JP2007227408A - 圧電アクチュエータ、液体吐出ヘッドの製造方法及び液体吐出ヘッド並びに画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】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及び信頼性を確保し、好ましい液体吐出を実現する圧電アクチュエータ、液体吐出ヘッドの製造方法及び液体吐出ヘッド並びに画像形成装置を提供する。
【解決手段】Ｃｒを１８重量パーセント以上含有するとともにＡｌを２．５重量パーセント以上含有するフェライト系耐熱ＳＵＳを振動板５６に適用し、９００℃〜１１００℃で熱処理されると振動板５６の表面にクロム酸化膜６２とアルミニウム酸化膜６４から成る金属酸化膜６６が析出する。この金属酸化膜６６上に圧電素子５８を形成し、６００℃〜８００℃でアニール処理を施しても、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る。また、振動板５６と圧電素子５８の線膨張係数を合わせることで、振動板５６の反りが低減される。
【選択図】図４

Description

本発明は、圧電アクチュエータ、液体吐出ヘッドの製造方法及び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、吐出力発生素子である圧電素子には、その構造や製造上の様々な工夫がなされている。

特許文献１に記載された発明は、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、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、圧電セラミックス圧膜／基板からなる積層構造体の機械的強度の低下を防いでいる。

特許文献２、３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。
特開２００１−１５２３６１号公報 特開２００５−３５０１３号公報 特開２００５−３５０１８号公報

しかしながら、ステンレス（ＳＵＳ）などの鉄（Ｆｅ）を含有する金属を用いた振動板（基板）とＰＺＴ（Ｐｂ（Ｚｒ・Ｔｉ）Ｏ₃ 、チタン酸ジルコン酸鉛）などの圧電体（圧電素子）によってアクチュエータ（圧電アクチュエータ）を形成する場合、圧電体の成膜時やポストアニール時の熱（６００℃以上）によって振動板に含有する鉄が圧電体に拡散してしまい、アクチュエータに必要十分な特性を得ることができないといった問題がある。また、熱処理による振動板の反りを防止する観点から、振動板と圧電体の線膨張係数を合わせる必要がある。

特許文献１に記載された発明は、基板（主にシリコンなどの脆性材）に対してガスデポジション法による成膜時の基板ダメージ、機械的強度低下を防ぐ観点からＳｉＯ_２、ＴｉＯ_２、ＺｒＯ_２などの中間膜が形成されている。このような中間膜の存在は基板の反り防止の観点から好ましくなく、また、コストアップの要因となり得る。更に、中間膜の膜厚分だけ振動板の厚みが厚くなり、振動板の変位量が減少してしまう恐れがある。

特許文献２、３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、ステンレスの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。

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及び信頼性を確保し、好ましい液体吐出を実現する圧電アクチュエータ、液体吐出ヘッドの製造方法及び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記載の発明に係る圧電アクチュエータの製造方法は、酸素を含む気体中において、鉄、クロム及びアルミニウムを含有するステンレスの振動板に熱処理を施し、前記振動板の第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の面にアルミニウム酸化膜を形成するとともに、該アルミニウム酸化膜と前記振動板との間にクロム酸化膜を形成する酸化膜形成工程と、前記振動板のクロム酸化膜及びアルミニウム酸化膜が形成された面に下部電極を形成する下部電極形成工程と、前記下部電極の前記クロム酸化膜及び前記アルミニウム酸化膜と反対側に圧電体を成膜する圧電体成膜工程と、前記圧電体の前記下部電極と反対側の面に上部電極を形成する上部電極形成工程と、前記圧電体が形成された前記振動板に熱処理を施して前記圧電体を焼成する焼成工程と、を含むことを特徴とする。

本発明によれば、酸素を含む気体中（例えば、大気中）における酸化膜形成工程によって振動板の表面にアルミニウム酸化膜が形成され（アルミニウム酸化膜が成長し、アルミニウムが酸化消耗した時点で終了）、該アルミニウム酸化膜と振動板との間にクロム酸化膜を形成する（アルミニウム酸化膜と振動板（下地基板）との間にクロム酸化膜を成長させる）ので、このクロム酸化膜及びアルミニウム酸化膜を含んだ２層の金属酸化膜によって圧電体を焼結させる際に振動板に含有する鉄の圧電体への拡散を防ぐことができ、圧電体の性能劣化及び信頼性低下が回避される。

圧電アクチュエータには、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）やＰＶＤＦ（ポリフッ化モリブデン）などの圧電素子（圧電体）と、該圧電素子のたわみ変形に応じて変形する振動板と、を含み、該圧電素子に形成された電極に駆動振動を与えることで駆動信号に応じて振動板を変形させて機械的な変位（エネルギー）を得ることができるアクチュエータが含まれる。

酸化膜形成工程の温度条件を６００度以上１２００度以下とする態様が好ましい。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の圧電アクチュエータの製造方法の一態様に係り、前記振動板は、クロムの含有比率が１８重量パーセント以上であるとともに、アルミニウムの含有比率が２．５重量パーセント以上であり、前記焼成工程は、６００度以上８００度未満の温度条件による熱処理を含むことを特徴とする。

請求項２に記載の発明によれば、圧電体への鉄の拡散を防ぐために好ましいクロム酸化膜及びアルミニウム酸化膜を含んだ２層の金属酸化膜が振動板に形成される。
請求項３に記載の発明は、請求項１記載の圧電アクチュエータの製造方法の一態様に係り、前記振動板は、クロムの含有比率が１８重量パーセント以上であるとともに、アルミニウムの含有比率が２．９８重量パーセント以上であり、前記焼成工程は、８００度以上の温度条件による熱処理を含むことを特徴とする。

請求項３に記載の発明によれば、焼成工程の温度条件が８００度以上の場合、振動板のクロム含有比率を１８重量パーセント以上、アルミニウム含有比率を２．９８重量パーセント以上とすることで、圧電体への鉄の拡散を防ぐために好ましいクロム酸化膜及びアルミニウム酸化膜を含んだ２層の金属酸化膜が振動板に形成される。

焼成工程の温度条件をより高くすることで、電気−機械変換定数（圧電ｄ定数）がより大きな、吐出力発生素子として好ましい圧電アクチュエータが形成される。

請求項４記載の発明は、請求項１、２又は３記載の圧電アクチュエータの製造方法の一態様に係り、前記クロム酸化膜は酸化クロム（Ｃｒ_２Ｏ_３）を含み、前記アルミニウム酸化膜は酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）を含むことを特徴する。

請求項４に記載の発明によれば、振動板と圧電体との間には、圧電体を焼成する際における圧電体への鉄の拡散防止に好適な金属酸化膜が形成される。

振動板（基板）に含有する金属元素（クロム、アルミニウム）の酸化物を振動板表面に析出させることで、振動板表面に金属酸化膜を成膜する態様に比べてその厚みが小さい金属酸化物膜が振動板表面に形成される。この金属酸化膜は、（アルミニウム酸化膜と振動板の間にクロム酸化膜が成長した）２層構造を有している。

クロム酸化膜及びアルミニウム酸化膜を含んだ２層の金属酸化膜の膜厚（２層の厚みの合計）は、振動板の変形量に影響を及ぼさないように、１．０μｍ以下であることが好ましい。

請求項５記載の発明は、請求項１乃至４のうち何れか１項に記載の圧電アクチュエータの製造方法の一態様に係り、前記振動板は、フェライト系ステンレス基板を含むことを特徴とする。

請求項５に記載の発明によれば、振動板にフェライト系ステンレスを用いることで、振動板と該振動板に成膜される圧電体（圧電素子）との線膨張係数を合わせることができ、焼成工程における振動板の反りが低減される。

振動板の線膨張係数は、８〜１２×１０^−６（℃^−１）である態様が好ましく、より好ましい振動板の線膨張係数は１０×１０^−６（℃^−１）である。

請求項６記載の発明は、請求項１乃至５のうち何れか１項に記載の圧電アクチュエータの製造方法の一態様に係り、前記圧電体は、エアロゾルデポジション法によって成膜されることを特徴とする。

振動板の所定の位置（圧力室対応する位置）にのみに選択的に圧電体を成膜してもよいし、振動板の全面にわたって圧電体を成膜した後に該圧電体を圧力室に対応する形状に分離形成してもよい。

また、上記目的を達成するために、請求項７に記載の発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法は、鉄、クロム及びアルミニウムを含有するステンレス基板を用いた振動板と、圧力室となる空間が形成されたクロム及びアルミニウムを含有するステンレス基板を用いた圧力室形成基板と、を拡散接合する接合工程と、酸素を含む気体において、前記接合工程により形成された前記振動板及び前記圧力室形成基板を接合した構造体に熱処理を施し、前記構造体の表面にアルミニウム酸化膜を形成し、該アルミニウム酸化膜と前記構造体との間にクロム酸化膜を形成する酸化膜形成工程と、前記振動板の前記圧力室と反対側のクロム酸化膜及びアルミニウム酸化膜が形成された面に下部電極を形成する下部電極形成工程と、前記下部電極の前記クロム酸化膜及び前記アルミニウム酸化膜と反対側に圧電体を成膜する圧電体成膜工程と、前記圧電体の前記下部電極と反対側の面に上部電極を形成する上部電極形成工程と、前記振動板に前記圧電体が形成された前記構造体に熱処理を施して前記圧電体を焼成する焼成工程と、を含むことを特徴とする。

請求項７に記載の発明によれば、振動板の表面に形成されたクロム酸化膜及びアルミニウム酸化膜を含んだ２層の金属酸化膜によって、圧電体を焼結させる際に振動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が回避される。また、圧力室の表面に析出させた該金属酸化膜は、圧力室に収容される液体から圧力室を保護する保護膜として機能する。

更に、振動板と圧力室形成基板とを拡散接合によって形成することで、振動板と圧力室形成基板から構成される構造体が接着レスとなり、製造工程の簡素化が可能になる。

振動板と圧力室形成基板とを拡散接合する際の温度条件は、９００度以上１１００度以下とする態様が好ましい。

請求項８記載の発明は、請求項７記載の液体吐出ヘッドの製造方法の一態様に係り、 前記振動板及び前記圧力室形成基板は、フェライト系ステンレス基板を含むことを特徴とする。

請求項８に記載の発明によれば、振動板と圧力室形成基板の線膨張係数が略同一となり、圧電体焼成時の熱によって振動板及び圧力室形成基板の反りを低減化することができる。また、接合後の熱処理（例えば、圧電素子の焼成など）による接合部分の剥離を防止することができる。

請求項９記載の発明は、請求項７又は８記載の液体吐出ヘッド製造方法の一態様に係り、前記圧力室形成基板は、複数の基板を積層し拡散接合により接合して形成されることを特徴とする。

複数の基板を積層して圧力室形成基板を形成する態様には、圧力室となる開口などの加工が施された複数の基板を用意しておき、これらを位置合わせしながら積層する態様がある。圧力室形成基板の積層構造を構成する各基板を接合する工程と、圧力室形成基板と振動板とを接合する工程と、を共通化して１工程で圧力室と振動板が形成された構造体（積層体）を製造してもよい。

また、上記目的を達成するために、請求項１０に記載の発明に係る液体吐出ヘッドは、請求項１乃至６のうち何れか１項に記載の圧電アクチュエータ製造方法を用いて製造された圧電アクチュエータを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、請求項１乃至６のうち何れか１項に記載の圧電アクチュエータを備えることで、複雑な工程を経ることなく、高性能、高信頼性が確保された好ましい液体吐出が実現される液体吐出ヘッドを得ることができる。

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。

また、上記目的を達成するために、請求項１１に記載の発明に係る画像形成装置は、請求項１乃至６のうち何れか１項に記載の圧電アクチュエータ製造方法を用いて製造された圧電アクチュエータを備えた液体吐出ヘッドを有することを特徴とする。

画像形成装置には、記録媒体上にインクを吐出して所望の画像を形成するインクジェット記録装置がある。

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。

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、基板上に形成させるマスクパターン、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。

また、上記目的を達成するために、請求項１２に記載の発明に係る画像形成装置は、請求項７乃至９のうち何れか１項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法を用いて製造された液体吐出ヘッドを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、酸化膜形成工程によって振動板の表面にクロム酸化膜が形成され、更に、クロム酸化膜上にアルミニウム酸化膜が形成され、このクロム酸化膜及びアルミニウム酸化膜を含んだ金属酸化膜によって圧電体を焼結させる際に振動板に含有する鉄の圧電体への拡散を防ぎ、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る。また、振動板にフェライト系ステンレスを用いることで、焼成工程の熱により振動板に反りが生じることを防止する。

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。

図３(a),(b)に示すように、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５１と供給口５４が設けられている。各圧力室５２は供給口５４を介して不図示の共通流路（共通液室）と連通され、ノズル５１からインクが吐出されると、圧力室５２には供給口５４を介して前記共通流路から新たなインクが供給される。

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。

図４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。なお、図４では、図３(a)〜図３(c)に示すノズル５１及び供給口５４が省略されている。

本例に示すヘッド５０は、複数のキャビティプレート（基板）を積層した積層構造を有している。即ち、圧力室５２となる空間が形成された圧力室形成基板５２Ａは略５０μｍの厚みを有する３枚の基板（図６(a)〜(d)に示す基板１００，１０２，１０４）から構成され、圧力室形成基板５２Ａには、圧力室５２の天面となる振動板５６が積層されている。更に、振動板５６の圧力室５２と反対側には、個別電極（上部電極）５７を備えた圧電素子５８が積層されている。

圧電素子５８は、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）などの圧電体５８Ａを有し、圧電体５８Ａの振動板５６側の下面には、共通電極（下部電極）５９を備え、振動板５６と反対側に個別電極５７を備えた構造を有している。

個別電極５７には酸化イリジウム（ＩｒＯ_２）やニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）などの金属（金属酸化物）が用いられ、共通電極５９には、チタン（Ｔｉ）やイリジウム（Ｉｒ）などの金属材料が用いられる。個別電極５７と共通電極５９には同一材料を適用してもよいし、異なる材料を適用してもよい。

図４(a)には、１層の圧電体５８Ａと該圧電体５８Ａの両面に個別電極５７、共通電極５９を備えた単層型圧電素子を例示したが、圧電素子５８には、複数の圧電体（圧電体層）５８Ａと電極（個別電極５７、共通電極５９）を交互に積層した積層型圧電素子を適用してもよい。積層型圧電素子を用いる態様によれば、単層型圧電体を用いる態様に比べて同じ駆動信号（駆動電圧）を印加した場合に振動板５６の変形量を大きくすることができる。

また、図４(b)に示すように、個別電極５７の圧力室隔壁に対応する部分（圧電素子５８の非変形部分、圧力室５２の非形成部分）には、個別電極５７と不図示の配線部材とを電気的に接合する取出電極６０が形成される。

本明細書では、圧電体５８Ａの両面に個別電極５７及び共通電極５９が形成された状態を圧電素子５８と呼ぶことにする。

圧電素子５８（即ち、個別電極５７と共通電極５９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が変形する。即ち、圧電素子５８を動作させて圧力室５２を変形させると、圧力室５２の体積減少分に相当するインクが図３に示すノズル５１から吐出される。

このように、振動板５６及び圧電素子５８を含む構造は、圧電素子５８に供給された電気的エネルギー（駆動信号）を、振動板５６（圧力室５２）の機械的な変位（機械的エネルギー）に変換する圧電アクチュエータとして機能している。

圧力室５２が形成される圧力室形成基板５２Ａ及び圧力室５２の天面を構成する振動板５６は、線膨張係数が１０×１０^−６（℃^−１）〜１４×１０^−６（℃^−１）のフェライト系の材料で、クロム（Ｃｒ）の含有比率が１８重量パーセント以上であり、アルミニウム（Ａｌ）の含有比率が２．５重量パーセント以上である耐熱ＳＵＳ（ステンレス）が用いられる。なお、振動板５６の厚みは略１５μｍであり、この場合には金属酸化膜６６の厚みは１．０μｍ以下である態様が好ましい。

このように、振動板５６にその線膨張係数が圧電素子５８の線膨張係数と近い材料を用いると、圧電素子５８を焼成する際の熱によって振動板５６に生じる反りを抑えることができる。振動板５６の線膨張係数は８×１０^−６（℃^−１）〜１２×１０^−６（℃^−１）となる態様が好ましい。

また、圧力室形成基板５２Ａと振動板５６との線膨張係数を略同一にすることで、上述した焼成工程やその他の熱処理工程における熱によって振動板５６の反りを抑制するとともに、圧力室形成基板５２Ａと振動板５６との接合部分の剥離を防止することができる。

図４(a)に示すように、圧力室形成基板５２Ａの表面及び振動板５６の表面には、後述する酸化膜形成工程によってクロム酸化膜（例えば、酸化クロム（Ｃｒ_２Ｏ_３））６２と、該クロム酸化膜６２上に（クロム酸化膜６２の振動板５６の反対側に）アルミ酸化膜（例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３））６４と、を含んだ２層の金属酸化膜６６が形成される。

圧力室形成基板５２Ａの表面及び振動板５６の表面に形成される金属酸化膜６６の厚みは、０．１μｍ程度である。この金属酸化膜６６が厚くなることは振動板５６の厚みが厚くなることと等価であり、振動板５６の厚みが大きくなると所定の駆動信号を圧電素子５８に印加しても所定の変位量を得られなくなる恐れがある。上述したように、本例の振動板５６の厚みは略１５μｍであり、この場合には金属酸化膜６６の厚みを０．０５μｍ〜１．０μｍとすることで、振動板５６の変位量が確保される。

図４(a),(b)に示すヘッド５０の構造によれば、振動板５６に圧電素子５８を接合した状態で焼成処理（処理温度６００℃〜８００℃）が施されても、振動板５６に含有する鉄（Ｆｅ）が圧電素子５８（圧電体５８Ａ）に拡散することなく、圧電素子５８の性能劣化及び信頼性の低下が防止される。

圧電体５８Ａに鉄が拡散すると、個別電極５７及び共通電極５９間に駆動信号を供給したときに、圧電体５８Ａに拡散した鉄によって圧電体５８Ａの内部にリーク電流が流れ、個別電極５７及び共通電極５９間に印加される電圧が低下してしまう。このように印加電圧の低下が生じると圧電素子５８のたわみ変形量が小さくなってしまい、その結果、振動板５６の変位が小さくなってしまう。

なお、焼成工程の温度条件を高くすると、圧電素子５８の圧電ｄ定数をより大きくすることができるので、焼成工程の温度条件を上限値（本例では、８００℃）とする態様が好ましい。

また、振動板５６と圧電素子５８との線膨張係数を合わせることで、上述した焼成処理時の熱によって振動板５６に生じる反りを低減化することができる。更に、圧力室形成基板５２Ａに振動板５６に用いる材料を適用することで、圧力室形成基板５２Ａを構成する基板の接合工程と、圧力室形成基板５２Ａと振動板５６とを接合する工程を共通化、接着レス化することができるとともに、圧力室形成基板５２Ａと振動板５６とを接合した後の熱処理によって圧力室形成基板５２Ａと振動板５６との剥離を防止することができる。

更に、圧力室５２の内部（振動板５６の圧力室５２の天面となる部分を含む）にも金属酸化膜６６が形成される。この圧力室５２内部の金属酸化膜６６はインクから圧力室５２及び振動板５６を保護する保護膜として機能する。

図４(a),(b)では図示を省略したノズル５１は、圧力室５２の振動板５６と反対側の面（振動板５６と対向する面）に設けられる。ヘッド５０に設けられる複数の圧力室５２に対応するノズル５１が形成されたノズル板を圧力室形成基板５２Ａの振動板５６が接合される面と反対側の面に接合して、ノズル５１と圧力室５２とを連通させる。

なお、ノズル流路を介してノズル５１と圧力室５２とを連通させる態様を適用してもよい。このノズル流路はその直径が異なる複数の管路から構成されていてもよい。また、ノズル５１（開口部）近傍をテーパ上に加工する態様を適用してもよい。

また、図４(a),(b)で図示を省略した供給口５４を振動板５６の圧電素子５８が形成されていない非形成部に設け、供給口５４を介して圧力室５２にインクを供給する共通液室を圧力室５２の振動板５６と反対側に設けてもよい。

即ち、振動板５６に形成された供給口５４を介して、振動板５６をはさんで形成される共通液室から圧力室５２へインクを供給する構造では、圧力室５２と共通液室を振動板５６の圧電素子５８と反対側に設ける態様に比べて圧力室５２の大きさ（体積）を小さくすることなく供給側の流路長（流路抵抗）を小さくすることができ、リフィル特性の向上が見込まれる。

〔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。

〔ヘッドの製造方法の説明〕
次に、図６及び図７を用いて、ヘッド５０の製造方法について説明する。

先ず、耐熱ＳＵＳを圧力室形状でエッチングした３枚の基板１００，１０２，１０４と、耐熱ＳＵＳの振動板５６を準備する。基板１００，１０２，１０４の厚みはそれぞれ略５０μｍであり、振動板５６の厚みは略１５μｍである。

図６(a)に示すように、振動板５６と３枚の基板１００，１０２，１０４を真空中において９００℃〜１１００℃の温度条件で拡散接合し、振動板５６と圧力室形成基板５２Ａの積層体１０６を形成する（図７のステップＳ１２）。

図６(a)には、略同一形状の加工が施された基板１００，１０２，１０４を例示したが、各基板１００，１０２，１０４には異なる形状の加工が施されていてもよい。また、基板１００，１０２，１０４を異なる厚みとしてもよい。

図６(a)に示す積層体１０６に、大気中（酸素を含む気体中）において６００℃〜１２００℃の温度条件でプレアニールすることにより、図６(b)に示すように、耐熱ＳＵＳの表面（振動板の圧電素子配設面及び圧力室５２の内壁面）に金属酸化膜６６を成長させる（図７のステップＳ１４）。金属酸化膜６６はＣｒ_２Ｏ_３及びＡｌ_２Ｏ_３から構成され、耐熱ＳＵＳ（下地基板）の表面にＡｌ_２Ｏ_３膜（図４(a)の符号６４）が成長し、アルミニウムすべて酸化消耗した時点でＡｌ_２Ｏ_３膜の成長は終了する。その後、耐熱ＳＵＳとＡｌ_２Ｏ_３膜との間にＣｒ_２Ｏ_３膜（図４(a)の符号６２）が成長する。このようにして形成された金属酸化膜６６は、Ａｌ_２Ｏ_３膜とＣｒ_２Ｏ_３膜とを含んだ２層構造となっている。

図６(b)に示すように、圧力室形成基板５２Ａ及び振動板５６に金属酸化膜６６が形成されると、図６（c)に示すように、振動板５６の圧力室５２と反対側の面（圧電素子配設面）には共通電極５９となる金属薄膜がスパッタによって成膜される（図７のステップＳ１６）。

図６(c)に示すように、振動板５６の圧電素子配設面に共通電極５９が形成されると、常温（或いは、６００℃）の温度条件で、図６(d)に示すように、圧力室５２に対応する位置に圧電体５８Ａが成膜される。

常温の温度条件では、リフトオフ法を用いて圧電素子５８が選択的に成膜される。即ち、圧電素子５８が配設されない非配設部がレジスト（ドライフィルム）１１０によってマスキングされ（図７のステップＳ１８）、レジスト１１０によってマスキングされていない部分に圧電体５８Ａが成膜される（ステップＳ２０）。圧電体５８Ａの成膜方法には、エアロゾルデポジション法（ＡＤ法）が好適に用いられる。

圧電体５８Ａが成膜されると、スパッタによって個別電極５７となる金属（金属酸化物）薄膜が成膜されるとともに取出電極６０が成膜され（図７のステップＳ２２）、アルカリ溶液を用いてレジスト１１０が剥離される（ステップＳ２４）。

図６(d)に示すように、振動板５６の圧力室５２と反対側には、個別電極５７（取出電極６０）、圧電体５８Ａ、共通電極５９を備えた圧電素子５８が形成される。その後、６００℃〜８００℃の温度条件でアニール（焼成）処理が行われ、圧電体５８Ａが焼成される（ステップＳ２６）。

なお、共通電極５９の前面にわたって圧電体５８Ａを成膜し、アニール処理後にドライエッチングで圧電体５８Ａを分離して圧力室５２に対応する形状としてもよい（分離工程）。

図６(d)に示すように、振動板５６の圧電体配設面に圧電素子５８が形成されると、該圧電素子５８に分極処理が施され（図７のステップＳ２８）、ノズル板の接合などの組み立て工程を経て（ステップＳ３０）、ヘッド５０が完成する（ステップＳ３２）。

図８には、振動板５６の材料による鉄拡散の試験結果を示す。図８に示すように、本試験では、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ４３０（ともにアルミニウムを含有しないＳＵＳ）、材料Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ（クロム及びアルミニウムを含有する耐熱ＳＵＳ）を振動板５６に用いて、振動板５６に圧電素子５８を形成した状態で処理温度６００℃及び８００℃の温度条件でアニール処理を行い、圧電体５８Ａへの鉄の拡散が起こるか否かをＥＤＸ（組成分析装置）で調べたものである。

図８中、鉄拡散判定欄に○が記されているものは鉄の拡散が発生していないことを表し、同欄に×が記されているものは鉄の拡散が発生していることを表している。

図８に示すように、クロムを含有しアルミニウムを含有しないＳＵＳ３０４（クロムの含有比率１８〜２０重量パーセント）、ＳＵＳ４３０（クロムの含有比率１６〜１８重量パーセント）は６００℃の温度条件でアニール処理を施すと圧電体５８Ａへの鉄の拡散が発生する。一方、クロム及びアルミニウムを含有する材料Ａ（クロムの含有比率１８〜２０重量パーセント、アルミニウムの含有比率２．５重量パーセント）は、６００℃の温度条件でアニール処理を施しても圧電体５８Ａへの鉄の拡散は発生しない。但し、図８には、材料Ａを８００℃の温度条件でアニール処理を施すと、圧電体５８Ａへの鉄の拡散が起こることを表している。

また、図８では、材料Ｂ，Ｃ，Ｄは８００℃の温度条件でアニール処理を施しても、圧電体５８Ａへの鉄の拡散は起こらないことを表している。

即ち、クロムの含有比率が１８重量パーセント〜２０重量パーセントであり、アルミニウムの含有比率が２．５重量パーセントである材料Ａは、６００℃の温度条件でアニール処理を施しても圧電体５８Ａへ鉄の拡散が起こらないが、８００℃の温度条件でアニール処理を施すと圧電体５８Ａへの鉄の拡散が起こる。

クロムの含有比率が１８重量パーセントであり、アルミニウムの含有比率が２．９８重量パーセントである材料Ｂは８００℃の温度条件でアニール処理を施しても圧電体５８Ａへの鉄の拡散が起こらない。更に、クロムの含有比率が１９重量パーセント〜２１重量パーセント、アルミニウムの含有比率が４．５重量パーセント〜６重量パーセントの材料Ｃ、クロムの含有比率が１９．５重量パーセント〜２０．５重量パーセント、アルミニウムの含有比率が４．８重量パーセント〜５．２５重量パーセントの材料Ｄでも、８００℃の温度条件でアニール処理を施しても、圧電体５８Ａへの鉄の拡散が起こらない。

即ち、温度条件が６００℃の場合、クロムの含有比率が１８重量パーセント以上であるとともに、アルミニウムの含有比率が２．５重量パーセント以上の耐熱ＳＵＳを振動板５６に用いると、振動板５６に含有する鉄が圧電体５８Ａへ拡散しない。

また、温度条件８００℃の場合、クロムの含有比率が１８重量パーセント以上であるとともに、アルミニウムの含有比率が２．９８重量パーセント以上の耐熱ＳＵＳを振動板５６に用いると、振動板５６に含有する鉄が圧電体５８Ａへ拡散しない。即ち、図７に示す焼成工程の温度条件を８００℃とし、クロムの含有比率が１８重量パーセント以上、アルミニウムの含有比率が２．９８重量パーセント以上の耐熱ＳＵＳを振動板５６に用いる態様がより好ましい。

上記の如く構成されたインクジェット記録装置１０は、フェライト系の材料であって、クロムの含有比率が１８重量パーセント以上、アルミニウムの含有比率が２．５重量パーセント以上である耐熱ＳＵＳを振動板５６の材料として選択すると、６００℃以下の温度条件で熱処理を行っても、振動板５６に含有する鉄が圧電体５８Ａに拡散することなく、圧電体５８Ａ（圧電素子５８）の性能劣化が防止できる。

また、振動板５６と圧電素子５８との間に保護膜（金属酸化膜）を成膜する場合に比べて、振動板５６の厚みを増やすことなく鉄拡散防止効果を得ることが可能になる。更に、振動板５６の全面に均一に酸化膜が形成されるので、振動板５６の反りの懸念がなく、コスト削減が見込まれる。

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。

また、本実施形態では、フルライン型のヘッドを例示したが、本発明は、記録媒体の幅方向に走査させながらインクを吐出させて、記録媒体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。

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に示すヘッドの立体構造を示す（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 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 本発明の実施形態に係るヘッドの製造工程を説明する工程図 圧電体への鉄の拡散実験の実験結果を説明する図

符号の説明

１０…インクジェット記録装置、５０…ヘッド、５２…圧力室、５２Ａ…圧力室形成基板、５６…振動板、５７…個別電極、５８…圧電素子、５８Ａ…圧電体、５９…共通電極、６２…クロム酸化膜、６４…アルミニウム酸化膜、６６…金属酸化膜、１００，１０２，１０４…基板、１０６…構造体

Claims (12)

1. 酸素を含む気体中において、鉄、クロム及びアルミニウムを含有するステンレスの振動板に熱処理を施し、前記振動板の第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の面にアルミニウム酸化膜を形成するとともに、該アルミニウム酸化膜と前記振動板との間にクロム酸化膜を形成する酸化膜形成工程と、
   前記振動板のクロム酸化膜及びアルミニウム酸化膜が形成された面に下部電極を形成する下部電極形成工程と、
   前記下部電極の前記クロム酸化膜及び前記アルミニウム酸化膜と反対側に圧電体を成膜する圧電体成膜工程と、
   前記圧電体の前記下部電極と反対側の面に上部電極を形成する上部電極形成工程と、
   前記圧電体が形成された前記振動板に熱処理を施して前記圧電体を焼成する焼成工程と、
   を含むことを特徴とする圧電アクチュエータの製造方法。
2. 前記振動板は、クロムの含有比率が１８重量パーセント以上であるとともに、アルミニウムの含有比率が２．５重量パーセント以上であり、
   前記焼成工程は、６００度以上８００度未満の温度条件による熱処理を含むことを特徴とする請求項１記載の圧電アクチュエータの製造方法。
3. 前記振動板は、クロムの含有比率が１８重量パーセント以上であるとともに、アルミニウムの含有比率が２．９８重量パーセント以上であり、
   前記焼成工程は、８００度以上の温度条件による熱処理を含むことを特徴とする請求項１記載の圧電アクチュエータの製造方法。
4. 前記クロム酸化膜は酸化クロム（Ｃｒ_２Ｏ_３）を含み、前記アルミニウム酸化膜は酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）を含むことを特徴する請求項１、２又は３記載の圧電アクチュエータの製造方法。
5. 前記振動板は、フェライト系ステンレス基板を含むことを特徴とする請求項１乃至４のうち何れか１項に記載の圧電アクチュエータの製造方法。
6. 前記圧電体は、エアロゾルデポジション法によって成膜されることを特徴とする請求項１乃至５のうち何れか１項に記載の圧電アクチュエータの製造方法。
7. 鉄、クロム及びアルミニウムを含有するステンレス基板を用いた振動板と、圧力室となる空間が形成されたクロム及びアルミニウムを含有するステンレス基板を用いた圧力室形成基板と、を拡散接合する接合工程と、
   酸素を含む気体において、前記接合工程により形成された前記振動板及び前記圧力室形成基板を接合した構造体に熱処理を施し、前記構造体の表面にアルミニウム酸化膜を形成し、該アルミニウム酸化膜と前記構造体との間にクロム酸化膜を形成する酸化膜形成工程と、
   前記振動板の前記圧力室と反対側のクロム酸化膜及びアルミニウム酸化膜が形成された面に下部電極を形成する下部電極形成工程と、
   前記下部電極の前記クロム酸化膜及び前記アルミニウム酸化膜と反対側に圧電体を成膜する圧電体成膜工程と、
   前記圧電体の前記下部電極と反対側の面に上部電極を形成する上部電極形成工程と、
   前記振動板に前記圧電体が形成された前記構造体に熱処理を施して前記圧電体を焼成する焼成工程と、
   を含むことを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
8. 前記振動板及び前記圧力室形成基板は、フェライト系ステンレス基板を含むことを特徴とする請求項７記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
9. 前記圧力室形成基板は、複数の基板を積層し拡散接合により接合して形成されることを特徴とする請求項７又は８記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
10. 請求項１乃至６のうち何れか１項に記載の圧電アクチュエータ製造方法を用いて製造された圧電アクチュエータを備えたことを特徴とする液体吐出ヘッド。
11. 請求項１乃至６のうち何れか１項に記載の圧電アクチュエータ製造方法を用いて製造された圧電アクチュエータを備えた液体吐出ヘッドを有することを特徴とする画像形成装置。
12. 請求項７乃至９のうち何れか１項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法を用いて製造された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。

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