JP2000272125A - アクチュエータ装置及びその製造方法並びに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 - Google Patents
アクチュエータ装置及びその製造方法並びに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
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- B41J2/01—Ink jet
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- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 圧電体層の絶縁破壊を防止したアクチュエー
タ装置及びその製造方法並びに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】 下電極60の端部が圧電素子300の実
質的な駆動部となる圧電体能動部320の端部となって
おり、下電極60の端部の外側に絶縁層50の材料とは
異なる絶縁材料からなり且つ下電極60よりも実質的に
薄くない膜厚を有する第2の絶縁層65を設け、下電極
層60端部での圧電体層70の膜厚の低下を防止する。
タ装置及びその製造方法並びに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】 下電極60の端部が圧電素子300の実
質的な駆動部となる圧電体能動部320の端部となって
おり、下電極60の端部の外側に絶縁層50の材料とは
異なる絶縁材料からなり且つ下電極60よりも実質的に
薄くない膜厚を有する第2の絶縁層65を設け、下電極
層60端部での圧電体層70の膜厚の低下を防止する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、圧電材料層に電圧
を印加することにより変位させる圧電素子を具備するア
クチュエータ装置及びその製造方法に関し、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素子を形成
し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。
を印加することにより変位させる圧電素子を具備するア
クチュエータ装置及びその製造方法に関し、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素子を形成
し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。
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。
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。
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。
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。
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、圧電体能
動部を構成する圧電体層及び上電極は、できるだけ圧力
発生室外に出ないように形成することが望ましい。
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、圧電体能
動部を構成する圧電体層及び上電極は、できるだけ圧力
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、下電極をパターニングした後に、
圧電体層及び上電極を成膜及びパターニングして圧電素
子を形成すると共に、その一端部から圧電体層及び上電
極を周壁上まで延設した構造が提案されている。
圧電体層及び上電極を成膜及びパターニングして圧電素
子を形成すると共に、その一端部から圧電体層及び上電
極を周壁上まで延設した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、通常パターニングされた下電極上に、例え
ば、ゾル−ゲル法等の湿式法あるいはスパッタリング法
で圧電体層を成膜するため、下電極の端部近傍の圧電体
層が他の部分よりも薄く形成されてしまう。この状態で
電圧を印加すると、圧電体層の薄い部分で電界強度が大
きくなってしまい、絶縁破壊が発生してしまうという問
題がある。
構造では、通常パターニングされた下電極上に、例え
ば、ゾル−ゲル法等の湿式法あるいはスパッタリング法
で圧電体層を成膜するため、下電極の端部近傍の圧電体
層が他の部分よりも薄く形成されてしまう。この状態で
電圧を印加すると、圧電体層の薄い部分で電界強度が大
きくなってしまい、絶縁破壊が発生してしまうという問
題がある。
【0010】本発明は、このような事情に鑑み、圧電体
層の絶縁破壊を防止したアクチュエータ装置及びその製
造方法並びに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。
層の絶縁破壊を防止したアクチュエータ装置及びその製
造方法並びに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。
【0011】
【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、基板の一方面側に第1の絶縁層を介
して設けられた下電極、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る圧
電素子を具備するアクチュエータ装置において、前記下
電極の端部が前記圧電素子の実質的な駆動部となる圧電
体能動部の端部となっており、前記下電極の端部の外側
には、第2の絶縁層が設けられていることを特徴とする
アクチュエータ装置にある。
明の第1の態様は、基板の一方面側に第1の絶縁層を介
して設けられた下電極、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る圧
電素子を具備するアクチュエータ装置において、前記下
電極の端部が前記圧電素子の実質的な駆動部となる圧電
体能動部の端部となっており、前記下電極の端部の外側
には、第2の絶縁層が設けられていることを特徴とする
アクチュエータ装置にある。
【0012】かかる第1の態様では、下電極の端部近傍
の圧電体層の膜厚が薄くなることがなく、圧電体層の電
界集中による絶縁破壊が防止される。
の圧電体層の膜厚が薄くなることがなく、圧電体層の電
界集中による絶縁破壊が防止される。
【0013】本発明の第2の態様は、第1の態様におい
て、前記圧電素子が前記基板に形成された圧力発生室に
対応する領域に設けられると共に前記圧電体能動部の端
部が前記圧力発生室内の周壁より内側に位置することを
特徴とするアクチュエータ装置にある。
て、前記圧電素子が前記基板に形成された圧力発生室に
対応する領域に設けられると共に前記圧電体能動部の端
部が前記圧力発生室内の周壁より内側に位置することを
特徴とするアクチュエータ装置にある。
【0014】かかる第2の態様では、圧電体能動部の駆
動を妨げることがなく、圧電体層の絶縁破壊が防止され
る。
動を妨げることがなく、圧電体層の絶縁破壊が防止され
る。
【0015】本発明の第3の態様は、第1又は2の態様
において、前記第2の絶縁層が前記下電極と略同一の膜
厚を有することを特徴とするアクチュエータ装置にあ
る。
において、前記第2の絶縁層が前記下電極と略同一の膜
厚を有することを特徴とするアクチュエータ装置にあ
る。
【0016】かかる第3の態様では、下電極と第2の絶
縁層との段差が小さく、これらの上に膜厚が略均一の圧
電体層を形成することができる。
縁層との段差が小さく、これらの上に膜厚が略均一の圧
電体層を形成することができる。
【0017】本発明の第4の態様は、第1〜3の態様の
何れかにおいて、前記第2の絶縁層が前記第1の絶縁層
とは異なる絶縁材料からなることを特徴とするアクチュ
エータ装置にある。
何れかにおいて、前記第2の絶縁層が前記第1の絶縁層
とは異なる絶縁材料からなることを特徴とするアクチュ
エータ装置にある。
【0018】かかる第4の態様では、第2の絶縁層は、
絶縁材料の種類を問わず、機能を発揮する。
絶縁材料の種類を問わず、機能を発揮する。
【0019】本発明の第5の態様は、第1〜4の何れか
の態様において、前記圧電体層及び前記上電極が前記下
電極の端部の外側まで延設されていることを特徴とする
アクチュエータ装置にある。
の態様において、前記圧電体層及び前記上電極が前記下
電極の端部の外側まで延設されていることを特徴とする
アクチュエータ装置にある。
【0020】かかる第5の態様では、上電極と下電極と
が確実に絶縁され、下電極の端部近傍での圧電体層の絶
縁破壊を確実に防止できる。
が確実に絶縁され、下電極の端部近傍での圧電体層の絶
縁破壊を確実に防止できる。
【0021】本発明の第6の態様は、第1〜5の何れか
の態様において、前記下電極の端部の外側に設けられた
圧電体層のさらに外側には、前記下電極とは前記第2の
絶縁層を介して設けられ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いるこ
とを特徴とするアクチュエータ装置にある。
の態様において、前記下電極の端部の外側に設けられた
圧電体層のさらに外側には、前記下電極とは前記第2の
絶縁層を介して設けられ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いるこ
とを特徴とするアクチュエータ装置にある。
【0022】かかる第6の態様では、下電極と配線用下
電極とが第2の絶縁層によって確実に絶縁され、且つ容
易に配線を形成することができる。
電極とが第2の絶縁層によって確実に絶縁され、且つ容
易に配線を形成することができる。
【0023】本発明の第7の態様は、第1〜6の何れか
の態様において、前記下電極が複数の隣接する圧電素子
に亘って連続的に設けられていることを特徴とするアク
チュエータ装置にある。
の態様において、前記下電極が複数の隣接する圧電素子
に亘って連続的に設けられていることを特徴とするアク
チュエータ装置にある。
【0024】かかる第7の態様では、下電極の剛性が向
上され、耐久性が向上する。
上され、耐久性が向上する。
【0025】本発明の第8の態様は、第1〜6の何れか
の態様において、前記下電極が各圧電素子毎にパターニ
ングされていることを特徴とするアクチュエータ装置に
ある。
の態様において、前記下電極が各圧電素子毎にパターニ
ングされていることを特徴とするアクチュエータ装置に
ある。
【0026】かかる第8の態様では、圧電体能動部の駆
動による変位量が向上する。
動による変位量が向上する。
【0027】本発明の第9の態様は、第1〜8の何れか
の態様のアクチュエータ装置の前記基板がノズル開口に
連通する圧力発生室を画成する流路形成基板であり、該
流路形成基板の他方面側に、前記ノズル開口を有するノ
ズル形成基板が接合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。
の態様のアクチュエータ装置の前記基板がノズル開口に
連通する圧力発生室を画成する流路形成基板であり、該
流路形成基板の他方面側に、前記ノズル開口を有するノ
ズル形成基板が接合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。
【0028】かかる第9の態様では、圧電素子の駆動に
より、ノズル開口から良好なインク吐出を行うことので
きるインクジェット式記録ヘッドを実現することができ
る。
より、ノズル開口から良好なインク吐出を行うことので
きるインクジェット式記録ヘッドを実現することができ
る。
【0029】本発明の第10の態様は、第9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。
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。
【0030】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。
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。
【0031】本発明の第11の態様は、第9又は10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。
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。
【0032】かかる第11の態様では、ヘッドの耐久性
及び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。
及び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。
【0033】本発明の第12の態様は、基板上に第1の
絶縁層を介して下電極層、圧電体層及び上電極層を順次
積層して各層をパターニングし、前記下電極層、前記圧
電体層及び前記上電極層からなる圧電素子を形成するア
クチュエータ装置の製造方法において、前記下電極層を
形成すると共にパターニングして前記圧電素子の圧電体
能動部の端部となる領域に対応する位置に前記下電極層
を除去した下電極層除去部を形成する第1の工程と、前
記下電極層除去部に第2の絶縁層を形成する第2の工程
と、この上に前記圧電体層及び前記上電極層を形成する
と共にこれらをパターニングして前記圧電素子を形成す
る第3の工程とを有することを特徴とするアクチュエー
タ装置の製造方法にある。
絶縁層を介して下電極層、圧電体層及び上電極層を順次
積層して各層をパターニングし、前記下電極層、前記圧
電体層及び前記上電極層からなる圧電素子を形成するア
クチュエータ装置の製造方法において、前記下電極層を
形成すると共にパターニングして前記圧電素子の圧電体
能動部の端部となる領域に対応する位置に前記下電極層
を除去した下電極層除去部を形成する第1の工程と、前
記下電極層除去部に第2の絶縁層を形成する第2の工程
と、この上に前記圧電体層及び前記上電極層を形成する
と共にこれらをパターニングして前記圧電素子を形成す
る第3の工程とを有することを特徴とするアクチュエー
タ装置の製造方法にある。
【0034】かかる第12の態様では、第2の絶縁層に
より、下電極層の端部近傍で圧電体層の膜厚が薄くなる
のを抑えることができ、圧電体層の絶縁破壊が防止され
る。
より、下電極層の端部近傍で圧電体層の膜厚が薄くなる
のを抑えることができ、圧電体層の絶縁破壊が防止され
る。
【0035】本発明の第13の態様は、第12の態様に
おいて、前記第2の工程は、前記基板の全面に前記第2
の絶縁層を形成する工程と、前記下電極層上に形成され
た前記第2の絶縁層を除去する工程とを含むことを特徴
とするアクチュエータ装置の製造方法にある。
おいて、前記第2の工程は、前記基板の全面に前記第2
の絶縁層を形成する工程と、前記下電極層上に形成され
た前記第2の絶縁層を除去する工程とを含むことを特徴
とするアクチュエータ装置の製造方法にある。
【0036】かかる第13の態様では、下電極層の端部
に第2の絶縁層を比較的容易且つ確実に形成することが
できる。
に第2の絶縁層を比較的容易且つ確実に形成することが
できる。
【0037】本発明の第14の態様は、前記第2の絶縁
層が、前記第1の絶縁層とは異なる絶縁材料からなるこ
とを特徴とするアクチュエータ装置の製造方法にある。
層が、前記第1の絶縁層とは異なる絶縁材料からなるこ
とを特徴とするアクチュエータ装置の製造方法にある。
【0038】かかる第14の態様では、第2の絶縁層
は、絶縁材料の種類を問わず、機能を発揮する。
は、絶縁材料の種類を問わず、機能を発揮する。
【0039】
【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。
て詳細に説明する。
【0040】(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。
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。
【0041】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。
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。
【0042】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。
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。
【0043】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。
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。
【0044】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。
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。
【0045】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。
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。
【0046】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。
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。
【0047】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。
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。
【0048】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。
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。
【0049】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。
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。
【0050】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。
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。
【0051】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。
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。
【0052】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。
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。
【0053】また、本実施形態では、圧電体能動部32
0の端部の外側、すなわち下電極膜60の端部の外側に
連続的して、少なくとも下電極膜60と略同一の膜厚を
有する絶縁膜65が設けられており、この絶縁膜65上
を介して上電極膜80と外部配線とを接続するリード電
極100が設けられている。
0の端部の外側、すなわち下電極膜60の端部の外側に
連続的して、少なくとも下電極膜60と略同一の膜厚を
有する絶縁膜65が設けられており、この絶縁膜65上
を介して上電極膜80と外部配線とを接続するリード電
極100が設けられている。
【0054】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の長手方向の断面図であり、図
5は圧力発生室12の幅方向の断面図である。
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の長手方向の断面図であり、図
5は圧力発生室12の幅方向の断面図である。
【0055】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。
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。
【0056】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、イリジウム、酸化イリジウム又はこれ
らの合金等が好適である。これは、ゾル−ゲル法やスパ
ッタリング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600〜1000℃
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(PZ
T)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、イ
リジウム、酸化イリジウム又はこれらの合金等が好適で
ある。
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、イリジウム、酸化イリジウム又はこれ
らの合金等が好適である。これは、ゾル−ゲル法やスパ
ッタリング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600〜1000℃
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(PZ
T)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、イ
リジウム、酸化イリジウム又はこれらの合金等が好適で
ある。
【0057】次に、図4(c)に示すように、下電極膜
60を各圧力発生室12毎に所定の形状にパターニング
する。すなわち、圧力発生室12の長手方向一端部の周
壁に対向する領域の下電極膜60をパターニングして、
下電極膜60を完全に除去した下電極膜除去部61と
し、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。
60を各圧力発生室12毎に所定の形状にパターニング
する。すなわち、圧力発生室12の長手方向一端部の周
壁に対向する領域の下電極膜60をパターニングして、
下電極膜60を完全に除去した下電極膜除去部61と
し、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。
【0058】次に、図4(d)に示すように、下電極膜
除去部61に絶縁膜65を形成する。本実施形態では、
絶縁膜65を流路形成基板10の全面に形成後、下電極
膜60上の絶縁膜65を除去することにより、下電極膜
除去部61に絶縁膜65を形成した。この絶縁膜65と
しては、下電極膜60と同様の理由により、熱に強い無
機材料、例えば、酸化シリコン膜又は酸化ジルコニウム
等を用いることが好ましく、本実施形態では、酸化ジル
コニウムを用いた。また、この絶縁膜65の形成方法
は、特に限定されないが、例えば、スパッタリング法又
はCVD法等を用いることができる。なお、絶縁膜65
として酸化シリコンを用いる場合には、スピンオングラ
ス(SOG)法を用いてもよい。
除去部61に絶縁膜65を形成する。本実施形態では、
絶縁膜65を流路形成基板10の全面に形成後、下電極
膜60上の絶縁膜65を除去することにより、下電極膜
除去部61に絶縁膜65を形成した。この絶縁膜65と
しては、下電極膜60と同様の理由により、熱に強い無
機材料、例えば、酸化シリコン膜又は酸化ジルコニウム
等を用いることが好ましく、本実施形態では、酸化ジル
コニウムを用いた。また、この絶縁膜65の形成方法
は、特に限定されないが、例えば、スパッタリング法又
はCVD法等を用いることができる。なお、絶縁膜65
として酸化シリコンを用いる場合には、スピンオングラ
ス(SOG)法を用いてもよい。
【0059】次に、図4(e)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、スパッタリング法によっ
て形成してもよい。
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、スパッタリング法によっ
て形成してもよい。
【0060】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。
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。
【0061】次に、図4(f)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。
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。
【0062】その後、図5(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
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い、圧力発生
室12等を形成する。
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
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い、圧力発生
室12等を形成する。
【0063】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6に示す。
録ヘッドの要部平面及び断面を図6に示す。
【0064】図6に示すように、圧電体能動部320を
構成する圧電体膜70及び上電極膜80は基本的には各
圧力発生室12内にパターニングされている。一方、下
電極膜60は、並設された複数の隣接する圧電素子30
0に亘って連続的に設けられ、且つ圧力発生室12の長
手方向一端部側は、圧力発生室12に対応する領域の内
側でパターニングされている。また、圧電体能動部32
0を構成する下電極膜60の端部の外側は、下電極膜6
0が除去された下電極膜除去部61となっており、周壁
に対向する領域には下電極膜60が各圧電体能動部32
0毎に独立してパターニングされて各圧電体能動部32
0の配線として用いられる配線用下電極膜62が形成さ
れている。
構成する圧電体膜70及び上電極膜80は基本的には各
圧力発生室12内にパターニングされている。一方、下
電極膜60は、並設された複数の隣接する圧電素子30
0に亘って連続的に設けられ、且つ圧力発生室12の長
手方向一端部側は、圧力発生室12に対応する領域の内
側でパターニングされている。また、圧電体能動部32
0を構成する下電極膜60の端部の外側は、下電極膜6
0が除去された下電極膜除去部61となっており、周壁
に対向する領域には下電極膜60が各圧電体能動部32
0毎に独立してパターニングされて各圧電体能動部32
0の配線として用いられる配線用下電極膜62が形成さ
れている。
【0065】また、本実施形態では、圧電体能動部32
0の端部の外側、すなわち、下電極膜60の外側の下電
極膜除去部61には、絶縁材料からなる絶縁膜65が設
けられており、下電極膜60と配線用下電極膜61とが
確実に絶縁されている。また、圧電体膜70及び上電極
膜80はこの絶縁膜65上でパターニングされ、絶縁膜
65上を延設されるリード電極100によって、上電極
膜80と配線用下電極膜62とが接続されている。
0の端部の外側、すなわち、下電極膜60の外側の下電
極膜除去部61には、絶縁材料からなる絶縁膜65が設
けられており、下電極膜60と配線用下電極膜61とが
確実に絶縁されている。また、圧電体膜70及び上電極
膜80はこの絶縁膜65上でパターニングされ、絶縁膜
65上を延設されるリード電極100によって、上電極
膜80と配線用下電極膜62とが接続されている。
【0066】このように、本実施形態では、圧電体能動
部320の端部である下電極膜60の端部の外側に下電
極膜60の膜厚と略同一の膜厚の絶縁膜65を形成する
ようにした。詳しくは、下電極膜60の端部外側の下電
極膜除去部61に絶縁膜65を形成後、圧電体膜70及
び上電極膜80を成膜及びパターニングして圧電体能動
部320を形成するようにした。これにより、下電極膜
60の端部で圧電体膜70の膜厚が薄くなることがな
く、この部分での圧電体膜70の電界集中等による絶縁
破壊を防止することができる。
部320の端部である下電極膜60の端部の外側に下電
極膜60の膜厚と略同一の膜厚の絶縁膜65を形成する
ようにした。詳しくは、下電極膜60の端部外側の下電
極膜除去部61に絶縁膜65を形成後、圧電体膜70及
び上電極膜80を成膜及びパターニングして圧電体能動
部320を形成するようにした。これにより、下電極膜
60の端部で圧電体膜70の膜厚が薄くなることがな
く、この部分での圧電体膜70の電界集中等による絶縁
破壊を防止することができる。
【0067】なお、本実施形態では、圧電体膜70及び
上電極膜80を絶縁膜65上でパターニングするように
したが、勿論、配線用下電極膜62上まで延設するよう
にしてもよい。
上電極膜80を絶縁膜65上でパターニングするように
したが、勿論、配線用下電極膜62上まで延設するよう
にしてもよい。
【0068】また、本実施形態では、リード電極100
を介して上電極膜80と配線用下電極膜62とを接続す
るようにしたが、これに限定されず、例えば、圧電体膜
70及び上電極膜80を配線用下電極膜62上まで延設
して、上電極膜80と配線用下電極膜62とを直接接続
するようにしてもよい。また、例えば、配線用下電極膜
62を設けずに、上電極膜80上から周壁上にリード電
極100を延設して、リード電極100と外部配線とを
接続するようにしてもよいし、圧電体膜70及び上電極
膜80を延設し、その端部近傍で上電極膜80と外部配
線とを直接接続するようにしてもよい。
を介して上電極膜80と配線用下電極膜62とを接続す
るようにしたが、これに限定されず、例えば、圧電体膜
70及び上電極膜80を配線用下電極膜62上まで延設
して、上電極膜80と配線用下電極膜62とを直接接続
するようにしてもよい。また、例えば、配線用下電極膜
62を設けずに、上電極膜80上から周壁上にリード電
極100を延設して、リード電極100と外部配線とを
接続するようにしてもよいし、圧電体膜70及び上電極
膜80を延設し、その端部近傍で上電極膜80と外部配
線とを直接接続するようにしてもよい。
【0069】さらに、本実施形態では、下電極膜60を
複数の隣接する圧電素子300に亘って連続的に設ける
ようにしたが、これに限定されず、例えば、各圧電素子
300毎にパターニングして、圧力発生室12のリード
電極100の引き出し側とは反対側から外部へ引き出す
ようにしてもよい。この場合、図7(a)に示すよう
に、各圧力発生室12から引き出された下電極膜60を
周壁上で連結して共通電極としてもよいし、または、図
7(b)に示すように、各圧電素子300毎に設けられ
た配線用下電極膜62を連結して共通電極として、下電
極膜60を各圧電素子300の個別電極としてもよい。
複数の隣接する圧電素子300に亘って連続的に設ける
ようにしたが、これに限定されず、例えば、各圧電素子
300毎にパターニングして、圧力発生室12のリード
電極100の引き出し側とは反対側から外部へ引き出す
ようにしてもよい。この場合、図7(a)に示すよう
に、各圧力発生室12から引き出された下電極膜60を
周壁上で連結して共通電極としてもよいし、または、図
7(b)に示すように、各圧電素子300毎に設けられ
た配線用下電極膜62を連結して共通電極として、下電
極膜60を各圧電素子300の個別電極としてもよい。
【0070】また、このように下電極膜60を各圧電素
子300毎にパターニングした場合には、圧電体膜70
を下電極膜60よりも広い幅で形成し、下電極膜60の
幅方向両端の側面を圧電体膜70で覆うようにしてもよ
い。
子300毎にパターニングした場合には、圧電体膜70
を下電極膜60よりも広い幅で形成し、下電極膜60の
幅方向両端の側面を圧電体膜70で覆うようにしてもよ
い。
【0071】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によ
り、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3
0、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。
発生室12等の一連の膜形成及び異方性エッチングによ
り、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3
0、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。
【0072】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。
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。
【0073】(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。
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。
【0074】例えば、上述した封止板20の他、共通イ
ンク室形成基板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。
ンク室形成基板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。
【0075】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。
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。
【0076】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
ズル形成基板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,共通インク室形成基板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。
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
ズル形成基板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,共通インク室形成基板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。
【0077】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。
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。
【0078】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。
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。
【0079】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。
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。
【0080】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。
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。
【0081】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装置の一例を示す概略図
である。
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装置の一例を示す概略図
である。
【0082】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及びカラーインク組成物
を吐出するものとしている。
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。
【0083】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。
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。
【0084】
【発明の効果】以上説明したように本発明では、圧電体
能動部の端部である下電極膜の端部に絶縁材料からなる
絶縁膜を形成し、その後、圧電体膜及び上電極膜を成膜
及びパターニングして圧電体膜を形成するようにしたの
で、下電極膜60の端部の圧電体膜の膜厚が薄くなるこ
とがなく、この部分の電界集中等による圧電体膜の絶縁
破壊を防止することができる。これにより、耐久性及び
信頼性を向上したインクジェット式記録ヘッドを実現す
ることができるという効果を奏する。
能動部の端部である下電極膜の端部に絶縁材料からなる
絶縁膜を形成し、その後、圧電体膜及び上電極膜を成膜
及びパターニングして圧電体膜を形成するようにしたの
で、下電極膜60の端部の圧電体膜の膜厚が薄くなるこ
とがなく、この部分の電界集中等による圧電体膜の絶縁
破壊を防止することができる。これにより、耐久性及び
信頼性を向上したインクジェット式記録ヘッドを実現す
ることができるという効果を奏する。
【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。
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。
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。
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。
録ヘッドの変形例を示す平面図である。
【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。
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。
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。
記録装置の概略図である。
12 圧力発生室 50 弾性膜 60 下電極膜 61 下電極膜除去部 62 配線用下電極膜 65 絶縁膜 70 圧電体膜 80 上電極膜 300 圧電素子 320 圧電体能動部
Claims (14)
- 【請求項1】 基板の一方面側に第1の絶縁層を介して
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る圧電素
子を具備するアクチュエータ装置において、 前記下電極の端部が前記圧電素子の実質的な駆動部とな
る圧電体能動部の端部となっており、前記下電極の端部
の外側には、第2の絶縁層が設けられていることを特徴
とするアクチュエータ装置。 - 【請求項2】 請求項1において、前記圧電素子が前記
基板に形成された圧力発生室に対応する領域に設けられ
ると共に前記圧電体能動部の端部が前記圧力発生室内の
周壁より内側に位置することを特徴とするアクチュエー
タ装置。 - 【請求項3】 請求項1又は2において、前記第2の絶
縁層が前記下電極と略同一の膜厚を有することを特徴と
するアクチュエータ装置。 - 【請求項4】 請求項1〜3の何れかにおいて、前記第
2の絶縁層が前記第1の絶縁層とは異なる絶縁材料から
なることを特徴とするアクチュエータ装置。 - 【請求項5】 請求項1〜4の何れかにおいて、前記圧
電体層及び前記上電極が前記下電極の端部の外側まで延
設されていることを特徴とするアクチュエータ措置。 - 【請求項6】 請求項1〜5の何れかにおいて、前記下
電極の端部の外側に設けられた圧電体層のさらに外側に
は、前記下電極とは前記第2の絶縁層を介して設けられ
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いることを特徴とするアクチュ
エータ装置。 - 【請求項7】 請求項1〜6の何れかにおいて、前記下
電極が複数の隣接する圧電素子に亘って連続的に設けら
れていることを特徴とするアクチュエータ装置。 - 【請求項8】 請求項1〜6の何れかにおいて、前記下
電極が各圧電素子毎にパターニングされていることを特
徴とするアクチュエータ装置。 - 【請求項9】 請求項1〜8の何れかのアクチュエータ
装置の前記基板がノズル開口に連通する圧力発生室を画
成する流路形成基板であり、該流路形成基板の他方面側
に、前記ノズル開口を有するノズル形成基板が接合され
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9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9又は10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。 - 【請求項12】 基板上に絶縁層を介して下電極層、圧
電体層及び上電極層を順次積層して各層をパターニング
し、前記下電極層、前記圧電体層及び前記上電極層から
なる圧電素子を形成するアクチュエータ装置の製造方法
において、 前記下電極層を形成すると共にパターニングして前記圧
電素子の圧電体能動部の端部となる領域に対応する位置
に前記下電極層を除去した下電極層除去部を形成する第
1の工程と、前記下電極層除去部に第2の絶縁層を形成
する第2の工程と、この上に前記圧電体層及び前記上電
極層を形成すると共にこれらをパターニングして前記圧
電素子を形成する第3の工程とを有することを特徴とす
るアクチュエータ装置の製造方法。 - 【請求項13】 請求項12において、前記第2の工程
は、前記基板の全面に前記第2の絶縁層を形成する工程
と、前記下電極層上に形成された前記第2の絶縁層を除
去する工程とを含むことを特徴とするアクチュエータ装
置の製造方法。 - 【請求項14】 請求項12又は13において、前記第
2の絶縁層が前記第1の絶縁層とは異なる絶縁材料から
なることを特徴とするアクチュエータ装置の製造方法。
Priority Applications (9)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7993499A JP2000272125A (ja) | 1999-03-24 | 1999-03-24 | アクチュエータ装置及びその製造方法並びに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 |
US09/326,699 US6336717B1 (en) | 1998-06-08 | 1999-06-07 | Ink jet recording head and ink jet recording apparatus |
AT99110876T ATE303250T1 (de) | 1998-06-08 | 1999-06-07 | Tintenstrahlaufzeichnungskopf und tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung |
DE69926948T DE69926948T2 (de) | 1998-06-08 | 1999-06-07 | Tintenstrahlaufzeichnungskopf und Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung |
EP99110876A EP0963846B1 (en) | 1998-06-08 | 1999-06-07 | Ink jet recording head and ink jet recording apparatus |
US09/361,982 US6502928B1 (en) | 1998-07-29 | 1999-07-28 | Ink jet recording head and ink jet recording apparatus comprising the same |
AT99114856T ATE298668T1 (de) | 1998-07-29 | 1999-07-29 | Tintenstrahlaufzeichnungskopf und diesen kopf tragende tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung |
EP99114856A EP0976560B1 (en) | 1998-07-29 | 1999-07-29 | Ink jet recording head and ink jet recording apparatus comprising the same |
DE69925960T DE69925960T2 (de) | 1998-07-29 | 1999-07-29 | Tintenstrahlaufzeichnungskopf und diesen Kopf tragende Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7993499A JP2000272125A (ja) | 1999-03-24 | 1999-03-24 | アクチュエータ装置及びその製造方法並びに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 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000272125A true JP2000272125A (ja) | 2000-10-03 |
Family
ID=13704159
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7993499A Pending JP2000272125A (ja) | 1998-06-08 | 1999-03-24 | アクチュエータ装置及びその製造方法並びに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 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2000272125A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6764167B2 (en) | 2000-10-16 | 2004-07-20 | Seiko Epson Corporation | Ink-jet recording head inkjet recording apparatus |
US6869170B2 (en) | 2000-10-16 | 2005-03-22 | Seiko Epson Corporation | Ink-jet recording head having a vibration plate prevented from being damaged and ink-jet recording apparatus for using the same |
JP2012011615A (ja) * | 2010-06-30 | 2012-01-19 | Seiko Epson Corp | 液体噴射ヘッド、液体噴射ヘッドユニット及び液体噴射装置 |
-
1999
- 1999-03-24 JP JP7993499A patent/JP2000272125A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6764167B2 (en) | 2000-10-16 | 2004-07-20 | Seiko Epson Corporation | Ink-jet recording head inkjet recording apparatus |
US6869170B2 (en) | 2000-10-16 | 2005-03-22 | Seiko Epson Corporation | Ink-jet recording head having a vibration plate prevented from being damaged and ink-jet recording apparatus for using the same |
JP2012011615A (ja) * | 2010-06-30 | 2012-01-19 | Seiko Epson Corp | 液体噴射ヘッド、液体噴射ヘッドユニット及び液体噴射装置 |
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