(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動板上に電気機械変換素子が形成された吐出駆動装置であって、
前記振動板は、圧縮応力を有する単層膜を少なくとも１層含む積層膜から形成され、
前記振動板の曲げ剛性は２．０×１０−１１Ｎｍ２以上であり、
前記振動板を構成する各単層膜の応力が６００ＭＰａ以下であることを特徴とする吐出駆動装置。
【請求項２】
前記積層膜の内、最もヤング率の大きい膜のヤング率が１５０ＧＰａ以上であることを特徴とする請求項１に記載の吐出駆動装置。
【請求項３】
前記最もヤング率の大きい膜は、構成元素以外の元素でイオン注入されていることを特徴とする請求項２に記載の吐出駆動装置。
【請求項４】
前記積層膜は、ＳｉＯ２からなる第１膜、ＳｉＮからなる第２膜、Ｐｏｌｙ−Ｓｉからなる第３膜を含み、
前記第１膜、前記第２膜、及び前記第３膜の内、何れかの膜が構成元素以外の元素でイオン注入されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の吐出駆動装置。
【請求項５】
前記積層膜の等価ヤング率が７５ＧＰａ以上であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の吐出駆動装置。
【請求項６】
前記振動板の膜厚が１μｍ以上３μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の吐出駆動装置。
【請求項７】
前記電気機械変換素子は、下部電極、電気機械変換膜、及び上部電極が順次積層された構造であり、
前記下部電極と前記電気機械変換膜との間にチタン酸鉛からなるシード層が形成されていることを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の吐出駆動装置。
【請求項８】
前記電気機械変換素子は、下部電極、電気機械変換膜、及び上部電極が順次積層された構造であり、
前記電気機械変換素子は、前記振動板上に複数個配列されており、
前記配列方向において、前記電気機械変換膜の（１００）配向の配向度の平均値が９５％以上であることを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載の吐出駆動装置。
【請求項９】
請求項１乃至８の何れか一項に記載の吐出駆動装置と、
前記電気機械変換素子に対応して設けられた、液体を吐出するノズルと、前記ノズルが連通する加圧室と、を有し、
前記加圧室の壁の一部を前記振動板で構成し、
前記吐出駆動装置が前記加圧室内の液体を昇圧させることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項１０】
請求項９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１１】
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何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１０に記載の液体吐出ユニット。
【請求項１２】
請求項９に記載の液体吐出ヘッド、又は、請求項１０若しくは１１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、吐出駆動装置、液体吐出ヘッド、液体吐出ユニット、液体を吐出する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリンタ、ファクシミリ、複写装置等の画像記録装置或いは画像形成装置として使用される液体吐出ヘッドに関して、インク滴を吐出するノズルと、ノズルが連通する圧力室と、圧力室内のインクを加圧する圧電素子等の電気機械変換素子とを有するものが知られている。又、液体吐出ヘッドには、縦振動モードのアクチュエータを使用したものと、たわみ振動モードのアクチュエータを使用したものと２種類が実用化されている。
【０００３】
たわみ振動モードを利用したものとしては、例えば、振動板の表面全体に亙って成膜技術により均一な電気機械変換膜を形成し、この電気機械変換膜をリソグラフィ法により圧力室に対応する形状に切り分けて各圧力室に独立するように電気機械変換素子を形成したものが知られている。
【０００４】
この電気機械変換素子は、例えば、成膜工程においては、正方晶系、斜方晶系、及び菱面体晶系のうち何れかの結晶構造を有するペロブスカイト型複合酸化物（不可避不純物を含んでいてもよい）からなり、（１００）面、（００１）面、及び（１１１）面のうち何れかの面に優先配向し、配向度が９５％以上である。
【０００５】
しかしながら、例えば（１１１）面が優先配向し、その配向度が９５％以上だとした場合、配向度が極端に高くなると、電界強度に対する電気機械変換膜の変位量が途中飽和し、高い電界強度下において十分な変位量が得られないという不具合が発生する。
【０００６】
つまり、変位量が大きくなる場合としては、圧電膜に電圧を印加すると圧電歪により変位量が大きくなる場合と、ドメイン回転によって歪が大きくなることにより変位量が得られる場合とが挙げられるが、（１１１）面が完全に配向してしまう場合には、変位量が大きくなる場合が圧電歪による場合のみになってしまう。そのため、ドメイン回転によって変位量が得られる部分がほとんどなくなり、変位量が途中飽和して十分な変位量が得られない。
【０００７】
又、電気機械変換膜の変位量は振動板の膜応力や曲げ剛性に大きく影響され、振動板の膜応力や曲げ剛性が適切でないと、特に高周波での吐出性能を確保することが困難となる。これに関し、例えば、圧縮応力を有する膜と引張応力を有する膜を含む３層以上の膜を積層して振動板を構成し、引張応力を有する膜としてシリコン窒化膜を含み、シリコン窒化膜の間に圧縮応力を有する膜を挟んだ構造が提案されている（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、この膜構成では、引張応力が大きすぎるため、特に高周波で十分な吐出ができない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、高周波での吐出性能を確保可能な吐出駆動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】
【０００９】
本吐出駆動装置は、振動板上に電気機械変換素子が形成された吐出駆動装置であって、前記振動板は、圧縮応力を有する単層膜を少なくとも１層含む積層膜から形成され、前記振動板の曲げ剛性は２．０×１０−１１Ｎｍ２以上であり、前記振動板を構成する各単層膜の応力が６００ＭＰａ以下であることを要件とする。
【発明の効果】
【００１０】
開示の技術によれば、高周波での吐出性能を確保可能な吐出駆動装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１の実施の形態に係る液体吐出ヘッドを例示する断面図（その１）である。
【図２】第１の実施の形態に係る液体吐出ヘッドの製造工程を例示する断面図である。
【図３】第１の実施の形態に係る液体吐出ヘッドを例示する断面図（その２）である。
【図４】第１の実施の形態に係る液体吐出ヘッドの配線等を例示する図である。
【図５】分極処理装置の概略構成を例示する図である。
【図６】コロナ放電について説明する図である。
【図７】Ｐ−Ｅヒステリシスループについて例示する図である。
【図８】第２の実施の形態に係る液体を吐出する装置の一例の要部平面説明図である。
【図９】第２の実施の形態に係る液体を吐出する装置の一例の要部側面説明図である。
【図１０】第２の実施の形態に係る液体吐出ユニットの他の例の要部平面説明図である。
【図１１】第２の実施の形態に係る液体吐出ユニットの更に他の例の正面説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。
【００１３】
〈第１の実施の形態〉
図１は、第１の実施の形態に係る液体吐出ヘッドを例示する断面図である。図１を参照するに、液体吐出ヘッド１は、基板１０と、振動板２０と、電気機械変換素子３０と、絶縁保護膜４０とを有する。電気機械変換素子３０は、下部電極３１と、電気機械変換膜３２と、上部電極３３とを有する。液体吐出ヘッド１において、振動板２０上に電気機械変換素子３０が形成された部分が吐出駆動装置３５である。
【００１４】
液体吐出ヘッド１において、基板１０上に振動板２０が形成され、振動板２０上に電気機械変換素子３０の下部電極３１が形成されている。下部電極３１の所定領域に電気機械変換膜３２が形成され、更に電気機械変換膜３２上に上部電極３３が形成されている。絶縁保護膜４０は、電気機械変換素子３０を被覆している。絶縁保護膜４０は、下部電極３１及び上部電極３３を選択的に露出する開口部を備えており、開口部を介して、下部電極３１及び上部電極３３から配線を引き回すことができる。
【００１５】
基板１０の下部には、インク滴を吐出するノズル５１を備えたノズル板５０が接合されている。ノズル板５０、基板１０、及び振動板２０により、ノズル５１に連通する圧力室１０ｘ（インク流路、加圧液室、加圧室、吐出室、液室等と称される場合もある）が形成されている。振動板２０は、インク流路の壁面の一部を形成している。言い換えれば、圧力室１０ｘは、基板１０（側面を構成）、ノズル板５０（下面を構成）、振動板２０（上面を構成）で区画されて、ノズル５１と連通している。
【００１６】
液体吐出ヘッド１を作製するには、まず、図２に示すように、基板１０上に、振動板２０、下部電極３１、電気機械変換膜３２、上部電極３３を順次積層する。その後、下部電極３１、電気機械変換膜３２及び上部電極３３を所望の形状にエッチングし、絶縁保護膜４０で被覆する。そして、絶縁保護膜４０に、下部電極３１及び上部電極３３を選択的に露出する開口部を形成する。その後、基板１０を下方からエッチングして圧力室１０ｘを作製する。次いで、基板１０の下面にノズル５１を有するノズル板５０を接合し、液体吐出ヘッド１が完成する。
【００１７】
なお、図１では、振動板２０上に１個の電気機械変換素子３０が形成された吐出駆動装置３５を有する液体吐出ヘッド１を示したが、実際には、図３に示すように、液体吐出ヘッド１が所定方向に複数配列された液体吐出ヘッド２が作製される。
【００１８】
液体吐出ヘッド２は、振動板２０上に電気機械変換素子３０が複数個配列された吐出駆動装置３５と、夫々の電気機械変換素子３０に対応して設けられた、液体を吐出するノズル５１と、ノズル５１が連通する圧力室１０ｘとを有している。液体吐出ヘッド２では、圧力室１０ｘの壁の一部を振動板２０で構成しており、吐出駆動装置３５は圧力室１０ｘ内の液体を昇圧させる。
【００１９】
ところで、インクを吐出させる際に、残留振動が発生するため、これを抑制するための波形の作製が必要となる。残留振動の発生を抑制するための波形は、周波数が低くなるため、高周波での吐出性能を確保することが困難となる。
【００２０】
このため、高周波での吐出性能を確保するためには、振動板２０、電気機械変換膜３２、及び絶縁保護膜４０の剛性を高める必要があり、高いヤング率を持たせたり、厚膜化したりする必要が生じる。
【００２１】
特に、振動板２０の特性が重要である。振動板２０は単層膜が複数層積層された積層膜から構成されるが、応力設計も考慮し、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２）、シリコン窒化膜（ＳｉＮ）、ポリシリコン（Ｐｏｌｙ−Ｓｉ）等を材料とする単層膜を含む積層膜から形成することが好ましい。この際、振動板２０の曲げ剛性は２．０×１０−１１Ｎｍ２以上とする必要がある。振動板２０の曲げ剛性が２．０×１０−１１Ｎｍ２未満であると、高周波での吐出性能を確保することができないからである。
【００２２】
又、振動板２０の膜厚は１μｍ以上３μｍ以下で作製されることが好ましい。これにより、高周波での吐出性能を確保するための剛性を持たせることが容易となる。
【００２３】
曲げ剛性に関しては、振動板２０の材料のヤング率だけでなく、圧力室１０ｘの形状にも依存してくるが、長手方向で６００μｍから１５００μｍで構成することが好ましい。この範囲を満たさない場合は、高周波での安定した吐出性能が確保できないという不具合や、膜厚が十分厚くなる場合は圧力室１０ｘの作製時に割れ等の不具合が発生するおそれがある。
【００２４】
振動板２０の応力については、Ｓｉ等からなる基板１０上に単層膜を成膜し、成膜前後の反り量を評価することで算出することができる。振動板２０では、基板１０上に振動板２０を構成する全ての単層膜を積層した直後の基板１０の反り量を見たときに、上に凸となるように応力設計することが好ましい。すなわち、振動板２０では、振動板２０全体として圧縮応力を有するように、各単層膜の材料を選択することが好ましい。
【００２５】
これは電気機械変換膜３２や下部電極３１として用いる材料の多くが引張応力を有しているためである。例えば、電気機械変換膜３２としてＰＺＴ膜を用いる場合や下部電極としてＰｔ膜を用いる場合には、ＰＺＴ膜やＰｔ膜が引張応力を有している。そのため、これを打ち消すように振動板２０全体として圧縮応力を有する構成とすることで、アクチュエータの特性として良好な品質を得ることができる。
【００２６】
振動板２０は、圧縮応力を有する単層膜を少なくとも１層含む積層膜から形成する。すなわち、振動板２０は、圧縮応力を有する単層膜及び引張応力を有する単層膜の両方を有する構成、若しくは、全て圧縮応力のみの構成とする。
【００２７】
振動板２０では、全ての単層膜（引張側でも圧縮側でも）の膜応力を６００ＭＰａ以下とする必要があり、４００ＭＰａ以下とすることが好ましい。何れかの単層膜の膜応力が６００ＭＰａより大きい場合は、厚膜作製時にクラック等の影響が出るため、一度の成膜で十分な厚みが稼げなくなり、プロセスタクトが悪化するためである。
【００２８】
又、何れかの単層膜の膜応力が６００ＭＰａより大きいと、振動板２０全体の膜応力が適切に調整できないためである。例えば、引張方向において何れかの単層膜の膜応力が６００ＭＰａより大きい場合、振動板２０の全体の応力として圧縮になるように調整しようとしたときに、その制御が難しくなる。
【００２９】
なお、例えばＳｉＮのような引張応力もヤング率も高い材料を選択する場合は、イオン注入によりＳｉ−Ｎ結合を切断することで、応力緩和することが可能である。
【００３０】
Ｐｏｌｙ−Ｓｉのような圧縮応力もヤング率も高い材料を選択する場合は、イオン注入して表面を粗らし、結晶状態を一部アモルファス化することで、応力緩和することが可能である。イオン注入量としては、１×１０１４ｉｏｎｓ／ｃｍ２以上あると好ましい。これ以上の値になると、応力緩和の効果としては飽和してくる。
【００３１】
イオン注入に用いられる元素としては、構成される元素以外であれば基本的にはどれでもよい。ボロン、リン、砒素、ゲルマニウム、アルゴン等の一般的な半導体プロセスで用いられるようなイオン注入であればどれでもよく、上記元素に限ったことはない。
【００３２】
振動板２０を構成する積層膜の内、最もヤング率の大きい膜は、構成元素以外の元素でイオン注入されて、応力調整されてもよい。又、振動板２０を、ＳｉＯ２からなる第１膜、ＳｉＮからなる第２膜、Ｐｏｌｙ−Ｓｉからなる第３膜を含む構成とし、第１膜、第２膜、及び第３膜の内、何れかの膜が構成元素以外の元素でイオン注入されて、応力調整されてもよい。
【００３３】
又、曲げ剛性を２．０×１０−１１Ｎｍ２以上確保するために、プロセスタクトも考慮し、できるだけ薄い膜で実現しようとした場合、振動板２０を構成する積層膜のうち最もヤング率の大きい単層膜のヤング率が１５０ＧＰａ以上、できれば２００ＧＰａ以上であることが好ましい。又、振動板２０を構成する積層膜の等価ヤング率が７５ＧＰａ以上であることが好ましい。
【００３４】
このように、本実施の形態に係る吐出駆動装置３５では、振動板２０は圧縮応力を有する単層膜を少なくとも１層含む積層膜から形成され、振動板２０の曲げ剛性は２．０×１０−１１Ｎｍ２以上であり、振動板２０を構成する各単層膜の応力が６００ＭＰａ以下である。
【００３５】
これにより、高い周波数で安定して液体を吐出可能な変位量を十分確保できる。又、連続吐出しても変位量の劣化を十分抑制できるため、安定した液体の吐出特性を得ることが可能となる。
【００３６】
又、振動板２０を構成する単層膜の応力が６００ＭＰａ以下であることにより、成膜時にクラック等が生じ難くなるため、一度の成膜で十分な厚みを稼ぐことが可能となり、プロセスタクトの悪化を防止できる。
【００３７】
以下、液体吐出ヘッド２を構成する好適な材料等に関して、更に詳しく説明する。基板１０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２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。
【００３８】
又、圧力室１０ｘを作製していく場合、エッチングを利用してシリコン単結晶基板を加工していくが、この場合のエッチング方法としては、異方性エッチングを用いることが好ましい。なお、異方性エッチングとは、結晶構造の面方位に対してエッチング速度が異なる性質を利用したものである。
【００３９】
例えば、ＫＯＨ等のアルカリ溶液に浸漬させた異方性エッチングでは、（１００）面に比べて（１１１）面は約１／４００程度のエッチング速度となる。従って、面方位（１００）では約５４°の傾斜を持つ構造体が作製できるのに対して、面方位（１１０）では深い溝を掘ることができる。そのため、より剛性を保ちつつ、配列密度を高くできるため、液体吐出ヘッド２でも（１１０）の面方位を持つ単結晶基板を使用してもよい。但し、この場合、マスク材であるＳｉＯ２もエッチングされる点に留意が必要である。
【００４０】
又、圧力室１０ｘの幅（短手方向の長さ）としては、５０μｍ以上７０μｍ以下が好ましく、５５μｍ以上６５μｍ以下が更に好ましい。この値より大きくなると、残留振動が大きくなり高周波での吐出性能確保が難しくなり、この値より小さくなると、電気機械変換素子の変位量が低下し、十分な吐出電圧が確保できなくなる。
【００４１】
振動板２０は、電気機械変換膜３２によって発生した力を受けて変形変位し、圧力室１０ｘ内のインク滴を吐出させる。そのため、振動板２０としては所定の強度を有したものであることが好ましい。具体的には、Ｓｉ、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４等をＣＶＤ法等により作製したものが挙げられる。
【００４２】
更に、振動板２０の材料としては、下部電極３１、電気機械変換膜３２の線膨張係数に近い材料を選択することが好ましい。
【００４３】
特に、電気機械変換膜３２としてＰＺＴを使用する場合には、振動板２０の材料として、ＰＺＴの線膨張係数８×１０−６（１／Ｋ）に近い５×１０−６（１／Ｋ）〜１０×１０−６（１／Ｋ）程度の線膨張係数を有した材料を選択することが好ましい。７×１０−６（１／Ｋ）〜９×１０−６（１／Ｋ）程度の線膨張係数を有した材料を選択することが更に好ましい。
【００４４】
振動板２０の材料として、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化イリジウム、酸化ルテニウム、酸化タンタル、酸化ハフニウム、酸化オスミウム、酸化レニウム、酸化ロジウム、酸化パラジウム及びそれらの化合物等を用いてもよい。これらは、スパッタ法若しくはＳｏｌ−ｇｅｌ法を用いてスピンコーターにて作製することができる。
【００４５】
振動板２０の膜厚としては１〜３μｍが好ましく、１．５〜２．５μｍが更に好ましい。この範囲より小さいと圧力室１０ｘの加工が難しくなり、この範囲より大きいと変形変位し難くなり、インク滴の吐出が不安定になる。
【００４６】
下部電極３１及び上部電極３３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。
【００４７】
なお、下部電極３１及び上部電極３３として白金を使用する場合には、下地となる振動板２０（特にＳｉＯ２）との密着性が悪いため、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３１及び上部電極３３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３１及び上部電極３３の膜厚としては、０．０５〜１μｍが好ましく、０．１〜０．５μｍが更に好ましい。
【００４８】
更に、下部電極３１及び上部電極３３において、金属材料と電気機械変換膜３２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３１と電気機械変換膜３２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３２（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。
【００４９】
液体吐出ヘッド２において、電気機械変換膜３２としてＰＺＴを用い、ＰＺＴ（１００）に優先配向させる場合には、下部電極３１上に、ＬａＮｉＯ３、ＴｉＯ２、ＰｂＴｉＯ３等からなるシード層を作製し、シード層上にＰＺＴ膜を形成すると好ましい。特に、ＰｂＴｉＯ３（チタン酸鉛）を用いることにより、ＰＺＴ（１００）に優先配向した結晶性の良好なＰＺＴ膜を形成することができる。
【００５０】
又、上部電極３３と電気機械変換膜３２との間の酸化物電極膜としてはＳＲＯ膜を用いることができ、ＳＲＯ膜の膜厚としては、２０ｎｍ〜８０ｎｍが好ましく、３０ｎｍ〜５０ｎｍが更に好ましい。この膜厚範囲よりも薄いと初期変位や変位劣化特性については十分な特性が得られない。この範囲を超えると、ＰＺＴの絶縁耐圧が非常に悪く、リークしやすくなる。
【００５１】
電気機械変換膜３２としては、好適にはチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を用いることができる。なお、ＰＺＴとはジルコン酸鉛（ＰｂＺｒＯ３）とチタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３）の固溶体であり、ＰｂＺｒＯ３とＰｂＴｉＯ３の比率によって、ＰＺＴの特性が異なる。例えば、ＰｂＺｒＯ３とＰｂＴｉＯ３の比率が５３：４７の割合で、化学式で示すとＰｂ（Ｚｒ０．５３、Ｔｉ０．４７）Ｏ３、一般にはＰＺＴ（５３／４７）と示されるＰＺＴ等を使用することができる。
【００５２】
電気機械変換膜３２の作製方法としては、スパッタ法若しくはＳｏｌ−ｇｅｌ法を用いてスピンコーターにて作製することができる。その場合は、パターニングが必要となるので、フォトリソエッチング等により所望のパターンを得ることができる。
【００５３】
ＰＺＴをＳｏｌ−ｇｅｌ法により作製する場合には、まず、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用いる。そして、共通溶媒である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。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、ＰＺＴ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を適量、添加してもよい。
【００５４】
下部電極３１の全面にＰＺＴ膜を形成する場合、スピンコート等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ＰＺＴ前駆体の濃度の調整が必要になる。
【００５５】
電気機械変換膜３２の膜厚としては１μｍ以上３μｍ以下が好ましく、１．５μｍ以上２．５μｍ以下が更に好ましい。この範囲より小さいと圧力室１０ｘの加工が難しくなり、この範囲より大きいと変形変位し難くなり、インク滴の吐出が不安定になる。
【００５６】
なお、電気機械変換膜３２としてＰＺＴを用いＰＺＴ（１００）面を優先配向とする場合、Ｚｒ／Ｔｉの組成比率については、組成比率Ｔｉ／（Ｚｒ＋Ｔｉ）が０．４５以上０．５５以下であることが好ましく、０．４８以上０．５２以下であることが更に好ましい。
【００５７】
結晶配向については、ρ（ｈｋｌ）＝Ｉ（ｈｋｌ）／ΣＩ（ｈｋｌ）によって表される。ここで、ρ（ｈｋｌ）は（ｈｋｌ）面方位の配向度、Ｉ（ｈｋｌ）は任意の配向のピーク強度、ΣＩ（ｈｋｌ）は各ピーク強度の総和である。電気機械変換素子３０の配列方向において、Ｘ線回折法のθ−２θ測定で得られる各ピーク強度の総和を１としたときの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）配向の配向度の平均値は、０．９５（９５％）以上であることが好ましく、０．９９（９９％）以上であることが更に好ましい。０．９５（９５％）未満になると、圧電歪が十分得られず、電気機械変換素子３０の変位量を十分確保できなくなる。
【００５８】
電気機械変換膜３２として、ＰＺＴ以外のＡＢＯ３型ペロブスカイト型結晶質膜を用いてもよい。ＰＺＴ以外のＡＢＯ３型ペロブスカイト型結晶質膜としては、例えば、チタン酸バリウム等の非鉛複合酸化物膜を用いても構わない。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が可能である。
【００５９】
これら材料は一般式ＡＢＯ３で記述され、Ａ＝Ｐｂ、Ｂａ、Ｓｒ  Ｂ＝Ｔｉ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｎｂを主成分とする複合酸化物が該当する。その具体的な記述として（Ｐｂ１−ｘ、Ｂａ）（Ｚｒ、Ｔｉ）Ｏ３、（Ｐｂ１−ｘ、Ｓｒ）（Ｚｒ、Ｔｉ）Ｏ３、と表され、これはＡサイトのＰｂを一部ＢａやＳｒで置換した場合である。このような置換は２価の元素であれば可能であり、その効果は熱処理中の鉛の蒸発による特性劣化を低減させる作用を示す。
【００６０】
ここで、配線等を含めた液体吐出ヘッドの構成について説明する。図４は、第１の実施の形態に係る液体吐出ヘッドの配線等を例示する図であり、図４（ａ）は断面図、図４（ｂ）は平面図である。なお、図４（ｂ）において、絶縁保護膜４０及び７０の図示は省略されている。
【００６１】
図４を参照するに、絶縁保護膜４０上には複数の配線６０が設けられ、更に配線６０上に絶縁保護膜７０が設けられている。絶縁保護膜４０は複数の開口部４０ｘを備えており、開口部４０ｘ内には下部電極３１又は上部電極３３の表面が露出している。配線６０は、開口部４０ｘを充填して上部電極３３と接続されている（図４（ｂ）のコンタクトホールＨの部分）配線と、開口部４０ｘを充填して下部電極３１と接続されている配線とを含んでいる。
【００６２】
絶縁保護膜７０は複数の開口部７０ｘを備えており、夫々の開口部７０ｘ内には夫々の配線６０の表面が露出している。夫々の開口部７０ｘ内に露出する夫々の配線６０は、電極パッド６１、６２、及び６３となる。ここで、電極パッド６１は共通電極パッドであり、配線６０を介して各電気機械変換素子３０に共通の下部電極３１と接続されている。又、電極パッド６２及び６３は個別電極パッドであり、配線６０を介して電気機械変換素子３０毎に独立した上部電極３３と接続されている。
【００６３】
次に、分極処理装置について説明する。図５は、分極処理装置の概略構成を例示する図である。分極処理装置５００は、コロナ電極５１０とグリッド電極５２０とを備えており、コロナ電極５１０、グリッド電極５２０は夫々コロナ電極用電源５１１、グリッド電極用電源５２１に接続されている。サンプルをセットするステージ５３０には温調機能が付加されており、最大３５０℃程度までの温度をかけながら分極処理を行うことができる。ステージ５３０にはアース５４０が設置されており、これが付加していない場合には分極処理ができない。
【００６４】
グリッド電極５２０には、例えばメッシュ加工が施されており、コロナ電極５１０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が効率よく下のステージ５３０に降り注き、電気機械変換膜３２に注入されるように工夫されている。コロナ電極５１０やグリッド電極５２０に印加される電圧の大きさや、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。
【００６５】
図６に示すように、コロナワイヤ６００を用いてコロナ放電させる場合、大気中の分子６１０をイオン化させ、陽イオン６２０を発生させる。そして、発生した陽イオン６２０が、電気機械変換素子３０のパッド部を介して流れ込むことで、電荷を電気機械変換素子３０に注入することができる。
【００６６】
この場合、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ていると考えられる。この際、分極処理に必要な電荷量Ｑについては特に限定されるものではないが、電気機械変換素子３０に１．０×１０−８Ｃ以上の電荷量が蓄積されることが好ましく、４．０×１０−８Ｃ以上の電荷量が蓄積されることが更に好ましい。この値に満たない場合は、分極処理が十分できず、ＰＺＴの圧電アクチュエータとして連続駆動後の変位劣化については十分な特性が得られない。
【００６７】
ここで、分極処理の状態については、電気機械変換素子３０のＰ−Ｅヒステリシスループから判断することができる。分極処理の判断の方法について図７を用いて説明する。図７（ａ）は分極処理前のＰ−Ｅヒステリシスループを例示し、図７（ｂ）は分極処理後のＰ−Ｅヒステリシスループを例示している。
【００６８】
具体的には、まず、図７に示すように、±１５０ｋｖ／ｃｍの電界強度かけてヒステリシスループを測定する。そして、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することができる。
【００６９】
分極率Ｐｒ−Ｐｉｎｄは、１０μＣ／ｃｍ２以下であることが好ましく、５μＣ／ｃｍ２以下であることが更に好ましい。分極率Ｐｒ−Ｐｉｎｄがこの値より大きい場合には、ＰＺＴの圧電アクチュエータとして連続駆動後の変位劣化については十分な特性が得られない。
【００７０】
図５においてコロナ電極５１０及びグリッド電極５２０の電圧や、ステージ５３０とコロナ電極５１０及びグリッド電極５２０との間の距離等を調整することにより、所望の分極率Ｐｒ−Ｐｉｎｄを得ることができる。但し、所望の分極率Ｐｒ−Ｐｉｎｄを得ようとした場合には、電気機械変換膜３２に対して高い電界を発生させることが好ましい。
【００７１】
なお、電気機械変換膜３２の自発分極軸のベクトル成分と電界印加方向とが一致するときに、電界印加強度の増減に伴う伸縮が効果的に起こり、大きな圧電定数が得られる。電気機械変換膜３２の自発分極軸と電界印加方向とは完全に一致することが最も好ましい。
【００７２】
〈第２の実施の形態〉
第２の実施の形態では、応用例として、液体吐出ヘッド２（図３参照）を備えた液体を吐出する装置を例示する。
【００７３】
まず、第２の実施の形態に係る液体を吐出する装置の一例について図８及び図９を参照して説明する。図８は同装置の要部平面説明図、図９は同装置の要部側面説明図である。
【００７４】
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。
【００７５】
このキャリッジ４０３には、第１の実施の形態に係る液体吐出ヘッド２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２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。又、液体吐出ヘッド２は、複数のノズル５１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。
【００７６】
液体吐出ヘッド２の外部に貯留されている液体を液体吐出ヘッド２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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
搬送ベルト４１２は用紙４１０を吸着して液体吐出ヘッド２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、或いは、エアー吸引等で行うことができる。
【００８０】
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。
【００８１】
更に、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２の維持回復を行う維持回復機構４２０が配置されている。
【００８２】
維持回復機構４２０は、例えば液体吐出ヘッド２のノズル面（ノズル５１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等で構成されている。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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２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。
【００８６】
このように、この装置では、第１の実施の形態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。
【００８７】
次に、第２の実施の形態に係る液体吐出ユニットの他の例について図１０を参照して説明する。図１０は同ユニットの要部平面説明図である。
【００８８】
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２で構成されている。
【００８９】
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の少なくとも何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。
【００９０】
次に、第２の実施の形態に係る液体吐出ユニットの更に他の例について図１１を参照して説明する。図１１は同ユニットの正面説明図である。
【００９１】
この液体吐出ユニットは、流路部品４４４が取り付けられた液体吐出ヘッド２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。
【００９２】
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。又、流路部品４４４の上部には液体吐出ヘッド２と電気的接続を行うコネクタ４４３が設けられている。
【００９３】
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。
【００９４】
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、後処理装置等も含むことができる。
【００９５】
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。
【００９６】
又、「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。
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等を意味する。具体例としては、用紙、記録紙、記録用紙、フィルム、布等の被記録媒体、電子基板、圧電素子等の電子部品、粉体層（粉末層）、臓器モデル、検査用セル等の媒体であり、特に限定しない限り、液体が付着する全てのものが含まれる。
【００９７】
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、壁紙や床材等の建材、衣料用のテキスタイル等液体が一時的でも付着可能であればよい。
【００９８】
又、「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等も含まれる。
【００９９】
又、「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等が含まれる。
【０１００】
又、「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等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等がある。
【０１０１】
「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等が含まれる。
【０１０２】
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、係合等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。又、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。
【０１０３】
例えば、液体吐出ユニットとして、図９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。又、チューブ等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。
【０１０４】
又、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。
【０１０５】
又、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。又、図１０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。
【０１０６】
又、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。
【０１０７】
又、液体吐出ユニットとして、図１１で示したように、ヘッドタンク若しくは流路部品が取り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。
【０１０８】
主走査移動機構は、ガイド部材単体も含むものとする。又、供給機構は、チューブ単体、装填部単体も含むものする。
【０１０９】
又、「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、発熱抵抗体等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等を使用するものでもよい。
【０１１０】
又、本願の用語における、画像形成、記録、印字、印写、印刷、造形等は何れも同義語とする。
【０１１１】
［実施例１］
基板１０として６インチのシリコンウェハを準備し、基板１０にＳｉＯ２（膜厚６００ｎｍ）、Ｓｉ（膜厚２００ｎｍ）、ＳｉＯ２（膜厚１００ｎｍ）、ＳｉＮ（膜厚１５０ｎｍ）、ＳｉＯ２（膜厚１３００ｎｍ）、ＳｉＮ（１５０ｎｍ）、ＳｉＯ２（膜厚１００ｎｍ）、Ｓｉ（２００ｎｍ）、ＳｉＯ２（膜厚６００ｎｍ）の膜を順に形成して振動板２０を作製した。
【０１１２】
このとき、ＳｉＮ膜に関しては硼素を１×１０１５ｉｏｎｓ／ｃｍ２注入することで従来のＳｉＮ膜の引張応力を緩和させた。積層膜とは別に各単層膜の膜応力や剛性について評価を実施し、その一部の結果を後述の表１に示す。
【０１１３】
その後、振動板２０上に密着層としてチタン膜（膜厚２０ｎｍ）を成膜温度３５０℃でスパッタ装置にて成膜した後、ＲＴＡ（急速熱処理）を用いて７５０℃にて熱酸化した。更に、密着層上に白金膜（膜厚１６０ｎｍ）を成膜温度３００℃でスパッタ装置にて成膜し、下部電極３１を作製した。
【０１１４】
次に、下部電極３１上に下地層となるＰｂＴｉＯ３層としてＰｂ：Ｔｉ＝１：１に調整された溶液と、電気機械変換膜３２としてＰｂ：Ｚｒ：Ｔｉ＝１１５：４９：５１に調整された溶液とを準備し、スピンコート法により膜を成膜した。
【０１１５】
具体的な前駆体塗布液の合成については、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。
【０１１６】
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０．５モル／リットルにした。ＰＴの溶液に関してもＰＺＴ同様に作製し、これらの液を用いて、最初にＰＴ層をスピンコートにより成膜し、成膜後、１２０℃乾燥を実施し、その後ＰＺＴの液をスピンコートにより成膜し、１２０℃乾燥→３８０℃熱分解を行った。
【０１１７】
３層目の熱分解処理後に、結晶化熱処理（温度７３０℃）をＲＴＡにて行った。このときＰＺＴの膜厚は２４０ｎｍであった。この工程を計８回（２４層）実施し、電気機械変換膜３２として約２μｍのＰＺＴ膜を得た。
【０１１８】
次に、上部電極３３を構成する酸化物電極膜として、ＳｒＲｕＯ３膜（膜厚４０ｎｍ）、金属膜として白金膜（膜厚１２５ｎｍ）をスパッタ法で成膜した。その後、東京応化社製フォトレジスト（ＴＳＭＲ８８００）をスピンコート法で成膜し、通常のフォトリソグラフィーでレジストパターンを形成した後、ＩＣＰエッチング装置（サムコ製）を用いて図４に示すようなパターンを作製した。これにより、振動板２０上に電気機械変換素子３０が作製された。
【０１１９】
次に、電気機械変換素子３０上に、絶縁保護膜４０として、ＡＬＤ工法を用いてＡｌ２Ｏ３膜を５０ｎｍ成膜した。このとき原材料として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。
【０１２０】
その後、図４に示すように、エッチングによりコンタクトホールＨを形成した。その後、Ａｌをスパッタ法で成膜し、エッチングによりパターニングして配線６０を形成し、絶縁保護膜７０としてＳｉ３Ｎ４をプラズマＣＶＤ法により５００ｎｍ成膜した。そして、絶縁保護膜７０に開口部７０ｘを設けて配線６０の一部を露出させ、電極パッド６１、６２及び６３とした。なお、電極パッド６１は共通電極パッドであり、電極パッド６２及び６３は個別電極パッドであり、個別電極間パッド間の距離は８０μｍとした。
【０１２１】
その後、分極処理装置５００を用い、コロナ帯電処理により分極処理を行った。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℃、コロナ電極５１０の電圧９ｋＶ、グリッド電極５２０の電圧２．５ｋＶ、処理時間３０ｓ、コロナ電極５１０−グリッド電極５２０間の距離４ｍｍ、グリッド電極５２０−ステージ５３０間の距離４ｍｍにて行った。
【０１２２】
その後、基板１０の裏面をエッチングして圧力室１０ｘ（幅６０μｍ、奥行１０００μｍ）を形成し、液体吐出ヘッド２とした。但し、基板１０の下部には、ノズル５１を備えたノズル板５０は接合されていなく、液体吐出ヘッド２は半完成状態である。
【０１２３】
［実施例２］
Ｓｉ層を除いて振動板２０を成膜した以外は実施例１と同様に液体吐出ヘッド２を作製した。
【０１２４】
［実施例３］
Ｓｉ層に対して、硼素を１×１０１５ｉｏｎｓ／ｃｍ２注入した以外は実施例１と同様に液体吐出ヘッド２を作製した。
【０１２５】
［実施例４］
ＳｉＮ層を除いて振動板２０を成膜した以外は実施例１と同様に液体吐出ヘッド２を作製した。
【０１２６】
［実施例５］
ＳｉＮ層を除いて、Ｓｉ層に対して、硼素を１×１０１５ｉｏｎｓ／ｃｍ２注入した以外は実施例１と同様に液体吐出ヘッド２を作製した。
【０１２７】
［比較例１］
ＳｉＮ層に対して、硼素を１×１０１５ｉｏｎｓ／ｃｍ２注入せずに成膜した以外は実施例１と同様に液体吐出ヘッド２を作製した。
【０１２８】
［比較例２］
６インチシリコンウェハにＳｉＯ２（膜厚６００ｎｍ）のみを成膜した以外は実施例１と同様に液体吐出ヘッド２を作製した。
【０１２９】
［実施例１〜５、比較例１及び２の検討］
実施例１〜５及び比較例１及び２で作製した各液体吐出ヘッド２の電気機械変換素子３０について、電気機械変換素子３０の電気特性及び変位量（圧電定数）の評価を行った。
【０１３０】
変位量については、図３に示すように基板１０の裏面側から掘加工を行って圧力室１０ｘを形成し、評価を実施した。具体的には、電界印加（１５０ｋＶ／ｃｍ）による変位量（圧電定数）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。評価結果を表１に示す。なお、表１の単層膜の最大膜応力において、『＋』は引張応力、『−』は圧縮応力を示している
【０１３１】
【表１】
0006658296.tif 000002
表１から分かるように、実施例１〜５については、初期特性の結果について一般的なセラミックス焼結体と同等の特性を有していた（圧電定数は−１２０〜−１６０ｐｍ／Ｖ）。比較例１については、若干初期の圧電定数が低く、若干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。これは、比較例１では、振動板２０が引張方向で６００ＭＰａよりも大きな応力を有する単層膜（＋１３００ＭＰａの単層膜）を含んでいるため、振動板２０全体の膜応力が適切に調整できなかったからである。
【０１３２】
又、実施例１〜５、比較例１及び２で作製した電気機械変換素子３０を用いて、図３の液体吐出ヘッドを作製し、液の吐出評価を行った。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。
【０１３３】
その結果、表１に示すように、実施例１〜５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できた（表１では○で表示）。一方、比較例１に関しては若干吐出に必要な電圧が上限ギリギリであり（表１では△で表示）、比較例２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かった（表１では×で表示）。
【０１３４】
なお、比較例２において、高周波で安定してインク吐出できかったのは、比較例２では１層の膜のみから振動板が形成されているため、振動板の曲げ剛性が２．０×１０−１１Ｎｍ２未満であり、曲げ剛性が不足していたからである。
【０１３５】
以上、好ましい実施の形態等について詳説したが、上述した実施の形態等に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態等に種々の変形及び置換を加えることができる。
【０１３６】
例えば、上記の実施の形態では、上部電極を個別電極、下部電極を共通電極とした場合について説明したが、本発明はこれに限られない。すなわち、上部電極を共通電極、下部電極を個別電極とした構成においても同様の効果を得られる。
【符号の説明】
【０１３７】
１、２  液体吐出ヘッド
１０  基板
１０ｘ  圧力室
２０  振動板
３０  電気機械変換素子
３１  下部電極
３２  電気機械変換膜
３３  上部電極
３５  吐出駆動装置
４０、７０  絶縁保護膜
４０ｘ、７０ｘ  開口部
５０  ノズル板
５１  ノズル
６０  配線
６１、６２、６３  電極パッド
４０１  ガイド部材
４０３  キャリッジ
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】
【０１３８】
【特許文献１】特許第５６１８２０８号
【図１】
0006658296.tif 000003
【図２】
0006658296.tif 000004
【図３】
0006658296.tif 000005
【図４】
0006658296.tif 000006
【図５】
0006658296.tif 000007
【図６】
0006658296.tif 000008
【図７】
0006658296.tif 000009
【図８】
0006658296.tif 000010
【図９】
0006658296.tif 000011
【図１０】
0006658296.tif 000012
【図１１】
0006658296.tif 000013