JP2012138480A - 圧電アクチュエーター、液体噴射ヘッド、および液体噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】クラックの発生を抑制でき、高い信頼性を有する圧電アクチュエーターを提供する。
【解決手段】本発明に係る圧電アクチュエーター１００は、振動板１０と、振動板１０の上方に形成された第１電極２０と、振動板１０の上方および第１電極２０の上方に形成された圧電体３０と、圧電体３０の上方に形成された第２電極４０と、を含み、第２電極４０は、平面視において、振動板１０と第１電極２０との第１方向に沿う境界線１５に交差して、第２方向に延びて形成され、第１電極２０は、第２電極４０に比べて、第１方向の幅が大きく、第２電極４０は、境界線１５の上方に形成された第１部分４２と、第１電極２０の上方に形成され、第１方向の幅が第１部分４２より大きい第２部分４４と、を有し、平面視において、第１部分４２の第１方向には、圧電体３０の上面３６が隣接して形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、圧電アクチュエーター、液体噴射ヘッド、および液体噴射装置に関する。

例えばインクジェットプリンター等の液体噴射装置において、インク等の液滴を噴射する液体噴射ヘッドが知られている。液体噴射ヘッドは、圧力室内の圧力を変化させるために圧電アクチュエーターを備えている。圧電アクチュエーターは、上部電極および下部電極に挟まれた圧電体を有し、駆動信号等によって圧電体が変形することにより、振動板を屈曲させることができる。これにより、液体噴射ヘッドは、ノズル孔から圧力室内に供給されたインク等を噴射させることができる。

このような圧電アクチュエーターの圧電体は、上部電極および下部電極に挟まれた能動部と、上部電極および下部電極に挟まれていない非能動部と、を有する（特許文献１参照）。能動部は、駆動信号等によって能動的に駆動する部分であり、能動部と非能動部との間で応力が発生することがある。そして、この応力により圧電体にクラックが発生し、圧電アクチュエーターの信頼性が低下してしまうことがある。例えば、クラックによってリークパスが形成され、圧電体が焼損してしまうこともある。

国際公開第２００５／０２８２０７号公報

本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、クラックの発生を抑制でき、高い信頼性を有する圧電アクチュエーターを提供することにある。また、本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、上記圧電アクチュエーターを有する液体噴射ヘッドおよび液体噴射装置を提供することにある。

本発明に係る圧電アクチュエーターは、
振動板と、
前記振動板の上方に形成された第１電極と、
前記振動板の上方および前記第１電極の上方に形成された圧電体と、
前記圧電体の上方に形成された第２電極と、
を含み、
前記第２電極は、平面視において、前記振動板と前記第１電極との第１方向に沿う境界線に交差して、第２方向に延びて形成され、
前記第１電極は、前記第２電極に比べて、前記第１方向の幅が大きく、
前記第２電極は、
前記境界線の上方に形成された第１部分と、
前記第１電極の上方に形成され、前記第１方向の幅が前記第１部分より大きい第２部分と、
を有し、
平面視において、前記第１部分の前記第１方向には、前記圧電体の上面が隣接して形成されている。

このような圧電アクチュエーターによれば、振動板と第１電極との境界線の上方において、圧電体の駆動を抑制する（振動板の変位量を小さくする）ことができる。これにより、圧電体の能動部と非能動部との間の応力を緩和することができ、クラックの発生を抑制することができる。その結果、高い信頼性を有することができる。

さらに、第１部分の第１方向には、圧電体の上面が隣接して形成されている。すなわち、境界線の上方には、圧電体の非能動部が形成されている。そのため、非能動部の硬さ（重さ）によって、境界線において、圧電体の駆動を抑制することができる。したがって、能動部と非能動部との間の応力を緩和することができ、クラックの発生を抑制することができる。

なお、本発明に係る記載では、「上方」という文言を、例えば、「特定のもの（以下、「Ａ」という）の「上方」に他の特定のもの（以下、「Ｂ」という）を形成する」などと用いる場合に、Ａ上に直接Ｂを形成するような場合と、Ａ上に他のものを介してＢを形成するような場合とが含まれるものとして、「上方」という文言を用いている。

本発明に係る圧電アクチュエーターにおいて、
前記第１部分は、平面視において、前記第２電極の外周をなす第１の辺を有し、
前記第２部分は、平面視において、前記第２電極の外周をなし、前記第２方向に沿う第２の辺を有し、
前記第１の辺および前記第２の辺は、互いに鈍角で接続されていてもよい。

このような圧電アクチュエーターによれば、例えば、第１の辺および第２の辺が、直角や鋭角に接続されている場合に比べて、第１電極および第２電極の間に電圧を印加した際の電界集中を緩和することができる。

本発明に係る圧電アクチュエーターにおいて、
前記第２電極の上方および前記圧電体の側方に形成された保護層を含み、
前記保護層は、前記第２部分の上方に形成された開口部を有し
前記保護層は、平面視において、前記開口部の外周をなす複数の辺を有し、
前記複数の辺のうち、前記第１の辺に最も近い第３の辺は、前記第１の辺と平行であってもよい。

このような圧電アクチュエーターによれば、圧電体の能動部の外周からの応力が、開口部の外周の一箇所に集中することを抑制できる。

本発明に係る圧電アクチュエーターにおいて、
前記第２電極は、前記第１方向に沿って複数配列され、
複数の前記第２電極は、互いに電気的に分離された個別電極であり、
前記第１電極は、複数の前記第２電極に対して共通電極であってもよい。

このような圧電アクチュエーターによれば、高い信頼性を有することができる。

本発明に係る圧電アクチュエーターにおいて、
平面視において、前記第２部分の面積は、前記第１部分の面積より大きくてもよい。

このような圧電アクチュエーターによれば、圧電アクチュエーター全体として変位量を確保しつつ、クラックを抑制することができる。

本発明に係る圧電アクチュエーターにおいて、
前記圧電体の上面および前記圧電体の側面は、互いに鈍角で接続されていてもよい。

このような圧電アクチュエーターによれば、例えば、公知のフォトリソグラフィー技術およびエッチング技術を用いて、圧電体上に第１部分を形成する際に、仮に、マスクの合わせずれが生じたとしても、第１電極がエッチングされることを防止することができる。すなわち、圧電体の側面によって、第１電極のエッチングを防ぐことができる。

本発明に係る液体噴射ヘッドは、
本発明に係る圧電アクチュエーターを含む。

このような液体噴射ヘッドによれば、高い信頼性を有することができる。

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含む。

このような液体噴射装置によれば、高い信頼性を有することができる。

本実施形態に係る圧電アクチュエーターを模式的に示す平面図。 本実施形態に係る圧電アクチュエーターを模式的に示す断面図。 本実施形態に係る圧電アクチュエーターを模式的に示す断面図。 本実施形態に係る圧電アクチュエーターを模式的に示す断面図。 本実施形態に係る圧電アクチュエーターの製造工程を模式的に示す断面図。 本実施形態に係る圧電アクチュエーターの製造工程を模式的に示す断面図。 本実施形態に係る圧電アクチュエーターの製造工程を模式的に示す断面図。 本実施形態に係る圧電アクチュエーターの製造工程を模式的に示す断面図。 本実施形態に係る圧電アクチュエーターの製造工程を模式的に示す断面図。 本実施形態の第１変形例に係る圧電アクチュエーターを模式的に示す平面図。 本実施形態の第１変形例に係る圧電アクチュエーターを模式的に示す平面図。 本実施形態の第１変形例に係る圧電アクチュエーターを模式的に示す断面図。 本実施形態の第２変形例に係る圧電アクチュエーターを模式的に示す平面図。 本実施形態の第２変形例に係る圧電アクチュエーターを模式的に示す断面図。 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。 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。 本実施形態に係る液体噴射装置を模式的に示す斜視図。

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。

１． 圧電アクチュエーター
まず、本実施形態に係る圧電アクチュエーターについて、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る圧電アクチュエーター１００を模式的に示す平面図である。図２は、本実施形態に係る圧電アクチュエーター１００を模式的に示す図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。図３は、本実施形態に係る圧電アクチュエーター１００を模式的に示す図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。図４は、本実施形態に係る圧電アクチュエーター１００を模式的に示す図１のＩＶ−ＩＶ線断面図である。

圧電アクチュエーター１００は、図１〜図４に示すように、振動板１０と、第１電極２０と、圧電体３０と、第２電極４０と、を含む。圧電アクチュエーター１００は、例えば、基板１上に形成されている。

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の材質としては、例えば、シリコンが挙げられる。

振動板１０は、基板１上に形成されている。振動板１０は、板状の部材である。振動板の材質としては、例えば、酸化シリコン、酸化ジルコニウムなどの酸化物や、ＳＵＳ、ニッケルなどの金属、またはこれらの積層体が挙げられる。振動板１０は、可撓性を有し、圧電体３０の動作によって変形（屈曲）することができる。

第１電極２０は、振動板１０上に形成されている。第１電極２０の形状は、例えば、層状または薄膜状である。第１電極２０の厚みは、例えば、２０ｎｍ以上３００ｎｍ以下である。

第１電極２０は、図１に示すように平面視において、第１方向（図示の例ではＹ軸方向であり、以下、第１方向を「Ｙ軸方向」ともいう）の幅が、圧電体３０および第２電極４０より大きい。第１電極２０の平面形状は、特に限定されないが、例えば矩形である。

第１電極２０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との複合酸化物（ＳｒＲｕＯ_ｘ：ＳＲＯ）、ランタンとニッケルとの複合酸化物（ＬａＮｉＯ_ｘ：ＬＮＯ）が挙げられる。第１電極２０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。第１電極２０は、第２電極４０と一対になって、圧電体３０に電圧を印加するための一方の電極（例えば、圧電体３０の下方に形成された下部電極）となる。

なお、以下に述べる圧電体３０の形成には、例えば、高温（６００℃以上）の熱処理が必要となるので、基板１、振動板１０、および第１電極２０は、高温に耐えうる材料であることが望ましい。

振動板１０と第１電極２０とは、図１に示すように境界線１５を構成している。境界線１５は、振動板１０と第１電極２０とのＹ軸方向に沿った境界線である。境界線１５は、平面視において、第１電極２０の外周ということもできる。

なお、図示はしないが、第１電極２０と振動板１０との間には、例えば、両者の密着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、ジルコニウムやチタンなどの各種の金属、または、それらの酸化物の層が挙げられる。

また、図示はしないが、第１電極２０と圧電体３０との間には、例えば、圧電体３０の成膜を補助する、または特性を改善するための層が形成されていてもよい。例えば、圧電体３０の結晶方位を制御するためにチタンが成膜されていてもよい。

圧電体３０は、振動板１０上および第１電極２０上に形成されている。圧電体３０の形状は、例えば、層状または薄膜状である。圧電体３０の厚みは、例えば、３００ｎｍ以上３０００ｎｍ以下である。

圧電体３０は、図１に示すように、Ｙ軸方向に沿う境界線１５と交差して、第２方向（図示の例ではＸ軸方向であり、以下、第２方向を「Ｘ軸方向」ともいう）に延びて形成されている。図１に示す例では、圧電体３０は、Ｙ軸方向の幅を一定として、Ｘ軸方向に延びている。圧電体３０の平面形状は、例えば、矩形である。

圧電体３０は、図２に示すように、境界線１５を境として、能動部３２および非能動部３４を有する。能動部３２は、第１電極２０と第２電極４０とに挟まれており、電極２０，４０間に電圧が印加されることによって能動的に駆動することができる。非能動部３４は、第１電極２０と第２電極４０とに挟まれておらず、能動的に駆動することはできない。

圧電体３０は、図３および図４に示すように、上面３６および側面３８を有する。上面３６および側面３８は、例えば、互いに鈍角で接続されている。すなわち、圧電体３０は、上方に向かうにつれて（＋Ｚ方向に向かうにつれて）、Ｙ軸方向の幅が小さくなる形状を有する。なお、図示はしないが、上面３６および側面３８は、互いに直角で接続されていてもよい。

圧電体３０としては、ペロブスカイト型酸化物の圧電材料を用いることができる。より具体的には、圧電体３０の材質としては、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ_３）、ニオブ酸チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ，Ｎｂ）Ｏ_３）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ_３）、ニオブ酸カリウムナトリウム（（Ｋ，Ｎａ）ＮｂＯ_３）が挙げられる。圧電体３０は、圧電性を有することができる。

第２電極４０は、圧電体３０上に形成されている。第２電極４０の形状は、例えば、層状または薄膜状である。第２電極４０の厚みは、例えば、５ｎｍ以上３００ｎｍ以下である。

第２電極４０は、図１に示すように、Ｙ軸方向に沿う境界線１５と交差して、Ｘ軸方向に延びて形成されている。図１に示す例では、第２電極４０は、２つの境界線１５を跨いで形成されているが、例えば、１つの境界線１５のみを跨いで形成されていてもよい。

第２電極４０としては、第１電極２０の材質として列挙した上記材料を用いることができる。第２電極４０は、第１電極２０と一対になって、圧電体３０に電圧を印加するための他方の電極（例えば、圧電体３０の上方に形成された上部電極）となる。

第２電極４０は、第１部分４２と、第２部分４４と、を有する。第１部分４２は、境界線１５の上方に形成されている。すなわち、第１部分４２は、平面視において境界線１５と重なっている。第１部分４２は、図１および図２に示すように、能動部３２と非能動部３４との境界線を跨いで、両者の上に形成されているともいえる。第１部分４２の平面形状は、図１に示すように、例えば、矩形である。第１部分４２の平面形状は、境界線１５に関して線対称であってもよい。図示の例では、第１部分４２は、２つ設けられているが、１つでもよい。

図１および図３に示すように、第１部分４２のＹ軸方向の幅Ｗ１は、圧電体３０の上面３６のＹ軸方向の幅Ｗ３より小さい。そのため、圧電体３０の上面３６は、第１部分４２と接している部分と、第１部分４２と接していない部分（例えば露出している部分）と、を有する。すなわち、図１に示すように平面視において、第１部分４２のＹ軸方向には、上面３６が隣接して形成されている。図示の例では、上面３６は、Ｙ軸方向から第１部分４２を挟むように形成されている。つまり、境界線１５上の近傍の能動部３２は、図３に示すように、非能動部３４に挟まれ形成されている。

第２部分４４は、第１電極２０の上方に形成されている。より具体的には、第２部分は、平面視において、第１電極２０の外周の内側に形成されている。第２部分４４は、能動部３２上に形成されているともいえる。第２部分４４は、第１部分４２と連続しており、図１および図２に示す例では、第２部分４４は、２つの第１部分４２に挟まれて形成されている。第２部分４４の平面形状は、図１に示すように、例えば、矩形である。第２部分４４の幅Ｗ２は、第１部分４２の幅Ｗ１より大きい。図１に示す例では、第２部分４４の面積は、第１部分４２の面積より大きい。第２部分４４の幅Ｗ２は、図１および図４に示すように、圧電体３０の上面３６の幅Ｗ３と等しくてもよい。

第２電極４０は、図１および図２に示すように、さらに、第３部分４６を有していてもよい。第３部分４６は、第１部分４２と連続し、振動板１０の上方（非能動部３４上）に形成されている。第３部分４６は、第２部分４４が圧電体３０（能動部３２）に電圧を印加するための電流経路となる部分である。第３部分４６のＹ軸方向の幅は、例えば、第１部分４２のＷ１の幅より大きい。これにより、第１部分４２を設けることによる抵抗の増大を抑えることができ、効率よく圧電体３０に電圧を印加することができる。

本実施形態に係る圧電アクチュエーター１００は、例えば、以下の特徴を有する。

圧電アクチュエーター１００によれば、第２電極４０の第１部分４２の幅Ｗ１は、第２部分４４の幅Ｗ２に比べて小さい。すなわち、振動板１０と第１電極２０との境界線１５上方の能動部３２の幅（Ｙ軸方向の幅）は小さい。そのため、境界線１５の上方において、圧電体３０の駆動を抑制する（振動板１０の変位量を小さくする）ことができる。これにより、圧電体３０の能動部３２と非能動部３４との間の応力を緩和することができ、クラックの発生を抑制することができる。その結果、圧電アクチュエーター１００は、高い信頼性を有することができる。

さらに、第１部分４２のＹ軸方向には、圧電体３０の上面３６が隣接して形成されている。すなわち、境界線１５の上方には、圧電体３０の非能動部３４が形成されている。そのため、非能動部３４の硬さによって、境界線１５において、圧電体３０の駆動を抑制することができる。したがって、能動部３２と非能動部３４との間の応力を緩和することができ、クラックの発生を抑制することができる。

圧電アクチュエーター１００によれば、平面視において、第２部分４４の面積は、第１部分４２の面積より大きい。そのため、圧電アクチュエーター１００全体として変位量を確保しつつ、クラックを抑制することができる。

圧電アクチュエーター１００によれば、圧電体３０の上面３６および側面３８は、互いに鈍角で接続されている。そのため、例えば、公知のフォトリソグラフィー技術およびエッチング技術を用いて、圧電体３０上に第１部分４２を形成する際に、仮に、マスクの合わせずれが生じたとしても、第１電極２０がエッチングされることを防止することができる。すなわち、側面３８によって、第１電極２０のエッチングを防ぐことができる。

２． 圧電アクチュエーターの製造方法
次に、本実施形態に係る圧電アクチュエーターの製造方法について、図面を参照しながら説明する。図５〜図７は、本実施形態に係る圧電アクチュエーター１００の製造工程を模式的に示す断面図であって、図３に対応している。

図５に示すように、基板１上に、振動板１０を形成する。振動板１０は、例えば、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。

次に、振動板１０上に、第１電極２０を形成する。第１電極２０は、例えば、導電層（図示せず）を成膜した後、該導電層をパターニングすることにより形成される。導電層は、例えば、スパッタ法、真空蒸着法、ＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）法、めっき法により成膜される。

次に、振動板１０上および第１電極２０上に圧電体層３０ａを形成する。圧電体層３０ａは、例えば、スパッタ法、レーザーアブレーション法、ＭＯＣＶＤ法、ゾルゲル法、ＭＯＤ（Metal Organic Deposition）法などにより成膜される。

図６に示すように、圧電体層３０ａをパターニングして、圧電体３０を形成する。パターニングは、圧電体３０の側面３８が、上面３６に鈍角に接続するように行うことができる。

図７に示すように、全面に導電層４０ａを成膜する。導電層４０ａは、例えば、スパッタ法、真空蒸着法、ＭＯＣＶＤ法により成膜される。

図３に示すように、例えば、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術によって、導電層４０ａをパターニングして、第２電極４０を形成する。パターニングは、圧電体３０の上面３６が、露出するように行う。すなわち、第２電極４０の第１部分４２の幅Ｗ１が、圧電体３０の上面３６の幅Ｗ３より、小さくなるようにパターニングを行う。

なお、上述のように、圧電体３０の上面３６および側面３８は、互いに鈍角に接続している。そのため、導電層４０ａのパターニングの際に、仮に、マスクの合わせずれが生じたとしても、側面３８によって、第１電極２０がエッチングされることを防止することができる。

以上の工程により、本実施形態に係る圧電アクチュエーター１００を製造することができる。

以上では、圧電体層３０ａのパターニングと導電層４０ａのパターニングとを別々の工程で行ったが、以下のとおり、同一の工程で行うこともできる。

すなわち、圧電体層３０ａを成膜した後、図８に示すように、圧電体層３０ａ上に導電層４０ａを成膜する。

次に、図９に示すように、例えば、公知のフォトリソグラフィー技術およびエッチング技術によって圧電体層３０ａと導電層４０aとを同時にパターニングし、圧電体３０を形成する。このとき、圧電体３０の側面３８が、上面３６に鈍角に接続することが望ましい。

このように導電層４０aを成膜後にパターニングすることで、圧電体層３０ａと導電層４０ａとの間の界面を良好に保つことができる。すなわち、パターニングによるプロセスダメージを回避することができ、圧電体３０の圧電特性を向上させることができる。

次に、図３に示すように、例えば、公知のフォトリソグラフィー技術およびエッチング技術によって導電層４０ａのパターニングを行い、第１部４２を有する第２電極４０を形成する。パターニングは、圧電体３０の上面３６が、露出するように行う。すなわち、第２電極４０の第１部分４２の幅Ｗ１が、圧電体３０の上面３６の幅Ｗ３より、小さくなるようにパターニングを行う。

なお、上述のように、圧電体３０の上面３６および側面３８は、互いに鈍角に接続していることが望ましいが、この場合、第１部分４２を形成するためのパターニングにおいて、仮に、マスクの合わせずれが生じたとしても、側面３８によって、第１電極２０がエッチングされることを防止することができる。

圧電アクチュエーター１００の製造方法によれば、クラックの発生を抑制でき、高い信頼性を有する圧電アクチュエーター１００を製造することができる。

３． 圧電アクチュエーターの変形例
次に、本実施形態の変形例に係る圧電アクチュエーターについて、図面を参照しながら説明する。以下、本実施形態の変形例に係る圧電アクチュエーターにおいて、本実施形態に係る圧電アクチュエーター１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

３．１． 第１変形例
図１０は、本実施形態の第１変形例に係る圧電アクチュエーター２００を模式的に示す平面図である。図１１は、本実施形態の第１変形例に係る圧電アクチュエーター２００を模式的に示す平面図であって、図１０に示す第１部分４２と第２部分４４との接合部分近傍の拡大図である。図１２は、本実施形態の第１変形例に係る圧電アクチュエーター２００を模式的に示す図１０のＸＩＩ−ＸＩＩ線断面図である。なお、便宜上、図１０および図１１では、保護層５０の図示を省略している（開口部５２は図示している。）。

圧電アクチュエーター２００は、図１２に示すように、保護層５０を有する。保護層５０は、第２電極４０上および圧電体３０の側方（側面３８）に形成されている。さらに、図示の例では、保護層５０は、第１電極２０上にも形成されている。保護層５０の材質としては、例えば、酸化アルミニウムや酸化シリコン、ポリイミド等の有機保護膜が挙げられる。保護層５０は、圧電体３０に水分等が侵入することを抑制することができる。

保護層５０は、開口部５２を有することができる。開口部５２は、第２電極４０の第２部分４４上に形成されている。例えば、圧電アクチュエーター２００は、保護層５０によって駆動が制限され変位量が減少する場合があるが、開口部５２を形成することにより、保護層５０の影響を小さくし、変位量の減少を抑えることができる。

圧電アクチュエーター２００では、第１部分４２は、図１１に示すように平面視において、第２電極４０の外周をなす辺４２ａ（第１の辺ともいえる）および辺４２ｂを有する。辺４２ａおよび辺４２ｂは、互いに鈍角α１で接続されている。辺４２ｂは、例えば、振動板１０および第１電極２０の境界線１５と交差し、Ｘ軸方向に沿っている。

第２部分４４は、第２電極４０の外周をなす辺４４ａ（第２の辺ともいえる）を有する。辺４４ａは、辺４２ａに鈍角α２で接続されて、Ｘ軸方向に沿っている。

保護層５０は、図１１に示すように平面視において、開口部５２の外周をなす辺５２ａ，５２ｂ，５２ｃを有する。辺５２ａ（第３の辺ともいえる）は、例えば、Ｘ軸方向に沿う辺５２ｂに鈍角α３で接続し、Ｙ軸方向に沿う辺５２ｃに鈍角α４で接続されている。辺５２ａは、開口部５２の外周をなす辺のうち最も辺４２ａに近く、辺５２ａおよび辺４２ａは、互いに平行である。

なお、図１１に示す例では、鈍角α１〜α４は、互いに同じ角度であるが、互いに異なる角度であってもよい。

圧電アクチュエーター２００によれば、辺４２ａは、辺４２ｂ，４４ａに鈍角で接続している。そのため、例えば、辺が直角や鋭角に接続されている場合に比べて、電極２０，４０間に電圧を印加した際の電界集中を緩和することができる。

圧電アクチュエーター２００によれば、辺５２ａは、開口部５２の外周をなす辺のうち最も辺４２ａに近く、辺５２ａおよび辺４２ａは、互いに平行である。そのため、圧電体３０の能動部の外周からの応力が、開口部５２の外周の一箇所に集中することを抑制できる。

３．２． 第２変形例
図１３は、本実施形態の第２変形例に係る圧電アクチュエーター３００を模式的に示す平面図である。図１４は、本実施形態の第２変形例に係る圧電アクチュエーター３００を模式的に示す図１３のＸＩＶ−ＸＩＶ線断面図である。

圧電アクチュエーター３００では、図１３および図１４に示すように、第２電極４０は、Ｙ軸方向に沿って複数配列されている。同様に、圧電体３０もＹ軸方向に沿って複数配列されている。図示の例では、第２電極４０は、３つ設けられているが、その数は特に限定されない。複数の第２電極４０は、互いに電気的に分離されており、個別電極として機能する。すなわち、複数の圧電体３０に対して、個別に電圧を印加することができる。一方、第１電極２０は、複数の第２電極４０に対して１つ設けられており、共通電極として機能する。

４． 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って、図４に対応するものである。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。

液体噴射ヘッド６００は、本発明に係る圧電アクチュエーターを有する。以下では、本発明に係る圧電アクチュエーターとして、圧電アクチュエーター１００を用いた例について説明する。

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、ノズル板６１０と、流路形成基板６２０と、圧電アクチュエーター１００と、筐体６３０と、を含む。なお、図１６では、圧電アクチュエーター１００を簡略化して図示している。

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。

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、シリコンが挙げられる。流路形成基板６２０がノズル板６１０と振動板１０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。図１６に示す例では、リザーバー６２４と、供給口６２６と、圧力発生室６２２と、が区別されているが、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。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。

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１０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１０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。

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。

圧電アクチュエーター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。圧電アクチュエーター１００は、駆動回路（図示せず）に電気的に接続され、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１０は、圧電体３０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。

筐体６３０は、図１６に示すように、ノズル板６１０、流路形成基板６２０、および圧電アクチュエーター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。

液体噴射ヘッド６００によれば、信頼性の高い圧電アクチュエーター１００を有する。したがって、液体噴射ヘッド６００は、高い信頼性を有することができる。

なお、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。

５． 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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

液体噴射装置７００によれば、信頼性の高い液体噴射ヘッド６００を有する。したがって、液体噴射装置７００は、高い信頼性を有することができる。

なお、上述した実施形態および変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば、各実施形態および各変形例を適宜組み合わせることも可能である。

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。したがって、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。

１ 基体、１０ 振動板、１５ 境界線、２０ 第１電極、３０ 圧電体、
３２ 能動部、３４ 非能動部、３６ 上面、３８ 側面、４０ 第２電極、
４２ 第１部分、４４ 第２部分、４６ 第３部分、５０ 保護層、５２ 開口部、
１００〜３００ 圧電アクチュエーター、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

Claims (8)

1. 振動板と、
   前記振動板の上方に形成された第１電極と、
   前記振動板の上方および前記第１電極の上方に形成された圧電体と、
   前記圧電体の上方に形成された第２電極と、
   を含み、
   前記第２電極は、平面視において、前記振動板と前記第１電極との第１方向に沿う境界線に交差して、第２方向に延びて形成され、
   前記第１電極は、前記第２電極に比べて、前記第１方向の幅が大きく、
   前記第２電極は、
   前記境界線の上方に形成された第１部分と、
   前記第１電極の上方に形成され、前記第１方向の幅が前記第１部分より大きい第２部分と、
   を有し、
   平面視において、前記第１部分の前記第１方向には、前記圧電体の上面が隣接して形成されている、圧電アクチュエーター。
2. 請求項１において、
   前記第１部分は、平面視において、前記第２電極の外周をなす第１の辺を有し、
   前記第２部分は、平面視において、前記第２電極の外周をなし、前記第２方向に沿う第２の辺を有し、
   前記第１の辺および前記第２の辺は、互いに鈍角で接続されている、圧電アクチュエーター。
3. 請求項２において、
   前記第２電極の上方および前記圧電体の側方に形成された保護層を含み、
   前記保護層は、前記第２部分の上方に形成された開口部を有し
   前記保護層は、平面視において、前記開口部の外周をなす複数の辺を有し、
   前記複数の辺のうち、前記第１の辺に最も近い第３の辺は、前記第１の辺と平行である、圧電アクチュエーター。
4. 請求項１ないし３のいずれか１項において、
   前記第２電極は、前記第１方向に沿って複数配列され、
   複数の前記第２電極は、互いに電気的に分離された個別電極であり、
   前記第１電極は、複数の前記第２電極に対して共通電極である、圧電アクチュエーター。
5. 請求項１ないし４のいずれか１項において、
   平面視において、前記第２部分の面積は、前記第１部分の面積より大きい、圧電アクチュエーター。
6. 請求項１ないし５のいずれか１項において、
   前記圧電体の上面および前記圧電体の側面は、互いに鈍角で接続されている、圧電アクチュエーター。
7. 請求項１ないし６のいずれか１項に記載の圧電アクチュエーターを含む、液体噴射ヘッド。
8. 請求項７に記載の液体噴射ヘッドを含む、液体噴射装置。

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