(57)【要約】【課題】製造後の初期における駆動時に十分な変形量が得られるとともに、連続駆動時における変形量の経時的な低下を抑制する。【解決手段】液体吐出ヘッドの電気機械変換膜２４は、（１００）面が優先的に配向した多結晶膜であり、かつ、前記電気機械変換膜に対するＸ線回折法のθ−２θ測定で得られる（２００）面又は（４００）面に由来する回折ピークをピーク分離して得られる複数の分離回折ピークのうち、正方晶のａドメイン構造とｃドメイン構造とに帰属する２つの分離回折ピークの面積Ｓａ，Ｓｃのドメイン比率Ｓ１＝Ｓｃ／（Ｓａ＋Ｓｃ）について、前記θ−２θ測定でＸ線の入射面が加圧液室８０の長尺方向（Ｙ方向）に平行となるように測定したときのドメイン比率Ｓ１Ｙと、前記長尺方向に対して直交する短尺方向（Ｘ方向）に平行となるように測定したときのドメイン比率Ｓ１Ｘとが異なる。【選択図】図１２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を吐出するノズルが形成されたノズル板と、
前記ノズル板と接合されて前記ノズルに連通する加圧液室となる長尺な貫通孔部が形成された基板と、
前記基板に対して前記ノズル板とは反対側に接合されて前記加圧液室の壁部を構成する振動板と、
前記振動板上に形成された電気機械変換素子を連続的に変位させて該振動板を振動させることにより前記加圧液室内の液体を前記ノズルから吐出させる吐出駆動手段とを備え、
前記電気機械変換素子が、前記振動板上に直接又は間接的に形成された第１の電極と、前記第１の電極上に直接又は間接的に形成された電気機械変換膜と、前記電気機械変換膜上に直接又は間接的に形成された第２の電極とを備えている液体吐出ヘッドにおいて、
前記電気機械変換膜は、（１００）面が優先的に配向した多結晶膜であり、かつ、前記電気機械変換膜に対するＸ線回折法のθ−２θ測定で得られる（２００）面又は（４００）面に由来する回折ピークをピーク分離して得られる複数の分離回折ピークのうち、正方晶のａドメイン構造とｃドメイン構造とにそれぞれ帰属する２つの分離回折ピークの面積をＳａ及びＳｃとしたときの比率Ｓｃ／（Ｓａ＋Ｓｃ）について、前記θ−２θ測定でＸ線の入射面が前記加圧液室の長尺方向に平行となるように測定したときの前記比率である長尺方向比率と、Ｘ線の入射面が前記長尺方向に対して直交する短尺方向に平行となるように測定したときの前記比率である短尺方向比率とが異なることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項２】
請求項１に記載の液体吐出ヘッドにおいて、
前記長尺方向比率が前記短尺方向比率よりも小さいことを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項３】
液体を吐出するノズルが形成されたノズル板と、
前記ノズル板と接合されて前記ノズルに連通する加圧液室となる長尺な貫通孔部が形成された基板と、
前記基板に対して前記ノズル板とは反対側に接合されて前記加圧液室の壁部を構成する振動板と、
前記振動板上に形成された電気機械変換素子を連続的に変位させて該振動板を振動させることにより前記加圧液室内の液体を前記ノズルから吐出させる吐出駆動手段とを備え、
前記電気機械変換素子が、前記振動板上に直接又は間接的に形成された第１の電極と、前記第１の電極上に直接又は間接的に形成された電気機械変換膜と、前記電気機械変換膜上に直接又は間接的に形成された第２の電極とを備えている液体吐出ヘッドにおいて、
前記電気機械変換膜は、（１００）面が優先的に配向した多結晶膜であり、かつ、前記電気機械変換膜に対するＸ線回折法のθ−２θ測定で得られる（２００）面又は（４００）面に由来する回折ピークをピーク分離して得られる複数の分離回折ピークのうち、正方晶のａドメイン構造とｃドメイン構造とにそれぞれ帰属する２つの分離回折ピークの面積をＳａ及びＳｃとし、菱面体晶、斜方晶及び疑立法晶のいずれかの構造に帰属する分離回折ピークの面積をＳｂとしたときの比率Ｓｃ／（Ｓａ＋Ｓｃ＋Ｓｂ）について、前記θ−２θ測定でＸ線の入射面が前記加圧液室の長尺方向に平行となるように測定したときの前記比率である長尺方向比率と、Ｘ線の入射面が前記長尺方向に対して直交する短尺方向に平行となるように測定したときの前記比率である短尺方向比率とが異なることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項４】
請求項３に記載の液体吐出ヘッドにおいて、
前記長尺方向比率が前記短尺方向比率よりも小さいことを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドにおいて、
前記電気機械変換膜は、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）により形成されており、該電気機械変換膜におけるＺｒおよびＴｉの膜中の組成比率Ｔｉ／（Ｚｒ＋Ｔｉ）が、４５％以上５５％以下であることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドにおいて、
前記電気機械変換膜は、前記振動板上に形成されている状態で、該電気機械変換膜の（２００）面に由来する回折ピークの位置（２θ）が４４．５０°以上４４．８０°以下であり、かつ（２００）面又は（４００）面に由来する回折ピークの形状が非対称であることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドにおいて、
前記加圧液室の短尺方向長さＬｘが５０μｍ以上７０μｍ以下であり、
前記加圧液室の長尺方向長さＬｙと前記短尺方向長さＬｘとの比率Ｌｙ／Ｌｘが１０以上であることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかの１項に記載の液体吐出ヘッドにおいて、
前記電気機械変換膜と前記第１の電極との間にチタン酸鉛（ＰＴ）からなるシード層を有することを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれかの１項に記載の液体吐出ヘッドにおいて、
前記振動板が複数の層からなり、内部応力が圧縮応力となる圧縮膜であ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において、
前記圧縮膜が前記複数の層として、ＳｉＯ２層とＳｉ層とを備えることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項１１】
請求項１０に記載の液体吐出ヘッドにおいて、
前記圧縮膜が前記複数の層として、ＳｉＯ２層とＳｉ層とを複数交互に積層された構成であることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項１２】
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１乃至１１のいずれかの１項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１３】
請求項１２に記載の液体吐出ユニットにおいて、
前期外部部品は、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１４】
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１乃至１１のいずれかの１項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、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、ノズルから加圧液室内の液体を吐出するための吐出駆動手段として、加圧液室の壁の一部を構成する振動板上に第１の電極、電気機械変換膜、第２の電極とを備えた電気機械変換素子を用いる液体吐出ヘッドが知られている。
【０００３】
特許文献１には、主成分がＰｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３である電気機械変換膜を挟むように設けられた下部電極と上部電極との間に電圧を印加することにより電気機械変換膜の圧電効果で振動板を変形させる液体吐出ヘッドが開示されている。この電気機械変換膜には、エピタキシャル単結晶膜あるいは一軸配向膜であり、正方晶のｃドメインの体積割合がａドメインの体積割合とｃドメインの体積割合の合計に対して２０％以上６０％以下であるものが用いられている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記特許文献１に記載の電気機械変換素子では、製造後の初期の段階では所定の駆動電圧を印加したときの変形量を十分に得ることができるが、連続駆動時においては変形量が経時的に低下するおそれがある。
【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、液体を吐出するノズルが形成されたノズル板と、前記ノズル板と接合されて前記ノズルに連通する加圧液室となる長尺な貫通孔部が形成された基板と、前記基板に対して前記ノズル板とは反対側に接合されて前記加圧液室の壁部を構成する振動板と、前記振動板上に形成された電気機械変換素子を連続的に変位させて該振動板を振動させることにより前記加圧液室内の液体を前記ノズルから吐出させる吐出駆動手段とを備え、前記電気機械変換素子が、前記振動板上に直接又は間接的に形成された第１の電極と、前記第１の電極上に直接又は間接的に形成された電気機械変換膜と、前記電気機械変換膜上に直接又は間接的に形成された第２の電極とを備えている液体吐出ヘッドにおいて、前記電気機械変換膜は、（１００）面が優先的に配向した多結晶膜であり、かつ、前記電気機械変換膜に対するＸ線回折法のθ−２θ測定で得られる（２００）面又は（４００）面に由来する回折ピークをピーク分離して得られる複数の分離回折ピークのうち、正方晶のａドメイン構造とｃドメイン構造とにそれぞれ帰属する２つの分離回折ピークの面積をＳａ及びＳｃとしたときの比率Ｓｃ／（Ｓａ＋Ｓｃ）について、前記θ−２θ測定でＸ線の入射面が前記加圧液室の長尺方向に平行となるように測定したときの前記比率である長尺方向比率と、Ｘ線の入射面が前記長尺方向に対して直交する短尺方向に平行となるように測定したときの前記比率である短尺方向比率とが異なることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、製造後の初期における駆動時に十分な変形量が得られるとともに、連続駆動時における変形量の経時的な低下を抑制す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】実施形態に係る液体吐出ヘッドの電気機械変換素子の一例を概略的に示す断面図である。
【図２】実施形態に係る液体吐出ヘッドの電気機械変換素子の他の例を概略的に示す断面図である。
【図３】（ａ）は、実施形態に係る液体吐出ヘッドの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の概略構成例を示す斜視図である。
【図５】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の（２００）面に対する回析ピーク位置を示すグラフである。
【図８】Ｘ線回折法のθ−２θ測定で得られた電気機械変換膜の（４００）面に由来する回折ピークに着目してピーク分離を行った結果を示すグラフである。
【図９】実施形態に係る液体吐出ヘッドの振動板上に形成された電気機械変換素子を示す平面図である。
【図１０】同振動板及び同電気機械変換素子が形成された基板に加圧液室となる貫通孔部が形成された状態を示す説明図である。
【図１１】Ｘ線回折法のθ−２θ測定で得られた電気機械変換膜の（４００）面に由来する回折強度分布について、長尺方向（Ｙ方向）についての測定した結果と短尺方向（Ｘ方向）について測定した結果とを重ねて示したグラフである。
【図１２】実施形態に係る液体吐出ヘッドにおける１つの加圧液室を拡大した断面図である。
【図１３】「Ｌｙ／Ｌｘ」と圧電定数との関係を示したグラフである。
【図１４】「Ｌｙ／Ｌｘ」と変位特性劣化量との関係を示したグラフである。
【図１５】「Ｌｙ／Ｌｘ」と「Ｓ１Ｘ−Ｓ１Ｙ」との関係を示したグラフである。
【図１６】（ａ）は、実施形態に係る電気機械変換膜の焼成界面の一例を示す断面図である。（ｂ）は、焼成界面のＺｒの変動比率の一例を示すグラフである。
【図１７】（１１１）優先配向の電気機械変換膜において、互いに異なる２種類の（１１１）配向度について電界強度と変形量（表面変位量）との関係について行った実験の結果の一例を示すグラフである。
【図１８】電気機械変換膜内のドメイン及びその電圧印加時に変化の様子の一例を説明するための説明図である。
【図１９】実施形態に係る液体吐出ヘッドの一部を示す断面図である。
【図２０】実施形態におけるインクジェット記録装置の一例を示す斜視図である。
【図２１】図２０のインクジェット記録装置の機構部の一例を示す側面図である。
【図２２】液体吐出ユニットの一例を示す要部平面説明図である。
【図２３】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２４】液体吐出ユニットの更に他の例を示す正面説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明を、液体を吐出する装置であるインクジェット記録装置に使用される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は、画像形成用の液体（インク）を吐出するノズルと、ノズルに連通する加圧液室と、加圧液室内のインクを吐出するための圧力を発生する圧力発生手段とを備えている。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振動板と、その振動板を変形させる圧電体からなる薄膜の電気機械変換膜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】
前記電気機械変換膜を構成する圧電体は、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】
前記電気機械変換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層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側の酸化物電極層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側の酸化物電極層２５１と、金属層２５２とを積層したものである。酸化物電極層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。酸化物電極層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り、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り、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’の断面図である。
【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について共有に用いられるように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。と接続された構成とすることができ、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４１１及びグリッド電極用電源４２１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、本実施形態におけ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を介して形成することができる。基板２１の材料として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。振動板２２の具体的な材料は、例えば、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る。これらの材料を用い、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、振動板２２を作製することができる。振動板２２の膜厚は０．１〜１０［μｍ］の範囲でもよいし、さらには０．５〜３［μｍ］の範囲でもよい。この範囲より小さいと前述の圧力室の加工が難しくなり、この範囲より大きいと下地膜として変形（表面変位）しにくくなり、液体吐出装置に用いた場合に液体（インク滴）の吐出が不安定になる。
【００３４】
また振動板２２の膜応力によって、その上に作製される電気機械変換膜２４の膜物性(結晶性)に影響を与える。振動板２２の応力については、Ｓｉ等からなる基板２１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２２では、基板２１上に振動板２２を構成する全ての単層膜を積層した直後の基板２１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２２では、振動板２２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。
【００３５】
これは、電気機械変換膜２４や下部電極２３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２４としてＰＺＴ膜を用いる場合や下部電極２３としてＰｔ（白金）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。このため、これらの引っ張り応力を打ち消すように、振動板２２の膜の内部応力としては全体的に圧縮応力を有する膜構成で構成されるとアクチュエータの特性として良好な品質をえることが出来る。
【００３６】
振動板２２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２２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。
【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層２３２、２５１を有してもよい。酸化物電極層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層２３２は、その上に作製する電気機械変換膜２４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、電気機械変換膜を（１００）面に優先配向させたいため、酸化物電極層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、その後電気機械変換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層２５１としてはＳＲＯを用いることができる。酸化物電極層２５１の膜厚は２０［ｎｍ］〜８０［ｎｍ］の範囲でもよいし、また３０［ｎｍ］〜５０［ｎｍ］の範囲でもよい。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、その後に成膜した電気機械変換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。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電気機械変換膜を得る場合、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、酸化物電極層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１〜２［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。
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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１２参照）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。
【００５７】
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ッ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。
【００５８】
第２の絶縁保護膜３８の材料としては、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。
【００５９】
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、十分なパッ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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
次に、本実施形態におけるＰＺＴからなる電気機械変換膜２４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。
なお、本明細書において、電気機械変換膜における厚さ方向と直交するように配向したある特定の結晶面の「配向率」は、次のような測定によって定義された値である。すなわち、電気機械変換膜についてＸ線回折（ＸＲＤ：Ｘ‐Ｒａｙ  Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）法のθ−２θスキャン測定を行う。そして、得られた２θスペクトル曲線上で観測される前記特定の結晶面に対応するピークの面積と、２θスペクトル曲線上で観測されるすべてのピーク又は主要なピークそれぞれの面積とを求める。この特定の結晶面に対応するピークの面積を前記すべてのピーク又は主要なピークそれぞれの面積の和で割った値を百分率で表したものが、前記特定の結晶面の「配向率」である。
【００６４】
また、本明細書において、電気機械変換膜の（ｈｋｌ）面の配向度ρ（ｈｋｌ）は、ρ（ｈｋｌ）＝Ｉ（ｈｋｌ）／ΣＩ（ｈｋｌ）の式で定義される。ここで、Ｉ（ｈｋｌ）は、電気機械変換膜に対するＸ線回折法のθ−２θ測定で得られる任意の（ｈｋｌ）面に由来する回折ピークのピーク強度である。また、ΣＩ（ｈｋｌ）は、電気機械変換膜に対するＸ線回折法のθ−２θ測定で得られる複数の回折ピークのピーク強度の総和である。
【００６５】
図７は、Ｘ線回折法のθ−２θ測定で得られた電気機械変換膜の（２００）面における回析ピーク位置を示すグラフである。図７の横軸は、Ｘ線回折法のθ−２θ測定における２θの値であり、縦軸は各２θで測定された回折強度である。
本発明者らの実験及び検討により、前述のＰＺＴのＺｒ／Ｔｉの組成比率を変化させると、図７に示すように電気機械変換膜の（２００）面（以下「ＰＺＴ（２００）面」という。）に対応する２θピーク位置（回析ピーク位置）やそのピークの非対称性が異なってくることがわかった。この結果から、高角度側となるＰＺＴ（２００）面の２θピーク位置やピークの非対称性が良好になるように製造工程の各種パラメータを制御することにより、液体吐出ヘッドに適用した場合の液体吐出特性を良好に保持できる変形量（表面変位量）が確保できる。
【００６６】
具体的なＰＺＴ（２００）面の回析ピーク位置（２θ）は、下地の基板の拘束がある状態においては、２θ＝４４．５０°以上４４．８０°以下の範囲であり、さらには２θ＝４４．６５°以上４４．７５°以下の範囲であってもよい。
【００６７】
また、後述する液体吐出ヘッドを形成する場合（図１２参照）、液室が加工されて電気機械変換膜が下地の基板の拘束が無い状態で実施される。この場合においては、基板の面に垂直方向に結晶格子が伸びるため、ＰＺＴ（２００）面の回折ピーク位置（２θ）は小さくなる。具体的には、下地の基板の拘束が無い状態においては、ＰＺＴ（２００）面の回折ピークの位置は２θ＝４４．４５°以上４４．７５°以下の範囲であり、さらには、２θ＝４４．５５°以上４４．７０°以下の範囲であってもよい。
【００６８】
ＰＺＴのＺｒ／Ｔｉの組成比率が前述の所定範囲より小さい、又は、ＰＺＴ（２００）面の２θ位置（回析ピーク位置）が前述の所定範囲より小さくなると、後述の回転歪をともなう変形量（表面変位量）が小さくなる。そのため、電気機械変換素子２００の変形量（表面変位量）を十分に確保できない。また、逆にＰＺＴのＺｒ／Ｔｉの組成比率が前述の所定範囲より大きい、又はＰＺＴ（２００）面の２θ位置（回析ピーク位置）が前述の所定範囲より大きいと、後述の圧電歪による変形量（表面変位量）が小さくなる。そのため、やはり電気機械変換素子２００の変形量（表面変位量）を十分に確保できない。
【００６９】
図８は、Ｘ線回折法のθ−２θ測定で得られた電気機械変換膜の（４００）面に由来する回折ピークに着目してピーク分離を行った結果を示すグラフである。図８の横軸は、Ｘ線回折法のθ−２θ測定における２θの値であり、縦軸は各２θで測定された回折強度である。
【００７０】
前述のＺｒ／Ｔｉの組成比率により前記所定の範囲の２θ位置（回析ピーク位置）に制御された電気機械変換膜に対して（４００）面に由来する回折ピークに着目してピーク分離を行い、結晶構造の帰属状態を同定する。
【００７１】
図８に示す回析ピークの非対称性が大きい場合には、３つの結晶構造に帰属されている。具体的には、正方晶のａドメイン構造Ｘ１と、ｃドメイン構造Ｙ１と、菱面体晶、斜方晶及び疑立方晶のうちのいずれか１つからなる混合構造Ｚ１との３つの結晶構造に帰属されている。
【００７２】
ここで、「ａドメイン」とは、電気機械変換膜のペロブスカイト型結晶（ＰＺＴ結晶）に含まれている複数種類のドメインのうち、そのペロブスカイト型結晶（ＰＺＴ結晶）のａ軸が膜厚方向と平行になっているドメインである。また、「ｃドメイン」とは、そのペロブスカイト型結晶（ＰＺＴ結晶）のｃ軸（自発分極軸）が膜厚方向と平行になっているドメインである。また、ａドメイン構造Ｘ１はａドメインの結晶構造であり、ｃドメイン構造Ｙ１はｃドメインの結晶構造である。
【００７３】
前記結晶構造のうち、正方晶のａドメイン構造Ｘ１及びｃドメイン構造Ｙ１の比率において、分離した複数の分離回析ピークの各面積のうち、ａドメイン構造Ｘ１に帰属する分離回析ピーク面積をＳａとし、ｃドメイン構造Ｙ１に帰属する分離回析ピーク面積をＳｃとする。本実施形態では、ａドメイン構造Ｘ１に帰属する分離回析ピーク面積Ｓａとｃドメイン構造Ｙ１に帰属する分離回析ピーク面積Ｓｃとの和に対する回析ピーク面積Ｓｃの比率Ｓ１＝（Ｓｃ／（Ｓａ＋Ｓｃ））をドメイン比率と呼ぶ。
【００７４】
なお、混合構造Ｚ１に帰属する分離回析ピーク面積をＳｂとした場合、前記ドメイン比率Ｓ１に代えて、ａドメイン構造Ｘ１に帰属する分離回析ピーク面積Ｓａとｃドメイン構造Ｙ１に帰属する分離回析ピーク面積Ｓｃとｂドメイン構造Ｚ１に帰属する分離回析ピーク面積Ｓｂとの和に対する回析ピーク面積Ｓｃの比率Ｓ２＝Ｓｃ／（Ｓａ＋Ｓｃ＋Ｓｂ）をドメイン比率としてもよい。
【００７５】
加圧液室の加工前における状態（電気機械変換膜２４が基板２１に拘束されている状態）と、加圧液室の加工後における状態（電気機械変換膜２４が基板２１に拘束されていない状態）とでは、前述したとおり、ＰＺＴ（２００）面のピーク位置が変わるが、ドメイン比率Ｓ１，Ｓ２も変わってくる。
【００７６】
図９は、振動板２２上に形成された電気機械変換素子２００を示す平面図である。
図１０は、振動板２２及び電気機械変換素子２００が形成された基板２１に加圧液室８０となる貫通孔部が形成された状態（電気機械変換膜２４が基板２１に拘束されていない状態）を示す説明図である。
本実施形態の加圧液室８０は、振動板２２及び電気機械変換素子２００が形成された基板２１に対し、図１０に示すように、Ｘ方向（短尺方向）の長さがＬｘで、Ｙ方向（長尺方向）の長さがＬｙである長尺な形状の貫通孔部を基板２１に形成することで作製される。貫通孔部（加圧液室８０）が基板２１に形成されていない状態の電気機械変換素子２００のドメイン比率Ｓ１’を見ると、いずれの方向のθ−２θ測定でも、そのθ−２θ測定で得られるＰＺＴ（２００）面の回折ピークについてのドメイン比率は同程度であり、電気機械変換素子２００のドメイン比率Ｓ１’については等方性を有する。
【００７７】
これに対し、貫通孔部（加圧液室８０）が基板２１に形成された状態の電気機械変換素子２００のドメイン比率Ｓ１については、異方性を有する。特に、θ−２θ測定のＸ線入射面が加圧液室８０の長尺方向（Ｙ方向）に平行となるように測定したときのドメイン比率Ｓ１Ｙ＝ＳｃＹ／（ＳａＹ＋ＳｃＹ）と、θ−２θ測定のＸ線入射面が加圧液室８０の短尺方向（Ｘ方向）に平行となるように測定したときのドメイン比率Ｓ１Ｘ＝ＳｃＸ／（ＳａＸ＋ＳｃＸ）とは顕著に異なる。
【００７８】
図１１は、Ｘ線回折法のθ−２θ測定で得られた電気機械変換膜の（４００）面に由来する回折強度分布について、長尺方向（Ｙ方向）についての測定した結果と短尺方向（Ｘ方向）について測定した結果とを重ねて示したグラフである。なお、図１１において、長尺方向（Ｙ方向）についての測定した結果は実線で示し、短尺方向（Ｘ方向）についての測定した結果は破線で示している。
【００７９】
図１１に示すように、長尺方向（Ｙ方向）と短尺方向（Ｘ方向）との測定結果を比較すると、正方晶のａドメイン構造Ｘ１に帰属する回折ピーク強度については長尺方向（Ｙ方向）の方が高いが、正方晶のｃドメイン構造Ｙ１に帰属する回折ピーク強度については短尺方向（Ｘ方向）の方が高い。したがって、長尺方向（Ｙ方向）についてのドメイン比率Ｓ１Ｙと短尺方向（Ｘ方向）についてのドメイン比率Ｓ１Ｘとを比較した場合には、顕著な違いが表れる。具体的には、Ｓ１Ｙ＜Ｓ１Ｘの関係となる。そして、長尺方向（Ｙ方向）についてのドメイン比率Ｓ１Ｙと短尺方向（Ｘ方向）についてのドメイン比率Ｓ１Ｘとの違いが存在することで、吐出性能に影響する圧電定数が向上する。加圧液室８０の短尺方向（Ｘ方向）の長さＬｘに対する長尺方向（Ｙ方向）の長さＬｙの比率が大きくなるほど、Ｓ１ＹとＳ１Ｘとの差が大きくなり、吐出性能に影響する圧電定数も変化してくる。
【００８０】
これは、次のように考えられる。
貫通孔部（加圧液室８０）が基板２１に形成されることで、電気機械変換素子２００の下地になっている振動板２２及び電気機械変換素子２００が、基板２１による拘束を受けなくなり、図１２に示すように、撓んだ状態になる。このとき、短尺方向（Ｘ方向）の方が長尺方向（Ｙ方向）よりも大きく撓み、電気機械変換膜２４におけるＸ方向の基本内部応力がＹ方向よりも大きくなり、電気機械変換膜２４の基本内部応力の分布状態が偏った状態になる。この偏った基本内部応力の分布状態が、電気機械変換膜２４を挟む下部電極２３と上部電極２５との間に所定の駆動電圧を印加したときの電気機械変換膜２４の変位量の増大に寄与しているものと考えられる。
【００８１】
また、電気機械変換膜２４は、基板２１による拘束を受けなくなることで、長尺方向（Ｙ方向）よりも短尺方向（Ｘ方向）の方が収縮し易くなり、ｃドメインのような縦長に伸びた長方形の結晶構造の存在が多くなったと考えられる。これにより、「Ｓ１Ｙ＜Ｓ１Ｘ」の関係となったと考えられる。
このため圧電歪による変位量が大きくなるとともに、回転歪による変位寄与が少なくなるため、連続駆動時の経時における変形量（表面変位量）の劣化は小さくなる。
【００８２】
図１３は、加圧液室８０の短尺方向（Ｘ方向）長さＬｘと長尺方向（Ｙ方向）長さＬｙとの比率「Ｌｙ／Ｌｘ」と圧電定数との関係を示したグラフである。また、図１４は、「Ｌｙ／Ｌｘ」と変位特性劣化量との関係を示したグラフである。変位特性劣化量とは、連続駆動時の経時における変形量（表面変位量）の初期状態（連続駆動前の状態）に対して劣化した割合を示す。
【００８３】
図１３及び図１４中の黒丸は、電気機械変換素子２００にＳｉＯ２の一層で形成した振動板２２を用いた場合を示し、図１３及び図１４中の白丸は、電気機械変換素子２００にＳｉＯ２の層とＳｉの層との複数層で形成した振動板２２を用いた場合を示す。複数層で形成した振動板２２の作成条件は後述する実施例に記載する。
【００８４】
図１３及び図１４に示すように、「Ｌｙ／Ｌｘ」の値が「１」の場合（加圧液室８０の形状が円形や正方形のようにＸ方向とＹ方向とで長さが同じ場合）は、圧電定数は小さく、変位特性劣化量は大きい。
図１３及び図１４の白丸で示す結果を得た振動板２２は、複数層とすることで、振動板２２の膜応力が全体的に圧縮となるような膜構成で調整した構成である。
図１３及び図１４で示すように、複数層の振動板２２を用いた構成は、単層の振動板２２を用いた構成よりも圧電定数は大きくなり、変位特性劣化量は小さくなる。しかし、「Ｌｙ／Ｌｘ」の値が「１」に近づくにつれて圧電定数が小さくなり、変位特性劣化量が大きくなる傾向は単層の振動板２２を用いた構成と同様である。
【００８５】
図１５は、「Ｌｙ／Ｌｘ」と「Ｓ１Ｘ−Ｓ１Ｙ」との関係を示したグラフである。
図１５より、振動板２２がＳｉＯ２の単層の場合と、圧縮構成となる複数層の場合との両方の場合で、「Ｌｙ／Ｌｘ」の値が「１」に近づくほど「Ｓ１Ｘ−Ｓ１Ｙ」の値が「０」に近づくことが分かる。
図１３、図１４及び図１５から考えると、「Ｓ１Ｘ−Ｓ１Ｙ」の値が大きいほど、すなわち、長尺方向（Ｙ方向）に比べて短尺方向（Ｘ方向）においてのｃドメイン比率が多くなるほど、圧電定数は大きくなり、変位特性劣化量は小さくなる傾向にあることが分かった。
【００８６】
本実施形態において、加圧液室８０の短尺方向（Ｘ方向）長さＬｘは、５０μｍ以上７０μｍ以下であるのが好ましく、さらに好ましくは５５μｍ以上６５μｍ以下である。この範囲よりも大きいと、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る。また、この範囲よりも小さいと、変位量が低下し、十分な吐出電圧が確保できなくなる。また、加圧液室８０の短尺方向（Ｘ方向）長さＬｘと長尺方向（Ｙ方向）長さＬｙとの比率Ｌｙ／Ｌｘは、１０以上あるのが好ましく、さらに好ましくは１５以上である。この値よりも小さくなると、圧電定数が若干小さくなる。
【００８７】
また、本実施形態において、ドメイン比率Ｓ１Ｘ＝ＳｃＸ／（ＳａＸ＋ＳｃＸ）は、２０％以下が好ましく、さらに好ましくは１８％以下である。また、ドメイン比率Ｓ２Ｘ＝ＳｃＸ／（ＳａＸ＋ＳｃＸ＋ＳｂＸ）であれば、１８％以下が好ましく、さらに好ましくは１５％以下である。これらの範囲よりも大きいと、上述した分極処理工程でクラックが発生しやすくなるため強い電界条件で分極処理ができなくなり、連続駆動時の経時における変形量（表面変位量）の劣化が大きくなる。
【００８８】
図１６は本実施形態に係る電気機械変換膜の焼成界面（以下、「積層界面」ともいう。）のＺｒの変動比率を説明するための図である。図１６（ａ）は電気機械変換膜の焼成界面の一例を示す断面図であり、図１６（ｂ）は焼成界面のＺｒの変動比率を示すグラフである。
【００８９】
正方晶のａドメイン、ｃドメイン構造比率においては、前述のＺｒ／Ｔｉの組成比率にも影響してくるとともに、図１６に示すような電気機械変換膜の焼成界面で発生するＺｒの偏析量によっても影響してくる。本実施形態では、溶液プロセスから電気機械変換膜を成膜していく際に、ＰＺＴ前駆体膜を作成する前駆体膜作成工程と結晶化をおこなう焼成工程とを繰り返すことで所定の膜厚を得ている。このときに結晶化を行った焼成界面付近の組成分布を見てみると、Ｚｒが偏析するような傾向が見られており、この偏析量によっても、正方晶のａドメイン、ｃドメイン構造比率が若干変わってくる。
【００９０】
Ｚｒの偏析量の定義として、所定の厚さに形成された電気機械変換膜中に含まれる平均的なＺｒの原子量比であるＺｒ／（Ｚｒ＋Ｔｉ）をＺｒ（ａｖｅ）とする。また、電気機械変換膜を構成する前記複数の薄膜の積層界面でのＺｒの原子量比であるＺｒ／（Ｚｒ＋Ｔｉ）をＺｒ（界面）とする。積層界面のＺｒの変動比率をΔＺｒとすると、ΔＺｒ＝Ｚｒ（界面）−Ｚｒ（ａｖｅ）は２０％以下であってもよく、さらには１０％以下であってもよい。変動比率ΔＺｒが、前記範囲より大きいと、分極処理工程にて、クラックが発生しやすくなるため強い電界条件で処理ができなくなり、連続駆動時の経時における変形量（表面変位量）の劣化が大きくなる。
【００９１】
次に、本実施形態に係る電気機械変換膜２４の優先配向と、その配向度（配向率）について説明する。
ここで、電気機械変換膜の（１００）面が他の面よりも優先的に配向していることを「（１００）優先配向」といい、（１１１）面が他の面よりも優先的に配向していることを「（１１１）優先配向」という。
【００９２】
図１７は、（１１１）優先配向の電気機械変換膜において、互いに異なる２種類の（１１１）配向度について電界強度と変位量との関係について行った実験の結果の一例を示すグラフである。
図１８は、電気機械変換膜内のドメイン及びその電圧印加時に変化の様子の一例を説明するための説明図である。
【００９３】
図１７の（１１１）配向度が９９％のグラフに示すように、（１１１）配向度が極端に高くなると（例えば９５％以上）、電気機械変換膜の電界強度に対する変位量が途中飽和する。そのため、高い電界強度下において十分な変形量（表面変位量）が得られないことがわかった。この実験結果は次のようなメカニズムによるものと考えられる。電気機械変換膜の変形（表面変位）は、図１８に示すように、電圧を印加すると、（１）圧電歪で変位が大きくなること、（２）ドメイン回転により歪が大きくなることと、により得られるものである。このとき、ＰＺＴの（１１１）面が完全に配向してしまう場合、変位に寄与する項としては、（１）圧電歪で大きくなることのみになってしまい、（２）ドメイン回転による影響はほとんどないため、変形量（表面変位量）が途中飽和してしまうものと考えられる。
【００９４】
ここで、「圧電歪」とは、ＰＺＴ等の圧電体におけるｄ３１等の圧電定数によって表される圧電効果によって発生する歪である。また、前記歪に影響を与える「ドメイン回転」とは、ＰＺＴ等の圧電体に電圧を印加したときに圧電体中のドメインがあたかも回転したようにドメインの結晶構造が変化することである。例えば、ＰＺＴ等の圧電体中のｃドメインがａドメインに変化したりａドメインがｃドメインに変化したりするように、ドメインがあたかも９０度回転したようにドメインの結晶構造が変化することをいう。
【００９５】
以上の結果から、本実施形態においては、電気機械変換膜を（１００）面が優先的に配向させている。（ｈｋｌ）面の配向度ρ（ｈｋｌ）は、前述のように次式（１）によって表わすことができる。
ρ（ｈｋｌ）＝Ｉ（ｈｋｌ）／ΣＩ（ｈｋｌ）・・・（１）
ただし、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。
【００９６】
前記式（１）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とする。本実施形態の電気機械変換膜は、各々の配向のピーク強度の比率に基づいて算出される（１１０）配向の配向度ρ（１１０）と（１１１）配向の配向度ρ（１１１）との和が所定の範囲内にある多結晶膜になっている。より具体的には、本実施形態の電気機械変換膜の配向度ρ（１１０）と（１１１）配向の配向度ρ（１１１）との和が０．０００２以上０．２５以下の範囲にある。さらに、（１１０）配向の配向度と（１１１）配向の配向度との和については、０．００１以上０．１０以下であってもよい。この範囲より小さく例えばエピタキシャル単結晶膜あるいは一軸配向膜で（１１０）配向の配向度と（１１１）配向の配向度との和がほぼ０のものは、分極処理工程にてクラックが発生しやすくなるため強い電界条件で分極処理ができなくなる。このため、連続駆動時の経時における変形量（表面変位量）の劣化が大きくなる。一方、（１１０）配向の配向度と（１１１）配向の配向度との和が前記範囲より大きくなると、圧電歪が十分得られず、変形量（表面変位量）を十分確保できなくなる。
【００９７】
以上、本実施形態の電気機械変換素子２００は、上述のように、電気機械変換膜２４として用いる電気機械変換膜の結晶配向が、（１１０）配向の配向度と（１１１）配向の配向度とが僅かに混在するような（１００）優先配向の多結晶膜である。しかも、電気機械変換膜２４に対するＸ線回折法のθ−２θ測定で得られる（２００）面又は（４００）面に由来する回折ピークをピーク分離して得られる複数の分離回折ピークのうち、正方晶のａドメイン構造Ｘ１とｃドメイン構造Ｙ１とにそれぞれ帰属する２つの分離回折ピークの面積をＳａ及びＳｃとしたときのドメイン比率Ｓ１＝Ｓｃ／（Ｓａ＋Ｓｃ）について、前記θ−２θ測定でＸ線の入射面が前記長尺方向（Ｙ方向）に平行となるように測定したときの前記比率である長尺方向比率Ｓ１Ｙと、Ｘ線の入射面が前記短尺方向（Ｘ方向）に平行となるように測定したときの前記比率である短尺方向比率Ｓ１Ｘとが異なる。
【００９８】
このような構成により、本実施形態の電気機械変換素子２００は、後述のインクジェット記録装置（画像形成装置）などの液体を吐出する装置に適用した際、液体の吐出特性を良好に保持できる変形量（表面変位量）を十分確保できるとともに、液体を連続吐出しても変形量（表面変位量）の劣化が十分抑制されることで安定した液体吐出特性を発揮できる。
【００９９】
また、前述の分極処理工程においては、例えば前述の図４に示す放電による分極処理装置４０を用いても電気機械変換膜２４にクラックが発生することがない。そのため、例えば液体吐出ヘッドに設けられた複数の電気機械変換素子２００についてクラックを発生させることなく確実に分極処理を行うことができ、歩留まりを向上させることができる。
【０１００】
図１９は、本実施形態における液体吐出ヘッドの概略構成を示す断面図である。
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吐出駆動手段と、を備えている。そして、前記吐出駆動手段が、加圧液室８０の壁の一部を構成する振動板２２と、振動板２２に配置された前述の電気機械変換素子２００と、を有する。
【０１０１】
また、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が配置されている。そして、電気機械変換素子２００に電圧が印加され、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。
【０１０２】
本実施形態の液体吐出ヘッドは、図１９に示すように、電気機械変換素子を複数個配列した構成である。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、液体が流れる流路を備えてもよい。流路を備える場合は、液体の流体抵抗を考慮してもよい。
【０１０３】
本実施形態の液体吐出ヘッドは、前述の電気機械変換素子２００を備えている。このため、電気機械変換素子２００は液体の吐出特性を良好に保持できる変形量（表面変位量）を十分確保すると共に、連続吐出しても変形量（表面変位量）の劣化が十分抑制されるので、液体吐出ヘッドは安定した液体吐出を行うことが可能になる。
【０１０４】
次に、本実施形態に係る液体吐出ヘッドのより具体的な実施例を、比較例とともに説明する。但し、液体吐出ヘッドの実施例は、以下に例示したものに限定されるものではない。
【０１０５】
〔実施例１〕
６インチシリコンウェハに振動板となる熱酸化膜（ＳｉＯ２、膜厚１［μｍ］）を形成し、これを基板２１及び振動板２２として用いた。次いで、この基板２１上に作成された振動板２２となる部分の上に下部電極２３を形成した。下部電極２３は、密着層と金属電極膜とが積層された構造を有している。密着層は、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、急速加熱アニーリング（ＲＴＡ：Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎｎｅａｌｉｎｇ）処理を用いて７５０［℃］で熱酸化することにより形成した。そして、引き続き、金属電極膜として、白金膜（膜厚１６０［ｎｍ］）を成膜温度４００［℃］でスパッタ装置にて成膜した。
【０１０６】
次に、下地層となるＰｂＴｉＯ３層（以下「ＰＴ層」という。）として物質量比がＰｂ：Ｔｉ＝１：１に調整された溶液（以下「ＰＴ溶液」という。）と、電気機械変換膜として物質量比がＰｂ：Ｚｒ：Ｔｉ＝１１５：４９：５１に調整されたＰＺＴ前駆体溶液とを準備し、スピンコート法により膜を成膜した。
【０１０７】
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。化学量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。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。この際ＰＺＴ前駆体溶液中のＰＺＴ濃度は０．５［ｍｏｌ／Ｌ］にした。ＰＴ溶液に関しても、ＰＺＴ前駆体溶液と同様に作製した。
【０１０８】
次に、最初にＰＴ溶液を用いてＰＴ層をスピンコートにより成膜し、成膜後、１２０［℃］乾燥を実施した。その後、ＰＺＴ前駆体溶液をスピンコートにより成膜し、成膜後、１２０［℃］乾燥、４００［℃］熱分解を行った。そして、成膜、乾燥、熱分解の工程を繰り返し行い、積層膜を形成した。３層目の熱分解処理後に、結晶化熱処理（温度７３０［℃］）をＲＴＡ処理（急速熱処理）にて行った。このとき、ＰＺＴの膜厚は２４０［ｎｍ］であった。この工程を計８回すなわち、合計で２４層積層し、膜厚が約２［μｍ］の電気機械変換膜２４を得た。
【０１０９】
次に、上部電極２５を形成した。まず酸化物電極膜として、ＳｒＲｕＯ３膜（膜厚４０［ｎｍ］）を形成し、さらに、金属電極膜として白金（Ｐｔ）膜（膜厚１２５［ｎｍ］）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（サムコ製）を用いて図３に示すようなパターンを作製した。
【０１１０】
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、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。
【０１１１】
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、個別電極−個別電極パッド間の接続部材３５、共通電極−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。
【０１１２】
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、電気機械変換素子２００を作製した。
【０１１３】
この後、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１．５［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。
【０１１４】
そして、基板２１の裏面に対し、図１０に示すような加圧液室８０となる貫通孔部を形成した後、ノズル８１が形成されたノズル板８２を基板２１の裏面に接合し、図１２に示すような液体吐出ヘッドを作製した。本実施例１の液体吐出ヘッドにおいて、加圧液室８０の短尺方向（Ｘ方向）長さは６０［μｍ］とし、長尺方向（Ｙ方向）長さは１０００［μｍ］とした。
【０１１５】
〔実施例２〕
本実施例２の液体吐出ヘッドは、加圧液室８０の短尺方向（Ｘ方向）長さを７０［μｍ］とし、長尺方向（Ｙ方向）長さを７００［μｍ］とした以外は、実施例１と同様の液体吐出ヘッドを作製した。
【０１１６】
〔実施例３〕
本実施例３の液体吐出ヘッドは、加圧液室８０の短尺方向（Ｘ方向）長さを５０［μｍ］とした以外は、実施例１と同様の液体吐出ヘッドを作製した。
【０１１７】
〔実施例４〕
本実施例４の液体吐出ヘッドは、加圧液室８０の短尺方向（Ｘ方向）長さを１００［μｍ］とし、長尺方向（Ｙ方向）長さを５００［μｍ］とした以外は、実施例１と同様の液体吐出ヘッドを作製した。
【０１１８】
〔実施例５〕
本実施例５の液体吐出ヘッドは、６インチシリコンウェハ上に、ＳｉＯ２（膜厚６００［ｎｍ］）、Ｓｉ（膜厚２００［ｎｍ］）、ＳｉＯ２（膜厚７３０［ｎｍ］）、Ｓｉ（２００［ｎｍ］）、ＳｉＯ２（膜厚６００［ｎｍ］）の順に形成して振動板２２となる部分を作成した以外は、実施例１と同様の液体吐出ヘッドを作製した。
【０１１９】
〔実施例６〕
本実施例６の液体吐出ヘッドは、６インチシリコンウェハ上に、ＳｉＯ２（膜厚６００［ｎｍ］）、Ｓｉ（膜厚２００［ｎｍ］）、ＳｉＯ２（膜厚７３０［ｎｍ］）、Ｓｉ（２００［ｎｍ］）、ＳｉＯ２（膜厚６００［ｎｍ］）の順に形成して振動板２２となる部分を作成した。さらに、加圧液室８０の短尺方向（Ｘ方向）長さを７０［μｍ］とし、長尺方向（Ｙ方向）長さを７００［μｍ］とした。これらの点以外は、実施例１と同様の液体吐出ヘッドを作製した。
【０１２０】
〔実施例７〕
本実施例７の液体吐出ヘッドは、６インチシリコンウェハ上に、ＳｉＯ２（膜厚６００［ｎｍ］）、Ｓｉ（膜厚２００［ｎｍ］）、ＳｉＯ２（膜厚７３０［ｎｍ］）、Ｓｉ（２００［ｎｍ］）、ＳｉＯ２（膜厚６００［ｎｍ］）の順に形成して振動板２２となる部分を作成した。さらに、加圧液室８０の短尺方向（Ｘ方向）長さを５０［μｍ］とした。これらの点以外は、実施例１と同様の液体吐出ヘッドを作製した。
【０１２１】
〔実施例８〕
本実施例８の液体吐出ヘッドは、６インチシリコンウェハ上に、ＳｉＯ２（膜厚６００［ｎｍ］）、Ｓｉ（膜厚２００［ｎｍ］）、ＳｉＯ２（膜厚７３０［ｎｍ］）、Ｓｉ（２００［ｎｍ］）、ＳｉＯ２（膜厚６００［ｎｍ］）の順に形成して振動板２２となる部分を作成した。さらに、加圧液室８０の短尺方向（Ｘ方向）長さを１００［μｍ］とし、長尺方向（Ｙ方向）長さを５００［μｍ］とした。これらの点以外は、実施例１と同様の液体吐出ヘッドを作製した。
【０１２２】
〔比較例１〕
本比較例１の液体吐出ヘッドは、加圧液室８０の短尺方向（Ｘ方向）長さを２００［μｍ］とし、長尺方向（Ｙ方向）長さも２００［μｍ］とした以外は、実施例１と同様の液体吐出ヘッドを作製した。
【０１２３】
〔比較例２〕
本比較例２の液体吐出ヘッドは、６インチシリコンウェハ上に、ＳｉＯ２（膜厚６００［ｎｍ］）、Ｓｉ（膜厚２００［ｎｍ］）、ＳｉＯ２（膜厚７３０［ｎｍ］）、Ｓｉ（２００［ｎｍ］）、ＳｉＯ２（膜厚６００［ｎｍ］）の順に形成して振動板２２となる部分を作成した。さらに、加圧液室８０の短尺方向（Ｘ方向）長さを２００［μｍ］とし、長尺方向（Ｙ方向）長さも２００［μｍ］とした。これらの点以外は、実施例１と同様の液体吐出ヘッドを作製した。
【０１２４】
上述した実施例１〜８及び比較例１〜２のそれぞれにおいて作製した液体吐出ヘッドに対し、その電気機械変換膜２４についてＸ線回折（ＸＲＤ）法を用いたθ−２θ測定により結晶性の評価を行った。すなわち、この評価は、図１２に示すように、基板２１に対して加圧液室８０の加工を施した後の状態（基板２１に拘束されていない状態）の電気機械変換膜２４についての結晶性の評価である。この測定に用いたＸ線回折（ＸＲＤ）装置は、Ｐｈｉｌｉｐｓ社製の「Ｘ’Ｐｅｒｔ  ＭＲＤ」であり、Ｘ線源はＣｕＫα、Ｘ線の波長は１．５４１［Å］（０．１５４１［ｎｍ］）、Ｓｌｉｔ１／４、Ｍａｓｋ１５を用いた。
【０１２５】
また、上述した実施例１〜８及び比較例１〜２それぞれにおいて作製した液体吐出ヘッドに対し、電気特性及び変形（表面変位）特性（圧電定数）の評価も行った。変形（表面変位）特性の評価については、基板２１に対して加圧液室８０の加工を施した後の状態で、振動評価を実施した。具体的には、電気機械変換素子に１５０［ｋＶ／ｃｍ］の電界を形成する所定のパルス波形（１［ｋＨｚ］の三角波）の駆動電圧を印加したときの振動板２２の下面の表面変形量を、レーザードップラー振動計で計測し、シミュレーションによる合わせ込みから、圧電定数ｄ３１の値を算出した。初期特性を評価した後に、耐久性特性（１×１０１０回繰り返し前記所定のパルス波形の駆動電圧を加えた直後の特性）の評価を実施した。
【０１２６】
これらの実施例１〜８及び比較例１〜２の詳細な評価結果を、加圧液室８０の短尺方向（Ｘ方向）長さＬｘと長尺方向（Ｙ方向）長さＬｙとの比率Ｌｙ／Ｌｘ、Ｙ方向についてのドメイン比率Ｓ１Ｙ，Ｓ２Ｙ、Ｘ方向についてのドメイン比率Ｓ１Ｘ，Ｓ２Ｘと併せて、下記の表１に示す。
【表１】
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【０１２７】
電気機械変換素子の連続駆動後の変形量（表面変位量）の劣化の程度を評価するために、「圧電定数の低下率」＝（「初期のｄ３１」−「耐久後のｄ３１」）／「初期のｄ３１」の値を算出した。
実施例１について「圧電定数の低下率」を算出すると、（１４２−１３９）／１４２＝０．０２１となる。同様に算出すると、実施例２は０．０２、実施例３は０．０２７、実施例４は０．０３８、実施例５は０．００６、実施例６は０．００６、実施例７は０．０１３、実施例８は０．０４４、比較例１は０．０５６、比較例２は０．０７０となる。
【０１２８】
表１の吐出評価の評価基準を以下に示す。
「◎」：耐久後の圧電定数が−１４５［ｐｍ／Ｖ］以上、且つ、圧電定数の低下率が０．０２未満。
「○」：耐久後の圧電定数が−１３０［ｐｍ／Ｖ］以上、且つ、圧電定数の低下率が０．０３未満で、上記「◎」の評価基準を満たさないもの。
「△」：耐久後の圧電定数が−１２０［ｐｍ／Ｖ］以上、且つ、圧電定数の低下率が０．０５未満で、上記「◎」及び「○」の何れの評価基準も満たさないもの。
「×」：耐久後の圧電定数が−１２０［ｐｍ／Ｖ］未満、または、圧電定数の低下率が０．０５以上。
【０１２９】
実施例１〜８については、初期及び耐久性試験後の変形（表面変位）特性の結果について、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ｄ３１の値に換算すると、初期から耐久性試験後まで、−１２０〜−１６０［ｐｍ／Ｖ］の範囲の特性が維持された。一方、比較例１〜２については、初期の特性及び耐久性試験後の特性のいずれも、上述した実施例１〜８に比べて劣っており、耐久性試験後の特性については、−１２０［ｐｍ／Ｖ］を下回る結果となった。
【０１３０】
次に、本実施形態に係る液体吐出ヘッドを備えた液体を吐出する装置であるインクジェット記録装置の一例について説明する。
図２０は、実施形態に係るインクジェット記録装置の一例を示す斜視図であり、図２１は、図２０のインクジェット記録装置の機構部の一例を示す側面図である。
本実施形態のインクジェット記録装置は、記録装置本体９１の内部に主走査方向に移動可能なキャリッジ、キャリッジに搭載した液体吐出ヘッドである記録ヘッド、記録ヘッドへインクを供給するインクカートリッジ等で構成される印字機構部９２等を収納している。
【０１３１】
記録装置本体９１の下方部には前方側から多数枚の用紙９３を積載可能な給紙カセット（或いは給紙トレイでもよい。）９４を抜き差し自在に装着することができ、また、用紙９３を手差しで給紙するための手差しトレイ９５を開倒することができる。そして、給紙カセット９４或いは手差しトレイ９５から給送される用紙９３を取り込み、印字機構部９２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９６に排紙する。
【０１３２】
印字機構部９２は、左右の側板に横架したガイド部材である主ガイドロッド１０１と従ガイドロッド１０２とでキャリッジ１０３を主走査方向に摺動自在に保持している。キャリッジ１０３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液体吐出ヘッドとしての記録ヘッド１０４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ている。そして、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。また、キャリッジ１０３には記録ヘッド１０４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１０５を交換可能に装着している。
【０１３３】
インクカートリッジ１０５は、上方に大気と連通する大気口、下方には記録ヘッド１０４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。そして、多孔質体の毛管力により記録ヘッド１０４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、液体吐出ヘッドとしてここでは各色の記録ヘッド１０４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個の記録ヘッドでもよい。
【０１３４】
ここで、キャリッジ１０３は、後方側（用紙搬送方向下流側）を主ガイドロッド１０１に摺動自在に嵌装し、前方側（用紙搬送方向上流側）を従ガイドロッド１０２に摺動自在に載置している。そして、このキャリッジ１０３を主走査方向に移動走査するため、主走査モーター１０７で回転駆動される駆動プーリ１０８と従動プーリ１０９との間にタイミングベルト１１０を張装している。このタイミングベルト１１０をキャリッジ１０３に固定しており、主走査モーター１０７の正逆回転によりキャリッジ１０３が往復駆動される。
【０１３５】
次に、給紙カセット９４にセットした用紙９３を記録ヘッド１０４の下方側に搬送する機構について説明する。まず、給紙カセット９４から用紙９３を分離給装する給紙ローラ１１１及びフリクションパッド１１２と、用紙９３を案内するガイド部材１１３と、給紙された用紙９３を反転させて搬送する搬送ローラ１１４を有している。そして、この搬送ローラ１１４の周面に押し付けられる搬送コロ１１５及び搬送ローラ１１４からの用紙９３の送り出し角度を規定する先端コロ１１６と、を設けている。搬送ローラ１１４は、副走査モーター１１７によってギヤ列を介して回転駆動される。
【０１３６】
キャリッジ１０３の主走査方向の移動範囲に対応して搬送ローラ１１４から送り出された用紙９３を記録ヘッド１０４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１１９を設けている。この印写受け部材１１９の用紙搬送方向下流側には、用紙９３を排紙方向へ送り出すために回転駆動される搬送コロ１２１、拍車１２２を設けている。さらに用紙９３を排紙トレイ９６に送り出す排紙ローラ１２３及び拍車１２４と、排紙経路を形成するガイド部材１２５、１２６とを配設している。
【０１３７】
記録時には、キャリッジ１０３を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド１０４を駆動することにより、停止している用紙９３にインクを吐出して１行分を記録し、用紙９３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９３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９３を排紙する。
【０１３８】
また、キャリッジ１０３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１０４の吐出不良を回復するための回復装置１２７を配置している。回復装置１２７は、キャップング手段と吸引手段とクリーニング手段とを有している。キャリッジ１０３は印字待機中には、この回復装置１２７側に移動されてキャッピング手段で記録ヘッド１０４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。
【０１３９】
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１０４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す。これにより、吐出口面に付着したインクやゴミ等はクリーニング手段により除去され吐出不良が回復される。また、吸引されたインクは、本体下部に設置された廃インク溜に排出され、廃インク溜内部のインク吸収体に吸収保持される。
【０１４０】
本実施形態のインクジェット記録装置においては、前述の液体吐出ヘッドからなる記録ヘッド１０４を備えている。このため、記録ヘッド１０４の電気機械変換素子はインク吐出特性を良好に保持できる変形量（表面変位量）を十分確保すると共に、連続吐出しても変形量（表面変位量）の劣化が十分抑制され、本インクジェット記録装置は安定したインク吐出を行うことが可能になる。
【０１４１】
本実施形態のインクジェット記録装置においては、実施例１〜８で作製した液体吐出ヘッドを搭載している。このインクジェット記録装置を用いて液体の吐出評価を行った。具体的には、粘度を５［ｃｐ］に調整したインクを用いて、単純Ｐｕｓｈ波形により−１０〜−３０［Ｖ］の印加電圧を加えたときの吐出状況を確認した。その結果、すべてのノズル孔からも吐出できていることを確認した。
一方、比較例１〜２で作製した液体吐出ヘッドを搭載したインクジェット記録装置についても同様の吐出評価を行ったところ、すべてのノズル孔から吐出させるのに必要な印加電圧が実施例１〜８よりも高く設定する必要があったうえ、吐出状態も不安定であった。
【０１４２】
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。
【０１４３】
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。
【０１４４】
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。
【０１４５】
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。
【０１４６】
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。
【０１４７】
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。
【０１４８】
また、「液体」は、液体吐出ヘッドから吐出可能な粘度や表面張力を有するものであればよく、特に限定されないが、常温、常圧下において、または加熱、冷却により粘度が３０［ｍＰａ・ｓ］以下となるものであることが好ましい。より具体的には、水や有機溶媒等の溶媒、染料や顔料等の着色剤、重合性化合物、樹脂、界面活性剤等の機能性付与材料、ＤＮＡ、アミノ酸やたんぱく質、カルシウム等の生体適合材料、天然色素等の可食材料、などを含む溶液、懸濁液、エマルジョンなどであり、これらは例えば、インクジェット用インク、表面処理液、電子素子や発光素子の構成要素や電子回路レジストパターンの形成用液、３次元造形用材料液等の用途で用いることができる。具体的には、「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。
【０１４９】
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。
【０１５０】
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。
【０１５１】
「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。
【０１５２】
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。
【０１５３】
例えば、液体吐出ユニットとして、図２２に示すように、液体吐出ヘッド１０４とヘッドタンク４４１が一体化されている液体吐出ユニット４４０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１０４とヘッドタンク４４１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４４１と液体吐出ヘッド１０４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。
【０１５４】
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。
【０１５５】
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２３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１０４とキャリッジ１０３と主走査移動機構１０７〜１０９が一体化されているものがある。
【０１５６】
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。
【０１５７】
また、液体吐出ユニットとして、図２４で示したように、ヘッドタンク若しくは流路部品４４４が取り付けられた液体吐出ヘッド１０４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。
【０１５８】
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。
【０１５９】
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。
【０１６０】
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）
インク等の液体を吐出するノズル８１が形成されたノズル板８２と、前記ノズル板と接合されて前記ノズルに連通する加圧液室８０となる長尺な貫通孔部が形成された基板２１と、前記基板に対して前記ノズル板とは反対側に接合されて前記加圧液室の壁部を構成する振動板２２と、前記振動板上に形成された電気機械変換素子２００を連続的に変位させて該振動板を振動させることにより前記加圧液室内の液体を前記ノズルから吐出させる圧電アクチュエータ２０等の吐出駆動手段とを備え、前記電気機械変換素子２００が、前記振動板２２上に直接又は間接的に形成された下部電極２３等の第１の電極と、前記第１の電極上に直接又は間接的に形成された電気機械変換膜２４と、前記電気機械変換膜上に直接又は間接的に形成された上部電極２５等の第２の電極とを備えている液体吐出ヘッド１０４において、前記電気機械変換膜２４は、（１００）面が優先的に配向した多結晶膜であり、かつ、前記電気機械変換膜に対するＸ線回折法のθ−２θ測定で得られる（２００）面又は（４００）面に由来する回折ピークをピーク分離して得られる複数の分離回折ピークのうち、正方晶のａドメイン構造とｃドメイン構造とにそれぞれ帰属する２つの分離回折ピークの面積をＳａ及びＳｃとしたときのドメイン比率Ｓ１＝Ｓｃ／（Ｓａ＋Ｓｃ）について、前記θ−２θ測定でＸ線の入射面が前記加圧液室８０の長尺方向（Ｙ方向）に平行となるように測定したときの前記ドメイン比率である長尺方向比率Ｓ１Ｙと、Ｘ線の入射面が前記長尺方向に対して直交する短尺方向（Ｘ方向）に平行となるように測定したときの前記ドメイン比率である短尺方向比率Ｓ１Ｘとが異なることを特徴とする。
本態様によれば、電気機械変換膜２４が、（１００）優先配向の多結晶膜であり、θ−２θ測定でＸ線の入射面が加圧液室の長尺方向（Ｙ方向）に平行となるように測定したときのドメイン比率Ｓ１Ｙ＝ＳｃＹ／（ＳａＹ＋ＳｃＹ）が、Ｘ線の入射面が加圧液室の短尺方向（Ｘ方向）に平行となるように測定したときのドメイン比率Ｓ１Ｘ＝ＳｃＸ／（ＳａＸ＋ＳｃＸ）とは異なっている。これにより、上述した実施例１〜８で説明したように、製造後の初期において所定のパルス波形の駆動電圧を印加して駆動する駆動時に十分な変形量（圧電定数ｄ３１の絶対値に換算して１２０［ｐｍ／Ｖ］〜１６０［ｐｍ／Ｖ］）が得られるだけでなく、所定のパルス波形の駆動電圧を１０１０回繰り返し印加して駆動した連続駆動時にも初期と同程度の十分な変形量が維持され、経時的な変形量低下を抑制することができる。
【０１６１】
（態様Ｂ）
前記態様Ａにおいて、前記長尺方向比率Ｓ１Ｙが前記短尺方向比率Ｓ１Ｘよりも小さいことを特徴とする。
これによれば、上述した実施例１〜８で説明したように、製造後の初期において所定のパルス波形の駆動電圧を印加して駆動する駆動時に十分な変形量（圧電定数ｄ３１の絶対値に換算して１２０［ｐｍ／Ｖ］〜１６０［ｐｍ／Ｖ］）が得られるだけでなく、所定のパルス波形の駆動電圧を１０１０回繰り返し印加して駆動した連続駆動時にも初期と同程度の十分な変形量が維持され、経時的な変形量低下を抑制することができる。
【０１６２】
（態様Ｃ）
インク等の液体を吐出するノズル８１が形成されたノズル板８２と、前記ノズル板と接合されて前記ノズルに連通する加圧液室８０となる長尺な貫通孔部が形成された基板２１と、前記基板に対して前記ノズル板とは反対側に接合されて前記加圧液室の壁部を構成する振動板２２と、前記振動板上に形成された電気機械変換素子２００を連続的に変位させて該振動板を振動させることにより前記加圧液室内の液体を前記ノズルから吐出させる圧電アクチュエータ２０等の吐出駆動手段とを備え、前記電気機械変換素子２００が、前記振動板２２上に直接又は間接的に形成された下部電極２３等の第１の電極と、前記第１の電極上に直接又は間接的に形成された電気機械変換膜２４と、前記電気機械変換膜上に直接又は間接的に形成された上部電極２５等の第２の電極とを備えている液体吐出ヘッド１０４において、前記電気機械変換膜２４は、（１００）面が優先的に配向した多結晶膜であり、かつ、前記電気機械変換膜に対するＸ線回折法のθ−２θ測定で得られる（２００）面又は（４００）面に由来する回折ピークをピーク分離して得られる複数の分離回折ピークのうち、正方晶のａドメイン構造とｃドメイン構造とにそれぞれ帰属する２つの分離回折ピークの面積をＳａ及びＳｃとし、菱面体晶、斜方晶及び疑立法晶のいずれかの構造に帰属する分離回折ピークの面積をＳｂとしたときのドメイン比率Ｓ２＝Ｓｃ／（Ｓａ＋Ｓｃ＋Ｓｂ）について、前記θ−２θ測定でＸ線の入射面が前記加圧液室８０の長尺方向（Ｙ方向）に平行となるように測定したときの前記ドメイン比率である長尺方向比率Ｓ２Ｙと、Ｘ線の入射面が前記長尺方向に対して直交する短尺方向（Ｘ方向）に平行となるように測定したときの前記ドメイン比率である短尺方向比率Ｓ２Ｘとが異なることを特徴とする。
本態様によれば、電気機械変換膜２４が、（１００）優先配向の多結晶膜であり、θ−２θ測定でＸ線の入射面が加圧液室の長尺方向（Ｙ方向）に平行となるように測定したときのドメイン比率Ｓ２Ｙ＝ＳｃＹ／（ＳａＹ＋ＳｃＹ＋ＳｂＹ）が、Ｘ線の入射面が加圧液室の短尺方向（Ｘ方向）に平行となるように測定したときのドメイン比率Ｓ２Ｘ＝ＳｃＸ／（ＳａＸ＋ＳｃＸ＋ＳｂＸ）とは異なっている。これにより、上述した実施例１〜８で説明したように、製造後の初期において所定のパルス波形の駆動電圧を印加して駆動する駆動時に十分な変形量（圧電定数ｄ３１の絶対値に換算して１２０［ｐｍ／Ｖ］〜１６０［ｐｍ／Ｖ］）が得られるだけでなく、所定のパルス波形の駆動電圧を１０１０回繰り返し印加して駆動した連続駆動時にも初期と同程度の十分な変形量が維持され、経時的な変形量低下を抑制することができる。
【０１６３】
（態様Ｄ）
前記態様Ｃにおいて、前記長尺方向比率Ｓ２Ｙが前記短尺方向比率Ｓ２Ｘよりも小さいことを特徴とする。
これによれば、上述した実施例１〜８で説明したように、製造後の初期において所定のパルス波形の駆動電圧を印加して駆動する駆動時に十分な変形量（圧電定数ｄ３１の絶対値に換算して１２０［ｐｍ／Ｖ］〜１６０［ｐｍ／Ｖ］）が得られるだけでなく、所定のパルス波形の駆動電圧を１０１０回繰り返し印加して駆動した連続駆動時にも初期と同程度の十分な変形量が維持され、経時的な変形量低下を抑制することができる。
【０１６４】
（態様Ｅ）
前記態様Ａ〜Ｄのいずれかの態様において、前記電気機械変換膜２４は、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）により形成されており、該電気機械変換膜におけるＺｒおよびＴｉの膜中の組成比率Ｔｉ／（Ｚｒ＋Ｔｉ）が、４５％以上５５％以下であることを特徴とする。
これによれば、所定の駆動電圧を印加する駆動を繰り返し行う連続駆動時における変形量の経時的な低下を抑制することができる。
【０１６５】
（態様Ｆ）
前記態様Ａ〜Ｅのいずれかの態様において、前記電気機械変換膜２４は、前記振動板２２上に形成されている状態で、該電気機械変換膜の（２００）面に由来する回折ピークの位置（２θ）が４４．５０°以上４４．８０°以下であり、かつ（２００）面又は（４００）面に由来する回折ピークの形状が非対称であることを特徴とする。
これによれば、電気機械変換膜２４の回転歪及び圧電歪による変位量を十分に確保することができる。
【０１６６】
（態様Ｇ）
前記態様Ａ〜Ｆのいずれかの態様において、前記加圧液室８０の短尺方向長さＬｘが５０μｍ以上７０μｍ以下であり、前記加圧液室８０の長尺方向長さＬｙと前記短尺方向長さＬｘとの比率Ｌｙ／Ｌｘが１０以上であることを特徴とする。
これによれば、所定の駆動電圧を印加する駆動を繰り返し行う連続駆動時における変形量の経時的な低下を抑制することができる。
【０１６７】
（態様Ｈ）
前記態様Ａ〜Ｇのいずれかの態様において、前記電気機械変換膜と前記第１の電極との間にチタン酸鉛（ＰＴ）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、連続駆動時の変形量の低下をより確実に抑制することができる。
【０１６８】
（態様Ｉ）
前記態様Ａ〜Ｈのいずれかの態様において、振動板２２が複数の層からなり、内部応力が圧縮応力となる圧縮膜である。
これによれば、電気機械変換素子２００の動作特性の品質の向上を図ることができる。
【０１６９】
（態様Ｊ）
前記態様Ｉにおいて、圧縮膜が複数の層として、ＳｉＯ２層とＳｉ層とを備える。
これによれば、上述した実施例５〜８に示すように、単層の実施例１〜４に比べて圧電定数の向上を図ることができる。
【０１７０】
（態様Ｋ）
前記態様Ｊにおいて、圧縮膜が複数の層として、ＳｉＯ２層とＳｉ層とを複数交互に積層された構成である。
これによれば、上述した実施例５〜８に示すように、単層の実施例１〜４に比べて圧電定数の向上を図ることができる。
【０１７１】
（態様Ｌ）
駆動信号に基づいてノズル８１等の吐出孔からインク等の液体を吐出させる液体吐出ヘッド１０４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４４０において、前記液体吐出ヘッドとして、前記態様Ａ〜Ｋのいずれかの態様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、上述した実施例１〜８で説明したように、製造後の初期において所定のパルス波形の駆動電圧を印加して駆動する駆動時に十分な変形量が得られるだけでなく、所定のパルス波形の駆動電圧を１０１０回繰り返し印加して駆動した連続駆動時にも初期と同程度の十分な変形量が維持され、経時的な変形量低下を抑制することができる液体吐出ユニットを実現できる。
【０１７２】
（態様Ｍ）
前記態様Ｌにおいて、前期外部部品は、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４４１、前記液体吐出ヘッドを搭載するキャリッジ１０３、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。
これによれば、上述した実施例１〜８で説明したように、製造後の初期において所定のパルス波形の駆動電圧を印加して駆動する駆動時に十分な変形量が得られるだけでなく、所定のパルス波形の駆動電圧を１０１０回繰り返し印加して駆動した連続駆動時にも初期と同程度の十分な変形量が維持され、経時的な変形量低下を抑制することができる多様な液体吐出ユニットを実現できる。
【０１７３】
（態様Ｎ）
駆動信号に基づいてノズル等の吐出孔からインク等の液体を吐出させる液体吐出ヘッド１０４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、前記液体吐出ヘッドとして、前記態様Ａ〜Ｋのいずれかの態様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、上述した実施例１〜８で説明したように、製造後の初期において所定のパルス波形の駆動電圧を印加して駆動する駆動時に十分な変形量が得られるだけでなく、所定のパルス波形の駆動電圧を１０１０回繰り返し印加して駆動した連続駆動時にも初期と同程度の十分な変形量が維持され、経時的な変形量低下を抑制することができる液体を吐出する装置を実現できる。
【符号の説明】
【０１７４】
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
３１  絶縁保護膜
３２  コンタクトホール
３４  個別電極パッド
３５，３７  接続部材
３６  共通電極パッド
４０  分極処理装置
８０  加圧液室
８１  ノズル
８２  ノズル板
９２  印字機構部
１０３  キャリッジ
１０４  液体吐出ヘッド
１０５  インクカートリッジ
２００  電気機械変換素子
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１７５】
【特許文献１】特許第５１６４０５２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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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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