JP6268935B2 - 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置 - Google Patents

Description

本発明は、ノズル開口から液体を噴射する液体噴射ヘッド及び液体噴射装置に関し、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及びインクジェット式記録装置に関する。

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は、ノズル開口に連通する圧力発生室が設けられた流路形成基板の一方面側に圧電アクチュエーターを備え、圧電アクチュエーターの駆動によって圧力発生室内のインクに圧力変化を生じさせて、ノズル開口からインク滴を吐出させる。

このようなインクジェット式記録ヘッドに用いられる圧電アクチュエーターは、例えば、流路形成基板の一方面側に設けられた第１電極と、第１電極上に設けられた圧電体層と、圧電体層上に設けられた第２電極と、を具備し、第１電極を複数の圧力発生室に亘って連続して設けることで共通電極とし、圧電体層及び第２電極を各圧力発生室毎に切り分けて設けることで第２電極を個別電極とする構成が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

このような圧電アクチュエーターは、第１電極６０と第２電極８０とが近接した状態で露出されていると、圧電体層７０の表面を電流がリークし、圧電体層７０が破壊されてしまう。このため、少なくとも圧電体層７０の側面を酸化アルミニウム等の絶縁性を有する保護膜によって覆うことで、電流のリークによる破壊を抑制している。

しかしながら、圧電体層の側面を保護膜で覆った場合、材料及び工程が増えることから高コストになってしまうという問題がある。また、保護膜のエッチングのばらつきによって保護膜に形成された開口部等の位置にばらつきが生じ、圧電アクチュエーターの変位特性にばらつきが生じてしまうという問題がある。

このため、第１電極を個別電極とし、第２電極を共通電極として、第１電極を圧電体層で覆うことで、保護膜を設けないようにした構成が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００１−２６０３５７号公報 特開２０１１−１９４７８３号公報

しかしながら、特許文献２の構成では、圧電アクチュエーターの実質的な駆動部である能動部の端部に応力が集中し、能動部の端部にクラック等の破壊が発生してしまう虞があるという問題がある。

また、特許文献２の能動部を保護膜等で覆うと、材料や工程が増えることから高コストになってしまうという問題や、保護膜のエッチングのばらつきによって能動部の変位特性にばらつきが生じてしまうという問題がある。
なお、このような問題はインクジェット式記録ヘッドに限定されず、インク以外の液体を噴射する液体噴射ヘッドにおいても同様に存在する。

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破壊を抑制することができると共にコストを低減して、圧電アクチュエーターの駆動ばらつきを抑制することができる液体噴射ヘッド及び液体噴射装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明の態様は、液体を噴射するノズル開口に連通する圧力発生室に圧力変化を生じさせる圧電アクチュエーターが設けられたアクチュエーター基板を具備する液体噴射ヘッドであって、前記圧電アクチュエーターは、前記アクチュエーター基板側に設けられた個別電極と、該個別電極上に設けられた圧電体層と、該圧電体層上に設けられた共通電極と、を具備し、前記圧電アクチュエーターの実質的な駆動部である能動部の端部において、前記共通電極を覆う接着剤が設けられてい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、アクチュエーター基板側に個別電極を設けることで、個別電極を圧電体層で覆うことができ、圧電体層の表面を保護膜等で覆わなくても、個別電極と共通電極との間で電流がリークするのを抑制することができる。したがって、保護膜のエッチングのばらつきによる能動部の変位ばらつきの発生を抑制して、コストを低減することができる。また、能動部の端部に接着剤を設けることで、能動部の端部に応力が集中するのを抑制して、圧電アクチュエーターの破壊を抑制することができる。

ここで、前記アクチュエーター基板の前記能動部の外側に接着剤で接合された保護基板を具備し、前記保護基板と前記アクチュエーター基板とを接合する接着剤と連続して前記能動部の端部を覆う接着剤が形成されていることが好ましい。これによれば、保護基板にアクチュエーター基板から剥離する方向に応力が印加されたとしても、保護基板の接合面のみが剥離し、能動部の端部を覆う接着剤の剥離を抑制することができる。

また、前記アクチュエーター基板の前記圧電アクチュエーター側には、保護基板が接着剤を介して接合され、該保護基板の接合面には、前記能動部に相対向する領域に溝が形成されており、該溝内でメニスカスが形成された接着剤によって前記能動部の端部が覆われていることが好ましい。これによれば、保護基板にアクチュエーター基板から剥離する方向に応力が印加されたとしても、保護基板の溝の両側の接合面のみが剥離し、能動部の端部を覆う溝内の接着剤の剥離を抑制することができる。

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、接着剤の剥離を抑制してコストを低減した液体噴射装置を実現できる。

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。 本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの要部を分解した斜視図である。 本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの断面図である。 本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの要部を拡大した断面図である。 本発明の実施形態２に係る記録ヘッドの要部を拡大した断面図である。 本発明の実施形態３に係る記録ヘッドの要部を拡大した断面図である。 本発明の一実施形態に係る液体噴射装置を示す概略図である。

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斜視図であり、図２は、インクジェット式記録ヘッドの要部を拡大した斜視図であり、図３はインクジェット式記録ヘッドの第２の方向Ｙの断面図であり、図４は図３の要部を拡大した図である。

図示するように、本実施形態のインクジェット式記録ヘッドＩは、ヘッド本体１１、ケース部材４０等の複数の部材を備え、これら複数の部材が接着剤等によって接合されている。本実施形態では、ヘッド本体１１は、本実施形態のアクチュエーター基板である流路形成基板１０と、連通板１５と、ノズルプレート２０と、保護基板３０と、コンプライアンス基板４５と、を具備する。

図２に示すように、ヘッド本体１１を構成する流路形成基板１０は、圧電アクチュエーター３００が設けられたアクチュエーター基板である。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１３によって区画された圧力発生室１２がインクを吐出する複数のノズル開口２１（図１参照）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。また、流路形成基板１０には、圧力発生室１２が第１の方向Ｘに並設された列が複数列、本実施形態では、２列設けられている。この圧力発生室１２が第１の方向Ｘに沿って形成された圧力発生室１２の列が複数列設された列設方向を、以降、第２の方向Ｙと称する。さらに、本実施形態では、第１の方向Ｘ及び第２の方向Ｙに直交する方向を、以降、第３の方向Ｚと称する。

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、当該圧力発生室１２よりも開口面積が狭く、圧力発生室１２に流入するインクの流路抵抗を付与する供給路等が設けられていてもよい。

また、図３及び図４に示すように、流路形成基板１０の一方面側には、連通板１５が接合されている。また、連通板１５には、各圧力発生室１２に連通する複数のノズル開口２１が穿設されたノズルプレート２０が接合されている。

連通板１５には、圧力発生室１２とノズル開口２１とを連通するノズル連通路１６が設けられている。連通板１５は、流路形成基板１０よりも大きな面積を有し、ノズルプレート２０は流路形成基板１０よりも小さい面積を有する。このようにノズルプレート２０の面積を比較的小さくすることでコストの削減を図ることができる。

また、連通板１５には、マニホールド１００の一部を構成する第１マニホールド部１７と、第２マニホールド部１８とが設けられている。
第１マニホールド部１７は、連通板１５を第３の方向Ｚに貫通して設けられている。
また、第２マニホールド部１８は、連通板１５を第３の方向Ｚに貫通することなく、連通板１５のノズルプレート２０側に開口して第３の方向Ｚの途中まで設けられている。

さらに、連通板１５には、圧力発生室１２の第２の方向Ｙの一端部に連通する供給連通路１９が、各圧力発生室１２毎に独立して設けられている。この供給連通路１９は、第２マニホールド部１８と圧力発生室１２とを連通する。

ノズルプレート２０には、各圧力発生室１２とノズル連通路１６を介して連通するノズル開口２１が形成されている。すなわち、ノズル開口２１は、同じ種類の液体であるインクを噴射するものが第１の方向Ｘに並設され、この第１の方向Ｘに並設されたノズル開口２１の列が第２の方向Ｙに２列形成されている。

一方、図４に示すように、流路形成基板１０の連通板１５とは反対面側には、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、例えば、流路形成基板１０を第３の方向Ｚの一方面側、本実施形態では、連通板１５が接合される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。なお、振動板５０は、上述したものに限定されず、例えば、弾性膜５１のみで構成されていてもよく、絶縁体膜５２のみで構成されていてもよい。また、振動板５０は、弾性膜５１、絶縁体膜５２に加えて、他の膜を有するものであってもよい。また、振動板５０の材料は上述したものに限定されるものではない。
また、振動板５０上には、圧電アクチュエーター３００が設けられている。ここで、圧電アクチュエーター３００について、図２〜図４を参照して更に詳細に説明する。

図示するように、圧電アクチュエーター３００を構成する第１電極６０は、圧力発生室１２毎に切り分けられて、後述する能動部３１０毎に独立する個別電極を構成する。この第１電極６０は、圧力発生室の第１の方向Ｘにおいては、圧力発生室１２の幅よりも狭い幅で形成されている。すなわち、圧力発生室１２の第１の方向Ｘにおいて、第１電極６０の端部は、圧力発生室１２に対抗する領域の内側に位置している。また、第２の方向Ｙにおいて、第１電極６０の両端部は、それぞれ圧力発生室１２の外側まで延設されている。なお、第１電極６０の材料は、導電性を有する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）等の貴金属が好適に用いられる。

圧電体層７０は、第２の方向Ｙが所定の幅となるように、第１の方向Ｘに亘って連続して設けられている。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の長さよりも広い。このため、圧力発生室１２の第２の方向Ｙでは、圧電体層７０は圧力発生室１２の外側まで設けられている。

圧力発生室１２の第２の方向Ｙにおいて、圧電体層７０のインク供給路側の端部は、第１電極６０の端部よりも外側に位置している。すなわち、第１電極６０の端部は圧電体層７０によって覆われている。また、圧電体層７０のノズル開口２１側の端部は、第１電極６０の端部よりも内側、すなわち、圧力発生室１２側に位置しており、第１電極６０のノズル開口２１側の端部は、圧電体層７０に覆われていない。

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ＡＢＯ_３で示されるペロブスカイト型酸化物からなることができ、Ａは、鉛を含み、Ｂは、ジルコニウムおよびチタンのうちの少なくとも一方を含むことができる。前記Ｂは、例えば、さらに、ニオブを含むことができる。具体的には、圧電体層７０としては、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ_３：ＰＺＴ）、シリコンを含むニオブ酸チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ，Ｎｂ）Ｏ_３：ＰＺＴＮＳ）などを用いることができる。

また、圧電体層７０は、鉛を含まない非鉛系圧電材料、例えば、鉄酸ビスマスや鉄酸マンガン酸ビスマスと、チタン酸バリウムやチタン酸ビスマスカリウムとを含むペロブスカイト構造を有する複合酸化物などとしてもよい。

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。

このような圧電体層７０には、各隔壁１３に対応する凹部７１が形成されている。この凹部７１の第１の方向Ｘの幅は、各隔壁１３の第１の方向の幅と略同一、もしくはそれよりも広くなっている。これにより、振動板５０の圧力発生室１２の第２の方向Ｙの端部に対向する部分、いわゆる振動板５０の腕部の剛性が押さえられるため、圧電アクチュエーター３００を良好に変位させることができる。

第２電極８０は、圧電体層７０の第１電極６０とは反対面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。本実施形態では、第２電極８０は、圧電体層７０側に設けられた第１層８１と、第１層８１の圧電体層７０とは反対側に設けられた第２層８２と、を具備する。

第１層８１は、詳しくは後述するが、本実施形態では、例えば、圧電体層７０上にイリジウムからなるイリジウム層を形成し、イリジウム層上にチタンからなるチタン層を形成した後、加熱することで酸化したもの、すなわち、酸化イリジウムと酸化チタンとを有する。ちなみに、第１層８１のイリジウム層は、加熱処理した際に圧電体層７０を構成する成分が第１層８１中に拡散し過ぎるのを抑制すると共にチタン層の成分が圧電体層７０中に拡散するのを抑制するための拡散防止層としても機能する。また、第１層８１のチタン層は、圧電体層７０の表面、すなわち、第２電極８０側の過剰な成分、例えば、鉛を含む圧電体層７０の場合には、圧電体層７０の表面の過剰鉛を吸着して、圧電体層７０の圧電特性を向上する役割を有する。このような第１層８１は、圧電体層７０上のみ、すなわち、圧電体層７０の流路形成基板１０とは反対側の表面上のみに形成されている。

また、第２電極８０を構成する第２層８２は、導電性を有する材料、例えば、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、金（Ａｕ）等の金属材料を用いることができる。もちろん、第２層８２は、上記金属材料の単一材料であっても、複数の材料が混合した複数材料であってもよい。また、第１層８１と第２層８２との間に、チタン等を設けるようにしてもよい。

このような第２層８２は、本実施形態では、第１層８１上と、第１層８１が設けられていない圧電体層７０の側面上と、第１電極６０上と、に亘って連続して設けられている。ちなみに、第１層８１上の第２層８２と、第１電極６０上の第２層８２とは、除去部８３を介して電気的に切断されている。すなわち、第１層８１上の第２層８２と、第１電極６０上の第２層８２とは、同一層からなるが電気的に不連続となるように形成されている。ここで、除去部８３は、圧電体層７０上のノズル開口２１側に設けられており、第２電極８０を、すなわち、第１層８１及び第２層８２を厚さ方向（第１層８１と第２層８２との積層方向）に貫通して電気的に切断するものである。このような除去部８３は、第１の方向Ｘに亘って連続して第２電極８０を厚さ方向に貫通して設けられている。

なお、第２の方向Ｙにおいて、第２電極８０のインク供給側の端部は、圧電体層７０よりも圧力発生室１２側に設けられている。すなわち、圧電体層７０は、インク供給側において第２電極８０よりも外側まで延設されて設けられている。

このような第１電極６０、圧電体層７０及び第２電極８０で構成される圧電アクチュエーター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。そして、両電極６０，８０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。これに対して、圧電体層７０に圧電歪みが生じない部分を非能動部と称する。また、圧電体層７０に圧電歪みが生じる能動部３１０において、圧力発生室１２に対向する部分を可撓部と称し、圧力発生室１２の外側の部分を非可撓部と称する。

本実施形態では、第２の方向Ｙにおいて、第１電極６０、圧電体層７０及び第２電極８０の全てが圧力発生室１２の外側まで連続的に設けられている。すなわち能動部３１０が圧力発生室１２の外側まで連続的に設けられている。このため、能動部３１０のうち圧電アクチュエーター３００の圧力発生室１２に対向する部分が可撓部となり、圧力発生室１２の外側の部分が非可撓部となっている。

すなわち、本実施形態では、図４に示すように、能動部３１０の第２の方向Ｙの端部は、リード電極９０とは反対側で第２電極８０の端部と、リード電極９０側で除去部８３による第２電極８０の端部とによって規定されている。

また、能動部３１０の第１の方向Ｘの端部は、第１電極６０によって規定されている。そして、第１電極６０の第１の方向Ｘの端部は、圧力発生室１２に相対向する領域内に設けられている。したがって、能動部３１０の第１の方向Ｘの端部は、可撓部に設けられていることになり、第１の方向Ｘにおいて、能動部３１０と非能動部との境界における応力が振動板の変形によって開放される。このため、能動部３１０の第１の方向Ｘの端部における応力集中に起因する焼損やクラック等の破壊を抑制することができる。

このような圧電アクチュエーター３００では、第１電極６０の主要部分を圧電体層７０が覆っているため、第１電極６０と第２電極８０との間で電流がリークすることがなく、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。ちなみに、第１電極６０と第２電極８０とが近接した状態で露出されていると、圧電体層７０の表面を電流がリークし、圧電体層７０が破壊されてしまう。なお、第１電極６０と第２電極８０とが露出されていても距離が近くなければ、電流のリークは発生しない。

このような圧電アクチュエーター３００の第１電極６０と、第２電極８０とには、それぞれ個別リード電極９１及び共通リード電極９２が接続されている。なお、以降、個別リード電極９１及び共通リード電極９２を合わせてリード電極９０と称する。

個別リード電極９１及び共通リード電極９２は、本実施形態では、同一層からなるが、電気的に不連続となるように形成されている。具体的には、リード電極９０は、流路形成基板１０側に設けられた密着層１９１と、密着層１９１上に設けられた導電層１９２と、を具備する。

密着層１９１は、第２電極８０、第１電極６０及び振動板５０等と導電層１９２との密着性を向上させるためのものであり、例えば、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケルクロム（ＮｉＣｒ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、酸化チタン（ＴｉＯ_Ｘ）、チタンタングステン（ＴｉＷ）等からなる群から選択される少なくとも一種を用いることができる。また、密着層１９１は、導電層１９２よりもイオン化傾向が高い材料が好ましく、できるだけイオン化傾向の高い材料を用いるのが好適である。このようにイオン化傾向の高い材料の密着層１９１を用いることで、導電層１９２とその他の層との密着性を向上することができる。すなわち、密着層１９１は、イオン化傾向、すなわち、反応性に比例して密着性が高まるものであるため、導電層１９２よりも密着性を向上させるためには、導電層１９２よりもイオン化傾向が高い材料を用いるのが好ましく、その中でもできるだけ高いイオン化傾向の材料を用いるのが好適である。本実施形態では、密着層１９１としてニッケルクロム（ＮｉＣｒ）を用いた。なお、ニッケルクロムは、柔軟性に富んでいるので、亀裂等が入りにくく、密着性に優れた材料である。もちろん、密着層１９１は、単一の層であっても、複数層が積層されたものであってもよく、単一材料であっても、複数の材料が混合した複数材料であってもよい。

導電層１９２は、密着層１９１上に設けられており、導電性に優れた材料、すなわち、電気抵抗が低い材料が好ましい。このような導電層１９２の材料としては、例えば、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）等を含む材料が挙げられる。もちろん、導電層１９２は、単一層であっても複数層であってもよく、単一材料であっても複数材料が混合した複数材料であってもよい。

ここで、個別リード電極９１は、圧電体層７０の外側に設けられた第１電極６０上から振動板５０上まで引き出されている。
また、共通リード電極９２は、第１の方向Ｘの両端部において、第２電極８０上から振動板５０上まで第２の方向Ｙに引き出されている。

また、共通リード電極９２は、第２の方向Ｙにおいて、圧力発生室１２の壁面上に、すなわち、可撓部と非可撓部との境界部分に跨って設けられた延設部９３を有する。延設部９３は、複数の能動部３１０の第１の方向Ｘに亘って連続して設けられており、第１の方向Ｘの両端部で共通リード電極９２に連続する。すなわち、延設部９３を有する共通リード電極９２は、保護基板３０側から平面視した際に、能動部３１０の周囲を囲むように連続して配置されている。このように、延設部９３を設けることで、可撓部と非可撓部との境界における応力集中における圧電体層７０の破壊を抑制することができる。また、共通リード電極９２が可撓部上には実質的に形成されていないため、能動部３１０の変位低下を抑えることができる。

このようなリード電極９０が形成された圧電アクチュエーター３００の能動部３１０を規定する能動部３１０の第２の方向Ｙの端部、すなわち、第２電極８０の端部は、接着剤２００によって覆われている。

すなわち、能動部３１０の第２の方向Ｙの端部は、本実施形態では、第２電極８０によって規定されている。具体的には、第２の方向Ｙにおいて、個別リード電極９１側の端部は、除去部８３によって除去された第２電極８０の端部が規定し、個別リード電極９１とは反対側の端部は、第２電極８０の端部が規定している。このため、第２電極８０の端部が能動部３１０となり、この能動部３１０の端部を接着剤２００で覆っていることになる。なお、本実施形態では、除去部８３内に接着剤２００を充填することにより、能動部３１０の第２電極８０の第２の方向Ｙの一方の端部を接着剤２００によって覆っている。また、能動部３１０の第２電極８０の第２の方向Ｙの他方の端部は、圧電体層７０の端部よりも内側に配置されているため、接着剤２００は、第２電極８０の端部と圧電体層７０の第２電極８０に覆われていない表面とに跨がって形成されることで、接着剤２００が第２電極８０の端部を覆っている。このような接着剤２００としては、例えば、エポキシ系樹脂、ウレタン系樹脂、シリコン系樹脂、ポリイミド系樹脂等を用いることができる。

このように、能動部３１０の第２電極８０の端部を接着剤２００で覆うことにより、能動部３１０の端部の剛性を向上して、能動部３１０と非能動部との境界における応力集中による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。

また、接着剤は、能動部３１０の第２電極８０の端部を覆っているものの、能動部３１０を第２の方向Ｙに亘って連続して覆っていない。したがって、能動部３１０の主要部、すなわち、圧力発生室１２の第２の方向Ｙの中央部に相対向する領域を接着剤２００で覆わないようにすることで、接着剤２００が能動部３１０の変位を阻害するのを抑制することができる。また、接着剤２００が能動部３１０を覆う位置にずれが生じても、接着剤２００は、能動部３１０の端部のみを覆っているため、能動部３１０の変位量が大きく変化するのを抑制することができる。

また、流路形成基板１０の圧電アクチュエーター３００側の面には、流路形成基板１０と略同じ大きさを有する保護基板３０が接合されている。保護基板３０は、圧電アクチュエーター３００を保護するための空間である保持部３１を有する。保持部３１は、保護基板３０を貫通することなく、当該保護基板３０の流路形成基板１０側に開口する凹形状を有する。この保持部３１の周囲には、先端面が流路形成基板１０に接合される脚部３３が形成されている。

また、保護基板３０には、厚さ方向（流路形成基板１０と保護基板３０との積層方向）に貫通する貫通孔３２が設けられている。リード電極９０の圧電アクチュエーター３００に接続された端部とは反対側の端部が貫通孔３２内に延設され、貫通孔３２内でリード電極９０と駆動ＩＣ等の駆動回路１２０を実装した配線基板１２１とが電気的に接続されている。なお、配線基板１２１とリード電極９０との接続方法は、特に限定されず、例えば、異方性導電性接着剤（ＡＣＰ、ＡＣＦ）や、非導電性接着剤（ＮＣＰ）、半田等の金属を用いた溶接等が挙げられる。

このような保護基板３０の脚部３３の先端面が流路形成基板１０に接着剤２０１を介して接合されている。なお、本実施形態では、保護基板３０の脚部３３は、圧電アクチュエーター３００の外側で接合されている。すなわち、本実施形態の保護基板３０は、圧電アクチュエーター３００に直接接合されていない。具体的には、保護基板３０の第２の方向Ｙの一方の脚部３３は、振動板５０上にリード電極９０に跨がって接着剤２０１によって接合されている。また、保護基板３０の第２の方向Ｙの他方の脚部３３は、振動板５０上に接着剤２０１によって接合されている。このように、本実施形態では、保護基板３０が流路形成基板１０の圧電アクチュエーター３００に直接接合されていないため、保護基板３０や保護基板３０を流路形成基板１０に接合する接着剤２０１が圧電アクチュエーター３００の変位を阻害するのを抑制することができる。

また、保護基板３０が、圧電アクチュエーター３００の能動部３１０の端部等に接合されていないため、保護基板３０が流路形成基板１０から剥離される方向に応力が印加されたとしても、保護基板３０が流路形成基板１０から剥離されるだけで、能動部３１０の端部を覆う接着剤２００等が剥離されるのを抑制することができる。これにより、能動部３１０の端部の応力集中による破壊を確実に抑制することができる。

なお、本実施形態では、流路形成基板１０と保護基板３０とを接着剤２０１を介して接合するようにしたが、特にこれに限定されず、例えば、金属膜同士を当接させて接合する金属接合等を用いるようにしてもよい。

また、このような構成のヘッド本体１１には、複数の圧力発生室１２に連通するマニホールド１００をヘッド本体１１と共に画成するケース部材４０が固定されている。ケース部材４０は、平面視において上述した連通板１５と略同一形状を有し、保護基板３０に接合されると共に、上述した連通板１５にも接合されている。具体的には、ケース部材４０は、保護基板３０側に流路形成基板１０及び保護基板３０が収容される深さの凹部４１を有する。この凹部４１は、保護基板３０の流路形成基板１０に接合された面よりも広い開口面積を有する。そして、凹部４１に流路形成基板１０等が収容された状態で凹部４１のノズルプレート２０側の開口面が連通板１５によって封止されている。これにより、流路形成基板１０の外周部には、ケース部材４０とヘッド本体１１とによって第３マニホールド部４２が画成されている。そして、連通板１５に設けられた第１マニホールド部１７及び第２マニホールド部１８と、ケース部材４０とヘッド本体１１とによって画成された第３マニホールド部４２と、によって本実施形態のマニホールド１００が構成されている。

なお、ケース部材４０の材料としては、例えば、樹脂や金属等を用いることができる。ちなみに、ケース部材４０として、樹脂材料を成形することにより、低コストで量産することができる。

また、連通板１５の第１マニホールド部１７及び第２マニホールド部１８が開口する面には、コンプライアンス基板４５が設けられている。このコンプライアンス基板４５が、第１マニホールド部１７と第２マニホールド部１８の液体噴射面側の開口を封止している。

このようなコンプライアンス基板４５は、本実施形態では、封止膜４６と、固定基板４７と、を具備する。封止膜４６は、可撓性を有する薄膜（例えば、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）やステンレス鋼（ＳＵＳ）等により形成された厚さが２０μｍ以下の薄膜）からなり、固定基板４７は、ステンレス鋼（ＳＵＳ）等の金属等の硬質の材料で形成される。この固定基板４７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４８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４６のみで封止された可撓部であるコンプライアンス部となっている。

なお、ケース部材４０には、マニホールド１００に連通して各マニホールド１００にインクを供給するための導入路４４が設けられている。また、ケース部材４０には、保護基板３０の貫通孔３２に連通して配線基板１２１が挿通される接続口４３が設けられている。

このような構成のインクジェット式記録ヘッドＩでは、インクを噴射する際に、液体貯留手段から導入路４４を介してインクを取り込み、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に対応する各圧電アクチュエーター３００に電圧を印加することにより、圧電アクチュエーター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。

（実施形態２）
図５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を拡大した断面図である。なお、上述した実施形態１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。

図５に示すように、本実施形態では、保護基板３０は、その脚部３３が、圧電アクチュエーター３００の能動部３１０の外側、すなわち、圧電アクチュエーター３００の非能動部に接着剤２０２によって接合されている。そして、流路形成基板１０と保護基板３０とを接着する接着剤２０２が延設されて能動部３１０の第２電極８０の第２の方向Ｙの端部が覆われている。すなわち、流路形成基板１０と保護基板３０とを接着する接着剤２０２と、能動部３１０の第２電極８０の端部を覆う接着剤２０２とが、同一の接着剤からなり、且つ連続して設けられている。

このように、保護基板３０を能動部３１０の外側に接合する接着剤２０２によって、能動部３１０の第２電極８０の端部を覆うためには、例えば、保護基板３０に接着剤２０２を塗布し、当該接着剤２０２の硬化温度よりも低い温度で加熱する。これにより、接着剤２０２は、ある程度の粘度を保ったまま保持される（仮硬化工程）。このような保護基板３０の接着剤２０２を流路形成基板１０に押しつけることで、接着剤２０２を保護基板３０の脚部３３に相対向する領域から、脚部３３に相対向する領域の外側、すなわち、能動部３１０の第２電極８０の端部まで流れ出させる。そして、接着剤２０２を硬化温度で加熱する（本硬化）。このように、接着剤２０２を本硬化した際に、接着剤２０２は流れ出さず、流路形成基板１０と保護基板３０とを接着剤２０２で接合することができると共に、接着剤２０２で能動部３１０の第２電極８０の端部を覆うことができる。

このような構成のインクジェット式記録ヘッドＩでは、流路形成基板１０と保護基板３０とを接着する接着剤と、能動部３１０の第２電極８０の端部を覆う接着剤とを異なる接着剤、又は同一の接着剤だとしても離れた位置に配置した場合などに比べて、能動部３１０の端部に接着剤を塗布する工程を省略することができるので、製造コストを低減することができる。

また、保護基板３０に流路形成基板１０から剥離される方向に応力が印加されたとしても、保護基板３０の脚部３３に相対向する領域が剥離されるだけで、能動部３１０の端部の接着剤２０２が剥離されるのを抑制することができる。したがって、能動部３１０の端部への応力集中による破壊を確実に抑制することができる。

また、本実施形態では、保護基板３０が圧電アクチュエーター３００の非能動部に接合されているため、上述した実施形態１に比べて、流路形成基板１０に保護基板３０を接着する領域が不要となり、流路形成基板１０及び保護基板３０の第２の方向Ｙの小型化を図ることができる。

なお、本実施形態では、保護基板３０に脚部３３を設け、脚部３３を圧電アクチュエーター３００に接合するようにしたが、特にこれに限定されず、脚部３３を設けないようにしてもよい。

（実施形態３）
図６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を拡大した断面図である。なお、上述した実施形態１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。

図６に示すように、本実施形態では、保護基板３０の脚部３３には、流路形成基板１０に相対向する面に開口する溝部３４が設けられている。そして、保護基板３０は、第２の方向Ｙにおいて、脚部３３の端部に跨がって接着剤２０３で接合されている。すなわち、保護基板３０の各脚部３３は、溝部３４の第２の方向Ｙの両側の面が、それぞれ圧電アクチュエーター３００の能動部３１０と非能動部とに接合されている。つまり、溝部３４は、能動部３１０の第２電極８０の端部に相対向して設けられている。この溝部３４内には、接着剤２０３がメニスカスを形成した状態で充填されており、溝部３４内の接着剤２０３によって、能動部３１０の第２電極８０の第２の方向Ｙの端部が覆われている。
すなわち、流路形成基板１０と保護基板３０とを接着する接着剤２０３が、能動部３１０の第２電極８０の端部を覆う接着剤２０３を兼ねている。

このように、保護基板３０を能動部３１０の外側に接合する接着剤２０３によって、能動部３１０の第２電極８０の端部を覆うためには、例えば、保護基板３０に接着剤２０３を塗布し、当該接着剤２０３の硬化温度よりも低い温度で加熱する。これにより、接着剤２０３は、ある程度の粘度を保ったまま保持される（仮硬化工程）。また、本実施形態では、溝部３４が形成されているので、接着剤２０３は、溝部３４内に所定量保持される。このような保護基板３０の接着剤２０３を流路形成基板１０に押しつけて、接着剤２０３を硬化温度で加熱する（本硬化）。このように、接着剤２０３を本硬化した際に、接着剤２０３は流れ出さず、保護基板３０の脚部３３と圧電アクチュエーター３００との間に保持されると共に溝部３４内に保持されて、流路形成基板１０と保護基板３０とを接着剤２０３で接合することができると共に、接着剤２０３で能動部３１０の第２電極８０の端部を覆うことができる。

すなわち、本実施形態では、脚部３３に溝部３４を形成することで、接着剤２０３の量を調整することができる。このため、接着剤２０３が能動部３１０の第２の方向Ｙの中央側に流れ出すのを抑制して、能動部３１０が流れ出した接着剤２０３によって変位が阻害されるのを抑制することができる。

また、保護基板３０に流路形成基板１０から剥離される方向に応力が印加されたとしても、脚部３３の圧電アクチュエーター３００に接合された領域のみが剥離し、溝部３４の接着剤２０３の剥離を抑制することができる。したがって、圧電アクチュエーター３００の能動部３１０の端部への応力集中による破壊を抑制することができる。

さらに、本実施形態では、保護基板３０が流路形成基板１０の圧電アクチュエーター３００に接合されているため、上述した実施形態１に比べて、流路形成基板１０に保護基板３０を接着する領域が不要となり、流路形成基板１０及び保護基板３０の第２の方向Ｙの小型化を図ることができる。

（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、本発明の基本的な構成は上述したものに限定されるものではない。
例えば、上述した各実施形態では、圧電アクチュエーター３００が設けられたアクチュエーター基板として流路形成基板１０を例示したが、アクチュエーター基板は、圧電アクチュエーター３００が設けられた基板であれば、特にこれに限定されるものではない。

また、上述した各実施形態では、引き出し配線であるリード電極９０として、密着層１９１と、導電層１９２とを具備するものを例示したが、特にこれに限定されず、単一層であっても、また、密着層１９１と導電層１９２との間に他の層が介在してもよい。さらに、導電層１９２の密着層１９１とは反対側に他の層を有するものであってもよい。

また、上述した各実施形態では、アクチュエーター基板である流路形成基板１０に保護基板３０を接合するようにしたが、特にこれに限定されず、保護基板３０を設けないようにしてもよい。

さらに、上述した各実施形態の構成を組み合わせるようにしてもよい。すなわち、能動部３１０の第２の方向Ｙの両側の端部において、各実施形態の構造を組み合わせるようにしてもよい。

また、インクジェット式記録ヘッドＩは、例えば、図７に示すように、インクジェット式記録装置ＩＩに搭載される。インクジェット式記録ヘッドＩを有するヘッドユニット１は、液体貯留手段であるインクカートリッジ１Ａ及び１Ｂが着脱可能に設けられ、このヘッドユニット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。このヘッドユニット１は、例えば、ブラックインク組成物及びカラーインク組成物を噴射する。

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、ヘッドユニット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。

なお、上述した例では、インクジェット式記録装置ＩＩとして、インクジェット式記録ヘッドＩ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ＩＩは、例えば、インクジェット式記録ヘッドＩ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。

また、上述した例では、インクジェット式記録装置ＩＩは、液体貯留手段であるインクカートリッジ１Ａ及び１Ｂ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、貯留手段とインクジェット式記録ヘッドＩ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。

また、上述の実施形態では、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本発明を説明したが、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る。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の他、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る。

Ｉ インクジェット式記録ヘッド（液体噴射ヘッド）、 ＩＩ インクジェット式記録装置（液体噴射装置）、 １ インクジェット式ヘッドユニット（液体噴射ヘッドユニット）、 １０ 流路形成基板（アクチュエーター基板）、 １１ ヘッド本体、 １２ 圧力発生室、 １５ 連通板、 ２０ ノズルプレート、 ２１ ノズル開口、 ３０ 保護基板、 ３３ 脚部、 ３４ 溝部、 ４０ ケース部材、 ４５ コンプライアンス基板、 ５０ 振動板、 ６０ 第１電極、 ７０ 圧電体層、 ８０ 第２電極、 ８１ 第１層、 ８２ 第２層、 ９０ リード電極、 ９３ 延設部、 １００ マニホールド、 １２０ 駆動回路、 １２１ 配線基板、 １９１ 密着層、 １９２ 導電層、 ２００、２０１、２０２、２０３ 接着剤

Claims (2)

1. 液体を噴射するノズル開口に連通する圧力発生室に圧力変化を生じさせる圧電アクチュエーターが設けられたアクチュエーター基板と、前記圧電アクチュエーターを保護する保護基板と、を具備する液体噴射ヘッドであって、
   前記圧電アクチュエーターは、前記アクチュエーター基板側に設けられた個別電極と、前記個別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共通電極と、を具備し、
   前記アクチュエーター基板の前記圧電アクチュエーター側には、前記保護基板が接着剤を介して接合され、
   前記保護基板の接合面には、前記圧電アクチュエーターの能動部に相対向する領域に溝が形成されており、
   前記溝内でメニスカスが形成された前記接着剤によって前記能動部の端部が覆われていることを特徴とする液体噴射ヘッド。
2. 請求項１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。

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