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技術 液体噴射ヘッドおよび液体噴射装置

出願人 セイコーエプソン株式会社
発明者 平井栄樹濱口敏昭
出願日 2015年1月29日 (3年11ヶ月経過) 出願番号 2015-015218
公開日 2016年8月4日 (2年5ヶ月経過) 公開番号 2016-137679
状態 特許登録済
技術分野 インクジェット(粒子形成、飛翔制御)
主要キーワード スタガ配置 各供給流路 オーバル形状 各分岐流路 平板材 圧電素子毎 液体貯留室 中継配線
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (16)

課題

圧電素子を構成する圧電体層の破損を防止する。

解決手段

液体噴射ヘッドは、Y方向に沿う尺状の圧力室SCの壁面を構成する振動部と、圧力室SCとは反対側で振動部に設置された圧電素子38と、圧電素子38を外部配線電気的に接続するための引出部642とを具備し、圧電素子38は、第1電極62および第2電極80と、第1電極62と第2電極80との間の圧電体層70とを含み、第1電極62は、平面視で第2電極80に内包される平面形状で圧力室SCの内側に形成され、引出部642は、平面視で、第1電極62の周縁から、圧力室SCの内周縁のうちY方向に沿う長辺を跨ぐように形成される。

概要

背景

複数の圧力室の各々の壁面を構成する振動板圧力室毎圧電素子により振動させることで各圧力室内の液体ノズルから噴射する構造の液体噴射ヘッドが従来から提案されている。例えば特許文献1には、圧電素子毎に個別に形成された第1電極と複数の圧電素子にわたる第2電極との間に圧電体層を形成した圧電素子が開示されている。第1電極は、圧力室に沿って直線状に形成されて平面視で圧力室の外側まで延在する(すなわち、第1電極が平面視で圧力室の短辺を跨ぐ)とともに端部が外部配線に接続される。

概要

圧電素子を構成する圧電体層の破損を防止する。液体噴射ヘッドは、Y方向に沿う尺状の圧力室SCの壁面を構成する振動部と、圧力室SCとは反対側で振動部に設置された圧電素子38と、圧電素子38を外部配線に電気的に接続するための引出部642とを具備し、圧電素子38は、第1電極62および第2電極80と、第1電極62と第2電極80との間の圧電体層70とを含み、第1電極62は、平面視で第2電極80に内包される平面形状で圧力室SCの内側に形成され、引出部642は、平面視で、第1電極62の周縁から、圧力室SCの内周縁のうちY方向に沿う長辺を跨ぐように形成される。

目的

本発明は、圧電素子を構成する圧電体層の破損の防止を目的とする

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

第1方向に沿う長尺状の圧力室の壁面を構成する振動部と、前記圧力室とは反対側で前記振動部に設置された圧電素子と、前記圧電素子を外部配線電気的に接続するための引出部とを具備し、前記圧電素子は、第1電極および第2電極と、前記第1電極と前記第2電極との間の圧電体層とを含み、前記第1電極は、平面視で前記第2電極に内包される平面形状で前記圧力室の内側に形成され、前記引出部は、平面視で、前記第1電極の周縁から、前記圧力室の内周縁のうち前記第1方向に沿う長辺を跨ぐように形成される液体噴射ヘッド

請求項2

前記第1方向に交差する第2方向に沿って配列する複数の前記圧電素子を具備する請求項1の液体噴射ヘッド。

請求項3

前記第1電極および前記第2電極は、前記圧電素子毎に形成された個別電極であり、前記複数の圧電素子の前記第1電極は、前記引出部を介して共通配線に電気的に接続される請求項2の液体噴射ヘッド。

請求項4

前記複数の圧電素子のうち前記第2方向に沿って相互に隣合う第1圧電素子および第2圧電素子の対毎に、前記共通配線に電気的に接続された中継配線が形成され、前記各対の前記第1圧電素子に対応する前記引出部と当該対の前記第2圧電素子に対応する前記引出部とは、当該対に対応する前記中継配線に共通に接続される請求項3の液体噴射ヘッド。

請求項5

前記第1電極は、前記圧電素子毎に個別に形成された個別電極であり、前記第2電極は、前記複数の圧電素子にわたり連続する共通電極である請求項2の液体噴射ヘッド。

請求項6

前記圧電体層は、前記複数の圧電素子にわたり連続し、前記第2方向に沿って相互に隣合う圧電素子の間には前記第1方向に長尺な切欠部が形成され、前記引出部は、前記切欠部からみて前記第1方向の一方側に形成される請求項1から請求項5の液体噴射ヘッド。

請求項7

請求項1から請求項6の何れかの液体噴射ヘッドを具備する液体噴射装置

技術分野

0001

本発明は、圧電素子を利用してインク等の液体噴射する技術に関する。

背景技術

0002

複数の圧力室の各々の壁面を構成する振動板圧力室毎の圧電素子により振動させることで各圧力室内の液体をノズルから噴射する構造の液体噴射ヘッドが従来から提案されている。例えば特許文献1には、圧電素子毎に個別に形成された第1電極と複数の圧電素子にわたる第2電極との間に圧電体層を形成した圧電素子が開示されている。第1電極は、圧力室に沿って直線状に形成されて平面視で圧力室の外側まで延在する(すなわち、第1電極が平面視で圧力室の短辺を跨ぐ)とともに端部が外部配線に接続される。

先行技術

0003

特開2014−83797号公報

発明が解決しようとする課題

0004

圧電体層のうち第1電極と第2電極との間の電界に応じた圧電効果で変形する領域(以下「能動部」という)とそれ以外の非能動部との境界には応力が発生し易い。他方、振動板のうち圧力室の短辺に沿う領域は、圧力室の長辺に沿う領域と比較して変形し難い。特許文献1の構成では、平面視で圧力室の短辺を跨ぐように第1電極が形成されるから、圧電体層のうち能動部と非能動部との境界近傍の応力による圧電体層の変形が振動板により拘束され、結果的に圧電体層が破損(焼損)する可能性がある。以上の事情を考慮して、本発明は、圧電素子を構成する圧電体層の破損の防止を目的とする。

課題を解決するための手段

0005

以上の課題を解決するために、本発明の液体噴射ヘッドは、第1方向に沿う長尺状の圧力室の壁面を構成する振動部と、圧力室とは反対側で振動部に設置された圧電素子と、圧電素子を外部配線に電気的に接続するための引出部とを具備し、圧電素子は、第1電極および第2電極と、第1電極と第2電極との間の圧電体層とを含み、第1電極は、平面視で第2電極に内包される平面形状で圧力室の内側に形成され、引出部は、平面視で、第1電極の周縁から、圧力室の内周縁のうち第1方向に沿う長辺を跨ぐように形成される。

0006

圧電体層のうち第1電極と第2電極との間の電界の作用で変形し得る能動部とそれ以外の非能動部との境界には応力が発生し易い。他方、振動部のうち圧力室の長辺の近傍の領域は、短辺の近傍の領域と比較して変形し易い。本発明の液体噴射ヘッドでは、圧電素子と外部配線とを電気的に接続する引出部が、平面視で圧力室の長辺を跨ぐように形成されるから、引出部が平面視で圧力室の短辺を跨ぐ構成と比較して、圧電体層のうち引出部に対応する領域に発生する応力が吸収または分散され易く、結果的に圧電体層の破損を防止できるという利点がある。

0007

なお、平面視で第1電極の一部が第2電極と重複しない構成では、圧電体層のうち第1電極の当該部分に対応する領域が能動部として機能しない。本発明の構成では、第1電極が平面視で第2電極に内包されるから、平面視で第1電極の全域にわたる形状の能動部が画定される。以上のように能動部が充分に確保される結果、振動部を振動させ易いという利点もある。

0008

本発明の好適な態様に係る液体噴射ヘッドは、第1方向に交差する第2方向に沿って配列する複数の圧電素子を具備する。以上の態様では、複数の圧電素子の各々について圧電体層の破損を防止できるという利点がある。

0009

複数の圧電素子を具備する液体噴射ヘッドの好適例において、第1電極および第2電極は、圧電素子毎に形成された個別電極であり、複数の圧電素子の第1電極は、引出部を介して共通配線に電気的に接続される。以上の態様では、共通配線から引出部を介して複数の第1電極に共通の信号(例えば基準電圧)を供給する一方、複数の第2電極の各々に駆動用の信号(例えば駆動電圧)を個別に供給することで、各圧電素子を個別に制御することが可能である。

0010

複数の圧電素子を具備する液体噴射ヘッドの好適例において、複数の圧電素子のうち第2方向に沿って相互に隣合う第1圧電素子および第2圧電素子の対毎に、共通配線に電気的に接続された中継配線が形成され、各対の第1圧電素子に対応する引出部と当該対の第2圧電素子に対応する引出部とは、当該対に対応する中継配線に共通に接続される。以上の態様では、第2方向に沿って相互に隣合う第1圧電素子と第2圧電素子とで1個の中継配線が共用されるから、複数の圧電素子の各々について中継配線を個別に形成する構成と比較して、各圧電素子を外部配線に接続するための配線の形成に必要なスペースが削減される(ひいては液体噴射ヘッドが小型化される)という利点がある。

0011

複数の圧電素子を具備する液体噴射ヘッドの好適例において、第1電極は、圧電素子毎に個別に形成された個別電極であり、第2電極は、複数の圧電素子にわたり連続する共通電極である。以上の態様では、外部配線から引出部を介して複数の第1電極の各々に駆動用の信号(例えば駆動電圧)を個別に供給することで、各圧電素子を個別に制御することが可能である。他方、第2電極は、複数の圧電素子にわたり連続する共通電極であるから、圧電素子毎に第2電極を個別に形成する構成と比較して、第2電極の形成工程が簡素化されるとともに第2電極の抵抗が低減されるという利点がある。

0012

本発明の好適な態様において、圧電体層は、複数の圧電素子にわたり連続し、第2方向に沿って相互に隣合う圧電素子の間には第1方向に長尺な切欠部が形成され、引出部は、切欠部からみて第1方向の一方側に形成される。以上の態様では、切欠部からみて第1方向の一方側に引出部が形成される(すなわち引出部が切欠部に平面視で重複しない)から、引出部が切欠部に平面視で重複することに起因した不具合(例えば引出部が切欠部の内側に露出することによる引出部の破損)が防止されるという利点がある。

0013

本発明の好適な態様に係る液体噴射装置は、前述の各態様に係る液体噴射ヘッドを具備する。液体噴射ヘッドの好例は、インクを噴射する印刷装置であるが、本発明に係る液体噴射装置の用途は印刷に限定されない。

図面の簡単な説明

0014

第1実施形態に係る印刷装置の構成図である。
液体噴射ヘッドの分解斜視図である。
液体噴射ヘッドの断面図(図2のIII-III線の断面図)である。
複数の圧電素子の平面図である。
図4におけるV-V線の断面図である。
任意の1個の配線部を拡大した平面図である。
第2実施形態における複数の圧電素子の平面図である。
第3実施形態における複数の圧電素子の平面図である。
変形例における圧電素子の断面図である。
変形例における圧電素子の断面図である。
変形例における圧力室の平面図である。
変形例における圧力室の平面図である。
変形例における圧力室の平面図である。
変形例における圧力室の平面図である。
変形例に係る印刷装置の構成図である。

実施例

0015

<第1実施形態>
図1は、本発明の第1実施形態に係るインクジェット方式の印刷装置10の部分的な構成図である。第1実施形態の印刷装置10は、液体の例示であるインクを印刷用紙等の媒体噴射対象)12に噴射する液体噴射装置の具体例であり、制御装置22と搬送機構24と液体噴射モジュール26とを具備する。印刷装置10には、インクを貯留する液体容器カートリッジ)14が装着される。

0016

制御装置22は、印刷装置10の各要素を統括的に制御する。搬送機構24は、制御装置22による制御のもとで媒体12をY方向に搬送する。液体噴射モジュール26は、複数の液体噴射ヘッド100を包含する。第1実施形態の液体噴射モジュール26は、Y方向に直交するX方向に沿って複数の液体噴射ヘッド100が配列(いわゆる千鳥配置またはスタガ配置)された構造のラインヘッドである。各液体噴射ヘッド100は、液体容器14から供給されるインクを制御装置22による制御のもとで媒体12に噴射する。搬送機構24による媒体12の搬送に並行して各液体噴射ヘッド100が媒体12にインクを噴射することで媒体12の表面に所望の画像が形成される。なお、X-Y平面(例えば媒体12の表面に平行な平面)に垂直な方向を以下ではZ方向と表記する。各液体噴射ヘッド100によるインクの噴射方向(例えば鉛直方向の下向き)がZ方向に相当する。

0017

図2は、任意の1個の液体噴射ヘッド100の分解斜視図であり、図3は、図2におけるIII-III線の断面図(Y-Z平面に平行な断面)である。図2および図3に例示される通り、第1実施形態の液体噴射ヘッド100は、流路基板32のうちZ方向の負側の面上に圧力室基板34と振動部36と複数の圧電素子38と筐体42と封止体44とを設置するとともに、流路基板32のうちZ方向の正側の面上にノズル板46とコンプライアンス部48とを設置した構造体である。液体噴射ヘッド100の各要素は、概略的にはX方向に長尺な略平板状の部材であり、例えば接着剤を利用して相互に接合される。

0018

ノズル板46は、X方向に沿って配列する複数のノズル(噴射孔)Nが形成された平板材であり、流路基板32のうちZ方向の正側の表面に例えば接着剤を利用して固定される。各ノズルNはインクが通過する貫通孔である。

0019

流路基板32は、インクの流路を形成するための平板材である。図2および図3に例示される通り、第1実施形態の流路基板32には、開口部322と供給流路324と連通流路326とが形成される。図2に例示される通り、開口部322は、複数のノズルNにわたり連続するように平面視で(すなわちZ方向からみて)X方向に沿う長尺状に形成された貫通孔である。他方、供給流路324および連通流路326は、ノズルN毎に個別に形成された貫通孔である。また、図3に例示される通り、流路基板32のうちZ方向の正側(圧力室基板34とは反対側)の表面には、供給流路324と開口部322とを連通するようにY方向に沿って延在する溝状の分岐流路マニホールド)328が供給流路324毎に形成される。

0020

筐体42は、例えば樹脂材料射出成形で一体的に成形された構造体であり、流路基板32のうちZ方向の負側の表面に固定される。図3に例示される通り、第1実施形態の筐体42には収容部422と導入孔424とが形成される。収容部422は、流路基板32の開口部322に対応する外形の凹部であり、導入孔424は、収容部422に連通する貫通孔である。図3から理解される通り、流路基板32の開口部322と筐体42の収容部422とを相互に連通させた空間が液体貯留室リザーバー)SRとして機能する。液体容器14から供給されて導入孔424を通過したインクが液体貯留室SRに貯留される。

0021

図2および図3のコンプライアンス部48は、液体貯留室SRの圧力変動を吸収するための要素であり、例えば弾性変形が可能な可撓性のシート部材を包含する。具体的には、流路基板32の開口部322と各分岐流路328と各供給流路324とを閉塞して液体貯留室SRの壁面(具体的には底面)を構成するように、流路基板32のうちZ方向の正側の表面にコンプライアンス部48が設置される。したがって、液体貯留室SRからノズルN毎の分岐流路328に分岐して供給流路324に到達するインクの流路が形成される。

0022

図2および図3に例示される通り、圧力室基板34は、後述の圧力室(キャビティ)SCとなるべき複数の開口部342がX方向に沿って配列された平板材である。各開口部342は、平面視でY方向に沿う長尺状の貫通孔である。Y方向の負側における開口部342の端部は平面視で流路基板32の1個の供給流路324に重なり、Y方向の正側における開口部342の端部は平面視で流路基板32の1個の連通流路326に重なる。流路基板32や圧力室基板34の材料や製法は任意であるが、例えばシリコン(Si)の単結晶基板エッチング等の半導体製造技術により選択的に除去することで、所期の形状の流路基板32や圧力室基板34を簡便かつ高精度に形成することが可能である。

0023

図2および図3に例示される通り、圧力室基板34のうち流路基板32とは反対側の表面には振動部36が固定される。振動部36は、弾性的に振動可能な平板材(振動板)である。例えば酸化シリコン(SiO2)等の弾性材料で形成された弾性膜と、酸化ジルコニウム(ZrO2)等の絶縁材料で形成された絶縁膜との積層で振動部36は形成され得る。なお、図2および図3では、圧力室基板34とは別体の振動部36を圧力室基板34に固定した構成を例示したが、平板材のうち開口部342に対応する領域について板厚方向の一部を選択的に除去することで、圧力室基板34と振動部36とを一体に形成することも可能である。以上の説明から理解される通り、圧力室基板34は、振動部36を振動可能に支持する要素として機能する。

0024

図3から理解される通り、振動部36と流路基板32とは、圧力室基板34の各開口部342の内側で相互に間隔をあけて対向する。各開口部342の内側で流路基板32と振動部36との間に位置する空間は、当該空間に充填されたインクに圧力を付与する圧力室SCとして機能する。圧力室SCはノズルN毎に個別に形成される。以上の説明から理解される通り、圧力室SCはY方向に沿う長尺状の空間であり、振動部36は圧力室SCの壁面(具体的には上面)を構成する。液体貯留室SRに貯留されたインクは、複数の分岐流路328に分岐したうえで供給流路324を通過して各圧力室SCに並列に供給および充填され、振動部36の振動に応じた圧力変動により圧力室SCから連通流路326とノズルNとを通過して外部に噴射される。

0025

図2および図3に例示される通り、振動部36のうち圧力室SC(圧力室基板34)とは反対側の面上には、相異なるノズルN(圧力室SC)に対応する複数の圧電素子38が設置される。各圧電素子38は、駆動電圧の供給により振動する受動素子であり、各圧力室SCに対応するようにX方向に沿って配列する。図2および図3の封止体44は、各圧電素子38を保護するとともに圧力室基板34や振動部36の機械的な強度を補強する構造体であり、振動部36の表面に例えば接着剤で固定される。封止体44のうち振動部36との対向面に形成された凹部の内側に複数の圧電素子38が収容される。

0026

図3に例示される通り、振動部36の表面には、例えばFPC(Flexible PrintedCircuits)等の可撓性の配線基板50が固定される。配線基板50には複数の外部配線52が形成される。外部配線52は、制御装置22や電源回路(図示略)等の外部装置に液体噴射ヘッド100を電気的に接続するための配線である。

0027

複数の圧電素子38の具体的な構造を以下に詳述する。図4は、複数の圧電素子38の平面図であり、図5は、図4のV-V線の断面図である。なお、図4および図5では封止体44の図示が便宜的に省略されている。

0028

図4に例示される通り、振動部36の面上には導電層60が形成される。導電層60は、振動部36の表面に導電材料で形成された配線パターンである。導電層60の材料や製法は任意であるが、例えば白金(Pt)等を含有する低抵抗な導電材料の薄膜スパッタリング等の公知の成膜技術で振動部36の表面に形成し、フォトリソグラフィやエッチング等の加工技術を利用して当該薄膜を選択的に除去することで、導電層60を形成することが可能である。図4に例示される通り、第1実施形態の導電層60は、圧力室SC毎(圧電素子38毎)に形成された第1電極62および配線部64と、複数の圧電素子38にわたる共通配線66とを包含する。

0029

第1電極62は、圧電素子38毎に個別に形成されてY方向に沿って延在する帯状の個別電極である。図4および図5に例示される通り、複数の圧力室SCの配列に対応するように、相異なる圧力室SCに対応する複数の第1電極62が相互に間隔をあけてX方向に配列する。第1実施形態の第1電極62は、平面視で圧力室SCの内側に形成される。すなわち、第1電極62の周縁は平面視で圧力室SCの内周縁の内側に位置する。

0030

共通配線66は、複数の圧電素子38にわたりX方向に延在する配線である。具体的には、複数の圧力室SCの配列からみてY方向の負側に共通配線66は形成される。共通配線66は、配線基板50の外部配線52に電気的に接続される。以上の説明から理解される通り、複数の第1電極62の各々は、配線部64と共通配線66とを介して外部配線52に電気的に接続される。すなわち、配線部64は、第1電極62(ひいては圧電素子38)を外部配線52に電気的に接続するための配線として機能する。例えば、外部装置から外部配線52を介して供給される所定の基準電圧が、共通配線66と配線部64とを介して複数の第1電極62に共通に供給される。

0031

図6は、任意の1個の配線部64を拡大した平面図である。図4および図6に例示される通り、第1実施形態の配線部64は、引出部642と中継配線644とを包含する。引出部642は第1電極62に接続され、中継配線644は引出部642と共通配線66とを接続する。具体的には、引出部642は、第1電極62のうちY方向に沿って延在する周縁(すなわち長辺)から平面視でX方向の正側に突出する形状に形成される。

0032

図6から理解される通り、引出部642は、圧力室SCの内周縁のうちY方向に沿う長辺344を平面視で跨ぐように形成される。すなわち、引出部642は、平面視で圧力室SCの長辺344を跨いで圧力室SCの内側から外側にわたり連続する。以上の説明から理解される通り、第1実施形態において第1電極62を外部配線52に接続するための配線部64は、圧力室SCの内周縁のうちY方向に延在する短辺(すなわち圧力室SCの端部)を跨がない。

0033

図4および図6に例示される通り、中継配線644は、引出部642のうち圧力室SCの外側に位置する端部からY方向に沿って帯状に延在するとともに引出部642とは反対側の端部が共通配線66に接続される。第1実施形態の中継配線644は、平面視で圧力室SCの外側(具体的にはX方向に相互に隣合う1対の圧力室SCの間)に位置する。以上の説明から理解される通り、共通配線66から分岐した複数の配線部64の各々が第1電極62に接続される。

0034

以上に例示した導電層60が形成された振動部36の面上には、図4および図5に例示される通り、圧電体層70が形成される。図4では圧電体層70に便宜的に網掛が付加されている。圧電体層70の材料や製法は任意であるが、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛等の圧電材料をスパッタリング等の公知の成膜技術で成膜することで圧電体層70を形成することが可能である。圧電体層70は、圧電材料で形成されて複数の第1電極62を被覆する。第1実施形態の圧電体層70は、平面視で複数の圧力室SCにわたり連続するようにX方向に沿って延在する。具体的には、圧電体層70は、圧力室SCのY方向の全長を上回る横幅の帯状に形成される。すなわち、複数の圧力室SCは、圧電体層70が形成された領域に平面視で内包される。

0035

図4に例示される通り、圧電体層70のうち平面視で相互に隣合う1対の第1電極62の間隙の位置には、Y方向に長尺な切欠部(スリット)72が形成される。各切欠部72は、圧電体層70に形成された貫通孔または有底孔であり、他の部位と比較して剛性が低減された部分である。図4および図6から理解される通り、配線部64は、平面視で切欠部72からみてY方向の一方側に位置する。具体的には、第1実施形態の配線部64は、切欠部72からみてY方向の負側(共通配線66側)に形成される。すなわち、切欠部72と共通配線66との間に配線部64(引出部642および中継配線644)が位置する。したがって、例えば切欠部72を挟んで共通配線66とは反対側に引出部642を形成した構成と比較して配線部64の配線長(ひいては電気抵抗)が低減されるという利点がある。ただし、切欠部72を省略した構成(圧電体層70が複数の圧電素子38にわたり帯状に連続する構成)や、圧電体層70を圧電素子38毎に相互に離間して個別に形成した構成も採用され得る。

0036

図4および図5に例示される通り、圧電体層70の面上には複数の第2電極80が形成される。第1実施形態の各第2電極80は、圧電素子38毎に個別に形成されてY方向に沿って延在する帯状の個別電極であり、第1電極62と同様に低抵抗の導電材料で形成される。各第2電極80のうちY方向の正側の端部(図示略)が配線基板50の外部配線52に電気的に接続される。外部装置から供給される駆動電圧は、外部配線52を介して第2電極80に供給される。

0037

図4に例示される通り、相異なる圧力室SCに対応する複数の第2電極80が相互に間隔をあけてX方向に配列する。第2電極80が平面視で第1電極62を内包するように、第1電極62および第2電極80の寸法や位置が選定される。具体的には、図4に例示される通り、第1電極62の配線幅は第1電極62の配線幅を下回り、第1電極62は第2電極80の1対の長辺間に形成される。以上の説明から理解される通り、第1実施形態の第1電極62は、平面視で第2電極80に内包される平面形状で圧力室SCの内側に形成される。図6から理解される通り、配線部64の引出部642は、平面視で第2電極80のうちY方向に延在する長辺82を跨ぐように形成される。

0038

図5に例示される通り、圧電体層70は第1電極62と第2電極80とで挟まれる。第1電極62と第2電極80とが圧電体層70を挟んで平面視で重なる領域が圧電素子38に相当する。すなわち、第1電極(下電極)62と圧電体層70と第2電極(上電極)80との積層で構成される複数の圧電素子38がX方向に相互に間隔をあけて振動部36の面上に配列される。外部装置から外部配線52と共通配線66と配線部64とを介して第1電極62に供給される基準電圧と、外部装置から外部配線52を介して第2電極80に供給される駆動信号との電圧差に応じた電界の作用で、各圧電素子38の圧電体層70が変位する。圧電体層70の変位に連動した振動部36の振動により圧力室SC内の圧力が変動することで、圧力室SCに充填されたインクが連通流路326を通過してノズルNから外部に噴射される。圧電体層70のうちX方向に相互に隣合う各圧電素子38の間隙には切欠部72が形成されるから、複数の圧電素子38の相互間にわたる振動の伝播は抑制される。

0039

第1実施形態では、平面視で第2電極80に内包される形状に第1電極62が形成されるから、圧電体層70のうち第1電極62と第2電極80との間の電界の作用で変位する部分である能動部は、第1電極62の平面形状に応じて規定される。すなわち、圧電体層70のうち平面視で第1電極62に重なる部分が能動部として機能する。また、第1電極62は、平面視で第2電極80の内側に形成されるから、第1実施形態の各能動部は平面視で圧力室SCの内側に位置する。

0040

圧電体層70のうち能動部とそれ以外の部分である非能動部との境界には顕著な応力が発生し易い。他方、振動部36のうち圧力室SCの長辺344の近傍の領域は、圧力室SCの短辺の近傍の領域と比較して変形し易い。第1実施形態では、圧電素子38(第1電極62)と外部配線52とを電気的に接続する引出部642が、平面視で圧力室SCの長辺344(振動部36が変形し易い領域)を跨ぐように形成されるから、平面視で圧力室の短辺を跨ぐように第1電極62を形成する特許文献1の構成と比較して、圧電体層70のうち引出部642に対応する領域に発生する応力が吸収または分散され易く、結果的に圧電体層70の破損を防止できるという利点がある。

0041

ところで、平面視で第1電極62の一部が第2電極80と重複しない構成では、圧電体層70のうち第1電極62の当該部分に対応する領域が能動部として機能しない。例えば、特許3114808号公報の図26の構成では、下電極膜が部分的に除去された除去部(切欠)は上電極膜に重ならないから、能動部は、除去部に対応する切欠(非能動部)が形成された平面形状(凹形状)となる。第1実施形態の構成では、第1電極62が平面視で第2電極80に内包される(すなわち略矩形状の第1電極62の全域が第1電極62に重複する)から、平面視で第1電極62の全域にわたる形状の能動部が画定される。以上の通り、第1実施形態によれば能動部の面積を充分に確保できるから、振動部36を振動させ易いという利点がある。

0042

<第2実施形態>
本発明の第2実施形態を説明する。なお、以下に例示する各形態において作用や機能が第1実施形態と同様である要素については、第1実施形態の説明で使用した符号を流用して各々の詳細な説明を適宜に省略する。

0043

図7は、第2実施形態における複数の圧電素子38の平面図である。第1実施形態では、圧電素子38毎に配線部64を形成した。第2実施形態の導電層60は、図7に例示される通り、X方向に相互に隣合う2個の圧電素子38(第1圧電素子38A,第2圧電素子38B)の対毎に配線部64を包含する。すなわち、圧電素子38の総数の半分に相当する個数の配線部64が形成される。第1圧電素子38Aは例えば奇数番目の圧電素子38であり、第2圧電素子38Bは例えば偶数番目の圧電素子38である。なお、第1電極62が圧電素子38毎に個別に形成される構成や共通配線66が複数の圧電素子38にわたり形成される構成は第1実施形態と同様である。

0044

図7に例示される通り、任意の1個の配線部64は、第1圧電素子38Aに対応する引出部642Aと第2圧電素子38Bに対応する引出部642Bと1個の中継配線644とを包含する。引出部642Aは、第1圧電素子38Aの第1電極62の長辺(X方向の正側の周縁)から平面視でX方向の正側に突出し、第1圧電素子38Aに対応する圧力室SCのうちX方向の正側の長辺を跨ぐ平面形状に形成される。引出部642Bは、第2圧電素子38Bの第1電極62の長辺(X方向の負側の周縁)から平面視でX方向の負側に突出し、第2圧電素子38Bに対応する圧力室SCのうちX方向の負側の長辺を跨ぐ平面形状に形成される。

0045

圧電素子38の各対に対応する中継配線644は、当該対の第1圧電素子38Aと第2圧電素子38Bとの間でY方向に延在する。図7に例示される通り、第1圧電素子38Aの引出部642Aと第2圧電素子38Bの引出部642Bとは当該対の中継配線644に対して共通に接続される。すなわち、第1圧電素子38Aの第1電極62と第2圧電素子38Bの第1電極62とは共通の中継配線644を介して共通配線66に電気的に接続される。以上の説明から理解される通り、第2実施形態では、第1圧電素子38Aと第2圧電素子38Bとに対する基準電圧の供給に1個の中継配線644が共用される。

0046

第2実施形態においても第1実施形態と同様の効果が実現される。また、第2実施形態では、1対の圧電素子38(第1圧電素子38A,第2圧電素子38B)の各々の引出部642が当該対の中継配線644に対して共通に接続されるから、圧電素子38毎に中継配線644を個別に形成する構成(例えば第1実施形態)と比較して、配線の形成に必要なスペースが削減されるという利点がある。

0047

<第3実施形態>
図8は、第3実施形態における複数の圧電素子38の平面図である。第1実施形態では、第1電極62および第2電極80の双方を圧電素子38毎の個別電極とした構成を例示した。第3実施形態の第2電極80は、図8に例示される通り、複数の圧電素子38にわたり連続する共通電極である。具体的には、第3実施形態の第2電極80は、圧電体層70よりも狭い横幅でY方向に沿って帯状に延在する。第1電極62が圧電素子38毎に個別に形成される構成は第1実施形態と同様である。ただし、第1実施形態の共通配線66は省略され、外部装置から外部配線52を介して圧電素子38毎に供給される駆動電圧が、各配線部64を介して複数の第1電極62の各々に対して個別に供給される。他方、第2電極80には、外部装置から外部配線52を介して基準電圧が供給される。

0048

第3実施形態においても第1実施形態と同様の効果が実現される。また、第3実施形態では、複数の圧電素子38にわたり連続するように第2電極80が形成されるから、第2電極80を圧電素子38毎に個別に形成する構成(第1実施形態)と比較して、第2電極80の形成工程が簡素化されるとともに第2電極80の抵抗が低減されるという利点がある。

0049

<変形例>
以上に例示した各形態は多様に変形され得る。具体的な変形の態様を以下に例示する。以下の例示から任意に選択された2以上の態様は、相互に矛盾しない範囲で適宜に併合され得る。

0050

(1)第1電極62と第2電極80との間には絶縁層が形成され得る。例えば図9には、複数の圧電素子38にわたり連続する絶縁層76を第1電極62と圧電体層70との間に形成した構成が例示されている。絶縁層76は、例えば酸化ジルコニウム等の絶縁材料で成膜され、圧電素子38毎に開口部が形成される。圧電体層70のうち第1電極62との間に絶縁層76が介在する領域は変形しないから、図9の構成では、絶縁層76の開口部により圧電体層70の能動部が規定される。なお、第1電極62と圧電体層70との間に絶縁層76を形成した図9の構成に代えて(または図9の構成とともに)、圧電体層70と第2電極80との間に同様の絶縁層76を形成することも可能である。

0051

(2)第1実施形態では、第1電極62および第2電極80の双方を圧電素子38毎の個別電極として、各第1電極62に共通の基準電圧を供給するとともに各第2電極80に駆動電圧を個別に供給したが、第1実施形態において共通配線66を省略し、各第1電極62に個別の駆動電圧を供給するとともに複数の第2電極80に共通の基準電圧を供給することも可能である。

0052

(3)前述の各形態では、圧力室SCの内周面がZ方向に平行な構成を例示したが、図10に例示される通り、圧力室SCの内周面をX-Y平面に対する傾斜面とした構成も採用され得る。すなわち、図10に例示された圧力室SCは、振動部36側(圧電素子38側)ほど面積が減少する空間である。

0053

(4)圧力室SCや圧電素子38の平面形状は前述の各形態の例示(長方形状)に限定されない。例えば、シリコン(Si)の単結晶基板を圧力室基板34として利用した構成では、実際には、圧力室SCの平面形状に結晶面が反映される。例えば、図11に例示された台形状や図12に例示された平行四辺形状の圧力室SCが形成され得る。また、輪郭線曲線を含む平面形状の圧力室SCを形成することも可能である。例えば、図13に例示された長円形図14に例示されたオーバル形状卵形楕円形)の圧力室SCが形成され得る。以上の例示から理解される通り、引出部642は、圧力室SCの内周縁のうち当該圧力室SCの長手方向(各形態の例示ではY方向)に沿う長辺を跨ぐように形成され、圧力室SCの内周縁の平面形状や当該長辺の直線/曲線は不問である。

0054

(5)前述の各形態では、媒体12が搬送されるY方向に直交するX方向に複数の液体噴射ヘッド100を配列したラインヘッドを例示したが、シリアルヘッドにも本発明を適用することが可能である。例えば図15に例示される通り、前述の各形態に係る複数の液体噴射ヘッド100を搭載したキャリッジ28が制御装置22による制御のもとでX方向に往復しながら、各液体噴射ヘッド100が媒体12にインクを噴射する。

0055

(6)以上の各形態で例示した印刷装置10は、印刷に専用される機器のほか、ファクシミリ装置コピー機等の各種の機器に採用され得る。もっとも、本発明の液体噴射装置の用途は印刷に限定されない。例えば、色材溶液を噴射する液体噴射装置は、液晶表示装置カラーフィルターを形成する製造装置として利用される。また、導電材料の溶液を噴射する液体噴射装置は、配線基板の配線や電極を形成する製造装置として利用される。

0056

10……印刷装置(液体噴射装置)、12……媒体、14……液体容器、22……制御装置、24……搬送機構、26……液体噴射モジュール、28……キャリッジ、100……液体噴射ヘッド、32……流路基板、34……圧力室基板、36……振動部、38……圧電素子、42……筐体、44……封止体、46……ノズル板、N……ノズル、48……コンプライアンス部、50……配線基板、52……外部配線、60……導電層、62……第1電極、64……配線部、642……引出部、644……中継配線、66……共通配線、70……圧電体層、72……切欠部、76……絶縁層、80……第2電極。

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