(57)【要約】【課題】製造コストの低減を図りつつ、良好な分極特性を有する電気機械変換素子を備えた液滴吐出ヘッドを提供する。【解決手段】基板１４上に設けられた圧電素子１６と、圧電素子の共通電極１６１に接続される共通電極パッド１９と、個別電極１６３に接続される個別電極パッド２１と、圧電素子を変位可能に覆う保持基板２６とを備えた液滴吐出ヘッドである。保持基板に設けた共通電極パッドを露出するための共通パッド用開口部２６ｃと、個別電極パッドを露出するための個別パッド用開口部２６ｄとを介して、放電により共通電極パッド及び個別電極パッドに電荷を供給して圧電素子を分極処理するよう、共通パッド用開口部及び個別パッド用開口部を放電電極より供給される電荷が所定量以上となる領域に配置する。【選択図】図１２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液滴を吐出するノズルに連通する液室と、該液室内の液体を加圧可能にするよう該液室を形成する基板上に設けられた電気機械変換素子と、該電気機械変換素子の基板側の第１の駆動電極に接続される第１の端子電極と、該電気機械変換素子の基板と反対側の第２の駆動電極に接続される第２の端子電極と、該電気機械変換素子を変位可能に覆うように設けられた保持基板とを備えた液滴吐出ヘッドにおいて、
上記保持基板は上記第１の端子電極の少なくとも一部を露出するための第１の開口部と、上記第２の端子電極の少なくとも一部を露出するための第２の開口部とを有し、該保持基板の該第１の開口部と該第２の開口部とが形成された面に対向するよう配置された放電電極で発生させたコロナ放電もしくはグロー放電により、該第１の開口部及び該第２の開口部を介して該第１の端子電極及び該第２の端子電極それぞれに電荷を供給して、該第１の駆動電極と該第２の駆動電極との間に電界を形成して電気機械変換素子を分極処理する際に、該放電電極により供給される電荷が所定量以上となる領域に該第１の開口部と該第２の開口部とを配置したことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項２】
請求項１の液滴吐出ヘッドにおいて、複数の電気機械変換素子と、該複数の電気機械変換素子に対応する複数の第２の端子電極を列状に配置した第２の端子電極の列とを有し、該第２の端子電極の列と垂直な方向に関して、該第１の開口部の中心と該第２の開口部の中心との距離が３０００［μｍ］以下であり、かつ、該第１の端子電極の中心と該第２の端子電極の中心との距離が３０００［μｍ］以下であることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項３】
請求項２の液滴吐出ヘッドにおいて、上記第２の端子電極の中心と上記第２の開口部の端部との水平方向に関する距離が２５０［μｍ］以上であることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項４】
請求項２または３の液滴吐出ヘッドにおいて、上記第１の端子電極の中心と上記第１の開口部の端部との水平方向に関する距離が２５０［μm］以上であることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかの液滴吐出ヘッドにおいて、上記第２の開口部は上記複数の第２の端子電極に対して共通した開口となるよう連続的に形成したことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかの液滴吐出ヘッドにおいて、上記第１の開口部の面積が上記第１の端子電極の面積よりも大きいことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかの液滴吐出ヘッドにおいて、上記第２の開口部の面積が上記第２の端子電極の面積よりも大きいことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかの液滴吐出ヘッドにおける電気機械変換素子の分極処理方法であって、
上記保持基板が設けられた後、上記第１の端子電極を露出するための第１の開口部と、上記第２の端子電極を露出するための第２の開口部とを有する該保持基板と、放電電極とを、空隙を介して互いに対向させる工程と、
上記放電電極により、該第１の端子電極及び該第２の端子電極を介して上記第１の駆動電極及び上記第２の駆動電極に互いに異なる電荷量の電荷を付与するように、上記保持基板の少なくとも該第１の開口部及び該第２の開口部に向けて放電処理を行う工程と、を含むことを特徴とする電気機械変換素子の分極処理方法。
【請求項９】
液滴を吐出するノズルと、該ノズルに連通する液室と、該液室内の液体を加圧可能にするよう基板上に設けられた電気機械変換素子と、該電気機械変換素子の該基板側の第１の駆動電極に接続される第１の端子電極と、該電気機械変換素子の該基板側とは反対側の第２の駆動電極に接続される第２の端子電極と、上記電気機械変換素子を覆うように設けられた保持基板と、を備えた液滴吐出ヘッドの製造方法であって、
上記基板上に上記電気機械変換素子を設ける工程と、
上記第１の端子電極と上記第２の端子電極とを形成する工程と、
上記保持基板を設ける工程と、
請求項８の分極処理の工程と、を含むことを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１０】
請求項１乃至７のいずれかの液滴吐出ヘッドを備えた画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液滴を吐出する液滴吐出ヘッド、その液滴吐出ヘッドを備えたプリンタ、ファクシミリ、複写装置等の画像形成装置、電気機械変換素子の分極処理方法、並びに、液滴吐出ヘッドの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、プリンタ、ファックス、複写機、プロッタ、或いはこれらの内の複数の機能を複合した画像形成装置としては、例えばインクの液滴（以下、インク滴という）を吐出する液滴吐出ヘッドを備えたインクジェット記録装置がある。インクジェット記録装置では、媒体を搬送しながら液滴吐出ヘッドによりインク滴を用紙に付着させて画像形成を行う。ここでの媒体は「用紙」ともいうが材質を限定するものではなく、被記録媒体、記録媒体、転写材、記録紙なども同義で使用する。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滴を吐出して画像形成を行う装置を意味する。そして、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（単に液滴を吐出する）ことをも意味する。また、インクとは、所謂インクに限るものではなく、吐出されるときに液滴となるものであれば特に限定されるものではなく、例えばＤＮＡ試料、レジスト、パターン材料なども含まれる液体の総称として用いる。
【０００３】
液滴吐出ヘッドとしては、インクなどの液体の液滴を吐出するノズルと、このノズルに連通し液体を収容した液室（圧力室、加圧室、吐出室などとも称される。）と、液室内の液体を加圧するための電気機械変換素子としての圧電素子と、を備えた構成が知られている。この液滴吐出ヘッドでは、圧電素子に電圧が印加されることにより、液室の壁の一部を形成する振動板を変形させるように振動し、その振動板の変形により液室内の液体が加圧され、ノズルから液滴を吐出させることができる。液滴吐出ヘッドには、圧電素子の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実用化されている。
【０００４】
たわみ振動モードの圧電アクチュエータに使用される圧電素子は、第１の駆動電極、圧電膜、第２の駆動電極とで構成される。液室を形成する基板上に振動板、圧電素子を積層形成し、さらに、圧電素子に絶縁膜、第１、第２の駆動電極を外部と電気的に接続するための配線、端子電極を形成している。さらに、基板の圧電素子が形成された側の面に、圧電素子を、変位を妨げないように覆う保持基板を接合している（特許文献１参照）。
【０００５】
上記圧電素子を構成する圧電膜の結晶は、その圧電素子の作製直後の状態では図１９（ａ）に示すように分極の向きがランダムな状態となっている。その後、上記電圧印加を繰り返すことで、図１９（ｂ）に示すように圧電膜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。この圧電膜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。
【０００６】
従来、液滴吐出ヘッドの使用開始前に、圧電素子の分極の向きを揃える分極処理を行う方法が提案されている。例えば、特許文献２，３には、圧電素子に実使用時の駆動電圧よりも大きい分極電圧を圧電素子に印加する分極工程を実施し、駆動電圧に対する圧電素子の変位量を安定化させる圧電素子の製造方法が開示されている。また、特許文献４には、圧電膜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放電電極を配置し、そのコロナ放電により圧電膜の表面に電荷を供給することにより、圧電膜内に電界を発生させて分極処理を行う方法が開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献２，３に開示されている分極工程を実施する方法では、圧電素子を構成する駆動電極又はその駆動電極に接続された端子電極に直接接触させて上記分極電圧を印加するためのプローブカードやそのプローブカードを駆動する駆動機構などを作製する必要があり、コスト高になるおそれがある。
【０００８】
また、上記特許文献４に開示されている方法では、圧電膜が形成された後、その後の後工程（絶縁膜形成、配線・端子電極形成および保持基板接合）がおこなわれる前に、圧電膜の表面が露出した状態で分極処理を行う必要がある。分極処理が実施された圧電素子には、後工程である、絶縁膜形成、配線・端子電極形成時および保持基板接合時に熱処理がおこなわれる。このため、後工程での熱履歴等による影響で圧電素子が脱分極し、例えば図２０のＰ−Ｅヒステリシス特性に示すように、電気機械変換能の特性が上記分極処理の前の状態に戻ってしまうおそれがある。
【０００９】
本発明は、以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、製造コストの低減を図りつつ、良好な分極特性を有する電気機械変換素子を備えた液滴吐出ヘッド、画像形成装置、電気機械変換素子の分極処理方法、及び、液滴吐出ヘッドの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、液滴を吐出するノズルに連通する液室と、該液室内の液体を加圧可能にするよう該液室を形成する基板上に設けられた電気機械変換素子と、該電気機械変換素子の基板側の第１の駆動電極に接続される第１の端子電極と、該電気機械変換素子の基板と反対側の第２の駆動電極に接続される第２の端子電極と、該電気機械変換素子を変位可能に覆うように設けられた保持基板とを備えた液滴吐出ヘッドにおいて、
上記保持基板は上記第１の端子電極の少なくとも一部を露出するための第１の開口部と、上記第２の端子電極の少なくとも一部を露出するための第２の開口部とを有し、該保持基板の該第１の開口部と該第２の開口部とが形成された面に対向するよう配置された放電電極で発生させたコロナ放電もしくはグロー放電により、該第１の開口部及び該第２の開口部を介して該第１の端子電極及び該第２の端子電極それぞれに電荷を供給して、該第１の駆動電極と該第２の駆動電極との間に電界を形成して電気機械変換素子を分極処理する際に、該放電電極により供給される電荷が所定量以上となる領域に該第１の開口部と該第２の開口部とを配置したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、製造コストの低減を図りつつ、良好な分極特性を有する電気機械変換素子を備えた液滴吐出ヘッド、画像形成装置、電気機械変換素子の分極処理方法、及び、液滴吐出ヘッドの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態に係る液滴吐出ヘッドの基本構成部分である液滴吐出部の一構成例を示す概略構成図。
【図２】図１の液滴吐出部を複数個並べた列の断面図。
【図３】基板上の振動板及び圧電素子の層構造の一例を示す断面図。
【図４】本実施形態に係る液滴吐出ヘッドの圧電素子周辺の平面図。
【図５】本実施形態に係る液滴吐出ヘッドの圧電素子周辺の断面図であり、（ａ）は図４における断面１、（ｂ）は図４における断面２を示す。
【図６】放電処理による共通電極パッド及び個別電極パッドへの電荷注入の様子を模式的に示す説明図。
【図７】電荷注入による圧電素子の分極の原理を示す等価回路図。
【図８】（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、分極処理前及び分極処理後の圧電素子のＰ−Ｅヒステリシスループ特性の測定例を示す特性図。
【図９】分極処理装置の外観図。
【図１０】分極処理装置の配線の説明図。
【図１１】図１１は図９におけるＡ−Ａ´線での断面図。
【図１２】本実施形態における共通パッド用開口部と個別パッド用開口部との配置、及び、共通電極パッドと個別電極パッドとの配置の説明図（その１）。
【図１３】本実施形態における共通パッド用開口部と個別パッド用開口部との配置、及び、共通電極パッドと個別電極パッドとの配置の説明図（その２）。
【図１４】本実施形態における分極装置のコロナ電極の配置の説明図。
【図１５】本実施形態における保持基板の共通パッド用開口部と個別パッド用開口部の他の例の配置の説明図。
【図１６】ＳｒＲｕＯ３膜を成膜した試料のＸ線回折測定結果を示す特性図。
【図１７】本実施形態の液滴吐出ヘッドを備えたインクジェット記録装置の構成例を示す斜視図。
【図１８】本実施形態の液滴吐出ヘッドを備えたインクジェット記録装置の機構部の構成例を示す側面図。
【図１９】（ａ）は分極処理前における圧電膜の分域の様子を示す説明図。（ｂ）は分極処理後における圧電膜の分域の様子を示す説明図である。
【図２０】分極処理前、分極処理後及び熱履歴後それぞれにおける圧電素子のＰ−Ｅヒステリシスループ特性を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するため実施形態について図面を参照して説明する。
はじめに、本実施形態に係る液滴吐出ヘッドの基本構成について説明する。
図１は、実施形態に係る液滴吐出ヘッドの基本構成部分である液滴吐出部１０の一構成例を示す概略構成図である。
【００１４】
図１において、液滴吐出部１０は、インクなどの液体の液滴を吐出するノズル１１を有するノズル板１２と、ノズル１１に連通し液体を収容した液室１３を形成する液室基板１４（以下、単に「基板」という。）とを備えている。更に、基板１４上には、振動板１５と、振動板１５を介して液室１３内の液体を加圧するための電気機械変換素子としての圧電素子１６とが設けられている。圧電素子１６は、基板１４側となる第１の駆動電極である共通電極（下部電極）１６１と、電気機械変換膜として、後述するＰＺＴ等の圧電膜１６２と、圧電膜１６２の基板１４側とは反対側の第２の駆動電極である個別電極（上部電極）１６３とが積層されている。共通電極１６１は、後述の外部接続用の第１の端子電極である共通電極パッドに接続されている。また、個別電極１６３は、後述の外部接続用の第２の端子電極である個別電極パッドに接続されている。
【００１５】
図１の液滴吐出部１０において、共通電極パッド及び個別電極パッドを介して圧電素子１６の共通電極１６１と個別電極１６３との間に所定の周波数及び振幅の駆動電圧が印加される。この駆動電圧が印加された圧電素子１６が、基板１４と圧電素子１６との間にある振動板１５を変形させるように振動し、振動板１５の変形により液室１３内の液体が加圧され、ノズル１１から液滴を吐出させることができる。
【００１６】
なお、図１では、１つのノズル１１からなる液滴吐出部１０について説明したが、実際の液滴吐出ヘッドでは、図２に示すように、液滴吐出部１０を複数個、列状に並べた構成を有している。
【００１７】
図３は、基板上の振動板及び圧電素子の層構造の一例を示す断面図である。図４は、圧電素子１６周辺のより詳細な平面図である。図５（ａ）、（ｂ）は、圧電素子１６周辺のより詳細な断面図であり、（ａ）は図４における断面１、（ｂ）は図４における断面２を示している。なお、図４において、第１の絶縁保護膜１８及び第２の絶縁保護膜２３の図示は省略している。
圧電素子１６の共通電極１６１と基板１４との間には、成膜により形成された振動板１５が配置されている。この振動板１５に接するように、圧電素子１６を構成する、共通電極１６１、圧電膜１６２、個別電極１６３が積層される。個別電極１６３が形成された後、圧電膜１６２、個別電極１６３はエッチングにより個別化されている。圧電素子１６が形成された後、第１の絶縁保護膜１８が形成される。更に、共通電極１６１と第１の端子電極である共通電極パッド１９とを接続する第１の配線部材としての共通電極引き出し配線２０が形成される。また、個別電極１６３と第２の端子電極である個別電極パッド２１とを接続する第１の配線部材としての個別電極引き出し配線２２が形成される。第１の絶縁保護膜１８は、共通電極１６１と個別電極引き出し配線２２との間を電気的に絶縁している。また、共通電極１６１と共通電極引き出し配線２０との間、及び、個別電極１６３と個別電極引き出し配線２２との間は、第１の絶縁保護膜１８に形成された開口部であるコンタクトホール１８ａを介して接続されている。
【００１８】
上記共通電極引き出し配線２０及び個別電極引き出し配線２２が形成された後、全体を覆うように第２の絶縁保護膜２３が形成される。また、第２の絶縁保護膜２３には複数の開口部２３ａが設けられ、共通電極パッド１９、及び、個別電極パッド２１が露出している。この第２の絶縁保護膜２３が形成された後の基板１４と圧電素子１６と各種電極とを含む複合積層基板は、アクチュエータ基板２５と呼ばれている。
【００１９】
このアクチュエータ基板２５に対して、圧電素子１６に空隙を介して非接触の状態で圧電素子１６を覆うように設けられた構造体としての保持基板２６が、接着剤で接合されている。保持基板２６は、圧電素子１６が位置する部分に、圧電素子１６を空隙を介して覆うための凹部２６ａが形成されている。また、保持基板２６は、複数の圧電素子１６に所定の振幅及び周波数からなるパルス駆動電圧を印加するための駆動用電気回路素子としての圧電素子駆動ＩＣが配置される開口部２６ｄを有している。この開口部２６ｄに個別電極パッド２１が露出しており圧電素子駆動ＩＣは、バンプ電極などを介して、個別電極パッド２１に電気的に接続される。以下、この開口部２６ｄを個別パッド用開口部２６ｄという。また、保持基板２６は、共通電極パッド１９が露出している開口部（以下、共通パッド用開口部という）２６ｃを有している。
【００２０】
なお、液滴吐出ヘッドを構成する、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。
【００２１】
次に、アクチュエータ基板２５に保持基板２６を接合した後に行う圧電素子１６の分極処理について説明する。
本実施形態では、共通電極パッド１９、個別電極パッド２１がそれぞれ露出する共通パッド用開口部２６ｃ、個別パッド用開口部２６ｄを有する保持基板２６に対して、コロナ放電方式又はグロー放電方式の放電処理を行っている。この放電処理により、共通電極パッド１９及び個別電極パッド２１を介して、圧電素子１６の共通電極１６１及び個別電極１６３に、所定極性の互いに異なる電荷量の電荷を付与している。この電荷付与により、圧電素子１６の共通電極１６１及び個別電極１６３に挟まれた圧電膜１６２に対して分極処理を行うことができる。
【００２２】
図６は、放電処理による共通電極パッド１９及び個別電極パッド２１への電荷注入の様子を模式的に示す説明図である。図７は電荷注入による圧電素子１６の分極の原理を示す等価回路図である。
図６において、コロナワイヤ電極３１を用いて例えばコロナ放電させると、大気中の分子がイオン化して陽イオンと陰イオンが発生する。この発生したイオンのうち、陽イオンが共通電極パッド１９及び個別電極パッド２１を介して、圧電素子１６の共通電極１６１及び個別電極１６３に流れ込み、それらの電極に蓄積される。
【００２３】
ここで、図７に示すように、これコロナ放電で発生した陽イオンは、共通電極パッド１９及び個別電極パッド２１の両方に供給される。個別電極パッド２１に供給された電荷はそのまま個別電極１６３に流れ込み蓄積される。一方、共通電極パッド１９に供給された電荷は、共通電極１６１の下側の振動板１５、基板１４を介してＧＮＤに流れるものもあり、残りが共通電極１６１に蓄積される。このため、個別電極パッド２１を介して個別電極１６３に蓄積された電荷と、共通電極パッド１９を介して共通電極１６１に蓄積された電荷とは、所定の極性の異なる量の電荷となる。これにより個別電極１６３と共通電極１６１との間に電位差が発生して、圧電膜１６２の分極処理されているものと考えている。
【００２４】
ここで、圧電膜１６２の分極処理の状態については、圧電素子のＰ−Ｅヒステリシスループ特性から判断することができる。
図８（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、分極処理前及び分極処理後の圧電素子のＰ−Ｅヒステリシスループ特性の測定例を示すグラフである。図８に示すように±１５０［ｋＶ／ｃｍ］の電界強度かけてヒステリシスループを測定する。そして、最初の０［ｋＶ／ｃｍ］時の分極をＰｉｎｉとし、＋１５０［ｋＶ／ｃｍ］の電圧印加後、０［ｋＶ／ｃｍ］まで戻したときの０［ｋＶ／ｃｍ］時の分極をＰｒとしたときに、Ｐｒ−Ｐｉｎｉの値を分極量差として定義する。この分極量差（Ｐｒ−Ｐｉｎｉ）から分極状態の良し悪しを判断することができる。例えば、分極量差（Ｐｒ−Ｐｉｎｉ）は１０［μＣ／ｃｍ２］以下となっていることが好ましく、図８（ｂ）に示すように５［μＣ／ｃｍ２］以下となっていることがさらに好ましい。一方、分極量差（Ｐｒ−Ｐｉｎｉ）の値が、図８（ａ）に示すように１０［μＣ／ｃｍ２］よりも大きい場合は、圧電素子からなる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。
【００２５】
次に、分極処理をおこなう分極処理装置の構成の一例を、図９〜図１１を用いて説明する。
図９は、分極処理装置の外観図を示しており、図１０は、分極処理装置の配線の説明図となっている。図１１は図９におけるＡ−Ａ´線での断面図を示す。
この分極処理装置は、コロナ電極７１とグリッド電極７３を具備しており、コロナ電極７１、グリッド電極７３はそれぞれコロナ電極用電源７２、グリッド電極用電源７４に接続されている。この際、図１０に示すように、コロナ電極用電源７２及びグリッド電極用電源７４の各電極と接続されていない他方の端子は、例えば、サンプルステージ７５のサンプルを設置する場所に接続することができる。また、後述のようにサンプルステージ７５にアース線７６を接続する場合には、アース線７６に接続することができる。
【００２６】
コロナ電極７１の構成は特に限定されるものではないが、例えば図に示すように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。
グリッド電極７３は、コロナ電極７１とサンプルステージ７５との間に配置されている。グリッド電極７３の構成は特に限定されるものではないが、例えば、メッシュ加工を施し、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等を効率よく下のサンプルステージ７５に降り注ぐように構成されていることが好ましい。
【００２７】
そして、サンプルステージ７５には、圧電素子１６を加熱できるように加熱機構が付加されている。圧電素子１６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。また、加熱機構は、サンプルステージ７５内に設置することもでき、サンプルステージ７５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、サンプルステージ７５内に設置されていることが好ましい。
【００２８】
サンプルステージ７５に加熱機構を設置した場合の構成例について、図１１を用いて説明する。なお、上述のように以下の構成に限定されるものではない。
図１１（ａ）に示すように、サンプルステージ７５は、サンプル保持部７５２内に、サンプル形状にあわせて形成されたサンプル保持用の溝７５１、及び、電熱線等からなる加熱機構７５３を有する構成とすることができる。また、後述のようにサンプルステージ７５にアース線７６を設けた構成とすることもできる。上記構成することにより、加熱機構７５３により、サンプルを特に均一に加熱しやすいため好ましい。特にサンプルを均一に加熱する観点から、サンプル保持部７５２は、金属により構成されていることが好ましく、例えばステンレス鋼や、インコネルをより好ましく用いることができる。特にサンプルを均一に加熱する観点からインコネルを特に好ましく用いることができる。
【００２９】
また、他の構成例として、図１１(ｂ)に示すように、サンプルステージ７５を、サンプル保持部７５２と、加熱機構保持部７５４とに分けた構成とすることもできる。この場合、サンプル保持部７５２内には、サンプル保持用の溝７５１を形成することができる。また、加熱機構保持部７５４内には、電熱線等からなる加熱機構７５３を有する構成とすることができる。この場合、サンプル保持部７５２については伝熱性を高めるため、金属により構成されていることが好ましく、例えばステンレス鋼や、インコネルをより好ましく用いることができ、特に均一に加熱する観点からインコネルを特に好ましく用いることができる。図１１（ｂ）に示した構成においては、サンプル保持部７５２と加熱機構保持部７５４については、単に積層したのみの構成とすることもできるし、両者を接着剤や固定具等により固定することもできる。
【００３０】
なお、図１１（ａ）、（ｂ）では、サンプル保持用の溝７５１を設けた構成を例に説明しているが、該溝を設けず、サンプル保持部７５２上の任意の場所にサンプルを設置するように構成してもよい。
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、製造する圧電素子１６の圧電膜１６２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良い。特に各種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。
また、サンプルステージ上に配置された試料に対して電荷が流れやすくするように試料を設置するサンプルステージ７５はアース接地されていることが好ましい。すなわち、サンプルステージ７５にはアース線７６が接続されていることが好ましい。
コロナ電極やグリッド電極に印加する電圧の大きさや、試料と各電極間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。
【００３１】
また、サンプルステージ７５には、コロナ放電した時にサンプルに電荷等が照射（供給）されるエリアが限られるため、サンプル全体を処理できるようにサンプルの移動が可能な移動機構（不図示）が付加されている。移動手段は特に限定するものではない。
【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、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ことが好ましく、４．０×１０−８［Ｃ］以上の電荷量が蓄積されることがさらに好ましい。係る範囲の電荷量を圧電素子１６に蓄積させることにより、より確実に上記分極量差を有するように良好な分極処理を行うことができる。
【００３３】
次に、本実施形態の液滴吐出ヘッドの特徴部について説明する。
特許文献４に記載された分極処理方法では、圧電膜１６２の表面が露出した状態で分極処理を行う必要がある。そのため、分極処理が実施された圧電素子に、３００℃を超える高温の熱処理を伴う、第１の絶縁保護膜１８、共通電極引き出し配線２０、個別電極引き出し配線２２、第２の絶縁保護膜２３などを形成する工程が実施されることになる。さらに、１００〜２００℃の熱処理を伴う、保持基板２６を接着剤で接合する工程が実施されることになる。このため、分極処理後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、電気機械変換能の特性が分極処理の前の状態に戻ってしまうおそれがある。
【００３４】
本実施形態では、アクチュエータ基板２５に保持基板２６を接合した後の最終工程に近い段階で分極処理をおこなうことにより、後工程による熱履歴の影響による脱分極を防止できる。分極処理は、以下の手順でおこなう。すなわち、アクチュエータ基板２５に保持基板２６を接合した後、保持基板２６の共通パッド用開口部２６ｃ及び個別パッド用開口部２６ｄが形成された面に、上述の分極装置のコロナ電極７１を対向させる。そして、コロナ電極７１により、共通電極パッド１９が露出している共通パッド用開口部２６ｃ、及び、個別電極パッド２１が露出している個別パッド用開口部２６ｄに向けて放電処理を行い、共通電極パッド１９及び個別電極パッド２１に電荷を供給する。
【００３５】
この分極処理では、コロナ電極７１で発生させたコロナ放電による電荷を、共通パッド用開口部２６ｃおよび個別パッド用開口部２６ｄを介して、共通電極パッド１９及び個別電極パッド２１それぞれに電荷を供給している。一方、コロナ放電では、コロナ電極７１の近くでは放電が強く、放電電極から離れるに従って放電が弱くなる。このため、共通電極パッド１９及び個別電極パッド２１に供給される電荷の量は、コロナ電極７１に対する共通パッド用開口部２６ｃおよび個別パッド用開口部２６ｄの配置によって変化する。すなわち、保持基板２６の接合後に分極処理をおこなう際、共通パッド用開口部２６ｃおよび個別パッド用開口部２６ｄの配置が分極処理に対して大きな影響を及ぼしてしまう。
【００３６】
本実施形態の液滴吐出ヘッドでは、共通パッド用開口部２６ｃおよび個別パッド用開口部２６ｄとを、コロナ電極７１により供給される電荷が所定量以上となる領域になるように、互いに近くに配置している。これにより、共通パッド用開口部２６ｃ内および個別パッド用開口部２６ｄ内に所定量以上の電荷が供給でき、良好な分極処理を可能としている。一方、共通パッド用開口部２６ｃおよび個別パッド用開口部２６ｄとが、離れて配置されていると、共通パッド用開口部２６ｃ内もしくは個別パッド用開口部２６ｄ内に十分な電荷が供給できず、分極が進展し難くなる。
【００３７】
具体的には、本実施形態の液滴吐出ヘッドでは、共通パッド用開口部２６ｃと個別パッド用開口部２６ｄとの配置、さらには、各開口部から露出する共通電極パッド１９と個別電極パッド２１との配置を以下のようにしている。
【００３８】
図１２、１３は、本実施形態における共通パッド用開口部２６ｃと個別パッド用開口部２６ｄとの配置、及び、共通電極パッド１９と個別電極パッド２１との配置の説明図である。図１２、１３において、複数の個別電極パッド２１が並んだ列方向をｘ方向、列方向と垂直な方向をｙ方向という。
【００３９】
図１２に示す、共通パッド用開口部２６ｃの中心と個別パッド用開口部２６ｄの中心とのｙ方向の距離（以下、距離１という）は、３０００［μｍ］以下、さらに好ましくは１０００［μｍ］以下とする。距離１が上記範囲を超えると、共通パッド用開口部２６ｃ内もしくは個別パッド用開口部２６ｄ内に、コロナ電極７１により発生させた電荷が所定量供給され難くなる。
【００４０】
また、共通パッド用開口部２６ｃから露出する共通電極パッド１９の中心と、個別パッド用開口部２６ｄから露出する個別電極パッド２１の中心とのｙ方向の距離（以下、距離６という）は、３０００［μｍ］以下、さらに好ましくは１０００［μｍ］以下とする。距離６が上記範囲を超えると、共通パッド用開口部２６ｃ及び個別パッド用開口部２６ｄを介してその内部に所定量以上の電荷が供給されたとしても、共通電極パッド１９もしくは個別電極パッド２１に電荷が供給され難くなる。
【００４１】
共通パッド用開口部２６ｃ、個別パッド用開口部２６ｄは、図１２、１３のように共通電極パッド１９、個別電極パッド２１の全部を露出するものでなくとも、その一部を露出するものであればよい。一部を露出する形状であっても、距離１を３０００［μｍ］以下とし、距離６を３０００［μｍ］以下とすることで、共通電極パッド１９および個別電極パッド２１に分極処理に必要な電荷を供給することができる。
【００４２】
図１４は、本実施形態における分極装置のコロナ電極の配置の説明図である。コロナ電極７１を共通電極パッド１９の中心と個別電極パッド２１の中心とのｙ方向に関する中間位置にｘ方向と平行に配置することで、複数の個別電極パッド２１と共通電極パッド１９とに一括して電荷を供給して分極処理を実施する。後述の実験で、距離１が３０００［μｍ］以下、距離６が３０００［μｍ］以下では、分極処理が良好におこなわれるが、距離１、距離６がこの範囲を超えると、分極処理が進展し難くなることを確認している。
【００４３】
さらに、図１３に示すように、共通電極パッド１９の中心と共通パッド用開口部２６ｃの端部とのｙ方向の距離（距離２）を２５０［μｍ］以上、さらに好ましくは４００［μｍ］以上とする。また、共通電極パッド１９の中心と共通パッド用開口部２６ｃの端部とのｘ方向の距離（距離４）を、２５０［μｍ］以上、さらに好ましくは４００［μｍ］以上とする。すなわち、共通電極パッド１９の中心と共通パッド用開口部２６ｃの端部との、水平方向に関する距離を２５０［μｍ］以上、さらに好ましくは４００［μｍ］以上としている。共通電極パッド１９の中心が共通パッド用開口部２６ｃの端部に近すぎると、共通電極パッド１９に供給される電荷量が少なくなる。
【００４４】
また、個別電極パッド２１の中心と個別パッド用開口部２６ｄの端部とのｙ方向の距離（距離３）を、２５０［μｍ］以上、さらに好ましくは４００［μｍ］以上とする。また、個別電極パッド２１の中心と個別パッド用開口部２６ｄの端部とのｘ方向の距離（距離５）を、２５０［μｍ］以上、さらに好ましくは４００［μｍ］以上とする。すなわち、個別電極パッド２１の中心と、個別パッド用開口部２６ｄの端部との、水平方向に関する距離を２５０［μｍ］以上、さらに好ましくは４００［μｍ］以上としている。個別電極パッド２１の中心が個別パッド用開口部２６ｄの端部に近すぎると、個別電極パッド２１に供給される電荷量が少なくなる。
【００４５】
すなわち、共通電極パッド１９の中心と共通パッド用開口部２６ｃの端部との距離、及び、個別電極パッド２１の中心と個別パッド用開口部２６ｄの端部との距離が上記範囲とすることで、共通電極パッド１９、個別電極パッド２１に電荷が供給されやすい。このため、後述の実験で示すように、分極処理が進展しやすくなる。
【００４６】
また、共通電極パッド１９の面積や共通パッド用開口部２６ｃの面積については特に規定はないが、共通電極パッド１９に比べて共通パッド用開口部２６ｃの面積が大きいことが好ましい。この関係が崩れたとしても全く分極進展しないといった不具合は発生しないが、共通パッド用開口部２６ｃの面積を広げたほうが比較的分極しやすいことが確認されている。
【００４７】
また、個別電極パッド２１の面積や個別パッド用開口部２６ｄの面積については特に規定はないが、個別電極パッド２１に比べて個別パッド用開口部２６ｄの面積が大きいことが好ましい。この関係が崩れたとしても全く分極が進展しないといった不具合は発生しないが、個別パッド用開口部２６ｄの面積を広げたほうが比較的分極しやすいことが確認されている。
【００４８】
また、個別パッド用開口部２６ｄは、複数の個別電極パッド２１に対してそれぞれ個別パッド用開口部２６ｄを設ける必要はない。図１２〜１４に示すように、複数の個別電極パッド２１に対して連続的に開口されている個別パッド用開口部２６ｄの形状とすることが好ましい。複数の個別電極パッド２１に対してそれぞれ個別パッド用開口部２６ｄを設けた構成では、分極効率が低下することが確認されている、
【００４９】
さらに、図１５に示すように、共通パッド用開口部２６ｃと個別パッド用開口部２６ｄとを連続的に開口されている形状としてもよい。
【００５０】
以下に、本実施形態の液滴吐出ヘッドを構成する材料、工法について具体的に説明する。
【００５１】
〔基板〕
基板１４としては、シリコン単結晶基板を用いることが好ましく、通常１００［μｍ］以上６００［μｍ］以下の範囲の厚みを持つことが好ましい。面方位としては、（１００）、（１１０）、（１１１）と３種あるが、半導体産業では一般的に（１００）、（１１１）が広く使用されており、本構成例においては、主に（１００）の面方位を持つ単結晶基板を主に使用した。また、図１に示すような液室（圧力室）１３を作製していく場合、エッチングを利用してシリコン単結晶基板を加工していく。この場合のエッチング方法としては、異方性エッチングを用いることが一般的である。異方性エッチングとは結晶構造の面方位に対してエッチング速度が異なる性質を利用したものである。例えばＫＯＨ等のアルカリ溶液に浸漬させた異方性エッチングでは、（１００）面に比べて（１１１）面は約１／４００程度のエッチング速度となる。従って、面方位（１００）では約５４°の傾斜を持つ構造体が作製できるのに対して、面方位（１１０）では深い溝をほることができるため、より剛性を保ちつつ、配列密度を高くすることができることが分かっている。本構成例としては（１１０）の面方位を持った単結晶基板を使用することも可能である。但し、この場合、マスク材であるＳｉＯ２もエッチングされてしまうため、この点も留意して利用することが好ましい。
【００５２】
〔振動板〕
図１に示すように電気機械変換素子としての圧電素子１６によって発生した力を受けて、その下地の振動板１５が変形して、液室（圧力室）１３のインクなどの液体の液滴を吐出させる。そのため、振動板１５としては所定の強度を有したものであることが好ましい。材料としては、Ｓｉ、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４などを例えばＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により作製したものが挙げられる。さらに図１に示すような共通電極１６１及び圧電膜１６２の線膨張係数に近い材料を選択することが好ましい。特に、圧電膜としては、一般的に材料として、後述するＰＺＴが使用される場合が多い。従って、振動板１５の材料は、ＰＺＴの線膨張係数８×１０−６（１／Ｋ）に近い５×１０−６（１／Ｋ）以上１０×１０−６（１／Ｋ）以下の範囲の線膨張係数を有した材料が好ましく、さらには７×１０−６（１／Ｋ）以上９×１０−６（１／Ｋ）以下の範囲の線膨張係数を有した材料がより好ましい。具体的な材料としては、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化イリジウム、酸化ルテニウム、酸化タンタル、酸化ハフニウム、酸化オスミウム、酸化レニウム、酸化ロジウム、酸化パラジウム及びそれらの化合物等が挙げられる。これらの材料を、例えばスパッタ法又はゾルゲル法を用いてスピンコーターにて作製することができる。膜厚としては０．１［μｍ］以上１０［μｍ］以下の範囲が好ましく、０．５［μｍ］以上３［μｍ］以下の範囲がさらに好ましい。この範囲より小さいと、図１に示すような液室（圧力室）１３の加工が難しくなる。また、上記範囲より大きいと振動板１５が変形しにくくなり、インク滴などの液滴の吐出が不安定になる。
【００５３】
〔共通電極（下部電極）〕
共通電極（下部電極）１６１としては、金属もしくは金属と酸化物からなっていることが好ましい。ここで、どちらの材料も振動板１５と共通電極１６１を構成する金属膜との間に密着層を入れて剥がれ等を抑制するように工夫している。以下に密着層含めて金属電極膜及び酸化物電極膜の詳細について記載する。
【００５４】
〔密着層〕
密着層は、例えば次のように形成する。Ｔｉをスパッタ成膜後、成膜したチタン膜をＲＴＡ（Ｒａｐｉｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ａｎｎｅａｌｉｎｇ）装置を用いて熱酸化して酸化チタン膜にする。熱酸化の条件は、例えば、６５０［℃］以上８００［℃］以下の範囲の温度、１［分］以上３０［分］以下の範囲の処理時間、及びＯ２雰囲気である。酸化チタン膜を作成するには反応性スパッタでもよいがチタン膜の高温による熱酸化法が望ましい。反応性スパッタによる作製では、シリコン基板を高温で加熱する必要があるため、特別なスパッタチャンバ構成を必要とする。さらに、一般の炉による酸化よりも、ＲＴＡ装置による酸化の方がチタンＯ２膜の結晶性が良好になる。なぜなら、通常の加熱炉による酸化によれば、酸化しやすいチタン膜は、低温においてはいくつもの結晶構造を作るため、一旦、それを壊す必要が生じるためである。したがって、昇温速度の速いＲＴＡによる酸化の方が良好な結晶を形成するために有利になる。また、Ｔｉ以外の材料としては、Ｔａ、Ｉｒ、Ｒｕ等の材料を用いることもできる。密着層の膜厚としては、１０［ｎｍ］以上５０［ｎｍ」以下の範囲が好ましく、１５［ｎｍ］以上３０［ｎｍ］以下の範囲がさらに好ましい。この範囲以下の場合においては、密着性に懸念があり、また、この範囲以上になってくると、その密着層の上で作製する電極膜の結晶の質に影響が出てくる。
【００５５】
〔金属電極膜〕
金属電極膜の金属材料としては、従来から高い耐熱性と低い反応性を有する白金が用いられているが、鉛に対しては十分なバリア性を持つとはいえない場合もあり、イリジウムや白金−ロジウムなどの白金族元素や、これらの合金膜も挙げられる。また、白金を使用する場合には下地（特にＳｉＯ２）との密着性が悪いために、前述の密着層を先に積層することが好ましい。作製方法としては、スパッタ法や真空蒸着等の真空成膜が一般的である。膜厚としては、８０［ｎｍ］以上２００［ｎｍ］以下の範囲が好ましく、１００［ｎｍ］以上１５０［ｎｍ］以下の範囲がより好ましい。この範囲より薄い場合においては、共通電極１６１として十分な電流を供給することができなくなり、液滴を吐出する際に不具合が発生する。さらに、この範囲より厚い場合においては、白金族元素の高価な材料を使用する場合においては、コストアップとなる。また、白金を材料とした場合においては、膜厚を厚くしていたったときに表面粗さが大きくなり、その上に作製する酸化物電極膜やＰＺＴの表面粗さや結晶配向性に影響を及ぼして、インク吐出に十分な変位が得られないような不具合が発生する。
【００５６】
〔酸化物電極膜〕
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、以下適宜「ＳＲＯ」と略す。）を用いることが好ましい。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、ＳｒｘＡ（１−ｘ）ＲｕｙＢ（１−ｙ）Ｏ３（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。酸化物電極膜は、例えばスパッタ法等の成膜方法により作製することができる。スパッタ条件によってＳｒＲｕＯ３の薄膜の膜質が変わる。従って、特に結晶配向性を重視し、共通電極のＰｔ（１１１）にならってＳｒＲｕＯ３の膜についても（１１１）配向させるためには、成膜温度については５００［℃］以上での基板加熱を行い、成膜することが好ましい。例えば特許文献２に記載のＳＲＯ成膜条件については、室温成膜でその後、ＲＴＡ処理にて結晶化温度（６５０℃）で熱酸加している。この場合、ＳＲＯ膜としては、十分結晶化され、電極としての比抵抗としても十分な値が得られるが、膜の結晶配向性としては、（１１０）が優先配向しやすくなり、その上に成膜したＰＺＴについても（１１０）配向しやすくなる。
【００５７】
Ｐｔ（１１１）上に作製したＳＲＯの結晶性については、ＰｔとＳＲＯで格子定数が近いため、通常のＸ線のθ−２θ測定では、ＳＲＯ（１１１）とＰｔ（１１１）の２θ位置が重なってしまい判別が難しい。Ｐｔについては消滅則の関係からＰｓｉ＝３５°だけ傾けた２θが約３２°付近の位置には回折線が打ち消し合い、回折強度が見られない。そのため、Ｐｓｉ方向を約３５°傾けて、２θが約３２°付近のピーク強度で判断することで、ＳＲＯが（１１１）に優先配向しているかを確認することができる。
【００５８】
図１６に、２θ＝３２°に固定し、Ｐｓｉを振ったときのデータを示す。Ｐｓｉ＝０°ではＳＲＯ（１１０）ではほとんど回折強度が見られず、Ｐｓｉ＝３５°付近において、回折強度が見られる。これより、本成膜条件にて作製したものについては、ＳＲＯが（１１１）配向していることが確認できた。また、上述記載の室温成膜＋ＲＴＡ処理により作製されたＳＲＯについては、Ｐｓｉ＝０°のときにＳＲＯ（１１０）の回折強度が見られる。
【００５９】
また、圧電アクチュエータとして連続動作したときに、駆動させた後の変位量が、初期変位に比べてどのくらい劣化したかを見積もったところ、ＰＺＴの配向性が非常に影響しており、（１１０）では変位劣化抑制において不十分である。さらにＳＲＯ膜の表面粗さを見たときに、成膜温度に影響し、室温から３００℃では表面粗さが非常に小さく２［ｎｍ］以下になる。粗さについてはＡＦＭにより測定される表面粗さ（平均粗さ）を指標としている。表面粗さとしては、非常にフラットにはなっているが結晶性が十分でなく、その後成膜した圧電膜（ＰＺＴ膜）の圧電アクチュエータとしての初期変位や連続駆動後の変位劣化については十分な特性が得られない。表面粗さとしては、４［ｎｍ］以上１５［ｎｍ］の範囲になっていることが好ましく、６［ｎｍ］以上１０［ｎｍ］以下の範囲がさらに好ましい。この範囲を超えると、その後成膜したＰＺＴの絶縁耐圧が非常に悪く、リークしやすくなる。従って上述に示すような、結晶性や表面粗さを得るためには、成膜温度としては５００［℃］以上７００［℃］、好ましくは５２０［℃］以上６００［℃］の範囲で成膜を実施している。
【００６０】
成膜後のＳｒとＲｕの組成比については、Ｓｒ／Ｒｕが０．８２以上１．２２以下であることが好ましい。この範囲から外れると比抵抗が大きくなり、電極として十分な導電性が得られなくなる。更に、ＳＲＯ膜の膜厚としては、４０［ｎｍ］以上１５０［ｎｍ］以下の範囲が好ましく、５０［ｎｍ］以上８０［ｎｍ］以下の範囲がさらに好ましい。この膜厚範囲よりも薄いと初期変位や連続駆動後の変位劣化については十分な特性が得られず、圧電膜（ＰＺＴ膜）のオーバーエッチングを抑制するためのストップエッチング層としての機能も得られにくくなる。また、この膜厚範囲を超えると、その後に成膜した圧電膜（ＰＺＴ膜）の絶縁耐圧が非常に悪く、リークしやすくなる。また、比抵抗としては、５×１０−３［Ω・ｃｍ］以下になっていることが好ましく、さらに１×１０−３［Ω・ｃｍ］以下になっていることがさらに好ましい。この範囲よりも大きくなると共通電極１６１として、共通電極引き出し配線２０との界面で接触抵抗が十分得られず、共通電極１６１として十分な電流を供給することが出来なくなり、液滴を吐出する際に不具合が発生する。
【００６１】
〔圧電膜（電気機械変換膜）〕
圧電膜１６２の材料としては、ＰＺＴを主に使用した。ＰＺＴとはジルコン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３）とチタン酸（ＰｂＴｉＯ３）の固溶体で、その比率により特性が異なる。一般的に優れた圧電特性を示す組成はＰｂＺｒＯ３とＰｂＴｉＯ３の比率が５３：４７の割合で、化学式で示すとＰｂ（Ｚｒ０．５３，Ｔｉ０．４７）Ｏ３、一般ＰＺＴ（５３／４７）と示される。ＰＺＴ以外の複合酸化物としてはチタン酸バリウムなどが挙げられ、この場合はバリウムアルコキシド、チタンアルコキシド化合物を出発材料にし、共通溶媒に溶解させることでチタン酸バリウム前駆体溶液を作製することも可能である。これら材料は一般式ＡＢＯ３で記述され、Ａ＝Ｐｂ、Ｂａ、Ｓｒ、  Ｂ＝Ｔｉ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｎｂを主成分とする複合酸化物が該当する。その具体的な記述として（Ｐｂ１−ｘ，Ｂａｘ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３、（Ｐｂ１−ｘ，Ｓｒｘ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３、これはＡサイトのＰｂを一部ＢａやＳｒで置換した場合である。このような置換は２価の元素であれば可能であり、その効果は熱処理中の鉛の蒸発による特性劣化を低減させる作用を示す。
【００６２】
圧電膜１６２の作製方法としては、スパッタ法もしくは、ゾルゲル法を用いてスピンコーターにて作製することができる。その場合は、パターニング化が必要となるので、フォトリソエッチング等により所望のパターンを得る。ＰＺＴをゾルゲル法により作製した場合、出発材料に酢酸鉛、ジルコニウムアルコキシド、チタンアルコキシド化合物を出発材料にし、共通溶媒としてメトキシエタノールに溶解させ均一溶液を得ることで、ＰＺＴ前駆体溶液が作製できる。金属アルコキシド化合物は大気中の水分により容易に加水分解してしまうので、前駆体溶液に安定剤としてアセチルアセトン、酢酸、ジエタノールアミンなどの安定化剤を適量、添加してもよい。
【００６３】
基板１４の全面に圧電膜（ＰＺＴ膜）１６２を得る場合、スピンコートなどの溶液塗布法により塗膜を形成し、溶媒乾燥、熱分解、結晶化の各々の熱処理を施すことで得られる。塗膜から結晶化膜への変態には体積収縮が伴うので、クラックフリーな膜を得るには一度の工程で１００［ｎｍ］以下の膜厚が得られるように前駆体濃度の調整が必要になる。
【００６４】
圧電膜１６２の膜厚としては０．５［μｍ］以上５［μｍ］以下の範囲が好ましく、１［μｍ］以上２［μｍ］以下の範囲がより好ましい。この範囲より小さいと十分な変形（変位）を発生することができなくなり、この範囲より大きいと何層も積層させていくため、工程数が多くなりプロセス時間が長くなる。
また、圧電膜１６２の比誘電率としては６００以上２０００以下の範囲になっていることが好ましく、さらに１２００以上１６００以下の範囲になっていることが好ましい。このとき、この範囲よりも小さいときには十分な変形（変位）特性が得られないといった不具合が発生する。一方、この範囲より大きくなると、分極処理が十分行われず、連続駆動後の変位劣化については十分な特性が得られないといった不具合が発生する。
【００６５】
〔個別電極（上部電極）〕
個別電極（上部電極）１６３としては、金属もしくは酸化物と金属からなっていることが好ましい。以下に酸化物電極膜及び金属電極膜の詳細について記載する。
【００６６】
〔酸化物電極膜〕
酸化物電極膜の材料等については、前述の共通電極（下部電極）１６１で使用した酸化物電極膜について記載したものと同様なものを挙げることができる。酸化物電極膜（ＳＲＯ膜）の膜厚としては、２０［ｎｍ］以上８０［ｎｍ］以下の範囲が好ましく、４０［ｎｍ］以上６０［ｎｍ］以下の範囲がさらに好ましい。この膜厚範囲よりも薄いと初期変形（変位）や変形（変位）の劣化特性については十分な特性が得られない。また、この範囲を超えると、その後に成膜した圧電膜（ＰＺＴ膜）１６２の絶縁耐圧が非常に悪く、リークしやすくなる。
【００６７】
〔金属電極膜〕
金属電極膜の材料等については、前述の共通電極（下部電極）１６１で使用した金属電極膜について記載したものと同様なものを挙げることができる。金属電極膜とで記載しており、膜厚としては３０［ｎｍ］以上２００［ｎｍ］以下の範囲が好ましく、５０［ｎｍ］以上１２０［ｎｍ］以下の範囲がさらに好ましい。この範囲より薄い場合においては、個別電極１６３として十分な電流を供給することができなくなり、液滴を吐出する際に不具合が発生する。また、上記範囲より厚いと、白金族元素の高価な材料を使用する場合にコストアップとなる。また、白金を材料とした場合に膜厚を厚くしていたったときに表面粗さが大きくなり、絶縁保護膜を介して配線などを作製する際に、膜剥がれ等のプロセス不具合が発生しやすくなる。
【００６８】
〔第１の絶縁保護膜〕
成膜・エッチングの工程による圧電素子へのダメージを防ぐとともに、大気中の水分が透過しづらい材料を選定する必要があるため、第１の絶縁保護膜１８の材料は緻密な無機材料とする必要がある。また、第１の絶縁保護膜１８として有機材料を用いる場合は、十分な保護性能を得るために膜厚を厚くする必要があるため、適さない。第１の絶縁保護膜１８を厚い膜とした場合、振動板１５の振動を著しく阻害してしまうため、吐出性能の低い液滴吐出ヘッドになってしまう。薄膜で高い保護性能を得るには、酸化物，窒化物，炭化膜を用いるのが好ましいが、第１の絶縁保護膜１８の下地となる電極材料、圧電膜材料及び振動板材料と密着性が高い材料を選定する必要がある。また、第１の絶縁保護膜１８の成膜法も、圧電素子１６を損傷しない成膜方法を選定する必要がある。すなわち、反応性ガスをプラズマ化して基板上に堆積するプラズマＣＶＤ法やプラズマをターゲット材に衝突させて飛ばすことで成膜するスパッタリング法は好ましくない。第１の絶縁保護膜１８の好ましい成膜方法としては、蒸着法、ＡＬＤ（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。好ましい材料としては、Ａｌ２Ｏ３，ＺｒＯ２，Ｙ２Ｏ３，Ｔａ２Ｏ３，ＴｉＯ２などのセラミクス材料に用いられる酸化膜が例として挙げられる。特にＡＬＤ法を用いることで、膜密度の非常に高い薄膜を作製し、プロセス中でのダメージを抑制することができる。
【００６９】
第１の絶縁保護膜１８の膜厚は、圧電素子１６の保護性能を確保できる十分な薄膜とする必要があると同時に、振動板１５の変形（変位）を阻害しないように可能な限り薄くする必要がある。第１の絶縁保護膜１８の膜厚は、２０［ｎｍ］以上１００［ｎｍ］以下の範囲が好ましい。１００［ｎｍ］より厚い場合は、振動板１５の変形（変位）量が低下するため、吐出効率の低い液滴吐出ヘッドとなる。一方、２０［ｎｍ］より薄い場合は、圧電素子１６の保護層としての機能が不足してしまうため、圧電素子１６の性能が前述の通り低下してしまう。
【００７０】
また、第１の絶縁保護膜１８を２層にする構成も考えられる。この場合は、２層目の絶縁保護膜を厚くするため、振動板１５の振動を著しく阻害しないように個別電極（上部電極）１６３付近において２層目の絶縁保護膜を開口するような構成も挙げられる。この場合、２層目の絶縁保護膜としては、任意の酸化物，窒化物，炭化物またはこれらの複合化合物を用いることができ、また、半導体デバイスで一般的に用いられるＳｉＯ２を用いることもできる。２層の第１の絶縁保護膜１８の成膜は任意の手法を用いることができ、例えばＣＶＤ法、スパッタリング法等が例示できる。電極形成部等のパターン形成部の段差被覆を考慮すると等方的に成膜できるＣＶＤ法を用いることが好ましい。２層目の絶縁保護膜の膜厚は共通電極（下部電極）１６１と個別電極引き出し配線２２との間に印加される電圧で絶縁破壊されない膜厚とする必要がある。すなわち第１の絶縁保護膜１８に印加される電界強度を、絶縁破壊しない範囲に設定する必要がある。さらに、第１の絶縁保護膜１８の下地の表面性やピンホール等を考慮すると、第１の絶縁保護膜１８の膜厚は２００［ｎｍ］以上必要であり、さらに好ましくは５００［ｎｍ］以上である。
【００７１】
〔配線〕
共通電極引き出し配線２０、個別電極引き出し配線２２の材料は、Ａｇ合金、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｉｒのいずれかから成る金属電極材料であることが好ましい。これらの配線の作製方法としては、スパッタ法、スピンコート法を用いて作製し、その後フォトリソエッチング等により所望のパターンを得る。膜厚としては、０．１［μｍ］以上２０［μｍ］以下の範囲が好ましく、０．２［μｍ］以上１０［μｍ］以下の範囲がさらに好ましい。この範囲より小さいと抵抗が大きくなり電極に十分な電流を流すことができなくなりヘッド吐出が不安定になる。一方、この範囲より大きいとプロセス時間が長くなる。また、共通電極１６１及び個別電極１６３に接続されるコンタクトホール部（例えば１０［μｍ］×１０［μｍ］）での接触抵抗としては、共通電極１６１に対して１０［Ω］以下、個別電極１６３に対して１［Ω］以下が好ましい。さらに好ましくは、共通電極１６１に対して５［Ω］以下、個別電極１６３に対して０．５［Ω］以下である。この範囲を超えると十分な電流を供給することができなくなり、液滴を吐出する際に不具合が発生する。
【００７２】
共通電極引き出し配線２０のうち、第２の絶縁保護膜２３の開口部２３ａから露出している部分が下部用端子電極としての共通電極パッド１９となる。また、個別電極引き出し配線２２のうち、第２の絶縁保護膜２３の開口部２３ａから露出している部分が上部用端子電極としての個別電極パッド２１となる。
【００７３】
〔第２の絶縁保護膜〕
第２の絶縁保護膜２３としての機能は、個別電極引き出し配線２２や共通電極引き出し配線２０の保護層としての機能を有するパシベーション層である。第２の絶縁保護膜２３は、前述のように、個別電極パッド２１を形成するための開口部２３ａと共通電極パッド１９を形成するための開口部２３ａを除き、個別電極引き出し配線２２や共通電極引き出し配線２０を被覆する。これにより、電極材料に安価なＡｌもしくはＡｌを主成分とする合金材料を用いることができる。その結果、低コストかつ信頼性の高い液滴吐出ヘッド（インクジェットヘッド）とすることができる。第２の絶縁保護膜２３の材料としては、任意の無機材料、有機材料を使用することができるが、透湿性の低い材料とする必要がある。無機材料としては、酸化物、窒化物、炭化物等が例示でき、有機材料としてはポリイミド、アクリル樹脂、ウレタン樹脂等が例示できる。ただし、有機材料の場合には厚膜とすることが必要となるため、パターニングに適さない。そのため、薄膜で配線保護機能を発揮できる無機材料とすることが好ましい。特に、Ａｌ配線上にＳｉ３Ｎ４を用いることが、半導体デバイスで実績のある技術であるため好ましい。また、膜厚は２００［ｎｍ］以上とすることが好ましく、さらに好ましくは５００［ｎｍ］以上である。膜厚が薄い場合は十分なパシベーション機能を発揮できないため、配線材料の腐食による断線が発生し、インクジェットの信頼性を低下させてしまう。
【００７４】
また、圧電素子１６上とその周囲の振動板１５上に開口部をもつ構造が好ましい。これは、前述の第１の絶縁保護膜１８の個別液室に対応した領域を薄くしていることと同様の理由である。これにより、高効率かつ高信頼性の液滴吐出ヘッド（インクジェットヘッド）とすることが可能になる。
【００７５】
絶縁保護膜１８、２３で圧電素子１６が保護されているため、第２の絶縁保護膜２３の開口部の形成には、フォトリソグラフィー法とドライエッチングを用いることができる。また、第２の絶縁保護膜２３の開口部により設けられる個別電極パッド２１、共通電極パッド１９の面積については、５０×５０［μｍ２］以上になっていることが好ましく、さらに１００×３００［μｍ２］以上になっていることが好ましい。この値に満たない場合は、十分な分極処理ができなくなり、連続駆動後の変形（変位）劣化については十分な特性が得られないといった不具合が発生する。
【００７６】
（保持基板）
基板１４上に圧電素子１６などの上述の部材を形成したアクチュエータ基板２５は２０〜１００［μｍ］厚となるので、アクチュエータ基板２５の剛性を確保するために保持基板２６を接合している。保持基板２６の材料は任意の材料を用いることができるが、アクチュエータ基板２５の反りを防止するために熱膨張係数の近い材料を選定する必要がある。そのため、ガラス、シリコンやＳｉＯ２、ＺｒＯ２、Ａｌ２Ｏ３等のセラミクス材料とすることが好ましい。保持基板２６は、圧電素子１６を空隙を介して覆うための凹部２６ａ、複数の液室１３に液体を供給する共通液体供給路の一部を形成する開口部（不図示）を有している。また、共通電極パッド１９を露出させる共通パッド用開口部２６ｃ、個別電極パッド２１を露出させる個別パッド用開口部２６ｄ、を有している。
【００７７】
次に、本実施形態の液滴吐出ヘッドの製造方法における放電を用いた分極処理のより具体的な実施例について説明する。
【００７８】
＜実施例１＞
実施例１では、基板１４としての６インチシリコンウェハに熱酸化膜（膜厚１［μｍ］）を形成し、共通電極１６１を形成した。まず、共通電極１６１の密着膜として、チタン膜（膜厚３０［ｎｍ］）を成膜温度３５０［℃］でスパッタ装置にて成膜した後、ＲＴＡを用いて７５０［℃］にて熱酸化した。引き続き、金属膜として白金膜（膜厚１００［ｎｍ］）を成膜温度５５０［℃］でスパッタ装置にて成膜し、酸化物膜としてＳｒＲｕＯ膜（膜厚５０［ｎｍ］）をスパッタ成膜した。ＳｒＲｕＯ膜のスパッタ成膜時の基板加熱温度については５５０［℃］にて成膜した後、ＲＴＡを用いてポストアニール処理（５５０［℃］）を実施した。
【００７９】
次に、圧電膜（電気機械変換膜）１６２を形成した。まず、Ｐｂ：Ｚｒ：Ｔｉ＝１１５：５３：４７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。ここで、スパッタ装置としては、１チャンバーに対して複数のターゲットが備え付けられたものを用いて成膜を実施した。
【００８０】
具体的な前駆体塗布液の合成については、出発材料に酢酸鉛三水和物、イソプロポキシドチタン、イソプロポキシドジルコニウムを用いた。酢酸鉛の結晶水はメトキシエタノールに溶解後、脱水した。化学両論組成に対し鉛量を過剰にしてある。これは熱処理中のいわゆる鉛抜けによる結晶性低下を防ぐためである。イソプロポキシドチタン、イソプロポキシドジルコニウムをメトキシエタノールに溶解し、アルコール交換反応、エステル化反応を進め、先記の酢酸鉛を溶解したメトキシエタノール溶液と混合することでＰＺＴ前駆体溶液を合成した。このＰＺＴ前駆体溶液のＰＺＴ濃度は０．５［モル／リットル］とした。このＰＺＴ前駆体溶液を用いて、スピンコートにより成膜し、その成膜後、１２０［℃］での乾燥と５００［℃］での熱分解とを行った。３層目の熱分解処理後に、結晶化熱処理（温度７５０［℃］）をＲＴＡ（急速熱処理）にて行った。このときＰＺＴの膜厚は２４０［ｎｍ］であった。この工程を合計８回（２４層）実施し、約２［μｍ］のＰＺＴ膜厚を得た。
【００８１】
次に、個別電極１６３を形成した。まず、個別電極１６３の酸化物膜として、ＳｒＲｕＯ膜（膜厚４０［ｎｍ］）、金属膜としてＰｔ膜（膜厚１２５［ｎｍ］）をスパッタ成膜した。その後、東京応化社製フォトレジスト（ＴＳＭＲ８８００）をスピンコート法で成膜し、通常のフォトリソグラフィー法でレジストパターンを形成した後、ＩＣＰエッチング装置（サムコ社製）を用いて、前述の図５に示すようなパターンを作製した。
【００８２】
次に、第１の絶縁保護膜１８として、ＡＬＤ工法を用いてＡｌ２Ｏ３膜を５０［ｎｍ］成膜した。このとき、Ａｌの原材料としてはＴＭＡ（シグマアルドリッチ社）、Ｏの原材料としてはオゾンジェネレーターによって発生させたＯ３を用い、ＡｌとＯとを交互に積層させることで成膜を進めた。その後、図４及び図５に示すように、エッチングによりコンタクトホール部１８ａを形成した。
【００８３】
次に、共通電極引き出し配線２０、個別電極引き出し配線２２、共通電極パッド１９、個別電極パッド２１として、Ａｌをスパッタ成膜し、エッチングにより個別化した。
【００８４】
次に、第２の絶縁保護膜２３としてＳｉ３Ｎ４をプラズマＣＶＤにより５００［ｎｍ］成膜した。その後、エッチングにより開口部２３ａなどを形成し、図５に示すような、共通電極パッド１９、個別電極パッド２１が列状に配置されているアクチュエータ基板２５を作製した。
【００８５】
次に、保持基板２６として、凹部２６ａ、共通パッド用開口部２６ｃ、個別パッド用開口部２６ｄが形成されているシリコン基板（４００［μm］）を接着剤にて、アクチュエータ基板２５に接合した。ここで、上述の距離１〜距離６の各値に関して表１のように設定した。
【００８６】
この後、コロナ帯電処理により分極処理を行った。コロナ帯電処理にはφ５０［μｍ］のタングステンのワイヤーをコロナ電極７１として用いている。分極処理条件としては、処理温度８０［℃］、コロナ電圧９［kＶ］、グリッド電圧２．５［kＶ］、処理時間３０［ｓ］、コロナ電極−グリッド電極間距離４［mm］、グリッド電極−ステージ間距離４［ｍｍ］にて行った。
【００８７】
＜実施例２＞
実施例２では、上述の距離１〜距離６の各値に関して表１のように設定した以外は、実施例１と同様にしてアクチュエータ基板２５及び保持基板２６を作成し、コロナ放電による分極処理を実施した。
【００８８】
＜実施例３＞
実施例３では、上述の距離１〜距離６の各値に関して表１のように設定した以外は、実施例１と同様にしてアクチュエータ基板２５及び保持基板２６を作成し、コロナ放電による分極処理を実施した。
【００８９】
＜実施例４＞
実施例４では、上述の距離１〜距離６の各値に関して表１のように設定した以外は、実施例１と同様にしてアクチュエータ基板２５及び保持基板２６を作成し、コロナ放電による分極処理を実施した。
【００９０】
＜実施例５＞
実施例５では、上述の距離１〜距離６の各値に関して表１のように設定した以外は、実施例１と同様にしてアクチュエータ基板２５及び保持基板２６を作成し、コロナ放電による分極処理を実施した。
【００９１】
＜実施例６＞
実施例６では、上述の距離１〜距離６の各値に関して表１のように設定した以外は、実施例１と同様にしてアクチュエータ基板２５及び保持基板２６を作成し、コロナ放電による分極処理を実施した。
【００９２】
＜比較例１＞
比較例１では、上述の距離１〜距離６の各値に関して表１のように設定した以外は、実施例１と同様にしてアクチュエータ基板２５及び保持基板２６を作成し、コロナ放電による分極処理を実施した。
【００９３】
＜結果＞
以上説明した実施例１〜６及び比較例１に関して、分極状態（分極量差）、電気−機械変換能（圧電定数）の評価を行った。電気機械変換能（圧電定数）は、電界印加（１５０［ｋＶ／ｃｍ］）による変形量をレーザードップラー振動計で計測し、シミュレーションによる合わせ込みから算出した。また、初期特性を評価した後に、耐久性（１×１０１０回繰り返し印加電圧を加えた直後の特性）の評価を実施した。上述の距離１〜距離６の各値及び、評価結果を表１にまとめた。
【表１】
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【００９４】
実施例１〜６については初期特性、耐久性試験後の結果についても一般的なセラミック焼結体と同等の特性を有していた。具体的には、分極量率が４［μＣ／ｃｍ２］以下であり、圧電定数の初期特性が１３０〜１４０［ｐｍ／Ｖ］で、耐久性試験後における初期特性からの変化が少なく、良好な電気機械変換能を示した。特に、実施例１〜５は、効率のよい分極処理がおこなわれ、良好な電気機械変換能を示すことが確認された。
一方、比較例１については、分極量率が２１［μＣ／ｃｍ２］となった。また、圧電定数の初期特性が１４８［ｐｍ／Ｖ］と高いが、耐久評価後に圧電定数が大きく変化していることが分かった。
【００９５】
これより、共通パッド用開口部２６ｃと個別パッド用開口部２６ｄの配置（距離１）、共通電極パッド１９と個別電極パッド２１との配置（距離６）を、上述のようにすることで、良好な分極特性を有する圧電素子１６となることを確認した。さらに、共通電極パッド１９の中心と共通パッド用開口部２６ｃの端部との距離（距離２、距離４）、個別電極パッド２１の中心と個別パッド用開口部２６ｄの端部との距離（距離３、距離５）を、上述のようにする。これにより、効率よく分極処理がおこなえることを確認した。
【００９６】
以上のように、本実施形態によれば、バルクセラミックスと同等の性能を持つ圧電素子１６を簡便な製造工程で形成することができる。そして、前述の図１の示すように、その後の液室（圧力室）１３の形成のための裏面からのエッチング除去を行い、ノズル１１を有するノズル板１２を接合することで、液滴吐出ヘッドを作製することができる。なお、前述の図１では液体供給手段、流路、流体抵抗について図示を省略している。
【００９７】
実施例１〜６で作製した圧電素子１６を用いて作製した液滴吐出ヘッドにより液滴吐出評価を行った。粘度を５［ｃｐ］に調整したインクを用いて、単純プッシュ波形により−１０［Ｖ］〜−３０［Ｖ］の電圧を印加したときの吐出状況を確認したところ、全てのノズル１１からインク液滴を吐出できていることを確認した。
【００９８】
なお、上述の実施形態では、コロナ放電により発生した電荷をもちいて分極処理をおこなう場合を用いて説明したが、グロー放電により発生した電荷をもちいて分極処理をおこなう場合も、同様の構成で、同様の効果が得られる。
【００９９】
次に、本実施形態に係る液滴吐出ヘッドを備えた画像形成装置であるインクジェット記録装置について説明する。
図１７は液滴吐出ヘッドを搭載したインクジェット記録装置の構成例を示す斜視図であり、図１８は同記録装置の機構部の構成例を示す側面図である。
インクジェット記録装置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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
上記構成のインクジェット記録装置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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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、本実施形態のインクジェット記録装置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。
【０１０８】
なお、本実施形態では、インクジェット記録装置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。
【０１０９】
以上、本実施形態のインクジェット記録装置（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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
以上に説明したものは一例であり、本発明は、次の態様毎に特有の効果を奏する。
（態様Ａ）
液滴を吐出するノズル１１に連通する液室１３と、液室１３内の液体を加圧可能にするよう液室１３を形成する基板１４上に設けられた圧電素子１６などの電気機械変換素子と、電気機械変換素子の基板側の共通電極１６１などの第１の駆動電極に接続される共通電極パッド１９などの第１の端子電極と、電気機械変換素子の基板と反対側の個別電極１６３などの第２の駆動電極に接続される個別電極パッド２１などの第２の端子電極と、電気機械変換素子を変位可能に覆うように設けられた保持基板２６とを備えた液滴吐出ヘッドにおいて、
保持基板は第１の端子電極の少なくとも一部を露出するための共通パッド用開口部２６ｃなどの第１の開口部と、第２の端子電極の少なくとも一部を露出するための個別パッド用開口部２６ｄなどの第２の開口部とを有し、保持基板の第１の開口部と第２の開口部とが形成された面に対向するよう配置された放電電極で発生させたコロナ放電もしくはグロー放電により、第１の開口部及び第２の開口部を介して第１の端子電極及び第２の端子電極それぞれに電荷を供給して、第１の駆動電極と第２の駆動電極との間に電界を形成して電気機械変換素子を分極処理する際に、放電電極により供給される電荷が所定量以上となる領域に第１の開口部と第２の開口部とを配置する。
【０１１２】
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、第１の端子電極、第２の端子電極を形成した基板に、第１の端子電極、第２の端子電極の少なくとも一部をそれぞれ露出させる第１の開口部、第２の開口部を有する保持基板を接合する。その後、保持基板の第１の開口部及び第２の開口部が形成された面に向けて、コロナ放電またはグロー放電による放電処理を行う。この放電処理により、第１の開口部、第２の開口部からそれぞれ露出した第１の端子電極、第２の端子電極を介して電気機械変換素子の第１の駆動電極及び第２の駆動電極に、所定極性の互いに異なる電荷量の電荷を付与する。この電荷により、電気機械変換素子の第１の駆動電極と第２の駆動電極とに挟まれた電気機械変換膜の内部にして電界を形成して分極処理を行うことができる。このように、電気機械変換素子、第１の端子電極、第２の端子電極を形成した基板に保持基板を接合した後の、最終工程に近い段階で分極処理をおこなうことにより、後工程による熱履歴の影響による脱分極を防止でき、安定した分極処理が可能になる。また、このような放電による分極処理は、端子電極に直接接触させるプローブカードが不要であり、また、簡易な構成で複数の電気機械変換素子に対して一括して分極処理できるので、製造コストの低減を図ることができる。
【０１１３】
上述の分極処理では、放電電極で発生させたコロナ放電またはグロー放電による電荷を、保持基板の第１の開口部及び第２の開口部を介して第１の端子電極及び第２の端子電極それぞれに供給している。一方、コロナ放電またはグロー放電では、放電電極の近くでは放電が強く、放電電極から離れるに従って放電が弱くなる。このため、第１の端子電極と第２の端子電極に供給される電荷量は放電電極に対する第１の開口部と第２の開口部との配置によって変化する。すなわち、保持基板の接合後に放電処理により電気機械変換素子の分極処理をおこなう際、第１の開口部と第２の開口部とのとの配置が分極処理に対して影響を及ぼす。この液滴吐出ヘッドでは、第１の開口部と第２の開口部とを、放電電極により供給される電荷が所定量以上となる領域になるように近くに配置する。これにより、第１の開口部及び第２の開口部内に所定量以上の電荷が供給でき、良好な分極処理が可能となる。一方、第１の開口部と第２の開口部とが離れていると、第１の開口部もしくは第２の開口部内に所定量以上の電荷が供給できず、第１の端子電極もしくは第２の端子電極に分極に必要な量の電荷が供給できず分極が進展しなくなる。
【０１１４】
以上のように、製造コストの低減を図りつつ、良好な分極特性を有する電気機械変換素子を備えた液滴吐出ヘッドを提供することができる。
【０１１５】
（態様Ｂ）
（態様Ａ）において、複数の電気機械変換素子と、複数の電気機械変換素子に対応する複数の第２の端子電極を列状に配置した第２の端子電極の列とを有し、第２の端子電極の列と垂直なｙ方向に関して、第１の開口部の中心と第２の開口部の中心との距離（距離１）が３０００［μm］以下であり、かつ、第１の端子電極の中心と第２の端子電極の中心との距離（距離６）が３０００［μm］以下である。
【０１１６】
これによれば、上記実施形態について説明したように、第２の端子電極の列と平行に配置し、保持基板の第１の開口部及び第２の開口部に向けて放電処理をおこない、各開口部を介してそれぞれ露出する第１の端子電極、第２の端子電極に電荷を供給しておこなう。このため、第１の端子電極と第２の端子電極に供給される電荷量は、第２の端子電極の列と垂直な方向に関する、第１の開口部と第２の開口部との配置、及び、各開口部から露出する第１の端子電極と第２の端子電極との配置によって変化する。
【０１１７】
この液滴吐出ヘッドでは、第２の端子電極の列と垂直な方向に関して、第１の開口部の中心と第２の開口部の中心と距離（距離１）を、３０００［μｍ］以下とする。さらに、第１の端子電極の中心と第２の端子電極の中心との距離（距離６）が３０００［μm］以下とする。上述する実験に示すように、第１の開口部の中心と第２の開口部の中心と距離（距離１）、及び、第１の端子電極の中心と第２の端子電極の中心との距離（距離６）が上記範囲とすることで、分極が進展し、良好な分極特性を有する電気機械変換素子を得ることができる。
【０１１８】
一方、第１の開口部の中心と第２の開口部の中心と距離（距離１）が上記範囲を超えると、放電により発生した電荷が第１の開口部もしくは第２の開口部を介してその内部に供給され難い。また、第１の端子電極の中心と第２の端子電極の中心との距離（距離６）が上記範囲を超えると、第１の開口部及び第２の開口部を介してその内部に電荷が供給されたとしても、第１の端子電極もしくは第２の端子電極に電荷が注入され難い。上述する実験に示すように、第１の開口部の中心と第２の開口部の中心と距離（距離１）、及び、第１の端子電極の中心と第２の端子電極の中心との距離（距離６）が上記範囲を超えると分極が進展しなくなる。
【０１１９】
すなわち、第１の開口部の中心と第２の開口部の中心と距離（距離１）を３０００［μｍ］以下、かつ、第１の端子電極の中心と第２の端子電極の中心との距離（距離６）を３０００［μｍ］以下、とすることで、複数の電気機械変換素子の良好な分極処理がおこなえる。
【０１２０】
（態様Ｃ）
（態様Ｂ）において、個別電極パッド２１などの第２の端子電極の中心と個別パッド用開口部２６ｄなどの第２の開口部の端部とのｙ方向に関する距離（距離３）及びｘ方向に関する距離（距離５）などの、水平方向に関する距離が２５０［μｍ］以上である。
これによれば、上記実施形態について説明したように、第２の端子電極の中心と第２の開口部の端部との水平方向に関する距離を２５０［μm］以上とすることで、第２の端子電極へ電荷が効率よく供給される。このため、電気機械変換素子をさらに良好に分極処理することができる。一方、第２の端子電極の中心と第２の開口部の端部との水平方向に関する距離が上記範囲より小さく、第２の端子電極の中心と第２の開口部の端部とが近すぎる場合は、第２の端子電極に供給される電荷量が減少し、分極処理の効率が悪くなるおそれがある。
【０１２１】
（態様Ｄ）
（態様Ｂ）または（態様Ｃ）において、共通電極パッド１９などの第１の端子電極の中心と共通パッド用開口部２６ｃなどの第１の開口部の端部との、ｙ方向に関する距離（距離２）、及び、ｘ方向に関する距離（距離４）などの、水平方向に関する距離が２５０［μm］以上である。
これによれば、上記実施形態について説明したように、第１の端子電極の中心と第１の開口部の端部との水平方向に関する距離を２５０［μm］以上とすることで、第１の端子電極へ電荷が効率よく供給される。このため、電気機械変換素子をさらに良好に分極処理することができる。一方、第１の端子電極の中心と第１の開口部の端部との水平方向に関する距離が上記範囲より小さく、第１の端子電極の中心と第１の開口部の端部とが近すぎる場合は、第１の端子電極に供給される電荷量が減少し、分極処理の効率が悪くおそれがある。
【０１２２】
（態様Ｅ）
（態様Ａ）乃至（態様Ｄ）のいずれかにおいて、第２の開口部は複数の第２の端子電極に対して共通した開口となるよう連続的に形成する。これによれば、上記実施形態について説明したように、複数の第２の端子電極に対して連続的な大きな開口を介して効率的に電荷を供給することができる。第２の開口部を共通とした構成は、第２の端子電極に対して個別に第２の開口部を設けた構成に比べて、分極効率が向上することが確認されている。
【０１２３】
（態様Ｆ）
（態様Ａ）乃至（態様Ｅ）のいずれかにおいて、第１の開口部の面積が第１の端子電極の面積よりも大きい。これによれば、上記実施形態について説明したように、第１の開口部の面積が第１の端子電極の面積よりも小さい場合に比べて、分極しやすいことが確認されている。
【０１２４】
（態様Ｇ）
（態様Ａ）乃至（態様Ｆ）のいずれかにおいて、第２の開口部の面積が第２の端子電極の面積よりも大きい。これによれば、上記実施形態について説明したように、第２の開口部の面積が第２の端子電極の面積よりも小さい場合に比べて、分極しやすいことが確認されている。
【０１２５】
（態様Ｈ）
（態様Ａ）乃至（態様Ｇ）のいずれかの液滴吐出ヘッドにおける電気機械変換素子の分極処理方法であって、保持基板２６が設けられた後、共通電極パッド１９などの第１の端子電極を露出するための共通パッド用開口部２６ｃなどの第１の開口部と、個別電極パッド２１などの第２の端子電極を露出するための個別パッド用開口部２６ｄなどの第２の開口部とを有する保持基板２６と、コロナ電極７１などの放電電極とを、空隙を介して互いに対向させる工程と、放電電極により、第１の端子電極及び第２の端子電極を介して第１の駆動電極及び第２の駆動電極に互いに異なる電荷量の電荷を付与するように、保持基板の少なくとも第１の開口部及び第２の開口部に向けて放電処理を行う工程と、を含む。
【０１２６】
これによれば、上記実施形態について説明したように、保持基板の、第１の端子電極を露出させる第１の開口部及び第２の端子電極を露出させる第２の開口部に向けて、放電電極により放電処理をおこない、第１の端子電極及び第２の端子電極に電荷を供給する。この第１の端子電極及び第２の端子電極を供給された電荷は、電気機械変換素子の第１の駆動電極及び第２の駆動電極に流れ込み、第１の駆動電極及び第２の駆動電極に所定極性の互いに異なる電荷量の電荷を付与する。この電荷付与により、電気機械変換素子の第１の駆動電極及び第２の駆動電極に挟まれた電気機械変換膜に対して分極処理を行うことができる。このように、電気機械変換素子、第１の端子電極、第２の端子電極を形成した基板に保持基板を接合した後の、最終工程に近い段階で分極処理をおこなうことにより、後工程による熱履歴の影響による脱分極を防止でき、安定した分極処理が可能になる。このような放電による分極処理は、端子電極に直接接触させるプローブカードが不要であり、また、簡易な構成で複数の電気機械変換素子に対して一括して分極処理できるので、製造コストの低減を図ることができる。
【０１２７】
また、放電電極を用いて、保持基板の第１の開口部と第２の開口部に向けて放電処理をおこなっているため、第１の端子電極及び第２の端子電極に注入される電荷量は第１の開口部と第２の開口部の配置によって変化する。このため、第１の開口部と第２の開口部の配置を、上述のように規定することで、第１の端子電極及び第２の端子電極へ上記分極処理に必要な電荷の供給が可能になる。よって、電気機械変換素子の良好な分極処理がおこなえる。
以上のように、製造コストの低減を図りつつ、電気機械変換素子に良好な分極処理を実施することができる、
【０１２８】
（態様Ｉ）
液滴を吐出するノズル１１と、ノズルに連通する液室１３と、液室内の液体を加圧可能にするよう基板１４上に設けられた圧電素子１６などの電気機械変換素子と、電気機械変換素子の基板側の共通電極１６１などの第１の駆動電極に接続される共通電極パッド１９などの第１の端子電極と、電気機械変換素子の基板側とは反対側の個別電極１６３などの第２の駆動電極に接続される個別電極パッド２１など第２の端子電極と、電気機械変換素子を覆うように設けられた保持基板２６と、を備えた液滴吐出ヘッドの製造方法であって、
基板上に電気機械変換素子を設ける工程と、第１の端子電極と第２の端子電極とを形成する工程と、保持基板を設ける工程と、（態様Ｈ）の分極処理の工程と、を含む。これによれば、上記実施形態について説明したように、製造コストの低減を図りつつ、良好な分極特性を有する電気機械変換素子を備えた液滴吐出ヘッドを製造することができる。
【０１２９】
（態様Ｊ）
（態様Ａ）乃至（態様Ｈ）のいずれかの液滴吐出ヘッドを備えたインクジェット記録装置１００などの画像形成装置。
これによれば、画像形成装置の製造コストを抑えつつ、画像品質の向上を図ることができる。
【符号の説明】
【０１３０】
１    液滴吐出ヘッド
１０  液滴吐出部
１１  ノズル
１２  ノズル板
１３  液室（圧力室）
１４  基板（液室基板）
１５  振動板
１６  圧電素子
１６１  共通電極（下部電極）（第１の駆動電極）
１６２  圧電膜
１６３  個別電極（上部電極）（第２の駆動電極）
１８  第１の絶縁保護膜
１８ａ  コンタクトホール
１９  共通電極パッド
２０  共通電極引き出し配線
２１  個別電極パッド
２２  個別電極引き出し配線
２３  第２の絶縁保護膜
２３ａ  開口部
２５  アクチュエータ基板
２６  保持基板
２６ａ  凹部
２６ｃ  共通パッド用開口部（第１の開口部）
２６ｄ  個別パッド用開口部（第２の開口部）
２８  ウェハ
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１３１】
【特許文献１】特開２０１２−１６６３９３号公報
【特許文献２】特開２００４−２０２８４９号公報
【特許文献３】特開２０１０−０３４１５４号公報
【特許文献４】特開２００６−２０３１９０号公報
【特許文献５】特許第３７８２４０１号公報
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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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１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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