JP2001096745A - 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】 安定したインク吐出特性が得られると共に、
クロストークを抑え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１５
と、該圧力発生室１５に対応する領域に設けられて前記
圧力発生室１５内に圧力変化を生じさせる圧電素子３０
０とを具備するインクジェット式記録ヘッドにおいて、
前記圧力発生室１５を、絶縁層１１の両面に単結晶シリ
コンからなるシリコン層を有するＳＯＩ基板の一方のシ
リコン層１２に形成すると共に、他方のシリコン層１３
には前記絶縁層１１まで貫通する貫通部２０を前記圧力
発生室１５にそれぞれ対向するように設け、前記圧電素
子３００を前記貫通部２０内の前記絶縁層１１上に設け
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】また、このようなインクジェット式記録ヘ
ッドでは、基板の圧電素子とは反対側の面からエッチン
グすることなどにより厚さ方向に貫通して圧力発生室を
形成しているため、寸法精度の高い圧力発生室を比較的
容易且つ高密度に配設することができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなインクジェット式記録ヘッドでは、圧力発生室を形
成する基板として、例えば、直径が６〜１２インチ程度
の比較的大きなものを用いようとする場合、ハンドリン
グ等の問題により基板の厚さを厚くせざるを得ず、それ
に伴い圧力発生室の深さも深くなってしまう。そのた
め、各圧力発生室を区画する隔壁の厚さを厚くしないと
十分な剛性が得られず、クロストークが発生し、所望の
吐出特性が得られない等という問題がある。

【０００９】また、基板に異方性エッチングによって圧
力発生室を形成する場合、基板に対する（１１１）面の
垂直度のばらつきによって振動板側の開口の位置がずれ
たり、基板厚のばらつきにより開口の大きさが異なる等
により、振動板の振動領域が変化してしまい、インク吐
出特性が変化してしまうという問題がある。

【００１０】本発明は、このような事情に鑑み、安定し
たインク吐出特性が得られると共に、クロストークを抑
え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。

【００１１】

【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、該圧力発生室に対応する領域に設けられて前記圧力
発生室内に圧力変化を生じさせ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、前記圧力発生室
が、絶縁層の両面に単結晶シリコンからなるシリコン層
を有するＳＯＩ基板の一方のシリコン層に形成されると
共に、他方のシリコン層には前記絶縁層まで貫通する貫
通部が前記圧力発生室にそれぞれ対向するように設けら
れ、前記圧電素子が前記貫通部内の前記絶縁層上に設け
られていることを特徴とするインクジェット式記録ヘッ
ドにある。

【００１２】かかる第１の態様では、圧電素子の駆動に
よる振動板の振動領域を貫通部によって規制することが
でき、安定したインク吐出特性が得られる。

【００１３】本発明の第２の態様は、第１の態様におい
て、前記貫通部の少なくとも前記絶縁層側の開口縁部が
前記圧力発生室の前記絶縁層側の開口縁部よりも内側に
位置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。

【００１４】かかる第２の態様では、貫通部のみによっ
て圧電素子の駆動による振動板の振動領域が決まるた
め、圧力発生室の寸法精度のばらつき等を許容すること
ができる。

【００１５】本発明の第３の態様は、第１又は２の態様
において、前記ＳＯＩ基板を構成する前記シリコン層の
それぞれが異なる厚さを有し、前記貫通部が形成される
他方のシリコン層は、前記圧力発生室が形成される一方
のシリコン層の厚さよりも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。

【００１６】かかる第３の態様では、貫通部が形成され
るシリコン層の厚さが薄いため、結晶面の垂直度のばら
つきが小さく、貫通部をより高精度に形成することがで
きる。

【００１７】本発明の第４の態様は、第３の態様におい
て、前記貫通部が形成される他方のシリコン層の厚さ
が、１μｍ以上５０μｍ以下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４の態様では、貫通部が形成され
るシリコン層の厚さを所定範囲内とすることにより、所
望の寸法精度で貫通部を確実に形成できる。

【００１９】本発明の第５の態様は、第１〜４の何れか
の態様において、前記他方のシリコン層には、前記圧力
発生室のそれぞれにインクを供給するリザーバが設けら
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。

【００２０】かかる第５の態様では、貫通部とリザーバ
とが同一層に形成されるため、ヘッドを小型化すること
ができる。

【００２１】本発明の第６の態様は、第１〜５の何れか
の態様において、前記他方のシリコン層上には前記貫通
部内に前記圧電素子を封止する封止板が接合されている
ことを特徴とするインクジェット式記録ヘッドにある。

【００２２】かかる第６の態様では、圧電素子が封止板
によって貫通部内に封止されて外部環境と遮断されるた
め、外部環境に起因する圧電素子の破壊が防止される。

【００２３】本発明の第７の態様は、第６の態様におい
て、前記封止板は前記リザーバを封止すると共に当該リ
ザーバに対向する領域に他の部分よりも薄い厚さを有し
て弾性変形可能な薄肉部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。

【００２４】かかる第７の態様では、薄肉部が変形する
ことによって、リザーバの内部圧力の変化が吸収される
ため、インク吐出特性が安定する。

【００２５】本発明の第８の態様は、第１〜７の何れか
の態様において、前記貫通部は前記他方のシリコン層を
異方性エッチングすることによって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。

【００２６】かかる第８の態様では、貫通部を高精度に
形成することができる。

【００２７】本発明の第９の態様は、第１〜８の何れか
の態様において、前記圧力発生室は前記一方のシリコン
層をドライエッチングすることによって形成されている
ことを特徴とするインクジェット式記録ヘッドにある。

【００２８】かかる第９の態様では、圧力発生室がシリ
コン層の表面に略垂直な面で構成されるため、圧力発生
室をより高密度に配設することができる。

【００２９】本発明の第１０の態様は、第１〜９の何れ
かの態様において、前記圧電素子を構成する各層が成膜
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。

【００３０】かかる第１０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。

【００３１】本発明の第１１の態様は、第１〜１０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。

【００３２】かかる第１１の態様では、ヘッドのインク
吐出特性が安定し、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。

【００３３】

【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。

【００３４】（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はその断面図であり、図３はその要部を示
す平面図である。

【００３５】図示するように、本実施形態では、圧力発
生室１５は、例えば、酸化シリコンからなる絶縁層１１
とこの絶縁層１１の両面に設けられると共にシリコン単
結晶基板からなる一対の第１及び第２のシリコン層１
２，１３とを有するＳＯＩ基板１０に形成されており、
圧力発生室１５の一面は絶縁層１１によって構成されて
いる。

【００３６】すなわち、本実施形態では、ＳＯＩ基板１
０の第１のシリコン層１２が、第２のシリコン層１３の
膜厚よりも厚い膜厚を有すると共に圧力発生室１５が形
成される流路形成基板であり、この第１のシリコン層１
２には、例えば、異方性エッチングすることにより、複
数の隔壁１４により区画された圧力発生室１５が幅方向
に並設されている。また、圧力発生室１５の長手方向外
側には、後述するリザーバ部に連通して各圧力発生室１
５の共通のインク室となるリザーバ２５の一部を構成す
る連通部１６が形成され、各圧力発生室１５の長手方向
一端部とそれぞれインク供給路１７を介して連通されて
いる。

【００３７】この圧力発生室１５及び連通部１６は、第
１のシリコン層１２をほぼ貫通して絶縁層１１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。ここ
で、絶縁層１１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。また各
圧力発生室１５の一端に連通する各インク供給路１７
は、圧力発生室１５より浅く形成されており、圧力発生
室１５に流入するインクの流路抵抗を一定に保持してい
る。すなわち、インク供給路１７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。

【００３８】このような第１のシリコン層１２上に設け
られている絶縁層１１は、本実施形態では、後述する圧
電素子３００の駆動により変位が生じる振動板であり、
例えば、約１〜２μｍ程度の厚さで形成されている。ま
た、この絶縁層１１には、第２のシリコン層１３に設け
られるリザーバ部１８と第１のシリコン層１２の連通部
１６とを連通する連通孔１９が形成されている。

【００３９】一方、第２のシリコン層１３は、第１のシ
リコン層１２よりも薄い膜厚を有し、各圧力発生室１５
に対応して第２のシリコン層１３を厚さ方向に貫通して
絶縁層１１を露出する貫通部２０が形成されている。そ
して、この貫通部２０内の絶縁層１１上に、圧力発生室
１５に圧力変化を生じさせる圧電素子３００が形成され
ている。

【００４０】ここで、貫通部２０の絶縁層１１側の開口
縁部２０ａは、図３に示すように、圧力発生室１５の絶
縁層１１側の開口縁部１５ａよりも内側に位置している
ことが好ましい。この場合、貫通部２０の内側の絶縁層
１１が圧電素子３００の駆動による振動領域となる。し
たがって、貫通部２０の大きさ及び形状等によって圧電
素子の駆動による絶縁層の振動領域を規制して、インク
吐出量及び吐出速度等の特性を制御することができる。

【００４１】また、この第２のシリコン層１３の厚さ
は、所定範囲、例えば、１μｍ〜５０μｍの範囲内であ
ることが好ましい。これにより、結晶面の垂直度のばら
つきが小さくなり、貫通部２０を形成する際の寸法精度
が向上して絶縁層１１の振動領域を高精度に規制するこ
とができる。

【００４２】そして、このような貫通部２０内の絶縁層
上には、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６０、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１５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であ
る絶縁層１１とを合わせて圧電アクチュエータと称す
る。

【００４３】また、各圧電素子３００の共通電極である
下電極膜６０は、貫通部２０内の絶縁層１１及び第２の
シリコン層１３上に並設された各圧電素子３００に対応
する領域に連続的に設けられている。一方、各圧電素子
３００の個別電極である上電極膜８０は、その長手方向
一端部からリード電極９０を介して貫通部２０の外側ま
で延設され、図示しない外部配線と接続されている。

【００４４】ここで、ＳＯＩ基板に圧力発生室１５等を
形成する工程及び、この圧力発生室１５に対応する領域
に圧電素子３００を形成するプロセスを図４を参照しな
がら説明する。なお、図４は、圧力発生室の幅方向の断
面図である。

【００４５】まず、図４（ａ）に示すように、ＳＯＩ基
板のウェハの第２のシリコン層１３上に、例えば、酸化
シリコンからなる所定形状のマスクを用いて、水酸化カ
リウム等のアルカリ水溶液によって異方性エッチングす
ることにより、各圧力発生室１５となる領域に貫通部２
０を形成する。また、このとき、図示しないが各圧力発
生室１５の共通インク室であるリザーバ２５を構成する
リザーバ部１８を同時に形成する。なお、貫通部２０等
の形成方法は、特に限定されないが、貫通部２０を高精
度に形成するためには、異方性エッチングを用いること
が好ましい。

【００４６】次に、図４（ｂ）に示すように、第２のシ
リコン層１３及び絶縁層１１上に亘って、スパッタリン
グで下電極膜６０を形成すると共に所定形状にパターニ
ングする。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、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層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
層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。

【００４７】次に、図４（ｃ）に示すように、下電極膜
６０上に圧電体層７０及び上電極膜８０を成膜すると共
に各圧電素子３００毎にパターニングする。

【００４８】この圧電体層７０は、結晶が配向している
ことが好ましい。例えば、本実施形態では、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
形成することにより、結晶が配向している圧電体層７０
とした。圧電体層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、スパッタリング法で
形成してもよい。

【００４９】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。

【００５０】また、ガスデポジション法の応用であるジ
ェットモールディングシステムを用いてもよく、この方
法では圧電体層を選択的に成膜できるため、パターニン
グが不要となる。

【００５１】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。

【００５２】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４（ｄ）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１５等を形成する。さら
に、図示しないが、連通部２０に対向する領域の絶縁層
１１をパターニングして、第２のシリコン層１３に形成
されたリザーバ部１８と第１のシリコン層１２の連通部
１６とを連通する連通孔１９を形成してリザーバ２５を
形成する。

【００５３】なお、このように第１のシリコン層１２に
形成された圧力発生室１５の開口面側には、各圧力発生
室１５のインク供給路とは反対側で連通するノズル開口
３１が穿設されたノズルプレート３０が接着剤や熱溶着
フィルム等を介して固着されている。このノズルプレー
ト３０は、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、又は不錆鋼などから
なる。また、ノズルプレート３０は、一方の面で第１の
シリコン層１２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。

【００５４】一方、第２のシリコン層１３上には、内部
に圧電素子３００が形成されている貫通部２０を封止す
る封止板４０が接合されている。この封止板４０のリザ
ーバ２５に対向する領域には、封止板４０の接合面側に
凹部４１を設けることにより他の部分よりも厚さの薄い
薄肉部４２が設けられている。この薄肉部４２は、イン
ク滴吐出の際に発生するノズル開口３１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１５
に、リザーバ２５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。さらに、薄肉部４２の外側の端部近
傍には、リザーバに連通して、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リザーバ２５にイン
クを供給するインク導入口４３が形成されている。

【００５５】このような本実施形態のインクジェット式
記録ヘッドは、図示しない外部インク供給手段と接続し
たインク導入口４３からインクを取り込み、リザーバ２
５からノズル開口３１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、圧力発生室１５に対応するそれぞれの下電極膜６０
と上電極膜８０との間に電圧を印加し、絶縁層１１、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、各圧力発生室１５内の圧力が高まりノズル開口３
１からインク滴が吐出する。

【００５６】以上のような本実施形態の構成では、第２
のシリコン層１３に設けられる貫通部２０内の絶縁層１
１が、圧電素子３００の駆動によって振動する領域とな
る。したがって、圧力発生室１５の加工精度のばらつ
き、及び圧力発生室１５が形成される第１のシリコン層
１２の厚さのばらつき等を許容することができる。すな
わち、圧力発生室１５を所望の大きさよりも若干大きめ
に形成しても、第２のシリコン層１３の貫通部２０によ
って絶縁層１１の振動領域を規制でき、安定したインク
吐出特性を確実に得ることができる。

【００５７】また、このような構成では、各圧力発生室
１５の隔壁１４上に第２のシリコン層１３が存在するた
め隔壁１４の剛性が向上され、隣接する圧力発生室１５
間のクロストークを低減することができる。

【００５８】なお、本実施形態では、貫通部２０が第２
のシリコン層１３に異方性エッチングによって高精度に
形成されて、絶縁層１１の振動領域が規制されているた
め、圧力発生室１５の寸法精度は比較的低くてもよい。
すなわち、圧力発生室１５は、本実施形態では、比較的
高精度に加工できるウェットエッチングである異方性エ
ッチングによって形成されているが、これに限定され
ず、例えば、ドライエッチングによって形成していもよ
い。この場合、圧力発生室を構成する各面がシリコン層
の表面に対して、全て略直交する方向に形成されるた
め、圧力発生室をさらに高密度に形成することができ
る。

【００５９】（実施形態２）図５は、実施形態２に係る
圧電素子の配線パターンを示す平面図及びインクジェッ
ト式記録ヘッドの断面図である。

【００６０】本実施形態は、圧電素子３００の配線方法
の他の例であり、図５に示すように、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、リード
電極９０とは反対側の端部から周壁上まで延設され、他
の圧電素子３００から延設された下電極膜６０と接続さ
れて共通電極となっている。また、本実施形態では、下
電極膜６０は、貫通部２０内ではその端面が圧電素子３
００を構成する圧電体層７０によって覆われており、上
電極膜８０との絶縁が図られている。なお、その他の構
造は、実施形態１と同様である。

【００６１】このような本実施形態の構成では、圧電素
子３００を構成する下電極膜６０と上電極膜８０との間
の短絡をより確実に防止して配線を形成することができ
る。勿論、本実施形態の構成においても、実施形態１と
同様の効果が得られる。

【００６２】（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要部断面図である。

【００６３】本実施形態では、図６に示すように、第２
のシリコン層１３上に、さらに酸化ジルコニウム（Ｚｒ
Ｏ₂）等からなる第２の絶縁層１１Ａを形成し、酸化シ
リコンからなる絶縁層１１とこの第２の絶縁層１１Ａと
で振動板を構成した例である。

【００６４】すなわち、この第２の絶縁層１１Ａは、第
２のシリコン層１３上に、第２のシリコン層１３に形成
された貫通部２０に沿って形成されるため、貫通部２０
内では絶縁層１１上に形成される。したがって、貫通部
２０内の絶縁層１１と第２の絶縁層１１Ａとが振動板と
なり、圧電素子３００の駆動によって変形される。

【００６５】このような構成では、振動板の厚さが厚く
なるため強度が向上し、圧電素子３００の駆動による変
形を繰り返しても、振動板が破壊されることが無く、耐
久性が向上する。また、勿論このような構成でも、上述
の実施形態と同様の効果が得られる。

【００６６】なお、本実施形態では、絶縁層１１と第２
の絶縁層１１Ａとで振動板を構成するようにしたが、こ
れに限定されず、例えば、図７に示すように、各圧力発
生室１５に対向する領域の絶縁層１１を除去して、第２
の絶縁層１１Ａのみで振動板を構成するようにしてもよ
い。このような構成では、圧電素子３００の駆動による
振動板の変位量が向上すると共に、第２の絶縁層１１Ａ
を酸化ジルコニウム等の比較的高強度の材料で形成すれ
ば、耐久性も向上することができる。

【００６７】また、このような第２の絶縁層１１Ａの材
質は、酸化ジルコニウムに限定されず、例えば、窒化シ
リコン（ＳｉＮ）等を用いることもできる。

【００６８】（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。

【００６９】例えば、上述の実施形態では、圧電素子３
００を構成する上電極膜８０をリード電極９０を介して
貫通部２０の外側まで延設するようにしたが、これに限
定されず、例えば、上電極膜８０自体を貫通部２０の外
側まで延設する等、何れの構造であってもよい。

【００７０】なお、上述の各実施形態では、成膜及びリ
ソグラフィプロセスを応用して製造される薄膜型のイン
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、グリーンシートを貼付す
る等の方法により形成される厚膜型のインクジェット式
記録ヘッドにも本発明を採用することができる。

【００７１】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８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。

【００７２】図８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。

【００７３】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。

【００７４】

【発明の効果】以上説明したように本発明では、ＳＯＩ
基板の一方のシリコン層に圧力発生室を形成すると共
に、他方のシリコン層に各圧力発生室に対応して貫通部
を設け、この貫通部内に圧電素子を形成するようにし
た。これにより、貫通部によって絶縁層が実際に振動す
る領域が決まり、圧力発生室の加工精度のばらつき及び
圧力発生室が形成されるシリコン層の厚さのばらつき等
を許容することができる。また、圧力発生室を区画する
隔壁上にシリコン層が存在するため、隔壁の剛性が高ま
り、クロストークを防止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の縦断面図及び横断面図
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
録ヘッドの要部を示す平面図である。

【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に係る圧電素子の配線パタ
ーンを示す平面図及び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
録ヘッドを示す要部断面図である。

【図７】本発明の実施形態３に係るインクジェット式記
録ヘッドの変形例を示す要部断面図である。

【図８】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 ＳＯＩ基板 １１ 絶縁層 １２ 第１のシリコン層 １３ 第２のシリコン層 １４ 隔壁 １５ 圧力発生室 １６ 連通部 １７ インク連通路 １８ リザーバ部 ２０ 貫通部 ２５ リザーバ ３０ ノズルプレート ３１ ノズル開口 ４０ 封止板 ６０ 下電極膜 ７０ 圧電体層 ８０ 上電極膜 ３００ 圧電素子

Claims (11)

【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と、該
   圧力発生室に対応する領域に設けられて前記圧力発生室
   内に圧力変化を生じさせ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、 前記圧力発生室が、絶縁層の両面に単結晶シリコンから
   なるシリコン層を有するＳＯＩ基板の一方のシリコン層
   に形成されると共に、他方のシリコン層には前記絶縁層
   まで貫通する貫通部が前記圧力発生室にそれぞれ対向す
   るように設けられ、前記圧電素子が前記貫通部内の前記
   絶縁層上に設けられていることを特徴とするインクジェ
   ット式記録ヘッド。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記貫通部の少なく
   とも前記絶縁層側の開口縁部が前記圧力発生室の前記絶
   縁層側の開口縁部よりも内側に位置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。
3. 【請求項３】 請求項１又は２において、前記ＳＯＩ基
   板を構成する前記シリコン層のそれぞれが異なる厚さを
   有し、前記貫通部が形成される他方のシリコン層は、前
   記圧力発生室が形成される一方のシリコン層の厚さより
   も薄い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３において、前記貫通部が形成さ
   れる他方のシリコン層の厚さが、１μｍ以上５０μｍ以
   下であ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、前記他
   方のシリコン層には、前記圧力発生室のそれぞれにイン
   クを供給するリザーバ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。
6. 【請求項６】 請求項１〜５の何れかにおいて、前記他
   方のシリコン層上には前記貫通部内に前記圧電素子を封
   止する封止板が接合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。
7. 【請求項７】 請求項６において、前記封止板は前記リ
   ザーバを封止すると共に当該リザーバに対向する領域に
   他の部分よりも薄い厚さを有して弾性変形可能な薄肉部
   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。
8. 【請求項８】 請求項１〜７の何れかにおいて、前記貫
   通部は前記他方のシリコン層を異方性エッチングするこ
   とによって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。
9. 【請求項９】 請求項１〜８の何れかにおいて、前記圧
   力発生室は前記一方のシリコン層をドライエッチングす
   ることによって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。
10. 【請求項１０】 請求項１〜９の何れかにおいて、前記
    圧電素子を構成する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。
11. 【請求項１１】 請求項１〜１０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。