(57)【要約】【課題】疲労特性が抑制された安定なインク吐出特性を有する電気-機械変換素子とその製造方法、及び該素子を有する液滴吐出ヘッド、該ヘッドを有する液滴吐出装置を提供する。【解決手段】基板201または下地膜202上に、酸化物から成る第１の電極203を形成する工程、前記第１の電極上に電気−機械変換膜204を形成する工程、前記電気−機械変換膜上に酸化物から成る第２の電極205を形成する工程、前記第１の電極に金属から成る第３の電極を共通電極として導通形成する工程、を少なくとも備え、適宜、素子構成体表面に、金属電極を接続するためのコンタクトホールおよび／または外部接続部と接触させるためのコンタクトホールを有する絶縁保護膜206を設ける工程、前記第２の電極に金属から成る第４の電極を個別電極として導通形成する工程を含む製造方法により電気−機械変換素子を作製し、液吐出ヘッド及び液吐出装置を構成する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板または下地膜上に、酸化物から成る第１の電極と、該第１の電極上に電気−機械変換膜と、該電気−機械変換膜上に酸化物から成る第２の電極とが順次設けられた独立した素子構成体を複数有し、少なくとも前記第１の電極に金属から成る第３の電極が共通電極として導通形成されたことを特徴とする電気−機械変換素子。
【請求項２】
前記基板または下地膜上に、酸化物から成る第１の電極と、該第１の電極上に電気−機械変換膜と、該電気−機械変換膜上に酸化物から成る第２の電極とが順次設けられた独立した素子構成体を複数有し、該複数の素子構成体表面に、前記第２の電極上に外部接続部と接触させるためのコンタクトホールを有し、且つ前記第１の電極上に第３の電極を接続するためのコンタクトホールを有する絶縁保護膜が設けられ、該第３の電極を形成するためのコンタクトホールを介して前記第１の電極に金属から成る第３の電極が共通電極として導通形成されたことを特徴とする請求項１に記載の電気−機械変換素子。
【請求項３】
前記基板または下地膜上に、酸化物から成る第１の電極と、該第１の電極上に電気−機械変換膜と、該電気−機械変換膜上に酸化物から成る第２の電極とが順次設けられた独立した素子構成体を複数有し、該複数の素子構成体表面に、前記第２の電極上に第４の電極を接続するためのコンタクトホールを有し、且つ前記第１の電極上に第３の電極を接続するためのコンタクトホールを有する絶縁保護膜が設けられ、前記それぞれのコンタクトホールを介して前記第１の電極に金属から成る第３の電極が共通電極として導通形成されると共に、前記第２の電極に金属から成る第４の電極が個別電極として導通形成されたことを特徴とする請求項１に記載の電気−機械変換素子。
【請求項４】
前記基板または下地膜上に、酸化物から成る第１の電極と、該第１の電極上に電気−機械変換膜と、該電気−機械変換膜上に酸化物から成る第２の電極とが順次設けられた独立した素子構成体を複数有し、前記第１の電極に金属から成る第３の電極が共通電極として導通形成され、且つ、個別電極である前記第２の電極上、及び共通電極である前記第３の電極上にそれぞれ外部接続部と接触させるためのコンタクトホールを有する絶縁保護膜を素子構成体表面に設けたことを特徴とする請求項１に記載の電気−機械変換素子。
【請求項５】
前記基板または下地膜上に、酸化物から成る第１の電極と、該第１の電極上に電気−機械変換膜と、該電気−機械変換膜上に酸化物から成る第２の電極とが順次設けられた独立した素子構成体を複数有し、前記第１の電極に金属から成る第３の電極が共通電極として導通形成されると共に、前記第２の電極に金属から成る第４の電極が個別電極として導通形成され、且つ、共通電極である前記第３の電極上、及び個別電極である前記第４の電極上にそれぞれ外部接続部と接触させるためのコンタクトホールを有する絶縁保護膜を素子構成体表面に設けたことを特徴とする請求項１に記載の電気−機械変換素子。
【請求項６】
前記電気−機械変換膜が、ＰＺＴ（ジルコン酸チタン酸鉛）膜であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の電気−機械変換素子。
【請求項７】
前記酸化物から成る第１の電極及び前記酸化物から成る第２の電極を構成する材料が、化学式ＡＢＯ３（Ａ＝Ｓｒ、Ｂａ、Ｃａ、Ｌａ、Ｂ＝Ｒｕ、Ｃｏ、Ｎｉを主成分とする）で記述される複合酸化物、ＩｒＯ２、ＲｕＯ２から選択されるいずれかの酸化物電極材料であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の電気−機械変換素子。
【請求項８】
前記第３の電極を構成する材料、または、前記第３の電極及び前記第４の電極を構成する材料が、Ａｇ合金、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｉｒから選択されるいずれかの金属電極材料であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の電気−機械変換素子。
【請求項９】
前記絶縁保護膜が、シリコン酸化膜、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜から選択されるいずれかの無機膜、またはポリイミド、パリレン膜から選択されるいずれかの有機膜であることを特徴とする請求項２乃至８のいずれかに記載の電気−機械変換素子。
【請求項１０】
前記絶縁保護膜が、樹脂と、有機フィラーまたは無機フィラーから形成されたものであることを特徴とする請求項２乃至９のいずれかに記載の電気−機械変換素子。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれかに記載の電気−機械変換素子の製造方法であって、
基板または下地膜上に、酸化物から成る第１の電極を形成する工程、
前記第１の電極上に電気−機械変換膜を形成する工程、
前記電気−機械変換膜上に酸化物から成る第２の電極を形成する工程、
前記第１の電極に金属から成る第３の電極を共通電極として導通形成する工程、
を少なくとも備え、
素子構成体表面に、前記第１の電極上および／または前記第２の電極上に金属電極を接続するためのコンタクトホールおよび／または外部接続部と接触させるためのコンタクトホールを有する絶縁保護膜を設ける工程を含むことを特徴とする電気−機械変換素子の製造方法。
【請求項１２】
前記第２の電極上に金属から成る第４の電極を個別電極として導通形成する工程を含むことを特徴とする請求項１１に記載の電気−機械変換素子の製造方法。
【請求項１３】
前記製造方法において、第３の電極と前記第４の電極が、同一工程中に形成されることを特徴とする請求項１２に記載の電気−機械変換素子の製造方法。
【請求項１４】
前記第１の電極、前記第２の電極、前記第３の電極を、スパッタもしくはスピンコーターにより製膜し、フォトリソエッチング法を用いて所望のパターンに形成することを特徴とする請求項１１に記載の電気−機械変換素子の製造方法。
【請求項１５】
前記第１の電極、前記第２の電極、前記第３の電極を、インクジェット法を用いて所望のパターンに形成することを特徴とする請求項１１に記載の電気−機械変換素子の製造方法。
【請求項１６】
前記絶縁保護膜、前記第３の電極を、スクリーン印刷法を用いて形成することを特徴とする請求項１１に記載の電気−機械変換素子の製造方法。
【請求項１７】
前記第４の電極を、フォトリソエッチング法、インクジェット法、およびスクリーン印刷法から選択されるいずれかの方法を用いて形成することを特徴とする請求項１２に記載の電気−機械変換素子の製造方法。
【請求項１８】
前記基板または下地膜、あるいは前記絶縁保護膜を部分的に表面改質させる工程を含むことを特徴とする請求項１１乃至１７のいずれかに記載の電気−機械変換素子の製造方法。
【請求項１９】
前記表面改質が、チオール化合物またはシラン化合物を用いてなされることを特徴とする請求項１８に記載の電気−機械変換素子の製造方法。
【請求項２０】
前記絶縁保護膜のコンタクトホールをフォトリソエッチング法により形成することを特徴とする請求項１１乃至１９のいずれかに記載の電気−機械変換素子の製造方法。
【請求項２１】
請求項１乃至１０のいずれかに記載の電気−機械変換素子を有することを特徴とする液吐出ヘッド。
【請求項２２】
請求項２１に記載の液吐出ヘッドを有することを特徴とする液吐出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェット式記録ヘッドに用いられる圧電アクチュエータとして有用な電気−機械変換素子とその製造方法、及び電気−機械変換素子を有する液滴吐出ヘッド、並びに液滴吐出ヘッドを有する液滴吐出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリンタ、ファクシミリ、複写装置等の画像記録装置或いは画像形成装置として使用されるインクジェット記録装置の液体吐出ヘッド（インクジェット式記録ヘッド）の例としては、図１に示すような構成ものがある。すなわち、図１の構成では、インク滴を吐出するノズル（１０２）と、このノズルが連通する圧力室（１０１）［加圧室、インク流路、加圧液室、吐出室、液室等とも称される。］と、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（１０９）（或いはヒータなどの電気熱変換素子）、及びインク流路の壁面を形成する振動板［下地（１０５）］とこれに対向する電極からなるエネルギー発生手段とを備え、このエネルギー発生手段で発生したエネルギーで圧力室（１０１）［加圧室］内インクを加圧することによってノズル（１０２）からインク滴を吐出させる。なお、図１では下部電極（１０６）と上部電極（１０８）に電圧を印加して電気−機械変換素子（１０９）を振動させて前記エネルギーを発生させる。なお、図１中、符号１０３はノズル板、１０４は圧力室基板（Ｓｉ基板）、１０７は電気−機械変換膜を示す。
【０００３】
インクジェット式記録ヘッドには、圧電素子の軸方向に伸長、収縮する縦振動モードの圧電アクチュエータを使用したものと、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のと２種類が実用化されている。
たわみ振動モードのアクチュエータを使用したものとしては、例えば、振動板の表面全体に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。
【０００４】
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としては、例えば、共通電極である下部電極（下電極）と、下電極上に形成されたＰＺＴ（ジルコン酸チタン酸鉛）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（上電極）とで構成され、さらに、上電極上には層間絶縁膜が形成されて下電極と上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電極に電気的に接続される配線が設けられた構造が知られている（例えば、特許文献１、２参照）。
しかしながら、上記特許文献の実施例に記載されている共通電極である下電極としては主にＰｔなどの金属電極を用いたものであり、このような構成ではＰＺＴに含まれる鉛（Ｐｂ）の拡散によるＰｔの特性劣化への影響があるため、疲労特性に対する保証が懸念されるほか、金属電極と圧電体層との密着性が十分でなく信頼性に不安がある。
【０００５】
特許文献３には、インクジェット式記録ヘッドを構成する振動版の初期撓みを低減するため、振動版を介して設けられる圧電素子（下電極−圧電体層−上電極）の該圧電体層と共に用いられる少なくとも一層を圧縮応力を有する圧縮膜とすること、さらにこれに関連して、前記圧縮膜を鉛の拡散を防止する金属酸化膜とすることが提案されている。
しかし、下電極を金属酸化膜とする場合、下電極が複数の圧電素子に共通して設けられているため、多数の圧電素子を同時に駆動して多数のインク滴を一度に吐出させると、電圧降下が発生して圧電素子の変位量が不安定となり、インク吐出特性が低下するという問題がある。さらに、下電極に酸化物電極を用いた場合、酸化物電極の比抵抗値が金属電極に比べて約１０１〜１０３倍高くなるため、このような問題が特に生じやすい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記従来技術に鑑みてなされたものであり、疲労特性の低下が抑制されてインク吐出特性を良好に保持できると共に、安定したインク吐出特性を得ることができる電気−機械変換素子（略称「圧電素子」）とその製造方法、及び電気−機械変換素子を有する液滴吐出ヘッド、液滴吐出ヘッドを有する液滴吐出装置を提供することを目的とする。
特に、圧電素子の圧電体膜（圧電体層）としてＰＺＴを使用した場合においても、鉛（Ｐｂ）の拡散を抑制すると共に、多数の圧電素子を同時に駆動して多数のインク滴を一度に吐出させた場合でも圧電素子の変位量が安定して良好なインク吐出特性が得られ、且つ高密度に配列することができる圧電素子とその製造方法、及び前記圧電素子を有する液滴吐出ヘッド、該液滴吐出ヘッドを有する液滴吐出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは鋭意検討した結果、以下の〔１〕〜〔２２〕に記載する発明によって上記課題が解決されることを見出し本発明に至った。以下、本発明について具体的に説明する。
【０００８】
〔１〕：上記課題は、基板または下地膜上に、酸化物から成る第１の電極と、該第１の電極上に電気−機械変換膜と、該電気−機械変換膜上に酸化物から成る第２の電極とが順次設けられた独立した素子構成体を複数有し、少なくとも前記第１の電極に金属から成る第３の電極が共通電極として導通形成されたことを特徴とする電気−機械変換素子により解決される。
【０００９】
〔２〕：上記〔１〕に記載の電気−機械変換素子において、前記基板または下地膜上に、酸化物から成る第１の電極と、該第１の電極上に電気−機械変換膜と、該電気−機械変換膜上に酸化物から成る第２の電極とが順次設けられた独立した素子構成体を複数有し、該複数の素子構成体表面に、前記第２の電極上に外部接続部と接触させるためのコンタクトホールを有し、且つ前記第１の電極上に第３の電極を接続するためのコンタクトホールを有する絶縁保護膜が設けられ、該第３の電極を形成するためのコンタクトホールを介して前記第１の電極に金属から成る第３の電極が共通電極として導通形成されたことを特徴とする。
【００１０】
〔３〕：上記〔１〕に記載の電気−機械変換素子において、前記基板または下地膜上に、酸化物から成る第１の電極と、該第１の電極上に電気−機械変換膜と、該電気−機械変換膜上に酸化物から成る第２の電極とが順次設けられた独立した素子構成体を複数有し、該複数の素子構成体表面に、前記第２の電極上に第４の電極を接続するためのコンタクトホールを有し、且つ前記第１の電極上に第３の電極を接続するためのコンタクトホールを有する絶縁保護膜が設けられ、前記それぞれのコンタクトホールを介して前記第１の電極に金属から成る第３の電極が共通電極として導通形成されると共に、前記第２の電極に金属から成る第４の電極が個別電極として導通形成されたことを特徴とする。
【００１１】
〔４〕：上記〔１〕に記載の電気−機械変換素子において、前記基板または下地膜上に、酸化物から成る第１の電極と、該第１の電極上に電気−機械変換膜と、該電気−機械変換膜上に酸化物から成る第２の電極とが順次設けられた独立した素子構成体を複数有し、前記第１の電極に金属から成る第３の電極が共通電極として導通形成され、且つ、個別電極である前記第２の電極上、及び共通電極である前記第３の電極上にそれぞれ外部接続部と接触させるためのコンタクトホールを有する絶縁保護膜を素子構成体表面に設けたことを特徴とする。
【００１２】
〔５〕：上記〔１〕に記載の電気−機械変換素子において、前記基板または下地膜上に、酸化物から成る第１の電極と、該第１の電極上に電気−機械変換膜と、該電気−機械変換膜上に酸化物から成る第２の電極とが順次設けられた独立した素子構成体を複数有し、前記第１の電極に金属から成る第３の電極が共通電極として導通形成されると共に、前記第２の電極に金属から成る第４の電極が個別電極として導通形成され、且つ、共通電極である前記第３の電極上、及び個別電極である前記第４の電極上にそれぞれ外部接続部と接触させるためのコンタクトホールを有する絶縁保護膜を素子構成体表面に設けたことを特徴とする。
【００１３】
〔６〕：上記〔１〕乃至〔５〕のいずれかに記載の電気−機械変換素子において、前記電気−機械変換膜が、ＰＺＴ（ジルコン酸チタン酸鉛）膜であることを特徴とする。
【００１４】
〔７〕：上記〔１〕乃至〔６〕のいずれかに記載の電気−機械変換素子において、前記酸化物から成る第１の電極及び前記酸化物から成る第２の電極を構成する材料が、化学式ＡＢＯ３（Ａ＝Ｓｒ、Ｂａ、Ｃａ、Ｌａ、Ｂ＝Ｒｕ、Ｃｏ、Ｎｉを主成分とする）で記述される複合酸化物、ＩｒＯ２、ＲｕＯ２から選択されるいずれかの酸化物電極材料であることを特徴とする。
【００１５】
〔８〕：上記〔１〕乃至〔７〕のいずれかに記載の電気−機械変換素子において、前記第３の電極を構成する材料、または、前記第３の電極及び前記第４の電極を構成する材料が、Ａｇ合金、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｉｒから選択されるいずれかの金属電極材料であることを特徴とする。
【００１６】
〔９〕：上記〔２〕乃至〔８〕のいずれかに記載の電気−機械変換素子において、前記絶縁保護膜が、シリコン酸化膜、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜から選択されるいずれかの無機膜、またはポリイミド、パリレン膜から選択されるいずれかの有機膜であることを特徴とする。
【００１７】
〔１０〕：上記〔２〕乃至〔９〕のいずれかに記載の電気−機械変換素子において、前記絶縁保護膜が、樹脂と、有機フィラーまたは無機フィラーから形成されたものであることを特徴とする。
【００１８】
〔１１〕：上記課題は、〔１〕乃至〔１０〕のいずれかに記載の電気−機械変換素子の製造方法であって、
基板または下地膜上に、酸化物から成る第１の電極を形成する工程、
前記第１の電極上に電気−機械変換膜を形成する工程、
前記電気−機械変換膜上に酸化物から成る第２の電極を形成する工程、
前記第１の電極に金属から成る第３の電極を共通電極として導通形成する工程、
を少なくとも備え、
素子構成体表面に、前記第１の電極上および／または前記第２の電極上に金属電極を接続するためのコンタクトホールおよび／または外部接続部と接触させるためのコンタクトホールを有する絶縁保護膜を設ける工程を含むことを特徴とする電気−機械変換素子の製造方法により解決される。
【００１９】
〔１２〕：上記〔１１〕に記載の電気−機械変換素子の製造方法において、前記第２の電極上に金属から成る第４の電極を個別電極として導通形成する工程を含むことを特徴とする。
【００２０】
〔１３〕：上記〔１２〕に記載の電気−機械変換素子の製造方法において、第３の電極と前記第４の電極が、同一工程中に形成されることを特徴とする。
【００２１】
〔１４〕：上記〔１１〕に記載の電気−機械変換素子の製造方法において、前記第１の電極、前記第２の電極、前記第３の電極を、スパッタもしくはスピンコーターにより製膜し、フォトリソエッチング法を用いて所望のパターンに形成することを特徴とする。
【００２２】
〔１５〕：上記〔１１〕に記載の電気−機械変換素子の製造方法において、前記第１の電極、前記第２の電極、前記第３の電極を、インクジェット法を用いて所望のパターンに形成することを特徴とする。
【００２３】
〔１６〕：上記〔１１〕に記載の電気−機械変換素子の製造方法において、前記絶縁保護膜、前記第３の電極を、スクリーン印刷法を用いて形成することを特徴とする。
【００２４】
〔１７〕：上記〔１２〕に記載の電気−機械変換素子の製造方法において、前記第４の電極を、フォトリソエッチング法、インクジェット法、およびスクリーン印刷法から選択されるいずれかの方法を用いて形成することを特徴とする。
【００２５】
〔１８〕：上記〔１１〕乃至〔１７〕のいずれかに記載の電気−機械変換素子の製造方法において、前記基板または下地膜、あるいは前記絶縁保護膜を部分的に表面改質させる工程を含むことを特徴とする。
【００２６】
〔１９〕：上記〔１８〕に記載の電気−機械変換素子の製造方法において、前記表面改質が、チオール化合物またはシラン化合物を用いてなされることを特徴とする。
【００２７】
〔２０〕：上記〔１１〕乃至〔１９〕のいずれかに記載の電気−機械変換素子の製造方法において、前記絶縁保護膜のコンタクトホールをフォトリソエッチング法により形成することを特徴とする。
【００２８】
〔２１〕：上記課題は、〔１〕乃至〔１０〕のいずれかに記載の電気−機械変換素子を有することを特徴とする液吐出ヘッドにより解決される。
【００２９】
〔２２〕：上記課題は、〔２１〕に記載の液吐出ヘッドを有することを特徴とする液吐出装置により解決される。
【発明の効果】
【００３０】
独立した素子構成体（酸化物から成る第１の電極と、該第１の電極上に電気−機械変換膜と、該電気−機械変換膜上に酸化物から成る第２の電極とが順次設けられた構成体）を複数有する本発明の電気−機械変換素子は、少なくとも酸化物から成る第１の電極に金属から成る第３の電極が共通電極として導通形成されているため、多数の電気−機械変換素子（圧電素子）を同時に駆動して多数のインク滴を一度に吐出させた場合でも圧電素子の変位量が安定している。そのため、良好なインク吐出特性が得られ、特に、電気−機械変換膜としてＰＺＴを使用した場合においても、鉛（Ｐｂ）の拡散を抑制することができるため、長期間使用しても疲労による特性低下が抑制され、しかも酸化物から成る第１の電極及び酸化物から成る第２の電極と圧電体層との密着性が良好であるため、信頼性が高くインク吐出特性が良好に維持される。
本発明の電気−機械変換素子を作製する際、フォトリソエッチング法、インクジェット法、スクリーン印刷法等の幅広い手法と、フォトリソエッチング法、ＳＡＭ膜形成手法などを組み合せた微細加工手段も適宜適用されるため、高密度に配列した素子を簡便に形成することができる。
本発明の電気−機械変換素子を用いて液滴吐出ヘッド、及び該液滴吐出ヘッドを有する液滴吐出装置を構成すれば、吐出安定性と耐久性に優れているため、インクジェット式記録装置用として好適に用いられる。インクジェット式記録装置としては、限定されないが、例えば、インクジェットプリンタ、ＭＦＰを使用するデジタル印刷装置、オフィス、パーソナルで使用するプリンタ、ＭＦＰ等が挙げられ、さらにインクジェット技術を利用する三次元造型技術などへも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】インクジェット式記録ヘッドの構成例を示す概略図である。
【図２】本発明に係る電気−機械変換素子の構成例を示す概略図である。
【図３】本発明に係る電気−機械変換素子の別の構成例を示す概略図である。
【図４】本発明に係る電気−機械変換素子のさらに別の構成例を示す概略図である。
【図５】本発明に係る電気−機械変換素子のまた別の構成例を示す概略図である。
【図６】本発明に係るパターニングされた膜（第１の電極）をインクジェット工法により作製するプロセスを説明するためのフロー図である。
【図７】実施例において用いたインクジェット塗布装置を説明するための斜視図である。
【図８】比較例１で作製した電気−機械変換素子の構成例を示す概略図である。
【図９】実施例においてインクの吐出評価のために用いた液体吐出ヘッドを示す概略図である。
【図１０】本発明に係る電気−機械変換素子を有する液吐出ヘッド（インクジェットヘッド）を搭載したインクジェット記録装置の一例を示す斜視説明図である。
【図１１】図１０に示すインクジェット記録装置の機構部の側面説明図である。
【図１２】実施例で作製した電気−機械変換素子の代表的なＰ−Ｅヒステリシス曲線を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
前述のように本発明における電気−機械変換素子は、基板または下地膜上に、酸化物から成る第１の電極と、該第１の電極上に電気−機械変換膜と、該電気−機械変換膜上に酸化物から成る第２の電極とが順次設けられた独立した素子構成体を複数有し、少なくとも前記第１の電極に金属から成る第３の電極が共通電極として導通形成されたことを特徴とするものである。
【００３３】
ここで、電気−機械変換素子の好ましい形態として、以下に示す（１）〜（４）の構成がある。
（１）前記基板または下地膜上に、酸化物から成る第１の電極と、該第１の電極上に電気−機械変換膜と、該電気−機械変換膜上に酸化物から成る第２の電極とが順次設けられた独立した素子構成体を複数有し、該複数の素子構成体表面に、前記第２の電極上に外部接続部と接触させるためのコンタクトホールを有し、且つ前記第１の電極上に第３の電極を接続するためのコンタクトホールを有する絶縁保護膜が設けられ、該第３の電極を形成するためのコンタクトホールを介して前記第１の電極に金属から成る第３の電極が共通電極として導通形成された構成（後述の図２参照）。
（２）前記基板または下地膜上に、酸化物から成る第１の電極と、該第１の電極上に電気−機械変換膜と、該電気−機械変換膜上に酸化物から成る第２の電極とが順次設けられた独立した素子構成体を複数有し、該複数の素子構成体表面に、前記第２の電極上に第４の電極を接続するためのコンタクトホールを有し、且つ前記第１の電極上に第３の電極を接続するためのコンタクトホールを有する絶縁保護膜が設けられ、前記それぞれのコンタクトホールを介して前記第１の電極に金属から成る第３の電極が共通電極として導通形成されると共に、前記第２の電極に金属から成る第４の電極が個別電極として導通形成された構成（後述の図３参照）。
（３）前記基板または下地膜上に、酸化物から成る第１の電極と、該第１の電極上に電気−機械変換膜と、該電気−機械変換膜上に酸化物から成る第２の電極とが順次設けられた独立した素子構成体を複数有し、前記第１の電極に金属から成る第３の電極が共通電極として導通形成され、且つ、個別電極である前記第２の電極上、及び共通電極である前記第３の電極上にそれぞれ外部接続部と接触させるためのコンタクトホールを有する絶縁保護膜を素子構成体表面に設けた構成（後述の図４参照）。
（４）前記基板または下地膜上に、酸化物から成る第１の電極と、該第１の電極上に電気−機械変換膜と、該電気−機械変換膜上に酸化物から成る第２の電極とが順次設けられた独立した素子構成体を複数有し、前記第１の電極に金属から成る第３の電極が共通電極として導通形成されると共に、前記第２の電極に金属から成る第４の電極が個別電極として導通形成され、且つ、共通電極である前記第３の電極上、及び個別電極である前記第４の電極上にそれぞれ外部接続部と接触させるためのコンタクトホールを有する絶縁保護膜を素子構成体表面に設けた構成（後述の図５参照）。
【００３４】
以下、上記本発明について図を参照して詳しく説明する。
図２の概略図に、本発明に係る電気−機械変換素子の構成例を示す。
図２では、基板（２０１）表面に成膜された振動板（２０２）上に、第１の電極（２０３）、電気−機械変換膜（２０４）、第２の電極（２０５）が順次設けられ（独立した素子構成体を複数有する）、さらに絶縁保護膜（２０６）と、第１の電極（２０３）に共通電極として導通形成された金属から成る第３の電極（２０７）を配置した構成となっている。すなわち、絶縁保護膜（２０６）はコンタクトホールを有しており、コンタクトホールを介して第１の電極（２０３）と第３の電極（２０７）とが導通した構成となっている。なお、第１の電極（２０３）及び、第２の電極（２０５）は、後述する酸化物により形成されている。
電気−機械変換膜の材料としてＰＺＴ（ジルコン酸チタン酸鉛）を選択した場合、本発明の第１の電極と第２の電極を酸化物電極とすることで、ＰＺＴを構成する組成分中の鉛（Ｐｂ）の拡散を防止すると共に、第３の電極として比抵抗の十分低い金属から成る電極（金属膜）を設けることで、電圧駆動を行ったときに共通電極に対して十分な電流を供給することができ、複数の素子構成体、すなわち多数の圧電素子を同時に駆動した場合においても、素子間でばらつきなくそれぞれ十分な変位量を得ることができる。
【００３５】
図３の概略図に、本発明に係る電気−機械変換素子の別の構成例を示す。
図３では、基板（３０１）表面に成膜された振動板（３０２）上に、第１の電極（３０３）、電気−機械変換膜（３０４）、第２の電極（３０５）が順次設けられ（独立した素子構成体を複数有する）、さらに絶縁保護膜（３０６）と、第１の電極（３０３）に共通電極として導通形成された金属から成る第３の電極（３０７）を配置し、さらに、第２の電極（３０５）上の一部にも、絶縁保護膜（３０６）にコンタクトホールを開けて、第２の電極（３０５）と導通がとれるように金属から成る第４の電極（３０８）を設けた構成となっている。なお、第１の電極（３０３）及び、第２の電極（３０５）は、後述する酸化物により形成されている。
図３の構成とすれば、個別電極である第２の電極（３０５）に対しても十分な電流を供給することができ、図２の構成に比べて、より素子間でのバラつきを少なくして、電気−機械変換素子のさらに十分な変位量が得られる。
【００３６】
図４の概略図に、本発明に係る電気−機械変換素子のさらに別の構成例を示す。
図４では、基板（４０１）表面に成膜された振動板（４０２）上に、第１の電極（４０３）、電気−機械変換膜（４０４）、第２の電極（４０５）が順次設けられ（独立した素子構成体を複数有する）、第１の電極（４０３）に共通電極として導通形成された金属から成る第３の電極（４０７）を配置し、さらに絶縁保護膜（４０６）を設けた構成となっている。なお、第１の電極（４０３）及び、第２の電極（４０５）は、後述する酸化物により形成されている。
図４の構成については、第１の電極（４０３）と第３の電極（４０７）を接続した後に、絶縁保護膜（４０６）を形成した構成になる。そのため、絶縁保護膜（４０６）で覆われている領域としては、前記図２の構成に比べて広いため、電気ショート等による不具合や、水分あるいはガス等による圧電素子の損傷あるいは破壊の防止にはより効果的な構成となる。
【００３７】
図５の概略図に、本発明に係る電気−機械変換素子のまた別の構成例を示す。
図５では、基板（５０１）表面に成膜された振動板（５０２）上に、第１の電極（５０３）、電気−機械変換膜（５０４）、第２の電極（５０５）が順次設けられ（独立した素子構成体を複数有する）、第１の電極（５０３）に共通電極として導通形成された金属から成る第３の電極（５０７）を、第２の電極（５０５）に個別電極として導通形成された金属から成る第４の電極（５０８）をそれぞれ配置し、さらに絶縁保護膜（５０６）を設けた構成となっている。なお、第１の電極（５０３）及び、第２の電極（５０５）は、後述する酸化物により形成されている。
第２の電極（５０５）と第４の電極（５０８）を接続配置する図５の構成とすれば、個別電極に対しても十分な電流を供給することができ、図４の構成に比べて、より素子間でのバラつきを少なくして、電気−機械変換素子のさらに十分な変位量が得られる。
【００３８】
すなわち、本発明の構成からなる電気−機械変換素子によれば、少なくとも共通電極とされる第２の電極に、比抵抗の十分低い金属から成る第３の電極を接続配置するため、多数の圧電素子を同時に駆動して多数のインク滴を一度に吐出させた場合でも、圧電素子の変位量が安定して良好なインク吐出特性が得られる。また、酸化物からなる第１の電極と第２の電極を設けるため、鉛（Ｐｂ）などの拡散が問題となる電気−機械変換膜（例えば、ＰＺＴ）を用いた場合でも、疲労特性の低下が抑制されてインク吐出特性を良好に保持できる。
このようなインク吐出特性の優れた電気−機械変換素子は、プリンタ、ファクシミリ、複写装置等の画像記録装置或いは画像形成装置として使用されるインクジェット記録装置の液滴吐出ヘッド、該液滴吐出ヘッドを有する液滴吐出装置として有用である。
【００３９】
以下に、本発明の電気−機械変換素子を構成する各構成材料、工法について具体的に説明する。
＜基板＞
基板としては、シリコン単結晶基板を用いることが好ましく、通常１００〜６００μｍ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に示すような圧力室を作製する場合、エッチング法を利用してシリコン単結晶基板に加工を施していくが、この場合のエッチング方法としては、異方性エッチングを用いることが一般的である。異方性エッチングとは結晶構造の面方位に対してエッチング速度が異なる性質を利用したものである。例えば、ＫＯＨ等のアルカリ溶液に浸漬させた異方性エッチングでは、（１００）面に比べて（１１１）面は約１/４００程度のエッチング速度となる。従って、面方位（１００）では約５４°の傾斜を持つ構造体が作製できるのに対して、面方位（１１０）では深い溝を掘ることができるため、より剛性を保ちつつ、配列密度を高くすることができることが分かっており、本構成としては(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ということが挙げられるため、この辺りも留意して利用している。
【００４０】
＜下地＞
図１に示すように電気−機械変換膜によって発生した力を受けて、下地［振動板］（１０５）が変形変位して、圧力室（１０１）内のインクをインク滴として吐出させる。そのため、下地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。下地の構成材料としては、Ｓｉ、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４をＣＶＤ法により作製したものが挙げられる。さらに、図１に示すような下部電極（１０６）、電気−機械変換膜（１０７）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−機械変換膜としては、一般的に材料としてＰＺＴが使用されることから、ＰＺＴの線膨張係数８×１０−６（１／Ｋ）に近い線膨張係数が適当であり、５×１０−６〜１０×１０−６（１／Ｋ）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（１／Ｋ）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であり、これらをスパッタ法もしくは、Ｓｏｌ−ｇｅｌ法（ゾルゲルプロセス）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０．１〜１０μｍが好ましく、０．５〜３μｍがさらに好ましい。この範囲より小さいと図１に示すような圧力室の加工が難しくなり、この範囲より大きいと下地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。
【００４１】
＜第１の電極＞
前述のように、電気−機械変換膜として、例えば、ＰＺＴ（ジルコン酸チタン酸鉛）のような鉛を含む複合酸化物を使用する場合、鉛と下部電極との反応、もしくは鉛の拡散が生じて、素子の圧電特性を劣化させる場合がある。従って、鉛との反応／鉛の拡散に対しバリア性のある電極材料が要求される。このような要求に対応するために本発明の構成では、第１の電極として導電性の酸化物を電極材料として用いる。
具体的には、化学式ＡＢＯ３（Ａ＝Ｓｒ、Ｂａ、Ｃａ、Ｌａ、Ｂ＝Ｒｕ、Ｃｏ、Ｎｉを主成分とする）で記述される複合酸化物、ＩｒＯ２、あるいはＲｕＯ２から選択されるいずれかの酸化物電極材料が好ましく用いられる。
化学式ＡＢＯ３で記述される複合酸化物としては、ＳｒＲｕＯ３、ＣａＲｕＯ３や、これらの固溶体である（Ｓｒ1-xＣａｘ）Ｏ３のほか、ＬａＮｉＯ３、ＳｒＣｏＯ３や、これらの固溶体である（Ｌａ，Ｓｒ）（Ｎｉ1-yＣｏy）Ｏ３（y＝１でもよい）が挙げられる。
【００４２】
また、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、これら合金膜と、導電性酸化物の積層体を第１の電極とすることもできる。例えば、金属材料を積層し、その後で導電性酸化物を積層することにより第１の電極とすることもできる。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、Ｔｉ、ＴｉＯ２、Ｔａ、Ｔａ２Ｏ５、Ｔａ３Ｎ５等を先に積層することが好ましい。第１の電極の膜厚としては、０．０５〜１μｍが好ましく、０．１〜０．５μｍがさらに好ましい。
【００４３】
第１の電極の作製方法としては、スパッタ法もしくは、Ｓｏｌ−ｇｅｌ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法等により所望のパターンを得る。
【００４４】
それ以外に、下地表面を部分的に表面改質させる工程を用いて、インクジェット工法により作製することでもパターニングされた膜が得られる。図６にインクジェット工法による詳細プロセスを説明する。
【００４５】
図６は、本発明に係るパターニングされた膜（第１の電極）をインクジェット工法により作製するプロセスを説明するためのフロー図である。
まず、図６中のＢに示すように、下地（１）の上にＳＡＭ膜（自己組織化単分子膜）（２）形成用の溶液を全面塗布する。ＳＡＭ膜（略、「ＳＡＭ」）材料としては、下地の材料によっても異なるが、酸化物を下地とする場合には主にシラン化合物が選定される。シラン化合物を用いる場合、分子鎖長により反応性や疎水（撥水）性が異なるものの、Ｃ６からＣ１８の分子を一般的な有機溶媒（アルコール、アセトン、トルエンなど）に溶解させてＳＡＭ形成用の溶液を調製する。
【００４６】
この溶液を用いて、浸漬、蒸気、スピンコーター等のいずれかにより、下地に全面塗布処理を行い、余剰な分子を溶媒で置換洗浄し、乾燥することで下地表面にＳＡＭ膜が形成できる。次に、図６中のＣに示すように、フォトリソグラフィーによりフォトレジスト（３）をパターン形成し、ドライエッチングによりＳＡＭ膜を除去し、加工に用いたレジストを除去してＳＡＭ膜のパターニングを終える（同図Ｄ）。
【００４７】
次に、図６中のＥに示すように、インクジェット工法により、第１の電極を形成するための原料液を、ＩＪヘッド（４）から吐出して第１のパターン化前駆体塗膜を形成し、通常のＳｏｌ−ｇｅｌ法（ゾルゲルプロセス）に従って熱処理を行う。前駆体熱処理温度は有機物の燃焼温度：３００−５００℃、結晶化温度：５００−７００℃などの高温処理によりＳＡＭ膜は消失する（同図Ｆ）。インクジェット工法を用いた場合、１層あたり約３０〜１００ｎｍの膜厚になるため、何層か重ね打ちする必要がある。そのため、図６中のＤ’に示すように、前記同様に繰り返してＳＡＭ膜のパターニングを行い、インクジェット工法によりパターン化前駆体塗膜を作製し、熱処理を行い所望の膜厚を得る。
【００４８】
＜電気−機械変換膜＞
電気−機械変換膜としては、限定されるものではないが、前記ＰＺＴ（ジルコン酸チタン酸鉛）膜が好ましく用いられる。
ＰＺＴは、ジルコン酸鉛（ＰｂＺｒＯ３）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の割合であり、化学式で示すと、Ｐｂ（Ｚｒ０．５３,Ｔｉ０．４７）Ｏ３で表され、一般に、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る。この場合には、バリウムアルコキシド化合物と、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。
【００４９】
これら材料は一般式ＣＤＯ３（Ｃ＝Ｐｂ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｄ＝Ｔｉ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｎｂを主成分とする）で記述される複合酸化物が該当する。
その具体例としては、（Ｐｂ1-xＢａx）（Ｚｒ、Ｔｉ）Ｏ３、（Ｐｂ1-xＳｒx）（Ｚｒ、Ｔｉ）Ｏ３などが挙げられ、これらはＣサイトのＰｂを一部ＢａやＳｒで置換したものである。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。
【００５０】
電気−機械変換膜の作製方法としては、スパッタ法もしくは、Ｓｏｌ−ｇｅｌ法（ゾルゲルプロセス）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。
【００５１】
電気−機械変換膜としてＰＺＴ膜をＳｏｌ−ｇｅｌ法により作製する場合、酢酸鉛、ジルコニウムアルコキシド、チタンアルコキシド等の化合物を出発材料とし、これらを共通溶媒であるメトキシエタノールに均一に溶解させることで、ＰＴＺ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。
【００５２】
下地基板全面にＰＺＴ膜を形成する場合、ＰＴＺ前駆体溶液を用いて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達成できる。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溶液濃度の調整が必要になる。
【００５３】
また、インクジェット工法によりＰＺＴ膜を作製する場合については、前記第１の電極と同様の作製フローによりパターニングされた膜を得ることができる。表面改質材については、ＰＺＴ膜の下層となる第１の電極を構成する材料の種類によっても異なるが、酸化物を下層とする本発明においては主にシラン化合物が好ましく選択される。なお、金属が下層に含まれる場合は、アルカンチオールを選定することもできる。
【００５４】
電気−機械変換膜の膜厚としては０．５μｍ〜５μｍが好ましく、さらに好ましくは１μｍ〜２μｍである。膜厚が０．５μｍ未満であると十分な変位を発生することができなくなり、膜厚が５μｍを超えると所望の膜厚を得るために何層もの積層が必要とされ、工程数が多くなってプロセス時間が長くなるという問題がある。
【００５５】
＜第２の電極＞
前記第１の電極と同様、本発明の構成では、第２の電極として導電性の酸化物を電極材料として用いる。すなわち、化学式ＡＢＯ３（Ａ＝Ｓｒ、Ｂａ、Ｃａ、Ｌａ、Ｂ＝Ｒｕ、Ｃｏ、Ｎｉを主成分とする）で記述される複合酸化物、ＩｒＯ２、あるいはＲｕＯ２から選択されるいずれかの酸化物電極材料が好ましく用いられる。
化学式ＡＢＯ３で記述される複合酸化物としては、ＳｒＲｕＯ３、ＣａＲｕＯ３や、これらの固溶体である（Ｓｒ1-xＣａｘ）Ｏ３のほか、ＬａＮｉＯ３、ＳｒＣｏＯ３や、これらの固溶体である（Ｌａ，Ｓｒ）（Ｎｉ1-yＣｏy）Ｏ３（y＝１でもよい）が挙げられる。
【００５６】
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、これら合金膜、またＡｇ合金、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｕと、導電性酸化物の積層体を第２の電極とすることもできる。第２の電極の膜厚としては、０．０５〜１μｍが好ましく、０．１〜０．５μｍがさらに好ましい。
【００５７】
第２の電極の作製方法としては、スパッタ法もしくは、Ｓｏｌ−ｇｅｌ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法等により所望のパターンを得る。
【００５８】
それ以外に、下地表面を部分的に表面改質させる工程を用いて、インクジェット工法により作製することでもパターニングされた膜が得られる。インクジェット工法により第２の電極を作製する場合については、第１の電極と同様のプロセス（図６に示すフロー）によりパターニングされた膜（第２の電極）を得ることができる。表面改質材については、下地(電気−機械変換膜)が酸化物であることから主にシラン化合物を選定する。
【００５９】
＜絶縁保護膜＞
電気ショート等による不具合や水分やガス等による圧電素子の破壊防止を目的に絶縁保護膜を設ける。絶縁保護膜の材料としては、シリコン酸化膜、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜等の無機膜、または、ポリイミド、パリレン膜等の有機膜が好ましい。絶縁保護膜の膜厚としては、０．５〜２０μｍが好ましく、１〜１０μｍがさらに好ましい。
膜厚が０．５μｍ未満であると絶縁保護膜としての機能が十分果たせなくなり、１０μｍを超えると所望の膜厚とするためのプロセス時間が長くなるため好ましくない。
【００６０】
絶縁保護膜の作製方法としては、ＣＶＤ、スパッタ法、あるいはスピンコート法を用いて作製することができる。また、第１の電極に第３の電極を導通形成したり、第２の電極に第４の電極を導通形成するため、絶縁保護膜にコンタクトホールを形成する必要があるが、コンタクトホールについては、例えば、フォトリソエッチング等により所望のパターンを得ることができる。また、スクリーン印刷工法を用いて、一度のプロセスでコンタクトホールを有する絶縁保護膜の形成を行うこともできる。
【００６１】
スクリーン印刷に用いられるペースト材料としては、樹脂と、無機フィラーまたは有機粒子を有機溶媒に溶解乃至分散させたものが好ましく用いられる。
ペースト材料を構成する樹脂としては、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、アクリル系樹脂、エチルセルロース樹脂などを含む材料が挙げられる。無機フィラーとしては、シリカ（ＳｉＯ２）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）等の無機粒子が挙げられる。中でもシリカ、アルミナ、酸化亜鉛などの比較的比誘電率の低い材料が好ましい。本発明において想定するような精細度のパターンを形成する場合においては、線径が１５〜５０μｍ、開口率が４０〜６０％のメッシュ中に充填されたペースト状材料を転写することで膜を形成するため、コンタクトホールと共に形成することができる。
【００６２】
＜第３の電極、第４の電極＞
第３の電極、及び第４の電極は、Ａｇ合金、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｉｒから選択されるいずれかの金属電極材料であることが好ましい。
第３の電極、及び第４の電極は、スパッタ法、スピンコート法を用いて所定の材料層を形成し、その後フォトリソエッチング等により所望のパターンとする方法により作製することができる。
また、前述のインクジェット工法により、第３の電極、あるいは第４の電極の下層となる表面を部分的に表面改質させる工程を用いて、パターニングされた膜（第３の電極、または第４の電極）を作製することができる。インクジェット工法により、第３の電極、あるいは第４の電極を作製していく場合については、第１の電極で説明したのと同様の作製フローによりパターニングされた膜（第３の電極、または第４の電極）を得ることができる。
表面改質材については、下層(絶縁保護膜)が酸化物である場合には主にシラン化合物を選定する。またＰＩ（ポリイミド）のような有機物の場合には、予めＰＩ表面に紫外線を照射して、照射した領域の表面エネルギーを増大させることができる。その結果、インクジェット工法を用いて、表面エネルギーを増大させた領域に、高精細な第３の電極、または第４の電極のパターンを直接描画することができる。さらに、表面エネルギーが小さいポリイミドを用いることにより、有機半導体層を高精細にパターニングすることが可能になる。紫外線で表面エネルギーを増大させることが可能な高分子材料としては、例えば、特開２００６−０６００７９号公報に記載されている材料を用いることができる。
【００６３】
また、また、スクリーン印刷工法を用いて第３の電極、及び第４の電極を形成することができる。すなわち、ペースト材料を用いてスクリーン印刷で電極膜（第３の電極、または第４の電極）を得ることができる。ペースト材料としては以下のような市販材料も使用可能である。
例えば、パーフェクトゴールド（登録商標）（金ペースト、真空冶金社製商品名）、パーフェクトカッパー（銅ペースト、真空冶金社製商品名）、ＯｒｇａｃｏｎＰａｓｔｅｖａｒｉａｎｔ１／４、Ｐａｓｔｅｖａｒｉａｎｔ１／３（以上、印刷用透明ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳインク、日本アグファ・ゲバルト社製商品名）、ＯｒｇａｃｏｎＣａｒｂｏｎＰａｓｔｅｖａｒｉａｎｔ２／２（カーボン電極ペースト、日本アグファ・ゲバルト社製商品名）、ＢＡＹＴＲＯＮ（登録商標）Ｐ（ＰＥＤＴ／ＰＳＳ水溶液、日本スタルクヴィテック社製商品名）。
第３の電極、及び第４の電極の膜厚としては、０．１〜２０μｍが好ましく、０．２〜１０μｍがさらに好ましい。膜厚が０．１μｍ未満である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ってヘッド吐出が不安定になり、２０μｍを超えると所望の膜厚とするためのプロセス時間が長くなるため好ましくない。
【００６４】
前述のように、本発明の電気−機械変換素子の製造方法は、
前記いずれかに記載の電気−機械変換素子の製造方法であって、
基板または下地膜上に、酸化物から成る第１の電極を形成する工程、
前記第１の電極上に電気−機械変換膜を形成する工程、
前記電気−機械変換膜上に酸化物から成る第２の電極を形成する工程、
前記第１の電極に金属から成る第３の電極を共通電極として導通形成する工程、
を少なくとも備え、素子構成体表面に、前記第１の電極上および／または前記第２の電極上に金属電極を接続するためのコンタクトホールおよび／または外部接続部と接触させるためのコンタクトホールを有する絶縁保護膜を設ける工程を含むことを特徴とするものである。
また、第２の電極に金属から成る第４の電極を個別電極として導通形成する工程を含むことができる。
【００６５】
ここで、前記第３の電極と前記第４の電極が、同一工程中に形成されることが好ましい。これにより、電極作製におけるプロセスの効率化を図ることができる。
【００６６】
また、前記第１の電極、前記第２の電極、前記第３の電極、前記第４の電極を、スパッタもしくはスピンコーターにより製膜し、フォトリソエッチング法を用いて所望のパターンを得ることにより各電極を簡便に形成して独立した素子構成体を高密度に配列した電気−機械変換素子（圧電素子）を形成することができる。
【００６７】
また、前記第１の電極、前記第２の電極、前記第３の電極、前記第４の電極を、インクジェット法を用いて所望のパターンに形成することが好ましい。
これにより、フォトリソエッチング法により所望のパターンを作製するよりも工程数を短縮することができ、そして材料の無駄を省くことができる。
【００６８】
また、前記絶縁保護膜、前記第３の電極、前記第４の電極を、スクリーン印刷法を用いて形成することが好ましい。
これにより、フォトリソエッチング法により所望のパターンを作製するよりも工程数を短縮することができ、そして材料の無駄を省くことができる。
【００６９】
前記基板または下地膜、あるいは前記絶縁保護膜を部分的に表面改質させる工程を含むことが好ましく、表面改質として、チオール化合物またはシラン化合物を用いることが好ましい。
これにより、インクジェット法を用いて所望のパターンを形成することができる。
【００７０】
また、前記絶縁保護膜のコンタクトホールをフォトリソエッチング法により形成することで下電極との導通をとることができる。
【００７１】
以下、本発明の電気−機械変換素子の製造方法について、図２に示す構成の電気−機械変換素子を例に挙げてさらに詳しく説明する。
基板または下地膜上に、酸化物から成る第１の電極を形成する工程で用いる基板としては、例えば、シリコンウェハ等が用いられ、シリコンウェハに熱酸化膜を施して下地膜とすることができる。このような、基板または下地膜上に、酸化物から成る第１の電極を形成する。
酸化物から成る第１の電極を形成する手順としては、基板または下地膜上に、酸化物（例えば、ＳｒＲｕＯ３）をスパッタ法等により成膜する。次いで、フォトレジスト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、エッチング法により第１の電極のパターンを形成する。
次に、第１の電極上に電気−機械変換膜を形成する。電気−機械変換膜を形成する手順としては、予め形成すべき電気−機械変換膜のパターンを形成（例えば、ＳＡＭ処理、レジスト処理等）しておき、前駆体塗布液（例えば、ＰＺＴ前駆体塗布液）を用いて、例えば、インクジェット法、あるいはスクリーン印刷法により実施することができる。
次に、電気−機械変換膜上に酸化物から成る第２の電極を形成する。酸化物から成る第２の電極を形成する手順としては、前記（基板または下地膜）／（酸化物から成る第１の電極）／（電気−機械変換膜）から成る形成体上に、酸化物（例えば、ＳｒＲｕＯ３）をスパッタ法等により成膜する。次いで、フォトレジスト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、エッチング法により第２の電極のパターンを形成する。
次に、素子構成体表面に、第１の電極上に金属電極（第３の電極）を接続するためのコンタクトホールおよび外部接続部と接触させるためのコンタクトホールを有する絶縁保護膜を形成する。絶縁保護膜を形成する手順としては、前記（基板または下地膜）／（酸化物から成る第１の電極）／（電気−機械変換膜）／（酸化物から成る第２の電極）から成る形成体上に、絶縁保護膜用の材料（例えば、パリレン等）を用いて成膜（例えば、ＣＶＤ法等）し、次いで、フォトレジスト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、エッチング法により実施することができる。
次に、第１の電極に金属から成る第３の電極を共通電極として導通形成する。金属から成る第３の電極を形成する手順としては、前記（基板または下地膜）／（酸化物から成る第１の電極）／（電気−機械変換膜）／（酸化物から成る第２の電極）／（絶縁保護膜）から成る形成体上に、金属（例えば、Ａｌ等）を成膜（スパッタ法等）し、次いで、フォトレジスト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、エッチング法により実施することができる。
【００７２】
上記構成は一例であり、図３、図４、図５に示す構成の場合にも工程の手順などに違いはあるが、同様の製造方法（例えば、実施例１〜実施例６）により、本発明の電気−機械変換素子が製造できる。
【００７３】
次に、本発明に係る前述の電気−機械変換素子を有する液吐出ヘッド（インクジェットヘッド）を搭載したインクジェット記録装置の一例について図１０、及び図１１を参照して説明する。なお、図１０は同記録装置の斜視説明図、図１１は同記録装置の機構部の側面説明図である。
【００７４】
図１０及び図１１に示すインクジェット記録装置は、記録装置本体（８１）の内部に主走査方向に移動可能なキャリッジ（９３）、キャリッジに搭載した本発明の液吐出ヘッド（インクジェットヘッド）からなる記録ヘッド、記録ヘッドへインクを供給するインクカートリッジ（９５）等で構成される印字機構部（８２）等を収納し、装置本体（８１）の下方部には前方側から多数枚の用紙（８３）を積載可能な給紙カセット（或いは給紙トレイでもよい。）（８４）を抜き差し自在に装着することができ、また、用紙（８３）を手差しで給紙するための手差しトレイ（８５）を開倒することができ、給紙カセット（８４）或いは手差しトレイ（８５）から給送される用紙（８３）を取り込み、印字機構部（８２）によって所要の画像を記録した後、後面側に装着された排紙トレイ（８６）に排紙する。
【００７５】
印字機構部（８２）は、図示しない左右の側板に横架したガイド部材である主ガイドロッド（９１）と従ガイドロッド（９２）とでキャリッジ（９３）を主走査方向に摺動自在に保持し、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ヘッドからなる記録ヘッド（９４）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（９３）には記録ヘッド（９４）に各色のインクを供給するための各インクカートリッジ（９５）を交換可能に装着している。
【００７６】
インクカートリッジ（９５）は上方に大気と連通する大気口、下方にはインクジェットヘッドへインクを供給する供給口を、内部にはインクが充填された多孔質体を有しており、多孔質体の毛管力によりインクジェットヘッドへ供給されるインクをわずかな負圧に維持している。また、記録ヘッドとしてここでは各色の記録ヘッド（９４）を用いているが、各色のインク滴を吐出するノズルを有する１個のヘッドでもよい。
【００７７】
ここで、キャリッジ（９３）は後方側（用紙搬送方向下流側）を主ガイドロッド（９１）に摺動自在に嵌装し、前方側（用紙搬送方向上流側）を従ガイドロッド（９２）に摺動自在に載置している。そして、このキャリッジ（９３）を主走査方向に移動走査するため、主走査モータ（９７）で回転駆動される駆動プーリ（９８）と従動プーリ（９９）との間にタイミングベルト（１００）を張装し、このタイミングベルト（１００）をキャリッジ（９３）に固定しており、主走査モーター（９７）の正逆回転によりキャリッジ（９３）が往復駆動される。
【００７８】
一方、給紙カセット（８４）にセットした用紙（８３）を記録ヘッド（９４）の下方側に搬送するために、給紙カセット（８４）から用紙（８３）を分離給装する給紙ローラ（１０１）及びフリクションパッド（１０２）と、用紙（８３）を案内するガイド部材（１０３）と、給紙された用紙（８３）を反転させて搬送する搬送ローラ（１０４）と、この搬送ローラ（１０４）の周面に押し付けられる搬送コロ（１０５）及び搬送ローラ（１０４）からの用紙（８３）の送り出し角度を規定する先端コロ（１０６）とを設けている。搬送ローラ（１０４）は副走査モータ（１０７）によってギヤ列を介して回転駆動される。
【００７９】
そして、キャリッジ（９３）の主走査方向の移動範囲に対応して搬送ローラ（１０４）から送り出された用紙（８３）を記録ヘッド（９４）の下方側で案内する用紙ガイド部材である印写受け部材（１０９）を設けている。この印写受け部材（１０９）の用紙搬送方向下流側には、用紙（８３）を排紙方向へ送り出すために回転駆動される搬送コロ（１１１）、拍車（１１２）を設け、さらに用紙（８３）を排紙トレイ（８６）に送り出す排紙ローラ（１１３）及び拍車（１１４）と、排紙経路を形成するガイド部材（１１５、１１６）とを配設している。
【００８０】
記録時には、キャリッジ（９３）を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド（９４）を駆動することにより、停止している用紙（８３）にインクを吐出して１行分を記録し、用紙（８３）を所定量搬送後次の行の記録を行う。記録終了信号または、用紙（８３）の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了させ用紙（８３）を排紙する。
【００８１】
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）を配置している。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記録ヘッド（９４）をキャッピングされ、吐出口部を湿潤状態に保つことによりインク乾燥による吐出不良を防止する。また、記録途中などに記録と関係しないインクを吐出することにより、全ての吐出口のインク粘度を一定にし、安定した吐出性能を維持する。
【００８２】
吐出不良が発生した場合等には、キャッピング手段で記録ヘッド（９４）の吐出口（ノズル）を密封し、チューブを通して吸引手段で吐出口からインクとともに気泡等を吸い出し、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。
【００８３】
このように、このインクジェット記録装置においては本発明のインクジェットヘッドを搭載しているので、振動板駆動不良によるインク滴吐出不良がなく、安定したインク滴吐出特性が得られて、画像品質が向上する。
【実施例】
【００８４】
以下、実施例及び比較例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例に何ら限定されるものではない。
【００８５】
［実施例１］
シリコンウェハに熱酸化膜（膜厚１ミクロン）を形成し、その上に第１の電極を形成するため、ＳｒＲｕＯ３膜（膜厚２００ｎｍ）をスパッタ法により成膜した。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（サムコ製）を用いて図２に示すようなパターンを作製した。
【００８６】
次に、シラン化合物として０ＴＳ〔オクタ（Ｃ８）トリクロロシラン〕を用い、濃度０．０１モル／リットル溶液（溶媒：エタノール）に浸漬させ、ＳＡＭ（自己組織化単分子膜）処理を行った。その後、エタノールで洗浄・乾燥後、パターニングの工程（図６）に移る。
【００８７】
ＳＡＭ処理後の疎水性は、接触角の測定により行った。ＳＡＭ膜上での水の接触角は１０５．５°であった。一方、ＳＡＭ処理前のＳｒＲｕＯ３膜上における水の接触角は４４．６°であり、ＳＡＭ膜処理がなされたことを確認した。
次に、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、酸素プラズマ処理を行い露出部のＳＡＭ膜を除去した。処理後の残渣レジストはアセトンにて溶解除去し、前記同様に接触角の測定を行ったところ、ＳＡＭ膜の除去部では４６．２°、レジストでカバーされていた部位のそれは１０４．３°の値を示し、ＳＡＭ膜のパターン化がなされたことを確認した。
【００８８】
また、他方式のパターニングとして、同様のレジストワークにより、予めレジストパターンを形成し、前記同様のＳＡＭ膜処理を実施後、アセトンにてレジストを除去し、接触角を測定した。レジストによりカバーされたＳｒＲｕＯ３膜上の水の接触角は４３．６°であり、他の部位における水の接触角は１０５．１°となり、ＳＡＭ膜のパターン化がなされたことを確認した。
【００８９】
さらに他方式として、シャドウマスクを用いた紫外線照射を行った。紫外線照射源としてエキシマランプを用い、波長１７６ｎｍの真空紫外光を１０分間照射した。照射部の接触角は４２．１°、未照射部のそれは１０５．３°でありＳＡＭ膜のパターン化がなされたことを確認した。
【００９０】
次に、前記第１の電極上に、ＰＺＴ前駆体塗布液を用いたインクジェット方式により、ＰＺＴ（５３／４７）から成る電気−機械変換膜を形成した。
すなわち、ＰＺＴ前駆体塗布液の合成には、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。化学量論組成に対し、鉛量を１０モル％過剰にした。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濃度は０．１モル／リットルにした。
【００９１】
次いで、図７に示すインクジェット塗布装置を用い、図６の工程に準拠してパターニングされた親水領域（水の接触角で４４°程度）にＰＺＴ前駆体塗布液を塗布した。
図７は実施例において用いたインクジェット塗布装置を説明するための斜視図である。
図７において、架台（２００）の上に、Ｙ軸駆動手段（２０１）が設置してあり、その上に、基板（２０２）を搭載するステージ（２０３）が、Ｙ軸方向に駆動できるように設置されている。なお、ステージ（２０３）には、図示されていない真空、静電気などの吸着手段が付随しており、基板（２０２）が固定されている。また、Ｘ軸支持部材（２０４）には、Ｘ軸駆動手段（２０５）が取り付けられており、これにＺ軸駆動手段（２１１）上に搭載されたヘッドベース（２０６）が取り付けられており、Ｘ軸方向に移動できるようになっている。ヘッドベース（２０６）の上には、インクを吐出させるＩＪヘッド（２０８）が搭載されている。このＩＪヘッドには、図示されていない各インクタンクから各々着色樹脂インク供給用パイプ（２１０）を経由してインクが供給される。
一度の成膜で得られる膜厚は１００ｎｍ前後が好ましく、ＰＺＴ前駆体塗布液の濃度は、成膜面積とＰＺＴ前駆体塗布液塗布量の関係から適正化される。図６のＥはインクジェット塗布装置により塗布された状態を示しており、接触角のコントラスト（接触角の違い）のため、ＰＺＴ前駆体塗布液は親水部のみに広がりパターンを形成する。これを第一の加熱（溶媒乾燥）として１２０℃処理後、有機物の熱分解（５００℃）を行うことで図６のＦを得る。このときの膜厚は、例えば、９０ｎｍ程度とされる。
【００９２】
引き続き、エタノール洗浄後、上記同様の浸漬処理とレジスト処理を繰返し行うことで、パターニング化したＳＡＭ膜を形成した。先記工程を６回繰り返して５４０ｎｍの膜を得た後、結晶化熱処理（温度７００℃）をＲＴＡ（急速熱処理）にて行った。膜にクラックなどの不良は生じなかった。
【００９３】
さらに６回のＳＡＭ膜処理→ＰＺＴ前駆体の選択塗布→１２０℃乾燥→５００℃熱分解を行い、結晶化処理をした。膜にクラックなどの不良は生じなかった。膜厚は１０００ｎｍに達した。
【００９４】
次に、電気−機械変換膜上に第２の電極を形成するため、先ず、ＳｒＲｕＯ３膜（膜厚２００ｎｍ）をスパッタ法にて成膜した。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（サムコ製）を用いて図２に示すようなパターンを作製した。
【００９５】
次いで、上記構成体（第１の電極／電気−機械変換膜／第２の電極とが順次設けられた独立した素子構成体を複数有する）上に、絶縁保護膜として、パリレン膜(膜厚２μｍ)をＣＶＤ法により成膜した。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、ＲＩＥ（サムコ製）を用いて図２に示すようなパターン（コンタクトホールを有する絶縁保護膜）を作製した。
【００９６】
最後に、第３の電極としてＡｌ膜（膜厚５μｍ）をスパッタ法により成膜した。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、ＲＩＥ（サムコ製）を用いて、コンタクトホールを介して前記第１の電極に金属（Ａｌ）から成る第３の電極が共通電極として導通形成された図２に示すようなパターンを作製し、電気−機械変換素子を作製した。
【００９７】
［実施例２］
第２の電極の形成までは、実施例１と同様な作製を行った後、第３の電極としてＡｌ膜(膜厚５μｍ)をスパッタ法により成膜した。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、ＲＩＥ（サムコ製）を用いて図４に示すようなパターンを作製した。
【００９８】
最後に、絶縁保護膜として、パリレン膜(膜厚２μｍ)をＣＶＤ法で成膜した。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でレジストパターンを形成した後、ＲＩＥ（サムコ製）を用いて図４に示すようなパターンを作製し、電気−機械変換素子を作製した。
【００９９】
［実施例３］
絶縁保護膜（図３に示すようなコンタクトホールを有する絶縁保護膜）の形成までは、実施例１と同様に作製を行った後、第３の電極と第４の電極としてＡｌ膜(膜厚５μｍ)をスパッタ法により成膜した。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、ＲＩＥ（サムコ製）を用いて、コンタクトホールを介して前記第１の電極に金属（Ａｌ）から成る第３の電極が共通電極として導通形成されると共に、前記第２の電極に金属（Ａｌ）から成る第４の電極が個別電極として導通形成された図３に示すようなパターンを作製し、電気−機械変換素子を作製した。
【０１００】
［実施例４］
第２の電極形成までは、実施例１と同様な作製を行った後、第３の電極、及び第４の電極としてＡｌ膜(膜厚５μｍ)をスパッタ法により成膜した。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、ＲＩＥ（サムコ製）を用いて図５に示すようなパターンを作製した。
【０１０１】
最後に、絶縁保護膜として、パリレン膜(膜厚２μｍ)をＣＶＤ法で成膜した。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でレジストパターンを形成した後、ＲＩＥ（サムコ製）を用いて図５に示すようなパターンを作製し、電気−機械変換素子を作製した。
【０１０２】
［実施例５］
シリコンウェハに熱酸化膜（膜厚１ミクロン）を形成し、シラン化合物として０ＴＳ〔オクタ（Ｃ８）トリクロロシラン〕を用い、濃度０．０１モル／リットル溶液（溶媒：エタノール）に浸漬させ、ＳＡＭ（自己組織化単分子膜）処理を行った。その後、エタノールで洗浄・乾燥後、パターニングの工程（図６）に移る。
【０１０３】
ＳＡＭ処理後の疎水性について接触角測定を行ったところ、ＳＡＭ膜上での水の接触角は１０５．５°であった。一方、ＳＡＭ処理前におけるＳｉＯ２膜上の水の接触角は４２．９°であり、ＳＡＭ膜処理がなされたことを確認した。
【０１０４】
次に、東京応化社製フォトレジスト（ＴＳＭＲ８８００）をスピンコート法で成膜し、通常のフォトリソグラフィーでレジストパターンを形成した後、酸素プラズマ処理を行い露出部のＳＡＭ膜を除去した。処理後の残渣レジストはアセトンにて溶解除去し、前記同様に接触角の測定を行ったところ、ＳＡＭ膜の除去部では４６．２°、レジストでカバーされていた部位のそれは１０４．３°の値を示し、ＳＡＭ膜のパターン化がなされたことを確認した。
【０１０５】
次に、第１の電極を形成するため、ＬａＮｉＯ３をインクジェット法により成膜した。
インクジェット方式に用いたＰＺＴ前駆体塗布液の合成には、出発材料にイソプロポキシドランタン、ビス(アセチルアセトナト)ニッケル(II)(二水和物)を用いた。
ビス(アセチルアセトナト)ニッケル(II)(二水和物)の脱水処理を行った後、イソプロポキシドランタン、ビス(アセチルアセトナト)ニッケル(II)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、ＬａＮｉＯ３前駆体溶液を合成した。このＰＺＴ濃度は０．１モル／リットルにした。この溶液を実施例１と同様なインクジェット塗布装置を用いて親水領域に塗布した。接触角のコントラストのため、ＰＺＴ前駆体溶液は親水部のみに広がりパターンを形成する。これを第一の加熱（溶媒乾燥）として１５０℃処理し、酸素雰囲気化で昇温速度（１０℃／ｍｉｎ）にて４００℃で１時間熱処理を行い結晶化させた。このときの膜厚は９０ｎｍであった。引き続き、イソプロピルアルコール洗浄後、前記同様の浸漬処理を繰返してＳＡＭ膜を形成した。前記工程を３回繰り返し２７０ｎｍの膜を得た。膜にクラックなどの不良は生じなかった。
【０１０６】
次に、実施例１と同様な作製方法で、下地のＳＡＭ表面を行った後、電気−機械変換膜をインクジェットで作製した。
【０１０７】
次に、第２の電極を第１の電極と同様な作製方法で、下地のＳＡＭ表面を行った後、ＬａＮｉＯ３をインクジェットで作製した。
【０１０８】
次に、絶縁保護膜として、Ｓｉ３Ｎ４を(膜厚２μｍ)をＣＶＤ法により成膜した。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、ＲＩＥ（サムコ製）を用いて図３に示すようなパターン（コンタクトホールを有する絶縁保護膜）を作製した。
【０１０９】
次に、下層となる絶縁保護膜の表面をＳＡＭ表面とした後、市販のＡｇＰｄインクを用い、インクジェット装置を用い、所望するパターンに印刷後、３００℃で熱処理し、コンタクトホールを介して前記第１の電極に金属（ＡｇＰｄ）から成る第３の電極が共通電極として導通形成されると共に、前記第２の電極に金属（ＡｇＰｄ）から成る第４の電極が個別電極として導通形成された図３に示すようなパターンを作製し、電気−機械変換素子を作製した。
【０１１０】
［実施例６］
第２の電極形成までは、実施例５と同様にして作製を行った後、シリカペーストを用いて絶縁保護膜をスクリーン印刷により形成した。
【０１１１】
用いたシリカペーストは、積水化学社製ポリビニルブチラール樹脂をテルピネオール、ブトキシエタノールに溶解し、印刷適正粘度（６万〜２０万ｍＰａｓ）に調整すべく、絶縁性フィラーを添加し、三本ロールミルにて混練してスクリーン印刷用ペーストとして調整したものである。絶縁性フィラーとしては、均一な粒子が容易に得られやすい材料として、シリカフィラー（平均粒径０.１ミクロン）を選択し、添加した。
具体的な処方は、ポリビニルブチラール濃度：５ｗｔ％（テルピネオール＋ブトキシエタノール）バインダーに対し、７０ｗｔ％のシリカフィラーを添加した。
このように調整したペーストを用い、スクリーン印刷（カレンダーメッシュ：５００番、乳厚５ミクロンのスクリーン版）を行い、１２０℃で乾燥することで、絶縁保護膜を形成した。この絶縁保護膜は形成時に、約１００μｍ×１００μｍのコンタクトホールが形成できていることが確認できた。
【０１１２】
次に、大研化学社製銀ペーストを、絶縁膜作製と同様な版条件でスクリーン印刷し、１２０℃で乾燥することで、コンタクトホールを介して前記第１の電極に金属（Ａｇ）から成る第３の電極が共通電極として導通形成されると共に、前記第２の電極に金属（Ａｇ）から成る第４の電極が個別電極として導通形成された図３に示すようなパターンを作製し、電気−機械変換素子を作製した。
【０１１３】
［比較例１］
実施例１と同様な方法で、絶縁保護膜まで形成し、図８に示すようなパターン（金属から成る第３の電極、及び金属から成る第４の電極が設けられない構成）を作製し、電気−機械変換素子を作製した。
なお、図８において、各符号、８０１は基板、８０２は振動板、８０３は第１の電極、８０４は電気−機械変換膜、８０５は第２の電極、８０６は絶縁保護膜を示す。
【０１１４】
［比較例２］
シリコンウェハに熱酸化膜（膜厚１ミクロン）を形成し、その上に第１の電極を形成するため、Ｔｉ膜（膜厚５０ｎｍ）とＰｔ膜（膜厚２００ｎｍ）を順次スパッタ法により成膜した。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（サムコ製）を用いて図３（但し、比較例２では第１の電極、及び第２の電極は金属から成る）に示すようなパターンを作製した。
【０１１５】
次に、アルカンチオール［ＣＨ３（ＣＨ２）６−ＳＨ］を用い、濃度０．０１モル／リットル溶液（溶媒：エタノール）に浸漬させ、ＳＡＭ（自己組織化単分子膜）処理を行った。その後、エタノールで洗浄・乾燥後、パターニングの工程（図６）に移る。
【０１１６】
ＳＡＭ処理後の疎水性は、接触角の測定により行った。ＳＡＭ膜上での水の接触角は９２．２°であった。一方、ＳＡＭ処理前の白金スパッタ膜のそれは５°以下（完全濡れ）であり、ＳＡＭ膜処理がなされたことを確認した。
【０１１７】
次に、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、酸素プラズマ処理を行い露出部のＳＡＭ膜を除去した。処理後の残渣レジストはアセトンにて溶解除去し、前記同様に接触角の測定を行ったところ、ＳＡＭ膜の除去部では５°以下（完全濡れ）、レジストでカバーされていた部位のそれは９２．４°の値を示し、ＳＡＭ膜のパターン化がなされたことを確認した。
【０１１８】
次に、実施例１と同様な作製方法で、下層にＳＡＭ表面を形成した後、ＰＺＴ前駆体塗布液を用いたインクジェット方式により、ＰＺＴ（５３／４７）から成る電気−機械変換膜を形成した。
【０１１９】
次に、電気−機械変換膜上に第２の電極を形成するため、Ｐｔ膜（膜厚２００ｎｍ）をスパッタ法により成膜した。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（サムコ製）を用いて図３（但し、比較例２では第１の電極、及び第２の電極は金属から成る）に示すようなパターンを作製した。
絶縁保護膜、第３の電極、及び第４の電極については実施例３と同様に作製することで、電気−機械変換素子を作製した。
【０１２０】
実施例１〜６、比較例１、２で作製した電気-機械変換素子を用いて電気特性、電気−機械変換能（圧電定数）の評価を行った。
初期特性においては、いずれの電気-機械変換素子も、比誘電率（εｒ）は１２００前後、誘電損失（ｔａｎδ）は０．０２程度、残留分極（Ｐｒ）は２０〜２５μＣ／ｃｍ２、抗電界（Ｅｃ）は４０〜５０ｋＶ／ｃｍであり、通常のセラミック焼結体と同等の特性を示している。代表的なＰ−Ｅヒステリシス曲線を図１２に示す。
電気−機械変換能は電界印加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。初期特性における圧電定数（ｄ３１）は-１４０〜-１６０ｐｍ／Ｖとなり、こちらもセラミック焼結体と同等の値であった。これは液体吐出ヘッドとして十分設計できうる特性値である。
上記特性に関して、耐久性(１０１０回繰り返し印可電圧を加えた直後の特性)を評価した。結果を下記表１に示す。
【０１２１】
また、実施例１〜６、比較例１、２で作製した電気-機械変換素子を用いて、図９に示す液体吐出ヘッドを作製し、インクの吐出評価を行った。
図９は、図１に示すノズルの液体吐出ヘッド構成を複数個配置したものである。図９における各符号、９０１は圧力室、９０２はノズル、９０３はノズル板、９０４は圧力室基板（Ｓｉ基板）、９０５は振動板、９０６は密着層、９０７は電気−機械変換素子を示す。
図９中の電気−機械変換素子は本発明により簡便な製造工程で形成され、且つ、バルクセラミックスと同等の性能を有するものであり、素子形成後の圧力室形成（裏面からのエッチング除去）、ノズル孔を有するノズル板の接合等により液体吐出ヘッドが構成される。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略した。
【０１２２】
粘度を５ｃｐに調整したインクを用いて、単純Ｐｕｓｈ波形により−１０〜−３０Ｖの印可電圧を加えたときの吐出状況を確認した。
各ノズル孔からの吐出安定性、ノズル孔からの吐出ばらつきの評価結果を下記表１に併せて示す。なお、評価基準は下記による。
［各ノズル孔からの吐出安定性］
○：安定しているもの、
△：やや安定性のないもの、
×：安定性のないもの
［ノズル孔からの吐出ばらつき］
○：ばらつきのないもの
△：ややばらつくもの
×：ばらつきの大きいもの
【０１２３】
【表１】
2011091138.tif 000003
【０１２４】
上記評価の結果、初期特性については、大きな差はないが、１０１０回の繰り返し印可電圧を加えた直後の特性（耐久性）について見ると、比較例２（第１の電極、及び第２の電極は金属から成る構成）の場合には、残留分極（Ｐｒ）及び圧電定数（ｄ３１）の値が変動して大きく特性劣化することが認められた。
また、各ノズル孔からの吐出安定性、ノズル孔からの吐出ばらつきの評価から、実施例についてはいずれも良好な吐出特性が得られているが、比較例１については、ノズル箇所によっては吐出がばらつき、安定していなかった。また、比較例１と２については、わずかではあったが吐出ばらつきが発生しており、いずれも吐出特性に問題を有することが認められた。
【０１２５】
すなわち、本発明の電気−機械変換素子は、少なくとも酸化物から成る第１の電極に金属から成る第３の電極が共通電極として導通形成されているため、多数の電気−機械変換素子（圧電素子）を同時に駆動して多数のインク滴を一度に吐出させた場合でも圧電素子の変位量が安定して良好なインク吐出特性が得られ、特に、電気−機械変換膜としてＰＺＴを使用した場合においても、鉛（Ｐｂ）の拡散を抑制することができるため、疲労特性の低下が抑制されて長期間使用してもインク吐出特性が良好に保持される。
電気−機械変換素子の形成には、フォトリソエッチング法、インクジェット法、スクリーン印刷法、フォトリソエッチング法、ＳＡＭ膜形成手法など微細加工手段が適宜適用されるため、高密度に配列した素子を簡便に構成することができる。
本発明の電気−機械変換素子を用いた液滴吐出ヘッド、及び該液滴吐出ヘッドを有する液滴吐出装置は、吐出安定性と耐久性に優れているため、インクジェット式記録装置（例えば、インクジェットプリンタ、ＭＦＰを使用するデジタル印刷装置、オフィス、パーソナルで使用するプリンタ、ＭＦＰ等）用として有用である。また、インクジェット技術を利用する三次元造型技術などへの応用も可能である。
【符号の説明】
【０１２６】
（図１）
１０１  圧力室
１０２  ノズル
１０３  ノズル板
１０４  圧力室基板（Ｓｉ基板）
１０５  下地
１０６  下部電極
１０７  電気−機械変換膜
１０８  上部電極
１０９  電気−機械変換素子
（図２）
２０１  基板
２０２  振動板
２０３  第１の電極
２０４  電気−機械変換膜
２０５  第２の電極
２０６  絶縁保護膜
２０７  第３の電極
（図３）
３０１  基板
３０２  振動板
３０３  第１の電極
３０４  電気−機械変換膜
３０５  第２の電極
３０６  絶縁保護膜
３０７  第３の電極
３０８  第４の電極
（図４）
４０１  基板
４０２  振動板
４０３  第１の電極
４０４  電気−機械変換膜
４０５  第２の電極
４０６  絶縁保護膜
４０７  第３の電極
（図５）
５０１  基板
５０２  振動板
５０３  第１の電極
５０４  電気−機械変換膜
５０５  第２の電極
５０６  絶縁保護膜
５０７  第３の電極
（７０７）
（図６）
１  下地（１）
２  ＳＡＭ膜（自己組織化単分子膜）（２）
３  フォトレジスト（３）
４  ＩＪヘッド（４）
（図７）
２００  架台
２０１  Ｙ軸駆動手段
２０２  基板
２０３  ステージ
２０４  Ｘ軸支持部材
２０５  Ｘ軸駆動手段
２０６  ヘッドベース
２０８  ＩＪヘッド
２１０  着色樹脂インク供給用パイプ
２１１  Ｚ軸駆動手段
（図８）
８０１  基板
８０２  振動板
８０３  第１の電極
８０４  電気−機械変換膜
８０５  第２の電極
８０６  絶縁保護膜
（図９）
９０１  圧力室
９０２  ノズル
９０３  ノズル板
９０４  圧力室基板（Ｓｉ基板）
９０５  振動板
９０６  密着層
９０７  電気−機械変換素子
（図１０、図１１）
８１  記録装置本体（８１）
８２  印字機構部（８２）
８３  用紙（８３）
８４  給紙カセット（８４）
８５  トレイ（８５）
８６  排紙トレイ（８６）
９１  主ガイドロッド（９１）
９２  従ガイドロッド（９２）
９３  キャリッジ（９３）
９４  記録ヘッド（９４）
９５  インクカートリッジ（９５）
９７  主走査モータ（９７）
９８  駆動プーリ（９８）
９９  従動プーリ（９９）
１００  タイミングベルト（１００）
１０１  給紙ローラ（１０１）
１０２  フリクションパッド（１０２）
１０３  ガイド部材（１０３）
１０４  搬送ローラ（１０４）
１０５  搬送コロ（１０５）
１０６  先端コロ（１０６）
１０７  副走査モータ（１０７）
１０９  印写受け部材（１０９）
１１１  搬送コロ（１１１）
１１２  拍車（１１２）
１１３  排紙ローラ（１１３）
１１４  拍車
１１５  ガイド部材
１１６  ガイド部材
１１７  回復装置
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１２７】
【特許文献１】特許第３３６５４８５号公報
【特許文献２】特許第４２１８３０９号公報
【特許文献３】特許第３０１９８４５号公報
【図１】
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【図６】
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【図７】
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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２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図８】
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