(57)【要約】      （修正有）【課題】圧電アクチュエーターの変位を向上することができる液体噴射ヘッド、液体噴射装置、及び、圧電デバイスの提供。【解決手段】複数の圧力発生室が第１の方向に並設された流路形成基板と、振動板を介して設けられた共通電極と共通電極上の圧電体層と圧電体層上の個別電極とを有する圧電アクチュエーター３００とを具備し、共通電極と個別電極とで挟まれた活性部３２０が圧力発生室毎に設けられており、流路形成基板面内の第１の方向に直交する第２の方向において、第１電極６０の端部は第２電極８０の端部よりも外側に設けられており、圧電体層の端部は第１電極の端部と第２電極の端部との間に設けられており、第２の方向において、第２電極の一端部から第２の方向に引き出し配線が設けられており、第１の方向で互いに隣り合う活性部との間には、溝部が設けられており、第２の方向において、溝部の端部は、引き出し配線の端部よりも内側に位置する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズルに連通する複数の圧力発生室が第１の方向に並設された流路形成基板と、
前記流路形成基板の一方面側に振動板を介して設けられた第１電極と前記第１電極上に設けられた圧電体層と前記圧電体層上に設けられた第２電極とを有する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には、前記圧電体層の前記第１電極と前記第２電極とで挟まれた活性部が、前記圧力発生室毎に設けられており、
前記第１電極は、複数の前記活性部に共通して設けられた共通電極を構成し、
前記第２電極は、前記活性部の各々に独立して設けられた個別電極を構成し、
前記流路形成基板の前記一方面の面内方向であって前記第１の方向に直交する第２の方向において、前記第１電極の端部は、前記第２電極の端部よりも外側に設けられており、前記圧電体層の端部は、前記第１電極の端部と前記第２電極の端部との間に設けられており、
前記第２の方向において、前記第２電極の一端部から前記第２の方向に沿って引き出された引き出し配線が設けられており、
前記第１の方向で互いに隣り合う前記活性部の間には、前記第２電極と前記圧電体層と前記第１電極と前記振動板の積層方向の一部とに亘って設けられた溝部が設けられており、
前記第２の方向において、前記溝部の端部は、前記引き出し配線の端部よりも内側に位置することを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項２】
ノズルに連通する複数の圧力発生室が第１の方向に並設された流路形成基板と、
前記流路形成基板の一方面側に振動板を介して設けられた第１電極と前記第１電極上に設けられた圧電体層と前記圧電体層上に設けられた第２電極とを有する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には、前記圧電体層の前記第１電極と前記第２電極とで挟まれた活性部が、前記圧力発生室毎に設けられており、
前記第１電極は、複数の前記活性部に共通して設けられた共通電極を構成し、
前記第２電極は、前記活性部の各々に独立して設けられた個別電極を構成し、
前記流路形成基板の前記一方面の面内方向であって前記第１の方向に直交する第２の方向において、前記第１電極の端部は、前記第２電極の端部よりも外側に設けられており、前記圧電体層の端部は、前記第１電極の端部と前記第２電極の端部との間に設けられており、
前記第２の方向において、前記第２電極の一端部から前記第２の方向に沿って引き出された引き出し配線が設けられており、
前記第１の方向で互いに隣り合う前記活性部の間には、前記第２電極と前記圧電体層と前記第１電極と前記振動板の積層方向の一部とに亘って設けられた溝部が設けられており、
前記第２の方向において、前記溝部の端部は、前記活性部の端部よりも外側に位置することを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項３】
前記第２の方向において、前記溝部の端部は、前記第１電極の端部よりも内側に位置することを特徴とする請求項１又は２に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項４】
前記第２の方向において、前記溝部の端部は、前記圧電体層の端部よりも内側に位置す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】
前記第２の方向において、前記溝部の端部は、前記圧力発生室の端部よりも外側に位置することを特徴とする請求項２〜４の何れか一項に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項６】
前記第２の方向において、前記第２電極の前記引き出し配線が接続された一端部とは反対側の他端部に接続され、前記第２の方向に沿って引き出されたダミー引き出し配線が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液体噴射ヘッド。
【請求項７】
前記第２の方向において、前記第２電極の前記引き出し配線が接続された一端部とは反対側の他端部に接続され、前記第２の方向に沿って引き出されたダミー引き出し配線が設けられており、
前記第２の方向において、前記溝部の前記ダミー引き出し配線側の端部は、当該ダミー引き出し配線の端部よりも内側に位置す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８】
前記第２の方向において、前記ダミー引き出し配線の前記活性部とは反対側には、前記第１電極から引き出された引き出し配線が設けられていることを特徴とする請求項６又は７記載の液体噴射ヘッド。
【請求項９】
前記第１の方向において、前記溝部の少なくとも前記積層方向の前記流路形成基板側の端部は、前記圧力発生室の前記振動板側の端部よりも当該圧力発生室の内側に設けられていることを特徴とする請求項１〜８の何れか一項に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項１０】
前記第２の方向において前記圧力発生室の端部は、前記圧電体層と前記第２電極との間に位置することを特徴とする請求項１〜９の何れか一項に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項１１】
前記振動板は、前記流路形成基板と前記圧電アクチュエーターとの積層方向において、エッチングの選択比が異なる材料が積層されて構成され、
前記溝部の底面が前記振動板の層境界であることを特徴とする請求項１〜１０の何れか一項に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項１２】
前記溝部の内側面において、前記圧電体層の端面と前記第１電極の端面と前記振動板の積層方向の一部が除去された端面とは、面一となるように設けられていることを特徴とする請求項１〜１１の何れか一項に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項１３】
前記溝部の内側面において、前記圧電体層の端面と前記第１電極の端面と前記振動板の積層方向の一部が除去された端面との間には段差が形成されていることを特徴とする請求項１〜１２の何れか一項に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項１４】
請求項１〜１３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。
【請求項１５】
複数の凹部が第１の方向に並設された基板と、
前記基板の一方面側に振動板を介して設けられた第１電極と前記第１電極上に設けられた圧電体層と前記圧電体層上に設けられた第２電極とを有する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には、前記圧電体層の前記第１電極と前記第２電極とで挟まれた活性部が、前記凹部毎に設けられており、
前記第１電極は、複数の前記活性部に共通して設けられた共通電極を構成し、
前記第２電極は、前記活性部の各々に独立して設けられた個別電極を構成し、
前記基板の前記一方面の面内方向であって前記第１の方向に直交する第２の方向において、前記第１電極の端部は、前記第２電極の端部よりも外側に設けられており、前記圧電体層の端部は、前記第１電極の端部と前記第２電極の端部との間に設けられており、
前記第２の方向において、前記第２電極の一端部から前記第２の方向に沿って引き出された引き出し配線が設けられており、
前記第１の方向で互いに隣り合う前記活性部の間には、前記第２電極と前記圧電体層と前記第１電極と前記振動板の積層方向の一部とに亘って設けられた溝部が設けられており、
前記第２の方向において、前記溝部の端部は、前記引き出し配線の端部よりも内側に位置することを特徴とする圧電デバイス。
【請求項１６】
複数の凹部が第１の方向に並設された基板と、
前記基板の一方面側に振動板を介して設けられた第１電極と前記第１電極上に設けられた圧電体層と前記圧電体層上に設けられた第２電極とを有する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には、前記圧電体層の前記第１電極と前記第２電極とで挟まれた活性部が、前記凹部毎に設けられており、
前記第１電極は、複数の前記活性部に共通して設けられた共通電極を構成し、
前記第２電極は、前記活性部の各々に独立して設けられた個別電極を構成し、
前記基板の前記一方面の面内方向であって前記第１の方向に直交する第２の方向において、前記第１電極の端部は、前記第２電極の端部よりも外側に設けられており、前記圧電体層の端部は、前記第１電極の端部と前記第２電極の端部との間に設けられており、
前記第２の方向において、前記第２電極の一端部から前記第２の方向に沿って引き出された引き出し配線が設けられており、
前記第１の方向で互いに隣り合う前記活性部の間には、前記第２電極と前記圧電体層と前記第１電極と前記振動板の積層方向の一部とに亘って設けられた溝部が設けられており、
前記第２の方向において、前記溝部の端部は、前記活性部の端部よりも外側に位置することを特徴とする圧電デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ノズルから液体を噴射する液体噴射ヘッド、液体噴射装置、及び、圧電デバイスに関し、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、インクジェット式記録装置、及び、圧電デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
液体噴射ヘッドの代表的な例であるインクジェット式記録ヘッドとしては、ノズルに連通する圧力発生室が設けられた流路形成基板と、流路形成基板の一方面側に振動板を介して設けられて第１電極と圧電体層と第２電極とを有す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の変位によって圧力発生室に圧力変化を生じさせてノズルからインク滴を吐出するものがある。
【０００３】
また、圧電アクチュエーターにおいて、第１電極を複数の活性部に共通した共通電極とし、第２電極を活性部毎に独立した個別電極とした構成が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
特許文献１では、第１電極と第２電極とで挟まれた活性部の端部は、第１電極で規定していると共に、活性部の端部は、圧力発生室の内側となる位置に配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１６−６２９８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、第１電極を共通電極とした場合、第１電極が振動板の一部として機能すると共に、振動板は、活性部の外側であって圧力発生室を形成する隔壁との間のいわゆる腕部の膜厚が厚く、膜厚の厚い腕部によって活性部の変位が阻害されてしまうという問題がある。
【０００７】
単に振動板の膜厚を薄くすると、活性部の中立軸位置がずれ、活性部の変位特性が得られなくなってしまうという問題がある。つまり、振動板を活性部の中立軸位置を最適とする膜厚で形成すると、振動板の腕部の剛性が高くなり過ぎて変位し難い。
【０００８】
なお、このような問題は、インクジェット式記録ヘッドに代表される液体噴射ヘッドに限定されず、他の圧電デバイスにおいても同様に存在する。
【０００９】
本発明はこのような事情に鑑み、圧電アクチュエーターの変位を向上することができる液体噴射ヘッド、液体噴射装置、及び、圧電デバイス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】
【００１０】
上記課題を解決する本発明の態様は、ノズルに連通する複数の圧力発生室が第１の方向に並設された流路形成基板と、前記流路形成基板の一方面側に振動板を介して設けられた第１電極と前記第１電極上に設けられた圧電体層と前記圧電体層上に設けられた第２電極とを有する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には、前記圧電体層の前記第１電極と前記第２電極とで挟まれた活性部が、前記圧力発生室毎に設けられており、前記第１電極は、複数の前記活性部に共通して設けられた共通電極を構成し、前記第２電極は、前記活性部の各々に独立して設けられた個別電極を構成し、前記流路形成基板の前記一方面の面内方向であって前記第１の方向に直交する第２の方向において、前記第１電極の端部は、前記第２電極の端部よりも外側に設けられており、前記圧電体層の端部は、前記第１電極の端部と前記第２電極の端部との間に設けられており、前記第２の方向において、前記第２電極の一端部から前記第２の方向に沿って引き出された引き出し配線が設けられており、前記第１の方向で互いに隣り合う前記活性部の間には、前記第２電極と前記圧電体層と前記第１電極と前記振動板の積層方向の一部とに亘って設けられた溝部が設けられており、前記第２の方向において、前記溝部の端部は、前記引き出し配線の端部よりも内側に位置することを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
【００１１】
かかる態様では、活性部の間に振動板に達する溝部を設けることで、活性部の直下の振動板の構成を変更することなく、振動板の活性部の外側の圧力発生室に対向する領域、いわゆる腕部の剛性を低下させることができる。したがって、圧電アクチュエーターの変位特性を向上、すなわち、低い駆動電圧で大きな変位量を得ることができる。
【００１２】
また、第２の方向において、溝部の端部を引き出し配線の端部よりも内側に配置することで、振動板、圧電アクチュエーター及び引き出し配線の積層構造に変化がない部分に溝部の境界を配置することができるため、圧電アクチュエーターの剛性を第２の方向に沿って徐々に変化させることができ、圧電アクチュエーターを変位させた際の応力集中を抑制して破壊を抑制することができる。
【００１３】
また、第２の方向において、溝部の端部を引き出し配線の端部よりも内側に配置することで、溝部の外側で活性部毎に第１電極が分割されることなく、第１の方向に亘って第１電極を連続させることができ、第１電極を複数の活性部の共通電極として用いることができる。また、第２の方向Ｙにおいて、溝部の外側に第１電極を幅広に残すことができるため、第１電極の電気抵抗を下げて、第１電極の第１の方向Ｘに沿った電圧降下を抑制して、活性部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。
【００１４】
また、本発明の他の態様は、ノズルに連通する複数の圧力発生室が第１の方向に並設された流路形成基板と、前記流路形成基板の一方面側に振動板を介して設けられた第１電極と前記第１電極上に設けられた圧電体層と前記圧電体層上に設けられた第２電極とを有する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には、前記圧電体層の前記第１電極と前記第２電極とで挟まれた活性部が、前記圧力発生室毎に設けられており、前記第１電極は、複数の前記活性部に共通して設けられた共通電極を構成し、前記第２電極は、前記活性部の各々に独立して設けられた個別電極を構成し、前記流路形成基板の前記一方面の面内方向であって前記第１の方向に直交する第２の方向において、前記第１電極の端部は、前記第２電極の端部よりも外側に設けられており、前記圧電体層の端部は、前記第１電極の端部と前記第２電極の端部との間に設けられており、前記第２の方向において、前記第２電極の一端部から前記第２の方向に沿って引き出された引き出し配線が設けられており、前記第１の方向で互いに隣り合う前記活性部の間には、前記第２電極と前記圧電体層と前記第１電極と前記振動板の積層方向の一部とに亘って設けられた溝部が設けられており、前記第２の方向において、前記溝部の端部は、前記活性部の端部よりも外側に位置することを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
【００１５】
かかる態様では、活性部の間に振動板に達する溝部を設けることで、活性部の直下の振動板の構成を変更することなく、振動板の活性部の外側の圧力発生室に対向する領域、いわゆる腕部の剛性を低下させることができる。したがって、圧電アクチュエーターの変位特性を向上、すなわち、低い駆動電圧で大きな変位量を得ることができる。
【００１６】
また、第２の方向において溝部の端部を活性部の端部よりも外側に配置することで、圧電アクチュエーターの活性部の外側の実効電界の低い領域で、溝部の形成されていない剛性の高い部分と溝部の形成された剛性の低い部分との境界を配置することができる。したがって、溝部の形成の有無によって剛性が大きく変化する境界を変形し難くして、この境界に応力が集中するのを抑制して破壊を抑制することができる。
【００１７】
ここで、前記第２の方向において、前記溝部の端部は、前記第１電極の端部よりも内側に位置することが好ましい。これによれば、溝部の端部を第１電極の端部よりも内側に配置することで、溝部の外側で活性部毎に第１電極が分割されることなく、第１の方向に亘って第１電極を連続させて、共通電極として用いることができる。
【００１８】
また、前記第２の方向において、前記溝部の端部は、前記圧電体層の端部よりも内側に位置することが好ましい。これによれば、溝部の端部を圧電体層の内側に配置することで、溝部の外側で活性部毎に第１電極が分割されることなく、第１の方向に亘って第１電極を連続させて共通電極として用いることができる。また、溝部の端部を圧電体層の端部よりも内側に配置することで、溝部の外側に第１電極を幅広に残すことができるため、第１電極の電気抵抗を下げて、第１電極の第１の方向に沿った電圧降下を抑制して、活性部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。
【００１９】
また、前記第２の方向において、前記溝部の端部は、前記圧力発生室の端部よりも外側に位置することが好ましい。これによれば、溝部の有無によって剛性が大きく変化する境界を圧電アクチュエーターの圧力発生室よりも外側の変位しない非可撓部に設けることで、溝部の端部に応力が集中するのを抑制して、破壊を抑制することができる。
【００２０】
また、前記第２の方向において、前記第２電極の前記引き出し配線が接続された一端部とは反対側の他端部に接続され、前記第２の方向に沿って引き出されたダミー引き出し配線が設けられていることが好ましい。これによれば、ダミー引き出し配線を設けることで、第２の方向において圧電アクチュエーターの両端部の電界強度及び剛性を同等にして、圧電アクチュエーターの電気的特性及び構造的特性を第２の方向で対称とすることができる。したがって、圧電アクチュエーターを変位させた際に、一方の端部だけが過剰に変形するのを抑制して破壊されるのを抑制することができる。
【００２１】
また、前記第２の方向において、前記第２電極の前記引き出し配線が接続された一端部とは反対側の他端部に接続され、前記第２の方向に沿って引き出されたダミー引き出し配線が設けられており、前記第２の方向において、前記溝部の前記ダミー引き出し配線側の端部は、当該ダミー引き出し配線の端部よりも内側に位置することが好ましい。これによれば、ダミー引き出し配線を設けることで、第２の方向において圧電アクチュエーターの両端部の電界強度及び剛性を同等にして、圧電アクチュエーターの電気的特性及び構造的特性を第２の方向で対称とすることができる。したがって、圧電アクチュエーターを変位させた際に、一方の端部だけが過剰に変形するのを抑制して破壊されるのを抑制することができる。また、溝部の端部をダミー引き出し配線の端部よりも内側に配置することで、ダミー引き出し配線側においても剛性を徐々に変化させて応力集中による圧電アクチュエーターの破壊を抑制することができる。
【００２２】
また、前記第２の方向において、前記ダミー引き出し配線の前記活性部とは反対側には、前記第１電極から引き出された引き出し配線が設けられていることが好ましい。これによれば、引き出し配線を設けることで、第１電極からの配線の引き出しを容易に行うことができる。また、第１電極から引き出された引き出し配線を第１の方向に亘って連続して設けることによって、第１電極の第１の方向に沿った電気抵抗を下げることができる。
【００２３】
また、前記第１の方向において、前記溝部の少なくとも前記積層方向の前記流路形成基板側の端部は、前記圧力発生室の前記振動板側の端部よりも当該圧力発生室の内側に設けられていることが好ましい。これによれば、溝部を設けることで、活性部の直下の振動板の構成を変更することなく、振動板の活性部の外側の圧力発生室に対向する領域、いわゆる腕部の剛性を低下させることができ、圧電アクチュエーターの変位特性を向上することができる。
【００２４】
また、前記第２の方向において前記圧力発生室の端部は、前記圧電体層と前記第２電極との間に位置することが好ましい。これによれば、振動板の可撓部と非可撓部との境界の剛性を向上して、境界への応力収集による破壊を抑制することができる。
【００２５】
また、前記振動板は、前記流路形成基板と前記圧電アクチュエーターとの積層方向において、エッチングの選択比が異なる材料が積層されて構成され、前記溝部の底面が前記振動板の層境界であることが好ましい。これによれば、溝部をエッチングによって容易に且つ深さを高精度に形成することができる。
【００２６】
また、前記溝部の内側面において、前記圧電体層の端面と前記第１電極の端面と前記振動板の積層方向の一部が除去された端面とは、面一となるように設けられていることが好ましい。これによれば、溝部を形成する際に、圧電体層と第１電極と振動板の積層方向の一部とを一括エッチングして、溝部の内側面となる圧電体層の端面と第１電極の端面と振動板の除去された部分の端面との位置決めを高精度に行うことができ、溝部を高精度に形成することができる。
【００２７】
また、前記溝部の内側面において、前記圧電体層の端面と前記第１電極の端面と前記振動板の積層方向の一部が除去された端面との間には段差が形成されていてもよい。
【００２８】
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、圧電アクチュエーターの変位を向上した液体噴射装置を実現できる。
【００２９】
また、本発明の他の態様は、複数の凹部が第１の方向に並設された基板と、前記基板の一方面側に振動板を介して設けられた第１電極と前記第１電極上に設けられた圧電体層と前記圧電体層上に設けられた第２電極とを有する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には、前記圧電体層の前記第１電極と前記第２電極とで挟まれた活性部が、前記凹部毎に設けられており、前記第１電極は、複数の前記活性部に共通して設けられた共通電極を構成し、前記第２電極は、前記活性部の各々に独立して設けられた個別電極を構成し、前記基板の前記一方面の面内方向であって前記第１の方向に直交する第２の方向において、前記第１電極の端部は、前記第２電極の端部よりも外側に設けられており、前記圧電体層の端部は、前記第１電極の端部と前記第２電極の端部との間に設けられており、前記第２の方向において、前記第２電極の一端部から前記第２の方向に沿って引き出された引き出し配線が設けられており、前記第１の方向で互いに隣り合う前記活性部の間には、前記第２電極と前記圧電体層と前記第１電極と前記振動板の積層方向の一部とに亘って設けられた溝部が設けられており、前記第２の方向において、前記溝部の端部は、前記引き出し配線の端部よりも内側に位置することを特徴とする圧電デバイスにある。
【００３０】
かかる態様では、活性部の間に振動板に達する溝部を設けることで、活性部の直下の振動板の構成を変更することなく、振動板の活性部の外側の凹部に対向する領域、いわゆる腕部の剛性を低下させることができる。したがって、圧電アクチュエーターの変位特性を向上、すなわち、低い駆動電圧で大きな変位量を得ることができる。
【００３１】
また、第２の方向において、溝部の端部を引き出し配線の端部よりも内側に配置することで、振動板、圧電アクチュエーター及び引き出し配線の積層構造に変化がない部分に溝部の境界を配置することができるため、圧電アクチュエーターの剛性を第２の方向に沿って徐々に変化させることができ、圧電アクチュエーターを変位させた際の応力集中を抑制して破壊を抑制することができる。
【００３２】
また、第２の方向において、溝部の端部を引き出し配線の端部よりも内側に配置することで、溝部の外側で活性部毎に第１電極が分割されることなく、第１の方向に亘って第１電極を連続させることができ、第１電極を複数の活性部の共通電極として用いることができる。また、第２の方向Ｙにおいて、溝部の外側に第１電極を幅広に残すことができるため、第１電極の電気抵抗を下げて、第１電極の第１の方向Ｘに沿った電圧降下を抑制して、活性部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。
【００３３】
さらに、本発明の他の態様は、複数の凹部が第１の方向に並設された基板と、前記基板の一方面側に振動板を介して設けられた第１電極と前記第１電極上に設けられた圧電体層と前記圧電体層上に設けられた第２電極とを有する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には、前記圧電体層の前記第１電極と前記第２電極とで挟まれた活性部が、前記凹部毎に設けられており、前記第１電極は、複数の前記活性部に共通して設けられた共通電極を構成し、前記第２電極は、前記活性部の各々に独立して設けられた個別電極を構成し、前記基板の前記一方面の面内方向であって前記第１の方向に直交する第２の方向において、前記第１電極の端部は、前記第２電極の端部よりも外側に設けられており、前記圧電体層の端部は、前記第１電極の端部と前記第２電極の端部との間に設けられており、前記第２の方向において、前記第２電極の一端部から前記第２の方向に沿って引き出された引き出し配線が設けられており、前記第１の方向で互いに隣り合う前記活性部の間には、前記第２電極と前記圧電体層と前記第１電極と前記振動板の積層方向の一部とに亘って設けられた溝部が設けられており、前記第２の方向において、前記溝部の端部は、前記活性部の端部よりも外側に位置することを特徴とする圧電デバイスにある。
【００３４】
かかる態様では、活性部の間に振動板に達する溝部を設けることで、活性部の直下の振動板の構成を変更することなく、振動板の活性部の外側の凹部に対向する領域、いわゆる腕部の剛性を低下させることができる。したがって、圧電アクチュエーターの変位特性を向上、すなわち、低い駆動電圧で大きな変位量を得ることができる。
【００３５】
また、第２の方向において溝部の端部を活性部の端部よりも外側に配置することで、圧電アクチュエーターの活性部の外側の実効電界の低い領域で、溝部の形成されていない剛性の高い部分と溝部の形成された剛性の低い部分との境界を配置することができる。したがって、溝部の形成の有無によって剛性が大きく変化する境界を変形し難くして、この境界に応力が集中するのを抑制して破壊を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【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に係る流路形成基板の要部平面図である。
【図５】本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの要部断面図である。
【図６】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７】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８】本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。
【図９】本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。
【図１０】本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。
【図１１】本発明の実施形態２に係る流路形成基板の要部平面図である。
【図１２】本発明の実施形態２に係る記録ヘッドの要部断面図である。
【図１３】本発明の実施形態３に係る記録ヘッドの要部断面図である。
【図１４】本発明の実施形態３に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。
【図１５】本発明の実施形態３に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。
【図１６】本発明の実施形態３に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。
【図１７】本発明の実施形態３に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。
【図１８】本発明の実施形態３に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。
【図１９】本発明の実施形態４に係る記録ヘッドの要部断面図である。
【図２０】本発明の一実施形態に係る記録装置の概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
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概略構成を示す分解斜視図であり、図２は、インクジェット式記録ヘッドの平面図であり、図３は、図２のＡ−Ａ′線の断面図であり、図４は、流路形成基板の要部平面図であり、図５は、図４のＢ−Ｂ′線の断面図であり、図６は、図４のＣ−Ｃ′線の断面図であり、図７は、図４のＤ−Ｄ′線の断面図である。
【００３８】
図１〜図３に示すように、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）を構成する本実施形態の基板である流路形成基板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、シリコン単結晶基板からなる。
【００３９】
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１１によって区画された本実施形態の凹部である圧力発生室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。本実施形態では、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、ノズル２１が開口する液体噴射面の面内において、第１の方向Ｘに直交する方向を第２の方向Ｙと称する。さらに、第１の方向Ｘ及び第２の方向Ｙの双方に交差する方向を本実施形態では、第３の方向Ｚ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。
【００４０】
また、流路形成基板１０には、圧力発生室１２の第２の方向Ｙの一端部側には、インク供給路１４と連通路１５とが隔壁１１によって区画されている。また、連通路１５の一端には、各圧力発生室１２の共通のインク室（液体室）となるマニホールド１００の一部を構成する連通部１３が形成されている。すなわち、流路形成基板１０には、圧力発生室１２、連通部１３、インク供給路１４及び連通路１５からなる液体流路が設けられている。
【００４１】
インク供給路１４は、圧力発生室１２の第２の方向Ｙの一端部側に連通し且つ圧力発生室１２より小さい断面積を有する。例えば、本実施形態では、インク供給路１４は、マニホールド１００と各圧力発生室１２との間の圧力発生室１２側の流路を幅方向である第１の方向Ｘに絞ることで、圧力発生室１２の幅より小さい幅で形成されている。なお、このように、本実施形態では、流路の幅を片側から絞ることでインク供給路１４を形成したが、流路の第１の方向Ｘの幅を両側から絞ることでインク供給路を形成してもよい。また、流路の幅を絞るのではなく、積層方向である第３の方向Ｚから絞ることでインク供給路を形成してもよい。さらに、各連通路１５は、インク供給路１４の圧力発生室１２とは反対側に連通し、インク供給路１４の幅方向（第１の方向Ｘ）より大きい断面積を有する。本実施形態では、連通路１５を圧力発生室１２と同じ断面積で形成した。
【００４２】
すなわち、流路形成基板１０には、圧力発生室１２と、圧力発生室１２の第１の方向Ｘの断面積より小さい断面積を有するインク供給路１４と、このインク供給路１４に連通すると共にインク供給路１４の第１の方向Ｘの断面積よりも大きい断面積を有する連通路１５とが複数の隔壁１１により区画されて設けられている。
【００４３】
また、流路形成基板１０の開口面側には、各圧力発生室１２のインク供給路１４とは反対側の端部近傍に連通するノズル２１が穿設されたノズルプレート２０が、接着剤や熱溶着フィルム等によって固着されている。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、ガラスセラミックス、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として流路形成基板１０と同じシリコン単結晶基板を用いることで、ノズルプレート２０と流路形成基板１０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、剥離等の発生を抑制することができる。
【００４４】
一方、図３、図５〜図７に示すように、流路形成基板１０のノズルプレート２０とは反対側には、振動板５０が形成されている。振動板５０としては、例えば、酸化シリコン、酸化ジルコニウム、窒化シリコン、ポリシリコン、酸化チタンから選択される少なくとも１種の材料を単層又は積層したものを用いることができる。
【００４５】
なお、振動板５０の少なくとも流路形成基板１０側は、流路形成基板１０をノズルプレート２０が接合される面側から異方性エッチングして圧力発生室１２等を形成する際に、エッチングストップ層として機能する材料を用いるのが好ましい。すなわち、振動板５０の少なくとも流路形成基板１０側は、流路形成基板１０とのエッチングの選択比が異なる材料を用いるのが好ましい。これにより、圧力発生室１２等を異方性エッチングによって高精度に形成することができる。
【００４６】
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とを有する圧電アクチュエーター３００が設けられている。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と圧電体層７０と第２電極８０とを含む部分をいう。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活性部３２０という。本実施形態では、詳しくは後述するが、圧力発生室１２毎に活性部３２０が形成されている。本実施形態では、第１電極６０を複数の活性部３２０の共通電極とし、第２電極８０を活性部３２０の各々に独立する個別電極としている。また、活性部３２０は、第２電極８０によって第１の方向Ｘの端部及び第２の方向Ｙの端部が規定されている。
【００４７】
第１電極６０は、図５及び図６に示すように、第２の方向Ｙにおいて、圧力発生室１２の端部よりも外側に達するまで設けられている。また、第１電極６０は、複数の活性部３２０に亘って連続して設けられている。具体的には、第１電極６０の第２の方向Ｙの両端部側が第１の方向Ｘに亘って連続して設けられており、第１電極６０の第２の方向Ｙの中央部は、活性部３２０の下のみ、すなわち、第１の方向Ｘで互いに隣り合う活性部３２０の間には設けられていない。すなわち、第１の方向Ｘで互いに隣り合う活性部３２０の間の第１電極６０は、圧力発生室１２の第２の方向Ｙの中央部が詳しくは後述する溝部３３０によって除去されている。
【００４８】
なお、図７に示すように、第１電極６０の第１の方向Ｘの幅は、圧力発生室１２の幅よりも狭い幅を有する。すなわち、第３の方向Ｚから平面視した際に、第１電極６０は圧力発生室１２に重なるように設けられている。
【００４９】
このような第１電極６０としては、例えば、圧電体層７０を成膜する際に酸化せず、導電性を維持できる材料であることが必要であり、例えば、白金（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）等の貴金属、またはランタンニッケル酸化物（ＬＮＯ）などに代表される導電性酸化物が好適に用いられる。
【００５０】
圧電体層７０は、図５及び図６に示すように、第２の方向Ｙの端部が第１電極６０の端部と第２電極８０の端部との間に設けられている。なお、詳しくは後述するが、第２電極８０の第２の方向Ｙの端部は、活性部３２０の端部を規定するものであり、第１電極６０の端部よりも内側に配置されている。そして、第２の方向Ｙにおいて、圧電体層７０の端部が、第１電極６０の端部と第２電極８０の端部との間に設けられているとは、圧電体層７０の端部が、第１電極６０の端部と同じ位置を含み、第１電極６０の端部よりも内側で、且つ第２電極８０の端部を含み、第２電極８０の端部よりも外側に配置されていることをいう。つまり、第２の方向Ｙにおいて、圧電体層７０の端部が第１電極６０の端部と同じ位置のものも、また、圧電体層７０の端部が第２電極８０の端部と同じ位置のものも含む。
【００５１】
本実施形態では、圧電体層７０は、第２の方向Ｙにおいて、圧力発生室１２の端部よりも外側に達するまで設けられている。すなわち、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に跨がって圧電体層７０を設けることで、振動板５０の可撓部と非可撓部との境界の剛性を向上して、境界への応力集中による破壊を抑制することができる。もちろん、第２の方向Ｙにおいて、圧電体層７０の端部は、圧力発生室１２の端部よりも内側となるように設けてもよい。
【００５２】
また、圧電体層７０は、図４に示すように、複数の活性部３２０に亘って連続して設けられている。具体的には、圧電体層７０の第２の方向Ｙの両端部側が第１の方向Ｘに亘って連続して設けられており、圧電体層７０の第２の方向Ｙの中央部は、活性部３２０の下のみ、すなわち、第１の方向Ｘで互いに隣り合う活性部３２０の間には設けられていない。つまり、第１の方向Ｘで互いに隣り合う活性部３２０の間の圧電体層７０は、圧力発生室１２の第２の方向Ｙの中央部が詳しくは後述する溝部３３０によって除去されている。
【００５３】
なお、図７に示すように、圧電体層７０の第１の方向Ｘの幅は、詳しくは後述する溝部３３０が設けられた部分では、圧力発生室１２の幅よりも狭い幅を有する。すなわち、第３の方向Ｚから平面視した際に、溝部３３０が設けられた圧電体層７０は圧力発生室１２に重なるように設けられている。
【００５４】
このような圧電体層７０の材料としては、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等の強誘電性圧電性材料や、これにニオブ、ニッケル、マグネシウム、ビスマス又はイットリウム等の金属を添加したリラクサ強誘電体等が用いられる。
【００５５】
第２電極８０は、活性部３２０の第１の方向Ｘ及び第２の方向Ｙの端部を規定するものである。このため、第２電極８０は、図５及び図７に示すように、第１の方向Ｘ及び第２の方向Ｙにおいて、第１電極６０の端部よりも内側に設けられている。ここで、第２の方向Ｙにおいて、第２電極８０の端部が第１電極６０の端部よりも内側に設けられているとは、第２の方向Ｙにおいて、第２電極８０の端部が、第１電極６０の端部と同じ位置に設けられているものを含まず、第２電極８０の端部が、第１電極６０の端部よりも第１電極６０の内側、すなわち、中心側に設けられていることをいう。なお、第１の方向Ｘについても同様である。
【００５６】
本実施形態では、第２の方向Ｙにおける第２電極８０の端部は、圧力発生室１２の端部よりも内側に位置する。すなわち、圧力発生室１２の端部は、第１電極６０と圧電体層７０との間に位置する。つまり、第２電極８０は、第２の方向Ｙにおいて圧力発生室１２よりも短い長さで設けられており、第３の方向Ｚから平面視した際に、第２電極８０は、第２の方向Ｙにおいて圧力発生室１２に重なる位置及び長さで設けられている。
【００５７】
このような第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は、第１の方向Ｘで互いに隣り合う活性部３２０の間に開口する溝部３３０を有する。
【００５８】
溝部３３０は、図７に示すように、第１の方向Ｘで互いに隣り合う活性部３２０の間に設けられて、圧電体層７０と第１電極６０とを第３の方向Ｚに貫通し、且つ振動板５０の第３の方向Ｚの厚さの一部に達する深さで設けられている。すなわち、溝部３３０は、振動板５０を貫通することなく形成され、溝部３３０の底面には、振動板５０の流路形成基板１０側の一部が形成されている。
【００５９】
このような溝部３３０は、第１の方向Ｘの端部が、圧力発生室１２の端部よりも内側となるように形成されている。すなわち、溝部３３０は、第３の方向から平面視した際に、第１の方向Ｘで互いに隣り合う圧力発生室１２の間の隔壁１１に重なる位置で、且つ隔壁１１よりも広い幅で形成されている。
【００６０】
ここで、溝部３３０の第１の方向Ｘの端部とは、第３の方向Ｚの流路形成基板１０側の端部のことである。すなわち、溝部３３０の第１の方向Ｘの端部が第３の方向Ｚに対して傾斜した傾斜面で設けられており、傾斜面の流路形成基板１０とは反対側の端部のみが圧力発生室１２の端部よりも内側だとしても、傾斜面の流路形成基板１０側の端部が圧力発生室１２の端部よりも外側の場合には、溝部３３０の第１の方向Ｘの端部が、圧力発生室１２の端部よりも内側に配置されているとは言わない。
【００６１】
なお、本実施形態では、第１の方向Ｘにおいて、溝部３３０の側面の全てが、圧力発生室１２の端部よりも内側となるように設けられている。
【００６２】
また、溝部３３０は、第１の方向Ｘにおいて互いに隣り合う第２電極８０の幅よりも狭い幅で形成されている。このため、溝部３３０は、圧電体層７０の第３の方向Ｚの第２電極８０側の表面に開口して設けられている。なお、溝部３３０は、これに限定されず、例えば、第１の方向Ｘの幅が、第１の方向Ｘで互いに隣り合う第２電極８０の間の幅と同じ幅で設けられていてもよい。
【００６３】
また、溝部３３０は、第１の方向Ｘの内側面において、圧電体層７０の端面と第１電極６０の端面と振動板５０の積層方向である第３の方向Ｚの一部が除去された端面とは面一となるように設けられている。すなわち、溝部３３０は、圧電体層７０と第１電極６０と振動板５０の一部とを一括でエッチングすることにより形成されている。これにより、溝部３３０を形成する圧電体層７０の端面と第１電極６０の端面と振動板５０のエッチングにより除去された部分の端面との位置決めを高精度に行うことができる。
【００６４】
このような溝部３３０の第２の方向Ｙの位置については詳しくは後述するが、第２電極８０の引き出し配線である個別リード電極９１の端部よりも内側に配置されている。
【００６５】
このように圧電アクチュエーター３００に溝部３３０を設けることで、活性部３２０の直下の振動板５０の膜厚や材料を変更することなく、第１の方向Ｘにおいて振動板５０の活性部３２０の外側の圧力発生室１２に対向する領域、いわゆる腕部の膜厚を薄くすることができる。すなわち、第１の方向Ｘにおいて、活性部３２０の外側の腕部上に圧電体層７０を設けないようにすることで、腕部の剛性を低下させることができる。同様に、第１の方向Ｘにおいて活性部３２０の外側の腕部上に第１電極６０を設けないようにすることで、腕部の剛性を低下させることができる。また、腕部の振動板５０の積層方向である第３の方向Ｚの一部を除去することで、腕部の剛性を低下させることができる。特に、第１電極６０は、複数の活性部３２０に共通する共通電極であるが、剛性の高い金属又は金属酸化物からなる第１電極６０を腕部上に設けないようにすることで、腕部の剛性を低下させることができる。このように振動板５０の腕部の剛性を低下させることで、圧電アクチュエーター３００の変位特性を向上、すなわち、低い駆動電圧で大きな変位量を得ることができる。
【００６６】
また、圧電アクチュエーター３００は、保護膜２００によって覆われている。保護膜２００は、耐湿性を有する絶縁材料からなる。保護膜２００としては、無機絶縁材料や有機絶縁材料などを用いることができる。保護膜２００として利用できる無機絶縁材料としては、酸化シリコン（ＳｉＯＸ）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯＸ）、酸化タンタル（ＴａＯＸ）、酸化アルミニウム（ＡｌＯＸ）及び酸化チタン（ＴｉＯＸ）から選択される少なくとも一種が挙げられる。保護膜２００の無機絶縁材料としては、特に、無機アモルファス材料である酸化アルミニウム（ＡｌＯＸ）、例えば、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を用いるのが好ましい。
【００６７】
また、保護膜２００として利用できる有機絶縁材料としては、例えば、エポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂、珪素系樹脂及びフッ素系樹脂から選択される少なくとも一種が挙げられる。
【００６８】
なお、本実施形態では、保護膜２００は、圧電アクチュエーター３００全体を覆っている。すなわち、保護膜２００は、圧電アクチュエーター３００の溝部３３０の内面に亘って設けられている。ちなみに、保護膜２００を溝部３３０内に設けることで、溝部３３０の内面に露出する第１電極６０と第２電極８０との間の電流のリークによる圧電体層７０の破壊を抑制することができる。すなわち、保護膜２００は、少なくとも第１電極６０と第２電極８０とが近接して設けられた圧電体層７０の表面を覆っていればよい。したがって、保護膜２００は、第２電極８０の上面の略中心領域である主要部に設けずに、第２電極８０の主要部を開口する開口部が設けられていてもよい。このように保護膜２００に開口部を設けることで保護膜２００による変位の阻害を抑制して、圧電アクチュエーター３００の変位を向上することができる。
【００６９】
また、圧電アクチュエーター３００を保護膜２００で覆うことにより、第１電極６０と第２電極８０との間の電流のリークによる圧電体層７０の破壊を抑制することができる。また、保護膜２００は、詳しくは後述する第１電極６０と第２電極８０から引き出された引き出し配線との絶縁を行う層間絶縁膜として機能させることができ、電極同士の短絡を抑制することができる。
【００７０】
保護膜２００上には、圧電アクチュエーター３００の第１電極６０及び第２電極８０から引き出された引き出し配線であるリード電極が設けられている。
【００７１】
本実施形態のリード電極は、図４〜図６に示すように、個別リード電極９１とダミー個別リード電極９２と共通リード電極９３とを有する。
【００７２】
個別リード電極９１は、第２の方向Ｙにおいて、第２電極８０のノズル２１側の端部に接続されて第２の方向Ｙに沿って振動板５０上の保護膜２００上、すなわち、第１電極６０の端部の外側まで延設されている。このような個別リード電極９１は、保護膜２００に設けられた第１接続孔２０１を介して第２電極８０と電気的に接続されている。
【００７３】
ダミー個別リード電極９２は、第２の方向Ｙにおいて、第２電極８０のインク供給路１４側の端部に接続されて第２の方向Ｙに沿って振動板５０上の保護膜２００上、すなわち、圧電体層７０の端部の外側まで延設されている。このようなダミー個別リード電極９２は、保護膜２００に設けられた第２接続孔２０２を介して第２電極８０と電気的に接続されている。なお、ダミー個別リード電極９２は、第２の方向Ｙにおいて、第１電極６０の端部よりも内側に設けられている。すなわち、第１電極６０は、第２の方向Ｙにおいてダミー個別リード電極９２よりも外側まで延設されている。
【００７４】
本実施形態では、第２の方向Ｙにおいて第２電極８０のノズル２１側の端部に個別リード電極９１を接続し、第２電極８０のインク供給路１４側の端部にダミー個別リード電極９２を接続するようにしたが、駆動回路や配線の都合でこれを逆にしても支障はない。
【００７５】
共通リード電極９３は、第２の方向Ｙにおいて、ダミー個別リード電極９２よりも外側で第１電極６０と保護膜２００に設けられた第３接続孔２０３を介して電気的に接続されている。このような共通リード電極９３は、ダミー個別リード電極９２とは不連続となるように間隔を空けて設けられている。また、共通リード電極９３は、第１の方向Ｘに亘って連続して設けられている。このように共通リード電極９３を第１の方向Ｘに亘って連続して設けることで、第１電極６０の第１の方向Ｘの両端部における電気抵抗を下げて、第１電極６０の第１の方向Ｘにおける電圧降下を抑制することができる。
【００７６】
そして、本実施形形態では、ダミー個別リード電極９２を設けることで、圧電体層７０に印加される電界を第２の方向Ｙの両端部で対称とすることができる。すなわち、第２の方向Ｙにおいて、ノズル２１側の第２電極８０よりも外側では、個別リード電極９１が設けられているため、個別リード電極９１と第１電極６０との間に挟まれた保護膜２００によって直列回路が形成される。これにより個別リード電極９１が形成された第１電極６０の下の電界強度が減少する。これに対して、インク供給路１４側の第２電極８０よりも外側にダミー個別リード電極９２が設けられていないと、個別リード電極９１のような直列回路が形成されないため、電界強度が減少しない。したがって、ダミー個別リード電極９２を設けていないと、圧電アクチュエーター３００の第２の方向Ｙの両端部で電気的に非対称となってしまう。本実施形態では、個別リード電極９１とは反対側の端部に、第２電極８０と接続されたダミー個別リード電極９２を設けることで、圧電アクチュエーター３００の第２の方向Ｙの両端部で電界強度を同様に減少させることができ、電気的に対称とすることができる。
【００７７】
また、ダミー個別リード電極９２を設けることで、圧電アクチュエーター３００の積層構造を第２の方向Ｙの両端部で対称とすることができる。すなわち、ダミー個別リード電極９２が設けられていないと、第２の方向Ｙの活性部３２０の両端部で異なる積層構造となってしまうため、活性部３２０の両端部の剛性が非対称となってしまう。本実施形態では、個別リード電極９１とは反対側の端部に、第２電極８０と接続されたダミー個別リード電極９２を設けることで、圧電アクチュエーター３００の第２の方向Ｙの両端部で同様の積層構造として、剛性を対称とすることができる。
【００７８】
したがって、圧電アクチュエーター３００を第２の方向Ｙにおいて電気的特性及び構造的特性を対称とすることができるため、一方の端部だけが過剰に変形するのを抑制して、応力集中により破壊されるのを抑制することができる。すなわち、ダミー個別リード電極９２が設けられていないと、個別リード電極９１が設けられていない端部は、電界強度が減少せず、剛性が低いために過剰に変形することになり、応力集中により破壊され易い。ダミー個別リード電極９２を設けることで、個別リード電極９１が設けられた端部と同様に電界強度を減少させて、剛性を向上することができ、過剰な変形を抑制して応力集中による破壊を抑制することができる。
【００７９】
なお、本実施形態では、ダミー個別リード電極９２と共通リード電極９３とを第２の方向Ｙで間隔を空けて配置するようにしたが、特にこれに限定されない。例えば、共通リード電極９３を、第１の方向Ｘにおいて互いに隣り合う活性部３２０の間、すなわち、互いに隣り合うダミー個別リード電極９２の間に設けるようにすれば、共通リード電極９３と第１電極６０とを接続する第３接続孔２０３の位置を第２の方向Ｙで活性部３２０に近づけることができる。すなわち、ダミー個別リード電極９２と共通リード電極９３とを第２の方向Ｙで重なる位置に配置することができる。したがって、ダミー個別リード電極９２を設けることによって、共通リード電極９３と第１電極６０との接続位置が活性部３２０から離れた位置となるのを抑制して、比較的厚さの薄い第１電極６０の電気抵抗を低下することができると共に、共通リード電極９３の距離を短くして電気抵抗を下げることができる。
【００８０】
このような個別リード電極９１とダミー個別リード電極９２と共通リード電極９３とが設けられた圧電アクチュエーター３００に形成された溝部３３０についてさらに詳細に説明する。
【００８１】
図４及び図６に示すように、溝部３３０は、第２の方向Ｙにおけるノズル２１側の端部が、引き出し配線である個別リード電極９１の端部よりも内側に設けられている。ここで、個別リード電極９１の端部とは、個別リード電極９１の活性部３２０と接続された端部、すなわち、第３の方向Ｚで活性部３２０に重なる位置に設けられた端部のことである。そして、溝部３３０の端部が個別リード電極９１の端部よりも内側に設けられているとは、溝部３３０の個別リード電極９１側の端部が、個別リード電極９１とは反対側、つまり、個別リード電極９１が設けられていない活性部３２０の中心側に位置することをいう。
【００８２】
また、溝部３３０の端部が、個別リード電極９１の端部よりも内側とは、溝部３３０の端部と個別リード電極９１の端部とが第２の方向Ｙで同じ位置に設けられているものは含まない。つまり、溝部３３０の端部が、個別リード電極９１の端部よりも内側とは、第２の方向Ｙにおいて溝部３３０の端部と個別リード電極９１の端部との間に隙間が設けられていることをいう。
【００８３】
また、溝部３３０の端部とは、第３の方向Ｚにおいて流路形成基板１０側の端部のことである。例えば、溝部３３０の端部の内側面が第３の方向Ｚに対して傾斜する傾斜面の場合であっても、溝部３３０の傾斜面の流路形成基板１０側の端部が個別リード電極９１の端部よりも内側に位置すればよく、その他の部分で逆の配置となっているものも含む。
【００８４】
また、個別リード電極９１の端部とは、第３の方向Ｚにおいて、流路形成基板１０側の端部のことである。例えば、個別リード電極９１の端面が第３の方向Ｚに対して傾斜する傾斜面であっても、溝部３３０の流路形成基板１０側の端部が、個別リード電極９１の傾斜面の流路形成基板１０側の端部よりも外側に位置すればよく、その他の部分で逆の配置となっているものも含む。
【００８５】
さらに、溝部３３０は、第２の方向Ｙにおけるインク供給路１４側の端部が、ダミー個別リード電極９２の端部よりも内側に設けられている。ここで、ダミー個別リード電極９２は、ダミー引き出し配線のことであり、ダミー個別リード電極９２の端部とは、ダミー個別リード電極９２の活性部３２０と接続された端部、すなわち、第３の方向Ｚで活性部３２０に重なる位置に設けられた端部のことである。そして、溝部３３０の端部がダミー個別リード電極９２の端部よりも内側に設けられているとは、溝部３３０のダミー個別リード電極９２側の端部が、ダミー個別リード電極９２の延設された方向とは反対側、つまり、ダミー個別リード電極９２が設けられていない活性部３２０の中心側に位置することをいう。
【００８６】
また、溝部３３０の端部が、ダミー個別リード電極９２の端部よりも内側とは、溝部３３０の端部とダミー個別リード電極９２の端部とが第２の方向Ｙで同じ位置に設けられているものは含まない。つまり、溝部３３０の端部が、ダミー個別リード電極９２の端部よりも内側とは、第２の方向Ｙにおいて溝部３３０の端部とダミー個別リード電極９２の端部との間に隙間が設けられていることをいう。
【００８７】
また、ダミー個別リード電極９２側の端部とは、個別リード電極９１の端部と同様に、第３の方向Ｚにおいて流路形成基板１０側の端部のことである。
【００８８】
したがって、溝部３３０は、第２の方向Ｙにおいて、個別リード電極９１の端部とダミー個別リード電極９２の端部との間に、個別リード電極９１の端部とダミー個別リード電極９２の端部との間隔よりも短い長さで設けられている。
【００８９】
このように、第２の方向Ｙにおいて、溝部３３０の端部を個別リード電極９１の端部よりも内側に配置することで、振動板５０、圧電アクチュエーター３００及び引き出し配線である個別リード電極９１の積層構造に変化がない部分に溝部３３０の境界を配置することができるため、圧電アクチュエーター３００の応力集中を抑制して、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。すなわち、活性部３２０の端部においては、個別リード電極９１が設けられた部分は個別リード電極９１によって拘束されるため変形が阻害される。このため、溝部３３０の端部を個別リード電極９１の端部と同じ位置に設けると、活性部３２０の個別リード電極９１によって拘束された部分と個別リード電極９１によって拘束されていない部分との境界と、振動板５０の溝部３３０によって剛性が変化する境界とが一致し、この境界で剛性が大きく変化するため、境界に応力が集中して破壊が生じる虞がある。
【００９０】
本実施形態では、第２の方向Ｙにおいて、溝部３３０の端部を個別リード電極９１の端部よりも内側に配置することで、個別リード電極９１の積層構造が変化する境界と、振動板５０の剛性が変化する境界との位置をずらすことができ、剛性が大きく変化するのを抑制して、個別リード電極９１の端部及び溝部３３０の端部に応力集中が生じるのを抑制することができ、破壊が生じるのを抑制することができる。
【００９１】
また、第２の方向Ｙに沿って、個別リード電極９１の設けられた剛性の高い領域から、個別リード電極９１及び溝部３３０が設けられていない剛性が中程度となる領域を経て、個別リード電極９１が設けられておらず溝部３３０が設けられた剛性の低い領域に至るまで徐々に剛性を低下させることができるため、剛性を滑らかに変化させることで応力集中が生じるのをさらに抑制して破壊をさらに抑制することができる。
【００９２】
また、本実施形態では、第２の方向Ｙにおいて、溝部３３０の端部は、個別リード電極９１の端部よりも内側に配置することで、第１電極６０が溝部３３０によって活性部３２０毎に分断されることがなく、第１電極６０を複数の活性部３２０の共通電極として用いることができる。また、溝部３３０の端部を個別リード電極９１の端部よりも内側とすることで、第２の方向Ｙにおいて、溝部３３０の外側に第１電極６０を幅広に残すことができるため、第１電極６０の電気抵抗を下げて、第１電極６０の第１の方向Ｘに沿った電圧降下を抑制して、活性部３２０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。つまり、活性部３２０を同時に駆動する数の違いによって、活性部３２０の変位量にばらつきが生じるのを抑制して、常に同じ変位量となるように活性部３２０を駆動することができ、インク滴の吐出特性を安定させて、印刷品質を向上することができる。
【００９３】
なお、本実施形態では、第２の方向Ｙにおいて、溝部３３０のインク供給路１４側の端部は、ダミー個別リード電極９２の端部よりも内側に位置する。このため、圧電アクチュエーター３００のインク供給路１４側においても、個別リード電極９１側と同様に、剛性の変化を急激に行わずに、剛性が大きく変化するのを抑制して、剛性を徐々に変化させることができ、個別リード電極９１の端部及び溝部３３０の端部に応力集中が生じるのを抑制して破壊を抑制することができる。
【００９４】
また、ダミー個別リード電極９２側においても、溝部３３０によって第１電極６０を活性部３２０毎に分割することがなく、また、溝部３３０の端部をダミー個別リード電極９２の端部よりも内側とすることで、第２の方向Ｙにおいて溝部３３０の外側に第１電極６０を幅広に設けることができるため、第１電極６０の第１の方向Ｘに沿った電気抵抗を下げて、電圧降下をさらに抑制することができる。
【００９５】
さらに、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、連通部１３に対向する領域にマニホールド部３１が設けられた保護基板３０が接着剤３５を介して接合されている。このマニホールド部３１は、上述したように、流路形成基板１０の連通部１３と連通されて各圧力発生室１２の共通の液体室となるマニホールド１００を構成している。また、流路形成基板１０の連通部１３を圧力発生室１２毎に複数に分割して、マニホールド部３１のみをマニホールドとしてもよい。さらに、例えば、流路形成基板１０に圧力発生室１２のみを設け、流路形成基板１０と保護基板３０との間に介在する部材（例えば、振動板５０）にマニホールドと各圧力発生室１２とを連通するインク供給路１４を設けるようにしてもよい。
【００９６】
また、保護基板３０には、圧電アクチュエーター３００に対向する領域に、圧電アクチュエーター３００の運動を阻害しない程度の空間を有する圧電素子保持部３２が設けられている。なお、圧電素子保持部３２は、圧電アクチュエーター３００の運動を阻害しない程度の空間を有していればよく、当該空間は密封されていても、密封されていなくてもよい。
【００９７】
また、保護基板３０上には、圧電アクチュエーター３００を駆動するための駆動回路１２０が実装されている。この駆動回路１２０としては、例えば、回路基板や半導体集積回路（ＩＣ）等を用いることができる。そして、駆動回路１２０と個別リード電極９１及び共通リード電極９３とは、ボンディングワイヤー等の導電性ワイヤーからなる接続配線１２１を介して電気的に接続されている。
【００９８】
保護基板３０としては、流路形成基板１０の熱膨張率と略同一の材料、例えば、ガラス、セラミック材料、酸化物等を用いることが好ましく、本実施形態では、流路形成基板１０と同じシリコン単結晶基板を用いた。
【００９９】
また、保護基板３０上には、封止膜４１及び固定板４２とからなるコンプライアンス基板４０が接合されている。ここで、封止膜４１は、剛性が低く可撓性を有する材料（例えば、厚さが６μｍのポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）フィルム）からなり、この封止膜４１によってマニホールド部３１の一方面が封止されている。また、固定板４２は、金属等の硬質の材料（例えば、厚さが３０μｍのステンレス鋼（ＳＵＳ）等）で形成される。この固定板４２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４３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４１のみで封止されている。
【０１００】
このような本実施形態のインクジェット式記録ヘッドでは、図示しない外部インク供給手段からインクを取り込み、マニホールド１００からノズル２１に至るまで内部をインクで満たした後、駆動回路１２０からの記録信号に従い、圧力発生室１２に対応するそれぞれの第１電極６０と第２電極８０との間に電圧を印加し、振動板５０、第１電極６０及び圧電体層７０をたわみ変形させることにより、各圧力発生室１２内の圧力が高まりノズル２１からインク滴が吐出する。
【０１０１】
ここで、本実施形態の記録ヘッド１の製造方法、特に溝部３３０の製造方法について図８〜図１０を参照して説明する。
【０１０２】
図８に示すように、流路形成基板１０の一方面に亘って、振動板５０と第１電極６０と圧電体層７０と第２電極８０とを積層する。
【０１０３】
振動板５０の製造方法としては、例えば、シリコン単結晶基板からなる流路形成基板１０を熱酸化することで酸化シリコンからなる振動板５０を形成することができる。もちろん、振動板５０は、スパッタリング法等によって形成してもよい。
【０１０４】
第１電極６０及び第２電極８０は、例えば、スパッタリング法等によって形成することができる。
【０１０５】
また、圧電体層７０は、ゾル−ゲル法、ＭＯＤ（Metal-Organic Decomposition）法などの液相法や、スパッタリング法、レーザーアブレーション法等などのＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）法（気相法）などで形成することができる。
【０１０６】
次に、図９に示すように、第２電極８０をエッチングすることによりパターニングする。
【０１０７】
次に、図１０に示すように、圧電体層７０と第１電極６０とをエッチングにより同時にパターニングすると共に、振動板５０の第３の方向Ｚの一部に達するまでエッチングすることにより溝部３３０を形成する。すなわち、圧電体層７０と第１電極６０と振動板５０の積層方向である第３の方向Ｚの一部とのエッチングを一括エッチングすることにより溝部３３０を形成する。なお、溝部３３０を形成する一括エッチングでは、ドライエッチング又は反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）によって行うことができる。
【０１０８】
このように圧電体層７０と第１電極６０と振動板５０の一部とを一括エッチングすることで、溝部３３０を形成する。これにより、溝部３３０の内側面は、圧電体層７０の端面と第１電極６０の端面と振動板５０のエッチングにより除去された部分の端面とが面一となる。したがって、溝部３３０を形成する圧電体層７０の端面と第１電極６０の端面と振動板５０のエッチングにより除去された部分の端面との位置決めを高精度に行うことができる。
【０１０９】
その後は、保護膜２００を形成すると共にパターニングして第１接続孔２０１、第２接続孔２０２及び第３接続孔２０３を形成した後、全面に亘って引き出し配線となる金属層を成膜すると共にパターニングすることで、個別リード電極９１、ダミー個別リード電極９２及び共通リード電極９３を形成する。
【０１１０】
以上説明したように、本実施形態の液体噴射ヘッドの一例である記録ヘッド１では、ノズル２１に連通する複数の圧力発生室１２が第１の方向Ｘに並設された流路形成基板１０と、流路形成基板１０の一方面側に振動板５０を介して設けられた第１電極６０と第１電極６０上に設けられた圧電体層７０と圧電体層７０上に設けられた第２電極８０とを有する圧電アクチュエーター３００と、を具備し、圧電アクチュエーター３００には、圧電体層７０の第１電極６０と第２電極８０とで挟まれた活性部３２０が、圧力発生室１２毎に設けられており、第１電極６０は、複数の活性部３２０に共通して設けられた共通電極を構成し、第２電極８０は、活性部３２０の各々に独立して設けられた個別電極を構成し、流路形成基板１０の一方面の面内方向であって第１の方向Ｘに直交する第２の方向Ｙにおいて、第１電極６０の端部は、第２電極８０の端部よりも外側に設けられており、圧電体層７０の端部は、第１電極６０の端部と第２電極８０の端部との間に設けられており、第２の方向Ｙにおいて、第２電極８０の一端部から第２の方向Ｙに沿って引き出された引き出し配線である個別リード電極９１が設けられており、第１の方向Ｘで互いに隣り合う活性部３２０の間には、第２電極８０と前記圧電体層７０と第１電極６０と振動板５０の積層方向である第３の方向Ｚの一部とに亘って設けられた溝部３３０が設けられており、第２の方向Ｙにおいて、溝部３３０の端部は、個別リード電極９１の端部よりも内側に位置する。
【０１１１】
このように溝部３３０を設けることで、活性部３２０の下の振動板５０の構成を変更することなく、振動板５０の活性部３２０の外側の圧力発生室１２に対向する領域、いわゆる腕部の剛性を低下させることができる。したがって、圧電アクチュエーター３００の変位特性を向上、すなわち、低い駆動電圧で大きな変位量を得ることができる。
【０１１２】
また、第２の方向Ｙにおいて、溝部３３０の端部を個別リード電極９１の端部よりも内側に配置することで、振動板５０、圧電アクチュエーター３００及び個別リード電極９１の積層構造に変化がない部分に溝部３３０の境界を配置することができるため、圧電アクチュエーター３００の剛性を徐々に変化させることができ、圧電アクチュエーター３００の応力集中を抑制して、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。
【０１１３】
また、第２の方向Ｙにおいて、溝部３３０の端部を個別リード電極９１の端部よりも内側に配置することで、溝部３３０の外側で活性部３２０毎に第１電極６０が分割されることなく、第１の方向Ｘに亘って第１電極６０を連続させることができる。したがって、第１電極６０を複数の活性部３２０の共通電極として用いることができる。また、第２の方向Ｙにおいて、溝部３３０の外側に第１電極６０を幅広に残すことができるため、第１電極６０の電気抵抗を下げて、第１電極６０の第１の方向Ｘに沿った電圧降下を抑制して、活性部３２０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。
【０１１４】
また、本実施形態では、第２の方向Ｙにおいて、第２電極８０の引き出し配線である個別リード電極９１が接続された一端部とは反対側の他端部に接続され、第２の方向Ｙに沿って引き出されたダミー引き出し配線であるダミー個別リード電極９２が設けられている。このように、ダミー個別リード電極９２を設けることで、第２の方向Ｙにおいて圧電アクチュエーター３００の両端部の電界強度及び剛性を同等にして、圧電アクチュエーター３００の電気的特性及び構造的特性を第２の方向Ｙで対称とすることができる。したがって、圧電アクチュエーター３００を変位させた際に、一方の端部だけが過剰に変形するのを抑制して破壊されるのを抑制することができる。
【０１１５】
また、本実施形態では、第２の方向Ｙにおいて、第２電極８０の引き出し配線である個別リード電極９１が接続された一端部とは反対側の他端部に接続され、第２の方向Ｙに沿って引き出されたダミー引き出し配線であるダミー個別リード電極９２が設けられており、第２の方向Ｙにおいて、溝部３３０のダミー個別リード電極９２側の端部は、当該ダミー個別リード電極９２の端部よりも内側に位置する。
【０１１６】
このように、第２の方向Ｙにおいて、溝部３３０の端部をダミー個別リード電極９２の端部よりも内側に配置することで、振動板５０、圧電アクチュエーター３００及びダミー個別リード電極９２の積層構造に変化がない部分に溝部３３０の境界を配置することができるため、ダミー個別リード電極９２側でも圧電アクチュエーター３００の剛性を徐々に変化させることができ、圧電アクチュエーター３００の応力集中を抑制して、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。
【０１１７】
また、ダミー個別リード電極９２側においても溝部３３０の外側で活性部３２０毎に第１電極６０が分割されることなく、第１の方向Ｘに亘って第１電極６０を連続させることができる。また、第２の方向Ｙにおいて、溝部３３０の外側に第１電極６０を幅広に残すことができるため、第１電極６０の電気抵抗を下げて、第１電極６０の第１の方向Ｘに沿った電圧降下をさらに抑制して、活性部３２０の変位量にばらつきが生じるのをさらに抑制することができる。
【０１１８】
また、本実施形態では、第２の方向Ｙにおいて、ダミー引き出し配線であるダミー個別リード電極９２の活性部３２０とは反対側には、第１電極６０から引き出された引き出し配線である共通リード電極９３が設けられている。
【０１１９】
このように共通リード電極９３を設けることで、第１電極６０からの配線の引き出しを容易に行うことができる。また、共通リード電極９３を第１の方向Ｘに亘って連続して設けることによって、第１電極６０の第１の方向Ｘに沿った電気抵抗を下げることができる。
【０１２０】
また、共通リード電極９３を第１の方向Ｘで互いに隣り合うダミー個別リード電極９２の間に設ければ、第２の方向Ｙにおいて、ダミー個別リード電極９２に干渉することなく、第１電極６０と共通リード電極９３とを接続することができる。したがって、第２の方向Ｙにおいて、第１電極６０の幅を狭くすることができると共に第１電極６０と共通リード電極９３とが接続される位置を活性部３２０に近づけることができ、第１電極６０の電気抵抗を下げることができる。
【０１２１】
また、本実施形態では、第１の方向Ｘにおいて、溝部３３０の少なくとも積層方向である第３の方向Ｚの流路形成基板１０側の端部は、圧力発生室１２の振動板５０側の端部よりも当該圧力発生室１２の内側に設けられている。
【０１２２】
このように、溝部３３０を設けることで、活性部３２０の下の振動板５０の構成を変更することなく、振動板５０の活性部３２０の外側の圧力発生室１２に対向する領域、いわゆる腕部の剛性を低下させることができる。したがって、圧電アクチュエーター３００の変位特性を向上、すなわち、低い駆動電圧で大きな変位量を得ることができる。
【０１２３】
また、本実施形態では、第２の方向Ｙにおいて圧力発生室１２の端部は、圧電体層７０と第２電極８０との間に位置する。すなわち、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に跨がって圧電体層７０が設けられている。これにより、振動板５０の可撓部と非可撓部との境界の剛性を向上して、境界への応力集中による破壊を抑制することができる。なお、第２の方向Ｙにおける圧力発生室１２の端部の位置はこれに限定されず、例えば、圧力発生室１２の端部は、圧電体層７０の端部の外側に位置するものであってもよい。
【０１２４】
また、本実施形態では、溝部３３０の内側面において、圧電体層７０の端面と第１電極６０の端面と振動板５０の積層方向である第３の方向Ｚの一部が除去された端面とは、面一となるように設けられている。すなわち、圧電体層７０と第１電極６０と振動板５０の一部とを一括エッチングすることにより溝部３３０が形成されている。これにより、溝部３３０を形成する圧電体層７０の端面と第１電極６０の端面と振動板５０のエッチングにより除去された部分の端面との位置決めを高精度に行って、溝部３３０を高精度に形成することができる。
【０１２５】
（実施形態２）
図１１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平面図であり、図１２は、図１１のＥ−Ｅ′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。
【０１２６】
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記録ヘッド１の圧電アクチュエーター３００には、第１の方向Ｘで隣り合う活性部３２０の間に溝部３３０が設けられている。溝部３３０は、第２の方向Ｙの端部が、活性部３２０の端部よりも外側に配置されている。
【０１２７】
ここで、溝部３３０の端部は、上述した実施形態１と同様に、第３の方向Ｚにおいて流路形成基板１０側の端部のことである。
【０１２８】
また、活性部３２０の端部とは、活性部３２０を規定する第２電極８０の端部のことである。また、第２電極８０の端部とは、第３の方向Ｚにおいて、流路形成基板１０側の端部のことである。例えば、第２電極８０の端面が第３の方向Ｚに対して傾斜する傾斜面であっても、第２電極８０の傾斜面の流路形成基板１０側の端部が溝部３３０の端部よりも内側に位置すればよい。
【０１２９】
そして、溝部３３０の端部が、活性部３２０の端部よりも外側に設けられているとは、溝部３３０の端部が、第２電極８０とは反対側、すなわち、第２電極８０が設けられていない側に達するまで設けられていることをいう。
【０１３０】
また、溝部３３０の端部が、活性部３２０の端部よりも外側とは、溝部３３０の端部と活性部３２０の端部（第２電極８０の端部）とが第２の方向Ｙで同じ位置に設けられているものは含まない。つまり、溝部３３０の端部が、活性部３２０の端部よりも外側とは、第２の方向Ｙにおいて溝部３３０の端部と個別リード電極９１の端部との間に隙間が設けられていることをいう。
【０１３１】
なお、溝部３３０は、第２の方向Ｙの両端部において、活性部３２０の端部よりも外側に設けられている。
【０１３２】
また、本実施形態では、溝部３３０は、第２の方向Ｙの端部が、第１電極６０の端部よりも内側で、さらに圧電体層７０の端部よりも内側に設けられている。
【０１３３】
ここで、第１電極６０の端部とは、第３の方向Ｚにおいて、流路形成基板１０側の端部のことである。例えば、圧電体層７０の端面が第３の方向Ｚに対して傾斜する傾斜面であっても、溝部３３０の流路形成基板１０側の端部が、圧電体層７０の傾斜面の流路形成基板１０側の端部よりも内側に位置すればよく、その他の部分において逆の配置となっているものも含む。
【０１３４】
また、圧電体層７０端部とは、第３の方向Ｚにおいて、流路形成基板１０側の端部のことである。例えば、圧電体層７０の端面が第３の方向Ｚに対して傾斜する傾斜面であっても、溝部３３０の流路形成基板１０側の端部が、圧電体層７０の傾斜面の流路形成基板１０側の端部よりも内側に位置すればよく、その他の部分において逆の配置となっているものも含む。
【０１３５】
また、本実施形態では、第２の方向Ｙにおいて、溝部３３０の端部は、圧力発生室１２の端部よりも外側に配置されている。
【０１３６】
ここで、圧力発生室１２の端部とは、第３の方向Ｚにおいて、圧力発生室１２の振動板５０側の端部のことである。例えば、圧力発生室１２の端面が第３の方向Ｚに対して傾斜する傾斜面であっても、溝部３３０の端部が、圧力発生室１２の傾斜面の振動板５０側の端部よりも外側に位置すればよく、その他の部分で逆の配置となっているものも含む。
【０１３７】
なお、溝部３３０の第１の方向Ｘの端部は、上述した実施形態１と同様に、第１の方向Ｘにおいて互いに隣り合う第２電極８０の幅よりも狭い幅で形成されている。
【０１３８】
以上説明したように、本実施形態の液体噴射ヘッドの一例である記録ヘッド１では、ノズル２１に連通する複数の圧力発生室１２が第１の方向Ｘに並設された流路形成基板１０と、流路形成基板１０の一方面側に振動板５０を介して設けられた第１電極６０と第１電極６０上に設けられた圧電体層７０と圧電体層７０上に設けられた第２電極８０とを有する圧電アクチュエーター３００と、を具備し、圧電アクチュエーター３００には、圧電体層７０の第１電極６０と第２電極８０とで挟まれた活性部３２０が、圧力発生室１２毎に設けられており、第１電極６０は、複数の活性部３２０に共通して設けられた共通電極を構成し、第２電極８０は、活性部３２０の各々に独立して設けられた個別電極を構成し、流路形成基板１０の一方面の面内方向であって第１の方向Ｘに直交する第２の方向Ｙにおいて、第１電極６０の端部は、第２電極８０の端部よりも外側に設けられており、圧電体層７０の端部は、第１電極６０の端部と第２電極８０の端部との間に設けられており、第２の方向Ｙにおいて、第２電極８０の一端部から第２の方向Ｙに沿って引き出された引き出し配線である個別リード電極９１が設けられており、第１の方向Ｘで互いに隣り合う活性部３２０の間には、第２電極８０と前記圧電体層７０と第１電極６０と振動板５０の積層方向である第３の方向Ｚの一部とに亘って設けられた溝部３３０が設けられており、第２の方向Ｙにおいて、溝部３３０の端部は、活性部３２０の端部よりも外側に位置する。
【０１３９】
このように溝部３３０を設けることで、活性部３２０の下の振動板５０の構成を変更することなく、振動板５０の活性部３２０の外側の圧力発生室１２に対向する領域、いわゆる腕部の剛性を低下させることができる。したがって、圧電アクチュエーター３００の変位特性を向上、すなわち、低い駆動電圧で大きな変位量を得ることができる。
【０１４０】
また、第２の方向Ｙにおいて溝部３３０の端部を活性部３２０の端部よりも外側に配置することで、圧電アクチュエーター３００の活性部３２０の外側の実効電界の低い領域で、溝部３３０の形成されていない剛性の高い部分と溝部３３０の形成された剛性の低い部分との境界を配置することができる。したがって、溝部３３０の形成の有無によって剛性が大きく変化する境界を変形し難くして、この境界に応力が集中するのを抑制することができる。
【０１４１】
また、本実施形態では、第２の方向Ｙにおいて、溝部３３０の端部は、圧電体層７０の端部よりも内側に位置する。このように、溝部３３０の端部を圧電体層７０の内側に配置することで、溝部３３０の外側で活性部３２０毎に第１電極６０が分割されることなく、第１の方向Ｘに亘って第１電極６０を連続させることができる。したがって、第１電極６０を複数の活性部３２０の共通電極として用いることができる。また、溝部３３０の端部を圧電体層７０の端部よりも内側に配置することで、溝部３３０の外側に第１電極６０を幅広に残すことができるため、第１電極６０の電気抵抗を下げて、第１電極６０の第１の方向Ｘに沿った電圧降下を抑制して、活性部３２０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。
【０１４２】
なお、本実施形態では、第２の方向Ｙにおいて、溝部３３０の端部を圧電体層７０の端部よりも内側に配置するようにしたが、特にこれに限定されない。例えば、第２の方向Ｙにおいて、溝部３３０の端部は、第１電極６０の端部よりも内側に位置するようにしてもよい。このように、溝部３３０の端部を第１電極６０の端部よりも内側に配置すれば、溝部３３０の外側で活性部３２０毎に第１電極６０が分割されることなく、第１の方向Ｘに亘って第１電極６０を連続させることができ、第１電極６０を複数の活性部３２０の共通電極として用いることができる。
【０１４３】
また、本実施形態では、第２の方向Ｙにおいて、溝部３３０の端部は、圧力発生室１２の端部よりも外側に位置する。このように、溝部３３０によって剛性が大きく変化する境界となる端部を圧力発生室１２よりも外側の変位しない部分に設けることで、溝部３３０の端部に応力が集中するのを抑制して、破壊を抑制することができる。もちろん、これに限定されず、第２の方向Ｙにおいて、溝部３３０の端部は、圧力発生室１２の端部よりも内側に位置していてもよい。
【０１４４】
なお、本実施形態の圧電アクチュエーター３００には、ダミー個別リード電極９２及び共通リード電極９３が設けられている。
【０１４５】
（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要部断面図である。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。
【０１４６】
図１３に示すように、本実施形態の液体噴射ヘッドの一例である記録ヘッド１の溝部３３０の第１の方向Ｘの内側面において、圧電体層７０の端面と第１電極６０の端面と振動板５０の積層方向の一部が除去された端面との間には段差が形成されている。すなわち、圧電体層７０の端面と第１電極６０の端面とは面一に連続して設けられていない。本実施形態では、溝部３３０の開口が振動板５０側から圧電体層７０側に向かって段階的に広がるように段差が形成されている。
【０１４７】
このような溝部３３０は、圧電体層７０と第１電極６０と振動板５０とを分割してエッチングすることで形成することができる。ここで、溝部３３０を形成する工程を図１４〜図１７を参照して説明する。なお、図１４〜図１８は、記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。
【０１４８】
図１４に示すように、流路形成基板１０上に振動板５０と第１電極６０と圧電体層７０と第２電極８０とを積層する。
【０１４９】
次に、図１５に示すように、第２電極８０をエッチングして所定形状にパターニングする。
【０１５０】
次に、図１６に示すように、圧電体層７０をエッチングして所定形状にパターニングする。このとき、圧電体層７０の一部を除去して溝部３３０の一部を形成する。
【０１５１】
次に、図１７に示すように、第１電極６０をエッチングして所定形状にパターニングする。このとき、第１電極６０の一部を除去して溝部３３０の一部を形成する。
【０１５２】
次に、図１８に示すように、振動板５０の積層方向である第３の方向Ｚの一部をエッチングにより除去することで、溝部３３０を形成する。
【０１５３】
このように圧電体層７０のエッチングと第１電極６０のエッチングと振動板５０のエッチングとを異なる工程で行って溝部３３０を形成することで、溝部３３０の第１の方向Ｘの内側面において、圧電体層７０の端面と第１電極６０の端面と振動板５０の積層方向である第３の方向Ｚの一部が除去された端面との間には段差が形成される。つまり、エッチング工程が異なると、圧電体層７０の端面と第１電極６０の端面と振動板５０の除去された部分の端面とが面一となるように高精度に位置決めするのが困難である。このため、溝部３３０の第１の方向Ｘの内側面において、圧電体層７０の端面と第１電極６０の端面と振動板５０の積層方向である第３の方向Ｚの一部が除去された端面との間には段差が形成される。
【０１５４】
以上説明したように、本実施形態の液体噴射ヘッドの一例である記録ヘッド１では、溝部３３０の内側面において、圧電体層７０の端面と第１電極６０の端面と振動板５０の積層方向である第３の方向Ｚの一部が除去された端面との間には段差が形成されている。このように溝部３３０の側面に段差が形成されていても、溝部３３０によって振動板５０の腕部の剛性を低下させて、圧電アクチュエーター３００の変位特性を向上することができる。
【０１５５】
なお、本実施形態では、溝部３３０の内側面において、振動板５０の端面と第１電極６０の端面との間と、第１電極６０の端面と圧電体層７０の端面との間との２箇所に段差が設けられているが、特にこれに限定されず、何れか一方が面一となっていてもよい。すなわち、振動板５０と第１電極６０とを一括エッチングすることで、溝部３３０の内側面において振動板５０の端面と第１電極６０の端面とを面一とすることができる。また、圧電体層７０と第１電極６０とを一括エッチングすることで、溝部３３０の内側面において圧電体層７０の端面と第１電極６０の端面とを面一とすることができる。
【０１５６】
また、第１電極６０のエッチングは、圧電体層７０等が成膜される前に行ってもよい。同様に、圧電体層７０のエッチングは、第２電極８０が成膜される前に行ってもよい。
【０１５７】
（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。
【０１５８】
図１９に示すように、本実施形態の液体噴射ヘッドの一例である記録ヘッド１の振動板５０は、第１振動板５１と第２振動板５２とを具備する。
【０１５９】
第１振動板５１は、流路形成基板１０側に設けられている。また、第２振動板５２は、圧電アクチュエーター３００側に設けられている。
【０１６０】
そして、これら第１振動板５１と第２振動板５２とは、エッチングの選択比が異なる材料で形成されている。ここで、エッチングの選択比が異なるとは、第２振動板５２をウェットエッチング又は反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）する際に、第２振動板５２の第１振動板５１に対するエッチングの選択比が１よりも大きいことをいう。つまり、第２振動板５２をウェットエッチング又は反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）する際に、第２振動板５２のエッチングレートに対して、第１振動板５１のエッチングレートが低くなっていればよい。
【０１６１】
そして、溝部３３０は、本実施形態では、エッチングの選択比が異なる材料の層境界に達する深さで、すなわち、溝部３３０の底面側の側面は第２振動板５２の端面で形成され、溝部３３０の底面は第１振動板５１で形成されている。つまり、振動板５０を流路形成基板１０とは反対側からエッチングして溝部３３０を形成する際に、エッチングの選択比の異なる材料の層境界、すなわち第１振動板５１と第２振動板５２との境界においてエッチングを停止することができる。
【０１６２】
第１振動板５１及び第２振動板５２の材料としては、例えば、酸化シリコン、酸化ジルコニウム、窒化シリコン、ポリシリコン、酸化チタン等が挙げられる。例えば、第２振動板５２として、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）である圧電体層７０と略同じエッチングレートを有する酸化ジルコニウムを用いることで、圧電体層７０と第２振動板５２とを一括エッチングで同時にエッチングすることができる。そして、例えば、第１振動板５１として、酸化シリコンを用いることで、第１振動板５１が第２振動板５２をエッチングする際のエッチングストップ層として機能させることができると共に、流路形成基板１０をノズルプレート２０が接合される面側から異方性エッチングする際のエッチングストップ層として機能させることができる。
【０１６３】
以上説明したように、本実施形態の液体噴射ヘッドの一例である記録ヘッド１の振動板５０は、流路形成基板１０と圧電アクチュエーター３００との積層方向である第３の方向Ｚにおいて、エッチングの選択比が異なる材料が積層されて構成され、溝部３３０の底面が振動板５０の層境界となっている。このように振動板５０をエッチングの選択比の異なる積層構造することで、エッチングにより溝部３３０を形成する際に、エッチングを振動板５０の層境界で停止させることができるため、溝部３３０の深さを高精度に制御して形成することができる。したがって、溝部３３０の深さばらつきが生じるのを抑制して、溝部３３０の深さにばらつきが生じることによる圧電アクチュエーター３００の変位にばらつきを抑制することができる。
【０１６４】
（他の実施形態）
以上、本発明の各実施形態について説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。
【０１６５】
例えば、上述した各実施形態では、ダミー個別リード電極９２を設けるようにしたが、特にこれに限定されず、ダミー個別リード電極９２を設けなくてもよい。
【０１６６】
また、上述した各実施形態では、第１電極６０上に圧電体層７０が設けられ、圧電体層７０の上に第２電極８０が設けられた構成を例示したが、第１電極６０と圧電体層７０との間や圧電体層７０と第２電極８０との間に他の部材が設けられていてもよい。つまり、第１電極６０上や圧電体層７０上とは、第１電極６０や圧電体層７０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。
【０１６７】
また、上述した各実施形態では、流路形成基板１０とノズルプレート２０とを直接、積層するようにしたが、特にこれに限定されず、流路形成基板１０とノズルプレート２０との間に圧力発生室１２とノズル２１とを連通するノズル連通路を有する連通板等を設けてもよい。また、連通板には、圧力発生室１２に上流側で連通する流路を設けるようにしてもよい。また、流路形成基板１０には、連通部１３、インク供給路１４及び連通路１５等を設けないようにしてもよい。
【０１６８】
また、これら各実施形態の記録ヘッド１は、インクジェット式記録装置に搭載される。図２０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。
【０１６９】
図２０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、貯留手段を構成するインクカートリッジ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。
【０１７０】
そして、駆動モーター６の駆動力が図示しない複数の歯車およびタイミングベルト７を介してキャリッジ３に伝達されることで、記録ヘッド１を搭載したキャリッジ３はキャリッジ軸５に沿って移動される。一方、装置本体４には搬送手段としての搬送ローラー８が設けられており、紙等の記録媒体である記録シートＳが搬送ローラー８により搬送されるようになっている。なお、記録シートＳを搬送する搬送手段は、搬送ローラーに限られずベルトやドラム等であってもよい。
【０１７１】
なお、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。
【０１７２】
また、上述した例では、インクジェット式記録装置Ｉは、液体貯留手段であるインクカートリッジ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貯留手段を装置本体４に固定して、貯留手段と記録ヘッド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、液体貯留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。
【０１７３】
なお、上述した各実施形態では、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の製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬディスプレイ、ＦＥＤ（電界放出ディスプレイ）等の電極形成に用いられる電極材料噴射ヘッド、バイオｃｈｉｐ製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等が挙げられる。
【０１７４】
また、本発明は、液体噴射ヘッドに用いられる圧電デバイスに限定されず、凹部が形成された基板と基板の一方面に振動板を介して設けられた圧電アクチュエーターとを有する他の圧電デバイスにも用いることができる。他の圧電デバイスとしては、例えば、超音波発信器等の超音波デバイス、超音波モーター、温度−電気変換器、圧力−電気変換器、強誘電体トランジスター、圧電トランス、赤外線等の有害光線の遮断フィルター、量子ドット形成によるフォトニック結晶効果を使用した光学フィルター、薄膜の光干渉を利用した光学フィルター等のフィルター、赤外線センサー、超音波センサー、感熱センサー、圧力センサー、焦電センサー、及びジャイロセンサー（角速度センサー）等の各種センサー、強誘電体メモリーなどが挙げられる。
【符号の説明】
【０１７５】
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…インクカートリッジ（貯留手段）、３…キャリッジ、４…装置本体、５…キャリッジ軸、６…駆動モーター、７…タイミングベルト、８…搬送ローラー、１０…流路形成基板（基板）、１１…隔壁、１２…圧力発生室（凹部）、１３…連通部、１４…インク供給路、１５…連通路、２０…ノズルプレート、２１…ノズル、３０…保護基板、３１…マニホールド部、３２…圧電素子保持部、３５…接着剤、４０…コンプライアンス基板、４１…封止膜、４２…固定板、４３…開口部、５０…振動板、５１…第１振動板、５２…第２振動板、６０…第１電極、７０…圧電体層、８０…第２電極、９１…個別リード電極（引き出し配線）、９２…ダミー個別リード電極（ダミー引き出し配線）、９３…共通リード電極（引き出し配線）、１００…マニホールド、１２０…駆動回路、１２１…接続配線、２００…保護膜、２０１…第１接続孔、２０２…第２接続孔、２０３…第３接続孔、３００…圧電アクチュエーター、３２０…活性部、３３０…溝部、Ｓ…記録シート、Ｘ…第１の方向、Ｙ…第２の方向、Ｚ…第３の方向、
【図１】
2019051607.tif 000003
【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】
2019051607.tif 000009
【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】
2019051607.tif 000015
【図１４】
2019051607.tif 000016
【図１５】
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【図１６】
2019051607.tif 000018
【図１７】
2019051607.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
2019051607.tif 000021
【図２０】
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