JP2001071489A

JP2001071489A - インクジェット式記録ヘッド及びその製造方法並びにインクジェット式記録装置

Info

Publication number: JP2001071489A
Application number: JP24807099A
Authority: JP
Inventors: Akira Matsuzawa; 明松沢
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1999-09-01
Filing date: 1999-09-01
Publication date: 2001-03-21

Abstract

(57)【要約】【課題】クロストークの発生が防止されると共に圧力
発生室を高密度に配設することのできるインクジェット
式記録ヘッド及びその製造方法並びにインクジェット式
記録装置を提供する。【解決手段】ノズル開口１１に連通する圧力発生室１
２と、この圧力発生室１２の少なくとも一部を構成する
弾性板５０上に設けられた下電極６０、該下電極６０上
に設けられた圧電体層７０及び該圧電体層７０の表面に
設けられた上電極８０からなる圧電素子３００とを備え
たインクジェット式記録ヘッドにおいて、基板１０上に
設けられた少なくとも前記弾性板５０で前記圧力発生室
１２を形成しており、前記基板１０には前記圧力発生室
１２と前記ノズル開口１１とを連通する流路１３を設け
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に弾性板を介
して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その製
造方法並びに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、圧力発
生室を高密度で配列した場合、各圧力発生室間の隔壁の
厚さが薄くなることによって隔壁の剛性が不足し、各圧
力発生室間のクロストークが発生するという問題があ
る。

【０００８】また、縦振動モードの圧電アクチュエータ
では、圧力発生室の振動板側に幅広部を設け、それ以外
の部分の圧力発生室の幅を小さくして隔壁の厚さを大き
くする構造が考えられているが、この場合には、圧力発
生室の幅広部の加工や貼り合わせ等の作業が必要で作業
性及び精度が問題である。

【０００９】本発明はこのような事情に鑑み、クロスト
ークの発生が防止されると共に圧力発生室を高密度に配
設することのできるインクジェット式記録ヘッド及びそ
の製造方法並びに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。

【００１０】

【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
と、この圧力発生室の少なくとも一部を構成する弾性板
上に設けられた下電極、該下電極上に設けられた圧電体
層及び該圧電体層の表面に設けられた上電極からなる圧
電素子とを備えたインクジェット式記録ヘッドにおい
て、基板上に設けられた少なくとも前記弾性板で前記圧
力発生室となる凹部を形成しており、前記基板には前記
圧力発生室と前記ノズル開口とを連通する流路が設けら
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。

【００１１】かかる第１の態様では、隣接する圧力発生
室の側壁を独立して設けることができ、クロストークの
発生が防止されると共に圧力発生室を高密度に配設する
ことができる。

【００１２】本発明の第２の態様は、第１の態様におい
て、前記圧力発生室は、前記基板上の前記ノズル開口に
対応する領域に独立して設けられた薄膜からなる前記弾
性板で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。

【００１３】かかる第２の態様では、犠牲層上に弾性板
を薄膜プロセスで形成することにより、圧力発生室を容
易に形成することができる。

【００１４】本発明の第３の態様は、第１又は２の態様
において、前記圧電素子の少なくとも前記下電極は、隣
接する前記圧力発生室に亘って連続的に延設されている
ことを特徴とするインクジェット式記録ヘッドにある。

【００１５】かかる第３の態様では、下電極を延設する
ことにより、圧力発生室の側壁の剛性が向上される。

【００１６】本発明の第４の態様は、第１〜３の何れか
の態様において、前記圧力発生室の横方向断面は、略矩
形または略半円形もしくはそれらが混在する形状である
ことを特徴とするインクジェット式記録ヘッドにある。

【００１７】かかる第４の態様では、圧力発生室が所定
の形状で形成されることにより、圧力発生室の周壁の剛
性が保たれる。

【００１８】本発明の第５の態様は、第１〜４の何れか
の態様において、前記基板には、前記ノズル開口が穿設
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５の態様では、ノズル開口が基板
に設けられていることにより、構造を簡易化することが
できる。

【００２０】本発明の第６の態様は、第１〜５の何れか
の態様において、前記基板上には、少なくとも前記弾性
板によって各圧力発生室と連通する共通インク室が形成
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。

【００２１】かかる第６の態様では、共通インク室を画
成する周壁がコンプライアンスを有するため、別途でコ
ンプライアンス部を形成する必要がない。

【００２２】本発明の第７の態様は、第１〜５の何れか
の態様において、前記基板には、共通インク室と、該共
通インク室と前記圧力発生室とを連通するインク供給路
が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。

【００２３】かかる第７の態様では、共通インク室を基
板上に形成する必要がなく、ヘッドを小型化できる。

【００２４】本発明の第８の態様は、第１〜７の何れか
の態様において、前記圧力発生室の深さが、１０μｍか
ら１００μｍの間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。

【００２５】かかる第８の態様では、圧力発生室を所定
の深さで形成することにより、側壁の強度が保たれる。

【００２６】本発明の第９の態様は、第１〜８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。

【００２７】かかる第９の態様では、ヘッドのインク吐
出性能を向上すると共に高密度化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。

【００２８】本発明の第１０の態様は、ノズル開口を有
する基板上に設けられて該ノズル開口と連通する圧力発
生室と、該圧力発生室を画成する弾性板上に設けられた
下電極、該下電極上に設けられた圧電体層及び該圧電体
層の表面に設けられた上電極からなる圧電素子とを備え
たインクジェット式記録ヘッドの製造方法において、前
記基板上の前記ノズル開口に対応する領域に犠牲層をパ
ターン形成する工程と、前記基板上及び前記犠牲層上を
覆う弾性板を形成する工程と、前記弾性板上の前記犠牲
層に対向する領域に前記下電極、前記圧電体層及び前記
上電極を順次積層すると共にパターニングして前記圧電
素子を形成する工程と、前記犠牲層を除去する工程とを
有することを特徴とするインクジェット式記録ヘッドの
製造方法にある。

【００２９】かかる第１０の態様では、犠牲層を使用す
ることにより基板上に圧力発生室を弾性板で容易に画成
することができる。

【００３０】本発明の第１１の態様は、第１０の態様に
おいて、前記犠牲層をジェットモールディング法によっ
て形成することを特徴とするインクジェット式記録ヘッ
ドの製造方法にある。

【００３１】かかる第１１の態様では、犠牲層を部分的
に形成することができ、比較的容易に犠牲層を形成する
ことができる。

【００３２】本発明の第１２の態様は、第１０又は１１
の態様において、前記犠牲層は、リンドープ酸化シリコ
ン（ＰＳＧ）、ボロン・リンドープ酸化シリコン（ＢＰ
ＳＧ）、ポリシリコン（ｐ−Ｓｉ）、酸化珪素（ＳｉＯ
_X）及び窒化珪素（ＳｉＮ_X）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の製造方
法にある。

【００３３】かかる第１２の態様では、犠牲層に所定の
材料を用いることにより、容易且つ確実に除去すること
ができる。

【００３４】

【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。

【００３５】（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、一つの圧力発生室の長手方向及び横方
向における断面構造を示す図である。

【００３６】図示するように、本実施形態では、ノズル
基板１０は、ノズル開口１１及びノズル開口１１と連通
し且つノズル開口１１側からノズル基板１０の表面に向
かって徐々に径が大きくなっているテーパ状のインク流
路１３を有する。なお、ノズル基板１０は、厚さが例え
ば、０．５〜１．０ｍｍ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。

【００３７】このノズル基板１０のインク流路１３側に
は、略全面に亘って弾性板５０が略一定の厚みで形成さ
れている。この弾性板５０は、ノズル基板１０のインク
流路１３に対応する領域が略矩形に突出して設けられて
おり、この弾性板５０とノズル基板１０の表面とで圧力
発生室１２を画成している。また、圧力発生室１２のノ
ズル開口１１とは反対側の端部には、圧力発生室１２に
インクを供給するインク供給連通路２０が弾性板５０に
よって圧力発生室１２と一体的に画成されている。さら
に、インク供給連通路２０と連通する共通インク室３０
がノズル基板１０と弾性板５０とによって圧力発生室１
２と一体的に画成されている。また、ノズル基板１０に
は、共通インク室３０に対向する領域内から領域外まで
形成された溝状のインク導入路１４を有しており、後述
するインク導入口４１から導入されたインクはインク導
入路１４を介して共通インク室３０に供給される。

【００３８】一方、弾性板５０上の各圧力発生室１２に
相対向する境域には、厚さが例えば、約０．５μｍの下
電極膜６０と、厚さが例えば、約１μｍの圧電体層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６
０，圧電体層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層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層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、圧力発生室１２の幅方向に弾性板
５０の形状に沿って連続して設けられており、下電極膜
６０は圧電素子３００の共通電極となっている。これに
対し、上電極膜８０は圧電素子３００の個別電極であ
り、各上電極膜８０からリード電極８１が圧電素子３０
０及び圧力発生室１２の側壁に沿ってノズル基板１０上
まで延設され、その端部近傍で図示しない外部配線と接
続されている。なお、本実施形態では、下電極膜６０を
共通電極とし、上電極膜８０を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１２毎に圧電体能
動部３２０が形成されていることになる。また、ここで
は、圧電素子３００とこの圧電素子３００の駆動により
変位が生じる弾性板５０とを合わせて圧電アクチュエー
ターと称する。

【００３９】また、ノズル基板１０上には、弾性板５０
で画成されたインクの流路全体を内部に密封可能な封止
板４０が接着剤や熱溶着フィルム等を介して固着されて
いる。この封止板４０には、インク導入路１４と連通し
て、例えば、インクカートリッジ等の外部のインク供給
手段から共通インク室３０にインクを供給するインク導
入口４１が形成されている。

【００４０】ここで、ノズル基板１０上に弾性板５０か
らなる圧力発生室１２を形成する工程及び、この圧力発
生室１２に対応する領域に圧電素子３００を形成するプ
ロセスを図３、図４を参照しながら説明する。なお、図
３、図４は、圧力発生室１２の幅方向断面図を示す。

【００４１】まず、図３（ａ）に示すように、ノズル基
板１０に、ノズル開口１１及びインク流路１３を形成す
る。また、このときインク導入路１４を形成する。な
お、ノズル基板１０の材料は、後の犠牲層９０を除去す
る工程でエッチングされない材料であれば特に限定され
ないが、例えば、ステンレス、シリコン、ガラス、ガラ
スセラミックス、アルミ、アルミ化合物又はガリウム砒
素等を用いることができる。本実施形態では、１．０ｍ
ｍのガラスセラミックスを用いた。

【００４２】次に、図３（ｂ）に示すように、ノズル基
板１０上に全面に亘って犠牲層９０を形成する。このと
き、ノズル開口１１及びインク流路１３に犠牲層９０が
埋め込まれるため、犠牲層９０の表面に凹部９０ａが形
成される。この犠牲層９０の材料は、特に限定されない
が、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ）、窒化シリコン
（ＳｉＮ）、ポリシリコン（ｐ−Ｓｉ）、リンドープ酸
化シリコン（ＰＳＧ）又はボロン・リンドープ酸化シリ
コン（ＢＰＳＧ）等を用いることが好ましく、本実施形
態では、エッチングレートの比較的速いＰＳＧを用い
た。

【００４３】次に、図３（ｃ）に示すように、犠牲層９
０の表面を凹部９０ａがなくなるまで研磨し所望の膜厚
になるまで平坦化すると共に圧力発生室１２が設けられ
る領域に犠牲層９０を圧力発生室１２と同一形状にパタ
ーニングする。ここで、この犠牲層９０は、圧力発生室
１２を形成するものであり、圧力発生室１２の側壁の強
度を保つために、平坦化後の犠牲層９０の厚さは約１０
〜１００μｍ程度であることが好ましく、本実施形態で
は、５０μｍで形成した。

【００４４】また、本実施形態では、圧力発生室１２と
共通インク室３０とインク供給連通路２０とを一体的に
形成しているため、犠牲層９０を圧力発生室１２、共通
インク室３０及びインク供給連通路２０と同一形状とな
るようにパターニングする。

【００４５】なお、犠牲層９０の形成方法は特に限定さ
れず、例えば１μｍ以下の超微粒子をヘリウム（Ｈｅ）
等のガスの圧力によって高速で基板に衝突させることに
より成膜するいわゆるガスデポジション法あるいはジェ
ットモールディング法と呼ばれる方法を用いてもよい。
この方法では、圧力発生室１２に対応する領域のみに犠
牲層９０を部分的に形成することができる。

【００４６】次に、図３（ｄ）に示すように、犠牲層９
０を覆うように、弾性板５０及び下電極膜６０を形成す
ると共にパターニングする。このとき、弾性板５０の端
部がインク導入路１４上になるようにパターニングす
る。このような弾性板５０の材料は、弾性変形可能で且
つ所定の剛性を有し、後の犠牲層９０を除去する工程で
除去されない材料であれば、特に限定されないが、例え
ば、本実施形態では、ジルコニウム層を形成後、例え
ば、５００〜１２００℃の拡散炉で熱酸化して酸化ジル
コニウムからなる弾性板５０とした。

【００４７】また、下電極膜６０の材料は、特に限定さ
れないが、この下電極膜６０の材料としては、白金等が
好適である。これは、後述するように、スパッタリング
法やゾル−ゲル法で圧電体層７０を形成する際、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、圧電体層７０としてチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺ
Ｔ）を用いた場合には、酸化鉛（ＰｂＯ）の拡散による
導電性の変化が少ないことが望ましい。これらの理由か
ら、本実施形態では、白金をスパッタリング法により形
成することにより下電極膜６０とした。

【００４８】次に、図４（ａ）に示すように、下電極膜
６０上に全面に亘って圧電体層７０を形成すると共に、
これを圧力発生室１２となる犠牲層９０に対向する領域
にパターニングする。なお、このパターニング方法は、
特に限定されず、例えば、エッチング又はイオンミリン
グ等で行えばよい。

【００４９】ここで、圧電体層７０の材料としては、チ
タン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）系の材料、チタン酸バリ
ウム（ＢＴＯ）、チタン酸バリウムとチタン酸ストロン
チウムの混晶［（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ₃（ＢＳＴ）］等
が好ましく、本実施形態では、ＰＺＴ系の材料を使用
し、金属有機物を触媒に溶解・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層７０を得る、いわゆるゾル−
ゲル法を用いて形成した。なお、この圧電体層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
又はＭＯＤ法（有機金属熱塗布分解法）等のスピンコー
ト法により成膜してもよい。

【００５０】さらに、ゾル−ゲル法又はスパッタリング
法もしくはＭＯＤ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。

【００５１】次に、図４（ｂ）に示すように、圧電体層
７０上及び下電極膜６０上に亘って上電極膜８０を形成
すると共に各圧電体層７０毎にパターニングすることに
よって圧電素子３００を形成する。なお、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法に
より成膜して上電極膜８０とした。

【００５２】その後、上電極膜８０上から圧電素子３０
０の側面及び弾性板５０上に沿ってリード電極８１を形
成する。

【００５３】さらに、ノズル開口１１からウエットエッ
チングまたは蒸気によるエッチングによって犠牲層９０
を除去する。これにより、ノズル基板１０の表面と弾性
板５０とで圧力発生室１２が画成される。

【００５４】なお、本実施形態では、犠牲層９０の材料
として、ＰＳＧを用いているため、弗酸水溶液をノズル
開口１１から浸透させることによりエッチングした。

【００５５】以上のような工程で、圧力発生室１２及び
圧電素子３００が形成される。

【００５６】以上説明した一連の膜形成及びエッチング
では、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
のノズル基板１０毎に分割し、インクジェット式記録ヘ
ッドとする。

【００５７】このように構成したインクジェット式記録
ヘッドは、図示しない外部インク供給手段と接続したイ
ンク導入路１４からインクを取り込み、共通インク室３
０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、下電極膜６０と上電極膜８０との間に電圧を印加
し、弾性板５０、下電極膜６０及び圧電体層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。

【００５８】このような本実施形態では、各圧力発生室
１２がノズル基板１０上にノズル基板１０の表面と、弾
性板５０とで画成され、隣り合う圧力発生室１２の側壁
が独立して設けられているため、クロストークの発生が
防止されると共に圧力発生室１２を高密度に配設するこ
とができる。

【００５９】また、共通インク室３０がノズル基板１０
の表面と弾性板５０とで画成されているため、コンプラ
イアンス部を別途形成することがなく、周壁の厚さ、側
壁の高さ等によりコンプライアンスを自由に設定するこ
とができ、また、製造工程を簡略化することができるた
め低コストで製造できる。

【００６０】（実施形態２）図５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を示す平面図及び圧
力発生室の幅方向の断面図を示す。なお、前述した実施
形態で説明したものと同様の機能を有する部材には同一
の符号を付して重複する説明は省略する。

【００６１】本実施形態では、図５に示すように、リー
ド電極８１を設ける代わりに、上電極膜８０を圧力発生
室１２の長手方向端部から圧電素子３００及び圧力発生
室１２の側壁に沿って延設し、図示しないが、その端部
近傍で、例えば、フレキシブルケーブル等の外部配線と
上電極膜８０とを直接接続するようにしている。また、
下電極膜６０は各圧電素子３００毎にパターニングされ
ると共に圧力発生室１２の長手方向に延設されて各圧電
素子３００の共通電極となっており、その端面が圧電体
層７０に覆われている以外は、実施形態１と同様であ
る。

【００６２】このような構成によっても、勿論、上述の
実施形態と同様の効果が得られる。また、下電極膜６０
と上電極膜８０とを、圧力発生室１２の長手方向端部か
らそれぞれ圧力発生室の側壁に沿って延設するようにし
たので、下電極膜６０と上電極膜８０とを短絡させるこ
となく容易に配線を引き出すことができる。

【００６３】なお、本実施形態では、上電極膜８０を圧
力発生室１２の側壁に沿って延設するようにしたが、こ
れに限定されず、例えば、上述した実施形態１と同様に
上電極膜８０から圧力発生室１２の側壁に沿ってリード
電極８１を設けるようにしてもよい。

【００６４】（実施形態３）図６は、実施形態３に係る
インクジェット式記録ヘッドの圧力発生室の長手方向断
面図を示す。なお、前述した実施形態で説明したものと
同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複す
る説明は省略する。

【００６５】本実施形態では、図６に示すように、圧力
発生室１２と共通インク室３０との間の弾性板５０上に
インク供給連通路２０と連通するコンプライアンス部１
００を設けた例であり、本実施形態ではコンプライアン
ス部１００を弾性板５０で形成している。

【００６６】このコンプライアンス部１００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、コンプライアンス部１０
０は共通インク室３０より膜厚が薄いため、他の圧力発
生室１２に共通インク室３０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。

【００６７】本実施形態では、コンプライアンス部１０
０を設けることにより、共通インク室３０の周壁を形成
する弾性板５０の肉厚を厚くして周壁の剛性を向上する
ことができる。

【００６８】（実施形態４）図７に、実施形態４に係る
インクジェット式記録ヘッドの圧力発生室の長手方向断
面図を示す。なお、前述した実施形態で説明したものと
同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複す
る説明は省略する。

【００６９】図７に示すように、本実施形態では、ノズ
ル基板１０に共通インク室３０Ａ及びインク供給連通路
２０Ａを形成した例である。

【００７０】この共通インク室３０Ａは、ノズル基板１
０の一部を除去することにより形成されており、インク
供給連通路２０Ａは、共通インク室３０Ａの圧力発生室
１２側の端部を共通インク室３０Ａより浅く除去するこ
とにより形成されている。また、圧力発生室１２を画成
する弾性板５０は、ノズル基板１０の表面を覆うように
形成され、共通インク室３０Ａ及びインク供給連通路２
０Ａの一壁となっている。また、弾性板５０には、封止
板４０のインク導入口４１と共通インク室３０Ａとを連
通する連通口５１が形成されている。

【００７１】このような構成では、ノズル基板１０に共
通インク室３０Ａ及びインク供給連通路２０Ａを設ける
ようにしたのでヘッドの小型化が可能である。

【００７２】（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。

【００７３】例えば、上述した実施形態では、ノズル基
板１０上にノズル基板１０の表面と弾性板５０とによっ
て圧力発生室１２を画成したが、これに限定されず、例
えば、ノズル基板側にも凹部を形成して圧力発生室を形
成するようにしてもよい。

【００７４】また、弾性板が形成される基板に必ずしも
ノズル開口までインク流路を設ける必要はなく、ノズル
開口のみが穿設されたノズル基板と弾性板との間に基板
を設け、この基板に圧力発生室と連通するインク流路を
形成してもよい。

【００７５】また、上述した実施形態では、圧力発生室
１２を略矩形で形成したが、これに限定されず、例え
ば、圧力発生室の幅方向断面を略半円形もしくは略矩形
と略半円形とが混在する形状で形成してもよい。その場
合、圧力発生室の強度が向上する。

【００７６】図８に、他の実施形態に係るインクジェッ
ト式記録ヘッドの圧力発生室の長手方向断面図を示す。

【００７７】図８に示すように、この例では、実施形態
１のインクジェット式記録ヘッドの共通インク室３０内
にノズル基板１０の表面と平行に隔壁３１を二つ設けて
いる。一方の隔壁３１ａは、共通インク室３０の圧力発
生室１２側が開口しており、他方の隔壁３１ｂは、一方
の隔壁３１ａとは逆にインク導入路１４側が開口してい
る。

【００７８】この隔壁３１は、共通インク室３０の壁の
剛性を高めるためのもので、共通インク室３０の壁の薄
膜化による剛性の低下を防止する。

【００７９】このように、共通インク室３０内に隔壁３
１を設けることにより、共通インク室３０のコンプライ
アンスを低減することができると共に共通インク室３０
の周壁を形成する弾性板５０の肉厚を厚くして周壁の剛
性を向上することができる。

【００８０】また、実施形態３及び４の共通インク室３
０，３０Ａに隔壁を設けてもよく、勿論、同様の効果が
得られる。

【００８１】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９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。

【００８２】図９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１
Ｂ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。

【００８３】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。

【００８４】

【発明の効果】このように、本発明では、ノズル開口及
びこれと連通する流路を有する基板上に基板表面と弾性
板とにより圧力発生室を画成するため、圧力発生室のク
ロストークを防止することができると共に高密度化する
ことができる。また、共通インク室を弾性板によって圧
力発生室と一体的に形成することによって、製造工程の
簡略化が図れると共に共通インク室の側壁のコンプライ
アンスを自由に設定できる。

【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
録ヘッドの要部断面図である。

【図３】本発明の実施形態１に係るインクジェット式記
録ヘッドの製造工程を示す断面図である。

【図４】本発明の実施形態１に係るインクジェット式記
録ヘッドの製造工程を示す断面図である。

【図５】本発明の実施形態２に係るインクジェット式記
録ヘッドの要部平面図及び断面図である。

【図６】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。

【図７】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。

【図８】本発明の他の実施形態に係るインクジェット式
記録ヘッドの要部断面図である。

【図９】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ノズル基板１１ノズル開口１２圧力発生室１３インク流路１４インク導入路２０インク供給連通路３０共通インク室３１隔壁５０弾性板６０下電極膜７０圧電体層８０上電極膜９０犠牲層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ノズル開口に連通する圧力発生室と、こ
の圧力発生室の少なくとも一部を構成する弾性板上に設
けられた下電極、該下電極上に設けられた圧電体層及び
該圧電体層の表面に設けられた上電極からなる圧電素子
とを備えたインクジェット式記録ヘッドにおいて、基板上に設けられた少なくとも前記弾性板で前記圧力発
生室となる凹部を形成しており、前記基板には前記圧力
発生室と前記ノズル開口とを連通する流路が設けられて
いることを特徴とするインクジェット式記録ヘッド。
【請求項２】請求項１において、前記圧力発生室は、
前記基板上の前記ノズル開口に対応する領域に独立して
設けられた薄膜からなる前記弾性板で形成されているこ
とを特徴とするインクジェット式記録ヘッド。
【請求項３】請求項１又は２において、前記圧電素子
の少なくとも前記下電極は、隣接する前記圧力発生室に
亘って連続的に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。
【請求項４】請求項１〜３の何れかにおいて、前記圧
力発生室の横方向断面は、略矩形または略半円形もしく
はそれらが混在する形状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１〜４の何れかにおいて、前記基
板には、前記ノズル開口が穿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。
【請求項６】請求項１〜５の何れかにおいて、前記基
板上には、少なくとも前記弾性板によって各圧力発生室
と連通する共通インク室が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７】請求項１〜５の何れかにおいて、前記基
板には、共通インク室と、該共通インク室と前記圧力発
生室とを連通するインク供給路が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８】請求項１〜７の何れかにおいて、前記圧
力発生室の深さが、１０μｍから１００μｍの間である
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１〜８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。
【請求項１０】ノズル開口を有する基板上に設けられ
て該ノズル開口と連通する圧力発生室と、該圧力発生室
を画成する弾性板上に設けられた下電極、該下電極上に
設けられた圧電体層及び該圧電体層の表面に設けられた
上電極からなる圧電素子とを備えたインクジェット式記
録ヘッドの製造方法において、前記基板上の前記ノズル開口に対応する領域に犠牲層を
パターン形成する工程と、前記基板上及び前記犠牲層上
を覆う前記弾性板を形成する工程と、前記弾性板上の前
記犠牲層に対向する領域に前記下電極、前記圧電体層及
び前記上電極を順次積層すると共にパターニングして前
記圧電素子を形成する工程と、前記犠牲層を除去する工
程とを有することを特徴とするインクジェット式記録ヘ
ッドの製造方法。
【請求項１１】請求項１０において、前記犠牲層をジ
ェットモールディング法によって形成することを特徴と
するインクジェット式記録ヘッドの製造方法。
【請求項１２】請求項１０又は１１において、前記犠
牲層は、リンドープ酸化シリコン（ＰＳＧ）、ボロン・
リンドープ酸化シリコン（ＢＰＳＧ）、ポリシリコン
（ｐ−Ｓｉ）、酸化珪素（ＳｉＯ_X）及び窒化珪素（Ｓ
ｉＮ_X）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の製造方法。