(57)【要約】【課題】コロナ放電発生時の過渡応答を防ぎ、電荷蓄積の影響を回避することができ、これにより、コロナ放電による分極処理でのクラックの発生を抑制し、インク吐出特性を良好に保持できるとともに安定したインク吐出特性を得ることができるコロナ分極処理装置を提供する。【解決手段】コロナ放電を発生させる電極４１と、被分極材料を設置するためのサンプルステージ４４と、コロナ放電により前記被分極材料に印加される電界を均一化させるグリッド電極４２と、を備え、前記サンプルステージ４４上に設置した被分極材料の分極処理を行うコロナ分極処理装置であって、前記グリッド電極４２と前記サンプルステージ４４との間の電界を遮蔽することが可能な遮蔽手段を有し、前記遮蔽手段は遮蔽のタイミングを変更することができるように制御されていることを特徴とするコロナ分極処理装置。【選択図】図４
2015046434.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コロナ放電を発生させる電極と、
被分極材料を設置するためのサンプルステージと、
コロナ放電により前記被分極材料に印加される電界を均一化させるグリッド電極と、を備え、前記サンプルステージ上に設置した被分極材料の分極処理を行うコロナ分極処理装置であって、
前記グリッド電極と前記サンプルステージとの間の電界を遮蔽することが可能な遮蔽手段を有し、前記遮蔽手段は遮蔽のタイミングを変更することができるように制御されていることを特徴とするコロナ分極処理装置。
【請求項２】
前記遮蔽手段がシャッター又はチョッパーであることを特徴とする請求項１に記載のコロナ分極処理装置。
【請求項３】
前記遮蔽手段の電位が前記サンプルステージの電位と同じであることを特徴とする請求項１又は２に記載のコロナ分極処理装置。
【請求項４】
前記遮蔽手段の抵抗値が前記サンプルステージの抵抗値よりも高いことを特徴とする請求項３に記載のコロナ分極処理装置。
【請求項５】
前記サンプルステージが水平方向に移動することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のコロナ分極処理装置。
【請求項６】
前記サンプルステージが前記被分極材料を加熱する加熱手段を備えていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のコロナ分極処理装置。
【請求項７】
コロナ放電を発生させる電極と、
被分極材料を設置するためのサンプルステージと、
前記コロナ放電による被分極材料に印加される電界を均一化させるグリッド電極と、を用いて、前記サンプルステージ上に設置した被分極材料の分極処理を行うコロナ分極処理方法であって、
前記グリッド電極と前記サンプルステージとの間の電界を遮蔽及び遮蔽解除を繰り返しながら分極処理を行うことを特徴とするコロナ分極処理方法。
【請求項８】
請求項７に記載のコロナ分極処理方法により分極処理されたことを特徴とする電気−機械変換素子。
【請求項９】
請求項８に記載の電気−機械変換素子を備えることを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
【請求項１０】
請求項９に記載のインクジェット記録ヘッドを備えることを特徴とするインクジェット記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コロナ分極処理装置、電気−機械変換素子、インクジェット記録ヘッド、インクジェット記録装置及びコロナ分極処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリンタ、ファクシミリ、複写装置等の画像記録装置や画像形成装置に使用されるインクジェット記録装置やインクジェット記録ヘッドは、例えば図１に示すように、インク滴を吐出するノズル、このノズルが連通する加圧室（インク流路、加圧液室、圧力室、吐出室、液室等とも称される）、加圧室内のインクを加圧する圧電素子などの電気−機械変換素子等を備えていることが知られている。そして、エネルギー発生手段で発生したエネルギーで加圧室内インクを加圧することによってノズルからインク滴が吐出される。
【０００３】
これらのインクジェット式記録ヘッドには、例えば、たわみ振動モードの圧電アクチュエータを使用したものが知られており、実用化されている。たわみ振動モードのアクチュエータを使用したものとしては、例えば、振動板の表面全体にわたって成膜技術により均一な圧電材料層を形成し、この圧電材料層をリソグラフィ法により圧力発生室に対応する形状に切り分けて各圧力発生室に独立するように圧電素子を形成したものが知られている。
【０００４】
このたわみ振動モードのアクチュエータに使用される圧電素子の例としては、共通電極である下部電極と、下部電極上に形成されたＰＺＴ膜（チタン酸ジルコン酸鉛、圧電体層などとも称される）と、ＰＺＴ膜上に形成された個別電極である上部電極により構成されるものが挙げられる。
【０００５】
また、上部電極上には層間絶縁膜が形成され、下部電極と上部電極との絶縁が図られ、この層間絶縁膜に開口されたコンタクトホールを介して上部電極に電気的に接続される配線が設けられた構造を有するものが知られている（例えば、特許文献１、２）。
【０００６】
しかし、下部電極としては主にＰｔをベースにした金属電極を用いた実施例がほとんどであり、ＰＺＴの疲労特性に対する保証が充分に得られていない。これについては、ＰＺＴに含まれるＰｂ拡散による特性劣化に対し、酸化物電極を用いることで、疲労特性を改善できることが報告されている（特許文献３参照）。
【０００７】
また、例えば図２に示すように電圧印加直前において圧電体結晶は分極の向きがランダムな状態となっていたものが（図２（ａ））、電圧印加を繰り返すことで、圧電体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（図２（ｂ））。このような状態になると、圧電素子の変位量が低下してしまい、圧電素子の変位量の疲労現象などとも呼ばれている現象が生じてしまう。
【０００８】
これに対し、分極処理工程（ポーリング工程やエージング工程などとも称される）を行い、電圧印加を行う前から圧電素子内の分極の向きを揃えることが試されており、所定の駆動電圧に対して変位量を安定化させる工夫が行われてきた（例えば、特許文献４、５）。具体的には圧電素子に対して駆動パルス電圧を超える高電圧を印加するような手法が行われている。
【０００９】
しかしながら、特許文献４、５記載にあるような駆動パルス電圧を印加して処理する場合、具体的な印加方法について明記されておらず、実施が困難であった。この場合、プローブカード等を用いてウェハレベルで処理することを想定すると、配置された端子電極数や電極形状、配置等によっては、プローブカードの作製等に費用がかかることや、技術的に非常に困難であることなどの問題があった。また１枚のプローブカードで処理出来る端子電極数が少ない場合においては、ウェハレベルで処理するのに相当な時間を要することになる。
【００１０】
またコロナ放電を生じさせることにより、電荷を圧電素子に供給し、圧電素子内に電界を発生させる工夫が行われている（例えば、特許文献６）。
【００１１】
しかしながら、特許文献６記載にあるコロナ放電を用いて処理する場合、放電開始時の急激な電圧負荷や処理中に圧電素子における圧電膜に電荷が蓄積され、圧電膜にクラックが生じてしまうという問題があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
これまでのコロナ放電による分極処理方法では、コロナ放電の電圧を上げた場合、コロナ放電開始時の過渡応答による急峻な電圧印加と電荷蓄積による過負荷でクラックが生じてしまうという問題があった。
【００１３】
そこで、本発明は上記課題を鑑み、コロナ放電発生時の過渡応答を防ぎ、電荷蓄積の影響を回避することができ、これにより、コロナ放電による分極処理でのクラックの発生を抑制し、インク吐出特性を良好に保持できるとともに安定したインク吐出特性を得ることができるコロナ分極処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するために、本発明に係るコロナ分極処理装置は、コロナ放電を発生させる電極と、被分極材料を設置するためのサンプルステージと、コロナ放電により前記被分極材料に印加される電界を均一化させるグリッド電極と、を備え、前記サンプルステージ上に設置した被分極材料の分極処理を行うコロナ分極処理装置であって、前記グリッド電極と前記サンプルステージとの間の電界を遮蔽することが可能な遮蔽手段を有し、前記遮蔽手段は遮蔽のタイミングを変更することができるように制御されていることを特徴とするコロナ分極処理装置である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、コロナ放電発生時の過渡応答を防ぎ、電荷蓄積の影響を回避することができ、これにより、コロナ放電による分極処理でのクラックの発生を抑制し、インク吐出特性を良好に保持できるとともに安定したインク吐出特性を得ることができるコロナ分極処理装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】液体吐出ヘッドの一例を示す模式図である。
【図２】電圧印加を繰り返すことによる被分極材料内のドメイン構造の変化を示す模式図である。
【図３】コロナ放電の模式図である。
【図４】本発明におけるコロナ分極処理装置の構成の一例を示す模式図である。
【図５】本発明における遮蔽手段の構成の一例を示す模式図である。
【図６】本発明におけるコロナ分極処理装置の構成の他の例を示す模式図である。
【図７】本発明における遮蔽手段の構成の他の例を示す模式図である。
【図８】コロナ放電の分極処理を行うタイミングチャートの一例を示す図である。
【図９】分極率Ｐｒ−Ｐｉｎｉを説明するためのヒステリシスループの例を示す図である。
【図１０】コロナ放電により被分極材料を分極処理したときの分極率の分布の例を示す図である。
【図１１】コロナ放電により被分極材料を分極処理したときのヒステリシスループおよび残留分極の値の例を示す図である。
【図１２】本発明における電気−機械変換素子の構成の一例を示す模式図である。
【図１３】本発明における電気−機械変換素子の構成の他の例を示す模式図である。
【図１４】複数の電気−機械変換素子を有する液体吐出ヘッドの構造を示す模式図である。
【図１５】本発明における電気−機械変換素子のＳＲＯ膜（１１１）のＸＲＤパターン図の例を示す図である。
【図１６】本発明におけるインクジェット記録装置の構成の一例を示す斜視図である。
【図１７】本発明におけるインクジェット記録装置の構成の一例を示す側面図である。
【図１８】比較例１におけるコロナ分極処理装置の構成を示す模式図である。
【図１９】実施例、比較例における分極処理の時間に対するクラック数を示す図である。
【図２０】実施例、比較例におけるコロナ放電開始時付近のサンプルステージからの電流を計測した結果を示す図である。
【図２１】実施例、比較例におけるコロナ放電中のサンプルステージからの電流を計測した結果を示す図である。
【図２２】実施例におけるコロナ放電中のシャッターからの電流を計測した結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明のコロナ分極処理装置は、コロナ放電を発生させる電極と、被分極材料を設置するためのサンプルステージと、コロナ放電により前記被分極材料に印加される電界を均一化させるグリッド電極と、を備え、前記サンプルステージ上に設置した被分極材料の分極処理を行うコロナ分極処理装置であって、前記グリッド電極と前記サンプルステージとの間の電界を遮蔽することが可能な遮蔽手段を有し、前記遮蔽手段は遮蔽のタイミングを変更することができるように制御されていることを特徴としている。
【００１８】
また、本発明のコロナ分極処理方法は、コロナ放電を発生させる電極と、被分極材料を設置するためのサンプルステージと、前記コロナ放電による被分極材料に印加される電界を均一化させるグリッド電極と、を用いて、前記サンプルステージ上に設置した被分極材料の分極処理を行うコロナ分極処理方法であって、前記グリッド電極と前記サンプルステージとの間の電界を遮蔽及び遮蔽解除を繰り返しながら分極処理を行うことを特徴としている。
【００１９】
以下、本発明に係るコロナ分極処理装置、コロナ分極処理方法、電気−機械変換素子、インクジェット記録ヘッド及びインクジェット記録装置について図面を参照しながら説明する。なお、本発明は以下に示す実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、修正、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。
【００２０】
以下、特に断りが無い限り、圧電素子と記載した場合は、電気−機械変換素子を表すものとし、圧電膜と記載した場合は、電気−機械変換膜を表すものとする。
【００２１】
（コロナ分極処理装置及びコロナ分極処理方法）
本発明に係るコロナ分極処理装置及びコロナ分極処理方法について図面を参照しながら説明する。
まず、コロナ放電の概要を模式的に表した図を図３に示す。図３では、ワイヤー状のコロナワイヤー電極３１は電源３２を介して、平面電極３３と接続されており、電圧を印加することで、大気中の分子が持続的にイオン化される。イオン化された正負のイオンは、コロナワイヤー電極３１と平面電極３３との間に生じた電界に沿って移動する。そして、発生した正のイオンは圧電素子３４に流れ込み、電荷が圧電素子３４に蓄積される。
【００２２】
コロナ放電を利用した分極処理については、例えば、電気−機械変換素子における電気−機械変換膜を分極処理することが挙げられる。
電気−機械変換膜においては、電圧印加前は、例えば図２（ａ）に示されるように電気−機械変換膜内のドメインにおける分極方向がバラバラであったものが、電圧印加を繰り返していくと、図２（ｂ）に示されるように分極の方向がある程度まとまって配向することとなる。これにより、電気−機械変換素子の変位量が低下してしまう。
これに対し、電気−機械変換素子を分極処理することで、変位量の変化を早期に収束させ、電気−機械変換素子の駆動力の継時的変化を減らすことができる。
なお、分極処理は、ポーリング処理やエージング処理などとも称されることがある。
【００２３】
次に、本発明に係るコロナ分極処理装置の構成例を図４に示す。図４では、コロナ放電を発生させるコロナ電極４１、被分極材料（不図示）を設置するためのサンプルステージ４４、グリッド電極４２、遮蔽手段としてシャッター４６が図示されている。グリッド電極４２は、コロナ電極４１と被分極材料の間に備えられ、被分極材料とグリッド電極４２間の電界を均一にし、被分極材料を均一に分極させるために用いられている。
【００２４】
従来の技術では、コロナ放電開始時の過渡応答による急峻な電圧が被分極材料に印加され、被分極材料にクラックを発生させてしまうという問題が生じていた。さらに、コロナ放電を続けていると被分極材料に電荷が蓄積され、過負荷となり、クラックが発生してしまうという問題も生じていた。
【００２５】
そこで、本発明者らはグリッド電極４２と被分極材料との間に遮蔽手段を設けることで、コロナ放電開始時の急峻な電圧印加を抑制し、コロナ放電中の電荷の蓄積を緩和でき、クラックの発生を抑制することができることを見出した。これにより、コロナ放電発生時の過渡応答を防ぎ、コロナ放電中も遮蔽を繰り返すことで電荷蓄積の影響を抑制できるため、コロナ放電による分極処理でのクラックの発生を抑制することができる。このため、インク吐出特性を良好に保持できると共に安定したインク吐出特性を得ることができる。
【００２６】
遮蔽手段は、グリッド電極４２と被分極材料との間に設けられ、遮蔽のタイミングを変更することができるように制御されている。このような構成とすることで、コロナ放電発生時に生じる急峻な電圧上昇による電圧の過剰印加を遮蔽し、その後、遮蔽状態を解除し、放電が安定した後の状態を被分極材料に印加することができる。加えて、継続してコロナ放電を行うことで被分極材料に電荷が蓄積されていくが、解除されていた遮蔽状態を再び遮蔽状態とすることで、蓄積されていた電荷の緩和を行う時間を確保することができ、電荷の蓄積によるクラックの発生を抑制することができる。
【００２７】
遮蔽手段は、グリッド電極４２からの電界が被分極材料に印加されることを遮蔽できるものであれば特に制限はないが、中でもシャッター又はチョッパーであることが好ましい。
図４では、シャッター４６を用いた場合のコロナ分極処理装置の構成例が示されており、支持部４３にシャッター４６が固定されている。シャッター４６の形状は、特に制限されるものではないが、平面状であることが好ましく、また必要に応じて大きさを変えることができ、グリッド電極４２と同じ大きさでも構わないし、グリッド電極４２よりも大きくても小さくても構わない。
【００２８】
次に、シャッター４６の構成例を図５に示す。図５では、シャッター４６の構成として２つの例が示されている。図５（ａ）〜（ｄ）はシャッター構成１を示し、図５（ｅ）〜（ｈ）はシャッター構成２を示す。
【００２９】
図５（ａ）及び（ｂ）はシャッター４６の斜視図を模式的に表した図であり、図５（ａ）に示されている遮蔽板５１がシャッター板５２の上又は下を移動し、遮蔽する場所を変更することができる。
図５（ｃ）及び（ｄ）はコロナ電極４１およびシャッター４６の断面図を模式的に表した図であり、図５（ｃ）に示されている遮蔽板５１がシャッター板５２の上又は下を移動し、遮蔽する場所を変えている。なお、図５（ｃ）及び（ｄ）では、グリッド電極４２は省略されている。
このように、図５（ａ）〜（ｄ）では、遮蔽板５１がシャッター板５２の両側に移動し、遮蔽のタイミングを変更することができるように制御されていることから、両開き式とも称される場合がある。
【００３０】
図５（ｅ）及び（ｆ）はシャッター４６の別の構成例の斜視図を模式的に表した図であり、図５（ｅ）に示されている遮蔽板５１がシャッター板５２の上又は下を移動し、遮蔽する場所を変更することができる。
図５（ｇ）及び（ｈ）はコロナ電極４１およびシャッター４６の断面図を模式的に表した図であり、図５（ｇ）に示されている遮蔽板５１がシャッター板５２の上又は下を移動し、遮蔽する場所を変えている。なお、図５（ｇ）及び（ｈ）では、グリッド電極４２は省略されている。
このように、図５（ｅ）〜（ｆ）では、遮蔽板５１がシャッター板５２の片側に移動し、遮蔽のタイミングを変更することができるように制御されていることから、１枚板移動式とも称される場合がある。
【００３１】
また、シャッター４６は図示しない駆動機構を有しており、この駆動機構により、遮蔽板５１がシャッター板５２の上又は下を移動することができる。なお、駆動機構はシャッター４６の外部に設けられていてもよい。
【００３２】
シャッター４６における遮蔽板５１の材料としては、コロナ放電による電界を遮蔽できるものであれば特に制限はないが、例えば、ステンレス板（以下、ＳＵＳ板とも称する）やその他金属板等が挙げられる。また、プラスチック板に金属をコーティングしたものでも構わない。
また、シャッター４６におけるシャッター板５２の材料としては、遮蔽板５１を移動させることができるものであり、コロナ放電による電界を遮蔽しないものであればよく、例えば、ガラス板、プラスチック板等が挙げられる。
【００３３】
次に、遮蔽手段としてチョッパーを用いた場合のコロナ分極処理装置の構成例を図６に示す。図６では、チョッパー４７が支柱４８に固定されている。チョッパー４７の形状は、特に制限されるものではないが、平面状であることが好ましく、また必要に応じて大きさを変更することができる。さらに、チョッパー４７はコロナ放電を遮蔽できる遮蔽部分を有していればよく、必要に応じてその他の部材を備えていてもよい。
【００３４】
次に、チョッパー４７の構成例を図７に示す。図７では、チョッパー４７の構成として２つの例が示されている。図７（ａ）及び（ｂ）はチョッパー構成１を示し、図７（ｃ）はチョッパー構成２を示す。
【００３５】
図７（ａ）はチョッパー４７の斜視図を模式的に表した図であり、チョッパー４７の片側が支柱４８に固定され、支柱４８を中心として回転することができるように制御されており、遮蔽のタイミングを変更することができる。また、図７（ｂ）は図７（ａ）を上から見た場合の要部模式図であり、チョッパー４７が支柱４８を軸として回転することを表す別の図である。
【００３６】
図７（ｃ）は別のチョッパー構成を示す図であり、コロナ電極の垂直方向の断面図を模式的に表した図である。図７（ｃ）では、チョッパー４７がコロナ電極４１を中心として回転することができるように設けられている。
【００３７】
なお、上記２つのチョッパー構成例において、チョッパー４７が回転する方向は右回りでも左回りでも構わない。また、チョッパー４７には、内部又は外部に図示しない駆動機構が設けられており、この駆動機構により、チョッパー４７が支柱４８を軸として、コロナ電極４１を軸として回転することができる。
チョッパー４７の遮蔽部分の材料としては、コロナ放電による電界を遮蔽できるものであれば特に制限はないが、例えば、ＳＵＳ板やその他金属板等が挙げられる。
【００３８】
本発明において、コロナ放電を遮蔽することができる遮蔽手段は、遮蔽のタイミングを変更することができるように制御されている。遮蔽のタイミングは、コロナ放電における電圧の大きさ、分極処理される被分極材料、グリッド電極４２などによって変更される。そのため、一律に遮蔽のタイミングを決めることはできないが、例えば、コロナ放電を開始してから２秒程度遮蔽を行う。種々の条件によっても異なるが、一般的にコロナ放電を開始してから２秒間程度は、コロナ放電開始時の過渡応答による急峻な電圧が被分極材料に印加されるため、前記の時間は遮蔽を行い、放電が安定してから分極処理を行うことが好ましい。
【００３９】
そして、放電が安定した後、遮蔽状態を解除し、分極処理を行う。前述したように、コロナ放電を続けると、被分極材料に電荷が蓄積していき、ある段階でクラックが発生してしまうため、定期的に遮蔽状態にし、被分極材料に蓄積した電荷を緩和させることが必要となる。
【００４０】
そこで、前述の遮蔽手段の構成例であるシャッター４６やチョッパー４７は、定期的に遮蔽状態と遮蔽状態を解除することができるように制御されている。例えば、シャッター４６では、図５（ａ）〜（ｈ）に示されるように、定期的に遮蔽板５１が移動し、遮蔽状態を制御することができる。また、例えば、チョッパー４７では、図７（ａ）〜（ｃ）に示されるように、チョッパー４７が回転することにより、遮蔽状態を制御することができる。
【００４１】
このとき、どの程度の周期で遮蔽状態を制御するかについては、種々の条件によっても異なるため、一律に遮蔽のタイミングを決めることはできないが、例えば、３〜１０秒に１回、０．０１〜１秒の間、遮蔽を行うことが挙げられる。
遮蔽のタイミングの例を模式的に図８に示す。図８では、測定を開始してから、数秒後にコロナ電源に電圧をかけており、コロナ放電開始時の急峻な電圧印加を防ぐため、コロナ放電を開始してから２秒間、遮蔽を行っている。その後、５秒に１回、０．１秒の間、遮蔽を行っていることが示されている。
【００４２】
また、本発明のコロナ分極処理装置においては、遮蔽手段の電位がサンプルステージ４４の電位と同じことが好ましい。電位を同じにする方法としては、特に限られるものではないが、例えば、遮蔽手段とサンプルステージ４４をアースさせることが挙げられる。
【００４３】
図４では、シャッター４６とサンプルステージ４４がアース電極４５を介してアース接地されていることが図示されており、図６では、チョッパー４７とサンプルステージ４４がアース電極４５を介してアース接地されていることが図示されている。本発明におけるコロナ分極処理装置では、このようにアース接地されていることが好ましく、サンプルステージ４４がアース接地されることで、コロナ電極４１とサンプルステージ４４間の電位差が安定し、効果的に被分極材料の分極処理を行うことができる。
【００４４】
さらに、本発明のコロナ分極処理装置においては、遮蔽手段の抵抗値がサンプルステージ４４の抵抗値よりも高いことが好ましい。遮蔽手段の抵抗値がサンプルステージ４４の抵抗値よりも高いと、遮蔽状態が解除される際に、遮蔽手段に放電で発生したイオンが引きずられることを防止することができる。
遮蔽手段の抵抗値がサンプルステージ４４の抵抗値よりも低いと、遮蔽手段の電位がサンプルステージ４４よりも低くなり、放電で発生したイオンを遮蔽手段が引き寄せてしまい、遮蔽していない状態でも遮蔽手段とサンプルステージ４４との間に電流が流れてしまう。
【００４５】
さらに、本発明のコロナ分極処理装置においては、サンプルステージ４４が水平方向に移動できることが好ましい。図４、図６におけるコロナ分極処理装置の構成例では、サンプルステージ４４はＹ軸の方向へ移動できるように備えられている。サンプルステージ４４は図示されていない移動手段によって移動することができ、移動手段はサンプルステージ４４内部に備えられていてもよいし、外部からの移動手段によってサンプルステージ４４が移動できる構成としてもよい。サンプルステージ４４が移動することにより、被分極材料に分極処理を行う面積を大きくすることができ、面積の大きい被分極材料であっても、均一に分極処理を行うことができる。
【００４６】
さらに、本発明のコロナ分極処理装置においては、サンプルステージ４４が被分極材料を加熱することができる加熱手段を備えていることが好ましい。被分極材料を加熱することにより、被分極材料にかかる自身の分極進展による変形からくる応力を緩和することができ、コロナ放電を継続した場合のクラックの発生をさらに抑制することができる。加熱手段としては、特に制限はなく、例えばヒーターなどが挙げられる。また、温度としては、被分極材料などによっても変化するため、一律に決めることはできないが、４０℃〜１２０℃が好ましく、８０℃〜１００℃がより好ましい。上記範囲外であるとクラックが発生することを十分に抑制できないことがある。
【００４７】
本発明のコロナ分極処理装置に用いられるコロナ電極４１としては、公知のものを用いることができる。形状としては、針状でも、ワイヤー状でも構わないが、本発明においては、ワイヤー状のものが好適に用いられ、太さは例えばφ５０μｍである。コロナ電極４１に用いられる材料としては、タングステン、ステンレス等が挙げられ、タングステンを表面研磨、カーボンコート、金メッキ等したものも用いることができる。
【００４８】
本発明のコロナ分極処理装置に用いられるグリッド電極４２の材料としては、公知のものを用いることができ、例えば、ステンレス、タングステン等が挙げられる。また、網目の開口間隔は、特に制限はないが１〜３ｍｍのものでよい。
【００４９】
本発明のコロナ分極処理装置のサンプルステージ４４としては、コロナ放電を行うことができる導電性の材料であれば特に制限はない。例えば、ＳＵＳ板やその他金属板等が挙げられる。
【００５０】
また、本発明のコロナ分極処理装置において、コロナ電極４１、グリッド電極４２、遮蔽手段、被分極材料、サンプルステージ４４のそれぞれの距離は特に制限はなく、必要に応じて変えることができる。
【００５１】
本発明のコロナ分極処理装置により、分極処理される被分極材料は、例えば、電気−機械変換素子（以下、圧電体素子と称する場合がある）が挙げられる。
【００５２】
次に、分極処理の状態について説明する。本発明において、被分極材料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される。
図９（ａ）及び（ｂ）に±１５０ｋＶ／ｃｍの電界強度をかけて、被分極材料の分極率を測定したときのヒステリシスループの例を示す。
ここで、最初の０ｋＶ／ｃｍ時の分極をＰｉｎｉと定義する。また、＋１５０ｋＶ／ｃｍの電界強度を印加後０ｋＶ／ｃｍまで戻したときの０ｋＶ／ｃｍ時の分極をＰｒと定義する。このとき、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が判断される。分極率Ｐｒ−Ｐｉｎｉは、例えば図９（ｂ）に示されるように、３．５μＣ／ｃｍ２以下がより好ましい。３．５μＣ／ｃｍ２より大きい場合、ＰＺＴの圧電アクチュエータとして、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ことがある。
【００５３】
電気−機械変換素子にコロナ放電を行うと発生した電荷が後述する電極パッド部を介して電気−機械変換素子に注入することにより、電気−機械変換素子の分極処理が行われる。図３に示すように、コロナワイヤー電極を用いて、コロナ放電させるときには、大気中の分子がイオン化され、陽イオンが発生し、圧電素子の電極パッド部を介して陽イオンが圧電素子に流れ込み、電荷が圧電素子に蓄積される。そして、コロナワイヤー電極と下部電極の電荷量の差によって電位の差が生じ、分極処理が行われる。
【００５４】
ここで、分極処理に必要な電荷量Ｑを考慮すると１×１０−８Ｃ以上の電荷量が蓄積されることが好ましく、４×１０−８Ｃ以上の電荷量が蓄積されることがさらに好ましい。１×１０−８Ｃ未満の場合、分極処理が十分になされず、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）の圧電アクチュエータとして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ことがある。
【００５５】
分極率Ｐｒ−Ｐｉｎｉについては、図４、図６に示されるコロナ分極処理装置において、コロナ電極４１、グリッド電極４２の電圧を調整することや、サンプルステージ４４とコロナ電極４１、グリッド電極４２との間の距離を調整すること等により所望の値を得ることができる。
しかし、コロナ電極４１、グリッド電極４２の電圧を高くすることや、サンプルステージ４４とコロナ電極４１、グリッド電極４２との間の距離を小さくすることによって、コロナ放電発生時に過度な電界が集中し、被分極材料のクラックが発生してしまう。また、コロナ放電を継続して行うと、電荷の蓄積が進み、クラックが発生してしまう。
一方で、コロナ電極４１、グリッド電極４２の電圧を低くすることや、サンプルステージ４４とコロナ電極４１、グリッド電極４２の間の距離を遠ざけることによってＰｒ−Ｐｉｎｉの値に分布が生じてしまうことや、分極処理ができないことが生じてしまう。
【００５６】
コロナ電極４１に対する被分極材料の水平距離関係による分極率の分布を図１０に示す。このように、コロナワイヤー電極直下にある被分極材料から徐々に遠ざかることによって分極率は悪化していることが示されている。本発明によれば、サンプルへの過度な電荷集中によるクラックの発生を防止するために、遮蔽手段を用いて放電での電荷集中を制御することでクラックの発生を抑えることができ、クラックとのトレードオフであったより強い電圧での処理も可能となる。
【００５７】
図１１にＰ−Ｅヒステリシスループおよび残留分極の値についての例を示す。
図１１は、圧電体を電界強度（電圧を膜厚で除したもの）で±４００ｋＶ／ｃｍに印加して得たＰ−Ｅヒステリシスループの例を示す図である。残留分極は、分極の履歴（ヒステリシス）によって、電界強度を０にしても残っている自発分極を意味し、すなわち残留分極は圧電体素子の自発分極量を示す物性値であり、膜固有の値をもつ。
先述したＰｒと残留分極はＰ−Ｅヒステリシスの印加電界強度が異なるが、物性としては等しいといえる。また、先述のＰｉｎｉがＰｒに近いほど圧電体内の分極が揃っており、安定しているといえる。これは自発分極全てが揃っているといえるためである。このため、本分極処理では分極率Ｐｒ−Ｐｉｎｉとして指標化することができる。
また、Ｐｒ−Ｐｉｎｉ＝０とならないのは、圧電体膜にかかる外部応力と熱の影響により、残留分極から緩和されるためＰｒ＝Ｐｉｎｉとはならず、ある値をもつことによる。
【００５８】
（電気−機械変換素子）
次に、本発明の電気−機械変換素子について説明する。
本発明の電気−機械変換素子の構成例を図１、図１２、図１３に示す。図１では、圧力室１８を備えたインクジェット記録ヘッドの例が示されており、図１２では、基板２０１上に振動板２０２、第１の電極２０３、電気−機械変換膜２０４、第２の電極２０５が積層されている例が示されている。
【００５９】
さらに絶縁保護膜、引き出し配線を含めた素子構成について図１３に示す。
図１３（ａ）は、本発明の電気−機械変換素子の断面図を模式的に表した図であり、図１３（ｂ）は、本発明の電気−機械変換素子を上方向からの模式図を表した図である。図１３（ｂ）では、第１の絶縁保護膜２１１がコンタクトホール２２０を有しており、第１の電極２０３と第３の電極２１３、第２の電極２０５と第４の電極２１３とが導通した構成となっている。
【００６０】
ここで、第１、第３の電極が共通電極、第２、第４の電極が個別電極として形成され、共通電極、個別電極を保護する第２の絶縁保護膜２１２が形成され、一部開口されて電極パッドとして構成されている。
共通電極用に作製された電極パッドを共通電極パッド、個別電極用に作製された電極パッドを個別電極パッドと称する場合がある。
【００６１】
なお、電極パッド部の面積については、５０×５０μｍ２以上が好ましく、１００×３００μｍ２以上がより好ましい。５０×５０μｍ２未満の場合、十分な分極処理ができなくなり、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ことがある。
【００６２】
本発明の電気−機械変換素子の詳細について以下に説明する。
＜基板＞
図１２に示される電気−機械変換素子の基板２０１としては、特に制限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く、厚みが１００〜６００μｍであることが好ましい。面方位としては、（１００）、（１１０）、（１１１）と３種を用いることができ、一般的に（１００）、（１１１）が用いられており、本発明においては、（１００）の面方位を持つ単結晶基板が好ましい。
【００６３】
また、図１に示されるような圧力室１８を作製する場合、エッチングを利用してシリコン単結晶基板を加工するが、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。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。
【００６４】
本発明においては(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が、この場合、マスク材として用いられ得るＳｉＯ２もエッチングされてしまうことにも留意する。
【００６５】
＜振動板＞
図１２に示される振動板２０２は、電気−機械変換膜２０４によって発生した力を受けて、変形変位して圧力室１８のインク滴を吐出させる。そのため、振動板２０２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。
振動板２０２の材料としては、例えばＳｉ、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４をＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により作製したものが挙げられる。
さらに、共通電極、電気−機械変換膜２０４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２０４は、一般的な材料としてＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）が使用されることから、振動板２０２の材料は線膨張係数８×１０−６（１／Ｋ）に近い線膨張係数として、５×１０−６〜１０×１０−６の線膨張係数を有した材料が好ましく、さらには７×１０−６〜９×１０−６の線膨張係数を有した材料がより好ましい。
【００６６】
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、これらを例えばスパッタ法、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０．１μｍ〜１０μｍが好ましく、０．５μｍ〜３μｍがさらに好ましい。０．１μｍ未満の場合、図１に示すような圧力室１８の加工が難しくなり、１０μｍより大きい場合、振動板２０２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ことがある。
【００６７】
＜第１の電極＞
第１の電極２０３は、金属電極膜、酸化物電極膜、密着層を有していることが好ましい。また、積層の順序としては、振動板２０２上に密着層、酸化物電極膜、金属電極膜の順に積層されていることが好ましい。以下に詳細を説明する。
【００６８】
−密着層−
密着層は、膜剥がれ等の抑制を目的として、振動板２０２上に積層される。
密着層の作製の例としては、Ｔｉをスパッタ成膜後、ＲＴＡ（Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎｎｅａｌｉｎｇ)装置を用いて、６５０〜８００℃、１〜３０分、Ｏ２雰囲気でチタン膜を熱酸化して、チタン膜を酸化チタン膜にする方法が挙げられる。
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好ましい。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。
【００６９】
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酸化チタン膜の結晶性が良好になる。これは、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。
【００７０】
また、Ｔｉ以外の材料としてはＴａ、Ｉｒ、Ｒｕ等が挙げられる。
密着層の膜厚としては、１０ｎｍ〜５０ｎｍが好ましく、１５ｎｍ〜３０ｎｍがより好ましい。１０ｎｍ未満の場合、密着性に懸念があり、５０ｎｍよりも大きい場合、密着層上の膜において良好な結晶性が得られない場合がある。
【００７１】
−金属電極膜−
第１の電極２０３における金属電極膜の金属材料としては、例えば白金、イリジウム、白金−ロジウムなどの白金族元素、これらの合金膜などが挙げられる。
また、白金を使用する場合には振動板２０２（特にＳｉＯ２）との密着性を考慮し、密着層を先に積層した後、金属電極膜を作製することが好ましい。
金属電極膜の作製方法の例としては、スパッタ法や真空蒸着等の真空成膜が挙げられる。
【００７２】
金属電極膜の膜厚は、８０〜２００ｎｍが好ましく、１００〜１５０ｎｍがより好ましい。８０ｎｍ未満の場合、共通電極として十分な電流を供給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。２００ｎｍより大きい場合、白金族元素などの高価な材料を用いると、コスト増につながることがある。また２００ｎｍより大きい場合において、白金を用いて膜厚を厚くすると表面粗さが大きくなり、金属電極膜上の酸化物電極膜の表面粗さやＰＺＴの結晶配向性に影響を及ぼして、インク吐出が不良となる場合がある。
【００７３】
−酸化物電極膜−
第１の電極２０３における酸化物電極膜の材料としては、ＳｒＲｕＯ３などのＳＲＯを用いることができ、また、Ｓｒｘ（Ａ）（１−ｘ）Ｒｕｙ（Ｂ）（１−ｙ）、Ａ＝Ｂａ、Ｃａ、Ｂ＝Ｃｏ、Ｎｉ、ｘ、ｙ＝０〜０．５で記述されるような材料についても用いることができる。ＳｒとＲｕの組成比については、Ｓｒ／Ｒｕが０．８２〜１．２２であることが好ましい。この範囲から外れると酸化物電極膜の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ことがある。
【００７４】
酸化物電極膜の作製方法としては、例えばスパッタ法により作製する方法が挙げられる。このとき、ＳｒＲｕＯ３膜を成膜する場合、結晶配向性を考慮し、スパッタ条件を設定することが好ましい。例えば、第１の電極２０３の金属電極膜をＰｔ（１１１）とした場合、ＳｒＲｕＯ３膜についても（１１１）配向させることが好ましく、そのためには成膜温度を５００℃以上での基板加熱を行い、成膜するなどの検討をすることが挙げられる。
【００７５】
例えば特許第３７８２４０１号公報に記載のＳＲＯ成膜条件については、室温で成膜した後、ＲＴＡ処理にて結晶化温度（６５０℃）で加熱、酸化を行っている。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ＰＺＴを成膜すると（１１０）に配向しやすくなる。
【００７６】
以下にＳＲＯ膜を作製する場合の例やその考慮点について説明する。
例えばＰｔ（１１１）上に作製したＳＲＯ膜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線回折測定における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°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。
【００７７】
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。図１５に、２θ＝３２°に固定し、Ｐｓｉを振ったときの測定結果の例を示す。
Ｐｓｉ＝０°ではＳＲＯ（１１０）において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、上記した室温で成膜した後にＲＴＡ処理を行い作製したＳＲＯ膜については、Ｐｓｉ＝０°のときにＳＲＯ（１１０）の回折強度が見られた。
【００７８】
また、連続駆動を行なった場合、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考慮すると、後述する電気−機械変換膜２０４におけるＰＺＴの配向性が影響しており、（１１０）では変位劣化を抑制するには不十分となることがある。さらにＳＲＯ膜の表面粗さについては、成膜温度が影響しており、室温から３００℃では表面粗さが小さくなり２ｎｍ以下になる。なお、表面粗さについてはＡＦＭ（Ａｔｏｍｉｃ  Ｆｏｒｃｅ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ、原子間力顕微鏡）により測定される表面粗さ（平均粗さ)を指標としている。
これらのことから、表面粗さとしては、フラットではあ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ことから、ＳＲＯ膜の結晶性や表面粗さを考慮する必要がある。
【００７９】
酸化物電極膜の表面粗さとしては、４ｎｍ〜１５ｎｍが好ましく、６ｎｍ〜１０ｎｍがより好ましい。上記の範囲を満たさない場合、その後成膜するＰＺＴの絶縁耐圧が悪くなり、リークしてしまう場合がある。
上記の結晶性や表面粗さを得るためには、成膜温度を５００℃〜７００℃、より好ましくは５２０℃〜６００℃として成膜をすることが好ましい。
【００８０】
酸化物電極膜の膜厚としては、４０ｎｍ〜１５０ｎｍが好ましく、５０ｎｍ〜８０ｎｍがより好ましい。４０ｎｍ未満の場合、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ことがあり、ＰＺＴ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ことがある。また、１５０ｎｍより大きい場合、その後成膜したＰＺＴの絶縁耐圧が悪くなり、リークしてしまうことがある。
酸化物電極膜の比抵抗としては、５×１０−３Ω・ｃｍ以下が好ましく、１×１０−３Ω・ｃｍ以下がより好ましい。５×１０−３Ω・ｃｍよりも大きい場合、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ことがある。
【００８１】
＜電気−機械変換膜＞
電気−機械変換膜２０４の材料としては、ＰＺＴが好適に用いられる。ＰＺＴ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。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の割合であり、化学式で示すとＰｂ（Ｚｒ０．５３,Ｔｉ０．４７）Ｏ３、一般的にはＰＺＴ（５３／４７）と示されることがある。
【００８２】
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。
これら材料を一般式として表した場合、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挙げられる。
これらの例としては、（Ｐｂ１−ｘ,Ｂａｘ）(Ｚｒ,Ｔｉ)Ｏ３、（Ｐｂ１−ｘ,Ｓｒｘ）(Ｚｒ,Ｔｉ）Ｏ３等が挙げられ、これはＡサイトのＰｂを一部ＢａやＳｒで置換した場合の例である。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。
【００８３】
電気−機械変換膜２０４の作製方法としては、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挙げられる。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。
また、ＰＺＴをゾルゲル法により作製する場合、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、均一の溶液を得ることで、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、添加しても良い。
【００８４】
また、振動板２０２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、クラックフリーな膜を得るには一度の工程で１００ｎｍ以下の膜厚が得られるように前駆体濃度を調整し、ＰＺＴ膜を作製していく。
【００８５】
電気−機械変換膜２０４の膜厚としては０．５μｍ〜５μｍが好ましく、１μｍ〜２μｍがより好ましい。０．５μｍ未満の場合、十分な変位を発生することができなくなることがあり、５μｍより大きい場合、作製工程の負担が増加し、プロセス時間が長くなることがある。
また比誘電率としては６００〜２０００が好ましく、１２００〜１６００がより好ましい。６００未満の場合、十分な変位特性が得られないことがあり、２０００より大きい場合、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十分な特性が得られないことがある。
【００８６】
＜第２の電極＞
第２の電極２０５としては、酸化物電極膜、金属電極膜を有していることが好ましい。
積層の順としては、酸化物電極膜、金属電極膜の順に積層される。第２の電極２０５における酸化物電極膜、金属電極膜は、第１の電極２０３における酸化物電極膜、金属電極膜と同じ態様とすることができるため、相違点について以下に説明する。
【００８７】
−酸化物電極膜−
第２の電極２０５における酸化物電極膜の膜厚としては、２０ｎｍ〜８０ｎｍが好ましく、４０ｎｍ〜６０ｎｍがより好ましい。２０ｎｍ未満の場合、初期変位や変位劣化特性について十分な特性が得られないことがあり、８０ｎｍより大きい場合、酸化物はエッチングが難しく、エッチングレートの関係から量産性が落ちてしまう。
【００８８】
−金属電極膜−
第２の電極２０５における金属電極膜の膜厚としては３０ｎｍ〜２００ｎｍが好ましく５０ｎｍ〜１２０ｎｍがより好ましい。３０ｎｍ未満の場合、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ことがある。２００ｎｍより大きい場合、白金族元素などの高価な材料を用いると、コスト増につながることがある。また２００ｎｍより大きい場合において、白金を用いて膜厚を厚くすると表面粗さが大きくなり、さらに積層する場合、膜剥がれ等が発生することがある。
【００８９】
＜第１の絶縁保護膜＞
次に、第１の電極２０３上に積層される第１の絶縁保護膜２１１について説明する。
第１の絶縁保護膜２１１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しづらい材料を選定する必要があるため、緻密な無機材料が好ましい。有機材料では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ため、好ましくない。
【００９０】
第１の絶縁保護膜２１１の膜厚を大きくすると、振動板２０２の振動変位を著しく阻害してしまうため、吐出性能の低いインクジェット記録ヘッドなってしまうことがある。
第１の絶縁保護膜２１１の膜厚を抑えつつ、高い保護性能を得るには、酸化物、窒化物、炭化物を用いるのが好ましく、第１の絶縁保護膜２１１の下地となる、第１の電極２０３、電気−機械変換膜２０４、第２の電極２０５に用いられる材料と密着性が高い材料を選定する必要がある。
【００９１】
また、成膜方法も圧電素子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。好ましい成膜方法としては、蒸着法、ＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）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。
第１の絶縁保護膜２１１に用いられる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。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。
【００９２】
第１の絶縁保護膜２１１の膜厚は、圧電素子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、振動板の変位を阻害しないように可能な限り薄くする必要があり、２０ｎｍ〜１００ｎｍが好ましい。２０ｎｍ未満の場合、圧電素子の保護層としての機能が不足してしまうため、圧電素子の性能が低下してしまう。１００ｎｍより大きい場合、振動板２０２の変位が低下するため、吐出効率の低いインクジェットヘッドとなることがある。
【００９３】
また、第１の絶縁保護膜２１１を２層にする構成とすることもできる。この場合、２層目の絶縁保護膜を厚くするため、振動板２０２の振動変位を著しく阻害しないように第２の電極２０５付近において２層目の絶縁膜を開口するような構成とすることもできる。
このとき２層目の絶縁保護膜としては、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なども用いることができる。
２層目の絶縁保護膜の成膜方法は公知の手法を用いることができ、ＣＶＤ法、スパッタリング法なとが挙げられ、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下部電極と個別電極配線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必要がある。さらに、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２００ｎｍ以上が好ましく、５００ｎｍ以上がより好ましい。
【００９４】
＜第３、第４の電極＞
第３、第４の電極２１３は、第１の電極２０３、第２の電極２０５とコンタクトホール２２０を介して導通する引き出し配線として用いられ、第２の電極２０５上、第１の絶縁保護膜２１１上に設けられる。
第３、第４の電極２１３は、Ａｇ合金、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｉｒなどから成る金属電極材料であることが好ましい。
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方法が挙げられる。
膜厚としては、０．１μｍ〜２０μｍが好ましく、０．２μｍ〜１０μｍがより好ましい。０．１μｍ未満の場合、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ヘッド吐出が不安定になることがある。２０μｍより大きいと成膜のプロセス時間が長くなってしまう。
【００９５】
また、共通電極、個別電極としてコンタクトホール部（例えば、１０μｍ×１０μｍ）での接触抵抗として、共通電極は１０Ω以下、個別電極は１Ω以下が好ましく、さらに好ましくは、共通電極は５Ω以下、個別電極は０．５Ω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出来なくなり、インク吐出をする際に不具合が発生することがある。
【００９６】
＜第２の絶縁保護膜＞
第２の絶縁保護膜２１２としての機能は、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である。図１３に示す通り、第２の絶縁保護膜２１２は個別電極引き出し部と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インクジェット記録ヘッドとすることができる。
【００９７】
材料としては、公知の無機材料、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、炭化物等が挙げられ、有機材料としてはポリイミド、アクリル樹脂、ウレタン樹脂等が挙げられる。ただし有機材料の場合には膜厚を大きくする必要があるため、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り、好ましい。
【００９８】
また、膜厚は２００ｎｍ以上が好ましく、５００ｎｍ以上がより好ましい。２００ｎｍ未満の場合、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、インクジェットの信頼性を低下させてしまうことがある。
【００９９】
本発明においては、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２１１の個別液室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インクジェットヘッドとすることが可能になる。
開口部分の形成においては、第１及び第２の絶縁保護膜で圧電素子が保護されているため、フォトリソグラフィ法、ドライエッチングを用いることができる。
【０１００】
（インクジェット記録ヘッド）
次に本発明に係るインクジェット記録ヘッドについて説明する。
上述した電気−機械変換素子の下部に圧力室基板１３を設け、さらにその下部にノズル１１を備えたノズル板１２を設けることで、圧力室１８を備えるインクジェット記録ヘッドが得られる。その構成例を図１に示す。本発明のインクジェット記録ヘッドにおいては、図１に示されるインクジェット記録ヘッドを複数個配置させ、図１４に示される構成例としてもよい。
本発明によれば、電気−機械変換素子が簡便な製造工程で（かつバルクセラミックスと同等の性能を持つ）形成でき、その後の圧力室形成のための裏面からのエッチング除去、ノズル孔１１を有するノズル板１２を接合することでインクジェット記録ヘッドが得られる。なお、図中には液体供給手段、流路、流体抵抗についての記述は省かれている。
【０１０１】
（インクジェット記録装置）
次に、本発明のインクジェット記録ヘッドが備えられたインクジェット記録装置について説明する。本発明のインクジェット記録装置の一例を図１６、図１７に示す。図１６はインクジェット記録装置の斜視図であり、図１７はインクジェット記録装置の気孔部の側面図である。
【０１０２】
本発明におけるインクジェット記録装置には、記録装置本体８１の内部に主走査方向に移動可能なキャリッジ、キャリッジに搭載されたインクジェット記録ヘッド、インクジェット記録ヘッドにインクを供給するインクカートリッジ等で構成される印字機構部８２等が収納されている。
【０１０３】
装置本体８１の下方部には前方側から多数枚の用紙８３を積載可能な給紙カセット（または給紙トレイ）８４を抜き差し自在に装着することができ、また、用紙８３を手差しで給紙するための手差しトレイ８５を開倒することができる。そして、給紙カセット８４または手差しトレイ８５から給送される用紙８３が取り込まれ、印字機構部８２によって所要の画像が記録された後、後面側に装着された排紙トレイ８６に用紙８３が排紙される。
印字機構部８２には、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９１と従ガイドロッド９２とでキャリッジ９３が主走査方向に摺動自在に保持されている。
【０１０４】
このキャリッジ９３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本発明に係るインクジェット記録ヘッドからなるヘッド９４が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され、インク滴吐出方向を下方に向けてインクジェット記録ヘッドが装着されている。またキャリッジ９３にはヘッド９４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９５が交換可能な態様で装着されている。
【０１０５】
インクカートリッジ９５には上方に大気と連通する大気口、下方にはインクジェット記録ヘッドにインクを供給する供給口を、内部にはインクが充填された多孔質体が設けられている。この多孔質体の毛管力により、インクジェット記録ヘッドに供給されるインクをわずかな負圧に維持している。また、インクジェット記録ヘッドとしてここでは各色のヘッド９４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個のヘッドとしてもよい。
【０１０６】
ここで、キャリッジ９３は後方側（用紙搬送方向下流側）を主ガイドロッド９１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９２に摺動自在に載置している。そして、キャリッジ９３を主走査方向に移動走査するため、主走査モータ９７で回転駆動される駆動プーリ９８と従動プーリ９９との間にタイミングベルト１００が張装されている。このタイミングベルト１００はキャリッジ９３に固定されており、主走査モータ９７の正逆回転によりキャリッジ９３が往復駆動される。
【０１０７】
また、インクジェット記録装置には、給紙カセット８４にセットした用紙８３をヘッド９４の下方側に搬送するために、給紙カセット８４から用紙８３を分離給装する給紙ローラ１０１及びフリクションパッド１０２が設けられている。さらに、用紙８３を案内するガイド部材１０３と、給紙された用紙８３を反転させて搬送する搬送ローラ１０４と、この搬送ローラ１０４の周面に押し付けられる搬送コロ１０５及び搬送ローラ１０４からの用紙８３の送り出し角度を規定する先端コロ１０６とが設けられている。搬送ローラ１０４は副走査モータ１０７によってギヤ列を介して回転駆動される。
【０１０８】
そして、キャリッジ９３の主走査方向の移動範囲に対応して搬送ローラ１０４から送り出された用紙８３を記録ヘッド９４の下方側で案内する用紙ガイド部材である印写受け部材１０９が設けられている。この印写受け部材１０９の用紙搬送方向下流側には、用紙８３を排紙方向へ送り出すために回転駆動される搬送コロ１１１、拍車１１２が設けられている。さらに、インクジェット記録装置には、用紙８３を排紙トレイ８６に送り出す排紙ローラ１１３及び拍車１１４と、排紙経路を形成するガイド部材１１５、１１６が配設されている。
【０１０９】
記録時には、キャリッジ９３が移動しながら画像信号に応じて記録ヘッド９４を駆動することにより、停止している用紙８３にインクを吐出して１行分を記録し、用紙８３を所定量搬送後、次の行の記録が行われる。記録終了信号または用紙８３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用紙８３が排紙される。
【０１１０】
また、キャリッジ９３の移動方向右端側の記録領域を外れた位置には、ヘッド９４の吐出不良を回復するための回復装置１１７が配置されており、回復装置１１７はキャップ手段と吸引手段とクリーニング手段を有している。
キャリッジ９３は印字待機中にはこの回復装置１１７側に移動されてキャッピング手段でヘッド９４をキャッピングされ、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ことができる。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ことができる。
吐出不良が発生した場合等には、キャッピング手段でヘッド９４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し、吐出口面に付着したインクやゴミ等をクリーニング手段により除去でき、吐出不良を回復することができる。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。
【０１１１】
本発明のインクジェット記録装置においては、振動板駆動の不良等によるインク滴吐出不良を抑制することができ、変位の変動を抑制することができることから、安定したインク滴吐出特性、画像品質の向上を図ることができる。
【実施例】
【０１１２】
以下、本発明を実施例および比較例を挙げて説明する。なお、本発明はここに例示される実施例に限定されるものではない。
【０１１３】
（実施例１）
＜電気−機械変換素子の作製＞
基板２０１としての６インチシリコンウェハ（膜厚６２５μｍ）上に、振動板２０２としての熱酸化膜（膜厚１μｍ）を形成した。
第１の電極２０３の密着層として、チタン膜（膜厚３０ｎｍ）をスパッタ装置にて成膜した後にＲＴＡを用いて７５０℃にて、熱酸化させた。
続いてチタン膜上に金属電極膜として白金膜（膜厚１００ｎｍ）、酸化物電極膜としてＳｒＲｕＯ３膜(膜厚６０ｎｍ)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。
【０１１４】
次に、電気−機械変換膜２０４の作製にあっては、Ｐｂ：Ｚｒ：Ｔｉ＝１１４：５３：４７に調整されたＰＺＴ前駆体溶液を用いた。ＰＺＴ前駆体溶液の塗布液の合成を以下に説明する。
出発材料として酢酸鉛三水和物、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、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。なお、化学両論組成に対し鉛量を過剰にしてあるが、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。
次に、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、前述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前駆体溶液におけるＰＺＴ濃度は０．５ｍｏｌ／ｌであった。
【０１１５】
このＰＺＴ前駆体溶液の塗布液を用いて、スピンコート法により成膜し、成膜後、１２０℃で乾燥させた後、５００℃で熱分解を行った。３層目の熱分解処理後に、結晶化熱処理（温度７５０℃）をＲＴＡにて行った。このときＰＺＴの膜厚は２４０ｎｍであった。この工程を計８回（２４層）実施し、膜厚が約２μｍのＰＺＴ膜を得た。
【０１１６】
次に、第２の電極２０５の酸化物電極膜としてＳｒＲｕＯ３膜(膜厚４０ｎｍ)、金属電極膜として白金膜（膜厚１２５ｎｍ）をスパッタ成膜した。その後、東京応化社製のフォトレジスト（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）を用いて図１３に示すようなパターンを作製した。
【０１１７】
次に、第１の絶縁保護膜２１１として、ＡＬＤ工法を用いてＡｌ２Ｏ３膜を５０ｎｍ成膜した。このとき、原材料としてアルミニウムについては、ＴＭＡ（トリメチルアルミニウム、シグマアルドリッチ社）、酸素についてはオゾンジェネレータによって発生させたＯ３を用い、これらを交互に積層させることで、成膜を進めた。その後、図１３に示すように、エッチングによりコンタクトホール部を形成した。
【０１１８】
その後、第３、第４の電極２１３としてＡｌをスパッタ成膜し（膜厚３μｍ）、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２１２としてＳｉ３Ｎ４をプラズマＣＶＤ法により５００ｎｍ成膜し、電気−機械変換素子を作製した。
【０１１９】
＜分極処理＞
コロナ分極処理装置については、図４に示されるコロナ分極処理装置を用いた。本実施例では、コロナ分極処理装置のグリッド電極と被分極材料との間にシャッター４６が設置されており、シャッター４６とサンプルステージ４４はアース接地されている。また、シャッター４６とサンプルステージ４４の電位が同じになるようにし、シャッター４６の抵抗値の方がサンプルステージ４４の抵抗値よりも高くなるように材質が選定されている。
【０１２０】
分極処理においては、コロナ電極４１としてφ５０μｍのタングステンのワイヤーを用い、グリッド電極４２としてステンレス製（ＳＵＳ製）の開口率６０％のグリッドを用いた。コロナ電極４１に対して８ｋＶ、グリッド電極４２に対して２．５ｋＶの電圧を印加し、１０秒間処理を行った。また、３０秒間、６０秒間、１２０秒間、１８０秒間と時間を振った分極処理についても実施し、後述する評価の対象とした。
【０１２１】
遮蔽については、コロナ放電発生時から２秒間シャッター４６で遮蔽しており、遮蔽後にシャッターを開放し、分極処理を行い、以後５秒毎に０．１秒間の遮蔽を行っている。このとき、シャッター構成として、図５（ａ）〜（ｄ）で示されるシャッター構成１（両開き式）で実施した。本実施例における遮蔽のタイミングチャートは図８に示されるものとなる。
【０１２２】
（実施例２）
実施例１におけるシャッター構成を図５（ｅ）〜（ｈ）で示されるシャッター構成２（１枚板移動式）に変えた以外は実施例１と同様にして、電気−機械変換素子を作製し、分極処理を行った。
【０１２３】
（実施例３）
実施例１におけるコロナ分極処理装置を図６に示されるコロナ分極処理装置に変えた以外は実施例１と同様にして、電気−機械変換素子を作製し、分極処理を行った。
すなわち、本実施例では、コロナ分極処理装置における遮蔽手段としてチョッパー４７を用いた。本実施例におけるコロナ分極処理装置は、グリッド電極４２と被分極材料との間にチョッパー４７が設置されており、チョッパー４７はアース接地されている。またチョッパー４７の抵抗値の方がサンプルステージ４４の抵抗値よりも高くなるように材質が選定されている。
【０１２４】
このとき、チョッパー構成として、図７（ａ）及び（ｂ）に示されるチョッパー構成１で実施した。すなわち、本実施例のコロナ分極処理装置においては、チョッパー４７が支柱４８を軸として回転する形式である。
遮蔽のタイミングは実施例１と同様であり、コロナ放電発生時から２秒間チョッパー４７で遮蔽を行い、以後５秒毎に０．１秒間の遮蔽を行っている。このとき、チョッパー４７の回転は、０．２Ｈｚの回転であった。従って、本実施例における遮蔽のタイミングチャートは実施例１と同様であり、図８に示されるものとなる。
【０１２５】
（実施例４）
実施例３におけるチョッパー構成を図７（ｃ）で示されるチョッパー構成２に変えた以外は実施例３と同様にして、電気−機械変換素子を作製し、分極処理を行った。なお、本実施例においては、チョッパー４７がコロナ電極４１を回転の中心として、０．２Ｈｚで回転する形態であった。
【０１２６】
（比較例１）
実施例１におけるコロナ分極処理装置を図１８で表されるコロナ分極処理装置に変えた以外は実施例１と同様にして、電気−機械変換素子を作製し、分極処理を行った。すなわち、本比較例においては、遮蔽手段を有していない構成となっている。
【０１２７】
（評価）
＜クラック数の評価＞
実施例１〜４及び比較例１において、１０秒間、分極処理を行った後の電気−機械変換素子のクラック数を表１に示す。
【０１２８】
【表１】
2015046434.tif 000003
【０１２９】
次に、実施例１〜４及び比較例１において、１０秒間、３０秒間、６０秒間、１２０秒間、１８０秒間分極処理を行った後の電気−機械変換素子のクラック数を図１９に示す。
【０１３０】
上記結果より、実施例の構成によってクラック数が低減していることが分かった。これは、コロナ放電時の過剰な電圧負荷や電荷蓄積が適度に制御された状態で分極処理ができたためである。
【０１３１】
＜吐出評価＞
実施例１〜４及び比較例１で作製した電気−機械変換素子を用いて、図１４に示されるインクジェット記録ヘッドを作製し、液滴の吐出評価を行った。粘度を５ｃｐに調整したインクを用いて、中間電位が１０〜３０Ｖの単純Ｐｕｌｌ波形を印加し、吐出状況を確認したところ、すべてのノズル孔からも吐出できていることを確認した。
【０１３２】
（測定）
＜電流の測定＞
実施例１及び比較例１において、コロナ放電開始付近のサンプルステージ４４からの電流を計測した結果を図２０に示す。また、実施例１及び比較例１において、分極処理中のサンプルステージ４４からの電流を計測した結果を図２１に示す。なお、図２０及び図２１は、３０秒間分極処理を行った場合の結果である。
【０１３３】
図２０から、遮蔽手段のない比較例１ではコロナ放電開始直後、急激な電流が流れていることがわかる。これは、コロナ放電による急峻な電圧が発生したためであり、コロナ放電を開始してから約２秒後に電流値が落ち着き、安定した状態となっている。
図２１において実施例１と比較例１を比較すると、実施例１では時間が経過しても電流値が一定の範囲内にあり、安定しているが、比較例１では、時間が経過するとともに電流値が減少しているのがわかる。これは、遮蔽手段のない比較例１では、電気−機械変換膜２０４電荷が蓄積されていく一方であり、電荷の蓄積とともに電流値が減少していくことによるものである。実施例１などの遮蔽手段を有しているコロナ分極処理装置であれば、定期的に遮蔽を行うことで過剰な電荷が放電されるが、遮蔽手段を有していない場合、電荷が蓄積されてしまう。また、これが過度に進行すると、電気−機械変換膜２０４で局所的に虚弱な部分に電荷が集中してしまい、クラックの発生にもつながってしまう。
【０１３４】
＜Ｐｒ−Ｐｉｎｉの測定＞
次に、実施例１〜４及び比較例１において、分極処理状態を示すＰｒ−Ｐｉｎｉを測定した。実施例１〜４及び比較例１では、全て３．５μＣ／ｃｍ２以下であり、分極処理が行われていた。
【０１３５】
以上の結果から、コロナ放電による急峻な電圧を遮蔽でき、安定した状態で分極処理を行うことができ、定期的に遮蔽を行うことで過剰な電荷が放電され、経時の使用においてもクラックの発生を抑止できることがわかる。
【０１３６】
（実施例５〜８）
実施例１〜４において、シャッター４６及びチョッパー４７の抵抗値をサンプルステージ４４の抵抗値よりも低くして、同様の分極処理を行った。
すなわち、実施例１においてシャッター４６の抵抗値をサンプルステージ４４よりも低くしたものが実施例５であり、実施例２においてシャッター４６の抵抗値をサンプルステージ４４よりも低くしたものが実施例６である。
また、実施例３においてチョッパー４７の抵抗値をサンプルステージ４４よりも低くしたものが実施例７であり、実施例４においてチョッパー４７の抵抗値をサンプルステージ４４よりも低くしたものが実施例８である。
【０１３７】
（評価）
＜クラック数の評価＞
実施例５〜８についても、実施例１〜４と同様に分極処理後のクラック数を評価した。結果は実施例１〜４と同様にクラック数の発生を抑制できていた。結果を前記表１に示す。
【０１３８】
＜吐出評価＞
実施例５〜８で作製した電気−機械変換素子を用いて、図１４に示されるインクジェット記録ヘッドを作製し、液滴の吐出評価を行った。粘度を５ｃｐに調整したインクを用いて、中間電位が１０〜３０Ｖの単純Ｐｕｌｌ波形を印加し、吐出状況を確認したところ、すべてのノズル孔からも吐出できていることを確認した。
【０１３９】
（測定）
＜電流の測定＞
実施例５について、シャッター側の電流応答を測定した結果を図２１及び図２２に示す。図２１では実施例５においても、時間経過による電流値の減少はみられず、時間が経過しても電流値は一定であった。
しかし、実施例１に比べると、電流値は低い値を示している。これは実施例５では遮蔽手段の抵抗が低いため、遮蔽していない状態でもまだコロナ放電で発生したイオンが遮蔽手段側に引き寄せられていることによる。
また、図２２では、低抵抗側であるシャッター側は遮蔽していない状態でも電流が流れていることが分かる。これは、遮蔽手段がサンプルステージ４４に対して抵抗が低いため、遮蔽手段の電位がステージよりも低くなり電荷を引き寄せてしまっているためである。
【０１４０】
＜Ｐｒ−Ｐｉｎｉの測定＞
実施例５〜８ではクラックは発生していなかったが、分極状態が３．５μＣ／ｃｍ２より大きくなり、好適な範囲を満たしていなかった。
【０１４１】
これらの結果から、実施例５〜８では遮蔽手段によりコロナ放電開始時の急峻な電圧の印加が遮蔽され、クラックの発生は抑制されるものの、経時の使用においては、蓄積される電荷によりクラックの発生が懸念される。
【符号の説明】
【０１４２】
１１  ノズル
１２  ノズル板
１３  圧力室基板
１４  振動板
１５  下部電極
１６  電気−機械変換膜
１７  上部電極
２０  ドメイン
２１  ドメインの分極方向
３１  コロナワイヤー電極
３２  電源
３３  平面電極
３４  圧電素子
４１  コロナ電極
４２  グリッド電極
４３  支持部
４４  サンプルステージ
４５  アース電極
４６  シャッター
４７  チョッパー
４８  支柱
５１  遮蔽板
５２  シャッター板
２０１  基板
２０２  振動板
２０３  第１の電極
２０４  電気−機械変換膜
２０５  第２の電極
２１１  第１の絶縁保護膜
２１２  第２の絶縁保護膜
２１３  第３、第４の電極
２２０  コンタクトホール
２２１  共通電極
２２２  個別電極
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１４３】
【特許文献１】特許第３３６５４８５号公報
【特許文献２】特許第４２１８３０９号公報
【特許文献３】特許第３０１９８４５号公報
【特許文献４】特開２００４−２０２８４９号公報
【特許文献５】特開２０１０−０３４１５４号公報
【特許文献６】特開２００６−２０３１９０号公報
【図１】
2015046434.tif 000004
【図２】
2015046434.tif 000005
【図７】
2015046434.tif 000006
【図８】
2015046434.tif 000007
【図９】
2015046434.tif 000008
【図１０】
2015046434.tif 000009
【図１１】
2015046434.tif 000010
【図１２】
2015046434.tif 000011
【図１５】
2015046434.tif 000012
【図１９】
2015046434.tif 000013
【図２２】
2015046434.tif 000014
【図３】
2015046434.tif 000015
【図４】
2015046434.tif 000016
【図５】
2015046434.tif 000017
【図６】
2015046434.tif 000018
【図１３】
2015046434.tif 000019
【図１４】
2015046434.tif 000020
【図１６】
2015046434.tif 000021
【図１７】
2015046434.tif 000022
【図１８】
2015046434.tif 000023
【図２０】
2015046434.tif 000024
【図２１】
2015046434.tif 000025