JP3102481B1 - 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

【要約】 【課題】 圧電体層の絶縁破壊を防止すると共に、振動
板の初期撓み量を低減し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１２
と、この圧力発生室１２に対応する領域に絶縁層５５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上に設けられた上
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、前記圧力発生室１２に対向
する前記下電極６０の少なくとも幅方向両端部が当該圧
力発生室１２に対向する領域内に位置し且つ前記圧電体
層７０が前記下電極６０の幅方向両端の側面を覆ってい
ることにより、圧電体層の絶縁耐圧が向上すると共に振
動板の初期撓み量が低減する。

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、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、
薄膜のパターニング後に圧力発生室を形成するが、その
際、上電極及び圧電体層の内部応力緩和の影響により、
振動板が圧力発生室側に撓んでしまい、この撓みが弾性
膜の初期変形として残留してしまうという問題がある。

【０００８】また、このように薄膜技術及びリソグラフ
ィ法により製造した圧電素子で、下電極の腕部をパター
ニングして除去した構造では、圧電体層が薄いため、下
電極の幅方向両端の側面で絶縁耐圧が低く、絶縁破壊が
生じるという問題がある。

【０００９】本発明はこのような事情に鑑み、圧電体層
の絶縁破壊を防止すると共に、振動板の初期撓み量を低
減し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。

【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、この圧力発生室に対応する領域に絶縁層を介して設
けられた下電極、該下電極上に設けられた圧電体層及び
該圧電体層上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、前記圧力
発生室に対向する前記下電極の少なくとも幅方向両端部
が当該圧力発生室に対向する領域内に位置すると共に前
記圧電体層が前記下電極の幅方向両端の側面を覆い且つ
当該圧電体層は結晶が優先配向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。

【００１１】かかる第１の態様では、圧力発生室内にパ
ターニングした下電極の幅方向両端の側面が圧電体層で
覆われているので、沿面での絶縁耐圧が向上し、且つ絶
縁層と圧電体層とが密着されているため、振動板の初期
撓み量が低減される。また、圧電体層が薄膜工程で成膜
された結果、結晶が優先配向している。

【００１２】本発明の第２の態様は、第１の態様におい
て、前記圧電体層は、結晶が柱状となっていることを特
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、圧電体層が薄膜工
程で成膜された結果、結晶が柱状となっている。

【００１４】本発明の第３の態様は、ノズル開口に連通
する圧力発生室と、この圧力発生室に対応する領域に絶
縁層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上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、前記圧力発生室に対向する前記下電極の少なくと
も幅方向両端部が当該圧力発生室に対向する領域内に位
置すると共に前記圧電体層が前記下電極の幅方向両端の
側面を覆い且つ当該圧電体層の幅方向両端が前記圧力発
生室内に位置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。

【００１５】かかる第３の態様では、圧力発生室内にパ
ターニングした下電極の幅方向両端の側面が圧電体層で
覆われているので、沿面での絶縁耐圧が向上し、且つ絶
縁層と圧電体層とが密着されているため、振動板の初期
撓み量が低減される。また、圧電体層の幅方向両端部が
圧力発生室内に位置するため、圧力発生室の幅方向両側
に対応する領域の膜厚が薄くなるため、振動板の変位量
が向上する。

【００１６】本発明の第４の態様は、ノズル開口に連通
する圧力発生室と、この圧力発生室に対応する領域に絶
縁層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上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、前記圧力発生室に対向する前記下電極の少なくと
も幅方向両端部が当該圧力発生室に対向する領域内に位
置すると共に前記圧電体層が前記下電極の幅方向両端の
側面を覆い、前記圧電体層及び前記上電極が一括でパタ
ーニング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、圧力発生室内にパ
ターニングした下電極の幅方向両端の側面が圧電体層で
覆われているので、沿面での絶縁耐圧が向上し、且つ絶
縁層と圧電体層とが密着されているため、振動板の初期
撓み量が低減される。また、圧電体層及び上電極を一括
でパターニングすることにより、比較的容易に圧電素子
を形成することができ、製造工程が簡略化される。

【００１８】本発明の第５の態様は、第３又は４の態様
において、前記圧電体層の厚さ方向の一部が、前記圧力
発生室の領域外まで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。

【００１９】かかる第５の態様では、腕部上には、圧電
体層の端部が存在しないため、初期不良が回避されると
共に耐久性が向上する。

【００２０】本発明の第６の態様は、第３〜５の何れか
の態様において、前記圧電体層は、結晶が優先配向して
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。

【００２１】かかる第６の態様では、圧電体層が薄膜工
程で成膜された結果、結晶が優先配向している。

【００２２】本発明の第７の態様は、第６の態様におい
て、前記圧電体層は、結晶が柱状となっていることを特
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、圧電体層が薄膜工
程で成膜された結果、結晶が柱状ととなっている。

【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、前記絶縁層は、前記下電極が形成され
ている下側の領域が他の領域よりも厚いことを特徴とす
るインクジェット式記録ヘッドにある。

【００２５】かかる第８の態様では、圧電体層が圧電素
子の駆動による曲げの中立軸から離れた位置にあるの
で、変位効率が向上する。

【００２６】本発明の第９の態様は、第１〜８の何れか
の態様において、前記絶縁層の厚さ方向最上部は前記圧
電体層と密着性の良好な材料からなる密着性絶縁層から
なり、当該密着性絶縁層と前記下電極の幅方向両端の側
面を覆う前記圧電体層とが密着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。

【００２７】かかる第９の態様では、圧力発生室に対向
する領域の下電極が圧電体層で完全に覆われ、沿面での
絶縁耐圧がさらに向上する。

【００２８】本発明の第１０の態様は、第９の態様にお
いて、前記密着性絶縁層の材料は、前記圧電体層の構成
元素から選択される少なくとも一種の元素の酸化物又は
窒化物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。

【００２９】かかる第１０の態様では、絶縁層と圧電体
層の密着性が向上する。

【００３０】本発明の第１１の態様は、第１０の態様に
おいて、前記密着性絶縁層が酸化ジルコニウムからなる
ことを特徴とするインクジェット式記録ヘッドにある。

【００３１】かかる第１１の態様では、絶縁層の剛性が
向上し、耐久性が向上する。

【００３２】本発明の第１２の態様は、第９〜１１の何
れかの態様において、前記絶縁層が前記密着性絶縁層か
らなることを特徴とするインクジェット式記録ヘッドに
ある。

【００３３】かかる第１２の態様では、絶縁層を容易に
形成され、製造工程が簡素化される。

【００３４】本発明の第１３の態様は、第１２の態様に
おいて、前記絶縁層がシリコン単結晶基板上に直接形成
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。

【００３５】かかる第１３の態様では、酸化ジルコニウ
ム膜は単独でも、十分な耐久性を示す。

【００３６】本発明の第１４の態様は、第１２の態様に
おいて、前記絶縁層が前記シリコン単結晶基板上に形成
された二酸化シリコン膜上に形成され且つ当該二酸化シ
リコン膜の前記圧力発生室に対応する部分が除去されて
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。

【００３７】かかる第１４の態様では、アクチュエータ
の変位効率を向上することができる。

【００３８】本発明の第１５の態様は、第９〜１４の何
れかの態様において、前記圧電体層がＰＺＴからなり、
前記密着性絶縁層が酸化ジルコニウムからなることを特
徴とするインクジェット式記録ヘッドにある。

【００３９】かかる第１５の態様では、圧電体層と絶縁
層との密着性が向上される。

【００４０】本発明の第１６の態様は、第１〜１５の何
れかの態様において、前記上電極の幅Ｗ_TEは、前記下電
極の幅Ｗ_BE及び前記圧電体層の厚みＴとの関係が、 （Ｗ_BE−５Ｔ）＜Ｗ_TE＜（Ｗ_BE＋５Ｔ） 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。

【００４１】かかる第１６の態様では、上電極及び下電
極に挟まれる圧電体層が有効に駆動される。

【００４２】本発明の第１７の態様は、第１〜１６の何
れかの態様において、前記圧力発生室の長手方向一端部
に前記下電極の端部があり、且つ前記圧電体層及び前記
上電極はその外側まで延設され、当該下電極の端部が前
記圧電素子の実質的な駆動部となる圧電体能動部の一端
部となっ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。

【００４３】かかる第１７の態様では、圧電体能動部の
駆動を妨げることがなく、圧電体層の絶縁破壊が防止さ
れる。

【００４４】本発明の第１８の態様は、第１７の態様に
おいて、前記圧電体能動部の端部が前記圧力発生室の周
壁より内側に位置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。

【００４５】かかる第１８の態様では、圧電体能動部の
駆動を妨げることがなく、圧電体層の絶縁破壊が防止さ
れる。

【００４６】本発明の第１９の態様は、第１〜１６の何
れかの態様において、前記圧力発生室の長手方向一端部
に前記下電極の端部があり、且つ当該下電極の端部より
も内側に前記上電極の端部があり、前記圧電体層がその
外側まで延設され、当該上電極の端部が前記圧電体層の
実質的な駆動部となる圧電体能動部の一端部となってい
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。

【００４７】かかる第１９の態様では、圧電体能動部の
端部と下電極の端部との距離を離すことができ、圧電体
能動部の長手方向端部での電界集中による絶縁破壊が防
止される。

【００４８】本発明の第２０の態様は、第１７〜１９の
何れかの態様において、前記圧力発生室の端部と周壁と
の境界部分に対向する領域には、前記下電極とは不連続
の不連続下電極膜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。

【００４９】かかる第２０の態様では、圧電体層及び上
電極が圧力発生室外の領域に引き出される部分の振動板
の剛性が高く保持され、この部分での振動板及び圧電体
層の破壊が防止される。

【００５０】本発明の第２１の態様は、第２０の態様に
おいて、前記不連続下電極とは不連続に設けられ且つ一
端が外部配線に接続される配線用下電極が前記各圧電素
子毎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。

【００５１】かかる第２１の態様では、圧電体能動部か
ら配線を容易且つ効率よく引き出すことができる。

【００５２】本発明の第２２の態様は、第１７〜２０の
何れかの態様において、前記下電極は、前記圧電体能動
部の他端部から前記圧力発生室の周壁上まで延設されて
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。

【００５３】かかる第２２の態様では、各圧電素子の配
線を容易に行うことができる。

【００５４】本発明の第２３の態様は、第２２の態様に
おいて、前記下電極は、前記圧力発生室の一端部近傍に
対向する領域に少なくとも前記圧力発生室より幅の広い
幅広部を有し、当該幅広部が前記圧力発生室の長手方向
端部から周壁上まで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。

【００５５】かかる第２３の態様では、圧力発生室の端
部近傍の振動板の剛性が増加され、耐久性が向上する。

【００５６】本発明の第２４の態様は、第１〜２３の何
れかの態様において、前記上電極若しくはその上に接続
されたリード電極及び前記圧電体層が、前記圧力発生室
に対向する領域の長手方向からその外側へ延設されてい
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。

【００５７】かかる第２４の態様では、圧力発生室の周
壁に対向する領域に、上電極と外部配線との接続部を容
易に形成できる。

【００５８】本発明の第２５の態様は、第２４の態様に
おいて、前記下電極の周壁上までの延設方向と前記上電
極若しくはその上に接続されたリード電極及び前記圧電
体層の周壁上までの延設方向とが異なることを特徴とす
るインクジェット式記録ヘッドにある。

【００５９】かかる第２５の態様では、電圧印加により
駆動する圧電体能動部が、圧力発生室に対向する領域内
に存在し、また、層間絶縁膜及びコンタクトホールを必
要とすることなく、配線を容易に引き出すことができ
る。

【００６０】本発明の第２６の態様は、第２４の態様に
おいて、前記下電極の周壁上までの延設方向と前記上電
極若しくはその上に接続されたリード電極及び前記圧電
体層の周壁上までの延設方向とが同方向であることを特
徴とするインクジェット式記録ヘッドにある。

【００６１】かかる第２６の態様では、層間絶縁膜及び
コンタクトホールを必要とすることなく、配線を容易に
引き出すことができる。

【００６２】本発明の第２７の態様は、第２５又は２６
の態様において、前記下電極又は前記上電極の何れか一
方が共通電極となっ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。

【００６３】かかる第２７の態様では、各圧電素子の配
線を容易に行うことができる。

【００６４】本発明の第２８の態様は、第１〜２２の何
れかの態様において、前記下電極は、前記圧力発生室に
対向する領域の長手方向の少なくとも一端部近傍から幅
方向外側へ延設されて共通電極となっていることを特徴
とするインクジェット式記録ヘッドにある。

【００６５】かかる第２８の態様では、層間絶縁膜及び
コンタクトホールを必要とすることなく、配線を容易に
引き出すことができる。

【００６６】本発明の第２９の態様は、第１〜３の何れ
かの態様において、前記圧電体層の長手方向両端部は、
前記圧力発生室に対向する領域内にパターニングされ、
前記上電極は前記圧力発生室の幅方向に横断して連続的
に形成されて共通電極となっ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。

【００６７】かかる第２９の態様では、層間絶縁膜及び
コンタクトホールを必要とすることなく、配線を容易に
引き出すことができる。

【００６８】本発明の第３０の態様は、第１〜２８の何
れかの態様において、前記圧力発生室の幅方向両側の隔
壁上には前記下電極と同一の層によって構成される残留
部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。

【００６９】かかる第３０の態様では、下電極を除去す
る面積が小さくなるため、圧電体層をパターニングされ
た下電極上に略均一な膜厚で形成される。

【００７０】本発明の第３１の態様は、第３０の態様に
おいて、前記圧電体能動部の一端部の外側には、前記下
電極とは不連続の不連続下電極が設けられ、前記残留部
が当該不連続下電極から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。

【００７１】かかる第３１の態様では、圧電素子を構成
する下電極と残留部との間隔を狭くすることができ、圧
電体層がより確実に均一な膜厚で形成される。

【００７２】本発明の第３２の態様は、第３０の態様に
おいて、前記残留部が前記圧電素子を構成する前記下電
極と連続的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。

【００７３】かかる第３２の態様では、圧電素子を構成
する下電極と残留部との間隔を比較的狭くすることがで
き、圧電体層が均一な膜厚で形成される。

【００７４】本発明の第３３の態様は、第３０〜３２の
何れかの態様において、前記下電極の幅方向端面と前記
残留部の幅方向端面との間隔が、前記圧電体層の厚さよ
りも広く且つ前記下電極の幅よりも狭いことを特徴とす
るインクジェット式記録ヘッドにある。

【００７５】かかる第３３の態様では、圧電体層の幅方
向の膜厚が略均一となり、圧電特性を低下させることが
ない。

【００７６】本発明の第３４の態様は、第３０〜３３の
何れかの態様において、前記下電極が周壁上まで延設さ
れる前記圧力発生室の端部近傍に前記圧電体層の長手方
向端部が存在し、当該端部から外側に延設された前記下
電極が幅広となるまでの距離が、前記圧電体層の厚さよ
りも広く且つ前記下電極の幅よりも狭いことを特徴とす
るインクジェット式記録ヘッドにある。

【００７７】かかる第３４の態様では、圧力発生室の長
手方向端部近傍の圧電体層の膜厚が均一となり、圧電体
層をパターニングしてもその下側の下電極が薄くなるこ
とがない。

【００７８】本発明の第３５の態様は、第３０〜３４の
何れかの態様において、前記残留部の幅が、隣接する圧
力発生室間の隔壁の幅の５０％以上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。

【００７９】かかる第３５の態様では、残留部を所定幅
で形成することにより、圧電体層の膜厚が、より確実に
均一な膜厚で形成される。

【００８０】本発明の第３６の態様は、第３０〜３５の
何れかの態様において、前記下電極及び前記残留部が、
並設された複数の前記圧力発生室及びその幅方向両側の
隔壁に対応する領域の５０％以上の幅の領域に形成され
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。

【００８１】かかる第３６の態様では、下電極及び残留
部を所定の大きさとすることにより、圧電体層の膜厚が
確実に均一となる。

【００８２】本発明の第３７の態様は、第３０〜３４の
何れかの態様において、前記下電極及び前記残留部が、
前記流路形成基板の全面積の５０％以上の領域に形成さ
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。

【００８３】かかる第３７の態様では、下電極及び残留
部を所定の大きさとすることにより、圧電体層の膜厚が
確実に均一となる。

【００８４】本発明の第３８の態様は、第１〜３７の何
れかの態様において、前記圧電体層の結晶組織が前記下
電極上と前記絶縁層上とで略同一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。

【００８５】かかる第３８の態様では、絶縁層上に形成
される圧電体層の結晶状態が下電極上に形成される圧電
体層と同一の結晶状態となるため、クラックが発生せ
ず、パターン境界で異常な応力も発生しない。

【００８６】本発明の第３９の態様は、第３８の態様に
おいて、前記絶縁層の表面に前記圧電体層の結晶の核と
なる結晶種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。

【００８７】かかる第３９の態様では、結晶種により圧
電体層の結晶構造が一方向に配向して略一様に形成さ
れ、クラック等の発生が防止される。

【００８８】本発明の第４０の態様は、第３９の態様に
おいて、前記結晶種が島状に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。

【００８９】かかる第４０の態様では、島状の結晶種か
ら圧電体層の結晶が成長する。

【００９０】本発明の第４１の態様は、第１７〜４０の
何れかの態様において、前記下電極の端部の外側には、
第２の絶縁層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。

【００９１】かかる第４１の態様では、下電極の端部近
傍の圧電体層の膜厚が薄くなることがなく、圧電体層の
電界集中による絶縁破壊が防止される。

【００９２】本発明の第４２の態様は、第４１の態様に
おいて、前記第２の絶縁層が前記下電極と略同一の膜厚
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。

【００９３】かかる第４２の態様では、下電極と第２の
絶縁層との段差が小さく、これらの上に膜厚が略均一の
圧電体層を形成することができる。

【００９４】本発明の第４３の態様は、第４１又は４２
の態様において、前記第２の絶縁層が前記絶縁層とは異
なる絶縁材料からなることを特徴とするインクジェット
式記録ヘッドにある。

【００９５】かかる第４３の態様では、第２の絶縁層
は、絶縁材料の種類を問わず、機能を発揮する。

【００９６】本発明の第４４の態様は、第１７〜４０の
何れかの態様において、前記下電極の端部の外側の前記
絶縁層に厚膜部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。

【００９７】かかる第４４の態様では、下電極の端部近
傍の圧電体層の膜厚が薄くなることがないため、圧電体
層の電界集中による絶縁破壊を防止できる。

【００９８】本発明の第４５の態様は、第４４の態様に
おいて、前記厚膜部が前記下電極と略同一の膜厚である
ことを特徴とするインクジェット式記録ヘッドにある。

【００９９】かかる第４５の態様では、下電極と厚膜部
との段差が小さく、これらの上に膜厚が略均一の圧電体
層を形成することができる。

【０１００】本発明の第４６の態様は、第１７〜４０の
何れかの態様において、前記下電極の端部には前記圧電
体能動部の外側に向かって前記下電極の膜厚が漸小する
膜厚漸小部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。

【０１０１】かかる第４６の態様では、下電極の端部に
膜厚漸小部が設けられているため、下電極の端部近傍に
形成される圧電体層の膜厚が薄くなることがなく、圧電
体能動部の端部近傍での絶縁破壊が防止される。

【０１０２】本発明の第４７の態様は、第４６の態様に
おいて、前記膜厚漸小部は、前記下電極の膜厚が連続的
に漸小する傾斜面となっ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。

【０１０３】かかる第４７の態様では、圧電体層が膜厚
漸小部の傾斜面に沿って形成されて、圧電体能動部の端
部の圧電体層の膜厚が薄くなることがない。

【０１０４】本発明の第４８の態様は、第４６の態様に
おいて、前記膜厚漸小部は、前記下電極の膜厚が階段状
に漸小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。

【０１０５】かかる第４８の態様では、圧電体層が膜厚
漸小部の形状に沿って形成されて、他の部分と略同一の
膜厚となる。

【０１０６】本発明の第４９の態様は、第４６の態様に
おいて、前記膜厚漸小部は、前記下電極の膜厚が連続的
に漸小する傾斜曲面となっ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。

【０１０７】かかる第４９の態様では、圧電体層が膜厚
漸小部の形状に沿って形成されて、他の部分と略同一の
膜厚となる。

【０１０８】本発明の第５０の態様は、第４６〜４９の
何れかの態様において、前記膜厚漸小部上に形成される
前記圧電体層の膜厚が、他の部分の膜厚よりも厚いこと
を特徴とするインクジェット式記録ヘッドにある。

【０１０９】かかる第５０の態様では、圧電体能動部の
端部近傍での圧電体層の電界集中がなく、絶縁破壊が防
止される。

【０１１０】本発明の第５１の態様は、第１７〜５０の
何れかの態様において、前記圧電体能動部の一端部とは
反対側の他端部が、前記一端部と同様の構造を有するこ
とを特徴とするインクジェット式記録ヘッドにある。

【０１１１】かかる第５１の態様では、圧電体能動部の
一端部と同様に、他端部も破壊が防止される。

【０１１２】本発明の第５２の態様は、第１７〜５０の
何れかの態様において、前記圧電体能動部の他端部は、
前記圧電体層及び前記上電極の端部により形成され、こ
の圧電体能動部の端部は、前記圧電体層とは不連続の不
連続圧電体層によって覆わ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。

【０１１３】かかる第の態様５２では、圧電体能動部の
端部が不連続圧電体層によって保護され、圧電体層及び
上電極の剥離等が防止される。

【０１１４】本発明の第５３の態様は、第１７〜５０の
何れかの態様において、前記圧電体能動部の他端部は、
前記圧電体層及び前記上電極の端部により形成され、こ
の圧電体能動部の端部は、接着剤によって固定されてい
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。

【０１１５】かかる第５３の態様では、圧電体能動部の
端部が固定され、圧電体層及び上電極の剥離等が防止さ
れる。

【０１１６】本発明の第５４の態様は、第１〜５３の何
れかの態様において、前記圧力発生室がシリコン単結晶
基板に異方性エッチングにより形成され、前記下電極、
圧電体層、上電極の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。

【０１１７】かかる第５４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。

【０１１８】本発明の第５５の態様は、第１〜５４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。

【０１１９】かかる第５５の態様では、ヘッドの駆動効
率が向上され、インク吐出を良好に行うことができるイ
ンクジェット式記録装置を実現することができる。

【０１２０】

【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。

【０１２１】（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、平面図及び
その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。

【０１２２】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、１５０〜３
００μｍ程度の厚さのものが用いられ、望ましくは１８
０〜２８０μｍ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。

【０１２３】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。

【０１２４】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、
ノズル開口１１、圧力発生室１２が形成されている。

【０１２５】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
に侵食されて（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（１１
１）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を高密度に配列することが
できる。

【０１２６】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をほぼ貫通して弾性膜５０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。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侵さ
れる量がきわめて小さい。

【０１２７】一方、各圧力発生室１２の一端に連通する
各ノズル開口１１は、圧力発生室１２より幅狭で且つ浅
く形成されている。すなわち、ノズル開口１１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。

【０１２８】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１１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１１は数十μｍの溝幅で精度よく形成する必要
がある。

【０１２９】また、各圧力発生室１２と後述する共通イ
ンク室３１とは、後述する封止板２０の各圧力発生室１
２の一端部に対応する位置にそれぞれ形成されたインク
供給連通口２１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２１を介して共通インク室３１から供
給され、各圧力発生室１２に分配される。

【０１３０】封止板２０は、前述の各圧力発生室１２に
対応したインク供給連通口２１が穿設された、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。なお、インク供給連通口２１
は、図３（ａ），（ｂ）に示すように、各圧力発生室１
２のインク供給側端部の近傍を横断する一つのスリット
孔２１Ａでも、あるいは複数のスリット孔２１Ｂであっ
てもよい。封止板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。また、封止板２
０は、他面で共通インク室３１の一壁面を構成する。

【０１３１】共通インク室形成基板３０は、共通インク
室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。

【０１３２】インク室側板４０は、ステンレス基板から
なり、一方の面で共通インク室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、さらに、外部からのイ
ンク供給を受けるインク導入口４２が打抜き形成されて
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１１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、共通インク室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４２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。

【０１３３】一方、流路形成基板１０の開口面とは反対
側の弾性膜５０の上には、厚さが例えば、０．１〜２μ
ｍの絶縁膜５５が形成され、さらに、この絶縁膜５５上
には、厚さが例えば、約０．２〜０．５μｍの下電極膜
６０と、厚さが例えば、約１μｍの圧電体膜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
電体膜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膜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膜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３
００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。なお、
本実施形態では、後述するように、下電極膜６０がパタ
ーニングされているため、弾性膜５０及び絶縁膜５５が
振動板として作用する。

【０１３４】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、圧電体膜７０等を形成するプロセス
を図４を参照しながら説明する。

【０１３５】図４（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二酸化シリコンからなる弾性
膜５０を形成する。

【０１３６】次に、図４（ｂ）に示すように、弾性膜５
０上に、絶縁膜５５を形成する。この絶縁膜５５は、圧
電体膜７０との密着性の良好な材料からなる密着性絶縁
膜であることが好ましく、例えば、圧電体膜７０の構成
元素から選択される少なくとも一種の元素の酸化物又は
窒化物で形成されることが好ましい。本実施形態では、
弾性膜５０上にジルコニウム層を形成後、例えば、５０
０〜１２００℃の拡散炉で熱酸化して酸化ジルコニウム
からなる絶縁膜５５とした。

【０１３７】次に、図４（ｃ）に示すように、スパッタ
リングで下電極膜６０を形成し、圧力発生室１２に対応
する領域に、少なくとも幅方向両側の端部が圧力発生室
１２に対向する領域内に位置するようにパターニングす
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
する後述の圧電体膜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、圧電体膜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。

【０１３８】次に、図４（ｄ）に示すように、圧電体膜
７０を成膜する。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
膜７０を得る、いわゆるゾル−ゲル法を用いて形成し
た。圧電体膜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、この圧電体膜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。

【０１３９】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。

【０１４０】何れにしても、このように成膜された圧電
体膜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、圧電体膜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
された圧電体膜の厚さは、一般的に０．５〜５μｍであ
る。

【０１４１】次に、図４（ｅ）に示すように、上電極膜
８０を成膜する。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。

【０１４２】その後、図５に示すように、圧電体膜７０
及び上電極膜８０を一括してエッチングして全体パター
ン及び圧電体能動部３２０のパターニングを行う。本実
施形態では、圧電体膜７０が少なくとも下電極膜６０の
幅方向両端の側面を覆い且つ圧電体膜７０の幅方向両端
が圧力発生室１２に対向する領域内に位置するようにパ
ターニングされる。

【０１４３】このように形成した本実施形態のインクジ
ェット式記録ヘッドの要部を示す平面図及び断面図を図
６に示す。

【０１４４】本実施形態のインクジェット式記録ヘッド
は、図６（ａ）に示すように、下電極膜６０、圧電体膜
７０及び上電極膜８０からなる圧電素子３００が圧力発
生室１２に対応する領域に設けられ、圧力発生室１２に
対向する領域で且つ周壁に接触しない領域に、圧電体膜
７０及び上電極膜８０からなる圧電体能動部３２０が形
成されている。本実施形態では下電極膜６０をパターニ
ングしてあるため、従来の圧電体膜形成時に下電極膜が
パターニングされていない構造に比べて、圧力発生室を
形成した後の下電極膜の応力緩和量が少なく、初期撓み
量を低減できる。

【０１４５】また、圧電体能動部３２０の一方の電極と
なる下電極膜６０は、長手方向一端部から圧力発生室１
２の周壁上に延設され、各圧電素子３００から延設され
た下電極膜６０と周壁上で連結されて、各圧電素子３０
０の共通電極となっており、図示しないが端部近傍で外
部配線と接続されている。

【０１４６】また、他方側の電極となる上電極膜８０
は、圧電体膜７０と共に各圧力発生室１２の長手方向一
端部、本実施形態では、下電極膜６０の延設方向とは反
対側の端部から周壁上に延設され、各圧電体能動部３２
０毎に電圧が印加できるように、図示しないが上電極膜
８０の端部近傍に外部配線が接続されている。

【０１４７】このように本実施形態では、下電極膜６０
と上電極膜８０とが、長手方向端部から反対方向に周壁
上まで延設されているため、層間絶縁膜及びコンタクト
ホールを用いることなく配線を引き出すことができ、変
位効率及び耐久性を向上することができる。

【０１４８】また、このような下電極膜６０は、図６
（ｂ）に示すように、幅方向両端部が圧力発生室１２に
対向する領域内に位置するように形成され、下電極膜６
０の幅方向両端部が圧電体膜７０により覆われている。
また、この下電極膜６０の幅方向両端部を覆う圧電体膜
７０と絶縁膜５５との接触面は密着するように形成され
ている。

【０１４９】このように、駆動中に振動される下電極膜
６０の両側面は完全に圧電体膜７０で覆われているので
絶縁耐圧が向上し、圧電体膜７０の絶縁破壊を防止する
ことができる。特に、本実施形態では、圧電体膜７０が
薄膜工程で製造されているため膜厚が薄く絶縁耐圧が低
いが、このような構成により絶縁耐圧が著しく向上し、
圧電体膜７０の絶縁破壊を確実に防止することができ
る。また、圧電体膜７０と絶縁膜５５とが完全に密着さ
れているので、振動板の初期撓み量が低減される。

【０１５０】さらに、上電極膜８０は、この圧電体膜７
０の上に、上電極膜８０の幅Ｗ_TEと、下電極膜６０の幅
Ｗ_BE及び圧電体膜７０の厚みＴとの関係が （Ｗ_BE−５Ｔ）＜Ｗ_TE＜（Ｗ_BE＋５Ｔ） となるように形成されている。このような構成では、上
電極膜８０と下電極膜６０との間に電圧を印加した際の
電界が圧電体膜７０に有効に作用し、圧電体能動部３２
０を有効に駆動することができる。

【０１５１】また、本実施形態では、絶縁膜５５を密着
性絶縁膜のみの一層で構成するようにしたが、これに限
定されず、例えば、二層以上の複数層で構成するように
してもよいが、この場合には、最上層を密着性絶縁膜と
することが好ましい。また、勿論、密着性絶縁層を複数
層で構成するようにしてもよいことは言うまでもない。

【０１５２】以上説明した一連の膜形成及び異方性エッ
チングによって、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を、封止板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。

【０１５３】このように構成したインクジェットヘッド
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４２からインクを取り込み、共通インク室３１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、弾性膜
５０、絶縁膜５５、下電極膜６０及び圧電体膜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。

【０１５４】なお、本実施形態では、下電極膜６０を圧
力発生室１２の長手方向端部から周壁上に延設するよう
にしたが、これに限定されず、例えば、図７に示すよう
に、下電極膜６０の圧力発生室１２と周壁との境界部分
に対応する領域に、圧力発生室１２よりも幅の広い幅広
部６０ａを設け、圧力発生室１２と周壁との境界部に対
応する領域を下電極膜６０で覆うようにしてもよい。な
お、本実施形態では、幅広部６０ａによって隣接する圧
電素子３００の下電極膜が連結された構造となってい
る。

【０１５５】また、本実施形態では、下電極膜６０を共
通電極として、上電極膜８０及び下電極膜６０を長手方
向の逆の端部から延設するようにしたが、これに限定さ
れない。

【０１５６】例えば、図８（ａ）に示すように、上電極
膜８０を共通電極として、上述の実施形態同様、上電極
膜８０と下電極膜６０とをそれぞれを長手方向の反対側
の端部から周壁上に延設するようにしてもよい。

【０１５７】また、例えば、図８（ｂ）に示すように、
共通電極となる、例えば、下電極膜６０を圧力発生室１
２の長手方向端部から幅方向外側の周壁上に延設するよ
うにしてもよい。このとき、下電極膜６０が圧力発生室
１２の端部を横切る位置は、圧力発生室１２の長手方向
端部から幅の寸法以内であることが好ましい。これは、
圧電体能動部３２０の駆動による変形を妨げないためで
ある。なお、このような構成の場合には、上電極膜８０
と下電極膜６０との間に電圧を印加することにより、圧
力発生室１２に対向する領域の上電極膜８０と下電極膜
６０とに挟まれた領域の圧電体膜７０が駆動されること
になる。これらの構成によっても、上述と同様の効果を
得ることができる。また、圧力発生室１２に対向する領
域内の圧電体能動部３２０のみが、実際には駆動される
ため、変位効率を向上することができる。

【０１５８】また、例えば、図８（ｃ）に示すように、
上電極膜８０と下電極膜６０とを同一長手方向端部から
周壁上に延設するようにしてもよい。この場合には、圧
力発生室１２に対向する領域の圧電体能動部３２０を構
成する下電極膜６０、上電極膜８０及び圧電体膜７０が
周壁に対向する領域まで連続的に延設されることになる
が、他の点では、上述の実施形態と同様の効果を得るこ
とができる。

【０１５９】さらに、例えば、図９に示すように、下電
極膜６０を個別電極として、各圧電体能動部３２０毎に
長手方向一端部から圧力発生室１２の周壁上に延設し、
上電極膜８０を幅方向に並設された圧電体能動部３２０
上に連続して形成して、各圧電体能動部３２０の共通電
極としてもよい。なお、この構成は、圧電体膜７０をパ
ターニング後に上電極膜８０を成膜し、その後、上電極
膜８０のみをパターニングすることにより形成すること
ができる。この構成によっても、上述と同様の効果を得
ることができる。また、上電極膜８０を幅方向に並設さ
れた圧電体能動部３２０に連続して形成することによ
り、圧電体能動部３２０の幅方向両側のいわゆる振動板
腕部に対向する領域にも形成されることになり、腕部の
強度が向上される。

【０１６０】（実施形態２） 図１０は、実施形態２に係るインクジェット式記録ヘッ
ドの要部断面図である。

【０１６１】本実施形態は、図１０に示すように、下電
極膜６０が形成されている領域の下側に他の領域よりも
膜厚が厚い絶縁厚膜部５５ａを形成するようにした以外
は、実施形態１と同様である。このような構成によって
も、実施形態１と同様の効果が得られる。また、圧電体
膜７０が、前記圧電素子３００の駆動による変位の中立
軸から離れて位置するため、変位効率が向上され、排除
体積を向上することができる。

【０１６２】ここで、本実施形態の成膜プロセスを図１
１を参照しながら説明する。流路形成基板１０上に、弾
性膜５０、絶縁膜５５及び下電極膜６０を形成するプロ
セスは、実施形態１と同様である。この後、図１１
（ａ）に示すように、下電極膜６０と絶縁膜５５とをエ
ッチングすることによりパターニングする。このとき、
絶縁膜５５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。すなわち、下電極膜６０が存在しない
領域の膜厚を薄くして絶縁薄膜部５５ｂとすることによ
り、下電極膜６０が存在する領域の下側に他の部分より
も膜厚の厚い絶縁厚膜部５５ａを形成することができ
る。

【０１６３】次に、図１１（ｂ），（ｃ）に示すよう
に、圧電体膜７０及び、上電極膜８０を成膜する。

【０１６４】その後、図１１（ｄ）に示すように、圧電
体膜７０及び上電極膜８０をエッチングして全体パター
ン及び圧電体能動部３２０のパターニングを行う。な
お、この後の工程は実施形態１と同様である。

【０１６５】（実施形態３） 図１２は、実施形態３に係るインクジェット式記録ヘッ
ドの要部を示す断面図である。

【０１６６】本実施形態は、図１２に示すように、圧力
発生室１２に対応する領域に、弾性膜５０を除去した弾
性膜除去部３５０を設け、絶縁膜５５及び下電極膜６０
で振動板を構成するようにした以外は、実施形態１と同
様である。

【０１６７】この弾性膜除去部３５０の形成方法は、特
に限定されず、例えば、圧力発生室１２を形成後に、エ
ッチング等により形成すればよい。

【０１６８】このような構成によっても、実施形態１と
同様の効果が得られる。また、弾性膜除去部３５０を設
けたことにより、振動板の腕部が絶縁膜５５のみで構成
されるため、圧電体能動部３２０の駆動による振動板の
変位効率が向上され、排除体積を向上することができ
る。

【０１６９】なお、本実施形態では、弾性膜５０に、圧
力発生室１２を形成後に弾性膜除去部３５０を設けるよ
うにしたが、これに限定されず、例えば、最初から弾性
膜５０を設けずに、絶縁膜５５を流路形成基板１０上に
直接形成し、絶縁膜５５のみで振動板を構成するように
してもよい。また、実施形態２のように絶縁膜５５の下
電極膜６０に対向する領域の膜厚を他の部分よりも厚く
してもよいことは言うまでもない。

【０１７０】（実施形態４） 図１３は、実施形態４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断面図である。

【０１７１】本実施形態は、図１３に示すように、圧電
体膜７０を圧力発生室１２に対向する領域から幅方向両
側の隔壁に対向する領域まで連続的に設けるようにした
以外は、実施形態１と同様である。

【０１７２】すなわち、本実施形態では、圧力発生室に
対向する領域に、下電極膜６０、圧電体厚膜部７０ａ及
び上電極膜８０からなる圧電体能動部３２０が設けら
れ、圧電体能動部３２０の幅方向両側には圧電体厚膜部
７０ａよりも厚さの薄い圧電体薄膜部７０ｂが連続的に
圧力発生室１２に対向する領域の外側まで延設されてい
る。

【０１７３】このような構成により、駆動中に振動され
る下電極膜６０の両側面は確実に圧電体膜７０で覆われ
ているので、絶縁耐圧が著しく向上する。また、圧電体
膜７０ｂと絶縁体膜５５とが完全に密着されているの
で、振動板の初期撓み量が低減される。

【０１７４】また、本実施形態のように、圧電体膜７０
を圧力発生室１２から周壁上まで連続的に形成する場合
には、圧電体膜７０の結晶組織が下電極膜６０上と絶縁
膜５５上とで同じであることが好ましい。そのため、本
実施形態では、圧電体膜７０を以下のように形成するよ
うにした。

【０１７５】すなわち、本実施形態では、図１４（ａ）
に示すように、圧電体膜７０の成膜の前に、下電極膜６
０及び絶縁膜５５上にチタン又は酸化チタンからなる結
晶種７５をスパッタ法により島状に形成した後、図１４
（ｂ）に示すように、未結晶の圧電体前駆体層７１を成
膜し、その後、図１４（ｃ）に示すように、焼成するこ
とにより結晶化させて圧電体膜７０とする。

【０１７６】白金などの下電極膜６０上に圧電体膜７０
を形成する場合に結晶種を形成して結晶を略一方向に配
向させる技術は、先に出願している。しかしながら、本
実施形態のように、下電極膜６０をパターニングした
後、圧電体膜７０を成膜するという特殊な構造において
は、下電極膜６０上に予め結晶種が形成されていても、
絶縁膜５５上では、異なる結晶構造となり、クラックが
発生しやすいという問題が発生した。そこで、本実施形
態では、絶縁膜５５上にも結晶種７５を形成することに
より、下電極膜６０及び絶縁膜５５上で圧電体膜７０の
結晶構造を略同じとし、これによりクラックの発生及び
異常な応力の発生を防止する。なお、絶縁膜５５上の結
晶種は、下電極膜６０をパターニングした後、同時に形
成してもよく、または、下電極膜６０上の結晶種を形成
し、さらにパターニングした後、絶縁体膜５５上だけ別
途行ってもよい。また、本実施形態では、結晶種を島状
に形成したが、これに限定されず、例えば、膜状に形成
するようにしてもよい。

【０１７７】また、本実施形態では、上述の実施形態と
同様に、圧電体能動部３２０の一方の電極となる下電極
膜６０が、長手方向一端部から圧力発生室１２の周壁上
に延設され、各圧電体能動部３２０から延設された下電
極膜６０が周壁上で連結されて、各圧電体能動部３２０
の共通電極となっており、共通部分６０ｂの端部近傍の
実装部６０ｃで図示しないが外部配線と接続されてい
る。

【０１７８】ここで、本実施形態ではゾル−ゲル法を用
いて圧電体膜を成膜しているため、エッチング前の圧電
体膜７０の表面の段差が小さく形成され、エッチング後
に圧電体薄膜部７０ｂになる領域の圧電体膜７０は比較
的厚くなる。したがって、圧電体層７０を圧力発生室１
２に対向する領域内にパターニングしようとすると、共
通部分の露出は別工程としなければならないが、圧電体
薄膜部７０ｂを形成することにより、共通部分の実装部
６０ｃの露出も同時に行うことができる。

【０１７９】（実施形態５） 図１５は、実施形態５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。

【０１８０】本実施形態は、図１５に示すように、圧力
発生室１２の端部と周壁との境界に対向する領域の圧電
体膜７０の下側に、下電極膜６０とは不連続の不連続下
電極６１を設けた例である。すなわち、本実施形態で
は、圧力発生室１２の圧電体膜７０及び上電極膜８０が
延設される側の端部近傍には、下電極膜６０が除去され
た下電極膜除去部３３０が、例えば、本実施形態では、
圧力発生室１２の形状に沿ってその並設方向に細溝状に
設けられ、圧力発生室１２の端部と周壁との境界部分の
下電極膜が、圧電体能動部３２０の下電極膜６０とは不
連続な不連続下電極膜６１となっている。

【０１８１】また、本実施形態では、不連続下電極膜６
１の外側の周壁上には、下電極膜６０を各圧電体能動部
３２０毎に独立してパターニングすることにより、各圧
電体能動部３２０の配線として用いられる配線用下電極
膜６２が設けられている。そして、圧電体膜７０及び上
電極膜８０は不連続下電極膜６１上を介して配線用下電
極膜６２上まで延設され、リード電極１００によって上
電極膜８０と配線用下電極膜６２とが接続されている。
なお、本実施形態では、弾性膜５０上に絶縁膜５５を設
けずに、弾性膜５０上に、直接、下電極膜６０が形成さ
れている。

【０１８２】ここで、下電極膜６０と不連続下電極膜６
１とを分離する下電極膜除去部３３０の幅は、少なくと
も下電極膜６０と不連続下電極膜６１との絶縁強度を保
持可能な幅とする必要があるが、できるだけ狭い幅とし
て振動板の剛性を保持することが好ましい。

【０１８３】また、このような構成では、不連続下電極
膜６１は、他の何れにも電気的に接続されないフローテ
ィング電極となり、下電極膜６０上に存在する圧電体膜
７０及び上電極膜８０が実質的な駆動部となる圧電体能
動部３２０を構成し、不連続下電極膜６１上の圧電体膜
７０及び上電極膜８０は強く駆動されることがない。

【０１８４】したがって、圧力発生室１２と周壁との境
界部分は、圧電体能動部３２０への電圧印加によっても
強く駆動されることがないため、圧力発生室１２の長手
方向端部での振動板の剛性が高く、この部分での振動板
の破壊あるいは圧電体膜７０の破壊等を防止することが
できる。

【０１８５】なお、本実施形態では、不連続下電極膜６
１を複数の圧力発生室１２の並設方向に亘って形成する
ようにしたが、これに限定されず、例えば、図１６に示
すように、各圧電体能動部３２０毎に分離するようにし
てもよい。これにより、不連続下電極膜６１上の圧電体
膜７０及び上電極膜８０が完全に駆動されることがな
く、振動板又は圧電体膜７０の破壊等をより確実に防止
することができる。

【０１８６】また、本実施形態では、不連続下電極膜６
１を、他の部分とは電気的に接続されることのないフロ
ーティング電極としたが、これに限定されず、例えば、
充電される時定数が圧電体能動部３２０の駆動パルスよ
りも大きくなるように、所定の抵抗値の抵抗を介して電
極層と接続するようにしてもよい。

【０１８７】（実施形態６） 図１７は、実施形態６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。

【０１８８】本実施形態は、図１７に示すように、圧力
発生室１２の幅方向の隔壁上に、下電極膜６０と同一層
で構成される残留部６３を設けた例であり、この残留部
６３は、本実施形態では、圧電体能動部３２０の下電極
膜６０と連続的に圧力発生室１２の長手方向に亘って設
けられている。すなわち、圧力発生室１２の幅方向両側
の隔壁との境界に対向する領域に下電極膜６０を除去し
た下電極膜除去部３３０を設けることにより、隔壁に対
向する領域に残留部６３が形成されている。

【０１８９】ここで、下電極膜６０の幅方向の端部側面
と残留部６３の幅方向の端部側面との間隔ｈ₁、及び圧
電体膜７０の長手方向端部の側面と周壁上に延設された
下電極膜６０が幅広となるまでの間隔ｈ₂は、それぞ
れ、圧電体膜７０の膜厚より広く、且つ下電極膜６０の
幅よりも狭いことが好ましい。

【０１９０】また、残留部６３の幅は、隔壁の幅の５０
％以上であることが好ましく、さらに好ましくは、８０
％以上である。さらには、並設された複数の圧力発生室
１２及びその幅方向両側の隔壁に対向する領域の少なく
とも５０％以上の領域に下電極膜６０又は残留部６３が
形成されていることが好ましい。

【０１９１】また、本実施形態では、圧力発生室１２の
圧電体膜７０及び上電極膜８０が延設される側の端部近
傍で、下電極膜６０が圧力発生室１２の並設方向に亘っ
て細溝状に除去された下電極膜除去部３３０によって分
離され、圧力発生室１２の周壁に対向する領域の下電極
膜が、圧電体能動部３２０を構成する下電極膜６０とは
不連続な不連続下電極膜６１となっている。そして、こ
の不連続下電極膜６１上に、圧電体膜７０及び上電極膜
８０が延設され、図示しないがその端部近傍で上電極膜
８０と外部配線とが接続されている。

【０１９２】このように本実施形態では、圧力発生室１
２の幅方向両側の隔壁に対向する領域に残留部６３を、
好ましくは上述した条件下で設けるようにしたので、下
電極膜６０が除去される領域が非常に少なく、パターニ
ングされた下電極膜６０上に圧電体膜７０を成膜して
も、圧電体膜７０の膜厚が全体的に略均一となり局部的
に圧電体膜７０の膜厚が薄くなることがない。

【０１９３】また、圧電体膜７０の長手方向端部の側面
と周壁上に延設された下電極膜６０が幅広となる間での
距離を比較的狭くしているため、圧力発生室１２の長手
方向端部近傍でも圧電体膜７０の膜厚が均一となる。こ
れにより、圧力発生室１２の下電極膜６０を引き出す側
の端部近傍の圧電体膜７０をイオンミリング等の選択性
のないエッチング方法でエッチングする場合にも、圧電
体膜７０の下側の下電極膜６０が一緒に除去されて膜厚
が薄くなることがない。したがって、圧力発生室１２の
端部近傍の下電極膜６０の剛性が低下することがなく耐
久性が向上する。また、このような効果は、上述のよう
に圧電体膜７０をゾル−ゲル法等のスピンコート法で形
成した場合に特に顕著であり、その他に、例えば、ＭＯ
Ｄ法（有機金属熱塗布分解法）等で形成するようにして
もよい。

【０１９４】（実施形態７） 図１８は、実施形態７に係るインクジェット式記録ヘッ
ドの要部平面図である。

【０１９５】本実施形態では、図１８に示すように、圧
力発生室１２の幅方向の隔壁上に設けられる残留部６３
が、圧電体能動部３２０を構成する下電極膜６０ではな
く、不連続下電極膜６１と連続的に設けられている以
外、実施形態６と同様である。

【０１９６】このような構成によっても、圧電体膜７０
の膜厚が薄くなることがなく、実施形態６と同様の効果
を得ることができる。

【０１９７】なお、実施形態６及び実施形態７では、残
留部６３が圧電素子３００を構成する下電極膜６０又は
不連続下電極膜６１と連続的に設けられているが、これ
に限定されず、例えば、残留部６３を独立して設けるよ
うにしてもよい。

【０１９８】また、残留部６３は常に残されているが、
これに限定されず、圧電素子３００の形成後であれば、
残留部６３を除去するようにしてもよい。このような構
成でも、圧電体膜７０の膜厚は略均一に形成されるた
め、勿論、上述同様の効果が得られる。

【０１９９】（実施形態８） 図１９は、実施形態８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。

【０２００】図１９に示すように、本実施形態では、圧
電体能動部３２０を構成する下電極膜６０の端部に、圧
電体能動部３２０の外側に向かって下電極膜６０の膜厚
が漸小する膜厚漸小部６４を設けた例である。また、こ
の膜厚漸小部６４の形状は、特に限定されないが、例え
ば、本実施形態では、下電極膜６０の膜厚が連続的に漸
小する傾斜面となっている。

【０２０１】なお、本実施形態では、厚膜漸小部６４の
外側の周壁上には、下電極膜６０を各圧電体能動部３２
０毎に独立してパターニングすることにより、各圧電体
能動部３２０の配線として用いられる配線用下電極膜６
２が設けられており、圧電体膜７０及び上電極膜８０は
圧力発生室１２に対向する領域でパターニングされて、
上電極膜８０と配線用下電極膜６２とがリード電極１０
０によって接続されている。

【０２０２】このような本実施形態の構成では、圧電体
能動部３２０の端部となる下電極膜６０の端部に、圧電
体能動部３２０の外側に向かって膜厚が漸小する膜厚漸
小部６４が設けられているので、この膜厚漸小部６４を
含む下電極膜６０上に圧電体膜７０を成膜すると、下電
極膜６０の形状に沿って形成されて全体の膜厚が略均一
となる。すなわち、下電極膜６０の端部での圧電体膜７
０の膜厚が薄くなることがなく、圧電体能動部３２０の
端部近傍での圧電体膜７０の電界集中等による絶縁破壊
を形成することができる。

【０２０３】なお、本実施形態では、膜厚漸小部６４を
膜厚が連続的に漸小する傾斜面とするようにしたが、こ
れに限定されず、例えば、図２０（ａ）に示すように、
膜厚漸小部６４Ａを、膜厚が間欠的に漸小して断面が略
階段状とするようにしてもよい。このような膜厚漸小部
６４Ａの形成方法も、特に限定されず、例えば、下電極
膜６０上に、レジストを複数回塗布して下電極膜６０の
膜厚漸小部６４Ａとなる領域に膜厚漸小部６４Ａと略同
一の階段状のレジスト膜を形成後、下電極膜６０をパタ
ーニングすることにより形成することができる。

【０２０４】また、例えば、図２０（ｂ）に示すよう
に、断面が傾斜曲面で構成される膜厚漸小部６４Ｂとし
てもよい。このような膜厚漸小部６４Ｂの形成方法も特
に限定されず、例えば、弾性膜５０上の下電極膜６０を
形成しない領域及び膜厚漸小部６４Ｂとなる領域をマス
クで覆い、いわゆるマスク蒸着によって下電極膜６０を
成膜することにより形成される。すなわち、下電極膜６
０が、マスクで覆った領域の一部にも、マスクの隙間か
ら回り込んで形成され断面が傾斜曲面の膜厚漸小部６４
Ｂとなる。また、勿論上述のように、下電極膜６０上に
膜厚漸小部６４Ｂと略同一形状のレジスト膜を形成後、
下電極膜６０をパターニングすることにより形成するこ
とができる。

【０２０５】また、本実施形態では、圧電体膜７０は、
何れにしても下電極膜６０上に均一な厚さで形成されて
いるが、これに限定されず、例えば、圧電体膜７０は、
その表面が略平面となっていてもよい。すなわち、厚膜
漸小部６４Ｂに対向する領域の圧電体膜７０は、他の領
域の膜厚よりも実質的に厚くなっていてもよく、この場
合、圧電体能動部３２０の端部近傍での圧電体膜７０の
電界集中が抑えられ、絶縁破壊が防止される。

【０２０６】また、本実施形態では、圧電体膜７０及び
上電極膜８０を圧力発生室１２に対向する領域でパター
ニングするようにしたが、勿論、配線用下電極膜６２上
まで延設するようにしてもよい。

【０２０７】さらに、本実施形態では、リード電極１０
０を介して上電極膜８０と配線用下電極膜６２とを接続
するようにしたが、これに限定されず、例えば、圧電体
膜７０及び上電極膜８０を配線用下電極膜６２上まで延
設して、上電極膜８０と配線用下電極膜６２とを直接接
続するようにしてもよい。

【０２０８】（実施形態９） 図２１は、実施形態９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。

【０２０９】本実施形態は、下電極膜６０の長手方向外
側に絶縁材料からなる絶縁膜を設けた例である。すなわ
ち、本実施形態では、図２１に示すように、圧力発生室
１２に対向する領域の弾性膜５０上に下電極膜６０、圧
電体膜７０及び上電極膜８０からなる圧電体能動部３２
０が形成されており、圧電体能動部３２０の端部である
下電極膜６０の端部の外側に、例えば、下電極膜６０の
膜厚と略同一の膜厚を有する第２の絶縁膜６５を形成す
るようにした以外は、実施形態８と同様である。なお、
この第２の絶縁膜６５の材料は、特に限定されず、例え
ば、絶縁膜５５とは異なる絶縁材料であってもよい。

【０２１０】また、本実施形態では、下電極膜６０をパ
ターニング後、その長手方向一端部外側に設けられた下
電極膜除去部３３０に第２の絶縁膜６５を形成し、その
上に、圧電体膜７０及び上電極膜８０を成膜及びパター
ニングして圧電体能動部３２０を形成するようにした。
これにより、下電極膜６０の端部で圧電体膜７０の膜厚
が薄くなることがなく、この部分での圧電体膜７０の電
界集中等による絶縁破壊を防止することができる。ま
た、このような構成においても、勿論、上述の実施形態
と同様の効果を得ることができる。

【０２１１】（実施形態１０） 図２２は、実施形態１０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。

【０２１２】本実施形態は、図２２に示すように、圧電
体能動部３２０の端部である下電極膜６０の端部の外側
に第２の絶縁膜６５の代わりに、弾性膜５０の膜厚が他
の部分よりも厚い、例えば、本実施形態では、下電極膜
６０とほぼ同一の高さとなる厚膜部５１を設けるように
した以外は、実施形態９と同様である。

【０２１３】また、本実施形態では、弾性膜５０をパタ
ーニングして所定位置に厚膜部５１を形成後、圧電体膜
７０及び上電極膜８０を成膜及びパターニングして圧電
体能動部３２０を形成するようにした。これにより、下
電極膜６０の端部に対応する領域の圧電体膜７０の膜厚
が他の部分より薄くなることがなく、この部分での圧電
体膜７０の電界集中等による絶縁破壊を形成することが
できる。また、このような構成においても、上述の実施
形態と同様の効果が得られる。

【０２１４】（実施形態１１） 図２３は、実施形態１１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。

【０２１５】本実施形態は、図２３に示すように、下電
極膜６０の端部よりも内側に上電極膜８０の端部を形成
した例であり、この上電極膜８０の端部が圧電体能動部
３２０の端部となっている。また、例えば、本実施形態
では、圧電体膜７０の端部は下電極膜６０の端部と略同
一位置であり上電極膜８０の端部よりも外側に突出した
下電極膜６０上にも圧電体膜７０は形成されているが、
この部分は実質的に駆動されない圧電体非能動部３４０
となっている。

【０２１６】また、この圧電体非能動部３４０側の圧力
発生室１２の周壁上には、上述の実施形態８等と同様
に、配線用下電極膜６２が設けられており、圧電体非能
動部３４０上に延設されたリード電極１００を介して圧
電体能動部３２０の上電極膜８０と接続されている。

【０２１７】なお、この配線用下電極膜６２と下電極膜
６０との間の下電極膜６０が除去された下電極膜除去部
３３０には、本実施形態では、圧電体膜７０が除去され
ずに残留されており下電極膜６０とリード電極１００と
が絶縁されている。

【０２１８】このように本実施形態では、圧電体能動部
３２０のリード電極１００の引き出し側の端部外側に、
例えば、上電極膜８０を除去することにより、連続的に
圧電体非能動部３４０を設けるようにした。これによ
り、圧電体能動部３２０の端部である上電極膜８０の端
部と下電極膜６０の端部との距離を大きくすることがで
きる。このため、圧電体能動部３２０への電圧印加によ
っても、圧電体能動部３２０の端部での電界強度が大き
くなることがなく、圧電体膜７０の絶縁破壊等を防止す
ることができる。また、圧電体能動部３２０の圧電体膜
７０の厚さが均一となるため圧電特性が向上する。な
お、このような構成によっても、上述の実施形態と同様
の効果が得られる。

【０２１９】（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。

【０２２０】例えば、上述した各実施形態では、下電極
膜６０の端部を圧電体能動部３２０の一端部とし、その
上の圧電体膜７０及び上電極膜８０は、それより外側ま
で延設するようにして、圧電体能動部３２０の端部の破
壊を防止しているが、この圧電体能動部３２０の一端部
とは反対側の他端部は、下電極膜６０が周壁上まで引き
出され、圧力発生室１２内で圧電体膜７０及び上電極膜
８０をパターニングすることにより圧電体能動部３２０
の端部としている。このような端部は圧電体膜７０及び
上電極膜８０の剥がれ等が生じる可能性があるが、例え
ば、接着剤等により固定したり、あるいは圧電素子３０
０の圧電体膜７０とは不連続の不連続圧電体膜等で覆う
ことにより圧電体能動部３２０の端部を保護して、耐久
性を向上するようにしてもよい。

【０２２１】また、例えば、上述の実施形態では、圧電
体能動部３２０の一端部側の構造について説明している
が、これに限定されず、勿論、圧電体能動部３２０の他
端部を同様な構造としてもよい。

【０２２２】また、例えば、上述した封止板２０の他、
共通インク室形成基板３０をガラスセラミックス製とし
てもよく、さらには、薄肉膜４１を別部材としてガラス
セラミックス製としてもよく、材料、構造等の変更は自
由である。

【０２２３】さらに、上述した実施形態では、ノズル開
口１１を流路形成基板１０の端面に形成しているが、面
に垂直な方向に突出するノズル開口を形成してもよい。

【０２２４】このように構成した実施形態の分解斜視図
を図２４、その流路の断面を図２５にぞれぞれ示す。こ
の実施形態では、ノズル開口１１が圧電素子とは反対の
ノズル基板１２０に穿設され、これらノズル開口１１と
圧力発生室１２とを連通するノズル連通口２２が、封止
板２０、共通インク室形成基板３０及び薄肉板４１Ａ及
びインク室側板４０Ａを貫通するように配されている。

【０２２５】なお、本実施形態は、その他、薄肉板４１
Ａとインク室側板４０Ａとを別部材とし、インク室側板
４０Ａに開口４０ｂを形成した以外は、基本的に上述し
た実施形態と同様であり、同一部材には同一符号を付し
て重複する説明は省略する。

【０２２６】また、勿論、共通インク室を流路形成基板
内に形成したタイプのインクジェット式記録ヘッドにも
同様に応用できる。

【０２２７】このように、本発明は、その趣旨に反しな
い限り、種々の構造のインクジェット式記録ヘッドに応
用することができる。

【０２２８】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２６
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。

【０２２９】図２６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
１Ｂ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。

【０２３０】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。

【０２３１】

【発明の効果】このように、本実施形態では、圧力発生
室に対向する領域に下電極がパターニングされ、その幅
方向両端部が圧電体層で覆われているので、沿面での絶
縁耐圧が向上し、絶縁破壊を防止することができる。特
に、薄膜工程で製造された圧電体層は膜厚が薄いため絶
縁耐圧が低く絶縁破壊が起こり易いが、このような構成
とすることにより、圧電体層の絶縁破壊を確実に防止す
ることができる。

【０２３２】また、この圧電体層と絶縁層とが密着され
ているため、圧力発生室形成の際の振動板の初期撓み量
を低減することができる。さらに、上電極の幅を所定範
囲内で形成しているため、圧電体能動部の電圧印加によ
る変位効率の低下を防止することができる。したがっ
て、振動板の圧電体能動部を有効に駆動することができ
る。

【０２３３】さらに、圧力発生室の幅方向両側の隔壁上
に下電極と同一の層で構成される残留部を設け、下電極
膜除去部の面積が狭くなるようにすれば、圧電体層を略
均一な膜厚で形成することができ、圧電体層の部分的な
圧電特性の低下を抑えることができる。さらに、圧電体
層の膜厚が略均一であるため、圧力発生室の下電極を引
き出す側の端部で圧電体層をパターニングする際に、下
電極の膜厚が薄くなることがなく、下電極等の破壊を防
止でき耐久性が向上する。

【０２３４】また、圧電体能動部の端部となる下電極の
端部外側に、第２の絶縁層又は厚膜部等を設け、その上
に圧電体層及び上電極を成膜してパターニングすれば、
下電極の端部近傍の圧電体層の膜厚が他の部分よりも薄
くなることがなく、電界集中等による圧電体層の絶縁破
壊を防止することができる。

【０２３５】さらには、層間絶縁膜及びコンタクトホー
ルを用いることなく、配線を引き出すことができ、変位
効率及び耐久性を向上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】本発明の一実施形態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の平面図及び断面図であ
る。

【図３】図１の封止板の変形例を示す図である。

【図４】本発明の実施形態１の薄膜製造工程を示す図で
ある。

【図５】本発明の実施形態１の薄膜製造工程を示す図で
ある。

【図６】本発明の実施形態１に係るインクジェット式記
録ヘッドの要部平面図及び断面図である。

【図７】本発明の実施形態１に係るインクジェット式記
録ヘッドの変形例を示す平面図である。

【図８】本発明の実施形態１に係るインクジェット式記
録ヘッドの変形例を示す平面図である。

【図９】本発明の実施形態１に係るインクジェット式記
録ヘッドの変形例を示す平面図及び断面図である。

【図１０】本発明の実施形態２に係るインクジェット式
記録ヘッドの要部断面図である。

【図１１】本発明の実施形態２の薄膜製造工程を示す図
である。

【図１２】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１３】本発明の実施形態４に係るインクジェット式
記録ヘッドの要部平面図及び断面図である。

【図１４】本発明の実施形態４の薄膜製造工程を示す図
である。

【図１５】本発明の実施形態５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１６】本発明の実施形態５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平面図である。

【図１７】本発明の実施形態６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１８】本発明の実施形態７に係るインクジェット式
記録ヘッドの要部平面図である。

【図１９】本発明の実施形態８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２０】本発明の実施形態８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２１】本発明の実施形態９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２２】本発明の実施形態１０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２３】本発明の実施形態１１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２４】本発明の他の実施形態に係るインクジェット
式記録ヘッドの分解斜視図である。

【図２５】本発明の他の実施形態に係るインクジェット
式記録ヘッドを示す断面図である。

【図２６】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 ５５ 絶縁膜 ６０ 下電極膜 ７０ 圧電体膜 ８０ 上電極膜 ３００ 圧電素子 ３２０ 圧電体能動部 ３３０ 下電極膜除去部 ３４０ 圧電体非能動部

フロントページの続き (31)優先権主張番号 特願平10−313659 (32)優先日 平成10年11月４日(1998．11．4) (33)優先権主張国 日本（ＪＰ） (31)優先権主張番号 特願平11−73025 (32)優先日 平成11年３月18日(1999．3．18) (33)優先権主張国 日本（ＪＰ） (72)発明者 宮田 佳直 長野県諏訪市大和３丁目３番５号 セイ コーエプソン株式会社内 (72)発明者 守谷 壮一 長野県諏訪市大和３丁目３番５号 セイ コーエプソン株式会社内 (56)参考文献 特開 平10−296974（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−188867（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−181016（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B41J 2/045 B41J 2/16

Claims (55)

(57)【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、こ
   の圧力発生室に対応する領域に絶縁層を介して設けられ
   た下電極、該下電極上に設けられた圧電体層及び該圧電
   体層上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、 前記圧力発生室に対向する前記下電極の少なくとも幅方
   向両端部が当該圧力発生室に対向する領域内に位置する
   と共に前記圧電体層が前記下電極の幅方向両端の側面を
   覆い且つ当該圧電体層は結晶が優先配向していることを
   特徴とするインクジェット式記録ヘッド。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記圧電体層は、結
   晶が柱状となっ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】 ノズル開口に連通する圧力発生室と、こ
   の圧力発生室に対応する領域に絶縁層を介して設けられ
   た下電極、該下電極上に設けられた圧電体層及び該圧電
   体層上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、 前記圧力発生室に対向する前記下電極の少なくとも幅方
   向両端部が当該圧力発生室に対向する領域内に位置する
   と共に前記圧電体層が前記下電極の幅方向両端の側面を
   覆い且つ当該圧電体層の幅方向両端が前記圧力発生室内
   に位置する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】 ノズル開口に連通する圧力発生室と、こ
   の圧力発生室に対応する領域に絶縁層を介して設けられ
   た下電極、該下電極上に設けられた圧電体層及び該圧電
   体層上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、 前記圧力発生室に対向する前記下電極の少なくとも幅方
   向両端部が当該圧力発生室に対向する領域内に位置する
   と共に前記圧電体層が前記下電極の幅方向両端の側面を
   覆い、前記圧電体層及び前記上電極が一括でパターニン
   グ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。
5. 【請求項５】 請求項３又は４において、前記圧電体層
   の厚さ方向の一部が、前記圧力発生室の領域外まで延設
   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。
6. 【請求項６】 請求項３〜５の何れかにおいて、前記圧
   電体層は、結晶が優先配向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。
7. 【請求項７】 請求項６において、前記圧電体層は、結
   晶が柱状となってい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、前記絶
   縁層は、前記下電極が形成されている下側の領域が他の
   領域よりも厚い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、前記絶
   縁層の厚さ方向最上部は前記圧電体層と密着性の良好な
   材料からなる密着性絶縁層からなり、当該密着性絶縁層
   と前記下電極の幅方向両端の側面を覆う前記圧電体層と
   が密着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。
10. 【請求項１０】 請求項９において、前記密着性絶縁層
    の材料は、前記圧電体層の構成元素から選択される少な
    くとも一種の元素の酸化物又は窒化物であることを特徴
    とするインクジェット式記録ヘッド。
11. 【請求項１１】 請求項１０において、前記密着性絶縁
    層が酸化ジルコニウム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。
12. 【請求項１２】 請求項９〜１１の何れかにおいて、前
    記絶縁層が前記密着性絶縁層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。
13. 【請求項１３】 請求項１２において、前記絶縁層がシ
    リコン単結晶基板上に直接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。
14. 【請求項１４】 請求項１２において、前記絶縁層が前
    記シリコン単結晶基板上に形成された二酸化シリコン膜
    上に形成され且つ当該二酸化シリコン膜の前記圧力発生
    室に対応する部分が除去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。
15. 【請求項１５】 請求項９〜１４の何れかにおいて、前
    記圧電体層がＰＺＴからなり、前記密着性絶縁層が酸化
    ジルコニウム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。
16. 【請求項１６】 請求項１〜１５の何れかにおいて、前
    記上電極の幅Ｗ_TEは、前記下電極の幅Ｗ_BE及び前記圧電
    体層の厚みＴとの関係が、 （Ｗ_BE−５Ｔ）＜Ｗ_TE＜（Ｗ_BE＋５Ｔ） であることを特徴とするインクジェット式記録ヘッド。
17. 【請求項１７】 請求項１〜１６の何れかにおいて、前
    記圧力発生室の長手方向一端部に前記下電極の端部があ
    り、且つ前記圧電体層及び前記上電極はその外側まで延
    設され、当該下電極の端部が前記圧電素子の実質的な駆
    動部となる圧電体能動部の一端部となっていることを特
    徴とするインクジェット式記録ヘッド。
18. 【請求項１８】 請求項１７において、前記圧電体能動
    部の端部が前記圧力発生室の周壁より内側に位置するこ
    とを特徴とするインクジェット式記録ヘッド。
19. 【請求項１９】 請求項１〜１６の何れかにおいて、前
    記圧力発生室の長手方向一端部に前記下電極の端部があ
    り、且つ当該下電極の端部よりも内側に前記上電極の端
    部があり、前記圧電体層がその外側まで延設され、当該
    上電極の端部が前記圧電体層の実質的な駆動部となる圧
    電体能動部の一端部となっていることを特徴とするイン
    クジェット式記録ヘッド。
20. 【請求項２０】 請求項１７〜１９の何れかにおいて、
    前記圧力発生室の端部と周壁との境界部分に対向する領
    域には、前記下電極とは不連続の不連続下電極膜が設け
    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。
21. 【請求項２１】 請求項２０において、前記不連続下電
    極とは不連続に設けられ且つ一端が外部配線に接続され
    る配線用下電極が前記各圧電素子毎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。
22. 【請求項２２】 請求項１７〜２０の何れかにおいて、
    前記下電極は、前記圧電体能動部の他端部から前記圧力
    発生室の周壁上まで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。
23. 【請求項２３】 請求項２２において、前記下電極は、
    前記圧力発生室の一端部近傍に対向する領域に少なくと
    も前記圧力発生室より幅の広い幅広部を有し、当該幅広
    部が前記圧力発生室の長手方向端部から周壁上まで延設
    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。
24. 【請求項２４】 請求項１〜２３の何れかにおいて、前
    記上電極若しくはその上に接続されたリード電極及び前
    記圧電体層が、前記圧力発生室に対向する領域の長手方
    向からその外側へ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。
25. 【請求項２５】 請求項２４において、前記下電極の周
    壁上までの延設方向と前記上電極若しくはその上に接続
    されたリード電極及び前記圧電体層の周壁上までの延設
    方向とが異なることを特徴とするインクジェット式記録
    ヘッド。
26. 【請求項２６】 請求項２４において、前記下電極の周
    壁上までの延設方向と前記上電極若しくはその上に接続
    されたリード電極及び前記圧電体層の周壁上までの延設
    方向とが同方向であることを特徴とするインクジェット
    式記録ヘッド。
27. 【請求項２７】 請求項２５又は２６において、前記下
    電極又は前記上電極の何れか一方が共通電極となってい
    ることを特徴とするインクジェット式記録ヘッド。
28. 【請求項２８】 請求項１〜２２の何れかにおいて、前
    記下電極は、前記圧力発生室に対向する領域の長手方向
    の少なくとも一端部近傍から幅方向外側へ延設されて共
    通電極となっていることを特徴とするインクジェット式
    記録ヘッド。
29. 【請求項２９】 請求項１〜３の何れかにおいて、前記
    圧電体層の長手方向両端部は、前記圧力発生室に対向す
    る領域内にパターニングされ、前記上電極は前記圧力発
    生室の幅方向に横断して連続的に形成されて共通電極と
    なっていることを特徴とするインクジェット式記録ヘッ
    ド。
30. 【請求項３０】 請求項１〜２８の何れかにおいて、前
    記圧力発生室の幅方向両側の隔壁上には前記下電極と同
    一の層によって構成される残留部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。
31. 【請求項３１】 請求項３０において、前記圧電体能動
    部の一端部の外側には、前記下電極とは不連続の不連続
    下電極が設けられ、前記残留部が当該不連続下電極から
    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。
32. 【請求項３２】 請求項３０において、前記残留部が前
    記圧電素子を構成する前記下電極と連続的に設けられて
    いることを特徴とするインクジェット式記録ヘッド。
33. 【請求項３３】 請求項３０〜３２の何れかにおいて、
    前記下電極の幅方向端面と前記残留部の幅方向端面との
    間隔が、前記圧電体層の厚さよりも広く且つ前記下電極
    の幅よりも狭いことを特徴とするインクジェット式記録
    ヘッド。
34. 【請求項３４】 請求項３０〜３３の何れかにおいて、
    前記下電極が周壁上まで延設される前記圧力発生室の端
    部近傍に前記圧電体層の長手方向端部が存在し、当該端
    部から外側に延設された前記下電極が幅広となるまでの
    距離が、前記圧電体層の厚さよりも広く且つ前記下電極
    の幅よりも狭いことを特徴とするインクジェット式記録
    ヘッド。
35. 【請求項３５】 請求項３０〜３４の何れかにおいて、
    前記残留部の幅が、隣接する圧力発生室間の隔壁の幅の
    ５０％以上であることを特徴とするインクジェット式記
    録ヘッド。
36. 【請求項３６】 請求項３０〜３５の何れかにおいて、
    前記下電極及び前記残留部が、並設された複数の前記圧
    力発生室及びその幅方向両側の隔壁に対応する領域の５
    ０％以上の幅の領域に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。
37. 【請求項３７】 請求項３０〜３４の何れかにおいて、
    前記下電極及び前記残留部が、前記流路形成基板の全面
    積の５０％以上の領域に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。
38. 【請求項３８】 請求項１〜３７の何れかにおいて、前
    記圧電体層の結晶組織が前記下電極上と前記絶縁層上と
    で略同一であることを特徴とするインクジェット式記録
    ヘッド。
39. 【請求項３９】 請求項３８において、前記絶縁層の表
    面に前記圧電体層の結晶の核となる結晶種が形成されて
    いることを特徴とするインクジェット式記録ヘッド。
40. 【請求項４０】 請求項３９において、前記結晶種が島
    状に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。
41. 【請求項４１】 請求項１７〜４０の何れかにおいて、
    前記下電極の端部の外側には、第２の絶縁層が設けられ
    ていることを特徴とするインクジェット式記録ヘッド。
42. 【請求項４２】 請求項４１において、前記第２の絶縁
    層が前記下電極と略同一の膜厚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。
43. 【請求項４３】 請求項４１又は４２において、前記第
    ２の絶縁層が前記絶縁層とは異なる絶縁材料からなるこ
    とを特徴とするインクジェット式記録ヘッド。
44. 【請求項４４】 請求項１７〜４０の何れかにおいて、
    前記下電極の端部の外側の前記絶縁層に厚膜部が設けら
    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。
45. 【請求項４５】 請求項４４において、前記厚膜部が前
    記下電極と略同一の膜厚であることを特徴とするインク
    ジェット式記録ヘッド。
46. 【請求項４６】 請求項１７〜４０の何れかにおいて、
    前記下電極の端部には前記圧電体能動部の外側に向かっ
    て前記下電極の膜厚が漸小する膜厚漸小部が設けられて
    いることを特徴とするインクジェット式記録ヘッド。
47. 【請求項４７】 請求項４６において、前記膜厚漸小部
    は、前記下電極の膜厚が連続的に漸小する傾斜面となっ
    ていることを特徴とするインクジェット式記録ヘッド。
48. 【請求項４８】 請求項４６において、前記膜厚漸小部
    は、前記下電極の膜厚が階段状に漸小していることを特
    徴とするインクジェット式記録ヘッド。
49. 【請求項４９】 請求項４６において、前記膜厚漸小部
    は、前記下電極の膜厚が連続的に漸小する傾斜曲面とな
    っていることを特徴とするインクジェット式記録ヘッ
    ド。
50. 【請求項５０】 請求項４６〜４９の何れかにおいて、
    前記膜厚漸小部上に形成される前記圧電体層の膜厚が、
    他の部分の膜厚よりも厚いことを特徴とするインクジェ
    ット式記録ヘッド。
51. 【請求項５１】 請求項１７〜５０の何れかにおいて、
    前記圧電体能動部の 一端部とは反対側の他端部が、前記
    一端部と同様の構造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。
52. 【請求項５２】 請求項１７〜５０の何れかにおいて、
    前記圧電体能動部の一端部とは反対側の他端部は、前記
    圧電体層及び前記上電極の端部により形成され、この圧
    電体能動部の他端部は、前記圧電体層とは不連続の不連
    続圧電体層によって覆わ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。
53. 【請求項５３】 請求項１７〜５０の何れかにおいて、
    前記圧電体能動部の一端部とは反対側の他端部は、前記
    圧電体層及び前記上電極の端部により形成され、この圧
    電体能動部の他端部は、接着剤によって固定されている
    ことを特徴とするインクジェット式記録ヘッド。
54. 【請求項５４】 請求項１〜５３の何れかにおいて、前
    記圧力発生室がシリコン単結晶基板に異方性エッチング
    により形成され、前記下電極、圧電体層、上電極の各層
    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。
55. 【請求項５５】 請求項１〜５４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。