JP3611016B2

JP3611016B2 - インクジェット式記録ヘッド

Info

Publication number: JP3611016B2
Application number: JP2926899A
Authority: JP
Inventors: 士郎矢崎
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1999-02-05
Filing date: 1999-02-05
Publication date: 2005-01-19
Anticipated expiration: 2019-02-05
Also published as: JP2000225699A

Description

【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、この振動板を介して圧電素子を設けて、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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のような構造では、一般的に圧電素子が圧力発生室の周壁上まで延設されているため、圧力発生室の端部と周壁との境界部分で圧電素子への応力が大きくなり、圧電体層が破壊してしまうという問題がある。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑み、圧力発生室と周壁との境界部での圧電体層の破壊を防止し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ことを課題とする。
【０００９】
【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と、この圧力発生室に対応する領域に設けられた下電極、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り、前記圧力発生室に対向する領域に実質的な駆動部となる圧電体能動部を有する圧電素子とを備えるインクジェット式記録ヘッドにおいて、前記圧電体能動部を構成する前記圧電体層及び前記上電極が前記圧力発生室に対向する領域内から領域外まで延設されていると共に、少なくとも前記圧力発生室の端部とその周壁との境界を横切る部分の前記圧電体層及び前記上電極の幅が他の部分よりも広い幅広部を有し、且つ該上電極は、前記圧力発生室の端部と周壁との境界部分に対応する領域に、膜厚が他の部分よりも厚い厚膜部を有すると共に、該前記厚膜部が、前記圧電体能動部の幅方向中央部に、前記境界部分から前記圧力発生室の内方に向かって前記幅広部を越えて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。
【００１０】
かかる第１の態様では、圧電体能動部の駆動の際、厚膜部によって圧力発生室の長手方向端部での変位が抑えられ、応力集中による圧電体層の破壊が抑えられる。また、圧力発生室の長手方向端部近傍の変位量を段階的に変化させることができ、応力集中による圧電体層の破壊がより確実に抑えられる。さらに、広い幅の圧電素子の端部での変位量がさらに抑えられる。
【００１１】
本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記厚膜部は、当該厚膜部以外の上電極を形成する層と、この上に形成される異なる材料の厚膜部形成層とからな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。
【００１２】
かかる第２の態様では、上電極上に所定の材料の厚膜部形成層を形成することによって厚膜部となる。
【００１３】
本発明の第３の態様は、第２の態様において、前記厚膜部形成層がＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ及びＡｌからなる群から選択される材料からな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。
【００１４】
かかる第３の態様では、厚膜部形成層を熱伝導率の高い特定の材料で形成することにより、この厚膜部形成層を介して圧電体能動部の駆動による熱が容易に放熱される。
【００１５】
本発明の第４の態様は、第１〜３の何れかの態様において、前記厚膜部の表面は、パターニングされて表面積が広くなっ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。
【００１６】
かかる第４の態様では、圧電体能動部の駆動による熱がより確実に放熱される。
【００１７】
本発明の第５の態様は、第２〜４の何れかの態様において、前記厚膜部形成層が凹凸形状を形成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。
【００１８】
かかる第５の態様では、厚膜部形成層の表面積を容易に広くすることができる。
【００１９】
本発明の第６の態様は、第１〜５の何れかの態様において、前記厚膜部の膜厚が、該厚膜部以外の膜厚より５％〜２０％だけ厚くなっ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。
【００２０】
かかる第６の態様では、圧電体能動部の駆動を妨げることなく、圧力発生室の長手方向端部での応力集中による圧電体層の破壊が抑えられる。
【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、前記境界部分から前記圧力発生室の内方に向かって前記圧電体能動部の幅方向中央部に延設された前記厚膜部の幅が、前記圧力発生室の端部から内方に向かって徐々に細くなっ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。
【００２４】
かかる第７の態様では、圧力発生室の長手方向端部近傍の変位量を徐々に変化させることができ、応力集中による圧電体層の破壊がより確実に抑えられる。
【００３１】
【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。
【００３２】
（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。
【００３３】
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、１５０〜３００μｍ程度の厚さのものが用いられ、望ましくは１８０〜２８０μｍ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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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（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）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。
【００３７】
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１０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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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１２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。
【００４１】
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２０は、他面で共通インク室３１の一壁面を構成する。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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３００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。
【００４５】
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を参照しながら説明する。
【００４６】
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１１００℃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。
【００４７】
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、白金等が好適である。これは、スパッタリング法やゾル−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６００〜１０００℃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（ＰＺＴ）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が好適である。
【００４８】
次に、図４（ｃ）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、スパッタリング法で形成してもよい。
【００４９】
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。
【００５０】
次に、図４（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、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。
【００５１】
次に、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。
【００５２】
次いで、本実施形態では、図５（ｂ）に示すように、各上電極膜８０上に厚膜層８１を成膜及びパターニングして上電極膜８０の所定の位置を厚膜部８５とする。この厚膜層８１の材料は、例えば、上電極膜８０と同一材料、あるいは、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ又はＡ１等の熱伝導率の高い材料を用いることが好ましい。本実施形態では、上電極膜８０と同一材料である白金を用いている。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
本実施形態では、図６に示すように、下電極膜６０が複数の圧力発生室１２に対応する領域に連続して設けられている。また、圧電体膜７０及び上電極膜８０が基本的には各圧力発生室１２に対向する領域内に設けられて圧電体能動部３２０が形成されている。この圧電体能動部３２０の圧電体膜７０及び上電極膜８０は、圧力発生室１２の長手方向一端部から周壁に対向する領域まで延設されており、その端部近傍で外部端子と接続されている。また、圧電体膜７０及び上電極膜８０が周壁上に引き出される部分は、他の部分よりも幅が広い幅広部３３０となっている。さらに、圧力発生室１２の長手方向端部に対向する領域の上電極膜８０上には、厚膜層８１が設けられて他の部分よりも膜厚の厚い厚膜部８５となっている。この厚膜層８１は、本実施形態では、上電極膜８０と同一材料である白金で形成されている。この厚膜部８１の厚さは、全体の膜厚の５％〜２０％程度であることが好ましく、本実施形態では、約２００〜５００ｎｍの範囲としている。
【００５６】
このように、本実施形態では、圧力発生室１２の長手方向端部と周壁との境界部分の圧電体膜７０及び上電極膜８０を他の部分よりも幅広の幅広部３３０とすると共に上電極膜８０上に厚膜層８１を設けて膜厚の厚い厚膜部８５とした。これにより、圧電体膜７０及び上電極膜８０の周壁上への引き出し部分の剛性が向上するため変位量が減少し、応力集中による破壊が防止できる。
【００５７】
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。
【００５８】
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、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。
【００５９】
（実施形態２）
図７は、実施形態２に係るインクジェット式記録ヘッドの要部平面図である。
【００６０】
本実施形態では、図７に示すように、厚膜部８５が圧力発生室１２の端部と周壁との境界部分から圧力発生室１２の内方に向かって圧電体能動部３２０の幅方向中央部に延設されている。すなわち、厚膜層８１の圧力発生室１２側には、幅広部３３０を越えて張り出し部８１ａが延設されている。また、この厚膜層８１が上電極膜８０と共に周壁に対向する領域に延設されている以外、実施形態１と同様な構成である。
【００６１】
また、このような厚膜層８１は、本実施形態では、例えば、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ又はＡｌ等の熱伝導率の高い材料で形成するようにし、この厚膜層８１を圧電体能動部３２０の駆動による発熱に対するヒートシンクとしても機能させている。
【００６２】
このような構成では、厚膜層８１が圧力発生室１２の内方に向かって延設されて厚膜部８５となっているので、圧力発生室１２対向する領域の幅広部３３０の端部近傍の剛性が向上し、この部分での応力集中による破壊が防止される。また、勿論、圧電体層７０及び上電極膜８０の周壁上への引き出し部分の剛性もさらに向上し、確実に変位量が低下し応力集中による破壊が防止できる。
【００６３】
さらに、本実施形態では、厚膜層８１を熱伝導率の高い材料で形成しているため、圧電体能動部３２０を駆動する際の発熱に対するヒートシンクとしての働きをさせることがする。また、厚膜層８１を周壁に対向する領域まで延設されているため、表面積が増加されてヒートシンクとしての性能も向上される。
【００６４】
（実施形態３）
図８は、実施形態３に係るインクジェット式記録ヘッドの要部平面図である。
【００６５】
本実施形態は、図８に示すように、厚膜層８１の張り出し部８１ａは、その幅が圧力発生室１２の内方ほど幅狭となっている以外は、実施形態２と同様である。
【００６６】
このような構成により、圧電体膜７０及び上電極膜８０の周壁上への引き出し部分の剛性がより向上される。また、張り出し部８１ａの幅が圧力発生室１２の内方ほど幅狭となっているので、圧力発生室１２の長手方向端部側ほど、剛性が高くなっている。したがって、変位量が徐々に減少されて応力集中による破壊を確実に防止することができる。また、この厚膜層８１は、勿論、実施形態２と同様に、ヒートシンクとしての機能も果している。
【００６７】
（実施形態４）
図９は、実施形態４に係るインクジェット式記録ヘッドの要部断面である。
【００６８】
本実施形態は、膜厚層８１のヒートシンクとしての性能を向上させた例であり、図９に示すように、厚膜層８１の表面に厚さ方向の一部を除去した複数の凹部８２を設けて厚膜層８１の表面積を増加させた以外は実施形態２と同様である。
【００６９】
このような構成においても、上述の実施形態と同様に、圧電体膜７０及び上電極膜８０の周壁上への引き出し部分の剛性が向上され、変位量が低下して応力集中による破壊を防止できる。また、本実施形態では、厚膜層８１の表面に複数の凹部８２を設けて表面積を増加させたので、大気との接触面積が増加して放熱されやすくなり、ヒートシンクとしての性能がさらに向上する。
【００７０】
なお、本実施形態では、厚膜層８１に厚さ方向の一部除去した凹部８２を設けるようにしたが、これに限定されず、例えば、図１０に示すように、厚膜層８１に厚さ方向に完全に除去した凹部８２Ａを設けるようにしてもよい。
【００７１】
（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。
【００７２】
例えば、上述の実施形態では、圧電体能動部３２０の圧力発生室１２の長手方向端部から周壁上に引き出される部分を、他の部分よりも幅の広い幅広部３３０としたが、これに限定されず、勿論、幅広部３３０は設けなくてもよい。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
このように構成した実施形態の分解斜視図を図１１、その流路の断面を図１２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。
【００７６】
なお、本実施形態は、その他、薄肉板４１Ａ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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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１３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。
【００８１】
図１３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。
【００８２】
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。
【００８３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、圧電体膜及び上電極膜の圧力発生室の端部を横切る部分に、上電極膜が他の部分の膜厚よりも厚い厚膜部を設けるようにした。これにより、圧力発生室の端部近傍での剛性が増加して変位量が減少するため、応力集中による破壊を防止することができる。また、この厚膜部を熱伝導率の高い材料で形成することにより、圧電体能動部の駆動による発熱に対するヒートシンクとして機能させることができる。また、この厚膜部は複雑な形成プロセスを必要とせず、容易に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【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。
【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】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断面図である。
【図１０】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変形例を示す断面図である。
【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の分解斜視図である。
【図１２】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１３】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
８１厚膜層
８５厚膜部
３００圧電素子
３２０圧電体能動部
３３０幅広部

Claims

ノズル開口に連通する圧力発生室と、この圧力発生室に対応する領域に設けられた下電極、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り、前記圧力発生室に対向する領域に実質的な駆動部となる圧電体能動部を有する圧電素子とを備えるインクジェット式記録ヘッドにおいて、
前記圧電体能動部を構成する前記圧電体層及び前記上電極が前記圧力発生室に対向する領域内から領域外まで延設されていると共に、少なくとも前記圧力発生室の端部とその周壁との境界を横切る部分の前記圧電体層及び前記上電極の幅が他の部分よりも広い幅広部を有し、且つ該上電極は、前記圧力発生室の端部と周壁との境界部分に対応する領域に、膜厚が他の部分よりも厚い厚膜部を有すると共に、該前記厚膜部が、前記圧電体能動部の幅方向中央部に、前記境界部分から前記圧力発生室の内方に向かって前記幅広部を越えて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１において、前記厚膜部は、当該厚膜部以外の上電極を形成する層と、この上に形成される異なる材料の厚膜部形成層とからな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において、前記厚膜部形成層がＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ及びＡｌからなる群から選択される材料からな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１〜３の何れかにおいて、前記厚膜部の表面は、パターニングされて表面積が広くなっ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２〜４の何れかにおいて、前記厚膜部形成層が凹凸形状を形成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１〜５の何れかにおいて、前記厚膜部の膜厚が、該厚膜部以外の膜厚より５％〜２０％だけ厚くなっ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１〜６の何れかにおいて、前記境界部分から前記圧力発生室の内方に向かって前記圧電体能動部の幅方向中央部に延設された前記厚膜部の幅が、前記圧力発生室の端部から内方に向かって徐々に細くなっていることを特徴とするインクジェット式記録ヘッド。