(57)【要約】【課題】柔軟性を有する基板を用いた電気−機械変換素子を提供することを目的とする。【解決手段】厚さが０．２ｍｍ以下の単層の導電性材料であり、第１の電極を兼ねる基板と、  前記基板の一方の面上に形成された電気−機械変換膜と、  前記電気−機械変換膜上に形成された第２の電極と、  を有する電気−機械変換素子を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
厚さが０．２ｍｍ以下の単層の導電性材料であり、第１の電極を兼ねる基板と、
前記基板の一方の面上に形成された電気−機械変換膜と、
前記電気−機械変換膜上に形成された第２の電極と、
を有する電気−機械変換素子。
【請求項２】
前記電気−機械変換膜の膜厚が０．１μｍ以上１０μｍ未満である請求項１に記載の電気−機械変換素子。
【請求項３】
請求項１または２に記載の電気−機械変換素子を備えた液体吐出ヘッド。
【請求項４】
請求項３に記載の前記液体吐出ヘッドを備えたインクジェットプリンタ。
【請求項５】
請求項１または２に記載の電気−機械変換素子を備えた偏向ミラー。
【請求項６】
請求項１または２に記載の電気−機械変換素子を備えた加速度センサー。
【請求項７】
請求項１または２に記載の電気−機械変換素子を備えたＨＤＤヘッド用微調整装置。
【請求項８】
厚さが０．２ｍｍ以下の単層の導電性材料であり、第１の電極を兼ねる基板の一方の面上にゾル−ゲル液を塗布するゾル−ゲル液塗布工程と、
前記ゾル−ゲル液塗布工程で塗布したゾル−ゲル液に熱処理を行い、固体の膜を形成する熱処理工程と、
前記基板上に形成された固体の膜の上に前記ゾル−ゲル液を塗布するゾル−ゲル液塗布ステップと、前記ゾル−ゲル液塗布ステップで塗布したゾル−ゲル液に熱処理を行い、固体の膜を形成する熱処理ステップとを繰り返し実施する繰り返し工程と、
を含む電気−機械変換素子の製造方法。
【請求項９】
前記基板の一方の面上に部分的に表面改質を行う表面改質工程をさらに有しており、
前記ゾル−ゲル液塗布工程は、前記表面改質工程の後に実施する請求項８に記載の電気−機械変換素子の製造方法。
【請求項１０】
前記熱処理工程、及び前記熱処理ステップにおいて、前記基板および／または前記基板に塗布したゾル−ゲル液の膜にエネルギー線を照射して熱処理を行う請求項８または９に記載の電気−機械変換素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気−機械変換素子、液体吐出ヘッド、インクジェットプリンタ、偏向ミラー、加速度センサー、ＨＤＤヘッド用微調整装置、電気−機械変換素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気−機械変換素子は各種用途に用いられており、電気−機械変換素子について従来から各種検討がなされてきた。
【０００３】
電気−機械変換素子に関して、例えば特許文献１にはシリコン基板上に振動板材料及び圧電素子材料を成膜していくことでアクチュエータを作成した例が開示されている。
【０００４】
特許文献１においては、厚み４００μｍのシリコン基板の表面にシリコン酸化膜及びシリコンを貼り合せたＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板を個別液室基板として用いている。該個別液室基板上にシリコン酸化膜を形成後、圧電素子の共通電極や、圧電材層、個別電極等を成膜する。そしてその後、個別液室基板の圧電素子面とは反対側の面をラッピングにより削った後、異方性エッチングにより圧力室となる凹部等を形成するとともに振動板を形成した例が開示されている。
【０００５】
特許文献１に開示されているように従来は、シリコン基板上に振動板や、電極、圧電材層が形成されていたが、基板として用いているシリコン基板は柔軟性がない。このため、電気−機械変換膜の変位を外部に伝達するため、シリコン基板に対して加工を施して柔軟性を有する振動板を形成、露出させる必要があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１においては電極や圧電材層等を形成した後でシリコン基板に加工を施すため、加工できる形状に制約があり、用途が制限される場合があった。また、シリコン基板に対して加工を行う必要があり、コストが高くなる場合があった。
【０００７】
そこで上記従来技術が有する問題に鑑み本発明の一側面では、柔軟性を有する基板を用いた電気−機械変換素子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本発明の一態様によれば、
厚さが０．２ｍｍ以下の単層の導電性材料であり、第１の電極を兼ねる基板と、
前記基板の一方の面上に形成された電気−機械変換膜と、
前記電気−機械変換膜上に形成された第２の電極と、
を有する電気−機械変換素子を提供する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の電気−機械変換素子の一態様によれば、柔軟性を有する基板を用いた電気−機械変換素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１の実施形態における電気−機械変換素子の構成例の説明図。
【図２】本発明の第１の実施形態における産業用インクジェット装置の構成例の説明図。
【図３】本発明の第１の実施形態における表面改質工程の説明図。
【図４】本発明の第２の実施形態における液体吐出ヘッドの構成例の説明図。
【図５】本発明の第２の実施形態における液体吐出ヘッドの構成例の説明図。
【図６】本発明の第３の実施形態におけるインクジェットプリンタの斜視説明図。
【図７】本発明の第３の実施形態におけるインクジェットプリンタの側面説明図。
【図８】本発明の第４の実施形態における圧電式ＭＥＭＳミラーの斜視説明図。
【図９】本発明の第５の実施形態における加速度センサの断面説明図。
【図１０】本発明の第６の実施形態におけるＨＤＤヘッド用微調整装置の斜視説明図。
【図１１】本発明の実施例１における製造工程の説明図（その１）。
【図１２】本発明の実施例１における製造工程の説明図（その２）。
【図１３】本発明の実施例１において得られた電気−機械変換素子のＰ−Ｅヒステリシス曲線。
【図１４】本発明の実施例２における製造工程の説明図（その１）。
【図１５】本発明の実施例２における製造工程の説明図（その２）。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、発明を実施するための形態について図面を用いて説明するが、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。
［第１の実施形態］
（電気−機械変換素子）
本実施形態の電気−機械変換素子の一構成例について説明する。
【００１２】
本実施形態の電気−機械変換素子は、厚さが０．２ｍｍ以下の単層の導電性材料であり、第１の電極を兼ねる基板と、基板の一方の面上に形成された電気−機械変換膜と、電気−機械変換膜上に形成された第２の電極とを有することができる。
【００１３】
図１に本実施形態の電気−機械変換素子１０の断面図を模式的に示す。
【００１４】
図１に示したように本実施形態の電気−機械変換素子１０は、基板１１上に、電気−機械変換膜１２と、第２の電極１３とを積層した構造を有することができる。なお、図１では、基板１１、電気−機械変換膜１２、及び第２の電極１３の幅が同じサイズになっているが、例えば電気−機械変換膜１２、及び第２の電極１３を所望の形状にパターニングし、基板１１とは異なるサイズ、形状とすることもできる。
【００１５】
本実施形態の電気−機械変換素子１０に含まれる各部材について以下に説明する。
【００１６】
まず、基板１１について説明する。
【００１７】
基板１１は、上述のように厚さが０．２ｍｍ以下の単層の導電性材料とすることができ、第１の電極を兼ねることができる。
【００１８】
基板１１の材料としては特に限定されるものではなく導電性材料であれば良いが、例えばステンレス鋼、ニッケル、白金等の金属材料から選択された材料を好ましく用いることができる。特にコスト低減の観点から、基板１１の材料としてはステンレス鋼、またはニッケルであることが好ましい。なお、基板１１は上述のように単層であること、すなわち１つの材料により構成されることが好ましい。
【００１９】
上述のように基板１１の材料として導電性材料を用いることにより、第１の電極（下部電極）としても機能することができる。
【００２０】
基板１１の厚さは上述のように０．２ｍｍ以下とすることにより、柔軟性を有する基板とすることができる。このため、基板１１は基板１１上に形成した電気−機械変換膜１２の変位を外部に伝達することができる。また、電気−機械変換素子１０に接する外部の部材の形状変化を電気−機械変換膜１２に対して伝達することができる。すなわち、基板１１は例えば振動板としても機能することができる。
【００２１】
特に、電気−機械変換膜１２と、基板１１と接する外部の部材との間で、一方の部材の形状変化を他方の部材により伝達しやすくするため、基板１１の厚さは０．１ｍｍ以下であることがより好ましく、３０μｍ以下であることが特に好ましい。
【００２２】
基板１１の厚さの下限値は特に限定されるものではないが、上述のように基板１１は例えば第１の電極としても機能するため、基板１１にはピンホールが含まれていないことが好ましい。このため、ピンホールの発生を十分に抑制できるように、基板１１の厚さは５μｍ以上であることが好ましく、１０μｍ以上であることがより好ましい。
【００２３】
次に電気−機械変換膜１２について説明する。
【００２４】
電気−機械変換膜１２の材料は特に限定されるものではないが、圧電性を示す材料を好ましく用いることができ、各種圧電セラミック材料をより好ましく用いることができる。電気−機械変換膜１２の材料として、例えばチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）や、ランタン添加ジルコン酸チタン酸鉛（ＰＬＺＴ）、マグネシウムニオブ酸鉛（ＰＭＮ）、ニッケルニオブ酸鉛（ＰＮＮ）、チタン酸バリウム（ＢＴ）等を好ましく用いることができる。特に高い圧電特性を示すことから、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）をより好ましく用いることができる。
【００２５】
なお、ここでいうＰＺＴとは、ジルコン酸鉛（ＰｂＺｒＯ３）とチタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３）との固溶体で、その比率により特性が異なるが、その比率については限定されるものではなく、要求される圧電性能等に応じて選択することができる。中でもＰｂＺｒＯ３とＰｂＴｉＯ３との比率（モル比）が５３：４７で、化学式で示すとＰｂ（Ｚｒ０．５３，Ｔｉ０．４７）Ｏ３で表わされるＰＺＴ（ＰＺＴ（５３／４７）とも示される）は、特に優れた圧電特性を示すことから好ましく用いることができる。
【００２６】
電気−機械変換膜１２の膜厚は特に限定されるものではなく、用途等に応じて任意に選択することができる。ただし、本実施形態の電気−機械変換膜１２はゾル−ゲル法により好適に成膜することができる。このため、電気−機械変換膜１２の膜厚は１０μｍ未満であることが好ましく、３μｍ以下であることがより好ましい。なお、電気−機械変換膜１２の膜厚の下限値は特に限定されるものではないが、例えば１００ｎｍ（０．１μｍ）以上とすることが好ましく、１０００ｎｍ以上とすることがより好ましく、２０００ｎｍ以上とすることがさらに好ましい。
【００２７】
電気−機械変換膜１２をゾル−ゲル法により形成する場合、電気−機械変換膜１２は複数の層を積層した積層膜とすることができ、該積層膜の膜厚が上述の範囲であることが好ましい。
【００２８】
電気−機械変換膜１２は上述の基板１１上に形成することができ、例えば図１に示したように基板１１上に直接形成することができる。
【００２９】
次に第２の電極１３について説明する。
【００３０】
第２の電極１３は電気−機械変換素子１０の上部電極として機能することができ、電気−機械変換膜１２上に形成することができる。例えば、図１に示したように電気−機械変換膜１２上に直接形成することができる。
【００３１】
第２の電極１３の材料は特に限定されるものではなく、任意の導電性材料を用いることができる。例えば、ステンレス鋼、ニッケル、白金等の金属材料から選択された材料を好ましく用いることができる。特に電気−機械変換膜１２との密着性や、耐久性の観点から第２の電極１３の材料として白金を用いることがより好ましい。
【００３２】
なお、本実施形態の電気−機械変換素子１０を製造する際、電気−機械変換膜１２上に第２の電極１３を形成後、第２の電極１３を所望の形状とするためエッチングを実施することができる。このため、第２の電極１３をエッチングする際に、基板１１と、第２の電極１３とのエッチングレートが異なるように、基板１１と第２の電極１３とは異なる材料で構成されていることが好ましい。
【００３３】
以上に本実施形態の電気−機械変換素子の構成例について説明したが、本実施形態の電気−機械変換素子は柔軟性を有する基板１１、すなわちフレキシブルな基板１１を用いている。このため基板１１について、従来技術のように振動板を露出するための加工を行う必要がなく、製造コストを低減することができる。また、基板１１の電気−機械変換膜１２等を形成していない側の面（他方の面）を、電気−機械変換素子１０の取り付け位置に貼り合せるだけで使用することができ、広い用途に対応することが可能になる。
【００３４】
さらに本実施形態の電気−機械変換素子の基板１１は柔軟性を有する。このため、基板１１は、電気−機械変換膜１２の変位を外部に伝達することができ、また基板１１は、電気−機械変換素子１０に接する外部の部材の形状変化を電気−機械変換膜１２に対して伝達できる。すなわち、基板１１は振動板としても機能することができる。また、基板１１は第１の電極（下部電極）としても機能することができる。このため、本実施形態の電気−機械変換素子は従来の電気−機械変換素子よりも部材の数を少なくすることができ、製造する際の生産性を高め、コストを低減することが可能になる。
（電気−機械変換素子の製造方法）
次に本実施形態の電気−機械変換素子の製造方法の一構成例について説明する。
【００３５】
なお、ここで説明する電気−機械変換素子の製造方法により、上述の電気−機械変換素子を好適に製造することができる。このため、上述の電気−機械変換素子と共通する説明は一部省略する。
【００３６】
本実施形態の電気−機械変換素子の製造方法は以下の工程を含むことができる。
【００３７】
厚さが０．２ｍｍ以下の単層の導電性材料であり、第１の電極を兼ねる基板の一方の面上にゾル−ゲル液を塗布するゾル−ゲル液塗布工程。
【００３８】
ゾル−ゲル液塗布工程で塗布したゾル−ゲル液に熱処理を行い、固体の膜を形成する熱処理工程。
【００３９】
基板上に形成された固体の膜の上にゾル−ゲル液を塗布するゾル−ゲル液塗布ステップと、ゾル−ゲル液塗布ステップで塗布したゾル−ゲル液に熱処理を行い、固体の膜を形成する熱処理ステップとを繰り返し実施する繰り返し工程。
【００４０】
以下に各工程について説明を行う。
【００４１】
まず、ゾル−ゲル液塗布工程について説明する。
【００４２】
ゾル−ゲル液塗布工程では、予め用意した基板１１上に、電気−機械変換膜１２の前駆体溶液であるゾル−ゲル液を塗布することができる。基板１１については既に説明したためここでは説明を省略する。
【００４３】
ここで用いるゾル−ゲル液は特に限定されるものではなく、形成する電気−機械変換膜１２の材料に応じて任意に選択することができる。
【００４４】
ゾル−ゲル液塗布工程で用いるゾル−ゲル液の具体的な例を示す。
【００４５】
例えば電気−機械変換膜１２がＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）の場合、酢酸鉛、ジルコニウムアルコキシド、およびチタンアルコキシドを出発材料とし、共通溶媒として２−メトキシエタノールに溶解させたＰＺＴ用のゾル−ゲル液を好ましく用いることができる。
【００４６】
なお、出発原料や共通溶媒は特に限定されるものではなく、例えば出発原料として酢酸鉛、イソプロポキシドジルコニウム、イソプロポキシドチタン等の各種材料を用いることもできる。
【００４７】
既述の様にＰＺＴはジルコン酸鉛（ＰｂＺｒＯ３）とチタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３）の固溶体であり、化学式Ｐｂ（Ｚｒ１−ｘＴｉｘ）Ｏ３（０＜ｘ＜１）で示されるが、その比率により特性が異なる。一般的に優れた電気−機械特性を示す組成はＰｂＺｒＯ３とＰｂＴｉＯ３のモル比が５３：４７の割合であり、化学式で表すと、Ｐｂ（Ｚｒ０．５３Ｔｉ０．４７）Ｏ３、一般的にはＰＺＴ（５３／４７）と示される。このため、上述の出発材料の酢酸鉛、ジルコニウムアルコキシド、チタンアルコキシドは、係る化学式の量論比になるように秤量、混合されていることが好ましい。
【００４８】
なお、塗布することにより形成したゾル−ゲル液の膜は熱処理工程に供することができるが、特に高温で熱処理を行う結晶化のための熱処理工程を実施する際などに、塗膜中のＰｂ原子の一部が揮発する、いわゆる「鉛抜け」を生じる場合がある。そこで、ＰＺＴのような鉛を含む複合酸化物を作製する場合には、熱処理工程における鉛抜けを想定し、出発材料に化学量論組成に比べて物質量比で５〜２５％程度Ｐｂを過剰に加えることが好ましい。
【００４９】
また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ため、ゾル−ゲル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等を適量添加し、加水分解の進行を抑制することが好ましい。
【００５０】
上述のように電気−機械変換膜１２に好適に用いることができる材料として、ＰＺＴ以外の複合酸化物としてチタン酸バリウムも挙げられる。チタン酸バリウムの場合は例えば、バリウムアルコキシド、チタンアルコキシドを出発材料とし、これら化合物を共通溶媒に溶解させたチタン酸バリウム用のゾル−ゲル液を用いることができる。
【００５１】
なお、基板１１上にゾル−ゲル液を塗布する際、ゾル−ゲル液を供給し易いよう、塗布方法に応じてゾル−ゲル液の粘度や表面張力等、液質を調整しておくことが好ましい。
【００５２】
ゾル−ゲル液塗布工程において、基板１１上にゾル−ゲル液を塗布する方法は特に限定されるものではなく、任意の方法により塗布することができる。例えば、基板１１の一方の面全面にゾル−ゲル液を塗布する場合、スピンコート法を好適に用いることができる。また、基板１１のうち所望の場所、領域にのみ塗布する場合には、例えばインクジェット法を好適に用いることができる。
【００５３】
ここで、図２にインクジェット法により基板１１上にゾル−ゲル液を塗布する際に使用することができる産業用インクジェット装置２０の斜視図を示す。
【００５４】
図２において架台２１の上にＹ軸駆動手段２２が設置してあり、その上に基板１１を搭載するステージ２３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２３には図示されていない、真空や、静電気等によって基板１１を吸着する吸着手段を付随して設け基板１１を固定するように構成できる。
【００５５】
またＸ軸支持部材２４にはＸ軸駆動手段２５が取り付けられており、これにＺ軸駆動手段２６上に搭載されたヘッドベース２７が取り付けられており、Ｘ軸方向に移動できるように構成できる。ヘッドベース２７の上にはインクを吐出させるインクジェットヘッド２８が搭載されている。このインクジェットヘッド２８には図示されていない各インクタンクから各々インク供給用パイプ２９からインクが供給できる。なお、図２ではインクジェットヘッド２８をヘッドベース２７上に２つ設けた例を示しているが、係る形態に限定されるものではなく、インクジェットヘッド２８を１つのみ設置することもできる。また、インクジェットヘッド２８を３つ以上設置することもできる。
【００５６】
次に熱処理工程について説明する。
【００５７】
熱処理工程では、ゾル−ゲル液塗布工程で基板１１上に塗布したゾル−ゲル液に熱処理を行うことにより固体の膜とすることができる。
【００５８】
熱処理工程における具体的な熱処理条件は特に限定されるものではなく、用いたゾル−ゲル液の種類や、要求される性能等に応じて任意に選択することができる。
【００５９】
熱処理工程では熱処理条件を選択し、例えば基板上に塗布したゾル−ゲル液を乾燥することができる。また、熱処理工程では熱処理条件を選択し、基板上に塗布したゾル−ゲル液に含まれる有機物等を熱分解することや、電気−機械変換膜を構成する物質を結晶化することもできる。
【００６０】
本実施形態の電気−機械変換素子の製造方法においては、上述のゾル−ゲル液塗布工程と、熱処理工程とを実施した後、ゾル−ゲル液塗布ステップと、熱処理ステップとを繰り返し実施する繰り返し工程を行うことができる。すなわち、ゾル−ゲル液塗布工程、及びゾル−ゲル液塗布ステップで行うゾル−ゲル液を塗布する操作と、熱処理工程、及び熱処理ステップで行う塗布したゾル−ゲル液の膜に対して熱処理を行う操作とを、繰り返し複数回実施することができる。
【００６１】
このため、熱処理工程、及び繰り返し工程内の熱処理ステップについて、熱処理条件を選択して基板１１上に塗布したゾル−ゲル液の膜について、上述した乾燥、熱分解、結晶化を任意のタイミングで実施することができる。
【００６２】
例えば、熱処理工程、及び繰り返し工程内の熱処理ステップについて、毎回、塗布したゾル−ゲル液について乾燥と、熱分解と、結晶化とを実施することもできる。
【００６３】
また、熱処理工程、及び繰り返し工程内の熱処理ステップの全てについて、少なくとも毎回ゾル−ゲル液の乾燥と熱分解処理まで実施し、熱処理工程、及び繰り返し工程内の熱処理ステップについて所定の回数ごとに結晶化まで実施するように構成することもできる。
【００６４】
具体的には例えば、熱処理工程、熱処理ステップの条件を選択し、熱処理工程（熱処理
ステップ）をｎ回実施するまでは、熱処理工程（熱処理ステップ）ではゾル−ゲル液の乾燥と熱分解を実施するように構成できる。そして、ｎ＋１回目（すなわち、ｎ回目の熱処理ステップ）で、結晶化まで実施するように構成できる。なお、ここでのｎは予め規定した任意の整数を表している。
【００６５】
この場合、熱処理工程と、１回目〜ｎ−１回目の熱処理ステップではゾル−ゲル液の乾燥と熱分解を、ｎ回目の熱処理ステップでは、ゾル−ゲル液の乾燥、熱分解、及び結晶化を行うことになる。
【００６６】
なお、ｎ回目の熱分解ステップで結晶化を実施する際に、熱処理工程と、１回目〜ｎ−１回目の熱処理ステップでゾル−ゲル液の膜を乾燥、熱分解した固体の膜に対しても結晶化の条件での熱を加えることになる。このため、熱処理工程と、１回目〜ｎ−１回目の熱分解ステップで乾燥した膜に対しても結晶化を行うことができる。
【００６７】
なお、得られる電気−機械変換膜を十分な性能とするため、電気−機械変換膜は結晶化していることが好ましい。このため、熱処理工程、及び繰り返し工程内の熱処理ステップのいずれかにおいては結晶化を実施することが好ましい。特に上述の例のように、所定の回数ごとに結晶化を実施することが好ましい。
【００６８】
また、得られる電気−機械変換膜全体が結晶化していることが好ましいことから、少なくとも最後に実施する繰り返し工程内の熱処理ステップでは、電気−機械変換膜を構成する物質が結晶化する温度まで昇温することが好ましい。
【００６９】
熱処理工程、及び繰り返し工程内の熱処理ステップにおいて、基板１１上に塗布したゾル−ゲル液に対して熱処理を行う方法は特に限定されるものではない。例えば基板１１上に塗布したゾル−ゲル液について、電気炉、ホットプレートや、ＲＴＡ（Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎｎｅａｌｉｎｇ）等により加熱する方法が挙げられる。また、基板および／または基板に塗布したゾル−ゲル液の膜にエネルギー線を照射して加熱することもできる。
【００７０】
ここで、エネルギー線を照射して基板１１上に塗布したゾル−ゲル液について加熱する法について説明する。
【００７１】
エネルギー線を照射して加熱する場合、エネルギー線を照射する照射手段としてはレーザーや、フラッシュランプ等の任意のエネルギー線照射手段を用いることができる。
【００７２】
エネルギー線は、基板１１および／または基板１１上に塗布したゾル−ゲル液の膜に対して照射することができる。なお、ゾル−ゲル液の膜が既に乾燥し、固体の膜となっている場合には、該固体の膜に対してエネルギー線を照射することもできる。
【００７３】
このため、エネルギー線は、例えば基板１１のゾル−ゲル液を塗布していない面側から基板１１に対して照射することができる。または基板１１のゾル−ゲル液を塗布した面側から、基板１１上に塗布したゾル−ゲル液の膜に対して照射することもできる。
【００７４】
基板１１にエネルギー線を照射し、基板１１を加熱することによりゾル−ゲル液に熱処理を行う場合、基板１１が吸収し易い波長のエネルギー線を選択することが好ましい。この場合、エネルギー線照射手段としては、例えば半導体レーザー等を好ましく用いることができる。
【００７５】
また、基板１１上に塗布したゾル−ゲル液の膜にエネルギー線を照射する場合、ゾル−ゲル液の膜が吸収しやすいエネルギー線を選択することが好ましい。この場合、エネルギー線照射手段としては例えばエキシマレーザー等を好ましく用いることができる。
【００７６】
上述のようにエネルギー線は基板１１と、基板１１上に塗布したゾル−ゲル液の膜とのいずれに対して照射しても良い。ただし、本実施形態の電気−機械変換素子の製造方法においては、基板上にゾル−ゲル液を複数回塗布して積層体を形成することができる。このため、ゾル−ゲル液の膜に照射する場合、ゾル−ゲル液の膜の表面とエネルギー線照射手段との間の距離が変化し、毎回エネルギー線照射手段の位置の調整が必要になる場合がある。
【００７７】
これに対して、基板１１のゾル−ゲル液を塗布していない面に対してエネルギー線を照射する場合、基板１１とエネルギー線照射手段との間の距離は一定であるため、毎回調整を行う必要がない。このため、基板１１のゾル−ゲル液を塗布していない面に対して照射することが好ましい。なお、この場合は基板１１に対してエネルギー線を照射することになる。
【００７８】
また、基板１１が吸収し易いエネルギー線を発振するエネルギー線照射手段の方が、ゾル−ゲル液の膜が吸収し易いエネルギー線を発振するエネルギー線照射手段よりも、一般的に小型で安価である。このため、この点でも基板１１のゾル−ゲル液を塗布していない面に対してエネルギー線を照射することが好ましい。
【００７９】
熱処理工程、及び熱処理ステップにおいては、上述のように加熱手段は限定されず、電気炉や、ＲＴＡを用いる方法や、エネルギー線を照射する方法等を用いることができる。
【００８０】
ただし、エネルギー線を照射する方法によれば、電気炉や、ＲＴＡを用いた場合よりも熱処理に要する時間を短くすることができ、例えばゾル−ゲル液の膜の結晶化を行ったとしても数ミリ秒で実施できる。このため、例えば電気−機械変換膜としてＰＺＴを用いた場合でも、ＰＺＴ中の鉛が基板１１側へ拡散することを抑制することができる。
【００８１】
また、ＰＺＴ中の鉛が、基板や電極側へ拡散することを特に抑制するため、従来は第１の電極（下部電極）として白金が用いられることが多かった。しかし、上述のように熱処理方法としてエネルギー線を照射する方法を用いることにより鉛の拡散を抑制できる。このため、熱処理を行う際にエネルギー線の照射により加熱を行う場合、第１の電極としてステンレス鋼、ニッケル等の安価な金属も好適に用いることができ、製造する電気−機械変換素子のコストを低減することが可能になる。
【００８２】
これらの理由から熱処理工程、及び繰り返し工程における熱処理ステップにおいては、加熱方法として基板１１および／または基板１１に塗布したゾル−ゲル液の膜に対してエネルギー線を照射する方法を用いることが好ましい。
【００８３】
なお、熱処理工程、及び熱処理ステップにおける加熱手段は１つの手段に限定されるものではなく、複数の手段を組み合わせて用いることもできる。すなわち、上述の基板１１上に塗布したゾル−ゲル液の膜を加熱する手段としては例えば、電気炉、ホットプレートや、ＲＴＡ（Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎｎｅａｌｉｎｇ）、エネルギー線照射から選択された１種類以上の手段を用いることができる。
【００８４】
具体的には例えば、乾燥や熱分解のように比較的低い温度の加熱の際にはホットプレート等を用い、熱分解の後、結晶化のように高温にする場合には、エネルギー線照射により加熱することが好ましい。この場合、例えば基板１１上に塗布されたゾル−ゲル液の膜がホットプレート等により乾燥、熱分解されて固体の膜となった後、基板１１またはゾル−ゲル液が乾燥、熱分解された固体の膜にエネルギー線を照射して、結晶化することができる。
【００８５】
電気−機械変換膜としてＰＺＴを用いた場合、特に結晶化を行う際に高温に加熱するため、ＰＺＴ中の鉛が基板や電極に拡散しやすくなる。このため、結晶化を行う際に、エネルギー線照射によって熱処理を行うことにより、基板や電極へのＰＺＴ中の鉛の拡散を抑制できる。そして、第１の電極、基板としてステンレス鋼、ニッケル等の安価な金属も好適に用いることができる。
【００８６】
次に繰り返し工程について説明する。
【００８７】
既に説明したように、繰り返し工程では基板１１上に形成された固体の膜の上にゾル−ゲル液を塗布するゾル−ゲル液塗布ステップと、ゾル−ゲル液塗布ステップで塗布したゾル−ゲル液に熱処理を行い、固体の膜を形成する熱処理ステップとを繰り返し実施できる。
【００８８】
ゾル−ゲル液塗布ステップは上述のゾル−ゲル液塗布工程と、熱処理ステップは上述の熱処理工程と同様にして実施することができる。
【００８９】
本実施形態の電気−機械変換素子の製造方法においては、このようにゾル−ゲル液の塗布と熱処理とを繰り返し実施することにより、所望の厚さの電気−機械変換膜を形成することができる。
【００９０】
なお、熱処理をした際にゾル膜の体積収縮起因によるクラック発生を防止するため、一度のゾル−ゲル液塗布工程（ゾル−ゲル液塗布ステップ）および熱処理工程（熱処理ステップ）において成膜される電気−機械変換膜は一定の膜厚以下とすることが好ましい。具体的には例えば一度のゾル−ゲル液塗布工程（ゾル−ゲル液塗布ステップ）及び熱処理工程（熱処理ステップ）により成膜される電気−機械変換膜の膜厚は１５０ｎｍ以下とすることが好ましく、１００ｎｍ以下とすることがより好ましい。一度のゾル−ゲル液塗布工程および熱処理工程において成膜される電気−機械変換膜の膜厚の下限値は特に限定されないが、生産性を考慮すると、４０ｎｍ以上であることが好ましく、７０ｎｍ以上であることがより好ましい。
【００９１】
なお、一度のゾル−ゲル液塗布工程（ゾル−ゲル液塗布ステップ）及び熱処理工程（熱処理ステップ）において成膜される電気−機械変換膜の膜厚は、ゾル−ゲル液の濃度（固形分）や、ゾル−ゲル液の供給量等により調整することができる。
【００９２】
本実施形態の電気−機械変換素子の製造方法においては、さらに任意の工程を付加することができる。
【００９３】
例えば本実施形態の電気−機械変換膜の製造方法は、基板の一方の面上に部分的に表面改質を行う表面改質工程をさらに有することができる。この場合、上述のゾル−ゲル液塗布工程は、表面改質工程の後に実施することが好ましい。
【００９４】
図３を用いて表面改質工程について説明する。
【００９５】
図３（ａ）に示すように、まず基板１１を準備する。なお、図３（ａ）では基板１１を支持部材３１上に固定した例を示しているが、この点については後述する。
【００９６】
次に、図３（ｂ）に示すように基板１１の表面に撥水膜３２を形成できる。
【００９７】
基板１１が白金で形成されている場合、基板１１をアルカンチオール液にディップし、基板１１の電気−機械変換膜を形成する側の面１１ａ全体に撥水膜３２であるＳＡＭ（Ｓｅｌｆ  Ａｓｓｅｍｂｌｅｄ  Ｍｏｎｏｌａｙｅｒ）膜を形成することができる。この場合、アルカンチオールとしては特に限定されるものではないが、炭素鎖が例えばＣ６からＣ１８の分子を有したものを好ましく用いることができる。そして、アルカンチオールをアルコール、アセトン、トルエン等の一般的な有機溶媒に溶解させた溶液をＳＡＭ材料、すなわちアルカンチオール液として好ましく用いることができる。
【００９８】
また、基板１１が白金以外の金属で形成されている場合、アルカンチオール液にかえてシランカップリング剤等の撥水性の材料を用いて同様にして基板１１上に撥水膜３２を形成することができる。なお、ここでは基板１１をアルカンチオール液等にディップした例を示しているが、基板１１上に撥水膜３２を成膜する方法は係る形態に限定されるものではない。例えばスピンコート法などを用いることもできる。
【００９９】
次に図３（ｃ）に示すように撥水性を付与したい部分について、撥水膜３２であるＳＡＭ膜またはシランカップリング剤の膜上にレジスト膜３３を形成することができる。レジスト膜３３は、例えば撥水膜３２の上面全体に形成した後、フォトリソグラフィーによりパターニングすることによって形成できる。
【０１００】
次いで図３（ｄ）に示すように、レジスト膜３３で保護されていない部分について撥水膜３２を除去し、基板１１上に部分的に撥水膜３２´を形成することができる。撥水膜３２´は例えば形成する電気−機械変換膜１２に対応する部分に開口部を有するように、すなわち親水性を有するように形成することが好ましい。
【０１０１】
レジスト膜３３で保護されていない部分について撥水膜３２を除去する方法は特に限定されないが、例えば基板１１のレジスト膜を形成した面に酸素プラズマを照射し、レジスト膜３３で保護されていない部分については撥水膜３２を除去できる。なお、ここでは撥水膜３２を除去する方法として酸素プラズマを照射する方法を挙げたが、係る形態に限定されるものではなく、例えばＵＶ光を照射することにより撥水膜３２を除去しても良い。
【０１０２】
そしてパターニングされた撥水膜３２´を形成した後、レジスト膜３３を除去できる。これにより、基板１１の表面について部分的に表面改質をすることができる。
【０１０３】
基板１１の表面について部分的に表面改質することにより、撥水性を付与した部分にはゾル−ゲル液が付着しなくなる。このため、ゾル−ゲル液塗布工程（ゾル−ゲル液塗布ステップ）と、熱処理工程（熱処理ステップ）とを繰り返し実施することにより、別途パターニング等を行うことなく所望の形状の電気−機械変換膜１２を得ることができる。
【０１０４】
表面改質工程を実施した場合、ゾル−ゲル液塗布工程（ゾル−ゲル液塗布ステップ）ではゾル−ゲル液の塗布手段として、ゾル−ゲル液を塗布すべき部分、例えば撥水膜３２´を形成していない部分のみにゾル−ゲル液を塗布できる手段を用いることが好ましい。ゾル−ゲル液を塗布すべき部分のみにゾル−ゲル液を塗布できる手段としては、例えばインクジェット法が挙げられる。
【０１０５】
ゾル−ゲル液を塗布すべき部分のみにゾル−ゲル液を塗布できる手段を用いてゾル−ゲル液の塗布を行うことにより、例えばスピンコート等により基板１１の全面にゾル−ゲル液を塗布する場合と比較して、使用するゾル−ゲル液の量を低減できる。具体的には例えば、基板１１上にゾル−ゲル液をスピンコートする際や、パターニングの際に廃棄されるゾル−ゲル液の量を低減することができる。このため、コストの低減や、環境負荷の低減を図ることができ、好ましい。また、上述のように電気−機械変換膜を形成後にパターニングを行う必要がなくなり、製造工程を簡略化できる点でも好ましい。
【０１０６】
表面改質工程を行った場合、熱処理工程（熱処理ステップ）の加熱手段として、上述した基板および／または基板に塗布したゾル−ゲル液の膜にエネルギー線を照射する方法を用いることが好ましい。特に熱処理工程で結晶化を行う際の加熱手段として基板および／または基板に塗布したゾル−ゲル液にエネルギー線を照射する方法を用いることが好ましい。なお、既述のようにここでいう基板に塗布したゾル−ゲル液の膜とは、基板に塗布した後、乾燥や熱分解を行い固体の膜となったゾル−ゲル液の膜も含まれる。
【０１０７】
これは、基板１１上に塗布したゾル−ゲル液を加熱する方法として、エネルギー線を照射する方法を用いた場合、短時間で加熱を行うことができるため、高温まで加熱した場合でも撥水膜３２はダメージを受けにくい。このため、繰り返し工程でのゾル−ゲル液塗布ステップを行う際、再度撥水膜を形成する表面改質工程を実施する必要がなくなり、生産性をより高めることができるからである。
【０１０８】
なお、上述のように、基板１１上に塗布したゾル−ゲル液の膜を乾燥や、熱分解する方法として、電気炉やホットプレートを用い、結晶化する際にエネルギー線を照射する方法を用いてもよい。この場合も高温に加熱する際にはエネルギー線を照射する方法を用いているため、撥水膜３２はダメージを受けにくい。このため、繰り返し工程でのゾル−ゲル液塗布ステップを行う際、再度撥水膜を形成する表面改質工程を実施しなくてもよい。
【０１０９】
熱処理工程（熱処理ステップ）において、例えば電気炉等により結晶化まで行い撥水膜が除去された場合、繰り返し工程においてゾル−ゲル液塗布ステップを実施する前に、基板１１の一方の面上に撥水膜３２を形成する表面改質ステップを実施しても良い。表面改質ステップは上述のようにアルカンチオール液またはシランカップリング剤に基板１１をディップすることにより実施することができる。熱処理工程（熱処理ステップ）で形成される固体の膜上には撥水膜が形成されにくくなっている。このため、表面改質ステップで形成した撥水膜は、パターニングを行わなくても所定のパターンを有する撥水膜とすることができるが、必要に応じて表面改質ステップにおいて撥水膜３２のパターニングも実施してもよい。
【０１１０】
また、本実施形態の電気−機械変換素子の製造方法においては、基板１１は厚さが０．２ｍｍ以下と薄くなっている。このため、ここまで説明した電気−機械変換素子の製造方法の各工程を実施する前に、図３（ａ）に示したように基板１１を支持部材３１上に固定する基板固定工程を実施することが好ましい。
【０１１１】
支持部材３１の材料としては特に限定されるものではなく、例えば熱処理工程（熱処理ステップ）での加熱温度に対して耐熱性を有する材料を用いることが好ましい。また、熱処理工程（熱処理ステップ）において、基板１１のゾル−ゲル液を塗布していない面側からエネルギー線を照射する場合、該エネルギー線を透過できる材料を選択することが好ましい。
【０１１２】
支持部材３１の材料としては例えば石英ガラスを好ましく用いることができる。
【０１１３】
支持部材３１上に基板１１を固定する方法は特に限定されるものではないが、各種樹脂により固定することができ、基板１１を容易に固定、剥離できるように例えば紫外線硬化樹脂を用いることができる。
【０１１４】
また、電気−機械変換膜１２を成膜した後、電気−機械変換膜１２上には第２の電極１３を形成する第２の電極成膜工程を実施できる。第２の電極１３の形成方法は特に限定されるものではなく、任意の方法により形成できる。例えばスパッタリング法等により、基板１１及び電気−機械変換膜１２上に電極膜を形成後、パターニングすることにより電気−機械変換膜１２上のみに第２の電極１３を形成することができる。第２の電極１３の材料等については既述のためここでは説明を省略する。
【０１１５】
以上に本実施形態の電気−機械変換素子の製造方法について説明したが、本実施形態の電気−機械変換素子の製造方法は柔軟性を有する基板、すなわちフレキシブルな基板を用いている。このため基板１１について、従来技術のように振動板を露出するための加工を行う必要がないため、製造コストを低減することができる。また本実施形態の電気−機械変換素子の製造方法により得られる電気−機械変換素子は、基板１１の電気−機械変換膜１２等を形成していない側の面を、電気−機械変換素子１０の取り付け位置に貼り合せるだけで使用することができる。このため、広い用途に対応することが可能になる。
【０１１６】
さらに本実施形態の電気−機械変換素子の製造方法により得られる電気−機械変換素子の基板１１は柔軟性を有するため、基板１１は、基板１１上に形成した電気−機械変換膜１２の変位を外部に伝達することができる。また基板１１は、電気−機械変換素子１０に接する外部の部材の形状変化を電気−機械変換膜１２に対して伝達することができる。すなわち、基板１１は振動板としても機能することができる。また、基板１１は第１の電極（下部電極）としても機能することができる。このため、従来の電気−機械変換素子よりも部材の数を少なくすることができ、生産性良く製造することができ、コストを低減することが可能になる。
［第２の実施形態］
本実施形態では、第１の実施形態で説明した電気−機械変換素子を備えた液体吐出ヘッドについて説明する。
【０１１７】
液体吐出ヘッド４０は、図４に示したように、ノズル板４１に形成された液体を吐出するノズル４２と、該ノズル４２が連通する加圧室４３と、を備えている。そして、加圧室４３の上部には、第１の実施形態で説明した基板１１、電気−機械変換膜１２、第２の電極１３を備えた電気−機械変換素子１０が配置されている。加圧室４３は電気−機械変換素子１０の基板１１と、ノズル板４１と、壁部４４と、により画されている。
【０１１８】
係る液体吐出ヘッド４０は、ノズル板４１と、壁部４４とを含む個別液室部材の上面に電気−機械変換素子１０を例えばエポキシ樹脂等で接着することにより形成することができる。
【０１１９】
ノズル板４１、壁部４４の材料は特に限定されるものではなく、例えば液体吐出ヘッド４０に使用する液体に対して耐食性等を有する材料を好ましく用いることができる。ノズル板４１、壁部４４の材料としては例えばステンレス鋼やニッケル等の金属や、各種樹脂を挙げることができる。ノズル板４１と、壁部４４の材料は同じであっても良く、異なっていても良い。
【０１２０】
ただし、ノズル板４１と、壁部４４とは同じ材料により構成されていることが好ましい。また、電気−機械変換素子１０の基板１１と、壁部４４とは同じ材料により構成されていることが好ましい。これは、接する両部材を同じ材料で構成することにより、熱膨張係数が同じになるため、両部材間で剥離を生じることを抑制することができ、耐久性を高めることができるためである。
【０１２１】
ノズル板４１と、壁部４４とを含む個別液室部材の製造方法は特に限定されるものではなく、任意の方法により製造することができる。
【０１２２】
例えば壁部４４が金属の場合、加圧室４３に対応する部分に貫通孔を形成した金属板を複数枚積層し、金属板間を接合、または接着することにより壁部４４を形成することもできる。また、加圧室４３の高さ以上の厚さを有する１枚の金属板に、加圧室４３部分に対応する開口部を形成し、残った部分を壁部４４とすることもできる。
【０１２３】
これらの場合、ノズル４２を形成したノズル板４１を上述の壁部４４及び加圧室４３に接合、または接着することにより、個別液室部材とすることができる。
【０１２４】
また、壁部４４が樹脂の場合は樹脂を成型することにより壁部４４を作製することができる。この場合、別途に作製したノズル板４１と壁部４４に接合、または接着して個別液室部材とすることができる。また、ノズル板４１も壁部４４と一体に成型することもできる。
【０１２５】
ノズル板４１と、壁部４４とを接合、または接着する場合、具体的な接合方法、接着方法は特に限定されるものではなく、ノズル板４１と、壁部４４の材料の組み合わせ等に応じて任意に選択することができる。例えば、接合する場合、両部材を拡散接合により接合することができる。また、エポキシ樹脂等により両部材を接着することもできる。
【０１２６】
なお、ここでは１つのノズルからなる液体吐出ヘッド４０を例に説明したが、係る形態に限定されるものではなく、図５に示すように複数の液体吐出ヘッドを備えた構成とすることもできる。図５の液体吐出ヘッド４０´は、図４の液体吐出ヘッド４０を複数個直列に並べたものであり、同じ部材には同じ番号を付している。
【０１２７】
また、液体供給手段、流路、流体抵抗等については記載を省略したが、液体吐出ヘッドに設けることのできる付帯設備を当然に設けることができる。
【０１２８】
本実施形態の液体吐出ヘッドは、第１の実施形態で説明した電気−機械変換素子を用いている。そして、第１の実施形態で説明した電気−機械変換素子は柔軟性を有する基板１１を用いて形成されているため、基板１１について加工を行わず、予め形成した個別液室部材上に係る電気−機械変換素子を貼り合せるだけで使用することができる。このため、製造コストを低減することができる。
【０１２９】
また、電気−機械変換素子とは別に、個別液室部材について加圧室４３を形成するための加工等を施すことができるため、容易に加工を行うことができ、生産性を高めることが可能になる。
【０１３０】
さらに、第１の実施形態で説明した電気−機械変換素子は基板１１が第１の電極、及び振動板としても機能することができる。このため、電気−機械変換素子のコストを低減することができ、さらに該電気−機械変換素子を用いた液体吐出ヘッドのコストも低減することができる。
［第３の実施形態］
本実施形態では、第２の実施形態で説明した液体吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置の構成例について説明する。液滴吐出装置の形態としては特に限定されるものではないが、ここではインクジェットプリンタを例に説明する。なお、インクジェットプリンタは以下、単に「プリンタ」とも記載する。
【０１３１】
インクジェットプリンタの一例について図６及び図７を参照して説明する。なお、図６は同プリンタの斜視説明図、図７は同プリンタの機構部の側面説明図である。
【０１３２】
インクジェットプリンタ６１は、内部に主走査方向に移動可能なキャリッジ６９、キャリッジ６９に搭載した液体吐出ヘッドからなる記録ヘッド７０、記録ヘッド７０へインクを供給するインクカートリッジ７１等で構成される印字機構部６２等を収納している。
【０１３３】
インクジェットプリンタ６１本体の下方部には前方側から多数枚の用紙６３を積載可能な給紙カセット（或いは給紙トレイでもよい。）６４を抜き差し自在に装着することができ、また、用紙６３を手差しで給紙するための手差しトレイ６５を開倒することができる。そして、給紙カセット６４或いは手差しトレイ６５から給送される用紙６３を取り込み、印字機構部６２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６６に排紙できる。
【０１３４】
印字機構部６２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６７と従ガイドロッド６８とでキャリッジ６９を主走査方向に摺動自在に保持している。キャリッジ６９にはイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）の各色のインク滴を吐出する液体吐出ヘッドからなる記録ヘッド７０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ている。なお、記録ヘッド７０は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６９には記録ヘッド７０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７１を交換可能に装着している。
【０１３５】
インクカートリッジ７１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液体吐出ヘッドへ供給されるインクをわずかな負圧に維持している。また、記録ヘッドとしてここでは各色の記録ヘッド７０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個の記録ヘッドでもよい。
【０１３６】
ここで、キャリッジ６９は後方側（用紙搬送方向下流側）を主ガイドロッド６７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６８に摺動自在に載置している。そして、このキャリッジ６９を主走査方向に移動走査するため、主走査モーター７２で回転駆動される駆動プーリ７３と従動プーリ７４との間にタイミングベルト７５を張装し、このタイミングベルト７５をキャリッジ６９に固定している。このため、主走査モーター７２の正逆回転によりキャリッジ６９が往復駆動される。
【０１３７】
一方、給紙カセット６４にセットした用紙６３を記録ヘッド７０の下方側に搬送するために、給紙カセット６４から用紙６３を分離給装する給紙ローラ７６及びフリクションパッド７７と、用紙６３を案内するガイド部材７８とを有している。そして、給紙された用紙６３を反転させて搬送する搬送ローラ７９と、この搬送ローラ７９の周面に押し付けられる搬送コロ８０及び搬送ローラ７９からの用紙６３の送り出し角度を規定する先端コロ８１とを設けている。搬送ローラ７９は副走査モーター８２によってギヤ列を介して回転駆動される。
【０１３８】
そして、キャリッジ６９の主走査方向の移動範囲に対応して搬送ローラ７９から送り出された用紙６３を記録ヘッド７０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８３を設けている。この印写受け部材８３の用紙搬送方向下流側には、用紙６３を排紙方向へ送り出すために回転駆動される搬送コロ８４、拍車８５を設けている。さらに用紙６３を排紙トレイ６６に送り出す排紙ローラ８６及び拍車８７と、排紙経路を形成するガイド部材８８、８９とを配設している。
【０１３９】
記録時には、キャリッジ６９を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド７０を駆動することにより、停止している用紙６３にインクを吐出して１行分を記録し、用紙６３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６３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６３を排紙する。
【０１４０】
また、キャリッジ６９の移動方向右端側の記録領域を外れた位置には、記録ヘッド７０の吐出不良を回復するための回復装置９０を配置している。回復装置９０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６９は印字待機中にはこの回復装置９０側に移動し、キャッピング手段で記録ヘッド７０をキャッピングし、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。
【０１４１】
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７０の吐出口（ノズル）を密封し、チューブを通して吸引手段で吐出口からインクとともに気泡等を吸い出すことができる。そして、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。
【０１４２】
このように、本実施形態の液滴吐出装置であるインクジェットプリンタにおいては、記録ヘッド７０に含まれる液体吐出ヘッドとして第２の実施形態で説明した液体吐出ヘッドを用いることができる。
【０１４３】
第２の実施形態で既述のように、第２の実施形態の液体吐出ヘッドを製造する際、電気−機械変換素子の基板について加工を行う必要がない。また、電気−機械変換素子とは別に個別液室部材の加工することができるため、個別液室部材について容易に加工を行うことができる。さらに電気−機械変換素子の基板は第１の電極、及び振動板としても機能することができる。このため、生産性良く製造でき、コストも低減することができる。
【０１４４】
このため、第２の実施形態で説明した液体吐出ヘッドを備えた本実施形態のインクジェットプリンタについも生産性良く製造でき、コストも低減することができる。
［第４の実施形態］
本実施形態では、第１の実施形態の電気−機械変換素子を備えた偏光ミラーの構成例について説明する。
【０１４５】
図８に偏光ミラーの構成例として、圧電式ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）ミラーの斜視説明図を示す。
【０１４６】
圧電式ＭＥＭＳミラー１００は、固定ベース１０１と、反射面を有するミラー部１０２と、ミラー部１０２を揺動可能に支持する支持部材１０３と、固定ベース１０１に対して支持部材１０３の一部を、両側から支持する梁状部材１０４とを有することができる。また、梁状部材１０４に固着された電気−機械変換素子１０５を含む。
【０１４７】
図８に示すように、固定ベース１０１は、開口部を有することができ、ミラー部１０２は固定ベース１０１の開口部内に配置することができる。
【０１４８】
そして例えば、固定ベース１０１の開口部内に互いに対向するように配置された一対の梁状部材１０４を設けることができ、梁状部材１０４は固定ベース１０１に固定することができる。
【０１４９】
梁状部材１０４には、電気−機械変換素子１０５を固定することができる。電気−機械変換素子１０５は梁状部材１０４上の任意の場所に配置することができるが、例えば図８に示すように、梁状部材１０４が直方体形状を有する場合、梁状部材１０４の長辺の端部にそれぞれ設けることができる。
【０１５０】
ミラー部１０２は支持部材１０３により揺動可能に支持することができ、該支持部材１０３は図８に示すように例えば棒状形状を有することができ、その両側について一対の梁状部材１０４により支持することができる。
【０１５１】
係る圧電式ＭＥＭＳミラー１００においては、梁状部材１０４と電気−機械変換素子１０５とにより圧電ユニモルフ、あるいはバイモルフ構造を形成することができる。そして、電気−機械変換素子１０５に電圧が印加され、駆動部１０６が歪むことで、支持部材１０３を挟んで両側の梁状部材１０４を同時に同一方向に駆動して、支持部材１０３にミラー部１０２と垂直方向の振動、または回転方向の振動を加えることができる。そして、支持部材１０３に振動を加えることにより、ミラー部１０２を振動させることができる。
【０１５２】
本実施形態の圧電式ＭＥＭＳミラー１００の電気−機械変換素子１０５として、第１の実施の形態の電気−機械変換素子を好適に用いることができる。
【０１５３】
第１の実施形態でも説明したように、第１の実施形態の電気−機械変換素子は柔軟性を有する基板を用いて形成されている。
【０１５４】
このため基板について加工を行う必要がなく、基板の電気−機械変換膜等を形成していない側の面を、例えば上述の梁状部材１０４に貼り付けるのみで使用することができる。また、電気−機械変換素子の基板は第１の電極、振動板としても機能することができ、部材の数を少なくすることができる。
【０１５５】
従って、本実施形態の圧電式ＭＥＭＳミラーについて、第１の実施形態の電気−機械変換素子を用いることにより生産性良く製造でき、コストも低減することができる。
［第５の実施形態］
本実施形態では、第１の実施形態の電気−機械変換素子を備えた加速度センサーの構成例について説明する。
【０１５６】
図９は、本実施形態の加速度センサーの断面説明図を示すものである。
【０１５７】
加速度センサー１１０は、第１の基板１１１と、第１の基板１１１を挟む第２の基板１１２Ａ、１１２Ｂとを有する。すなわち、加速度センサー１１０は、第２の基板１１２Ｂ、第１の基板１１１、第２の基板１１２Ａを積層した構造とすることができる。なお、この際第１の基板１１１の１つの端部は自由端とすることができ、該自由端となっている端部は後述する肉厚部Ｘとすることができる。
【０１５８】
第１の基板１１１の裏面を異方性エッチングして裏面中央部に凹部を形成することにより、第１の基板１１１に肉薄部Ｙを形成することができる。そして、先端側（図中左側）の肉厚部Ｘについて、質量部とすることができ、第２の基板１１２Ａ、１１２Ｂに挟まれている。さらに、第１の基板１１１の肉薄部Ｙに、基板１１３１、電気−機械変換膜１１３２、第２の電極１１３３を備える電気−機械変換素子１１３を有することができる。
【０１５９】
すなわち、第１の基板１１１は、第２の基板１１２Ｂと対向する側の面の面内に凹部が形成された肉薄部Ｙと、その他の肉厚部Ｘとを有している。そして、第１の基板１１１の第２の基板１１２Ａと対向する面の、肉薄部Ｙに電気−機械変換素子１１３が配置できる。
【０１６０】
係る加速度センサー１１０に加速度が加わると、肉厚部Ｘ、すなわち質量部が変形する。そして、電気−機械変換素子１１３がその変位量を電圧変換することで加速度信号として取り出すことができる。
【０１６１】
本実施形態の加速度センサー１１０の電気−機械変換素子１１３として、第１の実施の形態の電気−機械変換素子を好適に用いることができる。
【０１６２】
なお、第１の基板１１１、第２の基板１１２Ａ、１１２Ｂの材料については特に限定されないが例えば、第１の基板１１１としてはシリコン基板を、第２の基板１１２Ａ、１１２Ｂとしてはガラス基板を好ましく用いることができる。
【０１６３】
第１の実施形態でも説明したように、第１の実施形態の電気−機械変換素子は柔軟性を有する基板を用いて形成されている。
【０１６４】
このため基板について加工を行う必要がなく、基板の電気−機械変換膜等を形成していない側の面を、例えば上述の第１の基板１１１に貼り付けるのみで使用することができる。また、電気−機械変換素子の基板は第１の電極、振動板としても機能することができ、部材の数を少なくすることができる。
【０１６５】
従って、本実施形態の加速度センサーについて、第１の実施形態の電気−機械変換素子を用いることにより生産性良く製造でき、コストも低減することができる。
［第６の実施形態］
本実施形態では、第１の実施形態の電気−機械変換素子を備えたＨＤＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）ヘッド用微調整装置の構成例について説明する。
【０１６６】
図１０は、本実施形態のＨＤＤヘッド用微調整装置１２０の斜視説明図を示すものである。
【０１６７】
ＨＤＤヘッド用微調整装置１２０は、移動可能なアクセスアーム１２１と、中心部材１２２と、ヘッド支持ばね１２３と、中心部材１２２上に取り付けられた電気−機械変換素子１２５Ａ、１２５Ｂとを有することができる。
【０１６８】
ＨＤＤヘッド用微調整装置１２０は、アクセスアーム１２１、中心部材１２２、及びヘッド支持ばね１２３を介して、先端にヘッド１２４を取り付けることができる。ヘッド１２４は、例えば磁気モジュール、または光学モジュールを搭載することができる。
【０１６９】
そして、ＨＤＤヘッド用微調整装置１２０は、電気−機械変換素子１２５Ａ、１２５Ｂを、交互に伸縮させることにより、ヘッド１２４を、ＨＤＤ上の所定位置に移動させ、微調整を行うことができる。
【０１７０】
本実施形態のＨＤＤヘッド用微調整装置１２０の電気−機械変換素子１２５Ａ、１２５Ｂとして、第１の実施の形態の電気−機械変換素子を好適に用いることができる。
【０１７１】
第１の実施形態でも説明したように、第１の実施形態の電気−機械変換素子は柔軟性を有する基板を用いて形成されている。
【０１７２】
このため基板について加工を行う必要がなく、基板の電気−機械変換膜等を形成していない側の面を、例えば上述の中心部材１２２に貼り付けるのみで使用することができる。また、電気−機械変換素子の基板は第１の電極、振動板としても機能することができ、部材の数を少なくすることができる。
【０１７３】
従って、本実施形態のＨＤＤ微調整装置について、第１の実施形態の電気−機械変換素子を用いることにより生産性良く製造でき、コストも低減することができる。
【実施例】
【０１７４】
以下に具体的な実施例を挙げて説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
［実施例１］
本実施例では以下の手順により電気−機械変換素子を製造し、その評価を行った。
【０１７５】
本実施例の電気−機械変換素子の製造工程について図１１、図１２を用いて説明する。
（工程１）
図１１（ａ）に示すように厚さ２５μｍのステンレス箔である、第１の電極を兼ねる基板１１を石英ガラス製の支持部材（基板保持治具）３１上に透明なＵＶ硬化樹脂（日立化成株式会社製  商品名：ヒタロイド７９２７−１５）を用いて貼り付けた（基板固定工程）。なお、基板１１の電気−機械変換膜を形成する側の面（ゾル−ゲル液を塗布する面）１１ａとは反対側の面１１ｂと、支持部材３１との間に、図示しない上述のＵＶ硬化樹脂を配置し、基板１１を固定している。
（工程２）
次に図１１（ｂ）に示すように、スピンコートによって電気−機械変換膜の前駆体溶液であるゾル−ゲル液を塗布し、ゾル−ゲル液の膜２０１を形成した（ゾル−ゲル液塗布工程）。ゾル−ゲル液を塗布する際の塗布条件としては基板１１を回転数３０００ｒｐｍで、２分間回転させて基板１１へのゾル−ゲル液の塗布を行なった。
【０１７６】
なお、ゾル−ゲル液は、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て調製した。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。本実施例では、電気−機械変換膜１２の組成がＰｂ（Ｚｒ０．５３，Ｔｉ０．４７）Ｏ３となるようにゾル−ゲル液を調製したが、ゾル−ゲル液を調製する際、化学両論組成に対し鉛量を１０モル％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。
【０１７７】
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ゾル−ゲル液を合成した。このゾル−ゲル液中のＰＺＴ濃度は０．１ｍｏｌ／ｌとした。
（工程３）
次いで図１１（ｃ）に示すように、ホットプレートで１２０℃で、１分間、ゾル−ゲル液中の溶媒の乾燥を行ない、その後２００℃で、３分間、仮焼成を行いゾル−ゲル液中に含まれていた有機物の熱分解を行った（第１の熱処理工程）。本工程により基板１１上に塗布したゾル−ゲル液は固体の膜２０１´となっている。
（工程４）
図１１（ｄ）に示すように、支持部材３１である石英ガラスを通してレーザー光２０２を基板１１の電気−機械変換膜を形成する面の反対側の面１１ｂに照射した。レーザー光２０２の波長は９８０ｎｍで１００ｍｍ／秒の速度で基板全体をスキャンして照射し、基板１１上に塗布したゾル−ゲル液の膜について結晶化を行った（第２の熱処理工程）。
【０１７８】
なお結晶化後に得られた電気−機械変換膜２０１´´の膜厚は８０ｎｍであった。
（工程５）
工程４で得られた電気−機械変換膜２０１´´が形成された基板１１に対して、工程２〜工程４を同じ条件で１２回繰返し実施し（繰り返し工程）、図１２（ｅ）に示すように膜厚が１０００ｎｍの電気−機械変換膜２０３を得た。
（工程６）
図１２（ｆ）に示すように、得られた電気−機械変換膜２０３上にレジスト２０４を形成した。レジスト２０４は、電気−機械変換膜２０３上の全面にレジストを塗布した後、マスクを用いて電気−機械変換膜を形成する部分以外については除去することにより、図１２（ｆ）に示したように電気−機械変換膜２０３上の一部にレジスト２０４を形成した。
（工程７）
図１２（ｇ）に示すように、ドライエッチングにより電気−機械変換膜２０３のレジスト２０４で覆われていない部分についてエッチングし、その後レジスト２０４を除去してパターニングされた電気−機械変換膜１２とした。
【０１７９】
また、パターニングされた電気−機械変換膜１２の上面にスパッタリング法により第２の電極１３を形成した。
【０１８０】
第２の電極１３は、スパッタリング法により基板１１及び電気−機械変換膜１２の上面に白金膜を形成した後、電気−機械変換膜１２が形成された部分について図示しないレジストを形成した後、エッチングを行うことにより形成した。これにより、図１２（ｇ）に示すように電気−機械変換膜１２の上面のみに第２の電極１３を形成した。なお、第２の電極１３は白金膜であり、その膜厚は２５０ｎｍとした。
（工程８）
図１２（ｈ）に示すように、工程７で第２の電極１３をパターニングした後、支持部材３１から、基板１１、電気−機械変換膜１２、及び第２の電極１３を含む電気−機械変換素子１０を剥離した。電気−機械変換素子１０の支持部材３１からの剥離はアセトン溶液を用いて行った。
【０１８１】
以上の工程により得られた電気−機械変換素子１０について、電気特性、電気−機械変換能（圧電定数）の評価を行った。
【０１８２】
図１３に測定したＰ−Ｅヒステリシス曲線を示す。
【０１８３】
電気−機械変換膜１２の比誘電率は１２２０、誘電損失は０．０２、残留分極は１９．３μＣ／ｃｍ２、抗電界は３６．５ｋＶ／ｃｍであり、通常のセラミック焼結体と同等の特性を持つことが確認できた。
［実施例２］
本実施例では、ゾル−ゲル液塗布工程を実施する前に、基板１１の電気−機械変換膜を形成する側の面１１ａに部分的に表面改質を行う表面改質工程を実施した。以下に具体的な手順について図面を用いて説明する。
（表面改質工程）
図３（ａ）に示したように実施例１と同様に支持部材３１である石英ガラス上に厚さが２５μｍのステンレス箔である基板１１を透明なＵＶ硬化樹脂（日立化成株式会社製  商品名：ヒタロイド７９２７−１５）を用いて貼り付けた。
【０１８４】
次に、図３（ｂ）に示すように、支持部材３１上に固定された基板１１をシランカップリング剤（信越シリコーン株式会社製  商品名：ＫＢＭ−５１０３）にディップした。これにより基板１１の電気−機械変換膜を形成する側の面１１ａの表面全体に撥水膜３２を形成した。
【０１８５】
次に、図３（ｃ）に示すように、基板１１の表面のうち、電気−機械変換膜１２を形成する部分について撥水膜３２を除去する際に用いるレジスト膜３３を撥水膜３２上に形成した。
【０１８６】
レジスト膜３３の形成手順について説明する。
【０１８７】
まず撥水膜３２上の全面にレジスト膜を形成した。次いで、フォトリソグラフィーによりパターニングし、図３（ｃ）に示したように電気−機械変換膜１２を形成する部分について開口部を有するレジスト膜３３とした。
【０１８８】
そして、図３（ｄ）に示すように、基板１１のレジスト膜を形成した面に酸素プラズマを照射し、レジスト膜３３で保護されていない部分については撥水膜３２を除去し、さらにレジスト膜３３を剥離した。
【０１８９】
以上の工程により、基板１１の表面に撥水膜３２´を形成し、基板１１の表面について部分的に表面改質を行った。
【０１９０】
以上の工程により形成された撥水膜３２´の純水に対する接触角は９２度であり疎水性を示し、撥水膜を除去し、露出された基板１１の接触角は５４度と親水性を示すことが確認できた。
【０１９１】
以上の工程により基板１１の面１１ａについて表面改質を実施した後、以下の手順によりゾル−ゲル液塗布工程、熱処理工程を実施した。
（ゾル−ゲル液塗布工程、熱処理工程）
（工程１）
まず、図１４（ａ）は上述の表面改質工程により得られた基板１１の状態を示しており、支持部材３１上に固定された基板１１の面１１ａに撥水膜３２´が形成され表面改質が施されている。なお、撥水膜が除去された部分は親水部２１１となっている。
（工程２）
次に、図１４（ｂ）に示すように、基板１１の面１１ａにインクジェットヘッド２１２を用い、インクジェット法により基板１１の面１１ａのうち撥水膜を除去した親水部２１１に電気−機械変換膜の前駆体であるゾル−ゲル液を塗布した。なお、ゾル−ゲル液は実施例１と同じものを用いた。また、インクジェット法により基板１１上にゾル−ゲル液を塗布する際、図２に示した産業用インクジェット装置２０を用いた。産業用インクジェット装置２０の構成については既に説明したため、ここでは説明を省略する。
【０１９２】
インクジェットヘッド２１２により基板１１上にゾル−ゲル液を塗布すると、接触角のコントラストのためゾル−ゲル液は親水部２１１のみに広がりゾル−ゲル液の膜２１３のパターンを形成することができた。
（工程３）
次に、ホットプレートで１２０℃で、１分間、ゾル−ゲル液中の溶媒の乾燥を行い、その後２００℃で３分間仮焼成を行いゾル−ゲル液に含まれていた有機物の熱分解を行った（第１の熱処理工程）。第１の熱処理工程を行うことによりゾル−ゲル液は固体の膜２１３´となっており、該固体の膜２１３´の膜厚は９０ｎｍであった（図１４（ｃ））。
（工程４）
次に図１５（ｄ）に示すように、支持部材３１である石英ガラスを通してレーザー光２１４を基板１１の電気−機械変換膜を形成する面とは反対側の面１１ｂに照射した。レーザーの波長は９８０ｎｍで１００ｍｍ／秒の高速で基板全体をスキャンして照射し、基板１１上に塗布したゾル−ゲル液の膜について結晶化を行った（第２の熱処理工程）
結晶化後に得られた電気−機械変換膜２１３´´の膜厚は８０ｎｍであった。
【０１９３】
なお、レーザー光２１４を基板１１に照射した場合、基板１１は瞬間的に高温に加熱されるが、レーザー光２１４を走査しながら加熱するため、レーザー光２１４の照射が終了した部分については短時間で温度が低下することになる。このため、基板１１の電気−機械変換膜を形成する面１１ａ側の撥水膜３２´はそのまま残存できていることを確認できた。
【０１９４】
レーザー光２１４による熱処理後の接触角は、撥水膜３２´上は純水に対して９２度、電気−機械変換膜２１３´´上は３４度であった。
（工程５）
工程４で形成した電気−機械変換膜２１３´´が形成された基板１１について、工程２と同様にして、図１５（ｅ）に示すように電気−機械変換膜２１３´´上にインクジェットヘッド２１２によりゾル−ゲル液を塗布してゾル−ゲル液の膜２１５を形成した。そして、工程３、４と同じ条件で第１の熱処理工程、第２の熱処理工程を実施した。第１の熱処理工程、及び第２の熱処理工程を終えた段階で得られた電気−機械変換膜の膜厚は１８０ｎｍであった。
【０１９５】
さらに工程２〜４と同様にして、得られた電気−機械変換膜上にゾル−ゲル液塗布工程と、第１の熱処理工程と、第２の熱処理工程と、を１１回繰り返し実施し、図１５（ｆ）に示すように膜厚が１０００ｎｍの電気−機械変換膜１２を得た。
【０１９６】
なお、ゾル−ゲル液塗布工程と、第１の熱処理工程と、第２の熱処理工程とを１１回繰り返した後、５００℃で加熱することにより基板１１上の撥水膜３２´を除去している。
【０１９７】
また、得られた電気−機械変換膜１２の上面にスパッタリング法により第２の電極１３を形成した。
【０１９８】
第２の電極１３は、スパッタリング法により基板１１及び電気−機械変換膜１２の上面に白金膜を形成し、電気−機械変換膜１２が形成された部分について白金膜上にレジストを形成した後、エッチングを行うことにより形成した。これにより、図１５（ｇ）に示すように電気−機械変換膜１２の上面のみに第２の電極１３を形成した。なお、第２の電極は白金膜であり、その膜厚は２５０ｎｍとした。
（工程６）
図１５（ｇ）に示すように、工程５で第２の電極１３をパターニングした後、支持部材３１から、基板１１、電気−機械変換膜１２、及び第２の電極１３を含む電気−機械変換素子１０を剥離した。電気−機械変換素子１０の支持部材３１からの剥離はアセトン溶液を用いて行った。
【０１９９】
以上の工程により得られた電気−機械変換素子１０について、電気特性、電気−機械変換能（圧電定数）の評価を行った。
【０２００】
電気−機械変換膜１２の比誘電率は１２２０、誘電損失は０．０２、残留分極は１９．３μＣ／ｃｍ２、抗電界は３６．５ｋＶ／ｃｍであり、実施例１のスピンコートで形成した膜と同等の特性を持つことが確認できた。
【０２０１】
さらに電気−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。その圧電定数ｄ３１は１２０ｐｍ／Ｖとなり、こちらもセラミック焼結体と同等の値であり、例えば液体吐出ヘッドとして十分設計できうる特性値であることを確認できた。
【符号の説明】
【０２０２】
１０、１０５、１１３、１２５Ａ、１２５Ｂ        電気−機械変換素子
１１、１１３１                                  基板
１２、２０１´´、２０３、２１３´´、１１３２  電気−機械変換膜
１３、１１３３                                  第２の電極
４０、４０´                                    液体吐出ヘッド
６１                                            インクジェットプリンタ
１００                                          偏向ミラー（圧電式ＭＥＭＳミラー）
１１０                                          加速度センサー
１２０                                          ＨＤＤヘッド用微調整装置
【先行技術文献】
【特許文献】
【０２０３】
【特許文献１】特開２０１２−０６１７１６号公報
【図１】
2015225931.tif 000003
【図２】
2015225931.tif 000004
【図３】
2015225931.tif 000005
【図４】
2015225931.tif 000006
【図５】
2015225931.tif 000007
【図６】
2015225931.tif 000008
【図７】
2015225931.tif 000009
【図８】
2015225931.tif 000010
【図９】
2015225931.tif 000011
【図１０】
2015225931.tif 000012
【図１１】
2015225931.tif 000013
【図１２】
2015225931.tif 000014
【図１３】
2015225931.tif 000015
【図１４】
2015225931.tif 000016
【図１５】
2015225931.tif 000017