JP2002019111A - インクジェットヘッド及びインクジェットヘッドの製造方法 - Google Patents
インクジェットヘッド及びインクジェットヘッドの製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 インクジェットヘッド及びインクジェットヘ
ッドの製造方法に関し、駆動特性を低下させることな
く、高ノズル密度化を実現する。 【解決手段】 圧力室１の少なくとも両側面に単結晶圧
電体膜２からなるユニモルフ型薄膜圧電アクチュエータ
を配置する。
ッドの製造方法に関し、駆動特性を低下させることな
く、高ノズル密度化を実現する。 【解決手段】 圧力室１の少なくとも両側面に単結晶圧
電体膜２からなるユニモルフ型薄膜圧電アクチュエータ
を配置する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はインクジェットヘッ
ド及びインクジェットヘッドの製造方法に関するもので
あり、特に、ユニモルフ型圧電アクチュエータを立体的
に配置した高ノズル密度化が可能なインクジェットヘッ
ド及びインクジェットヘッドの製造方法に関するもので
ある。
ド及びインクジェットヘッドの製造方法に関するもので
あり、特に、ユニモルフ型圧電アクチュエータを立体的
に配置した高ノズル密度化が可能なインクジェットヘッ
ド及びインクジェットヘッドの製造方法に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】従来、パーソナルコンピュータ、ワード
プロセッサ、ファクシミリ、複写機等の情報機器端末と
してのプリンタ装置として、印字に伴う騒音の発生しな
いインクジェット型プリンタ装置がオフィス内での使用
に適していると注目されている。
プロセッサ、ファクシミリ、複写機等の情報機器端末と
してのプリンタ装置として、印字に伴う騒音の発生しな
いインクジェット型プリンタ装置がオフィス内での使用
に適していると注目されている。
【０００３】この様なインクジェット型プリンタ装置と
しては、インクを加熱素子によって瞬間加熱，気化させ
て気泡を発生させ、その圧力でインクをノズルから飛翔
させるバブルジェット（登録商標）方式と、インクを圧
電素子の変形を利用し、その変形力でノズルから飛翔さ
せるピエゾ方式があり、これらのプリンタは、インク粒
子を噴出させる発熱素子や圧電素子を電子回路によって
駆動している。
しては、インクを加熱素子によって瞬間加熱，気化させ
て気泡を発生させ、その圧力でインクをノズルから飛翔
させるバブルジェット（登録商標）方式と、インクを圧
電素子の変形を利用し、その変形力でノズルから飛翔さ
せるピエゾ方式があり、これらのプリンタは、インク粒
子を噴出させる発熱素子や圧電素子を電子回路によって
駆動している。
【０００４】この内、バブルジェット方式の場合には、
構造が簡単で、駆動部の面積が小さく、高ノズル密度化
に有利であるが、使用できるインクが限定されるととも
に消費電力が大きいという問題があり、且つ、発生力の
精密な制御が困難であるため印字画質が良くないという
問題がある。
構造が簡単で、駆動部の面積が小さく、高ノズル密度化
に有利であるが、使用できるインクが限定されるととも
に消費電力が大きいという問題があり、且つ、発生力の
精密な制御が困難であるため印字画質が良くないという
問題がある。
【０００５】一方、従来のピエゾ方式の場合、インクの
利用範囲が広く、また、発生力の精密な制御が容易であ
るため高画質印字ができるという長所がある反面、バル
ブジェット方式に比べ駆動部の面積が大きく、ノズル密
度で不利であるという問題がある。
利用範囲が広く、また、発生力の精密な制御が容易であ
るため高画質印字ができるという長所がある反面、バル
ブジェット方式に比べ駆動部の面積が大きく、ノズル密
度で不利であるという問題がある。
【０００６】そこで、近年、ピエゾ方式において微小ド
ット化、高ノズル密度化を図るため、ＰＺＴ（ＰｂＺｒ
x Ｔｉ1-x Ｏ3 ）膜等の圧電体薄膜によるユニモルフ型
アクチュエータを用いるピエゾ方式インクジェットヘッ
ドが提案されているので、図７を参照して従来のピエゾ
方式インクジェットヘッドを説明する。
ット化、高ノズル密度化を図るため、ＰＺＴ（ＰｂＺｒ
x Ｔｉ1-x Ｏ3 ）膜等の圧電体薄膜によるユニモルフ型
アクチュエータを用いるピエゾ方式インクジェットヘッ
ドが提案されているので、図７を参照して従来のピエゾ
方式インクジェットヘッドを説明する。
【０００７】図７参照 図７は従来のピエゾ方式インクジェットヘッドの概略的
断面図であり、振動板４１、圧力室４３に対応する凹部
を有する第１隔壁形成部材４２、インク供給路４５及び
インク供給口４６に対応する凹部を有する第２隔壁形成
部材４４、インク供給路４５及びインク流路４８に対応
する凹部を有する第３隔壁形成部材４７、及び、ノズル
穴５０を設けたノズル板４９によって圧力室４３及びイ
ンク流路４８等を形成する。一方、振動板４１の圧力室
４３に対応する位置の表面にＰＺＴ等からなる薄膜圧電
体５１を設けるとともに、その上に個別電極５２を設け
ることによってユニモルフ型圧電アクチュエータが構成
される。
断面図であり、振動板４１、圧力室４３に対応する凹部
を有する第１隔壁形成部材４２、インク供給路４５及び
インク供給口４６に対応する凹部を有する第２隔壁形成
部材４４、インク供給路４５及びインク流路４８に対応
する凹部を有する第３隔壁形成部材４７、及び、ノズル
穴５０を設けたノズル板４９によって圧力室４３及びイ
ンク流路４８等を形成する。一方、振動板４１の圧力室
４３に対応する位置の表面にＰＺＴ等からなる薄膜圧電
体５１を設けるとともに、その上に個別電極５２を設け
ることによってユニモルフ型圧電アクチュエータが構成
される。
【０００８】この様なピエゾ方式インクジェットヘッド
において、共通電極を兼ねる振動板４１と個別電極５２
との間に駆動信号を印加することによって、薄膜圧電体
５１が収縮し、それによって、振動板４１が図において
は太い破線で示すように変形し、圧力室４３の圧力が増
してインク粒子がノズル穴５０から吐出されるものであ
る。
において、共通電極を兼ねる振動板４１と個別電極５２
との間に駆動信号を印加することによって、薄膜圧電体
５１が収縮し、それによって、振動板４１が図において
は太い破線で示すように変形し、圧力室４３の圧力が増
してインク粒子がノズル穴５０から吐出されるものであ
る。
【０００９】さらに、この様なピエゾ方式インクジェッ
トヘッドにおいて、薄膜圧電体５１として単結晶圧電体
を用いることによって、圧電特性、耐圧、耐応力を高
め、低電圧で大きな変位量、発生力が得られる高性能の
アクチュエータを利用することも提案されている。
トヘッドにおいて、薄膜圧電体５１として単結晶圧電体
を用いることによって、圧電特性、耐圧、耐応力を高
め、低電圧で大きな変位量、発生力が得られる高性能の
アクチュエータを利用することも提案されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかし、薄膜圧電体と
して単結晶圧電体を用いた場合にも、圧電体は圧力室の
底面に平面的に配置しているので駆動部の面積が大き
く、３００ｄｐｉ（ドット／インチ）程度が高ノズル密
度化の限界であるという問題がある。
して単結晶圧電体を用いた場合にも、圧電体は圧力室の
底面に平面的に配置しているので駆動部の面積が大き
く、３００ｄｐｉ（ドット／インチ）程度が高ノズル密
度化の限界であるという問題がある。
【００１１】したがって、本発明は、駆動特性を低下さ
せることなく、高ノズル密度化を実現することを目的と
する。
せることなく、高ノズル密度化を実現することを目的と
する。
【００１２】
【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理的構
成の説明図であり、この図１を参照して本発明における
課題を解決するための手段を説明する。なお、図１は、
ピエゾ方式インクジェットヘッドの概略的断面図であ
る。 図１参照 上記の目的を達成するために、本発明においては、圧力
室１の少なくとも両側面に単結晶圧電体膜２、特に、少
なくとも両側面において分極方向が側面に対して直交し
ている単結晶圧電体膜２からなるユニモルフ型薄膜圧電
アクチュエータを配置したことを特徴とする。
成の説明図であり、この図１を参照して本発明における
課題を解決するための手段を説明する。なお、図１は、
ピエゾ方式インクジェットヘッドの概略的断面図であ
る。 図１参照 上記の目的を達成するために、本発明においては、圧力
室１の少なくとも両側面に単結晶圧電体膜２、特に、少
なくとも両側面において分極方向が側面に対して直交し
ている単結晶圧電体膜２からなるユニモルフ型薄膜圧電
アクチュエータを配置したことを特徴とする。
【００１３】この様にユニモルフ型薄膜圧電アクチュエ
ータを立体的に配置することによって、駆動部の面積に
関係なく圧力室１の幅及びピッチを小さくすることがで
きる。
ータを立体的に配置することによって、駆動部の面積に
関係なく圧力室１の幅及びピッチを小さくすることがで
きる。
【００１４】特に、少なくとも両側面において分極方向
が側面に対して直交している単結晶圧電体膜２を用いる
ことによって、駆動能力を最大限に高めることができ
る。
が側面に対して直交している単結晶圧電体膜２を用いる
ことによって、駆動能力を最大限に高めることができ
る。
【００１５】また、本発明においては、インクジェット
ヘッドの製造工程において、単結晶ＭｇＯ基板の表面に
エッチングにより凹部を形成し、この凹部の内壁に単結
晶圧電体膜２をヘテロエピタキシャル成長させ、次い
で、単結晶圧電体膜２を覆うように振動板３を成膜した
のち、少なくともノズル穴５を有する部材４を振動板３
に貼り合わせ、次いで、単結晶ＭｇＯ基板の少なくとも
一部を除去することを特徴とする。
ヘッドの製造工程において、単結晶ＭｇＯ基板の表面に
エッチングにより凹部を形成し、この凹部の内壁に単結
晶圧電体膜２をヘテロエピタキシャル成長させ、次い
で、単結晶圧電体膜２を覆うように振動板３を成膜した
のち、少なくともノズル穴５を有する部材４を振動板３
に貼り合わせ、次いで、単結晶ＭｇＯ基板の少なくとも
一部を除去することを特徴とする。
【００１６】この様に、単結晶ＭｇＯ基板を用いること
によって、単結晶圧電体膜２の分極方向が圧力室１の側
面に対して直交するように配向させることができる。即
ち、（１００）面を主面とする単結晶ＭｇＯ基板を用い
た場合には、ＭｇＯの熱膨張係数が単結晶圧電体膜２の
熱膨張係数よりも大きいため、冷却過程で単結晶圧電体
膜２に圧縮応力が作用し、ｃ軸が側面に垂直に配向した
正方晶の単結晶圧電体膜２が得られる。
によって、単結晶圧電体膜２の分極方向が圧力室１の側
面に対して直交するように配向させることができる。即
ち、（１００）面を主面とする単結晶ＭｇＯ基板を用い
た場合には、ＭｇＯの熱膨張係数が単結晶圧電体膜２の
熱膨張係数よりも大きいため、冷却過程で単結晶圧電体
膜２に圧縮応力が作用し、ｃ軸が側面に垂直に配向した
正方晶の単結晶圧電体膜２が得られる。
【００１７】また、菱面体晶となる組成比の単結晶圧電
体膜２を用いた場合には、基板として（１１０）面を主
面とする単結晶ＭｇＯ基板を用いることによって、分極
方向である〈１１１〉方向が側面に直交するように配向
した単結晶圧電体膜２を得ることができる。なお、単結
晶ＭｇＯ基板は圧力室１の変位が良好に起こるように最
終的には少なくとも一部、特に、圧力室１の周囲に位置
する部分を除去すれば良い。
体膜２を用いた場合には、基板として（１１０）面を主
面とする単結晶ＭｇＯ基板を用いることによって、分極
方向である〈１１１〉方向が側面に直交するように配向
した単結晶圧電体膜２を得ることができる。なお、単結
晶ＭｇＯ基板は圧力室１の変位が良好に起こるように最
終的には少なくとも一部、特に、圧力室１の周囲に位置
する部分を除去すれば良い。
【００１８】
【発明の実施の形態】ここで、図２乃至図５を参照し
て、本発明の第１の実施の形態のピエゾ方式のインクジ
ェットヘッドの製造工程を説明する。 図２（ａ）参照 まず、主面が（１００）面の単結晶ＭｇＯ基板１１に、
Ａｒ＋ＣＣｌ4 をエッチングガスとした反応性イオンエ
ッチング（ＲＩＥ）を施すことによって、例えば、幅３
０μｍ、深さ６０μｍ、長さ５００μｍの圧力室用凹部
１２を〈１００〉方向と平行になるように、１／６００
インチ（≒４２．３μｍ）のピッチで形成する。したが
って、圧力室用凹部１２の側面も（１００）面となる。
て、本発明の第１の実施の形態のピエゾ方式のインクジ
ェットヘッドの製造工程を説明する。 図２（ａ）参照 まず、主面が（１００）面の単結晶ＭｇＯ基板１１に、
Ａｒ＋ＣＣｌ4 をエッチングガスとした反応性イオンエ
ッチング（ＲＩＥ）を施すことによって、例えば、幅３
０μｍ、深さ６０μｍ、長さ５００μｍの圧力室用凹部
１２を〈１００〉方向と平行になるように、１／６００
インチ（≒４２．３μｍ）のピッチで形成する。したが
って、圧力室用凹部１２の側面も（１００）面となる。
【００１９】図２（ｂ）参照 次いで、ＣＶＤ法によって、全面に、厚さが、例えば、
０．１μｍのＰｔ膜をヘテロエピタキシャル成長させた
のち、イオンミリングを施すことによってＰｔ膜を個々
の圧力室に対応するＰｔ個別電極１３を形成する。
０．１μｍのＰｔ膜をヘテロエピタキシャル成長させた
のち、イオンミリングを施すことによってＰｔ膜を個々
の圧力室に対応するＰｔ個別電極１３を形成する。
【００２０】図３（ｃ）参照 次いで、ＭＯＣＶＤ法（有機金属気相成長法）によっ
て、全面に、厚さが、例えば、１μｍで、ＺｒとＴｉの
モル比がＺｒ：Ｔｉ＝４５：５５の単結晶ＰＺＴ膜１４
をヘテロエピタキシャル成長させる。
て、全面に、厚さが、例えば、１μｍで、ＺｒとＴｉの
モル比がＺｒ：Ｔｉ＝４５：５５の単結晶ＰＺＴ膜１４
をヘテロエピタキシャル成長させる。
【００２１】図３（ｄ）参照 図３（ｄ）は図３（ｃ）の拡大図であり、高温の成膜工
程においては、ＰＺＴ膜は立方晶であるものの、ＭｇＯ
の熱膨張係数がＰＺＴの熱膨張係数よりも大きいため、
冷却過程で単結晶ＭｇＯ基板１１が図において矢印で示
すように収縮するときに、ＰＺＴに圧縮応力が作用し、
分極方向であるｃ軸が単結晶ＭｇＯ基板１１の〈１０
０〉方向と一致するように配向した正方晶の単結晶ＰＺ
Ｔ膜１４となる。なお、この場合、圧力室用凹部１２の
底面においても単結晶ＰＺＴ膜１４のｃ軸は底面の法線
方向となる。
程においては、ＰＺＴ膜は立方晶であるものの、ＭｇＯ
の熱膨張係数がＰＺＴの熱膨張係数よりも大きいため、
冷却過程で単結晶ＭｇＯ基板１１が図において矢印で示
すように収縮するときに、ＰＺＴに圧縮応力が作用し、
分極方向であるｃ軸が単結晶ＭｇＯ基板１１の〈１０
０〉方向と一致するように配向した正方晶の単結晶ＰＺ
Ｔ膜１４となる。なお、この場合、圧力室用凹部１２の
底面においても単結晶ＰＺＴ膜１４のｃ軸は底面の法線
方向となる。
【００２２】図４（ｅ）参照 次いで、ＣＶＤ法によって、全面に、厚さが、例えば、
２μｍのＣｒ膜を堆積させ、共通電極を兼ねるＣｒ振動
板１５を形成する。
２μｍのＣｒ膜を堆積させ、共通電極を兼ねるＣｒ振動
板１５を形成する。
【００２３】図４（ｆ）参照 次いで、予めノズル穴１８及びインク供給路１９を形成
した、厚さが、例えば、６０μｍのステンレス製のノズ
ル板１７を接着剤１６を用いてＣｒ振動板１５に接着す
る。
した、厚さが、例えば、６０μｍのステンレス製のノズ
ル板１７を接着剤１６を用いてＣｒ振動板１５に接着す
る。
【００２４】図５（ｇ）参照 Ｈ3 ＰＯ4 を用いたウェット・エッチングを施すことに
よって、単結晶ＭｇＯ基板１１を全て除去する。
よって、単結晶ＭｇＯ基板１１を全て除去する。
【００２５】図５（ｈ）参照 次いで、圧力室２０において、単結晶ＰＺＴ膜１４が電
圧印加によって変位できる程度の柔らかさを有する樹
脂、例えば、シリコーン樹脂をコーティングすることに
よって圧力室２０を保護する樹脂保護層２１を形成す
る。
圧印加によって変位できる程度の柔らかさを有する樹
脂、例えば、シリコーン樹脂をコーティングすることに
よって圧力室２０を保護する樹脂保護層２１を形成す
る。
【００２６】以降は図示しないものの、インク供給パイ
プ及び配線用フレキシブルケーブルを接続してヘッドセ
グメントとする。この様なヘッドセグメントを、紙送り
機構、インクタンク、ヘッドクリーニング・パージ機構
を有するプリンタ装置に取り付けることによって、ピエ
ゾ方式のインクジェットプリンタが完成する。
プ及び配線用フレキシブルケーブルを接続してヘッドセ
グメントとする。この様なヘッドセグメントを、紙送り
機構、インクタンク、ヘッドクリーニング・パージ機構
を有するプリンタ装置に取り付けることによって、ピエ
ゾ方式のインクジェットプリンタが完成する。
【００２７】この試作ヘッドを用いてインク飛翔特性を
評価したところ、粒量４ｐｌ（ピコリットル）、周波数
５０ｋＨｚ、粒速８ｍ／秒であった。また、粒量を変え
て同じ粒速が得られるように駆動信号の波形を制御して
粒量制御を試みた結果、周波数５０ｋＨｚ、粒即８±１
ｍ／秒で、１ｐｌの粒量が得られた。
評価したところ、粒量４ｐｌ（ピコリットル）、周波数
５０ｋＨｚ、粒速８ｍ／秒であった。また、粒量を変え
て同じ粒速が得られるように駆動信号の波形を制御して
粒量制御を試みた結果、周波数５０ｋＨｚ、粒即８±１
ｍ／秒で、１ｐｌの粒量が得られた。
【００２８】この様に、本発明の第１の実施の形態にお
いては、ｃ軸配向した単結晶ＰＺＴ膜１４からなるユニ
モルフ型薄膜圧電アクチュエータを立体的に配置してい
るので、６００ｄｐｉ程度の高ノズル密度化した場合に
も優れたインク飛翔特性が得られる。
いては、ｃ軸配向した単結晶ＰＺＴ膜１４からなるユニ
モルフ型薄膜圧電アクチュエータを立体的に配置してい
るので、６００ｄｐｉ程度の高ノズル密度化した場合に
も優れたインク飛翔特性が得られる。
【００２９】また、ユニモルフ型薄膜圧電アクチュエー
タを構成する圧電体を単結晶ＭｇＯ基板１１の結晶方位
及び熱膨張係数の差を利用して圧力室２０の壁面に分極
方向であるｃ軸が垂直になるように自然に配向させてい
るので、優れた圧電特性が得られ、それによって、低電
圧駆動が可能になる。
タを構成する圧電体を単結晶ＭｇＯ基板１１の結晶方位
及び熱膨張係数の差を利用して圧力室２０の壁面に分極
方向であるｃ軸が垂直になるように自然に配向させてい
るので、優れた圧電特性が得られ、それによって、低電
圧駆動が可能になる。
【００３０】次に、図６を参照して、本発明の第２の実
施の形態を説明するが、単結晶ＭｇＯ基板の結晶方位及
び単結晶ＰＺＴ膜の結晶構造が異なるだけで、他の製造
工程は上記の第１の実施の形態と同様であるので説明は
簡単にする。
施の形態を説明するが、単結晶ＭｇＯ基板の結晶方位及
び単結晶ＰＺＴ膜の結晶構造が異なるだけで、他の製造
工程は上記の第１の実施の形態と同様であるので説明は
簡単にする。
【００３１】図６（ａ）参照 まず、主面が（１１０）面の単結晶ＭｇＯ基板３１に、
Ａｒ＋ＣＣｌ4 をエッチングガスとしたＲＩＥを施すこ
とによって、例えば、幅３０μｍ、深さ６０μｍ、長さ
５００μｍの圧力室用凹部３２をその側面が（１１１）
面になるように、１／６００インチ（≒４２．３μｍ）
のピッチで形成する。
Ａｒ＋ＣＣｌ4 をエッチングガスとしたＲＩＥを施すこ
とによって、例えば、幅３０μｍ、深さ６０μｍ、長さ
５００μｍの圧力室用凹部３２をその側面が（１１１）
面になるように、１／６００インチ（≒４２．３μｍ）
のピッチで形成する。
【００３２】次いで、上記の第１の実施の形態と同様
に、ＣＶＤ法によって、全面に、厚さが、例えば、０．
１μｍのＰｔ膜をヘテロエピタキシャル成長させたの
ち、イオンミリングを施すことによってＰｔ膜を個々の
圧力室に対応するＰｔ個別電極３３を形成する。
に、ＣＶＤ法によって、全面に、厚さが、例えば、０．
１μｍのＰｔ膜をヘテロエピタキシャル成長させたの
ち、イオンミリングを施すことによってＰｔ膜を個々の
圧力室に対応するＰｔ個別電極３３を形成する。
【００３３】次いで、ＭＯＣＶＤ法によって、全面に、
厚さが、例えば、１μｍで、ＺｒとＴｉのモル比がＺ
ｒ：Ｔｉ＝６０：４０の菱面体晶の単結晶ＰＺＴ膜４４
をヘテロエピタキシャル成長させる。なお、ＰＺＴにお
いては、Ｚｒ／Ｔｉ比が大きくなると菱面体晶となり、
Ｚｒ／Ｔｉが小さくなると正方晶となるので、Ｚｒ／Ｔ
ｉ比を制御することによってＰＺＴの結晶構造を決定す
ることができる。
厚さが、例えば、１μｍで、ＺｒとＴｉのモル比がＺ
ｒ：Ｔｉ＝６０：４０の菱面体晶の単結晶ＰＺＴ膜４４
をヘテロエピタキシャル成長させる。なお、ＰＺＴにお
いては、Ｚｒ／Ｔｉ比が大きくなると菱面体晶となり、
Ｚｒ／Ｔｉが小さくなると正方晶となるので、Ｚｒ／Ｔ
ｉ比を制御することによってＰＺＴの結晶構造を決定す
ることができる。
【００３４】図６（ｂ）参照 図６（ｂ）は図６（ａ）の拡大図であり、圧力室用凹部
３２の側面においては、単結晶ＭｇＯ基板３１の側面の
結晶方位を引き継いで菱面体晶の単結晶ＰＺＴ膜３４は
〈１１１〉配向することになる。また、圧力室用凹部３
２の底面においては、単結晶ＭｇＯ基板３１の底面の結
晶方位を引き継いで菱面体晶の単結晶ＰＺＴ膜３４は
〈１１０〉配向することになる。
３２の側面においては、単結晶ＭｇＯ基板３１の側面の
結晶方位を引き継いで菱面体晶の単結晶ＰＺＴ膜３４は
〈１１１〉配向することになる。また、圧力室用凹部３
２の底面においては、単結晶ＭｇＯ基板３１の底面の結
晶方位を引き継いで菱面体晶の単結晶ＰＺＴ膜３４は
〈１１０〉配向することになる。
【００３５】この場合、菱面体晶の単結晶ＰＺＴ膜３４
の分極方向は〈１１１〉方向であり、圧力室用凹部３２
の側面においては、側面の法線と分極方向が一致するの
で優れた圧電特性が得られる。また、圧力室用凹部３２
の底面においては、〈１１０〉配向しているが、〈１１
０〉方向と〈１１１〉方向とは約３５°しか傾いていな
いので、圧電素子として有効に作用する。
の分極方向は〈１１１〉方向であり、圧力室用凹部３２
の側面においては、側面の法線と分極方向が一致するの
で優れた圧電特性が得られる。また、圧力室用凹部３２
の底面においては、〈１１０〉配向しているが、〈１１
０〉方向と〈１１１〉方向とは約３５°しか傾いていな
いので、圧電素子として有効に作用する。
【００３６】以降は、上述の図４（ｅ）乃至図５（ｈ）
の工程を経ることによって、上記の第１の実施の形態と
同様のインクジェットヘッドが得られる。
の工程を経ることによって、上記の第１の実施の形態と
同様のインクジェットヘッドが得られる。
【００３７】この様に、本発明の第２の実施の形態にお
いては、Ｚｒ／Ｔｉ比を制御して菱面体晶の単結晶ＰＺ
Ｔ膜３４を形成する際に、単結晶ＭｇＯ基板１１の結晶
方位を考慮することによって、単結晶ＰＺＴ膜３４の分
極方向である〈１１１〉方向配向するようにしているの
で、上記の第１の実施の形態と同様の飛翔特性を得るこ
とが可能になる。
いては、Ｚｒ／Ｔｉ比を制御して菱面体晶の単結晶ＰＺ
Ｔ膜３４を形成する際に、単結晶ＭｇＯ基板１１の結晶
方位を考慮することによって、単結晶ＰＺＴ膜３４の分
極方向である〈１１１〉方向配向するようにしているの
で、上記の第１の実施の形態と同様の飛翔特性を得るこ
とが可能になる。
【００３８】以上、本発明の各実施の形態を説明してき
たが、本発明は上記の各実施の形態における構成に限定
されるものではなく、各種の変形が可能である。例え
ば、上記の各実施の形態においては、単結晶ＭｇＯ基板
を最終的に全て除去しているが、必ずしも全て除去する
必要はなく、機械的強度を確保するために、圧力室周辺
部においては全て除去するものの、他の部分には残存さ
せても良いものである。
たが、本発明は上記の各実施の形態における構成に限定
されるものではなく、各種の変形が可能である。例え
ば、上記の各実施の形態においては、単結晶ＭｇＯ基板
を最終的に全て除去しているが、必ずしも全て除去する
必要はなく、機械的強度を確保するために、圧力室周辺
部においては全て除去するものの、他の部分には残存さ
せても良いものである。
【００３９】また、上記の各実施の形態においては、圧
電層となるＰＺＴを良好な膜質の得られるＭＯＣＶＤ法
を用いて成膜しているが、ＭＯＣＶＤ法に限られるもの
ではなく、ＥＣＲスパッタ法を用いても良いものであ
る。
電層となるＰＺＴを良好な膜質の得られるＭＯＣＶＤ法
を用いて成膜しているが、ＭＯＣＶＤ法に限られるもの
ではなく、ＥＣＲスパッタ法を用いても良いものであ
る。
【００４０】また、上記の各実施の形態においては、圧
電材料として、圧電定数が大きく、弾性係数及び機械的
強度の大きなＰＺＴを用いているが、ＰＺＴに限られる
ものではなく、ＰＺＴと同系のＰｂを含むペロブスカイ
ト酸化物を用いても良いものである。
電材料として、圧電定数が大きく、弾性係数及び機械的
強度の大きなＰＺＴを用いているが、ＰＺＴに限られる
ものではなく、ＰＺＴと同系のＰｂを含むペロブスカイ
ト酸化物を用いても良いものである。
【００４１】また、上記の各実施の形態においては、振
動板として硬いＣｒを用いているが、Ｃｒに限られるも
のではなく、Ｎｉ−Ｃｒを用いても良いのであり、さら
には、インクに対する耐性が高く、高弾性係数及び高破
壊強度のＴｉＮ膜を用いても良いものである。
動板として硬いＣｒを用いているが、Ｃｒに限られるも
のではなく、Ｎｉ−Ｃｒを用いても良いのであり、さら
には、インクに対する耐性が高く、高弾性係数及び高破
壊強度のＴｉＮ膜を用いても良いものである。
【００４２】ここで、再び図１を参照して、本発明の付
記を説明する。 （付記１） 圧力室１の少なくとも両側面に単結晶圧電
体膜２からなるユニモルフ型薄膜圧電アクチュエータを
配置したことを特徴とするインクジェットヘッド。 （付記２） 上記単結晶圧電体膜２からなるユニモルフ
型薄膜圧電アクチュエータが、上記圧力室１の底面にも
配置させていることを特徴とする付記１記載のインクジ
ェットヘッド。 （付記３） 上記単結晶圧電体膜２が、上記圧力室１の
少なくとも両側面において分極方向が側面に対して直交
している単結晶圧電体膜２からなることを特徴とする付
記１または２に記載のインクジェットヘッド。 （付記４） 上記単結晶圧電体膜２が、正方晶からな
り、上記圧力室１の少なくとも両側面においてｃ軸配向
していることを特徴とする付記３記載のインクジェット
ヘッド。 （付記５） 上記単結晶圧電体膜２が、菱面体晶からな
り、上記圧力室１の少なくとも両側面において〈１１
１〉配向していることを特徴とする付記３記載のインク
ジェットヘッド。 （付記６） 単結晶ＭｇＯ基板の表面にエッチングによ
り凹部を形成する工程、前記凹部の内壁に単結晶圧電体
膜２をヘテロエピタキシャル成長させる工程、前記単結
晶圧電体膜２を覆うように振動板３を成膜する工程、少
なくともノズル穴５を有する部材４を前記振動板３に貼
り合わせる工程、及び、前記単結晶ＭｇＯ基板の少なく
とも一部を除去する工程を有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。
記を説明する。 （付記１） 圧力室１の少なくとも両側面に単結晶圧電
体膜２からなるユニモルフ型薄膜圧電アクチュエータを
配置したことを特徴とするインクジェットヘッド。 （付記２） 上記単結晶圧電体膜２からなるユニモルフ
型薄膜圧電アクチュエータが、上記圧力室１の底面にも
配置させていることを特徴とする付記１記載のインクジ
ェットヘッド。 （付記３） 上記単結晶圧電体膜２が、上記圧力室１の
少なくとも両側面において分極方向が側面に対して直交
している単結晶圧電体膜２からなることを特徴とする付
記１または２に記載のインクジェットヘッド。 （付記４） 上記単結晶圧電体膜２が、正方晶からな
り、上記圧力室１の少なくとも両側面においてｃ軸配向
していることを特徴とする付記３記載のインクジェット
ヘッド。 （付記５） 上記単結晶圧電体膜２が、菱面体晶からな
り、上記圧力室１の少なくとも両側面において〈１１
１〉配向していることを特徴とする付記３記載のインク
ジェットヘッド。 （付記６） 単結晶ＭｇＯ基板の表面にエッチングによ
り凹部を形成する工程、前記凹部の内壁に単結晶圧電体
膜２をヘテロエピタキシャル成長させる工程、前記単結
晶圧電体膜２を覆うように振動板３を成膜する工程、少
なくともノズル穴５を有する部材４を前記振動板３に貼
り合わせる工程、及び、前記単結晶ＭｇＯ基板の少なく
とも一部を除去する工程を有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。
【００４３】
【発明の効果】本発明によれば、ユニモルフ型薄膜圧電
アクチュエータを立体的に、特に、少なくとも圧力室の
両側面に配置しているので、ピエゾ方式のインクジェッ
トヘッドの高ノズル密度化が可能になり、この様なイン
クジェットヘッドを用いることによって、インクの使用
範囲が広く、高画質、高速、且つ、低コストのインクジ
ェットプリンタを実現することができる。
アクチュエータを立体的に、特に、少なくとも圧力室の
両側面に配置しているので、ピエゾ方式のインクジェッ
トヘッドの高ノズル密度化が可能になり、この様なイン
クジェットヘッドを用いることによって、インクの使用
範囲が広く、高画質、高速、且つ、低コストのインクジ
ェットプリンタを実現することができる。
【図１】本発明の原理的構成の説明図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態の途中までの製造工
程の説明図である。
程の説明図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態の図２以降の途中ま
での製造工程の説明図である。
での製造工程の説明図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態の図３以降の途中ま
での製造工程の説明図である。
での製造工程の説明図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態の図４以降の製造工
程の説明図である。
程の説明図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態の製造工程の説明図
である。
である。
【図７】従来のピエゾ方式インクジェットヘッドの概略
的断面図である。
的断面図である。
【符号の説明】 １ 圧力室 ２ 単結晶圧電体膜 ３ 振動板 ４ 少なくともノズル穴を有する部材 ５ ノズル穴 １１ 単結晶ＭｇＯ基板 １２ 圧力室用凹部 １３ Ｐｔ個別電極 １４ 単結晶ＰＺＴ膜 １５ Ｃｒ振動板 １６ 接着剤 １７ ノズル板 １８ ノズル穴 １９ インク供給路 ２０ 圧力室 ２１ 樹脂保護膜 ３１ 単結晶ＭｇＯ基板 ３２ 圧力室用凹部 ３３ Ｐｔ個別電極 ３４ 単結晶ＰＺＴ膜 ４１ 振動板 ４２ 第１隔壁形成部材 ４３ 圧力室 ４４ 第２隔壁形成部材 ４５ インク供給路 ４６ インク供給口 ４７ 第３隔壁形成部材 ４８ インク流路 ４９ ノズル板 ５０ ノズル穴 ５１ 薄膜圧電体 ５２ 個別電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 倉澤 正樹 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 富士通株式会社内 (72)発明者 岡本 圭史郎 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 富士通株式会社内 Ｆターム(参考） 2C057 AF34 AF93 AG37 AG43 AG44 AG45 AP02 AP14 AP31 AP32 AP53 AQ10 BA04 BA14
Claims (3)
- 【請求項１】 圧力室の少なくとも両側面に単結晶圧電
体膜からなるユニモルフ型薄膜圧電アクチュエータを配
置したことを特徴とするインクジェットヘッド。 - 【請求項２】 上記単結晶圧電体膜が、上記圧力室の少
なくとも両側面において分極方向が側面に対して直交し
ている単結晶圧電体膜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。 - 【請求項３】 単結晶ＭｇＯ基板の表面にエッチングに
より凹部を形成する工程、前記凹部の内壁に単結晶圧電
体膜をヘテロエピタキシャル成長させる工程、前記単結
晶圧電体膜を覆うように振動板を成膜する工程、少なく
ともノズル穴を有する部材を前記振動板に貼り合わせる
工程、及び、前記単結晶ＭｇＯ基板の少なくとも一部を
除去する工程を有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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000209231A JP4352161B2 (ja) | 2000-07-11 | 2000-07-11 | インクジェットヘッド及びインクジェットヘッドの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000209231A JP4352161B2 (ja) | 2000-07-11 | 2000-07-11 | インクジェットヘッド及びインクジェットヘッドの製造方法 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002019111A true JP2002019111A (ja) | 2002-01-23 |
| JP2002019111A5 JP2002019111A5 (ja) | 2006-03-23 |
| JP4352161B2 JP4352161B2 (ja) | 2009-10-28 |
Family
ID=18705672
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000209231A Expired - Fee Related JP4352161B2 (ja) | 2000-07-11 | 2000-07-11 | インクジェットヘッド及びインクジェットヘッドの製造方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4352161B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8004159B2 (en) | 2004-12-03 | 2011-08-23 | Fujifilm Corporation | Piezoelctric actuator, method of manufacturing same, and liquid ejection head |
| KR101069927B1 (ko) | 2009-02-25 | 2011-10-05 | 삼성전기주식회사 | 잉크젯 헤드 |
| JP2020026037A (ja) * | 2018-08-09 | 2020-02-20 | ブラザー工業株式会社 | 液体吐出ヘッド |
-
2000
- 2000-07-11 JP JP2000209231A patent/JP4352161B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8004159B2 (en) | 2004-12-03 | 2011-08-23 | Fujifilm Corporation | Piezoelctric actuator, method of manufacturing same, and liquid ejection head |
| KR101069927B1 (ko) | 2009-02-25 | 2011-10-05 | 삼성전기주식회사 | 잉크젯 헤드 |
| JP2020026037A (ja) * | 2018-08-09 | 2020-02-20 | ブラザー工業株式会社 | 液体吐出ヘッド |
| JP7095477B2 (ja) | 2018-08-09 | 2022-07-05 | ブラザー工業株式会社 | 液体吐出ヘッド |
| JP2022120171A (ja) * | 2018-08-09 | 2022-08-17 | ブラザー工業株式会社 | 液体吐出ヘッド |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4352161B2 (ja) | 2009-10-28 |
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