電気機械変換素子の製造装置、電気機械変換素子の製造方法、電気機械変換素子、液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置、及び印刷装置
【課題】製造時の環境負荷を低減し、製造コストを低減しつつ、且つ簡易な構成で容易に電気機械変換素子を製造することが出来る、電気機械変換素子の製造装置、電気機械変換素子の製造方法、電気機械変換素子、液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置、及び印刷装置を提供する。
【解決手段】凹凸面側にＳＡＭ溶液５２の塗布された印刷版４６と基板１８とを接触させることによって、基板１８に撥液親液パターンを形成する。そして、基板１８上の親液部７４Ａに向かって機能性溶液の液滴７６Ａを塗布し、該親液部７４Ａに機能性溶液膜７６Ｂを形成する。この機能性溶液膜７６Ｂに、エネルギー付与装置７２からエネルギーを付与する。そして、ＳＡＭ溶液５２を塗布された印刷版４６と基板１８との接触時間を、下層側に形成する層から上層側に形成する層に向かって長くなるように調整する。
【解決手段】凹凸面側にＳＡＭ溶液５２の塗布された印刷版４６と基板１８とを接触させることによって、基板１８に撥液親液パターンを形成する。そして、基板１８上の親液部７４Ａに向かって機能性溶液の液滴７６Ａを塗布し、該親液部７４Ａに機能性溶液膜７６Ｂを形成する。この機能性溶液膜７６Ｂに、エネルギー付与装置７２からエネルギーを付与する。そして、ＳＡＭ溶液５２を塗布された印刷版４６と基板１８との接触時間を、下層側に形成する層から上層側に形成する層に向かって長くなるように調整する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気機械変換素子の製造装置、電気機械変換素子の製造方法、電気機械変換素子、液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置、及び印刷装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリンタ、ファクシミリ、複写装置等の画像記録装置或いは画像形成装置として使用されるインクジェット記録装置等の液滴吐出装置の液滴吐出ヘッドは、インク滴を吐出するノズルと、このノズルが連通する加圧室（インク流路、加圧液室、圧力室、吐出室、液室等とも称される）と、加圧室内のインクを加圧する圧電素子等の電気機械変換素子と、を備え、電気機械変換素子に電圧を印可することによって発生したエネルギーを用いて振動板を変位させ、加圧室内のインクを加圧することによってノズルからインク滴を吐出させている。
【０００３】
電気機械変換素子としては、ｄ３３方向の変位を利用した縦振動型、ｄ３１方向の変位を利用した横振動型等が知られている。これらの中でも、画像の高精細化を狙いとして、半導体プロセスやＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）技術を利用することによりＳｉ基板上に圧力室、圧力室の一部を構成する振動板、および横振動型の圧電体を振動板の表面に直接作り込んだ薄膜の電気機械変換素子が知られている。
【０００４】
このような電気機械変換素子は、基板表面に形成した下部電極上に、各種の真空成膜法（例えばスパッタリング法、ＭＯ−ＣＶＤ法、真空蒸着法、イオンプレーティング法）やゾルゲル法、水熱合成法、ＡＤ（エアロゾルデポジション）法、塗布・熱分解法（ＭＯＤ法）などの周知の成膜技術を用いて圧電体層の構成材料を堆積させて圧電体層を形成し、引き続き、上部電極層を形成して作製される。しかし、この電気機械変換素子を形成する各層は、膜厚が非常に薄いために剛性が低く、素子の外縁部分に応力集中が生じ、クラック等の破壊が発生する問題がある。
【０００５】
そこで、電気機械変換素子におけるこのような応力集中を抑制する目的で、電気機械変換素子の形状を、上部電極層側から下部電極層側に向かって徐々に幅広とし、その断面形状を略台形形状とすることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１には、電気機械変換素子の断面形状を略台形形状とすることで、電気機械変換素子の外縁部にテーパー面を形成している。そして、このテーパー面によって、該外縁部への応力集中を抑制し、クラック等の破壊を防止することが開示されている。
【０００６】
そして、特許文献１には、このような断面形状を略台形形状とされた電気機械変化素子を作製する方法としては、下記の製法が開示されている。具体的には、特許文献１には、基板全面に順に形成した下部電極膜、圧電体膜、上部電極膜の上部に、リソグラフィー法によりレジストパターンを形成した後、原子又は分子を衝突させることにより物理的に各層の一部をエッチングして除去することにより、台形形状を形成する方法が開示されている。また、下部電極膜、圧電体膜、及び上部電極膜を成形する方法としては、フッ酸と硝酸を含有した溶液等の強酸により、各層の一部を化学的に除去する方法が知られている。
【０００７】
しかし、いずれの成形方法を用いた場合においても、貴金属を含む電極材料、鉛を含む圧電体材料、リソグラフィー法において用いる薬液消費等による環境負荷が大きく、高コスト化するという問題があった。
【０００８】
一方、上記以外の、下部電極膜、圧電体膜、及び上部電極膜の成形方法としては、インクジェット法を用いた成膜方法が挙げられる。インクジェット法を用いてパターニングされた各層を形成する方法は、具体的には、形成対象の各層（下部電極層、電気機械変換膜、上部電極層）の形成のために用いる機能性溶液を含む液滴を、目的とする位置に吐出する。これによって、所定の形状にパターニングされた塗膜を形成し、該塗膜について、熱処理を行うことで、所定の形状にパターニングされた層（膜）を形成する。
【０００９】
このインクジェット法は、所望の領域に選択的に、上記機能性溶液を塗布することが可能であり、溶液中に含有する種々の貴金属、あるいは環境汚染物質の消費量を抑制することが可能であるため、環境面、コスト面において有利な方法である。
【００１０】
しかしながら、インクジェット法は、複数のノズルから上記機能性溶液の液滴を、目的とするパターンに応じた位置に向かって吐出することでパターンを形成する、所謂、非接触な成膜方法である。このため、パターン形成精度に数μｍ〜数十μｍ程度のばらつきが発生し、所望の形状の電気機械変換素子が得られにくいという問題がある。
【００１１】
そこで、このような問題を解決する技術として、高密度、高配向な自己組織化単分子膜（Ｓｅｌｆ−Ａｓｓｅｍｂｌｅｄ Ｍｏｎｏｌａｙｅｒｓ：ＳＡＭ膜）を基材上に構築し、このＳＡＭ膜をパターニングすることで、基材上に、親液性の領域と撥液性の領域とによる親液撥液パターンを形成する方法が開示されている（特許文献２参照）。この基材上に形成された親液撥液パターンの親液部に向かって、機能性溶液の液滴を吐出することで所望の形状に成形された膜を形成することができる。
【００１２】
ここで、特許文献２には、このＳＡＭ膜のパターニングに、フォトリソグラフィー法や、マイクロコンタクトプリント法を用いることが開示されている。具体的には、フォトリソグラフィー法として、特許文献２には、機能性溶液による膜を形成する対象の基板の全面にＳＡＭ膜を形成した後に、フォトリソグラフィー法を用いてエッチングによりＳＡＭ膜を部分的に除去し、所望の親液撥液パターンを得る方法が開示されている。また、マイクロコンタクトプリント法として、特許文献２には、ナノメートル〜マイクロメートルオーダの凹凸が形成された印刷版の表面に、ＳＡＭ膜の形成材料を溶解した溶液を塗布し、この印刷版を基板表面に押し付けることで、撥液親液パターンを形成することが開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかし、上記略台形形状の電気機械変換素子を形成する方法として、撥液親液パターンを形成し、親液部に機能性溶液を選択的に塗布する方法を採用するには、以下の問題があった。すなわち、フォトリソグラフィー法を用いる場合には、基材の全面に均一なＳＡＭ膜を形成するときに、一般的に知られている気相法、及び液相法のいずれの成膜方法を用いた場合においても数時間から数日程度の時間がかかるという問題があった。また、フォトリソグラフィー法は、コストが高いという問題もあった。
【００１４】
一方、マイクロコンタクトプリント法は、印刷版の形成以降の工程では、フォトリソグラフィー法を用いる必要がない。このため、マイクロコンタクトプリント法では、フォトリソグラフィー法にくらべて低コスト化が図れる。しかしながら、上層側から下層側に向かって幅広となり、その断面形状が略台形形状の電気機械変換素子を作製するには、同じ幅や形状の層毎に、各層の幅や形状に対応する印刷版を複数個用意する必要があった。
【００１５】
このため、環境負荷を低減し、製造コストを低減しつつ、且つ簡易な構成で容易に、その断面形状を略台形形状とされた電気機械変換素子を製造することは困難であった。
【００１６】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、製造時の環境負荷を低減し、製造コストを低減しつつ、且つ簡易な構成で容易に電気機械変換素子を製造することが出来る、電気機械変換素子の製造装置、電気機械変換素子の製造方法、電気機械変換素子、液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置、及び印刷装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、１または複数の層からなる、下部電極層、圧電体層、及び上部電極層がこの順に積層され、該上部電極層側から該下部電極層側に向かって徐々に幅広となり、その断面形状が略台形形状とされた電気機械変換素子を製造する電気機械変換素子製造装置であって、凹凸によるパターンが形成され、自己組織化単分子膜を溶媒に溶解させた第１溶液を塗布された印刷版を、形成対象の層が形成される基板に接触させることによって、該印刷版の凸部に塗布された該第１溶液による塗膜を該基板に転写し、該基板上に親液部と撥液部とからなる親液撥液パターンを形成するパターン形成手段と、前記パターン形成手段によって前記基板上に形成された前記親液部に、前記形成対象の層の構成材料を含む機能性溶液を塗布して第２塗膜を形成する塗布手段と、前記塗布手段によって形成された第２塗膜にエネルギーを付与することによって、前記形成対象の層を前記基板上に形成するエネルギー付与手段と、前記形成対象の層としての、前記下部電極層、前記圧電体層、及び前記上部電極層の各々の構成材料を含む溶液をこの順に前記機能性溶液として用い、前記パターン形成手段による親液撥液パターン形成、前記塗布手段による前記機能性溶液の塗布、及び前記エネルギー付与手段によるエネルギーの付与、の一連の処理を、該下部電極層、該圧電体層、及び該上部電極層の順に、各層毎に、少なくとも１回以上繰り返すように該パターン形成手段、該塗布手段、及び該エネルギー付与手段を制御し、且つ下層側に形成される層から上層側に形成される層に向かって、前記印刷版の前記基板への接触時間が長くなるように、前記パターン形成手段を制御する制御手段と、を備えた、電気機械変換素子の製造装置である。
【００１８】
また、本発明は、１または複数の層からなる、下部電極層、圧電体層、及び上部電極層がこの順に積層され、該上部電極層側から該下部電極層側に向かって徐々に幅広となり、その断面形状が略台形形状とされた電気機械変換素子を製造する電気機械変換素子の製造方法であって、凹凸によるパターンが形成され、自己組織化単分子膜を溶媒に溶解させた第１溶液を塗布された印刷版を、形成対象の層が形成される基板に接触させることによって、該印刷版の凸部に塗布された該第１溶液による塗膜を該基板に転写し、該基板上に親液部と撥液部とからなる親液撥液パターンを形成する第１の工程と、前記第１の工程によって前記基板上に形成された前記親液部に、前記形成対象の層の構成材料を含む機能性溶液を塗布して第２塗膜を形成する第２の工程と、前記第２の工程によって形成された第２塗膜にエネルギーを付与することによって、前記形成対象の層を前記基板上に形成する第３の工程と、前記形成対象の層としての、前記下部電極層、前記圧電体層、及び前記上部電極層の各々の構成材料を含む溶液をこの順に前記機能性溶液として用い、前記第１の工程、前記第２の工程、及び前記第３の工程の一連の処理を、該下部電極層、該圧電体層、及び該上部電極層の順に、各層毎に、少なくとも１回以上繰り返し、且つ下層側に形成される層から上層側に形成される層に向かって、前記印刷版の前記基板への接触時間を長くする第４の工程と、を備えた、電気機械変換素子の製造方法である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、製造時の環境負荷を低減し、製造コストを低減しつつ、且つ簡易な構成で容易に電気機械変換素子を製造することが出来る、電気機械変換素子の製造装置、電気機械変換素子の製造方法、電気機械変換素子、液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置、及び印刷装置を提供することができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、本実施の形態の電気機械変換素子の製造装置の一の形態を模式的に示した平面図である。
【図２】図２は、本実施の形態の電気機械変換素子の製造装置の各部を模式的に示した断面図であり、（Ａ）は、支持部を模式的に示した断面図である。（Ｂ）は、親液撥液パターン形成部を模式的に示した断面図である。（Ｃ）は機能性溶液塗布部を模式的に示した断面図である。（Ｄ）はエネルギー付与部を模式的に示した断面図である。
【図３】図３は、本実施の形態の電気機械変換素子の製造装置によって製造される電気機械変換素子を模式的に示した断面図である。
【図４】図４（Ａ）〜図４（Ｄ）は、本実施の形態の電気機械変換素子の製造装置による電気機械変換素子の製造工程の概要を模式的に示した断面図である。
【図５】図５は、本実施の形態の製造装置の制御部を、ハードウエアとソフトウエアとに基づいて定まる機能実現手段毎に分割した機能ブロックで示した模式図である。
【図６】図６（Ａ）〜図６（Ｃ）は、基板と印刷版とが接触した状態を模式的に示した断面図であり、且つ接触時間調整の原理を示す模式図である。
【図７】図７は、本実施の形態の製造装置の制御部で実行される電気機械変換素子製造処理を示すフローチャートである。
【図８】図８は、図７に示す製造部制御処理を示すフローチャートである。
【図９】図９は、図８に示す圧電体層形成処理を示すフローチャートである。
【図１０】図１０は、図８に示す上部電極層形成処理を示すフローチャートである。
【図１１】図１１は、機能性溶液塗布部と基板との位置合わせ工程を示す模式図である。
【図１２】図１２（Ａ）〜図１２（Ｃ）は、親液撥液パターン形成部における印刷版と基板との位置合わせ工程、及び印刷版による基板へのＳＡＭ溶液の塗布工程を示す模式図である。
【図１３】図１３（Ａ）は、機能性溶液塗布部における液滴吐出ヘッドから基板への液滴の塗布工程を示す模式図であり、図１３（Ｂ）は、エネルギー付与部におけるエネルギー付与装置から基板へのエネルギー付与工程を示す模式図である。
【図１４】図１４（Ａ１）〜図１４（Ｃ４）は、本実施の形態における電気機械変換素子の製造装置による、電気機械変換素子の製造工程を模式的に示した断面図である。
【図１５】図１５は、本実施の形態の電気機械変換素子の製造装置で製造された電気機械変換素子を用いた液滴吐出ヘッドの一の形態を模式的に示した断面図である。
【図１６】図１６は、本実施の形態の電気機械変換素子の製造装置で製造された電気機械変換素子を用いた液滴吐出ヘッドの図１５とは異なる形態を模式的に示した断面図である。
【図１７】図１７は、本実施の形態の液滴吐出ヘッドを搭載した液滴吐出装置の一の形態を模式的に示した斜視図である。
【図１８】図１８は、本実施の形態の液滴吐出ヘッドを搭載した液滴吐出装置の一の形態を模式的に示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる電気機械変換素子の製造装置、及び電気機械変換素子の製造方法の一の実施形態を詳細に説明する。
【００２２】
図１に示すように、本実施の形態の電気機械変換素子の製造装置（以下、単に「製造装置」と称する）１０は、親液撥液パターン形成部１２、機能性溶液塗布部１４、エネルギー付与部１６、支持部３８、移動部２４、入力部２６、及び制御部２８を含んで構成されている。本実施の形態では、親液撥液パターン形成部１２、機能性溶液塗布部１４、及びエネルギー付与部１６は、所定方向（図１中、矢印Ａ方向参照）に配列されている。なお、以下では、親液撥液パターン形成部１２、機能性溶液塗布部１４、エネルギー付与部１６、及び支持部３８を総称する場合には、電気機械変換素子製造部１７と称して説明する場合がある。
【００２３】
本実施の形態の製造装置１０は、図３に示すように、下部電極層３２、圧電体層３４、及び上部電極層３６を順に積層し、その断面形状が略台形状の電気機械変換素子３０を製造する装置である。これらの下部電極層３２、圧電体層３４、及び上部電極層３６の各々は、１または複数の薄膜層が積層された構成とされている。なお、その断面形状が「略台形状」である、とは、上層側（上部電極層３６側）から下層側（下部電極層３２側）に向かって徐々に幅広となる形状であることを示している（図３参照）。
【００２４】
製造装置１０の支持部３８は、上記電気機械変換素子３０の形成される基板１８を支持する。この支持部３８によって支持された基板１８上に、電気機械変換素子３０を構成する各層が、下層側（下部電極層３２側）から上層側（上部電極層３６側）に向かって順に形成される。
【００２５】
親液撥液パターン形成部１２は、支持部３８によって支持された基板１８上に、親液撥液パターンを形成する。親液撥液パターンとは、詳細は後述するが、自己組織化単分子膜（Ｓｅｌｆ−Ａｓｓｅｍｂｌｅｄ Ｍｏｎｏｌａｙｅｒｓ：以下、「ＳＡＭ膜」と称する場合がある）（第１溶液による塗膜）によって形成された親液部と、該ＳＡＭ膜の形成されていない撥液部とからなるパターンである。
【００２６】
機能性溶液塗布部１４は、この親液撥液パターンの形成された基板１８上に、機能性溶液を塗布する。これによって、基板１８上の親液部には、該機能性溶液による機能性溶液膜（第２塗膜）が形成される。この機能性溶液とは、詳細は後述するが、下部電極層３２、圧電体層３４、及び上部電極層３６の各々の構成材料を含む溶液である。この機能性溶液は、形成対象の層の種類（下部電極層３２、圧電体層３４、または上部電極層３６）に応じて、選択される。
【００２７】
エネルギー付与部１６は、機能性溶液塗布部１４によって塗布された機能性溶液による機能性溶液膜にエネルギーを付与する。このエネルギー付与部１６によるエネルギーの付与によって、塗布した機能性溶液の種類に応じた層（下部電極層３２、圧電体層３４、及び上部電極層３６の何れかの層）が形成される。
【００２８】
以下、製造装置１０に設けられた各部について詳細に説明する。
【００２９】
支持部３８は、支持板４０、上下ステージ４２、回転ステージ４４、及び基板１８をこの順に積層して構成されている（図１及び図２（Ａ）参照）。
【００３０】
支持板４０は、支持板４０上に設けられた各部材及び各層（上下ステージ４２、回転ステージ４４、基板１８、及び基板１８上に設けられる層）を支持する板状の部材である。支持板４０は、後述するレール２０の長手方向に沿って移動可能に支持されている。
【００３１】
上下ステージ４２は、支持板４０上に配置されている。上下ステージ４２は、該上下ステージ４２上に積層された各部材及び各層（回転ステージ４４、基板１８、及び基板１８上に形成される各層）を支持するともに、これらの部材及び層を、親液撥液パターン形成部１２に設けられた後述する印刷版４６に接触する方向または該印刷版４６から離間する方向へ移動させる。該上下ステージ４２には、制御部２８に電気的に接続された上下駆動部４１が設けられている。制御部２８の制御によって、上下駆動部４１が制御されることで、上下駆動部４１は、上下ステージ４２を厚み方向に伸縮させて、該上下ステージ４２上に積層された積層体を該印刷版４６に接触する方向または該印刷版４６から離間する方向に移動させる。
【００３２】
回転ステージ４４は、回転ステージ４４上に積層された各部材及び各層（基板１８、及び基板１８上に形成された各層）を回転させる。この回転ステージ４４には、制御部２８に電気的に接続された回転駆動部４３が設けられている。制御部２８の制御によって回転駆動部４３が駆動されると、該回転駆動部４３の駆動によって回転ステージ４４が回転し、該回転ステージ４４の回転に伴って、回転ステージ４４上の各部材及び層が回転する。この回転ステージ４４は、電気機械変換素子３０製造時の位置合わせ時に用いられる。
【００３３】
基板１８は、製造装置１０によって形成される電気機械変換素子３０を上面に支持する板状の部材であって、電気機械変換素子製造部１７によって、電気機械変換素子３０を構成する各層が下層側から上層側に向かって順に形成される。該基板１８上には、位置合わせのためのアライメントマーク１８Ａが設けられている。
【００３４】
基板１８としては、Ｓｉ基板、ガラス基板等を目的に応じて適宜選択して用いることができる。
【００３５】
移動部２４は、駆動部２２及びレール２０を備えている（図１参照）。レール２０は、親液撥液パターン形成部１２、機能性溶液塗布部１４、及びエネルギー付与部１６の配列方向に沿って長い長尺状とされている。駆動部２２は、制御部２８に電気的に接続されている。駆動部２２としては、モータ等が挙げられる。
【００３６】
上記基板１８を支持する支持板４０は、レール２０の長尺方向に移動可能に支持されたリニアガイド（図示省略）に支持されている。このため、制御部２８の制御によって駆動部２２が駆動することで、支持板４０（支持部３８）がレール２０の長尺方向に沿って移動する。すなわち、基板１８は、親液撥液パターン形成部１２、機能性溶液塗布部１４、及びエネルギー付与部１６の各々によって各種処理が行われる領域へと移動可能に構成されている。
【００３７】
親液撥液パターン形成部１２は、表面に凹凸を有してなる印刷版４６、印刷版４６を保持する保持基材４８、検知部５７、及びＳＡＭ塗布部５０を備えている（図１及び図２（Ｂ）参照）。また、親液撥液パターン形成部１２には、基板１８に対して印刷版４６の位置合わせを行うためのアライメントステージ（図示省略）及び該アライメントステージを駆動する駆動部（図示省略）が設けられている。
【００３８】
印刷版４６は、表面に凹凸を有する。この印刷版４６の凹凸は、凸部が、基板１８に形成する親液撥液パターンの親液部となるように予めパターニングされている。詳細には、この印刷版４６の凸部は、電気機械変換素子３０の製造工程において、最も下層側（基板１８側）に形成される薄膜層の形状及び大きさに対応する形状とされている。なお、該「薄膜層」とは、機能性溶液塗布部１４による、機能性溶液の１回の液滴の吐出により形成される厚みの層を示している。また、本実施の形態の電気機械変換素子３０の製造において用いる、この印刷版４６のパターンの種類は、１種類とされている。すなわち、本実施の形態の電気機械変換素子３０では、１枚の印刷版４６を用いて、電気機械変換素子３０を作製する。
【００３９】
印刷版４６の材料としては、例えば、ＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）樹脂、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）樹脂、ＰＵ（ポリウレタン）樹脂等を用いることができる。特に、弾性、耐溶剤性、溶液に対する版離れ性の観点から、印刷版４６としては、ＰＤＭＳ樹脂を用いることが好適である。
【００４０】
本実施形態においては、一例として、次の工程により作製された印刷版４６を用いた。具体的には、まず、主剤と硬化剤からなる二液混合型のＰＤＭＳ樹脂（Ｐｏｌｙｄｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｏｘａｎｅ）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によって攪拌混合した。そして、引き続き、攪拌混合した前記ＰＤＭＳ樹脂を、後述するモールド型（図示省略）に注入したのち、支持基材を貼り付け、７０℃×６０分＋１５０℃×３０分にて加熱硬化させたのち、モールド型を剥離することによって印刷版４６を作製した。
【００４１】
なお、この印刷版４６の作製に用いた上記モールド型には、Ｓｉ基板をフォトリソグラフィー法によってパターニングしたものや、所望のパターン寸法に応じた微細加工技術を適宜用いて、ガラス基板、あるいは基板上に形成したレジストを加工することにより形成したものが挙げられる。
【００４２】
保持基材４８は、印刷版４６の凹凸の形成された側の面が、親液撥液パターン形成部１２によって親液撥液パターンの形成される領域（図１、図２（Ｂ）中、領域Ｐ１参照）に位置された基板１８に対向するように、該印刷版４６を保持する部材である。
【００４３】
この印刷版４６を保持する保持基材４８としては、Ｓｉ基板、ガラス基板、あるいは樹脂基板が挙げられる。
【００４４】
検知部５７は、基板１８上に設けられたアライメントマーク１８Ａを検知する。検知部５７は、制御部２８に電気的に接続されており、領域Ｐ１に位置された基板１８上のアライメントマーク１８Ａを検知可能な位置に配置されている。本実施の形態では、検知部５７は、印刷版４６及び保持基材４８を介して、領域Ｐ１に位置された基板１８に対向する位置に設けられている。
【００４５】
検知部５７としては、アライメントマーク１８Ａを検知可能な構成であればよいが、例えば、保持基材４８及び印刷版４６を透過する透過光を、領域Ｐ１に位置された基板１８上に向かって照射し、その反射光を読み取ることで、アライメントマーク１８Ａを検知する装置が挙げられる。なお、この場合には、保持基材４８としては、ガラス基板が好適に用いられる。
【００４６】
これらの印刷版４６、保持基材４８、及び検知部５７は、領域Ｐ１に位置された基板１８に対向する側の面が開口した筐体５８内に保持されている。
【００４７】
ＳＡＭ塗布部５０は、自己組織化単分子膜の構成成分を溶媒に溶解した溶液であるＳＡＭ溶液５２を、印刷版４６の凹凸の形成された側の面に塗布する（図２（Ｂ）参照）。このＳＡＭ塗布部５０としては、ディップコートや、ディスペンスコートや、スプレーコート等が挙げられる。
【００４８】
ＳＡＭ溶液５２（第１溶液）は、ＳＡＭ膜の構成成分である自己組織化単分子（ＳＡＭ材料）を溶媒に溶解した溶液である。このＳＡＭ材料としては、下記（化合物１）や下記（化合物２）で示されるシラン化合物等の材料が挙げられる。電気機械変換素子３０の製造に用いるＳＡＭ材料には、所望の表面エネルギー、あるいは基板１８の材料に対する反応性に応じて、材料種あるいは濃度を適宜選択して用いる。また、このＳＡＭ材料としては、下記（化合物３）や下記（化合物４）で示されるアルキル基の一部がフッ化アルキル基に置換された材料も選択することができる。これらの化合物を、アルコール、アセトン、ヘキサン、トルエン、キシレン等の有機溶媒に溶解することにより、ＳＡＭ溶液５２が調整される。
【００４９】
このＳＡＭ溶液５２としては、具体的には、オクタデシルトリエトキシシラン（Ｃ１８Ｈ３７Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）３）をヘキサンに溶解することにより得られる有機分子含有溶液が挙げられる。
【００５０】
（化合物１） ＣｎＨ２ｎ＋１ＳｉＣｌ３
（化合物２） ＣｎＨ２ｎ＋１Ｓｉ（ＯＣｍＨ２ｍ＋１）３
（化合物３） ＣｎＦ２ｎ＋１（ＣＨ２）２ＳｉＣｌ３
（化合物４） ＣｎＦ２ｎ＋１（ＣＨ２）２Ｓｉ（ＯＣｍＨ２ｍ＋１）３
【００５１】
なお、化合物１〜化合物４中、ｎは１以上の整数であり、ｍは１以上の整数である。
【００５２】
すなわち、印刷版４６の凹凸の形成された側の面にＳＡＭ溶液５２が塗布されることによって、印刷版４６の凸部にＳＡＭ溶液５２による塗膜が形成された状態となる。
【００５３】
また、親液撥液パターン形成部１２は、上記レール２０に対して交差する方向（図１及び図２中、矢印Ｂ方向）に長尺のレール５５、該レール５５の長尺方向両端部の各々に設けられ該レール５５を支持する一対の支持部材５４Ａ、及び駆動部５６を備えている。また、親液撥液パターン形成部１２は、レール５５の長尺方向に移動可能に支持されたリニアガイド（図示省略）を備えている。
【００５４】
保持基材４８、印刷版４６、及び検知部５７を保持した筐体５８は、図示を省略するリニアガイドに支持されている。また、筐体５８には、駆動部５６が設けられており、制御部２８に電気的に接続されている。このため、制御部２８の制御によって駆動部５６が駆動することで、筐体５８がレール５５の長尺方向に沿って移動する。すなわち、親液撥液パターン形成部１２では、制御部２８の制御によって駆動部５６が駆動されることで、筐体５８がレール５５の長尺方向（矢印Ｂ方向）のＳＡＭ塗布部５０側に移動し、ＳＡＭ塗布部５０によってＳＡＭ溶液５２が印刷版４６に塗布される。また、制御部２８の制御によって駆動部５６が駆動されることで、筐体５８がレール５５の長尺方向（矢印Ｂ方向）の領域Ｐ１側に移動する。これによって、該領域Ｐ１に位置された基板１８に、該印刷版４６の凸部に塗布されたＳＡＭ溶液５２による塗膜が転写可能な状態となる。
【００５５】
機能性溶液塗布部１４は、機能性溶液を吐出する液滴吐出ヘッド６０、吐出制御部６６、検知部６１、駆動部６２、筐体５９、及びクリーニング装置６５を備えている（図１及び図２（Ｃ）参照）。
【００５６】
液滴吐出ヘッド６０は、図示を省略する機能性溶液供給部から、形成対象の層（下部電極層３２、圧電体層３４、上部電極層３６の何れか）に応じた機能性溶液が供給され、供給された機能性溶液を、領域Ｐ２に位置された基板１８に向かって吐出する。この液滴吐出ヘッド６０により吐出される機能性溶液の種類、及び吐出タイミング等は、制御部２８に電気的に接続された吐出制御部６６によって制御される。
【００５７】
なお、液滴吐出ヘッド６０として、下部電極層３２の機能性溶液、圧電体層用の機能性溶液、上部電極層用の機能性溶液の各々の液滴を吐出する複数の液滴吐出ヘッドを設けた構成としてもよい（図示省略）。この場合には、吐出制御部６６が、制御部２８によって指示された層の種類に応じた機能性溶液を吐出する液滴吐出ヘッドを選択的に制御し、指示された層の種類に応じた機能性溶液を吐出すればよい。
【００５８】
なお、領域Ｐ２は、液滴吐出ヘッド６０によって機能性溶液の液滴を吐出される領域である。このため、基板１８が、駆動部２２の駆動によって領域Ｐ２に位置されると、該基板１８に機能性溶液の液滴が吐出されて、該基板１８上に機能性溶液による機能性溶液膜が形成される。
【００５９】
機能性溶液は、電気機械変換素子３０を構成する各層としての、下部電極層３２、圧電体層３４、及び上部電極層３６の各々の材料を溶媒に溶解した溶液である。このため、各種類の層（薄膜層）の形成時には、形成対象の層の種類に応じた機能性溶液が、液滴吐出ヘッド６０から吐出される。
【００６０】
下部電極層３２の材料を含む機能性溶液、及び上部電極層３６の材料を含む機能性溶液としては、例えば、白金微粒子をエタノール溶媒中に分散させた溶液や、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が挙げられる。なお、下部電極層３２の材料を含む機能性溶液を、以下では、下部電極層３２用の機能性溶液と称する場合がある。また、上部電極層３６の材料を含む機能性溶液を、以下では、上部電極層３６用の機能性溶液と称する場合がある。
【００６１】
圧電体層３４の材料を含む機能性溶液としては、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、これらの出発材料を、共通溶媒としての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）系の材料が挙げられる。なお、圧電体層３４の材料を含む機能性溶液は、以下では、圧電体層３４用の機能性溶液と称して説明する場合がある。
【００６２】
検知部６１は、基板１８上に設けられたアライメントマーク１８Ａを検知する。検知部６１は、制御部２８に電気的に接続されており、領域Ｐ２に位置された基板１８上のアライメントマーク１８Ａを検知可能な位置に配置されている。検知部６１としては、例えば、移動部２４によって領域Ｐ２に位置された基板１８上に向かって光を照射し、その反射光を読み取ることで、アライメントマーク１８Ａを検知する装置が挙げられる。
【００６３】
上記液滴吐出ヘッド６０、吐出制御部６６、及び検知部６１は、領域Ｐ２に位置されたときの基板１８に対向する側の面が開口した筐体５９内に保持されている。
【００６４】
クリーニング装置６５は、液滴吐出ヘッド６０の液滴の吐出される吐出口等をクリーニングする装置であり、公知の装置が用いられる。
【００６５】
また、機能性溶液塗布部１４は、上記レール２０に対して交差する方向（図１及び図２中、矢印Ｂ方向）に長尺のレール６３、該レール６３の長尺方向両端部の各々に設けられ該レール６３を支持する一対の支持部材６４Ａ、及び駆動部６２を備えている。また、機能性溶液塗布部１４は、レール６３の長尺方向に移動可能に支持されたリニアガイド（図示省略）を備えている。
【００６６】
液滴吐出ヘッド６０及び検知部６１を保持した筐体５９は、該リニアガイドに支持されている。また、駆動部６２は、該筐体５９に設けられており、制御部２８に電気的に接続されている。このため、制御部２８の制御によって駆動部６２が駆動することで、筐体５９がレール６３の長尺方向に沿って移動する。すなわち、機能性溶液塗布部１４では、制御部２８の制御によって駆動部６２が駆動されることで、筐体５９がレール６３の長尺方向（矢印Ｂ方向）のクリーニング装置６５側に移動し、クリーニング装置６５によってクリーニングされる。また、制御部２８の制御によって駆動部６２が駆動されることで、筐体５９がレール６３の長尺方向（矢印Ｂ方向）の領域Ｐ２側に移動する。これによって、該領域Ｐ２に位置された基板１８に向かって、形成対象の層に応じた機能性溶液が液滴吐出ヘッド６０から吐出可能な状態となる。
【００６７】
エネルギー付与部１６は、領域Ｐ３に位置された基板１８に向かってエネルギーを付与するエネルギー付与装置７２、及び該エネルギー付与装置７２を制御するエネルギー制御部７０を備えている(図１及び図２（Ｄ）参照)。
【００６８】
なお、領域Ｐ３は、エネルギー付与装置７２によってエネルギーを付与される領域である。このため、基板１８が、駆動部２２の駆動によって領域Ｐ３に位置されると、該基板１８に向かって、エネルギーを付与可能な状態となる。
【００６９】
エネルギー付与装置７２は、領域Ｐ３に位置された基板１８に向かってエネルギーを付与する。詳細には、基板１８上に塗布された機能性溶液による塗布層に向かって、エネルギーを付与する。このエネルギー付与装置７２によるエネルギー付与としては、ホットプレート、オーブン、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による加熱や、ＹＡＧレーザ、ＣＯ２レーザ、Ａｒレーザ等のレーザ照射手段によるレーザー照射が挙げられる。
【００７０】
エネルギー制御部７０は、制御部２８に電気的に接続されており、制御部２８から受け付けた信号に応じて、エネルギー付与装置７２によるエネルギー付与のタイミング等を制御する。
【００７１】
エネルギー制御部７０及びエネルギー付与装置７２は、領域Ｐ３側に開口した筐体６７に保持されている。この筐体６７は、上記レール２０に対して交差する方向（図１及び図２中、矢印Ｂ方向）に長尺のレール６８によって、該領域Ｐ３に対向する位置に保持されている。なお、このレール６８の長尺方向の両端部は、一対の支持部材６９Ａによって支持されている。
【００７２】
入力部２６は、各種情報を入力または出力する（図１参照）。入力部２６は、制御部２８に電気的に接続されている。入力部２６としては、例えば、キーボード、タッチパネル付のディスプレイ等が挙げられる。本実施の形態では、入力部２６から、形成対象の電気機械変換素子３０を示す素子情報が入力される（詳細後述）。
【００７３】
制御部２８は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、後述する電気機械変換素子の製造処理を実行するプログラム等を記憶したＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、データ等を記憶するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、及びこれらを接続するバスを含んで構成されている。制御部２８は、電気機械変換素子製造部１７に設けられた装置各部に電気的に接続されている。具体的には、制御部２８は、駆動部２２、上下駆動部４１、駆動部５６、検知部５７、上下駆動部４１、回転駆動部４３、吐出制御部６６、検知部６１、駆動部６２、及びエネルギー制御部７０等に信号授受可能に接続されている。また、検知部５７と回転駆動部４３とは電気的に接続されており、検知部６１と回転駆動部４３とは、電気的に接続されている。
【００７４】
ここで、本実施の形態の製造装置１０における、電気機械変換素子３０の製造方法の概要を説明する。
【００７５】
断面形状を略台形状とされた電気機械変換素子３０の各層（下部電極層３２、圧電体層３４、及び上部電極層３６）は、下記の工程を経ることによって形成される。
【００７６】
まず、支持部３８をレール２０に沿って移動させて、親液撥液パターン形成部１２における領域Ｐ１へ移動させる（図１参照）。そして、親液撥液パターン形成部１２において、凹凸面側にＳＡＭ溶液５２の塗布された印刷版４６と、基板１８と、を接触させて該接触状態を保持する（図４（Ａ）参照）。これによって、ＳＡＭ溶液５２に含まれるＳＡＭ材料の結合性官能基と、基板１８の表面原子とが化学結合し、基板１８上のＳＡＭ溶液５２が接触した領域にはＳＡＭ膜５２Ａが形成される（図４（Ｂ）参照）。すなわち、凸部にＳＡＭ溶液５２の塗布された印刷版４６を基板１８に接触させることによって、基板１８側には、ＳＡＭ膜５２Ａによる撥液部７４Ｂと、ＳＡＭ膜５２Ａの形成されていない親液部７４Ａと、による撥液親液パターンが形成される（図４（Ｂ）参照）（第１の工程）。
【００７７】
次に、支持部３８をレール２０に沿って移動させて、機能性溶液塗布部１４における領域Ｐ２へ移動させる（図１参照）。そして、機能性溶液塗布部１４の液滴吐出ヘッド６０から、基板１８の親液部７４Ａに向かって、機能性溶液の液滴７６Ａを吐出する（図４（Ｃ）参照）。ここで、基板１８には、親液部７４Ａと撥液部７４Ｂとによる撥液親液パターンが形成されている。このため、親液部７４Ａに向かって吐出された液滴７６Ａによる機能性溶液膜７６Ｂは、基板１８における表面エネルギー差により、親液部７４Ａに対して濡れ拡がり、撥液部７４Ｂに対しては濡れ拡がりが抑制される。このため、親液部７４Ａに対して選択的に機能性溶液膜７６Ｂが形成される（図４（Ｃ）参照）（第２の工程）。
【００７８】
次に、支持部３８をレール２０に沿って移動させて、エネルギー付与部１６における領域Ｐ３へと移動させる（図１参照）。そして、エネルギー付与装置７２から基板１８に向かってエネルギーを付与する。これによって、機能性溶液膜７６Ｂが結晶化または硬化し、塗布された機能性溶液の種類に応じた薄膜層７６が形成される（図４（Ｄ）参照）（第３の工程）。なお、この薄膜層７６は、上述のように、１回の液滴の吐出によって得られる厚みの層である。
【００７９】
そして、液滴吐出ヘッド６０から吐出する機能性溶液として、下部電極層３２用の機能性溶液を用い、上記図４（Ａ）〜図４（Ｄ）に示す処理、すなわち印刷版４６によるＳＡＭ溶液５２の塗布、液滴７６Ａの吐出、及びエネルギーの付与をこの順に繰り返し行うことによって、複数の薄膜層７６、例えば、下部電極層３２１〜下部電極層３２ｎが（ｎは整数）積層され、所望の厚みの下部電極層３２が形成される。
【００８０】
同様にして、液滴吐出ヘッド６０から吐出する機能性溶液として、圧電体層３４用の機能性溶液を用い、上記印刷版４６によるＳＡＭ溶液５２の塗布、液滴７６Ａの吐出、及びエネルギーの付与をこの順に繰り返し行うことによって、複数の薄膜層７６、すなわち圧電体層３４１〜圧電体層３４ｎが（ｎは整数）積層され、所望の厚みの圧電体層３４が形成される。
【００８１】
さらに、同様にして、液滴吐出ヘッド６０から吐出する機能性溶液として、上部電極層３６用の機能性溶液を用い、上記印刷版４６によるＳＡＭ溶液５２の塗布、液滴７６Ａの吐出、及びエネルギーの付与をこの順に繰り返し行うことによって、複数の薄膜層７６、すなわち上部電極層３６１〜上部電極層３６ｎが（ｎは整数）積層され、所望の厚みの上部電極層３６が形成される。
【００８２】
ここで、本実施の形態の製造装置１０で製造する電気機械変換素子３０は、図３に示すように、上層側（上部電極層３６側）から下層側（下部電極層３２側）に向かって徐々に幅広となり、その断面形状が略台形形状とされた電気機械変換素子３０である。
【００８３】
また、本実施の形態の製造装置１０では、凹凸によるパターンの種類が１種類（すなわち、凹凸の形状及び大きさが１種類）の版を印刷版４６として用いて、上記略台形形状の電気機械変換素子３０を製造している。
【００８４】
このような１種類のパターンの印刷版４６を用いて、断面形状が略台形形状とされた電気機械変換素子３０を製造するために、本実施の形態の製造装置１０では、ＳＡＭ溶液５２を塗布された印刷版４６と基板１８との接触時間を調整している（第４の工程）。
【００８５】
このような接触時間の調整を行うために、本実施の形態の製造装置１０の制御部２８は、下記構成とされている。制御部２８を、ハードウエアとソフトウエアとに基づいて定まる機能実現手段毎に分割した機能ブロックで説明すると、制御部２８は、図５に示すように、素子情報解析部２８Ａ、印刷版接触時間設定部２８Ｂ、設定情報記憶部２８Ｃ、及び装置制御部２８Ｄを備えている。
【００８６】
素子情報解析部２８Ａは、入力部２６から入力された、形成対象の電気機械変換素子３０を示す素子情報を解析する。この電気機械変換素子３０を示す素子情報には、例えば、形成対象の電気機械変換素子３０の断面形状における、底辺と上辺とを結ぶ稜線を示す情報、電気機械変換素子３０を構成する各層の種類、各種類の層の積層順、各種類の層の厚み、等を示す情報が含まれる。
【００８７】
該各層の種類とは、下部電極層３２、圧電体層３４、上部電極層３６の各々を識別する情報である。各種類の層の積層順とは、最も基板１８側の層を最初に形成する層としたときの積層順を示す情報である。各種類の層の厚みとは、形成対象の、下部電極層３２、圧電体層３４、及び上部電極層３６の各々の厚みを示す情報である。また、形成対象の電気機械変換素子３０の断面形状における、底辺と上辺とを結ぶ稜線を示す情報としては、例えば、一次直線を示す情報や、二次曲線を示す情報等が挙げられる。
【００８８】
また、素子情報解析部２８Ａには、液滴吐出ヘッド６０による一回の機能性溶液による液滴の吐出によって得られる厚みの薄膜層（図４中、薄膜層７６参照）の、厚みを示す情報が予め記憶されている。
【００８９】
素子情報解析部２８Ａでは、まず、入力部２６から受け付けた素子情報を解析し、構成する各層の種類、及び各種類の層の厚みを読み取る。そして、素子情報解析部２８Ａでは、下部電極層３２、圧電体層３４、及び上部電極層３６の各々に種類の層ついて、これらの各種類の層を対応する厚みとするために必要な、薄膜層の積層数を求める。この積層数は、各種類の層の厚みと、１回の液滴の吐出によって得られる薄膜層の厚みを示す情報と、から算出される。そして、上記素子情報及び該算出結果に基づいて、形成対象の１または複数の薄膜層からなる、下部電極層３２、圧電体層３４、及び上部電極層３６について、最も基板１８側に形成される薄膜層から、最も上層側に形成される薄膜層に向かって、薄膜層毎に、層の種類、及び基板１８面からの厚みを求める。
【００９０】
なお、基板１８面からの厚みとは、基板１８と印刷版４６との交点を原点としたときの、該基板１８から形成対象の薄膜層の上面（基板１８とは反対側の面）までの厚み（後述するＺｎに相当（図６参照））を示している。
【００９１】
そして、これらの解析結果は、入力部２６から入力された素子情報とともに、印刷版接触時間設定部２８Ｂへ出力される。
【００９２】
印刷版接触時間設定部２８Ｂでは、素子情報解析部２８Ａから受け付けた素子情報に含まれる稜線を示す情報、及び上記解析結果等に基づいて、各種類の層を構成する薄膜層毎に、印刷版４６の接触時間を設定する。
【００９３】
ここで、印刷版接触時間設定部２８Ｂにおいて行われる、薄膜層毎の印刷版４６の接触時間の設定原理を具体的に説明する。
【００９４】
図６（Ａ）〜図６（Ｃ）には、凹凸側の面にＳＡＭ溶液５２（図６では図示省略、図４（Ａ）参照）を塗布された印刷版４６と、基板１８と、製造装置１０によって形成される略台形状の電気機械変換素子３０と、の位置関係を示した。
【００９５】
形成対象の電気機械変換素子３０の略台形形状の断面における、底辺と上辺とを結ぶ稜線が、図６（Ａ）に示すように直線Ｑ１であるとする。この場合、基板１８の水平方向（基板１８の面に沿った方向）をＸ軸とし、該印刷版４６の側壁面に沿った方向（水平方向に直交する方向）をＺ軸とし、印刷版４６と基板１８との交点を原点とする。なお、印刷版４６の側壁面とは、図６（Ａ）に示すように、印刷版４６における凸部４６Ａと凹部４６Ｂとの境界面Ｓを示している。
【００９６】
すると、直線Ｑ１によって示される稜線上の点（Ｘｎ，Ｚｎ）は、下式（ａ−１）で示される。
【００９７】
Ｚｎ＝αＸｎ 式（ａ−１）
【００９８】
なお、式（ａ−１）中、Ｚｎは、電気機械変換素子３０を構成する各薄膜層の、基板１８からの厚み（基板１８面から、各薄膜層の基板１８とは反対側の面までの厚み）を示している。この式（ａ−１）におけるＺｎは、親液撥液パターン形成部１２によって形成された親液部の面積と、該親液部に塗布される機能性溶液、あるいは機能性溶液の塗布量から決定されるものである。このＺｎは、正確には、例えばレーザ変位計等の膜厚測定手段を用いて測定してもよい。また、式（ａ−１）中、αは、直線Ｑ１によって示される稜線の形状によって定まる定数である。
【００９９】
一方、印刷版４６の凸部に塗布されたＳＡＭ溶液５２は、印刷版４６が基板１８に接触（すなわち、凸部が基板１８に接触）することによって、該ＳＡＭ溶液５２に含まれる有機分子（すなわちＳＡＭ材料）の蒸気圧、あるいは、測定環境の気圧、及び温度等の周辺環境に応じた拡散速度で、印刷版４６の表面から外側に向かって拡散する。なお、この「印刷版４６の表面から外側に向かって拡散」とは、ＳＡＭ溶液５２の塗布された印刷版４６が基板１８に接触することによって、基板１８に接触した印刷版４６上の凸部のＳＡＭ溶液５２が、印刷版４６の凸部４６Ａ側から凹部４６Ｂ側へ向かって拡散することを示している。すなわち、印刷版４６と基板１８との接触によって、印刷版４６の凸部４６ＡのＳＡＭ溶液５２が、印刷版４６の凸部４６Ａと基板１８との対向領域から、印刷版４６の凹部４６Ｂと基板１８との対向領域へ向かって拡散することを示している。
【０１００】
よって、Ｘｎは、印刷版４６の側壁面（Ｘ＝０）（図６中、側壁面Ｓ参照）からのＳＡＭ溶液５２の拡散距離と等価である。このため、基板１８と印刷版４６とが接触してからのＳＡＭ溶液５２の拡散時間、すなわち印刷版４６と基板１８との接触時間ｔｎは、下記式（ａ−２）で示される。
【０１０１】
ｔｎ＝ｔ（Ｘｎ） 式（ａ−２）
【０１０２】
なお、式（ａ−２）中、ｔは、有機分子（ＳＡＭ材料）の蒸気圧、測定環境の気圧、及び温度等の環境情報によって定まる定数を示す。
【０１０３】
そして、上記式（ａ−１）と式（ａ−２）から、下式（ａ−３）が得られる。
【０１０４】
ｔｎ＝ｔ（Ｚｎ／α） 式（ａ−３）
【０１０５】
したがって、積層される各薄膜層（１回の液滴吐出によって得られる厚みの層）毎に、各薄膜層の積層位置に応じてＺｎが定まり、電気機械変換素子３０の略台形形状の断面における底辺と上辺とを結ぶ稜線の形状によって、上記αが定まる。このため、各薄膜層毎に、印刷版４６と基板１８との接触時間ｔｎが定まる。なお、式（ａ−３）では、このαが接触時間の変化率に相当する。
【０１０６】
そして、この接触時間ｔｎを調整することによって、印刷版４６の凸部４６Ａと基板１８との対向領域から、印刷版４６の凹部４６Ｂと基板１８との対向領域への、ＳＡＭ溶液５２の拡散度合いが調整される。すなわち、図６（Ａ）に示す稜線が直線Ｑ１状の略台形状の電気機械変換素子３０を形成する場合には、印刷版接触時間設定部２８Ｂでは、式（ａ−３）に基づいて、下層側に形成される薄膜層から上層側に形成される薄膜層に向かって、接触時間ｔｎが大きくなるように、各薄膜層毎に印刷版４６と基板１８との接触時間ｔｎを設定する。
【０１０７】
このように、下層側に形成される薄膜層から上層側に形成される薄膜層に向かって、接触時間ｔｎが大きくなるように、各薄膜層毎に印刷版４６と基板１８との接触時間ｔｎを設定すると、上層側となるほど、薄膜層形成時に基板１８上に形成されるＳＡＭ膜５２Ａの領域（撥液部７４Ｂ）が広くなり、親液部７４Ａの領域が狭くなる。このため、積層された複数の薄膜層の断面形状を、略台形状とすることができる。
【０１０８】
従って、印刷版接触時間設定部２８Ｂでは、形成対象の電気機械変換素子３０の断面形状における底辺側から上辺側に向かう稜線の形状を示す情報（図６（Ａ）に示す例では、上記式（ａ−１））と、下部電極層３２、圧電体層３４、及び上部電極層３６の各々を構成する１または複数の薄膜層の各々の上記Ｚｎを示す情報と、ＳＡＭ溶液５２Ｂの蒸気圧情報や、製造時の気圧及び温度等の環境情報と、に基づいて、電気機械変換素子３０を構成する各薄膜層毎に、印刷版４６の接触時間を設定する。
【０１０９】
なお、本実施の形態の製造装置１０では、説明を簡略化するために、ＳＡＭ溶液５２Ｂの蒸気圧情報や、製造時の気圧及び温度等の環境情報については、あらかじめ測定して印刷版接触時間設定部２８Ｂ内のメモリに記憶されているものとして説明する。すなわち、上記式（ａ−２）については、すでに得られているものとして説明する。しかし、製造装置１０に、環境温度、環境気圧、及びＳＡＭ溶液５２Ｂの蒸気圧を測定する測定装置を設けて、この測定装置から受け付けた情報に基づいて得られた式（ａ−２）及び式（ａ−３）を用いて、印刷版４６の接触時間を設定してもよい。
【０１１０】
なお、本実施の形態の製造装置１０で製造する電気機械変換素子３０の断面形状である略台形状は、図６（Ａ）に示すような上記稜線が直線状である形状に限られず、曲線状でであってもよい。
【０１１１】
具体的には、図６（Ｂ）に示すような曲線Ｑ２の稜線を有する略台形形状の電気機械変換素子３０Ａを、形成対象の電気機械変換素子３０としてもよい。この場合についても、稜線が直線状である場合と同様に、基板１８の水平方向（基板１８の面に沿った方向）をＸ軸とし、該印刷版４６の側壁面に沿った方向（水平方向に直交する方向）をＺ軸とし、印刷版４６と基板１８との交点を原点とする。すると、曲線Ｑ２によって示される稜線上の点（Ｘｎ，Ｚｎ）は、下式（ｂ−１）で示される。
【０１１２】
Ｚｎ＝αＸｎβ 式（ｂ−１）
【０１１３】
なお、式（ｂ−１）中、Ｚｎ、及びＸｎは、上記式（ａ−１）と同じである、また、式（ｂ−１）中、α、βは、曲線Ｑ２によって示される稜線の形状によって定まる定数である。
【０１１４】
そして、式（ａ−１）と同様に、式（ｂ−１）中のＸｎは、印刷版４６の側壁面（Ｘ＝０）（図６中、側壁面Ｓ参照）からのＳＡＭ溶液５２の拡散距離と等価であり、基板１８と印刷版４６とが接触してからのＳＡＭ溶液５２の拡散時間、すなわち印刷版４６と基板１８との接触時間ｔｎは、上記式（ａ−２）で示される。このため、式（ｂ−１）及び式（ａ−２）から、下記式（ｂ−２）が得られる。
【０１１５】
ｔｎ＝ｔ（（Ｚｎ／α）１／β） 式（ｂ−２）
【０１１６】
なお、式（ｂ−２）中、ｔは、式（ａ−１）と同じである。また、式（ｂ−２）中、α、βは、上記式（ｂ−１）と同じである。なお、式（ｂ−２）では、このα及びβが接触時間の変化率に相当する。
【０１１７】
したがって、稜線が直線Ｑ１である場合と同様に、稜線が曲線Ｑ２である場合についても、積層される各薄膜層毎に、各薄膜層の積層位置に応じてＺｎが定まり、電気機械変換素子３０の略台形形状の断面における底辺と上辺とを結ぶ稜線の形状（曲線Ｑ２）によって、上記α及びβが定まる。このため、各薄膜層毎に、印刷版４６と基板１８との接触時間ｔｎが定まる。そして、この接触時間ｔｎを調整することによって、印刷版４６の凸部４６Ａと基板１８との対向領域から、印刷版４６の凹部４６Ｂと基板１８との対向領域への、ＳＡＭ溶液５２の拡散度合いが調整される。
【０１１８】
すなわち、図６（Ｂ）に示す稜線が曲線Ｑ２状の略台形状の電気機械変換素子３０Ａを製造する場合には、印刷版接触時間設定部２８Ｂでは、式（ｂ−２）に基づいて、下層側に形成される薄膜層から上層側に形成される薄膜層に向かって、接触時間ｔｎが大きくなるように、各薄膜層毎に印刷版４６と基板１８との接触時間ｔｎを設定する。
【０１１９】
また、図６（Ｃ）に示す曲線Ｑ３の稜線を有する略台形形状の電気機械変換素子３０Ｂを製造する場合についても同様に、接触時間ｔｎの調整によって、断面形状を、該稜線が曲線Ｑ３状の略台形状とすることができる。
【０１２０】
具体的には、図６（Ｃ）に示すような曲線Ｑ３の稜線を有する略台形形状の電気機械変換素子３０Ａを、形成対象の電気機械変換素子３０としてもよい。この場合についても、稜線が直線状である場合と同様に、基板１８の水平方向（基板１８の面に沿った方向）をＸ軸とし、該印刷版４６の側壁面に沿った方向（水平方向に直交する方向）をＺ軸とし、印刷版４６と基板１８との交点を原点とする。すると、曲線Ｑ３によって示される稜線上の点（Ｘｎ，Ｚｎ）は、下式（ｃ−１）で示される。
【０１２１】
Ｚｎ＝α［１−ｅｘｐ（-（Ｘｎ／β）γ）］ 式（ｃ−１）
【０１２２】
なお、式（ｃ−１）中、Ｚｎ及びＸｎは、上記式（ａ−１）と同じである。また、式（ｃ−１）中、α、β、γは、曲線Ｑ３によって示される稜線の形状によって定まる定数である。
【０１２３】
そして、式（ａ−１）と同様に、式（ｃ−１）中のＸｎは、印刷版４６の側壁面（Ｘ＝０）（図６中、側壁面Ｓ参照）からのＳＡＭ溶液５２の拡散距離と等価であり、基板１８と印刷版４６とが接触してからのＳＡＭ溶液５２の拡散時間、すなわち印刷版４６と基板１８との接触時間ｔｎは、上記式（ａ−２）で示される。このため、式（ｃ−１）及び式（ａ−２）から、下記式（ｃ−２）が得られる。
【０１２４】
ｔｎ＝ｔ（β［−Ｌｎ（１−Ｚｎ／α）］１／γ） 式（ｃ−２）
【０１２５】
なお、式（ｃ−２）中、Ｌｎは、自然対数（ｌｎ）を示す。なお、式（ｃ−２）中、ｔは、式（ａ−１）と同じである。また、式（ｃ−２）中、α、β、γは、上記式（ｃ−１）と同じである。なお、式（ｃ−２）では、このα、β、及びγが接触時間の変化率に相当する。
【０１２６】
したがって、稜線が直線Ｑ１である場合と同様に、稜線が曲線Ｑ３である場合についても、積層される各薄膜層毎に、各薄膜層の積層位置に応じてＺｎが定まり、電気機械変換素子３０（電気機械変換素子３０Ｂ）の略台形形状の断面における底辺と上辺とを結ぶ稜線の形状（曲線Ｑ３）によって、上記α、β、γが定まる。このため、各薄膜層毎に、印刷版４６と基板１８との接触時間ｔｎが定まる。
【０１２７】
そして、この接触時間ｔｎを調整することによって、印刷版４６の凸部４６Ａと基板１８との対向領域から、印刷版４６の凹部４６Ｂと基板１８との対向領域への、ＳＡＭ溶液５２の拡散度合いが調整される。
【０１２８】
すなわち、図６（Ｃ）に示す稜線が曲線Ｑ３状の略台形状の電気機械変換素子３０Ｂを製造する場合には、印刷版接触時間設定部２８Ｂでは、式（ｃ−２）に基づいて、下層側に形成される薄膜層から上層側に形成される薄膜層に向かって、接触時間ｔｎが大きくなるように、各薄膜層毎に印刷版４６と基板１８との接触時間ｔｎを設定する。
【０１２９】
上述のようにして各薄膜層毎に接触時間ｔｎを設定すると、印刷版接触時間設定部２８Ｂは、薄膜層毎に設定した接触時間を、薄膜層の種類、及び薄膜層の積層位置に対応づけて設定情報記憶部２８Ｃに記憶する。
【０１３０】
装置制御部２８Ｄは、設定情報記憶部２８Ｃに記憶された、各薄膜層の種類、各薄膜層の接触時間、各薄膜層の積層位置、を示す情報を読み取り、電気機械変換素子製造部１７を制御する。電気機械変換素子製造部１７は、上記親液撥液パターン形成部１２、機能性溶液塗布部１４、エネルギー付与部１６、及び支持部３８を含んで構成されている。
【０１３１】
次に、本実施の形態に係る製造装置１０における、電気機械変換素子３０の製造処理の詳細を説明する。図７は、本実施の形態における電気機械変換素子３０の製造処理の全体の流れを示すフローチャートである。
【０１３２】
制御部２８では、電気機械変換素子３０の製造処理プログラムを読み取り、所定時間毎に、図７に示す処理ルーチンを実行する。
【０１３３】
まず、素子情報解析部２８Ａが、入力部２６から素子情報が入力されたか否かを判断する（ステップ１００）。そして、ステップＳ１００で、入力部２６から素子情報が入力されなかったと判断した場合には（ステップＳ１００：Ｎｏ）、素子情報解析部２８Ａは、本ルーチンを終了する。一方、ステップＳ１００で、入力部２６から素子情報が入力されたと判断した場合には（ステップＳ１００：Ｙｅｓ）、素子情報解析部２８Ａは、上記ステップＳ１００で入力された素子情報を解析する（ステップＳ１０２）。
【０１３４】
次に、印刷版接触時間設定部２８Ｂが、入力部２６から入力された素子情報、及び素子情報解析部２８Ａによる解析結果に基づいて、形成対象の電気機械変換素子３０を構成する各種類の層（下部電極層３２、圧電体層３４、及び上部電極層３６）における各薄膜層毎に、各薄膜層形成のための印刷版４６の接触時間を設定する（ステップＳ１０４）。
【０１３５】
次に、印刷版接触時間設定部２８Ｂが、印刷版接触時間設定部２８Ｂで設定された各薄膜層形成のための印刷版４６の接触時間を、薄膜層の種類、及び薄膜層の積層位置に対応づけて設定情報記憶部２８Ｃに記憶する（ステップＳ１０６）。
【０１３６】
そして、設定情報記憶部２８Ｃに記憶された上記情報に基づいて、装置制御部２８Ｄが電気機械変換素子製造部１７を制御する製造部制御処理を実行することによって、電気機械変換素子３０の作製処理が終了する（ステップＳ１０８）。
【０１３７】
次に、装置制御部２８Ｄで行われる、上記製造部制御処理（ステップＳ１０８、図７参照）について、詳細に説明する。
図８は、装置制御部２８Ｄで行われる、製造部制御処理の全体の流れを示すフローチャートである。
【０１３８】
なお、該装置制御部２８Ｄで製造部制御処理が行われる前には、親液撥液パターン形成部１２における筐体５８は、初期位置として、領域Ｐ１に位置されているものとして説明する。同様に、装置制御部２８Ｄで製造部制御処理が行われる前には、機能性溶液塗布部１４における筐体５９は、初期位置として、領域Ｐ２に位置されているものとして説明する。なお、筐体６７は、領域Ｐ３に固定されているものとする。
【０１３９】
まず、装置制御部２８Ｄは、機能性溶液塗布部１４における領域Ｐ２への支持部３８の移動を示す移動指示信号を駆動部２２へ出力する（ステップＳ２００）。領域Ｐ２への支持部３８に移動を示す移動指示信号を受け付けた駆動部２２は、支持部３８をレール２０に沿って移動させて領域Ｐ２へ位置させる。なお、該駆動部２２による支持部３８の領域Ｐ２への移動は、例えば、領域Ｐ２にセンサを設けておいて、該センサを駆動部２２に電気的に接続する。そして、該センサから支持部３８の検知信号が駆動部２２に入力されるまで、駆動部２２による支持部３８の駆動を行えばよい。
【０１４０】
ステップＳ２００の処理によって、支持部３８によって支持された基板１８は、領域Ｐ２に位置されている機能性溶液塗布部１４の液滴吐出ヘッド６０によって、機能性溶液の液滴を塗布される位置に配置される（図１１参照）。
【０１４１】
そして、装置制御部２８Ｄは、機能性溶液塗布部１４の筐体５９に設けられた検知部６１に、位置合わせを指示する位置合わせ指示信号を出力する（ステップＳ２０２）。位置合わせ指示信号を受け付けた検知部６１は、アライメントマーク１８Ａ検出のための光を基板１８に向かって照射し、基板１８上のアライメントマーク１８Ａを検知するまで、支持部３８の回転駆動部４３に回転指示信号を出力する。そして、検知部６１は、アライメントマーク１８Ａを検知したときに、回転駆動部４３への回転指示信号の出力を停止する。
【０１４２】
ステップＳ２０２の処理によって、支持部３８の基板１８と、液滴吐出ヘッド６０との位置合わせが行われる。
【０１４３】
次に、装置制御部２８Ｄは、領域Ｐ１への支持部３８の移動を示す移動指示信号を駆動部２２へ出力する（ステップＳ２０４）。領域Ｐ１への移動を示す移動指示信号を受け付けた駆動部２２は、支持部３８をレール２０に沿って移動させて領域Ｐ１へと移動させる。なお、該駆動部２２による支持部３８の領域Ｐ１への移動は、例えば、領域Ｐ１にセンサを設けておいて、該センサを駆動部２２に電気的に接続する。そして、該センサから支持部３８の検知信号が入力されるまで、駆動部２２による支持部３８の駆動を行えばよい。
【０１４４】
ステップＳ２０４の処理によって、支持部３８によって支持された基板１８は、印刷版４６によってＳＡＭ溶液５２を塗布されうる位置に配置される（図１２（Ａ）参照）。
【０１４５】
次に、装置制御部２８Ｄは、親液撥液パターン形成部１２の筐体５８に設けられている検知部５７に、位置合わせを指示する位置合わせ指示信号を出力する（ステップＳ２０６）。位置合わせ指示信号を受け付けた検知部５７は、基板１８上のアライメントマーク１８Ａ検出のための光を基板１８に向かって照射し、アライメントマーク１８Ａを検知するまで、親液撥液パターン形成部１２に設けられたアライメントステージ（図示省略）の駆動部（図示省略）に回転指示信号を出力する。そして、検知部５７は、アライメントマーク１８Ａを検知したときに、該駆動部への回転指示信号の出力を停止する。
【０１４６】
ステップＳ２０６の処理によって、支持部３８の基板１８と、印刷版４６との位置合わせが行われる。
【０１４７】
次に、装置制御部２８Ｄは、設定情報記憶部２８Ｃに記憶されている情報から、下部電極層３２に対応する情報を読み取る（ステップＳ２０８）。詳細には、装置制御部２８Ｄは、薄膜層の種類として下部電極層３２を示す情報に対応する、薄膜層の積層位置、及び印刷版４６の接触時間を示す情報を読み取る。
【０１４８】
次に装置制御部２８Ｄは、機能性溶液の種類を示す溶液種情報Ｎとして、下部電極層３２用の機能性溶液を示す情報をセットする（ステップＳ２１０）。
【０１４９】
次に装置制御部２８Ｄは、下部電極層３２を構成する各薄膜層（１回の液滴吐出によって形成される厚みの層）として、積層位置が最も基板１８側である（ｍ＝１）の薄膜層から、積層位置が最も基板１８から遠い側（最も上層側）である（ｍ＝ｎ）の薄膜層まで順に、各薄膜層に対応する、印刷版４６の接触時間を示す情報（ＴＡｍ）を読み取る（ステップＳ２１２）。
【０１５０】
次に、装置制御部２８Ｄは、積層位置を示す情報ｍに、１層目の薄膜層であることを示す“１”をセットした後に（ステップＳ２１４）、印刷版４６の基板１８側への接触時間を示すＴに、ＴＡｍをセットする（ステップＳ２１６）。すなわち、直前の処理（ステップ）で積層位置を示す情報ｍに“１”をセットした場合には、ステップＳ２１６では、該接触時間を示すＴに、下部電極層３２を構成する１または複数の薄膜層の内の、最も基板１８側に形成される薄膜層の接触時間であるＴＡ１がセットされる。
【０１５１】
そして、ステップＳ２１６で次に形成する薄膜層に対応する接触時間ＴＡｍをセットされた接触時間Ｔ、及びステップＳ２１０で下部電極層２２用の機能性溶液を示す情報をセットされた溶液種情報Ｎに基づいて、基板１８上に薄膜層を形成する薄膜層形成処理を実行する（ステップＳ２１６〜ステップＳ２１８）。
【０１５２】
詳細には、まず、装置制御部２８Ｄは、印刷版４６の基板１８への接触指示信号を親液撥液パターン形成部１２に出力する（ステップＳ２１８）。接触指示信号を受け付けた親液撥液パターン形成部１２は、駆動部５６の駆動によって印刷版４６をＳＡＭ塗布部５０の位置にまで移動させ、印刷版４６にＳＡＭ溶液５２を塗布する（図１２（Ｂ）参照）。そして、ＳＡＭ溶液５２の塗布された印刷版４６（筐体５８）を、駆動部５６の駆動によって領域Ｐ１にまで移動させる。そして、該印刷版４６と、該領域Ｐ１に配置された基板１８と、を接触させる（図１２（Ｃ）、及び図１４（Ａ１）参照）。
【０１５３】
この印刷版４６と基板１８との接触は、上下駆動部４１によって上下ステージ４２が基板１８に近づく方向へと移動することで行われる。
【０１５４】
次に、装置制御部２８Ｄは、印刷版４６と基板１８とが接触してから、上記ステップＳ２１６で設定した設定時間Ｔ（ＴＡｍ）を経過するまで否定判断を繰り返し（ステップＳ２２０：Ｎｏ）、肯定されると（ステップＳ２２０：Ｙｅｓ）該判断を終了して次のステップＳ２２４の処理を行う。
【０１５５】
なお、印刷版４６と基板１８とが接触したことの判断は、例えば、印刷版４６に、基板１８との接触を検知するためのセンサを設けておいて、このセンサからの接触検知信号を判別することで判断すればよい。
【０１５６】
ステップＳ２１８〜ステップＳ２２０の処理によって、ＳＡＭ溶液５２を塗布された印刷版４６と基板１８とが、形成対象の薄膜層に対応する接触時間Ｔに応じた時間、接触状態で保持される（図１２（Ｃ）、及び図１４（Ａ１）参照）。
【０１５７】
そして、上記ステップＳ２２０で肯定判断し、該接触時間Ｔが経過すると、装置制御部２８Ｄは、印刷版４６の接触の解除を示す接触解除指示信号を親液撥液パターン形成部１２へ出力する（ステップＳ２２４）。この印刷版４６による接触が解除されることによって、基板１８の印刷版４６に対向する面には、ＳＡＭ膜５２Ａによる撥液部７４Ｂと、ＳＡＭ膜５２Ａの形成されていない領域である親液部７４Ａと、による撥液親液パターンが形成される（図１４（Ａ２）参照）。
【０１５８】
次に、装置制御部２８Ｄは、支持部３８の機能性溶液塗布部１４への移動を示す指示信号を駆動部２２へ出力する（ステップＳ２２６）。指示信号を受け付けた駆動部２２では、支持部３８をレール２０の長尺方向に沿って移動させて、機能性溶液塗布部１４の領域Ｐ２へと移動させる。
【０１５９】
そして、装置制御部２８Ｄは、機能性溶液塗布部１４の吐出制御部６６に、溶液種情報Ｎの機能性溶液の液滴吐出を示す吐出信号を出力する(ステップＳ２２８)。このため、溶液種情報Ｎとして、下部電極層３２用の機能性溶液を示す情報が設定されていると、下部電極層３２用の機能性溶液の液滴７６Ａが液滴吐出ヘッド６０から吐出される（図１３（Ａ）、及び図１４（Ａ３）参照）。ここで、上記ステップＳ２１８及びステップＳ２２０の処理によって、基板１８上には、ＳＡＭ膜５２Ａによる撥液部７４Ｂと、ＳＡＭ膜５２Ａの形成されていない領域である親液部７４Ａと、が形成されている（図１４（Ａ２）参照）。このため、吐出された下部電極層３２用の機能性溶液の液滴７６Ａは、基板１８上の親液部７４Ａに選択的に塗布されて、機能性溶液膜７６Ｂとなる（図１４（Ａ３）参照）。
【０１６０】
次に、装置制御部２８Ｄは、支持部３８のエネルギー付与部１６への移動を示す指示信号を駆動部２２へ出力する（ステップＳ２３０）。該示信号を受け付けた駆動部２２は、レール２０の長尺方向に沿って支持部３８を移動させて、エネルギー付与部１６の領域Ｐ３へと移動させる。
【０１６１】
そして、装置制御部２８Ｄは、エネルギー制御部７０へエネルギー付与信号を出力する（ステップＳ２３２）。該信号を受け付けたエネルギー制御部７０は、上記処理によって親液部７４Ａに形成された、機能性溶液膜７６Ｂに向かってエネルギーを付与する（図１３（Ｂ）、及び図１４（Ａ４）参照）。この処理によって、機能性溶液膜７６Ｂが結晶化または硬化し、下部電極層３２を構成する１または複数の薄膜層のうちの、最も基板１８側に形成される薄膜層（例えば、下部電極層３２１）が形成される（図１４（Ａ４）参照）。
【０１６２】
次に、装置制御部２８Ｄは、積層位置を示す情報ｍが、下部電極層３２における薄膜層の積層枚数であるｎと同じであるか否かを判断する（ステップＳ２３４）。そして、該判断で否定（ステップＳ２３４：Ｎｏ）されると、積層位置を示す情報ｍを‘１’カウントアップする（ステップＳ２３６）。そして、上記ステップＳ２０４と同様に、親液撥液パターン形成部１２への支持部３８の移動指示信号を２２に出力（ステップＳ２３７）した後に、ステップＳ２１６へ戻る。
【０１６３】
すなわち、上記ステップＳ２１６〜ステップＳ２３７の処理が繰り返し行われることによって、下部電極層３２を構成する薄膜層が、基板１８側から順に形成され、複数の薄膜からなる下部電極層３２が形成される（図１４（Ａ４）参照）。
【０１６４】
ここで、上層側の薄膜層を形成するほど、印刷版４６の基板１８への接触時間は短くなるように設定されていることから、上層側の薄膜層の形成時ほど、基板１８上に形成されるＳＡＭ膜５２Ａによる撥液部７４Ｂが拡散し、親液部７４Ａの領域が狭くなる。このため、上記ステップＳ２１６〜ステップＳ２３７の処理が繰り返し実行されることによって、下部電極層３２を構成する薄膜層は、入力された素子情報に含まれる稜線を示す情報に応じて、下層側から上層側に向かって、幅が狭くなるように形成される。
【０１６５】
次に、装置制御部２８Ｄは、１または複数の薄膜層からなる圧電体層３４を形成する、圧電体層形成処理（ステップＳ２３８）を行う（詳細後述）。そして、さらに、装置制御部２８Ｄは、１または複数の薄膜層からなる上部電極層３６を形成する、上部電極層形成処理（ステップＳ２４０）を行う（詳細後述）これによって、電気機械変換素子３０の作製処理が終了する。
【０１６６】
次に、上記圧電体層形成処理（ステップＳ２３８）について説明する。
【０１６７】
図９に示すように、装置制御部２８Ｄは、設定情報記憶部２８Ｃに記憶されている情報から、圧電体層３４に対応する情報を読み取る（ステップＳ３００）。詳細には、装置制御部２８Ｄは、薄膜層の種類として圧電体層３４を示す情報に対応する、薄膜層の積層位置、及び印刷版４６の接触時間を示す情報を読み取る。
【０１６８】
次に装置制御部２８Ｄは、機能性溶液の種類を示す溶液種情報Ｎとして、圧電体層３４用の機能性溶液を示す情報をセットする（ステップＳ３０２）。
【０１６９】
次に装置制御部２８Ｄは、圧電体層３４を構成する各薄膜層（１回の液滴吐出によって形成される厚みの層）として、積層位置が最も基板１８側である（ｍ＝１）の薄膜層から、積層位置が最も基板１８から遠い側（最も上層側）である（ｍ＝ｎ）の薄膜層まで順に、各薄膜層に対応する、印刷版４６の接触時間を示す情報（ＴＢｍ）を読み取る（ステップＳ３０４）。
【０１７０】
次に、装置制御部２８Ｄは、積層位置を示す情報ｍに、１層目の薄膜層であることを示す“１”をセットした後に（ステップＳ３０６）、印刷版４６の基板１８側への接触時間を示すＴに、ＴＢｍをセットする（ステップＳ３０８）。すなわち、直前の処理（ステップ）で積層位置を示す情報ｍに“１”をセットした場合には、ステップＳ３０８では、該接触時間を示すＴには、圧電体層３４を構成する１または複数の薄膜層の内の、最も基板１８側に形成される薄膜層の接触時間であるＴＢ１がセットされる。
【０１７１】
そして、ステップＳ３０８で次に形成する薄膜層に対応する接触時間ＴＢｍをセットされた接触時間Ｔ、及びステップＳ３０２で圧電体層３４用の機能性溶液を示す情報をセットされた溶液種情報Ｎに基づいて、基板１８上に薄膜層を形成する薄膜層形成処理を実行（ステップＳ２１８〜ステップＳ２３７）した後に、本ルーチンを終了する。なお、この薄膜層形成処理は、溶液情報Ｎにセットされた機能性溶液の種類を示す情報、及び接触時間Ｔが、圧電体層３４用の溶液及び圧電体層３４を構成する薄膜層に対応する情報である以外は、上記ステップＳ２１８〜ステップＳ２３７と同じであるため説明を省略する。
【０１７２】
この圧電体層形成処理において、ステップＳ３０８及びステップＳ２１８〜ステップＳ２３７の処理が行われることによって、まず、ＳＡＭ溶液５２を塗布された印刷版４６と基板１８とが接触し、この接触した状態が、各薄膜層に対応する接触時間保持される（図１４（Ｂ１）参照）。これによって、基板１８上には、ＳＡＭ膜５２Ａの形成された領域である撥液部７４Ｂと、ＳＡＭ膜５２Ａの形成されていない領域である親液部７４Ａと、による撥液親液パターンが形成される（図１４（Ｂ２）参照）。
【０１７３】
そして、この機能性溶液膜７６Ｂにエネルギー付与部１６からエネルギーが付与されて、下部電極層３２上に圧電体層３４における薄膜層３４１が積層される。
【０１７４】
そして、このステップＳ３０８、及びステップＳ２１８〜ステップＳ２３７の処理が繰り返し行われることによって、圧電体層３４を構成する薄膜層３４１〜薄膜層３４ｎが、基板１８側から順に形成され、複数の薄膜からなる圧電体層３４が形成される。また、上層側の薄膜層を形成するほど、印刷版４６の基板１８への接触時間は短くなることから、上層側の薄膜層の形成時ほど、基板１８上に形成されるＳＡＭ膜５２Ａによる撥液部７４Ｂが拡散して形成され、親液部７４Ａの領域が狭くなる。このため、圧電体層形成処理において、上記ステップＳ３０８、及びステップＳ２１８〜ステップＳ２３７の処理が繰り返し実行されることによって、圧電体層３４を構成する薄膜層は、入力された素子情報に含まれる稜線を示す情報に応じて、下層側から上層側に向かって、幅が狭くなるように形成される。
【０１７５】
次に、上部電極層形成処理（ステップＳ２４０）（図８参照）について説明する。
【０１７６】
図１０に示すように、装置制御部２８Ｄは、設定情報記憶部２８Ｃに記憶されている情報から、上部電極層３６に対応する情報を読み取る（ステップＳ４００）。詳細には、装置制御部２８Ｄは、薄膜層の種類として上部電極層３６を示す情報に対応する、薄膜層の積層位置、及び印刷版４６の接触時間を示す情報を読み取る。
【０１７７】
次に装置制御部２８Ｄは、機能性溶液の種類を示す溶液種情報Ｎとして、上部電極層３６用の機能性溶液を示す情報をセットする（ステップＳ４０２）。
【０１７８】
次に装置制御部２８Ｄは、上部電極層３６を構成する各薄膜層（１回の液滴吐出によって形成される厚みの層）として、積層位置が最も基板１８側である（ｍ＝１）の薄膜層から、積層位置が最も基板１８から遠い側（最も上層側）である（ｍ＝ｎ）の薄膜層まで順に、各薄膜層に対応する、印刷版４６の接触時間を示す情報（ＴＣｍ）を読み取る（ステップＳ４０４）。
【０１７９】
次に、装置制御部２８Ｄは、積層位置を示す情報ｍに、１層目の薄膜層であることを示す“１”をセットした後に（ステップＳ４０６）、印刷版４６の基板１８側への接触時間を示すＴに、ＴＣｍをセットする（ステップＳ４０８）。すなわち、直前の処理（ステップ）で積層位置を示す情報ｍに“１”をセットした場合には、ステップＳ４０８では、該接触時間を示すＴには、上部電極層３６を構成する１または複数の薄膜層の内の、最も基板１８側に形成される薄膜層の接触時間であるＴＣ１がセットされる。
【０１８０】
そして、ステップＳ４０８で次に形成する薄膜層に対応する接触時間ＴＣｍをセットされた接触時間Ｔ、及びステップＳ４０２で圧電体層３４用の機能性溶液を示す情報をセットされた溶液種情報Ｎに基づいて、基板１８上に薄膜層を形成する薄膜層形成処理を実行（ステップＳ２１８〜ステップＳ２３７）した後に、本ルーチンを終了する。なお、この薄膜層形成処理は、溶液情報Ｎにセットされた機能性溶液の種類を示す情報、及び接触時間Ｔが、上部電極層３６用の溶液及び上部電極層３６を構成する薄膜層に対応する情報である以外は、上記ステップＳ２１８〜ステップＳ２３７と同じであるため説明を省略する。
【０１８１】
この上部電極層形成処理において、ステップＳ４０８、ステップＳ２１８〜ステップＳ２３７の処理が行われることによって、まず、ＳＡＭ溶液５２を塗布された印刷版４６と基板１８とが接触し、この接触した状態が、各薄膜層に対応する接触時間保持される（図１４（Ｃ１）参照）。これによって、基板１８上には、ＳＡＭ膜５２Ａの形成された領域である撥液部７４Ｂと、ＳＡＭ膜５２Ａの形成されていない領域である親液部７４Ａと、による撥液親液パターンが形成される（図１４（Ｃ２）参照）。
【０１８２】
そして、この機能性溶液膜７６Ｂにエネルギー付与部１６からエネルギーが付与されて、圧電体層３４上に、上部電極層３６における薄膜層３６１が積層される。
【０１８３】
そして、このステップＳ４０８、及びステップＳ２１８〜ステップＳ２３７の処理が繰り返し行われることによって、上部電極層３６を構成する薄膜層３６１〜薄膜層３６ｎが、基板１８側から順に形成され、複数の薄膜からなる上部電極層３６が形成される。また、上層側の薄膜層を形成するほど、印刷版４６の基板１８への接触時間は短くなることから、上層側の薄膜層の形成時ほど、基板１８上に形成されるＳＡＭ膜５２Ａによる撥液部７４Ｂが拡散して形成され、親液部７４Ａの領域が狭くなる。このため、上部電極層形成処理において、上記ステップＳ２１６〜ステップＳ２３７の処理が繰り返し実行されることによって、上部電極層３６を構成する薄膜層は、入力された素子情報に含まれる稜線を示す情報に応じて、下層側から上層側に向かって、幅が狭くなるように形成される。
【０１８４】
上記図７〜図９を用いて説明した、電気機械変換素子３０の製造処理が実行されることによって、断面形状が略台形状であり、且つ、略台形形状の断面の上辺と底辺とを結ぶ稜線が、入力部２６から入力された素子情報に含まれる稜線情報に応じた形状の、電気機械変換素子３０が製造される。
【０１８５】
以上説明したように、本実施の形態の製造装置１０によれば、１種類の印刷版４６を用意してＳＡＭ溶液５２を塗布し、このＳＡＭ溶液５２の塗布された印刷版４６の基板１８側への接触時間を調整することによって、その断面形状が略台形状とされた電気機械変換素子３０を製造する。
【０１８６】
このため、略台形形状の電気機械変換素子３０を簡易な構成で容易に製造することができる。
【０１８７】
また、撥液親液パターンの形成された基板１８上に、インクジェット法を用いて機能性溶液を塗布するので、製造時に使用する機能性溶液の使用量の低減を図ることができる。また、１枚の印刷版４６を用いたマイクロプリント法によって、ＳＡＭ溶液５２を基板１８に塗布することで、撥液親液パターンを基板１８上に形成するので、フォトリソグラフィー法やエッチングを用いる場合に比べて、製造時の環境負荷を低減し、且つ製造コストの低減も図ることができる。
【０１８８】
従って、本実施の形態の製造装置１０によれば、製造時の環境負荷を低減し、製造コストを低減しつつ、且つ簡易な構成で容易に電気機械変換素子３０を製造することが出来る。
【０１８９】
また、本実施の形態の製造装置１０では、電気機械変換素子３０の製造において用いる１種類の印刷版４６としては、上述のように、電気機械変換素子３０の製造工程において最も下層側（基板１８側）に形成される薄膜層の形状及び大きさに対応する形状の凹凸の形成された印刷版４６を用いる。このため、機能性溶液による薄膜層を積層させることで下層側から上層側の薄膜層を順次積層していっても、基板１８と印刷版４６の凸部４６Ａとの接触不良が抑制される。
【０１９０】
次に、本実施の形態の製造装置１０によって製造される電気機械変換素子３０を用いた液滴吐出ヘッドについて説明する。
【０１９１】
図１５に示すように、本実施の形態に係る電気機械変換素子３０を用いた液滴吐出ヘッド８６は、電気機械変換素子３０と、密着層４６と、振動板２４と、圧力室基板８０と、ノズル８２Ａが設けられたノズル板８２とを有する。この圧力室基板８０とノズル板８２とで圧力室８４が形成され、この中にインク等の液体が充填される。なお、図１５では、振動板、液体供給手段、流路、流体抵抗等は省略している。
【０１９２】
液滴吐出ヘッド８６は、電気機械変換素子３０により圧力室８４を加圧することで、ノズル板８２のノズル８２Ａからインク滴等の液滴を吐出する。また、図１６に示すように画素毎に対応して設けられた液滴吐出ヘッド８６が所定の間隔で並べられた構成の、液滴吐出ヘッド８８としてもよい。
【０１９３】
次に、上述した液滴吐出ヘッド８６を搭載した液滴吐出装置の一例について図１７及び図１８を参照して説明する。
【０１９４】
図１７、及び図１８に示すように、液滴吐出装置５１は、記録装置本体８１の内部に主走査方向に移動可能なキャリッジ９３、キャリッジ９３に搭載し、上述した薄膜形成で形成された液滴吐出ヘッド８６または液滴吐出ヘッド８８からなる記録ヘッド９４、記録ヘッド９４へインクを供給するインクカートリッジ９５等で構成される印字機構部８９等を収納する。記録装置本体８１の下方部には前方側から多数枚の用紙８３を積載可能な給紙カセット８５（或いは給紙トレイでもよい）を抜き差し自在に装着することができ、また、用紙８３を手差しで給紙するための手差しトレイ（図示省略）を開倒することができ、給紙カセット８５或いは手差しトレイ（図示省略）から給送される用紙８３を取り込み、印字機構部８９によって所要の画像を記録した後、後面側に装着された排紙トレイ８７に排紙する。
【０１９５】
印字機構部８９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９１と従ガイドロッド９２とでキャリッジ９３を主走査方向に摺動自在に保持し、このキャリッジ９３にはイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）の各色のインク滴を吐出する、上述した薄膜形成で形成された液滴吐出ヘッドからなる記録ヘッド９４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９３には記録ヘッド９４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９５を交換可能に装着している。
【０１９６】
インクカートリッジ９５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へインクを供給する供給口を、内部にはインクが充填された多孔質体を有しており、多孔質体の毛管力により記録ヘッド９４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、記録ヘッド９４としてここでは各色のヘッドを用いているが、各色のインク滴を吐出するノズルを有する１個のヘッドでもよい。
【０１９７】
ここで、キャリッジ９３は後方側（用紙搬送方向下流側）を主ガイドロッド９１に摺動自在に嵌装し、前方側（用紙搬送方向上流側）を従ガイドロッド９２に摺動自在に載置している。そして、このキャリッジ９３を主走査方向に移動走査するため、主走査モータ９７で回転駆動される駆動プーリ９８と従動プーリ９９との間にタイミングベルト１００を張装し、このタイミングベルト１００をキャリッジ９３に固定しており、主走査モータ９７の正逆回転によりキャリッジ９３が往復駆動される。
【０１９８】
一方、給紙カセット８５にセットした用紙８３を記録ヘッド９４の下方側に搬送するために、給紙カセット８５から用紙８３を分離給装する給紙ローラ１０１及びフリクションパッド１０２と、用紙８３を案内するガイド部材１０３と、給紙された用紙８３を反転させて搬送する搬送ローラ１０４と、この搬送ローラ１０４の周面に押し付けられる搬送コロ１０５及び搬送ローラ１０４からの用紙８３の送り出し角度を規定する先端コロ１０６とを設けている。搬送ローラ１０４は副走査モータ１０７によってギヤ列を介して回転駆動される。
【０１９９】
そして、キャリッジ９３の主走査方向の移動範囲に対応して搬送ローラ１０４から送り出された用紙８３を記録ヘッド９４の下方側で案内する用紙ガイド部材である印写受け部材１０９を設けている。この印写受け部材１０９の用紙搬送方向下流側には、用紙８３を排紙方向へ送り出すために回転駆動される搬送コロ１１１、拍車１１２を設け、さらに用紙８３を排紙トレイ８７に送り出す排紙ローラ１１３及び１１４と、排紙経路を形成するガイド部材１１５とを配設している。
【０２００】
記録時には、キャリッジ９３を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド９４を駆動することにより、停止している用紙８３にインク滴を吐出して１行分を記録し、用紙８３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８３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８３を排紙する。
【０２０１】
また、キャリッジ９３の移動方向右端側の記録領域を外れた位置には、記録ヘッド９４の吐出不良を回復するための回復装置１１７を配置している。回復装置１１７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９３は印字待機中にはこの回復装置１１７側に移動されてキャッピング手段で記録ヘッド９４をキャッピングされ、吐出口部を湿潤状態に保つことによりインク乾燥による吐出不良を防止する。また、記録途中などに記録と関係しないインクを吐出することにより、全ての吐出口のインク粘度を一定にし、安定した吐出性能を維持する。
【０２０２】
吐出不良が発生した場合等には、キャッピング手段で記録ヘッド９４の吐出口（ノズル）を密封し、チューブを通して吸引手段で吐出口からインクとともに気泡等を吸い出し、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（図示しない）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。
【０２０３】
上述のように、本実施の形態の液滴吐出装置５１は、製造装置１０によって製造された電気機械変換素子３０を備えた液滴吐出ヘッド８６または液滴吐出ヘッド８８を備えている。このため本実施の形態の液滴吐出装置５１は、環境負荷が小さく、低コストである。また、電気機械変換素子３０が略台形状であることから、液滴の吐出不良も抑制され、安定した吐出特性が得られ、画像品質も向上する。
また、液滴吐出装置５１を、各種印刷装置に搭載することができる。この液滴吐出装置５１を、各種印刷装置に搭載することによって、画像品質の向上した印刷装置を提供することができる。
【符号の説明】
【０２０４】
１０ 製造装置
１２ 親液撥液パターン形成部
１４ 機能性溶液塗布部
１６ エネルギー付与部
２８ 制御部
【先行技術文献】
【特許文献】
【０２０５】
【特許文献１】特許第３３８７３８０号公報
【特許文献２】特開２００５−３２７９２０号公報
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気機械変換素子の製造装置、電気機械変換素子の製造方法、電気機械変換素子、液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置、及び印刷装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリンタ、ファクシミリ、複写装置等の画像記録装置或いは画像形成装置として使用されるインクジェット記録装置等の液滴吐出装置の液滴吐出ヘッドは、インク滴を吐出するノズルと、このノズルが連通する加圧室（インク流路、加圧液室、圧力室、吐出室、液室等とも称される）と、加圧室内のインクを加圧する圧電素子等の電気機械変換素子と、を備え、電気機械変換素子に電圧を印可することによって発生したエネルギーを用いて振動板を変位させ、加圧室内のインクを加圧することによってノズルからインク滴を吐出させている。
【０００３】
電気機械変換素子としては、ｄ３３方向の変位を利用した縦振動型、ｄ３１方向の変位を利用した横振動型等が知られている。これらの中でも、画像の高精細化を狙いとして、半導体プロセスやＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）技術を利用することによりＳｉ基板上に圧力室、圧力室の一部を構成する振動板、および横振動型の圧電体を振動板の表面に直接作り込んだ薄膜の電気機械変換素子が知られている。
【０００４】
このような電気機械変換素子は、基板表面に形成した下部電極上に、各種の真空成膜法（例えばスパッタリング法、ＭＯ−ＣＶＤ法、真空蒸着法、イオンプレーティング法）やゾルゲル法、水熱合成法、ＡＤ（エアロゾルデポジション）法、塗布・熱分解法（ＭＯＤ法）などの周知の成膜技術を用いて圧電体層の構成材料を堆積させて圧電体層を形成し、引き続き、上部電極層を形成して作製される。しかし、この電気機械変換素子を形成する各層は、膜厚が非常に薄いために剛性が低く、素子の外縁部分に応力集中が生じ、クラック等の破壊が発生する問題がある。
【０００５】
そこで、電気機械変換素子におけるこのような応力集中を抑制する目的で、電気機械変換素子の形状を、上部電極層側から下部電極層側に向かって徐々に幅広とし、その断面形状を略台形形状とすることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１には、電気機械変換素子の断面形状を略台形形状とすることで、電気機械変換素子の外縁部にテーパー面を形成している。そして、このテーパー面によって、該外縁部への応力集中を抑制し、クラック等の破壊を防止することが開示されている。
【０００６】
そして、特許文献１には、このような断面形状を略台形形状とされた電気機械変化素子を作製する方法としては、下記の製法が開示されている。具体的には、特許文献１には、基板全面に順に形成した下部電極膜、圧電体膜、上部電極膜の上部に、リソグラフィー法によりレジストパターンを形成した後、原子又は分子を衝突させることにより物理的に各層の一部をエッチングして除去することにより、台形形状を形成する方法が開示されている。また、下部電極膜、圧電体膜、及び上部電極膜を成形する方法としては、フッ酸と硝酸を含有した溶液等の強酸により、各層の一部を化学的に除去する方法が知られている。
【０００７】
しかし、いずれの成形方法を用いた場合においても、貴金属を含む電極材料、鉛を含む圧電体材料、リソグラフィー法において用いる薬液消費等による環境負荷が大きく、高コスト化するという問題があった。
【０００８】
一方、上記以外の、下部電極膜、圧電体膜、及び上部電極膜の成形方法としては、インクジェット法を用いた成膜方法が挙げられる。インクジェット法を用いてパターニングされた各層を形成する方法は、具体的には、形成対象の各層（下部電極層、電気機械変換膜、上部電極層）の形成のために用いる機能性溶液を含む液滴を、目的とする位置に吐出する。これによって、所定の形状にパターニングされた塗膜を形成し、該塗膜について、熱処理を行うことで、所定の形状にパターニングされた層（膜）を形成する。
【０００９】
このインクジェット法は、所望の領域に選択的に、上記機能性溶液を塗布することが可能であり、溶液中に含有する種々の貴金属、あるいは環境汚染物質の消費量を抑制することが可能であるため、環境面、コスト面において有利な方法である。
【００１０】
しかしながら、インクジェット法は、複数のノズルから上記機能性溶液の液滴を、目的とするパターンに応じた位置に向かって吐出することでパターンを形成する、所謂、非接触な成膜方法である。このため、パターン形成精度に数μｍ〜数十μｍ程度のばらつきが発生し、所望の形状の電気機械変換素子が得られにくいという問題がある。
【００１１】
そこで、このような問題を解決する技術として、高密度、高配向な自己組織化単分子膜（Ｓｅｌｆ−Ａｓｓｅｍｂｌｅｄ Ｍｏｎｏｌａｙｅｒｓ：ＳＡＭ膜）を基材上に構築し、このＳＡＭ膜をパターニングすることで、基材上に、親液性の領域と撥液性の領域とによる親液撥液パターンを形成する方法が開示されている（特許文献２参照）。この基材上に形成された親液撥液パターンの親液部に向かって、機能性溶液の液滴を吐出することで所望の形状に成形された膜を形成することができる。
【００１２】
ここで、特許文献２には、このＳＡＭ膜のパターニングに、フォトリソグラフィー法や、マイクロコンタクトプリント法を用いることが開示されている。具体的には、フォトリソグラフィー法として、特許文献２には、機能性溶液による膜を形成する対象の基板の全面にＳＡＭ膜を形成した後に、フォトリソグラフィー法を用いてエッチングによりＳＡＭ膜を部分的に除去し、所望の親液撥液パターンを得る方法が開示されている。また、マイクロコンタクトプリント法として、特許文献２には、ナノメートル〜マイクロメートルオーダの凹凸が形成された印刷版の表面に、ＳＡＭ膜の形成材料を溶解した溶液を塗布し、この印刷版を基板表面に押し付けることで、撥液親液パターンを形成することが開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかし、上記略台形形状の電気機械変換素子を形成する方法として、撥液親液パターンを形成し、親液部に機能性溶液を選択的に塗布する方法を採用するには、以下の問題があった。すなわち、フォトリソグラフィー法を用いる場合には、基材の全面に均一なＳＡＭ膜を形成するときに、一般的に知られている気相法、及び液相法のいずれの成膜方法を用いた場合においても数時間から数日程度の時間がかかるという問題があった。また、フォトリソグラフィー法は、コストが高いという問題もあった。
【００１４】
一方、マイクロコンタクトプリント法は、印刷版の形成以降の工程では、フォトリソグラフィー法を用いる必要がない。このため、マイクロコンタクトプリント法では、フォトリソグラフィー法にくらべて低コスト化が図れる。しかしながら、上層側から下層側に向かって幅広となり、その断面形状が略台形形状の電気機械変換素子を作製するには、同じ幅や形状の層毎に、各層の幅や形状に対応する印刷版を複数個用意する必要があった。
【００１５】
このため、環境負荷を低減し、製造コストを低減しつつ、且つ簡易な構成で容易に、その断面形状を略台形形状とされた電気機械変換素子を製造することは困難であった。
【００１６】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、製造時の環境負荷を低減し、製造コストを低減しつつ、且つ簡易な構成で容易に電気機械変換素子を製造することが出来る、電気機械変換素子の製造装置、電気機械変換素子の製造方法、電気機械変換素子、液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置、及び印刷装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、１または複数の層からなる、下部電極層、圧電体層、及び上部電極層がこの順に積層され、該上部電極層側から該下部電極層側に向かって徐々に幅広となり、その断面形状が略台形形状とされた電気機械変換素子を製造する電気機械変換素子製造装置であって、凹凸によるパターンが形成され、自己組織化単分子膜を溶媒に溶解させた第１溶液を塗布された印刷版を、形成対象の層が形成される基板に接触させることによって、該印刷版の凸部に塗布された該第１溶液による塗膜を該基板に転写し、該基板上に親液部と撥液部とからなる親液撥液パターンを形成するパターン形成手段と、前記パターン形成手段によって前記基板上に形成された前記親液部に、前記形成対象の層の構成材料を含む機能性溶液を塗布して第２塗膜を形成する塗布手段と、前記塗布手段によって形成された第２塗膜にエネルギーを付与することによって、前記形成対象の層を前記基板上に形成するエネルギー付与手段と、前記形成対象の層としての、前記下部電極層、前記圧電体層、及び前記上部電極層の各々の構成材料を含む溶液をこの順に前記機能性溶液として用い、前記パターン形成手段による親液撥液パターン形成、前記塗布手段による前記機能性溶液の塗布、及び前記エネルギー付与手段によるエネルギーの付与、の一連の処理を、該下部電極層、該圧電体層、及び該上部電極層の順に、各層毎に、少なくとも１回以上繰り返すように該パターン形成手段、該塗布手段、及び該エネルギー付与手段を制御し、且つ下層側に形成される層から上層側に形成される層に向かって、前記印刷版の前記基板への接触時間が長くなるように、前記パターン形成手段を制御する制御手段と、を備えた、電気機械変換素子の製造装置である。
【００１８】
また、本発明は、１または複数の層からなる、下部電極層、圧電体層、及び上部電極層がこの順に積層され、該上部電極層側から該下部電極層側に向かって徐々に幅広となり、その断面形状が略台形形状とされた電気機械変換素子を製造する電気機械変換素子の製造方法であって、凹凸によるパターンが形成され、自己組織化単分子膜を溶媒に溶解させた第１溶液を塗布された印刷版を、形成対象の層が形成される基板に接触させることによって、該印刷版の凸部に塗布された該第１溶液による塗膜を該基板に転写し、該基板上に親液部と撥液部とからなる親液撥液パターンを形成する第１の工程と、前記第１の工程によって前記基板上に形成された前記親液部に、前記形成対象の層の構成材料を含む機能性溶液を塗布して第２塗膜を形成する第２の工程と、前記第２の工程によって形成された第２塗膜にエネルギーを付与することによって、前記形成対象の層を前記基板上に形成する第３の工程と、前記形成対象の層としての、前記下部電極層、前記圧電体層、及び前記上部電極層の各々の構成材料を含む溶液をこの順に前記機能性溶液として用い、前記第１の工程、前記第２の工程、及び前記第３の工程の一連の処理を、該下部電極層、該圧電体層、及び該上部電極層の順に、各層毎に、少なくとも１回以上繰り返し、且つ下層側に形成される層から上層側に形成される層に向かって、前記印刷版の前記基板への接触時間を長くする第４の工程と、を備えた、電気機械変換素子の製造方法である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、製造時の環境負荷を低減し、製造コストを低減しつつ、且つ簡易な構成で容易に電気機械変換素子を製造することが出来る、電気機械変換素子の製造装置、電気機械変換素子の製造方法、電気機械変換素子、液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置、及び印刷装置を提供することができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、本実施の形態の電気機械変換素子の製造装置の一の形態を模式的に示した平面図である。
【図２】図２は、本実施の形態の電気機械変換素子の製造装置の各部を模式的に示した断面図であり、（Ａ）は、支持部を模式的に示した断面図である。（Ｂ）は、親液撥液パターン形成部を模式的に示した断面図である。（Ｃ）は機能性溶液塗布部を模式的に示した断面図である。（Ｄ）はエネルギー付与部を模式的に示した断面図である。
【図３】図３は、本実施の形態の電気機械変換素子の製造装置によって製造される電気機械変換素子を模式的に示した断面図である。
【図４】図４（Ａ）〜図４（Ｄ）は、本実施の形態の電気機械変換素子の製造装置による電気機械変換素子の製造工程の概要を模式的に示した断面図である。
【図５】図５は、本実施の形態の製造装置の制御部を、ハードウエアとソフトウエアとに基づいて定まる機能実現手段毎に分割した機能ブロックで示した模式図である。
【図６】図６（Ａ）〜図６（Ｃ）は、基板と印刷版とが接触した状態を模式的に示した断面図であり、且つ接触時間調整の原理を示す模式図である。
【図７】図７は、本実施の形態の製造装置の制御部で実行される電気機械変換素子製造処理を示すフローチャートである。
【図８】図８は、図７に示す製造部制御処理を示すフローチャートである。
【図９】図９は、図８に示す圧電体層形成処理を示すフローチャートである。
【図１０】図１０は、図８に示す上部電極層形成処理を示すフローチャートである。
【図１１】図１１は、機能性溶液塗布部と基板との位置合わせ工程を示す模式図である。
【図１２】図１２（Ａ）〜図１２（Ｃ）は、親液撥液パターン形成部における印刷版と基板との位置合わせ工程、及び印刷版による基板へのＳＡＭ溶液の塗布工程を示す模式図である。
【図１３】図１３（Ａ）は、機能性溶液塗布部における液滴吐出ヘッドから基板への液滴の塗布工程を示す模式図であり、図１３（Ｂ）は、エネルギー付与部におけるエネルギー付与装置から基板へのエネルギー付与工程を示す模式図である。
【図１４】図１４（Ａ１）〜図１４（Ｃ４）は、本実施の形態における電気機械変換素子の製造装置による、電気機械変換素子の製造工程を模式的に示した断面図である。
【図１５】図１５は、本実施の形態の電気機械変換素子の製造装置で製造された電気機械変換素子を用いた液滴吐出ヘッドの一の形態を模式的に示した断面図である。
【図１６】図１６は、本実施の形態の電気機械変換素子の製造装置で製造された電気機械変換素子を用いた液滴吐出ヘッドの図１５とは異なる形態を模式的に示した断面図である。
【図１７】図１７は、本実施の形態の液滴吐出ヘッドを搭載した液滴吐出装置の一の形態を模式的に示した斜視図である。
【図１８】図１８は、本実施の形態の液滴吐出ヘッドを搭載した液滴吐出装置の一の形態を模式的に示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる電気機械変換素子の製造装置、及び電気機械変換素子の製造方法の一の実施形態を詳細に説明する。
【００２２】
図１に示すように、本実施の形態の電気機械変換素子の製造装置（以下、単に「製造装置」と称する）１０は、親液撥液パターン形成部１２、機能性溶液塗布部１４、エネルギー付与部１６、支持部３８、移動部２４、入力部２６、及び制御部２８を含んで構成されている。本実施の形態では、親液撥液パターン形成部１２、機能性溶液塗布部１４、及びエネルギー付与部１６は、所定方向（図１中、矢印Ａ方向参照）に配列されている。なお、以下では、親液撥液パターン形成部１２、機能性溶液塗布部１４、エネルギー付与部１６、及び支持部３８を総称する場合には、電気機械変換素子製造部１７と称して説明する場合がある。
【００２３】
本実施の形態の製造装置１０は、図３に示すように、下部電極層３２、圧電体層３４、及び上部電極層３６を順に積層し、その断面形状が略台形状の電気機械変換素子３０を製造する装置である。これらの下部電極層３２、圧電体層３４、及び上部電極層３６の各々は、１または複数の薄膜層が積層された構成とされている。なお、その断面形状が「略台形状」である、とは、上層側（上部電極層３６側）から下層側（下部電極層３２側）に向かって徐々に幅広となる形状であることを示している（図３参照）。
【００２４】
製造装置１０の支持部３８は、上記電気機械変換素子３０の形成される基板１８を支持する。この支持部３８によって支持された基板１８上に、電気機械変換素子３０を構成する各層が、下層側（下部電極層３２側）から上層側（上部電極層３６側）に向かって順に形成される。
【００２５】
親液撥液パターン形成部１２は、支持部３８によって支持された基板１８上に、親液撥液パターンを形成する。親液撥液パターンとは、詳細は後述するが、自己組織化単分子膜（Ｓｅｌｆ−Ａｓｓｅｍｂｌｅｄ Ｍｏｎｏｌａｙｅｒｓ：以下、「ＳＡＭ膜」と称する場合がある）（第１溶液による塗膜）によって形成された親液部と、該ＳＡＭ膜の形成されていない撥液部とからなるパターンである。
【００２６】
機能性溶液塗布部１４は、この親液撥液パターンの形成された基板１８上に、機能性溶液を塗布する。これによって、基板１８上の親液部には、該機能性溶液による機能性溶液膜（第２塗膜）が形成される。この機能性溶液とは、詳細は後述するが、下部電極層３２、圧電体層３４、及び上部電極層３６の各々の構成材料を含む溶液である。この機能性溶液は、形成対象の層の種類（下部電極層３２、圧電体層３４、または上部電極層３６）に応じて、選択される。
【００２７】
エネルギー付与部１６は、機能性溶液塗布部１４によって塗布された機能性溶液による機能性溶液膜にエネルギーを付与する。このエネルギー付与部１６によるエネルギーの付与によって、塗布した機能性溶液の種類に応じた層（下部電極層３２、圧電体層３４、及び上部電極層３６の何れかの層）が形成される。
【００２８】
以下、製造装置１０に設けられた各部について詳細に説明する。
【００２９】
支持部３８は、支持板４０、上下ステージ４２、回転ステージ４４、及び基板１８をこの順に積層して構成されている（図１及び図２（Ａ）参照）。
【００３０】
支持板４０は、支持板４０上に設けられた各部材及び各層（上下ステージ４２、回転ステージ４４、基板１８、及び基板１８上に設けられる層）を支持する板状の部材である。支持板４０は、後述するレール２０の長手方向に沿って移動可能に支持されている。
【００３１】
上下ステージ４２は、支持板４０上に配置されている。上下ステージ４２は、該上下ステージ４２上に積層された各部材及び各層（回転ステージ４４、基板１８、及び基板１８上に形成される各層）を支持するともに、これらの部材及び層を、親液撥液パターン形成部１２に設けられた後述する印刷版４６に接触する方向または該印刷版４６から離間する方向へ移動させる。該上下ステージ４２には、制御部２８に電気的に接続された上下駆動部４１が設けられている。制御部２８の制御によって、上下駆動部４１が制御されることで、上下駆動部４１は、上下ステージ４２を厚み方向に伸縮させて、該上下ステージ４２上に積層された積層体を該印刷版４６に接触する方向または該印刷版４６から離間する方向に移動させる。
【００３２】
回転ステージ４４は、回転ステージ４４上に積層された各部材及び各層（基板１８、及び基板１８上に形成された各層）を回転させる。この回転ステージ４４には、制御部２８に電気的に接続された回転駆動部４３が設けられている。制御部２８の制御によって回転駆動部４３が駆動されると、該回転駆動部４３の駆動によって回転ステージ４４が回転し、該回転ステージ４４の回転に伴って、回転ステージ４４上の各部材及び層が回転する。この回転ステージ４４は、電気機械変換素子３０製造時の位置合わせ時に用いられる。
【００３３】
基板１８は、製造装置１０によって形成される電気機械変換素子３０を上面に支持する板状の部材であって、電気機械変換素子製造部１７によって、電気機械変換素子３０を構成する各層が下層側から上層側に向かって順に形成される。該基板１８上には、位置合わせのためのアライメントマーク１８Ａが設けられている。
【００３４】
基板１８としては、Ｓｉ基板、ガラス基板等を目的に応じて適宜選択して用いることができる。
【００３５】
移動部２４は、駆動部２２及びレール２０を備えている（図１参照）。レール２０は、親液撥液パターン形成部１２、機能性溶液塗布部１４、及びエネルギー付与部１６の配列方向に沿って長い長尺状とされている。駆動部２２は、制御部２８に電気的に接続されている。駆動部２２としては、モータ等が挙げられる。
【００３６】
上記基板１８を支持する支持板４０は、レール２０の長尺方向に移動可能に支持されたリニアガイド（図示省略）に支持されている。このため、制御部２８の制御によって駆動部２２が駆動することで、支持板４０（支持部３８）がレール２０の長尺方向に沿って移動する。すなわち、基板１８は、親液撥液パターン形成部１２、機能性溶液塗布部１４、及びエネルギー付与部１６の各々によって各種処理が行われる領域へと移動可能に構成されている。
【００３７】
親液撥液パターン形成部１２は、表面に凹凸を有してなる印刷版４６、印刷版４６を保持する保持基材４８、検知部５７、及びＳＡＭ塗布部５０を備えている（図１及び図２（Ｂ）参照）。また、親液撥液パターン形成部１２には、基板１８に対して印刷版４６の位置合わせを行うためのアライメントステージ（図示省略）及び該アライメントステージを駆動する駆動部（図示省略）が設けられている。
【００３８】
印刷版４６は、表面に凹凸を有する。この印刷版４６の凹凸は、凸部が、基板１８に形成する親液撥液パターンの親液部となるように予めパターニングされている。詳細には、この印刷版４６の凸部は、電気機械変換素子３０の製造工程において、最も下層側（基板１８側）に形成される薄膜層の形状及び大きさに対応する形状とされている。なお、該「薄膜層」とは、機能性溶液塗布部１４による、機能性溶液の１回の液滴の吐出により形成される厚みの層を示している。また、本実施の形態の電気機械変換素子３０の製造において用いる、この印刷版４６のパターンの種類は、１種類とされている。すなわち、本実施の形態の電気機械変換素子３０では、１枚の印刷版４６を用いて、電気機械変換素子３０を作製する。
【００３９】
印刷版４６の材料としては、例えば、ＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）樹脂、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）樹脂、ＰＵ（ポリウレタン）樹脂等を用いることができる。特に、弾性、耐溶剤性、溶液に対する版離れ性の観点から、印刷版４６としては、ＰＤＭＳ樹脂を用いることが好適である。
【００４０】
本実施形態においては、一例として、次の工程により作製された印刷版４６を用いた。具体的には、まず、主剤と硬化剤からなる二液混合型のＰＤＭＳ樹脂（Ｐｏｌｙｄｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｏｘａｎｅ）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によって攪拌混合した。そして、引き続き、攪拌混合した前記ＰＤＭＳ樹脂を、後述するモールド型（図示省略）に注入したのち、支持基材を貼り付け、７０℃×６０分＋１５０℃×３０分にて加熱硬化させたのち、モールド型を剥離することによって印刷版４６を作製した。
【００４１】
なお、この印刷版４６の作製に用いた上記モールド型には、Ｓｉ基板をフォトリソグラフィー法によってパターニングしたものや、所望のパターン寸法に応じた微細加工技術を適宜用いて、ガラス基板、あるいは基板上に形成したレジストを加工することにより形成したものが挙げられる。
【００４２】
保持基材４８は、印刷版４６の凹凸の形成された側の面が、親液撥液パターン形成部１２によって親液撥液パターンの形成される領域（図１、図２（Ｂ）中、領域Ｐ１参照）に位置された基板１８に対向するように、該印刷版４６を保持する部材である。
【００４３】
この印刷版４６を保持する保持基材４８としては、Ｓｉ基板、ガラス基板、あるいは樹脂基板が挙げられる。
【００４４】
検知部５７は、基板１８上に設けられたアライメントマーク１８Ａを検知する。検知部５７は、制御部２８に電気的に接続されており、領域Ｐ１に位置された基板１８上のアライメントマーク１８Ａを検知可能な位置に配置されている。本実施の形態では、検知部５７は、印刷版４６及び保持基材４８を介して、領域Ｐ１に位置された基板１８に対向する位置に設けられている。
【００４５】
検知部５７としては、アライメントマーク１８Ａを検知可能な構成であればよいが、例えば、保持基材４８及び印刷版４６を透過する透過光を、領域Ｐ１に位置された基板１８上に向かって照射し、その反射光を読み取ることで、アライメントマーク１８Ａを検知する装置が挙げられる。なお、この場合には、保持基材４８としては、ガラス基板が好適に用いられる。
【００４６】
これらの印刷版４６、保持基材４８、及び検知部５７は、領域Ｐ１に位置された基板１８に対向する側の面が開口した筐体５８内に保持されている。
【００４７】
ＳＡＭ塗布部５０は、自己組織化単分子膜の構成成分を溶媒に溶解した溶液であるＳＡＭ溶液５２を、印刷版４６の凹凸の形成された側の面に塗布する（図２（Ｂ）参照）。このＳＡＭ塗布部５０としては、ディップコートや、ディスペンスコートや、スプレーコート等が挙げられる。
【００４８】
ＳＡＭ溶液５２（第１溶液）は、ＳＡＭ膜の構成成分である自己組織化単分子（ＳＡＭ材料）を溶媒に溶解した溶液である。このＳＡＭ材料としては、下記（化合物１）や下記（化合物２）で示されるシラン化合物等の材料が挙げられる。電気機械変換素子３０の製造に用いるＳＡＭ材料には、所望の表面エネルギー、あるいは基板１８の材料に対する反応性に応じて、材料種あるいは濃度を適宜選択して用いる。また、このＳＡＭ材料としては、下記（化合物３）や下記（化合物４）で示されるアルキル基の一部がフッ化アルキル基に置換された材料も選択することができる。これらの化合物を、アルコール、アセトン、ヘキサン、トルエン、キシレン等の有機溶媒に溶解することにより、ＳＡＭ溶液５２が調整される。
【００４９】
このＳＡＭ溶液５２としては、具体的には、オクタデシルトリエトキシシラン（Ｃ１８Ｈ３７Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）３）をヘキサンに溶解することにより得られる有機分子含有溶液が挙げられる。
【００５０】
（化合物１） ＣｎＨ２ｎ＋１ＳｉＣｌ３
（化合物２） ＣｎＨ２ｎ＋１Ｓｉ（ＯＣｍＨ２ｍ＋１）３
（化合物３） ＣｎＦ２ｎ＋１（ＣＨ２）２ＳｉＣｌ３
（化合物４） ＣｎＦ２ｎ＋１（ＣＨ２）２Ｓｉ（ＯＣｍＨ２ｍ＋１）３
【００５１】
なお、化合物１〜化合物４中、ｎは１以上の整数であり、ｍは１以上の整数である。
【００５２】
すなわち、印刷版４６の凹凸の形成された側の面にＳＡＭ溶液５２が塗布されることによって、印刷版４６の凸部にＳＡＭ溶液５２による塗膜が形成された状態となる。
【００５３】
また、親液撥液パターン形成部１２は、上記レール２０に対して交差する方向（図１及び図２中、矢印Ｂ方向）に長尺のレール５５、該レール５５の長尺方向両端部の各々に設けられ該レール５５を支持する一対の支持部材５４Ａ、及び駆動部５６を備えている。また、親液撥液パターン形成部１２は、レール５５の長尺方向に移動可能に支持されたリニアガイド（図示省略）を備えている。
【００５４】
保持基材４８、印刷版４６、及び検知部５７を保持した筐体５８は、図示を省略するリニアガイドに支持されている。また、筐体５８には、駆動部５６が設けられており、制御部２８に電気的に接続されている。このため、制御部２８の制御によって駆動部５６が駆動することで、筐体５８がレール５５の長尺方向に沿って移動する。すなわち、親液撥液パターン形成部１２では、制御部２８の制御によって駆動部５６が駆動されることで、筐体５８がレール５５の長尺方向（矢印Ｂ方向）のＳＡＭ塗布部５０側に移動し、ＳＡＭ塗布部５０によってＳＡＭ溶液５２が印刷版４６に塗布される。また、制御部２８の制御によって駆動部５６が駆動されることで、筐体５８がレール５５の長尺方向（矢印Ｂ方向）の領域Ｐ１側に移動する。これによって、該領域Ｐ１に位置された基板１８に、該印刷版４６の凸部に塗布されたＳＡＭ溶液５２による塗膜が転写可能な状態となる。
【００５５】
機能性溶液塗布部１４は、機能性溶液を吐出する液滴吐出ヘッド６０、吐出制御部６６、検知部６１、駆動部６２、筐体５９、及びクリーニング装置６５を備えている（図１及び図２（Ｃ）参照）。
【００５６】
液滴吐出ヘッド６０は、図示を省略する機能性溶液供給部から、形成対象の層（下部電極層３２、圧電体層３４、上部電極層３６の何れか）に応じた機能性溶液が供給され、供給された機能性溶液を、領域Ｐ２に位置された基板１８に向かって吐出する。この液滴吐出ヘッド６０により吐出される機能性溶液の種類、及び吐出タイミング等は、制御部２８に電気的に接続された吐出制御部６６によって制御される。
【００５７】
なお、液滴吐出ヘッド６０として、下部電極層３２の機能性溶液、圧電体層用の機能性溶液、上部電極層用の機能性溶液の各々の液滴を吐出する複数の液滴吐出ヘッドを設けた構成としてもよい（図示省略）。この場合には、吐出制御部６６が、制御部２８によって指示された層の種類に応じた機能性溶液を吐出する液滴吐出ヘッドを選択的に制御し、指示された層の種類に応じた機能性溶液を吐出すればよい。
【００５８】
なお、領域Ｐ２は、液滴吐出ヘッド６０によって機能性溶液の液滴を吐出される領域である。このため、基板１８が、駆動部２２の駆動によって領域Ｐ２に位置されると、該基板１８に機能性溶液の液滴が吐出されて、該基板１８上に機能性溶液による機能性溶液膜が形成される。
【００５９】
機能性溶液は、電気機械変換素子３０を構成する各層としての、下部電極層３２、圧電体層３４、及び上部電極層３６の各々の材料を溶媒に溶解した溶液である。このため、各種類の層（薄膜層）の形成時には、形成対象の層の種類に応じた機能性溶液が、液滴吐出ヘッド６０から吐出される。
【００６０】
下部電極層３２の材料を含む機能性溶液、及び上部電極層３６の材料を含む機能性溶液としては、例えば、白金微粒子をエタノール溶媒中に分散させた溶液や、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が挙げられる。なお、下部電極層３２の材料を含む機能性溶液を、以下では、下部電極層３２用の機能性溶液と称する場合がある。また、上部電極層３６の材料を含む機能性溶液を、以下では、上部電極層３６用の機能性溶液と称する場合がある。
【００６１】
圧電体層３４の材料を含む機能性溶液としては、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、これらの出発材料を、共通溶媒としての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）系の材料が挙げられる。なお、圧電体層３４の材料を含む機能性溶液は、以下では、圧電体層３４用の機能性溶液と称して説明する場合がある。
【００６２】
検知部６１は、基板１８上に設けられたアライメントマーク１８Ａを検知する。検知部６１は、制御部２８に電気的に接続されており、領域Ｐ２に位置された基板１８上のアライメントマーク１８Ａを検知可能な位置に配置されている。検知部６１としては、例えば、移動部２４によって領域Ｐ２に位置された基板１８上に向かって光を照射し、その反射光を読み取ることで、アライメントマーク１８Ａを検知する装置が挙げられる。
【００６３】
上記液滴吐出ヘッド６０、吐出制御部６６、及び検知部６１は、領域Ｐ２に位置されたときの基板１８に対向する側の面が開口した筐体５９内に保持されている。
【００６４】
クリーニング装置６５は、液滴吐出ヘッド６０の液滴の吐出される吐出口等をクリーニングする装置であり、公知の装置が用いられる。
【００６５】
また、機能性溶液塗布部１４は、上記レール２０に対して交差する方向（図１及び図２中、矢印Ｂ方向）に長尺のレール６３、該レール６３の長尺方向両端部の各々に設けられ該レール６３を支持する一対の支持部材６４Ａ、及び駆動部６２を備えている。また、機能性溶液塗布部１４は、レール６３の長尺方向に移動可能に支持されたリニアガイド（図示省略）を備えている。
【００６６】
液滴吐出ヘッド６０及び検知部６１を保持した筐体５９は、該リニアガイドに支持されている。また、駆動部６２は、該筐体５９に設けられており、制御部２８に電気的に接続されている。このため、制御部２８の制御によって駆動部６２が駆動することで、筐体５９がレール６３の長尺方向に沿って移動する。すなわち、機能性溶液塗布部１４では、制御部２８の制御によって駆動部６２が駆動されることで、筐体５９がレール６３の長尺方向（矢印Ｂ方向）のクリーニング装置６５側に移動し、クリーニング装置６５によってクリーニングされる。また、制御部２８の制御によって駆動部６２が駆動されることで、筐体５９がレール６３の長尺方向（矢印Ｂ方向）の領域Ｐ２側に移動する。これによって、該領域Ｐ２に位置された基板１８に向かって、形成対象の層に応じた機能性溶液が液滴吐出ヘッド６０から吐出可能な状態となる。
【００６７】
エネルギー付与部１６は、領域Ｐ３に位置された基板１８に向かってエネルギーを付与するエネルギー付与装置７２、及び該エネルギー付与装置７２を制御するエネルギー制御部７０を備えている(図１及び図２（Ｄ）参照)。
【００６８】
なお、領域Ｐ３は、エネルギー付与装置７２によってエネルギーを付与される領域である。このため、基板１８が、駆動部２２の駆動によって領域Ｐ３に位置されると、該基板１８に向かって、エネルギーを付与可能な状態となる。
【００６９】
エネルギー付与装置７２は、領域Ｐ３に位置された基板１８に向かってエネルギーを付与する。詳細には、基板１８上に塗布された機能性溶液による塗布層に向かって、エネルギーを付与する。このエネルギー付与装置７２によるエネルギー付与としては、ホットプレート、オーブン、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による加熱や、ＹＡＧレーザ、ＣＯ２レーザ、Ａｒレーザ等のレーザ照射手段によるレーザー照射が挙げられる。
【００７０】
エネルギー制御部７０は、制御部２８に電気的に接続されており、制御部２８から受け付けた信号に応じて、エネルギー付与装置７２によるエネルギー付与のタイミング等を制御する。
【００７１】
エネルギー制御部７０及びエネルギー付与装置７２は、領域Ｐ３側に開口した筐体６７に保持されている。この筐体６７は、上記レール２０に対して交差する方向（図１及び図２中、矢印Ｂ方向）に長尺のレール６８によって、該領域Ｐ３に対向する位置に保持されている。なお、このレール６８の長尺方向の両端部は、一対の支持部材６９Ａによって支持されている。
【００７２】
入力部２６は、各種情報を入力または出力する（図１参照）。入力部２６は、制御部２８に電気的に接続されている。入力部２６としては、例えば、キーボード、タッチパネル付のディスプレイ等が挙げられる。本実施の形態では、入力部２６から、形成対象の電気機械変換素子３０を示す素子情報が入力される（詳細後述）。
【００７３】
制御部２８は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、後述する電気機械変換素子の製造処理を実行するプログラム等を記憶したＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、データ等を記憶するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、及びこれらを接続するバスを含んで構成されている。制御部２８は、電気機械変換素子製造部１７に設けられた装置各部に電気的に接続されている。具体的には、制御部２８は、駆動部２２、上下駆動部４１、駆動部５６、検知部５７、上下駆動部４１、回転駆動部４３、吐出制御部６６、検知部６１、駆動部６２、及びエネルギー制御部７０等に信号授受可能に接続されている。また、検知部５７と回転駆動部４３とは電気的に接続されており、検知部６１と回転駆動部４３とは、電気的に接続されている。
【００７４】
ここで、本実施の形態の製造装置１０における、電気機械変換素子３０の製造方法の概要を説明する。
【００７５】
断面形状を略台形状とされた電気機械変換素子３０の各層（下部電極層３２、圧電体層３４、及び上部電極層３６）は、下記の工程を経ることによって形成される。
【００７６】
まず、支持部３８をレール２０に沿って移動させて、親液撥液パターン形成部１２における領域Ｐ１へ移動させる（図１参照）。そして、親液撥液パターン形成部１２において、凹凸面側にＳＡＭ溶液５２の塗布された印刷版４６と、基板１８と、を接触させて該接触状態を保持する（図４（Ａ）参照）。これによって、ＳＡＭ溶液５２に含まれるＳＡＭ材料の結合性官能基と、基板１８の表面原子とが化学結合し、基板１８上のＳＡＭ溶液５２が接触した領域にはＳＡＭ膜５２Ａが形成される（図４（Ｂ）参照）。すなわち、凸部にＳＡＭ溶液５２の塗布された印刷版４６を基板１８に接触させることによって、基板１８側には、ＳＡＭ膜５２Ａによる撥液部７４Ｂと、ＳＡＭ膜５２Ａの形成されていない親液部７４Ａと、による撥液親液パターンが形成される（図４（Ｂ）参照）（第１の工程）。
【００７７】
次に、支持部３８をレール２０に沿って移動させて、機能性溶液塗布部１４における領域Ｐ２へ移動させる（図１参照）。そして、機能性溶液塗布部１４の液滴吐出ヘッド６０から、基板１８の親液部７４Ａに向かって、機能性溶液の液滴７６Ａを吐出する（図４（Ｃ）参照）。ここで、基板１８には、親液部７４Ａと撥液部７４Ｂとによる撥液親液パターンが形成されている。このため、親液部７４Ａに向かって吐出された液滴７６Ａによる機能性溶液膜７６Ｂは、基板１８における表面エネルギー差により、親液部７４Ａに対して濡れ拡がり、撥液部７４Ｂに対しては濡れ拡がりが抑制される。このため、親液部７４Ａに対して選択的に機能性溶液膜７６Ｂが形成される（図４（Ｃ）参照）（第２の工程）。
【００７８】
次に、支持部３８をレール２０に沿って移動させて、エネルギー付与部１６における領域Ｐ３へと移動させる（図１参照）。そして、エネルギー付与装置７２から基板１８に向かってエネルギーを付与する。これによって、機能性溶液膜７６Ｂが結晶化または硬化し、塗布された機能性溶液の種類に応じた薄膜層７６が形成される（図４（Ｄ）参照）（第３の工程）。なお、この薄膜層７６は、上述のように、１回の液滴の吐出によって得られる厚みの層である。
【００７９】
そして、液滴吐出ヘッド６０から吐出する機能性溶液として、下部電極層３２用の機能性溶液を用い、上記図４（Ａ）〜図４（Ｄ）に示す処理、すなわち印刷版４６によるＳＡＭ溶液５２の塗布、液滴７６Ａの吐出、及びエネルギーの付与をこの順に繰り返し行うことによって、複数の薄膜層７６、例えば、下部電極層３２１〜下部電極層３２ｎが（ｎは整数）積層され、所望の厚みの下部電極層３２が形成される。
【００８０】
同様にして、液滴吐出ヘッド６０から吐出する機能性溶液として、圧電体層３４用の機能性溶液を用い、上記印刷版４６によるＳＡＭ溶液５２の塗布、液滴７６Ａの吐出、及びエネルギーの付与をこの順に繰り返し行うことによって、複数の薄膜層７６、すなわち圧電体層３４１〜圧電体層３４ｎが（ｎは整数）積層され、所望の厚みの圧電体層３４が形成される。
【００８１】
さらに、同様にして、液滴吐出ヘッド６０から吐出する機能性溶液として、上部電極層３６用の機能性溶液を用い、上記印刷版４６によるＳＡＭ溶液５２の塗布、液滴７６Ａの吐出、及びエネルギーの付与をこの順に繰り返し行うことによって、複数の薄膜層７６、すなわち上部電極層３６１〜上部電極層３６ｎが（ｎは整数）積層され、所望の厚みの上部電極層３６が形成される。
【００８２】
ここで、本実施の形態の製造装置１０で製造する電気機械変換素子３０は、図３に示すように、上層側（上部電極層３６側）から下層側（下部電極層３２側）に向かって徐々に幅広となり、その断面形状が略台形形状とされた電気機械変換素子３０である。
【００８３】
また、本実施の形態の製造装置１０では、凹凸によるパターンの種類が１種類（すなわち、凹凸の形状及び大きさが１種類）の版を印刷版４６として用いて、上記略台形形状の電気機械変換素子３０を製造している。
【００８４】
このような１種類のパターンの印刷版４６を用いて、断面形状が略台形形状とされた電気機械変換素子３０を製造するために、本実施の形態の製造装置１０では、ＳＡＭ溶液５２を塗布された印刷版４６と基板１８との接触時間を調整している（第４の工程）。
【００８５】
このような接触時間の調整を行うために、本実施の形態の製造装置１０の制御部２８は、下記構成とされている。制御部２８を、ハードウエアとソフトウエアとに基づいて定まる機能実現手段毎に分割した機能ブロックで説明すると、制御部２８は、図５に示すように、素子情報解析部２８Ａ、印刷版接触時間設定部２８Ｂ、設定情報記憶部２８Ｃ、及び装置制御部２８Ｄを備えている。
【００８６】
素子情報解析部２８Ａは、入力部２６から入力された、形成対象の電気機械変換素子３０を示す素子情報を解析する。この電気機械変換素子３０を示す素子情報には、例えば、形成対象の電気機械変換素子３０の断面形状における、底辺と上辺とを結ぶ稜線を示す情報、電気機械変換素子３０を構成する各層の種類、各種類の層の積層順、各種類の層の厚み、等を示す情報が含まれる。
【００８７】
該各層の種類とは、下部電極層３２、圧電体層３４、上部電極層３６の各々を識別する情報である。各種類の層の積層順とは、最も基板１８側の層を最初に形成する層としたときの積層順を示す情報である。各種類の層の厚みとは、形成対象の、下部電極層３２、圧電体層３４、及び上部電極層３６の各々の厚みを示す情報である。また、形成対象の電気機械変換素子３０の断面形状における、底辺と上辺とを結ぶ稜線を示す情報としては、例えば、一次直線を示す情報や、二次曲線を示す情報等が挙げられる。
【００８８】
また、素子情報解析部２８Ａには、液滴吐出ヘッド６０による一回の機能性溶液による液滴の吐出によって得られる厚みの薄膜層（図４中、薄膜層７６参照）の、厚みを示す情報が予め記憶されている。
【００８９】
素子情報解析部２８Ａでは、まず、入力部２６から受け付けた素子情報を解析し、構成する各層の種類、及び各種類の層の厚みを読み取る。そして、素子情報解析部２８Ａでは、下部電極層３２、圧電体層３４、及び上部電極層３６の各々に種類の層ついて、これらの各種類の層を対応する厚みとするために必要な、薄膜層の積層数を求める。この積層数は、各種類の層の厚みと、１回の液滴の吐出によって得られる薄膜層の厚みを示す情報と、から算出される。そして、上記素子情報及び該算出結果に基づいて、形成対象の１または複数の薄膜層からなる、下部電極層３２、圧電体層３４、及び上部電極層３６について、最も基板１８側に形成される薄膜層から、最も上層側に形成される薄膜層に向かって、薄膜層毎に、層の種類、及び基板１８面からの厚みを求める。
【００９０】
なお、基板１８面からの厚みとは、基板１８と印刷版４６との交点を原点としたときの、該基板１８から形成対象の薄膜層の上面（基板１８とは反対側の面）までの厚み（後述するＺｎに相当（図６参照））を示している。
【００９１】
そして、これらの解析結果は、入力部２６から入力された素子情報とともに、印刷版接触時間設定部２８Ｂへ出力される。
【００９２】
印刷版接触時間設定部２８Ｂでは、素子情報解析部２８Ａから受け付けた素子情報に含まれる稜線を示す情報、及び上記解析結果等に基づいて、各種類の層を構成する薄膜層毎に、印刷版４６の接触時間を設定する。
【００９３】
ここで、印刷版接触時間設定部２８Ｂにおいて行われる、薄膜層毎の印刷版４６の接触時間の設定原理を具体的に説明する。
【００９４】
図６（Ａ）〜図６（Ｃ）には、凹凸側の面にＳＡＭ溶液５２（図６では図示省略、図４（Ａ）参照）を塗布された印刷版４６と、基板１８と、製造装置１０によって形成される略台形状の電気機械変換素子３０と、の位置関係を示した。
【００９５】
形成対象の電気機械変換素子３０の略台形形状の断面における、底辺と上辺とを結ぶ稜線が、図６（Ａ）に示すように直線Ｑ１であるとする。この場合、基板１８の水平方向（基板１８の面に沿った方向）をＸ軸とし、該印刷版４６の側壁面に沿った方向（水平方向に直交する方向）をＺ軸とし、印刷版４６と基板１８との交点を原点とする。なお、印刷版４６の側壁面とは、図６（Ａ）に示すように、印刷版４６における凸部４６Ａと凹部４６Ｂとの境界面Ｓを示している。
【００９６】
すると、直線Ｑ１によって示される稜線上の点（Ｘｎ，Ｚｎ）は、下式（ａ−１）で示される。
【００９７】
Ｚｎ＝αＸｎ 式（ａ−１）
【００９８】
なお、式（ａ−１）中、Ｚｎは、電気機械変換素子３０を構成する各薄膜層の、基板１８からの厚み（基板１８面から、各薄膜層の基板１８とは反対側の面までの厚み）を示している。この式（ａ−１）におけるＺｎは、親液撥液パターン形成部１２によって形成された親液部の面積と、該親液部に塗布される機能性溶液、あるいは機能性溶液の塗布量から決定されるものである。このＺｎは、正確には、例えばレーザ変位計等の膜厚測定手段を用いて測定してもよい。また、式（ａ−１）中、αは、直線Ｑ１によって示される稜線の形状によって定まる定数である。
【００９９】
一方、印刷版４６の凸部に塗布されたＳＡＭ溶液５２は、印刷版４６が基板１８に接触（すなわち、凸部が基板１８に接触）することによって、該ＳＡＭ溶液５２に含まれる有機分子（すなわちＳＡＭ材料）の蒸気圧、あるいは、測定環境の気圧、及び温度等の周辺環境に応じた拡散速度で、印刷版４６の表面から外側に向かって拡散する。なお、この「印刷版４６の表面から外側に向かって拡散」とは、ＳＡＭ溶液５２の塗布された印刷版４６が基板１８に接触することによって、基板１８に接触した印刷版４６上の凸部のＳＡＭ溶液５２が、印刷版４６の凸部４６Ａ側から凹部４６Ｂ側へ向かって拡散することを示している。すなわち、印刷版４６と基板１８との接触によって、印刷版４６の凸部４６ＡのＳＡＭ溶液５２が、印刷版４６の凸部４６Ａと基板１８との対向領域から、印刷版４６の凹部４６Ｂと基板１８との対向領域へ向かって拡散することを示している。
【０１００】
よって、Ｘｎは、印刷版４６の側壁面（Ｘ＝０）（図６中、側壁面Ｓ参照）からのＳＡＭ溶液５２の拡散距離と等価である。このため、基板１８と印刷版４６とが接触してからのＳＡＭ溶液５２の拡散時間、すなわち印刷版４６と基板１８との接触時間ｔｎは、下記式（ａ−２）で示される。
【０１０１】
ｔｎ＝ｔ（Ｘｎ） 式（ａ−２）
【０１０２】
なお、式（ａ−２）中、ｔは、有機分子（ＳＡＭ材料）の蒸気圧、測定環境の気圧、及び温度等の環境情報によって定まる定数を示す。
【０１０３】
そして、上記式（ａ−１）と式（ａ−２）から、下式（ａ−３）が得られる。
【０１０４】
ｔｎ＝ｔ（Ｚｎ／α） 式（ａ−３）
【０１０５】
したがって、積層される各薄膜層（１回の液滴吐出によって得られる厚みの層）毎に、各薄膜層の積層位置に応じてＺｎが定まり、電気機械変換素子３０の略台形形状の断面における底辺と上辺とを結ぶ稜線の形状によって、上記αが定まる。このため、各薄膜層毎に、印刷版４６と基板１８との接触時間ｔｎが定まる。なお、式（ａ−３）では、このαが接触時間の変化率に相当する。
【０１０６】
そして、この接触時間ｔｎを調整することによって、印刷版４６の凸部４６Ａと基板１８との対向領域から、印刷版４６の凹部４６Ｂと基板１８との対向領域への、ＳＡＭ溶液５２の拡散度合いが調整される。すなわち、図６（Ａ）に示す稜線が直線Ｑ１状の略台形状の電気機械変換素子３０を形成する場合には、印刷版接触時間設定部２８Ｂでは、式（ａ−３）に基づいて、下層側に形成される薄膜層から上層側に形成される薄膜層に向かって、接触時間ｔｎが大きくなるように、各薄膜層毎に印刷版４６と基板１８との接触時間ｔｎを設定する。
【０１０７】
このように、下層側に形成される薄膜層から上層側に形成される薄膜層に向かって、接触時間ｔｎが大きくなるように、各薄膜層毎に印刷版４６と基板１８との接触時間ｔｎを設定すると、上層側となるほど、薄膜層形成時に基板１８上に形成されるＳＡＭ膜５２Ａの領域（撥液部７４Ｂ）が広くなり、親液部７４Ａの領域が狭くなる。このため、積層された複数の薄膜層の断面形状を、略台形状とすることができる。
【０１０８】
従って、印刷版接触時間設定部２８Ｂでは、形成対象の電気機械変換素子３０の断面形状における底辺側から上辺側に向かう稜線の形状を示す情報（図６（Ａ）に示す例では、上記式（ａ−１））と、下部電極層３２、圧電体層３４、及び上部電極層３６の各々を構成する１または複数の薄膜層の各々の上記Ｚｎを示す情報と、ＳＡＭ溶液５２Ｂの蒸気圧情報や、製造時の気圧及び温度等の環境情報と、に基づいて、電気機械変換素子３０を構成する各薄膜層毎に、印刷版４６の接触時間を設定する。
【０１０９】
なお、本実施の形態の製造装置１０では、説明を簡略化するために、ＳＡＭ溶液５２Ｂの蒸気圧情報や、製造時の気圧及び温度等の環境情報については、あらかじめ測定して印刷版接触時間設定部２８Ｂ内のメモリに記憶されているものとして説明する。すなわち、上記式（ａ−２）については、すでに得られているものとして説明する。しかし、製造装置１０に、環境温度、環境気圧、及びＳＡＭ溶液５２Ｂの蒸気圧を測定する測定装置を設けて、この測定装置から受け付けた情報に基づいて得られた式（ａ−２）及び式（ａ−３）を用いて、印刷版４６の接触時間を設定してもよい。
【０１１０】
なお、本実施の形態の製造装置１０で製造する電気機械変換素子３０の断面形状である略台形状は、図６（Ａ）に示すような上記稜線が直線状である形状に限られず、曲線状でであってもよい。
【０１１１】
具体的には、図６（Ｂ）に示すような曲線Ｑ２の稜線を有する略台形形状の電気機械変換素子３０Ａを、形成対象の電気機械変換素子３０としてもよい。この場合についても、稜線が直線状である場合と同様に、基板１８の水平方向（基板１８の面に沿った方向）をＸ軸とし、該印刷版４６の側壁面に沿った方向（水平方向に直交する方向）をＺ軸とし、印刷版４６と基板１８との交点を原点とする。すると、曲線Ｑ２によって示される稜線上の点（Ｘｎ，Ｚｎ）は、下式（ｂ−１）で示される。
【０１１２】
Ｚｎ＝αＸｎβ 式（ｂ−１）
【０１１３】
なお、式（ｂ−１）中、Ｚｎ、及びＸｎは、上記式（ａ−１）と同じである、また、式（ｂ−１）中、α、βは、曲線Ｑ２によって示される稜線の形状によって定まる定数である。
【０１１４】
そして、式（ａ−１）と同様に、式（ｂ−１）中のＸｎは、印刷版４６の側壁面（Ｘ＝０）（図６中、側壁面Ｓ参照）からのＳＡＭ溶液５２の拡散距離と等価であり、基板１８と印刷版４６とが接触してからのＳＡＭ溶液５２の拡散時間、すなわち印刷版４６と基板１８との接触時間ｔｎは、上記式（ａ−２）で示される。このため、式（ｂ−１）及び式（ａ−２）から、下記式（ｂ−２）が得られる。
【０１１５】
ｔｎ＝ｔ（（Ｚｎ／α）１／β） 式（ｂ−２）
【０１１６】
なお、式（ｂ−２）中、ｔは、式（ａ−１）と同じである。また、式（ｂ−２）中、α、βは、上記式（ｂ−１）と同じである。なお、式（ｂ−２）では、このα及びβが接触時間の変化率に相当する。
【０１１７】
したがって、稜線が直線Ｑ１である場合と同様に、稜線が曲線Ｑ２である場合についても、積層される各薄膜層毎に、各薄膜層の積層位置に応じてＺｎが定まり、電気機械変換素子３０の略台形形状の断面における底辺と上辺とを結ぶ稜線の形状（曲線Ｑ２）によって、上記α及びβが定まる。このため、各薄膜層毎に、印刷版４６と基板１８との接触時間ｔｎが定まる。そして、この接触時間ｔｎを調整することによって、印刷版４６の凸部４６Ａと基板１８との対向領域から、印刷版４６の凹部４６Ｂと基板１８との対向領域への、ＳＡＭ溶液５２の拡散度合いが調整される。
【０１１８】
すなわち、図６（Ｂ）に示す稜線が曲線Ｑ２状の略台形状の電気機械変換素子３０Ａを製造する場合には、印刷版接触時間設定部２８Ｂでは、式（ｂ−２）に基づいて、下層側に形成される薄膜層から上層側に形成される薄膜層に向かって、接触時間ｔｎが大きくなるように、各薄膜層毎に印刷版４６と基板１８との接触時間ｔｎを設定する。
【０１１９】
また、図６（Ｃ）に示す曲線Ｑ３の稜線を有する略台形形状の電気機械変換素子３０Ｂを製造する場合についても同様に、接触時間ｔｎの調整によって、断面形状を、該稜線が曲線Ｑ３状の略台形状とすることができる。
【０１２０】
具体的には、図６（Ｃ）に示すような曲線Ｑ３の稜線を有する略台形形状の電気機械変換素子３０Ａを、形成対象の電気機械変換素子３０としてもよい。この場合についても、稜線が直線状である場合と同様に、基板１８の水平方向（基板１８の面に沿った方向）をＸ軸とし、該印刷版４６の側壁面に沿った方向（水平方向に直交する方向）をＺ軸とし、印刷版４６と基板１８との交点を原点とする。すると、曲線Ｑ３によって示される稜線上の点（Ｘｎ，Ｚｎ）は、下式（ｃ−１）で示される。
【０１２１】
Ｚｎ＝α［１−ｅｘｐ（-（Ｘｎ／β）γ）］ 式（ｃ−１）
【０１２２】
なお、式（ｃ−１）中、Ｚｎ及びＸｎは、上記式（ａ−１）と同じである。また、式（ｃ−１）中、α、β、γは、曲線Ｑ３によって示される稜線の形状によって定まる定数である。
【０１２３】
そして、式（ａ−１）と同様に、式（ｃ−１）中のＸｎは、印刷版４６の側壁面（Ｘ＝０）（図６中、側壁面Ｓ参照）からのＳＡＭ溶液５２の拡散距離と等価であり、基板１８と印刷版４６とが接触してからのＳＡＭ溶液５２の拡散時間、すなわち印刷版４６と基板１８との接触時間ｔｎは、上記式（ａ−２）で示される。このため、式（ｃ−１）及び式（ａ−２）から、下記式（ｃ−２）が得られる。
【０１２４】
ｔｎ＝ｔ（β［−Ｌｎ（１−Ｚｎ／α）］１／γ） 式（ｃ−２）
【０１２５】
なお、式（ｃ−２）中、Ｌｎは、自然対数（ｌｎ）を示す。なお、式（ｃ−２）中、ｔは、式（ａ−１）と同じである。また、式（ｃ−２）中、α、β、γは、上記式（ｃ−１）と同じである。なお、式（ｃ−２）では、このα、β、及びγが接触時間の変化率に相当する。
【０１２６】
したがって、稜線が直線Ｑ１である場合と同様に、稜線が曲線Ｑ３である場合についても、積層される各薄膜層毎に、各薄膜層の積層位置に応じてＺｎが定まり、電気機械変換素子３０（電気機械変換素子３０Ｂ）の略台形形状の断面における底辺と上辺とを結ぶ稜線の形状（曲線Ｑ３）によって、上記α、β、γが定まる。このため、各薄膜層毎に、印刷版４６と基板１８との接触時間ｔｎが定まる。
【０１２７】
そして、この接触時間ｔｎを調整することによって、印刷版４６の凸部４６Ａと基板１８との対向領域から、印刷版４６の凹部４６Ｂと基板１８との対向領域への、ＳＡＭ溶液５２の拡散度合いが調整される。
【０１２８】
すなわち、図６（Ｃ）に示す稜線が曲線Ｑ３状の略台形状の電気機械変換素子３０Ｂを製造する場合には、印刷版接触時間設定部２８Ｂでは、式（ｃ−２）に基づいて、下層側に形成される薄膜層から上層側に形成される薄膜層に向かって、接触時間ｔｎが大きくなるように、各薄膜層毎に印刷版４６と基板１８との接触時間ｔｎを設定する。
【０１２９】
上述のようにして各薄膜層毎に接触時間ｔｎを設定すると、印刷版接触時間設定部２８Ｂは、薄膜層毎に設定した接触時間を、薄膜層の種類、及び薄膜層の積層位置に対応づけて設定情報記憶部２８Ｃに記憶する。
【０１３０】
装置制御部２８Ｄは、設定情報記憶部２８Ｃに記憶された、各薄膜層の種類、各薄膜層の接触時間、各薄膜層の積層位置、を示す情報を読み取り、電気機械変換素子製造部１７を制御する。電気機械変換素子製造部１７は、上記親液撥液パターン形成部１２、機能性溶液塗布部１４、エネルギー付与部１６、及び支持部３８を含んで構成されている。
【０１３１】
次に、本実施の形態に係る製造装置１０における、電気機械変換素子３０の製造処理の詳細を説明する。図７は、本実施の形態における電気機械変換素子３０の製造処理の全体の流れを示すフローチャートである。
【０１３２】
制御部２８では、電気機械変換素子３０の製造処理プログラムを読み取り、所定時間毎に、図７に示す処理ルーチンを実行する。
【０１３３】
まず、素子情報解析部２８Ａが、入力部２６から素子情報が入力されたか否かを判断する（ステップ１００）。そして、ステップＳ１００で、入力部２６から素子情報が入力されなかったと判断した場合には（ステップＳ１００：Ｎｏ）、素子情報解析部２８Ａは、本ルーチンを終了する。一方、ステップＳ１００で、入力部２６から素子情報が入力されたと判断した場合には（ステップＳ１００：Ｙｅｓ）、素子情報解析部２８Ａは、上記ステップＳ１００で入力された素子情報を解析する（ステップＳ１０２）。
【０１３４】
次に、印刷版接触時間設定部２８Ｂが、入力部２６から入力された素子情報、及び素子情報解析部２８Ａによる解析結果に基づいて、形成対象の電気機械変換素子３０を構成する各種類の層（下部電極層３２、圧電体層３４、及び上部電極層３６）における各薄膜層毎に、各薄膜層形成のための印刷版４６の接触時間を設定する（ステップＳ１０４）。
【０１３５】
次に、印刷版接触時間設定部２８Ｂが、印刷版接触時間設定部２８Ｂで設定された各薄膜層形成のための印刷版４６の接触時間を、薄膜層の種類、及び薄膜層の積層位置に対応づけて設定情報記憶部２８Ｃに記憶する（ステップＳ１０６）。
【０１３６】
そして、設定情報記憶部２８Ｃに記憶された上記情報に基づいて、装置制御部２８Ｄが電気機械変換素子製造部１７を制御する製造部制御処理を実行することによって、電気機械変換素子３０の作製処理が終了する（ステップＳ１０８）。
【０１３７】
次に、装置制御部２８Ｄで行われる、上記製造部制御処理（ステップＳ１０８、図７参照）について、詳細に説明する。
図８は、装置制御部２８Ｄで行われる、製造部制御処理の全体の流れを示すフローチャートである。
【０１３８】
なお、該装置制御部２８Ｄで製造部制御処理が行われる前には、親液撥液パターン形成部１２における筐体５８は、初期位置として、領域Ｐ１に位置されているものとして説明する。同様に、装置制御部２８Ｄで製造部制御処理が行われる前には、機能性溶液塗布部１４における筐体５９は、初期位置として、領域Ｐ２に位置されているものとして説明する。なお、筐体６７は、領域Ｐ３に固定されているものとする。
【０１３９】
まず、装置制御部２８Ｄは、機能性溶液塗布部１４における領域Ｐ２への支持部３８の移動を示す移動指示信号を駆動部２２へ出力する（ステップＳ２００）。領域Ｐ２への支持部３８に移動を示す移動指示信号を受け付けた駆動部２２は、支持部３８をレール２０に沿って移動させて領域Ｐ２へ位置させる。なお、該駆動部２２による支持部３８の領域Ｐ２への移動は、例えば、領域Ｐ２にセンサを設けておいて、該センサを駆動部２２に電気的に接続する。そして、該センサから支持部３８の検知信号が駆動部２２に入力されるまで、駆動部２２による支持部３８の駆動を行えばよい。
【０１４０】
ステップＳ２００の処理によって、支持部３８によって支持された基板１８は、領域Ｐ２に位置されている機能性溶液塗布部１４の液滴吐出ヘッド６０によって、機能性溶液の液滴を塗布される位置に配置される（図１１参照）。
【０１４１】
そして、装置制御部２８Ｄは、機能性溶液塗布部１４の筐体５９に設けられた検知部６１に、位置合わせを指示する位置合わせ指示信号を出力する（ステップＳ２０２）。位置合わせ指示信号を受け付けた検知部６１は、アライメントマーク１８Ａ検出のための光を基板１８に向かって照射し、基板１８上のアライメントマーク１８Ａを検知するまで、支持部３８の回転駆動部４３に回転指示信号を出力する。そして、検知部６１は、アライメントマーク１８Ａを検知したときに、回転駆動部４３への回転指示信号の出力を停止する。
【０１４２】
ステップＳ２０２の処理によって、支持部３８の基板１８と、液滴吐出ヘッド６０との位置合わせが行われる。
【０１４３】
次に、装置制御部２８Ｄは、領域Ｐ１への支持部３８の移動を示す移動指示信号を駆動部２２へ出力する（ステップＳ２０４）。領域Ｐ１への移動を示す移動指示信号を受け付けた駆動部２２は、支持部３８をレール２０に沿って移動させて領域Ｐ１へと移動させる。なお、該駆動部２２による支持部３８の領域Ｐ１への移動は、例えば、領域Ｐ１にセンサを設けておいて、該センサを駆動部２２に電気的に接続する。そして、該センサから支持部３８の検知信号が入力されるまで、駆動部２２による支持部３８の駆動を行えばよい。
【０１４４】
ステップＳ２０４の処理によって、支持部３８によって支持された基板１８は、印刷版４６によってＳＡＭ溶液５２を塗布されうる位置に配置される（図１２（Ａ）参照）。
【０１４５】
次に、装置制御部２８Ｄは、親液撥液パターン形成部１２の筐体５８に設けられている検知部５７に、位置合わせを指示する位置合わせ指示信号を出力する（ステップＳ２０６）。位置合わせ指示信号を受け付けた検知部５７は、基板１８上のアライメントマーク１８Ａ検出のための光を基板１８に向かって照射し、アライメントマーク１８Ａを検知するまで、親液撥液パターン形成部１２に設けられたアライメントステージ（図示省略）の駆動部（図示省略）に回転指示信号を出力する。そして、検知部５７は、アライメントマーク１８Ａを検知したときに、該駆動部への回転指示信号の出力を停止する。
【０１４６】
ステップＳ２０６の処理によって、支持部３８の基板１８と、印刷版４６との位置合わせが行われる。
【０１４７】
次に、装置制御部２８Ｄは、設定情報記憶部２８Ｃに記憶されている情報から、下部電極層３２に対応する情報を読み取る（ステップＳ２０８）。詳細には、装置制御部２８Ｄは、薄膜層の種類として下部電極層３２を示す情報に対応する、薄膜層の積層位置、及び印刷版４６の接触時間を示す情報を読み取る。
【０１４８】
次に装置制御部２８Ｄは、機能性溶液の種類を示す溶液種情報Ｎとして、下部電極層３２用の機能性溶液を示す情報をセットする（ステップＳ２１０）。
【０１４９】
次に装置制御部２８Ｄは、下部電極層３２を構成する各薄膜層（１回の液滴吐出によって形成される厚みの層）として、積層位置が最も基板１８側である（ｍ＝１）の薄膜層から、積層位置が最も基板１８から遠い側（最も上層側）である（ｍ＝ｎ）の薄膜層まで順に、各薄膜層に対応する、印刷版４６の接触時間を示す情報（ＴＡｍ）を読み取る（ステップＳ２１２）。
【０１５０】
次に、装置制御部２８Ｄは、積層位置を示す情報ｍに、１層目の薄膜層であることを示す“１”をセットした後に（ステップＳ２１４）、印刷版４６の基板１８側への接触時間を示すＴに、ＴＡｍをセットする（ステップＳ２１６）。すなわち、直前の処理（ステップ）で積層位置を示す情報ｍに“１”をセットした場合には、ステップＳ２１６では、該接触時間を示すＴに、下部電極層３２を構成する１または複数の薄膜層の内の、最も基板１８側に形成される薄膜層の接触時間であるＴＡ１がセットされる。
【０１５１】
そして、ステップＳ２１６で次に形成する薄膜層に対応する接触時間ＴＡｍをセットされた接触時間Ｔ、及びステップＳ２１０で下部電極層２２用の機能性溶液を示す情報をセットされた溶液種情報Ｎに基づいて、基板１８上に薄膜層を形成する薄膜層形成処理を実行する（ステップＳ２１６〜ステップＳ２１８）。
【０１５２】
詳細には、まず、装置制御部２８Ｄは、印刷版４６の基板１８への接触指示信号を親液撥液パターン形成部１２に出力する（ステップＳ２１８）。接触指示信号を受け付けた親液撥液パターン形成部１２は、駆動部５６の駆動によって印刷版４６をＳＡＭ塗布部５０の位置にまで移動させ、印刷版４６にＳＡＭ溶液５２を塗布する（図１２（Ｂ）参照）。そして、ＳＡＭ溶液５２の塗布された印刷版４６（筐体５８）を、駆動部５６の駆動によって領域Ｐ１にまで移動させる。そして、該印刷版４６と、該領域Ｐ１に配置された基板１８と、を接触させる（図１２（Ｃ）、及び図１４（Ａ１）参照）。
【０１５３】
この印刷版４６と基板１８との接触は、上下駆動部４１によって上下ステージ４２が基板１８に近づく方向へと移動することで行われる。
【０１５４】
次に、装置制御部２８Ｄは、印刷版４６と基板１８とが接触してから、上記ステップＳ２１６で設定した設定時間Ｔ（ＴＡｍ）を経過するまで否定判断を繰り返し（ステップＳ２２０：Ｎｏ）、肯定されると（ステップＳ２２０：Ｙｅｓ）該判断を終了して次のステップＳ２２４の処理を行う。
【０１５５】
なお、印刷版４６と基板１８とが接触したことの判断は、例えば、印刷版４６に、基板１８との接触を検知するためのセンサを設けておいて、このセンサからの接触検知信号を判別することで判断すればよい。
【０１５６】
ステップＳ２１８〜ステップＳ２２０の処理によって、ＳＡＭ溶液５２を塗布された印刷版４６と基板１８とが、形成対象の薄膜層に対応する接触時間Ｔに応じた時間、接触状態で保持される（図１２（Ｃ）、及び図１４（Ａ１）参照）。
【０１５７】
そして、上記ステップＳ２２０で肯定判断し、該接触時間Ｔが経過すると、装置制御部２８Ｄは、印刷版４６の接触の解除を示す接触解除指示信号を親液撥液パターン形成部１２へ出力する（ステップＳ２２４）。この印刷版４６による接触が解除されることによって、基板１８の印刷版４６に対向する面には、ＳＡＭ膜５２Ａによる撥液部７４Ｂと、ＳＡＭ膜５２Ａの形成されていない領域である親液部７４Ａと、による撥液親液パターンが形成される（図１４（Ａ２）参照）。
【０１５８】
次に、装置制御部２８Ｄは、支持部３８の機能性溶液塗布部１４への移動を示す指示信号を駆動部２２へ出力する（ステップＳ２２６）。指示信号を受け付けた駆動部２２では、支持部３８をレール２０の長尺方向に沿って移動させて、機能性溶液塗布部１４の領域Ｐ２へと移動させる。
【０１５９】
そして、装置制御部２８Ｄは、機能性溶液塗布部１４の吐出制御部６６に、溶液種情報Ｎの機能性溶液の液滴吐出を示す吐出信号を出力する(ステップＳ２２８)。このため、溶液種情報Ｎとして、下部電極層３２用の機能性溶液を示す情報が設定されていると、下部電極層３２用の機能性溶液の液滴７６Ａが液滴吐出ヘッド６０から吐出される（図１３（Ａ）、及び図１４（Ａ３）参照）。ここで、上記ステップＳ２１８及びステップＳ２２０の処理によって、基板１８上には、ＳＡＭ膜５２Ａによる撥液部７４Ｂと、ＳＡＭ膜５２Ａの形成されていない領域である親液部７４Ａと、が形成されている（図１４（Ａ２）参照）。このため、吐出された下部電極層３２用の機能性溶液の液滴７６Ａは、基板１８上の親液部７４Ａに選択的に塗布されて、機能性溶液膜７６Ｂとなる（図１４（Ａ３）参照）。
【０１６０】
次に、装置制御部２８Ｄは、支持部３８のエネルギー付与部１６への移動を示す指示信号を駆動部２２へ出力する（ステップＳ２３０）。該示信号を受け付けた駆動部２２は、レール２０の長尺方向に沿って支持部３８を移動させて、エネルギー付与部１６の領域Ｐ３へと移動させる。
【０１６１】
そして、装置制御部２８Ｄは、エネルギー制御部７０へエネルギー付与信号を出力する（ステップＳ２３２）。該信号を受け付けたエネルギー制御部７０は、上記処理によって親液部７４Ａに形成された、機能性溶液膜７６Ｂに向かってエネルギーを付与する（図１３（Ｂ）、及び図１４（Ａ４）参照）。この処理によって、機能性溶液膜７６Ｂが結晶化または硬化し、下部電極層３２を構成する１または複数の薄膜層のうちの、最も基板１８側に形成される薄膜層（例えば、下部電極層３２１）が形成される（図１４（Ａ４）参照）。
【０１６２】
次に、装置制御部２８Ｄは、積層位置を示す情報ｍが、下部電極層３２における薄膜層の積層枚数であるｎと同じであるか否かを判断する（ステップＳ２３４）。そして、該判断で否定（ステップＳ２３４：Ｎｏ）されると、積層位置を示す情報ｍを‘１’カウントアップする（ステップＳ２３６）。そして、上記ステップＳ２０４と同様に、親液撥液パターン形成部１２への支持部３８の移動指示信号を２２に出力（ステップＳ２３７）した後に、ステップＳ２１６へ戻る。
【０１６３】
すなわち、上記ステップＳ２１６〜ステップＳ２３７の処理が繰り返し行われることによって、下部電極層３２を構成する薄膜層が、基板１８側から順に形成され、複数の薄膜からなる下部電極層３２が形成される（図１４（Ａ４）参照）。
【０１６４】
ここで、上層側の薄膜層を形成するほど、印刷版４６の基板１８への接触時間は短くなるように設定されていることから、上層側の薄膜層の形成時ほど、基板１８上に形成されるＳＡＭ膜５２Ａによる撥液部７４Ｂが拡散し、親液部７４Ａの領域が狭くなる。このため、上記ステップＳ２１６〜ステップＳ２３７の処理が繰り返し実行されることによって、下部電極層３２を構成する薄膜層は、入力された素子情報に含まれる稜線を示す情報に応じて、下層側から上層側に向かって、幅が狭くなるように形成される。
【０１６５】
次に、装置制御部２８Ｄは、１または複数の薄膜層からなる圧電体層３４を形成する、圧電体層形成処理（ステップＳ２３８）を行う（詳細後述）。そして、さらに、装置制御部２８Ｄは、１または複数の薄膜層からなる上部電極層３６を形成する、上部電極層形成処理（ステップＳ２４０）を行う（詳細後述）これによって、電気機械変換素子３０の作製処理が終了する。
【０１６６】
次に、上記圧電体層形成処理（ステップＳ２３８）について説明する。
【０１６７】
図９に示すように、装置制御部２８Ｄは、設定情報記憶部２８Ｃに記憶されている情報から、圧電体層３４に対応する情報を読み取る（ステップＳ３００）。詳細には、装置制御部２８Ｄは、薄膜層の種類として圧電体層３４を示す情報に対応する、薄膜層の積層位置、及び印刷版４６の接触時間を示す情報を読み取る。
【０１６８】
次に装置制御部２８Ｄは、機能性溶液の種類を示す溶液種情報Ｎとして、圧電体層３４用の機能性溶液を示す情報をセットする（ステップＳ３０２）。
【０１６９】
次に装置制御部２８Ｄは、圧電体層３４を構成する各薄膜層（１回の液滴吐出によって形成される厚みの層）として、積層位置が最も基板１８側である（ｍ＝１）の薄膜層から、積層位置が最も基板１８から遠い側（最も上層側）である（ｍ＝ｎ）の薄膜層まで順に、各薄膜層に対応する、印刷版４６の接触時間を示す情報（ＴＢｍ）を読み取る（ステップＳ３０４）。
【０１７０】
次に、装置制御部２８Ｄは、積層位置を示す情報ｍに、１層目の薄膜層であることを示す“１”をセットした後に（ステップＳ３０６）、印刷版４６の基板１８側への接触時間を示すＴに、ＴＢｍをセットする（ステップＳ３０８）。すなわち、直前の処理（ステップ）で積層位置を示す情報ｍに“１”をセットした場合には、ステップＳ３０８では、該接触時間を示すＴには、圧電体層３４を構成する１または複数の薄膜層の内の、最も基板１８側に形成される薄膜層の接触時間であるＴＢ１がセットされる。
【０１７１】
そして、ステップＳ３０８で次に形成する薄膜層に対応する接触時間ＴＢｍをセットされた接触時間Ｔ、及びステップＳ３０２で圧電体層３４用の機能性溶液を示す情報をセットされた溶液種情報Ｎに基づいて、基板１８上に薄膜層を形成する薄膜層形成処理を実行（ステップＳ２１８〜ステップＳ２３７）した後に、本ルーチンを終了する。なお、この薄膜層形成処理は、溶液情報Ｎにセットされた機能性溶液の種類を示す情報、及び接触時間Ｔが、圧電体層３４用の溶液及び圧電体層３４を構成する薄膜層に対応する情報である以外は、上記ステップＳ２１８〜ステップＳ２３７と同じであるため説明を省略する。
【０１７２】
この圧電体層形成処理において、ステップＳ３０８及びステップＳ２１８〜ステップＳ２３７の処理が行われることによって、まず、ＳＡＭ溶液５２を塗布された印刷版４６と基板１８とが接触し、この接触した状態が、各薄膜層に対応する接触時間保持される（図１４（Ｂ１）参照）。これによって、基板１８上には、ＳＡＭ膜５２Ａの形成された領域である撥液部７４Ｂと、ＳＡＭ膜５２Ａの形成されていない領域である親液部７４Ａと、による撥液親液パターンが形成される（図１４（Ｂ２）参照）。
【０１７３】
そして、この機能性溶液膜７６Ｂにエネルギー付与部１６からエネルギーが付与されて、下部電極層３２上に圧電体層３４における薄膜層３４１が積層される。
【０１７４】
そして、このステップＳ３０８、及びステップＳ２１８〜ステップＳ２３７の処理が繰り返し行われることによって、圧電体層３４を構成する薄膜層３４１〜薄膜層３４ｎが、基板１８側から順に形成され、複数の薄膜からなる圧電体層３４が形成される。また、上層側の薄膜層を形成するほど、印刷版４６の基板１８への接触時間は短くなることから、上層側の薄膜層の形成時ほど、基板１８上に形成されるＳＡＭ膜５２Ａによる撥液部７４Ｂが拡散して形成され、親液部７４Ａの領域が狭くなる。このため、圧電体層形成処理において、上記ステップＳ３０８、及びステップＳ２１８〜ステップＳ２３７の処理が繰り返し実行されることによって、圧電体層３４を構成する薄膜層は、入力された素子情報に含まれる稜線を示す情報に応じて、下層側から上層側に向かって、幅が狭くなるように形成される。
【０１７５】
次に、上部電極層形成処理（ステップＳ２４０）（図８参照）について説明する。
【０１７６】
図１０に示すように、装置制御部２８Ｄは、設定情報記憶部２８Ｃに記憶されている情報から、上部電極層３６に対応する情報を読み取る（ステップＳ４００）。詳細には、装置制御部２８Ｄは、薄膜層の種類として上部電極層３６を示す情報に対応する、薄膜層の積層位置、及び印刷版４６の接触時間を示す情報を読み取る。
【０１７７】
次に装置制御部２８Ｄは、機能性溶液の種類を示す溶液種情報Ｎとして、上部電極層３６用の機能性溶液を示す情報をセットする（ステップＳ４０２）。
【０１７８】
次に装置制御部２８Ｄは、上部電極層３６を構成する各薄膜層（１回の液滴吐出によって形成される厚みの層）として、積層位置が最も基板１８側である（ｍ＝１）の薄膜層から、積層位置が最も基板１８から遠い側（最も上層側）である（ｍ＝ｎ）の薄膜層まで順に、各薄膜層に対応する、印刷版４６の接触時間を示す情報（ＴＣｍ）を読み取る（ステップＳ４０４）。
【０１７９】
次に、装置制御部２８Ｄは、積層位置を示す情報ｍに、１層目の薄膜層であることを示す“１”をセットした後に（ステップＳ４０６）、印刷版４６の基板１８側への接触時間を示すＴに、ＴＣｍをセットする（ステップＳ４０８）。すなわち、直前の処理（ステップ）で積層位置を示す情報ｍに“１”をセットした場合には、ステップＳ４０８では、該接触時間を示すＴには、上部電極層３６を構成する１または複数の薄膜層の内の、最も基板１８側に形成される薄膜層の接触時間であるＴＣ１がセットされる。
【０１８０】
そして、ステップＳ４０８で次に形成する薄膜層に対応する接触時間ＴＣｍをセットされた接触時間Ｔ、及びステップＳ４０２で圧電体層３４用の機能性溶液を示す情報をセットされた溶液種情報Ｎに基づいて、基板１８上に薄膜層を形成する薄膜層形成処理を実行（ステップＳ２１８〜ステップＳ２３７）した後に、本ルーチンを終了する。なお、この薄膜層形成処理は、溶液情報Ｎにセットされた機能性溶液の種類を示す情報、及び接触時間Ｔが、上部電極層３６用の溶液及び上部電極層３６を構成する薄膜層に対応する情報である以外は、上記ステップＳ２１８〜ステップＳ２３７と同じであるため説明を省略する。
【０１８１】
この上部電極層形成処理において、ステップＳ４０８、ステップＳ２１８〜ステップＳ２３７の処理が行われることによって、まず、ＳＡＭ溶液５２を塗布された印刷版４６と基板１８とが接触し、この接触した状態が、各薄膜層に対応する接触時間保持される（図１４（Ｃ１）参照）。これによって、基板１８上には、ＳＡＭ膜５２Ａの形成された領域である撥液部７４Ｂと、ＳＡＭ膜５２Ａの形成されていない領域である親液部７４Ａと、による撥液親液パターンが形成される（図１４（Ｃ２）参照）。
【０１８２】
そして、この機能性溶液膜７６Ｂにエネルギー付与部１６からエネルギーが付与されて、圧電体層３４上に、上部電極層３６における薄膜層３６１が積層される。
【０１８３】
そして、このステップＳ４０８、及びステップＳ２１８〜ステップＳ２３７の処理が繰り返し行われることによって、上部電極層３６を構成する薄膜層３６１〜薄膜層３６ｎが、基板１８側から順に形成され、複数の薄膜からなる上部電極層３６が形成される。また、上層側の薄膜層を形成するほど、印刷版４６の基板１８への接触時間は短くなることから、上層側の薄膜層の形成時ほど、基板１８上に形成されるＳＡＭ膜５２Ａによる撥液部７４Ｂが拡散して形成され、親液部７４Ａの領域が狭くなる。このため、上部電極層形成処理において、上記ステップＳ２１６〜ステップＳ２３７の処理が繰り返し実行されることによって、上部電極層３６を構成する薄膜層は、入力された素子情報に含まれる稜線を示す情報に応じて、下層側から上層側に向かって、幅が狭くなるように形成される。
【０１８４】
上記図７〜図９を用いて説明した、電気機械変換素子３０の製造処理が実行されることによって、断面形状が略台形状であり、且つ、略台形形状の断面の上辺と底辺とを結ぶ稜線が、入力部２６から入力された素子情報に含まれる稜線情報に応じた形状の、電気機械変換素子３０が製造される。
【０１８５】
以上説明したように、本実施の形態の製造装置１０によれば、１種類の印刷版４６を用意してＳＡＭ溶液５２を塗布し、このＳＡＭ溶液５２の塗布された印刷版４６の基板１８側への接触時間を調整することによって、その断面形状が略台形状とされた電気機械変換素子３０を製造する。
【０１８６】
このため、略台形形状の電気機械変換素子３０を簡易な構成で容易に製造することができる。
【０１８７】
また、撥液親液パターンの形成された基板１８上に、インクジェット法を用いて機能性溶液を塗布するので、製造時に使用する機能性溶液の使用量の低減を図ることができる。また、１枚の印刷版４６を用いたマイクロプリント法によって、ＳＡＭ溶液５２を基板１８に塗布することで、撥液親液パターンを基板１８上に形成するので、フォトリソグラフィー法やエッチングを用いる場合に比べて、製造時の環境負荷を低減し、且つ製造コストの低減も図ることができる。
【０１８８】
従って、本実施の形態の製造装置１０によれば、製造時の環境負荷を低減し、製造コストを低減しつつ、且つ簡易な構成で容易に電気機械変換素子３０を製造することが出来る。
【０１８９】
また、本実施の形態の製造装置１０では、電気機械変換素子３０の製造において用いる１種類の印刷版４６としては、上述のように、電気機械変換素子３０の製造工程において最も下層側（基板１８側）に形成される薄膜層の形状及び大きさに対応する形状の凹凸の形成された印刷版４６を用いる。このため、機能性溶液による薄膜層を積層させることで下層側から上層側の薄膜層を順次積層していっても、基板１８と印刷版４６の凸部４６Ａとの接触不良が抑制される。
【０１９０】
次に、本実施の形態の製造装置１０によって製造される電気機械変換素子３０を用いた液滴吐出ヘッドについて説明する。
【０１９１】
図１５に示すように、本実施の形態に係る電気機械変換素子３０を用いた液滴吐出ヘッド８６は、電気機械変換素子３０と、密着層４６と、振動板２４と、圧力室基板８０と、ノズル８２Ａが設けられたノズル板８２とを有する。この圧力室基板８０とノズル板８２とで圧力室８４が形成され、この中にインク等の液体が充填される。なお、図１５では、振動板、液体供給手段、流路、流体抵抗等は省略している。
【０１９２】
液滴吐出ヘッド８６は、電気機械変換素子３０により圧力室８４を加圧することで、ノズル板８２のノズル８２Ａからインク滴等の液滴を吐出する。また、図１６に示すように画素毎に対応して設けられた液滴吐出ヘッド８６が所定の間隔で並べられた構成の、液滴吐出ヘッド８８としてもよい。
【０１９３】
次に、上述した液滴吐出ヘッド８６を搭載した液滴吐出装置の一例について図１７及び図１８を参照して説明する。
【０１９４】
図１７、及び図１８に示すように、液滴吐出装置５１は、記録装置本体８１の内部に主走査方向に移動可能なキャリッジ９３、キャリッジ９３に搭載し、上述した薄膜形成で形成された液滴吐出ヘッド８６または液滴吐出ヘッド８８からなる記録ヘッド９４、記録ヘッド９４へインクを供給するインクカートリッジ９５等で構成される印字機構部８９等を収納する。記録装置本体８１の下方部には前方側から多数枚の用紙８３を積載可能な給紙カセット８５（或いは給紙トレイでもよい）を抜き差し自在に装着することができ、また、用紙８３を手差しで給紙するための手差しトレイ（図示省略）を開倒することができ、給紙カセット８５或いは手差しトレイ（図示省略）から給送される用紙８３を取り込み、印字機構部８９によって所要の画像を記録した後、後面側に装着された排紙トレイ８７に排紙する。
【０１９５】
印字機構部８９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９１と従ガイドロッド９２とでキャリッジ９３を主走査方向に摺動自在に保持し、このキャリッジ９３にはイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）の各色のインク滴を吐出する、上述した薄膜形成で形成された液滴吐出ヘッドからなる記録ヘッド９４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９３には記録ヘッド９４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９５を交換可能に装着している。
【０１９６】
インクカートリッジ９５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へインクを供給する供給口を、内部にはインクが充填された多孔質体を有しており、多孔質体の毛管力により記録ヘッド９４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、記録ヘッド９４としてここでは各色のヘッドを用いているが、各色のインク滴を吐出するノズルを有する１個のヘッドでもよい。
【０１９７】
ここで、キャリッジ９３は後方側（用紙搬送方向下流側）を主ガイドロッド９１に摺動自在に嵌装し、前方側（用紙搬送方向上流側）を従ガイドロッド９２に摺動自在に載置している。そして、このキャリッジ９３を主走査方向に移動走査するため、主走査モータ９７で回転駆動される駆動プーリ９８と従動プーリ９９との間にタイミングベルト１００を張装し、このタイミングベルト１００をキャリッジ９３に固定しており、主走査モータ９７の正逆回転によりキャリッジ９３が往復駆動される。
【０１９８】
一方、給紙カセット８５にセットした用紙８３を記録ヘッド９４の下方側に搬送するために、給紙カセット８５から用紙８３を分離給装する給紙ローラ１０１及びフリクションパッド１０２と、用紙８３を案内するガイド部材１０３と、給紙された用紙８３を反転させて搬送する搬送ローラ１０４と、この搬送ローラ１０４の周面に押し付けられる搬送コロ１０５及び搬送ローラ１０４からの用紙８３の送り出し角度を規定する先端コロ１０６とを設けている。搬送ローラ１０４は副走査モータ１０７によってギヤ列を介して回転駆動される。
【０１９９】
そして、キャリッジ９３の主走査方向の移動範囲に対応して搬送ローラ１０４から送り出された用紙８３を記録ヘッド９４の下方側で案内する用紙ガイド部材である印写受け部材１０９を設けている。この印写受け部材１０９の用紙搬送方向下流側には、用紙８３を排紙方向へ送り出すために回転駆動される搬送コロ１１１、拍車１１２を設け、さらに用紙８３を排紙トレイ８７に送り出す排紙ローラ１１３及び１１４と、排紙経路を形成するガイド部材１１５とを配設している。
【０２００】
記録時には、キャリッジ９３を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド９４を駆動することにより、停止している用紙８３にインク滴を吐出して１行分を記録し、用紙８３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８３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８３を排紙する。
【０２０１】
また、キャリッジ９３の移動方向右端側の記録領域を外れた位置には、記録ヘッド９４の吐出不良を回復するための回復装置１１７を配置している。回復装置１１７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９３は印字待機中にはこの回復装置１１７側に移動されてキャッピング手段で記録ヘッド９４をキャッピングされ、吐出口部を湿潤状態に保つことによりインク乾燥による吐出不良を防止する。また、記録途中などに記録と関係しないインクを吐出することにより、全ての吐出口のインク粘度を一定にし、安定した吐出性能を維持する。
【０２０２】
吐出不良が発生した場合等には、キャッピング手段で記録ヘッド９４の吐出口（ノズル）を密封し、チューブを通して吸引手段で吐出口からインクとともに気泡等を吸い出し、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（図示しない）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。
【０２０３】
上述のように、本実施の形態の液滴吐出装置５１は、製造装置１０によって製造された電気機械変換素子３０を備えた液滴吐出ヘッド８６または液滴吐出ヘッド８８を備えている。このため本実施の形態の液滴吐出装置５１は、環境負荷が小さく、低コストである。また、電気機械変換素子３０が略台形状であることから、液滴の吐出不良も抑制され、安定した吐出特性が得られ、画像品質も向上する。
また、液滴吐出装置５１を、各種印刷装置に搭載することができる。この液滴吐出装置５１を、各種印刷装置に搭載することによって、画像品質の向上した印刷装置を提供することができる。
【符号の説明】
【０２０４】
１０ 製造装置
１２ 親液撥液パターン形成部
１４ 機能性溶液塗布部
１６ エネルギー付与部
２８ 制御部
【先行技術文献】
【特許文献】
【０２０５】
【特許文献１】特許第３３８７３８０号公報
【特許文献２】特開２００５−３２７９２０号公報
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１または複数の層からなる、下部電極層、圧電体層、及び上部電極層がこの順に積層され、該上部電極層側から該下部電極層側に向かって徐々に幅広となり、その断面形状が略台形形状とされた電気機械変換素子を製造する電気機械変換素子製造装置であって、
凹凸によるパターンが形成され、自己組織化単分子膜を溶媒に溶解させた第１溶液を塗布された印刷版を、形成対象の層が形成される基板に接触させることによって、該印刷版の凸部に塗布された該第１溶液による塗膜を該基板に転写し、該基板上に親液部と撥液部とからなる親液撥液パターンを形成するパターン形成手段と、
前記パターン形成手段によって前記基板上に形成された前記親液部に、前記形成対象の層の構成材料を含む機能性溶液を塗布して第２塗膜を形成する塗布手段と、
前記塗布手段によって形成された第２塗膜にエネルギーを付与することによって、前記形成対象の層を前記基板上に形成するエネルギー付与手段と、
前記形成対象の層としての、前記下部電極層、前記圧電体層、及び前記上部電極層の各々の構成材料を含む溶液をこの順に前記機能性溶液として用い、
前記パターン形成手段による親液撥液パターン形成、前記塗布手段による前記機能性溶液の塗布、及び前記エネルギー付与手段によるエネルギーの付与、の一連の処理を、該下部電極層、該圧電体層、及び該上部電極層の順に、各層毎に、少なくとも１回以上繰り返すように該パターン形成手段、該塗布手段、及び該エネルギー付与手段を制御し、
且つ下層側に形成される層から上層側に形成される層に向かって、前記印刷版の前記基板への接触時間が長くなるように、前記パターン形成手段を制御する制御手段と、
を備えた、電気機械変換素子の製造装置。
【請求項２】
前記電気機械変換素子の製造において用いる前記印刷版の前記凸部によるパターンの種類は、１種類である請求項１に記載の電気機械変換素子の製造装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記電気機械変換素子の前記略台形形状の断面における底辺と上辺とを結ぶ稜線の形状、及び前記基板に接触した前記印刷版の凸部側から凹部側への前記第１溶液の拡散速度、に応じた変化率で、下層側に形成される層から上層側に形成される層に向かって前記印刷版の前記基板への接触時間が長くなるように、前記パターン形成手段を制御する、請求項１または請求項２に記載の電気機械変換素子の製造装置。
【請求項４】
１または複数の層からなる、下部電極層、圧電体層、及び上部電極層がこの順に積層され、該上部電極層側から該下部電極層側に向かって徐々に幅広となり、その断面形状が略台形形状とされた電気機械変換素子を製造する電気機械変換素子の製造方法であって、
凹凸によるパターンが形成され、自己組織化単分子膜を溶媒に溶解させた第１溶液を塗布された印刷版を、形成対象の層が形成される基板に接触させることによって、該印刷版の凸部に塗布された該第１溶液による塗膜を該基板に転写し、該基板上に親液部と撥液部とからなる親液撥液パターンを形成する第１の工程と、
前記第１の工程によって前記基板上に形成された前記親液部に、前記形成対象の層の構成材料を含む機能性溶液を塗布して第２塗膜を形成する第２の工程と、
前記第２の工程によって形成された第２塗膜にエネルギーを付与することによって、前記形成対象の層を前記基板上に形成する第３の工程と、
前記形成対象の層としての、前記下部電極層、前記圧電体層、及び前記上部電極層の各々の構成材料を含む溶液をこの順に前記機能性溶液として用い、前記第１の工程、前記第２の工程、及び前記第３の工程の一連の処理を、該下部電極層、該圧電体層、及び該上部電極層の順に、各層毎に、少なくとも１回以上繰り返し、且つ下層側に形成される層から上層側に形成される層に向かって、前記印刷版の前記基板への接触時間を長くする第４の工程と、
を備えた、電気機械変換素子の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の電気機械変換素子の製造装置によって製造された電気機械変換素子。
【請求項６】
請求項５に記載の電気機械変換素子を備えた液滴吐出ヘッド。
【請求項７】
請求項６に記載の液滴吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置。
【請求項８】
請求項７に記載の液滴吐出装置を備えた印刷装置。
【請求項１】
１または複数の層からなる、下部電極層、圧電体層、及び上部電極層がこの順に積層され、該上部電極層側から該下部電極層側に向かって徐々に幅広となり、その断面形状が略台形形状とされた電気機械変換素子を製造する電気機械変換素子製造装置であって、
凹凸によるパターンが形成され、自己組織化単分子膜を溶媒に溶解させた第１溶液を塗布された印刷版を、形成対象の層が形成される基板に接触させることによって、該印刷版の凸部に塗布された該第１溶液による塗膜を該基板に転写し、該基板上に親液部と撥液部とからなる親液撥液パターンを形成するパターン形成手段と、
前記パターン形成手段によって前記基板上に形成された前記親液部に、前記形成対象の層の構成材料を含む機能性溶液を塗布して第２塗膜を形成する塗布手段と、
前記塗布手段によって形成された第２塗膜にエネルギーを付与することによって、前記形成対象の層を前記基板上に形成するエネルギー付与手段と、
前記形成対象の層としての、前記下部電極層、前記圧電体層、及び前記上部電極層の各々の構成材料を含む溶液をこの順に前記機能性溶液として用い、
前記パターン形成手段による親液撥液パターン形成、前記塗布手段による前記機能性溶液の塗布、及び前記エネルギー付与手段によるエネルギーの付与、の一連の処理を、該下部電極層、該圧電体層、及び該上部電極層の順に、各層毎に、少なくとも１回以上繰り返すように該パターン形成手段、該塗布手段、及び該エネルギー付与手段を制御し、
且つ下層側に形成される層から上層側に形成される層に向かって、前記印刷版の前記基板への接触時間が長くなるように、前記パターン形成手段を制御する制御手段と、
を備えた、電気機械変換素子の製造装置。
【請求項２】
前記電気機械変換素子の製造において用いる前記印刷版の前記凸部によるパターンの種類は、１種類である請求項１に記載の電気機械変換素子の製造装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記電気機械変換素子の前記略台形形状の断面における底辺と上辺とを結ぶ稜線の形状、及び前記基板に接触した前記印刷版の凸部側から凹部側への前記第１溶液の拡散速度、に応じた変化率で、下層側に形成される層から上層側に形成される層に向かって前記印刷版の前記基板への接触時間が長くなるように、前記パターン形成手段を制御する、請求項１または請求項２に記載の電気機械変換素子の製造装置。
【請求項４】
１または複数の層からなる、下部電極層、圧電体層、及び上部電極層がこの順に積層され、該上部電極層側から該下部電極層側に向かって徐々に幅広となり、その断面形状が略台形形状とされた電気機械変換素子を製造する電気機械変換素子の製造方法であって、
凹凸によるパターンが形成され、自己組織化単分子膜を溶媒に溶解させた第１溶液を塗布された印刷版を、形成対象の層が形成される基板に接触させることによって、該印刷版の凸部に塗布された該第１溶液による塗膜を該基板に転写し、該基板上に親液部と撥液部とからなる親液撥液パターンを形成する第１の工程と、
前記第１の工程によって前記基板上に形成された前記親液部に、前記形成対象の層の構成材料を含む機能性溶液を塗布して第２塗膜を形成する第２の工程と、
前記第２の工程によって形成された第２塗膜にエネルギーを付与することによって、前記形成対象の層を前記基板上に形成する第３の工程と、
前記形成対象の層としての、前記下部電極層、前記圧電体層、及び前記上部電極層の各々の構成材料を含む溶液をこの順に前記機能性溶液として用い、前記第１の工程、前記第２の工程、及び前記第３の工程の一連の処理を、該下部電極層、該圧電体層、及び該上部電極層の順に、各層毎に、少なくとも１回以上繰り返し、且つ下層側に形成される層から上層側に形成される層に向かって、前記印刷版の前記基板への接触時間を長くする第４の工程と、
を備えた、電気機械変換素子の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の電気機械変換素子の製造装置によって製造された電気機械変換素子。
【請求項６】
請求項５に記載の電気機械変換素子を備えた液滴吐出ヘッド。
【請求項７】
請求項６に記載の液滴吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置。
【請求項８】
請求項７に記載の液滴吐出装置を備えた印刷装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２０１２−１４２４７２（Ｐ２０１２−１４２４７２Ａ）
【公開日】平成２４年７月２６日（２０１２．７．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４０（Ｐ２０１１−２４０）
【出願日】平成２３年１月４日（２０１１．１．４）
【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７月２６日（２０１２．７．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月４日（２０１１．１．４）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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