JP2000211134A

JP2000211134A - 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: JP2000211134A
Application number: JP1767399A
Authority: JP
Inventors: Mari Sakai; 真理酒井
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1999-01-26
Filing date: 1999-01-26
Publication date: 2000-08-02
Anticipated expiration: 2019-01-26
Also published as: JP3543933B2

Abstract

(57)【要約】【課題】圧電体層及び上電極を周壁上まで延設し且つ
周壁との境界部分での圧電体層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。【解決手段】ノズル開口に連通する圧力発生室１２
と、この圧力発生室１２に対応する領域に設けられた下
電極６０、該下電極６０上に設けられた圧電体層７０及
び該圧電体層７０の表面に設けられた上電極８０からな
り、前記圧力発生室１２に対向する領域に実質的な駆動
部となる圧電体能動部３２０を有す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、前記圧電体能
動部３２０を構成する前記圧電体層７０及び前記上電極
８０が前記圧力発生室１２に対向する領域内から領域外
まで延設されており、前記圧力発生室１２の端部と前記
周壁と境界部分に対向する領域の前記圧電体層７０の下
側に、前記下電極６０とは不連続の不連続下電極６１を
設け、この部分での変位を抑える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、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体能
動部から、例えば、圧電体層及び上電極を圧力発生室外
に延設する構造が提案されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
構造では、圧電体層及び上電極の引き出し側で振動板の
剛性が低下し、圧力発生室の圧電体能動部端部の応力が
大きくなり、圧電体層が破壊するという問題がある。

【００１０】また、ゾル−ゲル法で圧電体層を形成した
場合、下電極除去部周辺で圧電体層の膜厚が薄くなり、
下電極のパターンの端部で圧電体能動部が絶縁破壊を起
こしてしまうという問題がある。

【００１１】本発明は、このような事情に鑑み、圧電体
層及び上電極を周壁上まで延設し且つ周壁との境界部分
での圧電体層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。

【００１２】

【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設けられた下電
極、該下電極上に設けられた圧電体層及び該圧電体層の
表面に設けられた上電極からなり、前記圧力発生室に対
向する領域に実質的な駆動部となる圧電体能動部を有す
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、前記圧電体能動部を構成する前記圧電体層及び前
記上電極が前記圧力発生室に対向する領域内から領域外
まで延設されており、前記圧力発生室の端部と前記周壁
と境界部分に対向する領域の前記圧電体層の下側には、
前記下電極とは不連続の不連続下電極が設けられている
ことを特徴とするインクジェット式記録ヘッドにある。

【００１３】かかる第１の態様では、圧電体層及び上電
極が圧力発生室外の領域に引き出される部分の振動板の
剛性が高く保持され、この部分での振動板及び圧電体層
の破壊が防止される。

【００１４】本発明の第２の態様は、第１の態様におい
て、前記不連続下電極は、前記下電極の前記圧力発生室
の長手方向端部近傍に設けられて少なくとも前記圧力発
生室の並設方向に延びる下電極除去部によって、前記下
電極と不連続となっ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。

【００１５】かかる第２の態様では、不連続下電極と下
電極との間隔が狭くでき、振動板の剛性をより高く保持
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、前記不連続下電極は、何れにも電気的に接続
されていな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。

【００１７】かかる第３の態様では、不連続下電極と下
電極とが確実に絶縁される。

【００１８】本発明の第４の態様は、第１又は２の態様
において、前記不連続下電極は、充電される時定数が駆
動パルスよりも大きくなるように抵抗に接続されている
ことを特徴とするインクジェット式記録ヘッドにある。

【００１９】かかる第４の態様では、不連続下電極と下
電極とが確実に絶縁されると共に、不連続下電極が過度
の電位を持つのを妨げられる。

【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、前記不連続下電極の前記下電極とは反
対側の前記周壁上には、前記不連続下電極と不連続であ
り且つ一端が外部配線に接続される配線用下電極が前記
各圧電素子毎に設けられており、前記圧電体層及び前記
上電極は前記配線用下電極まで延設され、当該上電極が
前記配線用下電極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。

【００２１】かかる第５の態様では、圧電体能動部から
配線を容易且つ効率よく引き出すことができる。

【００２２】本発明の第６の態様は、第１又は２の態様
において、前記不連続下電極が、前記圧力発生室の長手
方向に前記各圧電体能動部毎に分離されており、それぞ
れ前記各圧電体能動部の前記上電極と接続されているこ
とを特徴とするインクジェット式記録ヘッドにある。

【００２３】かかる第６の態様では、圧電体層及び上電
極が圧力発生室外の領域に引き出される部分の振動板の
剛性が高く保持されると共に、効率よく配線を引き出す
ことができる。

【００２４】本発明の第７の態様は、第６の態様におい
て、前記各不連続下電極及び前記下電極が、それぞれ絶
縁可能な程度の間隔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。

【００２５】かかる第７の態様では、各圧電能動部が確
実に駆動され、吐出特性を良好に保持される。

【００２６】本発明の第８の態様は、第６又は７の態様
において、隣接する前記不連続下電極の間には、何れに
も接続されない中間電極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。

【００２７】かかる第８の態様では、下電極膜の除去を
最小限に抑えることができ、より確実に振動板の剛性を
高く保持することができる。

【００２８】本発明の第９の態様は、第１〜８の何れか
の態様において、前記圧電素子に対応する領域以外の前
記下電極膜除去部の少なくとも一部に、前記圧電体層が
残留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。

【００２９】かかる第９の態様では、不連続除去部及び
下電極が確実に絶縁され、信頼性を向上することができ
る。

【００３０】本発明の第１０の態様は、第１〜９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、前記圧電素子の
各層が薄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。

【００３１】かかる第１０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。

【００３２】本発明の第１１の態様は、第１〜１０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。

【００３３】かかる第１１の態様では、ヘッドの特性が
向上し、信頼性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。

【００３４】

【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。

【００３５】（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、その平面図及び１つの圧力発生室の長
手方向における断面図である。

【００３６】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。

【００３７】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。

【００３８】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。

【００３９】ここで、異方性エッチングは、シリコン単
結晶基板を水酸化カリウム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（１
１１）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。

【００４０】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。

【００４１】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。

【００４２】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。

【００４３】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。

【００４４】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。

【００４５】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。

【００４６】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。

【００４７】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、圧電素子３０
０を構成している。ここで、圧電素子３００は、下電極
膜６０、圧電体膜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。

【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〜図６を参照しながら説明する。なお、図４及び
図６は、圧力発生室１２の幅方向の断面図であり、図５
は、圧力発生室１２の長手方向の断面図である。

【００４９】まず、図４（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、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膜７０は、
成膜後に大気雰囲気下又は酸素雰囲気下で６００〜１０
００℃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。

【００５１】次に、圧力発生室１２の長手方向の断面図
である図５に示すように、下電極膜６０を所定の形状に
パターニングする。すなわち、下電極膜６０の圧力発生
室１２の一端部近傍に対向する領域に、例えば、圧力発
生室１２の並設方向に、その側壁に沿って所定幅の下電
極膜除去部３３０を設けることにより、圧力発生室１２
の端部と周壁との境界部分に下電極膜６０とは不連続の
不連続下電極膜６１を形成する。また、これと共に周壁
に対向する領域の下電極膜６０をパターニングして各圧
力発生室１２に対応してそれぞれ独立した配線用下電極
膜６２を形成する。

【００５２】次に、図４（ｃ）に示すように、圧電体膜
７０を成膜する。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−ゲル法を用いて形成し
た。圧電体膜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、この圧電体膜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。

【００５３】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。

【００５４】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、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。

【００５５】その後、図６（ａ）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３２０のパターニングを行う。以上が膜形成プロセ
スである。また、このようにして膜形成を行った後、図
６（ｂ）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。

【００５６】このように形成されたインクジェット式記
録ヘッドの要部平面及び断面を図７に示す。

【００５７】図７に示すように、圧電体能動部３２０は
基本的には圧力発生室１２に対向する領域内に設けら
れ、圧電体膜７０及び上電極膜８０が圧力発生室１２の
長手方向一端部から周壁に対向する領域まで連続的に延
設されている。また、下電極膜６０は、並設された複数
の圧力発生室１２に対応する領域に亘って設けられてい
る。

【００５８】また、圧力発生室１２の圧電体膜７０及び
上電極膜８０が延設される側の端部近傍には、下電極膜
６０が除去された下電極膜除去部３３０が、例えば、圧
力発生室１２の形状に沿ってその並設方向に延びる細溝
状に設けらており、圧力発生室１２の端部と周壁との境
界部分の下電極膜は、圧電体能動部の下電極膜６０とは
不連続な不連続下電極膜６１となっている。

【００５９】ここで、下電極膜６０と不連続下電極膜６
１とを分離する下電極膜除去部３３０の幅は、少なくと
も下電極膜６０と不連続下電極膜６１との絶縁強度を保
持可能な幅とする必要があるが、できるだけ狭い幅とし
て振動板の剛性を保持することが好ましい。

【００６０】また、この不連続下電極膜６１の圧力発生
室１２とは反対側の周壁上には、下電極膜６０とは不連
続で、一端が図示しない外部端子に接続されるリード電
極として用いられる配線用下電極膜６２が設けられてい
る。この配線用下電極膜６２は、下電極膜除去部３３０
によって不連続下電極６１とは不連続となり、各圧電体
能動部３２０毎にパターニングされている。そして、圧
電体膜７０及び上電極膜８０がこの配線用下電極膜６２
まで延設されており、連結配線９０によって上電極膜８
０と配線用下電極膜６２とが接続されている。

【００６１】これにより、不連続下電極膜６１は、本実
施形態では、他の何れにも電気的に接続されないフロー
ティング電極となり、下電極膜６０上に存在する圧電体
膜７０及び上電極膜８０が実質的な駆動部となる圧電体
能動部３２０を構成し、不連続下電極膜６１上の圧電体
膜７０及び上電極膜８０は強く駆動されることがない。

【００６２】このような構成により、圧力発生室１２と
周壁との境界部分は、圧電体能動部３２０への電圧印加
によっても強く駆動されることがないため、圧力発生室
１２の長手方向端部での振動板の剛性が高く、この部分
での振動板の破壊あるいは圧電体膜７０の破壊等を防止
することができる。

【００６３】なお、本実施形態では、不連続下電極膜６
１を複数の圧力発生室１２の並設方向に亘って形成する
ようにしたが、これに限定されず、例えば、図８に示す
ように、各圧電体能動部３２０毎に分離するようにして
もよい。これにより、不連続下電極６１上の圧電体膜７
０及び上電極膜８０が完全に駆動されることがなく、振
動板又は圧電体膜７０の破壊等をより確実に防止するこ
とができる。

【００６４】また、本実施形態では、不連続下電極膜６
１を、他の部分とは電気的に接続されることのないフロ
ーティング電極としたが、これに限定されず、例えば、
充電される時定数が圧電体能動部３２０の駆動パルスよ
りも大きくなるように、所定の抵抗値の抵抗を介して電
極層と接続するようにしてもよい。

【００６５】以上説明した圧電体能動部３２０及び圧力
発生室１２等の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。

【００６６】また、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、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。

【００６７】（実施形態２）図９は、実施形態２に係る
インクジェット式記録ヘッドの要部断面図である。

【００６８】本実施形態では、図９に示すように、不連
続下電極膜６１は、圧力発生室１２の端部近傍に下電極
膜除去部３３０が圧力発生室の並設方向に直線的に設け
られて下電極膜６０と不連続となっている。また、下電
極膜除去部３３０は各圧力発生室１２の幅方向の周壁上
で圧力発生室１２の長手方向に延設されており、不連続
下電極膜６１が各圧電体能動部３２０に対応して分離さ
れている。すなわち、これらの分離された不連続下電極
膜６１は、それぞれ、各圧電体能動部３２０に対応する
配線を構成するようにパターニングされた状態で残存さ
れている。

【００６９】ここで、各不連続下電極膜６１を分離する
下電極膜除去部３３０の幅は、少なくともこれらの絶縁
強度を保持可能な程度の狭い幅で形成されている。勿
論、下電極膜６０及び不連続下電極膜６１も、実施形態
１と同様、絶縁強度が保持されている。

【００７０】また、各圧電体能動部３２０から延設され
た圧電体膜７０及び上電極膜８０は、この不連続下電極
膜６１上まで延設され、上電極膜８０と不連続下電極膜
６１とが連結配線９０によって接続されている。そし
て、この不連続下電極膜６１は、その端部近傍で外部配
線と接続されており、リード電極として使用されてい
る。

【００７１】このような構成では、不連続下電極膜６１
を有効に利用することができ、製造工程の簡略化及び製
造コストの低減を図ることができる。勿論、本実施形態
においても、実施形態１と同様の効果を得ることができ
る。

【００７２】（実施形態３）図１０は、実施形態３に係
るインクジェット式記録ヘッドの要部断面図である。

【００７３】本実施形態は、図１０に示すように、各不
連続下電極膜６１の間に下電極膜除去部３３０によって
分離され他の何れにも接続されない中間電極膜３４０が
設けられている以外は、実施形態２と同様の構成であ
る。

【００７４】このような構成により、各不連続下電極膜
６１を分離する下電極膜除去部３３０の幅を狭くするこ
とができる。すなわち、各不連続下電極膜６１の間には
中間電極膜３４０が設けられているため、下電極膜除去
部３３０の幅を狭くしてもこれらの絶縁強度を確実に保
持することができる。これにより、振動板の剛性がより
高くなり、上述の実施形態と同様、圧力発生室１２と周
壁との境界部分で、振動板の破壊あるいは圧電体膜７０
の破壊等を防止することができる。

【００７５】なお、上述の実施形態では、下電極膜６０
及び不連続下電極膜６１の間の下電極膜除去部３３０
は、各下電極膜６０及び不連続下電極膜６１間の絶縁強
度を保持可能な程度の幅で形成されているが、例えば、
図１１に示すように、圧電素子３００の幅方向両側等の
絶縁破壊の起こりやすい部分に、例えば、上電極膜８０
を除去して、実質的に駆動されない圧電体膜７０を残留
させた不活性部３５０を設けるようにしてもよい。これ
により、さらに確実に絶縁強度を保持することができ
る。なお、勿論、圧電体膜７０が駆動されなければ、上
電極膜８０を除去しなくてもよいことは言うまでもな
い。

【００７６】（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。

【００７７】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。

【００７８】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。

【００７９】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
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。

【００８０】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
４０Ａ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。

【００８１】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。

【００８２】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、又は水熱法等の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。

【００８３】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。

【００８４】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１４
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。

【００８５】図１４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。

【００８６】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３に沿
ってプラテン８が設けられている。このプラテン８は図
示しない紙送りモータの駆動力により回転できるように
なっており、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。

【００８７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、圧
電体能動部から延設される圧電体膜の下側に、圧電体能
動部の下電極膜とは不連続の不連続下電極膜を設けるよ
うにしたので、圧力発生室の端部と周壁との境界部分で
の振動板の剛性が高くなり、この部分での振動板の破壊
あるいは圧電体層の破壊を防止することができる。ま
た、圧電体層の膜厚が均一となり、絶縁耐圧の低下を防
止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斜視図である。

【図４】本発明の実施形態１の薄膜製造工程を示す断面
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断面
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断面
図である。

【図７】本発明の実施形態１に係るインクジェット式記
録ヘッドの要部を示す平面図及び断面図である。

【図８】本発明の実施形態１に係るインクジェット式記
録ヘッドの変形例を示す平面図である。

【図９】本発明の実施形態２に係るインクジェット式記
録ヘッドの要部を示す平面図である。

【図１０】本発明の実施形態３に係るインクジェット式
記録ヘッドの要部を示す平面図である。

【図１１】本発明の他の実施形態に係るインクジェット
式記録ヘッドの要部を示す平面図及び断面図である。

【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。

【図１４】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１２圧力発生室５０弾性膜６０下電極膜６１不連続下電極膜６２配線用下電極膜７０圧電体膜８０上電極膜３００圧電素子３２０圧電体能動部３３０下電極膜除去部３４０中間電極膜３５０不活性部

Claims

【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と、こ
の圧力発生室に対応する領域に設けられた下電極、該下
電極上に設けられた圧電体層及び該圧電体層の表面に設
けられた上電極からなり、前記圧力発生室に対向する領
域に実質的な駆動部となる圧電体能動部を有する圧電素
子とを備えるインクジェット式記録ヘッドにおいて、前記圧電体能動部を構成する前記圧電体層及び前記上電
極が前記圧力発生室に対向する領域内から領域外まで延
設されており、前記圧力発生室の端部と前記周壁と境界
部分に対向する領域の前記圧電体層の下側には、前記下
電極とは不連続の不連続下電極が設けられていることを
特徴とするインクジェット式記録ヘッド。
【請求項２】請求項１において、前記不連続下電極
は、前記下電極の前記圧力発生室の長手方向端部近傍に
設けられて少なくとも前記圧力発生室の並設方向に延び
る下電極除去部によって、前記下電極と不連続となって
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３】請求項１又は２において、前記不連続下
電極は、何れにも電気的に接続されていないことを特徴
とするインクジェット式記録ヘッド。
【請求項４】請求項１又は２において、前記不連続下
電極は、充電される時定数が駆動パルスよりも大きくな
るように抵抗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５】請求項１〜４の何れかにおいて、前記不
連続下電極の前記下電極とは反対側の前記周壁上には、
前記不連続下電極と不連続であり且つ一端が外部配線に
接続される配線用下電極が前記各圧電素子毎に設けられ
ており、前記圧電体層及び前記上電極は前記配線用下電
極まで延設され、当該上電極が前記配線用下電極に接続
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６】請求項１又は２において、前記不連続下
電極が、前記圧力発生室の長手方向に前記各圧電体能動
部毎に分離されており、それぞれ前記各圧電体能動部の
前記上電極と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７】請求項６において、前記各不連続下電極
及び前記下電極が、それぞれ絶縁可能な程度の間隔を有
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８】請求項６又は７において、隣接する前記
不連続下電極の間には、何れにも接続されない中間電極
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９】請求項１〜８の何れかにおいて、前記圧
電素子に対応する領域以外の前記下電極膜除去部の少な
くとも一部に、前記圧電体層が残留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１０】請求項１〜９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、前記圧電素子の各層が薄膜及びリソグラ
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１１】請求項１〜１０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。