JP5716326B2 - 電気機械変換部材、液体吐出ヘッド及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電気機械変換部材、液体吐出ヘッド及び画像形成装置に関する。

プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ、これらの複合機等の画像形成装置として、例えばインク液滴を吐出する液体吐出ヘッド（液滴吐出ヘッド）からなる記録ヘッドを用いた液体吐出記録方式の画像形成装置（インクジェット記録装置）が知られている。この液体吐出記録方式の画像形成装置は、記録ヘッドからインク滴を、搬送される用紙（紙に限定するものではなく、ＯＨＰなどを含み、インク滴、その他の液体などが付着可能なものの意味であり、被記録媒体あるいは記録媒体、記録紙、記録用紙などとも称される。）に対して吐出して、画像形成（記録、印字、印写、印刷も同義語で使用する。）を行なうものであり、記録ヘッドが主走査方向に移動しながら液滴を吐出して画像を形成するシリアル型画像形成装置と、記録ヘッドが移動しない状態で液滴を吐出して画像を形成するライン型ヘッドを用いるライン型画像形成装置がある。

なお、本願において、液体吐出記録方式の「画像形成装置」は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等の媒体に液体を吐出して画像形成を行う装置を意味し、また、「画像形成」とは、文字や図形等の意味を持つ画像を媒体に対して付与することだけでなく、パターン等の意味を持たない画像を媒体に付与すること（単に液滴を媒体に着弾させること）をも意味する。また、「インク」とは、インクと称されるものに限らず、記録液、定着処理液、液体などと称されるものなど、画像形成を行うことができるすべての液体の総称として用い、例えば、ＤＮＡ試料、レジスト、パターン材料、樹脂なども含まれる。また、「画像」とは平面的なものに限らず、立体的に形成されたものに付与された画像、また立体自体を三次元的に造形して形成された像も含まれる。

液体吐出ヘッドとしては、例えば液室内の液体であるインクを加圧し圧力を発生するための圧力発生手段として圧電体、例えば下部電極、圧電層（金属複合酸化物）、上部電極を順次積層した圧電部材などで構成した圧電アクチュエータを備え、圧電アクチュエータで液室に壁面を形成する弾性変形可能な振動板を変形させ、液室内容積、圧力を変化させて液滴を吐出させるいわゆる圧電型ヘッドが知られている。

圧電部材などの電気機械変換部材を形成する方法として、従来から、例えば、ゾルゲン法を用いて基板上に金属複合酸化物を形成する方法（特許文献１）、２つ以上のインクジェットヘッドを使用して、異なるゾルゲル液を吐出させ、一平面内に均一に混合した強誘電体薄膜を形成する方法（特許文献２）などが知られている。

特開平０４−１６８２７７号公報 特開２００３−２９７８２５号公報

上述した液体吐出ヘッドを使用する方式（以下、「液体吐出方式」という。）で電気機械変換部材を形成する方法は、例えば金属複合酸化物としてＰＺＴ（ジルコン酸チタン酸鉛）を用いるとき、ＰＺＴ前駆体（ゾルゲル液）を高解像度で塗布することができるという利点がある。

しかしながら、例えば図１２（ａ）に示すように、白金などからなる下部電極（第１電極）５００上にＰＺＴ前駆体の液滴５０１を塗布したとき、液滴５０１は微量であるため全体的に乾燥が速く、また塗布領域における端部でも、微小液体から蒸発した溶媒の蒸気濃度が低いため、乾燥が速い。このことから、同図（ｂ）に示すように、蒸発した溶媒を着弾した液滴５０１の内部から補おうとする流れ（矢印で図示）が生じることで、塗布後のレベリングに偏りが生じ、同図（ｃ）に示すように、電気機械変換膜５０２として膜固形分（溶質）が塗布領域端部に集まる現象が発生する。

この現象はコーヒーステイン、あるいはリングステインと呼ばれているが、電気機械変換膜の膜厚ムラを生じる要因となり、乾燥・熱分解・結晶化する熱処理工程における膜中のクラック発生や、電気機械変換部材の電気特性の不具合を生じるという課題がある。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、電気機械変換膜の膜厚ムラを低減し、安定した特性が得られるようにすることを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明に係る電気機械変換部材の製造方法は、
（１）電極上に部分的に表面改質を行う工程と
（２）前記電極上に金属複合酸化物のゾルゲル液を第１の液体吐出ヘッドから吐出させて部分的に塗布し、パターン化した電気機械変換膜を形成する工程と、
（３）前記電極上に前記ゾルゲル液とは別の液体を第２の液体吐出ヘッドから吐出させて塗布する工程と、
（４）前記部分的に塗布されたゾルゲル液を乾燥する工程と、を順次行った後、
（５）前記表面改質を行う工程、前記乾燥されたゾルゲル液上に前記ゾルゲル液を塗布する工程、前記ゾルゲル液とは別の液体を塗布する工程、塗布された前記ゾルゲル液を乾燥する工程を、繰り返した後、熱分解する工程を行い、
（６）前記（５）の工程を繰り返した後、結晶化する工程を行い、
所望の膜厚の前記電気機械変換膜を得る
構成とした。

本発明に係る液体吐出ヘッドは、本発明に係る電気機械変換部材の製造方法で製造された電気機械変換部材を備えるものである。

本発明に係る画像形成装置は、本発明に係る液体吐出ヘッドを備えるものである。

本発明に係る電気機械変換部材の製造方法によれば、電気機械変換膜の膜厚ムラが低減し、安定した特性が得られる。

本発明に係る液体吐出ヘッドによれば、本発明に係る電気機械変換部材の製造方法で製造された電気機械変換部材を備えるので、安定した滴吐出特性が得られる。

本発明に係る画像形成装置によれば、本発明に係る液体吐出ヘッドを備えるので、高画質画像を形成できる。

本発明の実施例１に係る電気機械変換部材の製造工程における改質工程の説明に供する模式的説明図である。 同じくゾルゲル液及びゾルゲル液とは別の液体を液体吐出方式により塗布する工程の説明に供する模式的説明図である。 同じく繰り返し工程の説明に供する模式的説明図である。 同じくゾルゲル液の塗布パターンの説明に供する説明図である。 同じくＰＺＴ膜の模式的断面説明図である。 ヒステリシス曲線の説明図である。 本発明の実施例２の説明に供するゾルゲル液塗布領域及びゾルゲル液とは別の液体の塗布領域の説明図である。 本発明に係る液体吐出ヘッドの一例を示す断面説明図である。 同じくマルチノズル化した例を示す断面説明図である。 本発明に係る画像形成装置の一例の機構部の全体構成を説明する概略構成図である。 同機構部の要部平面説明図である。 従来の液体吐出方式による電気機械変換部材の説明に供する模式的断面説明図である。

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。
まず、本発明に係る電気変換部材の製造方法においては、ゾルゲル法によるパターン化した電気機械変換膜を電極上に形成する。すなわち、下地基板の濡れ性を制御したＰＺＴ前駆体（ゾルゲル液）の塗り分けをする（アルカンチオールの特定金属上に自己配列する現象を利用している）。以下、全体の製造工程について説明する。

（１）白金族金属にチオールは自己組織化単分子（ＳＡＭ）膜を形成することから、第１の電極（下部電極）にはＰｔを用い、その全面にＳＡＭ膜処理を行う。このとき、ＳＡＭ膜上はアルキル基が配置しているので、疎水性になる。

（２）周知のフォトリソグラフィー及びエッチング工程により、前記ＳＡＭ膜をパターニングする。レジスト剥離後も、パターン化されたＳＡＭ膜は残っているので、この部位は疎水性のままである。また、パターニングにてＳＡＭ膜を除去した部位は白金表面であるので、親水性を有する。

（３）第１、第２の液体吐出ヘッドを備える液体吐出塗布装置を使用して、親水性の領域にゾルゲル液を塗布する。このゾルゲル液の塗布は、第１の液体吐出ヘッドを使用して行なう。このとき、表面エネルギーのコントラストにより塗布領域は、親水性の領域のみとなる。なお、ゾルゲル液は液体吐出ヘッドで塗布可能な粘度及び表面張力に調整される。

なお、液体吐出塗布装置としては、第１、第２の液体吐出ヘッドが主走査方向に移動可能に配設されたシリアル型のものを使用している。

この液体吐出方式によるゾルゲル液塗布において、形成する所望の電気機械変換膜のパターン外で、部分的に液体吐出方式により塗布されない領域を設ける。この塗布されない領域は、前記フォトリソグラフィー、エッチング工程によりＳＡＭ膜が残る状況を形成することで、白金表面上が疎水面に表面改質されている状態にする。

（４）このようにして、第１の液体吐出ヘッドから、第１のパターン化したゾルゲル液塗膜を形成した後に、続いて、同第２の液体吐出ヘッドから、ゾルゲル液とは別の液体、すなわちゾルゲル液の溶媒成分のみを、先に形成されたゾルゲル液塗膜と同じ領域へ塗布する。

これにより、第１の電極表面上に塗布された微小液体の蒸気濃度を高い状態にすることができ、乾燥速度を抑制することができる。したがって、ゾルゲル液塗布後のレベリングは偏りが生じず、電気機械変換膜の塗膜パターン膜厚を一定にすることができる。

以上のようにして、第１の液体吐出ヘッドによるゾルゲル液塗布、及び第２の液体吐出ヘッドによるゾルゲル液溶媒成分の塗布により形成された、電気機械変換膜の塗膜パターンは、通常のゾルゲルプロセスに従って熱処理を行う。

２回目以降のゾルゲル液の塗り分け工程は１回目と同様に行うが、このときＳＡＭ膜は酸化物薄膜上には形成されない。したがって、電気機械変換膜の無い領域（露出している第１の電極上のみ）にＳＡＭ膜が形成されるため、１回目のゾルゲル液の塗り分け工程で実施したフォトリソグラフィー及びエッチング工程は不要である。これにより、ＳＡＭ膜形成の工程を簡便化することができる。

以上の工程を、塗膜されてパターン形成した電気機械変換膜が所望の膜厚になるまで繰り返す。この方法によるパターン化は、例えば、セラミックス膜厚（電気機械変換膜）が５μｍの厚さになるまで形成することができる。

また、ゾルゲル液を第１の液体吐出ヘッドで塗布するのに続き、ゾルゲル液の溶媒成分を第２の液体吐出ヘッドでゾルゲル液塗膜パターン上に吐出することで、溶媒分の蒸発を遅らせて、ゾルゲル液塗膜の乾燥速度を抑制することができる。特に、パターン端部の速乾による、着弾液滴内部からの溶媒の対流発生および固形分（溶質）のパターン端部への偏りがなくなるため、全体的に均一なゾルゲル液塗膜を成膜し、前記塗膜の重畳から膜厚ムラのない電気機械変換膜、及び電気特性の良好な電気機械変換部材を得ることができる。

また、本発明では、第１の液体吐出ヘッドから第１のパターン化ゾルゲル液塗膜を液体吐出方式で形成した後に、続いて第２の液体吐出ヘッドを用いて、ゾルゲル液塗膜パターンの外側に所望の電気機械変換膜のパターンとは別の塗布パターンを、ゾルゲル液成分に含まれる溶媒と同じ液体にて配置、形成することも有効である。このとき、ゾルゲル液の溶媒成分のみで塗布されるパターンの配置は所望の電気機械変換膜パターンの外郭部が好適であり、四方への配置がパターニング上より簡便となり好ましい。

この方法で電気機械変換膜を形成するときも同様に、所望の膜厚になるまで前記工程を繰り返す。所望の電気機械変換膜のパターンの外側に、別の塗布パターンを第２の液体吐出ヘッドを用いてゾルゲル液とは別の液体、すなわちゾルゲル液の溶媒成分のみを液体吐出方式にて配置することが本発明の特徴である。

なお、ゾルゲル液の溶媒成分にて形成する、電気機械変換膜のパターンとは別の塗布パターン領域は、第１のパターン化ゾルゲル液塗膜を形成する領域と同様に、ＳＡＭ膜形成後フォトリソグラフィー及びエッチング工程にて、第１の電極表面上をＳＡＭ膜が形成されない親水化領域とすることがより好ましく、さらに２回目以降のゾルゲル液の塗り分け工程でも、前記と同様に親水化領域とすることが好ましい。

以上の工程を、塗膜されてパターン形成した電気機械変換膜が所望の膜厚になるまで繰り返すが、所望の電気機械変換膜のパターンの外側に、ゾルゲル液の溶媒成分にて塗布パターンを同じく液体吐出方式にて配置することで、パターン内部のみならず電気機械変換膜のパターン全体において溶媒の蒸気濃度に分布が含まれていても、熱処理時には良好な焼成状態を得ることができる。この結果、乾燥の不均一による膜厚、及びライン幅のバラツキが抑制されるため、電気機械変換部材の電気特性は良好となり、高品質デバイスを得ることができる。

また、ゾルゲル液の溶媒成分は熱処理にて揮発するため、第１の電極表面上には残留しない。よって。余分なゾルゲル液固形分材料の使用量を減らせるのみならず、後から新たな電気機械変換膜を形成するなど、第１の電極表面上領域を有効活用することができる。

以下、具体的に説明する。
（実施例１）
まず、図１を参照して基板の表面改質の工程を説明する。
同図（ａ）に示す基板１の表面には、図示しないが白金電極（層）形成されている。そして、同図（ｂ１）に示すように、基板１の表面全体にＳＡＭ膜２を形成する。ＳＡＭ膜２は、アルカンチオール液に基板１をディップして自己配列させることで得られる。ここでは、ドデカンチオールＣＨ_３（ＣＨ_２)_１１ＳＨを使用した。その後、同図（ｃ１）に示すように、ゾルゲル液（ＰＺＴ前駆体）塗膜から電気機械変換膜を形成する領域のＳＡＭ膜を除去し、かつ必要部分のＳＡＭ膜を保護するために、フォトリソグラフィーによりレジスト３をパターニングする。例えば、酸素プラズマを基板１表面に照射することにより、電気機械変換膜を形成する領域のＳＡＭ膜２を除去する。その後、レジスト３を剥離する。

この工程により形成されたＳＡＭ膜２の純水に対する接触角は１１０度であり、疎水性を示し、ＳＡＭ膜２を除去した基板１上のＰｔの接触角は１０度以下まで下がり親水性となる。

なお、ここでは、ＳＡＭ膜２を酸素プラズマで除去する例を説明したが、ＵＶ光照射による除去でもよい。また、同図（ｂ２）、（ｃ２）に示すように、予めＳＡＭ膜２を形成する前に、フォトリソグラフィー法によりレジスト３のパターニングを実施する方法（レジスト膜上にＳＡＭ膜は形成されない）も使用できる。

次に、図２を参照して、ゾルゲル液を液体吐出方式により、図１の工程で形成した基板上の親水部分（領域）に塗布する工程について説明する。
図２（ａ）に示すように、前述した改質工程で、基板１上には、パターニングされた親水領域（親水部）４と疎水領域（疎水部）５が形成されている。

そこで、まず、同図（ｂ）に示すように、液体吐出塗布装置の第１の液体吐出ヘッドによって、親水領域４にゾルゲル液を液体吐出方式で塗布し、ゾルゲル液のパターン６を形成する。

ここで、溶液は、出発材料に酢酸鉛三水和物、イソプロポキシドチタン、イソプロポキシドジルコニウムを用いた。酢酸鉛の結晶水はメトキシエタノールに溶解後、脱水した。化学両論組成に対し鉛量を１０モル％過剰にしてある。これは、熱処理中のいわゆる鉛抜けによる結晶性低下を防ぐためである。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前駆体であるゾルゲル溶液を合成した。このゾルゲル溶液のＰＺＴ前駆体濃度は０．１ｍｏｌ／ｌとした。

続いて、図２（ｃ）に示すように、基板１上の親水領域４に塗布されたゾルゲル液と同じ領域に、液体吐出塗布装置の第２の液体吐出ヘッドによって、同様にゾルゲル液の溶媒成分であるメトキシエタノールを液体吐出方式で塗布し、メトキシエタノールのパターン７を形成する。このメトキシエタノールはゾルゲル液溶媒として使われているものと同一である。

ここで、第２の液体吐出ヘッドは第１の液体吐出ヘッドとノズル方向に並列しており、ゾルゲル液塗布のため第１の液体吐出ヘッドが走査された箇所を追従するように走査され、ゾルゲル液塗膜上にメトキシエタノールを塗布する。

なお、比較例１として、図３に示すように、本実施例１からこの第２の液体吐出ヘッドを利用したメトキシエタノール塗布工程を省いたものを実施した。

また、図４に示すように、ゾルゲル液にて塗膜するパターン６は幅５０μm、長さ５００μmの長尺パターンとした。このとき、パターン外であるゾルゲル液塗膜の非形成部分では、前記フォトリソグラフィー工程によりパターニングされておらず、レジスト皮膜された状態での酸素プラズマ照射工程を経ても、疎水性のあるＳＡＭ膜が保持されている状態（疎水部５）とした。

一度の成膜で得られる膜厚は１００ｎｍ前後が好ましく、ゾルゲル液の前駆体濃度は成膜面積と前駆体塗布量の関係から適正化される。ＳＡＭ膜の有無による接触角コントラストのため、ゾルゲル液は親水部４のみに広がりパターン６を形成する。第１の液体吐出ヘッドによるゾルゲル液塗布、および第２の液体吐出ヘッドによるメトキシエタノール塗布（比較例１では未実施）工程を経て、これを第１の加熱（溶媒乾燥）として１２０℃処理後、有機物の乾燥を行い、図２（ｄ）に示すように、ＰＺＴ膜８を得た。このときの膜厚は９０nmであった。

引き続き、繰返し処理としてイソプロピルアルコール洗浄後、同様の浸漬処理にてＳＡＭ膜を形成した。工程２回目以降はＰＺＴ膜上にＳＡＭ膜は形成されないので、図３（ａ）に示すようにフォトリソグラフィーの工程を実施せずにＳＡＭ膜のパターンが得られる。また、このときの接触角は純水に対してＳＡＭ膜つき白金（第１の電極）上は１０８度、ＰＺＴ膜８上は３４度であった。

この状態で、工程１回目に形成したＰＺＴ膜８上に位置合わせを行って、同図（ｂ）、（ｃ）に示すように、再度第１、第２の液体吐出ヘッドを用いて、ゾルゲル液、及びメトキシエタノールを塗布した（比較例ではメトキシエタノール塗布未実施）。

さらに、工程１回目と同じ加熱プロセスを実施し、同図（ｄ）に示すように、重ね塗りされたＰＺＴ膜８が得られた。このときの膜厚は１８０nmであった。

その後、同様の工程を実施し（工程３回目）、第１の加熱（溶媒乾燥）後に、第２の加熱として５００℃による熱分解を行った。ゾルゲル液塗膜から成るＰＺＴ膜の断面形状を観察したところ、実施例試料における長尺パターンは膜厚ムラのない、平坦な一対のＰＺＴ膜として形成された。このときの膜厚は２７０nmであった。

一方、比較例試料では長尺パターンの稜線に沿ってコーヒーステイン現象が発生し、パターン稜線部と中心部で２００μｍ程度の膜厚差が生じた。

以降も、前述したと同様に、ゾルゲル液塗布、メトキシエタノール塗布（実施例試料のみ）、および熱処理工程を繰り返し、工程６回目には第１、第２の加熱処理後に第３の加熱として、７００℃での結晶化処理をＲＴＡ（急速熱処理）にて実施した。比較例試料ではＰＺＴ膜中にクラックの発生が見られたが、実施例試料では発生せず良好なＰＺＴ膜が形成された。

このような工程サイクル、すなわちＳＡＭ膜処理→ゾルゲル液塗布→メトキシエタノール塗布（実施例試料のみ）→１２０℃乾燥→５００℃熱分解（工程３ｎ回目）→７００℃結晶化（工程６ｎ回目）を都合１８回経た。この結果、実施例試料のＰＺＴ膜の状態は平坦膜で、膜厚は１．６μｍであった（図５（ａ））。一方、比較例試料は、コーヒーステイン形状がそのまま成長したＰＺＴ膜が形成され、膜厚はパターン稜線部で３μｍ、中心部は１μｍとパターン内でバラツキが生じた（図５（ｂ））。また、膜厚の厚い稜線付近では、多数のクラックが発生した。

このパターン化したＰＺＴ膜に上部電極（銀）を液体吐出方式にて成膜し、電気特性、電気−機械変換能（圧電定数）の評価を行った。

比較例試料上の電気機械変換膜の比誘電率が５３０であったのに対し、実施例試料上の電気機械変換膜の比誘電率は１２２０であった。さらに、実施例試料について評価したところ、誘電損失は０．０２、残留分極は１９．３uＣ/ｃｍ^２、抗電界は３６．５ｋＶ／ｃｍであり、通常のセラミック焼結体と同等の特性を得られた（Ｐ−Ｅヒステリシス曲線は図６に示している）。

また、電気機械変換能は電界印加による変形量をレーザードップラー振動計で計測し、シミュレーションによる合わせ込みから算出した。その圧電定数ｄ３１は１２０ｐｍ／Ｖとなり、こちらもセラミック焼結体と同等の値であった。これは、液体吐出ヘッドとして十分設計できうる特性値であった。

また、本実施例と同様の工程を経た試料において、上部電極を配置せずに更なる厚膜化を試みた。すなわち毎回のゾルゲル液ならびにメトキシエタノール塗布と１２０℃乾燥処理、塗布・乾燥３回毎に実施する５００℃熱分解処理、および塗布・乾燥６回毎に実施する７００℃結晶化処理のサイクルを６０回繰り返したところ、５．３μｍのパターン化ＰＺＴ膜がクラックなどの欠陥を伴わずに得られた。

（実施例２）
実施例１と同じ材料、液体吐出塗布装置を用いて、同様の工程にて電気機械変換膜のパターンを形成した。ここで、ゾルゲル液塗膜パターンは、実施例１と同様の幅５０μm、長さ５００μmの長尺パターンとし、図７に示すように、ゾルゲル液塗膜の長尺パターン１６を幅方向に配列させた。（ピッチ１：２）ものとした。また、配列させたパターンの周囲には、幅５０μｍのラインを用い、長方形パターン１７を前記ゾルゲル液塗膜長尺パターン１６の配列を囲むように配置した。この周囲長方形パターン１７は、液体吐出塗布装置の第２の液体吐出ヘッドからのメトキシエタノール塗布により形成した。

ゾルゲル液塗膜領域及びメトキシエタノール塗布領域は、各々の塗布工程実施前に、実施例１と同様のフォトリソグラフィー工程及び酸素プラズマ照射工程にて、ＳＡＭ膜を除去し、表面が親水性である状態とした。

ＳＡＭ膜処理とゾルゲル液及びメトキシエタノール塗布後、１２０℃乾燥→５００℃熱分解（工程３ｎ回目）→７００℃結晶化（工程６ｎ回目）の一連工程を都合１８回経たところ、本実施例試料のゾルゲル液塗膜パターンから形成されたＰＺＴ膜の状態はコーヒーステインのない平坦膜であり、その膜厚は１．８μｍであった。また、ＰＺＴ膜パターンが配列された周囲の第１の電極表面上に残留物質は見られず、熱処理工程にてメトキシエタノールは蒸発した。

このパターン化ＰＺＴ膜にも実施例１と同様に上部電極（銀）を液体吐出方式にて成膜し、電気特性、電気機械変換能（圧電定数）の評価を行ったところ、比誘電率は１２００であり、誘電損失は、残留分極は、抗電界についても、実施例１同様、通常のセラミック焼結体と同等の特性を持つものが得られた。

次に、本発明に係る液体吐出ヘッドについて図８を参照して説明する。なお、図８は同液体吐出ヘッドの断面説明図である。
この液体吐出ヘッド１００は、液滴を吐出するノズル１０１が形成されたノズル板１０２と、ノズル１０１が連通する流路（圧力室）１０３を形成する流路部材１０４と、圧力室１０３の壁面の形成する振動板１０５とが積層され、振動板１０５の圧力室１０３と反対側の面に本発明に係る電気機械変換部材１４０からなる圧電アクチュエータが設けられている。

電気機械変換部材１４０は、振動板１０５上に、酸化物電極１４１、第１の電極（下部電極）としての白金族電極１４２、電気機械変換膜１４３、第２の電極（上部電極）１４４を順次積層形成したものであり、前記実施例１、２などで説明した本発明に係る電気機械変換部材の製造方法によって形成している。

ここで、電気機械変換部材１４０は、振動板１０５上に形成するが、上述したように簡便な製造工程で（かつバルクセラミックスと同等の性能を持つ）形成できる。そして、その後の圧力室１０３形成のための裏面からのエッチング除去、ノズル１０１を有するノズル板１０２を接合することで液体吐出ヘッドを得ることができる。

このように本発明に係る電気機械変換部材の製造方法で製造された電気機械変換部材かからなる圧電アクチュエータを備えることで、安定した滴吐出を行なうことができる。

なお、複数のノズル列を配列した液体吐出ヘッドの例について図９に示しているが、ここのヘッド部分の構成は上記図８と同様であるので、説明を省略する。

なお、上述した液体吐出ヘッドとこの液体吐出ヘッドに液体を供給するタンクを一体化することでヘッド一体型液体カートリッジ（カートリッジ一体型ヘッド）を得ることができる。

次に、本発明に係る液体吐出ヘッドを備える本発明に係る画像形成装置の一例について図１０及び図１１を参照して説明する。なお、図１０は同装置の機構部の全体構成を説明する概略構成図、図１１は同機構部の要部平面説明図である。
この画像形成装置はシリアル型画像形成装置であり、左右の側板２２１Ａ、２２１Ｂに横架したガイド部材である主従のガイドロッド２３１、２３２でキャリッジ２３３を主走査方向に摺動自在に保持し、図示しない主走査モータによってタイミングベルトを介して矢示方向（キャリッジ主走査方向）に移動走査する。

このキャリッジ２３３には、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の各色のインク滴を吐出するための本発明に係る液体吐出ヘッドからなる記録ヘッド２３４を複数のノズル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列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。

記録ヘッド２３４は、それぞれ２つのノズル列を有する液体吐出ヘッド２３４ａ、２３４ｂを１つのベース部材に取り付けて構成したもので、一方のヘッド２３４ａの一方のノズル列はブラック（Ｋ）の液滴を、他方のノズル列はシアン（Ｃ）の液滴を、他方のヘッド２３４ｂの一方のノズル列はマゼンタ（Ｍ）の液滴を、他方のノズル列はイエロー（Ｙ）の液滴を、それぞれ吐出する。なお、ここでは２ヘッド構成で４色の液滴を吐出する構成としているが、各色毎の液体吐出ヘッドを備えることもできる。

また、キャリッジ２３３には、記録ヘッド２３４のノズル列に対応して各色のインクを供給するためのサブタンク２３５ａ、２３５ｂ（区別しないときは「サブタンク２３５」という。）を搭載している。このサブタンク２３５には各色の供給チューブ２３６を介して、供給ユニット２２４によって各色のインクカートリッジ２１０から各色のインクが補充供給される。

一方、給紙トレイ２０２の用紙積載部（圧板）２４１上に積載した用紙２４２を給紙するための給紙部として、用紙積載部２４１から用紙２４２を１枚ずつ分離給送する半月コロ（給紙コロ）２４３及び給紙コロ２４３に対向し、摩擦係数の大きな材質からなる分離パッド２４４を備え、この分離パッド２４４は給紙コロ２４３側に付勢されている。

そして、この給紙部から給紙された用紙２４２を記録ヘッド２３４の下方側に送り込むために、用紙２４２を案内するガイド部材２４５と、カウンタローラ２４６と、搬送ガイド部材２４７と、先端加圧コロ２４９を有する押さえ部材２４８とを備えるとともに、給送された用紙２４２を静電吸着して記録ヘッド２３４に対向する位置で搬送するための搬送手段である搬送ベルト２５１を備えている。

この搬送ベルト２５１は、無端状ベルトであり、搬送ローラ２５２とテンションローラ２５３との間に掛け渡されて、ベルト搬送方向（副走査方向）に周回するように構成している。また、この搬送ベルト２５１の表面を帯電させるための帯電手段である帯電ローラ２５６を備えている。この帯電ローラ２５６は、搬送ベルト２５１の表層に接触し、搬送ベルト２５１の回動に従動して回転するように配置されている。この搬送ベルト２５１は、図示しない副走査モータによってタイミングを介して搬送ローラ２５２が回転駆動されることによってベルト搬送方向に周回移動する。

さらに、記録ヘッド２３４で記録された用紙２４２を排紙するための排紙部として、搬送ベルト２５１から用紙２４２を分離するための分離爪２６１と、排紙ローラ２６２及び排紙コロ２６３とを備え、排紙ローラ２６２の下方に排紙トレイ２０３を備えている。

また、装置本体の背面部には両面ユニット２７１が着脱自在に装着されている。この両面ユニット２７１は搬送ベルト２５１の逆方向回転で戻される用紙２４２を取り込んで反転させて再度カウンタローラ２４６と搬送ベルト２５１との間に給紙する。また、この両面ユニット２７１の上面は手差しトレイ２７２としている。

さらに、キャリッジ２３３の走査方向一方側の非印字領域には、記録ヘッド２３４のノズルの状態を維持し、回復するための維持回復機構２８１を配置している。この維持回復機構２８１には、記録ヘッド２３４の各ノズル面をキャピングするための各キャップ部材（以下「キャップ」という。）２８２ａ、２８２ｂ（区別しないときは「キャップ２８２」という。）と、ノズル面をワイピングするためのブレード部材であるワイパーブレード２８３と、増粘したインクを排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行うときの液滴を受ける空吐出受け２８４などを備えている。

また、キャリッジ２３３の走査方向他方側の非印字領域には、記録中などに増粘したインクを排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行うときの液滴を受ける空吐出受け２８８を配置し、この空吐出受け２８８には記録ヘッド２３４のノズル列方向に沿った開口部２８９などを備えている。

このように構成したこの画像形成装置においては、給紙トレイ２０２から用紙２４２が１枚ずつ分離給紙され、略鉛直上方に給紙された用紙２４２はガイド２４５で案内され、搬送ベルト２５１とカウンタローラ２４６との間に挟まれて搬送され、更に先端を搬送ガイド２３７で案内されて先端加圧コロ２４９で搬送ベルト２５１に押し付けられ、略９０°搬送方向を転換される。

このとき、帯電ローラ２５６に対してプラス出力とマイナス出力とが交互に繰り返すように、つまり交番する電圧が印加され、搬送ベルト２５１が交番する帯電電圧パターン、すなわち、周回方向である副走査方向に、プラスとマイナスが所定の幅で帯状に交互に帯電されたものとなる。このプラス、マイナス交互に帯電した搬送ベルト２５１上に用紙２４２が給送されると、用紙２４２が搬送ベルト２５１に吸着され、搬送ベルト２５１の周回移動によって用紙２４２が副走査方向に搬送される。

そこで、キャリッジ２３３を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド２３４を駆動することにより、停止している用紙２４２にインク滴を吐出して１行分を記録し、用紙２４２を所定量搬送後、次の行の記録を行う。記録終了信号又は用紙２４２の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了して、用紙２４２を排紙トレイ２０３に排紙する。

このように、この画像形成装置では、本発明に係る液体吐出ヘッドを備えているので、高画質画像を形成することができる。

なお、上記実施形態では本発明をプリンタ構成の画像形成装置に適用した例で説明したが、これに限るものではなく、例えば、プリンタ／ファックス／コピア複合機などの画像形成装置に適用することができる。また、狭義のインク以外の液体や定着処理液などを用いる画像形成装置にも適用することができる。

１ 基板
２ ＳＡＭ膜
４ 親水領域
５ 疎水領域
６ ゾルゲル液のパターン
７ ゾルゲル液とは別の液体のパターン
８ ＰＺＴ膜
２３３ キャリッジ
２３４ａ、２３４ｂ 記録ヘッド

Claims (6)

1. （１）電極上に部分的に表面改質を行う工程と
   （２）前記電極上に金属複合酸化物のゾルゲル液を第１の液体吐出ヘッドから吐出させて部分的に塗布し、パターン化した電気機械変換膜を形成する工程と、
   （３）前記電極上に前記ゾルゲル液とは別の液体を第２の液体吐出ヘッドから吐出させて塗布する工程と、
   （４）前記部分的に塗布されたゾルゲル液を乾燥する工程と、を順次行った後、
   （５）前記表面改質を行う工程、前記乾燥されたゾルゲル液上に前記ゾルゲル液を塗布する工程、前記ゾルゲル液とは別の液体を塗布する工程、塗布された前記ゾルゲル液を乾燥する工程を、繰り返した後、熱分解する工程を行い、
   （６）前記（５）の工程を繰り返した後、結晶化する工程を行い、
   所望の膜厚の前記電気機械変換膜を得る
   ことを特徴とする電気機械変換部材の製造方法。
2. 前記第１の液体吐出ヘッドから塗布された前記ゾルゲル液により形成されパターン化した前記電気機械変換膜と同じ領域に対して、続いて、前記ゾルゲル液とは別の液体を前記第２の液体吐出ヘッドより塗布することを特徴とする請求項１に記載の電気機械変換部材の製造方法。
3. 前記第１の液体吐出ヘッドから塗布された前記ゾルゲル液により形成されパターン化した前記電気機械変換膜の外側の領域に対して、続いて、前記ゾルゲル液とは別の液体を前記第２の液体吐出ヘッドより塗布して、前記電気機械変換膜とは別のパターンを形成することを特徴とする請求項１に記載の電気機械変換部材の製造方法。
4. 前記第２の液体吐出ヘッドで塗布される前記ゾルゲル液とは別の液体が、ゾルゲル液成分に含まれる溶媒と同じ液体であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の電気機械変換部材の製造方法。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載の電気機械変換部材の製造方法で製造された電気機械変換部材を備える液体吐出ヘッド。
6. 請求項５に記載の液体吐出ヘッドを備えることを特徴とする画像形成装置。

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