机电转换器件及其制造方法及液滴排出头和液滴排出设备

摘要

一种机电转换器件的制造方法，包括：在基板上形成振动板；在振动板上形成由金属制成的第一电极；在第一电极上形成由导电氧化物制成的第二电极；涂布表面改性材料，并仅对第一电极实施表面改性；在第二电极上形成机电转换膜；以及在机电转换膜上形成由导电氧化物制成的第三电极。

说明书

技术领域

本发明涉及机电转换器件及其制造方法，以及包括机电转换器件的液滴 排出头和包括液滴排出头的液滴排出设备。

背景技术

作为用作例如打印机、传真机或复印机等图像记录设备或图像形成设备 的喷墨记录设备以及液滴排出头，以下构造是已知的。所述构造包括排出墨 的喷嘴和加压室。加压室还称为墨通道、加压液体室、压力室、排出室、液 体室等，并与喷嘴连通。所述构造还包括：机电转换器件，例如在加压室中 给墨加压的压电元件或比如加热器等电热元件；振动板，用作墨通道的壁； 以及能量产生部分，其包括面向振动板的电极。在该构造中，墨被能量产生 部分产生的能量加压，并且墨滴从喷嘴排出。

作为喷墨记录头，两种类型已付诸实践。一种类型使用纵向摆动模式的 压电致动器，其在压电元件的轴向方向上膨胀和收缩。另一类型使用弯曲摆 动模式的压电致动器。作为使用弯曲摆动模式的致动器的喷墨记录头，例如 下面的这种是已知的。在喷墨记录头中，通过沉积(膜形成)技术在振动板的 整个表面上形成均匀的压电材料层，压电材料层通过光刻方法形成为与压力 产生室相对应的形状，并且压电元件形成为使各个压力产生室彼此分隔开。

然而，在光刻方法中，使用材料的效率可能是低的，工艺可能是复杂的。 因此，可能需要成本高，并且节拍时间(tact time)可能是长的。特别地，需要 微米级的膜厚来用于压电材料层。因此，已研究了通过印刷方法来形成精细 图案以降低成本。例如，已提出了一种技术，其中，通过例如喷墨方法等印 刷技术在图案基板上形成精细图案，在所述图案基板上对下层实施了抗水性 和亲水性处理(例如，见日本公开专利申请Nos.2004-006645和2005-326920)。

然而，在该情况下，几乎所有的构造是这样的，使得主要使用Pt作为 基材的金属电极被用作下层电极，并且作为压电材料层的典型材料的PZT 的疲劳特性的确保可能堪忧。确切地说，由包含在PZT中的Pb的扩散导致 的疲劳特性的恶化让人担心。为此，已公开了通过使用氧化物电极来提高 PZT的疲劳特性(见日本专利No.3019845)。

然而，在使用氧化物电极的情况下，比电阻高于金属电极，达大约10 至1000倍。因此，当氧化物电极设置成共用于多个压电元件时，在由于多 个压电元件被驱动而一次排出大量墨滴的情况下，电压会下降。因此，压电 元件的位移量可能变得不稳定，由此，不能获得稳定的墨排出特性。

发明内容

根据本发明一实施方式的机电转换器件的制造方法，包括：在基板上形 成振动板；在振动板上形成由金属制成的第一电极；在第一电极上形成由导 电氧化物制成的第二电极；涂布表面改性材料并仅对第一电极实施表面改 性；在第二电极上形成机电转换膜；以及在机电转换膜上形成由导电氧化物 形成的第三电极。

根据本发明的实施方式的另一方面，一种机电转换器件包括：基板；形 成在基板上的振动板；形成在振动板上的由金属制成的第一电极，仅在第一 材料上涂布表面改性材料并实施表面改性；形成在第一电极上的由导电氧化 物制成的第二电极；形成在第二电极上的机电转换膜；以及形成在机电转换 膜上的由导电氧化物制成的第三电极。

根据本发明另一实施方式的机电转换器件的制造方法，包括：在基板上 形成振动板；在振动板上形成由导电氧化物制成的第一电极；在第一电极上 形成由金属制成的第二电极；涂布表面改性材料并仅对第二电极实施表面改 性；在第一电极上形成机电转换膜；以及在机电转换膜上形成由导电氧化物 形成的第三电极。

根据本发明另一实施方式的另一方面，一种机电转换器件包括：基板； 形成在基板上的振动板；形成在振动板上的由导电氧化物制成第一电极；形 成在第一电极上的由金属制成的第二电极，仅在第二电极上涂布表面改性材 料并实施表面改性；形成在第一电极上的机电转换膜；以及形成在机电转换 膜上的由导电氧化物制成的第三电极。

附图说明

图1是示出根据实施本发明的第一方式的机电转换器件的截面图；

图2A和2B是示出根据实施本发明的第一方式的机电转换器件的制造 方法的俯视图；

图3A是示出根据实施本发明的第一方式的机电转换器件的另一示例的 截面图；

图3B是示出根据实施本发明的第一方式的机电转换器件的另一示例的 俯视图；

图4是示出使用根据实施本发明的第一方式的机电转换器件的液滴排 出头的截面图；

图5是示出布置有多个图4所示的液滴排出头的示例的截面图；

图6A和6B是示出根据实施本发明的第一方式的喷墨方法的详细工艺 的截面图；

图7是示出喷墨涂布设备的透视图；

图8是示出电场强度和极化的典型滞后曲线的特性图；

图9是示出根据实施本发明的第二方式的机电转换器件的截面图；

图10A和10B是示出根据实施本发明的第二方式的机电转换器件的制 造方法的俯视图；

图11A是示出根据实施本发明的第二方式的机电转换器件的另一示例 的截面图；

图11B是示出根据实施本发明的第二方式的机电转换器件的另一示例 的俯视图；

图12是示出使用根据实施本发明的第二方式的机电转换器件的液滴排 出头的截面图；

图13是示出布置有多个图12所示的液滴排出头的示例的截面图；

图14是示出根据实施本发明的第二方式的喷墨方法的详细工艺的截面 图；

图15是示出喷墨记录设备的透视图；

图16是示出喷墨记录设备的侧视图；

图17是示出用于制造根据实施本发明的第一方式的机电转换器件的制 造方法的流程图；

图18是示出用于制造根据实施本发明的第二方式的机电转换器件的制 造方法的流程图。

具体实施方式

根据实施本发明的方式，提供了一种机电转换器件及其制造方法、一种 液滴排出头和一种液滴排出设备，其中，能够获得稳定的墨排出特性。

下面参考附图描述实施本发明的方式。在各图中，相同的标号分别代表 相同/相似的部件，并且可省略重复描述。

图1是示出根据实施本发明的第一方式的机电转换器件的截面图。如图 1所示，机电转换器件10包括第一电极13、第二电极14、机电转换膜15 和第三电极16。机电转换器件10经由振动板12形成在基板11上。在机电 转换器件10中，第一电极13是金属电极，而第二电极14和第三电极16是 氧化物电极。由烷基硫醇之类制成的SAM(自组装单层)膜17(下文中称为 SAM膜17)粘附到第一电极13的表面。

图2A和2B是示出根据实施本发明的第一方式的机电转换器件的制造 方法的俯视图。参考图2A和2B，现在简要地描述机电转换器件10的制造 方法。

首先，预先将振动板12、第一电极13和第二电极14以该顺序层叠在 基板11上，并且预先处理第二电极14以具有期望的图案。然后，如图2A 所示，使用例如烷基硫醇之类的SAM材料，并实施浸渍处理。因此，硫醇 材料之类的SAM膜17与由金属制成的第一电极13的表面起反应，并粘附 到第一电极的表面。由此，第一电极13的表面状态可制成具有抗水性。此 外，例如硫醇材料之类的SAM材料不会与由氧化物制成的第二电极14的表 面起反应，SAM膜17不会粘附到第二电极的表面，第二电极14的表面状 态具有亲水性。因此，在机电转换膜15生成之前，将第二电极14预先处理 成具有预定的图案。因此，仅通过以例如烷基硫醇等SAM材料进行的浸渍 处理，就能以自对准方式对亲水部和疏水部实施部分改性。因此，能够显著 缩短生成机电转换膜15的节拍时间(tact time)。

接下来，如图2B所示，将机电转换膜15和第三电极16以该顺序层叠 在第二电极14上。在此，为了生成微米级膜厚的机电转换膜15，有必要通 过例如喷墨方法层叠数层来生成机电转换膜15。在PZT被用作机电转换膜 15的材料的情况下，需要400℃或更高的温度来作为热处理温度，因此，在 热处理期间去除了由烷基硫醇之类制成的SAM膜17。因此，在PZT的第一 层形成在第二电极14上之后，并在实施热处理之后，在PZT的第二和随后 层形成之前，有必要与图2A相同地在下层的表面上实施浸渍处理。

确切地说，如将后面参考图6A和6B详细描述的，在热处理之后层叠 第二和随后层中的每一个的情况下，仅通过例如烷基硫醇材料等SAM材料 的浸渍处理，就能够以自对准方式实施对亲水部和疏水部的部分改性。

此外，在使用烷基硫醇材料实施浸渍处理并且仅使由金属制成的第一电 极13的表面经受浸渍处理后，使用有机硅烷材料以同样的方式实施浸渍处 理，并因此仅有由氧化物制成的第二电极14的表面或机电转换膜15的表面 经受表面处理。能够仅对由氧化物制成的第二电极14的表面实施表面处理， 因为有机硅烷材料不与金属表面起反应。通过使用具有高亲水性的基团的有 机硅烷材料，能够进一步给出表面上的亲水部与疏水部之间的对比度。这对 于机电转换膜15由喷墨方法生成时来说是更有利的。

因此，即使在PZT被用作机电转换膜15的材料的情况下，也能够通过 将氧化物电极用作第二电极14和第三电极16来避免Pb的扩散。此外，通 过使用具有足够低的比电阻的金属电极作为第一电极13，当实施电压驱动 时，能够向公用电极供给足够的电流。因此，在多个压电元件被同时驱动的 情况下，能够在器件(元件)间没有波动的情况下取得足够的位移。作为结果， 能够实现这样的机电转换器件10，其中，能够获得稳定的墨排出特性。

图3A是示出根据实施本发明的第一方式的机电转换器件的另一示例的 截面图。图3B是示出根据实施本发明的第一方式的机电转换器件的另一示 例的俯视图。如图3A和3B所示，机电转换器件20具有第一电极13、第二 电极14、机电转换膜15、第三电极16、绝缘保护膜21、第四电极22和第 五电极23。机电转换器件20经由振动板12形成在基板11上。

绝缘保护膜21形成为覆盖第一电极13、机电转换膜15和第三电极16。 第四电极22设置在绝缘保护膜21上，并经由穿过绝缘保护膜21的接触孔 22x与第一电极13电连接。第五电极23设置在绝缘保护膜21上，并经由穿 过绝缘保护膜21的接触孔23x与第三电极16电连接。第二电极14、第三电 极16和第五电极23是单独地设置成用于相应的机电转换膜15的单独电极 (individual electrode)。第一电极13和第四电极22是为相应的机电转换膜15 共同设置的公用电极。

通过设置如图3A和3B所示的绝缘保护膜21，能够避免由电短路引起 的故障或者由湿气、气体等引起的机电转换膜15的损坏。

接下来，将描述使用根据实施本发明的第一方式的机电转换器件的液滴 排出头。图4是使用根据实施本发明的第一方式的机电转换器件的液滴排出 头的截面图。如图4所示，液滴排出头30包括机电转换器件10、振动板12、 粘合层35、为Si基板的压力室基板37以及喷嘴板39，喷嘴38设置在喷嘴 板上。粘合层35设置来用于增强第一电极13和振动板12之间的粘附力的 目的。压力室40由振动板12、压力室基板37和喷嘴板39形成。注意的是， 在图4中省略了液体供给部分、流动通道和流体阻力。

图5是示出布置有多个图4的液滴排出头的示例的截面图。多个机电转 换器件10可经由振动板12和粘合层35形成在Si基板上，使得多个机电转 换器件10通过简单的制造工艺具有与散装陶瓷(bulk ceramics)的性能等同的 性能。之后，为了形成压力室40，通过从里侧进行蚀刻去除Si基板的一些 部分，并接合具有喷嘴38的喷嘴板39。因此，能够生成液滴排出头50。注 意的是，在图5中省略了液体供给部分、流动通道和流体阻力。

接着，将详细描述图1、2A、2B、3A、3B等示出的各部分。

[基板11]

作为基板11，优选使用硅单晶基板，并且优选具有通常为100到600μm 的厚度。至于平面方向，存在三种类型，即(100)、(110)和(111)，并且通常 在半导体工业中，广泛地使用(100)和(111)。在实施本发明的第一方式中，主 要使用具有(100)平面方向的硅单晶基板。此外，在生成例如图4所示的那种 压力室40的情况下，使用蚀刻并处理硅单晶基板。作为该情况下的蚀刻方 法，可使用各向异性蚀刻。

各向异性蚀刻使用的事实是，蚀刻速率相对于晶体结构的平面方向来说 是不同的。例如，在将例如KOH等碱性溶液用于浸渍处理的各向异性蚀刻 中，与平面(100)中的蚀刻速率相比，平面(111)中的蚀刻速率约为1/400。因 此，与具有能够在平面(100)中生成的大约54°的倾度的结构相比，深沟槽能 够形成在平面(110)中，因此，能够在维持刚度的同时增加布置密度。在实施 本发明的第一方式中，也可以使用具有(110)平面方向的硅单晶基板。然而， 在该情况下，需要注意的事实是，作为掩膜材料的SiO₂也被蚀刻。

[振动板12]

在图4所示的液滴排出头30中，充当机电转换膜15的下层的振动板 12接收由机电转换膜15产生的力，发生变形并移位，从而使墨滴从压力室 40排出。因此，振动板12优选具有预定的强度。作为振动板12，可采用通 过CVD方法使用例如Si、SiO₂或Si₃N₄等材料生成的振动板。此外，作为 振动板12的材料，优选使用具有与第一电极13和/或机电转换膜15的线性 膨胀系数相近的线性膨胀系数的材料。

特别地，在许多情况下，PZT被用作机电转换膜15的材料，因此，作 为振动板12的材料，具有与PZT的8×10^-6(1/K)的线性膨胀系数相近的5× 10^-6至10×10^-6(1/K)的线性膨胀系数的材料是优选的。此外，作为振动板12 的材料，具有7×10^-6至9×10^-6(1/K)的线性膨胀系数的材料是更优选的。

作为振动板12的具体材料，可以使用氧化铝、氧化锆、氧化铱、氧化 钌、氧化钽、氧化铪、氧化锇、氧化铼、氧化铑、氧化钯、或其化合物等。 使用它们中的任何一个，能够以自旋式涂敷机通过溅射方法或溶胶-凝胶法 生成振动板12。

作为振动板12的膜厚，0.1至10μm是优选的，0.5至3μm是更优选的。 当膜厚小于该范围时，难以实施处理来生成如图4所示的压力室40。当膜厚 大于该范围时，振动板12不易变形和移位，排出墨滴可能变得不稳定。

[第一电极13]

作为用于第一电极13的金属材料，例如，可以使用具有高耐热性和低 反应性的铂。然而，在一些情况下，铂与铅相比不具有足够的阻隔性质。因 此，优选使用铂族元素，比如铱或铂铑，或者其合金膜。此外，铂与作为第 一电极13下层的振动板12(特别地SiO₂)不具有良好的粘附力。因此，在铂 被用作第一电极13的情况下，优选的是首先将粘合层35层叠为第一电极13 的下层，如图4所示。作为粘合层35的材料，例如，可以使用Ti、TiO₂、 Ta、Ta₂O₅、Ta₃N₅等。作为生成第一电极13的方法，可以使用溅射方法或 真空蒸发方法。作为第一电极13的膜厚，0.05至1μm是优选的，0.1至0.5μm 是更优选的。

[第二电极14]

在包括铅的复合氧化物用作机电转换膜15的情况下，可能存在包含在 机电转换膜15中的铅与第二电极14发生反应或者发生扩散的情况，并且压 电特性劣化。因此，作为第二电极14的材料，需要相对于铅的反应/扩散具 有阻隔性质的电极材料。

作为第二电极14的材料，使用导电氧化物是有效的。作为第二电极14 的具体材料，可以列举：用化学式ABO₃描述且包含作为主要成分的A=Sr、 Ba、Ca或La，B=Ru、CO或Ni的复合氧化物，即SrRuO₃、CaRuO₃；它们 的固溶体，即(Sr1-xCax)O₃、LaNiO₃、SrCOO₃；或者它们的固溶体，即(La, Sr)(Ni1-yCoy)O₃(y可以是1)。作为另一种氧化物材料，还可以列举IrO₂或 RuO₂。换句话说，第二电极14的材料可以是化学式ABO₃所描述的且包含 作为主要成分A和B或氧化物的复合氧化物，其中所述A包括Sr、Ba、Ca 和La中的任一个或多个，所述B包括Bu、Co和Ni中的任一个或多个，所 述氧化物是IrO₂和RuO₂中任一个的氧化物。

作为第二电极14的制造方法，可利用自旋式涂敷机通过溅射方法或溶 胶-凝胶法生成第二电极。在该情况下，需要图案化，并通过光蚀刻等来获 得期望的图案。作为另一种方法，作为下层的第一电极13上除了第二电极 14的形成区域外的区域可被做成经受表面改性以具有抗水性，并且可使用喷 墨方法在待形成第二电极14的并且不是做成具有抗水性而是具有亲水性的 区域上形成第二电极14。注意的是，形成第二电极14的区域是形成图案化 的第二电极14的区域。

在此，参见图6A和6B，将描述根据实施本发明的第一方式通过喷墨方 法进行的详细工艺。

首先，如图6A(a)所示，准备充当下层的第一电极13。然后，如图6A(b) 所示，将SAM膜17(自组装单层)涂布在第一电极13的整个表面上。作为 SAM膜17，尽管根据下层的材料有所不同，但是在金属用作下层的情况下 主要选择硫醇。尽管反应性和/或疏水性(抗水性)根据分子链长度而有所不 同，但是C6至C18的分子被溶解到普通有机溶剂(乙醇、丙酮或甲苯)(浓度： 数摩尔/升)中。使用溶液，通过浸渍处理、蒸发、自旋式涂敷机等中的任一 个来实施整个表面涂布处理，额外的分子被溶剂清理和替换，并实施干燥。 因此，SAM膜17可形成在第一电极13的表面上。

然后，如图6A(c)所示，通过光刻来形成光刻胶81的图案。接着，如图 6A(d)所示，通过干蚀刻，去除SAM膜17的未被光刻胶81覆盖的部分。此 外，去除光刻胶81。因此，完成SAM膜17的图案化。

下面，如图6A(e)所示，液体排出头82用于涂布液滴。因此，涂布膜不 形成在作为疏水部的SAM膜17上，并且图案化的前体涂布膜14a仅形成在 SAM膜17被去除的亲水部上。之后，根据常规溶胶凝胶法实施热处理。图 案化的前体涂布膜14a的热处理温度是有机物的燃烧温度即300至500℃、 结晶温度即500至700℃等。通过高温处理，如图6A(f)所示，去除了SAM 膜17，并生成了从图案化的前体涂布膜14a的热处理获得的图案化的前体涂 布膜14b。

在使用喷墨方法的情况下，每一层中的膜厚为约30至100nm。因此， 有必要层叠数层。为此，如图6B(a)所示，再次使SAM膜17图案化，并且 SAM膜17围绕图案化的前体涂布膜14b形成。然后，如图6B(b)所示，通 过液滴排出头82涂布液滴，并且图案化的前体涂布膜14c形成在图案化的 前体涂布膜14b上，图案化的前体涂布膜14b是去除了SAM膜17的亲水部。 之后，实施与图6A(e)所述相同的热处理。通过重复图6B(a)和图6B(b)的工 艺，图案化的前体涂布膜具有预定膜厚，如图6B(c)所示，并且获得第二电 极14。作为第二电极14的膜厚，0.05至1μm是优选的，0.1至0.5μm是更 优选的。因此，获得了通过喷墨方法得到图案化的第二电极14。

注意的是，在图6A和6B中，描述了通过喷墨方法在充当下层的第一 电极13上形成第二电极14的示例。然而，例如，相同的工艺还可用于通过 喷墨方法在充当下层的第二电极14上形成机电转换膜15的情况，用于通过 喷墨方法在充当下层的机电转换膜15上形成第三电极16的情况等。此外， 在后面参考图9至14描述的实施本发明的第二方式中，相同的工艺还可用 于通过喷墨方法在充当下层的第一电极213上形成机电转换膜215的情况， 用于通过喷墨方法在充当下层的机电转换膜215上形成第三电极216的情况 等。

[机电转换膜15]

根据实施本发明的第一方式，作为机电转换膜15的材料，主要使用PZT。 PZT是锆酸铅(PbZrO₃)和钛酸铅(PbTiO₃)的固溶体，并具有根据其比例而变 化的特性。显示出优秀压电特性的组分在PbZrO₃和PbTiO₃之间具有53:47 的比例，并由化学式Pb(Zr0.53,Ti0.47)O₃表示，并且通常表示为PZT(53/47)。 作为除PZT之外的复合氧化物，可以使用钛酸钡等。在该情况下，钡醇盐 (barium alkoxide)和钛醇盐(titanium alkoxide)化合物用作起始原料，其可溶解 在普通溶剂中，因此，可以制备钛酸钡前体溶液。

这些材料由一般化学式ABO₃描述，并且包含作为主要成分的A=Pb、 Ba或Sr以及B=Ti、Zr、Sn、Ni、Zn、Mg或Nb的复合氧化物与其相对应。 在Ba或Sr用于替代A位置上的一部分Pb的情况下，其具体描述包括(Pb1-x, Ba)(Zr,Ti)O₃和(Pb1-x,Sr)(Zr,Ti)O₃。可通过使用二价元素来实施这样的替 代，其有利效果是减少了由在热处理期间的铅的蒸发而引起的特性降低。

作为制备机电转换膜15的方法，可通过溅射方法或溶胶凝胶法使用自 旋式涂敷机来制备机电转换膜。在该情况下，需要图案化。因此，通过光蚀 刻等获得期望的图案。在通过溶胶凝胶法制备PZT的情况下，可通过以下方 法来制备PZT前体溶液：使用醋酸铅、锆醇盐、钛醇盐化合物作为起始材料， 使用甲氧基乙醇作为普通溶剂来溶解它，并获得普通溶液。因为金属醇盐化 合物易于被大气中的湿气水解，所以合适量的乙酰丙酮、乙酸、二乙醇胺等 可添加到前体溶液作为稳定剂。

在下基板的整个表面上获得PZT膜的情况下，可通过以下方法获得PZT 膜：利用比如旋涂等溶液涂布法来形成涂布膜，并实施溶剂干燥、热分解和 结晶等各种热处理。因为伴随从涂布膜向结晶膜的转化会发生体积收缩，所 以需要对前体浓度进行调节，以便能够获得在一次处理期间等于或小于 100nm的膜厚，以获得没有裂纹的膜。

此外，当通过喷墨方法获得机电转换膜15时，可通过与用于第二电极 14的流程(见图6A和6B)相同的流程来获得图案化的膜。至于表面改性材料， 尽管其根据下层材料是不同的，但是在使用氧化物作为下层的情况下，主要 选择硅烷化合物，在使用金属作为下层的情况下，主要选择烷基硫醇。

作为机电转换膜15的膜厚，0.5至5μm是优选的，1至2μm是更优选 的。当膜厚小于该范围时，不能产生足够的位移量。当膜厚大于该范围时， 用于层叠各层的步骤的数量增加，处理时间更长。

[第三电极16]

作为第三电极16的材料，与第二电极14相同，有利地使用导电氧化物。 作为第三电极16的具体材料，可以列举：用化学式ABO₃描述的复合氧化 物，其包含作为主要成分的A=Sr、Ba、Ca或La，B=Ru、CO或Ni，即SrRuO₃、 CaRuO₃；或者它们的固溶体，即(Sr1-xCax)O₃、LaNiO₃、SrCOO₃；或者它 们的固溶体，即(La,Sr)(Ni1-yCoy)O₃(y可以是1)。作为另一种氧化物材料， 还可以使用IrO₂或RuO₂。此外，还有利的是，为了补充配线阻力而在导电 氧化物上使用比如铂、铱或铂铑等铂族元素、其合金膜、银合金、Cu、Al 或Au。

作为制备第三电极16的方法，可利用自旋涂布机通过溅射方法或溶胶 凝胶法来制备第三电极。在该情况下，需要图案化，通过光蚀刻等来获得期 望的图案。除此之外，还可通过喷墨方法使用对第二电极14和下层实施部 分表面改性的处理来制备图案化膜。对于通过喷墨方法制成的情况下，可通 过与第二电极14的制备流程(见图6A和6B)相同的制备流程来获得图案化 膜。作为第三电极16的膜厚，0.05至1μm是优选的，0.1至0.5μm是更优 选的。

[绝缘保护膜21]

绝缘保护膜21被设置来用于避免由电短路引起的故障或者由湿气、气 体之类引起的机电转换膜15的损坏的目的。作为绝缘保护膜21的材料，例 如氧化硅膜、氮化硅膜或氮氧化硅膜等无机膜，或者例如聚酰亚胺膜或聚对 二甲苯膜等有机膜是优选的。作为绝缘保护膜21的膜厚，0.5至20μm是优 选的，1至10μm是更优选的。当绝缘保护膜21的膜厚小于该范围时，不能 充分地实施绝缘保护膜21的功能。当绝缘保护膜21的膜厚大于该范围时， 处理时间会更长。

作为制备绝缘保护膜21的方法，可使用CVD、溅射方法、旋涂方法等。 此外，有必要制备接触孔22x和23x来使第四电极22和第五电极23分别与 第一电极13和第三电极16电连接。为此，通过光蚀刻等获得期望的图案。

还可使用丝网印刷法通过一次的处理来制备具有接触孔22x和23x的绝 缘保护膜21。作为用在丝网印刷法中的膏状材料(paste material)，可使用通 过将树脂和无机或有机颗粒溶解在有机溶剂中获得的材料。作为树脂，可以 使用包含聚乙烯醇树脂、聚乙烯醇缩醛树脂、丙烯酸树脂、乙基纤维素树脂 等的材料。作为无机颗粒，可以使用二氧化硅(SiO₂)、氧化铝(Al₂O₃)、氧化 钛(TiO₂)、氧化锌(ZnO)、钛酸钡(BaTiO₃)等。其中，具有比较低的介电常数 的材料是优选的，比如二氧化硅、氧化铝或氧化锌。

在形成在实施本发明的第一方式中想到的具有精细度的图案的情况下， 通过转印供给在滤网中的膏状材料来形成绝缘保护膜21，该滤网具有15至 50μm的线径，并具有40至60%的开口面积比。因此，能够使绝缘保护膜 21与接触孔22x和23x一起形成。

[第四电极22、第五电极23]

作为第四电极22和第五电极23的材料，由银合金、Cu、Al、Pt和Ir 中任一种制成的金属电极材料是优选的。可通过例如溅射方法、旋涂方法等 制备第四电极22和第五电极23，之后，可通过光蚀刻等获得期望的图案。 此外，还可使用在作为下层的绝缘保护膜的表面上实施部分表面改性的处理 通过喷墨方法来制备图案化膜。在通过喷墨方法制备它们的情况下，可通过 与用于第二电极14的流程(见图6A和6B)相同的流程来获得图案化膜。

作为表面改性材料，在作为下层的绝缘保护膜21是氧化物的情况下， 主要选择硅烷化合物。此外，在绝缘保护膜21是例如聚酰亚胺等有机物的 情况下，能够增加被照射紫外线的区域的表面能量。结果，能够在表面能量 得到增加的区域处通过喷墨方法直接勾勒出第四电极22和第五电极23的十 分精细的图案。作为表面能量能够通过紫外光得到增加的聚合材料，可以使 用日本公开专利申请No.2006-060079所述的材料等。

此外，还可通过丝网印刷法使用市场上的下列膏状材料来获得充当第四 电极22和第五电极23的电极膜：Perfect gold(注册商标)(金膏，Vacuum  Metallurgical有限公司的产品名称)；Perfect copper(铜膏，Vacuum  Metallurgical有限公司的产品名称)；OrgacOnPastevariant1/4、Paste variant 1/3(均是用于印刷的透明PEDOT/PSS墨，Agfa-Gevaert Japan的产品名称)； OrgacOnCarbOnPaste variant2/2(碳电极膏，Agfa-Gevaert Japan的产品名称)； 或者BAYTRON(注册商标)P(PEDT/PSS水溶液，H.C.Stark-V TECH Ltd.的 产品名称)。

作为第四电极22和第五电极23的膜厚，0.1至20μm是优选的，0.2至 10μm是更优选的。当第四电极22和第五电极23的膜厚小于该范围时，阻 抗变大，并且没有足够的电流流过电极，由此，从头的排出变得不稳定。当 第四电极22和第五电极23的膜厚大于该范围时，延长了处理时间。

下面将描述实施本发明的第一方式的实施例。

<实施例1>

热氧化膜(膜厚：1μm)形成在硅片上，通过溅射形成作为粘合层35的钛 膜(膜厚：50nm)和作为第一电极13的铂膜(膜厚：200nm)。由钛膜制成的粘 合层35充当增加热氧化膜和铂膜之间的粘合力的部分。接着，通过溅射形 成作为第二电极14的SrRuO膜(膜厚：200nm)。之后，通过旋涂方法形成由 Tokyo Ohka Kogyo有限公司制造的光刻胶(TSMR8800)的薄膜。然后，通过 常规光刻形成抗蚀图案81。之后，使用由SAMCO公司制造的ICP蚀刻设 备形成图1和2A所示的图案。

接着，作为第一电极13的表面处理，CH₃(CH₂)₆-SH用作烷基硫醇，向 浓度为0.01摩尔/升(溶剂：异丙醇)的溶液中的浸入被实施，然后进行使用异 丙醇的清理和干燥，从而实施了SAM处理。在SAM处理之后，铂膜上的 水的润湿角是92.2°。与此相比，SrRuO膜上的水的润湿角是15°。由此，确 认的是，当其后通过喷墨方法制备机电转换膜15时，亲水表面和憎水表面 之间的对比度是足够的。

接着，作为机电转换膜15，通过喷墨方法形成PZT(53/47)的薄膜。使 用乙酸铅三水合物来实施前体涂布液的合成，异丙醇钛和异丙醇锆用作起始 材料。至于乙酸铅中的结晶水，实施溶解到甲氧基乙醇中，然后，实施脱水。 相对于理想配比成分，使铅量超出10摩尔百分数。这是为了避免因铅在热 处理中的减少而引起的结晶性退化。

将异丙醇钛和异丙醇锆溶解在甲氧基乙醇中，进行乙醇交换反应和酯化 反应，并实施与在其中溶解有上述乙酸铅的甲氧基乙醇的混合。因此，合成 了PZT前体溶液。其PZT浓度设定为0.1摩尔/升。通过喷墨涂布设备将PZT 前体溶液涂布在通过上述光蚀刻得到图案化的亲水区域(作为第二电极14生 成的SrRuO膜)上。

图7是示出喷墨涂布设备的透视图。在图7所示的喷墨涂布设备60中， Y轴驱动部件62设置在基座61上，并且在其上安装有基板63的平台64设 置成能够在Y轴方向上被驱动。注意的是，使用真空或静电的吸引部件(未 示出)伴随平台，并且基板63固定到平台。注意的是，喷墨涂布设备60是 液滴排出设备的典型示例。

此外，X轴驱动部件66安装在X轴支撑构件65上，安装在Z轴驱动 部件上的头基底68安装在其上，从而在X轴上移动成为可能。排出墨的喷 墨头69安装在头基底68上。墨从各墨箱经由相应的着色树脂墨供给管70 供给到喷墨头69。注意的是，喷墨头69是液滴排出头的典型示例。

通过一次的膜形成工艺获得的膜厚优选为约100nm，并且前体的浓度为 由膜形成区域和前体涂布量之间的关系确定的合适量。上述图6A(e)示出了 通过喷墨涂布设备实施涂布的状态，并且由于润湿角的对比度，前体仅散布 在亲水部上以形成图案。这会经受作为首次加热(溶剂干燥)的120℃处理， 之后，实施有机物的热分解(500℃)。因此获得图6A(f)的状态。此时，膜厚 为90nm。

随后，作为重复的表面处理，实施以烷基硫醇进行的浸渍处理，从而形 成图案化的SAM膜。在SAM处理之后，铂膜上的水的润湿角为92.2°。与 此相比，由喷墨方法形成的PZT膜上的水的润湿角为15°。由此，确认的是， 亲水表面和憎水表面之间的对比度足以用来通过重复用于第二和随后各层 的喷墨方法形成薄膜。

上述过程重复六次，获得540nm的薄膜。之后，通过RTA(快速热退火) 实施结晶化热处理(700℃)。在薄膜中没有出现例如裂纹等缺陷。此外，SAM 膜处理→PZT前体的选择性涂布→120℃干燥→500℃热分解被进行六次，然 后，实施结晶化处理。在薄膜中没有出现例如裂纹等缺陷。膜厚达1000nm。

接着，通过溅射形成作为第三电极16的SrRuO膜(膜厚：200nm)。之 后，通过旋涂方法形成由Tokyo Ohka Kogyo有限公司制造的光刻胶 (TSMR8800)的薄膜。然后，通过常规光刻形成抗蚀图案。之后，使用由 SAMCO公司制造的ICP蚀刻设备形成图1和2A所示的图案。因此，生成 了机电转换器件10。

接着，作为绝缘保护膜21，通过CVD形成聚对二甲苯基膜(膜厚：2μm)。 之后，通过旋涂方法形成由Tokyo Ohka Kogyo有限公司制造的光刻胶。然 后，通过常规光刻形成抗蚀图案。之后，使用RIE(由SAMCO公司制造)形 成图3A和3B所示的图案。

最后，作为第四电极22和第五电极23，通过溅射形成铝膜(膜厚：5μm)。 之后，通过旋涂方法形成由Tokyo Ohka Kogyo有限公司制造的光刻胶 (TSMR8800)的薄膜。然后，通过常规光刻形成抗蚀图案。之后，使用RIE(由 SAMCO公司制造)形成图3A和3B所示的图案。因此，制成了机电转换器 件20。

<实施例2>

直到形成第一电极13，实施与实施例1相同的处理。之后，作为第一 电极13的表面处理，将CH₃(CH₂)₆-SH用作烷基硫醇，实施向浓度为0.01 摩尔/升(溶剂：异丙醇)的溶液中的浸入，然后进行使用异丙醇的清理和干燥， 从而实施了SAM处理。之后，通过旋涂方法形成由Tokyo Ohka Kogyo有限 公司制造的光刻胶(TSMR8800)的薄膜。然后，通过常规光刻形成抗蚀图案。 之后，实施氧等离子处理，从而去除了位于暴露区域的SAM膜。通过使用 丙酮进行溶解来去除在处理之后的残余抗蚀剂。然后，当实施润湿角估值时， 在去除部分处获得46.2°，而在被抗蚀剂覆盖的部分处获得104.3°的值。因此， 确认的是，实施了SAM膜的图案化。

接着，作为第二电极14通过喷墨方法形成LaNiO膜。为了合成前体涂 布的液体，将异丙醇镧和双(乙酰丙酮根)合镍(Ⅱ)(二水合物)用作起始材料。 在实施双(乙酰丙酮根)合镍(Ⅱ)(二水合物)的脱水处理之后，将异丙醇镧和双 (乙酰丙酮根)合镍(Ⅱ)(二水合物)溶解到甲乙基乙醇中，并且进行乙醇交换反 应和酯化反应。因此，合成了LaNiO前体溶液，其浓度设定为0.3摩尔/升。

与实施例1中一样通过使用喷墨涂布设备60将该液体涂布在亲水区域 上。由于润湿角的对比度，前体溶液仅散布在亲水区域上，并形成图案。这 会经受作为首次加热(溶剂干燥)的150℃处理，之后，在400℃以在氧气气氛 中的温度上升速率(10℃/min)实施热分解，最终，通过RTA(快速热退火)实施 结晶热处理(温度：700℃)。此时，膜厚为80nm。随后，作为重复处理，在 通过异丙醇的清理之后，通过相同的浸渍处理形成SAM膜。上述处理重复 3次，获得240nm的薄膜。在薄膜中没有出现例如裂纹等缺陷。

接着，在与实施例1相同的方法中，实施下层的SAM处理，之后，通 过喷墨方法生成机电转换膜15。接着，通过与第二电极14的方法相同方法 实施下层的SAM处理，之后，通过喷墨方法作为第三电极16形成LaNiO， 并制成了机电转换器件10。

接着，作为绝缘保护膜21，通过CVD形成SiO₂膜(膜厚：2μm)。之后， 通过旋涂方法形成由Tokyo Ohka Kogyo有限公司制造的光刻胶(TSMR8800) 的薄膜。然后，通过常规光刻形成抗蚀图案。之后，使用RIE(由SAMCO公 司制造)形成图3A和3B所示的图案。

接着，在实施下层的SAM处理后，使用市场上的AgPd墨通过喷墨涂 布设备60印刷期望的图案。之后，在300℃实施热处理，形成第四电极22 和第五电极23，从而生成机电转换器件20。

<实施例3>

直到第二电极14形成之后的图案形成，实施与实施例1相同的处理。 然后，作为第一电极13的表面处理，将CH₃(CH₂)₆-SH用作烷基硫醇，实施 向浓度为0.01摩尔/升的溶液(溶剂：异丙醇)中的浸入，然后进行使用异丙醇 的清理和干燥，从而实施了SAM处理。之后，作为第二电极14的表面处理， 使用硅烷化合物(下面的化学式1)，实施向浓度为0.01摩尔/升的溶液(溶剂： 异丙醇)中的浸入，然后进行使用异丙醇的清理和干燥，从而实施了SAM处 理。

化学式1

SAM处理之后在铂膜上的水的润湿角为92.2°。与此相比，SrRuO膜上 的水的润湿角等于或小于5°。由此，确认的是，当其后通过喷墨方法生成机 电转换膜15时，亲水表面和憎水表面之间的对比度是足够的。

接着，在与实施例1相同的制备方法中，通过喷墨方法生成机电转换膜 15。此时，在制备用于机电转换膜15的第二和随后层中的每一个的薄膜时， 使用用于第一电极13的表面处理的烷基硫醇和用于机电转换膜的表面处理 的硅烷化合物，实施下层的SAM处理，之后，使用喷墨方法来制备层。绝 缘保护膜21、第四电极22和第五电极23以与实施例1相同的方法制得。由 此生成了机电转换器件20。

<比较示例1>

直到第一电极13的形成，实施与实施例1相同的处理。之后，作为第 一电极13的表面处理，将CH₃(CH₂)₆-SH用作烷基硫醇，实施向浓度为0.01 摩尔/升的溶液(溶剂：异丙醇)中的浸入，然后进行使用异丙醇的清理和干燥， 从而实施了SAM处理。之后，通过旋涂方法形成由Tokyo Ohka Kogyo有限 公司制造的光刻胶(TSMR8800)的薄膜。然后，通过常规光刻形成抗蚀图案。 之后，实施氧等离子处理，由此去除了位于暴露区域的SAM膜。通过使用 丙酮进行溶解来去除处理之后的残余抗蚀剂。然后，当实施润湿角估值时， 在去除部分处获得46.2°，而在由抗蚀剂覆盖的部分处获得104.3°的值。因此， 确认的是，实施了SAM膜的图案化。

接着，在与实施例1相同的制备方法中，在实施下层的SAM处理之后， 通过喷墨方法制备机电转换膜15。接着，作为第三电极16，通过溅射形成 Pt膜(膜厚：200nm)。之后，通过旋涂方法形成由Tokyo Ohka Kogyo有限公 司制造的光刻胶(TSMR8800)的薄膜。然后，通过常规光刻形成抗蚀图案。 之后，使用ICP蚀刻设备(由SAMCO公司制造)形成图3A和3B所示的图案。 绝缘保护膜21、第四电极22和第五电极23以与实施例1相同的方式制得。 由此制备了机电转换器件20。

<比较示例2>

直到第二电极14的形成，实施与实施例1相同的处理。之后，作为第 二电极14的表面处理，将CH₃(CH₂)₇-SiCl₃用作硅烷化合物，实施向浓度为 0.01摩尔/升的溶液(溶剂：异丙醇)中的浸入，然后进行使用异丙醇的清理和 干燥，从而实施了SAM处理。之后，通过旋涂方法形成由Tokyo Ohka Kogyo 有限公司制造的光刻胶(TSMR8800)的薄膜。然后，通过常规光刻形成抗蚀 图案。之后，实施氧等离子处理，从而去除了位于暴露区域的SAM膜。通 过使用丙酮进行溶解来去除处理之后的残余抗蚀剂。然后，当实施润湿角估 值时，在去除部分处获得46.2°，而在由抗蚀剂覆盖的部分处获得104.3°的值。 因此，确认的是，实施了SAM膜的图案化。

接着，通过喷墨方法制备机电转换膜15。此时，由于在制备第一层时 的500℃烘烤之后去除了硅烷化合物，所以在制备机电转换膜15的第二层之 前实施相同的SAM处理从而实施SAM膜的图案化，之后，通过喷墨方法 生成机电转换膜15的第二层。第三电极16、绝缘保护膜21、第四电极22 和第五电极23以与实施例1相同的方式制得。由此制备了机电转换器件20。

<实施例1-3和比较示例1、2的评估>

使用在实施例1-3和比较示例1、2中生成的机电转换器件来实施对电 气特性和机电转换性能(压电常数)的评估，结果显示在下表1中：

表1

如表1所示，最初，对于实施例1-3和比较示例1、2中的任一个，介 电常数ε_γ为约1200、介电损失tanδ为约0.02、残留介电极化Pr为20至 25μC/cm²的程度、矫顽电场Ec为40至50KV/cm的程度。因此，这些特性 与普通陶瓷烧结体的相同。注意的是，图8是示出电场强度和极化的典型滞 后曲线的特性图。

至于机电转换性能，通过激光多普勒测振仪来测量由施加的电场导致的 变形量，并使用模拟基于比较来进行计算。对于实施例1-3和比较示例1、2 中的任何一个，压电常数d31是-140至-160pm/V。同样，这些值与普通陶瓷 烧结体的相等。这些值是那些能够充分用于设计液滴排出头的值。因此，至 于初始特性，实施例1-3和比较示例1、2之间没有明显差别。然而，至于 耐久性(在施加的电压被重复施加10¹⁰次之后的特性)，尤其是压电常数d31， 对于比较示例1和2而言明显降低。

[对通过液滴头进行排出的评估]

接着，使用在实施例1-3和比较示例1、2中生成的机电转换器件来生 成图5的液滴排出头50，并实施对排出液滴的评估。使用粘性被调节至5cp 的墨，在施加-10至-30V的外加电压时，检查排出状态。结果，除了比较示 例2，确认的是，可从任意喷嘴孔进行排出。

至于比较示例2，根据喷嘴的位置，排出发生变化，并且不稳定。存在 这样的位置，其中在制备机电转换膜的过程期间重复制备图案化SAM膜时， 相邻机电转换膜因重复对准的不足而彼此接触。另一方面，对于实施例1-3 和比较示例1中的任何一个，不存在如比较示例2中那样的位置，即相邻的 机电转换膜彼此接触的位置。

因此，已确认的是，与比较示例1和2相比，实施例1-3在耐久性(外 加电压被重复施加10¹⁰次后的特性)上具有显著差别。换句话说，已确认的 是，在实施例1-3中生成的机电转换器件提供包括耐久性在内的稳定墨滴排 出特性。注意的是，从比较示例1不能获得满意结果的原因看上去是未在由 金属制成的第一电极13上生成由导电氧化物制成的第二电极14。此外，从 比较示例2不能获得满意结果的原因看上去是除了机电转换膜15形成的区 域之外的区域未被做成疏水性(抗水性)的。

图9是示出实施本发明的第二方式的机电转换器件的截面图。如图9所 示，机电转换器件210包括第一电极213、第二电极214、机电转换膜215 和第三电极216。机电转换器件210经由振动板212形成在基板211上。在 机电转换器件210中，第一电极213和第三电极215是氧化物电极。第二电 极214是金属电极。由烷基硫醇等制成的SAM(自组装单层)膜217(下文中称 为SAM膜217)粘附到第二电极214的表面。

图10A和10B是示出根据实施本发明的第二方式的机电转换器件的制 造方法的俯视图。参考图10A和10B，现在简要地描述机电转换器件210的 制造方法。

首先，预先将振动板212、第一电极213和第二电极214以该顺序层叠 在基板211上，并将第二电极214处理成具有期望的图案。然后，如图10A 所示，使用例如烷基硫醇等SAM材料，并实施浸渍处理。因此，硫醇材料 之类的SAM膜217与由金属制成的第二电极214的表面起反应，并粘附到 第二电极的表面。由此，第二电极214的表面状态可制成具有抗水性。此外， 例如硫醇材料等SAM材料不会与由氧化物制成的第一电极213的表面起反 应，SAM膜217不会粘附到第一电极的表面，并且第一电极14的表面状态 是亲水性的。因此，在生成机电转换膜15之前，将第二电极214预先处理 成具有预定的图案。因此，仅通过使用例如烷基硫醇等SAM材料来浸渍处 理，就能以自对准方式对亲水部和疏水部实施部分改性。因此，能够显著地 缩短生成机电转换膜215的节拍时间。

接着，如图10B所示，将机电转换膜215和第三电极216以该顺序层 叠在第一电极213上，以从第二电极214突出。在此，为了生成具有数微米 (μm)的膜厚的机电转换膜215，有必要通过例如喷墨方法来层叠数层而生成 机电转换膜215。在PZT用作机电转换膜215的材料的情况下，需要400℃ 或更高的温度来作为热处理温度，因此，在热处理期间去除由烷基硫醇之类 制成的SAM膜217。因此，在PZT的第一层形成在第一电极213上之后， 并且在实施热处理之后形成PZT的第二和随后各层之前，有必要实施与图 10A的浸渍处理相同的浸渍处理。

确切地说，如上面参考用于实施本发明的第一方式的图6A和6B详细 描述的，同样在热处理之后层叠第二和随后各层的情况下，仅通过以例如烷 基硫醇材料等SAM材料进行浸渍处理，就能以自对准方式实施对亲水部和 疏水部的部分改性。

此外，还可能的是，在使用烷基硫醇材料实施浸渍处理之后，并且仅使 由金属制成的第二电极214的表面经受浸渍处理，使用有机硅烷以同样的方 式实施浸渍处理，从而仅有由氧化物制成的第一电极213的表面经受表面处 理。能够仅对由氧化物制成的第一电极213的表面实施表面处理，因为有机 硅烷材料不会与金属表面起反应。通过使用具有高亲水性的基团的有机硅烷 材料，能够进一步给出表面上的亲水部与疏水部之间的对比度。当机电转换 膜15由喷墨方法生成时，这是进一步有利的。

因此，即使在PZT用作机电转换膜215的材料的情况下，仍能通过将 氧化物电极用作第一电极213和第三电极216来避免Pb的扩散。此外，通 过使用具有足够低的比电阻的金属电极作为第二电极214，当实施电压驱动 时，能够给公用电极供给足够的电流。因此，在多个压电元件被同时驱动的 情况下，能够在器件(元件)间没有波动的情况下取得足够的位移。结果，能 够获得这样的机电转换器件210，其中能够获得稳定的墨排出特性。

图11A是示出根据实施本发明的第二方式的机电转换器件的另一示例 的截面图。图11B是示出根据实施本发明的第二方式的机电转换器件的另一 示例的俯视图。如图11A和11B所示，机电转换器件220具有第一电极213、 第二电极214、机电转换膜215、第三电极216、绝缘保护膜221、第四电极 222和第五电极223。机电转换器件220经由振动板212形成在基板211上。

绝缘保护膜221形成为覆盖第二电极214、机电转换膜215和第三电极 216。第四电极222设置在绝缘保护膜221上，并经由穿过绝缘保护膜221 的接触孔222x与第二电极214电连接。第五电极223设置在绝缘保护膜221 上，并经由穿过绝缘保护膜221的接触孔223x分别与第三电极216电连接。 第三电极216和第五电极223是单独地设置用于相应的机电转换膜215的单 独电极。第一电极213、第二电极214和第四电极222是共同设置用于相应 的机电转换膜215的公用电极。

通过提供如图11A和11B所示的绝缘保护膜221，能够避免由电短路引 起的故障或者由湿气、气体等引起的机电转换膜215的损坏。

接着，描述使用根据实施本发明的第二方式的机电转换器件的液滴排出 头。图12是使用根据实施本发明的第二方式的机电转换器件的液滴排出头 的截面图。如图12所示，液滴排出头230包括机电转换器件210、振动板 212、粘合层235、作为Si基板的压力室基板237以及喷嘴板239，喷嘴238 设置在所述喷嘴板上。粘合层235设置成用于增强第一电极213和振动板212 之间的粘附力的目的。压力室240由振动板212、压力室基板237和喷嘴板 239形成。注意的是，在图12中省略了液体供给部分、流动通道和流体阻力。

图13是示出布置有多个图12的液滴排出头的示例的截面图。多个机电 转换器件210可经由振动板212和粘合层235形成在Si基板上，以便通过 简单的制造过程使多个机电转换器件210具有与散装陶瓷的性能相当的性 能。之后，为了形成压力室240，通过蚀刻从里侧去除Si基板的一些部分， 并接合具有喷嘴238的喷嘴板239。因此，能够生成液滴排出头250。注意 的是，在图13中省略了液体供给部分、流动通道和流体阻力。

接着，将详细描述图9、10A、10B、11A、11B等所示的各个部分。

[基板211]

作为基板211，优选使用硅单晶基板，并且优选的是具有通常为100到 600μm的厚度。至于平面方向，通常有三种类型，即(100)、(110)和(111)， 在半导体工业中广泛地使用(100)和(111)。在实施本发明的第二方式中，主要 使用具有(100)平面方向的硅单晶基板。此外，在生成例如图12所示的压力 室240的情况下，使用蚀刻并处理硅单晶基板。作为在该情况下蚀刻的方法， 可使用各向异性蚀刻。

各向异性蚀刻使用的性质是，蚀刻速率相对于晶体结构的平面方向来说 是不同的。例如，在例如KOH等碱性溶液被用于浸渍处理的各向异性蚀刻 中，与平面(100)中的蚀刻速率相比，平面(111)中的蚀刻速率为1/400的程度。 因此，与具有能够在平面(100)中生成的大约54°倾度的结构相比，深沟槽可 形成在平面(110)中，因此，能够在维持刚度的同时增加布置密度。在实施本 发明的第二方式中，还可使用具有(110)平面方向的硅单晶基板。然而，在该 情况下，需要注意的事实是，作为掩膜材料的SiO₂也被蚀刻。

[振动板212]

在图12所示的液滴排出头230中，充当机电转换膜215的下层的振动 板212接收由机电转换膜215产生的力，发生变形并移位，从而导致墨滴从 压力室240排出。因此，振动板212优选具有预定强度。作为振动板212， 可采用通过CVD方法使用例如Si、SiO₂或Si₃N₄等材料生成的振动板。此 外，作为振动板212的材料，优选使用具有与第一电极213和/或机电转换膜 215的线性膨胀系数相近的线性膨胀系数的材料。

特别地，在许多情况下，PZT用作机电转换膜215的材料，因此，具有 与PZT的8×10^-6(1/K)线性膨胀系数相近的5×10^-6至10×10^-6(1/K)线性膨胀 系数的材料作为振动板212的材料来说是优选的。此外，具有7×10^-6至9 ×10^-6(1/K)的线性膨胀系数的材料作为振动板212的材料来说是更优选的。

作为振动板212的具体材料，可以使用氧化铝、氧化锆、氧化铱、氧化 钌、氧化钽、氧化铪、氧化锇、氧化铼、氧化铑、氧化钯或它们的化合物等。 使用它们中的任何一个，都能够以自旋式涂敷机通过溅射方法或溶胶-凝胶 法生成振动板212。

作为振动板212的膜厚，0.1至10μm是优选的，0.5至3μm是更优选的。 当膜厚小于该范围时，难以实施处理以生成如图12所示的压力室240。当膜 厚大于该范围时，振动板212不易变形和移位，排出墨滴可能变得不稳定。

[第一电极213]

在包括铅的复合氧化物用作机电转换膜215的情况下，可能存在这样的 情况，其中包含在机电转换膜215中的铅与第一电极213发生反应，或者铅 发生扩散，并且压电特性劣化。因此，作为第一电极13的材料，需要相对 于与铅反应/铅扩散具有阻隔性质的电极材料。

作为第一电极213的材料，使用导电氧化物是有效的。作为第一电极 213的具体材料，可以列举：用化学式ABO₃描述的复合氧化物，该复合氧 化物包含作为主要成分的A=Sr、Ba、Ca或La和B=Ru、CO或Ni，即SrRuO₃、 CaRuO₃；它们的固溶体，即(Sr1-x Cax)O₃、LaNiO₃、SrCOO₃；或者它们的 固溶体，即(La,Sr)(Ni1-yCoy)O₃(y可以是1)。作为另外的氧化物材料，还可 以列举IrO₂或RuO₂。换句话说，第一电极213的材料可以是复合氧化物或 者氧化物，所述复合氧化物通过化学式ABO₃来描述，并包含作为主要成分 的A(其包括Sr、Ba、Ca和La中的任一个或多个)和B(其包括Bu、Co和 Ni中的任一个或多个)，所述氧化物IrO₂和RuO₂中任一个。

作为第一电极213的制造方法，可利用自旋式涂敷机通过溅射方法或溶 胶-凝胶法生成第一电极。

[第二电极214]

作为用于第二电极214的金属材料，例如，可以使用具有高耐热性和低 反应性的铂。然而，在一些情况下，铂相对于铅来说不具有足够的阻隔性质。 因此，优选使用铂族元素，比如铱或铂铑，或者其合金膜。此外，铂不具有 与作为第二电极214下层的第一电极213(导电氧化物)的令人满意的粘附力。 因此，在将铂用作第二电极214的材料的情况下，优选的是首先将粘合层235 层叠为第二电极214的下层，如图12所示。作为粘合层235的材料，例如， 可以使用Ti、TiO₂、Ta、Ta₂O₅、Ta₃N₅等。作为生成第二电极214的方法， 可以使用溅射方法或真空蒸发方法。作为第二电极214的膜厚，0.05至1μm 是优选的，0.1至0.5μm是更优选的。

在第二电极214的膜形成后，通过光蚀刻等获得其期望的图案。作为另 一种方法，作为下层的第一电极13上除了第二电极214的形成区域外的区 域可被做成经受表面改性以具有抗水性，并且可使用喷墨方法在待形成第二 电极214的并且不是做成具有抗水性而是具有亲水性的区域上形成第二电极 214。注意的是，形成第二电极214的区域是图案化的第二电极214待形成 的区域。

确切地说，首先，如图14(a)所示，准备充当下层的第一电极213。然后， 如图14(b)所示，将SAM膜217(自组装单层)涂布在第一电极213的整个表 面上。作为SAM膜217，尽管根据下层的材料是不同的，但是在氧化物用 作下层的情况下主要选择有机硅烷化合物、膦酸、磷酸盐酯或羧酸。尽管反 应性和/或疏水性(抗水性)根据分子链长度有所不同，但是C6至C18的分子 被溶解到普通有机溶剂(乙醇、丙酮或甲苯)(浓度：数摩尔/升)中。使用溶液， 通过浸渍处理、蒸发、自旋式涂敷机等中的任一个来实施整个表面涂布处理， 额外的分子被溶剂清理和替换，并实施干燥。因此，SAM膜217能够形成 在第一电极213的表面上。

接下来，如图14(c)所示，通过光刻来形成光刻胶281的图案。接着， 如图14(d)所示，通过干蚀刻，去除SAM膜217的未被光刻胶281覆盖的部 分。此外，去除光刻胶281。因此，完成了SAM膜217的图案化。

下面，如图14(e)所示，液体排出头282用于涂布液滴(墨)。因此，涂布 膜不形成在作为疏水部的SAM膜217上，并且图案化的涂布膜214a仅形成 在SAM膜217被去除了的亲水部上。之后，实施热处理。因此，获得了通 过喷墨方法得到图案化的第二电极214。对于墨，可以使用例如市场上的纳 米银墨(nano silver ink)。然而，不一定局限于此。此外，优选使用对500℃ 或更高温度具有耐热性的墨材料，因为500℃或更高温度的热历史被施加在 随后处理中。

[机电转换膜215]

根据实施本发明的第二方式，作为机电转换膜215的材料，主要使用 PZT。PZT是锆酸铅(PbZrO₃)和钛酸铅(PbTiO₃)的固溶体，并具有根据其比例 而变化的特性。显示出优秀压电特性的组分在PbZrO₃和PbTiO₃之间具有 53:47的比例，由化学式Pb(Zr0.53,Ti0.47)O₃表示，并且通常表示为 PZT(53/47)。作为除PZT之外的复合氧化物，可以使用钛酸钡等。在该情况 下，钡醇盐和钛醇盐化合物可用作起始原料，它可溶解在普通溶剂中，因此， 可以生成钛酸钡前体溶液。

这些材料由一般化学式ABO₃描述，并且包含作为主要成分的A=Pb、 Ba或Sr以及B=Ti、Zr、Sn、Ni、Zn、Mg或Nb的复合氧化物与其对应。 在Ba或Sr用于替代A位置上的Pb的一部分的情况下，具体描述包括(Pb1-x, Ba)(Zr,Ti)O₃和(Pb1-x,Sr)(Zr,Ti)O₃。可通过使用二价元素来实施这样的替 代，其有利效果是减少了由在热处理期间的铅的蒸发而引起的特性降低。

作为生成机电转换膜215的方法，可通过溅射方法或溶胶凝胶法使用自 旋式涂敷机来生成机电转换膜。在该情况下，需要图案化。因此，通过光蚀 刻等获得期望的图案。在通过溶胶凝胶法制备PZT的情况下，可通过以下方 法来生成PZT前体溶液：使用乙酸铅、锆醇盐和钛醇盐化合物作为起始材料， 使用甲氧基乙醇作为普通溶剂来溶解它，并获得均匀溶液。因为金属醇盐化 合物易于被大气中的湿气水解，所以合适量的乙酰丙酮、乙酸、二乙醇胺等 可作为稳定剂添加到前体溶液。

在下基板的整个表面上获得PZT膜的情况下，可通过以下方法来获得： 利用比如旋涂等溶液涂布法来形成涂布膜，并实施溶剂干燥、热分解和结晶 化等相应的热处理。因为伴随从涂布膜向结晶膜的转化会发生体积收缩，所 以需要对前体浓度进行调节，以便能够经由一次的处理来获得等于或小于 100nm的膜厚，以获得没有裂纹的膜。

此外，当通过喷墨方法获得机电转换膜215时，可通过与用于实施本发 明的第一方式的第二电极14的流程(见图6A和6B)相同的流程，来获得图 案化的膜。至于表面改性材料，尽管其根据下层材料是不同的，但是在氧化 物用作下层的情况下，主要选择硅烷化合物，而在金属用作下层的情况下， 主要选择烷基硫醇。

作为机电转换膜215的膜厚，0.5至5μm是优选的，1至2μm是更优选 的。当膜厚小于该范围时，可能不能产生足够的位移。当膜厚大于该范围时， 用于层叠各层的步骤的数量增加，处理时间更长。

[第三电极216]

作为第三电极216的材料，与第一电极213相同，有利的是使用导电氧 化物。作为第三电极16的具体材料，可以列举：用化学式ABO₃描述的复 合氧化物，其包含作为主要成分的A=Sr、Ba、Ca或La，和B=Ru、CO或 Ni，即SrRuO₃、CaRuO₃；或者它们的固溶体，即(Sr1-x Cax)O₃、LaNiO₃、 SrCOO₃；或者它们的固溶体，即(La,Sr)(Ni1-y Coy)O₃(y可以是1)。作为另 外的氧化物材料，也可以使用IrO₂或RuO₂。此外，还有利的是，为了补充 配线阻力而在导电氧化物上使用比如铂、铱或铂铑等铂族元素、其合金膜、 银合金、Cu、Al或Au。

作为制备第三电极216的方法，可利用自旋涂布机通过溅射方法或溶胶 凝胶法来制备第三电极。在该情况下，需要图案化，并通过光蚀刻等来获得 期望的图案。除此之外，还可通过喷墨方法使用对第二电极14和下层实施 部分表面改性的处理来制备图案化膜。对于通过喷墨方法来制备的情况，可 通过与实施本发明的第一方式的第二电极14的流程(见图6A和6B)相同的 流程来获得图案化膜。

作为第三电极216的膜厚，0.05至1μm是优选的，0.1至0.5μm是更优 选的。

[绝缘保护膜221]

绝缘保护膜221设置成用于避免由电短路引起的故障或者由湿气、气体 等引起的机电转换膜215的损坏。作为绝缘保护膜221的材料，例如氧化硅 膜、氮化硅膜或氮氧化硅膜等无机膜，或者例如聚酰亚胺膜或聚对二甲苯膜 等有机膜是优选的。作为绝缘保护膜221的膜厚，0.5至20μm是优选的，1 至10μm是更优选的。当绝缘保护膜21的膜厚小于该范围时，不能充分地 实施绝缘保护膜221的功能。当绝缘保护膜221的膜厚大于该范围时，处理 时间会更长。

作为制备绝缘保护膜221的方法，可使用CVD、溅射方法、旋涂方法 等。此外，有必要制备接触孔22x和23x，以使第四电极222和第五电极223 分别与第二电极214和第三电极216电连接。为此，通过光蚀刻等获得期望 的图案。

还可使用丝网印刷法通过一次的处理来生成具有接触孔222x和223x的 绝缘保护膜221。作为用在丝网印刷法中的膏状材料，可使用通过将树脂和 无机或有机颗粒溶解在有机溶剂中获得的材料。作为树脂，可以使用包含聚 乙烯醇树脂、聚乙烯醇缩醛树脂、丙烯酸树脂、乙基纤维素树脂等的材料。 作为无机颗粒，可以使用二氧化硅(SiO₂)、氧化铝(Al₂O₃)、氧化钛(TiO₂)、氧 化锌(ZnO)、钛酸钡(BaTiO₃)等。其中，具有比较低的介电常数的材料是优选 的，比如二氧化硅、氧化铝或氧化锌。

在形成在实施本发明的第一方式中想到的具有精细度的图案的情况下， 通过转印供给在滤网中的膏状材料来形成绝缘保护膜21，该滤网具有15至 50μm的线径，并具有40至60%的开口面积比。因此，能够使绝缘保护膜 221与接触孔222x和223x一起形成。

[第四电极222、第五电极223]

作为第四电极22和第五电极23的材料，由银合金、Cu、Al、Pt和Ir 中任一个制成的金属电极材料是优选的。可通过例如溅射方法、旋涂方法等 制备第四电极222和第五电极223，之后，可通过光蚀刻等获得期望的图案。 此外，还可通过喷墨方法使用在作为下层的绝缘保护膜的表面上实施部分表 面改性的处理来制备图案化膜。在通过喷墨方法制备它们的情况下，可通过 与实施本发明的第一方式的第二电极14的流程(见图6A和6B)相同的流程 来获得图案化膜。

作为表面改性材料，在作为下层的绝缘保护膜221是氧化物的情况下， 主要选择硅烷化合物。此外，在绝缘保护膜221是例如聚酰亚胺(PI)等有机 物的情况下，能够增加被照射紫外线的区域的表面能量。结果，能够在表面 能量得到增加的区域处通过喷墨方法直接勾勒出第四电极22和第五电极23 的十分精细的图案。作为表面能量能够通过紫外光得到增加的聚合材料，可 以使用日本公开专利申请No.2006-060079所述的材料等。

此外，还可通过丝网印刷法使用市场上的下列膏状材料来获得充当第四 电极222和第五电极223的电极膜：Perfect gold(注册商标)(金膏，Vacuum  Metallurgical有限公司的产品名称)；OrgacOnPastevariant1/4、Paste variant 1/3(均是透明PEDOT/PSS墨，Agfa-Gevaert Japan的产品名称)； OrgacOnCarbOnPaste variant2/2(碳电极膏，Agfa-Gevaert Japan的产品名称)； 或者BAYTRON(注册商标)P(PEDT/PSS水溶液，H.C.Stark-V TECH Ltd.的 产品名称)。

作为第四电极222和第五电极223的膜厚，0.1至20μm是优选的，0.2 至10μm是更优选的。当第四电极222和第五电极223的膜厚小于该范围时， 阻抗变大，并且没有足够的电流流过电极，由此，从头的排出变得不稳定。 当第四电极222和第五电极223的膜厚大于该范围时，延长了处理时间。

下面，描述实施本发明的第二方式的实施例。

<实施例4>

热氧化膜(膜厚：1μm)形成在硅片上，并通过溅射形成作为第一电极213 的SrRuO膜(膜厚：200nm)。接着，通过溅射形成作为粘合层235的钛膜(膜 厚：50nm)和作为第二电极214的铂膜(膜厚：200nm)。由钛膜制成的粘合层 235充当增加SrRuO膜和铂膜之间的粘合力的部分。之后，通过旋涂方法形 成由TokyoOhkaKogyo有限公司制造的光刻胶(TSMR8800)的薄膜。然后， 通过常规光刻形成抗蚀图案281。之后，使用由SAMCO公司制造的ICP蚀 刻设备形成图9和10A所示图案。

接着，作为第二电极214的表面处理，将CH₃(CH₂)₆-SH用作烷基硫醇， 实施向浓度为0.01摩尔/升(溶剂：异丙醇)的溶液中的浸入，然后进行使用异 丙醇的清理和干燥，从而实施了SAM处理。SAM处理之后的铂膜上的水的 润湿角是92.2°。与此相比，SrRuO膜上的水的润湿角是15°。由此，确认的 是，当其后通过喷墨方法生成机电转换膜215时，亲水表面和憎水表面之间 的对比度是足够的。

接着，作为机电转换膜215，通过喷墨方法形成PZT(53/47)的薄膜。使 用乙酸铅三水合物实施前体涂布液的合成，异丙醇钛和异丙醇锆用作起始材 料。至于乙酸铅中的结晶水，进行溶解到甲氧基乙醇，然后，实施脱水。相 对于理想配比成分，铅量被做成超出10摩尔百分数。这是为了避免因铅在 热处理中的减少而引起的结晶性退化。

异丙醇钛和异丙醇锆溶解在甲氧基乙醇中，进行乙醇交换反应和酯化反 应，并实施与在其中溶解有上述乙酸铅的甲氧基乙醇的混合。因此，合成了 PZT前体溶液。其PZT浓度设定为0.1摩尔/升。通过喷墨涂布设备将PZT 前体溶液涂布在如上所述通过光蚀刻从第二电极214(见图10A)的图案化取 得的亲水区域(作为第一电极213生成的SrRuO膜的区域)上。

图7是示出了已在上面实施本发明的第一方式中描述过的喷墨涂布设 备的透视图。

通过一次膜形成工艺获得的膜厚优选为大约100nm，并且前体的浓度为 由膜形成区域和前体涂布量之间的关系确定的合适量。上述图6A(e)(用在实 施本发明的第一方式的上述说明中)示出了通过喷墨涂布设备实施涂布的状 态，并且由于润湿角的对比度，前体仅散布在亲水部上以形成图案。这会经 受作为首次加热(溶剂干燥)的120℃处理，之后，实施有机物的热分解(500 ℃)。因此获得图6A(f)的情况。此时，膜厚为90nm。

随后，作为重复表面处理，实施通过烷基硫醇进行的浸渍处理，从而形 成图案化的SAM膜。在SAM处理之后，铂膜上的水的润湿角为92.2°。与 此相比，由喷墨方法形成的PZT膜上的水的润湿角为15°。由此，确认的是， 亲水表面和憎水表面之间的对比度足以通过重复对第二和随后各层使用喷 墨方法来形成薄膜。

上述过程重复六次，获得540nm的薄膜。之后，通过RTA(快速热退火) 实施结晶化热处理(700℃)。在薄膜中没有出现例如裂纹等缺陷。此外，SAM 膜处理→PZT前体的选择性涂布→120℃干燥→500℃热分解进行六次，然 后，实施结晶处理。在薄膜中没有出现例如裂纹等缺陷。膜厚达到1000nm。

接着，通过溅射形成作为第三电极216的SrRuO膜(膜厚：200nm)。之 后，通过旋涂方法形成由Tokyo Ohka Kogyo有限公司制造的光刻胶 (TSMR8800)的薄膜。然后，通过常规光刻形成抗蚀图案。之后，使用由 SAMCO公司制造的ICP蚀刻设备形成图9和10A所示的图案。因此，生成 了机电转换器件210。

接着，作为绝缘保护膜221，通过CVD形成聚对二甲苯膜(膜厚：2μm)。 之后，通过旋涂方法形成由Tokyo Ohka Kogyo有限公司制造的光刻胶 (TSMR8800)的薄膜。然后，通过常规光刻形成抗蚀图案。之后，使用RIE(由 SAMCO公司制造)形成图11A和11B所示的图案。

最后，作为第四电极222和第五电极223，通过溅射形成铝膜(膜厚： 5μm)。之后，通过旋涂方法形成由Tokyo Ohka Kogyo有限公司制造的光刻 胶(TSMR8800)的薄膜。然后，通过常规光刻形成抗蚀图案。之后，使用RIE(由 SAMCO公司制造)形成图11A和11B所示的图案。因此，生成了成机电转 换器件220。

<实施例5>

热氧化物膜(膜厚：1μm)形成在硅片上。接着，通过旋涂方法形成作为 第一电极213的LaNiO膜。为了合成前体涂布液体，将异丙醇镧和双(乙酰 丙酮根)合镍(Ⅱ)(二水合物)用作起始材料。在实施双(乙酰丙酮根)合镍 (Ⅱ)(二水合物)的脱水处理之后，异丙醇镧和双(乙酰丙酮根)合镍(Ⅱ)(二水合 物)溶解在甲乙基乙醇中，并且进行乙醇交换反应和酯化反应。因此，合成 了LaNiO前体溶液。其LaNiO浓度设定为0.3摩尔/升。

接着，作为第一电极213的表面处理，将CH₃(CH₂)₇-SiCl₃用作硅烷化 合物，实施向浓度为0.01摩尔/升(溶剂：异丙醇)的溶液中的浸入，然后进行 使用异丙醇的清理和干燥，从而实施了SAM处理。之后，通过旋涂方法形 成由Tokyo Ohka Kogyo有限公司制造的光刻胶(TSMR8800)的薄膜。然后， 通过常规光刻形成抗蚀图案。之后，实施氧离子处理，从而去除位于暴露区 的SAM膜。通过使用丙酮进行溶解来去除处理之后的残余抗蚀剂。然后， 当实施润湿角估值时，在去除部分处获得46.2°，而在由抗蚀剂覆盖的部分 处获得104.3°的值。因此，确认的是，实施了SAM膜的图案化。

接着，作为第二电极214，使用市场上的纳米银墨，并通过喷墨方法形 成薄膜。通过使用实施例4中也使用的喷墨涂布设备60将纳米银墨涂布在 第一电极213的亲水区域上。由于润湿角的对比度，银墨仅散布在亲水区域 上，并形成图案。这会经受作为首次加热(溶剂干燥)的150℃处理，并在N2 气氛中以温度提升速率(10℃/min)在300℃实施热处理一小时。此时，膜厚为 80nm。

接着，在与实施例4相同的方法中，实施下层的SAM处理，之后，通 过喷墨方法生成机电转换膜215。接着，作为第三电极216，通过与第二电 极214相同的制备方法，在实施下层的SAM处理之后，通过喷墨方法来生 成LaNiO的膜。这里使用的墨基于制备第一电极213时使用的材料而获得。

接着，作为绝缘保护膜221，通过CVD形成SiO₂膜(膜厚：2μm)。之后， 通过旋涂方法形成由Tokyo Ohka Kogyo有限公司制造的光刻胶(TSMR8800) 的薄膜。然后，通过常规光刻形成抗蚀图案。之后，使用RIE(由SAMCO公 司制造)形成图11A和11B所示的图案。

接着，在实施下层的SAM处理之后，通过使用市场上的AgPd墨的喷 墨涂布设备60印刷期望的图案。之后，在300℃实施热处理，形成第四电极 222和第五电极223，由此生成了机电转换器件220。

<实施例6>

直到第二电极214形成后的图案形成，实施与实施例4相同的处理。然 后，作为第二电极214的表面处理，将CH₃(CH₂)₆-SH用作烷基硫醇，实施 向浓度为0.01摩尔/升的溶液(溶剂：异丙醇)中的浸入，然后进行使用异丙醇 的清理和干燥，从而实施了SAM处理。之后，作为第一电极213的表面处 理，使用硅烷化合物(下面的化学式2)，向浓度为0.01摩尔/升的溶液(溶剂： 异丙醇)中浸入，然后进行使用异丙醇的清理和干燥，从而实施了SAM处理。

化学式2

在SAM处理之后，铂膜上的水的润湿角为92.2°。与此相比，SrRuO膜 上的水的润湿角等于或小于5°。由此，确认的是，当其后通过喷墨方法制备 机电转换膜215时，亲水表面和憎水表面之间的对比度是足够的。

接着，在与实施例4相同的制备方法中，通过喷墨方法制备机电转换膜 215。此时，在制备用于机电转换膜215的第二和随后各层的薄膜时，使用 用于第二电极214的表面处理的烷基硫醇和用于机电转换膜的表面处理的硅 烷化合物，实施下层的SAM处理，之后，使用喷墨方法来生成层。绝缘保 护膜221、第四电极222和第五电极223以与实施例4相同的方法制得。由 此生成了机电转换器件220。

<比较示例3>

热氧化物膜(膜厚：1μm)形成在硅片上，通过溅射形成作为粘合层235 的钛膜(膜厚：50nm)和作为第一电极213的铂膜(膜厚：200nm)。由钛膜制 成的粘合层235充当增强热氧化物膜和铂膜之间粘附力的部分。接着，通过 溅射形成作为第二电极214的SrRuO膜(膜厚：200nm)。之后，通过旋涂方 法形成由Tokyo Ohka Kogyo公司制造的光刻胶(TSMR8800)的薄膜。然后， 通过常规光刻形成抗蚀图案281。之后，使用由SAMCO公司制造的ICP蚀 刻设备形成图9和10A所示的图案。

接着，作为第一电极213的表面处理，将CH₃(CH₂)₆-SH用作烷基硫醇， 实施向浓度为0.01摩尔/升(溶剂：异丙醇)的溶液中的浸入，然后进行使用异 丙醇的清理和干燥，从而实施了SAM处理。在SAM处理之后，铂膜上的 水的润湿角为92.2°。与此相比，SrRuO膜上的水的润湿角为15°。因此，确 认的是，当其后通过喷墨方法制备机电转换膜215时，亲水表面和抗水表面 之间的对比度是足够的。

接着，在与实施例4相同的制备方法中，通过喷墨方法生成机电转换膜 215。接着，作为第三电极216，通过溅射形成Pt膜(膜厚：200nm)。之后， 通过旋涂方法形成由Tokyo Ohka Kogyo有限公司制造的光刻胶(TSMR8800) 的薄膜。然后，通过常规光刻形成抗蚀图案。之后，使用ICP蚀刻设备(由 SAMCO公司制造)形成图11A和11B所示的图案。绝缘保护膜221、第四电 极222和第五电极223以与实施例4相同的方式制得。因此，生成了机电转 换器件220。

<比较示例4>

直到第一电极213的形成，实施与实施例4相同的处理。之后，作为第 一电极213的表面处理，将CH₃(CH₂)₇-SiCl₃用作烷基硫醇，实施向浓度为 0.01摩尔/升的溶液(溶剂：异丙醇)中的浸入，然后进行使用异丙醇的清理和 干燥，从而实施了SAM处理。之后，通过旋涂方法形成由Tokyo Ohka Kogyo 有限公司制造的光刻胶(TSMR8800)的薄膜。然后，通过常规光刻形成抗蚀 图案。之后，实施氧等离子处理，由此去除了位于暴露区域的SAM膜。通 过使用丙酮进行溶解来去除在处理之后的残余抗蚀剂。然后，当实施润湿角 估值时，在去除部分处获得46.2°，而在由抗蚀剂覆盖的部分处获得104.3° 的值。因此，确认的是，实施了SAM膜的图案化。

接着，通过喷墨方法生成机电转换膜215。此时，因为在制备第一层时 在500℃烘烤之后去除了硅烷化合物，所以实施相同的SAM处理，并由此 在制备机电转换膜215的第二层之前实施SAM膜的图案化，之后，通过喷 墨方法制备机电转换膜215的第二层。第三电极216、绝缘保护膜221、第 四电极222和第五电极223以与实施例4相同的方式制得。由此生成了机电 转换器件220。

<实施例4-6和比较示例3、4的评估>

使用在实施例4-6和比较示例3、4中生成的机电转换器件来实施对电 气特性和机电转换性能(压电常数)的评估，结果显示在下表2中：

表2

如表2所示，最初，对于实施例4-6和比较示例3、4中的任一个，介 电常数ε_γ为约1200、介电损失tanδ为约0.02、残留介电极化Pr为20至 25μC/cm²的程度、矫顽电场Ec为40至50KV/cm的程度。因此，这些特性 与普通陶瓷烧结体的相同。注意的是，图8是示出了电场强度和极化的典型 滞后曲线的特性图。

至于机电转换性能，通过激光多普勒测振仪测量由外加电场导致的变形 量，并使用模拟基于比较来进行计算。对于实施例4-6和比较示例3、4中 的任何一个，压电常数d31为-140至-160pm/V。同样，这些值与普通陶瓷 烧结体的相等。这些值是那些能够充分用于设计液滴排出头的值。因此，对 于初始特性，实施例4-6和比较示例3、4之间没有明显差别。然而，对于 耐久性(在外加电压被重复施加10¹⁰次之后的特性)，尤其是压电常数d31对 于比较示例3和4而言，明显降低。

[对液滴头进行的排出的评估]

接着，使用在实施例4-6和比较示例3、4中生成的机电转换器件来制 造图13的液滴排出头250，并实施对排出液滴的评估。使用粘性被调节至5 cp的墨，在施加-10至-30V的外加电压时，检查排出状态。结果，除了比较 示例3，确认的是，能够从任意喷嘴孔进行排出。

至于比较示例3，根据喷嘴的位置，排出会发生变化，并且不稳定。存 在这样的位置，其中在制备机电转换膜的过程期间重复制备图案化SAM膜 时，由于重复对准中的精度不足，相邻机电转换膜彼此发生接触。另一方面， 对于实施例4-6和比较示例4中的任何一个，不存在如比较示例3中那样的 相邻机电转换膜彼此发生接触的位置。

因此，已确认的是，与比较示例3和4相比，实施例4-6在耐久性(外 加电压被重复施加10¹⁰次后的特性)上具有显著差别。换句话说，已确认的 是，在实施例4-6中生成的机电转换器件提供包括耐久性在内的稳定墨滴排 出特性。注意的是，从比较示例3不能获得满意结果的原因看上去是机电转 换膜215的形成区域未被做成具有亲水性。此外，从比较示例4不能获得满 意结果的原因看上去是由金属制成的第二电极214未在由导电氧化物制成的 第一电极213上生成。

接着，参考图15和16描述喷墨记录设备的一个示例，在所述喷墨记录 设备中安装有具有根据实施例1-6任一个的方法生成的机电转换器件的液滴 排出头。注意的是，图15是示出喷墨记录设备的一个示例的透视图，而图 16是示出喷墨记录设备的侧视图。注意的是，喷墨记录设备是液滴排出设备 的一个典型示例。

参考图15和16，在设备主体的内部，喷墨记录设备100主要包括印刷 机构部分104，其包括支架101、记录头102和墨盒103。支架101沿主扫描 方向是可移动的。记录头102安装在支架101上。墨盒103将墨供给到记录 头102。注意的是，记录头102是具有根据实施例1-6任一个的方法生成的 机电转换器件的液体排出头(喷墨头)。

此外，纸张供给盒106可以从前侧可拆卸地装载到设备主体的底部，许 多纸张105堆叠在纸张供给盒106中。此外，手动纸张供给盘可以被打开， 由此可手动地供给纸张105。在喷墨记录设备100中，从纸张供给盒106或 手动纸张供给盘107供给纸张105，并通过印刷机构部分104将期望的图像 记录在纸张105上。然后，纸张105被排出到安装在设备主体的后侧部分的 纸张排出盘108。

印刷机构部分104的支架101由主导杆109和辅助导杆110(充当引导构 件)可滑动地支撑，主导杆和辅助导杆由设备主体的左右侧板(未示出)水平地 支撑。在支架101中，排出相应的黄色(Y)、青色(C)、绛红色(M)和黑色(Bk) 墨滴的记录头102布置成使得多个墨排出孔(喷嘴)沿与主扫描方向相交的方 向布置。记录头102安装在支架101中，使得记录头102向下排出墨滴。

此外，将相应颜色的墨供给到记录头102的墨盒103可更换地安装在支 架101中。墨盒103在顶部具有与大气连通的气孔(未示出)，在底部具有将 墨供给到记录头102的供给孔(未示出)，在内部具有接收墨供给到其中的多 孔构件(未示出)。多孔构件的毛细力保持被供给到记录头102的墨具有轻微 的负压。此外，作为记录头102，在此使用相应颜色的头。然而，可替代地 使用具有排出相应颜色的墨滴的多个喷嘴。

主导杆109穿过支架101的后侧部分(纸张输送方向的下游侧)，使得支 架101由主导杆109可滑动地支撑。支架101的前侧部分(纸张输送方向的 上游侧)可滑动地放置在辅助导杆101上。为了移动并使支架101在主扫描 方向上进行扫描，正时带114缠绕在由主扫描电机111驱动和旋转的驱动带 轮102与从动带轮113之间。正时带114固定到支架101。作为主扫描电机 111被正反旋转的结果，支架101以往返(go-and-return)方式受到驱动。

为了将设置在纸张供给盒106中的纸张105输送至记录头102的下侧， 设置了纸张供给辊115、摩擦垫116、引导构件117、输送辊118、输送辊119 和前沿辊120。纸张供给辊115和摩擦垫116使纸张105与张供给盒106分 离并供给纸张105。引导构件117引导纸张105。输送辊118将纸张105翻 转并输送它。输送辊119按压到输送辊118的外周面上。前沿辊120控制从 输送辊118供给纸张105的角度。

输送辊118经由一系列齿轮(未示出)被副扫描电机121驱动并旋转。印 刷接收构件122设置成与在主扫描方向上移动的支架101的范围相对应，并 充当纸张引导构件，其将通过输送辊118供给的纸张105引导到记录头102 下方。在沿着印刷接收构件122的纸张输送方向的下游侧，输送辊123和齿 轮(spur)124被设置并被旋转和驱动，以达到使纸张105在纸张排出方向上前 进的目的。此外，纸张排出辊125和齿轮126设置成使纸张105前进到纸张 排出盘108。此外，引导构件127和128限定出纸张排出路径。

在记录时，在支架101沿主扫描方向移动的同时根据图像信号驱动记录 头102。由此，墨滴被记录头102排出到停止的纸张105上。因此，一行图 像被记录到纸张105上。然后，在纸张105被输送预定量后，在纸张105上 进行后续行的图像的记录。当接收到记录终止信号或指示纸张105的后缘已 到达记录区域的信号时，记录操作完成，并排出纸张105。此外，用于从排 出故障状态等恢复记录头102的恢复单元129设置在沿支架101的移动方向 位于右侧的记录区域外的位置处。

恢复单元129具有帽部和清理部(均未示出)。在支架101移到恢复单元 120之后，当支架101处于印刷等待状态时，帽部盖住记录头102。因此， 记录头102的排出孔部(未示出)被保持在湿润状态，使得能够避免否则会由 于墨变干而引起的排出故障。此外，不用于记录图像的墨在记录图像期间被 记录头102排出，因此，能够使在记录头102的所有排出孔(未示出)中的墨 的粘度具有固定值，并维持稳定的排出性能。

在发生排出故障之类的情况时，帽部紧紧地封闭记录头102的排出孔(喷 嘴)，通过抽吸部经由管道(均未示出)从排出孔抽吸墨和气泡。粘附到排出孔 面的墨或灰尘/污垢被清理部去除，因此，实现从排出故障的恢复。抽吸出的 墨被排放到设置在设备主体的底部的废墨容器(未示出)中，并被设置在废墨 容器内的墨吸收构件(未示出)吸收。

因此，在喷墨记录设备100中，安装有记录头102，其是具有根据实施 例1-6任一个的方法生成的机电转换器件的液滴排出头(喷墨头)。因此，避 免了由于驱动振动板的故障而引起的墨滴排出故障，获得了稳定的墨滴排出 特性，并提高了图像质量。

图17是流程图，示出了根据实施本发明的第一方式制造图1所示的机 电转换器件10的制造方法、以及制造图3A和3B所示的机电转换器件20 的制造方法。

制造机电转换器件10的制造方法包括：在基板11上形成振动板12(步 骤S1)；在振动板12上形成由金属制成的第一电极13；在第一电极13上形 成由导电氧化物制成的第二电极14(步骤S3)；涂布表面改性材料，并仅对第 一电极13实施表面改性(步骤S4)；在第二电极14上形成机电转换膜15(步 骤S6)；以及在机电转换膜15上形成由导电氧化物制成的第三电极16(步骤 S7)。

在形成机电转换膜15之前(步骤S6)，该方法还可包括在第二电极14上 实施表面改性，并使第二电极14变得亲水(步骤S5)。

除了上述步骤S1-S4和S6-S7或步骤S1-S7外，制造机电转换器件20 的制造方法还包括：在形成第三电极16(S7)之后，形成具有接触孔22x和23x 并覆盖第一电极13和第三电极14的绝缘保护膜21(S8)；在绝缘保护膜21 上形成由金属制成的、经由接触孔22x与第一电极13连通并充当公用电极 的第四电极22(S9)；以及在绝缘保护膜21上形成由金属制成的、经由接触 孔23x与第三电极16连通并充当单独电极的第五电极23(S9)。

因此，对于实施本发明的第一方式(实施例1-3)，即使在PZT用作机电 转换膜的材料的情况下，也能够通过使用氧化物电极作为第二电极和第三电 极来避免铅(Pb)的扩散。此外，通过提供具有足够低的比电阻的金属电极作 为第一电极，能够在实施电压驱动的情况下向公用电极供给足够的电流，并 获得足够的位移量，而不在同时驱动多个压电元件(机电转换器件)的情况下 在器件(元件)之间造成波动。作为结果，能够获得这样的机电转换器件，从 中能够获得稳定的墨排出特性。

图18是流程图，示出了根据实施本发明的第二方式制造图9所示的机 电转换器件210的制造方法、以及制造图11A和11B所示的机电转换器件 220的制造方法。

制造机电转换器件210的制造方法包括：在基板211上形成振动板 212(步骤S11)；在振动板212上形成由导电氧化物制成的第一电极213(步骤 S12)；在第一电极213上形成由金属制成的第二电极214(步骤S13)；涂布表 面改性材料，并仅对第二电极214实施表面改性(步骤S14)；在第一电极213 上形成机电转换膜215(步骤S16)；以及在机电转换膜215上形成由导电氧化 物制成的第三电极216(步骤S17)。

在形成机电转换膜215(步骤S16)之前，该方法还可包括在第一电极213 上实施表面改性，并使第一电极213变得亲水(步骤S15)。

除了上述步骤S11-S14和S16-S17或步骤S11-S17外，制造机电转换器 件220的制造方法还包括：在形成第三电极216(S17)之后，形成具有接触孔 122x和123x并覆盖第二电极214和第三电极216的绝缘保护膜221(S18)； 在绝缘保护膜221上形成由金属制成的、经由接触孔22x与第二电极214连 通并充当公用电极的第四电极222(S19)；以及在绝缘保护膜221上形成由金 属制成的、经由接触孔123x与第三电极216连通并充当单独电极的第五电 极223(S9)。

此外，对于实施本发明的第二方式(实施例4-6)，即使在PZT用作机电 转换膜的材料的情况下，也能够通过使用氧化物电极作为第一电极和第三电 极来避免铅(Pb)的扩散。此外，通过提供具有足够低的比电阻的金属电极作 为第二电极，能够在实施电压驱动的情况下给公用电极供给足够的电流，并 获得足够的位移量，而不在同时驱动多个多压电元件(机电转换器件)的情况 下在器件(元件)之间造成波动。作为结果，能够获得这样的机电转换器件， 从中可获得稳定的墨排出特性。

尽管已参考实施本发明的某些方式和实施例详细描述了本发明，但是变 型和修改(包括替代)存在于所附权利要求所描述和限定的本发明范围和精神 内，而不局限于实施本发明的方式和实施例。

本专利申请基于2010年9月15日提交的日本优先权申请No. 2010-207364和2010年9月15日提交的No.2010-207365，它们的全部内容 通过引用并入本文。