JP2015088502A - コロナ分極処理装置、コロナ分極処理方法、電気−機械変換素子、インクジェット記録ヘッド及びインクジェット記録装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】コロナ放電による分極処理において、被分極材料に対して、局所的に分極処理を行うことができるコロナ分極処理装置を提供する。【解決手段】グリッド電極４２を介してサンプルステージ４４とコロナ電極４２との間のコロナ放電を利用し、サンプルステージ４４上の被分極材料４５の分極処理を行うコロナ分極処理装置であって、グリッド電極４２が、コロナ電極４１の方向に対して凹形状であることを特徴とするコロナ分極処理装置である。【選択図】図３
Description
本発明は、コロナ分極処理装置、コロナ分極処理方法、電気−機械変換素子、インクジェット記録ヘッド及びインクジェット記録装置に関する。
プリンタ、ファクシミリ、複写装置等の画像記録装置や画像形成装置に使用されるインクジェット記録装置やインクジェット記録ヘッドは、インク滴を吐出するノズル、このノズルが連通する加圧室（インク流路、加圧液室、圧力室、吐出室、液室等とも称される）、加圧室内のインクを加圧する圧電素子などの電気−機械変換素子等を備えていることが知られている。そして、エネルギー発生手段で発生したエネルギーで加圧室内インクを加圧することによってノズルからインク滴が吐出される。
インクジェット記録ヘッドの一つとして、たわみ振動モードの圧電アクチュエータを使用したものが知られている。例えば、振動板の表面全体に亙って成膜技術により均一な圧電材料層を形成し、この圧電材料層をリソグラフィ法により圧力発生室に対応する形状に切り分けて各圧力発生室に独立するように圧電素子を形成したものが知られている。
また、たわみ振動モードのアクチュエータに使用される圧電素子は、例えば、共通電極である下部電極と、下部電極上に形成されたＰＺＴ膜（圧電体層）と、ＰＺＴ膜上に形成された個別電極である上部電極とで構成される。さらに、上部電極上には層間絶縁膜が形成されて下部電極と上部電極との絶縁が図られ、この層間絶縁膜に開口されたコンタクトホールを介して上部電極に電気的に接続される配線が設けられた構造となっている。（特許文献１、２参照）。
しかしながら、下部電極としては主にＰｔをベースにした金属電極を用いた実施例がほとんどであり、ＰＺＴの疲労特性に対する保証が懸念される。これに対し、一般的にＰＺＴに含まれるＰｂ拡散による特性劣化が考えられ、酸化物電極を用いることで、疲労特性が改善されることが開示されている（特許文献３参照）。
また、図１に示すように電圧印加直前において圧電体結晶は分極の向きがランダムな状態となっていたものが、電圧印加を繰り返すことで、圧電体結晶は分極の向きが揃ったドメインの集合体となってくる。このため、電圧印加を行う前から分極の向きを揃えることが試されており、エージング工程またはポーリング（分極処理）工程と称した所定駆動電圧に対して変位量を安定化させる工夫が行われてきた（特許文献４、５）。
さらに具体的には圧電素子に対して駆動パルス電圧を超える高電圧を印加するような手法が行われている。また電極と電荷供給手段との間に電圧を印加してコロナ放電を生じさせることにより、電荷を供給し、圧電体内に電界を発生させる工夫が行われている（特許文献６参照）。
さらに具体的には圧電素子に対して駆動パルス電圧を超える高電圧を印加するような手法が行われている。また電極と電荷供給手段との間に電圧を印加してコロナ放電を生じさせることにより、電荷を供給し、圧電体内に電界を発生させる工夫が行われている（特許文献６参照）。
しかし、例えば、特許文献４、５にあるような駆動パルス電圧を印加して処理する場合、具体的な印加方法について明記されておらず、実施が困難であった。この場合、プローブカード等を用いてウェハレベルで処理することを想定すると、配置された端子電極数や配置等によってはプローブカードの作製等に費用がかかってしまう。
また、特許文献６のように、コロナワイヤ電極を用いて処理する場合、コロナワイヤ直下の複数の列に配置された圧電体を同時に処理するとき、コロナワイヤ電極と圧電体列の水平方向の距離によって分極処理状態にバラツキが生じてしまう。具体的には、コロナワイヤ電極と圧電体列の水平方向の距離が小さい箇所は分極処理が進み、水平方向の距離が大きい箇所は分極処理が進みにくいという問題があった。
また、特許文献６のように、コロナワイヤ電極を用いて処理する場合、コロナワイヤ直下の複数の列に配置された圧電体を同時に処理するとき、コロナワイヤ電極と圧電体列の水平方向の距離によって分極処理状態にバラツキが生じてしまう。具体的には、コロナワイヤ電極と圧電体列の水平方向の距離が小さい箇所は分極処理が進み、水平方向の距離が大きい箇所は分極処理が進みにくいという問題があった。
そこで、本発明は上記課題を鑑み、コロナ放電による分極処理において、被分極材料に対して、所望の箇所に分極処理を行うことができるコロナ分極処理装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明は、グリッド電極を介してサンプルステージとコロナ電極との間のコロナ放電を利用し、サンプルステージ上の被分極材料の分極処理を行うコロナ分極処理装置であって、前記グリッド電極が、前記コロナ電極の方向に対して凹形状であることを特徴とするコロナ分極処理装置である。
本発明によれば、コロナ放電による分極処理において、被分極材料に対して、所望の箇所に分極処理を行うことができるコロナ分極処理装置を提供することができる。
本発明のコロナ分極処理装置は、グリッド電極４２を介してサンプルステージ４４とコロナ電極４１との間のコロナ放電を利用し、サンプルステージ４４上の被分極材料４５の分極処理を行うコロナ分極処理装置であって、グリッド電極４２が、コロナ電極４１の方向に対して凹形状であることを特徴としている。
また、本発明のコロナ分極処理方法は、グリッド電極４２を介してサンプルステージ４４とコロナ電極４１との間のコロナ放電を利用し、サンプルステージ４４上の被分極材料４５の分極処理を行うコロナ分極処理方法であって、グリッド電極４２をコロナ電極４１の方向に対して凹形状にすることにより分極処理を行うことを特徴としている。
以下、本発明に係るコロナ分極処理装置、コロナ分極処理方法、電気−機械変換素子、インクジェット記録ヘッド及びインクジェット記録装置について図面を参照しながら説明する。なお、本発明は以下に示す実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、修正、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。
（コロナ分極処理装置及びコロナ分極処理方法）
本発明に係るコロナ分極処理装置及びコロナ分極処理方法について図面を参照しながら説明する。
本発明に係るコロナ分極処理装置及びコロナ分極処理方法について図面を参照しながら説明する。
コロナ放電では、図２に示されるようにコロナ電極５１が電源５２を介して、平面電極５３と接続されており、電圧を印加することで、大気中の分子が持続的にイオン化される。イオン化された正負のイオンは、コロナ電極５１と平面電極５３との間に生じた電界に沿って移動し、発生した正のイオンはコロナ電極５１と平面電極５３との間に設置された被対象物５４、例えば電気−機械変換素子に流れ込み、電荷が電気−機械変換素子に蓄積される。
電気−機械変換膜においては、電圧印加前は、例えば図１（Ａ）に示されるように電気−機械変換膜内のドメイン５０における分極方向がバラバラであったものが、電圧印加を繰り返していくと、図１（Ｂ）に示されるように分極の方向がある程度まとまって配向することとなる。これにより、電気−機械変換素子の変位量が低下してしまう。
これに対し、電気−機械変換素子を分極処理することで、変位量の変化を早期に収束させ、電気−機械変換素子の駆動力の経時的変化を減らすことができる。
なお、分極処理は、ポーリング処理やエージング処理などとも称されることがある。
これに対し、電気−機械変換素子を分極処理することで、変位量の変化を早期に収束させ、電気−機械変換素子の駆動力の経時的変化を減らすことができる。
なお、分極処理は、ポーリング処理やエージング処理などとも称されることがある。
次に、本実施形態に係るコロナ分極処理装置の構成及び制御について図３、図４等を用いて説明する。
図３では、コロナ放電を発生させるコロナ電極４１、被分極材料４５（図示せず）を設置するためのサンプルステージ４４、グリッド電極４２が図示されており、グリッド電極４２は、コロナ電極４１と被分極材料４５の間に備えられている。
図３では、コロナ放電を発生させるコロナ電極４１、被分極材料４５（図示せず）を設置するためのサンプルステージ４４、グリッド電極４２が図示されており、グリッド電極４２は、コロナ電極４１と被分極材料４５の間に備えられている。
本実施形態の分極処理装置において、図３では、コロナ電極４１は図示しないコロナ電極用の電源に接続され、コロナ電極４１がワイヤ状の電極であることが示されている。コロナ電極４１の構成は特に限定されるものではなく、ワイヤ状のほかにも針状等にすることもでき、各種電導性の材料により構成することができる。本実施形態においては、ワイヤ状のものが好適に用いられ、太さは例えばφ５０μｍである。コロナ電極４１に用いられる材料としては、特に限定されるものではなく、タングステン、ステンレス等が挙げられ、タングステンを表面研磨、カーボンコート、金メッキ等したものも用いることができる。
また、図３では、グリッド電極４２は図示しないグリッド電極用の電源に接続され、グリッド電極４２がコロナ電極４１とサンプルステージ４４との間に配置されていることが示されている。グリッド電極４２の材料としては、公知のものを用いることができ、例えば、ステンレス、タングステン等が挙げられる。また、網目の開口間隔は、特に制限はないが、例えば１〜３ｍｍのものが挙げられる。グリッド電極４２は、その形状を工夫することや、メッシュ加工を施すことにより、コロナ電極４１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が効率よく均一にサンプルステージ４４に降り注ぐように構成されていることが好ましい。なお、グリッド電極４２の形状等の詳細については、後述する。
コロナ電極４１やグリッド電極４２に印加する電圧の大きさは特に制限されるものではない。
サンプルステージ４４としては、コロナ放電を行うことができる導電性の材料であれば特に制限はなく、例えば、ステンレス板やその他金属板等が挙げられる。
サンプルステージ４４には、コロナ放電した時に被分極材料４５に電荷等が照射（供給）されるエリアが限られるため、被分極材料４５全体を処理できるように被分極材料４５を移動させる移動手段が備えられていることが好ましい。移動手段は特に限定するものではなく、サンプルステージ４４が移動する構成としてもよい。
サンプルステージ４４には、被分極材料４５を加熱する加熱手段が備えられていることが好ましい。被分極材料４５を加熱しながら分極処理を行った場合、被分極材料４５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の発生を抑制することができる。加熱手段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、加熱手段は、サンプルステージ４４内に設置することもでき、サンプルステージ４４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４４内に設置されていることが好ましい。
加熱手段の最大加熱温度は特に限定されるものではなく、被分極材料４５、例えば電気−機械変換素子の電気−機械変換膜のキュリー温度等に応じて所定の温度に加熱できるように構成されていればよい。特に各種電気−機械変換素子に対応できるよう、最大３５０℃まで加熱できるように構成されていることが好ましい。実際に分極処理を行う際の加熱温度は特に限定されるものではないが、キュリー温度以下に加熱することが好ましい。これは、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ことがあるためである。
また、電気−機械変換膜の温度がキュリー温度を越えることをより確実に防止するため、加熱温度は特にキュリー温度の半分の温度以下に加熱することが好ましく、１／３以下の温度に加熱することがより好ましい。例えば電気−機械変換膜としてＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）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。
サンプルステージ４４は、サンプルステージ４４上に配置された被分極材料４５に対して電荷が流れやすくするため、アース接地されていることが好ましい。
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、例えば、電気−機械変換素子に１．０×１０−８Ｃ以上の電荷量が蓄積されることが好ましく、４．０×１０−８Ｃ以上の電荷量が蓄積されることがより好ましい。上記好適な範囲の電荷量を電気−機械変換素子に蓄積させることにより、より確実に分極処理を行うことができる。
次に、分極状態について説明する。
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。図６（Ａ）に示すように電界強度をかけてヒステリシスループを測定し、最初の０ｋＶ／ｃｍ時の初期状態の分極量をＰｉｎｉ、電圧印加後に０ｋＶ／ｃｍまで戻したときの０ｋＶ／ｃｍ時の分極量を残留分極Ｐｒとする。Ｐｒ−Ｐｉｎｉの値を分極量差として定義し、この分極量差が小さいほど分極が進んでいると判断される。通常、分極処理を行わない状態のヒステリシスは図６（Ａ）のようにＰｉｎｉは０に近い値であるが、分極処理を行うことで図６（Ｂ）のようにＰｉｎｉが大きくなり、分極処理が進むことで分極量差Ｐｒ−Ｐｉｎｉの値が小さくなる。ここで、分極量差は、１０μＣ／ｃｍ２以下である場合、さらには５μＣ／ｃｍ２以下である場合、分極処理が十分になされているといえる。
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。図６（Ａ）に示すように電界強度をかけてヒステリシスループを測定し、最初の０ｋＶ／ｃｍ時の初期状態の分極量をＰｉｎｉ、電圧印加後に０ｋＶ／ｃｍまで戻したときの０ｋＶ／ｃｍ時の分極量を残留分極Ｐｒとする。Ｐｒ−Ｐｉｎｉの値を分極量差として定義し、この分極量差が小さいほど分極が進んでいると判断される。通常、分極処理を行わない状態のヒステリシスは図６（Ａ）のようにＰｉｎｉは０に近い値であるが、分極処理を行うことで図６（Ｂ）のようにＰｉｎｉが大きくなり、分極処理が進むことで分極量差Ｐｒ−Ｐｉｎｉの値が小さくなる。ここで、分極量差は、１０μＣ／ｃｍ２以下である場合、さらには５μＣ／ｃｍ２以下である場合、分極処理が十分になされているといえる。
被分極材料４５全体としての分極量差は、１０μＣ／ｃｍ２以下となっていることが好ましく、５μＣ／ｃｍ２以下がより好ましい。１０μＣ／ｃｍ２よりも大きい場合、被分極材料４５の分極処理が十分でなく、例えば、被分極材料４５が電気−機械変換素子であった場合、電気−機械変換膜（例えば、後述するＰＺＴによる膜）が圧電アクチュエータとして連続駆動した後の変位劣化について十分な特性が得られないことがある。
また、図６（Ｃ）に示されるように、３００℃熱履歴後ではＰ−Ｅヒステリシスループに変化が生じるため、上述したように被分極材料４５を加熱する場合は、好適な範囲で加熱することが好ましい。
次に、グリッド電極４２について詳述する。
グリッド電極４２の形状は、図３に示されるように、コロナ電極４１の方向に対して凹形状となっている。また、図４（Ａ）に従来のグリッド電極４２を示し、図４（Ｂ）に本実施形態のグリッド電極４２の模式図を示す。なお、図４において、左図はグリッド電極４２の斜視図であり、右図は断面図及びグリッド電極４２とサンプルステージ４４との間の電界を図中矢印として模式的に示したものである。従来のグリッド電極４２は、図４（Ａ）左に示されるように平面状であったため、図４（Ａ）右に示されるように中央で電界が大きくなるものの、それ以外の箇所でも電界が大きくなっており、被分極材料４５の狭小なエリアでの分極処理ができなかった。
そこで、本実施形態ではグリッド電極４２を図４（Ｂ）右のように凹形状とすることで、凹部で電界が最も強くなり、それ以外の箇所の電界が従来のものに比べて抑えられる。このため、被分極材料４５の狭小なエリア、例えば、圧電体列ごとに分極処理を行うことができる。
グリッド電極４２の形状は、図３に示されるように、コロナ電極４１の方向に対して凹形状となっている。また、図４（Ａ）に従来のグリッド電極４２を示し、図４（Ｂ）に本実施形態のグリッド電極４２の模式図を示す。なお、図４において、左図はグリッド電極４２の斜視図であり、右図は断面図及びグリッド電極４２とサンプルステージ４４との間の電界を図中矢印として模式的に示したものである。従来のグリッド電極４２は、図４（Ａ）左に示されるように平面状であったため、図４（Ａ）右に示されるように中央で電界が大きくなるものの、それ以外の箇所でも電界が大きくなっており、被分極材料４５の狭小なエリアでの分極処理ができなかった。
そこで、本実施形態ではグリッド電極４２を図４（Ｂ）右のように凹形状とすることで、凹部で電界が最も強くなり、それ以外の箇所の電界が従来のものに比べて抑えられる。このため、被分極材料４５の狭小なエリア、例えば、圧電体列ごとに分極処理を行うことができる。
より詳述するため、本実施形態のコロナ分極処理装置を図１５（Ａ）の矢印に示される方向から見た場合における、グリッド電極４２の構成例の断面図を模式的に表したものを図１５（Ｂ）に示す。なお、図１５（Ａ）は図３と同じコロナ分極処理装置を示す。
図１５（Ｂ）では、幅２０ｍｍ、高さ３ｍｍのグリッド電極４２が例示されており、被分極材料４５とグリッド電極４２との間の距離が最も小さい箇所は５ｍｍであり、最も大きい箇所は８ｍｍである。このような形状とすることにより、グリッド電極４２の凹部に電荷が集中し、被分極材料４５においては、凹部直下が最も分極処理がされることになる。このため、狭小なエリアにコロナ放電による電荷を集中させて分極処理を行うことができ、被分極材料４５に対して所望の箇所に分極処理することができる。また、これにより、被分極材料４５の場所による分極処理のバラツキを抑えることができ、全体として均一に分極処理を行うことができる。被分極材料４５が均一に分極されていない場合、電気−機械変換膜の変位量の初期のバラツキおよび経時劣化による変位量のバラツキが大きくなることがある。
図５（Ａ）にウェハにおける電気−機械変換素子が列ごとに配置した場合の例を示し、その一部を拡大したものをＡ列〜Ｄ列とした場合の図を示す。本実施形態のコロナ分極処理装置では、グリッド電極４２の凹部直下の圧電体列ごとに分極処理を行うことができる。この場合の各列における分極状態の分布を図５（Ｂ）に示す。図５（Ｂ）では、グリッド電極４２凹部直下のＢ列では分極量差が５μＣ／ｃｍ２以下となっており、分極処理が行われている。一方、隣のＡ列、Ｃ列では、分極量差が１０μＣ／ｃｍ２を超えており、分極処理が行われていない。そのため、被分極材料４５における圧電体列ごとに分極処理を行うことができ、全体として均一に分極処理された被分極材料４５を得ることができる。
上記図１５（Ｂ）に示されるグリッド電極４２の形状は一例であり、目的に応じて変更することができる。被分極材料４５や印加する電圧の値等によっても異なるが、例えば、グリッド電極４２の高さを３〜５ｍｍ、幅を１０〜２０ｍｍとすることができる。また、図３等において、グリッド電極４２は折れ曲がった形状が図示されているが、これに限られず、凹部を湾曲させることも可能である。
また、グリッド電極４２は、コロナ電極４１とグリッド電極４２との間の距離における電界の強さに対応して形状を変化させることが好ましい。上述のように、グリッド電極４２は目的に応じて変更できるため、制限されるものではないが、例えば、コロナ電極４１とグリッド電極４２との間の距離における電界が大きい場合、グリッド電極４２の高さを小さくし、グリッド電極４２における凹部に電荷が集中しすぎないようにすることができる。また、電界が小さい場合、グリッド電極４２の高さを大きくし、グリッド電極４２における凹部に電荷をより集中させ分極処理を行うことができる。
本実施形態における分極処理方法は、グリッド電極４２を介してサンプルステージ４４とコロナ電極４１との間のコロナ放電を利用し、サンプルステージ４４上の被分極材料４５の分極処理を行うコロナ分極処理方法であり、グリッド電極４２をコロナ電極４１の方向に対して凹形状にすることにより分極処理を行う。これにより、被分極材料４５に対して、所望の箇所に分極処理を行うことができ、被分極材料４５全体として均一に分極処理を行うことができる。
また、上述したように、被分極材料４５が複数の電気−機械変換素子が列状に配置されてなる場合、電気−機械変換素子の列ごとに分極処理を行うことが好ましい。これにより、被分極材料４５における所望の電気−機械変換素子の列ごとに分極処理を行うことができる。
被分極材料４５が後述する電気−機械変換素子の場合、コロナ放電により発生した電荷は、後述する電極パッドに蓄積されるが、このときコロナ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。
例えば、図６（Ｂ）に示されるＰ−Ｅヒステリシスループの分極処理後のＰｉｎｉ(ヒステリシスループの０ｋＶ時のＰ)は、分極工程において電気−機械変換素子に供給する電荷が正帯電している場合には正側に、負帯電している場合には負側に位置することになる。そして、電気−機械変換素子を実際に駆動させる際に正電圧を印加する場合には、Ｐｉｎｉは正側に位置することが好ましく、負電圧を印加する場合には、負側に位置することが好ましい。このため、電気−機械変換素子の使用環境に応じて、分極処理で供給する電荷を正または負に帯電させることができる。
例えば、図６（Ｂ）に示されるＰ−Ｅヒステリシスループの分極処理後のＰｉｎｉ(ヒステリシスループの０ｋＶ時のＰ)は、分極工程において電気−機械変換素子に供給する電荷が正帯電している場合には正側に、負帯電している場合には負側に位置することになる。そして、電気−機械変換素子を実際に駆動させる際に正電圧を印加する場合には、Ｐｉｎｉは正側に位置することが好ましく、負電圧を印加する場合には、負側に位置することが好ましい。このため、電気−機械変換素子の使用環境に応じて、分極処理で供給する電荷を正または負に帯電させることができる。
本実施形態のコロナ分極処理装置により、分極処理される被分極材料４５は、例えば、電気−機械変換素子（圧電体素子と称する場合がある）が挙げられる。また、被分極材料４５は、電気−機械変換素子が単体であってもよく、複数からなるものであってもよい。
（電気−機械変換素子）
次に、本発明の電気−機械変換素子について説明する。
本発明の電気−機械変換素子の構成例を図７に示す。図７では、基板１３、振動板１４、第１の電極１５、電気−機械変換膜１６、第２の電極１７により構成されている例が示されている。また、図７に示されるような電気−機械変換素子にエッチング等を行い、パターン形成した電気−機械変換素子の構成例を図８（Ａ）及び図８（Ｂ）に断面図及び平面図として示す。
次に、本発明の電気−機械変換素子について説明する。
本発明の電気−機械変換素子の構成例を図７に示す。図７では、基板１３、振動板１４、第１の電極１５、電気−機械変換膜１６、第２の電極１７により構成されている例が示されている。また、図７に示されるような電気−機械変換素子にエッチング等を行い、パターン形成した電気−機械変換素子の構成例を図８（Ａ）及び図８（Ｂ）に断面図及び平面図として示す。
また、絶縁保護膜、引き出し配線を含めた構成例について、図９（Ａ）および図９（Ｂ）に示す。第１の絶縁保護膜２１は、コンタクトホール２５、２６を有しており、第１の電極１５に対して、共通電極引き出し配線、第２の電極１７に対して個別電極引き出し配線が伸びた構成となっている。このとき、第１の電極１５を共通電極、第２の電極１７を個別電極として、共通・個別電極引き出し配線を保護する第２の絶縁保護膜２２が形成されている。図９（Ａ）および図９（Ｂ）に示されるように、一部開口されて共通電極パッド２３、個別電極パッド２４を形成している。
＜基板＞
図７に示される電気−機械変換素子の基板１３としては、特に制限されるものではないが、シリコン単結晶基板を用いることが好ましく、厚みが１００〜６００μｍであることが好ましい。面方位としては、（１００）、（１１０）、（１１１）と３種を用いることができ、一般的に（１００）、（１１１）が用いられており、本発明においては、（１００）の面方位を持つ単結晶基板が好ましい。
図７に示される電気−機械変換素子の基板１３としては、特に制限されるものではないが、シリコン単結晶基板を用いることが好ましく、厚みが１００〜６００μｍであることが好ましい。面方位としては、（１００）、（１１０）、（１１１）と３種を用いることができ、一般的に（１００）、（１１１）が用いられており、本発明においては、（１００）の面方位を持つ単結晶基板が好ましい。
また、圧力室１８を作製する場合、エッチングを利用してシリコン単結晶基板を加工するが、この場合のエッチング方法としては、異方性エッチングを用いることが一般的である。異方性エッチング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。
本発明においては(１１０)の面方位を持った単結晶基板を使用することも可能であるが、この場合、マスク材として用いられ得るＳｉＯ２もエッチングされてしまうことにも留意する。
＜振動板＞
振動板１４は、電気−機械変換膜１６によって発生した力を受けて、変形変位して圧力室１８のインク滴を吐出させる。そのため、振動板１４としては所定の強度を有したものであることが好ましい。
振動板１４の材料としては、例えばＳｉ、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４をＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により作製したものが挙げられる。
さらに、第１の電極１５、電気−機械変換膜１６の線膨張係数に近い材料を選択することが好ましい。特に、電気−機械変換膜１６は、一般的な材料としてＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）が使用されることから、振動板１４の材料は線膨張係数８×１０−６（１／Ｋ）に近い線膨張係数として、５×１０−６〜１０×１０−６の線膨張係数を有した材料が好ましく、さらには７×１０−６〜９×１０−６の線膨張係数を有した材料がより好ましい。
振動板１４は、電気−機械変換膜１６によって発生した力を受けて、変形変位して圧力室１８のインク滴を吐出させる。そのため、振動板１４としては所定の強度を有したものであることが好ましい。
振動板１４の材料としては、例えばＳｉ、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４をＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により作製したものが挙げられる。
さらに、第１の電極１５、電気−機械変換膜１６の線膨張係数に近い材料を選択することが好ましい。特に、電気−機械変換膜１６は、一般的な材料としてＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）が使用されることから、振動板１４の材料は線膨張係数８×１０−６（１／Ｋ）に近い線膨張係数として、５×１０−６〜１０×１０−６の線膨張係数を有した材料が好ましく、さらには７×１０−６〜９×１０−６の線膨張係数を有した材料がより好ましい。
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これらの化合物等であり、これら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。
膜厚としては０．１μｍ〜１０μｍが好ましく、０．５μｍ〜３μｍがさらに好ましい。０．１μｍ未満の場合、圧力室１８の加工が難しくなり、１０μｍより大きい場合、振動板１４が変形変位しにくくなり、インク滴の吐出が不安定になることがある。
膜厚としては０．１μｍ〜１０μｍが好ましく、０．５μｍ〜３μｍがさらに好ましい。０．１μｍ未満の場合、圧力室１８の加工が難しくなり、１０μｍより大きい場合、振動板１４が変形変位しにくくなり、インク滴の吐出が不安定になることがある。
＜第１の電極＞
第１の電極１５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。振動板１４と金属膜の間に密着層を積層させることで、剥がれ等を抑制することができる。以下、密着層含めて金属電極膜、酸化物電極膜の詳細について記載する。
第１の電極１５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。振動板１４と金属膜の間に密着層を積層させることで、剥がれ等を抑制することができる。以下、密着層含めて金属電極膜、酸化物電極膜の詳細について記載する。
−密着層−
密着層の作製の例としては、Ｔｉをスパッタ成膜後、ＲＴＡ（Ｒａｐｉｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ａｎｎｅａｌｉｎｇ)装置を用いて、６５０〜８００℃、１〜３０分、Ｏ２雰囲気でチタン膜を熱酸化させ、チタン膜を酸化チタン膜にする方法が挙げられる。
酸化チタン膜を作成するには反応性スパッタでもよいが、チタン膜の高温による熱酸化法が好ましい。反応性スパッタによる作製では、シリコン基板を高温で加熱する必要があるため、特別なスパッタチャンバ構成が必要となることに留意する。
密着層の作製の例としては、Ｔｉをスパッタ成膜後、ＲＴＡ（Ｒａｐｉｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ａｎｎｅａｌｉｎｇ)装置を用いて、６５０〜８００℃、１〜３０分、Ｏ２雰囲気でチタン膜を熱酸化させ、チタン膜を酸化チタン膜にする方法が挙げられる。
酸化チタン膜を作成するには反応性スパッタでもよいが、チタン膜の高温による熱酸化法が好ましい。反応性スパッタによる作製では、シリコン基板を高温で加熱する必要があるため、特別なスパッタチャンバ構成が必要となることに留意する。
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酸化チタン膜の結晶性が良好になる。これは、通常の加熱炉による酸化によれば、酸化しやすいチタン膜は、低温においてはいくつもの結晶構造を作るため、一旦、それを壊す必要が生じるためである。したがって、昇温速度の速いＲＴＡによる酸化の方が良好な結晶を形成するために有利になる。
また、Ｔｉ以外の材料としてはＴａ、Ｉｒ、Ｒｕ等が挙げられる。
密着層の膜厚としては、１０ｎｍ〜５０ｎｍが好ましく、１５ｎｍ〜３０ｎｍがより好ましい。１０ｎｍ未満の場合、密着性に懸念があり、５０ｎｍよりも大きい場合、密着層上の膜において良好な結晶性が得られない場合がある。
密着層の膜厚としては、１０ｎｍ〜５０ｎｍが好ましく、１５ｎｍ〜３０ｎｍがより好ましい。１０ｎｍ未満の場合、密着性に懸念があり、５０ｎｍよりも大きい場合、密着層上の膜において良好な結晶性が得られない場合がある。
−金属電極膜−
第１の電極１５における金属電極膜の金属材料としては、例えば白金、イリジウム、白金−ロジウムなどの白金族元素、これらの合金膜などが挙げられる。
また、白金を使用する場合には振動板１４（特にＳｉＯ２）との密着性を考慮し、密着層を先に積層した後、金属電極膜を作製することが好ましい。
金属電極膜の作製方法の例としては、スパッタ法や真空蒸着等の真空成膜が挙げられる。
第１の電極１５における金属電極膜の金属材料としては、例えば白金、イリジウム、白金−ロジウムなどの白金族元素、これらの合金膜などが挙げられる。
また、白金を使用する場合には振動板１４（特にＳｉＯ２）との密着性を考慮し、密着層を先に積層した後、金属電極膜を作製することが好ましい。
金属電極膜の作製方法の例としては、スパッタ法や真空蒸着等の真空成膜が挙げられる。
金属電極膜の膜厚は、８０〜２００ｎｍが好ましく、１００〜１５０ｎｍがより好ましい。８０ｎｍ未満の場合、共通電極として十分な電流を供給できない場合があり、インク吐出をする際に不具合が発生する場合がある。２００ｎｍより大きい場合、白金族元素などの高価な材料を用いると、コスト増につながることがある。また２００ｎｍより大きい場合において、白金を用いて膜厚を厚くすると表面粗さが大きくなり、金属電極膜上の酸化物電極膜の表面粗さやＰＺＴの結晶配向性に影響を及ぼして、インク吐出が不良となる場合がある。
−酸化物電極膜−
第１の電極１５における酸化物電極膜の材料としては、ＳｒＲｕＯ３を用いることができ、これ以外にも、Ｓｒｘ（Ａ）（１−ｘ）Ｒｕｙ（Ｂ）（１−ｙ）、Ａ＝Ｂａ、Ｃａ、Ｂ＝Ｃｏ、Ｎｉ、ｘ、ｙ＝０〜０．５で記述されるような材料についても用いることができる。ＳｒとＲｕの組成比については、Ｓｒ／Ｒｕが０．８２〜１．２２であることが好ましい。この範囲から外れると酸化物電極膜の比抵抗が大きくなり、電極として十分な導電性が得られなくなることがある。
第１の電極１５における酸化物電極膜の材料としては、ＳｒＲｕＯ３を用いることができ、これ以外にも、Ｓｒｘ（Ａ）（１−ｘ）Ｒｕｙ（Ｂ）（１−ｙ）、Ａ＝Ｂａ、Ｃａ、Ｂ＝Ｃｏ、Ｎｉ、ｘ、ｙ＝０〜０．５で記述されるような材料についても用いることができる。ＳｒとＲｕの組成比については、Ｓｒ／Ｒｕが０．８２〜１．２２であることが好ましい。この範囲から外れると酸化物電極膜の比抵抗が大きくなり、電極として十分な導電性が得られなくなることがある。
酸化物電極膜の作製方法としては、例えばスパッタ法により作製する方法が挙げられる。このとき、ＳｒＲｕＯ３膜を成膜する場合、結晶配向性を考慮し、スパッタ条件を設定することが好ましい。例えば、第１の電極１５の金属電極膜をＰｔ（１１１）とした場合、ＳｒＲｕＯ３膜についても（１１１）配向させることが好ましく、そのためには成膜温度を５００℃以上での基板加熱を行い、成膜するなどの検討をすること等が挙げられる。
例えば特許第３７８２４０１号公報に記載のＳＲＯ成膜条件については、室温で成膜した後、ＲＴＡ処理にて結晶化温度（６５０℃）で加熱、酸化を行っている。この場合、ＳＲＯ膜としては、十分結晶化され、電極としての比抵抗としても十分な値が得られるが、膜の結晶配向性としては、（１１０）が優先配向しやすくなり、その上にＰＺＴを成膜すると（１１０）に配向しやすくなる。
以下にＳＲＯ膜を作製する場合の例やその考慮点について説明する。
例えばＰｔ（１１１）上に作製したＳＲＯ膜の結晶性については、ＰｔとＳＲＯで格子定数が近いため、通常のＸ線回折測定におけるθ−２θ測定では、ＳＲＯ（１１１）とＰｔ（１１１）の２θ位置が重なってしまい判別が難しい。Ｐｔについては消滅則の関係からＰｓｉ＝３５°傾けた２θが約３２°付近の位置には回折線が打ち消し合い、回折強度が見られない。
例えばＰｔ（１１１）上に作製したＳＲＯ膜の結晶性については、ＰｔとＳＲＯで格子定数が近いため、通常のＸ線回折測定におけるθ−２θ測定では、ＳＲＯ（１１１）とＰｔ（１１１）の２θ位置が重なってしまい判別が難しい。Ｐｔについては消滅則の関係からＰｓｉ＝３５°傾けた２θが約３２°付近の位置には回折線が打ち消し合い、回折強度が見られない。
そのため、Ｐｓｉ方向を約３５°傾けて、２θが約３２°付近のピーク強度で判断することでＳＲＯが(１１１)に優先配向しているかを確認することができる。図１０に、２θ＝３２°に固定し、Ｐｓｉを振ったときの測定結果の例を示す。
Ｐｓｉ＝０°ではＳＲＯ（１１０）においてほとんど回折強度が見られず、Ｐｓｉ＝３５°付近において、回折強度が見られることから本成膜条件にて作製したものについては、ＳＲＯが（１１１）配向していることが確認できた。また、上記した室温で成膜した後にＲＴＡ処理を行い作製したＳＲＯ膜については、Ｐｓｉ＝０°のときにＳＲＯ（１１０）の回折強度が見られる。
Ｐｓｉ＝０°ではＳＲＯ（１１０）においてほとんど回折強度が見られず、Ｐｓｉ＝３５°付近において、回折強度が見られることから本成膜条件にて作製したものについては、ＳＲＯが（１１１）配向していることが確認できた。また、上記した室温で成膜した後にＲＴＡ処理を行い作製したＳＲＯ膜については、Ｐｓｉ＝０°のときにＳＲＯ（１１０）の回折強度が見られる。
また、連続駆動を行なった場合、駆動させた後の変位量が初期変位に比べてどのくらい劣化したかを考慮すると、後述する電気−機械変換膜１６におけるＰＺＴの配向性が影響しており、（１１０）では変位劣化を抑制するには不十分となることがある。さらにＳＲＯ膜の表面粗さについては、成膜温度が影響しており、室温から３００℃では表面粗さが小さくなり２ｎｍ以下になる。なお、表面粗さについてはＡＦＭ（Ａｔｏｍｉｃ Ｆｏｒｃｅ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ、原子間力顕微鏡）により測定される表面粗さ（平均粗さ)を指標としている。
これらのことから、表面粗さとしては、フラットではあるが結晶性が十分でなく、その後成膜したＰＺＴの圧電アクチュエータとしての初期変位や連続駆動後の変位劣化については十分な特性が得られないことから、ＳＲＯ膜の結晶性や表面粗さを考慮する必要がある。
これらのことから、表面粗さとしては、フラットではあるが結晶性が十分でなく、その後成膜したＰＺＴの圧電アクチュエータとしての初期変位や連続駆動後の変位劣化については十分な特性が得られないことから、ＳＲＯ膜の結晶性や表面粗さを考慮する必要がある。
酸化物電極膜の表面粗さとしては、４ｎｍ〜１５ｎｍが好ましく、６ｎｍ〜１０ｎｍがより好ましい。上記の範囲を満たさない場合、その後成膜するＰＺＴの絶縁耐圧が悪くなり、リークしてしまう場合がある。
上記の結晶性や表面粗さを得るためには、成膜温度を５００℃〜７００℃、より好ましくは５２０℃〜６００℃として成膜をすることが好ましい。
上記の結晶性や表面粗さを得るためには、成膜温度を５００℃〜７００℃、より好ましくは５２０℃〜６００℃として成膜をすることが好ましい。
酸化物電極膜の膜厚としては、４０ｎｍ〜１５０ｎｍが好ましく、５０ｎｍ〜８０ｎｍがより好ましい。４０ｎｍ未満の場合、初期変位や連続駆動後の変位劣化については十分な特性が得られないことがあり、ＰＺＴのオーバーエッチングを抑制するためのストップエッチング層としての機能も得られにくくなることがある。また、１５０ｎｍより大きい場合、その後成膜したＰＺＴの絶縁耐圧が悪くなり、リークしてしまうことがある。
酸化物電極膜の比抵抗としては、５×１０−３Ω・ｃｍ以下が好ましく、１×１０−３Ω・ｃｍ以下がより好ましい。５×１０−３Ω・ｃｍよりも大きい場合、十分な電流を供給することができなくなり、インク吐出をする際に不具合が発生することがある。
酸化物電極膜の比抵抗としては、５×１０−３Ω・ｃｍ以下が好ましく、１×１０−３Ω・ｃｍ以下がより好ましい。５×１０−３Ω・ｃｍよりも大きい場合、十分な電流を供給することができなくなり、インク吐出をする際に不具合が発生することがある。
＜電気−機械変換膜＞
電気−機械変換膜１６の材料としては、ＰＺＴが好適に用いられる。ＰＺＴはジルコン酸鉛(ＰｂＺｒＯ３)とチタン酸鉛(ＰｂＴｉＯ３)の固溶体で、その比率により特性が異なる。一般的に優れた圧電特性を示す組成はＰｂＺｒＯ３とＰｂＴｉＯ３の比率が５３：４７の割合であり、化学式で示すとＰｂ（Ｚｒ０．５３,Ｔｉ０．４７）Ｏ３、一般的にはＰＺＴ（５３／４７）と示されることがある。
電気−機械変換膜１６の材料としては、ＰＺＴが好適に用いられる。ＰＺＴはジルコン酸鉛(ＰｂＺｒＯ３)とチタン酸鉛(ＰｂＴｉＯ３)の固溶体で、その比率により特性が異なる。一般的に優れた圧電特性を示す組成はＰｂＺｒＯ３とＰｂＴｉＯ３の比率が５３：４７の割合であり、化学式で示すとＰｂ（Ｚｒ０．５３,Ｔｉ０．４７）Ｏ３、一般的にはＰＺＴ（５３／４７）と示されることがある。
ＰＺＴ以外の複合酸化物としてはチタン酸バリウムなどが挙げられ、この場合はバリウムアルコキシド、チタンアルコキシド化合物を出発材料にし、共通溶媒に溶解させることでチタン酸バリウム前駆体溶液を作製することも可能である。
これら材料を一般式として表した場合、ＡＢＯ３で記述され、Ａ＝Ｐｂ、Ｂａ、Ｓｒ Ｂ＝Ｔｉ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｎｂを主成分とする複合酸化物が挙げられる。
これらの例としては、（Ｐｂ１−ｘ,Ｂａｘ）(Ｚｒ,Ｔｉ)Ｏ３、（Ｐｂ１−ｘ,Ｓｒｘ）(Ｚｒ,Ｔｉ）Ｏ３等が挙げられ、これはＡサイトのＰｂを一部ＢａやＳｒで置換した場合の例である。このような置換は２価の元素であれば可能であり、その効果は熱処理中の鉛の蒸発による特性劣化を低減させる作用を示す。
これら材料を一般式として表した場合、ＡＢＯ３で記述され、Ａ＝Ｐｂ、Ｂａ、Ｓｒ Ｂ＝Ｔｉ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｎｂを主成分とする複合酸化物が挙げられる。
これらの例としては、（Ｐｂ１−ｘ,Ｂａｘ）(Ｚｒ,Ｔｉ)Ｏ３、（Ｐｂ１−ｘ,Ｓｒｘ）(Ｚｒ,Ｔｉ）Ｏ３等が挙げられ、これはＡサイトのＰｂを一部ＢａやＳｒで置換した場合の例である。このような置換は２価の元素であれば可能であり、その効果は熱処理中の鉛の蒸発による特性劣化を低減させる作用を示す。
電気−機械変換膜１６の作製方法としては、例えばスパッタ法やゾルゲル法を用いてスピンコーターにて作製することが挙げられる。その場合は、パターニング化が必要となるので、フォトリソエッチング等により所望のパターンを得る。
また、ＰＺＴをゾルゲル法により作製する場合、出発材料に酢酸鉛、ジルコニウムアルコキシド、チタンアルコキシド化合物を出発材料にし、共通溶媒としてメトキシエタノールに溶解させ、均一の溶液を得ることで、ＰＺＴ前駆体溶液が作製できる。金属アルコキシド化合物は大気中の水分により容易に加水分解してしまうので、前駆体溶液に安定剤としてアセチルアセトン、酢酸、ジエタノールアミンなどの安定化剤を適量、添加しても良い。
また、振動板１４全面にＰＺＴ膜を得る場合、スピンコートなどの溶液塗布法により塗膜を形成し、溶媒乾燥、熱分解、結晶化の各々の熱処理を施すことで得ることができる。塗膜から結晶化膜への変態には体積収縮が伴うので、クラックフリーな膜を得るには一度の工程で１００ｎｍ以下の膜厚が得られるように前駆体濃度を調整し、ＰＺＴ膜を作製していくのが好ましい。
電気−機械変換膜１６の膜厚としては０．５μｍ〜５μｍが好ましく、１μｍ〜２μｍがより好ましい。０．５μｍ未満の場合、圧力室１８の加工が難しくなり、５μｍより大きい場合、振動板１４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ほか、十分な変位を発生できなくなることがあり、また作製工程の負担が増加し、プロセス時間が長くなることがある。
＜第２の電極＞
第２の電極１７としては、酸化物電極膜、金属電極膜を有していることが好ましい。
積層の順としては、酸化物電極膜、金属電極膜の順に積層される。第２の電極１７における酸化物電極膜、金属電極膜は、第１の電極１５における酸化物電極膜、金属電極膜と同じ態様とすることができるため、相違点について以下に説明する。
第２の電極１７としては、酸化物電極膜、金属電極膜を有していることが好ましい。
積層の順としては、酸化物電極膜、金属電極膜の順に積層される。第２の電極１７における酸化物電極膜、金属電極膜は、第１の電極１５における酸化物電極膜、金属電極膜と同じ態様とすることができるため、相違点について以下に説明する。
−酸化物電極膜−
第２の電極１７における酸化物電極膜の膜厚としては、２０ｎｍ〜８０ｎｍが好ましく、４０ｎｍ〜６０ｎｍがより好ましい。２０ｎｍ未満の場合、初期変位や変位劣化特性について十分な特性が得られないことがあり、８０ｎｍより大きい場合、その後成膜するＰＺＴの絶縁耐圧が悪くなり、リークしやすくなることがある。
第２の電極１７における酸化物電極膜の膜厚としては、２０ｎｍ〜８０ｎｍが好ましく、４０ｎｍ〜６０ｎｍがより好ましい。２０ｎｍ未満の場合、初期変位や変位劣化特性について十分な特性が得られないことがあり、８０ｎｍより大きい場合、その後成膜するＰＺＴの絶縁耐圧が悪くなり、リークしやすくなることがある。
−金属電極膜−
第２の電極１７における金属電極膜の膜厚としては３０ｎｍ〜２００ｎｍが好ましく５０ｎｍ〜１２０ｎｍがより好ましい。３０ｎｍ未満の場合、十分な電流を供給することができなくなり、インク吐出をする際に不具合が発生することがある。２００ｎｍより大きい場合、白金族元素などの高価な材料を用いると、コスト増につながることがある。また２００ｎｍより大きい場合において、白金を用いて膜厚を厚くすると表面粗さが大きくなり、さらに積層する場合、膜剥がれ等が発生することがある。
第２の電極１７における金属電極膜の膜厚としては３０ｎｍ〜２００ｎｍが好ましく５０ｎｍ〜１２０ｎｍがより好ましい。３０ｎｍ未満の場合、十分な電流を供給することができなくなり、インク吐出をする際に不具合が発生することがある。２００ｎｍより大きい場合、白金族元素などの高価な材料を用いると、コスト増につながることがある。また２００ｎｍより大きい場合において、白金を用いて膜厚を厚くすると表面粗さが大きくなり、さらに積層する場合、膜剥がれ等が発生することがある。
＜第１の絶縁保護膜＞
次に、第１の電極１５上に積層される第１の絶縁保護膜２１について説明する。
第１の絶縁保護膜２１は成膜・エッチングの工程による圧電素子へのダメージを防ぐとともに、大気中の水分が透過しづらい材料を選定する必要があるため、緻密な無機材料が好ましい。有機材料では十分な保護性能を得るためには膜厚を厚くする必要があるため、好ましくないことがある。
次に、第１の電極１５上に積層される第１の絶縁保護膜２１について説明する。
第１の絶縁保護膜２１は成膜・エッチングの工程による圧電素子へのダメージを防ぐとともに、大気中の水分が透過しづらい材料を選定する必要があるため、緻密な無機材料が好ましい。有機材料では十分な保護性能を得るためには膜厚を厚くする必要があるため、好ましくないことがある。
第１の絶縁保護膜２１の膜厚を大きくすると、振動板１４の振動変位を著しく阻害してしまうため、吐出性能の低いインクジェット記録ヘッドになってしまうことがある。
第１の絶縁保護膜２１の膜厚を抑えつつ、高い保護性能を得るには、酸化物、窒化物、炭化物を用いるのが好ましく、第１の絶縁保護膜２１の下地となる、電極材料、圧電体材料、振動板材料と密着性が高い材料を選定する必要がある。
第１の絶縁保護膜２１の膜厚を抑えつつ、高い保護性能を得るには、酸化物、窒化物、炭化物を用いるのが好ましく、第１の絶縁保護膜２１の下地となる、電極材料、圧電体材料、振動板材料と密着性が高い材料を選定する必要がある。
成膜方法は圧電素子を損傷しない成膜方法を選定する必要がある。すなわち、反応性ガスをプラズマ化して基板上に堆積するプラズマＣＶＤ法やプラズマをターゲット材に衝突させて飛ばすことで成膜するスパッタリング法は好ましくない。好ましい成膜方法としては、蒸着法、ＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法などが例示できるが、使用できる材料の選択肢が広いＡＬＤ法が好ましい。
第１の絶縁保護膜２１に用いられる好ましい材料としては、Ａｌ２Ｏ３，ＺｒＯ２，Ｙ２Ｏ３，Ｔａ２Ｏ３，ＴｉＯ２などのセラミクス材料に用いられる酸化膜が例として挙げられる。ＡＬＤ法を用いることで、膜密度の非常に高い薄膜を作製し、プロセス中でのダメージを抑制することができる。
第１の絶縁保護膜２１に用いられる好ましい材料としては、Ａｌ２Ｏ３，ＺｒＯ２，Ｙ２Ｏ３，Ｔａ２Ｏ３，ＴｉＯ２などのセラミクス材料に用いられる酸化膜が例として挙げられる。ＡＬＤ法を用いることで、膜密度の非常に高い薄膜を作製し、プロセス中でのダメージを抑制することができる。
第１の絶縁保護膜２１の膜厚は、圧電素子の保護性能を確保できる十分な薄膜とする必要があると同時に、振動板の変位を阻害しないように可能な限り薄くする必要があり、２０ｎｍ〜１００ｎｍが好ましい。２０ｎｍ未満の場合、圧電素子の保護層としての機能が不足してしまうため、圧電素子の性能が低下してしまう。１００ｎｍより大きい場合、振動板１４の変位が低下するため、吐出効率の低いインクジェットヘッドとなることがある。
また、第１の絶縁保護膜２１を２層にする構成とすることもできる。この場合、２層目の絶縁保護膜を厚くするため、振動板１４の振動変位を著しく阻害しないように第２の電極１７付近において２層目の絶縁膜を開口するような構成とすることもできる。
このとき２層目の絶縁保護膜としては、酸化物、窒化物、炭化物またはこれらの複合化合物を用いることができ、また半導体デバイスで一般的に用いられるＳｉＯ２なども用いることができる。
２層目の絶縁保護膜の成膜方法は公知の手法を用いることができ、ＣＶＤ法、スパッタリング法なとが挙げられ、電極形成部等のパターン形成部の段差被覆を考慮すると等方的に成膜できるＣＶＤ法を用いることが好ましい。
２層目の絶縁保護膜の膜厚は共通電極と個別電極配線に印加される電圧で絶縁破壊されない膜厚とする必要がある。すなわち絶縁膜に印加される電界強度を、絶縁破壊しない範囲に設定する必要がある。さらに、絶縁膜の下地の表面性やピンホール等を考慮すると膜厚は２００ｎｍ以上が好ましく、５００ｎｍ以上がより好ましい。
このとき２層目の絶縁保護膜としては、酸化物、窒化物、炭化物またはこれらの複合化合物を用いることができ、また半導体デバイスで一般的に用いられるＳｉＯ２なども用いることができる。
２層目の絶縁保護膜の成膜方法は公知の手法を用いることができ、ＣＶＤ法、スパッタリング法なとが挙げられ、電極形成部等のパターン形成部の段差被覆を考慮すると等方的に成膜できるＣＶＤ法を用いることが好ましい。
２層目の絶縁保護膜の膜厚は共通電極と個別電極配線に印加される電圧で絶縁破壊されない膜厚とする必要がある。すなわち絶縁膜に印加される電界強度を、絶縁破壊しない範囲に設定する必要がある。さらに、絶縁膜の下地の表面性やピンホール等を考慮すると膜厚は２００ｎｍ以上が好ましく、５００ｎｍ以上がより好ましい。
＜引き出し配線、電極パッド＞
配線２７、２８及び電極パッド２３、２４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。これらの電極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、０．１〜２０μｍが好ましく、０．２〜１０μｍがさらに好ましい。０．１μｍ未満の場合、抵抗が大きくなり電極に十分な電流を流すことができなくなり、ヘッド吐出が不安定になることがある。一方、２０μｍより大きい場合、プロセス時間が長くなることがある。
また、共通電極および個別電極に接続されるコンタクトホール２５、２６（例えば１０μｍ×１０μｍ）での接触抵抗としては、共通電極としは１０Ω以下、個別電極としては１Ω以下が好ましい。さらに好ましくは、共通電極としては５Ω以下、個別電極としては０．５Ω以下である。この範囲を超えると十分な電流を供給することができなくなり、液滴を吐出する際に不具合が発生することがある。
配線２７、２８及び電極パッド２３、２４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。これらの電極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、０．１〜２０μｍが好ましく、０．２〜１０μｍがさらに好ましい。０．１μｍ未満の場合、抵抗が大きくなり電極に十分な電流を流すことができなくなり、ヘッド吐出が不安定になることがある。一方、２０μｍより大きい場合、プロセス時間が長くなることがある。
また、共通電極および個別電極に接続されるコンタクトホール２５、２６（例えば１０μｍ×１０μｍ）での接触抵抗としては、共通電極としは１０Ω以下、個別電極としては１Ω以下が好ましい。さらに好ましくは、共通電極としては５Ω以下、個別電極としては０．５Ω以下である。この範囲を超えると十分な電流を供給することができなくなり、液滴を吐出する際に不具合が発生することがある。
＜第２の絶縁保護膜＞
第２の絶縁保護膜２２としての機能は、個別電極配線や共通電極配線の保護層の機能を有するパッシベーション層である。図９に示されるように、第２の絶縁保護膜２２は個別電極引き出し部と共通電極引き出し部を除き、個別電極と共通電極上を被覆する。これにより電極材料に安価なＡｌもしくはＡｌを主成分とする合金材料を用いることができる。その結果、低コストかつ信頼性の高いインクジェット記録ヘッドとすることができる。
第２の絶縁保護膜２２としての機能は、個別電極配線や共通電極配線の保護層の機能を有するパッシベーション層である。図９に示されるように、第２の絶縁保護膜２２は個別電極引き出し部と共通電極引き出し部を除き、個別電極と共通電極上を被覆する。これにより電極材料に安価なＡｌもしくはＡｌを主成分とする合金材料を用いることができる。その結果、低コストかつ信頼性の高いインクジェット記録ヘッドとすることができる。
材料としては、公知の無機材料、有機材料を使用することができるが、透湿性の低い材料とする必要がある。無機材料としては、酸化物、窒化物、炭化物等が挙げられ、有機材料としてはポリイミド、アクリル樹脂、ウレタン樹脂等が挙げられる。
ただし有機材料の場合には膜厚を大きくする必要があるため、パターニングに適さない。そのため、薄膜で配線保護機能を発揮できる無機材料とすることが好ましい。特に、Ａｌ配線上にＳｉ３Ｎ４を用いることが、半導体デバイスで実績のある技術であり、好ましい。
ただし有機材料の場合には膜厚を大きくする必要があるため、パターニングに適さない。そのため、薄膜で配線保護機能を発揮できる無機材料とすることが好ましい。特に、Ａｌ配線上にＳｉ３Ｎ４を用いることが、半導体デバイスで実績のある技術であり、好ましい。
また、膜厚は２００ｎｍ以上が好ましく、５００ｎｍ以上がより好ましい。２００ｎｍ未満の場合、十分なパッシベーション機能を発揮できないため、配線材料の腐食による断線が発生し、インクジェットの信頼性を低下させてしまうことがある。
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２１の個別液室領域を薄くしていることと同様の理由である。これにより、高効率かつ高信頼性のインクジェットヘッドとすることが可能になる。
開口部分の形成においては、第１及び第２の絶縁保護膜で圧電素子が保護されているため、フォトリソグラフィ法、ドライエッチングを用いることができる。
開口部分の形成においては、第１及び第２の絶縁保護膜で圧電素子が保護されているため、フォトリソグラフィ法、ドライエッチングを用いることができる。
（インクジェット記録ヘッド）
次に本発明に係るインクジェット記録ヘッドについて説明する。
図１１（Ａ）に示されるように、ノズル１１、ノズル板１２、圧力室１８を備えるインクジェット記録ヘッドが挙げられる。また、図１１（Ｂ）に示されるように複数個配置させる構成としてもよい。
本発明によれば、電気−機械変換素子が簡便な製造工程で（かつバルクセラミックスと同等の性能を持つ）形成でき、その後の圧力室形成のための裏面からのエッチング除去、ノズル孔を有するノズル板を接合することでインクジェット記録ヘッドが得られる。なお、図中には液体供給手段、流路、流体抵抗についての記述は省かれている。
次に本発明に係るインクジェット記録ヘッドについて説明する。
図１１（Ａ）に示されるように、ノズル１１、ノズル板１２、圧力室１８を備えるインクジェット記録ヘッドが挙げられる。また、図１１（Ｂ）に示されるように複数個配置させる構成としてもよい。
本発明によれば、電気−機械変換素子が簡便な製造工程で（かつバルクセラミックスと同等の性能を持つ）形成でき、その後の圧力室形成のための裏面からのエッチング除去、ノズル孔を有するノズル板を接合することでインクジェット記録ヘッドが得られる。なお、図中には液体供給手段、流路、流体抵抗についての記述は省かれている。
（インクジェット記録装置）
次に、本発明のインクジェット記録ヘッドが備えられたインクジェット記録装置について説明する。本発明のインクジェット記録装置の一例を図１２、図１３に示す。図１２はインクジェット記録装置の斜視図であり、図１３はインクジェット記録装置の気孔部の側面図である。
次に、本発明のインクジェット記録ヘッドが備えられたインクジェット記録装置について説明する。本発明のインクジェット記録装置の一例を図１２、図１３に示す。図１２はインクジェット記録装置の斜視図であり、図１３はインクジェット記録装置の気孔部の側面図である。
本発明におけるインクジェット記録装置には、記録装置本体８１の内部に主走査方向に移動可能なキャリッジ、キャリッジに搭載されたインクジェット記録ヘッド、インクジェット記録ヘッドにインクを供給するインクカートリッジ等で構成される印字機構部８２等が収納されている。
装置本体８１の下方部には前方側から多数枚の用紙８３を積載可能な給紙カセット（または給紙トレイ）８４を抜き差し自在に装着することができ、また、用紙８３を手差しで給紙するための手差しトレイ８５を開倒することができる。そして、給紙カセット８４または手差しトレイ８５から給送される用紙８３が取り込まれ、印字機構部８２によって所要の画像が記録された後、後面側に装着された排紙トレイ８６に用紙８３が排紙される。
印字機構部８２には、図示しない左右の側板に横架したガイド部材である主ガイドロッド９１と従ガイドロッド９２とでキャリッジ９３が主走査方向に摺動自在に保持されている。
印字機構部８２には、図示しない左右の側板に横架したガイド部材である主ガイドロッド９１と従ガイドロッド９２とでキャリッジ９３が主走査方向に摺動自在に保持されている。
このキャリッジ９３にはイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）の各色のインク滴を吐出する本発明に係るインクジェット記録ヘッドからなるヘッド９４が複数のインク吐出口（ノズル）を主走査方向と交差する方向に配列され、インク滴吐出方向を下方に向けてインクジェット記録ヘッドが装着されている。またキャリッジ９３にはヘッド９４に各色のインクを供給するための各インクカートリッジ９５が交換可能な態様で装着されている。
インクカートリッジ９５には上方に大気と連通する大気口、下方にはインクジェット記録ヘッドにインクを供給する供給口を、内部にはインクが充填された多孔質体が設けられている。この多孔質体の毛管力により、インクジェット記録ヘッドに供給されるインクをわずかな負圧に維持している。また、インクジェット記録ヘッドとしてここでは各色のヘッド９４を用いているが、各色のインク滴を吐出するノズルを有する１個のヘッドとしてもよい。
ここで、キャリッジ９３は後方側（用紙搬送方向下流側）を主ガイドロッド９１に摺動自在に嵌装し、前方側（用紙搬送方向上流側）を従ガイドロッド９２に摺動自在に載置している。そして、キャリッジ９３を主走査方向に移動走査するため、主走査モータ９７で回転駆動される駆動プーリ９８と従動プーリ９９との間にタイミングベルト１００が張装されている。このタイミングベルト１００はキャリッジ９３に固定されており、主走査モータ９７の正逆回転によりキャリッジ９３が往復駆動される。
また、インクジェット記録装置には、給紙カセット８４にセットした用紙８３をヘッド９４の下方側に搬送するために、給紙カセット８４から用紙８３を分離給装する給紙ローラ１０１及びフリクションパッド１０２が設けられている。さらに、用紙８３を案内するガイド部材１０３と、給紙された用紙８３を反転させて搬送する搬送ローラ１０４と、この搬送ローラ１０４の周面に押し付けられる搬送コロ１０５及び搬送ローラ１０４からの用紙８３の送り出し角度を規定する先端コロ１０６とが設けられている。搬送ローラ１０４は副走査モータ１０７によってギヤ列を介して回転駆動される。
そして、キャリッジ９３の主走査方向の移動範囲に対応して搬送ローラ１０４から送り出された用紙８３を記録ヘッド９４の下方側で案内する用紙ガイド部材である印写受け部材１０９が設けられている。この印写受け部材１０９の用紙搬送方向下流側には、用紙８３を排紙方向へ送り出すために回転駆動される搬送コロ１１１、拍車１１２が設けられている。さらに、インクジェット記録装置には、用紙８３を排紙トレイ８６に送り出す排紙ローラ１１３及び拍車１１４と、排紙経路を形成するガイド部材１１５、１１６が配設されている。
記録時には、キャリッジ９３が移動しながら画像信号に応じて記録ヘッド９４を駆動することにより、停止している用紙８３にインクを吐出して１行分を記録し、用紙８３を所定量搬送後、次の行の記録が行われる。記録終了信号または用紙８３の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了させ用紙８３が排紙される。
また、キャリッジ９３の移動方向右端側の記録領域を外れた位置には、ヘッド９４の吐出不良を回復するための回復装置１１７が配置されており、回復装置１１７はキャップ手段と吸引手段とクリーニング手段を有している。
キャリッジ９３は印字待機中にはこの回復装置１１７側に移動されてキャッピング手段でヘッド９４をキャッピングされ、吐出口部を湿潤状態に保つことによりインク乾燥による吐出不良を防止することができる。また、記録途中などに記録と関係しないインクを吐出することにより、全ての吐出口のインク粘度を一定にし、安定した吐出性能を維持することができる。
キャリッジ９３は印字待機中にはこの回復装置１１７側に移動されてキャッピング手段でヘッド９４をキャッピングされ、吐出口部を湿潤状態に保つことによりインク乾燥による吐出不良を防止することができる。また、記録途中などに記録と関係しないインクを吐出することにより、全ての吐出口のインク粘度を一定にし、安定した吐出性能を維持することができる。
吐出不良が発生した場合等には、キャッピング手段でヘッド９４の吐出口（ノズル）を密封し、チューブを通して吸引手段で吐出口からインクとともに気泡等を吸い出し、吐出口面に付着したインクやゴミ等をクリーニング手段により除去でき、吐出不良を回復することができる。また、吸引されたインクは、本体下部に設置された廃インク溜（不図示）に排出され、廃インク溜内部のインク吸収体に吸収保持される。
本発明のインクジェット記録装置においては、振動板駆動の不良等によるインク滴吐出不良を抑制することができ、変位の変動を抑制することができることから、安定したインク滴吐出特性、画像品質の向上を図ることができる。
以下、本発明を実施例および比較例を挙げて説明する。なお、本発明はここに例示される実施例に限定されるものではない。
（実施例１）
＜電気−機械変換素子の作製＞
６インチシリコンウェハ（膜厚６２５μｍ）上に、熱酸化膜（膜厚１μｍ）を形成し、第１の電極１５の密着層として、チタン膜（膜厚３０ｎｍ）をスパッタ装置にて成膜した後にＲＴＡを用いて７５０℃にて、熱酸化させた。
続いてチタン膜上に金属電極膜として白金膜（膜厚１００ｎｍ）、酸化物電極膜としてＳｒＲｕＯ３膜(膜厚６０ｎｍ)をスパッタ成膜した。スパッタ成膜時の基板加熱温度については５５０℃にて成膜を実施した。
＜電気−機械変換素子の作製＞
６インチシリコンウェハ（膜厚６２５μｍ）上に、熱酸化膜（膜厚１μｍ）を形成し、第１の電極１５の密着層として、チタン膜（膜厚３０ｎｍ）をスパッタ装置にて成膜した後にＲＴＡを用いて７５０℃にて、熱酸化させた。
続いてチタン膜上に金属電極膜として白金膜（膜厚１００ｎｍ）、酸化物電極膜としてＳｒＲｕＯ３膜(膜厚６０ｎｍ)をスパッタ成膜した。スパッタ成膜時の基板加熱温度については５５０℃にて成膜を実施した。
次に、電気−機械変換膜１６の作製にあっては、Ｐｂ：Ｚｒ：Ｔｉ＝１１４：５３：４７に調整されたＰＺＴ前駆体溶液を用いて、スピンコート法により成膜した。ＰＺＴ前駆体溶液の塗布液の合成を以下に説明する。
出発材料として酢酸鉛三水和物、イソプロポキシドチタン、イソプロポキシドジルコニウムを用い、酢酸鉛の結晶水はメトキシエタノールに溶解後、脱水した。なお、化学両論組成に対し鉛量を過剰にしてあるが、これは熱処理中のいわゆる鉛抜けによる結晶性低下を防ぐためである。
次に、イソプロポキシドチタン、イソプロポキシドジルコニウムをメトキシエタノールに溶解し、アルコール交換反応、エステル化反応を進め、前述の酢酸鉛を溶解したメトキシエタノール溶液と混合することでＰＺＴ前駆体溶液を合成した。このＰＺＴ前駆体溶液におけるＰＺＴ濃度は０．５ｍｏｌ／ｌであった。
出発材料として酢酸鉛三水和物、イソプロポキシドチタン、イソプロポキシドジルコニウムを用い、酢酸鉛の結晶水はメトキシエタノールに溶解後、脱水した。なお、化学両論組成に対し鉛量を過剰にしてあるが、これは熱処理中のいわゆる鉛抜けによる結晶性低下を防ぐためである。
次に、イソプロポキシドチタン、イソプロポキシドジルコニウムをメトキシエタノールに溶解し、アルコール交換反応、エステル化反応を進め、前述の酢酸鉛を溶解したメトキシエタノール溶液と混合することでＰＺＴ前駆体溶液を合成した。このＰＺＴ前駆体溶液におけるＰＺＴ濃度は０．５ｍｏｌ／ｌであった。
このＰＺＴ前駆体溶液の塗布液を用いて、スピンコート法により成膜し、成膜後、１２０℃で乾燥させた後、５００℃で熱分解を行った。３層目の熱分解処理後に、結晶化熱処理（温度７５０℃）をＲＴＡにて行った。このときＰＺＴの膜厚は２４０ｎｍであった。この工程を計８回（２４層）実施し、膜厚が約２μｍのＰＺＴ膜を得た。
次に、第２の電極１７の酸化物電極膜としてＳｒＲｕＯ３膜(膜厚４０ｎｍ)、金属電極膜として白金膜（膜厚１２５ｎｍ）をスパッタ成膜した。その後、東京応化社製のフォトレジスト（ＴＳＭＲ８８００）をスピンコート法で成膜し、通常のフォトリソグラフィでレジストパターンを形成した後、ＩＣＰエッチング装置（サムコ社製）を用いて図８（Ａ）及び図８（Ｂ）に示すようなパターンを作製した。
次に、第１の絶縁保護膜２１として、ＡＬＤ工法を用いてＡｌ２Ｏ３膜を５０ｎｍ成膜した。このとき、原材料としてアルミニウムについては、ＴＭＡ（トリメチルアルミニウム、シグマアルドリッチ社）、酸素についてはオゾンジェネレータによって発生させたＯ３を用い、これらを交互に積層させることで、成膜を進めた。その後、エッチングによりコンタクトホール２５、２６を形成し、個別電極引き出し配線２８、共通電極引き出し配線２７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。
次に、第２の絶縁保護膜２２としてＳｉ３Ｎ４をプラズマＣＶＤ法により５００ｎｍ成膜し、エッチングにより個別電極用パッド２４、共通電極用パッド２３を形成し、図９（Ａ）および図９（Ｂ）に示すような電気−機械変換素子を作製した。
このとき、図１４に示されるように、６インチウェハ内４０ｍｍ×２０ｍｍ四方のエリア(チップ)を２２箇所配置し、そのチップ内に個別電極パッド数としては、３００個×４列（Ａ〜Ｄ列）＝１２００個用意し、共通電極パッド数としては８個用意した。
＜分極処理＞
分極処理装置については、図１５に示される分極処理装置を用いた。本実施例では、コロナ電極４１としてφ５０μｍのタングステンのワイヤを用い、グリッド電極４２としてステンレス製の開口率６０％のグリッドを用いた。
分極処理装置については、図１５に示される分極処理装置を用いた。本実施例では、コロナ電極４１としてφ５０μｍのタングステンのワイヤを用い、グリッド電極４２としてステンレス製の開口率６０％のグリッドを用いた。
グリッド電極４２は図１５（Ｂ）に示されるように、幅２０ｍｍ、高さ３ｍｍとして、ワイヤ側（コロナ電極４１側）に凹形状のものを作成し用いた。図に示されるように、ワイヤとウェハまでの垂直距離を１０ｍｍ、グリッド電極の中央部とウェハまでの垂直距離を５ｍｍとした。
ワイヤ状のコロナ電極４１に対して８ｋＶ、グリッド電極４２に２．５ｋＶの電圧をかけ、Ｂ列の中心にワイヤ状のコロナ電極４１が位置するように設定し、１列につき３０秒間、計８列にコロナ分極処理を行った。Ａ列からＤ列までは、それぞれ５ｍｍの間隔で配列されている。また、サンプルステージ４４は加熱手段を備えており、分極処理を行う間、サンプルステージ４４の温度は８０℃とした。
（比較例１）
実施例１において、グリッド電極４２の形状を図４（Ｂ）に示されるような平面形状にすること以外は、実施例１と同様にして分極処理を行った。
実施例１において、グリッド電極４２の形状を図４（Ｂ）に示されるような平面形状にすること以外は、実施例１と同様にして分極処理を行った。
（評価）
＜分極状態の評価＞
実施例１及び比較例１において、分極処理状態を示すＰｒ−Ｐｉｎｉを測定した。結果を図１６に示す。図１６（Ａ）は実施例１についての結果であり、図１６（Ｂ）は比較例１についての結果を示す。
＜分極状態の評価＞
実施例１及び比較例１において、分極処理状態を示すＰｒ−Ｐｉｎｉを測定した。結果を図１６に示す。図１６（Ａ）は実施例１についての結果であり、図１６（Ｂ）は比較例１についての結果を示す。
図１６（Ｂ）によると、比較例１の平面形状グリッド電極を用いた場合は、コロナワイヤ直下のＢ列だけでなく、隣のＡ列、Ｃ列においても分極処理が進んでいる。またコロナワイヤから距離の遠いＤ列がＡ、Ｂ、Ｃ列に比べて分極処理が進んでいないことがわかる。
一方、図１６（Ａ）によると、実施例１ではコロナワイヤ直下のＢ列のみの分極処理が進んでおり、隣のＡ列、Ｃ列を含めて、他の３列では分極処理が進まないことが分かる。すなわち、実施例１によれば、コロナワイヤ直下の列を選択的に、かつ確実に分極処理することができる。
一方、図１６（Ａ）によると、実施例１ではコロナワイヤ直下のＢ列のみの分極処理が進んでおり、隣のＡ列、Ｃ列を含めて、他の３列では分極処理が進まないことが分かる。すなわち、実施例１によれば、コロナワイヤ直下の列を選択的に、かつ確実に分極処理することができる。
＜吐出評価＞
実施例１及び比較例１で作製した電気−機械変換素子を用いて、図１１（Ｂ）に示されるインクジェット記録ヘッドを作製し、液滴の吐出評価を行った。粘度を５ｃｐに調整したインクを用いて、単純Ｐｕｌｌ波形により−１０〜−３０Ｖの印加電圧を加えたときの吐出状況を確認したところ、すべてのノズル孔からも吐出できていることを確認した。
実施例１及び比較例１で作製した電気−機械変換素子を用いて、図１１（Ｂ）に示されるインクジェット記録ヘッドを作製し、液滴の吐出評価を行った。粘度を５ｃｐに調整したインクを用いて、単純Ｐｕｌｌ波形により−１０〜−３０Ｖの印加電圧を加えたときの吐出状況を確認したところ、すべてのノズル孔からも吐出できていることを確認した。
１０ 電気−機械変換素子
１１ ノズル
１２ ノズル板
１３ 基板
１４ 振動板
１５ 第１の電極
１６ 電気−機械変換膜
１７ 第２の電極
２１ 第１の絶縁保護膜
２２ 第２の絶縁保護膜
２３ 共通電極パッド
２４ 個別電極パッド
２５、２６ コンタクトホール
２７、２８ 配線
３０ エリア（チップ）
４１ コロナ電極
４２ グリッド電極
４４ サンプルステージ
５０ ドメイン
５１ ドメインの分極方向
５３、５４ 電極
５５ 被処理物
１１ ノズル
１２ ノズル板
１３ 基板
１４ 振動板
１５ 第１の電極
１６ 電気−機械変換膜
１７ 第２の電極
２１ 第１の絶縁保護膜
２２ 第２の絶縁保護膜
２３ 共通電極パッド
２４ 個別電極パッド
２５、２６ コンタクトホール
２７、２８ 配線
３０ エリア（チップ）
４１ コロナ電極
４２ グリッド電極
４４ サンプルステージ
５０ ドメイン
５１ ドメインの分極方向
５３、５４ 電極
５５ 被処理物
Claims (10)
- グリッド電極を介してサンプルステージとコロナ電極との間のコロナ放電を利用し、サンプルステージ上の被分極材料の分極処理を行うコロナ分極処理装置であって、
前記グリッド電極が、前記コロナ電極の方向に対して凹形状であることを特徴とするコロナ分極処理装置。 - 前記コロナ電極がワイヤ状の電極であることを特徴とする請求項１に記載のコロナ分極処理装置。
- 前記グリッド電極が、前記コロナ電極と前記グリッド電極との間の電界の強さに対応して形状を変化させることを特徴とする請求項１または２に記載のコロナ分極処理装置。
- 前記サンプルステージが、前記被分極材料を移動させる移動手段を備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のコロナ分極処理装置。
- 前記サンプルステージが、前記被分極材料を加熱する加熱手段を備えていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のコロナ分極処理装置。
- グリッド電極を介してサンプルステージとコロナ電極との間のコロナ放電を利用し、サンプルステージ上の被分極材料の分極処理を行うコロナ分極処理方法であって、
前記グリッド電極を前記コロナ電極の方向に対して凹形状にすることにより分極処理を行うことを特徴とするコロナ分極処理方法。 - 前記被分極材料が、複数の電気−機械変換素子が列状に配置されてなり、
前記列ごとに分極処理を行うことを特徴とする請求項６に記載のコロナ分極処理方法。 - 請求項６または７に記載のコロナ分極処理方法により分極処理されたことを特徴とする電気−機械変換素子。
- 請求項８に記載の電気−機械変換素子を備えることを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
- 請求項９に記載のインクジェット記録ヘッドを備えることを特徴とするインクジェット記録装置。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2013223059A JP2015088502A (ja) | 2013-10-28 | 2013-10-28 | コロナ分極処理装置、コロナ分極処理方法、電気−機械変換素子、インクジェット記録ヘッド及びインクジェット記録装置 |
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|---|---|
| JP2015088502A true JP2015088502A (ja) | 2015-05-07 |
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2013
- 2013-10-28 JP JP2013223059A patent/JP2015088502A/ja active Pending
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