(57)【要約】      （修正有）【課題】良好な分極特性を有する電気機械変換素子を用いた電気機械変換部材および液滴吐出ヘッドを提供する。【解決手段】共通電極１６１、圧電膜１６２、個別電極１６３が積層された電気機械変換素子を変位可能に覆うように設けられる保持基板２６を備えた電気機械変換部材において、電気機械変換素子は、アース用端子電極１９と保持基板２６上面とをボンディングワイヤ１７１ａで接合し、保持基板２６をアースと接続した状態で電荷供給用端子電極２１に電荷を供給し、電気機械変換素子の電極間に電界を形成して分極処理する。【選択図】図５
2015220433.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に設けられた電気機械変換素子と、
前記電気機械変換素子の前記基板側の第１の駆動電極に接続される第１の端子電極と、
前記電気機械変換素子の前記基板とは反対側の第２の駆動電極に接続される第２の端子電極と、
前記電気機械変換素子を変位可能に覆うように前記基板に設けられる保持基板とを備えた電気機械変換部材において、
前記電気機械変換素子は、前記第１の端子電極及び前記第２の端子電極のうちの一方であるアース用端子電極に前記保持基板を接続した後、又は、該アース用端子電極に接続される電荷移送部を前記保持基板上に形成した後、該保持基板又は該電荷移送部をアースと接続した状態で前記第１の端子電極及び前記第２の端子電極のうちの他方である電荷供給用端子電極に電荷を供給し、前記第１の駆動電極と前記第２の駆動電極との間に電界を形成して分極処理されたものであることを特徴とする電気機械変換部材。
【請求項２】
請求項１に記載の電気機械変換部材において、
前記電荷移送部は、前記保持基板の前記基板とは反対側の面に形成される導電膜であり、
前記電気機械変換素子は、前記電荷移送部と前記アース用端子電極とをワイヤボンディングで接続した状態で、前記分極処理がなされたものであ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に記載の電気機械変換部材において、
前記保持基板は、前記電荷供給用端子電極の少なくとも一部を露出するための電荷供給用開口部を有し、
前記電気機械変換素子は、前記保持基板の前記基板とは反対側の面における前記電荷供給用開口部の周辺に絶縁部を形成した後、該保持基板に対向するように配置された放電電極で発生させた放電電荷を前記電荷供給用開口部から前記電荷供給用端子電極に付与することにより該電荷供給用端子電極に電荷を供給して、前記分極処理がなされたものであ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１項に記載の電気機械変換部材において、
前記保持基板は、前記アース用端子電極の少なくとも一部を露出するためのアース用開口部と、前記電荷供給用端子電極の少なくとも一部を露出するための電荷供給用開口部とを有し、
前記電気機械変換素子は、前記保持基板の前記基板とは反対側の面の全面に絶縁部を形成した後、該絶縁部上における前記アース用開口部の周辺に前記電荷移送部として導電膜を形成し、該保持基板に対向するように配置された放電電極で発生させた放電電荷を前記電荷供給用開口部から前記電荷供給用端子電極に付与することにより該電荷供給用端子電極に電荷を供給して、前記分極処理がなされたものであることを特徴とする電気機械変換部材。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電気機械変換部材において、
前記保持基板は、前記アース用端子電極の少なくとも一部を露出するためのアース用開口部と、前記電荷供給用端子電極の少なくとも一部を露出するための電荷供給用開口部とを有し、
前記第１の端子電極及び前記第２の端子電極は、絶縁保護膜に覆われており、
前記絶縁保護膜には、前記電荷供給用開口部及び前記アース用開口部から前記第１の端子電極及び前記第２の端子電極が露出するように開口部が設けられていることを特徴とする電気機械変換部材。
【請求項６】
液滴を吐出するノズルに連通する液室と、
前記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る電気機械変換素子を備えた電気機械変換部材とを有する液滴吐出ヘッドにおいて、
前記電気機械変換部材として、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の電気機械変換部材を用いたことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項７】
電気機械変換部材から液滴を吐出して画像を形成する画像形成装置において、
前記電気機械変換部材として、請求項６に記載の電気機械変換部材を用いたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
基板上に設けられた電気機械変換素子と、前記電気機械変換素子の前記基板側の第１の駆動電極に接続される第１の端子電極と、前記電気機械変換素子の前記基板とは反対側の第２の駆動電極に接続される第２の端子電極と、前記電気機械変換素子を変位可能に覆うように前記基板に設けられる保持基板とを備えた電気機械変換部材における電気機械変換素子の分極処理方法であって、
前記第１の端子電極及び前記第２の端子電極のうちの一方であるアース用端子電極に前記保持基板を接続した後、又は、該アース用端子電極に接続される電荷移送部を前記保持基板上に形成した後、該保持基板又は該電荷移送部をアースと接続した状態で前記第１の端子電極及び前記第２の端子電極のうちの他方である電荷供給用端子電極に電荷を供給し、前記第１の駆動電極と前記第２の駆動電極との間に電界を形成して、前記電気機械変換素子を分極処理することを特徴とする電気機械変換素子の分極処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気機械変換部材、これを用いて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画像形成装置、電気機械変換部材に用いられる電気機械変換素子の分極処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、プリンタ、ファクシミリ、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、例えばインク等の液滴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。
【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電気機械変換部材を有する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及び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は、圧電素子の変位を妨げないように圧電素子を覆う保持基板を接合している（特許文献１参照）。
【０００５】
前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２０（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、前記電圧印加を繰り返すことで、図２０（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処理を実施し、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】
ところが、圧電素子の適切な分極処理を実現するためには、どのような方法であっても、圧電膜内に分極用の適切な電界を安定して形成することが必要である。すなわち、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プローブカードを直接接触させるなどして圧電素子に電圧を印加して圧電膜内に分極用の電界を形成する場合でも、放電により発生させた電荷を供給して圧電膜内に分極用の電界を形成する場合でも、あるいは更に別の方法で圧電膜内に分極用の電界を形成する場合でも、圧電膜内に適切な電界を安定して形成することが必要である。
【０００８】
圧電膜内に適切な電界を安定して形成するには、圧電膜のいずれか一方の面（第１の駆動電極及び第２の駆動電極のいずれか一方が形成されることになる面）をアースに落とすことが有効である。しかしながら、このアースが不安定であると、圧電膜内に形成される電界が不安定になりやすく、適切な分極処理が難しい。そのため、圧電素子の分極の向きを揃えるのが不十分となって、安定したインク吐出特性を得ることが困難となる。
【０００９】
なお、この課題は、液滴吐出ヘッドに用いられる電気機械変換部材に限らず、広く電気機械変換部材全般において生じる課題である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決するため、本発明は、基板上に設けられた電気機械変換素子と、前記電気機械変換素子の前記基板側の第１の駆動電極に接続される第１の端子電極と、前記電気機械変換素子の前記基板とは反対側の第２の駆動電極に接続される第２の端子電極と、前記電気機械変換素子を変位可能に覆うように前記基板に設けられる保持基板とを備えた電気機械変換部材において、前記電気機械変換素子は、前記第１の端子電極及び前記第２の端子電極のうちの一方であるアース用端子電極に前記保持基板を接続した後、又は、該アース用端子電極に接続される電荷移送部を前記保持基板上に形成した後、該保持基板又は該電荷移送部をアースと接続した状態で前記第１の端子電極及び前記第２の端子電極のうちの他方である電荷供給用端子電極に電荷を供給し、前記第１の駆動電極と前記第２の駆動電極との間に電界を形成して分極処理されたものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、良好な分極特性を有する電気機械変換素子を用いた電気機械変換部材を提供できるという優れた効果が奏される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】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である。
【図２】図１の液滴吐出部を複数個並べた列の断面図である。
【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である。
【図４】実施形態に係る液滴吐出ヘッドの圧電素子周辺のより詳細な透過平面図である。
【図５】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】放電処理による電荷付与の様子を模式的に示す説明図である。
【図７】圧電素子の分極の原理を示す等価回路図である。
【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特性図である。
【図９】分極処理装置の外観図である。
【図１０】分極処理装置の配線の説明図である。
【図１１】図１１は図９におけるＡ−Ａ’線での断面図である。
【図１２】変形例１に係る液滴吐出ヘッドの圧電素子周辺のより詳細な透過平面図である。
【図１３】変形例１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１２における断面１、（ｂ）は図１２における断面２を示す。
【図１４】他の例に係る液滴吐出ヘッドの圧電素子周辺のより詳細な透過平面図である。
【図１５】前記他の例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１４における断面１、（ｂ）は図１４における断面２を示す。
【図１６】変形例２に係る液滴吐出ヘッドの圧電素子周辺のより詳細な透過平面図である。
【図１７】変形例２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１６における断面１、（ｂ）は図１６における断面２を示す。
【図１８】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である。
【図１９】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である。
【図２０】（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である。（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２１】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である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の一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、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との間には、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する。この振動板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周辺のより詳細な透過平面図である。
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は、保持基板２６を透過した状態の透過平面図であり、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。
【００１８】
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。
【００１９】
前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と呼ばれる。
【００２０】
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、接着剤で接合される。保持基板２６は、圧電素子１６が位置する部分に、空隙を介して圧電素子１６を覆うための凹部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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
本実施形態の分極処理では、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う。この放電処理により、個別電極パッド２１には、所定極性（本実施形態ではプラス極性）の電荷が付与される。なお、本実施形態では、個別電極パッド２１に放電電荷を付与して圧電素子１６の個別電極１６３に所定の電圧を印加するが、個別電極１６３に所定の電圧を印加する方法には特に限定はない。したがって、例えば、個別電極パッド２１に接触部材を接触させて、接触部材から個別電極パッド２１を介して圧電素子１６の個別電極１６３に所定の電圧を印加する方法であってもよい。
【００２３】
図６は、放電処理による電荷付与の様子を模式的に示す説明図である。
図７は、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、コロナ電極７１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ことになる。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に供給された電荷の多くは、共通電極１６１の下側の振動板１５や基板１４を介してグランド（ＧＮＤ）に流れるが、一部の電荷は共通電極１６１に蓄積されるおそれがある。
【００２４】
適切な分極処理を実現する上では、共通電極１６１と個別電極１６３との間に安定して大きな電位差を発生させることが重要であり、共通電極１６１に蓄積される電荷はその妨げとなる。よって、共通電極１６１をアースへ確実に接続し、共通電極パッド１９に供給された電荷をグランドに逃がして、共通電極１６１を安定してゼロ［Ｖ］に維持することが好ましい。
【００２５】
そこで、本実施形態においては、分極処理を行う前に、図５（ｂ）に示すように、共通電極パッド１９と、保持基板２６の上面（基板１４とは反対側の面）とをワイヤボンディングによって接続する。ワイヤボンディングの方法には、特に限定はないが、例えば、共通電極パッド１９上と、保持基板２６の上面（基板１４とは反対側の面）上とに、それぞれ金バンプ１７１ｂを作製し、これらをボンディングワイヤ１７１ａで接合する。なお、共通電極パッド１９と保持基板２６の上面（基板１４とは反対側の面）との接続方法は、ワイヤボンディングに限られない。
【００２６】
本実施形態の分極処理時には保持基板２６がグランドに接続される。本実施形態の保持基板２６は、共通電極パッド１９に供給される電荷を、共通電極１６１の下側の振動板１５や基板１４を介してグランドへ流すルートよりも、グランドへ流しやすい電気抵抗値に設定されている。本実施形態の保持基板２６は、このような電気抵抗値を有する程度の導電性を備えていればよく、例えばＳｉを加工したものを用いることができる。本実施形態によれば、共通電極１６１に蓄積される電荷を保持基板２６からグランドへ逃がすことができ、共通電極１６１をアースへ安定して落とすことができる。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
コロナ電極電圧、グリッド電極電圧、サンプルステージ、コロナ電極とグリッド電極との間の距離等を調整することにより、所望の分極量差（Ｐｒ−Ｐｉｎｉ）を得ることが可能である。ただし、所望の分極量差（Ｐｒ−Ｐｉｎｉ）を得ようする場合には、通常、圧電素子の電極間に高い電界を発生させる必要がある。このような高い電界を発生させるには、放電による電荷を効率よく圧電素子の個別電極に供給することが重要となる。具体的には、個別電極間の電流や共通電極と個別電極との間の電流を測定したときにリーク電流量が大きいと、圧電素子の電極間に高い電界を発生させることができず、分極処理が進まないことが判明している。
【００３０】
個別電極間または個別電極と共通電極との間でのリーク電流量としては、圧電素子の電極間に５０［Ｖ］の電圧を印加したときに１．０×１０−８［Ａ］以下であれば、圧電素子の電極間に高い電界を発生させることが可能である。より好ましくは、８．０×１０−１０［Ａ］以下である。
【００３１】
次に、分極処理を行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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。前記構成とすることにより、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。
【００３５】
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。
【００３６】
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からの電荷が流れやすくなるように、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。
【００３７】
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。
【００３８】
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、より確実に前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。
【００３９】
ここで、前記特許文献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、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も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。
【００４０】
本実施形態では、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を経てアクチュエータ基板２５を形成し、その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行うことにより、後工程による熱履歴の影響による脱分極を防止できる。具体的には、分極処理は、以下の手順で行う。
【００４１】
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から露出する共通電極パッド１９と、保持基板２６の上面とに、それぞれ金バンプ１７１ｂを作製する。そして、これらをボンディングワイヤで接合した後、保持基板２６の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、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、個別電極パッド２１に電荷を供給する。
【００４２】
分極装置のコロナ電極７１は、保持基板２６の個別パッド用開口部２６ｄから露出する個別電極パッド２１に対向するように配置するのが好ましい。このように配置することで、電荷付与対象である個別電極パッド２１に対して効率よく電荷を付与できるからである。もちろん、電荷付与対象（個別電極パッド２１）にコロナ電極７１を対向配置させなくても、コロナ電極７１で発生させた電荷が電荷付与対象に付与できれば、どのように配置させてもよい。また、コロナ電極７１の長手方向は、個別電極パッド２１の並び方向（ノズルの並び方向）に平行であってもよいし傾斜した方向であっても良いし、直交した方向であってもよい。
【００４３】
このとき、共通パッド用開口部２６ｃを介して共通電極パッド１９にも電荷が供給されることになるが、共通電極パッド１９に供給された電荷は、ボンディングワイヤから保持基板２６を介してグランドへ流れる。これにより、圧電素子１６の個別電極１６３には、放電処理によるプラス極性の電荷が蓄積される一方、圧電素子１６の共通電極１６１は安定してアースに落とされる結果、圧電素子１６に大きな電位差を安定して発生させることができる。よって、良好な分極特性を有する圧電素子１６を作製することができ、安定したインク吐出性能を実現できる。
【００４４】
〔変形例１〕
次に、本実施形態における分極処理のための構成の一変形例（以下、本変形例を「変形例１」という。）について説明する。
上述した実施形態においては、アースに接続される電荷移送部が保持基板２６の本体である例であるが、本変形例１は、アースに接続される電荷移送部が保持基板２６の本体とは別に形成される例である。
【００４５】
図１２は、本変形例１における圧電素子１６周辺のより詳細な透過平面図である。
図１３（ａ）、（ｂ）は、本変形例１における圧電素子１６周辺のより詳細な断面図であり、（ａ）は図１２における断面１、（ｂ）は図１２における断面２を示している。
本変形例１において、保持基板２６の上面には、その全面を覆うように絶縁膜２７ａが形成されている。この絶縁膜２７ａの材料としては、例えば、ＳｉＯ２やＳｉＮ、Ａｌ２Ｏ３等の材料を用いることができる。また、本変形例１においては、その絶縁膜２７ａ上に、共通電極パッド１９を露出させる共通パッド用開口部２６ｃの周縁を囲うように導電膜２７ｂが形成されている。この導電膜２７ｂの材料としては、例えば、Ａｇ合金、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｉｒ等の金属電極材料を用いることができる。
【００４６】
本変形例１では、導電膜２７ｂが電荷移送部として機能し、導電膜２７ｂ上に金バンプ１７１ｂが作製され、共通電極パッド１９上の金バンプ１７１ｂとワイヤボンディングで接続されている。保持基板２６上に設けられた導電膜２７ｂは、外部のグランドに接続されている。
【００４７】
上述した実施形態では、保持基板２６の本体を電荷移送部として用いる場合、保持基板２６の性質上、保持基板の導電性を高めるのに限界があり、共通電極１６１を十分にアースへ落とすことが難しい。これに対し、本変形例１のように、保持基板２６の本体とは別の導電膜２７ｂを電荷移送部として用いることにより、保持基板２６の性質に関係なく、共通電極１６１とグランドとの間の電気抵抗を小さくすることができ、共通電極１６１を十分にアースへ落とすことが容易である。
【００４８】
ここで、図１４及び図１５に示すように、電荷移送部としての導電膜２７ｂを保持基板２６の全面を覆うように形成してもよいが、この場合、個別電極パッド２１を露出させる個別パッド用開口部２６ｄの周縁にも導電膜２７ｂが形成されることになる。このような構成だと、分極処理時に放電による陽イオンが個別パッド用開口部２６ｄの周縁の導電膜２７ｂに供給され、その個別パッド用開口部２６ｄ内の個別電極パッド２１へ陽イオンが供給されにくくなる。そのため、個別電極１６３に蓄積される電荷量が少なくなり、共通電極１６１と個別電極１６３と間の電位差が不十分となって、十分な分極処理が困難となるおそれがある。
【００４９】
そこで、本変形例１では、図１２及び図１３に示すように、共通パッド用開口部２６ｃの周縁に導電膜２７ｂを形成し、個別パッド用開口部２６ｄの周縁には導電膜２７ｂを形成しないようにしている。これにより、共通電極１６１の確実なアースと、個別電極１６３への十分な電荷供給とを両立している。特に、本変形例１では、個別パッド用開口部２６ｄの周縁が絶縁膜２７ａによって覆われていることから、個別電極１６３へのより安定した電荷供給が可能である。
【００５０】
〔変形例２〕
次に、本実施形態における分極処理のための構成の他の変形例（以下、本変形例を「変形例２」という。）について説明する。
本変形例２においても、アースに接続される電荷移送部として保持基板２６の本体を用いるが、個別パッド用開口部２６ｄの周縁を絶縁膜２７ａによって覆った例である。
【００５１】
図１６は、本変形例２における圧電素子１６周辺のより詳細な透過平面図である。
図１７（ａ）、（ｂ）は、本変形例２における圧電素子１６周辺のより詳細な断面図であり、（ａ）は図１６における断面１、（ｂ）は図１６における断面２を示している。
本変形例２においては、保持基板２６の上面にその全面を覆うように絶縁膜２７ａが形成され、共通パッド用開口部２６ｃの周縁の絶縁膜部分がエッチング等によって除去されている。この絶縁膜２７ａの材料としては、例えば、ＳｉＯ２やＳｉＮ、Ａｌ２Ｏ３等の材料を用いることができる。本変形例２では、共通パッド用開口部２６ｃの周縁において保持基板２６の本体が露出しており、この露出部分に金バンプ１７１ｂが作製され、共通電極パッド１９上の金バンプ１７１ｂとワイヤボンディングで接続されている。
【００５２】
本変形例２においても、前記変形例１と同様、個別電極１６３への十分な電荷供給を実現できる。特に、本変形例２では、個別パッド用開口部２６ｄの周縁が絶縁膜２７ａによって覆われていることから、個別電極１６３へのより安定した電荷供給が可能である。
【００５３】
次に、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。
【００５４】
［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。
【００５５】
［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、前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。
【００５６】
［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。
【００５７】
［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。
【００５８】
［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。
【００５９】
［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。
【００６０】
［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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
［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。
【００６５】
［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。
【００６６】
［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、前記範囲より厚いと、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。
【００６７】
［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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
［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（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。
【００７１】
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。
【００７２】
［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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
［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。
【００７６】
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と、これらの実施例についての評価実験の結果について説明する。
【００７７】
〔実施例１〕
実施例１では、基板１４となる６インチシリコンウェハに熱酸化膜（膜厚１［μｍ］）を形成した後、共通電極１６１を形成する。共通電極１６１の形成は、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。これに引き続き、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た後、Ｔｉをスパッタ装置にて成膜し、その後ＲＴＡを用いて７５０［℃］で処理した。
【００７８】
次に、圧電膜（電気機械変換膜）１６２を形成する。圧電膜１６２の形成は、Ｐｂ：Ｚｒ：Ｔｉ＝１１５：４９：５１に調整された溶液を準備し、スピンコート法により膜を成膜した。具体的には、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。
【００７９】
次に、個別電極１６３を形成する。個別電極１６３の形成は、まず、酸化物膜としてのＳｒＲｕＯ膜（膜厚４０［ｎｍ］）と、金属膜としてのＰｔ膜（膜厚１２５［ｎｍ］）をスパッタ成膜する。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。
【００８０】
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１８ａを形成した。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
次に、共通電極パッド１９上に金バンプ１７１ｂを作製し、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。その後、保持基板２６の上面に金バンプを作製し、図５に示すように、金のワイヤボンディングにより共通電極パッド１９と保持基板２６とを接続した。
【００８４】
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として用いた。分極処理条件としては、処理温度を８０［℃］、コロナ電圧を９［ｋＶ］、グリッド電圧を２．５［ｋＶ］、処理時間を３０［ｓ］、コロナ電極−グリッド電極間距離を４［ｍｍ］、グリッド電極−ステージ間距離を４［ｍｍ］とした。
【００８５】
〔実施例２〕
実施例２は、保持基板２６の上面にＳｉＯ２膜を絶縁膜２７ａとしてプラズマＣＶＤにより１［μｍ］成膜した後、Ａｌをスパッタリングにより１［μｍ］成膜した。その後、共通電極パッド１９を露出させるための共通パッド用開口部２６ｃの周縁部のみＡｌ膜が残るようにエッチング処理し、導電膜２７ｂを形成した。そして、Ａｌ膜上に金バンプ１７１ｂを作製した後、金のワイヤボンディングにより共通電極パッド１９と保持基板２６上のＡｌ膜（導電膜２７ｂ）とを接続し、図１２及び図１３に示した前記変形例１のアクチュエータ基板２５及び保持基板２６を作製した。なお、他の条件については、実施例１と同様である。
【００８６】
〔実施例３〕
実施例３は、保持基板２６の上面にＳｉＯ２膜を絶縁膜２７ａとしてプラズマＣＶＤにより１［μｍ］成膜した後、共通パッド用開口部２６ｃの周縁部のみ保持基板２６の上面が露出するようにエッチング処理した。そして、露出した保持基板２６の上面に金バンプ１７１ｂを作製した後、金のワイヤボンディングにより共通電極パッド１９と保持基板２６とを接続し、図１６及び図１７に示した前記変形例２のアクチュエータ基板２５及び保持基板２６を作製した。なお、他の条件については、実施例１と同様である。
【００８７】
〔実施例４〕
実施例４は、保持基板２６の上面にＡｌをスパッタリングにより１［μｍ］成膜し、そのＡｌ膜に金バンプ１７１ｂを作製した後、金のワイヤボンディングにより共通電極パッド１９と保持基板２６とを接続し、図１４及び図１５に示したアクチュエータ基板２５及び保持基板２６を作製した。なお、他の条件については、実施例１と同様である。
【００８８】
〔評価実験〕
以上説明した実施例１〜４に関して、電気特性（分極量率）、変位特性(圧電定数）の評価を行った。変位特性の評価については、基板裏面側から掘加工を行い、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圧電定数を算出した。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。評価結果は、下記の表１に示すとおりである。
【００８９】
【表１】
2015220433.tif 000003
【００９０】
実施例１〜３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、圧電定数の初期特性が１２０〜１６０［ｐｍ／Ｖ］で、耐久性試験後においても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。
【００９１】
一方、実施例４も、圧電定数の初期特性については、１２０〜１６０［ｐｍ／Ｖ］で、一般的なセラミック焼結体と同等の特性を有していたが、耐久性試験後は、初期特性からの多少の変化が見られた。これは、個別電極パッド２１を露出させる個別パッド用開口部２６ｄの周縁にＡｌ膜（導電膜２７ｂ）が形成されているため、分極処理時に放電による陽イオンが個別パッド用開口部２６ｄ内の個別電極パッド２１へ供給されにくく、共通電極１６１と個別電極１６３と間の電位差が不十分であったためだと考えられる。
【００９２】
また、実施例１〜４のアクチュエータ基板２５及び保持基板２６を用いて作製した液滴吐出ヘッドにより液滴吐出評価も行った。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。
【００９３】
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行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行う場合も、同様の構成で、同様の効果が得られる。
【００９４】
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１８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１９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。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
前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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
また、本実施形態における圧電素子１６の電極間に電気抵抗測定器を接続して測定される電気抵抗値は、５．０×１０１０［Ω］以上であるのが好ましい。このような電気抵抗値であれば、電荷供給用開口部から電荷供給用端子電極に供給される電荷が保持基板などの他の部材へ逃げてしまうのを安定して防ぐことができ、より安定して適切な分極処理を実現できる。
また、圧電素子１６の電極間に５０［Ｖ］の電圧を印加したときのリーク電流量が１．０×１０−８［Ａ］以下であるのが好ましい。このリーク電流量以下であれば、所望の分極量差（Ｐｒ−Ｐｉｎｉ）を得るために必要な高い電界を電気機械変換素子の電極間に発生させることが可能となり、連続駆動後の電気機械変換素子の変位劣化について十分な特性が得られる。
【０１０５】
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。なお、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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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）
基板１４上に設けられた圧電素子１６等の電気機械変換素子と、前記電気機械変換素子の前記基板側の第１の駆動電極（共通電極１６１等）に接続される共通電極パッド１９等の第１の端子電極と、前記電気機械変換素子の前記基板とは反対側の第２の駆動電極（個別電極１６３等）に接続される個別電極パッド２１等の第２の端子電極と、前記電気機械変換素子を変位可能に覆うように前記基板に設けられる保持基板２６とを備えた電気機械変換部材において、前記電気機械変換素子は、前記第１の端子電極及び前記第２の端子電極のうちの一方であるアース用端子電極（共通電極パッド１９等）に前記保持基板２６を接続した後、又は、該アース用端子電極に接続される導電膜２７ｂ等の電荷移送部を前記保持基板上に形成した後、該保持基板又は該電荷移送部をアースと接続した状態で前記第１の端子電極及び前記第２の端子電極のうちの他方である電荷供給用端子電極（個別電極パッド２１等）に電荷を供給し、前記第１の駆動電極と前記第２の駆動電極との間に電界を形成して分極処理されたものであることを特徴とする。
本態様における電気機械変換素子の分極処理では、第１の端子電極及び第２の端子電極のうちの一方であるアース用端子電極をアース（接地）するとともに、他方である電荷供給用端子電極に電荷を供給する。これにより、電気機械変換素子の第１の駆動電極と第２の駆動電極との間に電界が形成されて分極処理がなされる。
アース用端子電極をアースする方法としては、アース接続されたプローブカード等の接触部材をアース用端子電極に接触させる方法が考えられる。しかしながら、熱履歴による脱分極の影響を避けるために保持基板接合等の工程の後に分極処理しようとする場合、アース用端子電極との電気的接続をとるための電極面（露出面）が非常に小さくなる。そのため、アース用端子電極の露出面に接触部材を接触させる作業が煩雑となる。また、アース用端子電極の露出面に接触部材を接触させた後、その接触状態を分極処理の間ずっと安定して維持することも難しい。よって、この方法では、アース用端子電極を安定してアースすることが困難である。
本態様においては、保持基板上に電荷移送部を形成し、この電荷移送部とアース用端子電極とを接続したうえで、保持基板上の当該電荷移送部をアースに接続することにより、アース用端子電極をアース（接地）する。保持基板の寸法は、アース用端子電極に比べて大きいため、その保持基板上の電荷移送部をアースに接続する作業は容易であり、また、分極処理中に接触状態を安定して維持することも容易である。よって、保持基板接合等の工程の後に分極処理する場合でも、アース用端子電極を安定してアースすることができ、適切な分極処理を実現できる。
しかも、本態様では、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行うことができるので、後工程による熱履歴の影響による脱分極を回避でき、良好な電気機械変換素子を得ることができる。
【０１０８】
（態様Ｂ）
前記態様Ａにおいて、前記電荷移送部は、前記保持基板２６の前記基板とは反対側の面（上面）に形成される導電膜２７ｂであり、前記電気機械変換素子は、前記電荷移送部と前記アース用端子電極とをワイヤボンディングで接続した状態で、前記分極処理がなされたものであることを特徴とする。
これによれば、保持基板２６とは別の導電膜２７ｂでアース用の配線を形成するので、保持基板２６の性質に関係なく、アース用端子電極とグランドとの間の電気抵抗を小さくすることができる。その結果、電気機械変換素子の一方の電極（アース用端子電極に接続される電極）を安定かつ十分にアースへ落とすことができ、適切な分極処理の実現が容易になる。
【０１０９】
（態様Ｃ）
前記態様Ａ又はＢにおいて、前記保持基板２６は、前記電荷供給用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等の電荷供給用開口部を有し、前記電気機械変換素子は、前記保持基板２６の前記基板とは反対側の面（上面）における前記電荷供給用開口部の周辺に絶縁膜２７ａ等の絶縁部を形成した後、該保持基板に対向するように配置されたコロナ電極７１等の放電電極で発生させた放電電荷を前記電荷供給用開口部から前記電荷供給用端子電極に付与することにより該電荷供給用端子電極に電荷を供給して、前記分極処理がなされたものであることを特徴とする。
本態様によれば、放電電極で発生させた電荷を電荷供給用開口部から電荷供給用端子電極に付与して、電気機械変換素子の第１の駆動電極と第２の駆動電極との間に必要な電界を形成して分極処理を行う。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等の接触部材が不要であり、また、簡易な構成で複数の電気機械変換素子に対して一括して分極処理できるので、製造コストの低減を図ることができる。
しかも、分極処理の際、保持基板２６における電荷供給用開口部の周辺には絶縁部が形成されているので、放電電極で発生させた電荷が電荷供給用開口部から電荷供給用端子電極へ移動しやすい。よって、より安定して電荷供給用端子電極に電荷を付与できるので、適切な分極処理を実現しやすい。
【０１１０】
（態様Ｄ）
前記態様Ａ〜Ｃのいずれかの態様において、前記保持基板は、前記アース用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等のアース用開口部と、前記電荷供給用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等の電荷供給用開口部とを有し、前記電気機械変換素子は、前記保持基板の前記基板とは反対側の面（上面）の全面に絶縁膜２７ａ等の絶縁部を形成した後、該絶縁部上における前記アース用開口部の周辺に前記電荷移送部として導電膜２７ｂを形成し、該保持基板に対向するように配置された放電電極で発生させた放電電荷を前記電荷供給用開口部から前記電荷供給用端子電極に付与することにより該電荷供給用端子電極に電荷を供給して、前記分極処理がなされたものであることを特徴とする。
本態様によれば、放電電極で発生させた電荷を電荷供給用開口部から電荷供給用端子電極に付与して、電気機械変換素子の第１の駆動電極と第２の駆動電極との間に必要な電界を形成して分極処理を行う。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等の接触部材が不要であり、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。
また、分極処理の際、保持基板２６における電荷供給用開口部の周辺には絶縁部が形成されるので、放電電極で発生させた電荷が電荷供給用開口部から電荷供給用端子電極へ移動しやすい。よって、より安定して電荷供給用端子電極に電荷を付与できるので、適切な分極処理を実現しやすい。
ここで、本態様では、放電電極で発生させた電荷は、アース用開口部からアース用端子電極にも付与されることになる。そのため、電気機械変換素子の電極間に適切な電位差を発生させるためには、当該アース用端子電極に付与される電荷をグランドへ安定して逃がし、電気機械変換素子の一方の電極（アース用端子電極に接続される電極）を安定かつ十分にアースへ落とすことが重要である。
本態様においては、保持基板２６とは別の導電膜２７ｂでアース用の配線を形成するので、保持基板２６の性質に関係なく、アース用端子電極とグランドとの間の電気抵抗を小さくすることができる。よって、電気機械変換素子の一方の電極（アース用端子電極に接続される電極）を安定かつ十分にアースへ落とすことができ、適切な分極処理の実現が容易になる。
【０１１１】
（態様Ｅ）
前記態様Ａ〜Ｄのいずれかの態様において、前記保持基板は、前記アース用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等のアース用開口部と、前記電荷供給用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等の電荷供給用開口部とを有し、前記第１の端子電極及び前記第２の端子電極は、絶縁保護膜（第２の絶縁保護膜２３）に覆われており、前記絶縁保護膜には、前記電荷供給用開口部及び前記アース用開口部から前記第１の端子電極及び前記第２の端子電極が露出するように開口部２３ａが設けられていることを特徴とする。
これによれば、前記絶縁保護膜により、電荷供給用開口部から電荷供給用端子電極に供給される電荷が保持基板などの他の部材へ逃げてしまうのを抑制することができ、より安定して適切な分極処理を実現できる。
【０１１２】
（態様Ｆ）
液滴を吐出するノズル１１に連通する液室１３と、前記液室内のインク等の液体を加圧可能にするよう該液室を形成する基板１４上に設けられる圧電素子１６等の電気機械変換素子を備えた電気機械変換部材とを有する液滴吐出ヘッドにおいて、前記電気機械変換部材として、前記態様Ａ〜Ｅのいずれかの態様に係る電気機械変換部材を用いたことを特徴とする。
これによれば、良好な分極特性を有する電気機械変換素子を用いて、安定したインク吐出特性を得ることができる。
【０１１３】
（態様Ｇ）
液滴吐出ヘッドから液滴を吐出して画像を形成するインクジェット記録装置１００等の画像形成装置において、前記液滴吐出ヘッドとして、前記態様Ｆに係る液滴吐出ヘッドを用いたことを特徴とする。
これによれば、良好な分極特性を有する電気機械変換素子を用いて、安定したインク吐出特性で画像形成を行うことができる。
【０１１４】
（態様Ｈ）
基板上に設けられた電気機械変換素子と、前記電気機械変換素子の前記基板側の第１の駆動電極に接続される第１の端子電極と、前記電気機械変換素子の前記基板とは反対側の第２の駆動電極に接続される第２の端子電極と、前記電気機械変換素子を変位可能に覆うように前記基板に設けられる保持基板とを備えた電気機械変換部材における電気機械変換素子の分極処理方法であって、前記第１の端子電極及び前記第２の端子電極のうちの一方であるアース用端子電極に接続される電荷移送部を前記保持基板上に形成した後、該電荷移送部をアースと接続した状態で前記第１の端子電極及び前記第２の端子電極のうちの他方である電荷供給用端子電極に電荷を供給し、前記第１の駆動電極と前記第２の駆動電極との間に電界を形成して、前記電気機械変換素子を分極処理することを特徴とする。
本態様における電気機械変換素子の分極処理では、第１の端子電極及び第２の端子電極のうちの一方であるアース用端子電極をアース（接地）するとともに、他方である電荷供給用端子電極に電荷を供給する。これにより、電気機械変換素子の第１の駆動電極と第２の駆動電極との間に電界が形成されて分極処理がなされる。
アース用端子電極をアースする方法としては、アース接続されたプローブカード等の接触部材をアース用端子電極に接触させる方法が考えられる。しかしながら、熱履歴による脱分極の影響を避けるために保持基板接合等の工程の後に分極処理しようとする場合、アース用端子電極との電気的接続をとるための電極面（露出面）が非常に小さくなる。そのため、アース用端子電極の露出面に接触部材を接触させる作業が煩雑となる。また、アース用端子電極の露出面に接触部材を接触させた後、その接触状態を分極処理の間ずっと安定して維持することも難しい。よって、この方法では、アース用端子電極を安定してアースすることが困難である。
本態様においては、保持基板上に電荷移送部を形成し、この電荷移送部とアース用端子電極とを接続したうえで、保持基板上の当該電荷移送部をアースに接続することにより、アース用端子電極をアース（接地）する。保持基板の寸法は、アース用端子電極に比べて大きいため、その保持基板上の電荷移送部をアースに接続する作業は容易であり、また、分極処理中に接触状態を安定して維持することも容易である。よって、保持基板接合等の工程の後に分極処理する場合でも、アース用端子電極を安定してアースすることができ、適切な分極処理を実現できる。
しかも、本態様では、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行うことができるので、後工程による熱履歴の影響による脱分極を回避でき、良好な電気機械変換素子を得ることができる。
【符号の説明】
【０１１５】
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
１４  基板
１５  振動板
１６  圧電素子
１８  第１の絶縁保護膜
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
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
２６ｄ  個別パッド用開口部
２７ａ  絶縁膜
２７ｂ  導電膜
１６１  共通電極
１６２  圧電膜
１６３  個別電極
１７１ａ  ボンディングワイヤ
１７１ｂ  金バンプ
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１１６】
【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
【図１】
2015220433.tif 000004
【図２】
2015220433.tif 000005
【図３】
2015220433.tif 000006
【図４】
2015220433.tif 000007
【図５】
2015220433.tif 000008
【図６】
2015220433.tif 000009
【図７】
2015220433.tif 000010
【図８】
2015220433.tif 000011
【図９】
2015220433.tif 000012
【図１０】
2015220433.tif 000013
【図１１】
2015220433.tif 000014
【図１２】
2015220433.tif 000015
【図１３】
2015220433.tif 000016
【図１４】
2015220433.tif 000017
【図１５】
2015220433.tif 000018
【図１６】
2015220433.tif 000019
【図１７】
2015220433.tif 000020
【図１８】
2015220433.tif 000021
【図１９】
2015220433.tif 000022
【図２０】
2015220433.tif 000023
【図２１】
2015220433.tif 000024