JP2019051610A

JP2019051610A - 液体噴射ヘッド、液体噴射装置および圧電デバイス

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Publication number: JP2019051610A
Application number: JP2017175584A
Authority: JP
Inventors: 横山　直人; Naoto Yokoyama; 直人横山; 雅夫中山; Masao Nakayama; 栄樹平井; Eiki Hirai
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2017-09-13
Filing date: 2017-09-13
Publication date: 2019-04-04
Anticipated expiration: 2037-09-13
Also published as: US10562302B2; EP3456538B1; CN109484031B; EP3456538A1; CN109484031A; JP7087310B2; US20190077148A1

Abstract

【課題】振動板の変位量の低下を抑制しながら、振動板の強度を確保する。【解決手段】液体を噴射するノズルと、前記ノズルに連通する圧力室と、前記圧力室に連通する液供給室とが形成された流路基板と、前記流路基板に設置され、前記圧力室と前記液供給室とに重なる振動板と、前記振動板における前記圧力室とは反対側に形成された圧電素子とを具備し、前記振動板のうち前記圧力室に重なる部分の厚さは、前記振動板のうち前記液供給室に重なる部分の厚さよりも薄い液体噴射ヘッド。【選択図】図２

Description

本発明は、液体噴射ヘッドの構造に関する。

圧力室の壁面を構成する振動板を圧電素子により振動させることで圧力室内の液体をノズルから噴射する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、インク供給室と個別流路と個別液室とが形成された流路基板を振動板で被覆する構成が開示されている。振動板のうちインク供給室に対応する部分にはフィルター機能を有するインク供給口が形成され、振動板のうち個別液室に対応する部分には圧電素子が形成される。

特開２０１３−０００９９３号公報

しかし、特許文献１の技術では、振動板の厚さが全域にわたり一定であるため、振動板のうち個別液室に対応する部分における変位量の確保と、振動板のうちインク供給室に対応する部分における強度の確保とを両立することは困難である。以上の事情を考慮して、本発明の好適な態様は、振動板の変位量を確保しながら、振動板の強度を確保することを目的とする。

＜態様１＞
以上の課題を解決するために、本発明の好適な態様（態様１）に係る液体噴射ヘッドは、液体を噴射するノズルと、前記ノズルに連通する圧力室と、前記圧力室に連通する液供給室とが形成された流路基板と、前記流路基板に設置され、前記圧力室と前記液供給室とに重なる振動板と、前記振動板における前記圧力室とは反対側に形成された圧電素子とを具備し、前記振動板のうち前記圧力室に重なる部分の厚さは、前記振動板のうち前記液供給室に重なる部分の厚さよりも薄い。以上の態様では、振動板のうち圧力室に重なる部分の厚さが振動板のうち液供給室に重なる部分の厚さよりも薄いから、振動板の厚さが振動板の位置に関わらず一定の構成と比較して、振動板のうち圧力室に重なる部分の変位量を確保しながら、振動板のうち液供給室に重なる部分の強度を確保することができる。

＜態様２＞
態様１の好適例（態様２）において、前記振動板のうち前記液供給室に重なる部分は、複数の貫通孔が形成されたフィルター部を含む。以上の態様では、振動板がフィルター部を含むから、液体に含まれる気泡や異物を捕集することが可能である。また、振動板がフィルター部としても機能するから、フィルター部を振動板とは別の要素として設ける構成と比較して、液体噴射ヘッドの構成が簡素化される。

＜態様３＞
態様１または態様２の好適例（態様３）において、前記振動板のうち前記圧力室に重なる部分における当該圧力室側の表面には、他の部分と比較して窪んだ凹部が形成されている。以上の態様では、振動板のうち圧力室に重なる部分における当該圧力室側の表面に他の部分と比較して窪んだ凹部が形成されているから、振動板のうち圧力室とは反対側の表面に凹部が形成される構成と比較して、圧力室の容量を充分に確保することができる。

＜態様４＞
態様３の好適例（態様４）において、前記振動板のうち前記液供給室に重なる部分における当該液供給室側の表面は、圧縮応力膜により形成され、前記振動板のうち前記圧力室に重なる部分における当該圧力室側の表面には、前記圧縮応力膜が形成されない。以上の態様では、振動板のうち液供給室に重なる部分における当該液供給室側の表面は、圧縮応力膜により形成され、振動板のうち圧力室側の表面には、圧縮応力膜が形成されないから、振動板のうち圧力室に重なる部分が圧電素子側にたわむ。したがって、振動板のうち液供給室側の表面が引張応力膜により形成され、圧力室側の表面には引張応力膜が形成されない構成（つまり振動板が圧力室側にたわむ構成）と比較して、圧電素子の劣化を抑制することが可能である。

＜態様５＞
態様３の好適例（態様５）において、前記振動板のうち前記液供給室に重なる部分における当該液供給室側の表面は、引張応力膜により形成され、前記振動板のうち前記圧力室に重なる部分における当該圧力室側の表面には、前記引張応力膜が形成されない。以上の態様では、振動板のうち液供給室に重なる部分における当該液供給室側の表面は、引張応力膜により形成され、振動板のうち圧力室側の表面には、引張応力膜が形成されないから、振動板のうち圧力室に重なる部分が圧力室側にたわむ。したがって、振動板のうち液供給室側の表面が圧縮応力膜により形成され、圧力室側の表面には圧縮応力膜が形成されない構成（つまり振動板が圧力室とは反対側にたわむ構成）と比較して、振動板に発生するクラックを抑制することが可能である。

＜態様６＞
態様１から態様５の何れかの好適例（態様６）において、前記振動板のうち前記圧電素子が形成された部分の全域にわたり、前記振動板のうち前記液供給室に重なる部分よりも厚さが薄い。以上の態様では、振動板のうち圧電素子が形成された部分の全域にわたり、振動板のうち液供給室に重なる部分よりも厚さが薄いから、振動板のうち圧電素子が形成された部分の一部の厚さが薄い構成と比較して、振動板のうち圧力室に重なる部分の変位量を確保するという効果はより顕著である。

＜態様７＞
本発明の好適な態様（態様７）に係る液体噴射装置は、態様１から態様６の何れかに係る液体噴射ヘッドを具備する。液体噴射装置の好例は、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。

＜態様８＞
本発明の好適な態様（態様８）に係る圧電デバイスは、液体を噴射するノズルに連通する圧力室と前記圧力室に連通する液供給室とが形成された流路基板を具備する液体噴射ヘッドに設けられる圧電デバイスであって、前記流路基板に設置され、前記圧力室と前記液供給室とに重なる振動板と、前記振動板における前記圧力室とは反対側に形成された圧電素子とを具備し、前記振動板のうち前記圧力室に重なる部分の厚さは、前記振動板のうち前記液供給室に重なる部分の厚さよりも薄い。

第１実施形態に係る液体噴射装置の構成図である。液体噴射ヘッドの平面図である。液体噴射ヘッドの断面図（図２のIII-III線の断面図）である。振動板に着目した断面図である。振動板のうち振動部分の拡大図である。製造直後の非駆動状態における振動部分のたわみと、振動部分の振幅が液体噴射ヘッドの使用とともに経時的に低下する割合との関係を示したグラフである。第２実施形態における振動板のうち振動部分の拡大図である。

＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る液体噴射装置１００を例示する構成図である。第１実施形態の液体噴射装置１００は、液体の例示であるインクを媒体（噴射対象）１２に噴射するインクジェット方式の印刷装置である。媒体１２は、典型的には印刷用紙であるが、樹脂フィルムまたは布帛等の任意の材質の印刷対象が媒体１２として利用される。図１に例示される通り、液体噴射装置１００には、インクを貯留する液体容器１４が設置される。例えば液体噴射装置１００に着脱可能なカートリッジ、可撓性のフィルムで形成された袋状のインクパック、またはインクを補充可能なインクタンクが液体容器１４として利用される。

図１に例示される通り、液体噴射装置１００は、制御ユニット２０と搬送機構２２と移動機構２４と液体噴射ヘッド２６とを具備する。制御ユニット２０は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）またはＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等の処理回路と半導体メモリー等の記憶回路とを含み、液体噴射装置１００の各要素を統括的に制御する。搬送機構２２は、制御ユニット２０による制御のもとで媒体１２をＹ方向に搬送する。

移動機構２４は、制御ユニット２０による制御のもとで液体噴射ヘッド２６をＸ方向に往復させる。Ｘ方向は、媒体１２が搬送されるＹ方向に交差（典型的には直交）する方向である。第１実施形態の移動機構２４は、液体噴射ヘッド２６を収容する略箱型の搬送体２４２（キャリッジ）と、搬送体２４２が固定された搬送ベルト２４４とを具備する。なお、複数の液体噴射ヘッド２６を搬送体２４２に搭載した構成や、液体容器１４を液体噴射ヘッド２６とともに搬送体２４２に搭載した構成も採用され得る。

液体噴射ヘッド２６は、液体容器１４から供給されるインクを制御ユニット２０による制御のもとで複数のノズル（噴射孔）Ｎから媒体１２に噴射する。搬送機構２２による媒体１２の搬送と搬送体２４２の反復的な往復とに並行して各液体噴射ヘッド２６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。

図２は、液体噴射ヘッド２６の平面図であり、図３は、液体噴射ヘッド２６の断面図（図２のIII-III線の断面図）である。具体的には、液体噴射ヘッド２６は、ノズル板６１と流路基板６３と振動板６５と圧電素子６７と筐体部６９とを具備する。

ノズル板６１と流路基板６３と振動板６５とは、Ｙ方向に長尺な板状の部材である。図３に例示される通り、流路基板６３の一方の面にはノズル板６１が設置され、他方の面には振動板６５が設置される。例えば接着剤を利用してノズル板６１と流路基板６３と振動板６５とが相互に接合される。振動板６５のうち流路基板６３とは反対側の面に圧電素子６７と筐体部６９とが設置される。以下の説明では、振動板６５のうち流路基板６３側の面を「第１面Ｓ1」と表記し、振動板６５のうち流路基板６３とは反対側の面を「第２面Ｓ2」と表記する。

ノズル板６１は、Ｙ方向に配列する複数のノズルＮが形成された板状部材である。各ノズルＮは、インクを噴射する貫通孔である。なお、ノズル板６１と流路基板６３とは、例えばシリコン（Ｓi）の単結晶基板をエッチング等の半導体製造技術により加工することで形成される。ただし、液体噴射ヘッド２６の各要素の材料や製法は任意である。Ｙ方向は、複数のノズルＮが配列する方向とも換言され得る。

流路基板６３は、インクの流路を形成するための板状部材である。図２および図３に例示される通り、流路基板６３には、圧力室（キャビティ）Ｃ1とフィルター室Ｃ21と絞り部Ｃ22とがノズルＮ毎に形成される。圧力室Ｃ1とフィルター室Ｃ21との間に絞り部Ｃ22が位置する。圧力室Ｃ1と絞り部Ｃ22との各々は、平面視でＸ方向に沿う長尺状の空間である。平面視における絞り部Ｃ22の幅（Ｙ方向の長さ）は、圧力室Ｃ1およびフィルター室Ｃ21の幅よりも狭い。平面視におけるフィルター室Ｃ21の長さ（Ｘ方向の長さ）は、圧力室Ｃ1の長さよりも短い。圧力室Ｃ1はノズルＮに連通し、絞り部Ｃ22は圧力室Ｃ1とフィルター室Ｃ21とに連通する。つまり、フィルター室Ｃ21は、絞り部Ｃ22を介して圧力室Ｃ1に連通する。なお、流路基板６３における各要素（Ｃ1，Ｃ21，Ｃ22）の形状は任意である。流路基板６３に設置された振動板６５は、平面視で圧力室Ｃ1と絞り部Ｃ22とフィルター室Ｃ21とに重なる。

図３に例示される通り、振動板６５におけるフィルター室Ｃ21とは反対側に筐体部６９が設置される。筐体部６９は、例えば樹脂材料の射出成形で製造された構造体であり、振動板６５の第２面Ｓ2に固定される。筐体部６９には液体貯留室ＣRが形成される。液体貯留室ＣRは、複数のノズルＮ（または複数の圧力室Ｃ1）にわたる共通液室であり、液体容器１４から供給されたインクを貯留する。図２に例示される通り、液体貯留室ＣRは、平面視で複数のフィルター室Ｃ21に重なる。

図２および図３に例示される通り、振動板６５のうちフィルター室Ｃ21に重なる部分は、複数の貫通孔Ｈが形成されたフィルター部Ｆを含む。圧力室Ｃ1毎（またはノズルＮ毎）にフィルター部Ｆが個別に形成される。貫通孔Ｈの径（直径）は、例えばノズルＮの径よりも小さい。インクに含まれる気泡や異物をフィルター部Ｆにより捕集することが可能である。液体貯留室ＣRに貯留されたインクがフィルター部Ｆを通過してフィルター室Ｃ21に供給される。

フィルター室Ｃ21は、圧力室Ｃ1にインクを供給するための空間であり、液体貯留室ＣRから供給されたインクを貯留する。フィルター室Ｃ21に貯留されたインクは、絞り部Ｃ22を介して圧力室Ｃ1に供給される。絞り部Ｃ22は、流路抵抗を確保するための空間であり、フィルター室Ｃ21から圧力室Ｃ1にインクを流す流路として機能する。フィルター室Ｃ21と絞り部Ｃ22とで、圧力室Ｃ1にインクを供給する液供給室Ｃ2として機能する。液供給室Ｃ2は圧力室Ｃ1に連通する。以上の説明から理解される通り、液体貯留室ＣRに貯留されたインクは、各液供給室Ｃ2を介して複数の圧力室Ｃ1に並列に供給および充填される。前述の通り、振動板６５は、流路基板６３に設置され、圧力室Ｃ1と液供給室Ｃ2（絞り部Ｃ22およびフィルター室Ｃ21）とに重なる。以下の説明では、振動板６５のうち圧力室Ｃ1に重なる部分を「振動部分Ｒ1」と表記し、振動板６５のうち液供給室Ｃ2に重なる部分を「固定部分Ｒ2」と表記する。振動部分Ｒ1には圧電素子６７が設置され、固定部分Ｒ2（具体的にはフィルター室Ｃ21に重なる部分）にはフィルター部Ｆが形成されている。

図３に例示される通り、振動板６５における圧力室Ｃ1とは反対側（つまり振動部分Ｒ1の第２面Ｓ2）に圧電素子６７が設置される。圧力室Ｃ1毎（またはノズルＮ毎）に圧電素子６７が個別に形成される。圧電素子６７は、駆動信号の供給により変形するアクチュエーターである。図２に例示される通り、平面視で圧力室Ｃ1よりもわずかに小さい圧電素子６７が形成される。複数の圧電素子６７は、複数の圧力室Ｃ1にそれぞれ対応するようにＹ方向に配列する。例えば、第１電極（下電極）と圧電体層と第２電極（上電極）との積層により圧電素子６７が構成される。圧電体層のうち第１電極と第２電極とで挟まれた部分（いわゆる能動部）が、第１電極に印加される基準電圧と第２電極に供給される駆動信号との電圧差に応じて変形する。圧電素子６７の変形に連動して振動板６５が振動すると、圧力室Ｃ1内の圧力が変動することで、圧力室Ｃ1に充填されたインクがノズルＮから噴射される。以上の説明から理解される通り、振動板６５と圧電素子６７とで圧電デバイスが構成される。

振動板６５の具体的な構成を以下に詳述する。図４は、振動板６５に着目した断面図である。図４に例示される通り、振動部分Ｒ1における圧力室Ｃ1側の表面には、他の部分（例えば固定部分Ｒ2）と比較して窪んだ凹部Ｄが形成されている。すなわち、振動部分Ｒ1の厚さ（積層方向における長さ）Ｔ1は、固定部分Ｒ2の厚さＴ2よりも薄い。第１実施形態では、振動部分Ｒ1の全域にわたり凹部Ｄが形成されているから、振動部分Ｒ1の全域にわたり固定部分Ｒ2よりも厚さが薄い。つまり、振動板６５のうち圧電素子６７が形成された部分の全域にわたり、固定部分Ｒ2よりも厚さが薄い。

図４に例示される通り、振動板６５は、第１層６５１と第２層６５２とで構成される。流路基板６３側から第１層６５１と第２層６５２とがこの順番で積層される。第１層６５１のうち第１面Ｓ1は流路基板６３に接合され、第１面Ｓ1とは反対側の面は第２層６５２に接合される。図４に例示される通り、振動部分Ｒ1において第１層６５１を部分的に除去することで、振動部分Ｒ1に凹部Ｄが形成される。

第１層６５１は、例えば酸化シリコン（例えばＳｉＯ2）を化学蒸着（chemical vapor deposition）により成膜することで形成される。酸化シリコンの化学蒸着により成膜された第１層６５１は、内部に圧縮応力が残留した圧縮応力膜である。第２層６５２は、例えばシリコン（Ｓi）、多結晶シリコン、アモルファスシリコン、酸化シリコンおよび窒化シリコン（例えばＳｉ3Ｎ4）の積層である。公知の成膜技術により第２層６５２が形成される。第１層６５１の膜厚は第２層６５２の膜厚よりも小さい。第２層６５２を形成した後に第２層６５２の表面を第１層６５１で被覆してから、エッチング等の公知の加工技術により振動部分Ｒ1の第１層６５１を選択的に除去することで、振動板６５が形成される。以上の説明から理解される通り、振動板６５のうち固定部分Ｒ2における液供給室Ｃ2側の表面は、圧縮応力膜により形成され、振動板６５のうち振動部分Ｒ1における圧力室Ｃ1側の表面には、圧縮応力膜が形成されない。

図５は、振動板６５のうち振動部分Ｒ1の拡大図である。前述の通り、第１実施形態の第１層６５１は、圧縮応力膜である。したがって、第１層６５１が除去されていない状態では、第２層６５２の下面（第１層６５１との境界面）には第１層６５１から引張応力が作用している。第１実施形態では、振動部分Ｒ1において第１層６５１を除去することで、第２層６５２の下面に作用する引張応力が低減される。したがって、図５に例示される通り、圧電素子６７に駆動信号が供給されていない状態（以下「非駆動状態」という）において、振動部分Ｒ1が圧電素子６７側に凸となるように振動板６５がたわんでいる。

図６は、製造直後の非駆動状態における振動部分Ｒ1のたわみ（以下「初期たわみ」という）Ｐと、振動部分Ｒ1の振幅（つまり変位量）が液体噴射ヘッド２６の使用とともに経時的に低下する割合（以下「低下率」という）との関係を示したグラフである。図６においては、振動板６５がたわんでいない状態を基準（０ｎｍ）として初期たわみが図示されている。初期たわみＰが０ｎｍより小さいほど圧力室Ｃ1側にたわみ、初期たわみＰが０ｎｍより大きいほど圧電素子６７側にたわんでいることを示す。また、低下率は、圧電素子６７の劣化の度合を表すとも換言され得る。図６から把握される通り、初期たわみＰが０ｎｍより小さいほど、低下率が大きくなるという知見が得られた。すなわち、振動部分Ｒ1が圧力室Ｃ1側にたわんでいるほど圧電素子６７の劣化の度合が大きい。第１実施形態では、非駆動状態において振動部分Ｒ1が圧電素子６７側にたわんでいるから、圧電素子６７の劣化を抑制することができる。

ここで、振動部分Ｒ1の振幅（変位量）を確保するためには振動板６５の厚さは薄いほうが望ましい。一方で、固定部分Ｒ2の強度を確保するためには振動板６５の厚さは厚いほうが望ましい。したがって、振動板６５の厚さが振動板６５の位置に関わらず一定の構成（以下「対比例１」という）では、振動部分Ｒ1の振幅を確保しながら、固定部分Ｒ2の強度を確保することは困難である。それに対して、振動部分Ｒ1の厚さＴ1が固定部分Ｒ2の厚さＴ2よりも薄い第１実施形態の構成によれば、振動部分Ｒ1の変位量を確保しながら、固定部分Ｒ2の強度を確保することができる。また、固定部分Ｒ2の厚さＴ2を振動部分Ｒ1よりも厚くすることで、固定部分Ｒ2の強度を確保することができるから、例えば対比例１における固定部分Ｒ2の第２面Ｓ2に絶縁層を形成することで機械的な強度を確保する構成と比較して、液体噴射ヘッド２６の構成が簡素化される。

＜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または機能が第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。

第２実施形態の第１層６５１は、窒化シリコンを化学蒸着により成膜することで形成される。窒化シリコンの化学蒸着により成膜された第１層６５１は、内部に引張応力が残留した引張応力膜である。第２実施形態の第２層６５２は、第１実施形態と同様に、例えばシリコン、多結晶シリコン、アモルファスシリコン、酸化シリコンおよび窒化シリコンの積層である。第２層６５２を形成した後に第２層６５２の表面を第１層６５１で被覆してから、エッチング等の公知の加工技術により振動部分Ｒ1の第１層６５１を選択的に除去することで、振動板６５が形成される。以上の説明から理解される通り、振動板６５のうち固定部分Ｒ2における液供給室Ｃ2側の表面は、引張応力膜により形成され、振動板６５のうち振動部分Ｒ1における圧力室Ｃ1側の表面には、引張応力膜が形成されない。

図７は、第２実施形態に係る振動板６５のうち振動部分Ｒ1の拡大図である。前述の通り、第２実施形態の第１層６５１は、引張応力膜である。したがって、第１層６５１が除去されていない状態では、第２層６５２の下面（第１層６５１との境界面）には第１層６５１から圧縮応力が作用している。第２実施形態では、振動部分Ｒ1において第１層６５１を除去することで、第２層６５２の下面に作用する圧縮応力が低減される。したがって、図７に例示される通り、圧電素子６７の非駆動状態おいて、振動部分Ｒ1が圧力室Ｃ1側に凸となるように振動板６５がたわんでいる。

ここで、圧電素子６７に駆動信号が供給されている状態（以下「駆動状態」という）では、振動部分Ｒ1にインクから圧力（インクが振動板６５を押し上げる力）が加わるため、振動部分Ｒ1が圧電素子６７側にたわむ。したがって、圧電素子６７の非駆動状態において振動部分Ｒ1が圧電素子６７側にたわんでいる場合（以下「対比例２」という）、駆動状態ではより圧電素子６７側にたわむ（つまり振動板６５の変形の度合が高くなる）。したがって、対比例２における振動板６５のうち流路基板６３に接合された部分と接合されていない部分（典型的には振動部分Ｒ1）との境界付近には、クラックが発生しやすい。第２実施形態では、圧電素子６７の非駆動状態において振動部分Ｒ1が圧力室Ｃ1側にたわんでいるから、対比例２と比較して、振動板６５に発生するクラックを抑制できる。

第２実施形態においても、第１実施形態と同様に、振動部分Ｒ1の変位量を確保しながら、固定部分Ｒ2の強度を確保することができる。また、固定部分Ｒ2の厚さを振動部分Ｒ1よりも厚くすることで、固定部分Ｒ2の強度を確保することができるから、液体噴射ヘッド２６の構成が簡素化される。

＜変形例＞
以上に例示した各形態は多様に変形され得る。前述の各形態に適用され得る具体的な変形の態様を以下に例示する。なお、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。

（１）第１実施形態では、酸化シリコンの化学蒸着の成膜により第１層６５１を形成したが、第１層６５１の形成方法および材料は以上の例示に限定されない。また、第２実施形態では、窒化シリコンの化学蒸着の成膜により第１層６５１を形成したが、第１層６５１の形成方法および材料は以上の例示に限定されない。第１層６５１に圧縮応力または引張応力が残留することは必須ではない。

（２）前述の各形態では、固定部分Ｒ2がフィルター部Ｆを含む構成を例示したが、固定部分Ｒ2におけるフィルター部Ｆの有無は任意である。ただし、固定部分Ｒ2がフィルター部Ｆを含む構成によれば、インクに含まれる気泡や異物を捕集することが可能である。また、振動板６５がフィルター部Ｆとしても機能するから、フィルター部Ｆを振動板６５とは別の要素として設ける構成と比較して、液体噴射ヘッド２６の構成が簡素化される。

（３）前述の各形態では、振動部分Ｒ1における圧力室Ｃ1側の表面（つまり第１面Ｓ1）に凹部Ｄを形成した構成を例示したが、振動部分Ｒ1の厚さが固定部分Ｒ2の厚さよりも薄ければ振動板６５の具体的な形状は任意である。例えば、振動部分Ｒ1における圧電素子６７側の表面（つまり第２面Ｓ2）に他の部分と比較して窪んだ凹部Ｄを形成してもよい。振動部分Ｒ1の厚さが固定部分Ｒ2の厚さよりも薄い構成であれば、振動部分Ｒ1の変位量を確保しながら、固定部分Ｒ2の強度を確保することができるという効果は実現される。ただし、振動部分Ｒ1における圧力室Ｃ1側の表面に凹部Ｄが形成される構成によれば、振動部分Ｒ1における圧電素子６７側の表面に凹部Ｄが形成される構成と比較して、圧力室Ｃ1の容量を充分に確保することができる。

（４）前述の各形態では、振動板６５を第１層６５１と第２層６５２で構成したが、振動板６５の構造は以上の例示に限定されない。例えば振動板６５を単層で形成してもよい。例えば酸化シリコンおよび窒化シリコンの何れか一方または双方を化学蒸着により成膜することで振動板６５を形成してもよい。または、シリコン、多結晶シリコン、アモルファスシリコン、酸化シリコンおよび窒化シリコン等の積層で振動板６５を形成してもよい。

（５）第１実施形態では、固定部分Ｒ2における液供給室Ｃ2側の表面が圧縮応力膜により形成され、振動部分Ｒ1における圧力室Ｃ1側の表面には圧縮応力膜が形成されない構成を例示したが、振動部分Ｒ1と固定部分Ｒ2との流路基板６３側の表面の種類は以上の構成に限定されない。例えば、振動部分Ｒ1と固定部分Ｒ2との双方の表面に圧縮応力膜が形成される構成や、振動部分Ｒ1と固定部分Ｒ2との双方の表面に圧縮応力膜以外の膜が形成される構成も採用され得る。ただし、固定部分Ｒ2における液供給室Ｃ2側の表面が圧縮応力膜により形成され、振動部分Ｒ1における圧力室Ｃ1側の表面には圧縮応力膜が形成されない第１実施形態の構成によれば、振動部分Ｒ1が圧電素子６７側にたわむ。したがって、第１実施形態について前述した通り、固定部分Ｒ2における液供給室Ｃ2側の表面が引張応力膜により形成される構成（つまり振動部分Ｒ1が流路基板６３側にたわむ構成）と比較して、圧電素子６７の劣化を抑制することが可能である。

（６）第２実施形態では、固定部分Ｒ2における液供給室Ｃ2側の表面が引張応力膜により形成され、振動板６５のうち振動部分Ｒ1における圧力室Ｃ1側の表面には引張応力膜が形成されない構成を例示したが、振動部分Ｒ1と固定部分Ｒ2との流路基板６３側の表面の種類は以上の構成に限定されない。例えば、振動部分Ｒ1と固定部分Ｒ2との双方の表面に引張応力膜が形成される構成や、振動部分Ｒ1と固定部分Ｒ2との双方の表面に引張応力膜以外の膜が形成される構成も採用され得る。ただし、固定部分Ｒ2における液供給室Ｃ2側の表面が引張応力膜により形成され、振動板６５のうち振動部分Ｒ1における圧力室Ｃ1側の表面には引張応力膜が形成されない第２実施形態の構成によれば、振動部分Ｒ1が圧力室Ｃ1側にたわむ。したがって、第２実施形態において前述した通り、固定部分Ｒ2における液供給室Ｃ2側の表面が圧縮応力膜により形成される構成（つまり圧電素子６７側にたわむ構成）と比較して、振動板６５に発生するクラックを抑制することが可能である。

（７）前述の各形態では、振動部分Ｒ1において第１層６５１を除去することで凹部Ｄを形成したが、凹部Ｄの形成方法は以上の例示に限定されない。例えば振動部分Ｒ1の第１層６５１のうち厚さ方向の一部を除去して凹部Ｄを形成してもよい。また、第１層６５１と第２層６５２のうち厚さ方向の一部とを除去して凹部Ｄを形成してもよい。つまり、振動部分Ｒ1に形成される凹部Ｄの深さは任意である。

（８）前述の各形態では、振動板６５のうち圧電素子６７が形成された部分の全域にわたり、固定部分Ｒ2よりも厚さが薄い構成を例示したが、振動板６５のうち圧電素子６７が形成された部分の一部が固定部分Ｒ2よりも厚さが薄くてもよい。ただし、振動板６５のうち圧電素子６７が形成された部分の全域にわたり、固定部分Ｒ2よりも厚さが薄い構成によれば、振動板６５のうち圧電素子６７が形成された部分の一部の厚さが薄い構成と比較して、振動部分Ｒ1の変位量を確保するという効果はより顕著である。

（９）前述の各形態では、振動部分Ｒ1の全域にわたり、固定部分Ｒ2よりも厚さが薄い構成を例示したが、振動部分Ｒ1の一部が固定部分Ｒ2よりも厚さが薄くてもよい。例えば固定部分Ｒ2よりも厚さを薄くする範囲は圧電素子６７の大きさに応じて任意に変更し得る。

（１０）前述の各形態では、液供給室Ｃ2はフィルター室Ｃ21と絞り部Ｃ22とで構成されたが、液供給室Ｃ2の具体的な構成は以上の例示に限定されない。例えばフィルター室Ｃ21のみで液供給室Ｃ2を構成してもよい。

（１１）前述の各形態では、液体噴射ヘッド２６を搭載した搬送体２４２を往復させるシリアル方式の液体噴射装置１００を例示したが、複数のノズルＮが媒体１２の全幅にわたり分布するライン方式の液体噴射装置にも本発明を適用することが可能である。

（１２）前述の各形態で例示した液体噴射装置１００は、印刷に専用される機器のほか、ファクシミリ装置や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、色材の溶液を噴射する液体噴射装置は、液晶表示装置の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。

１００…液体噴射装置、１２…媒体、１４…液体容器、２０…制御ユニット、２２…搬送機構、２４…移動機構、２４２…搬送体、２４４…搬送ベルト、２６…液体噴射ヘッド、６１…ノズル板、６３…流路基板、６５…振動板、６７…圧電素子、６９…筐体部、６５１…第１層、６５２…第２層、Ｃ1…圧力室、Ｃ2…液供給室、Ｃ21…フィルター室、Ｃ22…絞り部、ＣR…液体貯留室、Ｄ…凹部、Ｆ…フィルター部、Ｈ…貫通孔、Ｎ…ノズル、Ｒ1…振動部分、Ｒ2…固定部分。

Claims

液体を噴射するノズルと、
前記ノズルに連通する圧力室と、前記圧力室に連通する液供給室とが形成された流路基板と、
前記流路基板に設置され、前記圧力室と前記液供給室とに重なる振動板と、
前記振動板における前記圧力室とは反対側に形成された圧電素子とを具備し、
前記振動板のうち前記圧力室に重なる部分の厚さは、前記振動板のうち前記液供給室に重なる部分の厚さよりも薄い
液体噴射ヘッド。
前記振動板のうち前記液供給室に重なる部分は、複数の貫通孔が形成されたフィルター部を含む
請求項１の液体噴射ヘッド。
前記振動板のうち前記圧力室に重なる部分における当該圧力室側の表面には、他の部分と比較して窪んだ凹部が形成されている
請求項１または請求項２の液体噴射ヘッド。
前記振動板のうち前記液供給室に重なる部分における当該液供給室側の表面は、圧縮応力膜により形成され、
前記振動板のうち前記圧力室に重なる部分における当該圧力室側の表面には、前記圧縮応力膜が形成されない
請求項３の液体噴射ヘッド。
前記振動板のうち前記液供給室に重なる部分における当該液供給室側の表面は、引張応力膜により形成され、
前記振動板のうち前記圧力室に重なる部分における当該圧力室側の表面には、前記引張応力膜が形成されない
請求項３の液体噴射ヘッド。
前記振動板のうち前記圧電素子が形成された部分の全域にわたり、前記振動板のうち前記液供給室に重なる部分よりも厚さが薄い
請求項１から請求項５の何れかの液体噴射ヘッド。
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。
液体を噴射するノズルに連通する圧力室と前記圧力室に連通する液供給室とが形成された流路基板を具備する液体噴射ヘッドに設けられる圧電デバイスであって、
前記流路基板に設置され、前記圧力室と前記液供給室とに重なる振動板と、
前記振動板における前記圧力室とは反対側に形成された圧電素子とを具備し、
前記振動板のうち前記圧力室に重なる部分の厚さは、前記振動板のうち前記液供給室に重なる部分の厚さよりも薄い
圧電デバイス。