JP3365486B2 - インクジェット式記録ヘッドおよびその製造方法並びにインクジェット式記録装置 - Google Patents

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、この振動板の表面に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
が、単位駆動電圧当たりの変位量および圧力発生室に対
向する部分とその外部とを跨ぐ部分で圧電体層へかかる
応力の問題から、圧電体層および上電極からなる圧電体
能動部は圧力発生室外に出ないように形成するのが望ま
しい。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】一般に圧電体薄膜の圧
電定数は厚膜の場合と比較して２分の１から３分の１し
かないので、有効なインクの吐出量を得るのが困難であ
る。

【０００８】そこで、圧電アクチュエータの駆動による
変位量を大きくするためには振動板として作用する下電
極を薄くしてコンプライアンスを大きくするのが望まし
いが、逆に付加できる加圧力が小さくなってしまうとい
う問題がある。

【０００９】本発明はこのような事情に鑑み、共通電極
としての下電極の作用を十分に確保しつつコンプライア
ンスを小さく抑えつつ変位量を増大し、吐出速度増大、
駆動電圧低下を図ることが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。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前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の
一部を構成する弾性膜と、前記圧力発生室に対応する領
域の前記弾性膜上に設けられ且つ下電極、圧電体層及び
上電極を含む圧電素子とを備えたインクジェット式記録
ヘッドにおいて、前記圧電素子を形成する前記圧電体層
及び前記上電極が、前記圧力発生室に対向する領域毎に
且つ当該圧力発生室に対向する領域外に及ぶことなく形
成され、前記下電極は前記各圧力発生室に対向する領域
の部分とこれらの領域の部分を互いに接続すると共に外
部と接続する配線パターン部とが連続的に形成され、且
つ前記圧力発生室に対向する部分で前記圧電素子を構成
する前記圧電体層が形成されていない部分の少なくとも
一部以外は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。

【００１１】かかる第１の態様では、圧力発生室に対向
する前記圧電素子を構成する前記圧電体層及び前記上電
極のパターンは圧力発生室に対向する領域外に及んでお
らず、下電極は圧力発生室の縁部に対向する領域では少
なくとも一部以外は除去されているので、圧電素子の駆
動による応力が小さく抑えられ、また、変位量が大きく
向上する。

【００１２】本発明の第２の態様は、第１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部分で前記
圧電素子を構成する前記圧電体層が形成されていない部
分の少なくとも長手方向一端部以外は除去されているこ
とを特徴とするインクジェット式記録ヘッドにある。

【００１３】かかる第２の態様では、圧電素子の駆動に
よる応力が小さく抑えられ、且つ長手方向端部の破壊等
が防止できる。

【００１４】本発明の第３の態様は、第１又は２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、前記圧電素子の各層が薄
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。

【００１５】かかる第３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。

【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、前記上電極の上面には絶縁体層が形成
され、該絶縁体層にはリード電極と前記上電極とのコン
タクト部を形成するための窓であるコンタクトホール部
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。

【００１７】かかる第４の態様では、各圧電素子とリー
ド電極とはコンタクトホール部を介して接続される。

【００１８】本発明の第５の態様は、第１〜４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にある。

【００１９】かかる第５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。

【００２０】本発明の第６の態様は、シリコン基板上に
二酸化シリコン膜、下電極、圧電体層及び上電極をこの
順に順次形成する第１の工程と、前記下電極、前記圧電
体層及び前記上電極を同時にパターニングして前記下電
極の全体の配線パターンを形成する第２の工程と、前記
圧電体層及び前記上電極をパターニングして各圧力発生
室に対向する領域内に圧電素子を形成する第３の工程
と、前記下電極をパターニングして前記各圧力発生室に
対向する領域内で前記圧電素子を構成する前記圧電体層
が形成されていない部分のうち、領域外の配線パターン
部と連続する部分以外を除去する第４の工程とを有する
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。

【００２１】かかる第６の態様では、二酸化シリコン膜
上に形成された下電極の全体パターンと、圧力発生室に
対向する領域内に形成される圧電素子と、この圧電素子
の周囲の下電極の前記全体パターンとの連続部以外を除
去した除去部とを形成するので、圧電素子には駆動によ
る応力が小さく抑えられ、また、変位量が大きく向上す
る。

【００２２】本発明の第７の態様は、第５の態様におい
て、前記第４の工程で除去される下電極は、前記圧力発
生室の幅方向両側の部分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。

【００２３】かかる第７の態様では、圧電素子を構成す
る圧電体層の両側の腕に当たる部分の下電極が除去され
るので、コンプライアンスを小さく維持したまま、変位
量を大きくできる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下に本発明を一実施形態に基づ
いて詳細に説明する。

【００２５】（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。

【００２６】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。

【００２７】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１〜２μｍの弾性膜５０が形成され
ている。

【００２８】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。

【００２９】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。

【００３０】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。

【００３１】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。

【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。

【００３３】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。

【００３４】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２０
は、他面で共通インク室３１の一壁面を構成する。

【００３５】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。

【００３６】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。

【００３７】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、約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、圧
電素子３００と該圧電素子３００の駆動により変位を生
じさせる振動板とを合わせて圧電アクチュエータと称す
る。

【００３８】本実施形態では、詳細を後述するように、
圧力発生室１２毎に圧電体膜７０及び上電極膜８０を形
成し、且つ圧力発生室１２の幅方向両側の圧電アクチュ
エータの腕部分となる下電極膜６０を除去し、変位量を
大きくしている。また、下電極膜６０の各圧力発生室１
２に対応する部分と全体パターンとの接続は、圧力発生
室１２の長手方向両端部において行っている。

【００３９】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及び図５を参照しながら説明する。

【００４０】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。

【００４１】次に、図４（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。下電極膜６０の材料
としては、Ｐｔ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６００〜１０
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なければなら
ず、殊に、圧電体膜７０としてＰＺＴを用いた場合に
は、ＰｂＯ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Ｐｔが好適である。

【００４２】次に、図４（ｃ）に示すように、圧電体膜
７０を成膜する。この圧電体膜７０の成膜にはスパッタ
リング法を用いることもできるが、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
物からなる圧電体膜７０を得る、いわゆるゾル−ゲル法
を用いている。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。

【００４３】次に、図４（ｄ）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、Ａｌ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｐｔ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、Ｐ
ｔをスパッタリングにより成膜している。

【００４４】次に、図５に示すように、下電極膜６０、
圧電体膜７０及び上電極膜８０をパターニングする。

【００４５】まず、図５（ａ）に示すようなレジストパ
ターン２１０を形成した後、下電極膜６０、圧電体膜７
０及び上電極膜８０を一緒にエッチングし、図５（ｂ）
に示すように、下電極膜６０の全体パターンをパターニ
ングする。

【００４６】ここで、レジストパターン２１０は、例え
ば、ネガレジストＨＲ−１００（富士ハント社製）をス
ピンコートなどにより塗布し、所定形状のマスクを用い
て露光・現像・ベークを行うことにより形成する。な
お、勿論、ネガレジストの代わりにポジレジストを用い
てもよい。

【００４７】また、エッチングは、ドライエッチング装
置、例えば、イオンミリング装置を用いて弾性膜５０が
露出するまで行う。なお、レジストパターン２１０は、
アッシング装置等を用いて除去する。

【００４８】ドライエッチング法としては、イオンミリ
ング法以外に、反応性エッチング法等を用いてもよい。
また、ドライエッチングの代わりにウェットエッチング
を用いることも可能であるが、ドライエッチング法と比
較してパターニング精度が多少劣り、上電極膜８０の材
料も制限されるので、ドライエッチングを用いるのが好
ましい。

【００４９】次に、図５（ｃ）に示すように、下電極の
全体パターン以外の部分で弾性膜５０が露出した部分
と、圧力発生室１２に対向する領域を覆うレジストパタ
ーン２２０を用いて、圧電体膜７０及び上電極膜８０の
みをエッチングし、図５（ｄ）に示すように、圧電体能
動部３２０のパターニングを行って、圧力発生室１２に
対向する領域以外との膜の連続を遮断する。なお、ここ
でのレジストパターン２２０の形成及びエッチングは上
述した工程と同様に行うことができる。

【００５０】ここで、圧電体能動部３２０以外の圧電体
膜７０及び上電極膜８０を基本的に除去するようにして
いるが、下電極膜６０の全体パターン以外の部分には二
酸化シリコンからなる弾性膜５０が露出しているので、
同様にこの部分をエッチングから保護するため、レジス
トパターン２２０は、下電極膜６０の全体パターンの外
周縁部を覆うように形成している。したがって、図６に
示すように、下電極膜全体パターン３３０の外周縁部に
は、圧電体膜７０及び上電極膜８０からなる細帯部３４
０が形成される。

【００５１】次に、図５（ｅ）に示すように、各圧力発
生室１２（図５では圧力発生室１２は形成前であるが、
破線で示す）の幅方向両側に対向した領域である圧電体
能動部３２０の両側の振動子の腕に相当する部分以外を
覆うレジストパターン２３０を用い、図５（ｆ）に示す
ように下電極膜６０をパターニングすることにより、下
電極膜除去部３５０を形成する。このように下電極膜除
去部３５０を設けることにより、圧電体能動部３２０へ
の電圧印加による変位量の向上を図るものである。

【００５２】以上説明したように、まず、下電極膜６０
の全体のパターン３３０を形成し、次いで、圧電体能動
部３２０をパターニングし、最後に下電極膜除去部３５
０をパターニングすることによりパターニングが完了す
る。

【００５３】以上のように、下電極膜６０等をパターニ
ングした後には、好ましくは、各上電極膜８０の上面の
少なくとも周縁、圧電体膜７０の側面、及び下電極膜６
０の側面を覆うように電気絶縁性を備えた絶縁体層９０
を形成する（図１参照）。ここで、絶縁体層９０は、成
膜法による形成やまたエッチングによる整形が可能な材
料、例えば酸化シリコン、窒化シリコン、有機材料、好
ましくは剛性が低く、且つ電気絶縁性に優れた感光性ポ
リイミドで形成するのが好ましい。

【００５４】そして、絶縁体層９０の各圧電体能動部３
２０の一端部に対応する部分の上面を覆う部分の一部に
はリード電極１００と接続するために上電極膜８０の一
部を露出させるコンタクトホール９０ａが形成されてい
る。そして、このコンタクトホール９０ａを介して各上
電極膜８０に一端が接続し、また他端が接続端子部に延
びるリード電極１００が形成されている。リード電極１
００は、駆動信号を上電極膜８０に確実に供給できる程
度に可及的に狭い幅となるように形成されている。

【００５５】このような絶縁体層の形成プロセスを図７
に示す。

【００５６】まず、図７（ａ）に示すように、上電極膜
８０の周縁部及び圧電体膜７０の側面を覆うように絶縁
体層９０を形成する。この絶縁体層９０の好適な材料は
上述した通りであるが、本実施形態ではネガ型の感光性
ポリイミドを用いている。

【００５７】次に、図７（ｂ）に示すように、絶縁体層
９０をパターニングすることにより、各圧力発生室１２
のインク供給側の端部近傍に対応する部分にコンタクト
ホール９０ａを形成する。このコンタクトホール９０ａ
は、リード電極１００と上電極膜８０との接続をするた
めのものである。なお、コンタクトホール９０ａは、圧
力発生室１２の他の部分、例えば、中央部やノズル側端
部に設けてもよい。

【００５８】次に、例えば、Ｃｒ−Ａｕなどの導電体を
全面に成膜した後、パターニングすることにより、リー
ド電極１００を形成する。

【００５９】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７（ｃ）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１２等を形成する。なお、
以上説明した一連の膜形成及び異方性エッチングは、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。

【００６０】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、リー
ド電極１００を介して下電極膜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
体膜７０をたわみ変形させることにより、圧力発生室１
２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。

【００６１】（他の実施形態）以上、本発明の一実施形
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。

【００６２】例えば、上述した封止板２０の他、共通イ
ンク室形成板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。

【００６３】また、上述した実施形態では、ノズル開口
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。

【００６４】このように構成した実施形態の分解斜視図
を図８、その流路の断面を図９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２
０，共通インク室形成板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。

【００６５】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。

【００６６】また、以上説明した各実施形態は、成膜及
びリソグラフィプロセスを応用することにより製造でき
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、基板を積
層して圧力発生室を形成するもの、あるいはグリーンシ
ートを貼付もしくはスクリーン印刷等により圧電体膜を
形成するもの、又は結晶成長により圧電体膜を形成する
もの等、各種の構造のインクジェット式記録ヘッドに本
発明を採用することができる。

【００６７】さらに、上述の実施形態では、圧電素子と
リード電極との間に絶縁体層を設けた例を説明したが、
これに限定されず、例えば、絶縁体層を設けないで、各
上電極に異方性導電膜を熱溶着し、この異方性導電膜を
リード電極と接続したり、その他、ワイヤボンディング
等の各種ボンディング技術を用いて接続したりする構成
としてもよい。

【００６８】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。

【００６９】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１０
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。

【００７０】図１０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。

【００７１】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。

【００７２】

【発明の効果】以上説明したように本発明においては、
圧電素子が圧力発生室に対向する領域以外に及ばないよ
うに形成され、圧力発生室に対向する前記圧電素子に対
向する部分以外の下電極膜が最大限除去されているの
で、変形量を最大限に大きくできるが、圧電体膜等の破
壊等の虞もない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の要部を示す平面図であ
る。

【図７】本発明の実施形態１の絶縁体層及び圧力発生室
の形成工程を示す図である。

【図８】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９】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１０】本発明の一実施形態に係るインクジェット式
記録装置の概略を示す斜視図である。

【符号の説明】

１０ 流路形成基板 １１ ノズル開口 １２ 圧力発生室 ５０ 弾性膜 ６０ 下電極膜 ７０ 圧電体膜 ８０ 上電極膜 ９０ 絶縁体層 ９０ａ コンタクトホール １００ リード電極 ３００ 圧電素子３２０ 圧電体能動部 ３５０ 下電極膜除去部

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B41J 2/045 B41J 2/055 B41J 2/16

Claims (7)

(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の一部
   を構成する弾性膜と、前記圧力発生室に対応する領域の
   前記弾性膜上に設けられ且つ下電極、圧電体層及び上電
   極を含む圧電素子とを備えた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及び前記上電極
   が、前記圧力発生室に対向する領域毎に且つ当該圧力発
   生室に対向する領域外に及ぶことなく形成され、 前記下電極は前記各圧力発生室に対向する領域の部分と
   これらの領域の部分を互いに接続すると共に外部と接続
   する配線パターン部とが前記圧力発生室の長手方向端部
   で連続的に形成され、且つ前記圧力発生室に対向する部
   分で前記圧電素子を構成する前記圧電体層が形成されて
   いない部分の少なくとも前記圧電素子の幅方向両外側の
   領域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。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記下電極は前記圧
   力発生室に対向する部分で前記圧電素子を構成する前記
   圧電体層が形成されていない部分の少なくとも長手方向
   一端部以外は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。
3. 【請求項３】 請求項１又は２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、前記圧電素子の各層が薄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。
4. 【請求項４】 請求項１〜３の何れかにおいて、前記上
   電極の上面には絶縁体層が形成され、該絶縁体層にはリ
   ード電極と前記上電極とのコンタクト部を形成するため
   の窓であるコンタクトホール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。
5. 【請求項５】 請求項１〜４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。
6. 【請求項６】 シリコン基板上に二酸化シリコン膜、下
   電極、圧電体層及び上電極をこの順に順次形成する第１
   の工程と、前記下電極、前記圧電体層及び前記上電極を
   同時にパターニングして前記下電極の全体の配線パター
   ンを形成する第２の工程と、前記圧電体層及び前記上電
   極をパターニングして各圧力発生室に対向する領域内に
   圧電素子を形成する第３の工程と、前記下電極をパター
   ニングして前記各圧力発生室に対向する領域内で前記圧
   電素子を構成する前記圧電体層が形成されていない部分
   のうち、領域外の配線パターン部と連続する部分以外を
   除去する第４の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。
7. 【請求項７】 請求項６において、前記第４の工程で除
   去される下電極は、前記圧力発生室の幅方向両側の部分
   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。