JPH11138809A

JPH11138809A - 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: JPH11138809A
Application number: JP9312124A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Hashizume; 勉橋爪
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1997-11-13
Filing date: 1997-11-13
Publication date: 1999-05-25

Abstract

(57)【要約】【課題】圧電体能動部のリード電極との接続部近傍の
異常な応力の発生を防止し、特性劣化を防止することが
できる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】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６０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、前記
下電極６０及び前記上電極８０の少なくとも一方に接続
されるリード電極１００を具備するアクチュエータにお
いて、前記リード電極１００を有機導電体の材質で形成
することにより、圧電振動子の駆動時に圧電体層７０に
異常な応力がかからないようにし、初期の圧電特性を長
期に亘って維持する。

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】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、圧電体
層上に上電極パターンを形成した圧電体能動部を駆動す
る際に当該圧電体能動部に電圧を印加するリード電極を
設ける必要があるが、このリード電極との接続を図る部
分では、圧電体能動部に異常な応力がかかり、特性劣化
が生じるという問題がある。

【０００９】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。

【００１０】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。

【００１１】本発明はこのような事情に鑑み、圧電体能
動部のリード電極との接続部近傍の異常な応力の発生を
防止し、特性劣化を防止することができるアクチュエー
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。

【００１２】

【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、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、前記下電極及び前記上電
極の少なくとも一方に接続されるリード電極を具備する
アクチュエータにおいて、前記リード電極が、有機導電
体の材質から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。

【００１３】かかる第１の態様では、有機導電体の材質
からなるリード電極を有するので、圧電振動子の駆動時
に圧電体層に異常な応力がかかることがなく、初期の圧
電特性を長期に亘って維持することができる。

【００１４】本発明の第２の態様は、第１の態様におい
て、前記下電極及び前記上電極の少なくとも一方と前記
リード電極との間には、両者の接続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絶縁体層を有し、該
絶縁体層が有機物からなることを特徴とするアクチュエ
ータにある。

【００１５】かかる第２の態様では、各圧電体能動部と
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。

【００１６】本発明の第３の態様は、第１又は２の態様
において、前記リード電極と接続されている電極が前記
上電極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３の態様では、上電極への配線は
リード電極を介して行われる。

【００１８】本発明の第４の態様は、第１又は２の態様
において、前記リード電極と接続されている電極が前記
下電極であることを特徴とするアクチュエータにある。

【００１９】かかる第４の態様では、下電極への配線は
リード電極を介して行われる。

【００２０】本発明の第５の態様は、第１〜４の何れか
の態様において、前記有機導電体が、ポリアセチレン、
ポリフェニレンビニレン、ポリピロール、ポリフェニレ
ンスルフィド、ポリチオフェン等の共役系導電性高分
子、及びグラファイトからなる群から選択されることを
特徴とするアクチュエータにある。

【００２１】かかる第５の態様では、リード電極が、共
役系導電性高分子又はグラファイトから形成される。

【００２２】本発明の第６の態様は、第１〜５の何れか
の態様において、前記振動板が、ノズル開口に連通する
圧力発生室の一部を構成し、前記圧電体能動部が前記圧
力発生室に対向した領域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。

【００２３】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、圧電体能動部の端部での疲労破壊が有
効に防止される。

【００２４】本発明の第７の態様は、第６の態様におい
て、前記圧電体能動部の前記圧力発生室に対向する領域
内に帯状に形成され、前記有機導電体からなるリード電
極が、少なくとも前記圧力発生室に対向する領域から当
該領域外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。

【００２５】かかる第７の態様では、少なくとも駆動時
に変形が生じる部分に有機導電体の材料を用いることに
より、変形が容易になり、圧電体層に生じる応力が低減
される。

【００２６】本発明の第８の態様は、第７の態様におい
て、前記リード電極が、前記圧力発生室に対向する領域
外で、金属製の導電体膜に接続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。

【００２７】かかる第８の態様では、駆動時に変形が生
じない部分に金属製の導電体膜を用いることにより、配
線全体の抵抗を低下することができる。

【００２８】本発明の第９の態様は、第６〜８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にあ
る。

【００２９】かかる第９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。

【００３０】

【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。

【００３１】（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。

【００３２】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。

【００３３】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。

【００３４】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。

【００３５】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。

【００３６】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。

【００３７】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。

【００３８】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。

【００３９】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。

【００４０】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つのスリット
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２
０は、他面で共通インク室３１の一壁面を構成する。

【００４１】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。

【００４２】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。

【００４３】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おり、本実施
形態では、下電極膜６０は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を各圧力発生室１２
に対応して個別に設けたが、圧電体膜を全体に設け、上
電極膜８０を各圧力発生室１２に対応するように個別に
設けてもよい。何れの場合においても、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
ていることになる。

【００４４】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】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。

【００４６】ここで、リード電極１００は、有機導電体
の材質で形成された有機導電性膜からなる。有機導電体
の材料としては、ポリアセチレン、ポリフェニレンビニ
レン、ポリピロール、ポリフェニレンスルフィド、ポリ
チオフェン等の共役系導電性高分子、又はグラファイト
などを挙げることができる。

【００４７】かかるリード電極１００は、金属層などと
比較してヤング率が極めて小さいので、圧電振動子の駆
動の際に異常な応力が発生する虞がないので、初期の圧
電特性を長期に亘って維持することができる。

【００４８】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。

【００４９】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。

【００５０】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。

【００５１】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。

【００５２】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。

【００５３】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。

【００５４】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電体能動部３２
０のパターニングを行う。次に、図５（ｃ）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の両側の振動板の腕に相当す
る部分の下電極膜６０を除去することにより、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３
５０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。

【００５５】なお、下電極膜除去部３５０は、下電極膜
６０を完全に除去せずに、厚さを薄くしたものでもよ
い。また、圧電体能動部３２０の腕部に相当する部分に
下電極膜除去部３５０を形成しているが、これに限定さ
れず、例えば、圧電体能動部３２０の両端部よりも長手
方向外側まで形成するようにしてもよいし、圧力発生室
１２の周縁部ほぼ全体に亘って形成してもよい。勿論、
この下電極膜除去部３５０は、必ずしも設ける必要はな
い。

【００５６】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）。

【００５７】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。な
お、コンタクトホール９０ａの位置は特に限定されな
い。

【００５８】このような絶縁体層の形成プロセスを図６
に示す。

【００５９】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の側面および下電極膜６０
の上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。

【００６０】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、後述するリード電極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９０
ａ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、絶縁体層９０
は、圧電体能動部３２０の全体を覆うように形成してい
るが、不必要な部分は除去してもよいことはいうまでも
ない。

【００６１】次に、例えば、ポリアセチレンなどの有機
導電体を、例えば、スピンコーティングなどで全面に有
機導電性膜を成膜した後、パターニングすることによ
り、リード電極１００を形成する。なお、リード電極１
００の形成方法は特に限定されず、材料に応じて、ＣＶ
Ｄなど他の方法を採用してもよい。また、絶縁体層９０
として、感光性ポリアミドなどの有機材料を用いた場合
には、特に、リード電極１００との密着性が良好にな
る。

【００６２】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。

【００６３】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。

【００６４】（実施形態２）図７には、本発明の実施形
態２に係るインクジェット式記録ヘッドの圧力発生室近
傍の断面形状を示す。

【００６５】本実施形態は、圧力発生室１２に対向する
領域外に、例えば、Ｃｒ−Ａｕなどの導電体からなる第
２のリード電極１０１を形成し、有機導電体からなるリ
ード電極１００は、コンタクトホール９０ａから圧力発
生室１２に対向する領域外の第２のリード電極１０１と
の接続部までの部分のみに設けたものである。

【００６６】このように、有機導電体からなるリード電
極１００は、駆動時に変位する部分のみに設け、他の部
分は、導電性が極めて高い導電体膜を用いることによ
り、圧電振動子の駆動時に異常な応力を発生させること
なく、リード電極の全体としての抵抗値を低下させるこ
とができ、圧電振動子の駆動時の電圧の印加を比較的容
易に行うことができる。

【００６７】（実施形態３）図８には、本発明の実施形
態３に係るインクジェット式記録ヘッドの圧力発生室近
傍の断面形状を示す。

【００６８】本実施形態は、圧力発生室１２のコンタク
トホール９０ａ近傍の端部側の下電極膜６０を除去して
下電極膜除去部３５１を形成した以外は、実施形態１と
同様である。なお、この場合、下電極膜６０への配線
は、圧力発生室１２のコンタクトホール９０ａ近傍とは
反対側の端部側から引き出されるようにパターニングさ
れている。

【００６９】上述したように、圧電体能動部３２０の幅
方向両側の下電極膜除去部３５０の他、コンタクトホー
ル９０ａ近傍の長手方向端部に下電極膜除去部３５１を
設けることにより、リード電極１００を形成した端部の
変位がさらに容易になるので、圧電体膜７０に配線形成
領域が及ぼす応力がさらに抑制される。

【００７０】（実施形態４）図９には、本発明の実施形
態４に係るインクジェット式記録ヘッドの圧力発生室近
傍の断面形状を示す。

【００７１】本実施形態は、実施形態２及び３を組み合
わせたもので、圧力発生室１２に対向する領域に第２の
リード電極１０１を設けて有機導電体からなるリード電
極１００に接続し、一方、圧力発生室１２のコンタクト
ホール９０ａ近傍の端部側の下電極膜６０を除去して下
電極膜除去部３５１を形成したものである。したがっ
て、本実施形態は、実施形態２及び３の両方の効果を奏
する。

【００７２】（実施形態５）図１０には、本発明の実施
形態５に係るインクジェット式記録ヘッドの圧力発生室
近傍の断面形状を示す。

【００７３】本実施形態は、圧力発生室１２のコンタク
トホール９０ａ近傍とは反対側の端部側の下電極膜６０
を除去して下電極膜除去部３５２を形成し、さらに、こ
の近傍に下電極膜６０と外部配線との接続を図るための
第３のリード電極１０２を設けた以外は、実施形態３と
同様である。すなわち、本実施形態では、コンタクトホ
ール９０ａとは反対の圧力発生室１２の端部近傍の下電
極膜６０を覆う絶縁体層９０に第２のコンタクトホール
９０ｂを形成し、この第２のコンタクトホール９０ｂ内
で下電極膜６０と第３のリード電極１０２との接続を図
るものである。また、第３のリード電極１０２を、第１
のリード電極１００と同様な有機導電体で形成したもの
である。

【００７４】上述したように、圧電体能動部３２０の幅
方向両側の下電極膜除去部３５０及び３５１の他、コン
タクトホール９０ａ近傍とは反対側の長手方向端部に下
電極膜除去部３５２を設けることにより、リード電極１
００を形成した端部の変位がさらに容易になるので、圧
電体膜７０に配線形成領域が及ぼす応力がさらに抑制さ
れる。

【００７５】（実施形態６）図１１には、本発明の実施
形態６に係るインクジェット式記録ヘッドの圧力発生室
近傍の断面形状を示す。

【００７６】本実施形態は、圧力発生室１２に対向する
領域外に、例えば、Ｃｒ−Ａｕなどの導電体からなる第
４のリード電極１０３を形成し、有機導電体からなる第
３のリード電極１０２は、コンタクトホール９０ｂから
圧力発生室１２に対向する領域外の第４のリード電極１
０３との接続部までの部分のみに設けたものである。

【００７７】このように、有機導電体からなる第３のリ
ード電極１０２は、駆動時に変位する部分のみに設け、
他の部分は、導電性が極めて高い導電体膜を用いること
により、圧電振動子の駆動時に異常な応力を発生させる
ことなく、リード電極の全体としての抵抗値を低下させ
ることができ、圧電振動子の駆動時の電圧の印加を比較
的容易に行うことができる。

【００７８】（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。

【００７９】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。

【００８０】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。

【００８１】このように構成した実施形態の分解斜視図
を図１２、その流路の断面を図１３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
側のノズル基板１２０に穿設され、これらノズル開口１
１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。

【００８２】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。

【００８３】ここで、この実施形態においても、上述し
た各実施形態と同様に、リード電極１００を有機導電体
からなる材料で形成することにより、駆動時に圧電体膜
に異常な応力がかかることがないので、特性劣化が生じ
ることがない。

【００８４】勿論、以上説明した各実施形態は、適宜組
み合わせて実施することにより、より一層の効果を奏す
るものであることは言うまでもない。

【００８５】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。

【００８６】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。

【００８７】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。

【００８８】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。

【００８９】

【発明の効果】以上説明したように本発明においては、
外部信号を圧電素子の上電極に供給する配線の圧力発生
室の端部の壁と圧電素子との間の部分を、ヤング率の小
さい有機導電性膜材料で構成しているので、圧力発生室
領域内に形成されている圧電素子の全面にわたって、十
分に変形させることができる。その結果、信号印加時に
圧力発生室の体積変化が大きくなるので、従来より十分
な量のインク滴を吐出することができる。また、圧力発
生室境界からコンタクトホールまでの領域で圧電素子に
不要な応力がかからないので圧電素子の機械的劣化がな
くなる。よって、従来より信頼性の高いインクジェット
式記録ヘッドを提供することができる。また、従来と同
じ体積変化の圧力発生室であれば、コンタクトホール領
域の圧電素子部分も変位して体積変化に寄与するから、
圧力発生室がコンパクトになる。その結果、ヘッドの面
積が小さくなるので、従来より多くのヘッドを基板につ
くりこめるので、製造コストを大幅に削減することがで
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】本発明の薄膜製造工程を示す図である。

【図５】本発明の薄膜製造工程を示す図である。

【図６】本発明の薄膜製造工程を示す図である。

【図７】本発明の実施形態２を説明する要部断面図であ
る。

【図８】本発明の実施形態３を説明する要部断面図であ
る。

【図９】本発明の実施形態４を説明する要部断面図であ
る。

【図１０】本発明の実施形態５を説明する要部断面図で
ある。

【図１１】本発明の実施形態６を説明する要部断面図で
ある。

【図１２】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１３】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。

【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（有機導電体）１０１第２のリード電極１０２第３のリード電極（有機導電体）１０３第４のリード電極３２０圧電体能動部３５０，３５１，３５２下電極膜除去部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】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、前記下電極及び前記上電極の
少なくとも一方に接続されるリード電極を具備するアク
チュエータにおいて、前記リード電極が、有機導電体の材質から形成されてい
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、前記下電極及び前記
上電極の少なくとも一方と前記リード電極との間には、
両者の接続を形成するための窓であるコンタクトホール
部を有する絶縁体層を有し、該絶縁体層が有機物からな
ることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項３】請求項１又は２において、前記リード電
極と接続されている電極が前記上電極であることを特徴
とするアクチュエータ。
【請求項４】請求項１又は２において、前記リード電
極と接続されている電極が前記下電極であることを特徴
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、前記有
機導電体が、ポリアセチレン、ポリフェニレンビニレ
ン、ポリピロール、ポリフェニレンスルフィド、ポリチ
オフェン等の共役系導電性高分子、及びグラファイトか
らなる群から選択される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、前記振
動板が、ノズル開口に連通する圧力発生室の一部を構成
し、前記圧電体能動部が前記圧力発生室に対向した領域
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７】請求項６において、前記圧電体能動部の
前記圧力発生室に対向する領域内に帯状に形成され、前
記有機導電体からなるリード電極が、少なくとも前記圧
力発生室に対向する領域から当該領域外まで延設されて
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８】請求項７において、前記リード電極が、
前記圧力発生室に対向する領域外で、金属製の導電体膜
に接続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９】請求項６〜８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。