(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エピタキシャル成長させた圧電体膜を成膜する圧電体膜成膜工程と、
前記圧電体膜の上部電極及び下部電極を形成する電極形成工程と、
前記圧電体膜の抗電界が０Ｖ以下となる温度以上あり、キュリー温度未満の温度に前記圧電体膜を加熱する加熱工程と、
前記加熱工程によって加熱された温度を維持しながら前記圧電体膜の配向方向と逆方向の電界を印加する電界印加工程と、
前記電界印加工程の後に、抗電界以上の大きさの電界の印加を維持するとともに、前記圧電体膜の温度をキュリー温度の１／３以下の温度まで下げてから前記圧電体膜に印加している電界を解除する温度下降工程と、
を含み、
前記温度下降工程では、前記圧電体膜の温度下降とともに上昇する抗電界に対応して、前記圧電体膜に印加する電界の大きさを上昇させて前記圧電体膜に印加する電界の大きさを抗電界以上とすることを特徴とする圧電素子の製造方法。
【請求項２】
前記電界印加工程は、前記加熱工程の後に前記圧電体膜に最初に印加される電界を、前記圧電体膜の加熱後の温度において前記圧電体膜が絶縁破壊される電界の４分の１以下とすることを特徴とする請求項１に記載の圧電素子の製造方法。
【請求項３】
前記加熱工程は、前記圧電体膜をキュリー点から１００℃を減じた温度に加熱することを特徴とする請求項１又は２記載の圧電素子の製造方法。
【請求項４】
前記加熱工程は、前記圧電体膜を２５０℃以上の温度に加熱することを特徴とする請求項１、２又は３記載の圧電素子の製造方法。
【請求項５】
前記温度下降工程では、前記圧電体膜の温度が１００℃以下になると電界を解除することを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載の圧電素子の製造方法。
【請求項６】
前記温度下降工程では、前記圧電体膜の温度が７０℃以下になると電界を解除することを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載の圧電素子の製造方法。
【請求項７】
前記圧電体膜成膜工程は、スパッタ法、ＣＶＤ法、ゾルゲル法のうち少なくとも何れか１つの手法を用いて圧電体膜を成膜することを特徴とする請求項１乃至６のうち何れか１項に記載の圧電素子の製造方法。
【請求項８】
基板上に下部電極を形成する下部電極形成工程と、
前記下部電極の前記基板と反対側面に、エピタキシャル成長させた圧電体膜を成膜する圧電体膜成膜工程と、
前記圧電体膜の前記下部電極の反対側面に上部電極形成する上部電極形成工程と、
前記圧電体膜の抗電界が０Ｖ以下となる温度以上あり、キュリー温度未満の温度に前記圧電体膜を加熱する加熱工程と、
前記加熱工程によって加熱された温度を維持しながら前記圧電体膜の配向方向と逆方向の電界を印加する電界印加工程と、
前記電界印加工程の後に、抗電界以上の大きさの電界の印加を維持するとともに、前記圧電体膜の温度をキュリー温度の１／３以下の温度まで下げてから前記圧電体膜に印加している電界を解除する温度下降工程と、
前記基板に圧力室及び流路構造を形成する圧力室形成工程と、
前記圧力室及び流路が形成された基板にノズルが形成されたノズル基板を接合するノズル基板接合工程と、
を含み、
前記温度下降工程では、前記圧電体膜の温度下降とともに上昇する抗電界に対応して、前記圧電体膜に印加する電界の大きさを上昇させて前記圧電体膜に印加する電界の大きさを抗電界以上とすることを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は圧電素子の製造方法及び液体吐出ヘッドの製造方法に係り、特にスパッタ法などの手法により成膜された配向性を有する圧電素子の製造技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
汎用の画像形成装置として、インクジェットヘッドから記録媒体上にインク液滴を吐出して所望の画像を形成するインクジェット記録装置が広く用いられている。インクジェット記録装置では、インクジェットヘッドからインク液滴を吐出させるための圧力付与手段として圧電素子（圧電アクチュエータ）が好適に用いられる。
【０００３】
インクジェットヘッドには、印字性能の向上、特に、高解像度化及び印字速度の高速化が求められている。そのために、ノズルを微細化するとともに高密度に配置したマルチノズルヘッド構造を用いて、高解像度化及び印字速度の高速化が試みられている。ノズルの高密度配置化を実現するために圧力発生素子である圧電素子の小型化が強く求められている。
【０００４】
圧電素子の小型化のためには、その厚みを薄くすることが有効であり、圧電素子の薄膜化を実現するために、例えば、特許文献１にはスパッタ法により膜厚３μｍの鉛誘電体層（圧電体膜）を形成する技術が開示されている。
【０００５】
インクジェットヘッドに対して一般的に用いられる圧電素子（圧電アクチュエータ）は、常温で比較的高い電圧を印加することで、電界の方向に関係なくどちらの方向の電界を印加しても同様の変位量を得ることができ、図２０に示すインクジェットヘッド３５０向けの圧電素子（圧電アクチュエータ）３５８は、上部電極３５７Ｂをアドレス電極とし下部電極(基板面)３５７Ａをグランド電極として、アドレス電極側にプラス電界（図２０に矢印線で図示する電界方向の電界）を印加して駆動する。このような電極構造にする理由としては、スイッチＩＣ（ドライバ回路）などのコスト、配線の容易性などが挙げられる。
【特許文献１】特開平１０−２８６９５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載されているようなスパッタ法で作製した圧電体膜は成膜の時点で決まった配向方向(分極方向)を持ち、印加する電界の向きによって同一の大きさの電界を印加しても変位量が異なるという特性を有している。即ち、スパッタ法によって成膜された圧電体膜は、図２１に示す電界強度と変位量の関係を有する。
【０００７】
図２０の圧電体膜３５８Ａ（圧電素子３５８）をスパッタ法によって成膜すると、成膜時には下部電極３５７Ａから上部電極３５７Ｂに向かう方向に分極されているので、振動板３５６を図２０における下側に変形させるためには（図２０に矢印線で図示するプラス方向の変位を得るためには）、下部電極３５７Ａから上部電極３５７Ｂに向かう方向の電界（図２０に矢印線で図示する電界方向と反対向きの電界）を印加しなければならない。
【０００８】
かかる方向の電界を印加するには、上部電極３５７Ｂをアドレス電極とし下部電極３５７Ａをグランド電極として、上部電極３５７Ｂにマイナス電界を印加しなければならず、上部電極３５７Ｂにプラス電界を印加する場合に比べて駆動ＩＣ（ドライバ回路）や電源のコストが数倍から数十倍になってしまう。
【０００９】
また、コスト低減の観点から、下部電極３５７Ａにプラス電界を印加して圧電素子３５８を駆動すると、振動板３５６がシリコンの場合には、図２２に示すように隣接する下部電極間にリーク電流３６０が発生してしまい、電界を印加していない非駆動の圧電素子でも振動板が変位してしまい、最悪の場合には意図しない圧力室（ノズル）からインクが吐出してしまう電気的クロストークという問題があった。また、静電容量の増大により、消費電力が大きくなってしまうという弊害もある。
【００１０】
このような問題の回避方法として、シリコン（Ｓｉ）や酸化マグネシウム（ＭｇＯ）などの単結晶基板（いわゆる、ダミー基板）上に上部電極、圧電体膜及び下部電極をスパッタ法により順に成膜し、下部電極上に振動板となる薄膜を成膜した圧電素子構造体を作製した後に、当該圧電素子構造体を機械的に反転してシリコン基板やガラス基板で形成した圧力室（例えば、図２０の圧力室３５２が形成されたシリコン基材）に転写（接着）して、インクジェットヘッドを作製する方法がある。
【００１１】
しかし、予め作製された圧電素子構造体を機械的に表裏反転させて圧力室に転写する方法では、転写接着法を用いるために圧電素子構造体と圧力室との正確な位置決めが必要であるが、圧電素子構造体と圧力室との正確な位置決めは非常に困難である。圧電素子構造体と圧力室との位置決め精度は吐出性能に影響し、複数のノズルを備えるインクジェットヘッドにおいて、各ノズルの吐出性能が一定であるヘッドを作製することは非常に難しい。
【００１２】
上述した配向性を有する圧電体膜（例えば、スパッタ法によって成膜された圧電体膜）の課題をまとめると、圧電素子を機械的に反転して圧力室に接合する方法は、接合時の位置決め精度が問題となり、下部電極１１０をアドレス電極とする方法は、リーク電流による電気的クロストークの発生が問題となる。また、印加電界をマイナス方向の電界とする方法は、ＩＣなどのコスト高が問題となる（下記〔表４〕参照）。
【００１３】
【表４】
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【００１４】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、スパッタ法などのエピタキシャル成長法或いは配向成長法によってインクジェットヘッドに適した圧電素子を作製する圧電素子の製造方法及び液体吐出ヘッドの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するために、本発明に係る圧電素子の製造方法は、エピタキシャル成長させた圧電体膜を成膜する圧電体膜成膜工程と、前記圧電体膜の上部電極及び下部電極を形成する電極形成工程と、前記圧電体膜の抗電界が０Ｖ以下となる温度以上あり、キュリー温度未満の温度に前記圧電体膜を加熱する加熱工程と、前記加熱工程によって加熱された温度を維持しながら前記圧電体膜の配向方向と逆方向の電界を印加する電界印加工程と、前記電界印加工程の後に、抗電界以上の大きさの電界の印加を維持するとともに、前記圧電体膜の温度をキュリー温度の１／３以下の温度まで下げてから前記圧電体膜に印加している電界を解除する温度下降工程と、を含み、前記温度下降工程では、前記圧電体膜の温度下降とともに上昇する抗電界に対応して、前記圧電体膜に印加する電界の大きさを上昇させて前記圧電体膜に印加する電界の大きさを抗電界以上とすることを特徴とする。
【００１６】
本発明によれば、エピタキシャル成長させた圧電体膜を用いた圧電素子において、分極方向を反転させる際に抗電界が０Ｖ以下あり、キュリー温度未満となる温度まで加熱した後に抗電界以上の大きさの電界を所定の期間印加し、その後、抗電界以上の大きさの電界印加を維持したまま、圧電体膜の温度をキュリー温度の１／３以下の温度まで下げるので、圧電体膜の分極方向が反転するとともに、変位量及び変位方向の制御が可能である好ましい圧電素子を得ることができる。また、温度下降時の圧電体膜の印加電界の大きさが確実に抗電界以上となり、当該圧電体膜に対して好ましい分極反転処理が施される。
【００１７】
電圧印加工程において圧電体膜に印加される電界の強度は、破壊防止の観点から５ｋＶ／ｍｍ未満である。
【００１８】
電界を解除する際の電界解除温度は、圧電体膜を形成する材料の違いによる分極効果の差をなくすという観点で決めるとよい。なお、電界解除温度をキュリー温度の１／４以下の温度としてもよい。
【００１９】
請求項２に記載の発明は、請求項１記載の圧電素子の製造方法の一態様に係り、前記電界印加工程は、前記加熱工程の後に前記圧電体膜に最初に印加される電界を、前記圧電体膜の加熱後の温度において前記圧電体膜が絶縁破壊される電界の４分の１以下とすることを特徴とする。請求項３に記載の発明は、請求項１又は２記載の圧電素子の製造方法の一態様に係り、前記加熱工程は、前記圧電体膜をキュリー点から１００℃を減じた温度に加熱することを特徴とする。請求項４に記載の発明は、請求項１、２又は３記載の圧電素子の製造方法の一態様に係り、前記加熱工程は、前記圧電体膜を２５０℃以上の温度に加熱することを特徴とする。
【００２０】
請求項４に記載の発明によれば、圧電体膜の温度を２５０℃以上とすることで、当該圧電体膜の抗電界が０Ｖ以下となり、当該圧電体膜に対して好ましい分極反転処理が施される。
【００２１】
圧電体膜の温度をキュリー温度とするとより好ましい。
【００２４】
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のうち何れか１項に記載の圧電素子の製造方法の一態様に係り、前記温度下降工程では、前記圧電体膜の温度が１００℃以下になると電界を解除することを特徴とする。
【００２５】
請求項５に記載の発明によれば、電界解除の温度を１００℃以下とすることで、当該圧電体膜に対して好ましい分極反転処理が施され、当該圧電体膜は所定の性能を得ることができる。
【００２６】
請求項６に記載の発明は、請求項１乃至４のうち何れか１項に記載の圧電素子の製造方法の一態様に係り、前記温度下降工程では、前記圧電体膜の温度が７０℃以下になると電界を解除することを特徴とする。
【００２７】
請求項６に記載の発明によれば、電界解除の温度を７０℃以下とすることで、当該圧電体膜に対してより好ましい分極反転処理が施され、当該圧電体膜は所定の性能を得ることができる。
【００２８】
請求項７に記載の発明は、請求項１乃至６のうち何れか１項に記載の圧電素子の製造方法に係り、前記圧電体膜成膜工程は、スパッタ法、ＣＶＤ法、ゾルゲル法のうち少なくとも何れか１つの手法を用いて圧電体膜を成膜することを特徴とする。
【００２９】
請求項７に記載の発明によれば、スパッタ法、ＣＶＤ法、ゾルゲル法を用いることで、膜厚が非常に薄い圧電体膜を成膜することができる。
【００３０】
また、上記目的を達成するために、請求項８に記載の発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法は、基板上に下部電極を形成する下部電極形成工程と、前記下部電極の前記基板と反対側面に、エピタキシャル成長させた圧電体膜を成膜する圧電体膜成膜工程と、前記圧電体膜の前記下部電極の反対側面に上部電極形成する上部電極形成工程と、前記圧電体膜の抗電界が０Ｖ以下となる温度以上あり、キュリー温度未満の温度に前記圧電体膜を加熱する加熱工程と、前記加熱工程によって加熱された温度を維持しながら前記圧電体膜の配向方向と逆方向の電界を印加する電界印加工程と、前記電界印加工程の後に、抗電界以上の大きさの電界の印加を維持するとともに、前記圧電体膜の温度をキュリー温度の１／３以下の温度まで下げてから前記圧電体膜に印加している電界を解除する温度下降工程と、前記基板に圧力室及び流路構造を形成する圧力室形成工程と、前記圧力室及び流路が形成された基板にノズルが形成されたノズル基板を接合するノズル基板接合工程と、を含み、前記温度下降工程では、前記圧電体膜の温度下降とともに上昇する抗電界に対応して、前記圧電体膜に印加する電界の大きさを上昇させて前記圧電体膜に印加する電界の大きさを抗電界以上とすることを特徴とする。
【００３１】
請求項８に記載の発明によれば、スパッタ法などの配向性を有する薄膜の製造プロセスを用いた圧電素子を液体吐出ヘッドの圧力発生素子として適用することができる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、エピタキシャル成長させた圧電体膜を用いた圧電素子において、分極方向を反転させる際に抗電界が０Ｖ以下あり、キュリー温度未満となる温度まで加熱した後に抗電界以上の大きさの電界を所定の期間印加し、その後、抗電界以上の大きさの電界印加を維持したまま、圧電体膜の温度をキュリー温度の１／３以下の温度まで下げるので、圧電体膜の分極方向が反転するとともに、変位量及び変位方向の制御が可能である好ましい圧電素子を得ることができる。また、温度下降時の圧電体膜の印加電界の大きさが確実に抗電界以上となり、当該圧電体膜に対して好ましい分極反転処理が施される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下添付図面に従って本発明の好ましい実施の形態について詳説する。
【００３４】
〔液体吐出ヘッドの製造方法の説明〕
図１〜図１１を用いて、本発明の実施形態に係る液体吐出ヘッドの製造方法（圧電素子の製造方法）を説明する。
【００３５】
（１）下部電極形成工程
図１には、表面絶縁基板であるＳＯＩ基板（ＳｉＯ２の絶縁膜を備えたシリコン基板、以下、基板と記載する。）１０を図示する。図１に示す基板１０は、シリコン基材１１と、シリコン酸化膜からなる絶縁層１２と、シリコン基材１４と、シリコン酸化膜からなる絶縁層１６と、を順位に積層した構造を有している。
【００３６】
図２には、図１に示す基板１０に下部電極となる金属膜１８を成膜した状態を図示する。基板１０の上面（絶縁層１６が形成されている面）に、スパッタ、蒸着等の手法を用いて下部電極となる金属膜１８が成膜される。その後、図３に示すように、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）を用いて金属膜１８は所定の形状に加工される。金属膜（下部電極）１８には、イリジウム（Ｉｒ）、プラチナ（Ｐｔ）、チタン（Ｔｉ）などが好適に用いられる。
【００３７】
なお、下部電極１８の配置パターンが圧電素子を含む圧電アクチュエータの配置パターンとなり、この圧電アクチュエータ（図１６の圧電素子２５８と振動板２５６とから成る構造体））の配置パターンに対応してインクを吐出ノズル（図１５(a),(b)参照）が配置される。言い換えると、インクを吐出するノズルの配置に対応して下部電極１８の配置パターンが決められる。
【００３８】
（２）圧電体膜成膜工程
下部電極（金属膜）１８が所定の形状（パターン）に加工されると、下部電極１８の上側（下部電極１８の絶縁層１６と反対側）の面には、スパッタ法、ＣＶＤ法、ゾルゲル法等のエピタキシャル成長法による薄膜形成プロセスを用いて、所定の配向性を持つ圧電体膜２０が成膜される。圧電体膜２０には、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛、Pb(Zr,Ti)O3）が好適に用いられる。図４には、圧電体膜２０が成膜された状態を図示する。
【００３９】
（３）上部電極成膜工程
圧電体膜２０が成膜されると、圧電体膜２０の上側（圧電体膜２０の下部電極１８と反対側）の面には、スパッタ、蒸着等の手法を用いて上部電極となる金属膜２２が成膜される。金属膜（上部電極）２２には、イリジウム（Ｉｒ）、プラチナ（Ｐｔ）、チタン（Ｔｉ）、金（Ａｕ）などが好適に用いられる。図５には、上部電極となる金属膜２２が成膜された状態を図示する。
【００４０】
その後、図６に示すように、金属膜２２は所定の形状にパターンニングされる。なお、上部電極（金属膜）２２のパターンニングや下部電極１８のパターンニングにはエッチングが好適に用いられ、当該上部電極２２（下部電極１８）のパターンニング（エッチング処理）は１５０℃程度の温度で行われる。
【００４１】
その後、図７に示すように、上部電極２２の形状に対応して、圧電体膜２０がパターンニングされる。圧電体膜２０のパターンニングにもエッチングが好適に用いられ、当該圧電体膜２０のパターンニングは１５０℃程度の温度で行われる。
【００４２】
なお、上部電極２２と圧電体膜２０のパターンニングは、同一の工程とすることも可能である。また、下部電極１８をパターンニングせずに圧電体膜２０を成膜し、更に、上部電極２２を成膜したのちに、上部電極２２、圧電体膜２０及び下部電極１８をまとめてパターンニングする態様も可能である。
【００４３】
本明細書では、下部電極１８と上部電極２２に圧電体膜２０がはさまれた構造体を「圧電素子」と呼び、圧電素子を駆動して、圧電素子自体または他の部材を変形（振動）させる構成を圧電アクチュエータと呼ぶことにする。圧電アクチュエータの一例を挙げると、圧電素子に接合された振動板を変形させる構造が挙げられる。
【００４４】
（４）配線層形成工程
上述した工程を経て、下部電極１８、圧電体膜２０及び上部電極２２を備えた圧電素子２３が形成されると、上部電極２２及び下部電極１８と導通する配線パターンを有する配線層が基板１０の上面（下部電極形成面）に形成される。本例では、複数の圧電素子２３を備え、下部電極１８を各圧電素子２３に共通の共通電極とし、上部電極２２を各圧電素子２３固有のアドレス電極（個別電極）とし、下部電極１８を基準電位として各圧電素子２３に固有の駆動電圧が上部電極２２に印加される。なお、配線層形成工程は、２００℃〜３５０℃の温度環境化で行われる。
【００４５】
（５）圧力室形成工程
次に、エッチング等の手法を用いて、シリコン基材１１に圧力室となる開口２４が形成される。図８には、圧力室となる開口２４が形成された状態を図示する。なお、絶縁層１２及びシリコン基材１４、絶縁層１６は、振動板として機能する。即ち、絶縁層１２、シリコン基材１４及び絶縁層１６から成る振動板上に圧電素子２３が形成された構造体は圧電アクチュエータとして機能する。
【００４６】
（６）流路プレート接合工程、ノズルプレート接合工程
図８に示すように、圧力室となる開口２４（圧力室２４）が形成されると、基板１０の圧力室２４が形成される側には、インク流路となる構造（溝、穴等）を有する流路基板２６が接合される。基板１０と流路基板２６とを接合する際には、インク流路と圧力室２４が正確に位置合わせされる。
【００４７】
更に、ノズルとなる微細孔２７が形成されたノズル基板２８を流路基板２６の基板１０と反対側に接合し、ヘッド構造体２９となる。ノズル基板２８と流路基板２６とを接合する際には、微細孔２７と吐出側流路が正確に位置合わせされる。
【００４８】
（７）分極反転処理工程
上述した工程を経てヘッド構造体２９が形成された状態では、圧電体膜２０は下部電極１８から上部電極２２に向かう上向きの配向方向（分極方向）を有しているので、圧電体膜２０の分極方向が上部電極２２から下部電極１８に向かう下向きとなるように、分極反転処理が施される。
【００４９】
具体的には、先ず、圧電体膜２０をキュリー温度（キュリー点；本例では、３５０℃）になるように加熱する（加熱工程）。なお、詳細は後述するが、加熱工程における加熱温度は圧電体膜２０の抗電界が０Ｖ以下となる温度以上の温度（本例では、２５０℃）であればよい。
【００５０】
圧電体膜２０の温度がキュリー温度となる状態を維持し、図１０に示す電源装置３０から配向方向と反対方向の電界を圧電体膜２０に印加し、１分以上保持する（電界印加工程）。本例では、電界印加工程における電界強度は、５Ｖまたは７．５Ｖが適用される（図１２参照）。なお、電界の大きさを上げ過ぎると圧電体膜２０が絶縁破壊してしまうので、圧電体膜２０が絶縁破壊を起こさない最大電界強度以下の電界強度としなければならない。また、サージ等を考慮すると、圧電体膜２０が絶縁破壊を起こさない最大電界強度の１／４以下の電界強度とすることがより好ましい。
【００５１】
その後、電界強度を徐々に上げながら電界印加を保持したままで、圧電体膜２０の温度を下降させ、圧電体膜２０の温度が１００℃以下まで下がったところで、圧電体膜２０に印加していた電界を解除する（温度下降工程）。
【００５２】
温度下降工程における温度に対する電界強度（印加電圧）の決定は、常に抗電界以上になるようにする。温度に対する抗電界および分極時の印加電圧の関係の詳細については後述する。
【００５３】
（８）フレキシブルケーブル（ＦＰＣ）接着工程
図１０に示す分極反転工程を経て、上部電極２２から下部電極１８に向かう分極方向を持つ圧電素子２３を備えたヘッド構造体２９が形成されると、圧電素子２３に印加される駆動電圧の配線が形成されたフレキシブルケーブル（ＦＰＣ）３２が上記（４）の配線層形成工程で形成された配線層、上部電極２２、下部電極１８と導通するように接合される。図１１には、ヘッド構造体にＦＰＣ３２が接合された状態を図示する。図１１では、ＦＰＣとヘッド構造体２９の接合状態を模式的に図示しているが、実際には、ヘッド構造体２９の所定の位置にＦＰＣ３２との接合箇所が設けられている。なお、ＦＰＣ３２にスイッチＩＣやドライブＩＣなどの駆動回路の一部又は全部が搭載される態様も可能である。また、ヘッド構造体２９とＦＰＣ３２との接合に、コネクタを用いる態様も好ましい。
【００５４】
ＦＰＣ３２の接合には、導電性接着剤が好適に用いられる。ＦＰＣ接合工程は、１００℃程度の温度環境下で行われる。
【００５５】
上記（１）〜（８）の各工程を経て作製されたヘッド構造体２９の寸法の一例を挙げると、振動板（絶縁層１２、シリコン基材１４、絶縁層１６から成る構造体）の厚みは７μｍ、圧電素子２３の厚みは４μｍ、圧力室２４の開口サイズは３００μｍである。
【００５６】
〔圧電素子の特性の説明〕
次に、上記（１）〜（８）の各工程を経て作製された圧電素子２３の特性について説明する。本願出願人の実験によって、圧電素子２３を作製する際に上記（７）分極反転工程における条件を変えると、圧電素子２３の特性が変化する（駆動電圧を一定の値としても変位量が変化する）ことが明らかになった。
【００５７】
図１２の符号３０は、圧電素子２３（圧電体膜２０）の温度に対する抗電界の関係である。圧電体膜２０の抗電界は温度上昇とともに低下し、２５０℃以上になると抗電界は０Ｖとなり、キュリー温度（３５０℃）では抗電界はマイナスの値となる。なお、図１２では、マイナスの抗電界は０Ｖとして表示している。
【００５８】
また、図１２の符号３２は分極反転工程における条件１を表し、符号３４は条件２（条件１よりも高い電圧を印加）を表し、符号３６，３８，４０はそれぞれ７０℃，２００℃，３５０℃のときに圧電素子２３（圧電体膜２０）が絶縁破壊を起こす印加電圧を示している。
【００５９】
（実験１）
下記〔表１〕には、温度下降時に図１２に示す条件１、条件２の電圧印加を行った場合の圧電素子の変位量と、比較例１〜３の圧電素子の変位量を示す。条件１，２では、分極反転処理開始の温度（加熱工程における圧電体膜の温度）は２５０℃、最初に印加する電圧は、条件１では５Ｖ、条件２では７．５Ｖとしている。
【００６０】
また、比較例１は未分極の場合、比較例２は常温で印加電圧を７．５Ｖとして分極反転処理を行った場合（条件２に対応）、比較例３は常温で印加電圧を５Ｖとして分極反転処理を行った場合（条件１に対応）である。なお、常温において、周波数１ｋＨｚ、２０Ｖの正弦電圧を印加して変位量を測定した。
【００６１】
【表１】
0005382905.tif 000003
【００６２】
上記〔表１〕によれば、未分極の圧電素子（比較例１）に比べて、分極反転処理を行った圧電素子（比較例２，３）は変位量が増加することがわかる。また、比較例３に対して比較例２は変位量が大きくなっているので、印加電圧を大きくすると変位量が増加することがわかる。
【００６３】
しかし、本願発明に係る圧電素子の製造方法を適用すると、条件１では、未分極の圧電素子に比べて変位量が略２倍となり、更に、条件１よりも高い電圧を印加した条件２では、未分極の圧電素子に比べて変位量が略３倍になることが判明した。
【００６４】
したがって、本例に示す手法を用いて製造した圧電素子２３は、従来周知の圧電素子に比べて良好な特性を有している。
【００６５】
（実験２）
下記〔表２〕には、リリース温度（分極反転工程における電界を開放する温度）の違いによる圧電素子の変位量の違いを示す。なお、分極反転工程の条件は図１２の条件２が適用される。また、変位量の測定条件は上記実験１と同一である。
【００６６】
【表２】
0005382905.tif 000004
【００６７】
上記〔表２〕に示すように、リリース温度が２００℃、１５０℃の場合の変位量は、それぞれ９５ｎｍ、１４３ｎｍであり、リリース温度を７０℃以下とした場合に比べて変位量が大幅に減少してしまう。即ち、１５０℃、２００℃で電界を開放すると減極が起きてしまい、減極により圧電体膜に性能劣化が生じ、変位量が大幅に減少してしまう。
【００６８】
一方、リリース温度が１００℃の場合の変位量は１９３ｎｍであり、リリース温度を７０℃以下とした場合とほぼ同等の変位量を得ることができる。即ち、リリース温度を１００℃とした場合には、変位量の減少はごくわずかである。
【００６９】
また、リリース温度を５０℃とした場合には、リリース温度を７０℃としたときと同じ変位量を得ることができる。即ち、リリース温度は１００℃以下が好ましく、７０℃以下がより好ましい。
【００７０】
（実験３）
下記〔表３〕には、加熱工程における圧電体膜の加熱温度（開始温度）の違いによる変位量を示す。下記〔表３〕における条件１及び条件２は、実験１（図１２）における条件１及び条件２に対応している。また、変位量の測定条件は上記実験１と同一である。
【００７１】
【表３】
0005382905.tif 000005
【００７２】
上記〔表３〕に示すように、条件１、条件２とも２５０℃以上で電界印加を開始すると、変位量は減少しないか、減少してもごくわずかである。一方、２５０℃未満（２００℃、１００℃）で電界印加を開始すると、変位量が大幅に減少してしまう。
【００７３】
即ち、抗電界が０Ｖ以下となる温度（本例では、２５０℃）まで圧電体膜を加熱した状態で、分極反転処理のための電界を印加すると、大きな変位量を得ることができる好ましい圧電体膜が作製される。キュリー温度（本例では３５０℃）まで圧電体膜を加熱した状態で分極反転処理のための電界を印加すると、より好ましい。なお、ここでいう抗電界は、下部電極１８をグランドとして上部電極２２にプラス電圧を印加した場合のマイナス側の抗電界である。
【００７４】
上記の如く構成された液体吐出ヘッド（圧電素子）の製造方法によれば、スパッタ法などの配向性を有する圧電体膜が形成される手法によって、下部電極から上部電極に向かう方向に分極された圧電体膜を成膜し、当該圧電体膜を抗電界が０Ｖ以下となる温度まで加熱し、分極反転のための電界（上部電極から下部電極に向かう方向の電界）を印加し、この状態を所定の時間（例えば、１分間）維持し、圧電体膜の温度を下降させながら抗電界以上の電界印加を維持するように電界強度を制御し、圧電体膜の温度が１００℃以下になったところで電界を解除するので、下部電極から上部電極に向かう方向の分極方向を有する圧電体膜の分極方向が反転され、変位量及び変位方向が制御可能な好ましい圧電体膜が製造される。
【００７５】
分極工程において印加される電圧は、当該圧電体膜が加熱後の温度において絶縁破壊する電圧未満であり、特に、加熱後に最初に印加される電圧は、当該圧電体膜が加熱後の温度において絶縁破壊する電圧の１／４以下であることがより好ましい。また、温度下降中は抗電界の上昇に合わせて印加電圧を徐々に上げるように印加電圧を制御する態様が好ましい。
【００７６】
〔装置例〕
次に、上述した製造方法を適用して作製された圧電素子を吐出発生素子に適用したインクジェットヘッド（液体吐出ヘッド）を備えたインクジェット記録装置について説明する。
【００７７】
（全体構成）
図１３は、インクジェット記録装置２００の全体構成を示す概略図である。同図に示すように、インクジェット記録装置２００は、黒（Ｋ），シアン（Ｃ），マゼンタ（Ｍ），イエロー（Ｙ）の各インクに対応して設けられた複数のインクジェットヘッド（以下、ヘッドという。）２１２Ｋ，２１２Ｃ，２１２Ｍ，２１２Ｙを有する印字部２１２と、各ヘッド２１２Ｋ，２１２Ｃ，２１２Ｍ，２１２Ｙに供給するインクを貯蔵しておくインク貯蔵／装填部２１４と、記録媒体（被吐出媒体）たる記録紙２１６を供給する給紙部２１８と、記録紙２１６のカールを除去するデカール処理部２２０と、各ヘッド２１２Ｋ，２１２Ｃ，２１２Ｍ，２１２Ｙのノズル面に対向して配置され、記録紙２１６の平面性を保持しながら記録紙２１６を搬送する吸着ベルト搬送部２２２と、印字部２１２の印字結果を読み取る印字検出部２２４と、記録済みの記録紙（プリント物）を外部に排紙する排紙部２２６と、を備えている。
【００７８】
図１３には図示しないが、印字部２１２に含まれる各ヘッド２１２Ｋ，２１２Ｃ，２１２Ｍ，２１２Ｙのそれぞれの上面（記録紙２１６と対向する面と反対側の面）には、各ヘッド２１２Ｋ，２１２Ｃ，２１２Ｍ，２１２Ｙの制御基板が立てた状態で配置される。
【００７９】
インク貯蔵／装填部２１４は、各ヘッド２１２Ｋ，２１２Ｃ，２１２Ｍ，２１２Ｙに対応する色のインクを貯蔵するインク供給タンク（図１３中不図示、図１８に符号２６０で図示）を有し、各色のインクは所要のインク流路を介してヘッド２１２Ｋ，２１２Ｃ，２１２Ｍ，２１２Ｙと連通されている。
【００８０】
また、インク貯蔵／装填部２１４は、インク残量が少なくなるとその旨を報知する報知手段（表示手段、警告音発生手段）を備えるとともに、色間の誤装填を防止するための機構を有している。
【００８１】
詳細は後述するが、本例のインクジェット記録装置２００は、各ヘッド２１２Ｋ，２１２Ｃ，２１２Ｍ，２１２Ｙの上面にインク供給部を備え、インク貯蔵／装填部２１４からインク供給部を介して各ヘッド２１２Ｋ，２１２Ｃ，２１２Ｍ，２１２Ｙにインクが供給される。
【００８２】
図１３では、給紙部２１８の一例としてロール紙（連続用紙）のマガジンが示されているが、紙幅や紙質等が異なる複数のマガジンを併設してもよい。また、ロール紙のマガジンに代えて、又はこれと併用して、カット紙が積層装填されたカセットによって用紙を供給してもよい。
【００８３】
複数種類の記録紙を利用可能な構成にした場合、紙の種類情報を記録したバーコード或いは無線タグなどの情報記録体をマガジンに取り付け、その情報記録体の情報を所定の読取装置によって読み取ることで、使用される記録媒体の種類（メディア種）を自動的に判別し、メディア種に応じて適切なインク吐出を実現するようにインク吐出制御を行うことが好ましい。
【００８４】
給紙部２１８から送り出される記録紙２１６はマガジンに装填されていたことによる巻きクセが残り、カールする。このカールを除去するために、デカール処理部２２０においてマガジンの巻きクセ方向と逆方向に加熱ドラム３３０で記録紙２１６に熱を与える。このとき、多少印字面が外側に弱いカールとなるように加熱温度を制御するとより好ましい。
【００８５】
ロール紙を使用する装置構成の場合、図１３のように、裁断用のカッター（第１のカッター）２２８が設けられており、該カッター２２８によってロール紙は所望のサイズにカットされる。カッター２２８は、記録紙２１６の搬送路幅以上の長さを有する固定刃２２８Ａと、該固定刃２２８Ａに沿って移動する丸刃２２８Ｂとから構成されており、印字裏面側に固定刃２２８Ａが設けられ、搬送路を挟んで印字面側に丸刃２２８Ｂが配置される。なお、カット紙を使用する場合には、カッター２２８は不要である。
【００８６】
デカール処理後、カットされた記録紙２１６は、吸着ベルト搬送部２２２へと送られる。吸着ベルト搬送部２２２は、ローラ２３１、２３２間に無端状のベルト２３３が巻き掛けられた構造を有し、少なくともヘッド２１２Ｋ，２１２Ｃ，２１２Ｍ，２１２Ｙのノズル面（ノズル開口が形成されるインク吐出面）に対向する部分が水平面（フラット面）をなすように構成されている。
【００８７】
ベルト２３３は、記録紙２１６の幅よりも広い幅寸法を有しており、ベルト面には多数の吸引穴（不図示）が形成されている。図１３に示したとおり、ローラ２３１、２３２間に掛け渡されたベルト２３３の内側においてヘッド２１２Ｋ，２１２Ｃ，２１２Ｍ，２１２Ｙのノズル面に対向する位置には吸着チャンバ２３４が設けられており、この吸着チャンバ２３４をファン２３５で吸引して負圧にすることによって記録紙２１６がベルト２３３上に吸着保持される。
【００８８】
ベルト２３３が巻かれているローラ２３１、２３２の少なくとも一方にモータ（図１３中不図示、図１９に符号２８８で図示）の動力が伝達されることにより、ベルト２３３は図１３上の時計回り方向に駆動され、ベルト２３３上に保持された記録紙２１６は図１３の左から右へと搬送される。
【００８９】
縁無しプリント等を印字するとベルト２３３上にもインクが付着するので、ベルト２３３の外側の所定位置（印字領域以外の適当な位置）にベルト清掃部２３６が設けられている。ベルト清掃部２３６の構成について詳細は図示しないが、例えば、ブラシ・ロール、吸水ロール等をニップする方式、清浄エアを吹き掛けるエアーブロー方式、或いはこれらの組み合わせなどがある。清掃用ロールをニップする方式の場合、ベルト線速度とローラ線速度を変えると清掃効果が大きい。
【００９０】
なお、吸着ベルト搬送部２２２に代えて、ローラ・ニップ搬送機構を用いる態様も考えられるが、印字領域をローラ・ニップ搬送すると、印字直後に用紙の印字面をローラが接触するので画像が染み易いという問題がある。したがって、本例のように、印字領域では画像面を接触させない吸着ベルト搬送が好ましい。
【００９１】
吸着ベルト搬送部２２２により形成される用紙搬送路上において印字部２１２の上流側には、加熱ファン２４０が設けられている。加熱ファン２４０は、印字前の記録紙２１６に加熱空気を吹き付け、記録紙２１６を加熱する。印字直前に記録紙２１６を加熱しておくことにより、インクが着弾後乾き易くなる。
【００９２】
印字部２１２のヘッド２１２Ｋ，２１２Ｃ，２１２Ｍ，２１２Ｙは、当該インクジェット記録装置２００が対象とする記録紙２１６の最大紙幅に対応する長さを有し、そのノズル面には最大サイズの記録媒体の少なくとも一辺を超える長さ（描画可能範囲の全幅）にわたりインク吐出用のノズルが複数配列されたフルライン型のヘッドとなっている（図１４参照）。
【００９３】
ヘッド２１２Ｋ，２１２Ｃ，２１２Ｍ，２１２Ｙは、記録紙２１６の送り方向に沿って上流側から黒（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の色順に配置され、それぞれのヘッド２１２Ｋ，２１２Ｃ，２１２Ｍ，２１２Ｙが記録紙２１６の搬送方向（紙送り方向）延在するように固定設置される。
【００９４】
吸着ベルト搬送部２２２により記録紙２１６を搬送しつつ各ヘッド２１２Ｋ，２１２Ｃ，２１２Ｍ，２１２Ｙからそれぞれ異色のインクを吐出することにより記録紙２１６上にカラー画像を形成し得る。
【００９５】
このように、紙幅の全域をカバーするノズル列を有するフルライン型のヘッド２１２Ｋ，２１２Ｃ，２１２Ｍ，２１２Ｙを色別に設ける構成によれば、紙送り方向について記録紙２１６と印字部２１２を相対的に移動させる動作を１回行うだけで（即ち、１回の副走査で）、記録紙２１６の全面に画像を記録することができる。このようなシングルパス印字が可能な構成により、ヘッドが紙搬送方向と直交する方向に往復動作するシャトル型ヘッドに比べて高速印字が可能であり、生産性を向上させることができる。
【００９６】
本例では、ＫＣＭＹの標準色（４色）の構成を例示したが、インク色や色数の組み合わせについては本実施形態に限定されず、必要に応じて淡インク、濃インク、特別色インクを追加してもよい。例えば、ライトシアン、ライトマゼンタなどのライト系インクを吐出するインクジェットヘッドを追加する構成も可能である。また、各色ヘッドの配置順序も特に限定はない。更に、記録紙２１６に処理液とインクとを付着させた後に、記録紙２１６上でインク色材を凝集又は不溶化させて、記録紙２１６上でインク溶媒とインク色材とを分離させる２液系のインクジェット記録装置では、処理液を記録紙２１６に付着させる手段としてインクジェットヘッドを備えてもよい。
【００９７】
また、ヘッド２１２Ｋ，２１２Ｃ，２１２Ｍ，２１２Ｙは、それぞれ複数のヘッドモジュール（不図示）を記録紙２１６の幅方向につなぎ合わせた構造を有しているが、各ヘッドは一体に形成された構造を有していてもよい。
【００９８】
印字部２１２の後段に設けられる印字検出部２２４は、印字部２１２の打滴結果を撮像するためのイメージセンサを含み、該イメージセンサによって読み取った打滴画像からノズルの目詰まりその他吐出異常をチェックする手段として機能する。
【００９９】
本例の印字検出部２２４は、少なくとも各ヘッド２１２Ｋ，２１２Ｃ，２１２Ｍ，２１２Ｙによるインク吐出幅（画像記録幅）よりも幅の広い受光素子列を有するラインセンサで構成される。このラインセンサは、赤（Ｒ）の色フィルタが設けられた光電変換素子（画素）がライン状に配列されたＲ受光素子列と、緑（Ｇ）の色フィルタが設けられたＧ受光素子列と、青（Ｂ）の色フィルタが設けられたＢ受光素子列と、から成る色分解ラインＣＣＤセンサで構成されている。なお、ラインセンサに代えて、受光素子が２次元配列されて成るエリアセンサを用いることも可能である。
【０１００】
印字検出部２２４は、各色のヘッド２１２Ｋ，２１２Ｃ，２１２Ｍ，２１２Ｙにより印字されたテストパターンを読み取り、各ヘッド２１２Ｋ，２１２Ｃ，２１２Ｍ，２１２Ｙの吐出検出を行う。吐出判定は、吐出の有無、ドットサイズの測定、ドットの着弾位置の測定などで構成される。
【０１０１】
印字検出部２２４の後段には後乾燥部２４２が設けられている。後乾燥部２４２は、印字された画像面を乾燥させる手段であり、例えば、加熱ファンが用いられる。印字後のインクが乾燥するまでは印字面と接触することは避けたほうが好ましいので、熱風を吹き付ける方式が好ましい。
【０１０２】
後乾燥部２４２の後段には、加熱・加圧部２４４が設けられている。加熱・加圧部２４４は、画像表面の光沢度を制御するための手段であり、画像面を加熱しながら所定の表面凹凸形状を有する加圧ローラ２４５で加圧し、画像面に凹凸形状を転写する。
【０１０３】
加熱・加圧部２４４によって記録紙２１６を押圧すると、多孔質のペーパーに染料系インクで印字した場合などでは、加圧によりペーパーの孔を塞ぐことでオゾンなど、染料分子を壊す原因となるものと接触することを防ぐことで画像の耐候性がアップする効果がある。
【０１０４】
こうして生成されたプリント物は排紙部２２６から排出される。本来プリントすべき本画像（目的の画像を印刷したもの）とテスト印字とは分けて排出することが好ましい。このインクジェット記録装置２００では、本画像のプリント物と、テスト印字のプリント物とを選別してそれぞれの排出部２２６Ａ、２２６Ｂへと送るために排紙経路を切り換える不図示の選別手段が設けられている。なお、大きめの用紙に本画像とテスト印字とを同時に並列に形成する場合は、カッター（第２のカッター）２４８によってテスト印字の部分を切り離す。カッター２４８は、排紙部２２６の直前に設けられており、画像余白部にテスト印字を行った場合に本画像とテスト印字部を切断するためのものである。カッター２４８の構造は前述した第１のカッター２２８と同様であり、固定刃２４８Ａと丸刃２４８Ｂとから構成される。
【０１０５】
また、図１３には示さないが、本画像の排出部２２６Ａには、オーダー別に画像を集積するソーターが設けられる。
【０１０６】
（ヘッドの構造）
次に、ヘッドの構造について説明する。色別のヘッド２１２Ｋ，２１２Ｃ，２１２Ｍ，２１２Ｙの構造は共通しているので、以下、これらを代表して符号２５０によってヘッドを示すものとする。
【０１０７】
図１５(a)はヘッド２５０の構造例を示す平面透視図であり、図１５(b)はその一部の拡大図である。また、図１５(c)はヘッド２５０の他の構造例を示す平面透視図、図１６はヘッド２５０の立体的構成を示す断面図（図１５(a),(b)中のXVI−XVI線に沿う断面図である。
【０１０８】
記録紙２１６上に印字されるドットピッチを高密度化するためには、ヘッド２５０におけるノズルピッチを高密度化する必要がある。本例のヘッド２５０は、図１５(a),(b)に示すように、インク滴の吐出孔であるノズル２５１と、各ノズル２５１に対応する圧力室２５２等からなる複数のインク室ユニット２５３を千鳥でマトリクス状に（２次元的に）配置させた構造を有し、これにより、ヘッド２５０の長手方向（紙送り方向と直交する主走査方向）に沿って並ぶように投影される実質的なノズル間隔（投影ノズルピッチ）の高密度化を達成している。
【０１０９】
記録紙２１６の送り方向と略直交する主走査方向に記録紙２１６の全幅に対応する長さにわたり１列以上のノズル列を構成する形態は本例に限定されない。例えば、図１５(a)の構成に代えて、図１５(c)に示すように、複数のノズル２５１が２次元的に配列された短尺のヘッドユニット２５０’を千鳥状に配列して繋ぎ合わせることで記録紙２１６の全幅に対応する長さのノズル列を有するラインヘッドを構成してもよい。また、図示は省略するが、短尺のヘッドユニットを一列に並べてラインヘッドを構成してもよい。
【０１１０】
ノズル２５１に対応して設けられている圧力室２５２は、その平面形状が概略正方形となっており、対角線上の両隅部にノズル２５１と供給口２５４が設けられている。各圧力室２５２は供給口２５４を介して共通流路２５５と連通されている。共通流路２５５はインク供給源たるインク供給タンク（図１５(a)〜(c)中不図示、図１８に符号２６０で図示）と連通しており、該インク供給タンクから供給されるインクは図１６の共通流路２５５を介して各圧力室２５２に分配供給される。
【０１１１】
圧力室２５２の天面を構成する振動板２５６には下部電極（グランド電極、共通電極）２５７Ａと上部電極（アドレス電極、個別電極）２５７Ｂを備えた圧電素子２５８（図７〜１１の圧電素子２３に相当）が接合されており、上部電極２５７Ｂと下部電極２５７Ａに駆動電圧を印加することによって圧電素子２５８が変形してノズル２５１からインクが吐出される。インクが吐出されると、共通流路２５５から供給口２５４を通って新しいインクが圧力室２５２に供給される。なお、振動板２５６と下部電極２５７Ａとを共通化する態様も可能である。
【０１１２】
また、振動板２５６の圧力室２５２側の面には、絶縁層（ＳｉＯ２層）２５９が設けられ、圧力室２５２内のインクと振動板２５６との絶縁性能を確保するとともに、圧力室２５２内のインクが振動板２５６に接触することによる振動板２５６の腐食を防止する。
【０１１３】
かかる構造を有するインク室ユニット２５３を図１７に示す如く、主走査方向に沿う行方向及び主走査方向に対して直交しない一定の角度θを有する斜めの列方向に沿って一定の配列パターンで格子状に多数配列させることにより、本例の高密度ノズルヘッドが実現されている。
【０１１４】
即ち、主走査方向に対してある角度θの方向に沿ってインク室ユニット２５３を一定のピッチｄで複数配列する構造により、主走査方向に並ぶように投影されたノズルのピッチＰはｄ×cosθとなり、主走査方向については、各ノズル２５１が一定のピッチＰで直線状に配列されたものと等価的に取り扱うことができる。このような構成により、主走査方向に並ぶように投影されるノズル列が１インチ当たり2400個（2400ノズル／インチ）におよぶ高密度のノズル構成を実現することが可能になる。
【０１１５】
なお、印字可能幅の全幅に対応した長さのノズル列を有するフルラインヘッドで、ノズルを駆動する時には、（１）全ノズルを同時に駆動する、（２）ノズルを片方から他方に向かって順次駆動する、（３）ノズルをブロックに分割して、ブロックごとに片方から他方に向かって順次駆動する等が行われ、記録紙２１６の幅方向（記録紙２１６の搬送方向と直交する方向）に１ライン（１列のドットによるラインまたは複数列のドットから成るライン）を印字するようなノズルの駆動を主走査と定義する。
【０１１６】
特に、図１５(a),(b)、図１７に示すようなマトリクス状に配置されたノズル２５１を駆動する場合は、上記（３）のような主走査が好ましい。即ち、ノズル２５１−１１、２５１−１２、２５１−１３、２５１−１４、２５１−１５、２５１−１６を１つのブロックとし（他にはノズル２５１−２１、…、２５１−２６を１つのブロック、ノズル２５１−３１、…、５１−３６を１つのブロック、…として）、記録紙２１６の搬送速度に応じてノズル２５１−１１、５１−１２、…、５１−１６を順次駆動することで記録紙２１６の幅方向に１ラインを印字する。
【０１１７】
一方、上述したフルラインヘッドと記録紙２１６とを相対移動することによって、上述した主走査で形成された１ライン（１列のドットによるラインまたは複数列のドットから成るライン）の印字を繰り返し行うことを副走査と定義する。
【０１１８】
そして、上述の主走査によって記録される１ライン（或いは帯状領域の長手方向）の示す方向を主走査方向といい、上述の副走査を行う方向を副走査方向という。即ち、本実施形態では、記録紙２１６の搬送方向が副走査方向であり、それに直交する記録紙２１６の幅方向が主走査方向ということになる。なお、本発明の実施に際してノズルの配置構造は図示の例に限定されない。
【０１１９】
なお、本発明の実施に際してノズルの配置構造は図示の例に限定されず、副走査方向に１列のノズル列を有する配置構造など、様々なノズル配置構造を適用できる。
【０１２０】
（インク供給系の構成）
図１８はインクジェット記録装置２００におけるインク供給系の構成を示した概要図である。インク供給タンク２６０はヘッド２５０にインクを供給する基タンクであり、図１３で説明したインク貯蔵／装填部２１４に含まれる。インク供給タンク２６０の形態には、インク残量が少なくなった場合に不図示の補充口からインクを補充する方式と、タンクごと交換するカートリッジ方式とがある。使用用途に応じてインク種類を変える場合には、カートリッジ方式が適している。この場合、インクの種類情報をバーコード等で識別して、インク種類に応じた吐出制御を行うことが好ましい。
【０１２１】
図１８に示すように、インク供給タンク２６０とヘッド２５０の中間には、異物や気泡を除去するためにフィルタ２６２が設けられている。フィルタ・メッシュサイズは、ノズル径と同等若しくはノズル径以下（一般的には、２０μｍ程度）とすることが好ましい。
【０１２２】
なお、図１８には示さないが、ヘッド２５０の近傍又はヘッド２５０と一体にサブタンクを設ける構成も好ましい。サブタンクは、ヘッドの内圧変動を防止するダンパー効果及びリフィルを改善する機能を有する。
【０１２３】
また、インクジェット記録装置２００には、ノズル２５１の乾燥防止又はノズル近傍のインク粘度上昇を防止するための手段としてのキャップ２６４と、ヘッド２５０のインク吐出面の清掃手段としてクリーニングブレード２６６が設けられている。キャップ２６４は、不図示の移動機構によってヘッド２５０に対して相対移動可能であり、必要に応じて所定の退避位置からヘッド２５０下方のメンテナンス位置に移動される。
【０１２４】
キャップ２６４は、図示せぬ昇降機構によってヘッド２５０に対して相対的に昇降変位される。電源ＯＦＦ時や印刷待機時にキャップ２６４を所定の上昇位置まで上昇させ、ヘッド２５０に密着させることにより、ノズル面をキャップ２６４で覆う。
【０１２５】
印字中又は待機中において、特定のノズル２５１の使用頻度が低くなり、ある時間以上インクが吐出されない状態が続くと、ノズル近傍のインク溶媒が蒸発してインク粘度が高くなってしまう。このような状態になると、圧電素子２５８が動作してもノズル２５１からインクを吐出できなくなってしまう。
【０１２６】
このような状態になる前に（圧電素子２５８の動作により吐出が可能な粘度の範囲内で）圧電素子２５８を動作させ、その劣化インク（粘度が上昇したノズル近傍のインク）を排出すべくキャップ２６４（インク受け）に向かって予備吐出（パージ、空吐出、つば吐き、ダミー吐出）が行われる。
【０１２７】
また、ヘッド２５０内のインク（圧力室２５２内）に気泡が混入した場合、圧電素子２５８が動作してもノズルからインクを吐出させることができなくなる。このような場合にはヘッド２５０にキャップ２６４を当て、吸引ポンプ２６７で圧力室２５２内のインク（気泡が混入したインク）を吸引により除去し、吸引除去したインクを回収タンク２６８へ送液する。
【０１２８】
この吸引動作は、初期のインクのヘッドへの装填時、或いは長時間の停止後の使用開始時にも粘度上昇（固化）した劣化インクの吸い出しが行われる。なお、吸引動作は圧力室２５２内のインク全体に対して行われるので、インク消費量が大きくなる。したがって、インクの粘度上昇が小さい場合には予備吐出を行う態様が好ましい。
【０１２９】
（制御系の説明）
図１９は、インクジェット記録装置２００のシステム構成を示す要部ブロック図である。インクジェット記録装置２００は、通信インターフェース２７０、システムコントローラ２７２、メモリ２７４、モータドライバ２７６、ヒータドライバ２７８、プリント制御部２８０、画像バッファメモリ２８２、ヘッドドライバ２８４等を備えている。
【０１３０】
通信インターフェース２７０は、ホストコンピュータ２８６から送られてくる画像データを受信するインターフェース部である。通信インターフェース２７０にはＵＳＢ（Universal Serial Bus）、ＩＥＥＥ１３９４、イーサネット（登録商標）、無線ネットワークなどのシリアルインターフェースやセントロニクスなどのパラレルインターフェースを適用することができる。この部分には、通信を高速化するためのバッファメモリ（不図示）を搭載してもよい。ホストコンピュータ２８６から送出された画像データは通信インターフェース２７０を介してインクジェット記録装置２００に取り込まれ、一旦メモリ２７４に記憶される。
【０１３１】
メモリ２７４は、通信インターフェース２７０を介して入力された画像を一旦格納する記憶手段であり、システムコントローラ２７２を通じてデータの読み書きが行われる。メモリ２７４は、半導体素子からなるメモリに限らず、ハードディスクなど磁気媒体を用いてもよい。
【０１３２】
システムコントローラ２７２は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）及びその周辺回路等から構成され、所定のプログラムに従ってインクジェット記録装置２００の全体を制御する制御装置として機能するとともに、各種演算を行う演算装置として機能する。即ち、システムコントローラ２７２は、通信インターフェース２７０、メモリ２７４、モータドライバ２７６、ヒータドライバ２７８等の各部を制御し、ホストコンピュータ２８６との間の通信制御、メモリ２７４の読み書き制御等を行うとともに、搬送系のモータ２８８やヒータ２８９を制御する制御信号を生成する。
【０１３３】
メモリ２７４には、システムコントローラ２７２のＣＰＵが実行するプログラム及び制御に必要な各種データなどが格納されている。なお、メモリ２７４は、書換不能な記憶手段であってもよいし、ＥＥＰＲＯＭのような書換可能な記憶手段であってもよい。メモリ２７４は、画像データの一時記憶領域として利用されるとともに、プログラムの展開領域及びＣＰＵの演算作業領域としても利用される。
【０１３４】
モータドライバ２７６は、システムコントローラ２７２からの指示にしたがってモータ２８８を駆動するドライバである。図１９では、装置内の各部に配置されるモータ（アクチュエータ）を代表して符号２８８で図示している。例えば、図１９に示すモータ２８８には、図１３のベルト２３３の駆動ローラ２３１（２３２）を駆動するモータや、図１８のキャップ２６４を移動させる移動機構のモータなどが含まれている。
【０１３５】
ヒータドライバ２７８は、システムコントローラ２７２からの指示にしたがって、図１３に示す加熱ファン２４０の熱源たるヒータや、後乾燥部２４２のヒータなどを含むヒータ２８９を駆動するドライバである。
【０１３６】
プリント制御部２８０は、システムコントローラ２７２の制御に従い、メモリ２７４内の画像データから印字制御用の信号を生成するための各種加工、補正などの処理を行う信号処理機能を有し、生成した印字データ（ドットデータ）をヘッドドライバ２８４に供給する制御部である。プリント制御部２８０において所要の信号処理が施され、該画像データに基づいて、ヘッドドライバ２８４を介してヘッド２５０のインク液滴の吐出量や吐出タイミングの制御が行われる。これにより、所望のドットサイズやドット配置が実現される。
【０１３７】
プリント制御部２８０には画像バッファメモリ２８２が備えられており、プリント制御部２８０における画像データ処理時に画像データやパラメータなどのデータが画像バッファメモリ２８２に一時的に格納される。また、プリント制御部２８０とシステムコントローラ２７２とを統合して１つのプロセッサで構成する態様も可能である。
【０１３８】
ヘッドドライバ２８４は、プリント制御部２８０から与えられる画像データに基づいてヘッド２５０の圧電素子２５８に印加される駆動信号を生成するとともに、該駆動信号を圧電素子２５８に印加して圧電素子２５８駆動する駆動回路を含んで構成される。なお、図１９に示すヘッドドライバ２８４には、ヘッド２５０の駆動条件を一定に保つためのフィードバック制御系を含んでいてもよい。
【０１３９】
印字検出部２２４は、図１３で説明したようにラインセンサを含むブロックであり、記録紙２１６に印字された画像を読み取り、所要の信号処理などを行って印字状況（吐出の有無、打滴のばらつきなど）を検出し、その検出結果をプリント制御部２８０に提供する。
【０１４０】
プリント制御部２８０は、必要に応じて印字検出部２２４から得られた情報に基づいてヘッド２５０に対する各種補正やヘッド２５０のメンテナンスを行うように各部を制御する。
【０１４１】
印刷すべき画像のデータは、通信インターフェース２７０を介して外部から入力され、メモリ２７４に蓄えられる。この段階では、ＲＧＢの画像データがメモリ２７４に記憶される。
【０１４２】
メモリ２７４に蓄えられた画像データは、システムコントローラ２７２を介してプリント制御部２８０に送られ、該プリント制御部２８０においてインク色ごとのドットデータに変換される。即ち、プリント制御部２８０は、入力されたＲＧＢ画像データをＫＣＭＹの４色のドットデータに変換する処理を行う。プリント制御部２８０で生成されたドットデータは、画像バッファメモリ２８２に蓄えられる。
【０１４３】
プログラム格納部２９０には各種制御プログラムが格納されており、システムコントローラ２７２の指令に応じて、制御プログラムが読み出され、実行される。プログラム格納部２９０はＲＯＭやＥＥＰＲＯＭなどの半導体メモリを用いてもよいし、磁気ディスクなどを用いてもよい。外部インターフェースを備え、メモリカードやＰＣカードを用いてもよい。もちろん、これらの記録媒体のうち、複数の記録媒体を備えてもよい。なお、プログラム格納部２９０は動作パラメータ等の記録手段（不図示）と兼用してもよい。
【０１４４】
なお、図１３〜１９に示した装置構成は、本発明に係る液体吐出ヘッド（圧電素子）の製造方法を適用して作製された液体吐出ヘッド（圧電素子）を具備する装置の一例であって、適宜変更可能である。例えば、図１３には、記録紙２１６をベルト搬送する態様を例示したが、ドラム形状の搬送部材を用いて記録紙２１６を搬送しながら、ドラムの周面に配置された印字部２１２によって画像記録を行う態様も可能である。
【０１４５】
本例では、本発明が適用される装置例として、インクジェットヘッドを備えたインクジェット記録装置を例示したが、吐出発生素子として圧電素子を用いる液体吐出ヘッド及び装置に対して、広く本発明を適用することが可能である。他の装置例としては、基板（媒体）上に液体を吐出して所望の形状、パターンを形成する液体吐出装置（例えば、ディスペンサー）などが挙げられる。
【図面の簡単な説明】
【０１４６】
【図１】本発明の実施形態に係る液体吐出ヘッド（圧電素子）の製造方法が適用される基板を説明する図
【図２】下部電極形成工程を説明する図
【図３】下部電極のパターンニング工程を説明する図
【図４】圧電体膜成膜工程を説明する図
【図５】上部電極形成工程を説明する図
【図６】上部電極のパターンニング工程を説明する図
【図７】圧電体膜のパターンニング工程を説明する図
【図８】圧力室形成工程を説明する図
【図９】流路基板接合工程を説明する図
【図１０】分極反転工程を説明する図
【図１１】ＦＰＣ接合工程を説明する図
【図１２】本発明の実施形態に係る液体吐出ヘッドの製造方法における分極反転工程の温度と電界強度の条件を示す図
【図１３】本発明を適用して製造された液体吐出ヘッド（圧電素子）を具備するインクジェット記録装置の全体構成図
【図１４】図１３に示すインクジェット記録装置の印字部周辺の要部平面図
【図１５】図１３に示すヘッドの構成例を示す平面透視図
【図１６】図１５中XVI−XVI線に沿う断面図
【図１７】図１５に示すヘッドのノズル配列を示す拡大図
【図１８】図１３に示すインクジェット記録装置におけるインク供給系の構成を示す概要図
【図１９】図１３に示すインクジェット記録装置のシステム構成を示す要部ブロック図
【図２０】従来技術の課題を説明する図
【図２１】従来技術に係る圧電素子の電界強度に対する変位量の関係を示す特性図
【図２２】従来技術に係る圧電素子のリーク電流を説明する図
【符号の説明】
【０１４７】
１８…下部電極、２０…圧電体膜、２２…上部電極、２０，２３…圧電素子、２９，２１２Ｋ，２１２Ｃ，２１２Ｍ，２１２Ｙ，２５０…ヘッド、
【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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