(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板にインクジェットヘッドのノズル孔が形成されたノズル板を対向させるとともに、ゾルからなる膜前駆体溶液を前記ノズル孔から吐出することにより前記基板に前記膜前駆体溶液を塗布する塗布工程と、
塗布した前記膜前駆体溶液を熱処理して前記基板上で結晶化する熱処理工程とを有し、
前記塗布工程および前記熱処理工程を少なくとも１回ずつ順に行うゾルゲル法により、前記基板の前記ノズル側に電気機械変換膜を製造する電気機械変換膜の製造方法において、
前記塗布工程は、
前記ノズル板を所定の極性、前記基板を前記極性と反対の極性にして、前記ノズル板と前記基板とに電圧を印加するとともに、前記膜前駆体溶液を帯電させる印加工程と、
帯電した前記膜前駆体溶液を前記ノズル孔から吐出する吐出工程と、
吐出された前記膜前駆体溶液の主液滴を前記基板に塗布する主液滴塗布工程と、
前記主液滴に続いて吐出されるとともに前記ノズル板の極性と反対の極性に帯電した付随液滴を、異極性の吸引力により前記ノズル板に吸引させて回収する回収工程と、を備え、
前記ノズル板と前記基板との間の印加電圧を所定値より大きく設定することにより、前記付随液滴を前記ノズル孔に回収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】
前記塗布工程に先立って、前記基板の前記電気機械変換膜側の前記膜前駆体溶液を塗布する部分以外の部分に、前記膜前駆体溶液の付着を阻害する表面改質を施す表面改質工程を備えることを特徴とする請求項１に記載の電気機械変換膜の製造方法。
【請求項３】
前記表面改質工程は、前記基板の前記電気機械変換膜側の全面にチオール化合物を塗布し、前記膜前駆体溶液を塗布する部分以外の部分にフォトリソグラフィーによりフォトレジストを形成し、前記膜前駆体溶液を塗布する部分の前記チオール化合物をエッチングにより除去し、残った前記フォトレジストを除去するものであることを特徴とする請求項２に記載の電気機械変換膜の製造方法。
【請求項４】
第１の電極と、電気機械変換膜と、第２の電極とを積層して成る電気機械変換素子を製造する電気機械変換素子の製造方法において、
前記第１の電極の前記電気機械変換膜側に、前記電気機械変換膜を形成する電気機械変換膜形成工程と、
前記電気機械変換膜の前記第２の電極側に、前記第２の電極を形成する第２の電極形成工程とを備え、
前記電気機械変換膜形成工程は、上述した請求項１〜３のいずれか一項に記載の電気機械変換膜の製造方法であるとともに、前記第１の電極は前記基板である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】
前記第２の電極形成工程は、前記電気機械変換膜にインクジェットヘッドのノズルを対向させ、前記ノズルから前記第２の電極の前駆体溶液を吐出することにより前記電気機械変換膜に前記前駆体溶液を塗布し、塗布した前記前駆体溶液を熱処理して前記電気機械変換膜上で結晶化させることを特徴とする請求項４に記載の電気機械変換素子の製造方法。
【請求項６】
前記第１の電極は、白金族元素またはその酸化物の単層膜、あるいは白金族元素またはその酸化物を含む積層膜であり、
前記電気機械変換膜は、金属複合酸化物膜であり、
前記第２の電極は、白金族元素またはその酸化物の単層膜、あるいは白金族元素またはその酸化物を含む積層膜であることを特徴とする請求項４又は５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、電気機械変換膜をインクジェット方式により形成する場合に好適な電気機械変換膜の製造方法と該製造方法により製造された電気機械変換膜、および電気機械変換素子の製造方法と該製造方法により製造された電気機械変換素子、並びにインクジェットヘッドとインクジェット記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、インクジェット記録装置は、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等、多くの利点を有している。このため、インクジェット記録装置は、プリンタ装置、複写機、ファクシミリ装置等の画像記録装置として広く普及している。
【０００３】
この種のインクジェット記録装置では、インクジェットヘッド（液体吐出ヘッド）が使用される。インクジェットヘッドは、インク滴を吐出するノズル部と、このノズル部が連結される加圧室部と、加圧室部内のインクを加圧する圧力発生部とを備えている。
【０００４】
圧力発生部には圧力発生手段が設けられている。圧力発生手段としては、加圧室部内のインクを加圧する圧電素子等の電気機械変換素子、あるいはヒータ等の電気熱変換素子、若しくは加圧室部の壁を形成する振動板とこれに対向する電極からなるエネルギ発生手段とを備えたもの等が使用される。
【０００５】
これらの圧力発生手段の中で、電気機械変換素子を用いたピエゾ型と呼ばれるインクジェットヘッドは、高速化、高密度化、液滴粘度への対応性において他の方式のインクジェットヘッドに比べて優位であることから、現在開発が盛んに行われている。
【０００６】
この電気機械変換素子は、下部電極（第１の電極）と、電気機械変換膜と、上部電極（第２の電極）とが積層されて構成されている。この下部電極と上部電極とに通電することにより、電気機械変換膜が変形して加圧室の振動板を押圧し、加圧室内のインクをノズル部から吐出させる。
【０００７】
そして、インクジェットヘッドは複数の加圧室部を有している。これら加圧室部のそれぞれにインク吐出の圧力を発生させるために、加圧室部ごとに個別の電気機械変換素子が配置されている。
【０００８】
電気機械変換膜としては、ジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）セラミックス等が用いられる。これは複数の金属酸化物を主成分としているので、一般に金属複合酸化物と称される。
【０００９】
この種の薄膜の製造方法として、例えば、上部電極と、セラミックス薄膜と、下部電極とから形成される圧電体デバイス等のセラミックス薄膜を、２つ以上のインクジェットヘッドを利用して形成する方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。このセラミックス薄膜の製造方法では、２種類以上の原料溶液を別々のインクジェットヘッドにより吐出して上部電極に塗布するものとしている。
【００１０】
また、他の種の薄膜の製造方法として、インクジェットヘッド用に調整された膜前駆体溶液をインクジェットヘッドから吐出させて強誘電体膜を形成する方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【００１１】
ここで、電気機械変換膜を形成するための原料を含む膜前駆体溶液は、通常のインクジェット記録装置で用いられるインク液に比して粘性が低く、またＰＺＴ前駆体を溶解する溶媒はそのような粘性の低いものに限られている。このため、膜前駆体溶液の主液滴がノズルから吐出されるときに、その主液滴よりもサイズの小さい微小の付随液滴が発生しやすくなる。ここでの付随液滴は、主液滴の例えば１０００分の１程度の体積を有するとともに、大きな空気抵抗を受けて低速となっている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上述した電気機械変換膜の製造方法では、主液滴の吐出に伴って発生した付随液滴は何ら処理されずそのまま飛翔するので、付随液滴が下部電極の本来塗布すべきでない部分に塗布されてしまうことがある。あるいは、付随液滴が空気の抵抗を受けながらミスト状になって拡散し、下部電極の本来塗布すべきでない部分に塗布されてしまうことがある。
【００１３】
このように、付随液滴が下部電極の本来塗布すべきでない部分に塗布されてしまうと、電気機械変換膜のパターン不良を生じてしまい、電気機械変換膜の均一性を維持できないという問題が発生する。
【００１４】
これを解決するために、ＰＺＴ前駆体溶液をインクジェットヘッドから安定吐出させることにより、付随液滴の発生を抑えることが考えられる。このために、例えば、電気機械変換素子に印加する吐出駆動信号の波形を改良する手法がある。しかしながら、吐出駆動信号の波形の最適化によるＰＺＴ前駆体溶液の安定吐出には限界があり、付随液滴の発生防止は極めて困難である。
【００１５】
本発明は、以上の問題点に鑑みてなされたものであり、電気機械変換膜を形成するための原料を含む膜前駆体溶液をインクジェットヘッドのノズルから吐出させて基板上に塗布するときに不要な液滴を基板に付着させることなく、所望パターンの電気機械変換膜を高精度に形成することができる電気機械変換膜の製造方法と該製造方法により製造された電気機械変換膜、および電気機械変換素子の製造方法と該製造方法により製造された電気機械変換素子、並びにインクジェットヘッドとインクジェット記録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】
【００１６】
本発明に係る電気機械変換膜の製造方法は、上記目的達成のため、基板にインクジェットヘッドのノズル孔が形成されたノズル板を対向させるとともに、ゾルからなる膜前駆体溶液を前記ノズル孔から吐出することにより前記基板に前記膜前駆体溶液を塗布する塗布工程と、塗布した前記膜前駆体溶液を熱処理して前記基板上で結晶化する熱処理工程とを有し、前記塗布工程および前記熱処理工程を少なくとも１回ずつ順に行うゾルゲル法により、前記基板の前記ノズル側に電気機械変換膜を製造する電気機械変換膜の製造方法において、前記塗布工程は、前記ノズル板を所定の極性、前記基板を前記極性と反対の極性にして、前記ノズル板と前記基板とに電圧を印加するとともに、前記膜前駆体溶液を帯電させる印加工程と、帯電した前記膜前駆体溶液を前記ノズル孔から吐出する吐出工程と、吐出された前記膜前駆体溶液の主液滴を前記基板に塗布する主液滴塗布工程と、前記主液滴に続いて吐出されるとともに前記ノズル板の極性と反対の極性に帯電した付随液滴を、異極性の吸引力により前記ノズル板に吸引させて回収する回収工程と、を備え、前記ノズル板と前記基板との間の印加電圧を所定値より大きく設定することにより、前記付随液滴を前記ノズル孔に回収することを特徴とするものである。
【００１７】
これにより、ノズルから吐出した膜前駆体溶液の微小の付随液滴を基板に到達する前にノズルに回収することができるので、不要な液滴を基板に付着させることなく、所望パターンの電気機械変換膜を高精度に形成することができる。このため、パターン不良の発生を抑えて、電気機械変換膜の性能を高めることができる。
【００１８】
本発明に係る電気機械変換膜の製造方法は、前記塗布工程に先立って、前記基板の前記電気機械変換膜側の前記膜前駆体溶液を塗布する部分以外の部分に、前記膜前駆体溶液の付着を阻害する表面改質を施す表面改質工程を備えることが好ましい。
【００１９】
ここで、例えば、第１の電極が貴金属元素である場合、第１の電極の表面側は濡れ性を示すので、膜前駆体溶液を塗布すると同心円状に濡れ広がる虞がある。これに対し、本発明に係る電気機械変換膜の製造方法によれば、基板の電気機械変換膜側の膜前駆体溶液を塗布する部分以外の部分に、膜前駆体溶液が付着し難くなるので、所望パターンの電気機械変換膜を高精度に形成することができる。
【００２０】
本発明に係る電気機械変換膜の製造方法は、前記表面改質工程は、前記基板の前記電気機械変換膜側の全面にチオール化合物を塗布し、前記膜前駆体溶液を塗布する部分以外の部分にフォトリソグラフィーによりフォトレジストを形成し、前記膜前駆体溶液を塗布する部分の前記チオール化合物をエッチングにより除去し、残った前記フォトレジストを除去するものであることが好ましい。
【００２１】
これにより、チオール化合物の塗布部位は疎水性になるので、基板の電気機械変換膜側の膜前駆体溶液を塗布する部分以外の部分に膜前駆体溶液が付着し難くなり、所望パターンの電気機械変換膜を高精度に形成することができる。
【００２２】
本発明に係る電気機械変換膜は、上述したいずれかに記載の電気機械変換膜の製造方法により製造したことを特徴とするものである。これにより、電気機械変換膜のパターンを高精度に形成することができるので、高性能の電気機械変換膜を得ることができる。
【００２３】
本発明に係る電気機械変換素子の製造方法は、第１の電極と、電気機械変換膜と、第２の電極とを積層して成る電気機械変換素子を製造する電気機械変換素子の製造方法において、前記第１の電極の前記電気機械変換膜側に、前記電気機械変換膜を形成する電気機械変換膜形成工程と、前記電気機械変換膜の前記第２の電極側に、前記第２の電極を形成する第２の電極形成工程とを備え、前記電気機械変換膜形成工程は、上述した請求項１〜３のいずれか一項に記載の電気機械変換膜の製造方法であるとともに、前記第１の電極は前記基板であることを特徴とするものである。
【００２４】
これにより、ノズルから吐出した膜前駆体溶液の微小の付随液滴を第１の電極に到達する前に回収することができるので、不要な液滴を第１の電極に付着させることなく、所望パターンの電気機械変換膜を高精度に形成することができる。このため、振動板駆動不良による液体吐出不良の発生を抑え、安定した液体吐出特性が得られるようになり、画像品質が向上するようになる。
【００２５】
本発明に係る電気機械変換素子の製造方法は、前記第２の電極形成工程は、前記電気機械変換膜にインクジェットヘッドのノズルを対向させ、前記ノズルから前記第２の電極の前駆体溶液を吐出することにより前記電気機械変換膜に前記前駆体溶液を塗布し、塗布した前記前駆体溶液を熱処理して前記電気機械変換膜上で結晶化させることを特徴とするものである。
【００２６】
これにより、第２の電極はインクジェットヘッドを利用したゾルゲル法により形成されるので、所望パターンの第２の電極を高精度に形成することができる。このため、振動板駆動不良による液体吐出不良の発生を抑え、安定した液体吐出特性が得られるようになり、画像品質が向上するようになる。
【００２７】
本発明に係る電気機械変換素子の製造方法は、前記第１の電極は、白金族元素またはその酸化物の単層膜、あるいは白金族元素またはその酸化物を含む積層膜であり、前記電気機械変換膜は、金属複合酸化物膜であり、前記第２の電極は、白金族元素またはその酸化物の単層膜、あるいは白金族元素またはその酸化物を含む積層膜であることを特徴とするものである。
【００２８】
これにより、電気機械変換素子の性能を高めることができる。
【００２９】
本発明に係る電気機械変換素子は、上述したいずれかに記載の電気機械変換素子の製造方法により製造したことを特徴とするものである。よって、高精度のパターンを有する電気機械変換膜を利用することにより、振動板駆動不良による液体吐出不良の発生を抑え、安定した液体吐出特性が得られるようになり、画像品質が向上するようになる等、高性能の電気機械変換素子を得ることができる。
【００３０】
本発明に係るインクジェットヘッドは、上述した電気機械変換素子を備えたことを特徴とするものである。これにより、高精度のパターンを有する電気機械変換膜を利用することにより、高性能のインクジェットヘッドを得ることができる。
【００３１】
本発明に係るインクジェット記録装置は、上述したインクジェットヘッドを備えたことを特徴とするものである。これにより、高精度のパターンを有する電気機械変換膜を利用することにより、高性能のインクジェット記録装置を得ることができる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、電気機械変換膜を形成するための原料を含む膜前駆体溶液をインクジェットヘッドのノズルから吐出させて基板上に塗布するときに不要な液滴を基板に付着させることなく、所望パターンの電気機械変換膜を高精度に形成することができる電気機械変換膜の製造方法と該製造方法により製造された電気機械変換膜、および電気機械変換素子の製造方法と該製造方法により製造された電気機械変換素子、並びにインクジェットヘッドとインクジェット記録装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施の形態に係る電気機械変換素子を搭載したインクジェットヘッドを示す概略の縦断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る電気機械変換素子を搭載したインクジェットヘッドを示す一部を切断した状態の一部分解した斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る電気機械変換膜の製造方法により電気機械変換膜を製造する工程を示す概略図であり、（ａ）は白金族電極にＳＡＭ膜を形成した状態、（ｂ）はフォトレジストをパターン形成した状態、（ｃ）はフォトレジストの無い部分のＳＡＭ膜を除去してから全てのフォトレジストを除去した状態、（ｄ）はＳＡＭ膜の無い部分にＰＺＴ前駆体溶液を塗布した状態、（ｅ）はＰＺＴ前駆体溶液に熱処理を加えて電気機械変換膜を形成し全てのＳＡＭ膜を除去した状態をそれぞれ示す。
【図４】本発明の実施の形態に係る電気機械変換膜の製造方法により電気機械変換膜を製造する工程を示す概略図であり、膜形成用液体吐出ヘッドからＰＺＴ前駆体溶液を吐出する前の状態を示す。
【図５】本発明の実施の形態に係る電気機械変換膜の製造方法により電気機械変換膜を製造する工程を示す概略図であり、膜形成用液体吐出ヘッドのノズル孔からＰＺＴ前駆体溶液が突出した状態を示す。
【図６】本発明の実施の形態に係る電気機械変換膜の製造方法により電気機械変換膜を製造する工程を示す概略図であり、膜形成用液体吐出ヘッドのノズル孔からＰＺＴ前駆体溶液の主液滴が分離した直後の状態を示す。
【図７】本発明の実施の形態に係る電気機械変換膜の製造方法により電気機械変換膜を製造する工程を示す概略図であり、膜形成用液体吐出ヘッドのノズル孔からＰＺＴ前駆体溶液の主液滴が分離して付随液滴が発生した状態を示す。
【図８】本発明の実施の形態に係る電気機械変換膜の製造方法により電気機械変換膜を製造する工程を示す概略図であり、膜形成用液体吐出ヘッドのノズル孔から吐出されたＰＺＴ前駆体溶液の付随液滴がノズルに回収された状態を示す。
【図９】本発明の実施の形態に係る電気機械変換膜の製造方法により電気機械変換膜を製造するための膜形成用液体吐出ヘッドを搭載した液体吐出塗布装置を示す概略の斜視図である。
【図１０】本発明の実施の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を示す概略の斜視図である。
【図１１】本発明の実施の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を示す概略の横断面図である。
【図１２】本発明の実施例１に係る電気機械変換膜の製造方法に用いる液体吐出塗布装置の膜形成用液体吐出ヘッドにより膜前駆体溶液を吐出した際の付随液滴の軌跡を示すグラフである。
【図１３】本発明の実施例４に係る電気機械変換膜のＰ−Ｅヒステリシス曲線の一例を示すグラフである。
【図１４】本発明の実施例７に係る電気機械変換膜の製造方法において、ＳＡＭ膜を配置したままの表面における純水の接触角の様子を示す写真である。
【図１５】本発明の実施例７に係る電気機械変換膜の製造方法において、ＳＡＭ膜を除去した電極露出面における純水の接触角の様子を示す写真である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。まず、図１および図２を参照して、本発明の実施の形態に係る電気機械変換素子の製造方法により製造された電気機械変換素子を備えたインクジェットヘッドについて説明する。
【００３５】
本実施の形態のインクジェットヘッド１は、ノズル板１０と、シリコン基板２０と、振動板３０と、電気機械変換素子４０とを積層して備えている。すなわち、このインクジェットヘッド１は、ノズル板１０のノズル孔１１からインク液滴を吐出させるサイドシュータータイプのものである。
【００３６】
シリコン基板２０は、厚さ方向に貫通して形成される複数の加圧室２１と、共通液室２２と、各加圧室２１と共通液室２２とをそれぞれ連結する流体抵抗通路２３とを備えている。これにより、共通液室２２に流入されたインクは、各流体抵抗通路２３を流通して各加圧室２１に供給される。各加圧室２１と、各流体抵抗通路２３と、共通液室２２とは、隔壁２４により仕切られている。
【００３７】
ノズル板１０は、加圧室２１ごとにノズル孔１１を備えている。振動板３０は、共通液室２２に対向する部位が開口されてなるインク供給口３１を備えている。このインク供給口３１は、液滴として吐出されるインクを共通液室２２に外部から供給できるようになっている。
【００３８】
電気機械変換素子４０は、第１の電極としての下部電極４１と、電気機械変換膜４３と、第２の電極としての上部電極４４とを積層して備えている。下部電極４１は、積層された酸化物電極４５および白金族電極４６を備えている。
【００３９】
下部電極４１は、振動板３０の全域に形成されている。電気機械変換膜４３と上部電極４４とは、加圧室２１ごとに対応する位置に別個に設けられている。これにより、一の上部電極４４に電圧を印加することにより、その上部電極４４に対応する加圧室２１のみに圧力を加えることができるようになり、加圧室２１ごとに別個に制御することができるようになっている。
【００４０】
次いで、インクジェットヘッド１の動作について説明する。
【００４１】
各加圧室２１には、予めインクが満たされているものとする。この状態で、制御部の発振回路（図示せず）により、画像データに基づいて、インクの吐出を行いたいノズル孔１１に対応する上部電極４４に対して、２０Ｖのパルス電圧が印加される。
【００４２】
上部電極４４から電気機械変換素子４０に電圧パルスが印加されることにより、電気機械変換膜４３は電歪効果によって瞬間的に振動板３０と平行方向に縮む。これにより、振動板３０が加圧室２１の内部に向けて撓み、加圧室２１内の圧力が急激に上昇して、加圧室２１に連通するノズル孔１１からインクが吐出される。
【００４３】
パルス電圧印加後は縮んだ電気機械変換膜４３が元の形状に戻るので、撓んだ振動板３０も元の形状に戻る。このため、加圧室２１内が共通液室２２内に比べて負圧となり、共通液室２２から流体抵抗通路２３を流通してインクが加圧室２１内に供給される。
【００４４】
以上の動作を繰り返すことにより、インク液滴を連続的に吐出することができる。そして、インクジェットヘッド１に対向して配置された記録媒体に画像が形成される。
【００４５】
次に、本発明の実施の形態に係る電気機械変換素子４０の製造方法により、電気機械変換素子４０を製造する手順について、図３を参照して説明する。
【００４６】
まず、シリコン基板２０と、埋め込みシリコン酸化膜と、活性層シリコンとを順に積層してなるＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板を用意する。そして、活性層シリコンの表面側に一般的な熱酸化法により処理を施し、シリコン酸化膜を形成する。
【００４７】
各層の厚さとしては、例えば、シリコン基板２０は４００μｍ、埋め込みシリコン酸化膜は５００ｎｍ、活性層シリコンは２μｍ、シリコン酸化膜は３００ｎｍとしている。これら埋め込みシリコン酸化膜と、活性層シリコンと、シリコン酸化膜とは、振動板３０を構成している。
【００４８】
ここで、振動板３０の表面側に形成される下部電極４１は、電気機械変換素子４０に信号入力する際の共通電極として電気的に接続される。このため、下部電極４１の下に積層される振動板３０は絶縁体であるか、もしくは導体であれば絶縁処理を施して用いる必要がある。そこで、本実施形態では、振動板３０は、いずれも絶縁体である埋め込みシリコン酸化膜と、活性層シリコンと、シリコン酸化膜とから形成されるものとしている。
【００４９】
本実施形態では、振動板３０は、埋め込みシリコン酸化膜と、活性層シリコンと、シリコン酸化膜とから形成されるものとしたが、これに限られず、例えば、シリコン酸化膜、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、これらの膜を積層した膜としてもよい。これらのシリコン系絶縁膜としては、熱酸化膜やＣＶＤ堆積膜を用いる。
【００５０】
あるいは、振動板３０としては、熱膨張差を考慮した酸化アルミニウム膜、ジルコニア膜等のセラミック膜で、絶縁処理を施したものでもよい。これらの金属酸化膜はスパッタリング法で成膜することができる。
【００５１】
そして、振動板３０の表面側に下部電極４１が形成される。これは、まず振動板３０の表面側に、スパッタ法により、酸化物電極４５が形成される。
【００５２】
ここで、酸化物電極４５に積層する下部電極４１の材料としては、耐熱性かつアルカンチオールとの反応によりＳＡＭ（Ｓｅｌｆ−Ａｓｓｅｍｂｌｅｄ  Ｍｏｎｏｌａｙｅｒ）膜を形成可能な金属である必要がある。銅や銀はＳＡＭ膜を形成可能であるが、大気下中で５００〜７００℃の熱処理により変質してしまうので用いることは好ましくない。また、金は、ＳＡＭ膜を形成可能であるとともに５００〜７００℃程度の熱処理でも変質しないものの、積層する電気機械変換膜４３の結晶化に不利であるので好ましくない。
【００５３】
これに対し、白金、ロジウム、ルテニウム、イリジウムの単金属や白金−ロジウムなどの白金を主成分とした他の白金族元素との合金材料は、チオールとの反応性に優れてＳＡＭ膜を形成可能であるとともに、５００〜７００℃程度の熱処理でも変質せず、また積層する電気機械変換膜４３の結晶化にも有利である。
【００５４】
そこで、本実施の形態では、酸化物電極４５の表面側に、スパッタ法により、白金族電極４６が積層して形成される。また、シリコン基板２０と、振動板３０と、下部電極４１とを積層したものをＰＺＴ形成前基板２５と呼ぶ。
【００５５】
そして、図３（ａ）に示すように、白金族電極４６の表面側にＳＡＭ（Ｓｅｌｆ−Ａｓｓｅｍｂｌｅｄ  Ｍｏｎｏｌａｙｅｒ）膜４７が形成される。ＳＡＭ膜４７は、ＰＺＴ形成前基板２５をアルカンチオール液に浸漬することにより得られる。
【００５６】
本実施の形態では、アルカンチオール液として、ＣＨ３（ＣＨ２）−ＳＨのアルカンチオールの分子をアルコール、アセトン、トルエン等の一般的な有機溶媒に、例えば、数ｍｏｌ／Ｌの濃度で溶解させたものを用いている。
【００５７】
このアルカンチオール液に、ＰＺＴ形成前基板２５を浸漬させ、所定時間後に取り出した後、余剰な分子を溶媒で置換洗浄し乾燥する。これにより、白金族電極４６の表面側に有機分子が自己配列され、ＳＡＭ膜４７が形成される。ＳＡＭ膜４７の表面側にはアルキル基が配置されている。このため、ＳＡＭ膜４７の表面側は疎水性となる。
【００５８】
次に、図３（ｂ）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４８を所定のパターンでパターン形成する。さらに、図３（ｃ）に示すように、例えば、酸素プラズマの照射又はＵＶ光の照射といったドライエッチングによりＳＡＭ膜４７を除去する。そして、加工に用いたフォトレジスト４８を除去してＳＡＭ膜４７のパターニングを終了する（表面改質工程）。
【００５９】
このように形成されたＳＡＭ膜４７は、純水に対する接触角が例えば９２度であり、疎水性を示す。一方、ＳＡＭ膜４７が除去されて露出した基板の白金族電極４６の表面は、純水に対する接触角が例えば５度であり、親水性を示す。
【００６０】
次に、図３（ｄ）に示すように、ゾルからなるＰＺＴ前駆体溶液４９の液滴を後述する膜形成用液体吐出ヘッド５０により吐出させる液体吐出方式によって、ＰＺＴ前駆体溶液４９が塗布される（塗布工程）。
【００６１】
ここで、疎水性であるＳＡＭ膜４７上にはＰＺＴ前駆体溶液４９が塗布されず、ＳＡＭ膜４７の除去された親水性である白金族電極４６のみにＰＺＴ前駆体溶液４９が塗布されるようになる。すなわち、疎水面および親水面の表面エネルギのコントラストを利用して、ＰＺＴ前駆体溶液４９が塗り分けられる。
【００６２】
そして、図３（ｅ）に示すように、塗布されたＰＺＴ前駆体溶液４９を、例えば１２０℃で乾燥させ（乾燥工程）、例えば５００℃で熱分解し（熱分解工程）、最後に例えば７００℃で結晶化させる（結晶化工程）という熱処理を施す（熱処理工程）。これにより、ゾルゲル法を利用して電気機械変換膜４３が得られるとともに、熱処理により全てのＳＡＭ膜４７が除去される（電気機械変換膜形成工程）。
【００６３】
さらに、電気機械変換膜４３の表面側に、スパッタ法により白金族の上部電極４４が積層して形成される（第２の電極形成工程）。これにより、電気機械変換素子４０が製造される。
【００６４】
次に、図３（ｄ）に示すＰＺＴ前駆体溶液４９の塗布工程において、ＰＺＴ前駆体溶液４９を塗布するときに用いる膜形成用液体吐出ヘッド５０について説明する。
【００６５】
図４に示すように、膜形成用液体吐出ヘッド５０は、ノズル板５１と、図示しないシリコン基板と、振動板５２と、電気機械変換素子５３とを積層して備えている。すなわち、この膜形成用液体吐出ヘッド５０は、ノズル板５１のノズル孔５４から液滴を吐出させるサイドシュータータイプのものである。
【００６６】
ノズル板５１はノズル孔５４を有している。シリコン基板は膜前駆体溶液であるＰＺＴ前駆体溶液４９を入れる加圧室５５を有している。また、この膜形成用液体吐出ヘッド５０の構成は、上述した図１に示すインクジェットヘッド１と同様であるので、詳細な説明は省略する。
【００６７】
電気機械変換素子５３には、吐出駆動電源５６が設けられている。ノズル板５１は接地されている。そして、吐出駆動電源５６は、所定の制御プログラムおよび制御データに基づいて、パルス状の電圧からなる吐出駆動信号を電気機械変換素子５３に印加する。
【００６８】
そして、吐出駆動電源５６から電気機械変換素子５３に吐出駆動信号が印加されると、電気機械変換素子５３が変形し、それに伴って振動板５２が加圧室５５側に変形する。これにより、加圧室５５内が加圧され、ＰＺＴ前駆体溶液４９の液滴がノズル孔５４から吐出される。
【００６９】
また、膜形成用液体吐出ヘッド５０のノズル板５１に対向して、ＰＺＴ前駆体溶液４９を塗布する対象であるＰＺＴ形成前基板２５が白金族電極４６を表面側にして設置される。ノズル板５１と白金族電極４６との間隔は、通常のインクジェット記録装置における印刷時のノズル面と印刷対象物との間隔と同様の０．５〜１ｍｍとしている。
【００７０】
ＰＺＴ形成前基板２５は、板状の荷電偏向電極５７に載置されている。荷電偏向電極５７は印加電源５８により所定極性の荷電偏向電圧を印加されている。これにより、荷電偏向電極５７およびＰＺＴ形成前基板２５はプラスに帯電されるとともに、膜形成用液体吐出ヘッド５０およびＰＺＴ前駆体溶液４９はマイナスに帯電される。ここで、図４〜図８中、「＋」は正極性の帯電イオン分子、「−」は負極性の帯電イオン分子を表している。
【００７１】
次に、図４〜図８を参照して、膜形成用液体吐出ヘッド５０を用いたＰＺＴ前駆体溶液４９の塗布工程を詳細に説明する。
【００７２】
図４に示すように、ＰＺＴ前駆体溶液４９の吐出駆動信号が電気機械変換素子５３に印加されていない吐出待機状態では、ノズル板５１およびＰＺＴ前駆体溶液４９は印加電源５８によりマイナスに帯電されている（印加工程）。
【００７３】
そして、図５に示すように、吐出駆動電源５６により吐出駆動信号が印加されると、ＰＺＴ前駆体溶液４９の液柱状の先端部４９ａがノズル孔５４から外部に突出する。負極性に帯電したノズル孔５４を通過したＰＺＴ前駆体溶液４９は、摩擦帯電によりノズル板５１の帯電極性と反対極性である正極性に帯電する。
【００７４】
ここで、ノズル板５１は負極性に帯電しているので、分裂前のＰＺＴ前駆体溶液４９中の正極性の帯電イオン分子はノズル板５１側に引き寄せられる。また、分裂前のＰＺＴ前駆体溶液４９中の負極性の帯電イオン分子は、正極性の帯電イオン分子との反発によりノズル板５１と反対方向に移動する。
【００７５】
さらに、図６に示すように、ノズル５１の外部に突出したＰＺＴ前駆体溶液４９は、ノズル５１内のＰＺＴ前駆体溶液４９から曳糸切断され、主液滴４９ｂとなる（吐出工程）。主液滴４９ｂの分裂時にノズル板５１は負極性に帯電しているので、分裂後の主液滴４９ｂの中でノズル板５１に近い部分には正極性の帯電イオン分子が引き寄せられ、ノズル板５１から遠い部分には負極性の帯電イオン分子が集められる。
【００７６】
そして、図７に示すように、主液滴４９ｄから付随液滴４９ｅが分裂する。付随液滴４９ｅは、主液滴４９ｄのノズル板５１に近い部分から分裂するので、正極性に帯電している。
【００７７】
ここで、主液滴４９ｄの直径は３０μｍ程度であるのに対し、付随液滴４９ｅの直径は数μｍ程度である。また、液滴の飛翔速度は、主液滴４９ｄが６〜８ｍ／ｓであるのに対し、付随液滴４９ｅの液滴速度は４ｍ／ｓ以下である。このため、付随液滴４９ｅはミスト状に発生する。
【００７８】
そして、付随液滴４９ｅは正極性であるとともにノズル板５１は負極性であるので、付随液滴４９ｅとノズル板５１との間に静電気による吸引力が作用する。ここで、付随液滴４９ｅの体積は小さく、液滴速度は遅いので、付随液滴４９ｅはノズル板５１に引き寄せられる。
【００７９】
また、ノズル板５１と荷電偏向電極５７との間の印加電圧を適宜調整することにより、付随液滴４９ｅの回収位置を調整することができる（図１２を参照。）。さらに、ノズル板５１と荷電偏向電極５７との間の印加電圧を所定値より大きく設定することにより、付随液滴４９ｅをノズル孔５４に回収することができる（図１２を参照。）。
【００８０】
付随液滴４９ｅは、ノズル孔５４からＰＺＴ前駆体溶液４９に回収されたり、あるいは、図８に示すように、ノズル板５１の表面に付着して液滴４９ｇとなる（回収工程）。これにより、付随液滴４９ｅがＰＺＴ形成前基板２５に着地することなく回収されるので、従来のように付随液滴４９ｅが本来ＰＺＴ前駆体溶液４９を塗布すべき領域以外に着地してパターン不良の原因を生ずることを抑制できる。
【００８１】
また、主液滴４９ｄから正極性に帯電した付随液滴４９ｅが分裂したことにより、図８に示すように、主液滴４９ｆは負極性に帯電した状態と等価になる。これにより、主液滴４９ｆは、正極性に帯電したＰＺＴ形成前基板２５との間に静電気による吸引力が作用して、ＰＺＴ形成前基板２５に対してより確実に塗布される（主液滴塗布工程）。
【００８２】
また、ノズル孔５４に回収されずノズル板５１に付着した液滴４９ｇは、ノズル板５１を適宜クリーニングすることにより拭き取るようにする。これにより、ノズル板５１のクリーニングという容易な操作で付着した液滴４９ｇを回収することができる。
【００８３】
上述した膜形成用液体吐出ヘッド５０を備えた液体吐出塗布装置１００について説明する。
【００８４】
図９に示すように、この液体吐出塗布装置１００は、架台１１０と、Ｘ軸駆動手段１２０と、Ｙ軸駆動手段１３０と、Ｚ軸駆動手段１４０と、液体吐出塗布手段１５０とを備えている。架台１１０は平板状で、Ｙ軸駆動手段１３０と、Ｘ軸駆動手段１２０とが設置されている。
【００８５】
Ｙ軸駆動手段１３０は、ステージ１３１と、図示しないＹ軸駆動部材とを備えている。Ｙ軸駆動部材は、ステージ１３１をＹ軸方向に駆動するように設置されている。
【００８６】
ステージ１３１には、シリコン基板２０、振動板３０、下部電極４１が積層されてなる基板が搭載される。また、ステージ１３１は、荷電偏向電極５７と、図示しない吸着手段とを備えている。
【００８７】
吸着手段は、負圧あるいは静電気等により、ＰＺＴ形成前基板２５を荷電偏向電極５７に固定するものとしている。荷電偏向電極５７には印加電源５８が接続されている。
【００８８】
Ｘ軸駆動手段１２０は、Ｘ軸支持部材１２１と、図示しないＸ軸駆動部材とを備えている。Ｘ軸駆動部材は、Ｘ軸支持部材１２１によって支持されるとともに、Ｚ軸駆動手段１４０を保持している。これにより、Ｚ軸駆動手段１４０をＸ軸方向に駆動するようになっている。
【００８９】
Ｚ軸駆動手段１４０は、ヘッドベース１４１と、図示しないＺ軸駆動部材とを備えている。Ｚ軸駆動部材は、ヘッドベース１４１をＺ軸方向に駆動するように設置されている。
【００９０】
液体吐出塗布手段１５０は、液体吐出ヘッド５０と、供給用パイプ１５１とを備えている。液体吐出塗布手段１５０は、ヘッドベース１４１に搭載されている。液体吐出ヘッド５０には、図示しない液体タンクから供給用パイプ１５１によりＰＺＴ前駆体溶液４９が供給される。また、膜形成用液体吐出ヘッド５０には吐出駆動電源５６が接続されている。
【００９１】
上述したように本実施の形態に係るインクジェットヘッド１によれば、電気機械変換膜４３の形成時に不要な液滴を下部電極４１に付着させることなく、所望パターンの電気機械変換膜４３を高精度に形成することができる。これにより、振動板駆動不良による液体吐出不良の発生を抑え、安定した液体吐出特性が得られるようになり、画像品質が向上するようになる。
【００９２】
また、本実施の形態に係る電気機械変換膜の製造方法によれば、ＰＺＴ前駆体溶液４９の塗布前に表面改質工程を行っているので、白金族電極４６の表面側のＰＺＴ前駆体溶液４９を塗布する部分以外の部分に、ＰＺＴ前駆体溶液４９が付着し難くなる。これにより、所望パターンの電気機械変換膜４３を高精度に形成することができる。
【００９３】
さらに、上述した本発明の実施の形態に係るインクジェットヘッド１を備えたインクジェット記録装置５について説明する。
【００９４】
図１０および図１１に示すように、インクジェット記録装置５は、記録媒体Ｐに対して印刷を行う印刷機構部６０と、記録媒体Ｐの給紙を行う給紙機構部７０と、記録媒体Ｐの排紙を行う排紙機構部８０と、回復部９０とを備えている。
【００９５】
印刷機構部６０は、インクジェットヘッド１と、インクカートリッジ６１と、キャリッジ６２と、主ガイドロッド６３と、従ガイドロッド６４と、主走査モータ６５と、駆動プーリ６６と、従動プーリ６７と、タイミングベルト６８とを備えている。
【００９６】
インクジェットヘッド１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よう４個別個に設けられている。各インクジェットヘッド１は、それぞれ複数のノズル孔１１を副走査方向に直線状に配列し、キャリッジ６２に対してインク滴の吐出方向を下方に向けて装着されている。
【００９７】
本実施の形態では、インクジェットヘッド１は各色ごと別個に設けられているが、これには限られず、各色のインク滴を吐出する別個のノズル孔１１を有する１個のインクジェットヘッド１を設けるようにしてもよい。
【００９８】
インクカートリッジ６１は、上方に設けられた大気と連通する図示しない大気口と、下方に設けられたインクジェットヘッド１にインクを供給する図示しない供給口と、内部に設けられたインクが充填された図示しない多孔質体とを有している。多孔質体では、毛管力により、インクジェットヘッド１へ供給されるインクがわずかな負圧に維持されている。これにより、インクカートリッジ６１は、インクジェットヘッド１にインクを供給するようになっている。
【００９９】
主ガイドロッド６３および従ガイドロッド６４は、図示しない左右の側板に横架され、キャリッジ６２を主走査方向に摺動自在に保持している。
【０１００】
キャリッジ６２には、インクカートリッジ６１が交換可能に装着されている。キャリッジ６２は、後方側（用紙搬送方向下流側）を主ガイドロッド６３に摺動自在に嵌装されるとともに、前方側（用紙搬送方向上流側）を従ガイドロッド６４に摺動自在に載置されている。
【０１０１】
駆動プーリ６６および従動プーリ６７は、主走査方向の両端部に配置されている。駆動プーリ６６は、主走査モータ６５に取り付けられて回転駆動される。
【０１０２】
タイミングベルト６８は、駆動プーリ６６および従動プーリ６７に張装されている。タイミングベルト６８は、キャリッジ６２に固定されている。主走査モータ６５の正逆回転により、動力が駆動プーリ６６およびタイミングベルト６８を経由して、キャリッジ６２が主走査方向に往復駆動される。
【０１０３】
給紙機構部７０は、給紙カセット７１と、手差しトレイ７２と、給紙ローラ７３と、フリクションパッド７４と、ガイド部材７５と、搬送ローラ７６と、搬送コロ７７と、先端コロ７８と、副走査モータ７９と、印写受け部材８１とを備えている。
【０１０４】
給紙カセット７１（或いは給紙トレイでもよい。）は、インクジェット記録装置５の下部に設けられるとともに、前方側から多数枚の記録媒体Ｐを取り込んで積載可能とされている。給紙カセット７１は、インクジェット記録装置５に対して抜き差し装着可能となっている。
【０１０５】
手差しトレイ７２は、開倒可能とされている。手差しトレイ７２を開倒することにより、記録媒体Ｐを手差しで給紙することができる。給紙ローラ７３およびフリクションパッド７４は、給紙カセット７１にセットした記録媒体Ｐを分離給装する。ガイド部材７５は記録媒体Ｐを案内する。
【０１０６】
搬送ローラ７６は、給紙された記録媒体Ｐを反転させて搬送する。搬送コロ７７は、搬送ローラ７６の周面に押し付けられて、搬送ローラ７６との間で記録媒体Ｐを挟み込む。先端コロ７８は、搬送ローラ７６からの記録媒体Ｐの送り出し角度を規定する。
【０１０７】
副走査モータ７９は、ギヤ列を介して搬送ローラ７６に連結されて、搬送ローラ７６を回転駆動させる。印写受け部材８１は、キャリッジ６２の主走査方向の移動範囲に対応して設けられている。印写受け部材８１は、搬送ローラ７６から送り出された記録媒体Ｐをインクジェットヘッド１の下方側で案内する。
【０１０８】
排紙機構部８０は、搬送コロ８２と、拍車８３と、排紙ローラ８４と、拍車８５と、上ガイド部材８６と、下ガイド部材８７と、排紙トレイ８８とを備えている。
【０１０９】
搬送コロ８２および拍車８３は、印写受け部材８１の用紙搬送方向下流側に設けられるとともに、記録媒体Ｐを排紙方向へ送り出すために回転駆動する。排紙ローラ８４および拍車８５は、記録媒体Ｐを排紙トレイ８８に送り出す。上ガイド部材８６および下ガイド部材８７は、印写受け部材８１から排紙トレイ８８までの排紙経路を形成する。排紙トレイ８８は、インクジェット記録装置５の後面側に装着されている。
【０１１０】
回復部９０は、インクジェットヘッド１の吐出不良を回復するものであり、図１０中、キャリッジ６２の移動方向の右端側の記録領域を外れた位置に設けられている。回復部９０は、図示しないキャップ手段と、図示しない吸引手段と、図示しないクリーニング手段とを有している。
【０１１１】
上述したインクジェット記録装置５の動作を以下に説明する。
【０１１２】
給紙カセット７１あるいは手差しトレイ７２に記録媒体Ｐが装填される。記録媒体Ｐは、インクジェット記録装置５の内部に取り込まれ、給紙機構部７０によりインクジェットヘッド１の下方まで搬送される。
【０１１３】
印刷時には、印刷機構部６０により、キャリッジ６２を移動させながら画像信号に応じてインクジェットヘッド１を駆動する。これにより、停止している記録媒体Ｐにインクを吐出して１行分を記録し、記録媒体Ｐを所定量搬送後、次の行の記録を行う。記録終了信号、または記録媒体Ｐの後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、印刷機構部６０の記録動作を終了させる。そして、排紙機構部８０により、記録媒体Ｐを後面側に装着された排紙トレイ８８に排出する。
【０１１４】
一方、印刷待機中には、キャリッジ６２は回復部９０に移動されて、キャップ手段によりインクジェットヘッド１がキャッピングされる。これにより、ノズル孔１１を湿潤状態に保つことができ、インク乾燥による吐出不良を防止できる。また、記録途中等には、記録と関係しないインクをも吐出することにより、全てのノズル孔１１のインクの粘度を一定にして、安定した吐出性能を維持する。
【０１１５】
また、インクの吐出不良が発生した場合等には、キャップ手段によりインクジェットヘッド１のノズル孔１１を密封する。そして、チューブを通して吸引手段でノズル孔１１からインクとともに気泡等を吸い出す。これにより、ノズル板１０のノズル孔１１近傍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るので、インクの吐出不良が回復される。
【０１１６】
クリーニング手段により吸引されたインクは、インクジェット記録装置５の下部に設置された図示しない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。
【０１１７】
上述したように、本実施の形態のインクジェット記録装置５によれば、上述したインクジェットヘッド１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るようになり、画像品質が向上するようになる。
【０１１８】
ここで、本実施の形態に係る電気機械変換素子の製造方法においては、図３（ａ）〜（ｅ）の処理を１回ずつ行って所定膜厚の電気機械変換膜４３を得ているが、本発明の電気機械変換素子の製造方法においては、これに限定されない。例えば、図３（ｃ）〜（ｅ）の工程を２回以上繰り返して電気機械変換膜４３を多層に重ねて形成し、所定膜厚の電気機械変換膜４３を得るようにしてもよい。
【０１１９】
この場合、図３（ｅ）に示す電気機械変換膜４３の形成されたＰＺＴ形成前基板２５をアルカンチオール液に浸漬させ、所定時間後に取り出して、余剰な分子を溶媒で置換洗浄し乾燥する。これにより、白金族電極４６の表面側に有機分子が自己配列され、ＳＡＭ膜４７が形成される。
【０１２０】
ここで、ＳＡＭ膜４７は、電気機械変換膜４３のような酸化物薄膜には形成されない。このため、ＳＡＭ膜４７は電気機械変換膜４３の形成された部分以外の部分である白金族電極４６の露出している表面側のみに形成される。
【０１２１】
これにより、図３（ｂ）に示すような所定のパターンのフォトレジスト４８を形成することなく、ＳＡＭ膜４７は１回目の電気機械変換膜４３の形成時と同じパターンに形成される。所望のパターンに形成される。よって、１回目の電気機械変換膜４３の形成時のＳＡＭ膜４７の形成に比べて、処理手順を簡素化することができる。
【０１２２】
このように、電気機械変換膜４３を多層に重ねて膜厚を厚くすることにより、一度の成膜処理で厚く成膜する場合に比べて、電気機械変換膜４３のクラックの発生を抑制しながらも十分に厚い電気機械変換膜４３を得ることができるようになる。電気機械変換膜４３の厚さとしては、例えば、５μｍ程度にまで形成することができる（実施例５を参照。）。
【０１２３】
また、本実施の形態に係る電気機械変換素子の製造方法においては、下部電極４１上のＰＺＴ前駆体溶液４９が塗布される所定部分以外の表面をＳＡＭ膜４７によって疎水面にする表面改質を行っているが、本発明の電気機械変換素子の製造方法においては、これに限定されない。例えば、下部電極４１の表面が疎水面の場合は、その下部電極４１上のＰＺＴ前駆体溶液４９が塗布される所定部分の表面を親水面にする表面改質を行うようにしてもよい。
【０１２４】
また、本実施の形態に係る電気機械変換膜の製造方法においては、ＰＺＴ前駆体溶液４９の塗布前に表面改質工程を行っているが、本発明の電気機械変換膜の製造方法においては、これに限定されず、表面改質工程は無くてもよい。
【０１２５】
また、本実施の形態に係る電気機械変換膜の製造方法においては、ノズル５１をマイナスに帯電させているが、本発明の電気機械変換膜の製造方法においては、これに限定されない。例えば、ノズル５１をプラスに帯電するようにしてもよい。この場合、図４〜図８を用いて説明した作用と全て反対の極性となるが、液滴等の挙動は同様である。
【０１２６】
また、今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であってこの実施の形態に制限されるものではない。本発明の範囲は、上記した実施の形態のみの説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【実施例】
【０１２７】
（実施例１）
図４に示す膜形成用液体吐出ヘッド５０と、吐出駆動電源５６と、荷電偏向電極５７と、印加電源５８とを用いてＰＺＴ前駆体溶液４９を吐出し、発生した付随液滴４９ｅをノズル板５１に回収した。回収された付随液滴４９ｅの軌跡を、ノズル孔５４の中心からの距離と、ノズル板５１の表面からの距離との関係で示し、付随液滴４９ｅの回収位置を検討した。
【０１２８】
本実施例では、ノズル孔５４の半径ｒは１５μｍとした。また、回収の際、荷電偏向電極５７による印加電圧を、１００Ｖ、２００Ｖ、３００Ｖの３種類に変更した。その結果を図１２に示す。
【０１２９】
図１２に示すように、印加電圧が異なりノズル板５１と荷電偏向電極５７との間の電界の強度が異なると、付随液滴４９ｅの回収位置が異なる。付随液滴４９ｅの回収位置は、印加電圧を大きくするとノズル孔５４の中心に近くなった。また、本実施例では、ノズル孔５４の直径が３０μｍであり、２００Ｖ以上の電圧印加により付随液滴４９ｅはノズル孔５４に回収された。
【０１３０】
以上より、ノズル板５１と荷電偏向電極５７との間の印加電圧を適宜調整することにより、付随液滴４９ｅの回収位置を調整できることが判明した。また、ノズル板５１と荷電偏向電極５７との間の印加電圧を所定値より大きく設定することにより、付随液滴４９ｅをノズル孔５４に回収可能であることが判明した。
【０１３１】
（実施例２）
図９に示す液体吐出塗布装置１００を用いて、図３に示す処理により、白金族電極４６の表面側に膜形成用液体吐出ヘッド５０によりＰＺＴ前駆体溶液４９を塗布して電気機械変換膜４３を形成した。
【０１３２】
ＰＺＴ前駆体溶液４９は、出発材料に酢酸鉛三水和物、イソプロポキシドチタン、ノルマルブト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。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に、化学量論組成に対し鉛量を１０ｍｏｌ％過剰にした。
【０１３３】
イソプロポキシドチタン、ノルマルブト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た。そして、上述した酢酸鉛を溶解したメトキシエタノール溶液と均一に混合することで、ＰＺＴ前駆体溶液４９を合成した。
【０１３４】
一度の成膜で得られる膜厚は、結晶化の際のクラック発生を防ぐために１００ｎｍ以下が好ましい。このため、ＰＺＴ前駆体溶液４９の前駆体濃度は、電気機械変換膜４３の成膜面積とＰＺＴ前駆体溶液４９の塗布量との関係から適正化するように調整するのが好ましい。本実施例では、ＰＺＴ前駆体溶液４９のＰＺＴ濃度は０．１ｍｏｌ／Ｌにした。
【０１３５】
ただし、ＰＺＴ前駆体溶液４９のＰＺＴ濃度が０．１ｍｏｌ／Ｌに限定されないのは勿論であり、ＰＺＴ前駆体の濃度が高ければ、形成される膜厚は厚くなるので、ＰＺＴ前駆体の濃度は必要な膜厚に応じて適宜設定するようにする。
【０１３６】
ここで、ＰＺＴとは、ジルコン酸鉛（ＰｂＺｒＯ３）とチタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３）の固溶体で、その比率により特性が異なる。一般的に優れた圧電特性を示す組成はＰｂＺｒＯ３とＰｂＴｉＯ３の比率が５３：４７の割合で、Ｐｂ（Ｚｒ０．５３，Ｔｉ０．４７）Ｏ３、一般にＰＺＴ（５３／４７）と示される。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の出発材料は、この化学式に従って秤量される。
【０１３７】
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等の安定化剤を適量、添加してもよい。
【０１３８】
本実施例では、白金族電極４６にＳＡＭ膜４７を部分的に形成する表面改質工程（図３（ａ）〜（ｃ））と、液体吐出塗布装置１００を用いてＰＺＴ前駆体溶液４９を選択的に塗布する塗布工程（図３（ｄ））と、塗布したＰＺＴ前駆体溶液４９を所定温度（１２０℃）で乾燥させる乾燥工程（図３（ｅ））と、乾燥したＰＺＴ前駆体溶液４９を所定温度（５００℃）で熱分解する熱分解工程（図３（ｅ））とを１回ずつ行った。
【０１３９】
これにより、白金族電極４６の表面側に、所定パターンからなる膜厚１００ｎｍの膜を得た。そして、上述した表面改質工程、塗布工程、乾燥工程、熱分解工程を６回繰り返すことにより、膜厚６００ｎｍの膜を得た。さらに、得られた膜厚６００ｎｍの膜に、７００℃の結晶化熱処理を急速熱処理（ＲＴＡ）にて行った。
【０１４０】
その結果、白金族電極４６の表面側に膜厚６００ｎｍのパターン化した電気機械変換膜４３を得た。この電気機械変換膜４３にクラック等の不良は生じなかった。また、付随液滴４９ｅの回収により、必要なパターン形成部以外にＰＺＴ前駆体溶液４９が塗布されるパターン不良の発生はなかった。
【０１４１】
（実施例３）
実施例２において得られた膜厚６００ｎｍの電気機械変換膜４３に対し、さらに処理を施した。ここでは、上述と同様の表面改質工程、塗布工程、乾燥工程（１２０℃）、熱分解工程（５００℃）を６回繰り返した後、結晶化処理を２サイクル行った。
【０１４２】
その結果、膜厚１０００ｎｍのパターン化した電気機械変換膜４３を得た。この電気機械変換膜４３にクラック等の不良は生じなかった。
【０１４３】
（実施例４）
実施例３において得られた膜厚１０００ｎｍの電気機械変換膜４３に対し、さらに処理を施した。ここでは、電気機械変換膜４３に白金からなる上部電極４４をスパッタリング成膜し、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。
【０１４４】
その結果、電気特性については、図１３に示すＰ（分極）−Ｅ（電界強度）のヒステリシス曲線が得られた。電気機械変換膜４３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であった。したがって、この電気機械変換膜４３は、通常のセラミック焼結体と同等の電気特性を持っていることが判明した。
【０１４５】
また、電気−機械変換能については、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。その結果、圧電定数ｄ３１は１２０ｐｍ／Ｖとなった。したがって、この電気機械変換膜４３は、電気−機械変換能においてもセラミック焼結体と同等の値であった。この値は、一般的なインクジェットヘッドに用いる電気機械変換膜（圧電素子）として十分適用可能な特性値である。
【０１４６】
これらのことより、この電気機械変換膜４３は、一般的なインクジェットヘッドに用いる電気機械変換膜として十分適用可能であることが明らかになった。
【０１４７】
（実施例５）
実施例３において得られた膜厚１０００ｎｍの電気機械変換膜４３に対し、さらに処理を施した。ここでは、上部電極４４を配置せずに、電気機械変換膜４３の更なる厚膜化を試みた。具体的には、上述した表面改質工程、塗布工程、乾燥工程（１２０℃）、熱分解工程（５００℃）の６回の繰り返しおよびその後の結晶化処理を一組として、これを１０回繰り返した。
【０１４８】
その結果、膜厚５μｍのパターン化した電気機械変換膜４３を得た。この電気機械変換膜４３にクラック等の不良は生じなかった。これにより、この電気機械変換膜４３は、必要に応じて十分な厚膜化が可能であることが明らかになった。
【０１４９】
（実施例６）
図９に示す液体吐出塗布装置１００を用いて、白金族電極４６に形成した電気機械変換膜４３の必要な部分のみに膜形成用液体吐出ヘッド５０により白金材料を含む液（白金インク）を塗布して乾燥させた。他は実施例２と同様に行った。
【０１５０】
白金材料を含む液（白金インク）を塗布するときには、実施例２でＰＺＴ前駆体溶液４９を塗布したときと同様に、疎水面および親水面の表面エネルギのコントラストを利用して塗布領域を規定した。
【０１５１】
上部電極は、短絡を防止するために電気機械変換膜４３のパターンより小さい領域に塗布する必要があるため、電気機械変換膜４３の膜上にも疎水面を設ける必要がある。このため、本実施例では、まず白金からなる上部電極を形成しない部分にレジストをパターニングした。そして、液体吐出ヘッド５０で白金材料を含む液（白金インク）の塗布を行い、１２０℃で白金を乾燥処理した後に、レジストを剥離して最終的に２５０℃で焼結した。
【０１５２】
その結果、膜厚０．５μｍのパターン化した上部電極４４を得た。この上部電極４４にクラック等の不良は生じなかった。上部電極４４の比抵抗（体積抵抗率）は５×１０−６Ω・ｃｍであった。また、液体吐出ヘッド５０における付随液滴４９ｅの回収により、必要なパターン形成部以外に白金インクが塗布されるパターン不良の発生はなかった。
【０１５３】
（実施例７）
下部電極４１を構成する白金族電極４６の代わりに、チタン密着層を配置した熱酸化膜付きシリコンウェハ上に、ルテニウムをスパッタリング成膜して下部電極４１を得た。ＳＡＭ膜４７の形成等、他の工程は実施例２と同様に行った。
【０１５４】
その結果、ＳＡＭ膜４７を配置したままの表面における純水の接触角は９２．２°で、疎水状態であった（図１４を参照。）。また、ＳＡＭ膜４７を除去した電極露出面における純水の接触角は５°で、完全濡れ状態であった（図１５を参照。）。
【０１５５】
（実施例８）
下部電極４１を構成する白金族電極４６の代わりに、チタン密着層を配置した熱酸化膜付きシリコンウェハ上に、イリジウムをスパッタリング成膜して下部電極４１を得た。ＳＡＭ膜４７の形成等、他の工程は実施例２と同様に行った。
【０１５６】
（実施例９）
下部電極４１を構成する白金族電極４６の代わりに、チタン密着層を配置した熱酸化膜付きシリコンウェハ上に、ロジウムをスパッタリング成膜して下部電極４１を得た。ＳＡＭ膜４７の形成等、他の工程は実施例２と同様に行った。
【０１５７】
（実施例１０）
下部電極４１を構成する白金族電極４６の代わりに、チタン密着層を配置した熱酸化膜付きシリコンウェハ上に、白金−ロジウム（ロジウム濃度は１５ｗｔ％）をスパッタリング成膜して下部電極４１を得た。ＳＡＭ膜４７の形成等、他の工程は実施例２と同様に行った。
【０１５８】
（実施例１１）
下部電極４１を構成する白金族電極４６の代わりに、イリジウム酸化膜付きシリコンウェハ上に、イリジウム金属をスパッタリング成膜して下部電極４１を得た。ＳＡＭ膜４７の形成等、他の工程は実施例２と同様に行った。
【０１５９】
（実施例１２）
下部電極４１を構成する白金族電極４６の代わりに、イリジウム酸化膜付きシリコンウェハ上に、白金膜をスパッタリング成膜して下部電極４１を得た。ＳＡＭ膜４７の形成等、他の工程は実施例２と同様に行った。
【０１６０】
その結果、実施例８〜実施例１２において、いずれもＳＡＭ膜４７を配置したままの表面における純水の接触角は約９０°で、疎水状態であった。また、いずれも、ＳＡＭ膜４７を除去した電極露出面における純水の接触角は約５°で、完全濡れ状態であった。
【産業上の利用可能性】
【０１６１】
以上説明したように、本発明によれば、電気機械変換膜を形成するための原料を含む膜前駆体溶液をインクジェットヘッドのノズルから吐出させて基板上に塗布するときに不要な液滴を基板に付着させることなく、所望パターンの電気機械変換膜を高精度に形成することができる電気機械変換膜の製造方法と該製造方法により製造された電気機械変換膜、および電気機械変換素子の製造方法と該製造方法により製造された電気機械変換素子、並びにインクジェットヘッドとインクジェット記録装置を提供することができるという効果を奏するものであり、例えば、プリンタ装置、複写機、ファクシミリ装置等の画像記録装置に用いられるインクジェット記録装置全般に有効である。
【符号の説明】
【０１６２】
１  インクジェットヘッド
５  インクジェット記録装置
４０  電気機械変換素子
４１  下部電極（第１の電極）
４３  電気機械変換膜
４４  上部電極（第２の電極）
４６  白金族電極（基板）
４７  ＳＡＭ膜（チオール化合物）
４８  フォトレジスト
４９  ＰＺＴ前駆体溶液（膜前駆体溶液）
４９ｄ，４９ｆ  主液滴
４９ｅ  付随液滴
５０  膜形成用液体吐出ヘッド（液体吐出ヘッド）
５１  ノズル板（ノズル）
５４  ノズル孔（ノズル）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１６３】
【特許文献１】特開２００３−２９７８２５号公報
【特許文献２】特許第４２６９１７２号公報
【図１】
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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６】
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【図７】
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【図８】
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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１３】
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【図１４】
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【図１５】
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