JP4826511B2 - 液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置 - Google Patents

Description

本発明は、液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置に関する。

従来から、液滴吐出ヘッドの一例としてのインクジェット記録ヘッドの複数のノズルから選択的にインク滴を吐出し、記録用紙等の記録媒体に画像（文字を含む）等を記録するインクジェット記録装置（液滴吐出装置）は知られている。このインクジェット記録装置のインクジェット記録ヘッドは、圧力室を構成する振動板を変位させることによって、その圧力室内に充填されているインクをノズルから吐出させるようになっており、振動板上には振動板を変位させるための圧電素子が形成されている。

例えば、特許文献１、２では、振動板の表面に形成された圧電素子の下部電極（第１の電極）を個別電極とし、圧電体を間に下部電極（第１の電極）の反対側に位置する上部電極（第２の電極）を共通電極として使用している。
特開２００６−６０９６号公報 特開２００２−２３４１５８号公報

本発明は、圧電体を効率よく変形させると共に電気的クロストークの発生を抑制可能な液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、請求項１に記載の液滴吐出ヘッドは、少なくとも一部が第１の膜により構成された振動板と、前記振動板の該第１の膜上に形成され、該振動板を変位させる圧電素子の一方の極性となる第１の電極と、前記第１の電極の表面に形成され撓み変形可能な圧電体と、前記圧電体の表面に形成され、前記圧電素子の他方の極性となる第２の電極と、を備え、前記圧電体の分極の向きが該第１の電極から第２の電極へ向かう方向である圧電素子と、を備え、前記第１の膜の静電容量が前記圧電体の静電容量の１０％以下であることを特徴とする。

請求項２に係る発明は、前記圧電体の比誘電率が８００〜１３００の範囲内であり且つ該圧電体の厚みが３μｍ〜１０μｍの範囲内であるときの前記第１の膜の比誘電率が３〜３０の範囲内であることを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出ヘッドである。

請求項３に係る発明は、前記圧電体の比誘電率が８００〜１３００の範囲内であり且つ該圧電体の厚みが３μｍ〜１０μｍの範囲内であるときの前記第１の膜の膜厚が０．７μｍ〜１０μｍの範囲内であることを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出ヘッドである。

請求項４に係る発明は、前記圧電体の静電容量が２００ｐＦ〜６００ｐＦであり、且つ前記絶縁部材の静電容量が６０ｐＦ以下であることを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出ヘッドである。

請求項５に係る発明は、前記振動板は、前記第１の膜のみにより構成されたことを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出ヘッドである。

請求項６に係る発明は、前記振動板は、支持基板上に前記第１の膜が積層されて構成されたことを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出ヘッドである。

請求項７に係る発明は、前記圧電素子が設けられた前記振動板で容積を可変する圧力室を形成する圧力室プレートと、前記圧力室へ液体を供給する液体プール室と、前記圧力室で加圧された液滴を吐出するノズルプレートと、を備えた請求項１に記載の液滴吐出ヘッドである。

請求項８に係る発明は、請求項１乃至請求項７の何れか１項に記載の液滴吐出ヘッドを備えたことを特徴とする液滴吐出装置である。

請求項１に係る発明によれば、本発明の構成を有さない場合に比べ、圧電体を効率よく変形させると共に電気的クロストークの発生を抑制可能な液滴吐出ヘッドを提供することができる。

請求項２に係る発明によれば、本発明の構成を有さない場合に比べ、簡易な構成で容易に圧電体を効率よく変形させると共に電気的クロストークの発生を抑制することができる。

請求項３に係る発明によれば、本発明の構成を有さない場合に比べ、簡易な構成で容易に圧電体を効率よく変形させると共に電気的クロストークの発生を抑制することができる。

請求項４に係る発明によれば、圧電体を効率よく変形させると共に電気的クロストークの発生を抑制することができる。

請求項５に係る発明によれば、本発明の構成を有さない場合に比べ、簡易な構成で容易に圧電体を効率よく変形させると共に電気的クロストークの発生を抑制することができる。

請求項６に係る発明によれば、本構成を有さない場合に比べて、振動板を構成する支持基板を構成する材料の選択自由度が向上するという効果が得られる。

請求項７に係る発明によれば、本発明の構成を有さない場合に比べ、圧力室を高密度に配置しても電気的クロストークの発生を抑制することができる。

請求項８に係る発明によれば、本発明の構成を有さない場合に比べ、圧電体を効率よく変形させると共に電気的クロストークの発生を抑制可能な液滴吐出装置を提供することができる。

以下、本発明の最良な実施の形態について、図面で示す実施例を基に詳細に説明する。なお、液滴吐出装置としてはインクジェット記録装置１０を例にとって説明する。
なお、本発明の液滴吐出ヘッドにおける液体は、インク１１０とし、本発明の液滴吐出ヘッドはインクジェット記録ヘッド３２として説明する。また、記録媒体は記録用紙Ｐとして説明をする。

インクジェット記録装置１０は、図１で示すように、記録用紙Ｐを送り出す用紙供給部１２と、記録用紙Ｐの姿勢を制御するレジ調整部１４と、インク滴を吐出して記録用紙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うメンテナンス部１８を備える記録部２０と、記録部２０で画像形成された記録用紙Ｐを排出する排出部２２とから基本的に構成されている。

用紙供給部１２は、記録用紙Ｐが積層されてストックされているストッカー２４と、ストッカー２４から１枚ずつ取り出してレジ調整部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、記録用紙Ｐの姿勢を制御するガイド部材２９とを有しており、記録用紙Ｐは、この部分を通過することによって、そのコシを利用してスキューが矯正されるとともに、搬送タイミングが制御されて記録部２０に供給される。そして、排出部２２は、記録部２０で画像が形成された記録用紙Ｐを、排紙ベルト２３を介して排出紙貯留部２５に収納する。

記録ヘッド部１６とメンテナンス部１８の間には、記録用紙Ｐが搬送される用紙搬送路２７が構成されている（用紙搬送方向を矢印ＰＦで示す）。用紙搬送路２７は、スターホイール１７と搬送ロール１９とを有し、このスターホイール１７と搬送ロール１９とで記録用紙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、この記録用紙Ｐに対して、記録ヘッド部１６からインク滴が吐出され、記録用紙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に対して対向配置されるメンテナンス装置２１を有しており、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、更には、ダミージェットやバキューム等の処理を行う。

図２で示すように、各インクジェット記録ユニット３０は、矢印ＰＦで示す用紙搬送方向と直交する方向に配置された支持部材３４を備えており、この支持部材３４に複数のインクジェット記録ヘッド３２が取り付けられている。インクジェット記録ヘッド３２には、マトリックス状に複数のノズル５６が形成されており、記録用紙Ｐの幅方向には、インクジェット記録ユニット３０全体として所定のピッチでノズル５６が並設されている。

そして、用紙搬送路２７を連続的に搬送される記録用紙Ｐに対し、ノズル５６からインク滴を吐出することで、記録用紙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、例えば、いわゆるフルカラーの画像を記録するために、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色に対応して、少なくとも４つ配置されている。

図３で示すように、それぞれのインクジェット記録ユニット３０のノズル５６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用紙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、記録用紙Ｐの全幅にわたる画像記録が可能とされている。

ここで、印字領域幅とは、記録用紙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用紙最大幅ＰＷよりも大きくとっている。これは、記録用紙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ためと、縁無し印字の要望が高いためである。

以上の構成のインクジェット記録装置１０において、次に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４はインクジェット記録ヘッド３２の構成を示す概略平面図である。すなわち、図４（Ａ）はインクジェット記録ヘッド３２の全体構成を示すものであり、図４（Ｂ）は１つの素子の構成を示すものである。更に、図５はインクジェット記録ヘッド３２を部分的に取り出して主要部分が明確になるように示した概略縦断面図である。

このインクジェット記録ヘッド３２には、天板部材４０が配置されている。本実施形態では、天板部材４０を構成するガラス製の天板４１は板状で、かつ配線を有しており、インクジェット記録ヘッド３２全体の天板となっている。天板部材４０には、駆動ＩＣ６０と、駆動ＩＣ６０に通電するための金属配線９０が設けられている。金属配線９０は、樹脂保護膜９２で被覆保護されており、インク１１０による浸食が防止されるようになっている。

天板部材４０には、耐インク性を有する材料で構成されたプール室部材３９が貼着されており、天板４１とプール室部材３９との間に、所定の形状及び容積を有するインクプール室３８が形成されている。プール室部材３９には、インクタンク（図示省略）と連通するインク供給ポート３６が所定箇所に穿設されており、インク供給ポート３６から注入されたインク１１０は、インクプール室３８に貯留される。

天板４１には、後述する圧力室５０と１対１で対応するインク供給用貫通口１１２が形成されている。このインク供給用貫通口１１２の内部が第１インク供給路１１４Ａとなっている。また、天板４１には、後述する第２の電極５４に対応する位置に、電気接続用貫通口４２が形成されている。
天板４１の金属配線９０は電気接続用貫通口４２内にまで延長されて、その電気接続用貫通口４２の内面を覆い、更に第２の電極５４に接触している。

これにより、金属配線９０と第２の電極５４とが電気的に接続される。なお、電気接続用貫通口４２の下部は金属配線９０によって閉塞された底部４２Ｂ（図１１−１（Ｂ）参照）となっており、電気接続用貫通口４２は、上方にのみ開放された以外は閉じた空間となっている。

流路基板７２には、インクプール室３８から供給されたインク１１０が充填される圧力室５０が形成され、圧力室５０と連通するノズル５６からインク滴が吐出されるようになっている。そして、インクプール室３８と圧力室５０とが同一水平面上に存在しないように構成されている。したがって、圧力室５０を互いに接近させた配置となり、ノズル５６は、マトリックス状に高密度に配設されることになる。

流路基板７２の下面には、ノズル５６が形成されたノズルプレート７７（ノズルフィルム６８、ＳＵＳプレート７４、ＳＵＳプレート７５を積層したもの）が貼着され、流路基板７２の上面には、圧電素子基板７０が形成（作製）される。圧電素子基板７０は振動板４８を有しており、振動板４８の振動によって圧力室５０の内部の容積を増減させて圧力波を発生させることで、ノズル５６からのインク滴の吐出が可能になっている。したがって、振動板４８が圧力室５０の内壁の１つの面を構成している（振動板４８が圧力室５０の内壁に臨んでいる）。

振動板４８は、図１５に示すように、Ｐ−ＣＶＤ（Ｐｌａｓｍａ−Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、またはスパッタ法、または酸素雰囲気中で酸化させる方法により、酸化膜５１の上に、第１の膜（以下、絶縁膜と称する）４９を積層した２層構造、であってもよいし、図１６に示すように、振動板４８を絶縁膜４９から構成した１層構造であってもよい。この振動板４８は、少なくとも上下方向（第２の電極５４と第１の電極５２とが向かい合う方向）に弾性を有し、圧電素子４５の第２の電極５４と第１の電極５２とを介して圧電体４６に通電されると（電圧が印加されると）、該上下方向に撓み変形する（変位する）構成になっている。

振動板４８の厚さは、安定した剛性を得ると共に、圧電素子４５（圧電体４６）に通電されることで上下方向に撓み変形する振動板として機能させるために、圧電体４６の厚みの１倍から２倍の範囲内であることが好ましい。具体的には、圧電体４６の厚みが２〜１０μｍである場合には、圧電体４６の厚みの１〜２倍であって且つ２〜２０μｍの範囲内であることが好ましい。

また、圧電素子４５は、圧力室５０毎に振動板４８の絶縁膜４９に接して設けられている。圧電素子４５を構成する圧電体４６の下面には、圧電素子４５の一方の極性となる第１の電極５２が配置され、圧電体４６の上面には他方の極性となる第２の電極５４が配置されている。このため、第１の電極５２が振動板４８の絶縁膜４９に接して設けられている。

絶縁膜４９は、絶縁性を有する層であって、この「絶縁性」とは、体積抵抗率が１０^９Ω・ｃｍ以上である特性を示している。

圧電素子４５は、低透水性絶縁膜（ＳｉＯｘ膜）８０で被覆保護されている。圧電素子４５を被覆保護している低透水性絶縁膜（ＳｉＯｘ膜）８０は、水分透過性が低くなる条件で着膜するため、水分が圧電素子４５の内部に侵入して信頼性不良となること（ＰＺＴ膜内の酸素を還元することにより生ずる圧電特性の劣化）を防止できる。

この低透水性絶縁膜（ＳｉＯｘ膜）８０上には、隔壁樹脂層１１９が積層されている。図４（Ｂ）にも示すように、隔壁樹脂層１１９は、圧電素子基板７０と天板部材４０との間の空間を区画している。隔壁樹脂層１１９には、天板４１のインク供給用貫通口１１２と連通するインク供給用貫通口４４が形成されており、その内部が第２インク供給路１１４Ｂとなっている。

第２インク供給路１１４Ｂは、第１インク供給路１１４Ａの断面積よりも小さい断面積を有しており、インク供給路１１４（第１インク供給路１１４Ａ及び第２インク供給路１１４Ｂを総称してインク供給路１１４と称する）での流路抵抗が所定の値になるように調整されている。つまり、第１インク供給路１１４Ａの断面積は、第２インク供給路１１４Ｂの断面積よりも充分に大きくされており、第２インク供給路１１４Ｂでの流路抵抗と比べて実質的に無視できる程度とされている。したがって、インクプール室３８から圧力室５０内へのインク供給路１１４の流路抵抗は、第２インク供給路１１４Ｂのみで規定される。

また、このように、隔壁樹脂層１１９に形成したインク供給用貫通口４４によってインク１１０を供給するようにしたことで、供給途中における圧電素子４５領域へのインク漏れが防止されている。なお、隔壁樹脂層１１９には大気連通孔１１６（図４（Ｂ）参照）が形成されており、インクジェット記録ヘッド３２の製造時や画像記録時における天板４１と圧電素子基板７０の空間の圧力変動を低減している。

また、電気接続用貫通口４２に対応する位置にも隔壁樹脂層１１８が積層されている。図４（Ｂ）で示すように、隔壁樹脂層１１８には、金属配線９０が貫通する貫通孔１２０が形成されており、金属配線９０の下端を第２の電極５４に接触可能としている。なお、図４（Ｂ）では、隔壁樹脂層１１８と隔壁樹脂層１１９が分離された位置での断面としているが、これらは、実際には部分的に繋がっている。

また、隔壁樹脂層１１８、隔壁樹脂層１１９によって、天板部材４０と圧電素子４５（厳密には、圧電素子４５上の低透水性絶縁膜（ＳｉＯｘ膜）８０）との間に間隙が構成され、空気層となっている。この空気層により、圧電体４６の駆動や振動板４８の振動への影響を抑制している。

そして、電気接続用貫通口４２の内部には、金属配線９０に接触するようにして、半田（導電性ペースト）８６が充填されている。これにより、実質的に金属配線９０が補強されて、第２の電極５４に対する接触状態（電気的な接続状態）が向上されており、例えば、熱ストレスや機械的ストレスなどによって接触状態が低下しそうになった場合でも、半田８６によって、その接触状態が良好に維持される。

なお、隔壁樹脂層１１９と隔壁樹脂層１１８は、その上面の高さが一定、即ち面一になるように構成されている。したがって、天板４１から測った隔壁樹脂層１１９と隔壁樹脂層１１８の対向面の高さ（距離）も同一になっている。これにより、天板４１が接触する際の接触性が高くなり、シール性も高くなっている。また、金属配線９０にはフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）１００も接続される。

駆動ＩＣ６０は、天板４１の圧電素子基板７０と対向する面（図５では下面）で、且つ平面視にてインクプール室３８の外側に位置するように、天板４１に実装されている。

駆動ＩＣ６０の周囲は樹脂剤５８で封止されている。この駆動ＩＣ６０を封止する樹脂剤５８の注入口４０Ｂ（図６参照）は、図６に示すように、製造段階における天板部材４０において、各インクジェット記録ヘッド３２を仕切るように格子状に複数個穿設されており、上記説明した圧電素子基板７０と流路基板７２とを結合（接合）後、樹脂剤５８によって封止された（閉塞された）注入口４０Ｂに沿って天板部材４０を切断することにより、マトリックス状のノズル５６（図２参照）を有するインクジェット記録ヘッド３２が１度に複数個製造される構成になっている。

この駆動ＩＣ６０の下面には、図７で示すように、複数のバンプ６０Ｂがマトリックス状に所定高さ突設されており、天板４１の金属配線９０にフリップチップ実装されるようになっている。したがって、圧電素子４５に対する高密度配線と低抵抗化が容易に実現可能であり、これによって、インクジェット記録ヘッド３２の小型化が実現可能となっている。

また、天板４１の金属配線９０と第２の電極５４との間にはバンプ６４がマトリックス状に所定高さで配設され、金属配線９０と第２の電極５４とが電気的に接続されている。このため、圧電素子基板７０の個別配線が不要になっている。

したがって、そこから駆動ＩＣ６０からの信号が、天板部材４０の金属配線９０に通電され、さらに金属配線９０からバンプ６４を経て第２の電極５４に通電される。そして、所定のタイミングで圧電体４６に電圧が印加され、振動板４８が上下方向に撓み変形することにより、圧力室５０内に充填されたインク１１０が加圧されて、ノズル５６からインク滴が吐出する。

以上のような構成のインクジェット記録ヘッド３２において、次に、その製造工程について、図８〜図１１−３を基に詳細に説明する。

図８で示すように、このインクジェット記録ヘッド３２は、流路基板７２の上面に圧電素子基板７０を作製し、その後、流路基板７２の下面にノズルフィルム６８を接合（貼着）することによって製造される。

図９−１（Ａ）で示すように、まず、流路基板（シリコン基板）７２を熱酸化し、熱酸化膜４７を形成する。そして、図９−１（Ｂ）で示すように、振動板４８を形成する。
この振動板４８の形成は、振動板４８が例えば図１５に示すように２層構造の場合には、例えば、流路基板（シリコン基板）７２上に形成した熱酸化膜４７上に、Ｇｅをドープした酸化膜５１をＰ−ＣＶＤ法により成膜し、更に、振動板４８の一部となる絶縁膜４９をＰ−ＣＶＤ法により成膜する。

振動板４８が図１６に示すように１層（単層）である場合には、熱酸化膜もしくは、Ｐ−ＣＶＤ膜法による絶縁膜を成膜する。

また、別の方法として、流路基板７２としてシリコン酸化膜を熱酸化し、シリコン基板を接合し、研磨したのち、振動板４８に相当する厚さまで調整する。
更に、振動板４８の一部となる絶縁膜４９を熱処理あるいはＰ−ＣＶＤ法により成膜する。

次いで、図９−１（Ｃ）で示すように、スパッタ法により、例えば、厚み０．５μｍ程度のＩｒとＴｉとの積層膜６３を振動板４８の上面に成膜する（第１の電極層形成工程）ことによって、第１の電極５２を形成する。

次いで、図９−１（Ｄ）で示すように第１の電極５２となる積層膜６３の上面に、圧電体４６の材料であるＰＺＴ膜（圧電体層）６５をスパッタ法またはＭＯＣＶＤ（有機金属化学気相堆積法：Metal Organic Chemical Vapor Deposition）を用いて積層（成膜）した（圧電体層形成工程）後、第２の電極５４となるＩｒ膜（第２の電極層）６７をスパッタ法で積層（成膜）する（第２の電極層形成工程）。その後、図９−１（Ｄ）で示すように、圧電体４６となるＰＺＴ膜６５、及びＩｒ膜６７をパターニングし、圧電体４６及び第２の電極５４を形成する。

このパターニングとしては、具体的には、ＰＺＴ膜スパッタ（膜厚５μｍ）、Ｉｒ膜スパッタ（膜厚０．５μｍ）、ホトリソグラフィー法によるレジスト形成、パターニング（Ｃｌ_２系又はＦ系のガスを用いたドライエッチング）、酸素プラズマによるレジスト剥離である。第１の電極５２及び第２の電極５４の材料としては、圧電体４６であるＰＺＴ材料との親和性が高く、耐熱性がある、例えばＩｒ、Ａｕ、Ｒｕ、Ｐｔ、Ｔａ、ＰｔＯ_２、ＴａＯ_４、ＩｒＯ_２等が挙げられる。また、ＰＺＴ膜６５の成膜温度は４００〜６５０℃であり、ＰＺＴ膜６５の積層（成膜）には、ＡＤ法、ゾルゲル法等も用いることが可能である。

このように、圧電素子４５を形成する過程では、流路基板（シリコン基板）７２に、振動板４８を形成し、その上面にＩｒとＴｉとの積層膜６３（第１の電極５２）を形成する。そして、該積層膜６３の上面にＰＺＴ膜６５（圧電体４６）を形成し、さらにＰＺＴ膜６５の上面にＩｒ膜６７（第２の電極５４）を形成して、５層構造のプレートを作成する。そして、第２の電極５４、圧電体４６及び第１の電極５２をそれぞれパターニングすることで、圧電素子４５が形成される。

その後、図９−２（Ｆ）で示すように、第１の電極５２となる積層膜６３としてのＩｒ膜および振動板４８となる熱酸化膜４７と、絶縁膜４９としてのＧｅドープ膜をパターニングし、第１の電極５２および振動板４８を形成する。

次に、図９−２（Ｇ）で示すように表面に露出している第２の電極５４の上面、圧電体４６の端面、第１の電極５２の上面及び振動板４８の端面に保護膜として低透水性絶縁膜（ＳｉＯｘ膜）８０を積層する。

なお、ここでは保護膜としてＳｉＯｘ膜８０（シリコン酸化膜）を用いたが、ＳｉＮｘ膜（シリコン窒化膜）、ＳｉＯｘＮｙ膜等であってもよい。また、ＳＯＧ（Ｓｐｉｎ−Ｏｎ−Ｇｌａｓｓ）や、Ｔａ、Ｔｉ等の金属膜、ＴａＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_５等の金属酸化膜、樹脂膜等でもよく、更にはそれらの単層膜ではなく、それらを組み合わせた複数層膜にしてもよい。酸化膜、窒化膜、ＳＯＧ、金属膜、金属酸化膜は、絶縁性、耐湿性、膜層間の段差抑制（緩和）に優れ、中でも酸化膜、窒化膜、ＳＯＧ、金属膜は、耐薬品（インク）性においても優れる。

そして、図９−２（Ｈ）で示すように、ドライエッチング加工によって、インクプール室３８と圧力室５０から図５において水平方向へ向かって延設された通路１１５とを繋げるインク流路６６を構成するインク供給口８３を形成し、更に、ドライエッチング加工によって、第２の電極５４に金属配線８６（図５参照）を接続するための開口８４（コンタクト孔）を形成する。

そして更に、図９−２（Ｉ）で示すように、ＳｉＯｘ膜８０の上面に樹脂保護膜１１８、樹脂保護膜１１９をパターニングする。具体的には、ＳｉＯｘ膜８０に、樹脂保護膜１１８、及び樹脂保護膜１１９を構成する感光性樹脂を塗布し、露光・現像することでパターンを形成し、最後にキュアする。このとき、樹脂保護膜１１９にインク流路６６を形成しておく。また、樹脂保護膜１１８、及び樹脂保護膜１１９を構成する感光性樹脂は、ポリイミド系、ポリアミド系、エポキシ系、ポリウレタン系、シリコーン系等、耐インク性を有していればよい。

こうして、流路基板（シリコン基板）７２の上面に圧電素子基板７０が作製され、この圧電素子基板７０の上面に、例えばガラス板を支持体とする天板部材４０が結合（接合）される。天板部材４０の製造においては、図１０（Ａ）で示すように、天板部材４０自体が支持体となる程度の強度を確保できる厚み（０．３ｍｍ〜１．５ｍｍ）の天板４１を含んでいるので、別途支持体を設ける必要がない。この天板４１に、図１０（Ｂ）で示すように、インク供給用貫通口１１２及び電気接続用貫通口４２を形成する。

具体的には、ホトリソグラフィー法で感光性ドライフィルムのレジストをパターニングし、このレジストをマスクとしてサンドブラスト処理を行って開口を形成した後、そのレジストを酸素プラズマにて剥離する。なお、インク供給用貫通口１１２及び電気接続用貫通口４２は、断面視で内面が下方に向かって次第に接近するようなテーパー状（漏斗状）に形成されている。

このようにしてインク供給用貫通口１１２及び電気接続用貫通口４２が形成された天板４１（天板部材４０）を、図１１−１（Ａ）で示すように、圧電素子基板７０に被せて、両者を熱圧着（例えば、３５０℃、２ｋｇ／ｃｍ^２で２０分間）により結合（接合）する。このとき、隔壁樹脂層１１９と隔壁樹脂層１１８とは面一（同一高さ）になるように構成されているので、天板４１が接触する際の接触性が高くなり、高いシール性で接合することができる。

そして、図１１−１（Ｂ）で示すように、天板４１の上面に金属配線９０を成膜してパターニングする。具体的には、スパッタ法によるＡｌ膜（厚さ１μｍ）の着膜、ホトリソグラフィー法によるレジストの形成、Ｈ₃ＰＯ₄薬液を用いたＡｌ膜のウェットエッチング、酸素プラズマによるレジスト剥離である。

なお、電気接続用貫通口４２の段差は非常に大きいので、ホトリソグラフィー工程ではレジストのスプレー塗布法と長焦点深度露光法を用いている。このとき、金属配線９０の一部が、電気接続用貫通口４２の内面から、第２の電極５４へと達するようにパターニングしておく。

これにより、電気接続用貫通口４２の底部４２Ｂが金属配線９０で閉塞され、電気接続用貫通口４２は、上方にのみ開放された以外は閉じた空間となる。なお、金属配線９０を電気接続用貫通口４２の深部まで厚く成膜したい場合には、スパッタ法よりも段差被覆性の良好なＣＶＤ法を採用すればよい。

そして、このように金属配線９０がパターニングされた電気接続用貫通口４２内（上記空間内）に、図１１−１（Ｃ）で示すように、半田８６を搭載する。この方法としては、半田ボール８６Ｂを電気接続用貫通口４２内に直接搭載する半田ボール法を用いることができる。

次に、図１１−２（Ｄ）で示すように、半田８６をリフロー（例えば、２８０℃で１０分間）し、電気接続用貫通口４２の底部４２Ｂにまで行き渡らせる。このとき、電気接続用貫通口４２の底部４２Ｂには、溶融した半田８６が流れ出る経路がないので、高温の環境下で半田８６を充分に溶融し、電気接続用貫通口４２の底部４２Ｂまで確実に充填させている。

つまり、この段階で、半田８６の最下部は、天板４１の下面（金属配線９０が形成されていない面）よりも下側の電気接続用貫通口４２内に位置しており、電気接続用貫通口４２内の金属配線９０に確実に接触するようになっている。また、この段階で、溶融した半田８６が、天板４１の上面（厳密には、金属配線９０の上面）よりも上方に位置しないように、充填する半田８６の量は予め所定量に決められている。

ここで、金属配線９０の底部、即ち第２の電極５４と接触している部位は、金属配線９０を構成しているＡｌ膜が薄くなることがあり、隔壁樹脂層１１９の熱膨張等で機械的ストレスを受けて、金属配線９０が断線しているおそれがある。しかし、このような場合でも、底部４２Ｂに充填された半田８６が、底部４２Ｂと電気接続用貫通口４２内の金属配線９０を接続しているので、半田８６による導通確保が可能となる。また、溶融した半田８６が流れ出ないので、電気接続用貫通口４２の近傍部分を半田８６が不用意に短絡させてしまうおそれもない。

次に、図１１−２（Ｅ）で示すように、金属配線９０が形成された面に樹脂保護膜９２（例えば、富士フイルムアーチ社製の感光性ポリイミド Ｄｕｒｉｍｉｄｅ７３２０）を積層してパターニングする。なお、このとき、第１インク供給路１１４Ａを樹脂保護膜９２が覆わないようにする。また、この樹脂保護膜９２としては、ポリイミド系、ポリアミド系、エポキシ系、ポリウレタン系、シリコーン系等、耐インク性を有していればよい。

次に、図１１−２（Ｆ）で示すように、流路基板（シリコン基板）７２をパターニングして、圧力室５０を形成する。具体的には、スパッタ法によるＡｌ膜（厚さ１μｍ）の着膜（図示せず）、ホトリソグラフィー法によるレジストの形成、Ｈ_３ＰＯ_４薬液を用いたＡｌ膜のウェットエッチング、酸素プラズマによるレジスト剥離をおこない、シリコンのエッチングマスクを形成したのち、Ｆ系ガスによるドライエッチングでシリコン基板をパターニングし、圧力室５０を形成する。エッチング後は、マスクとして形成したＡｌ膜は、Ｈ_３ＰＯ_４液により、除去する。
シリコン基板厚さは、圧力室高さとなるため、予め研磨などで膜厚を調整した後、パターニングを行う。

次に、図１１−２（Ｇ）で示すように、ノズル５６となる開口６８Ａが形成されたノズルフィルム６８を流路基板（シリコン基板）７２の下面に貼り付ける。レーザーあるいはエッチングなどでノズルが形成されたノズルフィルム自体は剛性がないため、精度良い接合ができない。そこで、ノズルプレート（ＳＵＳプレート）７４、及びノズルプレート（ＳＵＳプレート）７５に積層したノズルフィルム６８を、ノズルプレート７７として、このノズルプレート７７を流路基板（シリコン基板）７２の下面に貼り付ける。これによって、ノズルプレート７７が、圧力室５０の形成された圧電素子基板７０に接合される。

その後、図１１−３（Ｈ）で示すように、金属配線９０に駆動ＩＣ６０をフリップチップ実装する。このとき、駆動ＩＣ６０は、予め半導体ウエハプロセスの終りに実施されるグラインド工程にて、所定の厚さ（７０μｍ〜３００μｍ）に加工されている。そして、駆動ＩＣ６０の周囲を樹脂剤５８で封止し、駆動ＩＣ６０を水分等の外部環境から保護できるようにする。

これにより、後工程でのダメージ、例えば、できあがった圧電素子基板７０をダイシングによってインクジェット記録ヘッド３２に分割する際の水や研削片によるダメージを回避することができる。そして、金属配線９０にフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）１００を接続する。

次に、図１１−３（Ｉ）で示すように、駆動ＩＣ６０よりも内側の天板部材４０（天板４１）の上面にプール室部材３９を装着して、これらの間にインクプール室３８を構成する。

これにより、インクジェット記録ヘッド３２が完成し、図５及び図１１−３（Ｊ）で示すように、インクプール室３８や圧力室５０内にインク１１０が充填可能とされる。なお、この製造方法は、一例であって、可能な場合、各工程の順番が前後しても良い。

例えば、本実施形態では、図１１-１（Ａ）において、天板部材４０を結合（接合）させた後、樹脂膜９２及び金属配線９０を形成し、図１１−２（Ｆ）において、流路基板（シリコン基板）７２に圧力室５０を形成しているが、天板部材４０の接合前に、圧力室５０を形成してもよい。

このようにして製造されたインクジェット記録ヘッド３２を備えたインクジェット記録装置１０において、次に、その作用を説明する。

まず、図１に示すインクジェット記録装置１０に印刷を指令する電気信号が送られると、ストッカー２４から記録用紙Ｐが１枚ピックアップされ、搬送装置２６により搬送される。

一方、インクジェット記録ユニット３０では、すでにインクタンクからインク供給ポートを介して、図５に示すインクジェット記録ヘッド３２のインクプール室３８にインク１１０が注入（充填）され、インクプール室３８に充填されたインク１１０は、インク供給路１１４を経て圧力室５０へ供給（充填）されている。そして、このとき、ノズル５６の先端（吐出口）では、インク１１０の表面が圧力室５０側に凹んだメニスカスが形成されている。

そして、記録用紙Ｐを搬送しながら、画像データを基に形成した駆動波形をインクジェット記録ヘッド３２に印加する駆動手段３３により複数のノズル５６から選択的にインク滴を吐出し、記録用紙Ｐに、画像データに基づく画像の一部を記録する。すなわち、駆動ＩＣ６０により、所定のタイミングで、所定の圧電素子４５に電圧を印加し、振動板４８を上下方向に撓み変形させて（面外振動させて）、圧力室５０内のインク１１０を加圧し、所定のノズル５６からインク滴として吐出させる。こうして、記録用紙Ｐに、画像データに基づく画像が完全に記録されたら、排紙ベルト２３により記録用紙Ｐを排出紙貯留部２５に排出する。これにより、記録用紙Ｐへの印刷処理（画像記録）が完了する。

ところで、本実施形態では、振動板４８上に圧電素子４５を形成する場合、図９−１（Ｃ）、（Ｄ）で示すように、ＩｒとＴｉとの積層膜（第１の電極層）６３をスパッタ法で振動板４８の上面に成膜した後、該積層膜６３の上面に、ＰＺＴ膜（圧電体層）６５と、Ｉｒ膜（第２の電極層）６７を順にスパッタ法で積層（成膜）しているが、これによる圧電体４６の分極方向は、第１の電極５２から第２の電極５４側へ向かうということが分かっている。

そして、図１２はこの圧電体４６の分極の向きに対する圧電体４６の変位量（実測値）を示しており、第１の電極５２の電位を横軸に示し、圧電体４６の変位量を縦軸に示している。第１の電極５２をプラス電位として、第１の電極５２の電圧を上げていくと、圧電体４６の伸びが大きくなり、飽和分極Ｐ_１に到達すると、圧電体４６は徐々に縮むこととなる。

これに対して、第１の電極５２をマイナス電位として、第１の電極５２の電圧を下げていくと、圧電体４６はさらに縮み、抗電界Ｑ_１に至ると、圧電体４６の分極方向が反転する。その後、第１の電極５２の電圧低下に伴って圧電体４６は徐々に伸び、飽和分極Ｐ_２に達すると、徐々に縮む。そして、抗電界Ｑ_２に至ると、圧電体４６の分極方向が反転する。

つまり、第１の電極５２をプラス電位とした場合は、圧電体４６の分極方向は、第１の電極５２から第２の電極５４側へ向かう方向（図１４の矢印Ｐ方向）であり、いわゆる非反転分極であるが、第１の電極５２をマイナス電位とした場合、圧電体４６の分極方向は、第２の電極５４から第１の電極５２側へ向かう方向（図１４の矢印Ｐと逆方向）となり、いわゆる反転分極となる。

そして、このグラフから、第１の電極５２側をプラス電位にした場合と、マイナス電位にした場合とでは、第１の電極５２側をプラス電位にした方が圧電素子４５の変位量が高くなることが分かる。

このため、本実施の形態では、この分極方向を規定することにより、圧電素子４５を効率良く使用し、プロセス中の温度においても分極が消極しないようにする。したがって、図１４に示すように、第２の電極５４を接地電位（ＧＮＤ）とし、第１の電極５２と駆動ＩＣ６０（図４参照）を接続して、第１の電極５２に正電圧を印加するようにする。

例えば、図１３（Ａ）、（Ｂ）は、第１実施の形態であり、圧電素子４５の駆動波形の例を示した図である。ここでは、圧電素子４５Ａ、４５Ｂ、４５Ｃの第２の電極５４Ａ、５４Ｂ、５４Ｃを共通化し、各第２の電極５４Ａ、５４Ｂ、５４ＣをＧＮＤ接続可能としている。そして、第１の電極５２に駆動波形が印加されるようにしている。

図１３（Ａ）の状態では、圧電素子４５Ａ、４５Ｃは、第２の電極５４Ａ、５４ＣをＧＮＤ接続するための配線が繋がっておらず、第１の電極５２に正電圧が印加されても非駆動状態である（図１３（Ｂ）参照）。一方、圧電素子４５Ｂは、第２の電極５４ＢがＧＮＤ接続されているため、第１の電極５２に正電圧が印加されると、圧電素子４５Ｂの撓み変形し、ノズル５６（図４参照）からインクが吐出する（図１３（Ｂ）参照）。

また、図１４（Ａ）、（Ｂ）は、第２実施の形態であり、圧電素子４５の駆動波形の例を示した図である。圧電素子４５Ａ、４５Ｂ、４５Ｃの第２の電極５４Ａ、５４Ｂ、５４ＣをそれぞれＧＮＤ接続させ、第１の電極５２Ａ、５２Ｂ、５２Ｃを個別化して、それぞれに駆動波形の選択回路を構成している。これにより、各圧電素子４５Ａ、４５Ｂ、４５Ｃに異なる駆動波形を印加することが可能となる。

一例として、図１４（Ａ）で示すように、駆動波形１ではメニスカスの微振動波形、駆動波形２では小滴吐出波形、駆動波形３では大滴吐出波形がそれぞれ印加されるようにする。そして、図１４（Ａ）、（Ｂ）で示すように、圧電素子４５Ａの第１の電極５２Ａと駆動波形３が接続されているため、第１の電極５２Ａに正電圧が印加されると、圧電素子４５Ａの撓み変形によって、ノズル５６から大滴のインクが吐出することとなる。

また、圧電素子４５Ｂの第１の電極５２Ｂと駆動波形２とが接続されているため、第１の電極５２Ｂに正電圧が印加されると、圧電素子４５Ｂの撓み変形によって、ノズル５６からは小滴のインクが吐出する。そして、圧電素子４５Ｃの第１の電極５２Ｃと駆動波形１が接続されているため、第１の電極５２Ｃに正電圧が印加されると、圧電素子４５Ｃの撓み変形によってノズル５６ではメニスカスに微振動が発生する。

つまり、各第１の電極５２Ａ、５２Ｂ、５２Ｃとどの駆動波形を接続させるかによって、各圧電素子４５Ａ、４５Ｂ、４５Ｃでノズル５６からのインクの吐出量を変えている。

なお、ここでは、第２の電極５４をＧＮＤ接続させ、第１の電極５２に正電圧を印加させるようにしたが、圧電体４６の分極方向が、第１の電極５２から第２の電極５４側へ向かう方向（図１４の矢印Ｐ方向）となれば良いため、第１の電極５４をＧＮＤ接続させ、第２の電極５４に負電圧を印加させるようにしても良い。

ここで、図１７に示すように、インクジェット記録ヘッド３２に設けられている複数の圧電体４６の内の特定の圧電体４６ａに、該圧電体４６ａの上下に設けられた第２の電極５４及び第１の電極５２を介して電圧を印加すると、理想的な状態においては、該電圧の印加された第２の電極５４と第１の電極５２との間に挟持されている圧電体４６ａにのみ電界が形成されて該圧電体４６ａの変位量に応じた吐出量のインク滴が対応するノズル５６から吐出される。しかし、該圧電体４６ａに電圧が印加されることで、第１の電極５４に接している振動板４８の絶縁膜４９を介して、該圧電素子４５ａ以外の圧電素子４５ｎにも電界が印加される（電気的クロストーク（図１７中、点線Ｘ参照）場合がある。

図１８に示すように、図１７を等価回路で考えると、圧電体４６ａの静電容量に対して、圧電体４６ａの第１の電極５２に接触して設けられている振動板４８の絶縁膜４９の比誘電率が十分に小さいと、電気的クロストークの発生は抑制されると考えられるが、この絶縁膜４９の比誘電率が大きくかつ厚みが大きくその容量成分が大きいと、電圧の印加された圧電体４６ａ以外の圧電体４６ｎや電気配線が形成された第１の電極５２と振動板４８に相当する部分５３などの静電容量が圧電体４６ａの静電容量に上乗せされて、または圧電体４６ａと圧電体４６ｎ間の静電容量が増加すると共に、駆動対象となる圧電体４６ａ以外の圧電体４６ｎの第２の電極５４と第１の電極５２との間に電位差が発生して駆動対象以外の圧電体４６ｎに振動（変形）が発生する場合がある。

すなわち、電気的クロストークがない状態における圧電体４６ａの静電容量がＣｘ、圧電体４６ａの第１の電極５２に接触する絶縁膜４９部位の静電容量をＣｙとすると、圧電体４６ａと圧電体４６ｎ間の合成容量は、Ｃｘ＋（Ｃｙ×Ｃｚ）／（Ｃｙ＋Ｃｚ）で示される。
なお、Ｃｚは、圧電体４６ａ以外の圧電体４６ｎや電気配線部分の静電容量の総和を示している。
つまり、電気的クロストークによって、（Ｃｙ×Ｃｚ）／（Ｃｙ＋Ｃｚ）の分だけ見かけの静電容量が増加する。また、電気的クロストークによって、圧電体４６ａ以外の圧電体４６ｎも変形すると考えられる。

この現象により、圧電体４６ａの第１の電極５２が設けられている方向（図１７中下方）に積層されているノズル５６Ａ、すなわち、吐出対象となるノズル５６Ａから印加した電圧に応じた吐出量のインク滴が吐出されず、また、吐出対象以外のノズル、例えば、圧電体４６ｎの第１の電極５２が設けられている方向（図１７中下方）に積層されているノズル５６ｎからインク滴が吐出されるという問題が生じる場合がある。

そこで、本実施の形態のインクジェット記録ヘッド３２では、圧電体４６の分極の向きが、振動板４８上に設けられた第１の電極５２から第２の電極５４へ向かう方向である圧電素子４５において、この振動板４８の内の、第１の電極５２に接して設けられた絶縁膜４９の静電容量が、該圧電素子４５を構成する圧電体４６の静電容量の１０％以下となるように調整している。

ここで、特定の１つの圧電体４６（本実施の形態では図１７に示す「圧電体４６ａ」として説明する）及びその下部の絶縁膜４９各々の静電容量は、下記式（１）から算出することができる。
静電容量＝Ε0×Εr×Ｓ／ｄ ・・・・・式（１）

上記式（１）中、Εrは、材料の比誘電率を示し、Ε0は、真空中における比誘電率を示している。

また、上記式（１）中のＳは、静電容量測定対象物の電界と垂直方向の面積を示しており、設計図面より算出することができる。

また、上記式（１）中、ｄは、厚みを示している。この厚みとは、静電容量を測定する対象の静電容量測定対象物の厚みであって、圧電素子４５の第２の電極５４と第１の電極５２とが向かい合う方向における長さを示している。

このように、上記式（１）を用いて、絶縁膜４９及び圧電体４６各々の静電容量を算出することができる。

なお、電気的クロストークが発生したときの、圧電体４６ａと圧電体４６ｎ間の静電容量（以下、特定の１つの圧電体４６の静電容量として、「圧電体４６ａの見かけの静電容量」と称する場合がある）は、下記式（２）によって算出することができる。

圧電体４６ａの見かけの静電容量＝Ｃｘ＋（Ｃｙ×Ｃｚ）／（Ｃｙ＋Ｃｚ） ・・式（２）

上記式（２）中、Ｃｘは、上記式（１）によって求めた圧電体４６ａの静電容量を示し、Ｃｙは、第１の電極部の絶縁膜４９の静電容量を示し、Ｃｚは、圧電体４６ａ以外の圧電体４６ｎや電気配線部分の静電容量の総和を示している。

上記式（１）に示されるように、静電容量は、静電容量測定対象物を構成する材料の比誘電率と、静電容量測定対象物の厚みに依存している。

ここで、式（２）において、インクジェット記録ヘッド３２の構成にもよるが、絶縁膜４９の比誘電率を低い材料にすることと、厚みを大きくすることにより、電気的クロストークの影響を十分に小さくすることが出来ると考えられる。
Ｃｚを構成する容量はＣｙに比べて１桁から２桁大きく圧電体の見かけの静電容量に大きな影響をあたえない。

そこで、本実施の形態のインクジェット記録ヘッド３２においては、圧電体４６の静電容量に対応する、絶縁膜４９の静電容量を調整することで、振動板４８における、第１の電極５２に接して設けられた絶縁膜４９の静電容量が、該絶縁膜４９に接して設けられた圧電素子４５を構成する圧電体４６の静電容量の１０％以下、すなわち下記式（３）を満たすように調整している。なお、式（３）中のＣｘ及びＣｙ各々は、上記式（２）のＣｘ及びＣｙと各々同じ意味であるため説明を省略する。

０．１×Ｃｘ＞Ｃｙ 式（３）
なお、振動板４８における、第１の電極５２に接して設けられた絶縁膜４９の静電容量は、該絶縁膜４９に接して設けられた圧電素子４５を構成する圧電体４６の静電容量の１０％以下でることが好ましく、５％以下であることが特に好ましい。

上記式（３）の関係を満たす静電容量とするために、本実施の形態のインクジェット記録ヘッド３２においては、圧電体４６を構成する材料の比誘電率及び厚みに対する、振動板４８を構成する材料の比誘電率及び厚みを規定している（すなわち、上記式（１）中、Εr及びｄ）。

本実施の形態のインクジェット記録ヘッド３２の圧電体４６として用いる材料としては、電圧を印加した際に変形可能な公知の圧電体材料であれば特に限定されず、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT:Pb(Zr,Ti)O_３)、酸化亜鉛(ZnO)、ロッシェル塩（酒石酸カリウム-ナトリウム:KNaC4H4O6）、ニオブ酸リチウム(LiNbO3)、タンタル酸リチウム(LiTaO3)、リチウムテトラボレート(Li2B4O7)、ランガサイト(La3Ga5SiO14)、窒化アルミニウム、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)等を挙げることができるが、これらの中でも、インクジェット記録ヘッド３２用の圧電体４６としては、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）系の材料を用いることが好ましい。チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）にはＶ（バナジウム）、Ｌｉ，Ｎｂなどの添加物があってもよい。

以下では、圧電体４６は、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）系材料により構成されているものとして説明する。

スパッタ法で着膜されたチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）の比誘電率は、一般的に８００〜１２００程度となる。Nb,Vなどの添加物を加えたＰＺＴでは、１０００〜１３００程度となる場合もある。本発明では、圧電体４６が比誘電率９００であるチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）で構成されている場合において、圧電体４６の厚さが４×１０^−６mであると、圧電体４６の静電容量Ｃxは、上記式（１）に基づいて、２．９×１０^−１０Ｆ／ｍ となる。なお、面積Ｓは、圧電体は1.3×１０^−７m²、第１の電極５２は、６．３０×１０^−７m²であるとして計算し、Ε0は 8.854187816×１０^−１２Ｆ／ｍであるとし、Εrについては、圧電体４６は９００であり、絶縁膜４９は４．２であるとして計算した。圧電体と第１の電極の面積の違いは、第１の電極は電気接続のために電気接続用バッド面積が必要なためである。

この条件下において、上記式（３）（０．１×Ｃｘ＞Ｃｙ）の関係を満たすための絶縁膜４９を構成する材料の比誘電率は、上記式（３）及び式（１）に基づいて、３〜３０の範囲内であり、且つ絶縁膜４９の厚みｄは、０．９μｍ〜２０μｍの範囲内である。
すなわち、圧電体４６の比誘電率が９００であり、且つ厚みが４μｍである場合には、絶縁膜４９の厚みｄが１μｍ〜８μｍの範囲内であり、且つ絶縁膜４９を構成する材料の比誘電率Εrが３〜３０の範囲内であれば、この構成のインクジェット記録ヘッド３２は、式（３）の関係を満たしている。

また、圧電体４６がチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）で構成され、且つ圧電体４６の厚さが上記厚みとは異なり、１０μｍである場合には、上記と同様に式（３）及び式（１）に基づいて、比誘電率が３〜３０の範囲内である材料で構成される絶縁膜４９を、２μｍ〜１３μｍの厚みとなるように構成すればよい。

また、圧電体４６を構成する材料が、上記チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）とは異なる材料、すなわち比誘電率の異なる材料で構成された場合についても同様に、該圧電体４６を構成する材料の比誘電率と厚みとに基づいて、上記式（１）及び式（３）から、上記式（１）の関係を満たす比誘電率の材料で、該式（１）の関係を満たす厚みの絶縁膜４９を構成すればよい。

なお、振動板４８の厚みが厚すぎると、インク滴をノズル５６から吐出可能な程度の振動板４８の変位が生じなくなる事が懸念されるため、振動板４８の厚みは、圧電体４６の厚さに対して２倍以下の厚みであることが好ましい。

上記関係を満たす絶縁膜４９を構成する材料としては、ダイヤモンド（比誘電率１６．５）、ガラス（比誘電率５．４〜９．９）、アルミナ（比誘電率８．５）、石英（比誘電率３．８）、酸化タンタル（比誘電率２７．９）、ＳｉＮ（比誘電率 ７．０）、ＳｉＣＮ（比誘電率 ４．８７）、酸化アルミニウム（比誘電率８．５）ＳｉＯＣ（比誘電率 ２．９）等が挙げられる。

例えば、絶縁膜４９として、比誘電率の異なる３種類の材料（比誘電率２７．９の材料 酸化タンタル、比誘電率８．５の材料アルミナ、比誘電率４．２の材料 酸化膜）各々を用い、圧電体４６を比誘電率９００のチタン酸ジルコン酸鉛で構成した圧電素子４５各々を備えたインクジェット記録ヘッド３２の構成としたときに、各インクジェット記録ヘッド３２における絶縁膜４９の静電容量が圧電体４６の１０％以下となるときの絶縁膜４９の最少の厚みと、圧電体４６の厚みとの関係は、図１９に示される関係となる。

なお、この圧電素子４５及びインクジェット記録ヘッド３２は、上記図９−１〜図１１―３に示す方法で作製した。また、圧電素子４５を構成する圧電体４６は、材料チタン酸ジルコン酸鉛（比誘電率９００）で構成し、スパッタ法による成膜時間を調整することによって異なる厚みの圧電素子４５を形成した。また、絶縁膜４９の厚みは、酸素雰囲気で、１１００℃に保たれた酸化炉中で酸化時間を調整することによりすることによって調整した。

また、絶縁膜４９の静電容量、及び圧電体４６の静電容量は、ＬＣＲメータあるいはインピーダンスアナライザーを用いて、測定した。

図１９に示されるように、絶縁膜４９の静電容量が圧電体４６の１０％以下となるときの絶縁膜４９の最小厚と、圧電体４６の厚みとの関係は、絶縁膜４９の比誘電率が高くなるほど、圧電体４６の厚みに対する絶縁膜４９の厚みが大きくなるといえる。一般的に、１２００ｄｐｉ（１インチあたりのドット数）の画像を形成するために好適な圧電体４６の厚みは１０μｍ以下であることが知られているが、図１９に示す結果から、比誘電率２８の材料を絶縁膜４９として使うと、絶縁膜４９の静電容量が圧電体４６の１０％以下となるための絶縁膜４９の厚みは、約１８μｍ（図１９に示す、比誘電率２８のときの圧電体４６の厚み１０μｍに対応する絶縁膜４９の厚み）であるといえる。このことは、式（１）及び式（３）からもいえる。

このため、比誘電率３０前後の絶縁膜を振動板４８として使用する場合には、絶縁膜４９は、圧電体４６の約２倍の厚みが必要となる。ただし、上述のように、圧電体４６の厚みに対して絶縁膜４９の厚みが２倍以上であると、絶縁膜４９を備えた振動板４８の振動によるノズル５６からのインク滴の吐出が良好に行われなくなる問題があるため、絶縁膜４９の厚みは、圧電体４６の厚みの２倍以下であることが望ましい。

従って、図１９に示される結果からは、圧電体４６の比誘電率が９００である場合には、比誘電率２８の材料は絶縁膜４９としては好ましくなく、９以下の材料を用いることが好ましいことから、圧電体４６の比誘電率に対して、１／１００以下の比誘電率を有する材料を、振動板４８の絶縁膜４９として使用することが好ましいといえる。

ここで、インクジェット記録ヘッド３２において、充分なインク滴の吐出能力を得るためには、振動板４８及び圧電体４６の厚みが薄い程好ましい事が知られており、一般的には、少なくとも１０μｍ以下の厚みであることが要求される。

そこで、次に、圧電体４６の比誘電率が９００であるときに絶縁膜４９の厚みを１０μｍに固定した場合を検討した。この絶縁膜４９の厚みを１０μｍに固定したときにおける、絶縁膜４９の静電容量が圧電体４６の静電容量の１０％以下となる関係を満たすときの圧電体４６の厚みと、絶縁膜４９を構成する材料の比誘電率と、を上記と同様に測定してこれらの関係を図２０に示した。図２０に示されるように、絶縁膜４９の比誘電率が高くなるほど、該関係を満たすために必要な圧電体４６の厚みは薄くなり、図２０に示す例では、絶縁膜４９の比誘電率が３０であるときの圧電体４６の厚みは５μｍ以下であればよい。

ここで、上記図１９で説明したように、絶縁膜４９の比誘電率が２８のときに、上記式（３）の関係を満たす為に必要な絶縁膜４９の厚みは、比誘電率９００の圧電体４６の厚みの２倍以下である必要があることがわかる。式（１）（２）（３）を満たす圧電体４６の比誘電率と絶縁膜４９の比誘電率は、２８／９００≒１／３０となる。
このため、圧電体４６の比誘電率が９００であり、且つ絶縁膜４９の厚みが１０μｍである場合には、上記式（３）の関係を満たすためには、圧電体４６の比誘電率に対する絶縁膜４９の比誘電率は、１／３０以下である必要があるといえる。

次に、圧電体４６の比誘電率が９００であるときに絶縁膜４９を構成する材料として、比誘電率４．２である熱酸化膜を用いた場合を検討した。この絶縁膜４９の比誘電率が４．２であるときの、絶縁膜４９の厚みと、絶縁膜４９の静電容量と、の関係を、圧電体４６の厚みが３μｍ、４μｍ、５μｍ、１０μｍである各々について図２１に示した。

また、上記図２１によって示される絶縁膜４９の厚みと、絶縁膜４９の静電容量と、の関係に基づいて、圧電体４６の厚みと、絶縁膜４９の厚みと、の関係を図２２に示した。

図２１に示されるように、圧電体４６の比誘電率が９００であるときに絶縁膜４９を比誘電率４．２の材料で構成した場合には、絶縁膜４９の厚さが十分厚くなると一定の静電容量となる。上記式（３）で説明したように１０％程度の静電容量増加は許容できることから、圧電素子４５として電気的クロストークの影響がない絶縁膜４９としては、図２２に示す線図に基づいて、圧電体４６の厚みが３μｍ〜５μｍである場合には、絶縁膜４９の厚みは０．７μｍ以上、圧電体４６の厚みが１０μｍである場合には、絶縁膜４９の厚みは２．２μｍ以上であればよい。

図２１及び図２２に示されるように、圧電体４６の比誘電率が９００であるときに絶縁膜４９を比誘電率４．２の材料で構成した場合には、圧電体４６の厚みが３μｍ〜５μｍである場合には、且つ絶縁膜４９の厚みが０．７μｍ以上であるときに、絶縁膜４９の厚み変化に対する静電容量の変化は１０％以下となった。すなわち、この値であるときに、電気的クロストークが発生しなくなり、上記（３）の関係を満たしているといえる。

次に、圧電体４６の比誘電率が９００であるときに絶縁膜４９を構成する材料を、比誘電率８．５であるアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）を用いた場合を検討した。この絶縁膜４９の比誘電率が８．５であるときの、絶縁膜４９の厚みと、絶縁膜４９の静電容量と、の関係を、圧電体４６の厚みが３μｍ、４μｍ、５μｍ、１０μｍである各々について図２３に示した。

また、上記図２３によって示される絶縁膜４９の厚みと、絶縁膜４９の静電容量と、の関係に基づいて、圧電体４６の厚みと、絶縁膜４９の厚みと、の関係を図２４に示した。

図２３に示されるように、圧電体４６の比誘電率が９００であるときに絶縁膜４９を比誘電率８．５の材料で構成した場合についても、絶縁膜４９の厚みが厚くなると、一定の静電容量となる。上記式（３）で説明したように１０％程度の静電容量増加は許容できることから、圧電素子４５として、上記と同様に、電気的クロストークの影響の無い絶縁膜４９の厚みとしては、図２４に示される線図に基づいて、圧電体４６の厚みが４μｍ〜６μｍである場合には、絶縁膜４９の厚みが２．０μｍ以上であるときに、絶縁膜４９の厚み変化に対する静電容量の変化は１０％以下となった。このため、この範囲であれば、電気的クロストークの影響は抑えられる。

すなわち、図２３及び図２４に示されるように、圧電体４６の比誘電率が９００であるときに絶縁膜４９を比誘電率８．５の材料で構成した場合には、圧電体４６の厚みが４μｍ〜６μｍであり、且つ絶縁膜４９の厚みが２．０μｍ以上であるときに、絶縁膜４９の厚み変化に対する静電容量の変化は１０％以下となり、上記（３）の関係を満たしているといえる。

次に、圧電体４６の比誘電率が９００であるときに絶縁膜４９を構成する材料を、比誘電率２７．９である酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_５）を用いた場合を検討した。この絶縁膜４９の比誘電率が２７．９であるときの、絶縁膜４９の厚みと、絶縁膜４９の静電容量と、の関係を、圧電体４６の厚みが３μｍ、４μｍ、５μｍ、１０μｍである各々について図２５に示した。

また、上記図２５によって示される絶縁膜４９の厚みと、絶縁膜４９の静電容量と、の関係に基づいて、圧電体４６の厚みと、絶縁膜４９の厚みと、の関係を図２６に示した。

図２５に示されるように、圧電体４６の比誘電率が９００であるときに絶縁膜４９を比誘電率２７．９の材料で構成した場合についても、絶縁膜４９の厚みが厚くなると、一定の静電容量となる。上記式（３）で説明したように１０％程度の静電容量増加は許容できることから、圧電素子４５として、上記と同様に、電気的クロストークの影響の無い絶縁膜４９の厚みとしては、図２６に示される線図に基づいて、圧電体４６の厚みが４μｍ〜６μｍであり、且つ絶縁膜４９の厚みが7．０μｍ以上であるときに、絶縁膜４９の厚み変化に対する静電容量の変化は１０％以下となった。

このように、本実施の形態のインクジェット記録ヘッド３２によれば、絶縁膜４９の静電容量が圧電体４６の静電容量の１０％以下となる関係を満たすように、圧電体４６を構成する材料（すなわち比誘電率）、圧電体４６の厚み、絶縁膜４９を構成する材料（すなわち比誘電率）、及び絶縁膜４９の厚みを調整することで、絶縁膜４９の静電容量による増加は、圧電体４６の静電容量の１０％以下に調整され、各圧電体４６に印加された電圧による電気的クロストークが、該圧電体４６に接触して設けられた振動板４８の絶縁膜４９内で発生することを抑制している。

なお、上記実施例のインクジェット記録装置１０では、ブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの各色のインクジェット記録ユニット３０から画像データに基づいて選択的にインク滴が吐出されてフルカラーの画像が記録用紙Ｐに記録されるようになっているが、本発明におけるインクジェット記録は、記録用紙Ｐ上への文字や画像の記録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するなど、工業的に用いられる液滴噴射装置全般に対して、本発明に係るインクジェット記録ヘッド３２を適用することができる。

また、上記実施例のインクジェット記録装置１０では、紙幅対応のいわゆるＦｕｌｌ Ｗｉｄｔｈ Ａｒｒａｙ（ＦＷＡ）の例で説明したが、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）であってもよい。

以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
なお、以下の実施例および比較例は、上記図１に例示したような構成を有するインクジェット記録装置１０を作製するとともに、インクジェット記録装置１０に設けられたインクジェット記録ヘッド３２を図９−１〜図１１−３に示す方法で作製して、各種評価を行なった。

（実施例１）
＜圧電素子及びインクジェット記録ヘッドの作製＞
上記図９−１〜図１１−３に示す方法で圧電素子４５及びインクジェット記録ヘッド３２を作製した。
なお、圧電素子４５を構成する圧電体４６は、材料ジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）（比誘電率９００）で構成し、スパッタ法により成膜することによって５μｍの厚みの圧電素子４５を形成した。また、絶縁膜４９としては、流路基板（シリコン基板）７２上に形成した熱酸化膜４７上に、振動板４８となる絶縁膜４９である酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_５）（比誘電率２７．９）をスパッタ法により１０．０μｍ成膜した。

＜評価＞
次に、作製したインクジェット記録ヘッド３２を、図１に示すインクジェット記録装置１０に取付けて、高温高湿環境（４０℃、８０％ＲＨ）下で、５ＫＶ／ｍｍの交流電圧を特定の圧電素子４５に印加して、圧電体４６の静電容量と、絶縁膜４９の静電容量の静電容量を、インピーダンスアナライザーを用いて測定したところ、十分厚い絶縁物上で形成した圧電体の静電容量との差はみられなかった。
また、電圧を印加した圧電素子４５に隣接する圧電素子４５の電位差を測定したところ
０．１Ｖ以下の電位差であり、電気的クロストークによる隣接ビットの誤動作が発生していないことがわかった。
このため、絶縁膜４９への電気的クロストークの発生を抑制することができたといえる。

（実施例２）
＜圧電素子及びインクジェット記録ヘッドの作製＞
上記図９−１〜図１１−３に示す方法で圧電素子４５及びインクジェット記録ヘッド３２を作製した。
なお、圧電素子４５を構成する圧電体４６は、ジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）（比誘電率９００）で構成し、スパッタ法により成膜することによって３μｍの厚みの圧電素子４５を形成した。また、絶縁膜４９としては、流路基板（シリコン基板）７２上に形成した熱酸化膜４７（比誘電率４．２の熱酸化膜）上に、振動板４８の一部となるＧｅをドープした酸化膜５１をＰ−ＣＶＤ法により３．０μｍ成膜し、更に、振動板４８の一部となる絶縁膜４９をＰ−ＣＶＤ法により０．９μｍ成膜した。

＜評価＞
次に、作製したインクジェット記録ヘッド３２を、図１に示すインクジェット記録装置１０に取付けて、高温高湿環境（４０℃、８０％ＲＨ）下で、５ＫＶ／ｍｍの交流電圧を特定の圧電素子４５に印加して、圧電体４６の静電容量と、絶縁膜４９の静電容量の静電容量を、インピーダンスアナライザーを用いて測定したところ、十分厚い絶縁物上で形成した圧電体との静電容量の差はみられなかった。
また、電圧を印加した圧電素子４５に隣接する圧電素子４５の電位差を測定したところ
０．１Ｖ以下の電位差であり、電気的クロストークによる隣接ビットの誤動作が発生していないことがわかった。
このため、絶縁膜４９への電気的クロストークの発生を抑制することができたといえる。

（実施例３）
＜圧電素子及びインクジェット記録ヘッドの作製＞
上記図９−１〜図１１−３に示す方法で圧電素子４５及びインクジェット記録ヘッド３２を作製した。
なお、圧電素子４５を構成する圧電体４６は、材料ジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）（比誘電率９００）で構成し、スパッタ法により成膜することによって４μｍの厚みの圧電素子４５を形成した。また、絶縁膜４９としては、比誘電率８．５のアルミナを用い、スパッタ法により厚み５μｍに成膜した。

＜評価＞
次に、作製したインクジェット記録ヘッド３２を、図１に示すインクジェット記録装置１０に取付けて、高温高湿環境（４０℃、８０％ＲＨ）下で、 ５ＫＶ／ｍｍの交流電圧を特定の圧電素子４５に印加して、圧電体４６の静電容量と、絶縁膜４９の静電容量の静電容量を、インピーダンスアナライザーを用いて測定したところ、十分厚い絶縁物上で形成した圧電体の静電容量との差はみられなかった。
また、電圧を印加した圧電素子４５に隣接する圧電素子４５の電位差を測定したところ
０．１Ｖ以下の電位差であり、電気的クロストークによる隣接ビットの誤動作が発生していないことがわかった。
このため、絶縁膜４９への電気的クロストークの発生を抑制することができたといえる。

（実施例４）
＜圧電素子及びインクジェット記録ヘッドの作製＞
上記図９−１〜図１１−３に示す方法で圧電素子４５及びインクジェット記録ヘッド３２を作製した。
材料ジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）（比誘電率９００）で構成し、スパッタ法により成膜することによって６μｍの厚みの圧電素子４５を形成した。また、絶縁膜４９としては、比誘電率 ４．８７のＳｉＯＮを用い、ＣＶＤ法よって厚み２．０μｍに着膜した。

＜評価＞
次に、作製したインクジェット記録ヘッド３２を、図１に示すインクジェット記録装置１０に取付けて、高温高湿環境（４０℃、８０％ＲＨ）下で、５ＫＶ／ｍｍの交流電圧を特定の圧電素子４５に印加して、圧電体４６の静電容量と、絶縁膜４９の静電容量の静電容量を、インピーダンスアナライザーを用いて測定したところ、十分厚い絶縁物上で形成した圧電体の静電容量との差はみられなかった。
また、電圧を印加した圧電素子４５に隣接する圧電素子４５の電位差を測定したところ
０．１Ｖ以下の電位差であり、電気的クロストークによる隣接ビットの誤動作が発生していないことがわかった。
このため、絶縁膜４９への電気的クロストークの発生を抑制することができたといえる。

（実施例５）
上記図９−１〜図１１−３に示す方法で圧電素子４５及びインクジェット記録ヘッド３２を作製した。
なお、圧電素子４５を構成する圧電体４６は、材料ジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）（比誘電率９００）で構成し、スパッタ法により成膜することによって１０μｍの厚みの圧電素子４５を形成した。また、絶縁膜４９としては、流路基板（シリコン基板）７２上に形成した熱酸化膜４７上に、振動板４８の一部となる絶縁膜４９である酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_５）（比誘電率２７．９）をスパッタ法により１０．０μｍ成膜した。

＜評価＞
次に、作製したインクジェット記録ヘッド３２を、図１に示すインクジェット記録装置１０に取付けて、高温高湿環境（４０℃、８０％ＲＨ）下で、５ＫＶ／ｍｍの交流電圧を特定の圧電素子４５に印加して、圧電体４６の静電容量と、絶縁膜４９の静電容量の静電容量を、インピーダンスアナライザーを用いて測定したところ、十分厚い絶縁物上で形成した圧電体の静電容量との差はみられなかった。
また、電圧を印加した圧電素子４５に隣接する圧電素子４５の電位差を測定したところ
０．１Ｖ以下の電位差であり、電気的クロストークによる隣接ビットの誤動作が発生していないことがわかった。
このため、絶縁膜４９への電気的クロストークの発生を抑制することができたといえる。

（実施例６）
上記図９−１〜図１１−３に示す方法で圧電素子４５及びインクジェット記録ヘッド３２を作製した。
なお、圧電素子４５を構成する圧電体４６は、材料 ジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）（比誘電率９００）で構成し、スパッタ法により成膜することによって１０μｍの厚みの圧電素子４５を形成した。また、絶縁膜４９としては、流路基板（シリコン基板）７２上に形成した熱酸化膜４７（比誘電率４．２の熱酸化膜）上に、Ｇｅをドープした酸化膜５１をＰ−ＣＶＤ法により６．０μｍ成膜し、更に、振動板４８の一部となる絶縁膜４９をＰ−ＣＶＤ法により２．０μｍ成膜した。

＜評価＞
次に、作製したインクジェット記録ヘッド３２を、図１に示すインクジェット記録装置１０に取付けて、高温高湿環境（４０℃、８０％ＲＨ）下で、５ＫＶ／ｍｍの交流電圧を特定の圧電素子４５に印加して、圧電体４６の静電容量と、絶縁膜４９の静電容量の静電容量を、インピーダンスアナライザーを用いて測定したところ、十分厚い絶縁物上で形成した圧電体の静電容量との差はみられなかった。

また、電圧を印加した圧電素子４５に隣接する圧電素子４５の電位差を測定したところ
０．１Ｖ以下の電位差であり、電気的クロストークによる隣接ビットの誤動作が発生していないことがわかった。
このため、絶縁膜４９への電気的クロストークの発生を抑制することができたといえる。

（実施例７）
上記図９−１〜図１１−３に示す方法で圧電素子４５及びインクジェット記録ヘッド３２を作製した。
なお、圧電素子４５を構成する圧電体４６は、材料ジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）（比誘電率９００）で構成し、スパッタ法により成膜することによって１０μｍの厚みの圧電素子４５を形成した。また、絶縁膜４９としては、比誘電率８．５のアルミナを用い、スパッタ法により厚み５μｍに成膜した。

＜評価＞
次に、作製したインクジェット記録ヘッド３２を、図１に示すインクジェット記録装置１０に取付けて、高温高湿環境（４０℃、８０％ＲＨ）下で、５ＫＶ／ｍｍの交流電圧を特定の圧電素子４５に印加して、圧電体４６の静電容量と、絶縁膜４９の静電容量の静電容量を
インピーダンスアナライザーを用いて測定したところ、十分厚い絶縁物上で形成した圧電体の静電容量との差はみられなかった。

また、電圧を印加した圧電素子４５に隣接する圧電素子４５の電位差を測定したところ
０．１Ｖ以下の電位差であり、電気的クロストークによる隣接ビットの誤動作が発生していないことがわかった。
このため、絶縁膜４９への電気的クロストークの発生を抑制することができたといえる。

（実施例８）
上記図９−１〜図１１−３に示す方法で圧電素子４５及びインクジェット記録ヘッド３２を作製した。
ジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）（比誘電率９００）で構成し、スパッタ法により成膜することによって１０μｍの厚みの圧電素子４５を形成した。また、絶縁膜４９としては、比誘電率 ４．８７のＳｉＯＮを用い、ＣＶＤ法よって厚み５．０μｍに着膜した。

＜評価＞
次に、作製したインクジェット記録ヘッド３２を、図１に示すインクジェット記録装置１０に取付けて、高温高湿環境（４０℃、８０％ＲＨ）下で、５ＫＶ／ｍｍの交流電圧を特定の圧電素子４５に印加して、圧電体４６の静電容量と、絶縁膜４９の静電容量の静電容量を、インピーダンスアナライザーを用いて測定したところ、十分厚い絶縁物上で形成した圧電体の静電容量との差はみられなかった。
また、電圧を印加した圧電素子４５に隣接する圧電素子４５の電位差を測定したところ
０．１Ｖ以下の電位差であり、電気的クロストークによる隣接ビットの誤動作が発生していないことがわかった。
このため、絶縁膜４９への電気的クロストークの発生を抑制することができたといえる。

（実施例９）
上記図９−１〜図１１−３に示す方法で圧電素子４５及びインクジェット記録ヘッド３２を作製した。
なお、圧電素子４５を構成する圧電体４６は、圧電材料としてＮｂ（ニオブ）を添加したジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）（比誘電率１３００）で構成し、スパッタ法により成膜することによって５μｍの厚みの圧電素子４５を形成した。また、絶縁膜４９としては、流路基板（シリコン基板）７２上に形成した熱酸化膜４７上に、振動板４８となる絶縁膜４９である酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_５）をスパッタ法により１０．０μｍ成膜した。

＜評価＞
次に、作製したインクジェット記録ヘッド３２を、図１に示すインクジェット記録装置１０に取付けて、高温高湿環境（４０℃、８０％ＲＨ）下で、５ＫＶ／ｍｍの交流電圧を特定の圧電素子４５に印加して、圧電体４６の静電容量と、絶縁膜４９の静電容量の静電容量を、インピーダンスアナライザーを用いて測定したところ、十分厚い絶縁物上で形成した圧電体の静電容量との差はみられなかった。
また、電圧を印加した圧電素子４５に隣接する圧電素子４５の電位差を測定したところ０．１Ｖ以下の電位差であり、電気的クロストークによる隣接ビットの誤動作が発生していないことがわかった。
このため、絶縁膜４９への電気的クロストークの発生を抑制することができたといえる。

（比較例１）
＜圧電素子及びインクジェット記録ヘッドの作製＞
上記図９−１〜図１１−３に示す方法で圧電素子４５及びインクジェット記録ヘッド３２を作製した。
なお、圧電素子４５を構成する圧電体４６は、材料ジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）（比誘電率９００）で構成し、スパッタ法により成膜することによって４μｍの厚みの圧電素子４５を形成した。また、絶縁膜４９としては、流路基板（シリコン基板）７２上に形成した熱酸化膜４７（比誘電率４．２の熱酸化膜）上に、Ｓｉを接合させ研磨することによって酸化膜５１としてのＳｉ膜を４．０μｍ形成し、更に、振動板４８の一部となる絶縁膜４９を酸素雰囲気中の熱処理により、０．２μｍ成膜した。

＜評価＞
次に、作製したインクジェット記録ヘッド３２を、図１に示すインクジェット記録装置１０に取付けて、高温高湿環境（４０℃、８０％ＲＨ）下で、５ＫＶ／ｍｍの交流電圧を特定の圧電素子４５に印加して、圧電体４６の静電容量と、絶縁膜４９の静電容量の静電容量を、インピーダンスアナライザーを用いて測定したところ、十分厚い絶縁物上で形成した圧電体の静電容量にくらべて４０％増加していた。
また、電圧を印加した圧電素子４５に隣接する圧電素子４５の電位差を測定したところ1.12Ｖ以下の電位差であり、電気的クロストークによる隣接ビットの誤動作が発生しているがわかった。

本発明の実施の形態に係るインクジェット記録装置を示す概略正面図である。 本発明の実施の形態に係るインクジェット記録ヘッドの配列を示す説明図である。 本発明の実施の形態に係るインクジェット記録ヘッドの印字領域の幅と記録媒体の幅との関係を示す説明図である。 （Ａ）は、本発明の実施の形態に係るインクジェット記録ヘッドの全体構成を示す概略平面図であり、（Ｂ）は、本発明の実施の形態に係るインクジェット記録ヘッドの１素子の構成を示す概略平面図である。 本発明の実施の形態に係るインクジェット記録ヘッドの概略平面図である。 本実施の形態のインクジェット記録ヘッドとして切断される前の天板を示す概略平面図である。 本発明の実施の形態に係るインクジェット記録ヘッドの駆動ＩＣのバンプを示す概略平面図である。 本発明の実施の形態に係るインクジェット記録ヘッドを製造する全体工程の説明図である。 本発明の実施の形態に係る圧電素子基板を製造する工程（Ａ）〜（Ｅ）を示す説明図である。 本発明の実施の形態に係る圧電素子基板を製造する工程（Ｆ）〜（Ｉ）を示す説明図である。 本発明の実施の形態に係る天板部材を製造する工程（Ａ）〜（Ｂ）を示す説明図である。 本発明の実施の形態に係る圧電素子基板に天板部材と圧電素子基板とを接合し、インクジェット記録ヘッドを製造する工程（Ａ）〜（Ｃ）を示す説明図である。 本発明の実施の形態に係るインクジェット記録ヘッドを製造する工程（Ｄ）〜（Ｇ）を示す説明図である。 本発明の実施の形態に係るインクジェット記録ヘッドを製造する工程（Ｈ）〜（Ｊ）を示す説明図である。 本発明の実施の形態に係るインクジェット記録ヘッドの圧電素子を構成する圧電体の分極の向きに対する圧電体の変位量を示すグラフである。 発明の実施の形態に係るインクジェット記録ヘッドの圧電素子の第１実施の形態であり、圧電素子の駆動波形の例を示した図である。 発明の実施の形態に係るインクジェット記録ヘッドの圧電素子の第２実施の形態であり、圧電素子の駆動波形の例を示した図である。 本実施の形態に係る圧電素子の構成の一例を示す概略構成図である。 本実施の形態に係る圧電素子の構成の一例を示す概略構成図である。 本実施の形態に係るインクジェット記録ヘッドの圧電素子周辺部分を拡大した概略構成図である。 本実施の形態に係るインクジェット記録ヘッドの圧電素子周辺部分を簡易的に示した回路図である。 圧電体の厚みと、絶縁膜の厚みと、絶縁膜の比誘電率との関係を示す線図である。 絶縁膜の比誘電率と圧電体の厚みとの関係を示す線図である。 絶縁膜の厚みと絶縁膜の静電容量との関係を示す線図である。 圧電体の厚みと絶縁膜の厚みとの関係を示す線図である。 絶縁膜の厚みと絶縁膜の静電容量との関係を示す線図である。 圧電体の厚みと絶縁膜の厚みとの関係を示す線図である。 絶縁膜の厚みと絶縁膜の静電容量との関係を示す線図である。 圧電体の厚みと絶縁膜の厚みとの関係を示す線図である。

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）
３８ インクプール室（液体プール室）
４５ 圧電素子
４６ 圧電体
４８ 振動板
４９ 絶縁膜
５０ 圧力室
５２ 第１の電極
５４ 第２の電極
７２ 流路基板
７４ ノズルプレート

Claims (8)

1. 少なくとも一部が第１の膜により構成された振動板と、
   前記振動板の該第１の膜上に形成され、該振動板を変位させる圧電素子の一方の極性となる第１の電極と、前記第１の電極の表面に形成され撓み変形可能な圧電体と、前記圧電体の表面に形成され、前記圧電素子の他方の極性となる第２の電極と、を備え、前記圧電体の分極の向きが前記第１の電極から前記第２の電極へ向かう方向である圧電素子と、
   を備え、
   前記第１の膜の静電容量が前記圧電体の静電容量の１０％以下であることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
2. 前記圧電体の比誘電率が８００〜１３００の範囲内であり且つ該圧電体の厚みが３μｍ〜１０μｍの範囲内であるときの前記第１の膜の比誘電率が３〜３０の範囲内であることを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出ヘッド。
3. 前記圧電体の比誘電率が８００〜１３００の範囲内であり且つ該圧電体の厚みが３μｍ〜１０μｍの範囲内であるときの前記第１の膜の膜厚が０．７μｍ〜１０μｍの範囲内であることを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出ヘッド。
4. 前記圧電体の静電容量が２００ｐＦ〜６００ｐＦであり、且つ前記絶縁部材の静電容量が６０ｐＦ以下であることを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出ヘッド。
5. 前記振動板は、前記第１の膜のみにより構成されたことを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出ヘッド。
6. 前記振動板は、支持基板上に前記第１の膜が積層されて構成されたことを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出ヘッド。
7. 前記圧電素子が設けられた前記振動板で容積を可変する圧力室を形成する圧力室プレートと、
   前記圧力室へ液体を供給する液体プール室と、
   前記圧力室で加圧された液滴を吐出するノズルが形成されたノズルプレートと、
   を備え、前記圧力室プレートは、前記振動板を間に置いて前記圧電素子と反対側に配置され、前記液体プールは、前記圧電素子を間において振動板と反対側に配置され、前記液体プールと前記圧力室は、前記振動板に形成されたインク供給口を介して連通していることを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出ヘッド。
8. 請求項１乃至請求項７の何れか１項に記載の液滴吐出ヘッドを備え、前記液滴吐出ヘッドに駆動波形を形成し印加する駆動手段を有し、前記駆動手段は、前記第１の電極の電圧が前記第２の電極の電圧以上になるように制御することを特徴とする液滴吐出装置。

Images