JP4041927B2

JP4041927B2 - インクジェットヘッドとその製造方法

Info

Publication number: JP4041927B2
Application number: JP31196097A
Authority: JP
Inventors: 峰春塚田
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 1997-11-13
Filing date: 1997-11-13
Publication date: 2008-02-06
Anticipated expiration: 2017-11-13
Also published as: JPH11138807A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェットプリンタに適用するインクジェットヘッドとその製造方法、特に、高精彩な印刷を可能とするインクジェットプリンタの小型化と軽量化および、その構成に適応した製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近のインクジェットプリンタは、高精彩な印刷を可能にするため、独立する複数のインク流路を高密度化した小形軽量構成のものが求められるようになった。
【０００３】
かかるインクジェットプリンタにおいて、インクジェットヘッドからインクを飛翔させる手段としては、ノズル内に埋め込んだ発熱体に通電し、インク中にバブルを発生させたときの体積変化を利用するバブルジェット方式と、圧電体素子（圧電アクチュエータ）に通電して発生する圧力波を利用するインパクト方式が注目されている。
【０００４】
図４はインクジェットプリンタの概略構成を示す側面図、図５は図４のインクジェットヘッドの構成例を示す側断面図である。
図４において、１はインクジェットヘッドユニット、２は記録媒体、３は図紙の厚さ方向に延在する記録媒体２送出用のプラテンローラ、４はインク溜まり、５はインクジェットヘッド１を図紙の厚さ方向に往復動させるキャリッジである。
【０００５】
インクジェットヘッドユニット１を搭載したキャリッジ５は、図紙の厚さ方向に延在する一対のガイドシャフト６と７に案内されて往復動し、インクジェットヘッド１から記録媒体２に向けて飛翔させて消費するインクは、インク溜まり４から補給されるようになる。
【０００６】
図５において、インクジェットヘッドユニット１に収容されたインパクト方式のインクジェットヘッド９は、流路板１０と、振動板１１と、上部電極１３と下部電極１４を備えた圧電アクチュエータ（電気機械変換素子）１２とで構成されている。
【０００７】
流路板１０には、インク流路（圧力室）１５と、インク流路１５に連通してインク溜まり４からインクの供給を受けるインク供給路１６と、インク流路１５に連通して流路板１０の下面に開口するインク飛翔用のノズル１８が形成されている。
【０００８】
振動板１１は、流路板１０に接合されインク流路１５およびインク供給路１６の上面を覆っており、圧電アクチュエータ１２の下部電極１４は、振動板１１下のインク流路１５と対向する位置に接合されている。
【０００９】
流路板１０にインク流路１５等を形成する方法としては、ステンレス，ガラス等の基板にエッチングする方法が用いられ、このように形成された流路板１０とステンレス等で形成された振動板１１とは、拡散接合等の手法で接合されている。
【００１０】
インク流路１５に圧力を発生させる駆動部であり、上部電極１３と下部電極１４とが圧電層１７を挟む構成の圧電アクチュエータ１２は、振動板１１の上面のインク流路１５対向部分に接着剤で接合され、圧電アクチュエータ１２への電圧印加のための信号線（図示せず）は、はんだ接続または圧着等の手法により、上部電極１３と下部電極１４に接続される。
【００１１】
これまで、高精彩印刷が可能なインパクト方式のインクジェットヘッドとして、圧電アクチュエータには、圧電層の３３モード歪（縦振動）を利用する方式と、圧電層の３１モード歪（横振動）を利用する方式が知られている。
【００１２】
３３モード歪を利用する方式の圧電アクチュエータは、発生する圧力が大きいが変位量が小さいので、インクジェットヘッドに利用したときには電極と圧電層を多層化する等の工夫が必要になる。
【００１３】
そのため、静電容量が大きくなってドライバに負担がかかる、多層化させる場合に電極パターンを形成した圧電セラミックスシートを積層し焼成させるため製造工程が増える、隣接するインク流路に不要な圧力を印加させ易い（クロストークが生じ易い）等の問題点があった。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
以上説明したように、高精彩化印刷と装置の小型化・軽量化を実現するには、小さな静電容量と大きなインク流路内圧力を両立させ、クロストークが生じ難い構成のインクジェットヘッドが要望されている。
【００１５】
そのため、圧電層の３１モード歪を利用した種々のインクジェットヘッドとその製造方法、例えばシリコン基板を選択的に異方性エッチングし、インク流路と振動板を同時に形成したもの（例えば特開平６−２０６３１７号公報参照）、シリコン熱酸化膜を内包する薄膜層（振動板）は支持体の異方性エッチングによって歪変形を可能とし、その薄膜層の歪変形はオリフィスプレートに設けた圧力室（インク流路）に収容された圧電素子によるもの（例えば特開平４−３１２８５２号公報参照）が提案されている。
【００１６】
しかし、圧電層の３１モード歪を利用した従来のインクジェットヘッドは、何れも前記要望に対し不十分であり、さらに安価で高性能なインクジェットヘッドが望まれていた。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、インクジェットヘッドの一層の高性能化と小型・軽量化を実現させることである。
【００１８】
上記目的を達成する本発明の第１のインクジェットヘッドは、インク流路内のインクを圧電アクチュエータが加圧し、該インク流路に連通するノズルから該インクを飛翔させるインクジェットヘッドにおいて、厚さ方向に貫通するスリットが形成されたシリコン基板と、該シリコン基板の表面に被着し該スリットを覆う酸化シリコン膜と、該スリットに対応して該酸化シリコン膜の上に形成された圧電アクチュエータと、該スリットに連通するノズルが設けられ該シリコン基板の裏面に接合されるノズル板とを備え、前記圧電アクチュエータが、前記酸化シリコン膜に被着する下部電極と、該下部電極に積層された圧電層と、該圧電層に積層された上部電極にて構成され、該上部電極が該下部電極と同一素材で積層順序が逆の積層膜から形成されていることである。
【００１９】
上記目的を達成する本発明の第２のインクジェットヘッドは、前記本発明の第１のインクジェットヘッドにおいて、前記下部電極がＰｔ／Ｔｉ積層膜またはＰｔ／ＩｒＯ₂積層膜またはＳｒＲｕＯ₃／Ｐｔ／Ｔｉ積層膜または（Ｌａ，Ｓｒ）ＣｏＯ₃／Ｐｔ／Ｔｉ積層膜から形成されていることである。
【００２０】
上記目的を達成する本発明の第３のインクジェットヘッドは、前記本発明の第１のインクジェットヘッドにおいて、前記圧電アクチュエータが、前記酸化シリコン膜に被着する下部電極と、該下部電極に積層された圧電層と、該圧電層に積層された上部電極にて構成され、該圧電層が０．５Ｐｂ（Ｎｉ_1/3Ｎｂ_2/3）Ｏ₃−０．３５ＰｂＴｉＯ₃−０．１５ＰｂＺｒＯ₃からなることである。
【００２１】
上記目的を達成する本発明の第４のインクジェットヘッドは、前記本発明の第１のインクジェットヘッドにおいて、前記下部電極および上部電極の外部信号線接続部に、Ａｕ／Ｎｉ積層膜が被着されていることである。
【００２２】
上記目的を達成する本発明の第１のインクジェットヘッドの製造方法は、インク流路内のインクを圧電アクチュエータが加圧し、該インク流路に連通するノズルから該インクを飛翔させるインクジェットヘッドの製造方法において、シリコン基板の表面に酸化シリコン膜を形成する工程と、該シリコン基板の裏面からの異方性エッチングによって、該シリコン基板を厚さ方向に貫通するスリットを該シリコン基板に形成する工程と、該スリットに対応するノズルが形成されたノズル板を該シリコン基板の裏面に接合させる工程と、該スリットに対応せしめ該酸化シリコン膜の上面に該圧電アクチュエータの下部電極を形成する工程と、該下部電極に重ねて該圧電アクチュエータの圧電層を形成する工程と、該圧電層に重ねて該圧電アクチュエータの上部電極を形成する工程を含み、該上部電極が該下部電極と同一素材で積層順序が逆の積層膜から形成されていることである。
【００２３】
上記目的を達成する本発明の第２のインクジェットヘッドの製造方法は、前記本発明の第１のインクジェットヘッドの製造方法において、前記圧電層を、圧電粉末をゾル−ゲル溶液に分散させたゾル−ゲル法により前記下部電極の上に被着させた圧電膜から形成することである。
【００２４】
上記目的を達成する本発明の第３のインクジェットヘッドの製造方法は、前記本発明の第２のインクジェットヘッドの製造方法において、前記ゾル−ゲル溶液に感光性溶液を使用し、前記圧電膜の露光現像処理によって前記圧電層を所要パターンに形成することである。
【００２５】
上記目的を達成する本発明の第４のインクジェットヘッドの製造方法は、前記本発明の第２のインクジェットヘッドの製造方法において、前記ゾル−ゲル溶液に含まれる有機物の熱分解を含む熱処理で形成された前記圧電膜の組成が、０．５Ｐｂ（Ｎｉ_1/3Ｎｂ_2/3）Ｏ₃−０．３５ＰｂＴｉＯ₃−０．１５ＰｂＺｒＯ₃となるように、前記圧電粉末および該ゾル−ゲル溶液を調整して用いることである。
【００２６】
上記目的を達成する本発明の第５のインクジェットヘッドの製造方法は、前記本発明の第２のインクジェットヘッドの製造方法において、前記圧電粉末に単分散粉末を用いることである。
【００２７】
前記本発明の第１のインクジェットヘッドにおいて、酸化シリコン膜をシリコン基板に形成させたのちインク流路用のスリットを形成するまたは、シリコン基板の表面に酸化シリコン膜形成層を残してインク流路用スリットを形成してから該酸化シリコン膜形成層の酸化処理を行うことで、シリコン基板と酸化シリコン膜および酸化シリコン膜と圧電アクチュエータ、即ちシリコン基板に酸化シリコン膜と圧電アクチュエータの一体化形成が可能である。
【００２８】
従って、本発明の第１のインクジェットヘッドは、インク流路に対する圧電アクチュエータの位置決めが容易となり、インクジェットプリンタの高精彩印刷，小型化，軽量化が可能になる。
【００２９】
前記本発明の第２のインクジェットヘッドにおいて、下部電極および上部電極をＰｔとＴｉの積層膜から形成したものは、従来の電極形成プロセスを利用できる利点があり、ＰｔとＩｒＯ₂の積層膜から形成したものは、圧電層に対する反応性が弱い（圧電層に対して安定である）という利点があり、ＳｒＲｕＯ₃とＰｔとＴｉの積層膜または（Ｌａ，Ｓｒ）ＣｏＯ₃とＰｔとＴｉの積層膜から形成したものは、ＳｒＲｕＯ₃または（Ｌａ，Ｓｒ）ＣｏＯ₃の結晶構造が圧電層のそれに似ており、圧電層に対する整合性に優れるという利点がある。
【００３０】
前記本発明の第３のインクジェットヘッドにおいて、０．５Ｐｂ（Ｎｉ_1/3Ｎｂ_2/3）Ｏ₃−０．３５ＰｂＴｉＯ₃−０．１５ＰｂＺｒＯ₃にてなる圧電層は、３１モードの圧電特性に優れる。そのため、圧電層の３１モード歪を利用するインクジェットヘッドの高性能化に有利である。
【００３１】
前記本発明の第４のインクジェットヘッドにおいて、Ａｕ／Ｎｉ層は、電極とその電極に電圧を印加する信号線とのはんだ接続に有効である。即ち、圧電アクチュエータの信号線ははんだを使用して容易に接続できるようになる。
【００３２】
前記本発明の第１のインクジェットヘッドの製造方法は、本発明による前記第１のインクジェットヘッドに適応する製造方法であり、シリコン基板と酸化シリコン膜および酸化シリコン膜と圧電アクチュエータを一体化させて形成する。
【００３３】
前記本発明の第２のインクジェットヘッドの製造方法は、前記本発明の第１のインクジェットヘッドの製造方法において、前記第１のインクジェットヘッドの圧電層に適応するゾル−ゲル法で形成させることの提案である。
【００３４】
前記本発明の第３のインクジェットヘッドの製造方法は、前記本発明の第２のインクジェットヘッドの製造方法において、前記第１のインクジェットヘッドの圧電層のパターン形成を容易化する提案である。
【００３５】
前記本発明の第４のインクジェットヘッドの製造方法は、前記本発明の第２のインクジェットヘッドの製造方法において、圧電層の組成に関する提案であり、３１モード歪の圧電特性に優れた圧電層が得られるようになる。
【００３６】
前記本発明の第５のインクジェットヘッドの製造方法は、前記本発明の第２のインクジェットヘッドの製造方法において、前記圧電粉末に単分散粉末を用いることで、均一組成の圧電層が得られるようになる。
【００３７】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施例によるインクジェットヘッドの概略構成の説明図、図２は本発明の実施例によるインクジェットヘッドの製造方法の説明図（その１）、図３は本発明の実施例によるインクジェットヘッドの製造方法の説明図（その２）である。
【００３８】
図１において、（ａ）はインク流路を横切る方向に切断したインクジェットヘッドの断面図、（ｂ）はインク流路の長さ方向に切断したインクジェットヘッドの断面図である。
【００３９】
簡略化して示す図１において、従来のインクジェットヘッド９に相当するインクジェットヘッド３０は、複数のインク流路３３を形成したシリコン基板３１と、一部分が振動板となる酸化シリコン膜３２と、複数のノズル３５を形成したノズル板３４と、圧電アクチュエータ３６にてなる。
【００４０】
シリコン基板３１の表面に被着する酸化シリコン膜３２は、インク流路３３を形成する前のシリコン基板３１の熱酸化等の手法で、シリコン基板３１と一体化されるように形成されており、シリコン基板３１の複数のインク流路３３のそれぞれにインクを供給するインク供給穴４１が形成されている。
【００４１】
シリコン等にてなるノズル板３４は、インク流路３３に連通するノズル３５を形成したのち、インク流路３３が形成されたシリコン基板３１の下面に、拡散接合等の手法で接合層４０を介して接合する。
【００４２】
圧電アクチュエータ３６は、酸化シリコン膜３２の上面に被着する下部電極（共通電極）３７と、複数のインク流路３３のそれぞれに対応し下部電極３７の上に形成された圧電層３８と、複数の圧電層３８のそれぞれの上に形成された上部電極３９にて構成され、下部電極３７と上部電極３９に所定の電圧を印加する信号線（図示せず）は、はんだ付け等の手法によって、下部電極３７と上部電極３９に接続させることになる。
【００４３】
かかるインクジェットヘッド３０による印字は、前述した従来のインクジェットプリンタのそれと同様に、即ちプラテン３に沿って移動するインクジェットヘッド９にインクジェットヘッド３０を搭載し、圧電アクチュエータ３６の所定の上部電極３９に所定時機，所定時間だけ電圧を印加する。
【００４４】
すると、電圧を印加した上部電極３９が対応する部分で酸化シリコン膜３２はインク流路３３側に撓み、撓みを生じたインク流路３３内圧力が上昇すると、そのインク流路３３に連通するノズル３５からインクが飛翔し、その飛翔によって消費したインクは、インク供給穴４１からインク流路３３内に補給される。
【００４５】
図２（ａ）において、適当な厚さ例えば厚さ１ｍｍのシリコン基板３１の表面に酸化シリコン膜（ＳｉＯ₂)３２を形成させる。厚さが５００ｎｍ程度の酸化シリコン膜３２は、ＴＥＯＳ−ＣＶＤ法によってシリコン基板３１の表面のみに形成するまたは、熱酸化法によってシリコン基板３１の全面に形成させたのち、少なくとも裏面に形成された酸化膜を研磨によって除去する。従って、シリコン基板３１と酸化シリコン膜３２は一体化されている。
【００４６】
図２（ｂ）において、上面に酸化シリコン膜３２が被着形成されたシリコン基板３１には、裏面からの通常の異方性エッチングによって、シリコン基板３１を厚さ方向に貫通する複数のスリット３３′を形成する。
【００４７】
シリコン基板３１の裏面の所定部が露呈するレジストパターンを形成し穿設されたスリット３３′は、所定部における酸化シリコン膜３２の裏面を露呈させることになり、その裏面が露呈する部分の酸化シリコン膜３２が振動部となる。
【００４８】
なお、スリット３３′が形成されたシリコン基板３１の表面に、スリット３３′を覆う酸化シリコン膜３２を形成する他の方法として、スリット３３′形成後に、酸化シリコン膜３２を形成する方法もある。即ち、シリコン基板３１の表層部を残す溝をシリコン基板３１の裏面からエッチングによって形成したのち、その表層部を熱酸化処理して酸化シリコン膜３２を形成させる。
【００４９】
図２（ｃ）において、スリット３３′が形成されたシリコン基板３１の裏面に、ノズル板３４を接合する。厚さが０．２ｍｍ程度であり、例えばシリコンにてなるノズル板３４には、複数のスリット３３′のそれぞれに対応するノズル３５があけられており、シリコン基板３１とノズル板３４は接着剤で接合させる方法もあるが、本発明では拡散結合（熱圧着）により形成される接合層４０によって接合することを推奨する。
【００５０】
そして、酸化シリコン膜３２が形成されたシリコン基板３１の下面にノズル板３４を接合し、インク流路３３、即ちスリット３３′の上面と下面が酸化シリコン膜３２とノズル板３４によって覆われたインク流路３３が構成されるようになる。
【００５１】
図２（ｄ）において、酸化シリコン膜３２の上に下部電極３７を形成させる。例えばスパッタリングにより形成し厚さが１００ｎｍの下部電極３７は、複数の上部電極３９に対する共通電極であり、酸化シリコン膜３２の全面またはマスクを利用した所定領域に限定し形成させることになる。
【００５２】
下部電極３７としては、従来のそれと同じであるＰｔ／Ｔｉの２層構成または、Ｐｔ／ＩｒＯ₂の２層構成または、ＳｒＲｕＯ₃／Ｐｔ／Ｔｉの３層構成または、（Ｌａ，Ｓｒ）ＣｏＯ₃／Ｐｔ／Ｔｉの３層構成とする。
【００５３】
Ｐｔ／Ｔｉの下部電極３７は、従来の製造プロセスを継承できる利点があり、Ｐｔ／ＩｒＯ₂の下部電極３７は、下部電極３７の上に被着する圧電部材に対する反応性が弱いという利点があり、ＳｒＲｕＯ₃／Ｐｔ／Ｔｉおよび（Ｌａ，Ｓｒ）ＣｏＯ₃／Ｐｔ／Ｔｉの下部電極３７は、ＳｒＲｕＯ₃および（Ｌａ，Ｓｒ）ＣｏＯ₃の結晶構造が、下部電極３７の上に被着する圧電部材のそれに類似し整合性に優れる利点がある。
【００５４】
さらに、前記積層構成の下部電極３７において、圧電アクチュエータ３６を駆動させる信号線の接続部にＡｕ／Ｎｉ層を被着させると、下部電極３７と該信号線との接続にはんだが使用できるようになる。
【００５５】
図２（ｅ）において、下部電極３７の上に厚さが１〜３μｍ程度の圧電膜３８０を被着させる。圧電層３８を形成するための圧電膜３８０は、従来の圧電層１７と同じＰＺＴで形成してもよいが、本発明では０．５Ｐｂ（Ｎｉ_1/3Ｎｂ_2/3）Ｏ₃−０．３５ＰｂＴｉＯ₃−０．１５ＰｂＺｒＯ₃を推奨する。
【００５６】
かかる圧電膜３８０は、化学めっき，融液エピタキシー法等の従来技術によっても形成できるが、本発明ではスピンコーターを利用したゾル−ゲル法を推奨する。
【００５７】
組成が０．５Ｐｂ（Ｎｉ_1/3Ｎｂ_2/3）Ｏ₃−０．３５ＰｂＴｉＯ₃−０．１５ＰｂＺｒＯ₃の圧電膜３８０をゾル−ゲル法で形成するには、Ｐｂ，Ｎｉ，Ｎｂ，Ｔｉ，Ｚｒを含む有機金属溶液（エトキシド）を使用し、乾燥（例えば１５０℃で３０分）・有機物の熱分解（例えば４００℃で３０分）・アニール（例えば６００℃〜８００℃で３０分〜６０分）の熱処理後の組成が、０．５Ｐｂ（Ｎｉ_1/3Ｎｂ_2/3）Ｏ₃−０．３５ＰｂＴｉＯ₃−０．１５ＰｂＺｒＯ₃となるように調整されたゾル−ゲル溶液、例えばＰｂ（ＣＨ₃ＣＯＯ)₂を１．Ｏ５ｍｏｌ比，Ｔｉ（ＯＣ₂Ｈ₅)₄を０．３５ｍｏｌ比，Ｚｒ（ＯＣ₂Ｈ₅)₄を０．１５ｍｏｌ比，Ｎｂ（ＯＣ₂Ｈ₅)₄を０．３３ｍｏｌ比，Ｎｉ（ＣＨ₃ＣＯＯ)₂を０．１７ｍｏｌ比とし、Ｐｂを５ｍｏｌ％過剰に添加したゾル−ゲル溶液に圧電粉末を分散させたもの、特に圧電粉末としては例えば粒径が０．１μｍに揃った単分散粉末を用いることが望ましい。
【００５８】
そして、ゾル−ゲル法による圧電膜３８０はスピンコーターを使用することになり、厚さが１〜３μｍ程度の圧電膜３８０はスピンコートを２〜３回程度繰り返すことになる。
【００５９】
図３（ａ）において、圧電膜３８０の不要部を除去して圧電層３８をパターン形成し、パターン形成された圧電層３８は、乾燥・有機物の熱分解除去・アニールの熱処理、例えば１５０℃で３０分程度加熱する乾燥処理と、４００℃で３０分程度加熱する有機物熱分解処理と、６００℃〜８００℃で３０分〜６０分加熱するアニール処理を施すことになる。
【００６０】
かかる圧電層３８のパターン形成方法としては、マスクを使用して圧電膜３８０の不要部分を除去（溶去）させてもよいが、ＵＶ硬化型レジストを含む溶液で圧電膜３８０を形成すれば、その露光現像処理で圧電層３８をパターン形成させることができる。
【００６１】
図３（ｂ）において、圧電層３８の上にスパッタプロセスによる上部電極３９を形成する。例えば厚さが１００ｎｍの上部電極３９は、複数の圧電層３８を個々に駆動させる電極であり、本実施例においてスパッタリング装置を使用した上部電極３９は、上部電極３９が被着してはならない領域をマスク（図示せず）で覆い、スパッタリング後にそのマスクを除去する方法で形成している。
【００６２】
上部電極３９の材質としては、従来のそれと同じであるＴｉ／Ｐｔの２層構成または、ＩｒＯ₂／Ｐｔの２層構成またはＴｉ／Ｐｔ／ＳｒＲｕＯ₃の３層構成またはＴｉ／Ｐｔ／（Ｌａ，Ｓｒ）ＣｏＯ₃の３層構成とする。
【００６３】
Ｔｉ／Ｐｔの上部電極３９は、従来の製造プロセスを継承する利点があり、ＩｒＯ₂／Ｐｔの上部電極３９は、上部電極３９を被着する圧電部材に対する反応性が弱いという利点があり、Ｔｉ／Ｐｔ／ＳｒＲｕＯ₃とＴｉ／Ｐｔ／（Ｌａ，Ｓｒ）ＣｏＯ₃の上部電極３９は、結晶構造が圧電層３８のそれに類似し整合性に優れる利点がある。
【００６４】
さらに、複層構成の上部電極３９において、その最上層にＡｕ／Ｎｉ層を被着させると、その上部電極３９に所定電圧を印加する信号線の接続に、はんだが利用できるようになる。
【００６５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によるインクジェットヘッドとその製造方法は、シリコン基板上に酸化シリコン膜と圧電アクチュエータとを順次形成させたまたは形成させる構成であり、インク流路に対する圧電アクチュエータの位置決めが容易かつ正確となり、インクジェットプリンタの高精彩印刷，小型化，軽量化が可能になる。
【００６６】
そして、前記本発明によるインクジェットヘッドとその製造方法において、圧電アクチュエータの下部電極および上部電極をＰｔとＴｉの積層膜から形成した構成は、従来の電極形成プロセスを利用できる利点があり、ＰｔとＩｒＯ₂の積層膜から形成したものは、圧電層に対する反応性が弱い（圧電層に対して安定である）という利点があり、ＳｒＲｕＯ₃とＰｔとＴｉの積層膜または（Ｌａ，Ｓｒ）ＣｏＯ₃とＰｔとＴｉの積層膜から形成したものは、ＳｒＲｕＯ₃または（Ｌａ，Ｓｒ）ＣｏＯ₃の結晶構造が圧電層のそれに似ており、圧電層に対する整合性に優れるという効果が得られる。
【００６７】
さらに、前記本発明によるインクジェットヘッドとその製造方法において、圧電層を０．５Ｐｂ（Ｎｉ_1/3Ｎｂ_2/3）Ｏ₃−０．３５ＰｂＴｉＯ₃−０．１５ＰｂＺｒＯ₃とした構成は、３１モード歪を利用したインクジェットヘッドを高性能化せしめ、上部電極と下部電極の信号線接続部にＡｕ／Ｎｉ層を被着した構成は、圧電アクチュエータの信号線がはんだを使用して容易に接続できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例によるインクジェットヘッドの概略構成の説明図である。
【図２】本発明の実施例によるインクジェットヘッドの製造方法の説明図（その１）である。
【図３】本発明の実施例によるインクジェットヘッドの製造方法の説明図（その２）である。
【図４】インクジェットプリンタの概略構成を示す側面図である。
【図５】図４のインクジェットヘッドの構成例を示す側断面図である。
【符号の説明】
３０インクジェットヘッド
３１シリコン基板
３２酸化シリコン膜
３３インク流路
３３′ インク流路用のスリット
３４ノズル板
３５ノズル
３６圧電アクチュエータ
３７下部電極
３８圧電層
３９上部電極
３８０圧電膜

Claims

インク流路内のインクを圧電アクチュエータが加圧し、該インク流路に連通するノズルから該インクを飛翔させるインクジェットヘッドにおいて、厚さ方向に貫通するスリットが形成されたシリコン基板と、該シリコン基板の表面に被着して該スリットを覆う酸化シリコン膜と、該スリットに対応して該酸化シリコン膜の上に形成された圧電アクチュエータと、該スリットに連通するノズルが設けられ該シリコン基板の裏面に接合されるノズル板とを備え、
前記圧電アクチュエータが、前記酸化シリコン膜に被着する下部電極と、該下部電極に積層された圧電層と、該圧電層に積層された上部電極にて構成され、該上部電極が該下部電極と同一素材で積層順序が逆の積層膜から形成されていることを特徴とするインクジェットヘッド。
前記下部電極がＰｔ／Ｔｉ積層膜またはＰｔ／ＩｒＯ₂積層膜またはＳｒＲｕＯ₃／Ｐｔ／Ｔｉ積層膜または（Ｌａ，Ｓｒ）ＣｏＯ₃／Ｐｔ／Ｔｉ積層膜から形成されてい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。
前記圧電アクチュエータが、前記酸化シリコン膜に被着する下部電極と、該下部電極に積層された圧電層と、該圧電層に積層された上部電極にて構成され、該圧電層が０．５Ｐｂ（Ｎｉ_1/3Ｎｂ_2/3）Ｏ₃−０．３５ＰｂＴｉＯ₃−０．１５ＰｂＺｒＯ₃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。
前記圧電アクチュエータが、前記酸化シリコン膜に被着する下部電極と、該下部電極に積層された圧電層と、該圧電層に積層された上部電極にて構成され、該下部電極および上部電極の外部信号線接続部に、Ａｕ／Ｎｉ積層膜が被着されてい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。
インク流路内のインクを圧電アクチュエータが加圧し、該インク流路に連通するノズルから該インクを飛翔させるインクジェットヘッドの製造方法において、シリコン基板の表面に酸化シリコン膜を形成する工程と、該シリコン基板の裏面からの異方性エッチングによって、該シリコン基板を厚さ方向に貫通するスリットを該シリコン基板に形成する工程と、該スリットに対応するノズルが形成されたノズル板を該シリコン基板の裏面に接合させる工程と、該圧電アクチュエータの下部電極を該酸化シリコン膜の上に形成する工程と、該スリットに対応する該圧電アクチュエータの圧電層を該下部電極に重ねて形成する工程と、該圧電アクチュエータの上部電極を該圧電層に重ねて形成する工程を含み、該上部電極が該下部電極と同一素材で積層順序が逆の積層膜から形成されていることを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
請求項５記載のインクジェットヘッドの製造方法において、前記圧電層を、圧電粉末をゾル−ゲル溶液に分散させたゾル−ゲル法により前記下部電極の上に被着させた圧電膜から形成することを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
請求項６記載のインクジェットヘッドの製造方法において、前記ゾル−ゲル溶液に感光性溶液を使用し、前記圧電膜の露光現像処理によって前記圧電層を所要パターンに形成することを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
請求項６記載のインクジェットヘッドの製造方法において、前記ゾル−ゲル溶液に含まれる有機物の熱分解を含む熱処理で形成された前記圧電膜の組成が、０．５Ｐｂ（Ｎｉ_1/3Ｎｂ_2/3）Ｏ₃−０．３５ＰｂＴｉＯ₃−０．１５ＰｂＺｒＯ₃となるように、前記圧電粉末および該ゾル−ゲル溶液を調整して用いることを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
請求項６記載のインクジェットヘッドの製造方法において、前記圧電粉末に単分散粉末を用いることを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。