(57)【要約】      （修正有）【課題】処理対象物の表面に対して均一な電荷付与を行うことができる放電装置を提供する。【解決手段】ワイヤー形状の主放電電極７１に電圧を印加することにより放電を発生させ、放電により処理対象物に電荷を付与する放電装置７０であって、主放電電極７１による放電で発生した放電電荷が通過し得る多数の開口を有する導電性部材７２を、主放電電極７１と処理対象物との間に備え、導電性部材７２は、主放電電極７１への印加電圧と同極性の電圧が印加され、主放電電極７１の延在方向と直交する断面において導電性部材７２の処理対象物側の表面はその中央部から端部にいくにしたがって前記処理対象物に近づくように湾曲した形状を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤー形状の主放電電極に電圧を印加することにより放電を発生させ、該放電により処理対象物に電荷を付与する放電装置であって、
前記主放電電極による放電で発生した放電電荷が通過し得る多数の開口を有する導電性部材を、前記主放電電極と処理対象物との間に備え、
前記導電性部材は、前記主放電電極への印加電圧と同極性の電圧が印加され、
前記主放電電極の延在方向と直交する断面において前記導電性部材の処理対象物側の表面はその中央部から端部にいくにしたがって前記処理対象物に近づくように湾曲した形状を有することを特徴とする放電装置。
【請求項２】
請求項１の放電装置において、
前記導電性部材は、板状の部材であり、前記主放電電極の延在方向と直交する断面において該主放電電極に向かって凸状に湾曲した形状を有することを特徴とする放電装置。
【請求項３】
請求項１又は２の放電装置において、
前記導電性部材は、前記放電電荷が通過し得る多数の開口を有するようにメッシュ加工されていることを特徴とする放電装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかの放電装置において、
前記導電性部材は、前記主放電電極の延在方向と直交する断面における前記主放電電極と前記導電性部材の各部との間における電界強度が弱いほど該導電性部材の処理対象物側の表面における各部と処理対象物との距離が短くなるように湾曲していることを特徴とする放電装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかの放電装置において、
前記処理対象物を載置して保持する保持部材と、
前記処理対象物の表面に沿った方向に前記保持部材を移動させる移動機構と、を更に備えたことを特徴とする放電装置。
【請求項６】
請求項５の放電装置において、
前記保持部材に保持された前記処理対象物を加熱する加熱手段を更に備えたことを特徴とする放電装置。
【請求項７】
請求項５又は６の放電装置において、
前記保持部材は、導電性材料で形成され、接地されていることを特徴とする放電装置。
【請求項８】
基板または下地膜上に第１の電極、電気機械変換膜及び第２の電極が積層された構造を有する電気機械変換素子に対して、分極処理を行う分極処理方法であって、
請求項１乃至７のいずれかの放電装置を用いて、前記第１の電極又は前記第２の電極のいずれか一方に接続された端子電極に電荷を付与し、前記電気機械変換膜の分極処理を行うことを特徴とする分極処理方法。
【請求項９】
請求項８の分極処理方法において、
前記放電装置の主放電電極による放電で生成されて前記端子電極に付与される電荷は正極性に帯電していることを特徴とする分極処理方法。
【請求項１０】
基板または下地膜上に第１の電極、電気機械変換膜及び第２の電極が積層された構造を有する電気機械変換素子であって、
請求項１乃至７のいずれかの放電装置又は請求項８又は９の分極処理方法を用いて前記電気機械変換膜が分極処理されていることを特徴とする電気機械変換素子。
【請求項１１】
液滴を吐出するノズルと、ノズルが連通する加圧液室と、該加圧液室内の液体を昇圧させる圧力発生手段と、を備えた液滴吐出ヘッドであって、
上記圧力発生手段として、請求項１０の電気機械変換素子を備えたことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項１２】
画像形成用の液滴を吐出して画像を形成する画像形成装置であって、
前記画像形成用の液滴を吐出する液滴吐出ヘッドとして、請求項１１の液滴吐出ヘッドを備えたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放電装置、この放電装置を用いた分極処理方法、この放電装置を用いて分極処理した電気機械変換素子、この電気機械変換素子を搭載した液滴吐出ヘッド、及び、この液滴吐出ヘッドを搭載した画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、処理対象物に非接触で電荷を与える有効な方法として、コロナ放電を用いて放電処理する方法が知られている。例えば、処理対象物としての樹脂等の基材表面をコロナ放電によって電荷を与え、基材表面の濡れ特性を向上させる表面改質処理方法が知られている。また、圧電素子等の電気機械変換素子を構成する処理対象物としての電気機械変換膜の表面にコロナ放電によって電荷を付与して分極処理を行う分極処理方法が知られている。
【０００３】
特許文献１には、コロナ放電を用いて電気機械変換膜としての圧電体膜を分極処理するポーリング処理方法が開示されている。このポーリング処理方法では、基板上に電極を形成し、その電極上に圧電体膜を形成し、圧電体膜の上記電極とは反対側の表面に間隙を介して対向するように主放電電極としてのワイヤー状の電極（以下、「コロナ電極」という。）を配置している。そして、圧電体膜の基板側にある電極とコロナ電極との間に電圧を印加してコロナ放電を発生させ、圧電体膜の表面に電荷を付与する。この電荷の付与により、圧電体膜内に電界を発生させて分極処理を行い、圧電体膜内の結晶における分極の向きを揃えることができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１のポーリング処理方法などで用いられるコロナ放電では、ワイヤー状のコロナ電極の直下では処理対象物の表面上に形成される放電が強く、コロナ電極の直下から離れるに従って放電が弱くなる。そのため、コロナ電極の直下では処理対象物の表面には所定量の電荷を付与できるが、コロナ電極の直下から離れるに従って処理対象物の表面に付与される電荷量が減少するため、処理対象物の表面に対して均一な電荷付与を行うことができない。
【０００５】
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、処理対象物の表面に対して均一な電荷付与を行うことができる放電装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、ワイヤー形状の主放電電極に電圧を印加することにより放電を発生させ、該放電により処理対象物に電荷を付与する放電装置であって、前記主放電電極で発生した放電電荷が通過し得る多数の開口を有する導電性部材を、前記主放電電極と処理対象物との間に備え、前記導電性部材は、前記主放電電極への印加電圧と同極性の電圧が印加され、前記主放電電極の延在方向と直交する断面において前記導電性部材の処理対象物側の表面はその中央部から端部にいくにしたがって前記処理対象物に近づくように湾曲した形状を有することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、処理対象物の表面に対して均一な電荷付与を行うことができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態に係るコロナ放電装置の全体構成の一例を示す斜視図。
【図２】（ａ）は本実施形態のコロナ放電装置における凸形状のグリッド電極の斜視図。（ｂ）は、その凸形状のグリッド電極を用いた場合に形成される電界の説明図。
【図３】（ａ）は、従来例のコロナ放電装置における平面状のグリッド電極の斜視図。（ｂ）は、その平面状のグリッド電極を用いた場合に形成される電界の説明図。
【図４】電気機械変換素子のＰ−Ｅヒステリシス特性の一例を示すグラフ。
【図５】電気機械変換素子（圧電素子）に対する分極処理の一例を示す説明図。
【図６】本実施形態に係る電気機械変換素子を模式的に示した断面図。
【図７】（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、絶縁保護膜及び引き出し配線を有する電気機械変換素子のより具体的な構成の一例を示す断面図及び上面図。
【図８】（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、分極処理前及び分極処理後の電気機械変換素子についてヒステリシスループを測定した測定結果の一例を示すグラフ。
【図９】ＳｒＲｕＯ３膜を成膜した試料のＸ線回折測定結果の一例を示すグラフ。
【図１０】本実施形態に係る液滴吐出ヘッドの一構成例を示す断面図。
【図１１】図１０の液滴吐出ヘッドを複数個配置した構成の断面図。
【図１２】（ａ）及び（ｂ）は分極処理前後における電気機械変換膜を構成する圧電体結晶内の分極の方向の変化を模式的に示す説明図。
【図１３】（ａ）及び（ｂ）は、第１の電極上に形成する電気機械変換膜及び第２の電極のパターンの一例を示す説明図。
【図１４】ウェハ上に形成する電気機械変換素子の配置の一例を示す説明図。
【図１５】コロナ放電装置（コロナ分極処理装置）における各電極の寸法例を示す説明図。
【図１６】実施例１の分極率Ｐｒ−Ｐｉｎｉの測定結果を示すグラフ。
【図１７】実施例２の分極率Ｐｒ−Ｐｉｎｉの測定結果を示すグラフ。
【図１８】比較例１の分極率Ｐｒ−Ｐｉｎｉの測定結果を示すグラフ。
【図１９】液滴吐出ヘッドを搭載した記録装置の構成例を示す斜視図。
【図２０】同記録装置の機構部の構成例を示す側面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る放電装置としてのコロナ放電装置の全体構成の一例を示す斜視図である。また、図２（ａ）は、本実施形態のコロナ放電装置における凸形状のグリッド電極の斜視図であり、図２（ｂ）は、その凸形状のグリッド電極を用いた場合に形成される電界の説明図である。また、図３（ａ）は、従来例のコロナ放電装置における平面状のグリッド電極の斜視図であり、図３（ｂ）は、その平面状のグリッド電極を用いた場合に形成される電界の説明図である。
【００１０】
なお、本実施形態では、コロナ放電装置を、処理対象物としての電気機械変換素子の圧電体膜に対して放電による分極処理を行う分極処理装置として用いた場合について説明するが、本実施形態のコロナ放電装置の用途は分極処理装置に限定されるものではない。
【００１１】
図１に示すように、コロナ放電装置７０は、主放電電極としてのコロナ電極７１と、導電性部材としてのグリッド電極７２と、複数の電気機械変換素子が形成されたウェハなどの処理対象物を固定して載置する保持部材としてのステージ７３とを具備している。コロナ電極７１及びグリッド電極７２はそれぞれ、図示しないコロナ電極用電源及びグリッド電極用電源に接続され、所定の電圧が印加される。また、ステージ７３は、ステージ７３上に配置された処理対象物に対して電荷を付与しやすくなるように、アース線７４を介して接地されていることが好ましい。
【００１２】
また、コロナ電極７１やグリッド電極７２に印加する電圧の大きさや、ステージ７３と各電極間との距離は特に限定されるものではなく、十分に分極処理を施すことができるようにこれらを調整し、コロナ放電の強弱をつけることができる。また、コロナ電極７１の構成は特に限定されるものではないが、例えばワイヤー形状を有する構成とすることができ、各種導電性の材料により構成することができる。
【００１３】
また、グリッド電極７２は、コロナ放電で発生した放電電荷が通過し得る多数の開口を有する導電性部材であり、コロナ電極７１とステージ７３との間に配置されている。グリッド電極７２の構成は特に限定されるものではないが、形状の工夫やメッシュ加工を施すことが好ましい。このようなグリッド電極７２の形状の工夫やメッシュ加工などにより、コロナ電極７１に高電圧を印加したときに、コロナ放電により発生するイオンや電荷などを効率よく均一に下のステージ７３に降り注ぐようにすることができる。これにより、処理対象物の表面に対して均一に電荷を付与することできる。
【００１４】
本実施形態のグリッド電極７２は、図１及び図２に示すように、コロナ電極７１の延在方向（長手方向）と直交する断面において、コロナ電極７１に向かって凸状に湾曲した形状を有するように構成している。このように凸状に湾曲したグリッド電極７２を用いることにより、図２（ｂ）に示すように、従来の平面形状のグリッド電極７５を用いた場合に比べて、グリッド電極７２とステージ７３との間に形成される電界Ｅの強度をより均一にすることができる。このように電界Ｅの強度が均一になるメカニズムとしては、例えば次のようなメカニズムが考えられる。
【００１５】
コロナ電極７１で発生した放電電荷は、コロナ電極７１とグリッド電極７２との間に形成される電界により、グリッド電極７２に向かって移動し、そのグリッド電極７２の開口を通過するように移動する。このグリッド電極７２の開口を通過した放電電荷は、グリッド電極７２の処理対象物側の表面と処理対象物との間に生じた電界Ｅにより、処理対象物に向かって移動する。ここで、グリッド電極７２の処理対象物側に形成される電界Ｅは、コロナ電極７１に印加された電圧によって生じる電界成分Ｅｃと、グリッド電極７２に印加された電圧によって生じる電界成分Ｅｇとが重ね合わされたものとなる。この２つの電界成分Ｅｃ，Ｅｇのうち前者のコロナ電極７１に印加された電圧によって生じる電界成分Ｅｃは、コロナ電極７１の延在方向と直交する断面においてコロナ電極７１に近い中央部ほど強く、その中央部から離れるに従って弱くなる。
ここで、図３（ａ）に示すように従来の平面形状のグリッド電極７５を用いた場合は、コロナ電極７１の延在方向（長手方向）と直交する断面において、グリッド電極７５の水平方向の各部とステージ７３との間の距離は一定である。このため、上記２つの電界成分Ｅｃ，Ｅｇのうち後者のグリッド電極７５に印加された電圧によって生じる電界成分Ｅｇは均一になる。その結果、所定の電圧が印加されたグリッド電極７５と接地されているステージ７３との間に形成される電界Ｅ（Ｅｃ＋Ｅｇ）の強度は、図３（ｂ）に示すようにコロナ電極７１に近い中央部ほど強い。
これに対し、図２（ａ）に示すように本実施形態の凸状に湾曲したグリッド電極７２を用いた場合は、上記断面において、グリッド電極７５の水平方向の各部とステージ７３上の処理対象物との距離が、コロナ電極７１に近い中央部から離れるに従って短くなる。このため、グリッド電極７５に印加された電圧によって生じる電界成分Ｅｇは、前者のコロナ電極７１に印加された電圧によって生じる電界成分Ｅｃの不均一分布をキャンセルするように、上記断面においてコロナ電極７１に近い中央部ほど弱く、その中央部から離れるに従って強くなる。その結果、所定の電圧が印加されたグリッド電極７５と接地されているステージ７３上の処理対象物との間に形成される電界Ｅの強度は、図２（ｂ）に示すようにグリッド電極７５の水平方向の各部において均一化される。このようにグリッド電極７５とステージ７３との間に形成される電界Ｅの強度が均一になると、コロナ放電により発生するイオンや電荷等が均一にステージ７３に向けて降り注ぐようになる。
【００１６】
なお、本実施形態では、グリッド電極７２として板状の導電性部材を用いているが、グリッド電極７２は板状以外の形状の部材であってもよい。コロナ電極７１の延在方向（長手方向）と直交する断面においてグリッド電極７２の処理対象物側の表面が、その中央部から端部にいくにしたがって処理対象物に近づくように湾曲した形状を有するものでもあればよい。
【００１７】
また、ステージ７３には、処理対象物を加熱できるように加熱機構（不図示）が付加されている。これは、電気機械変換素子を加熱しながら分極処理を行った場合、電気機械変換素子の応力を緩和させながら処理できるため、所望の分極状態にするために多くの電荷量を供給してもクラックを発生させないためである。電気機械変換素子を加熱する加熱機構の具体的手段は特に限定されるものではなく、各種ヒーターやランプ等を用いて加熱するように構成することができる。
【００１８】
上記加熱機構は、ステージ７３内に設置することもでき、ステージ７３の外から加熱するように設置することもできる。特に、電極等との干渉を避けるため、ステージ７３内に設置されていることが好ましい。加熱機構の最大加熱温度は特に限定されるものではなく、製造する処理対象物、例えば電気機械変換素子を構成する電気機械変換膜のキュリー温度等に応じて所定の温度に加熱できるように構成されていればよい。特に、各種の電気機械変換素子に対応できるよう、最大３５０［℃］まで加熱できるように構成されていることが好ましい。実際に分極処理を行う際の加熱温度は特に限定されるものではないが、キュリー温度以下に加熱することが好ましい。これは、例えば図４のＰ−Ｅヒステリシス特性に示すように、キュリー温度を超える温度に加熱すると分極処理を行っても再度脱分極してしまい、分極処理の効果がなくなってしまうためである。また、電気機械変換膜の温度がキュリー温度を越えることをより確実に防止するため、加熱温度は特にキュリー温度の半分の温度以下に加熱することが好ましく、１／３以下の温度に加熱することがより好ましい。例えば、電気機械変換膜として圧電素子であるＰＺＴ（ペロブスカイト結晶構造を有するジルコン酸チタン酸鉛）の膜を用いた場合、１８０［℃］以下に加熱することが好ましく、１２０［℃］以下に加熱することがより好ましい。
【００１９】
また、ステージ７３には、コロナ放電した時に処理対象物に電荷等が照射（供給）されるエリアが限られるため、処理対象物全体を処理できるように処理対象物の移動が可能な移動機構が付加されている。この移動機構により、処理対象物全体を効率良く処理することができ、生産性を向上させることができる。ステージ７３の移動機構は特に限定するものではないが、例えばステージのテーブルをリニアガイドによって保持し、テーブルの移動をボールネジなどの送り機構を介してステッピングモータで駆動制御するように構成してもよい。
【００２０】
また、分極処理を行う際に必要な電荷量Ｑについては特に限定されるものではないが、電気機械変換素子に１．０×１０−８［Ｃ］以上の電荷量が蓄積される（発生させる）ことが好ましい。また、電気機械変換素子には、４．０×１０−８［Ｃ］以上の電荷量が蓄積される（発生させる）ことがさらに好ましい。このような範囲の電荷量を電気機械変換素子に蓄積させることにより、より確実に後述する分極率を有するように分極処理を行うことができる。
【００２１】
また、コロナ放電により発生してステージ側に移動する電荷としては、使用時における電気機械変換素子の駆動電圧の極性に応じて正極性又は負極性に帯電するようにする。例えば、後述の図８（ｂ）に示したＰ−Ｅヒステリシスループの分極処理後のＰｉｎｉ（Ｐ−Ｅヒステリシスループの０［ｋＶ］時の分極Ｐ）は、分極工程において電気機械変換素子に供給する電荷が正帯電している場合には正側に位置することなる。逆に、分極工程において電気機械変換素子に供給する電荷が負帯電している場合にはＰｉｎｉは負側に位置することになる。そして、電気機械変換素子を実際に駆動させる際に正極性の電圧を印加する場合には、Ｐｉｎｉは正側に位置することが好ましく、負電圧を印加する場合には、負側に位置することが好ましい。このため、電気機械変換素子の使用環境に応じて分極工程において供給する電荷を正または負に帯電させることができる。
【００２２】
例えば、図５に示すように放電電極としてのコロナワイヤー５２を用いてコロナ放電させる場合には、大気中の分子をイオン化させることで、陽イオンを発生させる。この陽イオンは、ステージ７３上に設置された電気機械変換素子３０の図示しない端子電極を介して、電気機械変換素子３０に流れ込んで正極性の電荷が蓄積され、電気機械変換膜の分極処理が行われる。
【００２３】
次に、本実施形態に係る電気機械変換素子の構成例について説明する。
図６は、本実施形態に係る電気機械変換素子を模式的に示した断面図である。図６に示すように、電気機械変換素子（圧電素子）３０は、基板３１、成膜振動板（下地膜）３２上に、第１の電極としての第１の駆動電極３３と、第２の電極としての第２の駆動電極３５とが積層された構造となっている。
【００２４】
図７（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、絶縁保護膜及び引き出し配線を有する電気機械変換素子のより具体的な構成の一例を示す断面図及び上面図である。なお、図７（ｂ）では、電気機械変換素子３０の構成が分かるように、一部の部材について第２の絶縁保護膜を透視して記載している。
【００２５】
図７に示す電気機械変換素子においては、図６の場合と同様に、基板３１、成膜振動板３２上、第１の駆動電極３３、電気機械変換膜３４、第２の駆動電極３５が積層されている。そして、電気機械変換膜３４、第２の駆動電極３５は、第２の駆動電極を形成後にエッチングにより個別化されている。そして、第２の駆動電極は個別電極として機能し、第１の駆動電極３３は、個別化された電気機械変換膜３４、第２の駆動電極３５に対して共通電極として機能している。
【００２６】
第１の駆動電極３３、第２の駆動電極３５上には、図７（ｂ）に示すようにコンタクトホール４５を有する第１の絶縁保護膜４１が設けられている。このコンタクトホール４５は、第１の駆動電極３３、第２の駆動電極３５と、後述する第１の配線４２、第２の配線４３とがそれぞれ電気的に接続できるように設けられたものである。そして、第１の絶縁保護膜４１上には、第１の配線４２、第２の配線４３が設けられており、上記のように第１の絶縁保護膜４１に設けられたコンタクトホール４５を介して、それぞれが第１の駆動電極３３、第２の駆動電極３５と導通している。
【００２７】
さらに、第１の駆動電極３３及びこれに導通する第１の配線４２を共通電極、第２の駆動電極３５及びこれに導通する第２の配線４３を個別電極として、共通電極、個別電極を保護する第２の絶縁保護膜４４が形成されている。この第２の絶縁保護膜４４は、第１の配線４２、第２の配線４３上（さらには第１の絶縁保護膜４１上）に形成されている。また、第２の絶縁保護膜４４には複数の開口部４８，４９が設けられ第１の端子電極としての共通電極用パッド４６、及び第２の端子電極としての個別電極用パッド４７が露出している。
【００２８】
前記複数のパッドのうち、共通電極用に作製されたもの、すなわち共通電極に接続されたものを共通電極用パッド４６、個別電極用に作製されたもの、すなわち個別電極に接続されたものを個別電極用パッド４７としている。これらのパッドは上述したように例えば第２の絶縁保護膜４４に開口部４８，４９を設けることにより外部に露出させることができる。
【００２９】
上記構成の電気機械変換素子３０に対して、上記コロナ放電装置７０により、個別電極パッド４７を介して電荷を注入することにより、基板３１や成膜振動板（下地膜）３２を破損させることなく、十分に分極処理を施すことができる。
【００３０】
電気機械変換素子３０の分極処理の状態については、Ｐ−Ｅヒステリシスループから判断することができる。
【００３１】
図８（ａ）は、分極処理を行う前の電気機械変換素子３０についてヒステリシスループを測定した測定結果の一例を示すグラフである。図８（ｂ）は分極処理を行った後の電気機械変換素子３０についてヒステリシスループを測定した測定結果の一例を示すグラフである。
【００３２】
図８（ａ）、（ｂ）に示すように±１５０［ｋＶ／ｃｍ］の電界強度をかけてヒステリシスループを測定する。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とする。このとき、ＰｒとＰｉｎｉとの差、すなわちＰｒ−Ｐｉｎｉの値を分極率として定義し、この分極率から分極状態の良し悪しを判断することができる。
【００３３】
ここで、図８（ｂ）に示したように、分極率Ｐｒ−Ｐｉｎｉは１０［μＣ／ｃｍ２］以下となっていることが好ましく、５［μＣ／ｃｍ２］以下となっていることがさらに好ましい。これらの数値範囲を満たさない分極率を有する電気機械変換膜（例えばＰＺＴ膜）を用いて圧電アクチュエータを形成した場合、連続駆動後の変位劣化について十分な特性が得られない場合がある。
【００３４】
すなわち、上記した製造方法により得られた電気機械変換素子３０は、±１５０［ｋＶ／ｃｍ］の電界強度をかけてヒステリシスループを測定する。測定開始時の０［ｋＶ／ｃｍ］における分極をＰｉｎｉとし、＋１５０［ｋＶ／ｃｍ］の電圧印加後、０［ｋＶ／ｃｍ］まで戻した際の０［ｋＶ／ｃｍ］時の分極をＰｒとする。この場合に、ＰｒとＰｉｎｉとの差が１０［μＣ／ｃｍ２］以下であることが好ましく、５［μＣ／ｃｍ２］以下であることがより好ましい。
【００３５】
以下に、本実施形態の電気機械変換素子を構成する材料、工法について具体的に説明する。
【００３６】
（基板）
基板３１としてはその材質は特に限定されるものではないが、シリコン単結晶基板を用いることが好ましい。そして、その厚さとしては、１００〜６００［μｍ］の厚みを持つことが好ましい。
【００３７】
シリコン単結晶基板の面方位としては、（１００）、（１１０）、（１１１）の３種類があるが、半導体産業では一般的に（１００）、（１１１）が広く使用されている。本構成においては、（１００）の面方位をもつシリコン単結晶基板を好ましく使用することができる。また、本実施形態における電気機械変換素子３０においては、（１１０）面方位をもった単結晶基板も好ましく用いることができる。
【００３８】
基板３１に加圧液室を作製する場合、一般的にエッチングを利用してシリコン単結晶基板の加工が行われるが、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。
【００３９】
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）では深い溝を掘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。このため、異方性エッチングを利用して加圧液室等を作製する場合、（１１０）の面方位を有するシリコン単結晶基板を使用することも可能である。ただし、この場合には、マスク材であるＳｉＯ２もエッチングされてしまうおそれがあるため、これに留意して利用することが望ましい。
【００４０】
（下地膜（振動板））
後述の図１０に示すように電気機械変換膜３４によって発生した力を受けて、下地膜（振動板）３２が変形変位して、加圧液室２１のインク滴を吐出させる。そのため、下地膜３２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。
【００４１】
下地膜１７を構成する材料としては変形変位して加圧液室２１のインク滴を吐出できるものであればよく、要求される耐久性等に応じて任意に選択することができるが、例えば、Ｓｉ、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４を用いることができる。これらの材料を用いる場合、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により作製することができる。
【００４２】
また、下地膜（振動板）１７としては、第１の駆動電極（下部電極）３３、電気機械変換膜３４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、電気機械変換膜３４としては、一般的に材料としてＰＺＴが使用されることから、ＰＺＴの線膨張係数８×１０−６［１／Ｋ］に近い線膨張係数を有するものが好ましい。具体的には、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であることが好ましく、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。
【００４３】
この場合、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。
【００４４】
膜厚としては特に限定されるものではないが、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加圧液室１２の加工が難しい場合があり、この範囲より大きいと下地膜３２が変形変位しにくくなり、インク滴の吐出が不安定になる場合があるためである。
【００４５】
（第１の駆動電極）
第１の駆動電極３３としては特に限定されるものではないが、金属または金属と酸化物とからなっていることが好ましい。具体的には、第１の駆動電極３３としては例えば、金属電極膜から構成することができる。また、金属電極膜と酸化物電極膜とから構成することもできる。
【００４６】
第１の駆動電極３３がいずれの材料からなる場合でも、振動板３２と金属膜との間に密着層を形成し、剥がれ等を抑制するように工夫することが好ましい。以下に密着層を含めて金属電極膜、酸化物電極膜の詳細について記載する。
【００４７】
密着層としては、例えば、金属膜を成膜後、ＲＴＡ（Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎｎｅａｌｉｎｇ）装置を用いて、ＲＴＡ法により酸化（熱酸化）して酸化膜とすることにより得ることができる。酸化（熱酸化）を行う際の条件としては特に限定されるものではなく、用いる金属膜の材質等により選択することができる。例えば、６５０〜８００［℃］で、１〜３０分間、Ｏ２雰囲気で金属膜を熱酸化することにより形成することができる。
【００４８】
金属膜は例えばスパッタ法により成膜することができる。金属膜の材料としてはＴｉ、Ｔａ、Ｉｒ、Ｒｕ等の材料を好ましく用いることができ、中でもＴｉを好ましく用いることができる。
【００４９】
金属酸化物膜は反応性スパッタにより作製してもよいが、金属膜の高温による熱酸化法が望ましい。これは、反応性スパッタにより作製する場合、例えばシリコン基板などの基板も一緒に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なり、コスト上好ましくないためである。また、一般の炉による酸化よりも、ＲＴＡ装置による酸化の方が金属酸化物膜の結晶性が良好になることが挙げられる。これは、チタン膜を例に説明すると、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。これに対して、昇温速度の速いＲＴＡ法による酸化ではそのような過程を経る必要がなく、良好な結晶を形成することが可能になる。
【００５０】
密着層の膜厚としては、特に限定されるものではないが、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。膜厚が上記範囲よりも薄い場合においては、振動板、第１の駆動電極との密着性が悪くなる場合がある。また、膜厚が上記範囲よりも厚いとその上に作製する第１の駆動電極の膜の結晶の質に影響が出てくる場合がある。このため、上記範囲を選択することが好ましい。
【００５１】
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を用いることができる。なお、白金は鉛に対して十分なバリア性を有しない場合があるため、イリジウム、白金−ロジウムなどの白金族元素や、これら合金も用いることができる。
【００５２】
また、金属電極膜の金属材料として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、上記密着層を先に積層することが好ましい。
【００５３】
金属電極膜の作製方法としては特に限定されるものではないが、例えばスパッタ法や真空蒸着等の真空成膜を用いることができる。
【００５４】
金属電極膜の膜厚としては要求される性能に応じて選択すればよく、限定されるものではないが、例えば８０［ｎｍ］〜２００［ｎｍ］であることが好ましく、１００［ｎｍ］〜１５０［ｎｍ］であることがより好ましい。上記範囲より薄い場合においては、共通電極として十分な電流を供給することができない場合があり、インク吐出をする際に不具合が発生する場合があるため好ましくない。また、上記範囲より厚い場合、特に金属電極膜の金属材料として白金族元素の高価な材料を使用する場合においては、コスト上問題となる点が挙げられる。また、特に金属材料として白金を用いた場合、膜厚を厚くしていたったときに表面粗さが大きくなる。すると、その上に作製する膜（例えば酸化物電極膜や電気機械変換膜）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場合がある。
【００５５】
酸化物電極膜の材料としては、ルテニウム酸ストロンチウム（ＳｒＲｕＯ３、以下単に「ＳＲＯ」とも記載する。）を用いることが好ましい。また、ルテニウム酸ストロンチウムの一部を置換した材料、具体的には、ＳｒｘＡ１−ｘＲｕｙＢ１−ｙＯ３（式中、ＡはＢａ、Ｃａ、  ＢはＣｏ、Ｎｉ、  ｘ、ｙ＝０〜０．５）で表される材料についても好ましく用いることができる。
【００５６】
酸化物電極膜の成膜方法については例えばスパッタ法により作製することができる。スパッタ条件については限定されるものではないが、スパッタ条件によって酸化物膜の膜質が変化するため、要求される結晶配向性等により選択することができる。
【００５７】
例えば、後述する電気機械変換膜３４は、連続動作したときの変位特性劣化を抑えるためにはその結晶性としては（１１１）面方位に配向していることが好ましい。このような電気機械変換膜３４を得るためには、その下層に配置した酸化物電極膜についても（１１１）面方位に配向していることが好ましい。このため、酸化物電極膜は（１１１）面方位に優先配向していることが好ましい。
【００５８】
そして、酸化物電極膜について（１１１）面方位に優先配向した膜を得るために、５００［℃］以上に基板加熱を行い、これにスパッタ法により酸化物電極膜を成膜することが好ましい。
【００５９】
また、酸化物電極膜の下層に金属電極膜を設ける場合、該金属電極膜は白金膜からなることが好ましい。また、その面方位として、（１１１）面方位に配向していることが好ましい。これは、その上に成膜する酸化物電極膜についても（１１１）面方位に優先配向したものが得やすくなるためである。
【００６０】
例えば、ＳＲＯ膜の成膜条件として、ＳＲＯを室温で成膜後、ＲＴＡ処理にて結晶化温度で熱酸化する。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、その上に例えばＰＺＴ膜を成膜した場合、このＰＺＴ膜についても（１１０）配向しやすくなる。このため、本実施形態においてＳＲＯ膜を形成する場合には、上記成膜条件により成膜することが好ましい。
【００６１】
ここで、例えば金属電極膜として（１１１）面方位に配向した白金膜を用い、その上に酸化物電極膜であるＳｒＲｕＯ３膜を作製した場合に、酸化物電極の結晶性をＸ線回折測定により評価する方法について説明する。
【００６２】
ＰｔとＳｒＲｕＯ３とは格子定数が近いため、通常のＸ線回折測定におけるθ−２θ測定では、ＳＲＯ膜の（１１１）面とＰｔの（１１１）面の２θ位置が重なってしまい判別が難しい。しかし、Ｐｔについては消滅則の関係からＰｓｉ＝３５［°］に傾けた場合、２θが約３２［°］付近の位置では回折線が打ち消し合い、Ｐｔの回折強度が見られなくなる。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)面方位に優先配向しているかを確認することができる。
【００６３】
図９は、ＳｒＲｕＯ３膜を成膜した試料のＸ線回折測定結果の一例を示すグラフである。このＸ線回折の測定した試料は次のように作成した。まず、シリコン基板上に、密着層として酸化チタン膜を成膜した。その後、(１１１)面方位に配向している白金膜を成膜し、その上に基板を例えば５５０［℃］に加熱しながら、スパッタ法によりＳｒＲｕＯ３膜を成膜した試料のＸ線回折測定結果である。
【００６４】
図９においては、２θ=３２［°］に固定し、Ｐｓｉを変化させたときのデータを示している。Ｐｓｉ＝０［°］ではＳＲＯの（１１０）面の回折線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、この測定方法によりＳＲＯが（１１１）面方位に優先配向していることが確認できる。また、この結果から、本成膜条件にて作製したものについては、ＳＲＯが（１１１）面方位に優先配向していることを確認できた。
【００６５】
また、上述記載のＳＲＯ膜を室温で成膜後、ＲＴＡ処理することにより作製されたＳＲＯ膜について同様に評価を行ったところ、Ｐｓｉ＝０［°］のときにＳＲＯ（１１０）の回折強度が見られた。
【００６６】
上記電気機械変換素子と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。この見積もりによれば、電気機械変換膜（例えばＰＺＴ膜）３４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な場合がある。このため、上述のように酸化物電極膜は（１１１）面方位に配向していることが好ましい。
【００６７】
酸化物電極に用いるＳｒＲｕＯ３膜の表面粗さは４［ｎｍ］以上、１５［ｎｍ］以下であることが好ましく、６［ｎｍ］以上、１０［ｎｍ］以下であることがさらに好ましい。なお、ここでの表面粗さについてはＡＦＭにより測定される表面粗さ（平均粗さ)を意味している。
【００６８】
ＳｒＲｕＯ３膜の表面粗さは成膜温度に影響し、室温から３００［℃］に基材を加熱して成膜した場合、表面粗さが非常に小さく２［ｎｍ］以下になる。この場合、表面粗さとしては、非常に小さくフラットになっているが、ＳｒＲｕＯ３膜の結晶性は十分でない場合がある。この様にＳｒＲｕＯ３膜の結晶性が十分でない場合、その後に成膜する電気機械変換膜（例えばＰＺＴ膜）を有する圧電アクチュエータが初期変位や連続駆動後の変位劣化について十分な特性が得られなくなる。
【００６９】
そこで、成膜条件からみて、ＳｒＲｕＯ３膜の結晶性を悪化させずに得られる表面粗さを検討したところ上記範囲となることから、上記範囲を有することが好ましい。
【００７０】
上記範囲からはずれた場合、ＳｒＲｕＯ３膜の結晶性を悪化する場合があり、その後成膜する電気機械変換膜の絶縁耐圧が悪化し、リークしやすくなる場合があるため好ましくない。
【００７１】
そして、上述のような、結晶性や表面粗さを有するＳｒＲｕＯ３膜を得るためには、成膜条件（温度）としては５００［℃］〜７００［℃］、好ましくは５２０［℃］〜６００［℃］の範囲に基板を加熱して、スパッタ法により成膜することが好ましい。
【００７２】
成膜後のＳｒとＲｕの組成比については特に限定されるものではなく、要求される導電性等により選択されるが、Ｓｒ／Ｒｕが０．８２以上、１．２２以下であることが好ましい。これは、上記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場合があるためである。
【００７３】
さらに、酸化物電極としてＳＲＯ膜の膜厚としては、４０［ｎｍ］以上、１５０［ｎｍ］以下であることが好ましく、５０［ｎｍ］以上、８０［ｎｍ］以下であることがさらに好ましい。上記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ない場合がある。また、電気機械変換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。さらに、上記膜厚範囲を超えると、その後成膜したＰＺＴの絶縁耐圧が悪くなり、リークしやすくなる場合があるためである。
【００７４】
酸化物電極の比抵抗としては、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第１の配線との界面で接触抵抗が十分得られず、共通電極として十分な電流を供給することができず、インク吐出をする際に不具合が発生する場合があるためである。
【００７５】
（電気機械変換膜）
電気機械変換膜３４としては、圧電性を有する材料であれば使用することができ、特に限定されるものではない。例えば、広く用いられているＰＺＴを好ましく使用することができる。なお、ＰＺＴとは、ジルコン酸鉛（ＰｂＺｒＯ３）とチタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３）の固溶体で、その比率により特性が異なるが、その比率についても限定されるものではなく、要求される圧電性能等に応じて選択することができる。中でもＰｂＺｒＯ３とＰｂＴｉＯ３の比率（モル比）が５３：４７の割合で、化学式で示すとＰｂ（Ｚｒ０．５３，Ｔｉ０．４７）Ｏ３で表わされるＰＺＴ（ＰＺＴ（５３／４７）とも示される）は、特に優れた圧電特性を示すことから好ましく用いることができる。
【００７６】
ＰＺＴ以外の材料として、チタン酸バリウムも用いることができる。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。
【００７７】
また、上記ＰＺＴや、チタン酸バリウムは一般式ＡＢＯ３で表わされる。ＰＺＴ、チタン酸バリウム以外にもＡＢＯ３（Ａ＝Ｐｂ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｂ＝Ｔｉ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｎｂ）で表わされる複合酸化物を主成分とする複合酸化物を用いることができる。
【００７８】
さらに、（Ｐｂ１−ｘ，Ｂａｘ）(Ｚｒ，Ｔｉ)Ｏ３、（Ｐｂ１−ｘ，Ｓｒｘ）(Ｚｒ，Ｔｉ)Ｏ３の様にＡサイトのＰｂを一部ＢａやＳｒで置換した複合酸化物も使用することができる。置換に用いる元素としては２価の元素であれば可能であり、Ｐｂの一部を２価の元素で置換することにより電気機械変換膜を成膜する際等に熱処理を行った場合に鉛の蒸発による特性劣化を低減させる効果がある。
【００７９】
電気機械変換膜３４の作製方法としては、特に限定されるものではないが、例えばスパッタ法や、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。そして、成膜後、フォトリソグラフィー技術とエッチング技術とを用いるパターン形成方法（以下、「リソエッチ法」という。）等によりパターニングを行い、所望のパターンを得ることができる。
【００８０】
ＰＺＴからなる電気機械変換膜３４をゾルゲル法により作製する場合を例に説明する。
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とし、共通溶媒としてメトキシエタノールを用い、上記出発原料が所定比になるように共通溶液に溶解させ均一溶液とすることで、ＰＺＴ前駆体溶液を作製する。なお、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、添加しておくこともできる。また、鉛成分は成膜工程で熱処理を行う際などに蒸発することがあるので、量論比よりも多めに添加しておくこともできる。
【００８１】
下地基板全面にＰＺＴ膜を得る場合、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ＰＺＴ膜を得ることができる。塗膜から結晶化膜への変態には体積収縮が伴うので、クラックのない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を行うことが好ましく、成膜工程を繰り返し行うことで所望の膜厚のＰＺＴ膜を得ることができる。
【００８２】
なお、チタン酸バリウム膜の場合であれば、例えば、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。そして、これを用いて例えば上記ＰＺＴの場合と同様の手順でゾルゲル法により成膜することが可能である。
【００８３】
電気機械変換膜３４の膜厚としては限定されるものではなく、要求される圧電特性に応じて選択すればよいが、０．５［μｍ］以上、５［μｍ］以下であることが好ましく、１［μｍ］以上、２［μｍ］以下であることがより好ましい。これは、上記範囲より薄いと圧電アクチュエータとして使用する際に十分な変位を発生することができない場合があるためである。また、上記範囲より厚いと、その製造工程において何層も積層させて成膜するため、工程数が多くなりプロセス時間が長くなるためである。
【００８４】
また、電気機械変換膜３４の比誘電率としては６００以上、２０００以下になっていることが好ましく、さらに１２００以上、１６００以下になっていることがより好ましい。比誘電率が係る範囲より小さいと、圧電アクチュエータとして使用する際に十分な変位特性が得られない場合がある。また、比誘電率が係る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場合がある。
【００８５】
（第２の駆動電極）
第２の駆動電極３５としては特に限定されるものではないが、金属または酸化物と金属からなっていることが好ましい。具体的には、第２の駆動電極３５としては例えば、金属電極膜から構成することができる。また、金属電極膜と酸化物電極膜から構成することもできる。
【００８６】
以下に酸化物電極膜、金属電極膜の詳細について記載する。
酸化物電極膜の材料等については、第１の駆動電極の酸化物電極膜で説明したものと同様である。酸化物電極膜の膜厚としては、２０［ｎｍ］以上、８０［ｎｍ］以下が好ましく、４０［ｎｍ］以上、６０［ｎｍ］以下がより好ましい。これは、この膜厚範囲よりも薄いと初期変位や変位劣化特性については十分な特性が得られない場合があり、この範囲を超えると、電気機械変換膜の絶縁耐圧が非常に悪くなり、リークしやすくなる場合があるためである。
【００８７】
金属電極膜の材料等については第１の駆動電極の金属電極膜で説明したものと同様である。金属電極膜の膜厚としては、３０［ｎｍ］以上２００［ｎｍ］以下が好ましく、５０［ｎｍ］以上１２０［ｎｍ］以下がさらに好ましい。これは、この膜厚範囲より薄いと個別電極として十分な電流を供給することができなくなり、インク吐出をする際に不具合が発生する場合があるためである。また、この膜厚範囲より厚い場合においては、金属電極膜の材料として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点で問題である。また、白金を材料とした場合においては、膜厚を厚くしていったときに表面粗さが大きくなり、第１の絶縁保護膜を介して第２の配線を作製する際に、膜剥がれ等の不具合が発生しやすくなる場合があるためである。
【００８８】
（第１の絶縁保護膜）
第１の絶縁保護膜４１は、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することを防止する機能を有することが好ましい。このため、その材料としては緻密な無機材料とすることが好ましい。有機材料の場合、十分な保護性能を得るためには膜厚を厚くする必要があるが、絶縁膜を厚い膜とした場合、振動板の振動変位を阻害し、吐出性能の低い液滴吐出ヘッドとなる場合があるためである。
【００８９】
薄膜で高い保護性能を得るには、酸化物，窒化物，炭化物の薄膜を用いることが好ましいが、絶縁膜の下地となる、電極材料、電気機械変換膜材料、振動板材料と密着性が高い材料を選定することが好ましい。具体的には、第１の絶縁保護膜４１としては例えば、アルミナ膜、シリコン酸化膜、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜から選択される少なくとも１種の無機膜からなることが好ましい。より具体的には、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。これらの膜は、密着性がよく、膜が硬く、しかも耐磨耗性やコストパフォーマンスに優れている。
【００９０】
また、第１の絶縁保護膜４１の成膜法も圧電素子を損傷する可能性が低い成膜方法であることが好ましい。例えば、蒸着法、原子層堆積（ＡＬＤ：Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法などを好ましく用いることができ、使用できる材料の選択肢が広いＡＬＤ法をより好ましく用いることができる。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することができ、プロセス中でのダメージを抑制することが可能になる。
【００９１】
そして、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圧電素子を損傷する可能性が蒸着法、ＡＬＤ法に比べて高いため好ましくない。
【００９２】
第１の絶縁保護膜４１の膜厚は、圧電素子を保護するために十分な厚さの薄膜であり、かつ、振動板の変位を阻害しないように可能な限り薄いものであればよく、特に限定されるものではない。例えば、第１の絶縁保護膜の膜厚としては２０［ｎｍ］〜１００［ｎｍ］の範囲であることが好ましい。１００［ｎｍ］より厚い場合は、振動板の変位が低下するため、吐出効率の低い液滴吐出ヘッド（インクジェットヘッド）となる場合がある。一方、２０［ｎｍ］より薄い場合は圧電素子の保護層としての機能が十分ではない場合があり、圧電素子の性能が低下する恐れがある。
【００９３】
また、第１の絶縁保護膜４１としてさらにもう１層設けて、２層にする構成も考えられる。この場合、例えば２層目の絶縁保護膜を厚くして振動板の振動変位を阻害しないように第２の駆動電極部付近において２層目の絶縁膜を開口するような構成としてもよい。
【００９４】
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る。例えば、半導体デバイスで一般的に用いられるＳｉＯ２を用いることができる。
【００９５】
２層目の絶縁保護膜の成膜方法としては任意の手法を用いることができ、ＣＶＤ法，スパッタリング法が挙げられる。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。
【００９６】
２層目の絶縁保護膜の膜厚は、共通電極と個別電極配線との間に印加される電圧で絶縁破壊されないように選択することが好ましい。すなわち絶縁膜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ことが好ましい。さらに、２層目の絶縁膜の下地の表面性やピンホール等を考慮すると膜厚は２００［ｎｍ］以上であることが好ましく、５００［ｎｍ］以上であることがさらに好ましい。
【００９７】
（第１、第２の配線）
第１の配線４２、第２の配線４３は、第１の駆動電極３３、前記第２の駆動電極３５にそれぞれ電気的に接続されており、第１の絶縁保護膜４１上に形成されている。
【００９８】
第１の配線４２、及び、第２の配線４３の材質は特に限定されるものではなく、要求される性能等に応じて選択すればよいが、例えば、Ａｇ合金、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｌ合金、Ａｕ、Ｐｔ、Ｉｒから選択される少なくとも１種の金属からなることが好ましい。これらの金属は、基板上に低抵抗で耐久性のある電極を成膜することができる。
【００９９】
第１の配線４２、第２の配線４３の作製方法としては、例えば、スパッタ法、スピンコート法を用いて作製し、その後、前述のリソエッチ法等により所望のパターンを得る方法を好ましく用いることができる。
【０１００】
第１の配線４２、第２の配線４３の膜厚としては、０．１［μｍ］〜２０［μｍ］が好ましく、０．２［μｍ］〜１０［μｍ］がさらに好ましい。膜厚が上記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ずに液滴吐出ヘッドとした場合に液滴の吐出が不安定になる場合がある。また、膜厚が上記範囲より大きいとプロセス時間が長くなり生産性の面で問題となる場合がある。
【０１０１】
また、第１の配線４２のうち、開口部（コンタクトホール部）４８から露出している部分が共通電極用パッド４６となる。また、第２の配線４３のうち、開口部（コンタクトホール部）４９から露出している部分が個別電極用パッド４７となる。これらのパッド４６、４７の開口部（コンタクトホール部、１０［μｍ］×１０［μｍ］）４８、４９での接触抵抗は、共通電極用パッド４６の接触抵抗としては１０［Ω］以下が好ましく、個別電極用パッド４７の接触抵抗としては１［Ω］以下が好ましい。さらに、共通電極用パッド４６の接触抵抗としては５［Ω］以下、個別電極用パッド４７の接触抵抗としては０．５［Ω］以下であることがより好ましい。これは、上記各パッド４６、４７の開口部（コンタクトホール部）４８、４９での接触抵抗が上記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、液滴吐出ヘッドとした場合に、液滴の吐出をする際に不具合が発生する場合があるためである。
【０１０２】
また、第２の配線４３と一体的にエージング処理用電極５１を形成してもよい。このエージング処理用電極５１は、第２の絶縁保護膜４４に形成されたエージング処理用開口部５０から露出している。また、エージング処理用電極５１の接触抵抗としては１［Ω］以下が好ましく、さらにエージング処理用電極５１の接触抵抗としては０．５［Ω］以下であることがより好ましい。これは、エージング処理用電極５１での接触抵抗が上記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、分極処理時に、電気機械変換膜３４に十分な電荷注入が行えないおそれがあるためである。
【０１０３】
（第２の絶縁保護膜）
第２の絶縁保護膜４４は個別電極配線や共通電極配線の保護層の機能を有するパッシベーション層として機能するものである。
【０１０４】
前述の図７（ａ）に示す通り、個別電極引き出し部と、図示しないが共通電極引き出し部を除き、個別電極と共通電極上を被覆する。このように第２の絶縁保護膜４４を設けることにより、電極材料として安価な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インクジェットヘッドとすることができる。
【０１０５】
第２の絶縁保護膜４４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、透湿性の低い材料を用いることが好ましい。
【０１０６】
無機材料としては、例えば酸化物、窒化物、炭化物等を用いることができ、有機材料としてはポリイミド、アクリル樹脂、ウレタン樹脂等を用いることができる。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、後述の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を用いることがより好ましい。
【０１０７】
このため、第２の絶縁保護膜４４がアルミナ膜、シリコン酸化膜、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜から選択される少なくとも１種の無機膜であることが好ましい。特に、Ａｌ配線上に第２の絶縁保護膜としてＳｉ３Ｎ４を用いることは半導体デバイスで実績のある技術であるため、本実施形態においても同様の構成を採用することが好ましい。
【０１０８】
また、第２の絶縁保護膜４４の膜厚は２００［ｎｍ］以上とすることが好ましく、５００［ｎｍ］以上であることがさらに好ましい。これは、膜厚が薄い場合は十分なパッ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、電気機械変換素子の信頼性を低下させてしまう可能性があるためである。
【０１０９】
また、圧電素子上とその周囲の振動板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４１上の個別電極用パッド４７付近において開口部４９を設け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電気機械変換素子とすることができる。また、例えばこの電気機械変換素子３０を用いた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。
【０１１０】
なお、第１の絶縁保護膜４１、第２の絶縁保護膜４４により圧電素子が保護されているため開口部４８，４９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可能である。
【０１１１】
また、第２の絶縁保護膜４４には複数のパッド（共通電極用パッド４６，個別電極用パッド４７）が設けられるが、これらのパッドの面積はそれぞれ２５００［μｍ２］以上であることが好ましく、さらに３００００［μｍ２］以上であることがより好ましい。この値に満たない場合は、十分な分極処理ができなくなる場合や、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場合があるためである。
【０１１２】
上記複数のパッド（共通電極用パッド４６，個別電極用パッド４７）の形成方法は特に限定されるものではないが、例えば、前述のリソエッチ法を用いて形成することができる。
【０１１３】
以上説明してきた本実施形態の電気機械変換素子３０の製造方法によれば、ウェハレベルで一括して圧電素子に分極処理を行うことができる。また、この製造方法によって得られる電気機械変換素子３０は液滴吐出ヘッドとした場合に、電気機械変換素子３０が所定駆動電圧に対して安定した変位量を示し、液滴吐出特性を良好に保持できると共に安定した液滴吐出特性を得ることができる。
【０１１４】
図１０は、本実施形態に係る液滴吐出ヘッドの一構成例を示す断面図である。また、図１１は、図１０の液滴吐出ヘッドを複数個配置した構成の断面図である。
図１０に示すように、本実施形態に係る液滴吐出ヘッド２０は、基板３１の部分に加圧液室２１が形成され、加圧液室２１の下端部分には、液滴を吐出するノズル２２ａが設けられたノズル板２２が配置されている。また、圧力発生手段（吐出駆動手段）としてのアクチュエータ素子である電気機械変換素子３０は、下地膜（振動板）３２上に、第１の電極３３と、電気機械変換膜３４と、第２の電極３５とが積層されて形成されている。そして、電気機械変換素子３０に電圧が印加され、電気機械変換膜３４が変形（表面変位）すると、下地膜（振動板）３２が変形（表面変位）して加圧液室２１内の液体を液滴としてノズル２２ａから吐出するように構成されている。この液滴吐出ヘッド２０によれば、上述した電気機械変換素子３０を用いているため、所定駆動電圧に対して安定した変位量を示し、液滴吐出特性を良好に保持できると共に安定した液滴吐出特性を得ることができる。
【０１１５】
なお、図１０の例では、１つのノズルからなる液滴吐出ヘッドについて説明したが、この形態に限定されるものではなく、例えば図１１に示すように複数の液滴吐出ヘッドを備えた構成とすることもできる。図１１においては、図１０の液滴吐出ヘッドを複数個直列に並べたものであり、同じ部材には同じ番号を付している。また、液体供給手段、流路、流体抵抗等については記載を省略したが、液滴吐出ヘッドに設けることのできる付帯設備を当然に設けることができる。
【０１１６】
図１２は、分極処理前後における電気機械変換膜を構成する圧電体結晶内の分極の方向の変化を模式的に示す説明図である。図１２（ａ）は分極処理前の圧電体結晶内の分極の方向を示し、（ｂ）は分極処理後の圧電体結晶内の分極の方向を示している。図１２（ａ）に示すように、電気機械変換素子を構成する電気機械変換膜に含まれる圧電体結晶は、生成された段階では結晶粒の自発分極がバラバラの方向を向いているため、全体では打ち消しあって、外部に分極を示さない。そこで、所定の温度（キュリー温度）以上に加熱しつつ外部から電界を加え、その後、ゆっくり冷やしていくという工程（分極処理工程）を繰り返す。この分極処理工程の繰り返しにより、図１２（ｂ）に示すように、結晶粒の自発分極が一方向に揃ったドメインの集合体となり、電気機械変換膜を構成する圧電体結晶の全体が所定の分極方向を持つようになる。
【０１１７】
以下、上記電気機械変換素子３０を有する液滴吐出ヘッド２０のより具体的な実施例について説明する。
【０１１８】
＜実施例１＞
実施例１では、６インチシリコンウェハに熱酸化膜（膜厚１［μｍ］）を形成し、第１の電極として密着膜として、チタン膜（膜厚３０［ｎｍ］）をスパッタ装置にて成膜した。その後に、ＲＴＡを用いて７５０［℃］］にて熱酸化し、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。次に、電気機械変換膜として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。
【０１１９】
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、ノルマル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、ノルマル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濃度は０．５［モル／リットル］にした。この液を用いて、スピンコートにより成膜し、成膜後、１２０℃乾燥→５００℃熱分解を行った。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。この工程を計８回（２４層）実施し、約２［μｍ］のＰＺＴ膜厚を得た。
【０１２０】
次に、第２の電極として酸化物膜として、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（サムコ製）を用いて図１３（ａ）及び（ｂ）に示すようなパターンを作製した。
【０１２１】
次に、第１の絶縁保護膜として、ＡＬＤ工法を用いてＡｌ２Ｏ３膜を５０［ｎｍ］成膜した。このとき原材料としてＡＬについては、ＴＭＡ（シグマアルドリッチ社製）、Ｏについてはオゾンジェネレーターによって発生させたＯ３を交互に積層させることで、成膜を進めた。その後、エッチングによりコンタクトホール部を形成するし、次に個別・共通電極引き出し配線としてＡｌをスパッタ成膜し、エッチングより個別化した。
【０１２２】
次に、第２の絶縁膜としてＳｉ３Ｎ４をプラズマＣＶＤにより５００［ｎｍ］成膜し、エッチングにより個別電極用ＰＡＤ、共通電極用ＰＡＤを形成し、前述の図７（ａ）及び（ｂ）に示すような電気機械変換素子を作製した。このとき、図１４に示すように、６インチウェハ７５内の４０［ｍｍ］×２０［ｍｍ］四方のエリア（チップ）を１９箇所配置し、そのチップ内に個別電極ＰＡＤ数としては、３００個×Ａ〜Ｄ４列＝１２００個用意し、共通電極ＰＡＤ数としては８個用意した。
【０１２３】
コロナ放電装置（コロナ分極処理装置）７０のコロナ電極７１としては、直径φ５０［μｍ］のタングステンのワイヤーを用いた。また、グリッド電極７２は、図１５に示すように、幅２０［ｍｍ］及び高さ３［ｍｍ］として、コロナ電極７１側に凸形状のものを作成し用いている。コロナ電極７１からウェハまでの垂直距離を１０［ｍｍ］、グリッド電極７２の中央部とウェハ７５との間の垂直距離を５［ｍｍ］とした。そして、コロナ電極７１に対して８［ｋＶ］、グリッド電極７２に２．５［ｋＶ］の電圧をかけ、図１４中のＢ，Ｃ列の中心にコロナ電極７１がくるように設定し、１列につき３０秒間、計８列にコロナ分極処理を行った。ステージ７３の温度は８０℃とした。分極状態の評価項目は、分極率Ｐｒ−Ｐｉｎｉの値で行った。
【０１２４】
＜実施例２＞
実施例２では、グリッド電極７２の印加電圧を３．５［ｋＶ］にする以外は実施例１と同様のサンプルを作成し分極処理を行った。
【０１２５】
＜比較例１＞
比較例１では、グリッド電極７２の形状を平面形状にすること以外は、実施例１と同様のサンプルを作成し分極処理を行った。
【０１２６】
＜結果＞
図１６、図１７及び図１８はそれぞれ、実施例１、実施例２及び比較例１の各分極率Ｐｒ−Ｐｉｎｉの測定結果を示すグラフである。なお、ウェハ中の１９チップそれぞれの各列の処理状態はほぼ等しいため、それぞれの条件に関して１チップのＡ〜Ｄの４列の評価結果を示している。
【０１２７】
図１６に示す実施例１の分極処理状態は、４列で値のバラツキが小さく改善できていることが分かる。しかし、分極処理があまり進んでいない。
図１７に示す実施例２では分極率Ｐｒ−Ｐｉｎｉの値のばらつきも少なく、分極処理が進んでいることがわかる。
一方、図１８の比較例１の平面形状グリッド電極を用いた場合は、コロナ電極７１から距離の遠いＡ，Ｄ列がＢ，Ｃ列に比べて処理が進んでおらず、列間の素子の分極処理状態バラツキが大きい。仮に実施例２の状態を比較例１の条件で再現するには、Ａ〜Ｄ列個別に行う必要があるため、処理時間も約４倍になる。
【０１２８】
また、実施例１，２で作製した電気機械変換素子３０を用いて、図１１の液滴吐出ヘッドを作製し、液滴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Ｐｕｓｈ波形により−３［Ｖ］〜−１５［Ｖ］の印加電圧を各電気機械変換素子３０に加えたときの吐出状況を確認した。その結果、全ての液滴吐出ヘッドのどのノズル孔からも液滴（インク滴）を吐出できていることを確認した。
【０１２９】
次に、本実施形態に係る電気機械変換素子を有する液滴吐出ヘッドを搭載した液滴吐出装置としての画像形成装置について説明する。
図１９は液滴吐出ヘッドを搭載した記録装置の構成例を示す斜視図であり、図２０は同記録装置の機構部の構成例を示す側面図である。
記録装置１００は、装置本体の内部に印字機構部１０３等を収納し、装置本体の下方部には前方側から多数枚の記録紙１３０を積載可能な給紙カセット（或いは給紙トレイでもよい）１０４を抜き差し自在に装着されている。また、記録紙１３０を手差しで給紙するために開かれる手差しトレイ１０５を有している。給紙カセット１０４あるいは手差しトレイ１０５から給送される記録紙１３０を取り込み、印字機構部１０３によって所要の画像を記録した後、後面側に装着された排紙トレイ１０６に排紙する。
【０１３０】
印字機構部１０３は、主走査方向に移動可能なキャリッジ１０１とキャリッジ１０１に搭載した液滴吐出ヘッド及び液滴吐出ヘッドに対してインクを供給するインクカートリッジ１０２等で構成される。また、印字機構部１０３は、図示しない左右の側板に横架したガイド部材である主ガイドロッド１０７と従ガイドロッド１０８とでキャリッジ１０１を主走査方向に摺動自在に保持する。このキャリッジ１０１にはイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）の各色のインク滴を吐出する液滴吐出ヘッドを複数のインク吐出口（ノズル）を主走査方向と交差する方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。また、キャリッジ１０１には液滴吐出ヘッドに各色のインクを供給するための各インクカートリッジ１０２を交換可能に装着している。
【０１３１】
インクカートリッジ１０２は上、方に大気と連通する大気口、下方には液滴吐出ヘッドへインクを供給する供給口が設けられている。インクカートリッジ１０２の内部にはインクが充填された多孔質体を有しており、多孔質体の毛管力により液滴吐出ヘッドへ供給されるインクをわずかな負圧に維持している。また、液滴吐出ヘッドとしては各色の液滴吐出ヘッドを用いているが、各色のインク滴を吐出するノズルを有する１個の液滴吐出ヘッドでもよい。
【０１３２】
ここでキャリッジ１０１は後方側（用紙搬送方向下流側）を主ガイドロッド１０７に摺動自在に嵌装し、前方側（用紙搬送方向上流側）を従ガイドロッド１０８に摺動自在に載置している。そして、このキャリッジ１０１を主走査方向に移動走査するため、主走査モータ１０９で回転駆動される駆動プーリ１１０と従動プーリ１１１との間にタイミングベルト１１２を張装し、このタイミングベルト１１２をキャリッジ１０１に固定している。これにより、主走査モータ１０９の正逆回転によりキャリッジ１０１が往復駆動される。
【０１３３】
一方、給紙カセット１０４にセットした記録紙１３０を液滴吐出ヘッドの下方側に搬送するために、給紙カセット１０４から記録紙１３０を分離給装する給紙ローラ１１３及びフリクションパッド１１４と、記録紙１３０を案内するガイド部材１１５とを有する。また、給紙された記録紙１３０を反転させて搬送する搬送ローラ１１６と、この搬送ローラ１１６の周面に押し付けられる搬送コロ１１７及び搬送ローラ１１６からの記録紙１３０の送り出し角度を規定する先端コロ１１８とを有する。搬送ローラ１１６は副走査モータによってギヤ列を介して回転駆動される。
【０１３４】
そして、キャリッジ１０１の主走査方向の移動範囲に対応して搬送ローラ１１６から送り出された記録紙１３０を液滴吐出ヘッドの下方側で案内するため用紙ガイド部材である印写受け部材１１９を設けている。この印写受け部材１１９の用紙搬送方向下流側には、記録紙１３０を排紙方向へ送り出すために回転駆動される搬送コロ１２０と拍車１２１とを設けている。さらに記録紙１３０を排紙トレイ１０６に送り出す排紙ローラ１２３と拍車１２４と、排紙経路を形成するガイド部材１２５，１２６とを配設している。
【０１３５】
上記構成の記録装置１００で記録時には、キャリッジ１０１を移動させながら画像信号に応じて液滴吐出ヘッドを駆動することにより、停止している記録紙１３０にインクを吐出して１行分を記録し、その後、記録紙１３０を所定量搬送した後、次の行の記録を行う。記録終了信号または記録紙１３０の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了させ記録紙１３０を排紙する。
【０１３６】
また、キャリッジ１０１の移動方向右端側の記録領域を外れた位置には、液滴吐出ヘッドの吐出不良を回復するための回復装置１２７を配置している。回復装置１２７はキャップ手段と吸引手段とクリーニング手段とを有している。キャリッジ１０１は印字待機中にはこの回復装置１２７側に移動されてキャッピング手段で液滴吐出ヘッドをキャッピングして吐出口部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を防止する。また、記録途中などに記録と関係しないインクを吐出することにより、全ての吐出口のインク粘度を一定にし、安定した吐出性能を維持する。
【０１３７】
吐出不良が発生した場合等には、キャッピング手段で液滴吐出ヘッド１の吐出口（ノズル）を密封し、チューブを通して吸引手段で吐出口からインクとともに気泡等を吸い出す。このように、吐出口面に付着したインクやゴミ等はクリーニング手段により除去され吐出不良が回復される。また、吸引されたインクは、本体下部に設置された廃インク溜（不図示）に排出され、廃インク溜内部のインク吸収体に吸収保持される。このように、本実施形態の記録装置１００においては回復装置１２７を備えているので、液滴吐出ヘッドの吐出不良が回復されて、安定したインク滴吐出特性が得られ、画像品質を向上することができる。
【０１３８】
なお、本実施形態では、記録装置１００に液滴吐出ヘッドを使用した場合について説明したが、インク以外の液滴、例えば、パターニング用の液体レジストを吐出する装置に液滴吐出ヘッド１を適用してもよい。
【０１３９】
以上、本実施形態の記録装置（画像形成装置）１００では、本発明に係る液体吐出ヘッドを記録ヘッドとして備えるので、高画質の画像を安定して形成することができる。
【０１４０】
なお、上述した実施形態において、「用紙」とは材質を紙に限定するものではなく、ＯＨＰ、布、ガラス、基板などを含み、インク滴、その他の液体などが付着可能なものの意味である。被記録媒体、記録媒体、記録紙、記録用紙などと称されるものを含む。また、画像形成、記録、印字、印写、印刷はいずれも同義語とする。
【０１４１】
また、「画像形成装置」は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等の媒体に液体を吐出して画像形成を行う装置を意味する。また、「画像形成」とは、文字や図形等の意味を持つ画像を媒体に対して付与することだけでなく、パターン等の意味を持たない画像を媒体に付与すること（単に液滴を媒体に着弾させること）をも意味する。
【０１４２】
また、「インク」とは、特に限定しない限り、インクと称されるものに限らず、記録液、定着処理液、液体などと称されるものなど、画像形成を行うことができるすべての液体の総称として用いる。例えば、ＤＮＡ試料、レジスト、パターン材料、樹脂なども含まれる。
【０１４３】
また、「画像」とは平面的なものに限らず、立体的に形成されたものに付与された画像、また立体自体を三次元的に造形して形成された像も含まれる。
【０１４４】
また、画像形成装置には、特に限定しない限り、シリアル型画像形成装置及びライン型画像形成装置のいずれも含まれる。
【０１４５】
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）
ワイヤー形状のコロナ電極７１などの主放電電極に電圧を印加することにより放電を発生させ、該放電により処理対象物に電荷を付与する放電装置であって、主放電電極による放電で発生した放電電荷が通過し得る多数の開口を有するグリッド電極７２などの導電性部材を、主放電電極と処理対象物との間に備え、導電性部材は、主放電電極への印加電圧と同極性の電圧が印加され、主放電電極の延在方向と直交する断面において導電性部材の処理対象物側の表面はその中央部から端部にいくにしたがって前記処理対象物に近づくように湾曲した形状を有する。
これによれば、上記実施形態について説明したように、ワイヤー形状の主放電電極で発生した放電電荷は、主放電電極と導電性部材との間に形成される電界により、導電性部材に向かって移動し、その導電性部材の開口を通過するように移動する。この導電性部材の開口を通過した放電電荷は、導電性部材の処理対象物側の表面と処理対象物との間に生じた電界Ｅにより、処理対象物に向かって移動する。ここで、導電性部材の処理対象物側に形成される電界Ｅは、ワイヤー形状の主放電電極に印加された電圧によって生じる電界成分Ｅｃと、導電性部材に印加された電圧によって生じる電界成分Ｅｇとが重ね合わされたものとなる。前者のワイヤー形状の主放電電極に印加された電圧によって生じる電界成分Ｅｃは、主放電電極の延在方向と直交する断面において主放電電極に近い中央部ほど強く、その中央部から離れるに従って弱くなる。ここで、上記導電性部材の処理対象物側の表面が処理対象物の表面に平行な平面である場合、その導電性部材に印加された電圧によって導電性部材の処理対象物側に形成される電界成分Ｅｇは均一になる。そのため、導電性部材の処理対象物側に形成される上記二つの電界成分Ｅｃ，Ｅｇが重ね合わされた電界Ｅは、主放電電極の延在方向と直交する断面において主放電電極に近い中央部ほど強く、その中央部から離れるに従って弱くなる。そこで、本態様Ａにおいては、主放電電極と処理対象物との間に位置する導電性部材として、主放電電極の延在方向と直交する断面においてその中央部から端部にいくにしたがって前記処理対象物に近づくように湾曲した形状を有する導電性部材を用いている。このように湾曲した導電性部材の処理対象物側の表面の各部と処理対象物との距離は、主放電電極に近い中央部から離れるに従って短くなるので、導電性部材に印加された電圧によって導電性部材の処理対象物側に生じる電界成分Ｅｇは、主放電電極に近い中央部から離れるに従って強くなる。従って、導電性部材の処理対象物側の表面が処理対象物の表面に平行な平面である場合に比較して、導電性部材の処理対象物側に形成される上記二つ電界成分Ｅｃ，Ｅｇが重ね合わさった電界Ｅの強度をより均一化できる。よって、放電により発生する放電電荷が処理対象物に向けてより均一に降り注ぐようになり、処理対象物の表面に対して均一な電荷付与を行うことができる。
（態様Ｂ）
上記態様Ａにおいて、導電性部材は、板状の部材であり、主放電電極の延在方向と直交する断面において主放電電極に向かって凸状に湾曲した形状を有する。これによれば、上記実施形態について説明したように、主放電電極で発生した放電電荷が通過する開口の厚さ方向の長さの均一化を図ることができ、処理対象物の表面に対してより均一な電荷付与を行うことができる。
（態様Ｃ）
上記態様Ａ又はＢにおいて、導電性部材は、前記放電電荷が通過し得る多数の開口を有するようにメッシュ加工されている。これによれば、上記実施形態について説明したように、主放電電極で発生した放電電荷が通過する開口の面方向のサイズの均一化を図ることができ、処理対象物の表面に対してより均一な電荷付与を行うことができる。
（態様Ｄ）
上記態様Ａ乃至Ｃのいずれかにおいて、導電性部材は、主放電電極の延在方向と直交する断面における主放電電極と導電性部材の各部との間における電界強度が弱いほど導電性部材の処理対象物側の表面における各部と処理対象物との距離が短くなるように湾曲している。これによれば、上記実施形態について説明したように、導電性部材の処理対象物側に形成される電界の強度をより均一化できる。
（態様Ｅ）
上記態様Ａ乃至Ｄのいずれかにおいて、電気機械変換膜などの処理対象物を載置して保持するステージ７３などの保持部材と、処理対象物の表面に沿った方向に保持部材を移動させる移動機構と、を更に備える。これによれば、上記実施形態について説明したように、処理対象物を載置した保持部材を、処理対象物の表面に沿った方向に移動させることにより、処理対象物のより広い面積の表面に対して均一な電荷付与を行うことができる。
（態様Ｆ）
上記態様Ｅにおいて、保持部材で保持された処理対象物を加熱する電熱線等からなる加熱機構などの加熱手段と、を更に備える。これによれば、上記実施形態について説明したように、処理対象物を加熱することにより、放電処理中に処理対象物に発生する応力を緩和させることができるため、処理対象物におけるクラックなどの故障の発生を抑制できる。
（態様Ｇ）
上記態様Ｅ又はＦにおいて、保持部材は、導電性材料で形成され、接地されている。これによれば、上記実施形態について説明したように、保持部材を接地することにより、保持部材で保持されている処理対象物と主放電電極との間に形成される電界強度の制御が容易になる。従って、処理対象物の表面に対してより均一で安定した電荷付与を行うことができ、処理対象物の表面の単位電面積あたりの電荷量及び表面電位のばらつきをより小さくすることができる。
（態様Ｈ）
基板３１または振動板３２などの下地膜上に第１の電極３３、電気機械変換膜３４及び第２の電極３５が積層された構造を有する電気機械変換素子３０に対して、分極処理を行う分極処理方法であって、上記態様Ａ乃至Ｇのいずれかの放電装置を用いて、第１の電極３３又は第２の電極３５のいずれか一方に接続された電極パッドなどの端子電極に電荷を付与し、電気機械変換膜３４の分極処理を行う。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３０の生産性を高めつつ、第１の電極３３又は第２の電極３５のいずれか一方に接続された端子電極の表面に対して均一で安定した電荷付与を行うことができる。従って、電気機械変換膜３４の分極処理を安定して行うことができる。特に、複数の電気機械変換素子３０について分極処理する場合、複数の電気機械変換素子３０に対応する複数の端子電極の表面に対して均一で安定した電荷付与を行うことができる。よって、容易に複数の電気機械変換素子３０を一括で分極処理することが可能となる。
（態様Ｉ）
上記態様Ｈにおいて、放電装置の主放電電極による放電で生成されて端子電極に付与される電荷は正極性に帯電している。これによれば、上記実施形態について説明したように、端子電極に接続されている第１の電極３３又は第２の電極３５のいずれか一方の電極を正帯電させて電気機械変換膜３０の分極処理できる。これにより、分極処理後のＰｉｎｉ（Ｐ−Ｅヒステリシスループの０［ｋＶ］時の分極Ｐ)を正側に位置させることできる。従って、上記一方の電極に正極性の駆動電圧を印加する正電圧駆動時に電気機械変換素子を安定して変形（表面変位）させることができるとともに、その正電圧駆動を繰り返すときの電気機械変換素子の変形（表面変位）の経時的な劣化を防止できる。
（態様Ｊ）
基板３１または下地膜上に第１の電極３３、電気機械変換膜３４及び第２の電極３５が積層された構造を有する電気機械変換素子３０であって、上記態様Ａ乃至Ｇのいずれかの放電装置又は上記態様Ｈ又はＩの分極処理方法を用いて、電気機械変換膜が分極処理されている。これによれば、上記実施形態について説明したように、電気機械変換素子３０を放電によって分極処理することにより、自発分極を固定化するピニングを発生させやすく、経時における分極特性の変化を小さくすることができる。
（態様Ｋ）
液滴を吐出するノズル２２ａと、ノズル２２ａが連通する加圧液室２１と、加圧液室２１内の液体を昇圧させる圧力発生手段と、を備えた液滴吐出ヘッド２０であって、上記圧力発生手段として、上記態様Ｊの電気機械変換素子３０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、液滴吐出ヘッド２０は、分極特性の変化が小さい電気機械変換素子３０を搭載しているので、液滴の吐出特性の変化を小さくすることができる。
（態様Ｌ）
画像形成用の液滴を吐出して画像を形成する記録装置１００などの画像形成装置であって、画像形成用の液滴を吐出する液滴吐出ヘッドとして、上記態様Ｋの液滴吐出ヘッドを備える。これによれば、上記実施形態について説明したように、画像形成物質としての液滴の吐出特性の変化が小さい液滴吐出ヘッド２０を搭載しているので、画像品質の劣化を小さくすることができる。
【符号の説明】
【０１４６】
２０  液滴吐出ヘッド
２１  加圧液室
２２ａ  ノズル
２２  ノズル板
３０  電気機械変換素子
３１  基板
３２  振動板（下地膜）
３３  第１の駆動電極
３４  電気機械変換膜
３５  第２の駆動電極
４１  第１の絶縁保護膜
４２  第１の配線
４３  第２の配線
４４  第２の絶縁保護膜
４５  コンタクトホール
４６  共通電極用パッド
４７  個別電極用パッド
５２  コロナワイヤー（コロナ電極）
５３  ステージ
７０  コロナ放電装置
７１  コロナ電極
７２  グリッド電極
７３  ステージ
７４  アース線
１００  記録装置
１０１  キャリッジ
１０２  インクカートリッジ
１３０  記録紙
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１４７】
【特許文献１】特開２００６−２０３１９０号公報
【図３】
2015038938.tif 000003
【図５】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１９】
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【図２０】
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【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図１３】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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