JPH11170505A

JPH11170505A - インクジェット式記録ヘッド

Info

Publication number: JPH11170505A
Application number: JP33547197A
Authority: JP
Inventors: Katsuto Shimada; 勝人島田
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1997-12-05
Filing date: 1997-12-05
Publication date: 1999-06-29

Abstract

(57)【要約】【課題】圧電体能動部の変位量の低下を抑え、且つ耐
久性を維持できるインクジェット式記録ヘッドを提供す
る。【解決手段】ノズル開口に連通する圧力発生室１２の
一部を構成して少なくとも上面が下電極６０として作用
する振動板と、該振動板の表面に形成された圧電体層７
０及び該圧電体層７０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
るインクジェット式記録ヘッドにおいて、前記圧力発生
室１２に対向する領域の略中央部に、前記圧電体能動部
３２０へ電圧を印加するためのリード電極１００と当該
圧電体能動部３２０との接続部となるコンタクト部（９
０ａ）を設けて、電流供給に対する抵抗を抑えることに
より、圧電体能動部３２０の変位量の低下を抑える。

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、このようなたわみモードの圧電振
動子を使用した記録ヘッドでは、一般には、各圧力発生
室に対応する圧電振動子は絶縁体層で覆われ、この絶縁
体層には各圧電振動子を駆動するための電圧を供給する
リード電極との接続部を形成するために窓（以下、コン
タクトホールという）が各圧力発生室に対応して設けら
れており、各圧電振動子とリード電極の接続部がコンタ
クトホール内に形成される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上電極
の面積に対して、コンタクトホールの面積を相対的に大
きく形成すると、耐久性が得られるものの、圧電体能動
部の変位量を稼ぐことができないという問題がある。こ
れは、駆動時のコンタクトホール部の電流密度が比較的
小さくてすむが、圧電体能動部の剛性が大きくなってし
まうからである。一方、上電極の面積に対して、コンタ
クトホールの面積を相対的に小さく形成すると、圧電体
能動部の変位量を稼ぐことはできるが、コンタクトホー
ルでの電流密度が大きくなり、コンタクトホールが破壊
されたり、過電流によるマイグレーションに起因して圧
電体層が絶縁破壊を起こし、耐久性に欠けるといる問題
がある。

【００１０】また、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やすい。なぜなら、成
膜技術で形成した圧電材料層は非常に薄いため、圧電振
動子を貼付したものに比較して剛性が低く、また、圧電
特性が低いからである。

【００１１】本発明はこのような事情に鑑み、圧電体能
動部の変位量の低下を抑え、且つ耐久性を維持できるイ
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】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の
一部を構成して少なくとも上面が下電極として作用する
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るインクジェット式記録
ヘッドにおいて、前記圧力発生室に対向する領域の略中
央部に、前記圧電体能動部へ電圧を印加するためのリー
ド電極と当該圧電体能動部との接続部となるコンタクト
部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、コンタクト部が略
中央部にあり、コンタクト部を介して電流供給に対する
抵抗が小さいので、応答速度の低下が小さく、また、コ
ンタクト部の数が一つであるので、変位量低下への影響
が少ない。

【００１４】本発明の第２の態様は、第１の態様におい
て、前記リード電極の下側には絶縁体層が設けられてい
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。

【００１５】かかる第２の態様では、リード電極と下層
との絶縁が、絶縁体層を介して行われる。

【００１６】本発明の第３の態様は、第１又は２の態様
において、前記コンタクト部からの前記リード電極が、
前記圧電体能動部の幅方向片側に引き出されていること
を特徴とするインクジェット式記録ヘッドにある。

【００１７】かかる第３の態様では、片側に引き出され
たリード電極を介して電流が供給される。

【００１８】本発明の第４の態様は、第１又は２の態様
において、前記圧電体能動部の幅方向の並び方向が長手
方向に直交する方向から傾斜しており、隣接する圧電体
能動部の前記コンタクト部からの前記リード電極が両者
の間の隔壁に対向する領域の長手方向に干渉しない位置
に引き出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、隣接する圧電体能
動部から引き出されるリード電極と干渉しないで両側に
リード電極を引き出すことができる。

【００２０】本発明の第５の態様は、第４の態様におい
て、前記リード電極が、前記圧電体能動部の幅方向両側
に引き出され且つそれぞれ長手方向の逆方向に延設され
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。

【００２１】かかる第５の態様では、隣接する圧電体能
動部から引き出されるリード電極と干渉することなく同
じ周壁上にリード電極を引き出すことができる。

【００２２】本発明の第６の態様は、第４の態様におい
て、前記リード電極が、前記圧電体能動部の幅方向片側
に引き出されており、隣接する前記圧電体能動部の間の
隔壁の一部に対向する領域には両側の前記圧電体能動部
からの前記リード電極が引き出されてそれぞれ長手方向
の逆方向に延設され、且つ他の隔壁に対向する領域には
前記リード電極が引き出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。

【００２３】かかる第６の態様では、リード電極が引き
出されていない隔壁に圧電体能動部を覆うキャップ部材
等を接着することができ、圧電体能動部の耐久性が向上
する。また、隔壁の剛性が向上される。

【００２４】本発明の第７の態様は、第６の態様におい
て、前記リード電極が引き出されていない前記隔壁に対
向する領域上には、前記絶縁体層が形成されていないこ
とを特徴とするインクジェット式記録ヘッドにある。

【００２５】かかる第７の態様では、リード電極が引き
出されていない隔壁に圧電体能動部を覆うキャップ部材
等を接着する場合、キャップ部材等との密着性が向上さ
れる。

【００２６】本発明の第８の態様は、第７の態様におい
て、前記リード電極が引き出されていない前記隔壁に対
向する領域上は、前記下電極膜が除去されていることを
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、リード電極が引き
出されていない隔壁に圧電体能動部を覆うキャップ部材
等を接着する場合、キャップ部材等との密着性がさらに
向上される。

【００２８】本発明の第９の態様は、第７の態様におい
て、前記リード電極は、前記圧電体能動部の長手方向外
側まで延設された後、前記リード電極が引き出されてい
ない前記隔壁に対向する領域方向に拡開された幅広部を
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。

【００２９】かかる第９の態様では、実装の際に、幅広
部を介して外部との接続をすることができ、各種実装方
法を用いることができる。

【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。

【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】

【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。

【００３３】（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。

【００３４】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。

【００３５】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０．１〜２μｍの弾性膜５０が形成
されている。

【００３６】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。

【００３７】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。

【００３８】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。

【００３９】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。

【００４０】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。

【００４１】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。

【００４２】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。

【００４３】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。

【００４４】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。

【００４５】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が、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、各圧力発
生室１２毎に圧力能動部が形成されていることになる。

【００４６】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。

【００４７】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。

【００４８】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。

【００４９】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。

【００５０】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。

【００５１】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。

【００５２】まず、図４（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。次に、図４（ｂ）に示
すように、各圧力発生室１２（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３５０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っている。

【００５３】なお、下電極除去部３５０は、下電極膜６
０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
電極除去部３５０は、必ずしも設ける必要はない。

【００５４】次いで、図４（ｃ）に示すように、下電極
膜６０を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。

【００５５】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２参照）。

【００５６】そして、絶縁体層９０の各圧電体能動部３
２０の略中央部に対応する部分の一部には、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ＡＦＣ（異方性導電膜）等の接続端子部
に延びるリード電極１００が形成されている。

【００５７】このような絶縁体層及びリード電極の形成
プロセスを図５に示す。

【００５８】まず、図５（ａ）に示すように、上電極膜
８０の周縁部、圧電体膜７０および下電極膜６０の側面
を覆うように絶縁体層９０を形成する。この絶縁体層９
０は、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。

【００５９】次に、図５（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
の略中央部に対応する部分にコンタクトホール９０ａを
形成する。

【００６０】次に、例えば、Ｃｒ−Ａｕなどの導電体を
全面に成膜した後、パターニングすることにより、リー
ド電極１００を形成する。

【００６１】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５（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。

【００６２】図６は、上述のように形成されたインクジ
ェット式記録ヘッドの平面図及び断面図である。

【００６３】図６（ａ）に示すように、圧電体膜７０お
よび上電極膜８０からなる圧電体能動部３２０は、圧力
発生室１２に対向する領域内に設けられ、上電極膜８０
上には、絶縁体層９０を介してリード電極１００が形成
されている。この上電極膜８０とリード電極１００と
は、図６（ｂ）に示すように、絶縁体層９０の圧電体能
動部３２０の略中央部に対応する領域に形成されたコン
タクトホール９０ａで接続されている。また、各圧力発
生室１２は、長手方向に直交する方向に沿って形成され
ており、各圧電体能動部３２０に対向するそれぞれのリ
ード電極１００は、本実施形態では、コンタクトホール
９０ａから同一幅方向周壁に対向する領域まで引き出さ
れ、その周壁上を同一方向に接続端子部まで延設されて
いる。

【００６４】このように、圧電体能動部３２０の略中央
部にコンタクトホール９０ａを設け、コンタクトホール
９０ａを介して電圧を印加することにより、電流供給に
対する抵抗が小さくなり、応答速度の低下が小さく、ま
た、コンタクトホール９０ａの数は１つですむため、変
位量低下への影響が少なく、インク重量及びインク噴射
速度の低下を抑制することができる。

【００６５】このようなインクジェット式記録ヘッドで
は、上述の一連の膜形成及び異方性エッチングで、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１
０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】そして、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）実施形態２の圧力発生室及
びリード電極の平面位置関係及び断面を図７に示す。

【００６８】図７（ａ）に示すように、本実施形態で
は、圧電体能動部３２０の幅方向のならび方向は、長手
方向に直交する方向から傾斜しており、隣接する圧電体
能動部３２０に対応する各リード電極１００を、それぞ
れ逆方向の幅方向片側の隔壁に引き出し、それそれ逆方
向にその隔壁上を延設した以外は、実施形態１と同様で
ある。

【００６９】すなわち、各圧力発生室１２間の１つおき
の隔壁１３Ａに対向する領域には、隣接する圧電体能動
部３２０のコンタクトホール９０ａから各リード電極１
００が干渉しないように引き出されている。したがっ
て、他の一つおきの隔壁１３Ｂに対向する領域には、リ
ード電極１００は引き出されていない。これにより、例
えば、圧電体能動部３２０を覆うキャップ部材等を、リ
ード電極１００が形成されていない隔壁１３Ｂに対向す
る領域に接着等により固定するようにして、流路形成基
板１０全体の剛性を上げることができる。また、圧電体
能動部３２０を密封する凹部を有するキャップ部材を用
い、圧電体能動部３２０を外気と遮断して、圧電体能動
部３２０等の膜表面を乾燥雰囲気に封入することによ
り、耐久性を向上することができる。

【００７０】なお、各圧電体能動部３２０に対応するリ
ード電極１００は、それぞれ両者間の隔壁に対向する領
域の長手方向に干渉しない位置に引き出されて、その隔
壁上を接続端子部まで延設されればよい。

【００７１】また、上述のリード電極１００が引き出さ
れていない隔壁に対向する領域上は、特に限定されない
が、本実施形態では、図７（ｂ）に示すように、絶縁体
層９０を除去した部材接着部３９０となっている。さら
に、上述のように、部材接着部３９０の下電極膜６０が
除去されているため、比較的膜剥離し易い下電極膜６０
上ではなく、弾性膜５０にキャップ部材等を直接固着す
ることができ、密封性を向上することができる。

【００７２】なお、絶縁体層除去部３９０は形成しなく
てもよく、また、圧力発生室１２は、本実施形態では、
長手方向に直交する方向から傾斜しているが、実施形態
１と同様に、長手方向に直交する方向に沿って形成され
てもよいことは言うまでもない。

【００７３】（実施形態３）実施形態３の圧力発生室及
びリード電極の平面位置関係を図８に示す。

【００７４】本実施形態は、図８に示すように、幅方向
一方の隔壁上では所定幅で延設され、圧力発生室１２の
外側まで延設された後、リード電極１００が形成されて
いない隔壁に対向する領域側に、隣接するリード電極１
００と干渉しない大きさに拡開された幅広部１１０を形
成するようにした以外は実施形態２と同様である。

【００７５】これにより、実装の際に幅広部１１０を介
して外部との接続を行うことができ、各種実装方法を実
行することができる。また、実装強度を向上することが
でき、特に、高密度になるほど効果的である。

【００７６】（実施形態４）実施形態４の圧力発生室及
びリード電極の平面位置関係を図９に示す。

【００７７】本実施形態は、図９に示すように、圧電体
能動部３２０の幅方向のならび方向が、長手方向に直交
する方向から傾斜しており、各リード電極１００Ａを圧
電体能動部３２０の幅方向両側の隔壁上にそれぞれ干渉
しないように引き出し、それぞれ長手方向の逆方向に延
設するようにした以外は実施形態１と同様である。

【００７８】したがって、リード電極１００は、二方向
の接続端子部に接続されるため、圧電体能動部３２０に
電流を容易に流すことができるいう効果を奏する。

【００７９】（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。

【００８０】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。

【００８１】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。

【００８２】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。

【００８３】このように構成した実施形態の分解斜視図
を図１０、その流路の断面を図１１にぞれぞれ示す。

【００８４】図示するように、本実施形態では、圧力発
生室１２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１２を
塞ぐ弾性膜２１５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２４１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形物を製造す
る。

【００８５】なお、流路形成基板２１０には、圧力発生
室１２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２２
３が形成され、共通インク室形成基板２３０には、イン
ク供給連通口２２１を介して各圧力発生室１２に連通す
る共通インク室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とノズル連通
口２２２とが形成され、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１２に連通するノ
ズル開口２１１が形成されている。

【００８６】なお、各部材を構成するセラミック材料
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、酸化ジルコニウム、アルミナ等が好適に用い
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。

【００８７】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、
絶縁体膜９０及びリード電極１００は、上述した実施形
態と同様に成膜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。

【００８８】また、勿論、共通インク室を流路形成基板
内に形成したタイプのインクジェット式記録ヘッドにも
同様に応用できる。

【００８９】また、以上説明した実施形態は、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及び基板を積層し
て圧力発生室を形成し、グリーンシートを貼付等により
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、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。

【００９０】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。

【００９１】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。

【００９２】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、圧電体
能動部の略中央部にコンタクトホールを設け、リード電
極を幅方向の隔壁上に延設するようにしたので、圧電体
能動部に十分な電圧が印加でき、インク吐出量及びイン
ク吐出速度の低下を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一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】本発明の実施形態１の薄膜製造工程を示す図で
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図で
ある。

【図６】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７】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及び断面図である。

【図８】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９】本発明の実施形態４に係るインクジェット式記
録ヘッドの要部を示す平面図である。

【図１０】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１３Ａ，１３Ｂ隔壁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３５０下電極除去部３９０部材接着部

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の一部
を構成して少なくとも上面が下電極として作用する振動
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るインクジェット式記録ヘッ
ドにおいて、前記圧力発生室に対向する領域の略中央部
に、前記圧電体能動部へ電圧を印加するためのリード電
極と当該圧電体能動部との接続部となるコンタクト部が
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、前記リード電極の下
側には絶縁体層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３】請求項１又は２において、前記コンタク
ト部からの前記リード電極が、前記圧電体能動部の幅方
向片側に引き出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４】請求項１又は２において、前記圧電体能
動部の幅方向の並び方向が長手方向に直交する方向から
傾斜しており、隣接する圧電体能動部の前記コンタクト
部からの前記リード電極が両者の間の隔壁に対向する領
域の長手方向に干渉しない位置に引き出されていること
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４において、前記リード電極が、
前記圧電体能動部の幅方向両側に引き出され且つそれぞ
れ長手方向の逆方向に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６】請求項４において、前記リード電極が、
前記圧電体能動部の幅方向片側に引き出されており、隣
接する前記圧電体能動部の間の隔壁の一部に対向する領
域には両側の前記圧電体能動部からの前記リード電極が
引き出されてそれぞれ長手方向の逆方向に延設され、且
つ他の隔壁に対向する領域には前記リード電極が引き出
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７】請求項６において、前記リード電極が引
き出されていない前記隔壁に対向する領域上には、前記
絶縁体層が形成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８】請求項７において、前記リード電極が引
き出されていない前記隔壁に対向する領域上は、前記下
電極膜が除去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７において、前記リード電極は、
前記圧電体能動部の長手方向外側まで延設された後、前
記リード電極が引き出されていない前記隔壁に対向する
領域方向に拡開された幅広部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。