(57)【要約】【課題】アクチュエータが有する空間そのものの測長を可能とする。【解決手段】基板内に形成された加圧液室５等の空間を有するアクチュエータ基板等のアクチュエータにおいて、前記空間の一つの内壁面を構成する振動板３等の板状部分の大部分を特定波長の光、例えば可視光を通さない材質で形成する。この板状部分における前記空間の周縁のうちの少なくとも二箇所に対応する部分、例えば幅方向の両端部に前記特定波長の光を透過する透過領域１５´を設けた。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板内に形成された空間の一つの内壁面を構成する板状部分を有するアクチュエータにおいて、
前記板状部分は特定波長の光を通さない材料と特定波長の光を透過する材料とを含んでおり、
この板状部分における前記空間の周縁のうちの少なくとも二箇所に対応する部分は前記特定波長の光を透過する材料で構成されていることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項２】
請求項１のアクチュエータにおいて、
ノズルと、該ノズルに連通する前記空間としての加圧液室と、該加圧液室の内壁面の一部を構成する前記板状部分としての振動板と、該振動板の前記加圧液室側とは反対側に設けられた電気機械変換素子とを有し、前記電気機械変換素子における前記二箇所に対応する箇所には前記電気機械変換素子の電極が設けられていないことを特徴するアクチュエータ。
【請求項３】
請求項２のアクチュエータにおいて、
前記振動板はＳｉ層とＳｉＯ２層とを有し、
前記二箇所に対応する箇所はＳｉＯ２層で構成されていることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項４】
請求項３のアクチュエータにおいて、
前記二箇所に対応する箇所を構成しているＳｉＯ２層には、前記特定波長の光を透過する引張応力膜を具備することを特徴とするアクチュエータ。
【請求項５】
請求項４のアクチュエータにおいて、
前記引張応力膜は、Ａｌ２Ｏ３、Ｓｉ３Ｎ５、および、ＺｒＯ２の何れかからなる膜、あるいは、それぞれ何れかからなる膜が二層以上積層された膜であることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載のアクチュエータにおいて、
前記アクチュエータが形成された基板上には、前記板状部分の変形を許容する空隙部が形成された空隙部形成基板が接合されており、前記空隙部形成基板における前記二箇所に対応する箇所にはそれぞれ貫通孔が形成されていることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項７】
ノズルから吐出する液体が供給される加圧液室が形成された基板と、該加圧液室の一つの内壁面を構成する振動板とを有するアクチュエータにおいて、
前記基板には、前記液体が供給されないダミー室が形成されており、該ダミー室の幅は前記加圧液室の幅と同じ寸法であり、
前記ダミー室には、少なくとも幅方向における周縁の二箇所には壁面が無いことを特徴とするアクチュエータ。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載のアクチュエータにより液体を吐出させることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項９】
請求項８に記載の液体吐出ヘッドを備えていることを特徴とする液体吐出ユニット。
【請求項１０】
請求項９に記載の液体吐出ユニットにおいて、
前記液体吐出ヘッドに供給する液体を貯留するヘッドタンク、前記液体吐出ヘッドを搭載するキャリッジ、前記液体吐出ヘッドに液体を供給する供給機構、前記液体吐出ヘッドの維持回復を行う維持回復機構、前記液体吐出ヘッドを主走査方向に移動させる主走査移動機構のうちの少なくとも１つと、前記液体吐出ヘッドとを一体化したことを特徴とする液体吐出ユニット。
【請求項１１】
請求項８に記載の液体吐出ヘッド、又は、請求項９若しくは１０に記載の液体吐出ユニットを備えていることを特徴とする液体を吐出する装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アクチュエータ、液体吐出ヘッド、液体吐出ユニット、及び、液体を吐出する装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、基板内に形成された空間の一つの内壁面を構成する板状部分を有するアクチュエータが知られている。例えば、インクジェット記録装置の液体吐出ヘッドは、基板内に形成された空間である加圧液室を有するアクチュエータを備えている。この加圧液室内の液体を吐出するためのノズル孔が形成されたノズル板と、これに液室内を挟んで反対側の内壁面を形成する板状部分である振動板とを備えている。この振動板の加圧液室とは反対側の面に、電気機械変換素子が設けられている。そして、この加圧液室内の寸法を測長するのに適した構造のものも知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、可視光に対して不透明な振動板を備え、加圧液室の端部に加圧液室に類似した形状の空間を測定用に形成し、その空間を振動板に相当する箇所に可視光に対して透明な仕切り板を設けた液体吐出ヘットが記載されている。この仕切り板を介して可視光により加圧液室内の振動板の幅を測長できるとされている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１の液体吐出ヘッドでは、板状部分である振動板が不透明の場合には、本来の加圧液室そのものの測長ができないという課題が残っていた。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述した課題を解決するため、本発明は、基板内に形成された空間を有するアクチュエータにおいて、前記空間の一つの内壁面を形成する板状部分の大部分を特定波長の光を通さない材質で形成し、この板状部分における前記空間の周縁のうちの少なくとも二箇所に対応する部分を前記特定波長の光を透過する材質で形成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、板状部分が不透明の場合にも、アクチュエータが有する空間そのものの測長ができできるという優れた効果が奏される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施形態における液体吐出ヘッドの内部構成を示す部分破断した斜視図。
【図２】同液体吐出ヘッドの内部構造を示す底面図。
【図３】図２のＡ−Ａ´の断面図。
【図４】図２のＢ−Ｂ´の断面図。
【図５】同液体吐出ヘッドの製造方法の説明図。
【図６】同液体吐出ヘッドの測長の説明図。
【図７】加圧液室のエッジを検出する具体的な方法の一例の説明図。
【図８】加圧液室が圧電素子部側よりも底部側の幅が狭くなるように壁面が傾斜している順テーパー形状の場合の説明図。
【図９】加圧液室が底部側よりも圧電素子部側の幅が狭くなるように壁面が傾斜している逆テーパー形状の場合の説明図。
【図１０】測定可能な構造として透孔を形成した例の説明図。
【図１１】他の実施形態における液体吐出ヘッドの断面図。
【図１２】更に他の実施形態における液体吐出ヘッドの断面図。
【図１３】変形例の説明図。
【図１４】他の変形例の説明図。
【図１５】更に他の変形例の説明図。
【図１６】更に他の実施形態に係る液体吐出ヘッドの斜視図。
【図１７】実施形態におけるインクジェット記録装置の一例を示す斜視図である。
【図１８】図１７のインクジェット記録装置の機構部の一例を示す側面図である。
【図１９】液体吐出ユニットの一例を示す要部平面説明図である。
【図２０】液体吐出ユニットの他の例を示す要部平面説明図である。
【図２１】液体吐出ユニットの更に他の例を示す正面説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
〔実施形態１〕
以下、本発明を、液体を吐出する装置である画像形成装置としてのインクジェット記録装置の液体吐出ヘッドに適用した一実施形態について説明する。
【０００９】
図１は、この発明の有するサブフレーム基板を具備し圧電型アクチュエータを有する液体吐出ヘッド部の斜視図、図２は、圧電型アクチュエータの２つ分を表わした底面図、図３は、図２のＡ−Ａ’断面図、そして図４は、図２のＢ−Ｂ’断面図である。
【００１０】
図に示すように、液体吐出ヘッド部１は、基板面部に設けたノズル孔６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り、アクチュエータ基板１００、サブフレーム基板２００及びノズル基板３００を備える。
【００１１】
アクチュエータ基板１００は、液体吐出エネルギーを発生する圧電体素子２、振動板３を備えている。また、加圧液室隔壁４、加圧液室５、流体抵抗部７、及び共通液室８が形成されている。各加圧液室５は加圧液室隔壁４で仕切られている。また、引き出し配線層を保護する目的でパッシベーション膜５０が形成されている（図３，図４参照）。
【００１２】
サブフレーム基板２００は、アクチュエータ基板１００上に設けられる。外部から液体を供給する液体供給口６６と共通液体供給路９、および振動板３が撓むことができるように空隙部６７（ザグリ）が形成されている（図３，図４参照）。なお、サブフレーム基板２００は、空隙部形成基板を構成している。また、空隙部６７は圧電体素子２を覆うため、サブフレーム基板２００は保護基板とも称される。
【００１３】
ノズル基板３００は、個々の加圧液室５に対応した位置にノズル孔６が形成されている。これらアクチュエータ基板１００、サブフレーム基板２００、およびノズル基板３００を接合することにより、液体吐出ヘッド部１が形成されている。
【００１４】
ここでは、本発明の特徴であるアクチュエータ部６８を適用している。本発明の特徴であるアクチュエータ部６８は、駆動させないダミービットであってもよい。
アクチュエータ基板１００は、図１、２、３，４に示すように、加圧液室５の一部壁面を形成する振動板３と振動板３を介して加圧液室５と対向する側に圧電体素子２が形成されている。この圧電体素子２は、共通電極１０と個別電極１１と圧電体１２とから形成されている。また、振動板３は、加圧液室に連なる流体抵抗部７の一部壁面も形成している。そして、共通液室８に対応する箇所は貫通孔が形成され、サブフレーム基板２００の共通液体供給路９を介して外部からの液体であるインクを共通液室８に供給できるようになっている。
【００１５】
このように形成された液体吐出ヘッド部１においては、各加圧液室５内に液体、例えば記録液（インク）が満たされた状態で、制御部から画像データに基づいて、記録液の吐出を行いたいノズル孔６に対応する個別電極１１に対してパルス電圧を印加する。たとえば、発振回路により、引き出し配線、層間絶縁膜４５に形成された接続孔を介して２０Ｖのパルス電圧を印加する。この電圧パルスを印加で、電歪効果により圧電体１２そのものが振動板３と平行方向に縮み、振動板３が加圧液室５方向に撓む。これにより、加圧液室５内の圧力が急激に上昇して、加圧液室５に連通するノズル孔６から記録液が吐出する。次に、パルス電圧印加後は、縮んだ圧電体１２が元に戻ることから撓んだ振動板３が元の位置に戻り、加圧液室５内が共通液室８内に比べて負圧となる。この負圧で、外部から液体供給口６６を介して供給されているインクが共通液体供給路９、共通液室８から流体抵抗部７を介して加圧液室５に供給される。これを繰り返すことにより、液滴を連続的に吐出でき、液体吐出ヘッドに対向して配置した被記録媒体（用紙）に画像を形成する。
【００１６】
そして、本実施形態では、図２に破線で示す可視光透過領域を形成するための可視光透過用加工領域１５（図示の例では一つの加圧液室５につき６箇所）を設けている。この可視光透過用加工領域１５は、図４に示すように、他の加圧液室の箇所（図３参照）では、振動板３を構成していた振動版可視光不透過膜２１（後述する活性層Ｓｉ  １６）や共通電極１０が存在しないようにし、可視光透過膜２０（後述するＢｏｘ層ＳｉＯ２  １７）のみとしている。この可視光透過用加工領域１５のうち加圧液室５と重なる範囲では、アクチュエータ基板１００の加圧液室内から圧電素子側へ、また、アクチュエータ基板１００の圧電素子側から加圧液室内へ可視光で透過できる。しかも、特に加圧液室５の幅方向での振動板３における隔壁４の加圧液室内面位置（加圧液室の幅方向にかける境界位置）を含むように可視光透過用加工領域１５が設定されている。図示の例では四隅の可視光透過用加工領域１５は長手方向における境界位置も含むようになっている。これにより、可視光透過用加工領域１５のうち加圧液室５と重なる、図中ハッチングを付した領域が可視光透過領域１５´になる。
【００１７】
図５は製造工程の説明図である。実際には、ウェハ上に複数のチップに相当するパターンを形成するが、ここでは、本発明を含むアクチュエータ基板１００のアクチュエータ部６８の２ビット分について記述する。
（ａ）アクチュエータ基板１００として面方位（１１０）のＳＯＩ基板（例えば板厚４００μｍ）用い、活性層Ｓｉ  １６とＢｏｘ層ＳｉＯ２  １７とを後の振動板３として用いる。活性層Ｓｉは、可視光を透過しないため、加圧液室の幅寸法を可視光の透過光でエッジ検出して測定できるよう、可視光透過用加工領域１５の活性層Ｓｉ  １６をリソエッチ法により除去する。この時のＳｉエッチは、例えばボッシュ法を用いたＩＣＰエッチャーでエッチングすることにより、下地のＢｏｘ層ＳｉＯ２  １７を殆どエッチングすることなく、可視光透過用加工領域１５の活性層Ｓｉを除去することができる。
【００１８】
ここで、活性層Ｓｉ  １６の膜厚は、液滴を最適に吐出できるように振動板３の剛性を得るための機能を有し、１μｍ〜２０μｍの範囲で任意に設定する。ＳＯＩ基板の活性層Ｓｉ  １６を振動板に用いるのは、その厚みに関わらず、膜厚交差を±０．２μｍ程度にでき、振動板剛性のバラツキに関し、他の振動板形成方法、例えばＣＶＤ法の積層膜に比べて優位である。よって、ビット間でバラツキの小さい高精度のアクチュエータを得ることができる。また、Ｂｏｘ層ＳｉＯ２  １７の膜厚は、後に形成する加圧液室５形成のエッチング時のストッピング層としての機能が必要であるので、７０ｎｍから１μｍの膜厚を任意に設定すればよい。ここでは、振動板３をＳＯＩウェハの活性層Ｓｉ  １６としたが、可視光を透過しない振動板材料、例えばポリシリコン膜を用いた場合も、加圧液室幅寸法を可視光の透過光で測定するためには、可視光透過用加工領域１５を開口すればよい。
【００１９】
（ｂ）次に、共通電極１０との密着性を得るために活性層Ｓｉ  １６上に熱酸化膜５１としてＳｉＯ２を７０ｎｍから１μｍの範囲で成膜する。
（ｃ）次に、共通電極１０として、例えば密着層としてのＴｉＯ２と電極としてのＰｔをスパッタ法で各々５０ｎｍと１２０ｎｍの膜厚を成膜する。ＴｉＯ２膜は、Ｔｉをスパッタ法で成膜した後に酸素雰囲気でのＲＴＡ法でＴｉを酸化し、ＴｉＯ２としてもよい。
【００２０】
次に、圧電体１２としてＰＺＴを例えばスピンコート法で複数回に分けて成膜し、最終的に２μｍ厚成膜する。次に、Ｐｔの個別電極１１をスパッタ法で例えば７０ｎｍ成膜する。ここで、圧電体１２の成膜方法は、スピンコート法に限らず、例えばスパッタ法、イオンプレーティング法、エアーゾル法、ゾルゲル法、あるいはインクジェット法等などで成膜してもよい。
【００２１】
そして、リソエッチ法により、後に形成する加圧液室５に対応する位置に圧電体素子２を形成するため、個別電極１１と圧電体１２、及び共通電極１０をパターニングする。その後、共通電極１０をリソエッチ法でパターニングする。このとき、後に共通液室８となる箇所の共通電極１０層もパターニングする。
【００２２】
（ｄ）次に、共通電極１０、圧電体１２と後に形成する引き出し配線とを絶縁するために層間絶縁膜４５を成膜する。層間絶縁膜４５は、例えばプラズマＣＶＤ法でＳｉＯ２膜を成膜する。層間絶縁膜４５は、圧電体１２や電極材料に影響を及ぼさず、絶縁性を有する膜であれば、プラズマＣＶＤ法のＳｉＯ２以外の膜でもよい。
【００２３】
次に、個別電極１１と引き出し配線とを接続する接続孔をリソエッチ法で形成する。共通電極１０も引き出し配線と接続する場合は、同様に接続孔を形成する。
【００２４】
次に、引出配線として、例えばＴｉＮ／Ａｌを各々膜厚３０ｎｍ／１μｍをスパッタ法で成膜する。ＴｉＮは、接続孔底部で、個別電極１１、あるいは共通電極１０の材料であるＰｔと、引き出し配線の材料であるＡｌとが直接接するのを避けるバリア層として適用している。直接接した場合、後の工程による熱履歴で合金化し、体積変化によるストレスで膜剥がれ等が生じるのを防止するためである。
【００２５】
次に、パッシベーション膜５０として、例えばプラズマＣＶＤ法でシリコン窒化膜を７００ｎｍ厚成膜する。その後、リソエッチ法で、引き出し配線の引き出し配線パッド部とアクチュエータ部６８、及び共通液体供給路９部の開口も行う。
次に、リソエッチ法により、共通液室流路９部、後の共通液室８部になる箇所の振動板３を除去する。
【００２６】
（ｅ）次に、液体供給口６６、アクチュエータ部６８の位置に対応した空隙部６７を備えたサブフレーム基板２００をアクチュエータ基板１００に接合部４８を介して接着剤で接合する。接着剤は、一般的な薄膜転写装置により、サブフレーム基板２００側に厚さ１〜４μｍ程度塗布している。
【００２７】
次に、その後の加圧液室５、共通液室８、流体抵抗部７を形成するためにアクチュエータ基板１００を所望の厚さｔ（例えば厚さ８０μｍ）になるように、公知の技術で研磨する。研磨法以外にもエッチングなどでもよい。
【００２８】
次に、リソ法により、加圧液室５、共通液室８、流体抵抗部７以外の隔壁部をレジストで被覆する。その後、アルカリ溶液（ＫＯＨ溶液、あるいはＴＭＨＡ溶液）で異方性ウェットエッチをおこない加圧液室５、共通液室８、流体抵抗部７を形成する。アルカリ溶液による異方エッチ以外にＩＣＰエッチャーを用いたドライエッチで加圧液室５、共通液室８、流体抵抗部７を形成してもよい。
次に、別に形成した各加圧液室５に対応した位置にノズル孔６を開口したノズル基板３００を接合する。以上により、液体吐出ヘッド部１が完成する。
【００２９】
加圧液室の加工寸法精度が重要であるため、液室底部（圧電素子側）と上部寸法を光学式の測定装置で測長する。底部側の寸法測定は、上部側（加圧液室側）から透過光を照射し、底部側（圧電素子部側）から可視光を透過する振動板越しに測長する。しかし、可視光を透過しない材料（例えば単結晶Ｓｉ）越しに下層のパターンエッジ（ここでは加圧液室底部）を検出することは、困難である。赤外光を透過する材料であれば、赤外光で透過させ、下地のエッジを検出して加圧液室５の幅寸法の測定は可能である。しかし、赤外光は可視光に比べて波長が大きいため、解像度が可視光に比べて低く、１μｍ以下の解像度を得ることができず、微細加工の寸法測定には適さない。また、可視光も赤外光も透過しない材料ならば、寸法の測定はまったく不可能である。
【００３０】
そこで、本実施例では、必要最小限の可視光透過領域１５´を設けることにより、加圧液室の幅寸法を測定精度の高い可視光の透過光で測定できることを特徴としている。つまり、アクチュエータ部６８に必要最小限の可視光透過領域１５´を形成することにより、可視光が透過し、加圧液室５のエッジが視認できるため、加圧液室５の幅が測定可能となる。
【００３１】
図６（ｂ）に示すように、可視光透過領域１５´がない箇所では、共通電極１０層のＰｔと振動板３構成膜の活性層Ｓｉ  １６が可視光を透過せない。加圧液室５のエッジが圧電体素子部側とは反対側から入射した可視光を共通電極１０層の表面で反射し、加圧液室５のエッジが視認できない。一方、図６（ａ）に示すように、可視光透過領域の箇所では、振動板３のＢｏｘ層ＳｉＯ２  １７のみとなっているため、可視光が透過し、加圧液室５のエッジが確認できる。このように可視光透過領域１５´を設けることで、加圧液室隔壁４の断面形状（テーパー、逆テーパー）に関わらず加圧液室５底部のアクチュエータ特性に大きく影響する幅寸法が測定可能となる。また、アクチュエータ機能を持たさなくても良い場合、例えば、寸法測定用パターンとしてなら、圧電体素子２がない構成でもよい。
【００３２】
図７は、加圧液室のエッジを検出する具体的な方法の一例の説明図であ。図７（ａ）にＸで示す２つの可視光透過領域１５´を含む範囲を顕微鏡で視認すると、図７（ｂ）に示すように、２つの可視光透過領域１５´に対応する画像Ｉが検出される。２つの画像Ｉのそれぞれの外側のエッジＥ１，Ｅ２は液室のエッジに対応するので、画像のエッジＥ１，Ｅ２間距離を測定することで液室幅Ｗを測定することができる。
【００３３】
なお、図６（ａ）で示す矢印は、加圧液室の圧電素子部側とは反対側の底部から可視光を照射し、圧電素子部側から透過された光を検出することで、加圧液室の圧電素子部側の底部の幅寸法を測長する場合を示している。逆に加圧液室の圧電素子部側とは反対側の底部の幅寸法を測定する場合には、加圧液室の圧電素子部側とは反対側の液室底部から可視光を照射し、同じ側から測長する。このように、加圧液室の圧電素子部側とは反対側の底部から透過光を照射するため、測長はノズル基板３００を接合する前に行う。
【００３４】
また、加圧液室断面のテーパー角が９０°以外であれば、可視光入射側と測長側を次のようにすることが望ましい。
図８は、加圧液室が圧電素子部側よりも底部側の幅が狭くなるように壁面が傾斜している順テーパー形状の場合の説明図である。図８（ａ）に示すように、圧電素子部側の加圧液室幅Ｗ１の測長を行う場合、加圧液室の圧電素子部側から可視光を照射して同じ側から観察することが好ましい。また、図８（ｂ）に示すように、加圧液室の底部側の幅Ｗ２の測長を行う場合、加圧液室の底部側から可視光を照射して同じ側から観察することが好ましい。
【００３５】
図９は、加圧液室が底部側よりも圧電素子部側の幅が狭くなるように壁面が傾斜している逆テーパー形状の場合の説明図である。図９（ａ）に示すように、圧電素子部側の加圧液室幅Ｗ１の測長を行う場合、圧電素子部側、底部側からどちらからも可視光照射及び観察は可能であるが、底部側から可視光を照射して圧電素子部側から観察することが好ましい。図９（ｂ）に示すように、加圧液室の底部側の幅Ｗ２の測長においては、底部側から可視光を照射して同じ側から観察することが好ましい。
【００３６】
図５を用いて説明した製造方法の例では、加圧液室５が形成された時点ではサブフレーム基板２００が接合されている。よって、サブフレーム基板２００の上記可視光透過領域１５´に対応する箇所は寸法測定可能に形成していおく。図１０は、測定可能な構造として透孔２０１を形成した例の説明図である。このように測定可能な構造として透孔を形成する場合はサブフレーム基板２００上に更に接合する共通液室を形成するプレートによってこれを塞ぐ。図５を用いて説明した製造方法とは異なり、サブフレーム基板２００を接合する前に、加圧液室５を形成する場合（例えば、サブフレーム基板２００の接合はノズル基板３００の接合の前後で行う場合）には、サブフレーム基板２００に寸法測定可能にするための特別の構造を要しない。
【００３７】
〔実施形態２〕
図１１は他の実施形態に係る液体吐出ヘッドの断面図である。この実施形態に係る液体吐出ヘッドは可視光透過領域１５´の材質が異なる以外は実施形態１と同じである。すなわち、実施形態１では、可視光透過領域１５´が、薄いＢｏｘ層ＳｉＯ２単層のみであり、ＳｉＯ２膜自体が圧縮応力を有するため、可視光透過領域１５´は、その開口寸法によっては座屈することがある。可視光透過領域１５´が座屈してしまうと最悪、可視光透過領域１５´の膜が破れていしま不具合が発生し、アクチュエータ、及び液体吐出ヘッドの品質が著しく低下する。そこで、実施形態２では、このような座屈を起こさないように、可視光を透過する引張応力膜を付与することにより、座屈が生じないようし、アクチュエータの信頼性を向上させることを目的とする。
【００３８】
実施形態２では、層間絶縁膜４５を成膜する前に可視光透過引張応力膜４４を成膜することにより、可視光透過領域１５´の圧縮応力膜であるＢｏｘ層ＳｉＯ２  １７上に可視光透過引張応力膜４４が積層される。具体的に可視光透過引張応力膜４４は、Ａｌ２Ｏ３、Ｓｉ３Ｎ５、ＺｒＯ２などの引張応力を有し、且つ可視光を透過する材料を成膜する。これらの膜は、例えばスパッタ法、あるいはＡＬＤ成膜法による成膜される。このように、実施形態２では、実施形態１と異なり、可視光透過領域１５´が座屈する虞がすくなく、可視光透過領域が形成されるので、実施形態１の構成より更に精度よく寸法の測定が可能となる。
【００３９】
〔実施形態３〕
図１２は更に他の実施形態（実施形態３）に係る液体吐出ヘッドの断面図である。
この実施形態３は、可視光透過領域１５´の構成膜を全て取り除いた構成とした。その他の点は前述の実施形態１や２と同一の構成である。これにより、加圧液室隔壁４のエッジが可視光透過領域１５´に膜材料が存在せず、透過膜の影響を全く受けないため、加圧液室隔壁４の端部視認性が、実施形態１、２に比べて、最も精度良く寸法の測定が可能となる。
【００４０】
但し、可視光透過領域に構成膜たないため、寸法測定だけの専用パターン（ダミーパターン）が前提となる。ダミーパターンには液体を供給しないので、液室の一部に膜材料が存在せずとも、液体漏れは生じない。実際には、液体吐出ヘッドとして、機能的に影響の無い領域に、この専用パターンを配置する必要がある。
また、実施形態１、２、３の何れにおいても、可視光透過用加工領域１５は、図１３に示すように（Ａ）の他、（Ｂ）、（Ｃ）又は（Ｄ）に示すような箇所に設けてもよい。何れも少なくとも幅方向に関して加圧液室隔壁エッジが視認できるように設定されている。図１３（Ａ）と（Ｄ）は、加圧液室５の縦、横の寸法が測定できる構成である。また、ダミーパターンの場合は、圧電体素子２があってもなくてもよい。
【００４１】
図１４はダミーパターンの形成箇所の例を示す底面図である。
本来の加圧液室５の列の端部にダミーの液室５Ａを形成し、この液室５Ａに実施形態１と同様の可視光透過用加工領域１５を形成した。
【００４２】
図１５は他のダミーパターンの形成箇所の例を示す底面図である
本来の加圧液室５の列の端部にダミーの液室５Ａを形成するとともに、そのこから共通液室８が形成される長手方向の位置まで、加圧液室の幅を維持しながら室を延在させた。そして、この延在させた箇所に可視光透過用加工領域１５を形成した。
【００４３】
以上の各実施形態は、測長に可視光を使用する例であったが、これに限らない。要求する解像度によっては、例えば測定用に赤外光など使用することもでき、そのときは、可視光透過用加工領域は使用する測定用の光を透過できるように形成する。
【００４４】
〔実施形態４〕
図１６は実施形態１〜４に係る液体吐出ヘッド部１を一体に備え、液体としてのインクを収容したインクカートリッジ１０５の斜視図である。このインクカートリッジ１０５は、ノズル６等を有する液体吐出ヘッド部１と、この液体吐出ヘッド部１に対してインクを供給するインクタンク１０５ａとを一体化したものである。このようにインクタンク１０５ａが一体型の液体吐出ヘッド１部の場合、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１０５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１０５の低コスト化を図ることができる。
【００４５】
〔実施形態５〕
次に、本実施形態１〜４に係る液体吐出ヘッド部１を備えた液体を吐出する装置であるインクジェット記録装置の一例について説明する。
図１７は、実施形態に係るインクジェット記録装置の一例を示す斜視図であり、図１８は、図１７のインクジェット記録装置の機構部の一例を示す側面図である。
本実施形態のインクジェット記録装置は、記録装置本体９１の内部に主走査方向に移動可能なキャリッジ、キャリッジに搭載した上記液体吐出ヘッド部１を有する液体吐出ヘッド（記録ヘッド）１０４、液体吐出ヘッド１０４へインクを供給するインクカートリッジ等で構成される印字機構部９２等を収納している。
【００４６】
記録装置本体９１の下方部には前方側から多数枚の用紙９３を積載可能な給紙カセット（或いは給紙トレイでもよい。）９４を抜き差し自在に装着することができ、また、用紙９３を手差しで給紙するための手差しトレイ９５を開倒することができる。そして、給紙カセット９４或いは手差しトレイ９５から給送される用紙９３を取り込み、印字機構部９２によって所要の画像を記録した後、後面側に装着された排紙トレイ９６に排紙する。
【００４７】
印字機構部９２は、左右の側板に横架したガイド部材である主ガイドロッド１０１と従ガイドロッド１０２とでキャリッジ１０３を主走査方向に摺動自在に保持している。キャリッジ１０３にはイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）の各色のインク滴を吐出する液体吐出ヘッド（記録ヘッド）１０４を複数のインク吐出口（ノズル）を主走査方向と交差する方向に配列している。そして、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。また、キャリッジ１０３には液体吐出ヘッド１０４に各色のインクを供給するための各インクカートリッジ１０５を交換可能に装着している。
【００４８】
インクカートリッジ１０５は、上方に大気と連通する大気口、下方には液体吐出ヘッド１０４へインクを供給する供給口を、内部にはインクが充填された多孔質体を有している。そして、多孔質体の毛管力により液体吐出ヘッド１０４へ供給されるインクをわずかな負圧に維持している。また、液体吐出ヘッドとしてここでは各色の液体吐出ヘッド１０４を用いているが、各色のインク滴を吐出するノズルを有する１個の液体吐出ヘッドでもよい。
【００４９】
ここで、キャリッジ１０３は、後方側（用紙搬送方向下流側）を主ガイドロッド１０１に摺動自在に嵌装し、前方側（用紙搬送方向上流側）を従ガイドロッド１０２に摺動自在に載置している。そして、このキャリッジ１０３を主走査方向に移動走査するため、主走査モーター１０７で回転駆動される駆動プーリ１０８と従動プーリ１０９との間にタイミングベルト１１０を張装している。このタイミングベルト１１０をキャリッジ１０３に固定しており、主走査モーター１０７の正逆回転によりキャリッジ１０３が往復駆動される。
【００５０】
次に、給紙カセット９４にセットした用紙９３を液体吐出ヘッド１０４の下方側に搬送する機構について説明する。まず、給紙カセット９４から用紙９３を分離給装する給紙ローラ１１１及びフリクションパッド１１２と、用紙９３を案内するガイド部材１１３と、給紙された用紙９３を反転させて搬送する搬送ローラ１１４を有している。そして、この搬送ローラ１１４の周面に押し付けられる搬送コロ１１５及び搬送ローラ１１４からの用紙９３の送り出し角度を規定する先端コロ１１６と、を設けている。搬送ローラ１１４は、副走査モーター１１７によってギヤ列を介して回転駆動される。
【００５１】
キャリッジ１０３の主走査方向の移動範囲に対応して搬送ローラ１１４から送り出された用紙９３を液体吐出ヘッド１０４の下方側で案内する用紙ガイド部材である印写受け部材１１９を設けている。この印写受け部材１１９の用紙搬送方向下流側には、用紙９３を排紙方向へ送り出すために回転駆動される搬送コロ１２１、拍車１２２を設けている。さらに用紙９３を排紙トレイ９６に送り出す排紙ローラ１２３及び拍車１２４と、排紙経路を形成するガイド部材１２５、１２６とを配設している。
【００５２】
記録時には、キャリッジ１０３を移動させながら画像信号に応じて液体吐出ヘッド１０４を駆動することにより、停止している用紙９３にインクを吐出して１行分を記録し、用紙９３を所定量搬送後次の行の記録を行う。記録終了信号または、用紙９３の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了させ用紙９３を排紙する。
【００５３】
また、キャリッジ１０３の移動方向右端側の記録領域を外れた位置には、液体吐出ヘッド１０４の吐出不良を回復するための回復装置１２７を配置している。回復装置１２７は、キャップング手段と吸引手段とクリーニング手段とを有している。キャリッジ１０３は印字待機中には、この回復装置１２７側に移動されてキャッピング手段で液体吐出ヘッド１０４をキャッピングされ、吐出口部を湿潤状態に保つことによりインク乾燥による吐出不良を防止する。また、記録途中などに記録と関係しないインクを吐出することにより、全ての吐出口のインク粘度を一定にし、安定した吐出性能を維持する。
【００５４】
吐出不良が発生した場合等には、キャッピング手段で液体吐出ヘッド１０４の吐出口（ノズル）を密封し、チューブを通して吸引手段で吐出口からインクとともに気泡等を吸い出す。これにより、吐出口面に付着したインクやゴミ等はクリーニング手段により除去され吐出不良が回復される。また、吸引されたインクは、本体下部に設置された廃インク溜に排出され、廃インク溜内部のインク吸収体に吸収保持される。
【００５５】
本実施形態のインクジェット記録装置においては、前述の実施形態１〜３の何れかの液体吐出ヘッド部１を有する液体吐出ヘッド１０４を備えている。このため、液体吐出ヘッド１０４の電気機械変換素子はインク吐出特性を良好に保持でき、安定したインク吐出を行うことが可能になる。
【００５６】
本明細書において、「液体を吐出する装置」は、液体吐出ヘッド又は液体吐出ユニットを備え、液体吐出ヘッドを駆動させて、液体を吐出させる装置である。液体を吐出する装置には、液体が付着可能なものに対して液体を吐出することが可能な装置だけでなく、液体を気中や液中に向けて吐出する装置も含まれる。
【００５７】
この「液体を吐出する装置」は、液体が付着可能なものの給送、搬送、排紙に係わる手段、その他、前処理装置、後処理装置なども含むことができる。
【００５８】
例えば、「液体を吐出する装置」として、インクを吐出させて用紙に画像を形成する装置である画像形成装置、立体造形物（三次元造形物）を造形するために、粉体を層状に形成した粉体層に造形液を吐出させる立体造形装置（三次元造形装置）がある。パターニング加工にあたってパターニング用の液体レジストを吐出する装置もある。
【００５９】
また、「液体を吐出する装置」は、吐出された液体によって文字、図形等の有意な画像が可視化されるものに限定されるものではない。例えば、それ自体意味を持たないパターン等を形成するもの、三次元像を造形するものも含まれる。
【００６０】
前記「液体が付着可能なもの」とは、液体が少なくとも一時的に付着可能なものであって、付着して固着するもの、付着して浸透するものなどを意味する。具体例としては、用紙、記録紙、記録用紙、フィルム、布などの被記録媒体、電子基板、圧電素子などの電子部品、粉体層（粉末層）、臓器モデル、検査用セルなどの媒体であり、特に限定しない限り、液体が付着するすべてのものが含まれる。
【００６１】
前記「液体が付着可能なもの」の材質は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス、壁紙や床材などの建材、衣料用のテキスタイルなど液体が一時的でも付着可能であればよい。
【００６２】
また、「液体」は、液体吐出ヘッドから吐出可能な粘度や表面張力を有するものであればよく、特に限定されないが、常温、常圧下において、または加熱、冷却により粘度が３０［ｍＰａ・ｓ］以下となるものであることが好ましい。より具体的には、水や有機溶媒等の溶媒、染料や顔料等の着色剤、重合性化合物、樹脂、界面活性剤等の機能性付与材料、ＤＮＡ、アミノ酸やたんぱく質、カルシウム等の生体適合材料、天然色素等の可食材料、などを含む溶液、懸濁液、エマルジョンなどである。これらは例えば、インクジェット用インク、表面処理液、電子素子や発光素子の構成要素や電子回路レジストパターンの形成用液、３次元造形用材料液等の用途で用いることができる。具体的には、「液体」は、インク、処理液、ＤＮＡ試料、レジスト、パターン材料、結着剤、造形液、又は、アミノ酸、たんぱく質、カルシウムを含む溶液及び分散液なども含まれる。
【００６３】
また、「液体を吐出する装置」は、液体吐出ヘッドと液体が付着可能なものとが相対的に移動する装置があるが、これに限定するものではない。具体例としては、液体吐出ヘッドを移動させるシリアル型装置、液体吐出ヘッドを移動させないライン型装置などが含まれる。
【００６４】
また、「液体を吐出する装置」としては他にも、用紙の表面を改質するなどの目的で用紙の表面に処理液を塗布するために処理液を用紙に吐出する処理液塗布装置、原材料を溶液中に分散した組成液をノズルを介して噴射させて原材料の微粒子を造粒する噴射造粒装置などがある。
【００６５】
「液体吐出ユニット」とは、液体吐出ヘッドに機能部品、機構が一体化したものであり、液体の吐出に関連する部品の集合体である。例えば、「液体吐出ユニット」は、ヘッドタンク、キャリッジ、供給機構、維持回復機構、主走査移動機構の構成の少なくとも一つを液体吐出ヘッドと組み合わせたものなどが含まれる。
【００６６】
ここで、一体化とは、例えば、液体吐出ヘッドと機能部品、機構が、締結、接着、係合などで互いに固定されているもの、一方が他方に対して移動可能に保持されているものを含む。また、液体吐出ヘッドと、機能部品、機構が互いに着脱可能に構成されていても良い。
【００６７】
例えば、液体吐出ユニットとして、図１９に示すように、液体吐出ヘッド１０４とヘッドタンク４４１が一体化されている液体吐出ユニット４４０がある。また、チューブなどで互いに接続されて、液体吐出ヘッド１０４とヘッドタンク４４１が一体化されているものがある。ここで、これらの液体吐出ユニットのヘッドタンク４４１と液体吐出ヘッド１０４との間にフィルタを含むユニットを追加することもできる。
【００６８】
また、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドとキャリッジが一体化されているものがある。
【００６９】
また、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドを走査移動機構の一部を構成するガイド部材に移動可能に保持させて、液体吐出ヘッドと走査移動機構が一体化されているものがある。また、図２０で示したように、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッド１０４とキャリッジ１０３と主走査移動機構１０７〜１０９が一体化されているものがある。
【００７０】
また、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドが取り付けられたキャリッジに、維持回復機構の一部であるキャップ部材を固定させて、液体吐出ヘッドとキャリッジと維持回復機構が一体化されているものがある。
【００７１】
また、液体吐出ユニットとして、図２１で示したように、ヘッドタンク若しくは流路部品４４４が取付けられた液体吐出ヘッド１０４にチューブが接続されて、液体吐出ヘッドと供給機構が一体化されているものがある。
【００７２】
主走査移動機構は、ガイド部材単体も含むものとする。また、供給機構は、チューブ単体、装填部単体も含むものとする。
【００７３】
また、本願の用語における、画像形成、記録、印字、印写、印刷、造形等はいずれも同義語とする。
【００７４】
以上に説明したものは一例であり、本発明は、次の態様毎に特有の効果を奏する。
（態様１）
基板内に形成された加圧液室５等の空間の一つの内壁面を構成する振動板３等の板状部分を有するアクチュエータ基板１００等のアクチュエータにおいて、前記板状部分は特定波長の光を通さない材料と特定波長の光を透過する材料とを含んでおり、この板状部分における前記空間の周縁のうちの少なくとも二箇所に対応する部分は、例えば幅方向の両端部に前記特定波長の光を透過する材料で構成されていることを特徴とする。これによれば、上記実施形態について説明したように、測長したい空間端部の透過領域を透過し得る特定波長の光を用いて、上記二箇所に位置する前記空間の周縁の位置を確認して、上記二箇所に位置する周縁間の距離を正確に測長できる。
【００７５】
（態様２）
上記態様１において、ノズル６と、該ノズルに連通する前記空間としての加圧液室５と、該加圧液室の内壁面の一部を構成する前記板状部分としての振動板３と、該振動板の前記加圧液室側とは反対側に設けられた圧電体素子２等の電気機械変換素子とを有し、前記電気機械変換素子における前記二箇所に対応する箇所には前記電気機械変換素子の電極が設けられていない。これによれば、加圧液室の加工寸法を精度良く測長できるので良好な液吐出性能を保証できる。
【００７６】
（態様３）
上記態様２のアクチュエータにおいて、前記振動板はＳｉ層とＳｉＯ２層とを有し、前記二箇所に対応する箇所はＳｉＯ２層で構成されている。よって、加圧液室内の液体が透過することがなく、液体吐出機能を良好に発揮できる。
【００７７】
（態様４）
前記二箇所に対応する箇所を構成しているＳｉＯ２層には、前記特定波長の光を透過する引張応力膜を具備する。これによれば、この領域が座屈せず、信頼性の高いアクチュエータを得ることができる。
【００７８】
（態様５）
態様４のアクチュエータにおいて、前記引張応力膜は、Ａｌ２Ｏ３、Ｓｉ３Ｎ５、および、ＺｒＯ２の何れかからなる膜、あるいは、それぞれ何れかからなる膜が二層以上積層された膜である。これによれば、比較的安価な材料を適用することにより、コストを押さえつつ、信頼性の高いアクチュエータを実現できる。
【００７９】
（態様６）
態様１乃至５のいずれか一に記載のアクチュエータにおいて、前記アクチュエータが形成された基板上には、前記板状部分の変形を許容する空隙部が形成された空隙部形成基板が接合されており、前記空隙部形成基板における前記二箇所に対応する箇所にはそれぞれ貫通孔が形成されている。
【００８０】
（態様７）
ノズルから吐出する液体が供給される加圧液室が形成された基板と、該加圧液室の一つの内壁面を構成する振動板とを有するアクチュエータにおいて、
前記基板には、前記液体が供給されないダミー室が形成されており、該ダミー室の幅は前記加圧液室の幅と同じ寸法であり、前記ダミー室には、少なくとも幅方向における周縁の二箇所には壁面が無いことを特徴とする。
【００８１】
（態様８）
態様１乃至７のいずれか一に記載のアクチュエータにより液体を吐出させる液体吐出ヘッドである。これによれば、吐出の性能を安定させることができる。
【００８２】
（態様９）
態様８に記載の液体吐出ヘッドを備えている液体吐出ユニットである。これによれば、吐出の性能を安定させることができる。
【００８３】
（態様１０）
態様９に記載の液体吐出ユニットにおいて、前記液体吐出ヘッドに供給する液体を貯留するヘッドタンク、前記液体吐出ヘッドを搭載するキャリッジ、前記液体吐出ヘッドに液体を供給する供給機構、前記液体吐出ヘッドの維持回復を行う維持回復機構、前記液体吐出ヘッドを主走査方向に移動させる主走査移動機構のうちの少なくとも１つと、前記液体吐出ヘッドとを一体化した。これによれば、吐出の性能を安定させることができる。
【００８４】
（態様１１）
態様８に記載の液体吐出ヘッド、又は、態様９若しくは１０に記載の液体吐出ユニットを備えている液体を吐出する装置である。これによれば、吐出の性能を安定させることができる。
【符号の説明】
【００８５】
１      ：液体吐出ヘッド
２      ：圧電体素子
３      ：振動板
４      ：加圧液室隔壁
５      ：加圧液室
６      ：ノズル孔
７      ：流体抵抗部
８      ：共通液室
９      ：共通液体供給路
１０    ：共通電極
１１    ：個別電極
１２    ：圧電体
１５    ：可視光透過用加工領域
１５´  ：可視光透過領域
４４    ：可視光透過引張応力膜
４５    ：層間絶縁膜
４８    ：接合部
５０    ：パッシベーション膜
６６    ：液体供給口
６７    ：空隙部
６８    ：アクチュエータ部
７０    ：アクチュエータ基板
８０    ：サブフレーム基板
９０    ：ノズル基板
９１    ：記録装置本体
９２    ：印字機構部
９３    ：用紙
９４    ：給紙カセット
９５    ：手差しトレイ
９６    ：排紙トレイ
１００  ：アクチュエータ基板
１０１  ：主ガイドロッド
１０２  ：従ガイドロッド
１０３  ：キャリッジ
１０４  ：液体吐出ヘッド（記録ヘッド）
１０５  ：インクカートリッジ
１０７  ：主走査モーター（主走査移動機構）
１０８  ：駆動プーリ（主走査移動機構）
１０９  ：従動プーリ（主走査移動機構）
１１０  ：タイミングベルト
１１１  ：給紙ローラ
１１２  ：フリクションパッド
１１３  ：ガイド部材
１１４  ：搬送ローラ
１１５  ：搬送コロ
１１６  ：先端コロ
１１７  ：副走査モーター
１１９  ：印写受け部材
１２１  ：搬送コロ
１２２  ：拍車
１２３  ：排紙ローラ
１２４  ：拍車
１２５  ：ガイド部材
１２６  ：ガイド部材
１２７  ：回復装置
２００  ：サブフレーム基板
３００  ：ノズル基板
４４０  ：液体吐出ユニット
４４１  ：ヘッドタンク
４４４  ：流路部品
【先行技術文献】
【特許文献】
【００８６】
【特許文献１】特開２０１２−１９６８２９号公報
【図１】
2019162858.tif 000003
【図２】
2019162858.tif 000004
【図３】
2019162858.tif 000005
【図４】
2019162858.tif 000006
【図５】
2019162858.tif 000007
【図６】
2019162858.tif 000008
【図７】
2019162858.tif 000009
【図８】
2019162858.tif 000010
【図９】
2019162858.tif 000011
【図１０】
2019162858.tif 000012
【図１１】
2019162858.tif 000013
【図１２】
2019162858.tif 000014
【図１３】
2019162858.tif 000015
【図１４】
2019162858.tif 000016
【図１５】
2019162858.tif 000017
【図１６】
2019162858.tif 000018
【図１７】
2019162858.tif 000019
【図１８】
2019162858.tif 000020
【図１９】
2019162858.tif 000021
【図２０】
2019162858.tif 000022
【図２１】
2019162858.tif 000023