JP3636301B2

JP3636301B2 - インクジェット式記録ヘッド

Info

Publication number: JP3636301B2
Application number: JP2000379199A
Authority: JP
Inventors: 佳直宮田; 勝人島田
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2000-12-13
Filing date: 2000-12-13
Publication date: 2005-04-06
Anticipated expiration: 2020-12-13
Also published as: JP2002178514A

Description

【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】
また、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素子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及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、圧電体層及び上電極からなる圧電体能動部を圧力発生室外に出ないように形成することが望ましい。
【０００８】
そこで、各圧力発生室に対応する圧電素子を絶縁層で覆い、この絶縁層に各圧電素子を駆動するための電圧を供給するリード電極との接続部を形成するための窓（以下、コンタクトホールという）を各圧力発生室に対応して設け、各圧電素子とリード電極との接続部をコンタクトホール内に形成する構造が知られている。
【０００９】
しかしながら、このように上電極とリード電極とを接続するためにコンタクトホールを設ける構造では、コンタクトホールを設ける部分の全体の膜厚が厚くなってしまい、変位特性が低下してしまうという問題があった。
【００１０】
このような問題を解決するために、圧力発生室に対向する領域に、圧電素子の実質的な駆動部である圧電体能動部から連続して、圧電体層を有するが実質的に駆動されない圧電体非能動部を設け、コンタクトホールを設けることなくリード電極を形成した構造が提案されている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような構造では、圧電素子を駆動させることにより振動板に十分な変位量が得られるが、変形を繰り返すことによって振動板にクラック等の破壊が生じるという問題がある。この問題は、特に、圧力発生室の長手方向縁部に対向する領域で発生し易い。
【００１２】
本発明は、このような事情に鑑み、圧電素子の駆動による振動板の破壊を防止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。
【００１３】
【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振動板を介して設けられた下電極、圧電体層及び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、前記圧電素子は、前記圧力発生室に対向する領域内に、実質的な駆動部となる圧電体能動部と、その長手方向両端部に前記下電極を除去することにより形成され当該圧電体能動部から連続する前記圧電体層を有するが実質的に駆動されない圧電体非能動部とを有し、前記上電極から周壁上に電極配線が延設されていると共に、各圧力発生室の長手方向両端部の隅部に対向する領域の振動板が前記電極配線及び当該電極配線と同一の層からなる電極構成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。
【００１４】
かかる第１の態様では、圧力発生室の長手方向両端部に対向する領域の振動板を電極構成層によって覆うようにしたので、振動板の剛性が向上する。これにより、圧電素子の駆動による変形によって振動板が破壊されるのを防止することができる。
【００１９】
本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記圧電素子を構成する少なくとも圧電体層が、前記圧力発生室に対向する領域内に独立して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。
【００２０】
かかる第２の態様では、圧電素子の駆動による変位量が増加する。
【００２１】
本発明の第３の態様は、第１又は２の態様において、前記圧電素子の長手方向両端部近傍が前記電極構成層で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。
【００２２】
かかる第３の態様では、圧力発生室の長手方向両端部に対向する領域の振動版の破壊が防止されると共に、圧電素子の長手方向両端部近傍の剛性が向上し、圧電素子の駆動による圧電体層の破壊が防止される。
【００２３】
本発明の第４の態様は、第１〜３の何れかの態様において、前記下電極は複数の圧電素子に亘って形成され、且つ前記下電極の少なくとも前記圧力発生室の前記電極配線とは反対の端部側には、当該下電極を除去した下電極除去部が各圧力発生室毎に形成され、且つ前記電極構成層が、前記下電極除去部内のみ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。
【００２４】
かかる第４の態様では、下電極除去部が各圧力発生室毎に設けられているので、下電極の抵抗値の増加が抑えられ、圧電素子に良好な電圧を印加することができる。
【００２５】
本発明の第５の態様は、第４の態様において、前記下電極除去部が、略矩形形状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。
【００２６】
かかる第５の態様では、下電極除去部をエッチングによって容易に形成することができる。
【００２７】
本発明の第６の態様は、第１〜５の何れかの態様において、前記電極構成層は、前記下電極よりも剛性が高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。
【００２８】
かかる第６の態様では、圧力発生室の長手方向両端部に対向する領域の振動版の剛性を確実に向上することができる。
【００３３】
【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。
【００３４】
（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、図１の平面図及び断面図である。
【００３５】
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。この流路形成基板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。
【００３６】
この流路形成基板１０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、複数の隔壁１１により区画された圧力発生室１２が幅方向に並設され、その長手方向外側には、後述するリザーバ形成基板のリザーバ部に連通して各圧力発生室１２の共通のインク室となるリザーバ１１０の一部を構成する連通部１３が形成され、各圧力発生室１２の長手方向一端部とそれぞれインク供給路１４を介して連通されている。
【００３７】
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（１１１）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１／１８０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（１１１）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。
【００３８】
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１０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。ここで、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。また各圧力発生室１２の一端に連通する各インク供給路１４は、圧力発生室１２より浅く形成されており、圧力発生室１２に流入するインクの流路抵抗を一定に保持している。すなわち、インク供給路１４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。
【００３９】
なお、このような流路形成基板１０の厚さは、圧力発生室１２を配設する密度に合わせて最適な厚さを選択する。例えば、１８０ｄｐｉの解像度が得られるように圧力発生室１２を配置する場合、流路形成基板１０の厚さは、１８０〜２８０μｍ程度、より望ましくは、２２０μｍ程度とするのが好適である。また、例えば、３６０ｄｐｉの解像度が得られるように圧力発生室１２を配置する場合には、流路形成基板１０の厚さは、１００μｍ以下とするのが好ましい。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。
【００４０】
また、流路形成基板１０の他方面側には、各圧力発生室１２のインク供給路１４とは反対側で連通するノズル開口２１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等を介して固着されている。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、又は不錆鋼などからなる。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、ノズルプレート２０は、流路形成基板１０と熱膨張係数が略同一の材料で形成するようにしてもよい。この場合には、流路形成基板１０とノズルプレート２０との熱による変形が略同一となるため、熱硬化性の接着剤等を用いて容易に接合することができる。
【００４１】
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。
【００４２】
一方、流路形成基板１０に設けられた弾性膜５０の上には、厚さが例えば、約０．２μｍ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３００と当該圧電素子３００の駆動により変位が生じる振動板とを合わせて圧電アクチュエータと称する。
【００４３】
ここで、このような圧電素子３００の構造について詳しく説明する。
【００４４】
図２に示すように、圧電素子３００の一部を構成する下電極膜６０は、並設された複数の圧力発生室１２に対向する領域に連続的に設けられ、且つ圧力発生室１２の長手方向一端部近傍で圧力発生室１２の幅方向に亘って除去されている。また、圧力発生室１２の長手方向他端部近傍の下電極膜６０は、各圧力発生室１２毎にパターニングされ、例えば、略矩形形状の下電極膜除去部６１が形成されており、各圧力発生室１２の長手方向縁部に対向する領域の弾性膜５０が露出されている。本実施形態では、このように下電極膜６０をパターニングすることにより、実質的な駆動部である圧電体能動部３２０と、その長手方向両端部に設けられて圧電体能動部３２０と連続する圧電体層７０を有するが駆動されない圧電体非能動部３３０とからなる圧電素子３００が形成されている。
【００４５】
また、本実施形態では、圧電体層７０及び上電極膜８０が、圧力発生室１２に対向する領域内にパターニングされ、圧電素子３００が各圧力発生室１２に対向する領域に独立して設けられている。そして、上電極膜８０は、圧電素子３００の長手方向一端部近傍から弾性膜５０上に延設されたリード電極９０を介して図示しない外部配線と接続されている。
【００４６】
また、本実施形態では、圧力発生室１２の長手方向両側の少なくとも隅部が、リード電極９０を構成する導電層と同一の電極構成層によって覆われている。
【００４７】
具体的には、リード電極９０は、本実施形態では、圧電体能動部３２０と圧電体非能動部３３０との境界よりも外側で、圧力発生室１２よりも広い幅で延設され、圧電素子３００の長手方向一端部近傍及び圧力発生室１２の縁部に対向する領域の弾性膜５０は、このリード電極９０、すなわち電極構成層によって覆われている。
【００４８】
一方、圧電素子３００の長手方向他端部近傍、及び圧力発生室１２の長手方向縁部に対向する領域は、リード電極９０とは独立して設けられた電極構成層である保護層１００によって覆われている。ここで、上述したように、圧力発生室１２の長手方向他端部側には、各圧力発生室１２毎に下電極膜６０を除去した下電極膜除去部６１が形成されて弾性膜５０が露出されている。そして、保護層１００は、この下電極除去部６１内にパターニングされ、下電極膜６０とは接触しないように形成されている。
【００４９】
なお、このリード電極９０及び保護層１００の厚さは、特に限定されないが、剛性が下電極膜６０よりも高くなる厚さとするのが好ましく、本実施形態では、下電極膜６０の厚さよりも厚く形成するようにした。
【００５０】
このように圧力発生室１２の長手方向縁部の振動板をリード電極９０及び保護層１００によって覆うことにより、振動板の剛性が向上し、圧電素子３００の駆動による繰り返し変形によって振動板にクラック等が発生するのを防止することができる。
【００５１】
また、本実施形態では、リード電極９０及び保護層１００によって圧電素子３００の長手方向端部近傍を覆うようにしているため、圧電素子３００の長手方向端部近傍の剛性が高められ、圧電素子３００の駆動時に圧電素子３００の長手方向端部近傍にかかる応力が抑えられる。したがって、圧電素子３００を駆動した際に、圧電素子３００の長手方向端部での変位量が減少するため、繰返し変位による圧電体層７０の破壊を防止することができる。
【００５２】
また、保護層１００がリード電極９０と同一層で形成されているため、製造工程を増やす必要が無く、製造コストを増加させることなく保護層１００を形成することができる。
【００５３】
さらに、本実施形態では、圧力発生室１２の長手方向他端部側の下電極膜６０を各圧力発生室１２毎に除去して下電極膜除去部６１を形成するようにし、下電極膜６０の除去面積を比較的小さく抑えているため、下電極膜６０の抵抗値が大きく増加することがない。したがって、圧電素子３００を構成する圧電体層７０に良好に電圧を印加することができる。なお、下電極膜６０の抵抗値が大きく増加することがなければ、勿論、下電極膜除去部６１は、複数の圧力発生室１２に対向する領域に亘って連続して設けるようにしてもよい。
【００５４】
以下、このような圧電素子３００等をシリコン単結晶基板からなる流路形成基板１０上に形成するプロセスについて、図３及び図４を参照しながら説明する。なお、図３及び図４は、圧力発生室１２の長手方向の断面図である。
【００５５】
まず、図３（ａ）に示すように、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１１００℃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。
【００５６】
次に、図３（ｂ）に示すように、スパッタリングで下電極膜６０を弾性膜５０の全面に形成後、下電極膜６０をパターニングして全体パターンを形成する。すなわち、圧力発生室１２の長手方向一端部側は、圧力発生室１２の幅方向に亘って除去し、圧力発生室１２の長手方向他端部側は、各圧力発生室１２毎に独立した下電極膜除去部６１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、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。
【００５７】
次に、図３（ｃ）に示すように、圧電体層７０を成膜する。この圧電体層７０は、結晶が配向していることが好ましい。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することにより、結晶が配向している圧電体層７０とした。圧電体層７０の材料としては、チタン酸ジルコン酸鉛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、スパッタリング法で形成してもよい。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
次に、図３（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、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。
【００６１】
次に、図４（ａ）に示すように、圧電体層７０及び上電極膜８０のみをエッチングして圧電体能動部３２０及び圧電体非能動部３３０からなる圧電素子３００のパターニングを行う。すなわち、圧力発生室１２に対向する領域で、下電極膜６０が形成された領域が圧電体能動部３２０となり、下電極膜６０が除去されている領域が圧電体非能動部３３０となる。
【００６２】
次に、図４（ｂ）に示すように、リード電極９０及び保護層１００を形成する。具体的には、例えば、金（Ａｕ）等からなる導電層９１を流路形成基板１０の全面に形成すると共に各圧電素子３００毎にパターニングして、圧電素子３００の長手方向一端部側に上電極膜８０と外部配線とを接続するリード電極９０を形成すると共に、他端部側に保護層１００を形成する。なお、このリード電極９０及び保護層１００は、例えば、ニッケル（Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）、銅（Ｃｕ）等の密着層を介して設けるようにしてもよい。
【００６３】
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、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、図４（ｃ）に示すように、圧力発生室１２、連通部１３及びインク供給路１４等を形成する。
【００６４】
なお、実際には、このような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。そして、分割した流路形成基板１０に、後述するリザーバ形成基板３０及びコンプライアンス基板４０を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。
【００６５】
すなわち、図１及び図２に示すように、圧力発生室１２等が形成された流路形成基板１０の圧電素子３００側には、リザーバ１１０の少なくとも一部を構成するリザーバ部３１を有するリザーバ形成基板３０が接合されている。このリザーバ部３１は、本実施形態では、リザーバ形成基板３０を厚さ方向に貫通して圧力発生室１２の幅方向に亘って形成されている。そして、このリザーバ部３１が、弾性膜５０及び下電極膜６０を貫通して設けられる貫通孔５１を介して流路形成基板１０の連通部１３と連通され、各圧力発生室１２の共通のインク室となるリザーバ１１０が構成されている。
【００６６】
このリザーバ形成基板３０としては、例えば、ガラス、セラミック材料等の流路形成基板１０の熱膨張率と略同一の材料を用いることが好ましく、本実施形態では、流路形成基板１０と同一材料のシリコン単結晶基板を用いて形成した。これにより、上述のノズルプレート２０の場合と同様に、熱硬化性の接着剤を用いた高温での接着であっても両者を確実に接着することができる。したがって、製造工程を簡略化することができる。
【００６７】
さらに、このリザーバ形成基板３０には、封止膜４１及び固定板４２とからなるコンプライアンス基板４０が接合されている。ここで、封止膜４１は、剛性が低く可撓性を有する材料（例えば、厚さが６μｍのポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）フィルム）からなり、この封止膜４１によってリザーバ部３１の一方面が封止されている。また、固定板４２は、金属等の硬質の材料（例えば、厚さが３０μｍのステンレス鋼（ＳＵＳ）等）で形成される。この固定板４２のリザーバ１１０に対向する領域は、厚さ方向に完全に除去された開口部４３となっているため、リザーバ１１０の一方面は可撓性を有する封止膜４１のみで封止され、内部圧力の変化によって変形可能な可撓部３２となっている。
【００６８】
また、このリザーバ１１０の長手方向略中央部外側のコンプライアンス基板４０上には、リザーバ１１０にインクを供給するためのインク導入口３５が形成されている。さらに、リザーバ形成基板３０には、インク導入口３５とリザーバ１１０の側壁とを連通するインク導入路３６が設けられている。
【００６９】
一方、リザーバ形成基板３０の圧電素子３００に対向する領域には、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３３が設けられている。そして、圧電素子３００の少なくとも圧電体能動部３２０は、この圧電素子保持部３３内に密封され、大気中の水分等の外部環境に起因する圧電素子３００の破壊を防止している。
【００７０】
なお、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３５からインクを取り込み、共通インク室１１０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、上電極膜８０と下電極膜６０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。
【００７１】
なお、本実施形態では、圧電体層７０及び上電極膜８０を各圧力発生室１２に対向する領域にパターニングして、圧電素子３００を各圧力発生室１２に対向する領域に独立して設けるようにしたが、これに限定されず、例えば、図５に示すように、圧電素子３００の長手方向端部、すなわち、圧電体非能動部３３０が、圧力発生室１２の外側まで延設されていてもよい。
【００７２】
（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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、圧電体能動部と下電極膜を除去することによって形成された圧電体非能動部とを有する圧電素子が圧力発生室に対向する領域に形成されると共に上電極から周壁上に電極配線が延設され、且つ圧力発生室の長手方向の少なくとも隅部がこの電極配線を構成する導電層と同一の電極構成層で覆われるようにしたので、圧力発生室の長手方向縁部の振動板の剛性が向上し、圧電素子の駆動による変形によって振動板にクラック等が発生するのを防止することができる。
【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平面図及び断面図である。
【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１に係るインクジェット式記録ヘッドの他の例を示す平面図及び断面図である。
【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連通部
１４インク供給路
２０ノズルプレート
３０リザーバ形成基板
４０コンプライアンス基板
５０弾性膜
６０下電極膜
７０圧電体層
８０上電極膜
９０リード電極
１００保護層
３００圧電素子
３２０圧電体能動部
３３０圧電体非能動部

Claims

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振動板を介して設けられた下電極、圧電体層及び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、
前記圧電素子は、前記圧力発生室に対向する領域内に、実質的な駆動部となる圧電体能動部と、その長手方向両端部に前記下電極を除去することにより形成され当該圧電体能動部から連続する前記圧電体層を有するが実質的に駆動されない圧電体非能動部とを有し、前記上電極から周壁上に電極配線が延設されていると共に、各圧力発生室の長手方向両端部の隅部に対向する領域の振動板が前記電極配線及び当該電極配線と同一の層からなる電極構成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。
請求項１において、前記圧電素子を構成する少なくとも圧電体層が、前記圧力発生室に対向する領域内に独立して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１又は２において、前記圧電素子の長手方向両端部近傍が前記電極構成層で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。
請求項１〜３の何れかにおいて、前記下電極は複数の圧電素子に亘って形成され、且つ前記下電極の少なくとも前記圧力発生室の前記電極配線とは反対の端部側には、当該下電極を除去した下電極除去部が各圧力発生室毎に形成され、且つ前記電極構成層が、前記下電極除去部内のみ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。
請求項４において、前記下電極除去部が、略矩形形状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１〜５の何れかにおいて、前記電極構成層は、前記下電極よりも剛性が高いことを特徴とするインクジェット式記録ヘッド。