(57)【要約】【課題】圧電体層の破壊を抑制して信頼性を向上した圧電デバイス及び液体噴射ヘッドを提供する。【解決手段】第１電極６０、圧電体層７０及び第２電極８０が積層された圧電素子３００を備え、圧電体層７０には、第２電極８０の一端部８０ａに接続した導電性を有する電界緩和部１３０、及び電界緩和部１３０を介して第２電極８０に接続された離れ電極１４０が設けられ、電界緩和部１３０は第２電極８０よりも電気抵抗が高い。さらに、離れ電極１４０と第１電極６０に接続された第１リード電極９１との間には絶縁部１５０が設けられている。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の上方に設けられて前記基板側から第１電極、圧電体層及び第２電極が積層された圧電素子を備え、
前記圧電体層には、前記第２電極の一端部に接続した導電性を有する電界緩和部、及び前記電界緩和部を介して前記第２電極に接続された離れ電極が設けられ、
前記電界緩和部は前記第２電極よりも電気抵抗が高い
ことを特徴とする圧電デバイス。
【請求項２】
請求項１に記載する圧電デバイスにおいて、
前記離れ電極に接続された絶縁性を有する絶縁部を備え、
前記絶縁部に前記第１電極が接続されている
ことを特徴とする圧電デバイス。
【請求項３】
請求項２に記載する圧電デバイスにおいて、
前記絶縁部は、前記離れ電極よりも電気抵抗値が高い導電性材料で形成されている
ことを特徴とする圧電デバイス。
【請求項４】
請求項２に記載する圧電デバイスにおいて、
前記基板の前記圧電素子側に接着される保護基板を備え、
前記絶縁部は、絶縁性を有する樹脂で形成され、
前記保護基板は、前記樹脂により前記絶縁部に接着されている
ことを特徴とする圧電デバイス。
【請求項５】
請求項１から請求項４の何れか一項に記載する前記圧電デバイスを備えることを特徴とする液体噴射ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上に振動板を介して設けられた第１電極、圧電体層及び第２電極を有する圧電素子を具備する圧電デバイス及び液体噴射ヘッドに関する。
【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。インクジェット式記録ヘッドとしては、例えばノズル開口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、ノズル開口からインク滴を噴射するものが知られている。
【０００３】
圧電アクチュエーターは、流路形成基板上に設けられた第１電極、圧電体層及び第２電極を具備する。第１電極を能動部ごとの個別電極とし、第２電極を複数の能動部に共通する共通電極として構成した圧電アクチュエーターが知られている（特許文献１及び２等参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１７２８７８号公報
【特許文献２】特開２００９−０７８４３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
第２電極の端部で能動部の端部を規定した場合、第２電極の端部において圧電体層に電界が集中し、電界集中によって圧電体層が破壊されるなどの信頼性が低下してしまうという問題がある。
【０００６】
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、その他の圧電デバイスにおいても同様に存在する。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑み、圧電体層の破壊を抑制して信頼性を向上した圧電デバイス及び液体噴射ヘッド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】
【０００８】
上記課題を解決する本発明の態様は、基板の上方に設けられて前記基板側から第１電極、圧電体層及び第２電極が積層された圧電素子を備え、前記圧電体層には、前記第２電極の一端部に接続した導電性を有する電界緩和部、及び前記電界緩和部を介して前記第２電極に接続された離れ電極が設けられ、前記電界緩和部は前記第２電極よりも電気抵抗が高いことを特徴とする圧電デバイスにある。
かかる態様では、離れ電極により規定される能動部と非能動部との境界において、電界強度の変化を緩和することができる。これにより、当該境界に応力が集中するのを抑制して、応力集中による破壊を抑制することができ、圧電デバイスの信頼性を向上することができる。また、離れ電極の電界強度を低減するだけで、能動部の主要部を占める第２電極の電界を低減することがない。これにより、圧電デバイスは、能動部の主要部に十分な電界を印加して、十分な圧電特性、すなわち、小さな電圧で大きな変位を行わせる変位特性を得ることができる。
【０００９】
また、前記離れ電極に接続された絶縁性を有する絶縁部を備え、前記絶縁部に前記第１電極が接続されていることが好ましい。これによれば、第１電極と第２電極との短絡を抑制することができる。
【００１０】
また、前記絶縁部は、前記離れ電極よりも電気抵抗値が高い導電性材料で形成されていることが好ましい。これによれば、絶縁部を電界緩和部と同じ工程で形成することができ、製造工程を簡略化することができる。
【００１１】
また、前記基板の前記圧電素子側に接着される保護基板を備え、前記絶縁部は、絶縁性を有する樹脂で形成され、前記保護基板は、前記樹脂により前記絶縁部に接着されていることが好ましい。これによれば、保護基板を基板に接着する際に、絶縁部を形成することができるので、製造工程を簡略化することができる。保護基板を接着する樹脂が絶縁部と一体的であるので、保護基板を剥がれにくくすることができる。
【００１２】
また、上記課題を解決する本発明の他の態様は、上記態様に記載する前記圧電デバイスを備えることを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
かかる態様では、圧電体層の破壊を抑制して信頼性が向上した液体噴射ヘッドが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】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２】実施形態１に係る記録ヘッドの分解斜視図である。
【図３】実施形態１に係る記録ヘッドの平面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ′線断面図である。
【図５】図４の要部を拡大した断面図である。
【図６】実施形態１に係る記録ヘッドの変形例の平面図である。
【図７】電界の強さを示すグラフである。
【図８】実施形態２に係る記録ヘッドの要部を示す断面図である。
【図９】実施形態３に係る記録ヘッドの要部を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
〈実施形態１〉
図１は、本実施形態に係る液体噴射装置の一例であるインクジェット式記録装置の概略構成を示している。
【００１５】
インクジェット式記録装置Ｉにおいて、記録ヘッド１は、インク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、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に軸方向移動可能に設けられている。
【００１６】
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。
【００１７】
なお、インクジェット式記録装置Ｉとして、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、その構成は特に限定されるものではない。インクジェット式記録装置Ｉは、例えば、記録ヘッド１を固定し、紙等の記録シートＳを副走査方向に移動させることで印刷を行う、いわゆるライン式の記録装置であってもよい。
【００１８】
また、インクジェット式記録装置Ｉは、液体貯留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ない。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、液体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Ｉに搭載されていなくてもよい。
【００１９】
図２〜図４を用いてインクジェット式記録ヘッド（以下、記録ヘッドともいう）について説明する。図２は本実施形態のインクジェット式記録ヘッドの分解斜視図であり、図３は図２の平面図である。図４は図３のＡ−Ａ′線断面図である。
【００２０】
基板の一例である流路形成基板１０には圧力発生室１２が形成され、複数の隔壁１１によって区画された圧力発生室１２が、同じ色の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。第１の方向Ｘと直交する方向を第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、第３の方向Ｚと称する。各図に示した座標軸は第１の方向Ｘ、第２の方向Ｙ、第３の方向Ｚを表しており、矢印の向かう方向を正（＋）方向、反対方向が負（−）方向ともいう。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。
【００２１】
流路形成基板１０の圧力発生室１２の第２の方向Ｙの一端部側には、圧力発生室１２の片側を第１の方向Ｘから絞ることで開口面積を小さくしたインク供給路１３と、第１の方向Ｘにおいて圧力発生室１２と略同じ幅を有する連通路１４と、が複数の隔壁１１によって区画されている。連通路１４の外側（第２の方向Ｙの圧力発生室１２とは反対側）には、各圧力発生室１２の共通のインク室となるマニホールド１００の一部を構成する連通部１５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、インク供給路１３及び連通部１５からなる液体流路が形成されている。
【００２２】
流路形成基板１０の一方面側、すなわち圧力発生室１２等の液体流路が開口する面には、各圧力発生室１２に連通するノズル開口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接合されている。ノズルプレート２０には、第１の方向Ｘにノズル開口２１が並設されている。
【００２３】
ノズルプレート２０の材料としては、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。
【００２４】
流路形成基板１０のノズルプレート２０とは反対面側（＋Ｚ方向側）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。もちろん、振動板５０は、特にこれに限定されるものではなく、弾性膜５１と絶縁体膜５２との何れか一方を設けるようにしてもよく、その他の膜が設けられていてもよい。
【００２５】
振動板５０上には、圧力発生室１２内のインクに圧力変化を生じさせる圧電素子３００が設けられている。圧電素子３００は、流路形成基板１０側から順次積層された導電性電極である第１電極６０、圧電体層７０及び導電性電極である第２電極８０を有する。このような圧電素子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。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。
【００２６】
第１電極６０は、圧力発生室１２毎に切り分けられており、圧電素子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。第１電極６０は、第１の方向Ｘにおいて、圧力発生室１２の幅よりも狭い幅で形成されている。また、第１電極６０は、第２の方向Ｙにおいて、両端部がそれぞれ圧力発生室１２の外側まで形成されており、その一端部側（第２の方向Ｙの連通路１４とは反対側（−Ｙ方向側）には、金（Ａｕ）等からなるリード電極９０が接続されている。第１電極６０の材料は、金属材料であれば特に限定されず、例えば、白金（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）等が好適に用いられる。
【００２７】
圧電体層７０は、第１の方向Ｘに亘って連続して設けられている。また、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の長さよりも広く、圧力発生室１２の外側まで設けられている。第２の方向Ｙにおいて、圧電体層７０のインク供給路１３側（＋Ｙ方向側）の端部は第１電極６０の端部よりも外側に位置しており、第１電極６０の端部が圧電体層７０によって覆われている。一方、圧電体層７０のノズル開口２１側の（−Ｙ方向側）は第１電極６０の端部よりも内側に位置しており、第１電極６０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形酸化物からなることができる。圧電体層７０に用いられるペロブスカイト形酸化物としては、例えば、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】
圧電体層７０には、圧力発生室１２の間の各隔壁に対応する位置に凹部７１が形成されている。このように圧電体層７０に凹部７１を設けることで、圧電素子３００を良好に変位させることができる。
【００３０】
第２電極８０は、圧電体層７０の第１電極６０とは反対面側（＋Ｚ方向側）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。第２電極８０は、圧電体層７０の凹部７１内にも設けられているが、特にこれに限定されず、凹部７１内に第２電極８０を設けないようにしてもよい。
【００３１】
第２電極８０の材料は、導電性を有する材料であれば特に限定されない。例えば、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、金（Ａｕ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）等の金属材料、及びランタンニッケル酸化物（ＬＮＯ）に代表される導電性酸化物を用いることができる。また、第２電極８０は、一層ではなく、複数層から形成されていてもよい。
【００３２】
上述したように、圧電素子３００は、第１電極６０を複数の能動部３１０毎に独立して設けることで個別電極とし、第２電極８０を複数の能動部３１０に亘って連続して設けることで共通電極とした。もちろん、このような態様に限定されず、第１電極６０を複数の能動部３１０に亘って連続して設けることで共通電極とし、第２電極を能動部３１０毎に独立して設けることで個別電極としてもよい。また、振動板５０としては、弾性膜５１及び絶縁体膜５２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、圧電素子３００自体が実質的に振動板を兼ねるようにしてもよい。
【００３３】
流路形成基板１０には、第１リード電極９１及び第２リード電極９２を備えている。これらは、リード電極９０とも総称する。
【００３４】
第１リード電極９１は、各圧電素子３００の第１電極６０のそれぞれに接続されたリード電極である。第２リード電極９２は、各圧電素子３００に共通した第２電極８０に接続されたリード電極である。本実施形態では、第１リード電極９１及び第２リード電極９２は、後述する保護基板３０の貫通孔３３に露出するように、配線されている。なお、第１リード電極９１は、第２電極８０と同一材料からなる導電層８２を介して第１電極６０に接続されている。もちろん、第１リード電極９１は第１電極６０に直接接続されていてもよい。
【００３５】
流路形成基板１０には、保護基板３０が接着剤３５を介して接合されている。保護基板３０はマニホールド部３２を有している。マニホールド部３２は、保護基板３０を厚さ方向に貫通して圧力発生室１２の幅方向に亘って形成されており、上記のように、流路形成基板１０の連通路１４と連通されて各圧力発生室１２の共通のインク室となるマニホールド１００が構成されている。
【００３６】
保護基板３０の圧電素子３００に対向する領域には、圧電素子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３１が設けられている。圧電素子保持部３１は、圧電素子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。保護基板３０は、流路形成基板１０の熱膨張率と略同一の材料、例えば、ガラスやセラミック材料等を用いることができ、本実施形態では、流路形成基板１０と同一材料のシリコン単結晶基板を用いて形成した。
【００３７】
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３３が設けられている。そして、各圧電素子３００から引き出されたリード電極９０の端部近傍が、貫通孔３３内に露出するように設けられている。保護基板３０上には、並設された圧電素子３００を駆動するための駆動回路１２０が固定されている。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及びリード電極９０が、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。
【００３８】
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。封止膜４１は、剛性が低く可撓性を有する材料から構成でき、封止膜４１によってマニホールド部３２の一方面が封止されている。固定板４２は、比較的硬質の材料で形成されている。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。
【００３９】
このような構成の記録ヘッド１では、インクを噴射する際に、インクが貯留された液体貯留手段からインクを取り込み、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１２０からの信号に従い、圧力発生室１２に対応する各圧電素子３００に電圧を印加することにより、圧電素子３００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開口２１からインク滴が噴射される。
【００４０】
図５を用いて、圧電素子３００について詳細に説明する。図５は図４の要部を拡大した断面図である。
【００４１】
本実施形態に係る圧電素子３００の圧電体層７０は、第２の方向Ｙにおいて、第２電極８０よりも第２の方向Ｙの外側まで延設されている。すなわち、圧電体層７０の上方には、第２電極８０が設けられていない領域がある。当該領域には電界緩和部１３０、離れ電極１４０、絶縁部１５０が設けられている。
【００４２】
電界緩和部１３０は、導電性を有する材料で圧電体層７０上に形成され、第２電極８０の第２の方向Ｙの一端部８０ａに接続されている。また、電界緩和部１３０の電気抵抗は第２電極８０の電気抵抗よりも高い。
【００４３】
本実施形態では、電界緩和部１３０は、第１電界緩和部８３と第２電界緩和部９３とから構成されている。第１電界緩和部８３は、第２電極８０とほぼ同じ厚さに形成され、第２電界緩和部９３は、第２リード電極９２とほぼ同じ厚さであり、第１電界緩和部８３よりも第２の方向Ｙの幅が狭く形成されている。第１電界緩和部８３及び第２電界緩和部９３は何れも同材料で形成されているが、異なる材料で形成されていてもよい。
【００４４】
電界緩和部１３０の材料としては、第２電極８０よりも高い電気抵抗値を有し、導電性を有するものであれば特に限定されない。例えば、樹脂や銀、銅、カーボンペーストを挙げることができる。また、電界緩和部１３０は、第２電極８０と同材料で形成した電極層、当該材料とは別物質（不純物）のイオンを注入することで形成してもよい。すなわち、電界緩和部１３０は、第２電極８０を構成する物質とは別物質の不純物で且つ第２電極８０の電気抵抗値よりも高くすることができるもの、例えば、酸素（Ｏ）、窒素（Ｎ）、ホウ素（Ｂ）、炭素（Ｃ）、フッ素（Ｆ）、リン（Ｐ）及び硫黄（Ｓ）からなる群から選択される少なくとも１つのイオンを第２電極８０と同材料で形成した注入して形成することができる。
【００４５】
離れ電極１４０は、電界緩和部１３０を介して第２電極８０に接続されている。上述したように電界緩和部１３０は導電性を有しているので、離れ電極１４０は、電界緩和部１３０を介して第２電極８０と導通している。このような離れ電極１４０は、能動部３１０の端部を規定している。すなわち、圧電体層７０のうち、離れ電極１４０と第１電極６０に挟まれた領域は、離れ電極１４０及び第１電極６０間に印加された電圧によって歪み変形する能動部３１０の一部である。
【００４６】
本実施形態では、離れ電極１４０は、第１離れ電極８４と第２離れ電極９４とから構成されている。第１離れ電極８４は、第２電極８０とほぼ同じ厚さに形成されている。第２離れ電極９４は、第２リード電極９２とほぼ同じ厚さであり、第１離れ電極８４よりも第２の方向Ｙの幅が広く形成されている。
【００４７】
離れ電極１４０の材料は、導電性を有する材料であれば特に限定はない。また、離れ電極１４０は、第２電極８０と同材料で形成されることが好ましいが、異なる材料で形成してもよい。
【００４８】
絶縁部１５０は、離れ電極１４０に接続された絶縁性を有する材料で圧電体層７０上に形成されている。したがって、絶縁部１５０と第１電極６０に挟まれた圧電体層７０の一部は、歪み変形しない非能動部３２０となる。
【００４９】
本実施形態では、絶縁部１５０は、第１絶縁部８５と第２絶縁部９５とから構成されている。第１絶縁部８５は、第２電極８０とほぼ同じ厚さに形成されている。第２絶縁部９５は、第２リード電極９２とほぼ同じ厚さであり、第１絶縁部８５よりも第２の方向Ｙの幅が狭く形成されている。第１絶縁部８５及び第２絶縁部９５は何れも同材料で形成されているが、異なる材料で形成されていてもよい。絶縁部１５０の材料は、絶縁性を有する材料であれば特に限定はないが、ここでは絶縁部１５０は二酸化シリコンなどの金属酸化膜により形成されている。
【００５０】
絶縁部１５０（第２絶縁部９５）には、第１リード電極９１を介して第１電極６０が接続されている。上述したように絶縁部１５０は絶縁性を有しているので、第１リード電極９１、すなわち第１電極６０は、電界緩和部１３０、離れ電極１４０、及び第２リード電極９２を介して第２電極８０に短絡していない。また、導電層８２も絶縁部１５０（第１絶縁部８５）に接続されているので、第１電極６０（第１リード電極９１）は、導電層８２を介して第２電極８０（第２リード電極９２）に短絡していない。なお、第１電極６０は、第１リード電極９１を介して絶縁部１５０に接続されているが、第１リード電極９１を介さず絶縁部１５０に接続されていてもよい。
【００５１】
以上に説明した、第２電極８０の一端部８０ａから連続した電界緩和部１３０、離れ電極１４０、及び絶縁部１５０は、各第１電極６０に対応して、第１の方向Ｘに沿って複数設けられている（図２、図３参照）。
【００５２】
なお、電界緩和部１３０、離れ電極１４０及び絶縁部１５０は、第１電極６０に対応して複数設けられていなくてもよい。例えば、図６に示すように、電界緩和部１３０、離れ電極１４０及び絶縁部１５０が複数の第１電極６０に共通していてもよい。このような構成とする場合、少なくとも、各第１電極６０及びこれに接続された第１リード電極９１が第２電極８０及びこれに接続された第２リード電極９２に短絡しないように、絶縁部１５０によって絶縁されていればよい。また、各第１電極６０に接続された第１リード電極９１同士が短絡しないように切り分けられていればよい。
【００５３】
上述したように、第２電極８０の一端部８０ａに、導電性を有する電界緩和部１３０を介して離れ電極１４０が設けられている。すなわち、第２電極８０から電界緩和部１３０及び離れ電極１４０までは、圧電体層７０に電界を印加する一体の電極として作用する。したがって、圧電体層７０の能動部３１０は、第２電極８０、電界緩和部１３０及び離れ電極１４０と、第１電極６０とに挟まれた部分となる。
【００５４】
そして、電界緩和部１３０は、第２電極８０よりも電気抵抗が高くなっている。これにより、離れ電極１４０と第１電極６０との間に印加される電界の強さは、第２電極８０と第１電極６０との間に印加される電界の強さよりも弱くなる。
【００５５】
図７は、電界の強さを示すグラフである。横軸は、第２の方向Ｙにおける位置を示し、縦軸は電界の強さを示している。第２電極８０における電界の強さを電界強度Ｅ０とする。第２電極８０に接続された電界緩和部１３０においては、第２の方向Ｙにおいて第２電極８０から離れるほど、徐々に電界が弱くなっている。離れ電極１４０の電界強度Ｅ１は、電界緩和部１３０により緩和され、第２電極８０の電界強度Ｅ０よりも弱い。
【００５６】
電界緩和部１３０を設けることで、能動部３１０の端部となる離れ電極１４０において、電界が低減されている。これにより、能動部３１０と非能動部３２０との境界において、電界強度の変化が緩和される。同図の例であれば、当該境界では電界強度がＥ１から０に変化する。
【００５７】
仮に、電界緩和部１３０及び離れ電極１４０を設けない場合では、第２電極８０が能動部３１０の端部を規定することになる。この場合、能動部３１０と非能動部３２０との境界では、電界緩和部１３０及び離れ電極１４０を設ける場合よりも、電界強度が急峻に変化することになる。同図の例であれば、当該境界では電界強度がＥ０から０に変化する。
【００５８】
本実施形態の記録ヘッド１では、能動部３１０と非能動部３２０との境界では電界強度の変化が緩和されている。これにより、当該境界に応力が集中するのを抑制して、応力集中による破壊を抑制することができ、記録ヘッド１の信頼性を向上することができる。また、離れ電極１４０の電界強度を低減するだけで、能動部３１０の主要部を占める第２電極８０の電界を低減することがない。これにより、記録ヘッド１は、能動部３１０の主要部に十分な電界を印加して、十分な圧電特性、すなわち、小さな電圧で大きな変位を行わせる変位特性を得ることができる。
【００５９】
本実施形態の記録ヘッド１では、離れ電極１４０には、絶縁部１５０が接続され、されに絶縁部１５０に第１電極６０が第１リード電極９１を介して接続されている。これにより、第２電極８０（及びこれに接続される離れ電極１４０）と、第１電極６０（及びこれに接続される第１リード電極９１）との短絡を抑制することができる。
【００６０】
このような圧電素子３００は、製法に限定はないが、例えば次のように形成することができる。特に図示しないが、まず、圧力発生室１２に対向して複数の第１電極６０を形成し、圧電体層７０を形成する。これらの第１電極６０及び圧電体層７０を覆うように、第２電極８０を形成する材料からなる第２電極層を形成する。
【００６１】
次に、この第２電極層をパターニングして、第１除去部８６及び第２除去部８７を形成する。第１除去部８６及び第２除去部８７は、いずれも第２電極層の一部が除去されて圧電体層７０が露出した部分である。これらの第１除去部８６及び第２除去部８７によって第２電極層が切り分けられ、第２電極８０、第１離れ電極８４及び導電層８２が形成される。このようにして、同一材料からなる第２電極層から、第２電極８０、第１離れ電極８４及び導電層８２を形成するので、それらを異なる別材料で形成するよりも、工数を削減し、コストを抑えることができる。
【００６２】
次に、第１除去部８６に第１電界緩和部８３を形成する。具体的には、第１電界緩和部８３を形成する材料を成膜してパターニングすることで、第１除去部８６内に第１電界緩和部８３を形成する。次に、第２除去部８７に第１絶縁部８５を形成する。具体的には、第１絶縁部８５を形成する材料を成膜してパターニングすることで、第２除去部８７内に第１絶縁部８５を形成する。
【００６３】
次に、圧電体層７０、第２電極８０、第１電界緩和部８３、第１離れ電極８４、第１絶縁部８５及び導電層８２を覆うように、第１リード電極９１及び第２リード電極９２を形成する材料からなるリード電極層を形成する。
【００６４】
次に、リード電極層をパターニングして、第３除去部９６及び第４除去部９７を形成する。第３除去部９６は、リード電極層の一部が除去された貫通孔であり、第１除去部８６に連通した部分である。第４除去部９７は、リード電極層の一部が除去された貫通孔であり、第２除去部８７に連通した部分である。これらの第３除去部９６及び第４除去部９７によってリード電極層が切り分けられ、第２リード電極９２、第２離れ電極９４及び第１リード電極９１が形成される。このようにして、同一材料からなるリード電極層から、第１リード電極９１、第２離れ電極９４及び第２リード電極９２を形成するので、それらを異なる別材料で形成するよりも、工数を削減し、コストを抑えることができる。
【００６５】
次に、第３除去部９６に第２電界緩和部９３を形成する。具体的には、第２電界緩和部９３を形成する材料を成膜してパターニングすることで、第３除去部９６内に第２電界緩和部９３を形成する。本実施形態では、第１電界緩和部８３及び第２電界緩和部９３は同材料とした。次に、第４除去部９７に第２絶縁部９５を形成する。具体的には、第２絶縁部９５を形成する材料を成膜してパターニングすることで、第４除去部９７内に第２絶縁部９５を形成する。
【００６６】
以後は、流路形成基板１０に圧力発生室１２等の液体流路を形成し、保護基板３０及びノズルプレート２０を接合することで、本実施形態に係る記録ヘッド１を製造することができる。
【００６７】
〈実施形態２〉
実施形態１に係る記録ヘッド１では、絶縁部１５０は、絶縁性のある金属酸化膜を用いたが、このような態様に限定されない。絶縁部は、導電性を有していても、離れ電極１４０よりも電気抵抗値が高い導電性材料で形成されていてもよい。
【００６８】
図８は、実施形態２に係る記録ヘッド１の要部を示す断面図である。実施形態１と同一のものには同一の符号を付し、重複する説明は省略する。本実施形態の記録ヘッド１は、絶縁部１５０Ａの材料に導電性材料を用い、絶縁部１５０Ａの電気抵抗は離れ電極１４０よりも高い。
【００６９】
このような絶縁部１５０Ａの材料としては、電界緩和部１３０に適用できる材料を用いることができる。そして、絶縁部１５０Ａの電気抵抗を電界緩和部１３０よりも高くなるようにする。少なくとも、絶縁部１５０Ａを介して第１電極６０（第１リード電極９１）と第２電極８０（第２リード電極９２）とが短絡しない程度の電気抵抗を有するように絶縁部１５０Ａを形成する。
【００７０】
例えば、実施形態１の電界緩和部１３０のように、導電性のある材料に、別物質（不純物）のイオンを注入することで絶縁部１５０Ａを形成してもよい。または、絶縁部１５０Ａの断面積を狭くし、またＸＹ平面における長さを長くするなどして電気抵抗を高めることで絶縁部１５０Ａとしてもよい。
【００７１】
本実施形態に係る記録ヘッド１では、電界緩和部１３０と絶縁部１５０Ａとを同材料で形成することができ、製造工程を簡略化することができる。
【００７２】
〈実施形態３〉
図９は、実施形態３に係る記録ヘッド１の要部を示す断面図である。実施形態１と同一のものには同一の符号を付し、重複する説明は省略する。本実施形態の記録ヘッド１では、絶縁部１５０Ｂは、絶縁性を有する樹脂で形成されている。当該樹脂は、保護基板３０を絶縁部１５０Ｂに接着するための接着剤３５と同じものである。このような樹脂としては、例えばエポキシ系樹脂を用いることができる。
【００７３】
このように、本実施形態の記録ヘッド１は、第１電極６０と第２電極８０とを絶縁するための絶縁部１５０Ｂと、保護基板３０を絶縁部１５０Ｂに接着するための接着剤３５とが同じ材料で形成されている。
【００７４】
例えば、保護基板３０を流路形成基板１０に接着する際に、第２除去部８７及び第４除去部９７内に接着剤３５を充填させることで絶縁部１５０Ｂを形成することができる。
【００７５】
本実施形態に係る記録ヘッド１では、保護基板３０を流路形成基板１０に接着する際に、絶縁部１５０Ｂを形成することができるので、製造工程を簡略化することができる。また、接着剤３５が絶縁部１５０Ｂと一体的であるので、接着剤３５の接着強度が向上し、保護基板３０を剥がれにくくすることができる。
【００７６】
〈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、本発明の構成は上述したものに限定されるものではない。
【００７７】
実施形態１から実施形態３に係る記録ヘッド１は、第１電極６０は圧電素子３００ごとの個別電極であり、第２電極８０は圧電素子３００に共通した共通電極であったが、これに限定されない。
【００７８】
第１電極６０を圧電素子３００に共通した共通電極とし、第２電極８０を圧電素子ごとの個別電極としてもよい。このような場合では、各第２電極の一端部に電界緩和部をそれぞれ接続し、各電界緩和部に離れ電極を接続すればよい。このような態様であっても、実施形態１の記録ヘッド１と同様の作用効果を奏する。
【００７９】
実施形態１から実施形態３に係る記録ヘッド１では、絶縁部１５０を有しているが、絶縁部１５０を設けなくてもよい。例えば、離れ電極１４０と、第１リード電極９１及び導電層８２との間に絶縁部１５０を設けず、それらを第２除去部８７及び第４除去部９７で切り離すことで絶縁しておけばよい。
【００８０】
実施形態１から実施形態３に係る記録ヘッド１は、圧電体層７０上に第１リード電極９１の一部が設けられているが、このような態様に限定されない。第１リード電極９１は、圧電体層７０上ではなく、導電層８２上や第１電極６０上に設けられている態様であってもよい。
【００８１】
実施形態１から実施形態３に係る記録ヘッド１では、電界緩和部１３０は第１電界緩和部８３及び第２電界緩和部９３の複数層から構成されていた。同様に、離れ電極１４０は第１離れ電極８４及び第２離れ電極９４の複数層から構成され、絶縁部１５０は第１絶縁部８５及び第２絶縁部９５の複数層から構成されていた。しかしながら、電界緩和部１３０、離れ電極１４０及び絶縁部１５０は、このような複数層からなる構成に限定されない。
【００８２】
例えば、第１リード電極９１及び第２リード電極９２と同じ層である、第２電界緩和部９３、第２離れ電極９４及び第２絶縁部９５を設けなくてもよい。すなわち、第１電界緩和部８３、第１離れ電極８４、及び第１絶縁部８５を、それぞれ電界緩和部、離れ電極、絶縁部としてもよい。
【００８３】
なお、上記実施形態においては、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。
【００８４】
また、本発明は、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のみならず、超音波発信機等の超音波デバイス、超音波モーター、圧力センサー、焦電センサー等他の圧電デバイスにも適用することができる。このような圧電素子デバイスにおいても、信頼性を向上することができる。
【符号の説明】
【００８５】
Ｉ…インクジェット式記録装置（液体噴射装置）、１…記録ヘッド（液体噴射ヘッド）、１０…流路形成基板（基板）、５０…振動板、６０…第１電極、７０…圧電体層、８０…第２電極、８０ａ…一端部、９０…リード電極、９１…第１リード電極、９２…第２リード電極、１３０…電界緩和部、１４０…離れ電極、１５０、１５０Ａ、１５０Ｂ…絶縁部、３００…圧電素子、３１０…能動部、３２０…非能動部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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