(57)【要約】【課題】個々の電気機械変換素子における圧電体の圧電効果による変位量が大きい電気機械変換電子部品において、電気機械変換素子が配列された素子列内での変位量バラつきを少なく抑えることを課題とする。【解決手段】駆動信号に応じた電圧を第一電極２３と第二電極２５との間に印加して圧電体２４を変形させる電気機械変換素子２００が複数個並べて配列された素子列を少なくとも一列有する電気機械変換電子部品において、各電気機械変換素子の圧電体は、Ｘ線回折のθ−２θ法による測定で得られた（２００）面に対応する回折ピーク強度Ｐの位置（２θ＝θｍａｘ）で測定される（２００）面に対応するロッキングカーブ中に回折強度の落ち込み部分を有し、回折ピーク強度Ｐの素子列ごとの平均値をＰＡＶＥとし、当該素子列における該回折ピーク強度Ｐの最大差をΔＰとしたとき、ΔＰ／ＰＡＶＥが２０％以下である。【選択図】図１１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも第一電極、圧電体、第二電極が順次積層され、駆動信号に応じた電圧を該第一電極と該第二電極との間に印加して該圧電体を変形させる電気機械変換素子が複数個並べて配列された素子列を少なくとも一列有する電気機械変換電子部品において、
各電気機械変換素子の圧電体は、（１００）面及び／又は（００１）面に優先配向されたペロブスカイト型構造を有する複合酸化物で構成され、Ｘ線回折のθ−２θ法による測定で得られた回折強度のピークのうち（２００）面及び／又は（００２）面に対応する回折強度のピークにおいて回折強度が最大となる回折ピーク強度Ｐの位置（２θ＝θｍａｘ）で測定される（２００）面及び／又は（００２）面に対応するロッキングカーブ中に、回折強度の落ち込み部分を有し、
各電気機械変換素子の圧電体における前記回折ピーク強度Ｐの素子列ごとの平均値をＰＡＶＥとし、当該素子列における該回折ピーク強度Ｐの最大差をΔＰとしたとき、ΔＰ／ＰＡＶＥが２０％以下であることを特徴とする電気機械変換電子部品。
【請求項２】
少なくとも第一電極、圧電体、第二電極が順次積層され、駆動信号に応じた電圧を該第一電極と該第二電極との間に印加して該圧電体を変形させる電気機械変換素子が複数個並べて配列された素子列を少なくとも一列有する電気機械変換電子部品において、
各電気機械変換素子の圧電体は、（１００）面及び／又は（００１）面に優先配向されたペロブスカイト型構造を有する複合酸化物で構成され、Ｘ線回折のθ−２θ法による測定で得られた回折強度のピークのうち（２００）面及び／又は（００２）面に対応する回折強度のピークにおいて回折強度が最大となる回折ピーク強度Ｐの位置（２θ＝θｍａｘ）であおり角（χ）を振ったときに得られる回折強度分布中に回折強度の落ち込み部分を有し、
各電気機械変換素子の圧電体におけるχ＝０［°］の回折ピーク強度Ｐ１の素子列ごとの平均値をＰ１ＡＶＥとし、当該素子列における該回折ピーク強度Ｐ１の最大差をΔＰ１としたとき、ΔＰ１／Ｐ１ＡＶＥが２０％以下であることを特徴とする電気機械変換電子部品。
【請求項３】
少なくとも第一電極、圧電体、第二電極が順次積層され、駆動信号に応じた電圧を該第一電極と該第二電極との間に印加して該圧電体を変形させる電気機械変換素子が複数個並べて配列された素子列を少なくとも一列有する電気機械変換電子部品において、
各電気機械変換素子の圧電体は、（１００）面及び／又は（００１）面に優先配向されたペロブスカイト型構造を有する複合酸化物で構成され、Ｘ線回折のθ−２θ法による測定で得られた回折強度のピークのうち（２００）面及び／又は（００２）面に対応する回折強度のピークにおいて回折強度が最大となる回折ピーク強度Ｐの位置（２θ＝θｍａｘ）で測定される（２００）面及び／又は（００２）面に対応するロッキングカーブの回折強度にそれぞれの位置（ω）のｓｉｎωを乗じて得られる補正後ロッキングカーブ中に回折強度の落ち込み部分を有し、
前記補正後ロッキングカーブ中におけるω＝θｍａｘ／２に対応する位置の回折ピーク強度をＰ２とし、各電気機械変換素子の圧電体における回折ピーク強度Ｐ２の素子列ごとの平均値をＰ２ＡＶＥとし、当該素子列における該回折ピーク強度Ｐ２の最大差をΔＰ２としたとき、ΔＰ２／Ｐ２ＡＶＥが２０％以下であることを特徴とする電気機械変換電子部品。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電気機械変換電子部品において、
前記圧電体は、ジルコニウム（Ｚｒ）とチタン（Ｔｉ）との組成比（Ｔｉ／（Ｚｒ＋Ｔｉ））が０．４５以上、０．５５以下であるチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）で形成されていることを特徴とする電気機械変換電子部品。
【請求項５】
少なくとも第一電極、圧電体、第二電極が順次積層され、駆動信号に応じた電圧を該第一電極と該第二電極との間に印加して該圧電体を変形させる電気機械変換素子が複数個並べて配列された素子列を少なくとも一列有する電気機械変換電子部品において、
各電気機械変換素子の圧電体は、（１００）面及び／又は（００１）面に優先配向されたペロブスカイト型構造を有する複合酸化物で構成され、Ｘ線回折のθ−２θ法による測定で得られた回折強度のピークのうち（２００）面及び／又は（００２）面に対応する回折強度のピークにおいて回折強度が最大となる回折ピーク強度Ｐ１の位置（２θ＝θ１ｍａｘ）で測定される（２００）面及び／又は（００２）面に対応するロッキングカーブ中に、回折強度の落ち込み部分を有し、
各電気機械変換素子の圧電体における前記回折ピーク強度Ｐ１の位置θ１ｍａｘの素子列内での最大差Δθ１ｍａｘが、０．０２［°］以下であることを特徴とする電気機械変換電子部品。
【請求項６】
少なくとも第一電極、圧電体、第二電極が順次積層され、駆動信号に応じた電圧を該第一電極と該第二電極との間に印加して該圧電体を変形させる電気機械変換素子が複数個並べて配列された素子列を少なくとも一列有する電気機械変換電子部品において、
各電気機械変換素子の圧電体は、（１００）面及び／又は（００１）面に優先配向されたペロブスカイト型構造を有する複合酸化物で構成され、Ｘ線回折のθ−２θ法による測定で得られた回折強度のピークのうち（２００）面及び／又は（００２）面に対応する回折強度のピークにおいて回折強度が最大となる回折ピーク強度Ｐ１の位置（２θ＝θ１ｍａｘ）で測定される（２００）面及び／又は（００２）面に対応するロッキングカーブ中に、回折強度の落ち込み部分を有し、
各電気機械変換素子の圧電体における、Ｘ線回折のθ−２θ法による測定で得られた回折強度のピークのうち（１１１）面に対応する回折強度のピークにおいて回折強度が最大となる回折ピーク強度Ｐ２の位置（２θ＝θ２ｍａｘ）と前記回折ピーク強度Ｐ１の位置θ１ｍａｘとの差分値の素子列内での最大差Δθ１２ｍａｘが、０．０２［°］以下であることを特徴とする電気機械変換電子部品。
【請求項７】
請求項５または６に記載の電気機械変換電子部品において、
前記圧電体は、鉛（Ｐｂ）とジルコニウム（Ｚｒ）とチタン（Ｔｉ）との組成比（Ｐｂ／（Ｚｒ＋Ｔｉ））における前記素子列内での最大差ΔＰｂが１０％以下であるチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）で形成されていることを特徴とする電気機械変換電子部品。
【請求項８】
請求項５乃至７のいずれか１項に記載の電気機械変換電子部品において、
前記圧電体は、鉛（Ｐｂ）とジルコニウム（Ｚｒ）とチタン（Ｔｉ）との組成比（Ｐｂ／（Ｚｒ＋Ｔｉ））における前記素子列内での平均値ＰｂＡＶＥが１００％以上、１２０％以下であるチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）で形成されていることを特徴とする電気機械変換電子部品。
【請求項９】
請求項５乃至８のいずれか１項に記載の電気機械変換電子部品において、
前記圧電体は、ジルコニウム（Ｚｒ）とチタン（Ｔｉ）との組成比（Ｔｉ／（Ｚｒ＋Ｔｉ））における前記素子列内での最大差ΔＴｉが２％以下であるチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）で形成されていることを特徴とする電気機械変換電子部品。
【請求項１０】
請求項５乃至９のいずれか１項に記載の電気機械変換電子部品において、
前記圧電体は、ジルコニウム（Ｚｒ）とチタン（Ｔｉ）との組成比（Ｔｉ／（Ｚｒ＋Ｔｉ））における前記素子列内での平均値ＴｉＡＶＥが４５％以上、５５％以下であるチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）で形成されていることを特徴とする電気機械変換電子部品。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の電気機械変換電子部品において、
前記電気機械変換素子は、前記圧電体と前記第一電極との間にチタン酸鉛からなるシード層を有することを特徴とする電気機械変換電子部品。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の電気機械変換電子部品において、
各電気機械変換素子の前記圧電体における（１００）面及び／又は（００１）面の配向度ρの前記素子列ごとの平均値ρＡＶＥが９５％以上であることを特徴とする電気機械変換電子部品。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の電気機械変換電子部品において、
１５０［ｋＶ／ｃｍ］の電界強度を印加したときの変位量δの前記素子列ごとの平均値をδＡＶＥとし、当該素子列における前記変位量δの最大差をΔδとしたとき、Δδ／δＡＶＥが８％以下であることを特徴とする電気機械変換電子部品。
【請求項１４】
液体を吐出する吐出孔が複数個並べて配列され、各吐出孔に連通する液室の少なくとも１つの壁を構成する変位板を駆動信号に基づいて変位させる電気機械変換素子を吐出孔ごとに備えた電気機械変換電子部品を有する液体吐出ヘッドにおいて、
前記電気機械変換電子部品として、請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の電気機械変換電子部品を用いたことを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項１５】
駆動信号に基づいて吐出孔から液体を吐出させる液体吐出ヘッドと、少なくとも１つの外部部品とを一体化した液体吐出ユニットにおいて、
前記液体吐出ヘッドとして、請求項１４に記載の液体吐出ヘッドを用いたことを特徴とする液体吐出ユニット。
【請求項１６】
請求項１５に記載の液体吐出ユニットにおいて、
前記外部部品は、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移動させる移動機構の少なくとも１つであることを特徴とする液体吐出ユニット。
【請求項１７】
駆動信号に基づいて吐出孔から液体を吐出させる液体吐出ヘッドを備えた液体を吐出する装置において、
前記液体吐出ヘッドとして、請求項１４に記載の液体吐出ヘッドを用いた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、電気機械変換電子部品、液体吐出ヘッド、液体吐出ユニット及び液体を吐出する装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、インクジェット記録装置等の画像形成装置において、液室内の液体を吐出孔から吐出させるために液室の壁面を構成する変位板を駆動信号に応じて変位させる電気機械変換素子が複数個並べて配列された電気機械変換電子部品が知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、下部電極、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）などのペロブスカイト結晶構造を有する電気機械変換膜、上部電極などを積層させた電気機械変換素子が複数個並べて配列された電気機械変換電子部品が開示されている。この特許文献１には、（１００）面の結晶配向性を高く（結晶配向度８０％以上）して自発分極軸方向を揃えた電気機械変換膜を形成することにより、圧電効果による歪変位を大きくできることが記載されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般に、電気機械変換電子部品においては、個々の電気機械変換素子における電気機械変換膜等の圧電体の圧電効果による変位量を更に大きくし、しかも電気機械変換素子が配列された素子列内での変位量バラつきを少なく抑えたいという課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述した課題を解決するために、本発明は、少なくとも第一電極、圧電体、第二電極が順次積層され、駆動信号に応じた電圧を該第一電極と該第二電極との間に印加して該圧電体を変形させる電気機械変換素子が複数個並べて配列された素子列を少なくとも一列有する電気機械変換電子部品において、各電気機械変換素子の圧電体は、（１００）面及び／又は（００１）面に優先配向されたペロブスカイト型構造を有する複合酸化物で構成され、Ｘ線回折のθ−２θ法による測定で得られた回折強度のピークのうち（２００）面及び／又は（００２）面に対応する回折強度のピークにおいて回折強度が最大となる回折ピーク強度Ｐの位置（２θ＝θｍａｘ）で測定される（２００）面及び／又は（００２）面に対応するロッキングカーブ中に、回折強度の落ち込み部分を有し、各電気機械変換素子の圧電体における前記回折ピーク強度Ｐの素子列ごとの平均値をＰＡＶＥとし、当該素子列における該回折ピーク強度Ｐの最大差をΔＰとしたとき、ΔＰ／ＰＡＶＥが２０％以下であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、個々の電気機械変換素子における圧電体の圧電効果による変位量が大きい電気機械変換電子部品において、電気機械変換素子が配列された素子列内での変位量バラつきを少なく抑えることができるという優れた効果が奏される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施形態における電気機械変換素子の概略構成の一例を示す断面図である。
【図２】実施形態における電気機械変換素子の概略構成の他の例を示す断面図である。
【図３】（ａ）は、実施形態における液体吐出ヘッドに設けた電気機械変換素子の概略構成例を示す断面図である。（ｂ）は、その電気機械変換素子の上面図である。
【図４】実施形態における電気機械変換素子の製造工程において電気機械変換膜の分極処理に用いられる分極処理装置の概略構成例を示す斜視図である。
【図５】同分極処理装置における分極処理の説明図である。
【図６】（ａ）は、分極処理を行う前の電気機械変換素子のＰ−Ｅヒステリシスループの一例を示す特性図である。（ｂ）は、分極処理後の電気機械変換素子のＰ−Ｅヒステリシスループの一例を示す特性図である。
【図７】Ｘ線回折法のθ−２θ測定で得られた電気機械変換膜（ＰＺＴ膜）の２θ値の測定結果の一例を示すグラフである。
【図８】同電気機械変換膜（ＰＺＴ膜）について、Ｘ線回折のθ−２θ法による測定で得られた回折強度のピークのうち（２００）面に対応する回折強度のピークにおいて回折強度が最大となる位置（２θ）で測定される（２００）面及び／又は（００２）面に対応するロッキングカーブを示すグラフである。
【図９】図８に示したロッキングカーブを３つのロッキングカーブ成分にピーク分離した説明図である。
【図１０】同電気機械変換膜（ＰＺＴ膜）の結晶構造を模式的に示す説明図である。
【図１１】ノズル配列方向に沿って切断したときの液体吐出ヘッドの一部を示す断面図である。
【図１２】複数の圧電アクチュエータチップが形成されたＳｉウエハを模式的に示す平面図である。
【図１３】同Ｓｉウエハ上に形成された１つの圧電アクチュエータチップを模式的に示す平面図である。
【図１４】図１２に示される４つの圧電アクチュエータチップにおける各電気機械変換素子による振動板の変位量の一例を示す説明図である。
【図１５】ウエハ中心部に近い圧電アクチュエータチップとウエハ外周部に近い圧電アクチュエータチップについて、Ｘ線回折のθ−２θ法による測定で得られた（２００）面に対応する回折ピーク強度Ｐと変位量δとの関係を示すグラフである。
【図１６】実施例１において、ウエハ中心部に近い圧電アクチュエータチップとウエハ外周部に近い圧電アクチュエータチップについての回折ピーク強度Ｐと変位量δとの関係を示すグラフである。
【図１７】ウエハ中心部に近い圧電アクチュエータチップとウエハ外周部に近い圧電アクチュエータチップについて、Ｘ線回折のθ−２θ法による測定で得られた（２００）面に対応する回折ピーク強度Ｐ１の位置θ１ｍａｘと変位量δとの関係を示すグラフである。
【図１８】実施例６において、ウエハ中心部に近い圧電アクチュエータチップとウエハ外周部に近い圧電アクチュエータチップについて、回折ピーク強度Ｐ１のピーク位置θ１ｍａｘと変位量δとの関係を示すグラフである。
【図１９】実施形態におけるインクジェット記録装置の要部平面説明図である。
【図２０】同装置の要部側面説明図である。
【図２１】実施形態における液体吐出ユニットの他の例を示す要部平面説明図である。
【図２２】実施形態における液体吐出ユニットの更に他の例を示す要部平面説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明に係る電気機械変換電子部品を、液体を吐出する装置としてのインクジェット記録装置の液体吐出ヘッドに適用した一実施形態について説明する。なお、本発明は以下に例示する実施形態によって限定されるものではない。
【０００９】
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、更には画像形成用の液体である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。そのために、インクジェット記録装置は、プリンタ、ファクシミリ、複写装置等の画像形成装置として広く展開されている。
【００１０】
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には、画像形成用の液体（インク）を吐出する吐出孔であるノズルが複数個並んで配列されたノズル列が１列以上設けられている。この液体吐出ヘッドには、各ノズルにそれぞれ連通する加圧液室と、各加圧液室内のインクを吐出するための圧力をそれぞれ発生させる圧力発生手段とが備わっている。本実施形態における圧力発生手段は、加圧液室の壁面の一部を構成する変位板としての振動板と、その振動板を変形させる圧電体を有する電気機械変換素子とを備えたピエゾ方式の圧力発生手段である。この電気機械変換素子は、所定の電圧が印加されることにより自らが変形し、加圧液室に対して振動板の表面を変位させることで加圧液室内の液体に圧力を発生させる。この圧力により、加圧液室に連通したノズルから液体（インク滴）を吐出させることができる。
【００１１】
圧電体は、電圧の印加によって変形する圧電特性を有する材料である。この圧電体として、本実施形態では、ペロブスカイト結晶構造を有する三元系金属酸化物であるチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ：Ｐｂ（Ｚｒｘ，Ｔｉ１−ｘ）Ｏ３）を用いている。このＰＺＴからなる電気機械変換膜（以下「ＰＺＴ膜」という。）を有する電気機械変換素子に駆動電圧を印加したときの振動モードとしては、前述のように複数種類の振動モードがある。例えば、圧電定数ｄ３３による膜厚方向の変形を伴う縦振動モード（プッシュモード）や、圧電定数ｄ３１によるたわみ変形を伴う横振動モード（ベンドモード）がある。更には、膜の剪断変形を利用したシェアモード等もある。
【００１２】
前記ＰＺＴ膜を有する電気機械変換素子は、後述のように、半導体プロセスやＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）の技術を利用し、Ｓｉ基板に加圧液室及び電気機械変換素子を直接作り込むことができる。これにより、電気機械変換素子を、加圧液室内に圧力を発生させる薄膜の圧電アクチュエータとして形成することができる。
【００１３】
図１及び図２は、それぞれ、実施形態における電気機械変換素子を有する圧電アクチュエータの概略構成の一例を示す断面図である。
図１の構成例において、圧電アクチュエータ２０は、基板２１と振動板２２と電気機械変換素子２００とが積層されている。電気機械変換素子２００は、基板２１上に振動板２２を介して形成された第１の電極としての下部電極２３と、下部電極２３上に形成された電気機械変換膜２４と、電気機械変換膜２４上に形成された第２の電極としての上部電極２５とを有している。
【００１４】
下部電極２３は、電気機械変換膜２４の第１の表面としての下面に直接又は下地層などの中間層を介して設けられた金属層などからなる電極層である。また、上部電極２５は、電気機械変換膜２４の第２の表面としての上面に直接又は中間層を介して設けられた金属層などからなる電極層である。下部電極２３と上部電極２５との間に電圧を印加することにより、電気機械変換膜２４の膜厚方向に電界を形成することができる。
【００１５】
ここで、下部電極２３及び上部電極２５はそれぞれ、電気的な抵抗が十分小さい金属層と、導電性を有する酸化物電極膜とを組み合わせたものであってもよい。例えば図２の構成例において、下部電極２３は、振動板２２側の金属層２３１と、電気機械変換膜２４側の酸化物電極膜２３２とを積層したものである。また、上部電極２５は、電気機械変換膜２４側の酸化物電極膜２５１と、金属層２５２とを積層したものである。酸化物電極膜２３２、２５１を設けることは、圧電アクチュエータとして機能させた際、連続的に駆動させ続けたときの電気機械変換素子２００の変形量（表面変位量）の低下を抑制する上で効果的である。酸化物電極膜２３２、２５１は、例えば、チタン酸鉛（ＰＴ）からなるシード層であってもよく、この場合は、電気機械変換素子２００の変形量（表面変位量）の低下をより確実に抑制することができる。
【００１６】
図３は、本実施形態の電気機械変換素子２００を有する圧電アクチュエータ２０を例えば液体吐出ヘッドなどに用いる際の具体的構成の一例を示す図である。
図３（ａ）は、実施形態に係る液体吐出ヘッドに設けた電気機械変換素子の概略構成例を示す断面図である。また、図３（ｂ）は、その電気機械変換素子の上面図である。
なお、図３（ｂ）については、電気機械変換素子２００の構成が分かり易いように、第１、第２の絶縁保護膜（層間絶縁膜）３１、３８については記載を省略している。また、図３（ａ）は、図３（ｂ）のＩ−Ｉ’矢視断面図である。
【００１７】
図３（ａ）に示すように、圧電アクチュエータ２０は、下部電極２３と電気機械変換膜２４と上部電極２５とを備えた電気機械変換素子２００を有している。また、図３（ｂ）に示すように、かかる構成の複数の電気機械変換素子２００が、基板２１の面に沿った所定の方向に配列するように設けられている。この複数の電気機械変換素子２００は、基板２１上に振動板２２を介して形成されている。
【００１８】
下部電極２３及び上部電極２５のうちのいずれか一方の電極については、複数の電気機械変換素子２００で共用されるように１つの共通電極として構成することができる。この場合、下部電極２３及び上部電極２５のうちの他方の電極はそれぞれの電気機械変換素子２００に対応した互いに独立した個別電極として別個に構成されることとなる。なお、図３の構成例では、下部電極２３を共通電極として構成し、上部電極２５を電気機械変換素子２００毎に独立した別個の個別電極として構成した例を示している。
【００１９】
上部電極２５及び下部電極２３の上の所定エリアには層間絶縁膜としての第１の絶縁保護膜３１が設けられている。第１の絶縁保護膜３１は後述するように無機化合物により構成してもよい。また、第１の絶縁保護膜３１の所定位置には、上部電極２５および下部電極２３が他の電極と電気的に接続できるようにコンタクトホール３２が形成されている。
【００２０】
図３において、個別電極である上部電極２５はそれぞれ、外部回路に接続するための個別電極パッド３４に接続されている。上部電極（個別電極）２５と個別電極パッド３４との間は例えば接続部材３５により電気的に接続することができる。
【００２１】
また、図３において、共通電極である下部電極２３は、外部回路に接続するための共通電極パッド３６に接続されている。下部電極（共通電極）２３と共通電極パッド３６との間は例えばパッド間接続部材３７により電気的に接続することができる。
【００２２】
共通電極パッド３６及び個別電極パッド３４の上には、第２の絶縁保護膜３８が設けられている。第２の絶縁保護膜３８は後述のように例えば無機化合物により構成してもよい。また、第２の絶縁保護膜３８には、共通電極パッド３６及び個別電極パッド３４それぞれの一部を露出させる開口部が設けられている。
【００２３】
次に、前記構成の電気機械変換素子２００の製造工程において電気機械変換膜２４に分極処理を施す方法について説明する。
図４は、実施形態に係る電気機械変換素子の製造工程において電気機械変換膜の分極処理に用いられる分極処理装置４０の概略構成例を示す斜視図である。
図４において、分極処理装置４０は、コロナ電極４１と、グリッド電極４２と、対向電極を有するステージ４３とを備えている。コロナ電極４１及びグリッド電極４２はそれぞれコロナ電極用電源４５及びグリッド電極用電源４６に接続されている。コロナ電極４１は例えばワイヤー形状を有するものであってもよい。グリッド電極４２については、メッシュ加工を施し、コロナ電極４１に高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を効率良く下のサンプルステージに降り注ぐように構成してもよい。また、放電処理対象である試料（電気機械変換素子）に対して電荷が流れやすくするように、試料を設置するステージ４３にはアース線４４が接続された構成にしてもよい。また、ステージ４３には、電気機械変換素子を加熱できるように温調機能を設けてもよい。この際の加熱温度は特に限定されるものではないが、最大３５０［℃］まで加熱できるように構成してもよい。
【００２４】
コロナ電極４１及びグリッド電極４２それぞれに印加する電圧の大きさや、試料と各電極間の距離は特に限定されるものではない。例えば、試料に対して十分に分極処理を施すことができるように、コロナ電極４１及びグリッド電極４２それぞれに印加する電圧の大きさや試料と各電極間の距離は試料に応じて調整し、コロナ放電の強弱をつけるようにしてもよい。
【００２５】
図５は、分極処理装置４０における分極処理の説明図である。
図５に示すように、コロナ電極４１（例えば、コロナワイヤー）を用いてコロナ放電させる場合、分極処理は、大気中の分子４０１をイオン化させることで陽イオンを発生する。発生した陽イオンは、電気機械変換素子２００の例えば共通電極パッドや個別電極パッドを介して電気機械変換膜に流れ込み、電気機械変換素子２００に電荷が蓄積した状態となる。そして、上部電極と下部電極との電荷差によって内部電位差が生じて、分極処理が行われる。
【００２６】
前記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、例えば電気機械変換素子２００に１．０×１０−８［Ｃ］以上の電荷量が蓄積されるようにしてもよい。また、電気機械変換素子２００に４．０×１０−８［Ｃ］以上の電荷量が蓄積されるようにしてもよい。このような範囲の電荷量を電気機械変換素子２００に蓄積させることにより、より確実に後述の分極率となるように分極処理を行うことができる。蓄積される電荷量が、１．０×１０−８［Ｃ］に満たない場合、電気機械変換素子の連続駆動後の変位劣化について十分な特性が得られない場合がある。
【００２７】
電気機械変換素子２００の分極処理の状態については、電気機械変換素子２００のＰ−Ｅヒステリシスループから判断することができる。
【００２８】
図６は、電気機械変換素子２００の分極処理の状態を判断することができるＰ−Ｅヒステリシスループの例を示している。図６（ａ）は、分極処理を行う前の電気機械変換素子のＰ−Ｅヒステリシスループの一例を示す特性図であり、図６（ｂ）は、分極処理後の電気機械変換素子のＰ−Ｅヒステリシスループの一例を示す特性図である。
【００２９】
図６（ａ）及び（ｂ）に示すように、電気機械変換素子に電圧を印加して±１５０［ｋＶ／ｃｍ］の電界強度かけてヒステリシスループを測定した場合に、電気機械変換素子に電圧を印加する前の０［ｋＶ／ｃｍ］時の分極をＰｉｎｉとする。また、電気機械変換素子に＋１５０［ｋＶ／ｃｍ］の電圧印加後に０［ｋＶ／ｃｍ］まで戻したときの０［ｋＶ／ｃｍ］時の分極をＰｒとする。このとき、Ｐｒ−Ｐｉｎｉの値を「分極率」として定義し、この分極率により、分極の状態が適切であるか否かを判断することができる。具体的には、図６（ｂ）に示すように、分極処理を行った後の電気機械変換素子について測定した分極率Ｐｒ−Ｐｉｎｉの値が所定値以下になった場合に、分極の状態が適切であると判断することができる。例えば、分極率Ｐｒ−Ｐｉｎｉの値が１０［μＣ／ｃｍ２］以下になった場合に分極の状態が適切であると判断してよい。また、分極率Ｐｒ−Ｐｉｎｉの値が５［μＣ／ｃｍ２］以下となった場合に、分極の状態が適切であると判断してよい。Ｐｒ−Ｐｉｎｉの値が十分に小さくなっていない場合は、分極が十分になされておらず、電気機械変換素子の所定駆動電圧に対する変形量（表面変位量）が安定しない状態となる。また、電気機械変換素子の連続駆動後の変形量（表面変位量）の劣化を抑制できない場合がある。
【００３０】
次に、本実施形態に係る電気機械変換素子の各部材の具体例について説明する。
上述したように、本実施形態の電気機械変換素子２００は、基板２１上に振動板２２を介して形成される。基板２１の材料は、特に限定されるものではないが、加工の容易性や、入手しやすさ等を鑑みると、シリコン単結晶基板を用いることが好ましい。シリコン単結晶基板としては、面方位が（１００）、（１１０）、（１１１）の３種あるが、特に限定されるものではなく、加工の内容等に応じて適切な基板を選択することができる。
【００３１】
例えば、基板２１に対してエッチング加工を要する場合には、エッチング加工の内容にあわせて所定の面方位を有する基板を選択することができる。後述する液体吐出ヘッドを形成する場合を例に説明すると、通常エッチングにより基板に加圧液室を作製するが、この際のエッチング方法としては一般的に異方性エッチングが用いられている。ここで、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り、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、より剛性を保ちつつ、配列密度を高くすることができることが分かっている。このため、例えば液体吐出ヘッドを構成する基板の場合には（１１０）の面方位を持ったシリコン単結晶基板を好ましく用いることができる。
【００３２】
基板２１の厚さは用途等により選択することができ、特に限定されるものではないが、例えば、１００〜６００［μｍ］の厚みを持つものであってもよい。
【００３３】
振動板２２としては、後述する液体吐出ヘッドを形成する場合、電気機械変換素子２００によって発生した力を受けて、下地膜である振動板２２が変形（表面変位）して、圧力室のインク滴を吐出させる機能を有する。そのため、下地膜としては所定の強度を有するものでもよい。振動板２２の材料としては、Ｓｉ、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４をＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により作製したものが挙げられる。さらに、前述の図１に示すような下部電極２３及び電気機械変換膜２４の線膨張係数に近い線膨張係数を有する材料を選択してもよい。特に、電気機械変換膜２４の材料としては、一般的にＰＺＴが使用されることから、ＰＺＴの線膨張係数８×１０−６［１／Ｋ］に近い５×１０−６〜１０×１０−６［１／Ｋ］の線膨張係数を有する材料で振動板２２を形成してもよい。さらには、７×１０−６〜９×１０−６［１／Ｋ］の線膨張係数を有する材料で振動板２２を形成してもよい。
【００３４】
振動板２２の具体的な材料としては、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であり、これらをスパッタ法もしくは、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。膜厚は、１［μｍ］以上、３［μｍ］以下であるのが好ましく、１．５［μｍ］以上、２．５［μｍ］以下であるのがさらに好ましい。この範囲より小さいと、加圧液室８０の加工が難しくなり、この範囲より大きいと下地が変形変位しにくくなって、吐出が不安定になりやすい。
【００３５】
また、振動板２２の膜厚がノズル８１ごとにバラついていると、振動板２２の変位量がノズル８１ごとにバラつき、各ノズル８１から吐出される液体の吐出量にバラつきが生じる。特に、ノズル列内における振動板２２の膜厚がノズル８１間でバラついて、ノズル列内における各ノズルの吐出量バラつきがあると、インクジェット記録装置の画質に及ぼす影響が大きいなど、悪影響が大きい。そのため、振動板２２の膜厚は、ノズル列内における平均をｄｓＡＶＥとし、ノズル列内における最大差をΔｄｓとしたとき、Δｄｓ／ｄｓＡＶＥが５％以下であることが好ましい。
【００３６】
なお、ノズル列内における振動板２２の膜厚は、その製造工程によって、ノズル配列方向に沿って線形的に大きくなる又は小さくなるようにバラつくことがある。例えば、１枚のＳｉウエハから複数の圧電アクチュエータチップ（電気機械変換電子部品）を作製する場合、ウエハ外周部に近い領域に作製される圧電アクチュエータチップについては、その振動板２２の膜厚がノズル配列方向に沿って線形的に大きくなる又は小さくなるようにバラつきやすい。このようなバラつきをもつ場合、振動板２２の膜厚は、ノズル配列方向における振動板２２の膜厚の変化率（傾き）をΔｄｓ’としたときのΔｄｓ’／ｄｓＡＶＥが±５％以内であることが好ましい。
【００３７】
下部電極２３及び上部電極２５については、特に限定されるものではなく、任意に選択することができる。例えば、下部電極２３及び上部電極２５は、金属膜や酸化物電極膜により構成することができ、特に金属膜と酸化物電極膜の積層体で構成してもよい。また、前述の図２に示したように、下部電極２３及び上部電極２５はそれぞれ、電気的な抵抗が十分小さい金属層２３１、２５２を有してもよい。金属層２３１、２５２の金属材料としては、高い耐熱性と低い反応性を有する白金が用いることができる。但し、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るため、イリジウムや白金−ロジウムなどの白金族元素や、これら合金膜を金属層２３１、２５２に使用してもよい。また、白金を使用する場合には下地（特にＳｉＯ２）との密着性が悪いために、中間層としてＴｉ、ＴｉＯ２、Ｔａ、Ｔａ２Ｏ５、Ｔａ３Ｎ５等を先に積層することが好ましい。作製方法としては、スパッタ法や真空蒸着法等を用いることができる。膜厚は、０．０５〜１［μｍ］の範囲に設定してもよいし、０．１〜０．５［μｍ］の範囲に設定してもよい。
【００３８】
また、前述の図２に示したように、下部電極２３及び上部電極２５は、電気機械変換膜２４との界面に導電性を有した酸化物電極膜２３２、２５１を有してもよい。酸化物電極膜２３２、２５１の材料としては、例えばＳｒＲｕＯ３やＬａＮｉＯ３を用いることができる。酸化物電極膜２３２、２５１の成膜方法についても特に限定されるものではないが、例えばスパッタ法により成膜することができる。
【００３９】
下部電極２３を構成する酸化物電極膜２３２は、その上に作製する電気機械変換膜２４（ＰＺＴ膜）の配向制御にも影響してくるため、配向優先させたい方位によっても選択される材料は異なってくる。本実施形態においては、ＰＺＴ膜を（１００）面に優先配向させたいため、酸化物電極膜２３２としては、ＬａＮｉＯ３、ＴｉＯ２又はＰｂＴｉＯ３からなるシード層を金属層２３１上に作製し、その後ＰＺＴ膜を形成してもよい。
【００４０】
上部電極２５を構成する酸化物電極膜２５１としてはＳＲＯを用いることできる。酸化物電極膜２５１の膜厚は２０［ｎｍ］〜８０［ｎｍ］の範囲が好ましく、３０［ｎｍ］〜５０［ｎｍ］の範囲がより好ましい。この膜厚範囲よりも薄いと初期の変形量（表面変位量）や経時おける変形量（表面変位量）劣化特性については十分な特性が得られない。また、この膜厚範囲を超えると、その後に成膜したＰＺＴ膜の絶縁耐圧が非常に悪く、リークしやすくなるおそれがある。
【００４１】
電気機械変換膜２４（圧電体膜）の材料としては、Ｐｂを含んだ酸化物（例えば、ＰＺＴ）で形成することができる。以下、ＰＺＴで形成したときの電気機械変換膜を適宜「ＰＺＴ膜」と記載する。ＰＺＴとは、ジルコン酸鉛（ＰｂＺｒＯ３）とチタン酸（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、化学式で示すとＰｂ（Ｚｒ０．５３，Ｔｉ０．４７）Ｏ３、一般的にはＰＺＴ（５３／４７）とも示される。
【００４２】
電気機械変換膜２４の材料としては、前記ＰＺＴ以外の複合酸化物としてチタン酸バリウムなども挙げられる。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も可能である。
【００４３】
本実施形態では、電気機械変換膜２４としてＰＺＴを使用し、ＰＺＴの（１００）面を優先配向とする場合について例示している。この場合、Ｚｒ／Ｔｉの組成比率：Ｔｉ／（Ｚｒ＋Ｔｉ）は、０．４５（４５％）以上、０．５５（５５％）以下の範囲に設定してもよいし、更には０．４８（４８％）以上、０．５２（５２％）以下の範囲に設定してもよい。
【００４４】
電気機械変換膜２４の作製方法としては特に限定されるものではないが、例えばスパッタ法により、又は、ゾルゲル（Ｓｏｌ−ｇｅｌ）法を用いてスピンコーターにより作製することができる。いずれの場合でも、パターニング化が必要となるので、フォトリソエッチング等により所望のパターンを得る。
【００４５】
電気機械変換膜２４（ＰＺＴ膜）をゾルゲル（Ｓｏｌ−ｇｅｌ）法により作製する場合は、例えば次の手順で作製する。まず、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これらの出発材料を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、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などの安定化剤を適量、添加してもよい。
【００４６】
下部電極等が形成された下地基板全面にＰＺＴ膜を得る場合、スピンコートなど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１００［ｎｍ］以下の膜厚が得られるように前駆体溶液の濃度を調整することが好ましい。
【００４７】
また、インクジェット工法により作製していく場合については、酸化物電極膜２３２と同様の作製フローにてパターニングされた膜を得ることができる。表面改質材については、下地の金属層２３１の材料によっても異なるが、酸化物を下地とする場合は、主にシラン化合物を選定し、金属を下地とする場合は主にアルカンチオールを選定することができる。
【００４８】
電気機械変換膜２４の膜厚としては特に限定されるものではなく、要求される変形量（表面変位量）等により任意に選択することができる。例えば、その膜厚は０．５〜５［μｍ］の範囲でもよいし、さらには１［μｍ］〜２［μｍ］の範囲でもよい。このような範囲の膜厚とすることにより十分な変形量（表面変位量）を発生させることができる。また、前記範囲の膜厚であれば、積層して形成する工程数も必要以上に多くはならないため、生産性良く製造することができる。
【００４９】
第１の絶縁保護膜３１、第２の絶縁保護膜３８及び接続部材３５，３７は、例えば次のように作製することができる。
【００５０】
第１の絶縁保護膜３１は、成膜及びエッチングの工程による電気機械変換素子２００へのダメージを防ぐとともに、大気中の水分が透過しづらい材料を用いてもよい。このため、例えば緻密な無機材料（無機化合物）を用いてもよい。また、第１の絶縁保護膜３１は、薄膜で高い保護性能を得るには、酸化物、窒化物、炭化膜を用いてもよい。また、第１の絶縁保護膜３１と接触する下地の材料（上部電極２５及び下部電極２３及び電気機械変換膜２４の材料や基板２１上面の材料）と密着性が高い材料であってもよい。このような材料としては、例えば、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、Ｙ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ３、ＴｉＯ２などのセラミクス材料に用いられる酸化膜が挙げられる。
【００５１】
第１の絶縁保護膜３１の成膜方法は、特に限定されるものではないが、電気機械変換素子２００を損傷しない成膜方法を選択してもよい。例えば、蒸着法又はＡＬＤ法を用いることができ、中でも適用できる材料の選択肢が多いＡＬＤ法により成膜してもよい。特にＡＬＤ法によれば、膜密度の非常に高い薄膜を作製することができ、プロセス中での電気機械変換素子へのダメージを抑制することができる。
【００５２】
第１の絶縁保護膜３１の膜厚は、特に限定されるものではないが、電気機械変換素子の保護性能を確保できる十分な厚さであり、かつ、電気機械変換素子の変位を阻害しないように可能な限り薄くしてもよい。例えば、第１の絶縁保護膜３１の膜厚は２０［ｎｍ］以上、１００［ｎｍ］以下の範囲であってもよい。１００［ｎｍ］より厚い場合は、電気機械変換素子２００の変位を阻害する場合がある。一方、２０［ｎｍ］より薄い場合は電気機械変換素子２００の保護層としての機能が十分ではなく、電気機械変換素子２００の性能が低下する場合がある。
【００５３】
また、第１の絶縁保護膜３１を複数層からなる構成としてもよい。例えば２層から構成する場合、２層目の絶縁保護膜を厚くするため、電気機械変換素子の振動変位を著しく阻害しないように上部電極付近において２層目の絶縁保護膜に開口部を形成する構成も挙げられる。この場合、２層目の絶縁保護膜としては、任意の酸化物、窒化物、炭化物またはこれらの複合化合物を用いることができる。例えば半導体デバイスで一般的に用いられるＳｉＯ２を用いてもよい。成膜は任意の手法を用いることができ、ＣＶＤ法、スパッタリング法等により成膜することができる。特に電極形成部等のパターン形成部の段差被覆を考慮すると等方的に成膜できるＣＶＤ法を用いてもよい。２層目の絶縁保護膜の膜厚についても特に限定されるものではなく、各電極に印加される電圧を考慮し、絶縁破壊されない膜厚を選択することができる。例えば、絶縁保護膜に印加される電界強度を、絶縁破壊しない範囲に設定する。さらに、絶縁保護膜の下地の表面性やピンホール等を考慮すると膜厚は２００［ｎｍ］以上にしてもよく、更には５００［ｎｍ］以上にしてもよい。
【００５４】
接続部材３５，３７の材料は特に限定されるものではなく、各種導電性材料を用いることができる。例えば、接続部材３５，３７は、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ａｇ合金、Ａｌ合金から選択されるいずれかの金属電極材料で構成することができる。また、接続部材３５，３７の作製方法についても特に限定されるものではなく、任意の方法により形成することができる。例えば、接続部材３５，３７は、スパッタ法又はスピンコート法を用いて作製し、その後、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。また、接続部材３５，３７の膜厚についても特に限定されるものではなく、例えば０．１［μｍ］以上、２０［μｍ］以下の範囲でもよく、さらには、０．２［μｍ］以上、１０［μｍ］以下の範囲でもよい。この範囲よりも膜厚が薄いと、抵抗が大きくなり電極に十分な電流を流すことができない場合がある。また、前記範囲よりも膜厚が厚いと製造プロセスに時間を要するため生産性が低下する場合がある。
【００５５】
また、第１の絶縁保護膜３１を設ける場合、接続部材３５，３７はそれぞれ、第１の絶縁保護膜３１にコンタクトホール部を設け、このコンタクトホール部において共通電極及び個別電極と接続することができる。コンタクトホール部のサイズは特に限定されるものではないが、例えば１０［μｍ］×１０［μｍ］の大きさとすることができる。また、コンタクトホール部における接触抵抗として、共通電極については１０［Ω］以下、個別電極については１［Ω］以下となるように構成してもよい。このような範囲とすることにより、各電極に十分な電流を安定して供給できる。特に、共通電極については５［Ω］以下、個別電極については０．５［Ω］以下としてもよい。この範囲より大きいと、電気機械変換素子２００を後述する液体吐出ヘッド（図１１参照）に用いたときに、十分な電流を供給することができなくなり、液体を吐出する際に不具合が発生する場合がある。
【００５６】
第２の絶縁保護膜３８は、接続部材３５，３７を保護する機能を有するパシベーション層である。第２の絶縁保護膜３８は、個別電極パッド３４及び共通電極パッド３６の部分を除き、接続部材３５，３７上を被覆する。これにより、これらの接続部材３５，３７に安価なＡｌもしくはＡｌを主成分とする合金材料を用いた場合でも、電気機械変換素子２００の信頼性を高めることができる。また、これらの接続部材３５，３７に安価な材料を用いることができるため、電気機械変換素子２００のコストを低減することができる。
【００５７】
第２の絶縁保護膜３８の材料は、特に限定されるものではなく、任意の無機材料、有機材料を使用することができ、例えば透湿性の低い材料を使用してもよい。無機材料としては、例えば、酸化物、窒化物、炭化物等を用いることができる。また、有機材料としては、例えば、ポリイミド、アクリル樹脂、ウレタン樹脂等を用いることができる。但し、有機材料の場合、絶縁保護膜として機能させるためには、その膜厚が厚くなり、パターニングを行うことが困難な場合がある。このため、薄膜で配線保護機能を発揮できる無機材料を用いてもよい。特に、接続部材３５，３７としてＡｌ配線を用いた場合には、第２の絶縁保護膜としては半導体デバイスで実績のあるＳｉ３Ｎ４を用いてもよい。
【００５８】
第２の絶縁保護膜３８の膜厚は２００［ｎｍ］以上としてもよく、さらには５００［ｎｍ］以上としてもよい。この範囲よりも膜厚が薄い場合は、十分なパシベーション機能を発揮できないため、接続部材の腐食による断線が発生する等して信頼性を低下させてしまう場合がある。
【００５９】
また、第２の絶縁保護膜３８は、電気機械変換素子２００上に開口部をもつ構造であってもよい。また、後述する液体吐出ヘッドに適用する場合、第２の絶縁保護膜３８はさらに振動板の部分にも開口部を有する構造としてもよい。これにより、より高効率かつ高信頼性の電気機械変換素子とすることができる。
【００６０】
また、第２の絶縁保護膜３８は、共通電極パッド３６及び個別電極パッド３４を露出するための開口部を形成してもよい。この開口部の形成には、フォトリソグラフィー法とドライエッチングを用いることができる。
【００６１】
また、共通電極パッド３６及び個別電極パッド３４の面積については特に限定されるものではない。但し、共通電極パッド３６及び個別電極パッド３４と第２の絶縁保護膜３８とを形成した後に分極処理を行う場合、各パッド部（３６、３４）から電荷が供給されるため、分極処理が十分に行えるように面積を設定してもよい。例えば、各パッド部の大きさは５０×５０［μｍ２］以上に設定してもよく、さらには１００×３００［μｍ２］以上に設定してもよい。共通電極パッド３６及び個別電極パッド３４の面積が、前記範囲よりも小さいと、十分な分極処理を行うことができず、連続駆動後の経時における変形量（表面変位量）の劣化が大きくなる場合がある。
【００６２】
次に、本実施形態におけるＰＺＴからなる電気機械変換膜２４（ＰＺＴ膜）の結晶配向性と電気機械変換素子２００としての特性との関係について説明する。
本実施形態において、Ｓｏｌ−ｇｅｌ法により作製したＰＺＴ前駆体溶液を用いてスピンコートにより２［μｍ］の電気機械変換膜２４を成膜した後、その電気機械変換膜２４をＸ線回折装置により評価した。その結果、電気機械変換膜２４は、（１００）面に非常に優先配向した膜が得られていることが確認された。ここで、電気機械変換膜２４は、下記の式（１）を用いて得られる（１００）面及び／又は（００１）面の配向度ρ１００，ρ００１が、８５％以上であり、かつ、（１１０）面の配向度ρ１１０が５％以下であることが好ましい。より好ましくは、（１００）面及び／又は（００１）面の配向度ρ１００，ρ００１が、９５％以上であり、更に９９％以上であるのが更に好ましい。なお、配向度が８５％未満であると、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。
【００６３】
ρ  ＝  Ｉ（ｈｋｌ）  ／  ΣＩ（ｈｋｌ）  ・・・（１）
前記式（１）は、Ｘ線回折により得られた（１００）面、（０１０）面、（００１）面、（０１１）面、（１０１）面、（１１０）面、（１１１）面の各配向のピーク強度の総和を１としたときのそれぞれの配向の比率を算出するもので、各配向についての平均配向度を示す。なお、前記式（１）の右辺分母は各配向のピーク強度の総和であり、前記式（１）の右辺分子は、算出する配向のピーク強度である。
【００６４】
なお、ここで（１００）面及び／又は（００１）面と記載しているのは、（１００）面と（００１）面のＸ線回折（ＸＲＤ：X‐ray diffraction）のピーク強度の２θ値が近接しているため、重なったピークとして観察され、これらを区別して把握することが困難だからである。また、特性上も、ＰＺＴ自体が擬似的に正方晶であると考えられるため、（１００）面及び／又は（００１）面を区別して把握する必要がない。
【００６５】
Ｘ線回折としてよく用いられる測定法として、θ−２θ法がある。θ−２θ法では、測定する試料基板面に対してθの角度でＸ線を入射させ、試料から反射してくるＸ線のうち、Ｘ線入射方向に対して２θの角度のＸ線を検出し、θを変化させたときの回折強度の変化を調べる。Ｘ線による回折では、ブラッグの条件（２ｄｓｉｎθ＝ｎλ（λ：Ｘ線の波長、ｄ：結晶面間隔、ｎ：整数））を満足するときに回折強度が高くなるが、そのときの結晶面間隔（格子定数）と前記の２θとの間には相関がある。したがって、回折強度が高くなる２θの値に基づいて、Ｘ線が入射したサンプルの結晶構造を把握することができる。
【００６６】
図７は、本実施形態における電気機械変換膜２４について、Ｘ線回折のθ−２θ法による測定で得られる２θ値の測定結果の一例を示すグラフである。
θ−２θ法は、測定する膜の基板面上のある点での膜厚方向において、結晶面の間隔がどのように分布しているかを判断するために用いられる。そのため、基板面上のある点から基板面の面方向へ微小に移動した点では、膜厚方向において結晶面の間隔がどのように分布しているか判断することはできない。
【００６７】
これを判断する方法としては、ロッキングカーブ法が知られている。ロッキングカーブ法は、Ｘ線の入射角度と検出器の角度（２θ）をθ−２θ法による測定で回折強度が最大となる位置に固定し、試料基板面と入射Ｘ線との角度（ω）のみをθ付近で微小に変化させて回折強度を測定するものである。また、Ｘ線の入射角度と検出器の角度（２θ）をθ−２θ法による測定で回折強度が最大となる位置に固定し、試料基板面のあおり角（χ）のみを微小に変化させて回折強度を測定する方法でもよい。
【００６８】
図８は、電気機械変換膜２４について、Ｘ線回折のθ−２θ法による測定で得られた回折強度のピークのうち（２００）面に対応する回折強度のピークにおいて回折強度が最大となる位置（２θ）で測定される（２００）面及び／又は（００２）面に対応するロッキングカーブを示すグラフである。
図７に示したとおり、本実施形態における電気機械変換膜２４の（２００）面についてのピーク位置が２θ値で４６．２２９［°］である。図８に示すロッキングカーブは、このピーク位置（４６．２２９［°］）において試料基板面と入射Ｘ線との角度（ω）のみを微小に変化させて回折強度を測定して得られたものである。以下、単に「ロッキングカーブ」というときは、このようにして得られるロッキングカーブを意味するものとする。
【００６９】
図８に示すように、本実施形態における電気機械変換膜２４は、ロッキングカーブ中に回折強度の落ち込み部分Ａが１つ存在し、その両側に位置するように２つのピーク部分Ｂ１，Ｂ２が存在している。また、このロッキングカーブの半値幅（ＦＷＨＭ：Full Width at Half Maximum）Ｃ、すなわち、ロッキングカーブ中の最大ピーク強度の半値に対応する地点間の幅は１１．３［°］である。
【００７０】
ここで、下部電極２３の上に形成される電気機械変換膜２４は、下部電極２３上の結晶核となるシード層から結晶を成長させて形成される。従来は、圧電効果による変位量を大きくするには、結晶の成長方向が揃っている方が良いと考えられていた。結晶の成長方向が揃っているほど、ロッキングカーブの形状は、その成長方向に対応する１つのピークを中心に半値幅の狭いシャープな形状となる。したがって、従来は、ロッキングカーブに１つのピークをもち、そのロッキングカーブの半値幅が狭いＰＺＴ膜を作製していた。しかしながら、従来の考え方に従って得られる変位量には限界があり、より大きな変位量が得られる電気機械変換素子が望まれている。
【００７１】
本発明者は、鋭意研究の結果、Ｘ線回折のθ−２θ法による測定で得られた回折強度のピークのうち（２００）面及び／又は（００２）面に対応する回折強度のピークにおいて回折強度が最大となる位置（２θ）で測定される（２００）面及び／又は（００２）面に対応するロッキングカーブ中に回折強度の落ち込み部分Ａが存在する電気機械変換膜２４であれば、ロッキングカーブ中に１つのピークをもつ従来のＰＺＴ膜よりも大きな変位を生じさせ得ることを見出した。ロッキングカーブ中に落ち込み部分Ａが存在するということは、その落ち込み部分を挟んで２つのピーク部分Ｂ１，Ｂ２が少なくとも存在する。これは、電気機械変換膜２４における結晶の成長方向の揃い方が、１つの方向に揃っているわけではなく、当該２つのピーク部分にそれぞれ対応した各成長方向に分かれて揃っていると解することができる。このように、ＰＺＴ膜内の結晶が成長方向の異なる２種類又はそれ以上の種類の結晶部分に分かれていることで、結晶の成長方向に対して直交する方向において、成長方向の異なる結晶部分間で干渉が生じる。そして、その干渉部分に生じる応力が電気機械変換膜２４の変形に有利に作用し、振動板２２の変位量を増大させることにつながっているものと考えられる。従来のＰＺＴ膜は、結晶の成長方向が１つの方向に揃っているため、このような干渉部分が少なく、干渉部分に生じる応力を利用することなく変位するものである。そのため、本態様によれば、従来のＰＺＴ膜では実現できなかった大きさの変位量を実現することが可能となる。
【００７２】
図９は、図８に示したロッキングカーブを３つのロッキングカーブ成分にピーク分離した説明図である。
図８に示すロッキングカーブは、ピーク分離によって、図９に示す３つのロッキングカーブ成分Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３に分離することができる。なお、図９において、各ロッキングカーブ成分Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３の回折強度は、図８に示すロッキングカーブの最大強度を基準にして規格化してある。３つのロッキングカーブ成分Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３のうち、第２ロッキングカーブ成分Ｉ２は、基板２１の面に対して垂直に結晶方位がある結晶部分に対応するものである。一方、第１ロッキングカーブ成分Ｉ１及び第３ロッキングカーブ成分Ｉ３は、基板２１の面に対して傾斜した方向に結晶方位がある結晶部分に対応するものである。
【００７３】
図１０は、電気機械変換膜２４の結晶構造を模式的に示す説明図である。
本実施形態の電気機械変換膜２４は、第２ロッキングカーブ成分Ｉ２と第１ロッキングカーブ成分Ｉ１又は第３ロッキングカーブ成分Ｉ３に対応する結晶部分との境界に双晶面をもつ。図９に示すピーク分離した３つのロッキングカーブ成分からわかるとおり、本実施形態の電気機械変換膜２４は、基板２１の面に対して傾斜した方向に結晶方位がある結晶部分（第１ロッキングカーブ成分Ｉ１及び第３ロッキングカーブ成分Ｉ３に対応する結晶部分）の占める割合が、ロッキングカーブ中に１つのピークをもつ従来のＰＺＴ膜よりも多く、双晶面も多く存在しているものと解される。この双晶面に生じる応力が電気機械変換膜２４の変形に有利に作用し、振動板２２の変位量を増大させることにつながっているものと考えられる。
【００７４】
なお、第１ロッキングカーブ成分Ｉ１及び第３ロッキングカーブ成分Ｉ３に対応する結晶部分の占める割合が、第２ロッキングカーブ成分Ｉ２に対応する結晶部分に比べて大きいほど、第１ロッキングカーブ成分Ｉ１及び第３ロッキングカーブ成分Ｉ３に対応する結晶部分の結晶方位が基板２１の面に対して傾斜しているほど、電気機械変換膜２４の内部応力は緩和される傾向にあり、より大きな変位を得やすい。
【００７５】
次に、ロッキングカーブの形状（落ち込み部分の有無）と電気機械変換膜２４の製造方法との関係について説明する。
下部電極２３の作製時における白金の成膜温度（基板温度）を調整して、ロッキングカーブの半値幅が異なる電気機械変換素子を作製した。下部電極２３の作製時における白金の成膜温度（基板温度）が３００［℃］である場合、ロッキングカーブの半値幅は、７．７［°］以上、９．４［°］以下の範囲内でばらついたが、いずれも１つのピーク部分が存在するシャープなロッキングカーブ形状をとり、ロッキングカーブ中に落ち込み部分が無い。このときの変位量は０．２［μｍ］以下であった。
【００７６】
下部電極２３の作製時における白金の成膜温度（基板温度）が３００［℃］〜４００［℃］未満である場合、ロッキングカーブの半値幅は、９．６［°］以上、９．８［°］以下の範囲内でばらついたが、多くは、１つのピーク部分が存在するシャープなロッキングカーブ形状をとるものであった。ただし、ロッキングカーブ形状にはばらつきがあり、安定した再現性は得られなかった。
【００７７】
下部電極２３の作製時における白金の成膜温度（基板温度）が４００［℃］以上である場合、ロッキングカーブの半値幅は、１０［°］以上の範囲内でばらついた。ロッキングカーブの半値幅が１０［°］以上、１１．２［°］以下の範囲内である場合、多くは２つのピーク部分が存在するロッキングカーブ形状をとり、ロッキングカーブ中に落ち込み部分が存在するものであったものの、２つのピーク部分を略直線状に結んだような台形形状のロッキングカーブも一部確認され、再現性に関しては多少不十分である。しかしながら、ロッキングカーブの半値幅が１１．３［°］以上、１２．４［°］以下の範囲内である場合には、いずれも２つのピーク部分が存在するロッキングカーブ形状をとり、ロッキングカーブ中に落ち込み部分が存在するものであり、高い再現性が確認された。
【００７８】
他方、ロッキングカーブの半値幅が１５［°］である場合、ブロードなロッキングカーブ形状をとり、その配向性の悪さから、変位量は小さいものとなった。
【００７９】
なお、落ち込み部分Ａの位置（角度ω）は、本実施形態ではロッキングカーブの中央付近に存在しているが、いずれか一方へずれている場合であっても、同様の効果が確認されている。また、２つのピーク部分Ｂ１，Ｂ２の位置（角度ω）は、本実施形態ではロッキングカーブの中央（４６．２２９［°］）を境に略対称位置に存在しているが、いずれか一方へ偏って位置する場合も、同様の効果が確認されている。また、２つのピーク部分Ｂ１，Ｂ２の位置（角度ω）は、本実施形態ではほぼ同じピーク強度をもつが、異なるピーク強度をもつ場合でも、同様の効果が確認されている。
【００８０】
次に、本実施形態に係る電気機械変換電子部品としての圧電アクチュエータチップを備えた液体吐出ヘッドについて説明する。
図１１は、ノズル配列方向に沿って切断したときの液体吐出ヘッドの一部を示す断面図である。
【００８１】
図１１に示すように、本実施形態の液体吐出ヘッドは、液体を吐出するノズル８１と、ノズルが連通する加圧液室８０と、加圧液室８０内の液体を昇圧させる圧力発生手段と、を備えている。この圧力発生手段は、加圧液室８０の壁の一部を構成する振動板２２と、振動板２２に配置された電気機械変換素子２００を複数個備える電気機械変換電子部品としての圧電アクチュエータチップとから構成される。
【００８２】
本実施形態の液体吐出ヘッドは、基板２１の部分に加圧液室８０が形成され、加圧液室８０の下端部分には、液体を吐出するノズル８１が設けられたノズル板８２が配置される。そして、電気機械変換素子２００に駆動信号が印加され、電気機械変換膜２４が変位すると、振動板２２が変形（表面変位）して加圧液室８０の液体をノズル８１から吐出するように構成されている。また、液体吐出ヘッドには、加圧液室８０にインクなどの液体を供給する液体供給手段、液体が流れる流路が備えてもよい。流路を備える場合は、液体の流体抵抗を考慮してもよい。
【００８３】
本実施形態における加圧液室８０の幅（ノズル配列方向の長さ）は、５０［μｍ］以上、７０［μｍ］以下の範囲内であるのが好ましく、さらに好ましくは５５［μｍ］以上、６５［μｍ］以下の範囲である。この範囲よりも大きいと、残留振動が大きくなりすぎて高周波での吐出性能を確保することが困難となる。また、この範囲よりも小さいと、振動板２２が変位しにくくなり、必要な変位量を確保するために大きな駆動電圧が必要になる。また、加圧液室８０の幅がノズル８１ごとにバラついていると、振動板２２の変位量がノズル８１ごとにバラつき、各ノズル８１から吐出される液体の吐出量にバラつきが生じる。特に、ノズル列内における加圧液室８０の幅がバラついてノズル列内における各ノズルの吐出量バラつきがあると、インクジェット記録装置の画質に及ぼす影響が大きいなど、悪影響が大きい。そのため、各加圧液室８０の幅は、ノズル列内における平均をＬＡＶＥとし、ノズル列内における最大差をΔＬとしたとき、ΔＬ／ＬＡＶＥが２．５％以下であることが好ましい。
【００８４】
なお、ノズル列内における加圧液室８０の幅は、その製造工程によって、ノズル配列方向に沿って線形的に大きくなる又は小さくなるようにバラつくことがある。例えば、１枚のＳｉウエハから複数の圧電アクチュエータチップ（電気機械変換電子部品）を作製する場合、ウエハ外周部に近い領域に作製される圧電アクチュエータチップについては、その加圧液室８０の幅がノズル配列方向に沿って線形的に大きくなる又は小さくなるようにバラつきやすい。このようなバラつきをもつ場合、各加圧液室８０の幅は、ノズル配列方向における加圧液室８０の幅の変化率（傾き）をΔＬ’としたときのΔＬ’／ＬＡＶＥが±２．５％以内であることが好ましい。
【００８５】
各加圧液室８０の幅を、ΔＬ／ＬＡＶＥが２．５％以下あるいはΔＬ’／ＬＡＶＥが±２．５％以内となるようにする方法としては、例えば、加圧液室８０をエッチングにより形成するときのレジストマスクの設計段階で対応して、加圧液室８０の幅を調整する。
【００８６】
次に、本実施形態に係る電気機械変換素子２００のより具体的な実施例について比較例とともに説明する。但し、電気機械変換素子２００の実施例は以下に例示したものに限定されるものではない。
【００８７】
〔実施例１〕
次に、本実施形態における圧電アクチュエータチップの一実施例（以下、本実施例を「実施例１」という。）について説明する。
本実施例１においては、まず、（１００）の面方位を持つシリコン単結晶基板（６インチシリコンウエハ）上に、振動板構成膜として、ＳｉＯ２（膜厚６００［ｎｍ］）、Ｓｉ（膜厚２００［ｎｍ］）、ＳｉＯ２（膜厚１００［ｎｍ］）、ＳｉＮ（膜厚１５０［ｎｍ］）、ＳｉＯ２（膜厚１３０［ｎｍ］）、ＳｉＮ（膜厚１５０［ｎｍ］）、ＳｉＯ２（膜厚１００［ｎｍ］）、Ｓｉ（膜厚２００［ｎｍ］）、ＳｉＯ２（膜厚６００［ｎｍ］）の順に成膜し、振動板２２を作製する。このとき、各層の単層での剛性と膜厚から、振動板２２の全体厚みでの等価ヤング率を計算し、さらに単層で最も高い剛性が得られるＳｉＮ膜の膜厚分布と振動板２２の全体厚みとしての膜厚分布について測定を行った。
【００８８】
その後、チタン膜（膜厚２０［ｎｍ］）を成膜温度３５０［℃］でスパッタ装置にて成膜した後、ＲＴＡ(Rapid Thermal Anneal)装置を用いて７５０［℃］にて熱酸化して下部電極２３の密着膜を形成し、引き続き白金膜（膜厚１６０［ｎｍ］）を成膜温度３００［℃］でスパッタ装置にて成膜し、下部電極２３を形成した。
【００８９】
次に、電気機械変換膜２４の下地層となるＰｂＴｉＯ３層となるＰｂ：Ｔｉ＝１：１に調整した溶液と、電気機械変換膜２４となるＰｂ：Ｚｒ：Ｔｉ＝１１５：４９：５１に調整された溶液（ＰＺＴ前駆体溶液）とを準備し、スピンコート法によりそれぞれの膜を成膜する。ＰＺＴ前駆体溶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て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。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、前記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。ＰＺＴ濃度は０．５［モル／Ｌ］である。下地層となるＰｂＴｉＯ３層の溶液についても、ＰＺＴ前駆体溶液と同様に作製する。
【００９０】
これらの液を用いて、最初に、ＰｂＴｉＯ３層をスピンコートにより成膜（膜厚７［ｎｍ］）し、成膜後に１２０［℃］で乾燥を実施する。その後、ＰＺＴ前駆体溶液をスピンコートにより成膜し、１２０［℃］で乾燥した後、３８０［℃］で熱分解処理を行った。乾燥、熱分解ともに、ホットプレートを用いて処理を実施した。このとき、ホットプレートの温度バラつきをモニターし、熱分解処理中のウエハ中心部と外周部との温度差を管理して、例えば±３［℃］以内に収まるようにホットプレートの制御を行った。
【００９１】
また、３層目の熱分解処理を終えた後、結晶化熱処理（温度７３０［℃］）をＲＴＡ装置にて行った。このときも、ホットプレート同様、ＲＴＡ装置の温度バラつきをモニターし、結晶化熱処理中のウエハ中心部と外周部との温度差を、例えば±３［℃］以内に収まるようにＲＴＡ装置の制御を行った。このようにして成膜されたＰＺＴの膜厚は２４０［ｎｍ］であった。この工程を計８回（２４層）繰り返し実施して、約２［μｍ］の膜厚をもった電気機械変換膜２４を形成した。
【００９２】
次に、上部電極２５として、ＳｒＲｕＯ３膜（膜厚４０［ｎｍ］）の酸化物膜と、Ｐｔ膜（膜厚１２５［ｎｍ］）の金属膜をスパッタ成膜した。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（サムコ社製）を用いて、図３に示すような電極パターンを作製した。
【００９３】
次に、第１の絶縁保護膜３１として、ＡＬＤ（原子層堆積）工法を用いてＡｌ２Ｏ３膜を膜厚が５０［ｎｍ］になるように成膜した。このときの原材料として、ＡｌについてはＴＭＡ（トリメチルアルミニウム：シグマアルドリッチ社製）を、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を交互に供給、積層させることで成膜を進めた。
【００９４】
次に、図３に示すように、エッチングによりコンタクトホール３２を形成した。そして、上部電極−個別電極パッド間の接続部材３５、下部電極−共通電極パッド間の接続部材３７、個別電極パッド３４及び共通電極パッド３６として、Ａｌをスパッタ成膜し、エッチングによりパターニング形成した。
【００９５】
次に、第２の絶縁保護膜３８として、Ｓｉ３Ｎ４をプラズマＣＶＤ法により膜厚が５００［ｎｍ］になるように成膜し、その後、個別電極パッド３４及び共通電極パッド３６の位置に開口部を形成した。その後、図４に示す分極処理装置４０を用いて、コロナ帯電処理により分極処理を行った。コロナ帯電処理に用いるコロナ電極としては、φ５０［μｍ］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［℃］、コロナ電圧９［ｋＶ］、グリッド電圧２．５［ｋＶ］、処理時間３０［ｓ］、コロナ電極−グリッド電極間距離４［ｍｍ］、グリッド電極−ステージ間距離４［ｍｍ］にて行った。その後、図１１に示すように、ウエハ裏面のＳｉをエッチングし、幅（ノズル列方向長さ）が６０［ｎｍ］である加圧液室８０を作製し、液体を吐出するノズル８１が設けられたノズル板８２を接合した。
【００９６】
図１２は、複数の圧電アクチュエータチップが形成されたＳｉウエハを模式的に示す平面図である。
図１３は、そのうちの１つの圧電アクチュエータチップを模式的に示す平面図である。
本実施例１における製造工程を経ることで、ノズル列に沿って複数の電気機械変換素子２００が配列された図１３に示す圧電アクチュエータチップ２０２が、図１２に示すようにＳｉウエハ２０１上に複数個同時に形成される。なお、図１２には、一部の圧電アクチュエータチップ２０２しか図示されていないが、圧電アクチュエータチップ２０２はＳｉウエハ２０１の全体に形成される。
【００９７】
ここで、本実施形態のようにＳｉウエハ２０１上に複数の圧電アクチュエータチップ２０２を作製する場合、その作製段階で種々形成される各種膜の膜厚や膜質等が特にウエハ中心部から外周部にかけてバラつく。このようなバラつきは、各圧電アクチュエータチップ２０２内において、電気機械変換素子２００間で振動板２２の変位量バラつきをもたらし、各ノズル８１からのインク吐出量やインク吐出時の吐出速度といった吐出性能がノズル８１間でばらついてしまうという問題を引き起こす。
特に、本実施形態のように、ロッキングカーブ中に落ち込み部分Ａが存在するような結晶構造をもつ電気機械変換膜２４を作製する場合には、その電気機械変換膜２４の膜厚や膜質等のバラつきが、電気機械変換素子２００の変位量バラつきに影響しやすく、電気機械変換素子２００間での振動板２２の変位量バラつきを生じやすい。
【００９８】
図１４は、図１２に示される４つの圧電アクチュエータチップ２０２Ａ〜２０２Ｄにおける各電気機械変換素子２００による振動板２２の変位量の一例を示す説明図である。
図１４に示す例において、ウエハ２０１の中心部に近い箇所に形成される圧電アクチュエータチップ２０２Ｂ，２０２Ｃについては、各電気機械変換素子２００の変位量バラつきが小さい。一方、ウエハ２０１の外周部に近い箇所に形成される圧電アクチュエータチップ２０２Ａ，２０２Ｄ（ウエハ２０１のオリエンテーションフラットＯＦに近い圧電アクチュエータチップ２０２Ｄと、ウエハ２０１のＯＦの反対側の外周部（反ＯＦ）に近い圧電アクチュエータチップ２０２Ａ）については、各電気機械変換素子２００の変位量バラつきが大きいことがわかる。特に、本実施形態においては、ウエハ２０１の外周部に近い圧電アクチュエータチップ２０２Ａ，２０２Ｄでは、ウエハ２０１の外周部へ向かうほど変位量が徐々に小さくなっている。
【００９９】
図１４に示す例において、ウエハ２０１の外周部に近い圧電アクチュエータチップ２０２Ａ，２０２Ｄにおけるノズル配列方向は、ウエハ２０１の中心部から外周部へ向かっている。そのため、これらの圧電アクチュエータチップ２０２Ａ，２０２Ｄは、ノズル配列方向に沿って、各電気機械変換素子２００の変位量が線形的に小さくなる又は大きくなるようにバラつくものとなる。よって、このような圧電アクチュエータチップ２０２Ａ，２０２Ｄが液体吐出ヘッドに搭載されると、インク吐出量やインク吐出時の吐出速度といった吐出性能がノズル列内でバラつき、画質低下を招く。
【０１００】
その結果、ウエハ２０１の外周部に近い圧電アクチュエータチップ２０２Ａ，２０２Ｄの良品率が悪化し、コストアップを招く。
また、圧電アクチュエータチップ２０２Ａ，２０２Ｄに印加する駆動信号を電気機械変換素子２００ごとに調整することで、電気機械変換素子２００間の変位量バラつきを低減することは可能である。しかしながら、この場合、圧電アクチュエータチップ２０２Ａ，２０２Ｄを搭載した液体吐出ヘッドを備えるインクジェット記録装置において複数波形の駆動信号を準備する必要があり、インクジェット記録装置全体のコストアップ要因となる。
【０１０１】
そこで、本実施例１においては、ウエハ２０１の外周部に近い圧電アクチュエータチップ２０２Ａ，２０２Ｄであっても、ノズル列内における電気機械変換素子２００間における振動板２２の変位量バラつきが８％以内に収まるようにしている。具体的には、１５０［ｋＶ／ｃｍ］の電界強度を印加したときの変位量δのノズル列ごとの平均値をδＡＶＥとし、ノズル列内における変位量δの最大差をΔδとしたとき、Δδ／δＡＶＥが８％以下となるようにしている。
【０１０２】
電気機械変換素子２００間における振動板２２の変位量バラつきは、Ｓｉウエハ２０１上に形成される各種膜の膜厚や膜質等のバラつきが影響するが、本実施形態のように、ロッキングカーブ中に落ち込み部分Ａが存在するような結晶構造をもつ電気機械変換膜２４を利用した圧電アクチュエータチップ２０２においては、ノズル列内における電気機械変換素子２００間における電気機械変換膜２４の結晶構造のバラつきによる影響が大きく、これを改善することが重要となる。
【０１０３】
図１５は、ウエハ２０１の中心部に近い圧電アクチュエータチップ２０２Ｂ，２０２Ｃとウエハ２０１の外周部に近い圧電アクチュエータチップ２０２Ａ，２０２Ｄについて、Ｘ線回折のθ−２θ法による測定で得られた（２００）面に対応する回折ピーク強度Ｐと変位量δとの関係を示すグラフである。
なお、図１５に示すグラフは、各圧電アクチュエータチップ２０２Ａ〜２０２Ｄについて、ノズル列の中央部と両端部に位置する３つのノズル８１に対応する回折ピーク強度Ｐをプロットしたものである。
【０１０４】
本発明者は、図１５に示すように、（２００）面に対応する回折ピーク強度Ｐと変位量δとの間には高い相関関係があり、この回折ピーク強度Ｐのバラつきを抑制すれば、変位量δのバラつきも抑制できる関係にあることを見出した。そして、各電気機械変換素子２００の電気機械変換膜２４における回折ピーク強度Ｐのノズル列内での平均値をＰＡＶＥとし、ノズル列内における回折ピーク強度Ｐの最大差をΔＰとしたとき、ΔＰ／ＰＡＶＥが２０％以下であれば、ロッキングカーブ中に落ち込み部分Ａが存在するような結晶構造をもつ電気機械変換膜２４を利用した圧電アクチュエータチップ２０２において、ウエハ２０１の外周部に近い箇所でも、ノズル列内における電気機械変換素子２００間における振動板２２の変位量バラつきを８％以内に収めることが実現できる。
【０１０５】
なお、本実施例１においては、図１４や図１５に示すように、ノズル列内における振動板２２の変位量δがノズル配列方向に沿って線形的に大きくなる又は小さくなるようにバラついたものとなっている。このようなバラつきをもつ場合、図１５に示すように、ノズル列内における回折ピーク強度Ｐも、ノズル配列方向に沿って線形的に大きくなる又は小さくなるようにバラついたものとなる。このような場合、ノズル配列方向における回折ピーク強度Ｐの変化率（傾き）をΔＰ’としたときのΔＰ’／ＰＡＶＥが±２０％以内であることが好ましい。
【０１０６】
ウエハ２０１の外周部に近い圧電アクチュエータチップ２０２Ａ，２０２Ｄにおける回折ピーク強度Ｐのノズル列内でのバラつきについて、ΔＰ／ＰＡＶＥが２０％以下あるいはΔＰ’／ＰＡＶＥが±２０％以内となるようにする方法としては、例えば、下部電極２３と電気機械変換膜２４との間にチタン酸鉛（ＰＴ）等の配向制御層あるいはシード層を設け、その配向制御層あるいはシード層の表面粗さあるいは粒径を制御することが有効である。また、電気機械変換膜２４の成膜時における乾燥、仮焼、焼成といったプロセスでの温度や雰囲気についてウエハ面方向のバラつきを抑制するように管理、制御することも有効である。本実施例１では、上述したとおり、ＰＺＴ前駆体溶液のスピンコート後の熱分解処理時において、ホットプレートの温度バラつきをモニターし、熱分解処理中のウエハ中心部と外周部との温度差が±３［℃］以内に収まるようにホットプレートの制御を行っている。また、結晶化熱処理中もＲＴＡ装置の温度バラつきをモニターし、結晶化熱処理中のウエハ中心部と外周部との温度差が±３［℃］以内に収まるようにＲＴＡ装置の制御を行っている。
【０１０７】
図１６は、本実施例１において、ウエハ２０１の中心部に近い圧電アクチュエータチップ２０２Ｂ，２０２Ｃとウエハ２０１の外周部に近い圧電アクチュエータチップ２０２Ａ，２０２Ｄについての回折ピーク強度Ｐと変位量δとの関係を示すグラフである。
本実施例１によれば、ウエハ２０１の中心部に近い圧電アクチュエータチップ２０２Ｂ，２０２Ｃだけでなく、ウエハ２０１の外周部に近い圧電アクチュエータチップ２０２Ａ，２０２Ｄについても、ΔＰ／ＰＡＶＥが２０％以下あるいはΔＰ’／ＰＡＶＥが±２０％以内となっている。その結果、ウエハ２０１の外周部に近い圧電アクチュエータチップ２０２Ａ，２０２Ｄについても、ウエハ２０１の中心部に近い圧電アクチュエータチップ２０２Ｂ，２０２Ｃと同様、ノズル列内における電気機械変換素子２００間における振動板２２の変位量バラつきを８％以内に収めることが実現されている。
【０１０８】
〔実施例２〕
次に、本実施形態における圧電アクチュエータチップの他の実施例（以下、本実施例を「実施例２」という。）について説明する。
本実施例２は、電気機械変換膜２４を成膜する際のＰＺＴ前駆体溶液として、Ｐｂ：Ｚｒ：Ｔｉ＝１１５：４５：５５に調整された溶液を用いた点を除いて、前記実施例１と同様である。
【０１０９】
〔実施例３〕
次に、本実施形態における圧電アクチュエータチップの更に他の実施例（以下、本実施例を「実施例３」という。）について説明する。
本実施例３は、電気機械変換膜２４を成膜する際のＰＺＴ前駆体溶液として、Ｐｂ：Ｚｒ：Ｔｉ＝１１５：５５：４５に調整された溶液を用いた点を除いて、前記実施例１と同様である。
【０１１０】
〔実施例４〕
次に、本実施形態における圧電アクチュエータチップの更に他の実施例（以下、本実施例を「実施例４」という。）について説明する。
本実施例４は、電気機械変換膜２４を成膜する際に、ウエハ中心部と外周部との間のホットプレートの温度差（仮焼温度バラつき）が１０［℃］である状態で熱分解処理を行い、かつ、ウエハ中心部と外周部との間のＲＴＡ装置の温度差（本焼温度バラつき）が１０［℃］である状態で結晶化熱処理を行った点を除いて、前記実施例１と同様である。
【０１１１】
〔実施例５〕
次に、本実施形態における圧電アクチュエータチップの更に他の実施例（以下、本実施例を「実施例５」という。）について説明する。
本実施例５は、電気機械変換膜２４を成膜する際に、ウエハ中心部と外周部との間のホットプレートの温度差（仮焼温度バラつき）が１５［℃］である状態で熱分解処理を行い、かつ、ウエハ中心部と外周部との間のＲＴＡ装置の温度差（本焼温度バラつき）が１５［℃］である状態で結晶化熱処理を行った点を除いて、前記実施例１と同様である。
【０１１２】
〔比較例１〕
次に、本実施形態における圧電アクチュエータチップの比較例（以下、本比較例を「比較例１」という。）について説明する。
本比較例１は、電気機械変換膜２４の下地層（シード層）として、ＴｉＯ２層をスパッタ法で７［ｎｍ］成膜し、電気機械変換膜２４を成膜する際に、ウエハ中心部と外周部との間のホットプレートの温度差（仮焼温度バラつき）が２５［℃］である状態で熱分解処理を行い、かつ、ウエハ中心部と外周部との間のＲＴＡ装置の温度差（本焼温度バラつき）が２５［℃］である状態で結晶化熱処理を行った点を除いて、前記実施例１と同様である。
【０１１３】
〔比較例２〕
次に、本実施形態における圧電アクチュエータチップの他の比較例（以下、本比較例を「比較例２」という。）について説明する。
本比較例２は、電気機械変換膜２４を成膜する際のＰＺＴ前駆体溶液として、Ｐｂ：Ｚｒ：Ｔｉ＝１１５：５７：４３に調整された溶液を用いた点を除いて、前記実施例１と同様である。
【０１１４】
〔比較例３〕
次に、本実施形態における圧電アクチュエータチップの更に他の比較例（以下、本比較例を「比較例３」という。）について説明する。
本比較例３は、電気機械変換膜２４を成膜する際のＰＺＴ前駆体溶液として、Ｐｂ：Ｚｒ：Ｔｉ＝１１５：４１：５９に調整された溶液を用い、電気機械変換膜２４を成膜する際に、ウエハ中心部と外周部との間のホットプレートの温度差（仮焼温度バラつき）が２５［℃］である状態で熱分解処理を行い、かつ、ウエハ中心部と外周部との間のＲＴＡ装置の温度差（本焼温度バラつき）が２５［℃］である状態で結晶化熱処理を行った点を除いて、前記実施例１と同様である。
【０１１５】
下記の表１は、上述した実施例１〜５と比較例１〜３における、各種条件及び各種測定結果をまとめた表である。
前記実施例１〜５並びに前記比較例１〜３におけるウエハ２０１の外周部に近い各圧電アクチュエータチップについて、回折ピーク強度Ｐ，Ｐ１，Ｐ２と変位量δとの関係を測定した。変位量δは、圧電アクチュエータチップを形成したＳｉウエハの裏面に加圧液室８０を形成した後、ノズル板８２を接合しない状態で電界印加（１５０［ｋＶ／ｃｍ］）し、そのときの変形量をレーザードップラー振動計で計測した。ｄ３１は圧電定数であり、圧電定数ｄ３１は、測定結果を利用してシミュレーションにより算出した。
【０１１６】
【表１】
2017191928.tif 000003
【０１１７】
前記表１において、ΔＰ１は、Ｘ線の入射角度と検出器の角度（２θ）をθ−２θ法による測定で回折強度が最大となる位置に固定し、試料基板面のあおり角（χ）のみを微小に変化させて回折強度を測定したときのχ＝０［°］の回折ピーク強度Ｐ１についてのノズル列内における最大差である。また、Ｐ１ＡＶＥは、電気機械変換素子２００の電気機械変換膜２４におけるχ＝０［°］の回折ピーク強度Ｐ１のノズル列内での平均値である。この場合、ΔＰ１／Ｐ１ＡＶＥが２０％以下であれば、ロッキングカーブ中に落ち込み部分Ａが存在するような結晶構造をもつ電気機械変換膜２４を利用した圧電アクチュエータチップ２０２において、ウエハ２０１の外周部に近い箇所でも、ノズル列内における電気機械変換素子２００間における振動板２２の変位量バラつきを８％以内に収めることが実現できる。
【０１１８】
なお、ノズル列内における振動板２２の変位量δがノズル配列方向に沿って線形的に大きくなる又は小さくなるようにバラついている場合、各ノズル列内におけるχ＝０［°］の回折ピーク強度Ｐ１も、ノズル配列方向に沿って線形的に大きくなる又は小さくなるようにバラついたものとなる。このような場合、ノズル配列方向におけるχ＝０［°］の回折ピーク強度Ｐ１の変化率（傾き）をΔＰ１’としたときのΔＰ１’／Ｐ１ＡＶＥが±２０％以内であることが好ましい。
【０１１９】
また、前記表１において、ΔＰ２は、照射面積補正をかけた後の補正後ロッキングカーブ中におけるω＝θｍａｘ／２に対応する位置の回折ピーク強度Ｐ２についてのノズル列内における最大差である。また、Ｐ２ＡＶＥは、その回折ピーク強度Ｐ２についてのノズル列内での平均値である。ここで、補正後ロッキングカーブは、Ｘ線回折のθ−２θ法による測定で得られた回折強度のピークのうち（２００）面及び／又は（００２）面に対応する回折強度のピークにおいて回折強度が最大となる回折ピーク強度Ｐの位置（２θ＝θｍａｘ）で測定される（２００）面及び／又は（００２）面に対応するロッキングカーブの回折強度にそれぞれの位置（ω）のｓｉｎωを乗じて得られるものである。
【０１２０】
この場合、ΔＰ２／Ｐ２ＡＶＥが２０％以下であれば、ロッキングカーブ中に落ち込み部分Ａが存在するような結晶構造をもつ電気機械変換膜２４を利用した圧電アクチュエータチップ２０２において、ウエハ２０１の外周部に近い箇所でも、ノズル列内における電気機械変換素子２００間における振動板２２の変位量バラつきを８％以内に収めることが実現できる。なお、ノズル列内における振動板２２の変位量δがノズル配列方向に沿って線形的に大きくなる又は小さくなるようにバラついている場合、各ノズル列内における回折ピーク強度Ｐ２も、ノズル配列方向に沿って線形的に大きくなる又は小さくなるようにバラついたものとなる。このような場合、ノズル配列方向における回折ピーク強度Ｐ２の変化率（傾き）をΔＰ２’としたときのΔＰ２’／Ｐ２ＡＶＥが±２０％以内であることが好ましい。
【０１２１】
ロッキングカーブ中に落ち込み部分Ａが存在するような結晶構造をもつ電気機械変換膜２４においては、上述したとおり、基板２１の面に対して傾斜した方向に結晶方位がある結晶部分（図９に示した第１ロッキングカーブ成分Ｉ１及び第３ロッキングカーブ成分Ｉ３に対応する結晶部分）の占める割合が多く、多くの双晶面が存在していることが振動板２２の変位量増大につながるものと考えられる。電気機械変換膜２４内に存在する双晶面の割合を示す指標値としては、ΔＰ／ＰＡＶＥ、ΔＰ’／ＰＡＶＥ、ΔＰ１／Ｐ１ＡＶＥ、ΔＰ１’／Ｐ１ＡＶＥ、ΔＰ２／Ｐ２ＡＶＥ、ΔＰ２’／Ｐ２ＡＶＥが高い相関性を示し、振動板２２の変位量δのバラつきと相関性が高く、好ましい。
【０１２２】
なお、ΔＰ／ＰＡＶＥ、ΔＰ’／ＰＡＶＥ、ΔＰ１／Ｐ１ＡＶＥ、ΔＰ１’／Ｐ１ＡＶＥ、ΔＰ２／Ｐ２ＡＶＥ、ΔＰ２’／Ｐ２ＡＶＥは、２０％以内に収まっていることが好ましく、１０％以内に収まっていることが更に好ましい。
【０１２３】
実施例１〜５については、ノズル列内における変位量δのバラつきΔδ／δＡＶＥが±８％以内に収まり、また、圧電定数ｄ３１は一般的なセラミック焼結体と同等の特性を有していた（圧電定数＝−１２０〜−１６０［ｐｍ／Ｖ］）。
一方、比較例１、３については、ノズル列内における変位量δのバラつきΔδ／δＡＶＥが±８％という範囲から大きく外れた。
また、比較例２については、十分な圧電定数ｄ３１が得られず、吐出に必要な変位量が得られなかった。
【０１２４】
また、前記実施例１〜５並びに前記比較例１及び比較例３による圧電アクチュエータチップを搭載した液体吐出ヘッドを作製し、吐出評価を行った。この吐出評価では、粘度を５［ｃｐ］に調整したインクを用い、単純Ｐｕｓｈ波形により−１０〜−３０［Ｖ］の駆動電圧を印加したときの吐出状況を確認した。いずれの液体吐出ヘッドにおいても、全ノズル８１からインクの吐出がなされ、かつ、高周波での吐出駆動が可能であることが確認されたが、比較例１と比較例３については、ノズル列内で吐出速度が大きくバラつくことが確認された。
【０１２５】
〔実施例６〕
次に、本実施形態における圧電アクチュエータチップの他の実施例（以下、本実施例を「実施例６」という。）について説明する。
本実施例６の圧電アクチュエータチップは、前記実施例１と同様の材料及び同様の製造条件で製造したものである。下記表２中の「Ｐｂ／（Ｚｒ＋Ｔｉ）」の値については、評価後のサンプルをＩＣＰ発光分光分析法（高周波誘導結合プラズマ発光分光分析法）により分析した結果となる。
【０１２６】
図１７は、ウエハ２０１の中心部に近い圧電アクチュエータチップ２０２Ｂ，２０２Ｃとウエハ２０１の外周部に近い圧電アクチュエータチップ２０２Ａ，２０２Ｄについて、Ｘ線回折のθ−２θ法による測定で得られた（２００）面に対応する回折ピーク強度Ｐ１の位置（２θ＝θ１ｍａｘ）と変位量δとの関係を示すグラフである。
なお、図１７に示すグラフは、各圧電アクチュエータチップ２０２Ａ〜２０２Ｄについて、ノズル列の中央部と両端部に位置する３つのノズル８１に対応する回折ピーク強度Ｐ１の位置（以下「ピーク位置」という。）θ１ｍａｘをプロットしたものである。
【０１２７】
本発明者は、図１７に示すように、（２００）面に対応する回折ピーク強度Ｐ１のピーク位置θ１ｍａｘと変位量δとの間には高い相関関係があり、このピーク位置θ１ｍａｘのバラつきを抑制すれば、変位量δのバラつきも抑制できる関係にあることを見出した。そして、各電気機械変換素子２００の電気機械変換膜２４におけるピーク位置θ１ｍａｘのノズル列内での最大差Δθ１ｍａｘが０．０２［°］以下であれば、ロッキングカーブ中に落ち込み部分Ａが存在するような結晶構造をもつ電気機械変換膜２４を利用した圧電アクチュエータチップ２０２において、ウエハ２０１の外周部に近い箇所でも、ノズル列内における電気機械変換素子２００間における振動板２２の変位量バラつきを８％以内に収めることが実現できる。
【０１２８】
このとき、ピーク位置θ１ｍａｘを、電気機械変換膜２４の下地層（シード層）となるチタン酸鉛（ＰＴ）に対応した（１１１）面の回折ピーク強度Ｐ２の位置（ピーク位置）θ２ｍａｘに対する相対値として特定してもよい。具体的には、例えば、電気機械変換膜２４のピーク位置θ１ｍａｘとチタン酸鉛（ＰＴ）のピーク位置θ２ｍａｘとの差分値を用い、この差分値のノズル列内での最大差Δθ１２ｍａｘが０．０２［°］以下とする。この場合も、ロッキングカーブ中に落ち込み部分Ａが存在するような結晶構造をもつ電気機械変換膜２４を利用した圧電アクチュエータチップ２０２において、ウエハ２０１の外周部に近い箇所でも、ノズル列内における電気機械変換素子２００間における振動板２２の変位量バラつきを８％以内に収めることが実現できる。
【０１２９】
なお、実施例６においては、図１４や図１７に示すように、ノズル列内における振動板２２の変位量δがノズル配列方向に沿って線形的に大きくなる又は小さくなるようにバラついたものとなっている。このようなバラつきをもつ場合、図１７に示すように、ノズル列内におけるピーク位置θ１ｍａｘも、ノズル配列方向に沿って線形的に変位してバラついたものとなる。
【０１３０】
ウエハ２０１の外周部に近い圧電アクチュエータチップ２０２Ａ，２０２Ｄにおけるピーク位置θ１ｍａｘのノズル列内での最大差Δθ１ｍａｘが０．０２［°］以下となるようにする方法としては、例えば、下部電極２３と電気機械変換膜２４との間にチタン酸鉛（ＰＴ）等の配向制御層あるいはシード層を設け、その配向制御層あるいはシード層の表面粗さあるいは粒径を制御することが有効である。これは、電気機械変換膜２４のピーク位置θ１ｍａｘとチタン酸鉛（ＰＴ）のピーク位置θ２ｍａｘとの差分値のノズル列内での最大差Δθ１２ｍａｘを０．０２［°］以下にする場合でも同様である。
【０１３１】
また、電気機械変換膜２４の成膜時における乾燥、仮焼、焼成といったプロセスでの温度や雰囲気についてウエハ面方向のバラつきを抑制するように管理、制御することも有効である。これは、電気機械変換膜２４のピーク位置θ１ｍａｘとチタン酸鉛（ＰＴ）のピーク位置θ２ｍａｘとの差分値のノズル列内での最大差Δθ１２ｍａｘを０．０２［°］以下にする場合でも同様である。実施例６では、上述したとおり、ＰＺＴ前駆体溶液のスピンコート後の熱分解処理時において、ホットプレートの温度バラつきをモニターし、熱分解処理中のウエハ中心部と外周部との温度差が±３［℃］以内に収まるようにホットプレートの制御を行っている。また、結晶化熱処理中もＲＴＡ装置の温度バラつきをモニターし、結晶化熱処理中のウエハ中心部と外周部との温度差が±３［℃］以内に収まるようにＲＴＡ装置の制御を行っている。
【０１３２】
このとき、ＩＣＰ分析によって得られる鉛（Ｐｂ）とジルコニウム（Ｚｒ）とチタン（Ｔｉ）との組成比（Ｐｂ／（Ｚｒ＋Ｔｉ））における素子列内での最大差ΔＰｂが１０％以下であるのが好ましい。より好ましくは、ΔＰｂが５％以下である。また、鉛（Ｐｂ）とジルコニウム（Ｚｒ）とチタン（Ｔｉ）との組成比（Ｐｂ／（Ｚｒ＋Ｔｉ））における素子列内での平均値ＰｂＡＶＥが１００％以上、１２０％以下であるのが好ましい。より好ましくは、ＰｂＡＶＥが１０５％以上、１１５％以下である。電気機械変換膜２４中の鉛（Ｐｂ）の量は、ウエハ面内の膜厚や膜質等のバラつきに大きく影響する。ＰｂＡＶＥがこの範囲より小さいと、ウエハ面内での鉛（Ｐｂ）量のバラつきが大きくなり（ΔＰｂが大きくなり）、かつ、電気機械変換膜２４の結晶構造中に鉛（Ｐｂ）が不足した状態になって圧電性能が十分に得られない。一方、ＰｂＡＶＥがこの範囲より大きいと、電気機械変換膜２４中に結晶系以外でＰｂＯとして存在する量が増え、電流リーク等の問題が発生しやすくなる。そのため、鉛（Ｐｂ）の量をある適正な範囲としたうえで、電気機械変換膜２４のウエハ面内における鉛（Ｐｂ）量のバラつきを抑制するようなプロセス管理を行うことが非常に重要となる。
【０１３３】
また、ＩＣＰ分析によって得られるジルコニウム（Ｚｒ）とチタン（Ｔｉ）との組成比（Ｔｉ／（Ｚｒ＋Ｔｉ））における素子列内での最大差ΔＴｉが２％以下であるのが好ましい。より好ましくは、ΔＴｉが１％以下である。電気機械変換膜２４中のチタン（Ｔｉ）の量も、ウエハ面内の膜厚や膜質等のバラつきに大きく影響するためである。
【０１３４】
図１８は、実施例６において、ウエハ２０１の中心部に近い圧電アクチュエータチップ２０２Ｂ，２０２Ｃとウエハ２０１の外周部に近い圧電アクチュエータチップ２０２Ａ，２０２Ｄについて、回折ピーク強度Ｐ１のピーク位置θ１ｍａｘと変位量δとの関係を示すグラフである。
実施例６によれば、ウエハ２０１の中心部に近い圧電アクチュエータチップ２０２Ｂ，２０２Ｃだけでなく、ウエハ２０１の外周部に近い圧電アクチュエータチップ２０２Ａ，２０２Ｄについても、ピーク位置θ１ｍａｘのノズル列内での最大差Δθ１ｍａｘ、あるいは、ピーク位置θ１ｍａｘとピーク位置θ２ｍａｘとの差分値のノズル列内での最大差Δθ１２ｍａｘが０．０２［°］以下となっている。その結果、ウエハ２０１の外周部に近い圧電アクチュエータチップ２０２Ａ，２０２Ｄについても、ウエハ２０１の中心部に近い圧電アクチュエータチップ２０２Ｂ，２０２Ｃと同様、ノズル列内における電気機械変換素子２００間における振動板２２の変位量バラつきを８％以内に収めることが実現されている。
【０１３５】
〔実施例７〕
次に、本実施形態における圧電アクチュエータチップの他の実施例（以下、本実施例を「実施例７」という。）について説明する。
本実施例７は、電気機械変換膜２４を成膜する際のＰＺＴ前駆体溶液として、Ｐｂ：Ｚｒ：Ｔｉ＝１１５：４５：５５に調整された溶液を用いた点を除いて、前記実施例６と同様である。
【０１３６】
〔実施例８〕
次に、本実施形態における圧電アクチュエータチップの更に他の実施例（以下、本実施例を「実施例８」という。）について説明する。
本実施例８は、電気機械変換膜２４を成膜する際のＰＺＴ前駆体溶液として、Ｐｂ：Ｚｒ：Ｔｉ＝１１８：５５：４５に調整された溶液を用いた点を除いて、前記実施例６と同様である。
【０１３７】
〔実施例９〕
次に、本実施形態における圧電アクチュエータチップの更に他の実施例（以下、本実施例を「実施例９」という。）について説明する。
本実施例９は、電気機械変換膜２４を成膜する際のＰＺＴ前駆体溶液として、Ｐｂ：Ｚｒ：Ｔｉ＝１２１：４９：５１に調整された溶液を用い、電気機械変換膜２４を成膜する際に、ウエハ中心部と外周部との間のホットプレートの温度差（仮焼温度バラつき）が１０［℃］である状態で熱分解処理を行い、かつ、ウエハ中心部と外周部との間のＲＴＡ装置の温度差（本焼温度バラつき）が１０［℃］である状態で結晶化熱処理を行った点を除いて、前記実施例６と同様である。
【０１３８】
〔実施例１０〕
次に、本実施形態における圧電アクチュエータチップの更に他の実施例（以下、本実施例を「実施例１０」という。）について説明する。
本実施例１０は、電気機械変換膜２４を成膜する際のＰＺＴ前駆体溶液として、Ｐｂ：Ｚｒ：Ｔｉ＝１０８：４９：５１に調整された溶液を用い、電気機械変換膜２４を成膜する際に、ウエハ中心部と外周部との間のホットプレートの温度差（仮焼温度バラつき）が１５［℃］である状態で熱分解処理を行い、かつ、ウエハ中心部と外周部との間のＲＴＡ装置の温度差（本焼温度バラつき）が１５［℃］である状態で結晶化熱処理を行った点を除いて、前記実施例６と同様である。
【０１３９】
〔比較例４〕
次に、本実施形態における圧電アクチュエータチップの比較例（以下、本比較例を「比較例４」という。）について説明する。
本比較例４は、電気機械変換膜２４の下地層（シード層）として、ＴｉＯ２層をスパッタ法で７［ｎｍ］成膜し、電気機械変換膜２４を成膜する際のＰＺＴ前駆体溶液として、Ｐｂ：Ｚｒ：Ｔｉ＝１００：３７：６３に調整された溶液を用い、電気機械変換膜２４を成膜する際に、ウエハ中心部と外周部との間のホットプレートの温度差（仮焼温度バラつき）が２５［℃］である状態で熱分解処理を行い、かつ、ウエハ中心部と外周部との間のＲＴＡ装置の温度差（本焼温度バラつき）が２５［℃］である状態で結晶化熱処理を行った点を除いて、前記実施例６と同様である。
【０１４０】
〔比較例５〕
次に、本実施形態における圧電アクチュエータチップの他の比較例（以下、本比較例を「比較例５」という。）について説明する。
本比較例５は、電気機械変換膜２４を成膜する際のＰＺＴ前駆体溶液として、Ｐｂ：Ｚｒ：Ｔｉ＝１３０：５７：４３に調整された溶液を用いた点を除いて、前記実施例６と同様である。
【０１４１】
〔比較例６〕
次に、本実施形態における圧電アクチュエータチップの更に他の比較例（以下、本比較例を「比較例６」という。）について説明する。
本比較例６は、電気機械変換膜２４を成膜する際のＰＺＴ前駆体溶液として、Ｐｂ：Ｚｒ：Ｔｉ＝１１８：４１：５９に調整された溶液を用い、電気機械変換膜２４を成膜する際に、ウエハ中心部と外周部との間のホットプレートの温度差（仮焼温度バラつき）が２５［℃］である状態で熱分解処理を行い、かつ、ウエハ中心部と外周部との間のＲＴＡ装置の温度差（本焼温度バラつき）が２５［℃］である状態で結晶化熱処理を行った点を除いて、前記実施例６と同様である。
【０１４２】
下記の表２は、上述した実施例６〜１０と比較例４〜６における、各種条件及び各種測定結果をまとめた表である。
前記実施例６〜１０並びに前記比較例４〜６におけるウエハ２０１の外周部に近い各圧電アクチュエータチップについて、回折ピーク強度Ｐ１のピーク位置θ１ｍａｘのノズル列内での最大差Δθ１ｍａｘ、ピーク位置θ１ｍａｘとピーク位置θ２ｍａｘとの差分値のノズル列内での最大差Δθ１２ｍａｘと変位量δとの関係を測定した。変位量δは、圧電アクチュエータチップを形成したＳｉウエハの裏面に加圧液室８０を形成した後、ノズル板８２を接合しない状態で電界印加（１５０［ｋＶ／ｃｍ］）し、そのときの変形量をレーザードップラー振動計で計測した。圧電定数ｄ３１は、測定結果を利用してシミュレーションにより算出した。また、測定後に各圧電アクチュエータチップを分解、解析して、ＩＣＰ分析により電気機械変換膜２４の組成分析を実施し、鉛（Ｐｂ）とジルコニウム（Ｚｒ）とチタン（Ｔｉ）との組成比（Ｐｂ／（Ｚｒ＋Ｔｉ））における素子列内での最大差ΔＰｂ、ジルコニウム（Ｚｒ）とチタン（Ｔｉ）との組成比（Ｔｉ／（Ｚｒ＋Ｔｉ））における素子列内での最大差ΔＴｉも得た。
【０１４３】
【表２】
2017191928.tif 000004
【０１４４】
前記表２において、Δθ１ｍａｘあるいはΔθ１２ｍａｘが０．０２［°］以下であれば、ロッキングカーブ中に落ち込み部分Ａが存在するような結晶構造をもつ電気機械変換膜２４を利用した圧電アクチュエータチップ２０２において、ウエハ２０１の外周部に近い箇所でも、ノズル列内における電気機械変換素子２００間における振動板２２の変位量バラつきを８％以内に収めることが実現できる。
【０１４５】
実施例６〜１０については、ノズル列内における変位量δのバラつきΔδ／δＡＶＥが±８％以内に収まり、また、圧電定数ｄ３１は一般的なセラミック焼結体と同等の特性を有していた（圧電定数＝−１２０〜−１６０［ｐｍ／Ｖ］）。
一方、比較例４、６については、ノズル列内における変位量δのバラつきΔδ／δＡＶＥが±８％という範囲から大きく外れた。
また、比較例５については、十分な圧電定数ｄ３１が得られず、吐出に必要な変位量が得られなかった。
【０１４６】
また、前記実施例６〜１０並びに前記比較例４及び比較例６による圧電アクチュエータチップを搭載した液体吐出ヘッドを作製し、吐出評価を行った。この吐出評価では、粘度を５［ｃｐ］に調整したインクを用い、単純Ｐｕｓｈ波形により−１０〜−３０［Ｖ］の駆動電圧を印加したときの吐出状況を確認した。いずれの液体吐出ヘッドにおいても、全ノズル８１からインクの吐出がなされ、かつ、高周波での吐出駆動が可能であることが確認されたが、比較例４と比較例６については、ノズル列内で吐出速度が大きくバラつくことが確認された。
【０１４７】
次に、本実施形態における液体吐出ヘッドを備えた液体を吐出する装置の一例であるインクジェット記録装置について説明する。
図１９は同装置の要部平面説明図である。
図２０は同装置の要部側面説明図である。
図１９中の矢印「α」は主走査方向を示し、図１９中の矢印「β」は副走査方向を示す。
【０１４８】
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。
【０１４９】
このキャリッジ４０３には、本実施形態における液体吐出ヘッド４０４とヘッドタンク４４１とを一体にした液体吐出ユニット４４０が搭載されている。液体吐出ユニット４４０の液体吐出ヘッド４０４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。また、液体吐出ヘッド４０４は、複数のノズル８１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。
【０１５０】
液体吐出ヘッド４０４の外部に貯留されている液体を液体吐出ヘッド４０４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。
【０１５１】
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。
【０１５２】
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。
【０１５３】
搬送ベルト４１２は用紙４１０を吸着して液体吐出ヘッド４０４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、あるいは、エアー吸引などで行うことができる。
【０１５４】
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。
【０１５５】
さらに、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４０４の維持回復を行う維持回復機構４２０が配置されている。
【０１５６】
維持回復機構４２０は、例えば液体吐出ヘッド４０４のノズル面（ノズル８１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などで構成されている。
【０１５７】
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。
【０１５８】
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。
【０１５９】
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４０４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。
【０１６０】
このように、この装置では、本実施形態におけ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。
【０１６１】
次に、本実施形態における液体吐出ユニットの他の例について説明する。
図２１は同ユニットの要部平面説明図である。図２１中の矢印「α」は主走査方向を示す。
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４０４で構成されている。
【０１６２】
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の少なくともいず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。
【０１６３】
次に、本実施形態における液体吐出ユニットの更に他の例について説明する。
図２２は同ユニットの正面説明図である。
【０１６４】
この液体吐出ユニットは、流路部品４４４が取付けられた液体吐出ヘッド４０４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。
【０１６５】
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。また、流路部品４４４の上部には液体吐出ヘッド４０４と電気的接続を行うコネクタ４４３が設けられている。
【０１６６】
本明細書において、「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。
【０１６７】
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、後処理装置なども含むことができる。
【０１６８】
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。
【０１６９】
また、「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。
【０１７０】
前記「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などを意味する。具体例としては、用紙、記録紙、記録用紙、フィルム、布などの被記録媒体、電子基板、圧電素子などの電子部品、粉体層（粉末層）、臓器モデル、検査用セルなどの媒体であり、特に限定しない限り、液体が付着するすべてのものが含まれる。
【０１７１】
前記「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、壁紙や床材などの建材、衣料用のテキスタイルなど液体が一時的でも付着可能であればよい。
【０１７２】
また、「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なども含まれる。
【０１７３】
また、「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などが含まれる。
【０１７４】
また、「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など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などがある。
【０１７５】
「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などが含まれる。
【０１７６】
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、係合など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。また、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。
【０１７７】
例えば、液体吐出ユニットとして、図２０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。また、チューブなど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。
【０１７８】
また、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。
【０１７９】
また、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。また、図２１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。
【０１８０】
また、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。
【０１８１】
また、液体吐出ユニットとして、図２２で示したように、ヘッドタンク若しくは流路部品が取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。
【０１８２】
主走査移動機構は、ガイド部材単体も含むものとする。また、供給機構は、チューブ単体、装填部単体も含むものとする。
【０１８３】
また、本願の用語における、画像形成、記録、印字、印写、印刷、造形等はいずれも同義語とする。
【０１８４】
以上に説明したものは一例であり、次の態様毎に特有の効果を奏する。
（態様Ａ）
少なくとも下部電極２３等の第一電極、電気機械変換膜２４等の圧電体、上部電極２５等の第二電極が順次積層され、駆動信号に応じた電圧を該第一電極と該第二電極との間に印加して該圧電体を変形させる電気機械変換素子２００が複数個並べて配列された素子列を少なくとも一列有する圧電アクチュエータチップ２０２等の電気機械変換電子部品において、各電気機械変換素子の圧電体は、（１００）面及び／又は（００１）面に優先配向されたペロブスカイト型構造を有する複合酸化物で構成され、Ｘ線回折のθ−２θ法による測定で得られた回折強度のピークのうち（２００）面及び／又は（００２）面に対応する回折強度のピークにおいて回折強度が最大となる回折ピーク強度Ｐの位置（２θ＝θｍａｘ）で測定される（２００）面及び／又は（００２）面に対応するロッキングカーブ中に、回折強度の落ち込み部分Ａを有し、各電気機械変換素子の圧電体における前記回折ピーク強度Ｐの素子列ごとの平均値をＰＡＶＥとし、当該素子列における該回折ピーク強度Ｐの最大差をΔＰとしたとき、ΔＰ／ＰＡＶＥが２０％以下であることを特徴とする。
従来、（１００）面及び／又は（００１）面に優先配向されたペロブスカイト型構造を有する複合酸化物で構成される圧電体については、圧電効果により第一電極を支持する変位板を変位させる変位量を大きくするには、結晶の成長方向を揃えるのが良いと考えられていた。結晶の成長方向が揃っているほど、ロッキングカーブの形状は、その成長方向に対応する１つのピークを中心に半値幅の狭いシャープな形状となる。したがって、従来は、このように１つのピークをもつロッキングカーブについての半値幅をより狭くした圧電体を作製していた。しかしながら、従来の考え方に従って得られる変位量には限界があり、より大きな変位量が得られる電気機械変換素子が望まれていた。
本発明者は、鋭意研究の結果、Ｘ線回折のθ−２θ法による測定で得られた回折強度のピークのうち（２００）面及び／又は（００２）面に対応する回折強度のピークにおいて回折強度が最大となる回折ピーク強度Ｐの位置（２θ＝θｍａｘ）で測定される（２００）面及び／又は（００２）面に対応するロッキングカーブ中に回折強度の落ち込み部分Ａが存在する圧電体であれば、ロッキングカーブ中に１つのピークをもつ従来の圧電体よりも大きな変位を生じさせ得ることを見出した。
詳しくは、ロッキングカーブ中に落ち込み部分Ａが存在するということは、その落ち込み部分を挟んで２つのピーク部分Ｂ１，Ｂ２が少なくとも存在する。これは、圧電体における結晶の成長方向の揃い方が、１つの方向に揃っているわけではなく、当該２つのピーク部分にそれぞれ対応した各成長方向に分かれて揃っていると解することができる。このように、圧電体内の結晶が成長方向の異なる２種類又はそれ以上の種類の結晶部分に分かれている結晶構造では、多数の双晶面が存在し、その双晶面に生じる応力が電気機械変換素子の変形に有利に作用して、変位板の変位量を増大させることにつながっているものと考えられる。従来の圧電体は、結晶の成長方向が１つの方向に揃っているため、双晶面が少なく、双晶面に生じる応力を利用することなく変位板を変位させている。そのため、本態様によれば、従来の圧電体では実現できなかった大きさの変位量を実現することが可能となる。
ただし、個々の電気機械変換素子の変位量を大きくできても、電気機械変換素子が配列された素子列内における電気機械変換素子間の変位量バラつきが生じることがある。例えば、１枚の半導体ウエハから複数の電気機械変換電子部品を作製する場合、第一電極、圧電体、第二電極等の各種の膜をウエハ面上に形成するときに、ウエハ面内で膜厚や膜質等にバラつきが生じる。特に、ロッキングカーブ中に落ち込み部分Ａが存在するような電気機械変化素子の変位量は、ウエハ面内で圧電体の結晶構造（圧電体内に存在する双晶面の割合等）のバラつき（格子定数のバラつき等）に影響を受ける。加えて、ウエハ外周部に近いウエハ面上の領域では、圧電体の結晶構造のバラつきがウエハ外周部に向けて大きく変化しやすいので、ウエハ外周部に近いウエハ面上の領域に形成される電気機械変換電子部品では、素子列内における電気機械変換素子間の変位量バラつきが許容量を超えてしまうことがある。
本態様の電気機械変換電子部品は、各電気機械変換素子の圧電体における回折ピーク強度Ｐの素子列ごとの平均値ＰＡＶＥに対する、当該素子列における該回折ピーク強度Ｐの最大差ΔＰの比率ΔＰ／ＰＡＶＥが、２０％以下である。この比率ΔＰ／ＰＡＶＥは、圧電体の結晶構造のバラつき（圧電体内に存在する双晶面の割合等）と高い相関性がある指標値である。この比率ΔＰ／ＰＡＶＥが２０％以下であれば、素子列内における電気機械変換素子間の変位量バラつきが許容量以内となるように、圧電体の結晶構造のバラつきを収めることができる。
【０１８５】
（態様Ｂ）
少なくとも下部電極２３等の第一電極、電気機械変換膜２４等の圧電体、上部電極２５等の第二電極が順次積層され、駆動信号に応じた電圧を該第一電極と該第二電極との間に印加して該圧電体を変形させる電気機械変換素子２００が複数個並べて配列された素子列を少なくとも一列有する圧電アクチュエータチップ２０２等の電気機械変換電子部品において、各電気機械変換素子の圧電体は、（１００）面及び／又は（００１）面に優先配向されたペロブスカイト型構造を有する複合酸化物で構成され、Ｘ線回折のθ−２θ法による測定で得られた回折強度のピークのうち（２００）面及び／又は（００２）面に対応する回折強度のピークにおいて回折強度が最大となる回折ピーク強度Ｐの位置（２θ＝θｍａｘ）であおり角（χ）を振ったときに得られる回折強度分布中に回折強度の落ち込み部分Ａを有し、各電気機械変換素子の圧電体におけるχ＝０［°］の前記回折ピーク強度Ｐ１の素子列ごとの平均値をＰ１ＡＶＥとし、当該素子列における該回折ピーク強度Ｐ１の最大差をΔＰ１としたとき、ΔＰ１／Ｐ１ＡＶＥが２０％以下であることを特徴とする。
本態様の電気機械変換電子部品は、各電気機械変換素子の圧電体におけるχ＝０［°］の回折ピーク強度Ｐ１の素子列ごとの平均値Ｐ１ＡＶＥに対する、当該素子列における該回折ピーク強度Ｐ１の最大差ΔＰ１の比率ΔＰ１／Ｐ１ＡＶＥが、２０％以下である。この比率ΔＰ１／Ｐ１ＡＶＥも、上述した比率ΔＰ／ＰＡＶＥと同様、圧電体の結晶構造のバラつき（圧電体内に存在する双晶面の割合等）と高い相関性がある指標値である。したがって、この比率ΔＰ１／Ｐ１ＡＶＥが２０％以下であれば、素子列内における電気機械変換素子間の変位量バラつきが許容量以内となるように、圧電体の結晶構造のバラつきを収めることができる。
【０１８６】
（態様Ｃ）
少なくとも下部電極２３等の第一電極、電気機械変換膜２４等の圧電体、上部電極２５等の第二電極が順次積層され、駆動信号に応じた電圧を該第一電極と該第二電極との間に印加して該圧電体を変形させる電気機械変換素子２００が複数個並べて配列された素子列を少なくとも一列有する圧電アクチュエータチップ２０２等の電気機械変換電子部品において、各電気機械変換素子の圧電体は、（１００）面及び／又は（００１）面に優先配向されたペロブスカイト型構造を有する複合酸化物で構成され、Ｘ線回折のθ−２θ法による測定で得られた回折強度のピークのうち（２００）面及び／又は（００２）面に対応する回折強度のピークにおいて回折強度が最大となる回折ピーク強度Ｐの位置（２θ＝θｍａｘ）で測定される（２００）面及び／又は（００２）面に対応するロッキングカーブの回折強度にそれぞれの位置（ω）のｓｉｎωを乗じて得られる補正後ロッキングカーブ中に回折強度の落ち込み部分Ａを有し、前記補正後ロッキングカーブ中におけるω＝θｍａｘ／２に対応する位置の回折ピーク強度をＰ２とし、各電気機械変換素子の圧電体における該回折ピーク強度Ｐ２の素子列ごとの平均値をＰ２ＡＶＥとし、当該素子列における該回折ピーク強度Ｐ２の最大差をΔＰ２としたとき、ΔＰ２／Ｐ２ＡＶＥが２０％以下であることを特徴とする。
本態様の電気機械変換電子部品は、各電気機械変換素子の圧電体における補正後ロッキングカーブのω＝θｍａｘ／２の回折ピーク強度Ｐ２の素子列ごとの平均値Ｐ２ＡＶＥに対する、当該素子列における該回折ピーク強度Ｐ２の最大差ΔＰ２の比率ΔＰ２／Ｐ２ＡＶＥが、２０％以下である。この比率ΔＰ２／Ｐ２ＡＶＥも、上述した比率ΔＰ／ＰＡＶＥや比率ΔＰ１／Ｐ１ＡＶＥと同様、圧電体の結晶構造のバラつき（圧電体内に存在する双晶面の割合等）と高い相関性がある指標値である。したがって、この比率ΔＰ２／Ｐ２ＡＶＥが２０％以下であれば、素子列内における電気機械変換素子間の変位量バラつきが許容量以内となるように、圧電体の結晶構造のバラつきを収めることができる。
【０１８７】
（態様Ｄ）
前記態様Ａ〜Ｃのいずれかの態様において、前記圧電体は、ジルコニウム（Ｚｒ）とチタン（Ｔｉ）との組成比（Ｔｉ／（Ｚｒ＋Ｔｉ））が０．４５以上、０．５５以下であるチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）で形成されていることを特徴とする。
これによれば、高い圧電定数が得られる圧電体を実現して、より大きな変位量を達成することが可能となる。
【０１８８】
（態様Ｅ）
少なくとも下部電極２３等の第一電極、電気機械変換膜２４等の圧電体、上部電極２５等の第二電極が順次積層され、駆動信号に応じた電圧を該第一電極と該第二電極との間に印加して該圧電体を変形させる電気機械変換素子２００が複数個並べて配列された素子列を少なくとも一列有する圧電アクチュエータチップ２０２等の電気機械変換電子部品において、各電気機械変換素子の圧電体は、（１００）面及び／又は（００１）面に優先配向されたペロブスカイト型構造を有する複合酸化物で構成され、Ｘ線回折のθ−２θ法による測定で得られた回折強度のピークのうち（２００）面及び／又は（００２）面に対応する回折強度のピークにおいて回折強度が最大となる回折ピーク強度Ｐ１の位置（２θ＝θ１ｍａｘ）で測定される（２００）面及び／又は（００２）面に対応するロッキングカーブ中に、回折強度の落ち込み部分Ａを有し、各電気機械変換素子の圧電体における前記回折ピーク強度Ｐ１の位置θ１ｍａｘの素子列内での最大差Δθ１ｍａｘが、０．０２［°］以下であることを特徴とする。
本態様の電気機械変換電子部品は、各電気機械変換素子の圧電体における回折ピーク強度Ｐ１の位置θ１ｍａｘの素子列内での最大差Δθ１ｍａｘが、０．０２［°］以下である。この回折ピーク強度Ｐ１の位置θ１ｍａｘは、圧電体の結晶構造の格子定数と高い相関があるため、この位置θ１ｍａｘの素子列内での最大差Δθ１ｍａｘは、素子列内での圧電体の結晶構造のバラつきと高い相関性がある指標値である。この最大差Δθ１ｍａｘが０．０２［°］以下であれば、素子列内における電気機械変換素子間の変位量バラつきが許容量以内となるように、圧電体の結晶構造のバラつきを収めることができる。
【０１８９】
（態様Ｆ）
少なくとも下部電極２３等の第一電極、電気機械変換膜２４等の圧電体、上部電極２５等の第二電極が順次積層され、駆動信号に応じた電圧を該第一電極と該第二電極との間に印加して該圧電体を変形させる電気機械変換素子２００が複数個並べて配列された素子列を少なくとも一列有する圧電アクチュエータチップ２０２等の電気機械変換電子部品において、各電気機械変換素子の圧電体は、（１００）面及び／又は（００１）面に優先配向されたペロブスカイト型構造を有する複合酸化物で構成され、Ｘ線回折のθ−２θ法による測定で得られた回折強度のピークのうち（２００）面及び／又は（００２）面に対応する回折強度のピークにおいて回折強度が最大となる回折ピーク強度Ｐ１の位置（２θ＝θ１ｍａｘ）で測定される（２００）面及び／又は（００２）面に対応するロッキングカーブ中に、回折強度の落ち込み部分Ａを有し、各電気機械変換素子の圧電体における、Ｘ線回折のθ−２θ法による測定で得られた回折強度のピークのうち（１１１）面に対応する回折強度のピークにおいて回折強度が最大となる回折ピーク強度Ｐ２の位置（２θ＝θ２ｍａｘ）と前記回折ピーク強度Ｐ１の位置θ１ｍａｘとの差分値の素子列内での最大差Δθ１２ｍａｘが、０．０２［°］以下であることを特徴とする。
本態様の電気機械変換電子部品は、各電気機械変換素子の圧電体における（１１１）面に対応した回折ピーク強度Ｐ２のピーク位置θ２ｍａｘと（２００）面及び／又は（００２）面に対応した回折ピーク強度Ｐ１のピーク位置θ１ｍａｘとの差分値の素子列内での最大差Δθ１２ｍａｘが０．０２［°］以下である。この最大差Δθ１２ｍａｘも、上述した最大差Δθ１ｍａｘと同様、圧電体の結晶構造のバラつき（格子定数のバラつき等）と高い相関性がある指標値である。したがって、この最大差Δθ１２ｍａｘが０．０２［°］以下であれば、素子列内における電気機械変換素子間の変位量バラつきが許容量以内となるように、圧電体の結晶構造のバラつきを収めることができる。
【０１９０】
（態様Ｇ）
前記態様Ｅ又はＦにおいて、前記圧電体は、鉛（Ｐｂ）とジルコニウム（Ｚｒ）とチタン（Ｔｉ）との組成比（Ｐｂ／（Ｚｒ＋Ｔｉ））における素子列内での最大差ΔＰｂが１０％以下であるチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）で形成されていることを特徴とする。
これによれば、素子列内における電気機械変換素子間の変位量バラつきが許容量以内となるように、圧電体の結晶構造のバラつきを収めることができる。
【０１９１】
（態様Ｈ）
前記態様Ｅ〜Ｇのいずれかの態様において、前記圧電体は、鉛（Ｐｂ）とジルコニウム（Ｚｒ）とチタン（Ｔｉ）との組成比（Ｐｂ／（Ｚｒ＋Ｔｉ））における素子列内での平均値ＰｂＡＶＥが１００％以上、１２０％以下であるチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）で形成されていることを特徴とする。
これによれば、素子列内における電気機械変換素子間の変位量バラつきが許容量以内となるように、圧電体の結晶構造のバラつきを収めることができる。
【０１９２】
（態様Ｉ）
前記態様Ｅ〜Ｈのいずれかの態様において、前記圧電体は、ジルコニウム（Ｚｒ）とチタン（Ｔｉ）との組成比（Ｔｉ／（Ｚｒ＋Ｔｉ））における素子列内での最大差ΔＴｉが２％以下であるチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）で形成されていることを特徴とする。
これによれば、素子列内における電気機械変換素子間の変位量バラつきが許容量以内となるように、圧電体の結晶構造のバラつきを収めることができる。
【０１９３】
（態様Ｊ）
前記態様Ｅ〜Ｉのいずれかの態様において、前記圧電体は、ジルコニウム（Ｚｒ）とチタン（Ｔｉ）との組成比（Ｔｉ／（Ｚｒ＋Ｔｉ））における素子列内での平均値ＴｉＡＶＥが４５％以上５５％以下であるチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）で形成されていることを特徴とする。
これによれば、素子列内における電気機械変換素子間の変位量バラつきが許容量以内となるように、圧電体の結晶構造のバラつきを収めることができる。
【０１９４】
（態様Ｋ）
前記態様Ａ〜Ｊのいずれかの態様において、前記電気機械変換素子は、前記圧電体と前記第一電極との間にチタン酸鉛からなるシード層を有することを特徴とする。
これによれば、大きな変位量が得られる圧電体を実現することができる。
【０１９５】
（態様Ｌ）
前記態様Ａ〜Ｋのいずれかの態様において、各電気機械変換素子の圧電体における（１００）面及び／又は（００１）面の配向度ρの素子列ごとの平均値ρＡＶＥが９５％以上であることを特徴とする。
これによれば、大きな変位量が得られる圧電体を実現することができる。
【０１９６】
（態様Ｍ）
前記態様Ａ〜Ｌのいずれかの態様において、１５０［ｋＶ／ｃｍ］の電界強度を印加したときの変位量δの素子列ごとの平均値をδＡＶＥとし、当該素子列における該変位量δの最大差をΔδとしたとき、Δδ／δＡＶＥが８％以下であることを特徴とする。
これによれば、電気機械変換素子が配列された素子列内での変位量バラつきを少なく抑えることができる。
【０１９７】
（態様Ｎ）
インク等の液体を吐出するノズル８１等の吐出孔が複数個並べて配列され、各吐出孔に連通する加圧液室８０等の液室の少なくとも１つの壁を構成する振動板２２等の変位板を駆動信号に基づいて変位させる電気機械変換素子２００を吐出孔ごとに備えた圧電アクチュエータチップ２０２等の電気機械変換電子部品を有する液体吐出ヘッド４０４において、前記電気機械変換電子部品として、前記態様Ａ〜Ｍのいずれかの態様に係る電気機械変換電子部品を用いたことを特徴とする。
これによれば、吐出孔列内における吐出性能のバラつきが少ない液体吐出ヘッドを実現できる。
【０１９８】
（態様Ｏ）
駆動信号に基づいて吐出孔から液体を吐出させる液体吐出ヘッド４０４と、ヘッドタンク４４１等の少なくとも１つの外部部品とを一体化した液体吐出ユニット４４０において、前記液体吐出ヘッドとして、前記態様Ｎに係る液体吐出ヘッドを用いたことを特徴とする。
これによれば、吐出孔列内における吐出性能のバラつきが少ない液体吐出ユニットを実現できる。
【０１９９】
（態様Ｐ）
前記態様Ｏに係る液体吐出ユニットにおいて、外部部品は、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４４１、液体吐出ヘッドを搭載するキャリッジ４０３、液体吐出ヘッドに液体を供給する供給機構４９４、液体吐出ヘッドの維持回復を行う維持回復機構４２０、液体吐出ヘッドを移動させる主走査移動機構４９３等の移動機構の少なくとも１つであることを特徴とする。
これによれば、吐出孔列内における吐出性能のバラつきが少ない多様な液体吐出ユニットを実現できる。
【０２００】
（態様Ｑ）
駆動信号に基づいて吐出孔から液体を吐出させる液体吐出ヘッドを備えたインクジェット記録装置等の液体を吐出する装置において、液体吐出ヘッドとして、前記態様Ｎに係る液体吐出ヘッドを用いたことを特徴とする。
これによれば、吐出孔列内における吐出性能のバラつきが少ない液体を吐出する装置を実現できる。
【符号の説明】
【０２０１】
２０  圧電アクチュエータ
２１  基板
２２  振動板
２３  下部電極
２４  電気機械変換膜
２５  上部電極
８０  加圧液室
８１  ノズル
８２  ノズル板
２００  電気機械変換素子
２０１  Ｓｉウエハ
２０２  圧電アクチュエータチップ
４０３  キャリッジ
４０４  液体吐出ヘッド
４１０  用紙
４２０  維持回復機構
４４０  液体吐出ユニット
４４１  ヘッドタンク
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】
【０２０２】
【特許文献１】特開２００８−１９２８６８号公報
【図１】
2017191928.tif 000005
【図２】
2017191928.tif 000006
【図３】
2017191928.tif 000007
【図４】
2017191928.tif 000008
【図５】
2017191928.tif 000009
【図６】
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【図７】
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【図８】
2017191928.tif 000012
【図９】
2017191928.tif 000013
【図１０】
2017191928.tif 000014
【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】
2017191928.tif 000019
【図１６】
2017191928.tif 000020
【図１７】
2017191928.tif 000021
【図１８】
2017191928.tif 000022
【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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