JP2003118110A

JP2003118110A - 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: JP2003118110A
Application number: JP2001315629A
Authority: JP
Inventors: Shiro Yazaki; 士郎矢崎
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2001-10-12
Filing date: 2001-10-12
Publication date: 2003-04-23
Anticipated expiration: 2021-10-12
Also published as: JP3994255B2

Abstract

(57)【要約】【課題】インク吐出特性を良好に保持できると共に、
均一化を図ることのでき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が
形成される流路形成基板１０と、流路形成基板１０の一
方面側に振動板を介して設けられて圧力発生室１２内に
圧力変化を生じさせる圧電素子３００とを具備するイン
クジェット式記録ヘッドにおいて、複数の圧電素子３０
０に共通する共通電極６０上に、圧電素子３００を駆動
するための駆動回路に繋がる外部配線が接続される複数
の接続部１００Ａを設け、且つこれら複数の接続部１０
０Ａを、共通電極６０上に設けられる配線電極６５によ
って接続することにより、共通電極６０の抵抗値を実質
的に低下させる。

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。

【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高密度に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、圧電素
子を高密度に配列したインクジェット式記録ヘッドで
は、多数の圧電素子を同時に駆動して多数のインク滴を
一度に吐出させると、電圧降下が発生して圧電素子の変
位量が不安定となり、インク吐出特性が低下するという
問題がある。

【０００８】また、外部配線が接続される接続部から遠
い位置に設けられた圧電素子ほど印加される電圧が低く
なり易い。このため、一列に並設された圧電素子であっ
ても接続部からの距離によってインク吐出特性にばらつ
きが生じてしまうという問題がある。

【０００９】また、このように薄膜で形成された圧電素
子の電極は、その膜厚が薄いため抵抗値が比較的高く、
このような問題が特に生じやすい。

【００１０】本発明はこのような事情に鑑み、インク吐
出特性を良好に保持できると共に、均一化を図ることの
でき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、ノズル開口に連通する圧力発生室が
形成される流路形成基板と、該流路形成基板の一方面側
に振動板を介して設けられて前記圧力発生室内に圧力変
化を生じさせる圧電素子とを具備するインクジェット式
記録ヘッドにおいて、複数の圧電素子に共通する共通電
極上に、前記圧電素子を駆動するための駆動回路に繋が
る外部配線が接続される複数の接続部を有し、且つこれ
ら複数の接続部が、前記共通電極上に設けられる配線電
極によって接続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。

【００１２】かかる第１の態様では、配線電極によって
共通電極の抵抗値が実質的に低下するため、多数の圧電
素子を同時に駆動しても電圧降下が生じることがなく、
インク吐出特性が安定する。

【００１３】本発明の第２の態様は、第１の態様におい
て、前記圧電素子を構成する少なくとも前記共通電極
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。

【００１４】かかる第２の態様では、共通電極の抵抗値
が比較的高いが、配線電極によって共通電極の抵抗値が
効果的に低下する。

【００１５】本発明の第３の態様は、第１又は２の態様
において、前記共通電極の膜厚が、０．５μｍ以下であ
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。

【００１６】かかる第３の態様では、共通電極の抵抗値
が比較的高いが、配線電極によって共通電極の抵抗値が
効果的に低下する。

【００１７】本発明の第４の態様は、第１〜３の何れか
の態様において、前記配線電極が前記圧力発生室の前記
圧電素子の個別電極が引き出される側とは反対側の周壁
上に当該圧力発生室の並設方向に沿って延設されている
ことを特徴とするインクジェット式記録ヘッドにある。

【００１８】かかる第４の態様では、ヘッドを大型化す
ることなく、共通電極上に配線電極を比較的容易に形成
できる。

【００１９】本発明の第５の態様は、第４の態様におい
て、前記配線電極が前記圧力発生室の長手方向一端部を
跨ぐよう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。

【００２０】かかる第５の態様では、圧電素子を駆動に
よる応力が、圧力発生室の長手方向端部に集中するのを
防止できる。

【００２１】本発明の第６の態様は、第５の態様におい
て、前記配線電極の前記圧力発生室に対向する領域に当
該圧力発生室の長手方向端部側に当該配線電極が除去さ
れた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。

【００２２】かかる第６の態様では、圧電素子を駆動に
よって圧力発生室の長手方向端部にかかる応力が効果的
に分散される。

【００２３】本発明の第７の態様は、第６の態様におい
て、前記凹部の少なくとも一部が前記圧力発生室の幅よ
りも広い幅で形成され、且つ前記凹部の端面と前記圧力
発生室の幅方向端面とのなす角が９０°以上であること
を特徴とするインクジェット式記録ヘッドにある。

【００２４】かかる第７の態様では、圧電素子を駆動に
よって圧力発生室の長手方向端部にかかる応力が効果的
に分散される。

【００２５】本発明の第８の態様は、第６又は７の態様
において、前記凹部の端面が略円形形状となっているこ
とを特徴とするインクジェット式記録ヘッドにある。

【００２６】かかる第８の態様では、圧電素子を駆動に
よって圧力発生室の長手方向端部にかかる応力をより効
果的に分散させることができる。

【００２７】本発明の第９の態様は、第８の態様におい
て、前記圧電素子の前記配線電極側の端面が、前記凹部
の端面と同心円である略円形形状に形成されていること
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、圧力発生室の長手
方向一端部における振動板の剛性が均一化される。

【００２９】本発明の第１０の態様は、第１〜９の何れ
かの態様において、前記配線電極が、前記共通電極より
も固有抵抗の小さい金属で形成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。

【００３０】かかる第１０の態様では、共通電極の抵抗
を確実に低下し、電圧降下の発生がより確実に防止され
る。

【００３１】本発明の第１１の態様は、第１〜１０の何
れかの態様において、前記配線電極の厚さが、１μｍ以
上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。

【００３２】かかる第１１の態様では、共通電極の抵抗
を確実に低下し、電圧降下の発生がより確実に防止され
る。

【００３３】本発明の第１２の態様は、第１〜１１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、前記圧電素子
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。

【００３４】かかる第１２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。

【００３５】本発明の第１３の態様は、第１〜１２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イ
ンクジェット式記録装置にある。

【００３６】かかる第１３の態様では、インク吐出特性
を安定させ、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。

【００３７】

【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。

【００３８】（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、図１の断面図である。

【００３９】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。

【００４０】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。

【００４１】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、
複数の隔壁１１により区画された圧力発生室１２が幅方
向に並設され、その長手方向外側には、後述するリザー
バ形成基板３０のリザーバ部３１と貫通孔５１を介して
連通され各圧力発生室１２の共通のインク室となるリザ
ーバ１１０の一部を構成する連通部１３が形成され、各
圧力発生室１２の長手方向一端部とそれぞれインク供給
路１４を介して連通されている。

【００４２】ここで、異方性エッチングは、シリコン単
結晶基板のエッチングレートの違いを利用して行われ
る。例えば、本実施形態では、シリコン単結晶基板をＫ
ＯＨ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（１１
０）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。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。

【００４３】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。ここで、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。また各圧力発生室１２の一
端に連通する各インク供給路１４は、圧力発生室１２よ
り浅く形成されており、圧力発生室１２に流入するイン
クの流路抵抗を一定に保持している。すなわち、インク
供給路１４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。

【００４４】また、流路形成基板１０の開口面側には、
各圧力発生室１２のインク供給路１４とは反対側で連通
するノズル開口２１が穿設されたノズルプレート２０が
接着剤や熱溶着フィルム等を介して固着されている。な
お、ノズルプレート２０は、厚さが例えば、０．１〜１
ｍｍ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、又
は不錆鋼などからなる。ノズルプレート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、ノズルプレート２０は、流路形成基板１０
と熱膨張係数が略同一の材料で形成するようにしてもよ
い。この場合には、流路形成基板１０とノズルプレート
２０との熱による変形が略同一となるため、熱硬化性の
接着剤等を用いて容易に接合することができる。

【００４５】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２１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２１は数十μｍの直径で精度よく形成する必要
がある。

【００４６】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０．２μｍ
の下電極膜６０と、厚さが例えば、約１μｍの圧電体層
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、圧電体層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層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
層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。

【００４７】ここで、図３に示すように、圧電素子３０
０の個別電極である各上電極膜８０には、インク供給路
１４とは反対側の端部近傍から流路形成基板１０の端部
近傍まで延設される、例えば、金（Ａｕ）等からなるリ
ード電極９０が接続され、このリード電極９０の端部近
傍は、圧電素子３００を駆動するための駆動回路に繋が
る外部配線（図示なし）が接続される接続部１００とな
っている。

【００４８】また、圧電素子３００の共通電極である下
電極膜６０は、圧力発生室１２の並設方向に亘って連続
的に延設され、且つ圧電素子３００の一端部近傍でパタ
ーニングされている。すなわち、下電極膜６０は、リー
ド電極９０が延設される領域を除く他の領域に連続的に
設けられている。また、下電極膜６０の圧力発生室１２
の並設方向端部近傍には、外部配線が接続される接続部
１００Ａがそれぞれ設けられている。

【００４９】本実施形態では、下電極膜６０上には導電
材料からなる配線電極６５が、圧力発生室１２のリード
電極９０が引き出される側とは反対側の周壁上を介して
圧力発生室１２の列の外側まで延設され、配線電極６５
の両端部がそれぞれ接続部１００Ａとなっている。すな
わち、下電極膜６０の各接続部１００Ａは、配線電極６
５によって電気的に接続されている。

【００５０】また、この配線電極６５の材質は、特に限
定されないが、例えば、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、アル
ミニウム（Ａｌ）等の比較的固有抵抗の小さい金属を用
いることが好ましく、少なくとも下電極膜６０よりも固
有抵抗の小さい金属を用いることが望ましい。

【００５１】このような構成では、配線電極６５によっ
て、下電極膜６０の抵抗値を実質的に低下させることが
でき、多数の圧電素子を同時に駆動しても電圧降下が生
じることがない。したがって、常に所定の大きさのイン
ク滴を吐出させることができ、印刷品質を常に良好に保
持することができる。

【００５２】また、このような配線電極６５は、図４に
示すように、圧力発生室１２の長手方向端部を跨ぐよう
に延設されていることが好ましい。これにより、圧電素
子３００を駆動した際に、圧力発生室１２の長手方向端
部近傍に応力が集中するのを防止することができる。し
たがって、圧電素子３００の繰り返し駆動によって、振
動板に割れ等が発生することがなく、耐久性及び信頼性
を向上することができる。

【００５３】さらに、図５（ａ）に示すように、配線電
極６５の圧力発生室１２に対向する領域には、配線電極
６５の一部を除去した凹部６６を設けることが好まし
い。また、この凹部６６は、配線電極６５の端面での幅
が圧力発生室１２よりも広く形成されていることが好ま
しく、且つ凹部６６の端面と圧力発生室１２の幅方向端
面とのなす角θが、９０°以上であることが好ましい。

【００５４】このような凹部６６の形状は、特に限定さ
れないが、端面を略円形形状とすることが好ましい。ま
た、凹部６６の端面を略円形形状とした場合には、図５
（ｂ）に示すように、圧電素子３００の配線電極６５側
の端面３００ａを、凹部６６の端面と略同心円である円
形形状とすることが好ましい。

【００５５】配線電極６５及び圧電素子３００をこのよ
うな形状とすることにより、圧電素子３００の駆動によ
って圧力発生室１２の端部近傍にかかる応力が、一部に
集中することなく分散される。したがって、振動板の破
壊をより確実に防止することができる。

【００５６】なお、流路形成基板１０の圧電素子３００
側には、各圧力発生室１２の共通のインク室となるリザ
ーバ１１０の少なくとも一部を構成するリザーバ部３１
を有するリザーバ形成基板３０が接合されている。この
リザーバ部３１は、本実施形態では、リザーバ形成基板
３０を厚さ方向に貫通して圧力発生室１２の幅方向に亘
って形成されており、弾性膜５０を貫通して設けられた
貫通孔５１を介して流路形成基板１０の連通部１３と連
通されて各圧力発生室１２の共通のインク室となるリザ
ーバ１１０を構成している。

【００５７】このリザーバ形成基板３０としては、流路
形成基板１０の熱膨張率と略同一の材料、例えば、ガラ
ス、セラミック材料等を用いることが好ましく、本実施
形態では、流路形成基板１０と同一材料のシリコン単結
晶基板を用いて形成した。

【００５８】また、リザーバ形成基板３０の圧電素子３
００に対向する領域には、圧電素子３００の運動を阻害
しない程度の空間を確保した状態で、その空間を密封可
能な圧電素子保持部３２が設けられ、圧電素子３００は
この圧電素子保持部３２内に密封されている。

【００５９】また、リザーバ形成基板３０には、封止膜
４１及び固定板４２とからなるコンプライアンス基板４
０が接合されている。ここで、封止膜４１は、剛性が低
く可撓性を有する材料（例えば、厚さが６μｍのポリフ
ェニレンスルフィド（ＰＰＳ）フィルム）からなり、こ
の封止膜４１によってリザーバ部３１の一方面が封止さ
れている。また、固定板４２は、金属等の硬質の材料
（例えば、厚さが３０μｍのステンレス鋼（ＳＵＳ）
等）で形成される。この固定板４２のリザーバ１１０に
対向する領域は、厚さ方向に完全に除去された開口部４
３となっているため、リザーバ１１０の一方面は可撓性
を有する封止膜４１のみで封止され、内部圧力の変化に
よって変形可能な可撓部３３となっている。

【００６０】なお、このような本実施形態のインクジェ
ット式記録ヘッドは、図示しない外部インク供給手段か
らインクを取り込み、リザーバ１１０からノズル開口２
１に至るまで内部をインクで満たした後、図示しない駆
動回路からの記録信号に従い、外部配線を介して圧力発
生室１２に対応するそれぞれの下電極膜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
及び圧電体層７０をたわみ変形させることにより、各圧
力発生室１２内の圧力が高まりノズル開口２１からイン
ク滴が吐出する。

【００６１】以下、このような本実施形態のインクジェ
ット式記録ヘッドの製造方法の一例について、図６及び
図７を参照して説明する。なお、図６及び図７は、圧力
発生室１２の長手方向の一部を示す断面図である。

【００６２】まず、図６（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。

【００６３】次に、図６（ｂ）に示すように、スパッタ
リングで下電極膜６０を弾性膜５０の全面に形成後、下
電極膜６０をパターニングして全体パターンを形成す
る。この下電極膜６０の材料としては、白金（Ｐｔ）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層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
層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。

【００６４】次に、図６（ｃ）に示すように、圧電体層
７０を成膜する。この圧電体層７０は、結晶が配向して
いることが好ましい。例えば、本実施形態では、金属有
機物を触媒に溶解・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
らなる圧電体層７０を得る、いわゆるゾル−ゲル法を用
いて形成することにより、結晶が配向している圧電体層
７０とした。圧電体層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、この圧電体層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。

【００６５】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。

【００６６】何れにしても、このように成膜された圧電
体層７０は、バルクの圧電体とは異なり結晶が優先配向
しており、且つ本実施形態では、圧電体層７０は、結晶
が柱状に形成されている。なお、優先配向とは、結晶の
配向方向が無秩序ではなく、特定の結晶面がほぼ一定の
方向に向いている状態をいう。また、結晶が柱状の薄膜
とは、略円柱体の結晶が中心軸を厚さ方向に略一致させ
た状態で面方向に亘って集合して薄膜を形成している状
態をいう。勿論、優先配向した粒状の結晶で形成された
薄膜であってもよい。なお、このように薄膜工程で製造
された圧電体層の厚さは、一般的に０．２〜５μｍであ
る。

【００６７】次に、図６（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。

【００６８】次に、図７（ａ）に示すように、圧電体層
７０及び上電極膜８０のみをエッチングして圧電素子３
００のパターニングを行う。

【００６９】次いで、図７（ｂ）に示すように、リード
電極９０を形成する。例えば、本実施形態では、金（Ａ
ｕ）等からなるリード電極９０となる膜を流路形成基板
１０の全面に亘って形成し、その後、この膜を圧電素子
３００毎にパターニングすることによって各リード電極
９０とした。

【００７０】次に、図７（ｃ）に示すように、下電極膜
６０上に配線電極６５を形成する。すなわち、流路形成
基板１０の全面に配線電極６５を成膜後、エッチングす
ることによって所定パターンとする。この配線電極６５
は、上述したように下電極膜６０よりも固有抵抗の小さ
い金属で形成することが好ましく、例えば、金、銅、ア
ルミニウム等が挙げられる。本実施形態では、金をスパ
ッタリングによって形成した。

【００７１】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、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、図７
（ｄ）に示すように、圧力発生室１２、連通部１３及び
インク供給路１４等を形成し、その後、下電極膜６０及
び弾性膜５０を貫通させて貫通孔５１を形成する。

【００７２】なお、実際には、上述した一連の膜形成及
び異方性エッチングによって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。そして、分割した流路形成基板１０に、リザーバ形
成基板３０及びコンプライアンス基板４０を順次接着し
て一体化することによってインクジェット式記録ヘッド
とする。

【００７３】（他の実施形態）以上、本発明の一実施形
態を説明したが、本発明の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、上述の実施形態では、共通電極で
ある下電極膜６０の接続部１００Ａを２カ所に設けてい
るが、接続部の数は特に限定されず、勿論、３カ所以上
に設けるようにしてもよい。

【００７５】また、例えば、上述の実施形態では、リー
ド電極９０の端部近傍が、圧電素子３００の個別電極で
ある上電極膜８０の接続部１００となっているが、下電
極膜６０の接続部１００Ａと同様に、リード電極９０の
接続部１００となる領域に、例えば、配線電極６５と同
一の層からなる接続層を設けるようにしてもよい。

【００７６】また、例えば、上述の実施形態では、成膜
及びリソグラフィプロセスを応用して製造される薄膜型
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、グリーンシートを
貼付する等の方法により形成される厚膜型のインクジェ
ット式記録ヘッドにも本発明を採用することができる。

【００７７】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８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。

【００７８】図８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１
Ｂ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。

【００７９】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にはキャリッジ軸５に
沿ってプラテン８が設けられており、図示しない給紙ロ
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上に搬送されるようになっている。

【００８０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、共
通電極上に設けた配線電極によって共通電極の抵抗値を
実質的に低下させることができる。したがって、多数の
圧電素子を同時に駆動しても電圧降下が発生することが
なく、常に安定したインク吐出特性を得ることができ
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
録ヘッドの断面図である。

【図３】本発明の実施形態１に係るインクジェット式記
録ヘッドの配線パターンを示す平面図である。

【図４】本発明の実施形態１に係るインクジェット式記
録ヘッドの配線パターンの変形例を示す平面図である。

【図５】本発明の実施形態１に係るインクジェット式記
録ヘッドの配線パターンの変形例を示す要部平面図であ
る。

【図６】本発明の実施形態１に係るインクジェット式記
録ヘッドの製造工程を示す断面図である。

【図７】本発明の実施形態１に係るインクジェット式記
録ヘッドの製造工程を示す断面図である。

【図８】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１２圧力発生室２０ノズルプレート２１ノズル開口３０リザーバ形成基板４０コンプライアンス基板６０下電極膜６５配線電極７０圧電体層８０上電極膜９０リード電極１００，１００Ａ接続部１１０リザーバ３００圧電素子

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が形成
される流路形成基板と、該流路形成基板の一方面側に振
動板を介して設けられて前記圧力発生室内に圧力変化を
生じさせる圧電素子とを具備するインクジェット式記録
ヘッドにおいて、複数の圧電素子に共通する共通電極上に、前記圧電素子
を駆動するための駆動回路に繋がる外部配線が接続され
る複数の接続部を有し、且つこれら複数の接続部が、前
記共通電極上に設けられる配線電極によって接続されて
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２】請求項１において、前記圧電素子を構成
する少なくとも前記共通電極が、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３】請求項１又は２において、前記共通電極
の膜厚が、０．５μｍ以下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４】請求項１〜３の何れかにおいて、前記配
線電極が前記圧力発生室の前記圧電素子の個別電極が引
き出される側とは反対側の周壁上に当該圧力発生室の並
設方向に沿っ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５】請求項４において、前記配線電極が前記
圧力発生室の長手方向一端部を跨ぐように設けられてい
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６】請求項５において、前記配線電極の前記
圧力発生室に対向する領域に当該圧力発生室の長手方向
端部側に当該配線電極が除去された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７】請求項６において、前記凹部の少なくと
も一部が前記圧力発生室の幅よりも広い幅で形成され、
且つ前記凹部の端面と前記圧力発生室の幅方向端面との
なす角が９０°以上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６又は７において、前記凹部の端
面が略円形形状と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９】請求項８において、前記圧電素子の前記
配線電極側の端面が、前記凹部の端面と同心円である略
円形形状に形成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１〜９の何れかにおいて、前記
配線電極が、前記共通電極よりも固有抵抗の小さい金属
で形成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１１】請求項１〜１０の何れかにおいて、前
記配線電極の厚さが、１μｍ以上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１２】請求項１〜１１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、前記圧電素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１３】請求項１〜１２の何れかのインクジェ
ット式記録ヘッドを具備するインクジェット式記録装
置。