(57)【要約】【課題】記録ヘッド内のインクの温度を上昇させてほぼ一定にし、ノズルからのインク滴の吐出を安定化させる。【解決手段】基板５２上に抵抗体７０と、共通電極４６と、圧電体４８と、信号電極５０をこの順序で積層する。また、各圧電体４８の間では、基板５２上の抵抗体７０の上部に層間絶縁層５４、５６を介して共通配線６２が配設され、共通配線６２の上部に保護層５８が形成されている。共通配線６２は引き回されて共通電極４６と電気的に接続される。圧電素子３４にパルスを印加すると、共通配線６２の下部の抵抗体７０が発熱する。この熱により、圧力室１６４内のインクの温度が上昇して安定化する。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電体層と、前記圧電体層の下方に配置される下層電極層と、前記圧電体層の上方に配置される上層電極層と、からなり、振動板を変位させる圧電体素子と、
少なくとも前記下層電極層の開口に設けられた抵抗体層からなる発熱抵抗体素子と、
を有することを特徴とする液滴記録ヘッド。
【請求項２】
圧電体層と、前記圧電体層の下方に配置される下層電極層と、前記圧電体層の上方に配置される上層電極層と、からなり、振動板を変位させる圧電体素子と、
少なくとも前記下層電極層の開口に設けられた抵抗体層からなる発熱抵抗体素子と、
前記上層電極層と前記下層電極層をそれぞれ駆動回路に接続する配線層と、
を有することを特徴とする液滴記録ヘッド。
【請求項３】
前記抵抗体層は発熱体として構成され、前記下層電極層と前記上層電極層とで挟まれた前記圧電体素子と、前記抵抗体層の発熱領域からなる発熱抵抗体とが直列に接続されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項４】
前記抵抗体層は前記下層電極層の上部又は下部に積層して形成され、前記下層電極層の開口に設けられた前記抵抗体層が前記発熱抵抗体であることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項５】
液滴を吐出するノズルと連通し、液体が充填される圧力室と、
前記圧力室に液体を供給する流路と、を備え、
前記発熱抵抗体が、前記圧力室又は前記流路の近傍に設けられていることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項６】
前記抵抗体層は、前記圧電体層の結晶相の配向性を高める結晶配向制御用抵抗体層であることを特徴とする請求項１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】
前記振動板に積層する順序が、前記抵抗体層、前記下層電極層、前記圧電体層、前記上層電極層であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項８】
前記振動板に積層する順序が、前記下層電極層、前記抵抗体層、前記圧電体層、前記上層電極層であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項９】
前記結晶配向制御用抵抗体層が、電気伝導性酸化物から選択され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１０】
前記電気伝導性酸化物が、以下の素材から選択されることを特徴とする請求項９に記載の液滴吐出ヘッド。
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。
【請求項１１】
前記抵抗体層の発熱領域の上には保護層が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項１０までのいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項１２】
前記保護層は、前記振動板と同等、または、低い熱拡散率であることを特徴とする請求項１１に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項１３】
前記上層電極層と前記下層電極層の配線層は独立して形成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１４】
前記発熱抵抗体を発熱させるときに、駆動パルスを印加する時間が、駆動波形の立ち上がり時間τｒ又は立下り時間τｆの何れかより長く、且つ、前記圧力室と、前記流路と、前記ノズルから成る流路系の固有周期をＴとするとき、
(ｎ-１／４)Ｔ〜(ｎ+１／４)Ｔ ( ｎ＞１の整数のとき)， １／４Ｔ以下 (ｎ=１)
の範囲に駆動パルスの終点があることを特徴とする請求項１から請求項１３までのいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項１５】
前記発熱抵抗体を発熱させるときに、前記パルスの数により前記圧力室又は前記流路の液体温度を制御することを特徴とする請求項１４に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項１６】
隣接する前記圧電体層の列を列長方向にずらして２次元的に配置したことを特徴とする請求項１から請求項１５までのいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項１７】
前記流路に供給される液体の温度を検知する温度検知手段を有することを特徴とする請求項１から請求項１６までのいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項１８】
前記圧電体層が気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１７に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項１９】
前記抵抗体層の発熱領域を保護する前記保護層が前記配線層と前記下層電極層の層間絶縁層を兼ねていることを特徴とする請求項１１に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項２０】
インク温度を制御する前記駆動パルスは、ノズル表面近傍のインク粘度の上昇を制御するためのメカニカス駆動パルスを兼ねることを特徴とする請求項１から請求項１９に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項２１】
請求項１から請求項２０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。
【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及び液滴吐出装置に関する。
【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。特に、圧電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ピエゾインクジェット方式や、熱エネルギーの作用でインク中に瞬間的に気泡を発生させインク滴を吐出する熱インクジェット方式の記録装置は、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。
【０００３】
ピエゾインクジェット方式に用いられる記録ヘッドは、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）。また、一般に、ピエゾインクジェット方式の記録ヘッドでは、等価回路的に圧電体(キャパシタンス)と抵抗体(主に、駆動トランジスターの動作抵抗)とが直列に接続されることにより構成されるが、圧電体において充電・放電された電荷は、抵抗体を流れる電流としてエネルギー消費される。従って、駆動素子の発熱を招くため、駆動素子部分の冷却機構を設ける必要が発生する。特に、高速印字駆動やマルチビットを有する記録ヘッドの駆動では、駆動素子の発熱は深刻な課題となる。
【０００４】
一方、記録ヘッドのノズルから吐出されるインク滴は環境温度に左右され、安定したインク滴の吐出を行うために記録ヘッドの温度を一定に保つ必要がある。また、高粘度インクを低いエネルギーで吐出させるためには、圧力室近傍のインク温度を上げ、低粘度化したインクを滴化する必要がある。しかし、圧力室近傍のインク温度を一定温度に保持することは難しく、安定したインク滴の吐出を行うことが困難である。
【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】
【０００５】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、駆動素子の発熱による悪影響を抑制すると共に、圧力室近傍の液体を一定温度に保持し、安定した液滴の吐出が可能な液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置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】
【０００６】
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、圧電体層と、前記圧電体層の下方に配置される下層電極層と、前記圧電体層の上方に配置される上層電極層と、からなり、振動板を変位させる圧電体素子と、少なくとも前記下層電極層の開口に設けられた抵抗体層からなる発熱抵抗体素子と、を有することを特徴としている。
【０００７】
請求項１に記載の発明では、上層電極層と下層電極層に駆動パルスが印加されたときに、前記下層電極層の開口に設けられた抵抗体層から構成される発熱抵抗体が発熱し、この発熱抵抗体の近傍に設けられた流路内の液体の温度を上昇させることができる。このため、液体の温度をほぼ一定とすることができ、液体の粘度を安定化することができる。また、高粘度の液体を用いた場合にも、低粘度化させ、容易に（低いエネルギーで）液滴を飛翔させることが可能となる。
【０００８】
請求項２に記載の発明に係る液滴吐出ヘッドは、圧電体層と、前記圧電体層の下方に配置される下層電極層と、前記圧電体層の上方に配置される上層電極層と、からなり、振動板を変位させる圧電体素子と、少なくとも前記下層電極層の開口に設けられた抵抗体層からなる発熱抵抗体素子と、前記上層電極層と前記下層電極層をそれぞれ駆動回路に接続する配線層と、を有することを特徴としている。
【０００９】
請求項２に記載の発明では、上層電極層と下層電極層に駆動パルスが印加されたときに、前記下層電極層の開口に設けられた抵抗体層から構成される発熱抵抗体が発熱し、この発熱抵抗体の近傍に設けられた流路内の液体の温度を上昇させることができる。このため、液体の温度をほぼ一定とすることができ、液体の粘度を安定化することができる。また、高粘度の液体を用いた場合にも、低粘度化させ、容易に（低いエネルギーで）液滴を飛翔させることが可能となる。また、前記上層電極層と前記下層電極層をそれぞれ駆動回路に接続する配線層を設けることで、圧電体素子の２次元に配列することが可能になる。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記抵抗体層は発熱体として構成され、前記下層電極層と前記上層電極層とで挟まれた前記圧電体素子と、前記抵抗体層の発熱領域からなる発熱抵抗体とが直列に接続されていることを特徴としている。
【００１１】
請求項３に記載の発明では、圧電体への充電又は放電時に流れる電流により、下層電極層と上層電極層とで挟まれた圧電体素子と直列に接続された抵抗体層からなる発熱抵抗体が発熱する。この熱エネルギーによって液滴記録ヘッド内の液体の温度を一定化することができる。また、高粘度の液体を用いた場合でも液体が低粘度化するため、容易な液滴の吐出が可能となる。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記下層電極層の開口に設けられた前記抵抗体層が前記発熱抵抗体であることを特徴としている。
【００１３】
請求項４に記載の発明では、下層電極層の開口に設けられた抵抗体層に電流が流れことで、この抵抗体層からなる発熱抵抗体が発熱する。このため、液滴記録ヘッド内の液体の温度を一定化することができる。また、高粘度の液体を用いた場合でも液体が低粘度化するため、容易な液滴の吐出が可能となる。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、請求項３又は請求項４に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、液滴を吐出するノズルと連通し、液体が充填される圧力室と、前記圧力室に液体を供給する流路と、を備え、前記発熱抵抗体が、前記圧力室又は前記流路の近傍に設けられていることを特徴としている。
【００１５】
請求項５に記載の発明では、発熱抵抗体が発熱した熱を速やかに圧力室及び流路内の液体に与えることが可能となる。
【００１６】
請求項６に記載の発明は、請求項１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、前記抵抗体層は、前記圧電体層の結晶相の配向性を高める結晶配向制御用抵抗体層であることを特徴としている。
【００１７】
請求項６に記載の発明では、抵抗体層によって圧電体の結晶相の配向性を高めることができる。
【００１８】
請求項７に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記振動板に積層する順序が、前記抵抗体層、前記下層電極層、前記圧電体層、前記上層電極層であることを特徴としている。
【００１９】
請求項７に記載の発明では、下層の抵抗体層の格子間隔を反映した下層電極層が形成され、更に、この上に圧電体層を堆積することにより、高い結晶配向性の圧電体層を形成することが可能となる。
【００２０】
請求項８に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記振動板に積層する順序が、前記下層電極層、前記抵抗体層、前記圧電体層、前記上層電極層であることを特徴としている。
【００２１】
請求項８に記載の発明では、抵抗体層の格子間隔を反映して、高い結晶配向性の圧電体層を直接堆積することが可能となる。
【００２２】
請求項９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、前記結晶配向制御用抵抗体層が、電気伝導性酸化物から選択されることを特徴としている。
【００２３】
請求項９に記載の発明では、抵抗体層として電気伝導酸化物を用いることで、圧電体素子の作成時における熱的安定性が高く、圧電体の構成素材の熱拡散を抑制することが可能となる。
【００２４】
請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記電気伝導性酸化物が、以下の素材から選択されることを特徴としている。
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。
【００２５】
請求項１０に記載の発明では、上記素材が圧電体結晶相の格子間隔に近い格子間隔(格子定数)を有するため、圧電体の結晶層の配向性を高めることが可能となる。
【００２６】
請求項１１に記載の発明は、請求項１から請求項１０までのいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記抵抗体層の発熱領域の上には保護層が設けられていることを特徴としている。
【００２７】
請求項１１に記載の発明では、抵抗体層上に保護層を設けることで、配線層との絶縁が可能となると共に、抵抗体層の酸化を防止することができる。
【００２８】
請求項１２に記載の発明は、請求項１１に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記保護層は、前記振動板と同等、または、低い熱拡散率であることを特徴としている。
【００２９】
請求項１２に記載の発明では、抵抗体層から振動板へ熱が伝わり易く、振動板の近傍の液体の温度を速やかに上昇させることが可能となる。
【００３０】
請求項１３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、前記上層電極層と前記下層電極層の配線層は独立して形成されていることを特徴としている。
【００３１】
請求項１３に記載の発明では、上層電極層と下層電極層の配線層は独立して形成されており、圧電体の各ビットの静電容量のチップ内分布の変動を低く抑えることが可能となる。また、下層電極層と上層電極層に較べて低い固有抵抗値の配線層を用いることにより、チップ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。
【００３２】
請求項１４に記載の発明は、請求項１から請求項１３までのいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記発熱抵抗体を発熱させるときに、駆動パルスを印加する時間が、駆動波形の立ち上がり時間τｒ又は立下り時間τｆの何れかより長く、且つ、前記圧力室と、前記流路と、前記ノズルから成る流路系の固有周期をＴとするとき、
(ｎ-１／４)Ｔ〜(ｎ+１／４)Ｔ ( ｎ＞１の整数のとき)， １／４Ｔ以下 (ｎ=１)
の範囲に駆動パルスの終点があることを特徴としている。
【００３３】
請求項１４に記載の発明では、液体を吐出（飛翔）させることなく、抵抗体層を発熱させ、液体の温度を上昇させることが可能となる。
【００３４】
請求項１５に記載の発明は、請求項１４に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記発熱抵抗体を発熱させるときに、前記パルスの数により前記圧力室又は前記流路の液体温度を制御することを特徴としている。
【００３５】
請求項１５に記載の発明では、液体の温度制御が容易となる。
【００３６】
請求項１６に記載の発明は、請求項１から請求項１５までのいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、隣接する前記圧電体層の列を列長方向にずらして２次元的に配置したことを特徴としている。
【００３７】
請求項１６に記載の発明では、圧電体層を高密度に配置することが可能となる。
【００３８】
請求項１７に記載の発明は、請求項１から請求項１６までのいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記流路に供給される液体の温度を検知する温度検知手段を有することを特徴としている。
【００３９】
請求項１７に記載の発明では、温度検知手段によって圧力室又は流路を流れる液体の温度を検知するので、液体の温度をほぼ一定に制御することが可能となる。
【００４０】
請求項１８に記載の発明は、請求項１から請求項１７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により形成されることを特徴としている。
【００４１】
請求項１８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。
【００４２】
請求項１９に記載の発明は、請求項１１に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記抵抗体層の発熱領域を保護する前記保護層が前記配線層と前記下層電極層の層間絶縁層を兼ねていることを特徴としている。
【００４３】
請求項１９に記載の発明では、配線層と下層電極層を高密度に配置することが可能となる。
【００４４】
請求項２０に記載の発明は、請求項１から請求項１９に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、インク温度を制御する前記駆動パルスは、ノズル表面近傍のインク粘度の上昇を制御するためのメカニカス駆動パルスを兼ねることを特徴としている。
【００４５】
請求項２０に記載の発明では、インク温度を制御する駆動パルスがノズル表面近傍のインク粘度の上昇を制御するためのメカニカス振動駆動パルスを兼ねることができる。
【００４６】
請求項２１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１９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。
【００４７】
請求項２１に記載の発明では、抵抗体層の発熱により液体の温度を上昇させるので、液体の温度がほぼ一定となり、低粘度化した液体を安定して吐出することが可能となる。
【発明の効果】
【００４８】
本発明によれば、発熱抵抗体が発熱するため、その熱エネルギーを液滴吐出ヘッド内の液体の温度の安定化に有効利用することができる。このため、圧力室近傍の液体を一定温度に保持して安定した液滴の吐出を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。また、図１０は、図４のＣ−Ｃ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、共通配線６０及び信号配線６２は実線で示し、抵抗体７０の発熱領域をドットで示す。以下、同様である。
【００５９】
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。
【００６０】
２５６０ｂｉｔｓの圧電素子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。
【００６１】
そして、各圧電素子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。
【００６２】
また、ここでは、圧電素子３４を２５６０ｂｉｔｓの碁盤目状に配列し、圧電素子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、圧電素子３４の各行毎で列方向に沿ってシフトさせる（圧電素子３４の各行を千鳥配列させる）必要はない。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
圧電素子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、抵抗体７０、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）を示す。なお、図５〜図６では、基板５２を構成する振動板５２Ａの下層構造は省略する。
【００６６】
また、基板５２上のそれぞれの抵抗体７０及び共通電極４６の上には、抵抗体７０及び共通電極４６の一部を覆うように左記抵抗体７０及び左記該共通電極４６と信号配線６２との層間絶縁を図り、また、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た第１の層間絶縁層５４が設けられている。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。
【００６７】
第２の層間絶縁層５６には、圧電体４８の非動作領域であって信号電極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、図示を省略するが、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。また、図示を省略するが、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。
【００６８】
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の動作領域４８Ａを除いて配設されている。
【００６９】
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には、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の非動作領域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。
【００７０】
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の非動作領域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。
【００７１】
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の近傍で圧電体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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
ここで、抵抗体７０について説明する。図４および図６に示すように、信号配線６２の下方に配置された抵抗体７０は、発熱体として用いられ、図４に示すように圧電体４８とは直列に接続されている。圧電体４８への充電、放電時に電流が流れると、圧電体４８と直列に接続された抵抗体７０が発熱する（図４中のドット領域を参照）。この発熱エネルギーが記録ヘッド３２内のインクの温度の一定化、あるいは、高粘度インクの低粘度化に利用される。図９に示すように、抵抗体７０は、後述するインクが充填される圧力室１６４及びインクプール１６６の近傍に設けられているため、抵抗体７０に発生した熱を速やかにインクに与えることができる。
【００７６】
抵抗体７０は、圧電体４８の結晶相の配向性を高める結晶配向制御用抵抗体層であることが好ましい。圧電体４８の下地層である抵抗体７０の結晶相を圧電体４８の結晶相に近い格子間隔にすることにより、高い結晶配向性を有する圧電体４８を堆積することができる。従って、図５及び図６に示すように、抵抗体７０、共通電極４６、圧電体４８、信号電極５０の積層順序の記録ヘッド３２では、最下層の抵抗体７０の格子間隔を反映した共通電極４６が形成され、更に、この上に圧電体４８を堆積することにより、高い結晶配向性の圧電体４８を形成することができる。また、図１０に示すように、抵抗体７０の発熱領域７０Ａは、抵抗体７０と共通電極４６を順次堆積した後、発熱体に対応した領域に共通電極４６を開口することにより規定される（図４中のドット部分参照）。抵抗体７０と共通電極４６とが積層された領域（圧電体４８の下方領域）では、低い固有抵抗値の共通電極４６を電流が流れるため、抵抗体７０は発熱しない。
【００７７】
結晶配向制御用抵抗体層としての抵抗体７０は、電気伝導酸化物、電気伝導窒化物、電気伝導炭化物、電気伝導珪化物、および金属固溶体から選択され、少なくとも共通電極４６よりも高い固有抵抗値の素材から選択される。抵抗体７０の抵抗値は、１０μΩｃｍ以上１００ｍΩｃｍ以下が好ましい。
【００７８】
上記素材のうち、電気伝導酸化物は、圧電素子３４の作成時に於ける熱的安定性が高く、圧電体４８の構成素材の熱拡散を抑制する点で優れている。
【００７９】
更に、電気伝導酸化物のうち以下の素材は、圧電体４８の結晶相の格子間隔に近い格子間隔(格子定数)を有し、１０μΩｃｍ以上１００ｍΩｃｍ以下の固有抵抗値を有するため、最適である。
【００８０】
電気伝導酸化物：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。
【００８１】
また、抵抗体７０の発熱領域７０Ａには、酸化を防止するための保護層として層間絶縁層５４、５６が設けられている。すなわち、発熱領域７０Ａの保護層が信号配線６２と共通電極４６の層間絶縁層５４、５６を兼ねている。抵抗体７０の下層の基板５２である振動板５２Ａは、発熱領域７０Ａの保護層５８の熱拡散率=√(熱伝導率／熱容量)と同等、あるいは、それ以上の熱拡散率を有する素材であることが好ましい。これにより、振動板５２Ａへ熱が伝わり易くなる。
【００８２】
発熱領域７０Ａの保護層としては、酸化珪素や酸窒化珪素等の無機絶縁素材、ポリイミド樹脂やエポキシ樹脂等の有機絶縁素材が好ましい。また、下地の基板５２としては、Ｓｉ， ジルコニア， アルミナ等の素材が好ましい。
【００８３】
また、圧電体４８と抵抗体７０は、モノリシック（Ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃ）に構成される。
【００８４】
ここで、インクジェット記録ヘッド３２の基板５２の構成について説明する。図９に示すように、基板５２には、第１のプレート１３４と、第２のプレート１３６と、プールプレート１３８と、連通孔プレート１４０、１４２とが、圧電体素子基板の形成後に圧電体の反対側面を食刻して作成（後述）した圧力室形成層１４４と、振動板５２Ａと位置合わせして積層され、熱融着や接着剤などによって接合されている。また、第２のプレート１３６上の第１のプレート１３４の表面には、撥水層１４８が形成されている。
【００８５】
第２のプレート１３６には、インクを吐出するノズル１３３が形成されている。第２のプレート１３６に接合された第１のプレート１３４には、ノズル１３３の周囲に段差孔１５２が形成されている。この段差孔１５２によって、ノズル１３３の周辺のノズル面１５４が第１のプレート１３４のプレート面１５６（撥水層１４８が形成された第１のプレート１３４の表面）から凹状に後退している。この撥水層１４８はノズル１３３の周辺にインクが付着するのを防止するものであり、この撥水層１４８により安定したインク滴の吐出が可能となる。
【００８６】
また、図９に示すように、プールプレート１３８には、ノズル１３３と通じる連通孔１５８が形成されている。また、連通孔プレート１４０，１４２には、連通孔１６０，１６２がそれぞれ形成されている。これらのノズル１３３、連通孔１５８、及び連通孔１６０，１６２は、第２のプレート１３６とプールプレート１３８と連通孔プレート１４０，１４２が積層された状態で連通し、圧力室形成層１４４に形成された圧力室１６４に繋がっている。
【００８７】
一方、プールプレート１３８には、インクプール１６６が形成され、図示しないインク流路のインク供給孔から供給されたインクが貯留されている。また、連通孔プレート１４０，１４２には、それぞれインクプール１６６と連結するように供給孔１６８，１７０が形成されている。これらのインクプール１６６、供給孔１６８，１７０は、プールプレート１３８と連通孔プレート１４０，１４２が圧力室形成層１４４に位置合わせされた状態で連通している。振動板５２Ａの上面には、圧力室１６４の上方に圧電素子３４が取り付けられている。
【００８８】
このようなインクジェット記録ヘッド３２では、インクプール１６６から供給孔１６８，１７０、圧力室１６４、連通孔１６０，１６２、連通孔１５８及びノズル１３３へと連続するインクの流路が形成されており、インク供給孔（図示省略）から供給されインクプール１６６に貯留されたインクは、供給孔１６８，１７０を経て圧力室１６４内に充填される。そして、圧電素子３４に駆動電圧が印加されると、圧電素子３４とともに振動板５２Ａがたわみ変形して圧力室１６４を膨張又は圧縮させる。これによって、圧力室１６４に体積変化が生じ、圧力室１６４内に圧力波が発生する。この圧力波の作用によってインクが運動し、ノズル１３３から外部へインク滴が吐出される。
【００８９】
次に、インクジェット記録ヘッド３２のインク温度の制御について説明する。
【００９０】
圧電体４８の充電、放電時に発生する電流により、圧電体４８と直列に接続された抵抗体７０が発熱する（図４中のドット部分）。インク滴を飛翔（吐出）せず、かつ、記録ヘッド３２内のインク温度を上昇させて一定に保つ動作を行う方法を、以下に説明する。すなわち、図１１に示すように、パルスを印加する時間が駆動波形の立ち上がり時間τｒ又は立ち下り時間τｆの何れかよりも長く、且つ、圧力室１６４、インクプール１６６、ノズル１３３（図９参照）から成るインク流路系の固有周期をＴとするとき、数式（１）
(ｎ-１／４)Ｔ〜(ｎ+１／４)Ｔ ( ｎ＞１の整数のとき)， １／４Ｔ以下 (ｎ=１)
の範囲にパルスの終点がある非飛翔パルスを印加する。
【００９１】
圧力室１６４、インクプール１６６、ノズル１３３から成る流路系から決まる固有周期の１／２、すなわち、Ｔ／２の奇数倍、特にＴ／２のパルス幅で効率良くインク滴を飛翔（吐出）することができる。逆に、実験から、駆動電圧が閾値電圧の１．０〜１．５倍、好ましくは、１．０〜１．３倍の範囲に於いて、数式（１）
(ｎ-１／４)Ｔ〜(ｎ+１／４)Ｔ ( ｎ＞１の整数のとき)， １／４Ｔ以下 (ｎ=１)
の範囲に印加パルスの終点を置くことにより、インク滴の非飛翔領域があることを見出した。所望の温度に設定するために、このような非飛翔パルスの数を用いる。すなわち、１パルスの立ち上がり、立下りに発生する発熱量を単位として、パルス回数の増減によりインク温度の一定化を行う。
【００９２】
また、飛翔時駆動電圧に対して、非飛翔時の上記印加パルスの駆動電圧値を下げることも、有効な手段である。
【００９３】
記録ヘッド３２内のインク温度を制御するパルスは、ノズル１３３表面のインク粘度の上昇を抑制するためのメニスカス振動パルスを兼ねることができる。すなわち、ノズル１３３が閉塞するのを防止するため、メニスカス振動パルスを印加してメニスカスを形成するが、インク温度を制御するパルスをメニスカス振動パルスと兼ねることで、効率よく記録ヘッド３２内のインク温度を安定化することができる。
【００９４】
また、抵抗体７０を非飛翔時の印加パルスにより発熱させ、インクの温度を安定化する構成では、図９に示すように、抵抗体７０を圧力室１６４などのインク近傍に設けることが有効である。
【００９５】
次に、本実施形態に係る圧電素子３４の製造方法の具体的一例を説明する。
【００９６】
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。
【００９７】
まず、図７（Ａ）及び図８（Ａ）に示すように、ホウ素（Ｂｏｒｏｎ）を深さ４．０μｍまで拡散させた単結晶珪素からなる厚さ３００μｍの基板５２の片面に、スパッタリング法によりＢａＲｕＯ３１５００Åを堆積して抵抗体７０を形成し、その上に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。Ｔｉは下地である抵抗体７０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。
【００９８】
抵抗体７０は、圧電体４８の結晶相の配向性を高める結晶配向制御用抵抗体層である。ＢａＲｕＯ３からなる抵抗体７０上に堆積したＩｒからなる共通電極４６は、下地である抵抗体７０の格子間隔を反映し、更に、その上に堆積した圧電体４８のＰＺＴ（後述）は(１００)面に優先的配向した柱状構造の圧電体を形成する。
【００９９】
尚、圧電体４８の結晶配向を高める結晶配向制御用抵抗体層の素材として、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などが挙げられる。
【０１００】
また、必ずしも抵抗体７０に、結晶配向制御用抵抗体層を用いる必要はなく、電気伝導酸化物、電気伝導窒化物、電気伝導炭化物、電気伝導珪化物および金属固溶体から選択される、少なくとも共通電極４６よりも高い固有抵抗値の素材を用いることができる。上記素材のうち、ＩｒＯ２， ＲｕＯ２等の電気伝導酸化物は、圧電素子３４の作成時における熱的安定性が高く、圧電体４８の構成素材の熱拡散を抑制する点で優れている。
【０１０１】
次に、抵抗体７０で発熱体を構成するため、図８（Ｂ）に示すように、図中右側の共通電極４６のみを選択的に描画(食刻)し開口を設ける。なお、図７、図８では、抵抗体７０は圧力室１６４（図９参照）の近傍で信号配線６２の直下の層間絶縁層５４、５６を介して配置されるが、この限りではなく、インク流路等のインクに近接した領域に配置してもよい。また、レイアウトが許すが限り、信号配線６２などの引き回し配線領域と重畳しない領域に設けることができる。
【０１０２】
次に、図７（Ｃ）及び図８（Ｃ）に示すように、ＳｉＯ２  ４０００Åからなる第１の層間絶縁層５４をＣＶＤ法により形成する。更に、圧電体４８の動作領域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設ける。第１の層間絶縁層５４は、抵抗体７０の発熱領域７０Ａの保護層を兼ねる。尚、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。
【０１０３】
次に、図７（Ｄ）及び図８（Ｄ）に示すように、５２５℃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法等の真空堆積法を用いることができる。
【０１０４】
そして、堆積したＰＺＴとＩｒと図示しないＴｉの層とを反応性イオンエッチング法（ＲＩＥ：Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）により描画し、圧電体４８の動作領域４８Ａ、及び信号電極５０と信号配線６２との電気的接続を図るためのＶｉａ領域を得る。
【０１０５】
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。
【０１０６】
次に、図示を省略するが、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を設け、共通電極４６を露出させる。次に、ＴｉＮｘ  １００Å／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。
【０１０７】
次に、図７（Ｅ）及び図８（Ｅ）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４８の信号電極５０上に開口５６Ａを設ける。
【０１０８】
次に、図７（Ｆ）及び図８（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４８の動作領域４８Ａ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。この保護層は圧電体４８の構成素材の拡散を抑制するのに効果を有する。
【０１０９】
次に、図７（Ｇ）及び図８（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。
【０１１０】
ここで、圧電体４８の動作領域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４８の動作領域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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
以上の過程により、圧電素子３４を形成した後、裏面から単結晶珪素からなる基板５２の圧電体４８の動作領域のエッチングを行い、ホウ素（Ｂｏｒｏｎ）が拡散された４μｍの厚みの振動板５２Ａおよび圧力室１６４（１４４）を形成する。そして、図９に示すように複数のプレートを接合して、インクプール１６６、ノズル１３３などを形成し、インクジェット記録ヘッド３２を製造する。
【０１１３】
図９に示すように、圧電素子３４に所定の非飛翔パルスを印加すると、信号配線６２の下部に積層された抵抗体７０が発熱する（図４中のドット部分）。抵抗体７０の下部の基板５２には圧力室１６４とインクプール１６６が設けられており、抵抗体７０の発熱によりインクの温度が上昇してほぼ一定に保持される。また、インクは温度上昇により低粘度化するため、ノズル１３３から安定したインク滴を吐出することができる。さらに、抵抗体７０の発熱時のエネルギーがインクの温度の安定化に利用されるので、圧電素子３４を冷却するための冷却機構などのコストを低減できる。
【０１１４】
また、インクジェット記録ヘッド３２のインクプール１６６に供給されるインクの温度を検知するセンサを設けてもよい。これにより、インクの温度を容易にほぼ一定に制御することが可能となる。
（第２実施形態）
図１２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１３は、図１２のＡ−Ａ端面図である。図１４は、図１２のＢ−Ｂ端面図である。
【０１１５】
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。
【０１１６】
インクジェット記録ヘッド２３２は、図１２〜１４に示すように、圧電素子２３４（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。
【０１１７】
圧電素子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２４６（下部電極）、抵抗体２７０、圧電体４８、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。その他の構成は図４〜図６と同じである。
【０１１８】
この構成では、抵抗体２７０の格子間隔を反映して、高い結晶配向性の圧電体４８が直接堆積される。また、図１２及び図１４に示すように、抵抗体２７０は発熱体として用いられており、共通電極２４６を堆積後、発熱体に対応した領域の共通電極２４６を除去し、その後、抵抗体２７０を堆積・描画することによって規定される（図１２中のドット部分参照）。抵抗体２７０と共通電極２４６が積層された領域では発熱しない。
【０１１９】
次に、第２実施形態に係る圧電素子２３４の製造方法の具体的一例を説明する。図１５は、図１３における製造工程を示す工程図である。図１６は、図１４における製造工程を示す工程図である。
【０１２０】
まず、図１５（Ａ）及び図１６（Ａ）に示すように、ホウ素（Ｂｏｒｏｎ）を深さ４．０μｍまで拡散させた単結晶珪素からなる厚さ３００μｍの基板５２の片面に、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２４６を形成し、図１６（Ａ）に示すように、発熱体（抵抗体２７０の発熱領域）となる領域をエッチングし開口を設ける。共通電極２４６の描画は、必ずしも、発熱体(抵抗体２７０の発熱領域２７０Ａ)を除く圧電体４８の動作領域と、圧電体４８の動作領域と発熱体を結ぶ領域と、信号配線６２および共通配線６０とのＶｉａ領域を一度に描画する必要はない。例えば、発熱体領域（抵抗体２７０の発熱領域２７０Ａ）のみのＴｉ／Ｉｒのみを除去し、抵抗体２７０を堆積した後、発熱体（抵抗体２７０の発熱領域２７０Ａ）と、圧電体４８の動作領域と、圧電体４８の動作領域と発熱体を結ぶ領域と、信号配線６２および共通配線６０とのＶｉａ領域を残すように、抵抗体２７０と共通電極２４６を順次エッチング描画することができる。なお、Ｔｉは下地基板との吸着促進層である。
【０１２１】
なお、図１４では、抵抗体２７０の発熱領域２７０Ａが、圧力室１６４（図９参照）近傍で信号配線６２の直下の層間絶縁層５４、５６を介して配置しているが、この限りではなく、インク流路等のインクに近接した領域に配置してもよい。また、レイアウトが許すが限り、信号配線６２などの引き回し配線領域と重畳しない領域に設けることができる。
【０１２２】
次に、図１５（Ｂ）及び図１６（Ｂ）に示すように、(ＢａＳｒ)ＲｕＯ３２０００Åを堆積し、抵抗体２７０を、抵抗体２７０の発熱領域２７０Ａ、圧電体４８の動作領域、圧電体４８の動作領域と発熱体を結ぶ領域、信号配線６２および共通配線６０とのＶｉａ領域を残すようにエッチング描画する。
【０１２３】
抵抗体２７０は、圧電体４８の結晶相の配向性を高める結晶配向制御用抵抗体層である。(ＢａＳｒ)ＲｕＯ３上に堆積したＰＺＴからなる圧電体４８は(１００)面に優先的配向した柱状構造の圧電体となる。
【０１２４】
なお、圧電体４８の結晶配向を高める抵抗体２７０として、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などが挙げられる。
【０１２５】
また、必ずしも抵抗体２７０に、結晶配向制御用抵抗体層を用いる必要はなく、電気伝導酸化物・電気伝導窒化物・電気伝導炭化物・電気伝導珪化物および金属固溶体から選択される、少なくとも共通電極２４６よりも高い固有抵抗値の素材を用いることができる。上記素材のうち、ＩｒＯ２， ＲｕＯ２等の電気伝導酸化物は、圧電素子２３４の作成時における熱的安定性が高く、圧電体４８の構成素材の熱拡散を抑制する点で優れている。
【０１２６】
次に、図１５（Ｃ）及び図１６（Ｃ）に示すように、ＳｉＯ２  ７０００Åからなる第１の層間絶縁層５４をＣＶＤ法により形成する。更に、圧電体４８の動作領域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設ける。第１の層間絶縁層５４は、抵抗体２７０の発熱領域２７０Ａの保護層を兼ねる。なお、共通電極２４６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。
【０１２７】
次に、図１５（Ｄ）及び図１６（Ｄ）に示すように、５５０℃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法等の真空堆積法を用いることができる。
【０１２８】
そして、堆積したＰＺＴ／Ｉｒ／Ｔｉを反応性イオンエッチング法（ＲＩＥ：Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）により、図１２に示すように圧電体４８の動作領域４８Ａ、及び信号電極５０と信号配線６２との電気的接続を図るためのＶｉａ領域を描画する。
【０１２９】
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と電気的に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。
【０１３０】
次に、図示を省略するが、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を設け、共通電極４６を露出させる。次に、ＴｉＮｘ  １００Å／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。
【０１３１】
次に、図１５（Ｅ）及び図１６（Ｅ）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４８の信号電極５０上に開口５６Ａを設ける。
【０１３２】
次に、図１５（Ｆ）及び図１６（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４８の動作領域４８Ａ近傍で図られる。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の側壁に於ける保護層として機能する。この保護層は圧電体４８の構成素材の拡散を抑制するのに効果を有する。
【０１３３】
次に、図１５（Ｇ）及び図１６（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。
【０１３４】
ここで、圧電体４８の動作領域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４８の動作領域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。
【０１３５】
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、駆動素子基板５２と電気的接続が図られる。
【０１３６】
以上の過程により、圧電素子２３４を形成した後、裏面から単結晶珪素からなる基板５２の圧電体４８の動作領域のエッチングを行い、ホウ素（Ｂｏｒｏｎ）が拡散された４μｍの厚みの振動板５２Ａおよび圧力室１６４（１４４）を形成する。そして、インクプール１６６、ノズル１３３などを形成して（図９参照）、インクジェット記録ヘッド２３２を製造する。
【０１３７】
このようなインクジェット記録ヘッド２３２では、圧電素子２３４に所定の非飛翔パルスを印加すると、信号配線６２の下部に積層された抵抗体２７０が発熱する（図１２中のドット領域）。抵抗体２７０の下部の基板５２には圧力室１６４とインクプール１６６が設けられており、抵抗体２７０の発熱によりインクの温度が上昇してほぼ一定に保持される。また、インクは温度上昇により低粘度化するため、ノズル１３３（図９参照）から安定したインク滴を吐出することができる。さらに、抵抗体２７０の発熱時のエネルギーがインクの温度の安定化に利用されるので、圧電素子２３４を冷却するための冷却機構などのコストを低減できる。
【０１３８】
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。
【０１３９】
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】
【０１４０】
【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１実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの圧力室、インクプール、ノズル周辺を示す断面図である。
【図１０】図４のＣ−Ｃ端面図である。
【図１１】圧電素子に印加する駆動パルスを示す図である。
【図１２】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１３】図１２のＡ−Ａ端面図である。
【図１４】図１２のＢ−Ｂ端面図である。
【図１５】図１３における製造工程を示す工程図である。
【図１６】図１４における製造工程を示す工程図である。
【符号の説明】
【０１４１】
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（液滴記録ヘッド）
３４   圧電素子
３８   チップ
４０   支持基板
４２   駆動チップ（駆動回路）
４４   配線
４６   共通電極（下層電極層）
４８   圧電体（圧電体層）
４８Ａ 動作領域
５０   信号電極（上層電極層）
５２   基板
５２Ａ 振動板
５４Ａ 開口
５４   第１の層間絶縁層
５６Ａ 開口
５６   第２の層間絶縁層
５８   保護層
６０   共通配線（配線層）
６２   信号配線（配線層）
７０   抵抗体（抵抗体層）
７０Ａ 発熱領域
２３２ インクジェット記録ヘッド
２３４ 圧電素子
２４６ 共通電極（下層電極層）
２７０ 抵抗体（抵抗体層）
２７０Ａ      発熱領域
【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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