JPH11300971A

JPH11300971A - 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: JPH11300971A
Application number: JP3887999A
Authority: JP
Inventors: Shiro Yazaki; 士郎矢崎
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1998-02-18
Filing date: 1999-02-17
Publication date: 1999-11-02
Anticipated expiration: 2019-02-17
Also published as: JP3610810B2

Abstract

(57)【要約】【課題】振動板の初期変形を排除し、振動板の変形量
の向上および振動板の耐久性の向上を図ったインクジェ
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膜７
０及び該圧電体膜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、前記振動板
は、前記圧力発生室１２内側の一部に凹部３２５を有す
ることにより、振動板の初期変形が抑えられる。

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、圧電振動子の軸方向に伸長、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薄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】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た薄膜技術およびリソグラフィ法による製造方法では、
薄膜のパターニング後に圧力発生室を形成するが、その
時点で振動板に初期変形が生じるので、いわゆる腕部に
応力が集中し、駆動の際の変位量が実質的に小さくな
り、振動板の耐久性が低下するという問題がある。ま
た、振動板が塑性変形し、さらなる変位効率の低下、及
び耐久性の低下の虞もある。

【０００８】また、駆動時の変位量を大きくするため
に、いわゆる腕部の下電極を除去する場合、腕部の下電
極を除去しない場合と比較して、初期変形量が２倍以上
もあるため、いわゆる腕部への応力の集中がさらに大き
くなり、上述した変位量の低下、変位効率の低下、及び
振動板の耐久性の低下の問題がさらに大きくなると共
に、振動板の塑性変形が発生する虞がさらに大きくな
る。

【０００９】本発明はこのような事情に鑑み、振動板の
初期変形を排除し、振動板の変形量の向上および振動板
の耐久性の向上を図った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。

【００１０】

【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、前記振動板は、前記圧力発生室内側の
一部に凹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。

【００１１】かかる第１の態様では、凹部により、前記
振動板の初期変形が抑えられ、圧電体能動部の駆動によ
る排除体積の向上および振動板の耐久性の向上を図るこ
とができる。

【００１２】本発明の第２の態様は、第１の態様におい
て、前記凹部は、前記圧電体能動部の前記上電極に対向
する部分に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２の態様では、凹部は、上電極に
対向する領域に設けられて、圧力発生室形成の際の振動
板に生じる初期変形を抑える。

【００１４】本発明の第３の態様は、第１又は２の態様
において、前記凹部は、前記圧電体層が形成されていな
い部分には設けら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。

【００１５】かかる第３の態様では、圧電体層が設けら
れていない領域での振動板の強度低下が防止される。

【００１６】本発明の第４の態様は、第１〜３の何れか
の態様において、前記凹部は、前記圧電体能動部の幅方
向略中央部に長手方向に亘って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。

【００１７】かかる第４の態様では、凹部は、圧力発生
室形成の際に、振動板が基板から受ける、主に、圧電体
能動部の幅方向の力を緩和する。

【００１８】本発明の第５の態様は、第１〜４の何れか
の態様において、前記凹部の幅は、前記圧電体能動部の
幅の０．５〜０．７倍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。

【００１９】かかる第５の態様では、振動板の耐久性を
低下させることなく、圧力発生室形成の際の振動板に生
じる初期変形を抑える。

【００２０】本発明の第６の態様は、第１〜５の何れか
の態様において、前記振動板が弾性膜とその上に設けら
れた下電極からなり、前記凹部の深さは、前記弾性膜の
厚さの０．５倍以上で、前記下電極の一部に到達するま
での範囲に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。

【００２１】かかる第６の態様では、効果的に圧力発生
室形成の際の振動板に生じる初期変形が抑えられる。

【００２２】本発明の第７の態様は、第１〜６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。

【００２３】かかる第７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。

【００２４】本発明の第８の態様は、第１〜７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。

【００２５】かかる第８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。

【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の両面には、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５０，５５が形成されている。また、流
路形成基板１０の一方の面には、弾性膜５５をパターニ
ングした後、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。

【００３０】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。

【００３１】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、後述するが、弾性膜５０の一部までエ
ッチングすることにより形成されている。なお、弾性膜
５０，５５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。

【００３２】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。

【００３３】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。

【００３４】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。

【００３５】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２
１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。

【００３６】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。

【００３７】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。

【００３８】一方、流路形成基板１０の圧力発生室１２
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毎に圧電体能動部が形成されていることに
なる。

【００３９】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。

【００４０】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、流路形成基板１０の両面に
二酸化シリコンからなる弾性膜５０，５５を一度に形成
する。また、本実施形態では、後述するように圧力発生
室１２を所定形状に形成するために、弾性膜５５を弾性
膜５０よりも厚く形成している。

【００４１】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。

【００４２】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。

【００４３】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。

【００４４】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。

【００４５】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３２
０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。なお、かか
る下電極膜除去部３５０は、下電極膜６０の厚さ方向の
一部をハーフエッチング等により除去することにより形
成してもよく、また、弾性膜５０の厚さ方向の一部まで
除去することにより形成してもよい。勿論、下電極膜除
去部３５０を全く設けなくてもよいことは言うまでもな
い。

【００４６】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。その際、本実
施形態では、振動板の圧力発生室１２側の圧電体能動部
３２０に対向する位置に、後述する凹部を形成してい
る。

【００４７】まず、図５（ａ）に示すように、圧力発生
室１２の形成位置に対応する部分の弾性膜５５をパター
ニングし、開口部５５ａ及び膜厚を相対的に薄くした段
差部５５ｂを形成する。この開口部５５ａは、後述する
凹部に対応する部分、本実施形態では、圧電体能動部３
２０に対向する部分に設けられ、また、段差部５５ｂ
は、開口部５５ａの周囲の圧力発生室１２に対応する部
分に設けられる。なお、この段差部５５ａは、ハーフエ
ッチング等により形成すればよい。

【００４８】次いで、図５（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
チングを行う。このエッチングにより、最初に開口部５
５ａの領域のシリコン単結晶基板が侵されて行くが、こ
れと共に周囲の段差部５５ｂも侵される。したがって、
段差部５５ｂは完全に除去され、段差部５５ｂに覆われ
ていた部分のシリコン単結晶基板が、遅れて侵されてい
く。その後、開口部５５ａの領域のシリコン単結晶基板
が完全に除去されるが、段差部５５ｂの領域のシリコン
単結晶基板が完全に除去されるまで、すなわち、圧力発
生室１２が形成されるまでエッチングを続行する。結果
的に、開口部５５ａの領域の弾性膜５０が侵され、凹部
３２５が形成される。

【００４９】このように形成される凹部３２５の深さ
は、段差部５５ｂの厚さによって調節することができ
る。すなわち、段差部５５ｂを厚く残すほど、凹部３２
５は深く形成されることになる。また、本実施形態で
は、弾性膜５５を上述のように弾性膜５０よりも厚く形
成しているので、凹部３２５の深さを下電極膜６０の一
部に到達する範囲で調節することができる。

【００５０】このように形成された凹部３２５と圧電体
能動部３２０及び圧力発生室１２との位置関係を図６に
示す。なお、図６の（ａ）は平面図、（ｂ）および
（ｃ）はそれぞれ、そのＢ−Ｂ’線断面図、Ｃ−Ｃ’線
断面図である。

【００５１】図示するように、本実施形態の凹部３２５
は、圧力発生室１２に対向する領域の弾性膜５０に、圧
電体能動部３２０の幅方向略中央部に長手方向に亘っ
て、圧電体能動部３２０の幅よりも狭い幅で形成されて
いる。また、凹部３２５の深さは、弾性膜５０の厚さの
０．５倍以上になるように形成されている。

【００５２】ここで、このように凹部３２５を形成した
ときの弾性膜５０及び下電極膜６０の変形について説明
する。図７は、弾性膜５０及び下電極膜６０の変形を模
式的に示した図である。

【００５３】図７（ａ）に示すように、圧電体膜７０お
よび上電極膜８０をパターニングした状態では、圧電体
膜７０及び下電極膜６０は収縮する方向の残留応力を有
し、また、弾性膜５０は伸張する方向の残留応力を有し
ている。ここで、従来通り圧力発生室１２を形成する
と、圧電体能動部３２０の曲げの中立面は下電極膜６０
の厚さの半分よりもかなり下側の下層部に位置するた
め、圧電体能動部３２０は、図７（ｂ）に示すように、
下に凸に変形し、大きな初期変形が生じる。

【００５４】これに対して、上述のように圧力発生室１
２を形成する際、振動板に凹部３２５を形成することに
より、曲げの中立面が上方、例えば、圧電体膜７０内に
移動するため、圧電体能動部３２０は、図７（ｃ）に示
すように、圧力発生室１２の略中央部での変形量が低減
され、全体の初期変位量を小さく抑えることができる。

【００５５】このような凹部３２５の大きさは、振動板
の初期変形を良好に低減するが、振動板の耐久性の低下
に大きく影響しないように設計する必要があり、深さ
は、弾性膜５０の膜厚の０．５倍以上で下電極膜６０の
一部に到達するまでの範囲、幅は、圧電体能動部３２０
の幅の０．５〜０．７倍の範囲であるのが好ましい。

【００５６】何れにしても、このような凹部３２５の設
計は、圧電体膜７０、下電極膜６０、及び弾性膜５０に
残留する内部応力、及び厚さ、並びに圧電体能動部３２
０の幅、圧力発生室１２の幅等に大きく依存するので、
これらを考慮して最適値を決定する必要がある。

【００５７】このように、本発明では、圧力発生室１２
の形成と同時に凹部３２５を形成することにより、圧電
体能動部３２０の曲げの中立面を上方に移動することが
でき、圧力発生室１２を形成する際に起こる初期変位量
を低減することができる。したがって、駆動時の排除体
積を向上することができる。

【００５８】以上の説明では、圧電体能動部３２０の形
成後に、圧力発生室１２を形成するようにしたが、実際
には、図２に示すように、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
し、さらに、絶縁体層９０の各圧電体能動部３２０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１００を
形成した後に、圧力発生室１２を形成するようにしても
よい。ここで、リード電極１００は、駆動信号を上電極
膜８０に確実に供給できる程度に可及的に狭い幅となる
ように形成するのが好ましい。

【００５９】なお、本実施形態では、コンタクトホール
９０ａは、圧力発生室１２の周壁に対向する位置に設け
られているが、圧電体能動部３２０を圧力発生室１２に
対向する領域内にパターニングし、圧力発生室１２に対
向する位置にコンタクトホール９０ａを設けてもよい。

【００６０】また、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。

【００６１】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。

【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】このように構成した実施形態の分解斜視図
を図８、その流路の断面を図９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。

【００６６】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。

【００６７】ここで、この実施形態においても、上述し
た実施形態と同様に、圧力発生室内側の振動板に凹部を
設けることにより、振動板の初期変形を抑えることがで
きる。

【００６８】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。

【００６９】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。

【００７０】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。

【００７１】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。

【００７２】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。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
１０は、そのインクジェット式記録の一例を示す概略図
である。

【００７３】図１０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を吐出するものとしている。

【００７４】そして、駆動モータ６の駆動力が図示しな
い複数の歯車及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。

【００７５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
圧力発生室内側の振動板に凹部を形成するようにしたの
で、振動板の初期変形が低減され、振動板の変位量を向
上することができる。また、振動板の腕部の応力集中が
抑えられ、耐久性が向上するという効果を奏する。

【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の圧力発生室及び凹部の製
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】振動板の変形を示す模式図である。

【図８】本発明の他の実施形態に係るインクジェット式
記録ヘッドの分解斜視図である。

【図９】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１０】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３２５凹部３５０下電極除去部

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、前記振動板は、前記圧力発生室内側の一部に凹部を有す
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２】請求項１において、前記凹部は、前記圧
電体能動部の前記上電極に対向する部分に設けられてい
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、前記凹部は、
前記圧電体層が形成されていない部分には設けられてい
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１〜３の何れかにおいて、前記凹
部は、前記圧電体能動部の幅方向略中央部に長手方向に
亘って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５】請求項１〜４の何れかにおいて、前記凹
部の幅は、前記圧電体能動部の幅の０．５〜０．７倍で
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６】請求項１〜５の何れかにおいて、前記振
動板が弾性膜とその上に設けられた下電極からなり、前
記凹部の深さは、前記弾性膜の厚さの０．５倍以上で、
前記下電極の一部に到達するまでの範囲にあることを特
徴とするインクジェット式記録ヘッド。
【請求項７】請求項１〜６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。
【請求項８】請求項１〜７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。