(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゾルゲル法により電気−機械変換膜を形成する製造方法であって、
第１の電極上に部分的に表面改質を行う第１の工程と、
前記第１の電極上にゾルゲル液をインクジェット方式により部分的に塗布する第２の工程と、
前記部分的に塗布したゾルゲル液を乾燥・熱分解する第３の工程と、
前記第１から第３の工程を繰返し行い所望する膜厚を得る第４の工程と、
前記第４の工程により得られるパターン化した電気−機械変換膜を結晶化する第５の工程と、を有し、
前記パターン化した電気−機械変換膜領域内において、前記パターン化した電気−機械変換膜間に駆動とは無関係の別の塗布パターンを配置する、ことを特徴とする電気−機械変換膜の製造方法。
【請求項２】
前記第１の電極上において、インクジェット方式によるゾルゲル液塗布により形成される前記駆動とは無関係の別の塗布パターン間に、電気−機械変換膜パターンが配置される、ことを特徴とする請求項１記載の電気−機械変換膜の製造方法。
【請求項３】
前記第１の電極上に、請求項１または２記載の製造方法により形成された電気−機械変換膜パターン上のみに第２の電極を配置した、ことを特徴とする電気−機械変換素子の製造方法。
【請求項４】
請求項３記載の前記第２の電極がインクジェット方式により形成された、ことを特徴とする電気−機械変換素子の製造方法。
【請求項５】
請求項４記載の製造方法により製造した、ことを特徴とする電気−機械変換素子を用いた液体吐出ヘッド。
【請求項６】
前記請求項５に記載の液体吐出ヘッドを備えた、インクジェットプリンタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、膜厚ムラを抑制することが可能な電気−機械変換膜を形成する製造方法、液体吐出ヘッドおよびインクジェットプリンタに関する。
【背景技術】
【０００２】
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、インクジェット技術を利用する三次元造型技術などに用いる電気−機械変換膜を形成する製造方法としては、以下の方法が開示されている。
非特許文献１には、ゾルゲル法による金属複合酸化物の薄膜形成に関する技術が開示されている。
また、非特許文献２には、Au膜上にアルカンチオールが自己組織化単分子膜(SAM: Self Assembled Mon-layer)として形成できる。この現象を用いたマイクロコンタクトプリント法でSAMパターンを転写し、その後のエッチングなどのプロセスに利用する技術が開示されている。
【０００３】
さらに、特許文献１には、SAM分子の末端を化学修飾したアルカンチオールを反応基体前面に形成、紫外線照射により部分的にSAMを除去し、生物分子や細胞アレイを形成する技術が開示されている。
また、特許文献２には、ゾルゲル法を用いて基板上に複合酸化物の厚膜を形成し、空間光変調素子やインクジェットプリンタヘッドのアクチュエータ、センサに応用することが開示されている。
【０００４】
また、特許文献３には、エネルギの付与によって臨界表面張力が変化する材料を含み、より臨界表面張力の大きな高表面エネルギ部３とより臨界表面張力の小さな低表面エネルギ部４との少なくとも臨界表面張力の異なる２つの部位を有する濡れ性変化層２と、この濡れ性変化層２に対して高表面エネルギ部３の部位に形成された導電層５と、濡れ性変化層２に対して少なくとも低表面エネルギ部４の部位に接して設けられた半導体層６と、により積層構造体１を構成することで、印刷法のような低コストかつ材料使用効率の高い方法で、簡便に製造できる微細な導電層パターン及び高移動度の半導体層６を有する積層構造体１を提供できるようにした技術が開示されている。
【０００５】
また、特許文献４には、二つ以上のインクジェットヘッドを持ち、異なるゾルゲル液を吐出させ一平面内に均一に混合した強誘電体薄膜を形成する方法が開示されている。
また、特許文献５には、圧電体薄膜を用いた液体噴射ヘッドの一般的な構成が開示されている。
【０００６】
以下に、従来の個別圧電素子の形成方法について説明する。
（１）下部電極上に各種の真空成膜法（例えばスパッタリング法、MO-CVD法（金属有機化合物を用いた化学的気相成長法）、真空蒸着法、イオンプレーティング法）やゾルゲル法、水熱合成法、ＡＤ（エアロゾルデポジション）法、塗布・熱分解法（MOD）などの周知の成膜技術により堆積させ、引き続き、上部電極を形成した後、フォトリソグラフィー・エッチングにより、上部電極のパターニングを行い、同様に圧電膜、下部電極のパターニングを行って個別化を実施している。
【０００７】
（２）金属複合酸化物、特にＰＺＴのドライエッチングは容易い加工材ではない。ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）でＳｉ半導体デバイスは容易にエッチング加工できる。しかし、この種の材料はイオン種のプラズマエネルギーを高めるため、ＩＣＰプラズマ、ＥＣＲプラズマ、ヘリコンプラズマを併用した特殊なＲＩＥが成される（これは製造装置のコスト高を招く）。また下地電極膜との選択比は稼げない、特に大面積基板ではエッチング速度の不均一性は致命的である。
（３）予め所望する部位のみに難エッチング性のＰＺＴ膜を配置すれば、上記加工工程が省略できるが、その試みは一部を除いて成されていない。
【０００８】
以下に、個別ＰＺＴ膜形成の方法について説明する。
（１）水熱合成法では、Ｔｉ金属上にＰＺＴが選択成長する。Ｔｉ電極をパターニングしておけば、その部位のみにＰＺＴ膜が成長する。
しかし、この方法で十分な耐圧を有するＰＺＴ膜を得るには、膜厚が５μｍ以上の比較的厚い膜が好ましく（これ以下の膜厚では、電界印加で容易に絶縁破壊してしまう）、所望する任意の厚さの薄膜が得られないといった問題があった。
また、Ｓｉ基板上に素子を形成する場合、水熱合成が強アルカリ性の水溶液下で合成されるため、Ｓｉ基板の保護が必須となる。
【０００９】
（２）真空蒸着法では、有機ＥＬの製造にシャドウマスクが用いられ、発光層のパターニングが成されているが、ＰＺＴ成膜は基板温度５００〜６００℃にした状態で実行される。これは圧電性出現のためには複合酸化物が結晶化している必要があり、その結晶化膜を得るのに先記基板温度が必須となる。
一般的なシャドウマスクはステンレス製であり、Ｓｉ基板とステンレス材の熱膨張差から、十分なマスキングができない、使い捨てシャドウマスクは実現性が低い。特に、ＭＯ−ＣＶＤ法やスパッタリング法では堆積膜の回り込み現象が大きく、さらに不向きであるといった問題があった。
【００１０】
（３）ＡＤ法では、予めフォトリソグラフィーによりレジストパターンを形成し、レジストの無い部位にＰＺＴを成膜する方法が知られている。
ＡＤ法は、上述した水熱合成法と同様に厚膜に有利であり、５μｍ以下の薄膜には不向きであるといった問題があった。
また、レジスト膜上にもＰＺＴ膜が堆積するので、研磨処理により一部の堆積膜を除去した後、リフトオフ工程を行う。大面積の均一研磨工程も煩雑、さらにレジスト膜は耐熱性が無いため、室温でＡＤ成膜を実行し、ポストアニール処理を経て、圧電性を示す膜に変換している。
【００１１】
（４）インクジェット方式では、インクジェット方式によるＰＺＴ前駆体塗布では、高解像度で液滴を吐出、塗布することが可能である。
しかし、白金表面上に塗布された液体は微量であるため乾燥が速く、また塗布領域における端部でも、微小液体から蒸発した溶媒の蒸気濃度が低いため、乾燥が速い。このように白金表面上に塗布されたＰＺＴ前駆体の乾燥速度の差は、電気−機械変換膜の膜厚ムラを生じる要因となり、電気−機械変換素子の電気特性に不具合を生じることとなるといった問題があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、上記に鑑みてなされたもので、その目的としては、膜厚ムラを抑制することが可能となる電気−機械変換膜を形成する製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、ゾルゲル法により電気−機械変換膜を形成する製造方法であって、第１の電極上に部分的に表面改質を行う第１の工程と、前記第１の電極上にゾルゲル液をインクジェット方式により部分的に塗布する第２の工程と、前記部分的に塗布したゾルゲル液を乾燥・熱分解する第３の工程と、前記第１から第３の工程を繰返し行い所望する膜厚を得る第４の工程と、前記第４の工程により得られるパターン化した電気−機械変換膜を結晶化する第５の工程と、を有し、前記パターン化した電気−機械変換膜領域内において、前記パターン化した電気−機械変換膜間に駆動とは無関係の別の塗布パターンを配置する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、膜厚ムラを抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１実施形態に係る電気−機械変換膜を形成する製造方法における、基板の表面改質の工程を説明するための図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る電気−機械変換膜を形成する製造方法における、ＰＺＴ前駆体をインクジェット法により図１の工程で形成した基板１上の親水部５に塗布する工程を説明するための図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る電気−機械変換膜を形成する製造方法における、基板１上に配列させた電気−機械変換膜パターン９ｂおよびダミーパターン９ａを示す上面図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る電気−機械変換膜を形成する製造方法における、形成されたＰＺＴ膜のＰ−Ｅヒステリシス曲線を示すグラフである。
【図５】本発明の第２実施形態に係る液体吐出ヘッドについて説明するための図である。
【図６】図５に示す液体吐出ヘッドを複数個配置したことを示す図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係る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８】本発明の第３実施形態に係る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機構部を示す側面説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の実施形態は、液体吐出ヘッド及びそれを使用した画像形成装置を対象としている。上記の画像形成装置は、一般的にはインクジェット記録装置と呼ばれているもので、以下に、記録装置について説明する。
【００２２】
インクジェット記録装置には、騒音が極めて小さくかつ高速印字が可能であり、更にはインクの自由度があり安価な普通紙を使用できるなど多くの利点があるために、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広く展開されている。
インクジェット記録装置において使用する液滴吐出装置は、インク滴を吐出するノズルと、このノズルが連通する液室（吐出室、加圧液室、圧力室、インク流路等とも称される。）と、液室内のインクを吐出するための圧力発生手段で構成されている。
【００２３】
上記のような圧力発生手段としては、圧電素子などの電気機械変換素子を用いて吐出室の壁面を形成している振動板を変形変位させることでインク滴を吐出させるピエゾ型のもの、吐出内に配設した発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いてインクの膜沸騰でバブルを発生させてインク滴を吐出させるバブル型（サーマル型）のものなどがある。更にピエゾ型のものにはｄ３３方向の変形を利用した縦振動型、ｄ３１方向の変形を利用した横振動（ベンドモード）型、更には剪断変形を利用したシェアモード型等があるが、最近では半導体プロセスやＭＥＭＳの進歩により、Ｓｉ基板に直接液室及びピエゾ素子を作り込んだ薄膜アクチュエータが提案されている。
【００２４】
本発明の実施形態に係る電気−機械変換層を形成する製造方法は、ｄ３１方向の変形を利用した横振動（ベンドモード）型に関することであり、以下に、ゾルゲル法によるパターン化した電気−機械変換層を形成する製造方法の詳細に関する行程について説明する。
まず、下地基板の濡れ性を制御したＰＺＴ前駆体液の塗り分けをする。（非特許文献２に開示されているアルカンチオールの特定金属上に自己配列する現象）
【００２５】
次に、下記の行程（１）〜（１６）について説明する。
（１）白金族金属にチオールはＳＡＭ膜を形成する。
（２）下部電極にＰｔを用い、その全面にＳＡＭ処理を行う。
（３）ＳＡＭ膜上はアルキル基が配置しているので、疎水性になる。
（４）周知のフォトリソグラフィー・エッチングにより、このＳＡＭ膜をパターニングする。
（５）フォトリソグラフィー工程（４）でレジスト皮膜が残った領域は、レジスト剥離後もパターン化ＳＡＭ膜は残っているので、この部位は疎水性になる。
【００２６】
（６）フォトリソグラフィー工程（４）でレジスト除去された領域は、エッチング工程によりＳＡＭ膜が除去され白金表面となっているので、親水性になる。
（７）インクジェット方式により親水性の領域にＰＺＴ前駆体を塗布する。
（８）表面エネルギのコントラストにより塗布領域は親水性の領域のみとなる。
（９）ＰＺＴ前駆体はインクジェットヘッドで塗布可能なように粘度、表面張力を調整する。
【００２７】
（１０）インクジェット方式によるＰＺＴ前駆体塗布において、形成する所望の電気−機械変換膜のパターン内で、部分的にインクジェット方式により塗布されない領域を設ける。この塗布されない領域は前記フォトリソグラフィー・エッチングによりＳＡＭ膜が残る状況を形成することで、白金表面上が疎水面に表面改質されている状態にする。
【００２８】
（１１）またインクジェット方式によるＰＺＴ前駆体塗布においては、所望の電気−機械変換膜パターン間に、素子駆動とは無関係の別の塗布パターンを配置する。配置は電気−機械変換膜パターンの中間が好適であり、電気−機械変換膜パターンを前記別の塗布パターンで挟むような配置がパターニング上より簡便となりなお好ましい。
このようにして第１のパターン化ＰＺＴ前駆体塗膜をインクジェット方式で形成し、通常のゾルゲルプロセスに従って熱処理を行う。
２回目以降の工程は１回目と同様に行うが、以下の理由から簡便化できる。
【００２９】
（１２）ＳＡＭ膜は酸化物薄膜上には形成できない。第１の処理によりＰＺＴ膜の無い（露出している白金膜上のみ）にＳＡＭ膜を形成する。
（１３）第１のパターンを形成した試料にＳＡＭ処理を行った後、ＰＺＴ前駆体液のインクジェット方式により塗り分け塗工を行い、熱処理を施す。
（１４）所望の膜厚になるまで繰り返す。
（１５）この方法によるパターン化はセラミックス膜厚が５μｍの厚さまで形成できる。
【００３０】
（１６）ＰＺＴ前駆体をインクジェット方式で塗布する上において、所望の電気−機械変換膜パターン間に、素子駆動と無関係の別の塗布パターンを同じくインクジェット方式にて配置する。以上、行程（１）〜（１６）が本発明の実施形態における電気−機械変換素子膜を形成する製造方法の特徴的な行程である。
【００３１】
所望の電気−機械変換膜パターン間に、素子駆動と無関係の別の塗布パターンを同じくインクジェット方式にて配置することで、各電気−機械変換膜パターンのみならず電気−機械変換膜パターン形成領域全体において、溶媒の蒸気濃度に分布が含まれていても熱処理時には良好な焼成状態を得ることができる。
この結果、乾燥の不均一による膜厚、およびライン幅のバラツキが抑制されるため、電気−機械変換膜の膜厚ムラを抑制することが可能となる。この結果、前記プロセスを繰り返すことで形成される電気−機械変換素子は所望の形状となり、電気特性が良好な高品質デバイスを提供することができる。
【００３２】
加えて、疎水面上へのＰＺＴ前駆体液塗布を行わず、親水面上（ＳＡＭ膜を除去した白金面上或いは熱処理した既形成酸化物薄膜上）のみにＰＺＴ前駆体液を吐出することで、塗布するＰＺＴ前駆体液の使用量を従来プロセスよりも減らすことができると共に、工程を簡略化することが可能である。
【００３３】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
＜第１実施形態＞
本発明の第１実施形態に係るゾルゲル法による電気−機械変換素子膜を形成する製造方法について説明する。
図１は基板の表面改質の工程を説明した図である。図１（Ａ）に示す基板１には図示されていない例えば白金電極が表面に形成されている。図１（Ｂ）は基板１の表面全体にＳＡＭ膜２が形成された状態を示す。ＳＡＭ膜２はアルカンチオール液に基板１をディップして自己配列させることで得られる。
【００３４】
ここで、アルカンチオール液はドデカンチオールＣＨ３（ＣＨ２）１１−ＳＨを使用した。図１（Ｃ）は、ＰＺＴ前駆体を形成する部分のＳＡＭ膜２を除去し、かつ必要部分のＳＡＭ膜２を保護するためにフォトリソグラフィーによりフォトレジスト３をパターニングし、フォトレジスト３の上層にフォトマスク４がある状態を示している。図１（Ｃ）に示す状態で例えば、酸素プラズマを基板１表面に照射することによりＰＺＴ前駆体を形成する部分のＳＡＭ膜２を除去する。
【００３５】
その後、フォトレジスト３を剥離した状態を図１（Ｄ）に示す。本工程により形成されたＳＡＭ膜２の疎水部２ａの純水に対する接触角は１１２度であり疎水性を示し、ＳＡＭ膜２を除去した基板１上のPtの接触角は１０度以下となり親水性を示す。本実施形態ではＳＡＭ膜２を酸素プラズマで除去する例を説明したが、ＵＶ光の照射でも良い。
【００３６】
次に、図２は、ＰＺＴ前駆体をインクジェット法により図１の工程で形成した基板１上の親水部５に塗布する工程を示す。図２（Ｄ）において、図１の工程でパターニングされた親水領域５に、インクジェット塗布装置によりＰＺＴ前駆体溶液を塗布する。溶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１０ｍｏｌ％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。
【００３７】
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０．１ｍｏｌ／リットルにした。
【００３８】
図３に示すように、インクジェット方式により形成する電気−機械変換膜パターン９ｂは、幅４０μm、長さ５００μmの長尺パターンとし、幅方向に１：１ピッチ（パターン幅＝スペース幅＝４０μm）で基板１上に配列させた。
また、配列させた電気−機械変換膜パターン９ｂ間の中心には幅２０μm、長さ６００μｍのダミーパターン９ａを、上記インクジェット方式により同方向に形成した。
さらに、電気−機械変換膜パターン列の端に形成されたパターンについては、それぞれ２０μｍ外側の列に前記と同じダミーパターン９ａを形成した。すなわち、全ての電気−機械変換膜パターン９ｂは、ダミーパターン９ａに等距離（ピッチ２０μｍ、パターン間最短距離１０μｍ）で挟まれるようなレイアウトに配置した。
【００３９】
基板１上に配列させた電気−機械変換膜パターン９ｂおよびダミーパターン９ａが形成される領域、すなわちＰＺＴ前駆体溶液が塗布される領域は、塗布前に前記フォトリソグラフィー工程および酸素プラズマ照射工程にてＳＡＭ膜が除去され、表面が親水性である状態とした。
一方、基板１上において、前記ＰＺＴ前駆体溶液が塗布されない非塗布領域９ｃは、前記フォトリソグラフィー工程においてパターニングされず、レジスト皮膜された状態での酸素プラズマ照射工程を経ても、疎水性のあるＳＡＭ膜が保持されている状態であった。
【００４０】
一度の成膜で得られる膜厚は１００ｎｍ程度が好ましく、前駆体濃度は成膜面積と前駆体塗布量の関係から適正化される。図２（Ｅ）は、ＩＪ（インクジェット）ヘッド６を用いた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のため前駆体溶液は親水部のみに広がりパターン７を形成する。これを第一の加熱（溶媒乾燥）として１２０℃処理後、有機物の熱分解処理（温度５００℃）を行い、図２（Ｆ）に示すパターン８を得た。このときの膜厚は９０ｎｍであった。
【００４１】
引き続き繰返し処理として、イソプロピルアルコールを用いて洗浄した後、同様の浸漬処理によりＳＡＭ膜を形成した。２回目以降は、ＳＡＭ膜は酸化膜上には形成されないので、図２（Ｄ’）に示すようにフォトリソグラフィーの工程を実施せずにＳＡＭ膜のパターン２ｂが得られる。
また、このときの接触角は純水に対してＳＡＭ膜上は１０８度、ＰＺＴ膜上は２８度であった。この状態で１度目に形成した電気−機械変換膜パターン８およびダミーパターン上に位置合わせを行い、再度インクジェット塗布装置によりＰＺＴ前駆体７を塗布した状態が図２（Ｅ’）である。さらに１回目と同じ加熱プロセスを実施し、図２（Ｆ’）に示すように重ね塗りされたＰＺＴ膜のパターン８ａが得られた。このときの膜厚は１８０nmであった。
【００４２】
以後もこの先記工程を４回、即ち都合６回繰り返した。ＰＺＴ前駆体液からなる５４０ｎｍの電気−機械変換膜パターンおよびダミーパターンを得たのち、結晶化処理（温度７００℃）をＲＴＡ（急速熱処理）にて行った。このとき膜にクラックなどの不良は生じなかった。
さらに６回のＳＡＭ膜処理→ＰＺＴ前駆体の塗布→１２０℃乾燥→５００℃熱分解を行い、結晶化処理をした。ＰＺＴ膜にクラックなどの不良は生じず、膜厚は１０８０ｎｍに達した。
【００４３】
この形成されたＰＺＴ膜のうち、電気−機械変換パターン膜上のみに上部電極（白金）を成膜しておき、電気特性および電気−機械変換能（圧電定数）の評価を行った。
ＰＺＴ膜の比誘電率は１１７０、誘電損失は０．０３、残留分極は１９．５uＣ/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った。図４は、形成されたＰＺＴ膜のＰ−Ｅヒステリシス曲線を示すグラフである。
【００４４】
電気−機械変換能は電界印加による変形量をレーザドップラ振動計で計測し、シミュレーションによる合わせ込みから算出した。その結果、圧電定数ｄ31は１２２ｐｍ／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。
上部電極を配置せずに、更なる厚膜化を試みた。すなわち、６回までの熱分解アニールのたびに結晶化処理を行い、これを１０回繰り返したところ、５ｕｍのパターン化ＰＺＴ膜がクラックなどの欠陥を伴わずに得られた。
【００４５】
＜第２実施形態＞
次に、図５および図６を参照して、本発明の第２実施形態に係る液体吐出ヘッドについて説明する。
本発明によれば、図５に示す４０は電気−機械変換素子であり、酸化物電極４１、白金族電極４２、電気−機械変換膜４３、上部電極４４の順に積層された電気−機械変換素子４０を簡便な製造工程で（かつバルクセラミックスと同等の性能を持つ）形成できる。
【００４６】
その後、圧力室２１を形成するため、裏面からのエッチング除去、電気−機械変換素子４０の最下層にある酸化物電極４１の下面に振動板３０を接合し、さらに振動板３０の両端部に圧力室基板（Ｓｉ基板）２０を接合し、圧力室基板２０の両端にノズル孔１１を有するノズル板１０を接合することで、液体吐出ヘッドを形成することができる。なお、図５においては液体供給手段、流路、流体抵抗についての説明を省略する。
図６は、図５に示す液体吐出ヘッドを複数個配置したものであり、その説明を省略する。
【００４７】
＜第３実施形態＞
次に、図７及び図８を参照して、本発明の第３実施形態に係る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説明する。なお、図７は同記録装置の斜視説明図、図８は同記録装置の機構部の側面説明図である。
【００４８】
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の実施形態に係る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、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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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９７の正逆回転によりキャリッジ９３が往復駆動される。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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（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されて保持される。
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実施形態に係る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。
【００５７】
本実施形態に係わる電気−機械変換膜の製造方法においては、ゾルゲル法により電気−機械変換膜を形成する製造方法であって、第１の電極上に部分的に表面改質を行う第１の工程と、前記第１の電極上にゾルゲル液をインクジェット方式により部分的に塗布する第２の工程と、前記部分的に塗布したゾルゲル液を乾燥・熱分解・結晶化する第３の工程と、前記第１から第３の工程を繰返し行い所望する膜厚を得る第４の工程とを有し、前記第４の行程により得られるパターン化した電気−機械変換膜領域内において、パターン化した電気−機械変換膜間に駆動とは無関係の別の塗布パターンを配置することで、各電気−機械変換膜パターンのみならず電気−機械変換膜パターンの形成領域全体において、溶媒の蒸気濃度に分布が含まれていても熱処理時には良好な焼成状態を得ることができる。
【００５８】
この結果、乾燥の不均一による膜厚、およびライン幅のバラツキが抑制されるため、電気−機械変換膜の膜厚ムラを抑制することが可能となる。この結果、前記プロセスを繰り返すことで形成される電気−機械変換素子は所望の形状となり、電気特性が良好な高品質デバイスを提供することができる。
【００５９】
本実施形態に係わる電気−機械変換膜の製造方法においては、前記第１の電極上において、インクジェット方式によるゾルゲル液塗布により形成される前記駆動とは無関係の別の塗布パターン間に、電気−機械変換膜パターンが配置されることで、各電気−機械変換膜パターンのみならず電気−機械変換膜パターンの形成領域全体において、溶媒の蒸気濃度に分布が含まれていても熱処理時には良好な焼成状態を得ることができる。
【００６０】
この結果、乾燥の不均一による膜厚、およびライン幅のバラツキが抑制されるため、電気−機械変換膜の膜厚ムラを抑制することが可能となる。この結果、前記プロセスを繰り返すことで形成される電気−機械変換素子は所望の形状となり、電気特性が良好な高品質デバイスを提供することができる。
【００６１】
本実施形態に係わる電気−機械変換膜の製造方法においては、第１の電極上に、上記製造方法により形成された電気−機械変換膜パターン上のみに第２の電極を配置したことで、膜厚ムラを抑制されたパターン上に第２の電極を配置することができる。
【００６２】
本実施形態に係わる電気−機械変換膜の製造方法においては、上記の第２の電極がインクジェット方式により形成されたことで、高解像度で液滴を吐出、塗布することが可能になる。
【００６３】
本実施形態に係わる液体吐出ヘッドにおいては、上記製造方法により製造した電気−機械変換素子を用いたので、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。
【００６４】
本実施形態に係わるインクジェットプリンタにおいては、上記液体吐出ヘッドを備えたことで、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、画像品質を向上することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明は、インクジェットヘッドを備えたプリンタ、ファクシミリ、複写装置に利用できる。
【符号の説明】
【００６６】
１  基板
２  ＳＡＭ膜
２ａ  疎水部
２ｂ  パターン
３  フォトレジスト
４  フォトマスク
５  親水部
６  ＩＪヘッド
７，８，８ａ  パターン
９ａ  ダミーパターン
９ｂ  電気−機械変換膜パターン
９ｃ  非塗布領域
８１  装置本体
８２  印字機構部
８３  用紙
８４  給紙カセット
８５  手差しトレイ
８６  排紙トレイ
９１  主ガイドロッド
９２  従ガイドロッド
９３  キャリッジ
９４  ヘッド
９５  インクカートリッジ
９７  主走査モータ
９８  駆動プーリ
９９  従動プーリ
１００  タイミングベルト
１０１  給紙ローラ
１０２  フリクションパッド
１０３  ガイド部材
１０４  搬送ローラ
１０５  搬送コロ
１０６  先端コロ
１０７  副走査モータ
１０９  印写受け部材
１１１  搬送コロ
１１２  拍車
１１３  排紙ローラ
１１４  拍車
１１５,１１６  ガイド部材
１１７  回復装置
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００６７】
【非特許文献１】K. D. Budd, S. K. Dey, D. A. Payne, Proc. Brit. Ceram. Soc. 36, 107 (1985).
【非特許文献２】A. Kumar and G. M. Whitesides, Appl.Phys.Lett., 63, 2002 (1993).
【特許文献】
【００６８】
【特許文献１】特表２００２−５４３４２９号公報
【特許文献２】特開平４−１６８２７７号公報
【特許文献３】特開２００５−３１０９６２号公報
【特許文献４】特開２００３−２９７８２５号公報
【特許文献５】ＷＯ２００３／０９８７１４号公報
【図１】
0005716374.tif 000002
【図２】
0005716374.tif 000003
【図３】
0005716374.tif 000004
【図４】
0005716374.tif 000005
【図５】
0005716374.tif 000006
【図６】
0005716374.tif 000007
【図７】
0005716374.tif 000008
【図８】
0005716374.tif 000009