(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ペロブスカイト型構造の複合酸化物からなり、３００ｎｍ以上１５００ｎｍ以下の厚みを有する薄膜状の圧電セラミックスであって、
前記複合酸化物は、
Ａサイトの元素として、ビスマス、ナトリウム、およびバリウムを含み、
Ｂサイトの元素として、亜鉛、およびチタンを含み、
前記Ｂサイト元素の総量に対する前記亜鉛の割合をαとし、前記Ａサイト元素の総量に対する前記バリウムの割合をβとしたとき、前記αおよび前記βは、２α＋β≦４５ｍｏｌ％を満たし、かつ、前記αは２．５ｍｏｌ％以上、前記βは３．５ｍｏｌ％以上である、圧電セラミックス。
【請求項２】
前記αは７．５ｍｏｌ％以下である、請求項１に記載の圧電セラミックス。
【請求項３】
前記βは、１４ｍｏｌ％以下である、請求項１または請求項２に記載の圧電セラミックス。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれかに記載の圧電セラミックスからなる圧電体層と、
前記圧電体層に電圧を印加する電極と、
を含む、圧電素子。
【請求項５】
ノズル孔に連通する圧力発生室と、
請求項４に記載の圧電素子と、
を含む、液体噴射ヘッド。
【請求項６】
請求項５に記載の液体噴射ヘッドを有する、液体噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体噴射ヘッド、液体噴射装置、圧電素子、および圧電セラミックスに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、インクジェットプリンター等の液体噴射装置に用いられるインクジェット式記録ヘッドなどの液体噴射ヘッドが知られている（特許文献１参照）。このような液体噴射ヘッドに備えられる圧電素子の圧電材料としては、チタン酸ジルコン酸鉛（組成式Ｐｂ（Ｚｒ、Ｔｉ）Ｏ３で表され、「ＰＺＴ」と略称される圧電セラミックス）などのＰＺＴ系圧電材料が知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
鉛の含有量を抑えた圧電セラミックスは、一般的にＰＺＴ系圧電セラミックスに比べて歪量が小さい。しかしながら、近年、環境問題の観点から、ＰＺＴ系圧電材料の代替材料として、鉛の含有量を抑えたペロブスカイト型酸化物の圧電材料が望まれている。したがって、鉛の含有量を抑えた圧電セラミックスであって、歪量が向上した圧電セラミックスを用いた圧電素子を備える液体噴射ヘッドが望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２１１１４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明のいくつかの態様のいずれかによれば、環境負荷が小さく、歪量が向上し、良好な圧電特性を有する圧電セラミックスを用いた圧電素子を備える液体噴射ヘッドを提供することができる。また、本発明のいくつかの態様のいずれかによれば、上記圧電セラミックス、上記圧電素子、および上記液体噴射ヘッドを備える液体噴射装置を提供することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）本発明に係る液体噴射ヘッドは、ノズル孔に連通する圧力発生室と、圧電体層、および前記圧電体層に電圧を印加する電極を有する圧電素子と、を含み、記圧電体層は、ペロブスカイト型構造の複合酸化物からなり、前記複合酸化物は、Ａサイト元素として、ビスマス、ナトリウム、およびバリウムを含み、Ｂサイト元素として、亜鉛、およびチタンを含み、前記Ｂサイト元素の総量に対する前記亜鉛の割合をαとし、前記Ａサイト元素の総量に対する前記バリウムの割合をβとしたとき、前記αおよび前記βは、２α＋β≦４５ｍｏｌ％を満たし、かつ、前記αは２．５ｍｏｌ％以上、前記βは３．５ｍｏｌ％以上である。
【０００７】
本発明によれば、環境負荷が小さく、歪量が向上し、良好な圧電特性を有する圧電セラミックスを用いた圧電素子を備える液体噴射ヘッドを提供することができる。
【０００８】
（２）本発明に係る液体噴射装置は、本発明に係る液体噴射ヘッドを有する。
【０００９】
本発明によれば、環境負荷が小さく、液体の吐出能力が高い液体噴射装置を提供することができる。
【００１０】
（３）本発明に係る圧電素子は、圧電体層と、前記圧電体層に電圧を印加する電極と、を含み、前記圧電体層は、ペロブスカイト型構造の複合酸化物からなり、前記複合酸化物は、Ａサイトの元素として、ビスマス、ナトリウム、およびバリウムを含み、Ｂサイトの元素として、亜鉛、およびチタンを含み、前記Ｂサイト元素の総量に対する前記亜鉛の割合をαとし、前記Ａサイト元素の総量に対する前記バリウムの割合をβとしたとき、前記αおよび前記βは、２α＋β≦４５ｍｏｌ％を満たし、かつ、前記αは２．５ｍｏｌ％以上、前記βは３．５ｍｏｌ％以上である。
【００１１】
本発明によれば、環境負荷が小さく、歪量が向上した圧電素子を提供することができる。
【００１２】
（４）本発明に係る圧電セラミックスは、ペロブスカイト型構造の複合酸化物からなる圧電セラミックスであって、前記複合酸化物は、Ａサイトの元素として、ビスマス、ナトリウム、およびバリウムを含み、Ｂサイトの元素として、亜鉛、およびチタンを含み、前記Ｂサイト元素の総量に対する前記亜鉛の割合をαとし、前記Ａサイト元素の総量に対する前記バリウムの割合をβとしたとき、前記αおよび前記βは、２α＋β≦４５ｍｏｌ％を満たし、かつ、前記αは２．５ｍｏｌ％以上、前記βは３．５ｍｏｌ％以上である。
【００１３】
本発明によれば、環境負荷が小さく、歪量が向上した圧電セラミックスを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施形態に係る圧電素子を模式的に示す断面図。
【図２】実施例１〜１３および比較例１〜４、６の歪量を示すグラフ。
【図３】実施例１〜１３および比較例１〜１４のαおよびβの値を示すプロット図。
【図４】実施例１の歪量およびヒステリシスの印加電圧依存性を示すグラフ。
【図５】実施例２の歪量およびヒステリシスの印加電圧依存性を示すグラフ。
【図６】実施例３の歪量およびヒステリシスの印加電圧依存性を示すグラフ。
【図７】実施例４の歪量およびヒステリシスの印加電圧依存性を示すグラフ。
【図８】実施例６の歪量およびヒステリシスの印加電圧依存性を示すグラフ。
【図９】実施例８の歪量およびヒステリシスの印加電圧依存性を示すグラフ。
【図１０】実施例９の歪量およびヒステリシスの印加電圧依存性を示すグラフ。
【図１１】実施例１１の歪量およびヒステリシスの印加電圧依存性を示すグラフ。
【図１２】実施例１２の歪量およびヒステリシスの印加電圧依存性を示すグラフ。
【図１３】実施例１３の歪量およびヒステリシスの印加電圧依存性を示すグラフ。
【図１４】比較例１の歪量およびヒステリシスの印加電圧依存性を示すグラフ。
【図１５】本実施形態に係る液体噴射ヘッドを模式的に示す断面図。
【図１６】本実施形態に係る液体噴射ヘッドを模式的に示す分解斜視図。
【図１７】本実施形態に係る液体噴射装置を模式的に示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１６】
１．圧電セラミックス
まず、本実施形態に係る圧電セラミックスについて説明する。本実施形態に係る圧電セラミックスは、ペロブスカイト型の結晶構造を有する複合酸化物を主成分とする。つまりは、圧電セラミックスは、製造工程において不可避の不純物を含んでいてもよい。本実施形態に係る複合酸化物は、一般式ＡＢＯ３で表され、Ａサイトの元素の総モル数と、Ｂサイトの元素の総モル数と、酸素原子のモル数の比は、１：１：３が標準であるが、ペロブスカイト構造をとり得る範囲内で、１：１：３からずれていてもよい。
【００１７】
本実施形態に係る複合酸化物は、ペロブスカイト型構造のＡサイトの元素として、ビスマス、ナトリウム、およびバリウムを含み、Ｂサイトの元素として、亜鉛、およびチタンを含む。本実施形態に係る複合酸化物の少なくとも一部は、チタン酸ビスマスナトリウムと、チタン酸バリウムと、チタン酸亜鉛酸ビスマスと、の固溶体であってもよい。
【００１８】
本実施形態に係る複合酸化物において、Ｂサイト元素の総量に対する亜鉛の割合をαとし、Ａサイト元素の総量に対するバリウムの割合をβとしたとき、αおよびβは、２α＋β≦４５ｍｏｌ％を満たし、かつ、αは２．５ｍｏｌ％以上、βは３．５ｍｏｌ％以上である。また、より好適には、αおよびβは、２α＋β≦４５ｍｏｌ％を満たし、かつ、αが２．５ｍｏｌ％以上、１５ｍｏｌ％以下、βが３．５ｍｏｌ％以上、３５ｍｏｌ％以下の範囲内であってもよい。これにより、本実施形態に係る圧電セラミックスの歪量を大きくすることができる（詳細は後述される）。
【００１９】
なお、圧電セラミックスは、マンガン、クロム、コバルト、アルミニウム、カリウム、リチウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、モリブデン、タングステン、ニッケル、亜鉛、ケイ素、ランタン、セリウム、プラセオジム、プロメチウム、サマリウム、ユウロピウム等種々の元素を添加して特性改善をすることが知られているが、本発明の効果を得られる範囲であれば、当然このような添加物をさらに含んでいてもよい。
【００２０】
２．圧電素子
次に、本実施形態に係る圧電素子について、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態にかかる圧電素子１００を模式的に示す断面図である。
【００２１】
圧電素子１００は、図１に示すように、第１電極１０と、圧電体層２０と、第２電極３０と、を含むことができる。圧電素子１００は、例えば、基板１の上方に形成されている。
【００２２】
基板１は、例えば、導電体、半導体、絶縁体で形成された平板である。基板１は、単層であっても、複数の層が積層された構造であってもよい。基板１は、上面が平面的な形状であれば内部の構造は限定されず、例えば、内部に空間等が形成された構造であってもよい。基板１は、可撓性を有し、圧電体層２０の動作によって変形（屈曲）することのできる振動板を含んでいてもよい。振動板の材質としては、例えば、酸化ジルコニウム、酸化シリコン、またはこれらの積層体が挙げられる。
【００２３】
第１電極１０は、基板１上に形成されている。第１電極１０の形状は、例えば、層状または薄膜状である。第１電極１０の厚みは、例えば、５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下である。第１電極１０の平面形状は、第２電極３０が対向して配置されたときに両者の間に圧電体層２０を配置できる形状であれば、特に限定されず、例えば、矩形、円形である。
【００２４】
第１電極１０の材質としては、例えば、ニッケル、イリジウム、白金などの各種の金属、それらの導電性酸化物（例えば酸化イリジウムなど）、ストロンチウムとルテニウムの複合酸化物（ＳｒＲｕＯｘ：ＳＲＯ）、ランタンとニッケルの複合酸化物（ＬａＮｉＯｘ：ＬＮＯ）が挙げられる。第１電極１０は、上記に例示した材料の単層構造でもよいし、複数の材料を積層した構造であってもよい。
【００２５】
第１電極１０の機能の一つとしては、第２電極３０と一対になって、圧電体層２０に電圧を印加するための一方の電極（例えば、圧電体層２０の下方に形成された下部電極）となることが挙げられる。
【００２６】
なお、基板１が振動板を有さず、第１電極１０が振動板としての機能を有していてもよい。すなわち、第１電極１０は、圧電体層２０に電圧を印加するための一方の電極としての機能と、圧電体層２０の動作によって変形することのできる振動板としての機能と、を有していてもよい。
【００２７】
また、図示はしないが、第１電極１０と基板１との間には、例えば、両者の密着性を付与する層や、強度や導電性を付与する層が形成されてもよい。このような層の例としては、例えば、チタン、ニッケル、イリジウム、白金などの各種の金属、それらの酸化物の層が挙げられる。
【００２８】
圧電体層２０は、第１電極１０上に形成されている。圧電体層２０の形状は、例えば、層状または薄膜状である。圧電体層２０の厚みは、例えば、３００ｎｍ以上１５００ｎｍ以下である。圧電体層２０は、圧電性を有することができ、第１電極１０および第２電極３０によって電界が印加されることで変形することができる（電気機械変換）。
【００２９】
圧電体層２０は、上述の「１．圧電セラミックス」の項で述べた圧電セラミックスからなる。そのため、圧電素子１００は、環境負荷が小さく、かつ、歪量が向上した圧電特性を有することができる。
【００３０】
第２電極３０は、圧電体層２０上に形成されている。第２電極３０の形状は、例えば、層状または薄膜状である。第２電極３０の厚みは、例えば、５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下である。第２電極３０の平面形状は、特に限定されず、例えば、矩形、円形である。第２電極３０としては、第１電極１０の材質として列挙した上記材料を用いることができる。
【００３１】
第２電極３０の機能の一つとしては、第１電極１０と一対になって、圧電体層２０に電圧を印加するための他方の電極（例えば、圧電体層２０の上方に形成された上部電極）となることが挙げられる。
【００３２】
なお、図示の例では、第２電極３０は、圧電体層２０の上面に形成されているが、さらに、圧電体層２０の側面、基板１の上面に形成されていてもよい。
【００３３】
以上のような圧電素子１００は、例えば、圧力発生室内の液体を加圧する圧電アクチュエーターとして、液体噴射ヘッドや、該液体噴射ヘッドを用いた液体噴射装置（インクジェットプリンター）などに適用されてもよいし、圧電体層の変形を電気信号として検出する圧電センサー等その他の用途として用いてもよい。
【００３４】
３．圧電素子の製造方法
次に、本実施形態に係る圧電素子の製造方法について、図面を参照しながら説明する。
【００３５】
図１に示すように、基板１上に、第１電極１０を形成する。ここで、基板１は、例えば、シリコン基板上に、酸化シリコン層および酸化ジルコン層を、この順で積層することにより形成される。酸化シリコン層は、例えば、熱酸化法により形成される。酸化ジルコン層は、例えば、スパッタ法などにより形成される。
【００３６】
第１電極１０は、例えば、スパッタ法、真空蒸着法、ＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）法、メッキ法により形成される。第１電極１０は、必要に応じてパターニングされてもよい。
【００３７】
次に、第１電極１０上に、本実施形態に係る圧電セラミックスからなる圧電体層２０を形成する。圧電体層２０は、例えば、スパッタ法、レーザーアブレーション法、ＭＯＣＶＤ法や、ゾルゲル法およびＭＯＤ（Metal Organic Deposition）法などに代表される液相法により形成される。圧電体層２０の結晶化温度は、例えば、５００℃以上８００℃以下である。
【００３８】
次に、圧電体層２０上に、第２電極３０を形成する。第２電極３０は、例えば、スパッタ法、真空蒸着法、ＭＯＣＶＤ法、メッキ法により形成される。そして、所望の形状に第２電極３０および圧電体層２０をパターニングする。なお、第２電極３０および圧電体層２０のパターニングは、同じ工程で行ってもよいし、別々の工程で行ってもよい。
【００３９】
以上の工程により、圧電素子１００を製造することができる。
【００４０】
４．実施例
以下に実施例および比較例を示し、本発明をより具体的に説明する。なお、本発明は、以下の実施例によってなんら限定されるものではない。
【００４１】
４．１．試料の作製
４．１．１．実施例１
まず、基板を以下の工程にて作製した。単結晶シリコン基板上に二酸化シリコン層を熱酸化にて作製した。この二酸化シリコン層上にＲＦマグネトロンスパッタ法により膜厚が４０ｎｍのチタン層を形成し、熱酸化することで酸化チタン層を形成した。さらに、この酸化チタン層上にＲＦマグネトロンスパッタ法により膜厚が１００ｎｍの白金層を成膜し、（１１１）面に配向した第１電極を作製した。
【００４２】
次に、第１電極上に圧電体層を液相法により形成した。その手法は、以下のとおりである。
【００４３】
まず、圧電体層の原料液を準備し、この原料液を、スピンコート法により、第１電極上に滴下し基板を回転させた（塗布工程）。基板は、５００ｒｐｍで１０秒間回転させた後、２５００ｒｐｍで３０秒間回転させた。該原料液は、ビスマス、ナトリウム、バリウム、亜鉛、チタンの元素を含む公知の金属アルコキシドもしくは有機酸金属塩を、溶媒（ｎ−ブタノール）に混合したものを用いた。
【００４４】
次に、１５０℃に設定したホットプレート上に基板を乗せ、３分間乾燥を行った後（乾燥工程）、４００℃に設定したホットプレート上に基板を乗せ、１０分間保持して脱脂した（脱脂工程）。この塗布工程、乾燥工程、および脱脂工程を７回繰り返し行った。次に、７５０℃で２分間、酸素雰囲気中でアニールを行って（結晶化工程）、薄膜の圧電体層を形成した。これにより、下記一般式（１）で表され、ｘ＝０．０１×β＝０．０７、ｙ＝０．０１×α＝０．０２５となる複合酸化物からなる圧電体層を得た。このとき、圧電体層の膜厚は、４５０ｎｍであった。
【００４５】
［（Ｂｉ０．５、Ｎａ０．５）１−ｘ、Ｂａｘ］（Ｚｎｙ、Ｔｉ１−ｙ）Ｏ３  ・・・  （１）
次に、圧電体層上に、直径５００μｍの穴のあいた金属マスクを使用して、ＤＣスパッタ法により膜厚１００ｎｍの白金層（第２電極）を形成した。
【００４６】
４．１．２．実施例２〜１３、比較例１〜１４
実施例２〜１３および比較例１〜１４では、上記式（１）において、β（ｘ／０．０１）およびα（ｙ／０．０１）が表１に示す値となるように圧電体層を形成すること以外は、実施例１と同じ方法で形成した。
【００４７】
【表１】
0005747487.tif 000002
【００４８】
４．２．歪量とヒステリシスの評価
アグザクト社製の歪量測定装置（ＤＢＬＩ）を使用し、測定温度２５℃において、ｄ３３方向の歪量、およびヒステリシスを測定した。
【００４９】
表１に、実施例１〜１３および比較例１〜１４の歪量（３０Ｖ印加時）を示す。表１において、（注１）は、リーク電流が大きいまたは耐圧が低いことにより測定ができなかったことを示しており、（注２）は、ペロブスカイト構造以外の結晶相（例えばパイロクロア構造）が含まれていたことを示している。
【００５０】
図２は、実施例１〜１３および比較例１〜４、６の歪量を示したグラフである。図３は、実施例１〜１３および比較例１〜１４のαの値に対するβの値をプロットした図である。図４〜１４は、それぞれ、実施例１〜４、６、８、９、１１〜１３、比較例１の歪量およびヒステリシスの印加電圧依存性を示すグラフである。
【００５１】
表１および図２より、亜鉛を含む実施例１〜１３は、亜鉛を含まない比較例の内、最も歪量が大きかった比較例６に比べて、歪量が大きいことがわかった。さらに、表１および図３より、亜鉛およびバリウムを所定の範囲で含む実施例１〜１３は、亜鉛を含ない比較例１、５〜１０や、バリウムを含まない比較例５、１１〜１３に比べて、歪量が大きく、かつ、ペロブスカイト構造以外の構造が発生や、リーク電流の発生が抑制されていることが分かった。すなわち、亜鉛およびバリウムを所定の割合で含むことで、歪量が向上し、ペロブスカイト構造以外の構造が発生や、リーク電流の発生が抑制され、圧電素子は、良好な圧電特性を有することがわかった。
【００５２】
表１および図３おける実施例１０、１３および比較例４、１４の対比から、亜鉛とバリウムの割合が、２α＋β＝４５を満たす場合、歪量が向上し（実施例１０、１３参照）、２α＋β＞４５となる場合、リーク電流が大きいまたは耐圧が低いことにより測定が不可能となるか、歪量が低下することが分かった（比較例４、１４参照）。すなわち亜鉛とバリウムの割合が、２α＋β≦４５を満たす場合、歪量が向上し、圧電素子は、良好な圧電特性を有することがわかった。
【００５３】
また、表１および図３における実施例１、６、１１および比較例３、５、１０の対比から、亜鉛の割合が、α≧２．５ｍｏｌ％を満たす場合、歪量が向上し、耐圧が高くなることが分かった。また、表１および図３における実施例６、７、８および比較例５、１１、１２の対比から、バリウムの割合が、β≧３．５ｍｏｌ％を満たす場合、歪量が向上し、耐圧が高くなることが分かった。つまり、亜鉛とバリウムの割合が、α≧２．５ｍｏｌ％、β≧３．５ｍｏｌ％、かつ、２α＋β≦４５ｍｏｌ％を満たす場合、歪量が向上し、耐圧が高くなり、圧電素子は、良好な圧電特性を有することが分かった。
【００５４】
また、図４〜１４より、亜鉛を含む実施例１〜４、６、８、９、１１〜１３は、亜鉛を含まない比較例１に比べて、良好なヒステリシスを有することがわかった。
【００５５】
５．液体噴射ヘッド
次に、本実施形態にかかる液体噴射ヘッドについて、図面を参照しながら説明する。図１５は、液体噴射ヘッド６００の要部を模式的に示す断面図である。図１６は、液体噴射ヘッド６００の分解斜視図であり、通常使用される状態とは上下を逆に示したものである。
【００５６】
液体噴射ヘッド６００は、本発明に係る圧電素子を有する。以下では、本発明に係る圧電素子として、圧電素子１００を用いた例について説明する。
【００５７】
液体噴射ヘッド６００は、図１５および図１６に示すように、例えば、振動板１ａと、ノズル板６１０と、流路形成基板６２０と、圧電素子１００と、筐体６３０と、を含む。なお、図１６では、圧電素子１００を簡略化して図示している。
【００５８】
ノズル板６１０は、図１５および図１６に示すように、ノズル孔６１２を有する。ノズル孔６１２からは、インクが吐出される。ノズル板６１０には、例えば、複数のノズル孔６１２が設けられている。図１６に示す例では、複数のノズル孔６１２は、一列に並んで形成されている。ノズル板６１０の材質としては、例えば、シリコン、ステンレス鋼（ＳＵＳ）が挙げられる。
【００５９】
流路形成基板６２０は、ノズル板６１０上（図１６の例では下）に設けられている。流路形成基板６２０の材質としては、例えば、シリコンなどを例示することができる。流路形成基板６２０がノズル板６１０と振動板１ａとの間の空間を区画することにより、図１６に示すように、リザーバー（液体貯留部）６２４と、リザーバー６２４と連通する供給口６２６と、供給口６２６と連通する圧力発生室６２２と、が設けられている。この例では、リザーバー６２４と、供給口６２６と、圧力発生室６２２と、を区別して説明するが、これらはいずれも液体の流路（例えば、マニホールドということもできる）であって、このような流路はどのように設計されても構わない。また例えば、供給口６２６は、図示の例では流路の一部が狭窄された形状を有しているが、設計にしたがって任意に形成することができ、必ずしも必須の構成ではない。
【００６０】
リザーバー６２４は、外部（例えばインクカートリッジ）から、振動板１ａに設けられた貫通孔６２８を通じて供給されるインクを一時貯留することができる。リザーバー６２４内のインクは、供給口６２６を介して、圧力発生室６２２に供給されることができる。圧力発生室６２２は、振動板１ａの変形により容積が変化する。圧力発生室６２２はノズル孔６１２と連通しており、圧力発生室６２２の容積が変化することによって、ノズル孔６１２からインク等が吐出される。
【００６１】
なお、リザーバー６２４および供給口６２６は、圧力発生室６２２と連通していれば、流路形成基板６２０とは別の部材（図示せず）に設けられていてもよい。
【００６２】
圧電素子１００は、流路形成基板６２０上（図１６の例では下）に設けられている。圧電素子１００は、圧電素子駆動回路（図示せず）に電気的に接続され、圧電素子駆動回路の信号に基づいて動作（振動、変形）することができる。振動板１ａは、圧電体層２０の動作によって変形し、圧力発生室６２２の内部圧力を適宜変化させることができる。
【００６３】
筐体６３０は、図１６に示すように、ノズル板６１０、流路形成基板６２０、振動板１ａ、および圧電素子１００を収納することができる。筐体６３０の材質としては、例えば、樹脂、金属などを挙げることができる。
【００６４】
液体噴射ヘッド６００によれば、環境負荷が小さく、歪量が向上した、良好な圧電特性を有する圧電素子１００を有することができる。したがって、液体噴射ヘッド６００は、環境負荷が小さく、高い吐出能力を有することができる。
【００６５】
なお、上記の例では、圧電体層２０を２つの電極１０、３０で挟む圧電素子１００を用いて、撓み振動によって圧力発生室６２２の容積を変化させる液体噴射ヘッド６００について説明した。しなしながら、本発明に係る液体噴射ヘッドは、上記の形態に限定されず、例えば、圧電体層と電極とを交互に積層させてなる圧電素子を固定基板に固定し、縦振動によって圧力発生室の容積を変化させる形態であってもよい。また、本発明に係る液体噴射ヘッドは、圧電素子の伸張や収縮変形ではなく剪断変形によって圧力発生室の容積を変化させる、いわゆるシェアモード型の圧電素子を用いた形態であってもよい。
【００６６】
また、上記の例では、液体噴射ヘッド６００がインクジェット式記録ヘッドである場合について説明した。しかしながら、本実施形態の液体噴射ヘッドは、例えば、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（面発光ディスプレイ）等の電極形成に用いられる電極材料噴射ヘッド、バイオチップ製造に用いられる生体有機物噴射ヘッドなどとして用いられることもできる。
【００６７】
６．  液体噴射装置
次に、本実施形態にかかる液体噴射装置について、図面を参照しながら説明する。図１７は、本実施形態にかかる液体噴射装置７００を模式的に示す斜視図である。
【００６８】
液体噴射装置７００は、本発明に係る液体噴射ヘッドを有する。以下では、本発明に係る液体噴射ヘッドとして、液体噴射ヘッド６００を用いた例について説明する。
【００６９】
液体噴射装置７００は、図１７に示すように、ヘッドユニット７３０と、駆動部７１０と、制御部７６０と、を含む。液体噴射装置７００は、さらに、液体噴射装置７００は、装置本体７２０と、給紙部７５０と、記録用紙Ｐを設置するトレイ７２１と、記録用紙Ｐを排出する排出口７２２と、装置本体７２０の上面に配置された操作パネル７７０と、を含むことができる。
【００７０】
ヘッドユニット７３０は、上述した液体噴射ヘッド６００から構成されるインクジェット式記録ヘッド（以下単に「ヘッド」ともいう）を有する。ヘッドユニット７３０は、さらに、ヘッドにインクを供給するインクカートリッジ７３１と、ヘッドおよびインクカートリッジ７３１を搭載した運搬部（キャリッジ）７３２と、を備える。
【００７１】
駆動部７１０は、ヘッドユニット７３０を往復動させることができる。駆動部７１０は、ヘッドユニット７３０の駆動源となるキャリッジモーター７４１と、キャリッジモーター７４１の回転を受けて、ヘッドユニット７３０を往復動させる往復動機構７４２と、を有する。
【００７２】
往復動機構７４２は、その両端がフレーム（図示せず）に支持されたキャリッジガイド軸７４４と、キャリッジガイド軸７４４と平行に延在するタイミングベルト７４３と、を備える。キャリッジガイド軸７４４は、キャリッジ７３２が自在に往復動できるようにしながら、キャリッジ７３２を支持している。さらに、キャリッジ７３２は、タイミングベルト７４３の一部に固定されている。キャリッジモーター７４１の作動により、タイミングベルト７４３を走行させると、キャリッジガイド軸７４４に導かれて、ヘッドユニット７３０が往復動する。この往復動の際に、ヘッドから適宜インクが吐出され、記録用紙Ｐへの印刷が行われる。
【００７３】
なお、本実施形態では、液体噴射ヘッド６００および記録用紙Ｐがいずれも移動しながら印刷が行われる液体噴射装置の例を示しているが、本発明の液体噴射装置は、液体噴射ヘッド６００および記録用紙Ｐが互いに相対的に位置を変えて記録用紙Ｐに印刷される機構であればよい。また、本実施形態では、記録用紙Ｐに印刷が行われる例を示しているが、本発明の液体噴射装置によって印刷を施すことができる記録媒体としては、紙に限定されず、布、フィルム、金属など、広範な媒体を挙げることができ、適宜構成を変更することができる。
【００７４】
制御部７６０は、ヘッドユニット７３０、駆動部７１０および給紙部７５０を制御することができる。
【００７５】
給紙部７５０は、記録用紙Ｐをトレイ７２１からヘッドユニット７３０側へ送り込むことができる。給紙部７５０は、その駆動源となる給紙モーター７５１と、給紙モーター７５１の作動により回転する給紙ローラー７５２と、を備える。給紙ローラー７５２は、記録用紙Ｐの送り経路を挟んで上下に対向する従動ローラー７５２ａおよび駆動ローラー７５２ｂを備える。駆動ローラー７５２ｂは、給紙モーター７５１に連結されている。制御部７６０によって供紙部７５０が駆動されると、記録用紙Ｐは、ヘッドユニット７３０の下方を通過するように送られる。ヘッドユニット７３０、駆動部７１０、制御部７６０および給紙部７５０は、装置本体７２０の内部に設けられている。
【００７６】
液体噴射装置７００によれば、環境負荷が小さく、液体の吐出能力が高い液体噴射ヘッド６００を有することができる。したがって、液体噴射装置７００は、環境負荷が小さく、高い吐出能力を有することができる。
【００７７】
上記のように、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できよう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。
【符号の説明】
【００７８】
１  基体、１ａ  振動板、１０  第１電極、２０  圧電体層、３０  第２電極、
１００  圧電素子、６００  液体噴射ヘッド、６１０  ノズル板、６１２  ノズル孔、
６２０  流路形成基板、６２２  圧力発生室、６２４  リザーバー、６２６  供給口、
６２８  貫通孔、６３０  筐体、７００  液体噴射装置、７１０  駆動部、
７２０  装置本体、７２１  トレイ、７２２  排出口、７３０  ヘッドユニット、
７３１  インクカートリッジ、７３２  キャリッジ、７４１  キャリッジモーター、
７４２  往復動機構、７４３  タイミングベルト、７４４  キャリッジガイド軸、
７５０  給紙部、７５１  給紙モーター、７５２  給紙ローラー、
７５２ａ  従動ローラー、７５２ｂ  駆動ローラー、７６０  制御部、
７７０  操作パネル
【図１】
0005747487.tif 000003
【図２】
0005747487.tif 000004
【図３】
0005747487.tif 000005
【図４】
0005747487.tif 000006
【図５】
0005747487.tif 000007
【図６】
0005747487.tif 000008
【図７】
0005747487.tif 000009
【図８】
0005747487.tif 000010
【図９】
0005747487.tif 000011
【図１０】
0005747487.tif 000012
【図１１】
0005747487.tif 000013
【図１２】
0005747487.tif 000014
【図１３】
0005747487.tif 000015
【図１４】
0005747487.tif 000016
【図１５】
0005747487.tif 000017
【図１６】
0005747487.tif 000018
【図１７】
0005747487.tif 000019