(57)【要約】【課題】圧電体素子の電極の厚さを一定にすることができる液滴吐出ヘッド、及びこれを備えた画像形成装置を得る。【解決手段】第１共通電極４６と第２共通電極４９の間に、絶縁層４７を設けることで、エッチングにより第２共通電極４９を形成する場合に、オーバーエッチングにより、第１共通電極４６が削られることが防止される。このため、第１共通電極４６及び第２共通電極４９の厚さが部分的に薄くなることはなく、第１共通電極４６及び第２共通電極４９の厚さを一定にすることができ、さらに、共通電極の抵抗分布が変わることで、液滴吐出性能が悪化するのを防止することができる。【選択図】図１
2009083464.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動板に設けられた第１の電極と、
前記第１の電極に設けられ、開口部を有する絶縁層と、
前記絶縁層に設けられ、前記開口部を通して前記第１の電極と電気的に接続される第２の電極と、
前記第２の電極に設けられ、電界が印加されることにより変形する圧電体と、
前記圧電体に設けられ、前記第２の電極との間に電界を形成する第３の電極と、
を備える圧電体素子が設けられることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項２】
前記圧電体と前記第２の電極の描画形状を同一形状にすることを特徴とする請求項１記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項３】
前記圧電体と前記第２の電極を連続してエッチングすることを特徴とする請求項１又は２に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項４】
前記第１の電極をパターニングして信号電極を形成することを特徴とする請求項１から３何れか１項に記載された液滴吐出ヘッド。
【請求項５】
前記第２の電極は、Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ｉｒ，Ｐｔ，Ａｇ及びＡｕの内少なくとも一つの元素を含む請求項１〜４何れか１項に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項６】
前記第２の電極に含まれるＲｈ，Ｐｄ，Ｉｒ，Ｐｔ，Ａｇ又はＡｕは（１１１）に優先配向している請求項５に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項７】
前記第２の電極に含まれるＲｕは（００２）に優先配向している請求項５に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項８】
前記第２の電極は、ペロブスカイト結晶相から成る電気伝導体である請求項１〜７何れか１項に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項９】
請求項１から８何れか１項に記載された液滴吐出ヘッドを備えることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液滴を吐出する液滴吐出ヘッド、及びこれを備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数のノズルから液滴を吐出し、シート材等の記録媒体に印字を行う液滴吐出ヘッドを備えた画像形成装置があり、この画像形成装置は、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】
液滴吐出ヘッドには、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液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。
【０００４】
この圧電体素子は、電界が印加されることにより変形する圧電体と、圧電体の一方に設けられて高電位が印加される信号電極と、圧電体の他方に設けられて信号電極との間に電界を形成させる共通電極とを備えている。
【０００５】
特許文献１には、信号電極と圧電体を一括でエッチングすることで、信号電極と圧電体のずれを防止し、液滴吐出ヘッドの液滴吐出性能を安定化させる技術が開示されている。
【特許文献１】特開９−２８６１０４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、信号電極と圧電体を一括でエッチングすると、圧電体の他方に設けられる共通電極も削られてしまい、部分的に共通電極が薄くなる場合がある。エッチング深さを一定に制御するのは困難であり、共通電極の厚さがばらついてしまう。
【０００７】
共通電極の厚さがばらつくと、共通電極の抵抗分布が変わり、液滴吐出性能が悪化する場合がある。
【０００８】
本発明は、上記事実を考慮し、電極の厚さを一定にすることが課題である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の請求項１に係る液滴吐出ヘッドは、振動板に設けられた第１の電極と、前記第１の電極に設けられ、開口部を有する絶縁層と、前記絶縁層に設けられ、前記開口部を通して前記第１の電極と電気的に接続される第２の電極と、前記第２の電極に設けられ、電界が印加されることにより変形する圧電体と、前記圧電体に設けられ、前記第２の電極との間に電界を形成する第３の電極と、を備える圧電体素子が設けられることを特徴とする。
【００１０】
上記構成によれば、液滴吐出ヘッドに備えられる圧電体素子には、開口部を有する絶縁層が、第１の電極に設けられている。また、第２の電極が、絶縁層に設けられており、開口部を通して第１の電極と電気的に接続されている。そして、第２電極は、絶縁層の開口部の縁部、又は開口部の外側で描画されている。
【００１１】
また、電界が印加されることにより変形する圧電体が、第２の電極に設けられ、さらに、この圧電体に第３の電極が設けられている。
【００１２】
このように、第２の電極の描画を絶縁層の開口部の縁部、又は開口部の外側で行うことで、例えばエッチング等で第２の電極を描画しても絶縁層がオーバーエッチングにより削られることがあっても、第１の電極が削られることはない。
【００１３】
このため、第１の電極及び第２の電極の厚さを一定にすることができる。
【００１４】
本発明の請求項２に係る液滴吐出ヘッドは、請求項１に記載において、前記圧電体と前記第２の電極の描画形状を同一形状にすることを特徴とする。
【００１５】
上記構成によれば、第２の電極と圧電体の描画形状が同一形状とされている
例えば、圧電体が気相成長法や液相成長法等で形成される場合、圧電体と第２の電極の描画形状が同一形状であるため、結晶化下地としての第２の電極だけに圧電体が堆積される。このため、圧電体の結晶相の配向性が良好となり、液滴吐出ヘッドの液滴吐出性能を向上させることができる。
【００１６】
本発明の請求項３に係る液滴吐出ヘッドは、請求項１又は２に記載において、前記圧電体と前記第２の電極を連続してエッチングすることを特徴とする。
【００１７】
上記構成によれば、圧電体と第２の電極を連続してエッチングすることで、第２の電極と圧電体の描画形状を同一形状にすることができる。
【００１８】
本発明の請求項４に係る液滴吐出ヘッドは、請求項１から３何れか１項に記載において、前記第１の電極をパターニングして信号電極を形成することを特徴とする。
【００１９】
上記構成によれば、第１の電極をパターニングすることで、圧電体を変形させる信号電極としている。このため、信号電極に電圧を印加するための配線の引き回しを容易にすることができる。
【００２０】
本発明の請求項５に係る液滴吐出ヘッドは、請求項１から４何れか１項に記載において、前記第２の電極は、Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ｉｒ，Ｐｔ，Ａｇ及びＡｕの内少なくとも一つの元素を含むことを特徴とする。
【００２１】
上記構成によれば、第２の電極がＲｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ｉｒ，Ｐｔ，Ａｇ及びＡｕの内少なくとも一つの元素を含むため、例えば、圧電体にペロブスカイト結晶相を有する強誘電体薄膜を使用する場合に、圧電体の結晶配向性を高めることができる。
【００２２】
本発明の請求項６に係る液滴吐出ヘッドは、請求項５に記載において、前記第２の電極に含まれるＲｈ，Ｐｄ，Ｉｒ，Ｐｔ，Ａｇ又はＡｕは（１１１）に優先配向していることを特徴とする。
【００２３】
上記構成によれば、第２の電極に含まれるＲｈ，Ｐｄ，Ｉｒ，Ｐｔ，Ａｇ又はＡｕは（１１１）に優先配向しているため、第２の電極の結晶配向性が高まる。これにより、圧電体の結晶配向性をさらに高めることができる。
【００２４】
本発明の請求項７に係る液滴吐出ヘッドは、請求項５に記載において、前記第２の電極に含まれるＲｕは（００２）に優先配向していることを特徴とする。
【００２５】
上記構成によれば、第２の電極に含まれるＲｕは（００２）に優先配向しているため、第２の電極の結晶配向性が高まる。これにより、圧電体の結晶配向性をさらに高めることができる。
【００２６】
本発明の請求項８に係る液滴吐出ヘッドは、請求項１から７何れか１項に記載において、前記第２の電極は、ペロブスカイト結晶相から成る電気伝導体であることを特徴とする。
【００２７】
上記構成によれば、第２の電極は、ペロブスカイト結晶相から成る電気伝導体であるため、第２の電極の結晶配向性が高まる。これにより、圧電体の結晶配向性をさらに高めることができる。
【００２８】
本発明の請求項９に係る画像形成装置は、請求項１から８何れか１項に記載された液滴吐出ヘッドを備えることを特徴とする。
【００２９】
上記構成によれば、画像形成装置には、請求項１から８何れか１項に記載された液滴吐出ヘッドが設けられている。このため、濃度が安定した品質の高い出力画像を得ることができる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、電極の厚さを一定にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
本発明の実施形態に係る液滴吐出ヘッドが採用された画像形成装置としてのインクジェット記録装置１０の実施形態を図１〜図１１に従って説明する。
【００３２】
図１０に示されるように、インクジェット記録装置１０は、シート材Ｐを送り出すシート材供給部１２と、シート材Ｐ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としてのシート材Ｐに画像形成する記録ヘッド部１６及び記録ヘッド部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で画像形成されたシート材Ｐを排出する排出部２２とを含んで構成される。
【００３３】
シート材供給部１２は、シート材Ｐ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。
【００３４】
レジ調整部１４には、ループ形成部２８とシート材Ｐの姿勢を制御するガイド部材２９が備えられており、シート材Ｐがこの部分を通過することによってシート材Ｐ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。
【００３５】
排出部２２は、記録部２０で画像が形成されたシート材Ｐ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。
【００３６】
記録ヘッド部１６とメンテナンス部１８の間には、シート材Ｐが搬送されるシート材搬送路が構成されている。シート材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とでシート材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、このシート材Ｐに対して、記録ヘッド部１６からインク滴が吐出され当該シート材Ｐに画像が形成される。
【００３７】
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。
【００３８】
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（図８参照）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はシート材搬送方向と直交する方向に配置される。シート材搬送路を連続的に搬送されるシート材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、シート材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。
【００３９】
また、図９に示されるように、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シート材Ｐのシート材最大幅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シート材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））。
【００４０】
ここで、印字領域とは、シート材Ｐ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シート材最大幅ＰＷよりも大きくとっている。これは、シート材Ｐ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。
【００４１】
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について説明する。
【００４２】
図８（Ａ）（Ｂ）は、インクジェット記録ヘッド３２の底面図及び側面図である。また、図３は、インクジェット記録ヘッド３２における圧電体周辺を示す部分拡大平面図である。
【００４３】
さらに、図２は、図３のＡ−Ａ端面図である。図１は、図３のＢ−Ｂ端面図である。なお、図３中、わかり易く図示するために、第１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。
【００４４】
図８（Ａ）に示すように、インクジェット記録ヘッド３２は、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（シート材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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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に対してシート材Ｐが１回通過することで、シート材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。
【００４８】
例えば、インクジェット記録ヘッド３２を搬送されるシート材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に対してシート材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、シート材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。
【００４９】
インクジェット記録ヘッド３２は、図３に示されるように、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。
【００５０】
図２に示されるように、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、第１の電極としての第１共通電極４６、絶縁層４７、第２の電極としての第２共通電極４９、圧電体４８、及び第３の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。また、第１共通電極４６の下側には、振動板５２Ａ、及びインク（液体）が収容される圧力室５２Ｂが設けられている。
【００５１】
図１、図２に示されるように、基板５２上に形成された層状の第１共通電極４６の上には、開口部４７Ａを備えた絶縁層４７が設けられている。さらに、絶縁層４７上には、第２共通電極４９が形成され、第２共通電極４９は、開口部４７Ａを通して第１共通電極と電気的に接続されている。また、第２共通電極４９の描画（区画）は、絶縁層４７の開口部４７Ａの外側で行われており、この第２共通電極４９上には、第２共通電極４９の描画形状と同一形状の圧電体４８が設けられている。
【００５２】
さらに、図１に示されるように、絶縁層４７には、隣接する圧電体４８の間に、開口部４７Ｂが設けられ、開口部４７Ｂを通して第１共通電極４６と共通配線６０が電気的に接続されている。
【００５３】
また、信号電極５０の表面（圧電体４８とは反対側表面）には、一部の接続領域を除いた絶縁層５６が設けられており、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。
【００５４】
図２に示されるように、絶縁層５６には、開口部５６Ａが設けられ、この開口部５６Ａを通して、信号電極５０と信号配線６２が電気的に接続されている。また、図１に示すように、第１共通電極４６と電気的に接続される共通配線６０表面には、絶縁層５６が配設されている。
【００５５】
さらに、図２に示されるように、信号電極５０と電気的に接続される信号配線６２の表面には、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配設されている。
【００５６】
ここで、圧電体４８を挟む第１共通電極４６、第２共通電極４９及び信号電極５０について詳細に説明する。
【００５７】
第１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、第１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（図１参照）と、圧電体４８の外側において接続されている。この共通配線６０により、第１共通電極４６及び第２共通電極４９の電気抵抗および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は第１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。
【００５８】
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。
【００５９】
また、図示を省略するが、共通配線６０及び信号配線６２（図８における引き回し配線４４）は引き回されて、それぞれ絶縁層４７及び絶縁層５６の開口に設けられたパッドを通じて駆動チップ４２（図８参照）と接続される。
【００６０】
なお、第１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。
【００６１】
また、共通配線６０及び信号配線６２は、互いに異なる階層（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、同様の観点から、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。
【００６２】
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４８の下に結晶化下地である第２共通電極４９が存在する。なお、圧電体４８の下に形成する結晶化下地は、第２共通電極４９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。
【００６３】
また、圧電体４８の下地となる第２共通電極４９は、Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ｉｒ，Ｐｔ，Ａｇ及びＡｕの内少なくとも一つの元素を含むことが望ましい。このような電気伝導性薄膜（第２共通電極４９）を下地とすることで、圧電体４８層の結晶配向性を高めることができ、強誘電体薄膜ＰＺＴの相対強度比Ｉ（１１０）／Ｉ（１００）≦１．０×１０−０１、好ましくは、Ｉ（１００）／Ｉ（１１１）≦１．０×１０−０２とすることができる。
【００６４】
また、Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ｉｒ，Ｐｔ，Ａｇ及びＡｕの内少なくとも一つの元素を含む第２共通電極４９は、その他の金属に較べて反応性が低く、酸素を含む雰囲気中で安定し、圧電体４８に直接接する下地層として望ましい。
【００６５】
さらに、面心立方晶であるＲｈ，Ｐｄ，Ｉｒ，Ｐｔ，Ａｇ，Ａｕでは、（１１１）面に優先配向することで圧電体４８の結晶を（１００）面に優先配向することが出来る。斯かる電気伝導体（第２共通電極４９）の（１１１）に対する（１００）面の配向性は、その積分強度比、Ｉ（２００）／Ｉ（１１１）≦１．０×１０−０１、好ましくは、Ｉ（２００）／Ｉ（１１１）≦１．０×１０−０２であることが望ましい。
【００６６】
また、最密六方晶であるＲｕでは、（００２）面に優先配向することで圧電体４８の結晶を（１００）面に優先配向することが出来る。斯かる電気伝導体（第２共通電極４９）の（００２）に対する（１０１）面の配向性は、その積分強度比Ｉ（１０１）／Ｉ（００２）≦１．０×１０−０１、好ましくは、Ｉ（１０１）／Ｉ（００２）≦１．０×１０−０２であることが望ましい。
【００６７】
前述したような結晶化下地（第２共通電極４９）を用いることで、例えば図１１に示されるように、圧電体４８薄膜は（１００）に優先配向したペロブスカイト（Ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ）相を形成することが出来る。
【００６８】
さらに、結晶化下地（第２共通電極４９）を圧電体４８と同様のペロブスカイト（Ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ）相電気伝導酸化物とすることで、圧電体４８薄膜は（１００）に優先配向したペロブスカイト（Ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ）相を形成することが出来る。
【００６９】
斯かる結晶相としては、以下が望ましい。
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
第２共通電極４９として選択された上記の素材は高価である場合があり、第１共通電極４６をこれらとは異なる素材を用いることが出来る。斯かる素材としては、高融点金属を少なくとも含む素材が望ましい。
【００７０】
図１２には前述した下地の中から選択したいくつかの下地層Ｉｒ，Ｐｔ，Ａｕ，Ｒｕ，ＳｒＲｕＯ３，ＢａＲｕＯ３の作成条件を変え各薄膜（第２共通電極４９）の相対強度比を横軸にとったときの、その上に堆積した強誘電体薄膜ＰＺＴ（圧電体４８）の相対強度比Ｉ（１１０）／Ｉ（１００）を現している。この図からも分るように、第２共通電極４９の配向性を高めることで圧電体４８の配向性を高めることができる。
【００７１】
これにより、圧電体４８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、立方晶系または正方晶系または斜方晶系の単位格子を持ち、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が単位格子の各面心に配置されている。
【００７３】
また、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。
【００７４】
図１１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。
【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。
【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、(１００)，  (００１)，  (１１０)，  (１０１)，または， (１１１) および，これに平行な格子面が優先配向し、そのいずれかが最大回折強度となる。
【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】
また、圧電体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】
また、第２共通電極４９の描画を絶縁層４７の開口部４７Ａの外側で行うため、エッチング等で第２共通電極４９を描画しても絶縁層がオーバーエッチングにより削られることがあっても、第１共通電極４６が削られることはない。
【００８４】
これにより、第１共通電極４６及び第２共通電極４９の厚さが部分的に薄くなることはなく、第１共通電極４６及び第２共通電極４９の厚さを一定にすることができる。
【００８５】
次に、本実施形態に係る圧電体素子３４の製造方法について説明する。
【００８６】
図６、図７は、図２における製造工程を示す工程図である。図４、図５は、図１における製造工程を示す工程図である。
【００８７】
まず、図４（Ａ）及び図６（Ａ）に示されるように、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を準備する。
【００８８】
次に、図４（Ｂ）及び図６（Ｂ）に示されるように、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からなる第１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４，図６では、吸着促進層を含めた第１共通電極４６を１層として表現している。
【００８９】
次に、図４（Ｃ）及び図６（Ｃ）に示されるように、絶縁層４７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、第１共通電極４６と第２共通電極４９を電気的に接続させる開口部４７Ａを描画する。なお、第１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部４７Ｂはまだ設けられていない。
【００９０】
次に、図４（Ｄ）及び図６（Ｄ）に示されるように、絶縁層４７の上に、第２共通電極４９となる層をスパッタリング法によりＴｉ １００Å／Ｉｒ １０００Åを順次堆積させる。さらに、圧電体４８となる層を雰囲気温度５２０℃下でスパッタリング法によりＰＺＴ(Ｌｅａｄ Ｚｉｒｃｏｎａｔｅ Ｔｉｔａｎａｔｅ)を４．０μｍの厚みで堆積する。つまり、第２共通電極４９は、圧電体４８の結晶化下地となる。
【００９１】
次に、図４（Ｅ）及び図６（Ｅ）に示されるように、第２共通電極４９となる層、及び圧電体４８となる層を、ホトリソグラフィおよびエッチングにより描画して、第２共通電極４９と圧電体４８を形成する。
【００９２】
ここで、オーバーエッチングにより、第１共通電極４６が削られることが心配である。しかし、前述したように、第２共通電極４９と第１共通電極４６の間には、絶縁層４７が配置されているため、オーバーエッチングにより、絶縁層４７は削られてしまうが第１共通電極４６が削られることはない。
【００９３】
また、圧電体４８は、結晶化下地である第２共通電極４９上に堆積され、ペロブスカイト結晶相となる。
【００９４】
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。
【００９５】
次に、図４（Ｆ）に示されるように、隣接する圧電体４８の間の絶縁層４７に、第１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部４７Ｂをホトリソグラフィおよびエッチングにより描画して第１共通電極４６を露出させる。
【００９６】
次に、図５（Ａ）及び図７（Ａ）に示されるように、その上にＩｒ １０００Åをスパッタリング法により堆積し、さらに、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とで信号電極５０、及び共通配線６０を形成する。
【００９７】
このとき、第１共通電極４６は、絶縁層４７の下にあり、エッチング雰囲気に晒されることはない。
【００９８】
次に、図５（Ｂ）及び図７（Ｂ）に示されるように、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、信号電極５０上に開口部５６Ａを設ける。
【００９９】
次に、図５（Ｃ）及び図７（Ｃ）に示されるように、Ｔｉ  １００Å／Ａｌ  ７０００Åを堆積・描画し、開口部５６Ａにより露出した信号電極５０と電気的に接続する信号配線６２を形成する。
【０１００】
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。
【０１０１】
次に、図５（Ｄ）及び図７（Ｄ）に示されるように、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。
【０１０２】
ここで、圧電体４８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、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の全面を被覆するように形成することも可能である。
【０１０３】
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、絶縁層４７、絶縁層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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
このように、第１共通電極４６と第２共通電極４９の間に、絶縁層４７を設けることで、エッチングにより第２共通電極４９を形成する場合に、オーバーエッチングにより、第１共通電極４６が削られることが防止される。このため、第１共通電極４６及び第２共通電極４９の厚さが部分的に薄くなることはなく、第１共通電極４６及び第２共通電極４９の厚さを一定にすることができ、さらに、共通電極の抵抗分布が変わることで、液滴吐出性能が悪化するのを防止することができる。
【０１０６】
また、第１共通電極４６及び第２共通電極４９の厚さを一定にすることで、液滴吐出性能を安定させ、歩留まりを向上させることができる。
【０１０７】
また、圧電体４８が、結晶化下地である第２共通電極４９上に堆積され、ペロブスカイト結晶相からなる。つまり、圧電体４８の結晶相の配向性が良好となり、インクジェット記録ヘッド３２の液滴吐出性能を向上させることができる。
【０１０８】
また、圧電体４８と第２共通電極４９を連続してエッチングすることで、第２共通電極４９と圧電体４８の描画形状を容易に同一形状にすることができる。
【０１０９】
また、図２に示されるように、信号配線６２と信号電極５０を圧力室５２Ｂ上方に配置された圧電体４８の近傍で電気的に接続することができるため、寄生抵抗による影響を抑制することができる。
【０１１０】
なお、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかである。例えば、上記実施形態では、圧電体４８の上に信号電極５０を配置したが、これに替えて、基板５２上の層をパターニングすることで、信号電極を形成してもよい。この場合には、パターニングと同時に信号電極に電圧を印加する配線を形成することができるため、信号電極に電圧を印加するための配線の引き回しを容易にすることができる。
【０１１１】
また、上記実施形態では、第２共通電極４９の描画を絶縁層４７の開口部４７Ａの外側で行ったが、これに替えて、絶縁層の開口部の縁部で行ってもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１１２】
【図１】本発明の実施形態に係るインクジェット記録ヘッドを示し、図３におけるＢーＢ断面である。
【図２】本発明の実施形態に係るインクジェット記録ヘッドを示し、図３におけるＡーＡ断面である。
【図３】本発明の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４】（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）（Ｅ）（Ｆ）図１における製造工程を示す工程図である。
【図５】（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）図１における製造工程を示す工程図である。
【図６】（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）（Ｅ）（Ｆ）図２における製造工程を示す工程図である。
【図７】（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）図２における製造工程を示す工程図である。
【図８】（Ａ）（Ｂ）本発明の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９】本発明の実施形態に係る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１０】本発明の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１１】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１２】本発明の実施形態に第２共通電極の積分強度比と圧電体の積分強度比を表した図面である。
【符号の説明】
【０１１３】
１０        インクジェット記録装置（画像形成装置）
３０        インクジェット記録ユニット
３２        記録ヘッド（液滴吐出ヘッド）
３４        圧電体素子
４６        第１共通電極（第１の電極）
４７        絶縁層
４７Ａ      開口部
４８        圧電体（圧電体）
４９        第２共通電極（第２の電極）
５０        信号電極（第３の電極）
５２Ａ      振動板
【図１】
2009083464.tif 000003
【図２】
2009083464.tif 000004
【図３】
2009083464.tif 000005
【図４】
2009083464.tif 000006
【図５】
2009083464.tif 000007
【図６】
2009083464.tif 000008
【図７】
2009083464.tif 000009
【図８】
2009083464.tif 000010
【図９】
2009083464.tif 000011
【図１０】
2009083464.tif 000012
【図１１】
2009083464.tif 000013
【図１２】
2009083464.tif 000014