JP2005289017A - インクジェットヘッド及びそれを備えたインクジェット式記録装置、並びにインクジェットヘッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】能動部の変位量を向上させるとともに上部電極の配線部の抵抗を下げ得るインクジェットヘッドを提供する。
【解決手段】インクジェットヘッド４１は、圧力室８が形成された圧力室部材７と、下面の一部が圧力室８に臨むように設けられた振動層６と、圧力室８内のインクに圧力を付与する圧電素子１４とを備えている。圧電素子１４は、下部電極５と圧電体層４と結晶配向制御層３と上部電極１３とが順に積層されてなる。上部電極１３は、圧力室８に対応する位置に設けられた能動部１３ａと、能動部１３ａに接続された配線部１３ｂとを有する。上部電極１３は、結晶配向制御層３上に設けられた第１の電極層２と、第１の電極層２上に設けられ且つヤング率が第１の電極層２よりも小さい第２の電極層１２との２層からなる。
【選択図】図３

Description

本発明は、圧電効果を利用して記録を行うインクジェットヘッド及びそのインクジェットヘッドを印字手段として備えたインクジェット式記録装置、並びにインクジェットヘッドの製造方法に関するものである。

従来から、圧電素子の圧電効果を利用して記録を行うインクジェットヘッドが知られている（例えば特許文献１を参照）。このインクジェットヘッドは、例えば以下のように構成されている。すなわち、図５（ｆ）に示すように、インクジェットヘッドは、ノズル１２１が形成されたノズルプレート１０２と加圧室１１０が形成された加圧室基板１０１と振動板層１０５と下地層１０６と下部電極１７１とチタン層１０８該チタン層１０８によって結晶配向性を制御される圧電体層１０９と上部電極１７２とが積層されてなる。下部電極１７１、チタン層１０８、圧電体層１０９及び上部電極１７２が圧電素子を構成している。そして、上部電極１７２と下部電極１７１との間に交流電圧を印加すると、圧電体層１０９に撓み振動が発生して振動板層１０５が変位する。それから、その変位により加圧室１１０内のインクに圧力が付与されて、ノズル１２１からインクが記録媒体に対して吐出される。

このインクジェットヘッドの製造方法は、図５（ａ）に示すように、加圧室基板１０１に振動板層１０５及び下地層１０６を成膜し、それから、図５（ｂ）に示すように、下地層１０６上に下部電極１７１を成膜する。次に、図５（ｃ）に示すように、下部電極１７１上にチタン層１０８を成膜した後、図５（ｄ）に示すように、チタン層１０８上に圧電体層１０９及び上部電極１７２を成膜する。なお、圧電体層１０９はゾル・ゲル法で成膜する。次に、図５（ｅ）に示すように、上部電極１７２上にレジストをスピンコートし、加圧室１１０を形成する位置に合わせて露光・現像してパターニングする。そして、残ったレジストをマスクとして上部電極１７２、圧電体層１０９、チタン層１０８及び下部電極１７１をエッチングして、加圧室１１０を形成する位置に対応するように圧電素子を分離する。続いて、図５（ｆ）に示すように、加圧室１１０を形成する位置に合わせてエッチングマスクを施し、加圧室基板１０１を所定の深さまでドライエッチングして加圧室１１０を形成する。なお、加圧室基板１０１におけるエッチングされずに残った部分は側壁となる。

しかしながら、この製造プロセスでは、振動板層１０５の形成後に圧電体層１０９を高温で形成するので、振動板層１０５の構成材料や形成条件が制限を受ける。そのため、圧電素子全体の応力の調整が困難となり、その結果、変位バラツキが生じ、印字品質が低下する。

そこで、圧電素子全体の応力調整を容易にする方法として、特許文献２に示すように、圧電体層を高温で形成し、その後、振動層を形成することにより、振動層の構成材料や形成条件の制約を少なくし、圧電素子全体の応力を調整するものが開示されている。すなわち、まず、図６（ａ）に示すように、基板２００の一方の面上に、貴金属からなる上部電極２０１、結晶配向制御層（初期層）２０２、圧電体層２０３、下部電極２０４及び振動層２０５を順に成膜する。この結晶配向制御層２０２は、圧電体層２０３の結晶配向性を制御するものである。次に、図６（ｂ）に示すように、振動層２０５上に圧力室部材２０６を接合する。この圧力室部材２０６は、各圧力室２０７を互いに隔てるための隔壁２０８と、ノズル２０９が形成されたノズル板２１０とからなる。圧力室部材２０６を接合後、基板２００をエッチング法で除去する。次に、図６（ｃ）に示すように、上部電極２０１を所定の形状になるようにドライエッチング法でパターニングする。最後に、結晶配向制御層２０２及び圧電体層２０３を、上部電極２０１と同じ形状になるようにウェットエッチング法でパターニングする。

図７は、このインクジェットヘッドの要部を拡大した図である。図７のインクジェットヘッドには２ピンだけ示されているが、実際には４００ピン配置されている。上部電極２０１は、各圧力室２０７に対応する位置に設けられた能動部２１１と、一端が能動部２１１に接続された配線部２１２と、配線部２１２の他端に接続され且つ能動部２１１に電圧を印加するための電圧印加パッド部２１３とを有する。そして、電圧印加パッド部２１３と下部電極２０４（共通電極）との間に交流電圧を印加すると、圧電体層２０３に撓み振動が発生して振動層２０５が変位する。それから、その変位により圧力室２０７内のインクに圧力が付与されて、ノズル２０９からインクが記録媒体に対して吐出される。

このインクジェットヘッドでは、上部電極２０１が貴金属からなるため、圧電体層２０３を高温で形成できる。また、圧電体層２０３の形成後に振動層２０５を形成するため、振動層２０５の構成材料や形成条件の制約が少なくなり、圧電素子全体の応力調整が容易になる。
特開２００１-８８２９４号公報 特開２００１-１１３７１２号公報 特開２００１-８８３０１号公報

ところで、近年、インクジェットヘッドに対しては、高精細の印字や印画を高速度で印刷することが要請されている。その要請に応えるためには、１ピンのサイズを小さくする必要があり、さらにそのような小サイズのピンでインクを吐出するためには、振動層を大きく振動させて圧電素子の変位量を増加させる必要がある。

しかしながら、上記特許文献２で示す方法では、上部電極にヤング率が大きいＩｒ、Ｐｔ、Ｒｕなどの貴金属を用いているため、圧電素子の変位を妨げる要因となっている。

このような構成において圧電素子の変位量を向上させるためには、ヤング率が大きい上部電極を薄くすることが考えられる。しかしながら、上部電極を薄くすると、今度は配線部の抵抗が大きくなってしまう。一般に、抵抗とコンデンサーが直列に接続されてなる回路に交流電圧を印加した場合、入力の変化に対する出力の応答時間は、抵抗の抵抗値Ｒとコンデンサーの静電容量Ｃとの積に比例する。ここで、上記インクジェットヘッドは、配線部が抵抗として、能動部がコンデンサーとして働き、それらが直列に接続されてなるものと考えられる。よって、圧電素子の変位量を向上させるため上部電極を薄くしたことにより配線部の抵抗が大きくなると、電圧印加パッドから電圧を印加した際、コンデンサー、すなわち、能動部の充電に時間がかかる。そのため、インク吐出の応答に遅れが生じ、インクの着弾位置にずれが発生する。

そこで、配線部の抵抗を下げるため、該配線部の幅を大きくすることが考えられる。しかしながら、配線部の面積が大きくなると、配線部の静電容量が大きくなり、上述と同様に、インク吐出の応答に遅れが生じ、インクの着弾位置にずれが発生する。

さらに、圧電素子の変位量を向上させる方法として、例えば特許文献３には、圧電体層の優先配向方位との関連において上部電極又は下部電極の応力状態を設定するものが示されている。しかしながら、この方法では、上部電極又は下部電極に応力を与えるため熱アニール処理、酸化処理又は窒化処理がなされる必要があり、それゆえに、応力の制御が非常に困難である。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、インクジェットヘッドにおいて、個別電極の配線部の抵抗を増加させることなく、圧電素子の変位量を向上させる技術を提供することにある。

上記の課題を解決するため、本発明のインクジェットヘッドでは、個別電極を２層構造とした。すなわち、結晶配向制御層上に形成され且つヤング率が大きい（すなわち、剛性が大きい）第１の電極層を薄くして、さらに、その第１の電極層上に、圧電素子の変位を妨げないようなヤング率が低い（すなわち、剛性が小さい）第２の電極層を形成して、個別電極全体の層厚を確保した。このようなインクジェットヘッドによれば、圧電素子における能動部に対応する部分の変位量を向上させつつ、個別電極の配線部の抵抗が大きくなることを防ぐことができる。そのため、インクの着弾位置にずれが発生しないインクジェットヘッドを提供できる。

第１の発明では、個別電極、圧電体層及び共通電極を有し且つ該個別電極、該圧電体層及び該共通電極とが順に積層されてなる圧電素子と、該圧電素子の上記共通電極側の面に設けられた振動層と、該振動層の上記圧電素子とは反対側の面に接合され且つインクを収容する圧力室と該圧力室に連通するノズルとが形成された圧力室部材とを備え、上記個別電極が、上記圧力室に対応する位置に設けられた能動部と該能動部に接続された配線部とを有し、上記圧電体層の圧電効果により上記振動層を層厚方向に変位させて上記圧力室内のインクを上記ノズルから吐出させるインクジェットヘッドであって、上記個別電極は、上記結晶配向制御層上に設けられた第１の電極層と該第１の電極層上に設けられ且つヤング率が上記第１の電極層よりも小さい第２の電極層とからなることを特徴とするものである。

このような構成によれば、圧電素子における能動部に対応する部分の変位量を向上させるためヤング率が大きい第１の電極層を薄くしても、第１の電極層上にヤング率が第１の電極層よりも小さい第２の電極層が設けられているため、個別電極の配線部の抵抗が大きくなることを防ぐことができる。すなわち、第２の電極層のヤング率が第１の電極層よりも小さいため、圧電素子における能動部に対応する部分の変位を妨げることなく個別電極全体の層厚を確保することができ、その結果、個別電極の配線部の抵抗が大きくなることを防ぐことができる。

第２の発明では、上記第１の発明において、上記第１の電極層が貴金属からなることを特徴とするものである。

これにより、第１の電極層は結晶配向制御層及び圧電体層の各層をスパッタ法で成膜するときの成膜温度に十分に耐えることができる。

また、第１の電極層を、電極として適切な材料である貴金属により構成することができる。

第３の発明では、上記第１の発明において、上記第１の電極層の厚みが５００Å以上３０００Å以下であることを特徴とするものである。

ところで、第１の電極層の厚みが５００Å未満であるときは、個別電極の配線部の抵抗が大きくなり、インク吐出の応答に遅れが生じる一因となる。また、第１の電極層の厚みが３０００Åよりも大きいときは、第１の電極層の剛性が大きくなる。そのため、圧電素子における能動部に対応する部分の変位量が低下し、インクジェットヘッドの吐出性能が低下する。

ここで、本発明によれば、第１の電極層の厚みが５００Å以上３０００Å以下であるため、圧電素子における能動部に対応する部分の変位量を十分に確保しながら、個別電極の配線部の抵抗が大きくなることを確実に防ぐことができる。

第４の発明では、上記第１の発明において、上記第２の電極層のヤング率が０よりも大きく１２０Ｇｐａ以下であることを特徴とするものである。

これにより、圧電素子における能動部の変位を妨げることなく、個別電極の配線部の抵抗を小さくすることができる。

第５の発明に係るインクジェット式記録装置は、上記第１〜４のいずれか１つに記載の発明に係るインクジェットヘッドと、上記インクジェットヘッドと記録媒体とを相対移動させる移動手段とを備えたことを特徴とするものである。

このインクジェット式記録装置によれば、高精細の印字や印画を高速度で印刷することができる。

第６の発明に係るインクジェットヘッドの製造方法は、基板の一方の面上に第１の電極層を成膜する工程と、上記第１の電極層上に圧電体層を成膜する工程と、上記圧電体層上に共通電極を成膜する工程と、上記共通電極上に振動層を成膜する工程と、上記振動層上に、インクを収容する圧力室と該圧力室に連通するノズルとが形成された圧力室部材を接合する工程と、上記基板をエッチング除去する工程と、上記第１の電極層上にヤング率が該第１の電極層よりも小さい第２の電極層を成膜する工程と、上記第１及び第２の電極層をパターニングして、上記圧力室に対応する位置に設けられた能動部と該能動部に接続された配線部とを有する、該第１及び第２の電極層からなる個別電極を形成する工程と、上記圧電体層をパターニングする工程とを備えたことを特徴とするものである。

第７の発明に係るインクジェットヘッドの製造方法は、基板の一方の面上に第１の電極層を成膜する工程と、上記第１の電極層上に結晶配向制御層を成膜する工程と、上記結晶配向制御層上に圧電体層を成膜する工程と、上記圧電体層上に共通電極を成膜する工程と、上記共通電極上に振動層を成膜する工程と、上記振動層上に、インクを収容する圧力室と該圧力室に連通するノズルとが形成された圧力室部材を接合する工程と、上記基板をエッチング除去する工程と、上記第１の電極層上にヤング率が該第１の電極層よりも小さい第２の電極層を成膜する工程と、上記第１及び第２の電極層をパターニングして、上記圧力室に対応する位置に設けられた能動部と該能動部に接続された配線部とを有する、該第１及び第２の電極層からなる個別電極を形成する工程と、上記結晶配向制御層及び上記圧電体層をパターニングする工程とを備えたことを特徴とするものである。

これらにより、第１の電極層上にヤング率が第１の電極層よりも小さい第２の電極層を成膜するため、圧電素子における能動部に対応する部分の変位を妨げることなく個別電極全体の層厚を確保することができ、個別電極の配線部の抵抗が小さいインクジェットヘッドを製造できる。

以上説明したように、本発明によれば、圧電素子の個別電極を第１の電極層とヤング率が第１の電極層よりも小さい第２の電極層とで構成しているので、圧電素子における能動部に対応する部分の変位量を向上させつつ、個別電極の配線部の抵抗を小さくすることができる。以上により、変位特性が良好で且つインクの着弾位置にずれが発生しないインクジェットヘッドを提供できる。さらに、高精細の印字や印画を高速度で印刷できるインクジェットヘッド式記録装置を提供できる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は本実施形態に係るインクジェット式記録装置４０の主要な構成を示す図である。本発明の実施形態に係るインクジェット式記録装置４０はインクジェットヘッド４１を備えていて、このインクジェットヘッド４１のインク吐出口１０（図２を参照）からインク滴を記録用紙などの記録媒体４２に対して吐出させ該記録媒体４２上にインク滴を着弾させ記録を行うものである。インクジェットヘッド４１はキャリッジ４４に搭載されていて、そのキャリッジ４４が記録媒体４２の幅方向（以下、主走査方向Ｘという）に延びているキャリッジ軸４３に沿って往復移動するのに伴い主走査方向Ｘに往復移動する。インクジェット式記録装置４０は、記録媒体４２を主走査方向Ｘと略垂直な副走査方向Ｙに移動させる、上下３つずつのローラ４５,４５,…を備えている。これらのローラ４５,４５,…は、キャリッジ４４が主走査方向Ｘに一走査分だけ移動するごとに、記録媒体４２を副走査方向Ｙに所定量だけ搬送するように構成されている。なお、本発明に係る移動手段は、キャリッジ軸４３、キャリッジ４４及びローラ４５に対応する。

図２はインクジェットヘッド４１の断面図を示す。図３はインクジェットヘッド４１の斜視図を示す。図２及び図３に示すように、インクジェットヘッド４１は、複数のインク吐出口（ノズル）１０,１０,…と各インク吐出口１０にそれぞれ連通する複数の圧力室８,８,…とが形成された圧力室部材７と、下面の一部が複数の圧力室８，８，…に臨むように設けられた振動層６と、振動層６上に設けられ且つ各圧力室８内のインクにそれぞれ圧力を付与する圧電素子１４とを備えている。圧力室部材７は、複数の圧力室８,８,…を互いに隔てるための隔壁９と、複数のインク吐出口１０,１０,…が形成されたノズル板１１とを有している。圧電素子１４は、下部電極（共通電極）５と圧電体層４と結晶配向制御層３と上部電極（個別電極）１３とが順に積層されて構成されている。なお、圧電素子１４は結晶配向制御層３を含まなくてもよい。すなわち、圧電素子１４は、少なくとも下部電極５、圧電体層４及び上部電極１３を有し且つ該下部電極５、該圧電体層４及び該上部電極１３が順に積層されて構成されていればよい。

上部電極１３は、各圧力室８に対応する位置に夫々設けられた複数の能動部１３ａ，…と、一端が各能動部１３ａにそれぞれ接続された複数の配線部１３ｂ，…と、各配線部１３ｂの他端にそれぞれ接続され且つ各能動部１３ａにそれぞれ電圧を印加するための複数の電圧印加パッド部１３ｃ，…とを有する（図３を参照）。能動部１３ａ及び電圧印加パッド部１３ｃは略矩形状に形成されている。

本発明の特徴として、上部電極１３は、結晶配向制御層３上に設けられ且つ貴金属からなる第１の電極層２と、その第１の電極層２上に設けられ且つヤング率が第１の電極層２よりも小さい第２の電極層１２との２層からなる。第１の電極層２は、厚みが１２００Åである。第２の電極層１２は、厚みが２０００Åであり、ヤング率が０よりも大きく１２０Ｇｐａ以下である。なお、第１の電極層２は、厚みが５００Å以上３０００Å以下であることが好ましく、８００Å以上１２００Å以下であることがさらに好ましい。これは、第１の電極層２の厚みが５００Å未満であるときは、上部電極１３の配線部１３ｂの抵抗が大きくなり、インク吐出の応答に遅れが生じる一因となる一方、第１の電極層２の厚みが３０００Åよりも大きいときは、第１の電極層２の剛性が大きくなるため、圧電素子１４における能動部１３ａに対応する部分の変位量が低下し、インクジェットヘッドの吐出性能が低下するからである。また、第２の電極層１２は、厚みが１０００Å以上２０００Å以下であることが好ましい。

結晶配向制御層３は、圧電体層４の成膜時に該圧電体層４の結晶配向性を制御するものである。結晶配向制御層３及び圧電体層４は、上部電極１３と同じ形状である。すなわち、結晶配向制御層３及び圧電体層４は、各能動部１３ａ、各配線部１３ｂ及び各電圧印加パッド部１３ｃに対応する位置に形成されている。

−インクジェットヘッドの製造方法−
以下に、インクジェットヘッド４１の製造方法について説明する。まず、図４（ａ）に示すように、Ｓｉ基板１の一方の面上に、厚さ０.１２μｍ（１２００Å）のＰｔからなる第１の電極層２をスパッタリング法で成膜する。この第１の電極層２は、Ｓｉ基板１を４００℃に加熱しながら、１Ｐａのアルゴンガス（以下、Ａｒガスという）中において２００Ｗの高周波電力を１２分間印加することにより成膜した。なお、Ｐｔからなる第１の電極層２には、Ｔｉ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｍｎなどの添加物が含まれてもよい。

次に、第１の電極層２上に、厚さ６００Åのチタン酸ランタン鉛（チタン酸鉛ランタン，以下、ＰＬＴという）からなる結晶配向制御層３をスパッタリング法で成膜する。この結晶配向制御層３は、Ｓｉ基板１を６１０℃に加熱しながら、０.５ＰａのＡｒ−Ｏ₂ガス（ガス体積比Ａｒ：Ｏ₂=１９：２）中において３００Ｗの高周波電力を１０分間印加することにより成膜した。なお、結晶配向制御層３の構成材料はＰＬＴに限らず、ジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）、チタン酸ジルコン酸ランタン鉛（ＰＬＺＴ）、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ₃）などでもよい。さらに、結晶配向制御層３の層厚は４０Å以上３０００Å以下であればよい。

次に、結晶配向制御層３上に、厚さ１.５μｍのＰｂＺｒ_0.53Ｔｉ_0.47Ｏ₃（ジルコン酸チタン酸鉛，以下、ＰＺＴという）からなる圧電体層４をスパッタリング法で成膜する。この圧電体層４は、Ｓｉ基板１を６１０℃に加熱しながら、０.３ＰａのＡｒ−Ｏ₂ガス（ガス体積比Ａｒ：Ｏ₂＝１９:１）中において２５０Ｗの高周波電力を３時間印加することにより成膜する。なお、圧電体層４の構成材料は、ＰＺＴにＳｒ、Ｎｂ、Ａｌなどの添加物を添加したもの、ＰＭＮ（Ｍｇ・Ｎｂを含有）やＰＺＮ（Ｚｎ・Ｎｂを含有）等のチタン酸ジルコン酸鉛を主成分とする圧電材料であればよい。さらに、圧電体層４の膜厚は０.５〜５.０μｍの範囲内の値であればよい。

次に、圧電体層４上に、厚さ０.２μｍのＰｔからなる下部電極５をスパッタリング法で成膜する。この下部電極５は、Ｓｉ基板１の温度を室温にして、１ＰａのＡｒガス中において２００Ｗの高周波電力を１２分間印加することにより成膜した。

次に、下部電極５上に、厚さ５μｍのＣｒからなる振動層６をスパッタリング法で成膜する。この振動層６は、Ｓｉ基板１の温度を室温にして、０.３ＰａのＡｒガス中において２００Ｗの高周波電力を１５０分間印加することにより成膜した。

次に、図４（ｂ）に示すように、振動層６上に圧力室部材７を接合する。この圧力室部材７は、複数の圧力室８,８,…を互いに区画するためのための隔壁９と、複数のインク吐出口１０，１０，…が設けられたノズル板１１とからなる。圧力室部材７の接合後、Ｓｉ基板１をエッチング法で除去する。

次に、図４（ｃ）に示すように、Ｓｉ基板１を除去することにより露出した第１の電極層２上に、厚さ２０００ÅのＡｕからなる第２の電極層１２をスパッタリング法で成膜する。この第２の電極層１２は、室温下で、１ＰａのＡｒガス中において１００Ｗの高周波電力を１０分間印加することにより成膜した。この第２の電極層１２の構成材料はヤング率が第１の電極層２よりも小さい（すなわち、剛性が第１の電極層２よりも小さい）ものであって、Ａｕ（ヤング率１１６Ｇｐａ）、Ａｌ（ヤング率６８．５Ｇｐａ）、Ａｇ（ヤング率７３．２Ｇｐａ）等であることが好ましい。

次に、図４（ｄ）に示すように、第１及び第２の電極層２，１２を、能動部１３ａ、配線部１３ｂ及び電圧印加パッド部１３ｃを形成する位置に対応するようにＡｒガスを用いるドライエッチング法でパターニングして、能動部１３ａ、配線部１３ｂ及び電圧印加パッド部１３ｃを有する、該第１及び第２の電極層２，１２からなる上部電極１３を形成する。なお、この場合、ドライエッチングガスはＡｒガスに他のガスを添加したものでもよい。また、第１及び第２の電極層２，１２を別々にエッチングしてもよい。

次に、結晶配向制御層３及び圧電体層４を、上部電極１３に対応するようにフッ硝酸を主成分とするエッチャントを用いるウェットエッチング法でパターニングして、結晶配向制御層３及び圧電体層４を上部電極１３と同じ形状にする。

なお、結晶配向制御層３及び圧電体層４のパターニングはドライエッチングで行ってもよい。また、第２の電極層１２を成膜するのは、上述のように第１の電極層２、結晶配向制御層３及び圧電体層４をパターニングする前でもよいが、第１の電極層２をパターニングした後、又は結晶配向制御層３及び圧電体層４をパターニングした後でもよい。

また、上述のように、圧電素子１４が結晶配向制御層３を含まない場合は、第１の電極層２上に圧電体層４をスパッタリング法で成膜する。

−インクジェットヘッド式記録装置の動作−
以下に、インクジェット式記録装置４０の動作について説明する。まず、インクジェットヘッド４１をキャリッジ４４によって主走査方向Ｘに往復移動させて、その移動時にインクジェットヘッド４１のインク吐出口１０からインク滴を記録媒体４２に吐出させることにより、一走査分の記録を行う。この一走査分の記録が終了すると、記録媒体４２をローラ４５によって副走査方向Ｙに所定量だけ移動させて、上述のように、次の一走査分の記録を行う。

ここで、本実施形態に係るインクジェットヘッドの各層の構成材料及び厚み、並びに製造方法は、以下の実施例の結果に基づいて決定されている。

（実施例１）
本実施例に係るインクジェットヘッドは、各層の構成材料及び層厚、並びに製造方法が上記実施の形態と同じものである。このインクジェットヘッドに３０Ｖの電圧を印加した際の圧電素子における能動部に対応する部分の変位量を２０ピン分測定すると、その平均値は６５ｎｍであり、変位量が従来のインクジェットヘッドと比較して向上した。また、上部電極の配線部の抵抗値を測定したところ、その測定値は２４.９Ωであった。さらに、吐出ばらつきはσ＝２.１％であり、後述する比較例１（従来例）よりも低い値であった。

（比較例１）
本比較例に係るインクジェットヘッドでは、上部電極を厚さ２０００ÅのＰｔからなる第１の電極層のみで構成し、第２の電極層を形成しなかった。その他の点に関しては実施例１とほぼ同様である。

本比較例のインクジェットヘッドの変位量の平均値は５４ｎｍであった。また、配線部の抵抗値は１９７.３Ωであり、吐出ばらつきはσ＝８.３％であった。

（実施例２）
本実施例に係るインクジェットヘッドでは、第１の電極層を厚さ８００ÅのＩｒにより構成し、第２の電極層を厚さ１５００ÅのＡｌにより構成した。その他の点に関しては実施例１とほぼ同様である。

本実施例のインクジェットヘッドの変位量の平均値は７１ｎｍであった。また、配線部の抵抗値は３８.７Ωであった。さらに、吐出ばらつきはσ＝２.０％であり、後述する比較例２（従来例）よりも低い値であった。

（比較例２）
本比較例に係るインクジェットヘッドでは、上部電極を厚さ３５００ÅのＩｒからなる第１の電極層のみで構成し、第２の電極層を形成しなかった。その他の点に関しては実施例１とほぼ同様である。

本比較例のインクジェットヘッドの変位量の平均値は４８ｎｍであった。また、配線部の抵抗値は１７２.８Ωであり、吐出ばらつきはσ＝３.７％であった。

（実施例３）
本実施例に係るインクジェットヘッドでは、上部電極の第１の電極層を厚さ１０００ÅのＲｕにより構成し、第２の電極層を厚さ１０００ÅのＡｌにより構成した。その他の点に関しては実施例１とほぼ同様である。

本実施例のインクジェットヘッドの変位量の平均値は６２ｎｍであった。また、配線部の抵抗値を測定したところ、その測定値は４５.６Ωであった。さらに、吐出ばらつきはσ＝１.８％であり、比較例１よりも低い値であった。

以上から、実施例１〜３に示すように、貴金属からなる第１の電極層を薄くして、その第１の電極層上にヤング率が第１の電極層よりも小さい第２の電極層を形成することにより、圧電素子の変位量を確保しつつ、吐出ばらつきを改善することができる。

本発明に係るインクジェットヘッド及びそのインクジェットヘッドを印字手段として備えたインクジェット式記録装置は、吐出性能が非常に高く、プリンター、ワープロ、ファクシミリ、印刷機などの記録装置等に有用である。

本発明の実施形態に係るインクジェットヘッド式記録装置の概略構成図である。 インクジェットヘッドの断面図である。 インクジェットヘッドの斜視図である。 インクジェットヘッドの製造工程を示す図である。 従来のインクジェットヘッドの製造工程を示す図の一部である。 従来のインクジェットヘッドの製造工程を示す図の一部である。 従来のインクジェットヘッドの要部を拡大した図である。

符号の説明

１ 基板
２ 第１の電極層
３ 結晶配向制御層
４ 圧電体層
５ 下部電極（共通電極）
６ 振動層
７ 圧力室部材
８ インク室
９ 隔壁
１０ インク吐出口（ノズル）
１１ ノズル板
１２ 第２の電極層
１３ 上部電極（個別電極）
１４ 圧電素子
４０ インクジェット式記録装置
４１ インクジェットヘッド
４２ 記録媒体
４３ キャリッジ軸（移動手段）
４４ キャリッジ（移動手段）
４５ ローラ（移動手段）

Claims (7)

1. 個別電極、圧電体層及び共通電極を有し且つ該個別電極、該圧電体層及び該共通電極が順に積層されてなる圧電素子と、該圧電素子の上記共通電極側の面に設けられた振動層と、該振動層の上記圧電素子とは反対側の面に接合され且つインクを収容する圧力室と該圧力室に連通するノズルとが形成された圧力室部材とを備え、上記個別電極が、上記圧力室に対応する位置に設けられた能動部と該能動部に接続された配線部とを有し、上記圧電体層の圧電効果により上記振動層を層厚方向に変位させて上記圧力室内のインクを上記ノズルから吐出させるインクジェットヘッドであって、
   上記個別電極は、上記結晶配向制御層上に設けられた第１の電極層と該第１の電極層上に設けられ且つヤング率が上記第１の電極層よりも小さい第２の電極層とからなることを特徴とするインクジェットヘッド。
2. 上記第１の電極層は貴金属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。
3. 上記第１の電極層の厚みが５００Å以上３０００Å以下であ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。
4. 上記第２の電極層のヤング率が０よりも大きく１２０Ｇｐａ以下であ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。
5. 請求項１〜４のいずれか１つに記載のインクジェットヘッドと、
   上記インクジェットヘッドと記録媒体とを相対移動させる移動手段とを備えたことを特徴とするインクジェット式記録装置。
6. 基板の一方の面上に第１の電極層を成膜する工程と、
   上記第１の電極層上に圧電体層を成膜する工程と、
   上記圧電体層上に共通電極を成膜する工程と、
   上記共通電極上に振動層を成膜する工程と、
   上記振動層上に、インクを収容する圧力室と該圧力室に連通するノズルとが形成された圧力室部材を接合する工程と、
   上記基板をエッチング除去する工程と、
   上記第１の電極層上にヤング率が該第１の電極層よりも小さい第２の電極層を成膜する工程と、
   上記第１及び第２の電極層をパターニングして、上記圧力室に対応する位置に設けられた能動部と該能動部に接続された配線部とを有する、該第１及び第２の電極層からなる個別電極を形成する工程と、
   上記圧電体層をパターニングする工程とを備えたことを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
7. 基板の一方の面上に第１の電極層を成膜する工程と、
   上記第１の電極層上に結晶配向制御層を成膜する工程と、
   上記結晶配向制御層上に圧電体層を成膜する工程と、
   上記圧電体層上に共通電極を成膜する工程と、
   上記共通電極上に振動層を成膜する工程と、
   上記振動層上に、インクを収容する圧力室と該圧力室に連通するノズルとが形成された圧力室部材を接合する工程と、
   上記基板をエッチング除去する工程と、
   上記第１の電極層上にヤング率が該第１の電極層よりも小さい第２の電極層を成膜する工程と、
   上記第１及び第２の電極層をパターニングして、上記圧力室に対応する位置に設けられた能動部と該能動部に接続された配線部とを有する、該第１及び第２の電極層からなる個別電極を形成する工程と、
   上記結晶配向制御層及び上記圧電体層をパターニングする工程とを備えたことを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。

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