JPH11129468A

JPH11129468A - アクチュエータ及びインクジェット式記録ヘッド

Info

Publication number: JPH11129468A
Application number: JP9294050A
Authority: JP
Inventors: Manabu Nishiwaki; 学西脇
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1997-10-27
Filing date: 1997-10-27
Publication date: 1999-05-18

Abstract

(57)【要約】【課題】キャビティの端部での圧電体層の破壊を防止
し、また、伸張部をできるだけ小さくし、且つ位置ずれ
の許容範囲が大きいアクチュエータおよびインクジェッ
ト式記録ヘッドを提供する。【解決手段】キャビティ１２の一方の壁面を構成し且
つ少なくとも上面に下電極６０を有する振動板と、該振
動板の表面に形成された圧電体層７０及び該圧電体層７
０の表面に形成された上電極８０からなる圧電体能動部
３２０とからなる圧電振動子を備えたアクチュエータに
おいて、前記圧電体能動部３２０の中央部に当該圧電体
能動部３２０の圧電歪みを許容する伸張部３３０を形成
するようにしたので、圧電体能動部３２０に電圧を印加
すると、当該圧電体能動部３２０はキャビティ１２に対
して突出するように変位する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、振動板の上に圧電
体能動部を有するアクチュエータに関し、特に、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、圧電振動子が軸方向に伸長、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振動板に圧電振動子を
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、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。

【０００７】また、この場合、圧電材料層は弾性板の表
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
電振動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を、少なくとも
一端部以外は圧力発生室外に出ないように形成するのが
望ましい。

【０００８】さらに、このようなインクジェット式記録
ヘッドにおいては、圧電振動子の駆動による弾性板の変
位効率を向上するために、圧電振動子の両側に対応する
部分の弾性板を薄くする構造が提案されている。

【０００９】かかるインクジェット式記録ヘッドの要部
の断面構造を図９に示す。同図に示すように、例えば、
シリコン単結晶基板に形成され、隔壁０１１に囲まれた
圧力発生室０１２の一方側には、二酸化珪素膜からなる
弾性膜０５０と、この弾性膜０５０上に形成された下電
極０６０とが振動板として形成され、圧電体層０７０及
び上電極０８０が圧力発生室０１２に対向する領域に形
成されている。したがって、圧電体層０７０及び上電極
０８０が形成されている部分が圧電歪みが発生する圧電
体能動部０３０であり、圧電体能動部０３０の両側から
隔壁０１１の端部まで振動板が伸張部０３１となる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のインク
ジェット式記録ヘッドでは、変位を大きくとるようにす
るほど、特に、圧力発生室の長手方向両端部近傍におい
て、圧電振動子に割れが発生したり、または剥がれが発
生したりするという問題がある。

【００１１】これらの問題は、特に、圧電材料層を成膜
技術で形成した場合に生じ易い。これは、成膜技術で形
成した圧電材料層は非常に薄く、影響を受けやすいから
である。

【００１２】また、このような問題はインクジェット式
記録ヘッドだけではなく、基板の一方側に振動板及び圧
電体能動部を有するアクチュエータにおいても同様に存
在する。

【００１３】本発明はこのような事情に鑑み、キャビテ
ィの端部での圧電体層の破壊を防止し、また、伸張部を
できるだけ小さくし、且つ位置ずれの許容範囲が大きい
アクチュエータおよびインクジェット式記録ヘッドを提
供することを課題とする。

【００１４】

【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、キャビティの一方の壁面を構成し且
つ少なくとも上面に下電極を有する振動板と、該振動板
の表面に形成された圧電体層及び該圧電体層の表面に形
成された上電極からなる圧電体能動部とからなる圧電振
動子を備えたアクチュエータにおいて、前記圧電体能動
部の中央部に当該圧電体能動部の圧電歪みを許容する伸
張部が形成されていることを特徴とするアクチュエータ
にある。

【００１５】かかる第１の態様では、圧電体能動部に電
圧を印加すると、当該圧電体能動部はキャビティに対し
て突出するように変位する。

【００１６】本発明の第２の態様は、第１の態様におい
て、前記キャビティ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薄膜成
膜法及びリソグラフィ法により形成されたものであるこ
とを特徴とするアクチュエータにある。

【００１７】かかる第２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。

【００１８】本発明の第３の態様は、第１の態様におい
て、前記キャビティがセラミックス基板に形成され、前
記圧電振動子の各層がグリーンシート貼付又は印刷によ
り形成されていることを特徴とするアクチュエータにあ
る。

【００１９】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比較的容易に
製造することができる。

【００２０】本発明の第４の態様は、第１〜３の何れか
の態様において、前記圧電体能動部が前記キャビティ及
びその周りの周壁を覆うように形成され、前記伸張部
は、前記キャビティの中央部に存在することを特徴とす
るアクチュエータにある。

【００２１】かかる第４の態様では、伸張部が圧電体能
動部の中央部に形成されおり、圧電体能動部の圧電歪み
を許容する。

【００２２】本発明の第５の態様は、第１〜４の何れか
の態様において、前記伸張部には、前記圧電体層及び前
記上電極が形成されていないことを特徴とするアクチュ
エータにある。

【００２３】かかる第５の態様では、上電極及び圧電体
層を除去することにより、伸張部を容易に形成すること
ができる。

【００２４】本発明の第６の態様は、第１〜５の何れか
の態様において、前記キャビティが、ノズル開口に連通
する圧力発生室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。

【００２５】かかる第６の態様では、圧力発生室に対向
して圧電体能動部を形成することにより、圧電体能動部
の駆動によりインクを吐出するインクジェット式記録ヘ
ッドが構成される。

【００２６】

【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。

【００２７】（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組立斜視図
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。

【００２８】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。

【００２９】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。

【００３０】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。

【００３１】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）と約３５度の角度をなす第２の（１１
１）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１／１８
０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。

【００３２】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。

【００３３】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。

【００３４】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。

【００３５】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。

【００３６】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、各圧力発生室１２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でも、あるいは複数のスリット孔
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。

【００３７】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。

【００３８】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。

【００３９】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）を構成している。このように、弾性膜５０
の各圧力発生室１２に対向する領域には、各圧力発生室
１２毎に独立して圧電振動子が設けられている。本実施
形態では、下電極膜６０を圧電振動子の共通電極とし、
上電極膜８０を圧電振動子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。ま
た、本実施形態では、圧電体膜７０を全体に設けて上電
極膜８０のみを各圧力発生室１２に対応して個別に設け
たが、圧電体膜７０を各圧力発生室１２に対応して個別
に設けてもよい。何れにしても、下電極膜６０と上電極
膜８０とに電圧を印加することにより圧電歪みが生じる
圧電体能動部が、各圧力発生室１２毎に形成されればよ
い。

【００４０】そして、かかる各上電極膜８０の上面の少
なくとも周縁、及び圧電体膜７０の側面を覆うように電
気絶縁性を備えた絶縁体層９０が形成されている。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。

【００４１】絶縁体層９０の各上電極膜８０の一端部に
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。

【００４２】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３を参照しながら説明する。

【００４３】図３（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。

【００４４】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６００〜１００
０℃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７０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。

【００４５】次に、図３（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。

【００４６】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、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。

【００４７】次に、図４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。

【００４８】まず、図４（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４（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電体能動部内に
形成されるスリット状の伸張部３３０のパターニングを
行う。次に、図４（ｃ）に示すように、各圧力発生室１
２（図４では圧力発生室１２は形成前であるが、破線で
示す）の幅方向両側の隔壁１１に対向した領域の中央部
に上電極膜除去部３５０を設けることにより、各圧力発
生室１２毎に圧電体能動部３２０を形成する。

【００４９】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、後述するリード電極１０
０を形成する部分の各上電極膜８０の上面の少なくとも
周縁、圧電体膜７０及び下電極膜８０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）。

【００５０】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を形成し、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１
００を形成する。なお、コンタクトホール９０ａの位置
は特に限定されない。また、絶縁体層９０として、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。

【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、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各流路形成基板１０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】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４２からインクを取り込み、共通インク室３
１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。

【００５３】ここで、このような本実施形態の圧電振動
子の駆動機構を圧力発生室１２の幅方向に切断した横断
面を示す図５及び全体を模式的に示す図６に基づいて説
明する。

【００５４】これらの図面に示すように、弾性膜５０及
び下電極膜６０からなる振動板上に、上電極膜除去部３
５０により各圧力発生室１２毎に分離形成された圧電体
能動部３２０が設けられており、圧電体能動部３２０の
中央部に圧力発生室１２の長手方向に沿って伸張部３３
０が形成されている。したがって、下電極膜６０及び上
電極膜８０を介して各圧電体能動部３２０に電圧を印加
することにより、圧電体能動部３２０は、圧力発生室１
２の内部体積を増加させるように外に向かって突出する
ように変形し、また、この状態から除電することによ
り、変形が元に戻り、圧力発生室１２に圧力を発生さ
せ、これによりインクを吐出させることができる。

【００５５】このように駆動する圧電振動子では、圧電
体能動部３２０の圧力発生室１２に対向する領域とその
周壁に固着される領域とで、駆動時に発生する力の方向
が同一であるので、圧力発生室１２の端部での圧電体膜
７０の破壊が防止される。また、伸張部３３０での曲げ
モーメントを計算すると、従来の構造の半分であるの
で、この点でも耐久性が高いことが判る。

【００５６】また、このような構造では、圧力発生室１
２の中央に対向する領域に形成された伸張部３３０は、
弾性膜５０及び下電極膜６０の厚さによっても異なる
が、従来の構造と比較して非常に幅狭に形成することが
でき、また、多少の位置ずれは許容できるので、例え
ば、２μｍ幅程度とすることができる。したがって、同
じ変形効率で比較した場合、コンプライアンスは従来の
構造より小さくなる。なお、伸張部３３０の幅は大きく
しても基本的には支障がないが、効率が低下する。

【００５７】また、伸張部３３０は、圧力発生室１２の
両端部近傍を除いて、圧力発生室１２の長手方向に略全
体に亘って形成されていればよい。なお、伸張部３３０
が端部周壁まで形成されていると効率が低下する。

【００５８】なお、伸張部３３０は、下電極膜６０まで
除去してもよく、この場合には、さらに幅を小さくする
ことができる。また、伸張部３３０において、圧電体膜
７０を全部又は厚さの一部を残してもよいが、この場合
には効率が低下することは言うまでもない。

【００５９】また、上電極除去部３５０は、圧力発生室
１２毎に圧電体能動部３２０を分離するためのものであ
るので、例えば、圧電体膜７０まで除去してもよいこと
は言うまでもない。しかしながら、圧電体能動部３２０
のうち、隔壁１１に固定されている部分の幅（圧力発生
部１２の端から上電極膜除去部３５０までの寸法）は、
有効な変形を得るためには、圧電体膜７０厚みの最低で
も５倍程度が必要である。

【００６０】以上説明したように、本実施形態の圧電振
動子では、特に、圧力発生室１２の端部での圧電体膜７
０の破壊が防止でき、また、伸張部３３０を非常に幅狭
に形成することができ、したがって、高密度のインクジ
ェット式記録ヘッドが比較的容易に実現できる。

【００６１】また、このような構造では、圧電体膜７０
のパターニング面積が、従来の構造と比較して非常に小
さいので、ゴミ等による汚染の虞が著しく低下するとい
う効果もある。

【００６２】（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。

【００６３】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。

【００６４】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。

【００６５】また、流路形成基板をシリコン単結晶基板
で形成した例を示したが、例えば、セラミックスで形成
してもよい。

【００６６】このように構成した実施形態の分解斜視図
を図７、その流路の断面を図８にぞれぞれ示す。

【００６７】この実施形態では、流路形成基板２１０
と、これに接合される封止板２２０、共通インク室形成
板２３０、薄肉板２４１、インク室側板２４０、及びノ
ズル基板２５０、並びに、流路形成基板２１０の封止板
２２０とは反対側に設けられる弾性膜２１５とをセラミ
ックスから形成した。また、ノズル開口２１１は、圧電
振動子とは反対側のノズル基板２５０に穿設され、これ
らノズル開口２１１と圧力発生室１２Ａとを連通するノ
ズル連通口２２２が、封止板２２０，共通インク室形成
板２３０及び薄肉板２４１及びインク室側板２４０を貫
通するように配されている。さらに、本実施形態は、そ
の他、薄肉板２４１とインク室側板２４０とを別部材と
し、インク室側板２４０に開口２４０ａを形成してあ
る。なお、これ以外の圧電振動子等の基本構造は上述し
た実施形態と同様である。

【００６８】本実施形態では、圧力発生室１２Ａが形成
される流路形成基板２１０と、この流路形成基板２１０
の一方面に設けられて圧力発生室１２Ａを塞ぐ弾性膜２
１５と、流路形成基板２１０の他方面に設けられる封止
板２２０と、共通インク室形成板２３０と、薄肉板２４
１と、インク室側板２４０と、ノズル基板２５０とは、
セラミックスによる一体成形により形成される。具体的
には、常法により、セラミックス原料、バインダ及び溶
剤から調製されるスラリーから各部材の材料となるグリ
ーンシートを作製し、各グリーンシートを加工すること
により、各部材の前駆体を作製し、これらを積層し、焼
成することにより一体成型物を製造する。

【００６９】なお、流路形成基板２１０には、圧力発生
室１２Ａが形成され、封止板２２０には、インク供給連
通口２２１、ノズル連通口２２２、及びインク導入口２
２３が形成され、共通インク室形成板２３０には、イン
ク供給連通口２２１を介して各圧力発生室１２Ａに連通
する供給インク室２３１と、ノズル連通口２２２とが形
成され、薄肉板２４１にはノズル連通口２２２が形成さ
れ、インク室側板２４０には開口２４０ａが形成され、
ノズル基板２５０には、各ノズル連通口２２２を介して
各圧力発生室１２Ａに連通するノズル開口２１１が形成
されている。

【００７０】なお、各部材を構成するセラミックス材料
は特に限定されず、成形性、加工性等の面から選択すれ
ばよく、アルミナ、ジルコニア等が好適に用いられる。
また、特に、弾性膜２１５としては、部分安定化又は完
全安定化ジルコニアが好適に用いられる。

【００７１】また、この弾性膜２１５上に形成される下
電極膜６０、圧電体膜７０及び上電極膜８０、さらに、
絶縁体層９０及びリード電極１００は、上述した実施形
態と同様に薄膜成膜法及びリソグラフィプロセスにより
形成することができる。

【００７２】本実施形態の圧電振動子は、上述した実施
形態と同様に構成することができ、各圧電振動子は、圧
電体能動部３２０及び伸張部３３０を有し、各圧電体能
動部３２０は上電極膜除去部３５０により分離形成され
ており、したがって、作用効果も上述した実施形態と同
様である。

【００７３】なお、以上説明した各実施形態は、薄膜成
膜法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及びグリ
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。

【００７４】上述した各実施形態では、各圧電体能動部
３２０への電圧印加をリード電極１００を介して行うよ
うにしたが、上電極膜８０を基板端部までパターニング
してリード電極を設けなくてもよいことは言うまでもな
い。

【００７５】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。

【００７６】さらに、上述した各実施形態では、振動板
として下電極膜とは別に弾性膜を設けたが、下電極膜が
弾性膜を兼ねるようにしてもよい。

【００７７】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。

【００７８】

【発明の効果】以上説明したように本発明においては、
圧電振動子を圧電体能動部の中央部に伸張部を設ける構
造としたので、キャビティ端部での圧電体膜の破壊の虞
が低減し、省スペース化を図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】本発明の薄膜製造工程を示す図である。

【図４】本発明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の横断面図である。

【図６】本発明の圧電振動子を模式的に示す図である。

【図７】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
記録ヘッドを示す断面図である。

【図９】従来構造の圧電振動子を示す横断面図である。

【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１００リード電極３２０圧電体能動部３３０伸張部３５０上電極除去部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】キャビティの一方の壁面を構成し且つ少
なくとも上面に下電極を有する振動板と、該振動板の表
面に形成された圧電体層及び該圧電体層の表面に形成さ
れた上電極からなる圧電体能動部とからなる圧電振動子
を備えたアクチュエータにおいて、前記圧電体能動部の中央部に当該圧電体能動部の圧電歪
みを許容する伸張部が形成されていることを特徴とする
アクチュエータ。
【請求項２】請求項１において、前記キャビティがシ
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薄膜成膜法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アクチュ
エータ。
【請求項３】請求項１において、前記キャビティがセ
ラミックス基板に形成され、前記圧電振動子の各層がグ
リーンシート貼付又は印刷により形成されていることを
特徴とするアクチュエータ。
【請求項４】請求項１〜３の何れかにおいて、前記圧
電体能動部が前記キャビティ及びその周りの周壁を覆う
ように形成され、前記伸張部は、前記キャビティの中央
部に存在することを特徴とするアクチュエータ。
【請求項５】請求項１〜４の何れかにおいて、前記伸
張部には、前記圧電体層及び前記上電極が形成されてい
ないことを特徴とするアクチュエータ。
【請求項６】請求項１〜５の何れかにおいて、前記キ
ャビティが、ノズル開口に連通する圧力発生室であるこ
とを特徴とするインクジェット式記録ヘッド。