(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のノズルが形成されているノズル板と、前記ノズル板上に配置されている振動板と、前記振動板と前記ノズル板との間の空間が隔壁により隔てられている複数の液室と、前記振動板上の前記液室が形成される面とは反対側の面に共通電極、圧電体及び個別電極が順次積層されている圧電素子と、を有するインクジェットヘッドであって、
前記圧電素子が形成されている前記振動板上に、第一の開口部が形成されている第一の絶縁膜及び第二の開口部が形成されている第二の絶縁膜が順次積層されており、
前記第一の開口部及び前記第二の開口部を介して、前記個別電極から第一の配線が引き出されており、
前記第一の配線上に、第三の開口部が形成されている第三の絶縁膜が形成されており、
前記第三の開口部を介して、前記第一の配線と駆動回路を電気的に接続する第二の配線が引き出されており、
前記第三の絶縁膜は前記液室上の前記第一の配線を含む領域を除く領域に形成されておらず、
前記第二の絶縁膜の、前記第三の絶縁膜が形成されていない領域の膜厚が５〜４０ｎｍであり、かつ、前記第三の絶縁膜が形成されている領域の膜厚が１００ｎｍ又はそれより厚い、インクジェットヘッド。
【請求項２】
前記第三の絶縁膜はエッチングによりパターン化されており、
前記第二の絶縁膜は、前記エッチングする際の前記第一の絶縁膜に対する保護層である、請求項１に記載のインクジェットヘッド。
【請求項３】
前記第二の絶縁膜は、
ＺｒＯ、ＴｉＯ、ＴａＯ及びＳｉＯから成る群から選ばれる１種類又は２種類以上の材料を含み、ＡＬＤ法により形成される、若しくは、
ＳｉＯ又はＳｉＮのいずれかの材料を含み、ｐ−ＣＶＤ法により形成される、請求項１又は２に記載のインクジェットヘッド。
【請求項４】
前記第一の絶縁膜は、膜厚が２０〜１００ｎｍである、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のインクジェットヘッド。
【請求項５】
前記該第一の絶縁膜は、ＡＬＤ法により形成される、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のインクジェットヘッド。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドを有するインクジェット記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はインクジェットヘッド及びインクジェット記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電素子を用いたインクジェットヘッド（インクジェット用液滴吐出ヘッド）を高密度化する技術として、ＭＥＭＳ（マイクロ  エレクトロ  メカニカル  システム）を応用した技術が知られている。このようなインクジェットヘッドは、振動板上に形成した個別電極、共通電極、及び圧電体をパターニングし、圧電素子を形成することにより、アクチュエータ構造とすることができる。
【０００３】
しかしながら、一般的に圧電体は大気中の水分により電気的特性が劣化する。そのため、特許文献１では、圧電素子を構成する各層及び上電極用リード電極のパターン領域が、無機アモルファス材料からなる絶縁膜によって覆われる構成のインクジェットヘッドを開示している。絶縁膜は第一の絶縁膜と第二の絶縁膜とを含み、圧電素子が上電極用リード電極との接続部を除いて第一の絶縁膜によって覆われている。また、上電極用リード電極が第一の絶縁膜上に延設されると共に、圧電素子を構成する各層及び上電極用リード電極のパターン領域が、接続配線との接続部に対向する領域を除いて第二の絶縁膜によって覆われている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら特許文献１では、絶縁膜が圧電素子を含むパターン領域全面を被覆しているため、絶縁膜の膜厚が大きい場合圧電素子の変位を著しく阻害する。一方で、絶縁膜を薄膜化する場合、リード電極と下部電極との耐圧が確保できなくなる。そのため、リード電極と下部電極の重ねあわせが生じないように電極を配置する必要があり、ヘッドの小型化や高密度化が困難であった。
【０００５】
そこで本発明は、大気中の水分による圧電体の劣化を抑制すると共に、高密度化しても小型化することが可能なインクジェットヘッドを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によると、
複数のノズルが形成されているノズル板と、前記ノズル板上に配置されている振動板と、前記振動板と前記ノズル板との間の空間が隔壁により隔てられている複数の液室と、前記振動板上の前記液室が形成される面とは反対側の面に共通電極、圧電体及び個別電極が順次積層されている圧電素子と、を有するインクジェットヘッドであって、
前記圧電素子が形成されている前記振動板上に、第一の開口部が形成されている第一の絶縁膜及び第二の開口部が形成されている第二の絶縁膜が順次積層されており、
前記第一の開口部及び前記第二の開口部を介して、前記個別電極から第一の配線が引き出されており、
前記第一の配線上に、第三の開口部が形成されている第三の絶縁膜が形成されており、
前記第三の開口部を介して、前記第一の配線と駆動回路を電気的に接続する第二の配線が引き出されており、
前記第三の絶縁膜は前記液室上の前記第一の配線を含む領域を除く領域に形成されておらず、
前記第二の絶縁膜の、前記第三の絶縁膜が形成されていない領域の膜厚が５〜４０ｎｍであり、かつ、前記第三の絶縁膜が形成されている領域の膜厚が１００ｎｍ又はそれより厚い、インクジェットヘッドが提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、大気中の水分による圧電体の劣化を抑制すると共に、高密度化しても小型化することが可能なインクジェットヘッドが提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本発明のインクジェットヘッドの断面図の一例である。
【図２】図２は、本発明のインクジェット記録装置の一例である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明のインクジェットヘッドは、複数のノズルが形成されているノズル板と、ノズル板上に配置されている振動板とを有する。また、振動板とノズル板との間の空間が隔壁により隔てられている複数の液室を有する。さらに、振動板上の前記液室が形成される面とは反対側の面に共通電極、圧電体及び個別電極が順次積層されている圧電素子とを有する。
【００１０】
前記圧電素子が形成されている前記振動板上には、第一の開口部が形成されている第一の絶縁膜及び第二の開口部が形成されている第二の絶縁膜が順次積層されている。前記第一の開口部及び前記第二の開口部を介して、前記個別電極から第一の配線が引き出されている。
【００１１】
また、第一の配線上には、第三の開口部が形成されている第三の絶縁膜が形成されており、第三の開口部を介して、第一の配線と駆動回路を電気的に接続する第二の配線が引き出されている。
【００１２】
さらに、第三の絶縁膜は液室上の第一の配線を含む領域を除く領域に形成されていない。
【００１３】
次に、本発明をより具体的に説明するために、図面とともに説明する。
【００１４】
図１に、本発明のインクジェットヘッドの断面図の一例を示す。図１（ｂ）は、図１（ａ）に対して垂直な方向の断面図である。
【００１５】
インクジェットヘッド１００は、複数の個別液室１１０が形成されている。複数の個別液室１１０は、複数のノズル孔１１１ａが形成されているノズル板１１１と、ノズル板１１１上に配置されている振動板１１２ａ及び隔壁１１２ｂを有する液室基板１１２が形成されている。即ち、個別液室１１０は、ノズル板１１１と振動板１１２ａの間の空間が隔壁１１２ｂにより隔てられている。
【００１６】
なお、図１には、単一の個別液室１１０のみが記載されているが、図１（ａ）の横方向に、複数の個別液室１１０が配列している。
【００１７】
また、振動板１１２ａ上には、共通電極１２１が形成されており、共通電極１２１上には圧電体１２２及び個別電極１２３が順次積層されている。圧電素子１２０は、共通電極１２１、個別電極１２３及び圧電体１２２を含む構成であれば限定されない。
【００１８】
［絶縁膜］
次に、本発明に係る３種類の絶縁膜について、詳細に説明する。
【００１９】
圧電素子１２０が形成されている振動版１１２ａ上には、それぞれの個別電極１２３に対応する開口部１３１ａが形成されている第一の絶縁膜１３１及びそれぞれの個別電極１２３に対応する開口部１３２ａが形成されている第二の絶縁膜１３２が順次積層されている。この時、開口部１３１ａ及び開口部１３２ａを介して個別電極１２３から個別電極配線１４０が引き出されている。
【００２０】
また、個別電極配線１４０上には、それぞれの配線１４０と図示しない駆動回路を電気的に接続する図示しない配線が引き出されているコンタクトホール１３３ａが形成されている第三の絶縁膜１３３が形成されている。この時、圧電素子の変位を増大させるために、隔壁１１２ｂにより隔てられている空間上の配線１４０を含む領域を除く領域に形成されていない。
【００２１】
一方、絶縁膜１３１及び１３２には、それぞれ開口部１３１ｂ及び１３２ｂが形成されており、開口部１３１ｂ及び１３２ｂを介して、共通電極１２１から共通電極１２１の一部を含む領域上に、共通電極配線１５０が引き出されている。また、絶縁膜１３３には、共通電極配線１５０上に、配線１５０と図示しない駆動回路を電気的に接続する図示しない配線が引き出されているコンタクトホール１３３ｂが形成されている。
【００２２】
絶縁膜１３１は、圧電素子１２０を保護する機能を有している。絶縁膜１３１により、成膜工程及びエッチング工程による圧電素子のダメージを防ぐことができる。
【００２３】
絶縁膜１３１の材料としては、大気中の水分が透過しづらい材料であれば特に限定されないが、緻密な無機材料（酸化物、窒化物、炭化物など）であることが好ましい。有機材料を使用する場合は、十分な保護性能を得るためには膜厚を厚くする必要がある。しかしながら、絶縁膜１３１の膜厚を厚くした場合、振動板の振動変位を著しく阻害してしまうため、インクジェットヘッドの吐出性能が低くなることがある。また、絶縁膜の下地となる電極材料、圧電体材料及び振動板材料と密着性が高い材料であることが好ましい。
【００２４】
具体的な絶縁膜１３１の材料としては、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、Ｙ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ３、ＴｉＯ２等酸化膜、ＳｉＮ等の窒化物、ＳｉＣ等の炭化物等が好ましく使用され、これら２種類以上を併用しても良い。
【００２５】
絶縁膜１３１の膜厚は、２０ｎｍ〜１００ｎｍの範囲であることが好ましい。絶縁膜の膜厚が１００ｎｍを超える場合、振動板の変位が阻害されることがある。一方、絶縁膜の膜厚が２０ｎｍより薄い場合、圧電素子の保護層としての機能が十分でなく、圧電素子が劣化することがある。
【００２６】
圧電膜１３１の成膜方法としては、特に限定されないが、圧電素子の劣化を抑制する観点から、蒸着法又はＡＬＤ法が好ましいが、使用できる材料の選択肢が広いことから、ＡＬＤ法がさらに好ましい。
【００２７】
絶縁膜１３２は絶縁膜１３１と同様、圧電素子を保護する機能を有する。また、個別電極配線１４０及び共通電極１２１間のショートを防ぐための層間保護膜としての機能も有する。これにより、個別電極１２３と個別配線１４０の配置の自由度が高くなり、インクジェットヘッド１００を高密度化しても小型化することができる。さらに、絶縁膜１３２は、絶縁膜１３３をエッチングする際のマスク層であり、オーバーエッチングにより、絶縁膜１３３が形成されている領域の膜厚が、絶縁膜１３３が形成されていない領域の膜厚よりも大きい。これにより、圧電素子の変位の阻害を抑制することができる。
【００２８】
絶縁膜１３２の材料としては、特に限定されないが、ＺｒＯ２、Ｙ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＳｉＯ等の酸化物が挙げられ、これらを２種類以上併用しても良い。
【００２９】
絶縁膜１３２の成膜方法としては、蒸着法、ＡＬＤ法、ｐ−ＣＶＤ法等が好ましく、この中でも使用できる材料の選択肢が広いＡＬＤ法がより好ましい。絶縁膜１３２をｐ−ＣＶＤ法で作製した膜と比較して、ＡＬＤ法で作製した膜は、膜密度が大きく絶縁耐圧が良好である傾向がある。
【００３０】
ＡＬＤ法を用いた場合、絶縁膜１３２の膜厚としては１００ｎｍ以上であることが好ましく、３００ｎｍ以上であることがより好ましい。また、ｐ−ＣＶＤ法を用いた場合、絶縁膜１３２の膜厚としては、通常、１００ｎｍ以上であり、２００ｎｍ以上であることがより好ましく、５００ｎｍ以上であることがさらに好ましい。絶縁膜１３２の範囲が、前記範囲よりも薄い場合、大気中の水分をブロックするのに十分な耐透湿性効果が得られない場合がある。また、個別電極配線と共通電極間がショートすることもある。
【００３１】
絶縁膜１３２の、絶縁膜１３３が形成されていない領域の膜厚としては、５〜４０ｎｍであることが好ましい。絶縁膜１３２の、絶縁膜１３３が形成されていない領域の膜厚が４０ｎｍより厚い場合、振動板の変位を阻害する場合がある。一方、絶縁膜１３２の、絶縁膜１３３が形成されていない領域の膜厚が５ｎｍより薄い場合、絶縁膜１３３が形成されていない領域の絶縁膜１３１がエッチングされる場合がある。
【００３２】
絶縁膜１３３は、配線１４０及び１５０を被覆し、配線１４０及び１５０を保護するパシベーション層である。この時、絶縁膜１３３は、隔壁１１２ｂにより隔てられている空間上の配線１４０を含む領域を除く領域に形成されていない。そのため、圧電素子１２０の変位の阻害を抑制することができ、インクジェットヘッド１００は、吐出性能に優れる。
【００３３】
絶縁膜１３３の材料としては、特に限定されないが、ＳｉＯ２等酸化膜、ＳｉＮ等の窒化物、ＳｉＣ等の炭化物等の無機材料、ポリイミド、アクリル樹脂、ウレタン樹脂等の有機材料が挙げられ、これらを２種類以上併用しても良い。中でも、薄膜で配線保護機能を十分に発揮できる理由により、無機材料が好ましい。
【００３４】
絶縁膜１３４の膜厚は、２００ｎｍ以上であることが好ましく、５００ｎｍ以上であることがより好ましい。絶縁膜１３４の膜厚が２００ｎｍより薄い場合、配線１４０及び配線１５０が腐食され、断線することがある。
【００３５】
絶縁膜１３４の成膜方法としては、プラズマＣＶＤ法、スパッタリング法等が挙げられる。また、絶縁膜のエッチング方法としては、フォトリソグラフィ法やドライエッチングを用いる方法が挙げられる。
【００３６】
［その他の構成］
《液室基板》
液室基板１１２の材料としては、特に限定されないが、一般的には面方位（１００）又は（１１１）のシリコン単結晶基板をフォトリソグラフィ法や異方性エッチングすることにより形成することができる。また、振動版１１２ａは、Ｓｉ、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４等をプラズマＣＶＤ法等により積層することができる。
【００３７】
液室基板１１２の厚さとしては、通常、１００〜６００μｍである。
【００３８】
圧電体１２２として線膨張係数が８×１０−６（１／Ｋ）であるＰＺＴ（ジルコン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３）とチタン酸（ＰｂＴｉＯ３）の固溶体）を用いる場合、振動板の線膨張係数は、５×１０−６〜１０×１０−６であることが好ましく、７×１０−６〜９×１０−６であることがより好ましい。そのため、振動板１１２ａの材料としては、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化イリジウム、酸化ルテニウム、酸化タンタル、酸化ハフニウム、酸化オスミウム、酸化レニウム、酸化ロジウム、酸化パラジウム等が挙げられ、これらを２種類以上併用しても良い。
【００３９】
《振動板》
振動板１１２ａの形成方法としては、特に限定されないが、スパッタ法、ゾルゲル法等が挙げられる。
【００４０】
振動板１１２ａの厚さは、通常０．１〜１０μｍであり、０．５〜３μｍであることが好ましい。振動板１１２ａの厚さが０．１μｍより小さい場合、加工が困難になることがあり、１０μｍより大きい場合、振動板が変位しにくくなることがある。
【００４１】
《共通電極》
共通電極１２１の材料としては、特に限定されないが、導電性金属酸化物等が挙げられる。具体的には、化学式ＡＢＯ３で記述され、Ａ＝Ｓｒ、Ｂａ、Ｃａ、Ｌａ、  Ｂ＝Ｒｕ、Ｃｏ、Ｎｉ、を主成分とする複合酸化物があり、ＳｒＲｕＯ３やＣａＲｕＯ３、これらの固溶体である（Ｓｒ１−ｘ  Ｃａｘ）Ｏ３のほか、ＬａＮｉＯ３やＳｒＣｏＯ３、さらにはこれらの固溶体である（Ｌａ，  Ｓｒ）（Ｎｉ１−ｙ  Ｃｏｙ）Ｏ３  （ｙ＝１でも良い）が挙げられる。それ以外の酸化物材料として、ＩｒＯ２、ＲｕＯ２も挙げられる。他にも、高い耐熱性と低い反応性を有するルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）、プラチナ（Ｐｔ）の白金族金属や、これら白金族金属を含む合金材料等を使用することができる。また、これらの金属層を作製した後に、前記導電性酸化物層を積層して使用しても良い。
【００４２】
電気機械変換素子を液体吐出ヘッドに応用する場合、電気機械変換素子と振動板との密着性を良くするために、基板上にＴｉ、ＴｉＯ２、ＴｉＮ、Ｔａ、Ｔａ２Ｏ５、Ｔａ３Ｎ５等を密着層として先に積層しても良い。
【００４３】
共通電極１２１の作製方法としては、スパッタ法や真空蒸着等の真空成膜法等の方法により作製することができる。
【００４４】
《圧電体》
圧電体１２２の材料としては、特に限定されないが、ＰＺＴ等の複合金属酸化物を使用することができる。ＰＺＴとはジルコン酸鉛（ＰｂＺｒＯ３）とチタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３）の固溶体である。例えば、ＰｂＺｒＯ３とＰｂＴｉＯ３の比率が５３：４７の割合で、化学式で示すとＰｂ（Ｚｒ０．５３、Ｔｉ０．４７）Ｏ３、一般にはＰＺＴ（５３／４７）と示されるＰＺＴ等を使用することができる。
【００４５】
ＰＺＴ以外の複合酸化物としてはチタン酸バリウム等が挙げられ、この場合はバリウムアルコキシド、チタンアルコキシド化合物を出発材料にし、共通溶媒に溶解させることでチタン酸バリウム前駆体溶液を作製することも可能である。これら材料は一般式ＡＢＯ３で記述され、Ａ＝Ｐｂ、Ｂａ、Ｓｒ  Ｂ＝Ｔｉ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｎｂを主成分とする複合酸化物が該当する。その具体的な記述として（Ｐｂ１−ｘ、  Ｂａ）（Ｚｒ、  Ｔｉ）Ｏ３、（Ｐｂ１−ｘ、  Ｓｒ）（Ｚｒ，  Ｔｉ）Ｏ３、と表され、これはＡサイトのＰｂを一部ＢａやＳｒで置換した場合である。このような置換は２価の元素であれば可能であり、その効果は熱処理中の鉛の蒸発による特性劣化を低減させる作用を示す。
【００４６】
圧電体１２２を形成する方法としては、特に限定されないが、スパッタ法、ゾルゲル法等が挙げられる。また、圧電体１２２をパターニングする方法としては、特に限定されないが、フォトリソエッチング等が挙げられる。
【００４７】
ＰＺＴをゾルゲル法により作製する場合、まず、酢酸鉛、ジルコニウムアルコキシド及びチタンアルコキシド化合物を出発材料とし、メトキシエタノールに溶解させることで、ＰＺＴ前駆体溶液を作製する。金属アルコキシド化合物は大気中の水分により容易に加水分解するため、安定剤としてアセチルアセトン、酢酸、ジエタノールアミン等の安定化剤を適量、添加しても良い。
【００４８】
下地となる基板全面にスピンコート等の溶液塗布法によりＰＺＴ前駆体溶液を塗布し、溶媒乾燥、熱分解、結晶化の各々の熱処理を施すことでＰＺＴ膜が得られる。塗膜から結晶化膜への変態には体積収縮が伴うので、クラックフリーな膜を得るには一度の工程で１００ｎｍ以下の膜厚が得られるように前駆体濃度の調整が必要になる。
【００４９】
《個別電極》
個別電極１２３の材料としては、特に限定されないが、共通電極と同様に導電性金属酸化物及び、導電性金属酸化物と金属の積層体を使用することができる。
【００５０】
個別電極１２３の形成方法としては、特に限定されないが、スパッタ法、ゾルゲル法、等が挙げられる。また、個別電極１２３をパターニングする方法としては、特に限定されないが、フォトリソエッチング等が挙げられる。
【００５１】
《配線》
配線１４０及び配線１５０の材料としては、特に限定されないが、Ａｇ合金、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｉｒ等が挙げられる。
【００５２】
配線１４０及び配線１５０を形成する方法としては、特に限定されないが、スパッタ法、スピンコート法等が挙げられる。
【００５３】
配線１４０及び配線１５０は、絶縁膜１３３を部分的に表面改質させることによりインクジェット法を用いてパターニングすることができる。例えば、絶縁膜１３３を構成する材料が酸化物である場合、シラン化合物を用いて表面改質することができる。その結果、インクジェット法を用いて、表面エネルギーを増大させた領域に、第３又は第４の電極のパターンを直接描画することができる。
【００５４】
配線１４０及び１５０は、導電性ペーストを用いてスクリーン印刷することによりパターニングすることができる。
【００５５】
導電性ペーストとしては、金ペーストのパーフェクトゴールド（登録商標）（真空冶金社製）、銅ペーストのパーフェクトカッパー（真空冶金社製）、印刷用透明ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳインクのＯｒｇａｃｏｎＰａｓｔｅ  ｖａｒｉａｎｔ  １／４、Ｐａｓｔｅ  ｖａｒｉａｎｔ  １／３（以上、日本アグファ・ゲバルト社製）、カーボン電極ペーストのＯｒｇａｃｏｎＣａｒｂｏｎ  Ｐａｓｔｅ  ｖａｒｉａｎｔ  ２／２（日本アグファ・ゲバルト社製）、ＰＥＤＴ／ＰＳＳ水溶液のＢＡＹＴＲＯＮ（登録商標）  Ｐ（日本スタルクヴィテック社製）等が挙げられる。
【００５６】
配線１４０及び１５０の厚さは、通常、０．１〜２０μｍであり、０．２〜１０μｍであることが好ましい。配線１４０及び１５０の厚さが０．１μｍより小さい場合、配線１４０及び配線１５０の抵抗が大きくなることがあり、２０μｍを超えると、プロセス時間が長くなることがある。
【００５７】
［インクジェット記録装置］
図２に、本発明のインクジェット記録装置の一例を示す。なお、図２（ａ）及び（ｂ）は、それぞれインクジェット記録装置の斜視図及びその機構部の側面図である。
【００５８】
インクジェット記録装置２００は、本体２０１の内部に、主走査方向に移動可能なキャリッジ２０２、キャリッジ２０２に搭載されているインクジェットヘッド２０３、インクカートリッジ２０４で構成される印字機構部２０５が収納されている。また、インクジェット記録装置２００は、本体２０１の下方部に、前方側から用紙Ｐを積載することが可能な給紙カセット２０６を抜き差し自在に装着することができ、用紙Ｐを手差しで給紙するための手差しトレイ２０７を開倒することができる。インクジェット記録装置２００は、給紙カセット２０６又は手差しトレイ２０７から給送される用紙Ｐを取り込み、印字機構部２０５で画像を記録した後、後面側に装着された排紙トレイ２０８に排紙する。
【００５９】
キャリッジ２０２は、左右の側板（不図示）に横架されている主ガイドロッド２０９と従ガイドロッド２１０により、主走査方向に摺動自在に保持されている。キャリッジ２０２には、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）及びブラック（Ｂｋ）の各色のインクを吐出するインクジェットヘッド２０３が、複数のノズルが主走査方向と交差する方向に配列し、インクを吐出する方向が下方になるように、装着されている。キャリッジ２０２には、インクジェットヘッド２０３に各色のインクを供給するための各インクカートリッジ２０４が交換可能に装着されている。
【００６０】
インクカートリッジ２０４は、大気と連通する大気口（不図示）が上方に形成されており、インクジェットヘッド２０３にインクを供給するための供給口（不図示）が下方に形成されており、インクが充填されている多孔質体（不図示）が内部に設置されている。このとき、多孔質体の毛管力により、インクジェットヘッド２０３に供給されるインクをわずかな負圧に維持している。
【００６１】
なお、各色のインクを吐出するインクジェットヘッド２０３を配列する代わりに、各色のインクを吐出する１個のインクジェットヘッドを設置してもよい。
【００６２】
ここで、キャリッジ２０２は、用紙Ｐを搬送する方向に対して下流側が、主ガイドロッド２０９により摺動自在に嵌装されており、用紙Ｐを搬送する方向に対して上流側が、従ガイドロッド２１０により摺動自在に載置されている。そして、主走査モーター２１１により回転駆動される駆動プーリ２１２と従動プーリ２１３との間に、タイミングベルト２１４が張装されており、タイミングベルト２１４をキャリッジ２０２に固定している。このため、主走査モーター２１１を回転させることにより、キャリッジ２０２を主走査方向に移動走査することができる。
【００６３】
一方、給紙カセット２０６に積載された用紙Ｐをインクジェットヘッド２０３の下方側に搬送するために、給紙カセット２０６から用紙Ｐを分離給装する給紙ローラ２１５及びフリクションパッド２１６と、用紙Ｐを案内するガイド部材２１７と、給紙された用紙Ｐを反転させて搬送する搬送ローラ２１８と、搬送ローラ２１８の周面に押し付けられる搬送コロ２１９及び搬送ローラ２１８から用紙Ｐを送り出す角度を規定する先端コロ２２０が設置されている。搬送ローラ２１８は、副走査モーター２２１によりギヤ列（不図示）を介して回転駆動される。
【００６４】
そして、キャリッジ２０２の主走査方向の移動範囲に対応して、搬送ローラ２１８から送り出された用紙Ｐをインクジェットヘッド２０３の下方側で案内するガイド部材２２２が設置されている。ガイド部材２２２の用紙Ｐを搬送する方向に対して下流側には、用紙Ｐを排紙する方向に送り出すために回転駆動される搬送コロ２２３及び拍車２２４が設置されている。さらに、搬送コロ２２３及び拍車２２４により送り出された用紙Ｐを案内するガイド部材２２５及び２２６、ガイド部材２２５及び２２６により案内された用紙Ｐを排紙トレイ２０８に送り出す排紙ローラ２２７及び拍車２２８が設置されている。
【００６５】
用紙Ｐに画像を記録する時は、キャリッジ２０２を移動させながら、画像信号に応じてインクジェットヘッド２０３を駆動することにより、停止している用紙Ｐにインクを吐出して１行分を記録した後、用紙Ｐを搬送する操作を繰り返す。画像の記録が終了した信号又は用紙Ｐの後端が記録領域に到達した信号を受けると、画像を記録する動作を終了し、用紙Ｐを排紙する。
【００６６】
また、キャリッジ２０２が移動する方向に対して右端側の記録領域を外れた位置には、インクジェットヘッド２０３の吐出不良を回復するための回復装置２２９が設置されている。回復装置２２９は、キャップ手段（不図示）、吸引手段（不図示）及びクリーニング手段（不図示）を有する。キャリッジ２０２は、待機中に、回復装置２２９の側に移動してキャッピング手段によりインクジェットヘッド２０３がキャッピングされ、ノズルを湿潤状態に保持することにより、インクの乾燥による吐出不良を防止する。また、画像を記録する途中等に画像の記録と関係しないインクを吐出することにより、全てのノズルにおけるインクの粘度を一定にして、安定した吐出性能を維持することができる。
【００６７】
なお、吐出不良が発生した場合等には、キャッピング手段によりインクジェットヘッド２０３のノズルを密封し、吸引手段により、チューブを通して、ノズルからインク、気泡等を吸い出し、クリーニング手段により、ノズルに付着したインク、ゴミ等を除去して、吐出不良を回復することができる。このとき、吸引手段により吸引されたインクは、本体２０１の下部に設置された廃インク溜（不図示）に排出され、廃インク溜の内部に設置されているインク吸収体に吸収保持される。
【実施例】
【００６８】
［ＰＺＴ前駆体溶液の合成］
酢酸鉛三水和物をメトキシエタノールに溶解させた後、脱水し、酢酸鉛三水和物のメトキシエタノール溶液を得た。一方、イソプロポキシドチタン、イソプロポキシドジルコニウムをメトキシエタノールに溶解させた後、アルコール交換反応及びエステル化反応を進行させた。次に、酢酸鉛三水和物のメトキシエタノール溶液を加え、０．５ｍｏｌ／ＬのＰＺＴ前駆体溶液を得た。このとき、熱処理中のいわゆる鉛抜けによる結晶性の低下を防ぐため、化学量論組成に対して、鉛を１０モル％過剰にした。
【００６９】
［実施例１］
（１００）面を主面とするシリコンウェハ上に、振動板として膜厚が１μｍの熱酸化膜を形成し、さらに、膜厚が５０ｎｍチタン膜、膜厚が２００ｎｍの白金膜、膜厚が１００ｎｍのＳｒＲｕＯ膜をスパッタにより成膜した。
【００７０】
次に、この積層体上に、ＰＺＴ前駆体溶液をスピンコート法により塗布し、１２０℃で乾燥し、５００℃で熱分解する工程を３回繰り返した。膜にはクラック等の不良は生じなかった。その後、ＲＴＡ（急速熱処理）により結晶化熱処理（温度７００℃）した。この操作を４回繰り返すことにより、膜厚が１μｍのＰｂ（Ｚｒ０．５３Ｔｉ０．４７）Ｏ３膜を得た。
【００７１】
次に、Ｐｂ（Ｚｒ０．５３Ｔｉ０．４７）Ｏ３膜上に、膜厚が１００ｎｍのＳｒＲｕＯ膜及び膜厚が１００ｎｍの白金膜の積層体をスパッタにより成膜した。
【００７２】
次に、フォトレジストＴＳＭＲ８８００（東京応化社製）をスピンコート法により塗布し、フォトリソグラフィーによりレジストパターンを形成した後、ＩＣＰエッチング装置（サムコ製）を用いてパターニングし、圧電素子１２０を作製した（図１参照）。
【００７３】
圧電素子１２０が形成された振動板１１２ａ上に、ＡＬＤ法により、Ａｌ２Ｏ３膜（絶縁膜１３１）を５０ｎｍ成膜した。この時、Ａｌ及びＯの原材料としては、ＴＭＡ（シグマアルドリッチ社）及びオゾンジェネレーターによって発生させたＯ３を交互に積層させることにより成膜した。
【００７４】
次に、絶縁膜１３１上に、ＡＬＤ法を用いて、膜厚１５０ｎｍのＺｒＯ膜（絶縁膜１３２）を成膜した。この時、Ｚｒ及びＯの原材料としては、Ｚｒ（ｔ−ＯＣ４Ｈ９）４（シグマアルドリッチ社）、及びオゾンジェネレーターによって発生させたＯ３を交互に積層させることで、成膜した。
【００７５】
エッチングにより絶縁膜１３１及び１３２上にコンタクトホール部を形成した。その後、絶縁膜１３２上にＡｌをスパッタ成膜し、エッチングによりパターニングすることで配線１４０及び１５０を形成した。
【００７６】
次に、配線１４０及び１５０上に、プラズマＣＶＤ法により、膜厚が１μｍのＳｉＮ膜を成膜した。その後、エッチングによりコンタクトホールを形成し、絶縁膜１３３を得た。さらに、後に形成する隔壁１１２ｂにより隔てられている空間上の配線１４０を含む領域を除く領域の絶縁膜１３３をエッチングした。このエッチングの際のオーバーエッチングにより、絶縁膜１３３が形成されていない領域の、絶縁膜１３２の膜厚は、２４ｎｍであった。
【００７７】
その後、個別電極配線又は共通電極配線を取り出すためのパッド部を開口した。
【００７８】
［実施例２］
ＺｒＯ膜（絶縁膜１３２）の膜厚を１００ｎｍとした以外は、実施例１と同様にインクジェットヘッドを作製した。絶縁膜１３３が形成されていない領域の、絶縁膜１３２の膜厚は、９ｎｍであった。
【００７９】
［実施例３］
Ａｌ２Ｏ３膜（絶縁膜１３１）の膜厚を２０ｎｍとした以外は、実施例１と同様にインクジェットヘッドを作製した。絶縁膜１３３が形成されていない領域の、絶縁膜１３２の膜厚は、２５ｎｍであった。
【００８０】
［実施例４］
ＺｒＯ膜（絶縁膜１３２）の膜厚を３００ｎｍとした以外は、実施例１と同様にインクジェットヘッドを作製した。絶縁膜１３３が形成されていない領域の、絶縁膜１３２の膜厚は、３５ｎｍであった。
【００８１】
［実施例５］
ＳｉＯ２膜（絶縁膜１３２）を、プラズマＣＶＤにより５００ｎｍ成膜した以外は、実施例１と同様にインクジェットヘッドを作製した。絶縁膜１３３が形成されていない領域の、絶縁膜１３２の膜厚は、３８ｎｍであった。
【００８２】
［比較例１］
ＺｒＯ膜（絶縁膜１３２）の膜厚を５０ｎｍとした以外は、実施例１と同様にインクジェットヘッドを作製した。絶縁膜１３３が形成されていない領域の、絶縁膜１３２の膜厚は、６ｎｍであった。
【００８３】
［比較例２］
Ａｌ２Ｏ３膜（絶縁膜１３１）の膜厚を１０ｎｍとした以外は、実施例１と同様にインクジェットヘッドを作製した。絶縁膜１３３が形成されていない領域の、絶縁膜１３２の膜  厚は、２ｎｍであった。
【００８４】
［電気特性］
実施例及び比較例で作製したインクジェットヘッドの電気特性を評価した。次に、８０℃／８５％の環境下にインクジェットヘッドを１００時間放置した後に、電気特性を評価した。なお、電気特性は、ＦＣＥ−１（東陽テクニカ社製）を用い、１５０ｋＶ／ｃｍの電界強度での飽和分極Ｐｓ（μＣ／ｃｍ２）を測定した。
【００８５】
電気特性評価に先立って、上記範囲での印可電圧を加えた場合の、下部電極と上部電極間でのショートチェックを行った。
【００８６】
また、各々の素子に対して、シリコンウェハをエッチングし、隔壁１１２ｂを形成し、予めノズル孔１１１ａを形成しておいたノズル板１１１と接合することで、インクジェットヘッド１００を作製し、液滴の吐出評価を行った。粘度を５ｃｐに調整したインクを用いて、単純Ｐｕｓｈ波形により−１０〜−３０Ｖの印可電圧を加えたときの吐出状況を確認した。表１に上記ショート試験結果、電気特性結果及び吐出結果を示す。また、代表的なＰ−Ｅヒステリシス曲線の結果を図３に示す。
【００８７】
【表１】
0005644581.tif 000002
表１から、比較例１では絶縁膜１３２の膜厚が十分でないため、電極間でのショートが発生したことがわかる。また、比較例２では、絶縁膜１３３が形成されていない領域の、絶縁膜１３２の膜厚が薄いため、絶縁膜１３３を形成する場合のプロセスダメージを受け、電気的特性が低かった。
【００８８】
実施例で得られたインクジェットヘッドは、吐出特性に優れ、大気中の水分による圧電対の劣化を抑制できることがわかる。
【符号の説明】
【００８９】
１００    インクジェットヘッド
１１０    液室
１１１    ノズル基板
１１１ａ    ノズル
１１２    液室基板
１１２ａ    振動板
１１２ｂ    隔壁
１２０    圧電素子
１２１    共通電極
１２２    圧電体
１２３    個別電極
１３１、１３２、１３３    絶縁膜
１３１ａ、１３２ａ、１３３ａ    開口部
１３１ｂ、１３２ｂ、１３３ｂ    開口部
１４０、１５０    配線
【先行技術文献】
【特許文献】
【００９０】
【特許文献１】特開２０１０−４２６８３号公報
【図１】
0005644581.tif 000003
【図２】
0005644581.tif 000004