(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動板の上部に形成され、複数の圧力チャンバにそれぞれインクを吐出するための駆動力を提供するインクジェットヘッドの圧電アクチュエータにおいて、
前記振動板上に形成されて共通電極の役割を行う下部電極と、
前記下部電極上の、前記複数の圧力チャンバにそれぞれ対応する位置に形成された圧電膜と、
前記下部電極上に前記圧電膜の一端部と接して前記下部電極の一部面積に形成された支持パッドと、
前記圧電膜の上面および前記支持パッドの上面に連続して形成されて駆動電極の役割を行う上部電極と、
を備え、
前記支持パッドの上部において、前記上部電極の上面に電圧印加用駆動回路の信号線が重なりながらボンディングが行われ、
前記上部電極は、前記圧電膜の上面に形成される第１部分と、前記支持パッドの上面に形成される第２部分とからなり、
前記第２部分の、第１の方向に対して直交する第２の方向における長さは、前記第１部分の第２方向における長さよりも大きいことを特徴とする、インクジェットヘッドの圧電アクチュエータ。
【請求項２】
前記振動板と前記下部電極との間には、絶縁膜が形成されることを特徴とする、請求項１に記載のインクジェットヘッドの圧電アクチュエータ。
【請求項３】
前記圧電膜の第１の方向における長さは、前記圧力チャンバの第１の方向における長さと略同一であることを特徴とする、請求項１または２に記載のインクジェットヘッドの圧電アクチュエータ。
【請求項４】
前記支持パッドの高さは、前記圧電膜の高さと略同一であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載のインクジェットヘッドの圧電アクチュエータ。
【請求項５】
前記支持パッドは、絶縁性物質から形成されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載のインクジェットヘッドの圧電アクチュエータ。
【請求項６】
前記支持パッドは、感光性ポリマーから形成されることを特徴とする、請求項５に記載のインクジェットヘッドの圧電アクチュエータ。
【請求項７】
前記電圧印加用駆動回路は、前記上部電極にボンディングされる信号線を有する可撓性印刷回路であることを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載のインクジェットヘッドの圧電アクチュエータ。
【請求項８】
振動板の上部に形成され、複数の圧力チャンバにそれぞれインクを吐出するための駆動力を提供するインクジェットヘッドの圧電アクチュエータの形成方法において、
前記振動板上に共通電極の役割を行う下部電極を形成する下部電極形成ステップと、
前記下部電極上の、前記複数の圧力チャンバにそれぞれ対応する位置に圧電膜を形成する圧電膜形成ステップと、
前記下部電極上に前記圧電膜の一端部と接するように前記下部電極の一部面積に支持パッドを形成する支持パッド形成ステップと、
前記圧電膜の上面および前記支持パッドの上面に延び、駆動電極の役割を行う上部電極を連続して形成する上部電極形成ステップと、
前記支持パッドの上部において前記上部電極の上面に電圧印加用駆動回路の信号線が重なるようにボンディングするボンディングステップと、
を含み、
前記上部電極は、前記圧電膜の上面に形成される第１部分と、前記支持パッドの上面に形成される第２部分とからなり、
前記第２部分の、第１の方向に対して直交する第２の方向における長さは、前記第１部分の第２方向における長さよりも大きいことを特徴とする、インクジェットヘッドの圧電アクチュエータの形成方法。
【請求項９】
前記下部電極形成ステップは、
前記振動板の上面に絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜の上面に前記下部電極を形成する工程と、
を含むことを特徴とする、請求項８に記載のインクジェットヘッドの圧電アクチュエータの形成方法。
【請求項１０】
前記圧電膜の第１の方向の長さは、前記圧力チャンバの第１の方向の長さと略同一であることを特徴とする、請求項８または９に記載のインクジェットヘッドの圧電アクチュエータの形成方法。
【請求項１１】
前記圧電膜形成ステップは、
前記下部電極の上面にペースト状の圧電材料をスクリーンプリンティングにより塗布する工程と、
前記圧電材料を乾燥および焼結させる工程と、
を含むことを特徴とする、請求項８〜１０のいずれかに記載のインクジェットヘッドの圧電アクチュエータの形成方法。
【請求項１２】
前記支持パッドの高さは、前記圧電膜の高さと略同一であることを特徴とする、請求項８〜１１のいずれかに記載のインクジェットヘッドの圧電アクチュエータの形成方法。
【請求項１３】
前記支持パッド形成ステップは、
前記下部電極および前記圧電膜を覆うように感光性ポリマーを塗布する工程と、
前記感光性ポリマーをパターニングする工程と、
を含むことを特徴とする、請求項８〜１２のいずれかに記載のインクジェットヘッドの圧電アクチュエータの形成方法。
【請求項１４】
前記支持パッド形成ステップは、前記圧電膜と前記支持パッドとの高さを略同一にする化学的機械的研磨工程をさらに含むことを特徴とする、請求項１３に記載のインクジェットヘッドの圧電アクチュエータの形成方法。
【請求項１５】
前記上部電極は、前記圧電膜および前記支持パッドの上面にペースト状の電極材料をスクリーンプリンティングにより塗布することによって形成されることを特徴とする、請求項８〜１４のいずれかに記載のインクジェットヘッドの圧電アクチュエータの形成方法。
【請求項１６】
前記上部電極は、前記圧電膜および前記支持パッドの上面に導電性金属物質をスパッタリング、蒸発器およびＥビームのうちいずれか１つにより所定の厚さに蒸着することによって形成されることを特徴とする、請求項８〜１５のいずれかに記載のインクジェットヘッドの圧電アクチュエータの形成方法。
【請求項１７】
前記電圧印加用駆動回路は、前記上部電極にボンディングされる信号線を有する可撓性印刷回路であることを特徴とする、請求項８〜１６のいずれかに記載のインクジェットヘッドの圧電アクチュエータの形成方法。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電方式のインクジェットヘッドに係り、さらに詳細には、可撓性印刷回路をさらに信頼性よくボンディングできる構造を有するインクジェットヘッドの圧電アクチュエータとその圧電アクチュエータを形成する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、インクジェットヘッドは、印刷用インクの微小な液滴を印刷媒体上の所望の位置に吐出して所定色の画像に印刷する装置である。このようなインクジェットヘッドは、インク吐出方式によって２つに大別される。一つは、熱源を利用してインクにバブルを発生させて、そのバブルの膨張力によりインクを吐出させる熱駆動方式のインクジェットヘッドである。もう一つは、圧電体を使用してその圧電体の変形によりインクに加えられる圧力を利用してインクを吐出させる圧電方式のインクジェットヘッドである。
【０００３】
図１Ａは、従来の圧電方式のインクジェットヘッドの一般的な構成を示す平面図である。図１Ｂは、図１ＡのＡ−Ａ’切断線による従来の圧電方式のインクジェットヘッドの断面図である。
【０００４】
図１Ａおよび図１Ｂに示すように、インクジェットヘッドの流路プレート１０には、インク流路を構成するマニホルド１１と、複数のリストリクター１２と、複数の圧力チャンバ１３とが形成されている。流路プレート１０の上面には、圧電アクチュエータ４０の駆動により変形される振動板２０が接合されており、流路プレート１０の底面には、複数のノズル３１が形成されたノズルプレート３０が接合されている。一方、流路プレート１０および振動板２０は一体に形成され、また、流路プレート１０およびノズルプレート３０も一体に形成されている。
【０００５】
マニホルド１１は、インク貯蔵庫（図示せず。）から流入されたインクを複数の圧力チャンバ１３のそれぞれに供給する通路である。リストリクター１２は、マニホルド１１から複数の圧力チャンバ１３の内部にインクが流入される通路である。複数の圧力チャンバ１３は、吐出されるインクが充填されるものであって、マニホルド１１の一側または両側に配列されている。複数のノズル３１は、ノズルプレート３０を貫通して形成され、複数の圧力チャンバ１３のそれぞれに連通される。振動板２０は、複数の圧力チャンバ１３を覆うように流路プレート１０の上面に接合される。振動板２０は、圧電アクチュエータ４０の駆動により変形されることにより、複数の圧力チャンバ１３のそれぞれにインクの吐出のための圧力を提供する。
【０００６】
圧電アクチュエータ４０は、振動板２０上に順次積層された下部電極４１と、圧電膜４２と、上部電極４３とから構成される。下部電極４１は、振動板２０の上面全体を覆うように形成され、共通電極として機能する。圧電膜４２は、少なくとも複数の圧力チャンバ１３のそれぞれの上部に位置するように下部電極４１上に形成される。上部電極４３は、圧電膜４２上に形成され、圧電膜４２に電圧を印加する駆動電極として機能する。
【０００７】
上記構造を有する圧電アクチュエータ４０に駆動電圧を印加するために、上部電極４３には、電圧印加用の可撓性印刷回路（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ：ＦＰＣ）５０が連結される。詳細に説明すれば、ＦＰＣ５０の信号線５１を上部電極４３上に位置させた後、加熱および加圧を通じて信号線５１を上部電極４３の上面にボンディングされるものである。
【０００８】
【特許文献１】米国特許第６５５０８９７号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところが、図１Ａに示すように、圧力チャンバ１３は、細長い形状を有するので、圧電膜４２および上部電極４３も細長い形状に形成される。したがって、このような形状を有する上部電極４３にＦＰＣ５０の信号線５１を強くボンディングさせるためには、上部電極４３と信号線５１とがボンディングされる部分の長さが十分に長く確保されなければならない。このため、従来のインクジェットヘッドにおいては、圧電膜４２および上部電極４３を圧力チャンバ１３の長さより十分に長く、例えば約２倍の長さを有するように形成した後、圧力チャンバ１３を逸脱した部位の上部電極４３にＦＰＣ５０の信号線５１をボンディングさせていた。
【００１０】
すなわち、圧電膜４２は、圧力チャンバ１３の長さよりも長ければよいにもかかわらず、上部電極４３と下部電極４１との絶縁および上部電極４３の支持のために、圧力チャンバ１３よりはるかに長くなければならない。このように、圧電膜４２の長さが不要に長くなることによりキャパシタンスが増加してしまい、アクチュエータ４０の駆動時に負荷が高まり、また、アクチュエータ４０の応答速度が遅くなるという問題点が発生する。
【００１１】
そして、上述したように、圧電膜４２の形状が細長いため、その上に形成される上部電極４３の幅も狭く形成される。したがって、上部電極４３およびＦＰＣ５０の整列に少しでもずれが生じていると、ＦＰＣ５０の信号線５１を上部電極４３の上面に正確にボンディングすることが難しい。この場合、上部電極４３とＦＰＣ５０との間のボンディングに不良が生じたり、上部電極４３とＦＰＣ５０との間のボンディング力が不十分であることにより、長時間の駆動時にボンディングの安全性が確保されないという問題点もあった。
【００１２】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、応答速度を上昇でき、電圧印加用駆動回路を強くかつ安定して連結することの可能な、新規かつ改良されたインクジェットヘッドの圧電アクチュエータとその形成方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、振動板の上部に形成され、複数の圧力チャンバにそれぞれインクを吐出するための駆動力を提供するインクジェットヘッドの圧電アクチュエータが提供される。かかる電圧アクチュエータは、振動板上に形成された下部電極と、下部電極上の、複数の圧力チャンバにそれぞれ対応する位置に形成された圧電膜と、下部電極上に圧電膜の一端部と接して延びるように形成された支持パッドと、圧電膜の上面および支持パッドの上面に、圧電膜の上面から支持パッドの上面まで延びるように連続して形成された上部電極とを備える。そして、支持パッドの上部において、上部電極と電圧印加用駆動回路とのボンディングが行われることを特徴とする。
【００１４】
ここで、振動板と下部電極との間に、絶縁膜を形成してもよい。また、圧電膜の第１の方向における長さは、圧力チャンバの第１の方向における長さと略同一となるように形成される。
【００１５】
支持パッドの高さは、圧電膜の高さと略同一となるように形成されることが望ましい。また、支持パッドは、例えば感光性ポリマー等の絶縁性物質から形成される。
【００１６】
本発明の上部電極は、圧電膜の上面に形成される第１部分と、支持パッドの上面に形成される第２部分とからなる。このとき、第２部分の、第１の方向に対して直交する第２の方向における長さは、第１部分の第２方向における長さよりも大きくなるように形成される。
【００１７】
また、電圧印加用駆動回路は、例えば上部電極にボンディングされる信号線を有する可撓性印刷回路（ＦＰＣ）であってもよい。
【００１８】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、振動板の上部に形成され、複数の圧力チャンバにそれぞれインクを吐出するための駆動力を提供するインクジェットヘッドの圧電アクチュエータの形成方法が提供される。かかる圧電アクチュエータの形成方法は、振動板上に下部電極を形成する下部電極形成ステップと、下部電極上の、複数の圧力チャンバにそれぞれ対応する位置に圧電膜を形成する圧電膜形成ステップと、下部電極上に圧電膜の一端部と接して延びるように支持パッドを形成する支持パッド形成ステップと、圧電膜の上面および支持パッドの上面に上部電極を連続して形成する上部電極形成ステップと、支持パッドの上部において上部電極に電圧印加用駆動回路をボンディングするボンディングステップとを含んでなる。
【００１９】
ここで、下部電極形成ステップは、振動板の上面に絶縁膜を形成する工程と、絶縁膜の上面に前記下部電極を形成する工程とを含むようにしてもよい。
【００２０】
また、圧電膜の第１の方向の長さは、圧力チャンバの第１の方向の長さと略同一となるように形成される。
【００２１】
圧電膜形成ステップは、例えば、下部電極の上面にペースト状の圧電材料をスクリーンプリンティングにより塗布する工程と、圧電材料を乾燥および焼結させる工程と、を含んで構成することもできる。
【００２２】
支持パッドの高さは、圧電膜の高さと略同一に形成される。ここで、支持パッド形成ステップは、例えば、下部電極および前記圧電膜を覆うように感光性ポリマーを塗布する工程と、感光性ポリマーをパターニングする工程とを含んで構成してもよい。また、支持パッド形成ステップは、圧電膜と支持パッドとの高さを略同一にする化学的機械的研磨（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ：ＣＭＰ）工程をさらに含むようにしてもよい。
【００２３】
本発明の上部電極は、圧電膜の上面に形成される第１部分と、支持パッドの上面に形成される第２部分とからなる。このとき、第２部分の、第１の方向に対して直交する第２の方向における長さは、第１部分の第２方向における長さよりも大きくなるように形成される。
【００２４】
また、上部電極は、圧電膜および支持パッドの上面にペースト状の電極材料をスクリーンプリンティングにより塗布することによって形成することもできる。または、圧電膜および支持パッドの上面に導電性金属物質をスパッタリング、蒸発器およびＥビームのうちいずれか１つにより所定の厚さに蒸着することによって形成することもできる。
【００２５】
電圧印加用駆動回路は、例えば上部電極にボンディングされる信号線を有する可撓性印刷回路（ＦＰＣ）を用いることができる。
【００２６】
本発明によれば、圧電膜の一端部に接触して延びるように支持パッドを形成し、この支持パッドの上部で上部電極とＦＰＣとのボンディングを行うことによって、圧電膜の長さを短くすることができる。これにより、圧電膜のキャパシタンスが減少し、圧電膜の電気的な負荷が低くなる。したがって、アクチュエータの応答速度が上昇し、その耐久性が向上する。
【００２７】
また、支持パッドが広面積に形成されるので、このような支持パッド上に形成される上部電極も幅広く形成することができる。これにより、上部電極とＦＰＣとのボンディングの強度が高まり、整列のずれによるボンディング不良が防止されるので、圧電アクチュエータとＦＰＣとのボンディングの信頼性を向上することができる。
【発明の効果】
【００２８】
以上説明したように本発明によれば、応答速度を上昇でき、電圧印加用駆動回路を強くかつ安定して連結することの可能なインクジェットヘッドの圧電アクチュエータとその形成方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。また、１層が基板や他の層上に存在すると説明されるとき、その層は、基板や他の層に直接的に接しつつその上に存在してもよく、その間に第３の層が存在してもよい。
【００３０】
まず、図２Ａおよび図２Ｂに基づいて、本発明の実施形態にかかるインクジェットヘッドの圧電アクチュエータについて説明する。なお、図２Ａは、本実施形態に係るインクジェットヘッドの圧電アクチュエータの構造を示す平面図である。図２Ｂは、図２Ａの切断線Ｂ−Ｂ’線におけるインクジェットヘッドの圧電アクチュエータの断面を示す断面図である。
【００３１】
本実施形態にかかる圧電方式のインクジェットヘッドは、図２Ａおよび図２Ｂに示すように、複数の板、例えば３つの板１１０、１２０、１３０から形成されたインク流路を有する。インクジェットヘッドの流路プレート１１０には、マニホルド１１１と、複数のリストリクター１１２と、複数の圧力チャンバ１１３とが形成されている。流路プレート１１０の上面には、複数の圧力チャンバ１１３を覆う振動板１２０が接合されており、流路プレート１１０の底面には、複数のノズル１３１が貫通して形成されたノズルプレート１３０が接合されている。
【００３２】
なお、図２Ａおよび図２Ｂに示すインク流路の構成は一例にすぎない。すなわち、圧電方式のインクジェットヘッドには、多様な構成のインク流路を設けることができる。このようなインク流路は、図２Ｂに示す３つの板１１０、１２０、１３０ではなく、３より多い板を使用して形成してもよく、３より少ない板を使用して形成してもよい。例えば、流路プレート１１０および振動板１２０は１つの板から形成され、また、流路プレート１１０およびノズルプレート１３０も１つの板に形成されてもよい。
【００３３】
このような構成を有するインクジェットヘッドの振動板１２０上には、この振動板１２０を変形させ、複数の圧力チャンバ１１３のそれぞれにインクの吐出のための駆動力を提供する圧電アクチュエータ１４０が設けられる。
【００３４】
圧電アクチュエータ１４０は、共通電極の役割を行う下部電極１４１と、電圧の印加によって変形する圧電膜１４２と、駆動電極の役割を行う上部電極１４３とを備え、下部電極１４１、圧電膜１４２および上部電極１４３が振動板１２０上に順次に積層された構造を有する。特に、本実施形態に係る圧電アクチュエータ１４０は、上部電極１４３の一部を支持する支持パッド１４４を備える。この支持パッド１４４の上部で上部電極１４３および電圧印加用駆動回路、例えばＦＰＣ１５０のボンディングが行われる。
【００３５】
詳細に説明すれば、圧電アクチュエータ１４０の下部電極１４１は、振動板１２０上に形成される。下部電極１４１は、導電性を有する金属物質からなる。このような下部電極１４１は、１つの金属物質層から形成してもよく、例えばチタン（Ｔｉ）層および白金（Ｐｔ）層の２つの金属物質層から形成してもよい。一方、振動板１２０と下部電極１４１との絶縁のために、振動板１２０の上面には絶縁膜１２１が形成される。この絶縁膜１２１の上面に下部電極１４１が形成される。振動板１２０が例えばシリコンウェーハから形成される場合には、絶縁膜１２１は、例えばシリコン酸化膜から形成することができる。
【００３６】
圧電膜１４２は、下部電極１４１上に形成され、複数の圧力チャンバ１１３のそれぞれに対応する位置に配置される。圧電膜１４２は、圧力チャンバ１１３と対応する形状を有する。特に、前記圧電膜１４２の図２Ｂの水平方向における長さは、圧力チャンバ１１３の長さと実質的に同じであるか、または若干長くてもよい。このような圧電膜１４２は、圧電物質、望ましくはＰＺＴ（Ｌｅａｄ  Ｚｉｒｃｏｎａｔｅ  Ｔｉｔａｎａｔｅ）セラミック材料から形成される。
【００３７】
このように、本実施形態に係る圧電アクチュエータ１４０の圧電膜１４２は、従来に比べてはるかに短い。これにより、圧電膜１４２のキャパシタンスが減少して、圧電膜の電気的な負荷が低下する。したがって、圧電アクチュエータ１４０の応答速度が速くなり、その耐久性が向上する。
【００３８】
下部電極１４１上には、支持パッド１４４が形成される。支持パッド１４４は、圧電膜１４２の一端部に接触して延びるように形成される。そして、支持パッド１４４は、複数の圧電膜１４２のそれぞれに１つずつ対応する形状を有するが、図２Ａに示すように、複数の圧電膜１４２の配列方向に沿って長く延びた形状を有することが望ましい。
【００３９】
支持パッド１４４は、圧電膜１４２と実質的に同じ厚みを有することが望ましい。これは、後述する上部電極１４３を圧電膜１４２および支持パッド１４４の上面にさらに容易に形成させるためである。また、支持パッド１４４は、その下側に形成された下部電極１４１と、その上側に形成される上部電極１４３との絶縁のために、絶縁性を有する物質から形成される。例えば、支持パッド１４４は、フォトレジストのような感光性ポリマーから形成することができる。
【００４０】
上部電極１４３は、圧電膜１４２の上面から支持パッド１４４の上面に延びるように連続して形成される。そして、支持パッド１４４を広く形成することにより、上部電極１４３を圧電膜１４２の上面に形成された第１部分１４３ａの幅（図２Ａの垂直方向における長さ）より、支持パッド１４４の上面に形成された第２部分１４３ｂの幅（図２Ａの垂直方向における長さ）をさらに広く形成できる。
【００４１】
上部電極１４３には、圧電アクチュエータ１４０に電圧を印加するための駆動回路がボンディングされる。電圧印加用の駆動回路としては、例えば信号線１５１を有するＦＰＣ１５０が使用される。具体的に、ＦＰＣ１５０の各信号線１５１は、上部電極１４３の第２部分１４３ｂの上面にボンディングされる。このとき、上部電極１４３の第２部分１４３ｂが幅広く形成されているので、上部電極１４３の第２部分１４３ｂと信号線１５１との接触面積が広くなり、ボンディング強度が高まる。また、上部電極１４３の第２部分１４３ｂとＦＰＣ１５０の信号線１５１とが正確に整列されていなくとも、信号線１５１が上部電極１４３の第２部分１４３ｂを逸脱してボンディング不良が発生する可能性が低下する。
【００４２】
以下では、図３Ａ〜図３Ｆに基づいて、上記構成を有する本実施形態に係るインクジェットヘッドの圧電アクチュエータを形成する方法について説明する。なお、図３Ａ〜図３Ｆは、図２Ａおよび図２Ｂに示す本実施形態に係る圧電アクチュエータの形成方法を段階的に示す断面図である。
【００４３】
まず、図３Ａに示すように、振動板１２０上に共通電極としての役割を行う下部電極１４１を形成する（下部電極形成ステップ）。下部電極１４１を形成する前に、下部電極１４１と振動板１２０とを絶縁させるための絶縁膜１２１が振動板１２０の上面全体に形成される。このとき、下部電極１４１は、絶縁膜１２１の上面全体に形成される。振動板１２０が例えばシリコン基板から形成される場合には、絶縁膜１２１は例えばシリコン酸化膜から形成することができる。下部電極１４１は、振動板１２０または絶縁膜１２１の上面全体に導電性金属物質を所定の厚さに蒸着することによって形成される。例えば、下部電極１４１は、１つの金属物質層から形成してもよく、チタン（Ｔｉ）層および白金（Ｐｔ）層の２つの金属物質層から形成してもよい。後者の場合、Ｔｉ層は、スパッタリングにより約４００Åの厚さに形成され、Ｐｔ層もスパッタリングにより約５０００Åの厚さに形成される。
【００４４】
次いで、図３Ｂに示すように、複数の圧力チャンバ１３１の各上部に位置するように、下部電極１４１上に圧電膜１４２を形成する（圧電膜形成ステップ）。このとき、圧電膜１４２は、圧力チャンバ１１３と対応する形状を有するように形成され、圧力チャンバ１１３の長さ（図３Ｂの水平方向における長さ）と実質的に同じであるか、または若干長く形成されることが望ましい。圧電膜１４１は、ペースト状の圧電物質、例えば、ＰＺＴ（Ｌｅａｄ  Ｚｉｒｃｏｎａｔｅ  Ｔｉｔａｎａｔｅ）セラミック材料をスクリーンプリンティングにより所定の厚さに塗布することによって形成することができる。このような圧電物質を塗布した後、ペースト状の圧電膜１４２を乾燥させ、約９００℃〜１２００℃で焼結させる。
【００４５】
さらに、図３Ｃに示すように、下部電極１４１および圧電膜１４２を覆うように感光性ポリマー、例えばフォトレジスト１６０を塗布する。フォトレジスト１６０の塗布は、例えばスピンコーティングにより行われる。この工程は、支持パッドを形成するために行われる。
【００４６】
その後、フォトレジスト１６０を所定の形状にパターニングして、図３Ｄに示すように、支持パッド１４４を形成する（支持パッド形成ステップ）。フォトレジスト１６０のパターニングは、例えば露光および現像を含む周知のフォトリソグラフィ工程により行うことができる。このとき、支持パッド１４４は、上述したように、圧電膜１４２の一端部に接触して延びるように形成される。そして、支持パッド１４４は、圧電膜１４２と実質的に同じ高さを有するように形成されることが望ましい。このため、高粘度のフォトレジスト１６０を使用して圧電膜１４２と支持パッド１４４との高さの差を最小化し、また、ＣＭＰ工程を通じて圧電膜１４２および支持パッド１４４の上面を同じ高さに調節する。
【００４７】
次いで、図３Ｅに示すように、駆動電極としての役割を行う上部電極１４３を、圧電膜１４２の上面から支持パッド１４４の上面まで延びるように形成する（上部電極形成ステップ）。このとき、上部電極１４３は、圧電膜１４２の上面に形成された第１部分１４３ａの幅より、支持パッド１４４の上面に形成された第２部分１４３ｂの幅がさらに広く形成されることが望ましい。上部電極１４３は、圧電膜１４２および支持パッド１４４の上面にペースト状の電極材料をスクリーンプリンティングした後、乾燥および焼結させることによって形成される。このとき、高温焼結によってフォトレジスト１６０から形成される支持パッド１４４が損傷されることを防止するため、低温硬貨用電極材料を使用して上部電極１４３を形成することが望ましい。一方、上部電極１４３は、圧電膜１４２および支持パッド１４４の上面にシャドーマスクを使用して、導電性金属物質をスパッタリング、蒸発器またはＥビームなどによって所定の厚さに蒸着することによって形成してもよい。
【００４８】
その後、図３Ｆに示すように、支持パッド１４４の上部で、上部電極１４３の第２部分１４３ｂに電圧印加用駆動回路、例えばＦＰＣ１５０の信号線１５１をボンディングする（ボンディングステップ）。
【００４９】
このようなステップを経ることにより、下部電極１４１上に圧電膜１４２および支持パッド１４４を形成することができ、かかる支持パッド１４４の上面に上部電極１４３の一部を形成することにより上部電極１４３の一部を支持パッド１４４により支持することができる。これにより、支持パッド１４４上で上部電極１４３とＦＰＣ１５０とがボンディングされる構造を有する本実施形態に係る圧電アクチュエータ１４０を形成することができる。
【００５０】
以上、本発明の実施形態にかかる圧電アクチュエータについて説明した。本実施形態の圧電アクチュエータは、下部電極上に圧電膜と該圧電膜と略同一の厚さを有する支持パッドが形成され、圧電膜と支持パッドによって上部電極を支持する。かかる構成により、圧電膜の長さを不要に長くしなくともよいのでキャパシタンスが増加することがなく、アクチュエータの負荷を軽減することができる。これにより、アクチュエータの応答速度の低下を防止することができる。また、上部電極のとＦＰＣとの接触部分を幅広くして接触面積を増加させることにより、ボンディング強度を高めることができる。また、ボンディング不良が発生する可能性を低下させることもできる。
【００５１】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明は、圧電方式のインクジェットヘッドに適用可能であり、特に電圧印加用ＦＰＣをさらに強くかつ安定的に連結できる構造を有するインクジェットヘッドの圧電アクチュエータとその形成方法に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１Ａ】従来の圧電方式のインクジェットヘッドの一般的な構成を示す平面図である。
【図１Ｂ】図１ＡのＡ−Ａ’切断線により切断した状態を示す、従来の圧電方式のインクジェットヘッドの断面図である。
【図２Ａ】本発明の実施形態に係るインクジェットヘッドの圧電アクチュエータの構造を示す平面図である。
【図２Ｂ】図２ＡのＢ−Ｂ’切断線により切断したインクジェットヘッドの圧電アクチュエータの構造を示す断面図である。
【図３Ａ】図２Ａおよび図２Ｂに示す圧電アクチュエータの形成方法を示す断面図であって、振動板上に下部電極を形成した状態を示す。
【図３Ｂ】図２Ａおよび図２Ｂに示す圧電アクチュエータの形成方法を示す断面図であって、下部電極上に圧電膜を形成した状態を示す。
【図３Ｃ】図２Ａおよび図２Ｂに示す圧電アクチュエータの形成方法を示す断面図であって、下部電極および圧電膜を覆うように感光性ポリマーを塗布した状態を示す。
【図３Ｄ】図２Ａおよび図２Ｂに示す圧電アクチュエータの形成方法を示す断面図であって、支持パッドを形成した状態を示す。
【図３Ｅ】図２Ａおよび図２Ｂに示す圧電アクチュエータの形成方法を示す断面図であって、上部電極を形成した状態を示す。
【図３Ｆ】図２Ａおよび図２Ｂに示す圧電アクチュエータの形成方法を示す断面図であって、上部電極に電圧印加用駆動回路の信号線をボンディングした状態を示す。
【符号の説明】
【００５４】
１１１    マニホルド
１１２    リストリクター
１１３    圧力チャンバ
１３１    ノズル
１４０    圧電アクチュエータ
１４１    下部電極
１４２    圧電膜
１４３    上部電極
１４３ａ  第１部分
１４３ｂ  第２部分
１４４    支持パッド
１５０    ＦＰＣ
１５１    信号線
【図１Ａ】
0005357395.tif 000002
【図１Ｂ】
0005357395.tif 000003
【図２Ａ】
0005357395.tif 000004
【図２Ｂ】
0005357395.tif 000005
【図３Ａ】
0005357395.tif 000006
【図３Ｂ】
0005357395.tif 000007
【図３Ｃ】
0005357395.tif 000008
【図３Ｄ】
0005357395.tif 000009
【図３Ｅ】
0005357395.tif 000010
【図３Ｆ】
0005357395.tif 000011