板５０として、流路形成基板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からなる絶縁体膜５２と、を設けるようにした。なお、圧力発生室１２等の液体流路は、流路形成基板１０を一方面側（ノズルプレート２０が接合された面側）から異方性エッチングすることにより形成されており、圧力発生室１２等の液体流路の他方面は、弾性膜５１によって画成されている。
【００３３】
ここで、振動板５０（積層膜の場合、電極形成側）は絶縁体であること、かつ圧電体層７０の形成時の温度（一般に５００℃以上）に耐えうることが必須であるほか、シリコンウェハーを流路形成基板１０に用いて、且つ圧力発生室１２等の流路を形成する際に、ＫＯＨ（水酸化カリウム）による異方性エッチングを用いる場合、振動板（積層の場合、シリコンウェハー側）はエッチングストップ層として機能することが必要である。また、振動板５０の一部に二酸化シリコンを使用した場合、圧電体層７０に含まれる鉛やビスマスなどが二酸化シリコンに拡散すると、二酸化シリコンが変質し、上層の電極や圧電体層７０が剥離する。このため、二酸化シリコンへの拡散防止層も必要となる。
【００３４】
二酸化シリコンと酸化ジルコニウムとを積層した振動板５０は、それぞれの材料が圧電体層７０を形成する際の温度に耐えて且つ、二酸化シリコンが絶縁層とエッチングストップ層を、酸化ジルコニウムが絶縁層と拡散防止層として機能するため、最も好適である。本実施形態では、この弾性膜５１及び絶縁体膜５２によって振動板５０が形成されるが、振動板５０として、弾性膜５１及び絶縁体膜５２の何れか一方のみを設けるようにしてもよい。
また、振動板５０上には、第１電極６０と、圧電体層７０と、第２電極８０とを有する圧電アクチュエーター３００が形成されている。
【００３５】
図４及び図５に示すように、圧電アクチュエーター３００を構成する第１電極６０は、圧力発生室１２毎に切り分けられ、圧電アクチュエーター３００毎に独立する個別電極を構成する。そして第１電極６０は、圧力発生室１２の第１の方向Ｘにおいては、圧力発生室１２の幅よりも狭い幅で形成されている。すなわち圧力発生室１２の第１の方向Ｘにおいて、第１電極６０の端部は、圧力発生室１２に対向する領域の内側に位置している。圧力発生室１２の第２の方向Ｙでは、第１電極６０の両端部は、それぞれ圧力発生室１２の外側まで延設されている。なお、第１電極６０の材料は、金属材料であれば特に限定されないが、例えば、白金（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）等が好適に用いられる。
【００３６】
圧電体層７０は、第２の方向Ｙが所定の幅となるように第１の方向Ｘに亘って連続して設けられている。圧電体層７０の第２の方向Ｙの幅は、圧力発生室１２の第２の方向Ｙの長さよりも広い。このため、圧力発生室１２の第２の方向Ｙでは、圧電体層７０は圧力発生室１２の外側まで設けられている。
【００３７】
圧力発生室１２の第２の方向Ｙの一端部側（マニホールド１００側）における圧電体層７０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の端部は圧電体層７０によって覆われている。圧力発生室１２の第２の方向Ｙの他端側における圧電体層７０の端部は、第１電極６０の端部よりも内側（圧力発生室１２側）に位置している。
【００３８】
なお、圧電体層７０の外側まで延設された第１電極６０には、例えば、金（Ａｕ）等からなる個別リード電極９１が接続されている。図示は省略するが、この個別リード電極９１には、駆動回路２１０等が実装された配線基板２１１が接続される。
【００３９】
また、圧電体層７０には、各隔壁１１に対向する凹部７１が形成されている。この凹部７１の第１の方向Ｘの幅は、各隔壁１１の第１の方向Ｘの幅と略同一、もしくはそれよりも広くなっている。これにより、振動板５０の圧力発生室１２の幅方向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、圧電アクチュエーター３００を良好に変位させることができる。
【００４０】
圧電体層７０は、第１電極６０上に形成される分極構造を有する酸化物の圧電材料からなり、例えば、一般式ＡＢＯ３で示されるペロブスカイト構造の結晶膜（ペロブスカイト方結晶）からなることができ、Ａは、鉛を含み、Ｂは、ジルコニウムおよびチタンのうちの少なくとも一方を含むことができる。前記Ｂは、例えば、さらに、ニオブを含むことができる。具体的には、圧電体層７０としては、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３：ＰＺＴ）、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）Ｏ３：ＰＺＴＮＳ）などを用いることができる。
【００４１】
また、圧電体層７０は、鉛を含まない非鉛系圧電材料、例えば、鉄酸ビスマスや鉄酸マンガン酸ビスマスと、チタン酸バリウムやチタン酸ビスマスカリウムとを含むペロブスカイト構造を有する複合酸化物などとしてもよい。
【００４２】
第２電極８０は、圧力発生室１２の第１の方向Ｘにおいて、圧電体層７０上に連続して設けられ、後述する複数の能動部３１０に共通する共通電極を構成する。圧力発生室１２の第２の方向Ｙの一端側における第２電極８０の端部は、圧電体層７０の端部よりも外側に位置している。つまり圧電体層７０の端部は第２電極８０によって覆われている。また、圧力発生室１２の第２の方向Ｙの他端側における第２電極８０の端部は、圧電体層７０の端部よりも内側（圧力発生室１２側）に位置している。このような第２電極８０の材料は、金属材料であれば特に限定されないが、例えば、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、金（Ａｕ）等の金属材料を用いることができる。また、第２電極８０は、金属材料の単一材料であっても、複数の材料が混合した複数材料であってもよい。
【００４３】
このような第２電極８０は、本実施形態では、圧電体層７０の第１電極６０とは反対面上と、圧電体層７０の側面上と、第１電極６０上と、に亘って連続して設けられている。ちなみに、第１電極６０上の第２電極８０と、圧電体層７０の主要部（詳しくは後述する能動部３１０）の第２電極８０とは、除去部８３を介して電気的に切断されている。すなわち、第１電極６０上の第２電極８０と、圧電体層７０の主要部に設けられた第２電極８０とは、同一層からなるが電気的に不連続となるように形成されている。ここで、除去部８３は、圧電体層７０上のノズル開口２１側に設けられており、第２電極８０を厚さ方向（圧電体層７０と第２電極８０の積層方向）に貫通して電気的に切断するものである。このような除去部８３は、第１の方向Ｘに亘って連続して設けられている。
【００４４】
このような構成の圧電アクチュエーター３００は、第１電極６０と第２電極８０との間に電圧を印加することで変位が生じる。すなわち両電極の間に電圧を印加することで、第１電極６０と第２電極８０とで挟まれている圧電体層７０に圧電歪みが生じる。そして、両電極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能動部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能動部と称する。また、圧電体層７０に圧電歪みが生じる能動部３１０において、圧力発生室１２に対向する部分を可撓部と称し、圧力発生室１２の外側の部分を非可撓部と称する。
【００４５】
本実施形態では、第１電極６０、圧電体層７０及び第２電極８０の全てが圧力発生室１２の第２の方向Ｙにおいて圧力発生室１２の外側まで連続的に設けられている。すなわち能動部３１０が圧力発生室１２の外側まで連続的に設けられている。このため、能動部３１０のうち圧電アクチュエーター３００の圧力発生室１２に対向する部分が可撓部となり、圧力発生室１２の外側の部分が非可撓部となっている。
すなわち、本実施形態では、図４に示すように、能動部３１０の第２の方向Ｙの端部は、第２電極８０によって規定されている。
【００４６】
また、能動部３１０の第１の方向Ｘの端部は、第１電極６０によって規定されている。そして、第１電極６０の第１の方向Ｘの端部は、圧力発生室１２に相対向する領域内に設けられている。したがって、能動部３１０の第１の方向Ｘの端部は、可撓部に設けられていることになり、第１の方向Ｘにおいて、能動部３１０と非能動部との境界における応力が振動板の変形によって開放される。このため、能動部３１０の第１の方向Ｘの端部における応力集中に起因する焼損やクラック等の破壊を抑制することができる。
【００４７】
このような圧電アクチュエーター３００では、第２電極８０が、圧電体層７０を覆っているため、第１電極６０と第２電極８０との間で電流がリークすることがなく、圧電アクチュエーター３００の破壊を抑制することができる。ちなみに、第１電極６０と第２電極８０とが近接した状態で露出されていると、圧電体層７０の表面を電流がリークし、圧電体層７０が破壊されてしまう。ちなみに、第１電極６０と第２電極８０とが露出されていても距離が近くなければ、電流のリークは発生しない。
【００４８】
このような圧電アクチュエーター３００の第１電極６０と、第２電極８０とには、本実施形態の配線層である個別リード電極９１と、共通リード電極９２とが接続されている。個別リード電極９１及び共通リード電極９２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。また、個別リード電極９１及び共通リード電極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密着層を有してもよい。
ここで、個別リード電極９１は、圧電体層７０の外側まで延設された各第１電極６０上から振動板５０上にまで引き出されている。
【００４９】
共通リード電極９２は、第２電極８０上（圧電体層７０上の第２電極８０上）から振動板５０上にまで引き出されている。また、共通リード電極９２は、流路形成基板１０の第１の方向Ｘの両端部に、第２の方向Ｙに連続するように設けられている。
【００５０】
また、共通リード電極９２は、第２の方向Ｙにおいて、圧力発生室１２の壁面上に、すなわち、可撓部と非可撓部との境界部分に跨って設けられた延設部９３を有する。延設部９３は、複数の能動部３１０の第１の方向Ｘに亘って連続して設けられており、第１の方向Ｘの両端部で共通リード電極９２に連続する。すなわち、延設部９３を有する共通リード電極９２は、保護基板３０側から平面視した際に、能動部３１０の周囲を囲むように連続して配置されている。本実施形態では、第２電極８０上に形成された共通リード電極９２と延設部９３とが配線となる。つまり、流路形成基板１０上に配線が設けられているとは、その流路形成基板１０の直上も、間に他の部材が介在した状態（上方）も含むものである。
【００５１】
このように、延設部９３を設けることで、可撓部と非可撓部との境界の剛性を向上して、可撓部と非可撓部との境界の応力集中における圧電体層７０の破壊を抑制することができる。また、共通リード電極９２が可撓部上には実質的に形成されていないため、能動部３１０の変位低下を抑えることができる。
【００５２】
さらに、延設部９３は、能動部３１０の並設方向で、第２電極８０と電気的に接続されて設けられている。このため、複数の能動部３１０の共通電極である第２電極８０に、電圧（バイアス電圧）等を印加する際に、能動部３１０の並設方向で、電圧低下による不具合を抑制することができる。つまり、能動部３１０は、第１の方向Ｘに並設されており、第２電極８０を薄く形成すると、電気抵抗値が上がってしまい、第１の方向Ｘにおいて、両端部側の能動部３１０と、中央部の能動部３１０とに印加される電圧に差が生じてしまう。このため、複数の能動部３１０を同じ電圧で駆動することができず、変位量にばらつきが生じて、インク滴の吐出特性のばらつきによる印刷不具合が生じてしまう。これに対して、第２電極８０の電気抵抗値を下げるために、第２電極８０の厚さを厚くすると、第２電極８０が能動部３１０の変位を阻害し、能動部３１０の変位量の低下が生じてしまう。
【００５３】
本実施形態では、延設部９３と、詳しくは後述するが、この延設部９３に接続される補助配線９５を設けることで、延設部９３及び配線層の電気抵抗値を下げて、第２電極８０に印加する電圧の低下を抑制することができる。したがって、第２電極８０を厚く形成する必要がなく、能動部３１０の変位低下を抑制することができると共に、能動部３１０の駆動時の特性ばらつき、特に変位量のばらつきを抑制して、インク滴の吐出特性のばらつきを低減し、印刷品質を向上することができる。
【００５４】
このような圧電アクチュエーター３００が形成された流路形成基板１０上には、圧電アクチュエーター３００を保護する保護基板３０が接合されている。
保護基板３０には、第２電極８０上に形成された共通リード電極９２及び延設部９３からなる配線に相対向する位置に設けられた補助配線９５を有する。つまり、補助配線９５は、複数の能動部３１０を囲むように保護基板３０の圧電アクチュエーター３００側の面に形成されている。
【００５５】
このような補助配線としては、導電性の高い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）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）等を用いることができる。
【００５６】
そして、配線（共通リード電極９２の一部及び延設部９３）と補助配線９５とは、電気的及び機械的に接続されている。ここで、配線と補助配線９５との接続方法は特に限定されず、例えば、ハンダ付けやろう付けなどのろう接や、共晶接合、溶接、導電性粒子を含む導電性接着剤（ＡＣＰ、ＡＣＦ）等であってもよいが、例えば、配線と補助配線９５とに同じ材料、特に金（Ａｕ）や銅（Ｃｕ）を用いた場合には、間に接着剤を介在させずに直接接着するいわゆる金（Ａｕ）−金（Ａｕ）接合や、銅（Ｃｕ）−銅（Ｃｕ）接合などの熱圧着を用いるのが好ましい。このように配線と補助配線９５との接合に熱圧着を用いることで、接着剤が圧電アクチュエーター３００（能動部３１０）側に流れ出して、接着剤によって能動部３１０の変位が阻害されることがない。また、配線と補助配線９５との接合に熱圧着を用いることで、他の材料（接着剤）等が不要となって、接合工程が簡略化されることにより、コストを低減することができる。さらに、配線と補助配線９５との接続抵抗を低減することができることによって、配線抵抗を低減することができる。
【００５７】
このように、配線と補助配線９５とを電気的に接続することで、配線の厚さ及び設置面積（保護基板３０側から平面視した際の面積）が増大するのを抑制して、配線及び補助配線の電気抵抗を下げることができる。つまり、配線（共通リード電極９２及び延設部９３）のみを設ける場合、配線の電気抵抗値を下げるためには、配線の厚く形成するか、平面視した際の配線の面積（特に幅）を広く形成する必要がある。配線を厚く形成すると、エッチングによりパターニングする際に、サイドエッチが大量に発生し、所望の形状に形成するのが困難である。また、配線の幅を広くすると、設置面積が必要になり、インクジェット式記録ヘッドＩが大型化してしまう。本実施形態では、保護基板３０に補助配線９５を設け、補助配線９５と配線とを能動部３１０の並設方向（第１の方向Ｘ）の端部とその間とで電気的に接続することで、配線及び補助配線９５の厚さを薄く、幅を狭くしても、電気抵抗値を下げることができる。このため、配線及び補助配線９５のパターニングが容易となると共にインクジェット式記録ヘッドＩを小型化することができる。
【００５８】
また、個別リード電極９１は、本実施形態では、共通リード電極９２と同一層からなるが、電気的に連続することなく形成されている。したがって、共通リード電極９２を含む配線を薄く形成することによって、個別リード電極９１も薄く形成される。このため、個別リード電極９１のサイドエッチング量が低減されて、個別リード電極９１の配線間隔を狭くすることができ、圧電アクチュエーター３００（能動部３１０）を高密度に配置することができ、記録ヘッドの高密度化を図ることができる。
【００５９】
また、配線と補助配線９５とを機械的に接続することで、流路形成基板１０と保護基板３０との間には、能動部３１０を収容する封止空間である保持部３１が形成される。つまり、平板状の保護基板３０に凹部を形成することなく、能動部３１０を収納する空間である保持部３１を画成することができ、保持部３１を封止する別工程が不要となってコストを低減することができる。ちなみに、保持部３１は、能動部３１０が変形するための空間である。
【００６０】
このように、保護基板３０に凹部を形成することなく、保持部３１を形成することができるため、保護基板３０に複雑な加工（深さの異なるエッチング等）が不要となって、製造工程を簡略化してコストを低減することができる。
【００６１】
また保護基板３０には、保護基板３０を厚さ方向に貫通する貫通孔３２が設けられている。各能動部３１０の第１電極６０に接続された個別リード電極９１や第２電極８０に接続された共通リード電極９２は、この貫通孔３２内に露出している。貫通孔３２内に露出された個別リード電極９１及び共通リード電極９２には、図示しない駆動回路２１０が実装された配線基板２１１の端子（図示なし）が接続されている。
このような保護基板３０の材料は、保護基板３０が固定される流路形成基板１０と線膨張係数が同等の材料が好ましく、本実施形態では、シリコン単結晶基板を用いた。
【００６２】
また、このような構成のヘッド本体９には、複数の圧力発生室１２に連通するマニホールド１００をヘッド本体９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に接着剤によって固定されると共に、上述した連通板１５にも接着剤によって固定されている。具体的には、ケース部材４０は、保護基板３０側に流路形成基板１０及び保護基板３０が収容される深さの凹部４１を有する。この凹部４１は、保護基板３０の流路形成基板１０に接合された面よりも広い開口面積を有する。そして、凹部４１に流路形成基板１０等が収容された状態で凹部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。これにより、流路形成基板１０の外周部には、ケース部材４０とヘッド本体９とによって第３マニホールド部４２が画成されている。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、ケース部材４０と流路形成基板１０とによって画成された第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。
なお、ケース部材４０の材料としては、例えば、樹脂や金属等を用いることができる。
【００６３】
また、連通板１５の第１マニホールド部１７及び第２マニホールド部１８が開口する面には、コンプライアンス基板４５が設けられている。このコンプライアンス基板４５が、第１マニホールド部１７と第２マニホールド部１８の開口を封止している。
【００６４】
このようなコンプライアンス基板４５は、本実施形態では、封止膜４６と、固定基板４７と、を具備する。封止膜４６は、可撓性を有する薄膜（例えば、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）やステンレス鋼（ＳＵＳ）等により形成された厚さが２０μｍ以下の薄膜）からなり、固定基板４７は、ステンレス鋼（ＳＵＳ）等の金属等の硬質の材料で形成される。この固定基板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のみで封止された可撓部であるコンプライアンス部となっている。
【００６５】
なお、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路４４が設けられている。また、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２１１が挿通される接続口４３が設けられている。
【００６６】
このような構成のインクジェット式記録ヘッドＩでは、インクを噴射する際に、カートリッジ等のインク貯留手段から導入路４４を介してインクを取り込み、マニホールド１００からノズル開口２１に至るまで流路内部をインクで満たす。その後、駆動回路２１０からの信号に従い、圧力発生室１２に対応する各圧電アクチュエーター３００に電圧を印加することにより、圧電アクチュエーター３００と共に弾性膜５１及び絶縁体膜５２をたわみ変形させる。これにより、圧力発生室１２内の圧力が高まり所定のノズル開口２１からインク滴が噴射される。
【００６７】
このように、本実施形態では、配線として延設部９３を設けると共に、延設部９３に電気的に接続される補助配線９５を保護基板３０に設けるようにしたため、延設部９３の断面積を増やすことなく、延設部９３の電気抵抗値を下げることができる。したがって、複数の能動部３１０の変位特性にばらつきが生じるのを抑制することができると共に、インクジェット式記録ヘッドＩの小型化を図ることができる。
【００６８】
また、保護基板３０と流路形成基板１０との接合に、配線と補助配線９５との金属接合を用いるようにした。特に、配線と補助配線９５とを接着剤を用いずに直接接合することで、接着剤が能動部３１０に流れ出すことにより能動部３１０の変位低下を抑制することができる。
【００６９】
なお、本実施形態では、封止空間である保持部３１を配線と補助配線９５とで密封するようにしたが、保持部３１を大気開放するようにしてもよい。ここで、保持部３１を大気開放するには、例えば、保護基板３０に厚さ方向に貫通する貫通孔等を設けるようにしてもよく、配線及び補助配線９５の接続部分に溝を設けるようにしてもよい。ここで、配線及び補助配線９５の接続部分に溝を設けた例を図６に示す。なお、図６は、配線及び補助配線の変形例を示す要部断面図である。
【００７０】
図６に示すように、補助配線９５の貫通孔３２側には、保持部３１と貫通孔３２とを連通するスリット状の連通路９９が設けられている。本実施形態では、連通路９９は、補助配線９５の厚さを厚さ方向に貫通することなく、厚さの途中となる深さで形成されている。
【００７１】
この連通路９９によって保持部３１と貫通孔３２とは連通し、保持部３１は、連通路９９及び貫通孔３２を介して大気開放される。
【００７２】
このように、保持部３１を連通路９９を介して大気開放することで、保護基板３０に貫通孔等を設ける加工が不要となると共に、能動部３１０の変形によって保持部３１内の圧力が変動するのを抑制して、能動部３１０の変形が阻害されるのを抑制することができる。
【００７３】
また、本実施形態では、保護基板３０の圧電アクチュエーター３００側に補助配線９５を設けるようにしたが、特にこれに限定されない。ここで、補助配線の他の例を図７に示す。図７は、補助配線の変形例を示すインクジェット式記録ヘッドの要部断面図である。
【００７４】
図７に示すように、保護基板３０には、ケース部材４０側の面に第１の方向Ｘに連続して設けられた補助配線９５が設けられている。また、保護基板３０には、第１の方向Ｘの両端部と、その間で圧電アクチュエーター３００側に貫通するスルーホール９６が設けられている。このスルーホール９６内に補助配線９５が延設されて、圧電アクチュエーター３００側に補助配線９５に接続された端子部９７が設けられている。
【００７５】
このようなスルーホール９６及び端子部９７は、特に図示していないが、第１の方向Ｘの両端部の間に、所定の間隔で複数個設けられている。例えば、能動部３１０を数個毎にスルーホール９６及び端子部９７を設けるようにすればよい。
【００７６】
そして、保護基板の端子部と、配線である共通リード電極９２及び延設部９３とは、接続されている。保護基板の端子部と配線との接続方法は特に限定されず、例えば、上述したものと同様のものを用いることができる。
【００７７】
このように、保護基板に設ける補助配線を圧電アクチュエーター３００とは反対側に設けたとしても、補助配線を第１の方向Ｘの両端とその間とで配線に電気的に接続することで、配線の第１の方向Ｘに亘って電気抵抗値を下げることができる。したがって、変位特性の均一化及びインクジェット式記録ヘッドＩの小型化を図ることができる。
【００７８】
（実施形態２）
図８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要部平面図及びそのＤ−Ｄ′線に準ずる断面図である。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。
【００７９】
図８に示すように、本実施形態の圧電アクチュエーター３００は、第１電極６０、圧電体層７０及び第２電極８０を具備する。
第１電極６０は、複数の能動部３１０に亘って連続して設けられた共通電極となっている。また、第２電極８０は、各能動部３１０毎に設けられた個別電極となっている。
そして、第２電極８０には、当該第２電極８０から振動板５０上に引き出された個別リード電極９１が設けられている。
【００８０】
また、第１電極６０には、能動部３１０の並設方向（第１の方向Ｘ）の両側で、第１電極６０から振動板５０上まで引き出された共通リード電極９２が設けられている。
さらに、振動板５０上の能動部３１０の第２の方向Ｙの個別リード電極９１とは反対側には、共通リード電極９２が延設された延設部９３が設けられている。延設部９３は、第１の方向Ｘに亘って連続して設けられており、複数個の能動部３１０毎に第１電極６０と接続部９４を介して接続されている。本実施形態では、共通リード電極９２及び延設部９３を配線と称するが、配線に接続部９４を含めるようにしてもよい。
【００８１】
一方、保護基板３０は、平板状を有し、圧電アクチュエーター３００側の面の配線、すなわち、共通リード電極９２及び延設部９３に相対向する位置に補助配線９５が設けられている。すなわち、補助配線９５は、能動部３１０の並設方向（第１の方向Ｘ）の両端部と、両端部に設けられた補助配線９５の端部同士を接続するように第１の方向Ｘに連続して設けられている。
【００８２】
そして、保護基板３０の補助配線９５と流路形成基板１０（振動板５０）上に形成された配線とは電気的及び機械的に接合されている。これにより、流路形成基板１０と保護基板３０とは接合されている。なお、補助配線９５と共通リード電極９２とは、第１の方向Ｘに亘って連続して電気的に接続されている。
【００８３】
このように、圧電アクチュエーター３００の第１電極６０を複数の能動部３１０の共通電極とし、第２電極８０を各能動部３１０の個別電極としても、共通電極に接続された配線に保護基板３０に設けられた補助配線９５を第１の方向Ｘの両端部とその間とで接続することで、配線の断面積を小さくしても電気抵抗値を下げることができ、能動部３１０の変位量にばらつきが生じるのを抑制することができると共にインクジェット式記録ヘッドＩの小型化を図ることができる。
【００８４】
また、本実施形態では、保護基板３０の圧電アクチュエーター３００側の面に補助配線９５を設けるようにしたが、特にこれに限定されず、上述した実施形態１の図７と同様に、保護基板３０の圧電アクチュエーター３００とは反対面側に補助配線９５を設けるようにしてもよい。
【００８５】
（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、本発明の基本的な構成は上述したものに限定されるものではない。
【００８６】
例えば、上述した実施形態１では、流路形成基板１０とノズルプレート２０とを連通板１５を介して接合するようにしたが、特にこれに限定されず、例えば、流路形成基板１０とノズルプレート２０とを直接接合するようにしてもよい。また、ノズルプレート２０と流路形成基板１０との間には連通板１５以外の他の基板を介在させてもよい。
【００８７】
また、上述した実施形態では、ノズル開口２１からインク滴を吐出する圧力発生手段として、薄膜型の圧電アクチュエーター３００を用いて説明したが、特にこれに限定されるものではなく、例えば、グリーンシートを貼付する等の方法により形成される厚膜型の圧電アクチュエーターや、圧電材料と電極形成材料とを交互に積層させて軸方向に伸縮させる縦振動型の圧電アクチュエーターなどを使用することができる。
【００８８】
また、これら各実施形態のインクジェット式記録ヘッドは、カートリッジ等と連通するインク流路を具備するインクジェット式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９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。
【００８９】
図９に示すインクジェット式記録装置ＩＩにおいて、複数のインクジェット式記録ヘッドＩを有するインクジェット式記録ヘッドユニット１Ａ、１Ｂ（以下、ヘッドユニット１Ａ、１Ｂとも言う）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、このヘッドユニット１Ａ、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。
【００９０】
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、ヘッドユニット１Ａ、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。
【００９１】
なお、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（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。
【００９２】
また、上述した例では、インクジェット式記録装置ＩＩは、液体貯留手段であるカートリッジ２Ａ、２Ｂがキャリッジ３に搭載された構成であるが、特にこれに限定されず、例えば、インクタンク等の液体貯留手段を装置本体４に固定して、貯留手段とインクジェット式記録ヘッドＩとをチューブ等の供給管を介して接続してもよい。また、液体貯留手段がインクジェット式記録装置ＩＩに搭載されていなくてもよい。
【００９３】
なお、上記実施の形態においては、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、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り、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、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。
【符号の説明】
【００９４】
Ｉ  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）、  １Ａ、１Ｂ  ヘッドユニット、  ２Ａ、２Ｂ  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  プラテン、  １０  流路形成基板、  １２  圧力発生室、  １５  連通板、  １６  ノズル連通路、  ２０  ノズルプレート、  ２１  ノズル開口、  ３０  保護基板、  ４０  ケース部材、  ４５  コンプライアンス基板、  ９１  個別リード電極、  ９２  共通リード電極、  ９３  延設部、  ９５  補助配線、  １００  マニホールド、  ２１０  駆動回路、  ２１１  配線基板、  ３００  圧電アクチュエーター
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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