(57)【要約】【課題】初期及び経時の変位特性が良好で、吐出特性が良好なアクチュエータを提供することを目的とする。【解決手段】振動板１２、下部電極、電気−機械変換膜及び上部電極を有し、前記振動板１２は、厚み０．５μｍ以上の第１のシリコン酸化膜２０、該第１シリコン酸化膜２０上に厚み３μｍ以上のシリコン層２１、及び、該シリコン層２１上に厚み０．５μｍ以上の第２のシリコン酸化膜２２を有し、前記シリコン層２１の体積抵抗率が１０３Ω・ｃｍ以上１０６Ω・ｃｍ以下であることを特徴とする。【選択図】図２
2019161213.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動板、下部電極、電気−機械変換膜及び上部電極を有し、
前記振動板は、厚み０．５μｍ以上の第１のシリコン酸化膜、該第１シリコン酸化膜上に厚み３μｍ以上のシリコン層、及び、該シリコン層上に厚み０．５μｍ以上の第２のシリコン酸化膜を有し、
前記シリコン層の体積抵抗率が１０３Ω・ｃｍ以上１０６Ω・ｃｍ以下であることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項２】
前記シリコン層は、不純物濃度が１．３×１０１３ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下のｐ型シリコン又は不純物濃度が４．３×１０１２ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下のｎ型シリコンからなることを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ。
【請求項３】
前記第２のシリコン酸化膜の厚みは、前記第１のシリコン酸化膜の厚み以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載のアクチュエータ。
【請求項４】
前記電気−機械変換膜はＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）からなり、
前記ＰＺＴについてＸＲＤ（Ｘ線回折）測定でのθ−２θ測定において、（１００）配向の配向度が９９％以上であり、（２００）面又は（００２）面のピークが得られる２θが最大ピーク位置となるところで、あおり角（χ）を振ったときに得られた（４００）面の回折ピークが山谷を有する３つのピークに分離されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のアクチュエータ。
【請求項５】
前記電気−機械変換膜はＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）からなり、
前記ＰＺＴは正方晶のａドメイン及びｃドメインを有し、
前記ＰＺＴについてＸＲＤ（Ｘ線回折）測定でのθ−２θ測定において、（２００）面又は（００２）面のピークが得られる２θが最大ピーク位置となるところで、あおり角（χ）を振ったときに得られた（４００）面の回折ピークについてピーク分離したときに、前記正方晶のａドメイン及びｃドメインに該当するピークに対して格子定数を求め、値の大きいものを最大格子定数、小さいものを最小格子定数とすると、最大格子定数と最小格子定数の比率（最大格子定数／最小格子定数）が１．０２以上であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のアクチュエータ。
【請求項６】
前記振動板の曲げ剛性が７．０×１０−１０Ｎｍ２以上であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のアクチュエータ。
【請求項７】
前記振動板と前記下部電極の間に応力制御層を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のアクチュエータ。
【請求項８】
前記応力制御層がＺｒＯ２からなることを特徴とする請求項７に記載のアクチュエータ。
【請求項９】
液体を吐出するノズルと、前記ノズルに連通する個別液室と、前記個別液室に圧力を発生させるアクチュエータとを有し、
前記アクチュエータが請求項１〜８のいずれかに記載のアクチュエータであることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項１０】
前記個別液室を形成する基板には該個別液室を仕切る隔壁が形成され、
前記振動板は前記基板上に設けられており、
前記隔壁がＳｉからなり、前記隔壁の体積抵抗率が１０Ω・ｃｍ以下であることを特徴とする請求項９に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１１】
請求項９又は１０に記載の液体吐出ヘッドを備えていることを特徴とする液体吐出ユニット。
【請求項１２】
前記液体吐出ヘッドに供給する液体を貯留するヘッドタンク、前記液体吐出ヘッドを搭載するキャリッジ、前記液体吐出ヘッドに液体を供給する供給機構、前記液体吐出ヘッドの維持回復を行う維持回復機構、前記液体吐出ヘッドを主走査方向に移動させる主走査移動機構の少なくともいずれか一つと前記液体吐出ヘッドとを一体化したことを特徴とする請求項１１に記載の液体吐出ユニット。
【請求項１３】
請求項９若しくは１０に記載の液体吐出ヘッド、又は、請求項１１若しくは１２に記載の液体吐出ユニットを備えていることを特徴とする液体を吐出する装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アクチュエータ、液体吐出ヘッド、液体吐出ユニット及び液体を吐出する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
産業用、商用印刷分野において、高周波数駆動が可能である等の生産性が高い液体吐出ヘッド及び液体吐出装置が求められている。
【０００３】
液体吐出ヘッド及び液体吐出装置の具体例としては、液体を吐出するノズルと、このノズルが連通する加圧室（個別液室とも称される）と、加圧室の一部を形成する振動板と、加圧室内のインクを加圧する圧電素子などの電気−機械変換素子とを備えるものがある。この場合、電気−機械変換素子で加圧室内の液体を加圧することによってノズルから液体を吐出する。
【０００４】
高周波数駆動を実現するための一つの達成手法として、振動板剛性を高めることが重要である。具体的には、振動板の厚みを厚くすることによって剛性を確保する。その振動板材料としてＳＯＩウェハを用いる技術がある。
しかし、振動板を厚くして剛性を高めると、力を加えたときの変形量は小さくなるため、吐出効率が悪くなってしまうという問題があった。
【０００５】
特許文献１には、振動板としてＳＯＩを用いており、シリコンで構成される振動板の表面及び裏面に第１及び第２のシリコン酸化膜が形成され、振動板の厚みが２μｍ以上２０μｍ以下、第１及び第２のシリコン酸化膜の厚みが０．５μｍ以上２．０μｍ以下であることが開示されている。
しかしながら、特許文献１では振動板剛性を高めているが、振動板の変形量を大きくすることについての検討がなされておらず、良好な吐出効率が得られていない。また、経時で変位特性が劣化してしまう。
【０００６】
特許文献２には、圧縮応力を有する単層膜を少なくとも１層含む積層膜により振動板を形成し、振動板の曲げ剛性、振動板を構成する各単層膜の応力を所定の値にすることが開示されている。特許文献２では高周波での吐出性能を確保可能とすることを目的としている。
しかしながら、特許文献２では、十分な振動板剛性が得られていないため、高周波駆動における吐出効率を向上させると同時に、振動板剛性を高めることが求められている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、初期及び経時の変位特性が良好で、吐出特性が良好なアクチュエータ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】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明のアクチュエータは、振動板、下部電極、電気−機械変換膜及び上部電極を有し、前記振動板は、厚み０．５μｍ以上の第１のシリコン酸化膜、該第１シリコン酸化膜上に厚み３μｍ以上のシリコン層、及び、該シリコン層上に厚み０．５μｍ以上の第２のシリコン酸化膜を有し、前記シリコン層の体積抵抗率が１０３Ω・ｃｍ以上１０６Ω・ｃｍ以下であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、初期及び経時の変位特性が良好で、吐出特性が良好なアクチュエータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係るアクチュエータの一例における断面図である。
【図２】本発明に係るアクチュエータの一例におけるその他の断面図である。
【図３】振動板の応力と変位の関係の一例をプロットした図である。
【図４】シリコン層（活性層）の抵抗、振動板の応力及び第２のシリコン酸化膜（表面層）の厚みの関係の一例をプロットした図である。
【図５】本発明に係るアクチュエータの他の例における断面図である。
【図６】本発明に係るアクチュエータの他の例における断面図である。
【図７】本発明に係るアクチュエータの他の例における断面図である。
【図８】本発明に係るアクチュエータの他の例における断面図である。
【図９】電気−機械変換膜のＸＲＤ（Ｘ線回折）測定結果の一例を示す図である。
【図１０】電気−機械変換膜のＸＲＤ測定結果の一例を示す図である。
【図１１】電気−機械変換膜のＸＲＤ測定結果に対してピーク分離を行い、フィッティングした際のピーク本数とフィッティング残渣の関係の一例を示す図である。
【図１２】電気−機械変換膜の結晶構造の一例を示す模式図（ａ）及び当該電気−機械変換膜のＸＲＤ測定結果の一例を示す図（ｂ）である。
【図１３】本発明に係るアクチュエータの他の例における断面図（ａ）及び平面図（ｂ）である。
【図１４】分極処理装置の一例を示す斜視図である。
【図１５】Ｐ−Ｅヒステリシスループの一例（ａ）及び（ｂ）である。
【図１６】コロナ放電を説明するための模式図である。
【図１７】本発明に係る液体を吐出する装置の一例を示す模式図である。
【図１８】本発明に係る液体を吐出する装置の他の例を示す模式図である。
【図１９】本発明に係る液体吐出ユニットの一例を示す模式図である。
【図２０】本発明に係る液体吐出ユニットの他の例を示す模式図である。
【図２１】本発明の液体を吐出する装置の他の例における斜視図である。
【図２２】本発明の液体を吐出する装置の他の例における側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明に係るアクチュエータ、液体吐出ヘッド、液体吐出ユニット及び液体を吐出する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。
【００１２】
本発明は、例えばデジタル印刷分野等の印刷分野に用いることができ、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等に適用可能である。また、インクジェット技術を利用する三次元造型技術等に応用可能である。
【００１３】
（アクチュエータ、液体吐出ヘッド）
本発明のアクチュエータは、振動板、下部電極、電気−機械変換膜及び上部電極を有し、前記振動板は、厚み０．５μｍ以上の第１のシリコン酸化膜、該第１シリコン酸化膜上に厚み３μｍ以上のシリコン層、及び、該シリコン層上に厚み０．５μｍ以上の第２のシリコン酸化膜を有し、前記シリコン層の体積抵抗率が１０３Ω・ｃｍ以上１０６Ω・ｃｍ以下であることを特徴とする。
【００１４】
＜第１の実施形態＞
以下、本発明に係るアクチュエータの一実施形態について説明する。本実施形態のアクチュエータの断面図を図１に示す。図１では、基板１１、振動板１２、下部電極１３、電気−機械変換膜１４、上部電極１５が図示されている。本実施形態では、基板１１上に下部電極１３、電気−機械変換膜１４、上部電極１５等がエッチング加工等により１素子ずつ形成されている。
以下、詳細を説明する。なお、ここでは基板、下部電極、上部電極及び振動板の詳細を主に説明しており、電気−機械変換膜、その他の構成については後の実施形態で説明する。
【００１５】
＜＜基板＞＞
基板１１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、液体吐出ヘッドでも主に（１００）の面方位を持つ単結晶基板を使用することができる。
【００１６】
＜＜下部電極、上部電極＞＞
下部電極１３及び上部電極１５としては、金属材料として高い耐熱性と低い反応性を有する白金を用いることができる。但し、白金は、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、その場合には、イリジウムや白金−ロジウム等の白金族元素や、これらの合金膜を用いることができる。
【００１７】
なお、下部電極１３及び上部電極１５として白金を使用する場合には、下地となる振動板１２（特にＳｉＯ２）との密着性を考慮し、Ｔｉ、ＴｉＯ２、Ｔａ、Ｔａ２Ｏ５、Ｔａ３Ｎ５等の密着層を介して積層することが好ましい。下部電極１３及び上部電極１５の作製方法としては、スパッタ法や真空蒸着等の真空成膜を用いることができる。下部電極１３及び上部電極１５の膜厚としては、０．０５〜１μｍが好ましく、０．１〜０．５μｍがより好ましい。
【００１８】
更に、下部電極１３及び上部電極１５において、金属材料と電気−機械変換膜１４との間に、ＳｒＲｕＯ３やＬａＮｉＯ３を材料とする酸化物電極膜を形成してもよい。なお、下部電極１３と電気−機械変換膜１４との間の酸化物電極膜に関しては、その上に作製する電気−機械変換膜１４（例えばＰＺＴ膜）の配向制御にも影響するため、配向優先させたい方位によって選択される材料が異なる。
【００１９】
＜＜振動板＞＞
本実施形態の振動板１２はＳＯＩ（Silicon on Insulator）を用いて構成されている。本実施形態の振動板１２を図２に示す。図２は図１における振動板１２をより詳しく示した断面図である。下から基板１１、第１のシリコン酸化膜２０、シリコン層２１、第２のシリコン酸化膜２２が図示されており、第１のシリコン酸化膜２０から第２のシリコン酸化膜２２までが振動板１２として機能する。
【００２０】
高周波駆動させるために、振動板はできるだけ厚くし、剛性を高くすることが好ましい。しかし、振動板の厚みを厚くし、剛性を高めると、力を加えたときの変形量は小さくなるため吐出効率が悪くなってしまうという問題がある。
発明者は鋭意検討した結果、振動板全体の応力を圧縮側に制御することにより、電気−機械変換膜の引張応力を小さくすることでき、歪（変位量）を向上させ、剛性を確保すると同時に吐出効率を向上させることができることが分かった。
【００２１】
振動板の応力と変位の関係について、図３を用いて説明する。図３は、振動板の剛性は揃えた上で、振動板の応力を圧縮側、引張側に振った複数のサンプルについて、振動板の応力を横軸とし、振動板の変位を縦軸としてプロットしたものである。図中（Ｃ）のように、振動板の応力が引張応力であると、良好な変位が得られない。また、図中（Ｂ）のように、振動板の応力が圧縮応力側であると、変位が向上する。そして、図中（Ａ）のように、振動板の応力が圧縮応力側であり、所定の範囲であると、変位がさらに向上する。本実施形態では、図中（Ａ）を狙いとしており、剛性を確保すると同時に吐出効率を向上させることができる。
【００２２】
本実施形態では、振動板材料としてＳＯＩウェハを用いることで振動板剛性を高めると同時に、第１のシリコン酸化膜、シリコン層、第２のシリコン酸化膜を所定の厚みにし、かつ、シリコン層の応力を低下させて圧縮側の応力としている。これにより、振動板全体の応力を圧縮側に制御し、電気−機械変換膜の引張応力を小さくすることができ、変位量を向上させ、吐出効率を向上させている。そして、更に詳細を検討した結果、振動板全体の応力を圧縮側に制御するには、振動板におけるシリコン層２１の抵抗値を所定の値にすることが重要であることが分かった。
以下、詳細を説明する。
【００２３】
−第１のシリコン酸化膜−
第１のシリコン酸化膜２０はＢｏｘ層とも称され、埋め込み酸化膜としての機能を有する。第１のシリコン酸化膜２０は圧縮応力を有していることが好ましい。第１のシリコン酸化膜２０の厚みは０．５μｍ以上であり、１μｍ以上がより好ましい。厚みが０．５μｍ以上であることにより、振動板全体を圧縮側に制御することが可能となる。また、第１のシリコン酸化膜２０の厚みは８μｍ以下であることが好ましい。
【００２４】
−第２のシリコン酸化膜−
第２のシリコン酸化膜２２は表面層とも称され、シリコン層２１を酸化させた酸化膜である。第２のシリコン酸化膜２２は圧縮応力を有していることが好ましい。第２のシリコン酸化膜２２の厚みは０．５μｍ以上であり、２μｍ以上がより好ましい。厚みが０．５μｍ以上であることにより、振動板全体を圧縮側に制御することが可能となる。また、第２のシリコン酸化膜２２の厚みは８μｍ以下であることが好ましい。
【００２５】
第２のシリコン酸化膜２２は、その上に作製する下部電極１３、更には電気−機械変換膜１４をＰＺＴ膜としたときの（１００）配向度が非常に高い結晶膜を作製するための機能も兼ねている。第２のシリコン酸化膜２２の厚みを０．５μｍ以上にすることにより、下部電極とＰＺＴの（１００）配向度の高い膜が得られやすくなる。
【００２６】
また、第２のシリコン酸化膜２２の厚みは、第１のシリコン酸化膜２０の厚み以上であることが好ましい。この場合、振動板全体を圧縮側に制御しやすくなるとともに、振動板剛性を更に高めることが可能となる。
【００２７】
−シリコン層−
シリコン層２１は活性層とも称され、厚みは３μｍ以上である。３μｍ以上にすることで振動板剛性を高めることが可能である。また、５μｍ以上がより好ましく、この場合、吐出特性をより向上させることができる。また、シリコン層２１の厚みは１２μｍ以下であることが好ましく、８μｍ以下であることがより好ましい。
【００２８】
シリコン層２１の応力を所定の範囲にまで低下させることで振動板全体の応力を圧縮側に制御することができる。シリコン層２１の応力を下げるには、シリコン層２１の抵抗値を所定の値にすることが重要である。
【００２９】
図４にシリコン層２１の抵抗と振動板の応力の関係を説明するための図を示す。図４は横軸をシリコン層２１の抵抗、縦軸を振動板の応力としていくつかのサンプルの測定結果をプロットしたものである。縦軸の上側は圧縮応力側であり、下側は引張応力側である。応力値としては、値が小さい場合は圧縮応力側の応力を有することになるため縦軸の上側に位置し、値が大きい場合は引張応力側の応力を有することになるため縦軸の下側に位置する。
【００３０】
図４中、ａ１〜ａ４は第２のシリコン酸化膜２２（表面層）の厚みが厚い（２μｍ程度）場合のサンプルであり、ｂ１〜ｂ４は第２のシリコン酸化膜２２（表面層）の厚みが薄い（０．３μｍ程度）場合のサンプルである。なお、図中ａ１〜ａ４及びｂ１〜ｂ４のサンプルでは振動板の剛性は揃えている。
【００３１】
まず、ａ１〜ａ４とｂ１〜ｂ４を比較すると、第２のシリコン酸化膜２２の厚みを厚くすることで、振動板の応力は圧縮側となる。また、ａ１〜ａ４又はｂ１〜ｂ４を検討すると、シリコン層２１の抵抗を高抵抗にすることで、シリコン層２１の応力が低下し、シリコン層２１は圧縮側の応力が大きくなる。結果として、振動板の圧縮側の応力が大きくなる。
【００３２】
このため、第２のシリコン酸化膜２２（表面層）の厚みを大きくし、シリコン層２１を高抵抗側に制御することにより、シリコン層２１自体の応力を低下させることができ、振動板全体を圧縮側に調整することができる。振動板全体を圧縮側に調整することで変位をより大きくすることができる。このように調整することにより、本実施形態ではａ１を狙いとしている。
なお、図４のプロットを得るにあたり、振動板のウェハ反り量から振動板が圧縮応力を有すると判断している。
【００３３】
Ｓｉ（シリコン）自体は僅かに引張応力を有しているが、酸化シリコン膜は圧縮応力を有している。このため、シリコン層２１の抵抗を高くし、応力を低下させ、さらに、第１のシリコン酸化膜２０及び第２のシリコン酸化膜２２を所定の厚みよりも厚くすることにより、振動板全体を圧縮側に制御することができる。
【００３４】
シリコン層２１の体積抵抗率としては、１０３Ω・ｃｍ以上１０６Ω・ｃｍ以下であることが必要である。１０３Ω・ｃｍ以上であることにより、シリコン層２１の応力が低下し、圧縮側の応力を有することになるため、振動板全体の応力を圧縮側に制御することができる。１０３Ω・ｃｍ未満である場合、良好な圧電特性及び吐出特性が得られない。１０６Ω・ｃｍより大きい場合、分極処理を行う場合に分極が上手く進まず、その後の連続駆動耐久での特性劣化に影響が生じる。
また、シリコン層２１の体積抵抗率は１０４Ω・ｃｍ以上が好ましい。
なお、シリコン層２１の体積抵抗率の測定は４端子法等の抵抗率計を用いて行う。
【００３５】
シリコン層２１の体積抵抗率を上記範囲にする方法としては、シリコン層２１における添加剤（不純物）の濃度を適切な範囲に制御することが有効である。シリコン層２１における不純物の濃度は、結果的にシリコン層２１の体積抵抗率に比例し、不純物の濃度を適切な範囲に制御することで振動板の応力を制御することができるとともに、振動板の剛性を高めることが可能となる。
【００３６】
シリコン層２１は、例えばｐ型シリコン、ｎ型シリコンにすることが挙げられる。
ｐ型シリコンにする場合は、例えばＢ等を不純物としてドープする。ｐ型シリコンの場合、不純物濃度が１．３×１０１３ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下であることが好ましく、１．３×１０１２ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下であることがより好ましい。シリコン層２１の抵抗は不純物濃度にも影響するため、不純物濃度が上記の好適な範囲を満たす場合、シリコン層２１の体積抵抗率を上記範囲に設定しやすくなる。
また、下限値としては１．３×１０１０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上であることが好ましく、この場合、分極処理をより良好に行うことができ、連続駆動耐久での特性劣化を抑えることができる。
【００３７】
ｎ型シリコンにする場合は、例えばＡｓ、Ｐ等を不純物としてドープする。ｎ型シリコンの場合、不純物濃度が４．３×１０１２ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下であることが好ましく、４．３×１０１１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下であることがより好ましい。シリコン層２１の抵抗は不純物濃度にも影響するため、不純物濃度が上記の好適な範囲を満たす場合、シリコン層２１の体積抵抗率を上記範囲に設定しやすくなる。
また、下限値としては４．３×１０９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上であることが好ましく、この場合、分極処理をより良好に行うことができ、連続駆動耐久での特性劣化を抑えることができる。
【００３８】
不純物濃度の測定は、ＩＣＰ−ＭＳ（Inductively Coupled Plasma−Mass Spectrometry）分析もしくはＳＩＭＳ（Secondary Ion Mass Spectrometry）分析により測定可能である。
【００３９】
−曲げ剛性−
本実施形態では、振動板の曲げ剛性は７．０×１０−１０Ｎｍ２以上であることが好ましく、５．０×１０−９Ｎｍ２以上がより好ましい。上記範囲を満たす場合、高い周波数での駆動吐出をより良好に行うことができる。なお、本実施形態では、振動板の各層の膜厚、ヤング率、ポアソン比から振動板の曲げ剛性を求めている。
【００４０】
−振動板の厚み−
振動板１２の厚みとしては、８μｍ以上が好ましく、１０μｍ以上がより好ましい。８μｍ以上であることにより、吐出特性を向上させることができる。また、振動板１２の厚みは、２０μｍ以下が好ましい。
【００４１】
＜第２の実施形態＞
本発明に係るアクチュエータのその他の実施形態について図５を用いて説明する。上記実施形態と共通の事項については説明を省略する。図５は図１と同様の断面図である。本実施形態では、振動板１２と下部電極１３の間に応力制御層１６が形成されている。すなわち、ＳＯＩ振動板の上に応力制御層１６が形成されている。応力制御層１６は圧縮応力を有する材料からなり、応力制御層１６が設けられている場合、第１のシリコン酸化膜２０から応力制御層１６までを振動板全体として捉えた場合に、振動板を圧縮側に制御することができる。
【００４２】
応力制御層１６としては、圧縮応力を有する材料であれば特に制限されるものではなく、例えばＺｒＯ２、ＳｉＯ２、ｐｏｌｙ−Ｓｉ、ＬａＮｉＯ３等の酸化物電極が挙げられる。これらの中でもＺｒＯ２が好ましい。
膜厚としては５０ｎｍ以上が好ましく、１００ｎｍ以上がより好ましい。５０ｎｍ以上とすることにより、振動板全体の応力を制御しやすくなる。
【００４３】
＜第３の実施形態＞
本発明に係るその他の実施形態について図６、図７を用いて説明する。上記実施形態と共通の事項については説明を省略する。図６は１つの電気−機械変換素子１９について示したものであり、図７は複数の電気−機械変換素子１９について示したものである。
【００４４】
本実施形態では、基板１１が個別液室４２を有しており、ノズル４１が設けられたノズル基板４０が個別液室４２側に接合されている。個別液室４２は隔壁４３によって仕切られており、本実施形態では隔壁４３はＳｉからなる。
【００４５】
また、本実施形態では、隔壁４３の体積抵抗率は１０Ω・ｃｍ以下が好ましく、１Ω・ｃｍ以下がより好ましい。隔壁４３の体積抵抗率は分極処理に影響しており、上記範囲を満たすことにより、分極処理を好適に行うことができ、連続駆動耐久での特性が向上する。隔壁４３の体積抵抗率が１０Ω・ｃｍよりも大きい場合、例えば体積抵抗率が１．０×１０５の隔壁とした場合、初期の変位特性は良好となるが、耐久後の変位特性に劣化が生じることがある。
なお、隔壁４３の体積抵抗率の測定は、基板１１に個別液室４２を形成し、ノズル基板４０を接合した後に測定を行う。測定は４端子法等の抵抗率計を用いて行う。
【００４６】
また、本実施形態は、液体吐出ヘッドの一実施形態を示すものであり、本実施径形態の液体吐出ヘッドは、液体を吐出するノズル４１と、ノズル４１に連通する個別液室４２と、個別液室４２に圧力を発生させるアクチュエータとを有し、前記アクチュエータが本発明のアクチュエータである。
【００４７】
また、本実施形態では、図示されるように電気−機械変換素子１９上に第１の絶縁保護膜１７を形成している。これにより、電気−機械変換素子１９の劣化を抑制することができる。
【００４８】
本実施形態によれば、電気−機械変換素子１９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、その後の個別液室４２形成のための裏面からのエッチング除去、ノズル４１を有するノズル板４０を接合することで液体吐出ヘッドができる。なお、図中、液体供給手段、流路、流体抵抗は省略している。
【００４９】
＜第４の実施形態＞
次に、本発明に係るその他の実施形態について図８を用いて説明する。上記実施形態と共通の事項については説明を省略する。図８は図１と同様の断面図であり、図１における下部電極１３、上部電極１５が第１の電極３１、第２の電極３２、第３の電極３３、第４の電極３４となっている点で異なっている。
【００５０】
図１における下部電極１３、上部電極１５としては、電気的な抵抗が十分に得られる金属層とすることが好ましく、この場合、本実施形態における第１の電極３１、第４の電極３４に相当する。
【００５１】
さらに、アクチュエータとして機能させたときに、連続的に駆動させ続けたときの変位等の低下を抑制するため、電気−機械変換膜１４の界面における層は導電性を有した酸化物電極層とすることが好ましい。本実施形態では、第２の電極３２及び第３の電極３３を酸化物電極層としている。
以下、本実施形態における各構成の詳細を説明する。
【００５２】
＜＜第１の電極、第４の電極＞＞
第１の電極３１、第４の電極３４としては、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、これら合金膜も挙げられる。
【００５３】
また、白金を使用する場合には下地（特にＳｉＯ２）との密着性を向上させるために、Ｔｉ、ＴｉＯ２、Ｔａ、Ｔａ２Ｏ５、Ｔａ３Ｎ５等を先に積層することが好ましい。そのため、第１の電極３１及び第４の電極３４は複数の層であってもよい。例えば第１の電極３１は、振動板１２上にＴｉを形成し、該Ｔｉを熱酸化させて密着層とし、さらに白金を形成する等の複数層としてもよい。
また、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、０．０５〜１μｍが好ましく、０．１〜０．５μｍがより好ましい。
【００５４】
＜＜第２の電極、第３の電極＞＞
第２の電極３２、第３の電極３３としては、ＳｒＲｕＯ３、ＬａＮｉＯ３等が挙げられる。
【００５５】
第２の電極３２としては、その上に作製するＰＺＴ膜の配向制御にも影響してくるため、配向優先させたい方位によっても選択される材料は異なってくる。本実施形態においては、シード層が好ましく用いられる。シード層を用いる場合、ＰＺＴ（１００）に優先配向させやすくなる。シード層としては、例えばＬａＮｉＯ３、ＩｒＯ、ＴｉＯ２、ＰｂＴｉＯ３等が挙げられる。例えばシード層を第１の電極３１上に作製し、その後ＰＺＴ膜を形成する。
また、第２の電極３２の厚みとしては、２０〜２００ｎｍが好ましい。
【００５６】
上部電極として採用する第３電極３３としては、ＳＲＯが好ましく用いられる。
また、第３電極３３の厚みとしては、２０ｎｍ〜８０ｎｍが好ましく、３０ｎｍ〜５０ｎｍがより好ましい。２０ｎｍ以上であると初期変位や変位劣化特性が向上し、８０ｎｍ以下であるとその後に形成されるＰＺＴの絶縁耐圧を向上させることができ、リークを抑制できる。
【００５７】
＜＜電気−機械変換膜＞＞
電気−機械変換膜としては、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）を用いることが好ましい。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の割合であり、化学式で示すとＰｂ（Ｚｒ０．５３，Ｔｉ０．４７）Ｏ３、一般にＰＺＴ（５３／４７）と示される。
【００５８】
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。
以下、電気−機械変換膜がＰＺＴである場合について説明する。
【００５９】
Ｚｒ／Ｔｉの組成比率については、Ｔｉ／（Ｚｒ＋Ｔｉ）で表したときに、０．４０以上０．５５以下が好ましく、０．４５以上０．５３以下がより好ましい。Ｚｒ／Ｔｉの組成比率が上記範囲内である場合、回転歪を伴う変位量や圧電歪による変位量が少なくなり変位量が十分確保できなくなることを防止することができる。
【００６０】
本実施形態において、ＰＺＴについてＸＲＤ（Ｘ線回折）測定でのθ−２θ測定をしたときに、（１００）配向の配向度が９９％以上であることが好ましく、（２００）面又は（００２）面のピークが得られる２θが最大ピーク位置となるところで、あおり角（χ）を振ったときに得られた（４００）面の回折ピーク形状が山谷を有する３つのピークに分離されることが好ましい。
【００６１】
ＰＺＴの結晶面の様子については、ロッキングカーブ法やあおり角を振った測定によって計測することが可能である。
ロッキングカーブ法は、Ｘ線の入射角度と検出器の角度（２θ）をθ−２θ法による測定における回折強度が最大となる位置に固定し、試料基板面と入射Ｘ線の角度（ω）のみをθ付近で微小に変化させて回折強度を測定するものである。
【００６２】
図９にＰＺＴに対してＸＲＤ（Ｘ線回折）測定でのθ−２θ測定を行った場合の一例を示す。この図ではＰＺＴ（２００）面の２θピーク位置が示されている。Ｚｒ／Ｔｉの組成比率を調整することによって、図９に示すようなＰＺＴ（２００）面（又は（００２）面）のピーク位置やピークの非対称性が異なってくる。
【００６３】
図１０に、（２００）面又は（００２）面が得られる２θが最大ピーク位置となるところで、あおり角（χ）を振ったときに得られたＸＲＤ測定結果の一例を示す。図１０は、高角側のＰＺＴ（４００）面に着目しており、本実施形態における（４００）面のピークトップは９９°付近となっている。
【００６４】
図１０に示すようなＸＲＤ回折強度からピーク分離を行い、結晶構造の帰属状態を確認している。回折強度のピークにおいて回折強度が非対称な形状を有していることが好ましい。なお、ピーク分離はＰＺＴ（２００）面に対して行ってもよいが、ＰＺＴ（４００）面に対して行うことが好ましい。
【００６５】
図ではＸ１〜Ｘ３の３つのピークに分離されている。図中（Ａ）は実測値であり、（Ｂ）はＸ１〜Ｘ３の重ねあわせを行ったときの値である。（Ａ）と（Ｂ）の差分をフィッティング残渣とし、この値が小さくなるようにフィッティングを実施している。
フィッティング条件については、ある程度帰属される構造を推定した上でＪＣＰＤＳカード情報記載の２θ位置を中心にフィッティングを行う。なお、分離されるピークを一本としてフィッティングを行う場合は、ピーク強度最大となる２θ位置に合わせてフィッティングを行う。
【００６６】
図１１は、図１０において分離したピークの本数とフィッティング残渣の関係をプロットしたものである。分離したピークの本数を増やすとフィッティング残渣が小さくなる。フィッティング残渣の目安としては１０％以下である。その中で、ある程度飽和するところで分離したピークの本数を決定する。例えば、本数をｎ本からｎ＋１本としたときに、フィッティング残渣の減少が０．５％以内に収まるときの本数とする。
【００６７】
フィッティングをする際に、図１０に示すようなＸ１〜Ｘ３の割合は繰り返し行ったときにバラつきが発生するため、繰り返しフィッティングを実施したときの平均値を採用している。この際、極端にフィッティングがずれたものは除外して平均化したもので値を算出する。フィッティングの繰り返し回数としては６回から１０回程度を目安としている。
【００６８】
結晶構造として、以下の３つの結晶構造を有することが好ましい。すなわち、正方晶のａドメイン構造及びｃドメイン構造の２つの結晶構造と、菱面体晶、斜方晶又は疑立方晶のいずれか１つの結晶構造である（後述の図１２参照）。
【００６９】
このような３つの結晶構造が存在しているかを確認するため、すなわち、上記の結晶構造に由来するものが存在しているかを確認するため、ＸＲＤ測定により得られた結晶のピーク状況に対してピーク分離、フィッティングを実施し、実際に得られた結晶のピーク状況に帰属されるものがあるかを調べている。
【００７０】
図１０に示すように、（２００）面又は（００２）面が得られる２θが最大ピーク位置となるところで、あおり角（χ）を振ったときに得られた（４００）面（又は（２００）面）の回折ピーク形状が山谷を有する３つのピークに分離されることが好ましい。３つのピークに分離される場合、上記の３つの結晶構造を有しているといえる。
【００７１】
また、上述したように、本実施形態においては（１００）優先配向にさせることが好ましい。結晶配向については以下のように表される。
【００７２】
ρ（ｈｋｌ）＝Ｉ（ｈｋｌ）／ΣＩ（ｈｋｌ）
［ρ（ｈｋｌ）は（ｈｋｌ）面方位の配向度を表し、Ｉ（ｈｋｌ）は任意の配向のピーク強度を表し、ΣＩ（ｈｋｌ）は各ピーク強度の総和を表す。］
【００７３】
Ｘ線回折法のθ−２θ測定により得られた各ピーク強度の総和を１としたとき、各々の配向のピーク強度の比率に基づいて算出される（１００）配向の配向度は、９９％以上が好ましく、９９．５％以上がより好ましい。なお、配向度が９９％以上であると優先配向しているといえる。
【００７４】
図１２に（１００）優先配向とした場合の結晶構造の模式図（ａ）と、試料基板面と入射Ｘ線の角度（ω）のみをθ付近で微小に変化させて回折強度を測定した場合の一例（ｂ）を示す。（１００）配向を優先する場合、ａドメイン、ｃドメインといった縦横比が異なる構造体が混在するため、図１２（ａ）のように双晶面を有し、基板面から斜めに成長した結晶面を有することになる。また、図１２（ａ）のような結晶面を有する場合、例えば図１２（ｂ）に示されるように３つのピークに帰属される。
【００７５】
また、ＰＺＴが正方晶のａドメイン及びｃドメインを有する場合、ＰＺＴについてＸＲＤ（Ｘ線回折）測定でのθ−２θ測定において、（２００）面又は（００２）面のピークが得られる２θが最大ピーク位置となるところで、あおり角（χ）を振ったときに得られた回折ピークについてピーク分離したときに、正方晶のａドメイン及びｃドメインに該当するピークに対して格子定数を求め、値の大きいものを最大格子定数、小さいものを最小格子定数とすると、最大格子定数と最小格子定数の比率（最大格子定数／最小格子定数）が１．０２以上であることが好ましい。より好ましくは１．０３以上である。
【００７６】
ここで、格子定数は以下のブラッグの式より算出する。
２ｄ×ｓｉｎθ＝ｎ×λ
［ｄ：格子定数、θ：結晶ピーク位置（結晶面とＸ線が成す角度）、λ：Ｘ線の波長、ｎ：整数］
【００７７】
本実施形態の図１０では、Ｘ１のピーク位置（２θ）から求めた格子定数が最大格子定数に相当し、Ｘ３のピーク位置（２θ）から求めた格子定数が最小格子定数に相当する。
なお、図１０におけるＸ１又はＸ３のピークがａドメイン又はｃドメインのピークに帰属される。この場合、Ｘ１がａドメイン、Ｘ３がｃドメインであってもよいし、Ｘ１がｃドメイン、Ｘ３がａドメインであってもよい。
【００７８】
正方晶のａもしくはｃドメインの最大格子定数と最小格子定数の比率が大きいほど回転歪による変位寄与が大きくなる。また、振動板からの圧縮応力の影響が大きいほど、最大格子定数／最小格子定数の比率が大きくなる。そのため、最大格子定数／最小格子定数の比率が１．０２以上である場合、回転歪による変位寄与を大きくすることができるとともに、振動板の圧縮側の応力が大きくなり、アクチュエータの変位量をより向上させることができる。前記最大格子定数と最小格子定数の比率の上限値としては、特に制限されるものではないが、１．０６以下が好ましい。
【００７９】
−電気−機械変換膜の作製方法の一例−
ＰＺＴをＳｏｌ−ｇｅｌ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溶液を得ることで、ＰＺＴ前駆体溶液が作製できる。
【００８０】
なお、金属アルコキシド化合物は大気中の水分により容易に加水分解してしまうので、前駆体溶液に安定剤としてアセチルアセトン、酢酸、ジエタノールアミンなどの安定化剤を適量、添加してもよい。
【００８１】
下地全面にＰＺＴ膜を形成する場合、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１００ｎｍ以下の膜厚が得られるように前駆体濃度を調整することが好ましい。
【００８２】
また、インクジェット工法により作製していく場合については、第２の電極３２と同様の作製フローにて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、第２の電極３２の下地（第１の電極３１）の材料によっても異なるが、酸化物を下地とする場合はシラン化合物が好ましく、金属を下地とする場合はアルカンチオールが好ましい。
【００８３】
電気−機械変換膜の膜厚としては０．５〜５μｍが好ましく、１μｍ〜２μｍがより好ましい。この範囲以上であると、変位を向上させることができ、この範囲以下であると、何層も積層させて工程数が多くなりプロセス時間が長くなることを防止できる。
【００８４】
＜第５の実施形態＞
次に、本発明に係るその他の実施形態について図１３を用いて説明する。上記実施形態と共通の事項については説明を省略する。図１３は絶縁保護膜、引き出し配線を含めた構成の一実施形態であり、図１３（ａ）は断面模式図、図１３（ｂ）は要部についての平面模式図である。なお、図１３（ａ）は図１３（ｂ）のＡ−Ａ断面であり、図１３（ｂ）では絶縁保護膜の図示を省略している。
【００８５】
図示されるように、電気−機械変換素子１９上に第１の絶縁保護膜１７が形成され、第１の絶縁保護膜１７はコンタクトホール５３を有している。第１の絶縁保護膜１７上に引き出し配線として第５の電極３５及び第６の電極３６が形成されており、さらにこの上に第２の絶縁保護膜１８が形成されている。第１の絶縁保護膜１７が有するコンタクトホールを介して、第１の電極３１及び第２の電極３２と第５の電極３５とが導通し、第３の電極３３及び第４の電極３４と第６の電極３６とが導通している。
【００８６】
また、本実施形態では第５の電極３５を共通電極とし、第６の電極３６を個別電極としているが、逆であってもよい。第２の絶縁保護膜１８は共通電極、個別電極を保護し、一部開港されて電極ＰＡＤとして構成されている。個別電極用に形成されたものを個別電極ＰＡＤ５１、共通電極用に形成されたものを共通電極ＰＡＤ５２としている。
【００８７】
＜＜分極処理＞＞
図１４に分極処理装置の一例を示す。このような装置を用いて上記電気−機械変換素子に対して分極処理を行う。本実施形態の分極処理装置の構成としては、コロナ電極６１とグリッド電極６２が具備されており、それぞれコロナ電源６３、グリッド電源６４に接続されている。グリッド電極６２はメッシュ加工が施されており、コロナ電極６１に高い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６５に降り注ぐように工夫している。コロナ電極６１やグリッド電極６２に印加される電圧や、サンプルと各電極間の距離を調整することによりコロナ放電の強弱をつけることが可能である。
【００８８】
また、サンプルをセットするサンプルステージ６５には、温調機能が付加されており、最大３５０℃程度まで温度をかけながら分極処理を行うことができる。サンプルステージ６５にはアースが設置されており、アースを設けていない場合は分極処理ができない。
【００８９】
ここで、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している。図１５にＰ−Ｅヒステリシスループの一例を示す。図１５（ａ）は分極処理前のＰ−Ｅヒステリシスループの一例であり、図１５（ｂ）は分極処理前のＰ−Ｅヒステリシスループの一例である。
【００９０】
図示されるように、±１５０ｋＶ／ｃｍの電界強度かけてヒステリシスループを測定し、最初の０ｋＶ／ｃｍ時の分極をＰｉｎｄ、＋１５０ｋＶ／ｃｍの電圧印加後０ｋＶ／ｃｍまで戻したときの０ｋＶ／ｃｍ時の分極をＰｒとしたときに、Ｐｒ−Ｐｉｎｄの値を分極率として定義し、この分極率から分極状態の良し悪しを判断している。分極率Ｐｒ−Ｐｉｎｄが１０μＣ／ｃｍ２以下となっていることが好ましく、５μＣ／ｃｍ２以下となっていることがより好ましい。上記範囲である場合、ＰＺＴの圧電アクチュエータとして連続駆動後の変位劣化を抑制できる。
【００９１】
図１６に分極処理を説明するための模式図を示す。図示するように、コロナワイヤー７０を用いて、コロナ放電させるときには、大気中の分子７１をイオン化させることで、陽イオン７２を発生し、電気−機械変換素子（圧電素子）のＰＡＤ部を介して陽イオン７２が流れ込むことで、電荷を電気−機械変換素子に蓄積している。そして、上部電極と下部電極の電荷差によって内部電位差が生じて、分極処理が行われる。
【００９２】
ここで、分極処理に必要な電荷量Ｑとしては１×１０−８Ｃ以上の電荷量が蓄積されることが好ましく、４×１０−８Ｃ以上の電荷量が蓄積されることがより好ましい。上記範囲である場合、分極処理を良好に行うことができ、ＰＺＴの圧電アクチュエータとして連続駆動後の変位劣化を抑制できる。
【００９３】
なお、所望の分極率Ｐｒ−Ｐｉｎｄを得るためには、図１４に図示されるコロナ電極６１、グリッド電極６２の電圧や、サンプルステージ６５とコロナ電極６１、グリッド電極６２との間の距離等を調整することが好ましい。所望の分極率を得るには、電気−機械変換膜に対して高い電界を発生させることが好ましい。
【００９４】
＜＜第１の絶縁保護膜＞＞
第１の絶縁保護膜１７としては、成膜・エッチングの工程による電気−機械変換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にくい材料を選定することが好ましく、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。絶縁膜を厚い膜とした場合、振動板の振動変位を著しく阻害してしまうため、吐出性能が低下してしまうことがある。
【００９５】
第１の絶縁保護膜１７としては、薄膜で高い保護性能を得るには、酸化物、窒化物、炭化膜等を用いることが好ましい。絶縁膜の下地となる、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ことが好ましい。
【００９６】
また、成膜法としては、電気−機械変換素子を損傷しない成膜方法を選定することが好ましい。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電気−機械変換素子が損傷してしまうことがある。
好ましい成膜方法としては、蒸着法、ＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）法などが挙げられる。中でも使用できる材料の選択肢が広いＡＬＤ法が好ましい。
【００９７】
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等が挙げられる。これらの材料を用いる場合、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。
【００９８】
第１の絶縁保護膜１７の膜厚は、電気−機械変換素子の保護性能を確保できる十分な厚みとすることが好ましく、かつ、振動板の変位を阻害しないように可能な限り薄くすることが好ましい。第１の絶縁保護膜１７の膜厚としては、２０ｎｍ〜１００ｎｍが好ましい。２０ｎｍ以上である場合、電気−機械変換素子の保護層としての機能が得られ、電気−機械変換素子の性能の低下を抑えることができる。１００ｎｍ以下である場合、振動板の変位の低下を抑えることができ、吐出効率の低下を抑えることができる。
【００９９】
また、第１の絶縁保護膜１７は、複数層、例えば２層にしてもよい。この場合は、２層目の絶縁保護膜を厚くするため、振動板の振動変位を著しく阻害しないように第２の電極３２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としてもよい。このとき２層目の絶縁保護膜としては、任意の酸化物、窒化物、炭化物又はこれらの複合化合物を用いることができ、半導体デバイスで一般的に用いられるＳｉＯ２を用いることが好ましい。
【０１００】
２層目の絶縁保護膜を成膜する方法としては、任意の手法を用いることができる。例えば、ＣＶＤ法、スパッタリング法等が挙げられ、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。
【０１０１】
２層目の絶縁保護膜の膜厚は下部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ことが好ましい。すなわち絶縁膜に印加される電界強度を、絶縁破壊しない範囲に設定することが好ましい。さらに、１層目の絶縁保護膜の表面性やピンホール等を考慮すると、複数層とした場合の絶縁保護膜の膜厚は２００ｎｍ以上が好ましく、５００ｎｍ以上がより好ましい。
【０１０２】
＜＜第５の電極、第６の電極＞＞
第５の電極３５及び第６の電極３６としては、Ａｇ合金、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｉｒ等の金属電極材料であることが好ましい。
作製方法としては、スパッタ法、スピンコート法等を用いて作製し、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ことが好ましい。
【０１０３】
第５の電極３５及び第６の電極３６膜厚としては、０．１〜２０μｍが好ましく、０．２〜１０μｍがより好ましい。０．１μｍ以上である場合、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ることを防止でき、吐出が不安定になることを防止できる。２０μｍ以下である場合、プロセス時間を短縮することができる。
【０１０４】
また、共通電極、個別電極としてコンタクトホール部（例えば１０μｍ×１０μｍ）での接触抵抗として、共通電極としては１０Ω以下、個別電極としては１Ω以下が好ましく、より好ましくは、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。
この範囲内であると、十分な電流を供給することができ、液体を吐出する際に生じる不具合を防止することができる。
【０１０５】
＜＜第２の絶縁保護膜＞＞
第２の絶縁保護膜１８は、個別電極配線や共通電極配線を保護するパッシベーション層としての機能を有する。図１３において、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している。
第２の絶縁保護膜１８を用いることにより、電極材料として安価なＡｌやＡｌを主成分とする合金材料を用いることができる。その結果、低コストかつ信頼性の高いインクジェットヘッドとすることができる。
【０１０６】
第２の絶縁保護膜１８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ことが好ましい。
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、ウレタン樹脂等が挙げられる。有機材料の場合には厚膜とすることが必要となるため、パターニングしにくいことに留意する。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。
【０１０７】
第２の絶縁保護膜１８の膜厚は２００ｎｍ以上が好ましく、５００ｎｍ以上がより好ましい。上記範囲の場合、十分なパッシベーション機能を発揮することができ、配線材料の腐食による断線やインクジェットの信頼性が低下すること防ぐことができる。
【０１０８】
また、電気−機械変換素子上とその周囲の振動板上に、第２の絶縁保護膜１８の開口部を有していることが好ましい。これにより、振動板の変位を阻害することを防止し、吐出特性、信頼性をより向上させることができる。
【０１０９】
また、図１３に示されるように、第２の絶縁保護膜１８の一部が開口されて、個別電極ＰＡＤ５１、共通電極ＰＡＤ５２が形成されている。開口部分を形成する方法としては、適宜選択することが可能である。第１の絶縁保護膜１７により電気−機械変換素子が保護されているため、フォトリソグラフィー法やドライエッチング法を用いることができる。
【０１１０】
また、ＰＡＤ部の面積については、５０×５０μｍ２以上が好ましく、１００×３００μｍ２以上がより好ましい。この場合、分極処理を良好に行うことができ、連続駆動後の変位劣化を抑えることができる。
【０１１１】
（液体吐出ユニット、液体を吐出する装置）
次に、本発明に係る液体を吐出する装置の一例について図１７及び図１８を参照して説明する。図１７は同装置の要部平面説明図、図１８は同装置の要部側面説明図である。
【０１１２】
この装置は、シリアル型装置であり、主走査移動機構４９３によって、キャリッジ４０３は主走査方向に往復移動する。主走査移動機構４９３は、ガイド部材４０１、主走査モータ４０５、タイミングベルト４０８等を含む。ガイド部材４０１は、左右の側板４９１Ａ、４９１Ｂに架け渡されてキャリッジ４０３を移動可能に保持している。そして、主走査モータ４０５によって、駆動プーリ４０６と従動プーリ４０７間に架け渡したタイミングベルト４０８を介して、キャリッジ４０３は主走査方向に往復移動される。
【０１１３】
このキャリッジ４０３には、本発明に係る液体吐出ヘッド４０４及びヘッドタンク４４１を一体にした液体吐出ユニット４４０を搭載している。液体吐出ユニット４４０の液体吐出ヘッド４０４は、例えば、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の各色の液体を吐出する。また、液体吐出ヘッド４０４は、複数のノズルからなるノズル列を主走査方向と直交する副走査方向に配置し、吐出方向を下方に向けて装着している。
【０１１４】
液体吐出ヘッド４０４の外部に貯留されている液体を液体吐出ヘッド４０４に供給するための供給機構４９４により、ヘッドタンク４４１には、液体カートリッジ４５０に貯留されている液体が供給される。
【０１１５】
供給機構４９４は、液体カートリッジ４５０を装着する充填部であるカートリッジホルダ４５１、チューブ４５６、送液ポンプを含む送液ユニット４５２等で構成される。液体カートリッジ４５０はカートリッジホルダ４５１に着脱可能に装着される。ヘッドタンク４４１には、チューブ４５６を介して送液ユニット４５２によって、液体カートリッジ４５０から液体が送液される。
【０１１６】
この装置は、用紙４１０を搬送するための搬送機構４９５を備えている。搬送機構４９５は、搬送手段である搬送ベルト４１２、搬送ベルト４１２を駆動するための副走査モータ４１６を含む。
【０１１７】
搬送ベルト４１２は用紙４１０を吸着して液体吐出ヘッド４０４に対向する位置で搬送する。この搬送ベルト４１２は、無端状ベルトであり、搬送ローラ４１３と、テンションローラ４１４との間に掛け渡されている。吸着は静電吸着、あるいは、エアー吸引などで行うことができる。
【０１１８】
そして、搬送ベルト４１２は、副走査モータ４１６によってタイミングベルト４１７及びタイミングプーリ４１８を介して搬送ローラ４１３が回転駆動されることによって、副走査方向に周回移動する。
【０１１９】
さらに、キャリッジ４０３の主走査方向の一方側には搬送ベルト４１２の側方に液体吐出ヘッド４０４の維持回復を行う維持回復機構４２０が配置されている。
【０１２０】
維持回復機構４２０は、例えば液体吐出ヘッド４０４のノズル面（ノズルが形成された面）をキャッピングするキャップ部材４２１、ノズル面を払拭するワイパ部材４２２などで構成されている。
【０１２１】
主走査移動機構４９３、供給機構４９４、維持回復機構４２０、搬送機構４９５は、側板４９１Ａ，４９１Ｂ、背板４９１Ｃを含む筐体に取り付けられている。
【０１２２】
このように構成したこの装置においては、用紙４１０が搬送ベルト４１２上に給紙されて吸着され、搬送ベルト４１２の周回移動によって用紙４１０が副走査方向に搬送される。
【０１２３】
そこで、キャリッジ４０３を主走査方向に移動させながら画像信号に応じて液体吐出ヘッド４０４を駆動することにより、停止している用紙４１０に液体を吐出して画像を形成する。
【０１２４】
このように、この装置では、本発明に係る液体吐出ヘッドを備えているので、高画質画像を安定して形成することができる。
【０１２５】
次に、本発明に係る液体吐出ユニットの他の例について図１９を参照して説明する。図１９は同ユニットの要部平面説明図である。
【０１２６】
この液体吐出ユニットは、前記液体を吐出する装置を構成している部材のうち、側板４９１Ａ、４９１Ｂ及び背板４９１Ｃで構成される筐体部分と、主走査移動機構４９３と、キャリッジ４０３と、液体吐出ヘッド４０４で構成されている。
【０１２７】
なお、この液体吐出ユニットの例えば側板４９１Ｂに、前述した維持回復機構４２０、及び供給機構４９４の少なくともいずれかを更に取り付けた液体吐出ユニットを構成することもできる。
【０１２８】
次に、本発明に係る液体吐出ユニットの更に他の例について図２０を参照して説明する。図２０は同ユニットの正面説明図である。
【０１２９】
この液体吐出ユニットは、流路部品４４４が取付けられた液体吐出ヘッド４０４と、流路部品４４４に接続されたチューブ４５６で構成されている。
【０１３０】
なお、流路部品４４４はカバー４４２の内部に配置されている。流路部品４４４に代えてヘッドタンク４４１を含むこともできる。また、流路部品４４４の上部には液体吐出ヘッド４０４と電気的接続を行うコネクタ４４３が設けられている。
【０１３１】
本願において、「液体を吐出する装置」は、液体吐出ヘッド又は液体吐出ユニットを備え、液体吐出ヘッドを駆動させて、液体を吐出させる装置である。液体を吐出する装置には、液体が付着可能なものに対して液体を吐出することが可能な装置だけでなく、液体を気中や液中に向けて吐出する装置も含まれる。
【０１３２】
この「液体を吐出する装置」は、液体が付着可能なものの給送、搬送、排紙に係わる手段、その他、前処理装置、後処理装置なども含むことができる。
【０１３３】
例えば、「液体を吐出する装置」として、インクを吐出させて用紙に画像を形成する装置である画像形成装置、立体造形物（三次元造形物）を造形するために、粉体を層状に形成した粉体層に造形液を吐出させる立体造形装置（三次元造形装置）がある。
【０１３４】
また、「液体を吐出する装置」は、吐出された液体によって文字、図形等の有意な画像が可視化されるものに限定されるものではない。例えば、それ自体意味を持たないパターン等を形成するもの、三次元像を造形するものも含まれる。
【０１３５】
上記「液体が付着可能なもの」とは、液体が少なくとも一時的に付着可能なものであって、付着して固着するもの、付着して浸透するものなどを意味する。具体例としては、用紙、記録紙、記録用紙、フィルム、布などの被記録媒体、電子基板、圧電素子などの電子部品、粉体層（粉末層）、臓器モデル、検査用セルなどの媒体であり、特に限定しない限り、液体が付着するすべてのものが含まれる。
【０１３６】
上記「液体が付着可能なもの」の材質は、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、壁紙や床材などの建材、衣料用のテキスタイルなど液体が一時的でも付着可能であればよい。
【０１３７】
また、「液体」は、インク、処理液、ＤＮＡ試料、レジスト、パターン材料、結着剤、造形液、又は、アミノ酸、たんぱく質、カルシウムを含む溶液及び分散液なども含まれる。
【０１３８】
また、「液体を吐出する装置」は、液体吐出ヘッドと液体が付着可能なものとが相対的に移動する装置があるが、これに限定するものではない。具体例としては、液体吐出ヘッドを移動させるシリアル型装置、液体吐出ヘッドを移動させないライン型装置などが含まれる。
【０１３９】
また、「液体を吐出する装置」としては他にも、用紙の表面を改質するなどの目的で用紙の表面に処理液を塗布するために処理液を用紙に吐出する処理液塗布装置、原材料を溶液中に分散した組成液をノズルを介して噴射させて原材料の微粒子を造粒する噴射造粒装置などがある。
【０１４０】
「液体吐出ユニット」とは、液体吐出ヘッドに機能部品、機構が一体化したものであり、液体の吐出に関連する部品の集合体である。例えば、「液体吐出ユニット」は、ヘッドタンク、キャリッジ、供給機構、維持回復機構、主走査移動機構の構成の少なくとも一つを液体吐出ヘッドと組み合わせたものなどが含まれる。
【０１４１】
ここで、一体化とは、例えば、液体吐出ヘッドと機能部品、機構が、締結、接着、係合などで互いに固定されているもの、一方が他方に対して移動可能に保持されているものを含む。また、液体吐出ヘッドと、機能部品、機構が互いに着脱可能に構成されていても良い。
【０１４２】
例えば、液体吐出ユニットとして、図１８で示した液体吐出ユニット４４０のように、液体吐出ヘッドとヘッドタンクが一体化されているものがある。また、チューブなどで互いに接続されて、液体吐出ヘッドとヘッドタンクが一体化されているものがある。ここで、これらの液体吐出ユニットのヘッドタンクと液体吐出ヘッドとの間にフィルタを含むユニットを追加することもできる。
【０１４３】
また、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドとキャリッジが一体化されているものがある。
【０１４４】
また、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドを走査移動機構の一部を構成するガイド部材に移動可能に保持させて、液体吐出ヘッドと走査移動機構が一体化されているものがある。また、図１９で示したように、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドとキャリッジと主走査移動機構が一体化されているものがある。
【０１４５】
また、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドが取り付けられたキャリッジに、維持回復機構の一部であるキャップ部材を固定させて、液体吐出ヘッドとキャリッジと維持回復機構が一体化されているものがある。
【０１４６】
また、液体吐出ユニットとして、図２０で示したように、ヘッドタンク若しくは流路部品が取付けられた液体吐出ヘッドにチューブが接続されて、液体吐出ヘッドと供給機構が一体化されているものがある。
【０１４７】
主走査移動機構は、ガイド部材単体も含むものとする。また、供給機構は、チューブ単体、装填部単体も含むものする。
【０１４８】
また、「液体吐出ヘッド」は、使用する圧力発生手段が限定されるものではない。例えば、上記実施形態で説明したような圧電アクチュエータ（積層型圧電素子を使用するものでもよい。）以外にも、発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いるサーマルアクチュエータ、振動板と対向電極からなる静電アクチュエータなどを使用するものでもよい。
【０１４９】
また、本願の用語における、画像形成、記録、印字、印写、印刷、造形等はいずれも同義語とする。
【０１５０】
＜液体を吐出する装置の一実施形態＞
次に、本発明に係る電気−機械変換素子を搭載した液体を吐出する装置の一例について図２１及び図２２のインクジェット記録装置を参照して説明する。なお、図２１は同記録装置の斜視説明図、図２２は同記録装置の機構部の側面説明図である。
【０１５１】
このインクジェット記録装置は、記録装置本体８１の内部に主走査方向に移動可能なキャリッジ、キャリッジに搭載した本発明を実施したインクジェットヘッドからなる記録ヘッド、記録ヘッドへインクを供給するインクカートリッジ等で構成される印字機構部８２等を収納し、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る。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。また、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。
【０１５２】
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。
【０１５３】
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。
【０１５４】
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。
【０１５５】
一方、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。
【０１５６】
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。
【０１５７】
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。
【０１５８】
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。
【０１５９】
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。
【０１６０】
前記インクジェット記録装置においては、本発明のアクチュエータを搭載しているので、初期及び経時の変位特性が良好で、吐出特性が良好となる。また、振動板駆動不良による吐出不良がなく、安定した吐出特性が得られ、画像品質が向上する。
【実施例】
【０１６１】
以下、本発明を実施例により詳細に説明するが、本発明は下記実施例に限定されるものではない。
【０１６２】
（実施例１）
基板及び振動板として表１に記載のＳＯＩウェハを用いた。なお、本実施例のシリコン層はｐ型Ｓｉで不純物をＢとしている。
ＳＯＩウェハ上にスパッタ法により３５０℃でＴｉ膜（膜厚：約２０ｎｍ）成膜し、ＲＴＡ（急速熱処理）により７５０℃で熱酸化した。引き続き、Ｐｔ膜（膜厚：約１６０ｎｍ）をスパッタ法により約３００℃で成膜した。Ｔｉ膜を熱酸化したＴｉＯ２膜はＳｉＯ２膜とＰｔ膜との間の密着層としての役割を持つ。これにより、振動板上に第１の電極を形成した。
【０１６３】
次に、ＰＺＴ膜のシード層となるＰｂＴｉＯ３層（ＰＴ層とも称する）の材料としてＰｂ：Ｔｉ＝１：１の組成比で調合した塗布液（ＰＴ塗布液と称する）を準備した。
【０１６４】
また、ＰＺＴ膜の材料として、以下の組成比で調合したＰＺＴ前駆体塗布液を３液準備した。
［１ｓｔ液］Ｐｂ：Ｚｒ：Ｔｉ＝１１５：５５：４５
［２ｎｄ液］Ｐｂ：Ｚｒ：Ｔｉ＝１１５：４９：５１
［３ｒｄ液］Ｐｂ：Ｚｒ：Ｔｉ＝１１５：４３：５７
【０１６５】
具体的なＰＺＴ前駆体塗布液の合成は次のように行った。まず、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。
次いで、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、上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前駆体塗布液を合成した。このＰＺＴ濃度は０．５ｍｏｌ／ｌにした。なお、ＰＴ塗布液に関してもＰＺＴ前駆体塗布液と同様に合成している。
【０１６６】
最初に、第１の電極上にＰＴ塗布液を用いてスピンコートにより成膜し、その後、ホットプレートにより１２０℃で乾燥を行った。これにより、厚み７ｎｍのシード層を形成した。
【０１６７】
次いで、シード層上に、Ｚｒ比率の高い［１ｓｔ液］でＰＺＴ膜をスピンコートにより成膜し、ホットプレートにより乾燥（１２０℃）と熱分解（４００℃）を行った。次に、［２ｎｄ液］でＰＺＴ膜をスピンコートにより成膜し、ホットプレートにより乾燥（１２０℃）と熱分解（４００℃）を行った。さらに、Ｚｒ比率の低い［３ｒｄ液］でＰＺＴ膜をスピンコートにより成膜し、ホットプレートにより乾燥（１２０℃）と熱分解（４００℃）を行って３層形成した。次いで、３層目の熱分解処理の後に、結晶化のための熱処理（温度７３０℃）をＲＴＡ（急速熱処理）にて行った。
【０１６８】
この結晶化の熱処理が終わったときのＰＺＴ膜の膜厚は２４０ｎｍであった。このＰＺＴ前駆体溶液の塗布、乾燥、熱分解及び結晶化の熱処理の工程を合計８回（２４層）実施し、約２．０μｍの膜厚のＰＺＴ膜を得た。
【０１６９】
次に、第３の電極、第４の電極を作製する。酸化物膜（第３の電極）として、ＳｒＲｕＯ３膜（膜厚４０ｎｍ）、金属膜（第４の電極）としてＰｔ膜（膜厚１２５ｎｍ）をスパッタ成膜した。その後、東京応化社製フォトレジスト（ＴＳＭＲ８８００）をスピンコート法で成膜し、通常のフォトリソグラフィー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１３に示すようなパターンを作製した。
【０１７０】
次に、第１の絶縁保護膜として、ＡＬＤ工法を用いてＡｌ２Ｏ３膜を５０ｎｍ成膜した。このとき、ＡｌについてはＴＭＡ（シグマアルドリッチ社）、Ｏについてはオゾンジェネレーターによって発生させたＯ３を交互に積層させることで、成膜を進めた。その後、図１３に示すように、エッチングによりコンタクトホール部を形成した。
【０１７１】
次に、第５の電極、第６の電極としてＡｌをスパッタ成膜し、エッチングによりパターニング形成した。次いで、第２の絶縁保護膜としてＳｉ３Ｎ４をプラズマＣＶＤにより５００ｎｍ成膜し、アクチュエータを作製した。
【０１７２】
次に、得られたアクチュエータに対して、コロナ帯電処理により分極処理を行った。分極処理は図１４に示す装置を用いた。コロナ帯電処理にはφ５０μｍのタングステンのワイヤーを用いている。分極処理条件としては、処理温度８０℃、コロナ電圧９ｋＶ、グリッド電圧２．５ｋＶ、処理時間３０ｓ、コロナ電極−グリッド電極間距離４ｍｍ、グリッド電極−ステージ間距離４ｍｍにて行った。
【０１７３】
なお、第５の電極、第６の電極に接続するための共通電極ＰＡＤ、個別電極ＰＡＤを形成している。個別電極ＰＡＤ間の距離は８０μｍとした。
【０１７４】
（実施例２〜８、１０）
実施例１で用いたＳＯＩウェハを表１に示されるＳＯＩウェハに変更した以外は、実施例１と同様にしてアクチュエータを作製した。
【０１７５】
（実施例９）
実施例１で用いたＳＯＩウェハを表１に示されるＳＯＩウェハに変更し、図５に示されるように振動板上に応力制御層としてＡＬＤ法によりＺｒＯ２膜を１００ｎｍ作製した以外は、実施例１と同様にしてアクチュエータを作製した。
【０１７６】
（比較例１、２）
実施例１で用いたＳＯＩウェハを表１に示されるＳＯＩウェハに変更し、第２の電極（シード層）であるＰＴ層の代わりにスパッタ装置にてＴｉＯ２膜を７ｎｍ形成した以外は、実施例１と同様にしてアクチュエータを作製した。
【０１７７】
（比較例３、４）
実施例１で用いたＳＯＩウェハを表１に示されるＳＯＩウェハに変更した以外は、実施例１と同様にしてアクチュエータを作製した。
【０１７８】
（評価）
上記により得られたアクチュエータについて変位特性（圧電定数）、吐出特性の評価を行った。
【０１７９】
＜変位評価＞
変位特性の評価については、図６に示すように基板裏面側から掘加工を行い、個別液室を形成した上で振動評価を実施している。電界印加（１５０ｋＶ／ｃｍ）による変形量（圧電定数ｄ３１）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。得られた結果を表１に示す。評価基準は以下の通りである。◎及び○を合格とした。
【０１８０】
［評価基準］
◎：圧電定数ｄ３１が−１４０〜−１６０ｐｍ／Ｖ
○：圧電定数ｄ３１が−１６０〜−１８０ｐｍ／Ｖ（ただし−１６０ｐｍ／Ｖを除く）
△：圧電定数ｄ３１が−１２０〜−１４０ｐｍ／Ｖ（ただし−１４０ｐｍ／Ｖを除く）
×：圧電定数ｄ３１が上記以外
【０１８１】
実施例については、初期及び経時で一般的なセラミック焼結体と同等の特性（圧電定数−１４０〜−１８０ｐｍ／Ｖ）を有していた。
比較例については、初期及び経時の少なくとも一方で圧電定数が低く、一般的なセラミックス焼結体に比べて特性が劣っていることが分かる。
【０１８２】
＜吐出評価＞
上記により得られたアクチュエータを用いて、図７に示されるような液体吐出ヘッドを作製し、液体の吐出特性の評価を行った。液体として粘度を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。◎、○、△、×の順に良好な結果である。
【０１８３】
実施例１〜１０については全てどのノズル孔からも吐出でき、かつ高周波で吐出できていることを確認した。
一方、比較例２ではインクの吐出が行えず、比較例１に関しては高周波で吐出しようとしたときに安定してインク吐出できなかった。
【０１８４】
＜振動板の応力の評価＞
実施例では、振動板作製時の反り量の測定結果から振動板が圧縮側の応力を有していると判断した。一方、比較例では、振動板は圧縮側の応力を有しておらず、引張側の応力を有していると判断した。
【０１８５】
【表１】
2019161213.tif 000003
【０１８６】
なお、上記の例ではｐ型Ｓｉの結果を示したが、シリコン層がｎ型Ｓｉの場合であっても、ｐ型Ｓｉと同様の結果が得られる。
【符号の説明】
【０１８７】
１１    基板
１２    振動板
１３    下部電極
１４    電気−機械変換膜
１５    上部電極
１６    応力制御層
１７    第１の絶縁保護膜
１８    第２の絶縁保護膜
１９    電気−機械変換素子
２０    第１のシリコン酸化膜
２１    シリコン層
２２    第２のシリコン酸化膜
３１    第１の電極
３２    第２の電極
３３    第３の電極
３４    第４の電極
３５    第５の電極
３６    第６の電極
４０    ノズル板
４１    ノズル
４２    個別液室
４３    隔壁
５１    個別電極ＰＡＤ
５２    共通電極ＰＡＤ
５３    コンタクトホール
６１    コロナ電極
６２    グリッド電極
６３    コロナ電源
６４    グリッド電源
６５    サンプルステージ
４０１  ガイド部材
４０３  キャリッジ
４０４  液体吐出ヘッド
４０５  主走査モータ
４０６  駆動プーリ
４０７  従動プーリ
４０８  タイミングベルト
４１０  用紙
４１２  搬送ベルト
４１３  搬送ローラ
４１４  テンションローラ
４１６  副走査モータ
４１７  タイミングベルト
４１８  タイミングプーリ
４２０  維持回復機構
４２１  キャップ部材
４２２  ワイパ部材
４４０  液体吐出ユニット
４４１  ヘッドタンク
４４２  カバー
４４３  コネクタ
４４４  流路部品
４５０  液体カートリッジ
４５１  カートリッジホルダ
４５２  送液ユニット
４５６  チューブ
４９１Ａ、４９１Ｂ  側板
４９１Ｃ  背板
４９３  主走査移動機構
４９４  供給機構
４９５  搬送機構
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１８８】
【特許文献１】特許第５１６４２４４号公報
【特許文献２】特開２０１７−２０５９５５号公報
【図１】
2019161213.tif 000004
【図２】
2019161213.tif 000005
【図３】
2019161213.tif 000006
【図４】
2019161213.tif 000007
【図５】
2019161213.tif 000008
【図６】
2019161213.tif 000009
【図７】
2019161213.tif 000010
【図８】
2019161213.tif 000011
【図９】
2019161213.tif 000012
【図１０】
2019161213.tif 000013
【図１１】
2019161213.tif 000014
【図１２】
2019161213.tif 000015
【図１３】
2019161213.tif 000016
【図１４】
2019161213.tif 000017
【図１５】
2019161213.tif 000018
【図１６】
2019161213.tif 000019
【図１７】
2019161213.tif 000020
【図１８】
2019161213.tif 000021
【図１９】
2019161213.tif 000022
【図２０】
2019161213.tif 000023
【図２１】
2019161213.tif 000024
【図２２】
2019161213.tif 000025