(57)【要約】【課題】放電により複数の圧電素子を一括して分極処理することができ、その分極処理後の圧電素子の脱分極を回避できるとともに、分極処理による圧電素子のクラックの発生を抑制することができる電気機械変換部材を提供する。【解決手段】圧電体膜の両面に電極を有する複数の圧電素子３０を有する電気機械変換部材３は、複数の圧電素子３０の圧電体膜３４それぞれの一方の面側に形成された複数の上部電極３５それぞれに接続された複数の個別電極パッド４７が、互いに接触しないように所定方向に並べて配置され、複数の個別電極パッド４７がそれぞれ露出するように、複数の圧電素子３０を保護する第２の絶縁保護膜４４が形成されている。複数の個別電極パッド４７の並び方向における端部に位置する端部個別電極パッド４７Ｅの面積がその他の中央側個別電極パッド４７Ｃの面積よりも小さい。【選択図】図５
2015159192.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電体膜の両面に電極を有する複数の圧電素子を有する電気機械変換部材であって、
前記複数の圧電素子の圧電体膜それぞれの一方の面側に形成された複数の個別電極それぞれに接続された複数の個別端子電極が、互いに接触しないように所定方向に並べて配置され、
前記複数の個別端子電極がそれぞれ露出するように、前記複数の圧電素子を保護する保護膜が形成され、
前記複数の個別端子電極の並び方向における端部に位置する個別端子電極の面積がその他の個別端子電極の面積よりも小さいことを特徴とする電気機械変換部材。
【請求項２】
請求項１の電気機械変換部材において、
前記保護膜は、前記複数の圧電素子の圧電体膜それぞれの他方の面側に形成された共通電極に接続された共通端子電極が露出するように形成されていることを特徴とする電気機械変換部材。
【請求項３】
請求項１又は２の電気機械変換部材において、
前記複数の個別端子電極は、同一方向に所定の間隔で並ぶように一列に配置されていることを特徴とする電気機械変換部材。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかの電気機械変換部材を製造する製造方法であって、
基板上にまたは該基板に形成された下地膜上に、第１の電極を形成する工程と、
前記第１の電極上に、互いに独立した複数の圧電体膜を形成する工程と、
前記複数の圧電体膜それぞれの上に位置する複数の第２の電極を形成する工程と、
前記第１の電極上及び前記複数の第２の電極上に第１の絶縁保護膜を形成する工程と、
前記第１の電極に第１の配線を介して接続された共通端子電極と、前記複数の第２の電極それぞれに第２の配線を介して接続され所定の方向に並ぶように配置された複数の個別端子電極とを、前記第１の絶縁保護膜上に形成する工程と、
前記共通端子電極と前記複数の個別端子電極とを露出させた状態で前記第１の配線上及び前記第２の配線上に第２の絶縁保護膜を形成する工程と、
放電により発生した電荷を前記複数の個別電極に供給することにより、前記複数の圧電体膜を一括して分極処理する工程と、を含むことを特徴とする電気機械変換部材の製造方法。
【請求項５】
請求項４の電気機械変換部材の製造方法において、
前記分極処理における放電は、コロナ放電又はグロー放電であることを特徴とする電気機械変換部材の製造方法。
【請求項６】
請求項４又は５の電気機械変換部材の製造方法において、
前記分極処理における放電により発生する電荷は正極性の電荷であることを特徴とする電気機械変換部材の製造方法。
【請求項７】
液滴を吐出するノズルと、該ノズルが連通する加圧室と、該加圧室内の液体に圧力を発生させる圧力発生手段とを備えた液滴吐出ヘッドにおいて、
前記圧力発生手段は、前記加圧室の壁の一部を構成する振動板と、該振動板を変形させるように設けられた請求項１乃至３のいずれかの電気機械変換部材とを備えることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項８】
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７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、複数の圧電素子を有する電気機械変換部材及びその製造方法、並びに、その電気機械変換部材を備える液滴吐出ヘッド及び画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の電気機械変換部材として、圧電体膜の両面に電極を有する圧電素子を複数備えたものが知られている。各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結晶内の複数のドメインの分極の向きがランダムな状態となっている。これらの分極の向きは、実使用時における圧電素子の特性の安定化のため、実使用開始時から揃っていることが好ましい。
【０００３】
そこで、従来、電気機械変換部材の実際の使用開始前に、複数の圧電素子それぞれについて、圧電体の分極の向きを揃える分極処理（「ポーリング処理」や「エージング処理」ともいう。）を行う方法が知られている。例えば、特許文献１には、複数の圧電素子それぞれの圧電体のおもて側の表面の電極に対向するように配置したコロナワイヤを用いた分極処理を行う方法が開示されている。この特許文献１の方法では、コロナワイヤと圧電体の裏側の表面の電極との間に電圧を印加してコロナ放電を発生させ、このコロナ放電によって各圧電体のおもて側の表面に電荷を供給する。このように複数の圧電素子を構成する圧電体それぞれのおもて側の表面に供給した電荷により、各圧電体内に電界を発生させて一括して分極処理することができる。
【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に開示されている方法では、放電による電荷を圧電素子に対して直接供給するので、圧電素子を覆う絶縁保護膜を形成する工程を行う場合、その絶縁保護膜を形成する工程の前に、圧電素子の電極が露出した状態で分極処理を行う必要がある。しかも、上記絶縁保護膜を形成する工程は、高温（例えば３００［℃］を超える温度）の熱処理を伴う。このような高温の熱処理を伴う絶縁保護膜を形成する工程の前に分極処理を行うと、分極処理によって分極の向きが揃えられた分極状態が熱処理によって分極処理前の状態に戻ってしまう脱分極が発生するおそれがある。このため、上記放電による分極処理は、上記高温の熱処理を伴う絶縁保護膜を形成する工程よりも後に実施することが好ましい。
【０００５】
また、本願発明者らの実験及び検討により、上記放電による分極処理では、放電による電荷供給が不均一になりやすく、特定の圧電素子に過剰な電荷が供給されて変形が大きくなりクラックが発生するおそれがあることがわかった。
【０００６】
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、放電により複数の圧電素子を一括して分極処理することができ、その分極処理後の圧電素子の脱分極を回避できるとともに、分極処理による圧電素子のクラックの発生を抑制することができる電気機械変換部材を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、圧電体膜の両面に電極を有する複数の圧電素子を有する電気機械変換部材であって、前記複数の圧電素子の圧電体膜それぞれの一方の面側に形成された複数の個別電極それぞれに接続された複数の個別端子電極が、互いに接触しないように所定方向に並べて配置され、前記複数の個別端子電極がそれぞれ露出するように、前記複数の圧電素子を保護する保護膜が形成され、前記複数の個別端子電極の並び方向における端部に位置する個別端子電極の面積がその他の個別端子電極の面積よりも小さいことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、放電により複数の圧電素子を一括して分極処理することができ、その分極処理後の圧電素子の脱分極を回避できるとともに、分極処理による圧電素子のクラックの発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】液滴吐出ヘッドの概略構成断面図。
【図２】（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ圧電体結晶の電圧印加前後の分極状態の模式図。
【図３】分極処理前、分極処理後及び３００［℃］を超える熱履歴を与えた後の圧電体の電界強度と分極量との関係を示すヒステリシス曲線のグラフ。
【図４】本発明の一実施形態に係る電気機械変換部材を構成する圧電素子の断面図。
【図５】（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ同圧電素子の構成例を示す上面図及び断面図。
【図６】コロナ放電装置の概略構成の一例を示す説明図。
【図７】（ａ）は分極処理を行っていない圧電素子のヒステリシス曲線の一例を示すグラフ。（ｂ）は圧電素子のヒステリシス曲線の一例を示すグラフ。
【図８】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９】液滴吐出ヘッドの構成の一例を示す断面図。
【図１０】ウェハ上に形成する電気機械変換部材の配置の一例を示す説明図。
【図１１】実施例１，２及び比較例１，２の電気機械変換部材の圧電素子におけるクラックの発生率を示すグラフ。
【図１２】実施例１，２及び比較例１，２の電気機械変換部材の圧電素子における分極率を示すグラフ。
【図１３】本実施形態に係る電気機械変換部材を備える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１４】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】
【００１０】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る電気機械変換部材の製造方法の一例及びそれにより得られる電気機械変換部材、この電気機械変換部材を搭載した液滴吐出ヘッド、この液滴吐出ヘッドを搭載した画像形成装置について説明する。なお、本発明はこれらの実施形態によって限定されるものではない。
【００１１】
図１は、電気機械変換部材を備えた液滴吐出ヘッドの一例を示す断面図である。図１において、液滴吐出ヘッド１０は、インク滴を吐出するノズル１１と、ノズル１１が連通する加圧室１２（インク流路、加圧液室、圧力室、吐出室、液室等とも称される。）とを備えている。また、加圧室１２内のインクを加圧する、圧電体膜３４、上部電極３５、下部電極３３を有する圧電素子３０を備えている。そして、圧電素子３０により加圧室１２内のインクを加圧することによってノズル１１からインク滴を吐出させる。ノズル１１はノズル板１３に形成されている。
【００１２】
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２（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２（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。
【００１３】
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、前述の特許文献１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て分極処理を行う方法が開示されている。特許文献１に開示されている方法では、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。上述したように、特許文献１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３のＰ−Ｅヒステリシス特性に示すように、圧電素子における電気機械変換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脱分極が発生するおそれがある。
【００１４】
このため、コロナ放電等によって発生した電荷を注入して分極処理を実施する工程は、層間膜形成や引出配線形成といった工程よりも後工程で処理することが好ましい。分極処理を実施する工程を、層間膜形成や引出配線形成といった工程よりも後工程で行う場合、複数の駆動電極や端子電極を絶縁保護膜から露出させた電極パッドから電荷を注入することになる。しかし、コロナ電極を用いて複数の駆動電極又は端子電極に対して一括してエージング電圧を印加すると、端部の電極パッドに電荷が集中しやすく、圧電素子にクラックが発生するおそれがある。このクラックの発生原因としては、過剰電荷の注入による絶縁破壊や、反りや撓みなどが考えられる。クラックの発生を防止する方法については、後述する。
【００１５】
次に、本発明の実施形態に係る電気機械変換部材の構成例について説明する。
図４は、本実施形態に係る電気機械変換部材を模式的に示した断面図である。図４に示すように、圧電素子３０は、基板３１上に形成された成膜振動板（下地膜）３２上に形成され、下部電極３３、圧電体膜３４及び上部電極３５が積層された構造となっている。
【００１６】
さらに絶縁保護膜、引き出し配線を備えた圧電素子の構成について、図５を用いて説明する。図５（ａ）は上面図、図５（ｂ）は断面図であり、図５（ａ）については圧電素子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。
【００１７】
図５に示す圧電素子においては、図４の場合と同様に、基板３１、成膜振動板３２上に、下部電極３３、圧電体膜３４及び上部電極３５が積層されている。そして、圧電体膜３４、上部電極３５は、上部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、上部電極は個別電極として機能し、下部電極３３は、個別化された圧電体膜３４及び上部電極３５に対して共通電極として機能している。
【００１８】
下部電極３３及び上部電極３５上には、図５（ａ）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、下部電極３３、上部電極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、それぞれが下部電極３３、上部電極３５と導通している。
【００１９】
さらに、下部電極３３及びこれに導通する第１の配線４２を共通電極、上部電極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パッド４６、及び第２の端子電極としての個別電極パッド４７が露出している。個別電極パッド４７は、図５（ａ）に示すように、一列に形成されている。そして本実施形態に係る圧電素子３０の製造方法では、列の端部に形成された端部個別電極パッド４７Ｅのパッド面積は、同一列内に存在する他の中央側個別電極パッド４７Ｃのパッド面積よりも小さく形成している。それぞれのパッド面積の一例としては、端部個別電極パッド４７Ｅのパッド面積が４０［μｍ］×４０［μｍ］、中央側個別電極パッド４７Ｃのパッド面積が５０［μｍ］×５０［μｍ］である。このパッド面積の違いについては後述する。
【００２０】
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。
【００２１】
以上に説明した構成を有する圧電素子は、以下の各工程（１）〜（８）を行うことにより製造することができる。
（１）基板３１または下地膜（成膜振動板）３２上に、下部電極３３を形成する工程。ここで、下部電極３３は、後述のように密着層を含むこともできる。
（２）下部電極３３上に圧電体膜３４を形成する工程。
（３）圧電体膜３４上に上部電極３５を形成する工程。
（４）圧電体膜３４及び上部電極３５をエッチングにより個別化する工程。この工程を行うことにより、上部電極３５を個別電極とし、下部電極３３は個別化された圧電体膜３４、上部電極３５に対して共通電極として機能するようになる。
（５）下部電極３３及び上部電極３５上に第１の絶縁保護膜４１を形成する工程。この工程の際、下部電極３３、上部電極３５と、後述する第１の配線４２、第２の配線４３とをそれぞれ電気的に接続するため、第１の絶縁保護膜４１にコンタクトホール４５を形成することができる。
（６）下部電極３３及び上部電極３５にそれぞれ電気的に接続された第１の配線４２及び第２の配線４３を第１の絶縁保護膜４１上に形成する工程。
（７）第１の配線４２及び第２の配線４３上に第１の配線４２または第２の配線４３に接続するための複数の端子電極としての電極パッド４６，４７を形成する工程。
（８）第１の配線４２及び第２の配線４３上に第２の絶縁保護膜４４を形成する工程。
ここで、第１の配線４２と第２の配線４３とは、上記工程の中で別のプロセスとして製造することもできるが、同一プロセス中に形成されることが生産性の観点から好ましい。
【００２２】
また、複数のパッド４６，４７は第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。
【００２３】
本実施形態に係る圧電素子３０の製造方法では、図５（ａ）、（ｂ）に示した、個別電極パッド４７に対してコロナ放電もしくはグロー放電を行う。この放電により、１．０×１０−８［Ｃ］以上の電荷量を発生させ、前記パッドを介して、発生した電荷を注入することにより、圧電素子３０における圧電体膜３４の分極処理を行う工程を行う。
【００２４】
上記分極処理を行う工程においては、コロナ放電もしくはグロー放電によって、上記所定量以上の電荷量を発生させ、発生した電荷を複数の個別電極パッド４７を介して圧電体膜３４に注入するものである。この際、コロナ放電またはグロー放電により発生した電荷が正帯電していることが好ましい。
【００２５】
次に、上記圧電素子３０の圧電体膜３４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コロナ放電装置の一例について説明する。図６は、コロナ放電装置の概略構成説明図である。
【００２６】
図６に示すように、コロナ放電装置５０は、主放電電極としてのコロナワイヤー電極５２と、図示しないグリッド電極と、複数の圧電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５３とを具備している。コロナワイヤー電極５２及びグリッド電極はそれぞれ、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５３は、ステージ５３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、アース線を介して接地されていることが好ましい。
【００２７】
また、コロナワイヤー電極５２やグリッド電極に印加する電圧の大きさや、ステージ５３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、コロナワイヤー電極５２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。
【００２８】
また、グリッド電極は、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、コロナワイヤー電極５２とステージ５３との間に配置されている。グリッド電極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の形状の工夫やメッシュ加工などにより、コロナワイヤー電極５２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５３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。
【００２９】
また、ステージ５３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、圧電素子を加熱しながら分極処理を行った場合、圧電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。圧電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。
【００３０】
上記加熱機構は、ステージ５３内に設置することもでき、ステージ５３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５３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、例えば圧電素子を構成する圧電体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、各種の圧電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３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、圧電体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、圧電体膜として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。
【００３１】
また、ステージ５３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５３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。
【００３２】
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、圧電素子に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、圧電素子には、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圧電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。
【００３３】
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、使用時における圧電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７（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、分極工程において圧電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、分極工程において圧電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、圧電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、圧電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。
【００３４】
例えば、図６に示すように放電電極としてのコロナワイヤー電極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５３上に設置された圧電素子３０の図示しない端子電極を介して、圧電素子３０に流れ込んで正極性の電荷が蓄積され、圧電体膜の分極処理が行われる。
【００３５】
上記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。
【００３６】
図７（ａ）は図２で説明した分極処理を行っていないものについてヒステリシスループを測定したものであり、図７（ｂ）は分極処理を行ったものについてヒステリシスループを測定したものである。
【００３７】
図７（ａ）、（ｂ）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。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。
【００３８】
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。ここで図７（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。これは、この値に満たない圧電体膜（例えばＰＺＴ膜）３４を用いて電気機械変換部材としての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ためである。
【００３９】
すなわち、上記した製造方法により得られた圧電素子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。
【００４０】
以上に説明したように、本実施形態に係るコロナ放電装置によれば、圧電素子３０、基板３１及び下地膜（成膜振動板）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。
【００４１】
以下に、本実施形態の圧電素子を構成する材料、工法について具体的に説明する。
【００４２】
（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。
【００４３】
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圧電素子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。
【００４４】
基板３１に図１に示した圧力室を作製する場合、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。
【００４５】
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圧力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。
【００４６】
（下地膜（振動板））
図１に示すように圧電体膜３４によって発生した力を受けて、下地膜（成膜振動板）３２が変形変位して、加圧室１２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。
【００４７】
下地膜３２を構成する材料としては変形変位して加圧室１２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。
【００４８】
また、下地膜（成膜振動板）３２としては、下部電極３３、圧電体膜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、圧電体膜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。
【００４９】
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。
【００５０】
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図１に示すような加圧室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。
【００５１】
（下部電極）
例えば図１に示す、下部電極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構成されていることが好ましい。具体的には、下部電極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。
【００５２】
下部電極３３がいずれの材料からなる場合でも、成膜振動板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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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が必要となり、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。
【００５６】
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、下部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下部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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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圧電体膜）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。
【００６１】
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、Ｓｒｘ（Ａ）（１−ｘ）Ｒｕｙ（１−ｙ）（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。
【００６２】
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。
【００６３】
例えば、後述する圧電体膜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。このような圧電体膜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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
例えば特許文献２には、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（６５０［℃］）で熱酸化するとされている。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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
図８に、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線回折測定結果を示す。
【００７０】
図８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。
【００７１】
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。
【００７２】
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、圧電体膜（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。
【００７３】
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。
【００７４】
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、その後に成膜する圧電体膜（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。
【００７５】
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。
【００７６】
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、その後成膜する圧電体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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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、圧電体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。
【００８０】
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。
【００８１】
（圧電体膜）
圧電体膜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との比率（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。よって、このＰＺＴ（５３／４７）を好ましく用いることができる。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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圧電体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。
【００８５】
圧電体膜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。
【００８６】
ＰＺＴからなる圧電体膜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。
【００８７】
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。
【００８８】
圧電体膜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。
【００８９】
また、圧電体膜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。
【００９０】
（上部電極）
上部電極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、上部電極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。
【００９１】
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、下部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、圧電体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。
【００９２】
金属電極膜の材料等については下部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。
【００９３】
（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。
【００９４】
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、圧電体膜材料、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。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
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上部電極付近において２層目の絶縁膜を開口するような構成としてもよい。
【００９９】
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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
（第１、第２の配線）
第１の配線４２、第２の配線４３は、下部電極３３、前記上部電極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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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、共通電極パッド４６の接触抵抗としては５［Ω］以下、個別電極パッド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。
【０１０７】
（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。
【０１０８】
図５（ｂ）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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
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、圧電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。
【０１１３】
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圧電素子とすることができる。また、例えばこの圧電素子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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
上記複数のパッド（共通電極パッド４６，個別電極パッド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。
【０１１６】
以上説明してきた本実施形態の圧電素子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圧電素子３０は液滴吐出ヘッドとした場合に、圧電素子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。
【０１１７】
具体的な構成としては、図１に示したように、液滴を吐出するノズル１１と、ノズル１１が連通する加圧室１２と、加圧室１２内の液体を昇圧させる吐出駆動手段とを備えた液滴吐出ヘッド１０である。そして、本実施形態の液滴吐出ヘッド１０においては、吐出駆動手段として、加圧室１２の壁の一部を振動板で構成し、この振動板に上述した圧電素子を配置したものである。
【０１１８】
この液滴吐出ヘッド１０によれば、上述した圧電素子を用いているため、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。
【０１１９】
なお、本実施形態では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、係る形態に限定されるものではなく、図９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９においては、図１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。
【０１２０】
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。また、図９に示すように、下部電極３３と成膜振動板３２との間に密着層１４を設けてもよい。
【０１２１】
〔実施例１〕
以下に圧電素子のより具体的な製造方法について実施例を挙げて説明する。ただし、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【０１２２】
まず、６インチシリコンウェハに熱酸化膜（膜厚１［μｍ］）を形成した。
【０１２３】
次に、下部電極を形成した。具体的にはまず、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にＲＴＡを用いて７５０［℃］にて熱酸化した。そして、引き続き金属膜として白金膜（膜厚１００［ｎｍ］）、酸化物膜としてＳｒＲｕＯ３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。
【０１２４】
次に、圧電体膜を形成した。具体的には、モル比で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。
【０１２５】
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。
【０１２６】
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、上記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。合成したＰＺＴ前駆体溶液中のＰＺＴ濃度は０．５［モル／Ｌ］とした。
【０１２７】
上記前駆体溶液を用いて、スピンコートにより前記下部電極が形成された基板上に成膜し、成膜後、１２０［℃］乾燥を行い、その後さらに５００［℃］熱分解を行う操作を複数回繰り返し行い圧電体膜を積層した。
【０１２８】
上記手順により繰り返し、圧電体膜を積層する際に、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。３層目の熱分解処理後、ＲＴＡ処理を施した圧電体膜（ＰＺＴ膜）の膜厚は２４０［ｎｍ］であった。
【０１２９】
上記工程を計８回（２４層）実施し、ＰＺＴの部分の膜厚が約２［μｍ］の圧電体膜を得た。
【０１３０】
次に、上部電極の酸化物膜としてＳｒＲｕＯ３膜(膜厚４０［ｎｍ］)を、金属膜としてＰｔ膜（膜厚１２５［ｎｍ］）を、それぞれスパッタ成膜した。
【０１３１】
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。その後、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ：Inductively Coupled Plasma）方式のエッチング装置（サムコ製）を用いて圧電体膜、上部電極をエッチングにより個別化し、図５（ａ）に示すようなパターンを作製した。これにより、上部電極は個別電極として機能し、下部電極は個別化された圧電体膜、上部電極に対して共通電極として機能する。
【０１３２】
次に、第１の絶縁保護膜として、ＡＬＤ法によりＡｌ２Ｏ３膜を５０［ｎｍ］成膜した。
【０１３３】
原材料としてＡｌ源としては、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）（シグマアルドリッチ社製）、Ｏ源としては、オゾンジェネレーターによって発生させたＯ３を用いた。そして、Ａｌ源、Ｏ源を交互に基板上に供給して積層させることで、成膜を行った。
【０１３４】
その後、図５（ａ）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。
【０１３５】
そして、第１の配線及び第２の配線として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た。
【０１３６】
さらにその後、第２の絶縁保護膜としてＳｉ３Ｎ４をプラズマＣＶＤにより５００［ｎｍ］成膜した。その後、エッチングにより、共通電極パッド４６及び個別電極パッド４７を露出させるように形成し、図５に示すような複数の圧電素子を有する電気機械変換部材を作製した。
【０１３７】
上記個別電極パッド４７は、図５（ａ）に示すように直線状に同一配列で１列に形成した。このとき、両端に配置された端部個別電極パッド４７Ｅの面積を４０［μｍ］×４０［μｍ］、その他の中央側個別電極パッド４７Ｃの面積を５０［μｍ］×５０［μｍ］となるように第２の絶縁保護膜４４を露出させて形成し、圧電素子を作製した。
【０１３８】
ここで、本発明者らが行った実験によれば、中央側個別電極パッド４７Ｃに放電で供給される単位面積あたりの電荷量を１とすると、端部個別電極パッド４７Ｅに対して供給される単位面積あたりの電荷量は１．６４となった（数値に次元はない）。この実験結果から、端部以外の中央側個別電極パッド４７Ｃの面積を５０［μｍ］×５０［μｍ］とし、端部個別電極パッド４７Ｅの面積を４０［μｍ］×４０［μｍ］とした。これにより、中央側個別電極パッド４７Ｃと端部個別電極パッド４７Ｅとの間で、注入される電荷量がほぼ等しくなる。また、これらの圧電素子を搭載した液滴吐出ヘッドにおいても、動作に特段の支障はなく、良好な液滴吐出特性が得られた。しかし、端部個別電極パッド４７Ｅの面積が４０［μｍ］×４０［μｍ］よりも小さ過ぎると、分極処理に必要な電荷量が十分に注入されなくなるおそれがある。
【０１３９】
また、図１０に示すように、６インチウェハ内に電気機械変換部材３となる４０［ｍｍ］×２０［ｍｍ］四方のエリア(チップ)を２２箇所配置した。この電気機械変換部材３のチップ内に、１２００個（３００個×４列（Ａ〜Ｄ））の個別電極パッド４７を形成した。また、その電気機械変換部材３のチップ内に８個の共通電極パッド４６を形成した。
【０１４０】
コロナ放電装置５０のコロナワイヤー電極５２としてφ５０［μｍ］のタングステンのワイヤーを用いている。コロナワイヤー電極５２とウェハまでの垂直距離を１０［ｍｍ］、グリッド電極の中央部とウェハまでの垂直距離を５［ｍｍ］として、コロナワイヤー電極５２に対して９［ｋＶ］、グリッド電極に１．５［ｋＶ］の電圧をかけた。このとき、図１０に示すようにＢ，Ｃ列の中心にコロナワイヤー電極５２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。また、ステージ５３の温度は８０［℃］とした。評価項目は、端部の１７６箇所（２ビット×４列×２２チップ）の圧電素子に発生するクラックの発生率と端部の圧電素子の分極率Ｐｒ−Ｐｉｎｉで行っている。
【０１４１】
この後、ウェハ内の全てのエリアについて、コロナ帯電処理により分極処理を行った。
【０１４２】
〔実施例２〕
端部個別電極パッド４７Ｅの面積を３０［μｍ］×３０［μｍ］にすること以外は、実施例１と同様にして複数の圧電素子を配置した電気機械変換素子をウェハ上に作製し、分極処理を行った。
【０１４３】
〔比較例１〕
端部個別電極パッド４７Ｅの面積を６０［μｍ］×６０［μｍ］にすること以外は、実施例１と同様にして複数の圧電素子を配置した電気機械変換素子をウェハ上に作製し、分極処理を行った。
【０１４４】
〔比較例２〕
端部個別電極パッド４７Ｅの面積を５０［μｍ］×５０［μｍ］にすること以外は、実施例１と同様にして複数の圧電素子を配置した電気機械変換素子をウェハ上に作製し、分極処理を行った。
【０１４５】
図１１及び図１２はそれぞれ、実施例１，２及び比較例１，２とによりそれぞれ作製した電気機械変換部材における圧電素子のクラック発生率及び分極率を示すグラフである。
図１１に示すグラフでは、実施例１，２及び比較例１，２とによりそれぞれ作製したウェハ内の端部の圧電素子のクラック発生率を比較している。また、図１２に示すグラフでは、実施例１，２及び比較例１，２とによりそれぞれ作製したウェハ内の端部の圧電素子の分極率を比較している。
【０１４６】
図１１において、端部個別電極パッド４７Ｅのパッド面積が中央側個別電極パッド４７Ｃの面積より小さい実施例１，２ではクラックが生じていない（０［％］）。これに対し、比較例１では約５０［％］、比較例２では約１０［％］の割合でクラックが生じていることがわかる。従って、端部個別電極パッド４７Ｅのパッド面積が小さいほど、クラック発生が抑制できていることがわかる。
【０１４７】
図１２において、グラフに示してある赤線は端部以外の圧電素子の分曲率の平均値を示しおり、平均値は約５．０［μＣ／ｃｍ２］、最小値は約４．５［μＣ／ｃｍ２］、最大値は約５．５［μＣ／ｃｍ２］であった。実施例１では、端部以外の圧電素子の分曲率と同等の値を示している。一方、実施例２ではクラック発生率は０［％］であったが、分曲率が約１１［μＣ／ｃｍ２］であり、所望の値まで到達していなかった。また、比較例１は実施例２とは逆で、分曲率は約１［μＣ／ｃｍ２］で大きく分極が進んでいるが、クラック発生率は高く、他の圧電素子ともかけ離れた値である。比較例２も比較例１と同様の結果である。これらのことから、端部の個別電極パッド４７Ｅのパッド面積を他の中央側個別電極パッド４７Ｃの面積よりも適度に小さくすることで、所望の分曲率を得られ、更にクラックの発生も抑えられることが分かる。
【０１４８】
次に、前記液滴吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置の構成例について説明する。液滴吐出装置の形態としては特に限定されるものではないが、ここではインクジェット記録装置を例に説明する。図１３はインクジェット記録装置の斜視説明図、図１４は同記録装置の側面説明図である。
【０１４９】
このインクジェット記録装置は、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９３を備えている。また、このキャリッジ９３に搭載したインクジェットヘッドからなる記録ヘッド、記録ヘッドへ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等を収納している。また、記録装置本体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（或いは給紙トレイでもよい。）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或いは手差しトレイ８５から給送される用紙８３を取り込み、印字機構部８２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８６に排紙する。
【０１５０】
印字機構部８２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を主走査方向に摺動自在に保持している。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インクジェットヘッドからなる記録ヘッド９４を備えている。この記録ヘッド９４は、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される。また、キャリッジ９３には記録ヘッド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を交換可能に装着している。
【０１５１】
インクカートリッジ９５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ヘッドへ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を有している。この多孔質体の毛管力によりインクジェット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、記録ヘッドとしてここでは各色の記録ヘッド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個のヘッドでもよい。
【０１５２】
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、このキャリッジ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を張装している。このタイミングベルト１００をキャリッジ９３に固定しており、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。
【０１５３】
一方、給紙カセット８４にセットした用紙８３を記録ヘッド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と、用紙８３を案内するガイド部材１０３とを設けている。また、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とを設けている。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。
【０１５４】
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を設けている。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を設けている。さらに用紙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とを配設している。
【０１５５】
記録時には、キャリッジ９３を移動させ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を行う。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を排紙する。
【０１５６】
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、記録ヘッド９４の吐出不良を回復するための回復装置１１７を配置している。回復装置１１７はキャッピング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記録ヘッド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。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。
【０１５７】
吐出不良が発生した場合等には、キャッピング手段で記録ヘッド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す。これにより、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。
【０１５８】
上記構成のインクジェット記録装置では、本発明の実施形態に係るインクジェットヘッド（液滴吐出ヘッド）を搭載することにより、ノズルの詰まりやノズル面に固形分が付着しない。従って、インク滴の吐出不良がなく、安定したインク滴吐出特性が得られて、画像品質が向上する。
【０１５９】
なお、上記実施形態では、液滴吐出ヘッドから吐出した液滴を用紙に着弾させて画像を形成する画像形成装置に適用した場合について説明したが、本発明は、画像形成装置以外の液滴吐出装置にも適用することができる。例えば、本発明は、画像形成用の液滴を着弾させて付与する媒体が、用紙以外の媒体（記録媒体、転写材、記録紙）、例えば糸、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である場合も同様に適用することができる。また、本発明は、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場合だけでなく、文字等の意味を持たないパターンを媒体に付与する（単に液滴を吐出する）装置にも適用することができる。また、本発明は、パターニング用の液体レジストを吐出して被着弾媒体上に着弾させる装置にも適用することができる。また、本発明は、遺伝子分析試料を吐出して被着弾媒体上に着弾させる液滴吐出装置や、三次元造型用の液滴吐出装置などにも適用することができる。
【０１６０】
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）
圧電体膜の両面に電極を有する複数の圧電素子３０を有する電気機械変換部材であって、複数の圧電素子３０の圧電体膜３４それぞれの一方の面側に形成された複数の上部電極３５などの個別電極それぞれに接続された複数の個別電極パッド４７などの個別端子電極が、互いに接触しないように所定方向に並べて配置され、複数の個別端子電極がそれぞれ露出するように、複数の圧電素子を保護する第２の絶縁保護膜４４などの保護膜が形成され、複数の個別端子電極の並び方向における端部に位置する端部個別電極パッド４７Ｅなどの個別端子電極の面積がその他の中央側個別電極パッド４７Ｃなどの個別端子電極の面積よりも小さい。
これよれば、上記実施形態について説明したように、電気機械変換部材の所定方向に並んだ複数の個別端子電極が保護膜から露出している面とは反対側の面に対向させて放電対向電極を配置し、個別端子電極側から放電を発生させる。すると、放電による電荷が複数の端子電極に一括供給される。この放電によって複数の端子電極に一括供給された電荷は、複数の端子電極それぞれに接続された複数の圧電素子の個別電極に一括供給される。この複数の個別電極に一括供給された電荷により、複数の圧電素子それぞれにおいて、個別電極側とは反対側の表面に有する電極と個別電極との間に分極処理の電界が発生するので、複数の圧電素子を一括して分極処理することができる。また、この分極処理は、熱処理を伴う保護膜を形成する工程の後に行うことができるので、分極処理後の圧電素子の脱分極を回避できる。
上記所定方向に並んだ複数の個別端子電極に対する放電による電荷の供給について本願発明者らの鋭意実験及び検討を行ったところ、次のように特定の圧電素子にクラックが発生するおそれがあることがわかった。すなわち、上記所定方向に並んだ複数の個別端子電極に対する放電による電荷の供給を行うと、放電による電荷供給が不均一になり、個別端子電極の並び方向における端部に位置する個別端子電極に対する放電による電荷供給密度が高くなる。このように端部に位置する個別端子電極への電荷供給密度が高くなると、その個別端子電極に接続されている圧電素子の個別電極に過剰な電荷が供給されて変形が大きくなりクラックが発生するおそれがあることがわかった。
そこで、本態様の電気機械変換部材では、上記分極処理で電荷が供給される複数の個別端子電極のうち、放電による電荷供給密度が高くなる個別端子電極の並び方向における端部に位置する個別端子電極の面積をその他の個別端子電極の面積よりも小さくしている。従って、端部に位置する個別端子電極に接続された圧電素子に過剰な電荷が供給されないようにすることができるので、分極処理による過剰な電荷供給による圧電素子のクラックの発生を抑制することができる。
（態様Ｂ）
上記態様Ａにおいて、保護膜は、複数の圧電素子３０の圧電体膜３４それぞれの他方の面側に形成された共通電極に接続された共通電極パッド４６などの共通端子電極が露出するように形成されている。
これよれば、上記実施形態について説明したように、共通端子電極を介して複数の圧電素子３０の共通電極それぞれに電荷を供給して各共通電極の電位を互いに共通の電位にすることができる。従って、複数の圧電素子３０の分極処理の安定化及び均一化を図ることができる。
（態様Ｃ）
上記態様Ａ又はＢにおいて、複数の個別端子電極は、同一方向に所定の間隔で並ぶように一列に配置されている。
これよれば、上記実施形態について説明したように、複数の圧電素子３０に接続された複数の個別端子電極の並び方向に沿って延在するようにワイヤー電極を配置して放電させる場合に、各個別電極端子とワイヤー電極との距離が一定に保たれる。従って、複数の個別電極端子を介して複数の圧電素子３０により均一な電荷を注入することができる。
（態様Ｄ）
上記態様Ａ乃至Ｃのいずれかの電気機械変換部材を製造する製造方法であって、基板３１上または基板３１に形成された下地膜上に下部電極３３などの第１の電極を形成する工程と、第１の電極上に、互いに独立した複数の圧電体膜３４を形成する工程と、複数の圧電体膜３４それぞれの上に位置する複数の上部電極３５などの第２の電極を形成する工程と、第１の電極上及び複数の第２の電極上に第１の絶縁保護膜４１を形成する工程と、第１の電極に第１の配線４２を介して接続された共通電極パッド４６などの共通端子電極と、複数の第２の電極それぞれに第２の配線４３を介して接続され所定の方向に並ぶように配置された個別電極パッド４７などの複数の個別端子電極とを、第１の絶縁保護膜４１上に形成する工程と、共通端子電極と複数の個別端子電極とを露出させた状態で第１の配線４２上及び第２の配線４３上に第２の絶縁保護膜４４を形成する工程と、放電により発生した電荷を複数の個別電極に供給することにより、複数の圧電体膜３４を一括して分極処理する工程と、を含む。
これよれば、上記実施形態について説明したように、複数の端子電極それぞれに接続された圧電素子の個別電極に電荷を一括供給でき、複数の圧電素子を一括して分極処理することができる。また、分極処理後の圧電素子の脱分極を回避できる。
（態様Ｅ）
上記態様Ｄにおいて、分極処理における放電は、コロナ放電又はグロー放電である。
これよれば、上記実施形態について説明したように、簡易な装置構成で大気中において、分極処理のための放電を発生させることができる。また、電圧や周波数を変更することにより、放電による電荷注入量を容易に制御することができる。
（態様Ｆ）
上記態様Ｄ又はＥにおいて、分極処理における放電により発生する電荷は正極性の電荷である。
これによれば、上記実施形態について説明したように、放電により大気中の分子をイオン化させることで、正極性に帯電した電荷を有する陽イオンを容易に発生させることができる。この陽イオンが、第１の配線４２と接続した共通端子電極及び第２の配線４３と接続した個別端子電極を介して圧電素子３０に流れ込むことにより、正極性に帯電した電荷を圧電素子３０に容易に蓄積させることができる。従って、圧電体膜３４の分極処理を安定して行うことができる。
（態様Ｇ）
液滴を吐出するノズル１１と、ノズル１１が連通する加圧室１２と、加圧室１２内の液体に圧力を発生させる圧力発生手段とを備えた液滴吐出ヘッド１０において、圧力発生手段は、加圧室１２の壁の一部を構成する成膜振動板３２と、成膜振動板３２を変形させるように設けられた上記態様Ａ乃至Ｃのいずれかの電気機械変換部材とを備える。
これによれば、上記実施形態について説明したように、クラックがなく、均一に分極処理が行われた電気機械変換部材によって加圧室１２内の液体に圧力を発生させることができるので、安定した液滴吐出特性が得られる。
（態様Ｈ）
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、上記態様Ｇ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、画像形成用の液滴の安定した液滴吐出特性が得られるので、高画質の画像を形成することができる。
【符号の説明】
【０１６１】
３  電気機械変換部材
１０  液滴吐出ヘッド
１１  ノズル
１２  加圧室
１３  ノズル板
１４  密着層
３０  圧電素子
３１  基板
３２  成膜振動板（下地膜）
３３  下部電極
３４  圧電体膜
３５  上部電極
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  共通電極パッド
４７  個別電極パッド
４７Ｃ  中央側個別電極パッド
４７Ｅ  端部個別電極パッド
５０  コロナ放電装置
５２  コロナワイヤー電極
５３  ステージ
８１  記録装置本体
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１６２】
【特許文献１】特開２００６−２０３１９０号公報
【特許文献２】特許第３７８２４０１号公報
【図６】
2015159192.tif 000003
【図７】
2015159192.tif 000004
【図８】
2015159192.tif 000005
【図９】
2015159192.tif 000006
【図１０】
2015159192.tif 000007
【図１１】
2015159192.tif 000008
【図１２】
2015159192.tif 000009
【図１３】
2015159192.tif 000010
【図１４】
2015159192.tif 000011
【図１】
2015159192.tif 000012
【図２】
2015159192.tif 000013
【図３】
2015159192.tif 000014
【図４】
2015159192.tif 000015
【図５】
2015159192.tif 000016