JP5724432B2 - 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

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、圧力発生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層を有し、駆動信号等によって圧電体層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、ノズル孔から圧力発生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層は、上部電極および下部電極に挟まれた駆動領域と、上部電極および下部電極に挟まれていない非駆動領域と、を有する（特許文献１参照）。駆動領域の内側では、駆動信号等により電界が印加されるため、圧電体層が能動的に変形するが、駆動領域の外側である非駆動領域では、電界がほとんど印加されないため、圧電体層は能動的に変形することができない。そのため、駆動領域と非駆動領域との境界付近において、歪などの応力が局所的に集中し、圧電体層にクラックを生じる可能性がある。

以上から、駆動領域と非駆動領域との境界付近において、クラックが生じにくく、信頼性が向上した圧電アクチュエーター等が望まれている。

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。

（１）本発明に係る圧電アクチュエーターは、
基面を有する振動板と、
前記振動板の前記基面の上に形成された第１電極と、
前記振動板の前記基面の上および前記第１電極の上に形成された圧電体層層と、
前記圧電体層層の上において、第１の方向に延びるように形成された第２電極と、
を含み、
前記第２電極は、第１の幅を有する第１の部分と、前記第１の幅よりも小さい第２の幅を有する第２の部分と、前記第１の部分と前記第２の部分とを接続する第３の部分と、を有し、
前記第１電極は、前記基面の法線方向から見た平面図において前記第１電極の外周をなし、第１の方向と直交する第２の方向に延びる、第１の辺を有し、
前記第２電極の前記第３の部分は、前記第１電極の前記第１の辺の上方に配置され、前記第３の部分の第３の幅は、前記第１の部分から前記第２の部分へ向かうほど狭くなる。

このような圧電アクチュエーターによれば、第２電極が、幅が前記第１の部分から前記第２の部分へ向かうほど狭くなる第３の部分を備える。これにより、圧電体層の駆動領域の境界面に、直角または鋭角な内角を有する角部が形成されないため、駆動領域と非駆動領域の境界周辺における応力の過度な集中を緩和させることができる。したがって、応力の集中を起因としたクラックの発生を抑制することができ、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ができる。

さらに、このような圧電アクチュエーターによれば、能動領域およびその周辺の圧電体層に接触する第１電極の端面を第１の辺のみとすることができる。このような構造によれば、圧電体層の製造段階において、圧電体層のより多くの部分を第１電極の上面において結晶成長させることができる。したがって、圧電体層をクラックが発生しにくく信頼性の高い圧電体層とすることができる。

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。

（２）本発明に係る圧電アクチュエーターにおいて、
前記第３の部分は、前記平面図において、前記第２電極の外周をなす第２の辺を有し、
前記第１電極の前記第１の辺の上方における仮想線と前記第２の辺とが形成する角部の角度であって、前記第１の部分側の角度は鈍角であってもよい。

（３）本発明に係る圧電アクチュエーターにおいて、
前記第３の部分の前記第２の辺は、直線を含んでいてもよい。

（４）本発明に係る圧電アクチュエーターにおいて、
前記第３の部分の前記第２の辺は、弧状曲線を含んでいてもよい。

（５）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２方向に沿って複数並列され、
複数の前記第２電極は、互い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。

（６）本発明に係る圧電アクチュエーターにおいて、
前記第２の部分に電気的に接続され、前記第２の幅以上の幅を有する第４の部分をさらに含んでいてもよい。

（７）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。

（８）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平面図。 本実施形態の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（Ａ）および図１（Ｂ）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（Ａ）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（Ａ）のＩＩＡ−ＩＩＡ線断面図である。図２（Ｂ）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（Ａ）のＩＩＢ−ＩＩＢ線断面図である。図３（Ａ）は、図１（Ａ）の本実施形態に係る圧電アクチュエーター１００の要部を模式的に示す拡大平面図であり、図３（Ｂ）は、図１（Ｂ）の本実施形態に係る圧電アクチュエーター１００の要部を模式的に示す拡大平面図である。

なお、本発明に係る記載では、「平面図」という文言を、例えば、後述される基板１の基面（圧電アクチュエーター１００が形成される面）の法線方向から対象物を見た場合の平面図であるとする。

圧電アクチュエーター１００は、図１（Ａ）〜図２（Ｂ）に示すように、振動板１０と、第１電極２０と、圧電体層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、圧電体層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Ｘ軸方向であり、以下、第１方向を「Ｘ軸方向」ともいう）における端面２１を有する。端面２１は、平面図において、第１電極２０の外周をなし、Ｘ軸方向と直交する第２の方向（以下、第２方向を「Ｙ軸方向」ともいう））に延びる第１の辺２１を構成する。

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（ＳｒＲｕＯｘ：ＳＲＯ）、ランタンとニッケルとの複合酸化物（ＬａＮｉＯｘ：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、圧電体層３０に電圧を印加するための一方の電極（例えば、圧電体層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層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。

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と圧電体層３０との間には、例えば、圧電体層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、圧電体層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。

圧電体層３０は、図１（Ａ）〜図２（Ｂ）に示すように、振動板１０上および第１電極２０上に形成されている。圧電体層３０の形状は、例えば、層状または薄膜状である。圧電体層３０の厚みは、例えば、３００ｎｍ以上３０００ｎｍ以下である。

圧電体層３０は、図１に示すように、Ｙ軸方向に沿う第１の辺２１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、圧電体層３０は、Ｙ軸方向における幅を一定として、Ｘ軸方向に延びている。圧電体層３０の平面形状は、例えば、矩形である。

圧電体層３０は、図２（Ａ）および図２（Ｂ）に示すように、第１の辺２１の上方を境として、駆動領域３２および非駆動領域３４を有する。駆動領域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。非駆動領域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。

圧電体層３０は、図２（Ａ）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てもよい。すなわち、圧電体層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し、側面３８はテーパー状の側面であってもよい。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。

圧電体層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、圧電体層３０の材質としては、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３）、ニオブ酸チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ，Ｎｂ）Ｏ３）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）、ニオブ酸カリウムナトリウム（（Ｋ，Ｎａ）ＮｂＯ３）が挙げられる。圧電体層３０は、圧電性を有することができる。

第２電極４０は、圧電体層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（Ａ）〜図２（Ｂ）に示すように、Ｙ軸方向に沿う第１の辺２１と交差して、Ｘ軸方向（第１の方向）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つの第１の辺２１を跨いで形成されているが、例えば、１つの第１の辺２１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、圧電体層３０に電圧を印加するための他方の電極（例えば、圧電体層３０の上方に形成された上部電極）となる。

第２電極４０は、図１（Ａ）、図１（Ｂ）および図２（Ｂ）に示すように、第１の幅Ｗ１を有する第１の部分４１と、第１の幅Ｗ１よりも小さい第２の幅Ｗ２を有する第２の部分４２と、第１の部分４１と第２の部分４２とを接続する第３の部分４３と、を有する。ここで、図示はされないが、第２の部分４２は第２電極４０のＸ軸方向の両端に配置されず、一方の端部のみに配置されていてもよい。つまりは、第３の部分４３が、第２電極４０のＸ軸方向における一方の端部であってもよい。

第３の部分４３は、図１（Ａ）、図１（Ｂ）、図２（Ｂ）、図３（Ａ）および図３（Ｂ）に示すように、第１電極２０の第１の辺２１の上方に配置される。すなわち、第３部分４３は、平面視において第１の辺２１の一部と重なっている。これによれば、圧電体層３０の駆動領域３２のＸ軸方向における端面であって、Ｙ軸方向に沿う端面が、第３の部分４３の下方に配置される。詳細は後述される。

第３の部分４３の第３の幅Ｗ３（図１（Ａ）および図１（Ｂ）には図示せず）は、第１の部分４１から第２の部分４２へ向かうほど狭くなる。しがたって、第３の幅Ｗ３は、Ｗ１＞Ｗ３＞Ｗ２を満たす。

第３の部分４３は、図３（Ａ）および図３（Ｂ）に示すように、平面図において、第２電極の外周をなす第２の辺４４を有する。また、第１の部分４１は、平面図において、第２電極の外周をなす第３の辺４５を有する。また、第２の部分４２は、平面図において、第２電極の外周をなす第４の辺４６を有する。第２の辺４４は、第３の辺４５と第４の辺４６とを接続する辺である。図３（Ａ）に示すように、第２の辺４４と、第３の辺４５との接続部を接続部Ｃとする。接続部Ｃの内角（第２の辺４４と第３の辺４５とが形成する角部の内角）をβとする。ここで、角度βは鈍角である。また、第２の辺４４と、第４の辺４６との接続部を接続部Ｄとする。図１（Ｂ）および図３（Ｂ）に示すように、第２の辺４４が曲線である場合も同様である。

図１（Ａ）および図３（Ａ）に示すように、第３の部分４３の第２の辺４４は、直線からなっていてもよい。また、図１（Ｂ）および図３（Ｂ）に示すように、第３の部分４３の第２の辺４４は、弧状曲線からなっていてもよい。このとき弧状曲線とは、平面視において第２電極４０の外側方向に凸な弧状曲線である。

上述のように、第３の部分４３は、第１電極２０の第１の辺２１の上方に配置される。言い換えれば、第１の辺２１の上方の仮想線を仮想線Ａとしたとき、Ｙ軸方向に延びる仮想線Ａは、第２の辺４４と交差する。ここで、仮想線Ａと第２の辺４４とが形成する角部の角度をαとする。ここで、角度αは、図３（Ａ）および図３（Ｂ）に示すように、第２電極４０の中央部（第１の部分４１）側に向く角度であり、鈍角である。

ただし、第２の辺４４と仮想線Ａとは接続部Ｃ上を除いて交差する。つまりは、仮想線Ａは、第２の辺４４の一方の端部である接続部Ｄ上において第２の辺４４と交差してもよいが、第２の辺４４の他方の端部である接続部Ｃ上においては、第２の辺４４と交差しない。これは、能動領域３２の平面視における角部に直角または鋭角となる角部を形成しないためである。

ここで、図３（Ａ）における仮想線Ｂは、従来技術に係る圧電アクチュエーターの第２電極の外周をなす辺の位置を示すものである。従来技術においては、仮想線Ａと仮想線Ｂとの交点における角度γが、駆動領域の平面視における角部を形成し、その角部の内角は直角であった。この場合、第１の辺２１の左右で発生する応力の差が上下の角部の間に渡って発生してしまう。したがって、このような角部においては、応力が集中しやすく、角部周辺においてクラック発生の可能性があった。しかしながら、本実施形態に係る圧電アクチュエーター１００によれば、能動領域３２の平面視における角部の角度が全て鈍角からなり、直角または鋭角となる角部を形成しないため、上記の応力の差の発生する長さが減少し、従来技術にかかる角部と比べて発生する応力を低減することができる。

また、より好適には、図３（Ｂ）に示すように、第２の辺４４が、弧状の曲線からなり、接続部Ｃにおいて角部が形成されずに第２の辺４４と第３の辺４５とが連続している形態において、仮想線Ａが接続部Ｄ上に配置されていてもよい。これによれば、駆動領域３２の平面視における外形は角部を有さない。言い換えれば、駆動領域３２のＺ軸方向に沿った側面である境界面は、角部を有さず、滑らかに連続した平面によって形成される。これによれば、境界面領域において発生する応力をより効果的に抑制することができ、圧電アクチュエーター１００の信頼性をより向上させることができる。

ここで、図示はされないが、第３の部分４３は、図３（Ａ）と図３（Ｂ）との形態を合わせた形態であってもよい。言い換えれば、第２の辺４４は、部分的に直線で構成され、接続部Ｃ周辺の第２の辺４４においては、弧状の曲線からなり、角部を形成しないように、第２の辺４４と第３の辺４５とが連続していてもよい。

第２電極４０は、第２の部分４２に電気的に接続され、第２の幅Ｗ２以上の幅を有する第４の部分４７をさらに含んでいてもよい。第４の部分４７は、図示されない駆動回路と電気的に接続される部分であり、リード配線であってもよい。第４の部分４７は、第２の部分４２から次第に幅が広くなる部分と、幅が一定な部分を有していてもよい。第４の部分４７の最大の配線幅は、第１の幅Ｗ１と同じであってもよい。もしくは、第４の部分４７の最大の配線幅は、第１の幅Ｗ１よりも大きくてもよい。これによれば、第２電極４０の電気抵抗値を小さくすることができ、配線自体の電気抵抗による電圧降下を低減することができるため、圧電素子の変位を一定とし、圧電アクチュエーター１００の信頼性を向上させることができる。図示はされないが、第４の部分４７は、例えば金などの電気抵抗値が比較的小さく導電性が良好な導電材料から形成されていてもよい。

図示はされないが、第１電極２０から圧電体層３０の側面３８を経由し第２電極４０の上面まで至るように保護膜を形成してもよい。

図４は、本実施形態に係る圧電アクチュエーター１００の変形例であ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５は、本実施形態に係る圧電アクチュエーター２００を模式的に示す図４のＶ−Ｖ線断面図である。

図４および図５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、圧電体層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、複数の圧電体層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。

本実施形態に係る圧電アクチュエーター１００（２００）は、例えば、以下の特徴を有する。

圧電アクチュエーター１００（２００）によれば、第２電極４０の第３の部分４３が、第１電極２０の第１の辺２１の上方に配置され、第１の辺２１の上方の仮想線を仮想線Ａとしたとき、Ｙ軸方向に延びる仮想線Ａは、第２の辺４４と交差する。これによれば、第１電極２０の第１の辺２１をＹ軸方向に延びるような形状を維持しつつ、駆動領域３２の平面視における外周が、直角または鋭角となる角部を含まないように形成することができる。これにより、圧電体層３０の駆動領域３２と非駆動領域３４との境界面周辺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（２００）は、高い信頼性を有することができる。

さらに、上述のように、圧電アクチュエーター１００（２００）によれば、第１電極２０の形状を、第１の辺２１がＹ軸方向に延びるような形状を維持することができる。したがって、第１電極２０の上に形成される圧電体層３０の結晶成長界面において第１電極２０の端面上において成長する圧電体層３０を最小限とすることができ、圧電体層３０の信頼性を低下させることなく、クラックの発生を抑制することができる。詳細は後述される。

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６〜図１０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２（Ａ）に対応している。

図６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上に圧電体層層３０ａを形成する。圧電体層層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７に示すように、圧電体層層３０ａをパターニングして、圧電体層３０を形成する。パターニングは、圧電体層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。このように、圧電アクチュエーター１００の形態を採用することにより、圧電体層３０のより多くの部分を第１電極１０の上面において形成することができる。

図８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２（Ａ）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。

なお、上述のように、圧電体層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、圧電体層層３０ａを成膜した後、図９に示すように、圧電体層層３０ａ上に導電層４０ａを成膜する。

次に、図１０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層３０ａと導電層４０ａとを同時にパターニングし、圧電体層３０および第２電極４０を形成する。このとき、圧電体層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、圧電体層３０の信頼性を向上させることができる。

なお、上述のように、圧電体層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． 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１１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１２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１１および図１２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１２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１１および図１２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１２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１２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１２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１２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１２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、圧電体層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１２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（２００）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。

４． 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１３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１３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、２０ 第１電極、２１ 第１の辺、３０ 圧電体層、
３２ 駆動領域、３４ 非駆動領域、３６ 上面、３８ 側面、４０ 第２電極、
４１ 第１部分、４２ 第２部分、４３ 第３部分、４４ 第２の辺、
４５ 第３の辺、４６ 第４の辺、４７ 第４の部分、
１００、２００ 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 (6)

1. 基面を有する振動板と、
   前記振動板の前記基面の上に形成された第１電極と、
   前記振動板の前記基面の上および前記第１電極の上に形成された圧電体層層と、
   前記圧電体層層の上において、第１の方向に延びるように形成された第２電極と、
   を含み、
   前記第２電極は、第１の幅を有する第１の部分と、前記第１の幅よりも小さい第２の幅を有する第２の部分と、前記第１の部分と前記第２の部分とを接続する第３の部分と、を有し、
   前記第１電極は、前記基面の法線方向から見た平面図において前記第１電極の外周をなし、第１の方向と直交する第２の方向に延びる、第１の辺を有し、
   前記第２電極の前記第３の部分は、前記第１電極の前記第１の辺の上方に配置され、前記第３の部分の第３の幅は、前記第１の部分から前記第２の部分へ向かうほど狭くなり、
   前記第３の部分は、前記平面図において、前記第２電極の外周をなす第２の辺を有し、
   前記第２の辺は、直線を含む圧電アクチュエーター。
2. 請求項１において、
   前記第１電極の前記第１の辺の上方における仮想線と前記第２の辺とが形成する角部の角度であって、前記第１の部分側の角度は鈍角である、圧電アクチュエーター。
3. 請求項１または２のいずれか１項において、
   前記第２電極は、前記第２方向に沿って複数並列され、
   複数の前記第２電極は、互い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。
4. 請求項１ないし３のいずれか１項において、
   前記第２の部分に接続され、前記第２の幅以上の幅を有する第４の部分をさらに含む、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項に記載の圧電アクチュエーターを含む、液体噴射ヘッド。
6. 請求項５に記載の液体噴射ヘッドを含む、液体噴射装置。

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