成形型、印刷用版及びその製造方法、機能性膜の形成方法、インクジェットヘッド並びにインクジェット記録装置
【課題】表面の凹凸パターンの凸部高さの均一化を図ることのできる印刷用版の製造方法を提供する。
【解決手段】ＳｉＯ２ボックス層１４ｂを有するＳＯＩ基板１４ｋの活性層１４ａにフォトリソグラフィ技術により凹凸パターンを形成して成形型１４とする工程と、成形型１４の凹凸パターン形成面に液体状樹脂１３ａを塗布する工程と、成形型１４の凹凸パターン面に塗布された液体状樹脂１３ａの層を挟んで、ガラス基板５２を成形型１４に押圧させ、その状態で加熱により液体状樹脂１３ａを硬化させて硬化樹脂層１３とする工程と、成形型１４を硬化樹脂層１３から剥離して、前記凹凸パターンが転写された硬化樹脂層１３とガラス基板５２からなる印刷用版５０を得る工程と、を有する。
【解決手段】ＳｉＯ２ボックス層１４ｂを有するＳＯＩ基板１４ｋの活性層１４ａにフォトリソグラフィ技術により凹凸パターンを形成して成形型１４とする工程と、成形型１４の凹凸パターン形成面に液体状樹脂１３ａを塗布する工程と、成形型１４の凹凸パターン面に塗布された液体状樹脂１３ａの層を挟んで、ガラス基板５２を成形型１４に押圧させ、その状態で加熱により液体状樹脂１３ａを硬化させて硬化樹脂層１３とする工程と、成形型１４を硬化樹脂層１３から剥離して、前記凹凸パターンが転写された硬化樹脂層１３とガラス基板５２からなる印刷用版５０を得る工程と、を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成形型、該成形型を用いて作製されるマイクロコンタクトプリントに用いられる印刷用版及びその製造方法、前記印刷用版を用いた機能性膜の形成方法、インクジェットヘッド並びにインクジェット記録装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
圧電素子を用いたインクジェットヘッドを高密度化する技術として、特許文献１等に示されるように、ＭＥＭＳ（マイクロ エレクトロ メカニカル システム）を応用した技術が開示されている。すなわち、半導体デバイス製造技術を応用し、アクチュエータ，液体流路を微細に形成することにより、ノズル密度を高密度にすることができるため、ヘッドの小型化，高集積化が可能になる。
【０００３】
このようなＭＥＭＳ技術を採用したインクジェットヘッドでは、薄膜技術で形成された振動板上に、薄膜形成技術で形成した電極，圧電体をフォトリソグラフィでパターニングし、圧電素子を形成することでアクチュエータとすることができる。
【０００４】
圧電素子の形成に関して、例えばインクジェット方式によりチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）の前駆体を基材に塗布、焼成することによって圧電素子を形成する技術が既に知られている。この方式は、所望の領域に選択的にＰＺＴ前駆体を塗布することが可能であり、鉛を含有するＰＺＴ前駆体の消費量を抑制することが可能であるため、環境面において有利である。
【０００５】
しかしながら、インクジェット方式は、複数ノズル、非接触手段による液体の塗布方法であり、さらにインクジェットヘッドが搭載されたキャリッジと基材間の相対移動手段の位置ばらつきによって、パターン形成精度に数μｍ〜数十μｍ程度のばらつきが発生するため、圧電素子の形状がばらつき、圧電素子の電気特性に不具合を生じる要因となる。
【０００６】
この不具合を解消する方法として、基材の表面に親水性の領域と撥水性の領域からなる表面エネルギーの差をパターニングする技術があり、このパターニング方法の一つとしてマイクロコンタクトプリント(以下、μＣＰともいう)法という技術が既に知られている。この技術は、ナノメートル乃至マイクロメートルオーダの凹凸パターンを形成したミリメートル乃至マイクロメートルオーダの厚みを有するＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）樹脂を印刷用版として用い、インクとして撥水性（あるいは親水性）を有する溶液を用いて、高解像度の撥水性（あるいは親水性）パターンを接触方式により印刷することを特徴としている（特許文献２，３参照。）。
【０００７】
μＣＰ法のプロセスは、印刷用版に機能性溶液を付着させる工程(インキング工程)、印刷用版に付着させた機能性溶液を基材に転写させる工程(転写工程)からなり、これらの工程を行う印刷装置(μＣＰ装置)が既に知られている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来のμＣＰ法で用いる印刷用版における凹凸パターンの凸部の高さが、所期の寸法通りではなく、対象の印刷領域で均一に印刷することが困難であった。
【０００９】
本発明は、以上の従来技術における課題に鑑みてなされたものであり、表面の凹凸パターンにおける凹部の深さのばらつきが抑制された成形型、該成形型を用いた印刷用版の製造方法、該印刷用版の製造方法により得られる印刷用版、該印刷用版を用いた機能性膜の形成方法、該機能性膜の形成方法により製造されるインクジェットヘッド並びに該インクジェットヘッドを用いたインクジェット記録装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
発明者が前述した問題の原因を調査したところ、印刷用版における凹凸パターンの凸部の高さはマイクロメートルオーダ乃至ナノメートルオーダと微小なものであるため、印刷用版の歪みや反り、あるいは印刷用版の表面全面に配置した凹凸パターン間の凸部の高さばらつきが対象の印刷領域での印刷性に影響し、とりわけ凹凸パターン間の凸部の高さばらつきがその印刷の均一性を阻害していることが分かった。また、印刷用版は、液状のＰＤＭＳ樹脂を凹凸パターンを形成した成形型に塗布した後に加熱処理により硬化させ該成形型の凹凸パターンが転写されて得られるが、成形型の全面のマイクロメートルオーダ乃至ナノメートルオーダの微細な凹凸パターンをＰＤＭＳ樹脂に転写させるものであるため、印刷用版の製造工程中における成形型の凹凸パターンの凹部の深さのばらつきが印刷用版における凹凸パターン間の凸部の高さばらつきに影響していることが判明した。そこで、発明者はその知見に基づいて前記問題を解決すべく鋭意検討を行い、本発明を成すに至った。
【００１１】
すなわち、前記課題を解決するために提供する本発明は、以下の通りである。なお、カッコ内に本発明を実施するための形態において対応する部位及び符号等を示す。
〔１〕 マイクロコンタクトプリントの印刷用版の製造に用いられる表面に凹凸パターンを有する成形型であって、ＳｉＯ２層をボックス層（ＳｉＯ２ボックス層１４ｂ）とするＳＯＩ基板（ＳＯＩ基板１４ｋ）の所定厚さのシリコン活性層（活性層１４ａ）にフォトリソグラフィ技術により前記凹凸パターンが形成されてなることを特徴とする成形型（成形型１４、図１）。
〔２〕 マイクロコンタクトプリントに用いる印刷用版の製造方法であって、前記〔１〕に記載の成形型の凹凸パターン形成面に、液体状樹脂（液体状樹脂１３ａ）を塗布する工程（図１（２ａ））と、前記成形型の凹凸パターン面に塗布された前記液体状樹脂の層を挟んで、支持基板（ガラス基板５２）を前記成形型に押圧させ、その状態で加熱により前記液体状樹脂を硬化させて硬化樹脂層（硬化樹脂層１３）とする工程（図１（２ｂ），（２ｃ））と、前記成形型を前記硬化樹脂層から剥離して、前記凹凸パターンが転写された硬化樹脂層と前記支持基板からなる印刷用版（印刷用版５０）を得る工程と、を有することを特徴とする印刷用版の製造方法（図１）。
〔３〕 前記支持基板は、前記成形型と熱膨張係数が略同一であることを特徴とする前記〔２〕に記載の印刷用版の製造方法。
〔４〕 前記支持基板は、ホウ珪酸ガラスまたはアルミナ珪酸ガラスからなることを特徴とする前記〔２〕または〔３〕に記載の印刷用版の製造方法。
〔５〕 前記液体状樹脂は、ポリジメチルシロキサン樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリウレタン樹脂のいずれかであることを特徴とする前記〔２〕〜〔４〕のいずれかに記載の印刷用版の製造方法。
〔６〕 前記支持基板の前記液体状樹脂の層と接する表面が表面改質されていることを特徴とする前記〔２〕〜〔５〕のいずれかに記載の印刷用版の製造方法。
〔７〕 前記〔２〕〜〔６〕のいずれかに記載の印刷用版の製造方法により製造されてなることを特徴とする印刷用版（印刷用版５０、図１）。
〔８〕 前記〔７〕に記載の印刷用版の前記凹凸パターン形成面に有機分子含有溶液を塗布し、該凹凸パターン面を被印刷面に接触させて、該被印刷面上に有機分子膜を転写することにより、撥液部（撥液性領域３０１）で区分される所定パターンの親液部（親液性領域３０２）を形成する第１の工程（図２（ａ））と、前記被印刷面上に形成された前記親液部にインクジェット法を用いて選択的に機能液（機能液４０１）を供給する第２の工程（図２（ｂ））と、前記親液部に供給された機能液にエネルギーを付与して所定パターンの機能性膜（機能性膜５００）を形成する第３の工程（図２（ｃ））と、を有することを特徴とする機能性膜の形成方法（図２）。
〔９〕 隔壁（隔壁部５０３ａ）により区画されてなり、それぞれが液滴吐出孔（ノズル孔５０５）を有する複数の個別液室（個別液室５０６）と、前記複数の個別液室の前記液滴吐出孔が設けられる板面とは別の面に設けられる振動板（振動板５４０）と、前記振動板上の前記複数の個別液室それぞれに対応する位置に設けられ、該振動板側から共通電極となる下部電極（下部電極５００ａ）、圧電体（圧電体５００ｂ）、個別電極となる上部電極（上部電極５００ｃ）の順に積層されてなる複数の圧電素子（圧電素子５０１）と、前記下部電極と接続される共通電極配線と、前記複数の圧電素子それぞれの上部電極と個別に導通し駆動信号が入力される個別電極配線と、を備えるインクジェットヘッドにおいて、前記下部電極、圧電体、上部電極の少なくともいずれかが、前記〔８〕に記載の機能性膜の形成方法により形成されてなることを特徴とするインクジェットヘッド（インクジェットヘッド１、図４，図５）。
〔１０〕 前記〔９〕に記載のインクジェットヘッド（インクジェットヘッド１）を備えることを特徴とするインクジェット記録装置（インクジェット記録装置９０、図８，図９）。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の成形型によれば、ＳｉＯ２層をボックス層とするＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板の所定厚さのシリコン活性層にフォトリソグラフィ技術により前記凹凸パターンが形成されてなることにより、ＳｉＯ２層においてＳＯＩ基板のエッチング反応を停止させることができるので、凹凸パターンにおける凹部の深さのばらつきを抑制することができ、引いては該成形型により製造される印刷用版の凹凸パターンにおける凸部の高さのばらつきを抑制でき、該印刷用版を用いた印刷品質を向上させることが可能となる。またその結果、前記印刷用版を用いた機能性膜の形成方法では、該機能性膜を精度よく形成することが可能となり、引いては安定した吐出性能を有するインクジェットヘッドを得ることができる。
また本発明のインクジェット記録装置によれば、本発明のインクジェットヘッドを有し、該インクジェットヘッドの液滴吐出孔からインク滴を安定して吐出するので、良質な画像を安定して形成することが可能となるとともに製造不良が減少して低コスト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る本発明に係る成形型及び印刷用版の製造工程図である。
【図２】本発明に係る機能性膜の形成方法に関する工程図である。
【図３】本発明に係る機能性膜の形成方法に用いる印刷装置の構成を示す概略図である。
【図４】本発明に係るインクジェットヘッドの構成を示す斜視図である。
【図５】本発明に係るインクジェットヘッドの幅方向の構成を示す断面概略図である。
【図６】図５のインクジェットヘッドにおける圧電素子の製造工程図である。
【図７】本発明のインクジェットヘッドを用いた液体カートリッジの外観図である。
【図８】本発明に係る画像形成装置であるインクジェット記録装置の外観図である。
【図９】図８のインクジェット記録装置の機構部の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明に係る成形型及び印刷用版の製造方法について説明する。
図１は、本発明に係る本発明に係る成形型及び印刷用版の製造方法を示す製造工程図である。このうち、図１（１ａ）〜（１ｃ）は本発明の成形型に関する製造工程であり、図１（２ａ）〜（２ｄ）は本発明の印刷用版に関する製造工程である。
【００１５】
（成形型）
本発明に係る成形型１４は、マイクロコンタクトプリントの印刷用版の製造に用いられる表面に所定の凹凸パターンを有する成形型であって、ＳｉＯ２層をボックス層とするＳＯＩ基板の所定厚さのシリコン活性層にフォトリソグラフィ技術により前記凹凸パターンが形成されてなることを特徴とするものである。
この成形型の製造工程について、図１（１ａ）〜（１ｃ）を参照しながら説明する。
【００１６】
（Ｓ１ａ）エッチングマスク形成（図１（１ａ））
本発明の成形型を形成するための基板１４ｋは、シリコンから成る活性層１４ａと、ＳｉＯ２ボックス層１４ｂと、Ｓｉ基板１４ｃとからなるＳＯＩ基板である。本工程では、活性層１４ａの表面にフォトレジストを塗布・ベーク・露光することにより、所定パターンの開口部（図中、白抜き部分）を有するエッチングマスク１７を形成する。
（Ｓ１ｂ）エッチング（図１（１ｂ））
つぎに、エッチングマスク１７の開口部を通して基板１４ｋをドライエッチングすることにより、活性層１４ａ表面にエッチングマスク１７の開口部のパターンに対応した凹凸パターンを形成する。
（Ｓ１ｃ）エッチングマスク除去（図１（１ｃ））
活性層１４ａに凹凸パターンを形成した後、フォトレジストから成るエッチングマスク１７を剥離することにより成形型１４を得る。
【００１７】
以上のように、ＳｉＯ２ボックス層１４ｂにおいて基板１４ｋのエッチング反応を停止させることができるので、凹凸パターンにおける凹部の深さは、エッチングパターンのエッチング幅の広さに影響を受けることなく、活性層１４ａの厚さに対応した一定の深さとなり、そのばらつきが抑制される。
【００１８】
（印刷用版の製造方法）
次に、印刷用版の具体的な製造工程について、図１（２ａ）〜（２ｄ）を参照しながら説明する。
（Ｓ２ａ）液体状樹脂塗布工程（図１（２ａ））
まず、前述のように得られた成形型１４の凹凸パターン形成面（図中、上面）において、その水平方向の端部に成形型支持部材１２を立設した後、微細な凹凸パターン表面を埋めるように液体状樹脂１３ａを塗布する。
【００１９】
ここで、液体状樹脂１３ａとしては、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）樹脂、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）樹脂、ポリウレタン（ＰＵ）樹脂のいずれかを用いることができ、特に弾性、耐溶剤性、溶液に対する版離れ性の観点からＰＤＭＳ樹脂が好適である。
【００２０】
また、その塗布方法としては、塗布する樹脂の物性、塗布面積に応じて適宜選択することができ、具体的には、スピンコート、バーコート、スキージコート、スリットコート、ロールコート、ブレードコート、ディスペンス等の各種の塗布方法を用いることができる。
【００２１】
（Ｓ２ｂ）加圧工程（図１（２ｂ））
次に、未硬化状態の液体状樹脂１３ａの上方から、硬化後に該樹脂層の支持基板となるガラス基板５２を貼り合わせた。本発明における印刷版用の支持基板として、成形型１４と熱膨張係数が略同一の基板を用いることが好ましい。ここで熱膨張係数が略同一とは、これ以降に行われる加熱、冷却の熱サイクルにおいてガラス基板５２の膨張収縮により成形型１４が破損しない程度に、熱膨張係数の差異が微差であることをいい、熱膨張係数の差が温度範囲２０〜２００℃において±０．８×１０−６Ｋ−１以内であることをいう。特に本発明においては、後述する印刷装置において、印刷用版の上方から透過光を照射することによって該印刷用版と被印刷体の位置を調整する機能を付与しているため、光学特性の観点からガラス基板５２の材料として、珪酸系ガラスが好ましく、特に耐熱強化ガラスであるパイレックス（コーニング社登録商標）、テンパックス（ショット社登録商標）のようなホウ珪酸ガラスやＳＷガラス基板（旭硝子社製）のようなアルミナ珪酸ガラスが好適である。
【００２２】
なお、該ガラス基板５２は、ＰＤＭＳ樹脂等の液体状樹脂１３ａが硬化した後の樹脂との密着性を向上させる目的で予め表面改質処理を行うことができる。具体的には、該ガラス基板５２の液体状樹脂１３ａの層と接する表面（密着面）に酸素プラズマを照射するか、あるいはＵＶ光を照射して表面改質処理を行うことができる。
【００２３】
本工程では、液体状樹脂１３ａにガラス基板５２を貼り合わせた後に、荷重および温度制御可能な加圧加熱装置（図示せず）を用いて成形型１４と支持基板としてのガラス基板５２とを液体状樹脂１３ａを介して加圧する。
【００２４】
（Ｓ２ｃ）硬化工程（図１（２ｃ））
引き続き、前記加圧加熱装置を用いて、成形型１４と支持基板としてのガラス基板５２とを液体状樹脂１３ａを介して加圧した状態で、所定の加熱条件で加熱することにより、前記液体状樹脂１３ａを完全硬化させて硬化樹脂層１３とする。
【００２５】
（Ｓ２ｄ）離型工程（図１（２ｄ））
成形型１４、ガラス基板５２、および硬化樹脂層１３を徐冷した後、完全硬化状態の硬化樹脂層１３を成形型１４から離型させることにより、表面に凹凸パターンを有する硬化樹脂層１３とガラス基板５２とからなる印刷用版５０を得る。
【００２６】
以上の製造工程により、凹部深さが一定の成形型１４を用いるので、凸部高さが一定の凹凸パターンを有する印刷用版５０を製造することが可能となる。
【００２７】
（機能性膜の形成方法）
次に、本発明に係る機能性膜の形成方法について説明する。
図２は、本発明に係る機能性膜の形成方法に関する工程図である。
本発明に係る機能性膜の形成方法は、図２に示すように、前述した印刷用版５０の凹凸パターン形成面に所定の機能性溶液（例えば、有機分子含有溶液）を塗布し、該凹凸パターン面を被印刷面（印刷基材５３の主面）に接触させて、該被印刷面上に有機分子膜を転写することにより、撥液部（撥液性領域３０１）で区分される所定パターンの親液部（親液性領域３０２）を形成する第１の工程（図２（ａ））と、前記被印刷面上に形成された前記親液部にインクジェット法（液体塗布手段４００）を用いて選択的に機能液（機能液４０１）を供給する第２の工程（図２（ｂ））と、前記親液部に供給された機能液にエネルギーを付与して所定パターンの機能性膜（機能性膜５００）を形成する第３の工程（図２（ｃ））と、を有することを特徴とする。
以下、各工程について後述する圧電体素子における圧電体を形成する場合を例にとり説明する。
【００２８】
（第１の工程）
図３に示す印刷装置を用いて、印刷基材５３の表面に機能性溶液として撥液性化合物を塗布し、所定パターンの撥液性領域３０１及び親液性領域３０２を形成する（図２（ａ））。
【００２９】
ここで、図３は、本発明に係る本発明に係る機能性膜の形成方法に用いられる印刷装置の構成を示す概略図である。
図３に示すように、印刷装置２０は、前述のように得られた印刷用版５０を硬化樹脂層１３の凹凸パターン形成面が下方を向くように保持する保持手段２２と、印刷用版５０を保持した保持手段２２をインキング部２３、転写部２４それぞれの直上に搬送する搬送機構２１と、印刷用版５０に機能性溶液を付着させるインキング部２３と、印刷用版５０から印刷基材５３に機能性溶液を転写させる転写部２４と、インキング部２３、転写部２４それぞれを制御する制御装置２５と、を備えている。
【００３０】
インキング部２３は、該インキング部２３直上に配置された印刷用版５０の凹凸パターン形成面（図中、下方に向いている面）に前記機能性溶液を塗布する溶液塗布手段２３ａと、液体塗布手段１０に機能性溶液を供給する溶液供給手段２３ｂと、を備える。ここで、溶液塗布手段２３ａとしては、塗布する前記機能性溶液の物性、塗布面積に応じて適宜選択することができ、具体的には、バーコート、スキージコート、スリットコート、ロールコート、ブレードコート、ディップコート等の塗布手段を用いることができる。
【００３１】
転写部２４は、該転写部２４直上に配置された印刷用版５０の凹凸パターン形成面（図中、下方を向いている面）に対向する位置に、印刷基材５３を保持するステージ（図示せず）と、該ステージの下部に設けられる印刷基材５３を印刷用版５０側に移動させて、該印刷用版５０に接触させるための駆動部２４ａと、を備える。
【００３２】
印刷装置２０を用いた印刷工程（第１の工程）は、制御装置２５の制御によりつぎの手順で行われる。
（Ｓ１１） まず印刷用版５０を保持手段２２にセットし、搬送機構２１により保持手段２２とともに印刷用版５０をインキング部２３に移動する。
（Ｓ１２） 溶液塗布手段２３ａが前記機能性溶液を印刷用版５１の凹凸パターン形成面に付着させる。
（Ｓ１３） 次に、搬送機構２１により保持手段２２とともに印刷用版５０を転写部２４に移動する。
（Ｓ１４） 駆動部２４ａにより印刷基材５３を保持するステージを上昇させ、印刷用版５０の凹凸パターン形成面における機能性溶液を保持した凸部と印刷基材５３の対象面とを接触させることにより、機能性溶液を所定のパターンで印刷基材５３に転写する（印刷工程終了）。
【００３３】
ここで用いられる機能性溶液は、印刷基材５３に撥液性または親液性を付与するための有機分子含有溶液である。このうち、印刷基材５３に撥液性を付与する材料としては、ＣｎＨ２ｎ+1ＳＨで示されるアルキルチオール化合物やＣｎＦ２ｎ+1（ＣＨ２）２ＳＨで示されるフルオロアルキルチオール化合物等の撥液材料を用いることができ、所望の撥液性、あるいは印刷基材５３の材料に対する反応性にしたがって材料種、あるいは濃度を適宜選択することができる。これらの化合物はアルコール、アセトン、トルエン、キシレン等の有機溶媒に溶解することにより、機能性溶液とされる。
【００３４】
（第２の工程）
つぎに、ゾルゲル法により電気−機械変換膜（圧電体）の前駆体を含有する金属有機化合物溶液である機能液４０１を、液体塗布手段４００を用いて、印刷基材５３の親液性領域３０２に塗布する（図２（ｂ））。
【００３５】
ここで、ゾルゲル法とは、金属アルコキシド等の金属有機化合物を溶液系で加水分解、重縮合させて金属−酸素−金属結合を成長させ、最終的に焼結することにより完成させる無機酸化物の作製方法である。ゾルゲル法の特徴は低基板温度で均一大面積な膜が得られることである。さらに溶液から製膜するため基板との密着性に優れる。具体的には、対象の基板上に金属有機化合物を含む溶液を塗布し、無機酸化物からなる厚膜を積層したあと、次工程（第３の工程）で焼結を行うものである。
【００３６】
用いられる金属有機化合物としては、無機酸化物を構成する金属のメトキシド、エトキシド、プロポキシド、ブトキシド等のアルコキシドやアセテート化合物等が挙げられる。硝酸塩、しゅう酸塩、過塩素酸塩等の無機塩でもよい。
【００３７】
またこれら化合物から無機酸化物を作製するには、加水分解及び重縮合反応を進める必要があるため、塗布溶液中には水の添加が必要となる。その添加量は系により異なるが、多すぎると反応が速く進むため得られる膜質が不均一となり易く、また反応速度の制御が難しい。水の添加量が少なすぎても反応のコントロールが難しく、適量がある。一般的には加水分解される結合数に対して０．５等量モルから５倍等量モルが好ましい。
【００３８】
さらに、加水分解触媒を添加すると、反応速度及び反応形態の制御が可能である。触媒としては一般の酸および塩基が用いられる。
添加用溶媒としては、上記材料が沈澱しないもの、すなわち相溶性に優れたものが望ましい。
【００３９】
溶液濃度は塗布方法にもよるが、スピンコート法の場合、溶液粘度が数ｃＰ〜十数ｃＰとなるように調整するとよい。アセチルアセトン、ジエタノールアミンなどのアルカノールアミンやキレート剤等を添加してもよい。
【００４０】
また、液体塗布手段４００として、具体的には、微細な領域に塗布可能な液体塗布手段であるインクジェット方式が好ましい。
【００４１】
本工程において、親液性領域３０２に塗布された機能液４０１は、印刷基材５３上の表面エネルギー差により親液性領域３０２に対して濡れ拡がり、撥液性領域３０１に対しては濡れ拡がりが抑制されるため、高解像度のパターニングが可能である。
【００４２】
（第３の工程）
印刷基材５３に塗布された機能液４０１を乾燥、焼結処理することにより、膜状の圧電体である機能性膜５００を形成する（図２（ｃ））。
【００４３】
以上のように、本発明の機能性膜の形成方法によれば、印刷基材５３上に、印刷用版５０の凹凸パターン（詳しくは、凸部のパターン）に対応した微細パターンの機能性膜を印刷基材５３全面に精度よく形成することが可能である。
【００４４】
（インクジェットヘッド）
つぎに、本発明に係るインクジェットヘッドの構成について説明する。
図４に、本発明に係るインクジェットヘッドの一部を断面にて示した分解斜視図を示す。また図５に、本発明に係るインクジェットヘッドの幅方向の断面概略構成を示す。なお、図５では単一の個別液室５０６を示しているが、インクジェットヘッドは図４に示すとおり液室基板５０３の隔壁部５０３ａで区画されることにより、図５中では左右方向に個別液室５０６が配列する構造をとる。
【００４５】
インクジェットヘッド１は、インクを吐出する液滴吐出孔であるノズル孔５０５を有するノズル板５０４と、複数の個別液室５０６、振動板５４０（不図示）、圧電素子５０１が形成され、圧電体５００ｂの駆動のための駆動回路が搭載されたフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）５７３を有する液室基板５０３と、圧電素子保護空間５７４を配した保持基板５７２との３枚の基板を重ねた積層構造となっている。
【００４６】
液室基板５０３は、Ｓｉ基板上に積層膜により振動板５４０が形成されている。本実施形態における振動板５４０はＳＯＩ基板を用いてＳｉ基板の片側面にシリコン酸化膜、シリコン活性膜、シリコン酸化膜を堆積させたものである。また、その上に複数の圧電素子５０１を設けており、更に該複数の圧電素子５０１それぞれに対応する個別液室５０６、該個別液室５０６に液体を供給する為の流体抵抗部（供給路）５３２、共通液室５３３を形成している。
【００４７】
ノズル板５０４は、例えばニッケル高速電鋳法を用いて厚さ２０μｍに形成したニッケル基板であり、液室基板５０３の面部に個別液室５０６それぞれに対応して連通するように設けられたノズル孔５０５を有する。
【００４８】
保持基板５７２は、圧電素子５０１の保護及び変位を妨げないための圧電素子保護空間５７４と液滴であるインクが外部から共通液室５３３へ供給するためのインク供給部５３３ａを形成した基板である。
【００４９】
なお、個別液室５０６は、振動板５４０と、液室基板５０３の壁面（隔壁部５０３ａ）と、ノズル孔５０５が設けられるノズル板５０４と、で囲まれた空間である。
【００５０】
また、振動板５４０の個別液室５０６とは反対面側に、下部電極５００ａ，圧電体５００ｂ，上部電極５００ｃが積層されてなる圧電素子５０１が形成されている。また、個別液室５０６の振動板５４０に対向する板面がノズル板５０４となっている。
【００５１】
このように構成されたインクジェットヘッド１において、各個別液室５０６内に液体、例えば記録液（インク）が満たされた状態で、図示しない制御部から画像データに基づいて、発振回路により、記録液の吐出を行いたいノズル孔５０５に対応する上部電極５００ｃに対して、２０Ｖのパルス電圧を印加する。この電圧パルスを印加することにより、圧電体５００ｂは、電歪効果により圧電体５００ｂそのものが振動板５４０と平行方向に縮むことにより、振動板５４０が個別液室５０６側に凸となるように撓むことになる。これにより、個別液室５０６内の圧力が急激に上昇して、個別液室５０６に連通するノズル孔５０５から記録液が吐出されるようになる。次に、パルス電圧印加後は、縮んだ圧電体５００ｂが元に戻ることから撓んだ振動板５４０は、元の位置に戻るため、個別液室５０６内が共通液室５３３内に比べて負圧となり、共通液室５３３から流体抵抗部５３２を通って記録液が個別液室５０６に供給される。
以上の動作制御を繰り返すことにより、インクジェットヘッド１は液滴を連続的に吐出でき、インクジェットヘッド１に対向して配置された被記録媒体（用紙）に画像を形成することが可能となる。
【００５２】
図５に示すように、インクジェットヘッド１は、Ｓｉ基板上に形成された振動板５４０と、該振動板５４０上に、下部電極５００ａ，圧電体５００ｂ，上部電極５００ｃがこの順番で積層されてなる圧電素子５０１と、を備え、圧電素子５０１及び振動板５４０からなる圧電アクチュエータを用いてノズル板５０４の基板面部に設けた液滴吐出孔であるノズル孔５０５から液滴を吐出させるサイドシュータータイプのものである。
【００５３】
ここで、ノズル板５０４は、ＳＵＳ、Ｎｉ、Ｓｉなどの金属または無機材料、ＰＩ（ポリイミド）などの樹脂材料にノズル孔５０５を形成して構成され、図示していない接着剤または陽極接合等の他の接合手段によって液室基板５０３に接合されるものである。
【００５４】
液室基板５０３は、必要とされる機械的強度および化学的耐性を備えた加工しやすい材料であるＳｉ基板で作られる。Ｓｉ基板を用いる場合、フォトリソグラフィとエッチング法による加工に、いわゆる半導体プロセスを用いることができるため、液室配列の高集積化が可能となる。
【００５５】
振動板５４０は、圧電素子５０１による変位の範囲内で弾性変形する材質とすることが必要である。材質としては、無機材料、有機材料の薄膜が用いられるが、電極との密着性を考慮すると無機材料を用いることが好ましい。無機材料としては、金属、合金、半導体、誘電体等の任意の材料を用いることができる。材料は加工方法から最適のものを選定することができ、液室基板５０３にＳｉを用いた場合は、ＳｉＯ２，Ｓｉ３Ｎ４，他結晶Ｓｉを用いることが好ましい。一般にはＳｉの熱酸化膜とするケースが多い。また、これらの積層膜とすることで、残留応力を相殺する構造をとることができる。また、ＳｉＯ２，Ｓｉ３Ｎ４等の誘電体材料は化学的に安定であり、吐出するインクに接触しても、インクによる腐食による振動板５４０の破壊を防止することができる。さらに、これらの薄膜の成膜技術は半導体プロセスで確立された技術であるため、安定した振動板５４０を得ることができる。
【００５６】
振動板５４０の厚さは、材料の剛性や形成方法から最適化することが好ましいが、前述の無機材料（ＳｉＯ２，Ｓｉ３Ｎ４）を用いた場合、１〜５μｍの範囲とすることが好ましい。例えばまず、Ｓｉ基板上に振動板５４０となる絶縁物を形成し、その後個別液室５０６などの液室となる空洞をエッチングにより形成後、必要な厚みに研磨される。エッチングの際は絶縁物層がストップ層となる。
【００５７】
下部電極５００ａは、複数の圧電素子５０１における共通電極であり、共通電極配線（不図示）と接続している。
【００５８】
また、下部電極５００ａは、例えば圧電体５００ｂの配向性を制御するために（１１１）結晶配向した薄膜であり、下部電極５００ａを構成する材料としては、任意の導電性材料を用いることができる。導電材料としては、金属、合金、導電性化合物等を用いることができるが、圧電体５００ｂの成膜方法により耐熱性の高い電極材料を用いることが好ましい。通常圧電体５００ｂは成膜後に結晶化させるプロセスが必要であり、一般的な圧電材料であるチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を用いた場合、結晶化プロセス温度は５００℃〜８００℃となることが一般的である。そのため、圧電素子に用いられる材料は高融点であると同時に高温で隣接する振動板５４０や圧電材料と化合物を形成しない安定性の高い材料であることが必要である。これらの材料としてはＰｔ，Ｉｒ，Ｐｄ，Ａｕ等の反応性が低く高融点である金属やその合金を用いることが好ましい。このうち、一般的に圧電体５００ｂを構成する代表的材料であるチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）と格子定数が近く酸化しにくい貴金属であるＰｔが最も多く使用されている。また、高温安定性の高い化合物導電材料を用いても良い。これらの化合物導電材料としては、任意の複合酸化物を用いることができる。例えば、ＩｒＯ２、ＲｕＯ２、ＳｒＯ、ＳｒＲｕＯ３、ＣａＲｕＯ３、ＢａＲｕＯ３、（ＳｒｘＣａ１−ｘ）ＲｕＯ３等の白金族金属含有導電性酸化物やＬａＮｉＯ３などが挙げられる。
【００５９】
下部電極５００ａの膜厚は電極に必要とされる電気抵抗により任意に設定することができるが、１００ｎｍから１μｍの範囲が好ましい。
【００６０】
圧電体５００ｂを構成する材料としては、ペロブスカイト型結晶構造を有し化学式ＡＢＯ３で示すことのできる複合酸化物を用いることができる。ここで、Ａサイトの元素としてはＰｂ、Ｂａ、Ｎｂ、Ｌａ、Ｌｉ、Ｓｒ、Ｂｉ、ＮａおよびＫなどである。また、Ｂサイトの元素としてはＣｄ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｍｇ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｚｎ、ＷおよびＹｂなどである。この中でも、Ａには鉛（Ｐｂ）、Ｂにジルコニウム（Ｚｒ）とチタン（Ｔｉ）の混合を適用したチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）が多く用いられている。この材料は、温度特性，圧電特性に優れているため、高信頼性、高安定性の圧電素子５０１を得ることができる。ＰＺＴの他には、鉛を使用しないという環境的な利点があり変位量が大きく原料が安価であり使用実績が多いものとしては、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）を用いることができる。
【００６１】
圧電体５００ｂの膜厚は所望の特性により最適値を設定することができるが、０．１μｍから５μｍの範囲とすることが好ましい。
【００６２】
さらに圧電体５００ｂは個別液室５０６ごとに個別に形成される必要があり、個別液室幅よりも圧電体幅を狭くする必要がある。それにより、剛性の高い圧電体５００ｂの膜が形成されない部分が個別液室５０６上に形成され、振動変位する領域を確保することができる。そのため、後述する圧電体５００ｂのパターニング(個別液室５０６ごとの分離)が重要である。
【００６３】
上部電極５００ｃは、個別液室５０６ごとに形成される圧電体５００ｂの上方に形成される。また上部電極５００ｃは、複数の圧電素子５０１ごとに設けられる個別電極であり、個別電極配線（不図示）と接続している。該個別電極配線は複数の圧電素子５０１それぞれの上部電極５００ｃと個別に導通しており、駆動信号入力部（不図示）から個別電極配線を通じてそれぞれの圧電素子５０１に駆動信号が入力される。
【００６４】
上部電極５００ｃを構成する材料としては、下部電極５００ａの場合と同じ材料群のいずれかを用いることができる。すなわち、上部電極５００ｃの材料は任意の導電性材料を用いることが可能である。導電材料としては、金属、合金、導電性化合物等が挙げられるが、金属または合金を用いることが好ましい。その際、圧電体５００ｂとの密着性を考慮した材料を選定する必要がある。また、圧電材料に含まれるＰｂ等の材料と反応・相互拡散し合金を形成する材料は好ましくない。さらに、圧電材料に含まれる酸素等と反応する材料も好ましくない。従って、反応性の低い安定した材料を用いるのが好ましい。これらの材料としては、Ａｕ，Ｐｔ，Ｉｒ，Ｐｄまたはこれらの合金，固溶体を例として挙げられる。
【００６５】
また、上部電極５００ｃの幅は圧電体５００ｂの幅より狭くすることが好ましい。圧電体５００ｂ端部まで上部電極５００ｃを形成した場合、圧電体５００ｂ端部の電界集中により、下部電極５００ａ−上部電極５００ｃ間の放電現象に繋がる可能性があり、圧電素子２の信頼性を著しく損なう可能性がある。
【００６６】
ここで、本発明のインクジェットヘッド１は、下部電極５００ａ、圧電体５００ｂ、上部電極５００ｃの少なくともいずれかが、前述した本発明の機能性膜の形成方法により形成されてなることを特徴とするものである。
【００６７】
図６を参照しながら、下部電極５００ａ、圧電体５００ｂ、上部電極５００ｃすべてを本発明の機能性膜の形成方法で形成する場合を説明する。
（Ｓ２１） まず、印刷装置２０のインキング部２３において、溶液塗布手段２３ａにより機能性溶液である有機分子含有溶液６０８を下部電極５００ａを形成するために作製した印刷用版５０の凹凸パターン形成面に塗布する。
（Ｓ２２） ついで、印刷装置２０の転写部２４において有機分子含有溶液６０８が塗布された印刷用版５０の凹凸パターン形成面と、印刷基材である振動板５４０（液室基板５０３等は省略）とを接触させて接触状態を保持する（図６（Ａ１））。これにより、印刷用版５０の凹凸パターンの凸部において、有機分子３００と振動板５４０とを化学結合させて所望の撥液性領域３０１ａ、親液性領域３０２ａからなるパターンを形成する（図６（Ａ２））。
（Ｓ２３） 次に、液滴吐出ヘッドなどの液体塗布手段４００ａを用いて、電極材料含有溶液４０１ａを親液性領域３０２ａに選択的に塗布する（図６（Ａ３））。親液性領域３０２ａに塗布された電極材料含有溶液４０１ａは、振動板５４０上の表面エネルギー差により親液性領域３０２ａに対して濡れ拡がり、撥液性領域３０１ａに対しては濡れ拡がりが抑制されるため、高解像度のパターニングを行うことができる。ここで、電極材料含有溶液４０１ａとしては、白金微粒子をエタノール溶媒中に分散させた溶液を用いているが、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、イリジウム等の白金系金属微粒子を、アルコール等の有機溶媒中に分散させた金属微粒子分散液や、ゾルゲル法により金属アルコキシド等の金属有機化合物を溶媒中に溶解、分散した所謂ゾルゲル液を用いてもよい。
（Ｓ２４） 次に、エネルギー付与手段７００を用いて、振動板５４０上の電極材料含有溶液４０１ａにエネルギーを加えて下部電極５００ａを形成する（図６（Ａ４））。ここで、エネルギー付与手段７００としては、ホットプレート、オーブンを用いているが、ハロゲンランプ、キセノンランプ、赤外線ランプ等の加熱手段や、ＹＡＧレーザ、ＣＯ２レーザ、Ａｒレーザ等のレーザ照射手段を用いてもよい。
以上、ステップＳ２１〜Ｓ２４の工程を下部電極５００ａの膜が所望の膜厚となるまで複数回実施する。
【００６８】
（Ｓ３１） 次に、印刷装置２０のインキング部２３において、溶液塗布手段２３ａにより機能性溶液である有機分子含有溶液６０８を圧電体５００ｂを形成するために作製した印刷用版５０の凹凸パターン形成面に塗布する。
（Ｓ３２） ついで、印刷装置２０の転写部２４において有機分子含有溶液６０８が塗布された印刷用版５０の凹凸パターン形成面と、振動板５４０（液室基板５０３等は省略）の下部電極５００ａ形成面とを接触させて接触状態を保持する（図６（Ｂ１））。これにより、印刷用版５０の凹凸パターンの凸部において、有機分子３００と振動板５４０及び下部電極５００ａ上における外縁部とを化学結合させて所望の撥液性領域３０１ｂ、親液性領域３０２ｂからなるパターンを形成する（図６（Ｂ２））。
（Ｓ３３） 次に、液滴吐出ヘッドなどの液体塗布手段４００ｂを用いて、圧電体前駆体溶液４０１ｂを親液性領域３０２ｂ（下部電極５００ａ）に選択的に塗布する（図６（Ｂ３））。ここで、圧電体前駆体溶液４０１ｂとしては、ゾルゲル法により成膜される圧電体材料、具体的には酢酸鉛、イソプロポキシドジルコニウム、イソプロポキシドチタンを出発材料にし、共通溶媒としてメトキシエタノールに溶解させたチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）系の材料を用いる。
（Ｓ３４） 次に、エネルギー付与手段７００を用いて、下部電極５００ａ上の圧電体前駆体溶液４０１ｂにエネルギーを加えて圧電体５００ｂを形成する（図６（Ｂ４））。
以上、ステップＳ３１〜Ｓ３４の工程を圧電体５００ｂの薄膜が所望の膜厚となるまで複数回実施する。
【００６９】
（Ｓ４１） 次に、印刷装置２０のインキング部２３において、溶液塗布手段２３ａにより機能性溶液である有機分子含有溶液６０８を上部電極５００ｃを形成するために作製した印刷用版５０の凹凸パターン形成面に塗布する。
（Ｓ４２） ついで、印刷装置２０の転写部２４において有機分子含有溶液６０８が塗布された印刷用版５０の凹凸パターン形成面と、振動板５４０（液室基板５０３等は省略）の下部電極５００ａ及び圧電体５００ｂ形成面とを接触させて接触状態を保持する（図６（Ｃ１））。これにより、印刷用版５０の凹凸パターンの凸部において、有機分子３００と振動板５４０、下部電極５００ａ上における外縁部及び圧電体５００ｂ上における外縁部とを化学結合させて所望の撥液性領域３０１ｃ、親液性領域３０２ｃからなるパターンを形成する（図６（Ｃ２））。
（Ｓ４３） 次に、液滴吐出ヘッドなどの液体塗布手段４００ｃを用いて、電極材料含有溶液４０１ｃを親液性領域３０２ｃ（圧電体５００ｂ）に選択的に塗布する（図６（Ｃ３））。ここでは、電極材料含有溶液４０１ｃと前述した電極材料含有溶液４０１ａは同一の材料である。
（Ｓ４４） 次に、エネルギー付与手段７００を用いて、圧電体５００ｂ上の電極材料含有溶液４０１ｃにエネルギーを加えて上部電極５００ｃを形成する（図６（Ｃ４））。
以上、ステップＳ４１〜Ｓ４４の工程を上部電極５００ｃの膜が所望の膜厚となるまで複数回実施する。
【００７０】
以上のように、本発明の機能性膜の形成方法を用いたステップＳ２１〜Ｓ２４，Ｓ３１〜Ｓ３４，Ｓ４１〜Ｓ４４の工程により、振動板５４０上に下部電極５００ａと、圧電体５００ｂと、上部電極５００ｃからなる圧電素子５０１を精度よく形成することが可能となり、引いては安定した吐出性能を有するインクジェットヘッド１を得ることができる。
【００７１】
ところで、前述した本発明のインクジェットヘッドに対してインクなどの液体を供給する液体タンクを一体化して液体カートリッジとしてもよい。
図７に、その液体カートリッジであるインクカートリッジの外観図を示す。このインクカートリッジ８０は、ノズル孔５０５等を有する前述した本発明に係るインクジェットヘッド１と、このインクジェットヘッド１に対してインクを供給する液体タンクであるインクタンク８２とを一体化したものである。このようにインクタンク８２が一体型のインクジェットヘッド１の場合、アクチュエータ部を高精度化、高密度化、および高信頼化することで、インクカートリッジ８０の歩留まりや信頼性を向上することができ、インクカートリッジ８０の低コスト化を図ることができる。
【００７２】
つぎに、本発明に係る画像形成装置について説明する。
本発明に係る画像形成装置は、液滴を吐出させて画像を形成する画像形成装置であって、前述した本発明のインクジェットヘッド又は図７の一体型インクジェットヘッドユニットである液体カートリッジを備えていることを特徴とする。
ここでは、図８及び図９を用いて、本発明のインクジェットヘッド１を搭載した画像形成装置であるインクジェット記録装置を実施例として説明する。なお、図８は同記録装置の斜視説明図、図９は同記録装置の機構部の側面説明図である。
【００７３】
このインクジェット記録装置は、記録装置本体の内部に主走査方向に移動可能なキャリッジ９８、キャリッジ９８に搭載した本発明のインクジェットヘッド（記録ヘッド）１、インクジェットヘッド１へインクを供給するインクカートリッジ９９等で構成される印字機構部９１等を収納し、装置本体の下方部には前方側から多数枚の用紙９２を積載可能な給紙カセット（或いは給紙トレイでもよい。）９３を抜き差し自在に装着することができる。また、用紙９２を手差しで給紙するために開かれる手差しトレイ９４を有し、給紙カセット９３あるいは手差しトレイ９４から給送される用紙９２を取り込み、印字機構部９１によって所要の画像を記録した後、後面側の装着された排紙トレイ９５に排紙する。
【００７４】
印字機構部９１は、図示しない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９６と従ガイドロッド９７とキャリッジ９８を主走査方向に摺動自在に保持し、このキャリッジ９８には、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンダ(Ｍ）、ブラック(Ｂｋ）の各色のインク滴を吐出するインクジェットヘッド１を複数のインク吐出口（ノズル）を主走査方向と交差する方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。また、キャリッジ９８にはインクジェットヘッド１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９９を交換可能に装着している。
【００７５】
インクカートリッジ９９は、上方に大気と連通する大気口、下方にはインクジェットヘッド１へインクを供給する供給口が設けられ、内部にはインクが充填された多孔質体を有しており、多孔質体の毛管力によりインクジェットヘッド１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、インクジェットヘッド１としては各色のインクジェットヘッド１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個の液出ヘッドでもよい。
【００７６】
ここで、キャリッジ９８は後方側（用紙搬送下流側)を主ガイドロッド９６に摺動自在に嵌装し、前方側（用紙搬送上流側)を従ガイドロッド９７に摺動自在に載置している。そして、このキャリッジ９８を主走査方向に移動走査するため、主走査モータ１０１で回転駆動される駆動プーリ１０２と従動プーリ１０３との間にタイミングベルト１０４を張装し、このタイミングベルト１０４をキャリッジ９８に固定しており、主走査モータ１０１の正逆回転によりキャリッジ９８が往復駆動される。
【００７７】
一方、給紙カセット９３にセットした用紙９２をインクジェットヘッド１に下方側に搬送するために、給紙カセット９３から用紙９２を分離給装する給紙ローラ１０５及びフリクションパッド１０６と、用紙９２を案内するガイド部材１０７と、給紙された用紙９２を反転させて搬送する搬送ローラ１０８と、この搬送ローラ１０８の周面に押し付けられる搬送コロ１０９及び搬送ローラ１０８からの用紙９２の送り出し角度を規定する先端コロ１１０とを有する。搬送ローラ１０８は副走査モータによってギア列を介して回転駆動される。
【００７８】
そして、キャリッジ９８の主走査方向の移動範囲に対応して搬送ローラ１０８から送り出された用紙９２をインクジェットヘッド１の下方側で案内するため用紙ガイド部材である印写受け部材１１１を設けている。この印写受け部材１１１の用紙搬送方向下流側には、用紙９２を排紙方向へ送り出すための回転駆動される搬送コロ１１２と拍車１１３を設け、さらに用紙９２を排紙トレイ９５に送り出す排紙ローラ１１４と拍車１１５と排紙経路を形成するガイド部材１１６，１１７とを配設している。
【００７９】
このインクジェット記録装置９０による記録時には、キャリッジ９８を移動させながら画像信号に応じてインクジェットヘッド１を駆動することにより、停止している用紙９２にインクを吐出して１行分を記録し、その後、用紙９２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９２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９２を排紙する。
【００８０】
また、キャリッジ９８の移動方向右端側の記録領域を外れた位置には、インクジェットヘッド１の吐出不良を回復するための回復装置１１８を配置している。回復装置１１８はキャップ手段と吸引手段とクリーニング手段を有している。キャリッジ９８は印字待機中にはこの回復装置１１８側に移動されてキャップ手段でインクジェットヘッド１をキャッピングして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、安定した吐出状態を維持する。
【００８１】
また、吐出不良が発生した場合等には、キャップ手段でインクジェットヘッド１の吐出出口(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の気泡等を吸出し、吐出口面に付着したインクやゴミ等はクリーニング手段により除去され吐出不良が回復される。また、吸引されたインクは、本体下部に設置された廃インク溜（不図示）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。
【００８２】
このように、このインクジェット記録装置９０においては本発明のインクジェットヘッド１を搭載しているので、振動板駆動不良によるインク滴吐出不良がなく、安定したインク吐出特性が得られ、画像品質が向上する。なお、ここではインクジェット記録装置９０にインクジェットヘッド１を使用した場合について説明したが、インク以外の液滴、例えば、パターニング用の液体レジストを吐出する装置にインクジェットヘッド１を適用してもよい。
【実施例】
【００８３】
以下、本発明に係る成形型及び印刷用版の製造方法に関する実施例を説明する。
（１）成形型１４
本発明の成形型１４を以下の手順で作製した。
（Ｓ５１ａ）エッチングマスク形成（図１（１ａ））
外径１５０ｍｍ、活性層１４ａ厚さ５０μｍ、総厚６２５μｍのＳＯＩ基板１４ｋの表面にフォトレジストを塗布・ベーク・露光することにより所定パターンの開口部を有するエッチングマスク１７を形成した。
（Ｓ５１ｂ）エッチング（図１（１ｂ））
つぎに、エッチングマスク１７の開口部を通して基板１４ｋをドライエッチングすることにより、活性層１４ａ表面にエッチングマスク１７の開口部のパターンに対応した凹凸パターンを形成した。
（Ｓ５１ｃ）エッチングマスク除去（図１（１ｃ））
活性層１４ａに凹凸パターンを形成した後、フォトレジストから成るエッチングマスク１７を剥離することにより成形型１４を得た。
なお、比較例として、シリコン基板を用いて実施例と同じ条件で成形型を作製した。
（２）印刷用版５０
本発明の印刷用版５０を以下の手順で作製した。
（Ｓ５２ａ）液体状樹脂塗布工程（図１（２ａ））
本実施例においては、主剤と硬化剤からなる二液混合型のＰＤＭＳ樹脂（標準硬化条件：７０℃×６０分＋１５０℃×３０分）の主剤と硬化剤とを１０対１の重量比となるように秤量したのち、遊星回転機構を有する攪拌装置（図示せず）によって混合することによって、未硬化状態のＰＤＭＳ樹脂（液体状樹脂１３ａ）を調製し、成形型１４の上部に設けた成形型支持部材１２を用いたスキージコートにより成形型１４表面の凹凸部の全領域を埋めるようにＰＤＭＳ樹脂を層状に塗布した。
（Ｓ５２ｂ）加圧工程（図１（２ｂ））
次に、未硬化状態の液体状樹脂１３ａの上方から、硬化後にホウ珪酸ガラスからなるガラス基板５２を貼り合わせた。なお、事前にＵＶ光を照射することにより、該ガラス基板５２の表面改質を施している。
ついで、加圧加熱装置（図示せず）を用いて成形型１４とガラス基板５２とを液体状樹脂１３ａを介して所定の圧力で加圧した。
（Ｓ５２ｃ）硬化工程（図１（２ｃ））
引き続き、前記加圧加熱装置を用いて、成形型１４とガラス基板５２とを液体状樹脂１３ａを介して加圧した状態で、７０℃で６０分間および１５０℃で３０分間加熱することにより、前記液体状樹脂１３ａを完全硬化させ、ＰＤＭＳ樹脂からなる硬化樹脂層１３とした。
（Ｓ５２ｄ）離型工程（図１（２ｄ））
成形型１４、ガラス基板５２、および硬化樹脂層１３を徐冷した後、完全硬化状態の硬化樹脂層１３を成形型１４から離型させることにより、表面に凹凸パターンを有する硬化樹脂層１３とガラス基板５２とからなる印刷用版５０の実施例サンプルを得た。
また、比較例の成形型を用いて、実施例と同じ条件で印刷用版の比較例サンプルを作製した。
【００８４】
（３）評価結果
以上の製造工程ステップＳ５２ａ〜Ｓ５２ｄにより作製した印刷用版５０の実施例サンプルの凹凸パターン高さを３次元レーザ変位計を用いて測定したところ、５０．０±０．２μｍ（σ）であることが確認できた。
一方、シリコン基板をドライエッチングすることによって形成した成形型を用いて作製した印刷用版（比較例サンプル）の凹凸パターン高さは、成形型のエッチング幅の狭いパターンはより低く、エッチング幅の広いパターンはより高くなることによってばらつきを生じて５０．０±５．０μｍと寸法精度の悪いものとなっていた。
【００８５】
なお、これまで本発明を図面に示した実施形態をもって説明してきたが、本発明は図面に示した実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、変更、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
本発明の活用例として、圧電素子を用いた、マイクロアクチュエータを搭載するＭＥＭＳデバイス、例えばマイクロミラーを搭載したプロジェクタ等の光学デバイス，微小流路に流体を供給するマイクロポンプ等を挙げることができる。
【符号の説明】
【００８７】
１ インクジェットヘッド
１２ 成形型支持部材
１３ 硬化樹脂層
１３ａ 液体状樹脂
１４ 成形型
１４ａ 活性層
１４ｂ ＳｉＯ２ボックス層
１４ｃ Ｓｉ基板
１４ｋ 基板（ＳＯＩ基板）
１７ エッチングマスク
２０ 印刷装置
２１ 搬送機構
２２ 保持手段
２３ インキング部
２３ａ 溶液塗布手段
２３ｂ 溶液供給手段
２４ 転写部
２４ａ 駆動部
２５ 制御装置
５０ 印刷用版
５２ ガラス基板
５３ 印刷基材
８０，９９ インクカートリッジ
８２ インクタンク
９０ インクジェット記録装置
９１ 印字機構部
９２ 用紙
９３ 給紙カセット
９４ 手差しトレイ
９５ 排紙トレイ
９６ 主ガイドロッド
９７ 従ガイドロッド
９８ キャリッジ
１０１ 主走査モータ
１０２ 駆動プーリ
１０３ 従動プーリ
１０４ タイミングベルト
１０５ 給紙ローラ
１０６ フリクションパッド
１０７，１１６，１１７ ガイド部材
１０８ 搬送ローラ
１０９，１１２ 搬送コロ
１１０ 先端コロ
１１１ 印写受け部材
１１３，１１５ 拍車
１１４ 排紙ローラ
１１８ 回復装置
３００ 有機分子
３０１，３０１ａ，３０１ｂ，３０１ｃ 撥液性領域
３０２，３０２ａ，３０２ｂ，３０２ｃ 親液性領域
４００，４００ａ，４００ｂ，４００ｃ 液体塗布手段
４０１ 機能液
４０１ａ，４０１ｃ 電極材料含有溶液
４０１ｂ 圧電体前駆体溶液
５００ 機能性膜
５００ａ 下部電極
５００ｂ 圧電体
５００ｃ 上部電極
５０１ 圧電素子
５０３ 液室基板
５０３ａ 隔壁部
５０４ ノズル板（ヘッド基板面）
５０５ ノズル孔
５０６ 個別液室
５３２ 流体抵抗部
５３３ 共通液室
５３３ａ インク供給部
５４０ 振動板
５７２ 保持基板
５７３ フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）
５７４ 圧電素子保護空間
７００ エネルギー付与手段
【先行技術文献】
【特許文献】
【００８８】
【特許文献１】特開２０１１−０００７１４号公報
【特許文献２】特開２００５−７２４７３号公報
【特許文献３】特開２００９−２８９４７号公報
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成形型、該成形型を用いて作製されるマイクロコンタクトプリントに用いられる印刷用版及びその製造方法、前記印刷用版を用いた機能性膜の形成方法、インクジェットヘッド並びにインクジェット記録装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
圧電素子を用いたインクジェットヘッドを高密度化する技術として、特許文献１等に示されるように、ＭＥＭＳ（マイクロ エレクトロ メカニカル システム）を応用した技術が開示されている。すなわち、半導体デバイス製造技術を応用し、アクチュエータ，液体流路を微細に形成することにより、ノズル密度を高密度にすることができるため、ヘッドの小型化，高集積化が可能になる。
【０００３】
このようなＭＥＭＳ技術を採用したインクジェットヘッドでは、薄膜技術で形成された振動板上に、薄膜形成技術で形成した電極，圧電体をフォトリソグラフィでパターニングし、圧電素子を形成することでアクチュエータとすることができる。
【０００４】
圧電素子の形成に関して、例えばインクジェット方式によりチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）の前駆体を基材に塗布、焼成することによって圧電素子を形成する技術が既に知られている。この方式は、所望の領域に選択的にＰＺＴ前駆体を塗布することが可能であり、鉛を含有するＰＺＴ前駆体の消費量を抑制することが可能であるため、環境面において有利である。
【０００５】
しかしながら、インクジェット方式は、複数ノズル、非接触手段による液体の塗布方法であり、さらにインクジェットヘッドが搭載されたキャリッジと基材間の相対移動手段の位置ばらつきによって、パターン形成精度に数μｍ〜数十μｍ程度のばらつきが発生するため、圧電素子の形状がばらつき、圧電素子の電気特性に不具合を生じる要因となる。
【０００６】
この不具合を解消する方法として、基材の表面に親水性の領域と撥水性の領域からなる表面エネルギーの差をパターニングする技術があり、このパターニング方法の一つとしてマイクロコンタクトプリント(以下、μＣＰともいう)法という技術が既に知られている。この技術は、ナノメートル乃至マイクロメートルオーダの凹凸パターンを形成したミリメートル乃至マイクロメートルオーダの厚みを有するＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）樹脂を印刷用版として用い、インクとして撥水性（あるいは親水性）を有する溶液を用いて、高解像度の撥水性（あるいは親水性）パターンを接触方式により印刷することを特徴としている（特許文献２，３参照。）。
【０００７】
μＣＰ法のプロセスは、印刷用版に機能性溶液を付着させる工程(インキング工程)、印刷用版に付着させた機能性溶液を基材に転写させる工程(転写工程)からなり、これらの工程を行う印刷装置(μＣＰ装置)が既に知られている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来のμＣＰ法で用いる印刷用版における凹凸パターンの凸部の高さが、所期の寸法通りではなく、対象の印刷領域で均一に印刷することが困難であった。
【０００９】
本発明は、以上の従来技術における課題に鑑みてなされたものであり、表面の凹凸パターンにおける凹部の深さのばらつきが抑制された成形型、該成形型を用いた印刷用版の製造方法、該印刷用版の製造方法により得られる印刷用版、該印刷用版を用いた機能性膜の形成方法、該機能性膜の形成方法により製造されるインクジェットヘッド並びに該インクジェットヘッドを用いたインクジェット記録装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
発明者が前述した問題の原因を調査したところ、印刷用版における凹凸パターンの凸部の高さはマイクロメートルオーダ乃至ナノメートルオーダと微小なものであるため、印刷用版の歪みや反り、あるいは印刷用版の表面全面に配置した凹凸パターン間の凸部の高さばらつきが対象の印刷領域での印刷性に影響し、とりわけ凹凸パターン間の凸部の高さばらつきがその印刷の均一性を阻害していることが分かった。また、印刷用版は、液状のＰＤＭＳ樹脂を凹凸パターンを形成した成形型に塗布した後に加熱処理により硬化させ該成形型の凹凸パターンが転写されて得られるが、成形型の全面のマイクロメートルオーダ乃至ナノメートルオーダの微細な凹凸パターンをＰＤＭＳ樹脂に転写させるものであるため、印刷用版の製造工程中における成形型の凹凸パターンの凹部の深さのばらつきが印刷用版における凹凸パターン間の凸部の高さばらつきに影響していることが判明した。そこで、発明者はその知見に基づいて前記問題を解決すべく鋭意検討を行い、本発明を成すに至った。
【００１１】
すなわち、前記課題を解決するために提供する本発明は、以下の通りである。なお、カッコ内に本発明を実施するための形態において対応する部位及び符号等を示す。
〔１〕 マイクロコンタクトプリントの印刷用版の製造に用いられる表面に凹凸パターンを有する成形型であって、ＳｉＯ２層をボックス層（ＳｉＯ２ボックス層１４ｂ）とするＳＯＩ基板（ＳＯＩ基板１４ｋ）の所定厚さのシリコン活性層（活性層１４ａ）にフォトリソグラフィ技術により前記凹凸パターンが形成されてなることを特徴とする成形型（成形型１４、図１）。
〔２〕 マイクロコンタクトプリントに用いる印刷用版の製造方法であって、前記〔１〕に記載の成形型の凹凸パターン形成面に、液体状樹脂（液体状樹脂１３ａ）を塗布する工程（図１（２ａ））と、前記成形型の凹凸パターン面に塗布された前記液体状樹脂の層を挟んで、支持基板（ガラス基板５２）を前記成形型に押圧させ、その状態で加熱により前記液体状樹脂を硬化させて硬化樹脂層（硬化樹脂層１３）とする工程（図１（２ｂ），（２ｃ））と、前記成形型を前記硬化樹脂層から剥離して、前記凹凸パターンが転写された硬化樹脂層と前記支持基板からなる印刷用版（印刷用版５０）を得る工程と、を有することを特徴とする印刷用版の製造方法（図１）。
〔３〕 前記支持基板は、前記成形型と熱膨張係数が略同一であることを特徴とする前記〔２〕に記載の印刷用版の製造方法。
〔４〕 前記支持基板は、ホウ珪酸ガラスまたはアルミナ珪酸ガラスからなることを特徴とする前記〔２〕または〔３〕に記載の印刷用版の製造方法。
〔５〕 前記液体状樹脂は、ポリジメチルシロキサン樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリウレタン樹脂のいずれかであることを特徴とする前記〔２〕〜〔４〕のいずれかに記載の印刷用版の製造方法。
〔６〕 前記支持基板の前記液体状樹脂の層と接する表面が表面改質されていることを特徴とする前記〔２〕〜〔５〕のいずれかに記載の印刷用版の製造方法。
〔７〕 前記〔２〕〜〔６〕のいずれかに記載の印刷用版の製造方法により製造されてなることを特徴とする印刷用版（印刷用版５０、図１）。
〔８〕 前記〔７〕に記載の印刷用版の前記凹凸パターン形成面に有機分子含有溶液を塗布し、該凹凸パターン面を被印刷面に接触させて、該被印刷面上に有機分子膜を転写することにより、撥液部（撥液性領域３０１）で区分される所定パターンの親液部（親液性領域３０２）を形成する第１の工程（図２（ａ））と、前記被印刷面上に形成された前記親液部にインクジェット法を用いて選択的に機能液（機能液４０１）を供給する第２の工程（図２（ｂ））と、前記親液部に供給された機能液にエネルギーを付与して所定パターンの機能性膜（機能性膜５００）を形成する第３の工程（図２（ｃ））と、を有することを特徴とする機能性膜の形成方法（図２）。
〔９〕 隔壁（隔壁部５０３ａ）により区画されてなり、それぞれが液滴吐出孔（ノズル孔５０５）を有する複数の個別液室（個別液室５０６）と、前記複数の個別液室の前記液滴吐出孔が設けられる板面とは別の面に設けられる振動板（振動板５４０）と、前記振動板上の前記複数の個別液室それぞれに対応する位置に設けられ、該振動板側から共通電極となる下部電極（下部電極５００ａ）、圧電体（圧電体５００ｂ）、個別電極となる上部電極（上部電極５００ｃ）の順に積層されてなる複数の圧電素子（圧電素子５０１）と、前記下部電極と接続される共通電極配線と、前記複数の圧電素子それぞれの上部電極と個別に導通し駆動信号が入力される個別電極配線と、を備えるインクジェットヘッドにおいて、前記下部電極、圧電体、上部電極の少なくともいずれかが、前記〔８〕に記載の機能性膜の形成方法により形成されてなることを特徴とするインクジェットヘッド（インクジェットヘッド１、図４，図５）。
〔１０〕 前記〔９〕に記載のインクジェットヘッド（インクジェットヘッド１）を備えることを特徴とするインクジェット記録装置（インクジェット記録装置９０、図８，図９）。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の成形型によれば、ＳｉＯ２層をボックス層とするＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板の所定厚さのシリコン活性層にフォトリソグラフィ技術により前記凹凸パターンが形成されてなることにより、ＳｉＯ２層においてＳＯＩ基板のエッチング反応を停止させることができるので、凹凸パターンにおける凹部の深さのばらつきを抑制することができ、引いては該成形型により製造される印刷用版の凹凸パターンにおける凸部の高さのばらつきを抑制でき、該印刷用版を用いた印刷品質を向上させることが可能となる。またその結果、前記印刷用版を用いた機能性膜の形成方法では、該機能性膜を精度よく形成することが可能となり、引いては安定した吐出性能を有するインクジェットヘッドを得ることができる。
また本発明のインクジェット記録装置によれば、本発明のインクジェットヘッドを有し、該インクジェットヘッドの液滴吐出孔からインク滴を安定して吐出するので、良質な画像を安定して形成することが可能となるとともに製造不良が減少して低コスト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る本発明に係る成形型及び印刷用版の製造工程図である。
【図２】本発明に係る機能性膜の形成方法に関する工程図である。
【図３】本発明に係る機能性膜の形成方法に用いる印刷装置の構成を示す概略図である。
【図４】本発明に係るインクジェットヘッドの構成を示す斜視図である。
【図５】本発明に係るインクジェットヘッドの幅方向の構成を示す断面概略図である。
【図６】図５のインクジェットヘッドにおける圧電素子の製造工程図である。
【図７】本発明のインクジェットヘッドを用いた液体カートリッジの外観図である。
【図８】本発明に係る画像形成装置であるインクジェット記録装置の外観図である。
【図９】図８のインクジェット記録装置の機構部の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明に係る成形型及び印刷用版の製造方法について説明する。
図１は、本発明に係る本発明に係る成形型及び印刷用版の製造方法を示す製造工程図である。このうち、図１（１ａ）〜（１ｃ）は本発明の成形型に関する製造工程であり、図１（２ａ）〜（２ｄ）は本発明の印刷用版に関する製造工程である。
【００１５】
（成形型）
本発明に係る成形型１４は、マイクロコンタクトプリントの印刷用版の製造に用いられる表面に所定の凹凸パターンを有する成形型であって、ＳｉＯ２層をボックス層とするＳＯＩ基板の所定厚さのシリコン活性層にフォトリソグラフィ技術により前記凹凸パターンが形成されてなることを特徴とするものである。
この成形型の製造工程について、図１（１ａ）〜（１ｃ）を参照しながら説明する。
【００１６】
（Ｓ１ａ）エッチングマスク形成（図１（１ａ））
本発明の成形型を形成するための基板１４ｋは、シリコンから成る活性層１４ａと、ＳｉＯ２ボックス層１４ｂと、Ｓｉ基板１４ｃとからなるＳＯＩ基板である。本工程では、活性層１４ａの表面にフォトレジストを塗布・ベーク・露光することにより、所定パターンの開口部（図中、白抜き部分）を有するエッチングマスク１７を形成する。
（Ｓ１ｂ）エッチング（図１（１ｂ））
つぎに、エッチングマスク１７の開口部を通して基板１４ｋをドライエッチングすることにより、活性層１４ａ表面にエッチングマスク１７の開口部のパターンに対応した凹凸パターンを形成する。
（Ｓ１ｃ）エッチングマスク除去（図１（１ｃ））
活性層１４ａに凹凸パターンを形成した後、フォトレジストから成るエッチングマスク１７を剥離することにより成形型１４を得る。
【００１７】
以上のように、ＳｉＯ２ボックス層１４ｂにおいて基板１４ｋのエッチング反応を停止させることができるので、凹凸パターンにおける凹部の深さは、エッチングパターンのエッチング幅の広さに影響を受けることなく、活性層１４ａの厚さに対応した一定の深さとなり、そのばらつきが抑制される。
【００１８】
（印刷用版の製造方法）
次に、印刷用版の具体的な製造工程について、図１（２ａ）〜（２ｄ）を参照しながら説明する。
（Ｓ２ａ）液体状樹脂塗布工程（図１（２ａ））
まず、前述のように得られた成形型１４の凹凸パターン形成面（図中、上面）において、その水平方向の端部に成形型支持部材１２を立設した後、微細な凹凸パターン表面を埋めるように液体状樹脂１３ａを塗布する。
【００１９】
ここで、液体状樹脂１３ａとしては、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）樹脂、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）樹脂、ポリウレタン（ＰＵ）樹脂のいずれかを用いることができ、特に弾性、耐溶剤性、溶液に対する版離れ性の観点からＰＤＭＳ樹脂が好適である。
【００２０】
また、その塗布方法としては、塗布する樹脂の物性、塗布面積に応じて適宜選択することができ、具体的には、スピンコート、バーコート、スキージコート、スリットコート、ロールコート、ブレードコート、ディスペンス等の各種の塗布方法を用いることができる。
【００２１】
（Ｓ２ｂ）加圧工程（図１（２ｂ））
次に、未硬化状態の液体状樹脂１３ａの上方から、硬化後に該樹脂層の支持基板となるガラス基板５２を貼り合わせた。本発明における印刷版用の支持基板として、成形型１４と熱膨張係数が略同一の基板を用いることが好ましい。ここで熱膨張係数が略同一とは、これ以降に行われる加熱、冷却の熱サイクルにおいてガラス基板５２の膨張収縮により成形型１４が破損しない程度に、熱膨張係数の差異が微差であることをいい、熱膨張係数の差が温度範囲２０〜２００℃において±０．８×１０−６Ｋ−１以内であることをいう。特に本発明においては、後述する印刷装置において、印刷用版の上方から透過光を照射することによって該印刷用版と被印刷体の位置を調整する機能を付与しているため、光学特性の観点からガラス基板５２の材料として、珪酸系ガラスが好ましく、特に耐熱強化ガラスであるパイレックス（コーニング社登録商標）、テンパックス（ショット社登録商標）のようなホウ珪酸ガラスやＳＷガラス基板（旭硝子社製）のようなアルミナ珪酸ガラスが好適である。
【００２２】
なお、該ガラス基板５２は、ＰＤＭＳ樹脂等の液体状樹脂１３ａが硬化した後の樹脂との密着性を向上させる目的で予め表面改質処理を行うことができる。具体的には、該ガラス基板５２の液体状樹脂１３ａの層と接する表面（密着面）に酸素プラズマを照射するか、あるいはＵＶ光を照射して表面改質処理を行うことができる。
【００２３】
本工程では、液体状樹脂１３ａにガラス基板５２を貼り合わせた後に、荷重および温度制御可能な加圧加熱装置（図示せず）を用いて成形型１４と支持基板としてのガラス基板５２とを液体状樹脂１３ａを介して加圧する。
【００２４】
（Ｓ２ｃ）硬化工程（図１（２ｃ））
引き続き、前記加圧加熱装置を用いて、成形型１４と支持基板としてのガラス基板５２とを液体状樹脂１３ａを介して加圧した状態で、所定の加熱条件で加熱することにより、前記液体状樹脂１３ａを完全硬化させて硬化樹脂層１３とする。
【００２５】
（Ｓ２ｄ）離型工程（図１（２ｄ））
成形型１４、ガラス基板５２、および硬化樹脂層１３を徐冷した後、完全硬化状態の硬化樹脂層１３を成形型１４から離型させることにより、表面に凹凸パターンを有する硬化樹脂層１３とガラス基板５２とからなる印刷用版５０を得る。
【００２６】
以上の製造工程により、凹部深さが一定の成形型１４を用いるので、凸部高さが一定の凹凸パターンを有する印刷用版５０を製造することが可能となる。
【００２７】
（機能性膜の形成方法）
次に、本発明に係る機能性膜の形成方法について説明する。
図２は、本発明に係る機能性膜の形成方法に関する工程図である。
本発明に係る機能性膜の形成方法は、図２に示すように、前述した印刷用版５０の凹凸パターン形成面に所定の機能性溶液（例えば、有機分子含有溶液）を塗布し、該凹凸パターン面を被印刷面（印刷基材５３の主面）に接触させて、該被印刷面上に有機分子膜を転写することにより、撥液部（撥液性領域３０１）で区分される所定パターンの親液部（親液性領域３０２）を形成する第１の工程（図２（ａ））と、前記被印刷面上に形成された前記親液部にインクジェット法（液体塗布手段４００）を用いて選択的に機能液（機能液４０１）を供給する第２の工程（図２（ｂ））と、前記親液部に供給された機能液にエネルギーを付与して所定パターンの機能性膜（機能性膜５００）を形成する第３の工程（図２（ｃ））と、を有することを特徴とする。
以下、各工程について後述する圧電体素子における圧電体を形成する場合を例にとり説明する。
【００２８】
（第１の工程）
図３に示す印刷装置を用いて、印刷基材５３の表面に機能性溶液として撥液性化合物を塗布し、所定パターンの撥液性領域３０１及び親液性領域３０２を形成する（図２（ａ））。
【００２９】
ここで、図３は、本発明に係る本発明に係る機能性膜の形成方法に用いられる印刷装置の構成を示す概略図である。
図３に示すように、印刷装置２０は、前述のように得られた印刷用版５０を硬化樹脂層１３の凹凸パターン形成面が下方を向くように保持する保持手段２２と、印刷用版５０を保持した保持手段２２をインキング部２３、転写部２４それぞれの直上に搬送する搬送機構２１と、印刷用版５０に機能性溶液を付着させるインキング部２３と、印刷用版５０から印刷基材５３に機能性溶液を転写させる転写部２４と、インキング部２３、転写部２４それぞれを制御する制御装置２５と、を備えている。
【００３０】
インキング部２３は、該インキング部２３直上に配置された印刷用版５０の凹凸パターン形成面（図中、下方に向いている面）に前記機能性溶液を塗布する溶液塗布手段２３ａと、液体塗布手段１０に機能性溶液を供給する溶液供給手段２３ｂと、を備える。ここで、溶液塗布手段２３ａとしては、塗布する前記機能性溶液の物性、塗布面積に応じて適宜選択することができ、具体的には、バーコート、スキージコート、スリットコート、ロールコート、ブレードコート、ディップコート等の塗布手段を用いることができる。
【００３１】
転写部２４は、該転写部２４直上に配置された印刷用版５０の凹凸パターン形成面（図中、下方を向いている面）に対向する位置に、印刷基材５３を保持するステージ（図示せず）と、該ステージの下部に設けられる印刷基材５３を印刷用版５０側に移動させて、該印刷用版５０に接触させるための駆動部２４ａと、を備える。
【００３２】
印刷装置２０を用いた印刷工程（第１の工程）は、制御装置２５の制御によりつぎの手順で行われる。
（Ｓ１１） まず印刷用版５０を保持手段２２にセットし、搬送機構２１により保持手段２２とともに印刷用版５０をインキング部２３に移動する。
（Ｓ１２） 溶液塗布手段２３ａが前記機能性溶液を印刷用版５１の凹凸パターン形成面に付着させる。
（Ｓ１３） 次に、搬送機構２１により保持手段２２とともに印刷用版５０を転写部２４に移動する。
（Ｓ１４） 駆動部２４ａにより印刷基材５３を保持するステージを上昇させ、印刷用版５０の凹凸パターン形成面における機能性溶液を保持した凸部と印刷基材５３の対象面とを接触させることにより、機能性溶液を所定のパターンで印刷基材５３に転写する（印刷工程終了）。
【００３３】
ここで用いられる機能性溶液は、印刷基材５３に撥液性または親液性を付与するための有機分子含有溶液である。このうち、印刷基材５３に撥液性を付与する材料としては、ＣｎＨ２ｎ+1ＳＨで示されるアルキルチオール化合物やＣｎＦ２ｎ+1（ＣＨ２）２ＳＨで示されるフルオロアルキルチオール化合物等の撥液材料を用いることができ、所望の撥液性、あるいは印刷基材５３の材料に対する反応性にしたがって材料種、あるいは濃度を適宜選択することができる。これらの化合物はアルコール、アセトン、トルエン、キシレン等の有機溶媒に溶解することにより、機能性溶液とされる。
【００３４】
（第２の工程）
つぎに、ゾルゲル法により電気−機械変換膜（圧電体）の前駆体を含有する金属有機化合物溶液である機能液４０１を、液体塗布手段４００を用いて、印刷基材５３の親液性領域３０２に塗布する（図２（ｂ））。
【００３５】
ここで、ゾルゲル法とは、金属アルコキシド等の金属有機化合物を溶液系で加水分解、重縮合させて金属−酸素−金属結合を成長させ、最終的に焼結することにより完成させる無機酸化物の作製方法である。ゾルゲル法の特徴は低基板温度で均一大面積な膜が得られることである。さらに溶液から製膜するため基板との密着性に優れる。具体的には、対象の基板上に金属有機化合物を含む溶液を塗布し、無機酸化物からなる厚膜を積層したあと、次工程（第３の工程）で焼結を行うものである。
【００３６】
用いられる金属有機化合物としては、無機酸化物を構成する金属のメトキシド、エトキシド、プロポキシド、ブトキシド等のアルコキシドやアセテート化合物等が挙げられる。硝酸塩、しゅう酸塩、過塩素酸塩等の無機塩でもよい。
【００３７】
またこれら化合物から無機酸化物を作製するには、加水分解及び重縮合反応を進める必要があるため、塗布溶液中には水の添加が必要となる。その添加量は系により異なるが、多すぎると反応が速く進むため得られる膜質が不均一となり易く、また反応速度の制御が難しい。水の添加量が少なすぎても反応のコントロールが難しく、適量がある。一般的には加水分解される結合数に対して０．５等量モルから５倍等量モルが好ましい。
【００３８】
さらに、加水分解触媒を添加すると、反応速度及び反応形態の制御が可能である。触媒としては一般の酸および塩基が用いられる。
添加用溶媒としては、上記材料が沈澱しないもの、すなわち相溶性に優れたものが望ましい。
【００３９】
溶液濃度は塗布方法にもよるが、スピンコート法の場合、溶液粘度が数ｃＰ〜十数ｃＰとなるように調整するとよい。アセチルアセトン、ジエタノールアミンなどのアルカノールアミンやキレート剤等を添加してもよい。
【００４０】
また、液体塗布手段４００として、具体的には、微細な領域に塗布可能な液体塗布手段であるインクジェット方式が好ましい。
【００４１】
本工程において、親液性領域３０２に塗布された機能液４０１は、印刷基材５３上の表面エネルギー差により親液性領域３０２に対して濡れ拡がり、撥液性領域３０１に対しては濡れ拡がりが抑制されるため、高解像度のパターニングが可能である。
【００４２】
（第３の工程）
印刷基材５３に塗布された機能液４０１を乾燥、焼結処理することにより、膜状の圧電体である機能性膜５００を形成する（図２（ｃ））。
【００４３】
以上のように、本発明の機能性膜の形成方法によれば、印刷基材５３上に、印刷用版５０の凹凸パターン（詳しくは、凸部のパターン）に対応した微細パターンの機能性膜を印刷基材５３全面に精度よく形成することが可能である。
【００４４】
（インクジェットヘッド）
つぎに、本発明に係るインクジェットヘッドの構成について説明する。
図４に、本発明に係るインクジェットヘッドの一部を断面にて示した分解斜視図を示す。また図５に、本発明に係るインクジェットヘッドの幅方向の断面概略構成を示す。なお、図５では単一の個別液室５０６を示しているが、インクジェットヘッドは図４に示すとおり液室基板５０３の隔壁部５０３ａで区画されることにより、図５中では左右方向に個別液室５０６が配列する構造をとる。
【００４５】
インクジェットヘッド１は、インクを吐出する液滴吐出孔であるノズル孔５０５を有するノズル板５０４と、複数の個別液室５０６、振動板５４０（不図示）、圧電素子５０１が形成され、圧電体５００ｂの駆動のための駆動回路が搭載されたフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）５７３を有する液室基板５０３と、圧電素子保護空間５７４を配した保持基板５７２との３枚の基板を重ねた積層構造となっている。
【００４６】
液室基板５０３は、Ｓｉ基板上に積層膜により振動板５４０が形成されている。本実施形態における振動板５４０はＳＯＩ基板を用いてＳｉ基板の片側面にシリコン酸化膜、シリコン活性膜、シリコン酸化膜を堆積させたものである。また、その上に複数の圧電素子５０１を設けており、更に該複数の圧電素子５０１それぞれに対応する個別液室５０６、該個別液室５０６に液体を供給する為の流体抵抗部（供給路）５３２、共通液室５３３を形成している。
【００４７】
ノズル板５０４は、例えばニッケル高速電鋳法を用いて厚さ２０μｍに形成したニッケル基板であり、液室基板５０３の面部に個別液室５０６それぞれに対応して連通するように設けられたノズル孔５０５を有する。
【００４８】
保持基板５７２は、圧電素子５０１の保護及び変位を妨げないための圧電素子保護空間５７４と液滴であるインクが外部から共通液室５３３へ供給するためのインク供給部５３３ａを形成した基板である。
【００４９】
なお、個別液室５０６は、振動板５４０と、液室基板５０３の壁面（隔壁部５０３ａ）と、ノズル孔５０５が設けられるノズル板５０４と、で囲まれた空間である。
【００５０】
また、振動板５４０の個別液室５０６とは反対面側に、下部電極５００ａ，圧電体５００ｂ，上部電極５００ｃが積層されてなる圧電素子５０１が形成されている。また、個別液室５０６の振動板５４０に対向する板面がノズル板５０４となっている。
【００５１】
このように構成されたインクジェットヘッド１において、各個別液室５０６内に液体、例えば記録液（インク）が満たされた状態で、図示しない制御部から画像データに基づいて、発振回路により、記録液の吐出を行いたいノズル孔５０５に対応する上部電極５００ｃに対して、２０Ｖのパルス電圧を印加する。この電圧パルスを印加することにより、圧電体５００ｂは、電歪効果により圧電体５００ｂそのものが振動板５４０と平行方向に縮むことにより、振動板５４０が個別液室５０６側に凸となるように撓むことになる。これにより、個別液室５０６内の圧力が急激に上昇して、個別液室５０６に連通するノズル孔５０５から記録液が吐出されるようになる。次に、パルス電圧印加後は、縮んだ圧電体５００ｂが元に戻ることから撓んだ振動板５４０は、元の位置に戻るため、個別液室５０６内が共通液室５３３内に比べて負圧となり、共通液室５３３から流体抵抗部５３２を通って記録液が個別液室５０６に供給される。
以上の動作制御を繰り返すことにより、インクジェットヘッド１は液滴を連続的に吐出でき、インクジェットヘッド１に対向して配置された被記録媒体（用紙）に画像を形成することが可能となる。
【００５２】
図５に示すように、インクジェットヘッド１は、Ｓｉ基板上に形成された振動板５４０と、該振動板５４０上に、下部電極５００ａ，圧電体５００ｂ，上部電極５００ｃがこの順番で積層されてなる圧電素子５０１と、を備え、圧電素子５０１及び振動板５４０からなる圧電アクチュエータを用いてノズル板５０４の基板面部に設けた液滴吐出孔であるノズル孔５０５から液滴を吐出させるサイドシュータータイプのものである。
【００５３】
ここで、ノズル板５０４は、ＳＵＳ、Ｎｉ、Ｓｉなどの金属または無機材料、ＰＩ（ポリイミド）などの樹脂材料にノズル孔５０５を形成して構成され、図示していない接着剤または陽極接合等の他の接合手段によって液室基板５０３に接合されるものである。
【００５４】
液室基板５０３は、必要とされる機械的強度および化学的耐性を備えた加工しやすい材料であるＳｉ基板で作られる。Ｓｉ基板を用いる場合、フォトリソグラフィとエッチング法による加工に、いわゆる半導体プロセスを用いることができるため、液室配列の高集積化が可能となる。
【００５５】
振動板５４０は、圧電素子５０１による変位の範囲内で弾性変形する材質とすることが必要である。材質としては、無機材料、有機材料の薄膜が用いられるが、電極との密着性を考慮すると無機材料を用いることが好ましい。無機材料としては、金属、合金、半導体、誘電体等の任意の材料を用いることができる。材料は加工方法から最適のものを選定することができ、液室基板５０３にＳｉを用いた場合は、ＳｉＯ２，Ｓｉ３Ｎ４，他結晶Ｓｉを用いることが好ましい。一般にはＳｉの熱酸化膜とするケースが多い。また、これらの積層膜とすることで、残留応力を相殺する構造をとることができる。また、ＳｉＯ２，Ｓｉ３Ｎ４等の誘電体材料は化学的に安定であり、吐出するインクに接触しても、インクによる腐食による振動板５４０の破壊を防止することができる。さらに、これらの薄膜の成膜技術は半導体プロセスで確立された技術であるため、安定した振動板５４０を得ることができる。
【００５６】
振動板５４０の厚さは、材料の剛性や形成方法から最適化することが好ましいが、前述の無機材料（ＳｉＯ２，Ｓｉ３Ｎ４）を用いた場合、１〜５μｍの範囲とすることが好ましい。例えばまず、Ｓｉ基板上に振動板５４０となる絶縁物を形成し、その後個別液室５０６などの液室となる空洞をエッチングにより形成後、必要な厚みに研磨される。エッチングの際は絶縁物層がストップ層となる。
【００５７】
下部電極５００ａは、複数の圧電素子５０１における共通電極であり、共通電極配線（不図示）と接続している。
【００５８】
また、下部電極５００ａは、例えば圧電体５００ｂの配向性を制御するために（１１１）結晶配向した薄膜であり、下部電極５００ａを構成する材料としては、任意の導電性材料を用いることができる。導電材料としては、金属、合金、導電性化合物等を用いることができるが、圧電体５００ｂの成膜方法により耐熱性の高い電極材料を用いることが好ましい。通常圧電体５００ｂは成膜後に結晶化させるプロセスが必要であり、一般的な圧電材料であるチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を用いた場合、結晶化プロセス温度は５００℃〜８００℃となることが一般的である。そのため、圧電素子に用いられる材料は高融点であると同時に高温で隣接する振動板５４０や圧電材料と化合物を形成しない安定性の高い材料であることが必要である。これらの材料としてはＰｔ，Ｉｒ，Ｐｄ，Ａｕ等の反応性が低く高融点である金属やその合金を用いることが好ましい。このうち、一般的に圧電体５００ｂを構成する代表的材料であるチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）と格子定数が近く酸化しにくい貴金属であるＰｔが最も多く使用されている。また、高温安定性の高い化合物導電材料を用いても良い。これらの化合物導電材料としては、任意の複合酸化物を用いることができる。例えば、ＩｒＯ２、ＲｕＯ２、ＳｒＯ、ＳｒＲｕＯ３、ＣａＲｕＯ３、ＢａＲｕＯ３、（ＳｒｘＣａ１−ｘ）ＲｕＯ３等の白金族金属含有導電性酸化物やＬａＮｉＯ３などが挙げられる。
【００５９】
下部電極５００ａの膜厚は電極に必要とされる電気抵抗により任意に設定することができるが、１００ｎｍから１μｍの範囲が好ましい。
【００６０】
圧電体５００ｂを構成する材料としては、ペロブスカイト型結晶構造を有し化学式ＡＢＯ３で示すことのできる複合酸化物を用いることができる。ここで、Ａサイトの元素としてはＰｂ、Ｂａ、Ｎｂ、Ｌａ、Ｌｉ、Ｓｒ、Ｂｉ、ＮａおよびＫなどである。また、Ｂサイトの元素としてはＣｄ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｍｇ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｚｎ、ＷおよびＹｂなどである。この中でも、Ａには鉛（Ｐｂ）、Ｂにジルコニウム（Ｚｒ）とチタン（Ｔｉ）の混合を適用したチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）が多く用いられている。この材料は、温度特性，圧電特性に優れているため、高信頼性、高安定性の圧電素子５０１を得ることができる。ＰＺＴの他には、鉛を使用しないという環境的な利点があり変位量が大きく原料が安価であり使用実績が多いものとしては、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）を用いることができる。
【００６１】
圧電体５００ｂの膜厚は所望の特性により最適値を設定することができるが、０．１μｍから５μｍの範囲とすることが好ましい。
【００６２】
さらに圧電体５００ｂは個別液室５０６ごとに個別に形成される必要があり、個別液室幅よりも圧電体幅を狭くする必要がある。それにより、剛性の高い圧電体５００ｂの膜が形成されない部分が個別液室５０６上に形成され、振動変位する領域を確保することができる。そのため、後述する圧電体５００ｂのパターニング(個別液室５０６ごとの分離)が重要である。
【００６３】
上部電極５００ｃは、個別液室５０６ごとに形成される圧電体５００ｂの上方に形成される。また上部電極５００ｃは、複数の圧電素子５０１ごとに設けられる個別電極であり、個別電極配線（不図示）と接続している。該個別電極配線は複数の圧電素子５０１それぞれの上部電極５００ｃと個別に導通しており、駆動信号入力部（不図示）から個別電極配線を通じてそれぞれの圧電素子５０１に駆動信号が入力される。
【００６４】
上部電極５００ｃを構成する材料としては、下部電極５００ａの場合と同じ材料群のいずれかを用いることができる。すなわち、上部電極５００ｃの材料は任意の導電性材料を用いることが可能である。導電材料としては、金属、合金、導電性化合物等が挙げられるが、金属または合金を用いることが好ましい。その際、圧電体５００ｂとの密着性を考慮した材料を選定する必要がある。また、圧電材料に含まれるＰｂ等の材料と反応・相互拡散し合金を形成する材料は好ましくない。さらに、圧電材料に含まれる酸素等と反応する材料も好ましくない。従って、反応性の低い安定した材料を用いるのが好ましい。これらの材料としては、Ａｕ，Ｐｔ，Ｉｒ，Ｐｄまたはこれらの合金，固溶体を例として挙げられる。
【００６５】
また、上部電極５００ｃの幅は圧電体５００ｂの幅より狭くすることが好ましい。圧電体５００ｂ端部まで上部電極５００ｃを形成した場合、圧電体５００ｂ端部の電界集中により、下部電極５００ａ−上部電極５００ｃ間の放電現象に繋がる可能性があり、圧電素子２の信頼性を著しく損なう可能性がある。
【００６６】
ここで、本発明のインクジェットヘッド１は、下部電極５００ａ、圧電体５００ｂ、上部電極５００ｃの少なくともいずれかが、前述した本発明の機能性膜の形成方法により形成されてなることを特徴とするものである。
【００６７】
図６を参照しながら、下部電極５００ａ、圧電体５００ｂ、上部電極５００ｃすべてを本発明の機能性膜の形成方法で形成する場合を説明する。
（Ｓ２１） まず、印刷装置２０のインキング部２３において、溶液塗布手段２３ａにより機能性溶液である有機分子含有溶液６０８を下部電極５００ａを形成するために作製した印刷用版５０の凹凸パターン形成面に塗布する。
（Ｓ２２） ついで、印刷装置２０の転写部２４において有機分子含有溶液６０８が塗布された印刷用版５０の凹凸パターン形成面と、印刷基材である振動板５４０（液室基板５０３等は省略）とを接触させて接触状態を保持する（図６（Ａ１））。これにより、印刷用版５０の凹凸パターンの凸部において、有機分子３００と振動板５４０とを化学結合させて所望の撥液性領域３０１ａ、親液性領域３０２ａからなるパターンを形成する（図６（Ａ２））。
（Ｓ２３） 次に、液滴吐出ヘッドなどの液体塗布手段４００ａを用いて、電極材料含有溶液４０１ａを親液性領域３０２ａに選択的に塗布する（図６（Ａ３））。親液性領域３０２ａに塗布された電極材料含有溶液４０１ａは、振動板５４０上の表面エネルギー差により親液性領域３０２ａに対して濡れ拡がり、撥液性領域３０１ａに対しては濡れ拡がりが抑制されるため、高解像度のパターニングを行うことができる。ここで、電極材料含有溶液４０１ａとしては、白金微粒子をエタノール溶媒中に分散させた溶液を用いているが、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、イリジウム等の白金系金属微粒子を、アルコール等の有機溶媒中に分散させた金属微粒子分散液や、ゾルゲル法により金属アルコキシド等の金属有機化合物を溶媒中に溶解、分散した所謂ゾルゲル液を用いてもよい。
（Ｓ２４） 次に、エネルギー付与手段７００を用いて、振動板５４０上の電極材料含有溶液４０１ａにエネルギーを加えて下部電極５００ａを形成する（図６（Ａ４））。ここで、エネルギー付与手段７００としては、ホットプレート、オーブンを用いているが、ハロゲンランプ、キセノンランプ、赤外線ランプ等の加熱手段や、ＹＡＧレーザ、ＣＯ２レーザ、Ａｒレーザ等のレーザ照射手段を用いてもよい。
以上、ステップＳ２１〜Ｓ２４の工程を下部電極５００ａの膜が所望の膜厚となるまで複数回実施する。
【００６８】
（Ｓ３１） 次に、印刷装置２０のインキング部２３において、溶液塗布手段２３ａにより機能性溶液である有機分子含有溶液６０８を圧電体５００ｂを形成するために作製した印刷用版５０の凹凸パターン形成面に塗布する。
（Ｓ３２） ついで、印刷装置２０の転写部２４において有機分子含有溶液６０８が塗布された印刷用版５０の凹凸パターン形成面と、振動板５４０（液室基板５０３等は省略）の下部電極５００ａ形成面とを接触させて接触状態を保持する（図６（Ｂ１））。これにより、印刷用版５０の凹凸パターンの凸部において、有機分子３００と振動板５４０及び下部電極５００ａ上における外縁部とを化学結合させて所望の撥液性領域３０１ｂ、親液性領域３０２ｂからなるパターンを形成する（図６（Ｂ２））。
（Ｓ３３） 次に、液滴吐出ヘッドなどの液体塗布手段４００ｂを用いて、圧電体前駆体溶液４０１ｂを親液性領域３０２ｂ（下部電極５００ａ）に選択的に塗布する（図６（Ｂ３））。ここで、圧電体前駆体溶液４０１ｂとしては、ゾルゲル法により成膜される圧電体材料、具体的には酢酸鉛、イソプロポキシドジルコニウム、イソプロポキシドチタンを出発材料にし、共通溶媒としてメトキシエタノールに溶解させたチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）系の材料を用いる。
（Ｓ３４） 次に、エネルギー付与手段７００を用いて、下部電極５００ａ上の圧電体前駆体溶液４０１ｂにエネルギーを加えて圧電体５００ｂを形成する（図６（Ｂ４））。
以上、ステップＳ３１〜Ｓ３４の工程を圧電体５００ｂの薄膜が所望の膜厚となるまで複数回実施する。
【００６９】
（Ｓ４１） 次に、印刷装置２０のインキング部２３において、溶液塗布手段２３ａにより機能性溶液である有機分子含有溶液６０８を上部電極５００ｃを形成するために作製した印刷用版５０の凹凸パターン形成面に塗布する。
（Ｓ４２） ついで、印刷装置２０の転写部２４において有機分子含有溶液６０８が塗布された印刷用版５０の凹凸パターン形成面と、振動板５４０（液室基板５０３等は省略）の下部電極５００ａ及び圧電体５００ｂ形成面とを接触させて接触状態を保持する（図６（Ｃ１））。これにより、印刷用版５０の凹凸パターンの凸部において、有機分子３００と振動板５４０、下部電極５００ａ上における外縁部及び圧電体５００ｂ上における外縁部とを化学結合させて所望の撥液性領域３０１ｃ、親液性領域３０２ｃからなるパターンを形成する（図６（Ｃ２））。
（Ｓ４３） 次に、液滴吐出ヘッドなどの液体塗布手段４００ｃを用いて、電極材料含有溶液４０１ｃを親液性領域３０２ｃ（圧電体５００ｂ）に選択的に塗布する（図６（Ｃ３））。ここでは、電極材料含有溶液４０１ｃと前述した電極材料含有溶液４０１ａは同一の材料である。
（Ｓ４４） 次に、エネルギー付与手段７００を用いて、圧電体５００ｂ上の電極材料含有溶液４０１ｃにエネルギーを加えて上部電極５００ｃを形成する（図６（Ｃ４））。
以上、ステップＳ４１〜Ｓ４４の工程を上部電極５００ｃの膜が所望の膜厚となるまで複数回実施する。
【００７０】
以上のように、本発明の機能性膜の形成方法を用いたステップＳ２１〜Ｓ２４，Ｓ３１〜Ｓ３４，Ｓ４１〜Ｓ４４の工程により、振動板５４０上に下部電極５００ａと、圧電体５００ｂと、上部電極５００ｃからなる圧電素子５０１を精度よく形成することが可能となり、引いては安定した吐出性能を有するインクジェットヘッド１を得ることができる。
【００７１】
ところで、前述した本発明のインクジェットヘッドに対してインクなどの液体を供給する液体タンクを一体化して液体カートリッジとしてもよい。
図７に、その液体カートリッジであるインクカートリッジの外観図を示す。このインクカートリッジ８０は、ノズル孔５０５等を有する前述した本発明に係るインクジェットヘッド１と、このインクジェットヘッド１に対してインクを供給する液体タンクであるインクタンク８２とを一体化したものである。このようにインクタンク８２が一体型のインクジェットヘッド１の場合、アクチュエータ部を高精度化、高密度化、および高信頼化することで、インクカートリッジ８０の歩留まりや信頼性を向上することができ、インクカートリッジ８０の低コスト化を図ることができる。
【００７２】
つぎに、本発明に係る画像形成装置について説明する。
本発明に係る画像形成装置は、液滴を吐出させて画像を形成する画像形成装置であって、前述した本発明のインクジェットヘッド又は図７の一体型インクジェットヘッドユニットである液体カートリッジを備えていることを特徴とする。
ここでは、図８及び図９を用いて、本発明のインクジェットヘッド１を搭載した画像形成装置であるインクジェット記録装置を実施例として説明する。なお、図８は同記録装置の斜視説明図、図９は同記録装置の機構部の側面説明図である。
【００７３】
このインクジェット記録装置は、記録装置本体の内部に主走査方向に移動可能なキャリッジ９８、キャリッジ９８に搭載した本発明のインクジェットヘッド（記録ヘッド）１、インクジェットヘッド１へインクを供給するインクカートリッジ９９等で構成される印字機構部９１等を収納し、装置本体の下方部には前方側から多数枚の用紙９２を積載可能な給紙カセット（或いは給紙トレイでもよい。）９３を抜き差し自在に装着することができる。また、用紙９２を手差しで給紙するために開かれる手差しトレイ９４を有し、給紙カセット９３あるいは手差しトレイ９４から給送される用紙９２を取り込み、印字機構部９１によって所要の画像を記録した後、後面側の装着された排紙トレイ９５に排紙する。
【００７４】
印字機構部９１は、図示しない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９６と従ガイドロッド９７とキャリッジ９８を主走査方向に摺動自在に保持し、このキャリッジ９８には、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンダ(Ｍ）、ブラック(Ｂｋ）の各色のインク滴を吐出するインクジェットヘッド１を複数のインク吐出口（ノズル）を主走査方向と交差する方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。また、キャリッジ９８にはインクジェットヘッド１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９９を交換可能に装着している。
【００７５】
インクカートリッジ９９は、上方に大気と連通する大気口、下方にはインクジェットヘッド１へインクを供給する供給口が設けられ、内部にはインクが充填された多孔質体を有しており、多孔質体の毛管力によりインクジェットヘッド１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、インクジェットヘッド１としては各色のインクジェットヘッド１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個の液出ヘッドでもよい。
【００７６】
ここで、キャリッジ９８は後方側（用紙搬送下流側)を主ガイドロッド９６に摺動自在に嵌装し、前方側（用紙搬送上流側)を従ガイドロッド９７に摺動自在に載置している。そして、このキャリッジ９８を主走査方向に移動走査するため、主走査モータ１０１で回転駆動される駆動プーリ１０２と従動プーリ１０３との間にタイミングベルト１０４を張装し、このタイミングベルト１０４をキャリッジ９８に固定しており、主走査モータ１０１の正逆回転によりキャリッジ９８が往復駆動される。
【００７７】
一方、給紙カセット９３にセットした用紙９２をインクジェットヘッド１に下方側に搬送するために、給紙カセット９３から用紙９２を分離給装する給紙ローラ１０５及びフリクションパッド１０６と、用紙９２を案内するガイド部材１０７と、給紙された用紙９２を反転させて搬送する搬送ローラ１０８と、この搬送ローラ１０８の周面に押し付けられる搬送コロ１０９及び搬送ローラ１０８からの用紙９２の送り出し角度を規定する先端コロ１１０とを有する。搬送ローラ１０８は副走査モータによってギア列を介して回転駆動される。
【００７８】
そして、キャリッジ９８の主走査方向の移動範囲に対応して搬送ローラ１０８から送り出された用紙９２をインクジェットヘッド１の下方側で案内するため用紙ガイド部材である印写受け部材１１１を設けている。この印写受け部材１１１の用紙搬送方向下流側には、用紙９２を排紙方向へ送り出すための回転駆動される搬送コロ１１２と拍車１１３を設け、さらに用紙９２を排紙トレイ９５に送り出す排紙ローラ１１４と拍車１１５と排紙経路を形成するガイド部材１１６，１１７とを配設している。
【００７９】
このインクジェット記録装置９０による記録時には、キャリッジ９８を移動させながら画像信号に応じてインクジェットヘッド１を駆動することにより、停止している用紙９２にインクを吐出して１行分を記録し、その後、用紙９２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９２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９２を排紙する。
【００８０】
また、キャリッジ９８の移動方向右端側の記録領域を外れた位置には、インクジェットヘッド１の吐出不良を回復するための回復装置１１８を配置している。回復装置１１８はキャップ手段と吸引手段とクリーニング手段を有している。キャリッジ９８は印字待機中にはこの回復装置１１８側に移動されてキャップ手段でインクジェットヘッド１をキャッピングして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、安定した吐出状態を維持する。
【００８１】
また、吐出不良が発生した場合等には、キャップ手段でインクジェットヘッド１の吐出出口(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の気泡等を吸出し、吐出口面に付着したインクやゴミ等はクリーニング手段により除去され吐出不良が回復される。また、吸引されたインクは、本体下部に設置された廃インク溜（不図示）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。
【００８２】
このように、このインクジェット記録装置９０においては本発明のインクジェットヘッド１を搭載しているので、振動板駆動不良によるインク滴吐出不良がなく、安定したインク吐出特性が得られ、画像品質が向上する。なお、ここではインクジェット記録装置９０にインクジェットヘッド１を使用した場合について説明したが、インク以外の液滴、例えば、パターニング用の液体レジストを吐出する装置にインクジェットヘッド１を適用してもよい。
【実施例】
【００８３】
以下、本発明に係る成形型及び印刷用版の製造方法に関する実施例を説明する。
（１）成形型１４
本発明の成形型１４を以下の手順で作製した。
（Ｓ５１ａ）エッチングマスク形成（図１（１ａ））
外径１５０ｍｍ、活性層１４ａ厚さ５０μｍ、総厚６２５μｍのＳＯＩ基板１４ｋの表面にフォトレジストを塗布・ベーク・露光することにより所定パターンの開口部を有するエッチングマスク１７を形成した。
（Ｓ５１ｂ）エッチング（図１（１ｂ））
つぎに、エッチングマスク１７の開口部を通して基板１４ｋをドライエッチングすることにより、活性層１４ａ表面にエッチングマスク１７の開口部のパターンに対応した凹凸パターンを形成した。
（Ｓ５１ｃ）エッチングマスク除去（図１（１ｃ））
活性層１４ａに凹凸パターンを形成した後、フォトレジストから成るエッチングマスク１７を剥離することにより成形型１４を得た。
なお、比較例として、シリコン基板を用いて実施例と同じ条件で成形型を作製した。
（２）印刷用版５０
本発明の印刷用版５０を以下の手順で作製した。
（Ｓ５２ａ）液体状樹脂塗布工程（図１（２ａ））
本実施例においては、主剤と硬化剤からなる二液混合型のＰＤＭＳ樹脂（標準硬化条件：７０℃×６０分＋１５０℃×３０分）の主剤と硬化剤とを１０対１の重量比となるように秤量したのち、遊星回転機構を有する攪拌装置（図示せず）によって混合することによって、未硬化状態のＰＤＭＳ樹脂（液体状樹脂１３ａ）を調製し、成形型１４の上部に設けた成形型支持部材１２を用いたスキージコートにより成形型１４表面の凹凸部の全領域を埋めるようにＰＤＭＳ樹脂を層状に塗布した。
（Ｓ５２ｂ）加圧工程（図１（２ｂ））
次に、未硬化状態の液体状樹脂１３ａの上方から、硬化後にホウ珪酸ガラスからなるガラス基板５２を貼り合わせた。なお、事前にＵＶ光を照射することにより、該ガラス基板５２の表面改質を施している。
ついで、加圧加熱装置（図示せず）を用いて成形型１４とガラス基板５２とを液体状樹脂１３ａを介して所定の圧力で加圧した。
（Ｓ５２ｃ）硬化工程（図１（２ｃ））
引き続き、前記加圧加熱装置を用いて、成形型１４とガラス基板５２とを液体状樹脂１３ａを介して加圧した状態で、７０℃で６０分間および１５０℃で３０分間加熱することにより、前記液体状樹脂１３ａを完全硬化させ、ＰＤＭＳ樹脂からなる硬化樹脂層１３とした。
（Ｓ５２ｄ）離型工程（図１（２ｄ））
成形型１４、ガラス基板５２、および硬化樹脂層１３を徐冷した後、完全硬化状態の硬化樹脂層１３を成形型１４から離型させることにより、表面に凹凸パターンを有する硬化樹脂層１３とガラス基板５２とからなる印刷用版５０の実施例サンプルを得た。
また、比較例の成形型を用いて、実施例と同じ条件で印刷用版の比較例サンプルを作製した。
【００８４】
（３）評価結果
以上の製造工程ステップＳ５２ａ〜Ｓ５２ｄにより作製した印刷用版５０の実施例サンプルの凹凸パターン高さを３次元レーザ変位計を用いて測定したところ、５０．０±０．２μｍ（σ）であることが確認できた。
一方、シリコン基板をドライエッチングすることによって形成した成形型を用いて作製した印刷用版（比較例サンプル）の凹凸パターン高さは、成形型のエッチング幅の狭いパターンはより低く、エッチング幅の広いパターンはより高くなることによってばらつきを生じて５０．０±５．０μｍと寸法精度の悪いものとなっていた。
【００８５】
なお、これまで本発明を図面に示した実施形態をもって説明してきたが、本発明は図面に示した実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、変更、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
本発明の活用例として、圧電素子を用いた、マイクロアクチュエータを搭載するＭＥＭＳデバイス、例えばマイクロミラーを搭載したプロジェクタ等の光学デバイス，微小流路に流体を供給するマイクロポンプ等を挙げることができる。
【符号の説明】
【００８７】
１ インクジェットヘッド
１２ 成形型支持部材
１３ 硬化樹脂層
１３ａ 液体状樹脂
１４ 成形型
１４ａ 活性層
１４ｂ ＳｉＯ２ボックス層
１４ｃ Ｓｉ基板
１４ｋ 基板（ＳＯＩ基板）
１７ エッチングマスク
２０ 印刷装置
２１ 搬送機構
２２ 保持手段
２３ インキング部
２３ａ 溶液塗布手段
２３ｂ 溶液供給手段
２４ 転写部
２４ａ 駆動部
２５ 制御装置
５０ 印刷用版
５２ ガラス基板
５３ 印刷基材
８０，９９ インクカートリッジ
８２ インクタンク
９０ インクジェット記録装置
９１ 印字機構部
９２ 用紙
９３ 給紙カセット
９４ 手差しトレイ
９５ 排紙トレイ
９６ 主ガイドロッド
９７ 従ガイドロッド
９８ キャリッジ
１０１ 主走査モータ
１０２ 駆動プーリ
１０３ 従動プーリ
１０４ タイミングベルト
１０５ 給紙ローラ
１０６ フリクションパッド
１０７，１１６，１１７ ガイド部材
１０８ 搬送ローラ
１０９，１１２ 搬送コロ
１１０ 先端コロ
１１１ 印写受け部材
１１３，１１５ 拍車
１１４ 排紙ローラ
１１８ 回復装置
３００ 有機分子
３０１，３０１ａ，３０１ｂ，３０１ｃ 撥液性領域
３０２，３０２ａ，３０２ｂ，３０２ｃ 親液性領域
４００，４００ａ，４００ｂ，４００ｃ 液体塗布手段
４０１ 機能液
４０１ａ，４０１ｃ 電極材料含有溶液
４０１ｂ 圧電体前駆体溶液
５００ 機能性膜
５００ａ 下部電極
５００ｂ 圧電体
５００ｃ 上部電極
５０１ 圧電素子
５０３ 液室基板
５０３ａ 隔壁部
５０４ ノズル板（ヘッド基板面）
５０５ ノズル孔
５０６ 個別液室
５３２ 流体抵抗部
５３３ 共通液室
５３３ａ インク供給部
５４０ 振動板
５７２ 保持基板
５７３ フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）
５７４ 圧電素子保護空間
７００ エネルギー付与手段
【先行技術文献】
【特許文献】
【００８８】
【特許文献１】特開２０１１−０００７１４号公報
【特許文献２】特開２００５−７２４７３号公報
【特許文献３】特開２００９−２８９４７号公報
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロコンタクトプリントの印刷用版の製造に用いられる表面に凹凸パターンを有する成形型であって、
ＳｉＯ２層をボックス層とするＳＯＩ基板の所定厚さのシリコン活性層にフォトリソグラフィ技術により前記凹凸パターンが形成されてなることを特徴とする成形型。
【請求項２】
マイクロコンタクトプリントに用いる印刷用版の製造方法であって、
請求項１に記載の成形型の凹凸パターン形成面に、液体状樹脂を塗布する工程と、
前記成形型の凹凸パターン面に塗布された前記液体状樹脂の層を挟んで、支持基板を前記成形型に押圧させ、その状態で加熱により前記液体状樹脂を硬化させて硬化樹脂層とする工程と、
前記成形型を前記硬化樹脂層から剥離して、前記凹凸パターンが転写された硬化樹脂層と前記支持基板からなる印刷用版を得る工程と、を有することを特徴とする印刷用版の製造方法。
【請求項３】
前記支持基板は、前記成形型と熱膨張係数が略同一であることを特徴とする請求項２に記載の印刷用版の製造方法。
【請求項４】
前記支持基板は、ホウ珪酸ガラスまたはアルミナ珪酸ガラスからなることを特徴とする請求項２または３に記載の印刷用版の製造方法。
【請求項５】
前記液体状樹脂は、ポリジメチルシロキサン樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリウレタン樹脂のいずれかであることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の印刷用版の製造方法。
【請求項６】
前記支持基板の前記液体状樹脂の層と接する表面が表面改質されていることを特徴とする請求項２〜５のいずれかに記載の印刷用版の製造方法。
【請求項７】
請求項２〜６のいずれかに記載の印刷用版の製造方法により製造されてなることを特徴とする印刷用版。
【請求項８】
請求項７に記載の印刷用版の前記凹凸パターン形成面に有機分子含有溶液を塗布し、該凹凸パターン面を被印刷面に接触させて、該被印刷面上に有機分子膜を転写することにより、撥液部で区分される所定パターンの親液部を形成する第１の工程と、
前記被印刷面上に形成された前記親液部にインクジェット法を用いて選択的に機能液を供給する第２の工程と、
前記親液部に供給された機能液にエネルギーを付与して所定パターンの機能性膜を形成する第３の工程と、を有することを特徴とする機能性膜の形成方法。
【請求項９】
隔壁により区画されてなり、それぞれが液滴吐出孔を有する複数の個別液室と、前記複数の個別液室の前記液滴吐出孔が設けられる板面とは別の面に設けられる振動板と、前記振動板上の前記複数の個別液室それぞれに対応する位置に設けられ、該振動板側から共通電極となる下部電極、圧電体、個別電極となる上部電極の順に積層されてなる複数の圧電素子と、前記下部電極と接続される共通電極配線と、前記複数の圧電素子それぞれの上部電極と個別に導通し駆動信号が入力される個別電極配線と、を備えるインクジェットヘッドにおいて、
前記下部電極、圧電体、上部電極の少なくともいずれかが、請求項８に記載の機能性膜の形成方法により形成されてなることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項１０】
請求項９に記載のインクジェットヘッドを備えることを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項１】
マイクロコンタクトプリントの印刷用版の製造に用いられる表面に凹凸パターンを有する成形型であって、
ＳｉＯ２層をボックス層とするＳＯＩ基板の所定厚さのシリコン活性層にフォトリソグラフィ技術により前記凹凸パターンが形成されてなることを特徴とする成形型。
【請求項２】
マイクロコンタクトプリントに用いる印刷用版の製造方法であって、
請求項１に記載の成形型の凹凸パターン形成面に、液体状樹脂を塗布する工程と、
前記成形型の凹凸パターン面に塗布された前記液体状樹脂の層を挟んで、支持基板を前記成形型に押圧させ、その状態で加熱により前記液体状樹脂を硬化させて硬化樹脂層とする工程と、
前記成形型を前記硬化樹脂層から剥離して、前記凹凸パターンが転写された硬化樹脂層と前記支持基板からなる印刷用版を得る工程と、を有することを特徴とする印刷用版の製造方法。
【請求項３】
前記支持基板は、前記成形型と熱膨張係数が略同一であることを特徴とする請求項２に記載の印刷用版の製造方法。
【請求項４】
前記支持基板は、ホウ珪酸ガラスまたはアルミナ珪酸ガラスからなることを特徴とする請求項２または３に記載の印刷用版の製造方法。
【請求項５】
前記液体状樹脂は、ポリジメチルシロキサン樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリウレタン樹脂のいずれかであることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の印刷用版の製造方法。
【請求項６】
前記支持基板の前記液体状樹脂の層と接する表面が表面改質されていることを特徴とする請求項２〜５のいずれかに記載の印刷用版の製造方法。
【請求項７】
請求項２〜６のいずれかに記載の印刷用版の製造方法により製造されてなることを特徴とする印刷用版。
【請求項８】
請求項７に記載の印刷用版の前記凹凸パターン形成面に有機分子含有溶液を塗布し、該凹凸パターン面を被印刷面に接触させて、該被印刷面上に有機分子膜を転写することにより、撥液部で区分される所定パターンの親液部を形成する第１の工程と、
前記被印刷面上に形成された前記親液部にインクジェット法を用いて選択的に機能液を供給する第２の工程と、
前記親液部に供給された機能液にエネルギーを付与して所定パターンの機能性膜を形成する第３の工程と、を有することを特徴とする機能性膜の形成方法。
【請求項９】
隔壁により区画されてなり、それぞれが液滴吐出孔を有する複数の個別液室と、前記複数の個別液室の前記液滴吐出孔が設けられる板面とは別の面に設けられる振動板と、前記振動板上の前記複数の個別液室それぞれに対応する位置に設けられ、該振動板側から共通電極となる下部電極、圧電体、個別電極となる上部電極の順に積層されてなる複数の圧電素子と、前記下部電極と接続される共通電極配線と、前記複数の圧電素子それぞれの上部電極と個別に導通し駆動信号が入力される個別電極配線と、を備えるインクジェットヘッドにおいて、
前記下部電極、圧電体、上部電極の少なくともいずれかが、請求項８に記載の機能性膜の形成方法により形成されてなることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項１０】
請求項９に記載のインクジェットヘッドを備えることを特徴とするインクジェット記録装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−１５３１１７（Ｐ２０１２−１５３１１７Ａ）
【公開日】平成２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６７６４（Ｐ２０１１−１６７６４）
【出願日】平成２３年１月２８日（２０１１．１．２８）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月２８日（２０１１．１．２８）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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