JP3528904B2

JP3528904B2 - 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

Info

Publication number: JP3528904B2
Application number: JP12634898A
Authority: JP
Inventors: 宏邱; 浩二角
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1998-05-08
Filing date: 1998-05-08
Publication date: 2004-05-24
Anticipated expiration: 2018-05-08
Also published as: JPH11314365A

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弾性板で構
成し、この弾性板の表面に圧電体層を形成して、圧電体
層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弾性膜で構成し、この弾性膜を圧
電振動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、圧電振動子の軸方向に伸長、収縮す
る縦振動モードの圧電振動子を使用したものと、たわみ
振動モードの圧電振動子を使用したものの２種類が実用
化されている。

【０００３】前者は圧電振動子の端面を弾性膜に当接さ
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、圧電振動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
た圧電振動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弾性膜に圧電振動子を
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、弾性膜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振動子を形成したものが提案
されている。

【０００６】これによれば圧電振動子を弾性膜に貼付け
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振動子を作り付けることができる
ばかりでなく、圧電振動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
材料層は弾性膜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振動子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】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、振動板の一部を構成する下電極は、例えば、白金
（Ｐｔ）等の金属で形成されているため柔らかく、振動
板の初期撓み量が大きくなってしまうという問題があ
る。また、圧電振動子を駆動してインクを吐出する場合
には、振動板の変形量が小さく、十分な排除体積が得ら
れないという問題がある。さらに、膜応力により下電極
に力学的疲労が増加するので、比較的寿命が短いという
問題もある。

【０００８】本発明はこのような事情に鑑み、下電極の
硬度及び特性を向上し、振動板の変位効率の向上を図っ
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。

【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の
一部を構成する弾性膜と、該弾性膜上に設けられた下電
極と、該下電極上に形成された圧電体層と、該圧電体層
の表面に形成された上電極とを備え、前記圧力発生室に
対向する領域に圧電体能動部を形成したインクジェット
式記録ヘッドにおいて、前記下電極が、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｎ
ｉ、Ｆｅ及びＣｏからなる群から選択された少なくとも
一種から形成され、且つＮ、Ｃ及びＰからなる群から選
択される少なくとも一種をドープしてなることを特徴と
するインクジェット式記録ヘッドにある。

【００１０】かかる第１の態様では、下電極の力学的特
性が向上され、弾性膜及び下電極からなる振動板の初期
撓み量が低減される。

【００１１】本発明の第２の態様は、第１の態様におい
て、前記下電極が、Ｐｔに、Ｎ、Ｃ及びＰからなる群か
ら選択される少なくとも一種をドープしてなることを特
徴とするインクジェット式記録ヘッドにある。

【００１２】かかる第２の態様では、より確実に下電極
の力学的特性が向上され、弾性膜及び下電極からなる振
動板の初期撓み量が低減される。

【００１３】本発明の第３の態様は、第１又は２の態様
において、前記下電極へのＮ、Ｃ及びＰからなる群から
選択される少なくとも一種のドープ量が、０．０８〜
０．２重量％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。

【００１４】かかる第３の態様では、ドープ量が０．０
８〜０．２重量％のときに、下電極の力学的特性が向上
される。

【００１５】本発明の第４の態様は、第１〜３の何れか
の態様において、前記圧電体能動部の上面には当該圧電
体能動部に電圧を印加するためのリード電極と前記上電
極との接続を行うコンタクト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。

【００１６】かかる第４の態様では、コンタクト部を介
して圧電体能動部に電圧が印加される。

【００１７】本発明の第５の態様は、第１〜３の何れか
の態様において、前記圧電体能動部を構成する前記圧電
体層及び前記上電極は、前記圧力発生室の長手方向の少
なくとも一端部からそ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。

【００１８】かかる第５の態様では、周壁上の上電極を
介して圧電体能動部に電圧が印加される。

【００１９】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、前記圧電振動子の
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。

【００２０】かかる第６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。

【００２１】本発明の第７の態様は、第１〜６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。

【００２２】かかる第７の態様では、ヘッドのインク吐
出性能を向上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。

【００２３】

【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。

【００２４】（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。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】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。

【００２９】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。

【００３０】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。

【００３１】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。

【００３２】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。

【００３３】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。

【００３４】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。

【００３５】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。

【００３６】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、圧電振動子
（圧電素子）３００を構成している。ここで、圧電振動
子３００は、下電極膜６０、圧電体膜７０、上電極膜８
０を含む部分をいう。一般的には、圧電振動子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３２
０という。本実施形態では、下電極膜６０は圧電振動子
３００の共通電極とし、上電極膜８０を圧電振動子３０
０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。なお、上述した例では、弾性膜５０及び下電極膜６
０が振動板として作用するが、下電極膜が弾性膜を兼ね
るようにしてもよい。

【００３７】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。

【００３８】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。

【００３９】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。詳しくは後述する
が、本実施形態では、下電極膜６０に、非金属材料をド
ープして力学的特性の向上を図っている。このような下
電極膜６０の材料としては、Ｉｒ，Ｎｉ，Ｆｅ，Ｃｏ，
Ｐｔ等を用いることができるがＰｔが好適である。これ
は、スパッタリングやゾル−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。

【００４０】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。

【００４１】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。

【００４２】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。

【００４３】まず、図５（ａ）に示すように、下電極膜
６０、圧電体膜７０及び上電極膜８０を一緒にエッチン
グして下電極膜６０の全体パターンをパターニングす
る。次いで、図５（ｂ）に示すように、圧電体膜７０及
び上電極膜８０のみをエッチングして、圧力発生室１２
に対向する領域のみに圧電体能動部３２０のパターニン
グを行う。

【００４４】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、及び圧電体膜７０および下電極膜６０
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）。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。

【００４５】そして、絶縁体層９０の各上電極膜８０の
それぞれ一端部に対応する部分の上面を覆う部分の一部
には、後述するリード電極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１００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。

【００４６】このような絶縁体層の形成プロセスを図６
に示す。

【００４７】まず、図６（ａ）に示すように、上電極膜
８０の周縁部、圧電体膜７０および下電極膜６０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９
０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。

【００４８】次に、図６（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、各上電極膜８０の
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。

【００４９】なお、コンタクトホール９０ａは、圧力発
生室１２の圧電体能動部３２０に対応する部分に設けれ
ばよく、例えば、中央部やノズル側端部に設けてもよ
い。また、本実施形態では、圧電振動子を圧力発生室１
２に対向する領域に設けたが、これに限定されず、例え
ば、圧電体膜及び上電極膜を圧力発生室１２の周壁に対
向する領域まで延設してもよい。

【００５０】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等を形成する。

【００５１】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６（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。

【００５２】また、本実施形態では、上述のように、振
動板として作用する下電極膜６０内に所定の非金属原子
をドープして硬くすることにより、下電極膜６０の特
性、例えば、降伏強さ、延展性、及び耐疲労等の力学的
特性の向上を図ることができる。

【００５３】この下電極膜６０の材料としては、上述の
理由によりＰｔを用いるのが好ましいが、その他Ｉｒ、
Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏ等であっても同等の力学的特性を得る
ことができる。また、ドープする非金属元素としては、
金属との反応性が比較的低い元素であることが好まし
く、例えば、窒素（Ｎ）、炭素（Ｃ）又はリン（Ｐ）等
が好ましい。これらの非金属元素は、単独でドープして
も組み合わせてドープしてもよいが、総ドープ量が、
０．０８〜０．２ｗｔ％の範囲であることが好ましい。
非金属元素の添加量が０．０８ｗｔ％より少ないと顕著
な効果が得られず、一方、０．２ｗｔ％より多くなる
と、例えば、化合物生成等により力学的特性を変化させ
てしまう虞があるので、共に好ましくない。したがっ
て、本実施形態では、下電極膜６０の材料として白金
（Ｐｔ）を用い、添加する非金属元素にリン（Ｐ）を用
いて０．１５ｗｔ％でドープした。

【００５４】非金属元素をドープした下電極膜の成膜方
法としては、図５（ｂ）に示す下電極膜６０の成膜工程
の際に、例えば、白金（Ｐｔ）にリン（Ｐ）を予め添加
したターゲットを用いて、スパッタリングすることによ
り下電極膜６０を成膜すればよい。これにより、Ｐｔ内
にリン（Ｐ）がドープされた下電極膜６０を形成するこ
とができる。また、この非金属元素をドープした下電極
膜の成膜方法としては、上述の方法に限定されず、例え
ば、電子ビーム蒸着等の真空蒸着によっても、同様に形
成することができる。また、例えば、窒素（Ｎ）等を用
いる場合には、窒素雰囲気中で白金（Ｐｔ）をスパッタ
リングにより成膜することにより形成することができ
る。

【００５５】このように形成した本実施形態の下電極膜
６０及び白金（Ｐｔ）のみで形成した下電極膜の降伏強
さ、延展性、及び耐疲労を測定したところ、下記表１に
示す結果が得られた。

【００５６】

【表１】

【００５７】表１からも明らかなように、下電極膜６０
は、白金（Ｐｔ）にリン（Ｐ）を添加することにより、
降伏強さ、延展性、及び耐疲労の何れの特性も向上して
いる。したがって、このような下電極膜６０を振動板の
一部に用いることにより、振動板としての特性も向上さ
れる。

【００５８】図７は、このように非金属元素を添加した
下電極膜６０を振動板に用いた場合の初期変形を説明す
る図であり、（ａ）は、非金属元素をドープした下電極
膜６０の場合の図であり、（ｂ）は、非金属元素をドー
プしない下電極膜６０Ａの場合の図である。

【００５９】非金属元素をドープしない下電極膜６０Ａ
の場合には、図７（ｂ）に示すように、下電極膜６０Ａ
は非常に柔らかいため、振動板としても初期撓み量が非
常に大きくなってしまっている。これに対して、非金属
元素をドープした下電極膜６０の場合には、下電極膜６
０が硬くなるため、図７（ａ）に示すように振動板とし
ての初期撓み量も比較的小さく、例えば、非金属元素を
ドープしない下電極膜６０Ａの場合と比較して約半分程
度の初期撓み量に抑えられる。

【００６０】このように、下電極膜に非金属元素をドー
プして、下電極膜を硬くすることにより、下電極膜の力
学的特性を向上することができる。したがって、圧力発
生室を形成する際、振動板の初期撓み量を低減すること
ができる。また、初期撓み量の低減に伴って、圧電振動
子の駆動による振動板の変形量が増加され、排除体積を
増加することができ、安定したインク吐出を実現するこ
とができる。

【００６１】（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。

【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】さらに、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が圧電振動子とは反対のノ
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
４０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】ここで、この実施形態においても、上述の
実施形態と同様に、下電極膜内に非金属元素を添加する
ことにより力学的特性を向上することができ、振動板と
しての変位効率も向上することができる。

【００６７】また、圧電振動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よれば、下
電極膜に非金属元素をドープすることにより下電極膜は
硬くなり、下電極膜の力学的特性を向上することができ
る。したがって、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。また、振動板の初期撓み
量の低減に伴い、圧電振動子の駆動による振動板の変形
量が向上され、排除体積を増加することができる。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の薄膜製造工程を示す図で
ある。

【図７】振動板の初期撓み量を説明する断面図である。

【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圧電振動子３２０圧電体能動部

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 H01L 41/09

Claims

(57)【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の一部
を構成する弾性膜と、該弾性膜上に設けられた下電極
と、該下電極上に形成された圧電体層と、該圧電体層の
表面に形成された上電極とを備え、前記圧力発生室に対
向する領域に圧電体能動部を形成したインクジェット式
記録ヘッドにおいて、前記下電極が、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｎｉ、Ｆｅ及びＣｏからな
る群から選択された少なくとも一種から形成され、且つ
Ｎ、Ｃ及びＰからなる群から選択される少なくとも一種
をドープしてな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、前記下電極が、Ｐｔ
に、Ｎ、Ｃ及びＰからなる群から選択される少なくとも
一種をドープしてな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、前記下電極へ
のＮ、Ｃ及びＰからなる群から選択される少なくとも一
種のドープ量が、０．０８〜０．２重量％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４】請求項１〜３の何れかにおいて、前記圧
電体能動部の上面には当該圧電体能動部に電圧を印加す
るためのリード電極と前記上電極との接続を行うコンタ
クト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。
【請求項５】請求項１〜３の何れかにおいて、前記圧
電体能動部を構成する前記圧電体層及び前記上電極は、
前記圧力発生室の長手方向の少なくとも一端部からその
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。
【請求項６】請求項１〜５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、前記圧電振動子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。
【請求項７】請求項１〜６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。