JP2008044294A - 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 - Google Patents

Abstract

【課題】外部から圧電体への水分や水素・窒素・酸素等の侵入、及びインク等の電解質液に触れたときのアルカリイオンの圧電体への侵入などを抑制し、圧電体素子の信頼性を改善する。
【解決手段】圧電体素子３４は、振動板５２Ａを有する基板５２上に設けられており、下層電極層としての共通電極４６、圧電体４８、及び上層電極層としての信号電極５０がこの順で積層されている。信号電極５０の上には、層間絶縁層５６を介して電気伝導層７０が被覆されている。電気伝導層７０は圧電体４８の側方にも延在して層間絶縁層５６を介して圧電体４８の側部を覆っている。電気伝導層７０には、高融点金属、および、その窒化物、珪化物、または、硼化物のいずれか１つが用いられている。圧電体素子３４の上部であって、電気伝導層７０と接触する位置に圧力室８６が配設されている。
【選択図】図５

Description

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、この液滴吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置、及び液滴吐出ヘッドの製造方法に関する。

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る。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。

ピエゾインクジェット方式に用いられる記録素子は、圧電体が下層電極・上層電極に挟まれたサンドイッチ構造を有する。一般に、圧電体は外部からの水分や水素・酸素・窒素等の侵入によりその圧電性に劣化が生じ、所望の変位を得ることができなくなってしまう。特に、焼結圧電体に較べて、気相成長・液相成長等の堆積法により形成された圧電体薄膜では、その劣化が顕著に現れる。

例えば、特許文献１、特許文献２に記載の圧電体素子では、圧電体素子を酸化膜や、酸化シリコン、窒化シリコン、またはポリイミド等の有機材料で保護することが提案されている。
特開２００１−２６０３５７号公報 特開平１０−２２６０７１号公報

しかし、特許文献１、特許文献２に記載の圧電体素子では、外部からの水分や水素・窒素・酸素等の侵入に対して充分な効果が得られないこと、また、上記の絶縁性薄膜を堆積法により形成した場合、薄膜形成時に発生した水素・窒素・酸素が上記絶縁性薄膜内に残存し、圧電体の劣化を助長すること、さらに、インク等の電解質液に触れた場合、上記絶縁性薄膜は電解質液中のアルカリイオンによって腐食されること、等の課題を有している。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、外部からの水分や水素・窒素・酸素等の侵入、及びインク等の電解質液に触れたときのアルカリイオンの圧電体への侵入などを抑制し、圧電体素子の信頼性を改善することを目的とする。

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、下層電極層と、前記下層電極層の上に圧電体層と、前記圧電体層の上に上層電極層を積層して形成される圧電体を備え、前記圧電体が層間絶縁層を介して電気伝導層に被覆されていることを特徴としている。

請求項１に記載の発明では、下層電極層と、圧電体層と、上層電極層とを積層して形成した圧電体上に、層間絶縁層を介して被覆した電気伝導層が表面に緻密な酸化膜を形成するため、外部からの水分や水素・窒素・酸素等の侵入、電解質インクのアルカリイオンの侵入、及びアルカリイオンによる腐食を阻止する働きを有する。さらに、電気伝導層は、例えば堆積法により形成された層間絶縁層に残留する未結合の水素・酸素・窒素を吸蔵する作用を有し、圧電体層への水素・酸素・窒素の拡散を阻止することができる。従って、圧電性の劣化により変位が低下することがなく、圧電体素子の信頼性を改善することが可能になる。また、本構成では、圧電体の動作領域、および、動作領域の周囲領域並びに引き回し配線と上層電極層との電気的接続を図る電極接触領域から成る非動作領域すべてを、電気伝導層により被覆することができる。

請求項２に記載の発明に係る液滴吐出ヘッドは、下層電極層と、前記下層電極層の上に圧電体層と、前記圧電体層の上に上層電極層を積層して形成される圧電体を備え、前記圧電体の動作領域が層間絶縁層を介して電気伝導層に被覆されていることを特徴としている。

請求項２に記載の発明では、下層電極層と、圧電体層と、上層電極層とを積層して形成した圧電体の動作領域上に、層間絶縁層を介して被覆した電気伝導層が表面に緻密な酸化膜を形成するため、外部からの水分や水素・窒素・酸素等の侵入、電解質インクのアルカリイオンの侵入、及びアルカリイオンによる腐食を阻止する働きを有する。さらに、電気伝導層は、例えば堆積法により形成された層間絶縁層に残留する未結合の水素・酸素・窒素を吸蔵する作用を有し、圧電体層への水素・酸素・窒素の拡散を阻止することができる。従って、本構成では、少なくとも圧電体の動作領域を電気伝導層により被覆することができ、圧電性の劣化により変位が低下することなく、圧電体素子の信頼性を改善することが可能になる。

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、前記電気伝導層が、高融点金属、または、その窒化物、珪化物、または、硼化物のいずれか１つであることを特徴としている。

請求項３に記載の発明では、電気伝導層として、高融点金属、または、その窒化物、珪化物、または、硼化物のいずれか１つを選択することで、表面に緻密な酸化膜を形成することができる。また、上記の選択された電気伝導層の高融点金属元素は活性であるため、外部からの水分や水素・窒素・酸素等の侵入、電解質インクのアルカリイオンの侵入、及びアルカリイオンによる腐食を阻止するのに最適である。さらに、上記の選択された電気伝導層の高融点金属元素は高い吸蔵性を呈するため、予め堆積された層間絶縁層に残留する未結合の水素・酸素・窒素を電気伝導層側に吸収して、圧電体層への侵入を阻止することができる。高融点金属は、例えば、融点が１９００Ｋ以上の金属などが挙げられる。かかる素材として以下が最適であるが、これに限るものではない。

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などが挙げられる。

高融点金属の窒化物・珪化物・硼化物：
Ｔａ_２Ｎ，ＴａＮ_０．１，ＴａＮ_０．８，ＴａＮ，Ｔａ_６Ｎ_２．５７，Ｔａ_４Ｎ，Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ−ＴａＮ_ｘ，
ＴａＢ_２，ＴａＢ，Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ−ＴａＢ_ｘ，
ＴａＳｉ_２，Ｔａ_５Ｓｉ，β−Ｔａ_５Ｓｉ_３，α−Ｔａ_５Ｓｉ_３，Ｔａ_２Ｓｉ，Ｔａ_３Ｓｉ，Ｔａ_４Ｓｉ，Ｔａ_３．２８Ｓｉ_０．７２，Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ−ＴａＳｉ_ｘ，
ＶＮ，Ｖ_２Ｎ，Ｖ_６Ｎ_２．７，ＶＮ_０．２，ＶＮ_０．３５，Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ−ＶＮ_ｘ，ＶＢ_２，Ｖ_１．５４Ｂ_５０，Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ−ＶＢｘ，
ＶＳｉ_２，Ｖ_３Ｓｉ，Ｖ_５Ｓｉ_３，Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ−ＶＳｉ_ｘ，
Ｎｂ_２Ｎ，ＮｂＮ，ＮｂＮ_０．９５，Ｎｂ_４．６２Ｎ_２．１４，Ｎｂ_４Ｎ_３．９２，Ｎｂ_４Ｎ_３，Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ−ＮｂＮ_ｘ，
Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ−ＮｂＢ_ｘ，
ＮｂＳｉ_２，Ｎｂ_３Ｓｉ，Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ−ＮｂＳｉ_ｘ，
ＭｏＮ，Ｍｏ_２Ｎ，Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ−ＭｏＮ_ｘ，
ＭｏＢ_４，Ｍｏ_０．８Ｂ_３，Ｍｏ_２Ｂ，Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ−ＭｏＢ_ｘ，
ＭｏＳｉ_２，Ｍｏ_５Ｓｉ_３，Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ−ＭｏＳｉ_ｘ，
ＷＮ，Ｗ_２Ｎ，Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ−ＷＮ_ｘ，
ＷＢ_４，Ｗ_２Ｂ_５，Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ−ＷＢ_ｘ，
ＷＳｉ_２，Ｗ_５Ｓｉ_３，Ｗ_３Ｓｉ，Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ−ＷＳｉ_ｘ，
ＴｉＮ，Ｔｉ_２Ｎ，ＴｉＮ_０．２６，ＴｉＮ_０．３０，Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ−ＴｉＮ_ｘ，
ＴｉＢ_２，Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ−ＴｉＢ_ｘ，
ＴｉＳｉ_２，ＴｉＳｉ，Ｔｉ_５Ｓｉ_４，Ｔｉ_５Ｓｉ_３，Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ−ＴｉＳｉ_ｘ，
ＺｒＮ_０．２８，ＺｒＮ，Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ−ＺｒＮ_ｘ，
ＺｒＢ_２，Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ−ＺｒＢ_ｘ，
ＺｒＳｉ_２，ＺｒＳｉ，Ｚｒ_５Ｓｉ_３，Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ−ＺｒＳｉ_ｘ，
ＨｆＢ_２，ＨｆＮ_０．４０，ＨｆＮ，Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ−ＨｆＮ_ｘ，
ＨｆＢ，Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ−ＨｆＢ_ｘ，
ＨｆＳｉ_２，Ｈｆ_５Ｓｉ_４，Ｈｆ_２Ｓｉ，Ｈｆ_５Ｓｉ_３，Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ−ＨｆＳｉ_ｘなどが挙げられる。

ここで、ｂｃｃ（ｂｏｄｙ ｃｅｎｔｅｒｅｄ ｃｕｂｉｃ）は体心立方構造であり、ｈｃｐ（ｈｅｘａｇｏｎａｌ ｃｌｏｓｅ ｐａｃｋｅｄ）は六方最密構造である。

請求項４に記載の発明に係る液滴吐出ヘッドは、下層電極層と、前記下層電極層の上に圧電体層と、前記圧電体層の上に上層電極層を積層して形成される圧電体を備え、前記上層電極層が、高融点金属、および、その窒化物、珪化物、または、硼化物のいずれか１つであることを特徴としている。

請求項４に記載の発明では、圧電体層の上に積層された上層電極層が、高融点金属、および、その窒化物、珪化物、または、硼化物であり、圧電体を保護する電気伝導層を兼ねるため、作成過程を簡略化することができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１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、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を備え、前記圧電体を備えた圧電体素子が、前記圧力室側に配置されていることを特徴としている。

請求項５に記載の発明では、電気伝導層が圧電体を被覆しているため、圧電体素子が圧力室側に配置され、インクに直接接触していても、外部からの水分や水素・窒素・酸素等の侵入、電解質インクのアルカリイオンの侵入、及びアルカリイオンによる腐食を阻止することが可能となる。

請求項６に記載の発明は、請求項１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、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を備え、前記圧電体を備えた圧電体素子が、前記圧力室と反対側に配置されていることを特徴としている。

請求項６に記載の発明では、圧電体素子が圧力室と反対側に配置され、電気伝導層が圧電体を被覆しているため、大気中の水分や水素・窒素・酸素等の侵入を阻止することが可能となる。

請求項７に記載の発明は、請求項１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、前記圧電体を備えた圧電体素子が、インクと直接触れるように配置されていることを特徴としている。

請求項７に記載の発明では、電気伝導層が圧電体を被覆しているため、圧電体素子がインクに直接接触していても、外部からの水分や水素・窒素・酸素等の侵入、電解質インクのアルカリイオンの侵入、及びアルカリイオンによる腐食を阻止することが可能となる。

請求項８に記載の発明は、請求項１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、上層電極引き回し配線層と下層電極引き回し配線層とが異なる階層に設けられ、前記上層電極引き回し配線層又は前記下層電極引き回し配線層は、前記圧電体層を挟む前記上層電極層と前記下層電極層とは独立して形成され、前記圧電体の動作領域の近傍で、前記上層電極引き回し配線層が前記上層電極層と電気的に接続され、又は前記下層電極引き回し配線層が前記下層電極層と電気的に接続されていることを特徴としている。

請求項８に記載の発明では、上層電極引き回し配線層と下層電極引き回し配線層は独立して形成されており、圧電体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上層電極引き回し配線層及び下層電極引き回し配線層を用いることにより、チップ内配線抵抗値の分布の変動を低く抑えることが可能になる。

請求項９に記載の発明は、する請求項１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、前記圧電体層が、気相成長法又は液相成長法で形成されることを特徴としている。

請求項９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、焼結体に較べて薄い厚みで高い強誘電性を有するため、小面積化、高密度化、長尺化が可能になる。

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、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。

請求項１０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になる。

請求項１１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１０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。

請求項１１に記載の発明では、圧電体を被覆する電気伝導層によって、外部からの水分や水素・窒素・酸素等の侵入、電解質インクのアルカリイオンの侵入、及びアルカリイオンによる腐食を阻止するので、高い信頼性の圧電体素子による画像形成が可能になる。

請求項１２に記載の発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、下層電極層と、前記下層電極層の上に圧電体層と、前記圧電体層の上に上層電極層を積層して圧電体を形成した後、前記圧電体の上に層間絶縁層を介して引き回し配線層を形成した後、前記圧電体を電気伝導層で被覆することを特徴としている。

請求項１２に記載の発明では、圧電体の動作領域および非動作領域を電気伝導層で被覆することができる。

請求項１３に記載の発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、下層電極層と、前記下層電極層の上に圧電体層と、前記圧電体層の上に上層電極層を積層して圧電体を形成した後、前記圧電体に層間絶縁層を介して電気伝導層を被覆した後、引き回し配線を形成することを特徴としている。

請求項１３に記載の発明では、引き回し配線層の堆積・描画以前に電気伝導層が形成されるため、引き回し配線層の限界温度以上の温度で電気伝導層を形成することが可能になる。

ここで、層間絶縁層の素材として、例えば、非晶質の電気的絶縁体、特に、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，チタニウム酸化物等、または、その非晶質の無機絶縁素材などが用いられる。

本発明によれば、圧電体を保護する電気伝導層を形成することで、外部からの水分や水素・窒素・酸素等の侵入による圧電体の劣化を抑制することができる。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

メンテナンス部１８は、インクジェット記録ユニット３０（インクジェット記録ヘッド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（インクジェット記録ヘッド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。

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、インクジェット記録ヘッド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、インクジェット記録ヘッド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。

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。

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、信号配線６２及び電気伝導層７０を実線で示し、共通電極４６と信号配線６２と電気伝導層７０とを異なるドットで示す。以下、同様である。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

圧電体素子３４は、振動板（ダイアフラム）５２Ａを有する基板５２上に設けられており、下層電極層としての共通電極４６、圧電体４８、及び上層電極層としての信号電極５０がこの順で積層して構成されている。

また、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層間絶縁層５６が設けられており、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。

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、圧電体４８の非動作領域で共通電極４６と共通配線との電気的な接続を図っている。

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。

また、圧電体４８の上部には、信号電極５０上に層間絶縁層５６を介して電気伝導層７０が被覆されている。電気伝導層７０は圧電体４８の側方にも延在して層間絶縁層５６を介して圧電体４８の側部を覆っている。この電気伝導層７０については、後述する。

電気伝導層７０の上部であって、圧電体４８が変位する圧電体動作領域４８Ａ及びその周囲付近を除いた部分に流路基板８０が積層され、流路基板８０の上には圧力室プレート８２が積層されている。流路基板８０及び圧力室プレート８２には、圧電体動作領域４８Ａ及びその周囲付近の電気伝導層７０と接する部分に圧力室８６が形成されている。圧力室プレート８２の上部には、ノズルプレート８４が積層されている。ノズルプレート８４には、インク滴を吐出するノズル８８が圧力室８６と連通するように形成されている。

また、基板５２には、振動板５２Ａの下部に流路プレート９０が積層され、流路プレート９０の下部に貫通口プレート９２が積層されている。流路基板８０と振動板５２Ａと流路プレート９０には、圧力室８６と連通孔８７を介して連通する供給孔９４が形成されている。また、貫通口プレート９２には、供給孔９４にインクを供給するインク供給用貫通口９６が形成されている。また、流路プレート９０には、圧電体動作領域４８Ａの下方部に振動板５２Ａを変位させるための空間Ｓが形成されている。すなわち、振動板５２Ａの上部であって、圧力室８６の下部に圧電体素子３４が設けられており、圧電体素子３４は圧力室８６側に配置される構成となっている。この構成では、圧電体動作領域４８Ａと圧力室８６を備えた流路基板８０及び圧力室プレート８２との位置合わせが容易である。

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（図示省略）と圧電体４８の非動作領域において接続されている。

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。

また、圧電体４８を挟んで共通電極４６と信号電極５０が配置され、圧電体４８上の信号電極５０は、信号配線６２を設けて圧電体動作領域４８Ａの近傍で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。また、圧電体４８は、モノリシック（Ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃ）に構成される。

ここで、電気伝導層７０について説明する。

電気伝導層７０として、高融点金属、または、その窒化物、珪化物、または、硼化物のいずれかが用いられている。このような材料を選択することで、表面に緻密な酸化膜を形成することができる。また、上記の選択された高融点金属元素は活性であるため、外部からの水分や水素・窒素・酸素等の侵入、電解質インクのアルカリイオンの侵入、及びアルカリイオンによる腐食を阻止するのに最適である。さらに、上記の選択された高融点金属元素は高い吸蔵性を呈するため、予め堆積された層間絶縁層５６に残留する未結合の水素・酸素・窒素を電気伝導層７０側に吸収して、圧電体４８への侵入を阻止することができる。かかる素材として以下が最適であるが、これに限るものではない。

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などが挙げられる。

高融点金属の窒化物・珪化物・硼化物：
Ｔａ_２Ｎ，ＴａＮ_０．１，ＴａＮ_０．８，ＴａＮ，Ｔａ_６Ｎ_２．５７，Ｔａ_４Ｎ，Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ−ＴａＮ_ｘ，
ＴａＢ_２，ＴａＢ，Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ−ＴａＢ_ｘ，
ＴａＳｉ_２，Ｔａ_５Ｓｉ，β−Ｔａ_５Ｓｉ_３，α−Ｔａ_５Ｓｉ_３，Ｔａ_２Ｓｉ，Ｔａ_３Ｓｉ，Ｔａ_４Ｓｉ，Ｔａ_３．２８Ｓｉ_０．７２，Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ−ＴａＳｉ_ｘ，
ＶＮ，Ｖ_２Ｎ，Ｖ_６Ｎ_２．７，ＶＮ_０．２，ＶＮ_０．３５，Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ−ＶＮ_ｘ，ＶＢ_２，Ｖ_１．５４Ｂ_５０，Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ−ＶＢｘ，
ＶＳｉ_２，Ｖ_３Ｓｉ，Ｖ_５Ｓｉ_３，Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ−ＶＳｉ_ｘ，
Ｎｂ_２Ｎ，ＮｂＮ，ＮｂＮ_０．９５，Ｎｂ_４．６２Ｎ_２．１４，Ｎｂ_４Ｎ_３．９２，Ｎｂ_４Ｎ_３，Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ−ＮｂＮ_ｘ，
Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ−ＮｂＢ_ｘ，
ＮｂＳｉ_２，Ｎｂ_３Ｓｉ，Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ−ＮｂＳｉ_ｘ，
ＭｏＮ，Ｍｏ_２Ｎ，Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ−ＭｏＮ_ｘ，
ＭｏＢ_４，Ｍｏ_０．８Ｂ_３，Ｍｏ_２Ｂ，Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ−ＭｏＢ_ｘ，
ＭｏＳｉ_２，Ｍｏ_５Ｓｉ_３，Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ−ＭｏＳｉ_ｘ，
ＷＮ，Ｗ_２Ｎ，Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ−ＷＮ_ｘ，
ＷＢ_４，Ｗ_２Ｂ_５，Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ−ＷＢ_ｘ，
ＷＳｉ_２，Ｗ_５Ｓｉ_３，Ｗ_３Ｓｉ，Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ−ＷＳｉ_ｘ，
ＴｉＮ，Ｔｉ_２Ｎ，ＴｉＮ_０．２６，ＴｉＮ_０．３０，Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ−ＴｉＮ_ｘ，
ＴｉＢ_２，Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ−ＴｉＢ_ｘ，
ＴｉＳｉ_２，ＴｉＳｉ，Ｔｉ_５Ｓｉ_４，Ｔｉ_５Ｓｉ_３，Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ−ＴｉＳｉ_ｘ，
ＺｒＮ_０．２８，ＺｒＮ，Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ−ＺｒＮ_ｘ，
ＺｒＢ_２，Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ−ＺｒＢ_ｘ，
ＺｒＳｉ_２，ＺｒＳｉ，Ｚｒ_５Ｓｉ_３，Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ−ＺｒＳｉ_ｘ，
ＨｆＢ_２，ＨｆＮ_０．４０，ＨｆＮ，Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ−ＨｆＮ_ｘ，
ＨｆＢ，Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ−ＨｆＢ_ｘ，
ＨｆＳｉ_２，Ｈｆ_５Ｓｉ_４，Ｈｆ_２Ｓｉ，Ｈｆ_５Ｓｉ_３，Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ−ＨｆＳｉ_ｘなどが挙げられる。

また、層間絶縁層５６の素材として、例えば、非晶質の電気的絶縁体、特に、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，チタニウム酸化物等、または、その非晶質の無機絶縁素材などが用いられる。

以上のようなインクジェット記録ヘッド３２では、図５及び図６に示すように、インク供給用貫通口９６から供給孔９４と、連通孔８７と、圧力室８６及びノズル８８へと連続するインクの流路が形成されており、インク供給用貫通口９６から供給されたインクは、供給孔９４と連通孔８７を経て圧力室８６内に充填される。そして、圧電体素子３４に駆動電圧が印加されると、圧電体素子３４とともに振動板５２Ａがたわみ変形して圧力室８６を膨張又は圧縮させる。これによって、圧力室８６に体積変化が生じ、圧力室８６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８８から外部へインク滴が吐出される。

このようなインクジェット記録ヘッド３２では、圧電体４８の上部に、層間絶縁層５６を介して被覆した電気伝導層７０が表面に緻密な酸化膜を形成するため、圧力室８６内のインクと直接接触しても、外部からの水分や水素・窒素・酸素等の侵入、電解質インクのアルカリイオンの侵入、及びアルカリイオンによる腐食を阻止することができる。さらに、電気伝導層７０は、堆積法により形成された層間絶縁層５６に残留する未結合の水素・酸素・窒素を吸蔵する作用を有し、圧電体４８への水素・酸素・窒素の拡散を阻止することができる。従って、圧電性の劣化により変位が低下することなく、圧電体素子３４の信頼性を改善することができる。

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。

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。

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 ２５００Å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。

さらに、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 ２０００Å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。

次に、図７（Ｂ）及び図８（Ｂ）に示すように、信号電極５０と圧電体４８と共通電極４６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。信号電極５０と圧電体４８は同一のパターンで描画されるが、共通電極４６は異なるパターンで描画される。圧電体素子３４は、図４に示すように、個々の圧力室８６毎に孤立され、圧電体動作領域４８Ａと動作領域以外の領域、すなわち、圧力室８６を囲む圧電体周囲領域と信号配線６２までの接続領域から構成される。

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と信号配線６２の領域との間隔が拡がり、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。

次に、図７（Ｃ）及び図８（Ｃ）に示すように、共通電極４６と信号配線６２との層間分離を図るための層間絶縁層５６として、酸窒化珪素ＳｉＯｘＮｙ ７０００Åをプラズマ（Ｐｌａｓｍａ）ＣＶＤ法により堆積する。

次に、図７（Ｄ）及び図８（Ｄ）に示すように、圧電体４８の非動作領域の信号電極５０上に層間絶縁層５６の開口５６Ａを設け、さらに、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の非動作領域（圧電体動作領域４８Ａの近傍）で図られる。層間絶縁層５６は共通電極４６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。

次に、図７（Ｅ）及び図８（Ｅ）に示すように、窒化珪素ＳｉＮｘ ２０００Å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。

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。

なお、図示を省略するが、共通電極４６、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。

次に、図７（Ｆ）及び図８（Ｆ）に示すように、電気伝導層７０として、Ｔａ ２０００Åを堆積し、信号電極５０上に層間絶縁層５６を介して圧電体４８を被覆するように描画する。

上記の基板５２に対して、振動板５２Ａを形成した後、図５及び図６に示すように複数のプレートを接合して供給孔９４などの形成を行い、圧力室８６側に圧電体素子３４を配置することができる。なお、本実施形態では、共通電極４６の配線層（共通配線）を設けていないが、配線抵抗値を下げるため圧電体素子３４間の共通電極４６上に共通配線を設けても良い。

本実施形態では、信号電極５０上に信号配線６２を設けた後、層間絶縁層５６を介して電気伝導層７０を堆積するため、圧電体素子３４の全体を保護することができる。

（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。

インクジェット記録ヘッド１０２は、図９〜１２に示すように、圧電体素子１０４（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。

圧電体素子１０４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。圧電体４８の圧電体動作領域４８Ａの上部であって信号電極５０の上には、層間絶縁層５６を介して電気伝導層１１０が積層されている。すなわち、圧電体動作領域４８Ａ及びその周辺部分が層間絶縁層５６を介して電気伝導層１１０によって被覆されている。電気伝導層１１０には、第１実施形態の電気伝導層７０と同じ材料が用いられている。その他の構成は図４〜図６と同じである。

このような構成では、圧電体動作領域４８Ａの上部に層間絶縁層５６を介して被覆した電気伝導層１１０が表面に緻密な酸化膜を形成するため、電気伝導層１１０が圧力室８６と接触しても、外部からの水分や水素・窒素・酸素等の侵入、電解質インクのアルカリイオンの侵入、及びアルカリイオンによる腐食を阻止することができる。さらに、電気伝導層１１０は、堆積法により形成された層間絶縁層５６に残留する未結合の水素・酸素・窒素を吸蔵する作用を有し、圧電体４８への水素・酸素・窒素の拡散を阻止することができる。従って、本構成では、少なくとも圧電体動作領域４８Ａを電気伝導層１１０により被覆することができ、圧電性の劣化により変位が低下することなく、圧電体素子１０４の信頼性を改善することができる。

次に、第２実施形態に係る圧電体素子１０４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。

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／Ｉｒ ２５００Åを順次堆積してＩｒからなる共通電極４６を形成する。Ｔｉは下地である基板５２との吸着促進層である。なお、図１２，１３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。

さらに、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 ２０００Å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。

次に、図１２（Ｂ）及び図１３（Ｂ）に示すように、信号電極５０と圧電体４８と共通電極４６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。信号電極５０と圧電体４８は同一のパターンで描画されるが、共通電極４６は異なるパターンで描画される。圧電体素子１０４は、図９に示すように、個々の圧力室８６毎に孤立され、圧電体動作領域４８Ａと動作領域以外の領域、すなわち、圧力室８６を囲む圧電体周囲領域と信号配線６２までの接続領域から構成される。

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と信号配線６２の領域との間隔が拡がり、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。

次に、図１２（Ｃ）及び図１３（Ｃ）に示すように、共通電極４６と信号配線６２との層間分離を図るための層間絶縁層５６として、酸窒化珪素ＳｉＯｘＮｙ ７０００Åをプラズマ（Ｐｌａｓｍａ）ＣＶＤ法により堆積する。

次に、図１２（Ｄ）及び図１３（Ｄ）に示すように、電気伝導層１１０として、Ｔａ ２０００Åを堆積し、層間絶縁層５６を介して圧電体動作領域４８Ａを被覆するように描画する。

次に、図１２（Ｅ）及び図１３（Ｅ）に示すように、圧電体４８の非動作領域の信号電極５０上に層間絶縁層５６の開口５６Ａを設ける。

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４８の非動作領域（圧電体動作領域４８Ａの近傍）で図られている。層間絶縁層５６は共通電極４６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。

次に、図１２（Ｇ）及び図１３（Ｇ）に示すように、窒化珪素ＳｉＮｘ ２０００Å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。

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。

なお、図示を省略するが、共通電極４６、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。

上記の基板５２に対して、振動板５２Ａを形成した後、図１０及び図１１に示すように複数のプレートを接合して供給孔９４などの形成を行い、圧力室８６側に圧電体素子１０４を配置することができる。なお、本実施形態では、共通電極４６の配線層（共通配線）を設けていないが、配線抵抗値を下げるため圧電体素子１０４間の共通電極４６上に共通配線を設けても良い。

本実施形態では、信号配線６２を堆積する前に、信号電極５０上に層間絶縁層５６を介して電気伝導層１１０を堆積するため、圧電体動作領域４８Ａの全体を保護することができる。

（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Ａ−Ａ端面図である（図４参照）。図１５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Ｂ−Ｂ端面図である（図４参照）。

なお、第１実施形態及び第２実施形態と同じ部材には同じ符号を用いて説明する。

インクジェット記録ヘッド１２２は、圧電体素子１２４（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。

圧電体素子１２４は、図５及び図６と同じ構成であり、振動板５２Ａ（ダイアフラム）を有する基板５２上に、共通電極４６（下部電極）、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。圧電体４８の上部であって信号電極５０の上には、層間絶縁層５６を介して電気伝導層７０が積層されている。

振動板５２Ａの下部には、圧力室プレート１３０が積層されている。圧力室プレート１３０には、圧電体動作領域４８Ａの下方部に圧力室１３４が形成されている。圧力室プレート１３０の下部には、ノズルプレート１３２が積層されている。ノズルプレート１３２には、インク滴を吐出するノズル１３６が圧力室１３４と連通するように形成されている。

また、圧電体素子１２４の上部には、圧電体動作領域４８Ａの上方部に空間Ｓが形成された流路基板１４０が設けられている。また、流路基板１４０の上部には、貫通口プレート１４２が積層されている。流路基板１４０と振動板５２Ａと圧力室プレート１３０には、圧力室１３４と連通孔１３８を介して連通する供給孔１４４が形成されている。また、貫通口プレート１４２には、供給孔１４４にインクを供給するインク供給用貫通口１４６が形成されている。すなわち、圧力室１３４の上方部であって、振動板５２Ａの上部に圧電体素子１２４が設けられており、圧電体素子１２４は圧力室１３４と反対側に配置される構成となっている。

このようなインクジェット記録ヘッド１２２は、圧電体素子１２４が圧力室１３４と反対側に配置され、圧電体４８上の信号電極５０が層間絶縁層５６を介して電気伝導層７０で被覆されている。この構成では、電気伝導層７０が表面に緻密な酸化膜を形成するため、外部から圧電体４８への水分や水素・窒素・酸素等の侵入を阻止することができる。さらに、電気伝導層７０は、堆積法により形成された層間絶縁層５６に残留する未結合の水素・酸素・窒素を吸蔵する作用を有し、圧電体４８への水素・酸素・窒素の拡散を阻止することができる。

（第４実施形態）
図１６は、第４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Ａ−Ａ端面図である（図９参照）。図１７は、第４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Ｂ−Ｂ端面図である（図９参照）。

なお、第１実施形態〜第３実施形態と同じ部材には同じ符号を用いて説明する。

インクジェット記録ヘッド１５２は、圧電体素子１５４（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。

圧電体素子１５４は、図１０及び図１１と同じ構成であり、振動板５２Ａ（ダイアフラム）を有する基板５２上に、共通電極４６（下部電極）、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。圧電体４８の圧電体動作領域４８Ａの上部であって信号電極５０の上には、層間絶縁層５６を介して電気伝導層１１０が積層されている。すなわち、圧電体動作領域４８Ａ及びその周辺部分が層間絶縁層５６を介して電気伝導層１１０によって被覆されている。

また、インクジェット記録ヘッド１５２の他の構成は図１４及び図１５と同じであり、圧力室１３４の上方部であって、振動板５２Ａの上部に圧電体素子１５４が設けられ、圧電体素子１５４は圧力室１３４と反対側に配置される構成となっている。

このような構成では、圧電体動作領域４８Ａの上部に層間絶縁層５６を介して被覆した電気伝導層１１０が表面に緻密な酸化膜を形成するため、外部からの水分や水素・窒素・酸素等の侵入を阻止することができる。さらに、電気伝導層１１０は、堆積法により形成された層間絶縁層５６に残留する未結合の水素・酸素・窒素を吸蔵する作用を有し、圧電体４８への水素・酸素・窒素の拡散を阻止することができる。

（第５実施形態）
図１８は、第５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１９は、図１８のＡ−Ａ端面図である。図２０は、図１８のＢ−Ｂ端面図である。

なお、第１実施形態〜第４実施形態と同じ部材には同じ符号を用いて説明する。

インクジェット記録ヘッド１７２は、図１８〜２０に示すように、圧電体素子１７４（圧電体１７８）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。

圧電体素子１７４は、振動板５２Ａ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１７６、圧電体１７８、及び上層電極としての信号電極１８０がこの順で積層して構成されている。

また、基板５２上の共通電極１７６の上には、共通電極１７６の一部を覆うように第１の層間絶縁層１８４が設けられている。また、信号電極１８０の表面（圧電体１７８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１８６が設けられており、第２の層間絶縁層１８６は圧電体１７８の側壁にも延在して当該側壁を覆っている。

第２の層間絶縁層１８６には、圧電体動作領域１７８Ａ近傍の非動作領域に、信号電極１８０と信号配線１９２との電気的な接続を図るための開口が設けられ、当該開口において信号電極１８０と信号配線１９２とが電気的に接続されている。また、第１の層間絶縁層１８４には、共通電極１７６と共通配線１９０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１７６と共通配線１９０とが電気的に接続されている。また、共通電極１７６と電気的に接続される共通配線１９０表面には第２の層間絶縁層１８６が設けられている。

また、信号電極１８０と電気的に接続される信号配線１９２表面には、保護層１８８が配設されている。但し、この保護層１８８は、信号配線１９２のみを被覆するようにして、圧電体動作領域１７８Ａを除いて配設されている。

また、圧電体１７８の上部であって信号電極１８０の上には、層間絶縁層１８６を介して電気伝導層１９４が積層されている。電気伝導層１９４は圧電体１７８の側方にも延在して第２の層間絶縁層１８６を介して圧電体１７８の側壁を覆っている。この電気伝導層１９４には、第１実施形態の電気伝導層７０と同じ材料が用いられている。その他の構成は図４〜図６と同じである。

このような構成では、圧電体１７８の上部であって信号電極１８０上に第２の層間絶縁層１８６を介して被覆した電気伝導層１９４が表面に緻密な酸化膜を形成するため、電気伝導層１９４が圧力室８６と接触しても、外部からの水分や水素・窒素・酸素等の侵入、電解質インクのアルカリイオンの侵入、及びアルカリイオンによる腐食を阻止することができる。さらに、電気伝導層１９４は、堆積法により形成された第２の層間絶縁層１８６に残留する未結合の水素・酸素・窒素を吸蔵する作用を有し、圧電体１７８への水素・酸素・窒素の拡散を阻止することができる。従って、本構成では、圧電体１７８の全体を電気伝導層１９４により被覆することができ、圧電性の劣化により変位が低下することなく、圧電体素子１７４の信頼性を改善することができる。

次に、本実施形態に係る圧電体素子１７４の製造方法の具体的一例を説明する。

図２１−１及び図２１−２は、図１９における製造工程を示す工程図である。図２２−１及び図２２−２は、図２０における製造工程を示す工程図である。

まず、図２１−１（Ａ）及び図２２−１（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 ２５００Åを順次堆積し、反応性イオンエッチング法により描画してＩｒからなる共通電極１７６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２１，２２では、吸着促進層を含めた共通電極１７６を１層として表現している。

次に、図２１−１（Ｂ）及び図２２−１（Ｂ）に示すように、第１の層間絶縁層１８４として、非晶質タンタル酸化物を３０００Å堆積し、圧電体動作領域１７８Ａを規定するための開口１８４Ａをホトリソグラフィおよびエッチングにより設ける。

次に、図２１−１（Ｃ）及び図２２−１（Ｃ）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１７８を４．０μｍの厚みで堆積する。更に、その上にＩｒ ２０００Åを順次スパッタリング法により堆積して信号電極１８０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１７８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。

さらに、信号電極１８０と圧電体１７８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。信号電極５０と圧電体１７８は同一のパターンで描画される。圧電体素子１７４は、図１８に示すように、個々の圧力室８６毎に孤立され、圧電体動作領域１７８Ａと圧電体動作領域以外の領域、すなわち、圧力室８６を囲む圧電体周囲領域と信号配線１９２までの接続領域から構成される。

圧電体１７８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１８０と電気的接続される信号配線１９２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１７８の間隔や、圧電体１７８と信号配線１９２の領域との間隔が拡がり、圧電体１７８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。

次に、図２１−１（Ｄ）及び図２２−１（Ｄ）に示すように、共通電極１７６と共通配線１９０との電気的接続を図るための開口１８４Ｂを共通電極１７６上の第１の層間絶縁層１８４に設ける。

次に、図２１−１（Ｅ）及び図２２−１（Ｅ）に示すように、共通配線１９０として、ＴｉＮｘ１００Å／Ｔｉ １００Å／Ａｌ ５０００Å／Ｔｉ １００Å／ＴｉＮｘ２００Åを堆積・描画し、開口１８４Ａ上で共通電極１７６との電気的接続を図る。

次に、図２１−２（Ｆ）及び図２２−２（Ｆ）に示すように、共通電極１７６と信号配線１９２との層間分離を図るための第２の層間絶縁層１８６として、酸窒化珪素ＳｉＯｘＮｙ ７０００Åをプラズマ（Ｐｌａｓｍａ）ＣＶＤ法により堆積する。さらに、圧電体１７８の非動作領域の信号電極１８０上に第２の層間絶縁層１８６の開口１８６Ａを設ける。

次に、図２１−２（Ｇ）及び図２２−２（Ｇ）に示すように、Ｔｉ １００Å／Ａｌ ７０００Åを堆積・描画し、開口１８６Ａにより露出した信号電極１８０上に信号配線１９２を形成する。これにより、信号電極１８０と信号配線１９２との電気的接続が圧電体１７８の非動作領域（圧電体動作領域１７８Ａの近傍）で図られている。第２の層間絶縁層１８６は共通配線１９０と信号配線１９２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１７８の側壁における保護層として機能する。

次に、図２１−２（Ｈ）及び図２２−２（Ｈ）に示すように、窒化珪素ＳｉＮｘ ２０００Åをプラズマ（Ｐｌａｓｍａ）ＣＶＤ法により堆積・描画し、信号配線１９２を保護する保護層１８８を形成する。

ここで、圧電体１７８の圧電体動作領域１７８Ａに堆積した膜は、圧電体１７８の変位に束縛を与える場合がある。このため、保護層１８８は、圧電体動作領域１７８Ａを除くように信号配線１９２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１７８の圧電体動作領域１７８Ａ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。

なお、図示を省略するが、共通配線１９０、信号配線１９２は圧電体１７８の基板周囲に引き回され、第２の層間絶縁層１８６、保護層１８８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。

次に、図２１−２（Ｉ）及び図２２−２（Ｉ）に示すように、電気伝導層１９４として、Ｔａ ２０００Åを堆積し、第２の層間絶縁層１８６を介して圧電体１７８を被覆するように描画する。

上記の基板５２に対して、振動板５２Ａを形成した後、図１９及び図２０に示すように複数のプレートを接合して供給孔９４などの形成を行い、圧力室８６側に圧電体素子１７４を配置することができる。

この構成では、信号電極１８０上に信号配線１９２を設けた後、第２の層間絶縁層１８６を介して電気伝導層１９４を堆積するため、圧電体素子１７４全体を保護することができる。

（第６実施形態）
図２３は、第６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２４は、図２３のＡ−Ａ端面図である。図２５は、図２３のＢ−Ｂ端面図である。

なお、第１実施形態〜第５実施形態と同じ部材には同じ符号を用いて説明する。

インクジェット記録ヘッド２０２は、図２３〜２５に示すように、圧電体素子２０４（圧電体１７８）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。

圧電体素子２０４は、振動板５２Ａ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１７６、圧電体１７８、及び上層電極としての信号電極２１０がこの順で積層して構成されている。この信号電極２１０は、電気伝導層を兼ねており、高融点金属、および、その窒化物、珪化物、または、硼化物のいずれかが用いられている。

また、基板５２上の共通電極１７６の上には、共通電極１７６の一部を覆うように、共通電極１７６と共通配線１９０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１８４が設けられている。また、信号電極２１０の表面（圧電体１７８とは反対側表面）には、圧電体動作領域１７８Ａと一部の接続領域を除いて第２の層間絶縁層２１２が設けられており、第２の層間絶縁層２１２は圧電体１７８の側壁にも延在して当該側壁を覆っている。

第２の層間絶縁層２１２には、圧電体１７８の非動作領域であって信号電極２１０と信号配線１９２との電気的な接続領域に開口が設けられ、当該開口において信号電極２１０と信号配線１９２との電気的な接続を図っている。また、第１の層間絶縁層１８４には、共通電極１７６と共通配線１９０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１７６と共通配線１９０との電気的な接続を図っている。また、共通電極１７６と電気的に接続される共通配線１９０表面には第２の層間絶縁層２１２が設けられている。

また、信号電極２１０と電気的に接続される信号配線１９２表面には、保護層２１４が配設されている。但し、この保護層２１４は、信号配線１９２のみを被覆するようにして、圧電体動作領域１７８Ａを除いて配設されている。その他の構成は図１８〜図２０と同じである。

このような構成では、圧電体１７８の上部に被覆した電気伝導層としての信号電極２１０が表面に緻密な酸化膜を形成するため、信号電極２１０が圧力室８６と直接接触しても、外部からの水分や水素・窒素・酸素等の侵入、電解質インクのアルカリイオンの侵入、及びアルカリイオンによる腐食を阻止することができる。従って、本構成では、圧電体１７８を信号電極２１０によって保護することができ、圧電性の劣化により変位が低下することなく、圧電体素子２０４の信頼性を改善することができる。また、信号電極２１０が電気伝導層を兼ねるため、製造過程を簡略化することができる。

次に、本実施形態に係る圧電体素子２０４の製造方法の具体的一例を説明する。

図２６−１及び図２６−２は、図２４における製造工程を示す工程図である。図２７−１及び図２７−２は、図２５における製造工程を示す工程図である。

まず、図２６−１（Ａ）及び図２７−１（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 ２５００Åを順次堆積し、反応性イオンエッチング法により描画してＩｒからなる共通電極１７６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２６，２７では、吸着促進層を含めた共通電極１７６を１層として表現している。

次に、図２６−１（Ｂ）及び図２７−１（Ｂ）に示すように、第１の層間絶縁層１８４として、非晶質タンタル酸化物を３０００Å堆積する。

次に、図２６−１（Ｃ）及び図２７−１（Ｃ）に示すように、第１の層間絶縁層１８４に圧電体動作領域１７８Ａを規定するための開口１８４Ａをホトリソグラフィおよびエッチングにより設ける。

次に、図２６−１（Ｄ）及び図２７−１（Ｄ）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１７８を４．０μｍの厚みで堆積する。更に、圧電体１７８の上に、Ｉｒ１０００Å／Ｔｉ１００Å／Ｔａ１０００Åを順次スパッタリング法により堆積し、電気伝導層を兼ねた信号電極２１０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１７８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。

さらに、信号電極２１０と圧電体１７８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。信号電極５０と圧電体１７８は同一のパターンで描画される。圧電体素子２０４は、図２３に示すように、個々の圧力室８６毎に孤立され、圧電体動作領域１７８Ａと圧電体動作領域以外の領域、すなわち、圧力室８６を囲む圧電体周囲領域と信号配線１９２までの接続領域から構成される。

圧電体１７８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２１０と電気的接続される信号配線１９２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１７８の間隔や、圧電体１７８と信号配線１９２の領域との間隔が拡がり、圧電体１７８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。

次に、図２６−１（Ｅ）及び図２７−１（Ｅ）に示すように、共通電極１７６上の第１の層間絶縁層１８４に、共通電極１７６と共通配線１９０との電気的接続を図るための開口１８４Ｂを設ける。

次に、図２６−１（Ｆ）及び図２７−１（Ｆ）に示すように、共通配線１９０として、ＴｉＮｘ１００Å／Ｔｉ １００Å／Ａｌ ５０００Å／Ｔｉ １００Å／ＴｉＮｘ２００Åを堆積・描画し、開口１８４Ａ上で共通電極１７６と共通配線１９０との電気的接続を図る。

次に、図２６−１（Ｇ）及び図２７−１（Ｇ）に示すように、共通電極１７６と信号配線１９２との層間分離を図るための第２の層間絶縁層２１２として、酸窒化珪素ＳｉＯｘＮｙ ７０００Åをプラズマ（Ｐｌａｓｍａ）ＣＶＤ法により堆積する。

次に、図２６−１（Ｈ）及び図２７−１（Ｈ）に示すように、圧電体１７８の非動作領域の信号電極２１０上の第２の層間絶縁層２１２に開口２１２Ａを設ける。

次に、図２６−１（Ｉ）及び図２７−１（Ｉ）に示すように、Ｔｉ １００Å／Ａｌ ７０００Åを堆積・描画し、開口２１２Ａにより露出した信号電極２１０上に信号配線１９２を形成する。これにより、信号電極２１０と信号配線１９２との電気的接続が圧電体１７８の非動作領域（圧電体動作領域１７８Ａの近傍）で図られている。第２の層間絶縁層２１２は共通配線１９０と信号配線１９２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１７８の側壁における保護層として機能する。

次に、図２６−１（Ｊ）及び図２７−１（Ｊ）に示すように、窒化珪素ＳｉＮｘ ２０００Åをプラズマ（Ｐｌａｓｍａ）ＣＶＤ法により堆積・描画し、信号配線１９２を保護する保護層２１４を形成する。

ここで、圧電体１７８の圧電体動作領域１７８Ａに堆積した膜は、圧電体１７８の変位に束縛を与える場合がある。このため、保護層２１４は、圧電体動作領域１７８Ａを除くように信号配線１９２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１７８の圧電体動作領域１７８Ａ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。

なお、図示を省略するが、共通配線１９０、信号配線１９２は圧電体１７８の基板周囲に引き回され、第２の層間絶縁層２１２、保護層２１４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。

次に、図２６−１（Ｋ）及び図２７−１（Ｋ）に示すように、第２の層間絶縁層２１２の圧電体動作領域１７８Ａに開口２１２Ｂを設け、信号電極（電気伝導層）２１０を露出させる。なお、必ずしも、圧電体動作領域１７８Ａの信号電極２１０を露出させる必要はない。信号電極２１０上の第２の層間絶縁層２１２の有無に関わらず、外部からの水分や水素・窒素・酸素等の侵入、電解質インクのアルカリイオンの侵入、及び、アルカリイオンによる腐食を阻止することができるからである。

上記の基板５２に対して、振動板５２Ａを形成した後、図２４及び図２５に示すように複数のプレートを接合して供給孔９４などの形成を行い、圧力室８６側に圧電体素子２０４を配置することができる。

（第７実施形態）
図２８は、第７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２９は、図２８のＡ−Ａ端面図である。図３０は、図２８のＢ−Ｂ端面図である。

なお、第１実施形態〜第６実施形態と同じ部材には同じ符号を用いて説明する。

インクジェット記録ヘッド２２２は、図２８〜３０に示すように、圧電体素子２２４（圧電体１７８）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。

圧電体素子２２４は、振動板５２Ａ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１７６、圧電体１７８、及び上層電極としての信号電極２３０が積層して構成されている。この信号電極２３０は、電気伝導層を兼ねており、高融点金属、および、その窒化物、珪化物、または、硼化物のいずれかが用いられている。

また、基板５２上の共通電極１７６の上には、共通電極１７６の一部を覆うように、共通電極１７６と共通配線１９０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１８４が設けられている。また、圧電体１７８と信号電極２３０の間には、圧電体動作領域１７８Ａと一部の接続領域を除いて第２の層間絶縁層２３２が設けられており、第２の層間絶縁層２３２は圧電体１７８の側壁にも延在して当該側壁を覆っている。

第２の層間絶縁層２３２には、圧電体１７８の非動作領域であって信号電極２３０と信号配線１９２との電気的な接続領域に開口が設けられている。また、第２の層間絶縁層２３２及び当該開口の上に信号電極２３０が設けられ、当該開口の上部で信号電極２３０と信号配線１９２とが電気的に接続されている。また、信号電極２３０は、第２の層間絶縁層２３２を介して圧電体１７８の側壁にも延在して当該側壁を被覆している。

また、第１の層間絶縁層１８４には、共通電極１７６と共通配線１９０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１７６と共通配線１９０との電気的な接続を図っている。また、共通電極１７６と電気的に接続される共通配線１９０表面には第２の層間絶縁層２３２が設けられている。

また、信号電極２３０と電気的に接続される信号配線１９２表面には、保護層２１４が設けられている。但し、この保護層２１４は、信号配線１９２のみを被覆するようにして、圧電体動作領域１７８Ａを除いて配設されている。その他の構成は図２３〜図２５と同じである。

このような構成では、圧電体１７８の上部と、第２の層間絶縁層２３２を介して圧電体１７８の側壁に被覆した電気伝導層としての信号電極２３０が表面に緻密な酸化膜を形成するため、信号電極２３０が圧力室８６と直接接触しても、外部からの水分や水素・窒素・酸素等の侵入、電解質インクのアルカリイオンの侵入、及びアルカリイオンによる腐食を阻止することができる。また、信号電極２３０が圧電体１７８の上部及び側部を覆っているため、圧電体素子２２４全体を保護することができる。従って、本構成では、圧電体１７８を信号電極２３０によって保護することができ、圧電性の劣化により変位が低下することなく、圧電体素子２２４の信頼性を改善することができる。また、信号電極２３０が電気伝導層を兼ねるため、製造過程を簡略化することができる。

次に、本実施形態に係る圧電体素子２２４の製造方法の具体的一例を説明する。

図３１−１及び図３１−２は、図２９における製造工程を示す工程図である。図３２−１及び図３２−２は、図３０における製造工程を示す工程図である。

まず、図３１−１（Ａ）及び図３２−１（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 ２５００Åを順次堆積し、反応性イオンエッチング法により描画してＩｒからなる共通電極１７６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３１，３２では、吸着促進層を含めた共通電極１７６を１層として表現している。

次に、図３１−１（Ｂ）及び図３２−１（Ｂ）に示すように、第１の層間絶縁層１８４として、非晶質タンタル酸化物を３０００Å堆積する。

次に、図３１−１（Ｃ）及び図３２−１（Ｃ）に示すように、第１の層間絶縁層１８４に圧電体動作領域１７８Ａを規定するための開口１８４Ａをホトリソグラフィおよびエッチングにより設ける。

次に、図３１−１（Ｄ）及び図３２−１（Ｄ）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１７８を４．０μｍの厚みで堆積する。なお、本発明では、スパッタリング法により圧電体１７８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。

さらに、圧電体１７８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。圧電体素子２２４は、図２８に示すように、個々の圧力室８６毎に孤立され、圧電体動作領域１７８Ａと圧電体動作領域以外の領域、すなわち、圧力室８６を囲む圧電体周囲領域と信号配線１９２までの接続領域から構成される。

圧電体１７８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２３０と電気的接続される信号配線１９２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１７８の間隔や、圧電体１７８と信号配線１９２の領域との間隔が拡がり、圧電体１７８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。

次に、図３１−１（Ｅ）及び図３２−１（Ｅ）に示すように、共通電極１７６上の第１の層間絶縁層１８４に、共通電極１７６と共通配線１９０との電気的接続を図るための開口１８４Ｂを設ける。

次に、図３１−１（Ｆ）及び図３２−１（Ｆ）に示すように、共通配線１９０として、ＴｉＮｘ１００Å／Ｔｉ １００Å／Ａｌ ５０００Å／Ｔｉ １００Å／ＴｉＮｘ２００Åを堆積・描画し、開口１８４Ａ上で共通電極１７６と共通配線１９０との電気的接続を図る。

次に、図３１−１（Ｇ）及び図３２−１（Ｇ）に示すように、共通配線１９０と信号配線１９２との層間分離を図るための第２の層間絶縁層２３２として、酸窒化珪素ＳｉＯｘＮｙ ７０００Åをプラズマ（Ｐｌａｓｍａ）ＣＶＤ法により堆積する。

次に、図３１−１（Ｈ）及び図３２−１（Ｈ）に示すように、圧電体１７８の圧電体動作領域１７８Ａ上と非動作領域上の第２の層間絶縁層２３２に、開口２３２Ａと開口２３２Ｂを設ける。第２の層間絶縁層２３２は共通配線１９０と信号配線１９２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１７８の側壁における保護層として機能する。

次に、図３１−１（Ｉ）及び図３２−１（Ｉ）に示すように、開口２３２Ａと開口２３２Ｂによって露出された圧電体１７８上と第２の層間絶縁層２３２上に、Ｔａ_２Ｎ ２０００Åを順次スパッタリング法により堆積し、電気伝導層を兼ねた信号電極２３０を形成する。信号電極２３０は、圧電体１７８上の圧電体動作領域１７８Ａに設けられた開口２３２Ａ、および、信号電極２３０と信号配線１９２の電気的接続領域に設けられた開口２３２Ｂにおいて、圧電体１７８と電気的接続が図られる。また、電気伝導層を兼ねた信号電極２３０は、圧電体１７８の側壁も第２の層間絶縁層２３２を介して被覆する。

次に、図３１−１（Ｊ）及び図３２−１（Ｊ）に示すように、Ｔｉ １００Å／Ａｌ ７０００Åを堆積・描画し、信号配線１９２を形成する。これにより、信号電極２３０と信号配線１９２との電気的接続が圧電体１７８の非動作領域（圧電体動作領域１７８Ａの近傍）で図られる。

次に、図３１−１（Ｋ）及び図３２−１（Ｋ）に示すように、窒化珪素ＳｉＮｘ ２０００Åをプラズマ（Ｐｌａｓｍａ）ＣＶＤ法により堆積・描画し、信号配線１９２を保護する保護層２１４を形成する。

ここで、圧電体１７８の圧電体動作領域１７８Ａに堆積した膜は、圧電体１７８の変位に束縛を与える場合がある。このため、保護層２１４は、圧電体動作領域１７８Ａを除くように信号配線１９２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１７８の圧電体動作領域１７８Ａ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。

なお、図示を省略するが、共通配線１９０、信号配線１９２は圧電体１７８の基板周囲に引き回され、第２の層間絶縁層２３２、保護層２１４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。

上記の基板５２に対して、振動板５２Ａを形成した後、図２９及び図３０に示すように複数のプレートを接合して供給孔９４などの形成を行い、圧力室８６側に圧電体素子２２４を配置することができる。

このような構成では、電気伝導層を兼ねた信号電極２３０によって、外部からの水分や水素・窒素・酸素等の侵入、電解質インクのアルカリイオンの侵入、及び、アルカリイオンによる腐食を阻止することができる。

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。

また、図１等に示した例では、記録媒体Ｐとして用紙上へ画像（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。

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。 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。 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。 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４のＡ−Ａ端面図である。 図４のＢ−Ｂ端面図である。 図５における製造工程を示す工程図である。 図６における製造工程を示す工程図である。 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９のＡ−Ａ端面図である。 図９のＢ−Ｂ端面図である。 図１０における製造工程を示す工程図である。 図１１における製造工程を示す工程図である。 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端面図である。 図１４のインクジェット記録ヘッドにおける圧電体周辺を示す他の端面図である。 第４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端面図である。 図１６のインクジェット記録ヘッドにおける圧電体周辺を示す他の端面図である。 第５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１８のＡ−Ａ端面図である。 図１８のＢ−Ｂ端面図である。 図１９における製造工程を示す工程図である。 図１９における製造工程を示す工程図である。 図２０における製造工程を示す工程図である。 図２０における製造工程を示す工程図である。 第６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２３のＡ−Ａ端面図である。 図２３のＢ−Ｂ端面図である。 図２４における製造工程を示す工程図である。 図２４における製造工程を示す工程図である。 図２５における製造工程を示す工程図である。 図２５における製造工程を示す工程図である。 第７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２８のＡ−Ａ端面図である。 図２８のＢ−Ｂ端面図である。 図２９における製造工程を示す工程図である。 図２９における製造工程を示す工程図である。 図３０における製造工程を示す工程図である。 図３０における製造工程を示す工程図である。

符号の説明

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
３８ チップ
４０ 支持基板
４２ 駆動チップ
４４ 配線
４６ 共通電極（下層電極層）
４８ 圧電体（圧電体層）
４８Ａ 圧電体動作領域
５０ 信号電極（上層電極層）
５２ 基板
５２Ａ 振動板
５６ 層間絶縁層
５８ 保護層
６２ 信号配線（配線層）
７０ 電気伝導層
８０ 流路基板
８２ 圧力室プレート
８４ ノズルプレート
８６ 圧力室
８８ ノズル
９０ 流路プレート
９２ 貫通口プレート
９４ 供給孔
９６ インク供給用貫通口
１０２ インクジェット記録ヘッド（液滴吐出ヘッド）
１０４ 圧電体素子
１１０ 電気伝導層
１２２ インクジェット記録ヘッド（液滴吐出ヘッド）
１２４ 圧電体素子
１３０ 圧力室プレート
１３２ ノズルプレート
１３４ 圧力室
１３６ ノズル
１３８ 連通孔
１４０ 流路基板
１４２ 貫通口プレート
１４４ 供給孔
１４６ インク供給用貫通口
１５２ インクジェット記録ヘッド（液滴吐出ヘッド）
１５４ 圧電体素子
１７２ インクジェット記録ヘッド（液滴吐出ヘッド）
１７４ 圧電体素子
１７６ 共通電極（下層電極層）
１７８ 圧電体（圧電体層）
１７８Ａ 圧電体動作領域
１８０ 信号電極（上層電極層）
１８４ 第１の層間絶縁層
１８６ 第２の層間絶縁層
１８８ 保護層
１９０ 共通配線（配線層）
１９２ 信号配線（配線層）
１９４ 電気伝導層
２０２ インクジェット記録ヘッド（液滴吐出ヘッド）
２０４ 圧電体素子
２１０ 信号電極（上層電極層）
２１２ 第２の層間絶縁層
２１４ 保護層
２２２ インクジェット記録ヘッド（液滴吐出ヘッド）
２２４ 圧電体素子
２３０ 信号電極（上層電極層）
２３２ 第２の層間絶縁層

Claims (13)

1. 下層電極層と、前記下層電極層の上に圧電体層と、前記圧電体層の上に上層電極層を積層して形成される圧電体を備え、前記圧電体が層間絶縁層を介して電気伝導層に被覆されていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
2. 下層電極層と、前記下層電極層の上に圧電体層と、前記圧電体層の上に上層電極層を積層して形成される圧電体を備え、前記圧電体の動作領域が層間絶縁層を介して電気伝導層に被覆されていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
3. 前記電気伝導層が、高融点金属、または、その窒化物、珪化物、または、硼化物のいずれか１つ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。
4. 下層電極層と、前記下層電極層の上に圧電体層と、前記圧電体層の上に上層電極層を積層して形成される圧電体を備え、
   前記上層電極層が、高融点金属、および、その窒化物、珪化物、または、硼化物のいずれか１つであることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
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を備え、
   前記圧電体を備えた圧電体素子が、前記圧力室側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４までのいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッド。
6. 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を備え、
   前記圧電体を備えた圧電体素子が、前記圧力室と反対側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４までのいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッド。
7. 前記圧電体を備えた圧電体素子が、インクと直接触れるよう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４までのいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッド。
8. 上層電極引き回し配線層と下層電極引き回し配線層とが異なる階層に設けられ、
   前記上層電極引き回し配線層又は前記下層電極引き回し配線層は、前記圧電体層を挟む前記上層電極層と前記下層電極層とは独立して形成され、
   前記圧電体の動作領域の近傍で、前記上層電極引き回し配線層が前記上層電極層と電気的に接続され、又は前記下層電極引き回し配線層が前記下層電極層と電気的に接続されていることを特徴とする請求項１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。
9. 前記圧電体層が、気相成長法又は液相成長法で形成されることを特徴とする請求項１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。
10. 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９までのいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッド。
11. 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を備えることを特徴とする液滴吐出装置。
12. 下層電極層と、前記下層電極層の上に圧電体層と、前記圧電体層の上に上層電極層を積層して圧電体を形成した後、
    前記圧電体の上に層間絶縁層を介して引き回し配線層を形成した後、
    前記圧電体を電気伝導層で被覆することを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。
13. 下層電極層と、前記下層電極層の上に圧電体層と、前記圧電体層の上に上層電極層を積層して圧電体を形成した後、
    前記圧電体に層間絶縁層を介して電気伝導層を被覆した後、
    引き回し配線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。

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