JP2005329562A - インクジェットヘッド及びその製造方法、並びにそれを備えたインクジェット式記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】インクジェットヘッドにおいて、圧電素子の能動部に対応する部分の変位量を向上させるとともに上部電極の配線部の抵抗を下げる。
【解決手段】インクジェットヘッド４１は、インク吐出口とインク吐出口に連通する圧力室８とが形成された圧力室部材７と、下面の一部が圧力室８に臨むように設けられた振動層６と、振動層６上に設けられかつ圧力室８内のインクに圧力を付与する圧電素子とを備えている。圧電素子は、下部電極５、圧電体層４、結晶配向制御層３及び上部電極２が順番に積層されて構成されている。上部電極２は、圧力室８に対応する位置に設けられた能動部１３と、能動部１３に接続された配線部１４とを有する。上部電極２の能動部１３の膜厚は上部電極２の配線部１４の膜厚よりも薄い。
【選択図】図３

Description

本発明は、圧電効果を利用して記録を行うインクジェットヘッド及びその製造方法、並びにそれを印字手段として備えたインクジェット式記録装置に関するものである。

従来から、圧電素子の圧電効果を利用して記録を行うインクジェットヘッドが知られている（例えば特許文献１を参照）。このインクジェットヘッドは、例えば以下のように構成されている。すなわち、図５（ｆ）に示すように、インクジェットヘッドは、ノズル１２１が形成されたノズルプレート１０２と加圧室１１０が形成された加圧室基板１０１と振動板層１０５と下地層１０６と下部電極１７１とチタン層１０８と該チタン層１０８によって結晶配向性を制御される圧電体層１０９と上部電極１７２とが積層されてなる。下部電極１７１、チタン層１０８、圧電体層１０９及び上部電極１７２が圧電素子を構成している。このインクジェットヘッドにおいて、上部電極１７２と下部電極１７１との間に交流電圧を印加すると、圧電体層１０９に撓み振動が発生して振動板層１０５が変位する。そして、その変位によって加圧室１１０内のインクに圧力が付与されてノズル１２１からインクが記録媒体に対して吐出される。

このインクジェットヘッドを製造するときは、まず、図５（ａ）に示すように、加圧室基板１０１に振動板層１０５及び下地層１０６を順番に成膜し、それから、図５（ｂ）に示すように、下地層１０６上に下部電極１７１を成膜する。次に、図５（ｃ）に示すように、下部電極１７１上にチタン層１０８を成膜した後、図５（ｄ）に示すように、チタン層１０８上に圧電体層１０９及び上部電極１７２を順番に成膜する。この圧電体層１０９はゾル・ゲル法で成膜されている。次に、図５（ｅ）に示すように、上部電極１７２上にレジストをスピンコートし、加圧室１１０を形成する位置に合わせて露光・現像してパターニングする。そして、残ったレジストをマスクとして上部電極１７２、圧電体層１０９、チタン層１０８及び下部電極１７１をエッチングし、圧電素子を加圧室１１０に対応する位置に設ける。続いて、図５（ｆ）に示すように、加圧室１１０を形成する位置に合わせてエッチングマスクを施し、加圧室基板１０１を予め設定された深さまでドライエッチングして加圧室１１０を形成する。加圧室基板１０１のエッチングされずに残った部分は側壁となる。

しかしながら、このプロセスでは、振動板層１０５の形成後に圧電体層１０９を高温で形成するので、振動板層１０５の構成材料や形成条件が制限されてしまう。従って、圧電素子全体の応力を調整することが困難となり、そのため、変位バラツキが生じたり、印字品質が低下するという問題が発生した。

それに対して、特許文献２には、圧電体層を高温で形成した後、振動板層を形成することにより圧電素子全体の応力調整を容易にする、インクジェットヘッドの製造方法が開示されている。以下、この方法について説明する。すなわち、まず、図６（ａ）に示すように、基板２００の一方の面上に上部電極２０１、結晶配向制御層（初期層）２０２、圧電体層２０３、下部電極２０４及び振動板層２０５を順番に成膜する。この上部電極２０１は貴金属からなるものであり、また、結晶配向制御層２０２は圧電体層２０３の結晶配向性を制御するものである。次に、図６（ｂ）に示すように、振動板層２０５上に圧力室部材２０６を接合する。この圧力室部材２０６は、圧力室２０７を互いに隔てるための隔壁２０８とノズル２０９が形成されたノズル板２１０とからなる。圧力室部材２０６の接合後、基板２００をエッチング除去する。次に、図６（ｃ）に示すように、上部電極２０１を所定の形状になるようにドライエッチング法でパターニングする。最後に、結晶配向制御層２０２及び圧電体層２０３を上部電極２０１と同じ形状になるようにウェットエッチング法でパターニングする。

図７は、このインクジェットヘッドの要部の拡大斜視図である。図７には２ノズルのみが示されているが、実際にはこのインクジェットヘッドにはノズルが４００個配置されている。上部電極２０１は、各圧力室２０７に対応する位置に設けられた能動部２１１と、一端が能動部２１１に接続された配線部２１２と、配線部２１２の他端に接続されかつ能動部２１１に電圧を印加するための電圧印加パッド部２１３とを有する。このインクジェットヘッドにおいて、上部電極２０１（詳細には、電圧印加パッド２１３）と下部電極（共通電極）２０４との間に交流電圧を印加すると、圧電体層２０３に撓み振動が発生して振動板層２０５が変位する。そして、その変位によって圧力室２０７内のインクに圧力が付与されてノズル２０９からインクが記録媒体に対して吐出される。

このインクジェットヘッドでは、上部電極２０１が貴金属からなるため、圧電体層２０３を高温で形成することができる。そして、その後に振動板層２０５を形成するため、振動板層２０５の構成材料や形成条件の制約を少なくすることができ、圧電素子全体の応力調整が容易になる。
特開２００１-８８２９４号公報 特開２００１-１１３７１２号公報 特開２００１-８８３０１号公報

ところで、近年、インクジェットヘッドに対しては、高精細の印字や印画を高速度で印刷することが要請されている。その要請に応えるためには、１ピンのサイズを小さくする必要があり、さらにそのような小サイズのピンでインクを吐出するためには、振動板層を大きく振動させて圧電素子の変位量を増加させる必要がある。

しかしながら、上記特許文献２で示す方法では、上部電極にヤング率が大きいＩｒ、Ｐｔ、Ｒｕなどの貴金属を用いているため、それが圧電素子の変位を妨げる要因となっている。

このような構成において圧電素子の変位量を向上させるためには、ヤング率が大きい上部電極全体を薄くすることが考えられる。しかしながら、上部電極全体を薄くすると、今度は配線部の抵抗が大きくなってしまう。一般に、抵抗とコンデンサーが直列に接続されてなる回路に交流電圧を印加した場合、入力の変化に対する出力の応答時間は、抵抗の抵抗値Ｒとコンデンサーの静電容量Ｃとの積に比例する。ここで、上記インクジェットヘッドは、配線部が抵抗として、能動部がコンデンサーとして働き、それらが直列に接続されてなるものと考えられる。よって、圧電素子の変位量を向上させるため上部電極全体を薄くしたことにより配線部の抵抗が大きくなると、電圧印加パッドから電圧を印加した際、コンデンサー、すなわち、能動部の充電に時間がかかる。そのため、インク吐出の応答に遅れが生じ、インクの着弾位置にずれが発生する。

ここで、配線部の抵抗を下げるため、該配線部の幅を大きくすることが考えられる。しかしながら、配線部の面積が大きくなると、配線部の静電容量が大きくなり、上述と同様に、インク吐出の応答に遅れが生じ、インクの着弾位置にずれが発生する。

さらに、圧電素子の変位量を向上させる方法として、例えば特許文献３には、圧電体層の優先配向方位との関連において上部電極又は下部電極の応力状態を設定するものが示されている。しかしながら、この方法では、上部電極又は下部電極に応力を与えるため熱アニール処理、酸化処理又は窒化処理がなされる必要があり、それゆえに、応力の制御が非常に困難である。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、インクジェットヘッド及びその製造方法、並びにそれを備えたインクジェット式記録装置において、圧電素子の能動部に対応する部分の変位量を向上させつつ、個別電極の配線部の抵抗を低下させる技術を提供することにある。

上記の課題を解決するため、本発明のインクジェットヘッドでは、ヤング率が高い個別電極の能動部の膜厚を配線部の膜厚よりも薄いものとした。

すなわち、第１の発明は、個別電極、圧電体層及び共通電極が順に積層されてなる圧電素子と、該圧電素子の上記共通電極側の面に設けられた振動層と、該振動層の上記圧電素子とは反対側の面に接合されかつインクを収容する圧力室と該圧力室に連通するノズルとが形成された圧力室部材とを備え、上記個別電極が、上記圧力室に対応する位置に設けられた能動部と該能動部に接続された配線部とを有し、上記圧電体層の圧電効果により上記振動層を層厚方向に変位させて上記圧力室内のインクを上記ノズルから吐出させるインクジェットヘッドであって、上記能動部の膜厚が上記配線部の膜厚よりも薄いことを特徴とするものである。

本発明では、圧電素子の能動部に対応する部分の変位量を向上させるため、個別電極の能動部の膜厚を薄くしている。また、本発明では、個別電極の配線部の膜厚を能動部の膜厚よりも厚くすることにより、配線部の抵抗が増加することを防いでいる。すなわち、本発明では、能動部の膜厚を配線部の膜厚よりも薄くすることで、配線部の抵抗を増加させることなく、圧電素子の能動部に対応する部分の変位量を向上させることができる。

第２の発明では、上記第１の発明において、上記個別電極は貴金属からなることを特徴とするものである。

これにより、個別電極は、貴金属からなるので、圧電体層をスパッタ法で形成するときの成膜温度に十分に耐えることができる。

また、個別電極を、電極として適切な材料である貴金属により構成することができる。

第３の発明では、上記第１の発明において、上記能動部の膜厚は５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下であることを特徴とするものである。

ところで、本発明において個別電極の能動部の膜厚が５０ｎｍ未満である場合は、場合によっては個別電極の配線部の膜厚が５０ｎｍ未満になり、このとき、配線部の抵抗が大きくなってしまう。また、個別電極の能動部の膜厚が３００ｎｍよりも大きい場合は、能動部の剛性が高くなるため、圧電素子の能動部に対応する部分の変位量が低下してしまう。

ここで、本発明によれば、個別電極の能動部の膜厚は５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下であるため、インク吐出の応答に遅れが生じることなく、圧電素子の能動部に対応する部分の変位量を十分に確保することができる。

第４の発明では、上記第１の発明において、上記圧電体層は、チタン酸ジルコン酸鉛を主成分とする、(００１)面に優先配向したペロブスカイト型結晶構造の圧電材料からなることを特徴とするものである。

本発明によれば、圧電体層を圧電特性が良好な圧電材料によって構成しているため、高性能のインクジェットヘッドを提供することができる。

第５の発明では、上記第１の発明において、上記個別電極と上記圧電体層との間に設けられ、該圧電体層の結晶配向性を制御する結晶配向制御層を備えたことを特徴とするものである。

これにより、結晶配向制御層は圧電体層の結晶配向性を制御するため、圧電体層の結晶配向性を確実に向上させることができる。

第６の発明は、基板の一方の面上に上部電極を成膜する工程と、上記上部電極の上に圧電体層を成膜する工程と、上記圧電体層上に共通電極を成膜する工程と、上記共通電極上に振動層を成膜する工程と、上記振動層上に、インクを収容する圧力室と該圧力室に連通するノズルとが形成された圧力室部材を接合する工程と、上記基板をエッチング除去する工程と、上記上部電極をパターニングして、上記圧力室に対応する位置に設けられた能動部と該能動部に接続された配線部とを有する個別電極を形成する工程と、上記能動部の膜厚を上記配線部の膜厚よりも薄くする工程と、上記圧電体層をパターニングする工程とを備えたことを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法である。

これにより、個別電極の能動部の膜厚を個別電極の配線部の膜厚よりも薄くするため、圧電素子の能動部に対応する部分の変位量が大きくかつ配線部の抵抗が小さいインクジェットヘッドを製造することができる。

第７の発明は、上記第１〜５の発明のいずれか１つに記載のインクジェットヘッドと、上記インクジェットヘッドと記録媒体とを相対移動させる移動手段とを備えたことを特徴とするインクジェット式記録装置である。

これにより、高精細の印字や印画を高速で印刷できるインクジェット式記録装置を提供することができる。

以上、説明したように、本発明によれば、圧電素子を構成する個別電極において能動部の膜厚を配線部の膜厚よりも薄くすることにより、圧電素子の能動部に対応する部分の変位量を向上させつつ、配線部の抵抗を小さくすることができるため、変位特性が良好でかつインクの着弾位置のずれがないインクジェットヘッドを提供できる。さらに、高精細の印字や印画を高速度で印刷できるインクジェットヘッド式記録装置を提供できる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１に示すように、本発明の実施形態に係るインクジェット式記録装置４０はインクジェットヘッド４１を備えていて、このインクジェットヘッド４１のインク吐出口１０（図２を参照）からインク滴を吐出させて記録用紙などの記録媒体４２に着弾させて記録を行うものである。インクジェットヘッド４１はキャリッジ４４に搭載されていて、そのキャリッジ４４が記録媒体４２の幅方向（以下、主走査方向Ｘという）に延びているキャリッジ軸４３に沿って往復移動するのに伴い主走査方向Ｘに往復移動する。インクジェット式記録装置４０は、記録媒体４２を主走査方向Ｘと略垂直な副走査方向Ｙに移動させる、上下３つずつのローラ４５,４５,…を備えている。これらローラ４５,４５,…・は、キャリッジ４４が主走査方向Ｘに一走査分だけ移動するごとに、記録媒体４２を副走査方向Ｙに所定量だけ搬送するように構成されている。なお、本発明に係る移動手段は、キャリッジ軸４３、キャリッジ４４、及びローラ４５に対応する。

図２は、インクジェットヘッド４１の断面図である。図２に示すように、インクジェットヘッド４１は、少なくとも、複数のインク吐出口（ノズル）１０,１０,…と各インク吐出口１０にそれぞれ連通する複数の圧力室８,８,…とが形成された圧力室部材７と、下面の一部が複数の圧力室８，８，…に臨むように設けられた振動層６と、振動層６上に設けられかつ各圧力室８内のインクにそれぞれ圧力を付与する複数の圧電素子１２とを備えている。圧力室部材７は、複数の圧力室８,８,…を互いに隔てるための隔壁９，９，…と、複数のインク吐出口１０,１０,…が形成されたノズル板１１とを有している。圧電素子１２は、下部電極（共通電極）５、圧電体層４、結晶配向制御層３及び上部電極（個別電極）２が順番に積層されて構成されている。なお、本実施形態では、圧電素子１２は、下部電極５、圧電体層４、結晶配向制御層３及び上部電極２が順番に積層されて構成されているが、結晶配向制御層３を備えず、下部電極５、圧電体層４及び上部電極２が順番に積層されて構成されていても良い。

上部電極２は貴金属からなる。図３に示すように、上部電極２は、各圧力室８に対応する位置にそれぞれ設けられた複数の能動部１３，１３，…と、一端が各能動部１３にそれぞれ接続された複数の配線部１４，１４，…と、各配線部１４の他端にそれぞれ接続されかつ各能動部１３にそれぞれ電圧を印加するための複数の電圧印加パッド部１５，１５，…とを有する。能動部１３及び電圧印加パッド部１５は略矩形状に形成されている。

上部電極２の能動部１３の膜厚は上部電極２の配線部１４及び電圧印加パッド部１５の膜厚よりも薄い。能動部１３の膜厚は５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下であることが好ましく、本実施形態では９０ｎｍである。これは、本実施形態において上部電極２の能動部１３の厚みが５０ｎｍ未満であるときは、場合によっては上部電極２の配線部１４の厚みが５０ｎｍ未満になり、このとき、上部電極２の配線部１４の抵抗が大きくなってしまい、インク吐出の応答に遅れが生じる一因となるからである。一方、上部電極２の能動部１３の厚みが３００ｎｍよりも大きいときは、上部電極２の能動部１３の剛性が大きくなるため、圧電素子１２の能動部１３に対応する部分の変位量が低下してしまうからである。配線部１４及び電圧印加パッド部１５の膜厚は同じ値であり、本実施形態では１５０ｎｍである。

結晶配向制御層３は、圧電体層４の成膜時に該圧電体層４の結晶配向性を制御するものである。結晶配向制御層３及び圧電体層４は、上部電極２と同じ形状である。すなわち、結晶配向制御層３及び圧電体層４は、各能動部１３、各配線部１４及び各電圧印加パッド部１５に対応する位置に設けられている。圧電体層４は、チタン酸ジルコン酸鉛を主成分とする、(００１)面に優先配向したペロブスカイト型結晶構造の圧電材料からなる。

−インクジェットヘッドの製造方法−
以下、インクジェットヘッド４１の製造方法について説明する。本実施形態では、基板としてＳｉ基板１を用いる。なお、基板は、Ｓｉ基板に限らず、石英などのガラス基板、ＳＵＳなどの金属基板、アルミナなどのセラミック基板等であっても良い。

まず、図４（ａ）に示すように、Ｓｉ基板１の一方の面上に、厚さ０.１５μｍのＰｔからなる上部電極２をスパッタリング法で成膜した。この上部電極２は、Ｓｉ基板１を４００℃に加熱しながら１Ｐａのアルゴンガス（以下、Ａｒガスという）中で２００Ｗの高周波電力を８分間印加することにより成膜した。なお、上部電極２には、Ｍｇ・Ｃａ・Ｓｒ・Ｂａ等のアルカリ土類金属、Ｔｉ・Ｆｅ・Ｃｏ・Ｎｉ・Ｃｕ・Ｍｎ等の遷移金属、Ａｌなどの添加物が含まれていても良い。

次に、上部電極２上に、厚さ６０ｎｍのチタン酸ランタン鉛（チタン酸鉛ランタン、以下、ＰＬＴという）からなる結晶配向制御層３をスパッタリング法で成膜した。この結晶配向制御層３は、Ｓｉ基板を６１０℃に加熱しながら０.５ＰａのＡｒ−Ｏ₂ガス（ガス体積比Ａｒ：Ｏ₂＝１９：２）で３００Ｗの高周波電力を１０分間印加することにより成膜した。なお、結晶配向制御層３の構成材料は、ＰＬＴに限らず、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ₃）、ジルコン酸チタン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ,Ｔｉ）Ｏ₃）、チタン酸ストロンチウム等でも良い。さらに、結晶配向制御層３の膜厚は４ｎｍ以上３００ｎｍ以下であることが好ましい。

次に、結晶配向制御層３上に、厚さ１.５μｍのＰｂＺｒ_0.53Ｔｉ _0.47Ｏ₃（ジルコン酸チタン酸鉛、以下、ＰＺＴという）からなる圧電体層４をスパッタリング法で成膜した。この圧電体層４は、Ｓｉ基板を６１０℃に加熱しながら０.３ＰａのＡｒ-Ｏ₂ガス（ガス体積比Ａｒ：Ｏ₂＝１９:１）中で２５０Ｗの高周波電力を３時間印加することにより成膜した。なお、圧電体層４の構成材料は、Ｔｉ及びＰｂを成分として有する誘電体が望ましく、例えば、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ₃）、ジルコン酸チタン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ,Ｔｉ）Ｏ₃）、チタン酸鉛ランタン（（Ｐｂ,Ｌａ）ＴｉＯ₃）、ジルコン酸チタン酸鉛ランタン（（Ｐｂ,Ｌａ）（Ｚｒ,Ｔｉ）Ｏ₃）、マグネシウムニオブ酸ジルコン酸チタン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ,Ｔｉ）（Ｍｇ,Ｎｂ）Ｏ₃）等が好ましい。さらに、圧電体層４の膜厚は、０.５〜５.０μｍの範囲内であることが好ましい。また、結晶配向制御層３及び圧電体層４を形成する方法は、スパッタリング法に限らず、ゾル・ゲル法、蒸着法、ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法等でも良い。

次に、圧電体層４上に、厚さ０.２μｍのＰｔからなる下部電極（共通電極）５をスパッタリング法で成膜した。この下部電極５は、Ｓｉ基板の温度を室温にして１ＰａのＡｒガス中で２００Ｗの高周波電力を１２分間印加することにより成膜した。

次に、下部電極５上に厚さ５μｍのＣｒからなる振動層６をスパッタリング法で成膜した。この振動層６は、Ｓｉ基板の温度を室温にして０.３ＰａのＡｒガス中で２００Ｗの高周波電力を１５０分間印加することにより成膜した。

次に、図４（ｂ）に示すように、振動層６上に圧力室部材７を接合した。この圧力室部材７は、圧力室８，８，…を形成するための隔壁９とインク吐出口１０，…が設けられたノズル板１１とを有する。圧力室部材７の接合後、Ｓｉ基板１をエッチング除去した。

次に、上部電極２をＡｒガスを用いたドライエッチング法でパターニングして、能動部１３、配線部１４及び電圧印加パッド部１５を有する上部電極（個別電極）２形成した（図３を参照）。なお、上部電極２のパターニングに用いるドライエッチングガスはＡｒだけでなく、Ａｒ以外の他のガスを含んでいても良い。

次に、上部電極２の能動部１３の一部を該能動部１３の膜厚が９０ｎｍとなるようにＡｒガスを用いたドライエッチング法で除去した（図３を参照）。なお、上部電極２の能動部１３の除去に用いるドライエッチングガスはＡｒだけでなく、Ａｒ以外の他のガスを含んでいても良い。

次に、図４（ｄ）に示すように、結晶配向制御層３及び圧電体層４を上部電極２と同じ形状となるようにフッ硝酸を主成分とするエッチャントを用いたウェットエッチング法でパターニングした。なお、結晶配向制御層３及び圧電体層４のパターニングはドライエッチングで行っても良い。

なお、上記方法以外に、上部電極２の能動部１３の厚さを配線部１４及び電圧印加パッド部１５の厚さよりも薄くする方法として、まず、能動部１３と同じ厚さの上部電極２を形成し、その後、上部電極２のうち配線部１４及び電圧印加パッド部１５の上にのみ上部電極２と同じ電極材料を用いて追加して成膜することも考えられる。また、このように追加成膜する場合は、上部電極２と別の電極材料を用いて追加成膜しても良い。

−インクジェットヘッド式記録装置の動作−
以下、インクジェット式記録装置４０の動作について説明する。まず、インクジェットヘッド４１をキャリッジ４４により主走査方向Ｘに往復移動させ、その移動時にインクジェットヘッド４１のインク吐出口１０からインクを記録媒体４２に吐出させることにより、一走査分の記録を行う。この一走査分の記録が終了すると、記録媒体４２をローラ４５により副走査方向Ｙに所定量だけ移動させ、次の一走査分の記録を行う。

ここで、本実施形態に係るインクジェットヘッド４１の構成及び製造方法は、以下の実施例の結果に基づいて決定されている。

（実施例１）
本実施例に係るインクジェットヘッドでは、各層の材料、膜厚、製造方法等を上記実施形態と同じにした。このインクジェットヘッドに３０Ｖの電圧を印加したときの変位量を２０ピン分だけ測定すると、その平均値は７５ｎｍであり、従来のインクジェットヘッドと比較して変位量が向上した。また、配線部の抵抗値を測定したところ、その測定値は１５８Ωであり、後述する比較例１の従来例よりも低い値であった。また、吐出ばらつきはσ＝３.０％であり、比較例１の従来例よりも低い値であった。

（比較例１）
本比較例に係るインクジェットヘッドでは、上部電極をＰｔによって構成し、能動部、配線部及び電圧印加パッド部の厚さをすべて１２０ｎｍとした。その他の点に関しては実施例１とほぼ同様である。

本比較例のインクジェットヘッドの変位量の平均値は５２ｎｍであった。また、配線部の抵抗値を測定したところ、その測定値は１９７Ωであった。また、吐出ばらつきはσ＝８.１％であった。

（実施例２）
本実施例に係るインクジェットヘッドでは、上部電極をＩｒによって構成するとともに、上部電極を厚さが１８０ｎｍとなるように形成した後、上部電極のうち能動部のみを厚さが５５ｎｍとなるようにエッチングした。その他の点に関しては実施例１とほぼ同様である。

本実施例のインクジェットヘッドの変位量の平均値は６５ｎｍであった。また、配線部の抵抗値を測定したところ、その測定値は７５Ωであり、後述する比較例２の従来例よりも低い値であった。また、吐出ばらつきはσ＝２.４％であり、比較例２の従来例よりも低い値であった。

（比較例２）
本比較例に係るインクジェットヘッドでは、上部電極をＩｒによって構成し、能動部、配線部及び電圧印加パッド部の厚さをすべて６０ｎｍとした。その他の点に関しては実施例１とほぼ同様である。

本比較例のインクジェットヘッドの変位量の平均値は４９ｎｍであった。また、配線部の抵抗値を測定したところ、その測定値は２２６Ωであった。また、吐出ばらつきはσ＝５.７％であった。

（実施例３）
本実施例に係るインクジェットヘッドでは、上部電極をＰｄによって構成するとともに、上部電極を厚さが８０ｎｍとなるように形成した後、上部電極のうち配線部及び電圧印加パッド部の上にのみ厚さ１００ｎｍのＡｕをさらに形成して、配線部及び電圧印加パッド部の厚さを１８０ｎｍとした。その他の点に関しては実施例１とほぼ同様である。

本実施例のインクジェットヘッドの変位量の平均値は６３ｎｍであった。また、配線部の抵抗値を測定したところ、その測定値は５６Ωであった。また、吐出ばらつきはσ＝３.１％であった。

以上から、上記実施例１〜３のように、上部電極の能動部の厚さを配線部及び電圧印加パッド部の厚さよりも薄くすることで、インクジェットヘッドの能動部に対応する部分の変位量を確保しつつ、配線部の抵抗を小さくすることができ、また、吐出ばらつきも改善することができる。

本発明は、プリンター、ワープロ、ファクシミリ、印刷機などの記録装置等に有用である。

本発明の実施形態に係るインクジェットヘッド式記録装置の概略構成図である。 インクジェットヘッドの断面図である。 インクジェットヘッドの要部の拡大斜視図である。 インクジェットヘッドの製造工程図である。 従来のインクジェットヘッドの製造工程図である。 従来のインクジェットヘッドの製造工程図である。 従来のインクジェットヘッドの要部の拡大斜視図である。

符号の説明

１ 基板
２ 上部電極（個別電極）
３ 結晶配向制御層
４ 圧電体層
５ 下部電極（共通電極）
６ 振動層
７ 圧力室部材
８ 圧力室
９ 隔壁
１０ インク吐出口（ノズル）
１１ ノズル板
１２ 圧電素子
１３ 能動部
１４ 配線部
１５ 電圧印加パッド
４０ インクジェット式記録装置
４１ インクジェットヘッド
４２ 記録媒体
４３ キャリッジ軸（移動手段）
４４ キャリッジ（移動手段）
４５ ローラ（移動手段）

Claims (7)

1. 個別電極、圧電体層及び共通電極が順に積層されてなる圧電素子と、該圧電素子の上記共通電極側の面に設けられた振動層と、該振動層の上記圧電素子とは反対側の面に接合されかつインクを収容する圧力室と該圧力室に連通するノズルとが形成された圧力室部材とを備え、上記個別電極が、上記圧力室に対応する位置に設けられた能動部と該能動部に接続された配線部とを有し、上記圧電体層の圧電効果により上記振動層を層厚方向に変位させて上記圧力室内のインクを上記ノズルから吐出させるインクジェットヘッドであって、
   上記能動部の膜厚が上記配線部の膜厚よりも薄いことを特徴とするインクジェットヘッド。
2. 上記個別電極は貴金属からなることを特徴とする請求項１記載のインクジェットヘッド。
3. 上記能動部の膜厚は５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１記載のインクジェットヘッド。
4. 上記圧電体層は、チタン酸ジルコン酸鉛を主成分とする、(００１)面に優先配向したペロブスカイト型結晶構造の圧電材料からなることを特徴とする請求項１記載のインクジェットヘッド。
5. 上記個別電極と上記圧電体層との間に設けられ、該圧電体層の結晶配向性を制御する結晶配向制御層を備えたことを特徴とする請求項１記載のインクジェットヘッド。
6. 基板の一方の面上に上部電極を成膜する工程と、
   上記上部電極の上に圧電体層を成膜する工程と、
   上記圧電体層上に共通電極を成膜する工程と、
   上記共通電極上に振動層を成膜する工程と、
   上記振動層上に、インクを収容する圧力室と該圧力室に連通するノズルとが形成された圧力室部材を接合する工程と、
   上記基板をエッチング除去する工程と、
   上記上部電極をパターニングして、上記圧力室に対応する位置に設けられた能動部と該能動部に接続された配線部とを有する個別電極を形成する工程と、
   上記能動部の膜厚を上記配線部の膜厚よりも薄くする工程と、
   上記圧電体層をパターニングする工程とを備えたことを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
7. 上記請求項１〜５のいずれか１つに記載のインクジェットヘッドと、
   上記インクジェットヘッドと記録媒体とを相対移動させる移動手段とを備えたことを特徴とするインクジェット式記録装置。

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