(57)【要約】【課題】同じ工程を複数（多数）回繰返すことで電気−機械変換膜を含む機能性膜を得る薄膜製造装置において、効率的に目標膜厚の薄膜製造を行える薄膜製造装置を提供する。【解決手段】基板１上の複数箇所毎に機能性インクを複数回吐出し、複数箇所に塗膜パターンを形成する液体吐出手段としてのインクジェットヘッド６７と、複数箇所の塗膜パターンを、機能性インクの複数回吐出毎に加熱し結晶化して複数箇所に薄膜パターンを得る加熱結晶化手段としてのレーザ照射装置７１と、複数回の加熱結晶化後における全箇所の薄膜パターンの膜厚を測定する膜厚測定手段７３と、膜厚測定手段７３による全箇所の薄膜パターンの膜厚測定結果に基づいて、目標膜厚の膜厚となるように、インクジェットヘッド６７からの基板１上の各箇所への機能性インクの吐出量を補正する補正手段としての制御部７５とを有する薄膜製造装置５０である。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
成膜対象物上の複数箇所毎に機能性インクを複数回吐出し、前記複数箇所に塗膜パターンを形成する液体吐出手段と、
前記複数箇所の塗膜パターンを、前記機能性インクの複数回吐出毎に加熱し結晶化して前記複数箇所に薄膜パターンを得る加熱結晶化手段と、
を有することを特徴とする薄膜製造装置。
【請求項２】
請求項１記載の薄膜製造装置において、
前記液体吐出手段から吐出される複数の液滴の容積は同一ではないことを特徴とする薄膜製造装置。
【請求項３】
請求項１記載の薄膜製造装置において、
前記複数回の加熱結晶化後における全箇所の前記薄膜パターンの膜厚を測定する膜厚測定手段と、
前記全箇所の薄膜パターンの膜厚測定結果に基づいて、目標膜厚の膜厚となるように、前記液体吐出手段からの前記各箇所への前記機能性インクの吐出量を補正する補正手段と、
を有することを特徴とする薄膜製造装置。
【請求項４】
請求項３記載の薄膜製造装置において、
前記目標膜厚は、所定の公差をもって予め設定された規定膜厚であり、
前記補正手段は、前記膜厚測定結果における前記公差内の最大の膜厚値に合わせて、前記各箇所への前記機能性インクの吐出量を補正することを特徴とする薄膜製造装置。
【請求項５】
請求項３または４記載の薄膜製造装置において、
前記膜厚測定手段が、接触式の表面粗さ計であることを特徴とする薄膜製造装置。
【請求項６】
請求項５記載の薄膜製造装置において、
前記接触式の表面粗さ計による膜厚測定は、前記機能性インクの加熱・結晶化後に行うことを特徴とする薄膜製造装置。
【請求項７】
請求項３または４記載の薄膜製造装置において、
前記膜厚測定手段が、非接触式のものであることを特徴とする薄膜製造装置。
【請求項８】
請求項１ないし７の何れか一つに記載の薄膜製造装置において、
前記機能性インクが、セラミックスの前駆体溶液であることを特徴とする薄膜製造装置。
【請求項９】
請求項８記載の薄膜製造装置において、
前記液体吐出手段として、複数の液体吐出ヘッドが備えられており、
前記各液体吐出ヘッドからは、それぞれに異なる濃度の前記前駆体溶液が吐出されることを特徴とする薄膜製造装置。
【請求項１０】
請求項９記載の薄膜製造装置において、
前記複数の液体吐出ヘッドが２つである場合、一方の前記液体吐出ヘッドから吐出される前記前駆体溶液の濃度が、他方の前記液体吐出ヘッドから吐出される前記前駆体溶液の濃度の半分以下であることを特徴とする薄膜製造装置。
【請求項１１】
請求項１ないし１０の何れか一つに記載の薄膜製造装置によって製作された薄膜としての電気−機械変換膜を用いた電気−機械変換素子であって、
前記成膜対象物上に第１の電極が形成され、第１の電極の少なくとも一部に前記電気−機械変換膜が形成され、さらに前記電気−機械変換膜の少なくとも一部に第２の電極が形成された電気−機械変換素子であり、
前記成膜対象物から第２の電極までが積層されたアクチュエータ部は、該アクチュエータ部の断面における前記電気−機械変換膜の膜厚分布形状が、次式（１）の４次関数で近似されることを特徴とする電気−機械変換素子。
Ｙ＝−ＡＸ４＋ＢＸ３−ＣＸ２＋ＤＸ＋Ｅ・・・式（１）
但し、式（１）において、Ｘは前記電気−機械変換膜の前記断面中央を０とした前記各端部に向かう正負の位置座標を表わし、ＹはＸ位置座標における前記膜厚を表わす。
前記式（１）において、係数Ａ〜Ｅは膜厚が変ると変動する係数であり、前記断面中央の膜厚Ｅ（Ｘ＝０のとき）である係数Ｅの範囲が０．５〜５．０（μｍ）にあるとき、係数Ａ、係数Ｂ、係数Ｃ、係数Ｄが、次式（２）の係数数値をそれぞれ０．９〜１．１倍にした範囲内に存在する特定の関係にある。
Ｙ＝−３×１０１８Ｘ４＋１０１４Ｘ３−３×１０９Ｘ２＋４５２０Ｘ＋０．９９６・・・式（２）
【請求項１２】
請求項１１記載の電気−機械変換素子において、
前記電気−機械変換膜は、
第１の電極上に部分的に表面改質を行う表面改質工程と、前記表面改質された第１の電極上に液滴吐出法によって圧電体前駆体を含むゾルゲル液を部分的に塗布する塗布工程と、前記部分的に塗布されたゾルゲル液を乾燥・熱分解・結晶化する乾燥・熱分解・結晶化工程とを含み、前記塗布工程および前記乾燥・熱分解・結晶化工程を繰返し行ってパターン化した電気−機械変換膜を得る電気−機械変換膜の製造方法により製作されることを特徴とする電気−機械変換素子。
【請求項１３】
請求項１２記載の電気−機械変換素子において、
前記表面改質が、第1の電極上にチオール化合物を付与することによりなされ、その後、フォトリソグラフィ・エッチングにより部分的に前記チオール化合物が除去される工程を含むことを特徴とする電気−機械変換素子。
【請求項１４】
請求項１１ないし１３の何れか一つに記載の電気−機械変換素子を用いたことを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項１５】
請求項１４記載の液体吐出ヘッドを備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１６】
成膜対象物上の複数箇所の第１の電極上に部分的に表面改質を行う表面改質工程と、前記表面改質された第１の電極上の前記複数箇所毎に液滴吐出法によって圧電体前駆体を含むゾルゲル液を部分的に塗布する塗布工程と、前記部分的に塗布された前記複数箇所のゾルゲル液を加熱・結晶化する加熱・結晶化工程とを含み、前記塗布工程および前記加熱・結晶化工程を複数回繰返し行って薄膜パターンを得る薄膜製造方法において、
前記複数回の加熱・結晶化工程後における全箇所の薄膜パターンの膜厚を測定した膜厚測定結果に基づいて、目標膜厚の膜厚となるように、前記各箇所への前記ゾルゲル液の塗布量を補正することを特徴とする薄膜製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜製造装置、電気−機械変換素子、液体吐出ヘッド、画像形成装置および薄膜製造方法に関し、詳しくは、画像形成装置として使用されるインクジェット記録装置、或いはプリンタ、ファクシミリ、複写機、プロッタ等またはそれら複数の機能を備えた複合機等の画像形成装置に備えられる液体吐出ヘッドの圧電素子となる電気−機械変換素子、この素子を構成する電気−機械変換膜の薄膜製造装置および薄膜製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリンタ、ファクシミリ、複写機、プロッタ等またはそれら複数の機能を備えた複合機等の画像形成装置として使用されるインクジェット記録装置および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。
【０００３】
電気−機械変換素子は、例えば、下部電極上に電気−機械変換膜および上部電極を積層した構造を有する。薄膜である電気−機械変換膜は、例えば、スパッタリング法、ＭＯＣＶＤ法、真空蒸着法、イオンプレーティング法、ゾルゲル法、エアロゾルデポジション法等により製造できる。
【０００４】
ゾルゲル法を用いた電気−機械変換膜の作製方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。ちなみに特許文献１には、（１）第１の電極上の電気−機械変換膜が設けられる部位以外の領域に、予め表面改質液をインクジェット法により塗布して表面改質を行い表面改質領域を形成する工程と、（２）前記第１の電極上の非表面改質領域とされた電気−機械変換膜が設けられる部位に、圧電体前駆体を含むゾルゲル液をインクジェット法により塗布する工程と、（３）前記電気−機械変換膜が設けられる部位に塗布したゾルゲル液塗膜を熱処理する工程と、を含み、パターン化した電気−機械変換膜を形成するという電気−機械変換膜（薄膜）の作製方法が開示されている。
【０００５】
電気−機械変換膜の前駆体塗膜は薄いため、１回の処理では所定の膜厚に形成することはできない。そこで、上記（１）〜（３）の工程を必要回数（通常多数回である）繰り返すことにより、電気−機械変換膜の前駆体塗膜を積層し、所定の膜厚の電気−機械変換膜を製造するようになっている。
【０００６】
一方、インクジェットプリンタの吐出量制御方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。ちなみに特許文献２には、塗布幅方向に複数のノズルを有するプリントヘッドからインク非吸収性を備えた被塗布物上にインクを吐出して該被塗布物上に膜を形成する膜形成工程と、該膜形成工程で被塗布物上に形成された膜の膜厚を前記塗布幅方向に沿って各ノズルのインク吐出位置との関連において測定して各ノズルからのインク吐出量のバラツキを検出する膜厚測定工程と、該膜厚測定工程で測定された各ノズルのインク吐出位置での膜厚と目標膜厚との相違に基づいて各ノズルからのインク吐出量を前記バラツキがなくなるように増減補正する吐出量補正工程とを、ノズル配列方向に沿うように隣接配置した複数個のプリントヘッドについて実行すると共に、前記吐出量補正工程で各ノズルのインクの吐出量を増減補正するために作成した補正データを、前記複数個のプリントヘッド毎に記憶させておくことが開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献２記載の吐出量制御方法（または制御装置）に関する技術では、例えば特許文献１のような同じ工程を繰返すことで電気−機械変換膜を得る技術に適用する場合に、効率的な薄膜製造が困難であるという問題点がある。
【０００８】
すなわち、特許文献１記載の技術における上記電気−機械変換膜（薄膜）の作製方法では、前記（１）〜（３）の各工程を繰返し行って所望とする膜厚の電気−機械変換膜を得るものであるが、電気−機械変換膜の目標膜厚に対してその膜厚過剰部が、前記（１）〜（３）の各工程の少数回の繰返しで作製されることは殆どない。つまり、特許文献１記載の技術では、前記（１）〜（３）の各工程を複数（多数）回行うことにより目標膜厚とする電気−機械変換膜を得る構成であるため、複数（多数）回繰返される前記（１）〜（３）の工程ごとに膜厚測定を行うことは生産性という点からみて非効率的である。
【０００９】
そこで、本発明は、上述の事情・課題に鑑みてなされたものであり、前記特許文献１のような同じ工程を複数（多数）回繰返すことで電気−機械変換膜を含む機能性膜を得る薄膜製造装置において、効率的に目標膜厚の薄膜製造を行える薄膜製造装置を実現し提供することを主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決するとともに上述した目的を達成するために、本発明では、以下のような特徴ある手段・発明特定事項（以下、「構成」という）を採っている。
本発明は、成膜対象物上の複数箇所毎に機能性インクを複数回吐出し、前記複数箇所に塗膜パターンを形成する液体吐出手段と、前記複数箇所の塗膜パターンを、前記機能性インクの複数回吐出毎に加熱し結晶化して前記複数箇所の薄膜パターンを得る加熱結晶化手段と、を有することを特徴とする薄膜製造装置である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、前記構成により、目標膜厚の薄膜製造を効率的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】電気−機械変換素子を用いた液体吐出ヘッドを例示する断面図（その１）である。
【図２】電気−機械変換素子を用いた液体吐出ヘッドを例示する断面図（その２）である。
【図３】第１の実施形態に係る薄膜製造装置を例示する斜視図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ異なる方法によってＳＡＭ膜をパターニングする際の、第１の実施形態に係る薄膜製造工程を例示する模式的な断面図（その１）である。
【図５】第１の実施形態に係る薄膜製造工程を例示する模式的な断面図（その２）である。
【図６】（ａ）、（ｂ）は、第１の実施形態に係る薄膜製造工程を例示する模式的な断面図（その３）である。
【図７】（ａ）は、第１の実施形態に係る薄膜製造工程の機能性インク塗布時を例示する模式的な図（その４）、（ｂ）は、同膜厚測定時を例示する模式的な図（その４）である。
【図８】第１の実施形態に係る薄膜製造工程の機能性インク塗布から機能性膜成膜終了までの工程を例示するフローチャートである。
【図９】第２の実施形態に係るインクジェット記録装置の機構部の概略的な一部断面正面図である。
【図１０】図９の同記録装置を透視して示す斜視図である。
【図１１】（ａ）は、ＳＡＭ膜形成部位における、（ｂ）は、ＳＡＭ膜除去部位における、それぞれ水の接触角を測定した写真である。
【図１２】実施例１で得られた電気−変換素子のＰ−Ｅヒステリシス曲線を示すグラフである。
【図１３】（ａ）は、実施例２の基板上に形成された多数の薄膜パターンを例示する図、（ｂ）は、同薄膜パターンを拡大例示する図である。
【図１４】実施例１で得られた電気−機械変換素子の変位量の計測結果を示す実施例３のグラフである。
【図１５】（ａ）は、スピン工法で形成された比較例に係る電気−機械変換素子のアクチュエータ部の、（ｂ）は、インクジェット工法で形成された実施例１に係る電気−機械変換素子のアクチュエータ部の、それぞれ片側半分の変形の様子を示す実施例３の説明図である。
【図１６】実施例３における電気−機械変換膜（ＰＺＴ膜）の膜厚分布の片側半分を示すグラフである。
【図１７】図１６の膜厚分布形状の一例を説明するグラフおよび式である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図を参照して本発明の実施の形態（以下、「実施形態」という）および実施例を詳細に説明する。実施形態や各実施例等に亘り、同一の機能もしくは形状等を有する部材や構成部品等の構成要素については、判別が可能な限り同一符号を付すに留め、重複説明を避ける。なお、実施形態や実施例に記載した内容は、一形態・一実施例に過ぎず、本発明の範囲はこれに限定されるものではない。
【００１４】
以下、本願発明において、液体吐出記録方式の「画像形成装置」は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等の媒体に液滴を着弾させて画像形成を行う装置を意味する。また、「画像形成」とは、文字や図形等の意味を持つ画像を媒体に対して付与することだけでなく、パターン等の意味を持たない画像を媒体に付与すること（単に液滴を媒体に着弾させること）をも意味する。
「液滴」とは、インクと称されるものに限らず、記録液、定着処理液、樹脂、液体などと称されるものを含み、画像形成を行うことが可能に微細粒状化して液滴にできる全ての液体、すなわち機能性溶液（以下、「機能性インク」と言い替える）としての液滴の総称として用いる。また、「記録媒体」とは、材質を紙に限定するものではなく、ＯＨＰシート、布なども含み、液滴が付着されるものの意味であり、被記録媒体、記録紙、記録用紙、使用可能な薄紙から厚紙、はがき、封筒あるいは単に用紙などと称されるものを含むものの総称として用いる。また、画像とは２次元画像に限らず、３次元画像も含まれる。
【００１５】
本発明は、液滴吐出ヘッドとも呼ばれる液体吐出ヘッドおよびそれを使用した画像形成装置をも対象としている。前記画像形成装置は、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、画像形成装置はインクジェット記録装置と称する。
この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記録媒体である普通紙を使用できるなど多くの利点がある。そのため、プリンタ、ファクシミリ、複写装置、上述したように複数の画像形成機能を備えた複合機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。
【００１６】
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や液体吐出ヘッドは、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圧力発生手段とで構成されている。
【００１７】
上記圧力発生手段としては、電気−機械変換膜等で構成する圧電素子などの電気−機械変換素子を用いて液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、液室内に配設（位置を決めて設けることを意味する）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。
【００１８】
電気−機械変換素子は、電気的入力を機械的な変形に変換するもので、構成は電気的入力を実行する上部・下部の電極対と、その間に圧電体などの膜（圧電体層）が挟まれた積層構造をもつ。圧電体にはジルコン酸チタン酸鉛（以下、「ＰＺＴ」と略称する）セラミックスなどが用いられ、これら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。
【００１９】
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。最近では半導体プロセスやマイクロ・エレクトロ・メカニカル・システム（以下、「ＭＥＭＳ」と略記する）の進歩により、Ｓｉ基板に直接、液室およびピエゾ素子を作り込んだ薄膜アクチュエータが考案されている。
本発明に係る圧力発生手段として機能する電気−機械変換素子は、ｄ３１方向の変形を利用した横振動（ベンドモード）型である。
【００２０】
（第１の実施形態）
（薄膜）
まず、第１の実施形態に係る薄膜製造装置および薄膜製造方法で製造される薄膜・薄膜パターンの一例として、電気−機械変換素子を構成する電気−機械変換膜について説明する。なお、第１の実施形態に係る薄膜製造装置および薄膜製造方法で製造可能な薄膜が電気−機械変換膜に限定されないことは言うまでもない。
【００２１】
電気−機械変換素子は、例えば、インクジェット記録装置において使用する液体吐出ヘッドの一例としてのインクジェットヘッドの構成部品として用いられる。まず、図１および図２を参照して、液体吐出ヘッド９について説明する。図１は、単一の液体吐出ヘッド９の幾分模式的かつ端面図的な断面図、図２は、液体吐出ヘッド９を複数個配置した構成例の幾分模式的かつ端面図的な断面図である。なお、両図中には図の簡明化のため液体供給手段、流路、流体抵抗についての図示を省略している。
【００２２】
図１に示す液体吐出ヘッド９は、ノズル板１０と、液室基板２０と、振動板３０と、電気−機械変換素子４０とを有する。ノズル板１０には、インク滴を吐出するノズル１１が形成されている。ノズル板１０、液室基板２０および振動板３０により、ノズル１１に連通する圧力室２１（液室、インク流路、加圧液室、吐出室等とも呼ばれる）が形成されている。振動板３０は、インク流路や圧力室２１の壁面の一部を形成している。圧力室２１は、ノズル板１０に圧力室基板２０を配置することで空間として形成されている。
【００２３】
電気−機械変換素子４０は、密着層４１と、下部電極４２（白金族電極とも呼ばれる）と、電気−機械変換膜４３と、上部電極４４とを含んで構成され、圧力室２１内のインク（図示せず）を加圧し吐出するための圧力発生手段として機能する。電気−機械変換素子４０は、後述する薄膜製造装置および薄膜製造方法で作製した特有な膜厚形状の電気−機械変換膜４３を含む。
【００２４】
電気−機械変換素子４０は、振動板３０上に酸化物電極とも呼ばれる密着層４１が形成されていて、密着層４１上に第１の電極となる下部電極４２が形成されている。この下部電極４２上に電気−機械変換膜４３が形成され、この電気−機械変換膜４３上に第２の電極となる上部電極４４が形成されている。すなわち、第１の電極となる下部電極４２と第２の電極となる上部電極４４との間に電気−機械変換膜４３が介装（部材間に備え付けることを意味する）されている。
【００２５】
密着層４１は、例えばＴｉ、ＴｉＯ２、ＴｉＮ、Ｔａ、Ｔａ２Ｏ５、Ｔａ３Ｎ５等からなる層であり、下部電極４２と振動板３０との密着性を向上する機能を有する。但し、密着層４１は、電気−機械変換素子４０の必須の構成要素ではない。
【００２６】
電気−機械変換素子４０において、下部電極４２と上部電極４４との間に電圧が印加（電圧を加えることを意味する）されると、電気−機械変換膜４３が機械的に変位する。電気−機械変換膜４３の機械的変位にともなって、ノズル板１０と対向側に配置され圧力室２１の壁面を構成する振動板３０が例えば横方向（ｄ３１方向）に変形変位し、圧力室２１内のインクを加圧する。これにより、ノズル１１から機能性インクの一例としてのインク滴を吐出させることができる。
【００２７】
アクチュエータ部３５は、下部電極４２と上部電極４４との間に電圧が印加されたときに実際に変形変位する駆動部分であり、基板としての振動板３０から電気−機械変換膜４３としてのＰＺＴ膜を挟んで構成される上部電極４４までの積層構造体部分を示す。アクチュエータ部３５は、後述するとおり、アクチュエータ部３５の短手方向の断面におけるアクチュエータ部３５の端部からその中央部に向かって徐々に大きくなる剛性および膜厚を有する。さらに具体的には、アクチュエータ部３５は、その凸部が上部電極４４に向いた略メニスカス凸レンズ形状となっている。
上記した略メニスカス凸レンズ形状の電気−機械変換膜４３は、後述する薄膜製造装置および薄膜製造方法で作製した場合（ゾルゲル液（ＰＺＴ前駆体溶液）を液滴吐出法としてのインクジェット法で塗布した場合）の外周表面の膜形状である。ゾルゲル液（ＰＺＴ溶液）をスピンコート塗工などにより作製した膜形状では、略平板状の厚さの膜形状となる。
【００２８】
なお、図２に示すように、液体吐出ヘッド９を複数個並設し、液体吐出ヘッドを構成することもできる。
【００２９】
電気−機械変換膜４３の材料としては、例えば、ＰＺＴを用いることができる。ＰＺＴとはジルコン酸鉛（ＰｂＺｒＯ３）とチタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３）の固溶体である。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。ＰｂＺｒＯ３とＰｂＴｉＯ３の比率によって、ＰＺＴの特性が異なる。
【００３０】
電気−機械変換膜４３としてＰＺＴを使用する場合、出発材料に酢酸鉛、ジルコニウムアルコキシド化合物、チタンアルコキシド化合物を使用し、共通溶媒としてメトキシエタノールに溶解させ、ＰＺＴ前駆体溶液を作製する。酢酸鉛、ジルコニウムアルコキシド化合物、チタンアルコキシド化合物の混合量は、所望のＰＺＴの組成（ＰｂＺｒＯ３とＰｂＴｉＯ３の比率）に応じて、当業者が適宜選択できるものである。
【００３１】
なお、金属アルコキシド化合物は、大気中の水分により容易に分解する。そのため、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の安定剤を添加してもよい。
【００３２】
電気−機械変換膜４３の材料として、例えば、チタン酸バリウム等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。
【００３３】
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。
【００３４】
下部電極４２の材料としては、高い耐熱性を有し、下記に示すアルカンチオールとの反応により、ＳＡＭ膜を形成する金属等を用いることができる。具体的には、低い反応性を有するルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）、プラチナ（Ｐｔ）等の白金族金属や、これら白金族金属を含む合金材料等を用いることができる。
【００３５】
また、これらの金属層を作製した後に、導電性酸化物層を積層して使用することも可能である。導電性酸化物としては、具体的には、化学式ＡＢＯ３で記述され、Ａ＝Ｓｒ、Ｂａ、Ｃａ、Ｌａ、  Ｂ＝Ｒｕ、Ｃｏ、Ｎｉ、を主成分とする複合酸化物があり、ＳｒＲｕＯ３やＣａＲｕＯ３、これらの固溶体である（Ｓｒ１−ｘ  Ｃａｘ）Ｏ３のほか、ＬａＮｉＯ３やＳｒＣｏＯ３、更にはこれらの固溶体である（Ｌａ，  Ｓｒ）（Ｎｉ１−ｙ  Ｃｏｙ）Ｏ３  （ｙ＝１でもよい）が挙げられる。それ以外の酸化物材料として、ＩｒＯ２、ＲｕＯ２も挙げられる。
【００３６】
下部電極４２は、例えば、スパッタ法や真空蒸着等の真空成膜法等の方法により作製することができる。下部電極４２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接続をするので、その下部にある振動板３０（後述する図４等に示す基板１に相当する）は絶縁体または表面が絶縁処理された導体を用いることができる。
【００３７】
振動板３０の具体的な材料としては、例えば、シリコン（Ｓｉ）を用いることができる。また、振動板３０の表面を絶縁処理する具体的な材料としては、例えば、厚さ約数百ｎｍ〜数μｍ程度のシリコン酸化膜、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜またはこれらの膜を積層した膜等を用いることができる。また、熱膨張差を考慮し、酸化アルミニウム膜、ジルコニア膜等のセラミック膜を用いてもよい。振動板３０の表面を絶縁処理するシリコン系絶縁膜は、ＣＶＤ法やシリコンの熱酸化処理等により形成できる。また、振動板３０の表面を絶縁処理する酸化アルミニウム膜等の金属酸化膜は、スパッタリング法等により形成できる。
【００３８】
本実施形態によれば、電気−機械変換素子４０が簡便な製造工程で、かつ、バルクセラミックスと同等の性能を持つものとして形成でき、その後の圧力室２１形成のための裏面からのエッチング除去、ノズル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９が構成できる。
【００３９】
電気−機械変換素子４０の一使用例として液体吐出ヘッド９を説明したが、本発明の電気−機械変換素子を備えた液体吐出ヘッドは、前記した液体吐出ヘッド９に限らず、マイクロポンプ、超音波モータ、加速度センサ、プロジェクタ用２軸スキャナ、輸液ポンプなどの用途においても使用可能である。
【００４０】
（薄膜製造装置）
図３を参照して、第１の実施形態に係る薄膜製造装置の構成について説明する。図３は、第１の実施形態を示す薄膜製造装置の外観斜視図である。
図３に示す薄膜製造装置５０において、架台６０上には、Ｙ軸駆動手段６１が設置されている。Ｙ軸駆動手段６１上には、基板１を搭載するステージ６２が、Ｙ軸方向に駆動可能なように設置されている。
【００４１】
ステージ６２には、通常、真空または静電気等を利用した図示しない吸着手段が付随して設置されており、これにより基板１を固定することができる。また、ステージ６２に、Ｚ軸を中心に回転する図示しない駆動手段を搭載し、後述するインクジェットヘッド６７、レーザ照射装置７１および膜厚測定手段７３と、基板１との相対的な傾きを補正できる構成としてもよい。
【００４２】
架台６０上には、Ｘ軸駆動手段６３を支持するためのＸ軸支持部材６４が設置されている。Ｘ軸駆動手段６３には、Ｚ軸駆動手段６５が設置されている。更に、Ｚ軸駆動手段６５上には、ヘッドベース６６が取り付けられ、Ｘ軸およびＺ軸方向に移動できるように構成されている。
【００４３】
Ｚ軸駆動手段６５は、後述するインクジェットヘッド６７と基板１との距離を制御することができる。ヘッドベース６６の上には、機能性インク（例えば、ＰＺＴ前駆体溶液）を吐出させるインクジェットヘッド６７が搭載されている。インクジェットヘッド６７には、各インクタンク６８から図示しないインク供給用パイプを介して機能性インクが供給される。
インクジェットヘッド６７は、成膜対象物の一例としての基板１上の複数箇所毎に機能性インク（例えば、ＰＺＴ前駆体溶液）を複数回吐出し、複数箇所に塗膜（例えば、ＰＺＴ前駆体塗膜）パターンを形成する液体吐出手段として機能する。
【００４４】
Ｘ軸駆動手段６３には、他のＺ軸駆動手段６９が取り付けられ、更にＺ軸駆動手段６９には支持部材７０が取り付けられている。支持部材７０には、レーザ照射装置７１および膜厚測定手段７３が取り付けられている。Ｚ軸駆動手段６９は、レーザ照射装置７１および膜厚測定手段７３と、基板１との距離を制御することができる。
レーザ照射装置７１は、機能性インクを加熱結晶化する加熱結晶化手段として機能する。膜厚測定手段７３は、レーザ照射装置７１による複数回（以下、通常、多数回であるため多数回と言い替える）の加熱結晶化後における薄膜（例えば、ＰＺＴ膜）パターンの膜厚を測定する機能を有する。
膜厚測定手段７３としては、例えば、接触式の表面粗さ計または非接触式のもの等を用いることができるが、具体的な構成例については後述する。
【００４５】
なお、図３の薄膜製造装置５０では、ステージ６２がＹ方向の１軸の自由度を有し、インクジェットヘッド６７、レーザ照射装置７１および膜厚測定手段７３がＸ方向の１軸の自由度を有する構成を示しているが、この形態には限定されない。例えば、ステージ６２がＸおよびＹ方向の２軸の自由度を有し、インクジェットヘッド６７、レーザ照射装置７１および膜厚測定手段７３を固定する構成であってもよい。
また、ステージ６２がＹ方向の１軸の自由度を有し、インクジェットヘッド６７、レーザ照射装置７１および膜厚測定手段７３をＹ軸方向に一列に並べる構成であってもよい。
【００４６】
また、基板１を固定し、インクジェットヘッド６７、レーザ照射装置７１および膜厚測定手段７３がＸおよびＹ方向の２軸の自由度を有する構成であってもよい。更には、Ｘ軸およびＹ軸は、Ｘ軸およびＹ軸ベクトルにより、１平面を表現できれば直交する必要はなく、例えば、Ｘ軸ベクトルとＹ軸ベクトルは３０度、４５度、６０度の角度を有していてもよい。
【００４７】
なお、本実施形態では単一のレーザ照射装置７１によって機能性インクを加熱結晶化するものであるが、これに限らない。すなわち、加熱手段として機能する連続照射レーザ装置（後述するＳＡＭ膜を消失させないで、かつ、下部電極４２の昇温を５００℃以下にとどめることにより機能性インクを熱分解することが可能なレーザ光を照射する）と、加熱結晶化手段として機能するパルス照射レーザ装置（熱分解された機能性インク結晶化させる（大体７００℃程度）程度のレーザ光を照射する）との２つに機能分離して構成するようにしてもよい。
【００４８】
薄膜製造装置５０は、図７に示す制御部７５を有し、インクジェットヘッド６７の機能性インクの吐出条件、レーザ照射装置７１のレーザ照射条件、および膜厚測定手段７３の測定条件、Ｙ軸駆動手段６１、Ｘ軸駆動手段６３、Ｚ軸駆動手段６５および６９の各駆動源等を制御することができる。制御部７５は、制御部７５へユーザからの必要な指示を与えたり、制御部７５を含め前記制御対象要素の状態等を把握するための、コンピュータとしてのパソコン７６と接続されている。
【００４９】
制御部７５は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性メモリ、メインメモリ等を含んで構成されている。制御部７５の各種機能は、ＲＯＭ等に記録された制御プログラムがメインメモリに読み出されてＣＰＵにより実行されることによって実現される。但し、制御部７５の一部または全部は、ハードウェアのみにより実現されてもよい。
【００５０】
また、制御部７５は、物理的に複数の装置により構成されてもよい。ＲＡＭや不揮発性メモリ等の記録部には、機能性インクの結晶状態や、膜厚の測定結果としての膜厚データ、或いはレーザの最適な照射条件等を記録することができる。例えば、本発明に係る補正手段等は、制御部７５により実現可能である。制御部７５の一部機能、あるいは全部をパソコン７６に与えることも可能である。
【００５１】
（薄膜製造方法）
次に、第１の実施形態に係る薄膜製造方法について説明する。ここでは、薄膜として、図１に示した電気−機械変換膜（圧電体層とも呼ばれる）４３を製造する例を説明する。
【００５２】
（ゾルゲル法による電気−機械変換膜の形成）
以下、ゾルゲル法による電気−機械変換膜の形成について述べる。
電気−機械変換膜がＰＺＴの場合、一部上述したように出発材料に酢酸鉛、ジルコニウムアルコキシド、チタンアルコキシド化合物を出発材料にし、共通溶媒としてメトキシエタノールに溶解させ均一溶液を得る。この均一溶液を、機能性インクの一例としてのＰＺＴ前駆体溶液またはゾルゲル液とも呼ぶ。
【００５３】
下地基板全面にＰＺＴ膜を得る場合、スピンコート法などの溶液塗布法により塗膜を形成し、溶媒乾燥、熱分解（これら合わせて「加熱」ともいう）、結晶化の各々の熱処理を施すことで得られる。塗膜から結晶化膜への変態には体積収縮が伴うので、クラックフリーな膜を得るには一度の工程で１００ｎｍ以下の膜厚が得られるように前駆体濃度の調整が必要になる。
液体吐出ヘッドの電気−機械変換素子（圧電素子）として用いる場合、このＰＺＴ膜の膜厚は１〜２μｍが要求される。前述の方法でこの膜厚を得るには十数回、前述の工程を繰り返す。
【００５４】
（ゾルゲル法によるパターン化した電気−機械変換膜の形成）
ゾルゲル法によるパターン化した電気−機械変換膜の形成について述べる。
（１）先ず、下地基板の濡れ性を制御したＰＺＴ前駆体溶液の塗り分けをする。これは、アルカンチオールの特定金属上に自己配列する現象である。
（２）白金族金属にチオールで、撥液膜としての自己組織化単分子膜（Ｓｅｌｆ−ａｓｓｅｍｂｌｅｄ  Ｍｏｎｏｌａｙｅｒ：以下、「ＳＡＭ膜」と略記する）を形成する。
（３）第１の電極としての下部電極にＰｔ（白金）を用い、その全面にＳＡＭ処理を行う。ＳＡＭ膜上はアルキル基が配置しているので疎水性（撥水性）になる。
（４）周知のフォトリソグラフィ・エッチングにより、前記ＳＡＭ膜をパターニングする。
（５）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。一方、ＳＡＭ膜を除去した部位は白金表面なので親水性になる。
なお、上記（１）〜（５）までの処理工程は、第１の電極としての下部電極に部分的に表面改質を行う表面改質工程ともいう。
【００５５】
（６）前記表面エネルギーのコントラストを利用してＰＺＴ前駆体溶液の塗り分けをする。表面エネルギー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。
コントラストの程度にもよるが、ＰＺＴ前駆体溶液はスピンコート法で全面塗布してもパターン状に塗り分けられる場合もある。ドクターブレード塗工でもよいし、またディップコート塗工でもよい。ＰＺＴ前駆体溶液の消費量を低減したい場合はインクジェット法による塗工でもよい。同様に凸版印刷でも可である。
【００５６】
（ＳＡＭ膜のパターニング）
図４を参照して、３種類の方法でアルカンチオールを用いてＳＡＭ膜をパターニング形成する工程を説明する。図４（ａ）、図４（ｂ）、図４（ｃ）は、それぞれ異なる方法によって、アルカンチオールを用いてＳＡＭ膜をパターニングする際の工程を示す模式的な断面図である。図４（ａ）、図４（ｂ）、図４（ｃ）の左横縦に示すＡ〜Ｄ、Ａ１〜Ｄ１、Ａ２〜Ｄ２は上記各図に示す工程の進行順序を示している。
【００５７】
図４（ａ）、図４（ｂ）、図４（ｃ）に示すように、図１に示した下部電極４２に一部相当する部位となる基板１の最表面はいうまでもなく、基板１がチオールとの反応性に優れた白金であるものとして説明する（Ａ、Ａ１、Ａ２工程に共通）。
なお、図４（ａ）のＡおよび図５のＤにのみ、括弧を付して下部電極の符号４２を併記することにより、下部電極４２が基板１の一部に相当する部位となることを示すものとする。
【００５８】
アルカンチオールは分子鎖長により反応性や疎水（撥水）性が異なるが、通常、炭素数６〜１８（Ｃ６〜Ｃ１８）の分子を、一般的な有機溶媒であるアルコール、アセトン、トルエンなどに溶解させて作製する。通常、アルカンチオールの濃度は、数モル／リットル程度である。この溶液中に基板１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とで、ＳＡＭ膜２を基板１上における下部電極４２の白金表面上に形成できる（図４（ａ）のＢ工程、図４（ｃ）のＢ２工程参照）。以下、ＳＡＭ膜２を基板１上における下部電極４２の白金表面上に形成することを、「ＳＡＭ処理」ともいう。
【００５９】
図４（ａ）のＣ工程では、ＰＺＴ前駆体を形成する部分のＳＡＭ膜２を除去するために、また必要部分のＳＡＭ膜２を保護するために、フォトリソグラフィによりフォトレジスト層３をパターニング形成し、その後、ドライエッチングによりＳＡＭ膜２を除去し、加工に用いたレジストを除去してＳＡＭ膜２のパターニングを終える。これにより、基板１上における下部電極４２の表面上に所定パターンのＳＡＭ膜２が形成される（同図のＤ工程参照）。
【００６０】
基板１上における下部電極４２の表面のＳＡＭ膜２が形成されている領域は、疎水性となる。一方、ＳＡＭ膜２が除去されて下部電極４２の表面が露出している領域は、親水性となる。この表面エネルギーのコントラストを利用して、下記で詳述するＰＺＴ前駆体溶液の塗り分けが可能となる。
【００６１】
一方、図４（ｂ）のＢ１工程では、先に、ＰＺＴ前駆体を形成する部分にフォトレジスト層３のパターンを形成し、その後、ＳＡＭ膜２のパターニング処理を行う。ＳＡＭ処理後の状態は、フォトレジスト層３上にはＳＡＭ膜２は形成せず（同図のＣ１工程参照）、フォトレジスト層３を除去すればＳＡＭ膜２のパターニングを終える。
【００６２】
図４（ｃ）のＢ２工程では、先述の図４（ａ）のＢ工程と同じ工程を経て、ＳＡＭ膜２を基板１上における下部電極４２の白金表面上に形成し、フォトマスク４を介して紫外線を照射（ＵＶ光露光）することにより、未露光部のＳＡＭ膜２が残り、露光部のＳＡＭ膜２が消失する。これにより、基板１上における下部電極４２の表面上に所定パターンのＳＡＭ膜２が形成される。
【００６３】
（電気−機械変換膜の形成）
次に、基板１上における下部電極４２の表面上に、電気−機械変換膜４３となるＰＺＴ膜７を形成する。なお、ＰＺＴ膜７が機能性膜の一例としての電気−機械変換膜４３に相当することを示すために、図５のＦ、Ｄ’、Ｅ’、Ｆ’に、括弧を付して電気−機械変換膜の符号４３を併記することとする。
上述した図４（ａ）のＤ工程、図４（ｂ）のＤ１工程、図４（ｃ）のＤ２工程の後に、図５のＥ工程に示すように、上述したＰＺＴ前駆体溶液をＳＡＭ膜２のパターン化がなされた親水部５に塗布する工程を行う。図５のＥ工程に示すように、選択したインクジェット法によってＰＺＴ前駆体溶液をパターン化された親水部５へ塗布し、パターン化したＰＺＴ前駆体塗膜６を形成する。
その後、通常のゾルゲルプロセスに従って熱処理を行う。パターン化ＰＺＴ前駆体塗膜６の熱処理温度は有機物の燃焼温度：５００℃、ＰＺＴ結晶化温度：７００℃などの高温処理によりＳＡＭ膜２は消失し、基板１の白金表面上にＰＺＴ膜７のみが成膜される（図５のＦ工程参照）。
【００６４】
２回目以降の工程は以下の理由から簡便化できる（図５のＤ’、Ｅ’、Ｆ’工程参照）。ＳＡＭ膜は酸化物薄膜上には形成されない。このため、フォトリソグラフィ工程や露光の工程を必要としない第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２が形成される（図５のＤ’工程参照）。
【００６５】
従来のＳＡＭ膜のパターン化とこれを利用した機能性色材（カラーフィルタ、ポリマー有機ＥＬ、ナノメタル配線）のパターニングは１回のＳＡＭ処理と引き続き行われる機能性色材の配置で完了していたが、ゾルゲル法では一度に成膜できる膜厚が少ないので、複数回繰り返す必要がある。毎回、フォトリソグラフィ・エッチングによるパターン化ＳＡＭ膜形成は工程が煩雑になる。本発明は電気−機械変換素子として特にＳＡＭ膜が形成できない酸化物薄膜と、下部電極が構成要素であり、その下部電極にＳＡＭ膜が形成可能な組合せで初めて実現できるものである。
【００６６】
第１のパターン形成した試料にＳＡＭ処理を行った後、ＰＺＴ前駆体溶液の塗り分け塗工（パターン化したＰＺＴ前駆体塗膜６の形成）を行い、熱処理を施す。以上の図５のＤ’、Ｅ’、Ｆ’工程を所望の膜厚になるまで繰り返す。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。
なお、塗布工程後のこれまでの工程は、塗布工程により部分的に塗布されたゾルゲル液（ＰＺＴ前駆体溶液）を乾燥・熱分解（以下、「加熱」ともいう）・結晶化する加熱・結晶化工程（以下、「加熱・結晶化工程」ともいう）に相当する。
【００６７】
図６および図７を参照して、電気−機械変換膜４３の形成について別の観点から説明する。図６および図７に示すように、下部電極４２の表面に電気−機械変換膜４３を形成する。なお、図６および図７においては、図４および図５に示したものと比較して、ＳＡＭ膜２のパターン数を２箇所から３箇所に増やすとともに、下部電極４２が図４および図５に示した基板１に相当することをその符号１に括弧を付して表わしている。
図６（ａ）および図７（ａ）に示す工程では、図３に示した薄膜製造装置５０のステージ６２上に、表面に所定パターンのＳＡＭ膜２が形成された下部電極４２（図３の基板１に相当）を載置する。そして、周知のアライメント装置（ＣＣＤカメラやＣＭＯＳカメラ等）等を用いて、下部電極４２の位置や傾き等をアライメントする。
【００６８】
そして、インクジェットヘッド６７をＸ軸に駆動させ、下部電極４２が載置されたステージ６２をＹ軸に駆動させて、ステージ６２上にインクジェットヘッド６７を配置する。この際、図７（ａ）に示すように、膜厚測定手段７３は下部電極４２から上方に離れていて、Ｚ軸において初期位置を占めている。そして、インクジェットヘッド６７から下部電極４２の表面のＳＡＭ膜２が存在しない領域（親水性の領域）に機能性インク４３ａ（図５のＰＺＴ前駆体溶液に相当する）を吐出させる。この際、表面エネルギーのコントラストにより、機能性インク４３ａはＳＡＭ膜２が存在しない領域（親水性の領域）のみに濡れ広がる。
【００６９】
このように、表面エネルギーのコントラストを利用して機能性インク４３ａをＳＡＭ膜２が存在しない領域（親水性の領域）のみに形成することにより、塗布する溶液の使用量をスピンコート法等の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となる。
【００７０】
次に、図６（ｂ）に示す工程では、レーザ照射装置７１をＸ軸に駆動させ、必要な場合には下部電極４２が載置されたステージ６２をＹ軸に駆動させて、ステージ６２上にレーザ照射装置７１を配置する。そして、レーザ照射装置７１にて、図６（ａ）に示す工程で濡れ広がった機能性インク４３ａにレーザ光７１ｘを照射して加熱する。レーザ光７１ｘが照射された機能性インク４３ａは、溶媒が蒸発し、熱分解されると共に、ＳＡＭ膜２が除去・消失する。熱分解された機能性インク４３ａは更に結晶化されて機能性膜としての電気−機械変換膜４３となる。レーザ照射装置７１としては、例えば、半導体レーザ装置やＹＡＧレーザ装置等を用いることができる。
【００７１】
上述したように、図５のＤ’、Ｅ’、Ｆ’工程および図６の工程を所望の膜厚（目標膜厚）になるまで繰り返すことにより、機能性インクを積層して薄膜パターンを形成することができる。つまり、簡易な工程により電気−機械変換膜等の薄膜・薄膜パターンが製造可能となる。
【００７２】
なお、シリコンは、厚さ、結晶特性、熱特性の面内ムラが低いため信頼性が高く、本実施形態で使用する基板１（振動板３０）として好適である。
【００７３】
（電気−機械変換膜の膜厚測定）
次に、図７（ｂ）に示す工程では、膜厚測定手段７３をＺ軸に駆動させ、膜厚測定手段７３は下部電極４２に近づいて膜厚が測定可能となる位置を占める。次いで、膜厚測定手段７３をＸ軸に駆動させ、下部電極４２が載置されたステージ６２をＹ軸に駆動させて、ステージ６２上に膜厚測定手段７３を配置する。そして、膜厚測定手段７３にて、図６（ｂ）に示す工程で熱分解され結晶化した電気−機械変換膜４３の膜厚をＹ軸に沿って測定する。
【００７４】
膜厚測定手段７３により測定された電気−機械変換膜４３の膜厚測定結果は、制御部７５に取り込まれ、必要な計算処理（例えば、実際に測定された膜厚測定結果から基板１上の下部電極４２表面までの差を求めるなどの計算を含む）がされて膜厚データに変換される。
【００７５】
制御部７５の前記ＣＰＵ（以下、単に「制御部７５」ともいう）は、上述のようにして多数回繰り返されて基板１上に形成される全箇所の薄膜パターンの最終盤に、全箇所の薄膜パターンの膜厚測定を行い、その全箇所の薄膜パターンの膜厚測定結果に基づいて、目標膜厚の膜厚となるように、インクジェットヘッド６７からの各箇所の薄膜パターンへの機能性インク４３ａの吐出量を補正する補正手段として機能する。
【００７６】
図５のＤ’、Ｅ’、Ｆ’工程および図６の工程を踏まえ、図８のフローチャートを参照して膜厚測定手順について説明する。図８のステップＳ１において、基板１上に機能性インクを塗布し、次いで加熱・結晶化を行う（ステップＳ２）。ステップＳ１からステップＳ２までの処理を目標膜厚に近づくまで多数回繰り返す。例えば目標膜厚として２．０μｍとした場合、多数回の試験等を行うことにより目標膜厚に最も近づく繰り返し回数を求めることができる。
【００７７】
ステップＳ３では、目標膜厚に最も近づく繰り返し回数になったか否かのチェックを行う。目標膜厚に最も近づく繰り返し回数になった場合（基板１上に形成される全箇所の薄膜パターンの最終盤）には、ステップＳ４に進む。ここで、制御部７５は基板１上に形成される全箇所の薄膜パターンの最終盤に、全箇所の薄膜パターンの膜厚測定を行う。すなわち、全箇所の薄膜パターンの情報を不揮発性メモリＲＡＭに記録すると共に、目標膜厚にするために各薄膜パターンに必要な膜厚の計算等を実行する。
【００７８】
ステップＳ４において、制御部７５は各薄膜パターンに必要な膜厚の計算結果に基づき、ＮＧの場合には必要な薄膜パターンのみ機能性インクの塗布を行い（ステップＳ５）、ＯＫの場合には機能性膜の成膜を終了する。
【００７９】
また、上記例に限らず、薄膜製造装置において、液体吐出手段として、複数の液体吐出ヘッドを有する場合には、各液体吐出ヘッドからは、機能性インクとしてそれぞれに異なる濃度のセラミックス（強誘電体）の前駆体溶液が吐出されるように構成してもよい。そして、複数の液体吐出ヘッドが２つである場合、一方の液体吐出ヘッドから吐出される前駆体溶液の濃度が、他方の液体吐出ヘッドから吐出される前駆体溶液の濃度の半分以下にできる。
この例によれば、複数の液体吐出ヘッドとしてのインクジェットヘッドを使用する場合には、より前駆体溶液濃度の低い機能性インクを使用することにより、より細かな調整が行えるようになる。
【００８０】
従来の薄膜製造装置および薄膜製造方法では多数回繰返される前記の工程ごとに膜厚測定を行うことは生産性という点からみて非効率的であった。これに対し、本実施形態によれば、基板１上に形成される全箇所の薄膜パターンの最終盤に、その全箇所の薄膜パターンの膜厚測定結果に基づいて、目標膜厚の膜厚となるように、インクジェットヘッド６７からの各箇所の薄膜パターンへの機能性インク４３ａの吐出量を補正するので、効率的に目標膜厚の薄膜製造を行うことができる。
【００８１】
電気−機械変換膜４３の膜厚は、接触式の粗さ計に限らず、例えば光等を用いた非接触形状計測器等を用いて計測できる。より具体的には、例えば、Ｚｙｇｏ社の干渉計ＮｅｗＶｉｅｗシリーズや、Ｋｅｙｅｎｃｅ社の形状測定レーザ顕微鏡ＶＫシリーズ等を用いることができる。
【００８２】
（第２の実施形態）
この第２の実施形態は、本発明に係る画像形成装置に関するものである。
図９および図１０を参照して、本発明に係る画像形成装置の一例としてのインクジェット記録装置１００の全体構成を説明する。図９は、本実施形態のインクジェット記録装置の機構部の概略的な一部断面正面図である。図１０は、同記録装置を透視して示す斜視図である。
【００８３】
図９および図１０に示すインクジェット記録装置１００は、図３の膜厚製造装置５０で製造した複数の液体吐出ヘッド９（図２参照）を搭載した一例である。
図９および図１０に示すように、インクジェット記録装置１００は、いわゆるシリアル型のインクジェット記録装置である。インクジェット記録装置１００は、キャリッジ１０１と、インクジェット記録ヘッド１０２（以下、単に「記録ヘッド１０２」という）と、印字機構部１０４とを有している。キャリッジ１０１は、記録装置本体１００Ａの内部に主走査方向に移動可能に構成されている。記録ヘッド１０２は、キャリッジ１０１の下側に搭載された複数の液体吐出ヘッド９の一実施形態である。印字機構部１０４は、記録ヘッド１０２へインクを供給するインクカートリッジ１０３を含んで構成されている。
【００８４】
記録装置本体１００Ａの下方部には、図１０における左側の前方側から多数枚の用紙１０５を積載可能な給紙カセット１０６が、記録装置本体１００Ａに対して引き出し・押し込み自在に配設（配置して設けることを意味する）されている。給紙カセット１０６の上方には、用紙を手差しで給紙するための手差しトレイ１０７を記録装置本体１００Ａに対して揺動・開閉可能に設けられている。給紙カセット１０６あるいは手差しトレイ１０７から給送される用紙１０５を取り込み、印字機構部１０４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１０８に排紙する。
【００８５】
印字機構部１０４は、図示しない左右の側板に横架（横方向に架け渡すことを意味する）したガイド部材である主ガイドロッド１０９と従ガイドロッド１１０とでキャリッジ１０１を主走査方向に摺動自在に保持している。このキャリッジ１０１にはイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）の各色のインク滴を吐出する本発明に係る記録ヘッド１０２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。
【００８６】
キャリッジ１０１には、記録ヘッド１０２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１０３を交換可能に装着している。インクカートリッジ１０３は上方に大気と連通する大気口、下方には記録ヘッド１０２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いる。この多孔質体の毛管力により記録ヘッド１０２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１０２としてここでは各色のヘッドを用いているが、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。ここで、キャリッジ１０１は、後方側（用紙（シート）搬送方向下流側）を主ガイドロッド１０９に摺動（接触して摺り動くことを意味する）自在に支持され、前方側（用紙搬送方向上流側）を従ガイドロッド１１０に摺動自在に載置されている。そして、このキャリッジ１０１を主走査方向に移動走査するため、タイミングベルト１０４をキャリッジ１０１に固定している。タイミングベルト１０４は、主走査モータ１１１で回転駆動される駆動プーリ１１２と従動プーリ１１３との間に張架（張力を付与する状態で掛け渡され装着されていることを意味する）されている。この主走査モータ１１１の正逆回転によりキャリッジ１０１が往復移動される。
【００８７】
一方、給紙カセット１０６にセットした用紙１０５を記録ヘッド１０２の下方側に搬送するために、給紙カセット１０６から用紙１０５を分離給装する給紙ローラ１１５およびフリクションパッド１１６と、用紙１０５を案内するガイド部材１１７と、給紙された用紙１０５を反転させて搬送する搬送ローラ１１８と、この搬送ローラ１１８の周面に押し付けられる搬送コロ１１９および搬送ローラ１１８からの用紙１０５の送り出し角度を規定する先端コロ１２０とを設けている。
【００８８】
搬送ローラ１１８は、図１０に示す副走査モータ１２１によってギヤ列を介して回転駆動される。そして、キャリッジ１０１の主走査方向の移動範囲に対応して搬送ローラ１１８から送り出された用紙１０５を記録ヘッド１０２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１２２を設けている。この印写受け部材１２２の用紙搬送方向下流側には、用紙１０５を排紙方向へ送り出すために回転駆動される搬送コロ１２３、拍車１２４を設けている。さらに、用紙１０５を排紙トレイ１０８に送り出す排紙ローラ１２５および拍車１２６と、排紙経路を形成するガイド部材１２７、１２８とを配設している。
【００８９】
記録時には、キャリッジ１０１を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド１０２を駆動することにより、停止している用紙１０５にインクを吐出して１行分を記録し、用紙１０５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１０５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１０５を排紙する。また、キャリッジ１０１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１０２の吐出不良を回復するための回復装置１２９を配置している。回復装置１２９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１０１は印字待機中にはこの回復装置１２９側に移動されてキャッピング手段で記録ヘッド１０２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。
【００９０】
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１０２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、記録装置本体１００Ａの下部に設置された廃インク溜（図示せず）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。
【００９１】
以上説明したとおり、第２の実施形態によれば、インクジェット記録装置１００においては、薄膜製造装置５０で製造した複数の液体吐出ヘッド９の一実施形態である記録ヘッド１０２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。
【００９２】
（実施例１）
次に、薄膜製造装置５０を用いて薄膜パターンを形成する実施例１を説明する。この実施例１では、基板であるシリコンウェハに熱酸化膜（膜厚１．０μｍ）を形成し、密着層としてチタン膜（膜厚５０ｎｍ）をスパッタ成膜した。引続き下部電極として白金膜（膜厚２００ｎｍ）をスパッタ成膜した。
【００９３】
次いで、上述した図４（ａ）のＢ工程、図４（ｃ）のＢ２工程において、アルカンチオールにＣＨ３（ＣＨ２）６−ＳＨを用い、濃度０．０１モル／リットル（溶媒：イソプロピルアルコール）溶液に浸漬させ、ＳＡＭ処理を行った。その後、イソプロピルアルコールで洗浄・乾燥後、ＳＡＭ膜２のパターニングの工程に移る。
ＳＡＭ処理後の疎水性の確認評価として接触角測定を行い、図１１（ａ）の水の接触角測定写真に示すように、ＳＡＭ膜２形成部位上での水の接触角は９２．２°であった。一方、図１１（ｂ）の水の接触角測定写真に示すように、ＳＡＭ処理前（ＳＡＭ膜２の除去部位でもある）の白金スパッタ膜のそれは５°以下（完全濡れ）であった。この結果から、ＳＡＭ膜処理がなされたことが分かった。
【００９４】
図４（ａ）のＣ工程において、東京応化社製フォトレジスト（ＴＳＭＲ８８００）を用い、スピンコート法でフォトレジスト層３を成膜し、通常のフォトリソグラフィでレジストパターンを形成した後、酸素プラズマ処理を行い露出部のＳＡＭ膜２を除去した（図４（ａ）のＤ工程参照）。処理後の残渣レジストはアセトンにて溶解除去し、上記したと同様の接触角評価を行ったところ、除去部では５°以下の値（完全濡れ）の親水部（親水領域）５が形成され、フォトレジスト層３でカバーされていたＳＡＭ膜２形成部位のそれは９２．４°の値を示した。この結果から、疎水部（疎水領域）が形成され、ＳＡＭ膜２のパターン化がなされたことを確認した。
【００９５】
図４（ｂ）に示したＳＡＭ膜パターニング方式では、上記と同様のレジストワークにより予めレジストパターンを形成し、同様のＳＡＭ処理を実施後、アセトンにてフォトレジスト層３を除去し（Ｂ１〜Ｄ１工程）、接触角を測定した。フォトレジスト層３でカバーされていた白金膜上の接触角は５°以下の値（完全濡れ）で親水部５が形成され、他の部位（ＳＡＭ膜２のパターン部位）のそれは９２．０°の値の疎水部が形成され、ＳＡＭ膜２のパターン化が適切になされたことを確認した。
【００９６】
図４（ｃ）に示したＳＡＭ膜パターニング方式では、フォトマスク４を用いて紫外線照射を行った。用いた紫外線はエキシマランプによる波長１７６ｎｍの真空紫外光を１０分間照射した。照射部の接触角は５°以下の値（完全濡れ状態）で親水部５が形成され、未照射部（ＳＡＭ膜２のパターン部位）のそれは９２．２°の値の疎水部が形成され、ＳＡＭ膜２のパターン化が適切になされたことを確認した。
次に、電気−機械変換膜としてＰＺＴ（５３／４７）を成膜した。前駆体塗布液（ＰＺＴ前駆体溶液）の合成は、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。
【００９７】
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０．１モル／リットルにした。
一度のゾルゲル成膜で得られる膜厚は１００ｎｍが好ましく、ＰＺＴ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（従って０．１モル／リットルに限定されるものではない）。
【００９８】
このＰＺＴ前駆体溶液を先のパターン化ＳＡＭ膜上に、インクジェット法で塗布（図７（ａ）参照）した。インクジェット法によりＳＡＭ膜（疎水部）上には液滴を吐出せずに、親水部にのみ吐出することで接触角のコントラストにより親水部上にのみパターン化されたＰＺＴ前駆体塗膜ができた。この塗膜に対して、レーザ照射装置７１によりレーザを照射することで、加熱、結晶化を行い、図６（ｂ）に示すＰＺＴ膜として電気−機械変換膜４３を得た。
【００９９】
上述したインクジェット法により、繰返し同じ場所に液滴を吐出、レーザ照射する工程を１５回繰り返して重ね塗りを行い、５００ｎｍの電気−機械変換膜を得た。このとき作製された電気−機械変換膜（ＰＺＴ膜）にクラックなどの不良は生じなかった。
さらに１５回のＰＺＴ前駆体溶液の選択塗布→レーザ照射を行い、加熱・結晶化処理をした（計３０回）。電気−機械変換膜（ＰＺＴ膜）にクラックなどの不良は生じなかった。電気−機械変換膜（ＰＺＴ膜）の膜厚は１０００ｎｍに達した。このパターン化した電気−機械変換膜（ＰＺＴ膜）に上部電極（白金）を成膜して電気−機械変換素子を作製し、電気特性、電気−機械変換能（圧電定数）の評価を行った。
電気−機械変換膜（ＰＺＴ膜）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。この際得たＰ−Ｅヒステリシス曲線を図１２に示す。
【０１００】
電気−機械変換素子の電気−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。なお、ｐｍ／Ｖとは、１Ｖ（ボルト）の電圧を印加したときにその材料が何メートル伸びるかを表す単位であり、ここでは１Ｖの電圧を印加すると１２０ｐｍ（ピコメートル）縮むことを示す。
【０１０１】
上述したとおり、実施例１によれば、レーザによる加熱・焼成を行うことで、熱による基板へのダメージを最小限に抑えることができる。また、レーザの照射面積（形状）はパターンより広ければ形状は問わないが、略同一形状であることがより好ましい。また、レーザの方が供給するエネルギー量が他の加熱・焼成プロセスよりも大きいのでタクトの改善も同時に実現できる。
【０１０２】
なお、電極膜として白金やＳｒＲｕＯ３やＬａＮｉＯ３などの酸化物を溶媒に溶かし、インクジェット法で塗布し、レーザ照射することで電気−機械変換膜と同様に電極膜も形成することができる。
【０１０３】
（実施例２）
電気−機械変換膜の膜厚測定に関する実施例２について説明する。図６および図７に示したように、インクジェットヘッド６７により任意のパターンに機能性インクの塗布後、加熱・結晶化を行う。ここでは、図１３に示すように、シリコンウェハからなる基板１上に形成された電気−機械変換膜４３の多数の薄膜パターン（以下、単に「パターン」ともいう）は、同一形状で、おおよそ１ｍｍ（長手方向Ｌの寸法）×５０μｍ（膜厚測定方向（短手：副走査方向）Ｂの寸法）のものを１パターン（以下、「１ビット」ともいう）とし、４００パターン（４００ビット）を１チップとして、これが複数チップあるものとする。
ここで、薄膜パターンとは、電気−機械変換膜４３が細長い略矩形状をなした形状部分を意味する。また、塗膜パターンとは、加熱・結晶化前の機能性インク状態の塗布・形状部分を意味する。
【０１０４】
上述した図５のＤ’、Ｅ’、Ｆ’工程および図６の工程を目標膜厚に最も近くなるまで繰り返す。その後、膜厚測定手段としての接触式の表面粗さ計にて、全てのビットの膜厚を測定する。ここでは接触式の粗さ計を挙げたが、非接触式のレーザ顕微鏡でもよい。機能性膜にダメージがなければ接触式の方がタクト的に有利であるが、機能性膜が軟質でダメージを受ける可能性があれば、非接触式の粗さ計を用いればよい。
【０１０５】
ここで、目標膜厚（例えば２．０μｍ）は、例えば２．０±０．１μｍの所定の公差をもって予め設定された規定膜厚であるものとする。この際、図７（ｂ）に示す補正手段としての制御部７５は、全てのパターン箇所の膜厚測定結果における公差内の最大の膜厚値に合わせて、インクジェットヘッド６７による各箇所のパターンへの機能性インクの吐出量を補正する機能を有する。
全てのパターン箇所の膜厚測定結果、最大の膜厚値が例えば２．１μｍであった場合、その２．１μｍに合わせて、換言すれば他の箇所のパターンの膜厚が２．１μｍになるようにインクジェットヘッド６７による各箇所への機能性インクの吐出量を補正することとなる。この際、インクジェットヘッド６７は他の箇所のパターンごとに機能性インクの容積を変えて、最大の膜厚値２．１μｍになるように吐出する。つまり、インクジェットヘッド６７から吐出される液滴としての機能性インクの容積が同一ではない場合が含まれる（請求項２）。
【０１０６】
この実施例２によれば、電気−機械変換膜を備えた電気−機械変換素子を搭載した製品としての液体吐出ヘッドにおいて、印加電圧のバラツキ幅を小さく抑えることができ、これにより歩留まりが悪くならずにバラツキ幅の小さい電気−機械変換素子を搭載した液体吐出ヘッドを提供できる。
【０１０７】
（実施例３）
従来の電気−機械変換素子では、効率の良い振動や変形変位を得るために、電気−機械変換素子を構成している圧電体などの電気−機械変換膜等を均一にすることに主眼がおかれていた。このようなことから、効率の良い変形変位を得るために電気−機械変換素子の剛性と膜厚・形状との関係（以下、「相関関係」ともいう）についての本格的な技術提案は、本発明者らの知る範囲では見当たらない現状にある。
本発明者らは、本実施例で述べるように、試験研究を鋭意進める中で、電気−機械変換素子のアクチュエータ部の電気−機械変換能である変位量の代用特性としての剛性と膜厚・形状との間に、ある相関関係を見出し提案するものである。
【０１０８】
実施例１で最終的に形成した電気−機械変換膜４３のパターン寸法は、上記した１０００×５０μｍであり、短い幅方向（短手方向：副走査方向に相当する）の変位量をレーザドップラー計で計測した結果を図１４に示す。
図１４において、横軸は、電気−機械変換素子のアクチュエータ部（図１および図２参照）おける短手方向の位置を示し、縦軸は、同アクチュエータ部の変位量を示している。
同図において、（ａ）は比較例の変位特性を示す線図であって、実施例１と同様の手法で同じ寸法にパターニングされたスピンコート工法で形成された電気−機械変換膜を含む電気−機械変換素子のアクチュエータ部の変位特性を示す。（ｂ）は実施例１のインクジエット工法で形成されたＰＺＴ膜を含む電気−機械変換素子のアクチュエータ部の変位特性を示す。
【０１０９】
図１５を参照して、解析による電気−機械変換素子のアクチュエータ部のＰＺＴ膜（電気−機械変換膜）における本実施例３の変形の様子を、比較例と対比する状態で説明する。図１５（ａ）は図１４（ａ）で説明したと同様の比較例：スピン工法で形成された、図１５（ｂ）は図１４（ｂ）で説明したと同様の本実施例１：インクジェット工法で形成された、それぞれのＰＺＴ膜の片側半分の変形の様子を示す。なお、変形の差が良く分かるように縦方向はスケールを５０倍に増幅している。
【０１１０】
図１５（ａ）、図１５（ｂ）の下側に示す各白抜きの図は、電圧を印加していないときの電気−機械変換素子のアクチュエータ部３５における各々の断面形状を示す。アクチュエータ部３５は、図１にも示すように、基板１としての振動板３０から電気−機械変換膜４３としてのＰＺＴ膜を挟んで構成される上部電極４４までの積層構造体部分を示し、電圧がかけられたときに実際に変形変位する駆動部分を表す。また、Ｘ軸はＰＺＴ膜の短手（副走査）方向の位置を、Ｚ軸はアクチュエータ部３５が電圧印加時に圧力室基板２０、圧力室２１（図１参照）側へ変形変位する方向の位置・変位量を、それぞれ表わしている。
図１５（ａ）に示す比較例のスピン工法で作製したＰＺＴ膜からなる電気−機械変換膜４３は、エッチングで加工されることから、膜厚は略均一であるため剛性は場所・位置によらず略一定であり、電気−機械変換膜４３端部付近で振動板３０の変形を阻害していることが分かる。
【０１１１】
一方、図１５（ｂ）に示す本実施例３のインクジェット工法で形成されたＰＺＴ膜からなる電気−機械変換膜４３は、白抜きで示す断面が略メニスカス（三日月）凸レンズ形状（凸が上部電極４４への向き）になっていることにより、アクチュエータ部３５のＰＺＴ膜端部で膜厚が薄くなっている。これにより、アクチュエータ部３５（ＰＺＴ膜）端部付近の剛性が低下しているため、変形時に端部付近の振動板３０が大きくスピン工法よりも変形し、アクチュエータ部３５のＰＺＴ膜中央部の最大変位量もスピン工法のＰＺＴ膜よりも大きくなっており、図１４の測定結果と一致していることが分かった。
【０１１２】
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５μｍ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。
【０１１３】
上述のとおり、本実施例３により得られた電気−機械変換素子の、基板１である振動板３０から第２の電極である上部電極４４までが積層されたアクチュエータ部３５は、上位概念用語で記載すると次のようになる。すなわち、アクチュエータ部３５の長手方向と直交する短手方向（副走査方向に相当する）の断面におけるアクチュエータ部３５の端部からその中央部に向かって徐々に大きくなる剛性を有していると表現できる。この場合、中央が最も高い山形状の曲線を含む他、中央が最も高い三角形状の曲線も含む。
より具体的には、アクチュエータ部３５は、その短手方向の断面におけるアクチュエータ部３５の端部からその中央部に向かって略メニスカス凸レンズの外周面湾曲線を描くように徐々に大きくなる剛性を有するように作製するのが好ましい。
【０１１４】
以上説明したとおり、本実施例３によれば、第１に、上述した特有の剛性特性を有する電気−機械変換素子を得たことにより、効率の良い電気−機械変換能として優れた変形変位を得ることができる。
第２に、本実施例３では、第１の電極上に部分的に表面改質を行う表面改質工程と、表面改質された第１の電極上に液滴吐出法によって圧電体前駆体としてのＰＺＴ前駆体を含むゾルゲル液（ＰＺＴ前駆体溶液）を部分的に塗布する塗布工程と、部分的に塗布されたゾルゲル液を乾燥・熱分解・結晶化する乾燥・熱分解・結晶化工程とを含み、前記塗布工程および前記乾燥・熱分解・結晶化工程を繰返し行ってパターン化した電気−機械変換膜を得る電気−機械変換膜の製造方法により製作され、かつ、前記表面改質が、第1の電極上にチオール化合物を付与することによりなされ、その後、フォトリソグラフィ・エッチングにより部分的にチオール化合物が除去される工程を含む。これにより、加熱・結晶化工程におけるクラックの発生を防止することができ、また、上述の工程で得られた電気−機械変換膜（ＰＺＴ膜）は、良好な電気特性をもつことができる。
【０１１５】
次に、本発明に係る電気−機械変換膜の膜厚分布形状および電気−機械変換膜の外周表面形状について説明する。
図１６および図１７を参照して、実施例２におけるＰＺＴ膜の膜厚分布形状および外周表面形状について説明する。
実施例１と同様にインクジェット方式により重ね塗布して最終的に得られたＰＺＴ膜のアクチュエータ部における短手方向の断面の膜厚を表面粗さ計で計測した片側半分の結果を図１６に示す。ＰＺＴ膜の膜厚は、ＰＺＴ膜の中心で最も厚く端部に向かい一様に膜厚が減少している。このときの中央部の最大膜厚は１０００ｎｍ（１．０μｍ）であった。
すなわち、ＰＺＴ膜の膜厚分布形状は、アクチュエータ部の短手方向の断面におけるアクチュエータ部端部からその中央部に向かって徐々に大きくなる形状特性を有し、略メニスカス凸レンズ状となっている。
【０１１６】
前記膜厚分布の多項式近似を実施したところ、図１７および次式（１）、（２）の高次関数である４次関数の近似式と非常に良い一致を示した。図１７に示す膜厚分布の一例としては、ＰＺＴ膜の短手（副走査）方向（Ｘ軸の＋−の両方向）の幅は５０μｍであり、Ｘの有効範囲（ＰＺＴ膜形成部）は、−２５≦Ｘ≦＋２５μｍとなる。
但し、式（１）において、ＸはＰＺＴ膜の断面中央を０としたＰＺＴ膜の各端部に向かう正負の位置座標を表わし、ＹはＸ位置座標におけるＰＺＴ膜の膜厚を表わす（図１７参照）。係数Ａ〜Ｅは膜厚が変ると変動する係数である。
Ｙ＝−ＡＸ４＋ＢＸ３−ＣＸ２＋ＤＸ＋Ｅ・・・式（１）
【０１１７】
上記式（１）を求めるために、上述した膜厚計測を多数回行い、前記膜厚分布の多項式近似を多数回実施し、前記係数Ａ〜Ｅの間にある特定の関係を見出した。その結果をまとめると、次のとおりである。前記式（１）において、前記断面中央の膜厚Ｅ（Ｘ＝０のとき）である係数Ｅの範囲が０．５〜５．０（μｍ）にあるとき、係数Ａ、係数Ｂ、係数Ｃ、係数Ｄが、次式（２）の係数数値をそれぞれ０．９〜１．１倍にした範囲内に存在する特定の関係にある。
Ｙ＝−３×１０１８Ｘ４＋１０１４Ｘ３−３×１０９Ｘ２＋４５２０Ｘ＋０．９９６・・・式（２）
なお、前記（１）、（２）式は、見方を変えると、ＰＺＴ膜の外周表面形状を近似的に表しているものとも表現できる。
【０１１８】
以上説明したとおり、本実施例３によれば、実施例１の効果に加えて、いわば理想的なＰＺＴ膜の膜厚分布形状およびＰＺＴ膜の外周表面形状を得ることができた。
従来の電気−機械変換素子では、効率の良い振動や変形変位を得るために、電気−機械変換素子を構成している圧電体などの電気−機械変換膜等を均一にすることに主眼がおかれていた。このような現状に鑑み、本発明者らは従来とは本質的に異なる観点・発想から、効率の良い変形変位を得るために電気−機械変換素子・電気−機械変換膜の剛性と膜厚・形状との相関関係について上述のとおり提案するものである。
【０１１９】
以上述べたとおり、本発明を特定の実施形態および実施例等について説明したが、本発明が開示する技術は、上述した実施形態および実施例等に例示されているものに限定されるものではない。すなわち、それらを適宜組み合わせて構成してもよく、本発明の範囲内において、その必要性および用途等に応じて種々の実施形態や実施例或いは変形例を構成し得ることは当業者ならば明らかである。
【０１２０】
本発明の第１の実施形態の電気−機械変換素子４０を用いた液体吐出ヘッドとして、微小インクを吐出するインクジェット記録ヘッド１０２を例示して説明したが、これに限定されない。すなわち、本発明の適用範囲は、例えばインクに代えて、その用途に応じて使用する任意の微小液体を吐出する液体吐出ヘッドであってもよく、また液体吐出ヘッドを用いたパターニング装置等にも適用可能なことは言うまでもない。
【０１２１】
本発明に係る画像形成装置は、図９および図１０に示したインクジェット記録装置１００に限らず、本発明のインクジェット方式の画像形成装置を含む画像形成装置にも適用可能である。すなわち、例えば、プリンタ、プロッタ、ワープロ、ファクシミリ、複写機、またはこれら２つ以上の機能を備えた複合機等においてインクジェット記録装置を含む画像形成装置にも適用可能である。
本発明の適用分野としては、直接的には印刷分野、特にデジタル印刷分野が挙げられ、画像形成装置としては、マルチファンクション・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、上記ＭＦＰなどが挙げられる。また、応用分野としては、インクジェット技術を利用する三次元造型技術などにも適用可能である。
また、記録媒体としては、用紙１０５に限らず、使用可能な薄紙から厚紙、はがき、封筒、或いはＯＨＰシート等まで、インクジェットヘッドを用いて画像形成可能な全ての記録媒体を含むものである。
【符号の説明】
【０１２２】
１    基板
２    ＳＡＭ膜（撥液膜）
３    フォトレジスト層
４    フォトマスク
５    親水部
６    ＰＺＴ前駆体塗膜（機能性塗膜）
７    ＰＺＴ膜（機能性膜）
９    液体吐出ヘッド
１０    ノズル板
１１    ノズル
２０    圧力室基板
２１    圧力室
３０    振動板
４０    電気−機械変換素子
４１    密着層
４２    下部電極（第１の電極）
４３    電気−機械変換膜（機能性膜）
４３ａ  機能性インク（機能性溶液）
４４    上部電極（第２の電極）
５０    薄膜製造装置
６７    インクジェットヘッド（液体吐出手段）
７１    レーザ照射装置（加熱結晶化手段）
７３    膜厚測定手段
７５    制御部（補正手段）
１００    インクジェットヘッド記録装置（画像形成装置）
１００Ａ  記録装置本体
１０１    キャリッジ
１０２    インクジェット記録ヘッド（液体吐出ヘッド）
１０４    印字機構部
１０５    用紙（記録媒体）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１２３】
【特許文献１】特開２０１１−１０８９９６号公報
【特許文献２】特許第４３６４８４０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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【図１６】
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【図１７】
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