(57)【要約】【課題】製造コストの低減を図りつつ、電気機械変換素子の分極特性のばらつきを確実に低減することができる液滴吐出ヘッドを提供する。【解決手段】  ノズルと、液室と、電気機械変換素子と、電気機械変換素子の基板側の第１の駆動電極に接続された第１の端子電極１９と、電気機械変換素子の基板側とは反対側の第２の駆動電極に接続された第２の端子電極２１とを、複数組備え、複数の第２の端子電極２１が所定の間隔で並ぶように配置され、複数の第２の端子電極２１の列の端部に隣接する位置に、ダミーの端子電極３５を設ける。【選択図】図５
2014177049.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液滴を吐出するノズルと、該ノズルに連通する液室と、該液室内の液体を加圧可能に基板上に設けられた電気機械変換素子と、該電気機械変換素子の該基板側の第１の駆動電極に接続される第１の端子電極、該電気機械変換素子の該基板側とは反対側の第２の駆動電極に接続される第２の端子電極とを、複数組備え、
前記複数の第２の端子電極が、所定の間隔で並ぶように配置され、前記複数の第２の端子電極の列の端部に隣接する位置に、ダミーの端子電極を設けたことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項２】
請求項１の液滴吐出ヘッドにおいて、
前記複数の第２の端子電極は、所定の間隔で並ぶように配置され、
前記ダミーの端子電極は、前記複数の第２の端子電極の列に沿って該複数の第２の端子電極の間隔と同じ間隔で、該複数の第２の端子電極の列の端部に隣接する位置に設けられていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項３】
請求項１又は２のいずれかの液滴吐出ヘッドにおいて、
前記ダミーの端子電極は、前記第２の端子電極と同じ面積を有することを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかの液滴吐出ヘッドにおいて、
前記ダミーの端子電極及び前記第２の端子電極にバンプ電極が形成されていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項５】
請求項４の液滴吐出ヘッドにおいて、
前記バンプ電極は、金スタッドバンプ電極であることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかの液滴吐出ヘッドにおいて、
前記ダミーの端子電極に接続された電荷蓄積素子を設けたことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項７】
請求項６の液滴吐出ヘッドにおいて、
前記電荷蓄積素子は、前記電気機械変換素子と同じ素子であることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項８】
請求項６又は７の液滴吐出ヘッドにおいて、
前記複数の電気機械変換素子は、所定の間隔で並ぶように配置され、
前記電荷蓄積素子は、前記複数の電気機械変換素子の列方向に沿って前記複数の電気機械変換素子の間隔と同じ間隔で、該複数の電気機械変換素子の列の端部に隣接する位置に設けられていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項９】
請求項６又は７の液滴吐出ヘッドにおいて、
前記複数の電気機械変換素子は、所定の間隔で並ぶように配置され、
前記電荷蓄積素子は、前記複数の電気機械変換素子の列方向とは異なる位置に設けられていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれかの液滴吐出ヘッドにおいて、
前記ダミーの端子電極は、所定の間隔で並ぶように複数形成され、
前記複数のダミーの端子電極は、そのダミーの端子電極の個数に応じて静電容量が設定された単一の電荷蓄積素子に接続されていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項１１】
請求項１乃至５のいずれかの液滴吐出ヘッドにおいて、
前記ダミーの端子電極はグラウンドに接続されていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれかの液滴吐出ヘッドにおいて、
前記電気機械変換素子に空隙を介して該電気機械変換素子を覆うように設けられた構造体を備えることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項１３】
請求項１乃至１１のいずれかの液滴吐出ヘッドにおいて、
前記電気機械変換素子に対して接触の状態で該電気機械変換素子を覆うように設けられた絶縁性保護膜を備えることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項１４】
請求項１乃至１３のいずれかの液滴吐出ヘッドにおける電気機械変換素子の分極処理方法であって、
前記第１の端子電極及び前記第２の端子電極と、放電手段とを、空隙を介して互いに対向させる工程と、
前記放電手段により、前記第１の端子電極及び前記第２の端子電極を介して前記第１の駆動電極及び前記第２の駆動電極に互いに異なる電荷量の電荷を付与するように前記第１の端子電極及び前記第２の端子電極に向けて放電処理を行う工程と、を含むことを特徴とする電気機械変換素子の分極処理方法。
【請求項１５】
請求項１４の電気機械変換素子の分極処理方法において、
前記放電処理は、コロナ放電もしくはグロー放電により発生した正極性の電荷を前記第１の端子電極及び前記第２の端子電極に注入するように行うことを特徴とする電気機械変換素子の分極処理方法。
【請求項１６】
請求項１４又は１５の電気機械変換素子の分極処理方法において、
前記放電処理は、前記電気機械変換素子について、電界強度が±１５０［ｋＶ／ｃｍ］になるように電圧を印加して該電気機械変換素子の電界強度と分極との関係のヒステリシスループを測定し、測定開始時の電界強度が０［ｋＶ／ｃｍ］のときの分極をＰｉｎｉとし、その後の電界強度が＋１５０［ｋＶ／ｃｍ］になった後に電界強度が０［ｋＶ／ｃｍ］まで戻ったときの分極をＰｒとしたときに、分極率Ｐｒ−Ｐｉｎｉが１０［μＣ／ｃｍ２］以下になるように行うことを特徴とする電気機械変換素子の分極処理方法。
【請求項１７】
液滴を吐出するノズルと、該ノズルに連通する液室と、該液室内の液体を加圧可能に基板上に設けられた電気機械変換素子と、該電気機械変換素子の該基板側の第１の駆動電極に接続される第１の端子電極と、該電気機械変換素子の該基板側とは反対側の第２の駆動電極に接続される第２の端子電極とを、複数組備え、
前記電気機械変換素子を覆うように設けられた少なくとも表面が絶縁性を有するカバー部材を備え、
前記複数の第２の端子電極が、所定の間隔で並ぶように配置されている液滴吐出ヘッドの製造方法であって、
前記基板上に設けられた電気機械変換素子を設ける工程と、
前記第１の端子電極と前記第２の端子電極とを形成する工程と、
前記カバー部材を設ける工程と、
請求項１４乃至１６のいずれかの分極処理の工程と、を含むことを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１８】
請求項１乃至１３のいずれかの液滴吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置。
【請求項１９】
請求項１４乃至１６のいずれかの分極処理方法で処理した電気機械変換素子を有する液滴吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置。
【請求項２０】
インク滴吐出装置として請求項１８又は１９の液滴吐出装置を備えた画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液滴を吐出する液滴吐出ヘッド、その液滴吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置及びプリンタ、ファクシミリ、複写装置等の画像形成装置、電気機械変換素子の分極処理方法、並びに、液滴吐出ヘッドの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、インクなどの液体の液滴を吐出するノズルと、このノズルに連通し液体を収容した液室（圧力室、加圧室、吐出室などとも称される。）と、液室内の液体を加圧するための電気機械変換素子としての圧電素子と、を備えた液滴吐出ヘッドが知られている。この液滴吐出ヘッドでは、圧電素子に所定の電圧が印加されることにより、液室の壁の一部を形成する振動板を変形させるように振動し、その振動板の変形により液室内の液体が加圧され、ノズルから液滴を吐出させることができる。
【０００３】
また、上記圧電素子を構成する圧電体の結晶は、その圧電素子の作製直後の状態では図１９（ａ）に示すように分極の向きがランダムな状態となっている。その後、上記電圧印加を繰り返すことで、図１９（ｂ）に示すように圧電体の結晶は分極の向きが揃ったドメインの集合体となってくる。この圧電体の結晶の分極の向きは、圧電素子の分極特性及びその圧電素子を用いた液滴吐出ヘッドの特性の安定化のため、液滴吐出ヘッドの使用開始時から揃っていることが好ましい。
【０００４】
そこで、従来、液滴吐出ヘッドの使用開始前に、圧電素子の分極の向きを揃える分極処理を行う方法が提案されている。例えば、特許文献１、２には、圧電素子に実使用時の駆動電圧よりも大きいエージング電圧を圧電素子に印加するエージング工程を実施し、駆動電圧に対する圧電素子の変位量を安定化させる圧電素子の製造方法が開示されている。また、特許文献３には、圧電体の表面に間隙を介して対向するように、コロナ放電を発生させる電荷供給手段を配置し、そのコロナ放電により圧電体の表面に電荷を供給することにより、圧電体内に電界を発生させて分極処理（ポーリング処理）を行う方法が開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１、２に開示されているエージング工程を実施する方法では、圧電素子を構成する駆動電極又はその駆動電極に接続された端子電極に直接接触させて上記エージング電圧を印加するためのプローブカードやそのプローブカードを駆動する駆動機構などを作製する必要があり、コスト高になるおそれがある。
【０００６】
また、上記特許文献３に開示されている方法では、圧電体が形成された後、その後の後工程（層間膜形成や引出配線形成）が行われる前に、圧電素子の表面が露出した状態で分極処理（ポーリング処理）を行う必要がある。そのため、分極処理（ポーリング処理）が実施された圧電素子に、高温（例えば３００℃を超える温度）の熱処理を伴う後工程（層間膜形成や引出配線形成）が実施されることになる。従って、その後工程での熱履歴等による影響で圧電素子が脱分極し、例えば図２０のＰ−Ｅヒステリシス特性に示すように、電気機械変換能の特性が上記分極処理（ポーリング処理）の前の状態に戻ってしまうおそれがある。
【０００７】
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、製造コストの低減を図りつつ、電気機械変換素子の分極特性のばらつきを低減することができる液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置、画像形成装置、電気機械変換素子の分極処理方法、及び、液滴吐出ヘッドの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、液滴を吐出するノズルと、該ノズルに連通する液室と、該液室内の液体を加圧可能に基板上に設けられた電気機械変換素子と、該電気機械変換素子の該基板側の第１の駆動電極に接続された第１の端子電極と、該電気機械変換素子の該基板側とは反対側の第２の駆動電極に接続された第２の端子電極とを、複数組備え、前記複数の第２の端子電極が、所定の間隔で並ぶように配置され、前記複数の第２の端子電極の列の端部に隣接する位置に、ダミーの端子電極を設けたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、製造コストの低減を図りつつ、電気機械変換素子の分極特性のばらつきを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態に係る液滴吐出ヘッドの基本構成部分である液滴吐出部の一構成例を示す概略構成図。
【図２】基板上の振動板及び圧電素子の層構造の一例を示す断面図。
【図３】圧電素子周辺の構成例のより詳細な断面図。
【図４】圧電素子周辺の構成例のより詳細な平面図。
【図５】実施例１、２に係る液滴吐出ヘッドの複数の液滴吐出部を互いに向かい合わせて２列に形成したアクチュエータ基板の一例を示す平面図。（ｂ）は、図５（ａ）のａ−ａ’面を矢印方向から見た断面図。
【図６】放電処理による共通電極用のパッド電極及び個別電極用のパッド電極への電荷注入の様子を模式的に示す説明図。
【図７】（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、電荷注入による圧電素子の分極の原理を示す電極配置図及び等価回路図。
【図８】（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、分極処理前及び分極処理後の圧電素子のＰ−Ｅヒステリシスループ特性の測定例を示すグラフ。
【図９】酸化物電極膜を構成するＳＲＯについて測定したＸ線のθ−２θ測定データを示すグラフ。
【図１０】実施例３に係る液滴吐出ヘッドにおけるアクチュエータ基板の一例を示す平面図。
【図１１】実施例４に係る液滴吐出ヘッドにおけるアクチュエータ基板の一例を示す拡大平面図。
【図１２】実施例５〜７に係る液滴吐出ヘッドにおけるアクチュエータ基板の圧電素子周辺の構成例を示す拡大平面図。
【図１３】実施例８に係る液滴吐出ヘッドにおけるアクチュエータ基板の圧電素子周辺の構成例を示す拡大平面図。
【図１４】比較例に係る液滴吐出ヘッドにおけるアクチュエータ基板の個別電極の端部に生じた破壊の様子を示す説明図。
【図１５】圧電素子の代表的なＰ−Ｅヒステリシスループ特性の例を示すグラフ。
【図１６】複数の液滴吐出部を備えた液滴吐出ヘッドの一構成例を示す概略構成図。
【図１７】本実施形態に係る液滴吐出ヘッドを備えた画像形成装置の一例を示す側面図。
【図１８】同画像形成装置の部分平面図。
【図１９】（ａ）は分極処理前における圧電体の分域の様子を示す説明図。（ｂ）は分極処理後における圧電体の分域の様子を示す説明図。
【図２０】分極処理前、分極処理後及び３００℃熱履歴後それぞれにおける圧電素子のＰ−Ｅヒステリシスループ特性を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る液滴吐出ヘッドの基本構成部分である液滴吐出部１０の一構成例を示す概略構成図である。
図１において、液滴吐出部１０は、インクなどの液体の液滴を吐出するノズル１１を有するノズル基板１２と、ノズル１１に連通し液体を収容した液室１３が形成された液室基板１４とを備えている。更に、液室基板（以下、単に「基板」という。）１４上には、振動板１５と、振動板１５を介して液室１３内の液体を加圧するための電気機械変換素子としての圧電素子１６が設けられている。圧電素子１６は、基板１４側の第１の駆動電極としての下部電極である共通電極１６１と、電気機械変換膜としてのＰＺＴなどからなる圧電膜１６２と、圧電膜１６２の基板１４側とは反対側の第２の駆動電極としての上部電極である個別電極１６３とが積層されている。共通電極１６１は、後述の外部接続用の第１の端子電極としての共通電極用のパッド電極に接続されている。また、個別電極１６３は、後述の外部接続用の第２の端子電極としての個別電極用のパッド電極に接続されている。図１の液滴吐出部１０において、第１パッド電極及び第２パッド電極を介して圧電素子１６の共通電極１６１と個別電極１６３との間に所定の周波数及び振幅の駆動電圧が印加される。この駆動電圧が印加された圧電素子１６が、基板１４と圧電素子１６との間にある図示しない振動板を変形させるように振動し、その振動板の変形により液室１３内の液体が加圧され、ノズル１１から液滴を吐出させることができる。
【００１２】
図２は、基板上の振動板及び圧電素子の層構造の一例を示す断面図である。また、図３及び図４はそれぞれ、圧電素子１６周辺のより詳細な断面図及び平面図である。なお、図４において、第１の絶縁保護膜１８及び第２の絶縁保護膜２３の図示は省略している。
圧電素子１６の下部電極である共通電極１６１と基板１４との間には、成膜により形成された振動板１５が配置されている。この振動板１５に接するように圧電素子１６が形成された後、第１の絶縁保護膜１８が形成される。更に、共通電極１６１とパッド電極１９とを接続する第１の配線２０と、個別電極１６３とパッド電極２１とを接続する第２の配線２２と、が形成される。第１の絶縁保護膜１８は、共通電極１６１と第２の配線２２との間を電気的に絶縁している。また、共通電極１６１と第１の配線２０との間及び個別電極１６３と第２の配線２２との間は、第１の絶縁保護膜１８に形成された開口部であるコンタクトホール１８ａを介して接続されている。
【００１３】
上記第１の配線２０及び第２の配線２２が形成された後、全体を覆うように第２の絶縁保護膜２３が形成される。パッド電極１９及び２１は、第２の絶縁保護膜２３が形成された開口部としてのコンタクトホール２３ａに形成される。この第２の絶縁保護膜２３が形成された後の液室基板１４と基板１４と圧電素子１６と各種電極とを含む複合積層基板全体（以下、「アクチュエータ基板」という。）に対して、圧電素子１６に空隙を介して非接触の状態で圧電素子１６を覆うように設けられた構造体としての後述のサブフレームが接合されている。
【００１４】
図５（ａ）は、上記構成の複数の液滴吐出部１０を互いに向かい合わせて２列に形成したアクチュエータ基板２５の一例を示す平面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）のａ−ａ’面を矢印方向から見た断面図である。なお、図５において、第１の絶縁保護膜１８及び第２の絶縁保護膜２３の図示は省略している。
【００１５】
図５において、アクチュエータ基板２５に対してサブフレーム２６が接合されている。このサブフレーム２６は、アクチュエータ基板２５の圧電素子１６に空隙を介して非接触の状態で圧電素子１６を覆うように設けられた少なくとも表面が絶縁性を有する構造体であり、圧電素子１６が位置する部分に凹部２６ａが形成されている。また、サブフレーム２６は、複数の液室１３に液体を供給する共通液体供給路の一部を形成する開口部２６ｂを有している。更に、サブフレーム２６は、複数の圧電素子１６に所定の振幅及び周波数からなるパルス駆動電圧を印加するための駆動用電気回路素子としての圧電素子駆動ＩＣが配置される開口部２６ｃを有している。この開口部２６に、個別電極用のパッド電極２１が露出している。圧電素子駆動ＩＣは、バンプ電極２７を介して、個別電極用のパッド電極２１に電気的に接続される。また、サブフレーム２６は、共通電極用のパッド電極１９が露出している開口部２６ｄを有している。
【００１６】
次に、アクチュエータ基板２５にサブフレーム２６を接合した後に行う圧電素子１６の分極処理について説明する。
本実施形態では、共通電極用のパッド電極１９及び個別電極用のパッド電極２１それぞれが露出する開口部２６ｃ，２６ｄを有するサブフレーム２６に対して、コロナ放電方式又はグロー放電方式の放電処理を行っている。この放電処理により、共通電極用のパッド電極１９及び個別電極用のパッド電極２１を介して、圧電素子１６の共通電極１６１及び個別電極１６３に、所定極性の互いに異なる電荷量の電荷を付与している。この電荷付与により、圧電素子１６の共通電極１６１及び個別電極１６３に挟まれた圧電膜１６２に対して分極処理を行うことができる。
【００１７】
図６は、放電処理による共通電極用のパッド電極１９及び個別電極用のパッド電極２１への電荷注入の様子を模式的に示す説明図である。図７（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、電荷注入による圧電素子１６の分極の原理を示す電極配置図及び等価回路図である。
図６において、コロナワイヤ電極３１を用いて例えばコロナ放電させると、大気中の分子がイオン化して陽イオンと陰イオンが発生する。この発生したイオンのうち、陽イオンがパッド電極１９及び２１を介して、圧電素子１６の共通電極１６１及び個別電極１６３に流れ込み、それらの電極に蓄積される。
【００１８】
ここで、図７（ａ）に示すように、個別電極用のパッド電極２１の数がＡ個であり、共通電極用のパッド電極１９の数がＢ個であるとする。また、各パッド電極１９、２１の露出面積が同じであると仮定する。この条件下で、仮に各パッド電極に電荷Ｑが注入されると、図７（ｂ）中のコンデンサで示す各圧電素子に対する電荷の蓄積量は示すようになる。すなわち、圧電素子１６の個別電極（上部電極）１６３側には電荷Ｑが発生するのに対して、共通電極（下部電極）１６１側にはＱ×（Ｂ／Ａ）だけの電荷が発生する。この個別電極１６３及び共通電極１６１それぞれに発生する電荷量の差によって、電極間に内部電位差が生じ、圧電膜１６２の分極処理が行われていると考えられる。
【００１９】
なお、共通電極用のパッド電極１９の数（Ｂ個）及び面積（ｂ）と、個別電極用のパッド電極２１の数（Ａ個）及び面積（ａ）とを考慮すると、（Ａ×ａ）／（Ｂ×ｂ）の値は次の範囲が好ましい。すなわち、（Ａ×ａ）／（Ｂ×ｂ）の値は、０．１以上となっていることが好ましく、さらに好ましくは１以上となっていることが好ましい。この値に満たなくなると、個別電極１６３及び共通電極１６１それぞれに発生する電荷量の差が少なくなり、電極間の内部電位差がなくなってくるため、分極処理が行われなくなる。
【００２０】
ここで、圧電膜１６２の分極処理の状態については、圧電素子のＰ−Ｅヒステリシスループ特性から判断することができる。
図８（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、分極処理前及び分極処理後のＰ−Ｅヒステリシスループ特性の測定例を示すグラフである。図８に示すように±１５０［ｋＶ／ｃｍ］の電界強度かけてヒステリシスループを測定する。そして、最初の０［ｋＶ／ｃｍ］時の分極をＰｉｎｉとし、＋１５０［ｋＶ／ｃｍ］の電圧印加後、０［ｋＶ／ｃｍ］まで戻したときの０［ｋＶ／ｃｍ］時の分極をＰｒとしたときに、Ｐｒ−Ｐｉｎｉの値を分極量差として定義する。この分極量差（Ｐｒ−Ｐｉｎｉ）から分極状態の良し悪しを判断することができる。例えば、分極量差（Ｐｒ−Ｐｉｎｉ）は１０［μＣ／ｃｍ２］以下となっていることが好ましく、図８（ｂ）に示すように５［μＣ／ｃｍ２］以下となっていることがさらに好ましい。一方、分極量差（Ｐｒ−Ｐｉｎｉ）の値が、図８（ａ）に示すように１０［μＣ／ｃｍ２］よりも大きい場合は、圧電素子かなる圧電アクチュエータとして連続駆動後の変形劣化（変位劣化）については、十分な特性が得られない。
【００２１】
また、本実施形態の液滴吐出ヘッドは、前述の図５に示しているように複数の個別電極用のパッド電極２１が所定の間隔で並ぶように配置されている。このように列状に配置された複数の個別電極用のパッド電極２１に対して、上記コロナ放電又はグロー放電による分極処理を行うと、列の両端部に位置する個別電極用のパッド電極２１への電荷注入が増加しやすい。そのため、
上記列の両端部に位置する個別電極用のパッド電極２１に接続されている圧電素子１６が電荷集中を起こし、後述の図１４に示すように圧電素子１６に絶縁破壊が発生するおそれがある。
【００２２】
そこで、本実施形態では、複数の個別電極用のパッド電極２１の列の端部に隣接する位置に、ダミーの端子電極としてのダミーパッド電極３５を設けている。このダミーパッド電極３５により、上記列の両端部に位置する個別電極用のパッド電極２１への過剰な電荷注入を回避できる。従って、その個別電極用のパッド電極２１に接続されている圧電素子１６への過剰な電荷集中が発生せず、圧電素子１６の絶縁破壊を回避することができるので、圧電素子１６のより均一な分極処理が可能になる。特に、図５に示すようにダミーパッド電極３５に電荷蓄積素子であるダミーの圧電素子４０を接続したり、ダミーパッド電極３５をグラウンド（ＧＮＤ）に接続したりすると、上記圧電素子１６への過剰な電荷集中をより効果的に防止することができる。
【００２３】
次に、本実施形態の液滴塗布ヘッドを構成する構成要素である各部及び部材などの材料及び工法について、より具体的に説明する。
【００２４】
〔基板〕
基板１４としては、シリコン単結晶基板を用いることが好ましく、通常１００［μｍ］以上６００［μｍ］以下の範囲の厚みを持つことが好ましい。面方位としては、（１００）、（１１０）、（１１１）と３種あるが、半導体産業では一般的に（１００）、（１１１）が広く使用されており、本構成例においては、主に（１００）の面方位を持つ単結晶基板を主に使用した。また、図１に示すような液室（圧力室）１３を作製していく場合、エッチングを利用してシリコン単結晶基板を加工していく。この場合のエッチング方法としては、異方性エッチングを用いることが一般的である。異方性エッチングとは結晶構造の面方位に対してエッチング速度が異なる性質を利用したものである。例えばＫＯＨ等のアルカリ溶液に浸漬させた異方性エッチングでは、（１００）面に比べて（１１１）面は約１／４００程度のエッチング速度となる。従って、面方位（１００）では約５４°の傾斜を持つ構造体が作製できるのに対して、面方位（１１０）では深い溝をほることができるため、より剛性を保ちつつ、配列密度を高くすることができることが分かっている。本構成例としては（１１０）の面方位を持った単結晶基板を使用することも可能である。但し、この場合、マスク材であるＳｉＯ２もエッチングされてしまうため、この点も留意して利用することが好ましい。
【００２５】
〔振動板〕
図１に示すように電気機械変換素子としての圧電素子１６によって発生した力を受けて、その下地の振動板１５が変形して、液室（圧力室）１３のインクなどの液体の液滴を吐出させる。そのため、振動板１５としては所定の強度を有したものであることが好ましい。材料としては、Ｓｉ、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４などを例えばＣＶＤ法により作製したものが挙げられる。さらに図１に示すような共通電極（下部電極）１６１及び圧電膜１６２の線膨張係数に近い材料を選択することが好ましい。特に、圧電膜としては、一般的に材料としてＰＺＴが使用される場合が多い。従って、振動板１５の材料は、ＰＺＴの線膨張係数８×１０−６（１／Ｋ）に近い５×１０−６（１／Ｋ）以上１０×１０−６（１／Ｋ）以下の範囲の線膨張係数を有した材料が好ましく、さらには７×１０−６（１／Ｋ）以上９×１０−６（１／Ｋ）以下の範囲の線膨張係数を有した材料がより好ましい。具体的な材料としては、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化イリジウム、酸化ルテニウム、酸化タンタル、酸化ハフニウム、酸化オスミウム、酸化レニウム、酸化ロジウム、酸化パラジウム及びそれらの化合物等が挙げられる。これらの材料を、例えばスパッタ法又はゾルゲル法を用いてスピンコーターにて作製することができる。膜厚としては０．１［μｍ］以上１０［μｍ］以下の範囲が好ましく、０．５［μｍ］以上３［μｍ］以下の範囲がさらに好ましい。この範囲より小さいと、図１に示すような液室（圧力室）１３の加工が難しくなる。また、上記範囲より大きいと振動板１５が変形しにくくなり、インク滴などの液滴の吐出が不安定になる。
【００２６】
［共通電極（第１の駆動電極）］
共通電極（第１の駆動電極）１６１としては、金属もしくは金属と酸化物からなっていることが好ましい。ここで、どちらの材料も振動板１５と共通電極１６１を構成する金属膜との間に密着層を入れて剥がれ等を抑制するように工夫している。以下に密着層含めて金属電極膜及び酸化物電極膜の詳細について記載する。
【００２７】
［密着層］
密着層は、例えば次のように形成する。Ｔｉをスパッタ成膜後、成膜したチタン膜をＲＴＡ（Rapid Thermal Annealing）装置を用いて熱酸化して酸化チタン膜にする。熱酸化の条件は、例えば、６５０［℃］以上８００［℃］以下の範囲の温度、１［分］以上３０［分］以下の範囲の処理時間、及びＯ２雰囲気である。酸化チタン膜を作成するには反応性スパッタでもよいがチタン膜の高温による熱酸化法が望ましい。反応性スパッタによる作製では、シリコン基板を高温で加熱する必要があるため、特別なスパッタチャンバ構成を必要とする。さらに、一般の炉による酸化よりも、ＲＴＡ装置による酸化の方がチタンＯ２膜の結晶性が良好になる。なぜなら、通常の加熱炉による酸化によれば、酸化しやすいチタン膜は、低温においてはいくつもの結晶構造を作るため、一旦、それを壊す必要が生じるためである。したがって、昇温速度の速いＲＴＡによる酸化の方が良好な結晶を形成するために有利になる。また、Ｔｉ以外の材料としては、Ｔａ、Ｉｒ、Ｒｕ等の材料を用いることもできる。密着層の膜厚としては、１０［ｎｍ］以上５０［ｎｍ」以下の範囲が好ましく、１５［ｎｍ］以上３０［ｎｍ］以下の範囲がさらに好ましい。この範囲以下の場合においては、密着性に懸念があり、また、この範囲以上になってくると、その密着層の上で作製する電極膜の結晶の質に影響が出てくる。
【００２８】
〔金属電極膜〕
金属電極膜の金属材料としては、従来から高い耐熱性と低い反応性を有する白金が用いられているが、鉛に対しては十分なバリア性を持つとはいえない場合もあり、イリジウムや白金−ロジウムなどの白金族元素や、これらの合金膜も挙げられる。また、白金を使用する場合には下地（特にＳｉＯ２）との密着性が悪いために、前述の密着層を先に積層することが好ましい。作製方法としては、スパッタ法や真空蒸着等の真空成膜が一般的である。膜厚としては、８０［ｎｍ］以上２００［ｎｍ］以下の範囲が好ましく、１００［ｎｍ］以上１５０［ｎｍ］以下の範囲がより好ましい。この範囲より薄い場合においては、共通電極１６１として十分な電流を供給することができなくなり、液滴の吐出をする際に不具合が発生する。さらに、この範囲より厚い場合においては、白金族元素の高価な材料を使用する場合においては、コストアップとなる。また、白金を材料とした場合においては、膜厚を厚くしていたったときに表面粗さが大きくなり、その上に作製する酸化物電極膜やＰＺＴの表面粗さや結晶配向性に影響を及ぼして、インク吐出に十分な変位が得られないような不具合が発生する。
【００２９】
〔酸化物電極膜〕
酸化物電極膜の材料としては、ＳｒＲｕＯ３（以下、適宜「ＳＲＯ」と略す。）を用いることが好ましい。ＳｒＲｕＯ３以外にも、Ｓｒｘ（Ａ）（１−ｘ）Ｒｕｙ（１−ｙ）、Ａ＝Ｂａ、Ｃａ、Ｂ＝Ｃｏ、Ｎｉ、ｘ、ｙ＝０〜０．５で記述されるような材料も挙げられる。酸化物電極膜は例えばスパッタ法等の成膜方法により作製することができる。スパッタ条件によってＳｒＲｕＯ３の薄膜の膜質が変わる。従って、特に結晶配向性を重視し、第１の駆動電極のＰｔ（１１１）にならってＳｒＲｕＯ３の膜についても（１１１）配向させるためには、成膜温度については５００［℃］以上での基板加熱を行い、成膜することが好ましい。例えば特許文献４に記載のＳＲＯ成膜条件については、室温成膜でその後、ＲＴＡ処理にて結晶化温度（６５０℃）で熱酸加している。この場合、ＳＲＯ膜としては、十分結晶化され、電極としての比抵抗としても十分な値が得られるが、膜の結晶配向性としては、（１１０）が優先配向しやすくなり、その上に成膜したＰＺＴについても（１１０）配向しやすくなる。
【００３０】
Ｐｔ（１１１）上に作製したＳＲＯの結晶性については、ＰｔとＳＲＯで格子定数が近いため、通常のＸ線のθ−２θ測定では、ＳＲＯ（１１１）とＰｔ（１１１）の２θ位置が重なってしまい判別が難しい。Ｐｔについては消滅則の関係からＰｓｉ＝３５°だけ傾けた２θが約３２°付近の位置には回折線が打ち消し合い、回折強度が見られない。そのため、Ｐｓｉ方向を約３５°傾けて、２θが約３２°付近のピーク強度で判断することで、ＳＲＯが（１１１）に優先配向しているかを確認することができる。
【００３１】
図９は、上記酸化物電極膜を構成するＳＲＯの結晶性について、２θ＝３２°に固定し、Ｐｓｉを振って測定したＸ線のθ−２θ測定データを示すグラフである。Ｐｓｉ＝０°ではＳＲＯ（１１０）ではほとんど回折強度が見られず、Ｐｓｉ＝３５°付近において、回折強度が見られることから本成膜条件にて作製したものについては、ＳＲＯが（１１１）配向していることが確認できた。また、上述記載の室温成膜＋ＲＴＡ処理により作製されたＳＲＯについては、Ｐｓｉ＝０°のときにＳＲＯ（１１０）の回折強度が見られる。
【００３２】
また、圧電アクチュエータとして連続動作したときに、駆動させた後の変位量が、初期変位に比べてどのくらい劣化したかを見積もったところ、ＰＺＴの配向性が非常に影響しており、（１１０）では変位劣化抑制において不十分である。さらにＳＲＯ膜の表面粗さを見たときに、成膜温度に影響し、室温から３００℃では表面粗さが非常に小さく２［ｎｍ］以下になる。粗さについてはＡＦＭにより測定される表面粗さ（平均粗さ）を指標としている。表面粗さとしては、非常にフラットにはなっているが結晶性が十分でなく、その後成膜したＰＺＴの圧電アクチュエータとしての初期変位や連続駆動後の変位劣化については十分な特性が得られない。表面粗さとしては、４［ｎｍ］以上１５［ｎｍ］の範囲になっていることが好ましく、６［ｎｍ］以上１０［ｎｍ］以下の範囲がさらに好ましい。この範囲を超えると、その後成膜したＰＺＴの絶縁耐圧が非常に悪く、リークしやすくなる。従って上述に示すような、結晶性や表面粗さを得るためには、成膜温度としては５００［℃］以上７００［℃］、好ましくは５２０［℃］以上６００［℃］の範囲で成膜を実施している。
【００３３】
成膜後のＳｒとＲｕの組成比については、Ｓｒ／Ｒｕが０．８２以上１．２２以下であることが好ましい。この範囲から外れると比抵抗が大きくなり、電極として十分な導電性が得られなくなる。更に、ＳＲＯ膜の膜厚としては、４０［ｎｍ］以上１５０［ｎｍ］以下の範囲が好ましく、５０［ｎｍ］以上８０［ｎｍ］以下の範囲がさらに好ましい。この膜厚範囲よりも薄いと初期変位や連続駆動後の変位劣化については十分な特性が得られず、圧電膜（ＰＺＴ膜）のオーバーエッチングを抑制するためのストップエッチング層としての機能も得られにくくなる。また、この膜厚範囲を超えると、その後に成膜した圧電膜（ＰＺＴ膜）の絶縁耐圧が非常に悪く、リークしやすくなる。また、比抵抗としては、５×１０−３［Ω・ｃｍ］以下になっていることが好ましく、さらに１×１０−３［Ω・ｃｍ］以下になっていることがさらに好ましい。この範囲よりも大きくなると共通電極１６１として、配線との界面で接触抵抗が十分得られず、共通電極１６１として十分な電流を供給することが出来なくなり、液滴を吐出をする際に不具合が発生する。
【００３４】
〔圧電膜（電気機械変換膜）〕
圧電膜１６２の材料としては、ＰＺＴを主に使用した。ＰＺＴとはジルコン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３）とチタン酸（ＰｂＴｉＯ３）の固溶体で、その比率により特性が異なる。一般的に優れた圧電特性を示す組成はＰｂＺｒＯ３とＰｂＴｉＯ３の比率が５３：４７の割合で、化学式で示すとＰｂ（Ｚｒ０．５３，Ｔｉ０．４７）Ｏ３、一般ＰＺＴ（５３／４７）と示される。ＰＺＴ以外の複合酸化物としてはチタン酸バリウムなどが挙げられ、この場合はバリウムアルコキシド、チタンアルコキシド化合物を出発材料にし、共通溶媒に溶解させることでチタン酸バリウム前駆体溶液を作製することも可能である。これら材料は一般式ＡＢＯ３で記述され、Ａ＝Ｐｂ、Ｂａ、Ｓｒ、  Ｂ＝Ｔｉ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｎｂを主成分とする複合酸化物が該当する。その具体的な記述として（Ｐｂ１−ｘ，Ｂａ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３、（Ｐｂ１−ｘ，Ｓｒ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３、これはＡサイトのＰｂを一部ＢａやＳｒで置換した場合である。このような置換は２価の元素であれば可能であり、その効果は熱処理中の鉛の蒸発による特性劣化を低減させる作用を示す。
【００３５】
圧電膜１６２の作製方法としては、スパッタ法もしくは、ゾルゲル法を用いてスピンコーターにて作製することができる。その場合は、パターニング化が必要となるので、フォトリソエッチング等により所望のパターンを得る。ＰＺＴをゾルゲル法により作製した場合、出発材料に酢酸鉛、ジルコニウムアルコキシド、チタンアルコキシド化合物を出発材料にし、共通溶媒としてメトキシエタノールに溶解させ均一溶液を得ることで、ＰＺＴ前駆体溶液が作製できる。金属アルコキシド化合物は大気中の水分により容易に加水分解してしまうので、前駆体溶液に安定剤としてアセチルアセトン、酢酸、ジエタノールアミンなどの安定化剤を適量、添加してもよい。
【００３６】
基板１４の全面に圧電膜（ＰＺＴ膜）１６２を得る場合、スピンコートなどの溶液塗布法により塗膜を形成し、溶媒乾燥、熱分解、結晶化の各々の熱処理を施すことで得られる。塗膜から結晶化膜への変態には体積収縮が伴うので、クラックフリーな膜を得るには一度の工程で１００［ｎｍ］以下の膜厚が得られるように前駆体濃度の調整が必要になる。
【００３７】
圧電膜１６２の膜厚としては０．５［μｍ］以上５［μｍ］以下の範囲が好ましく、１［μｍ］以上２［μｍ］以下の範囲がより好ましい。この範囲より小さいと十分な変形（変位）を発生することができなくなり、この範囲より大きいと何層も積層させていくため、工程数が多くなりプロセス時間が長くなる。
また、圧電膜１６２の比誘電率としては６００以上２０００以下の範囲になっていることが好ましく、さらに１２００以上１６００以下の範囲になっていることが好ましい。このとき、この範囲よりも小さいときには十分な変形（変位）特性が得られなかったり、この範囲より大きくなると、分極処理が十分行われず、連続駆動後の変位劣化については十分な特性が得られないといった不具合が発生する。
【００３８】
〔個別電極（第２の駆動電極）〕
個別電極（第２の駆動電極）１６３としては、金属もしくは酸化物と金属からなっていることが好ましい。以下に酸化物電極膜及び金属電極膜の詳細について記載する。
【００３９】
〔酸化物電極膜〕
酸化物電極膜の材料等については、前述の共通電極（第１の駆動電極）１６１で使用した酸化物電極膜について記載したものと同様なものを挙げることができる。酸化物電極膜（ＳＲＯ膜）の膜厚としては、２０［ｎｍ］以上８０［ｎｍ］以下の範囲が好ましく、４０［ｎｍ］以上６０［ｎｍ］以下の範囲がさらに好ましい。この膜厚範囲よりも薄いと初期変形（変位）や変形（変位）の劣化特性については十分な特性が得られない。また、この範囲を超えると、その後に成膜した圧電膜（ＰＺＴ膜）の絶縁耐圧が非常に悪く、リークしやすくなる。
【００４０】
〔金属電極膜〕
金属電極膜の材料等については、前述の共通電極（第１の駆動電極）１６１で使用した金属電極膜について記載したものと同様なものを挙げることができる。金属電極膜とで記載しており、膜厚としては３０［ｎｍ］以上２００［ｎｍ］以下の範囲が好ましく、５０［ｎｍ］以上１２０［ｎｍ］以下の範囲がさらに好ましい。この範囲より薄い場合においては、個別電極１６３として十分な電流を供給することができなくなり、液滴を吐出する際に不具合が発生する。また、上記範囲より厚いと、白金族元素の高価な材料を使用する場合にコストアップとなる。また、白金を材料とした場合に膜厚を厚くしていたったときに表面粗さが大きくなり、絶縁保護膜を介して配線などを作製する際に、膜剥がれ等のプロセス不具合が発生しやすくなる。
【００４１】
〔第１の絶縁保護膜〕
成膜・エッチングの工程による圧電素子へのダメージを防ぐとともに、大気中の水分が透過しづらい材料を選定する必要があるため、第１の絶縁保護膜１８の材料は緻密な無機材料とする必要がある。また、第１の絶縁保護膜１８として有機材料を用いる場合は、十分な保護性能を得るために膜厚を厚くする必要があるため、適さない。第１の絶縁保護膜１８を厚い膜とした場合、振動板１５の振動を著しく阻害してしまうため、吐出性能の低い液滴吐出ヘッドになってしまう。薄膜で高い保護性能を得るには、酸化物，窒化物，炭化膜を用いるのが好ましいが、第１の絶縁保護膜１８の下地となる電極材料、圧電体材料及び振動板材料と密着性が高い材料を選定する必要がある。また、第１の絶縁保護膜１８の成膜法も、圧電素子１６を損傷しない成膜方法を選定する必要がある。すなわち、反応性ガスをプラズマ化して基板上に堆積するプラズマＣＶＤ法やプラズマをターゲット材に衝突させて飛ばすことで成膜するスパッタリング法は好ましくない。第１の絶縁保護膜１８の好ましい成膜方法としては、蒸着法、ＡＬＤ法などが例示できるが、使用できる材料の選択肢が広いＡＬＤ法が好ましい。好ましい材料としては、Ａｌ２Ｏ３，ＺｒＯ２，Ｙ２Ｏ３，Ｔａ２Ｏ３，ＴｉＯ２などのセラミクス材料に用いられる酸化膜が例として挙げられる。特にＡＬＤ法を用いることで、膜密度の非常に高い薄膜を作製し、プロセス中でのダメージを抑制することができる。
【００４２】
第１の絶縁保護膜１８の膜厚は、圧電素子１６の保護性能を確保できる十分な薄膜とする必要があると同時に、振動板１５の変形（変位）を阻害しないように可能な限り薄くする必要がある。第１の絶縁保護膜１８の膜厚は、２０［ｎｍ］以上１００［ｎｍ］以下の範囲が好ましい。１００［ｎｍ］より厚い場合は、振動板１５の変形（変位）量が低下するため、吐出効率の低い液滴吐出ヘッドとなる。一方、２０［ｎｍ］より薄い場合は、圧電素子１６の保護層としての機能が不足してしまうため、圧電素子１６の性能が前述の通り低下してしまう。
【００４３】
また、第１の絶縁保護膜１８を２層にする構成も考えられる。この場合は、２層目の絶縁保護膜を厚くするため、振動板１５の振動を著しく阻害しないように個別電極（第２の駆動電極）１６３付近において２層目の絶縁保護膜を開口するような構成も挙げられる。この場合、２層目の絶縁保護膜としては、任意の酸化物，窒化物，炭化物またはこれらの複合化合物を用いることができ、また、半導体デバイスで一般的に用いられるＳｉＯ２を用いることもできる。２層の第１の絶縁保護膜１８の成膜は任意の手法を用いることができ、例えばＣＶＤ法、スパッタリング法等が例示できる。電極形成部等のパターン形成部の段差被覆を考慮すると等方的に成膜できるＣＶＤ法を用いることが好ましい。２層目の絶縁保護膜の膜厚は共通電極（下部電極）１６１と個別電極の配線２２との間に印加される電圧で絶縁破壊されない膜厚とする必要がある。すなわち第１の絶縁保護膜１８に印加される電界強度を、絶縁破壊しない範囲に設定する必要がある。さらに、第１の絶縁保護膜１８の下地の表面性やピンホール等を考慮すると、第１の絶縁保護膜１８の膜厚は２００［ｎｍ］以上必要であり、さらに好ましくは５００［ｎｍ］以上である。
【００４４】
〔配線、パッド電極〕
配線２０、２２及びパッド電極１９、２１の材料は、Ａｇ合金、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｉｒのいずれかから成る金属電極材料であることが好ましい。これらの電極の作製方法としては、スパッタ法、スピンコート法を用いて作製し、その後フォトリソエッチング等により所望のパターンを得る。膜厚としては、０．１［μｍ］以上２０［μｍ］以下の範囲が好ましく、０．２［μｍ］以上１０［μｍ］以下の範囲がさらに好ましい。この範囲より小さいと抵抗が大きくなり電極に十分な電流を流すことができなくなりヘッド吐出が不安定になる。一方、この範囲より大きいとプロセス時間が長くなる。また、共通電極１６１及び個別電極１６３に接続されるコンタクトホール部（例えば１０［μｍ］×１０［μｍ］）での接触抵抗としては、共通電極１６１に対して１０［Ω］以下、個別電極１６３に対して１［Ω］以下が好ましい。さらに好ましくは、共通電極１６１に対して５［Ω］以下、個別電極１６３に対して０．５［Ω］以下である。この範囲を超えると十分な電流を供給することができなくなり、液滴を吐出をする際に不具合が発生する。
【００４５】
〔第２の絶縁保護膜〕
第２の絶縁保護膜２３としての機能は、共通電極用の第１の配線２０や個別電極用の第２の配線２２の保護層としての機能を有するパシベーション層である。前述の図３及び図４に示したように、個別電極１６３の引き出し部（開口部２３ａ）と図示しない共通電極１６１の引き出し部とを除き、個別電極１６３及び共通電極１６１を被覆する。これにより、電極材料に安価なＡｌもしくはＡｌを主成分とする合金材料を用いることができる。その結果、低コストかつ信頼性の高い液滴吐出ヘッド（インクジェットヘッド）とすることができる。第２の絶縁保護膜２３の材料としては、任意の無機材料、有機材料を使用することができるが、透湿性の低い材料とする必要がある。無機材料としては、酸化物、窒化物、炭化物等が例示でき、有機材料としてはポリイミド、アクリル樹脂、ウレタン樹脂等が例示できる。ただし、有機材料の場合には厚膜とすることが必要となるため、パターニングに適さない。そのため、薄膜で配線保護機能を発揮できる無機材料とすることが好ましい。特に、Ａｌ配線上にＳｉ３Ｎ４を用いることが、半導体デバイスで実績のある技術であるため好ましい。また、膜厚は２００［ｎｍ］以上とすることが好ましく、さらに好ましくは５００［ｎｍ］以上である。膜厚が薄い場合は十分なパシベーション機能を発揮できないため、配線材料の腐食による断線が発生し、インクジェットの信頼性を低下させてしまう。
【００４６】
また、圧電素子１６上とその周囲の振動板１５上に開口部をもつ構造が好ましい。これは、前述の第１の絶縁保護膜１８の個別液室に対応した領域を薄くしていることと同様の理由である。これにより、高効率かつ高信頼性の液滴吐出ヘッド（インクジェットヘッド）とすることが可能になる。絶縁保護膜１８、２３で圧電素子１６が保護されているため、第２の絶縁保護膜２３の開口部の形成には、フォトリソグラフィー法とドライエッチングを用いることができる。また、パッド電極１９，２１の面積については、５０×５０［μｍ２］以上になっていることが好ましく、さらに１００×３００［μｍ２］以上になっていることが好ましい。この値に満たない場合は、十分な分極処理ができなくなり、連続駆動後の変形（変位）劣化については十分な特性が得られないといった不具合が発生する。
【００４７】
次に、本実施形態の液滴吐出ヘッドの製造方法における放電を用いた分極処理のより具体的な実施例について説明する。
＜実施例１、２＞
まず、前述の図５に基づいて、実施例１、２について説明する。
本実施例１、２では、下地基板１４としての６インチシリコンウェハに熱酸化膜（膜厚１［μｍ］）を形成し、共通電極（第１の駆動電極）１６１を形成した。まず、共通電極１６１の密着膜として、チタン膜（膜厚３０［ｎｍ］）をスパッタ装置にて成膜した後、ＲＴＡを用いて７５０［℃］にて熱酸化した。引き続き、金属膜として白金膜（膜厚１００［ｎｍ］）、酸化物膜としてＳｒＲｕＯ膜（膜厚６０［ｎｍ］）をスパッタ成膜した。スパッタ成膜時の基板加熱温度については５５０［℃］にて成膜を実施した。
【００４８】
次に、圧電膜（素子電気機械変換膜）１６３を形成した。まず、Ｐｂ：Ｚｒ：Ｔｉ＝１１４：５３：４７に調整された溶液を準備し、スピンコート法により膜を成膜した。具体的な前駆体塗布液の合成については、出発材料に酢酸鉛三水和物、イソプロポキシドチタン、イソプロポキシドジルコニウムを用いた。酢酸鉛の結晶水はメトキシエタノールに溶解後、脱水した。化学両論組成に対し鉛量を過剰にしてある。これは熱処理中のいわゆる鉛抜けによる結晶性低下を防ぐためである。イソプロポキシドチタン、イソプロポキシドジルコニウムをメトキシエタノールに溶解し、アルコール交換反応、エステル化反応を進め、先記の酢酸鉛を溶解したメトキシエタノール溶液と混合することでＰＺＴ前駆体溶液を合成した。このＰＺＴ前駆体溶液のＰＺＴ濃度は０．５モル／リットルした。このＰＺＴ前駆体溶液を用いて、スピンコートにより成膜し、その成膜後、１２０［℃］での乾燥と５００［℃］での熱分解とを行った。３層目の熱分解処理後に、結晶化熱処理（温度７５０［℃］）をＲＴＡ（急速熱処理）にて行った。このときＰＺＴの膜厚は２４０［ｎｍ］であった。この工程を合計８回（２４層）実施し、約２［μｍ］のＰＺＴ膜厚を得た。
【００４９】
次に、個別電極（第２の駆動電極）１６３を形成した。まず、個別電極１６３の酸化物膜として、ＳｒＲｕＯ膜（膜厚４０［ｎｍ］）、金属膜としてＰｔ膜（膜厚１２５［ｎｍ］）をスパッタ成膜した。その後、東京応化社製フォトレジスト（ＴＳＭＲ８８００）をスピンコート法で成膜し、通常のフォトリソグラフィー法でレジストパターンを形成した後、ＩＣＰエッチング装置（サムコ社製）を用いて、前述の図４に示すようなパターンを作製した。
【００５０】
次に、第１の絶縁保護膜１８として、ＡＬＤ工法を用いてＡｌ２Ｏ３膜を５０［ｎｍ］成膜した。このとき、Ａｌの原材料としてはＴＭＡ（シグマアルドリッチ社）、Ｏの原材料としてはオゾンジェネレーターによって発生させたＯ３を用い、ＡｌとＯとを交互に積層させることで成膜を進めた。その後、図３及び図４に示すように、エッチングによりコンタクトホール部１８ａを形成した。その後、配線及びパッド電極としてＡｌをスパッタ成膜し、エッチングによりパターニング形成し、第２の絶縁保護膜２３としてＳｉ３Ｎ４をプラズマＣＶＤにより５００［ｎｍ］成膜し、圧電素子（電気機械変換素子）１６を作製した。このとき、６インチウェハ内の３０［ｍｍ］×１０［ｍｍ］四方のエリアを２５個配置した。この２５個のエリアそれぞれは、３００個の個別電極用のパッド電極２１を有し、１列が１５０個のパッド電極２１が２列になった２列構成となっている。
【００５１】
以上のように作製した圧電素子（電気機械変換素子）１６を含むアクチュエータ基板２５に対して、共通液室の一部を形成する開口部２６ｂや圧電素子駆動ＩＣを配置するための開口部２６ｃ等を設けたサブフレーム２６を接着接合した。サブフレーム２６はシリコンウェハを活用し作製し、サブフレーム２６の表面には熱酸化膜を形成した。
【００５２】
本実施例１、２では圧電素子駆動ＩＣをアクチュエータ基板２５上に実装する構成としている。圧電素子駆動用ＩＣを直接アクチュエータ基板２５上に実装することにより、実装スペースを小さくできるため、シリコンウェハからのアクチュエータ基板の取れ数を拡大でき、低コスト化が可能となる。
【００５３】
また、本実施例１、２では、圧電素子駆動用ＩＣの端子に接続されるアクチュエータ基板２５上の複数の個別電極用のパッド電極２１の列の端部に隣接する位置に、ダミーパッド電極３５が形成されている。このダミーパッド電極３５は、液滴吐出部（駆動チャネル）を構成する個別電極用のパッド電極２１と同一列上に形成されている。すなわち、ダミーパッド電極３５は、複数の個別電極用のパッド電極２１の列に沿って個別電極用のパッド電極２１の間隔と同じ間隔で、個別電極用のパッド電極２１の列の端部に隣接する位置に設けられている。また、ダミーパッド電極３５は、個別電極用のパッド電極２１と同じ面積を有している。
【００５４】
更に、本実施例１、２では、ダミーパッド電極３５に、配線を介して、電荷蓄積素子であるダミーの電気機械変換素子としてのダミー圧電素子４０が接続されている。このダミー圧電素子４０は、液滴吐出部（駆動チャネル）を構成する圧電素子１６と同一列上に形成されている。すなわち、ダミー圧電素子４０は、複数の圧電素子１６の列に沿って圧電素子１６の間隔と同じ間隔で、圧電素子１６の列の端部に隣接する位置に設けられている。また、ダミー圧電素子４０は、圧電素子１６と同じ面積を有している。
【００５５】
また、本実施例１、２では、個別電極用のパッド電極２１と同様に、ダミーパッド電極３５上にバンプ電極２７が形成されている。このバンプ電極２７の材料は金であることが望ましく、更には金スタッドバンプとすることで更にコストダウンが図れる。この金スタッドバンプとする効果は、アクチュエータ基板２５の面積に対してバンプ電極が形成されている面積が小さく、めっき工法による金メッキバンプでは工程及び材料の損失コストが大きくなるためである。
【００５６】
また、コロナ放電等による分極処理前に、個別電極用のパッド電極２１及びダミーパッド電極３５それぞれにバンプ電極を形成することは、次のような効果もある。すなわち、圧電素子駆動用ＩＣの高密度実装化に伴い、個別電極用のパッド電極２１の面積が非常に小さくなる。これに対してコロナ放電等による分極処理を行おうとすると、個別電極用のパッド電極２１と共通電極用のパッド電極１９に所定の電荷を注入する必要がある。ここで、個別電極用のパッド電極２１上にバンプ電極２７を形成することで、パッド電極２１の表面積を大きくすることができるため、安定した分極処理を実施することができるようになる。
【００５７】
なお、実施例１は、個別電極用のパッド電極２１上にバンプ電極２７を形成しない実施例であり、実施例２は、個別電極用のパッド電極２１上にバンプ電極２７を形成する実施例である。
【００５８】
上記実施例１，２のダミーパッド電極３５及びダミー圧電素子４０を有する構成の効果を確認するために、表１に示す実施例１，２のアクチュエータ基板と比較例のアクチュエータ基板について分極処理の実験を行った。本実験に用いたコロナ放電による帯電処理装置の構成はスコロトロン方式を採用し、φ５０［μｍ］のタングステンのコロナワイヤに対して８［ｋＶ］の電圧を印加し、グリッド電極に対して２．５［ｋＶ］の電圧を印加し、３０秒間処理を行った。評価項目は、次の（１）及び（２）の２項目である。
（１）コロナ放電の分極処理による圧電素子１６の上下電極間の絶縁破壊発生の有無
（２）分極量差（Ｐｒ−Ｐｉｎｉ）
【００５９】
【表１】
2014177049.tif 000003
【００６０】
表１の実施例１、２では、個別電極用のパッド電極２１の同一列上にダミーパッド電極３５を形成し、ダミーパッド電極３５とダミー圧電素子４０とを結線した。これにより、個別電極用のパッド電極２１が結線されている個別電極１６３への電荷集中を抑えられ、液滴吐出部（駆動チャネル）の圧電素子１６での絶縁破壊を防止できた。但し、ダミーパッド電極３５には電荷注入が集中するため、ダミー圧電素子４０には絶縁破壊が発生した。この絶縁破壊部を起点にダミーー圧電素子４０にクラックが発生したが、未駆動チャネルの圧電素子のため品質上は問題がない。また、実施例２のように個別電極用のパッド電極２１にバンプ電極２７を形成することで、パッド電極２１への電荷注入量を多くでき、前述の分極量差（Ｐｒ−Ｐｉｎｉ）を小さくすることができた。
【００６１】
＜実施例３＞
次に、図１０を用いて、実施例３について説明する。
本実施例３では、以下の点を除き、実施例１、２と同様に液滴吐出ヘッドを作製した。
上記構成の液滴吐出ヘッドを用いたインクジェット方式の画像形成装置では、印刷速度の向上等を狙いとして、多ノズル化が求められており、液滴吐出ヘッドの長尺化が進んでいる。この多ノズル及び液滴吐出ヘッドの長尺を実現するには、複数の圧電素子駆動用ＩＣを同一列上に実装することが必要である。そのため、圧電素子駆動用ＩＣの実装精度および実装エリア５０の確保のため、圧電素子駆動用ＩＣのつなぎ部５１では、個別電極用のパッド電極間は距離が離れることとなる。この不連続部となるつなぎ部５１の個別電極用のパッド電極にはコロナ放電等による分極処理時に電荷が集中するため、絶縁破壊が発生しやすい。
【００６２】
そこで、本実施例３では、個々の圧電素子駆動用ＩＣが接続されている複数の実装エリア５０間のつなぎ部５１において、個別電極用のパッド電極２１に隣接している位置にダミーパッド電極３６を設けている。ダミーパッド電極３６は、個別電極用のパッド電極２１と同一列上に、個別電極用のパッド電極２１のピッチと同じピッチで形成し、ダミー圧電素子４１と結線されている。
ダミー圧電素子４１は、レイアウト上、液滴吐出部（駆動チャネル）の圧電素子１６と同一列上に形成することはできず、この圧電素子１６の列上から外れた位置に配置されている。また、ダミー圧電素子４１は形状の制約はなく、静電容量が同じになるように対向面積が液滴吐出部（駆動チャネル）の圧電素子１６と同一になるように設定されていることが好ましい。静電容量が同じになるように面積をそろえることで、コロナ放電等による分極処理時の電荷注入プロファイルを液滴吐出部（駆動チャネル）とそろえることができ、列内での分極量差（Ｐｒ−Ｐｉｎｉ
）のばらつきを抑えることができる。
【００６３】
ここで、圧電素子駆動用ＩＣ間のダミー圧電素子４１の直下は液室加工を施していない。これは、同一列以外の箇所で液室加工を施すと、液室を構成しているシリコンの応力分布が不均一となるためである。液室１３を構成しているシリコンの応力分布が不均一になると、振動板１５の一部に応力が加わるため、圧電素子１６の変形（変位）特性のばらつきを発生させてしまう。
【００６４】
本実施例３では、上記構成により試作評価した結果、実施例２と同様に圧電素子駆動用ＩＣのつなぎ部５１の液滴吐出部（駆動チャネル）においても絶縁破壊を発生することなく、安定した分極量差が得られることを確認した。
【００６５】
次に、図１１を用いて、実施例４について説明する。
本実施例４では、以下の点を除き、実施例１、２と同様に液滴吐出ヘッドを作製した。
本実施例４では、圧電素子駆動用ＩＣ間のつなぎ部５１に、ダミーパッド電極３６を４個連続して形成し、このダミーパッド電極３６の数に比例して、４個のダミーパッド電極３６が接続された単一のダミー圧電素子４２の面積を４倍にして共通で接続している。ダミー圧電素子４２を共通化することで個別に設けるよりも設置面積を小さくすることができる。従って、アクチュエータ基板２５が形成されるチップの面積を小さくして小型化を図ることができる。また、微小面積内でのダミーパッド電極３６の個数を増加させることができるので、列内における圧電素子間の分極量差のばらつきをより確実に低減できる。
【００６６】
以上、上記実施例１〜４で作製した液滴吐出ヘッド１０を用いて液吐出評価を行った。粘度を５［ｃｐ］に調整したインクを用いて、単純プッシュ波形により−３〜−２０［Ｖ］の電圧を印加したときの吐出状況を確認したところ、全てのノズル孔１１からインク液滴を安定してた吐出できていることを確認した。
【００６７】
＜実施例５＞
次に、図１２を用いて、実施例５について説明する。
本実施例５では、以下の点を除き、実施例１、２と同様に液滴吐出ヘッドを作製した。
本実施例５では、複数の個別電極用のパッド電極２１の列の端部に隣接する位置に形成されているダミーパッド電極３５が、配線３７を介してグラウンド（ＧＮＤ）配線３８に接続されている。
また、本実施例５では、コロナ放電による分極処理において、φ５０［μｍ］のタングステンのコロナワイヤを用い、コロナワイヤと処理対象のサンプル（アクチュエータ基板）と間の距離を５［ｍｍ］に設定し、コロナワイヤに６［ｋＶ］の電圧を印加し、サンプル（アクチュエータ基板）に対して２０分間、分極処理を行った。
【００６８】
＜実施例６＞
本実施例６では、コロナ放電を用いた分極処理において、コロナワイヤに８［ｋＶ］の電圧を印加し、サンプル（アクチュエータ基板）に対して２０分間、分極処理を行った以外は、実施例５と同様な圧電素子を含むアクチュエータ基板２５を作製した。
【００６９】
＜実施例７＞
本実施例７では、コロナ放電を用いた分極処理において、コロナワイヤに６［ｋＶ］の電圧を印加し、サンプル（アクチュエータ基板）に対して１分間、分極処理を行った以外は、実施例５と同様な圧電素子を含むアクチュエータ基板２５を作製した。
＜実施例８＞
本実施例８では、図１３に示すようにグラウンド（ＧＮＤ）配線３８’をパターニングしてダミーパッド電極３５の直下まで引き出して配置した以外は、実施例５と同様な圧電素子を含むアクチュエータ基板２５を作製した。
【００７０】
＜比較例２＞
コロナ放電を用いた分極処理コロナ帯電処理を行わなかったこと以外は、実施例５と同様な圧電素子を含むアクチュエータ基板２５を作製した。
【００７１】
＜比較例３＞
個別電極ＰＡＤ列に対してダミーＰＡＤを用意しないこと以外は、実施例５と同様な圧電素子を含むアクチュエータ基板２５を作製した。
【００７２】
上記実施例５〜８及び比較例２、３で作製した圧電素子について、電気特性、電気機械変換能（圧電定数）の評価を行った。代表的なＰ−Ｅヒステリシス曲線を図１５に示す。電気機械変換能（圧電定数）は電界印加（１５０［ｋＶ／ｃｍ］）による変形量をレーザードップラー振動計で計測し、シミュレーションによる合わせ込みから算出した。初期特性を評価した後に、耐久性（１×１０１０回繰り返し印可電圧を加えた直後の特性）の評価を実施した。
実施例５〜８については、初期特性及び耐久性試験後の結果についても一般的なセラミック焼結体と同等の特性を有していた。具体的には、残留分極Ｐｒが２０〜２７［μＣ／ｃｍ２］であり、圧電定数は−１２０〜−１６０［ｐｍ／Ｖ］であった。
比較例２、３については、若干初期特性としては一般的なセラミックス焼結体に比べて特性が変わらない。しかしながら、比較例２に関しては１×１０１０回後（１×１０１０回繰り返し印加電圧を加えた直後）の特性においては、実施例５〜８に比べて、大きく劣化しているのが確認された。また、比較例２に関しては、図１４中の枠Ａで囲んだ圧電素子１６に示すように端部での破壊が確認された。
【００７３】
また、実施例５〜８で作製した圧電素子を用いて、図１６の液体吐出ヘッドを作製し液の吐出評価を行った。粘度を５［ｃｐ］に調整したインクを用いて、単純プッシュ波形により−１０〜−３０［Ｖ］の印加電圧を加えたときの吐出状況を確認したところ、全てのノズル孔１１からインク液滴を吐出できていることを確認した。図１６は、１個のノズル孔１１を有する図１の液滴吐出ヘッド１０を複数個配置した構成例である。
【００７４】
以上のように、本実施形態によれば、バルクセラミックスと同等の性能を持つ圧電素子１６を簡便な製造工程で形成することができる。そして、前述の図１、１６に示すように、その後の液室（圧力室）１３の形成のための裏面からのエッチング除去を行い、ノズル孔１１を有するノズル板１２を接合することで、液滴吐出ヘッド１０が作製することができる。なお、前述の図１、１６では液体供給手段、流路、流体抵抗について図示を省略している。
【００７５】
次に、上記構成の液滴吐出ヘッドを備えた画像形成装置について説明する。
図１３は、本実施形態に係る液滴吐出ヘッドを備えた画像形成装置の一例を示す側面図である。また、図１４は、同画像形成装置の部分平面図である。
本実施形態の画像形成装置は、図示しない左右の側板に横架したガイド部材であるガイドロッド１０１とガイドレール１０２とで、液滴吐出装置（インク滴吐出装置）としてのキャリッジ１０３が主走査方向に摺動自在に保持されている。キャリッジ１０３は、主走査モータ１０４で駆動プーリ１０６Ａと従動プーリ１０６Ｂ間に架け渡したタイミングベルト１０５を介して矢示方向（主走査方向）に移動走査される。
【００７６】
キャリッジ１０３には、記録ヘッド１０７を主走査方向に沿う方向に配置し、液滴吐出方向を下方に向けて装着している。記録ヘッド１０７は、例えば、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の各色の記録液の液滴（インク滴）を吐出する液滴吐出ヘッド１０７ｋ、１０７ｃ、１０７ｍ、１０７ｙで構成されている。なお、ここでは独立した液滴吐出ヘッドを用いているが、各色の記録液の液滴を吐出する複数のノズル列を有する１又は複数のヘッドを用いる構成とすることもできる。また、色の数及び配列順序はこれに限るものではない。
【００７７】
また、キャリッジ１０３には、記録ヘッド１０７に各色のインクを供給するための各色のサブタンク１０８が搭載されている。このサブタンク１０８には、インク供給チューブ１０９を介して図示しないメインタンク（インクカートリッジ）からインクが補充供給される。
【００７８】
また、本実施形態の画像形成装置は、給紙カセット１１０などの用紙積載部（圧板）１１１上に積載した被記録媒体としての用紙１１２を給紙するための給紙部が設けられている。この給紙部は、用紙積載部１１１から用紙１１２を１枚ずつ分離給送する半月コロからなる給紙ローラ１１３と分離パッド１１４とを備えている。分離パッド１１４は、給紙ローラ１１３に対向し、摩擦係数の大きな材質からなる。分離パッド１１４は給紙ローラ１１３側に付勢されている。
【００７９】
また、本実施形態の画像形成装置は、上記給紙部から給紙された用紙１１２を記録ヘッド１０７の下方側で搬送するための搬送部が設けられている。この搬送部は、用紙１１２を静電吸着して搬送するための搬送ベルト１２１と、給紙部からガイド１１５を介して送られる用紙１１２を搬送ベルト１２１との間で挟んで搬送するためのカウンタローラ１２２とを備えている。更に、上記搬送部は、略鉛直上方に送られる用紙１１２を略９０°方向転換させて搬送ベルト１２１上に倣わせるための搬送ガイド１２３と、押さえ部材１２４で搬送ベルト１２１側に付勢された加圧コロ１２５Ａ及び先端加圧コロ１２５Ｂとを備えている。また、搬送ベルト１２１の表面を帯電させるための帯電手段である帯電ローラ１２６を備えている。
【００８０】
ここで、搬送ベルト１２１は、無端状ベルトであり、搬送ローラ１２７とテンションローラ１２８との間に掛け渡されている。そして、副走査モータ１３１からタイミングベルト１３２及びタイミングローラ１３３を介して搬送ローラ１２７が回転されることで、搬送ベルト１２１がベルト搬送方向（副走査方向）に周回するように構成されている。なお、搬送ベルト１２１の裏面側には記録ヘッド１０７による画像形成領域に対応してガイド部材１２９が配置されている。
【００８１】
帯電ローラ１２６は、搬送ベルト１２１の表層に接触し、搬送ベルト１２１の回動に従動して回転するように配置され、加圧力として軸の両端それぞれに例えば２．５［Ｎ］がかけられている。
【００８２】
さらに、本実施形態の画像形成装置は、記録ヘッド１０７で記録された用紙１１２を排紙するための排紙部が設けられている。この排紙部は、搬送ベルト１２１から用紙１１２を分離するための分離部と、排紙ローラ１５２及び排紙コロ１５３と、排紙される用紙１１２をストックする排紙トレイ１５４とを備えている。
【００８３】
また、本実施形態の画像形成装置の背部には、両面給紙ユニット１５５が着脱自在に装着されている。この両面給紙ユニット１５５は、搬送ベルト１２１の逆方向回転で戻される用紙１１２を取り込んで反転させて再度カウンタローラ１２２と搬送ベルト１２１との間に給紙する。
【００８４】
さらに、図１４に示すように、キャリッジ１０３の走査方向の一方側の非印字領域には、記録ヘッド１０７のノズルの状態を維持し、回復するための維持回復機構１５６が配置されている。この維持回復機１５６は、記録ヘッド１０７の各ノズル面をキャピングするための各キャップ１５７と、ノズル面をワイピングするためのブレード部材であるワイパーブレード１５８とを備えている。更に、維持回復機１５６は、増粘した記録液（インク）を排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行なうときの液滴を受ける空吐出受け１５９などを備えている。
【００８５】
以上のように構成した画像形成装置においては、給紙部から用紙１１２が１枚ずつ分離給紙され、略鉛直上方に給紙された用紙１１２はガイド１１５で案内され、搬送ベルト１２１とカウンタローラ１２２との間に挟まれて搬送される。更に、用紙１１２は、先端を搬送ガイド１２３で案内されて先端加圧コロ１２５で搬送ベルト１２１に押し付けられ、略９０°搬送方向を転換される。このとき、図示しない制御回路によってＡＣバイアス供給部から帯電ローラ１２６に対してプラス出力とマイナス出力とが交互に繰り返すように、つまり交番する電圧が印加される。これにより、搬送ベルト１２１が交番する帯電電圧パターン、すなわち、周回方向である副走査方向に、プラスとマイナスが所定の幅で帯状に交互に帯電されたものとなる。このプラス、マイナス交互に帯電した搬送ベルト１２１上に用紙１１２が給送されると、用紙１１２が搬送ベルト１２１に静電力で吸着され、搬送ベルト１２１の周回移動によって用紙１１２が副走査方向に搬送される。
【００８６】
そして、キャリッジ１０３を往路及び復路方向に移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド１０７を駆動することにより、停止している用紙１１２にインク滴を吐出して１行分を記録し、用紙１１２を所定量搬送後、次の行の記録を行う。記録終了信号又は用紙１１２の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了して、用紙１１２を排紙トレイ１５４に排紙する。
【００８７】
また、両面印刷の場合には、表面（最初に印刷する面）の記録が終了したときに、搬送ベルト１２１を逆回転させることで、記録済みの用紙１１２が両面給紙ユニット１５５内に送り込まれる。そして、両面給紙ユニット１５５で用紙１１２が反転されて（裏面が印刷面となる状態にして）再度カウンタローラ１２２と搬送ベルト１２１との間に給紙される。この給紙に応じてタイミング制御が行われ、前述したと同様に搬送ベル１２１上に搬送して裏面に記録を行った後、両面に画像が記録された用紙１１２が排紙トレイ１５４に排紙される。
【００８８】
また、印字（記録）待機中にはキャリッジ１０３は維持回復機構１５５側に移動され、キャップ１５７で記録ヘッド１０７のノズル面がキャッピングされ、ノズルを湿潤状態に保つことによりインク乾燥による吐出不良が防止される。また、キャップ１５７で記録ヘッド１０７をキャッピングした状態でノズルから記録液が吸引され（「ノズル吸引」又は「ヘッド吸引」という。）、増粘した記録液や気泡を排出する回復動作が行われる。この回復動作によって記録ヘッド１０７のノズル面に付着したインクを清掃除去するためにワイパーブレード１５８でワイピングが行われる。また、記録開始前、記録途中などに記録と関係しないインクを吐出する空吐出動作が行われる。これによって、記録ヘッド１０７の安定した吐出性能が維持される。
【００８９】
以上のように、本実施形態に係る画像形成装置においては、上記構成の液滴吐出ヘッドで構成した記録ヘッドを備えるので、小型化、低コスト化を図るとともに吐出ヘッドサイズが同等で吐出可能なノズル数を増やせることから、更なる高速印刷も可能となる。
【００９０】
なお、上記実施形態では本発明をプリンタ構成の画像形成装置に適用した例で説明したが、これに限るものではなく、例えば、プリンタ／ファックス／コピア複合機などの画像形成装置に適用することができる。また、本発明はインク以外の液体である記録液や定着処理液などを用いる画像形成装置にも適用することができる。
【００９１】
以上に説明したものは一例であり、本発明は、次の態様毎に特有の効果を奏する。
（態様Ａ）
液滴を吐出するノズル１１と、ノズル１１に連通する液室１３と、液室１３内の液体を加圧可能に基板上に設けられた圧電素子１６などの電気機械変換素子と、電気機械変換素子の基板側の共通電極１６１などの第１の駆動電極に接続されたパッド電極１９などの第１の端子電極と、電気機械変換素子の基板側とは反対側の個別電極１６３などの第２の駆動電極に接続されたパッド電極２１などの第２の端子電極と、を複数組備え、前記複数の第２の端子電極が、所定の間隔で並ぶように配置され、前記複数の第２の端子電極の列の端部に隣接する位置に、ダミーパッド電極３５などのダミーの端子電極を設けた。
これによれば、上記実施形態について説明したように、前記カバー部材の少なくとも第１の端子電極及び第２の端子電極が露出する開口部に向けて放電処理を行うことにより、その端子電極に電荷を注入することができる。この端子電極に注入された電荷は、第１の駆動電極及び第２の駆動電極に到達するので、第１の駆動電極及び第２の駆動電極に互いに異なる電荷量の電荷を付与することができる。そして、この電荷の付与により第１の駆動電極と第２の駆動電極との間に所定の電位差が形成されるので、電気機械変換素子に対して分極処理を行うことができる。この放電による分極処理は、端子電極に直接接触させるプローブカードが不要であり、また、簡易な構成で複数の電気機械変換素子に対して一括して分極処理できるので、製造コストの低減を図ることができる。
しかも、前記複数の第２の端子電極の列の端部に隣接する位置に、ダミーパッド電極３５などのダミーの端子電極を設けているため、前記複数の第２の端子電極の列の端部への過剰な電荷注入を回避できる。従って、その端部の第２の端子電極に接続されている電気機械変換素子への過剰な電荷集中が発生せず、電気機械変換素子の絶縁破壊を回避することができるので、電気機械変換素子のより均一な分極処理が可能になる。従って、上記注入電荷によって分極処理される電気機械変換素子の分極特性のばらつきを低減することができる。
以上のように、製造コストの低減を図りつつ、電気機械変換素子の分極特性のばらつきを低減することができる。
（態様Ｂ）
上記態様Ａにおいて、前記複数の第２の端子電極は、所定の間隔で並ぶように配置され、前記ダミーの端子電極は、前記複数の第２の端子電極の列に沿って該複数の第２の端子電極の間隔と同じ間隔で、該複数の第２の端子電極の列の端部に隣接する位置に設けられている。これによれば、上記実施形態について説明したように、前記複数の第２の端子電極の列の端部への過剰な電荷注入をより確実に回避できるので、電気機械変換素子の分極特性のばらつきをより確実に低減することができる。
（態様Ｃ）
上記態様Ａ又はＢにおいて、前記ダミーの端子電極は、前記第２の端子電極と同じ面積を有する。これによれば、上記実施形態について説明したように、前記複数の第２の端子電極の列の端部への過剰な電荷注入をより確実に回避できるので、電気機械変換素子の分極特性のばらつきをより確実に低減することができる。
（態様Ｄ）
上記態様Ａ乃至Ｃのいずれかにおいて、前記ダミーの端子電極及び前記第２の端子電極にバンプ電極が形成されている。これによれば、上記実施形態について説明したように、放電にさらされる端子電極の表面積を増加させることができるので、端子電極へ所定の電荷を安定して注入することができ、放電による安定した分極処理を実施できる。
（態様Ｅ）
上記態様Ｄにおいて、前記バンプ電極は、金スタッドバンプ電極である。これによれば、上記実施形態について説明したように、金めっきバンプ電極に比して製造コストを低減できる。
（態様Ｆ）
上記態様Ａ乃至Ｅのいずれかにおいて、前記ダミーの端子電極に接続された電荷蓄積素子を設ける。これによれば、上記実施形態について説明したように、放電によってダミーの端子電極に注入された電荷を電荷蓄積素子に逃がして蓄積できるので、ダミーの端子電極における電荷量の過剰な上昇を回避し、ダミーの端子電極における絶縁破壊を防止できる。
（態様Ｇ）
上記態様Ｆにおいて、前記電荷蓄積素子は、前記電気機械変換素子と同じ素子である。これによれば、上記実施形態について説明したように、ダミーの端子電極における電荷量の上昇を、そのダミーの端子電極に隣接する第２の端子電極と同等になるので、上記ダミーの端子電極における絶縁破壊をより確実に防止できる。
（態様Ｈ）
上記態様Ｆ又はＧにおいて、前記複数の電気機械変換素子は、所定の間隔で並ぶように配置され、前記電荷蓄積素子は、前記複数の電気機械変換素子の列方向に沿って前記複数の電気機械変換素子の間隔と同じ間隔で、該複数の電気機械変換素子の列の端部に隣接する位置に設けられている。これによれば、上記実施形態について説明したように、複数の電気機械変換素子と同様に電荷蓄積素子を形成できるため、製造が容易になる。
（態様Ｉ）
上記態様Ｆ又はＧにおいて、前記複数の電気機械変換素子は、所定の間隔で並ぶように配置され、前記電荷蓄積素子は、前記複数の電気機械変換素子の列方向とは異なる位置に設けられている。これによれば、上記実施形態について説明したように、複数の電気機械変換素子の列の並び方向の影響を受けることなく、電荷蓄積素子を形成することができ、電荷蓄積素子のレイアウト上の制約が少なくなる。
（態様Ｊ）
上記態様Ａ乃至Ｉのいずれかにおいて、前記ダミーの端子電極は、所定の間隔で並ぶように複数形成され、前記複数のダミーの端子電極は、そのダミーの端子電極の個数に応じて静電容量が設定された単一の電荷蓄積素子に接続されている。これによれば、上記実施形態について説明したように、複数のダミーの端子電極に対して電荷蓄積素子を共通化することにより、個別に電荷蓄積素子を設ける場合に比して電荷蓄積素子の設置面積を小さくすることができる。従って、小型化を図ることができる。また、微小面積内でのダミーの端子電極の個数を増加させることができ、列内における電気機械変換子間の分極量差のばらつきを低減できる。
（態様Ｋ）
上記態様Ａ乃至Ｅのいずれかにおいて、前記ダミーの端子電極はグラウンドに接続されている。これによれば、上記実施形態について説明したように、ダミーの端子電極に過剰に注入された電化をグラウンドへ速やかに逃がすことができるので、そのダミーの端子電極に隣接する第２の端子電極における電荷集中をより効果的に防止できる。
（態様Ｌ）
上記態様Ａ乃至Ｋのいずれかにおいて、前記電気機械変換素子に空隙を介して該電気機械変換素子を覆うように設けられたサブフレーム２６などの構造体を備える。これによれば、上記実施形態について説明したように、上記構造体が設けられている場合でも、上記放電による分極処理を行ったときの電気機械変換素子の分極特性のばらつきを低減することができる。
（態様Ｍ）
上記態様Ａ乃至Ｋのいずれかにおいて、前記電気機械変換素子に対して接触の状態で該電気機械変換素子を覆うように設けられた第２の絶縁性保護膜２３などの絶縁性保護膜を備える。これによれば、上記実施形態について説明したように、上記絶縁性保護膜が設けられている場合でも、上記放電による分極処理を行ったときの電気機械変換素子の分極特性のばらつきを低減することができる。
（態様Ｎ）
上記態様Ａ乃至Ｍのいずれかの液滴吐出ヘッドにおける電気機械変換素子の分極処理方法であって、前記第１の端子電極及び前記第２の端子電極と、放電手段とを、空隙を介して互いに対向させる工程と、前記放電手段により、前記第１の端子電極及び前記第２の端子電極を介して前記第１の駆動電極及び前記第２の駆動電極に互いに異なる電荷量の電荷を付与するように前記第１の端子電極及び前記第２の端子電極に向けて放電処理を行う工程と、を含む。これによれば、上記実施形態について説明したように、製造コストの低減を図りつつ、電気機械変換素子の分極特性のばらつきを低減することができる。
（態様Ｏ）
上記態様Ｎにおいて、前記放電処理は、コロナ放電もしくはグロー放電により発生した正極性の電荷を前記第１の端子電極及び前記第２の端子電極に注入するように行う。これによれば、上記実施形態について説明したように、前記端子電極への電荷注入を安定して行うことができ、安定した分極処理が可能になる。
（態様Ｐ）
上記態様Ｎ又はＯにおいて、前記放電処理は、前記電気機械変換素子について、電界強度が±１５０［ｋＶ／ｃｍ］になるように電圧を印加して該電気機械変換素子の電界強度と分極との関係のヒステリシスループを測定し、測定開始時の電界強度が０［ｋＶ／ｃｍ］のときの分極をＰｉｎｉとし、その後の電界強度が＋１５０［ｋＶ／ｃｍ］になった後に電界強度が０［ｋＶ／ｃｍ］まで戻ったときの分極をＰｒとしたときに、分極量差Ｐｒ−Ｐｉｎｉが１０［μＣ／ｃｍ２］以下になるように行う。これによれば、上記実施形態について説明したように、電気機械変換素子の連続駆動後の変形劣化（変位劣化）を防止することができ、長期にわたって安定した液滴吐出特性を得ることができる。
（態様Ｑ）
液滴を吐出するノズル１１と、ノズル１１に連通する液室１３と、液室１３内の液体を加圧可能に基板上に設けられた圧電素子１６などの電気機械変換素子と、電気機械変換素子の基板側の共通電極１６１などの第１の駆動電極に接続されたパッド電極１９などの第１の端子電極と、電気機械変換素子の基板側とは反対側の個別電極１６３などの第２の駆動電極に接続されたパッド電極２１などの第２の端子電極と、を複数組備え、前記複数の第２の端子電極が、所定の間隔で並ぶように配置されている液滴吐出ヘッドの製造方法であって、前記基板上に設けられた電気機械変換素子を設ける工程と、前記第１の端子電極と前記第２の端子電極とを形成する工程と、前記カバー部材を設ける工程と、請求項Ｎ乃至Ｐのいずれかの分極処理の工程と、を含む。これによれば、上記実施形態について説明したように、液滴吐出ヘッドの製造コストの低減を図りつつ、液滴吐出ヘッドの液滴吐出特性のばらつきを低減することができる。
（態様Ｒ）
上記態様Ａ乃至Ｍのいずれかの液滴吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置である。これによれば、上記実施形態について説明したように、液滴吐出装置の製造コストの低減を図りつつ、液滴吐出ヘッドの液滴吐出特性のばらつきを低減することができる。
（態様Ｓ）
上記態様Ｎ乃至Ｐのいずれかの分極処理方法で処理した電気機械変換素子を有する液滴吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置である。これによれば、上記実施形態について説明したように、液滴吐出装置の製造コストの低減を図りつつ、液滴吐出ヘッドの液滴吐出特性のばらつきを低減することができる。
（態様Ｔ）
インク滴吐出装置として態様Ｒ又はＳの液滴吐出装置を備えた画像形成装置である。これによれば、上記実施形態について説明したように、画像形成装置の製造コストの低減を図りつつ、液滴吐出ヘッドの液滴吐出特性のばらつきを低減させ、画像品質の向上を図ることができる。
【符号の説明】
【００９２】
１０  液滴吐出部
１１  ノズル
１２  ノズル基板
１３  液室（圧力室）
１４  基板（液室基板）
１５  振動板
１６  圧電素子
１６１  共通電極（下部電極）
１６２  圧電膜（圧電体）
１６３  個別電極（上部電極）
１５  振動板
１８  第１の絶縁保護膜
１８ａ  コンタクトホール
１９  共通電極用のパッド電極
２０  第１の配線
２１  個別電極用のパッド電極
２２  第２の配線
２３  第２の絶縁保護膜
２３ａ  コンタクトホール
２５  アクチュエータ基板
２６  サブフレーム
２６ａ  凹部
２６ｂ〜２６ｄ  開口部
２７  バンプ電極
２８  シリコンウェハ
２９  アクチュエータ
３１  コロナワイヤ
３２  グリッド電極
３３  ベースプレート
３５、３６  ダミーパッド電極
３７  配線
３８、３８’  グラウンド（ＧＮＤ）配線
４０〜４２  ダミー圧電素子
１０７  記録ヘッド
【先行技術文献】
【特許文献】
【００９３】
【特許文献１】特開２００４−２０２８４９号公報
【特許文献２】特開２０１０−０３４１５４号公報
【特許文献３】特開２００６−２０３１９０号公報
【特許文献４】特許第３７８２４０１号公報
【図１】
2014177049.tif 000004
【図６】
2014177049.tif 000005
【図９】
2014177049.tif 000006
【図１５】
2014177049.tif 000007
【図１６】
2014177049.tif 000008
【図１７】
2014177049.tif 000009
【図１８】
2014177049.tif 000010
【図１９】
2014177049.tif 000011
【図２】
2014177049.tif 000012
【図３】
2014177049.tif 000013
【図４】
2014177049.tif 000014
【図５】
2014177049.tif 000015
【図７】
2014177049.tif 000016
【図８】
2014177049.tif 000017
【図１０】
2014177049.tif 000018
【図１１】
2014177049.tif 000019
【図１２】
2014177049.tif 000020
【図１３】
2014177049.tif 000021
【図１４】
2014177049.tif 000022
【図２０】
2014177049.tif 000023