(57)【要約】【課題】圧電体の変位の変動やバラツキを抑制する。【解決手段】基板５２上に結晶化下地である共通電極４６を形成する。共通電極４６の一部を覆うように非晶質下地である第１の層間絶縁層５４を形成し、第１の層間絶縁層５４に圧電体動作領域４８Ａを規定するための開口を設ける。さらに、共通電極４６及び第１の層間絶縁層５４の上に圧電体４８を積層し、圧電体４８の上に信号電極５０を形成する。共通電極４６上に堆積された圧電体４８はペロブスカイト結晶相からなり、圧電体４８が変位する圧電体動作領域４８Ａとなる。第１の層間絶縁層５４上に堆積された圧電体４８は非晶質相又はパイロクロア相を含んでおり、圧電体４８が変位しない圧電体非動作領域４８Ｂとなる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電体素子によって振動板を変位させる液滴吐出ヘッドであって、
前記圧電体素子の圧電体動作領域における圧電体層の結晶相が単一のぺロブスカイト結晶相を有し、前記圧電体動作領域以外である圧電体非動作領域における圧電体層が非晶質相又はパイロクロア相を含んでいることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項２】
前記圧電体動作領域における圧電体層の下に結晶化下地が存在し、前記圧電体非動作領域の下に非晶質下地が存在することを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項３】
前記圧電体素子が、下層電極と、前記圧電体層と、上層電極の順に積層され、
前記圧電体非動作領域における前記下層電極と前記圧電体層の間には、前記下層電極の一部を覆うように前記非晶質下地である非晶質の層間絶縁層が介在されていることを特徴とする請求項２に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項４】
前記圧電体素子が、前記結晶化下地である下層電極と、前記圧電体層と、上層電極の順に積層され、
前記圧電体動作領域に前記非晶質下地である非晶質の層間絶縁層の開口が設けられ、前記開口において前記下層電極と前記圧電体層とが電気的に接続され、前記圧電体層が前記圧電体動作領域と前記圧電体非動作領域に分割されていることを特徴とする請求項２に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項５】
前記圧電体非動作領域に、液体を収容する圧力室を囲む圧電体周囲領域と引き回し配線層までの接続領域が構成されていることを特徴とする請求項２から請求項４までのいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項６】
前記圧電体層を挟む前記上層電極と前記下層電極とは独立して引き回し配線層が形成され、前記引き回し配線層が前記圧電体動作領域の近傍で前記上層電極又は前記下層電極と電気的に接続されていることを特徴とする請求項３から請求項５までのいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項７】
前記圧電体層の上層電極層と前記上層電極の引き回し配線層との間に絶縁層が介在され、これに開口を設けて前記上層電極層と前記上層電極の引き回し配線層の電気的接続が図られ、前記絶縁層の比誘電率が、１０以下であることを特徴とする請求項３から請求項６までのいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項８】
前記上層電極の引き回し配線層と、前記下層電極の引き回し配線層とが、異なる階層に設けられていることを特徴とする請求項３から請求項７までのいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項９】
複数の前記圧電体素子の間を結ぶ共通電極引き回し配線層が形成された領域で、前記共通電極引き回し配線層が前記下層電極又は前記上層電極と電気的に接続されていることを特徴とする請求項３から請求項８までのいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項１０】
前記圧電体素子が、隣り合う前記圧電体層の前記圧電体動作領域の列を列長方向にずらして２次元的に配置されていることを特徴とする請求項１から請求項９までのいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項１１】
前記上層電極と、前記上層電極の引き回し配線層とが、前記圧電体非動作領域における前記圧電体動作領域の近傍で電気的に接続されていることを特徴とする請求項６に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項１２】
前記圧電体層が気相成長法又は液相成長法により形成されることを特徴とする請求項１から請求項１１までのいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項１３】
請求項１から請求項１２までのいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッドを備えることを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項１４】
結晶化下地の上、及び前記結晶化下地と隣接する非晶質下地の上に圧電体層を積層することによって、結晶化下地の上に前記圧電体層の圧電体動作領域を形成し、前記非晶質下地の上に前記圧電体層の圧電体非動作領域を形成することを特徴とする液滴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、例えば、インクジェット記録方式に代表されるような液滴を吐出して画像記録などを行う液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置及び液滴吐出ヘッドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数のノズルから液滴を吐出し、用紙等の記録媒体に印字を行う液滴吐出装置には、インクジェット記録装置があり、このインクジェット記録装置は、小型で安価、静寂性等の種々の利点があり、広く市販されている。
【０００３】
インクジェット記録装置に用いられる記録ヘッドには、圧電方式やサーマル方式等がある。特に、圧電体素子を用いて圧力室内の圧力を変化させてインク滴を吐出する圧電方式は、高速印字、高解像度が得られる等、多くの利点を有している。しかし、サーマル方式に用いる噴射素子（発熱体）に較べ、圧電方式に用いる圧電体は大きな面積を有するため、記録ヘッドの高密度化・長尺化を図ることが難く、圧電体素子を碁盤目状に配置した構成を検討している。
【０００４】
圧電体として、従来から用いられてきた焼結体は１０μｍ以下の薄膜において充分な圧電効果が得られず、その結果、大きな素子面積を必要としている。これに対し、気相成長・液相成長等の堆積法により形成した圧電体は、その結晶性・配向性に優れ、焼結体に較べて高い圧電性を有するため、小面積化・高密度化・長尺化が期待されている。
【０００５】
このような堆積法による圧電体の形成方法は、一般的な半導体プロセスや大面積電子デバイスプロセスに対する親和性が高く、Ｓｉ基板・ガラス基板を用いて製造される。
【０００６】
このような圧電体素子は、例えば、圧電体が下電極、上電極に挟まれたサンドイッチ構造が一般的である（例えば、特許文献１を参照）。そして、下電極と上電極に電圧を印加することで、圧電体を変位させ、圧電体の下方に形成された圧力室の容積を変動させることによって圧力室に連通するノズルからインク滴を吐出するように構成されている。
【特許文献１】特開２００３−１５４６４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、圧電体が下電極、上電極に挟まれた構造の圧電体素子は、以下のような課題を有している。
【０００８】
（１）圧電体動作領域(圧力室内で液体に変位を与える動作領域)を包括する圧電体領域のうち、圧電体動作領域以外の領域も動作してしまい、無駄なエネルギーを消費してしまう。
【０００９】
（２）圧電体が下電極と上電極に挟まれたサンドイッチ構造のまま配線の引き回しをする場合、配線長さに応じた静電容量が付与され、圧電体毎の静電容量の変動とその増大を引き起こすという課題がある。特に、圧電体は数１００以上の高い比誘電率を有するため、静電容量の増大が甚だしい。また、圧電体毎の静電容量の変動は、圧電体に印加されるエネルギーの変動を誘起し、記録ヘッド全体の均一な飛翔性を確保することが困難となる。特に、記録ヘッドの高密度化・長尺化を図るために圧電体を碁盤目に配した２次元構成では、静電容量のビット毎の変動は重要な課題である。
【００１０】
また、圧力室に対して圧電体が正確に位置合わせされることが望ましいが、位置ずれを起こした場合には、液体の噴射特性に変動やバラツキをもたらす。例えば、圧電体領域の一方が圧力室の内側に、また、他方が圧力室の外側に位置する構成では、前者の領域が変位し易く、後者の領域が変位し難くなる。このため、圧電体の変位の変動やバラツキが顕著となる。
【００１１】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、圧電体の変位の変動やバラツキを抑制し、ヘッド面全体で均一な液滴の吐出が可能な液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置及び液滴突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】
【００１２】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明に係る液滴吐出ヘッドは、圧電体素子によって振動板を変位させる液滴吐出ヘッドであって、前記圧電体素子の圧電体動作領域における圧電体層の結晶相が単一のぺロブスカイト結晶相を有し、前記圧電体動作領域以外である圧電体非動作領域における圧電体層が非晶質相又はパイロクロア相を含んでいることを特徴としている。
【００１３】
請求項１に記載の発明では、圧電体層が、単一のぺロブスカイト（Ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ）結晶相を有する圧電体動作領域と、非晶質相又はパイロクロア（Ｐｙｒｏｃｈｌｏｒｅ）相を含んでいる圧電体非動作領域とで形成されており、ぺロブスカイト（Ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ）結晶相は非晶質相又はパイロクロア（Ｐｙｒｏｃｈｌｏｒｅ）相よりも誘電率が高く、また、前者（非晶質相等）には見られない高い圧電性を呈する。
【００１４】
とくに、ペロブスカイト回折強度が１／２以下の状態では、非晶質下地におけるペロブスカイト結晶相が半減するばかりでなく、等方性である非晶質相およびパイロクロア相の出現およびその増大により圧電性が著しく低減し、結晶化下地に較べて比誘電率で1／２〜１／１０未満に、残留分極値で１／３〜１／１０未満まで減少する。このため、圧電体動作領域では圧電体層が変位し、圧電体非動作領域では圧電体層が変位しない。これにより、圧電体層に対向して設けられる圧力室の周囲に、圧電体層が変位しない圧電体非動作領域を形成することができる。従って、圧電体層の不要な静電容量が減少すると共に、圧力室の境界を取り囲む圧電体層の存在により、圧電体層の変位の変動やバラツキを抑制することが可能となる。
【００１５】
請求項２に記載の発明に係る液滴吐出ヘッドは、請求項１に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記圧電体動作領域における圧電体層の下に結晶化下地が存在し、前記圧電体非動作領域の下に非晶質下地が存在することを特徴としている。
【００１６】
請求項２に記載の発明では、圧電体層を堆積する下地が結晶化下地であるか、非晶質下地であるかによって、圧電体層の結晶の成長過程に差異が現れる。非晶質下地に圧電体層を堆積すると、圧電性に必要なペロブスカイト（Ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ）結晶相の結晶化温度(ペロブスカイト相を形成する為に必要な温度)が５０〜１００℃程度上昇する。すなわち、この上昇温度の中間の温度で、結晶化下地と非晶質下地が混在する下地上に圧電体層を堆積した場合、結晶化下地上ではペロブスカイト結晶相を有する圧電体層が得られ、数１００〜１０００程度の高い比誘電率を得ることができる。他方、非晶質下地上では、ぺロブスカイト結晶相の生成率は低くなり、非晶質相やパイロクロア（Ｐｙｒｏｃｈｌｏｒｅ）相、または、非晶質相やパイロクロア相とペロブスカイト相の混晶が現れ、数１０〜１００以下の低い比誘電率となってしまう。従って、圧電体層の幾何学的描画（食刻）により圧電体ビットの孤立化をすることなく、結晶化下地によって圧電体層の結晶化領域を規定することにより、圧電体層の圧電体動作領域を形成することができる。すなわち、圧力室内で液体に変位を与える圧電体動作領域の下地のみを結晶化下地にし、これ以外の圧電体周囲領域などを非晶質下地にすることで、不必要な静電容量を低減させることができる。また、同時に、圧電体層の微細な描画を行う必要がないため、作成上の位置ずれが低減され、歩留まりが改善される。さらに、圧力室を囲む圧電体周囲領域に圧電体層が変位しない圧電体非動作領域を設けることが可能となり、圧電体素子の特性変動を改善することができる。
【００１７】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記圧電体素子が、下層電極と、前記圧電体層と、上層電極の順に積層され、前記圧電体非動作領域における前記下層電極と前記圧電体層の間には、前記下層電極の一部を覆うように前記非晶質下地である非晶質の層間絶縁層が介在されていることを特徴としている。
【００１８】
請求項３に記載の発明では、下層電極と圧電体層の間に、下層電極の一部を覆うように非晶質の層間絶縁層を介在することにより、層間絶縁層の上の圧電体層が非晶質相又はパイロクロア相を含んだ圧電体非動作領域となる。すなわち、層間絶縁層の位置を規定することにより、所定の位置に圧電体層の圧電体非動作領域を形成することが可能である。
【００１９】
請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記圧電体素子が、前記結晶化下地である下層電極と、前記圧電体層と、上層電極の順に積層され、前記圧電体動作領域に前記非晶質下地である非晶質の層間絶縁層の開口が設けられ、前記開口において前記下層電極と前記圧電体層とが電気的に接続され、前記圧電体層が前記圧電体動作領域と前記圧電体非動作領域に分割されていることを特徴としている。
【００２０】
請求項４に記載の発明では、圧電体層の圧電体動作領域には、非晶質の層間絶縁層の開口が設けられており、この開口において結晶化下地である下層電極と圧電体層とが電気的に接続される。また、非晶質の層間絶縁層の上には、圧電体層の圧電体非動作領域が形成される。このため、層間絶縁層の開口の位置を規定することにより、所定の位置に圧電体層の圧電体動作領域と圧電体非動作領域とを形成することが可能である。
【００２１】
請求項５に記載の発明は、請求項２から請求項４までのいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記圧電体非動作領域に、液体を収容する圧力室を囲む圧電体周囲領域と引き回し配線層までの接続領域が構成されていることを特徴としている。
【００２２】
請求項５に記載の発明では、圧電体非動作領域に、圧電体周囲領域と引き回し配線層までの接続領域を構成することにより、圧電体非動作領域の静電容量を低減することが可能となる。
【００２３】
請求項６に記載の発明は、請求項３から請求項５までのいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記圧電体層を挟む前記上層電極と前記下層電極とは独立して引き回し配線層が形成され、前記引き回し配線層が前記圧電体動作領域の近傍で前記上層電極又は前記下層電極と電気的に接続されていることを特徴としている。
【００２４】
請求項６に記載の発明では、圧電体層を挟む上層電極と下層電極とは独立して引き回し配線層を形成することにより、圧電体各ビットの静電容量の基板内の分布の変動を低く抑えることが可能となる。また、下層電極と上層電極に較べて低い固有抵抗値の引き回し配線層を用いることにより、基板内の配線抵抗値の分布の変動を低く抑えることが可能となる。
【００２５】
請求項７に記載の発明は、請求項３から請求項６までのいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記圧電体層の上層電極層と前記上層電極の引き回し配線層との間に絶縁層が介在され、これに開口を設けて前記上層電極層と前記上層電極の引き回し配線層の電気的接続が図られ、前記絶縁層の比誘電率が、１０以下であることを特徴としている。
【００２６】
請求項７に記載の発明では、圧電体層の上層電極層と上層電極の引き回し配線層との間に介在される絶縁層の比誘電率が、１０以下であるので、絶縁層の比誘電率によって圧電体層の圧電体非動作領域上の絶縁層を挟む上層電極と上層電極の引き回し配線層との間に発生する寄生静電容量が低減され、圧電体素子間の静電容量の変動を抑制することが可能となる。一方、絶縁層の比誘電率が、１０より大きくなると、この比誘電率に影響されて圧電体素子の静電容量が上昇してしまう。
【００２７】
請求項８に記載の発明は、請求項３から請求項７までのいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記上層電極の引き回し配線層と、前記下層電極の引き回し配線層とが、異なる階層に設けられていることを特徴としている。
【００２８】
請求項８に記載の発明では、上層電極の引き回し配線層と、下層電極の引き回し配線層とが、異なる階層に設けられており、上層電極の引き回し配線層と下層電極の引き回し配線層が設けられた領域の配線抵抗を小さくすることができる。
【００２９】
請求項９に記載の発明は、請求項３から請求項８までのいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、複数の前記圧電体素子の間を結ぶ共通電極引き回し配線層が形成された領域で、前記共通電極引き回し配線層が前記下層電極又は前記上層電極と電気的に接続されていることを特徴としている。
【００３０】
請求項９に記載の発明では、複数の圧電体素子の間を結ぶ共通電極の引き回し配線領域で、引き回し配線層が下層電極又は上層電極と電気的に接続されており、配線抵抗を低減することができる。
【００３１】
請求項１０に記載の発明は、請求項１から請求項９までのいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記圧電体素子が、隣り合う前記圧電体層の前記圧電体動作領域の列を列長方向にずらして２次元的に配置されていることを特徴としている。
【００３２】
請求項１０に記載の発明では、圧電体層の圧電体動作領域を高密度に配置することが可能となる。
【００３３】
請求項１１に記載の発明は、請求項６に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記上層電極と、前記上層電極の引き回し配線層とが、前記圧電体非動作領域における前記圧電体動作領域の近傍で電気的に接続されていることを特徴としている。
【００３４】
請求項１１に記載の発明では、上層電極とこの上層電極の引き回し配線層とが、圧電体非動作領域における圧電体動作領域の近傍で電気的に接続されており、配線抵抗を低減することができる。
【００３５】
請求項１２に記載の発明は、請求項１から請求項１１までのいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記圧電体層が気相成長法又は液相成長法により形成されることを特徴としている。
【００３６】
請求項１２に記載の発明では、圧電体層の結晶相の配向性が良好となり、焼結体に較べて高い圧電性を有するため、小面積化、高密度化、長尺化が可能となる。
【００３７】
請求項１３に記載の発明に係る液滴吐出装置は、請求項１から請求項１２までのいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッドを備えることを特徴としている。
【００３８】
請求項１３に記載の発明では、圧電体動作領域では圧電体層が変位し、圧電体非動作領域では圧電体層が変位しない。このため、圧力室の周囲に圧電体層が変位しない圧電体非動作領域を形成することが可能となる。これにより、不要な静電容量が減少すると共に、圧力室の境界を取り囲む圧電体層の存在により、圧電体層の変位の変動やバラツキを抑制することが可能となる。
【００３９】
請求項１４に記載の発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、結晶化下地の上、及び前記結晶化下地と隣接する非晶質下地の上に圧電体層を積層することによって、結晶化下地の上に前記圧電体層の圧電体動作領域を形成し、前記非晶質下地の上に前記圧電体層の圧電体非動作領域を形成することを特徴としている。
【００４０】
請求項１４に記載の発明では、圧電体動作領域では圧電体層の結晶相の配向性が良好となり、圧電体層が変位し、圧電体非動作領域では圧電体層が変位しない。このため、圧力室の周囲に圧電体層が変位しない圧電体非動作領域を形成することが可能となる。これにより、不要な静電容量が減少すると共に、圧力室の境界を取り囲む圧電体層の存在により、圧電体層の変位の変動やバラツキを抑制することが可能となる。
【発明の効果】
【００４１】
本発明によれば、圧電体層の圧電体非動作領域の静電容量を低減することができる。また、圧力室の境界を取り囲むように圧電体層の圧電体非動作領域を形成することにより、圧電体層の変位の変動やバラツキを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
以下、本発明について図面を参照しつつ説明する。なお、実質的に同一の機能を有する部材には全図面を通して同じ符合を付与し、重複する説明は省略する場合がある。
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係るインクジェット記録装置を示す概略構成図である。図２は、第１実施形態のインクジェット記録ユニットによる印字領域を示す図である。
【００４３】
本実施形態に係るインクジェット記録装置１０（液滴吐出装置）は、図１に示すように、用紙を送り出す用紙供給部１２と、用紙の姿勢を制御するレジ調整部１４と、インク滴（液滴）を吐出して記録媒体Ｐに画像形成する記録ヘッド部１６と、記録ヘッド部１６のメンテナンスを行なうメンテナンス部１８とを備える記録部２０と、記録部２０で画像形成された用紙を排出する排出部２２とから基本的に構成される。
【００４４】
用紙供給部１２は、用紙が積層されてストックされているストッカ２４と、ストッカ２４から１枚ずつ枚葉してレジ調整部１４に搬送する搬送装置２６とから構成されている。
【００４５】
レジ調整部１４は、ループ形成部２８と用紙の姿勢を制御するガイド部材２９が備えられており、この部分を通過することによって用紙のコシを利用してスキューが矯正されると共に搬送タイミングが制御されて記録部２０に進入する。
【００４６】
排出部２２は、記録部２０で画像が形成された用紙が排紙ベルト２３を介してトレイ２５に収納するものである。
【００４７】
記録ヘッド部１６とメンテナンス部１８の間には、記録媒体Ｐが搬送される用紙搬送路が構成されている。用紙搬送路には複数のスターホイール１７と搬送ロール１９とが配置されており、スターホイール１７と搬送ロール１９とで記録媒体Ｐを挟持しつつ連続的に（停止することなく）搬送する。そして、この用紙に対して、記録ヘッド部１６からインク滴が吐出され当該記録媒体Ｐに画像が形成される。
【００４８】
メンテナンス部１８は、インクジェット記録ユニット３０（記録ヘッド３２）に対して対向配置されるメンテナンス装置２１で構成されており、インクジェット記録ユニット３０（記録ヘッド３２）に対するキャッピングや、ワイピング、さらにダミージェットやバキューム等の処理を行うことができる。
【００４９】
インクジェット記録ユニット３０のそれぞれは、インクジェット記録ヘッド３２を１つ又は複数備えている。また、図示しないが、複数のインクジェット記録ヘッド３２が備えられている場合、記録ヘッド３２は用紙搬送方向と直交する方向に配置される。用紙搬送路を連続的に搬送される記録媒体Ｐに対し、記録ヘッド３２のノズル（不図示）からインク滴を吐出することで、記録媒体Ｐ上に画像が記録される。なお、インクジェット記録ユニット３０は、たとえば、いわゆるフルカラーの画像を記録するために、ＹＭＣＫの各色に対応して、少なくとも４つ配置されている。
【００５０】
また、図２に示すように、それぞれのインクジェット記録ユニット３０による印字領域幅は、このインクジェット記録装置１０での画像記録が想定される記録媒体Ｐの用紙最大幅ＰＷよりも長くされており、インクジェット記録ユニット３０を紙幅方向に移動させることなく記録媒体Ｐの全幅にわたる画像記録が可能とされている（いわゆるＦｕｌｌ  Ｗｉｄｔｈ  Ａｒｒａｙ（ＦＷＡ））。ここで、印字領域とは、用紙の両端から印字しないマージンを引いた記録領域のうち最大のものが基本となるが、一般的には印字対象となる用紙最大幅ＰＷよりも大きくとっている。これは、用紙が搬送方向に対して所定角度傾斜して（スキューして）搬送されるおそれがあること、また縁無し印字の要請が高いためである。
【００５１】
次に、インクジェット記録ユニット３０のインクジェット記録ヘッド３２について詳細に説明する。図３は、第１実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの底面図及び側面図である。図４は、第１実施形態に係るインクジェット記録ヘッドにおける圧電体周辺を示す部分拡大平面図である。図５は、図４のＡ−Ａ端面図である。図６は、図４のＢ−Ｂ端面図である。なお、図４中、わかり易く図示するために、共通電極４６、圧電体４８、信号電極５０、及び信号配線６２は実線で示し、その他の部分は点線で示す。また、図５及び図６中、わかり易く図示するために、圧電体４８の圧電体動作領域４８Ａはドットで示し、それ以外の圧電体非動作領域４８Ｂはドットを抜いて示している。
【００５２】
インクジェット記録ヘッド３２は、図３（Ａ）に示すように、圧電体素子３４（圧電体４８）が、例えば、２５６０ｂｉｔｓ（例えば、８行×３２０列）の碁盤目状に配列されており（但し、各行の位相シフトした配置構成）、各行毎で列方向（記録媒体Ｐの幅方向）に沿って２１μｍシフトしている。これにより、１２００ｄｐｉの解像度を得ることができるようになっている。
【００５３】
２５６０ｂｉｔｓの圧電体素子３４で構成される圧電体群のチップ３８の幅方向の両端部には、支持基板４０の長手方向に沿って、複数の駆動チップ４２が等間隔で配設されている。
【００５４】
そして、各圧電体素子３４を構成する信号電極５０（信号配線６２）に接続された引き回し配線４４は、支持基板４０の長手方向に対して直交する方向（幅方向）へ引き回され、最終的に駆動チップ４２のパッドのピッチとの整合性を図り、電気的接続が行われる。ここで、引き回し配線４４の配線長を短くする為には、支持基板４０の幅方向で圧電体素子３４を二つに分け、支持基板４０の幅方向に沿って引き回し配線４４を引き回す方が望ましい。
【００５５】
また、ここでは、圧電体素子３４を２５６０ｂｉｔｓの碁盤目状に配列し、圧電体素子３４の各行毎で列方向に沿って２１μｍシフトさせ、インクジェット記録ヘッド３２に対して記録媒体Ｐが１回通過することで、記録媒体Ｐには１２００ｄｐｉの画像が形成されることになるが、必ずしも、圧電体素子３４の各行毎で列方向に沿ってシフトさせる（圧電体素子３４の各行を千鳥配列させる）必要はない。
【００５６】
例えば、インクジェット記録ヘッド３２を搬送される記録媒体Ｐの幅方向に沿って移動可能とし、インクジェット記録ヘッド３２に対して記録媒体Ｐが１回通過する毎に、インクジェット記録ヘッド３２を相対的にシフトさせることにより、記録媒体Ｐのｎ回の通過で所望の解像度が得られるようにしても良い。
【００５７】
インクジェット記録ヘッド３２は、図４〜６に示すように、圧電体素子３４（圧電体４８）が、２５６０ｂｉｔｓ（８行×３２０列）の碁盤目状に配列され、各行毎で列方向に沿って例えば２１μｍシフトしている。
【００５８】
圧電体素子３４は、振動板（ダイアフラム）を有する基板５２上に設けられており、下層電極としての共通電極４６、圧電体４８、及び上層電極としての信号電極５０がこの順で積層して構成されている。図５〜６中、５２Ａは振動板（ダイアフラム）、５２Ｂはインク（液体）が収容される圧力室を示す。
【００５９】
図５及び図６に示すように、基板５２上に形成された共通電極４６の上には、圧電体４８の圧電体動作領域４８Ａ（図中のドット部分：圧電体４８が圧力室５２Ｂ内でインク（液体）に変位を与える動作領域）を除いて、第１の層間絶縁層５４が設けられている。すなわち、圧電体動作領域４８Ａ（図中のドット部分）以外の圧電体非動作領域４８Ｂには、共通電極４６と圧電体４８との間に第１の層間絶縁層５４が介在されている。圧電体４８の圧電体動作領域４８Ａと圧電体非動作領域４８Ｂについては、後に詳述する。
【００６０】
また、図６に示すように、第１の層間絶縁層５４には、共通電極４６と共通配線６０との電気的な接続を図るための開口が設けられ、当該開口において共通電極４６と共通配線６０との電気的な接続を図っている。
【００６１】
また、信号電極５０表面（圧電体４８とは反対側表面）には、一部の接続領域を除いて第２の層間絶縁層５６が設けられており、第２の層間絶縁層５６は圧電体４８の側壁にも延在して当該側壁を覆っている。
【００６２】
図５に示すように、第２の層間絶縁層５６には、圧電体４８の圧電体非動作領域４８Ｂであって信号電極５０と信号配線６２との電気的な接続領域に開口が設けられ、当該開口において圧電体４８と信号電極５０との電気的な接続を図っている。また、図６に示すように、共通電極４６と電気的に接続される共通配線６０表面には、第２の層間絶縁層５６が配設されている。
【００６３】
また、信号電極５０と電気的に接続される信号配線６２表面には、保護層５８が配設されている。但し、この保護層５８は、信号配線６２のみを被覆するようにして、圧電体４８の圧電体動作領域４８Ａを除いて配設されている。
【００６４】
ここで、圧電体４８を挟む共通電極４６及び信号電極５０について説明する。共通電極４６は、各圧電体４８の行毎に形成され、３２０ｂｉｔｓの圧電体４８に対して共通化されている。そして、共通電極４６は、これとは異なる階層に配設された共通配線６０と、圧電体４８の圧電体動作領域４８Ａの外側において接続されている。この共通配線６０により、共通電極４６の電流密度が低減され、電極素材の劣化が予防される。また、共通配線６０は共通電極４６とは独立して設けることができ、この電極材料としてＡｌ、Ｃｕ、Ａｇ等の固有抵抗値１０μΩｃｍ以下の材料を適用することで、配線抵抗を十分低下させることができる。
【００６５】
一方、信号電極５０は、各圧電体４８毎に形成され、それぞれ、これとは異なる階層に配設された信号配線６２と圧電体４８の圧電体動作領域４８Ａの外側において接続されている。信号配線６２は信号電極５０とは独立して設けることができ、この電極材料としてＡｌ、Ｃｕ、Ａｇ等の固有抵抗値１０μΩｃｍ以下の材料を適用することで、配線抵抗を十分低下させることができる。
【００６６】
圧電体４８を挟む共通電極４６および信号電極５０は、共通配線６０および信号配線６２を設けて圧電体動作領域４８Ａの外側近傍で圧電体４８の共通電極４６および信号電極５０と電気的に接続することにより、圧電体４８の各ビットの静電容量のチップ内分布・変動を低く抑えることができる。また、共通電極４６および信号電極５０に較べて低い固有抵抗値の共通配線６０および信号配線６２を用いることにより、チップ内の配線抵抗値の分布・変動を共に低く抑えることができる。
【００６７】
図示を省略するが、共通配線６０及び信号配線６２（図３における引き回し配線４４）は引き回されて、それぞれ第１の層間絶縁層５４及び第２の層間絶縁層５６の開口に設けられたパッドを通じて駆動チップ４２と接続される。
【００６８】
なお、共通電極４６、共通配線６０及び信号配線６２は、図示しないが、それぞれ吸着層（例えば、Ｔｉ  １００Å）を介して積層されている。
【００６９】
また、共通配線６０及び信号配線６２は、互いに異なる階層（第２の層間絶縁層５６を介して積層）に設けられており、これにより、圧電体４８を碁盤目状（但し、各行の位相シフトした配置構成）に配設し高画素密度化を図ることができる。また、図示しないが、同様の観点や、配線抵抗値を低減させるため、圧電体４８における各行の信号配線６２を異なる階層に設けることもできる。
【００７０】
ここで、圧電体４８について説明する。圧電体４８は、スパッタリング（Ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）法・ＭＯＣＶＤ法(Ｍｅｔａｌ-Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ)・ゾルゲル法・水熱法(Ｈｙｄｒｏ-Ｔｈｅｒｍａｌ Ｍｅｔｈｏｄ)法等の気相成長法あるいは液相成長法で形成され、圧電体動作領域４８Ａの下に結晶化下地である共通電極４６が存在し、圧力室５２Ｂを囲む圧電体周囲領域である圧電体非動作領域４８Ｂの下には非晶質下地である第１の層間絶縁層５４が存在する。なお、圧電体動作領域４８Ａの下に形成する結晶化下地は、共通電極４６でなく別途設けることができるが、電気伝導性を有することが望ましい。このような結晶化下地として、結晶化金属層・結晶化電気伝導性金属酸化物層などが挙げられる。
【００７１】
これにより、圧電体４８の圧電体動作領域４８Ａでは高い圧電性を有する単一結晶相からなるペロブスカイト（Ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ）結晶相が形成され、圧電体非動作領域４８Ｂでは、非晶質相またはパイロクロア（Ｐｙｒｏｃｈｌｏｒｅ）相を含む相が形成されており、圧電体４８の圧電体非動作領域４８Ｂの静電容量を低減することができる。さらに、圧力室５２Ｂを囲む圧電体４８の周囲に圧電体４８が変位しない圧電体非動作領域４８Ｂを設けることで、圧電体素子３４の特性変動を改善することができる。
【００７２】
ここで、ペロブスカイト（Ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ）結晶相とは、ペロブスカイト（ＣａＴｉＯ３）と同じ結晶構造をもつ結晶相をいう。ＲＭＯ３という３元系からなる遷移金属酸化物などがこの結晶構造をとり、理想的（高温領域）には、立方晶系の単位格子をもち、立方晶の各頂点に金属Ｒが、体心に金属Ｍが、そして金属Ｍを中心として酸素Ｏが立方晶の各面心に配置されている。また、非晶質（アモルファス）とは、結晶にならず、無定形で固化した状態をいう。また、パイロクロア（Ｐｙｒｏｃｈｌｏｒｅ）相とは、硫化亜鉛タイプ構造（閃亜鉛構造）に関連した結晶構造で、Ａ２Ｂ２Ｘ７の組成をもつ多くの化合物がパイロクロア構造をとる。Ｃｄ２Ｎｂ２Ｏ７、Ｃａ２Ｔａ２Ｏ７などの大きい２価の陽イオン(Ａ)と小さい５価の陽イオン(Ｂ)とを含む多数の化合物および希土類元素のチタン酸塩の多くがパイロクロア構造を取る。
【００７３】
圧電体４８の材料として、例えば、ＰＺＴ（ＰｂＺｒ１-ｘＴｉｘＯ３，０．１０≦ｘ≦０．９０）をスパッタリング法により堆積する場合、面心立方晶Ｉｒからなる結晶化下地上では、雰囲気温度５２０℃において、単一の正方晶系のペロブスカイト（Ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ）結晶相を形成できる。また、非晶質のＳｉＯ２からなる非晶質下地上では、同雰囲気温度に於いて、非晶質相又はパイロクロア（Ｐｙｒｏｃｈｌｏｒｅ）相が成長し、ペロブスカイト（Ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ）結晶相は１／２以下に減少させることができる。
【００７４】
図１９に示すように、結晶化下地Ｉｒは(１１１)面に配向し、この上に堆積された圧電体４８のＰＺＴ層は(１００)面に代表(最大)回折強度Ｉ(１００)を有した結晶層が形成された。他方、図２０に示すように、非晶質下地であるＳｉＯ２上に堆積した圧電体４８のＰＺＴ層は、やはり、(１００)面に代表(最大)回折強度を有していたが、その回折強度Ｉ(１００)はＩｒ上に較べて３０％まで減少し、黒色化した非晶質層ＰＺＴや黄色化したパイロクロア相、または、非晶質相とパイロクロア相の混在化が確認された。
【００７５】
このような現象は、結晶化下地表面の規則的な原子配列上では、これに則して完全な圧電体４８のペロブスカイト結晶相が形成されることによると解される。他方、同一の雰囲気温度において、非晶質下地の無秩序な原子表面ではペロブスカイト相の形成を抑制するように作用するため、結晶化温度に差異が現れる。
【００７６】
圧電性のペロブスカイト結晶相ＰＺＴ層は、結晶化下地の結晶構造や格子面に依存して、Ｉ(１００)， Ｉ (００１)， Ｉ (１１０)， Ｉ (１０１)，または，Ｉ (１１１) および，これに平行な格子面が優先配向し、そのいずれかが代表(最大)回折強度となる。また、非晶質下地では、結晶化下地とは無関係に、非晶質下地の状態に応じて、Ｉ(１００)， Ｉ (００１)， Ｉ (１１０)， Ｉ (１０１)，または，Ｉ (１１１)  および，これに平行な格子面いずれかが代表(最大)回折強度をとるが、前者の結晶化下地上の圧電体層の最大回折強度に較べて後者の非晶質下地上の圧電体層の最大回折強度が１／２以下であれば充分である。すなわち、上記のようにペロブスカイト回折強度が１／２以下の状態では、非晶質下地におけるペロブスカイト結晶相が半減するばかりでなく、等方性である非晶質相およびパイロクロア相の出現およびその増大により強誘電性および圧電性が著しく低減し、結晶化下地に較べて比誘電率で１／４〜１／１０未満に、残留分極値で１／３〜１／１０未満まで減少する。
【００７７】
ここで、回折強度はＢｒａｇｇ−Ｂｒｅｎｔａｎｏ集中光学系によるＸ線回折装置を用いて測定し、物質にＸ線を照射して、回折されたＸ線の位置や強度(回折パターン)を解析することによって、物質中の原子配列に関する情報を得る。試料が結晶のときは、原子配列の規則性、周期性、対称性、結晶格子の完全性からの乱れなどの結晶構造についての情報が得られる。
【００７８】
圧電体層の単一結晶相を非晶質下地に較べて低温にて形成できる結晶化下地としては、面心立方晶，体心立方晶，単純正方晶，体心正方晶，単純斜方晶，体心斜方晶，一面心斜方晶，面心斜方晶，菱面体，六方晶の晶系が望ましい。とくに、面心立方晶，体心立方晶，単純正方晶，体心正方晶，六方晶の晶系が望ましい。
【００７９】
このような素材として、以下の素材が挙げられる。
【００８０】
貴金属：Ａｕ， Ａｇ， Ｒｕ， Ｒｈ， Ｐｄ， Ｏｓ， Ｉｒ， Ｐｔ等
その酸化物：ＩｒＯ２， ＲｕＯ２等
高融点金属：α-Ｔａ(ｂｃｃ-Ｔａ)， ｂｃｃ-Ｖ， ｂｃｃ-Ｎｂ， ｂｃｃ-Ｍｏ， ｂｃｃ-Ｗ， ｈｃｐ-Ｔｉ， ｈｃｐ-Ｚｒ， ｈｃｐ-Ｈｆ， ＴａＭｏ， ＴａＴｉ， ＴｉＡｌ， β-Ｔａ， ｂｃｃ-Ｔｉ， ｂｃｃ-Ｚｒ， ｂｃｃ-Ｔｉ， ｂｃｃ-Ｚｒ
その窒化物・珪化物・硼化物：
Ｔａ２Ｎ，ＴａＮ０．１，ＴａＮ０．８，ＴａＮ，Ｔａ６Ｎ２．５７，Ｔａ４Ｎ， 
ＴａＢ２，ＴａＢ，
ＴａＳｉ２，Ｔａ５Ｓｉ，β−Ｔａ５Ｓｉ３，α−Ｔａ５Ｓｉ３，Ｔａ２Ｓｉ，Ｔａ３Ｓｉ，Ｔａ４Ｓｉ，Ｔａ３．２８Ｓｉ０．７２， 
ＶＮ，Ｖ２Ｎ，Ｖ６Ｎ２．７，ＶＮ０．２，ＶＮ０．３５，ＶＢ２，Ｖ１．５４Ｂ５０，
ＶＳｉ２，Ｖ３Ｓｉ，Ｖ５Ｓｉ３， 
Ｎｂ２Ｎ，ＮｂＮ，ＮｂＮ０．９５，Ｎｂ４．６２Ｎ２．１４，Ｎｂ４Ｎ３．９２，Ｎｂ４Ｎ３， 
ＮｂＳｉ２，Ｎｂ３Ｓｉ，
ＭｏＮ，Ｍｏ２Ｎ， 
ＭｏＢ４，Ｍｏ０．８Ｂ３，Ｍｏ２Ｂ， 
ＭｏＳｉ２，Ｍｏ５Ｓｉ３， 
ＷＮ，Ｗ２Ｎ， 
ＷＢ４，Ｗ２Ｂ５， 
Ｗｓｉ２，Ｗ５Ｓｉ３，Ｗ３Ｓｉ， 
ＴｉＮ，Ｔｉ２Ｎ，ＴｉＮ０．２６，ＴｉＮ０．３０， 
ＴｉＢ２， 
ＴｉＳｉ２，ＴｉＳｉ，Ｔｉ５Ｓｉ４，Ｔｉ５Ｓｉ３， 
ＺｒＮ０．２８，ＺｒＮ， 
ＺｒＢ２， 
ＺｒＳｉ２，ＺｒＳｉ，Ｚｒ５Ｓｉ３， 
ＨｆＢ２，ＨｆＮ０．４０，ＨｆＮ， 
ＨｆＢ，
ＨｆＳｉ２，Ｈｆ５Ｓｉ４，Ｈｆ２Ｓｉ，Ｈｆ５Ｓｉ３，
電気伝導性金属酸化物層：ＢａＲｕＯ３， ＳｒＲｕＯ３， (Ｂａ， Ｓｒ)ＲｕＯ３， ＢａＰｂＯ３， ＬａＣｕＯ３， ＬａＮｉＯ３， ＬａＣｏＯ３， ＬａＴｉＯ３， (Ｌａ，Ｓｒ)ＣｏＯ３， (Ｌａ，Ｓｒ)ＶＯ３， (Ｌａ，Ｓｒ)ＭｎＯ３， ＬｕＮｉＯ３， ＣａＶＯ３， ＣａＩｒＯ３， ＣａＲｕＯ３， ＣａＦｅＯ３， ＳｒＶＯ３， ＳｒＣｒＯ３， ＳｒＩｒＯ３， ＳｒＦｅＯ３， ＲｅＯ３などである。
【００８１】
また、非晶質下地としては、酸化珪素(ＵＳＧ： Ｕｎ-Ｄｏｐｅｄ Ｓｉｌｉｃａｔｅ Ｇｌａｓｓ)，窒化珪素，酸窒化珪素，ＢＰＳＧ  (Ｂｏｒｏ-Ｐｈｏｓｐｈｏ-Ｓｉｌｉｃａｔｅ Ｇｌａｓｓ)，ＦＳＧ(Ｆｌｕｏｒｉｎａｔｅｄ Ｓｉｌｉｃａｔｅ Ｇｌａｓｓ)， Ｂｌａｃｋ Ｄｉａｍｏｎｄ， ＦＤＬＣ  (Ｆｌｕｏｒｉｎａｔｅｄ Ｄｉａｍｏｎｄ-ｌｉｋｅ Ｃａｒｂｏｎ)， ＵＳＧにＣを添加したＳｉＣＯ，炭化珪素，タンタル酸化物，アルミニウム酸化物、ジルコニア酸化物，チタニウム酸化物，このほかの高融点金属酸化物等の非晶質無機絶縁素材が望ましい。とくに、酸化珪素，窒化珪素，酸窒化珪素，タンタル酸化物、チタニウム酸化物いずれかの非晶質体が望ましい。
【００８２】
また、気相成長法あるいは液相成長法により圧電体４８を形成できるため、従来の焼結体からなる圧電体の研磨や張り合わせ等による機械的形成方法に較べ、高密度化・高精度化・低価格化が可能である。
【００８３】
次に、本実施形態に係る圧電体素子３４の製造方法の具体的一例を説明する。
【００８４】
図７は、図５における製造工程を示す工程図である。図８は、図６における製造工程を示す工程図である。
【００８５】
まず、図７（Ａ）及び図８（Ａ）に示すように、熱酸化珪素０．５μｍ／単結晶珪素３．０μｍ／熱酸化珪素１．０μｍ／単結晶珪素３００μｍ／熱酸化珪素０．５μｍからなる基板５２の単結晶珪素３μｍ側の面に、スパッタリング法によりＴｉ １００Å／Ｉｒ １０００Åを順次堆積してＩｒからなる共通電極４６を形成する。この共通電極４６は、結晶化下地となる。Ｔｉは下地である基板５２との吸着促進層である。なお、図７，８では、吸着促進層を含めた共通電極４６を１層として表現している。
【００８６】
さらに、圧電体４８の選択的結晶化を図るための第１の層間絶縁層５４として、非晶質タンタル酸化物を２０００Åの厚みで堆積する。そして、圧電体動作領域４８Ａを規定するための開口５４Ａをホトリソグラフィおよびエッチングにより描画する。この第１の層間絶縁層５４は、非晶質下地となる。なお、共通電極４６と共通配線６０との電気的接続を図るための開口はまだ設けられていない。
【００８７】
次に、図７（Ｂ）及び図８（Ｂ）に示すように、５２０℃雰囲気下でスパッタリング法によりＰＺＴ(Ｌｅａｄ Ｚｉｒｃｏｎａｔｅ Ｔｉｔａｎａｔｅ)からなる圧電体４８を４．０μｍの厚みで堆積する。更に、その上にＩｒ １０００Åをスパッタリング法により堆積して信号電極５０を形成する。なお、本発明では、スパッタリング法により圧電体４８を堆積したが、この他、ＭＯＣＶＤ法、ゾルゲル法、水熱法等の堆積法を用いることができる。
【００８８】
次に、図７（Ｃ）及び図８（Ｃ）に示すように、圧電体４８と信号電極５０とを反応性イオンエッチング法（ＲＩＥ：Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）により順次エッチングし、パターニングする。このとき、共通電極４６は、第１の層間絶縁層５４の下にあり、エッチング雰囲気に晒されることはない。
【００８９】
圧電体４８は、結晶化下地である共通電極４６上に堆積された圧電体動作領域４８Ａと、非晶質下地である第１の層間絶縁層５４上に堆積された圧電体非動作領域４８Ｂとから構成されている。圧電体動作領域４８Ａはペロブスカイト結晶相からなる。圧電体非動作領域４８Ｂには非晶質相またはパイロクロア相が含まれており、最大回折強度がペロブスカイト結晶相のいずれかの最大回折強度の１／２以下となっている。
【００９０】
圧電体４８の領域境界（端面）は基板面に対して１０〜８０°の傾斜を設けることが望ましい。８０°以上の急激な傾斜では、充分なステップ・カバリッジを得ることができず、信号電極５０と電気的接続される信号配線６２の断線を招くことがある。１０°以下の穏やかな傾斜では、圧電体４８の間隔や、圧電体４８と共通配線６０との間隔が拡がり、圧電体４８の配列を高密度に配置することが難しくなることがある。
【００９１】
次に、図７（Ｄ）及び図８（Ｄ）に示すように、共通配線６０領域の第１の層間絶縁層５４をエッチングして開口５４Ｂを設け、共通電極４６を露出させる。
【００９２】
次に、図７（Ｅ）及び図８（Ｅ）に示すように、Ｔｉ  １００Å／Ａｌ  ５０００Å／Ｔｉ  １００Å／ＴｉＮｘ２００Åを堆積しエッチングを行い、共通配線６０を形成すると共に、共通電極４６と共通配線６０とを電気的に接続する。
【００９３】
次に、図７（Ｆ）及び図８（Ｆ）に示すように、第２の層間絶縁層５６として酸窒化珪素ＳｉＯｘＮｙ  ５０００Åをプラズマ（Ｐｌａｓｍａ）ＣＶＤ法により堆積し、圧電体非動作領域４８Ｂの信号電極５０上に開口５６Ａを設ける。
【００９４】
次に、図７（Ｇ）及び図８（Ｇ）に示すように、Ｔｉ  １００Å／Ａｌ  ７０００Åを堆積・描画し、開口５６Ａにより露出した信号電極５０上に信号配線６２を形成する。これにより、信号電極５０と信号配線６２との電気的接続が圧電体４８の圧電体非動作領域４８Ｂ（圧電体動作領域４８Ａの近傍）で図られている。第２の層間絶縁層５６は共通配線６０と信号配線６２との層間分離を行い、両者を異なる階層に設けるために機能する他、圧電体４８の側壁における保護層として機能する。
【００９５】
次に、図７（Ｈ）及び図８（Ｈ）に示すように、酸窒珪素ＳｉＮｘ  ５０００Åをプラズマ（Ｐｌａｓｍａ）ＣＶＤ法により堆積・描画し、信号配線６２を保護する保護層５８を形成する。
【００９６】
ここで、圧電体４８の圧電体動作領域４８Ａに堆積した膜は、圧電体４８の変位に束縛を与える場合がある。このため、保護層５８は、圧電体動作領域４８Ａを除くように信号配線６２のある領域のみを被覆している。なお、これに限られず、保護層を圧電体４８の圧電体動作領域４８Ａを含む全面を被覆するように形成することも可能である。
【００９７】
なお、共通配線６０、信号配線６２は圧電体４８の基板周囲に引き回され、層間絶縁層５４、５６、保護層５８の開口に設けられたパッドで、駆動チップ４２と電気的接続が図られる。
【００９８】
以上の過程により、圧電体素子３４を形成した後、裏面から基板５２の圧電体動作領域４８Ａと対向する領域（圧電体動作領域４８Ａより狭い範囲）のエッチングを行い、４μｍの厚みの振動板５２Ａおよび圧力室５２Ｂを形成する。その際、圧力室５２Ｂの領域は、基板５２を構成している単結晶珪素３００μｍ／熱酸化珪素０．５μｍを食刻して形成する。そして、図示しない複数のプレートを接合してインクプールやノズルなどを形成し、インクジェット記録ヘッド３２を製造する。
【００９９】
このようなインクジェット記録ヘッド３２では、圧電体素子３４を駆動すると、圧電体４８の圧電体動作領域４８Ａが変位し、圧電体非動作領域４８Ｂは変位しない。すなわち、圧力室５２Ｂの周囲領域に、圧電体４８が変位しない圧電体周囲領域である圧電体非動作領域４８Ｂが形成されている。これにより、不要な静電容量を減少させることに加えて、圧力室５２Ｂの境界を取り囲む圧電体４８の存在により、圧電体４８の変位の変動やバラツキを抑制することができる。
（第２実施形態）
図９は、第２実施形態に係るインクジェット記録ヘッドにおける圧電体周辺を示す部分拡大平面図である。図１０は、図９のＡ−Ａ端面図である。図１１は、図９のＢ−Ｂ端面図である。なお、第１実施形態と同じ部材には同じ符号を用いて説明する。
【０１００】
インクジェット記録ヘッド１３２は、図９〜１１に示すように、圧電体素子１３４（圧電体１４８）は、圧力室５２Ｂが並ぶ行毎に孤立化して形成されている。圧電体１４８の圧電体動作領域１４８Ａは２５６０ｂｉｔｓ（８行×３２０列）の碁盤目状に配列され、各行毎で列方向に沿って例えば２１μｍシフトしている。
【０１０１】
圧電体素子１３４は、振動板５２Ａ（ダイアフラム）を有する基板５２上に設けられており、共通電極４６（下部電極）、圧電体１４８、及び信号電極５０（上部電極）がこの順で積層して構成されている。圧電体１４８は圧力室５２Ｂが並ぶ行毎に帯状に形成されており、結晶性の共通電極４６の上に圧電体動作領域１４８Ａが形成され、非晶質の第１の層間絶縁層１５４の上に圧電体非動作領域１４８Ｂが形成されている。その他の構成は図４〜図６と同じである。
【０１０２】
次に、第２実施形態に係る圧電体素子１３４の製造方法の具体的一例を説明する。図１２は、図１０における製造工程を示す工程図である。図１３は、図１１における製造工程を示す工程図である。
【０１０３】
まず、図１２（Ａ）及び図１３（Ａ）に示すように、熱酸化珪素０．５μｍ／単結晶珪素３．０μｍ／熱酸化珪素１．０μｍ／単結晶珪素３００μｍ／熱酸化珪素０．５μｍからなる基板５２の単結晶珪素３μｍ側の面に、スパッタリング法によりＴｉ １００Å／（Ｂａ，Ｓｒ）ＲｕＯ３ ２５００Åを順次堆積して共通電極４６を形成する。Ｔｉは下地である基板５２との吸着促進層である。なお、図では、吸着促進層を含めた共通電極４６を１層として表現している。
【０１０４】
次に、圧電体１４８の選択的結晶化を図るための第１の層間絶縁層１５４として、非晶質タンタル酸化物を２０００Åの厚みで堆積する。さらに、図１２（Ａ）及び図１３（Ａ）に示すように、圧電体動作領域１４８Ａを規定するための開口１５４Ａをホトリソグラフィおよびエッチングにより描画する。
【０１０５】
次に、図１２（Ｂ）及び図１３（Ｂ）に示すように、５２０℃雰囲気下でスパッタリング法によりＰＺＴ(Ｌｅａｄ Ｚｉｒｃｏｎａｔｅ Ｔｉｔａｎａｔｅ)からなる圧電体１４８を４．０μｍの厚みで堆積する。更に、その上にＩｒ １０００Åをスパッタリング法により堆積して信号電極５０を形成する。なお、本発明では、スパッタリング法により圧電体１４８を堆積したが、この他、ＭＯＣＶＤ法、ゾルゲル法、水熱法等の堆積法を用いることができる。
【０１０６】
次に、図１２（Ｃ）及び図１３（Ｃ）、図１２（Ｄ）及び図１３（Ｄ）に示すように、圧電体１４８と信号電極５０とを反応性イオンエッチング法（ＲＩＥ：Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）により順次エッチングし、パターニングする。このとき、共通電極４６は、第１の層間絶縁層５４の下にあり、エッチング雰囲気に晒されることはない。
【０１０７】
上記のエッチングは、信号電極５０と圧電体１４８を、圧電体動作領域１４８Ａと圧力室５２Ｂを囲む連続した圧電体周囲領域および信号配線６２までの接続領域からなる圧電体１４８の描画パターンに則して描画した後、信号電極５０を図９に示すように描画することができる。また、信号電極５０を図９に示すように描画した後、圧電体１４８を圧電体動作領域１４８Ａと圧力室５２Ｂを囲む連続した圧電体周囲領域および信号配線６２までの接続領域からなる圧電体１４８の描画パターンに則して描画することもできる。
【０１０８】
圧電体１４８は、圧力室５２Ｂが並ぶ行毎に帯状に形成されており、結晶性の共通電極４６上に堆積された圧電体動作領域１４８Ａと、非晶質の第１の層間絶縁層５４上に堆積された圧電体非動作領域１４８Ｂとから構成されている。圧電体動作領域１４８Ａはペロブスカイト結晶相からなる。圧電体非動作領域１４８Ｂには非晶質相またはパイロクロア相が含まれており、最大回折強度がペロブスカイト結晶相のいずれかの最大回折強度の１／２以下となっている。
【０１０９】
圧電体１４８の領域境界（端面）は基板面に対して１０〜８０°の傾斜を設けることが望ましい。８０°以上の急激な傾斜では、充分なステップ・カバリッジを得ることができず、信号電極５０と電気的接続される信号配線６２の断線を招くことがある。１０°以下の穏やかな傾斜では、圧電体１４８の間隔や、圧電体４８と共通配線６０との間隔が拡がり、圧電体１４８の配列を高密度に配置することが難しくなることがある。なお、本実施形態では、第１実施形態のような共通配線６０は設けられていない。
【０１１０】
次に、図１２（Ｅ）及び図１３（Ｅ）に示すように、圧電体１４８と信号配線６２との層間分離を図るための第２の層間絶縁層１５６として、酸窒化珪素ＳｉＯｘＮｙ  ４０００Åをプラズマ（Ｐｌａｓｍａ）ＣＶＤ法により堆積し、圧電体非動作領域１４８Ｂの信号電極５０上に開口１５６Ａを設ける。
【０１１１】
次に、図１２（Ｆ）及び図１３（Ｆ）に示すように、Ｔｉ  １００Å／Ａｌ  ７０００Åを堆積・描画し、開口５６Ａにより露出した信号電極５０上に信号配線６２を形成する。これにより、信号電極５０と信号配線６２との電気的接続が圧電体１４８の圧電体非動作領域１４８Ｂ（圧電体動作領域１４８Ａの近傍）で図られている。第２の層間絶縁層５６は、圧電体１４８と信号配線６２の層間分離を行い、行毎に配列された圧電体１４８の行の圧電体ビット間に位置する(圧電体１４８の描画されずに残っている)圧電体非動作領域１４８Ｂと信号配線６２との間に発生する寄生静電容量をより一層(圧電体１４８の結晶相低減の他に)低減でき、圧電体ビット間の静電容量の変動を抑制することができる。なお、酸窒化珪素ＳｉＯｘＮｙからなる第２の層間絶縁層１５６の比誘電率は１〜１０程度である。
【０１１２】
次に、図１２（Ｇ）及び図１３（Ｇ）に示すように、酸窒珪素ＳｉＮｘ  ５０００Åをプラズマ（Ｐｌａｓｍａ）ＣＶＤ法により堆積・描画し、信号配線６２を保護する保護層５８を形成する。
【０１１３】
ここで、圧電体１４８の圧電体動作領域１４８Ａに堆積した膜は、圧電体１４８の変位に束縛を与える場合がある。このため、保護層５８は、圧電体動作領域１４８Ａを除くように信号配線６２のある領域のみを被覆している。なお、これに限られず、保護層を圧電体１４８の圧電体動作領域１４８Ａを含む全面を被覆するように形成することも可能である。
【０１１４】
なお、図示を省略するが、共通電極４６の引き回し配線、信号配線６２は圧電体１４８の基板周囲に引き回され、層間絶縁層１５４、１５６、保護層５８の開口に設けられたパッドで、駆動チップ４２と電気的接続が図られる。
【０１１５】
以上の過程により、圧電体素子１３４を形成した後、裏面から基板５２の圧電体動作領域１４８Ａと対向する領域（圧電体動作領域１４８Ａより狭い範囲）のエッチングを行い、４μｍの厚みの振動板５２Ａおよび圧力室５２Ｂを形成する。そして、図示しない複数のプレートを接合してインクプールやノズルなどを形成し、インクジェット記録ヘッド１３２を製造する。
【０１１６】
このようなインクジェット記録ヘッド１３２では、圧電体素子１３４を駆動すると、圧電体１４８の圧電体動作領域１４８Ａが変位し、圧電体非動作領域１４８Ｂは変位しない。すなわち、圧力室５２Ｂの周囲領域に、圧電体１４８が変位しない圧電体周囲領域である圧電体非動作領域１４８Ｂが形成されている。これにより、不要な静電容量を減少させることに加えて、圧力室５２Ｂの境界を取り囲む圧電体１４８の存在により、圧電体１４８の変位の変動やバラツキを抑制することができる。
（第３実施形態）
図１４は、第３実施形態に係るインクジェット記録ヘッドにおける圧電体周辺を示す部分拡大平面図である。図１５は、図１４のＡ−Ａ端面図である。図１６は、図１４のＢ−Ｂ端面図である。なお、第１、第２実施形態と同じ部材には同じ符号を用いて説明する。
【０１１７】
インクジェット記録ヘッド２３２は、図１４〜図１６に示すように、圧電体素子２３４（圧電体２４８）は、圧力室５２Ｂが並ぶ行と列を覆うように形成（少なくとも２×３ビットの圧力室５２Ｂを覆っている）されている。圧電体１４８の圧電体動作領域２４８Ａは２５６０ｂｉｔｓ（８行×３２０列）の碁盤目状に配列され、各行毎で列方向に沿って例えば２１μｍシフトしている。
【０１１８】
圧電体素子２３４は、振動板５２Ａ（ダイアフラム）を有する基板５２上に設けられており、共通電極４６（下部電極）、圧電体２４８、及び信号電極５０（上部電極）がこの順で積層して構成されている。圧電体２４８は圧力室５２Ｂが並ぶ行と列を覆うように形成されており、結晶性の共通電極４６の上に圧電体動作領域２４８Ａが形成され、非晶質の第１の層間絶縁層１５４の上に圧電体非動作領域２４８Ｂが形成されている。その他の構成は図４〜図６と同じである。
【０１１９】
次に、第３実施形態に係る圧電体素子２３４の製造方法の具体的一例を説明する。図１７は、図１５における製造工程を示す工程図である。図１８は、図１６における製造工程を示す工程図である。
【０１２０】
まず、図１７（Ａ）及び図１８（Ａ）に示すように、熱酸化珪素０．５μｍ／単結晶珪素３．０μｍ／熱酸化珪素１．０μｍ／単結晶珪素３００μｍ／熱酸化珪素０．５μｍからなる基板５２の単結晶珪素３μｍ側の面に、スパッタリング法によりＴｉ １００Å／ＳｒＲｕＯ３ ２５００Åを順次堆積して共通電極４６を形成する。Ｔｉは下地である基板５２との吸着促進層である。なお、図では、吸着促進層を含めた共通電極４６を１層として表現している。
【０１２１】
次に、圧電体４８の選択的結晶化を図るための第１の層間絶縁層２５４として、非晶質タンタル酸化物を２０００Åの厚みで堆積する。さらに、圧電体動作領域２４８Ａを規定するための開口２５４Ａをホトリソグラフィおよびエッチングにより描画する。
【０１２２】
次に、図１７（Ｂ）及び図１８（Ｂ）に示すように、５２０℃雰囲気下でスパッタリング法によりＰＺＴ(Ｌｅａｄ Ｚｉｒｃｏｎａｔｅ Ｔｉｔａｎａｔｅ)からなる圧電体２４８を４．０μｍの厚みで堆積する。更に、その上にＩｒ １０００Åをスパッタリング法により堆積して信号電極５０を形成する。なお、本発明では、スパッタリング法により圧電体２４８を堆積したが、この他、ＭＯＣＶＤ法、ゾルゲル法、水熱法等の堆積法を用いることができる。
【０１２３】
次に、図１７（Ｃ）及び図１８（Ｃ）、図１７（Ｄ）及び図１８（Ｄ）に示すように、圧電体１４８と信号電極５０とを反応性イオンエッチング法（ＲＩＥ：Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）により順次エッチングし、図１４に示すようにパターニングする。このとき、共通電極４６は、第１の層間絶縁層５４の下にあり、エッチング雰囲気に晒されることはない。
【０１２４】
上記のエッチングは、信号電極５０と圧電体２４８を、圧電体動作領域２４８Ａと圧力室５２Ｂを囲む連続した圧電体周囲領域および信号配線６２までの接続領域からなる圧電体２４８の描画パターンに則して描画した後、信号電極５０を図１４に示すように描画することができる。また、信号電極５０を図１４に示すように描画した後、圧電体２４８を圧電体動作領域２４８Ａと圧力室５２Ｂを囲む連続した圧電体周囲領域および信号配線６２までの接続領域からなる圧電体２４８の描画パターンに則して描画することもできる。
【０１２５】
圧電体２４８は、圧力室５２Ｂが並ぶ行及び列を覆うように帯状に形成されており、結晶性の共通電極４６の上に堆積された圧電体動作領域２４８Ａと、非晶質の第１の層間絶縁層２５４の上に堆積された圧電体非動作領域２４８Ｂとから構成されている。圧電体動作領域２４８Ａはペロブスカイト結晶相からなる。圧電体非動作領域２４８Ｂには非晶質相またはパイロクロア相が含まれており、最大回折強度がペロブスカイト結晶相のいずれかの最大回折強度の１／２以下となっている。
【０１２６】
圧電体２４８の領域境界（端面）は基板面に対して１０〜８０°の傾斜を設けることが望ましい。８０°以上の急激な傾斜では、充分なステップ・カバリッジを得ることができず、信号電極５０と電気的接続される信号配線６２の断線を招くことがある。１０°以下の穏やかな傾斜では、圧電体２４８の間隔や、圧電体２４８と共通配線６０との間隔が拡がり、圧電体２４８の配列を高密度に配置することが難しくなることがある。なお、本実施形態では、第１実施形態のような共通配線６０は設けられていない。
【０１２７】
次に、図１７（Ｄ）及び図１８（Ｄ）に示すように、圧電体２４８と信号配線６２との層間分離を図るための第２の層間絶縁層２５６として、酸窒化珪素ＳｉＯｘＮｙ  ４０００Åをプラズマ（Ｐｌａｓｍａ）ＣＶＤ法により堆積し、圧電体非動作領域２４８Ｂの信号電極５０上に開口２５６Ａを設ける。
【０１２８】
次に、図１７（Ｅ）及び図１８（Ｅ）に示すように、Ｔｉ  １００Å／Ａｌ  ７０００Åを堆積・描画し、開口２５６Ａにより露出した信号電極５０上に信号配線６２を形成する。これにより、信号電極５０と信号配線６２との電気的接続が圧電体２４８の圧電体非動作領域２４８Ｂ（圧電体動作領域２４８Ａの近傍）で図られている。第２の層間絶縁層２５６は、圧電体２４８と信号配線６２の層間分離を行い、行毎に配列された圧電体２４８の行の圧電体ビット間に位置する(圧電体２４８の描画されずに残っている)圧電体非動作領域２４８Ｂと信号配線６２との間に発生する寄生静電容量をより一層(圧電体２４８の結晶相低減の他に)低減でき、圧電体ビット間の静電容量の変動を抑制することができる。なお、酸窒化珪素ＳｉＯｘＮｙからなる第２の層間絶縁層２５６の比誘電率は１〜１０程度である。
【０１２９】
次に、図１７（Ｆ）及び図１８（Ｆ）に示すように、酸窒珪素ＳｉＮｘ  ５０００Åをプラズマ（Ｐｌａｓｍａ）ＣＶＤ法により堆積・描画し、信号配線６２を保護する保護層５８を形成する。
【０１３０】
ここで、圧電体２４８の圧電体動作領域２４８Ａに堆積した膜は、圧電体２４８の変位に束縛を与える場合がある。このため、保護層５８は、圧電体動作領域２４８Ａを除くように信号配線６２のある領域のみを被覆している。なお、これに限られず、保護層を圧電体２４８の圧電体動作領域２４８Ａを含む全面を被覆するように形成することも可能である。
【０１３１】
なお、図示を省略するが、共通電極４６の引き回し配線、信号配線６２は圧電体２４８の基板周囲に引き回され、層間絶縁層２５４、２５６、保護層５８の開口に設けられたパッドで、駆動チップ４２と電気的接続が図られる。
【０１３２】
以上の過程により、圧電体素子２３４を形成した後、裏面から基板５２の圧電体動作領域２４８Ａと対向する領域（圧電体動作領域２４８Ａより狭い範囲）のエッチングを行い、４μｍの厚みの振動板５２Ａおよび圧力室５２Ｂを形成する。そして、図示しない複数のプレートを接合してインクプールやノズルなどを形成し、インクジェット記録ヘッド２３２を製造する。
【０１３３】
このようなインクジェット記録ヘッド２３２では、圧電体素子２３４を駆動すると、圧電体２４８の圧電体動作領域２４８Ａが変位し、圧電体非動作領域２４８Ｂは変位しない。すなわち、圧力室５２Ｂの周囲領域に、圧電体２４８が変位しない圧電体周囲領域である圧電体非動作領域２４８Ｂが形成されている。これにより、不要な静電容量を減少させることに加えて、圧力室５２Ｂの境界を取り囲む圧電体２４８の存在により、圧電体２４８の変位の変動やバラツキを抑制することができる。
【０１３４】
なお、図１等に示した例では、紙幅対応のＦＷＡの例について説明したが、本発明のインクジェット記録ヘッドは、これに限定されず、主走査機構と副走査機構を有するＰａｒｔｉａｌ  Ｗｉｄｔｈ  Ａｒｒａｙ（ＰＷＡ）の装置にも適用することができる。
【０１３５】
また、図１等に示した例では、記録媒体として用紙Ｐ上へ画像（文字を含む）を記録するものであったが、本発明の液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置は、これに限定されるものではない。すなわち、記録媒体は紙に限定されるものでなく、また、吐出する液体もインクに限定されるものではない。例えば、高分子フィルムやガラス上にインクを吐出してディスプレイ用カラーフィルターを作成したり、溶接状態の半田を基板上に吐出して部品実装用のバンプを形成したりする等、工業用的に用いられる液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置全般に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１３６】
【図１】第１実施形態に係るインクジェット記録装置を示す概略構成図である。
【図２】第１実施形態のインクジェット記録ユニットによる印字領域を示す図である。
【図３】第１実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの底面図及び側面図である。
【図４】第１実施形態に係るインクジェット記録ヘッドにおける圧電体周辺を示す部分拡大平面図である。
【図５】図４のＡ−Ａ端面図である。
【図６】図４のＢ−Ｂ端面図である。
【図７】図５における製造工程を示す工程図である。
【図８】図６における製造工程を示す工程図である。
【図９】第２実施形態に係るインクジェット記録ヘッドにおける圧電体周辺を示す部分拡大平面図である。
【図１０】図９のＡ−Ａ端面図である。
【図１１】図９のＢ−Ｂ端面図である。
【図１２】図１０における製造工程を示す工程図である。
【図１３】図１１における製造工程を示す工程図である。
【図１４】第３実施形態に係るインクジェット記録ヘッドにおける圧電体周辺を示す部分拡大平面図である。
【図１５】図１４のＡ−Ａ端面図である。
【図１６】図１４のＢ−Ｂ端面図である。
【図１７】図１５における製造工程を示す工程図である。
【図１８】図１６における製造工程を示す工程図である。
【図１９】結晶化下地に堆積された圧電体のＰＺＴ層の回折像データを示す図である。
【図２０】非結晶化下地に堆積された圧電体のＰＺＴ層の回折像データを示す図である。
【符号の説明】
【０１３７】
１０   インクジェット記録装置（液滴吐出装置）
３２   インクジェット記録ヘッド（液滴吐出ヘッド）
３４   圧電体素子
４２   駆動チップ
４４   配線
４６   共通電極（下層電極）
４８   圧電体（圧電体層）
４８Ａ 圧電体動作領域
４８Ｂ 圧電体非動作領域
５０   信号電極（上層電極）
５２   基板
５２Ａ 振動板
５２Ｂ 圧力室
５４   第１の層間絶縁層
５４Ａ 開口
５４Ｂ 開口
５６   第２の層間絶縁層
５６Ａ 開口
５８   保護層
６０   共通配線（引き回し配線層）
６２   信号配線（引き回し配線層）
１３２ インクジェット記録ヘッド（液滴吐出ヘッド）
１３４ 圧電体素子
１４８ 圧電体（圧電体層）
１４８Ａ      圧電体動作領域
１４８Ｂ      圧電体非動作領域
１５４ 第１の層間絶縁層
１５４Ａ      開口
１５６ 第２の層間絶縁層
１５６Ａ      開口
２３２ インクジェット記録ヘッド（液滴吐出ヘッド）
２３４ 圧電体素子
２４８ 圧電体（圧電体層）
２４８Ａ      圧電体動作領域
２４８Ｂ      圧電体非動作領域
２５４ 第１の層間絶縁層
２５４Ａ      開口
２５６ 第２の層間絶縁層
２５６Ａ      開口
【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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