JP2002052713A

JP2002052713A - 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: JP2002052713A
Application number: JP2000245697A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Kamei; 宏行亀井
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2000-08-14
Filing date: 2000-08-14
Publication date: 2002-02-19

Abstract

(57)【要約】【課題】隔壁の剛性を向上す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
一方面側に振動板を介して成膜及びリソグラフィ法によ
り形成される下電極６０、圧電体層７０及び上電極８０
からなる圧電素子３００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３００を構成する前
記圧電体層７０は、前記圧力発生室１２とは反対側から
当該圧力発生室１２に向かって結晶が成長している。

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。

【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という問題がある。

【０００８】本発明は、このような事情に鑑み、隔壁の
剛性を向上す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。

【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側
に振動板を介して成膜及びリソグラフィ法により形成さ
れる下電極、圧電体層及び上電極からなる圧電素子とを
具備するインクジェット式記録ヘッドにおいて、前記圧
電素子を構成する前記圧電体層は、前記圧力発生室とは
反対側から当該圧力発生室に向かって結晶が成長してい
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。

【００１０】かかる第１の態様では、圧電素子を構成す
る圧電体層が、圧力発生室とは反対側の電極である上電
極上に形成されている。すなわち、圧電素子の各層が流
路形成基板とは別の基板に形成されて、流路形成基板に
接合されている。このため、流路形成基板をハーフエッ
チングすることにより所望の深さの圧力発生室を容易に
形成できる。

【００１１】本発明の第２の態様は、第１の態様におい
て、前記圧電体層が、チタン酸ジルコン酸鉛からなり、
前記上電極の前記圧電体層側の少なくとも表層部に鉛が
拡散さた拡散領域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。

【００１２】かかる第２の態様では、上電極上に形成さ
れる圧電体層に含まれる鉛が上電極の表層部に拡散され
る。

【００１３】本発明の第３の態様は、第１又は２の態様
において、前記上電極の前記圧電体層とは反対側に、前
記上電極とは異なる金属からなる残留層を有することを
特徴とするインクジェット式記録ヘッドにある。

【００１４】かかる第３の態様では、残留層が存在して
いても、圧電素子の駆動に影響を与えることはない。

【００１５】本発明の第４の態様は、第１〜３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。

【００１６】かかる第４の態様では、ヘッドのインク吐
出特性を向上したインクジェット式記録ヘッドを実現で
きる。

【００１７】本発明の第５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
成基板の一方面側に振動板を介して成膜又はリソグラフ
ィ法により形成された下電極、圧電体層及び上電極から
なる圧電素子とを具備するインクジェット式記録ヘッド
の製造方法において、単結晶シリコンからなる固定基板
上に前記圧電体層の仮焼成温度よりも高く且つ前記圧電
体層の結晶化温度よりも低い融点を有する金属からなる
剥離層を形成する工程と、該剥離層上に前記上電極膜、
圧電体層、下電極膜及び酸化シリコンからなる振動板を
順次積層形成する工程と、一方面側に前記圧力発生室が
形成された前記流路形成基板の開口面と前記固定基板と
を陽極接合する工程と、前記剥離層の融点よりも高い温
度に加熱することにより前記剥離層で前記固定基板を剥
離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。

【００１８】かかる第５の態様では、固定基板上に圧電
素子の各層及び振動板を形成し、この固定基板と圧力発
生室を形成した流路形成基板と陽極接合により接合する
ようにしたので、所望の深さの圧力発生室を比較的容易
に形成することができる。

【００１９】本発明の第６の態様は、第５の態様におい
て、前記圧電体層がチタン酸ジルコン酸鉛からなり、前
記剥離層が６００〜７００℃の融点の金属からなること
を特徴とするインクジェット式記録ヘッドの製造方法に
ある。

【００２０】かかる第６の態様では、固定基板と流路形
成基板とを陽極接合する際に、剥離層が溶融することな
く、これら固定基板と流路形成基板とが確実に接合され
る。

【００２１】本発明の第７の態様は、第６の態様におい
て、前記金属がアルミニウム、アンチモン又はマグネシ
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の製造方法にある。

【００２２】かかる第７の態様では、剥離層として所定
の金属を用いることにより、容易且つ確実に固定基板と
流路形成基板とを接合することができる。

【００２３】本発明の第８の態様は、第５〜７の何れか
の態様において、前固定基板を剥離する工程では、前記
圧電体層の焼成温度に加熱して、同時に前記圧電体層の
結晶化を行う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。

【００２４】かかる第８の態様では、固定基板の剥離と
圧電体層の結晶化とを同時に行うことにより、製造工程
数を減らすことができ、製造コストを低減できる。

【００２５】

【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。

【００２６】（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、インクジェット式記録ヘッドの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。

【００２７】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、１５０μｍ
〜１ｍｍ程度の厚さのものが用いられる。

【００２８】シリコン単結晶基板からなる流路形成基板
１０の一方の面には、流路形成基板を異方性エッチング
することにより複数の隔壁１１により区画された圧力発
生室１２が形成されている。

【００２９】この異方性エッチングは、ウエットエッチ
ング又はドライエッチングの何れの方法を用いてもよ
く、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
は浅く形成されている。なお、ハーフエッチングはエッ
チング時間の調整により行われる。

【００３０】また、各圧力発生室１２の長手方向両端部
の底部には、後述するノズル開口に連通するノズル連通
孔１３、及び後述するリザーバに連通するインク連通孔
１４が開口している。このノズル連通孔１３及びインク
連通孔１４は、圧力発生室１２の幅より小さい径で厚さ
方向に貫通して設けられており、他方面側から異方性エ
ッチングすることにより形成されている。

【００３１】流路形成基板１０のノズル連通孔１３及び
インク連通孔１４が開口する面には、各ノズル連通孔１
３に連通するノズル開口２１と、各インク連通孔１４に
連通するインク供給連通口２２と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を介して接着され
ている。なお、ノズルプレート２０は、厚さが例えば、
０．１〜１ｍｍ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。ノズルプレート２０は、一方の面で流
路形成基板１０を覆い、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している。

【００３２】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。

【００３３】共通インク室形成基板３０は、複数の圧力
発生室１２に共通する共通インク室であるリザーバ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。

【００３４】インク室側板４０は、ステンレス基板から
なり、一方の面でリザーバ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２１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、リザーバ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２３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。

【００３５】これら共通インク室形成基板３０及びイン
ク室側板４０等で形成されたリザーバ３１と各圧力発生
室１２とは、ノズルプレート２０に形成されたインク供
給連通口２２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２２を介してリザーバ３１から各圧力発
生室１２に供給される。また、リザーバ３１に供給され
るインクは、ノズルプレート２０のリザーバ３１に対向
する領域に形成されたインク導入口２３により供給され
る。

【００３６】一方、圧力発生室１２が形成された流路形
成基板１０上には、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ₂）
からなる、厚さ１〜２μｍの弾性膜５０が設けられ、こ
の弾性膜５０は、一方の面で圧力発生室１２の一壁面を
構成している。

【００３７】このような弾性膜５０上の各圧力発生室１
２に相対向する領域には、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
る弾性膜とを合わせて圧電アクチュエータと称する。

【００３８】ここで、本実施形態のインクジェット式記
録ヘッドの製造工程について説明する。なお、図３〜図
５は、圧力発生室１２の幅方向の断面図である。

【００３９】まず、図３（ａ）に示すように、シリコン
単結晶基板からなり所定の厚さを有する固定基板１００
上に剥離層９０を形成する。詳しくは後述するが、この
剥離層９０は、最終的に固定基板１００を剥離するため
のものであり、その材料としては、融点が圧電素子３０
０を構成する圧電体層７０の仮焼成温度より高く且つ圧
電体層７０の結晶化温度より低いものを用いることが好
ましい。

【００４０】具体的には、本実施形態では、圧電体層７
０として、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を用いてお
り、このチタン酸ジルコン酸鉛からなる圧電体層７０を
６００℃に加熱することにより一旦仮焼成し、その後７
００℃に加熱して結晶化させている。したがって、剥離
層９０の材料としては、融点が６００℃より高く且つ７
００℃より小さい材料、例えば、アルミニウム、アンチ
モン及びマグネシウム等の金属を用いることが好まし
く、本実施形態では、融点が６５０℃のマグネシウムを
用いた。

【００４１】次に、図３（ｂ）に示すように、この剥離
層９０上に上電極膜８０を成膜する。この上電極膜８０
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７
０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、上電極膜８０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。

【００４２】次に、図３（ｃ）に示すように、上電極膜
８０上に圧電体層７０を成膜すると共に仮焼成する。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
で仮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。

【００４３】ここで、圧電体層７０を形成するＰＺＴに
は、結晶の成長方向がある。例えば、本実施形態では、
上電極膜８０上にＰＺＴからなる圧電体層７０を形成し
ているため、その結晶は、上電極膜８０側から反対側に
向かって成長している。

【００４４】また、本実施形態では、圧電体層７０とし
てＰＺＴを用いているため、圧電体層を仮焼成すると、
上電極膜の圧電体層側の表面には、圧電体層７０に含ま
れる酸化鉛が拡散された拡散層８０ａが形成される。な
お、上電極膜８０は、上述したように、酸化鉛の拡散に
よる導電性の変化が少ない白金で形成しているため、こ
の拡散層８０ａによる特性変化等の影響はない。

【００４５】なお、従来の工程では、圧電体層７０を成
膜すると共に６００〜１０００℃で焼成することにより
結晶化を行っているが、本工程では、圧電体層７０を４
００℃以上、本実施形態では６００℃で仮焼成するよう
にした。したがって、圧電体層７０を形成する本工程に
おいて、融点が６５０℃であるマグネシウムからなる剥
離層９０が溶融し、固定基板１００が剥離することはな
い。

【００４６】また、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。

【００４７】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
低温で結晶化させる方法を用いてもよい。

【００４８】何れにしても、このように成膜された圧電
体層７０は、バルクの圧電体とは異なり結晶が優先配向
しており、且つ本実施形態では、圧電体層７０は、結晶
が柱状に形成されている。なお、優先配向とは、結晶の
配向方向が無秩序ではなく、特定の結晶面がほぼ一定の
方向に向いている状態をいう。また、結晶が柱状の薄膜
とは、略円柱体の結晶が中心軸を厚さ方向に略一致させ
た状態で面方向に亘って集合して薄膜を形成している状
態をいう。勿論、優先配向した粒状の結晶で形成された
薄膜であってもよい。なお、このように薄膜工程で製造
された圧電体層の厚さは、一般的に０．２〜５μｍであ
る。

【００４９】次に、図３（ｄ）に示すように、圧電体層
７０上にスパッタリングで下電極膜６０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、上述の工程で仮焼成した圧電体層７０は、最終
的には、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るものである
必要があり、この点から白金が好適である。

【００５０】次に、図３（ｅ）に示すように、下電極膜
６０上に酸化シリコンからなる弾性膜をＣＶＤ法あるい
はスパッタリング法によって形成する。

【００５１】次に、図４（ａ）に示すように、弾性膜５
０上に流路形成基板１０を接合する。すなわち、予め、
流路形成基板１０の一方面側に、異方性エッチング等に
より圧力発生室１２を形成すると共に、他方面側にノズ
ル連通孔１３及びインク連通孔１４を形成しておき、こ
の流路形成基板１０の圧力発生室１２側と弾性膜５０と
を当接させた状態で、全体を４５０℃程度に加熱し、弾
性膜５０等の各層を介して流路形成基板１０と固定基板
１００との間に、２００〜１０００Ｖ程度の電位を印加
する。これにより、流路形成基板１０と弾性膜５０とが
化学結合、すなわち、陽極接合される。

【００５２】なお、本実施形態では、流路形成基板１０
に、圧力発生室１２と共にノズル連通孔１３及びインク
連通孔１４を予め形成しておくようにしたが、少なくと
も圧力発生室１２を形成しておけばよく、ノズル連通孔
１３及びインク連通孔１４は、何れのタイミングで形成
してもよい。

【００５３】その後、図４（ｂ）に示すように、固定基
板１００を剥離層９０で剥離すると共に、圧電体層７０
を結晶化する。すなわち、圧電体層７０の結晶化温度で
ある７００℃程度に加熱することにより剥離層９０を溶
融させ、溶融した剥離層９０で固定基板１００を剥離す
る。またこれと同時に、上述した工程で仮焼成した圧電
体層７０が結晶化される。

【００５４】なお、このとき、剥離層９０は全て除去す
るのが好ましいが、上電極膜８０の表面に剥離層９０の
一部が残留していてもよい。すなわち、上電極膜８０上
に、上電極膜８０とは異なる金属の層が残留していても
よい。

【００５５】また、本実施形態では、固定基板１００の
剥離と、圧電体層７０の結晶化とを同一工程で行うよう
にしたが、勿論別工程で行ってもよい。例えば、一旦、
剥離層９０の融点である６５０℃程度に加熱することに
より、剥離層９０を溶融させて固定基板１００を剥離
し、その後、さらに７００℃程度に加熱することによ
り、圧電体層７０を焼成して結晶化を行うようにしても
よい。

【００５６】次に、図４（ｃ）に示すように、圧電体層
７０、上電極膜８０及び下電極膜６０をエッチングして
圧電素子３００のパターニングを行う。

【００５７】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。

【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。又、分割した
流路形成基板１０を、ノズルプレート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。

【００５９】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２３からインクを取り込み、リザーバ３１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。

【００６０】このような構成のインクジェット式記録ヘ
ッドでは、流路形成基板１０の一方面側にハーフエッチ
ングによって圧力発生室１２を形成しているため、流路
形成基板１０の厚みに関係なく、圧力発生室１２を所望
の深さとすることができる。すなわち、比較的深さの浅
い圧力発生室１２を比較的容易に形成できるため、各圧
力発生室１２を区画する隔壁１１の剛性を高めることが
できると共に隔壁１１のコンプライアンスを小さくする
ことができ、インクの吐出特性が向上する。

【００６１】また、固定基板１００に圧電素子３００の
各層及び振動板を形成し、固定基板１００を複数回再利
用することが可能であり、製造工程も比較的簡単である
ため、製造コストを低減することができる。

【００６２】（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。

【００６３】本実施形態は、図５に示すように、ノズル
開口を流路形成基板１０の圧電素子３００と同じ側に設
けた例である。すなわち、弾性膜５０上にノズル開口２
１Ａが穿設されたノズルプレート２０Ａが流路形成基板
１０の略全面を覆うように接合されており、弾性膜５０
に設けられたノズル連通孔１３Ａを介して圧力発生室と
ノズル開口２１Ａが連通している。

【００６４】また、ノズル開口２１Ａとは反対側の圧力
発生室１２の端部近傍の弾性膜５０に形成されたインク
連通孔１４Ａ及びノズルプレート２０Ａに形成されたイ
ンク供給連通口２２Ａを介してリザーバ３１と圧力発生
室１２とが連通している。

【００６５】また、ノズルプレート２０Ａの圧電素子３
００に対応する領域には、圧電素子３００の運動を阻害
しない程度の空間を確保した状態でその空間を密封可能
な圧電素子保持部２４が形成されている。そして、この
圧電素子保持部２４内に圧電素子３００を封止すること
により、大気中の水分等による圧電素子３００の破壊を
防止している。

【００６６】なお、ノズルプレート２０Ａ上には、共通
インク室形成基板３０及びインク室側板４０によって、
実施形態１と同様にリザーバ３１が形成され、このリザ
ーバ３１には、ノズルプレート２０Ａに形成されたイン
ク導入口２３を介してインクが供給されるようになって
いる。

【００６７】このような本実施形態の構成によっても、
勿論、上述の実施形態と同様の効果が得られる。

【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、ノズル開口
を流路形成基板の一方面側に設けるようにしたが、これ
に限定されず、勿論、流路形成基板の端面側に設けるよ
うにしてもよい。

【００７０】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。

【００７１】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。

【００７２】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。

【００７３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、流路
形成基板の一方面側にハーフエッチングによって圧力発
生室を形成しているため、深さの浅い圧力発生室を比較
的容易に形成でき、各圧力発生室を区画する隔壁の剛性
を高めることができると共に隔壁のコンプライアンスを
小さくすることができる。これにより、インクの吐出特
性が向上すると共に、圧力発生室を高密度に配設するこ
とができる。また、製造工程を簡略化でき、製造コスト
を低減することができる。

【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
録ヘッドの概略を示す斜視図である。

【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
録ヘッド示す断面図である。

【図６】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隔壁１２圧力発生室１３ノズル連通孔１４インク連通孔２０ノズルプレート２１ノズル開口５０弾性膜６０下電極膜７０圧電体層８０上電極膜９０剥離層１００固定基板３００圧電素子

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が画成
される流路形成基板と、該流路形成基板の一方面側に振
動板を介して成膜及びリソグラフィ法により形成される
下電極、圧電体層及び上電極からな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、前記圧電素子を構成する前記圧電体層は、前記圧力発生
室とは反対側から当該圧力発生室に向かって結晶が成長
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２】請求項１において、前記圧電体層が、チ
タン酸ジルコン酸鉛からなり、前記上電極の前記圧電体
層側の少なくとも表層部に鉛が拡散さた拡散領域が形成
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３】請求項１又は２において、前記上電極の
前記圧電体層とは反対側に、前記上電極とは異なる金属
からなる残留層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４】請求項１〜３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５】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側に振
動板を介して成膜又はリソグラフィ法により形成された
下電極、圧電体層及び上電極からなる圧電素子とを具備
するインクジェット式記録ヘッドの製造方法において、単結晶シリコンからなる固定基板上に前記圧電体層の仮
焼成温度よりも高く且つ前記圧電体層の結晶化温度より
も低い融点を有する金属からなる剥離層を形成する工程
と、該剥離層上に前記上電極膜、圧電体層、下電極膜及
び酸化シリコンからなる振動板を順次積層形成する工程
と、一方面側に前記圧力発生室が形成された前記流路形
成基板の開口面と前記固定基板とを陽極接合する工程
と、前記剥離層の融点よりも高い温度に加熱することに
より前記剥離層で前記固定基板を剥離する工程とを有す
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６】請求項５において、前記圧電体層がチタ
ン酸ジルコン酸鉛からなり、前記剥離層が６００〜７０
０℃の融点の金属からなることを特徴とするインクジェ
ット式記録ヘッドの製造方法。
【請求項７】請求項６において、前記金属がアルミニ
ウム、アンチモン又はマグネシ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の
製造方法。
【請求項８】請求項５〜７の何れかにおいて、前固定
基板を剥離する工程では、前記圧電体層の焼成温度に加
熱して、同時に前記圧電体層の結晶化を行うことを特徴
とするインクジェット式記録ヘッドの製造方法。