JP2000238263A - 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】 振動板の強度及び剛性を向上すると共に排除
体積効率を向上することのでき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、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６
０、圧電体層７０及び上電極８０を有する圧電素子３０
０を具備するインクジェット式記録ヘッドにおいて、振
動板が、少なくともその一部にダイヤモンド薄膜又はダ
イヤモンドライクカーボン薄膜から選択される何れか一
方を含むことにより、振動板の強度及び剛性が向上す
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、この振動板を介して圧電素子を設けて、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ュ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。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような構造では、一般に、振動板の一部として、例え
ば、二酸化シリコン膜や二酸化ジルコニウム、又はプラ
チナ、イリジウム等の金属膜が用いられているため、圧
電素子の駆動による繰り返し変位によって疲労して振動
板に塑性変形が生じてしまい、排除体積効率が低下する
等の問題がある。また、振動板として、例えば、脆性材
料を用いると、組立時及び駆動時に破断等が発生してし
まうという問題がある。

【０００８】本発明は、このような事情に鑑み、振動板
の強度及び剛性を向上すると共に排除体積効率を向上す
ることのでき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、前記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を具備するインクジェ
ット式記録ヘッドにおいて、前記振動板が、少なくとも
その一部にダイヤモンド薄膜及びダイヤモンドライクカ
ーボン薄膜から選択される何れか一方を含むことを特徴
とするインクジェット式記録ヘッドにある。

【００１０】かかる第１の態様では、ダイヤモンド薄膜
又はダイヤモンドライクカーボン薄膜によって振動板の
強度及び剛性が向上し、振動板の破壊や変形による劣化
が防止される。

【００１１】本発明の第２の態様は、第１の態様におい
て、前記振動板が、前記ダイヤモンド薄膜又は前記ダイ
ヤモンドライクカーボン薄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。

【００１２】かかる第２の態様では、振動板の膜厚を薄
くすることができ、圧電素子の駆動による排除体積効率
が向上される。

【００１３】本発明の第３の態様は、第１又は２の態様
において、前記ダイヤモンド薄膜又は前記ダイヤモンド
ライクカーボン薄膜が、ボロンドープされると共に前記
下電極を兼ね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、振動板の膜厚をさ
らに薄くすることができ、圧電素子の駆動による排除体
積効率がさらに向上される。

【００１５】本発明の第４の態様において、前記１〜３
の何れかの態様において、前記ダイヤモンド薄膜又は前
記ダイヤモンドライクカーボン薄膜が、ドライプロセス
により成膜された薄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、ダイヤモンド薄膜
又はダイヤモンドライクカーボン薄膜を比較的容易に形
成することができる。

【００１７】本発明の第５の態様は、第１〜４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。

【００１８】かかる第５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。

【００１９】本発明の第６の態様は、第１〜５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。

【００２０】かかる第６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。

【００２１】

【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。

【００２２】（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、その平面図及び１つの圧力発生室の長
手方向における断面図である。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】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。

【００２６】ここで、異方性エッチングは、シリコン単
結晶基板を水酸化カリウム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（１
１１）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（１１１）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１／１８０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
（１１１）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。

【００２７】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。

【００２８】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。

【００２９】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。

【００３０】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。

【００３１】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。

【００３２】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。

【００３３】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。

【００３４】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０．１μｍ
の剛性膜５５と、厚さが例えば、約０．１μｍ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３００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１
２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、本実施形態では、弾性膜５０、剛性膜５５及び下電
極膜６０が振動板として作用する。

【００３５】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等を形成するプロセ
スを図４及び図５を参照しながら説明する。

【００３６】まず、図４（ａ）に示すように、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。

【００３７】次に、図４（ｂ）に示すように、剛性膜５
５を形成する。この剛性膜５５は、ダイヤモンド薄膜又
はダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）薄膜であり、
例えば、本実施形態では、ダイヤモンド薄膜とした。ま
た、このダイヤモンド薄膜の形成方法としては、ダイヤ
モンドをドライプロセスによって成膜することが好まし
く、例えば、化学気相成長法（ＣＶＤ法）又はエピタキ
シャル成長法等を用いることができ、本実施形態では、
ＣＶＤ法を用いた。

【００３８】次に、図４（ｃ）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６００〜１０
００℃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
金が好適である。

【００３９】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。

【００４０】さらに、ゾル−ゲル法又はスパッタリング
法等によりチタン酸ジルコン酸鉛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。

【００４１】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、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により成膜している。

【００４２】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。

【００４３】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のみをエッチングして圧電体能動部３２
０のパターニングを行う。

【００４４】以上説明したように、下電極膜６０の全体
のパターンを形成後、圧電体能動部３２０をパターニン
グすることによりパターニングが完了する。

【００４５】以上のように、下電極膜６０等をパターニ
ングした後には、好ましくは、各上電極膜８０の上面の
少なくとも周縁及び圧電体膜７０の側面を覆うように電
気絶縁性を備えた絶縁体層９０を形成する（図１参
照）。

【００４６】そして、絶縁体層９０の各圧電体能動部３
２０の一端部に対応する部分の上面を覆う部分の一部に
は後述するリード電極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が形成
されている。そして、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が形成されている。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されてい
る。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に対向する位置に設けられている
が、例えば、圧電体膜７０及び上電極膜８０を圧力発生
室１２の周壁上まで延設して、この周壁に対向する位置
にコンタクトホール９０ａを設けるようにしてもよい。

【００４７】このような絶縁体層の形成プロセスを図６
に示す。

【００４８】まず、図６（ａ）に示すように、上電極膜
８０の周縁部及び圧電体膜７０の側面を覆うように絶縁
体層９０を形成する。この絶縁体層９０の材料は、本実
施形態ではネガ型の感光性ポリイミドを用いている。

【００４９】次に、図６（ｂ）に示すように、絶縁体層
９０をパターニングすることにより、各圧力発生室１２
のインク供給側の端部近傍に対応する部分にコンタクト
ホール９０ａを形成する。このコンタクトホール９０ａ
は、リード電極１００と上電極膜８０とを接続するため
のものである。

【００５０】以上が膜形成プロセスである。このように
して膜形成を行った後、図６（ｃ）に示すように、前述
したアルカリ溶液によるシリコン単結晶基板の異方性エ
ッチングを行い、圧力発生室１２等を形成する。

【００５１】なお、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。

【００５２】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、剛性膜５５、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。

【００５３】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。

【００５４】図７（ａ）及び（ｂ）に示すように、下電
極膜６０、圧電体膜７０および上電極膜８０からなる圧
電素子３００は、本実施形態では、圧力発生室１２に対
向する領域内に設けられて圧電体能動部３２０となって
いる。また、圧電体能動部３２０の長手方向端部近傍に
は、圧電体能動部３２０上に設けられている絶縁体層９
０のコンタクトホール９０ａを介して上電極膜８０とリ
ード電極１００とが接続されている。

【００５５】また、このように形成された圧電体能動部
３２０の一方の電極である下電極膜６０と弾性膜６０と
の間には、本実施形態では、ダイヤモンドの薄膜である
剛性膜５５が全面に亘って形成されており、これら弾性
膜５０、剛性膜５５及び下電極膜６０が振動板として作
用する。

【００５６】このような振動板の一部となる剛性膜５５
に用いられるダイヤモンドは、モース硬度１０という極
めて高硬度であるという特性を有するため、本実施形態
のように、弾性膜５０上に剛性膜５５を設けることによ
り、振動板の剛性を著しく向上することができる。した
がって、振動板の破壊や、繰り返し変位による劣化等を
防止することができ、ヘッドの信頼性を向上することが
できる。また、剛性膜５５を設けることにより振動板の
剛性が向上すると共に、振動板のヤング率が現状の１０
倍程度に向上する。したがって、振動板の厚さを薄くす
ることができ、排除体積効率の向上を図ることができ、
インク吐出特性が向上する。

【００５７】さらに、ダイヤモンドは、他の材料と比べ
て極めて熱伝導率が大きいという特性を有し、例えば、
シリコンの熱伝導率が約１．５（Ｗ／ｃｍ・Ｋ）である
のに対し、ダイヤモンドの熱伝導率は、約２０（Ｗ／ｃ
ｍ・Ｋ）である。したがって、圧電素子３００を駆動す
る際に発生する熱をこの剛性膜５５によって効率よく放
熱することができ、ヘッドの耐久性を向上することがで
きる。

【００５８】なお、本実施形態では、剛性膜５５をダイ
ヤモンド薄膜としたが、例えば、ダイヤモンドライクカ
ーボン（ＤＬＣ）薄膜としてもよい。このダイヤモンド
ライクカーボン薄膜は、ダイヤモンド薄膜に近い特性を
有するため、上述と同様の効果を得ることができる。ま
た、ダイヤモンドライクカーボン薄膜の形成方法は、特
に限定されないが、例えば、プラズマＣＶＤ又はレーザ
アブレーション法等によって形成することができる。

【００５９】（実施形態２）図８は、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。

【００６０】実施形態１では剛性膜５５上に下電極膜６
０を全面に亘って形成するようにしたが、これに対し本
実施形態は、下電極膜６０を各圧電素子３００毎にパタ
ーニングするようにした例である。

【００６１】図８に示すように、本実施形態では、圧電
素子３００は、基本的には圧力発生室１２に対向する領
域にパターニングされ、圧電体膜７０及び上電極膜８０
が圧力発生室１２の長手方向一端部から周壁上に延設さ
れており、上電極膜８０はリード電極を介することなく
その端部近傍で外部配線と接続されている。一方、下電
極膜６０は、各圧力発生室１２の圧電体膜７０及び上電
極膜８０の延設方向とは反対側の端部から周壁上まで延
設され、この周壁上で各圧電素子３００から延設された
下電極膜６０が連結されて各圧電素子３００の共通電極
となっている。

【００６２】このように、少なくとも圧電体能動部３２
０の幅方向両側の下電極膜６０を除去することにより、
圧電素子３００の駆動による振動板の変位量を増加させ
ることができ、排除体積効率をさらに向上することがで
きる。

【００６３】（実施形態３）図９は、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断面図である。

【００６４】本実施形態は、剛性膜５５Ａが弾性膜５０
を兼ねるようにした例であり、図９に示すように、剛性
膜５５Ａを流路形成基板１０上に、直接形成するように
した以外は、実施形態１と同様である。

【００６５】また、このような本実施形態の剛性膜５５
Ａは、振動板が所定の耐久性を保持できる程度に薄く形
成することが好ましく、例えば、本実施形態では、約
０．５μｍの厚さで形成した。

【００６６】これにより、振動板の耐久性を保持し、且
つ圧電素子３００の駆動による変位量が増加して排除体
積効率を向上することができ、インク吐出特性の向上及
びヘッドの信頼性を向上することができる。

【００６７】（実施形態４）図１０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。

【００６８】本実施形態は、剛性膜５５Ｂにボロンドー
プすることにより導電性を付与し、剛性膜５５Ｂが弾性
膜５０及び下電極膜６０を兼ねるようにした例であり、
図１０に示すように、剛性膜５５Ｂ上に、直接、圧電体
膜７０及び上電極膜８０が形成されている以外の構は、
実施形態１と同様である。

【００６９】このように、本実施形態では、剛性膜５５
Ｂに導電性を付与し下電極膜６０を兼ねるようにしたの
で、振動板の厚さをさらに薄くすることができ、インク
吐出特性を向上することができる。また、ヘッドを構成
する薄膜の積層枚数が少なくなるため、製造工程が簡略
化でき製造効率が向上する。

【００７０】（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。

【００７１】例えば、上述の実施形態では、振動板がダ
イヤモンド薄膜又はダイヤモンドライクカーボン薄膜を
一層含む例を説明したが、これに限定されず、例えば、
二層以上含むようにしてもよい。この場合、振動板がダ
イヤモンド薄膜及びダイヤモンドライクカーボン薄膜の
両方を含むようにしてもよいし、何れか一方の薄膜の間
に別の層を介して二層以上含むようにしてもよい。

【００７２】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。

【００７３】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。

【００７４】このように構成した実施形態の分解斜視図
を図１１、その流路の断面を図１２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。

【００７５】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。

【００７６】勿論、以上説明した各実施形態は、適宜組
み合わせて実施することにより、より一層の効果を奏す
るものであることは言うまでもない。

【００７７】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、又は結晶成長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。

【００７８】また、圧電素子とリード電極との間に絶縁
体層を設けた例等を説明したが、これらに限定されず、
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。

【００７９】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。

【００８０】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１３
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。

【００８１】図１３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。

【００８２】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３に沿
ってプラテン８が設けられている。このプラテン８は図
示しない紙送りモータの駆動力により回転できるように
なっており、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。

【００８３】

【発明の効果】以上説明したように本発明では、振動板
の少なくとも一部にダイヤモンド薄膜又はダイヤモンド
ライクカーボン薄膜を設けるようにしたので、振動板の
強度及び剛性が著しく向上し、振動板の破壊及び劣化を
防止することができる。また、振動板の厚さを薄くする
ことができ、排除体積効率を向上することができる。ま
た、剛性膜として用いられるダイヤモンド及びダイヤモ
ンドライクカーボンは、熱伝導率が極めて大きいため、
圧電素子の駆動の際に発生する熱を効率よく放熱するこ
とができ、ヘッドの信頼性及び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に係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。

【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に係る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である。

【図８】本発明の実施形態２に係るインクジェット式記
録ヘッドの要部を示す平面図及び断面図である。

【図９】本発明の実施形態３に係るインクジェット式記
録ヘッドの要部を示す断面図である。

【図１０】本発明の実施形態４に係るインクジェット式
記録ヘッドの要部を示す断面図である。

【図１１】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分解斜視図である。

【図１２】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。

【図１３】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。

【符号の説明】

１０ 流路形成基板 １１ ノズル開口 １２ 圧力発生室 ５０ 弾性膜 ５５ 剛性膜 ６０ 下電極膜 ７０ 圧電体膜 ８０ 上電極膜 ３００ 圧電素子 ３２０ 圧電体能動部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2C057 AF03 AF37 AF65 AF93 AG12 AG44 AG55 AG92 AG93 AG94 AP02 AP34 AP58 AQ02 BA04 BA14

Claims (6)

【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が画成
   される流路形成基板と、前記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を具備するインクジェット
   式記録ヘッドにおいて、 前記振動板が、少なくともその一部にダイヤモンド薄膜
   及びダイヤモンドライクカーボン薄膜から選択される少
   なくとも一方を含む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、前記振動板が、前記
   ダイヤモンド薄膜又は前記ダイヤモンドライクカーボン
   薄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。
3. 【請求項３】 請求項１又は２において、前記ダイヤモ
   ンド薄膜又は前記ダイヤモンドライクカーボン薄膜が、
   ボロンドープされると共に前記下電極を兼ねていること
   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、前記ダ
   イヤモンド薄膜又は前記ダイヤモンドライクカーボン薄
   膜が、ドライプロセスにより成膜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１〜４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。
6. 【請求項６】 請求項１〜５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。