JP2000094688A - 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
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 振動板の初期撓み量を低減したインクジェッ
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が
画成される流路形成基板１０と、該流路形成基板１０の
一方面に振動板を介して設けられ且つ少なくとも下電極
６０、圧電体層７０及び上電極８０を有する圧電素子と
を具備するインクジェット式記録ヘッドにおいて、前記
圧電素子に積層する層と共に積層されて圧縮応力を有す
る圧縮膜５０を具備し、当該圧縮膜５０は、前記圧力発
生室に対向する領域の少なくとも一部で前記圧縮膜５０
の厚さ方向の少なくとも一部を除去することにより、膜
全体の応力を低減する。
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が
画成される流路形成基板１０と、該流路形成基板１０の
一方面に振動板を介して設けられ且つ少なくとも下電極
６０、圧電体層７０及び上電極８０を有する圧電素子と
を具備するインクジェット式記録ヘッドにおいて、前記
圧電素子に積層する層と共に積層されて圧縮応力を有す
る圧縮膜５０を具備し、当該圧縮膜５０は、前記圧力発
生室に対向する領域の少なくとも一部で前記圧縮膜５０
の厚さ方向の少なくとも一部を除去することにより、膜
全体の応力を低減する。
Description
【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。
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、圧電素子が軸方向に伸長、収縮する縦
振動モードの圧電アクチュエータを使用したものと、た
わみ振動モードの圧電素子を使用したものの２種類が実
用化されている。
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、圧電素子が軸方向に伸長、収縮する縦
振動モードの圧電アクチュエータを使用したものと、た
わみ振動モードの圧電素子を使用したものの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。
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。
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。
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。
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。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た薄膜技術およびリソグラフィ法による製造方法では、
薄膜のパターニング後に圧力発生室を形成するが、その
際、上電極及び圧電体層の内部応力緩和の影響により、
振動板が圧力発生室側に撓んでしまい、この撓みが振動
板の初期変形として残留してしまうという問題がある。
特に、下電極をオーバーエッチングした構造の場合に
は、撓み量が大きく、圧電アクチュエータの駆動による
振動板の変形量が計算上の値よりも小さくなってしま
う。これは、上電極及び圧電体層（及び下電極）の引張
方向の内部応力緩和の影響で振動板が撓むことにより、
弾性領域を越えて塑性変形領域に達しているためである
と考えられる。なお、振動板としては、酸化シリコン膜
の他、剛性の高いものとして酸化ジルコニウム膜を含む
ものが提案されているが、何れにしても同様な初期変形
が生じる。
た薄膜技術およびリソグラフィ法による製造方法では、
薄膜のパターニング後に圧力発生室を形成するが、その
際、上電極及び圧電体層の内部応力緩和の影響により、
振動板が圧力発生室側に撓んでしまい、この撓みが振動
板の初期変形として残留してしまうという問題がある。
特に、下電極をオーバーエッチングした構造の場合に
は、撓み量が大きく、圧電アクチュエータの駆動による
振動板の変形量が計算上の値よりも小さくなってしま
う。これは、上電極及び圧電体層（及び下電極）の引張
方向の内部応力緩和の影響で振動板が撓むことにより、
弾性領域を越えて塑性変形領域に達しているためである
と考えられる。なお、振動板としては、酸化シリコン膜
の他、剛性の高いものとして酸化ジルコニウム膜を含む
ものが提案されているが、何れにしても同様な初期変形
が生じる。
【０００８】本発明はこのような事情に鑑み、振動板の
初期撓み量を低減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。
初期撓み量を低減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。
【０００９】
【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が
画成される流路形成基板と、該流路形成基板の一方面に
振動板を介して設けられ且つ少なくとも下電極、圧電体
層及び上電極を有する圧電素子とを具備するインクジェ
ット式記録ヘッドにおいて、前記圧電体層と共に積層さ
れる少なくとも一層が圧縮応力を有する圧縮膜であり、
当該圧縮膜は、前記圧力発生室に対向する領域の少なく
とも一部で厚さ方向の少なくとも一部が除去されている
ことを特徴とするインクジェット式記録ヘッドにある。
明の第１の態様は、ノズル開口に連通する圧力発生室が
画成される流路形成基板と、該流路形成基板の一方面に
振動板を介して設けられ且つ少なくとも下電極、圧電体
層及び上電極を有する圧電素子とを具備するインクジェ
ット式記録ヘッドにおいて、前記圧電体層と共に積層さ
れる少なくとも一層が圧縮応力を有する圧縮膜であり、
当該圧縮膜は、前記圧力発生室に対向する領域の少なく
とも一部で厚さ方向の少なくとも一部が除去されている
ことを特徴とするインクジェット式記録ヘッドにある。
【００１０】かかる第１の態様では、圧力発生室を形成
する際に、圧縮膜のパターニングによって開放される応
力により、振動板の初期撓み量が低減される。
する際に、圧縮膜のパターニングによって開放される応
力により、振動板の初期撓み量が低減される。
【００１１】本発明の第２の態様は、第１の態様におい
て、前記圧縮膜は、前記圧力発生室に対向する領域で且
つ前記圧電体層以外の領域でその厚さ方向の少なくとも
一部が除去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。
て、前記圧縮膜は、前記圧力発生室に対向する領域で且
つ前記圧電体層以外の領域でその厚さ方向の少なくとも
一部が除去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。
【００１２】かかる第２の態様では、圧縮膜のパターニ
ングによって開放される応力により、振動板の初期撓み
量が低減される。
ングによって開放される応力により、振動板の初期撓み
量が低減される。
【００１３】本発明の第３の態様は、第１又は２の態様
において、前記圧縮膜は、前記圧電素子の幅方向両側で
前記圧力発生室の縁部に沿った部分のみで厚さ方向の少
なくとも一部が除去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。
において、前記圧縮膜は、前記圧電素子の幅方向両側で
前記圧力発生室の縁部に沿った部分のみで厚さ方向の少
なくとも一部が除去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。
【００１４】かかる第３の態様では、圧縮膜を最低限除
去することにより、振動板の初期撓み量が低減される。
去することにより、振動板の初期撓み量が低減される。
【００１５】本発明の第４の態様は、第１〜３の何れか
の態様において、前記圧縮膜が、前記下電極と前記圧電
体層との間に設けられて前記下電極とは実質的に異なる
材質からなる導電性膜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。
の態様において、前記圧縮膜が、前記下電極と前記圧電
体層との間に設けられて前記下電極とは実質的に異なる
材質からなる導電性膜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。
【００１６】かかる第４の態様では、導電性膜のパター
ニングによって開放される応力により、振動板の初期撓
み量が低減される。
ニングによって開放される応力により、振動板の初期撓
み量が低減される。
【００１７】本発明の第５の態様は、第４の態様におい
て、前記導電性膜が、金属酸化膜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。
て、前記導電性膜が、金属酸化膜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。
【００１８】かかる第５の態様では、第１の導電性膜を
金属酸化膜で形成することにより、確実に残留応力が低
減される。
金属酸化膜で形成することにより、確実に残留応力が低
減される。
【００１９】本発明の第６の態様は、第４の態様におい
て、前記導電性膜が、前記圧電体層に含まれる鉛の拡散
を防止する材質から構成される膜であることを特徴とす
るインクジェット式記録ヘッド。
て、前記導電性膜が、前記圧電体層に含まれる鉛の拡散
を防止する材質から構成される膜であることを特徴とす
るインクジェット式記録ヘッド。
【００２０】かかる第６の態様では、圧電体層への鉛の
拡散が防止され、圧電体層の圧電特性の低下が防止され
る。
拡散が防止され、圧電体層の圧電特性の低下が防止され
る。
【００２１】本発明の第７の態様は、第４の態様におい
て、前記導電性膜が、イリジウム、酸化イリジウム、酸
化レニウム及び酸化ルテニウムからなる群から選択され
る材質からな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。
て、前記導電性膜が、イリジウム、酸化イリジウム、酸
化レニウム及び酸化ルテニウムからなる群から選択され
る材質からな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。
【００２２】かかる第７の態様では、導電性膜を特定の
材質で形成することにより、残留応力が確実に低減され
る。
材質で形成することにより、残留応力が確実に低減され
る。
【００２３】本発明の第８の態様は、第４の態様におい
て、前記導電性膜は、前記下電極上に形成される第１の
導電性膜と、この第１の導電性膜上に形成された第２の
導電性膜とを含み、少なくとも前記第１の導電性膜が前
記下電極とは異なる材質からなる膜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。
て、前記導電性膜は、前記下電極上に形成される第１の
導電性膜と、この第１の導電性膜上に形成された第２の
導電性膜とを含み、少なくとも前記第１の導電性膜が前
記下電極とは異なる材質からなる膜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。
【００２４】かかる第８の態様では、製造工程におい
て、各層間に生じる残量応力を低減することができる。
て、各層間に生じる残量応力を低減することができる。
【００２５】本発明の第９の態様は、第８の態様におい
て、前記第２の導電性膜が、白金、イリジウムのうち何
れか１つを主成分とする膜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。
て、前記第２の導電性膜が、白金、イリジウムのうち何
れか１つを主成分とする膜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。
【００２６】かかる第９の態様では、第２の導電性膜を
特定の金属を主成分とする膜で構成することにより、確
実に残留応力が低減される。
特定の金属を主成分とする膜で構成することにより、確
実に残留応力が低減される。
【００２７】本発明の第１０の態様は、第８又は９の態
様において、前記第１の導電性膜が、金属酸化膜である
ことを特徴とするインクジェット式記録ヘッドにある。
様において、前記第１の導電性膜が、金属酸化膜である
ことを特徴とするインクジェット式記録ヘッドにある。
【００２８】かかる第１０の態様では、第１の導電性膜
を金属酸化膜で形成することにより、確実に残留応力が
低減される。
を金属酸化膜で形成することにより、確実に残留応力が
低減される。
【００２９】本発明の第１１の態様は、第８〜１０の態
様の何れかにおいて、前記第１の導電性膜が前記圧電体
層に含まれる鉛の拡散を防止する材質から構成される膜
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。
様の何れかにおいて、前記第１の導電性膜が前記圧電体
層に含まれる鉛の拡散を防止する材質から構成される膜
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。
【００３０】かかる第１１の態様では、圧電体層への鉛
の拡散が防止され、圧電体層の圧電特性の低下が防止さ
れる。
の拡散が防止され、圧電体層の圧電特性の低下が防止さ
れる。
【００３１】本発明の第１２の態様は、第８〜１１の何
れかの態様において、前記第１の導電性の膜が酸化イリ
ジウム、酸化レニウム、酸化ルテニウムのうち何れか１
つを主成分と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。
れかの態様において、前記第１の導電性の膜が酸化イリ
ジウム、酸化レニウム、酸化ルテニウムのうち何れか１
つを主成分と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。
【００３２】かかる第１２の態様では、第１の導電性膜
を特定の材質で形成することにより、残留応力が確実に
低減される。
を特定の材質で形成することにより、残留応力が確実に
低減される。
【００３３】本発明の第１３の態様は、第１〜１２の何
れかの態様において、前記振動板の少なくとも一部を構
成する弾性膜の少なくとも一部を構成することを特徴と
するインクジェット式記録ヘッドにある。
れかの態様において、前記振動板の少なくとも一部を構
成する弾性膜の少なくとも一部を構成することを特徴と
するインクジェット式記録ヘッドにある。
【００３４】かかる第１３の態様では、圧縮膜のパター
ニングによって開放される応力によって、振動板の初期
撓み量が低減される。
ニングによって開放される応力によって、振動板の初期
撓み量が低減される。
【００３５】本発明の第１４の態様は、第１３の態様に
おいて、前記弾性膜を構成する圧縮膜の少なくとも残留
部分が多結晶体からな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。
おいて、前記弾性膜を構成する圧縮膜の少なくとも残留
部分が多結晶体からな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。
【００３６】かかる第１４の態様では、残留部分の剛性
が向上する。
が向上する。
【００３７】本発明の第１５の態様は、第１３又は１４
の態様において、前記弾性膜が、前記圧縮膜のみからな
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。
の態様において、前記弾性膜が、前記圧縮膜のみからな
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。
【００３８】かかる第１５の態様では、圧縮膜の一部が
除去されることによる開放される応力により、初期たわ
みが低減される。
除去されることによる開放される応力により、初期たわ
みが低減される。
【００３９】本発明の第１６の態様は、第１３又は１４
の態様において、前記弾性膜が、複数層の膜からなり、
その少なくとも最上層が前記圧縮膜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。
の態様において、前記弾性膜が、複数層の膜からなり、
その少なくとも最上層が前記圧縮膜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。
【００４０】かかる第１６の態様では、最上層のパター
ニングによって圧縮応力が開放され、初期たわみが低減
される。
ニングによって圧縮応力が開放され、初期たわみが低減
される。
【００４１】本発明の第１７の態様は、第１３〜１６の
何れかの態様において、前記弾性膜を構成する前記圧縮
膜が、金属酸化物からな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。
何れかの態様において、前記弾性膜を構成する前記圧縮
膜が、金属酸化物からな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。
【００４２】かかる第１７の態様では、金属酸化物で圧
縮応力を有する膜を形成し、圧力発生室を形成する際、
振動板の下方への変形を効果的に防止することができ
る。
縮応力を有する膜を形成し、圧力発生室を形成する際、
振動板の下方への変形を効果的に防止することができ
る。
【００４３】本発明の第１８の態様は、第１７の態様に
おいて、前記圧縮膜が酸化ジルコニウム又は酸化ハフニ
ウムからなり、当該圧縮膜の結晶構造が単斜晶系である
ことを特徴とするインクジェット式記録ヘッドにある。
おいて、前記圧縮膜が酸化ジルコニウム又は酸化ハフニ
ウムからなり、当該圧縮膜の結晶構造が単斜晶系である
ことを特徴とするインクジェット式記録ヘッドにある。
【００４４】かかる第１８の態様では、単斜晶系の膜と
することにより、圧縮応力を有する膜とすることができ
る。
することにより、圧縮応力を有する膜とすることができ
る。
【００４５】本発明の第１９の態様は、第１６〜１８の
何れかの態様において、前記圧縮膜の下層は、当該圧縮
膜とはエッチング特性が異なって選択的にエッチングさ
れない材料からなる層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。
何れかの態様において、前記圧縮膜の下層は、当該圧縮
膜とはエッチング特性が異なって選択的にエッチングさ
れない材料からなる層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。
【００４６】かかる第１９の態様では、圧縮膜のパター
ニングを容易に行うことができる。
ニングを容易に行うことができる。
【００４７】本発明の第２０の態様は、第１８の態様に
おいて、前記圧縮膜の下層の選択的にエッチングされな
い膜が、金属、安定化もしくは部分安定化酸化ジルコニ
ウム及び安定化もしくは部分安定化酸化ハフニウムから
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。
おいて、前記圧縮膜の下層の選択的にエッチングされな
い膜が、金属、安定化もしくは部分安定化酸化ジルコニ
ウム及び安定化もしくは部分安定化酸化ハフニウムから
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。
【００４８】かかる第２０の態様では、エッチング性の
相違により、圧縮膜のエッチングを容易に行うことがで
きる。
相違により、圧縮膜のエッチングを容易に行うことがで
きる。
【００４９】本発明の第２１の態様は、第１３〜２０の
何れかの態様において、前記下電極が、引張応力を有す
る膜からなり、当該下電極の厚さが、少なくとも一部が
除去された部分の前記圧縮膜の厚さより薄いことを特徴
とするインクジェット式記録ヘッドにある。
何れかの態様において、前記下電極が、引張応力を有す
る膜からなり、当該下電極の厚さが、少なくとも一部が
除去された部分の前記圧縮膜の厚さより薄いことを特徴
とするインクジェット式記録ヘッドにある。
【００５０】かかる第２１の態様では、下電極のパター
ニングによって開放される引張応力よりも圧縮膜のパタ
ーニングによって開放される圧縮応力の方が大きくな
り、初期撓み量が低減される。
ニングによって開放される引張応力よりも圧縮膜のパタ
ーニングによって開放される圧縮応力の方が大きくな
り、初期撓み量が低減される。
【００５１】本発明の第２２の態様は、第１６〜２１の
何れかの態様において、前記弾性膜は、前記前記圧力発
生室側に、二酸化シリコン膜又はボロンドープシリコン
膜を含むことを特徴とするインクジェット式記録ヘッド
にある。
何れかの態様において、前記弾性膜は、前記前記圧力発
生室側に、二酸化シリコン膜又はボロンドープシリコン
膜を含むことを特徴とするインクジェット式記録ヘッド
にある。
【００５２】かかる第２２の態様では、二酸化シリコン
膜を含む弾性膜が振動板として作用する。
膜を含む弾性膜が振動板として作用する。
【００５３】本発明の第２３の態様は、第１〜２２の何
れかの態様において、前記下電極が前記圧縮膜からなる
ことを特徴とするインクジェット式記録ヘッドにある。
れかの態様において、前記下電極が前記圧縮膜からなる
ことを特徴とするインクジェット式記録ヘッドにある。
【００５４】かかる第２３の態様では、圧力発生室を形
成する際、下電極の応力が開放される力によって、圧電
体層が幅方向外側に引っ張られて圧電特性が向上する。
成する際、下電極の応力が開放される力によって、圧電
体層が幅方向外側に引っ張られて圧電特性が向上する。
【００５５】本発明の第２４の態様は、第２３の態様に
おいて、前記下電極が金属材料からなることを特徴とす
るインクジェット式記録ヘッドにある。
おいて、前記下電極が金属材料からなることを特徴とす
るインクジェット式記録ヘッドにある。
【００５６】かかる第２４の態様では、下電極を金属材
料で形成することにより、圧縮応力とし、圧電特性を向
上することができる。
料で形成することにより、圧縮応力とし、圧電特性を向
上することができる。
【００５７】本発明の第２５の態様は、第２３の態様に
おいて、前記下電極が、金属酸化物からなることを特徴
とするインクジェット式記録ヘッドにある。
おいて、前記下電極が、金属酸化物からなることを特徴
とするインクジェット式記録ヘッドにある。
【００５８】かかる第２５の態様では、下電極を金属酸
化物で形成することにより、圧縮応力とし、圧電特性を
向上することができる。
化物で形成することにより、圧縮応力とし、圧電特性を
向上することができる。
【００５９】本発明の第２６の態様は、第２３の態様に
おいて、前記下電極が金属窒化物からなることを特徴と
するインクジェット式記録ヘッドにある。
おいて、前記下電極が金属窒化物からなることを特徴と
するインクジェット式記録ヘッドにある。
【００６０】かかる第２６の態様では、下電極を金属窒
化物で形成することにより、圧縮応力とし、圧電特性を
向上することができる。
化物で形成することにより、圧縮応力とし、圧電特性を
向上することができる。
【００６１】本発明の第２７の態様は、第２３〜２６の
何れかの態様において、前記圧電体層の幅方向両側の前
記下電極が完全に除去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。
何れかの態様において、前記圧電体層の幅方向両側の前
記下電極が完全に除去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。
【００６２】かかる第２７の態様では、下電極の圧縮応
力が厚さ方向で全て開放され、振動板の初期撓み量を低
減することができる。
力が厚さ方向で全て開放され、振動板の初期撓み量を低
減することができる。
【００６３】本発明の第２８の態様は、第１〜２７の何
れかの態様において、前記上電極は、前記圧縮膜で構成
され、且つ前記圧電体層と共にパターニングされている
ことを特徴とするインクジェット式記録ヘッドにある。
れかの態様において、前記上電極は、前記圧縮膜で構成
され、且つ前記圧電体層と共にパターニングされている
ことを特徴とするインクジェット式記録ヘッドにある。
【００６４】かかる第２８の態様では、圧力発生室を形
成する際に、振動板が上電極から引張方向の応力を受け
て、下方に変形されるのが防止される。
成する際に、振動板が上電極から引張方向の応力を受け
て、下方に変形されるのが防止される。
【００６５】本発明の第２９の態様は、第２８の態様に
おいて、前記圧縮膜からなる前記上電極は、少なくとも
前記圧電素子をパターニング後に圧縮応力を有すること
を特徴とするインクジェット式記録ヘッドにある。
おいて、前記圧縮膜からなる前記上電極は、少なくとも
前記圧電素子をパターニング後に圧縮応力を有すること
を特徴とするインクジェット式記録ヘッドにある。
【００６６】かかる第２９の態様では、圧力発生室を形
成する際に、振動板が上電極から引張方向の応力を受け
て、下方に変形されるのが防止される。
成する際に、振動板が上電極から引張方向の応力を受け
て、下方に変形されるのが防止される。
【００６７】本発明の第３０の態様は、第２９の態様に
おいて、前記上電極の主成分が、金属材料からなること
を特徴とするインクジェット式記録ヘッドにある。
おいて、前記上電極の主成分が、金属材料からなること
を特徴とするインクジェット式記録ヘッドにある。
【００６８】かかる第３０の態様では、上電極を金属材
料で形成することにより、圧縮応力とすることができ
る。
料で形成することにより、圧縮応力とすることができ
る。
【００６９】本発明の第３１の態様は、第３０の態様に
おいて、前記圧縮膜からなる前記上電極は、スパッタ法
で形成され、且つ前記金属材料中に所定のガスが添加さ
れることにより圧縮応力となっ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。
おいて、前記圧縮膜からなる前記上電極は、スパッタ法
で形成され、且つ前記金属材料中に所定のガスが添加さ
れることにより圧縮応力となっ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。
【００７０】かかる第３１の態様では、製造工程を増や
すことなく容易に上電極に圧縮応力を付与することがで
きる。
すことなく容易に上電極に圧縮応力を付与することがで
きる。
【００７１】本発明の第３２の態様は、第３１の態様に
おいて、前記ガスは、ヘリウム、ネオン、アルゴン、ク
リプトン、キセノン及びラドンの群から選択される不活
性ガス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。
おいて、前記ガスは、ヘリウム、ネオン、アルゴン、ク
リプトン、キセノン及びラドンの群から選択される不活
性ガス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。
【００７２】かかる第３２の態様では、ガスが上電極と
反応することなく上電極に圧縮応力を付与することがで
きる。
反応することなく上電極に圧縮応力を付与することがで
きる。
【００７３】本発明の第３３の態様は、第３０の態様に
おいて、前記圧縮膜からなる前記上電極は、前記金属材
料に、異なる成分の金属、半金属、半導体及び絶縁体か
らなる群から選択される少なくとも一種の添加物が添加
されることにより圧縮応力となっ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。
おいて、前記圧縮膜からなる前記上電極は、前記金属材
料に、異なる成分の金属、半金属、半導体及び絶縁体か
らなる群から選択される少なくとも一種の添加物が添加
されることにより圧縮応力となっ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。
【００７４】かかる第３３の態様では、上電極に、より
強い圧縮応力を付与することができる。
強い圧縮応力を付与することができる。
【００７５】本発明の第３４の態様は、第３３の態様に
おいて、前記添加物が、イオン打ち込みにより前記上電
極に添加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。
おいて、前記添加物が、イオン打ち込みにより前記上電
極に添加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。
【００７６】かかる第３４の態様では、上電極の上層側
により多くの添加物が添加されるため、上層側がより強
い圧縮応力となる。
により多くの添加物が添加されるため、上層側がより強
い圧縮応力となる。
【００７７】本発明の第３５の態様は、第３３の態様に
おいて、前記添加物が、前記上電極上に設けられた層か
らの固相拡散により前記上電極に添加されることを特徴
とするインクジェット式記録ヘッドにある。
おいて、前記添加物が、前記上電極上に設けられた層か
らの固相拡散により前記上電極に添加されることを特徴
とするインクジェット式記録ヘッドにある。
【００７８】かかる第３５の態様では、上電極の上層側
により多くの添加物が添加されるため、上層側がより強
い圧縮応力となる。
により多くの添加物が添加されるため、上層側がより強
い圧縮応力となる。
【００７９】本発明の第３６の態様は、第３５の態様に
おいて、前記固相拡散は、不活性ガス又は真空下で加熱
することにより行わ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。
おいて、前記固相拡散は、不活性ガス又は真空下で加熱
することにより行わ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。
【００８０】かかる第３６の態様では、不活性ガス又は
真空下で加熱することにより、比較的容易に固相拡散を
実行することができる。
真空下で加熱することにより、比較的容易に固相拡散を
実行することができる。
【００８１】本発明の第３７の態様は、第２８又は２９
の態様において、前記上電極は、前記圧電体層の表面に
形成される第１の電極と、この第１の電極上に積層され
る第２の電極とを有し、当該第２の電極は、金属酸化物
又は金属窒化物からなる膜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。
の態様において、前記上電極は、前記圧電体層の表面に
形成される第１の電極と、この第１の電極上に積層され
る第２の電極とを有し、当該第２の電極は、金属酸化物
又は金属窒化物からなる膜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。
【００８２】かかる第３７の態様では、上電極の上層が
下層より強い圧縮応力を有する酸化膜で構成され、圧力
発生室を形成する際、振動板が効果的に上方に変形され
る。
下層より強い圧縮応力を有する酸化膜で構成され、圧力
発生室を形成する際、振動板が効果的に上方に変形され
る。
【００８３】本発明の第３８の態様は、第３７の態様に
おいて、前記第１の電極の主成分が、金属材料からなる
ことを特徴とするインクジェット式記録ヘッドにある。
おいて、前記第１の電極の主成分が、金属材料からなる
ことを特徴とするインクジェット式記録ヘッドにある。
【００８４】かかる第３８の態様では、第１の電極を金
属材料で形成することにより、圧縮応力とすることがで
きる。
属材料で形成することにより、圧縮応力とすることがで
きる。
【００８５】本発明の第３９の態様は、第２４〜３８の
何れかの態様において、前記金属材料は、白金、パラジ
ウム、イリジウム、ロジウム、オスミウム、ルテニウム
及びレジウム、並びにこれらの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。
何れかの態様において、前記金属材料は、白金、パラジ
ウム、イリジウム、ロジウム、オスミウム、ルテニウム
及びレジウム、並びにこれらの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。
【００８６】かかる第３９の態様では、上電極の上層を
酸化膜で形成することにより、下層より強い圧縮応力と
することができ、圧力発生室を形成する際、振動板の下
方への変形を効果的に防止することができる。
酸化膜で形成することにより、下層より強い圧縮応力と
することができ、圧力発生室を形成する際、振動板の下
方への変形を効果的に防止することができる。
【００８７】本発明の第４０の態様は、第１７〜３９の
何れかの態様において、前記金属酸化物が、酸化ルテニ
ウム、酸化インジウム錫、酸化カドミウムインジウム、
酸化錫、酸化マンガン、酸化レニウム、酸化イリジウ
ム、酸化ストロンチウムルテニウム、酸化インジウム、
酸化亜鉛、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化タンタ
ル、酸化ハフニウム、酸化オスミウム、酸化ロジウム、
酸化パラジウム及び酸化モリブデン、並びにこれらの化
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。
何れかの態様において、前記金属酸化物が、酸化ルテニ
ウム、酸化インジウム錫、酸化カドミウムインジウム、
酸化錫、酸化マンガン、酸化レニウム、酸化イリジウ
ム、酸化ストロンチウムルテニウム、酸化インジウム、
酸化亜鉛、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化タンタ
ル、酸化ハフニウム、酸化オスミウム、酸化ロジウム、
酸化パラジウム及び酸化モリブデン、並びにこれらの化
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。
【００８８】かかる第４０の態様では、特定の金属酸化
物で膜を形成することにより、圧縮応力を有する膜を形
成できる。
物で膜を形成することにより、圧縮応力を有する膜を形
成できる。
【００８９】本発明の第４１の態様は、第２６〜３９の
何れかの態様において、前記金属窒化物が、窒化チタ
ン、窒化ニオブ、窒化ジルコニウム、窒化タングステ
ン、窒化ハフニウム、窒化モリブデン、窒化タンタル、
窒化クロム及び窒化バナジウム、並びにこれらの化合物
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。
何れかの態様において、前記金属窒化物が、窒化チタ
ン、窒化ニオブ、窒化ジルコニウム、窒化タングステ
ン、窒化ハフニウム、窒化モリブデン、窒化タンタル、
窒化クロム及び窒化バナジウム、並びにこれらの化合物
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。
【００９０】かかる第４１の態様では、特定の金属窒化
物で膜を形成することにより、圧縮応力を有する膜を形
成できる。
物で膜を形成することにより、圧縮応力を有する膜を形
成できる。
【００９１】本発明の第４２の態様は、第４０又は４１
の態様において、前記金属酸化物及び前記金属窒化物で
形成される層は、成膜後に酸化又は窒化することにより
形成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。
の態様において、前記金属酸化物及び前記金属窒化物で
形成される層は、成膜後に酸化又は窒化することにより
形成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。
【００９２】かかる第４２の態様では、金属酸化物及び
金属窒化物で形成される層を容易に形成することができ
る。
金属窒化物で形成される層を容易に形成することができ
る。
【００９３】本発明の第４３の態様は、第１〜４２の何
れかの態様において、前記振動板の少なくとも一部を構
成する前記弾性膜は、前記圧力発生室に対向する領域で
且つ前記圧電体層以外の領域でその厚さ方向の少なくと
も一部が除去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。
れかの態様において、前記振動板の少なくとも一部を構
成する前記弾性膜は、前記圧力発生室に対向する領域で
且つ前記圧電体層以外の領域でその厚さ方向の少なくと
も一部が除去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。
【００９４】かかる第４３の態様では、弾性膜の一部が
除去されることにより、弾性膜のコンプライアンスが増
加し、圧電素子の駆動による振動板の変形量が向上す
る。
除去されることにより、弾性膜のコンプライアンスが増
加し、圧電素子の駆動による振動板の変形量が向上す
る。
【００９５】本発明の第４４の態様は、第４３の態様に
おいて、前記弾性膜は、前記圧電素子の幅方向両側で前
記圧力発生室の縁部に沿った部分のみで厚さ方向の少な
くとも一部が除去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。
おいて、前記弾性膜は、前記圧電素子の幅方向両側で前
記圧力発生室の縁部に沿った部分のみで厚さ方向の少な
くとも一部が除去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。
【００９６】かかる第４４の態様では、弾性膜の一部が
除去されることにより、弾性膜のコンプライアンスが増
加し、圧電素子の駆動による振動板の変形量が向上す
る。
除去されることにより、弾性膜のコンプライアンスが増
加し、圧電素子の駆動による振動板の変形量が向上す
る。
【００９７】本発明の第４５の態様は、第４３又は４４
の態様において、前記圧電素子は、前記弾性膜上に当該
弾性膜の少なくとも一部が除去された部分まで亘るよう
に形成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。
の態様において、前記圧電素子は、前記弾性膜上に当該
弾性膜の少なくとも一部が除去された部分まで亘るよう
に形成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。
【００９８】かかる第４５の態様では、圧電体能動部の
幅方向への位置ずれが防止される。
幅方向への位置ずれが防止される。
【００９９】本発明の第４６の態様は、第４５の態様に
おいて、前記圧電素子を構成する前記圧電体層の厚さ
が、略一様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。
おいて、前記圧電素子を構成する前記圧電体層の厚さ
が、略一様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。
【０１００】かかる第４６の態様では、圧電体能動部の
幅方向への位置ずれが防止される。
幅方向への位置ずれが防止される。
【０１０１】本発明の第４７の態様は、第４５の態様に
おいて、前記圧電素子を構成する前記圧電体層の前記弾
性膜の一部が除去された部分まで延設された端部の厚さ
が、他の部分より厚いことを特徴とするインクジェット
式記録ヘッドにある。
おいて、前記圧電素子を構成する前記圧電体層の前記弾
性膜の一部が除去された部分まで延設された端部の厚さ
が、他の部分より厚いことを特徴とするインクジェット
式記録ヘッドにある。
【０１０２】かかる第４７の態様では、圧電体能動部の
幅方向端部での絶縁破壊が抑えられる。
幅方向端部での絶縁破壊が抑えられる。
【０１０３】本発明の第４８の態様は、第４３〜４７の
何れかの態様において、前記圧電体層の少なくとも一部
は、前記圧力発生室に対向する領域に亘って形成され、
前記圧電素子は、前記上電極のみ又は前記上電極及び前
記圧電体層の厚さ方向の一部をパターニングすることに
より形成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。
何れかの態様において、前記圧電体層の少なくとも一部
は、前記圧力発生室に対向する領域に亘って形成され、
前記圧電素子は、前記上電極のみ又は前記上電極及び前
記圧電体層の厚さ方向の一部をパターニングすることに
より形成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。
【０１０４】かかる第４８の態様では、上電極のみ、又
は上電極及び圧電体層の厚さ方向の一部をパターニング
することにより圧電素子が形成される。
は上電極及び圧電体層の厚さ方向の一部をパターニング
することにより圧電素子が形成される。
【０１０５】本発明の第４９の態様は、第４３〜４８の
何れかの態様において、前記下電極は、前記圧電素子に
対向する領域とそれ以外の領域とで一様に設けられてい
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。
何れかの態様において、前記下電極は、前記圧電素子に
対向する領域とそれ以外の領域とで一様に設けられてい
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。
【０１０６】かかる第４９の態様では、下電極が除去さ
れないため、残留応力による弾性膜の初期撓み量が抑え
られる。
れないため、残留応力による弾性膜の初期撓み量が抑え
られる。
【０１０７】本発明の第５０の態様は、第１〜４９の何
れかの態様において、前記振動板が、前記圧力発生室か
ら外側に向かって凸に変形し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。
れかの態様において、前記振動板が、前記圧力発生室か
ら外側に向かって凸に変形し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。
【０１０８】かかる第５０の態様では、初期状態におい
て、振動板がインク吐出とは反対側に変形しているの
で、インク吐出のための振動板の変形量が向上される。
て、振動板がインク吐出とは反対側に変形しているの
で、インク吐出のための振動板の変形量が向上される。
【０１０９】本発明の第５１の態様は、第１〜５０の何
れかの態様において、前記圧電素子に駆動力が負荷され
る際の前記圧電体層の応力が、前記圧電体層の成膜時の
応力と同等か又は引張り方向に大きいことを特徴とする
インクジェット式記録ヘッドにある。
れかの態様において、前記圧電素子に駆動力が負荷され
る際の前記圧電体層の応力が、前記圧電体層の成膜時の
応力と同等か又は引張り方向に大きいことを特徴とする
インクジェット式記録ヘッドにある。
【０１１０】かかる第５１の態様では、圧電体層の圧電
特性が向上され、振動板の変位量が向上する。
特性が向上され、振動板の変位量が向上する。
【０１１１】本発明の第５２の態様は、第５１の態様に
おいて、前記圧力発生室に対向する領域の前記圧電素子
が、前記圧力発生室を形成したときに前記圧電体層側に
凸に撓んで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。
おいて、前記圧力発生室に対向する領域の前記圧電素子
が、前記圧力発生室を形成したときに前記圧電体層側に
凸に撓んで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。
【０１１２】かかる第５２の態様では、圧電体層の圧電
特性及び振動板の変位量が向上され、排除体積が向上す
る。
特性及び振動板の変位量が向上され、排除体積が向上す
る。
【０１１３】本発明の第５３の態様は、第５１又は５２
の態様において、前記振動板の膜張力は、前記圧力発生
室に対向する領域内の前記圧電素子に対向する部分の膜
張力が、当該圧電素子に対向する領域以外の膜張力より
も、相対的に圧縮側に小さいことを特徴とするインクジ
ェット式記録ヘッドにある。
の態様において、前記振動板の膜張力は、前記圧力発生
室に対向する領域内の前記圧電素子に対向する部分の膜
張力が、当該圧電素子に対向する領域以外の膜張力より
も、相対的に圧縮側に小さいことを特徴とするインクジ
ェット式記録ヘッドにある。
【０１１４】かかる第５３の態様では、圧電素子を構成
する圧電体層の圧電特性が向上され、振動板の変位量が
増加する。
する圧電体層の圧電特性が向上され、振動板の変位量が
増加する。
【０１１５】本発明の第５４の態様は、第１〜５３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、前記圧電素子
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。
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、前記圧電素子
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。
【０１１６】かかる第５４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。
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。
【０１１７】本発明の第５５の態様は、第１〜５４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。
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。
【０１１８】かかる第５５の態様では、ヘッドのインク
吐出性能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。
吐出性能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。
【０１１９】
【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。
て詳細に説明する。
【０１２０】（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。
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。
【０１２１】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。
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。
【０１２２】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、例えば、ジルコニウムの膜を形成
後、熱酸化することにより形成した圧縮応力を有する酸
化ジルコニウムからなる、厚さ０．２〜３．０μｍの弾
性膜５０が形成されている。
り、他方の面には、例えば、ジルコニウムの膜を形成
後、熱酸化することにより形成した圧縮応力を有する酸
化ジルコニウムからなる、厚さ０．２〜３．０μｍの弾
性膜５０が形成されている。
【０１２３】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。
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。
【０１２４】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。
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。
【０１２５】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。
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。
【０１２６】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。
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。
【０１２７】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。
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。
【０１２８】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。
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。
【０１２９】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。
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。
【０１３０】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。
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。
【０１３１】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。
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。
【０１３２】一方、流路形成基板１０の開口面とは反対
側の弾性膜５０の上には、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
７０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。ここで、圧電素子３００は、下電極
膜６０、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。
側の弾性膜５０の上には、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
７０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。ここで、圧電素子３００は、下電極
膜６０、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。
【０１３３】また、本発明では、流路形成基板１０の圧
電素子３００側に、この圧電素子３００を構成する層と
共に積層されて圧縮応力を有する膜を設け、振動板の初
期撓み量を低減させている。本実施形態では、弾性膜５
０を圧縮応力を有する膜とした。
電素子３００側に、この圧電素子３００を構成する層と
共に積層されて圧縮応力を有する膜を設け、振動板の初
期撓み量を低減させている。本実施形態では、弾性膜５
０を圧縮応力を有する膜とした。
【０１３４】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、弾性膜５０及び圧電素子３００を構
成する各層を形成するプロセスを図４を参照しながら説
明する。
形成基板１０上に、弾性膜５０及び圧電素子３００を構
成する各層を形成するプロセスを図４を参照しながら説
明する。
【０１３５】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一方面に、圧縮応
力を有する弾性膜５０を形成する。この弾性膜５０の材
質としては、所定の強度を有し、且つ圧縮応力を有する
膜となる材料、例えば、金属酸化物等の多結晶体が好ま
しく、例えば、酸化ジルコニウム、酸化イリジウム、酸
化ルテニウム、酸化タンタル、酸化ハフニウム、酸化オ
スミウム、酸化レニウム、酸化ロジウム、酸化パラジウ
ム及びそれらの化合物等が挙げられる。例えば、酸化ジ
ルコニウム又は酸化ハフニウムの場合には、単斜晶系と
することにより、圧縮応力を有する膜とすることができ
る。
基板１０となるシリコン単結晶基板の一方面に、圧縮応
力を有する弾性膜５０を形成する。この弾性膜５０の材
質としては、所定の強度を有し、且つ圧縮応力を有する
膜となる材料、例えば、金属酸化物等の多結晶体が好ま
しく、例えば、酸化ジルコニウム、酸化イリジウム、酸
化ルテニウム、酸化タンタル、酸化ハフニウム、酸化オ
スミウム、酸化レニウム、酸化ロジウム、酸化パラジウ
ム及びそれらの化合物等が挙げられる。例えば、酸化ジ
ルコニウム又は酸化ハフニウムの場合には、単斜晶系と
することにより、圧縮応力を有する膜とすることができ
る。
【０１３６】本実施形態の弾性膜５０では、シリコン単
結晶基板上にジルコニウム層をスパッタリングで形成
後、約１１５０℃の拡散炉で酸素中で熱酸化処理するこ
とにより、単斜晶系の酸化ジルコニウムからなる弾性膜
５０を形成した。ここで、ジルコニウムは酸化される際
に、相転移温度以上に加熱されているため、冷却時に相
転移を起こして単斜晶系となり、圧縮応力を有する酸化
ジルコニウムとなる。
結晶基板上にジルコニウム層をスパッタリングで形成
後、約１１５０℃の拡散炉で酸素中で熱酸化処理するこ
とにより、単斜晶系の酸化ジルコニウムからなる弾性膜
５０を形成した。ここで、ジルコニウムは酸化される際
に、相転移温度以上に加熱されているため、冷却時に相
転移を起こして単斜晶系となり、圧縮応力を有する酸化
ジルコニウムとなる。
【０１３７】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、白金、イリジウム等が好適である。これは、
スパッタリング法やゾル−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
６００〜１０００℃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としてチタン酸ジ
ルコン酸鉛（ＰＺＴ）を用いた場合には、酸化鉛の拡散
による導電性の変化が少ないことが望ましく、これらの
理由から白金、イリジウム等が好適である。
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、白金、イリジウム等が好適である。これは、
スパッタリング法やゾル−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
６００〜１０００℃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としてチタン酸ジ
ルコン酸鉛（ＰＺＴ）を用いた場合には、酸化鉛の拡散
による導電性の変化が少ないことが望ましく、これらの
理由から白金、イリジウム等が好適である。
【０１３８】次に、図４（ｃ）に示すように、圧電体膜
７０を成膜する。この圧電体膜７０の成膜にはスパッタ
リング法を用いることもできるが、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
を用いている。圧電体膜７０の材料としては、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。
７０を成膜する。この圧電体膜７０の成膜にはスパッタ
リング法を用いることもできるが、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
を用いている。圧電体膜７０の材料としては、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。
【０１３９】次に、図４（ｄ）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、例えば、アルミニウム、金、ニッケル、白
金等の多くの金属や、導電性酸化物等を使用できる。本
実施形態では、白金をスパッタリング法により成膜して
いる。
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、例えば、アルミニウム、金、ニッケル、白
金等の多くの金属や、導電性酸化物等を使用できる。本
実施形態では、白金をスパッタリング法により成膜して
いる。
【０１４０】次に、図５に示すように、下電極膜６０、
圧電体膜７０及び上電極膜８０をパターニングする。
圧電体膜７０及び上電極膜８０をパターニングする。
【０１４１】まず、図５（ａ）に示すように、下電極膜
６０、圧電体膜７０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５（ｂ）に示すように、圧電体膜７０及
び上電極膜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。次いで、図５（ｃ）示すように、
圧力発生室１２に対向し、圧電体能動部３２０の幅方向
両側のいわゆる振動板の腕部の下電極膜６０をエッチン
グにより除去し、さらに弾性膜５０を厚さ方向の一部ま
でオーバーエッチングして、弾性膜除去部３５０を形成
する。この弾性膜５０のオーバーエッチングの深さは、
膜全体の応力バランスから考慮して形成すればよいが、
特に、下電極膜６０が引張応力を有する場合には、少な
くとも下電極膜６０の厚さよりも深いことが好ましく、
例えば、本実施形態では、約０．４μｍの深さで形成し
た。
６０、圧電体膜７０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５（ｂ）に示すように、圧電体膜７０及
び上電極膜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。次いで、図５（ｃ）示すように、
圧力発生室１２に対向し、圧電体能動部３２０の幅方向
両側のいわゆる振動板の腕部の下電極膜６０をエッチン
グにより除去し、さらに弾性膜５０を厚さ方向の一部ま
でオーバーエッチングして、弾性膜除去部３５０を形成
する。この弾性膜５０のオーバーエッチングの深さは、
膜全体の応力バランスから考慮して形成すればよいが、
特に、下電極膜６０が引張応力を有する場合には、少な
くとも下電極膜６０の厚さよりも深いことが好ましく、
例えば、本実施形態では、約０．４μｍの深さで形成し
た。
【０１４２】本実施形態では、その後、圧力発生室１２
をエッチングにより形成するが、このときの圧電体能動
部３２０が受ける応力の状態を以下に説明する。なお、
図６は、圧力発生室１２をエッチングにより形成前後の
各層が受ける応力の状態を模式的に示した図である。
をエッチングにより形成するが、このときの圧電体能動
部３２０が受ける応力の状態を以下に説明する。なお、
図６は、圧力発生室１２をエッチングにより形成前後の
各層が受ける応力の状態を模式的に示した図である。
【０１４３】図６（ａ）に示すように、下電極膜６０、
圧電体膜７０及び上電極膜８０は、流路形成基板１０か
ら引張応力を受けており、弾性膜５０は、圧縮応力を受
けている。そのため、図６（ｂ）に示すように、圧電体
能動部３２０をパターニングすると、下電極膜６０、圧
電体膜７０及び上電極膜８０は、それぞれ引張応力
σ3，σ2，σ1の一部が開放され、また、弾性膜５０
も、一部が除去されることにより、圧縮応力σ4の一部
が開放される。弾性膜５０の圧縮応力σ4が開放される
大きさは、弾性膜５０が除去された深さに比例するた
め、本実施形態では、上述のように、弾性膜５０を少な
くとも下電極膜６０の厚さよりも深く除去し、膜全体の
応力のバランスを調整している。したがって、次に、図
６（ｃ）に示すように、圧電体能動部３２０の下方に圧
力発生室１２を形成しても、流路形成基板１０から受け
る下電極膜６０、圧電体膜７０及び上電極膜８０の応力
σ3，σ2，σ1の向きに対して弾性膜５０の応力σ4の向
きが逆であるため、下電極膜６０、圧電体膜７０及び上
電極膜８０の引張応力σ3，σ2，σ1が開放される力と
弾性膜５０の圧縮応力σ4が開放される力とがつり合っ
ていると、振動板のたわみはほとんど発生しない。
圧電体膜７０及び上電極膜８０は、流路形成基板１０か
ら引張応力を受けており、弾性膜５０は、圧縮応力を受
けている。そのため、図６（ｂ）に示すように、圧電体
能動部３２０をパターニングすると、下電極膜６０、圧
電体膜７０及び上電極膜８０は、それぞれ引張応力
σ3，σ2，σ1の一部が開放され、また、弾性膜５０
も、一部が除去されることにより、圧縮応力σ4の一部
が開放される。弾性膜５０の圧縮応力σ4が開放される
大きさは、弾性膜５０が除去された深さに比例するた
め、本実施形態では、上述のように、弾性膜５０を少な
くとも下電極膜６０の厚さよりも深く除去し、膜全体の
応力のバランスを調整している。したがって、次に、図
６（ｃ）に示すように、圧電体能動部３２０の下方に圧
力発生室１２を形成しても、流路形成基板１０から受け
る下電極膜６０、圧電体膜７０及び上電極膜８０の応力
σ3，σ2，σ1の向きに対して弾性膜５０の応力σ4の向
きが逆であるため、下電極膜６０、圧電体膜７０及び上
電極膜８０の引張応力σ3，σ2，σ1が開放される力と
弾性膜５０の圧縮応力σ4が開放される力とがつり合っ
ていると、振動板のたわみはほとんど発生しない。
【０１４４】なお、弾性膜５０が圧縮応力を受けていて
も、弾性膜除去部３５０が形成されていない場合には、
図７（ａ）に示すように、圧力発生室１２形成前に、下
電極膜６０、圧電体膜７０及び上電極膜８０にはそれぞ
れ引張応力σ3，σ2，σ1が残留しているので、圧力発
生室１２を形成すると、図７（ｂ）に示すように、引張
応力σ3，σ2，σ1は開放されて収縮しようとする力と
なり、結果的に、弾性膜５０は、下に凸に変形され、こ
れが初期変形として残留する。また、弾性膜５０が圧縮
応力ではなく引張応力を受けている場合に、弾性膜除去
部を形成すると、弾性膜の引張応力も一部が除去されて
収縮しようとする力となり、振動板はさらに下に凸に変
形されてしまうことになる。
も、弾性膜除去部３５０が形成されていない場合には、
図７（ａ）に示すように、圧力発生室１２形成前に、下
電極膜６０、圧電体膜７０及び上電極膜８０にはそれぞ
れ引張応力σ3，σ2，σ1が残留しているので、圧力発
生室１２を形成すると、図７（ｂ）に示すように、引張
応力σ3，σ2，σ1は開放されて収縮しようとする力と
なり、結果的に、弾性膜５０は、下に凸に変形され、こ
れが初期変形として残留する。また、弾性膜５０が圧縮
応力ではなく引張応力を受けている場合に、弾性膜除去
部を形成すると、弾性膜の引張応力も一部が除去されて
収縮しようとする力となり、振動板はさらに下に凸に変
形されてしまうことになる。
【０１４５】このように、本実施形態では、弾性膜５０
を圧縮応力を有する材料で形成し、この弾性膜５０の一
部をオーバーエッチングして弾性膜除去部３５０とし
た。これにより、圧電体能動部３２０をパターニング及
び圧力発生室１２形成後に、各圧電体能動部３２０の幅
方向両側の弾性膜除去部３５０で圧縮応力が開放され
て、弾性膜５０が引張方向の応力を受ける。したがっ
て、下電極膜６０、圧電体膜７０及び上電極膜８０の圧
縮方向の応力が相殺され、圧力発生室１２形成による振
動板の初期撓み量を低減または無くすことができる。ま
た、同時に圧電体膜７０の変形も防止できるため、圧電
体膜７０の圧力発生室１２形成前の圧電特性を維持する
ことができる。したがって、ヘッドの変位効率を向上す
ることができる。さらに、本実施形態では、弾性膜５０
を、多結晶体である金属酸化物で形成し、所定の強度を
得るようにしたので、耐久性の低下も防止される。
を圧縮応力を有する材料で形成し、この弾性膜５０の一
部をオーバーエッチングして弾性膜除去部３５０とし
た。これにより、圧電体能動部３２０をパターニング及
び圧力発生室１２形成後に、各圧電体能動部３２０の幅
方向両側の弾性膜除去部３５０で圧縮応力が開放され
て、弾性膜５０が引張方向の応力を受ける。したがっ
て、下電極膜６０、圧電体膜７０及び上電極膜８０の圧
縮方向の応力が相殺され、圧力発生室１２形成による振
動板の初期撓み量を低減または無くすことができる。ま
た、同時に圧電体膜７０の変形も防止できるため、圧電
体膜７０の圧力発生室１２形成前の圧電特性を維持する
ことができる。したがって、ヘッドの変位効率を向上す
ることができる。さらに、本実施形態では、弾性膜５０
を、多結晶体である金属酸化物で形成し、所定の強度を
得るようにしたので、耐久性の低下も防止される。
【０１４６】なお、従来より酸化ジルコニウム膜を弾性
膜として用いられているが、本発明は、酸化ジルコニウ
ム膜を強い圧縮応力を有する単斜晶系膜とし且つその圧
縮応力をエッチングすることで開放することにより、初
期変形を緩和するものである。また、酸化ジルコニウム
膜を単斜晶系膜として複合膜が受ける応力のバランスを
とることにより膜間の剥離を防止する技術も提案されて
いるが、酸化ジルコニウム膜の圧縮応力を開放して初期
たわみを緩和するものではない。
膜として用いられているが、本発明は、酸化ジルコニウ
ム膜を強い圧縮応力を有する単斜晶系膜とし且つその圧
縮応力をエッチングすることで開放することにより、初
期変形を緩和するものである。また、酸化ジルコニウム
膜を単斜晶系膜として複合膜が受ける応力のバランスを
とることにより膜間の剥離を防止する技術も提案されて
いるが、酸化ジルコニウム膜の圧縮応力を開放して初期
たわみを緩和するものではない。
【０１４７】上述の説明では、圧電体能動部３２０をパ
ターニングした後、圧力発生室１２を形成するようにし
たが、実際には、図２に示すように、各上電極膜８０の
上面の少なくとも周縁、及び圧電体膜７０および下電極
膜６０の側面を覆うように電気絶縁性を備えた絶縁体層
９０を形成し、さらに、絶縁体層９０の各圧電体能動部
３２０の一端部に対応する部分の上面を覆う部分の一部
にはリード電極１００と接続するために上電極膜８０の
一部を露出させるコンタクトホール９０ａを形成し、こ
のコンタクトホール９０ａを介して各上電極膜８０に一
端が接続し、また他端が接続端子部に延びるリード電極
１００を形成してもよい。ここで、リード電極１００
は、駆動信号を上電極膜８０に確実に供給できる程度に
可及的に狭い幅となるように形成するのが好ましい。な
お、本実施形態では、コンタクトホール９０ａは、圧力
発生室１２に対向する領域に設けられているが、圧電体
能動部３２０の圧電体膜７０及び上電極膜８０を圧力発
生室１２の長手方向一端部から周壁に対向する領域まで
延設し、圧力発生室１２の周壁に対向する位置にコンタ
クトホール９０ａを設けてもよい。
ターニングした後、圧力発生室１２を形成するようにし
たが、実際には、図２に示すように、各上電極膜８０の
上面の少なくとも周縁、及び圧電体膜７０および下電極
膜６０の側面を覆うように電気絶縁性を備えた絶縁体層
９０を形成し、さらに、絶縁体層９０の各圧電体能動部
３２０の一端部に対応する部分の上面を覆う部分の一部
にはリード電極１００と接続するために上電極膜８０の
一部を露出させるコンタクトホール９０ａを形成し、こ
のコンタクトホール９０ａを介して各上電極膜８０に一
端が接続し、また他端が接続端子部に延びるリード電極
１００を形成してもよい。ここで、リード電極１００
は、駆動信号を上電極膜８０に確実に供給できる程度に
可及的に狭い幅となるように形成するのが好ましい。な
お、本実施形態では、コンタクトホール９０ａは、圧力
発生室１２に対向する領域に設けられているが、圧電体
能動部３２０の圧電体膜７０及び上電極膜８０を圧力発
生室１２の長手方向一端部から周壁に対向する領域まで
延設し、圧力発生室１２の周壁に対向する位置にコンタ
クトホール９０ａを設けてもよい。
【０１４８】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。
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。
【０１４９】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、リー
ド電極１００を介して下電極膜６０と上電極膜８０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１
２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。
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、リー
ド電極１００を介して下電極膜６０と上電極膜８０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１
２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。
【０１５０】ここで、本実施形態の圧電素子の駆動時の
振動板に加わる力と弾性変形量との関係を図８（ａ）に
示す。図示のように、本実施形態では、初期段階で、振
動板に変形がないので、駆動時に発生する力Ｆに対する
変形Ｔが弾性変形領域で生じることになる。一方、図８
（ｂ）に示すように、下電極膜６０、圧電体膜７０及び
上電極膜８０の応力により、初期に加わった力ｆによっ
て初期変形ｔが生じている場合には、駆動時に力Ｆが加
ると、塑性変形領域に入ってしまうので、対応する変形
Ｔは得られずに変形Ｔ’が生じることになり、（Ｔ−
Ｔ’）が変形の損失となる。
振動板に加わる力と弾性変形量との関係を図８（ａ）に
示す。図示のように、本実施形態では、初期段階で、振
動板に変形がないので、駆動時に発生する力Ｆに対する
変形Ｔが弾性変形領域で生じることになる。一方、図８
（ｂ）に示すように、下電極膜６０、圧電体膜７０及び
上電極膜８０の応力により、初期に加わった力ｆによっ
て初期変形ｔが生じている場合には、駆動時に力Ｆが加
ると、塑性変形領域に入ってしまうので、対応する変形
Ｔは得られずに変形Ｔ’が生じることになり、（Ｔ−
Ｔ’）が変形の損失となる。
【０１５１】（実施形態２）図９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断面図である。
インクジェット式記録ヘッドの要部断面図である。
【０１５２】本実施形態は、弾性膜を複数層で構成する
ようにした例であり、他の構造は実施形態１と同様であ
る。
ようにした例であり、他の構造は実施形態１と同様であ
る。
【０１５３】本実施形態では、弾性膜５０Ａは、図９に
示すように、流路形成基板１０上に形成され、例えば、
厚さが１．０μｍの酸化シリコン膜からなる第１の弾性
膜５１と、この第１の弾性膜５１上に設けられ、例え
ば、酸化ジルコニウム等の圧縮応力を有する酸化金属膜
等で形成される第２の弾性膜５２との二層で構成されて
いる。そして、本実施形態では、この第２の弾性膜５２
の一部をオーバーエッチングして弾性膜除去部３５０Ａ
を形成することにより、振動板の初期撓み量の減少及び
圧電特性の向上を図っている。勿論、第２の弾性膜５２
の厚さ方向の全部を除去して弾性膜除去部３５０Ａとし
てもよい。
示すように、流路形成基板１０上に形成され、例えば、
厚さが１．０μｍの酸化シリコン膜からなる第１の弾性
膜５１と、この第１の弾性膜５１上に設けられ、例え
ば、酸化ジルコニウム等の圧縮応力を有する酸化金属膜
等で形成される第２の弾性膜５２との二層で構成されて
いる。そして、本実施形態では、この第２の弾性膜５２
の一部をオーバーエッチングして弾性膜除去部３５０Ａ
を形成することにより、振動板の初期撓み量の減少及び
圧電特性の向上を図っている。勿論、第２の弾性膜５２
の厚さ方向の全部を除去して弾性膜除去部３５０Ａとし
てもよい。
【０１５４】このような実施形態２の構成によっても、
実施形態１と同様の効果が得られ、さらに、弾性膜を二
層で構成することにより、弾性膜の強度を向上すること
ができ、弾性膜除去部３５０Ａを形成することによっ
て、確実に振動板の変位効率を向上することができる。
実施形態１と同様の効果が得られ、さらに、弾性膜を二
層で構成することにより、弾性膜の強度を向上すること
ができ、弾性膜除去部３５０Ａを形成することによっ
て、確実に振動板の変位効率を向上することができる。
【０１５５】なお、弾性膜除去部３５０Ａが形成される
弾性膜、本実施形態では、第２の弾性膜５２の下層に設
けられる弾性膜、本実施形態では第１の弾性膜５１は、
圧縮応力を有することが好ましいが、これに限定され
ず、少なくとも第２の弾性膜５２が圧縮応力を有してい
ればよく、第１の弾性膜５１は、引張応力を有していて
もよい。また、本実施形態では、第１の弾性膜５１を、
酸化シリコン膜で形成したが、これに限定されず、例え
ば、ボロンドープシリコン膜又は金属酸化膜等であって
もよい。
弾性膜、本実施形態では、第２の弾性膜５２の下層に設
けられる弾性膜、本実施形態では第１の弾性膜５１は、
圧縮応力を有することが好ましいが、これに限定され
ず、少なくとも第２の弾性膜５２が圧縮応力を有してい
ればよく、第１の弾性膜５１は、引張応力を有していて
もよい。また、本実施形態では、第１の弾性膜５１を、
酸化シリコン膜で形成したが、これに限定されず、例え
ば、ボロンドープシリコン膜又は金属酸化膜等であって
もよい。
【０１５６】また、本実施形態のように、弾性膜を複数
層で形成する場合には、弾性膜除去部を形成する圧縮応
力を有する弾性膜を酸化シリコン膜で形成するようにし
てもよい。
層で形成する場合には、弾性膜除去部を形成する圧縮応
力を有する弾性膜を酸化シリコン膜で形成するようにし
てもよい。
【０１５７】（実施形態３）図１０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断面図である。
るインクジェット式記録ヘッドの要部断面図である。
【０１５８】本実施形態は、弾性膜を複数層で構成する
ようにした他の例であり、他の構造は、上述の実施形態
と同様である。
ようにした他の例であり、他の構造は、上述の実施形態
と同様である。
【０１５９】本実施形態の弾性膜５０Ｂは、図１０に示
すように、流路形成基板１０上に形成した、例えば、厚
さが、１μｍの酸化シリコンからなる第１の弾性膜５１
Ａと、第１の弾性膜５１Ａ上に形成され、例えば、厚さ
が０．２μｍの白金等の金属からなる第２の弾性膜５２
Ａと、例えば、厚さが１μｍで圧縮応力を有する酸化ジ
ルコニウム等の金属酸化物等からなる第３の弾性膜５３
との三層で構成されている。そして、本実施形態では、
最も上層の第３の弾性膜５３の面方向の一部を第２の弾
性膜５２Ａに達するまで除去して弾性膜除去部３５０Ｂ
とした。
すように、流路形成基板１０上に形成した、例えば、厚
さが、１μｍの酸化シリコンからなる第１の弾性膜５１
Ａと、第１の弾性膜５１Ａ上に形成され、例えば、厚さ
が０．２μｍの白金等の金属からなる第２の弾性膜５２
Ａと、例えば、厚さが１μｍで圧縮応力を有する酸化ジ
ルコニウム等の金属酸化物等からなる第３の弾性膜５３
との三層で構成されている。そして、本実施形態では、
最も上層の第３の弾性膜５３の面方向の一部を第２の弾
性膜５２Ａに達するまで除去して弾性膜除去部３５０Ｂ
とした。
【０１６０】なお、第２の弾性膜５２Ａは、本実施形態
では、白金で形成したが、これに限定されず、靭性を有
する金属、例えば、イリジウム等を用いてもよい。
では、白金で形成したが、これに限定されず、靭性を有
する金属、例えば、イリジウム等を用いてもよい。
【０１６１】このように、第２の弾性膜５２Ａを、白
金、イリジウム等の金属で、第３の弾性膜５３とはエッ
チング特性が異なり選択的にエッチングされない材料で
形成することにより、弾性膜除去部３５０Ｂを容易に形
成することができる。また、この第２の弾性膜５２Ａ
は、例えば、安定化もしくは部分安定化酸化ジルコニウ
ム等の引張り応力を有する金属酸化物でもよい。
金、イリジウム等の金属で、第３の弾性膜５３とはエッ
チング特性が異なり選択的にエッチングされない材料で
形成することにより、弾性膜除去部３５０Ｂを容易に形
成することができる。また、この第２の弾性膜５２Ａ
は、例えば、安定化もしくは部分安定化酸化ジルコニウ
ム等の引張り応力を有する金属酸化物でもよい。
【０１６２】また、本実施形態では、第１の弾性膜５１
Ａを、酸化シリコン膜で形成したが、例えば、ボロンド
ープシリコン膜等であってもよい。
Ａを、酸化シリコン膜で形成したが、例えば、ボロンド
ープシリコン膜等であってもよい。
【０１６３】このような構成によっても、上述の実施形
態の効果を得ることができる。また、本実施形態では、
エッチングされる第３の弾性膜５３の下に、さらにそれ
ぞれ別部材で形成された第１及び第２の弾性膜５１Ａ，
５２Ｂを設けるようにしたので、弾性膜除去部３５０Ｂ
及び圧力発生室１２の形成によって生じる振動板の撓み
をさらに低く抑えることができる。
態の効果を得ることができる。また、本実施形態では、
エッチングされる第３の弾性膜５３の下に、さらにそれ
ぞれ別部材で形成された第１及び第２の弾性膜５１Ａ，
５２Ｂを設けるようにしたので、弾性膜除去部３５０Ｂ
及び圧力発生室１２の形成によって生じる振動板の撓み
をさらに低く抑えることができる。
【０１６４】（実施形態４）図１１は、実施形態４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。
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。
【０１６５】図１１に示すように、本実施形態は、下電
極膜６０を各圧電体能動部３２０毎にパターニングする
ことなく、弾性膜５０上に一様に形成するようにした以
外、実施形態１と同様である。
極膜６０を各圧電体能動部３２０毎にパターニングする
ことなく、弾性膜５０上に一様に形成するようにした以
外、実施形態１と同様である。
【０１６６】なお、本実施形態の圧電体能動部３２０の
形成方法としては、特に限定されないが、弾性膜５０の
一部に弾性膜除去部３５０を形成した後に、下電極膜６
０、圧電体膜７０及び上電極膜８０を成膜及びパターニ
ングすればよい。
形成方法としては、特に限定されないが、弾性膜５０の
一部に弾性膜除去部３５０を形成した後に、下電極膜６
０、圧電体膜７０及び上電極膜８０を成膜及びパターニ
ングすればよい。
【０１６７】このような構成においても、上述の実施形
態と同様の効果を得ることができる。また、本実施形態
では、下電極膜６０を一様に形成するようにしたので、
圧電体能動部３２０の幅方向両側に対応する部分の弾性
膜５０に作用する応力を低く抑えることができるため、
圧電体能動部３２０の駆動による弾性膜５０の破壊が抑
えられる。
態と同様の効果を得ることができる。また、本実施形態
では、下電極膜６０を一様に形成するようにしたので、
圧電体能動部３２０の幅方向両側に対応する部分の弾性
膜５０に作用する応力を低く抑えることができるため、
圧電体能動部３２０の駆動による弾性膜５０の破壊が抑
えられる。
【０１６８】また、圧電体能動部３２０の幅方向両側の
いわゆる腕部の膜厚は、下電極膜６０のオーバーエッチ
ングが不要であるため、弾性膜除去部３５０の深さのみ
で調整され、腕部の膜厚を正確に形成することができ
る。さらに、下電極膜６０をオーバーエッチングするこ
とによる圧電体膜７０へのダメージがなく、吐出特性を
向上することができる。
いわゆる腕部の膜厚は、下電極膜６０のオーバーエッチ
ングが不要であるため、弾性膜除去部３５０の深さのみ
で調整され、腕部の膜厚を正確に形成することができ
る。さらに、下電極膜６０をオーバーエッチングするこ
とによる圧電体膜７０へのダメージがなく、吐出特性を
向上することができる。
【０１６９】なお、本実施形態では、圧電体膜７０を各
圧力発生室１２に対応して個別に設けて圧電体能動部３
２０を形成したが、これに限定されず、例えば、図１２
（ａ）に示すように、圧電体膜７０を全体に設け、上電
極膜８０を各圧力発生室１２に対応するように個別に設
けるようにしてもよい。この場合、上電極膜８０のパタ
ーニングにより圧電体膜７０の厚さ方向の一部まで除去
されてもよく、さらに、例えば、図１２（ｂ）に示すよ
うに、圧力発生室１２対応する領域以外の圧電体膜の厚
さ方向の一部まで積極的にをパターニングするようにし
てもよい。
圧力発生室１２に対応して個別に設けて圧電体能動部３
２０を形成したが、これに限定されず、例えば、図１２
（ａ）に示すように、圧電体膜７０を全体に設け、上電
極膜８０を各圧力発生室１２に対応するように個別に設
けるようにしてもよい。この場合、上電極膜８０のパタ
ーニングにより圧電体膜７０の厚さ方向の一部まで除去
されてもよく、さらに、例えば、図１２（ｂ）に示すよ
うに、圧力発生室１２対応する領域以外の圧電体膜の厚
さ方向の一部まで積極的にをパターニングするようにし
てもよい。
【０１７０】また、上述の実施形態では、圧電体能動部
３２０が形成される領域以外の全ての領域の弾性膜５０
をパターニングして弾性膜除去部３５０としたが、これ
に限定されず、例えば、図１３（ａ）及び（ｂ）に示す
ように、圧電体能動部３２０の幅方向両側で圧力発生室
１２の縁部に沿った部分のみに形成するようにしてもよ
く、また、例えば、図１３（ｃ）に示すように、圧電体
能動部３２０の幅方向両側及び圧電体能動部３２０の端
部の長手方向外側に対応する部分に形成するようにして
もよい。この場合、下電極膜６０を除去する場合と異な
り、弾性膜５０に弾性膜除去部３５０が形成されていて
も、圧電体膜７０を圧力発生室１２の周壁上まで延設す
ることができる。また、何れにしても、上述と同様に、
弾性膜５０の初期撓み量を低減することができ、振動板
の変位向上を図ることができる。
３２０が形成される領域以外の全ての領域の弾性膜５０
をパターニングして弾性膜除去部３５０としたが、これ
に限定されず、例えば、図１３（ａ）及び（ｂ）に示す
ように、圧電体能動部３２０の幅方向両側で圧力発生室
１２の縁部に沿った部分のみに形成するようにしてもよ
く、また、例えば、図１３（ｃ）に示すように、圧電体
能動部３２０の幅方向両側及び圧電体能動部３２０の端
部の長手方向外側に対応する部分に形成するようにして
もよい。この場合、下電極膜６０を除去する場合と異な
り、弾性膜５０に弾性膜除去部３５０が形成されていて
も、圧電体膜７０を圧力発生室１２の周壁上まで延設す
ることができる。また、何れにしても、上述と同様に、
弾性膜５０の初期撓み量を低減することができ、振動板
の変位向上を図ることができる。
【０１７１】（実施形態５）図１４には、本発明の実施
形態５に係るインクジェット式記録ヘッドの圧電体能動
部および圧力発生室の形状を示す。
形態５に係るインクジェット式記録ヘッドの圧電体能動
部および圧力発生室の形状を示す。
【０１７２】本実施形態では、図１４に示すように、圧
電体能動部３２０を、その幅方向両端部がそれぞれ弾性
膜除去部３５０に対向する領域まで延設し、圧電体能動
部３２０を構成する圧電体膜７０を一様な厚さで形成す
るようにした以外は、実施形態４と同様である。
電体能動部３２０を、その幅方向両端部がそれぞれ弾性
膜除去部３５０に対向する領域まで延設し、圧電体能動
部３２０を構成する圧電体膜７０を一様な厚さで形成す
るようにした以外は、実施形態４と同様である。
【０１７３】このような構成によっても、実施形態４と
同様の効果を奏する。また、本実施形態では、圧電体能
動部を幅方向両端部が弾性膜除去部３５０に対向する領
域に位置するように形成するようにした。すなわち、圧
電体能動部３２０は、弾性膜除去部３５０によって相対
的に突出した部分の弾性膜５０の幅方向の幅方向両側面
を狭持するように設けられている。したがって、圧電体
能動部３２０の幅方向への位置ずれを防止することがで
きる。
同様の効果を奏する。また、本実施形態では、圧電体能
動部を幅方向両端部が弾性膜除去部３５０に対向する領
域に位置するように形成するようにした。すなわち、圧
電体能動部３２０は、弾性膜除去部３５０によって相対
的に突出した部分の弾性膜５０の幅方向の幅方向両側面
を狭持するように設けられている。したがって、圧電体
能動部３２０の幅方向への位置ずれを防止することがで
きる。
【０１７４】（実施形態６）図１５には、本発明の実施
形態６に係るインクジェット式記録ヘッドの圧電体能動
部および圧力発生室の形状を示す。
形態６に係るインクジェット式記録ヘッドの圧電体能動
部および圧力発生室の形状を示す。
【０１７５】本実施形態では、圧電体能動部３２０の幅
方向両側に対応する領域の弾性膜５０のみに弾性膜除去
部３５０を形成し、圧電体能動部３２０をこの弾性膜除
去部３５０に対向する領域まで延設するようにした以
外、基本的な構造は上述の実施形態と同様である。
方向両側に対応する領域の弾性膜５０のみに弾性膜除去
部３５０を形成し、圧電体能動部３２０をこの弾性膜除
去部３５０に対向する領域まで延設するようにした以
外、基本的な構造は上述の実施形態と同様である。
【０１７６】このように、弾性膜除去部３５０を狭い幅
で設けることにより、膜形成の際、この弾性膜除去部３
５０に対向する領域の圧電体膜７０は、表面が弾性膜５
０の形状に沿って形成されず、略平面状に形成される。
そのため、圧電体能動部３２０をパターニングしても弾
性膜除去部３５０に対向する領域の圧電体膜７０は他の
部分より厚く残っていることになる。
で設けることにより、膜形成の際、この弾性膜除去部３
５０に対向する領域の圧電体膜７０は、表面が弾性膜５
０の形状に沿って形成されず、略平面状に形成される。
そのため、圧電体能動部３２０をパターニングしても弾
性膜除去部３５０に対向する領域の圧電体膜７０は他の
部分より厚く残っていることになる。
【０１７７】これにより、本実施形態においても、実施
形態２と同様の効果を奏すると共に、圧電体能動部３２
０の幅方向端部の圧電体膜７０の絶縁破壊が防止され、
信頼性を向上することができる。
形態２と同様の効果を奏すると共に、圧電体能動部３２
０の幅方向端部の圧電体膜７０の絶縁破壊が防止され、
信頼性を向上することができる。
【０１７８】（実施形態７）本実施形態は、弾性膜５０
の代りに下電極膜６０を圧縮応力を有する膜とし、圧電
体能動部３２０の幅方向両側に、弾性膜除去部３５０で
はなく、下電極膜６０の少なくとも一部を除去して下電
極膜除去部３６０とした。また、弾性膜５０を、シリコ
ン単結晶基板からなる流路形成基板１０の表面を酸化さ
せた二酸化シリコン膜とした以外、実施形態１と同様で
ある。
の代りに下電極膜６０を圧縮応力を有する膜とし、圧電
体能動部３２０の幅方向両側に、弾性膜除去部３５０で
はなく、下電極膜６０の少なくとも一部を除去して下電
極膜除去部３６０とした。また、弾性膜５０を、シリコ
ン単結晶基板からなる流路形成基板１０の表面を酸化さ
せた二酸化シリコン膜とした以外、実施形態１と同様で
ある。
【０１７９】ここで、本実施形態の圧電体能動部３２０
が受ける応力の状態を以下に説明する。なお、図１６
は、圧力発生室１２をエッチングにより形成前後の各層
が受ける応力の状態を模式的に示した図である。
が受ける応力の状態を以下に説明する。なお、図１６
は、圧力発生室１２をエッチングにより形成前後の各層
が受ける応力の状態を模式的に示した図である。
【０１８０】図１６（ａ）に示すように、圧電体膜７０
及び上電極膜８０は、流路形成基板１０から引張応力σ
2，σ1を受けており、本実施形態では、下電極膜６０が
圧縮応力σ3を受けている。そのため、図１６（ｂ）に
示すように、圧電体能動部３２０をパターニングする
と、圧電体膜７０及び上電極膜８０は、それぞれ引張応
力σ2，σ1の一部が開放され、下電極膜６０は、圧縮応
力σ3の一部が開放される。次に、図１６（ｃ）に示す
ように、圧電体能動部３２０の下方に圧力発生室１２を
形成すると、流路形成基板１０から受ける圧電体膜７０
及び上電極膜８０の引張り応力σ2，σ1が開放されて圧
縮方向の力となり、一方、下電極膜６０の下電極膜除去
部３６０が形成されている部分の圧縮応力σ3が開放さ
れて引張り方向の力となる。したがって、圧電体膜７０
及び上電極膜８０の応力σ2，σ1が開放される力と下電
極膜６０の圧縮応力σ3が開放される力とがつり合って
いる場合には、振動板のたわみはほとんど発生しない。
及び上電極膜８０は、流路形成基板１０から引張応力σ
2，σ1を受けており、本実施形態では、下電極膜６０が
圧縮応力σ3を受けている。そのため、図１６（ｂ）に
示すように、圧電体能動部３２０をパターニングする
と、圧電体膜７０及び上電極膜８０は、それぞれ引張応
力σ2，σ1の一部が開放され、下電極膜６０は、圧縮応
力σ3の一部が開放される。次に、図１６（ｃ）に示す
ように、圧電体能動部３２０の下方に圧力発生室１２を
形成すると、流路形成基板１０から受ける圧電体膜７０
及び上電極膜８０の引張り応力σ2，σ1が開放されて圧
縮方向の力となり、一方、下電極膜６０の下電極膜除去
部３６０が形成されている部分の圧縮応力σ3が開放さ
れて引張り方向の力となる。したがって、圧電体膜７０
及び上電極膜８０の応力σ2，σ1が開放される力と下電
極膜６０の圧縮応力σ3が開放される力とがつり合って
いる場合には、振動板のたわみはほとんど発生しない。
【０１８１】このような圧縮応力を有する下電極膜６０
の材料としては、圧縮応力を有する膜となる材料、例え
ば、金属、導電性酸化物又は導電性窒化物であることが
好ましく、具体的に、金属としては、例えば、白金、イ
リジウム、ルテニウム、オスミウム、レニウム、ロジウ
ム及びパラジウム、並びにこれらの化合物等が挙げら
れ、導電性酸化物としては、例えば、酸化ルテニウム、
酸化インジウム錫、酸化カドミウムインジウム、酸化
錫、酸化マンガン、酸化レニウム、酸化イリジウム、酸
化ストロンチウムルテニウム、酸化インジウム、酸化亜
鉛、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム及
び酸化モリブデン、並びにこれらの化合物等が挙げら
れ、また、導電性窒化物としては、窒化ニオブ、窒化ジ
ルコニウム、窒化タングステン、窒化ハフニウム、窒化
モリブデン、窒化タンタル、窒化クロム及び窒化バナジ
ウム、並びにこれらの化合物等が挙げられる。
の材料としては、圧縮応力を有する膜となる材料、例え
ば、金属、導電性酸化物又は導電性窒化物であることが
好ましく、具体的に、金属としては、例えば、白金、イ
リジウム、ルテニウム、オスミウム、レニウム、ロジウ
ム及びパラジウム、並びにこれらの化合物等が挙げら
れ、導電性酸化物としては、例えば、酸化ルテニウム、
酸化インジウム錫、酸化カドミウムインジウム、酸化
錫、酸化マンガン、酸化レニウム、酸化イリジウム、酸
化ストロンチウムルテニウム、酸化インジウム、酸化亜
鉛、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム及
び酸化モリブデン、並びにこれらの化合物等が挙げら
れ、また、導電性窒化物としては、窒化ニオブ、窒化ジ
ルコニウム、窒化タングステン、窒化ハフニウム、窒化
モリブデン、窒化タンタル、窒化クロム及び窒化バナジ
ウム、並びにこれらの化合物等が挙げられる。
【０１８２】また、このような下電極膜６０は、上述の
実施形態と同様に、ゾル−ゲル法、スパッタリング法等
により形成することができる。さらに、上述のように、
一般に圧電体膜７０は、スパッタリング法やゾル−ゲル
法で成膜されるため、成膜後に大気雰囲気下又は酸素雰
囲気下で６００〜１０００℃程度の温度で焼成して結晶
化させる必要がある。そのため、下電極膜６０は、材料
として白金及びイリジウム等の金属を用いた場合、この
ような高温、酸化雰囲気下では、引張り応力となってし
まう。このような場合には、圧電体膜７０をゾル−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
成長させる方法等により、圧縮応力とすることができ
る。
実施形態と同様に、ゾル−ゲル法、スパッタリング法等
により形成することができる。さらに、上述のように、
一般に圧電体膜７０は、スパッタリング法やゾル−ゲル
法で成膜されるため、成膜後に大気雰囲気下又は酸素雰
囲気下で６００〜１０００℃程度の温度で焼成して結晶
化させる必要がある。そのため、下電極膜６０は、材料
として白金及びイリジウム等の金属を用いた場合、この
ような高温、酸化雰囲気下では、引張り応力となってし
まう。このような場合には、圧電体膜７０をゾル−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
成長させる方法等により、圧縮応力とすることができ
る。
【０１８３】このように、本実施形態では、下電極膜６
０を圧縮応力を有する材料で形成して、下電極膜６０の
一部をオーバーエッチングして下電極膜除去部３６０を
設けた。これにより、圧電体能動部３２０をパターニン
グ及び圧力発生室１２形成後に、各圧電体能動部３２０
の幅方向両側に設けられた下電極膜除去部３６０で圧縮
応力が開放されることにより、弾性膜５０が引張方向の
応力を受ける。したがって、圧電体膜７０及び上電極膜
８０の圧縮方向の応力が相殺され、圧力発生室１２形成
による振動板の初期撓み量を低減または無くすことがで
きる。また、同時に圧電体膜７０の変形も防止できるた
め、圧電体膜７０の圧力発生室１２形成前の圧電特性を
維持することができる。すなわち、ヘッドの変位効率を
向上することができる。
０を圧縮応力を有する材料で形成して、下電極膜６０の
一部をオーバーエッチングして下電極膜除去部３６０を
設けた。これにより、圧電体能動部３２０をパターニン
グ及び圧力発生室１２形成後に、各圧電体能動部３２０
の幅方向両側に設けられた下電極膜除去部３６０で圧縮
応力が開放されることにより、弾性膜５０が引張方向の
応力を受ける。したがって、圧電体膜７０及び上電極膜
８０の圧縮方向の応力が相殺され、圧力発生室１２形成
による振動板の初期撓み量を低減または無くすことがで
きる。また、同時に圧電体膜７０の変形も防止できるた
め、圧電体膜７０の圧力発生室１２形成前の圧電特性を
維持することができる。すなわち、ヘッドの変位効率を
向上することができる。
【０１８４】なお、下電極膜６０の圧縮応力が開放され
る大きさは、下電極膜除去部３６０の深さによって決
る。したがって、下電極除去部３６０の深さは、膜全体
の応力バランスから考慮して決定することが好ましく、
例えば、本実施形態では、０．１μｍとした。
る大きさは、下電極膜除去部３６０の深さによって決
る。したがって、下電極除去部３６０の深さは、膜全体
の応力バランスから考慮して決定することが好ましく、
例えば、本実施形態では、０．１μｍとした。
【０１８５】（実施形態８）図１７は、実施形態８に係
るインクジェット式記録ヘッドの要部断面図である。
るインクジェット式記録ヘッドの要部断面図である。
【０１８６】本実施形態では、図１７に示すように、下
電極膜６０を厚さ方向に完全に除去することにより、下
電極除去部３６０Ａとした。また、下電極膜除去部３６
０Ａに対応する部分の下電極膜６０を完全に除去したた
め、この部分の振動板の厚さが薄くなり、強度が低下す
る虞がある。そのため、弾性膜５０と下電極膜６０との
間に、例えば、酸化ジルコニウム等からなる第２の弾性
膜５５を設け、弾性膜５０の強度を保持するようにした
以外は、実施形態７と同様である。
電極膜６０を厚さ方向に完全に除去することにより、下
電極除去部３６０Ａとした。また、下電極膜除去部３６
０Ａに対応する部分の下電極膜６０を完全に除去したた
め、この部分の振動板の厚さが薄くなり、強度が低下す
る虞がある。そのため、弾性膜５０と下電極膜６０との
間に、例えば、酸化ジルコニウム等からなる第２の弾性
膜５５を設け、弾性膜５０の強度を保持するようにした
以外は、実施形態７と同様である。
【０１８７】このような構成によっても、実施形態７と
同様の効果が得られる。また、本実施形態では、第２の
弾性膜５５を設けているため、弾性膜５０の強度が保持
され、耐久性の低下が防止される。
同様の効果が得られる。また、本実施形態では、第２の
弾性膜５５を設けているため、弾性膜５０の強度が保持
され、耐久性の低下が防止される。
【０１８８】なお、本実施形態では、弾性膜５０上に第
２の弾性膜５５を設けるようにしたが、これに限定され
ず、例えば、弾性膜を設けずに、流路形成基板１０上に
直接酸化ジルコニウム等からなる第２の弾性膜を設ける
ようにしてもよい。
２の弾性膜５５を設けるようにしたが、これに限定され
ず、例えば、弾性膜を設けずに、流路形成基板１０上に
直接酸化ジルコニウム等からなる第２の弾性膜を設ける
ようにしてもよい。
【０１８９】（実施形態９）本実施形態は、下電極膜６
０の代りに上電極膜８０を圧縮応力を有する膜とし、圧
電体能動部３２０の幅方向両側には、上電極膜８０及び
圧電体膜７０のみを除去した以外は、実施形態１と同様
である。
０の代りに上電極膜８０を圧縮応力を有する膜とし、圧
電体能動部３２０の幅方向両側には、上電極膜８０及び
圧電体膜７０のみを除去した以外は、実施形態１と同様
である。
【０１９０】ここで、本実施形態の圧電体能動部３２０
が受ける応力の状態を説明する。なお、図１８は、圧力
発生室１２をエッチングにより形成前後の各層が受ける
応力の状態を模式的に示した図である。
が受ける応力の状態を説明する。なお、図１８は、圧力
発生室１２をエッチングにより形成前後の各層が受ける
応力の状態を模式的に示した図である。
【０１９１】図１８（ａ）に示すように、圧電体膜７０
及び上電極膜８０の各層を成膜した状態では、圧電体膜
７０及び下電極膜６０は、それぞれ流路形成基板１０か
ら引張応力σ2，σ3を受け、上電極膜８０及び弾性膜５
０は、それぞれ圧縮応力σ1，σ4を受けている。そし
て、図１８（ｂ）に示すように、圧電体能動部３２０を
パターニングすると、上電極膜８０及び圧電体膜７０の
応力σ1，σ2の一部が開放される。次に、図１８（ｃ）
に示すように、圧電体能動部３２０の下方に圧力発生室
１２を形成しても、圧電体膜７０と上電極膜８０との流
路形成基板１０から受ける応力の向きが逆であるため、
圧電体膜７０の引張応力σ2が開放される力と上電極膜
８０の圧縮応力σ1が開放される力とがつり合っている
と、下電極膜６０及び弾性膜５０からなる振動板の撓み
はほとんど発生しない。
及び上電極膜８０の各層を成膜した状態では、圧電体膜
７０及び下電極膜６０は、それぞれ流路形成基板１０か
ら引張応力σ2，σ3を受け、上電極膜８０及び弾性膜５
０は、それぞれ圧縮応力σ1，σ4を受けている。そし
て、図１８（ｂ）に示すように、圧電体能動部３２０を
パターニングすると、上電極膜８０及び圧電体膜７０の
応力σ1，σ2の一部が開放される。次に、図１８（ｃ）
に示すように、圧電体能動部３２０の下方に圧力発生室
１２を形成しても、圧電体膜７０と上電極膜８０との流
路形成基板１０から受ける応力の向きが逆であるため、
圧電体膜７０の引張応力σ2が開放される力と上電極膜
８０の圧縮応力σ1が開放される力とがつり合っている
と、下電極膜６０及び弾性膜５０からなる振動板の撓み
はほとんど発生しない。
【０１９２】このような圧縮応力を有する上電極膜８０
の材料としては、圧縮応力を有し、また導電性の高い材
料で形成するのが好ましく、例えば、白金、パラジウ
ム、イリジウム、ロジウム、オスミウム、ルテニウム及
びレニウムの何れかの金属が好適である。
の材料としては、圧縮応力を有し、また導電性の高い材
料で形成するのが好ましく、例えば、白金、パラジウ
ム、イリジウム、ロジウム、オスミウム、ルテニウム及
びレニウムの何れかの金属が好適である。
【０１９３】また、上電極膜８０は、上述の実施形態と
同様に、スパッタリング法により成膜すればよいが、本
実施形態では、上電極膜８０を所定のガス中、例えば、
ガス圧１Ｐａ以下でスパッタリング法によって成膜する
ことにより、上電極膜８０中にそのガスを取り込んでい
る。これにより、上電極膜８０に、さらに大きな圧縮応
力を付与することができる。
同様に、スパッタリング法により成膜すればよいが、本
実施形態では、上電極膜８０を所定のガス中、例えば、
ガス圧１Ｐａ以下でスパッタリング法によって成膜する
ことにより、上電極膜８０中にそのガスを取り込んでい
る。これにより、上電極膜８０に、さらに大きな圧縮応
力を付与することができる。
【０１９４】なお、この上電極膜８０中に取り込むガス
としては、不活性ガスであることが好ましく、例えば、
ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン及
びラドンが好適である。また、スパッタリングの際のガ
ス圧等の諸条件は、スパッタ装置及び材料等によって、
適宜調整すればよい。
としては、不活性ガスであることが好ましく、例えば、
ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン及
びラドンが好適である。また、スパッタリングの際のガ
ス圧等の諸条件は、スパッタ装置及び材料等によって、
適宜調整すればよい。
【０１９５】このように、本実施形態では、少なくとも
成膜した状態での上電極膜８０に圧縮応力を付与するよ
うにしたため、圧電体能動部３２０をパターニング及び
圧力発生室１２形成後に上電極膜８０が引張方向の応力
を受ける（圧縮応力が開放される）。この引張り応力
と、圧電体膜７０の圧縮方向の応力とが相殺され、圧力
発生室１２形成による振動板の初期撓み量を低減または
無くすことができる。また、上述のように、振動板は、
初期撓み量が低減されることによって圧電体能動部３２
０の駆動によっても塑性変形領域に入ることがなく、実
質的に変形量を向上することができる。
成膜した状態での上電極膜８０に圧縮応力を付与するよ
うにしたため、圧電体能動部３２０をパターニング及び
圧力発生室１２形成後に上電極膜８０が引張方向の応力
を受ける（圧縮応力が開放される）。この引張り応力
と、圧電体膜７０の圧縮方向の応力とが相殺され、圧力
発生室１２形成による振動板の初期撓み量を低減または
無くすことができる。また、上述のように、振動板は、
初期撓み量が低減されることによって圧電体能動部３２
０の駆動によっても塑性変形領域に入ることがなく、実
質的に変形量を向上することができる。
【０１９６】なお、本実施形態では、上電極膜８０中に
不活性ガスを取り込むことにより、上電極膜８０にさら
に大きな圧縮応力を付与するようにしたが、これに限定
されるわけではない。上電極膜８０は、基本的には圧縮
応力となっているので、不活性ガスを取り込まなくても
よいことは言うまでもない。
不活性ガスを取り込むことにより、上電極膜８０にさら
に大きな圧縮応力を付与するようにしたが、これに限定
されるわけではない。上電極膜８０は、基本的には圧縮
応力となっているので、不活性ガスを取り込まなくても
よいことは言うまでもない。
【０１９７】（実施形態１０）本実施形態は、上電極膜
８０に、不活性ガスの代わりに、上電極膜８０の金属と
は異なる成分の金属、半金属、半導体又は絶縁体等の添
加物を添加することによって、上電極膜８０を圧縮応力
とした以外は実施形態９と同様である。
８０に、不活性ガスの代わりに、上電極膜８０の金属と
は異なる成分の金属、半金属、半導体又は絶縁体等の添
加物を添加することによって、上電極膜８０を圧縮応力
とした以外は実施形態９と同様である。
【０１９８】これらの添加物の添加方法としては、例え
ば、図１９（ａ）に示すように、上電極膜８０を形成
後、上電極膜８０の上方からのイオン打ち込みによっ
て、添加物を上電極膜８０に添加することができる。
ば、図１９（ａ）に示すように、上電極膜８０を形成
後、上電極膜８０の上方からのイオン打ち込みによっ
て、添加物を上電極膜８０に添加することができる。
【０１９９】また、例えば、図２０（ａ）に示すよう
に、上電極膜８０上に、上電極膜８０に添加される添加
物層８５を形成し、次いで、不活性ガス又は真空中で加
熱処理することにより添加物層８５の成分元素を上電極
膜８０に固相拡散させることにより、上電極膜８０に添
加物を添加することができる。
に、上電極膜８０上に、上電極膜８０に添加される添加
物層８５を形成し、次いで、不活性ガス又は真空中で加
熱処理することにより添加物層８５の成分元素を上電極
膜８０に固相拡散させることにより、上電極膜８０に添
加物を添加することができる。
【０２００】このように、イオン打ち込み又は固相拡散
によって上電極膜８０に添加物を添加した場合には、図
１９（ｂ）又は図２０（ｂ）に示すように、上電極膜８
０の上層部８１に添加物が多く添加されるため、上電極
膜８０の上層部８１が特に強い圧縮応力となる。
によって上電極膜８０に添加物を添加した場合には、図
１９（ｂ）又は図２０（ｂ）に示すように、上電極膜８
０の上層部８１に添加物が多く添加されるため、上電極
膜８０の上層部８１が特に強い圧縮応力となる。
【０２０１】このように、上電極膜８０に、上電極膜８
０の金属とは異なる金属等の添加物を添加することによ
り、上電極膜８０は体積が膨張することによって圧縮応
力となる。したがって、実施形態１と同様に、振動板の
初期撓み量を低減することができ、実質的に圧電体能動
部３２０の駆動による振動板の変形量を向上することが
できる。また、本実施形態では、上電極膜８０の上層部
が特に強い圧縮応力となっているため、振動板の初期撓
み量を低減するのに効果的である。
０の金属とは異なる金属等の添加物を添加することによ
り、上電極膜８０は体積が膨張することによって圧縮応
力となる。したがって、実施形態１と同様に、振動板の
初期撓み量を低減することができ、実質的に圧電体能動
部３２０の駆動による振動板の変形量を向上することが
できる。また、本実施形態では、上電極膜８０の上層部
が特に強い圧縮応力となっているため、振動板の初期撓
み量を低減するのに効果的である。
【０２０２】（実施形態１１）図２１は、実施形態１１
に係るインクジェット式記録ヘッドの要部断面である。
に係るインクジェット式記録ヘッドの要部断面である。
【０２０３】本実施形態は、図２１に示すように、上電
極膜８０Ａを圧電体膜７０に接する第１の電極膜８２と
その上に積層される第２の電極膜８３とで構成した以
外、実施形態９と同様である。
極膜８０Ａを圧電体膜７０に接する第１の電極膜８２と
その上に積層される第２の電極膜８３とで構成した以
外、実施形態９と同様である。
【０２０４】本実施形態の上電極膜８０Ａを構成する第
１の電極膜８２は、実施形態１と同様、白金、パラジウ
ム、イリジウム、ロジウム、オスミウム、ルテニウム及
びレニウムの何れかの金属で形成され、圧縮応力を有し
ている。また、第２の電極膜８３は、第１の電極膜８２
よりも強い圧縮応力を有することが好ましく、例えば、
酸化ルテニウム、酸化インジウム錫、酸化カドミウムイ
ンジウム、酸化錫、酸化マンガン、酸化レニウム、酸化
イリジウム、酸化ストロンチウムルテニウム、酸化イン
ジウム、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸
化ハフニウム又は酸化モリブデン等の導電性の酸化膜、
あるいは、例えば、窒化チタン、窒化ニオブ、窒化ジル
コニウム、窒化タングステン、窒化ハフニウム、窒化モ
リブデン、窒化タンタル、窒化クロム又は窒化バナジウ
ム等の導電性の窒化膜で形成されている。
１の電極膜８２は、実施形態１と同様、白金、パラジウ
ム、イリジウム、ロジウム、オスミウム、ルテニウム及
びレニウムの何れかの金属で形成され、圧縮応力を有し
ている。また、第２の電極膜８３は、第１の電極膜８２
よりも強い圧縮応力を有することが好ましく、例えば、
酸化ルテニウム、酸化インジウム錫、酸化カドミウムイ
ンジウム、酸化錫、酸化マンガン、酸化レニウム、酸化
イリジウム、酸化ストロンチウムルテニウム、酸化イン
ジウム、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸
化ハフニウム又は酸化モリブデン等の導電性の酸化膜、
あるいは、例えば、窒化チタン、窒化ニオブ、窒化ジル
コニウム、窒化タングステン、窒化ハフニウム、窒化モ
リブデン、窒化タンタル、窒化クロム又は窒化バナジウ
ム等の導電性の窒化膜で形成されている。
【０２０５】このような本実施形態の上電極膜８０Ａの
形成方法は、特に限定されないが、本実施形態では、以
下の方法で形成した。
形成方法は、特に限定されないが、本実施形態では、以
下の方法で形成した。
【０２０６】実施形態１の薄膜製造工程と同様に、流路
形成基板１０上に、下電極膜６０及び圧電体膜７０を成
膜後、まず上電極膜８０Ａを構成する第１の電極膜８２
を成膜し、次いで、第１の電極膜８２上に、第１の電極
膜８２とは異なる主成分を有する第２の電極膜８３を形
成する。ここで、第２の電極膜８３は、好ましくは導電
性酸化膜又は導電性窒化膜からなるが、これらは、直
接、酸化膜又は窒化膜を形成してもよいが、成膜した
後、酸化又は窒化して形成してもよい。
形成基板１０上に、下電極膜６０及び圧電体膜７０を成
膜後、まず上電極膜８０Ａを構成する第１の電極膜８２
を成膜し、次いで、第１の電極膜８２上に、第１の電極
膜８２とは異なる主成分を有する第２の電極膜８３を形
成する。ここで、第２の電極膜８３は、好ましくは導電
性酸化膜又は導電性窒化膜からなるが、これらは、直
接、酸化膜又は窒化膜を形成してもよいが、成膜した
後、酸化又は窒化して形成してもよい。
【０２０７】その後、上述の製造工程と同様に、圧電体
能動部３２０及び圧力発生室１２を形成する。
能動部３２０及び圧力発生室１２を形成する。
【０２０８】上電極膜８０Ａをこのような構成として
も、実施形態９と同様に、振動板の圧電体能動部の駆動
による変形量を向上することができる。また、上電極膜
８０Ａを圧縮応力を有する二層で構成し、上層を導電性
の酸化膜又は窒化膜等で構成することにより、下層より
も強い圧縮応力としたので、実施形態１０と同様に、振
動板の初期撓み量を効果的に抑えることができる。
も、実施形態９と同様に、振動板の圧電体能動部の駆動
による変形量を向上することができる。また、上電極膜
８０Ａを圧縮応力を有する二層で構成し、上層を導電性
の酸化膜又は窒化膜等で構成することにより、下層より
も強い圧縮応力としたので、実施形態１０と同様に、振
動板の初期撓み量を効果的に抑えることができる。
【０２０９】なお、本実施形態では、上電極膜８０Ａを
二層で構成しているが、例えば、第１の電極膜８２を設
けず、導電性酸化膜又は導電性窒化膜で形成される第２
の電極膜８３のみで構成するようにしてもよい。このよ
うな構成においても、上述の実施形態と同様の効果を得
ることができる。
二層で構成しているが、例えば、第１の電極膜８２を設
けず、導電性酸化膜又は導電性窒化膜で形成される第２
の電極膜８３のみで構成するようにしてもよい。このよ
うな構成においても、上述の実施形態と同様の効果を得
ることができる。
【０２１０】（実施形態１２）図２２は、実施形態１２
にかかるインクジェット式記録ヘッドの要部を示す図で
あり、（ａ）は平面図、（ｂ）および（ｃ）はそれぞ
れ、そのＢ−Ｂ’線断面図、Ｃ−Ｃ’線断面図である。
にかかるインクジェット式記録ヘッドの要部を示す図で
あり、（ａ）は平面図、（ｂ）および（ｃ）はそれぞ
れ、そのＢ−Ｂ’線断面図、Ｃ−Ｃ’線断面図である。
【０２１１】本実施形態では、図２２に示すように、弾
性膜５０の圧力発生室１２に対向する領域側で、圧電体
能動部３２０に対向する領域の幅方向略中央部に、長手
方向に亘って圧電体能動部３２０の幅よりも狭い幅で弾
性膜５０の厚さ方向の一部を除去した弾性膜除去部３５
０Ａを設けるようにし、圧電体能動部３２０の幅方向両
側の下電極膜６０を全て除去した以外、実施形態７と同
様である。
性膜５０の圧力発生室１２に対向する領域側で、圧電体
能動部３２０に対向する領域の幅方向略中央部に、長手
方向に亘って圧電体能動部３２０の幅よりも狭い幅で弾
性膜５０の厚さ方向の一部を除去した弾性膜除去部３５
０Ａを設けるようにし、圧電体能動部３２０の幅方向両
側の下電極膜６０を全て除去した以外、実施形態７と同
様である。
【０２１２】このような構成においても、上述の実施形
態と同様に、弾性膜除去部３５０Ａによって弾性膜５０
の圧縮応力の一部が開放され、振動板の初期撓み量を低
減することができる。さらに、振動板の初期撓み量の低
減と同時に、圧電体膜７０に引張り方向の力が付与され
る。これにより、圧電体膜７０の応力が、成膜時と同等
か若しくは引張り方向に強くすることができ、圧電特性
を実質的に向上することができる。
態と同様に、弾性膜除去部３５０Ａによって弾性膜５０
の圧縮応力の一部が開放され、振動板の初期撓み量を低
減することができる。さらに、振動板の初期撓み量の低
減と同時に、圧電体膜７０に引張り方向の力が付与され
る。これにより、圧電体膜７０の応力が、成膜時と同等
か若しくは引張り方向に強くすることができ、圧電特性
を実質的に向上することができる。
【０２１３】なお、本実施形態では、圧力発生室１２側
の弾性膜５０の幅方向略中央部に、弾性膜除去部３５０
Ａを設けるようにしたが、これに限定されず、例えば、
図２３に示すように、圧力発生室１２側の弾性膜５０の
幅方向両側に設けるようにしてもよい。
の弾性膜５０の幅方向略中央部に、弾性膜除去部３５０
Ａを設けるようにしたが、これに限定されず、例えば、
図２３に示すように、圧力発生室１２側の弾性膜５０の
幅方向両側に設けるようにしてもよい。
【０２１４】このような構成においても、上述の実施形
態と同様に、弾性膜５０の圧縮応力の一部が弾性膜除去
部３５０Ａによって開放され、振動板の初期撓み量を低
減することができ、圧電特性を実質的に向上することが
できる。
態と同様に、弾性膜５０の圧縮応力の一部が弾性膜除去
部３５０Ａによって開放され、振動板の初期撓み量を低
減することができ、圧電特性を実質的に向上することが
できる。
【０２１５】（実施形態１３）本実施形態は、下電極膜
６０と圧電体膜７０との間に、下電極膜６０とは実質的
に異なる材料からなる導電性膜６５をさらに設け、この
導電性膜６５を圧縮応力を有する膜とし、圧電体能動部
３２０の幅方向両側の導電性膜６５を除去して導電性膜
除去部３７０とした。また、弾性膜５０を、シリコン単
結晶基板からなる流路形成基板１０の表面を酸化させた
二酸化シリコン膜とした以外、実施形態１と同様であ
る。
６０と圧電体膜７０との間に、下電極膜６０とは実質的
に異なる材料からなる導電性膜６５をさらに設け、この
導電性膜６５を圧縮応力を有する膜とし、圧電体能動部
３２０の幅方向両側の導電性膜６５を除去して導電性膜
除去部３７０とした。また、弾性膜５０を、シリコン単
結晶基板からなる流路形成基板１０の表面を酸化させた
二酸化シリコン膜とした以外、実施形態１と同様であ
る。
【０２１６】ここで、本実施形態の圧電体能動部３２０
が受ける応力の状態を説明する。なお、図２４は、圧力
発生室１２をエッチングにより形成前後の各層が受ける
応力の状態を模式的に示した図である。
が受ける応力の状態を説明する。なお、図２４は、圧力
発生室１２をエッチングにより形成前後の各層が受ける
応力の状態を模式的に示した図である。
【０２１７】図２４（ａ）に示すように、圧電体膜７０
及び上電極膜８０等の各層を成膜した状態では、上電極
膜８０、圧電体膜７０及び下電極膜６０は、それぞれ流
路形成基板１０から引張応力σ1，σ2，σ3を受け、本
実施形態では、弾性膜５０及び導電性膜６５が、それぞ
れ圧縮応力σ4，σ5を受けている。そして、図２４
（ｂ）に示すように、圧電体能動部３２０をパターニン
グすると、上電極膜８０及び圧電体膜７０の引張応力σ
1，σ2の一部が開放され、導電性膜除去部３７０で導電
性膜６５の圧縮応力σ5の一部が開放される。次に、図
２４（ｃ）に示すように、圧電体能動部３２０の下方に
圧力発生室１２を形成しても、上電極膜８０及び圧電体
膜７０と、導電性膜除去部６５との流路形成基板１０か
ら受ける応力の向きが逆であるため、上電極膜８０及び
圧電体膜７０の引張応力σ1，σ2が開放される力と導電
性膜６５の圧縮応力σ5が開放される力とがつり合って
いると、下電極膜６０及び弾性膜５０からなる振動板の
撓みはほとんど発生しない。
及び上電極膜８０等の各層を成膜した状態では、上電極
膜８０、圧電体膜７０及び下電極膜６０は、それぞれ流
路形成基板１０から引張応力σ1，σ2，σ3を受け、本
実施形態では、弾性膜５０及び導電性膜６５が、それぞ
れ圧縮応力σ4，σ5を受けている。そして、図２４
（ｂ）に示すように、圧電体能動部３２０をパターニン
グすると、上電極膜８０及び圧電体膜７０の引張応力σ
1，σ2の一部が開放され、導電性膜除去部３７０で導電
性膜６５の圧縮応力σ5の一部が開放される。次に、図
２４（ｃ）に示すように、圧電体能動部３２０の下方に
圧力発生室１２を形成しても、上電極膜８０及び圧電体
膜７０と、導電性膜除去部６５との流路形成基板１０か
ら受ける応力の向きが逆であるため、上電極膜８０及び
圧電体膜７０の引張応力σ1，σ2が開放される力と導電
性膜６５の圧縮応力σ5が開放される力とがつり合って
いると、下電極膜６０及び弾性膜５０からなる振動板の
撓みはほとんど発生しない。
【０２１８】このような導電性膜６５としては、圧縮応
力を受ける膜であり、また、圧電体膜１４と反応性に乏
しい膜（好ましくは、ＰＺＴの鉛が拡散しないような
膜）であることが望ましい。これらの事情を考慮する
と、導電性膜１３は金属酸化膜であることが好ましく、
具体的には、酸化イリジウム、酸化レニウム、酸化ルテ
ニウムのうち何れか１つを主成分とする膜であることが
望ましい。
力を受ける膜であり、また、圧電体膜１４と反応性に乏
しい膜（好ましくは、ＰＺＴの鉛が拡散しないような
膜）であることが望ましい。これらの事情を考慮する
と、導電性膜１３は金属酸化膜であることが好ましく、
具体的には、酸化イリジウム、酸化レニウム、酸化ルテ
ニウムのうち何れか１つを主成分とする膜であることが
望ましい。
【０２１９】また、導電性膜６５の製造方法は、特に限
定されず、上述の実施形態と同様に、下電極膜６０を形
成後、例えば、ゾル−ゲル法によって成膜することがで
きる。また、その後、圧電体膜７０及び上電極膜８０を
成膜して、圧電体能動部３２０のパターニングと共に、
圧電体能動部３２０の幅方向両側の導電性膜６５をパタ
ーニングして導電性膜除去部３７０とすることによっ
て、本実施形態の構成となる。
定されず、上述の実施形態と同様に、下電極膜６０を形
成後、例えば、ゾル−ゲル法によって成膜することがで
きる。また、その後、圧電体膜７０及び上電極膜８０を
成膜して、圧電体能動部３２０のパターニングと共に、
圧電体能動部３２０の幅方向両側の導電性膜６５をパタ
ーニングして導電性膜除去部３７０とすることによっ
て、本実施形態の構成となる。
【０２２０】ここで、このような本実施形態のインクジ
ェット式記録ヘッドと従来のインクジェット式記録ヘッ
ドとの振動板の変位量の測定結果を以下に示す。
ェット式記録ヘッドと従来のインクジェット式記録ヘッ
ドとの振動板の変位量の測定結果を以下に示す。
【０２２１】本実施形態におけるインクジェット式記録
ヘッドの各層におけるパラメータは以下のものである。
上電極膜８０の材質は白金で、厚みは１００ｎｍであ
る。圧電体膜７０の圧電歪定数は１５０ｐＣ／Ｎで厚み
は１０００ｎｍである。上電極膜８０と圧電体膜７０の
幅は４０μｍである。導電性膜６５の材質は酸化イリジ
ウムであり、膜厚は０．７μｍである。下電極膜６０の
材質は白金であり、膜厚は０．２μｍである。弾性膜５
０の厚さは１．０μｍである。圧電体膜７０に印加され
る電圧は２５Ｖである。この条件下で弾性膜５０の最大
変位量は１９５ｎｍであった。
ヘッドの各層におけるパラメータは以下のものである。
上電極膜８０の材質は白金で、厚みは１００ｎｍであ
る。圧電体膜７０の圧電歪定数は１５０ｐＣ／Ｎで厚み
は１０００ｎｍである。上電極膜８０と圧電体膜７０の
幅は４０μｍである。導電性膜６５の材質は酸化イリジ
ウムであり、膜厚は０．７μｍである。下電極膜６０の
材質は白金であり、膜厚は０．２μｍである。弾性膜５
０の厚さは１．０μｍである。圧電体膜７０に印加され
る電圧は２５Ｖである。この条件下で弾性膜５０の最大
変位量は１９５ｎｍであった。
【０２２２】上記と同じ条件での従来技術（導電性膜６
５を設けない場合）ではコンプライアンスを同じにした
とき、最大変位量は１５０ｎｍであった。このように、
本実施形態の構成では従来技術と比べて３０％も大きな
変位を得られることがわかる。すなわち、振動板の初期
撓み量が確実に低減されている。
５を設けない場合）ではコンプライアンスを同じにした
とき、最大変位量は１５０ｎｍであった。このように、
本実施形態の構成では従来技術と比べて３０％も大きな
変位を得られることがわかる。すなわち、振動板の初期
撓み量が確実に低減されている。
【０２２３】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、上述の実施形態と同様に、振動板の初期撓み量を低
減でき、さらに、インクジェット式記録ヘッドの振動板
を駆動したときの耐久性が向上する。また、本実施形態
では、下電極膜６０と圧電体膜７０の間に導電性膜６５
を介在した構造であるため、インクジェット式記録ヘッ
ドの製造工程において、下電極膜６０が露出するまで導
電性膜６５をエッチングする場合には、導電性膜６５と
下電極膜６０のエッチング選択比の大きいエッチングガ
スを適当に選択すれば、制御性よくエッチング停止をす
ることができる。例えば、プラズマモニターを用いてエ
ッチングする場合には、エッチング終点制御が容易にな
る。従って、インクジェット式記録ヘッドの製造の歩留
まりが向上し、大量生産に好適なインクジェット式記録
ヘッドを提供することができるため、コストを下げるこ
とができる。
ば、上述の実施形態と同様に、振動板の初期撓み量を低
減でき、さらに、インクジェット式記録ヘッドの振動板
を駆動したときの耐久性が向上する。また、本実施形態
では、下電極膜６０と圧電体膜７０の間に導電性膜６５
を介在した構造であるため、インクジェット式記録ヘッ
ドの製造工程において、下電極膜６０が露出するまで導
電性膜６５をエッチングする場合には、導電性膜６５と
下電極膜６０のエッチング選択比の大きいエッチングガ
スを適当に選択すれば、制御性よくエッチング停止をす
ることができる。例えば、プラズマモニターを用いてエ
ッチングする場合には、エッチング終点制御が容易にな
る。従って、インクジェット式記録ヘッドの製造の歩留
まりが向上し、大量生産に好適なインクジェット式記録
ヘッドを提供することができるため、コストを下げるこ
とができる。
【０２２４】なお、本実施形態では、導電性膜６５を一
層で構成するようにしたが、これに限定されず、例え
ば、二層で構成するようにしてもよい。この場合には、
二層とも圧縮応力を有することが好ましいが、これに限
定されず、少なくとも上層が圧縮応力を有していればよ
い。
層で構成するようにしたが、これに限定されず、例え
ば、二層で構成するようにしてもよい。この場合には、
二層とも圧縮応力を有することが好ましいが、これに限
定されず、少なくとも上層が圧縮応力を有していればよ
い。
【０２２５】（実施形態１４）上述の各実施形態では、
圧力発生室１２形成後の振動板の状態を特に示していな
いが、各層の応力の状態を最適化することにより、振動
板を上に凸に変形した状態とすることができ、圧電特性
等をさらに向上することができる。
圧力発生室１２形成後の振動板の状態を特に示していな
いが、各層の応力の状態を最適化することにより、振動
板を上に凸に変形した状態とすることができ、圧電特性
等をさらに向上することができる。
【０２２６】また、何れかの層を圧縮膜として、その除
去部を設けた各実施形態において、弾性膜５０の腕部の
厚さ方向の一部を除去するようにしてもよい。このよう
な構成により、弾性膜５０は変形し易く、結果的に上に
凸になり易い。なお、このとき弾性膜５０は、圧縮応力
であっても引張り応力であってもよい。
去部を設けた各実施形態において、弾性膜５０の腕部の
厚さ方向の一部を除去するようにしてもよい。このよう
な構成により、弾性膜５０は変形し易く、結果的に上に
凸になり易い。なお、このとき弾性膜５０は、圧縮応力
であっても引張り応力であってもよい。
【０２２７】一例として、上電極膜８０及び弾性膜５０
が圧縮応力であり、弾性膜５０の腕部に弾性膜除去部３
５０を設けた例の圧電体能動部３２０の応力状態を図２
５に示す。
が圧縮応力であり、弾性膜５０の腕部に弾性膜除去部３
５０を設けた例の圧電体能動部３２０の応力状態を図２
５に示す。
【０２２８】図２５（ａ）に示すように、圧電体膜７０
及び上電極膜８０の各層を成膜した状態では、圧電体膜
７０及び下電極膜６０は、それぞれ流路形成基板１０か
ら引張応力σ2，σ3を受け、上電極膜８０及び弾性膜５
０は、それぞれ圧縮応力σ1，σ4を受けている。この上
電極膜８０の圧縮応力σ1の大きさは、本実施形態で
は、圧電体膜７０及び下電極膜６０の引張応力σ2，σ3
の大きさより大きい。また、膜全体の応力としても圧縮
方向に大きくなっている。そして、図２５（ｂ）に示す
ように、圧電体能動部３２０をパターニングすると、上
電極膜８０及び圧電体膜７０及び下電極膜６０の応力σ
1，σ2，σ3の一部が開放される。また、同時に、本実
施形態では、圧電体能動部３２０の幅方向両側の弾性膜
５０の一部を除去して弾性膜除去部３５０としているた
め、弾性膜５０の応力σ4の一部も開放される。次に、
図２５（ｃ）に示すように、圧電体能動部３２０の下方
に圧力発生室１２を形成しても、圧電体膜７０及び下電
極膜６０と上電極膜８０及び弾性膜５０との流路形成基
板１０から受ける応力の向きが逆であり、圧電体膜７０
及び下電極膜６０の引張応力σ2、σ3が開放される力よ
りも上電極膜８０の圧縮応力σ1及び弾性膜５０の圧縮
応力σ4の一部が開放される力の方が大きいため、弾性
膜５０からなる振動板が上に凸に変形する。
及び上電極膜８０の各層を成膜した状態では、圧電体膜
７０及び下電極膜６０は、それぞれ流路形成基板１０か
ら引張応力σ2，σ3を受け、上電極膜８０及び弾性膜５
０は、それぞれ圧縮応力σ1，σ4を受けている。この上
電極膜８０の圧縮応力σ1の大きさは、本実施形態で
は、圧電体膜７０及び下電極膜６０の引張応力σ2，σ3
の大きさより大きい。また、膜全体の応力としても圧縮
方向に大きくなっている。そして、図２５（ｂ）に示す
ように、圧電体能動部３２０をパターニングすると、上
電極膜８０及び圧電体膜７０及び下電極膜６０の応力σ
1，σ2，σ3の一部が開放される。また、同時に、本実
施形態では、圧電体能動部３２０の幅方向両側の弾性膜
５０の一部を除去して弾性膜除去部３５０としているた
め、弾性膜５０の応力σ4の一部も開放される。次に、
図２５（ｃ）に示すように、圧電体能動部３２０の下方
に圧力発生室１２を形成しても、圧電体膜７０及び下電
極膜６０と上電極膜８０及び弾性膜５０との流路形成基
板１０から受ける応力の向きが逆であり、圧電体膜７０
及び下電極膜６０の引張応力σ2、σ3が開放される力よ
りも上電極膜８０の圧縮応力σ1及び弾性膜５０の圧縮
応力σ4の一部が開放される力の方が大きいため、弾性
膜５０からなる振動板が上に凸に変形する。
【０２２９】このように、本実施形態では、上電極膜８
０に、所定以上の大きさの圧縮応力を付与するようにし
た。そのため、圧電体能動部３２０をパターニング及び
圧力発生室１２形成すると、上電極膜８０が引張方向の
応力を受けて（圧縮応力が開放されて）、圧電体膜７０
及び下電極膜６０の圧縮方向の応力と相殺され、さら
に、振動板を上に凸に変形させることができる。また、
特に、本実施形態では、圧電体能動部３２０の幅方向両
側の弾性膜５０に、厚さ方向の一部を除去した弾性膜除
去部３５０を形成したため、振動板のコンプライアンス
が向上し、振動板がより上に凸に変形しやすくなってい
る。したがって、圧電体能動部３２０の駆動による振動
板の変形量を著しく向上することができる。
０に、所定以上の大きさの圧縮応力を付与するようにし
た。そのため、圧電体能動部３２０をパターニング及び
圧力発生室１２形成すると、上電極膜８０が引張方向の
応力を受けて（圧縮応力が開放されて）、圧電体膜７０
及び下電極膜６０の圧縮方向の応力と相殺され、さら
に、振動板を上に凸に変形させることができる。また、
特に、本実施形態では、圧電体能動部３２０の幅方向両
側の弾性膜５０に、厚さ方向の一部を除去した弾性膜除
去部３５０を形成したため、振動板のコンプライアンス
が向上し、振動板がより上に凸に変形しやすくなってい
る。したがって、圧電体能動部３２０の駆動による振動
板の変形量を著しく向上することができる。
【０２３０】なお、本実施形態では、弾性膜５０及び上
電極膜８０が、圧縮応力を有する圧縮膜でとなっている
が、これに限定されず、少なくとも下電極膜６０、上電
極膜８０、又は下電極膜６０上に形成される導電膜６５
の何れかが圧縮膜であればよく、勿論、二者又は全てが
圧縮膜であってもよい。
電極膜８０が、圧縮応力を有する圧縮膜でとなっている
が、これに限定されず、少なくとも下電極膜６０、上電
極膜８０、又は下電極膜６０上に形成される導電膜６５
の何れかが圧縮膜であればよく、勿論、二者又は全てが
圧縮膜であってもよい。
【０２３１】（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。
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。
【０２３２】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。
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。
【０２３３】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。
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。
【０２３４】このように構成した実施形態の分解斜視図
を図２６、その流路の断面を図２７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。
を図２６、その流路の断面を図２７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。
【０２３５】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
４０Ａ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。
Ａとインク室側板４０Ａとを別部材とし、インク室側板
４０Ａ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。
【０２３６】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。
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。
【０２３７】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。
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。
【０２３８】また、圧電素子とリード電極との間に絶縁
体層を設けた例を説明したが、これに限定されず、例え
ば、絶縁体層を設けないで、各上電極に異方性導電膜を
熱溶着し、この異方性導電膜をリード電極と接続した
り、その他、ワイヤボンディング等の各種ボンディング
技術を用いて接続したりする構成としてもよい。
体層を設けた例を説明したが、これに限定されず、例え
ば、絶縁体層を設けないで、各上電極に異方性導電膜を
熱溶着し、この異方性導電膜をリード電極と接続した
り、その他、ワイヤボンディング等の各種ボンディング
技術を用いて接続したりする構成としてもよい。
【０２３９】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。
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。
【０２４０】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２８
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。
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２８
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。
【０２４１】図２８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。
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。
【０２４２】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。
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。
【０２４３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
流路形成基板の弾性膜側に、圧縮応力を有する膜を形成
し、その膜の振動板の腕部に対応する部分の少なくとも
一部を除去するようにしたので、圧縮応力の一部が開放
され、圧力発生室をパターニングしても、振動板の撓み
を低減することができる。また、振動板の撓みがほとん
ど発生しない場合には、圧電体膜の圧力発生室形成前の
圧電特性を維持、実質的に向上することができ、ヘッド
の変位効率を向上することができるという効果を奏す
る。
流路形成基板の弾性膜側に、圧縮応力を有する膜を形成
し、その膜の振動板の腕部に対応する部分の少なくとも
一部を除去するようにしたので、圧縮応力の一部が開放
され、圧力発生室をパターニングしても、振動板の撓み
を低減することができる。また、振動板の撓みがほとん
ど発生しない場合には、圧電体膜の圧力発生室形成前の
圧電特性を維持、実質的に向上することができ、ヘッド
の変位効率を向上することができるという効果を奏す
る。
【図１】本発明の一実施形態に係るインクジェット式記
録ヘッドの分解斜視図である。
録ヘッドの分解斜視図である。
【図２】本発明の実施形態１に係るインクジェット式記
録ヘッドを示す図であり、図１の平面図及び断面図であ
る。
録ヘッドを示す図であり、図１の平面図及び断面図であ
る。
【図３】図１の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。
図である。
【図６】実施形態１の圧電体能動部が圧力発生室形成時
に受ける応力の状態を示す断面図である。
に受ける応力の状態を示す断面図である。
【図７】従来の圧電体能動部が圧力発生室形成時に受け
る応力の状態を示す断面図である。
る応力の状態を示す断面図である。
【図８】圧電アクチュエータの駆動時に、振動板に加わ
る力と弾性変形量との関係を示すグラフである。
る力と弾性変形量との関係を示すグラフである。
【図９】本発明の実施形態２に係るインクジェット式記
録ヘッドの要部断面図である。
録ヘッドの要部断面図である。
【図１０】本発明の実施形態３に係るインクジェット式
記録ヘッドの要部断面図である。
記録ヘッドの要部断面図である。
【図１１】本発明の実施形態４に係るインクジェット式
記録ヘッドの要部断面図である。
記録ヘッドの要部断面図である。
【図１２】本発明の実施形態４に係るインクジェット式
記録ヘッドの変形例を示す要部断面図である。
記録ヘッドの変形例を示す要部断面図である。
【図１３】本発明の実施形態４に係るインクジェット式
記録ヘッドの変形例を示す要部平面図及び断面図であ
る。
記録ヘッドの変形例を示す要部平面図及び断面図であ
る。
【図１４】本発明の実施形態５に係るインクジェット式
記録ヘッドの断面図である。
記録ヘッドの断面図である。
【図１５】本発明の実施形態６に係るインクジェット式
記録ヘッドの断面図である。
記録ヘッドの断面図である。
【図１６】実施形態７の圧電体能動部が圧力発生室形成
時に受ける応力の状態を示す断面図である。
時に受ける応力の状態を示す断面図である。
【図１７】本発明の実施形態８に係るインクジェット式
記録ヘッドの要部断面図である。
記録ヘッドの要部断面図である。
【図１８】実施形態９の圧電体能動部が圧力発生室形成
時に受ける応力の状態を示す断面図である。
時に受ける応力の状態を示す断面図である。
【図１９】本発明の実施形態１０に係る上電極膜の製造
方法を示す断面図である。
方法を示す断面図である。
【図２０】本発明の実施形態１０に係る上電極膜の製造
方法の他の例を示す断面図である。
方法の他の例を示す断面図である。
【図２１】本発明の実施形態１１に係るインクジェット
式記録ヘッドの要部断面図である。
式記録ヘッドの要部断面図である。
【図２２】本発明の実施形態１２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。
式記録ヘッドの要部平面図及び断面図である。
【図２３】本発明の実施形態１２に係るインクジェット
式記録ヘッドの変形例を示す断面図である。
式記録ヘッドの変形例を示す断面図である。
【図２４】実施形態１３の圧電体能動部が圧力発生室形
成時に受ける応力の状態を示す断面図である。
成時に受ける応力の状態を示す断面図である。
【図２５】実施形態１４の圧電体能動部が圧力発生室形
成時に受ける応力の状態を示す断面図である。
成時に受ける応力の状態を示す断面図である。
【図２６】本発明の他の実施形態に係るインクジェット
式記録ヘッドを示す斜視図である。
式記録ヘッドを示す斜視図である。
【図２７】本発明の他の実施形態に係るインクジェット
式記録ヘッドを示す断面図である。
式記録ヘッドを示す断面図である。
【図２８】本発明の一実施形態に係るインクジェット式
記録装置の概略図である。
記録装置の概略図である。
１０ 流路形成基板 １２ 圧力発生室 ５０ 弾性膜 ６０ 下電極膜 ６５ 導電性膜 ７０ 圧電体膜 ８０ 上電極膜 ９０ 絶縁体層 １００ リード電極 ３００ 圧電素子 ３２０ 圧電体能動部 ３５０ 弾性膜除去部 ３６０ 下電極膜除去部 ３７０ 導電性膜除去部
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１１年１０月２５日（１９９９．１０．
２５）
２５）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００５３】本発明の第２３の態様は、第１〜２０の何
れかの態様において、前記下電極が前記圧縮膜からなる
ことを特徴とするインクジェット式記録ヘッドにある。
れかの態様において、前記下電極が前記圧縮膜からなる
ことを特徴とするインクジェット式記録ヘッドにある。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０７
【補正方法】変更
【補正内容】
【０１０７】本発明の第５０の態様は、第１〜４９の何
れかの態様において、前記振動板が、前記圧力発生室か
ら外側に向かって凸に撓んで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。
れかの態様において、前記振動板が、前記圧力発生室か
ら外側に向かって凸に撓んで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。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０８
【補正方法】変更
【補正内容】
【０１０８】かかる第５０の態様では、初期状態におい
て、振動板がインク吐出とは反対側に凸に撓んでいるの
で、インク吐出のための振動板の変形量が向上される。
て、振動板がインク吐出とは反対側に凸に撓んでいるの
で、インク吐出のための振動板の変形量が向上される。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２２５
【補正方法】変更
【補正内容】
【０２２５】（実施形態１４）上述の各実施形態では、
圧力発生室１２形成後の振動板の状態を特に示していな
いが、各層の応力の状態を最適化することにより、振動
板を上に（圧力発生室１２から外側に向かって）凸に撓
んだ状態とすることができ、圧電特性等をさらに向上す
ることができる。
圧力発生室１２形成後の振動板の状態を特に示していな
いが、各層の応力の状態を最適化することにより、振動
板を上に（圧力発生室１２から外側に向かって）凸に撓
んだ状態とすることができ、圧電特性等をさらに向上す
ることができる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２２６
【補正方法】変更
【補正内容】
【０２２６】また、何れかの層を圧縮膜として、その除
去部を設けた各実施形態において、弾性膜５０の腕部の
厚さ方向の一部を除去するようにしてもよい。このよう
な構成により、弾性膜５０は変形し易く、結果的に上に
（圧力発生室１２から外側に向かって）凸になり易い。
なお、このとき弾性膜５０は、圧縮応力であっても引張
り応力であってもよい。
去部を設けた各実施形態において、弾性膜５０の腕部の
厚さ方向の一部を除去するようにしてもよい。このよう
な構成により、弾性膜５０は変形し易く、結果的に上に
（圧力発生室１２から外側に向かって）凸になり易い。
なお、このとき弾性膜５０は、圧縮応力であっても引張
り応力であってもよい。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２２８
【補正方法】変更
【補正内容】
【０２２８】図２５（ａ）に示すように、圧電体膜７０
及び上電極膜８０の各層を成膜した状態では、圧電体膜
７０及び下電極膜６０は、それぞれ流路形成基板１０か
ら引張応力σ2，σ3を受け、上電極膜８０及び弾性膜５
０は、それぞれ圧縮応力σ1，σ4を受けている。この上
電極膜８０の圧縮応力σ1の大きさは、本実施形態で
は、圧電体膜７０及び下電極膜６０の引張応力σ2，σ3
の大きさより大きい。また、膜全体の応力としても圧縮
方向に大きくなっている。そして、図２５（ｂ）に示す
ように、圧電体能動部３２０をパターニングすると、上
電極膜８０及び圧電体膜７０及び下電極膜６０の応力σ
1，σ2，σ3の一部が開放される。また、同時に、本実
施形態では、圧電体能動部３２０の幅方向両側の弾性膜
５０の一部を除去して弾性膜除去部３５０としているた
め、弾性膜５０の応力σ4の一部も開放される。次に、
図２５（ｃ）に示すように、圧電体能動部３２０の下方
に圧力発生室１２を形成しても、圧電体膜７０及び下電
極膜６０と上電極膜８０及び弾性膜５０との流路形成基
板１０から受ける応力の向きが逆であり、圧電体膜７０
及び下電極膜６０の引張応力σ2、σ3が開放される力よ
りも上電極膜８０の圧縮応力σ1及び弾性膜５０の圧縮
応力σ4の一部が開放される力の方が大きいため、圧電
体能動部３２０が圧力発生室１２から圧電体層７０側に
凸に撓むと共に弾性膜５０からなる振動板が上に（圧力
発生室１２から外側に向かって）凸に撓む。
及び上電極膜８０の各層を成膜した状態では、圧電体膜
７０及び下電極膜６０は、それぞれ流路形成基板１０か
ら引張応力σ2，σ3を受け、上電極膜８０及び弾性膜５
０は、それぞれ圧縮応力σ1，σ4を受けている。この上
電極膜８０の圧縮応力σ1の大きさは、本実施形態で
は、圧電体膜７０及び下電極膜６０の引張応力σ2，σ3
の大きさより大きい。また、膜全体の応力としても圧縮
方向に大きくなっている。そして、図２５（ｂ）に示す
ように、圧電体能動部３２０をパターニングすると、上
電極膜８０及び圧電体膜７０及び下電極膜６０の応力σ
1，σ2，σ3の一部が開放される。また、同時に、本実
施形態では、圧電体能動部３２０の幅方向両側の弾性膜
５０の一部を除去して弾性膜除去部３５０としているた
め、弾性膜５０の応力σ4の一部も開放される。次に、
図２５（ｃ）に示すように、圧電体能動部３２０の下方
に圧力発生室１２を形成しても、圧電体膜７０及び下電
極膜６０と上電極膜８０及び弾性膜５０との流路形成基
板１０から受ける応力の向きが逆であり、圧電体膜７０
及び下電極膜６０の引張応力σ2、σ3が開放される力よ
りも上電極膜８０の圧縮応力σ1及び弾性膜５０の圧縮
応力σ4の一部が開放される力の方が大きいため、圧電
体能動部３２０が圧力発生室１２から圧電体層７０側に
凸に撓むと共に弾性膜５０からなる振動板が上に（圧力
発生室１２から外側に向かって）凸に撓む。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２２９
【補正方法】変更
【補正内容】
【０２２９】このように、本実施形態では、上電極膜８
０に、所定以上の大きさの圧縮応力を付与するようにし
た。そのため、圧電体能動部３２０をパターニング及び
圧力発生室１２形成すると、上電極膜８０が引張方向の
応力を受けて（圧縮応力が開放されて）、圧電体膜７０
及び下電極膜６０の圧縮方向の応力と相殺され、さら
に、振動板を上に（圧力発生室１２から外側に向かっ
て）凸に撓ませることができる。また、特に、本実施形
態では、圧電体能動部３２０の幅方向両側の弾性膜５０
に、厚さ方向の一部を除去した弾性膜除去部３５０を形
成したため、振動板のコンプライアンスが向上し、振動
板がより上に（圧力発生室１２から外側に向かって）凸
に撓みやすくなっている。したがって、圧電体能動部３
２０の駆動による振動板の変形量を著しく向上すること
ができる。
０に、所定以上の大きさの圧縮応力を付与するようにし
た。そのため、圧電体能動部３２０をパターニング及び
圧力発生室１２形成すると、上電極膜８０が引張方向の
応力を受けて（圧縮応力が開放されて）、圧電体膜７０
及び下電極膜６０の圧縮方向の応力と相殺され、さら
に、振動板を上に（圧力発生室１２から外側に向かっ
て）凸に撓ませることができる。また、特に、本実施形
態では、圧電体能動部３２０の幅方向両側の弾性膜５０
に、厚さ方向の一部を除去した弾性膜除去部３５０を形
成したため、振動板のコンプライアンスが向上し、振動
板がより上に（圧力発生室１２から外側に向かって）凸
に撓みやすくなっている。したがって、圧電体能動部３
２０の駆動による振動板の変形量を著しく向上すること
ができる。
フロントページの続き (31)優先権主張番号 特願平10−159354 (32)優先日 平成10年６月８日(1998．6．8) (33)優先権主張国 日本（ＪＰ） (31)優先権主張番号 特願平10−207004 (32)優先日 平成10年７月22日(1998．7．22) (33)優先権主張国 日本（ＪＰ） (72)発明者 矢崎 士郎 長野県諏訪市大和３丁目３番５号 セイコ ーエプソン株式会社内 Ｆターム(参考） 2C057 AF51 AF93 AG12 AG42 AG44 AG52 AG53 AG55 AP02 AP14 AP31 AP34 AP51 AP75 AQ02 BA05 BA14
Claims (55)
- 【請求項１】 ノズル開口に連通する圧力発生室が画成
される流路形成基板と、該流路形成基板の一方面に振動
板を介して設けられ且つ少なくとも下電極、圧電体層及
び上電極を有する圧電素子とを具備するインクジェット
式記録ヘッドにおいて、 前記圧電体層と共に積層される少なくとも一層が圧縮応
力を有する圧縮膜であり、当該圧縮膜は、前記圧力発生
室に対向する領域の少なくとも一部で厚さ方向の少なく
とも一部が除去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。 - 【請求項２】 請求項１において、前記圧縮膜は、前記
圧力発生室に対向する領域で且つ前記圧電体層以外の領
域でその厚さ方向の少なくとも一部が除去されているこ
とを特徴とするインクジェット式記録ヘッド。 - 【請求項３】 請求項１又は２において、前記圧縮膜
は、前記圧電素子の幅方向両側で前記圧力発生室の縁部
に沿った部分のみで厚さ方向の少なくとも一部が除去さ
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。 - 【請求項４】 請求項１〜３の何れかにおいて、前記圧
縮膜が、前記下電極と前記圧電体層との間に設けられて
前記下電極とは実質的に異なる材質からなる導電性膜で
あることを特徴とするインクジェット式記録ヘッド。 - 【請求項５】 請求項４において、前記導電性膜が、金
属酸化膜であることを特徴とするインクジェット式記録
ヘッド。 - 【請求項６】 請求項４において、前記導電性膜が、前
記圧電体層に含まれる鉛の拡散を防止する材質から構成
される膜であることを特徴とするインクジェット式記録
ヘッド。 - 【請求項７】 請求項４において、前記導電性膜が、イ
リジウム、酸化イリジウム、酸化レニウム及び酸化ルテ
ニウムからなる群から選択される材質からなることを特
徴とするインクジェット式記録ヘッド。 - 【請求項８】 請求項４において、前記導電性膜は、前
記下電極上に形成される第１の導電性膜と、この第１の
導電性膜上に形成された第２の導電性膜とを含み、少な
くとも前記第１の導電性膜が前記下電極とは異なる材質
からなる膜であることを特徴とするインクジェット式記
録ヘッド。 - 【請求項９】 請求項８において、前記第２の導電性膜
が、白金、イリジウムのうち何れか１つを主成分とする
膜であることを特徴とするインクジェット式記録ヘッ
ド。 - 【請求項１０】 請求項８又は９において、前記第１の
導電性膜が、金属酸化膜であることを特徴とするインク
ジェット式記録ヘッド。 - 【請求項１１】 請求項８〜１０の何れかにおいて、前
記第１の導電性膜が前記圧電体層に含まれる鉛の拡散を
防止する材質から構成される膜であることを特徴とする
インクジェット式記録ヘッド。 - 【請求項１２】 請求項８〜１１の何れかにおいて、前
記第１の導電性の膜が酸化イリジウム、酸化レニウム、
酸化ルテニウムのうち何れか１つを主成分とすることを
特徴とするインクジェット式記録ヘッド。 - 【請求項１３】 請求項１〜１２の何れかにおいて、前
記圧縮膜が、前記振動板の少なくとも一部を構成する弾
性膜の少なくとも一部を構成することを特徴とするイン
クジェット式記録ヘッド。 - 【請求項１４】 請求項１３において、前記弾性膜を構
成する圧縮膜の少なくとも残留部分が多結晶体からなる
ことを特徴とするインクジェット式記録ヘッド。 - 【請求項１５】 請求項１３又は１４において、前記弾
性膜が、前記圧縮膜のみからなることを特徴とするイン
クジェット式記録ヘッド。 - 【請求項１６】 請求項１３又は１４において、前記弾
性膜が、複数層の膜からなり、その少なくとも最上層が
前記圧縮膜であることを特徴とするインクジェット式記
録ヘッド。 - 【請求項１７】 請求項１３〜１６の何れかにおいて、
前記弾性膜を構成する前記圧縮膜が、金属酸化物からな
ることを特徴とするインクジェット式記録ヘッド。 - 【請求項１８】 請求項１７において、前記圧縮膜が酸
化ジルコニウム又は酸化ハフニウムからなり、当該圧縮
膜の結晶構造が単斜晶系であることを特徴とするインク
ジェット式記録ヘッド。 - 【請求項１９】 請求項１６〜１８の何れかにおいて、
前記圧縮膜の下層は、当該圧縮膜とはエッチング特性が
異なって選択的にエッチングされない材料からなる層で
あることを特徴とするインクジェット式記録ヘッド。 - 【請求項２０】 請求項１８において、前記圧縮膜の下
層の選択的にエッチングされない膜が、金属、安定化も
しくは部分安定化酸化ジルコニウム及び安定化もしくは
部分安定化酸化ハフニウム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。 - 【請求項２１】 請求項１３〜２０の何れかにおいて、
前記下電極が、引張応力を有する膜からなり、当該下電
極の厚さが、少なくとも一部が除去された部分の前記圧
縮膜の厚さより薄いことを特徴とするインクジェット式
記録ヘッド。 - 【請求項２２】 請求項１６〜２１の何れかにおいて、
前記弾性膜は、前記前記圧力発生室側に、二酸化シリコ
ン膜又はボロンドープシリコン膜を含むことを特徴とす
るインクジェット式記録ヘッド。 - 【請求項２３】 請求項１〜２２の何れかにおいて、前
記下電極が前記圧縮膜からなることを特徴とするインク
ジェット式記録ヘッド。 - 【請求項２４】 請求項２３において、前記下電極が金
属材料からなることを特徴とするインクジェット式記録
ヘッド。 - 【請求項２５】 請求項２３において、前記下電極が、
金属酸化物からなることを特徴とするインクジェット式
記録ヘッド。 - 【請求項２６】 請求項２３において、前記下電極が金
属窒化物からなることを特徴とするインクジェット式記
録ヘッド。 - 【請求項２７】 請求項２３〜２６の何れかにおいて、
前記圧電体層の幅方向両側の前記下電極が完全に除去さ
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。 - 【請求項２８】 請求項１〜２７の何れかにおいて、前
記上電極は、前記圧縮膜で構成され、且つ前記圧電体層
と共にパターニング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。 - 【請求項２９】 請求項２８において、前記圧縮膜から
なる前記上電極は、少なくとも前記圧電素子をパターニ
ング後に圧縮応力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。 - 【請求項３０】 請求項２９において、前記上電極の主
成分が、金属材料からなることを特徴とするインクジェ
ット式記録ヘッド。 - 【請求項３１】 請求項３０において、前記圧縮膜から
なる前記上電極は、スパッタ法で形成され、且つ前記金
属材料中に所定のガスが添加されることにより圧縮応力
となっていることを特徴とするインクジェット式記録ヘ
ッド。 - 【請求項３２】 請求項３１において、前記ガスは、ヘ
リウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン及び
ラドンの群から選択される不活性ガスであることを特徴
とするインクジェット式記録ヘッド。 - 【請求項３３】 請求項３０において、前記圧縮膜から
なる前記上電極は、前記金属材料に、異なる成分の金
属、半金属、半導体及び絶縁体からなる群から選択され
る少なくとも一種の添加物が添加されることにより圧縮
応力となっていることを特徴とするインクジェット式記
録ヘッド。 - 【請求項３４】 請求項３３において、前記添加物が、
イオン打ち込みにより前記上電極に添加されることを特
徴とするインクジェット式記録ヘッド。 - 【請求項３５】 請求項３３において、前記添加物が、
前記上電極上に設けられた層からの固相拡散により前記
上電極に添加されることを特徴とするインクジェット式
記録ヘッド。 - 【請求項３６】 請求項３５において、前記固相拡散
は、不活性ガス又は真空下で加熱することにより行われ
ることを特徴とするインクジェット式記録ヘッド。 - 【請求項３７】 請求項２８又は２９において、前記上
電極は、前記圧電体層の表面に形成される第１の電極
と、この第１の電極上に積層される第２の電極とを有
し、当該第２の電極は、金属酸化物又は金属窒化物から
なる膜であることを特徴とするインクジェット式記録ヘ
ッド。 - 【請求項３８】 請求項３７において、前記第１の電極
の主成分が、金属材料からなることを特徴とするインク
ジェット式記録ヘッド。 - 【請求項３９】 請求項２４〜３８の何れかにおいて、
前記金属材料は、白金、パラジウム、イリジウム、ロジ
ウム、オスミウム、ルテニウム及びレニウム並びにこれ
らの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。 - 【請求項４０】 請求項１７〜３９の何れかにおいて、
前記金属酸化物が、酸化ルテニウム、酸化インジウム
錫、酸化カドミウムインジウム、酸化錫、酸化マンガ
ン、酸化レニウム、酸化イリジウム、酸化ストロンチウ
ムルテニウム、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化チタ
ン、酸化ジルコニウム、酸化タンタル、酸化ハフニウ
ム、酸化オスミウム、酸化ロジウム、酸化パラジウム及
び酸化モリブデン、並びにこれらの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。 - 【請求項４１】 請求項２６〜３９の何れかにおいて、
前記金属窒化物が、窒化チタン、窒化ニオブ、窒化ジル
コニウム、窒化タングステン、窒化ハフニウム、窒化モ
リブデン、窒化タンタル、窒化クロム及び窒化バナジウ
ム、並びにこれらの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。 - 【請求項４２】 請求項４０又は４１において、前記金
属酸化物及び前記金属窒化物で形成される層は、成膜後
に酸化又は窒化することにより形成されることを特徴と
するインクジェット式記録ヘッド。 - 【請求項４３】 請求項１〜４２の何れかにおいて、前
記振動板の少なくとも一部を構成する前記弾性膜は、前
記圧力発生室に対向する領域で且つ前記圧電体層以外の
領域でその厚さ方向の少なくとも一部が除去されている
ことを特徴とするインクジェット式記録ヘッド。 - 【請求項４４】 請求項４３において、前記弾性膜は、
前記圧電素子の幅方向両側で前記圧力発生室の縁部に沿
った部分のみで厚さ方向の少なくとも一部が除去されて
いることを特徴とするインクジェット式記録ヘッド。 - 【請求項４５】 請求項４３又は４４において、前記圧
電素子は、前記弾性膜上に当該弾性膜の少なくとも一部
が除去された部分まで亘るように形成されていることを
特徴とするインクジェット式記録ヘッド。 - 【請求項４６】 請求項４５において、前記圧電素子を
構成する前記圧電体層の厚さが、略一様であることを特
徴とするインクジェット式記録ヘッド。 - 【請求項４７】 請求項４５において、前記圧電素子を
構成する前記圧電体層の前記弾性膜の一部が除去された
部分まで延設された端部の厚さが、他の部分より厚いこ
とを特徴とするインクジェット式記録ヘッド。 - 【請求項４８】 請求項４３〜４７の何れかにおいて、
前記圧電体層の少なくとも一部は、前記圧力発生室に対
向する領域に亘って形成され、前記圧電素子は、前記上
電極のみ又は前記上電極及び前記圧電体層の厚さ方向の
一部をパターニングすることにより形成されていること
を特徴とするインクジェット式記録ヘッド。 - 【請求項４９】 請求項４３〜４８の何れかにおいて、
前記下電極は、前記圧電素子に対向する領域とそれ以外
の領域とで一様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。 - 【請求項５０】 請求項１〜４９の何れかにおいて、前
記振動板が、前記圧力発生室から外側に向かって凸に変
形していることを特徴とするインクジェット式記録ヘッ
ド。 - 【請求項５１】 請求項１〜５０の何れかにおいて、前
記圧電素子に駆動力が負荷される際の前記圧電体層の応
力が、前記圧電体層の成膜時の応力と同等か又は引張り
方向に大きいことを特徴とするインクジェット式記録ヘ
ッド。 - 【請求項５２】 請求項５１において、前記圧力発生室
に対向する領域の前記圧電素子が、前記圧力発生室を形
成したときに前記圧電体層側に凸に撓んでいることを特
徴とするインクジェット式記録ヘッド。 - 【請求項５３】 請求項５１又は５２において、前記振
動板の膜張力は、前記圧力発生室に対向する領域内の前
記圧電素子に対向する部分の膜張力が、当該圧電素子に
対向する領域以外の膜張力よりも、相対的に圧縮側に小
さいことを特徴とするインクジェット式記録ヘッド。 - 【請求項５４】 請求項１〜５３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、前記圧電素子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。 - 【請求項５５】 請求項１〜５４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。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10312368A JP3019845B1 (ja) | 1997-11-25 | 1998-11-02 | 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 |
| EP98122306A EP0919383B8 (en) | 1997-11-25 | 1998-11-24 | Ink jet recording head and ink jet recorder |
| EP03007311A EP1321295B1 (en) | 1997-11-25 | 1998-11-24 | Ink jet recording head and ink jet recorder |
| DE69834214T DE69834214T2 (de) | 1997-11-25 | 1998-11-24 | Tintenstrahldruckkopf und Tintenstrahlaufzeichnungsgerät |
| DE69829256T DE69829256T2 (de) | 1997-11-25 | 1998-11-24 | Tinstrahlaufzeichnungskopf und -gerät |
| US09/199,816 US7101026B2 (en) | 1997-11-25 | 1998-11-25 | Ink jet recording head and ink jet recorder having a compression film with a compressive stress and removal part incorporated therein |
| US11/430,893 US7651201B2 (en) | 1997-11-25 | 2006-05-10 | Ink jet recording head and ink jet recorder |
Applications Claiming Priority (11)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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