JP2000037868A - 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 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧電体層の絶縁破壊を防止し、耐久性を向上
したインクジェット式記録ヘッド及びインクジェット式
記録装置を提供する。 【解決手段】 ノズル開口に連通する圧力発生室１２に
対応する領域に、少なくとも下電極６０、圧電体層７０
及び上電極８０を備えたインクジェット式記録ヘッドに
おいて、前記圧電体層７０が前記圧力発生室１２に対向
する領域内に設けられ、且つ前記圧電体層７０に対向す
る前記上電極８０及び前記下電極６０の両者から外部へ
引き出される電極の間に層間絶縁膜６５を設けることに
より、圧電体層７０の破壊を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インク滴を吐出す
るノズル開口と連通する圧力発生室の一部を振動板で構
成し、この振動板の表面に圧電素子を形成して、圧電素
子の変位によりインク滴を吐出させ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。

【０００２】

【従来の技術】インク滴を吐出するノズル開口と連通す
る圧力発生室の一部を振動板で構成し、この振動板を圧
電素子により変形させて圧力発生室のインクを加圧して
ノズル開口からインク滴を吐出させるインクジェット式
記録ヘッドには、圧電素子の軸方向に伸長、収縮する縦
振動モードの圧電アクチユエータを使用したものと、た
わみ振動モードの圧電アクチュエータを使用したものの
２種類が実用化されている。

【０００３】前者は圧電素子の端面を振動板に当接させ
ることにより圧力発生室の容積を変化させることができ
て、高密度印刷に適したヘッドの製作が可能である反
面、圧電素子をノズル開口の配列ピッチに一致させて櫛
歯状に切り分けるという困難な工程や、切り分けられた
圧電素子を圧力発生室に位置決めして固定する作業が必
要となり、製造工程が複雑であるという問題がある。

【０００４】これに対して後者は、圧電材料のグリーン
シートを圧力発生室の形状に合わせて貼付し、これを焼
成するという比較的簡単な工程で振動板に圧電素子を作
り付けることができるものの、たわみ振動を利用する関
係上、ある程度の面積が必要となり、高密度配列が困難
であるという問題がある。

【０００５】一方、後者の記録ヘッドの不都合を解消す
べく、特開平５−２８６１３１号公報に見られるよう
に、振動板の表面全体に亙って成膜技術により均一な圧
電材料層を形成し、この圧電材料層をリソグラフィ法に
より圧力発生室に対応する形状に切り分けて各圧力発生
室毎に独立するように圧電素子を形成したものが提案さ
れている。

【０００６】これによれば圧電素子を振動板に貼付ける
作業が不要となって、リソグラフィ法という精密で、か
つ簡便な手法で圧電素子を作り付けることができるばか
りでなく、圧電素子の厚みを薄くできて高速駆動が可能
になるという利点がある。なお、この場合、圧電材料層
は振動板の表面全体に設けたままで少なくとも上電極の
みを各圧力発生室毎に設けることにより、各圧力発生室
に対応する圧電アクチュエータを駆動することができ
る。

【０００７】また、このようなたわみモードの圧電アク
チュエータを使用した記録ヘッドでは、一般には、各圧
力発生室に対応する圧電素子は絶縁体層で覆われ、この
絶縁体層には各圧電アクチュエータを駆動するための電
圧を供給するリード電極との接続部を形成するための窓
（以下、コンタクトホールという）が各圧力発生室に対
応して設けられており、各圧電素子とリード電極との接
続部がコンタクトホール内に形成される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、コンタ
クトホール内に圧電素子とリード電極との接続部を形成
すると、圧電アクチュエータの駆動により、コンタクト
ホールに大きな応力が発生し易く、クラック、破壊等が
発生する虞があり、また耐久性が低いという問題があ
る。

【０００９】一方、圧電体層及び上電極を一端部から周
壁上まで引き出す構造もあるが圧電体層が周壁との境界
を跨ぐ部分で破壊が生じやすい。

【００１０】また、圧電素子の両電極間に電界を印加し
た場合、圧電体層の表面部分に電流が流れやすいため、
圧電体層の表面で絶縁破壊を起こしやすいという問題が
あり、特に、圧電体層の端面が圧力発生室内に位置する
場合に起こり易い。

【００１１】本発明はこのような事情に鑑み、圧電体層
の絶縁破壊を防止し、耐久性を向上したインクジェット
式記録ヘッド及びインクジェット式記録装置を提供する
ことを課題とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の第１の態様は、ノズル開口に連通する圧力発生室に
対応する領域に、少なくとも下電極、圧電体層及び上電
極を備えたインクジェット式記録ヘッドにおいて、前記
圧電体層が前記圧力発生室に対向する領域内に設けら
れ、且つ前記圧電体層に対向する前記上電極及び前記下
電極の両者から外部へ引き出される電極の間に層間絶縁
膜が設けられていることを特徴とするインクジェット式
記録ヘッドにある。

【００１３】かかる第１の態様では、層間絶縁膜によっ
て引き出される電極間を絶縁することができ、圧電素子
と外部配線との接続を容易に行うことができる。

【００１４】本発明の第２の態様は、第１の態様におい
て、前記層間絶縁膜は、前記圧力発生室の少なくとも一
端部の周壁上から当該圧力発生室に対向する領域の少な
くとも一端部を臨むように設けられていることを特徴と
するインクジェット式記録ヘッドにある。

【００１５】かかる第２の態様では、圧力発生室の一端
部から上電極及び下電極を外部まで延設することができ
る。

【００１６】本発明の第３の態様は、第１又は２の態様
において、前記層間絶縁膜は、前記圧力発生室の周壁全
体から前記圧力発生室に対向する領域の縁部に臨むよう
に設けられていることを特徴とするインクジェット式記
録ヘッド。

【００１７】かかる第３の態様では、層間絶縁膜によっ
て圧力発生室の縁部の振動板が補強され、圧電アクチュ
エータの駆動による破壊が防止される。

【００１８】本発明の第４の態様は、第１〜３の何れか
の態様において、前記引き出された電極の間の前記層間
絶縁膜の端部は、前記圧力発生室に対向する領域内に設
けられた前記１の下側又は上側まで延設されていること
を特徴とするインクジェット式記録ヘッドにある。

【００１９】かかる第４の態様では、引き出される電極
の間を確実に絶縁することができる。

【００２０】本発明の第５の態様は、第３又は４の態様
において、前記圧力発生室に対向する領域内に設けられ
た前記圧電体層の周囲の縁部は、前記層間絶縁膜上に設
けられていることを特徴とするインクジェット式記録ヘ
ッドにある。

【００２１】かかる第５の態様は、圧電素子に電界を印
加する際、圧電体層の縁部に印加される電界が分散さ
れ、圧電体層の端部の絶縁耐圧が向上する。

【００２２】本発明の第６の態様は、第５の態様におい
て、前記層間絶縁膜は、前記圧力発生室に対向する領域
内に設けられた前記圧電体層を横切る部分を有すること
を特徴とするインクジェット式記録ヘッドにある。

【００２３】かかる第６の態様では、上電極と下電極と
の間に電圧を印加する際、層間絶縁膜の横切る部分がな
い領域を介して圧電体層が変位する。

【００２４】本発明の第７の態様は、第６の態様におい
て、前記層間絶縁膜が前記圧電体層を幅方向に横切る部
分を複数有することを特徴とするインクジェット式記録
ヘッドにある。

【００２５】かかる第７の態様では、層間絶縁膜の横切
る部分が内領域を介して圧電体層が変位する。

【００２６】本発明の第８の態様は、第１〜７の何れか
の態様において、前記上電極及び前記下電極から引き出
される電極は、前記圧電体層に対向する領域から外部ま
で連続的に設けられた前記上電極及び前記下電極である
ことを特徴するインクジェット式記録ヘッド。

【００２７】かかる第８の態様では、引き出された電極
と外部配線とを直接、且つ容易に接続することができ
る。

【００２８】本発明の第９の態様は、第１〜８の何れか
の態様において、前記層間絶縁膜が、酸化膜、窒化膜及
び有機膜からなる群から選択されることを特徴とするイ
ンクジェット式記録ヘッドにある。

【００２９】かかる第９の態様では、引き出される電極
の間が確実に絶縁される。

【００３０】本発明の第１０の態様は、第９の態様にお
いて、前記層間絶縁膜が、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸
化ジルコニウム、酸化チタン、酸化鉛及び炭素化合物か
らなる群から選択されることを特徴とするインクジェッ
ト式記録ヘッドにある。

【００３１】かかる第１０の態様では、層間絶縁膜が下
電極に確実に固着される。

【００３２】本発明の第１１の態様は、第１〜１０の何
れかの態様において、前記層間絶縁膜の膜厚が、５〜２
０００ｎｍの範囲にあることを特徴とするインクジェッ
ト式記録ヘッドにある。

【００３３】かかる第１１の態様では、振動板の変形を
妨げることなく、リード電極と下電極とが確実に絶縁さ
れる。

【００３４】本発明の第１２の態様は、第１〜１１の何
れかの態様において、前記圧力発生室がシリコン単結晶
基板に異方性エッチングにより形成され、前記下電極、
前記圧電体層及び前記上電極の各層が成膜及びリソグラ
フィ法により形成されたものであることを特徴とするイ
ンクジェット式記録ヘッドにある。

【００３５】かかる第１２の態様では、高密度のノズル
開口を有するインクジェット式記録ヘッドを大量に且つ
比較的容易に製造することができる。

【００３６】本発明の第１３の態様は、第１〜１２の何
れかの態様のインクジェット式記録ヘッドを具備するこ
とを特徴とするインクジェット式記録装置にある。

【００３７】かかる第１３の態様では、ヘッドの信頼性
を向上したインクジェット式記録装置を実現することが
できる。

【００３８】

【発明の実施の形態】以下に本発明を実施形態に基づい
て詳細に説明する。

【００３９】（実施形態１）図１は、本発明の実施形態
１に係るインクジェット式記録ヘッドを示す分解斜視図
であり、図２は、平面図及びその１つの圧力発生室の長
手方向における断面構造を示す図である。

【００４０】図示するように、流路形成基板１０は、本
実施形態では面方位（１１０）のシリコン単結晶基板か
らなる。流路形成基板１０としては、通常、１５０〜３
００μｍ程度の厚さのものが用いられ、望ましくは１８
０〜２８０μｍ程度、より望ましくは２２０μｍ程度の
厚さのものが好適である。これは、隣接する圧力発生室
間の隔壁の剛性を保ちつつ、配列密度を高くできるから
である。

【００４１】流路形成基板１０の一方の面は開口面とな
り、他方の面には予め熱酸化により形成した二酸化シリ
コンからなる、厚さ１〜２μｍの弾性膜５０が形成され
ている。

【００４２】一方、流路形成基板１０の開口面には、シ
リコン単結晶基板を異方性エッチングすることにより、
ノズル開口１１、圧力発生室１２が形成されている。

【００４３】ここで、異方性エッチングは、シリコン単
結晶基板をＫＯＨ等のアルカリ溶液に浸漬すると、徐々
に侵食されて（１１０）面に垂直な第１の（１１１）面
と、この第１の（１１１）面と約７０度の角度をなし且
つ上記（１１０）面と約３５度の角度をなす第２の（１
１１）面とが出現し、（１１０）面のエッチングレート
と比較して（１１１）面のエッチングレートが約１／１
８０であるという性質を利用して行われるものである。
かかる異方性エッチングにより、二つの第１の（１１
１）面と斜めの二つの第２の（１１１）面とで形成され
る平行四辺形状の深さ加工を基本として精密加工を行う
ことができ、圧力発生室１２を高密度に配列することが
できる。

【００４４】本実施形態では、各圧力発生室１２の長辺
を第１の（１１１）面で、短辺を第２の（１１１）面で
形成している。この圧力発生室１２は、流路形成基板１
０をほぼ貫通して弾性膜５０に達するまでエッチングす
ることにより形成されている。なお、弾性膜５０は、シ
リコン単結晶基板をエッチングするアルカリ溶液に侵さ
れる量がきわめて小さい。

【００４５】一方、各圧力発生室１２の一端に連通する
各ノズル開口１１は、圧力発生室１２より幅狭で且つ浅
く形成されている。すなわち、ノズル開口１１は、シリ
コン単結晶基板を厚さ方向に途中までエッチング（ハー
フエッチング）することにより形成されている。なお、
ハーフエッチングは、エッチング時間の調整により行わ
れる。

【００４６】ここで、インク滴吐出圧力をインクに与え
る圧力発生室１２の大きさと、インク滴を吐出するノズ
ル開口１１の大きさとは、吐出するインク滴の量、吐出
スピード、吐出周波数に応じて最適化される。例えば、
１インチ当たり３６０個のインク滴を記録する場合、ノ
ズル開口１１は数十μｍの溝幅で精度よく形成する必要
がある。

【００４７】また、各圧力発生室１２と後述する共通イ
ンク室３１とは、後述する封止板２０の各圧力発生室１
２の一端部に対応する位置にそれぞれ形成されたインク
供給連通口２１を介して連通されており、インクはこの
インク供給連通口２１を介して共通インク室３１から供
給され、各圧力発生室１２に分配される。

【００４８】封止板２０は、前述の各圧力発生室１２に
対応したインク供給連通口２１が穿設された、厚さが例
えば、０．１〜１ｍｍで、線膨張係数が３００℃以下
で、例えば２．５〜４．５［×１０^-6／℃］であるガラ
スセラミックスからなる。なお、インク供給連通口２１
は、図３（ａ），（ｂ）に示すように、各圧力発生室１
２のインク供給側端部の近傍を横断する一つのスリット
孔２１Ａでも、あるいは複数のスリット孔２１Ｂであっ
てもよい。封止板２０は、一方の面で流路形成基板１０
の一面を全面的に覆い、シリコン単結晶基板を衝撃や外
力から保護する補強板の役目も果たす。また、封止板２
０は、他面で共通インク室３１の一壁面を構成する。

【００４９】共通インク室形成基板３０は、共通インク
室３１の周壁を形成するものであり、ノズル開口数、イ
ンク滴吐出周波数に応じた適正な厚みのステンレス板を
打ち抜いて作製されたものである。本実施形態では、共
通インク室形成基板３０の厚さは、０．２ｍｍとしてい
る。

【００５０】インク室側板４０は、ステンレス基板から
なり、一方の面で共通インク室３１の一壁面を構成する
ものである。また、インク室側板４０には、他方の面の
一部にハーフエッチングにより凹部４０ａを形成するこ
とにより薄肉壁４１が形成され、さらに、外部からのイ
ンク供給を受けるインク導入口４２が打抜き形成されて
いる。なお、薄肉壁４１は、インク滴吐出の際に発生す
るノズル開口１１と反対側へ向かう圧力を吸収するため
のもので、他の圧力発生室１２に、共通インク室３１を
経由して不要な正又は負の圧力が加わるのを防止する。
本実施形態では、インク導入口４２と外部のインク供給
手段との接続時等に必要な剛性を考慮して、インク室側
板４０を０．２ｍｍとし、その一部を厚さ０．０２ｍｍ
の薄肉壁４１としているが、ハーフエッチングによる薄
肉壁４１の形成を省略するために、インク室側板４０の
厚さを初めから０．０２ｍｍとしてもよい。

【００５１】一方、流路形成基板１０の開口面とは反対
側の弾性膜５０上には、厚さが例えば、約０．２μｍの
下電極膜６０と、厚さが例えば、約１μｍの圧電体膜７
０と、厚さが例えば、約０．１μｍの上電極膜８０と
が、後述するプロセスで積層形成されて、圧電素子３０
０を構成している。また、本実施形態では、圧電素子３
００を構成する圧電体膜７０は、圧力発生室１２内にパ
ターニングされている。また、圧力発生室１２の長手方
向一端部近傍の下電極膜６０上には、圧力発生室１２の
一端部に臨むように、例えば、厚さ０．５μｍの層間絶
縁体膜６５が形成され、圧電体膜７０上の上電極膜８０
が層間絶縁膜６５上に周壁に対向する領域まで延設され
ている。

【００５２】ここで、圧電素子３００は、下電極膜６
０、圧電体膜７０、及び上電極膜８０を含む部分をい
う。一般的には、圧電素子３００の何れか一方の電極を
共通電極とし、他方の電極及び圧電体膜７０を各圧力発
生室１２毎にパターニングして構成する。そして、ここ
ではパターニングされた何れか一方の電極及び圧電体膜
７０から構成され、両電極への電圧の印加により圧電歪
みが生じる部分を圧電体能動部３２０という。本実施形
態では、下電極膜６０は圧電素子３００の共通電極と
し、上電極膜８０を圧電素子３００の個別電極としてい
るが、駆動回路や配線の都合でこれを逆にしても支障は
ない。何れの場合においても、各圧力発生室毎に圧電体
能動部が形成されていることになる。また、ここでは、
圧電素子３００と当該圧電素子３００の駆動により変位
が生じる振動板とを合わせて圧電アクチュエータと称す
る。なお、上述した例では、弾性膜５０及び下電極膜６
０が振動板として作用するが、下電極膜が弾性膜を兼ね
るようにしてもよい。

【００５３】ここで、シリコン単結晶基板からなる流路
形成基板１０上に、圧電素子３００を形成するプロセス
を図４〜図６を参照しながら説明する。なお、図４及び
図６は、圧力発生室１２の幅方向の断面図であり、図５
は、圧力発生室１２の長手方向の断面図である。

【００５４】図４（ａ）に示すように、まず、流路形成
基板１０となるシリコン単結晶基板のウェハを約１１０
０℃の拡散炉で熱酸化して二酸化シリコンからなる弾性
膜５０を形成する。

【００５５】次に、図４（ｂ）に示すように、スパッタ
リングで下電極膜６０を形成する。下電極膜６０の材料
としては、Ｐｔ等が好適である。これは、スパッタリン
グやゾル−ゲル法で成膜する後述の圧電体膜７０は、成
膜後に大気雰囲気下又は酸素雰囲気下で６００〜１００
０℃程度の温度で焼成して結晶化させる必要があるから
である。すなわち、下電極膜６０の材料は、このような
高温、酸化雰囲気下で導電性を保持できなければなら
ず、殊に、圧電体膜７０としてＰＺＴを用いた場合に
は、ＰｂＯの拡散による導電性の変化が少ないことが望
ましく、これらの理由からＰｔが好適である。

【００５６】次に、図４（ｃ）に示すように、層間絶縁
膜６５を形成する。この層間絶縁体膜６５は、詳しくは
後述するが、下電極膜６０と上電極膜８０との絶縁を図
るためのものである。したがって、この材料としては、
電気絶縁性を有する材料、例えば、酸化ケイ素、窒化ケ
イ素、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化鉛又は炭素
化合物等が好ましく、本実施形態では、下電極膜６０上
にジルコニウム層を形成後、約１１５０℃の拡散炉で熱
酸化して二酸化ジルコニウムからなる層間絶縁膜６５を
形成した。また、層間絶縁膜６５の膜厚は、特に限定さ
れないが、圧電体能動部３２０の駆動による振動板の変
形を妨げない程度、例えば、５〜２０００ｎｍの厚さで
あることが好ましい。

【００５７】次に、図５（ａ）に示すように、層間絶縁
膜６５を圧力発生室１２の長手方向一方の端部近傍に、
周壁との境界を横切るようにパターニングする。

【００５８】次に、図４（ｄ）に示すように、圧電体膜
７０を成膜する。本実施形態では、金属有機物を溶媒に
溶解・分散したいわゆるゾルを塗布乾燥してゲル化し、
さらに高温で焼成することで金属酸化物からなる圧電体
膜７０を得る、いわゆるゾル−ゲル法を用いて形成し
た。圧電体膜７０の材料としては、チタン酸ジルコン酸
鉛（ＰＺＴ）系の材料がインクジェット式記録ヘッドに
使用する場合には好適である。なお、この圧電体膜７０
の成膜方法は、特に限定されず、例えば、スパッタリン
グ法で形成してもよい。

【００５９】さらに、ゾル−ゲル法又はスパッタリング
法等によりＰＺＴの前駆体膜を形成後、アルカリ水溶液
中での高圧処理法にて低温で結晶成長させる方法を用い
てもよい。

【００６０】次に、図５（ｂ）に示すように、圧力発生
室１２に対向する領域に圧電体膜７０をパターニングす
る。このとき、長手方向一端部が層間絶縁膜６５上に位
置するようにパターニングする。

【００６１】次に、図４（ｅ）に示すように、上電極膜
８０を成膜する。上電極膜８０は、導電性の高い材料で
あればよく、Ａｌ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｐｔ等の多くの金属
や、導電性酸化物等を使用できる。本実施形態では、Ｐ
ｔをスパッタリングにより成膜している。

【００６２】次に、図６に示すように、下電極膜６０及
び上電極膜８０をパターニングする。

【００６３】まず、図６（ａ）に示すように、下電極膜
６０及び上電極膜８０を一緒にエッチングして下電極膜
６０の全体パターンをパターニングする。次いで、図６
（ｂ）に示すように、上電極膜８０をエッチングして圧
電体能動部３２０のパターニングを行う。その後、図６
（ｃ）に示すように、流路形成基板１０を上述のように
エッチングして圧力発生室１２を形成する。

【００６４】また、以上説明した一連の膜形成及び異方
性エッチングは、一枚のウェハ上に多数のチップを同時
に形成し、プロセス終了後、図１に示すような一つのチ
ップサイズの流路形成基板１０毎に分割する。また、分
割した流路形成基板１０を、封止板２０、共通インク室
形成基板３０、及びインク室側板４０と順次接着して一
体化し、インクジェット式記録ヘッドとする。また、こ
のように構成したインクジェットヘッドは、図示しない
外部インク供給手段と接続したインク導入口４２からイ
ンクを取り込み、共通インク室３１からノズル開口１１
に至るまで内部をインクで満たした後、図示しない外部
の駆動回路からの記録信号に従い、上電極膜８０と下電
極膜６０との間に電圧を印加し、弾性膜５０、下電極膜
６０及び圧電体膜７０をたわみ変形させることにより、
圧力発生室１２内の圧力が高まりノズル開口１１からイ
ンク滴が吐出する。

【００６５】このような本実施形態のインクジェット式
記録ヘッドの要部を示す平面図及び断面図を図７に示
す。

【００６６】図７に示すように、本実施形態では、圧電
体膜７０及び上電極膜８０からなる圧電体能動部３２０
は、基本的に圧力発生室１２に対向する領域内に形成さ
れている。また上電極膜８０は、その長手方向一端部か
ら周壁に対向する領域まで延設され、図示しないが、そ
の端部近傍で外部配線と接続されている。この延設され
た上電極膜８０と下電極膜６０との間には、電気絶縁性
を有する層間絶縁膜６５が形成されており、本実施形態
では、圧力発生室１２の長手方向一端部側の周壁上から
圧力発生室１２の長手方向一端部を覆うように設けられ
ている。また、その圧力発生室１２側の端部６５ａは、
下電極膜６０と圧電体膜７０との間まで延設されてい
る。すなわち、圧電体膜７０の長手方向一端部７０ａは
層間絶縁膜６５上に位置している。

【００６７】このように、上電極膜８０を層間絶縁膜６
５上の周壁に対向する領域まで延設することにより、上
電極膜８０と外部配線との接続は、従来のように、絶縁
体層に形成したコンタクトホールを介して行う必要がな
い。また、圧電体膜７０を周壁上まで連続して引き出す
必要もない。したがって、コンタクトホール構造を採る
ことなく、圧電体能動部３２０を圧力発生室１２の周壁
から離間して設けることができ、コンタクトホールの接
続部又は圧電体能動部３２０の端部等でクラック等の発
生がなく耐久性を向上することができる。また、圧電体
能動部３２０に電界を印加する際、層間絶縁膜６５上に
設けられている部分の圧電体膜７０にかかる電界強度は
弱いため、その領域の圧電体膜７０の絶縁破壊の発生を
防止することができ、耐久性を向上することができる。

【００６８】また、本実施形態では、圧電体膜７０が圧
力発生室１２に対向する領域内のみに形成されているた
め、圧電体能動部３２０の駆動による、圧力発生室１２
の長手方向端部近傍での圧電体膜７０のクラックの発
生、破壊等を防止することができる。さらに、圧力発生
室１２の長手方向一端部では、層間絶縁膜６５によって
振動板が補強されるため、圧電体能動部３２０の駆動に
よる振動板の破壊を防止することができる。

【００６９】（実施形態２）図８は、実施形態２に係る
インクジェット式記録ヘッドの要部平面図及び断面図で
ある。

【００７０】本実施形態は、図８に示すように、層間絶
縁膜６５Ａが圧力発生室１２の周囲全体から圧力発生室
１２に対向する領域の縁部に臨むように設けられ、上電
極膜８０の引き出し側の端部のみが、圧電体膜７０の下
側まで延設されている。また、圧力発生室１２に対向す
る領域には、層間絶縁膜６５Ａが形成されてない窓部６
６が画成されている以外は実施形態１と同様である。

【００７１】このような構成によっても、実施形態１と
同様に、上電極膜８０と外部配線との接続を容易に行う
ことができ、また、圧電体膜７０及び振動板の耐久性を
向上することができる。また、本実施形態では、層間絶
縁膜６５Ａが圧力発生室１２に対向する領域の周縁部に
臨むように設けられているので、圧力発生室１２の端部
に対向する領域の振動板が補強される。したがって、圧
電体能動部３２０の駆動による振動板の破壊を圧力発生
室１２の全周に亘って確実に防止することができる。

【００７２】（実施形態３）図９は、実施形態３に係る
インクジェット式記録ヘッドの要部平面図及び断面図で
ある。

【００７３】本実施形態は、図９に示すように、圧力発
生室１２に対向する領域の層間絶縁膜６５Ｂの縁部が、
全周に亘って圧電体膜７０の下側まで延設されている。
すなわち、圧電体膜７０の周囲の縁部が、層間絶縁膜６
５Ｂ上に設けられている。そして、圧電体膜７０に対向
する領域に、層間絶縁膜６５Ｂが形成されていない窓部
６６が画成されている以外は、実施形態２と同様であ
る。

【００７４】このような構成によっても、実施形態２と
同様の効果を得ることができる。また、本実施形態で
は、圧電体膜７０の周縁が層間絶縁膜６５Ｂ上に設けら
れている。したがって、圧電体能動部３２０に電圧を印
加したとき、圧電体膜７０の周縁にかかる電界強度は、
層間絶縁膜６５Ｂがない領域より弱く、圧電体膜７０の
周縁での絶縁破壊を防止することができる。

【００７５】なお、本実施形態では、各圧電素子３００
に対向する領域に、それぞれ一つの窓部６６を設けるよ
うにしたが、これに限定されず、例えば、図１０に示す
ように、各圧電素子３００に対向する領域に、複数の窓
部６６Ａを設けるようにしてもよい。このような構成に
よっても、上述と同様の効果を得ることができる。

【００７６】（実施形態４）図１１は、実施形態４にか
かるインクジェット式記録ヘッドの要部断面図である。

【００７７】本実施形態は、図１１に示すように、層間
絶縁膜６５の圧力発生室１２側の端部を圧電体膜７０の
上側に延設するようにした以外、実施形態１と同様であ
る。

【００７８】このような構成においても、実施形態１と
同様の効果を得ることができる。

【００７９】（他の実施形態）以上、本発明の各実施形
態を説明したが、インクジェット式記録ヘッドの基本的
構成は上述したものに限定されるものではない。

【００８０】例えば、上述の実施形態では、上電極膜８
０を周壁上まで延設して外部配線との接続を行っている
が、これに限定されず、例えば、図１２示すように、上
電極膜８０を圧電体膜７０上のみに設け、例えば、Ｃｒ
−Ａｕ等の導電体からなるリード電極９０等の別部材を
上電極膜８０の長手方向一端部近傍から層間絶縁膜６５
上に形成するようにしてもよい。このような構成によっ
ても、上述の実施形態と同様の効果を得ることができ
る。また、このような実施形態では、圧電体膜７０及び
上電極膜８０を同時にパターニングすることができ、製
造工程の簡略化を図ることができる。

【００８１】また、例えば、上述した封止板２０の他、
共通インク室形成板３０をガラスセラミックス製として
もよく、さらには、薄肉膜４１を別部材としてガラスセ
ラミックス製としてもよく、材料、構造等の変更は自由
である。

【００８２】また、上述した実施形態では、ノズル開口
を流路形成基板１０の端面に形成しているが、面に垂直
な方向に突出するノズル開口を形成してもよい。

【００８３】このように構成した実施形態の分解斜視図
を図１３、その流路の断面を図１４にぞれぞれ示す。こ
の実施形態では、ノズル開口１１が圧電素子とは反対の
ノズル基板１２０に穿設され、これらノズル開口１１と
圧力発生室１２とを連通するノズル連通口２２が、封止
板２０，共通インク室形成板３０及び薄肉板４１Ａ及び
インク室側板４０Ａを貫通するように配されている。

【００８４】なお、本実施形態は、その他、薄肉板４１
Ａとインク室側板４０Ａとを別部材とし、インク室側板
４０に開口４０ｂを形成した以外は、基本的に上述した
実施形態と同様であり、同一部材には同一符号を付して
重複する説明は省略する。

【００８５】ここで、この実施形態においても、上述し
た実施形態と同様に、下電極膜上に層間絶縁膜を設け、
その上に上電極膜を延設して外部配線と接続することに
より、圧電体膜及び振動板の耐久性を向上することがで
きる。

【００８６】また、勿論、共通インク室を流路形成基板
内に形成したタイプのインクジェット式記録ヘッドにも
同様に応用できる。

【００８７】また、以上説明した各実施形態は、成膜及
びリソグラフィプロセスを応用することにより製造でき
る薄膜型のインクジェット式記録ヘッドを例にしたが、
勿論これに限定されるものではなく、例えば、基板を積
層して圧力発生室を形成するもの、あるいはグリーンシ
ートを貼付もしくはスクリーン印刷等により圧電体膜を
形成するもの等、各種の構造のインクジェット式記録ヘ
ッドに本発明を採用することができる。

【００８８】このように、本発明は、その趣旨に反しな
い限り、種々の構造のインクジェット式記録ヘッドに応
用することができる。

【００８９】また、これら各実施形態のインクジェット
式記録ヘッドは、インクカートリッジ等と連通するイン
ク流路を具備する記録ヘッドユニットの一部を構成し
て、インクジェット式記録装置に搭載される。図１５
は、そのインクジェット式記録装置の一例を示す概略図
である。

【００９０】図１５に示すように、インクジェット式記
録ヘッドを有する記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂは、
インク供給手段を構成するカートリッジ２Ａ及び２Ｂが
着脱可能に設けられ、この記録ヘッドユニット１Ａ及び
１Ｂ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に軸方向移動自在に設けられてい
る。この記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂは、例えば、
それぞれブラックインク組成物及びカラーインク組成物
を吐出するものとしている。

【００９１】そして、駆動モータ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、記録ヘッドユニット１Ａ及
び１Ｂ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にはキャリッジ軸５に
沿ってプラテン８が設けられており、図示しない給紙ロ
ーラなどにより給紙された紙等の記録媒体である記録シ
ートＳがプラテン８に巻き掛けられて搬送されるように
なっている。

【００９２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
圧力発生室に対向する領域の圧電体膜に対向する上電極
膜及び下電極膜から外部へ引き出される電極の間に、層
間絶縁膜を設けるようにしたので、圧電素子と外部配線
との接続を容易に行うことができ、接続部でのクラック
の発生等を防止することができる。

【００９３】また、層間絶縁膜の端部を圧電体膜の下側
又は上側まで延設するようにしたので、延設される上電
極膜等と下電極膜とを確実に絶縁することができる。さ
らに、層間絶縁膜上に設けられた圧電体膜にかかる電界
強度が弱くなるため、圧電体膜の絶縁破壊を防止するこ
とができ、圧電体膜の耐久性を向上することができると
いう効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１にかかるインクジェット式
記録ヘッドの分解斜視図である。

【図２】本発明の実施形態１にかかるインクジェット式
記録ヘッドの要部平面図及び断面図である。

【図３】封止板の変形例を示す斜視図である。

【図４】本発明の実施形態１の薄膜製造工程を示す断面
図である。

【図５】本発明の実施形態１の薄膜製造工程を示す断面
図である。

【図６】本発明の実施形態１の薄膜製造工程を示す断面
図である。

【図７】本発明の実施形態１にかかるインクジェット式
記録ヘッドの要部平面図及び断面図である。

【図８】本発明の実施形態２にかかるインクジェット式
記録ヘッドの要部平面図及び断面図である。

【図９】本発明の実施形態３にかかるインクジェット式
記録ヘッドの要部平面図及び断面図である。

【図１０】本発明の実施形態３にかかるインクジェット
式記録ヘッドの変形例を示す平面図である。

【図１１】本発明の実施形態４にかかるインクジェット
式記録ヘッドの要部断面図である。

【図１２】本発明の他の実施形態にかかるインクジェッ
ト式記録ヘッドの要部断面図である。

【図１３】本発明の他の実施形態にかかるインクジェッ
ト式記録ヘッドの分解斜視図である。

【図１４】本発明の他の実施形態にかかるインクジェッ
ト式記録ヘッドの断面図である。

【図１５】本発明の一実施形態にかかるインクジェット
式記録装置の概略図である。

【符号の説明】

１０ 流路形成基板 １２ 圧力発生室 １７ ノズル開口 ５０ 弾性膜 ６０ 下電極膜 ６５，６５Ａ，６５Ｂ 層間絶縁膜 ６６，６６Ａ 窓部 ７０ 圧電体膜 ８０ 上電極膜 ３００ 圧電素子 ３２０ 圧電体能動部

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ノズル開口に連通する圧力発生室に対応
   する領域に、少なくとも下電極、圧電体層及び上電極を
   備えたインクジェット式記録ヘッドにおいて、 前記圧電体層が前記圧力発生室に対向する領域内に設け
   られ、且つ前記圧電体層に対向する前記上電極及び前記
   下電極の両者から外部へ引き出される電極の間に層間絶
   縁膜が設けられていることを特徴とするインクジェット
   式記録ヘッド。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記層間絶縁膜は、
   前記圧力発生室の少なくとも一端部の周壁上から当該圧
   力発生室に対向する領域の少なくとも一端部を臨むよう
   に設けられていることを特徴とするインクジェット式記
   録ヘッド。
3. 【請求項３】 請求項１又は２において、前記層間絶縁
   膜は、前記圧力発生室の周壁全体から前記圧力発生室に
   対向する領域の縁部に臨むように設けられていることを
   特徴とするインクジェット式記録ヘッド。
4. 【請求項４】 請求項１〜３の何れかにおいて、前記引
   き出される電極の間の前記層間絶縁膜の端部は、前記圧
   力発生室に対向する領域内に設けられた前記圧電体層の
   下側又は上側まで延設されていることを特徴とするイン
   クジェット式記録ヘッド。
5. 【請求項５】 請求項３又は４において、前記圧力発生
   室に対向する領域内に設けられた前記圧電体層の周囲の
   縁部は、前記層間絶縁膜上に設けられていることを特徴
   とするインクジェット式記録ヘッド。
6. 【請求項６】 請求項５において、前記層間絶縁膜は、
   前記圧力発生室に対向する領域内に設けられた前記圧電
   体層を横切る部分を有することを特徴とするインクジェ
   ット式記録ヘッド。
7. 【請求項７】 請求項６において、前記層間絶縁膜が前
   記圧電体層を幅方向に横切る部分を複数有することを特
   徴とするインクジェット式記録ヘッド。
8. 【請求項８】 請求項１〜７の何れかにおいて、前記上
   電極及び前記下電極から引き出される電極は、前記圧電
   体層に対向する領域から外部まで連続的に設けられた前
   記上電極及び前記下電極であることを特徴するインクジ
   ェット式記録ヘッド。
9. 【請求項９】 請求項１〜８の何れかにおいて、前記層
   間絶縁膜が、酸化膜、窒化膜及び有機膜からなる群から
   選択されることを特徴とするインクジェット式記録ヘッ
   ド。
10. 【請求項１０】 請求項９において、前記層間絶縁膜
    が、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸化ジルコニウム、酸化
    チタン、酸化鉛及び炭素化合物からなる群から選択され
    ることを特徴とするインクジェット式記録ヘッド。
11. 【請求項１１】 請求項１〜１０の何れかにおいて、前
    記層間絶縁膜の膜厚が、５〜２０００ｎｍの範囲にある
    ことを特徴とするインクジェット式記録ヘッド。
12. 【請求項１２】 請求項１〜１１の何れかにおいて、前
    記圧力発生室がシリコン単結晶基板に異方性エッチング
    により形成され、前記下電極、前記圧電体層及び前記上
    電極の各層が成膜及びリソグラフィ法により形成された
    ものであることを特徴とするインクジェット式記録ヘッ
    ド。
13. 【請求項１３】 請求項１〜１２の何れかのインクジェ
    ット式記録ヘッドを具備することを特徴とするインクジ
    ェット式記録装置。