JP2001138511A

JP2001138511A - 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: JP2001138511A
Application number: JP32108999A
Authority: JP
Inventors: Akira Matsuzawa; 明松沢
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1999-11-11
Filing date: 1999-11-11
Publication date: 2001-05-22

Abstract

(57)【要約】【課題】膜形成技術により形成された圧電素子の外部
環境の変化に起因する動作不良を密封雰囲気を形成する
ことにより解消し、且つ当該密封雰囲気内の環境変化に
よる不具合を解消す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２１に連通する流路形成基板
１０に形成された圧力発生室１２と、この圧力発生室１
２に対応する領域に振動板５０を介して設けられた下電
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とを備えるインクジェット式記録ヘッド
において、前記流路形成基板１０上には、前記圧電素子
３００の周囲に空間部を形成する薄膜９０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振動板を介
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。なお、この場合、圧電材料層
は振動板の表面全体に設けたままで少なくとも上電極の
みを各圧力発生室毎に設けることにより、各圧力発生室
に対応する圧電アクチュエータを駆動することができ
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】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、圧電素子を圧電
材料のスパッタリングにより構成した場合には、グリー
ンシートを焼成して構成されたものと比較して、同一電
圧で駆動すると圧電素子が薄い分だけ高い電界が印加さ
れ、大気中の湿気を吸収した場合には駆動電極間のリー
ク電流が増加しやすく、ついには絶縁破壊に至るという
問題を抱えている。このような問題を解決するために、
圧電素子を酸化膜、窒化膜又は有機膜等からなる環境保
護膜で覆い、外部環境から隔離したものが提案されてい
る。

【０００８】しかしながら、圧電素子を覆う環境保護膜
は、圧電素子に密着して形成されているため、剛性の高
い酸化膜及び窒化膜が圧電素子の変形を阻害してしまう
という問題がある。また、有機膜の場合には、比較的容
易に圧電素子を保護できるが、より容易に使用すること
ができ、且つ信頼性を向上したものが望まれている。

【０００９】本発明はこのような事情に鑑み、膜形成技
術により形成された圧電素子の外部環境の変化に起因す
る動作不良を密封雰囲気を形成することにより解消し、
且つ当該密封雰囲気内の環境変化による不具合を解消す
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流路形成基板
に形成された圧力発生室と、この圧力発生室に対応する
領域に振動板を介して設けられた下電極、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るインクジェット式記
録ヘッドにおいて、前記流路形成基板上には、前記圧電
素子の周囲に空間部を形成する薄膜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。

【００１１】かかる第１の態様では、薄膜によって空間
部を比較的容易に形成することができると共に圧電素子
の外部環境の変化に起因する動作不良を防止することが
できる。

【００１２】本発明の第２の態様は、第１の態様におい
て、前記薄膜が前記圧電素子のそれぞれに独立して形成
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。

【００１３】かかる第２の態様では、薄膜の剛性を高め
ることができる。

【００１４】本発明の第３の態様は、第１の態様におい
て、前記薄膜が隣り合う前記圧電素子に連続して形成さ
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。

【００１５】かかる第３の態様では、薄膜によって空間
部を比較的容易に形成することができる。

【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、前記空間部には乾燥した流体が封入さ
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。

【００１７】かかる第４の態様では、圧電素子が乾燥雰
囲気中に保持されるので、圧電素子の酸化による劣化が
防止される。

【００１８】本発明の第５の態様は、第４の態様におい
て、前記流体が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。

【００１９】かかる第５の態様では、圧電素子が不活性
ガス雰囲気下に保持されるため、圧電素子の酸化による
劣化が確実に防止される。

【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、前記薄膜は、有機膜、酸化膜及び窒化
膜からなる群から選択されることを特徴とするインクジ
ェット式記録ヘッドにある。

【００２１】かかる第６の態様では、薄膜を比較的容易
に形成することができると共に圧電素子の外部環境の変
化に起因する動作不良を確実に防止することができる。

【００２２】本発明の第７の態様は、第１〜６の何れか
の態様において、前記薄膜の膜厚が、１から２０μｍ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。

【００２３】かかる第７の態様では、圧電素子を確実に
保護できると共に薄膜を比較的容易に形成することがで
きる。

【００２４】本発明の第８の態様は、第１〜７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。

【００２５】かかる第８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。

【００２６】本発明の第９の態様は、ノズル開口に連通
する流路形成基板に形成された圧力発生室と、この圧力
発生室に対応する領域に振動板を介して設けられた下電
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、前記流路
形成基板上に前記圧電素子の周囲に空間部を形成する薄
膜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、前記流路形成基板上に前記振動板を形成すると共
に当該振動板上に前記下電極、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、前記流路形成基板上に前記圧電素
子を覆うように犠牲層を形成する工程と、該犠牲層上に
前記薄膜を形成する工程と、前記犠牲層を除去する工程
と、前記流路形成基板の前記圧電素子とは反対側の面か
ら前記圧力発生室を形成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。

【００２７】かかる第９の態様では、流路形成基板上に
薄膜及び空間部を比較的容易に形成することができる。

【００２８】本発明の第１０の態様は、第９の態様にお
いて、前記犠牲層を除去する工程は、前記薄膜にエッチ
ングホールを形成し、該エッチングホールから前記犠牲
層を除去すると共に前記空間部に乾燥した流体を注入す
る工程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、犠牲層を比較的
容易に除去できると共に空間部に不活性ガスを確実に充
填することができる。

【００３０】本発明の第１１の態様は、第９又は１０の
態様において、前記犠牲層がレジストであることを特徴
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、犠牲層をレジス
トで形成することによって、圧電素子等に影響を与える
ことなく除去することができる。

【００３２】

【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。

【００３３】（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、その一つの圧力発生室の断面構造を示
す図である。

【００３４】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１５０〜３００
μｍ程度の厚さのものが用いられ、望ましくは１８０〜
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。

【００３５】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０．１〜２μｍの弾性膜５０が形成
されている。

【００３６】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、
複数の隔壁に区画された圧力発生室１２が幅方向に併設
され、各圧力発生室１２の長手方向一端部側には、後述
するリザーバ形成基板のリザーバ部に連通して各圧力発
生室１２の共通インク室となるリザーバ１００の一部を
構成する連通部１３が形成され、各圧力発生室１２の長
手方向一端部とそれぞれインク供給路１４を介して連通
されている。

【００３７】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
に浸食されて（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（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を高密度に配置することができ
る。

【００３８】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を貫通し、弾性膜５０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浸される量がきわ
めて小さい。また、各圧力発生室１２の一端に連通する
各インク供給路１４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、圧力発生室１２より浅く形成されている。なお、
ハーフエッチングは、エッチングの時間の調整により行
われる。

【００３９】また、流路形成基板１０の開口面側には、
各圧力発生室１２のインク供給路１４とは反対側で連通
するノズル開口２１が穿設されたノズルプレート２０が
接着剤や熱溶着フィルム等を介して固着されている。な
お、ノズルプレート２０は、厚さが例えば０．１〜１ｍ
ｍ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。ノズルプレート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。

【００４０】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２１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２１は数十μｍの直径で精度よく形成する必要
がある。

【００４１】一方、流路形成基板１０の開口面とは反対
側の弾性膜５０上には、リザーバ１００の少なくとも一
部を構成するリザーバ部３１を有するリザーバ形成基板
３０が接合されている。このリザーバ部３１は、基本的
には、リザーバ形成基板３０を厚さ方向に貫通して圧力
発生室１２の幅方向に亘って形成されており、上述のよ
うに連通部１３と連通されて共通のインク室となるリザ
ーバ１００を構成している。

【００４２】このようなリザーバ形成基板３０には、封
止膜４１及び固定板４２とからなるコンプライアンス基
板４０が接合されている。封止膜４１は、剛性が低く可
撓性を有する材料（例えば、厚さが６μｍのポリフェニ
レンサルファイド（ＰＰＳ）フィルム）からなり、この
封止膜４１によってリザーバ１００の一方面が封止され
ている。また、固定板４２は、金属等の硬質の材料（例
えば、厚さが３０μｍのステンレス鋼（ＳＵＳ）等）で
形成される。この固定板４２のリザーバ部３１に対向す
る領域は、完全に除去された開口部４３となっているた
め、リザーバ１００の一方面は可撓性を有する封止膜４
１のみで封止され、内部応力の変化によって変形可能と
なっている。

【００４３】また、このリザーバ１００の長手方向略中
央部外側のコンプライアンス基板４０上には、インクカ
ートリッジ等のインク供給手段からインクを供給するた
めのインク導入孔３５が形成されており、リザーバ形成
基板３０にはインク導入孔３５とリザーバ１００の側壁
とを連通するインク導入路３６を介してインク供給手段
からリザーバ１００にインクが供給される。

【００４４】また、流路形成基板１０の弾性膜５０の上
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７
０、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。すなわち、下
電極膜６０とは不連続で圧電素子３００の配線として用
いられる配線用下電極膜６１が、各圧力発生室１２毎に
設けられており、この配線用下電極膜６１と上電極膜８
０とがリード電極８１によって接続されている。また、
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。ここでは、圧電素子３０
０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。

【００４５】さらに、流路形成基板１０上には、圧電素
子３００のたわみ変形を阻害しない程度の空間を確保し
た状態で、圧電素子３００をその空間に密封可能な薄膜
で形成された耐湿保護膜９０が各圧電素子３００毎に設
けられている。この耐湿保護膜９０の密封された空間に
は、乾燥流体が封入されており、この乾燥流体によっ
て、圧電素子３００の酸化による劣化がさらに防止され
るようになっている。

【００４６】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及び耐湿保護膜を形成
するプロセスを図３を参照しながら説明する。なお、図
３は、圧力発生室１２の幅方向の断面図である。

【００４７】図３（ａ）に示すように、まず、流路形成
基板１０となるシリコン単結晶基板のウェハを約１１０
０℃の拡散炉で熱酸化して流路形成基板１０の両面に、
それぞれ二酸化シリコンからなる弾性膜５０及び保護膜
５５を一度に形成する。

【００４８】次に、図３（ｂ）に示すように、スパッタ
リングで下電極膜６０を形成すると共にパターニングす
る。この時、パターニングにより配線用下電極膜６１
（図示しない）を形成する。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、ゾル−ゲル法や
ＭＯＤ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。

【００４９】次に、図３（ｃ）に示すように、圧電体層
７０及び上電極膜８０を順次積層して形成する。圧電体
層７０は、例えば、ゾル−ゲル法又は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層７０を得る、い
わゆるゾル−ゲル法を用いて形成した。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、スパッタリング法等を用いてもよ
い。

【００５０】さらに、ゾル−ゲル法又はＭＯＤ法等によ
りＰＺＴの前駆体膜を形成後、アルカリ水溶液中での高
圧処理法にて低温で結晶成長させる方法を用いてもよ
い。

【００５１】また、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】次に、図３（ｄ）に示すように、圧電体層
７０及び上電極膜８０のみを、例えば、イオンミリング
等でエッチングして圧電体能動部３２０のパターニング
を行う。その後、パターニングされた圧電体能動部３２
０の上電極膜８０と配線用下電極膜６１とを電気的に接
続するリード電極８１（図示しない）を形成する。ま
た、圧電体能動部３２０に対応する部分の保護膜５５
を、例えばフッ酸（ＨＦ）等でエッチングして貫通部５
５ａを形成する。

【００５３】次に、図３（ｅ）に示すように、流路形成
基板１０上に全面に亘って犠牲層１１０を形成すると共
にこの犠牲層１１０の表面を研磨して平坦化する。ここ
で犠牲層１１０は、耐湿保護膜９０を形成するためのも
のであり、耐湿保護膜９０が圧電素子３００と密着する
ことの無いように、犠牲層１１０の厚さを圧電素子３０
０の厚さより厚く形成する。犠牲層１１０の材料は、特
に限定されないが、本実施形態では、犠牲層１１０を除
去する際に圧電体層７０に影響を及ぼさないアセトン等
の溶剤で除去できるレジストを犠牲層１１０として用い
た。

【００５４】次に、図４（ａ）に示すように、犠牲層１
１０を各圧電素子３００毎にパターニングする。

【００５５】次に、図４（ｂ）に示すように、犠牲層１
１０を覆うように耐湿保護膜を形成すると共にパターニ
ングする。耐湿保護膜９０の材料は、後の犠牲層１１０
を除去する工程で除去に耐えられる材料であれば特に限
定されず、例えば、有機膜、酸化膜又は窒化膜を用いる
ことができる。

【００５６】次に、図４（ｃ）に示すように、犠牲層１
１０を除去する。ここで、犠牲層１１０の除去は、耐湿
保護膜９０に図示しない貫通孔を設け、この貫通孔から
アセトン等の溶剤を浸透させることにより行った。その
後、この貫通孔より乾燥流体を注入し、貫通孔を接着剤
等で埋める。なお、乾燥流体の材料は、例えば、アルゴ
ン（Ａｒ）、窒素（Ｎ）、ヘリウム（Ｈｅ）等の不活性
ガスを使用できる。

【００５７】その後、図４（ｄ）に示すように、パター
ニングされた保護膜５５をマスクパターンとして前述し
たＫＯＨ等のアルカリ溶液によるシリコン単結晶基板
（流路形成基板）１０の異方性エッチングを行う。この
工程では、貫通部５５ａに対応する部分の流路形成基板
１０を完全に除去して圧力発生室１２を形成する。

【００５８】以上説明した一連の膜形成及び異方性エッ
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の開口面にノズルプレート２０を接
着し、開口面とは反対側の面にリザーバ形成基板３０及
びコンプライアンス基板４０を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。

【００５９】このように本実施形態では、圧電体能動部
３２０が耐湿保護膜９０によって外部と遮断され、湿度
等の外部環境の変化に起因する動作不良を防止すること
ができる。

【００６０】また、耐湿保護膜９０が圧電素子３００及
び弾性膜５０の変形を阻害しないため、吐出特性の安定
及び向上を図ることができる。

【００６１】さらに、耐湿保護膜９０を薄膜で形成して
いるため、耐湿保護膜９０を流路形成基板１０上に接着
剤等で張り付ける必要がなく、製造工程を簡略化できる
と共に接着剤等の流出による弾性膜５０の変形の阻害を
防止できる。

【００６２】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
ンク導入口３５からインクを取り込み、リザーバ１００
からノズル開口２１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
性膜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２１からインク滴が吐出する。

【００６３】（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断面図である。

【００６４】本実施形態は、図５に示すように、耐湿保
護膜９０Ａを複数の圧電素子３００に亘って形成した以
外は実施形態１と同様である。

【００６５】この場合、耐湿保護膜９０Ａがその自重に
よりたわまないように、耐湿保護膜９０Ａの周壁の剛性
及び耐湿保護膜９０Ａ内に充填する乾燥流体の内圧等に
より、幾つの圧電素子３００に亘って形成するか適宜決
定すればよい。

【００６６】このような構成では、耐湿保護膜９０Ａを
複数の圧電素子３００に亘って形成することから、製造
工程を簡略化することができると共に製造効率及び製造
コストを向上することができる。

【００６７】（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。

【００６８】上述した実施形態では、ノズル開口２１を
有するノズルプレート２０を流路形成基板１０の圧電素
子３００とは反対側の面に形成していたが、これに限定
されず、例えば、ノズルプレートを流路形成基板の端面
に形成するようにしてもよい。

【００６９】また、上述した実施形態では、圧力発生室
１２にインクを供給するリザーバ１００を流路形成基板
１０の圧電素子３００側に設けた例を説明したが、これ
に限定されず、例えば、ノズルプレート２０側に設ける
構造であってもよい。

【００７０】このように構成した実施形態のインクジェ
ット式記録ヘッドの断面を図６に示す。この実施形態で
は、流路形成基板１０の圧電素子３００とは反対面側に
は、圧力発生室１２を封止する封止板１２０、圧力発生
室１２にインクを供給するリザーバとなる供給インク室
１３１が形成されたインク室形成基板１３０が形成さ
れ、封止板１２０に形成されたインク供給孔１２１を介
して、圧力発生室１２と共通インク室１３１とが連通さ
れている。また、このインク室形成基板１３０上には、
薄肉板１４０及びインク室側板１４１が設けられてお
り、インク室側板１４１に設けられた開口１４１ａに対
向する領域の薄肉板１４０が共通インク室１３１のコン
プライアンス部となっている。

【００７１】また、本実施形態では、インク室側板１４
１上にノズルプレート２０が接合されており、上述した
各基板に連通して設けられたノズル連通孔１２２を介し
て、圧力発生室１２とノズル開口２１とが連通されてい
る。

【００７２】このような本実施形態の構成であっても、
勿論、上述の実施形態と同様の効果を得ることができる
ことは言うまでもない。

【００７３】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６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。

【００７４】図６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。

【００７５】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。

【００７６】

【発明の効果】以上説明したように本発明においては、
流路形成基板上に圧電素子の変形を阻害しない空間を有
する耐湿保護膜で圧電素子を密封することにより、圧電
素子が外部と遮断され、湿度等の外部環境による動作不
良を防止することができる。また、耐湿保護膜を薄膜で
形成しているため、耐湿保護膜を流路形成基板上に接着
剤等で張り付ける必要がなく、製造工程を簡略化できる
と共に接着剤等の流出による振動板の変形の阻害を防止
できることから吐出特性の安定を図ることができる。

【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
録ヘッドの断面図である。

【図６】本発明の他の実施形態に係るインクジェット式
記録ヘッドの断面図である。

【図７】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１２圧力発生室５０弾性膜６０下電極膜７０圧電体層８０上電極膜９０，９０Ａ耐湿保護膜１１０犠牲層３００圧電素子３２０圧電体能動部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ノズル開口に連通する流路形成基板に形
成された圧力発生室と、この圧力発生室に対応する領域
に振動板を介して設けられた下電極、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るインクジェット式記録ヘ
ッドにおいて、前記流路形成基板上には、前記圧電素子の周囲に空間部
を形成する薄膜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２】請求項１において、前記薄膜が前記圧電
素子のそれぞれに独立し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。
【請求項３】請求項１において、前記薄膜が隣り合う
前記圧電素子に連続し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。
【請求項４】請求項１〜３の何れかにおいて、前記空
間部には乾燥した流体が封入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５】請求項４において、前記流体が不活性ガ
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６】請求項１〜５の何れかにおいて、前記薄
膜は、有機膜、酸化膜及び窒化膜からなる群から選択さ
れることを特徴とするインクジェット式記録ヘッド。
【請求項７】請求項１〜６の何れかにおいて、前記薄
膜の膜厚が、１から２０μｍ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８】請求項１〜７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９】ノズル開口に連通する流路形成基板に形
成された圧力発生室と、この圧力発生室に対応する領域
に振動板を介して設けられた下電極、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、前記流路形成基板上に前記圧電
素子の周囲に空間部を形成する薄膜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、前記流路形成基板上に前記振動板を形成すると共に当該
振動板上に前記下電極、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、前記流路形成基板上に前記圧電素子を覆
うように犠牲層を形成する工程と、該犠牲層上に前記薄
膜を形成する工程と、前記犠牲層を除去する工程と、前
記流路形成基板の前記圧電素子とは反対側の面から前記
圧力発生室を形成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１０】請求項９において、前記犠牲層を除去
する工程は、前記薄膜にエッチングホールを形成し、該
エッチングホールから前記犠牲層を除去すると共に前記
空間部に乾燥した流体を注入する工程を有することを特
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９又は１０において、前記犠牲
層がレジストであ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。