JP5063892B2

JP5063892B2 - 液体吐出ヘッドの製造方法

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Publication number: JP5063892B2
Application number: JP2005366941A
Authority: JP
Inventors: 竜児塚本
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2005-12-20
Filing date: 2005-12-20
Publication date: 2012-10-31
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Description

本発明は、圧電アクチュエータの製造方法、液体吐出ヘッドの製造方法及び圧電アクチュエータ、液体吐出ヘッド並びに画像形成装置に係り、特にノズルから液体を吐出する液体吐出ヘッドの製造技術及びその構造に関する。

圧電素子の変位を利用して圧力室の壁面を変化させ、圧力室内のインクを加圧することで圧力室に連通するノズルからインク滴を吐出するヘッド（液体吐出ヘッド）を搭載したインクジェット記録装置が知られている。

近年、インクジェット記録装置に用いられるヘッドには高集積化が求められて、該ヘッドの高集積化を実現するとともに高信頼性や高性能を確保するために、構造や製造上の様々な工夫がなされている。例えば、吐出力発生素子として薄膜の圧電素子（圧電アクチュエータ）を用いる場合、基板（振動板）にエアロゾルデポジション法やゾルゲル法、スクリーン印刷法、スパッタ法、ＣＶＤ法などの薄膜成膜技術により圧電体層及び電極を形成（成膜）する方法がある。

特許文献１に記載された発明には、インク貯留室に振動板を接合した状態で圧電体膜を成膜してアニール処理を施すことで膜厚の薄い圧電体を生成し、低い駆動電圧で該圧電体を駆動しても十分に液室内の液体に圧力を付与して、液室から外部に液体を移送可能な液体移送装置の製造方法が開示されている。具体的には、振動板をインク貯留部に組み付けた剛性の高い状態で圧電体膜が成膜されるので、振動板が１０μｍ〜５０μｍといった薄型のものであっても圧電体成膜時の衝撃力に十分に耐えることができる技術が示されている。

特許文献２に記載された発明には、シリコン基体と鉛系圧電セラミックスとの間に中間層を形成し、シリコン基板上での圧電セラミックス焼成時の基板上への鉛拡散が防止でき、機械的強度及び信頼性の高い中間層を持ったアクチュエータを実現する技術が開示されている。

特許文献３に記載された発明には、ガスデポジション法成膜圧電セラミックス圧膜構造において、基板上に中間膜を配置した後にガスデポジション成膜を行うことで、基板ダメージを低減させ、圧電セラミックス厚膜／基板からなる積層構造体の機械的強度の低下を防ぐ圧電セラミックスの厚膜構造が開示されている。
特開２００５−３５０１３号公報特開平１１−２０４８４９号公報特開２００１−１５２３６１号公報

しかしながら、ステンレス（ＳＵＳ）などの鉄を含有する金属を用いた振動板（基板）にＰＺＴ（Ｐｂ（Ｚｒ・Ｔｉ）Ｏ₃、チタン酸ジルコン酸鉛）などの圧電体を成膜し、４００℃以上の高温で熱処理を行うと、振動板に含有する鉄が圧電体に拡散して該圧電体の性能を劣化させてしまうといった問題がある。圧電体に鉄が拡散すると、圧電ｄ定数や絶縁性能の低下といった圧電素子の性能劣化を引き起こしてしまう。

特許文献１に記載された発明では、６００℃から７５０℃（ＡＤ法）、６００℃〜１２００℃（ゾルゲル法）の高温雰囲気で数時間のアニール処理が行われるので、ステンレス基板を振動板に用いると、振動板に含有する鉄が圧電素子に拡散して圧電素子の性能を劣化させてしまう。また、ＡＤ法（エアロゾルデポジション法）により成膜された圧電素子のアニール処理には大気雰囲気が必要であり、同時にアニールされる振動板はその表面が酸化してしまい、振動板の耐久性劣化や他の部材との接合性が悪くなるといった問題が発生する。

特許文献２及び特許文献３に記載された発明では、基体（基板）と圧電セラミックスとの間に中間層を設けて、圧電セラミックスの鉛成分の基体への拡散を防止する技術や、圧電セラミックス成膜時の基体（基板）へのダメージを軽減させる技術が開示されている。特許文献１と同様に、鉄などの基体（基板）に含有される金属元素が圧電セラミックスに拡散する恐れがあるにもかかわらず、鉄などの拡散によって圧電セラミックスの性能が劣化することについては記載されていない。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、基板に含有する金属元素の圧電素子への拡散を防止して圧電素子の性能劣化を防止し圧電素子の信頼性を確保する圧電アクチュエータの製造方法、液体吐出ヘッドの製造方法及び圧電アクチュエータ、液体吐出ヘッド並びに画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法は、記録媒体上に液体を吐出させる液体吐出ヘッドの製造方法であって、鉄を含有する基板に前記液体を収容する液室が形成された液室基板を接合する接合工程と、前記基板の前記液室基板が接合される面と反対側の面に、アルミニウム、ジルコニウム及びシリコンのうち少なくとも何れか１つの元素を含有し、その膜厚が０．１μｍ以上３．５μｍ以下の金属酸化膜を成膜する金属酸化膜成膜工程と、前記金属酸化膜成膜工程によって前記基板に成膜された前記金属酸化膜上に、薄膜成膜法によって成膜された圧電体を含む圧電素子を前記接合体の前記液室に対応する位置に形成する圧電素子形成工程と、前記基板に前記圧電素子が形成された状態で４００℃以上の温度により熱処理を施して前記圧電体を焼成する焼成工程と、を含み、前記金属酸化膜成膜工程は、前記基板の前記液室基板が接合される面のうち前記液室基板の液室に対応する部分及び前記液室基板の前記液室の内壁面となる部分に前記金属酸化膜を成膜することを特徴とする。かかる液体吐出ヘッドに適用される圧電アクチュエータの製造方法として、鉄を含有する基板の第１の面或いは前記第１の面の反対側の第２の面の何れか一方に、アルミニウム、ジルコニア及びシリコンのうち少なくとも何れか１つの元素を含有し、その膜厚が０．１μｍ以上３．５μｍ以下の金属酸化膜を成膜する金属酸化膜成膜工程と、前記金属酸化膜成膜工程によって前記基板に成膜された前記金属酸化膜上に、薄膜成膜法によって成膜された圧電体を含む圧電素子を形成する圧電素子形成工程と、前記基板に前記圧電素子が形成された状態で４００℃以上の温度により熱処理を施して前記圧電体を焼成する焼成工程と、を含む態様が好ましい。

本発明によれば、鉄を含有する基板に薄膜製膜法（例えば、エアロゾルデポジション法）を用いて圧電体を成膜し、４００℃以上の温度により熱処理を施して圧電体を焼成しても、金属酸化膜の膜厚を０．１μｍ以上とすることにより基板に含有する鉄の圧電体への拡散が防止され、圧電体の性能劣化及び信頼性低下を回避することができ、また、金属酸化膜の膜厚を３．５μｍ以下にすることで振動板としての機能（所定の変位量）を確保することができる。また、液室の内壁面（内部）に成膜される金属酸化膜によって該液室の劣化を防ぎ、液室内部の耐液性が向上する。即ち、液室の内部に成膜される金属酸化膜は液室内部の保護膜として機能する。

鉄を含有する基板にはＳＵＳなどの金属基板がある。この基板が、圧電素子のたわみ変形に応じて変形する振動板として機能する態様がある。

圧電素子形成工程は、金属酸化膜上に下部電極を成膜する下部電極成膜工程と、該下部電極上に圧電体成膜する圧電体成膜工程を含む態様がある。また、焼成工程の後に圧電体の上部（下部電極と反対側の面）に上部電極を成膜する上部電極成膜工程を含む態様がある。

また、前記金属酸化膜形成工程は、前記基板の前記第１の面及び前記第２の面に前記金属酸化膜を形成する態様が好ましい。

かかる態様によれば、基板の圧電素子非形成面にも金属酸化膜を設けることで、該基板の該圧電素子非形成面の劣化（酸化）を防止するとともに、接合性の悪化を防ぐことができる。

振動板の第１の面及び第２の面に金属酸化膜を成膜する態様では、第１の面に成膜される金属酸化膜の厚みは０．５ミクロン以下であることが好ましい。また、第１の面に成膜される第１の金属酸化膜の厚みと、第２の面に成膜される第２の金属酸化膜の厚みと、の合計が３．５ミクロン以下であることが好ましい。

また、記録媒体上に液体を吐出させる液体吐出ヘッドの製造方法であって、鉄を含有する基板の第１の面或いは前記第１の面の反対側の第２の面の何れか一方に、アルミニウム、ジルコ二ア及びシリコンのうち少なくとも何れか１つの元素を含有し、その膜厚が０．１μｍ以上３．５μｍ以下の金属酸化膜を成膜する金属酸化膜成膜工程と、前記金属酸化膜成膜工程によって前記基板に成膜された前記金属酸化膜上に、薄膜成膜法によって成膜された圧電体を含む圧電素子を形成する圧電素子形成工程と、前記圧電素子及び前記基板に４００℃以上の温度により熱処理を施して前記圧電体を焼成する焼成工程と、前記焼成工程の後に、前記基板の前記圧電素子が形成される面と反対側の面に前記液体を収容する液室が形成された液室基板を接合する液室基板接合工程と、を含む態様もありうる。

かかる態様によれば、基板に含有する鉄の圧電素子への拡散が防止されるので、圧電素子の性能劣化を防ぐことができ、好ましい液体吐出を実現する液体吐出ヘッドを得ることができる。

液室基板には、液体を収容する液室の他に該液室と連通する流路などが形成されていてもよい。液室基板を複数の基板を積層して構成する態様がある。即ち、液室基板に形成される液室、流路等となる開口、穴、溝等が形成された複数の基板を準備しておき、これらの位置合わせをしながら積層して接合する態様がある。

また、前記金属酸化膜形成工程は、前記基板の前記第１の面及び前記第２の面に前記金属酸化膜を成膜する態様も好ましい。

基板の第１の面及び第２の面の両面に金属酸化膜を成膜するので、例えば、第１の面に圧電素子を形成し、第２の面に液室基板を接合する場合、第１の面に成膜される金属酸化膜によって基板に含有する鉄の圧電素子への拡散が防止され、第２の面に成膜される金属酸化膜によって、第２の面の劣化が防止され、基板と液室基板との接合性が確保される。また、基板の第２の面のうち圧力室の内部を構成する部分の金属酸化膜は、液室内の収容される液体から基板を保護する保護膜として機能する。

基板と液室基板に同じ材料を用いる態様では、基板と液室基板とを拡散接合により接合する態様がある。また、熱処理後の基板及び流路基板の反りが低減され、接合の信頼性が向上する。

また、上記目的を達成するために、請求項２に記載の発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法は、記録媒体上に液体を吐出させる液体吐出ヘッドの製造方法であって、鉄を含有する基板に前記液体を収容する液室が形成された液室基板を接合する接合工程と、前記基板の前記液室基板が接合される面と反対側の面に、アルミニウム、ジルコニウム及びシリコンのうち少なくとも何れか１つの元素を含有し、その膜厚が０．１μｍ以上３．５μｍ以下の金属酸化膜を成膜する金属酸化膜成膜工程と、前記金属酸化膜成膜工程によって前記基板に成膜された前記金属酸化膜上に、薄膜成膜法によって成膜された圧電体を含む圧電素子を前記接合体の前記液室に対応する位置に形成する圧電素子形成工程と、前記基板に前記圧電素子が形成された状態で４００℃以上の温度により熱処理を施して前記圧電体を焼成する焼成工程と、を含み、前記金属酸化膜工程は、前記液室基板の前記基板と接合される面と反対側の面に前記金属酸化膜を成膜することを特徴とする。

本発明によれば、液室基板の酸化による劣化を防ぐことができる。液室基板の基板と反対側の面に他の基板等を接合する態様では、該接合面の劣化によって接合性が悪くなることが防止される。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２に記載の液体吐出ヘッドの製造方法の一態様に係り、前記液室基板の前記基板と反対側の面に前記液室に収容された液体を吐出する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を含むことを特徴とする。

ここでいうノズルは、液体が吐出される開口部及び該開口部と連通する流路を含んでいてもよい。この流路は直径の異なる複数の流路から構成されていてもよいし、テーパ形状を有していてもよい。

鉄を含有し、第１の面及び前記第１の面と反対側の第２の面のうち少なくとも何れか一方にアルミニウム、ジルコニア及びシリコンのうち少なくとも何れか１つの元素を含有し、その膜厚が０．１μｍ以上３．５μｍ以下の金属酸化膜が成膜される基板と、前記基板の前記金属酸化膜が成膜された面に形成され圧電体を含む圧電素子と、を備えた圧電アクチュエータは、本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法により製造されうる。

圧電素子には、上部電極（個別電極）及び下部電極（共通電極）を備え、上部電極と下部電極との間にＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）などの圧電体膜（層）が形成される態様がある。この上部電極と下部電極との間に所定の駆動信号（駆動電圧）を印加すると、圧電素子にたわみ変形が生じる。本発明が適用される圧電素子は、電圧の印加方向（圧電体内の電界の方向）と略直交する方向にたわみ変形を生じるｄ_３１モードの圧電素子が含まれる。

圧電アクチュエータには、圧電素子のたわみ変形に応じて該圧電素子に接合される基板（振動板）を変形させる態様がある。

かかる圧電アクチュエータは、前記基板は、圧電素子が形成される面と反対側の面に前記金属酸化膜が成膜される態様が好ましい。

かかる態様によれば、圧電素子を焼成するときなどの熱処理による基板の反り低減の観点からも好ましい。

また、かかる圧電アクチュエータは、前記基板及び前記圧電体は、それぞれ１μｍ以上４０μｍ以下の厚みを有する態様も好ましい。

基板と圧電体は略同一の厚みを有していてもよいし、異なる厚みを有していてもよい。

また、本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法により製造される液体吐出ヘッドは、記録媒体上に液体を吐出させる液体吐出ヘッドであって、鉄を含有し、第１の面及び前記第１の面と反対側の第２の面のうち少なくとも何れか一方にアルミニウム、ジルコ二ア及びシリコンのうち少なくとも何れか１つの元素を含有し、その膜厚が０．１μｍ以上３．５μｍ以下の金属酸化膜が成膜される基板と、前記基板の前記金属酸化膜が成膜された面に形成され圧電体を含む圧電素子と、前記基板の前記圧電素子が形成される面と反対側の面に接合され、前記液体を収容する液室が形成された液室基板と、を備えている。

液体吐出ヘッドには、記録媒体の全幅（記録媒体の画像形成可能幅）に対応した長さのノズル列を有するライン型ヘッドや、記録媒体の全幅に満たない長さのノズル列を有する短尺ヘッドを記録媒体の幅の方向へ走査させるシリアル型ヘッドがある。

ライン型の液体吐出ヘッドには、記録媒体の全幅に対応する長さに満たない短尺のノズル列を有する短尺ヘッドを千鳥状に配列して繋ぎ合わせて、記録媒体の全幅に対応する長さとしてもよい。

液体には、インクジェット記録装置に用いられるインクやレジストなどの薬液、処理液などがある。この液体は、液体吐出ヘッドに設けられたノズルから吐出可能な物性（粘度など）を有している。

記録媒体は、吐出孔から打滴される液体を付着させる媒体であり、連続用紙、カット紙、シール用紙、ＯＨＰシート等の樹脂シート、フィルム、布、その他材質や形状を問わず、様々な媒体を含む。

また、上記目的を達成するために装置発明を提供する。即ち、請求項１３に記載の発明に係る画像形成装置は、請求項１２に記載の液体吐出ヘッドを備えたことを特徴とする。

画像形成装置には、ノズルからメディア（記録媒体）上にインクを吐出させて、所望の画像を形成するインクジェット記録装置がある。なお、ここでいう画像には、写真画や絵などのいわゆる画像だけでなく、文字、記号などのテキストや、配線基板上に形成される配線パターンなどの形状も含まれる。

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。

〔インクジェット記録装置の全体構成〕
図１は、本発明の実施形態に係るインクジェット記録装置の概略を示す全体構成図である。図１に示すように、このインクジェット記録装置１０は、インクの色毎に設けられた複数のヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙを有する印字部１２と、各ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙに供給するインクを貯蔵しておくインク貯蔵／装填部１４と、記録紙１６を供給する給紙部１８と、記録紙１６のカールを除去するデカール処理部２０と、ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙのノズル面（インク吐出面）に対向して配置され、記録紙１６（記録媒体）の平面性を保持しながら記録紙１６を搬送する吸着ベルト搬送部２２と、印字部１２による印字結果を読み取る印字検出部２４と、印画済みの記録紙（プリント物）を外部に排紙する排紙部２６と、を備えている。

図１では、給紙部１８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。

ロール紙を使用する装置構成の場合、図１のように、裁断用のカッター２８が設けられており、該カッター２８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２８は、記録紙１６の搬送路幅以上の長さを有する固定刃２８Ａと、該固定刃２８Ａに沿って移動する丸刃２８Ｂとから構成されており、印字裏面側に固定刃２８Ａが設けられ、搬送路を挟んで印字面側に丸刃２８Ｂが配置されている。なお、カット紙を使用する場合には、カッター２８は不要である。

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あるいは無線タグ等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、使用される用紙の種類を自動的に判別し、用紙の種類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。

給紙部１８から送り出される記録紙１６はマガジンに装填されていたことによる巻き癖が残り、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２０においてマガジンの巻き癖方向と逆方向に加熱ドラム３０で記録紙１６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。

デカール処理後、カットされた記録紙１６は、吸着ベルト搬送部２２へと送られる。吸着ベルト搬送部２２は、ローラ３１、３２間に無端状のベルト３３が巻き掛けられた構造を有し、少なくともヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙのノズル面及び印字検出部２４のセンサ面に対向する部分が平面をなすように構成されている。

ベルト３３は、記録紙１６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孔（不図示）が形成されている。図１に示したとおり、ローラ３１、３２間に掛け渡されたベルト３３の内側において印字部１２のノズル面及び印字検出部２４のセンサ面に対向する位置には吸着チャンバー３４が設けられており、この吸着チャンバー３４をファン３５で吸引して負圧にすることによってベルト３３上の記録紙１６が吸着保持される。ベルト３３が巻かれているローラ３１、３２の少なくとも一方にモータ（図１中不図示、図５に符号８８で図示）の動力が伝達されることにより、ベルト３３は図１において、時計回り方向に駆動され、ベルト３３上に保持された記録紙１６は、図１の左から右へと搬送される。

縁無しプリント等を印字するとベルト３３上にもインクが付着するので、ベルト３３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３６が設けられている。ベルト清掃部３６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、清浄エアーを吹き掛けるエアーブロー方式、ある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。

なお、吸着ベルト搬送部２２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にローラが接触するので、画像が滲み易いという問題がある。従って、本例のように、印字領域では画像面と接触させない吸着ベルト搬送が好ましい。

吸着ベルト搬送部２２により形成される用紙搬送路上において印字部１２の上流側には、加熱ファン４０が設けられている。加熱ファン４０は、印字前の記録紙１６に加熱空気を吹きつけ、記録紙１６を加熱する。印字直前に記録紙１６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。

印字部１２は、最大紙幅に対応する長さを有するライン型ヘッドを紙送り方向（副走査方向）と直交する方向（主走査方向）に配置した、いわゆるフルライン型のヘッドを有している。印字部１２を構成する各ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙは、本インクジェット記録装置１０が対象とする最大サイズの記録紙１６の少なくとも一辺を超える長さにわたってインク吐出口（ノズル）が複数配列されたライン型ヘッドで構成されている。

記録紙１６の搬送方向に沿って上流側（図１の左側）から黒（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の順に各色インクに対応したヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙが配置されている。記録紙１６を搬送しつつ各ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙからそれぞれ色インクを吐出することにより記録紙１６上にカラー画像を形成し得る。

このように、紙幅の全域をカバーするフルラインヘッドがインク色毎に設けられてなる印字部１２によれば、紙送り方向について記録紙１６と印字部１２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１６の全面に画像を記録することができる。これにより、ヘッドが紙送り方向と直交する主走査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。

なお本例では、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は限定されず、必要に応じて淡インク、濃インクを追加してもよい。例えば、ライトシアン、ライトマゼンタ等のライト系インクを吐出するヘッドを追加する構成も可能である。

図１に示したように、インク貯蔵／装填部１４は、各ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙに対応する色のインクを貯蔵するタンクを有し、各タンクは図示を省略した管路を介して各ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙと連通されている。また、インク貯蔵／装填部１４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、警告音発生手段等）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。

印字検出部２４は、印字部１２の打滴結果を撮像するためのイメージセンサ（ラインセンサ等）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の吐出不良をチェックする手段として機能する。

本例の印字検出部２４は、少なくとも各ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙ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センサ列と、緑（Ｇ）の色フィルタが設けられたＧセンサ列と、青（Ｂ）の色フィルタが設けられたＢセンサ列とからなる色分解ライン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。

印字検出部２４は、各色のヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙにより印字されたテストパターンを読み取り、各ヘッドの吐出検出を行う。吐出判定は、吐出の有無、ドットサイズの測定、ドット着弾位置の測定等で構成される。

印字検出部２４の後段には、後乾燥部４２が設けられている。後乾燥部４２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、熱風を吹きつける方式が好ましい。

多孔質のペーパ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。

後乾燥部４２の後段には、加熱・加圧部４４が設けられている。加熱・加圧部４４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４５で加圧し、画像面に凹凸形状を転写する。

このようにして生成されたプリント物は、排紙部２６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１０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２６Ａ、２６Ｂへと送るために排紙経路を切り換える選別手段（不図示）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）４８によってテスト印字の部分を切り離す。カッター４８は、排紙部２６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４８の構造は前述した第１のカッター２８と同様であり、固定刃４８Ａと丸刃４８Ｂとから構成されている。

また、図示を省略したが、本画像の排出部２６Ａには、オーダー別に画像を集積するソーターが設けられている。

〔ヘッドの構成〕
次に、ヘッドの構造について説明する。色別の各ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙの構造は共通しているので、以下、これらを代表して符号５０によってヘッドを示すものとする。

図３(a) はヘッド５０の構造例を示す平面透視図であり、図３(b) はその一部の拡大図である。また、図３(c) はヘッド５０の他の構造例を示す平面透視図である。

記録紙１６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５０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５０は、図３(a)〜(c) に示したように、インク滴の吐出孔であるノズル５１と、各ノズル５１に対応する圧力室（液室）５２等からなる複数のインク室ユニット５３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。

紙送り方向と略直交する主走査方向に記録紙１６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３(a) の構成に代えて、図３(c) に示すように、複数のノズル５１が２次元状に配列された短尺のヘッドブロック５０’を千鳥状に配列して繋ぎ合わせることで記録紙１６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。

なお、本例では圧力室５２の平面形状が略正方形である態様を示したが、圧力室５２の平面形状は略正方形に限定されず、略円形状、略だ円形状、略平行四辺形（ひし形）など様々な形状を適用することができる。また、ノズル５１や供給口５４の配置も図３(a)〜(c)に示す配置に限定されず、圧力室５２の略中央部にノズル５１を配置してもよいし、圧力室５２の側壁側に供給口５４を配置してもよい。

図３(b) に示すように、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と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。

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５３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５１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。

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や、２列の千鳥配置されたノズル列を有する構造など、様々なノズル配置構造を適用できる。

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、記録媒体の幅方向（主走査方向）に１ライン（１列のドットによるライン又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。

特に、図３(a)〜(c)に示すようなマトリクス状に配置されたノズル５１を駆動する場合は、上記（３）のような主走査が好ましい。

一方、上述したフルラインヘッドと記録紙１６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又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。

なお、本実施形態ではフルラインヘッドを例示したが、本発明の適用範囲はこれに限定されず、記録紙１６の幅よりも短い長さのノズル列を有する短尺のヘッドを記録紙１６の幅方向に走査させながら、記録紙１６の幅方向の印字を行うシリアル型ヘッドにも適用可能である。

図４(a)は、インク室ユニット５３の立体的構成を示す断面図（図３(a),(b) 中の４−４線に沿う断面図）である。図４(a)には図示しないが（図３(a)〜(c)参照）、各ノズル５１に対応して設けられている圧力室５２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基板５１Ａに形成されたノズル５１と供給口５４が設けられている。各圧力室５２は図３(a),(b)に示す供給口を介して不図示の共通流路（共通液室）と連通されている。該共通流路は不図示のインク供給タンクと連通しており、該インク供給タンクから供給されるインクは前記共通流路を介して各圧力室５２に分配供給される。

圧力室５２の天面を構成する振動板５６（基板）の第１の面（圧電素子形成面）５６Ａには、プラチナ（Ｐｔ）や金（Ａｕ）などの金属が用いられる上部電極５７及び下部電極５７Ａと圧電体５８Ａとを含んだ圧電素子５８が接合される。本明細書では、圧電体５８Ａの両面に上部電極５７及び下部電極５７Ａが形成された素子を圧電素子５８と呼ぶこととする。

本例の下部電極５７Ａは、振動板５６の第１の面５６Ａの全面にわたって形成され、複数の圧電素子５８の下部電極５７Ａを兼ねる共通電極となっている。また、図４(a)には、各圧力室５２に対応して個別の圧電体５８Ａが形成され、各圧電体５８Ａに対応した個別の上部電極（個別電極）５７が形成される。

個別の圧電体５８Ａを形成するには、圧電体５８Ａが形成されない領域をマスキングして圧電体５８Ａを形成してもよいし、振動板５６の第１の面５６Ａの全面にわたって圧電体５８Ａを形成した後に、各圧力室５２に対応して分離してもよい。また、振動板５６の前面にわたって圧電体５８Ａを形成し、各圧力室５２に対応して上部電極５７を形成してもよい。

圧電素子５８（即ち、上部電極５７と下部電極５７Ａとの間）に所定の駆動電圧を印加することによって圧電素子５８にたわみ変形が生じ、このたわみ変形に応じて振動板５６が変形してノズル５１からインクが吐出される。ノズル５１からインクが吐出されると共通流路から供給口５４を通って新しいインクが圧力室５２に供給される。

本例の振動板５６にはステンレス（ＳＵＳ）などの金属が用いられ、その厚みは１０μｍ程度（例えば、５μｍ〜２５μｍ）である。また、圧電素子５８にはＰＺＴ（Ｐｂ（Ｚｒ・Ｔｉ）Ｏ₃、チタン酸ジルコン酸鉛）などのセラミック系圧電素子が好適に用いられ、その厚みは１０μｍ程度（振動板５６の厚みと略同一）である。

このような薄膜の圧電体５８Ａの成膜には、エアロゾルデポジション法（ＡＤ法）が好適に用いられる。ＡＤ法を用いて成膜された圧電体５８Ａは４００℃以上（例えば、４００℃〜１２００℃）の温度のアニール処理（熱処理）によって焼成される。

本例のヘッド５０は、振動板５６と圧電素子５８との間に（振動板５６の圧電素子５８が形成される第１の面５６Ａに）、酸化アルミニウム（例えば、Ａｌ_２Ｏ_３）、ジルコニア酸化物（例えば、ＺｒＯ_２）及びシリコン酸化物（例えば、ＳｉＯ_２）のうち少なくとも何れか１つの金属酸化物を含有する金属酸化膜５９（５９Ａ）が形成されている。

この金属酸化膜５９は、イオンプレーティング法、ゾルゲル法、スパッタリング法、ＣＶＤ法などの薄膜成膜技術によって成膜される。このような金属酸化膜５９を第１の面５６Ａに備える振動板５６は、圧電体５８Ａを焼成する際のアニール処理によって、振動板５６に含有する鉄の圧電体５８Ａへの拡散が防止され、圧電素子５８の圧電ｄ定数（電気−機械変換定数）の低下や、上部電極５７及び下部電極５７Ａ間の絶縁抵抗の低下といった圧電素子５８の性能劣化を防ぐことができる。

また、本例のヘッド５０では、振動板５６の圧電素子５８が接合される面と反対側の面（第２の面）５６Ｂにもまた、上述した金属酸化膜５９（５９Ｂ）が形成される。第２の面５６Ｂに成膜される金属酸化膜５９Ｂは、第１の面５６Ａに成膜される金属酸化膜５９Ａと同一組成を有し、この金属酸化膜５９Ｂによって振動板５６の第２の面５６Ｂの酸化（例えば、鉄の酸化物の付着）が防止される。例えば、圧力室５２などが形成される液室基板（５２Ａと振動板５６とを接合する際に、振動板５６の第２の面５６Ｂ（振動板５６の液室基板５２Ａが接合される面）が酸化していると接合性能の劣化が懸念されるが、該接合面を金属酸化膜５９で保護することにより接合性が悪くなることを防止できる。

なお、液室基板５２Ａには、上述した供給口５４、不図示の共通流路、ノズル５１と圧力室５２とを連通する吐出側流路（不図示）、供給口５４と共通液室を連通する供給側流路（不図示）等が形成される態様がある。また、液室基板５２Ａを複数の基板から構成してもよい。例えば、圧力室５２が形成される圧力室基板と、共通液室が形成される共通液室基板と、供給口５４及び供給側流路が形成される供給口基板と、吐出側流路が形成される吐出側流路基板と、を位置合わせをしながら積層して接合する態様がある。

なお、各基板間の接合には接着剤等の接合部材を用いる態様を適用してもよいし、拡散接合などの加熱、加圧による接合を適用してもよい。

本例では、振動板５６の第１の面５６Ａ及び第２の面５６Ｂに１層の金属酸化膜５９を成膜する態様を示したが、金属酸化膜５９を組成の異なる２層以上の膜から構成してもよい。なお、金属酸化膜５９を複数の層から構成する態様では、各層の厚みの合計が金属酸化膜５９の厚みとなる。

図４(b)には、本例に示す圧電アクチュエータ６０を示す。即ち、図４(b)に示すように、圧電アクチュエータ６０は、振動板５６と圧電素子５８によって構成され、圧電素子５８のたわみ変形に応じて振動板５６を図４の上下方向に変形させる構造を有している。本例に示す圧電素子５８は、該圧電素子５８の厚み方向（図４(b)の上下方向）に駆動信号を印加すると、圧電素子５８は電圧の印加方向と略直交方向にたわみ変形を生じるｄ_３１モードの変形モードを有している。振動板５６は圧電素子５８のたわみ変形方向と略直交する方向（即ち、圧電素子５８の駆動信号の印加方向）に変形して圧力室５２の体積を変化させる。

図４ (b)に示す圧電アクチュエータ６０に、薄膜の単層構造を有するｄ_３１モードの圧電素子５８と薄膜の振動板５６とを用いた構成によれば、低い電圧の駆動信号によって大きな変位量を得ることができる。

なお、図４(a),(b)には、振動板５６の第１の面５６Ａ及び第２の面５６Ｂの両面に金属酸化膜５９を成膜する態様を示したが、圧電体５８Ａへの鉄の拡散を防止するためには、振動板５６の第１の面５６Ａに金属酸化膜５９が成膜されていればよい。

〔制御系の説明〕
図５はインクジェット記録装置１０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１０は、通信インターフェース７０、システムコントローラ７２、メモリ７４、モータドライバ７６、ヒータドライバ７８、プリント制御部８０、画像バッファメモリ８２、ヘッドドライバ８４等を備えている。

通信インターフェース７０は、ホストコンピュータ８６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７０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８６から送出された画像データは通信インターフェース７０を介してインクジェット記録装置１０に取り込まれ、一旦メモリ７４に記憶される。メモリ７４は、通信インターフェース７０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７２を通じてデータの読み書きが行われる。メモリ７４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。

システムコントローラ７２は、通信インターフェース７０、メモリ７４、モータドライバ７６、ヒータドライバ７８等の各部を制御する制御部である。システムコントローラ７２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、ホストコンピュータ８６との間の通信制御、メモリ７４の読み書き制御等を行うとともに、搬送系のモータ８８やヒータ８９を制御する制御信号を生成する。

モータドライバ７６は、システムコントローラ７２からの指示にしたがってモータ８８を駆動するドライバ（駆動回路）である。ヒータドライバ７８は、システムコントローラ７２からの指示にしたがって後乾燥部４２（図１に図示）等のヒータ８９を駆動するドライバである。

プリント制御部８０は、システムコントローラ７２の制御に従い、メモリ７４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、生成した印字制御信号をヘッドドライバ８４に供給する制御部である。プリント制御部８０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８４を介してヘッド５０のインク液滴の吐出量や吐出タイミングの制御（打滴制御）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。

プリント制御部８０には画像バッファメモリ８２が備えられており、プリント制御部８０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８２に一時的に格納される。なお、図５において画像バッファメモリ８２はプリント制御部８０に付随する態様で示されているが、メモリ７４と兼用することも可能である。また、プリント制御部８０とシステムコントローラ７２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。

ヘッドドライバ８４はプリント制御部８０から与えられる印字データに基づいて各色のヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙの圧電素子５８を駆動する。ヘッドドライバ８４にはヘッド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。

プログラム格納部９０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７２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９０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。また、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９０は動作パラメータ等の記憶手段（不図示）と兼用してもよい。

印字検出部２４は、図１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１６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８０に提供する。
プリント制御部８０は、必要に応じて印字検出部２４から得られる情報に基づいてヘッド５０に対する各種補正を行う。

なお、システムコントローラ７２及びプリント制御部８０は、１つのプロセッサから構成されていてもよいし、システムコントローラ７２とモータドライバ７６及びヒータドライバ７８とを一体に構成したデバイスや、プリント制御部８０とヘッドドライバとを一体に構成したデバイスを用いてもよい。

〔金属酸化膜の厚みの説明〕
図４(a),(b)に示す金属酸化膜５９は、その厚みが所定の値よりも小さくなると圧電素子５８に対する鉄の拡散防止機能が十分に働かず、また、金属酸化膜５９の厚みが所定の厚みよりも大きくなると金属酸化膜５９の厚み分だけ振動板５６の厚みが大きくなることと等価であり、圧電素子５８から所定の圧力を発生させても振動板５６の変位量が小さくなってしまい、所定の吐出性能を維持することが困難になる。

即ち、圧電素子５８への鉄の拡散防止の観点からは金属酸化膜５９の厚みはより大きいことが好ましく、一方、振動板５６の変位量確保の観点からは金属酸化膜５９の厚みはより小さいことが好ましい。したがって、上述した２つの観点から金属酸化膜５９の好ましい厚みの範囲が求められる。

図６には、金属酸化膜５９の厚みを０．０５μｍ〜４．５μｍまで変えたときの、鉄拡散防止の有無（ＥＤＸ、組成分析装置により調査）及び振動板５６の変位量の可否（所定の変位量が得られるか否か）の実験データを示す。図６に示す「○」は「圧電体５８Ａへの鉄の拡散が防止されていること」、「十分な振動板の変位量が得られていること」を表し、「×」は「圧電体５８Ａへの鉄の拡散防止が不十分であること」、「十分な振動板の変位量が得られていないこと」を表している。また、図６にデータを示す実験条件は、振動板５６の厚みは１０μｍ、圧電体５８Ａの厚みが１０μｍ、アニール温度が４００℃である。

図６に示すように、金属酸化膜５９の厚みが０．０７μｍ以下の場合には、鉄拡散防止が不十分であり、また、金属酸化膜５９の厚みが４．０μｍ以上の場合には、十分な振動板５６の変位量が得られていない。即ち、上述した金属酸化膜５９の膜厚は、０．１μｍ以上３．５μｍ以下とすることが好ましい。

なお、振動板５６の第１の面５６Ａ及び第２の面５６Ｂのそれぞれに金属酸化膜５９（５９Ａ，５９Ｂ）が成膜される態様では、図４(a),(b)に示す金属酸化膜５９の厚みの下限値は、振動板５６の第１の面に成膜された金属酸化膜５９Ａ（図４(a),(b)参照）の厚みを示す。また、図４(a),(b)に示す金属酸化膜５９の上限値は、振動板５６の第１の面５６Ａに成膜された金属酸化膜５９Ａの厚みと、第２の面５６Ｂに成膜された金属酸化膜５９Ｂの厚み（図４(a),(b)参照）の合計を表している。

〔ヘッドの製造方法の説明〕
次に、本例に示すヘッド５０の製造方法について説明する。本例に示すヘッド５０は、多数のキャビティプレート（基板）が積層される積層構造を有している。即ち、図４(a)に示すように、ノズル５１が形成されたノズル基板５１Ａと、圧力室５２や図４(a)には図示しない（図３(a),(b)参照）供給口５４、共通流路などが形成された液室基板５２Ａと、金属酸化膜５９が成膜された振動板５６と、上部電極５７および下部電極５７Ａを備えた圧電素子５８と、を順に積層した構造となっている。なお、上述した各キャビティプレートは１つのプレートから構成されていてもよいし、複数のプレートから構成されてもよい。

例えば、液室基板５２Ａは、ノズル５１と圧力室５２とを連通させる吐出側流路が形成されるプレートと、共通流路が形成れるプレートと、供給口５４が形成されるプレートと、圧力室５２が形成されるプレートと、を積層して形成される態様がある。

図７は、本例のヘッド５０の製造工程を示す説明図である。詳細は後述するが、これらのプレート間の接合には、接合部材による接合、加圧、加熱による接合など、当該プレートの材料に応じた接合方法が適宜選択される。

本例に示すヘッド製造工程は（ステップＳ１０）、先ず、プレート形成工程（ステップＳ１２）において、ヘッド５０を構成する各プレートが形成される。例えば、本例のノズル基板５１には、ステンレスや合成樹脂の基板が用いられる。また、液室基板５２Ａには、ステンレス、チタン、チタン合金、アルミニウム、アルミニウム合金などの金属基板が用いられる。金属基板以外にも、ガラス粉末をアクリル系樹脂などのバインダに分散させシート形成したグリーンシートを用いてもよい。なお、グリーンシートに含まれるガラス組成は、後述するアニール処理時の熱処理条件においても軟化しないものが選択される。

金属酸化膜成膜工程（ステップＳ２０）では、鉄を含有するＳＵＳ基板を用いた振動板５６の第１の面５６Ａ及び第２の面５６Ｂのうち少なくとも何れか一方の面の全体にわたって金属酸化膜５９が成膜される。この金属膜成膜工程には、ＡＤ法、イオンプレーティング法、ゾルゲル法、スパッタ法、ＣＶＤ法、スクリーン印刷法などの成膜方法が適用される。図４(a),(b)に示す態様では、振動板５６の両面に金属酸化膜５９が成膜されている。

ＡＤ法は、チャンバー内に置かれた基板に対してエアロゾルノズルから窒素ガスなどに乗せたサブミクロンの直径の金属微粒子（エアロゾル）を吹き付けながら、該基板とエアロゾロノズルとを相対的に移動させて、該基板表面の所定の位置に結晶させる成膜方法である。

なお、振動板５６の第１の面５６Ａ及び第２の面５６Ｂのそれぞれに金属酸化膜５９を成膜する態様では、ゾルゲル法及びイオンプレーティング法を用いて金属酸化膜５９を成膜すると、振動板５６の第１の面５６Ａ及び第２の面５６Ｂの両面に金属酸化膜５９Ａ，５９Ｂを同時成膜することができ、より好ましい。

ゾルゲル法は、金属酸化膜を形成可能なゾル組成物をスピンコート、ディップコート、ロールコート、バーコートスクリーン印刷、スプレー噴霧等によって振動板５６の全面に塗布し、７５℃〜２００℃の温度で５分程度乾燥させる方法である。塗布と乾燥を複数回繰り返すことで金属酸化膜５９の膜厚を大きくすることができる。

イオンプレーティング法は、イオン化された金属酸化物の蒸気とガスを基材（振動板５６）表面に数十ボルトの電圧で引き付けながら、金属酸化膜５９を成膜する方法である。イオンプレーティング法は、電気エネルギーを併用することによって５００℃以下の低温で密着強度の高い金属酸化膜５９の成膜が可能である。

下部電極成膜工程（ステップＳ２２）では、金属酸化膜成膜工程で振動板５６の第１の面５６Ａに成膜された金属酸化膜５９の上に下部電極５７Ａとなるプラチナや金などの金属薄膜が成膜される。下部電極成膜工程には、ＡＤ法、スパッタ法、スクリーン印刷法などの成膜方法が適用される。なお、下部電極５７Ａは振動板５６の一面の全体にわたって形成され各圧電素子５８の共通の電極となる。もちろん、各圧電素子５８に対応した領域に個別の下部電極５７Ａを形成してもよい。

圧電体成膜工程（ステップＳ２４）では、下部電極５７Ａの上に圧電体（圧電体膜）５８Ａが成膜される。圧電体成膜工程にはＡＤ法、ゾルゲル法、スパッタ法、ＣＶＤ法、スクリーン印刷法などの薄膜成膜法が好適に用いられる。ステップＳ２６で成膜される圧電体５８Ａは、各圧力室に対応して個別に形成されてもよいし、下部電極５７Ａと同様に振動板５６の一面の全体にわたって形成した後に、各圧力室５２に対応して一体の圧電体５８Ａを分離してもよい。

なお、金属酸化膜成膜工程（ステップＳ２０）、下部電極成膜工程（ステップＳ２２）、圧電体成膜工程（ステップＳ２４）に適用される成膜方法にＡＤ法を用いると、エアロゾロノズルを交換するだけで異なる種類の薄膜を形成でき、製造工程の簡素化に寄与する。

アニール工程（ステップＳ２６）では、４００℃〜１２００℃（４００℃以上）の温度条件でアニール処理が行われ、ステップＳ２６で成膜された圧電体５８Ａを焼成する。

ステップＳ２６のアニール工程が施された圧電体５８Ａには、上部電極成膜工程（ステップＳ３０）により、ＡＤ法、スパッタ法、スクリーン印刷法などの成膜方法によって上部電極５７として機能するプラチナや金などの金属薄膜が成膜される。

ステップＳ３２（分極工程）では、フレキシブル基板などの配線部材が上部電極５７及び下部電極５７Ａに接続され、上部電極５７と下部電極５７Ａとの間に所定の電圧を印加して圧電体５８Ａが分極処理される。本例の分極工程では、圧電体５８Ａの厚み方向（振動板５６の面に対して略垂直方向）に分極処理が施される。分極処理時の印加電圧は、圧電素子５８を駆動する際の駆動電圧よりも高い電圧が適用される。

ステップＳ３２に示す分極工程を経て、圧電体５８Ａの上部電極５７が形成された部分が所定の駆動振動を印加するとたわみ変形を生じる圧電活性部となり、各圧電活性部に対応する圧力室５２内のインクに吐出力を与える圧電素子として機能する。

ステップＳ３４では、ステップＳ１０〜ステップＳ３２の工程を経て形成された振動板５６及び圧電素子５８（圧電アクチュエータ６０）に液室基板５２Ａが接合され、更に、液室基板５２Ａの振動板５６と反対側にはノズル基板５１Ａが接合され、ヘッド５０が完成する。ヘッド５０は、所定の検査を経てインクジェット記録装置１０本体に組み込まれる（ステップＳ３６）。

ステップＳ２６のアニール工程を経ない部分には、耐熱性の低い樹脂材料を用いることが可能であり、材料に応じて接合部材や接合方法が適宜選択される。

図７に示す製造工程はあくまでも一例であり、下部電極成膜工程や圧電体成膜工程、上部電極成膜工程に適用される成膜方法に応じて、熱処理工程、加圧工程などの工程が適宜行われる。

上記の如く構成されたヘッド５０は、振動板５６の圧電素子５８が形成される第１の面（圧電素子形成面）５６Ａにアルミニウム酸化物、ジルコニア酸化物及びシリコン酸化物のうち少なくとも何れか１つの酸化物を含有し、０．１μｍ以上３．５μｍ以下の膜厚を有する金属酸化膜５９（５９Ａ）が成膜され、該金属酸化膜５９上に薄膜成膜法によって成膜された圧電体５８Ａを含む圧電素子５８が形成され、４００℃以上の処理温度でアニール処理（焼成処理）が施されるので、金属酸化膜５９によって振動板５６に含有する鉄の圧電素子５８への拡散が防止され、圧電素子５８の性能劣化が防止される。

また、振動板５６の第２の面（圧電素子非形成面）５６Ｂにも金属酸化膜５９（５９Ｂ）が成膜される態様では、振動板５６の酸化による劣化が防止されるとともに、該第２の面５６Ｂの接合性が確保される。
〔他の実施形態〕
次に、本発明の他の実施形態について説明する。図８は、図４(a)に示すインク室ユニット５３の他の態様を示し、図９は、図８に示すインク室ユニット５３’を有するヘッド５０の製造工程を示す。なお、図８及び図９中、図４(a)及び図７と同一または類似する部分には同一の符号を付し、その説明は省略する。

図８に示すインク室ユニット５３’は、振動板５６の第１の面５６Ａに金属酸化膜５９（５９Ａ）が成膜されるとともに、振動板５６の第２の面５６Ｂのうち、圧力室５２の内壁面（天面）となる部分１００にも金属酸化膜５９（５９Ｂ’）が成膜される。

更に、液室基板５２Ａの圧力室５２の内壁面（側壁面）１０２にも、金属酸化膜５９が成膜され、液室基板５２Ａのノズル基板５１Ａとの接合面１０４（液室基板５２Ａとノズル基板５１Ａの間）にも金属酸化膜５９が成膜される。

即ち、図８に示す態様では、振動板５６の第１の面５６Ａ、圧力室５２の内壁面１００，１０２及び液室基板５２Ａのノズル基板５１Ａとの接合面１０４にも金属酸化膜５９が成膜される。

このようにして、圧力室５２の内部にも金属酸化膜５９を成膜することで、圧力室５２のインクによる劣化が防止され耐インク性能を向上させることが可能になる。また、液室基板５１Ａのノズル基板５１Ａとの接合面１０４にも金属酸化膜５９を成膜することで、熱処理による当該接合面１０４の酸化を防止でき、液室基板５２Ａとノズル基板５１Ａとの良好な接合性が確保される。

図９には、図８に示すインク室ユニット５３’を備えたヘッド５０の製造工程を示す。図９に示すヘッド５０の製造工程では、プレート形成工程（ステップＳ１２）により各プレートが形成されると、振動板５６に液室基板５２Ａが接合される（ステップＳ１６）。

液室基板５２ＡにＳＵＳなどの金属材料を用いる態様では、振動板５６と液室基板５２Ａとの接合には拡散接合が好適に用いられる。拡散接合は、真空中もしくは不活性ガス（窒素、アルゴン等）雰囲気下で振動板５６と液室基板５２Ａの積層体の再結晶温度以上（１０００℃〜１３００℃）に加熱しながら、該積層体を所定の圧力で所定の時間加圧して、振動板５６と液室基板５２Ａとを接合させる接合方法である。上述した圧力条件及び時間条件の一例として４．９ＭＰａ〜１９．６ＭＰａの圧力で０．５時間〜２４時間加圧する態様がある。

接合工程により振動板５６と液室基板５２Ａが接合されると、振動板５６の第１の面５６Ａに金属酸化膜５９が成膜されるとともに、圧力室５２の内壁面１００，１０２（図８参照）及び液室基板５２Ａのノズル基板５１Ａとの接合面１０４にも金属酸化膜５９が成膜される（ステップＳ２０）。

ゾルゲル法、イオンプレーティング法及びＣＶＤ法を用いて金属酸化膜５９を成膜すると、振動板５６の第１の面５６Ａ、圧力室５２の内壁面１００，１０２及び液室基板５２Ａのノズル基板５１Ａとの接合面１０４に金属酸化膜５９を同時成膜することが可能である。

金属酸化膜成膜工程の後に、図７に示す製造工程と同様の下部電極成膜工程（ステップＳ２２）、圧電体成膜工程（ステップＳ２４）、アニール工程（ステップＳ２６）、上部電極成膜工程（ステップＳ３０）、分極工程（ステップＳ３２）、組み立て工程（ステップＳ３４）の各工程を経て、ヘッド５０が完成する（ステップＳ３６）。

なお、振動板５６及び液室基板５２Ａの各面に成膜される金属酸化膜５９は同一の素組成でもよいし異なる組成でもよい。また、各面に成膜される金属酸化膜は同一の厚みを有していてもよいし異なる厚みを有していてもよい。

図８に示す態様では、圧電体５８Ａへの鉄拡散防止の観点から、振動板５６の第１の面５６Ａに成膜される金属酸化膜５９（５９Ａ）の膜厚は０．１μｍ以上であり、振動板５６の変位量確保の観点から、振動板５６の第１の面５６Ａに成膜される金属酸化膜５９（５９Ａ）と、振動板５６の圧力室５２の内壁面となる領域１００に成膜される金属酸化膜５９（５９Ｂ’）の厚みの合計は３．５μｍ以下となる。なお、液室基板５２Ａに成膜される金属酸化膜５９の厚みは、振動板５６の圧力室５２の内壁面となる領域１００に成膜される金属酸化膜５９（５９Ｂ’）と略同一とすると、金属酸化膜成膜工程における膜厚の制御が容易となりより好ましい。

本実施形態では、記録紙１６上にインクを吐出させて所望の画像を形成するインクジェット記録装置を示したが、本発明は、媒体上に液体（処理液、薬液、水等）を吐出させる液体吐出装置にも適用可能である。

本発明に係るヘッドを搭載したインクジェット記録装置の全体構成図図１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ヘッドの構造例を示す平面透視図図３中４−４線に沿う断面図図１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金属酸化膜の厚みの範囲を説明する図本発明の実施形態に係るヘッドの製造工程を説明する図図４に示すヘッドの他の態様を示す図図８に示すヘッドの製造工程を説明する図

符号の説明

１０…インクジェット記録装置、５０…ヘッド、５１…ノズル、５２…圧力室、５２Ａ…液室基板、５６…振動板、５６Ａ…第１の面、５６Ｂ，１００…第２の面、５７…上部電極、５７Ａ…下部電極、５８…圧電素子、５８Ａ…圧電体、５９，５９Ａ，５９Ｂ…金属酸化膜、６０…圧電アクチュエータ、１０２…内壁面、１０４…接合面

Claims

記録媒体上に液体を吐出させる液体吐出ヘッドの製造方法であって、
鉄を含有する基板に前記液体を収容する液室が形成された液室基板を接合する接合工程と、
前記基板の前記液室基板が接合される面と反対側の面に、アルミニウム、ジルコニウム及びシリコンのうち少なくとも何れか１つの元素を含有し、その膜厚が０．１μｍ以上３．５μｍ以下の金属酸化膜を成膜する金属酸化膜成膜工程と、
前記金属酸化膜成膜工程によって前記基板に成膜された前記金属酸化膜上に、薄膜成膜法によって成膜された圧電体を含む圧電素子を前記接合体の前記液室に対応する位置に形成する圧電素子形成工程と、
前記基板に前記圧電素子が形成された状態で４００℃以上の温度により熱処理を施して前記圧電体を焼成する焼成工程と、
を含み、
前記金属酸化膜成膜工程は、前記基板の前記液室基板が接合される面のうち前記液室基板の液室に対応する部分及び前記液室基板の前記液室の内壁面となる部分に前記金属酸化膜を成膜することを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
記録媒体上に液体を吐出させる液体吐出ヘッドの製造方法であって、
鉄を含有する基板に前記液体を収容する液室が形成された液室基板を接合する接合工程と、
前記基板の前記液室基板が接合される面と反対側の面に、アルミニウム、ジルコニウム及びシリコンのうち少なくとも何れか１つの元素を含有し、その膜厚が０．１μｍ以上３．５μｍ以下の金属酸化膜を成膜する金属酸化膜成膜工程と、
前記金属酸化膜成膜工程によって前記基板に成膜された前記金属酸化膜上に、薄膜成膜法によって成膜された圧電体を含む圧電素子を前記接合体の前記液室に対応する位置に形成する圧電素子形成工程と、
前記基板に前記圧電素子が形成された状態で４００℃以上の温度により熱処理を施して前記圧電体を焼成する焼成工程と、
を含み、
前記金属酸化膜工程は、前記液室基板の前記基板と接合される面と反対側の面に前記金属酸化膜を成膜することを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
前記液室基板の前記基板と反対側の面に前記液室に収容された液体を吐出する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を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。