(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のインク圧力室にそれぞれ連通した複数のノズルを有するノズルプレートと、
前記各ノズルを囲むように前記インク圧力室から離間した前記ノズルプレートの表面に設けた下部電極、前記下部電極に重ねて設けた圧電膜、および前記圧電膜に重ねて設けた上部電極をそれぞれ有する複数の圧電素子と、を有し、
前記圧電膜は、前記上部電極の端縁部から離間した位置で、前記下部電極と前記上部電極で挟まれている部分より厚みを薄くした部分を有する、
インクジェット式記録ヘッド。
【請求項２】
前記上部電極の端縁部から前記薄くした部分までの間の延出部分の長さは、前記薄くした部分の長さより短い、
請求項１のインクジェット式記録ヘッド。
【請求項３】
前記薄くした部分の厚みは、前記圧電膜の厚みの半分以下である、
請求項１のインクジェット式記録ヘッド。
【請求項４】
前記上部電極の端縁部から前記薄くした部分を介して前記下部電極に至る前記圧電膜の端面の沿面距離は、前記圧電膜の厚みの倍以上である、
請求項１のインクジェット式記録ヘッド。
【請求項５】
複数のインク圧力室にそれぞれ連通した複数のノズルを有するノズルプレートと、
前記各ノズルを囲むように前記インク圧力室から離間した前記ノズルプレートの表面に設けた下部電極、前記下部電極に重ねて設けた圧電膜、および前記圧電膜に重ねて設けた上部電極をそれぞれ有する複数の圧電素子と、を有し、
前記圧電膜は、前記上部電極の端縁部から離間した位置で他の部分より厚みを薄くした部分を有し、
前記薄くした部分は、前記上部電極の前記ノズルに近い端縁部から内側に離間した位置に設けられている、
インクジェット式記録ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、圧電素子を駆動してインク圧力室に連通したノズルからインク滴を吐出させるタイプのインクジェット式記録ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット式記録ヘッドは、インク滴を吐出するノズルと、このノズルが連通するインク圧力室と、このインク圧力室内のインクを加圧するアクチュエータとを備える。このヘッドは、アクチュエータを駆動することでインク圧力室内のインクを加圧してノズルからインク滴を吐出させる。
【０００３】
アクチュエータとして、例えば、圧電素子を用いてインク圧力室の壁面（振動板）を変形変位させることでインク滴を吐出させる圧電型のものが知られている。圧電型のアクチュエータは、圧電素子がインクに直接接触せず、圧電素子の発熱も無視できるため、使用するインクの種類に制約がないという利点がある。よって、半導体プロセス技術を上記圧電型のアクチュエータに適用した、いわゆる圧電ＭＥＭＳ型のインクジェット式記録ヘッドが注目されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２６３７８５号公報
【特許文献２】特開２００８−１０５２８号公報
【特許文献３】特開２０１５−５６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
圧電素子は、インク圧力室の振動板に設けた下部電極、下部電極の上に重ねて設けた圧電膜、および圧電膜の上に重ねて設けた上部電極を有する。振動板の表面は、圧電素子とともに絶縁膜で覆われており、下部電極と上部電極が電気的に絶縁されている。この圧電素子は、上下電極間に駆動電圧を印加することで駆動される。
【０００６】
近年、圧電素子の駆動時に、圧電膜の内部を電流が流れるバルクモードによる絶縁破壊、および圧電素子の端縁部で圧電膜と絶縁膜の界面を電流が流れる沿面モードによる絶縁破壊を生じる不具合が報告されている。バルクモードの絶縁破壊は、電極間に高電圧を印加することで短時間で生じ、沿面モードの絶縁破壊は、電極間に比較的低電圧を印加することで比較的長時間経過した時点で生じる。
【０００７】
これに対し、沿面モードの絶縁破壊を防止するため、圧電膜および下部電極を上部電極の端部より突き出した構造が提案されている（例えば、特許文献１）。しかし、この構造では、下部電極と上部電極に挟まれた圧電素子の能動部（電圧印加によって変形する部分）に対して、上部電極の外側に延びた非能動部にある圧電膜が同じ厚みを有するため、非能動部の剛性が不所望に高くなり駆動効率が低下する。
【０００８】
これに対し、非能動部の圧電膜を薄くした構造が知られている（例えば、特許文献２、３）。しかし、特許文献２、３の構造では、圧電膜の端面が上部電極の端部から下部電極に向かって傾斜（湾曲）して延びているため、上部電極の端部近くで絶縁破壊を生じる可能性がある。
【０００９】
よって、長時間の絶縁耐圧に優れ、駆動耐久性および信頼性が高く、駆動効率も高いインクジェット式記録ヘッドの開発が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
実施形態に係るインクジェット式記録ヘッドは、複数のインク圧力室にそれぞれ連通した複数のノズルを有するノズルプレートと、各ノズルを囲むようにインク圧力室から離間したノズルプレートの表面に設けた下部電極、下部電極に重ねて設けた圧電膜、および圧電膜に重ねて設けた上部電極をそれぞれ有する複数の圧電素子と、を有する。圧電膜は、上部電極の端縁部から離間した位置で、下部電極と上部電極で挟まれている部分より厚みを薄くした部分を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、第１の実施形態に係るインクジェット式記録ヘッドの要部を示す部分拡大平面図である。
【図２】図２は、図１のインクジェット式記録ヘッドをＦ２−Ｆ２線に沿って切断した部分拡大断面図である。
【図３】図３は、図１のインクジェット式記録ヘッドの製造方法を説明するための断面図である。
【図４】図４は、図１のインクジェット式記録ヘッドの製造方法を説明するための断面図である。
【図５】図５は、図１のインクジェット式記録ヘッドの製造方法を説明するための断面図である。
【図６】図６は、図１のインクジェット式記録ヘッドの製造方法を説明するための断面図である。
【図７】図７は、図１のインクジェット式記録ヘッドの製造方法を説明するための断面図である。
【図８】図８は、図１のインクジェット式記録ヘッドの製造方法を説明するための断面図である。
【図９】図９は、図１のインクジェット式記録ヘッドの製造方法を説明するための断面図である。
【図１０】図１０は、図１のインクジェット式記録ヘッドの製造方法を説明するための断面図である。
【図１１】図１１は、図１のインクジェット式記録ヘッドの製造方法を説明するための断面図である。
【図１２】図１２は、図１のインクジェット式記録ヘッドの製造方法を説明するための断面図である。
【図１３】図１３は、第１の変形例に係るインクジェット式記録ヘッドの要部を示す部分拡大断面図である。
【図１４】図１４は、第２の変形例に係るインクジェット式記録ヘッドの要部を示す部分拡大断面図である。
【図１５】図１５は、第２の実施形態に係るインクジェット式記録ヘッドの要部を示す部分拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照しながら実施形態について詳細に説明する。
【００１３】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係るインクジェット式記録ヘッド１００（以下、単に、ヘッド１００と称する）の要部を示す部分拡大平面図である。図２は、図１のヘッド１００をＦ２−Ｆ２線に沿って切断した部分拡大断面図である。図１では、圧電素子３０およびその配線構造を見易くするため、絶縁膜４０の図示を省略してある。図１および図２では、ヘッド１００の要部としてインク滴を吐出する単位のみ図示しているが、ヘッド１００は図示の構造を同一面に沿って複数有する。
【００１４】
本実施形態のヘッド１００は、圧電ＭＥＭＳ型のインクジェット式記録ヘッドである。ヘッド１００は、例えばＳｉにより形成した流路基板１０、Ｓｉ酸化膜により形成したノズルプレート２０、および複数の圧電素子３０を有する。複数の圧電素子３０を備えたノズルプレート２０の流路基板１０から離間した側の表面２０ａ上には絶縁膜４０が設けられている。流路基板１０のノズルプレート２０から離間した側の第２面１０ｂには、例えばＳｉにより形成したバックプレート５０が設けられている。バックプレート５０は、流路基板１０の第２面１０ｂにあるＳｉ酸化膜２０’に対し、例えば接着剤を用いて接着固定されている。
【００１５】
流路基板１０は、ノズルプレート２０側の第１面１０ａとバックプレート５０側の第２面１０ｂを連絡して基板を貫通した複数の円筒形のインク圧力室１２を有する。言い換えると、流路基板１０の厚み方向に沿った各インク圧力室１２の一端（図２で上端）がノズルプレート２０によって塞がれ、流路基板１０の厚み方向に沿った各インク圧力室１２の他端（図２で下端）がバックプレート５０によって塞がれている。
【００１６】
流路基板１０或いはバックプレート５０には、複数のインク圧力室１２にインクを供給するための図示しないインク供給路が形成されている。また、このインク供給路は、図示しない共通インク室に連通している。そして、複数のインク圧力室１２に所定量のインクが供給されるようになっている。
【００１７】
流路基板１０は、例えば、１００〜６００μｍ程度の厚みを有し、望ましくは１００〜５００μｍ程度の厚みを有する。流路基板１０の厚みは、隣接するインク圧力室１２間の隔壁に十分な剛性を持たせることができ、インク圧力室１２の配列密度をできるだけ高くすることができる厚みであり、且つ各インク圧力室１２の容積を適切な値にすることができる厚みに設計される。
【００１８】
ノズルプレート２０は、流路基板１０の第１面１０ａに接触して、各インク圧力室１２の第１面１０ａ側を塞ぐように設けられている。ノズルプレート２０は、各インク圧力室１２の中央に、各インク圧力室１２に連通した複数のノズル２２を有する。各インク圧力室１２に対応して設けた複数のノズル２２は、ノズルプレート２０を貫通し、後述する圧電素子３０を貫通して延びている。つまり、各インク圧力室１２は、ノズル２２を介してヘッド１００の外部に連絡している。
【００１９】
ノズルプレート２０は、例えば、熱酸化ないしはＣＶＤ法により作成した、厚さ１〜５μｍ程度のＳｉ酸化膜（ＳｉＯ２）で形成される。Ｓｉ酸化膜は、均等な変形が実現できるという観点から、非晶質であることが望ましい。また、安定した組成および特性を備える膜の製造が容易という観点からも、ノズルプレート２０をＳｉ酸化膜により形成することが望ましい。さらに、従来の半導体プロセスとの整合性が良いという点からも、ノズルプレート２０をＳｉ酸化膜により形成することが望ましい。
【００２０】
複数の圧電素子３０は、複数のノズル２２をそれぞれ囲むように、ノズルプレート２０の表面２０ａに積層されて形成されている。各圧電素子３０は、ノズルプレート２０の表面２０ａに重ねた下部電極３２、下部電極３２の上に重ねた圧電膜３４、および圧電膜３４の上に重ねた上部電極３６を有する。下部電極３２、圧電膜３４、および上部電極３６は、それぞれ略円形であり、同心状にこの順で重ねられている。
【００２１】
各圧電素子３０の下部電極３２の一部は、ノズルプレート２０の表面２０ａに沿って一方向に延伸され、個別駆動配線３３として機能する。圧電素子３０の表面を含むノズルプレート２０の表面２０ａ上には、絶縁膜４０が設けられている。上部電極３６と接する絶縁膜４０の一部にはビアホール４２が形成され、ビアホール４２を介して上部電極３６から引出し配線が他方向に引き出されている。この引出し配線は、絶縁膜４０の上を外側まで延伸しており、共通配線３７として機能する。絶縁膜４０は、ノズル２２の内面を部分的に覆う位置まで延びている。
【００２２】
各圧電素子３０の圧電膜３４には、チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ、Ｔｉ）Ｏ３、ＰＺＴ）などの電歪定数の大きな圧電材料が適している。圧電膜３４にＰＺＴを使用した場合、下部電極３２や上部電極３６には、Ｐｔ、Ａｕ、Ｉｒなどの貴金属や、ＳｒＲｕＯ３などの導電性の酸化物が適している。また、圧電膜３４として、ＡｌＮやＺｒＯ２などのシリコンプロセスに適した圧電材料を使用することも可能である。この場合は、下部電極３２や上部電極３６として、Ａｌ、Ｃｕなどの一般の電極材料や配線材料を使用することができる。
【００２３】
各圧電素子３０の圧電膜３４は、ノズル２２に隣接した内周側の縁部に圧電膜３４を部分的に肉薄にした円環状の内側段部５２を有する。また、圧電膜３４は、ノズル２２から最も離れた外周側の縁部に圧電膜３４を部分的に肉薄にした円環状の外側段部５４を有する。内側段部５２は、上部電極３６のノズル２２側の内側端縁部３６ａ（端縁部）からさらに内側に離間した位置に設けられている。外側段部５４は、上部電極３６のノズル２２から最も離れた外側端縁部３６ｂ（端縁部）からさらに外側に離間した位置に設けられている。
【００２４】
圧電膜３４の内側段部５２は、この段部を設けることで圧電膜３４の肉厚が薄くされた円環状の内側肉薄部分５２ａ（肉薄部分）を有する。内側肉薄部分５２ａの内周径は、絶縁膜４０の厚み分だけ、ノズル２２の外径よりわずかに大きい。また、上部電極３６の内側端縁部３６ａから圧電膜３４の内側段部５２に至る肉厚部分は、圧電膜３４の厚みと同じ厚みの円環状の内側延出部分５２ｂ（延出部分）として機能する。
【００２５】
圧電膜３４の外側段部５４は、この段部を設けることで圧電膜３４の肉厚が薄くされた円環状の外側肉薄部分５４ａ（肉薄部分）を有する。外側肉薄部分５４ａの外径は、下部電極３２の外径と略同じ外径である。また、上部電極３６の外側端縁部３６ｂから圧電膜３４の外側段部５４に至る肉厚部分は、圧電膜３４の厚みと同じ厚みの円環状の外側延出部分５４ｂ（延出部分）として機能する。
【００２６】
絶縁膜４０は、ビアホール４２を除いて、複数の圧電素子３０の表面、およびノズルプレート２０の表面２０ａを覆う。具体的には、絶縁膜４０は、上部電極３６の図示上面から、上部電極３６の内側端縁部３６ａ、圧電膜３４の内側延出部分５２ｂ、内側段部５２、および内側肉薄部分５２ａを介して、下部電極３２の内側端縁部３２ａを覆う位置まで延びている。また、絶縁膜４０は、上部電極３６の図示上面から、上部電極３６の外側端縁部３６ｂ、圧電膜３４の外側延出部分５４ｂ、外側段部５４、および外側肉薄部分５４ａを介して、下部電極３２の外側端縁部３２ｂを覆う位置まで延びている。
【００２７】
上記のように、上部電極３６の内側端縁部３６ａから離間した位置に圧電膜３４の内側段部５２を設けることで、圧電膜３４をそのままの厚みで延長した内側延出部分５２ｂを設けることができる。内側延出部分５２ｂは、上部電極３６の内側端縁部３６ａの近傍で絶縁破壊を生じる不具合を防止するよう機能する。反面、内側延出部分５２ｂの径方向に沿った幅を大きくすると、その分、圧電素子３０の非能動部の圧電膜の剛性が高くなり、駆動効率が低下する。このため、本実施形態では、内側延出部分５２ｂの径方向の幅を比較的短くした。具体的には、内側延出部分５２ｂの径方向の幅を内側肉薄部分５２ａの径方向の幅より短くした。
【００２８】
同様に、上部電極３６の外側端縁部３６ｂから離間した位置に圧電膜３４の外側段部５４を設けることで、圧電膜３４をそのままの厚みで延長した外側延出部分５４ｂを設けることができる。外側延出部分５４ｂは、上部電極３６の外側端縁部３６ｂの近傍で絶縁破壊を生じる不具合を防止するよう機能する。反面、外側延出部分５４ｂの径方向に沿った幅を大きくすると、その分、圧電素子３０の非能動部の圧電膜の剛性が高くなり、駆動効率が低下する。このため、本実施形態では、外側延出部分５４ｂの径方向の幅を比較的短くした。具体的には、外側延出部分５４ｂの径方向の幅を外側肉薄部分５４ａの径方向の幅より短くした。
【００２９】
また、上記のように、圧電膜３４のノズル２２側の内周部に内側段部５２を設けることで、内側肉薄部分５２ａを設けることができる。内側肉薄部分５２ａを設けることで、圧電膜３４の内側段部５２を含む内周端面と絶縁膜４０の境界に沿った、上部電極３６の内側端縁部３６ａから下部電極３２の内側端縁部３２ａに至る沿面距離を長くすることができ、この部位で絶縁破壊を生じ難くすることができる。沿面距離は、内側肉薄部分５２ａの径方向の幅を長くすることで長くすることができる。
【００３０】
なお、内側肉薄部分５２ａは、圧電膜３４の厚みの半分以下の厚みを有するため、この部分で圧電素子３０の剛性が高まる不具合を抑制でき、圧電素子３０の駆動効率を大幅に低下させる不具合を生じることがない。また、内側肉薄部分５２ａの径方向に沿った幅は、この部位で絶縁破壊を生じることがないように、内側肉薄部分５２ａの表面を含む上述した沿面距離が圧電膜３４の厚みの倍以上になるように設計した。
【００３１】
また、上記のように、圧電膜３４のノズル２２から離れた外周部に外側段部５４を設けることで、外側肉薄部分５４ａを設けることができる。外側肉薄部分５４ａを設けることで、圧電膜３４の外側段部５４を含む外周端面と絶縁膜４０の境界に沿った、上部電極３６の外側端縁部３６ｂから下部電極３２の外側端縁部３２ｂに至る沿面距離を長くすることができ、この部位で絶縁破壊を生じ難くすることができる。沿面距離は、外側肉薄部分５４ａの径方向の幅を長くすることで長くすることができる。
【００３２】
なお、外側肉薄部分５４ａは、圧電膜３４の厚みの半分以下の厚みを有するため、この部分で圧電素子３０の剛性が高まる不具合を抑制でき、圧電素子３０の駆動効率を大幅に低下させる不具合を生じることがない。また、外側肉薄部分５４ａの径方向に沿った幅は、この部位で絶縁破壊を生じることがないように、外側肉薄部分５４ａの表面を含む上述した沿面距離が圧電膜３４の厚みの倍以上になるように設計した。
【００３３】
以下、上述したヘッド１００の動作について説明する。  
まず、図示しない外部のインク供給ポンプから図示しないインク供給路を介して複数のインク圧力室１２へインクを供給する。この状態で、図示しない外部の駆動回路からの記録信号に従い、各圧電素子３０の下部電極３２と上部電極３６の間に駆動電圧を選択的に印加する。これにより、駆動電圧を印加した圧電素子３０の圧電膜３４が収縮して圧電素子３０が凹状に屈曲変形し、対応するインク圧力室１２の体積が増大し、インク圧力室１２にインクが流入する。次に、駆動電圧を除去すると、圧電素子３０の屈曲変形が元に戻り、インク圧力室の１２の体積が減少し、インク圧力室１２内の圧力が上がり、ノズル２２を介してインク滴が吐出する。
【００３４】
次に、図３乃至図１２を参照して、上述したヘッド１００の製造方法を説明する。  
まず、図３に示すように、熱酸化により流路基板１０を酸化してＳｉ酸化膜からなるノズルプレート２０を形成する。このとき、同時に、流路基板１０の第２面１０ｂにＳｉ酸化膜２０’が形成される。本実施形態では、Ｓｉ基板の熱酸化によりノズルプレート２０を形成したが、熱酸化法以外のプラズマＣＶＤ法やＴＥＯＳを原材料とするＣＶＤ法なども使用することができる。
【００３５】
この後、図４に示すように、ノズルプレート２０の表面２０ａ上に、スパッタリングによりＴｉ／Ｐｔからなる下部電極３２の層を形成し、その上にＰＺＴからなる圧電膜３４の層を形成し、さらにその上にＡｕからなる上部電極３６の層を形成する。
【００３６】
次に、図５に示すように、フォトリソグラフィーおよびウェットエッチングにより、上部電極３６の層を選択的にエッチングして、上部電極３６をパターニングする。
【００３７】
次に、図６に示すように、フォトリソグラフィーおよび反応性イオンエッチングにより、圧電膜３４の層をハーフエッチングして、上部電極３６の内側端縁部３６ａから内側に離れた位置に内側段部５２を形成し、上部電極３６の外側端縁部３６ｂから外側に離れた位置に外側段部５４を形成する。このとき、同時に、圧電膜３４の内側に内側延出部分５２ｂが形成され、圧電膜３４の外側に外側延出部分５４ｂが形成される。
【００３８】
次に、図７に示すように、フォトリソグラフィーおよびウェットエッチングにより、圧電膜３４の肉薄部分をエッチングして、圧電膜３４の内側に内側肉薄部分５２ａを形成し、圧電膜３４の外側に外側肉薄部分５４ａを形成する。
【００３９】
次に、図８に示すように、フォトリソグラフィーおよび反応性イオンエッチングにより、下部電極３２の層をエッチングしてパターニングし、個別駆動配線３３を形成する。
【００４０】
次に、図９に示すように、圧電素子３０の表面、ノズルプレート２０の表面２０ａ、および個別駆動配線３３の表面を覆うように、撥水性の絶縁膜４０を形成する。或いは、絶縁膜４０を親水性の材料により形成し、絶縁膜４０の表面に撥水膜を形成してもよい。
【００４１】
次に、図９に示すように、フォトリソグラフィーおよび反応性イオンエッチングによりパターニングして、上部電極３６の上部にビアホール４２を形成する。そして、このビアホール４２を介して上部電極３６に導通するように、スパッタリングにより共通配線３７の層を形成し、フォトリソグラフィーおよび反応性イオンエッチングによってこの層をパターニングして、共通配線３７を形成する。
【００４２】
次に、図１０に示すように、フォトリソグラフィーおよび反応性イオンエッチングによりノズルプレート２０をパターニングして、圧電素子３０の中心にノズル２２を形成する。
【００４３】
次に、図１１に示すように、流路基板１０のノズルプレート２０から離間した第２面１０ｂ側から裏面フォトリソグラフィーおよび深掘りエッチング（Ｄ−ＲＩＥ）によりインク圧力室１２を形成する。これにより、ノズル２２とインク圧力室１２が連通する。
【００４４】
次に、図１２に示すように、流路基板１０の第２面１０ｂにあるＳｉ酸化膜２０’にバックプレート５０を接着固定し、インク圧力室１２の裏面側を塞ぐ。バックプレート５０の接着方法としては、例えば、真空雰囲気中で双方の基板表面を清浄処理後密着して加圧により接着するシリコンダイレクトボンディング法を用いてもよいし、有機接着剤を用いてもよい。
【００４５】
なお、以上説明した一連の膜形成及びエッチングは、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、一つ一つのチップに分割する。
【００４６】
以上のように、本実施形態のヘッド１００の製造方法によれば、簡単なプロセスによりヘッド１００を製造することが可能であり、特に長時間の絶縁耐圧に優れて駆動耐久性及び信頼性が高く、駆動効率も高い圧電ＭＥＭＳ型のインクジェット式記録ヘッド１００を提供することが可能となる。
【００４７】
つまり、本実施形態によると、圧電素子３０の内側および外側の端縁部に上部電極３６の端縁部３６ａ、３６ｂより圧電膜３４をわずかに突出させた延出部分５２ｂ、５４ｂを設けたため、上部電極３６の端縁部３６ａ、３６ｂ近くで絶縁破壊を生じる不具合を防止することができる。
【００４８】
また、本実施形態によると、圧電素子３０の内側および外側の端縁部に段部５２、５４を形成して肉薄部分５２ａ、５４ａを設けたため、圧電膜３４と絶縁膜４０の境界における沿面距離をかせぐことができ、この部分における絶縁破壊を防止することができる。
【００４９】
また、本実施形態のように、圧電素子３０の内側の端縁部に内側段部５２を設けると、ノズル２２の容積を大きくすることができ、十分な吐出圧力で大きな液滴を吐出させることができる。これにより、動作の信頼性を向上させることができ、階調表現に関しても有利となる。この場合、絶縁膜４０を親水性の材料により形成して圧電素子３０の上部電極３６の図示上面を覆う絶縁膜４０の表面に撥水膜を設けることが条件となる。つまり、この場合、内側段部５２を設けない場合と比較して内側段部５２を設けた場合の方がノズル２２の容積を大きくすることができる。
【００５０】
ノズル２２の容積を大きくすると、インク滴を吐出させた後のメニスカスの振動により外気がインク圧力室１２内に侵入する不具合を抑制でき、インク圧力室１２内における気泡の発生を防止することができる。また、ノズル２２の容積を大きくすると、ドット径の大きなインク滴を突出させることができ、階調表現の幅を広げることができる。この場合、ドット数による階調表現となる。
【００５１】
（第１の変形例）
図１３は、第１の実施形態の第１の変形例に係るインクジェット式記録ヘッド１１０（以下、単にヘッド１１０と称する）を示す部分拡大断面図である。ヘッド１１０は、圧電素子３０’の形状が異なる以外、上述した第１の実施形態のヘッド１００と略同じ構造を有する。したがって、ここでは、第１の実施形態と重複する内容については、同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００５２】
圧電素子３０’は、その内側の端縁部がノズル２２から離れており、外径がヘッド１００の圧電素子３０よりわずかに大きくされている。図１３の断面図でみると、インク圧力室１２の内壁１２ａとノズル２２のちょうど中間に圧電素子３０’を設けてある。
【００５３】
このように、圧電素子３０’の内側端縁部をノズル２２から離間させて配置すると、圧電膜３４に設けた内側肉薄部分５２ａを径方向内側に長くすることができる。これにより、この部分における圧電膜３４と絶縁膜４０の境界に沿った沿面距離を長くすることができ、絶縁破壊を防止することができる。
【００５４】
（第２の変形例）
図１４は、第１の実施形態の第２の変形例に係るインクジェット式記録ヘッド１２０（以下、単にヘッド１２０と称する）を示す部分拡大断面図である。ヘッド１２０は、圧電素子３０”の形状が異なる以外、上述した第１の変形例のヘッド１１０と略同じ構造を有する。したがって、ここでは、第１の変形例と重複する内容については、同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００５５】
圧電素子３０”は、その内側の端縁部がノズル２２からさらに離れており、外側の端縁部がインク圧力室１２の内壁１２ａより外側に延びている。図１４の断面図でみると、インク圧力室１２を区画する流路基板１０の壁部に重なる位置まで圧電素子３０”の外側端縁部が延びている。つまり、この圧電素子３０”の外側端縁部は、剛体に固定された状態にあるため変形しない。
【００５６】
このため、圧電素子３０”の外側端縁部に段部５４を設ける必要はなく、外側延出部分５４ｂをそのままの厚さで延長することができる。つまり、本変形例によると、上述した第１の変形例と比較して、段部５４を省略することができ、その分、製造工程を簡略化することができ、製造コストを低減することができる。
【００５７】
（第２の実施形態）
図１５は、第２の実施形態に係るインクジェット式記録ヘッド２００（以下、単にヘッド２００と称する）の要部を部分的に拡大した部分拡大断面図である。このヘッド２００は、圧電素子２１０の内側端縁部および外側端縁部の形状が異なる以外、上述した第１の実施形態のヘッド１００と略同じ構造を有する。よって、ここでは、第１の実施形態と同様に機能する構成には同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００５８】
本実施形態の圧電素子２１０は、圧電膜３４のノズル２２に隣接した内側端縁部に複数（本実施形態では２つ）の段部を含む内側凹凸部２１２を設け、ノズル２２から離間した圧電膜３４の外側端縁部に複数（本実施形態では２つ）の段部を含む外側凹凸部２１４を設けた構造を有する。
【００５９】
このように、複数の段部を含む凹凸部２１２、２１４を圧電素子２１０の端縁部に設けることで、圧電素子２１０の径方向のサイズを変えることなく、内側および外側の端縁部における絶縁膜４０との境界に沿った沿面距離を延長することができ、この部位における絶縁破壊をより確実に防止することができる。
【００６０】
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施形態について説明した。上記、実施形態はあくまで、例として挙げられているだけであり、本発明を限定するものではない。また、実施形態の説明においては、インクジェット式記録ヘッドおよびその製造方法等で、本発明の説明に直接必要としない部分等については記載を省略したが、必要とされるインクジェット式記録ヘッドおよびその製造方法等に関わる要素を適宜選択して用いることができる。
【００６１】
その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全てのインクジェット式記録ヘッドが、本発明の範囲に包含される。本発明の範囲は、特許請求の範囲およびその均等物の範囲によって定義されるものである。
以下、本願の原出願の出願当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］
複数のインク圧力室にそれぞれ連通した複数のノズルを有するノズルプレートと、
前記各ノズルを囲むように前記インク圧力室から離間した前記ノズルプレートの表面に設けた下部電極、前記下部電極に重ねて設けた圧電膜、および前記圧電膜に重ねて設けた上部電極をそれぞれ有する複数の圧電素子と、を有し、
前記圧電膜は、前記上部電極の端縁部から離間した位置でその厚みを薄くした段部を有する、
インクジェット式記録ヘッド。
［２］
前記上部電極の端縁部から前記段部までの間の延出部分の長さは、前記段部の肉薄部分の長さより短い、
［１］のインクジェット式記録ヘッド。
［３］
前記段部の肉薄部分の厚みは、前記圧電膜の厚みの半分以下である、
［１］のインクジェット式記録ヘッド。
［４］
前記上部電極の端縁部から前記段部を介して前記下部電極に至る前記圧電膜の端面の沿面距離は、前記圧電膜の厚みの倍以上である、
［１］のインクジェット式記録ヘッド。
［５］
前記段部は、前記上部電極の前記ノズルに近い端縁部から内側に離間した位置に設けられている、
［１］のインクジェット式記録ヘッド。
【符号の説明】
【００６２】
１０…流路基板、１２…インク圧力室、２０…ノズルプレート、２２…ノズル、３０、３０’、３０”、２１０…圧電素子、３２…下部電極、３４…圧電膜、３６…上部電極、３６ａ…内側端縁部、３６ｂ…外側端縁部、４０…絶縁膜、５２…内側段部、５２ａ…内側肉薄部分、５２ｂ…内側延出部分、５４…外側段部、５４ａ…外側肉薄部分、５４ｂ…外側延出部分、１００、１１０、１２０、２００…インクジェット式記録ヘッド、２１２…内側凹凸部、２１４…外側凹凸部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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