(57)【要約】【課題】振動板のクラックの発生を抑制した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と、前記ノズルに対応して設けられた圧力発生室１２と、前記圧力発生室１２の一部を画成する振動板５０と、前記圧力発生室１２に対応して前記振動板５０上に設けられた圧電アクチュエーター３００と、を具備し、前記圧電アクチュエーター３００は、第１電極６０と、圧電体層７０と、第２電極８０と、が前記振動板５０上に積層されて構成されており、前記振動板５０は、前記圧力発生室１２が延びる方向における中央部に対応する第１領域５０１と、前記圧力発生室１２が延びる方向における当該第１領域５０１の外側にある第２領域５０２と、を有し、前記第１領域５０１は、前記第２領域５０２における前記圧電体層７０の幅を前記第１領域５０１に至るまで同じくした前記振動板５０の撓み仮想線Ｌよりも前記圧力発生室１２側に突出されている。【選択図】図６
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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と、
前記ノズルに対応して設けられた圧力発生室と、
前記圧力発生室の一部を画成する振動板と、
前記圧力発生室に対応して前記振動板上に設けられた圧電アクチュエーターと、を具備し、
前記圧電アクチュエーターは、第１電極と、圧電体層と、第２電極と、が前記振動板上に積層されて構成されており、
前記振動板は、前記圧力発生室が延びる方向における中央部に対応する第１領域と、前記圧力発生室が延びる方向における当該第１領域の外側にある第２領域と、を有し、
前記第１領域は、前記第２領域における前記圧電体層の幅を前記第１領域に至るまで同じくした前記振動板の撓み仮想線よりも前記圧力発生室側に突出されていることを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項２】
前記圧電体層は、前記振動板の前記第１領域に対応する第１部分と、前記振動板の前記第２領域に対応する第２部分と、を有し、
前記第１部分は、前記第２部分よりも前記圧力発生室が延びる方向と交差する交差方向の幅が広い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】
前記第１部分と前記第２部分との境界部分は、前記圧力発生室が延びる方向に向かって前記交差方向の幅が徐々に変化することを特徴とする請求項２記載の液体噴射ヘッド。
【請求項４】
前記圧電体層は、前記圧力発生室の前記圧力発生室が延びる方向において、前記第２部分よりも外側に配置され、前記圧力発生室の両端部に対応した第３部分を有し、
前記第３部分は、前記第２部分よりも前記交差方向の幅が広いことを特徴とする請求項２又は３記載の液体噴射ヘッド。
【請求項５】
前記圧電アクチュエーターは、前記第１電極と前記第２電極とで挟まれた能動部を具備し、
前記能動部は、前記振動板の前記第１領域に対応する第１能動部分と、前記振動板の前記第２領域に対応する第２能動部分と、を有し、
前記第１能動部分は、前記第２能動部分よりも前記圧力発生室が延びる方向と交差する前記交差方向の幅が広い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】
前記第１能動部分と前記第２能動部分との境界部分は、前記圧力発生室が延びる方向に向かって前記交差方向の幅が徐々に変化することを特徴とする請求項５記載の液体噴射ヘッド。
【請求項７】
前記第１領域は、前記圧力発生室が延びる方向において、当該圧力発生室の中心から±５〜３０％であ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】
前記圧力発生室が前記圧力発生室の延びる方向と交差する前記交差方向に複数並設され、一方面側に前記振動板が形成されている流路形成基板を備え、
前記流路形成基板は、各前記圧力発生室の間に各前記圧力発生室を隔てる壁となっている隔壁を有し、
前記交差方向において前記振動板の前記第１領域に対応する前記隔壁の部分には、前記流路形成基板の前記一方面側に開口する溝部が形成されていることを特徴とする請求項１〜７の何れか一項に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】
液滴を吐出する液体噴射ヘッドの代表例としては、インク滴を吐出するインクジェット式記録ヘッドが挙げられる。この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発生室が形成された流路形成基板と、この流路形成基板の一方面側に振動板を介して設けられた圧電素子である圧電アクチュエーターと、を具備し、圧電アクチュエーターによって圧力発生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】
そして、圧電アクチュエーターは、振動板上に設けられた第１電極と、第１電極上に設けられた圧電体層と、圧電体層上に設けられた第２電極とを具備する。また、圧電アクチュエーターは、圧力発生室毎に実質的に駆動する能動部が設けられており、第１電極及び第２電極の一方を能動部毎に個別に設けられた個別電極とし、他方を複数の能動部に共通して設けられた共通電極としている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１２６２５７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、圧力発生室内に液体を充填した状態で、圧電アクチュエーターを駆動すると、振動板の壁部と圧力発生室との境界部分においてクラックが発生する問題がある。
これは、振動板の中立線よりも圧力発生室側が圧縮応力となっているため、振動板は、圧電アクチュエーターを駆動していない通常状態では、圧力発生室側に凸状に撓んだ状態となっている。そして、圧力発生室内にインクを充填した状態で圧電アクチュエーターを駆動すると、圧力発生室内にインクが充填されていない状態で圧電アクチュエーターを駆動する場合に比べて、インクの慣性力によって圧電アクチュエーター及び振動板は、より圧力発生室の外側に向かって変形する。このような変形によって振動板の壁部と圧力発生室との境界部分に応力集中が発生し、振動板にクラックが発生する。
【０００６】
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。
本発明はこのような事情に鑑み、振動板のクラックの発生を抑制した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】
【０００７】
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と、前記ノズルに対応して設けられた圧力発生室と、前記圧力発生室の一部を画成する振動板と、前記圧力発生室に対応して前記振動板上に設けられた圧電アクチュエーターと、を具備し、前記圧電アクチュエーターは、第１電極と、圧電体層と、第２電極と、が前記振動板上に積層されて構成されており、前記振動板は、前記圧力発生室が延びる方向における中央部に対応する第１領域と、前記圧力発生室が延びる方向における当該第１領域の外側にある第２領域と、を有し、前記第１領域は、前記第２領域における前記圧電体層の幅を前記第１領域に至るまで同じくした前記振動板の撓み仮想線よりも前記圧力発生室側に突出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、振動板の第１領域を第２領域よりも圧力発生室側に突出させることで、圧力発生室に液体を充填して圧電アクチュエーターを駆動した際に、振動板の第１領域が液体の慣性力によって圧力発生室とは反対側に変形するのを抑制することができる。特に、振動板の圧力発生室とは反対側への変形によってクラックが発生し易い圧力発生室の第２の方向Ｙの中央部を第１領域としたため、振動板の変形による振動板のクラックを効果的に抑制することができる。また、振動板の第２領域を第１領域よりも圧力発生室側に突出させないようにすることで、圧力発生室の容積が減少するのを抑制することができると共に、振動板の変形が阻害されるのを抑制して、振動板の変位量を十分に確保することができる。
【０００８】
ここで、前記圧電体層は、前記振動板の前記第１領域に対応する第１部分と、前記振動板の前記第２領域に対応する第２部分と、を有し、前記第１部分は、前記第２部分よりも前記圧力発生室が延びる方向と交差する交差方向の幅が広いことが好ましい。これによれば、圧電体層の幅を変更するだけで、振動板に第１領域と第２領域とを容易に形成することができるため、他の膜を成膜することや、材料を変更すること、流路の構造等を変更する必要がなく、コストを低減することができる。また、圧電体層の幅を変更するだけなので、圧電アクチュエーターを駆動した際の振動板の変位量が著しく低下するのを抑制することができ、液体の吐出特性が著しく低下するのを抑制することができる。
【０００９】
また、前記第１部分と前記第２部分との境界部分は、前記圧力発生室が延びる方向に向かって前記交差方向の幅が徐々に変化することが好ましい。これによれば、第１部分と第２部分との境界部分の幅を徐々に変化させることで、振動板の第１領域と第２領域との境界部分における撓み量が急激に変化するのを抑制することができ、振動板の第１領域と第２領域との境界部分における応力集中を抑制して振動板の破壊をさらに抑制することができる。
【００１０】
また、前記圧電体層は、前記圧力発生室の前記圧力発生室が延びる方向において、前記第２部分よりも外側に配置され、前記圧力発生室の両端部に対応した第３部分を有し、前記第３部分は、前記第２部分よりも前記交差方向の幅が広いことが好ましい。これによれば、圧力発生室が延びる方向において振動板の圧力発生室に対向する可撓部と圧力発生室に対向しない非可撓部との境界部分における剛性を向上して、振動板の圧力発生室が延びる方向における可撓部と非可撓部との境界部分におけるクラックの発生を抑制することができる。
【００１１】
また、前記圧電アクチュエーターは、前記第１電極と前記第２電極とで挟まれた能動部を具備し、前記能動部は、前記振動板の前記第１領域に対応する第１能動部分と、前記振動板の前記第２領域に対応する第２能動部分と、を有し、前記第１能動部分は、前記第２能動部分よりも前記圧力発生室が延びる方向と交差する前記交差方向の幅が広いことが好ましい。これによれば、能動部の幅を変更するだけで、振動板に第１領域と第２領域とを容易に形成することができるため、他の膜を成膜することや、材料を変更すること、流路の構造等を変更する必要がなく、コストを低減することができる。また、能動部の幅を変更するだけなので、能動部を駆動した際の振動板の変位量が著しく低下するのを抑制することができ、液体の吐出特性が著しく低下するのを抑制することができる。
【００１２】
また、前記第１能動部分と前記第２能動部分との境界部分は、前記圧力発生室が延びる方向に向かって前記交差方向の幅が徐々に変化することが好ましい。これによれば、振動板の第１領域と第２領域との境界部分における撓み量が急激に変化するのを抑制することができ、振動板の第１領域と第２領域との境界部分における応力集中を抑制して振動板の破壊をさらに抑制することができる。
【００１３】
また、前記第１領域は、前記圧力発生室が延びる方向において、当該圧力発生室の中心から±５〜３０％であることが好ましい。これによれば、最もクラックの発生しやすい部分を第１領域として、クラックの発生を効果的に抑制することができる。
【００１４】
また、前記圧力発生室が前記圧力発生室の延びる方向と交差する前記交差方向に複数並設され、一方面側に前記振動板が形成されている流路形成基板を備え、前記流路形成基板は、各前記圧力発生室の間に各前記圧力発生室を隔てる壁となっている隔壁を有し、前記交差方向において前記振動板の前記第１領域に対応する前記隔壁の部分には、前記流路形成基板の前記一方面側に開口する溝部が形成されていることが好ましい。これによれば、溝部を設けることによって、第１領域に対応する画壁の剛性を低下させて、第１領域の変位量を向上することができる。
【００１５】
さらに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、振動板のクラックを抑制した液体噴射装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【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断面図である。
【図５】本発明の実施形態１に係る圧電体層の形状を説明する平面図である。
【図６】本発明の実施形態１に係る振動板の形状を説明する断面図である。
【図７】本発明の実施形態１に係る振動板の形状を説明する断面図である。
【図８】本発明の実施形態１に係る振動板の形状を説明する断面図である。
【図９】本発明の実施形態１に係るシミュレーション結果を示すグラフである。
【図１０】本発明の実施形態１に係る圧電体層の変形例を示す平面図である。
【図１１】本発明の実施形態１に係る圧電体層の変形例を示す平面図である。
【図１２】本発明の実施形態２に係る圧電体層の形状を説明する平面図である。
【図１３】本発明の実施形態３に係る第１電極の形状を説明する平面図である。
【図１４】本発明の実施形態３に係る振動板の形状を説明する断面図である。
【図１５】本発明の実施形態３に係る振動板の形状を説明する断面図である。
【図１６】本発明の実施形態３に係る振動板の形状を説明する断面図である。
【図１７】本発明の実施形態３に係る第１電極の変形例を示す平面図である。
【図１８】本発明の実施形態３に係る第１電極の変形例を示す平面図である。
【図１９】本発明の実施形態４に係る第１電極の形状を説明する平面図である。
【図２０】本発明の他の実施形態に係る記録ヘッドの要部平面図である。
【図２１】本発明の他の実施形態に係る記録ヘッドの要部断面図である。
【図２２】本発明の一実施形態に係る液体噴射装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
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）
図示するように、本実施形態のインクジェット式記録ヘッド１（以下、単に記録ヘッド１とも言う）を構成する流路形成基板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１１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。本実施形態の圧力発生室１２は、第１の方向Ｘに短く、第２の方向Ｙに長い、所謂高いアスペクト比を有する。また、本実施形態では、圧力発生室１２の延びる方向とは長手方向のことであり、第２の方向Ｙと一致する。また、圧力発生室１２の延びる方向と交差するとは短手方向のことであり第１の方向Ｘと一致する。さらに、第１の方向Ｘ及び第２の方向Ｙの両方に直交する方向を第３の方向Ｚと称し、詳しくは後述するケース部材４０側をＺ１側、ノズルプレート２０側をＺ２側と称する。なお、本実施形態では、各方向（Ｘ、Ｙ、Ｚ）の関係を直交とするが、各構成の配置関係が必ずしも直交するものに限定されるものではない。また、本実施形態では、圧力発生室１２を第１の方向Ｘに短く、第２の方向Ｙに長い高いアスペクト比を有するものとしたが、特にこれに限定されるものではなく、第１の方向Ｘと第２の方向Ｙとが略同じ長さのものであってもよい。
このような流路形成基板１０のＺ２側の面側には、連通板１５と、ノズルプレート２０とが順次積層されている。
【００１８】
連通板１５には、圧力発生室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。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。このように連通板１５を設けることによってノズルプレート２０のノズル２１と圧力発生室１２とを離せるため、圧力発生室１２の中にあるインクは、ノズル２１付近のインクで生じるインク中の水分の蒸発による増粘の影響を受け難くなる。また、ノズルプレート２０は圧力発生室１２とノズル２１とを連通するノズル連通路１６の開口を覆うだけで良いので、ノズルプレート２０の面積を比較的小さくすることができ、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２１が開口されて、インク滴が吐出される面を液体噴射面２０ａと称する。
【００１９】
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を第３の方向Ｚ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を第３の方向Ｚ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。
【００２０】
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、圧力発生室１２の各々に対して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。すなわち、供給連通路１９は、マニホールド１００に対して、第１の方向Ｘに並設されている。
【００２１】
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２１が形成されている。すなわち、ノズル２１は、同じ種類の液体（インク）を噴射するものが第１の方向Ｘに並設され、この第１の方向Ｘに並設されたノズル２１の列が第２の方向Ｙに２列形成されている。
【００２２】
一方、流路形成基板１０のＺ１側の面側には、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の他方面は、弾性膜５１によって画成されている。
【００２３】
また、流路形成基板１０の振動板５０上には、第１電極６０と圧電体層７０と第２電極８０とが成膜及びリソグラフィー法によって積層されて圧電アクチュエーター３００を構成している。本実施形態では、圧電アクチュエーター３００が圧力発生室１２内のインクに圧力変化を生じさせる圧力発生手段となっている。ここで、圧電アクチュエーター３００は、圧電素子ともいい、第１電極６０、圧電体層７０及び第２電極８０を含む部分をいう。また、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能動部３１０と称する。すなわち、能動部３１０は、第１電極６０と第２電極８０とによって第３の方向Ｚで挟まれた部分を言う。本実施形態では、詳しくは後述するが、圧力発生室１２毎に能動部３１０が形成されている。つまり、流路形成基板１０上には複数の能動部３１０が形成されていることになる。そして、一般的には、能動部３１０の何れか一方の電極を複数の能動部３１０に共通する共通電極とし、他方の電極を能動部３１０毎に独立する個別電極として構成する。本実施形態では、第１電極６０を個別電極とし、第２電極８０を共通電極としているが、これを逆にしてもよい。なお、上述した例では、振動板５０及び第１電極６０が振動板として作用するが、勿論これに限定されるものではなく、例えば、振動板５０を設けずに、第１電極６０のみが振動板として作用するようにしてもよい。また、圧電アクチュエーター３００自体が実質的に振動板を兼ねるようにしてもよい。
【００２４】
ここで、本実施形態の圧電アクチュエーター３００についてさらに図５〜図８を参照して詳しく説明する。なお、図５は、圧電体層の形状を説明する要部を拡大した平面図であり、図６は、図５のＣ−Ｃ′線断面図であり、図７は、図６のＤ−Ｄ′線断面図であり、図８は、図６のＥ−Ｅ′線断面図である。
【００２５】
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毎に切り分けてあり、圧電アクチュエーター３００の実質的な駆動部である能動部３１０毎に独立する個別電極を構成する。この第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に対抗する領域の内側に位置している。また、第２の方向Ｙにおいて、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。
【００２６】
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。
【００２７】
圧力発生室１２の第２の方向Ｙにおいて、圧電体層７０の供給連通路１９側の端部は、第１電極６０の端部よりも外側に位置している。すなわち、第１電極６０の端部は圧電体層７０によって覆われている。また、圧電体層７０のノズル２１側の端部は、第１電極６０の端部よりも内側（圧力発生室１２側）に位置しており、第１電極６０のノズル２１側の端部は、圧電体層７０に覆われていない。
【００２８】
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型酸化物からなることができ、鉛を含む鉛系圧電材料や鉛を含まない非鉛系圧電材料などを用いることができる。
【００２９】
このような圧電体層７０には、各隔壁１１に対応する凹部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の第２の方向Ｙの端部に対向する部分（いわゆる振動板５０の腕部）の剛性が押さえられるため、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。なお、本実施形態では、凹部７１の第２の方向Ｙの長さは、圧力発生室１２の長さよりも短く形成されている。これにより、圧力発生室１２の角部、すなわち、第１の方向Ｘの壁面と第２の方向Ｙの壁面とによって形成される角部周辺の振動板５０及び圧電アクチュエーター３００の剛性を向上して、応力集中によるクラックが発生するのを抑制することができる。もちろん、凹部７１の第２の方向Ｙの長さは、圧力発生室１２の長さよりも長く、凹部７１が圧力発生室１２の端部よりも外側まで形成されていてもよい。
【００３０】
第２電極８０は、圧電体層７０の第１電極６０とは反対面側に設けられており、複数の能動部３１０に共通する共通電極を構成する。また、第２電極８０は、凹部７１の内面、すなわち、圧電体層７０の凹部７１の側面内に設けるようにしても良く、設けないようにしてもよい。
【００３１】
ここで、図６に示すように、圧力発生室１２の長手方向である第２の方向Ｙにおける中央部に対する振動板５０の第１領域５０１は、第１領域５０１の両外側の第２領域５０２よりも圧力発生室１２側、すなわち、Ｚ２側に突出して設けられている。
【００３２】
ここで、第１領域５０１が、第２領域５０２よりもＺ２側に突出しているとは、本実施形態では、第２領域５０２の圧電体層７０の第１の方向Ｘの幅を第１領域５０１に至るまで同じく形成した際に振動板５０の撓んだＺ２側の表面を第２の方向Ｙの断面で表した撓み仮想線ＬよりもＺ２側に突出していることを言う。つまり、振動板５０は、第２の方向Ｙにおいて圧力発生室１２の両端部から中心に向かって、流路形成基板１０のＺ２側の面上に形成された領域よりも第３の方向ＺのＺ２側に向かって１段階突出する第２領域５０２と、第２領域５０２からＺ２側に向かってさらにもう１段階突出する第１領域５０１とを有する。これにより、振動板５０の圧力発生室１２を画成する領域は、第２の方向Ｙに沿ってＺ２側に２段階に突出するように撓んだ形状を有する。言い換えると、振動板５０の圧力発生室１２を画成する領域において、第２の方向Ｙの第２領域５０２には、圧力発生室１２の端部から中心に向かってＺ２側に突出するように湾曲した部分と、第３の方向Ｚの高さが略変わらない略平坦となる部分と、が形成されている。そして、第１領域５０１は、第２領域５０２の略平坦からこの部分よりもＺ２側に突出するように湾曲する部分を有する。なお、撓み仮想線Ｌとは、第２領域５０２に対応する圧電体層７０の幅を第１領域５０１に対応する部分に至るまで同じく形成した際に振動板５０が撓んだ際のＺ２側の表面を第２の方向Ｙの断面で表した線のことであり、撓み仮想線Ｌは、第２領域５０２の略平坦となる部分を直線上に結んだ線、又は、直線上に近い撓んだ状態で結んだ線となる。このため、第２領域５０２の略平坦となる部分を直線上に近い撓んだ状態で結んだ線は、撓み仮想線ＬよりもＺ２側に突出しているとは言わない。本実施形態では、振動板５０の圧力発生室１２を画成する領域において、第２の方向Ｙに沿ってＺ２側に突出するように大きく湾曲する部分（曲率半径が小さい部分）が２つ形成されて、２段階に突出するように形成されているため、第１領域５０１は撓み仮想線ＬよりもＺ２側に突出している。ちなみに、このような振動板５０の形状は、圧電アクチュエーター３００に電圧を印加していない非駆動状態における形状を言う。
【００３３】
ここで、このような振動板５０の形状は、本実施形態では、圧電体層７０の圧力発生室１２に対応する部分の第１の方向Ｘの幅を変更することで実現した。具体的には、図５、図７、図８に示すように、圧電体層７０を、振動板５０の第１領域５０１に対応する第１部分７０１と、第２領域５０２に対応する第２部分７０２とし、第１部分７０１の第１の方向Ｘにおける幅Ｗ１を第２部分７０２の幅Ｗ２よりも幅広（Ｗ１＞Ｗ２）とすることで、振動板５０の第１領域５０１が第２領域５０２よりもＺ２側に突出するようにした。ちなみに、振動板５０の第１領域５０１に対応する圧電体層７０の第１部分７０１とは、圧電体層７０を第３の方向Ｚから平面視した際に、第２の方向Ｙにおいて振動板５０の第１領域５０１に実質的に重なる部分のことを言う。ただし、振動板５０及び圧電アクチュエーター３００を構成する各膜の材料や厚さ等によって、圧電体層７０の第１部分７０１が、第２の方向Ｙにおいて振動板５０の第１領域５０１よりも内側に形成されたものであってもよく、また、第１領域５０１よりも外側まで形成されているものであってもよい。何れにしても、圧電体層７０に第１部分７０１及び第２部分７０２を設けることによって、振動板５０の第１領域５０１が撓み仮想線ＬよりもＺ２側に突出していればよい。
【００３４】
このような本実施形態の圧電体層７０は、内部応力が引っ張り応力であるため、図７及び図８に示すように、振動板５０の中立線よりもＺ１側に位置する圧電体層７０において、第１領域５０１に対応する第１部分７０１の幅を第２領域５０２に対応する第２部分７０２よりも広げることで、振動板５０の第１領域５０１を第２領域５０２よりもＺ２側に突出させることができる。つまり、圧電体層７０の第１部分７０１が振動板５０の第１領域５０１に与える力は、圧電体層７０の第２部分７０２が第２領域５０２に与える力よりも大きくなる。したがって、図７に示すように、第２部分７０２に対応する第２領域５０２のＺ２側への突出量は小さくなり、図８に示すように、第１部分７０１に対応する第１領域５０１のＺ２側への突出量が大きくなる。
【００３５】
このように、振動板５０の中央部の第１領域５０１を第２領域５０２よりもＺ２側に突出させることで、第１の方向Ｘにおいて、振動板５０の圧力発生室１２に対応する可撓部と非可撓部である隔壁１１上との境界部分におけるクラックの発生を抑制することができる。具体的には、圧電アクチュエーター３００の能動部３１０を駆動した際に、図８に示すように、第１領域５０１がＺ２側に凸に変形していれば、圧力発生室１２にインクが充填された状態で、圧電アクチュエーター３００の能動部３１０を駆動した際に、インクの慣性力によって振動板５０が圧力発生室１２とは反対側のＺ１側に変形し難い。したがって、振動板５０の第１領域５０１における振動板５０のＺ１側への変形を抑制して、振動板５０にクラックが発生するのを抑制することができる。ちなみに、振動板５０は、第２の方向Ｙにおいて圧力発生室１２の中央部が最も変形し易く、第２の方向Ｙにおける圧力発生室１２の中央部にクラックが発生し易い。このため、振動板５０のクラックが発生し易い中央部を第１領域５０１として、よりＺ２側に突出させることで、振動板５０のクラックを効果的に抑制することができる。
【００３６】
ちなみに、第２領域５０２についても、第１領域５０１と同じようにＺ２側に突出させると、圧力発生室１２の容積が低下し、インク吐出特性が低下するなどの不具合が生じる。また、第２領域５０２を第１領域５０１と同じようにＺ２側に突出させると、圧電アクチュエーター３００及び振動板５０の内部応力が高くなって振動板５０の変形が阻害されることになり、能動部３１０を駆動した際の振動板５０の変形量が低下する。本実施形態では、第２領域５０２は、第１領域５０１よりもＺ２側に突出させないようにすることで、圧力発生室１２の容積が著しく減少するのを抑制すると共に、内部応力の増大をできるだけ抑制して振動板５０の変形が阻害されるのを抑制することができ、インク滴の吐出特性が低下するのを抑制することができる。
【００３７】
なお、圧電体層７０の第１部分７０１上、すなわち、Ｚ１側の面には、第２電極８０が形成されていてもよく、形成されていなくてもよい。つまり、第２電極８０は、第２部分７０２上と同じ幅で第１部分７０１上に形成されていてもよく、第２部分７０２上よりも第１部分７０１上で幅広となるように形成されていてもよい。本実施形態では、第１部分７０１のＺ１側の面の全面に亘って第２電極８０を形成するようにした。ちなみに、第１部分７０１の第２部分７０２よりも突出した領域は、第３の方向Ｚで第１電極６０と相対向していないため、能動部３１０の幅は広がってはいない。つまり、本実施形態の能動部３１０の第１の方向Ｘの幅は、第１電極６０の第１の方向Ｘの幅によって規定されるものであり、本実施形態では、第１電極６０を第２の方向Ｙに亘って同じ幅で形成したため、能動部３１０の第１の方向Ｘの幅は第２の方向Ｙに亘って同じ幅で形成されている。このように、本実施形態では、振動板５０の第１領域５０１及び第２領域５０２における能動部３１０の幅を変更しなくても、圧電体層７０の幅を変更するという簡便な方法によって、振動板５０に第２領域５０２よりもＺ２側に突出した第１領域５０１を形成することができる。したがって、圧電体層７０の幅を変更する前と同じ駆動条件、すなわち、駆動波形で能動部３１０を駆動することができ、記録ヘッド１の制御が複雑化するのを抑制することができる。
【００３８】
ちなみに、振動板５０が撓み仮想線Ｌとなるように形成すると、振動板５０には、第２の方向Ｙにおいて圧力発生室１２に対応する領域のうち、中心から圧力発生室１２の長さの±５％〜１０％の部分を起点としてクラックが頻発する。このため、振動板５０の第１領域５０１は、第２の方向Ｙにおいて圧力発生室１２に対応する領域のうち、圧力発生室１２の中心から±１０％〜３０％とするのが好ましい。これにより、振動板５０のクラックの起点となる部分をＺ２側に突出させて、振動板５０のクラックを効果的に抑制することができる。
【００３９】
また、第１の方向Ｘにおける圧力発生室１２の幅に対する圧電体層７０の幅と、圧電アクチュエーター３００の変位量との関係をシミュレーションによって求めた。この結果を図９に示す。図９に示すように、第１の方向Ｘにおける圧電体層７０の幅を、圧力発生室１２の幅に対して７５％〜９０％とすることで、最も高い振動板５０の変位量が得られることが分かった。このため、第１の方向Ｘにおいて圧力発生室１２に対応する圧電体層７０の幅を圧力発生室１２の幅の７５％〜９０％とするのが好ましい。なお、少なくとも振動板５０の変位に最も影響を与える圧電体層７０の第１部分７０１の幅を、圧力発生室１２の幅の７５％〜９０％とするのが好ましいが、圧電体層７０の第１部分７０１及び第２部分７０２の両方の幅を、圧力発生室１２の幅の７５％〜９０％とするのが好適である。これにより、第１部分７０１及び第２部分７０２における振動板５０の変位量の低下を抑制することができる。ちなみに、上述した第１の方向Ｘにおける圧電体層７０の幅とは、振動板５０の変位に影響を与える部分の幅のことであり、凹部７１によって規定される部分の幅のことである。また、圧電体層７０の凹部７１内の側面が第３の方向Ｚに対して傾斜して設けられており、圧電体層７０のＺ１側の幅とＺ２側の幅とが異なっていてもよい。このような場合であっても、圧電体層７０の幅とは、振動板５０の変位に影響を与える部分の幅のことであるため、圧電体層７０の幅とは、振動板５０側であるＺ２側の幅のことを言う。
【００４０】
また、圧電アクチュエーター３００の第１電極６０からは、引き出し配線である個別配線９１が引き出されている。また、第２電極８０からは、引き出し配線である共通配線９２が引き出されている。さらに、個別配線９１及び共通配線９２の圧電アクチュエーター３００に接続された端部とは反対側の延設された端部には、フレキシブルケーブル１２０が接続されている。フレキシブルケーブル１２０は、可撓性を有する配線基板であって、本実施形態では、駆動素子である駆動回路１２１が実装されており、フレキシブルケーブル１２０を介して外部からの印刷信号や制御信号等が入力される。
【００４１】
また、保護基板３０上には、複数の圧力発生室１２に連通するマニホールド１００を流路形成基板１０と共に画成するケース部材４０が固定されている。ケース部材４０は、平面視において上述した連通板１５と略同一形状を有し、保護基板３０に接合されると共に、上述した連通板１５にも接合されている。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と流路形成基板１０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。マニホールド１００は、圧力発生室１２の並設方向である第１の方向Ｘに亘って連続して設けられており、各圧力発生室１２とマニホールド１００とを連通する供給連通路１９は、第１の方向Ｘに並設されている。
【００４２】
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Ｚ２側の面には、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の液体噴射面２０ａ側の開口を封止している。このような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４９となっている。
【００４３】
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に連通してフレキシブルケーブル１２０が挿通される接続口４３が設けられている。
【００４４】
このような記録ヘッド１では、インクを噴射する際に、インクを導入路４４から取り込み、マニホールド１００からノズル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１２１からの信号に従い、圧力発生室１２に対応する各能動部３１０に電圧を印加することにより、能動部３１０と共に振動板５０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２１からインク滴が噴射される。
【００４５】
以上説明したように、本実施形態では、圧力発生室１２の第２の方向Ｙにおける中央部に対応する振動板５０の第１領域５０１は、第１領域５０１及び当該第１領域５０１の外側にある第２領域５０２における圧電体層７０の第１の方向Ｙの幅を同じくした振動板５０の撓み仮想線Ｌよりも圧力発生室１２側であるＺ２側に突出されるようにした。
【００４６】
このように、第１領域５０１を第２領域５０２よりもＺ２側に突出させることで、圧力発生室１２にインクを充填して能動部３１０を駆動した際に、振動板５０の第１領域５０１がインクの慣性力によってＺ１側に変形するのを抑制することができる。そして、振動板５０のＺ１側への変形によるクラックは、圧力発生室１２の第２の方向Ｙの中央部において頻発するため、第１領域５０１を振動板５０の中央部とすることで、振動板５０のＺ１側への変形による振動板５０のクラックを効果的に抑制することができる。
【００４７】
また、振動板５０の第２領域５０２を第１領域５０１よりもＺ２側に突出しないようにすることで、圧力発生室１２の容積が減少するのを抑制することができると共に、振動板５０の変形が阻害されるのを抑制して、振動板５０の変位量を十分に確保することができる。したがって、インク吐出特性が低下するのを抑制することができる。
【００４８】
また、本実施形態では、圧電体層７０の第１領域５０１に対応する第１部分７０１の第１の方向Ｘの幅Ｗ１を、圧電体層７０の第２領域５０２に対応する第２部分７０２の幅Ｗ２よりも広くすることで（Ｗ１＞Ｗ２）、振動板５０に第１領域５０１と第２領域５０２とを形成するようにした。つまり、圧電体層７０の幅を変更するだけで、振動板５０に第１領域５０１と第２領域５０２とを容易に形成することができるため、他の膜を成膜することや、材料を変更すること、流路形成基板１０等の構造を変更する必要がなく、コストを低減することができる。また、圧電体層７０の幅を変更するだけなので、能動部３１０を駆動した際の振動板５０の変位量が著しく低下するのを抑制することができ、インク滴の吐出特性が著しく低下するのを抑制することができる。また、本実施形態では、能動部３１０の幅を変更することなく、圧電体層７０の幅を変更するだけなので、能動部３１０を駆動する駆動条件（駆動信号等）を変更する必要がない。したがって、インク滴の吐出特性が著しく低下するのを抑制すると共に記録ヘッド１の制御が複雑化するのを抑制することができる。
【００４９】
なお、本実施形態では、第２の方向Ｙにおいて圧電体層７０の第１部分７０１と第２部分７０２と境界部分において幅が急激に変化するようにしたが、特にこれに限定されない。ここで、圧電体層７０の変形例を図１０及び図１１に示す。なお、図１０及び図１１は、本発明の実施形態１に係る圧電体層の変形例を示すインクジェット式記録ヘッドの要部平面図である。
【００５０】
図１０に示すように、第２の方向Ｙにおいて圧電体層７０の第１部分７０１と第２部分７０２との境界部分７０１ａの幅が、徐々に変化するようになっている。具体的には、境界部分７０１ａでは、第１部分７０１から第２部分７０２に向かって幅が漸小するように設けられている。このように第１部分７０１と第２部分７０２との境界部分７０１ａの幅を徐々に変化させることで、振動板５０の第１領域５０１と第２領域５０２との境界部分における撓み量が急激に変化するのを抑制することができる。したがって、振動板５０の第１領域５０１と第２領域５０２との境界部分における応力集中を抑制して振動板５０の破壊をさらに抑制することができる。
【００５１】
また、図１１に示すように、圧電体層７０の第１部分７０１と第２部分７０２との幅は第２の方向Ｙに向かって連続的に変化している。具体的には、第１部分７０１は、第２部分７０２に近づく方向に向かって幅が徐々に狭くなるように形成されており、第２部分７０２は、第１部分７０１から離れる方向に向かって幅が徐々に狭くなるように形成されている。そして、第２の方向Ｙに向かって第１部分７０１と第２部分７０２との幅の変化率を同じとすることで、第１部分７０１と第２部分７０２との間に境界が形成されることなく、第１部分７０１と第２部分７０２との幅は連続的に変化する。このように、圧電体層７０の第１部分７０１と第２部分７０２との間に明確な境界が存在しなくても、振動板５０には、第１領域５０１及び第２領域５０２が形成される。
【００５２】
そして、図１１に示すように、圧電体層７０の第１部分７０１と第２部分７０２との幅を第２の方向Ｙに向かって連続的に変化させることによって、振動板５０の第１領域５０１と第２領域５０２との境界部分において撓み量が急激に変化するのを抑制することができ、第１領域５０１と第２領域５０２との境界部分における応力集中を抑制して振動板５０の破壊をさらに抑制することができる。
【００５３】
（実施形態２）
図１２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要部を拡大した平面図である。なお、上述した実施形態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。
【００５４】
図１２に示すように、圧電体層７０は、第２の方向Ｙにおいて、圧力発生室１２の中央部に設けられた第１部分７０１と、第１部分７０１の外側に設けられた第２部分７０２と、第２部分７０２のさらに外側に設けられた第３部分７０３と、を具備する。なお、第１部分７０１、第２部分７０２及び第３部分７０３は、第３の方向Ｚから平面視した際に、圧力発生室１２に重なる部分のことである。したがって、第３部分７０３は、第２の方向Ｙにおいて圧力発生室１２の両端部に対応した部分のことである。
【００５５】
第１部分７０１は、上述したように第２部分７０２よりも第１の方向Ｘの幅が広く設けられている。
第３部分７０３は、第２部分７０２よりも第１の方向Ｘの幅が広く設けられている。本実施形態では、第３部分７０３の第１の方向Ｘの幅は、第２の方向Ｙにおいて圧力発生室１２の外側に向かって徐々に漸大するように設けられている。
なお、第１部分７０１と第３部分７０３との第１の方向Ｘにおける幅は、同じ幅であってもよく、異なる幅であってもよい。
【００５６】
このように、第２の方向Ｙにおいて、圧力発生室１２の両端部に対応した圧電体層７０の第３部分７０３であって、第２部分７０２よりも外側に設けられた第３部分７０３の第１の方向Ｘの幅を、第２部分７０２の幅よりも広くすることで、第２の方向Ｙにおいて振動板５０の圧力発生室１２に対向する可撓部と圧力発生室１２に対向しない非可撓部との境界部分における剛性を向上して、振動板５０の第２の方向Ｙにおける可撓部と非可撓部との境界部分におけるクラックの発生を抑制することができる。
【００５７】
また、第３部分７０３の幅を圧力発生室１２の外側に向かって漸大させることで、圧電アクチュエーター３００及び振動板５０の剛性を可撓部と非可撓部との境界部分において第２の方向Ｙに向かって徐々に変化させることができるため、さらに応力集中を抑制して、振動板５０にクラックが発生するのを抑制することができる。
【００５８】
（実施形態３）
図１３は、本発明の実施形態３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第１電極の形状を説明する要部を拡大した平面図であり、図１４は、図１３のＦ−Ｆ′線の断面図であり、図１５は、図１４のＧ−Ｇ′線の断面図であり、図１６は図１４のＨ−Ｈ′線断面図である。なお、上述した実施形態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。
【００５９】
図１４に示すように、振動板５０は、上述した実施形態１と同様に、圧力発生室１２の長手方向である第２の方向Ｙにおける中央部に対する第１領域５０１が、第１領域５０１の両外側の第２領域５０２よりもＺ２側に突出して設けられている。具体的には、第１領域５０１は、第２領域５０２の圧電体層７０の第１の方向Ｘの幅を第１領域５０１に至るまで同じく形成した際に振動板５０の撓んだＺ２側の表面を第２の方向Ｙの断面で表した撓み仮想線ＬよりもＺ２側に突出して設けられている。
【００６０】
ここで、このような振動板５０の形状は、本実施形態では、能動部３１０の圧電体層７０の圧力発生室１２に対応する部分の第１の方向Ｘの幅を変更することで実現した。具体的には、図１３、図１５、図１６に示すように、個別電極である第１電極６０を、振動板５０の第１領域５０１に対応する電極第１部分６０１と、第２領域５０２に対応する電極第２部分６０２とし、電極第１部分６０１の第１の方向Ｘにおける幅Ｗ３を電極第２部分６０２の幅Ｗ４よりも幅広（Ｗ３＞Ｗ４）とした。これにより、第１電極６０の幅によって規定される能動部３１０を、電極第１部分６０１に対応する第１能動部分と、電極第２部分６０２に対応する第２能動部分とし、第１能動部分の第１の方向Ｘの幅が、第２能動部分の幅よりも広くなるようにした。つまり、本実施形態では、第２電極８０は、複数の能動部３１０の共通電極であるため、圧電体層７０のＺ１側の面に亘って連続して形成されている。また、第１電極６０が能動部３１０毎の個別電極である。そして、第１の方向Ｘにおける第１電極６０の幅が能動部３１０の幅を規定しているため、第１電極６０の幅を変更するだけで、能動部３１０の幅を変更することができる。
【００６１】
そして、能動部３１０は、第１能動部分（電極第１部分６０１）の幅が第２能動部分（電極第２部分６０２）よりも広いため、第１能動部分（電極第１部分６０１）が分極処理されて、その残留歪みは第２能動部分（電極第２部分６０２）よりも大きくなる。したがって、図１５に示すように、電極第２部分６０２によって比較的残留歪みが小さな第２能動部分に対応する第２領域５０２のＺ２側への突出量が小さくなり、図１６に示すように、電極第１部分６０１によって比較的残留歪みが大きな第１能動部分に対応する第１領域５０１のＺ２側への突出量が大きくなる。
【００６２】
ちなみに、振動板５０の第１領域５０１に対応する第１電極６０の電極第１部分６０１とは、第１電極６０を第３の方向Ｚから平面視した際に、第２の方向Ｙにおいて振動板５０の第１領域５０１に実質的に重なる部分のことを言う。ただし、振動板５０及び圧電アクチュエーター３００を構成する各膜の材料や厚さ等によって、第１電極６０の電極第１部分６０１が、第２の方向Ｙにおいて振動板５０の第１領域５０１よりも内側に形成されたものであってもよく、また、第１領域５０１よりも外側まで形成されているものであってもよい。
【００６３】
このように、振動板５０の中央部の第１領域５０１を第２領域５０２よりもＺ２側に突出させることで、第１の方向Ｘにおいて、振動板５０の圧力発生室１２に対応する可撓部と非可撓部である隔壁１１上との境界部分におけるクラックの発生を抑制することができる。具体的には、圧電アクチュエーター３００の能動部３１０を駆動した際に、図１６に示すように、第１領域５０１がＺ２側に凸に変形していれば、圧力発生室１２にインクが充填された状態で、圧電アクチュエーター３００の能動部３１０を駆動した際に、インクの慣性力によって振動板５０が圧力発生室１２とは反対側のＺ１側に変形し難い。したがって、振動板５０の第１領域５０１におけるＺ１側への変形を抑制して、振動板５０にクラックが発生するのを抑制することができる。ちなみに、振動板５０は、第２の方向Ｙにおいて圧力発生室１２の中央部が最も変形し易く、第２の方向Ｙにおける圧力発生室１２の中央部にクラックが発生し易い。このため、振動板５０のクラックが発生し易い中央部を第１領域５０１として、よりＺ２側に突出させることで、振動板５０のクラックを効果的に抑制することができる。
【００６４】
ちなみに、第２領域５０２についても、第１領域５０１と同じようにＺ２側に突出させると、圧力発生室１２の容積が低下し、インクと出特性が低下するなどの不具合が生じる。また、第２領域５０２を第１領域５０１と同じようにＺ２側に突出させると、圧電アクチュエーター３００及び振動板５０の内部応力が高くなって振動板５０の変形が阻害されることになり、能動部３１０を駆動した際の振動板５０の変形量が低下する。本実施形態では、第２領域５０２は、第１領域５０１よりもＺ２側に突出させないようにすることで、圧力発生室１２の容積が著しく減少するのを抑制すると共に、内部応力の増大をできるだけ抑制して振動板５０の変形が阻害されるのを抑制することができ、インク滴の吐出特性が低下するのを抑制することができる。
【００６５】
また、上述した実施形態１と同様に、本実施形態においても振動板５０が撓み仮想線Ｌとなるように形成すると、振動板５０には、第２の方向Ｙにおいて圧力発生室１２に対応する領域のうち、中心から圧力発生室１２の長さの±５％〜１０％の部分を起点としてクラックが頻発する。このため、振動板５０の第１領域５０１は、第２の方向Ｙにおいて圧力発生室１２に対応する領域のうち、圧力発生室１２の中心から±１０％〜３０％とするのが好ましい。これにより、振動板５０のクラックの起点となる部分をＺ２側に突出させて、振動板５０のクラックを効果的に抑制することができる。
【００６６】
また、第１の方向Ｘにおける圧力発生室１２の幅に対する第１電極６０の幅と、圧電アクチュエーター３００の変位量との関係をシミュレーションによって求めた。この結果、第１の方向Ｘにおける第１電極６０の幅を、圧力発生室１２の幅に対して８５％〜９０％とすることで、最も高い振動板５０の変位量が得られることが分かった。このため、第１の方向Ｘにおいて圧力発生室１２に対応する第１電極６０の幅を圧力発生室１２の幅の８５％〜９０％とするのが好ましい。なお、少なくとも振動板５０の変位に最も影響を与える第１電極６０の電極第１部分６０１の幅を、圧力発生室１２の幅の８５％〜９０％とするのが好ましいが、第１電極６０の電極第１部分６０１及び電極第２部分６０２の両方の幅を、圧力発生室１２の幅の８５％〜９０％とするのが好適である。これにより、電極第１部分６０１及び電極第２部分６０２における振動板５０の変位量の低下を抑制することができる。
【００６７】
以上説明したように、本実施形態では、圧力発生室１２の第２の方向Ｙにおける中央部に対応する振動板５０の第１領域５０１は、第１領域５０１及び当該第１領域５０１の外側にある第２領域５０２における圧電体層７０の第１の方向Ｙの幅を同じくした振動板５０の撓み仮想線Ｌよりも圧力発生室１２側であるＺ２側に突出されるようにした。
【００６８】
このように、第１領域５０１を第２領域５０２よりもＺ２側に突出させることで、圧力発生室１２にインクを充填して能動部３１０を駆動した際に、振動板５０の第１領域５０１がインクの慣性力によってＺ１側に変形するのを抑制することができる。そして、振動板５０のＺ１側への変形によるクラックは、圧力発生室１２の第２の方向Ｙの中央部において頻発するため、第１領域５０１を振動板５０の中央部とすることで、Ｚ１側への変形による振動板５０のクラックを効果的に抑制することができる。
【００６９】
また、振動板５０の第２領域５０２を第１領域５０１よりもＺ２側に突出しないようにすることで、圧力発生室１２の容積が減少するのを抑制することができると共に、振動板５０の変形が阻害されるのを抑制して、振動板５０の変位量を十分に確保することができる。したがって、インク吐出特性が低下するのを抑制することができる。
【００７０】
また、本実施形態では、第１電極６０の第１領域５０１に対応する電極第１部分６０１の第１の方向Ｘの幅Ｗ３を、第１電極６０の第２領域５０２に対応する電極第２部分６０２の幅Ｗ４よりも広くすることで（Ｗ３＞Ｗ４）、能動部３１０の第１領域５０１に対応する第１能動部分の幅を、第２領域５０２に対応する第２能動部分よりも広くして、圧電体層７０の残留歪みによって振動板５０に第１領域５０１と第２領域５０２とを形成するようにした。つまり、第１電極６０の幅を変更するだけで、振動板５０に第１領域５０１と第２領域５０２とを容易に形成することができるため、他の膜を成膜することや、材料を変更すること、流路形成基板１０等の構造を変更する必要がなく、コストを低減することができる。また、第１電極６０の幅を変更するだけなので、能動部３１０を駆動した際の振動板５０の変位量が著しく低下するのを抑制することができ、インク滴の吐出特性が著しく低下するのを抑制することができる。
【００７１】
なお、本実施形態では、第２の方向Ｙにおいて第１電極６０の電極第１部分６０１と電極第２部分６０２と境界部分において幅が急激に変化するようにしたが、特にこれに限定されない。ここで、第１電極６０の変形例を図１７及び図１８に示す。なお、図１７及び図１８は、本発明の実施形態１に係る圧電体層の変形例を示すインクジェット式記録ヘッドの要部平面図である。
【００７２】
図１７に示すように、第２の方向Ｙにおいて第１電極６０の電極第１部分６０１と電極第２部分６０２との境界部分６０１ａの幅が、徐々に変化するようになっている。具体的には、境界部分６０１ａでは、電極第１部分６０１から電極第２部分６０２に向かって幅が漸小するように設けられている。このように電極第１部分６０１と電極第２部分６０２との境界部分６０１ａの幅を徐々に変化させることで、第１能動部分と第２能動部分との境界部分は、第２の方向Ｙに向かって第１の方向Ｘの幅が徐々に変化する。これにより、振動板５０の第１領域５０１と第２領域５０２との境界部分における撓み量が急激に変化するのを抑制することができる。したがって、振動板５０の第１領域５０１と第２領域５０２との境界部分における応力集中を抑制して振動板５０の破壊をさらに抑制することができる。
【００７３】
また、図１８に示すように、第１電極６０の電極第１部分６０１と電極第２部分６０２との幅は第２の方向Ｙに向かって連続的に変化している。具体的には、電極第１部分６０１は、電極第２部分６０２に近づく方向に向かって幅が徐々に狭くなるように形成されており、電極第２部分６０２は、電極第１部分６０１から離れる方向に向かって幅が徐々に狭くなるように形成されている。そして、第２の方向Ｙに向かって電極第１部分６０１と電極第２部分６０２との幅の変化率を同じとすることで、電極第１部分６０１と電極第２部分６０２との間に境界が形成されることなく、電極第１部分６０１と電極第２部分６０２との幅は連続的に変化する。このように、第１電極６０の電極第１部分６０１と電極第２部分６０２との間に明確な境界が存在しなくても、振動板５０には、第１領域５０１及び第２領域５０２が形成される。
【００７４】
そして、図１８に示すように、第１電極６０の電極第１部分６０１と電極第２部分６０２との幅を第２の方向Ｙに向かって連続的に変化させることによって、振動板５０の第１領域５０１と第２領域５０２との境界部分において撓み量が急激に変化するのを抑制することができ、第１領域５０１と第２領域５０２との境界部分における応力集中を抑制して振動板５０の破壊をさらに抑制することができる。
【００７５】
（実施形態４）
図１９は、本発明の実施形態４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を拡大した平面図である。なお、上述した実施形態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。
【００７６】
図１９に示すように、第１電極６０は、第２の方向Ｙにおいて、圧力発生室１２の中央部に設けられた電極第１部分６０１と、電極第１部分６０１の外側に設けられた電極第２部分６０２と、電極第２部分６０２のさらに外側に設けられた電極第３部分６０３と、を具備する。なお、電極第１部分６０１、電極第２部分６０２及び電極第３部分６０３は、第３の方向Ｚから平面視した際に、圧力発生室１２に重なる部分を含む。本実施形態では、電極第３部分６０３とは、第３の方向Ｚから平面視した際に、第２の方向Ｙにおいて圧力発生室１２の端部を跨がって形成された部分のことである。
【００７７】
電極第１部分６０１は、上述したように電極第２部分６０２よりも第１の方向Ｘの幅が広く設けられている。
電極第３部分６０３は、電極第２部分６０２よりも第１の方向Ｘの幅が狭く設けられている。本実施形態では、電極第３部分６０３の第１の方向Ｘの幅は、第２の方向Ｙにおいて圧力発生室１２の内側から外側に向かって徐々に漸小するように設けられている。
【００７８】
このように、第１電極６０の圧力発生室１２の端部を第２の方向Ｙで跨がる電極第３部分６０３において、電極第２部分よりも幅が狭くなるようにすることで、圧力発生室１２の端部を第２の方向Ｙで跨がる能動部３１０の第１の方向Ｘの幅を、圧力発生室１２の内側である電極第２部分６０２によって規定される第２能動部分よりも狭くすることができる。したがって、圧力発生室１２の端部を第２の方向Ｙで跨がる能動部３１０の変位量を低下させて、圧力発生室１２の端部を第２の方向Ｙで跨がる部分における振動板５０の応力集中を抑制することができ、振動板５０の破壊を抑制することができる。
【００７９】
特に、本実施形態では、第１電極６０の電極第３部分６０３の幅を圧力発生室１２の外側に向かって漸小させることで、能動部３１０の変位量を可撓部と非可撓部との境界部分において第２の方向Ｙに向かって徐々に変化させることができるため、さらに応力集中を抑制して、振動板５０にクラック等の破壊が発生するのを抑制することができる。
【００８０】
なお、本実施形態では、電極第１部分６０１と電極第２部分６０２とを有する第１電極６０において、第２の方向Ｙにおける圧力発生室１２の端部を跨がる電極第３部分６０３の幅を電極第２部分６０２よりも狭くしたが、特にこれに限定されず、上述した実施形態１〜３の第１電極６０においても、圧力発生室１２の端部を跨がる部分の幅を幅狭又は圧力発生室１２の外側に向かって漸小させるようにしてもよい。
【００８１】
（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。
例えば、振動板５０に第１領域５０１と第２領域５０２とを形成する構成として、上述した実施形態１及び２では圧電体層７０の幅を変更し、実施形態３及び４では第１電極６０の幅を変更したが、これら実施形態１及び２と実施形態３及び４とを組み合わせるようにしてもよい。すなわち、振動板５０の第１領域５０１に対応する圧電体層７０の第１部分７０１の幅を第２領域５０２に対応する第２部分７０２よりも広くすると共に、第１電極６０の振動板５０の第１領域５０１に対応する電極第１部分６０１の幅を第２領域５０２に対応する電極第２部分６０２よりも広くしてもよい。この場合、電極第１部分６０１は、圧電体層７０の幅が広く形成された第１部分７０１に形成されるため、電極第１部分６０１が圧電体層７０の外側、すなわち、凹部７１内に露出されない。したがって、電極第１部分６０１が圧電体層７０よりも外側に露出されることによって第１電極６０と第２電極８０とが短絡するのを抑制することができると共に、露出した第１電極６０と第２電極８０とが近接してリーク電流による破壊を抑制することができる。
【００８２】
また、上述した各実施形態では、第１電極６０を能動部３１０の個別電極とし、第２電極８０を複数の能動部３１０の共通電極としたが、特にこれに限定されず、第１電極６０を共通電極、第２電極８０を個別電極としてもよい。また、第１電極６０を共通電極、第２電極８０を個別電極とした場合、第１電極６０を櫛歯状、すなわち、第１電極６０を圧力発生室１２毎に切り分けると共に、切り分けた端部同士を連続させた形状とすれば、上述した実施形態３と同様の構造、つまり、第１電極６０の電極第１部分６０１の幅を電極第２部分６０２よりも広く形成することができる。なお、第１電極６０を櫛歯状に形成して、第１電極６０の電極第１部分６０１の幅を電極第２部分６０２よりも広げた場合には、第２電極８０も第１電極６０と同様に第１領域５０１に対応する部分の幅を第２領域５０２に対応する部分よりも広げる必要がある。
【００８３】
また、上述した実施形態３及び４では、第１電極６０の幅を変更することで能動部３１０の幅を変更して、振動板５０に第１領域５０１と第２領域５０２とを形成するようにしたが、特にこれに限定されず、能動部３１０の第１能動部分の幅が、第２能動部分よりも広くなれば、第１電極６０及び第２電極８０の何れか一方又は両方の幅を変更するようにしてもよい。
【００８４】
さらに、上述した各実施形態において、第１の方向Ｘで振動板５０の第１領域５０１に重なる隔壁１１の部分には、溝部が形成されていてもよい。このような例を図２０及び図２１に示す。なお、図２０は、他の実施形態に係る記録ヘッドの要部平面図であり、図２１は、図２０のＩ−Ｉ′線断面図である。
【００８５】
図示するように、第１の方向Ｘで振動板５０の第１領域５０１に重なる隔壁１１の部分には、溝部１３が形成されていている。ここで、第１の方向Ｘで振動板５０の第１領域５０１に重なる隔壁１１の部分とは、隔壁１１に対して振動板５０を第１の方向Ｘに射影した際に第１領域５０１が重なる部分のことである。
【００８６】
また、溝部１３は、流路形成基板１０の振動板５０が形成されたＺ１側の面に開口して設けられている。なお、溝部１３が開口するとは、流路形成基板１０において開口することを言う。したがって、溝部１３内には、流路形成基板１０以外の膜、例えば、振動板５０等が形成されていてもよい。本実施形態では、溝部１３内には、振動板５０と第２電極８０とが形成されている。
【００８７】
このように隔壁１１に溝部１３を設けることによって、隔壁１１のＺ１側の剛性が低下する。したがって、能動部３１０の駆動による振動板５０の変位量が増大する。特に、振動板５０に第２領域５０２よりもＺ２側に突出する第１領域５０１を設けることで、第１領域５０１の変位量が低下したとしても、隔壁１１に溝部１３を設けることによって、振動板５０の第１領域５０１の変位量が低下するのを抑制することができる。もちろん、溝部１３は、第１の方向Ｘにおいて第２領域５０２に重なる部分にまで延設するようにしてもよい。
【００８８】
このような記録ヘッド１は、インクジェット式記録装置Ｉに搭載される。図２２は、本実施形態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。
図２２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、液体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、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に軸方向移動自在に設けられている。
【００８９】
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８に限られずベルトやドラム等であってもよい。
【００９０】
また、上述した例では、インクジェット式記録装置Ｉは、インク供給手段であるカートリッジ２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供給手段を装置本体４に固定して、液体供給手段と記録ヘッド１とをチューブ等の供給管を介して接続してもよい。また、液体供給手段がインクジェット式記録装置に搭載されていなくてもよい。
【００９１】
さらに、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、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、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、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インクジェット式記録ヘッド等の記録ヘッド、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にも適用することができる。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Ｉ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】
【００９３】
Ｌ…撓み仮想線、Ｘ…第１の方向（短手方向）、Ｙ…第２の方向（長手方向）、Ｚ…第３の方向、Ｉ…インクジェット式記録装置（液体噴射装置）、１…インクジェット式記録ヘッド（液体噴射ヘッド）、２…カートリッジ、１０…流路形成基板、１１…隔壁、１２…圧力発生室、１３…溝部、２０…ノズルプレート、２１…ノズル、３０…保護基板、４０…ケース部材、４５…コンプライアンス基板、５０…振動板、６０…第１電極、７０…圧電体層、７１…凹部、８０…第２電極、９１…個別配線、９２…共通配線、１００…マニホールド、１２０…フレキシブルケーブル、３００…圧電アクチュエーター（圧電素子）、３１０…能動部、５０１…第１領域、５０２…第２領域、６０１…電極第１部分、６０１ａ…境界部分、６０２…電極第２部分、６０３…電極第３部分、７０１…第１部分、７０１ａ…境界部分、７０２…第２部分、７０３…第３部分
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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